JP2001244288A

JP2001244288A - バンプ形成システムおよび真空吸着ヘッド

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Publication number: JP2001244288A
Application number: JP2000060369A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Dairoku; 範行大録; Kosuke Inoue; 康介井上; Takamichi Suzuki; 高道鈴木; Asao Nishimura; 朝雄西村; Akira Tsuchiya; 旭土屋
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Via Mechanics Ltd
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP3962197B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】充分な体積を有し、かつ高さバラツキの少な
く、しかも材料選定上の制約が少ない多数個のバンプを
半導体装置等の対象物に高速で、且つ高信頼度で、容易
に実現形成できるようにしたてバンプ形成システムを提
供する。【解決手段】予め、複数本のワイヤ（掻き落し部材）２
３０ｃを張ったボールスキージ２３０を用いてステンシ
ル２２１内にはんだボール１４０を整列充填し、はんだ
ボール１４０とステンシル２２１を吸着ヘッドに吸着
し、半導体装置のパッド面に対し位置決めした状態で、
はんだボール１４０のみをパッド面上に落下せしめ、予
め塗布した粘着剤によりはんだボール１４０をパッド上
に固定し、その後リフローすることでバンプを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の対
象物に対して電気的、機械的、熱的接続点となるバンプ
を形成するためのバンプ形成システムおよび半導体装置
等の対象物を真空吸着する真空吸着ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置に対するバンプ形成方法につ
いては、既に数多く存在する。

【０００３】例えばメッキ技術により半導体装置のパッ
ド上に金属を析出させバンプを形成するメッキ法（従来
技術１）、はんだペーストを半導体装置のパッド上に印
刷した後、これを加熱することではんだペースト中のは
んだの微粒子を溶融させ、後にこれがパッド上で固体化
することでバンプを形成する印刷法（従来技術２）、金
のワイヤの一端をパッド上に接続した後にこれを切断す
ることでバンプを形成するスタッドバンプ法（従来技術
３）がある。更には、従来のはんだボールによるバンプ
を形成する方法として、第１には、米国特許第５２８４
２８７号明細書および図面（従来技術４）で知られてい
るように、はんだボールを真空吸引により治具に吸引し
た後にこれを半導体装置のパッド面上に搭載し、その後
加熱してはんだボールを溶融させた後にこれを固体化さ
せるものである。第２には、日本国特許第２８９７３５
６号公報（従来技術５）に記載されているように、はん
だボールを網板を用いて真空吸着し、これを半導体装置
のパッド面上に搭載し、その後加熱してはんだボールを
溶融させた後にこれを固体化させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、以下のような課題をそれぞれ有している。

【０００５】一般にバンプの体積が大きいほど、半導体
装置を電子回路基板上に接続した際の接続寿命を確保す
ることが出来る。しかし、従来技術１、２のメッキ法や
印刷法では、充分な体積を有するバンプを形成すること
が原理上難しい。更にバンプに高さバラツキが生じるた
め、半導体装置を電子回路基板上に接続する際に、すべ
てのバンプについて正常な接続を実現することが難しい
というが存在する。一方、従来技術３のスタッドバンプ
法には、ワイヤを製造できる材料が限定されるため、金
など特定材質のバンプの形成にのみ適用することが出来
るという問題が存在する。また、一個ずつバンプを形成
するため、数万個のパッドを有する半導体装置に適用し
た場合、バンプ形成に多くの時間を費やしてしまうとい
う課題が存在する。

【０００６】また、従来技術４、５のはんだボール法で
は、バンプ高さのバラツキが少なく、かつ充分な体積を
有するバンプを形成できるものの、構造が複雑でその製
作に非常に微細な孔あけ加工技術が必要であるはんだボ
ール真空吸着用の治具を使用する。この治具は、孔あけ
数に比例して価格が高価になるため、バンプ数の多い半
導体装置に対する場合は、バンプ形成コストが高くコス
ト面で課題がある。また網板を用いる場合ははんだボー
ルに比して大きな直径を有する穴を加工するのみでよ
く、はんだボールの吸入の防止には網板を用いるため治
具が簡便になる利点があるが、網板を用いるためにはん
だボールの搭載位置が網線の上に来た場合、はんだボー
ルの吸引位置がずれてしまうという課題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決すべく、充分な体積を有し、かつ高さバラツキの少な
く、しかも材料選定上の制約が少ない多数個のバンプを
半導体装置等の対象物に高速で、且つ高信頼度で、容易
に実現形成できるようにしたてバンプ形成システムを提
供することにある。また、本発明の他の目的は、半導体
装置等の対象物に多数個のバンプを一括形成するシステ
ム構成を簡素化し、量産性に優れたバンプ形成を実現で
きるようにしたバンプ形成システムを提供することにあ
る。また、本発明の更に他の目的は、チップ等の対象物
を吸着する位置による吸引力の変動を低減できるように
した真空吸着ヘッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、バンプ形成位置に対応させて多数の開口
部の群を配列形成した板状の整列治具を整列ステージ上
に載せ、多数の導電性粒子を収納する長方形形状の枠状
部分と該枠状部分の両端の各々の下部に取り付けられて
固定される駒の各々の下部に設けられた複数の溝の各々
に挿入して駒間に張られる柔軟性を有する複数本のワイ
ヤと前記枠状部分の両端の各々の下部に僅か突き出させ
た橇状部分とを有するスキージを前記板状の整列治具上
を前記枠状部分の両端とほぼ直交する方向に一方から他
方へと並進させることによって導電性粒子を前記板状の
整列治具の開口部の群に順次充填しながら余分な導電性
粒子を前記ワイヤで掻き落して導電性粒子の群を前記板
状の整列治具に対して整列する整列装置と、該整列装置
により整列された導電性粒子の群および該導電性粒子の
群を整列させている板状の整列治具を吸着保持して前記
整列ステージから離す吸着装置と、該吸着装置により吸
着保持された導電性粒子の群および板状の整列治具を、
バンプを形成するパッドの群が配列された対象物上に持
ち来たし、前記板状の整列治具と前記対象物とを相対的
に位置合わせをし、該位置合わせされた板状の整列治具
と対象物とを接近させた状態で前記導電性粒子の群につ
いての吸着装置による吸着保持を解放して前記導電性粒
子の群を前記対象物上のパッドの群に移し替える移載制
御装置とを備え、該移載制御装置により移し替えられた
導電性粒子の群を対象物上のパッドの群に接合させてバ
ンプを形成するように構成したことを特徴とするバンプ
形成システムである。また、本発明は、前記バンプ形成
システムの整列装置において、導電性粒子の群を板状の
整列治具に対して整列する際、板状の整列治具を載せた
整列ステージを傾斜させて構成したことを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、バンプ形成位置に対応さ
せて多数の開口部の群を配列形成した板状の整列治具を
傾斜させた整列ステージ上に載せ、多数の導電性粒子を
収納し、且つ掻き落し部材を有するスキージを前記傾斜
した板状の整列治具上を高い方から低い方に向かって傾
斜に沿って並進させることによって収納された導電性粒
子を前記板状の整列治具の開口部の群に順次充填して導
電性粒子の群を前記板状の整列治具に対して整列する整
列装置と、該整列装置により整列された導電性粒子の群
および該導電性粒子の群を整列させている板状の整列治
具を吸着保持して前記整列ステージから離す吸着装置
と、多孔質板を複数並設し、該多孔質板の各々の裏面に
真空排気系に細孔を通して連通される真空溜めを形成
し、前記多孔質板の各々によってバンプを形成するパッ
ドの群が配列された一つまたは複数の対象物を真空吸着
する吸着ステージと、前記吸着装置により吸着保持され
た導電性粒子の群および板状の整列治具を、前記吸着ス
テージに吸着された対象物上に持ち来たし、前記板状の
整列治具と前記対象物とを相対的に位置合わせをし、該
位置合わせされた板状の整列治具と前記対象物とを接近
させた状態で前記導電性粒子の群についての吸着治具に
よる吸着保持を解放して前記導電性粒子の群を前記対象
物上のパッドの群に移し替える移載制御装置とを備え、
該移載制御装置により移し替えられた導電性粒子の群を
一つまたは複数の対象物上のパッドの群に接合させてバ
ンプを形成するように構成したことを特徴とするバンプ
形成システムである。

【００１０】また、本発明は、基板（ウェハ）を複数枚
収納したカセットが投入されるローダと、前記基板の外
形位置および回転方向の基準形状を光学的に測定する複
数のセンサと前記基板を載せる支持部材を設けたターン
テーブルとを有する位置決め機構と、前記基板を保持す
るロードアームを移動制御するロボット機構と、前記基
板を載置するステージを備え、ロードステーションと移
載ステーションとの間を搬送する搬送装置と、前記ロボ
ット機構のロードアームの移動制御に基いて、前記ロー
ダに投入されたカセットに収納された基板（ウェハ）を
取り出して前記位置決め機構の上方へと移動させ、この
移動させたとき前記基板をロードアームに保持した状態
で、前記ターンテーブルの回転中心に対する前記基板中
心の位置ずれ量を前記位置決め機構の複数のセンサで測
定し、この測定された位置ずれ量に基いて前記ロードア
ームを微動制御して前記基板中心をターンテーブルの回
転中心に位置決めし、この位置決めされた基板を前記支
持部材で支持した状態で前記ターンテーブルを回転駆動
制御して前記センサで前記基準形状を測定することによ
って前記基板の回転方向について位置決めし、この位置
決めされた基板を前記ロボット機構のロードアームに保
持して移動させてロードステーションにある前記搬送装
置のステージ上に載置する制御手段と、前記整列装置
と、前記吸着装置と、前記搬送装置によって移載ステー
ションまで搬送されたステージ上に載置された前記基板
（ウェハ）上に持ち来たし、前記板状の整列治具と前記
基板とを相対的に位置合わせをし、該位置合わせされた
板状の整列治具と基板とを接近させた状態で前記導電性
粒子の群についての吸着装置による吸着保持を解放して
前記導電性粒子の群を前記基板上のパッドの群に移し替
える移載制御装置とを備え、該移載制御装置により移し
替えられた導電性粒子の群を基板上のパッドの群に接合
させてバンプを形成するように構成することを特徴とす
るバンプ形成システムである。

【００１１】また、本発明は、前記バンプ形成システム
において、更に、前記移載制御装置により対象物上のパ
ッドの群に移し替えられた導電性粒子の群の状態を検査
する外観検査装置と、該外観検査装置で検査された結
果、抜けが許容数を越えて存在した場合には抜けている
パッド上に導電性粒子を選択的に搭載し、または過剰が
許容数を越えて存在した場合には過剰な導電性粒子を選
択的に除去する補修装置とを備えたことを特徴とする。
また、本発明は、前記バンプ形成システムにおいて、前
記吸着装置は、導電性粒子の群を吸着する部分に多孔質
の基板を配置した真空吸着装置によって構成することを
特徴とする。また、本発明は、多孔質板を複数並設し、
該多孔質板の各々の裏面に真空排気系に細孔を通して連
通される真空溜めを形成し、前記多孔質板の各々によっ
て一つまたは複数の対象物を真空吸着することを特徴と
する真空吸着ヘッドである。

【００１２】以上説明したように、前記構成によれば、
十分な体積を有し、かつ高さバラツキの少なく、材料選
定上の制約が少ないはんだボールなどの導電性粒子を用
いたバンプ形成を一括して行うようにして、高速化を実
現し、しかも高信頼度で、容易にバンプ形成を可能にす
ることができる。また、前記構成によれば、半導体装置
等の対象物に多数個のバンプを一括形成する装置構成を
簡素化し、量産性に優れたバンプ形成を実現することが
できる。また、前記構成によれば、はんだボール等の導
電性粒子の過不足を検査し、必要に応じリトライ動作お
よび修正動作を行うことにより、より一層の信頼性を向
上させることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明に係るバンプ形成方法およ
びそのシステムの実施の形態について図面を用いて説明
する。図１には、本発明に係るバンプ形成の基本的なフ
ローを示す。図２には、本発明に係るバンプ形成システ
ムの基本的構成を示す。即ち、本発明に係るバンプ形成
の基本的なフローは、図１に示すように、投入工程１、
粘着剤供給工程２、位置合わせ工程３、移載工程７、検
査工程８、加熱工程９、洗浄工程１３、検査工程１４、
および必要に応じて切断工程１５からなる主たるフロー
と、特に本発明の特徴とする整列工程４、検査工程５、
および吸着工程６からなる第１の副なるフローと、補修
工程１０、検査工程１１、および再生工程１２からなる
第２の副なるフローとで構成される。

【００１４】投入工程１は、バンプ形成システムに投入
する工程である。即ち、投入工程１は、図２に示すよう
に、半導体装置等のバンプを形成する対象物１００を収
納したカセットをローダ５０１に挿入し、更に対象物１
００をロードアーム等のロボット機構５０４によりロー
ダ５０１に挿入されたカセットから取り出して位置合わ
せ機構５０３に搭載し、位置合わせ機構５０３により対
象物１００上に形成されたノッチ等の基準マークを基準
にして対象物１００を位置合わせをし、この位置合わせ
がなされた対象物１００を例えばロボット機構５０４に
よって搬送装置５２８上の微動ステージ２８０に搭載
し、該搬送装置５２８を搬送軌道５０５に沿って搬送し
て粘着剤供給ステーションまで到達せしめる工程であ
る。なお、投入工程１において投入される半導体装置等
の対象物１００は、例えば図３に示すようにウェハのよ
うにウェハ状態で供給される場合も、チップ状態に切り
離し、基板等に固定されて供給される場合もある。

【００１５】ところで、ローダ５０１とアンローダ５０
４とは、同様な構成のユニットで、カセットの昇降を行
うエレベータ機構と対象物１００の有無を判定するワー
クセンサとを有して構成される。エレベータ機構は、カ
セット内の対象物１００のピッチで昇降するピッチ送り
と、ロボット機構５０４のアームに対象物１００を載せ
るための微動とを行う構造になっている。そして、ウェ
ハ（基板）等の対象物１００が収納されたカセットがロ
ーダ５０１に投入されると、ロボット機構５０４は、ロ
ーダ５０１内のカセットから対象物１００を１枚取り出
し、位置合わせ機構５０３に移載する。即ち、ロボット
機構５０４は、ロードアームによりウェハ（基板）等の
対象物１００をローダ５０１内のカセットから受け取る
と、搬送軌道５０５上を位置合わせ機構５０３の近傍ま
で移動し、対象物１００を位置合わせ機構５０３の上に
近づける。

【００１６】ここで、図１７に具体的に示す位置合わせ
機構５０３には、ターンテーブル５０３ｃの外周の基台
５０３ｄ上に設けられたラインセンサ５０３ａと照明光
学系（図示せず）とが対向するように４個所に設けてあ
る。ただし、照明光学系は、ロードアームの旋回に支障
のないように設置されている。ターンテーブル５０３ｃ
は、基台５０３ｄに対して回転自在に支持されている。
サーボモータ５０３ｅは、基台５０３ｄに取り付けら
れ、ターンテーブル５０３ｃを回転駆動させるものであ
る。角度センサ５０３ｆは、ターンテーブル５０３ｃの
回転角度を検出するものである。従って、４つのライン
センサ５０３ａは、Ｘ軸およびＹ軸上に設けれている場
合、ターンテーブル５０３ｃの回転中心（Ｘ０，Ｙ０）
に対するロードアームに載せられて位置合わせ機構５０
３上に位置付けされたウェハ等の対象物１００の外周位
置のずれ量（＋ΔＳｘ，−ΔＳｘ，＋ΔＳｙ，−ΔＳ
ｙ）を検出する。なお、このとき、ターンテーブル５０
３ｃの回転中心（Ｘ０，Ｙ０）に対するウェハ等の対象
物１００の中心位置のずれ量（Δｘ，Δｙ）と４つのラ
インセンサ５０３ａで検出されたずれ量（＋ΔＳｘ，−
ΔＳｘ，＋ΔＳｙ，−ΔＳｙ）との間において、次に示
す数式（１）〜（４）の関係を有することになる。

【００１７】

【数１】＋ΔＳｘ＝（√（Ｒ²−Δｙ²））＋Δｘ−Ｒ（１） −ΔＳｘ＝（√（Ｒ²−Δｙ²））−Δｘ−Ｒ（２）＋ΔＳｙ＝（√（Ｒ²−Δｘ²））＋Δｙ−Ｒ（３） −ΔＳｙ＝（√（Ｒ²−Δｘ²））−Δｙ−Ｒ（４）但し、Ｒは、ウェハ等の対象物の半径を示す。

【００１８】これらの関係から、位置合わせ機構５０３
において、ロードアームに載せられたウェハ等の対象物
１００の位置ずれ量（Δｘ，Δｙ）が算出され、この算
出された位置ずれ量がロボット機構５０４の制御装置に
送信される。するとロボット機構５０４において、ロー
ドアームが駆動制御されてウェハ等の対象物１００の中
心を位置合わせ機構５０３のターンテーブル５０３ｃの
回転中心（Ｘ０，Ｙ０）に位置合わせして位置決めを行
う。次に、位置合わせ機構５０３において、昇降ピン
（支持部材）５０３ｂを上昇させることによって対象物
１００をロードアームから持ち上げて退避する。すると
対象物１００は昇降ピン５０３ｂによって支持される。
再び、昇降ピン５０３ｂを本来の高さに復帰させ、角度
センサ５０３ｆを有するサーボモータ５０３ｅを駆動制
御して昇降ピン５０３ｂを有するターンテーブル５０３
ｃを例えば時計回り方向に旋回させる。ところで、通常
対象物１００の外周に形成されたノッチ（回転方向の基
準形状）は、概ねカセット内部で揃えられて収納されて
いる関係で、ロードアームによって昇降ピン５０３ｂに
供給されるときも、揃えられることになる。他方、ライ
ンセンサ５０３ａも例えば時計回り方向に３０度オフセ
ットされて設置されている。従って、ターンテーブル５
０３ｃが３０度前後旋回する間に、対象物１００のノッ
チ部分（回転方向の基準形状）が、４つのラインセンサ
５０３ａの何れかにかかることになる。このときのライ
ンセンサ５０３ａのノッチの読みから、対象物１００の
回転方向のずれを計測し、この計測されるノッチ位置を
正しく揃えるようにターンテーブル５０３ｃの旋回を制
御する。通常の配置であれば、ターンテーブル５０３ｃ
を約３０度時計回りに旋回させることによって、対象物
１００はノッチを基準にして回転方向に位置決めされる
ことになる。

【００１９】なお、対象物１００がオリフラ付ウェハの
場合には、ターンテーブル５０３ｃの旋回によりライン
センサ５０３ａの読みが増減するので、その値から中心
線を割り出すことによって、オリフラ付ウェハをオリフ
ラ（回転方向の基準形状）を基準にして回転方向に位置
決めすることができる。この場合でも、ラインセンサ５
０３ａが３０度オフセットして設置されているので、ウ
ェハ１００の移載時にオリフラがラインセンサに掛かっ
て位置決めを狂わせる問題は生じにくい。また、対象物
１００がウェハ形状ではなく、基板形状の場合には、位
置合わせ機構５０３を省略することができる。

【００２０】次に、この位置合わせ機構５０３によっ
て、Ｘ、Ｙ方向および回転方向について位置決めされた
ウェハ等の対象物１００は、再びロードアームによって
昇降ピン５０３ｂから持ち上げられてロボット機構５０
４の近傍に位置する搬送装置５２８上に設けられた微動
ステージ２８０上に載せられて例えば真空吸着によって
固定される。これにより、ウェハ等の対象物１００は、
微動ステージ２８０上に位置決めされて固定されること
になる。次に、対象物１００を固定した微動ステージ２
８０を有する搬送装置５２８は、粘着剤供給ステーショ
ンまで搬送されることになる。

【００２１】次に、粘着剤供給工程２に移行することに
なる。粘着剤供給工程２は、図２に示すように、粘着剤
供給ステーションに設けられた粘着剤供給装置５２０に
より、搬送装置５２８により粘着剤供給ステーションま
で搬送される対象物１００上のバンプ形成個所（パッド
１０１）にフラックスやはんだペーストや導電性接着剤
等の粘着剤１２０を供給する工程である。即ち、粘着剤
供給工程２においては、図３に示すように、ウェハ等の
対象物１００は、搬送装置５２８上に設けられた微動ス
テージ２８０に真空吸着により固定されている。そし
て、粘着剤供給工程２において、開口部２０１ａとパッ
ド１０１とが対応する位置に位置付けされるように、開
口部２０１ａのあるステンシル２０１を枠２０２に張っ
たマスク２００と対象物１００とを相対的に位置合わせ
をし、その後フラックス等の粘着剤１２０を開口部２０
１ａを通して印刷等によって供給する。フラックス等の
粘着剤１２０を印刷によって供給する場合には、フラッ
クス等の粘着剤１２０はゴム製のスキージ２１０によっ
てステンシル２０１に刷り込まれ、対象物１００上のパ
ッド１０１に開口部２０１ａを通して印刷供給される。
なお、使用する粘着剤の種類によっては、印刷ではなく
スタンプ転写方式や、全面塗布方式やディスペンス方式
を使用する場合もある。例えば粘着剤として流動性が中
程度のフラックスを使用する場合はスタンプ転写を、流
動性の極めて高いフラックスを使用する場合はスピンコ
ートなどの全面塗布を、はんだ粒子をフラックス成分と
混和したはんだペーストの場合はスクリーン印刷を、導
電性接着剤を使用する場合はディスペンス方式を用いる
ことが好ましい。

【００２２】次に、本発明の特徴とする第１の副なるフ
ローの実施例について説明する。第１の副なるフローで
ある整列工程４、検査工程５、および吸着工程６は、図
２に示す複数の整列・吸着ステーションに設けられた整
列装置５２２、外観検査装置３２０および吸着装置５２
２において粘着剤供給工程２と並行して実行される。

【００２３】整列装置５２２は、図４に示すように、１
５〜３０度程度傾斜した傾斜整列ステージ３１０と、該
傾斜整列ステージ３１０上に配置され、コの字型の枠２
２２に、対象物１００のパッド１０１に相当する部分に
開口部２２１ａを形成したステンシル（型板）２２１を
張った構造のボールマスク（ボール整列用治具）２２０
と、長方形形状の枠状部分２３０ａの長手方向の両端間
に、掻き落し部材である複数本の柔軟性を有するワイヤ
２３０ｃを張り渡した構造のボールスキージ（図４
（ａ）には半割状態のボールスキージ２３０を示してい
る。）２３０とによって構成される。即ち、図１８に
は、半割状態のボールスキージ２３０を拡大して示す。
溝駒（駒）２３０ｄは、枠状部分２３０ａの両端の下部
に形成された溝２３０ｅ内に取り付けられる。そして、
ワイヤ２３０ｃは、上記溝駒２３０ｄの下面に設けられ
た溝２３０ｆに挿入して貼り付けられた直径０．０１ｍ
ｍ程度のタングステン線とナイロン線を撚り合わせた糸
で、直径０．０４ｍｍ程度に撚り上げてある。溝駒２３
０ｄに形成されたワイヤ２３０ｃを挿入する溝２３０ｆ
の深さは、０．０５ｍｍ程度に形成されいる。そのた
め、ワイヤ２３０ｃは、溝駒２３０ｄの下面から突出せ
ず、ボールスキージ２３０を傾斜整列ステージ３１０上
に配置されたステンシル２２１に沿って移動させると
き、橇状部分２３０ｂの摺動を妨げることがない。ま
た、溝駒２３０ｄは、枠状部分２３０ａと別部品である
ため、微細加工を容易にすることができる。

【００２４】ステンシル（型板）２２１は、対象物１０
０上に配列されたパッド１０１の位置に対応させてはん
だボール１４０が整列される開口部２２１ａを配列形成
した薄板状体である。特に、図４（ｂ）（ｃ）および図
５に示すように、傾斜したボールスキージ２３０が、ボ
ールマスク２２０上を高い側から低い側に向かって傾斜
に沿って移動するため、ボールスキージ２３０内に供給
された導電性粒子である粒子状のはんだボール１４０
は、自重によって傾斜に沿って落下し（転がり）、下側
の枠状部分の近傍に位置するものから順次ステンシル
（型板）２２１に形成された開口部２２１ａに挿入（充
填）されていくことになる。そのため、下側の枠状部分
の近傍からは、ワイヤ２３０ｃを無くして構成される。
更に、最も上側のワイヤと上側の枠状部分との間の間隙
は、はんだボールが入り込まないように形成されてい
る。更に、ステンシル２２１の厚さは、余分のはんだボ
ールをワイヤ２３０ｃによって掻き落し易いように、は
んだボールの直径よりわずか小さくしている。そして、
ボールスキージ２３０における枠状部分２３０ａの長手
方向の両端における下面には、はんだボール１４０の直
径の半分程度突出させた橇状部分２３０ｂを形成してい
る。従って、橇状部分２３０ｂがステンシル２２１の表
面に接触し、その間の枠状部分２３０ａの下面は、ステ
ンシル２２１の表面との間にはんだボール１４０の直径
の半分程度の隙間が形成され、ステンシル２２１の開口
部２２１ａに挿入されたはんだボールと接触することは
ない。

【００２５】以上説明したように、整列工程４では、多
数の導電性粒子である粒子状のはんだボール１４０が供
給されたボールスキージ２３０が、傾斜整列ステージ３
１０と共に１５〜４５度程度傾斜したボールマスク２２
０のステンシル２２１上を傾斜に沿って高い方から低い
方へ向かって移動する。このとき、はんだボール１４０
が傾斜に沿って転がり落しながらステンシル２２１の開
口部２２１ａに順次充填されて行き、図４（ｃ）および
図５に示す如く、余分に付着したはんだボール１４０ａ
については、ワイヤ２３０ｃにより掻き落とされること
になる。ワイヤ２３０ｃは、上記の如く、例えばタング
ステンの撚り線からなる柔軟性（力が加わると引き伸ば
され、力が除かれると元に戻る伸縮性を有する。）を有
し、しかも余分のはんだボール１４０ａの真中より下の
底の部分を押すように力が作用するため、余分なはんだ
ボール１４０ａに過大な力がかかるのを無くして持ち上
げるような力を作用させて、打痕・変形等のダメージを
与えることがない。このように、余分のはんだボール１
４０ａを、ボールスキージ２３０の移動方向と交叉する
方向に張った掻き落し部材である複数本のワイヤ２３０
ｃで掻き落すようにしたので、ステンシル２２１の表面
からのワイヤ２３０ｃの高さ（はんだボールの半径以
下）の設定が容易となり、しかもボールスキージ２３０
の移動方向に変形しやすく余分なはんだボール１４０ａ
に過大な力がかかるのを無くすることが可能となる。こ
こで、傾斜角度は、使用するはんだボール１４０の直径
により、はんだボール１４０の転がり易さが変化するた
め、はんだボール１４０の直径に応じて設定角度を変化
させれば良い。例えば、ボール径が０．５ｍｍ前後では
２０度程度、０．４ｍｍ前後では２５度程度、０．３ｍ
ｍ前後では３０度程度、０．２ｍｍ前後では４０度程度
が好ましい。

【００２６】図１９には、ワイヤ２３０ｃによる、余分
なはんだボール１４０ａの除去の状態を示す。傾斜整列
ステージ３１０上に設置されたボールマスク２２０のス
テンシル２２１に設けられた開口部２２１ａには、必要
なはんだボール１４０ｂが転がり込んでいる。また、余
分なはんだボール１４０ａが、必要なはんだボール１４
０ｂとステンシル２２１に乗っている。ここで、ワイヤ
２３０ｃがステンシル２２１に沿って移動すると、余分
なはんだボール１４０ａにワイヤ２３０ｃが接触する。
このとき、ワイヤ２３０ｃの高さが低いため、はんだボ
ール１４０ａをステンシル２２１のなす面から引き離す
方向に押すことになる。このため、余分なはんだボール
１４０ａは、必要なはんだボール１４０ｂを強く押しつ
けてはじき出すなどの弊害を生じることなく除去され
る。このことから分かるように、溝駒２３０ｄに設けた
ワイヤ２３０ｃを埋め込む溝２３０ｆの深さは、はんだ
ボール１４０の半径以下であることが望ましい。最終的
にボールスキージ２３０は、ボールマスク２２０の枠２
２２の開口部から抜けだし、それに伴って使用されなか
ったはんだボール１４０は傾斜整列ステージ３１０の外
に押し出され、排出される。そして、その後、傾斜整列
ステージ３１０およびボールマスク２２０は、図４
（ｄ）に示すように水平状態に復帰する。

【００２７】なお、開口部２２１ａの直径は、整列工程
４で使用するはんだボール１４０の直径の１倍以上かつ
２倍未満（はんだボールが１個入り込み、２個は入り込
めない条件）である。しかし、開口部２２１ａの直径を
２倍近くに大きくすると、その分はんだボール１４０の
位置決め精度が低下することになると共に、余分のはん
だボール１４０ａが開口部２２１ａに入り込む量が大き
くなってワイヤ２３０ｃで掻き落しずらくなる。例え
ば、対象物１００上のパッド１０１の大きさが０．２ｍ
ｍ程度で、はんだボール１４０の直径が０．３ｍｍ程度
の場合、はんだボールの位置ずれ量として、０．１ｍｍ
程度は許容することができる。従って、開口部２２１ａ
の直径は、はんだボールの直径の１．１倍〜１．５倍程
度が好ましいことになる。

【００２８】また、ステンシル２２１における開口部２
２１ａは、ドリルなどによる機械的除去加工により加工
可能であるほか、エッチングやアディティブ加工といっ
た化学的な加工によっても加工することが可能であり、
開口部２２１ａの数などにより適切な加工方法を選択す
ることで比較的安価にステンシル２２１を取得すること
が可能となり、その結果安価なボールマスク２２０を実
現することが可能となる。基本的には、多数の粒子状の
はんだボール１４０が供給されたボールスキージ２３０
を、ステンシル２２１上を傾斜に沿って高い方から低い
方へ向かって移動させることによって、はんだボール１
４０を傾斜に沿って転がり落しながらステンシル２２１
の開口部２２１ａに順次充填して行き、掻き落し部材で
あるワイヤ２３０ｃやブラシやヘラ状のスキージ（図示
せず）により打痕・変形等のダメージを与えることなく
余分のはんだボール１４０ａを掻き落すことにある。

【００２９】なお、以上説明した整列工程４では、多数
の導電性粒子である粒子状のはんだボール１４０が供給
されて収納されたボールスキージ２３０が、傾斜整列ス
テージ３１０と共に１５〜４５度程度傾斜したボールマ
スク２２０のステンシル２２１上を傾斜に沿って高い方
から低い方へ向かって移動するようにして、多数のはん
だボール１４０を傾斜に沿って転がしてボールマスク２
２０に穿設された開口部２２１ａに充填しやすくした
が、ボールスキージ２３０に収納されるはんだボールの
数が少なくなったりした場合、掻き落し部材を工夫する
ことによって、整列ステージ３１０やその上に載るボー
ルマスク２３０を必ずしも傾ける必要はない。また、整
列ステージ３１０やボールマスク２２０等を傾斜させた
場合、ボールスキージ２３０に収納されるはんだボール
の数が少ないために、余分なはんだボール１４０ａが開
口部２２１ａに充填されたはんだボールに引っ掛からな
ければ、必ずしもワイヤ２３０ｃなどの掻き落し部材を
設ける必要はない。

【００３０】次に、検査工程５において、外観検査装置
３２０を、図６（ａ）に示すように、ボールスキージ２
３０を退去させた状態で整列装置５２２上に置き、この
外観検査装置３２０により整列工程４で充填されたはん
だボールの有無を検査する。即ち、外観検査装置３２０
は、例えば暗視野照明する照明系（図示せず）と、はん
だボールを含めたステンシル２２１からの散乱反射光に
よる像を結像させるレンズ３２２、および該レンズ３２
２で結像したはんだボールの像を撮像するＣＣＤカメラ
３２１からなる検出光学系と、これら照明光学系および
検出光学系を移動させる移動機構３２３と、上記検出光
学系のＣＣＤカメラ３２１から得られるはんだボールを
顕在化した画像を処理して全ての開口部２２１ａに充填
されたはんだボールの有無を判定し、該判定に基いて図
６（ｂ）に示すように、異常、合格、不合格の判断をす
る画像処理部（図示せず）とで構成される。このように
検査工程５では、移動機構３２３によって照明光学系お
よび検出光学系を２次元的に走行することによって、Ｃ
ＣＤカメラ３２１からは開口部２２１ａに充填されたは
んだボール１４０について明るいリング状の画像として
顕在化して検出され、はんだボールの有無が順次画像処
理によって検査され、異常、不合格、合格の判断が行わ
れる。この結果、はんだボール１４０の充填が合格なら
ば吸着工程６へ進み、不合格であれば整列工程４に戻
り、再度はんだボールの充填を行う。はんだボールの欠
損数が多い場合には、ボールスキージ２３０内にはんだ
ボールを供給した状態で再度ボールスキージ２３０を走
行させて行う。また、はんだボールの過剰数が多い場合
には、空の状態で再度ボールスキージ２３０を走行させ
てワイヤ２３０ｃやブラシやヘラ状のスキージによる掻
き落しで行う。

【００３１】はんだボール１４０の充填状況が極端に悪
い場合や、整列工程４を繰り返しても合格にならない場
合にはボールマスク２２０の汚れや、はんだボール１４
０のサイズの異常などに起因するため、異常と見なしア
ラーム処理を行う。通常はオペレータコールによる整列
装置５２２のメンテナンス作業が実施される。なお、外
観検査装置３２０の画像処理部における各々の判断の境
界値（許容ボール欠損数、許容ボール過剰数、許容リト
ライ回数等）は、要求歩留りや必要な生産タクト及び一
括搭載はんだボール数などに応じ適宜変更する。即ち、
許容の限界は、バンプ形成の品種に応じて設定される。

【００３２】次に、吸着工程６において、外観検査装置
３２０を退避させ、図７（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すよう
に、吸着装置５２２を持ち込んで、降下させることによ
って、ボールマスク２２０と充填されたはんだボール１
４０とが吸着ヘッド２４０によって吸着される。吸着ヘ
ッド２４０の構造は、図７（ａ）に断面で示すように、
筐体２４１に多孔質板２４２を埋め込み、さらに多孔質
板２４２の周辺にはマスク吸着穴２４３が複数設けて構
成される。更に、多孔質板２４２は多孔質板排気穴２４
４を連通し、マスク吸着穴２４３はマスク排気穴２４５
を連通し、これら多孔質板２４２とマスク排気穴２４３
とは独立に吸着するしないを選択できるように構成され
ている。多孔質板２４２は、様々な種類のボールマスク
でも充填されたはんだボール１４０を一括吸着できるよ
うに、例えば目の細かい多孔質セラミックで形成され
る。そして、この多孔質セラミックの目の粗さは、はん
だボール１４０を吸着したときにはんだボール１４０の
表面に傷を付けないように、しかも吸着位置にムラがな
いように、はんだボール１４０の直径の１／５程度以下
にすることが望ましい。特に、ボールマスク２２０に充
填された多数のはんだボール１４０の群を多孔質板２４
２によって吸着するため、ボールマスク２２０無しで
は、吸着されたはんだボールの位置がずれる可能性があ
る。そのため、吸着ヘッド２４０に、ボールマスク２２
０も一緒に吸着することによってはんだボールの位置ず
れを防止することができる。

【００３３】吸着ヘッド２４０は、図７に示すように、
ヘッド移動機構２５０によって傾斜整列ステージ３１０
の上方に移動し、ボールマスク２２０に填り込むように
降下する。この結果、多孔質板２４０は全ての整列済み
のはんだボール１４０の群に対向することになる。ここ
で、吸着ヘッド２４０を降下した際の吸着ヘッド２４０
の先端面とステンシル２２１の上面との間の間隙量は、
多孔質板２４２が、はんだボール１４０及びステンシル
２２１を押しつけないように、かつはんだボール１４０
が開口部２２１ａから飛び出さないよう、はんだボール
１４０の直径の半分以下程度に制限することが望まし
い。その後、多孔質排気穴２４４およびマスク排気穴２
４５から真空排気が行われ、各々はんだボール１４０の
群、およびボールマスク２２０が吸着ヘッド２４０に吸
着される。ここで、多孔質板２４２背面の真空圧は、は
んだボール１４０にダメージを与えないように、適度な
負圧（はんだボール径φ０．３ｍｍの比較的やわらかい
錫鉛共晶はんだの場合、−１ｋＰａから−１０ｋＰａ程
度）に留めることが望ましい。当然、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ
等のＰｂフリーはんだの場合、錫鉛共晶はんだよりも硬
くなるので、もう少し負圧を高めることができる。以上
により、第１の副なるフローである整列工程４、検査工
程５、および吸着工程６が実行されて、対象物１００上
に形成された多数のパッド１０１の群に対応させて整列
された多数のはんだボール１４０の群を、ボールマスク
２２０と共に吸着ヘッド２４０に吸着した状態のものが
得られる。

【００３４】次に、位置合わせ工程３において、図８
（ａ）に示すように、搬送軌道５０５上において粘着剤
供給ステーションから移載ステーションまで搬送装置５
２８により搬送されて来た対象物１００上のパッド１０
１の群と、整列・吸着ステーションから上記移載ステー
ションまで移動されてきた吸着装置５２２の吸着ヘッド
２４０に吸着されたはんだボール１４０の群とを、相対
的に位置合わせすることが行われる。即ち、ボールマス
ク２２０、およびはんだボール１４０は、吸着ヘッド２
４０に吸着され、ヘッド移動装置２５０によって移載ス
テーションにおける対象物１００の上に移動する。そこ
で、対象物１００とボールマスク２２０との相対的位置
ずれを、位置決め装置３００によって測定する。この位
置決め装置３００としては、例えば図８（ａ）に示す如
く、上下を同時に撮影できるプリズム３０３をレンズ３
０１に搭載したＣＣＤカメラ３０２と、該ＣＣＤカメラ
３０２から得られる画像信号を処理して相対的位置ずれ
量を測定する画像処理部とによって構成することができ
る。

【００３５】次に、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、測
定された相対的位置ずれ量に基いて、例えば対象物１０
０を搭載している微動ステージ２８０を面内方向に微動
制御して対象物１００とボールマスク２２０との相対的
位置ずれを補正し、ヘッド移動装置２５０を垂直に降下
させることよって、最終的にはんだボール１４０の群が
パッド１０１の群の直上に配置され、移載工程７に入る
ことになる。移載工程７では、図９に示すように、はん
だボール１４０の群のみを対象物１００のパッド１０１
の群上に載せる。即ち、マスク排気穴２４５の真空排気
は保持したまま、多孔質排気穴２４４を大気解放する。
すると、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状
態へとはんだボール１４０のみがボールマスク２２０の
開口部２２１ａより抜け出して、パッド１０１の上に落
下する。既にパッド１０１の上には粘着剤１２０が供給
されているため、はんだボール１４０は粘着剤１２０の
粘着力によりパッド１０１の上に安定する。この後、図
９（ｃ）に示すように、マスク排気穴２４５の真空排気
を保持したまま吸着ヘッド２４０を上昇させ、傾斜整列
ステージ３１０が置かれた整列・吸着ステーションまで
戻し、マスク排気穴２４５を大気解放すれば、ボールマ
スク２２０は当初の位置に復帰することになる。なお、
整列・吸着ステーションは、図２に示すように複数設け
られているので、位置合わせ工程３および移載工程７は
交互に行われることになる。

【００３６】次に、検査工程８において、図１０（ａ）
に示すように、はんだボール１４０の搭載状況を検査す
る。図１０（ａ）に示すように、外観検査装置３２０’
を搬送装置５２８における対象物１００の上方に移動さ
せ、外観検査装置３２０’は、移載工程７で搭載された
はんだボール１４０の有無およびずれを検査し、画像処
理部において図１０（ｂ）に示すように異常、合格、不
合格を判断する。検査方法は、検査工程５と同様にして
もよい。但し、外観検査装置３２０’における照明系
は、はんだボール１４０をパッドに対して顕在化するた
めに、明視野照明によって構成してもよい。この判断結
果、はんだボール１４０の搭載が合格ならば、この合格
の対象物１００を搬送装置５２８によりアンローダの近
傍まで搬送し、ロボット機構５０４によってアンローダ
５０２内のカセットに収納する。そして、アンローダ５
０２からカセットを取り出して加熱工程９に送られる。
なお、合格の対象物１００をアンローダ５０２を介さず
に直接加熱炉まで搬送してもよい。

【００３７】判断結果が、不合格の場合、不合格の対象
物は搬送装置５２８により補修ステーションまで搬送さ
れて補修機構３４０を用いて補修工程１０が実行され
る。

【００３８】なお、判断の結果、はんだボール１４０の
搭載状況が極端に悪い場合は、異常と見なし対象物１０
０を搬送装置５２８によりアンローダの近傍まで搬送
し、ロボット機構５０４によってアンローダ５０２内の
異常カセットに収納すると共にアラーム処理を行う。そ
して、アンローダ５０２から異常カセットを取り出して
再生工程１２に送る。通常は、オペレータコールによる
吸着装置５２２および位置決め装置３００等のメンテナ
ンス作業が実施される。なお、外観検査装置３２０’の
画像処理部における各各々の判断の境界値（許容ボール
欠損数、許容ボール過剰数、許容リトライ回数等）は、
要求歩留りや必要な生産タクト及び一括搭載はんだボー
ル数などに応じ適宜変更される。

【００３９】次に、加熱工程９において、持ち込まれた
合格の対象物１００を窒素リフロー炉に送り込み、加熱
することにより導電性粒子であるはんだボール１４０を
融解して粘着剤１２０のフラックスの働きでパッド１０
１に接合し、図１２に示すはんだバンプ１６０が形成さ
れる。その後、フラックス残さの除去のため洗浄工程１
３をへて、バンプ外観検査を行う検査工程１４を実施し
た後、対象物１００が例えばウェハの場合には図１２に
示す切断工程１５により、個々のバンプ付きチップ１８
０に分離される。上記補修工程１０では、図２に示す如
く、補修ステーションに設置された補修機構３４０を用
いてはんだボール１４０の搭載の補修をおこなう。補修
機構３４０は、図１１に示すアーム３４１、これに付属
する真空ピンセット３４２、図２に示す真空ピンセット
先端の清掃を行う拭き取りパッド３４３、新規ボールト
レイ３４５および不良ボール回収トレイ３４６から構成
される。補修工程１０では、検査工程８の検査結果を用
い、余分な、または位置ずれしたのはんだボール１４０
を、順次真空ピンセット３４２によって除去する。この
除去したはんだボール１４０は不良ボール回収トレイ３
４６に投入されて回収される。この間、真空ピンセット
３４２の先端は、常に拭き取りパッド３４３を用いて付
着した粘着剤１２０を拭き取り、清浄に保つ。この後、
新規ボールトレイ３４５から、新規のはんだボール１４
０を真空ピンセット３４２により順次補充する。このと
きの補充位置は、先の検査工程８で搭載漏れが検出され
たパッド１０１の上、およびずれが検出されてはんだボ
ール１４０が除去されたパッド１０１の上である。

【００４０】補修工程１０の後、検査工程１１を実施す
る。ここでも、外観検査装置３２０’を用いた画像処理
検査が行われる。ここで、異常がなければ対象物１００
は加熱工程９に進むが、補修工程１０を経たにも関わら
ず、はんだボール１４０の搭載異常が検出された場合に
は、この対象物１００は再生工程１２に回されると共
に、オペレータコールを含む異常処理が実施される。再
生工程１２は、基本的に異常処理であるので、オペレー
タの介入の元に実施される。再生工程１２では、フラッ
クス等の粘着剤１２０を除去できる有機溶剤もしくは界
面活性剤入りの洗浄水を用いた洗浄が行われ、はんだボ
ール１４０は全て除去される。また、対象物１００の異
常がないか、粘着剤供給工程２や整列工程４などに異常
が見られないか確認作業が実施される。

【００４１】次に、本発明に係るバンプ形成システムの
基本シーケンスを図１３を用いて説明する。図２に示す
ように整列装置５２２は２組あるため、この整列工程
４、検査工程５、吸着工程６の３工程を１組ずつ交互に
実施される。一方、図２に示すバンプ形成システムの場
合、搬送装置５２８が１組のため、ローダ１ａから、ア
ンローダ１ｂまでは一連の動作として実行される。この
ため、整列工程４に時間を掛けることができ、全体のタ
クトタイムの向上に役立てることが可能となる。次に、
吸着装置５２２における吸着ヘッド２４０の具体的実施
例について図１４を用いて説明する。図１４には、対象
物１００がウェハの場合における吸着ヘッド２４０のウ
ェハ対向面を示す。筐体２４１のほぼ中央に円形の多孔
質板２４２が設けられており、その周辺に多数のマスク
吸着穴２４３が配置されている。このため、吸着ヘッド
２４０は、ウェハ１００のパッド１０１の配置、即ちボ
ールマスク２２０におけるステンシル２２１の開口部２
２１ａが変更されても、共用することができる。即ち、
吸着装置５２２の吸着ヘッド２４０に多孔質板２４２を
用い、ボールマスク２００と共に使用することにより、
バンプ位置の設計変更があっても柔軟に対応できる利点
がある。また、この吸着ヘッド２４０は、微動ステージ
２８０上にウェハ等の対象物１００を載置して固定する
ためのチャックとしても用いることができる。

【００４２】通常、チップ収量を高めるため、チップシ
ュリンクが頻繁に行われ、ウェハ等の半導体装置１００
内でのパッド１０１の配置も頻繁に変更されることが想
定されるが、本発明の実施の形態によれば、フラックス
マスク２００、およびボールマスク２２０を変更するの
みで、パッド配置の変更に柔軟に対応することができ
る。特にステンシル２０１やステンシル２２１などのス
テンシルは、薄板にエッチングなどによる加工によって
大量の穴加工を一括して実施できるため、ドリル加工な
どに比して安価であり、従来のボール搭載装置で真空吸
着ヘッドが高価であった欠点を解消している。また、本
発明の実施の形態では、ウェハ等の半導体装置である対
象物１００上のパッド数が数万個程度と数多くのても、
バンプ１６０を一括して上記対象物１００上に形成する
ことが可能となり、バンプ形成の量産性を飛躍的に向上
させることが可能となる利点がある。

【００４３】なお、本発明によりバンプが形成可能な半
導体装置には、ウェハ状態のもの以外に、ウェハを樹脂
等で保護したもの、ウェハ状態から一部を切り出したも
の、ウェハ状態から切り出した一部をパッケージングし
たものなどさまざまでり、バンプ形成の対象をウェハ状
態のものに限定するものではないことは当然である。例
えば、図１５に示す如く、複数の多孔質板２４２ａを配
列した真空吸着ヘッド２８０ａを微動ステージ２８０上
に設置して用いれば、中間基板１００ａに個片チップ１
８０ａを複数個搭載した半導体装置に、前述したように
整列されて吸着ヘッド２４０に吸着されたはんだボール
１４０を一括して移載することによってバンプ形成する
ことが可能となる。当然、個片チップ１８０ａに形成さ
れたパッド（電極）の配置に合わせた開口部２２１ａを
形成したステンシル２２１を有するボールマスク２２０
を用意する必要が有る。

【００４４】ところで、図１５には４チップ一括搭載の
例を示したが、搭載チップ数は自由に変更することがで
きる。この場合は、ウェハ一括搭載に較べてチップ数
や、チップ外形寸法の変更には制限が生じるが、従来の
チップ対応のはんだボールマウンタ装置を用いる用途の
代替えとして使用することができるメリットがある。図
２０には、微動ステージ２８０上に設置される図１５に
示す真空吸着ヘッド２８０ａの内部構造を示す。図２０
（ａ）は真空吸着ヘッド２８０ａの平面図、図２０
（ｂ）は図２０（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、図２０
（ｃ）は図２０（ａ）の矢視断面図である。各個片チッ
プ１８０ａを吸着する各多孔質板２４２ａの裏側には真
空溜り２４６が形成され、各真空溜り２４６はオリフィ
ス状の細孔２４７を通して真空室２４８に接続されるた
め、各多孔質板２４２ａの吸着位置による吸引力の変動
を低減している。特に、各多孔質板２４２ａの間は、空
気等の気体が通らないように遮蔽されている。さらに、
真空室２４８に連通する多孔質排気穴２４４と、中間基
板１１０ａ等を吸着するための吸着穴２４３ａに連通さ
れる排気孔２４５とは、別系統の真空排気系統に接続さ
れており、相互のリークが生じないように構成されてい
る。

【００４５】なお、図２０に示す真空吸着ヘッド２８０
ａは、複数のチップを一括してピックアップする真空吸
着ヘッドとしても使用することができる。また、そのと
き、吸着穴２４３ａは、複数のチップが横方向にずれな
いようにするためのマスクを吸着するために用いること
ができる。また、各多孔質板２４２ａの配置によって吸
着位置は決められるが、整列されたはんだボールを真空
吸着する吸着ヘッド２４０としても、使用することが可
能となる。また、図１６に示すように、微動ステージ２
８０上に設置される単一の長方形の多孔質板２４２ｂを
設けた吸着ヘッド２８０ｂを用いることによって、複数
チップに対して、前述したように整列されて吸着ヘッド
２４０に吸着されたはんだボール１４０を一括して移載
することによって一括搭載を行うことも当然可能であ
る。このような場合は、小さなチップ１８０ｂを領域で
一部を切り出し、モールドした後にはんだボールを搭載
する用途にも使用できる。

【００４６】以上説明した実施の形態では、吸着ヘッド
２４０を真空吸着するように構成したが、マグネット吸
着によって構成することもできる。しかし、電磁吸着の
場合、ボールマスク（ボール整列用治具）２２０および
／または吸着ヘッド２４０に対して工夫する必要が有
る。即ち、吸着工程６においては、ボールマスク２２０
およびはんだボール（導電性粒子）１４０の群を吸着ヘ
ッド２４０に吸着保持して傾斜整列ステージ３１０から
持ち上げる必要が有り、更に移載工程７においては、ボ
ールマスク２２０を吸着ヘッド２４０に保持した状態で
はんだボール（導電性粒子）１４０のみ半導体装置１０
０のパッド１０１上に載せることができればよい。従っ
て、ボールマスク２２０のステンシル２２１を電磁吸着
されない材料、例えば硬質の樹脂材もしくはセラミック
材等で形成し、ステンシル２２１を張る枠２０２を電磁
吸着する金属材料で形成し、吸着ヘッド２４０は該枠２
０２を電磁吸着できるように構成すればよい。これによ
り、移載工程７においては、はんだボール１４０の群に
対してのみ電磁吸着をＯＦＦすることにより、ボールマ
スク２２０を吸着ヘッド２４０に保持した状態で、はん
だボール（導電性粒子）１４０のみ半導体装置１００の
パッド１０１上に載せることができることになる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、充分な体積を有し、か
つ高さバラツキの少なく、しかも材料選定上の制約が少
ない数多くのバンプを、一括して半導体装置等の対象物
のパッド上に高速で、且つ高信頼度で、容易に形成する
ことができる効果を奏する。また、本発明によれば、使
用する治具類として安価なものが使用でき、しかもシス
テムとしても単純な構成にすることができるので、量産
性に優れたバンプ形成を実現することができる効果を奏
する。

【００４８】また、本発明によれば、はんだボールなど
の導電性粒子をバンプ材料として使用できるため、様々
な組成のバンプを形成するすることができる。また、本
発明によれば、チップ等の対象物を吸着する位置による
吸引力の変動を低減できるようにした真空吸着ヘッドを
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバンプ形成の基本的なフローを示
す図である。

【図２】本発明に係るバンプ形成システムの基本的構成
を示す平面図である。

【図３】本発明に係るバンプ形成フローのうち粘着剤供
給工程を説明するための図である。

【図４】本発明に係るバンプ形成フローのうち整列工程
を説明するための図である。

【図５】図４に示す整列工程において、掻き落し部材と
して複数本のワイヤを備えたボールスキージを用いてボ
ールマスクの開口部にはんだボールを充填していく状態
を示す断面図である。

【図６】本発明に係るバンプ形成フローのうち整列工程
後の検査工程を説明するための図である。

【図７】本発明に係るバンプ形成フローのうち吸着工程
を説明するための図である。

【図８】本発明に係るバンプ形成フローのうち位置合わ
せ工程を説明するための図である。

【図９】本発明に係るバンプ形成フローのうち移載工程
を説明するための図である。

【図１０】本発明に係るバンプ形成フローのうち移載工
程後の検査工程を説明するための図である。

【図１１】本発明に係るバンプ形成フローのうち補修工
程を説明するための図である。

【図１２】本発明に係るバンプ形成フローのうち切断工
程を説明するための図である。

【図１３】本発明に係るバンプ形成システムのタイムチ
ャートを示す図である。

【図１４】本発明に係る吸着ヘッドの一実施例を示す平
面図である。

【図１５】本発明に係る吸着ヘッドの変形例を示す平面
図および対象半導体装置を示す図である。

【図１６】本発明に係る吸着ヘッドの別の変形例を示す
平面図および対象半導体装置を示す図である。

【図１７】本発明に係る位置決め機構の一実施例の外観
を示す斜視図である。

【図１８】本発明に係る半割状態のボールスキージの一
実施例を拡大して示した斜視図である。

【図１９】本発明に係るボールスキージを走行させてボ
ールマスクの開口部の群にはんだボールを充填整列させ
る状態を拡大して示した図である。

【図２０】本発明に係る真空吸着ヘッドの一実施例の具
体的構造を示す図である。

【符号の説明】

１…投入工程、２…粘着剤供給工程、３…位置合わせ工
程、４…整列工程、５…検査工程、６…吸着工程、７…
移載工程、８…検査工程、９…加熱工程、１０…補修工
程、１１…検査工程、１２…再生工程、１３…洗浄工
程、１４…検査工程、１５…切断工程、１００…対象物
（ウェハ）、１０１…パッド、１２０…粘着剤、１４０
…はんだボール、１６０…バンプ、１８０…バンプ付き
チップ、２００…マスク、２０１…ステンシル、２０１
ａ…開口部、２０２…枠、２１０…スキージ、２２０…
ボールマスク、２２１…ステンシル、２２１ａ…開口
部、２２２…枠、２３０…ボールスキージ、２３０ａ…
枠状部分、２３０ｂ…橇状部分、２３０ｃ…ワイヤ（掻
き落し部材）、２３０ｄ…溝駒（駒）、２３０ｅ…溝、
２３０ｆ…溝、２４０…吸着ヘッド、２４１…筐体、２
４２、２４２ａ、２４２ｂ…多孔質板、２４３…マスク
吸着穴、２４３ａ…吸着穴、２４４…排気穴、２４６…
真空溜り、２４７…細孔、２４８…真空室、２５０…ヘ
ッド移動装置、２８０…微動ステージ、２８０ａ…吸着
ヘッド、３００…位置決め装置、３０１…ＣＣＤカメ
ラ、３０２…レンズ、３０３…プリズム、３１０…傾斜
整列ステージ、３２０、３２０’…外観検査装置、３２
１…ＣＣＤカメラ、３２２…レンズ、３２３…移動機
構、３４０…補修機構、３４１…アーム、３４２…真空
ピンセット、３４３…拭き取りパッド、３４５…新規ボ
ールトレイ、３４６…不良ボール回収トレイ、５００…
装置筐体、５０１…ローダ、５０２…アンローダ、５０
３…位置合わせ機構、５０３ａ…ラインセンサ、５０３
ｂ…昇降ピン（支持部材）、５０３ｃ…ターンテーブ
ル、５０３ｄ…基台、５０３ｅ…サーボモータ、５０３
ｆ…角度センサ、５０４…ロボット機構、５０５…搬送
軌道、５２０…粘着剤供給装置、５２２…整列装置、５
２４…吸着装置、５２８…搬送装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/34 ５０５Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｈ (72)発明者井上康介神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者鈴木高道神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者西村朝雄東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者土屋旭神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内Ｆターム(参考） 3C007 DS05 DS07 FS01 FS06 FT11 FU01 FU02 GU03 NS08 NS17 3F061 AA03 AA06 CA01 CA06 CB05 CC01 CC03 DB03 DB06 DC03 5E319 AB05 AC04 BB04 BB07 BB08 CC36 CC61 CD01 CD04 CD22 CD25 CD27 CD29 CD36 CD42 CD51 GG05 GG09 GG15 5F044 KK19 QQ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バンプ形成位置に対応させて多数の開口部
の群を配列形成した板状の整列治具を整列ステージ上に
載せ、多数の導電性粒子を収納する長方形形状の枠状部
分と該枠状部分の両端の各々の下部に取り付けられて固
定される駒の各々の下部に設けられた複数の溝の各々に
挿入して駒間に張られる柔軟性を有する複数本のワイヤ
と前記枠状部分の両端の各々の下部に僅か突き出させた
橇状部分とを有するスキージを前記板状の整列治具上を
前記枠状部分の両端とほぼ直交する方向に一方から他方
へと並進させることによって導電性粒子を前記板状の整
列治具の開口部の群に順次充填しながら余分な導電性粒
子を前記ワイヤで掻き落して導電性粒子の群を前記板状
の整列治具に対して整列する整列装置と、該整列装置により整列された導電性粒子の群および該導
電性粒子の群を整列させている板状の整列治具を吸着保
持して前記整列ステージから離す吸着装置と、該吸着装置により吸着保持された導電性粒子の群および
板状の整列治具を、バンプを形成するパッドの群が配列
された対象物上に持ち来たし、前記板状の整列治具と前
記対象物とを相対的に位置合わせをし、該位置合わせさ
れた板状の整列治具と対象物とを接近させた状態で前記
導電性粒子の群についての吸着装置による吸着保持を解
放して前記導電性粒子の群を前記対象物上のパッドの群
に移し替える移載制御装置とを備え、該移載制御装置により移し替えられた導電性粒子の群を
対象物上のパッドの群に接合させてバンプを形成するよ
うに構成したことを特徴とするバンプ形成システム。
【請求項２】前記整列装置において、導電性粒子の群を
板状の整列治具に対して整列する際、板状の整列治具を
載せた整列ステージを傾斜させて構成したことを特徴と
する請求項１記載のバンプ形成システム。
【請求項３】バンプ形成位置に対応させて多数の開口部
の群を配列形成した板状の整列治具を傾斜させた整列ス
テージ上に載せ、多数の導電性粒子を収納し、且つ掻き
落し部材を有するスキージを前記傾斜した板状の整列治
具上を高い方から低い方に向かって傾斜に沿って並進さ
せることによって収納された導電性粒子を前記板状の整
列治具の開口部の群に順次充填して導電性粒子の群を前
記板状の整列治具に対して整列する整列装置と、該整列装置により整列された導電性粒子の群および該導
電性粒子の群を整列させている板状の整列治具を吸着保
持して前記整列ステージから離す吸着装置と、多孔質板を複数並設し、該多孔質板の各々の裏面に真空
排気系に細孔を通して連通される真空溜めを形成し、前
記多孔質板の各々によってバンプを形成するパッドの群
が配列された一つまたは複数の対象物を真空吸着する吸
着ステージと、前記吸着装置により吸着保持された導電性粒子の群およ
び板状の整列治具を、前記吸着ステージに吸着された対
象物上に持ち来たし、前記板状の整列治具と前記吸着ス
テージに吸着された対象物とを相対的に位置合わせを
し、該位置合わせされた板状の整列治具と前記対象物と
を接近させた状態で前記導電性粒子の群についての吸着
治具による吸着保持を解放して前記導電性粒子の群を前
記対象物上のパッドの群に移し替える移載制御装置とを
備え、該移載制御装置により移し替えられた導電性粒子の群を
一つまたは複数の対象物上のパッドの群に接合させてバ
ンプを形成するように構成したことを特徴とするバンプ
形成システム。
【請求項４】バンプを形成するパッドの群が配列された
基板を複数枚収納したカセットが投入されるローダと、前記基板の外形位置および回転方向の基準形状を光学的
に測定する複数のセンサと前記基板を載せる支持部材を
設けたターンテーブルとを有する位置決め機構と、前記基板を保持するロードアームを移動制御するロボッ
ト機構と、前記基板を載置するステージを備え、ロードステーショ
ンと移載ステーションとの間を搬送する搬送装置と、前記ロボット機構のロードアームの移動制御に基いて、
前記ローダに投入されたカセットに収納された基板を取
り出して前記位置決め機構の上方へと移動させ、この移
動させたとき前記基板をロードアームに保持した状態
で、前記ターンテーブルの回転中心に対する前記基板中
心の位置ずれ量を前記位置決め機構の複数のセンサで測
定し、この測定された位置ずれ量に基いて前記ロードア
ームを微動制御して前記基板中心をターンテーブルの回
転中心に位置決めし、この位置決めされた基板を前記支
持部材で支持した状態で前記ターンテーブルを回転駆動
制御して前記センサで前記基準形状を測定することによ
って前記基板の回転方向について位置決めし、この位置
決めされた基板を前記ロボット機構のロードアームに保
持して移動させてロードステーションにある前記搬送装
置のステージ上に載置する制御手段と、バンプ形成位置に対応させて多数の開口部の群を配列形
成した板状の整列治具を整列ステージ上に載せ、供給さ
れた多数の導電性粒子を前記板状の整列治具の開口部の
群に順次充填して導電性粒子の群を前記板状の整列治具
に対して整列する整列装置と、該整列装置により整列された導電性粒子の群および該導
電性粒子の群を整列させている板状の整列治具を吸着保
持して前記整列ステージから離す吸着装置と、該吸着装置により吸着保持された導電性粒子の群および
板状の整列治具を、前記搬送装置によって移載ステーシ
ョンまで搬送されたステージ上に載置された前記基板上
に持ち来たし、前記板状の整列治具と前記基板とを相対
的に位置合わせをし、該位置合わせされた板状の整列治
具と基板とを接近させた状態で前記導電性粒子の群につ
いての吸着装置による吸着保持を解放して前記導電性粒
子の群を前記基板上のパッドの群に移し替える移載制御
装置とを備え、該移載制御装置により移し替えられた導電性粒子の群を
基板上のパッドの群に接合させてバンプを形成するよう
に構成することを特徴とするバンプ形成システム。
【請求項５】更に、前記整列装置により板状の整列治具
の開口部の群に整列された導電性粒子の群の状態を検査
する外観検査装置を備えたことを特徴とする請求項１〜
４の何れかに記載のバンプ形成システム。
【請求項６】更に、前記移載制御装置により対象物上の
パッドの群に移し替えられた導電性粒子の群の状態を検
査する外観検査装置を備えたことを特徴とする請求項１
〜４の何れかに記載のバンプ形成システム。
【請求項７】更に、前記移載制御装置により対象物上の
パッドの群に移し替えられた導電性粒子の群の状態を検
査する外観検査装置と、該外観検査装置で検査された結
果、抜けが許容数を越えて存在した場合には抜けている
パッド上に導電性粒子を選択的に搭載し、または過剰が
許容数を越えて存在した場合には過剰な導電性粒子を選
択的に除去する補修装置とを備えたことを特徴とする請
求項１〜４の何れかに記載のバンプ形成システム。
【請求項８】多孔質板を複数並設し、該多孔質板の各々
の裏面に真空排気系に細孔を通して連通される真空溜め
を形成し、前記多孔質板の各々によって一つまたは複数
の対象物を真空吸着することを特徴とする真空吸着ヘッ
ド。