(57)【要約】【課題】金属バンプ間のショートの発生を抑制できる半導体装置の製造装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、ヘッド部とステージとを備え、前記ヘッド部を、制御部により移動制御して加工を行う半導体装置の製造装置であって、前記ヘッド部は、前記ステージと対向する対向軸方向に移動させるための駆動部と、前記対向軸方向の荷重センサと、前記対向軸方向の位置センサと、加熱手段とを備え、前記制御部は、前記ヘッド部を前記駆動部により前記対向軸方向に移動させて前記ステージに近づけ、前記荷重センサによる荷重値が目標値となるように荷重制御を行い、続いて、前記加熱手段により前記ヘッド部の温度を上昇させ、前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージから離れるように位置制御を行い、その後、前記加熱手段による加熱の停止および前記駆動部による前記ヘッド部の前記ステージに近づくように行う位置制御を行う。【選択図】図１
2016062960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部とステージとを備え、前記ヘッド部を、制御部により移動制御して加工を行う半導体装置の製造装置であって、
前記ヘッド部は、前記ステージと対向する対向軸方向に移動させるための駆動部と、前記対向軸方向の荷重センサと、前記対向軸方向の位置センサと、加熱手段とを備え、
前記制御部は、前記ヘッド部を前記駆動部により前記対向軸方向に移動させて前記ステージに近づけ、前記荷重センサによる荷重値が目標値となるように荷重制御を行い、続いて、前記加熱手段により前記ヘッド部の温度を上昇させ、前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージから離れるように位置制御を行い、その後、前記加熱手段による加熱の停止および前記駆動部による前記ヘッド部の前記ステージに近づくように行う位置制御を行うことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造装置において、
前記制御部は、前記加熱手段による前記ヘッド部の加熱に先立って、前記ヘッド部を前記駆動部により前記対向軸方向に移動させて前記ステージに近づけて前記荷重センサによる荷重値が目標値に達した後あらかじめ設定された加圧値となるように加圧し、この後、前記駆動部により前記荷重センサによる荷重値が前記加圧値より小さい目標値となるように制御する加圧制御を行うことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造装置において、
前記ヘッド部には半導体素子が装着され、前記ステージには基板が装着され、
前記半導体素子および前記基板のいずれか一方に金属バンプが設けられ、他方に金属電極が設けられ、
前記制御部の制御により、前記ヘッド部を移動制御して前記半導体素子と前記基板とを前記金属バンプを溶融して前記金属電極に電気的に接続する
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
請求項３の半導体装置の製造装置において、
前記ヘッド部は、温度センサを備え、
前記制御部は、前記加熱手段により前記ヘッド部の温度を上昇させた後、前記温度センサによる検出温度が前記金属バンプの金属の融点に達した後に、前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージから離れるように位置制御を開始することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造装置において、
前記ヘッド部は、冷却手段を備え、
前記制御部は、前記加熱手段による加熱を停止させた後に、前記冷却手段により前記ヘッド部の冷却を行うことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項６】
ヘッド部に半導体素子を装着し、ステージに基板を装着し、制御部により前記ヘッド部を移動制御して半導体素子と基板とのいずれか一方に設けられた金属バンプと他方に設けられた金属電極との間を電気的に接続する半導体装置の製造方法であって、
前記ヘッド部は、前記ステージと対向する対向軸方向に移動させるための駆動部と、前記対向軸方向の荷重センサと、前記対向軸方向の位置センサと、加熱手段とを備え、
前記制御部により、
前記ヘッド部を前記駆動部により前記対向軸方向に移動させて前記ステージに近づけ、
前記荷重センサによる荷重値が目標値となるように荷重制御を行い、
前記加熱手段により前記ヘッド部の温度を上昇させて前記金属バンプを溶融させ、
前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージから離れるように位置制御を行い、
前記加熱手段による加熱を停止させ且つ前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージに近づくように位置制御を行い、
前記金属バンプと前記金属電極とを電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子に形成された金属電極パッドと実装用の基板に形成されたはんだなどの金属バンプに電気的接続する製造装置としては次のようなものがある。
すなわち、例えば、ヘッド部とステージとを備えた構成で、ステージに金属バンプを形成した基板を載置し、ヘッド部に金属電極パッドを形成した半導体素子を装着する。ステージは金属が溶融しない程度に予備加熱をしておき、ヘッド部を下降させて半導体素子の金属パッドがステージ上の基板の金属バンプと接するところで保持する。そして、ヘッド部の加熱手段により加熱して半導体素子の金属パッドの温度を上昇させ、これによって接触している金属バンプを溶融させる。
【０００３】
その後加熱を停止することで、金属バンプが冷却されて金属パッドと電気的に接続された状態となる。この後、ヘッド部による半導体素子の装着を解除し、ヘッド部を上昇させることで、基板に半導体素子を電気的に接続した状態の半導体装置を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、上記した半導体装置の製造工程では、ヘッド部あるいはステージは、加熱をすることで高さ方向の長さが膨張により変化し、先端部分に位置する半導体素子および基板を保持している位置が膨張によって変化する。このため、半導体素子の金属パッドと基板との距離が近接することで溶融した金属バンプが押し潰されて横幅が広くなり、隣接する溶融部分同士が接触ショートする不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２４７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本実施形態は、半導体素子および基板の間で、金属バンプを溶融して金属パッドに電気的に接続する工程で、隣接する金属バンプ間のショートの発生を抑制できる半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の半導体装置の製造装置は、ヘッド部とステージとを備え、前記ヘッド部を、制御部により移動制御して加工を行う半導体装置の製造装置であって、前記ヘッド部は、前記ステージと対向する対向軸方向に移動させるための駆動部と、前記対向軸方向の荷重センサと、前記対向軸方向の位置センサと、加熱手段とを備え、前記制御部は、前記ヘッド部を前記駆動部により前記対向軸方向に移動させて前記ステージに近づけ、前記荷重センサによる荷重値が目標値となるように荷重制御を行い、続いて、前記加熱手段により前記ヘッド部の温度を上昇させ、前記駆動部により前記ヘッド部を前記ステージから離れるように位置制御を行い、その後、前記加熱手段による加熱の停止および前記駆動部による前記ヘッド部の前記ステージに近づくように行う位置制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態を示す半導体装置の製造装置の概略的な構成図
【図２】製造工程の流れを示す図
【図３】半導体装置の加工前の状態と加工後の状態を示す模式的な断面図
【図４】製造工程の各段階で示す模式的な縦断面図（その１）
【図５】製造工程の各段階で示す模式的な縦断面図（その２）
【図６】製造工程の各段階で示す模式的な縦断面図（その３）
【図７】製造工程の各段階で示す模式的な縦断面図（その４）
【図８】製造工程の各段階で示す模式的な縦断面図（その５）
【図９】各部の状態の変化量の時間推移を示す図（その１）
【図１０】各部の状態の変化量の時間推移を示す図（その２）
【図１１】温度変化に伴うヘッド部の延び量の推移を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図１から図１１を参照して説明する。尚、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、上下左右の方向についても、後述する半導体基板における回路形成面側を上または下とした場合の相対的な方向を示し、必ずしも重力加速度方向を基準としたものとは一致しない。
【００１０】
図１は半導体装置の製造装置１の概略的な構成を示している。図示の状態では離間した別体の構成として示しているが、実際には図示しない外殻構成部により全体を一体の構成となるように設けられている。製造装置１の下方にはセラミックなどを用いたステージ２が設けられる。ステージ２の上部にはヘッド部３とこのヘッド部３を上下動可能に支持している支持部４が設けられる。なお、以下の説明では、上下方向をＺ軸方向、水平方向をＸＹ軸方向と称する。
【００１１】
ステージ２は、上面に図３（ｂ）に示すようなセラミック基板やガラスエポキシ基板などの半導体素子実装用の基板５を保持する。ステージ２は、上面に保持した基板５を所定温度に加熱するために内部にステージヒータ６およびその温度をモニタするための温度センサ７が設けられている。ステージヒータ６によるステージ２の加熱は、例えば図２に示す基板５に形成された金属バンプであるはんだバンプ５ａを融点よりも低い一定温度（例えば１５０℃）で加熱するように温度センサ７によりモニタしながら通電制御される。
【００１２】
ヘッド部３は、下面部分にボンディングツール８が配置され、図３（ａ）に示すような半導体素子などの半導体素子９を吸着保持可能に設けられている。ヘッド部３には、ボンディングツール８に保持される半導体素子９を加熱するためのヘッドヒータ１０およびその温度をモニタするための温度センサ１１が設けられている。また、ヘッド部３には、内部に冷却用の高圧エアなどを流通させるための冷却孔１２が形成されている。
【００１３】
ヘッドヒータ１０は、ヘッド部３の加熱を、電流を流すことにより発熱して急速に温度を上昇させることができるもので、パルスヒータとしての機能を備えるものである。これにより、ボンディングツール８により吸着保持されている半導体素子９は急速に温度を上昇させることができる。また、加熱を停止する際には、ヘッドヒータ１０への電流を遮断し、さらに、冷却孔１２に冷却用の高圧エアを流通させることでヘッド部３の温度を急速に低下させることができる。
【００１４】
支持部４には、ヘッド部３をＺ軸方向（上下方向）に移動させるための駆動部１３が設けられ、その位置を検出するための位置センサ１４が設けられている。また、支持部４には、ヘッド部３を下降させてステージ２と接触した際のステージ２への荷重値を検出する荷重センサ１５が設けられている。これにより、ヘッド部３のＺ軸方向の移動を駆動部１３により制御する場合に位置センサ１４をモニタすることでＺ軸方向の位置を制御することができる。さらに、ヘッド部３に対する荷重の度合いを荷重センサ１５でモニタすることで、検出された荷重値の大きさでヘッド部３の位置の制御をすることができる。
【００１５】
制御装置１６は、ＣＰＵやメモリなどを備えたもので、プログラムに従って装置全体の制御を行う。制御装置１６は、後述するプログラムに従って、上記したステージ２、ヘッド部３、支持部４などの各部の動きを制御する。また、図示はしていないが、ステージ２に基板５を装着し、ヘッド部３のボンディングツール８に半導体素子９を装着した状態で、両者のＸＹ軸方向（水平方向）の位置を認識するための位置認識カメラが備えられており、制御装置１６により、基板５と半導体素子９との位置を正しい接続位置に、ＸＹ方向および水平面内の回転方向に移動制御するように構成されている。
【００１６】
次に、上記構成の製造装置１により実施する半導体装置の製造工程について説明する。図３（ａ）は、前述した半導体素子９の模式的な断面を示し、シリコン基板などの半導体基板の表面部に種々の加工工程を経て半導体素子からなる集積回路が作りこまれたものである。この半導体素子９の表面（上面）には、外部と電気的に接続するための金属電極である金属パッド９ａが複数個形成されている。
【００１７】
一方、図３（ｂ）は、基板５の模式的な断面を示している。基板５は、例えばセラミックなどにより形成されたもので、表面（上面）には、半導体素子９の金属パッド９ａと電気的に接続するための電極パターンが形成されると共に、その接続部分には金属バンプとしてはんだバンプ５ａが形成されている。また、基板５の表面あるいは裏面には半導体素子９が実装された状態で外部回路と接続するための各種の端子部などが配置形成されている。この場合、基板５は、裏面に端子部が形成される場合には、基板５の内部を介して裏面側に配線用の導体が接続されるように設けられている。
【００１８】
図３（ｃ）は、上記した基板５に半導体素子９を実装した状態の模式的な断面を示している。基板５のはんだバンプ５ａは、実装状態では図示のように溶融後に加圧して押しつぶした状態のはんだ５ｂとして半導体素子９の金属パッド９ａと電気的に接続された状態とされている。また、この状態で、半導体素子９は、基板５に実装した状態では、両者の間が例えば距離ｄだけ離間した状態に実装されていて、これによって、実装時にはんだバンプ５ａが過剰に押しつぶされることがなくなり、隣接するはんだバンプ５ａ同士が接触してはんだ５ｂ同士がショートすることのない状態に形成されている。
【００１９】
次に、図２および図４〜図１１を参照して製造装置１による基板５への半導体素子９の実装の工程について説明する。
図２は、製造装置１の制御装置１６による実装工程の制御動作を概略的に示す工程の流れ図である。以下、この図２の流れ図にしたがって、その工程について説明する。また、図９は一連の工程の動作の流れに伴うヘッド部３の温度の推移、ヘッド部３の荷重値の推移、およびヘッド部３の高さの推移を示している。
【００２０】
具体的動作においては、図４に示しているように、まず、開始時点では、製造装置１のヘッド部３は、ステージ２と離間する位置に配置されている。初めに半導体素子９をヘッド部３のボンディングツール８に配置させ、制御装置１６の制御により、半導体素子９を吸引などの方法によりボンディングツール８に保持させる（図２中Ｓ１）。次に、ステージ２の上面に基板５を配置させ、制御装置１６の制御により、基板５を吸引などの方法によりステージ２の上面に保持させる（図２中Ｓ２）。
【００２１】
次に、制御装置１６により、ステージ２とヘッド部３との間の空間領域に位置認識カメラを挿入配置させ、Ｚ軸方向の上下に位置する基板５および半導体素子９を撮影して両者の位置を認識する。この後、ステージ２あるいはヘッド部３をＸＹ軸方向（水平方向）および水平面内の回転方向に相対的に移動させることで、ステージ２に装着した基板５のはんだバンプ５ａとヘッド部３のボンディングツール８に装着した半導体素子９の金属パッド９ａとの位置が対向状態となるように調整して位置合わせをする（図２中Ｓ３）。
【００２２】
続いて、制御装置１６により、ヘッド部３を下降させてステージ２と近接するように移動させる。このとき、Ｚ軸方向の移動を位置センサ１４の検出信号に基づく場合には、制御装置１６により、基板５のはんだバンプ５ａと半導体素子９の金属パッド９ａとが接触する少し前の高さをあらかじめ設定しておくことで、急速に移動制御することができる。
【００２３】
これにより、図５に示すように、ヘッド部３がステージ２に近接した位置まで移動制御される。この後、制御装置１６により、ヘッド部３の下降の制御を荷重センサ１５の検出信号に基づいて行う。はんだバンプ５ａと金属パッド９ａとが接触（ヘッド部３がステージ２に接地）したときに生ずる荷重が閾値荷重になることをを検出するまで行う（図２中Ｓ４）。
【００２４】
なお、上記のようなヘッド部３の下降の制御は、位置センサ１４を用いずに、荷重センサ１５の検出信号に基づいて行うこともできる。すなわち、制御装置１６により、ヘッド部３を一定の速度でＺ軸方向に下降させ、荷重センサ１５の検出荷重をモニタして、金属パッド９ａがはんだバンプ５ａに接触して荷重値が閾値荷重に達した時点で移動を停止することもできる。
【００２５】
ヘッド部３の下降により、はんだバンプ５ａと金属パッド９ａとが接触状態（ヘッド部３がステージ２に接地した状態）になると、この後、制御装置１６により、荷重センサ１５をモニタしながらヘッド部３をさらに下降させるように制御することで、ヘッド部３によりステージ２への加圧をして指定加圧値となるように行う（図２中Ｓ５、図９中時刻ｔ１）。これにより、ヘッド部３側の半導体素子９の金属パッド９ａがステージ２側の基板５のはんだバンプ５ａに押し付けられる状態となり、はんだバンプ５ａは圧縮変形し両者が接触する表面に生成している自然酸化膜が破れて、導通状態を確保できるようになる。
【００２６】
このとき、例えば、図５に示しているように、加圧していない状態でのヘッド部３の高さ寸法をＡ０、ステージ２の高さ寸法をＢ０とすると、加圧動作を行うことで、図６（ａ）に示すように、ヘッド部３の高さ寸法はＡ０よりも小さいＡ１（＜Ａ０）に圧縮され、ステージ２の高さ寸法はＢ０よりも小さいＢ１（＜Ｂ０）に圧縮された状態となる。
【００２７】
なお、このように加圧動作を行うと、上記したようにヘッド部３およびステージ２も圧縮状態となって高さ寸法がＡ１、Ｂ１と小さくなる。この状態で、ヘッド部３のヒータ１０により加熱動作を行うと、ボンディングツール８および半導体素子９の金属パッド９ａを通じて基板５のはんだバンプ５ａが加熱されることで溶融状態となる。
【００２８】
この結果、圧縮状態となっていたヘッド部３およびステージ２への圧力が開放され、もとの高さ寸法Ａ０およびＢ０に戻ることとなる。ヘッド部３は、さらに加熱によって膨張するため、ものと高さ寸法Ａ０よりも大きいＡ２に変化する。このときのヘッド部３およびステージ２の変形によって、図６（ｂ）に示すように、はんだバンプ９ａは過剰に押しつぶされることがあり、これによって、隣接するはんだバンプ９ａ同士が接触状態となり電気的にショートとなる不具合が予想される。
【００２９】
そこで、この実施形態においては、加圧制御を行った後に、制御装置１６によりヘッド部３を上昇させることで減圧制御を行う（図２中Ｓ６、図９中時刻ｔ２）。この場合には、荷重センサ１５の検出信号をモニタしながらヘッド部３を上昇（Ｚ軸方向の移動）させ、減圧をしながら、はんだバンプ５ａと金属パッド９ａとの接触状態を保持させた状態（荷重センサ１５による検出荷重が所定レベルとなる状態）で、上昇を停止している。
【００３０】
なお、このような制御については、図１０にも示している。図１０では、ヘッド部３の高さを破線で示し、左側の目盛で値を示している。また、荷重センサ１５の検出荷重値（Ｎ）を実線で示し、右側の目盛で値を示している。なお、時間（sec）の進行は、相対的なものであり、ここでは加圧動作を行う場合の一例として示している。
【００３１】
この制御では、動作を開始すると、制御装置１６により、ヘッド部３が下降される。この後、制御装置１６は、ヘッド部３側の半導体素子９の金属パッド９ａが、ステージ２側の基板５のはんだバンプ５ａと接触して、荷重センサ１５の検出荷重値が上昇し始めると、さらにヘッド部３の下降制御する。そして、制御装置１６は、荷重値が所定レベル例えば１００Ｎ程度となるようにヘッド部３を下降制御して加圧する。このとき位置センサ１４により検出されるヘッド部３のＺ軸方向の変位量の値は、例えば０．２４６ｍｍであった。
【００３２】
制御装置１６は、ヘッド部３を加圧状態で所定時間保持し、その後、ヘッド部３を上昇制御することで減圧し、荷重値が例えば１０Ｎまで下がると、この位置でヘッド部３の上昇を停止して保持する。この状態では、荷重値が所定値である１０Ｎであり、はんだバンプ５ａと金属パッド９ａとが接触した状態に保持されている。このとき、位置センサ１４により検出されるヘッド部３のＺ軸方向の変位量の値は、０．２６５ｍｍであった。したがって、減圧によってＺ軸方向の変位量が０．０１９ｍｍ（１９μｍ）であったことがわかる。この変化量１９μｍがヘッド部３に指定加圧値の圧力が加えられたときのヘッド部３とステージ２の圧縮変形量になる。
【００３３】
この結果、ヘッド部３の減圧制御（Ｓ６）を実施することで、上記した減圧時に発生する変位量１９μｍに相当する圧縮変形が改善できる。図８は減圧制御を行った状態での様子を示している。すなわち、加圧制御により圧縮変形されていたヘッド部３を減圧制御することでほぼ加圧前の高さ寸法Ａ０に戻すことができている。
【００３４】
次に、制御装置１６により、ヘッド部３の加熱制御を開始する（図２中Ｓ７、図９中時刻ｔ３）。この場合、加熱制御を実施すると、ヘッド部３は、温度上昇に伴って高さ寸法がＡ０から熱膨張によってこれよりも長い寸法に変形する。図１１はヘッド部３の温度上昇に伴う高さ寸法の変化量を示すグラフの一例である。
【００３５】
図１１では、例えば、縦軸にヘッド部３のＺ軸方向の変化量をとり、横軸にヘッド部３の温度をとっている。ここでは、ヘッド部３の温度が１７５℃のときのＺ軸方向の変化量を基準として「０」としている。これにより、ヘッド部３の温度が２４０℃のときに変化量が８．０μｍ、ヘッド部３の温度が３１０℃のときに変化量が１８．６μｍとなっていることがわかる。つまり、ヘッド部３を加熱制御することでＺ軸方向の変化量が熱膨張によって増加している。
【００３６】
ところが、この熱膨張によるヘッド部３の伸びは、機械的なヘッド部３のＺ軸位置制御に反映されていない場合には、ヘッド部３の加熱制御に伴い、ヘッド部３の先端Ｚ位置つまり半導体素子９の金属パッド９ａの高さは変化量と同じだけステージ２側に近接することとなり、はんだバンプ９ａを押し潰すようになる。
【００３７】
一方、同様の理屈により、ヘッド部３の加熱制御を停止してヘッド部３を冷却する場合には、ヘッド部３は、上記した熱膨張による変化量の分だけ収縮するため、今度は、ヘッド部３の下端部の位置が上方に引き上げられることになり、金属パッド９ａが上昇するときに、冷却で固化したはんだバンプ９ａを引っ張るように作用して引っ張り応力を及ぼすことになる。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、上記のような加熱制御および冷却によるヘッド部３の変化量を吸収するようにヘッド部３の位置制御を行う。まず、制御装置１６は、ヘッド部３の加熱制御を開始（図９中、時刻ｔ３）してヘッドヒータ１１に通電を開始すると、ヘッド部３の高さを熱膨張により変化する量を想定して上昇させるように制御する（図２中Ｓ８）。この場合、ヘッド部３の温度の推移と、熱膨張によるＺ軸方向の変化量は必ずしも一致しない。熱膨張は時間の経過と共に直線的に増加する傾向にあるので、図９に示しているように、ヘッド部３のＺ軸方向の位置制御もこれに合わせて行う。
【００３９】
これにより、ヘッド部３の下端部に位置する半導体素子９の金属パッド９ａとステージ２側の基板５のはんだバンプ５ａとの距離は、ほぼ同じ距離を保持した状態に保たれる。したがって、隣接するはんだバンプ５ａ同士が接触することでショート状態となる事態を回避できる。
【００４０】
次に、制御装置１６は、一定時間の加熱制御を行うことではんだバンプ５ａを充分に溶融状態にして金属パッド９ａとのなじみを良くした後に、ヘッドヒータ１１への通電を停止してヘッド部３の加熱を停止する（図２中Ｓ９、図９中時刻ｔ４）。また、このとき、制御装置１６は、冷却孔１２を通じて冷却用の空気を流通させることで放熱を早めてヘッド部３を強制冷却する。
【００４１】
これにより、ヘッド部３の温度は急速に低下していく。また、この冷却に伴って、制御装置１６は、ヘッド部３の高さを冷却により変化する量を想定して下降（押し込み）させるように制御する（図２中Ｓ１０）。この場合、冷却の開始時点とヘッド部３の下降の制御はほぼ同時に行うことができる。また、ヘッド部３の冷却を開始してからヘッド部３の下降制御を行うこともできるし、その逆で、ヘッド部の下降制御を開始してからヘッド部の冷却を開始させるように制御することもできる。
【００４２】
これにより、ヘッド部３の下端部に位置する半導体素子９の金属パッド９ａとステージ２側の基板５のはんだバンプ５ａとの距離は、ほぼ同じ距離を保持した状態に保たれる。したがって、金属パッド９ａが上昇するときに、冷却で固化したはんだバンプ９ａを引っ張るように作用して引っ張り応力を及ぼすのを抑制できる。
【００４３】
このようにして、ヘッド部３の冷却が進むと、はんだバンプ５ａが凝固して金属パッド９ａと電気的に接合された状態となる。このとき、上記のようにヘッド部３のＺ軸方向の位置制御（図２中、Ｓ６〜Ｓ１０）を実施していることで、ほぼ一定の距離ｄを保った状態とすることができる。この状態で、制御装置１６は、一定時間だけこの状態を保持するように待機する（図９中時刻ｔ５から所定時間の間）。
【００４４】
最後に、制御装置１６により、ヘッド部３のボンディングツール８による半導体素子９の吸着状態を解除させ、ヘッド部３を上昇させ、これによってヘッド部３による保持から半導体素子９を切り離して（図２中Ｓ１１）工程が終了する。ステージ２上には、図３（ｃ）に示したように、半導体素子９の金属パッド９ａがはんだバンプ５ｂに所定距離ｄを存した状態で接続された基板５が残った状態となり、ステージ２から接続された半導体装置を取り外すことができる。
【００４５】
上記実施形態によれば、半導体素子９の金属パッド９ａを基板５のはんだバンプ５ａに接合される工程において、ヘッド部３の加圧動作によってヘッド部３およびステージ２が圧縮変形したままで加熱するのではなく、加圧動作（Ｓ５）から減圧動作（Ｓ６）を実施することで、加圧によるヘッド部３およびステージ２の圧縮変形を圧縮前の形状に戻すことができ、ヘッド部３の加熱制御ではんだバンプ５ａを溶融させるときに、圧縮変形の開放による広がりで変形を生じさせるのを抑制でき、隣接するはんだバンプ５ａ同士が接触するのを防止でき、ショート不良が発生しない工程とすることができる。
【００４６】
また、ヘッド部３の加熱制御中には、ヘッド部３の加熱による伸び量を考慮してヘッド部３のＺ軸方向の変位値を吸収するように上昇するように制御することで、ヘッド部３の加熱による熱膨張で隣接するはんだバンプ５ａ同士がショートを発生するのを抑制できる。
【００４７】
また、ヘッド部３の冷却中には、ヘッド部３の冷却による縮み量を考慮してその変化を吸収するようにヘッド部３のＺ軸方向の位置を下げるように制御するので、ヘッド部３の冷却に起因した収縮ではんだバンプ５ａと金属パッド９ａとの接合部に引っ張り応力による破断を発生させないようにすることができる。
【００４８】
（他の実施形態）
上記実施形態で説明したもの以外に次のような変形形態に適用することができる。
上記実施形態において、はんだバンプ５ａに相当する金属バンプあるいは金属ボールが形成されているものであれば良い。
【００４９】
また、金属バンプは半導体素子９側に設けた場合でも実施可能である。基板５と半導体素子９のいずれか一方に金属パッドが設けられ、他方に金属バンプが設けられた構成のものに適用することができる。
【００５０】
冷却孔に冷却用空気を流通することによる強制冷却は、実施しないこともできる。
上記実施形態では、制御装置１６により、加熱制御を実施する前に、加圧および減圧の制御を実施する場合を示したが、これに限らず、例えば、接続する両者の表面部に自然酸化膜が形成されていない状態を確保できる場合には、加圧および減圧の制御を行わず、直接加熱制御を実施することもできる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
図面中、１は半導体装置の製造装置、２はステージ、３はヘッド部、４は支持部、５は基板、５ａははんだバンプ（金属バンプ）、８はボンディングツール、９は半導体素子、９ａは金属パッド、１０はヘッドヒータ、１１は温度センサ、１２は冷却孔、１３は駆動部、１４は位置センサ、１５は荷重センサ、１６は制御装置である。
【図１】
2016062960.tif 000003
【図２】
2016062960.tif 000004
【図３】
2016062960.tif 000005
【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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