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公開番号2025094613
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-25
出願番号2023210291
出願日2023-12-13
発明の名称ボンディング装置
出願人澁谷工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20250618BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半田バンプの酸化を防止しつつ、レーザ光を用いて効率的に電子部品と基板との接合を行う。
【解決手段】レーザ光照射手段6をカバー部材5の開口部5aの上方に設けて、レーザ光照射手段6が照射したレーザ光Lが開口部5aを通過するように設けるとともに、カバー部材5に設けたシャッタ手段12のシャッタ部材12aの少なくとも一部を上記レーザ光Lが透過可能な透過部材によって構成する。
上記シャッタ手段12によってカバー部材5の開口部5aが閉鎖され、かつボンディングヘッド7が上記開口部5aより退避した状態で、レーザ光照射手段6がレーザ光Lを照射することにより、当該レーザ光Lが上記シャッタ部材12aの透過部材を介して上記ボンディングステージ4に保持された半導体ウェハ2(基板)に照射されるようにした。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
上面に半田バンプが形成された基板を保持するボンディングステージと、レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、レーザ光を透過させるとともに電子部品を保持するボンディングヘッドと、上記ボンディングステージと上記ボンディングヘッドとを相対移動させる移動手段と、上記ボンディングステージの上方に配置され、上記ボンディングヘッドが通過可能な開口部を有するカバー部材と、上記開口部を開閉するシャッタ部材を有するシャッタ手段と、上記カバー部材と上記ボンディングステージとの間に雰囲気ガスを供給するステージ側ガス供給手段と、これらを制御する制御手段とを備えたボンディング装置であって、
上記レーザ光照射手段を上記カバー部材の開口部の上方に設けて、当該レーザ光照射手段が照射したレーザ光が開口部を通過するように設けるとともに、上記シャッタ手段のシャッタ部材の少なくとも一部を上記レーザ光が透過可能な透過部材によって構成し、
上記制御手段は、上記シャッタ手段によってカバー部材の開口部が閉鎖され、かつ上記移動手段によって上記ボンディングヘッドが上記開口部より退避した状態で、上記レーザ光照射手段によってレーザ光を照射させることにより、当該レーザ光が上記シャッタ部材の透過部材を介して上記ボンディングステージに保持された基板に照射されるようにしたことを特徴とするボンディング装置。
続きを表示（約 600 文字）【請求項２】
上記制御手段は、上記シャッタ手段によってカバー部材の開口部が閉鎖され、かつ上記移動手段によって上記ボンディングヘッドが上記開口部より退避しており、かつ上記基板に上記電子部品が載置されていない状態で、レーザ光照射手段によってレーザ光を照射させることにより、上記基板に形成された半田バンプを加熱溶融させ、当該半田バンプの表面の酸化被膜を除去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】
上記制御手段は、上記移動手段により電子部品を保持したボンディングヘッドを上記カバー部材の開口部の上方に移動させると、上記シャッタ手段によってカバー部材の開口部を開放させ、さらに上記移動手段によりボンディングヘッドを下降させて電子部品と基板とが接触したら、上記レーザ光照射手段からレーザ光を照射させて上記電子部品を加熱し、上記電子部品と上記基板とを接合する請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記シャッタ手段によってカバー部材の開口部が閉鎖され、かつ上記移動手段によって上記ボンディングヘッドが上記開口部より退避しており、かつ上記基板に上記電子部品が載置されている状態で、レーザ光照射手段によってレーザ光を照射させて上記電子部品を加熱し、上記電子部品と上記基板とを接合する請求項１に記載のボンディング装置。

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に関し、詳しくは電子部品を基板に接合する際に、半田バンプをレーザ光によって加熱溶融させて接合するボンディング装置に関する。
続きを表示（約 3,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を基板に接合するボンディング装置として、上面に半田バンプが形成された基板を載置するボンディングステージと、レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、電子部品を保持するボンディングヘッドと、上記ボンディングステージと上記ボンディングヘッドとを相対移動させる移動手段とを備えたものが知られている（特許文献１）。
上記ボンディング装置によれば、上記移動手段によってボンディングヘッドを移動させ、ボンディングヘッドに保持された電子部品を上記基板に接触させた状態で、上記レーザ光照射手段からレーザ光を照射することで、上記ツールベースを透過したレーザ光によって上記電子部品を加熱し、さらに上記半田バンプを溶融させて電子部品を基板に接合するようになっている。
また他の構成を有するボンディング装置として、上記ボンディングステージの上方に配置され、上記ボンディングヘッドが通過可能な開口部を有するカバー部材と、上記カバー部材と上記ボンディングステージとの間に雰囲気ガスを供給するステージ側ガス供給手段とが設けられたものが知られている（特許文献２）。
上記ボンディング装置によれば、上記カバー部材と上記ボンディングステージとの間に雰囲気ガスを充満させることで、電子部品を基板に接合する際における半田バンプの酸化を防止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１７４４６３号公報
特許第７１５７３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献２のボンディング装置では、基板と電子部品とを接合した後には、新たな電子部品を基板に接合するためにボンディングヘッドを移動させて、ボンディングヘッドをカバー部材の開口部より離脱させる必要がある。
このとき、上記開口部を介して外部の空気が上記カバー部材と上記ボンディングステージとの間に入り込んでしまい、基板上の半田バンプが酸化してしまう恐れがあった。
またボンディングヘッドが開口部から離脱し、電子部品の受取り位置やアライメント位置にいる間は、電子部品と基板との接合ができないという問題があり、効率的な動作が求められていた。
このような問題に鑑み、本発明は半田バンプの酸化を防止することができ、かつ効率的に接合を行うことが可能なボンディング装置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、上面に半田バンプが形成された基板を保持するボンディングステージと、レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、レーザ光を透過させるとともに電子部品を保持するボンディングヘッドと、上記ボンディングステージと上記ボンディングヘッドとを相対移動させる移動手段と、上記ボンディングステージの上方に配置され、上記ボンディングヘッドが通過可能な開口部を有するカバー部材と、上記開口部を開閉するシャッタ手段と、上記カバー部材と上記ボンディングステージとの間に雰囲気ガスを供給するステージ側ガス供給手段と、これらを制御する制御手段とを備えたボンディング装置であって、
上記レーザ光照射手段を上記カバー部材の開口部の上方に設けて、当該レーザ光照射手段が照射したレーザ光が開口部を通過するように設けるとともに、上記シャッタ手段のシャッタ部材の少なくとも一部を上記レーザ光が透過可能な透過部材によって構成し、
上記制御手段は、上記シャッタ手段によってカバー部材の開口部が閉鎖され、かつ上記移動手段によって上記ボンディングヘッドが上記開口部より退避した状態で、レーザ光照射手段によってレーザ光を照射させることにより、当該レーザ光が上記シャッタ部材の透過部材を介して上記ボンディングステージに保持された基板に照射されるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
上記請求項１の発明によれば、上記カバー部材の開口部をシャッタ手段によって開閉可能となっているため、ボンディングヘッドが離脱している間は開口部を閉鎖して、開口部からカバー部材とボンディングステージとの間への空気の流入を防止し、基板に設けた半田バンプの酸化を防止することができる。
また、レーザ光照射手段を開口部の上方に設けるとともに、シャッタ手段の一部を透過部材によって構成したことで、ボンディングヘッドが開口部より離脱している間に、透過部材を透過させたレーザ光によってボンディングステージに保持されている基板に対して処理を行うことが可能となることから、効率的な接合を行うことができる。
【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側面図
ボンディングステージの平面図
ボンディング装置の動作を説明する図
ボンディング装置の動作を説明する図
ボンディング装置の動作を説明する図
ボンディング装置の動作を説明する図
ボンディング装置の動作を説明する図
ボンディング装置の動作を説明する図
【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１を基板としての半導体ウェハ２に接合するボンディング装置３を示している。以下の説明において、図示左右方向をＸ方向、図示奥行方向をＹ方向、図示上下方向をＺ方向として説明する。
上記電子部品１の裏面には複数の電極１ａ（図４参照）が形成され、各電極１ａには半田バンプＢが形成されている。また半導体ウェハ２は円盤状を有しており（図２参照）、図４に示すように半導体ウェハ２の上面には複数の電子部品１を接合するための電極２ａが形成され、各電極２ａにも半田バンプＢが形成されている。
ここで、上記半導体ウェハ２の半田バンプＢの表面には、半田バンプＢを形成する過程においてＳｎＯ、ＣｕＯなどからなる酸化被膜が形成されており、このような酸化被膜は電極１ａと電極２ａとの接合不良の原因となることから、電子部品１と半導体ウェハ２とを接合する際に除去する必要がある。
従来は、酸化被膜の形成された半田バンプＢの表面にフラックスを塗布し、電子部品１を接合する際に半田バンプＢを加熱溶融させて、フラックスに上記酸化被膜を還元させていた。
しかしながら、この方法は電子部品１の接合後にフラックスを除去する必要があり、また近年の電子部品１は電極２ａの密度が高く、半田バンプＢの微細化が進んでいるため、接合後にフラックスを除去するのが困難となっていた。
そこで本実施形態のボンディング装置３では、フラックスを用いずに電子部品１と半導体ウェハ２とを接合するフラックスレス接合を行うことが可能となっている。
なお、本実施形態を説明する図面においては、説明のため、上記電子部品１と半導体ウェハ２との大きさの比率を実際の比率とは異ならせており、電子部品１を大きめに表示したものとなっている。
【０００９】
上記ボンディング装置３は、半導体ウェハ２を支持するボンディングステージ４と、上記ボンディングステージ４の上方に設けられたカバー部材５と、カバー部材５の上方に設けられてレーザ光Ｌを照射するレーザ光照射手段６と、電子部品１を保持する２つのボンディングヘッド７と、上記ボンディングステージ４と上記ボンディングヘッド７とを相対移動させる移動手段８と、電子部品１を供給する電子部品供給ステージ９とを備え、これらはコンピュータなどからなる制御手段Ｃによって制御されるようになっている。
また本実施形態のボンディング装置３は、上記電子部品１と半導体ウェハ２との接合を行う際に、上記半導体ウェハ２の周辺をＮ
２
ガスなどの雰囲気ガスに置換する雰囲気ガス置換手段１０を備えている。
【００１０】
上記ボンディングステージ４は、上記半導体ウェハ２を支持する半導体ウェハ支持部４ａと、当該半導体ウェハ支持部４ａを囲繞する外周ガイド４ｂとを備え、これらは上記移動手段８を構成するＸ－Ｙステージ１１によって水平方向に移動可能となっている。
上記半導体ウェハ支持部４ａの上面は平坦に加工され、図２に示す平面視においては、上記半導体ウェハ２よりも大径な円形を有している。また半導体ウェハ支持部４ａは図示しない吸着手段によってその上面で上記半導体ウェハ２を吸着保持することが可能となっている。
上記外周ガイド４ｂは上記半導体ウェハ支持部４ａの外側を囲繞するように設けられており、その上面は上記半導体ウェハ支持部４ａと同じ高さに形成されている。
また外周ガイド４ｂの大きさは、後述する雰囲気ガスを流通させた際に、半導体ウェハ２の周囲で雰囲気ガスの乱れが生じない程度の広さに設定されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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