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公開番号2024088234
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-02
出願番号2022203307
出願日2022-12-20
発明の名称ボンディング装置およびボンディング方法
出願人澁谷工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20240625BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】効率的に電子部品の全体を加熱する。
【解決手段】裏面にバンプBが形成された半導体チップ1(電子部品)にレーザ光を照射し、半導体チップ1を加熱して上記バンプBを溶融させるボンディング装置に関する。
所定波長帯域λTよりも小さい第1波長λ1の第1レーザ光L1を透過させ、所定波長帯域λTよりも大きい第2波長λ2の第2レーザ光L2を反射させる誘電体多層膜Mからなる透過調整部16aを設ける。
上記第1レーザ光L1を照射して、上記透過調整部16aを透過した第1レーザ光L1によって半導体チップ1を加熱する第1照射動作と、上記第2レーザ光L2を照射して、上記透過調整部16aに照射された一部の第2レーザ光L2を反射させ、透過調整部16aに照射されなかった一部の第2レーザ光L2によって半導体チップ1を加熱する第2照射動作とを行う。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、上記レーザ光を導光する導光手段と、基板を支持するボンディングステージと、上記レーザ光を透過させるとともに電子部品の上面を保持する保持手段とを備え、
上記導光手段は導光したレーザ光を上記保持手段の上方から電子部品に向けて照射し、上記保持手段を透過したレーザ光によって電子部品を加熱するボンディング装置において、
上記レーザ光照射手段は、所定波長帯域外に設定した第１波長の第１レーザ光と、上記所定波長帯域内に設定した第２波長の第２レーザ光とを照射可能に構成され、
上記導光手段と上記保持手段に保持された電子部品との間に、上記所定波長帯域に設定されて、上記第１波長のレーザ光を透過させ、上記第２波長のレーザ光を反射させる誘電体多層膜からなる透過調整部を設け、
上記レーザ光照射手段が上記第１レーザ光を照射して、上記透過調整部を透過した第１レーザ光によって電子部品を加熱する第１照射動作と、上記第２レーザ光を照射して、上記透過調整部に照射された第２レーザ光の一部を反射させ、透過調整部に照射されなかった一部の第２レーザ光で電子部品を加熱する第２照射動作とを行うことを特徴とするボンディング装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
上記透過調整部を、上記保持手段に保持された上記電子部品の中心部分に対応した位置に設け、
上記第１照射動作では上記電子部品の全体を第１レーザ光によって加熱し、第２照射動作では、上記透過調整部の外側を通過した第２レーザ光によって電子部品の中心部分を囲繞する外周部分を加熱することを特徴とする請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項３】
上記透過調整部にレーザ光が通過可能な窓を設け、
上記第１照射動作では上記電子部品の全体を第１レーザ光によって加熱し、第２照射動作では、上記窓を通過した第２レーザ光によって上記電子部品における上記窓に対応した部分を加熱することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のボンディング装置。
【請求項４】
上記保持手段の電子部品を保持する部分に、着脱自在にツールアタッチメントを設け、上記透過調整部を上記ツールアタッチメントに形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のボンディング装置。
【請求項５】
レーザ光を透過させる保持手段によって電子部品の上面を保持し、レーザ光を上記保持手段の上方から電子部品に向けて照射して、上記保持手段を透過したレーザ光によって電子部品を加熱するボンディング方法において、
所定波長帯域外に設定した第１波長の第１レーザ光を透過させ、上記所定波長帯域内に設定した第２波長の第２レーザ光を反射させる誘電体多層膜からなる透過調整部を設け、
上記第１レーザ光を照射して、上記透過調整部を透過した第１レーザ光によって電子部品を加熱する第１照射動作と、上記第２レーザ光を照射して、上記透過調整部に照射された一部の第２レーザ光を反射させ、透過調整部に照射されなかった一部の第２レーザ光によって電子部品を加熱する第２照射動作とを行うことを特徴とするボンディング方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明はボンディング装置およびボンディング方法に関し、詳しくは電子部品を基板に接合する際、上記電子部品をレーザ光によって加熱するボンディング装置およびボンディング方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、半導体チップなどの電子部品を保持する保持手段を備えたボンディングヘッドと、基板を支持するボンディングステージとを備え、電子部品を基板に密着させて接合するボンディング装置が知られている。
上記電子部品の裏面にはハンダからなる複数のバンプが形成されており、上記電子部品をレーザ光によって加熱してバンプを溶融させ、その状態で電子部品と基板とを密着させるようになっている（特許文献１）。
このように電子部品をレーザ光によって加熱する際、電子部品の中心部分と外周部分、もしくは電子部品を構成する部材の熱伝導率の違いにより、電子部品が均一に加熱されず、上記バンプが均一に溶融しないという問題が生じた。
そこで特許文献１では、電子部品に角部領域や内側領域を設定するとともに、各領域に対してレーザ発振器および光ファイバを設けて、加熱されにくい角部領域に高い出力のレーザ光を照射することで、電子部品が均一に加熱されるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６２３７９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１のボンディング装置の場合、電子部品の各領域にレーザ発振器および光ファイバを設ける必要があることから、構造が複雑となり、また制御も複雑になるという問題があった。
また近年は電子部品として一部に熱伝導率の異なる内蔵部品を設けるなど、電子部品の熱伝導率が部分的に異なるものも採用されており、多様な構造を有する電子部品であってもこれを均一に加熱することが可能な技術が求められている。
このような問題に鑑み、本発明はより効率的に電子部品の全体を均一に加熱することが可能なボンディング装置およびボンディング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち請求項１の発明にかかるボンディング装置は、レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、上記レーザ光を導光する導光手段と、基板を支持するボンディングステージと、上記レーザ光を透過させるとともに電子部品の上面を保持する保持手段とを備え、
上記導光手段は導光したレーザ光を上記保持手段の上方から電子部品に向けて照射し、上記保持手段を透過したレーザ光によって電子部品を加熱するボンディング装置において、
上記レーザ光照射手段は、所定波長帯域外に設定した第１波長の第１レーザ光と、上記所定波長帯域内に設定した第２波長の第２レーザ光とを照射可能に構成され、
上記導光手段と上記保持手段に保持された電子部品との間に、上記所定波長帯域に設定されて、上記第１波長のレーザ光を透過させ、上記第２波長のレーザ光を反射させる誘電体多層膜からなる透過調整部を設け、
上記レーザ光照射手段が上記第１レーザ光を照射して、上記透過調整部を透過した第１レーザ光によって電子部品を加熱する第１照射動作と、上記第２レーザ光を照射して、上記透過調整部に照射された第２レーザ光の一部を反射させ、透過調整部に照射されなかった一部の第２レーザ光で電子部品を加熱する第２照射動作とを行うことを特徴としている。
また請求項５の発明にかかるボンディング方法は、レーザ光を透過させる保持手段によって電子部品の上面を保持し、レーザ光を上記保持手段の上方から電子部品に向けて照射して、上記保持手段を透過したレーザ光によって電子部品を加熱するボンディング方法において、
所定波長帯域外に設定した第１波長の第１レーザ光を透過させ、上記所定波長帯域内に設定した第２波長の第２レーザ光を反射させる誘電体多層膜からなる透過調整部を設け、
上記第１レーザ光を照射して、上記透過調整部を透過した第１レーザ光によって電子部品を加熱する第１照射動作と、上記第２レーザ光を照射して、上記透過調整部に照射された一部の第２レーザ光を反射させ、透過調整部に照射されなかった一部の第２レーザ光によって電子部品を加熱する第２照射動作とを行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記発明によれば、第１照射動作によって第１レーザ光を照射した後、第２照射動作によって第２レーザ光を照射、または第２照射動作によって第２レーザ光を照射した後、第１照射動作によって第１レーザ光を照射すると、透過調整部の誘電体多層膜が第２レーザ光を反射させるようになっている。
したがって、透過調整部を電子部品における加熱されにくい部分に設定すれば、透過調整部に照射されなかった第２レーザ光によって当該加熱されにくい部分を加熱することができ、このように第１照射動作、第２照射動作を行うことによって電子部品の全体を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本実施形態にかかるボンディング装置の断面図
保持手段の平面図
動作を説明する図
第２実施形態における保持手段の平面図
第２実施形態における動作を説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図示実施形態について説明すると、図１は電子部品としての半導体チップ１を基板２に接合するボンディング装置３を示している。
上記ボンディング装置３は、レーザ光Ｌを照射するレーザ光照射手段４と、上記レーザ光Ｌを導光する導光手段５と、基板２を支持するボンディングステージ６と、上記半導体チップ１を保持するボンディングヘッド７とを備え、これらはコンピュータなどからなる制御手段８によって制御されるようになっている。
上記半導体チップ１は、図２に示すように略正方形を有しており、また図１に示すように半導体チップ１の裏面には複数の電極１ａが設けられ、各電極１ａにはハンダからなるバンプＢが形成されている。
上記基板２は上記半導体チップ１よりも大きく形成されており、当該基板２の表面の所要の位置には、上記半導体チップ１の電極１ａと同じ配置で電極２ａが設けられている。
【０００９】
上記ボンディングステージ６は図示しない吸着手段によってその上面で基板２を吸着保持するようになっている。なお、ボンディングステージ６を水平方向に移動させるＸ－Ｙテーブルを備えていてもよい。
【００１０】
上記レーザ光照射手段４は第１レーザ発振器４ａおよび第２レーザ発振器４ｂを備えており、これら第１、第２レーザ発振器４ａ、４ｂは異なる波長の第１レーザ光Ｌ１および第２レーザ光Ｌ２を発振するようになっている。
本実施形態の第１レーザ発振器４ａは、第１波長λ１（波長：９４０ｎｍ）の第１レーザ光Ｌ１を発振し、第２レーザ発振器４ｂは第２波長λ２（波長：１０２０ｎｍ）の第２レーザ光Ｌ２を発振するようになっている。
ここで、半導体レーザとしては一般に波長３７５ｎｍ～２０００ｎｍのものが知られているが、半導体チップ１の材質がシリコンの場合、波長９００ｎｍ～１１００ｎｍのレーザ光がシリコンに対する吸収加熱の効率が良いため、本実施形態では上記波長を選択している。
波長が９００ｎｍより短くなると、シリコンでの反射が起こりレーザ光を吸収せず十分な加熱ができなくなる。また、１１００ｎｍより長くなると、シリコンを透過してしまい、半導体チップ１を加熱することができなくなる。
制御手段８は上記レーザ光照射手段４を制御することにより、上記第１レーザ光Ｌ１または第２レーザ光Ｌ２を選択的に照射させるようになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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