專利名稱：半導體裝置的制造裝置和半導體裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體裝置的制造裝置和半導體裝置的制造方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中已知的有下述的專利文獻1中公開的、在焊頭或焊臺 中內置加熱器的半導體裝置的制造裝置。在該裝置中，首先由焊頭保 持具有凸塊的半導體芯片，并將基板載置在焊臺上。然后將焊頭向焊 臺側移動，使得半導體芯片的凸塊與基板抵接。該配置完成后，使加 熱器的加熱溫度上升，從而使凸塊熔融。
在專利文獻1的技術中，除了在上述配置完成后將凸塊熔融的時 機以外，加熱器的溫度都低。例如在每個工序的開始焊頭接受半導體 芯片時、焊頭向焊臺側移動期間、以及焊頭下降過程等期間，使加熱 器的溫度為充分低于凸塊熔融點的溫度。
另一方面，從高生產率的觀點考慮，希望一種能夠更高速地進行 制造的制造技術。然而，在專利文獻1的技術中，在縮短制造時機上 存在難點。具體來說，在專利文獻1中，在將半導體芯片和基板定位 后，開始加熱器的溫度上升。為了使加熱器的溫度上升下降， 一定程 度的調整時機是不可或缺的。因此，在專利文獻1的技術中，在半導 體芯片和基板定位后直到凸塊熔融來實現(xiàn)焊接，至少消耗該調整時機 以上的時機。
針對于此，嘗試通過下述專利文獻2和3所示的技術解決。在專 利文獻2和3中，利用設置在焊頭側的加熱器使該焊頭所保持的半導 體芯片的凸塊熔融，然后使該凸塊熔融狀態(tài)的半導體芯片與基板接合。 根據(jù)該技術，由于在半導體芯片與基板進行接合的時機之前使凸塊熔 融，所以與像專利文獻1那樣在半導體芯片和基板定位后使加熱器的 溫度上升的方式相比，能夠縮短(削減)接合時的加熱器溫度的上升 所消耗的時機。其結果為能夠高速地推進焊接工序。
專利文獻1:日本特開2006-73873號公報
專利文獻2:日本特開2005-259925號公報專利文獻3:日本特開平9-92682號公報
另外在進行焊接時，優(yōu)選適當?shù)乜刂坪割^的位置。即優(yōu)選適當?shù)?確定，從焊頭保持半導體芯片并且基板載置在焊臺上的狀態(tài)，然后使 焊頭朝焊臺側接近時的位移量(下降量)。作為其理由例如可以舉出 以下事項。半導體芯片和基板的厚度以及凸塊的高度等理想的是優(yōu)選 在同一規(guī)格內分別為恒定的尺寸。然而，現(xiàn)實中它們的尺寸在一定程 度的公差范圍內不均。因此，焊接時的焊頭與焊臺之間的距離的最佳 值在每次的工序中都變化。例如在將焊接時的焊頭與焊臺之間的距離 固定為某一特定距離的情況下，即使關于某一半導體芯片與基板的一 個組合凸塊適當?shù)亟佑|，但是有時關于其他的半導體芯片與基板的組 合存在彼此的凸塊過于接近的情況。
在這點上，在像專利文獻1那樣是在半導體芯片與基板抵接后使 凸塊熔融的技術的情況下，可以使用利用測力傳感器的接觸檢測方法 (該方法在專利文獻1中也有記載)。在該接觸檢測方法中，通過在 焊頭側搭載測力傳感器，在焊頭的下降過程中，能夠檢測由于半導體 芯片的凸塊與基板的凸塊的抵接而產生的載荷。這是由于，如果檢測 到該載荷，則能夠判斷在該時刻半導體芯片與基板經由凸塊相互接觸。
但是如果要將上述的接觸檢測方法援引到專利文獻2和3中，則 存在以下的難點。在凸塊熔融的狀態(tài)下，半導體芯片的凸塊與基板的 凸塊抵接時產生的載荷極小，檢測該載荷在現(xiàn)實中很難。因此，即使 將上述的接觸檢測方法應用于專利文獻2和3，也難以使焊頭在適當?shù)?位置停止。于是，本申請的發(fā)明者鑒于這點反復進行認真研究，結果 得出了能夠適當?shù)乜刂坪割^的動作的其他方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述的課題而完成的，其目的在于提供一種能 夠適當?shù)乜刂七M行焊接時焊頭等的動作的半導體裝置的制造裝置和半 導體裝置的制造方法。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點、以及本申請所包含的其他發(fā)明的目的 和優(yōu)點從以下的記載中變得清楚。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種具備焊頭、焊臺、攝像機和 與它們連接的控制部的半導體裝置的制造裝置。攝像機能夠在焊頭保持第1焊接對象物并且焊臺載置有第2焊接對象物的狀態(tài)、并且是第1 、 第2焊接對象物接觸之前的狀態(tài)下，拍攝焊頭與焊臺之間的間隙。控 制部根據(jù)攝像機的攝影圖像確定焊頭的位移量(下降量)，并使焊頭 按照該位移量下降。
根據(jù)該實施例，能夠適當?shù)卦O定焊接工序中進行焊接工序時的焊 頭等的位移量。


圖l是表示本發(fā)明的實施方式l的制造裝置的構成的圖。 圖2是在實施方式1中攝像機20所拍攝的圖像的影像圖。 圖3是用于隨著時間的經過說明實施方式1的制造方法中的加熱 器溫度和焊頭位置的圖。
圖4是表示相對于實施方式1的比較例的圖，
圖5是表示本發(fā)明的實施方式2的裝置構成的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實施方式3的制造裝置的構成的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實施方式4的芯片交接方法的裝置構成的圖。
圖8是表示實施方式4的變形例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實施方式5的芯片交接方法的裝置構成的圖。 圖10是表示實施方式5的變形例的圖。 標號說明 2基板
3、 5、 8凸塊
4、 7半導體芯片 10焊臺
12焊頭
14加熱器
15控制部
16頭位置控制機構
17臂部
18焊臺
19加熱器
20攝像機22 LED照明
23控制部
30激光位移計
32激光位移計
34控制部
40芯片保持臺
42橡膠夾頭
43空氣噴射機構
44引導件
48焊頭
53負壓產生機構 54橡膠針
具體實施例方式
在以下的實施方式的說明中，半導體芯片和基板等成為焊接接合 的對象的各種零件也統(tǒng)稱為"焊接對象物"。例如在具備凸塊的半導 體芯片的情況下，把凸塊和半導體芯片看成一體，考慮成一個焊接對 象物。基板也同樣。
此外，也有時將焊接對象物彼此接合的部位總括性地稱為"接合 部位，，。該"接合部位"在半導體芯片和基板具備凸塊以用于焊接接 合的情況下是指該凸塊，在半導體芯片和基板具備焊盤以用于焊接接 合的情況下是指該焊盤。 實施方式實施方式1的裝置的構成J
圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的半導體裝置的制造裝置的構成 的圖。該裝置具備焊臺IO和焊頭12。該裝置使用焊臺IO和焊頭12具 有將半導體芯片接合在基板上的功能。該裝置例如在制造由BGA(Ball Grid Array)類型或LGA ( Land Grid Array )類型的封裝構成的半導 體裝置時使用，具體來說在所謂的倒裝接合工序中使用，即使在硅等 基板上形成有集成電路的半導體芯片、與在樹脂等基板上形成有半導 體裝置的外部電極和與該外部電極連接的配線的配線基板接合的工 序。此外，除了該配線基板以外，也可以在所謂的疊層芯片結構中用于使半導體芯片與其他的半導體芯片(在硅等基板上形成有包含晶體
管的集成電路的所謂IC芯片、或在硅等基板上僅形成有配線的芯片等)
接合的工序。
在焊臺IO上的焊頭12下方的位置栽置有基板2。在基板2的朝向 紙面上方的面上設置有多個凸塊3。此外，如圖1所示，焊頭12構成 為能夠保持半導體芯片4。在半導體芯片4的下側面設置有多個凸塊5。 在實施方式l中，這些凸塊3、 5都通過焊料形成。
在圖1中的焊頭12與半導體芯片4接觸的部位上搭載有能夠真空 吸附半導體芯片的機構。焊頭12內置有加熱器14。加熱器14能夠使 焊頭12的紙面下方側端部的溫度上升至至少焊料熔融點(例如2601C 以上的高溫)。
通過使加熱器14的溫度上升，能夠加熱焊頭12所保持的半導體 芯片4。根據(jù)這樣的構成，從加熱器14經由半導體芯片4向凸塊5傳 遞熱，從而能夠將凸塊5平穩(wěn)地加熱并熔融。
焊頭12與頭位置控制機構16連接。該頭位置控制機構16構成為 能夠使焊頭12沿紙面的上下方向移動。
實施方式1的裝置具備控制部23?？刂撇?3分別與焊頭12、頭位 置控制機構16和加熱器14連接。通過從控制部23側給出控制信號， 來控制焊頭12的動作(三維方向的移動和真空吸附等)和加熱器14 的加熱溫度。
實施方式1的裝置具備攝像機20。攝像機20能夠拍攝半導體芯片 4與基板2接近的狀態(tài)。具體來說，攝像機以能夠觀察半導體芯片4與 基板2之間的間隙的大小的方式配置在它們的橫側。在朝向攝像機20 側配置有LED照明22。通過使LED照明22照射照明光，能夠使攝像 機20的攝影圖像變得鮮明。
攝像機20與控制部23連接。在控制部23中預先存儲有進行攝像 機20的攝影圖像數(shù)據(jù)的分析的程序。通過該程序能夠讀取所拍攝的結 構物的現(xiàn)實尺寸。此外，這樣根據(jù)圖像數(shù)據(jù)測定現(xiàn)實尺寸的技術是在 現(xiàn)有的圖像分析領域中已經使用的公知的技術。因此省略其詳細的說 明。
如后述的裝置動作的說明中敘述的那樣，控制部23存儲有根據(jù)攝 像機20的攝影圖像算出使焊頭12下降時的位移量(下降量)的程序?？刂撇?3根據(jù)該程序所算出的下降量，對進行焊接工序時的焊頭12 的動作進行控制。
實施方式1的裝置的動作和制造方法
以下使用圖1說明實施方式1的裝置的動作和實施方式1的制造 方法。圖l(a)、 (b) 、 (c)表示載置在焊臺10上的基板2與保持 在焊頭12上的半導體芯片4焊接接合的過程。
在本實施方式中，加熱器14的溫度通過控制部23的控制在制造 工序期間保持在凸塊熔融點左右(即本實施方式中采用的焊料熔點260 1C以上)。具體來說，在本實施方式中，在制造工序中使加熱器14的 溫度為恒定的280"C。以下以此為前提繼續(xù)說明。
(載置工序、接受工序、熔融工序)
在實施方式1中首先在焊臺10上栽置基板2。另一方面，半導體 芯片4在制造裝置內的其他場所被焊頭12吸附，交接至焊頭12并保 持在那里。焊頭12移動至焊臺10上方，并使半導體芯片4與基板2 對置。之后使焊頭12下降，使焊頭12與焊臺IO接近，但是在半導體 芯片4與基板2的各自的焊料凸塊彼此接觸之前，暫時停在制造裝置 中預先設定的位置。圖l(a)圖示了該狀態(tài)。由于加熱器14的溫度如 已經說明的那樣保持高溫，所以在焊頭12吸附保持半導體芯片4之后， 凸塊5立即熔融。因此在本實施方式中，在圖l(a)所示的時刻，凸 塊5已經處于熔融狀態(tài)。另一方面，基板2的凸塊3是固體狀態(tài)。 (測定工序)
接著在實施方式1中，通過以下說明的方法，準確地設定進行焊 接時的焊頭12的位移量(換言之動作量)?；旧?，首先在焊頭12 保持焊接對象物并且焊臺IO載置有焊接對象物的狀態(tài)、并且是這些焊 接對象物接觸之前的狀態(tài)(以下也將該狀態(tài)稱為"焊接前狀態(tài)，，。圖l (a)是其中一個形式)下，對這些焊接對象物進行用來確定使焊頭12 從焊接前狀態(tài)下降的位移量的測定。
在本實施方式中，如圖l(a)所示，在使焊頭12臨時停止的狀態(tài) 下，攝像機20取得半導體芯片4與基板2之間的間隙的圖像。
圖2表示攝像機20所拍攝的圖像的影像。控制部23取得攝像機 20的攝影圖像的數(shù)據(jù)，并使用圖像分析技術從該圖像數(shù)據(jù)算出焊接對 象物之間的間隙的大小。更具體地說，控制部23算出圖2中的凸塊3與凸塊5之間的距離(以下將該距離也像圖2中記載的那樣稱為"GAP 尺寸，，)。在實施方式1中，關于圖2中由虛線四邊包圍的多個凸塊 對分別取得GAP尺寸。之后算出所得到的多個GAP尺寸的平均值。 (接觸工序)
控制部23根據(jù)測定結果即GAP尺寸的平均值，然后確定使焊頭 12從圖2的狀態(tài)下降的下降量。具體來說，控制部23將與GAP尺寸 的平均值相同的距離或對該平均值加上了修正量的距離確定為下降
然后，頭位置控制機構16根據(jù)來自控制部23的控制信號，使焊 頭12從圖1 (a)的焊接前狀態(tài)下降該確定的下降量(圖1 (b))。 這樣，熔融狀態(tài)的凸塊5與凸塊3接觸。通過凸塊5的接觸，借助從 凸塊5傳導的熱使凸塊3也熔融。在本實施方式中，通過圖1 (a)、 (b)的狀態(tài)將加熱器14的溫度保持為恒定。
根據(jù)實施方式l，由于適當?shù)厮愠龊割^12的下降量，所以在凸塊 5熔融的情況下，也能夠使焊頭12下降至凸塊3、 5不離得太近或太遠 的適當位置。其結果為，在每次的工序中都能夠穩(wěn)定地形成良好的焊 接接合。
(頭分離工序)
接下來，如圖l(c)所示，控制部23以下述方式控制頭位置控制 機構16:使焊頭12停止吸附以使半導體芯片4離開焊頭12，并且使焊 頭12上升。在本實施方式中，在焊頭12上升時，加熱器14的溫度也 保持高溫狀態(tài)。即，在焊頭12與半導體芯片4即將分離之前，從焊頭 12向半導體芯片4傳遞熱。另外，在焊頭12從半導體芯片4離開的瞬 間，停止對半導體芯片4的加熱，半導體芯片4和凸塊5的溫度開始 下降。不久，凸塊5的溫度充分地低于焊料熔融點，凸塊5固化。其 結果為，半導體芯片4、凸塊5、凸塊3和基板2接合，焊接完成。
圖3是用于說明實施方式1中的加熱器14的溫度、焊頭12的位置 變化以及攝像機20的圖像攝影時機的圖。圖3是隨著時間表示加熱器 14的溫度與焊頭12的高度方向的位置(頭位置)的對應的圖。從紙面 左側朝右側的方向與時間軸對應。
如已經說明的那樣，在實施方式l中，在制造工序中，加熱器14 的溫度保持在280t:。從接受半導體芯片4之后，焊頭12保持凸塊5熔融的半導體芯片4的狀態(tài)(Sl)進行說明。焊頭12以高度恒定的方 式沿橫向移動。當焊頭12與焊臺10對置，半導體芯片4位于基板2 的上方時(S2)，完成水平方向的定位，進行校正。
然后使焊頭12下降至中途并臨時停止(S3)。在停止位置利用攝 像機20進行圖像攝影，計測GAP尺寸，并算出GAP尺寸的平均值。之 后根據(jù)該平均值使焊頭12繼續(xù)下降并使凸塊3、 5接觸(S4)。然后 保持加熱器14的溫度并使焊頭12離開半導體芯片4而開始上升(S5 )。 然后焊頭12開始沿橫向移動以接受其他半導體芯片。對多個半導體芯 片重復進行步驟SI ~ S5的過程。
此外，不需要在焊臺IO上特別設置加熱器，但是也可以是以下形 式即，在焊臺IO上也設置加熱器，在制造工序中利用焊臺側加熱器 將基板2加熱至不超過基板2的材料的耐熱性的低溫度范圍(例如100 n左右)。
使用比較例的實施方式l的效果說明
下面使用以下的比較例說明實施方式1的效果。 (比較例)
為了方便地說明本實施方式的效果，在圖4中表示在每次焊接時 加熱器的溫度上升、下降的情況下的狀態(tài)。圖4是隨著時間表示加熱 器14的溫度與焊頭12的高度方向的位置(頭位置)的對應的圖。從 紙面左側朝右側的方向與時間軸對應。此外，在圖4中表示從焊頭12 已經保持半導體芯片4的狀態(tài)、頭位置怎樣變化。
在比較例中，在焊頭12下降前，加熱器14的溫度為1501C。因此， 即使焊頭12保持著半導體芯片4，凸塊5也處于固體狀態(tài)。
之后，在比較例中，在焊頭12下降并停止在既定的位置之后，使 加熱器14的溫度上升。如已經說明的那樣，焊頭12應停止的位置是 凸塊5與凸塊3接合的位置。在比較例的情況下，由于焊頭12以凸塊 5是固體的狀態(tài)下降，所以焊頭12停止的位置成為凸塊5與凸塊3抵 接的位置。
在加熱開始后，使加熱器14的溫度上升至280匸。在圖4中，加 熱器的溫度上升所消耗的時間作為」tl表示。然后，在比較例中，在 經過了」t2后，豫加熱器14的溫度下降并再次成為150"C。這樣，凸 塊5固化，半導體芯片4和基板2經由凸塊3、 5接合。在圖4中，加熱器的溫度下降所消耗的時間作為」t3表示。
在經過Jt3之后，使半導體芯片4離開，并使焊頭12上升。然后 焊頭12接受其他的半導體芯片4，并再次重復同樣的步驟。這樣，根 據(jù)比較例，在使焊頭12下降并使半導體芯片4和基板2的凸塊3、 5 抵接之后，經過了時間Jtl、 Jt2、 Jt3,然后使頭上升， 一次的焊 接工序結束。
(實施方式1的效果)
將實施方式1和比較例進行比較，如圖3所示，實施方式1在加 熱器14的溫度在制造工序中始終保持在280"C這點上與比較例不同。
其結果為，在與比較例的關系中，實施方式1首先具備Jtl的削 減效果。與比較例的不同在焊頭12下降前、保持半導體芯片4的時刻 凸塊5處于熔融狀態(tài)。然后，凸塊5以已經熔融的狀態(tài)與固體狀態(tài)的 凸塊3接觸。因此不像比較例那樣需要凸塊熔融時間」tl。
此外，實施方式1起到削減比較例中的」t3的效果。即，在實施 方式1中，如在頭分離工序的說明中已經敘述的那樣，以加熱器14的 溫度保持280"C的狀態(tài)使半導體芯片4離開并使焊頭l2開始上升。因 此與比較例不同，不會產生使加熱器14的溫度下降的時間。
因此，與臨時使焊頭12的溫度下降然后使該焊頭12上升的情況 相比，實施方式1能夠使焊接工序至少加快凸塊固化用的冷卻時間」 t3。結果能夠縮短制造時間。在比較例中，溫度上升通過提高加熱器 的動力等能夠容易地加速，但是溫度下降是通過關掉加熱器進行自然 冷卻，所以一般時間Jt3比時間Jtl長。典型的是，Jtl是l 2秒， Zlt3是4 5秒，時間Jt3比時間Jtl長兩倍以上。因此，像實施方 式1這樣，與省略加熱時間Zltl相比，省略冷卻時間」t3在縮短時間 方面更有效果。
而且，根據(jù)實施方式l，由于使半導體芯片4以凸塊5保持熔融狀 態(tài)的狀態(tài)離開，所以能夠在去除來自焊頭12的外力的自然狀態(tài)下使凸 塊5固化。在這樣的情況下，具有能夠減小殘存在凸塊中的內部應力 的優(yōu)點。根據(jù)像比較例那樣通過使加熱器14的溫度下降來冷卻固化凸 塊5的方法，在凸塊5的冷卻固化過程中，會從焊頭12側施加力。由 于該力會在固化后的凸塊5內殘存不需要的應力。
與比較例相比，根據(jù)實施方式l，能夠將凸塊5固化時殘存的應力抑制得較小，至少能夠消除因焊頭12引起的殘存應力。其結果為，從 抑制殘存應力的觀點來看，能夠獲得更高質量的凸塊結合。這樣，在 實施方式1中，通過使半導體芯片4以加熱器維持高溫的狀態(tài)離開并 使焊頭12上升，也能夠實現(xiàn)凸塊接合狀態(tài)的高質量化。
此外，如上述說明的那樣，在實施方式l中，在保持加熱器14的 溫度高于凸塊材料的熔融點的同時，反復進行將半導體芯片4放置在 基板2上的過程。這樣，只要將加熱器14的輸出持續(xù)維持在高于凸塊 熔融點的溫度，不用考慮加熱器側的控制狀況，就能夠使焊頭12的動 作最大限度地高速化。
此外，如已經說明的那樣，在實施方式1中，與專利文獻1中公 開的使用測力傳感器的方法不同，通過使用攝像機20等的測定工序， 來適當?shù)卦O定焊頭12的下降量。
即，在實施方式l中，在焊接前狀態(tài)下一度進行攝像機20的測定， 并根據(jù)測定值設定焊頭12的下降量。然后使焊頭12從焊接前狀態(tài)繼 續(xù)下降該下降量。
由此，即使在凸塊5熔融的情況下，也能夠使焊頭12下降至凸塊 3、 5不離得太近或太遠的適當位置。因此在每次的工序中都能夠穩(wěn)定 地形成良好的焊接接合。
特別是像實施方式1那樣的使用攝像機的圖像分析所進行的計測 方法能夠對焊接對象物進行非接觸的計測。即，通過利用從焊接對象 物側檢測光(更準確地講是通過LED照明22等光源形成的、來自兩 個焊接對象物之間的間隙部分的光與來自兩個焊接對象物本身的光的 對比)的光學測定方法，能夠對半導體芯片和焊接對象物進行非接觸 的計測。因此，在凸塊處于熔融狀態(tài)的時機也能夠沒有障礙地進行距 離的測定。
此外，由于是利用圖像分析的計測方法，所以圖3所示的GAP檢 測所需的時間例如比圖4的比較例所示的時間」tl短十分之一左右。 例如GAP檢測需要O.l秒。因此在實施方式l中，即使代替能夠消除 時間』tl，而追加GAP檢測時間，也能夠縮短時間。此外，由于該計 測方法能夠統(tǒng) 一 地取得多個部位的距離信息，所以從求出多個部位的 GAP尺寸的平均值等觀點來看，極有效果。
此外，在像專利文獻1那樣使用測力傳感器的接觸檢測方法中，由于不能預測焊頭的下降停止時期，所以需要一定程度地抑制(減慢)
焊頭12的下降速度地使焊頭12下降。另一方面，在實施方式1中， 在校正后，使焊頭12以在裝置動作前預先確定的下降量下降并暫時停 止，在經過GAP測定期間后，下降根據(jù)測定結果確定的下降量，即在 確定焊頭12的下降量的基礎上控制焊頭12，所以也可以不對焊頭的移 動速度設置制約。即，具有焊頭12的下降速度能夠大于使用測力傳感 器的接觸檢測方法時的頭的下降速度的優(yōu)點。這樣，本實施方式的位 置控制方法是也有助于焊接工序的進一步高速化的優(yōu)異的方法。
如上所述，根據(jù)實施方式l，能夠同時實現(xiàn)焊接工序的高速化和焊 頭12的適當?shù)南陆盗空{整。因此能夠在每次實現(xiàn)均質的凸塊接觸狀態(tài) 的同時，進行高速且穩(wěn)定的焊接工序。
圖7是說明本申請所包含的發(fā)明的第4實施方式的圖，是表示實 施方式4的實現(xiàn)半導體芯片交接方法的構成的一例的圖。圖7 (a)中 圖示了芯片保持臺40。芯片保持臺40具備橡膠夾頭42。在該橡膠夾 頭42上載置有具備凸塊5的半導體芯片4。凸塊5由焊料形成。
在橡膠夾頭42和芯片保持臺40中分別設置有未圖示的沿紙面上 下方向延伸的貫通孔。橡膠夾頭42的貫通孔和芯片保持臺40的貫通 孔連通且沿紙面上下方向延伸。在芯片保持臺40的紙面下方具備空氣 噴射機構43?？諝鈬娚錂C構43能夠從紙面下方側通過上述的貫通孔如 圖7中的箭頭所示地噴射空氣。由此能夠將橡膠夾頭42上的半導體芯 片4朝紙面上方上推。
在橡膠夾頭42的周圍配置有引導件44。在實施方式4中，引導件 44是橡膠制的板狀部件，將該部件以從四方包圍橡膠夾頭42的方式配 置。其結果為，引導件44形成包圍半導體芯片4周圍的凸部。在圖7 (a)中，為了方便說明，僅圖示了位于紙面左右側的引導件44,省略 了紙面近前側和里側的引導件44。預先使引導件44的高度高于橡膠夾 頭42上的半導體芯片4的表面。
在圖7 (a)中圖示了用于保持半導體芯片4的焊頭48。焊頭48 與實施方式1至3同樣地具備加熱器和真空吸附機構。通過適當?shù)乜?制真空吸附機構，能夠如圖7所示的箭頭那樣將半導體芯片4朝紙面 上方吸起。
在半導體芯片4的交接時，如圖7(a)所示，使焊頭48在從半導 體芯片4離開既定距離(例如0.5 lmm左右)的位置停止。該既定距 離是即使焊頭48內部的加熱器變成高溫(高于凸塊熔融點的溫度)、 半導體芯片4的凸塊5也不熔融的程度的距離。
在該狀態(tài)下，焊頭48側使真空吸附機構動作，吸起半導體芯片4， 同時使空氣噴射機構48動作，從而將半導體芯片4從橡膠夾頭42側 向上推。這樣，如圖7 (b)所示，半導體芯片4被投接并吸附在焊頭 48上。這時，通過具有引導件44，能夠以高的定位精度將半導體芯片4向紙面上方投接。
這樣，在本實施方式中，將焊頭48從半導體芯片4離開既定距離 地配置，進行半導體芯片4的交接。因此能夠避免熔融的凸塊5附著 在橡膠夾頭42上或者壞掉而變形的事態(tài)發(fā)生。進而，通過引導件44 能夠以高的定位精度投接半導體芯片4。
交接至焊頭48的半導體芯片4立即變成高溫，凸塊5熔融。然后 能夠與實施方式1至3同樣地進行焊接。由于能夠在凸塊5熔融的狀 態(tài)下進行半導體芯片4的焊接工序，所以與實施方式1至3同樣，能 夠削減加熱器的溫度上升所消耗的時間。
在實施方式4中，為了提高半導體芯片的交接精度而設置了引導 件44。但是該引導件44不是必需的，也可以不設置引導件44地進行 交接。
此外，也可以如圖8(a)所示，將具有〈字形的橫截面形狀的柱 狀部件作為引導件配置在四角。此外，也可以如圖8 (b)所示，設置
連續(xù)地包圍橡膠夾頭42的周圍的凸部，并在凸部的內部收納半導體芯 片4。此外，引導件不一定設置為從四方都包圍半導體芯片4。只要能 夠限制半導體芯片4的面方向的運動并以良好的精度進行垂直方向的 交接即可。此外，作為引導件44的材料也可以使用橡膠以外的材料。 實施方式5
圖9是說明本申請所包含的發(fā)明的第5實施方式的圖。實施方式5 在將半導體芯片交接至焊頭的方法具有特征這點上與實施方式4共通。 然而，實施方式5在設計半導體芯片的保持方法這點上與實施方式4 不同。
如圖9(a)所示，實施方式5的構成包含圖7中也說明了的芯片 保持臺40和橡膠夾頭42。如圖9 (a) 、 (b)所示，在橡膠夾頭42 的周圍配置有橡膠針54。該橡膠針54配置為與半導體芯片4的凸塊5 側的面中未形成凸塊的部位(以下也稱為非凸塊形成部位)接觸。在 本實施方式中，以能夠支承半導體芯片4的外周四角的方式在橡膠夾 頭42的四角附近分別配置一個橡膠針54。
圖9 (c)是從圖9(a)的紙面里面?zhèn)认蛏嫌^察橡膠針54和半導體 芯片4的圖。這樣，在半導體芯片4的四角分別接有一根橡膠針54。此外，橡膠針54的長度至少是在支承半導體芯片4時凸塊5不與橡膠 夾頭42接觸的程度的長度。
在芯片保持臺40的紙面下方具備負壓產生機構53。負壓產生機構 53在芯片保持臺40的下側產生負壓，并通過上述的貫通孔作用吸引力。 由此能夠將半導體芯片4向圖9中的箭頭方向拉伸。
如圖9 (a)所示，實施方式5也使用焊頭48保持半導體芯片4。
[實施方式5的動作
在實施方式5中，在半導體芯片4載置在橡膠針54上的狀態(tài)下， 利用負壓產生機構53向圖9 (a)中的箭頭方向產生吸引力。由此，將 半導體芯片4向紙面下方側拉伸，并將半導體芯片4固定在圖9(a) 中的位置關系。
然后，如圖9(a)所示，在焊頭48與半導體芯片4接觸的狀態(tài)下， 通過真空吸附進行半導體芯片的接受。如已經說明的那樣，以凸塊5 與橡膠夾頭42不接觸的方式支承半導體芯片4。因此，即使高溫的焊 頭48與半導體芯片4接觸而使凸塊5熔融，也不會出現(xiàn)凸塊5塌掉等 不良情況。
特別的，根據(jù)實施方式5，通過橡膠針54能夠有效地利用半導體 芯片4的凸塊形成面?zhèn)鹊慕菂^(qū)域，支承半導體芯片4。此外，由于橡膠 針54具有彈性，所以也具有能夠有效地防止半導體芯片4在交接時破 損的優(yōu)點。
交接至焊頭48的半導體芯片4立即變成高溫，凸塊5熔融。然后 能夠與實施方式1至3同樣地進行焊接。由于能夠在凸塊5熔融的狀 態(tài)下進行半導體芯片4的焊接工序，所以與實施方式1至3同樣，能 夠削減加熱器的溫度上升所消耗的時間。
此外，在下面這點上，實施方式4、 5不同在實施方式5中，在 半導體芯片的交接時刻，凸塊不與其它物體接觸，在實施方式4中， 在半導體芯片的交接時刻，凸塊與橡膠夾頭42接觸。
[實施方式5的變形例
可以使用例如圖10 (a) 、 (b)所示的各種支承部件來代替橡膠 針54。此外，也可以使用由橡膠以外的其他材料形成的部件來代替橡 膠針54。
權利要求
1. 一種半導體裝置的制造裝置，其特征在于，包括焊頭，能夠保持應焊接的第1焊接對象物；焊臺，能夠載置應與上述第1焊接對象物焊接接合的第2焊接對象物；加熱器，裝備在上述焊頭和上述焊臺中的至少一方上；溫度調節(jié)機構，調節(jié)上述加熱器的輸出以發(fā)出以下程度的熱量能夠使與上述焊頭和上述焊臺中的設置有上述加熱器的至少一方接觸的焊接對象物達到凸塊形成材料的熔融點以上的溫度；測定機構，在上述焊頭保持上述第1焊接對象物并且上述焊臺載置有上述第2焊接對象物的狀態(tài)、并且是上述第1焊接對象物經由凸塊與上述第2焊接對象物接合之前的狀態(tài)下，對該第1焊接對象物和第2焊接對象物進行測定；確定機構，根據(jù)上述測定機構的測定結果，確定使上述焊頭與上述焊臺接近的量；和位置控制機構，在通過上述溫度調節(jié)機構使上述加熱器發(fā)出上述熱量的狀態(tài)下，通過上述確定機構進行控制，從上述第1焊接對象物和第2焊接對象物離開并且該焊頭與該焊臺對置的狀態(tài)使上述焊頭與上述焊臺接近，經由上述凸塊使上述第1焊接對象物與上述第2焊接對象物接合。
2. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造裝置，其特征在于，上 述測定機構包含從上述第1焊接對象物和上述第2焊接對象物檢測光 的光學檢測機構。
3. 如權利要求2所述的半導體裝置的制造裝置，其特征在于，上 述光學檢測機構包含攝像機，該攝像機對上述焊頭與上述焊臺對置并 且上述第1和上述第2焊接對象物離開的狀態(tài)下的上述第1焊接對象 物和上述第2焊接對象物的間隙進行拍攝，上述確定機構根據(jù)來自攝像機的攝像結果確定上述接近的量。
4. 如權利要求2所述的半導體裝置的制造裝置，其特征在于， 上述光學檢測機構包含頭側激光位移計，朝保持在上述焊頭上的上述第1焊接對象物的與上述第2焊接對象物的接合面照射激光，從而能夠計測該第1焊接 對象物的厚度尺寸；和焊臺側激光位移計，朝搭栽在上述焊臺上的上述第2焊接對象物 的與上述第1焊接對象物的接合面照射激光，從而能夠計測該第2焊 接對象物的厚度尺寸，上述確定機構根據(jù)上述頭側激光位移計的計測結果和上述焊臺側 激光位移計的計測結果，算出上述接近的量。
5. —種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 接受工序，由帶加熱器的焊頭保持具備凸塊的半導體芯片； 載置工序，將上述半導體芯片和應焊接的焊接對象物載置在焊臺上；熔融工序，利用上述加熱器對上述焊頭所保持的該半導體芯片進 行加熱，使得該半導體芯片所具備的上述凸塊成為熔融狀態(tài)；測定工序，在上述焊頭保持上述半導體芯片并且上述焊臺載置有 上述焊接對象物的狀態(tài)、并且是上述半導體芯片與上述焊接對象物接 觸之前的狀態(tài)下，對上述半導體芯片與上述焊接對象物進行測定；和接觸工序，根據(jù)上述測定工序的測定結果，使上述焊頭與上述焊 臺接近，使在上述熔融工序中熔融的上述凸塊以熔融狀態(tài)與上述焊接 對象物的接合部位接觸。
6. 如權利要求5所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，上 述測定工序包含從上述半導體芯片和上述焊接對象物檢測光的光學檢 測工序。
7. —種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 準備至少一方具備凸塊的第1焊接對象物、第2焊接對象物的工序；接受工序，由焊頭保持上述第l焊接對象物；載置工序，將上述第2焊接對象物載置在焊臺上；熔融工序，對上述第1焊接對象物、第2焊接對象物的至少一方所具備的凸塊進行加熱使其熔融；接觸工序，使上述焊頭與上述焊臺接近，經由通過上述加熱工序處于熔融狀態(tài)的上述凸塊連接上述第1焊接對象物和第2焊接對象物；和頭分離工序，在上述接觸工序后，在上述凸塊熔融的狀態(tài)下使上 述焊頭離開上述笫l焊接對象物。
8. —種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 準備至少一方具備凸塊的第1焊接對象物、第2焊接對象物的工序；接受工序，由焊頭保持上述第l焊接對象物； 載置工序，將上述第2焊接對象物載置在焊臺上； 接觸工序，使上述焊頭與上述焊臺接近，經由上述凸塊連接上述 第1焊接對象物和第2焊接對象物；熔融工序，在上述接觸工序之后對上述凸塊進行加熱使其熔融；和頭分離工序，在上述熔融工序后，在上述凸塊熔融的狀態(tài)下使上 述焊頭離開上述第1焊接對象物。
9. 一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 栽置工序，將具備凸塊的第1焊接對象物載置在帶加熱器的焊臺上；接受工序，由焊頭保持第2焊接對象物；熔融工序，利用上述加熱器對載置在上述焊臺上的上述第1焊接 對象物進行加熱，從而使該第1焊接對象物的上述凸塊成為熔融狀態(tài)； 和接觸工序，使上述焊頭與上述焊臺接近，使在上述熔融工序中熔 融了的上述凸塊以熔融狀態(tài)與上述第2焊接對象物接觸。
10. 如權利要求5所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于，將 上述加熱器的輸出維持在可以使上述半導體芯片所具備的凸塊熔融的 輸出以上的值，同時多次重復。
11. 一種半導體芯片的交接方法，其特征在于，包括 保持工序，將具備凸塊的半導體芯片以使該凸塊與芯片保持部件接觸的狀態(tài)保持；準備工序，準備能夠吸附保持上述半導體芯片的帶加熱器的焊頭； 配置工序，使上述焊頭位于從在上述保持工序中被保持的狀態(tài)下的上述半導體芯片的非凸塊形成面離開既定距離的位置；和芯片交接工序，在離開上述既定距離的位置上使上述半導體芯片吸附在該焊頭上。
12. 如權利要求ll所述的半導體芯片的交接方法，其特征在于， 上述保持工序是在上述芯片保持部件上以連續(xù)或隔開地包圍上述半導體芯片周圍的方式設置有凸部的狀態(tài)下，保持該半導體芯片的工 序，上述芯片交接工序是沿著上述凸部的突出方向吸附上述半導體芯 片的工序。
13. —種半導體芯片的交接方法，其特征在于，包括 保持工序，通過支承該半導體芯片的未形成該凸塊的部位，來保持設置有凸塊的半導體芯片；準備工序，準備帶加熱器的焊頭；和芯片交接工序，由上述焊頭接受在上述保持工序中被保持的上述 半導體芯片。
14. 如權利要求13所述的半導體芯片的交接方法，其特征在于，的面的角部的工序。
15. —種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 權利要求ll所述的芯片交接工序；和焊接工序，將在上述芯片交接工序中上述焊頭所接受的上述半導 體芯片經由該半導體芯片的上述凸塊焊接在焊接對象物上。
16. —種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括 權利要求13所述的芯片交接工序；和焊接工序，將在上述芯片交接工序中上述焊頭所接受的上述半導 體芯片經由該半導體芯片的上述凸塊焊接在焊接對象物上。
全文摘要
本發(fā)明目的在于提供一種能夠適當?shù)乜刂七M行焊接時焊頭等的動作的半導體裝置的制造裝置和半導體裝置的制造方法。該制造裝置具備內置有加熱器(14)的焊頭(12)、焊臺(10)，和用來適當?shù)卦O定焊頭(12)的下降量的設備。攝像機(20)能夠在焊頭(12)保持第1焊接對象物并且焊臺(10)載置有第2焊接對象物的狀態(tài)，并且是第1、第2焊接對象物接觸之前的狀態(tài)下，拍攝焊頭(12)與焊臺(10)之間的間隙?？刂撇?23)根據(jù)攝像機(20)的攝影圖像算出焊頭(12)的下降量，并使焊頭(12)按照算出的下降量下降。
文檔編號H01L21/60GK101436560SQ20081017827
公開日2009年5月20日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權日2007年11月16日
發(fā)明者沖田孝典 申請人:株式會社瑞薩科技