(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（２０１）上の電極部分（１５）にバンプ（１６）を形成するときのバンプボンディング用温度（Ｔ２）にある上記半導体基板に対して、上記電極部分へ上記バンプを形成するバンプ形成方法であって、
上記電極部分へのバンプ形成前に上記半導体基板に対して、バンプ形成時における上記電極部分と上記バンプとの接合を促進させる形成前接合促進用温度制御を実行することを特徴とし、
上記形成前接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度を超える温度で、上記半導体基板の損傷防止温度（ＴＢ）以下の形成前接合促進用温度（Ｔ１）まで上記半導体基板を載置する載置面（１６３ａ）に接触した状態にて加熱し、さらに、上記形成前接合促進用温度で形成前接合促進用時間（ｔ１）にて上記半導体基板を維持し、上記形成前接合促進用時間経過後、上記バンプボンディング温度に設定する、バンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板における電極部分にバンプを形成するとき上記電極部分と上記バンプとの接合状態を従来に比べて安定させることが可能なバンプ形成装置、該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法、該バンプ形成方法を実行可能なプログラムを記録した記録媒体、及びバンプが形成されたバンプ形成済半導体基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば携帯電話のように電子部品が取り付けられる機器が非常に小型化するのに伴い上記電子部品も小型化している。よって、半導体ウエハ上に形成された個々の回路形成部分を上記半導体ウエハから切り出すことなく上記半導体ウエハ上のそれぞれの上記回路形成部分における電極部分にバンプを形成するバンプ形成装置が存在する。このようなバンプ形成装置には、バンプ形成前の半導体ウエハを収納する第１収納容器から上記バンプ形成前ウエハを取り出す搬入装置と、上記バンプが形成されたバンプ形成後ウエハを収納する第２収納容器と、上記バンプ形成前ウエハを載置して上記電極部分とバンプとの接合のために上記半導体ウエハを通常１５０℃程度まで加熱するボンディングステージと、上記バンプ形成後ウエハを上記第２収納容器へ収納する搬出装置と、上記搬入装置から上記ボンディングステージへ、及び上記ボンディングステージから上記搬出装置へ上記ウエハの移載を行う移載装置とが備わる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、例えば、上記携帯電話等に使用されるＳＡＷ（Surface  Acoustic  Wave）フィルタが形成される圧電基板や、いわゆる微小バンプが形成された半導体基板では、上記圧電基板や上記微小バンプ形成半導体基板における各電極部分とバンプとの接合が不完全となってしまう場合がある。即ち、図４５に示すように、上記ＳＡＷフィルタ１０は、圧電基板１１上に、それぞれくし歯形状にてなる入力側回路１２と出力側回路１３とが対をなして形成され、入力側回路１２にて発生させた振動が出力側回路１３に伝搬し、伝搬した振動に基づいた出力が出力側回路１３から出力される機能をなす。このような動作によりＳＡＷフィルタ１０は、特定周波数の信号のみを通過させる。このようなＳＡＷフィルタ１０の構造及び機能に起因して、くし歯状の上記入力側回路１２及び出力側回路１３の回路形成部分及びこれらの回路１２、１３の電極部分における膜厚は、約２０００Åであり、例えばＳｉにてなる通常の半導体基板上に形成される電極部分の膜厚が約５０００〜７０００Å程度であるのに比べて薄い。よって上記電極部分を形成する金属材料の粒子、例えばアルミニウム粒子にてなる層が薄いので、バンプと電極部分との接合が不完全となる場合があると考えられる。
【０００４】
又、図４６に示すように、上記微小バンプ形成半導体基板１４において、電極部分１５に形成したバンプ１６の台座部分１６ａの直径１６ｂは、約４０〜４８μｍであり、通常の場合上記台座径は約８０μｍであるのに対して、バンプ１６そのものの大きさが通常の場合に比べて小さい。よってバンプ１６と電極部分１５との接合面積は小さく、接合が不完全になることが多い。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、電極部分とバンプとの接合状態の安定が図れて接合強度が従来に比べて向上可能な、バンプ形成装置、該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法、該バンプ形成方法を実行可能なプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びバンプが形成されたバンプ形成済半導体基板を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１態様のバンプ形成装置は、半導体基板上の電極部分にバンプを形成するときのバンプボンディング用温度（Ｔ２）にある上記半導体基板に対して、上記電極部分へ上記バンプを形成するバンプ形成ヘッドを有するバンプ形成装置であって、
上記電極部分へのバンプ形成前に上記半導体基板に対して、バンプ形成時における上記電極部分と上記バンプとの接合を促進させる形成前接合促進用温度制御を実行するプリヒート装置を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記プリヒート装置の上記形成前接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度以上で上記半導体基板の損傷防止温度（ＴＢ）以下の形成前接合促進用温度（Ｔ１）まで上記半導体基板を加熱してもよい。
【０００７】
上記プリヒート装置の上記形成前接合促進用温度制御は、さらに、上記形成前接合促進用温度で形成前接合促進用時間（ｔ１）にて上記半導体基板を維持し、上記形成前接合促進用時間経過後、上記バンプボンディング温度に設定してもよい。
【０００８】
上記プリヒート装置の上記形成前接合促進用温度制御は、さらに、上記電極部分及び上記バンプの材質に基づいて上記形成前接合促進用温度及び上記形成前接合促進用時間を設定してもよい。
【０００９】
上記プリヒート装置の上記形成前接合促進用温度制御は、さらに、上記電極部分の厚み及び上記バンプの台座部分の直径に基づいて上記形成前接合促進用温度及び上記形成前接合促進用時間を設定してもよい。
【００１０】
上記形成前接合促進用温度は、上記バンプボンディング用温度に３０〜６０℃を加えた温度とすることができる。
【００１１】
上記形成前接合促進用時間は１０分〜３０分とすることができる。
【００１２】
上記電極部分への上記バンプの形成後、上記半導体基板に対して、バンプ形成後の上記電極部分と上記バンプとの接合を促進させる形成後接合促進用温度制御を実行するポストヒート装置をさらに備えるように構成してもよい。
【００１３】
上記ポストヒート装置の上記形成後接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度以上で上記半導体基板の損傷防止温度以下の形成後接合促進用温度（Ｔ３）まで上記半導体基板を加熱してもよい。
【００１４】
上記ポストヒート装置の上記形成後接合促進用温度制御は、さらに、上記形成後接合促進用温度で形成後接合促進用時間（ｔ３）にて上記半導体基板を維持し、上記形成後接合促進用時間経過後、降温してもよい。
【００１５】
上記プリヒート装置による上記形成前接合促進用温度制御、及び上記ポストヒート装置による形成後接合促進用温度制御を互いに関連付けて上記プリヒート装置及び上記ポストヒート装置を制御する制御装置をさらに備えるように構成してもよい。
【００１６】
又、本発明の第２態様におけるバンプ形成方法は、半導体基板上の電極部分にバンプを形成するときのバンプボンディング用温度にある上記半導体基板に対して、上記電極部分へ上記バンプを形成するバンプ形成方法であって、
上記電極部分へのバンプ形成前に上記半導体基板に対して、バンプ形成時における上記電極部分と上記バンプとの接合を促進させる形成前接合促進用温度制御を実行することを特徴とし、
上記形成前接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度を超える温度で、上記半導体基板の損傷防止温度以下の形成前接合促進用温度まで上記半導体基板を載置する載置面に接触した状態にて加熱し、さらに、上記形成前接合促進用温度で形成前接合促進用時間にて上記半導体基板を維持し、上記形成前接合促進用時間経過後、上記バンプボンディング温度に設定する。
【００２１】
本発明の第３態様における記録媒体は、半導体基板上の電極部分にバンプを形成するときのバンプボンディング用温度（Ｔ２）にある上記半導体基板に対して、上記電極部分へ上記バンプを形成するバンプ形成方法を実行するためのプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
上記電極部分へのバンプ形成前に上記半導体基板に対して、バンプ形成時における上記電極部分と上記バンプとの接合を促進させる形成前接合促進用温度制御を実行する処理を記録したことを特徴とする。
【００２２】
又、本発明の第４態様における半導体基板は、上記第１態様のバンプ形成装置にてバンプ形成がなされたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態であるバンプ形成装置、該バンプ形成装置にて実行されるバンプ形成方法、該バンプ形成方法を実行するためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及び上記バンプ形成装置にてバンプが形成された半導体基板について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
又、図１及び図２に示す、本実施形態のバンプ形成装置１０１は、上記ＳＡＷフィルタを形成するウエハ状の圧電基板（以下、「圧電基板ウエハ」と記す）を処理するのに適しており、以下の説明でも上記圧電基板ウエハ上に形成されている回路部分の電極部分１５にバンプ１６を形成する場合を例に採る。又、当該圧電基板ウエハに形成されている電極部分１５はアルミニウムを主成分としており、その厚み１５ａは約２０００Å程度である。又、このような電極部分１５上に形成されるバンプ１６は、金にてなり、上記台座部分１６ａの直径で約９０〜１２０μｍのものである。
しかしながら、本実施形態は、処理対象をこのような圧電基板ウエハに限定するものではない。即ち、電極部分と該電極部分上に形成されるバンプとの接合状態が不安定で通常値に比して接合強度の弱い基板が処理対象となる。具体的には、上述したように例えば上記電極部分の厚み１５ａが約２０００Å程度であり通常の厚みに比して薄い電極部分１５を有する半導体ウエハ及び半導体チップや、上述のいわゆる微小バンプが形成される半導体ウエハ及び半導体チップ等が上記処理対象となる。尚、上記薄い電極部分１５とは、寸法的には約２５００Å以下で例えば１８００〜２２００Å程度の厚みを有する電極部分をいう。又、上記微小バンプとは、寸法的には上記台座部分１６ａにて約５０μｍ以下で例えば４０〜４８μｍ程度の大きさを有するバンプをいう。
又、上記半導体ウエハ及び半導体チップを構成する基材部分の材質は、上記ＳＡＷフィルタを形成するときのＬｉＴａＯ3やＬｉＮｂＯ3等の化合物半導体の他、水晶やＳｉ等であり、特に限定されるものではない。
【００２６】
又、上記バンプ形成装置１０１は、バンプ形成前の圧電基板ウエハ２０１を層状に収納した第１収納容器２０５と、バンプ形成後の圧電基板ウエハ２０２を層状に収納する第２収納容器２０６との両方を備えた、いわゆる両マガジンタイプであるが、該タイプに限定されるものではなく、上記バンプ形成前圧電基板ウエハ２０１及び上記バンプ形成後圧電基板ウエハ２０２を一つの収納容器に収納するいわゆる片マガジンタイプを構成することもできる。
【００２７】
上記バンプ形成装置１０１は、大別して、一つのボンディングステージ１１０と、一つのバンプ形成ヘッド１２０と、搬送装置１３０と、搬入側と搬出側にそれぞれ設けた移載装置１４０と、上記収納容器２０５，２０６についてそれぞれ設けられそれぞれの収納容器２０５，２０６を昇降させる昇降装置１５０と、プリヒート装置１６０と、ポストヒート装置１７０と、制御装置１８０とを備える。尚、本実施形態のバンプ形成装置１０１では、以下に詳しく説明するように、上記電極部分へのバンプ形成前に、上記プリヒート装置１６０にて基板の温度制御を行うことが特徴の一つであることから、最も基本的な構成部分は、バンプを形成するための上記バンプ形成ヘッド１２０及び上記プリヒート装置１６０である。
以下に、上述の各構成部分について説明する。
【００２８】
上記ボンディングステージ１１０は、上記バンプ形成前の圧電基板ウエハ（以下、単に「バンプ形成前ウエハ」と記す）２０１を載置するとともに、該バンプ形成前ウエハ２０１上に形成されている回路における電極部分１５上にバンプ１６を形成するときの当該バンプ形成前ウエハ２０１の温度であってバンプ形成に必要な温度であるバンプボンディング用温度にバンプ形成前ウエハ２０１を設定する。尚、上述の、バンプ形成に必要なバンプボンディング用温度とは、上記電極部分１５とバンプ１６とを設計上の強度にて接合するために必要な温度であり、バンプ１６が形成されるウエハや基板の材質や上記設計上の強度に応じて設定される温度であり、本実施形態の場合、約１５０℃である。
【００２９】
ボンディングステージ１１０では、バンプ形成前ウエハ２０１が載置されるウエハ載置台１１１に、図３に示すように、バンプ形成前ウエハ２０１を吸着するための、及び気体を噴出するための出入孔１１３を開口させており、該出入孔１１３には、制御装置１８０にて動作制御される吸引装置１１４、及び気体供給装置として機能する一例であるブロー装置１１５が接続されている。尚、本実施形態では、上記気体は空気である。又、ボンディングステージ１１０のウエハ載置台１１１は、ヒータ１１２側に接触している加熱位置と、上記バンプ形成前ウエハ２０１等の半導体基板を移載するための移載位置との間を、昇降装置にて昇降可能である。又、ウエハ載置台１１１におけるバンプ形成前ウエハ２０１との接触面には、図４に示すように金属メッキ、本実施形態では銀メッキ２６１を施している。銀メッキを施すことで、ウエハ載置台１１１とバンプ形成前ウエハ２０１との間の熱伝導率が良くなり、又、バンプ形成前ウエハ２０１の除電効果も高くなる。
【００３０】
上記バンプ形成ヘッド１２０は、上記ボンディングステージ１１０に載置され上記バンプボンディング用温度に維持されたバンプ形成前ウエハ２０１の上記電極部分１５にバンプ１６を形成するための公知の装置であり、図１に示すようにバンプ１６の材料となる金線を供給するワイヤ供給部１２１の他、上記金線を溶融してボールを形成し該溶融ボールを上記電極部分１５に押圧するバンプ作製部、上記押圧時にバンプ１６に超音波を作用させる超音波発生部等を備える。又、このように構成されるバンプ形成ヘッド１２０は、例えばボールねじ構造を有し平面上で互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動可能なＸ，Ｙテーブル１２２上に設置されており、固定されている上記バンプ形成前ウエハ２０１の各上記電極部分１５にバンプ１６を形成可能なように上記Ｘ，Ｙテーブル１２２によって上記Ｘ，Ｙ方向に移動される。
【００３１】
当該バンプ形成装置１０１では、上記搬送装置１３０として２種類、設けられている。その一つである搬入装置１３１は、上記第１収納容器２０５から上記バンプ形成前ウエハ２０１を取り出す装置であり、他の一つである搬出装置１３２は、バンプ形成後の圧電基板ウエハ（以下、単に「バンプ形成後ウエハ」と記す）２０２を上記第２収納容器２０６へ搬送し収納する装置である。図５に示すように、搬入装置１３１には、バンプ形成前ウエハ２０１を吸着動作にて保持する保持台１３１１と、該保持台１３１１をＸ方向に沿って移動させる搬入装置用移動装置１３１２とが備わる。搬入装置用移動装置１３１２に含まれる駆動部１３１３は、制御装置１８０に接続され動作制御される。よって、上記駆動部１３１３が動作することで保持台１３１１がＸ方向に沿って移動し、第１収納容器２０５からバンプ形成前ウエハ２０１を取り出してくる。
【００３２】
搬出装置１３２も搬入装置１３１と同様の構造を有し、同様に動作することから、略説する。つまり搬出装置１３２は、図６に示すように、バンプ形成後ウエハ２０２を本実施形態では吸着動作により保持する保持台１３２１と、該保持台１３２１をＸ方向に沿って移動させ、第２収納容器２０６へ上記バンプ形成後ウエハ２０２を収納させる搬出装置用移動装置１３２２と、バンプ形成後ウエハ２０２の裏面２０２ｂに吸着しバンプ形成後ウエハ２０２を保持する保持部１３２３と、上記保持台１３２１の下方に配置され保持台１３２１に保持されているバンプ形成後ウエハ２０２の厚み方向へ保持部１３２３を移動させる駆動部１３２４とを備える。上記搬出装置用移動装置１３２２及び駆動部１３２４は、制御装置１８０にて動作制御される。
【００３３】
又、搬入装置１３１の設置箇所には、第１収納容器２０５から搬入装置１３１にて取り出したバンプ形成前ウエハ２０１のオリエンテーションフラットを所定方向に配向させる、オリフラ合わせ装置１３３が設けられている。該オリフラ合わせ装置１３３には、図７に示すように、駆動部１３３２にてＹ方向に移動してバンプ形成前ウエハ２０１を挟持する挟持板１３３１と、バンプ形成前ウエハ２０１の厚み方向に移動可能であり、かつバンプ形成前ウエハ２０１を保持可能であり、かつ保持したバンプ形成前ウエハ２０１のオリエンテーションフラットの配向を行うためにバンプ形成前ウエハ２０１の周方向に回転可能な保持部１３３３と、該保持部１３３３の駆動部１３３４とが備わる。上記駆動部１３３２、１３３４は、制御装置１８０にて動作制御される。
【００３４】
移載装置１４０は、当該バンプ形成装置１０１では、搬入側移載装置１４１と搬出側移載装置１４２とを備える。搬入側移載装置１４１は、上記搬入装置１３１の保持台１３１１に保持された上記バンプ形成前ウエハ２０１を挟持し、プリヒート装置１６０への搬送と、プリヒート装置１６０からボンディングステージ１１０への搬送を行う。一方、搬出側移載装置１４２は、ボンディングステージ１１０上に保持されている上記バンプ形成後ウエハ２０２を挟持し、ポストヒート装置１７０への搬送と、ポストヒート装置１７０から上記搬出装置１３２の保持台１３２１への搬送とを行う。
【００３５】
このような搬入側移載装置１４１は、図２に示すように、バンプ形成前ウエハ２０１を挟持しかつバンプ形成前ウエハ２０１の表面及び裏面の帯電を除去するウエハ保持部１４１１と、上記挟持動作のためにウエハ保持部１４１１を駆動する、本実施形態ではエアーシリンダを有する駆動部１４１２と、これらウエハ保持部１４１１及び駆動部１４１２の全体をＸ方向に移動させる、本実施形態ではボールねじ機構にて構成される移動装置１４１３とを備える。上記駆動部１４１２及び移動装置１４１３は、制御装置１８０に接続され、動作制御される。
搬出側移載装置１４２も、上記搬入側移載装置１４１と同様に、ウエハ保持部１４２１と、駆動部１４２２と、移動装置１４２３とを備え、駆動部１４２２及び移動装置１４２３は制御装置１８０にて動作制御される。
【００３６】
上記ウエハ保持部１４１１、１４２１について説明する。ウエハ保持部１４１１は、図８に示すように、上記駆動部１４１２にてＸ方向に可動な、第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５と、これらに挟まれて配置される除電用部材１４１６とが互いに平行に配列されている。これら第１保持部材１４１４、第２保持部材１４１５、及び除電用部材１４１６は、ともに鉄又はその他の導電性材料から作製されている。ウエハ保持部１４２１も、ウエハ保持部１４１１と同様に、第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５と、これらに挟まれて配置される除電用部材１４２６とが互いに平行に配列されている。これら第１保持部材１４２４、第２保持部材１４２５、及び除電用部材１４２６は、ともに鉄又はその他の導電性材料から作製されている。尚、ウエハ保持部１４１１、１４２１は同じ構造にてなるので、以下には代表してウエハ保持部１４１１を例に説明する。
【００３７】
第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５には、鉄や導電性樹脂材にて作製され、図示するようにバンプ形成前ウエハ２０１を保持するためのＬ字形の保持爪１４１７がそれぞれ２個ずつ設けられている。尚、第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５並びに保持爪１４１７を鉄又は導電性材料にて作製するのは、保持するバンプ形成前ウエハ２０１の裏面２０１ｂの帯電をアース可能にするためである。
又、好ましくは第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５並びに保持爪１４１７の外面全面に、図９に示すように絶縁材料にてコーティングを施すのが好ましい。
【００３８】
除電用部材１４１６には、当該ウエハ保持部１４１１にて保持されるバンプ形成前ウエハ２０１の表面２０１ａにおける周縁部分２０１ｃに接触可能なように、本実施形態ではウエハ２０１の直径方向に沿った２箇所にてウエハ２０１の厚み方向に突出して除電用接触部材１４１６１が設けられている。除電用接触部材１４１６１は、図１０に示すように除電用部材１４１６に対して摺動可能に貫通して取り付けられ、除電用接触部材１４１６１の軸方向にスプリング１４１６２にて付勢されている。又、除電用接触部材１４１６１におけるウエハ接触端部には、緩衝材として導電性樹脂１４１６３が設けられている。
このような除電用接触部材１４１６１は、上記導電性樹脂１４１６３がバンプ形成前ウエハ２０１の表面２０１ａに接触することで、該表面２０１ａにおける帯電をアースする。又、保持爪１４１７にてバンプ形成前ウエハ２０１が保持される前の状態では、除電用接触部材１４１６１は、バンプ形成前ウエハ２０１の厚み方向において、保持爪１４１７と同レベルもしくは保持爪１４１７を超えて突出している。該構成により、当該ウエハ保持部１４１１がバンプ形成前ウエハ２０１を保持しようとするとき、保持爪１４１７がバンプ形成前ウエハ２０１に接触する前に除電用接触部材１４１６１がバンプ形成前ウエハ２０１の表面２０１ａに接触可能となる。よって、まず、上記表面２０１ａの除電を行うことができる。又、除電用接触部材１４１６１に直接、アース線を接続する構成を採ることもできる。
【００３９】
上記プリヒート装置１６０は、本実施形態のバンプ形成装置１０１において特徴的な動作の一つを実行する装置である。即ち、プリヒート装置１６０は、バンプ形成前ウエハ２０１の電極部分１５へバンプ１６を形成する前に、バンプ形成前ウエハ２０１に対して、バンプ形成時における上記電極部分１５とバンプ１６との接合を促進させる形成前接合促進用温度制御を実行する装置であり、大別して、バンプ形成前ウエハ２０１を加熱する前加熱部と、該前加熱部に対して上記形成前接合促進用温度制御を行なう制御部とを備える。尚、本実施形態では、上記制御部は制御装置１８０に相当する。
【００４０】
上記前加熱部は、以下のように構成される。
図１１〜図１３に示すように、熱源としてのパネルヒータ１６１を有するパネルヒータ枠１６２上に熱拡散部材としての、本実施形態では６ｍｍ厚のアルミニウム板１６３を載置している。アルミニウム板１６３のウエハ載置面１６３ａには、図４に示すように金属メッキ、本実施形態では銀メッキ２６１を施している。銀メッキを施すことで、アルミニウム板１６３とバンプ形成前ウエハ２０１との間の熱伝導率が良くなり、又、バンプ形成前ウエハ２０１の除電効果も高くなる。パネルヒータ１６１による昇温動作は、アルミニウム板１６３の温度を測定する例えば熱電対のような温度センサ１６６からの温度情報を参照しながら制御装置１８０にて制御される。尚、上記熱拡散部材１６３の材質は、上述のアルミニウムに限定されるものではなく、熱伝導率が良好な材質でバンプ形成前ウエハ２０１と化学的反応を起こさない材質、例えばジュラルミン等でもよい。
【００４１】
本実施形態では、上記搬入側移載装置１４１及び搬出側移載装置１４２は、いずれもウエハ保持部１４１１及びウエハ保持部１４２１を、これらが保持しているバンプ形成前ウエハ２０１及びバンプ形成後ウエハ２０２の厚み方向へ移動させる機構を設けていない。よって、プリヒート装置１６０は、バンプ形成前ウエハ２０１を上記アルミニウム板１６３上に載置するため、パネルヒータ１６１を有するパネルヒータ枠１６２及びアルミニウム板１６３を上記厚み方向へ図１２に示す下降位置１６７と図１３に示す上昇位置１６８との間にて昇降させる昇降機構を備える。該昇降機構は、上記厚み方向への昇降動作をするための駆動源としてのエアーシリンダ１６０１と、該エアーシリンダ１６０１にて昇降されるＴ字形の支持部材１６０２と、該支持部材１６０２に立設されパネルヒータ枠１６２及びアルミニウム板１６３を支持する２本の支持棒１６０３とを備える。尚、上記エアーシリンダ１６０１は、制御装置１８０にて動作制御されるシリンダ駆動装置１６０４にて動作される。又、本実施形態では、後述するようにエアーシリンダ１６０１による昇降動作により、パネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とは分離しアルミニウム板１６３の冷却を促進させることから、上記シリンダ駆動装置１６０４及び上記エアーシリンダ１６０１は分離装置としての機能を有する。
【００４２】
本実施形態では、図示するように支持棒１６０３はパネルヒータ枠１６２を貫通し、その先端部がアルミニウム板１６３に挿入されている。支持棒１６０３が貫通された状態においてパネルヒータ枠１６２は支持棒１６０３の軸方向に滑動可能であり、支持棒１６０３の先端部にてアルミニウム板１６３は支持棒１６０３に固定される。さらに、パネルヒータ枠１６２は付勢手段の一例であるスプリング１６０５にてアルミニウム板１６３へ押圧されている。よって、エアーシリンダ１６０１が動作することで、図１２に示すように下降位置１６７からパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とは一体的に昇降するが、上昇時、接触位置に設けられているストッパー１６０６にパネルヒータ枠１６２が当接した後は、図１３に示すようにストッパー１６０６にてパネルヒータ枠１６２の上昇が停止されるので、アルミニウム板１６３のみが上昇し、パネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３との分離が行われる。そしてアルミニウム板１６３が上昇位置１６８まで上昇する。本実施形態では、分離完了時におけるパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３との隙間は、約２〜４ｍｍである。該分離後における降下時には、上記上昇位置１６８から上記ストッパー１６０６を設けている上記接触位置まではアルミニウム板１６３のみが下降し、上記接触位置からはパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とが一体的に上記下降位置１６７まで下降する。
【００４３】
詳細後述のプリヒート後、次の新たなバンプ形成前ウエハ２０１を載置するに当たりアルミニウム板１６３の温度を約４０℃まで下げる必要があるが、上述のように、パネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とを分離可能な構造にすることで、従来に比べてアルミニウム板１６３の冷却速度を向上させることができ、タクトの短縮を図ることができる。又、量産前に行う試作段階のときや、同種類のウエハについて１，２枚程度しかバンプ形成を行わないときに、上記分離構造を採ることで上記冷却速度の向上を図れるのでタクト上、特に有効となる。
さらに、アルミニウム板１６３の温度が下がった時点でパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とを合体させればよく、パネルヒータ枠１６２が上記約４０℃まで下がるのを待つ必要はないことから、パネルヒータ枠１６２における温度差は従来に比べて小さくなる。したがって、パネルヒーター１６１の負荷を低減できることから、従来に比べてパネルヒーター１６１の寿命を長くすることもできる。
【００４４】
尚、上述のように本実施形態ではパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とは分離可能な構造としたが、簡易型としてパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とは分離せず常に一体にて昇降するように構成することもできる。
【００４５】
又、上述のように２本の支持棒１６０３にてパネルヒータ枠１６２及びアルミニウム板１６３を支持しているので、パネルヒータ枠１６２からの熱が支持部材１６０２やエアーシリンダ１６０１等へ伝わりにくい。よって、パネルヒータ枠１６２からの熱は、ほとんどアルミニウム板１６３へ伝導させることができるので、アルミニウム板１６３における温度分布をほぼ均一にすることができ、バンプ形成前ウエハ２０１の全体を均一に加熱することができる。さらに又、連続運転しても、支持部材１６０２等が熱を帯びることもない。
【００４６】
アルミニウム板１６３のウエハ載置面１６３ａには、バンプ形成前ウエハ２０１の移載時に上記ウエハ保持部１４１１に備わる保持爪１４１７が進入するための逃がし溝１６０７、及び空気出入孔１６０８が形成されている。空気出入孔１６０８は、図１４に示すように、アルミニウム板１６３内に形成されたブロー吸引用通路１６０９に連通しており、後述の動作説明でも述べるが、バンプ形成前ウエハ２０１を搬送するときにバンプ形成前ウエハ２０１とウエハ載置面１６３ａとを分離させたり、バンプ形成前ウエハ２０１の裏面の帯電を除去したりするときに空気を噴出するための孔であり、又は本実施形態では基本的には行わないがバンプ形成前ウエハ２０１をウエハ載置面１６３ａに吸着保持させるときの空気吸引用の孔である。尚、上記ブロー吸引用通路１６０９は、図１１に示すように、制御装置１８０にて動作制御されるブロー吸引装置１６１１に連結管１６１０を介して接続される。又、本実施形態では、噴出する気体として上述のように空気を用いているが、他の気体を用いても良い。又、上記ブロー吸引装置１６１１は、気体供給によりバンプ形成前ウエハ２０１の反り矯正動作及び除電動作を行なう場合の気体供給装置としての機能を果たす。
【００４７】
さらにアルミニウム板１６３内には、アルミニウム板１６３を冷却するための冷媒用通路１６１２が形成されている。本実施形態では、冷媒として常温の空気を使用するが、他の気体や水等を使用してもよい。冷媒用通路１６１２は、図１１に示すように、制御装置１８０にて動作制御される冷却空気供給装置１６１３に連結管１６１４を介して接続されている。尚、冷媒用通路１６１２に供給された冷却用空気は、図示する矢印に従って該冷媒用通路１６１２を流れ、連結管１６１５を通って排気される。
【００４８】
このような構成を有するプリヒート装置１６０において、上記制御装置１８０の制御にて実行される上記形成前接合促進用温度制御について説明する。
従来技術の問題点として上述したように、電極部分１５の膜厚が通常のものに比して薄い場合、上記微小バンプの場合や、電極部分１５の材質が特にアルミニウムの場合には、バンプ１６の接合状態が不安定となり必要な接合強度が得られない場合がある。この原因は以下のように考えられる。即ち、半導体基板に形成された回路部分２０における電極部分１５は、例えば蒸着法にて、電極部分１５を形成する金属例えばアルミニウムが上記回路部分２０上に所望の膜厚まで形成される。しかしながら、電極部分１５の形成時における上記金属は、アルミニウムの粒子が堆積している状態であるが、そのアルミニウム粒子が直径で０．０５〜０．３μｍ程度と大きいため、特に、上記膜厚が上述のように通常に比して薄い場合、例えば上述のように約２０００Å（＝０．２μｍ）である場合には、上述のように粒子が粗い状態の不完全さに起因して電極部分１５が脆い状態と考えられる。一方、電極部分１５上へバンプ１６を形成するときには、バンプ１６となる溶融状態の金属ボールを超音波振動させながら電極部分１５へ押圧することから、脆い状態の電極部分１５に上記超音波振動等が作用し、粗い粒子の金属が崩れる等の現象が生じ、結果的に、電極部分１５とバンプ１６との安定した接合ができないと考えられる。特に、電極部分１５にアルミニウムを使用し、膜厚２２が薄い場合に、上記不安定な接合が顕著に生じる。
【００４９】
そこで本実施形態では、電極部分１５が形成されている上記バンプ形成前ウエハ２０１に対して、バンプ１６の形成を行なう前に、上記形成前接合促進用温度制御による加熱を行なう。具体的には後述の、当該バンプ形成装置１０１のバンプ形成動作説明にて述べるが、上記形成前接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度以上でバンプ形成前ウエハ２０１の損傷防止温度以下の形成前接合促進用温度まで上記バンプ形成前ウエハ２０１を加熱する制御であり、さらに本実施形態では、上記形成前接合促進用温度で形成前接合促進用時間にてバンプ形成前ウエハ２０１を維持し、上記形成前接合促進用時間経過後、上記バンプボンディング温度にバンプ形成前ウエハ２０１を設定する制御である。
【００５０】
このような形成前接合促進用温度制御を実行することで、現象的には、従前に比べて電極部分１５とバンプ１６との接合状態の改善を図ることができる。これは、上述のように粒径の大きい金属粒子が、例えば粒径で約２／３〜１／３程度に金属粒子が微細化された状態に変化し電極部分１５の強度が向上したものと考えられる。尚、図１５は、バンプ形成場所の近傍部分における基板表面における、形成前接合促進用温度制御を実行する前の状態を写した電子顕微鏡写真に基づいて作成した図であり、図１６は、上記近傍部分における形成前接合促進用温度制御を実行した後の状態での電子顕微鏡写真に基づいて作成した図であり、元になる上記電子顕微鏡写真は両者ともに倍率は１０万倍である。又、符号２１にて示すものが電極部分１５を形成するアルミニウムの粒子であり、図１５に示す粒子２１よりも図１６に示す粒子２１の方が小さくなっており、形成前接合促進用温度制御の実行によりアルミニウム粒子が微細化が進んだことがわかる。
【００５１】
次に、上記ポストヒート装置１７０について説明するが、該ポストヒート装置１７０も、本実施形態のバンプ形成装置１０１において特徴的な動作の一つを実行する装置である。即ち、ポストヒート装置１７０は、バンプ形成前ウエハ２０１の電極部分１５へバンプ１６を形成した後に、バンプ形成後ウエハ２０２に対して上記電極部分１５とバンプ１６との接合を促進させる形成後接合促進用温度制御を実行する装置であり、大別して、バンプ形成後ウエハ２０２を加熱する後加熱部と、該後加熱部に対して上記形成後接合促進用温度制御を行なう制御部とを備える。尚、本実施形態では、上記制御部は制御装置１８０に相当する。
【００５２】
上記後加熱部は、以下のように構成される。
構造的には上述のプリヒート装置１６０と同様の構造を有し、本実施形態ではパネルヒータ枠とアルミニウム板とは分離する構造である。つまり、上述したプリヒート装置１６０の各構成部分に対応して、ポストヒート装置１７０においても、パネルヒータ１７１、パネルヒータ枠１７２、アルミニウム板１７３、温度センサ１７６、エアーシリンダ１７０１、支持部材１７０２、支持棒１７０３、シリンダ駆動装置１７０４、スプリング１７０５、ストッパー１７０６、逃がし溝１７０７、空気出入孔１７０８、ブロー吸引用通路１７０９、連結管１７１０、ブロー吸引装置１７１１、冷媒用通路１７１２、冷却空気供給装置１７１３、連結管１７１４、１７１５を有する。よって、図１１〜図１４には、プリヒート装置１６０及びポストヒート装置１７０の両者における符号を記している。但し、パネルヒータ１７１は、バンプ形成後ウエハ２０２の温度を制御するために制御装置１８０にて動作制御される。尚、アルミニウム板１７３のウエハ載置面１７３ａには、アルミニウム板１６３の場合と同様に、図４に示すように金属メッキ、本実施形態では銀メッキ２６１を施している。銀メッキを施すことで、アルミニウム板１７３とバンプ形成後ウエハ２０２との間の熱伝導率が良くなり、又、バンプ形成後ウエハ２０２の除電効果も高くなる。
【００５３】
このような構成を有するポストヒート装置１７０において、上記制御装置１８０の制御にて実行される上記形成後接合促進用温度制御について説明する。
詳しくは、後述の、当該バンプ形成装置１０１のバンプ形成動作説明にて述べるが、上記形成後接合促進用温度制御は、上記バンプボンディング用温度以上でバンプ形成後ウエハ２０２の損傷防止温度以下の形成後接合促進用温度まで上記バンプ形成後ウエハ２０２を加熱する制御であり、さらに本実施形態では、上記形成後接合促進用温度で形成後接合促進用時間にてバンプ形成後ウエハ２０２を維持し、上記形成後接合促進用時間経過後、ほぼ室温までバンプ形成後ウエハ２０２を降温する制御である。
このような形成後接合促進用温度制御は、プリヒート装置１６０にて実行される形成前接合促進用温度制御のような電極部分１５の金属粒子の適正化を行なうものではなく、バンプ１６と電極部分１５との接合界面部分における両材料の拡散を促進させるための制御である。該形成後接合促進用温度制御が行なわれることで、上述の金属拡散により、電極部分１５上に形成されたバンプ１６と、電極部分１５との接合状態が改善され、電極部分１５とバンプ１６とがより強固に接合可能となる。
【００５４】
本実施形態では、上述の形成前接合促進用温度制御、及び形成後接合促進用温度制御を行なうためのプログラムを、制御装置１８０に備わる記憶装置１８１に格納している。しかしながらこれに限らず、上記プログラムを記録した、例えばＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーディスク等の記録媒体１８２から読取装置１８３を介して制御装置１８０へ上記プログラムを供給するようにしてもよく、さらに又、通信線を介して供給するように構成することもできる。
又、形成前接合促進用温度制御及び形成後接合促進用温度制御をそれぞれ単独で実行することもできるし、さらに、例えば上記形成前接合促進用時間を長くしたときには形成後接合促進用時間を短くする等、上記制御装置１８０にて、両制御を関連付けて制御することもできる。
【００５５】
次に、上記昇降装置１５０は、上記第１収納容器２０５を載置する第１昇降装置１５１と、上記第２収納容器２０６を載置する第２昇降装置１５２とを備える。第１昇降装置１５１は、上記バンプ形成前ウエハ２０１が上記搬入装置１３１によって取り出し可能な位置に配置されるように、上記第１収納容器２０５を昇降する。第２昇降装置１５２は、上記搬出装置１３２にて保持されているバンプ形成後ウエハ２０２を第２収納容器２０６内の所定位置へ収納可能なように、第２収納容器２０６を昇降する。
【００５６】
以上説明したような構成を有する本実施形態のバンプ形成装置１０１における動作、即ちバンプ形成方法について以下に説明する。上述した各構成部分は制御装置１８０にて動作制御がなされることで、バンプ形成前ウエハ２０１にバンプが形成され、そしてバンプ形成後ウエハ２０２が第２収納容器２０６へ収納される、という一連の動作が実行される。又、上述のように制御装置１８０は、プリヒート装置１６０にてバンプ形成前ウエハ２０１に対して形成前接合促進用温度制御を行ない、さらには、プリヒート装置１６０にて実行可能なバンプ形成前ウエハ２０１に対する除電用ブロー動作や反り矯正用ブロー動作を制御することもできる。又、上述のように制御装置１８０は、ポストヒート装置１７０にてバンプ形成後ウエハ２０２に対して形成後接合促進用温度制御を行ない、さらには、ポストヒート装置１７０にて実行可能なバンプ形成後ウエハ２０２に対する除電用ブロー動作や反り矯正用ブロー動作を制御することもできる。
【００５７】
本実施形態のバンプ形成装置１０１では、図１７に示すステップ（図内では「Ｓ」にて示す）１からステップ１０までの各工程により、バンプ形成前ウエハ２０１にバンプが形成され、バンプ形成後ウエハ２０２が第２収納容器２０６へ収納される。
即ち、ステップ１では、第１収納容器２０５からバンプ形成前ウエハ２０１が搬入装置１３１によって取り出し可能な位置に配置されるように、第１昇降装置１５１により第１収納容器２０５が昇降し、その後、バンプ形成前ウエハ２０１が搬入装置１３１によって第１収納容器２０５から取り出される。さらに、搬入装置１３１にて保持されたバンプ形成前ウエハ２０１は、オリフラ合わせ装置１３３にてオリエンテーションフラットの配向が行われる。
【００５８】
オリエンテーションフラットの配向終了後、ステップ２では、搬入装置１３１の保持台１３１１に保持されているバンプ形成前ウエハ２０１が搬入側移載装置１４１にて挟持される。該動作について図１８〜図２１を参照して詳しく説明する。
図１８に示すように、上記配向後、オリフラ合わせ装置１３３の保持部１３３３が上昇し保持台１３１１からバンプ形成前ウエハ２０１を吸着保持し上昇する。一方、ウエハ保持部１４１１がバンプ形成前ウエハ２０１の上方に配置され、かつ駆動部１４１２にて第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５がＸ方向に沿って開く方向に移動する。次に、図１９に示すように、保持部１３３３が上昇し、それによりまず、ウエハ保持部１４１１の除電用接触部材１４１６１の先端がバンプ形成前ウエハ２０１の表面２０１ａに接触する。よって、除電用接触部材１４１６１の接触直前において上記表面２０１ａが帯電していたとしても、除電用接触部材１４１６１の接触により除電が行われる。
そして、図２０に示すように、駆動部１４１２にて第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５がＸ方向に沿って閉じる方向に移動する。
【００５９】
次に、図２１に示すように、上記保持台１３１１が下降し、バンプ形成前ウエハ２０１はウエハ保持部１４１１の保持爪１４１７にて保持される。このとき、除電用接触部材１４１６１部分に設けたスプリング１４１６２による付勢力によりバンプ形成前ウエハ２０１は保持爪１４１７へ押圧される。尚、該押圧力は、ウエハ保持部１４１１によるバンプ形成前ウエハ２０１の搬送時に落下等の不具合を生じさせない程度であり、バンプ形成前ウエハ２０１に変形を生じさせるものではない。
又、バンプ形成前ウエハ２０１の裏面２０１ｂと保持爪１４１７とが接触することで、上記裏面２０１ｂにおける電荷の一部はアースされる。
【００６０】
次のステップ３では、図２に示すように、バンプ形成前ウエハ２０１を保持した状態にてウエハ保持部１４１１が移動装置１４１３にてプリヒート装置１６０の上方に搬送され配置される。そして次のステップ４では、バンプ形成前ウエハ２０１に対してプリヒート装置１６０にて、上記形成前接合促進用温度制御によるプリヒート動作が行なわれる。
一方、図１１に示すように本実施形態では、プリヒート装置１６０はパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とは分離可能な構造である。よって、アルミニウム板１６３が常温以上の温度にあるときには、バンプ形成前ウエハ２０１がプリヒート装置１６０の上方に搬送されてくる前に、即ちステップ３が実行される前に、図２２に示すステップ５１０〜５１５が実行されアルミニウム板１６３の冷却が行われる。これらステップ５１０〜５１５については、図２３を参照して後述する。
【００６１】
アルミニウム板１６３がプリヒート開始温度、本実施形態では約４０℃まで冷却された時点でアルミニウム板１６３は上記下降位置１６７まで下がる。そして、次の上記ステップ３にて、図２４に示すように、バンプ形成前ウエハ２０１を保持した状態にてウエハ保持部１４１１が移動装置１４１３にてプリヒート装置１６０の上方に搬送され配置される。そして上記ステップ４が開始される。ステップ４における上記形成前接合促進用温度制御による詳しい動作を図２２に、ステップ４０１〜４０８に示す。
【００６２】
図２２に示すステップ４０１では、上記プリヒート開始温度Ｔ０である約４０℃にてなるアルミニウム板１６３の上方に、移動装置１４１３にてバンプ形成前ウエハ２０１が配置されることで、バンプ形成前ウエハ２０１はアルミニウム板１６３からの放射熱により緩やかに加熱される。このようにバンプ形成前ウエハ２０１を直ちにアルミニウム板１６３に接触させず、まず空中に保持して加熱することで、室温にあるバンプ形成前ウエハ２０１に熱ストレスを与えるのを防止でき、バンプ形成前ウエハ２０１の物理的損傷や形成されている回路の破壊の発生を防止することができる。本実施形態では、該ステップ４０１の加熱時間は約１〜３分であり、上記室温としての約２７℃のバンプ形成前ウエハ２０１は、図２５に示すような昇温曲線にて４０℃前後まで加熱される。尚、上記加熱時間、及びバンプ形成前ウエハ２０１の昇温温度は、上述の例に限定されるものではなく、例えばバンプ形成前ウエハ２０１の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更される。又、上記図２５は、図２６に示すIII部分の拡大図である。
【００６３】
次のステップ４０２では、再度、アルミニウム板１６３を上昇位置１６８まで上昇させる。このとき、ウエハ保持部１４１１に備わる保持爪１４１７は、図２７に示すように、アルミニウム板１６３に形成されている上記逃がし溝１６０７内に進入する。よって、ウエハ保持部１４１１に保持されているバンプ形成前ウエハ２０１は、アルミニウム板１６３上に載置される。尚、上述したように本実施形態では搬入側移載装置１４１及び搬出側移載装置１４２には昇降機構を設けていないので、プリヒート装置１６０へのバンプ形成前ウエハ２０１の搬入動作及びアルミニウム板１６３への載置動作を行うために、アルミニウム板１６３の昇降を行う必要がある。
【００６４】
次のステップ４０３では、図２８に示すように、搬入側移載装置１４１の第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５を開き、次のステップ４０４にて、図２９に示すように、アルミニウム板１６３を上記下降位置１６７まで下げる。
【００６５】
次のステップ４０５では、図２６に示すように、パネルヒータ１６１への通電によりアルミニウム板１６３を昇温していき、アルミニウム板１６３とバンプ形成前ウエハ２０１とが接触した状態にて、バンプ形成前ウエハ２０１を上記プリヒート開始温度Ｔ０付近の温度から形成前接合促進用温度Ｔ１まで加熱する。該形成前接合促進用温度Ｔ１は、バンプボンディング用温度Ｔ２以上で、半導体基板の一例としての当該バンプ形成前ウエハ２０１の損傷防止温度ＴＢ以下の温度である。尚、損傷防止温度ＴＢとは、当該バンプ形成前ウエハ２０１が物理的損傷を生じたり、回路破壊を生じたりして、当該バンプ形成前ウエハ２０１に支障を来す温度であり、具体的には、上記バンプボンディング用温度Ｔ２＋約１５０℃程度の温度である。上記形成前接合促進用温度Ｔ１をバンプボンディング用温度Ｔ２以上とする理由は、バンプボンディング用温度Ｔ２未満にて加熱したとしても、電極部分１５の表面の酸化が進行するだけで、上述したような電極部分１５の金属粒子を微細化するような適正化等が望めず、よってバンプ１６の接合状態の改善を図ることができないからである。
【００６６】
本実施形態では、上記バンプボンディング用温度Ｔ２は１５０℃であり、上記損傷防止温度ＴＢは約３００℃であることから、上記形成前接合促進用温度Ｔ１を約２１０℃に設定している。又、上記形成前接合促進用温度Ｔ１までの昇温勾配は、本実施形態では、３０℃／分としている。勿論、これらのバンプボンディング用温度Ｔ２、形成前接合促進用温度Ｔ１、及び昇温勾配は、上述の値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成前ウエハ２０１の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質、サイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更される。
【００６７】
次のステップ４０６では、上記約２１０℃の形成前接合促進用温度Ｔ１にバンプ形成前ウエハ２０１がほぼ到達したところで、上記約２１０℃の形成前接合促進用温度Ｔ１を形成前接合促進用時間ｔ１維持する。このような保持時間を設けることで、電極部分１５の金属粒子を微細化するような金属粒子の適正化の促進を図っている。本実施形態では、上記形成前接合促進用時間ｔ１を約１０分としている。勿論、該形成前接合促進用時間ｔ１は、この値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成前ウエハ２０１の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更される。
尚、プリヒート装置１６０の温度測定は、上述のようにアルミニウム板１６３に設けた温度センサ１６６にて行なわれているが、アルミニウム板１６３とバンプ形成前ウエハ２０１とは接触しており、又、バンプ形成前ウエハ２０１は薄いので、アルミニウム板１６３の温度とバンプ形成前ウエハ２０１の温度とは同一とみなせる。
【００６８】
次のステップ４０７では、上記形成前接合促進用時間ｔ１が経過した時点でバンプ形成前ウエハ２０１の降温を開始する。即ち、パネルヒータ１６１への通電を制御してアルミニウム板１６３の冷却を行ない、上記約２１０℃の形成前接合促進用温度Ｔ１から上記バンプボンディング用温度Ｔ２までバンプ形成前ウエハ２０１の温度を下げる。ここで、降温目標温度をバンプボンディング用温度Ｔ２とする理由は、次にバンプボンディング用温度Ｔ２にてバンプ１６の形成を実行するからである。本実施形態では、上記降温勾配は、上記昇温勾配と同じである３０℃／分に設定している。勿論、該降温勾配は、上記値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成前ウエハ２０１の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更され、又、上記昇温勾配と降温勾配とを異ならせても良い。但し、バンプ形成前ウエハ２０１が温度変化に基づき電荷を生じるようなウエハである場合には、降温勾配が大きいとバンプ形成前ウエハ２０１に損傷が生じる確率が高くなる。よってこのような場合には、昇温勾配よりも降温勾配を緩くするのが好ましい。
【００６９】
次のステップ４０８では、プリヒート動作を終了する。このとき、本実施形態では、アルミニウム板１６３の温度とバンプ形成前ウエハ２０１との温度差を低減可能なように例えば０〜１分の間、バンプ形成前ウエハ２０１とアルミニウム板１６３とを接触状態に維持しておく。このような操作を行なうことで、例えば温度変化に敏感なバンプ形成前ウエハ２０１の場合でも問題無く、約１５０℃であるバンプボンディング用温度Ｔ２のボンディングステージ１１０へ移載が可能である。
このようにしてバンプ形成前ウエハ２０１に対して上記形成前接合促進用温度制御によるプリヒート動作が行なわれた後、バンプ形成前ウエハ２０１についてはステップ５の動作が行なわれる。一方、プリヒート装置１６０については、上記プリヒート開始温度Ｔ０への降温動作が行なわれる。
【００７０】
このような形成前接合促進用温度制御によるプリヒート動作が行なわれることで、上述のように、電極部分１５において粒径が大きく粗い金属粒子が、粒子の微細化された状態に変化し電極部分１５の強度が向上する。よって、バンプ１６が形成されたときには、電極部分１５とバンプ１６との接合強度を向上させることができる。具体的には、上記プリヒート動作を行なったウエハの各電極部分１５上に、台座部分１６ａの直径で９０μｍ程度にてなる、金バンプ１６を形成した後、図３０に示すように、台座部分１６ａで電極部分１５の表面から３μｍの所にせん断測定用部材１７を当てて、せん断状態を測定した。その結果、４０個程度の電極部分１５に形成した全ての金バンプ１６が台座部分１６ａに破断面を形成して破断する、いわゆる金中破断を起こした。即ち、電極部分１５とバンプ１６との接合界面部分にて破断することなく、従来に比べて強固な接合がなされることがわかった。又、せん断力のバラツキも約２００ｍＮ以下となった。
尚、上述したような本実施形態のプリヒート動作を行なわない従来にあっては、バンプ形成自体がほとんど達成できず、バンプ形成がなされたものでもそのせん断力は例えば２４０〜５００ｍＮ程度であり、せん断力も低くそのバラツキも大きいため、実用に耐えるものではなかった。
【００７１】
尚、上記形成前接合促進用温度Ｔ１は、上記バンプボンディング用温度Ｔ２以上の温度であり、上記実施形態では、バンプボンディング用温度Ｔ２を１５０℃に設定していることから、バンプボンディング用温度Ｔ２に約６０℃を加えた約２１０℃としている。形成前接合促進用温度Ｔ１は、上記バンプボンディング用温度Ｔ２と関係するので、例えばバンプボンディング用温度Ｔ２が約２１０℃であれば、約３０〜４０℃を加えるのが好ましく、約２４０〜２５０℃となる。よって、形成前接合促進用温度Ｔ１は、上記バンプボンディング用温度Ｔ２に３０〜６０℃を加えた値が好ましい。又、バンプ形成前ウエハ２０１に損傷を生じさせないように昇温速度に比べて降温速度を緩やかにする必要があることから、過剰に形成前接合促進用温度Ｔ１を高く設定するとバンプボンディング用温度Ｔ２までの降温に時間を要する。よって、タクトを考慮すると、形成前接合促進用温度Ｔ１の最適値は、バンプボンディング用温度Ｔ２に約６０℃を加えた値である。
【００７２】
尚、上述の実施形態では、上記形成前接合促進用温度Ｔ１は、上記バンプボンディング用温度Ｔ２を超える温度としたが、タクトを無視すれば図３１に示すように、上記バンプボンディング用温度Ｔ２と同じ温度とすることもできる。
【００７３】
又、上記形成前接合促進用時間ｔ１は、上述の実施形態では１０分としたが、形成前接合促進用温度Ｔ１に応じて変化させる必要があり、形成前接合促進用温度Ｔ１がバンプボンディング用温度Ｔ２に上記３０〜６０℃を加えた範囲のときには、約１０〜３０分とするのが好ましい。よって、上記損傷防止温度ＴＢ以下において、形成前接合促進用温度Ｔ１がバンプボンディング用温度Ｔ２に６０℃を超える温度を加えた温度に設定されるときには、形成前接合促進用時間ｔ１は、約１秒〜約１０分に設定される。例えば、形成前接合促進用温度Ｔ１をほぼ上記損傷防止温度に設定したときには、形成前接合促進用時間ｔ１は、約１秒に設定される。なぜならば、約１秒を超える時間を設定したときには、電極部分１５の金属結晶の反応が過剰になるからであり、又、万一トラブルが発生したときの対応が困難となるからである。
【００７４】
又、バンプ形成前ウエハ２０１の種類によっては、上述のプリヒート動作によるバンプ形成前ウエハ２０１の温度変化により、バンプ形成前ウエハ２０１に電荷が発生する場合がある。しかし、バンプ形成前ウエハ２０１はアルミニウム板１６３に載置されているので、電荷はアルミニウム板１６３を介してアースされ除電可能である。
【００７５】
上述のプリヒート動作の次に、ステップ５が実行される。ステップ５では、まず図２３に示すように、プリヒート装置１６０からボンディングステージ１１０へバンプ形成前ウエハ２０１の移載動作が行われる。
図２３のステップ５０１では、搬入側移載装置１４１の駆動部１４１２の動作により第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５が開く方向に移動する。次のステップ５０２ではプリヒート装置１６０のアルミニウム板１６３を下降位置１６７から上昇位置１６８まで移動させる。このとき第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５に備わる各保持爪１４１７はアルミニウム板１６３の各逃がし溝１６０７に進入する。そして次のステップ５０３にて第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５を閉じる。次のステップ５０４では、ブロー吸引装置１６１１を動作させてアルミニウム板１６３の空気出入孔１６０８から空気を噴出し、アルミニウム板１６３とバンプ形成前ウエハ２０１とを分離させる。尚、噴出させる空気の温度は、プリヒートされたバンプ形成前ウエハ２０１の温度低下を極力防止可能な程度の温度、例えば約１６０℃前後である。そしてこのようなブロー動作中に、ステップ５０５にてアルミニウム板１６３を下降させ、バンプ形成前ウエハ２０１を第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５を有するウエハ保持部１４１１に保持させる。次のステップ５０６では上記ブロー吸引装置１６１１の動作を停止しブロー動作を終了し、ステップ５０７にて、昇温されたバンプ形成前ウエハ２０１を保持している上記ウエハ保持部１４１１をボンディングステージ１１０の上方へ移動させる。以後、後述する、ボンディングステージ１１０への載置動作に移行する。
【００７６】
一方、約１５０℃まで昇温されたプリヒート装置１６０のアルミニウム板１６３は、次のバンプ形成前ウエハ２０１を載置する前に再び上記プリヒート開始温度Ｔ０まで降温させる必要がある。そこで、図２３に示すステップ５１０において、冷却空気供給装置１６１３を動作させアルミニウム板１６３内の冷媒用通路１６１２に冷却用空気を供給する。さらに次のステップ５１１及びステップ５１２では、プリヒート装置１６０のエアーシリンダ１６０１を動作させて上記下降位置１６７から上記上昇位置１６８までアルミニウム板１６３を上昇させ、パネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とを分離させてアルミニウム板１６３の温度を約４０℃まで冷やす。尚、本実施形態ではアルミニウム板１６３の冷却温度を上記約４０℃に設定しているが、該温度に限定するものではない。
上述のようにパネルヒータ枠１６２とアルミニウム板１６３とを分離させることでアルミニウム板１６３を効率的に冷却することができる。アルミニウム板１６３の温度が約４０℃まで冷えた後、ステップ５１３にて冷却空気供給装置１６１３の動作を停止し冷却用空気の供給を終了する。そしてステップ５１４にてアルミニウム板１６３を下降させ、ステップ５１５にて搬入側移載装置１４１のウエハ保持部１４１１を搬送装置１３０の上方に戻す。
【００７７】
次に、プリヒート装置１６０からボンディングステージ１１０へのバンプ形成前ウエハ２０１の移載動作について説明する。尚、バンプ形成前ウエハ２０１の温度とボンディングステージ１１０の温度との差に起因して、バンプ形成前ウエハ２０１の材質によっては反りが生じる場合がある。よって、該反り矯正用の動作として、ボンディングステージ１１０上に載置されたバンプ形成前ウエハ２０１に対して熱風吹き付け動作が行なわれる場合もある。以下には、上記熱風吹き付け動作を行なう場合を例に採り説明する。
図３２に示すステップ５０７では、図３３に示すように、搬入側移載装置１４１のウエハ保持部１４１１に保持されているバンプ形成前ウエハ２０１がボンディングステージ１１０上に搬入される。次のステップ５３１では、ボンディングステージ１１０へのバンプ形成前ウエハ２０１の搬入角度調整のためボンディングステージ１１０の回転が行われる。次のステップ５３２では、図３４に示すようにウエハ載置台１１１がバンプ形成前ウエハ２０１の厚み方向に上昇して、バンプ形成前ウエハ２０１の裏面２０１ｂに接触し、さらに若干ウエハ２０１を押し上げる。尚、ウエハ載置台１１１が上昇したとき、上記ウエハ保持部１４１１の各保持爪１４１７はウエハ載置台１１１に形成されている逃がし溝１１６に進入する。
【００７８】
該押し上げのとき、バンプ形成前ウエハ２０１の表面２０１ａに接触している除電用接触部材１４１６２は、スプリング１４１６２の付勢力に逆らいながら上記表面２０１ａに接触した状態を維持したまま押し上げられる。
次のステップ５３３では、図３５に示すように、搬入側移載装置１４１の駆動部１４１２の動作により第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５が開く方向に移動し、ウエハ保持部１４１１によるバンプ形成前ウエハ２０１の保持が解除される。
この状態にて、次のステップ５３４にて、ブロー装置１１５を動作させて、ウエハ載置台１１１に開口されている空気出入孔１１３から約１６０℃程度の上記反り矯正用熱風をバンプ形成前ウエハ２０１へ吹き付ける。該ブロー動作により、約０．５ｍｍ程、バンプ形成前ウエハ２０１はウエハ載置台１１１より浮き上がるが、バンプ形成前ウエハ２０１の周囲には第１保持部材１４１４及び第２保持部材１４１５の保持爪１４１７が存在するので、浮き上がったバンプ形成前ウエハ２０１がウエハ載置台１１１上から脱落することはない。
【００７９】
上記熱風吹き付け時間の経過後、ステップ５３５にてブロー装置１１５の動作を停止し反り矯正用熱風の吹き付けを終了する。そしてステップ５３６では、吸引装置１１４を動作させて上記空気出入孔１１３から吸引を開始しバンプ形成前ウエハ２０１をウエハ載置台１１１上へ吸着する。ステップ５３７にて上記吸着が行われたことを検出し、ステップ５３８にて、図３６に示すようにウエハ載置台１１１がバンプ形成前ウエハ２０１を保持した状態のまま、元の位置まで下降する。
以上の動作にて上記反り矯正動作は終了する。その後、搬入側移載装置１４１のウエハ保持部１４１１が上記搬送装置１３０の上方へ移動する。
【００８０】
以上説明したような反り矯正用動作後、ボンディングステージ１１０上に載置されているバンプ形成前ウエハ２０１上の回路における電極部分１５へバンプ形成ヘッド１２０にてバンプ１６が形成される。本実施形態では、バンプ形成時におけるバンプ形成前ウエハ２０１の温度は、上述のように１５０℃になるように設定されている。
【００８１】
上記バンプ形成後、ステップ６では、搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１における第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５にてバンプ形成後ウエハ２０２を保持し、搬出側移載装置１４２の移動装置１４２３の駆動にてウエハ保持部１４２１がＸ方向に移動し、図２に示すように、ポストヒート装置１７０の上方にバンプ形成後ウエハ２０２が配置され、その後、ステップ７にて、ポストヒート装置１７０に載置され、上記形成後接合促進用温度制御を含むポストヒート動作が実行される。これらのさらに詳しい動作について図３７を参照して以下に説明する。
【００８２】
ステップ６０１ではポストヒート装置１７０のアルミニウム板１７３を、上記バンプボンディング用温度Ｔ２である上記１５０℃に加熱する。次に、ステップ６へ移行し、ウエハ保持部１４２１に保持されているバンプ形成後ウエハ２０２をポストヒート装置１７０の上方に搬入する。
【００８３】
次に、ステップ７を構成しているステップ７０１では、上記加熱されたアルミニウム板１７３を下降位置１６７から上昇位置１６８へ上昇させる。該上昇動作により、上記バンプ形成後ウエハ２０２はアルミニウム板１７３に接触し載置される。尚、このとき、搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１における第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５に備わる各保持爪１４１７は、アルミニウム板１７３に形成されている逃がし溝１７０７に進入する。そして次のステップ７０２にて、搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１における第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５を開き、バンプ形成後ウエハ２０２の保持を解除する。次のステップ７０３では、上記バンプ形成後ウエハ２０２を載置しているアルミニウム板１７３を、上昇位置１６８から下降位置１６７へ下降させる。
【００８４】
次のステップ７０４では、図２６に示すように、パネルヒータ１６１への通電によりアルミニウム板１７３を昇温することで、アルミニウム板１７３とバンプ形成前ウエハ２０１とが接触した状態にて、バンプ形成後ウエハ２０２を上記バンプボンディング用温度Ｔ２から形成後接合促進用温度Ｔ３まで加熱する。該形成後接合促進用温度Ｔ３は、バンプボンディング用温度Ｔ２以上で、半導体基板の一例としての当該バンプ形成後ウエハ２０２の損傷防止温度ＴＢ以下の温度である。尚、損傷防止温度ＴＢとは、上述したように、当該バンプ形成後ウエハ２０２が物理的損傷を生じたり、回路破壊を生じたりして、当該バンプ形成後ウエハ２０２に支障を来す温度であり、具体的には、上記バンプボンディング用温度Ｔ２＋約１５０℃程度の温度である。
【００８５】
本実施形態では、上記形成後接合促進用温度Ｔ３は、上述した形成前接合促進用温度Ｔ１と同じ約２１０℃に設定しているが、勿論、異ならせることもできる。又、上記バンプボンディング用温度Ｔ２から上記形成後接合促進用温度Ｔ３までの昇温勾配は、本実施形態では、上述のプリヒート動作の場合と同様に３０℃／分としている。勿論、該昇温勾配は、上述の値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成後ウエハ２０２の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更される。
【００８６】
次のステップ７０５では、上記約２１０℃の形成後接合促進用温度Ｔ３にバンプ形成後ウエハ２０２がほぼ到達したところで、上記約２１０℃の形成後接合促進用温度Ｔ３を形成後接合促進用時間ｔ３維持する。このような保持時間を設けることで、電極部分１５上に形成されたバンプ１６と電極部分１５とにおける両金属間での拡散がより効果的に行なわれバンプ１６と電極部分１５との接合状態をより向上させることができる。本実施形態では、上記形成後接合促進用時間ｔ３を約１０分としている。
【００８７】
本実施形態では、上述のように上記形成後接合促進用温度Ｔ３を１０分間維持しているが、形成後接合促進用温度Ｔ３と該温度の保持時間との間には、図３８に示すように相関関係があり、バンプ１６と電極部分１５との接合強度を向上可能な領域１８５が存在する。即ち、上述のようにポストヒート動作は、バンプ１６と電極部分１５との金属拡散を促進させるための動作であることから、形成後接合促進用温度Ｔ３を上記バンプボンディング用温度Ｔ２よりわずかに高い温度に設定したときには、比較的長い保持時間を要し、逆に、形成後接合促進用温度Ｔ３を上記バンプボンディング用温度Ｔ２よりもかなり高い温度に設定したときには、比較的短い保持時間で済む。但し、過剰に形成後接合促進用温度Ｔ３を高く設定したときには、バンプ１６と電極部分１５との反応が過剰に進みバンプ１６と電極部分１５との接合強度は逆に弱くなってしまう。よって、バンプ１６と電極部分１５との接合強度を向上可能な上記領域１８５が存在する。
尚、図３８は、上記相関関係及び領域１８５の概念を示した図である。
【００８８】
勿論、上記該形成後接合促進用時間ｔ３は、上述の値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成後ウエハ２０２の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ等に基づき変更される。特に、電極部分１５の厚み１５ａ、バンプ１６の台座部分１６ａの大きさが上記形成後接合促進用温度Ｔ３及び上記該形成後接合促進用時間ｔ３の設定に重要な要素である。例えば上記微小バンプが形成される、基材がＳｉにてなる半導体基板の場合にあっては、一例として、上記バンプボンディング用温度Ｔ２は約２７０℃、上記形成後接合促進用温度Ｔ３は約３００℃に設定される。
【００８９】
次のステップ７０６では、上記形成後接合促進用時間ｔ３が経過した時点でバンプ形成後ウエハ２０２の降温を開始する。即ち、パネルヒータ１７１への通電を制御してアルミニウム板１７３の冷却を行ない、上記約２１０℃の形成後接合促進用温度Ｔ３から約４０℃までバンプ形成後ウエハ２０２の温度を下げる。本実施形態では、降温勾配は、上記昇温勾配と同じである３０℃／分に設定している。勿論、該降温勾配は、この値に限定されるものではなく、例えばバンプ形成後ウエハ２０２の種類、材質及びサイズ等、並びに電極部分１５及びバンプ１６の各材質及びサイズ特に電極部分１５の膜厚、バンプ１６の台座部分１６ａの直径等に基づき変更され、又、上記昇温勾配と降温勾配とを異ならせても良い。
【００９０】
次のステップ７０７では、搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１をポストヒート装置１７０の上方に配置した後、ポストヒート装置１７０のアルミニウム板１７３を下降位置１６７から上昇位置１６８へ上昇させ、上記ウエハ保持部１４２１における第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５にてバンプ形成後ウエハ２０２を保持させる。尚、該保持動作の際、ブロー吸引装置１７１１を動作させてアルミニウム板１７３の空気出入孔１７０８からブロー用空気を噴出させて、上記バンプ形成後ウエハ２０２をアルミニウム板１７３から浮上させる。
上記保持後、アルミニウム板１７３を上昇位置１６８から下降位置１６７へ降下させる。一方、バンプ形成後ウエハ２０２を保持している搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１は、そのままポストヒート装置１７０の上方に配置する。よって、バンプ径背後ウエハ２０２は、図３９に示すように、ポストヒート装置１７０の上方、即ち空中で徐々に冷却される。尚、上記図３９は、図２６にてIVにて示した部分の拡大図である。このようにポストヒート装置１７０の上方にてバンプ形成後ウエハ２０２の冷却を行なう理由は、上記約４０℃から室温である約２７℃へ一気に降温したときには、バンプ形成後ウエハ２０２に損傷が生じる可能性があるので、該損傷を防止するためである。本実施形態では、上記空中での冷却時間は、０〜約２分に設定しており、該空中冷却によりバンプ形成後ウエハ２０２は約３７℃になる。勿論、上記冷却時間は、バンプ形成後ウエハ２０２の種類、材質等にて変更可能である。
【００９１】
次のステップ７０８では、上記空中での冷却時間が経過した時点で、バンプ形成後ウエハ２０２を保持した状態にて搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１をＸ方向に移動させてポストヒート装置１７０の上方から外し、バンプ形成後ウエハ２０２の自然冷却を行なう。該自然冷却によりバンプ形成後ウエハ２０２を上記室温まで冷やす。
該ステップ７０８の終了後、バンプ形成後ウエハ２０２についてはステップ８の動作が実行される。一方、ポストヒート装置１７０については次のバンプ形成後ウエハ２０２の受け入れ準備のため、パネルヒータ１７１へ通電を開始しアルミニウム板１７３が上記バンプボンディング用温度Ｔ２まで昇温される。
【００９２】
尚、上述の実施形態では、上記形成後接合促進用温度Ｔ３は、上記バンプボンディング用温度Ｔ２を超える温度としたが、図３１に示すように、上記バンプボンディング用温度Ｔ２と同じ温度とすることもできる。
【００９３】
上述したポストヒート動作を実行することで、上述したようにバンプ１６と電極部分１５との接合強度を向上させることができる。さらに又、本実施形態のように、上記プリヒート動作を実行しかつポストヒート動作を行なうことで、両者の相乗効果が得られる。具体的には、例えば、アルミニウムにてなる厚み約２０００Åの電極部分１５に、バンプ台座径がほぼ９０μｍの金バンプ１６が形成されている場合において、上記プリヒート動作のみを実行したときにおける１バンプ当たりのせん断強度は、平均約６８０ｍＮであり、そのバラツキが約２００ｍＮである。これに対し、さらに上記ポストヒート動作をも実行することで、１バンプ当たりのせん断強度は、平均約８００ｍＮに向上でき、そのバラツキも約１４０ｍＮ程度に低減することができる。
【００９４】
又、特にウエハ上の各電極部分１５にバンプ１６を形成するような場合には、バンプ形成数が多い。よって初期段階でバンプボンディングされたバンプ１６については、残りのバンプ１６がボンディング終了するまでの時間、バンプボンディング用温度Ｔ２に維持されることから、上記ポストヒート動作に類似した作用が生じることになる。よって、上記ポストヒート動作における上記形成後接合促進用制御では、特にウエハに形成された回路部分の数、ひいてはバンプ形成数に基づいて、上記形成後接合促進用温度Ｔ３や、上記該形成後接合促進用時間ｔ３を決定するようにしてもよい。
【００９５】
又、上記プリヒート動作及びポストヒート動作の両方を実行する場合には、上記プリヒート動作における上記形成前接合促進用制御と、上記ポストヒート動作における上記形成後接合促進用制御とを関連付けて制御することができる。このような関連付けた制御は、制御装置１８０にて実行可能である。上記関連付けた制御の一例として、上記形成前接合促進用制御における上記形成前接合促進用時間ｔ１を長く取ったときには、上記形成後接合促進用制御における上記形成後接合促進用時間ｔ３を上記形成前接合促進用時間ｔ１に比して短くしたり、逆に、上記形成前接合促進用時間ｔ１を短くしたときには、上記形成後接合促進用時間ｔ３を上記形成前接合促進用時間ｔ１に比して長くしたりする。このように、電極部分１５とバンプ１６との接合状態を向上させるために、上記形成前接合促進用制御及び上記形成後接合促進用制御において、互いに補うように制御することができる。
【００９６】
以上説明したポストヒート動作の終了後、ステップ８へ移行し以下の動作が実行される。バンプ形成後ウエハ２０２を保持している搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１は、移動装置１４２３の駆動によりＸ方向に沿って搬出装置１３２の上方へ移動する。移動後の状態を図６に示している。
上記移動後、搬出装置１３２の駆動部１３２４が動作し、図４０に示すように、保持部１３２３がバンプ形成後ウエハ２０２の裏面２０２ｂに接触し、かつバンプ形成後ウエハ２０２がウエハ保持部１４２１の保持爪１４１７から約１mm程浮き上がるように上昇する。該上昇後、保持部１３２３は吸着動作によりバンプ形成後ウエハ２０２を保持する。
【００９７】
保持部１３２３がバンプ形成後ウエハ２０２を保持した後、図４１に示すように、ウエハ保持部１４２１の第１保持部材１４２４及び第２保持部材１４２５が駆動部１４２２により開き、バンプ形成後ウエハ２０２の保持を解除する。
上記保持解除後、図４２及び図４３に示すように、上記保持部１３２３が下降しバンプ形成後ウエハ２０２を保持台１３２１上に載置する。該載置後、保持台１３２１は、本実施形態では吸着動作によりバンプ形成後ウエハ２０２を保持する。
【００９８】
次のステップ９では、バンプ形成後ウエハ２０２を保持した上記保持台１３２１が搬出装置用移動装置１３２２の動作によりＸ方向に移動しバンプ形成後ウエハ２０２を第２収納容器２０６側へ搬送する。
【００９９】
又、本実施形態にて処理対象としている圧電基板ウエハのように、半導体基板の種類によっては該基板の温度変化に伴い電荷を発生し、該電荷に起因して焦電破壊等が発生する場合もある。よって、第２収納容器２０６への収納前にはバンプ形成後ウエハ２０２の帯電量を減少させておく必要があることから、図４４に示すように、搬出側移載装置１４２のウエハ保持部１４２１から搬出装置１３２へのバンプ形成後ウエハ２０２の受け渡し動作の間、バンプ形成後ウエハ２０２の少なくとも裏面２０２ｂ側、好ましくはさらに表面２０２ａ側をも加えた両面側に、イオン発生装置１９０を設けるのが好ましい。上記受け渡しのとき、バンプ形成後ウエハ２０２の裏面２０２ｂには負電荷が、表面２０２ａには正電荷がそれぞれ帯電しているので、各電荷を中和するため、裏面２０２ｂ側に配置されたイオン発生装置１９０−１は正イオンを、表面２０２ａ側に配置されたイオン発生装置１９０−２は負イオンを発生する。各イオン発生装置１９０−１、１９０−２は、制御装置１８０に接続され動作制御される。尚、図４４は、バンプ形成後ウエハ２０２を保持したウエハ保持部１４２１が搬出装置１３２の上方に配置されたときに、イオン発生装置１９０−１、１９０−２からイオンをバンプ形成後ウエハ２０２に作用させている状態を図示しているが、上述のように受け渡し動作の間、つまり図４０から図４３に至るまでの各動作の間、バンプ形成後ウエハ２０２にイオンを作用させる。
【０１００】
このようにイオン発生装置１９０を設けることで、設けない場合に比べて、以下のように帯電量をより低減させることができる。尚、下記の帯電量値は一例である。本実施形態における上述の温度上昇制御や温度降下制御を行わない場合において、ウエハ保持部１４２１が搬出装置１３２の上方に配置されたとき、バンプ形成後ウエハ２０２の表面２０２ａの帯電量は約＋１８Ｖであり、裏面２０２ｂは上述のように約−１０００Ｖである。このようなバンプ形成後ウエハ２０２の表裏両面にイオン発生装置１９０にてイオンを４分間作用させることで、表面２０２ａの帯電量は約＋２２Ｖになり、裏面２０２ｂは約＋２２Ｖにすることができる。よって、本実施形態における上述の温度上昇制御や温度降下制御を行い、さらにイオン発生装置１９０にて少なくとも上記裏面２０２ｂにイオンを作用させることで、裏面２０２ｂの帯電量をより低減することができる。
【０１０１】
さらに又、イオン発生装置１９０−１、１９０−２から発生したイオンを、より効率的に少なくとも上記裏面２０２ｂに作用させるため、図４４に示すように、少なくとも裏面２０２ｂ側には、発生したイオンを裏面２０２ｂへより効率的に移動させるための送風装置１９１を設けてもよい。尚、送風装置１９１は制御装置１８０にて動作制御される。
又、図４４に示すように、静電センサ２５１を設け、少なくとも裏面２０２ｂ、好ましくはさらに表面２０２ａをも加えた両面の帯電量を静電センサ２５１にて測定しながら、測定された帯電量に基づき制御装置１８０にて上記イオン発生装置１９０のイオン発生量や、送風装置１９１の送風量を制御するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、ウエハ保持部１４２１から搬出装置１３２へのバンプ形成後ウエハ２０２の受け渡し動作前の、上記ポストヒート動作においてもより効率的に除電を行うため、上記イオン発生装置１９０によるイオンを作用させるように構成してもよい。
さらには、上記プリヒート動作においても上記イオン発生装置１９０によるイオンを作用させるように構成しても良い。
【０１０３】
そして、次のステップ１０では、保持台１３２１はバンプ形成後ウエハ２０２を第２収納容器２０６へ収納する。
以上説明した工程により、順次、各バンプ形成前ウエハ２０１に対してバンプ１６が形成され、それぞれ第２収納容器２０６へ収納されていく。
【０１０４】
上述した本実施形態では、プリヒート動作にて形成前接合促進用温度制御、及びポストヒート動作にて形成後接合促進用温度制御の両方を実行したが、最低限、上記形成前接合促進用温度制御を行なえば良い。該形成前接合促進用温度制御を実行することで、従来、接合が不完全とならざるを得なかったバンプ１６及び電極部分１５についても、電極部分１５の表面部分における金属結晶の適正化、つまり金属粒子を微細化して適正化することができ、接合状態を完全にすることができるからである。
【０１０５】
本実施形態のバンプ形成装置１０１にて製造されるバンプ形成済の半導体基板では、最低限、プリヒート装置１６０にて上記形成前接合促進用温度制御が実行されることから、上述したように、電極部分１５における金属結晶状態が従来に比べて改善され、従来ではバンプ１６の形成が不可能であった、若しくはバンプ形成は可能でも所望の接合強度が得られなかったような半導体基板に対してもバンプ形成が可能となり、かつその接合強度を、バンプ１６の台座部分１６ａにてせん断する程度まで向上させることができる。したがって、バンプ１６と電極部分１５とがこのような接合強度を有する半導体チップについて、フリップチップ実装を行なった場合、従来発生したような、バンプ１６と電極部分１５との接合界面部分でバンプ１６が電極部分１５から外れるという不具合の発生は無くなる。よって、フリップチップ実装を行なうときの信頼性を従来に比べて向上させることもできる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の第１態様のバンプ形成装置、及び第２態様のバンプ形成方法によれば、プリヒート装置を備え、電極部分へのバンプ形成前に、半導体基板に対して形成前接合促進用温度制御を実行するようにした。よって、バンプ形成前に、電極部分の金属粒子を適切な状態に変化させることができ、現象的には、従前に比べて電極部分とバンプとの接合状態の改善を図ることができる。したがって電極部分とバンプとの接合強度を、電極部分とバンプとの接合界面部分での破断ではなくバンプの台座部分にて破断する程度に向上させることができる。
【０１０７】
上記形成前接合促進用温度制御は、具体的には、電極部分を形成前接合促進用温度まで加熱し、さらに該形成前接合促進用温度にて形成前接合促進用時間、維持することでなされる。これらの形成前接合促進用温度及び形成前接合促進用時間は、電極部分及びバンプの材質や、サイズに基づいて設定することができる。
【０１０８】
上記形成前接合促進用温度の一例としては、バンプボンディング用温度に３０〜６０℃を加えた温度とすることで、バンプ形成動作のタクトの向上を図ることができる。又、このときの形成前接合促進用時間としては、１０〜３０分が好ましい。
【０１０９】
上記プリヒート装置に加えてさらにポストヒート装置を備え、電極部分へのバンプ形成後に、半導体基板に対して形成後接合促進用温度制御を実行するようにしてもよい。該形成後接合促進用温度制御を実行することで、電極部分に形成されたバンプと電極部分との接合強度を、プリヒート動作のみを実行する場合に比べてさらに向上させることができる。
【０１１０】
さらに又、制御装置を設けることもできる。該制御装置を設けることで、上記形成前接合促進用温度制御、及び上記形成後接合促進用温度制御を互いに関連付けて制御を行うことができ、半導体基板の種類及びサイズ、電極部分の材質、厚み及びサイズ、バンプの材質及びサイズ、等に基づいて、電極部分にバンプがより接合し易いように、そしてバンプと電極部分との接合強度がより向上するように、細かな形成前接合促進用温度制御、及び上記形成後接合促進用温度制御を実行することが可能となる。
【０１１１】
又、本発明の第３態様の記録媒体によれば、上述した少なくとも上記形成前接合促進用温度制御を実行するプログラムを記録することで、複数のバンプ形成装置に対して容易に上記形成前接合促進用温度制御を実行させることができる。
【０１１２】
又、本発明の第４態様の半導体基板によれば、上記形成前接合促進用温度制御を実行するプリヒート装置を少なくとも備えたバンプ形成装置にてバンプが電極部分に形成されることから、バンプと電極部分との接合強度が従来に比べて向上した半導体基板を提供することができる。よって、このような半導体基板をフリップチップ実装した場合においても、バンプと電極部分との接合界面部分でバンプが電極部分から外れることはなく、フリップチップ実装の信頼性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態におけるバンプ形成装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】  図１に示すバンプ形成装置の主要部分の詳細な構造を示す斜視図である。
【図３】  図１に示すバンプボンディング装置の構造を示す図である。
【図４】  図１及び図２に示すプリヒート装置、ポストヒート装置、及びボンディングステージにおいて、電荷発生半導体基板との接触面に銀メッキを施した状態の図である。
【図５】  図１及び図２に示す搬入装置の構成の詳細を示す斜視図である。
【図６】  図１７に示すステップ８における動作を説明するための図であり、搬出側移載装置にて保持されたバンプ形成後ウエハを搬出装置の上方に配置した状態を示す図である。
【図７】  図１及び図２に示すオリフラ合わせ装置の構成の詳細を示す斜視図である。
【図８】  図１及び図２に示す移載装置の構成の詳細を示す斜視図である。
【図９】  図１及び図２に示す搬入側移載装置及び搬出側移載装置の変形例を示す図である。
【図１０】  図８に示すウエハ保持部の除電用接触部材の構成の詳細を示す図である。
【図１１】  プリヒート装置及びポストヒート装置の斜視図である。
【図１２】  図１１に示すプリヒート装置及びポストヒート装置の動作説明用の図である。
【図１３】  図１１に示すプリヒート装置及びポストヒート装置の動作説明用の図である。
【図１４】  図１１に示すプリヒート装置及びポストヒート装置のアルミニウム板及びヒータープレート枠の斜視図である。
【図１５】  バンプ形成場所近傍部分の表面における、形成前接合促進用温度制御を実行する前の状態での金属粒子を示す図である。
【図１６】  バンプ形成場所近傍部分の表面における、形成前接合促進用温度制御を実行した後の状態での金属粒子を示す図である。
【図１７】  図１に示すバンプ形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】  図１７に示すステップ２における動作を説明するための図であり、搬入装置にてウエハを上昇させている状態を示す図である。
【図１９】  図１７に示すステップ２における動作を説明するための図であり、搬入側移載装置にてウエハを保持する直前の状態を示す図である。
【図２０】  図１７に示すステップ２における動作を説明するための図であり、搬入側移載装置にてウエハを保持した直後の状態を示す図である。
【図２１】  図１７に示すステップ２における動作を説明するための図であり、搬入側移載装置にてウエハを保持した状態を示す図である。
【図２２】  図１に示すバンプ形成装置に備わるプリヒート装置におけるプリヒート動作のフローチャートである。
【図２３】  図１７に示すステップ５における、プリヒート装置からバンプボンディング装置への移載動作を説明するためのフローチャートであって、パネルヒータ枠及びアルミニウム板を分離する場合の動作を示すフローチャートである。
【図２４】  図１７に示すステップ３における動作を説明するための図であって、プリヒート装置の上方へバンプ形成前ウエハを搬送させた状態を示す図である。
【図２５】  図２６に示すIII部分の拡大図である。
【図２６】  図１に示すバンプ形成装置にて実行される、形成前接合促進用温度制御及び形成後接合促進用温度制御における半導体基板の温度変化を示すグラフである。
【図２７】  図１７に示すステップ３における動作を説明するための図であって、バンプ形成前ウエハをアルミニウム板上へ載置した状態を示す図である。
【図２８】  図１７に示すステップ３における動作を説明するための図であって、ウエハ保持部によるバンプ形成前ウエハの保持を解除した状態を示す図である。
【図２９】  図１７に示すステップ３における動作を説明するための図であって、バンプ形成前ウエハを載置したアルミニウム板を下降させた状態を示す図である。
【図３０】  電極部分に形成されたバンプのせん断力の測定方法を説明するための図である。
【図３１】  図１に示すバンプ形成装置にて実行される、形成前接合促進用温度制御及び形成後接合促進用温度制御における半導体基板の温度変化を示すグラフであって、図２６の変形例を示すグラフである。
【図３２】  図１７に示すステップ５における、バンプボンディングステージへのバンプ形成前ウエハの移載動作を説明するためのフローチャートである。
【図３３】  図１７に示すステップ５における動作を説明するための図であり、バンプ形成前ウエハをボンディングステージの上方に配置した状態を示す図である。
【図３４】  図１７に示すステップ５における動作を説明するための図であり、ボンディングステージにてウエハを保持する直前の状態を示す図である。
【図３５】  図１７に示すステップ５における動作を説明するための図であり、ボンディングステージにてウエハを保持し搬入側移載装置がウエハの保持を解除した状態を示す図である。
【図３６】  図１７に示すステップ５における動作を説明するための図であり、ボンディングステージにてウエハを保持した状態を示す図である。
【図３７】  図１に示すバンプ形成装置に備わるポストヒート装置におけるポストヒート動作のフローチャートである。
【図３８】  上記ポストヒート動作において、形成後接合促進用温度と該温度の保持時間との間における相関関係を説明するための図である。
【図３９】  図２６に示すIV部分の拡大図である。
【図４０】  図１７に示すステップ８における動作を説明するための図であり、搬出装置の保持部をバンプ形成後ウエハに接触させた状態を示す図である。
【図４１】  図１７に示すステップ８における動作を説明するための図であり、搬出側移載装置によるウエハの保持を解除した直後の状態を示す図である。
【図４２】  図１７に示すステップ８における動作を説明するための図であり、搬出装置の保持部に保持されたバンプ形成後ウエハを保持台に載置する直前の状態を示す図である。
【図４３】  図１７に示すステップ８における動作を説明するための図であり、上記バンプ形成後ウエハを保持台に載置した状態を示す図である。
【図４４】  図１に示す搬出側移載装置から搬出装置へバンプ形成後ウエハを移載するときに、イオン発生装置にてイオンをウエハに作用させる状態を示す図である。
【図４５】  ＳＡＷフィルタの構造を示す斜視図である。
【図４６】  電極部分にバンプが形成されている状態を示す図である。
【符号の説明】
１５…電極部分、１６…バンプ、
１０１…バンプ形成装置、１１０…ボンディングステージ、
１２０…バンプ形成ヘッド、１６０…プリヒート装置、
１７０…ポストヒート装置、１８０…制御装置、
２０１…バンプ形成前ウエハ、２０２…バンプ形成後ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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