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Technisches Anwendungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bump-Herstellungsvorrichtung
zum Bilden von Bumps auf Halbleiterwafern und auf ein Bump-Herstellungsverfahren,
das durch die Bump-Herstellungsvorrichtung ausgeführt wird.
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Stand der Technik
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In
den vergangenen Jahren wurden elektronische Komponenten in Übereinstimmung
mit der Miniaturisierung von Vorrichtungen immer kompakter, zum
Beispiel tragbaren Telefonen und ähnlichem, in welchen die elektronischen
Komponenten eingebaut sind. Folglich gibt es eine Bump-Herstellungsvorrichtung
zu diesem Zwecke, welche Bumps auf Elektrodenabschnitten auf jedem
Schaltkreis-Bildungsabschnitt
auf einem Halbleiterwafer bildet, ohne den Schaltkreis-Bildungsabschnitt
von dem Halbleiterwafer zu trennen. Die Bump-Herstellungsvorrichtung dieser Art schließt eine
Einbringungsvorrichtung ein, zum Entnehmen eines Halbleiterwafers,
bevor Bumps auf diesem gebildet sind, aus einem ersten Vorratsbehälter, in
welchem die Halbleiterwafer ohne Bumps gelagert werden, einen zweiten
Vorratsbehälter
zum Unterbringen von Wafern mit darauf gebildeten Bumps, eine Bonding-Stufe,
wo die Wafer ohne darauf gebildete Bumps platziert werden und im
Allgemeinen auf etwa 250 bis 270°C
erhitzt werden, um die Elektrodenabschnitte und Bumps zu verbinden, eine
Herausführungsvorrichtung
zum Lagern der Wafer, nachdem die Bumps auf ihnen gebildet sind,
in den zweiten Vorratsbehälter,
und eine Übertragungsvorrichtung
zum Übertragen
der Wafer von der Einbringungsvorrichtung zu der Bonding-Stufe und von der
Bonding-Stufe zu der Herausführungsvorrichtung.
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Unterdessen,
da ein SAW (Surface Acoustic Wave) – Filter in den vorstehend
genannten tragbaren Telefonen und ähnlichem verwendet wird, gibt
es einige Halbleiterwafer, die ein Substrat des Wafers aufweisen,
welches nicht aus Silizium – wie
bei dem Stand der Technik -sondern aus Quarz gebildet ist, oder
einen zusammengesetzten Halbleiterwafer, so wie Lithiumtantal, Lithiumniobium,
Galliumarsenid oder ähnlichem.
Auch wenn der zusammengesetzte Halbleiterwafer diesen Typs bei dem
Bilden der Bumps auch auf etwa maximal 150°C erhitzt wird, ist es für den zusammengesetzten
Halbleiterwafer notwendig, die Geschwindigkeit des Erhitzens und
Abkühlens
im Vergleich zu dem herkömmlichen
Silizium-Wafer abzusenken. Solange das Abkühlen langsam ausgeführt wird,
wird der zusammengesetzte Halbleiterwafer von einem pyroelektrischen
Effekt begleitet, wobei dadurch Schaltkreise zerbrechen oder der
Wafer thermisch verformt wird, um in einigen Fällen zu brechen.
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Deshalb
benötigt
eine Bump-Herstellungsvorrichtung zum Bilden von Bumps auf den zusammengesetzten
Halbleiterwafern eine andere Art und Weise der Temperaturregelung
als die Steuerungsvorrichtung in der herkömmlichen Bump-Herstellungsvorrichtung,
welche Bumps auf Silizium-Wafern bildet.
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Die
japanische Patentanmeldung
JP 8-78418
A bezieht sich auf das Kühlen eines Halbleiterelements
(das heißt
einen Halbleiterchip), ohne die Taktzeit zu erhöhen und das Verhindern, dass
ein Unterbringungsabschnitt durch die Hitze des Halbleiterelements
beschädigt
wird, durch das Zuführen
des Elements von einem Bump-Herstellungsabschnitt zu einem Kühlungsabschnitt.
Ferner ist die US-Patentanmeldung
US-A-4.024.560 gezielt auf
einen elektromagnetischen Strahlungsdetektor für der Wirkung eines pyroelektrischen
Feldes, der zusammengesetzt ist aus einem Halbleiterkörper, welcher
entgegengesetzte Hauptoberflächen
aufweist. Das Dokument offenbart – als ein Schritt in dem Herstellungsverfahren – das Abkühlen des
Zusammenbaus auf Raumtemperatur, um das Zerbrechen der Halbleiter- und
pyroelektrischen Körper
so wie auch die elektrostatische Bindung zwischen ihnen zu vermeiden.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bump-Herstellungsvorrichtung
vorzustellen, welche eine Temperaturregelung aufweist, die sich
von dem Stand der Technik unterscheidet, vor und nach dem Bilden
von Bumps auf Halbleiterwafern, und ein Bump-Herstellungsverfahren,
das von der Bump-Herstellungsvorrichtung ausgeführt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die vorstehende und weitere Aufgaben zu erfüllen, wird ein Bump-Herstellungsverfahren
zur Herstellung von Bumps auf Elektroden eines Schaltkreises, die
auf einem Halbleiterwafer gebildet sind, vorgestellt, folgende Schritte
umfassend: Platzieren des Halbleiterwafers auf eine Bonding-Stufe,
die den Halbleiterwafer auf eine Temperatur erhitzt, welche notwendig
ist, um Bumps auf Elektroden herzustellen, die für den Schaltkreis auf dem Halbleiterwafer gebildet
sind, und – nach
der Beendigung des Bump-Verbindungsvorgangs auf dem erhitzten Halbleiterwafer
und vor dem Lagern des Halbleiterwafers in einem Vorratsbehälter – das Ausführen eines Nach-Erwärmungsvorgangs
zum Abkühlen
des Halbleiterwafers, basierend auf einer Temperaturabfall-Steuerung
des Halbleiterwafers, durch das Anordnen des Halbleiterwafers in
einem zur Bonding-Stufe verbindungslosen Zustand oberhalb der Bonding-Stufe,
wobei der Temperaturabfall bei dem Nach-Erwärmungsvorgang durch eine Steuerungsvorrichtung
gesteuert wird, die zumindest die Veränderung einer Größe eines
Spalts zwischen der Bonding-Stufe und dem Halbleiterwafer und/oder
einer Ausführungszeit
steuert, während
der der Halbleiterwafer in dem verbindungslosen Zustand oberhalb
der Bonding-Stufe platziert ist; wobei der Nach-Erwärmungsvorgang
weiterhin zumindest auf der Basis eines Materials und/oder einer
Dicke des Halbleiterwafers gesteuert wird.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe und weitere Aufgaben werden auch erfüllt in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung durch eine Bump-Herstellungsvorrichtung, die eine Bonding-Stufe
einschließt,
wo ein Halbleiterwafer platziert wird, und welche den Halbleiterwafer
auf eine Temperatur für
den Bump-Verbindungsvorgang erhitzt, die notwendig ist, um Bumps
auf Elektroden herzustellen, die auf einem Schaltkreis von dem Halbleiterwafer
gebildet sind, einen Bump-Herstellungskopf, der auf der Bonding-Stufe
zur Herstellung der Bumps auf den Elektroden des Halbleiterwafers platziert
ist, und eine Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
zum Einbringen und Entfernen des Halbleiterwafers in die und aus
der Bonding-Stufe, wobei die Bump-Herstellungsvorrichtung eine Nach-Erhitzungsvorrichtung
zum Abkühlen
des Halbleiterwafers umfasst, basierend auf einer Temperaturabfall-Regelung
an dem Halbleiterwafer nach dem Bump-Verbindungsvorgang an dem erhitzten
Halbleiterwafer, wobei die Nach-Erhitzungsvorrichtung, die die Bonding-Stufe,
die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
und eine erste Steuerungsvorrichtung aufweist, einen Nach-Erwärmungsvorgang
an dem Halbleiterwafer durch die Nutzung von Hitze der Bonding-Stufe
ausführt,
wobei die erste Steuerungsvorrichtung die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
platziert, welche den Halbleiterwafer in einer Position oberhalb
der Bonding-Stufe hält,
die auf die Temperatur für
den Bump-Verbindungsvorgang erhitzt ist, wo der Halbleiterwafer
keinen Kontakt mit der Bonding-Stufe aufweist, wobei die erste Steuerungsvorrichtung
einen Temperaturabfall an dem Halbleiterwafer bei dem Nach-Erwärmungsvorgang steuert
durch zumindest einer Veränderung
einer Größe eines
Spalts zwischen der Bonding-Stufe und dem Halbleiterwafer und/oder
einer Ausführungszeit, während welcher
der Halbleiterwafer oberhalb der Bonding-Stufe platziert wird.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Diese
und andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
deutlich aus der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit den bevorzugten
Ausführungsformen
von dieser unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Bump-Herstellungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Übertragungsvorrichtung
von 1;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung von 1;
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4 eine
perspektivische Ansicht einer Modifizierung der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
von 3;
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5 eine
Aufsicht auf die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung von 3;
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6 eine
Schnittansicht eines Klemmmechanismus der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
von 3;
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7 ein
Ablaufdiagramm, welches Operationen eines Bump-Herstellungsverfahrens zeigt, ausgeführt durch
die Bump-Herstellungsvorrichtung
von 1;
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8 ein
Diagramm von verschiedenen Temperaturanstiegskurven zu dem Zeitpunkt
des Vorheizens in Schritt 5 von 7;
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9 ein
Diagramm von verschiedenen Temperaturanstiegskurven bei dem Vorheizen
in Schritt 5 von 7;
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10 ein
Diagramm von Temperaturabfallkurven in Schritt 8 oder 9 von 7;
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11 eine
Schnittansicht eines modifizierten Beispiels einer Herausführungsvorrichtung
von 1;
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12 eine
Schnittansicht eines modifizierten Beispiels der Herausführungsvorrichtung
von 1;
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13 eine
Schnittansicht eines modifizierten Beispiels der Herausführungsvorrichtung
von 1;
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14 eine
Schnittansicht eines hervorstehen Abschnitts, der in der Herausführungsvorrichtung
der 11 bis 13 eingeschlossen
ist;
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15 ein
Diagramm eines modifizierten Beispiels der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
von 1;
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16 eine
perspektivische Ansicht eines temporären Halteelementes, das in
einem modifizierten Beispiel der Bump-Herstellungsvorrichtung von 1 enthalten
ist;
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17 ein
Blockdiagramm eines modifizierten Beispiels der Bump-Herstellungsvorrichtung
von 1;
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18 eine
perspektivische Ansicht der Bump-Herstellungsvorrichtung von 1 in
einem Zustand mit einer erhitzenden Luftstrom-Vorrichtung, welche eine Wafer-Temperaturregelung
bildet;
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19 ein
Diagramm eines Zustandes, in dem ein Quarz – Halbleiterwafer auf einer
Bonding-Stufe einen gewölbten
Zustand aufweist; und
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20 ein
Ablaufdiagramm der Operation in Schritt 6 von 7,
in dem Fall, in dem die Bump-Herstellungsvorrichtung von 1 mit
der Wafer-Temperaturregelung ausgestattet ist.
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Bestes Verfahren zum Ausführen der
Erfindung
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Erste Ausführungsform
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Es
wird eine Bump-Herstellungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und ein Bump-Herstellungsverfahren, welches
durch die Bump-Herstellungsvorrichtung ausgeführt wird, unter Bezugnahme
auf die Figuren beschrieben, in denen gleiche Teile durch gleiche
Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Eine Bump-Herstellungsvorrichtung 101 gemäß dieser
Ausführungsform,
die in 1 gezeigt ist, ist passend, um die vorstehend
genannten zusammengesetzten Halbleiterwafer zu verarbeiten und wird
in der folgenden Beschreibung in Bezug auf das Bilden von Bumps
auf den Halbleiterwafern beschrieben. Jedoch ist ein Gegenstand,
der durch die Vorrichtung zu verarbeiten ist, nicht auf die zusammengesetzten
Halbleiterwafer beschränkt
und es ist unnötig
zu sagen, dass die Vorrichtung herkömmliche Silizium-Wafer verarbeiten kann.
In einem solchen Fall werden Wafer, wenn auf ihnen Bumps gebildet
sind, auf ungefähr
250 bis 270°C
erhitzt, so wie vorstehend beschrieben. Die Bump-Herstellungsvorrichtung 101 weist
einen ersten Vorratsbehälter 205 auf,
zum Unterbringen von zusammengesetzten Halbleiterwafern 201 in
Schichten, bevor Bumps auf ihnen gebildet werden, und einen zweiten
Vorratsbehälter 206 zum
Lagern von zusammengesetzten Halbleiterwafern 202 in Schichten,
nachdem Bumps auf ihnen gebildet wurden, das heißt, die Vorrichtung ist ein
Doppelmagazin-Typ. Jedoch ist die Vorrichtung nicht auf diesen Typ
beschränkt
und kann in dem sogenannten Einzelmagazin-Typ gebildet sein, mit
einem Vorratsbehälter
zum Lagern von sowohl den zusammengesetzten Halbleiterwafern 201 ohne
Bumps als auch den zusammengesetzten Halbleiterwafern 202 mit
Bumps.
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Die
Bump-Herstellungsvorrichtung 101 unterscheidet sich im
Wesentlichen nicht von der Bump-Herstellungsvorrichtung des Standes
der Technik. Das heißt,
die Bump-Herstellungsvorrichtung 101 besteht grob gesagt
aus einer Bonding-Stufe 110, einem Bump-Herstellungskopf 120, Übertragungsvorrichtungen 130,
einer Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140,
Hebevorrichtungen 150, die an den vorstehend genannten
Vorratsbehältern 205, 206 eingerichtet
sind, zum jeweils aufwärts und
abwärts
Bewegen der Vorratsbehälter 205, 206, und
eine Steuerungsvorrichtung 180. Wie später in Bezug zu der Operation
der Bump-Herstellungsvorrichtung 101 beschrieben
werden wird, unterscheidet sich die Vorrichtung stark von der herkömmlichen Vorrichtung
in einem Punkt des Ausführens
seiner Operation unter der Steuerung durch die vorstehend genannte
Steuerungsvorrichtung 180, um eine Temperaturregelung auszuführen, um
zu verhindern, dass insbesondere zusammengesetzte Halbleiterwafer
zerbrechen oder ähnliches.
Jedes der vorstehend genannten Bauteile, welche die Vorrichtung
bilden, wird im Folgenden beschrieben.
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Auf
der Bonding-Stufe 110 befindet sich der zusammengesetzte
Halbleiterwafer, bevor Bumps auf ihm gebildet werden (im Folgenden
einfach als „Vor-Wafer" bezeichnet) 201,
und sie heizt außerdem den
Vor-Wafer 201 auf eine Temperatur für das Bump-Verbindungsverfahren
auf, die notwendig ist, um Bumps auf Elektroden der Schaltkreise
zu bilden, die auf dem Vor-Wafer 201 gebildet sind.
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Der
Bump-Herstellungskopf 120 ist eine bekannte Vorrichtung
zum Herstellen von Bumps auf den Elektroden des Vor-Wafers 201,
der auf der Bonding-Stufe 110 eingebracht ist und auf die
Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren erhitzt ist, welcher nicht nur einen
Draht-Zuführabschnitt 121 zum
Zuführen
eines Golddrahtes als ein Material für die Bumps aufweist, sondern
einen Bump-Herstellungsabschnitt
zum Schmelzen des Golddrahtes, wobei auf diese Weise ein Ball geformt
wird, und zu Pressen des geschmolzenen Balls an die Elektrode, ein
Ultraschall-Erzeugungsabschnitt zum Einwirken von Ultraschallwellen
auf den Bump zu dem Zeitpunkt des vorstehend genannten Zusammenpressens
usw. Der auf diese Weise gebildete Bump-Herstellungskopf 120 ist
auf einem X, Y-Tisch 122 eingerichtet,
der beispielsweise Kugelschrauben-Strukturen aufweist, die in X,
Y-Richtungen bewegbar sind, senkrecht zu jeder anderen auf einer
Ebene, und durch den X-, Y-Tisch 122 in den X, Y-Richtungen
bewegt wird, so dass der Bump an jeder der Elektroden des befestigten
Vor-Wafers 201 gebildet werden kann.
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Die
Bump-Herstellungsvorrichtung 101 weist zwei verschiedene
Arten von Übertragungsvorrichtungen 130 auf.
Eine Einbringungsvorrichtung 131 von einer der Übertragungsvorrichtungen
ist eine Vorrichtung zum Entnehmen des Vor-Wafers 201 aus dem
ersten Vorratsbehälter 205,
während
eine Herausführungsvorrichtung 132 der
anderen der Übertragungsvorrichtungen
eine Vorrichtung ist, zum Übertragen
und Lagern des zusammengesetzten Halbleiterwafers, nachdem Bumps
auf diesem gebildet sind (im Folgenden einfach als ein „Nach-Wafer" bezeichnet) 202 in
den zweiten Vorratsbehälter 206. Genauer
gesagt, wie in 2 gekennzeichnet, sind die vorstehend
genannte Einbringungsvorrichtung 131 und die vorstehend
genannte Herausführungsvorrichtung 132 Seite
an Seite in der X Richtung eingerichtet. Die Vorrichtungen werden
unabhängig voneinander
durch bewegbare Teile 134a von stangenlosen Zylindern 134 bewegt,
die auf einem Rahmen 133 befestigt sind, während sie
von Führungselementen 135 geführt werden,
die an dem Rahmen 133 befestigt sind. Wie in 1 gezeigt,
ist zwischen der Einbringungsvorrichtung 131 und der Herausführungsvorrichtung 132 die
Bonding-Stufe 110 platziert. Folglich bewegt sich die Einbringungsvorrichtung 131 zwischen
dem ersten Vorratsbehälter 205 und der
Bonding-Stufe 110, und die Herausführungsvorrichtung 132 bewegt
sich zwischen der Bonding-Stufe 110 und dem zweiten Vorratsbehälter 206.
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Die
Einbringungsvorrichtung 131 weist – wie in 2 gezeigt – ein Halteelement
der bewegbaren Seite 1311 und ein Halteelement der feststehenden Seite 1312 auf,
welche beide an einem Halteelement 1314 eingerichtet sind.
Der Vor-Wafer 201 kann
auf dem Halteelement der bewegbaren Seite 1311 eingebracht
werden. Das Halteelement der bewegbaren Seite 1311 kann
durch einen Antriebsabschnitt 1313, der an dem Halteelement 1314 eingerichtet
ist und der einen Luftzylinder aufweist, in einer genau entgegengesetzten
Richtung des Vor-Wafers 201 bewegt werden.
Der Antriebsabschnitt 1313 bewegt das Halteelement der
bewegbaren Seite 1311 in einer Richtung, um von dem Halteelement
der feststehenden Seite 1312 entfernt angeordnet zu sein,
nämlich
in einer offenen Richtung. Andererseits wird die Bewegung des Halteelements
der bewegbaren Seite 1311 in eine Richtung, um sich dem
Halteelement der feststehenden Seite 1312 zu nähern, das
heißt
in einer geschlossenen Richtung, durch eine vorwärts treibende Kraft eines elastischen
Elements ausgeführt, zum
Beispiel einer Feder oder ähnlichem.
Das Halteelement der bewegbaren Seite 1311 wird in die
offene Richtung bewegt, um die Einbringungsvorrichtung 131 durch
das bewegbare Teil 134a des stangenlosen Zylinders 134 zu
einer Position entsprechend des Vor-Wafers 201 in dem ersten
Vorratsbehälter 205 zu
bewegen, und dann wird das Halteelement 1311 in die geschlossene
Richtung bewegt, wobei auf diese Art und Weise der Vor-Wafer 201 durch
Positionierungsrollen 1315 ergriffen wird, die an dem Halteelement
der bewegbaren Seite 1311 eingerichtet sind, und durch
Positions-Regulierungsrollen 1316, die an dem Halteelement
der feststehenden Seite 1312 eingerichtet sind. Der erste
Vorratsbehälter 205 ist
an der ersten Hebevorrichtung 151 eingerichtet, welche
die Hebeeinrichtung 150 bildet. Die erste Hebevorrichtung 151 bewegt
den ersten Vorratsbehälter 205 aufwärts und
abwärts,
so dass der Vor-Wafer 201 in einer Position eingerichtet
ist, in welcher der Wafer durch die Einbringungsvorrichtung 131 herausgenommen
werden kann. Der Vor-Wafer 201, der aus dem ersten Vorratsbehälter 205 durch die
Einbringungsvorrichtung 131 herausgenommen wurde, wird
durch die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 gehalten.
Die vorstehend beschriebene Operation der Einbringungsvorrichtung 131 wird
durch die Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert.
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Die
Herausführungsvorrichtung 132 weist ein
Beschickungselement 1321 auf, um darauf einen Nach-Wafer 202 zu
laden, der von der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 übertragen
wurde. Das Beschickungselement 1321 weist eine Vielzahl von
Ansauglöchern 1322 auf,
zum Ansaugen und Halten der Nach-Wafer 202. Die Löcher 1322,
die in einer Anordnung entsprechend von nahezu zentralen Abschnitten
von eingebrachten Nach-Wafern 202 gebildet sind, sind mit
einer Ansaugvorrichtung 1323 verbunden, die von der Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert
wird, um zu operieren. In einer der Merkmale der Ausführungsform
ist die Herausführungsvorrichtung 132 mit
einer Vielzahl von Gebläse-Löchern 1324 ausgestattet,
die angrenzend an die Ansauglöcher 1322 gebildet
sind, um ein Gas für
die Regulierung auszuströmen,
um den Nach-Wafer 202 zu kühlen. Diese Gebläse-Locher 1324 sind
mit einer Gebläse-Vorrichtung 1325 verbunden,
welche während
des Betriebes durch die Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert
wird. Ein Nach-Wafer 202, der auf dem Beschickungselement 1321 eingebracht
ist, kann langsamer als in dem Fall einer natürlichen Kühlung durch das temperaturgeregelte
Gas gekühlt
werden, das heißt
temperaturgeregelte Luft in der Ausführungsform, welches aus den
Gebläse-Löchern 1324 durch
die Ge blase-Vorrichtung 1325 ausgeströmt wird. Die Luft, die von
den Gebläse-Löchern 1324 ausgeströmt wird,
wird nach außerhalb
des Beschickungselements 1321 durch Ausströmungsrillen 1326 ausgestoßen, die
in dem Beschickungselement 1321 gebildet sind. Die Gebläse-Locher 1324 sind
zu den Ausströmungsrillen 1326 geöffnet, während die Ansauglöcher 1322 zu
einer Oberfläche 1321a des Beschickungselements 1321 geöffnet sind,
mit welcher der Nach-Wafer 202 in Kontakt kommt. Da die Luft,
die von den Gebläse-Lochern 1324 ausströmt, die
Ausströmungsrillen 1326 durchströmt, ist
das Problem beseitigt, dass der Nach-Wafer 202 von dem Beschickungselement 1321 gedrückt wird,
da die ausgestoßene
Luft beseitigt ist. Die Anzahl der Gebläse-Löcher 1324, Ausströmungsrillen 1326 und Ansauglöcher 1322 ist
nicht auf die in der Figur abgebildeten beschränkt.
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Die
vorstehend genannten Gebläse-Locher 1324,
die Gebläsevorrichtung 1325 und
die Ausströmungsrillen 1326 können auch
an einem Element der Einbringungsvorrichtung 131 eingerichtet
sein, wo ein Wafer 201 eingebracht ist, das heißt, zu dem
Halteelement der bewegbaren Seite 1311 in der Ausführungsform.
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Die
Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 bewegt
den Vor-Wafer 201 von der vorstehend beschriebenen Einbringungsvorrichtung 131 zu
der Bonding-Stufe 110 und
bewegt den Nach-Wafer 202 von der Bonding-Stufe 110 zu
der Herausführungsvorrichtung 132.
Wie in 3 gezeigt, weist die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
einen Halteabschnitt 141 zum Halten des Wafers 201, 202 auf,
einen Antriebsabschnitt 142 in einer Kugelschrauben-Struktur,
angetrieben durch einen Motor 1421 zum Bewegen des Halteabschnitts 141 in
der X-Richtung, und einen Bewegungsabschnitt 143 zum Bewegen
des Halteabschnitts 141 aufwärts und abwärts in einer Richtung der Dicke
des gehaltenen Wafers 201, 202. Der Halteabschnitt 141 kann
unmittelbar oberhalb von jedem der Bonding-Stufe 110, des
Halteelements der bewegbaren Seite 1311 und des Halteelements
der feststehenden Seite 1312 der Einbringungsvorrichtung 131 und
des Beschickungselements 1321 der Herausführungsvorrichtung 132 eingerichtet
sein, wobei auf diese Weise der Wafer 201, 202 zwischen
der Bonding-Stufe,
der Einbringungsvorrichtung 131 und der Herausführungsvorrichtung 132 durch
die aufwärts – abwärts – Bewegung
des bewegbaren Abschnitts 143 übertragen wird. Die Beschickungs-
und Übertragungsvorrichtung 140,
die wie vor stehend beschrieben gebildet ist, wird während des
Betriebs durch die Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert.
Wie in 3 gekennzeichnet, kann die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 mit
einer Temperaturmessvorrichtung 1419 ausgestattet sein,
welche eine Temperatur des gehaltenen Wafers 201, 202 in
einem kontaktlosen Zustand messen kann und das Messergebnis zu der
Steuerungsvorrichtung 180 senden kann.
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Wie
in den 3 und 5 gezeigt, schließt der Halteabschnitt 141 gemäß einem
der Merkmale der Ausführungsform
erste Klemmelemente 1411-1, 1411-2 eines Paares
ein (auf die in einigen Fällen
zusammen als „erstes
Klemmelement 1411'' bezuggenommen
wird) und zweite Klemmelemente 1412-1, 1412-2 eines
Paares ein (auf die in einigen Fällen
zusammen als „zweites
Klemmelement 1412'' bezuggenommen
wird) zum jeweils Halten der Wafer 201, 202 von
zwei Richtungen, senkrecht zueinander auf einer Ebene der Wafer 201, 202.
Der Halteabschnitt 141 weist auch einen Antriebsmechanismus 1413 auf,
um die ersten Klemmelemente 1411-1, 1411-2 und
zweiten Klemmelemente 1412-1, 1412-2 voneinander
weg und zueinander hin zu bewegen. Es sind zwei Einheiten von Klemmmechanismen 1414 an einander
gegenüberliegenden
Positionen eingerichtet, zwischen dem ersten Klemmelement 1411-1 und zweiten
Klemmelement 1411-2 des ersten Klemmelements 1411,
und Klemmmechanismen 1414 von einer Einheit sind in einander
gegenüberliegenden
Positionen eingerichtet, zwischen dem zweiten Klemmelement 1412-1 und
dem zweiten Klemmelement 1412-2 des zweiten Klemmelements 1412.
Jeder dieser Klemmmechanismen 1414 weist – wie aus 6 deutlich
wird – ein
Gehäuse 1415,
einen Stift 1416 – der
das erste Klemmelement 1411, zweite Klemmelement 1412 in
einer Richtung der Dicke von diesem durchdringt und welcher sich
gleitend in dem Gehäuse 1415 entlang
einer Achsenrichtung von diesem bewegt-, eine metallische Haltebefestigung 1417,
die in einem Endabschnitt des Stiftes 1416 eingerichtet ist,
in einem Zustand, in dem sie in einer Richtung um eine Achse des
Stiftes 1416 drehbar ist und einen Flansch zum Verhindern
des Herunterfallens 1418 für den Wafer 201, 202 aufweist,
und eine Feder 1418, die in dem Gehäuse 1415 eingebaut
ist, um den Stift 1416 in der axialen Richtung zu drängen. Die
Klemmmechanismen 1414 sind an 6 Punkten in einem nahezu
gleichen Abstand entlang des Umfangs des Wafers 201, 202 eingerichtet,
der durch das erste Klemmelement 1411 und das zweite Klemmelement 1412 gehalten
wird, und aus diesem Grunde halten die metallischen Haltebefestigungen 1417 den
Wafer 201, 202 an den 6 Punkten.
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Die
Ausführungsform
ist nicht nur mit dem ersten Klemmelement 1411 ausgestattet,
sondern auch mit dem zweiten Klemmelement 1412, wobei auf
diese Weise der Wafer 201, 202 an 6 Punkten in dem
nahezu gleichen Abstand wie vorstehend erwähnt gehalten wird. Folglich
wird ein Anbringen eines dynamisch vorbelastenden Drucks auf den
Wafer 201, 202 und außerdem ein Anbringen einer
thermisch vorbelastenden Temperaturverteilung auf den Wafer beseitigt.
Da die metallischen Haltebefestigungen 1417 den Wafer 201, 202 halten,
während
sie den Kontakt mit dem Umfang des Wafers 201, 22 beibehalten,
insbesondere in dem Zustand des vorerhitzten Nach-Wafers 202,
wird Hitze von dem Nach-Wafer 202 zu den metallischen Haltebefestigungen 1417 übertragen.
Jedoch legen die metallischen Haltebefestigungen 1417 keine
thermisch vorbelastende Temperaturverteilung auf den Nach-Wafer 202 an,
selbst wenn der Nach-Wafer 202 gehalten wird, weil die
metallischen Haltebefestigungen 1417 in 6 Punkten in nahezu
demselben Abstand eingerichtet sind. In der Anordnung der Ausführungsform, bei
der das erste Klemmelement 1411 und das zweite Klemmelement 1412 vorgesehen
sind, und auch der Wafer 201, 202 an 6 Punkten
in dem nahezu gleichen Abstand gehalten wird, wird die Entstehung
von Schwierigkeiten wirksam verhindert, so wie das vorstehend beschriebene
Zerbrechen oder ähnliches des
zusammengesetzten Halbleiterwafers, der empfindlich auf einen Temperaturwechsel
regiert und langsamer gekühlt
werden muss als ein Siliziumwafer, insbesondere nachdem Bumps auf
ihm geformt sind.
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Da
die Stifte 1416 in der Achsenrichtung bewegbar sind, können sich
die metallischen Haltebefestigungen 1417 auch in der Achsenrichtung
bewegen. Zum Beispiel ist der erhitzte Nach-Wafer 202 manchmal
durch die Hitze gewölbt,
wenn er von der Bonding-Stufe 110 gehalten wird. Der Nach-Wafer 202 kehrt
von dem vorstehend genannten gewölbten Zustand
in den originalen flachen Zustand zurück, wenn er bei dem Halten
durch die metallischen Haltebefestigungen 1417 gekühlt wird.
Die metallischen Haltebefestigungen 1417 können sich
in der Achsenrichtung bewegen, der Wiederherstellung des Nach-Wafers 202 folgend,
und folglich verhindert der Klemmmechanismus 1414 die Erzeugung
von Druck auf den Wafer 202.
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Der
Antriebsmechanismus 1413, der bewirkt, dass das erste Klemmelement 1411 und
das zweite Klemmelement 1412 jeweils in die Nähe voneinander
oder voneinander weg bewegt werden, weist einen Zylinder 14131 als
eine Antriebsquelle auf, und einen zweiten Klemmelement-Bewegungsmechanismus 14132 zum
synchronen Bewegen der zweiten Klemmelemente 1412-1, 1412-2 mit
der Bewegung des Klemmelements 1411-2. Der zweite Klemmelement-Bewegungsmechanismus 14132 ist in
einer Struktur gebildet, in der ein erstes Element 14133,
das an einem Ende mit dem ersten Klemmelement 1411-2 gekoppelt
ist, mit einem zweiten Element 14135 gekoppelt ist, rotierbar
in einer Umfangsrichtung eines Rotations-Mittelschaftes 14134 über einen
Verbindungsabschnitt 14136. Das erste Element 14133 bewegt
sich in Übereinstimmung
mit der Bewegung des ersten Klemmelements 1411-2 in der X-Richtung,
und folglich rotiert das zweite Element 14135, wobei auf
diese Weise das zweite Klemmelement 1412 in der Y-Richtung
bewegt wird.
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Der
Antriebsmechanismus 1413 operiert in einer Art und Weise,
die im Folgenden beschrieben wird. Um das erste Klemmelement 1411 und
das zweite Klemmelement 1412 voneinander zu trennen, um
den Wafer 201, 202 zu halten, operiert der Zylinder 14131,
um einen Ausgangsschaft 14137 in der X-Richtung auszudehnen,
bis das erste Klemmelement 1411-1, das mit dem Ausgangsschaft 14137 gekoppelt
ist, an einen Stopper in der X-Richtung stößt. Das erste Klemmelement 1411-2 bewegt
sich in der X-Richtung, wenn die Bewegung des ersten Klemmelements 1411-1 durch
den Stopper gestoppt wird. In Übereinstimmung
mit dieser Bewegung des ersten Klemmelements 1411-2, bewegt
sich das zweite Klemmelement 1412 in der Y-Richtung durch
die Wirkung des zweiten Klemmelement-Bewegungsmechanismus 14132,
wie vorstehend beschrieben. In dem Fall, in dem das erste Klemmelement 1411 und das
zweite Klemmelement 1412 voneinander zu trennen sind, wie
vorstehend beschrieben, bewegt sich zuerst das erste Klemmelement 1411-1,
dann bewegen sich das erste Klemmelement 1411-2 und das zweite
Klemmelement 1412 gleichzeitig. Andererseits, in dem Fall,
in dem das erste Klemmelement 1411 und das zweite Klemmelement 1412 in
die Nähe
von einander gebracht werden sollen, um den Wafer 201, 202 zu
halten, bewegen sich das erste Klemmelement 1411-2 und
das zweite Klemmelement 1412 durch die Wirkung des Zylinders 14131 gleichzeitig,
und dann bewegt sich das erste Klemmelement 1411-1.
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Ein
Zeitunterschied wie vorstehend wird im Timing der Operation festgesetzt,
zwischen dem ersten Klemmelement 1411-2 und dem zweiten
Klemmelement 1412, und dem ersten Klemmelement 1411-1,
was verhindert, dass eine Kraft gleichzeitig auf den Wafer 201, 202 wirkt,
insbesondere, wenn der Wafer 201, 202 gehalten
wird.
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Gemäß der Ausführungsform,
bildet die vorstehend beschriebene Bonding-Stufe 110, die
Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 und die
Steuerungsvorrichtung 180 eine Vorheizvorrichtung für den Vor-Wafer 201 und
eine Nachwärmvorrichtung.
Auch wenn die Steuerungsvorrichtung 180 die Operation der
Vorheizvorrichtung und der Nachwärmvorrichtung
in der vorliegenden Ausführungsform
steuert, kann eine zweite Steuerungsvorrichtung 180-2 und
eine erste Steuerungsvorrichtung 180-1 eingerichtet werden,
jeweils entsprechend der Vorheizvorrichtung und der Nachwärmvorrichtung, zum
Steuern der Vorrichtungen. Zusätzlich
kann die Herausführungsvorrichtung 132 in
der Nachwärmvorrichtung
eingeschlossen sein – zu
der das temperaturgeregelte Gas durch die Gebläsevorrichtung 3124,
die an dem Beschickungselement 1321 gebildet ist, durch
Luftstoßlöcher 3124 ausgestrahlt
wird – oder
ein modifiziertes Beispiel der Herausführungsvorrichtung, in welcher
ein Isoliermaterial an dem Beschickungselement eingerichtet ist,
welches im Folgenden beschrieben und in den 11 bis 13 gezeigt
werden wird.
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Alternativ
kann jede Gruppe, welche die Bonding-Stufe 110, die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 und
die Steuerungsvorrichtung 180 aufweist, so konstruiert
sein, wie jeweils die vorstehend genannte Vorheizvorrichtung und
die Nachwärmvorrichtung.
Bei dieser Zusammensetzung kann jede der Steuerungsvorrichtungen
für die
Vorheizvorrichtung und die Nachwärmvorrichtung
zu einer integriert werden. Ferner kann bei der Zusammensetzung
die Herausführungsvorrichtung 132,
zu welcher das temperaturgeregelte Gas ausgeströmt wird, oder die Herausführungsvorrichtung
mit dem Isoliermaterial entsprechend in der Nachwärmvorrichtung
eingeschlossen sein.
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Im
Folgenden wird die Operation der Bump-Herstellungsvorrichtung 101 in
der Ausführungsform,
die wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist, beschrieben.
Die Operation wird durch die Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert,
welche zumindest eine Nachwärmoperation
zum Abkühlen
des Nach-Wafers 202 durchführt, während die Temperatur geregelt
wird, bevor der Nach-Wafer 202 mit Bumps, die in der Bonding-Stufe 110 gebildet wurden,
in dem zweiten Vorratsbehälter 206 gelagert wird,
welches eine charakteristische Operation der Ausführungsform
darstellt, die später
ausführlich
beschrieben werden wird. Auch wenn die Wafer 201, 202 in
der folgenden Beschreibung zusammengesetzte 3-Inch Halbleiterwafer
sind, ist es unnötig
zu sagen, dass ein Typ und eine Größe der Wafer nicht auf diesen
beschränkt
ist.
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Die
erste Hebevorrichtung 151 operiert, um den ersten Vorratsbehälter 205 aufwärts und
abwärts zu
bewegen, so dass der Vor-Wafer 201 in einer Herausführungs-Position
angeordnet ist, wo der Wafer durch die Einbringungsvorrichtung 131 aus
dem ersten Vorratsbehälter 205 herausgeführt werden
kann. Wie in 7 gezeigt, bewegt in einem Schritt
(gekennzeichnet durch das Bezugszeichen „S" in der Figur) 1 die Einbringungsvorrichtung 131 den
ersten Vorratsbehälter 205,
und das Halteelement der bewegbaren Seite 1311 und das
Halteelement der feststehenden Seite 1312 der Einbringungsvorrichtung 131 halten
den Vor-Wafer 201. In einem nächsten Schritt 2 wird
der gehaltene Wafer 201 aus dem ersten Vorratsbehälter 205 herausgenommen
und übertragen.
In einem folgenden Schritt 3 bewegt sich der Halteabschnitt 141 der
Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 über den
vorstehend genannten Vor-Wafer 201, der von der Einbringungsvorrichtung 131 gehalten
wird, der Bewegungsabschnitt 143 der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 treibt
an, um den Halteabschnitt 141 abzusenken und außerdem treibt
der Zylinder 14131 des Halteabschnitts 141 an,
um das erste Klemmelement 1411 zu trennen und das zweite
Klemmelement 1412 zu trennen. Der Zylinder 14131 operiert,
um das erste Klemmelement 1411 und das zweite Klemmelement 1412 in
die Nähe
zu bringen, wobei auf diese Weise der Vor-Wafer 201 gehalten
wird. In einem folgenden Schritt 4 bewegt sich der Halteabschnitt 141 aufwärts und
der Antriebsabschnitt 142 schiebt den Halteabschnitt 141 über die
Bonding-Stufe 110.
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Bevor
der Vor-Wafer 201 auf der Bonding-Stufe 110 platziert
wird, wird in der Ausführungsform
in einem Schritt 5, als eines der Merkmale der Ausführungsform,
der Vor-Wafer 201 vorgeheizt, in einem Zustand, in dem
der von dem Halteabschnitt 141 gehalten wird. Wenn der
Vor-Wafer 201 bei normaler Temperatur sofort auf der Bonding-Stufe 110 platziert
wird und auf eine Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren von maximal etwa 150°C erhitzt
wird, entwickelt der Wafer, wenn es der verbundene Wafer ist, der
empfindlich gegenüber
einer Temperaturveränderung
ist, möglicherweise
ein Zerstören
des Schaltkreises oder die vorstehend genannte Abspaltung, aufgrund
des pyroelektrischen Effekts. Folglich wird der Wafer vorgeheizt,
um dieses zu verhindern.
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Als
eine konkrete Möglichkeit
des Vorheizens in dieser Ausführungsform,
ist der Vor-Wafer 201, der durch den Halteabschnitt 141 gehalten
wird, über
der Bonding-Stufe 110 eingerichtet, welche bereits auf
nahezu die Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren vorgeheizt ist, in einem Nicht-Kontaktzustand
gegenüber
der Bonding-Stufe 110, so dass der Wafer durch die Strahlungshitze
von der Bonding-Stufe 110 erhitzt wird. Eine Steuerung des
Temperaturanstiegs des Vor-Wafers 201 bei dem Vorheizverfahren
kann gesteuert werden durch die Steuerung von zumindest entweder
einer Größe eines
Spaltes zwischen der Bonding-Stufe 110 und dem Vor-Wafer 201,
oder einer Einrichtungszeit des Vor-Wafers 201 an der Position.
Oder eine Kombination der Spaltgröße und der Einrichtungszeit
ermöglicht
verschiedene Arten der Steuerung, wie in den 8 und 9 gezeigt. 8 zeigt
einen Fall, bei dem die Spaltgröße und die
Einrichtungszeit während
einer Vorheizoperation nicht verändert
werden, mit anderen Worten zeigt sie eine Temperaturanstiegskurve
in dem Fall eines Einstufen-Vorheiztyps, bei
dem der Vor-Wafer 201 auf der Bonding-Stufe 110 platziert
wird, zu einem Zeitpunkt, an dem der Vor-Wafer 201 einen
ausgeglichenen Temperaturzustand des Vor-Wafers 201 annimmt,
und dann auf die Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren erhitzt wird. Andererseits zeigt 9 einen
Fall, bei dem die Spaltgröße und die
Einrichtungszeit während
der Vorheizoperation verändert
werden, nämlich die
Temperaturanstiegskurve in dem Fall eines Mehrstufen-Vorheiztyps.
In den 8 und 9 sind t 1, t 2, t 3, t 4, t
5 Zeiten, die für
das Vorheizen verwendet werden, und T 1, T 2, T 3, T 4 sind Temperaturen
in dem ausgeglichenen Zustand bei der Vorheizoperation. T ist die
Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren. Die Temperaturanstiegskurve, die
durch das Bezugszeichen 1001 gekennzeichnet wird, entspricht
dieser Ausführungsform
und weist eine Temperaturanstiegsrate auf, die in etwa 90 Sekunden
benötigt,
um die Temperatur des Wafers auf 80°C ansteigen zu lassen.
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Ein
Zustand zum Auswählen
einer passenden Steuerung unter den verschiedenen Temperaturanstiegssteuerungen
wird ausgewählt
auf der Basis von zumindest einem eines Materials des Halbleiterwafers
und einer Dicke des Halbleiterwafers. Das Material des Halbleiterwafers
bedeutet beispielsweise eine Sorte des Wafers, das heißt ob der
Wafer ein Siliziumwafer oder ein zusammengesetzter Wafer ist, und
ferner eine Art der Zusammensetzung des Halbleiterwafers.
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Muster
der verschiedenen Temperaturanstiegssteuerungen können vorher
als ein Programm für
das Vorheizen in einem Speicherabschnitt der Steuerungsvorrichtung 180 gespeichert
werden, so dass die Steuerungsvorrichtung 180 automatisch eine
Temperaturanstiegssteuerung auswählen
kann, passend für
das Vorheizen auf der Basis der Eingabe von zumindest einem des
Materials und der Dicke des Halbleiterwafers in der Steuerungsvorrichtung 180.
Auch kann die Temperaturanstiegssteuerung ausgeführt werden auf der Basis einer
Information über
eine tatsächliche
Temperatur des Vor-Wafers 201, wobei diese Information
zu der Steuerungsvorrichtung 180 von der Temperatur-Messvorrichtung 1419,
die in dem Halteabschnitt 141 eingerichtet ist, zugeführt wird.
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Das
Vorheizen wird in dieser Ausführungsform
unter Verwendung der Hitze der Bonding-Stufe 110 ausgeführt. Das
Vorheizen ist aber nicht auf diese Art und Weise beschränkt und
es kann eine Heizvorrichtung für
das Vorheizen separat eingerichtet werden.
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Die
Operation kann von dem Schritt 4 direkt zu einem Schritt 6 fortschreiten,
der im Folgenden beschrieben werden wird, auch wenn der Schritt 5 in der
Ausführungsform
ausgeführt
wird.
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In
dem Schritt 6 – entsprechend
der herkömmlichen
Bump-Herstellungsvorrichtung – platziert
die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 den
Vor-Wafer 201 auf der erhitzten Bonding-Stufe 110,
wobei der Vor-Wafer 201 auf
die Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren erhitzt wird.
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Dann
bildet der Bump-Herstellungskopf 120, während er durch den X, Y-Tisch 122 zu
den Bump-Herstellungspunkten bewegt wird, Bumps auf dem Wafer 201.
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Nachdem
die Bumps an allen erforderlichen Punkten gebildet wurden, hält in einem
Schritt 7 die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 den
Nach-Wafer 202 von
der Boding-Stufe 110. Nach dem Schritt 7, das
heißt
in einem Schritt 8, wird die Nachwärm-Operation ausgeführt, die
eine der charakteristischen Merkmale der Ausführungsform ist. Wenn der Nach-Wafer 202 bei
der Temperatur für das
Bump-Verbindungsverfahren sofort auf das Beschickungselement 1321 bei
der normalen Temperatur der Herausführungsvorrichtung 132 eingebracht wird,
wird die Hitze von dem Nach-Wafer 202 auf das Beschickungselement 1321 übertragen,
wobei auf diese Weise möglicherweise
der Halbleiterwafer zerbrochen wird, wenn der Halbleiterwafer ein
zusammengesetzter Halbleiterwafer ist, der empfindlich gegenüber der
Temperaturveränderung
ist, oder verursacht eine ähnliche
Schwierigkeit. Um dieses zu verhindern wird der Wafer 202 gekühlt, während ein Temperaturabfall
gesteuert wird. Als eine Art der Nach-Erwärmung – gemäß der Ausführungsform – wird der Nach-Wafer 202 über der
Bonding-Stufe 110 durch die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 eingerichtet,
entsprechend dem vorstehenden Vorheizen, welches ausgeführt wird
in dem Schritt 8. Der Nach-Wafer 202 wird davor
geschützt, unmittelbar
in Kontakt mit dem Beschickungselement 1321 mit der normalen
Temperatur zu kommen, und der Temperaturabfall des Nach-Wafers 202 wird
verzögert.
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Bei
der Nachwärm-Operation,
die in dem Schritt 8 ausgeführt wird, werden die Spaltgröße und/oder
die Einrichtungszeit verändert,
auf dieselbe Art und Weise wie die Vorheizoperation, die in Schritt 5 ausgeführt wurde,
wobei der Temperaturabfall gesteuert wird, um zum Beispiel wie in 10 gezeigt, eine
Temperaturabfallkurve darzustellen, die nahezu entgegengesetzt zu
der Temperaturanstiegskurve verläuft,
die in den 8 und 9 gezeigt
wird. Eine Kurve, die durch das Bezugszeichen 1002 gekennzeichnet
ist, ist die Temperaturabfallkurve, wenn die Spaltgröße und die
Einrichtungszeit während
der Nachwärmoperation
nicht verändert
werden, entsprechend dem vorstehend genannten Einstufen-Vorheiztyp. Andererseits
ist eine Kurve, die durch das Bezugszeichen 1003 gekennzeichnet
ist, die Temperaturabfallkurve, wenn die Spaltgröße und die Einrichtungszeit
während
der Vorheizoperation verändert
werden, entsprechend des Mehrstufen-Vorheiztyps. Die Bezugszeichen
t 6, t 7 stellen Zeiten dar, die für das Vorheizen aufgewendet
werden, und die Bezugszeichen T 5, T 6 stellen Temperaturen in einem
Gleichgewichtszustand bei der Vorheizoperation dar. Das Bezugszeichen
T 0 stellt die normale Temperatur dar. Der Nach-Wafer 202 wird
zu dem Beschickungselement 1321 der Herausführungsvorrichtung 132 bewegt,
zu dem Zeitpunkt, an dem die vorstehende Zeit t 6, t 7 verstrichen
ist.
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Die
Steuerung des Temperaturabfalls wird weiter ausgewählt auf
der Basis von zumindest einem des Materials und der Dicke des Wafers 201, 202.
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Entsprechend
der Vorheizoperation können vorher
Muster verschiedener Arten von Temperaturabfallsteuerungen gespeichert
werden, als ein Programm für
das Vorheizen in dem Speicherabschnitt der Steuerungsvorrichtung 180,
so dass die Temperaturabfallsteuerung passend zu dem Vorheizen automatisch
von der Steuerungsvorrichtung 180 ausgewählt wird,
basierend auf zumindest einem der Eingabe des Materials und der
Dicke des Halbleiterwafers in die Steuerungsvorrichtung 180.
Die Temperaturabfallsteuerung kann ferner ausgeführt werden auf der Basis der
Information über
eine tatsächliche
Temperatur des Nach-Wafers 202, welche von der Temperatur-Messvorrichtung 1419 des
Halteabschnitts 141 zu der Steuerungsvorrichtung 180 zugeführt wird.
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Das
Nach-Erhitzen wird in der Ausführungsform
unter Verwendung der Hitze der Bonding-Stufe 110 ausgeführt.
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Hierin
wird ein Verhältnis
zwischen Raten des Temperaturanstiegs und des Temperaturabfalls in
der vorstehend genannten Vorheizoperation und der Nachwärmoperation,
sowie des Materials und der Dicke des Halbleiterwafers beschrieben.
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Halbleiterwafer
aus Silizium und Quarz können
verhältnismäßig schnell
erhitzt und abgekühlt werden,
im Vergleich zu Wafer aus Materialien, die im Folgenden beschrieben
werden. Für
zusammengesetzte Halbleiterwafer aus Litiumtantal und Lithiumniobium
wird eine Rate von 50°C/Minute
oder weniger während
des Erhitzens und des Abkühlens
bevorzugt gegen das Zerbrechen, und um die Funktion des Stromkreises
sicherzustellen, wird 3°C/Minute
oder weniger be vorzugt. Die Funktion des Stromkreises wird ausreichend
sichergestellt, selbst bei einer Rate, die über 3°C/Minute hinausgeht. Die Temperaturanstiegsrate
von etwa 50°C/10
Sekunden ist in einigen Fällen
gestattet, wohingegen die Temperaturabfallsteuerung strengere Voraussetzungen
erfüllt.
Auch wenn es jetzt noch nicht festgestellt wurde, können die
vorstehenden Zustände
der Halbleiterwafer aus Litiumtantal und Lithiumniobium für einen
Zustand der Halbleiterwafer aus Galliumarsenid gelten.
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Eine
klare Beziehung zwischen der Dicke und der Temperaturanstiegsrate
und der Temperaturabfallrate wurde zu diesem Zeitpunkt noch nicht
festgelegt. Jedoch ist der Wafer, wenn er von dem Halteabschnitt
der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung
gehalten wird, einfacher durch eine Haltekraft des Halteabschnitts
zu wölben,
wenn der Wafer dünner
ist. Folglich wird eine geringe Dicke als nachteilig erachtet.
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Der
Schritt 8 und dann der Schritt 9 können aufeinanderfolgend
ausgeführt
werden, in dieser Reihenfolge, abhängig von dem Material und der
Dicke. Da die temperaturgeregelte Luft durch die Gebläsevorrichtung 1325 wie
vorstehend beschrieben an dem Beschickungselement 1321 der
Ausführungsform
ausgegeben werden kann, ist es außerdem möglich, vorbereitend das Beschickungselement 1321 anzuheben,
um dann nicht die normale Temperatur durch die Luft zu senken, oder
der Temperaturabfall des Nach-Wafers 202, der auf dem Beschickungselement 1321 platziert
wird, kann durch die Luft verzögert
werden. Mit einer solchen Zusammensetzung kann der Schritt 7 von
einem Schritt 10 gefolgt werden, der im Folgenden beschrieben
wird, abhängig
von dem Material und der Dicke des Halbleiterwafers.
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Die
vorstehende Einrichtung des Aussendens von temperaturgeregelter
Luft von dem Beschickungselemente 1321 kann auch die Erzeugung
von Schwierigkeiten verhindern, so wie das Absplittern oder ähnliches
des zusammengesetzten Halbleiterwafers.
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Da
der Temperaturabfall des Wafers 202 regelbar ist durch
das Aussenden der temperaturgeregelten Luft, wie vorstehend beschrieben,
kann der Wafer 202 auf das Beschickungselement 1321 bewegt
werden, ohne auf den Zustand des Temperaturgleichgewichts von diesem
durch das Nach-Erhitzen zu warten. Wenn folglich die Vorrichtung
nur eine Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 aufweist,
kann die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 schneller
von der Operation des Haltens des Wafers 202 für das Nach-Erhitzen
befreit werden, so dass eine Durchführungszeit verkürzt wird.
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In
dem Schritt 10 – nach
dem Schritt 8 oder Schritt 9 – wird der Nach-Wafer 202 von
der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 zu
dem Beschickungselement 1321 der Herausführungsvorrichtung 132 bewegt.
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In
einem Schritt 11 wird der Nach-Wafer 202 durch
die Herausführungsvorrichtung 132 zu
dem zweiten Vorratsbehälter 206 übertragen.
In einem Schritt 12, wird der Nach-Wafer 202 durch
die Herausführungsvorrichtung 132 in
dem zweiten Vorratsbehälter 206 gelagert,
der durch die zweite Hebevorrichtung 152 in einer Höhe eingerichtet
ist, in welcher der Behälter
den Nach-Wafer 202 lagern kann. Die Operation von dem vorstehendem
Schritt 10 bis Schritt 12 ist gleich der Operation
des herkömmlichen Standes
der Technik.
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Gemäß der Bump-Herstellungsvorrichtung 101 und
dem Bump-Herstellungsverfahren
der Ausführungsform,
wie vorstehend beschrieben, wird der Vor-Wafer 201 durch
die Bonding-Stufe 110 nicht direkt auf die Temperatur für das Bump-Verbindungsverfahren
erhitzt, sondern wird in der Vorheizoperation vorgeheizt, während der
Temperaturanstieg geregelt wird. Schwierigkeiten, so wie das Zerbrechen
eines Schaltkreises durch den pyroelektrischen Effekt, Zersplittern
aufgrund von thermischer Verformung und ähnliches werden verhindert,
selbst wenn zusammengesetzte Halbleiterwafer gehandhabt werden,
die empfindlich gegenüber
einer Temperaturveränderung
sind. Außerdem
wird der Nach-Wafer 202 nicht
direkt von der Temperatur für
das Bump-Verbindungsverfahren auf das Beschickungselement 1321 mit
der normalen Temperatur der Herausführungsvorrichtung 132 bewegt,
sondern es wird durch die Nachwärmoperation
abgekühlt,
während
der Temperaturabfall geregelt wird. Folglich wird die Erzeugung von
Schwierigkeiten – so
wie das vorstehend genannte Zerbrechen eines Schaltkreises oder
Zersplittern oder ähnliches – verhindert,
selbst wenn die zusammengesetzten Halbleiterwafer gehandhabt werden.
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Als
modifizierte Ausführungsformen
der vorstehend genannten Bump-Herstellungsvorrichtung 101,
können
folgende Zusammensetzungen angenommen werden.
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In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Beschickungselement 1321 der Herausführvorrichtung 132 aus
einer dünnen
Metallplatte gebildet. Ein hitzeisolierendes Material, insbesondere
ein Harzmaterial in der Ausführungsform, kann
an einem Kontaktabschnitt des Beschickungselements zu dem Nach-Wafer 202 eingerichtet
sein, wie in den Herausführungsvorrichtungen 251 bis 253,
die in den 11 bis 13 gezeigt
werden, wobei das Abkühlen
des Nach-Wafers 202,
welcher eine höhere
Temperatur als die normale Temperatur aufweist, verzögert werden
kann.
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Genauer
gesagt ist in der Herausführungsvorrichtung 251,
in 11, ein hitzeisolierendes Material 2512 auf
dem metallischen Beschickungselement 2511 eingerichtet,
wobei auf diese Art und Weise verhindert wird, dass das Beschickungselement 2511 in
direkten Kontakt mit dem Nach-Wafer 202 tritt. Das hitzeisolierende
Material 2512, als ein Harz-Material, wird durch die Hitze
des Nach-Wafers 202 hart,
um diese zu dem Beschickungselement 2511 zu übertragen.
Außerdem
weist das hitzeisolierende Material 2512 Vorsprünge 2513 auf,
so dass der Nach-Wafer 202 in einen Punktkontakt mit dem hitzeisolierenden
Material 2512 gebracht wird, wobei auf diese Weise die
Hitzeübertragung
stärker
behindert wird. Bei der Zusammensetzung wie vorstehend beschrieben,
kann der Temperaturabfall des Nach-Wafers 202 verzögert werden,
im Vergleich zu dem Fall, in dem der Nach-Wafer 202 direkt
auf dem metallischen Beschickungselement 1321 platziert wird.
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Die
Herausführungsvorrichtung 252 in 12 weist
eine Luftschicht 2523 auf, die zwischen dem Beschickungselement 2521 und
einem thermischen Isolierelement 2522 zusätzlich zu
der Struktur der vorstehend genannten Herausführungsvorrichtung 251 gebildet
ist. Die Hitzeübertragung
von dem Isoliermaterial 2522 auf das metallische Beschickungselement 2521 ist
ohne weiteres durch das Bilden der Luftschicht 2523 zu
verschließen,
welche eine hitzeisolierende Wirkung aufweist, und folglich kann
der Temperaturabfall des Nach-Wafers 202 mehr als in der
vorstehend genannten Herausführungsvorrichtung 251 verzögert werden.
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Der
Grund dafür,
dass das hitzeisolierende Material auf dem metallischen Beschickungselement eingerichtet
wird, wie in der Herausführungsvorrichtung 251 und
der Herausführungsvorrichtung 252,
ist der, eine Beschickungsfläche
des hitzeisolierenden Materials glatt zu bilden, wo der Nach-Wafer 202 bestückt wird,
durch das Bilden der glatten Fläche
an dem metallischen Beschickungselement, an dem eine ebenflächige Verarbeitung
einfacher ausgeführt werden
kann. Wenn jedoch die Beschickungsfläche des hitzeisolierenden Materials
einfacher glatt gebildet werden kann, kann das Beschickungselement
für den
Nach-Wafer 202 nur aus dem hitzeisolierenden Material 2531 gebildet
sein, wie bei der Herausführungsvorrichtung 253,
die in 13 gezeigt wird.
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Wie
in 14 gezeigt, welches die Herausführungsvorrichtung 251 veranschaulicht,
ist ein Vorsprung 2513 mit Spalten 2515 zu dem
hitzeisolierenden Material 2512 und dem Beschickungselement 2511 eingerichtet.
Wenn sich der Nach-Wafer 202 in einer senkrechten Richtung
zu einer Richtung der Dicke von diesem bewegt, nachdem er in der
Herausführungsvorrichtung 251 bestückt ist,
kann sich der Vorsprung 2513 ebenso zusammen mit dem Nach-Wafer 202 in
der senkrechten Richtung an den Spalten bewegen. Wenn der Vorsprung
feststehend ist, während
sich der Nach-Wafer 202 bewegt, reiben der Vorsprung und
der Nach-Wafer 202 aneinander, wobei auf diese Weise ein
unvorteilhaftes Beschädigen
des Nach-Wafers 202 erfolgt. Jedoch wird die Möglichkeit
des Beschädigens
vermieden, durch das Einrichten, dass sich der Vorsprung 2513 mit
dem Nach-Wafer 202 in dieselbe Richtung wie vorstehend genannt
bewegt.
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Wie
in der Figur gezeigt, ist der Vorsprung 2513 zu dem hitzeisolierenden
Material 2512 über den
Spalt 2515 auch in der Richtung der Dicke des Nach-Wafers 202 vorgesehen
und kann sich folglich auch in der Richtung der Dicke des Wafers 202 bewegen.
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Der
Vorsprung 2513 allein kann aus einem Material gefertigt
sein, das sich von dem Material des hitzeisolierenden Materials 2512, 2522, 2531 unterschiedet.
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Um
den Vor-Wafer 201 und den Nach-Wafer 202 besser
vor Hitze zu schützen
als in der gegenwärtigen
Ausführungsform,
kann die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 mit
einer Hitzeisolierungsvorrichtung ausgestattet sein. 15 zeigt eine
Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 261,
die durch das Montieren einer hitzeisolierenden Vorrichtung 262 an
der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 erzielt
wird.
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Die
hitzeisolierende Vorrichtung 262 weist ein Element 2621 zum
Abdecken und einen Antriebsabschnitt 2624 auf. Das Element 2621 zum
Abdecken ist ein hitzeisolierendes Element für den Wafer 201 202,
einschließlich
einer oberen Abdeckung 2622 und einem unteren Verschluss 2623,
die in der Richtung der Dicke des Wafers 201, 202 eingerichtet sind,
und eingerichtet sind, um den Halteabschnitt 141 abzudecken,
der das erste Klemmelement 1411 und zweite Klemmelement 1412 aufweist.
Der untere Verschluss 2623 ist aus zwei unteren Verschlüssen 2623-1, 2623-2 gebildet,
welche durch den Antriebsabschnitt 2624 in einer genau
entgegengesetzten Richtung des Wafers 201, 202 nach
rechts und links geöffnet
werden, wobei der Wafer 201, 202 durch den Halteabschnitt 141 gehalten
wird. Jeder der unteren Verschlüsse 2623-1, 2623-2 weist
eine Vielzahl von Öffnungen 2625 auf,
die durch das Durchstoßen
des unteren Verschlusses 2623-1, 2623-2 gebildet
sind, so dass die Hitze von der Bonding-Stufe 110 ohne
weiteres auf den Wafer 201, 202 einwirkt.
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Aufgrund
des Vorhandenseins der hitzeisolierenden Vorrichtung 262,
die wie vorstehend beschrieben gebildet ist, wenn der Wafer 201, 202 in dem
vorstehend beschriebenen Schritt 5 und Schritt 8 über der
Bonding-Stufe 110 angeordnet ist, wobei der untere Verschluss 2623 geschlossen
ist und der Wafer 201, 202 gehalten wird, tritt
die Hitze der Bonding-Stufe 110 ein, um in dem Element 2621 zum
Abdecken vorhanden zu sein. Infolgedessen kann der Wafer 201, 202 Hitzeisoliert
werden.
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Außerdem kann
die hitzeisolierende Vorrichtung 262 ausgestattet sein
mit einer hitzeisolierenden Hilfsvorrichtung 263 für das Ausstoßen eines
temperaturgeregelten Gases zu dem Wafer 201, 202 – der in
dem Element 2621 zum Abdecken gehalten wird-, um die Hitzeisolierung
für den
Wafer 201, 202 zu unterstützen. In der vorliegenden Ausführungsform
ist das Gas Stickstoffgas, das durch ein Rohr 2631 geleitet
wird, um entlang einer Oberfläche
des Wafers 201, 202 zu strömen und zu dem Wafer 201, 202 ausgestoßen zu werden.
Der ganze Wafer 201, 202 kann durch das Ausstoßen des
Gases bei einer einheitlichen Temperatur gehalten werden. Eine Oxidation der
Elektroden, die auf dem Wafer 201, 202 gebildet sind,
kann auch verhindert werden, wenn das Stickstoffgas oder ein Schutzgas
ausgestoßen
wird.
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Um
die Durchführungszeit
bei dem Bump-Herstellungsverfahren zu verkürzen, so wie auch die Entstehung
von Problemen zu verhindern, so wie das Zerbrechen oder ähnliches
des Wafers 201, 202, kann eine Anordnung – die im
Folgenden zu beschreiben ist – vorgesehen
sein, zusätzlich
zu der Struktur der vorstehenden Ausführungsform, und dessen modifiziertes
Beispiel.
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Genauer
gesagt, während
die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 der
Ausführungsform
nur einen Halteabschnitt 141 aufweist, wie vorstehend beschrieben,
können
zwei Halteabschnitte 144-1, 144-2 vorgesehen sein,
wie in einer Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 144 von 4.
Dann können
die Halteabschnitte 144-1, 144-2 unabhängig angetrieben
werden, so dass zum Beispiel der Halteabschnitt 144-1 den
Vor-Wafer 201 bestückt
und überträgt und der
Halteabschnitt 144-2 den Nach-Wafer 202 bestückt und überträgt. Die Temperaturmessungs-Vorrichtung 1419 ist
für jeden der
Halteabschnitte 144-1, 144-2 eingerichtet.
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Jede
der Operationen zum Bestücken
und Übertragen
der Vor-Wafer 201 und der Nach-Wafer 202 kann
jeweils mit den Halteabschnitten in der vorstehend genannten Zusammensetzung
geteilt werden, so dass die Durchführungszeit verkürzt werden kann.
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In
dem Fall von nur einer Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 kann
ein temporäres Halteelement 271 an
zumindest einer der Einbringungsvorrichtung 131 und der
Herausführungsvorrichtung 132 eingerichtet
sein, wie in 16 gezeigt. Angenommen, dass
das temporäre
Halteelement 271, das an der Einbringungsvorrichtung 131 eingerichtet
ist, ein erstes temporäres
Halteelement 271-1 ist, und das temporäre Halteelement 271,
das an der Herausführungsvorrichtung 132 eingerichtet
ist, ein zweites temporäres
Halteelement 271-2 ist, in dem Beispiel der Einbringungsvorrichtung 131,
ist das erste temporäre
Halteelement 271-1 in einer U-Form gebildet, um das Beschickungselement 1311 zu
halten, und wird in der Richtung der Dicke des Wafers 201,
der auf dem Beschickungselement 1311 platziert ist, durch
eine Antriebsvorrichtung 272 aufwärts und abwärts bewegt, die während des
Betriebes durch die Steuerungsvorrichtung 180 gesteuert
wird. Wenn das erste temporäre
Halteelement 271-1 eingerichtet ist, wie vorstehend beschrieben,
kann der Wafer 201 zwischen dem Beschickungselement 1311 und
dem ersten temporären
Halteelement 271-1 zugeführt werden, während das
Beschickungselement 1311 einen nächsten Vor-Wafer 201 herausnehmen kann.
Die Durchführungszeit
kann folglich verkürzt
werden. Die Operation und die Wirkung – wie vorstehend beschrieben – werden
entsprechend in dem Fall des zweiten temporären Halteelements 271-2 erzielt.
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Wie
in 17 gezeigt, sind in einer Bump-Herstellungsvorrichtung 301 des
sogenannten Einzelmagazin-Typs mit nur einem Vorratsbehälter 302 für die Wafer 201, 202 ein
temporäres
Halteelement 303 mit einer Heizvorrichtung eingeschlossen, zusätzlich zu
dem vorstehend genannten temporären Halteelement,
das vorstehende temporäre
Halteelement 304, eine Übertragungsvorrichtung 305 zum Einbringen
und Herausführen
der Wafer 201, 202 in und aus dem Vorratsbehälter 302,
und eine Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 306.
Während zum
Beispiel – gemäß der Anordnung – der Vor-Wafer 201,
der durch die Übertragungsvorrichtung 305 herausgeführt wurde,
durch das temporäre
Halteelement 303 mit der Heizvorrichtung platziert und
vorgeheizt wird, kann der nächste
Vor-Wafer 201 durch die nun frei gewordene Übertragungsvorrichtung 305 genommen
werden und der Nach-Wafer 202 kann durch die Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 306 zu
dem temporären
Halteelement 304 von der Bonding-Stufe 110 bewegt
werden. Da Operationen unter Verwendung des temporären Halteelements
gleichzeitig ausgeführt
werden können,
kann die Durchführungszeit
verkürzt
werden, auch bei dem Einzelmagazin-Typ. Bei der vorstehend genannten
Zusammensetzung wird das temporäre
Halteelement 303 mit der Heizvorrichtung vorzugsweise mit einer
angemessenen Kühlvorrichtung
ausgestattet, weil es erforderlich ist, das temporäre Halteelement 303 nach
dem Vorheizen auf nahezu die normale Temperatur zu kühlen, bevor
der nächste
Vor-Wafer 201 eingebracht
wird.
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Zweite Ausführungsform
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Ein
Halbleiterwafer, der eine darauf gebildete Halbleiter-Schaltung
aufweist, zum Beispiel ein Quarz-Substrat (im Folgenden als ein „Quarz-Halbleiterwafer" bezeichnet) weist
ein Problem auf, das wie im Folgenden gezeigt noch zu lösen ist,
auch wenn der zusammengesetzte Halbleiterwafer, der in der vorhergehenden
Beschreibung in erster Linie als Beispiel dient, weniger betroffen
ist. Der hier beschriebene Quarz-Halbleiterwafer weist einen Durchmesser
von 3 Inches auf und eine Dicke von 0,3 bis 0,35 mm, aber ist nicht
auf diese Größe beschränkt.
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Von
einem Gesichtspunkt der Vereinfachung der Bump-Herstellung auf dem
Halbleiterwafer ist die Temperatur für das Bump-Verbindungsverfahren
vorzugsweise so hoch wie möglich,
beispielsweise etwa 250° bis
270°C für Silizium-Wafer und etwa 150°C für Lithiumtantal-Wafer.
Der Quarz-Halbleiterwafer ist keine Ausnahme. Jedoch tritt ein im
Folgenden beschriebenes Phänomen
in Versuchen auf, die durch den Antragsteller durchgeführt werden,
bei denen der vorgeheizte Quarz-Halbleiterwafer auf der Bonding-Stufe
platziert wird – die
auf verschiedene Temperaturen eingestellt ist – und auf die Temperatur für das Bump-Verbindungsverfahren
erhitzt wird. Selbst wenn die Bonding-Stufe graduell bei einer Temperaturanstiegsrate
von 5°C/Minute
erhitzt wird, wird ein Quarz-Halbleiterwafer 211 gewölbt, wie
in 19 dargestellt, wenn die Bonding-Stufe etwa 250°C erreicht,
insbesondere wenn eine Stufen-Kontaktflache 211b des Quarz-Halbleiterwafers 211 in
Kontakt mit der Bonding-Stufe die vorstehende Temperatur der Bonding-Stufe
erreicht, das heißt
etwa 250°C.
Auch wenn ein Temperaturunterschied zwischen der Bonding-Stufe und
dem Quarz-Halbleiterwafer 211 unmittelbar
bevor er auf die Bonding-Stufe platziert wird, etwa 50°C beträgt, wird
der Quarz-Halbleiterwafer 211 gewölbt, wie in 19 dargestellt.
Das Wölben
ereignet sich, wenn der Quarz-Halbleiterwafer schnell erhitzt wird,
zum Beispiel bei der Rate von 20°C/Minute,
selbst wenn der Temperaturunterschied nicht größer als 50°C ist.
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Ein
konkreter Wert der Wölbung,
das heißt eine
Größe I in 19,
beträgt
etwa 2 mm.
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Der
Quarz-Halbleiterwafer 211 kann in einem Zustand, in dem
der Wafer gewölbt
ist, nicht auf die Bonding-Stufe angesaugt werden, und es offensichtlich,
dass auf dem gewölbten
Quarz-Halbleiterwafer 211 keine Bumps gebildet werden können. Wenn
der gewölbte
Quarz-Halbleiterwafer 211 gewaltsam auf die Bonding-Stufe
angesaugt wird, zerbricht der Quarz-Halbleiterwafer 211.
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Es
wird angenommen, dass ein Grund für das Wölben im Wesentlichen aus den
physikalischen Merkmalen des Quarz-Halbleiterwafers 211 resultiert,
aber er ist direkt eine Uneinheitlichkeit in der Temperatur des
Quarz-Halbleiterwafers 211 in der Richtung seiner Dicke.
Mit anderen Worten, auch wenn die Stufen-Kontaktfläche 211b des Quarz-Halbleiterwafers 211 schnell
erhitzt wird, wenn er auf der Bonding-Stufe platziert ist, ist eine
Temperaturanstiegsgeschwindigkeit einer Schaltkreisbildungs-Flache 211a des
Quarz-Halbleiterwafers 211 gegenüber der Stufen-Kontaktfläche 211b niedriger verglichen
mit der Stufen-Kontaktfläche 211b,
wobei auf diese Art und Weise eine Temperaturunterschied zwischen
der Stufen-Kontaktflache 211b und der Schaltkreisbildungs-Flache 211a a
entsteht. Der Temperaturunterschied erzeugt das Wölben des Quarz-Halbleiterwafers.
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In
der Ausführungsform
ist eine Wafer-Temperaturregelung 160 eingerichtet, wie
in 1 oder 18 gezeigt,
welche den Temperaturunterschied zwischen der Schaltkreisbildungs-Flache 211a und der
Stufen-Kontaktfläche 211b regelt,
innerhalb eines Temperaturbereiches, bei dem kein Wölben erzeugt
wird, in welchem das Wölben
des Quarz-Halbleiterwafers 211, der auf der Bonding-Stufe 110 platziert
ist, auf ein Maß begrenzt
ist, das die Bump-Herstellung auf dem eingebrachten Quarz-Halbleiterwafer 211 nicht
behindert, insbesondere 50 μm
in der Ausführungsform.
Das vorstehend genannte Maß der
Wölbung
entspricht der Größe, die
mit dem Bezugszeichen „I" in 19 gekennzeichnet
ist, in einem Zustand, bevor der Quarz-Halbleiterwafer 211 – der gewölbt ist,
um hervorzustehen – zu
der Bonding-Stufe 110 angesaugt wird. Wenn Bumps tatsächlich gebildet
werden, werden durch die Ansaugoperation die vorstehend genannten
50 μm nicht
größer als
etwa 20 μm.
Die Wafer-Temperaturregelungsvorrichtung 160 erhitzt die
Schaltkreisbildungs-Flache 211a des Quarz-Halbleiterwafers 211,
der auf der Bonding-Stufe 110 platziert ist, oder kühlt die
Stufen-Kontaktflache 211b, um den Temperaturunterschied
in dem Temperaturbereich zu halten, in dem kei ne Wölbung auftritt.
Der Temperaturbereich, in dem keine Wölbung auftritt ist, befindet
sich innerhalb von etwa 20°C,
basierend auf dem Ergebnis der Versuche.
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In
einer Form des Erhitzens der Schaltkreisbildungsfläche 211a ist
eine erhitzende Luftstrom-Vorrichtung 161 an der Wafer-Temperaturregelungsvorrichtung 160 eingerichtet,
wie in einer ausführlichen
Weise in 18 gezeigt. Die erhitzende Luftstrom-Vorrichtung 161 ist
an einer Position eingerichtet, um sich nicht mit der Operation
des Bump-Herstellungskopfes 120 in einer hinteren Seite der
Bonding-Stufe 110 zu stören.
Die erhitzende Luftstrom-Vorrichtung 161 stößt eine
erhitzte Luft mit einer Temperatur aus, welche den Temperaturunterschied
innerhalb des Temperaturbereichs anpasst, in dem keine Wölbung auftritt,
auf den gesamten Bereich oder beinahe den ganzen Bereich der Schaltkreisbildungs-Flache 211a des
Quarz-Halbleiterwafers 211, der auf der Bonding-Stufe 110 platziert
ist. Zum Beispiel ist die Bonding-Stufe 110 bei 200°C eingerichtet
und die erhitzende Luft von 200°C
wird für etwa
30 Sekunden von der erhitzenden Luftstrom-Vorrichtung 161 ausgestoßen.
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Die
Position, an der die erhitzende Luftstrom-Vorrichtung 161 eingerichtet
ist, ist nicht auf die vorstehende beschränkt, und kann zum Beispiel an
einer vorderen Seite oder ähnliches
der Bonding-Stufe 110 eingerichtet sein. Die erhitzende
Luftstrom-Vorrichtung 161 ist mit der Steuerungsvorrichtung 180 verbunden
und die Temperatur, die Strömungsdauer,
ein Volumen, eine Geschwindigkeit der erhitzten Luft und ähnliches
werden auf der Basis einer Beziehung zu der Temperatur der Bonding-Stufe 110 geregelt.
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Unterdessen
kann eine Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 eingerichtet
sein, in einer Weise, um die Stufen-Kontaktfläche 211b in der Wafer-Temperaturregelungsvorrichtung 160 zu
kühlen,
wie in 18 deutlich gekennzeichnet ist.
Eine Vielzahl von Ansauglöchern 111 ist
herkömmlicherweise
in der Bonding-Stufe gebildet, um den Halbleiterwafer anzusaugen,
die mit einer Ansaugvorrichtung 113 durch einen Luftkanal 112 in
Verbindung stehen. Die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 ist
mit dem Luftkanal 122 verbunden und führt eine Kühlungsluft über den Luftkanal 122 zu
einem gesamten Bereich oder nahezu dem gesamten Bereich der Stufen-Kontaktflache 211b zu.
Da bisher Vor spränge 114 für das Positionieren
und Stützen
der platzierten Halbleiterwafer auf der Bonding-Stufe 110 gebildet
sind, wird verhindert, dass der Quarz-Halbleiterwafer 211 aus der Bonding-Stufe 110 fällt, als
eine Folge der Zufuhr von Kühlungsluft
durch die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162.
Die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 ist mit
der Steuerungsvorrichtung 180 verbunden, und eine Temperatur,
eine Zuführdauer,
ein Volumen, eine Geschwindigkeit und ähnliches der Kühlungsluft werden
geregelt auf der Basis einer Beziehung zu der Temperatur der Boding-Stufe 110.
In der Ausführungsform,
wenn die Bonding-Stufe 110 auf
200°C eingestellt
ist, wird die Kühlungsluft
für etwa
20 Sekunden von der Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 ausgeströmt. Die
Kühlungsluft-Temperatur, unmittelbar
nachdem sie von der Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 ausgeströmt wurde
und bevor sie die Stufen-Kontaktflache 211b erreicht, beträgt 185°C.
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Als
eine Art und Weise zum Korrigieren des gewölbten Zustandes wird normalerweise
das Einstellen der erhitzenden Luftstrom-Vorrichtung 161 zum
Erhitzen der Schaltkreisbildungs-Flache 211a, welche eine
niedrigere Temperatur als die Stufen-Kontaktfläche 211b aufweist,
bevorzugt. Jedoch ist in dem Fall des Einrichtens der Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 herkömmlicherweise
die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 geeigneter
als die erhitzende Luftstrom-Vorrichtung 161,
da der bestehende Luftkanal 112 genutzt werden kann und
eine Installationsposition von diesem mit einem hohen Grad an Flexibilität ausgewählt werden
kann.
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Eine
Operation der Wafer-Temperaturregelungsvorrichtung 160,
die wie vorstehend beschrieben zusammengesetzt ist, wird unter Bezugnahme auf 20 beschrieben.
Die Operation, die in 20 gezeigt ist, entspricht der
Operation des Erhitzens und Verbindens des Quarz-Halbleiterwafers 211 in Schritt 6 von 7.
Als Beispiel der Wafer-Temperaturregelungsvorrichtung 160 wird
in der Ausführungsform
die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 eingesetzt.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
ist die Bonding-Stufe 110 auf 200°C eingestellt. Wie vorstehend
beschrieben, da der Temperaturunterschied zwischen der Bonding-Stufe 110 und
dem Quarz-Halbleiterwafer 211, der auf der Bonding-Stufe 110 platziert
ist, innerhalb etwa 50°C
sein sollte, wird das Vorheizen des Quarz-Halbleiterwafers 211 in
Schritt 5 ausgeführt.
Das Vorheizen in dieser Ausführungsform
wird in zwei Stufen geleitet, wie gemäß der Ausführungsform, die unter Bezugnahme
auf die 8 beschrieben wird. Der Quarz-Halbleiterwafer 211 wird
erst auf 100°C
und dann auf 150°C
erhitzt. Die Schaltkreisbildungs-Fläche 211a und
die Stufen-Kontaktflache 211b des Quarz-Halbleiterwafers 211 erreichen
an einem Zeitpunkt dieselbe Temperatur, an dem das Vorheizen beendet
ist.
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In
Schritt 61 wird der Quarz-Halbleiterwafer 211 durch
den Halteabschnitt 141 der Beschickungs- und Übertragungsvorrichtung 140 auf
der Bonding-Stufe 110 platziert. Der Quarz-Halbleiterwafer 211 wird
in Schritt 62 einer praktischen Erwärmung ausgesetzt. Auch wenn
sich der Quarz-Halbleiterwafer 211 zu wölben beginnt, weil die Stufen-Kontaktfläche 211b anschließend an
die vorstehende Platzierung auf der Bonding-Stufe schnell erhitzt
ist, wird gleichzeitig mit Schritt 62 ein Schritt 63 ausgeführt. Das
heißt,
die Kühlungsluft
wird von der Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 zu
dem ganzen Bereich oder nahezu dem ganzen Bereich der Stufen-Kontaktflache 211b des
Quarz-Halbleiterwafers 211 für etwa 20 Sekunden zugeführt, so
dass ein Temperaturanstiegsverhältnis
der Stufen-Kontaktfläche 211b unterdrückt wird.
Der Temperaturunterschied zwischen der Schaltkreisbildungs-Fläche 211a und
der Stufen-Kontaktflache 211b wird folglich innerhalb des Temperaturbereichs
gehalten, in dem keine Wölbung erzeugt
wird, in welchem die Wölbung
des Quarz-Halbleiterwafers 211 auf das Maß an Wölbung des
Wafers beschränkt
ist, welches die Bildung von Bumps auf dem Quarz-Halbleiterwafer 21 nicht
behindert. Selbst wenn die Wölbung
bereits erzeugt wurde, wird die Wölbung korrigiert und folglich
wird die Wölbung
des Quarz-Halbleiterwafers 211 in dem vorstehend genannten
Maß gehalten.
Gemäß der vorstehenden
Operation wird der Quarz-Halbleiterwafer 211 auf die Temperatur
für das
Bonding-Verfahren erhitzt, das heißt auf 200°C, was die festgelegte Temperatur
der Bonding-Stufe 110 in der Ausführungsform ist.
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In
Schritt 64, wird der Quarz-Halbleiterwafer 211 – nachdem
er auf die Temperatur für
das Bonding-Verfahren erhitzt wurde – durch die Wirkung der Ansaugvorrichtung 113 auf
die Bonding-Stufe 110 angesaugt, und auf dem Schaltkreisbildungsabschnitt
werden durch den Bump-Herstellungskopf 120 Bumps gebildet.
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Die
Operation, die dem Schritt 7 folgt, wird danach ausgeführt.
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Gemäß der Ausführungsform
wie vorstehend beschrieben, wird die Wölbung des Quarz-Halbleiterwafers 211 auf
die praktische Erwärmung
innerhalb des Maßes
an Wölbung
des Wafers beschränkt,
wobei die Bildung von Bumps nicht behindert wird. Folglich kann
der Quarz-Halbleiterwafer 211 auf hohe Temperaturen erhitzt
werden, zum Beispiel 200° bis
250°C, wobei
die Wölbung
innerhalb des vorstehenden Maßes
gehalten wird, und folglich können
die Bumps auf dem Quarz-Halbleiterwafer 211 gebildet werden.
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Wie
vorstehend beschrieben – auch
wenn die Kühlungsluft-Zuführvorrichtung 162 einheitlich die
Kühlungsluft
zu dem gesamten Bereich oder nahezu dem gesamten Bereich des Stufen-Kontaktflache 211b zuführt – kann die
Temperatur, eine Zuführmenge
oder ähnliches
der Luft verändert
werden, basierend auf einer Position auf der Stufen-Kontaktflache 211b,
von dem Gesichtspunkt, das Erzeugen einer Wölbung wirksamer zu verhindern.
Zum Beispiel kann eine Kühlungsluft-Zuführvorrichtung
zum Zuführen
der Kühlungsluft
zu einem zentralen Abschnitt des Quarz-Halbleiterwafers 211 und
eine Kühlungsluft-Zuführvorrichtung
zum Zuführen
der Kühlungsluft zu
einem anderen Abschnitt vorgesehen sein, und die Kühlungsluft
zu dem zentralen Abschnitt kann in ihrer Temperatur abgesenkt oder
in ihrer Menge erhöht
sein, im Vergleich zu der Kühlungsluft
des anderen Abschnitts.
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Der
Quarz-Halbleiterwafer 211 wurde in der vorstehenden Beschreibung
mittels Beispiel beschrieben. Die zweite Ausführungsform ist jedoch nicht
auf diesen Wafer beschränkt
und nützlich
für Halbleiterwafer,
die eine Substanz nutzen, welche Hitze schlecht überträgt und einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten – abhängig von
den Temperaturen – stark
verändert.
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Auch
wenn die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten
Ausführungsformen von
dieser unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren vollständig beschrieben
wurde, ist es zu beachten, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen
denjenigen offensichtlich sind, die im Fachgebiet erfahren sind.
Solche Veränderungen und
Modifikationen sind als in dem Anwen dungsgebiet der Erfindung eingeschlossen
zu verstehen, wie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert, solange sie nicht von diesen abweichen.