JPH06232132A

JPH06232132A - バンプ形成装置

Info

Publication number: JPH06232132A
Application number: JP5015384A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Atsumi; 幸一郎渥美; Tetsuo Ando; 鉄男安藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-02-02
Filing date: 1993-02-02
Publication date: 1994-08-19

Abstract

(57)【要約】【構成】キャピラリ５に通されたワイヤ１９の先端部
にボ−ル１９ａを形成し、このボ−ル１９ａをウエハ３
の電極３ａに圧着させて上記ワイヤ１９を切断すること
によって上記ウエハ３の電極３ａにボ−ルバンプ２７を
形成するバンプ形成装置２であって、上記電極３ａとボ
−ル１９ａの接合を第１、第２のカバ−１５、２６で遮
蔽された還元雰囲気Ａ中で行うこととしたものである。【効果】このような構成によれば、ウエハに形成した
ボ−ルバンプが酸化することを有効に防止することがで
きるから、このボ−ルバンプを使用してより良好な実装
を行うことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ウエハやＬ
ＳＩチップの電極にボ−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】ウエハやＬＳＩチップの電極上にバンプ
を形成する方法として、種々の提案がなされている。こ
のようなバンプ形成方法の一つとして、ボ−ルバンプの
形成方法がある。このボ−ルバンプの形成方法は、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
の先端部に電気ト−チで放電によりボ−ルを形成し、こ
のボ−ルを上記キャピラリで上記ウエハやＬＳＩチップ
の電極に押し付けて接合させた後上記ワイヤを切断する
ことで上記電極上にバンプ（ボ−ルバンプ）を形成する
方法である。

【０００３】このボ−ルバンプの形成方法では、ボ−ル
が酸化すると、このボ−ルと電極の接合強度が低下す
る。このため上記電気ト−チで上記ワイヤの先端部にボ
−ルを形成する際に、上記ボ−ルが酸化するのを防止す
るために、上記ボ−ルに還元ガスを吹き付けるというこ
とが行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のバン
プ形成方法においては、上記ワイヤの先端にボ−ルを形
成する際にこのボ−ルの酸化を防止するのみであって、
上記ボ−ルを上記電極に押し付け、ボ−ルバンプを形成
した後、このボ−ルバンプが酸化するのを防止する措置
は採られていない。

【０００５】すなわち、上述のバンプ形成方法では、上
記ウエハの全ての電極にボ−ルバンプを順次形成してい
くわけであるが、この間、上記ウエハは高温に熱せられ
ているので、それ以前に形成したボ−ルバンプの表面が
酸化してしまうことがある。

【０００６】ボ−ルバンプの表面が酸化すると、上記ボ
−ルバンプを例えばフリップチップ方式で液晶ガラス基
板の電極にボンディングする際に、ハンダ濡れ性が悪く
接合強度が低下するということが考えられる。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑みて成さ
れたもので、ボ−ルバンプの表面が酸化するのを有効に
防止することができる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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、キャピラリに通されたワイヤの先端部にボ−ルを形
成し、このボ−ルを被接合材の電極に圧着させた後上記
ワイヤを切断することによって上記被接合材の電極にボ
−ルバンプを形成するバンプ形成装置において、上記電
極とボ−ルの圧着部分を酸化防止雰囲気で覆う遮蔽手段
を有することを特徴とするものである。第２の手段は、
上記第１の手段において、上記酸化防止雰囲気は還元雰
囲気であることを特徴とするものである。第３の手段
は、上記第１の手段において、上記酸化防止雰囲気は不
活性ガス雰囲気であることを特徴とするものである。第
４の手段は、上記第１の手段において、上記酸化防止雰
囲気は窒素ガス雰囲気であることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【作用】このような構成によれば、被接合材の電極に形
成したボ−ルバンプの表面が酸化するのを防止すること
がきる。

【００１０】

【実施例】まず、この発明の第１の実施例を図１〜図３
を参照して説明する。

【００１１】図中１は、このバンプ形成装置２の基台で
ある。この基台１の上面には、被接合材としてのウエハ
３を保持するステ−ジ４と、このステ−ジ４に保持され
たウエハ３にボ−ルバンプ（図３に２７で示す）を形成
するキャピラリ５を支持する本体６とが設けられてい
る。

【００１２】上記ステ−ジ４は、ＸＹθテ−ブル７とこ
のＸＹθテ−ブル７の上面に取り付けられたステ−ジ本
体８とからなる。上記ステ−ジ本体８は、上記ＸＹθテ
−ブル７によってＸＹθ方向に位置決めされる。

【００１３】上記ステ−ジ本体８の上面は略平坦に形成
され、ウエハ３を保持する載置面８ａとなっている。上
記載置面８ａの中央部には、上記ウエハ３を吸着固定す
る吸着孔９が開口している。この吸着孔９の一端は真空
装置１０に接続されている。

【００１４】また、上記ステ−ジ本体８内には、このス
テ−ジ本体８の載置面８ａ上に吸着保持されたウエハ３
を加熱する加熱ヒ−タ１１が埋設されている。さらに上
記載置面８ａ上に上記ウエハ３が吸着保持された状態に
おいて、上記載置面８ａの上記ウエハ３の外側に対応す
る部位には、還元ガスを噴出する噴出孔１２…が複数個
開口している。上記各噴出孔１２の他端は還元ガス供給
源１３に接続されている。

【００１５】また、上記ステ−ジ本体８の上部には、こ
のステ−ジ本体８の載置面８ａを覆う遮蔽手段としての
第１のカバ−１５が設けられている。上記第１のカバ−
１５の上壁の中央部には、上記ウエハ３の外形より若干
大きい通孔１６が設けられている。すなわち、上記ウエ
ハ３を上記ステ−ジ本体８の載置面８ａ上に載置する場
合には、この通孔１６から上記ウエハ３を挿入するよう
にする。

【００１６】上記第１のカバ−１５の側面には、この第
１のカバ−１５内に解放する還元ガス供給管１８が接続
されている。この還元ガス供給管１８は上記噴出孔１２
と同様に還元ガス供給源１３に接続されている。すなわ
ち、上記第１のカバ−１５と上記ステ−ジ本体８の載置
面８ａとで区画される空間は、上記複数の噴出孔１２…
および供給管１８…から還元ガスが噴出されることで還
元雰囲気となる（図にＡで示す）。

【００１７】上記本体６は、上記ステ−ジ４の近傍に設
けられている。この本体６は、上記基台１の上面に固定
された基部６ａと、この基部６ａに上下方向移動自在に
支持されたボンディング部６ｂとからなる。このボンデ
ィング部６ｂの上部には、ワイヤ１９を繰り出すワイヤ
スプ−ル１７が設けられている。上記ボンディング部６
ｂのワイヤ１９の繰り出し側には、ワイヤ１９を案内す
るワイヤガイド２０が設けられている。また、このワイ
ヤガイド２０の自由端部には上記ワイヤ１９を下方へ案
内するための湾曲部２０ａが形成されている。この湾曲
部２０ａの下方には導入されたワイヤ１９をクランプし
たり解放したりするクランパ２１が設けられている。こ
のクランパ２１は上記本体の側方に突設されたア−ム２
２に支持され、図示しないソレノイドにより開閉しワイ
ヤ１９をクランプしたり解放したりするようになってい
る。またこのクランパ２１の役割は、上記ワイヤ１９に
バックテンションを与えることである。

【００１８】上記ア−ム２２の下方には、ボンディング
ア−ム２３が設けられている。このボンディングア−ム
２３は、上記ボンディング部６ｂ内に設けられた図示し
ない超音波振動源に接続されている。そして、このボン
ディングア−ム２３の自由端部にはワイヤ１９が挿通さ
れるボンディングツ−ルとしてのキャピラリ５が軸線を
垂直にして設けられている。このキャピラリ５は、上記
超音波振動源が作動することで、超音波域での振動を行
うようになっている。

【００１９】また、上記本体６は上記キャピラリ５が上
記ステ−ジの上面に対向するように配置されている。そ
して、この上記ボンディング部６ｂには、図１には図示
しないが図３に２５で示す電気ト−チが設けられてい
る。この電気ト−チ２５は上記キャピラリ５に挿通され
たワイヤ１９の先端部の放電により後でボ−ルバンプと
なるボ−ル１９ａを形成する。

【００２０】また、上記基部６ａの上面には、上記ステ
−ジ４に設けられた上記第１のカバ−１５の通孔１６を
覆い隠すことができる遮蔽手段としての第２のカバ−２
６が取り付けられている。この第２のカバ−２６の中央
部には、上記キャピラリ５が挿通可能なる貫通孔２６ａ
が設けられている。

【００２１】したがって、上記ボンディング部が下方向
に駆動された時には、上記キャピラリ５は上記貫通孔２
６ａに挿入され上記第１のカバ−１５内に突出するよう
になっている。次に、このバンプ形成装置２の動作を説
明する。

【００２２】まず図２に示すように、上記ステ−ジ４の
ＸＹθテ−ブル７が作動し、上記ステ−ジ本体８は上記
第２のカバ−２６からずれて上記第１のカバ−１５の通
孔１６を上方に解放させる。ついで、図示しないウエハ
搬送手段により上記第１のカバ−１５の通孔１６から上
記ステ−ジ本体８の載置面８ａに上記ウエハ３を電極を
上方に向けた状態で載置する（図に矢印（イ）で示
す）。

【００２３】ウエハ３が上記ステ−ジ本体８の載置面８
ａに載置されたならば、上記ＸＹθテ−ブル７は上記ス
テ−ジ本体８を上記本体６の方向に駆動する。そして上
記ウエハ３を上記キャピラリ５に対向させた状態で位置
決めする。

【００２４】ついで、図３（ａ）に示すように、このバ
ンプ形成装置２は、電気ト−チ２５を上記キャピラリ５
の下端から導出されたワイヤの下端部に近付け、放電に
よりこのワイヤ１９の下端にボ−ル１９ａを形成する。
このとき上記電気ト−チ２５に一体的に設けられた還元
ガス噴出口２５ａから還元ガスが上記ワイヤ１９の下端
部に吹き付けられ、上記ボ−ル１９ａが酸化するのを防
止する。

【００２５】上記ワイヤ１９の下端にボ−ル１９ａが形
成されたならば、上記ボンディング部６ｂは下方向に駆
動され、これに伴って上記キャピラリ５は、上記第１の
カバ−１５内に挿入される（図３（ｂ）に示す状態）。
そして、さらに上記ボンディング部６ｂを下方向に駆動
されると、上記ボ−ル１９ａはウエハ３の電極３ａに接
触し、上記キャピラリ５の下端面によって上記電極３ａ
に押し付けられる。

【００２６】この状態で上記ボンディング部６ａ内に設
けられた超音波振動装置が作動し、上記ボ−ル１９ａに
超音波エネルギを印加する。このとき、上記ステ−ジ４
の内部に設けられた加熱ヒ−タ１１は上記ウエハ３を加
熱すると共に、各噴出孔１２、供給管１３からは上記第
１のカバ−１５内に還元ガスが噴出される。

【００２７】すなわち、この還元雰囲気Ａ内で上記ボ−
ル１９ａは上記ウエハ３の電極３ａにボンディング（熱
圧着）される。上記ボ−ル１９ａが上記電極３ａにボン
ディングされたならば、上記ボンディング部６ｂは上昇
駆動される。図３（ｃ）に示すように、このとき上記ク
ランパ２１はクランプ状態に駆動され、上記ワイヤ１９
をクランプする。この状態で、さらに、上記ボンディン
グ部６ｂを上昇駆動することで上記ワイヤ１９にはバッ
クテンションがかかり、上記ワイヤ１９は上記ボ−ル１
９ａの直上部で切断される。このことで上記ボ−ル１９
ａはボ−ルバンプ２７となる。

【００２８】上記電極３ａにボ−ルバンプ２７が形成さ
れたならば、上記キャピラリ５は上記第２のカバ−２６
の上方に上昇駆動され、上記ワイヤ１９の下端部には再
び上記電気ト−チ２５によりボ−ル１９ａが形成され
る。

【００２９】ついで、上記バンプ形成装置２は上記ＸＹ
θテ−ブル７を作動させ、上記テ−ブル本体８をＸＹθ
方向に駆動することで、次にボ−ルバンプ２７を形成す
る電極３ａを上記キャピラリ５に対向させる。そして上
記ボンディング部６ｂは再び下降駆動され、上記キャピ
ラリ５を上記第１のカバ−１５内に挿入させ、上述した
動作と同様の動作で上記電極３ａ上にボ−ルバンプ２７
を形成する。このようにして、上記バンプ形成装置２は
上記ウエハ３の全ての電極３ａ…上にボ−ルバンプ２７
…を形成する。

【００３０】上記ウエハ３の全ての電極３ａ…上にボ−
ルバンプ２７…が形成されたならば、上記キャピラリ５
は完全に上昇し、上記バンプ形成装置２は上記ＸＹθテ
−ブル７を作動させ、上記ステ−ジ本体８を上記第２の
カバ−２６からずらす。ついで、図示しないウエハ保持
手段によって上記ウエハ３は上記ステ−ジ本体８の載置
面８ａから取り出される。

【００３１】このとき上記ウエハ３は上記ステ−ジ４の
第１のカバ−１５内から直ぐに取り出されるのではな
く、一旦上記載置面８ａから離間させられた後上記第１
のカバ−１５内において暫く保持される。そして上記還
元ガスによって略室温にまで冷却される。

【００３２】上記ウエハ３が冷却されたならば、上記図
示しないウエハ保持手段は上記ウエハ３を上記第１のカ
バ−１５内から完全に取り出し、図示しない次工程に移
送する。

【００３３】このような構成によれば、上記ウエハ３の
電極３ａ上に形成されたボ−ルバンプ２７は形成後も還
元雰囲気Ａに覆われているので、このボ−ルバンプ２７
の表面は酸化することが少ない。また、上記ウエハ３の
電極３ａ…すべてにボ−ルバンプ２７…が形成された後
に上記還元雰囲気Ａ内から直ぐに上記ウエハ３を取り出
すのではなく上記還元雰囲気Ａ内に暫く保持しこのウエ
ハ３を冷却するようにしたので、取り出したときに上記
ボ−ルバンプ２７が酸化することが少ない。

【００３４】従って、上記ウエハ３と例えば回路基板と
をボ−ルバンプ２７を介して接続する場合に、このボ−
ルバンプ２７はハンダ濡れ性が良いから接続不良が発生
することは少ない。次に第２、第３の実施例について説
明する。

【００３５】上記第１の実施例では、上記第１のカバ−
１５内に還元ガスを噴出し、ウエハ３およびこのウエハ
３上に形成されたボ−ルバンプ２７を還元雰囲気で覆う
ようにしたが、第２の実施例として、上記第１のカバ−
１５内に例えばアルゴンなどの不活性ガスと水素との混
合ガスを噴出し、不活性ガス雰囲気で覆うようにしても
良い。このような構成によれば、上記第１の実施例と同
様の効果を得ることができる。

【００３６】また、第３の実施例として、上記第１のカ
バ−１５内に窒素ガスを噴出し、窒素ガス雰囲気で覆う
ようにしても良い。このようにしても上記第１の実施例
と略同様の効果を得ることができる。なお、この発明は
上記一実施例（第１〜第３の実施例）に限定されるもの
ではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能
である。

【００３７】例えば、上記一実施例では、被接合材とし
てウエハ３の電極３ａにボ−ルバンプ２７を形成するよ
うにしたが、ウエハ３に限定されるものではなく、例え
ばＬＳＩチップ（ウエハ３をダイシングして個々の素子
毎に切断したもの）であっても良いし、フィルムキャリ
アテ−プのインナ−リ−ドの先端部であっても良い。さ
らに、上記一実施例では、上記ステ−ジ４がＸＹ方向に
駆動される構成であったが、上記本体６が駆動される構
成であっても良い。

【００３８】また、上記一実施例では上記本体６のボン
ディング部６ｂが上下方向に駆動される構成であった
が、上記ステ−ジ本体８が上下方向に駆動されるように
なっていても良い。

【００３９】さらに、上記一実施例では上記電気ト−チ
２５と還元ガス噴出孔２５ａが一体となっているが別々
に設けられるような構成であっても良い。そして、上記
ステ−ジ４に設けられる還元ガス噴出孔１２（１８）の
配置は上記一実施例に限定されるものではなく、別の配
置であっても良い。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の第１の構
成は、キャピラリに通されたワイヤの先端部にボ−ルを
形成し、このボ−ルを被接合材の電極に圧着させた後上
記ワイヤを切断することによって上記被接合材の電極に
ボ−ルバンプを形成するバンプ形成装置において、上記
電極とボ−ルの圧着部分を酸化防止雰囲気で覆う遮蔽手
段を有することを特徴とするものである。第２の構成
は、上記第１の構成において、上記酸化防止雰囲気は還
元雰囲気であることを特徴とするものである。第３の構
成は、上記第１の構成において、上記酸化防止雰囲気は
不活性ガス雰囲気であることを特徴とするものである。
第４の構成は、上記第１の構成において、上記酸化防止
雰囲気は窒素ガス雰囲気であることを特徴とするもので
ある。

【００４１】このような構成によれば、ウエハあるいは
ＬＳＩチップに形成したボ−ルバンプが酸化することを
有効に防止することができる。このことによりボ−ルバ
ンプのハンダ濡れ性が良いから良好な実装を行うことが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略従断面図。

【図２】同じく、動作を示す概略従断面図。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は同じく、バンプ形成の動作を
示す工程図。

【符号の説明】

２…バンプ形成装置、３…ウエハ、４…ステ−ジ、５…
キャピラリ、１０…真空装置、１２…噴出孔、１３…還
元ガス供給源、１５…第１のカバ−（遮蔽手段）、１８
…還元ガス供給管、１９…ワイヤ、１９ａ…ボ−ル、２
６…第２のカバ−（遮蔽手段）、２７…ボ−ルバンプ、
Ａ…還元雰囲気。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャピラリに通されたワイヤの先端部に
ボ−ルを形成し、このボ−ルを被接合材の電極に圧着さ
せた後上記ワイヤを切断することによって上記被接合材
の電極にボ−ルバンプを形成するバンプ形成装置におい
て、上記電極とボ−ルの圧着部分を酸化防止雰囲気で覆う遮
蔽手段を有することを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項２】上記酸化防止雰囲気は還元雰囲気である
ことを特徴とする請求項１記載のバンプ形成装置。
【請求項３】上記酸化防止雰囲気は不活性ガス雰囲気
であることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成装
置。
【請求項４】上記酸化防止雰囲気は窒素ガス雰囲気で
あることを特徴とする請求項１記載のバンプ形成装置。