(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板矩形状のワークを被実装部材の被接着面に接着する接着装置において、
下面に開口した吸着孔を介して前記ワークを上面側から吸着保持し、ワークの一辺を被接着面に接触させる吸着体と、この吸着体の動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記一辺と対向する辺に向かって、被接着面に対して吸着体を平行移動させながら、ワークの被接着面への接触面積を拡大しつつ、ワークを被接着面に接着させる制御を行うことを特徴とする接着装置。
【請求項２】
前記吸着体の下面を平面状として、前記吸着体の下面を、水平状に配置された前記被接触面に対して傾斜させ、吸着体の下端部を介してワークの一辺を前記被接着面に接触させることを特徴とする請求項１の接着装置。
【請求項３】
前記吸着体の下面の一部に、下方に膨出する膨出部を設け、この膨出部を介してワークの一辺を前記被接着面に接触させることを特徴とする請求項１の接着装置。
【請求項４】
前記吸着体の下面を水平状に維持するとともに、被接着面を吸着体に対して傾斜させてワークの一辺を前記被接着面に接触させることを特徴とする請求項１の接着装置。
【請求項５】
前記ワークを接着フィルムとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項の接着装置。
【請求項６】
前記ワークを、接着フィルムが貼り付けられたチップとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項の接着装置。
【請求項７】
半導体製造装置に使用することを特徴とする前記請求項１〜請求項６のいずれか１項のフィルム接着装置。
【請求項８】
平板矩形状のワークを被実装部材の被接着面に接着する接着方法において、
下面に開口した吸着孔を介して前記ワークを上面側から吸着体にて吸着保持し、ワークの一辺を被接着面に接触させ、
前記一辺と対向する辺に向かって、被接着面に対して吸着体を平行移動させながら、ワークの被接着面への接触面積を拡大しつつ、ワークを被接着面に接着させることを特徴とする接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着装置及び接着方法に関し、特に、半導体装置の製造工程において、コレットにより搬送される接着フィルムや接着フィルムを有するチップを被実装部材上に実装するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一つとして、半導体チップ（以下、チップという）をリードフレームあるいは基板の被実装部材上に移載して固定するダイボンディング工程がある。チップの被実装部材上への固定には、例えば、被実装部材上にペースト状の接着剤を吐出し、その上にチップを移載して加熱硬化する接合法がある。しかしながら、このように接着剤を吐出する方法は、接着剤の量の制御が困難であるという問題点がある。すなわち、接着剤が多すぎると、接着剤がチップ周囲にはみ出すなどの障害が発生し、少なすぎると、チップの接着力が十分ではないという障害が発生する。そこで、ペースト状の接着剤を塗布する代わりに、フィルム状の接着剤を介してチップを被実装部材上にボンディングする方法が採用されている。
【０００３】
フィルム状の接着剤を介してチップを被実装部材上に接着する方法の一例として、図６に示すように、コレット１０１にてピックアップポジションの接着フィルムＦを吸着孔１０４を介して吸着し、吸着状態を維持した状態で、ボンディングポジションのステージ１０３に載置された被実装部材１０２上に搬送する。このとき、ボンディングポジション上の被実装部材１０２は予め高温加熱されている。そして、吸着状態を解除して、接着フィルムＦを、加熱された被実装部材上に押しつけるようにして被実装部材上に載置する。その後、接着フィルムＦ上にチップをボンディングする。
【０００４】
接着フィルムＦを吸着する場合、図６に示すように、接着フィルムＦのうち、吸着孔１０４に吸着された吸着孔対応部において、接着フィルムＦが吸着孔側に反って、湾曲部１０５が形成される。これにより、湾曲部１０５を有する状態で、矢印に示すようにコレット１０１を下降させて接着フィルムＦを被実装部材１０２に接着すると、この湾曲部１０５にて接着フィルムＦと被実装部材１０２との間に微小空隙Ｓが形成され、この微小空隙Ｓにて空気層（ボイド）が形成される。なお、図６における仮想線は、コレット１０１の下面が、接着フィルムＦを介して被実装部材上に当接している状態を示す。
【０００５】
また、接着フィルムが貼り付けられたチップを被実装部材上にボンディングする方法もある。すなわち、コレットにてピックアップポジションのチップを反接着フィルム側から吸着し、吸着状態を維持した状態で、ボンディングポジションのステージに載置された被実装部材上に搬送する。そして吸着状態を解除して、チップの接着フィルム側を、加熱された被実装部材上に押しつけるようにしてチップを被実装部材上に載置する。この場合でも（特にチップが極薄である場合）、接着フィルムと被実装部材との間に微小空隙が形成され、この微小空隙にて空気層（ボイド）が形成される。
【０００６】
ダイボンディング工程の後は、ワイヤボンディング工程、モールド工程等の高温処理工程とを備えているため、被実装部材１０２と接着フィルムＦとは高温雰囲気に曝されることとなる。このため、微小空隙Ｓに存在するボイドが急激に熱膨張して破裂し、チップ破損に至る場合がある。
【０００７】
そこで、ボイドの発生を防止する方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１のものは、コレットの下面を、下方に向かって凸状の曲率を有する球面状としている。すなわち、コレットの下面中央部が最も肉厚となり、外周に向かって肉薄となるようにしている。これにより、接着フィルムをボンディングする際には、接着フィルムの中央部が被実装部材に当接し、コレットを下方に押圧して弾性変形して、中央部から外周に向かって徐々に当接範囲が広がり、最終的にはコレットの下面全面と被実装部材とが被実装部材を介して当接する。このようにして、接着フィルムの中央から外周へ向かって空気層を抜くことによって、ボイドの低減を図っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５９７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、コレットの弾性力を利用して、コレットの下面全面と被実装部材とを接着フィルムを介して当接させるものである。このため、接着フィルム全体に安定した押圧力を付与する必要がある。しかしながら、コレットの下面が球面状であるので、コレットの外周側においては、安定した押圧力を付与できないおそれがある。すなわち、コレットの材質、寸法を管理しなければ、コレットの外周側に安定した押圧力を付与することができない。
【００１０】
また、特許文献１のものにおいて、コレットにて押圧力を付与する場合には、吸着を解除していた。そのため、接着フィルムの外周が垂下して、接着動作時において、その外周側がうまく接着しないおそれがあった。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みて、接着フィルムと被実装部材との間のボイドの発生を防止することができる接着装置及び接着方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の接着装置は、平板矩形状のワークを被実装部材の被接着面に接着する接着装置において、下面に開口した吸着孔を介して前記ワークを上面側から吸着保持し、ワークの一辺を被接着面に接触させる吸着体と、この吸着体の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記一辺と対向する辺に向かって、被接着面に対して吸着体を平行移動させながら、ワークの被接着面への接触面積を拡大しつつ、ワークを被接着面に接着させる制御を行うものである。
【００１３】
本発明の接着装置によれば、平板矩形状のワークの一辺を被接着面の一部に接触させることで、ワークと被接着面とが面接触することなく線接触する。この状態で、前記一辺と対向する辺に向かって、被接着面に対して吸着体を平行移動させることになる。これによって、ワークは、吸着体で押されつつ被接着面に接着させることができる。この場合、ワークを被接着面に接着させる際には、吸着孔がワークを介して被接着面に対応した状態とはならない。すなわち、接着状態で吸着孔を介したワークの引離力が作用せず、ワークの接着面の全面が、被接着面に対して密着する。
【００１４】
前記吸着体の下面を平面状として、前記吸着体の下面を、水平状に配置された前記被接触面に対して傾斜させ、吸着体の下端部を介してワークの一辺を前記被接着面に接触させることができる。また、前記吸着体の下面の一部に、下方に膨出する膨出部を設け、この膨出部を介してワークの一辺を前記被接着面に接触させることもできる。さらには、前記吸着体の下面を水平状に維持するとともに、被接着面を吸着体に対して傾斜させてワークの一辺を前記被接着面に接触させることもできる。
【００１５】
前記ワークを接着フィルムとしたり、接着フィルムが貼り付けられたチップとしたりできる。
【００１６】
前記本発明の接着装置を、半導体製造装置に使用することができる。
【００１７】
本発明の接着方法は、平板矩形状のワークを被実装部材の被接着面に接着する接着方法において、下面に開口した吸着孔を介して前記ワークを上面側から吸着体にて吸着保持し、ワークの一辺を被接着面に接触させ、前記一辺と対向する辺に向かって、被接着面に対して吸着体を平行移動させながら、ワークの被接着面への接触面積を拡大しつつ、ワークを被接着面に接着させるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の接着装置及び接着方法では、ワークは、その一辺から吸着体で押されつつ被接着面に接着させることができるため、ワークの接着面の全面が、被接着面に対して密着し、接着後に吸着孔を有することによるボイド発生を防止することができる。これにより、ボイド発生に起因する接着不良の発生を低減できる。
【００１９】
吸着体の下面を水平状に配置された前記被接触面に対して傾斜させると、効果的に、ワークの一辺を被接着面に接触させることができ、安定した接着を行なうことができる。また、既存の吸着体を用いることができて、コスト低減を図ることができる。
【００２０】
吸着体の下面の一部に、下方に膨出する膨出部を設けたものでは、既存の吸着体において、一部、例えばヘッド部のみを変更するだけでよい。このため、装置の大掛かりな改造を必要とせず、コスト低減を図ることができる。
【００２１】
被接着面を吸着体に対して傾斜させるものでは、吸着体は被接触面の傾斜方向と同一の方向に移動させることになるため、水平方向の移動距離が短くなって、装置の省スペース化を図ることができる。
【００２２】
吸着によりボイドが発生しやすい接着フィルムや、接着フィルムを備えたチップを接着する場合であっても、効果的にボイドの発生を防止できる。
【００２３】
本発明の接着装置を半導体製造装置に使用すると、ワークの被実装部材へのボンディング時に、ワークと被実装部材との間のボイドの発生を防止することができて、このボイドに起因するチップの割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す接着装置の要部正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す接着装置の制御機構を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す接着装置にて接着フィルムを被接着面に接着する接着方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す接着装置にて接着フィルムを被接着面に接着する接着方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す接着装置にて接着フィルムを被接着面に接着する接着方法を示す説明図である。
【図６】従来の接着装置の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２６】
この接着装置は、半導体装置の製造工程において、ピックアップポジションにて吸着した平板矩形状のワークを、吸着体１にてボンディングポジションまで搬送して、リードフレームや基板等の被実装部材上にボンディングするものである。本実施形態では、ワークを接着フィルムＦとしている。接着フィルムＦは、例えばダイアタッチフィルム（ＤＡＦ）からなるフィルム状の接着剤であり、加熱することで硬化させて、このフィルムを介してチップを被実装部材に実装する。
【００２７】
本発明の第１実施形態の接着装置は、図１に示すような、接着フィルムＦを吸着して搬送するための吸着体１と、この吸着体１の動作を制御する制御手段３（図２参照）とを備える。制御手段３は、例えばマイクロコンピュータにて構成されている。ピックアップポジションには、図示省略のトレイが設けられ、このトレイに接着フィルムＦが載置されている。ボンディングポジションには、ステージ１１（図３参照）が設けられ、このステージ１１に、被実装部材２が載置されている。
【００２８】
図１に示すように、吸着体１は、図示省略のアームの一端部に連結されており、軟質の樹脂材料からなるコレット１２と、そのコレット１２を保持するコレットホルダ１３と、アームに接続される接続部１４とからなる。アームの他端部は、コレット１２を鉛直方向に上下動、及び水平方向に移動させるためのコレット駆動部１６（図２参照）に連結されている。吸着体１には、接着フィルムＦを真空吸引するための吸着孔１７が設けられており、この吸着孔１７は、吸着体１の下面（コレット１２の下面）に開口している。吸着体１の下面（コレット１２の下面）は平面状となっており、吸着体１の下面をステージ１１に対して、例えば５°傾斜させることができる。この場合、アームと直交する方向に対して、接続部１４が角度を持つように、接続部１４を公知公用の傾き調節機構にてアームに傾斜させることができる。
【００２９】
図３に示すように、ボンディングポジションのステージ１１にはヒータ２２が内蔵されている。
【００３０】
次に、本発明の第１実施形態の接着装置を使用して、ピックアップポジション上の接着フィルムＦをボンディングポジション上の被実装部材上にボンディングする方法について説明する。この場合、ヒータ２２を作動させて、ステージ１１及び被実装部材２を高温状態としている。
【００３１】
まず、コレット駆動部１６を作動させて、吸着体１をピックアップポジションのピックアップすべき接着フィルムＦ上に位置させる。そして、吸着体１を下降させて、ピックアップすべき接着フィルムＦを真空吸引し、吸着体１を上昇させる。このようにして、接着フィルムＦのピックアップを行う。コレット１２の下面（吸着面）を、水平面に対して傾斜させている場合、ピックアップポジションのトレイを、吸着体１の下面と同一の傾斜方向、かつ同一の傾斜角（つまり、水平方向に対して５°）で傾斜させておくのが好ましい。これにより、吸着体１がトレイ上を下降した際に、コレット１２の下面全面が、接着フィルムＦの上面に密着する。
【００３２】
その後、コレット駆動部１６を作動させて、図３（ａ）に示すように、吸着体１をボンディングポジションの被実装部材２のボンディングすべき箇所の上方にまで移動させる。そして、傾斜状態を維持しつつ矢印Ａに示すように吸着体１を下降させると、図３（ｂ）に示すように、吸着体１の下端部３０（コレット１２のエッジ部）を介して接着フィルムＦの一辺３１が被実装部材２の被接着面２０の一部に接触する。このとき、接着フィルムＦと被接着面２０とが面接触することなく線接触している。また、ステージ１１及び被実装部材２を高温状態としているので、接着フィルムＦが吸着体１にて被実装部材２に押しつけられた際に、接着フィルムＦが被実装部材側に対して、吸着体表面への貼り付き力より強く接着することができる。
【００３３】
次に、図３（ｃ）の矢印Ｂに示すように、接着フィルムＦの一辺３１が被実装部材２の被接着面２０の一部に接触した状態（つまり、コレット１２のエッジ部３０を介して接着フィルムＦの一辺３１が被実装部材２の被接着面２０に接触した状態）を維持しつつ、前記一辺３１と対向する辺３２に向かって、被接着面２０に対して吸着体１が平行移動するように、制御手段３は駆動部１６に指令を与える。これにより、接着フィルムＦは、吸着体１（コレット１２のエッジ部３０）で押されて、接着フィルムＦは被接着面２０への接触面積を拡大し、被接着面２０に接着させることができる。被接着面２０に接着されている状態の接着フィルムＦの接着範囲においては、吸着孔１７に吸引された状態ではない。このため、接着状態で吸着孔１７を介した接着フィルムＦの引離力が作用せず、接着フィルムＦの接着面２１の全面が、被接着面２０に対して密着する。
【００３４】
本発明では、吸着によりボイドが発生しやすい接着フィルムＦを接着する場合であっても、被接着面２０と接着フィルムＦとの間のボイドの発生を効果的に防止できる。すなわち、接着フィルムＦは、その一辺３１から吸着体１の下端部３０で押されつつ被接着面２０に接着させることができるため、接着フィルムＦの接着面２１の全面が、被接着面２０に対して密着する。これにより、接着後に吸着孔１７を有することによるボイド発生を防止することができ、ボイド発生に起因する接着不良の発生を低減できる。
【００３５】
吸着体１の下面を水平状に配置された被接触面２０に対して傾斜させると、効果的に、接着フィルムＦの一辺３１を被接着面２０に接触させることができ、安定した接着を行なうことができる。また、既存の吸着体１を用いることができて、コスト低減を図ることができる。
【００３６】
本発明の接着装置を半導体製造装置に使用すると、接着シートＦの被実装部材２へのボンディング時に、接着シートＦと被実装部材２との間のボイドの発生を防止することができて、このボイドに起因するチップの割れを防止することができる。
【００３７】
次に、本発明の第２実施形態の接着装置について説明する。この場合、図４に示すように、吸着体１の下面、つまりコレット１２の下面の一辺に、下方に膨出する膨出部２５を設けている。第２実施形態では、コレット１２の下面は水平状態を維持している。
【００３８】
本発明の第２実施形態の接着装置を使用して、ピックアップポジション上の接着フィルムＦをボンディングポジション上の被実装部材上にボンディングする方法について説明する。まず、前記第１実施形態と同様の方法にて接着フィルムＦのピックアップを行う。この場合、ピックアップポジションのトレイの上面の一部に、膨出部２５と同一の形状からなる凹部を形成してもよい。すなわち、この凹部に接着フィルムＦの端部を係合させるようにして、接着フィルムＦをトレイに載置しておく。これにより、吸着体１がトレイ上を下降した際に、膨出部２５が凹部と嵌合して、コレット１２の下面全面が、接着フィルムＦの上面に密着する。なお、この場合、積極的にトレイの上面に凹部を形成しなくてもよい。このように凹部を形成しない場合、吸着体１の下面とトレイの上面との間に僅かな隙間が形成されるが、吸着力を大としたり、膨出部２５をトレイに押圧して、膨出部２５のみを弾性変形させたりして接着フィルムＦをピックアップすることができる。
【００３９】
その後、図４（ａ）に示すように、吸着体１をボンディングポジションの被実装部材２のボンディングすべき場所の上方にまで移動させた後、矢印Ｃに示すように吸着体１を下降させると、図４（ｂ）に示すように、吸着体１の下端部３３（膨出部２５の最下部）を介して接着フィルムＦの一辺３４が被実装部材２の被接着面２０の一部に接触する。そして、図４（ｃ）の矢印Ｄに示すように、前記一辺３４と対向する辺３５に向かって、被接着面２０に対して吸着体１が平行移動するように、制御手段３は駆動部１６に指令を与える。これにより、接着フィルムＦは、吸着体１の下端部３３（膨出部２５の最下部）で押されて、接着フィルムＦは被接着面２０への接触面積を拡大し、被接着面２０に接着させることができる。この場合も、被接着面２０に接着されている状態の接着フィルムＦの接着範囲においては、吸着孔１７に吸引された状態ではない。このため、接着状態で吸着孔１７を介した接着フィルムＦの引離力が作用せず、接着フィルムＦの接着面２１の全面が、被接着面２０に対して密着する。
【００４０】
このように、本発明の第２実施形態の接着装置も、前記第１実施形態の接着装置と同様の効果を奏する。特に、吸着体１の下面の一部に、下方に膨出する膨出部２５を設けているので、吸着体１の一部、例えばヘッド部のみを加工するだけでよく、しかも、吸着体１を傾斜させる調節機構を必要としないため、装置の大掛かりな改造を必要としないという利点がある。なお、図４に示す接着装置において、図１〜図３と同様の構成については、図１〜図３と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
次に、本発明の第３実施形態の接着装置について説明する。この場合、図５に示すように、コレット１２の下面を水平状に維持するとともに、被接着面２０を吸着体１に対して傾斜させている。すなわち、ステージ１１を水平方向に対して傾斜させる。
【００４２】
制御手段３は、接着フィルムＦの一辺３７が被接着面２０へ接触すると、その接触状態を維持しつつ、一辺３７と対向する辺３８（図５（ｃ）参照）に向かって、被接着面２０に対して吸着体１を平行移動（つまり、ステージ１１の傾斜方向と同一の方向へ移動）させるように、吸着体１を制御するものである。
【００４３】
本発明の第３実施形態の接着装置を使用して、ピックアップポジション上の接着フィルムＦをボンディングポジション上の被実装部材上にボンディングする方法について説明する。まず、コレット１２の下面が水平状態となるように設定した後、前記第１実施形態及び第２実施形態と同様の方法にて接着フィルムＦのピックアップを行う。
【００４４】
その後、図５（ａ）に示すように、吸着体１をボンディングポジションの被実装部材２のボンディングすべき場所の上方にまで移動させた後、矢印Ｅに示すように吸着体１を下降させて、図５（ｂ）に示すように、吸着体１の下端部３６（コレット１２のエッジ部）を介して接着フィルムＦの一辺３７が被実装部材２の被接着面２０の一部に接触する。そして、図５（ｃ）の矢印Ｇに示すように、前記一辺３７と対向する辺３８に向かって、被接着面２０に対して吸着体１が平行移動するように、つまり、ステージ１１の傾斜方向と同一の方向へ吸着体１が移動するように、制御手段３は駆動部１６に指令を与える。これにより、接着フィルムＦは、吸着体１（コレット１２のエッジ部）で押されて、接着フィルムＦは被接着面２０への接触面積を拡大し、被接着面２０に接着させることができる。この場合も、被接着面２０に接着されている状態の接着フィルムＦの接着範囲においては、吸着孔１７に吸引された状態ではない。このため、接着状態で吸着孔１７を介した接着フィルムＦの引離力が作用せず、接着フィルムＦの接着面２１の全面が、被接着面２０に対して密着する。
【００４５】
このように、本発明の第３実施形態の接着装置も、前記第１実施形態の接着装置と同様の効果を奏する。特に、被接着面２０を吸着体１に対して傾斜させると、吸着体１は被接触面２０の傾斜方向と同一の方向に移動させることになるため、水平方向の移動距離が短くなって、装置の省スペース化を図ることができるという利点がある。なお、図５に示す接着装置において、図１〜図４と同様の構成については、図１〜図４と同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
前記各実施形態では、ワークを接着フィルムＦとして説明したが、ワークが接着フィルムＦが貼り付けられたチップであっても、被接着面２０と接着フィルムＦとの間のボイドの発生を効果的に防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、第１実施形態において、吸着体１の傾斜角度は種々設定することができる。第２実施形態において、膨出部２５の形状は実施形態のような断面のものに限られず、下方に膨出するものであれば、三角形、四角形、多角形、半円形等種々の形状を採用することができる。第３実施形態において、ステージ１１の傾斜角度は種々設定することができる。
【００４８】
第１実施形態において、ピックアップポジションのトレイを水平状態としてもよい。この場合、傾き調節機構を利用して、ピックアップする際にはコレットの下面を水平状態として接着フィルムＦをピックアップする。その後、図３（ａ）に示すように、被接着面２０に接着する際に、吸着体１を傾斜させてもよい。また、膨出部２５の形状によっては、第１実施形態と同様に、吸着体１を傾斜させてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１      吸着体
２      被実装部材
３      制御手段
１７    吸着孔
２０    被接着面
２５    膨出部
３１、３２  辺
Ｆ      接着フィルム
【図１】
0005501784.tif 000002
【図２】
0005501784.tif 000003
【図３】
0005501784.tif 000004
【図４】
0005501784.tif 000005
【図５】
0005501784.tif 000006
【図６】
0005501784.tif 000007