JPH06232131A - ウエハ加熱装置およびバンプ形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ウエハ３に形成された各素子３ａの電極上に
ボ−ルバンプを形成するバンプ形成装置であって、ウエ
ハ３を保持するウエハ保持ステ−ジ５の下面に当接する
ことで上記ウエハの３つの素子３ａを加熱可能な加熱面
を有する加熱ブロック１８を、上記ウエハ３のボ−ルバ
ンプの形成される素子３ａを加熱するように上記ウエハ
保持ステ−ジ５に対して相対的に１素子毎に間欠位置決
め駆動する装置である。 【効果】 ウエハに形成された各素子の電極により良質
のボ−ルバンプを形成することができるという効果があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ウエハを加熱するウ
エハ加熱装置および加熱されたウエハの電極上にボ−ル
バンプを形成するバンプ形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハに形成された素子の電極上にバン
プを形成する方法としては種々のものがあるが、そのう
ちの一つにボ−ルバンプ形成方法がある。

【０００３】この方法は、針状のキャピラリに例えば金
ワイヤを挿通させ、このワイヤの先端部を電気ト−チか
らの放電で溶融させボ−ルを形成する。そして、このボ
−ルを温度に加熱された上記ウエハの素子の電極上に押
し付けて接合（ボンディング）させた後、上記ワイヤを
切断することでこの電極上にバンプ（ボ−ルバンプ）を
形成する。なお、上記ボ−ルバンプが形成されたウエハ
は、この後ダイシング工程に送られ、個々の素子に分割
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ウエハ
内には２００余りの素子が形成されている。従ってウエ
ハ全体のボンディング点数（電極の数）は４万点に達
し、このため、一電極あたりのボンディング時間（ボ−
ルバンプの形成時間）が０．２秒であるとしても一枚の
ウエハ全体では２時間余りかかるということがある。

【０００５】上記加熱ステ−ジは１００〜２５０度に加
熱されているため、すでにボ−ルバンプが形成された箇
所では長時間高温に放置され、接合境界面、例えば、金
ボ−ルとＡｌ電極との接合境界面では金属間化合物が拡
散により厚く形成されることになる。この金属間化合物
は脆弱なため接合強度が低下すると同時にＡｌが金に拡
散し接合境界面に空孔（ボイド）が生成され不良となる
という問題点がある。

【０００６】この発明はこのような事情に鑑みて成され
たもので、ウエハに形成された各素子の電極上に不良の
少ないボ−ルバンプを形成することができるウエハ加熱
装置およびバンプ形成装置を提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、一面にウエハを保持するテ−ブルと、上記テ−ブル
の他面側にこのテ−ブルに対して相対的に移動可能に配
置され、上記ウエハを部分的に加熱する加熱ブロック
と、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的に位置決め
駆動する駆動手段とを具備することを特徴とするウエハ
加熱装置である。

【０００８】第２の手段は、ウエハに形成された複数の
素子の各電極上にボ−ルバンプを形成するバンプ形成装
置において、上面に上記ウエハを保持するテ−ブルと、
上記テ−ブルの下面側にこのテ−ブルに対して相対的に
移動可能に配置され、上記ウエハを部分的に加熱する加
熱ブロックと、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的
に位置決め駆動する駆動手段と、上記加熱ブロックと対
応する素子の各電極上にボ−ルバンプを形成するボ−ル
バンプ形成手段とを具備することを特徴とするバンプ形
成装置である。

【０００９】

【作用】第１の手段によれば、ウエハのうち必要な部分
のみを部分的に加熱することができる。第２の手段によ
れば、ウエハの加熱された部分に位置する素子の電極上
に順次ボ−ルバンプを形成することができる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図３を参
照して説明する。

【００１１】図１（ａ）中１はこの発明のバンプ形成装
置２の基台である。上記基台１の上面には、ウエハ３が
貼付されたウエハトレイ４（保持板）を保持するウエハ
保持ステ−ジ５（この発明の駆動手段）が設けられてい
る。

【００１２】上記ウエハ保持ステ−ジ５は、上記基台１
の上面に取り付けられたＸテ−ブル６と、このＸテ−ブ
ル６の上面にＸ方向移動自在に取り付けられたＹテ−ブ
ル７と、このＹテ−ブル７の上面にＹ方向移動可能に立
設された支持柱８と、この支持柱８の上端部の一側面に
取り付けられたθ駆動手段９と、このθ駆動手段９にＸ
Ｙ平面内でθ方向に回動可能に保持されたθテ−ブル１
０（この発明のテ−ブル）とからなる。

【００１３】上記θテ−ブル１０の上面は水平かつ平坦
に形成されていると共に、このθテ−ブル１０の上面に
は複数の吸引孔１１が開口している。この吸引孔１１
は、上記θテ−ブル１０の内部で互いに合流し、上記θ
テ−ブル１０の側面に取り付けられた吸引管１２に接続
されている。そして、この吸引管１２は図示しない真空
装置に連結されている。すなわち、このθテ−ブル１０
は上記真空装置が作動することで、上面に上記ウエハト
レイ４（保持板）を吸着保持することができる。

【００１４】さらに、上記θテ−ブル１０の下面に対向
する上記基台１の上面には、加熱手段１４が設けられて
いる。この加熱手段１４は、上記基台１に軸線を垂直に
して取り付けられたＺ駆動シリンダ１５と、このＺ駆動
シリンダ１５の駆動軸１５ａの上面に略水平に取り付け
られた保持テ−ブル１６と、この保持テ−ブル１６の上
面に弾性体１７を介して設けられた加熱ブロック１８と
からなる。

【００１５】上記加熱ブロック１８は上面（加熱面）が
略水平になるように取り付けられていると共に、この加
熱ブロック１８の加熱面の形状は図１（ｂ）に点線で示
すように、Ｘ方向に３つ並んだ素子３ａ…を一度に加熱
することができる長方形状に形成されている。さらに、
上記加熱ブロック１８には、この加熱ブロック１８を加
熱状態にする図示しない電源が接続されている。

【００１６】一方、上記加熱ブロック１８の、図１
（ｂ）にＡで示す素子３ａを挟んだ上方には、図示しな
いボンディングア−ムに保持されたボ−ルバンプ形成手
段としてのキャピラリ２０が軸線を垂直にして配置され
ている。

【００１７】このキャピラリ２０には、バンプ形成用の
金、銅、アルミ等からなるワイヤ２１が挿通されてい
る。このワイヤ２１の先端部には、ボ−ルバンプ形成時
に、図示しない電気ト−チによって、後にボ−ルバンプ
となるボ−ル２１ａが形成されるようになっている。次
に、この発明のバンプ形成装置２の動作を説明する。

【００１８】上記ウエハトレイ４（保持板）には、ウエ
ハ３が貼付されている。このウエハ１は、このバンプ形
成装置２によって各電極上にボ−ルバンプが形成された
あと、図１（ｂ）に示す格子状にダイシングされ個々の
素子３ａ…毎に分割されるものである。図１に示すウエ
ハトレイ４（保持板）は、ダイシングされる前の状態の
ウエハを保持したもので、図示しないウエハトレイ搬送
手段によって上記ウエハ保持ステ−ジ５の上記θテ−ブ
ル１０の上面に供給される。

【００１９】上記ウエハ保持ステ−ジ５上にウエハ３
（ウエハトレイ４）が供給されならば、上記真空装置が
作動し上記θテ−ブル１０の上面に上記ウエハトレイ４
（保持板）を吸着保持する。上記ウエハ保持ステ−ジ５
は、上記θ駆動手段９を作動させ、上記θテ−ブル１０
をθ方向に駆動することで、上記素子３ａの一辺がＸ方
向に平行になるように回動位置決めする。

【００２０】ついで、上記加熱手段１４が作動し、上記
加熱ブロック１８を所定の温度に加熱保温すると共に、
上記Ｚ駆動シリンダ１５を作動させ、上記加熱ブロック
１８を上昇駆動することで、上記加熱ブロック１８の上
面を上記θテ−ブル１０の下面に弾性的に当接させる。

【００２１】このとき、上記加熱ブロック１８は、上記
θテ−ブル１０の上面に保持されたウエハ３の３つの素
子３ａ…（図１（ｂ）にＡ〜Ｃで示す）を同時に加熱可
能な状態に位置決めされている。

【００２２】ついで、上記ウエハ保持ステ−ジ５は上記
Ｘテ−ブル６を１素子に対応する量だけ間欠的に作動さ
せ、上記ウエハ３を上記加熱ブロック１８と相対的にＸ
方向に送り駆動する。

【００２３】このことで、上記加熱ブロック１８は上記
ウエハ３に対して図１（ｂ）に点線の矢印で示す方向に
相対的に間欠移動し、加熱ブロック１８によって加熱さ
れる素子３ａは上記矢印で示す方向と反対方向に一つず
つずれることとなる。

【００２４】したがって、図にＡ〜Ｂで示す３つの素子
３ａ…のうち、上記加熱ブロック１８の進行方向後側に
位置するＡの素子３ａが３ピッチ移動分に対応する時間
加熱されていることになるから、最も高温になってい
る。

【００２５】また、このバンプ形成装置２は、上記Ａの
素子３ａの温度がボンディングに最も適した温度になる
ように、上記加熱ブロック１８の温度を制御する。すな
わち、図においてＢおよびＣで示す素子３ａ、３ａは余
熱された状態になっている。

【００２６】上記キャピラリ２０は、Ａの部分の素子３
ａの各電極上にボ−ルバンプを形成する。このキャピラ
リ２０には、例えば金ワイヤが挿通されている。そし
て、上記バンプ形成装置２は、この金ワイヤ２１の先端
部に図示しない電気ト−チで放電によりボ−ル２１ａを
形成し、このボ−ル２１ａを上記キャピラリ２０で上記
ウエハ３の各素子３ａの電極に押し付けて接合した後上
記ワイヤ２１を切断することで、上記電極上にボ−ルバ
ンプを形成する。

【００２７】上記Ａの素子３ａのすべての電極上にボ−
ルバンプが形成されたならば上記バンプ形成装置２は、
上記ウエハ保持ステ−ジ５のＹテ−ブル７を素子１ピッ
チ分作動させ、上記加熱ブロック１８の加熱部分を１素
子分ずらす。このことで、図１に示すＢの部分の素子３
ａがＡの素子３ａとなり、所定のボンディング温度に加
熱される。ついで上記バンプ形成装置２は、上記キャピ
ラリ２０を作動させ、上記素子３ａの電極上にふたたび
ボ−ルバンプを形成する。

【００２８】図２に示すように、上記加熱ブロック１８
とキャピラリ２０の相対位置関係は変化しないので、上
記キャピラリ２０はボンディングに最も適した温度に加
熱された素子（図にＡで示す）の上方に常に対向し、こ
の素子Ａの電極上にボ−ルバンプを形成することができ
る。

【００２９】なお、上記ウエハ３の素子３ａ…全てにボ
−ルバンプを形成する作業を行うときには、図３に示す
ように、上記加熱ブロック１８をウエハ３（θテ−ブル
１０）に対して相対的に移動させる。

【００３０】ここで、図３に鎖線で示すのは、上記θテ
−ブル１０の下面に上記加熱ブロック１８の上面を当接
させた状態での駆動経路、一点鎖線で示すのは上記Ｚ駆
動シリンダ１０を作動させ上記加熱ブロック１８の上面
を上記θテ−ブル１０の下面から離間させた状態での駆
動経路である。

【００３１】この経路にしたがって上記加熱ブロック１
８を１素子ごとに間欠的に位置決め駆動すれば、上記ウ
エハ３に収納されたすべての素子３ａに順次ボ−ルバン
プを形成していくことができる。

【００３２】上記ウエハ３に形成された各素子３ａの電
極すべてにボ−ルバンプが形成されたならば、上記ウエ
ハトレイ４（保持板）は上記ウエハ保持ステ−ジ５（θ
テ−ブル１０）の上面から図示しないウエハトレイ取り
出し手段によって取り出される。そして、このウエハト
レイ４（保持板）は図示しないダイシング工程に移送さ
れ、上記ウエハ３は個々の素子３ａ毎に分割される。

【００３３】このような構成によれば、ボンディングに
最も適した温度に加熱されているのは、ボ−ルバンプを
形成する素子３ａ（Ａ）のみであり、かつ、この素子３
ａはボ−ルバンプがＡｌ電極上に形成された後は加熱さ
れることがないので接合面に合金層が発達し、上記Ａｌ
が上記ボ−ルバンプに拡散することは少ない

【００３４】このことによって、上記ボ−ルバンプには
ボイドなどの不良が発生しないので、上記ウエハ３の各
素子３ａの電極上により良質のボ−ルバンプを形成する
ことが可能である。なお、この発明は上記一実施例に限
定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない範
囲で種々変形可能である。例えば、上記一実施例では、
上記ウエハ保持ステ−ジ５をＸＹ方向に駆動するように
したが、上記加熱ブロック１８ＸＹ方向に駆動するよう
にしても良い。

【００３５】また、上記一実施例では、上記加熱ブロッ
ク１８の加熱面（上面）の形状は、３つの素子３ａを同
時に加熱することができるものとしたが、これに限定さ
れるものではなく同時に４つ以上加熱することができる
構成でも良いし、１つのみ加熱することができる構成で
あっても良い。要は、すでにボ−ルバンプが形成された
素子３ａを必要以上に加熱することがなければ良い。

【００３６】また、上記ウエハ３を部分的に加熱する機
構は、バンプ形成装置に適用されるものに限定されるも
のではない。ウエハ３の加熱を要する装置であれば他の
装置であっても適用することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の第１の構
成は、一面にウエハを保持するテ−ブルと、上記テ−ブ
ルの他面側にこのテ−ブルに対して相対的に移動可能に
配置され、上記ウエハを部分的に加熱する加熱ブロック
と、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的に位置決め
駆動する駆動手段とを具備するウエハ加熱装置である。

【００３８】第２の構成は、ウエハに形成された複数の
素子の各電極上にボ−ルバンプを形成するバンプ形成装
置において、上面に上記ウエハを保持するテ−ブルと、
上記テ−ブルの下面側にこのテ−ブルに対して相対的に
移動可能に配置され、上記ウエハを部分的に加熱する加
熱ブロックと、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的
に位置決め駆動する駆動手段と、上記加熱ブロックと対
応する素子の各電極上にボ−ルバンプを形成するボ−ル
バンプ形成手段とを具備するバンプ形成装置である。

【００３９】このような構成によれば、ウエハのうち必
要な部分のみを加熱することができ、加熱された部分に
位置する素子上にボ−ルバンプを形成することができ
る。このことにより、ボ−ルバンプが形成された後はそ
の素子は加熱されることがないので、バンプと電極との
境界部に合金層等が発達することが防止でき、より良質
のボ−ルバンプを形成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は、この発明の一実施例の正面
図および平面図。

【図２】（ａ）、（ｂ）は、同じく、動作を示す正面図
および平面図。

【図３】同じく、ウエハ保持ステ−ジの駆動経路を示す
平面図。

【符号の説明】

２…バンプ形成装置、３…ウエハ、３ａ…素子、５…ウ
エハ保持ステ−ジ（駆動手段）、１０…θテ−ブル（テ
−ブル）、１８…加熱ブロック、２０…キャピラリ（ボ
−ルバンプ形成手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面にウエハを保持するテ−ブルと、上
   記テ−ブルの下面側にこのテ−ブルに対して相対的に移
   動可能に配置され、上記ウエハを部分的に加熱する加熱
   ブロックと、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的に
   位置決め駆動する駆動手段とを具備することを特徴とす
   るウエハ加熱装置。
2. 【請求項２】 ウエハに形成された複数の素子の各電極
   上にボ−ルバンプを形成するバンプ形成装置において、 上面に上記ウエハを保持するテ−ブルと、上記テ−ブル
   の下面側にこのテ−ブルに対して相対的に移動可能に配
   置され、上記ウエハを部分的に加熱する加熱ブロック
   と、上記テ−ブルと加熱ブロックとを相対的に位置決め
   駆動する駆動手段と、上記加熱ブロックと対応する素子
   の各電極上にボ−ルバンプを形成するボ−ルバンプ形成
   手段とを具備することを特徴とするバンプ形成装置。