凸起形成装置和方法

专利名称：凸起形成装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种凸起(bump)形成装置和方法，是关于例如、具有对于在半导体单晶片及半导体芯片的电极上形成凸起的凸起形成完成元件、实现改善上述电极和上述凸起之间接合强度的凸起强度改善装置的凸起形成装置，和由该凸起形成装置执行的凸起形成方法。更详细地说，本发明是关于、在半导体基板的电极部分形成凸起时、能够使上述电极部分和上述凸起之间的接合状态与以往技术比较更稳定的凸起形成装置，由该凸起形成装置执行的凸起形成方法、记录可以执行该凸起形成方法的程序的记录媒体以及形成凸起的凸起形成完成的半导体基板。
背景技术：
近年来，例如伴随着像便携式电话那样安装电子元件的机器非常小型化的趋势，上述电子元件也在小型化。由此存在不将在半导体单晶片上形成的各个电路形成部分从上述半导体单晶片上切开，而在上述半导体单晶片上的各自的上述电路形成部分的电极部分上形成凸起的凸起形成装置。在这样的凸起形成装置中，设有从存放凸起形成前的半导体单晶片的第1存放容器中取出上述凸起形成前的单晶片的搬入装置，和存放形成上述凸起的凸起形成后的单晶片的第2存放容器，和载置上述凸起形成前单晶片、并为使上述电极部分和凸起之间的接合而将上述半导体单晶片加热到通常的150℃左右的接合台，和将上述凸起形成后的单晶片存放到上述第2存放容器中的搬出装置，和从上述搬入装置向上述接合台以及从上述接合台向上述搬出装置进行上述单晶片的装载移动的装载移动装置。
另外，例如，在形成使用于上述移便携式电话等的SAW(SurfaceAcoustic Wave)滤波器的压电基板以及形成所谓微小凸起的半导体基板上，在上述压电基板及上述微小凸起形成半导体基板上的各电极部分和凸起之间的接合有时不完全。即，如图45所示，上述SAW滤波器10，具有在压电基板上分别成对地形成由梳子齿状构成的输入侧电路12和输出侧电路13、并由输入侧电路12产生的振动传递到输出侧电路13、根据传递振动的输出从输出侧电路13输出的功能。通过这样的动作，SAW滤波器10仅使特定的信号通过。作为具有这样的SAW滤波器10构造和功能的原因，是在梳子齿状的上述输入侧电路12和输出侧电路13的电路形成部分和在这些电路12、13的电极部分上的膜厚约为200，例如与在由Si构成的通常的半导体基板上形成的电极部分的膜厚约为5000～7000左右相比是较薄的。由此，由于由形成上述电极部分的金属材料的粒子、例如铝粒子构成的层很薄，所以可以考虑在凸起和电极部分之间的接合有不完全的情况。
另外，如图46所示，在上述微小凸起形成半导体基板14上，在电极部分15形成的凸起16的台座部分16a的直径16b约为40～48μm，对于通常情形的上述台座直径约为80μm，凸起16本身的大小比通常情形要小。由此凸起16和电极部分15之间的接合面积小、接合不完全的情况就较多。
另外，作为支持电子机器近年来的小型化的方法之一，例如，有使从半导体单晶片切分开的半导体芯片的电极、和电路基板上的电极部相对向，而不使用导线连接的方法。由于采用该方法，一边加热上述半导体单晶片和上述半导体芯片，一边如图63所示，在上述半导体单晶片或上述半导体芯片的电极51上形成由金等构成的凸起52。
另外，伴随上述小型化，上述半导体芯片本身也在微型化，上述半导体芯片的耐热温度处于下降倾向。从而要求在凸起形成时降低上述加热温度。
本发明为解决上述的问题点，其目的在于提供一种与以往相比能够提高在电极部分形成的凸起和电极之间的接合强度的凸起形成装置和凸起形成方法，更具体的是以下述内容为目的。
即，本发明的第1目的是提供一种达到电极部分和凸起的接合状态的稳定、与以往相比可以提高接合强度的凸起形成装置，由该凸起形成装置执行的凸起形成方法，记忆可以执行该凸起形成方法的程序的计算机可读取的记录媒体，和形成凸起的凸起形成完成半导体基板。
进而另外，本发明的第2目的是提供一种即使实现在凸起形成时上述加热温度的下降也不降低在上述半导体元件的电极上形成的凸起和上述电极之间的接合强度、与以往相比能够提高上述半导体元件的质量的、改善凸起强度的装置及方法，以及凸起形成装置。

发明内容
本发明为了达到上述第1个目的，如以下的构成。
根据本发明之1的凸起形成装置，具有对当在半导体基板上的电极部分上形成凸起时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板、向上述电极部分形成上述凸起的凸起形成头；包括在向上述电极部分上的凸起形成前、对于上述半导体基板实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制的预热装置。
也可以是，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度(TB)以下的形成前接合促进用温度(T1)、加热上述半导体基板。
也可以是，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而以形成前接合促进用时间(t1)、把上述半导体基板维持在上述形成前接合促进用温度，并在经过上述形成前接合促进用时间后，设定在上述凸起接合温度。
也可以是，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而，根据上述电极部分和上述凸起的材质，设定上述形成前接合促进用温度和上述形成前接合促进用时间。
也可以是，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而根据上述电极部分的厚度和上述凸起的台座部分的直径，设定上述形成前接合促进用温度和上述形成前接合促进用时间。
能够把上述形成前接合促进用温度，设定为在上述凸起接合用温度上增加30～60℃的温度。
能够把上述形成前接合促进用时间设定为10分钟～30分钟。
也可以是，还包括在向上述电极部分的上述凸起形成后，对上述半导体基板执行促进凸起形成后的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成后接合促进用温度控制的后加热装置。
也可以是，上述后加热装置的上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度(T3)、加热上述半导体基板。
也可以是，上述后加热装置的上述形成后接合促进用温度控制，进而以形成后接合促进用时间(t3)、把上述半导体基板维持在上述形成后接合促进用温度，并在经过上述形成后接合促进用时间后进行降温。
也可以是，还具有使由上述预热装置对上述形成前接合促进用温度控制和由上述后加热装置对形成后接合促进用温度控制相互关联，控制上述预热装置和上述后加热装置的控制装置。
另外，根据本发明之2的凸起形成方法，对当在半导体基板上的电极部分上形成凸起时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板，向上述电极部分形成上述凸起；在向上述电极部分的凸起形成前，对上述半导体基板实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制。
在上述凸起形成方法中，也可以是，上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度(TB)以下的形成前接合促进用温度(T1)、加热上述半导体基板，进而，以形成前接合促进用时间(t1)、把上述半导体基板维持在上述形成前接合促进用温度，并在经过上述形成前接合促进用时间后，设定在上述凸起接合温度。
在上述凸起形成方法中，也可以是，进而，在向上述电极部分的上述凸起形成后，对上述半导体基板实行促进凸起形成后的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成后接合促进用温度控制。
在上述凸起形成方法中，也可以是，上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度(T3)、加热上述半导体基板，进而，以形成后接合促进用时间(t3)、把上述半导体基板维持在上述形成后接合促进用温度，并在经过上述形成后接合促进用时间后进行降温。
在上述凸起形成方法中，也可以是，对上述形成前接合促进用温度控制和上述形成后接合促进用温度控制相互关联地进行控制。
根据本发明之3的记录媒体，是计算机可读取的记录媒体，记录有执行对于当在半导体基板上的电极部分上形成凸起时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板、向上述电极部分形成上述凸起的凸起形成方法的程序；记录有对向上述电极部分的凸起形成前的上述半导体基板、实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制的处理。
另外，本发明之4的半导体基板，由上述本发明之1的凸起形成装置形成凸起。
另外，上述半导体基板，对于在电极部分上形成的凸起和上述电极部分之间的接合强度，上述凸起具有在该凸起的台座部分断裂的强度。
另外，上述半导体基板，在电极部分上形成的凸起的台座部分的直径为大约90μm的上述凸起，其每个凸起可承受大约680～800mN的断裂力。
根据上述本发明之1的凸起形成装置、和本发明之2的凸起形成方法，具有预热装置，在向电极部分的凸起形成前，对半导体基板实行形成前接合促进用温度控制。为此，在凸起形成前，能够使电极部分的金属粒子变为适当的状态，现象上，与以前比较，能够达到电极部分和凸起之间的接合状态的改善。从而，使电极部分和凸起之间的接合强度，不在电极部分和凸起之间的接合界面部分的断裂，能够提高在凸起的台座部分抗断裂的程度。
上述形成前接合促进用温度控制，具体的是，把电极部分加热到形成前接合促进用温度，进而以由该形成前接合促进用温度、维持形成前接合促进用时间。通过这样的构造，能够达到在电极部分的金属结晶的适当化，能够得到凸起的完全的接合状态。另外，对这些形成前接合促进用温度和形成前接合促进用时间，通过根据电极部分和凸起的材质及尺寸的设定，对应于各种的凸起能够得到最适当的接合状态。
作为上述形成前接合促进用温度的一例，以在凸起接合用温度上加30～60℃的温度，能够达到提高凸起形成动作的生产节奏。另外，作为这时的形成前接合促进用时间，10分钟～30分钟是理想的。
除了上述预热装置，还具有后加热装置，可以在向电极部分的凸起形成后，对半导体基板实行形成后接合促进用温度控制。通过实行形成后接合促进用温度控制，与仅执行预热动作时比较能够进一步提高在电极部分形成的凸起和电极部分之间的接合强度。
另外，也能够设置控制装置。通过设置该控制装置，能够进行使上述形成前接合促进用温度控制和上述形成后接合促进用温度控制相互关联地控制，根据半导体基板的种类和尺寸、电极部分的材质、厚度和尺寸、凸起的材质和尺寸等，为了在电极部分更容易接合并更加提高凸起和电极部分之间的接合强度，可以进行细微的形成前接合促进用温度控制和上述形成后接合促进用温度控制。
另外，根据上述本发明之3的记录媒体，通过记录上述至少执行上述形成前接合促进用温度控制的程序，能够对多个凸起形成装置容易执行上述形成前接合促进用温度控制。
另外，根据上述本发明之4的半导体基板，由于由至少具备执行上述形成前接合促进用温度控制的预热装置的凸起形成装置、在电极部分形成凸起，所以能够提供凸起和电极部分之间的接合强度与以往比较提高了的半导体基板。因此，即使对这样的半导体基板作倒装片安装时，在凸起和电极部分之间的接合界面部分，凸起也不与电极部分脱离，能够提高倒装片安装的可靠性。
另外，本发明为了达到上述第2个目的，为以下的构成。
本发明之5的凸起强度改善装置，具有对在半导体元件的电极上形成凸起的凸起形成完成元件、比较凸起形成时的上述电极和上述凸起之间的接合强度，以可达到该接合强度改善的接合强度改善条件、进行加热的加热装置，和对上述加热装置进行根据上述接合强度改善条件的加热控制的控制装置。
上述接合强度改善条件，是以为得到所希望的上述接合强度的加热时间和该加热温度为变量的条件，上述控制装置，具有对于上述半导体元件的材质、上述半导体元件的大小、上述电极的材质、上述电极的大小、上述凸起的材质和上述凸起的大小的至少一个、由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息、构成的上述接合强度改善条件，并根据该接合强度改善条件能够进行上述加热装置的加热控制。
也可以是，上述控制装置所具有的上述接合强度改善条件，是对于上述半导体元件的材质和大小、上述电极的材质和大小以及上述凸起的材质和大小的至少一组、或对于各组的组合，为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息。
上述半导体元件，也可以是从半导体单晶片切分开的芯片元件。
上述加热装置，具有分别载置至少一个上述芯片元件的多个加热处理部。
上述控制装置，能够分别独立于上述加热处理部，并根据各加热处理部所具有的各个上述芯片元件的凸起形成后经过时间进行温度管理。
能够把上述加热装置设置于，在上述半导体元件上形成凸起的接合台、或者用于把在上述凸起形成完成元件上的凸起高度对齐的凸起水准测量台、或者收放上述凸起形成完成元件的凸起形成完成元件收放部中的任意一处。
能够在上述半导体元件为半导体单晶片时，上述控制装置，根据在上述半导体单晶片上形成大致所有的凸起所需要的凸起形成时间(TE-TS)，求出上述接合强度改善条件，并由所求出的接合强度改善条件进行上述加热装置的加热控制。
能够在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、超过上述凸起形成时间时，上述接合强度改善条件，是根据所获得的上述接合强度的目标值(P0)的第1加热时间(TB)的对上述半导体单晶片的加热。
能够在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、在上述凸起形成时间以下时，上述接合强度改善条件，是根据从上述凸起形成时间减去上述加热适当时间的第2加热时间(TA)的对上述半导体单晶片的加热。
上述加热装置，具有载置上述半导体单晶片、并对应于在上述半导体单晶片的凸起形成顺序的多个加热处理部，上述控制装置，分别独立于上述加热处理部，并根据对应于各加热处理部的上述半导体单晶片的凸起形成后经过时间能够进行温度管理。
本发明之6的凸起形成装置，具有上述本发明之5的凸起强度改善装置，和载置并加热半导体元件，在上述半导体元件的电极上形成凸起的凸起形成部。
在上述凸起强度改善装置所具有的控制装置，进而，在于上述凸起形成部的凸起形成时，以对上述半导体元件不带来损伤的非损伤温度进行上述凸起形成部的温度控制，在凸起形成后，对上述加热装置能够根据超过上述非损伤温度的温度由接合强度改善条件进行加热控制。
本发明之7的凸起强度改善方法，搬入在半导体元件的电极上形成凸起的凸起形成完成元件，对上述凸起形成完成元件，比较凸起形成时的上述电极和上述凸起之间的接合强度，根据达到该接合强度的改善的接合强度改善条件而进行加热控制。
上述接合强度改善条件，是以为得到所希望的上述接合强度的加热时间和该加热温度为变量的条件，是对于上述半导体元件的材质、上述半导体元件的大小、上述电极的材质、上述电极的大小、上述凸起的材质和上述凸起的大小的至少一个，由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息而构成的条件，并根据该关联信息进行上述加热控制。
上述接合强度改善条件，是对于上述半导体元件的材质和大小、上述电极的材质和大小以及上述凸起的材质和大小的至少一组、或对于各组的组合，由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息构成的条件，并根据该关联信息进行上述加热控制。
在上述凸起形成完成元件的搬入之前，在上述半导体元件的上述电极上形成上述凸起，在该凸起形成时，以对上述半导体元件不带来损伤的非损伤温度、对形成上述凸起的凸起形成部进行温度控制，在上述凸起形成后，根据以超过上述非损伤温度的温度的上述接合强度改善条件进行加热控制。
根据大致所有的凸起形成所需要的凸起形成时间(TE-TS)，求出上述接合强度改善条件，并由求出的接合强度改善条件进行上述加热控制。
在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、超过上述凸起形成时间时，上述接合强度改善条件，是根据所获得的上述接合强度的目标值(P0)的第1加热时间(TB)的加热。
在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、为上述凸起形成时间以下时，上述接合强度改善条件，是根据从上述凸起形成时间减去上述加热适当时间的第2加热时间(YA)的加热。
根据上述本发明之5的凸起强度改善装置、本发明之6的凸起强度改善方法以及本发明之7的凸起形成装置，具有加热装置和控制装置，在凸起形成后，以达到上述接合强度的改善的接合强度改善条件、进行半导体元件的加热。为此，在凸起形成时，在上述半导体元件上的各凸起的接合强度、即使在该半导体元件上是不均匀的，但通过进行由上述接合强度改善条件的加热，能够大致均匀化。因此，与以往上述半导体元件的质量比较能够提高质量。另外，在确保弱耐热元件的接合强度方面也是有益的。
上述接合强度改善条件，是以加热时间和加热温度为变量的条件，例如根据半导体元件的材质和大小等是可以变化的。由此，例如对于以在把凸起形成时的凸起形成用温度设定为比较高的温度时、在材质上、物理上发生损伤的半导体元件，将上述凸起形成用温度设定在比较低的温度，通过在上述接合强度改善条件中也以比较低的温度跨过长时间加热上述半导体元件，大致均匀化上述接合强度，与以往上述半导体元件的质量比较能够提高质量。
另外，在上述加热装置，通过可以载置多个的半导体元件，能够并行处理根据上述接合强度改善条件的加热和其他动作，能够达到提高生产节奏。
另外，作为处理对象的上述半导体元件在为半导体单晶片时，与为半导体芯片的情形比较，由于从凸起形成开始到结束的时间长，所以根据从上述凸起形成开始到结束的时间、和通过凸起形成后的加热可得到接合强度的改善的加热适当时间之间的关系，能够确定上述接合改善条件。这样如上所述，通过确定上述接合改善条件，使上述半导体单晶片上的所有凸起的上述接合强度大致均匀化，与以往凸起形成完成的半导体单晶体的质量比较能够提高质量。


本发明的这些和其他目的特征，可以从有关添加附图的理想实施例的以下记述中明了。在这些附图中，图1是表示本发明的第1实施例的凸起形成装置的全体构成的立体图。
图2是表示图1中所示的凸起形成装置的主要部分的详细结构的立体图。
图3是表示图1中所示的凸起接合装置的结构图。
图4是表示在图1和图2所示的预热装置、后加热装置、和接合台中，对与电荷发生半导体基板的接触面施以镀银状态的图。
图5是表示在图1和图2所示的搬入装置详细构成的立体图。
图6是为说明图17所示的步骤8的动作的图，表示将由搬出侧装载移动装置固定的凸起形成后的单晶片、配置在搬出装置的上方的状态的图。
图7是表示图1和图2所示的定向平面对合装置详细构成的立体图。
图8是表示图1和图2所示的装载移动装置详细构成的立体图。
图9是表示图1和图2所示的搬入侧装载移动装置和搬出侧装载移动装置的变形例图。
图10是表示图8所示的单晶片固定部的除电用接触部件的详细构成图。
图11是预热装置和后加热装置的立体图。
图12是图11所示的预热装置和后加热装置的动作说明图。
图13是图11所示的预热装置和后加热装置的动作说明图。
图14是图11所示的预热装置和后加热装置的铝板和加热器板框的立体图。
图15是表示在凸起形成处近旁部分的表面，在执行形成前接合促进用温度控制之前的状态的金属粒子图。
图16是表示在凸起形成处近旁部分的表面，在执行形成前接合促进用温度控制之后的状态的金属粒子的图。
图17是表示图1所示的凸起形成装置的动作的流程图。
图18是说明图17所示的步骤2动作的图，是表示由搬入装置使单晶片上升的状态的图。
图19是说明图17所示的步骤2动作的图，是表示由搬入侧装载移动装置固定单晶片前的状态的图。
图20是说明图17所示的步骤2动作的图，是表示由搬入侧装载移动装置固定单晶片后的状态的图。
图21是说明图17所示的步骤2动作的图，是表示由搬入侧装载移动装置固定单晶片的状态的图。
图22是在于图1所示的凸起形成装置上具有的预热装置的预热动作的流程图。
图23是说明从图17所示的步骤5的预热装置向凸起接合装置的装载移动动作的流程图，是表示分离辐射式加热器框和铝板时的动作的流程图。
图24是说明图17所示的步骤3的动作的图，是表示向预热装置的上方输送凸起形成前单晶片的状态的图。
图25是在图26所示的III部分的放大图。
图26是表示由图1所示的凸起形成装置执行的、在形成前接合促进用温度控制和形成后接合促进用温度控制的半导体基板的温度变化曲线图。
图27是说明图17所示的步骤3的动作的图，是表示将凸起形成前单晶片向铝板上放置的状态的图。
图28是说明图17所示的步骤3的动作的图，是表示解除由单晶片固定部的凸起形成前单晶片的固定的状态的图。
图29是说明图17所示的步骤3的动作的图，是表示使放置凸起形成前单晶片的铝板下降的状态的图。
图30是说明在电极部分形成的凸起的剪切力的测定方法的图。
图31是表示由图1所示的凸起形成装置执行的、在形成前接合促进用温度控制和形成后接合促进用温度控制中的半导体基板的温度变化的图，是表示图26的变形例的图。
图32是说明图17所示的步骤5的、向凸起接合台装载移动凸起形成前单晶片的装载移动动作的流程图。
图33是说明在图17所示的步骤5的动作的图，是表示将凸起形成前单晶片配置在接合台的上方的状态的图。
图34是说明图17所示的步骤5的动作的图，是表示由接合台固定单晶片之前的状态的图。
图35是说明图17所示的步骤5的动作的图，是表示由接合台固定单晶片并且搬入侧装载移动装置解除单晶片的固定的状态的图。
图36是说明图17所示的步骤5的动作的图，是表示由接合台固定单晶片的状态的图。
图37是在图1所示的凸起形成装置中具有的后加热装置的后加热动作的流程图。
图38是说明在上述后加热动作中，在形成后接合促进用温度和该温度的保持时间之间的相互关系的图。
图39是在图26所示的IV部分的放大图。
图40是说明图17所示的步骤8的动作的图，是表示使搬出装置的固定部接触凸起形成后单晶片的状态的图。
图41是说明图17所示的步骤8的动作的图，是表示解除由搬出侧装载移动装置的单晶片的固定后的状态的图。
图42是说明图17所示的步骤8的动作的图，是表示将在搬出装置的固定部固定的凸起形成后单晶片、载置在固定台之前的状态的图。
图43是说明图17所示的步骤8的动作的图，是表示将上述凸起形成后单晶片载置在固定台上的状态的图。
图44是表示在从图1所示的搬出侧装载移动装置向搬出装置装载移动凸起形成后单晶片时、由离子发生装置使离子作用于单晶片的状态的图。
图45是表示SAW滤波器构造的立体图。
图46是表示在电极部分形成凸起的状态的图。
图47是本发明的第2实施例的凸起形成装置的立体图。
图48是放大了图47所示的半导体芯片输送装置的立体图。
图49是图47所示的接合台的放大立体图。
图50是图47所示的凸起形成部的放大立体图。
图51是图47所示的水准测量装置的放大立体图。
图52是凸起和电极之间的接合强度、与加热时间的关系按各加热温度表示的曲线图。
图53是表示凸起形成用温度和凸起的接合强度之间关系的曲线图。
图54是表示上述接合强度与加热时间和加热温度之间关系的曲线图。
图55是图47所示的水准测量装置的变形例的立体图。
图56是图47所示的完成品存放装置的变形例的立体图。
图57是图47所示的凸起形成装置的变形例，是设置加热台时的配置图。
图58是表示图47所示的凸起形成装置的变形例，使加热台分隔为多个划区，可以设定每个划区的温度控制的上述加热台的图。
图59是表示处理对象为半导体单晶片时的凸起形成顺序图。
图60是说明在处理对象为半导体单晶片时、求出接合强度改善条件方法的一例的曲线图，是表示接合强度和凸起形成后加热时间之间关系的曲线图。
图61是表示参照图60的上述接合强度改善条件的求出方法的流程图。
图62是图47所示的凸起形成装置的变形例，是在处理对象为半导体单晶片时，把加热台分隔为多个划区，可以设定每个划区的温度控制的上述加热台的图。
图63是表示在电极上形成的凸起的形状的图。
具体实施例方式
(第1实施例)下面，参照图1对本发明的第1实施例进行详细地说明。
对于作为本发明的凸起形成装置、由该凸起形成装置执行的凸起形成方法、记录执行该凸起形成方法的程序的计算机可读取记录媒体和由上述凸起形成装置形成凸起的半导体基板，参照附图在下面进行说明。另外，在各附图中，有关相同构成部分赋予相同的符号。
另外，图1和图2所示的本实施例的凸起形成装置101，适合于处理形成上述SAW滤波器的单晶片状的压电基板(以下记为“压电基板单晶片”)，在以下说明中，如图46所示，以在于上述压电基板单晶片上形成的电路部分的电极部分15上、采用形成凸起16时为例子进行说明。另外，在该压电基板单晶片上形成的电极部分15以铝为主要成分，其厚度15a约为2000左右。另外，在这样的电极部分15形成的凸起16由金构成，上述台座部分16a的直径约为90～120μm。
然而，本实施例，处理对象不限定于这样的压电基板单晶片。即、把与在电极部分和该电极部分上形成的凸起的接合状态为不稳定且与通常值比较接合强度弱的基板作为处理对象。具体地如上所述，例如上述电极部分的厚度15a约为2000左右、与通常的厚度比较具有薄的电极部分15的半导体单晶片和半导体芯片、以及形成有上述所谓微小凸起的半导体单晶片和半导体芯片等成为上述处理对象。另外，作为上述薄的电极部分15，是指尺寸约为2500以下、例如所谓具有1800～2200左右的厚度的电极部分。另外，作为上述微小凸起，是指尺寸在台座部分16a上约为50μm以下，例如所谓具有40～48μm左右大小的凸起。
另外，构成上述半导体单晶片和半导体芯片的基材部分的材质，在形成上述SAW滤波器时的LiTaO3及LiNbO3等的化合物半导体以外，是水晶及Si等，没有特别的限定。
另外，上述凸起形成装置101，具有层状地存放凸起形成前的压电基板单晶片201的第1存放容器205，和层状地存放凸起形成后的压电基板单晶片202的第2存放容器206双方，是所谓双托盘型，但不并限定于此，也可以构成为将上述凸起形成前的压电基板单晶片201和凸起形成后的压电基板单晶片202存放到一个存放容器中的所谓单托盘型。
上述凸起形成装置101，大致区分有，一个接合台110、一个凸起形成头120、输送装置130、在搬入侧和搬出侧分别设置的装载移动装置140、和对上述存放容器205、206分别设置的使各个存放容器205、206升降的升降装置150、和预热装置160、和后加热装置170以及控制装置180。另外，在本实施例的凸起形成装置101中，如以下详细说明，在向上述电极部分凸起形成前，因由上述预热装置160进行基板的温度控制是其特征之一，所以最基本的构成部分是形成凸起的上述凸起形成头120和上述预热装置160。
以下，对上述各构成部分进行说明。
上述接合台110，载置上述凸起形成前的压电基板单晶片(以下简单地记为“凸起形成前单晶片”)201，同时把凸起形成前单晶片201设定为、作为既是于该凸起形成前单晶片201上形成的电路中的电极部分15上形成凸起16时、该凸起形成前单晶片201的温度、又是对凸起形成是必要的温度的凸起接合用温度。另外，作为与上述凸起形成必要的凸起接合用温度，是为了使上述电极部分15和凸起16以设计上的强度接合而必需的温度，是根据形成凸起16的单晶片及基板的材质以及上述设计上的强度而设定的温度，在本实施例中约为150℃。
在接合台110中，在载置凸起形成前单晶片201的单晶片载置台111上，如图3所示，开设有为吸附凸起形成前单晶片201和为喷出气体的出入孔113，在该出入孔113中，连接着由控制装置180控制动作的吸引装置114和作为气体供给装置功能一例的送气装置115。另外，在本实施例中，上述气体是空气。另外，在接触加热器112侧的加热位置和装载移动上述凸起形成前单晶片201等的半导体基板的装载移动位置之间，可以由升降装置升降接合台110的单晶片载置台111。另外，在与单晶片载置台111上的凸起形成前单晶片201的接触面上，施以如图4所示的镀金属，在本实施例中使施以镀银261。通过施以镀银，能够使在单晶片载置台111和凸起形成前单晶片201之间的热传导率好，另外，凸起形成前单晶片201的除电效果也变高。
上述凸起形成头120，是在载置在上述接合台110上并维持上述凸起接合用温度的凸起形成前单晶片201的上述电极部分15上、形成凸起16的公知的装置，如图1所示，除了具有供给作为凸起16的材料的金线的线供给部121以外，还有熔融上述金线并形成球、将该熔融球按压在上述电极部分15上的凸起制作部和在上述按压时对凸起16作用超声波的超声波发生部等。另外，这样构成的凸起形成头120，被设置在例如具有滚珠丝杠结构并可在平面上相互垂直相交的X、Y方向移动的X、Y台122上，由上述X、Y台122向上述X、Y方向移动，以便在被固定的上述凸起形成前单晶片201的各上述电极部分15上形成凸起16。
在该上述凸起形成装置101上，作为上述输送装置130，被设置为两种。其中之一的搬入装置131是从上述第1存放容器205取出上述凸起形成前单晶片201的装置，另外一个搬出装置132，是将凸起形成后的压电基板单晶片(以下简单地记为“凸起形成后单晶片”)202输送存放到上述第2存放容器206的装置。如图5所示，在搬入装置131上，配置有由吸附动作固定凸起形成前单晶片201的固定台1311、和使该固定台1311沿X方向移动的搬入装置用移动装置1312。在搬入装置用移动装置1312中含有的驱动部1313，与控制装置180连接进行动作控制。由此，通过上述驱动部1313动作，固定台1311沿X方向移动，搬入装置131从第1存放容器205中取出上述凸起形成前单晶片201。
搬出装置132也有与搬入装置131同样的构造，由于动作同样所以省略说明。总之搬出装置132，如图6所示，具有在本实施例中通过吸附动作对凸起形成后单晶片202固定的固定台1321、使该固定台1321沿X方向移动并向第2存放容器206存放上述凸起形成后单晶片202的搬出装置用移动装置1322、吸附凸起形成后单晶片202的背面202b并固定凸起形成后单晶片202的固定部1323和向在固定在配置于上述固定台1321的下方的固定台1321上的凸起形成后单晶片202的厚度方向移动固定部1323的驱动部1324。上述搬出装置用移动装置1322和驱动部1324，由控制装置180进行动作控制。
另外，在搬入装置131的设置处，设置有将从第1存放容器205由搬入装置131取出的凸起形成前单晶片201的定向平面按规定方向配置、定向平面对合装置133。在该定向平面对合装置133上，如图7所示，配置有由驱动部1332驱动向Y方向移动并夹持凸起形成前单晶片201的夹持板1331、可以向凸起形成前单晶片201的厚度方向移动并且也可以固定凸起形成前单晶片201且为了对被固定的凸起形成前单晶片201的定向平面的方向进行配置而可以在凸起形成前单晶片201的圆周方向旋转的固定部1333、该固定部1333的驱动部1334。上述驱动部1332、1334由控制装置180进行动作控制。
装载移动装置140，在该凸起形成装置101中，具有搬入侧装载移动装置141和搬出侧装载移动装置142。搬入侧装载移动装置141，夹持被固定在上述搬入装置131的固定台1311上的上述凸起形成前单晶片201，并进行向预热装置160的输送和从预热装置160向接合台110的输送。另外，搬出侧装载移动装置142，夹持被固定在接合台110上的上述凸起形成后单晶片202，并进行向后加热装置170的输送和从后加热装置170向上述搬出装置132的固定台1321的输送。
这样的搬入侧装载移动装置141，如图2所示，具有夹持凸起形成前单晶片201并且除去凸起形成前单晶片201的表面和内面的带电的单晶片固定部1411，和用于上述夹持动作而驱动单晶片固定部1411的、在本实施例中具有气缸的驱动部1412，和使这些单晶片固定部1411和驱动部1412整体向X方向移动的、在本实施例中由滚珠丝杠结构构成的移动装置1413。上述驱动部1412和移动装置1413，与控制装置180连接并被控制动作。
搬出侧装载移动装置142也与上述搬入侧装载移动装置141同样，具有单晶片固定部1421、驱动部1422和移动装置1423，驱动部1422和移动装置1423由控制装置180控制动作。
下面，对上述单晶片固定部1411、1421进行说明。单晶片固定部1411，如图8所示，是将上述驱动部1412向X方向可移动的第1固定部件1414和第2固定部件1415，与被它们夹在中间而配置的除电用部件1416相互平行地排列布置而成。这些第1固定部件1414、第2固定部件1415和除电用部件1416，都是由铁或其他导电材料制成。单晶片固定部1421也与单晶片固定部1411同样，是将第1固定部件1424和第2固定部件1425、与被它们夹在中间而配置的除电用部件1426相互平行地排列布置而成。这些第1固定部件1424、第2固定部件1425和除电用部件1426，都是由铁或其他导电材料制成。另外，单晶片固定部1411、1421由于为相同构造，以下作为代表以单晶片固定部1411为例进行说明。
在第1固定部件1414和第2固定部件1415上，分别设置2个由铁及导电树脂材料制作的、如图所示的用于固定凸起形成前单晶片201的L字形的固定爪1417。另外，把第1固定部件1414和第2固定部件1415以及固定爪1417由铁或其他导电材料制成，是由于使固定的凸起形成前单晶片201的背面201b的带电可以接地的原因。
另外，最好在第1固定部件1414和第2固定部件1415以及固定爪1417的外面的整个面上，如图9所示由绝缘材料施以涂覆。
在除电用部件1416上，为了与由该单晶片固定部1411固定的凸起形成前单晶片201的表面201a的周边部分201c接触，在本实施例中在沿着单晶片201的直径方向的2个地方向单晶片201的厚度方向突出设置了除电用接触部件14161。除电用接触部件14161，如图10所示，由相对于除电用部件14161可以滑动地贯通安装着的弹簧14162，沿除电用接触部件14161的轴方向施以弹簧力。另外，在除电用接触部件14161的单晶片接触端部，设置有作为缓冲材料的导电树脂14163。
这样的除电用接触部件14161，以上述导电树脂14163接触凸起形成前单晶片201的表面201a的方式，使该表面201a的带电接地。另外，在由固定爪1417固定的凸起形成前单晶片201之前的状态下，除电用接触部件14161，在凸起形成前单晶片201的厚度方向，与固定爪1417同水平或超过固定爪1417而突出。根据该构成，当该单晶片固定部1411要固定凸起形成前单晶片201时，固定爪1417在接触凸起形成前单晶片201之前，除电用部件14161可以与凸起形成前单晶片201的表面201a接触。由此，首先，能够进行上述表面201a的除电。另外，在除电用部件14161上也能够采用直接连接地线的结构。
上述预热装置160，是在本实施例的凸起形成装置101中执行作为特征的动作之一的装置。即，预热装置160，是在对凸起形成前单晶片201的电极部分15形成凸起16之前，对于凸起形成前单晶片201，执行促进在凸起形成时的上述电极部分15和凸起16之间的接合的形成前接合促进用温度控制的装置，大致包括，加热凸起形成前单晶片201的前加热部、对该前加热部进行上述形成前接合促进用温度控制的控制部。另外，在本实施例中，上述控制部相当于控制装置180。
上述前加热部，为以下构成。
如图11～图13所示，在具有作为热源的辐射式加热器161的辐射式加热器框162上载置有作为热扩散部件的在本实施例中6mm厚的铝板163。在铝板163的单晶片载置面163a上，如图4所示施于镀金属，在本实施例中施于镀银261。通过施加镀银，使铝板163和凸起形成前单晶片201之间的热传导率好，另外，也提高了凸起形成前单晶片201的除电效果。由辐射式加热器161的升温，边参照从测定铝板163的温度的、例如像热电偶那样的温度传感器166发出的温度信息、边由控制装置180进行控制。另外，上述热扩散部件163的材质，并不限定于上述的铝，也可以是用热传导率良好的材质并且与凸起形成前单晶片201不发生化学反应的材质，例如是硬铝。等在本实施例中，上述搬入侧装载移动装置141和搬出侧装载移动装置142不设置使单晶片固定部1411和单晶片固定部1421向它们固定的凸起形成前单晶片201和凸起形成后单晶片202的厚度方向移动的机构。由此，预热装置160，具有为了把凸起形成前单晶片201载置在上述铝板163上而将具有辐射式加热器161的辐射式加热器框162和铝板163向上述厚度方向、在如图12所示下降位置167和如图13所示上升位置168之间升降的升降机构。该升降机构，具有作为用于向上述厚度方向做升降动作的驱动源的气缸1601，和由该气缸1601升降的T字型支撑部件1602，和竖立设置在该支撑部件1602上的辐射式加热器框162和支撑铝板163的2根支撑杆1603。另外，上述气缸1601，用由控制装置180进行动作控制的气缸驱动装置1604使其动作。另外，在本实施例中，如后所述的通过由气缸1601驱动的升降动作，辐射式加热器框162和铝板163分离开来促进铝板163的冷却，上述气缸驱动装置1604和上述气缸1601具有作为分离装置的功能。
在本实施例中，如图所示支撑杆1603穿过辐射式加热器框162，其前端部插入到铝板163中。在支撑杆1603穿通状态下，辐射式加热器框162可以沿支撑杆1603的轴方向滑动，在支撑杆1603的前端部铝板163被固定在支撑杆1603上。进而，辐射式加热器框162由作为顶靠机构一例的弹簧1605向铝板163按压。由此，通过气缸1601的动作，如图12所示，从下降位置167、辐射式加热器框162和铝板163一体地升降，但上升时，辐射式加热器框162与设置于接触位置的挡块1606接触后，如图13所示，由于挡块1606使辐射式加热器框162的上升停止，所以仅铝板163上升，而使辐射式加热器框162和铝板163分离。并且铝板163一直上升到上升位置。在本实施例中，在分离完成时的辐射式加热器框162和铝板163之间的间隙，约为2～4mm。在该分离后下降时，从上述上升位置168到设置上述挡块1606的上述接触位置仅铝板163下降，从上述接触位置、辐射式加热器框162和铝板163一体地一直下降到上述下降位置167。
在后面详述的预热后，每载置下一个新的凸起形成前单晶片201，必须将铝板163的温度下降到约40℃，但如上所述，通过使辐射式加热器框162和铝板163可以分离的构造，与以往比较能够提高铝板163的冷却速度，并能够达到缩短生产节奏。另外，在批量生产前进行的试验阶段时，对于同种类的单晶片仅进行1、2张晶片的凸起形成时，通过采用上述分离结构，由于实现了提高上述冷却速度，所以对提高生产节奏也特别有效。
而且，在铝板163的温度下降的时刻，可以使辐射式加热器框162和铝板163合体，由于辐射式加热器框162没有必要下降到40℃，所以与以往比较辐射式加热器框162中的温度差小。因此，能够降低辐射式加热器161负荷，与以往比较能够延长辐射式加热器161的寿命。
进而，如上所述，在本实施例中，辐射式加热器框162和铝板163为可以分离的构造，但作为简易型，也可以不分离辐射式加热器框162和铝板163，而总是以一体升降。
另外，如上所述，由于由2根支撑杆1603支撑辐射式加热器框162和铝板163，所以从辐射式加热器框162发出的热就难于向支撑部件1602及气缸1601等传导。由此，从辐射式加热器框162发出的热，几乎都能够传导到铝板163上，所以使在铝板163上的温度分布大致是均匀的，能够均匀加热凸起形成前单晶片201的整体。另外，即使连续运转，支撑部件1602等也不带热。
在铝板163的单晶片载置面163a上，形成有用于在放置凸起形成前单晶片201的时、设置在上述单晶片固定部1411上的固定爪1417进入的避让槽1607和空气出入孔1608。空气出入孔1608，如图14所示，连通于铝板163内形成的送气吸引用通路1609，在后面的动作说明中要叙述，是在输送凸起形成前单晶片201时、在分离凸起形成前单晶片201和单晶片载置面163a、或除去凸起形成前单晶片201的内面的带电时的喷出空气的孔，或者虽然在本实施例中基本不使用，但是也是在把凸起形成前单晶片201吸引固定在单晶片载置面163a上时的空气吸引用孔。另外，上述送气吸引用通路1609，如图11所示，通过连接管1610连接在由控制装置180进行动作控制的送气吸引装置1611上。另外，在本实施例中，作为喷出的气体，如上所述，使用了空气，但也可以使用其他气体。另外，上述送气吸引装置1611，能够作为通过气体供给进行凸起形成前单晶片201的翘曲矫正动作和除电动作时的气体供给装置而发挥功能。
进而在铝板163内，形成有用于冷却铝板163的冷介质用通路1612。在本实施例中，作为冷介质，使用的是常温的空气，但也可以使用其他气体及水等。冷介质用通路1612，如图11所示，通过连接管1614连接在由控制装置180进行动作控制的冷却空气供给装置1613上。另外，向冷介质用通路1612供给的冷却用空气，按照图示的箭头在冷介质用通路1612中流动，并通过连接管1615排出。
下面，对在有这样的构成的预热装置160中，由上述控制装置180的控制执行的上述形成前接合促进用温度控制进行说明。
作为以往的技术点如上所述，在电极部分15的膜厚与通常的膜厚比较薄时，在上述微小的凸起的情形或电极部分15的材质特别为铝的时候，凸起16的接合状态不稳定，有得不到必要的接合强度的情形。其原因可考虑如下。即，在半导体基板上形成的电路部分20上的电极部分15，例如用蒸发法，使形成电极部分15的金属、例如铝在上述电路部分20上形成为所希望的膜厚。然而，在电极部分15形成时的上述金属，虽然是铝的粒子堆积的状态，但由于其铝粒子直径为0.05～0.3μm左右大小，特别是，上述膜厚如上述那样比通常的薄时，例如如上所述在为约2000(＝0.2μm)时，如上所述可以考虑起因于粒子粗的状态的不完全性，电极部分15呈脆的状态。另外，在向电极部分15上形成凸起16时，由于对构成凸起16的熔融状态的金属球一边作超声波振动一边向电极部分15按压，所以对呈脆状态的电极部分15作用上述超声波振动等，粗离子的金属会产生散开等现象，结果，可以认为电极部分15和凸起16之间不能稳定的接合。特别是，在电极部分15使用铝、膜厚22薄的时候，显著地产生上述不稳定的接合。
这里，在本实施例中，对于形成电极部分15的上述凸起形成前单晶片201，在进行凸起16的形成前，进行由上述形成前接合促进用温度控制的加热。具体地在后述的该凸起形成装置101的凸起形成动作说明中阐述，但上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至凸起形成前单晶片201的损伤防止温度以下的形成前接合促进用温度、加热上述凸起形成前单晶片201的控制，进而在本实施例中，是把凸起形成前单晶片201、以形成前接合促进用时间、维持在上述形成前接合促进用温度，经过上述形成前接合促进用时间后，把凸起形成前单晶片201设定在上述凸起接合温度的控制。
通过执行这样的形成前接合促进用温度控制，在现象上，与以往相比能够实现对电极部分15和凸起16之间接合状态的改善。这可以考虑为，上述那样的粒径大的金属粒子，例如在粒径为2/3～1/3左右金属粒子变化为细微化的状态而提高了电极部分15的强度。另外，图15是根据对在凸起形成处的附近部分的基板表面的、执行形成前接合促进用温度控制前的状态进行拍摄的电子显微镜照片而制作的图，图16是根据对在上述附近部分的、执行形成前接合促进用温度控制后的状态进行拍摄的电子显微镜照片而制作的图，基本的电子显微镜照片两者倍率都是10万倍。另外，由符号21所示的是形成电极部分15的铝粒子，图16所示的粒子21比图15所示的粒子21要小，可知通过形成前接合促进用温度控制的执行，促进了铝粒子的细微化。
下面，对上述后加热装置170进行说明，该后加热装置170也是在本实施例的凸起形成装置101中执行特征的动作之一的装置。即，后加热装置170，是在向凸起形成前单晶片201的电极部分15上形成凸起16后，对于凸起形成后单晶片202执行促进上述电极部分15和凸起16之间的接合的形成后接合促进用温度控制的装置，大致具有加热凸起形成后单晶片202的后加热部，和对该后加热部进行上述形成后接合促进用温度控制的控制部。另外，在本实施例中，上述控制部相当于控制装置180。
上述后加热部，为以下的构成。
在其构造上有与上述预热装置160同样的构造，在本实施例中，是辐射式加热器框和铝板分离的构造。即，对应上述预热装置160的各构成部分，在后加热装置170中，也具有辐射式加热器171、辐射式加热器框172、铝板173、温度传感器176、气缸1701、支撑部件1702、支撑杆1703、缸驱动装置1704、弹簧1705、挡块1706、避让槽1707、空气出入孔1708、送气吸引用通路1709、连接管1710、送气吸引装置1711、冷介质用通路1712、冷却空气供给装置1713、连接管1714、1715。由此，在图11～图14中，记有在预热装置160和后加热装置170两者中的符号。但是，为了控制凸起形成后单晶片202的温度，辐射式加热器171由控制装置180进行动作控制。另外，在铝板173的单晶片载置面173a上，与铝板163的情形相同，如图4所示，施以镀金属、在本实施例中施以镀银261。通过施以镀银，使在铝板173和凸起形成后单晶片202之间的热传导率变好，另外，凸起形成后单晶片202的除电效果也变高。
下面，对在具有这样的构成的后加热装置170中，由上述控制装置180的控制执行的上述形成后接合促进用温度控制进行说明。
详情地在后述的该凸起形成装置101的凸起形成动作说明中进行阐述，上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至凸起形成后单晶片202的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度、加热上述凸起形成后单晶片202的控制，而且在本实施例中，是把凸起形成后单晶片202、以形成后接合促进用时间、维持在上述形成后接合促进用温度上，经过上述形成后接合促进用时间后，把凸起形成后单晶片202的温度降低至大致室温的控制。
这样的形成后接合促进用温度控制，不是进行由预热装置160执行的形成前接合促进用温度控制那样的使电极部分15的金属粒子的适当化的控制，而是促进凸起16和电极部分15之间的接合界面部分的两材料的扩散的控制。通过进行该形成后接合促进用温度控制，由上述的金属扩散，可改善在电极部分15上形成的凸起16和电极部分15之间的接合状态，使电极部分15和凸起16连接可以变得更牢固。
在本实施例中，将进行形成前接合促进用温度控制及形成后接合促进用温度控制的程序，存放在控制装置180中具有的记忆装置181中。然而不限于此，也可以从记录了上述程序的例如CD-ROM、软盘等的记录媒体182通过读取装置183向控制装置180供给上述程序，另外，也能够为通过通信线供给的构成。
另外，也可以对形成前接合促进用温度控制及形成后接合促进用温度控制分别单独执行，而且，例如在延长形成前接合促进用时间时，能够缩短形成后接合促进用时间等，由上述控制装置180，也能够使两控制相关联地进行控制。
下面，上述升降装置150，具有载置上述第1存放容器205的第1升降装置151和载置上述第2存放容器206的第2升降装置152。第1升降装置151，以配置在可以通过上述搬入装置131取出上述凸起形成前单晶片201的位置上的方式、升降上述第1存放容器205。第2升降装置152，以能够把由上述搬出装置132固定的凸起形成后单晶片202存放到第2存放容器206内的规定位置的方式、升降第2存放容器206。
下面，对具有以上说明的构成的本实施例的凸起形成装置101的动作、即凸起形成方法进行说明。上述的各构成部分，通过由控制装置180进行动作控制，在凸起形成前单晶片201上形成凸起，然后执行凸起形成后单晶片202向第2存放容器206存放的一系列动作。另外，如上所述的控制装置180，由预热装置160对凸起形成前单晶片201进行形成前接合促进用温度控制，而且，由预热装置160也能够控制可执行的对于凸起形成前单晶片201的除电用送气动作及翘曲矫正用送气动作。另外，如上所述控制装置180，由后加热装置170对于凸起形成后单晶片202进行形成后接合促进用温度控制，而且，由后加热装置170也能够控制可执行的对于凸起形成后单晶片202的除电用送气动作及翘曲矫正用送气动作。
在本实施例的凸起形成装置101中，通过从如图17所示的步骤(在图内用“S”表示)1到步骤10的各工序，在凸起形成前单晶片201形成凸起，并把凸起形成后单晶片202存放到第2存放容器206中。
即，在步骤1中，由第1升降装置151升降第1存放容器205，以便把凸起形成前单晶片201配置在通过搬入装置131能够从第1存放容器205中取出的位置上，然后，通过搬入装置131从第1存放容器205中取出凸起形成前单晶片201。进而，由搬入装置131固定的凸起形成前单晶片201，由定向平面对合装置133进行定向平面的方向配置。
定向平面的方向配置结束后，在步骤2，固定在搬入装置131的固定台1311上的凸起形成前单晶片201被搬入侧装载移动装置141夹持。对该动作参照图18～图21进行详细说明。
如图18所示，在上述方向配置后，定向平面对合装置133的固定部1333上升，从固定台1311对凸起形成前单晶片201进行吸附固定并上升。另外，单晶片固定部1411被配置在凸起形成前单晶片201的上方，并且由驱动部1412使第1固定部件1414和第2固定部件1415沿X方向向打开的方向移动。下面，如图19所示，固定部1333上升，由此，首先，单晶片固定部1411的除电用接触部件14161的前端与凸起形成前单晶片201的表面201a接触。这样，在除电用接触部件14161的接触前，即使上述表面201a带电，通过除电用接触部件14161的接触也可以进行除电。
下面，如图20所示，由驱动部1412使第1固定部件1414和第2固定部件1415沿X方向向关闭的方向移动。
下面，如图21所示，上述固定台1311下降，凸起形成前单晶片201由单晶片固定部1411的固定爪1417固定。这时，通过由设在除电用接触部件14161部分的弹簧14162的弹簧力，把凸起形成前单晶片201向固定爪1417按压。另外，该按压力，不会产生在由单晶片固定部1411的对凸起形成前单晶片201的输送时落下等不好的情况，也不会使凸起形成前单晶片201产生变形。
另外，通过凸起形成前单晶片201的背面201b和固定爪1417接触，在上述背面201b的电荷的一部分被接地。
在下面的步骤3中，如图2所示，以固定凸起形成前单晶片201的状态，单晶片固定部1411由移动装置1413输送并配置在预热装置160的上方。并且在下面的步骤4中，对于凸起形成前单晶片201，由预热装置160进行通过上述形成前接合促进用温度控制的预热动作。
另外，如图11所示，在本实施例中，预热装置160为辐射式加热器框162和铝板163可以分离的构造。由此，铝板163在处于常温以上的温度时，在凸起形成前单晶片201被输送到预热装置160的上方前，即，在步骤3被执行之前，执行图22所示的步骤510～515，并进行铝板163的冷却。有关这些步骤510～515，参照图23在后面叙述。
铝板163在预热开始温度、在本实施例中约冷却到40℃的时刻，铝板163下降到上述下降位置167。然后，在上述步骤3中，如图24所示，以固定凸起形成前单晶片201的状态，单晶片固定部1411由移动装置1413输送并配置在预热装置160的上方。然后开始上述步骤4。对由在步骤4的上述形成前接合促进用温度控制的详细动作出示在图22的步骤401～408中。
在图22所示的步骤401中，在为上述预热开始温度T0的约40℃的铝板163的上方，通过在移动装置1413配置凸起形成前单晶片201，对凸起形成前单晶片201由从铝板163发出的辐射热进行缓慢地加热。这样使凸起形成前单晶片201不直接与铝板163接触，首先通过保持在空中加热，能够防止对处于室温的凸起形成前单晶片201给予热应力，并能够防止发生对凸起形成前单晶片201的物理损伤及形成的电路的破坏。在本实施例中，该步骤401的加热时间是约1～3分钟，作为室温、约27℃的凸起形成前单晶片201，按图25所示的升温曲线被加热到40℃左右。另外，上述加热时间、和凸起形成前单晶片201的升温温度，不限定于上述的例的情形，例如可根据凸起形成前单晶片201的种类、材质及尺寸等、以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变。另外，上述图25是在图26所示的III部分的放大图。
在下面的步骤402中，再次将铝板163上升到上升位置168。这时，在设置在单晶片固定部1411的固定爪1417，如图27所示，进入形成于铝板163的上述避让槽1607中。由此，固定在单晶片固定部1411的凸起形成前单晶片201，被放置在铝板163上。另外，如上所述，在本实施例中，由于在搬入侧装载移动装置141和搬出侧装载移动装置142上设置有升降机构，所以为了进行向预热装置160的凸起形成前单晶片201的搬入动作和向铝板163的载置动作，必须进行铝板163的升降。
在下面的步骤403中，如图28所示，打开搬入侧装载移动装置141的第1固定部件1414和第2固定部件1415，在下面的步骤404中，如图29所示，使铝板163下降到上述下降位置167。
在下面的步骤405中，如图26所示，通过向辐射式加热器161的通电，使铝板163升温，以铝板163和凸起形成前单晶片201接触的状态，将凸起形成前单晶片201从上述预热开始温度T0附近的温度加热到形成前接合促进用时间t1。该形成前接合促进用时间t1，是在凸起接合用温度T2以上、作为半导体基板的一例的该凸起形成前单晶片201的损伤防止温度TB以下的温度。另外，作为损伤防止温度TB，是该凸起形成前单晶片201产生物理的损伤、产生电路破坏，对该凸起形成前单晶片201带来故障的温度，具体的是上述凸起接合用温度T2+约150℃左右的温度。把上述形成前接合促进用时间t1设定在凸起接合用温度T2以上的理由是，即使加热至不到凸起接合用温度T2，仅以电极部分15进行的表面氧化，也不能对使上述的电极部分15的金属粒子细微化的适当化等抱有希望，由此则不能够达到对凸起16的接合状态的改善。
在本实施例中，由于上述凸起接合用温度T2是150℃，上述损伤防止温度TB是约300℃，所以将上述形成前接合促进用时间t1设定在约210℃。另外，直到上述形成前接合促进用时间t1的升温梯度，在本实施例中，定为30℃/分钟。当然，这些凸起接合用温度T2、形成前接合促进用时间t1、和升温梯度，并不限定于上述的值，例如，可以根据凸起形成前单晶片201的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变。
在下面的步骤406在中，在上述约210℃的形成前接合促进用时间t1中凸起形成前单晶片201大体达到的地方，把上述约210℃的形成前接合促进用时间t1维持在形成前接合促进用时间t1。通过设置这样的保持时间，可实现使电极部分15的金属粒子细微化的促进金属粒子适当化。在本实施例中，把上述形成前接合促进用时间t1设定为约10分钟。当然，该形成前接合促进用时间t1，并不限定于上述的值，例如，可以根据凸起形成前单晶片201的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变。
另外，预热装置160的温度测定，如上所述由设在铝板163上的温度传感器进行，但由于铝板163和凸起形成前单晶片201接触，另外，凸起形成前单晶片201很薄，所以铝板163的温度和凸起形成前单晶片201的温度可看作为相同。
在下面的步骤407中，在经过上述形成前接合促进用时间t1的时刻，开始凸起形成前单晶片201的降温。即，控制向辐射式加热器161的通电，进行上述铝板163的冷却，从上述约210℃的形成前接合促进用时间t1到上述凸起接合用温度T2、下降凸起形成前单晶片201的温度。在这里，把降温目标温度设定为凸起接合用温度T2的理由，是由于下面以凸起接合用温度T2执行凸起16的形成。在本实施例中，上述降温梯度，被设定在与上述降温梯度相同的30℃/分钟。当然，该降温梯度，并不限定于上述的值，例如，可以根据凸起形成前单晶片201的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变，另外，也可以使上述升温梯度和降温梯度不同。但是，在凸起形成前单晶片201是可根据温度变化而产生电荷的单晶片时，如果降温梯度大，则对凸起形成前单晶片201产生损伤的几率变高，由此，这时使降温梯度比升温梯度缓些是理想的。
在下面的步骤408在中，结束预热动作。这时，在本实施例中，为减小铝板163的温度和凸起形成前单晶片201的温度之间的差，例如在0～1分钟之间，维持使凸起形成前单晶片201和铝板163的接触状态。通过进行这样的操作，例如即使对温度变化敏感的凸起形成前单晶片201的情形也没有问题，能够向约为150℃的凸起接合用温度T2的接合台110装载移动。
这样对于凸起形成前单晶片201，通过上述形成前接合促进用温度控制而进行预热动作后，对凸起形成前单晶片201进行步骤5的动作。另外，对预热装置160，进行向上述预热开始温度T0的降温动作。
通过由这样的形成前接合促进用温度控制进行预热动作，如上所述，把在电极部分15上的粒径大且粗的金属粒子，变化为粒子的细微化的状态而提高电极部分15的强度。由此，在形成凸起16时，能够提高电极部分15和凸起16之间的接合强度。具体地是在进行上述预热动作的单晶片的各电极部分15上，在以台座部分16a的直径为90μm左右形成金凸起16后，如图30所示，在台座部分16a上从电极部分15的表面离开3μm处与剪切测定用部件17接触，测定了剪切状态。其结果，在40个左右的电极部分15上形成的所有金凸起16、在台座部分16a形成断裂面而断裂，产生了所谓金中断裂。即，可知在电极部分15和凸起16之间的接合面部分不断裂，与以往相比达到更牢固的接合。另外，剪切力的误差约为200mN以下。
另外，对于不进行上述的本实施例的预热动作的以往技术，几乎不能形成凸起本身，即使是进行了凸起形成的，其剪切力例如也是240～500mN左右，由于剪切力低、其误差也大，所以经不起实用。
另外，上述形成前接合促进用时间t1，是上述凸起接合用温度T2以上的温度，在上述实施例中，由于将凸起接合用温度T2设定在150℃，所以对接合用温度T2增加了约60℃而大约为210℃。由于形成前接合促进用时间t1与上述凸起接合用温度T2有关，因此例如凸起接合用温度T2如果为210℃，则加30～40℃是理想的，即约为240～250℃。由此，形成前接合促进用时间t1，在上述凸起接合用温度T2上加30～60℃的值是理想的。另外，由于为了不对凸起形成前单晶片201产生损伤而与上升温度相比有必要使降温速度变缓，因此如果过高地设定形成前接合促进用时间t1，则降温到凸起接合用温度T2就需要时间。由此，考虑到生产节奏，形成前接合促进用时间t1的最佳值，是对凸起接合用温度T2加约60℃的值。
另外，在上述实施例中，上述形成前接合促进用时间t1，为超过上述凸起接合用温度T2的温度，但如果忽视生产节奏，如图31所示，也可以为与上述凸起接合用温度T2相同的温度。
另外，上述形成前接合促进用时间t1，在上述实施例中定为10分钟，但有必要根据形成前接合促进用时间t1而变化，形成前接合促进用时间t1对凸起接合用温度T2加上述30～60℃的范围时，定为10～30分钟是理想的。由此，在损伤防止温度TB以下，在把形成前接合促进用时间t1设定为在凸起接合用温度T2上加上超过60℃的温度时，可把形成前接合促进用时间t1设定在约为1秒～10分钟。例如，将形成前接合促进用时间t1大致设定在上述损伤防止温度时，形成前接合促进用时间t1被设定在约1秒。这是因为，在设定超过约1秒的时间时，电极部分15的金属结晶的反应过度，另外，万一发生问题时变得难以对应。
另外，根据凸起形成前单晶片201的种类，通过由上述预热动作使凸起形成前单晶片201的温度变化，有在凸起形成前单晶片201产生电荷的情况。但是，由于凸起形成前单晶片201是载置在铝板163上，电荷通过铝板163可以被接入地来进行除电。
在上述的预热动作之后，执行步骤5。在步骤5中，首先如图23所示，由预热装置160向接合台110进行凸起形成前单晶片201的装载移动动作。
在图23的步骤501中，通过搬入侧装载移动装置141的驱动部1412的动作，第1固定部件1414和第2固定部件1415向打开的方向移动。在下面的步骤502中把预热装置160的铝板163从下降位置167移动到上升位置168。这时在第1固定部件1414和第2固定部件1415上所具有的各固定爪1417进入铝板163的各避让槽1607。然后在下一步骤503中关闭第1固定部件1414和第2固定部件1415。在下一步骤504中，使送气吸引装置1611动作，从铝板163的空气出入孔1608喷出空气，将铝板163和凸起形成前单晶片201被分离。另外，喷出的空气的温度，为可极力防止已被预热的凸起形成前单晶片201降低温度的温度，例如为约160℃左右。然后在这样的送气动作中，在步骤505中下降铝板163，将凸起形成前单晶片201固定在具有第1固定部件1414和第2固定部件1415的单晶片固定部1411上。在下一步骤506中，停止上述送气吸引装置1611的动作，结束送气动作，在步骤507中，使固定已被升温的凸起形成前单晶片201的上述单晶片固定部1411向接合台110的上方移动。然后如后所述，移到向接合台110的载置动作。
另外，升温到约150℃的预热装置160的铝板163，在载置下一个凸起形成前单晶片201之前，必须再次降温到上述预热开始温度T0。在这里，在图23所示的步骤510中，使冷却空气供给装置1613动作，向铝板163内的冷介质用通路1612供给冷却用空气。进而在下一个步骤511和步骤512中，使预热装置160的气缸1601动作，使铝板163从上述下降位置167上升到上述上升位置168，分离开辐射式加热器框162和铝板163，使铝板163的温度冷却到约40℃。另外，在本实施例中将铝板163的冷却温度设定在上述约40℃，但并不限定于该温度。
如上所述，通过分离辐射式加热器框162和铝板163，能够高效率地冷却铝板163。在铝板163的温度冷却到约40℃后，在步骤513中停止冷却空气供给装置1613的动作，结束供给冷却用空气。然后在步骤514中使铝板163下降，在步骤515中使搬入侧装载移动装置141的单晶片固定部1411返回到输送装置130的上方。
下面，对从预热装置160向接合台110的凸起形成前单晶片201的装载移动动作进行说明。另外，起因于凸起形成前单晶片201的温度和接合台110的温度之间的差，有由于凸起形成前单晶片201的材质而产生翘曲的情形。由此，作为该翘曲矫正用的动作，也有对载置于接合台110上的凸起形成前单晶片201进行热风喷射动作的情形。在下面，以进行上述热风喷射动作的情形为例进行说明。
在如图32所示的步骤507中，如图33所示，固定在搬入侧装载移动装置141的单晶片固定部1411上的凸起形成前单晶片201被搬入到接合台110上。在下面的步骤531中，进行为向接合台110的凸起形成前单晶片201的搬入角度的调整而旋转接合台110。在下面的步骤532中，如图34所示，单晶片载置台111向凸起形成前单晶片201的厚度方向上升并与凸起形成前单晶片201的背面201b接触，并进一步稍微上抬单晶片201。另外，在单晶片载置台111上升时，上述单晶片固定部1411的各固定爪1417进入到形成在单晶片载置台111上的避让槽116中。
在该上抬时，与凸起形成前单晶片201的表面201a接触的除电用接触部件14162，在反抗弹簧14162的弹簧力的同时，进行维持接触上述表面201a的状态地上抬。
在下面的步骤533中，如图35所示，通过搬入侧装载移动装置141的驱动部1412的动作，第1固定部件1414和第2固定部件1415向打开方向移动，解除由单晶片固定部1411对凸起形成前单晶片201的固定。
以该状态，在下面的步骤534中，使送气装置115动作，从在单晶片载置台111上开口的空气出入孔113，将约160℃左右的上述翘曲矫正用热风喷向凸起形成前单晶片201。通过该喷射动作，凸起形成前单晶片201从单晶片载置台111上浮起约0.5mm，但在凸起形成前单晶片201的周围，由于存在第1固定部件1414和第2固定部件1415的固定爪1417，所以上浮的凸起形成前单晶片201不从单晶片载置台111脱落。
经过上述热风喷射时间后，在步骤535中停止送气装置115的动作，结束矫正用热风的喷射。然后在步骤536中，使吸引装置114动作，从上述空气出入孔113开始吸引并将凸起形成前单晶片201吸附在单晶片载置台111上。在步骤537中，检测所进行的上述吸附。在步骤538中，如图36所示，单晶片载置台111以固定凸起形成前单晶片201的状态，下降到原来的位置。
在以上的动作中结束上述翘曲矫正动作。其后，搬入侧装载移动装置141的单晶片固定部1411向输送装置130的上方移动。
在以上说明的翘曲矫正动作结束后，向载置于接合台110上的固定凸起形成前单晶片201上的电路的电极部分15、用凸起形成头120形成凸起16。在本实施例中，凸起形成时的凸起形成前单晶片201的温度，如上所述设定为150℃。
上述凸起形成后，在步骤6中，由搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421上的第1固定部件1424和第2固定部件1425、固定凸起形成后单晶片202，由搬出侧装载移动装置142的移动装置1423的驱动、单晶片固定部1421沿X方向移动，如图2所示，在预热装置170的上方配置凸起形成后单晶片202，然后，在步骤7中，执行载置于预热装置170上、并实行包含上述形成后接合促进用温度控制的预热动作。对这些更详细的动作参照图37在以下进行说明。
在步骤601中，把预热装置170的铝板173加热到上述凸起接合用温度T2的上述150℃。下面，移到步骤6，将固定在单晶片固定部1421上的凸起形成后单晶片202搬入到预热装置170的上方。
下面，在构成步骤7的步骤701中，使上述加热的铝板173从下降位置167向上升位置168上升。通过该上升动作，上述凸起形成后单晶片202与铝板173接触载置于其上。另外，这时，在搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421上的第1固定部件1424和第2固定部件1425所具有的固定爪1417，进入到在铝板173上形成的避让槽1707中。然后在下面的步骤702中，打开搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421上的第1固定部件1424和第2固定部件1425，解除对凸起形成后单晶片202的固定。在下面的步骤703中，使载置上述凸起形成后单晶片202的铝板173，从上升位置168向下降位置167下降。
在下面的步骤704中，如图26所示，通过由向辐射式加热器161的通电、升温铝板173，以铝板173和凸起形成后单晶片202接触的状态，对凸起形成后单晶片202从上述凸起接合用温度T2加热到形成后接合促进用时间t3。该形成后接合促进用时间t3，在凸起接合用温度T2以上，是作为半导体基板的一例的该凸起形成后单晶片202的损伤防止温度TB以下的温度。另外，作为损伤防止温度TB，如上所述，该凸起形成后单晶片202产生物理的损伤，或产生电路破坏，是对该凸起形成后单晶片202带来故障的温度，具体地说是上述凸起接合用温度T2+约150℃左右的温度。
在本实施例中，上述形成后接合促进用时间t3，与上述的形成前接合促进用温度T1相同被设定在约210℃，当然也可以不同。另外，从上述凸起接合用温度T2到形成后接合促进用时间t3的升温梯度，在本实施例中，与上述预热动作的情形同样被设定为30℃/分。当然，该升温梯度，并不限定于上述的值，例如，可以根据凸起形成后单晶片202的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变。
在下面的步骤705中，在凸起形成后单晶片202大体达到上述约210℃的形成后接合促进用时间t3的时候，把上述约210℃的形成后接合促进用时间t3维持形成后接合促进用时间t3。通过设置这样的固定时间，能够更有效地进行在电极部分15上形成的凸起16及电极部分15的两金属间的扩散，并更能提高凸起16和电极部分15之间的接合状态。在本实施例中，把上述形成前接合促进用时间t3定为约10分钟。
在本实施例中，如上所述，将上述形成后接合促进用温度T3维持10分钟，但在形成后接合促进用温度T3和该温度的保持时间之间，如图38所示有相关关系，存在可以提高凸起16和电极部分15之间的接合强度的区域185。即，如上所述，由于预热动作是促进凸起16和电极部分15之间金属扩散的动作，所以在将形成后接合促进用温度T3设定为比上述凸起接合用温度T2稍微高的温度的时候，需要比较长的时间，相反，在将形成后接合促进用温度T3设定为比上述凸起接合用温度T2相当高的温度的时候，以比较短的时间即可完成。但是，在过高地设定形成后接合促进用温度T3时，凸起16和电极部分15之间的反应过度进行，凸起16和电极部分15之间的接合强度相反变弱。由此，存在可以提高凸起16和电极部分15之间的接合强度的区域185。
另外，图38是表示上述相关关系和区域185的概念的图。
当然，上述形成后接合促进用时间t3，并不限定于上述的值，例如，可以根据凸起形成后单晶片202的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸等而改变。特别是，电极部分15的厚度15a、凸起16的台座部分16a的大小对上述形成后接合促进用温度T3以及上述形成后接合促进用时间t3的设定是重要的因素。
例如对形成上述微小凸起的基材为Si的半导体基板的情况，作为一例，把上述凸起接合用温度T2设定在约270℃，把上述形成后接合促进用温度T3设定在约300℃。
在下面的步骤706中，在经过上述形成后接合促进用时间t3的时刻，开始凸起形成后单晶片202的降温。即，控制向辐射式加热器171的通电并进行铝板173的冷却，从上述约210℃的形成后接合促进用温度T3到约40℃降低凸起形成后单晶片202的温度。在本实施例中，降温梯度设定为与上述升温梯度相同的30℃/分钟。当然，该降温梯度，并不限定于该值，例如，可以根据凸起形成后单晶片202的种类、材质及尺寸等以及电极部分15和凸起16的各材质及尺寸、特别是电极部分15的膜厚、凸起16的台座部分16a的直径等而改变，另外，上述升温梯度和降温梯度也可以不同。
在下面的步骤707中，在将搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421配置在预热装置170的上方后，使预热装置170的铝板173从下降位置167向上升位置168上升，由在上述单晶片固定部1421的第1固定部件1424和第2固定部件1425固定凸起形成后单晶片202，另外，在该固定动作时，使送气吸引装置1711动作，从铝板173的空气出入孔1708喷出送气用空气，使凸起形成后单晶片202从铝板173上浮。
在上述固定后，使铝板173从上升位置168下降到下降位置167。另外，固定凸起形成后单晶片202的搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421，按原样配置在预热装置170的上方，由此，凸起形成后单晶片202，如图39所示，在预热装置170的上方，即在空中渐渐冷却。另外，上述图39，是在图26所示的IV部分的放大图。这样在预热装置170的上方进行凸起形成后单晶片202的冷却的理由，是由于当从上述约40℃向室温的约27℃一下子降温时，会产生损伤凸起形成后单晶片202的可能性，所以是为防止这种损伤的原因。在本实施例中，把在上述空中的冷却时间设定在0～约2分钟，通过该空中冷却凸起形成后单晶片202为约37℃。当然，上述冷却时间，可以根据凸起形成后单晶片202的种类，材质等而改变。
在下面的步骤708中，在经过上述空中的冷却时间的时刻，以固定凸起形成后单晶片202的状态、使搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421沿X方向移动，从预热装置170的上方离开，进行凸起形成后单晶片202的自然冷却。通过该自然冷却将凸起形成后单晶片202冷却到上述室温。
该步骤708结束后，对凸起形成后单晶片202执行步骤8的动作。另外，为了对预热装置170作下一个接收凸起形成后单晶片202的准备，向辐射式加热器171开始通电，铝板173升温到上述凸起接合用温度T2。
另外，在上述实施例中，把上述形成后接合促进用温度T3设定为超过上述凸起接合用温度T2的温度，但如图31所示，也能够为与上述凸起接合用温度T2相同的温度。
通过执行上述的后加热动作，如上所述，能够提高凸起16和电极部分15之间的接合强度。另外，如在本实施例中所述，通过执行上述的预热动作和后加热动作，可得到两者的相乘效果。具体地，例如，在铝的厚度约为2000的电极部分15上，在凸起台直径大致形成为90μm的金凸起16的时候，在仅执行上述预热动作时的每一个凸起的剪切强度，平均约为680mN，其误差约为200mN。对此，进一步通过再执行后加热动作，每一个凸起的剪切强度能够提高到平均约800mN，其误差也能够降低到约140mN左右。
另外，特别是在单晶片上的各电极部分15上形成凸起16的时候，凸起形成数量多。由此，在初始阶段对于进行凸起接合的凸起16，剩下的凸起16至接合结束的时间，由于维持在凸起接合用温度T2，所以产生与上述后加热动作类似的作用。这样，也可以在于上述后加热动作中的上述形成后接合促进用控制中，特别是根据在单晶片形成的电路部分的数量，进而凸起形成数，决定形成后接合促进用温度T3以及上述该形成后接合促进用时间t3。
另外，在执行上述预热动作和后加热动作两方时，能够使上述预热动作中的上述形成前接合促进用控制和使上述后加热动作中的上述形成后接合促进用控制相关联地进行控制。这样的相关联控制，可以由控制装置180执行。作为上述相关联控制的一例，在将上述形成前接合促进用控制的上述形成前接合促进用时间t1设定得较长时，把将上述形成前接合促进用控制的上述形成后接合促进用时间t3与上述形成前接合促进用时间t1设定得比较短，相反，在缩短上述形成前接合促进用时间t1时，将上述形成后接合促进用时间t3设定得比上述形成前接合促进用时间t1长。这样，为了提高电极部分15和凸起16之间的接合状态，在上述形成前接合促进用控制和上述形成后接合促进用控制中，能够相互补充地控制。
在以上说明的后加热动作结束后，移向步骤8，执行以下的动作。对凸起形成后单晶片202实行固定的搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421，通过移动装置1423的驱动沿X方向向搬出装置132的上方移动。将移动后的状态表示在图6中。
在上述移动之后，搬出装置132的驱动部1324动作，如图40所示，固定部1323与凸起形成后单晶片202的背面202b接触，并且凸起形成后单晶片202从单晶片固定部1421的固定爪1417上以浮起约1mm左右的方式上升。在该上升后，固定部1323通过吸附动作固定住凸起形成后单晶片202。
固定部1323在固定住凸起形成后单晶片202后，如图41所示，单晶片固定部1421的第1固定部件1424和第2固定部件1425通过驱动部1422打开，解除对凸起形成后单晶片202的固定。
当上述固定解除后，如图42和图43所示，上述固定部1323下降并将凸起形成后单晶片202放置在固定台1321上。在该放置后，固定台1321在本实施例中通过吸附动作对凸起形成后单晶片202实行固定。
另外，在下面的步骤9中，对凸起形成后单晶片202实行固定的上述固定台1321，通过搬出装置用移动装置1322的动作向X方向移动，并将凸起形成后单晶片202向第2存放容器206侧输送。
另外，象在本实施例中作为处理对象的压电基板单晶片那样，根据半导体基板的种类而产生伴随该基板的温度变化的电荷，也有以该电荷为起因而产生热电破坏等的情况。因此，在向第2存放容器206的存放前，由于必须减少凸起形成后单晶片202的带电量，所以如图44所示，在从搬出侧装载移动装置142的单晶片固定部1421向搬出装置132作凸起形成后单晶片202的接收传递动作时，在凸起形成后单晶片202的至少背面202b侧，最好进而在表面侧202a侧的两面侧，设置离子发生装置190是理想的。在上述的接收传递时，由于在凸起形成后单晶片202的至少背面202b带负电荷、在表面202a带正电荷，为了中和各电荷，配置在背面202b侧的离子发生器190-1发生正离子，配置在表面202a侧的离子发生器190-2发生负离子。各离子发生器190-1、190-2被连接在控制装置180上进行动作控制。另外，图44是表示在把对凸起形成后单晶片202实行固定的单晶片固定部1421配置在搬出装置132的上方时，从离子发生器190-1、190-2将离子作用于凸起形成后单晶片202的状态，但如上所述在接收传递动作期间，即从图40到图43的各动作之间，向凸起形成后单晶片202作用离子。
这样通过设置离子发生器190，与不设置的时候相比，能够如以下那样更降低带电量。另外，下述的带电量值是一例。在不进行本实施例的上述的温度上升控制及温度下降控制、单晶片固定部1421被配置在搬出装置132的上方时，凸起形成后单晶片202的表面202a的带电量约为+18V，背面202b如上所述约为-1000V。通过在这样的凸起形成后单晶片202的表、背两面由离子发生器190用离子作用4分钟，能够使表面202a的带电量约为+22V，背面202b约为+22V。由此，进行在本实施例中的上述的温度上升控制及温度下降控制，进而通过由离子发生器190至少对上述背面202b作用离子，更能够降低背面202b的带电量。
另外，进一步为了使从离子发生器190-1、190-2发生的离子更高效率地至少作用于上述背面202b，如图44所示，也可以至少在背面202b侧设置用于使发生的离子向背面202b更高效率地移动的送风装置191。另外，送风装置191由控制装置180进行动作控制。
另外，如图44所示，也可以设置静电传感器251，至少对背面202b、最好进而对表面202a的两面的带电量由静电传感器251测定，同时根据所测定的带电量由控制装置180进行上述离子发生器190的离子发生量以及送风装置191的送风量的控制。
进而，也可以在从单晶片固定部1421向搬出装置132进行凸起形成后单晶片202的接收传递动作前的上述后加热动作中，为了更高效率地除电而由上述离子发生装置190进行离子作用。
而且，也可以在上述预热动作中由上述离子发生装置190进行离子作用。
并且，在下面的步骤10中，固定台1321将凸起形成后单晶片202向第2存放容器206中存放。
通过以上说明的工序，顺序地对各凸起形成前单晶片201形成凸起16，并分别向第2存放容器206中存放。
在上述的本实施例中，由预热动作执行形成前接合促进用温度控制、和由后加热动作执行形成后接合促进用温度控制两方，但最低限执行上述形成前接合促进用温度控制即可。通过执行该形成前接合促进用温度控制，对于以往的接合很难完全的凸起16和电极部分15，能够使在电极部分15的表面部分的金属结晶适当化，即，使金属粒子细微化并适当化，能够使接合状态完全。
在由本实施例的凸起形成装置101制造的凸起形成完成半导体基板中，最低限，由于由预热装置160执行上述形成前接合促进用温度控制，如上所述，在电极部分15上的金属结晶状态与以往相比得到改善，对于在以前凸起16的形成是不可能的、或者凸起形成即使可能也不能得到所希望的强度的半导体基板，能够进行凸起形成，并且使其接合强度能够提高到在凸起16的台座部分16a剪切的程度。从而，对凸起16和电极部分15有这样的接合强度的半导体芯片，进行倒装片安装的时候，可消除象以往发生的那样、在凸起16和电极部分15之间的接合界面部分凸起16从电极部分15分开的状况发生。由此使进行倒装片安装时的可靠性与以往比较也能够提高。
(第2实施例)下面，参照附图对本发明的第2实施例进行详细地说明。
作为本发明的第2实施例，对于凸起强度改善装置、由该强度改善装置执行的方法以及具有上述凸起强度改善装置的凸起形成装置，参照附图进行以下说明。另外，对于各图中的相同构成部分赋予相同的符号。
图47出示的是具有作为本第2实施例的一例的上述强度改善装置的上述凸起形成装置301。在该凸起形成装置301中，作为处理对象的半导体元件，是能够将形成在半导体单晶片上的各电子电路切分开得到的半导体芯片，在该半导体芯片的电极51上形成凸起52。然而上述半导体元件并不限定于上述半导体芯片，也可以是上述半导体单晶片，这时，是在半导体单晶片的电极51上构成形成凸起52的凸起形成装置。
上述凸起形成装置301，具有半导体芯片供给装置311、半导体芯片输送装置312、凸起形成部313、水准测量装置314、完成品存放装置315、接合台316和控制装置317。
上述半导体芯片供给装置311，是将上述半导体芯片供给上述半导体芯片输送装置312的装置，具有存放托盘部3111、托盘输送装置3112。上述存放托盘部3111，存放上述半导体芯片的托盘如图示那样可以层状地存放。托盘输送装置3112，是将上述存放托盘部3111沿图示的X方向在装入位置和取出位置之间输送的装置，在本第2实施例中，具有由驱动电动机3113对滚珠丝杠驱动而进行移动动作的送出机构。另外，上述装入位置，是于在托盘输送装置3112中可以装入存放托盘部3111的位置，上述取出位置是由上述半导体芯片输送装置312可以从存放托盘部3111取出所存放的半导体芯片的位置。另外，托盘输送装置3112连接控制装置317并进行动作控制。
上述半导体芯片输送装置312，是从上述半导体芯片供给装置311取出上述半导体芯片并放置在上述接合台316上、进而将后述的凸起形成完成半导体芯片61从上述接合台316通过后述的水准测量装置314输送到完成品存放装置315的装置，具有芯片输送机构3121和芯片调整机构3122。
上述芯片输送机构3121，如图48所示，具有进行向上述X方向的输送的X方向移动机构31211、进行向与上述X方向垂直的Y方向输送的Y方向移动机构31212和芯片固定部31213。
上述X方向移动机构31211，在本第2实施例中，具有由驱动电动机31214驱动滚珠丝杠而进行移动动作的送出机构，在该送出机构上安装上述Y方向移动机构31212。上述Y方向移动机构31212，具有由驱动电动机31215驱动的送出机构，在该送出机构上安装上述芯片固定部31213。该芯片固定部31213，在本第2实施例中由吸引装置31216的吸附动作固定上述半导体芯片。上述驱动电动机31214、上述Y方向移动机构31212、上述驱动电动机31215、和上述吸引装置31216由控制装置317进行动作控制。这样的芯片输送机构3121进行以下的动作。
即，驱动X方向移动机构31211和Y方向移动机构31212，使芯片固定部31213配置在上述取出位置，由芯片固定部31213从上述半导体芯片供给装置311取出并固定上述半导体芯片。在该固定后，再次驱动X方向移动机构31211和Y方向移动机构31212，将固定上述半导体芯片的芯片固定部31213移动到上述接合台316处，将上述半导体芯片放置到上述接合台316上。在上述半导体芯片的电极51上形成凸起52后，再次由芯片固定部31213固定凸起形成完成半导体芯片61，在该固定后，再次驱动X方向移动机构31211和Y方向移动机构31212，从上述接合台316向在上述水准测量装置314的水准测量台3141上放置凸起形成完成半导体芯片61。进而，由水准测量装置314对齐凸起高度后，由芯片固定部31213固定凸起形成完成半导体芯片61，在该固定后，再次驱动X方向移动机构31211和Y方向移动机构31212，从水准测量台3141上向完成品存放装置315输送。
上述芯片调整机构3122，是对放置在上述接合台316上的半导体芯片的位置进行调整的装置，具有将位置调整用部件31221，和将该位置调整用部件31221向X、Y方向移动的部件移动机构31222。
上述接合台316，是对调整了被放置位置的上述半导体芯片，通过在本第2实施例中的吸附而固定，同时加热到凸起形成温度的接合台，在该接合台316上连接上述吸附用的吸引装置3161和上述加热用的加热装置3162。另外，吸引装置3161和上述加热用的加热装置3162，连接在控制装置317上分别进行动作控制。
另外，在本第2实施例中，上述接合台316，如图49所示，具有可以放置2个半导体芯片60的空间，通过在该2个空间交替地放置半导体芯片60，能够达到提高生产节奏。另外，接合台316的大小，不限定于可放置2个半导体芯片60的大小，也可以是放置3个以上的大小，另外，如果不考虑提高生产节奏，也可以是载置1个半导体芯片60的大小。
进而，在本第2实施例中，上述加热装置3162，对于相当于在半导体芯片60的电极51上形成凸起52的凸起形成完成部件的凸起形成完成半导体芯片61，也可以进行由达到电极51和凸起52之间的接合强度的改善的接合强度改善条件的加热。有关由该接合强度改善条件的加热的详细情况在后面叙述。另外，在本第2实施例中，相当于在接合台316中进行根据上述接合强度改善条件的加热的加热处理部的接合强度改善用空间3163，是由网状图样表示的地方，但并不限定于该位置，例如能够设置在于图49中点划线所示的地方，进而如后述也能够设置于接合台316以外的构成部分。另外，接合强度改善用空间3163，在本第2实施例中，有可以放置2个凸起形成完成半导体芯片61的大小，但并不限定于此，也可以是能够放置3个以上或1个凸起形成完成半导体芯片61的大小。
上述凸起形成部313，是在固定于上述接合台316的半导体芯片60的电极51上形成凸起52的装置，具有凸起形成用头3131和X、Y工作台3132。另外，在本第2实施例中，由1台凸起形成部313进行凸起形成。上述凸起形成用头3131，如图50所示，具有伴随供给构成凸起52的金线使该金线前端部分熔融而成为凸起52的、形成被称为原始球的熔融球的金线供给部，和在向电极51上形成凸起时伴随把上述熔融球向上述电极51上按压并给予超声波振动的按压振动部31311，并安装在上述X、Y工作台3132上。X、Y工作台3132，具有使凸起形成用头3131向X方向移动的例如由电动机构成的第1驱动源31321，和使凸起形成用头3131向Y方向移动的例如由电动机构成的第2驱动源31322，通过由第1驱动源31321和第2驱动源31322的驱动使凸起形成用头3131向X、Y方向移动，在半导体芯片60的所希望的电极51上配置上述熔融球。
上述第1驱动源31321、第2驱动源31322和按压振动部31311与控制装置317连接，并如上所述，由控制装置317进行动作控制，以便在半导体芯片60的所希望的电极51上配置上述熔融球和在电极51上形成凸起52地。
上述水准测量装置314，是由上述凸起形成部313将在上述半导体芯片60的电极51上形成的凸起52的高度对齐的装置，如图51所示，具有水准测量台3141、冲压装置3142和凸起高度检查装置3143。上述水准测量台3141，载置凸起形成完成半导体芯片61并通过吸附而固定，同时例如通过具有由电动机构成的驱动源31412的移动机构31411可以在Y方向移动。上述冲压装置3142，具有与凸起形成完成半导体芯片61上形成的所有凸起52接触的按压板31421，通过沿固定于台314上的凸起形成完成半导体芯片61的厚度方向、移动上述按压板31421来按压各凸起52，对凸起形成完成半导体芯片61的例如从凸起形成面的凸起52的高度进行对齐。凸起高度检查装置3143，是检查由上述冲压装置3142处理的凸起52的高度的装置，例如安装在具有由电动机构成的驱动源31432的移动机构31431上并可向X方向移动。另外，上述驱动源31412、31432、冲压装置3142和凸起高度检查装置3143分别与控制装置317连接、进行动作控制。
上述完成品存放装置315，是存放上述凸起形成完成半导体芯片61的装置，与上述半导体芯片供给装置311相同，具有存放上述凸起形成完成半导体芯片61的存放托盘3151、输送该存放托盘3151的托盘输送装置。另外，完成品存放装置315由控制装置317进行动作控制。
在以上说明的凸起形成装置301中，作为特征的构成部分之一，进而，设置有包括上述的控制装置317的凸起强度改善装置。对该凸起强度改善装置在下面进行详细说明。
图52出示的是对于在由Si半导体基板构成的半导体芯片的、或Si半导体单晶片的铝的电极51上、形成由金构成的凸起52的凸起形成完成半导体芯片、以50℃和100℃分别加热时，在电极51与凸起52的接合面上的剪切力和凸起形成后经过的时间之间的关系。从该图52可知，凸起形成后，通过在适当的温度将凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片以适当的时间保温，能够增加上述剪切力，即，增加电极51与凸起52之间的接合强度。对于该现象可以这样考虑的，即，通过在适当的温度对凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片保温，在上述接合界面部分进行电极51的铝和凸起52的金的材料扩散，由此可增加上述接合强度。
另外，例如在半导体芯片的电极51上形成凸起52时，以前进行上述半导体芯片的加热，但由图52的结果可知，在凸起形成时的半导体芯片的加热温度，即使为比较低温的凸起形成时温度，凸起形成后，通过以超过上述凸起形成时温度的温度加热凸起形成完成半导体芯片，也能够提高上述接合强度。
而且从图52可以判断，如果在必要以上加热凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片，相反上述接合强度会恶化。这可以考虑是起因于电极51的铝热劣化的问题。
另外，图53出示的是在凸起形成时的上述半导体芯片或上述半导体单晶片的凸起形成时温度和上述剪切力之间的关系，从图53可以判断，为了提高上述剪切力以比较高的温度、即从图53判断时以约100～约250℃左右作冲撞是理想的。另外，参照图52如上所述，由于进行必要以上的加热会导致上述剪切力的恶化，所以存在例如如图54所示的加热温度和加热时间之间的关系。
因此，在凸起52形成后，作为为增加上述接合强度而达到接合强度的改善的接合强度改善条件，可以认为是以加热上述凸起形成完成半导体芯片或上述凸起形成完成半导体单晶片的温度和时间作为变量的条件。
另外，在图54中，例如对上述凸起形成完成半导体芯片，在以100℃加热时，作为一例用约3小时±α小时的加热时间是理想的，在以200℃加热时，作为一例用约1小时±β分钟的加热时间是理想的，在以300℃加热时，作为一例用约1分钟±γ秒的加热时间是理想的。在这里，作为上述α小时的一例为约1小时，作为上述β分钟的一例为约15分钟，作为上述γ秒的一例为约20秒。
如上所述，由于考虑到上述接合强度的增加，起因于促进电极51的材料和凸起52的材料之间的扩散，所以这样的接合强度改善条件，是至少在电极51的材质、电极51的大小、凸起52的材质、凸起52的大小、构成上述半导体芯片或上述半导体单晶片的半导体基板的材质和该半导体基板的大小中决定一个，理想的是，至少对于电极51的材质及大小、凸起52的材质及大小以及上述半导体芯片或上述半导体单晶片的半导体基板的材质和大小中的一组、或由这些各组的组合来决定。
作为上述接合强度改善条件的一例，是Si半导体基板的一边为6mm的正方形的半导体芯片，电极51，是由铝构成的一个大小为每边100μm的正方形、其厚是1μm，凸起52，由金构成的如图63所示的D尺寸为φ80μm，作为台座高的H尺寸为20μm。对于这样的半导体芯片，在凸起形成后，在200℃进行1小时的加热。其结果，上述剪切力在凸起形成时为500mN，在加热处理后提高到800mN。
在上述半导体芯片中，由于每一个芯片例如存在100个前后的电极51，并在它们后面依次形成凸起52，所以从在第1个形成凸起52以后至在所有电极51上形成凸起52要经过时间。如上所述，由于在凸起形成时半导体芯片或半导体单晶片被加热，并通过凸起形成后的加热可提高上述接合强度，所以例如在第1个形成的凸起52的接合强度和在最后形成的凸起52的接合强度会产生差异。由此，有在1个芯片内的各凸起52的接合强度不均匀的问题。该问题在半导体单晶片上的所有电极51上形成凸起52时进一步加大。
另外，在Si半导体基板的情况下，也可以对凸起形成时的温度和其后的加热温度都作比较粗的温度管理，但对于GaAs、LiTaO3以及LiNbO3那样的化合物半导体基板的情况和水晶基板的情况，以在Si基板时的温度进行凸起形成时，产生由翘曲等带来的基板损伤的可能性高。由此在凸起形成时，必须以上述损伤不发生的非损伤温度，具体地以比Si基板的情形还低的温度进行半导体芯片或半导体单晶片的加热，并且凸起形成后的加热温度也以比较低的温度进行。另外，在Si半导体基板的情况下，能够以超过凸起形成用的温度的温度进行凸起形成后的加热。因此，能够以超过上述非损伤温度的温度进行凸起形成后的加热。
在这里，如参照图52～图54说明的那样，利用以凸起形成后的加热温度和时间可以增加上述接合强度，在本第2实施例中，具有改善上述接合强度的不均匀性、与以往比较可提高半导体元件的质量的上述凸起强度改善装置。
该凸起强度改善装置，在本第2实施例的凸起形成装置301中，由上述控制装置317和设置在具有上述接合强度改善用空间3163的接合台316上的加热装置3162构成。控制装置317，使由上述接合强度改善条件的加热控制在上述加热装置中进行。如本第2实施例，通过在接合台316上设置加热装置3162和接合强度改善用空间3163，使加热装置3162在凸起形成时的加热用和凸起形成后的加热用两方能够兼用这点上是有利的。在本第2实施例中，加热装置3162由加热器和该加热器电力供给部构成。
然而，由于为了提高上述接合强度，也可以对加热凸起形成后的凸起形成完成半导体元件进行加热，所以加热装置3162和作为由该加热装置3162加热控制的部分的接合强度改善用空间3163，不限定于设置在上述接合台316的形态。例如如图55所示，把相当于上述水准测量装置314的水准测量台3141的水准测量装置414上的台4141、作为上述接合强度改善用空间3163，在上述台4141上具有上述加热装置3162，为了对齐凸起52的高度，对于放置在台4141上的一个或多个凸起形成完成半导体元件也能够进行根据上述接合强度改善条件的加热控制。通过采用这样的构成，由于能够与对齐凸起52的高度动作并行、进行根据上述接合强度改善条件的加热控制，所以能够实现提高生产节奏。
另外，如图56所示，在相当于上述完成品存放装置315的存放托盘3151的完成品存放装置415的存放托盘4151中具有上述加热装置3162，也能够构成对一个或多个凸起形成完成半导体元件进行根据上述接合强度改善条件的加热控制。更具体的说明是，作为上述加热装置3162，例如，在构成收放托盘4151的筐体侧面设置加热器，或在移动收放托盘3151的上述托盘输送装置上设置加热器，控制该加热器并对于在该收放托盘4151或收放托盘3151内收放的上述凸起形成完成半导体元件、进行根据上述接合强度改善条件的加热控制。这时，上述收放托盘4151的内部和收放托盘3151的内部相当于上述接合强度改善用空间3163。另外，这时，由于将上述凸起形成完成半导体元件收放在收放托盘4151之间能实现接合强度的改善，对生产节奏方面也有利。
另外，如图57所示，在凸起形成装置中新设置加热台480，在该加热台480上放置一个或多个凸起形成完成半导体元件，对于该凸起形成完成半导体元件也能够进行根据上述接合强度改善条件的加热控制。
下面，对上述控制装置317对于上述加热装置3162执行的上述接合强度改善条件的加热控制进行说明。
参照图52～图54，如上所述，上述接合强度改善条件，分别由各个电极51的材质和大小、凸起52的材质和大小以及构成上述半导体芯片或上述半导体单晶片的半导体基板的材质和大小，或这些组合来决定，以加热相当于凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片的温度和时间作为变量的条件。由此，在本第2实施例中的控制装置317的记忆部3171中，参照图52～图54预先装入根据上述接合强度改善条件控制上述加热温度和时间的接合强度改善用程序。另外，也可以预先不将该程序装入记忆部3171，可以从记录了上述接合强度改善用程序的CD-ROM等的记录媒体读出并装入，另外，也可以通过通讯线装入。
作为上述接合强度改善用程序的一例，例如在由Si半导体基板构成的半导体芯片或半导体单晶片的时候，把在上述接合台316上形成凸起52时的半导体芯片或半导体单晶片的加热温度设为约200℃，在凸起形成后，把载置在上述接合强度改善用空间3163上的凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片的接合强度改善用温度设为约250℃、加热时间设为30分钟。如上所述半导体基板的材质为Si时，对凸起形成温度、及接合强度改善用温度能够比较粗地控制，上述接合强度改善用温度与凸起形成温度比较，或高、或低、或是同样温度均可。
另外，由于由上述的化合物半导体基板构成的半导体芯片或半导体单晶片，在是容易受物理损伤的半导体芯片或半导体单晶片的时候，如果把凸起形成时温度设为约250℃以上、则有产生破损等的损伤的可能，所以凸起形成时温度以及接合强度改善用温度都比由Si半导体基板构成时低，作为上述非损伤温度。由此，根据接合强度改善用温度的加热时间，比为Si半导体基板时长。作为具体例，在凸起形成时的凸起形成用温度为150℃，在凸起形成后的接合强度改善用温度为200℃，根据接合强度改善用温度的加热时间是1小时。
另外，上述控制装置317也能够进行下面的动作控制。
如上所述，在上述接合强度改善用空间3163中，配置多个上述凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片，另外如上所述，经过凸起形成后的加热时间来提高上述接合强度。为此，例如以上述加热台480为例参照图58进行说明，但将在加热台480的接合强度改善用空间3163预先划分多个，在每个划区设置加热装置3162。在如图58所示的例中，将接合强度改善用空间3163分割为5个划区4801-1～4801-5，并把各个的划区4801-1～4801-5作为加热处理部而分别进行加热控制，这样，在每个划区4801-1～4801-5上配置加热装置3162-1～3162-5，同时进行对每各划区4801-1～4801-5的温度控制，例如设置热电偶的温度测定传感器4802-1～4802-5。加热装置3162-1～3162-5和温度测定传感器4802-1～4802-5，与控制装置317连接。
在这样的构成中，控制装置317，在每个划区4801-1～4801-5上，对上述凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片的载置后经过时间和加热温度，以上述接合强度改善条件进行控制，以便在载置于各个划区4801-1～4801-5的凸起形成完成半导体芯片或凸起形成完成半导体单晶片的上述接合强度为适当值以上。
另外，如图59所示，对于在各个半导体芯片60切开前的半导体单晶片70，在构成各半导体芯片60的电路部分，从第1个电路部分71-1到最后的电路部分71-n，按箭头所示的顺序，在所有的电路部分71的电极51上，由1台凸起形成部313形成凸起52时，上述控制装置317，特别是进行下一个动作控制是理想的。
即，特别是半导体单晶片70的情况，在上述电路部分71-1上形成凸起52后，由于直到在上述电路部分71-n形成凸起52结束为止需要比较长的时间，所以凸起形成后的加热时间因各电路部分71而不同。当对在该半导体单晶片70上形成凸起52后的凸起形成后半导体芯片和凸起形成后半导体单晶片进行加热时，虽然在上述的说明中已叙述，上述接合强度的变化，具体地例如在图52中所示那样，概念地如图60所示的接合强度曲线390那样，在凸起形成后，随着到某一时间所经过的加热时间同时增加，但超过峰值时则下降。即，在进行需要以上的凸起形成后的加热时，上述接合强度变坏。因此，在初期对于进行凸起形成的电路部分71的凸起形成后的加热，为短时间和不需要，对于在后期的进行凸起形成的电路部分71，与上述初期的比较，能够进行长时间加热。这样，由于凸起52的上述接合强度，在各个电路部分71不同，所以为了在半导体单晶片70的所有电路部分71提高凸起52的接合强度，并且尽量均匀化，就必须由控制装置317实行以下说明的加热控制。
即，如图61所示，控制装置317，在步骤(图内以“S”表示)801中，测量并记忆在半导体单晶片70上最初开始形成凸起52时的开始时刻TS和在所有的电极51上结束形成凸起52时的结束时刻TE。在下面的步骤802中，由对应于上述半导体芯片输送装置312的单晶片用的输送装置，从接合台316例如在上述加热台480的接合强度改善用空间3163中放置凸起形成完成半导体单晶片70。
下面，在步骤803中控制装置317，根据从上述结束时刻TE减去上述开始时刻TS的时间的所有凸起形成时间(TE-TS)，求出上述接合强度改善条件，并以求出的接合强度改善条件进行上述加热装置3162的加热控制。即，由上述接合强度曲线390所示那样，预先判断上述接合强度的变化，进而判断通过凸起形成后的加热得到的最大接合强度值P2，另外，在设定通过凸起形成后的加热得到的最低的接合强度值的最低接合强度值P1时，在步骤803中，首先，控制装置317，求出从上述接合强度曲线390通过上述最低接合强度值P1的时刻的T4和时刻T1求出的时间，即由在凸起形成后的加热得到上述接合强度的改善的加热适当时间T。下面，控制装置317，对在所有的凸起形成所需要的实际时间的上述所有凸起形成时间(TE-TS)，判断是否超过上述加热适当时间T。
当上述加热适当时间T超过上述所有凸起形成时间(TE-TS)时，换句话说，对于进行在凸起形成后实行最长加热的第一个凸起形成的上述电路部分71-1，即使继续加热，也不会开始上述接合强度的劣化，而是可靠地提高上述接合强度，这时执行步骤804和步骤805。在步骤804中，控制装置317求出能够得到上述接合强度的目标值P0的上述接合条件强度改善条件。具体的是，根据上述接合强度曲线390求出可得到上述目标值P0以上的接合强度的时间TB，并求出对应于该时间TB的第1加热时间T0B。并且在步骤805中，控制装置317，以上述接合强度改善条件，具体地进行以上述第1加热时间T0B进行上述加热装置3163的加热控制的上述凸起形成完成半导体单晶片70的凸起形成后加热。这时的加热温度，如上所述，根据半导体基板的材质、电极51的材质和尺寸以及凸起52的材质和尺寸等，由控制装置317决定。
另外，在步骤803中，当上述加热适当时间T为上述所有凸起形成时间(TE-TS)以下时，换句话说，对于进行实行凸起形成后最长加热的第一个凸起形成的上述电路部分71-1，如果继续实行加热，则在上述接合强度为不到上述最低接合强度值P1时，执行步骤806和步骤807。在步骤806中，控制装置317求出从相当于上述接合强度改善条件的、上述所有凸起形成时间(TE-TS)减去上述加热适当时间T的时间TA，并求出对应于该时间TA的第2加热时间T0A。然后在步骤807中，控制装置317，进行以上述接合强度改善条件、具体地以上述第2加热时间T0A进行的上述加热装置3162的加热控制的上述凸起形成完成半导体单晶片70的凸起形成后加热。这时的加热温度，如上所述，根据半导体基板的材质、电极51的材质和尺寸以及凸起52的材质和尺寸等，通过控制装置317决定。
下面，在步骤808中，由单晶片用的上述输送装置，从在上述加热台480的接合强度改善用空间3163、将凸起形成完成半导体单晶片72向下一个工序的水准测量装置314的台上输送。
在上述的说明中，根据上述所有凸起形成时间(TE-TS)求出了上述接合强度改善条件，但即使不根据所有的凸起52的形成时间，而根据大致所有的凸起52的形成时间也可以求出上述接合强度改善条件。在这里，作为大致所有的凸起52，相当于所有的凸起的约8成以上的凸起52。
另外，在上述说明中，对作为处理对象的半导体元件，以半导体单晶片作为例子，但即使对上述半导体芯片也可应用根据上述所有凸起形成时间(TE-TS)求出上述接合强度改善条件的上述控制方法。
另外，上述步骤801～步骤808的控制动作，是将整个形成完成半导体单晶片72作同样地加热时的动作，但按照参照图58说明的加热控制方法，也能加热凸起形成完成半导体单晶片72。
例如如图62所示，在划区4801-1中，最初配置包括形成了凸起52的电路部分71-1的第1组电路部分71，在下一个划区4801-2中，配置比上述第1组在时间上迟形成的凸起52的第2组电路部分71，在下一个划区4801-3中，配置比上述第2组在时间上迟形成凸起52的第3组电路部分71，在下一个划区4801-4中，配置比上述第3组在时间上迟形成凸起52的第4组电路部分71，在下一个划区4801-5中，最后配置包括形成了凸起52的电路部分71-n的第5组电路部分71。
因此，通过控制装置317的控制，在凸起形成完成半导体单晶片72中，对于由于其他电路部分71的凸起形成的加热的、凸起形成后的加热时间比较长的、配置有上述第1组电路部分71的划区4801-1中所设置的加热装置3162-1不进行加热，或者进行比较短时间的加热，或者能够进行加热温度与其他划区4801相比更低的加热。以下，对于划区4801-2～划区4801-5的加热装置3162-2～加热装置3162-5，控制装置317能够进行对应于凸起形成后经过的时间的温度管理。具体地是，对于划区4801-2～划区4801-5的加热装置3162-2～加热装置3162-5，能够依次较高地设定加热温度，或较长地设定加热时间，或较高地设定加热温度并较长地设定加热时间。
这样在凸起形成完成半导体单晶片72中，即使将根据凸起形成后经过时间划分的各区域、分别独立进行加热控制，也能在凸起形成完成半导体单晶片72中的所有电路部分71提高凸起52的接合强度并使其均匀化。
对在以上那样构成的凸起形成装置301中，直至半导体元件被搬入存放到凸起形成完成品存放装置315的动作进行说明。另外，上述动作由控制装置3 17控制。而且，上述半导体元件是以上述半导体芯片为例。
从半导体芯片供给装置311的存放托盘部3111，通过在半导体芯片输送装置312上具有的芯片固定部31213固定半导体芯片60，该芯片固定部31213由设置在半导体芯片输送装置312上的X方向移动机构31211和Y方向移动机构31212移动，把半导体芯片60放置在接合台316上。
放置在接合台316上的半导体芯片60，一边被加热到凸起形成用温度，一边由凸起形成部313对于半导体芯片60的各电极51形成凸起52。
形成凸起52的凸起形成完成半导体芯片61，由上述芯片固定部31213配置在设置于该接合台316上的接合强度改善用空间3163上，如上所述，以由控制装置317的接合强度改善条件进行凸起形成后的加热。
该凸起形成后的加热结束后，凸起形成完成半导体芯片61，再次由芯片固定部31213固定，被放置在水准测量装置314的水准测量台3141上，对所载置的凸起形成完成半导体芯片61由水准测量装置314实行凸起高度均匀化。
凸起高度被实行了均匀化的凸起形成完成半导体芯片61，再次由芯片固定部31213固定、被输送并存放在完成品存放装置315的存放托盘3151中。
另外，如上所示在本第2实施例中，由于在接合台316和接合强度改善用空间3163上可以放置多个凸起形成完成半导体芯片61，所以在接合台316上进行凸起形成时，能够将凸起形成完成半导体芯片61向接合强度改善用空间3163输送，或在根据接合强度改善条件开始加热之前，或者大致同时地，将已经根据接合强度改善条件进行加热的凸起形成完成半导体芯片61向水准测量装置314输送。通过该动作，能够实现生产节奏的改善。
上述第2实施例，采用了在凸起形成装置301上具有上述凸起强度改善装置的例。然而并不限定于此，也可以把具有上述控制装置317和上述加热装置3162的、例如具有上述接合台316的凸起强度改善装置个别独立地设置。另外，在这样构成时，可以向上述独立的凸起强度改善装置中，搬入已经形成凸起52的凸起形成完成半导体芯片61或凸起形成完成半导体单晶片72。
在包括有说明书，权利要求书、附图、说明书摘要的2000年7月4日提出申请的日本特许出愿第2000-202700号、和2000年5月23日提出申请的日本特许出愿第2000-151287号中公开的内容全部作为参考在这里被全部收入进来。
本发明，参照附图就理想的实施例作了充分的记述，但对于熟悉该技术的人对于作种种变形及修正是明了的。那样的变形及修正，在不脱离本发明的范围之内，应该理解到都含在其中。
权利要求
1.一种凸起形成装置，具有对当在半导体基板(201)上的电极部分(15)上形成凸起(16)时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板、向上述电极部分形成上述凸起的凸起形成头(120)；包括在向上述电极部分上的凸起形成前、对于上述半导体基板实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制的预热装置(160)。
2.按照权利要求1所述的凸起形成装置，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度(TB)以下的形成前接合促进用温度(T1)、加热上述半导体基板。
3.按照权利要求2所述的凸起形成装置，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而以形成前接合促进用时间(t1)、把上述半导体基板维持在上述形成前接合促进用温度，并在经过上述形成前接合促进用时间后，设定在上述凸起接合温度。
4.按照权利要求3所述的凸起形成装置，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而，根据上述电极部分和上述凸起的材质，设定上述形成前接合促进用温度和上述形成前接合促进用时间。
5.按照权利要求3所述的凸起形成装置，上述预热装置的上述形成前接合促进用温度控制，进而根据上述电极部分的厚度(15a)和上述凸起的台座部分(16a)的直径，设定上述形成前接合促进用温度和上述形成前接合促进用时间。
6.按照权利要求2所述的凸起形成装置，上述形成前接合促进用温度，是在上述凸起接合用温度上增加30～60℃的温度。
7.按照权利要求6所述的凸起形成装置，上述形成前接合促进用时间是10分钟～30分钟。
8.按照权利要求1所述的凸起形成装置，还包括在向上述电极部分的上述凸起形成后，对上述半导体基板执行促进凸起形成后的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成后接合促进用温度控制的后加热装置(170)。
9.按照权利要求8所述的凸起形成装置，上述后加热装置的上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度(T3)、加热上述半导体基板。
10.按照权利要求9所述的凸起形成装置，上述后加热装置的上述形成后接合促进用温度控制，进而以形成后接合促进用时间(t3)、把上述半导体基板维持在上述形成后接合促进用温度，并在经过上述形成后接合促进用时间后进行降温。
11.按照权利要求8所述的凸起形成装置，还具有使由上述预热装置对上述形成前接合促进用温度控制和由上述后加热装置对形成后接合促进用温度控制相互关联，控制上述预热装置和上述后加热装置的控制装置(180)。
12.一种凸起形成方法，对当在半导体基板(201)上的电极部分(15)上形成凸起(16)时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板，向上述电极部分形成上述凸起；在向上述电极部分的凸起形成前，对上述半导体基板实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制。
13.按照权利要求12所述的凸起形成方法，上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度(TB)以下的形成前接合促进用温度(T1)、加热上述半导体基板，进而，以形成前接合促进用时间(t1)、把上述半导体基板维持在上述形成前接合促进用温度，并在经过上述形成前接合促进用时间后，设定在上述凸起接合温度。
14.按照权利要求12所述的凸起形成方法，进而，在向上述电极部分的上述凸起形成后，对上述半导体基板实行促进凸起形成后的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成后接合促进用温度控制。
15.按照权利要求14所述的凸起形成方法，上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度(T3)、加热上述半导体基板，进而，以形成后接合促进用时间(t3)、把上述半导体基板维持在上述形成后接合促进用温度，并在经过上述形成后接合促进用时间后进行降温。
16.按照权利要求14所述的凸起形成方法，对上述形成前接合促进用温度控制和上述形成后接合促进用温度控制相互关联地进行控制。
17.一种计算机可读取的记录媒体，记录有执行对于当在半导体基板(201)上的电极部分(15)上形成凸起(16)时、为凸起接合用温度(T2)的半导体基板、向上述电极部分形成上述凸起的凸起形成方法的程序；记录有对向上述电极部分的凸起形成前的上述半导体基板、实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制的处理。
18.按照权利要求17所述的计算机可读取的记录媒体，上述形成前接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度(TB)以下的形成前接合促进用温度(T1)、加热上述半导体基板，进而，以形成前接合促进用时间(t1)、把上述半导体基板维持在上述形成前接合促进用温度，并在经过上述形成前接合促进用时间后，设定在上述凸起接合温度。
19.按照权利要求17所述的计算机可读取的记录媒体，进而，记录有在向上述电极部分的上述凸起形成后，对上述半导体基板实行促进凸起形成后的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成后接合促进用温度控制的处理。
20.按照权利要求19所述的计算机可读取的记录媒体，上述形成后接合促进用温度控制，是在上述凸起接合用温度以上至上述半导体基板的损伤防止温度以下的形成后接合促进用温度(T3)、加热上述半导体基板，进而，以形成后接合促进用时间(t3)、把上述半导体基板维持在上述形成后接合促进用温度，并在经过上述形成后接合促进用时间后进行降温。
21.按照权利要求19所述的计算机可读取的记录媒体，进而记录有使上述形成前接合促进用温度控制和上述形成后接合促进用温度控制相互关联地控制的处理。
22.一种半导体基板，是用权利要求1所述的凸起形成装置进行凸起形成的半导体基板。
23.一种半导体基板，对于在电极部分(15)上形成的凸起(16)和上述电极部分之间的接合强度，上述凸起具有在该凸起的台座部分(16a)断裂的强度。
24.一种半导体基板，在电极部分(15)上形成的凸起(16)的台座部分(16a)的直径为大约90μm的上述凸起，其每个凸起可承受大约680～800mN的断裂力。
25.一种凸起强度改善装置，具有对在半导体元件(60、70)的电极(51)上形成凸起(52)的凸起形成完成元件(61、72)、比较凸起形成时的上述电极和上述凸起之间的接合强度，以可达到该接合强度改善的接合强度改善条件、进行加热的加热装置(3162)，和对上述加热装置进行根据上述接合强度改善条件的加热控制的控制装置(317)。
26.按照权利要求25所述的凸起强度改善装置，上述接合强度改善条件，是以为得到所希望的上述接合强度的加热时间和该加热温度为变量的条件，上述控制装置，具有对于上述半导体元件的材质、上述半导体元件的大小、上述电极的材质、上述电极的大小、上述凸起的材质和上述凸起的大小的至少一个、由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息、构成的上述接合强度改善条件，并根据该接合强度改善条件进行上述加热装置的加热控制。
27.按照权利要求26所述的凸起强度改善装置，上述控制装置所具有的上述接合强度改善条件，是对于上述半导体元件的材质和大小、上述电极的材质和大小以及上述凸起的材质和大小的至少一组、或对于各组的组合，为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息。
28.按照权利要求25所述的凸起强度改善装置，上述半导体元件，是从半导体单晶片切分开的芯片元件。
29.按照权利要求28所述的凸起强度改善装置，上述加热装置，具有分别载置至少一个上述芯片元件的多个加热处理部(4801)。
30.按照权利要求29所述的凸起强度改善装置，上述控制装置，分别独立于上述加热处理部，并根据各加热处理部所具有的各个上述芯片元件的凸起形成后经过时间进行温度管理。
31.按照权利要求25所述的凸起强度改善装置，把上述加热装置设置于，在上述半导体元件上形成凸起的接合台(316)、或者用于把在上述凸起形成完成元件上的凸起高度对齐的凸起水准测量台(314)、或者收放上述凸起形成完成元件的凸起形成完成元件收放部(315)中的任意一处。
32.按照权利要求25所述的凸起强度改善装置，在上述半导体元件为半导体单晶片时，上述控制装置，根据在上述半导体单晶片上形成大致所有的凸起所需要的凸起形成时间(TE-TS)，求出上述接合强度改善条件，并由所求出的接合强度改善条件进行上述加热装置的加热控制。
33.按照权利要求32所述的凸起强度改善装置，在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、超过上述凸起形成时间时，上述接合强度改善条件，是根据所获得的上述接合强度的目标值(P0)的第1加热时间(TB)的对上述半导体单晶片的加热。
34.按照权利要求32所述的凸起强度改善装置，在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、在上述凸起形成时间以下时，上述接合强度改善条件，是根据从上述凸起形成时间减去上述加热适当时间的第2加热时间(TA)的对上述半导体单晶片的加热。
35.按照权利要求32所述的凸起强度改善装置，上述加热装置，具有载置上述半导体单晶片、并对应于在上述半导体单晶片的凸起形成顺序的多个加热处理部(4801)，上述控制装置，分别独立于上述加热处理部，并根据对应于各加热处理部的上述半导体单晶片的凸起形成后经过时间进行温度管理。
36.一种凸起形成装置，具有权利要求25所述的凸起强度改善装置(317、3162)，和载置并加热半导体元件(60、70)、在上述半导体元件的电极(51)上形成凸起(52)的凸起形成部(313)。
37.按照权利要求36所述的凸起形成装置，在上述凸起强度改善装置上所具有的控制装置(317)，进而在上述凸起形成部的凸起形成时、以对上述半导体元件不带来损伤的非损伤温度进行上述凸起形成部的温度控制，在凸起形成后，对上述加热装置，根据以超过上述非损伤温度的温度的接合强度改善条件进行加热控制。
38.一种凸起强度改善方法，搬入在半导体元件(60、70)的电极(51)上形成凸起(52)的凸起形成完成元件(61、72)，对上述凸起形成完成元件，比较凸起形成时的上述电极和上述凸起之间的接合强度，根据达到该接合强度的改善的接合强度改善条件而进行加热控制。
39.按照权利要求38所述的凸起强度改善方法，上述接合强度改善条件，是以为得到所希望的上述接合强度的加热时间和该加热温度为变量的条件，是对于上述半导体元件的材质、上述半导体元件的大小、上述电极的材质、上述电极的大小、上述凸起的材质和上述凸起的大小的至少一个，由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息而构成的条件，并根据该关联信息进行上述加热控制。
40.按照权利要求39所述的凸起强度改善方法，上述接合强度改善条件，是对于上述半导体元件的材质和大小、上述电极的材质和大小以及上述凸起的材质和大小的至少一组、或对于各组的组合，由为达到上述所希望的接合强度的加热温度和该加热时间之间的关联信息构成的条件，并根据该关联信息进行上述加热控制。
41.按照权利要求38所述的凸起强度改善方法，在上述凸起形成完成元件的搬入之前，在上述半导体元件的上述电极上形成上述凸起，在该凸起形成时，以对上述半导体元件不带来损伤的非损伤温度、对形成上述凸起的凸起形成部进行温度控制，在上述凸起形成后，根据以超过上述非损伤温度的温度的上述接合强度改善条件进行加热控制。
42.按照权利要求38所述的凸起强度改善方法，根据大致所有的凸起形成所需要的凸起形成时间(TE-TS)，求出上述接合强度改善条件，并由求出的接合强度改善条件进行上述加热控制。
43.按照权利要求42所述的凸起强度改善方法，在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、超过上述凸起形成时间时，上述接合强度改善条件，是根据所获得的上述接合强度的目标值(P0)的第1加热时间(TB)的加热。
44.按照权利要求42所述的凸起强度改善方法，在通过上述加热可获得上述接合强度的改善的加热适当时间(T)、为上述凸起形成时间以下时，上述接合强度改善条件，是根据从上述凸起形成时间减去上述加热适当时间的第2加热时间(YA)的加热。
全文摘要
一种凸起形成装置和方法，具有预热装置(160)，对于在向上述电极部分(15)的形成凸起(16)前的半导体基板(201)，实行促进在凸起形成时的上述电极部分和上述凸起之间接合的形成前接合促进用温度控制。为此，在凸起形成前，上述电极部分的金属粒子能够变化为适当的状态，在现象上，与以往相比，能够达到电极部分和凸起之间的接合状态的改善。而且，本发明也能够在凸起形成后，通过控制装置(317)的加热控制，由接合台(316)对凸起形成完成半导体元件、以接合强度改善条件进行加热。
文档编号B23K20/00GK1440568SQ01812387
公开日2003年9月3日 申请日期2001年6月29日 优先权日2000年7月4日
发明者成田正力, 吉田幸一, 池谷雅彦, 前贵晴, 金山真司, 今西诚, 东和司, 福本健治, 和田浩 申请人:松下电器产业株式会社