(57)【要約】【課題】  電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることである。【解決手段】  ボンディング装置１０は、電子部品１００を基板１１０又は他の電子部品に接着材料１１２を介して熱圧着するボンディング装置であって、個片状の多孔質性シート１３０を挟んで電子部品１００を吸着する第１吸引孔５０が設けられたボンディング面４４と、ボンディング面４４に向かって先細るテーパ状に形成され、多孔質性シート１３０を吸着する第２吸引孔５２，５４が設けられたテーパ側面４６とを含むボンディング先端部４２を有するボンディングツール４０と、第１吸引孔５０と第２吸引孔５２，５４を互いに独立して制御するボンディング制御部３０とを備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を基板又は他の電子部品に接着材料を介して熱圧着するボンディング装置であって、
透気性を有する個片状の透気性シートを挟んで前記電子部品を吸着する第１吸引孔が設けられたボンディング面と、前記ボンディング面に向かって先細るテーパ状に形成され、前記透気性シートを吸着する第２吸引孔が設けられたテーパ側面とを含むボンディング先端部を有するボンディングツールと、
前記第１吸引孔と前記第２吸引孔を互いに独立して制御するボンディング制御部と
を備える、ボンディング装置。
【請求項２】
前記ボンディング面は、矩形状をなしており、
前記テーパ側面は、少なくとも前記ボンディング面の互いに対向する各辺にそれぞれ設けられた、請求項１に記載のボンディング装置。
【請求項３】
前記ボンディング面は、当該ボンディング面の平面視において前記電子部品よりも大きい、請求項１又は２に記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記ボンディングツールに対して前記透気性シートを供給又は回収するために、前記透気性シートを載置する少なくとも１つのシート載置部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのシート載置部は、前記透気性シートを支持する底面と、前記底面から離れるに従って拡がるテーパ状に形成されたテーパ側面とを含む、請求項４に記載のボンディング装置。
【請求項６】
前記シート載置部の前記底面は、矩形状をなしており、
前記シート載置部の前記テーパ側面は、少なくとも前記底面の互いに対向する各辺にそれぞれ設けられた、請求項５に記載のボンディング装置。
【請求項７】
前記シート載置部の前記底面に前記透気性シートを回収するシート回収孔が設けられた、請求項５又は６に記載のボンディング装置。
【請求項８】
前記透気性シートは、透気性を有しないシートに空けられた透気孔により透気性を有するものであって、
前記透気性を有しないシートに前記透気孔を空ける孔空け機構をさらに備える、
請求項１から７のいずれか一項に記載のボンディング装置。
【請求項９】
前記透気性シートは、多孔質性シートである、
請求項１から６のいずれか一項に記載のボンディング装置。
【請求項１０】
透気性を有する個片状の透気性シートを挟んで電子部品を吸着する第１吸引孔が設けられたボンディング面と、前記ボンディング面に向かって先細るテーパ状に形成され、前記透気性シートを吸着する第２吸引孔が設けられたテーパ側面とを含むボンディング先端部を有するボンディングツールを準備する工程と、
前記第１吸引孔及び前記第２吸引孔の吸引動作をオン状態にして、前記ボンディング面に前記透気性シートを挟んで前記電子部品を吸着する工程と、
前記ボンディングツールによって前記電子部品を基板又は他の電子部品に接着材料を介して熱圧着する工程と、
前記第２吸引孔の吸引動作をオン状態にしつつ前記第１吸引孔の吸引動作をオフ状態又は排気動作をオン状態にして、前記ボンディング面から前記電子部品を離脱させる工程と
を含む、ボンディング方法。
【請求項１１】
前記透気性シートを載置する少なくとも１つのシート載置部を準備する工程をさらに含み、
前記少なくとも１つのシート載置部は、前記透気性シートを支持する底面と、前記底面から離れるに従って拡がるテーパ状に形成されたテーパ側面とを含む、請求項１０に記載のボンディング方法。
【請求項１２】
前記透気性シートは、透気性を有しないシートに空けられた透気孔により透気性を有するものであって、
孔空け機構により透気性を有しないシートに前記透気孔を空ける工程をさらに含む、
請求項１０または１１に記載のボンディング方法。
【請求項１３】
前記透気性シートは、多孔質性シートである、
請求項１０または１１に記載のボンディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボンディング装置及びボンディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ダイなどの電子部品を基板上にボンディングする実装技術が知られている。例えば、特許文献１では、接着剤の供給量を制御しやすくするために樹脂フィルム（接着剤）を基板に供給し、ボンディングツールによって半導体ダイを樹脂フィルムを介して基板にボンディングする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７８０８５８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、従来、ボンディングツールの加熱及び加圧によって基板上の接着剤が半導体ダイの側面から上方へと這い上がり、溶融した接着剤がボンディングツールの先端部に付着する場合があった。また、接着剤を加熱溶融して実装する場合、接着剤から生じたヒュームガスがボンディングツールの吸引孔に入り込み、これによってボンディングツールが汚染される場合があった。さらには、近年の電子部品の小型化に伴い、ボンディング工程においても狭ピッチ化を考慮する必要がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることができる、ボンディング装置及びボンディング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の実施の形態に係るボンディング装置は、電子部品を基板又は他の電子部品に接着材料を介して熱圧着するボンディング装置であって、透気性を有する個片状の透気性シートを挟んで電子部品を吸着する第１吸引孔が設けられたボンディング面と、ボンディング面に向かって先細るテーパ状に形成され、透気性シートを吸着する第２吸引孔が設けられたテーパ側面とを含むボンディング先端部を有するボンディングツールと、第１吸引孔と第２吸引孔を互いに独立して制御するボンディング制御部とを備える。
【０００７】
上記構成によれば、ボンディング面に設けられた第１吸引孔と、テーパ側面に設けられた第２吸引孔とを互いに独立して制御するボンディング制御部を備えるため、電子部品又は透気性シートの吸着又は離脱をそれぞれ必要に応じて独立して制御することができる。また、透気性シートはテーパ側面に設けられた第２吸引孔で吸着されるため、個片状の多孔質性シートの端部が垂れさがることを防止し、ボンディング工程時に透気性シートをボンディング先端部に確実に吸着させることができる。したがって、電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るボンディング装置を示す図である。
【図２】図２は、図１のボンディングツールの平面図である。
【図３】図３は、図2のIII‐III線断面図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るボンディング方法を示す図である。
【図５】図５は、図４のシート載置ステージの平面図である。
【図６】図６は、第１の実施の形態に係るボンディング方法を示す図である。
【図７】図７は、第１の実施の形態に係るボンディング方法を示す図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態に係るボンディング方法を示す図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態に係るボンディング方法を示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施形態に係るボンディング方法のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係るボンディング装置を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るボンディング装置を示す図である。
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。
【００１１】
なお、本発明の各実施の形態において、透気性とは、ボンディングヘッドと半導体ダイとの間に挟まれる這い上がり防止用のシートがボンディングヘッドに形成された第１、第２吸引孔から供給される真空によってボンディングヘッドが半導体ダイをそのボンディング面に保持できる程度に空気を透過できる性能をいう。すなわち、透気性を有する這い上がり防止用のシートは、例えば以下に説明するように多孔質シート、不織布又は透気孔が形成されたシートであるが、その態様は限定して解釈されない。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態に係るボンディング装置の全体概略を示した図である。本実施形態に係るボンディング装置１０は、電子部品の一例である半導体ダイ１００を基板１１０のボンディング領域に実装するための装置である。
【００１３】
図１に示す例では、基板１１０にボンディングされる電子部品の一例として半導体ダイ１００が示されている。半導体ダイ１００は半導体材料からなる。半導体ダイ１００は、主面である表面及び裏面を有する直方体状に形成されている。具体的には、半導体ダイ１００は、所定の回路パターンが形成された表面である第１主面１０２ａと、第１主面１０２ａとは反対の裏面である第２主面１０２ｂを有する。本実施形態では、半導体ダイ１００の第１主面１０２ａが基板１１０に対向する向きに、半導体ダイ１００が基板１１０にボンディングされる。このようなボンディング態様はフェースダウンボンディングと呼ばれる。
【００１４】
ボンディング装置１０は、ウェーハステージ１２、中間ステージ１４、ボンディングステージ１６、シート載置ステージ１７、ボンディングヘッド１８、ボンディングヘッド１８にＺ軸駆動機構２０を介して取り付けられたボンディングツール４０（ボンディング先端部４２を含む。）、半導体ダイ１００の画像情報を取得する撮像部２６，２７、ボンディングヘッド１８をＸＹ軸方向に移動させるＸＹテーブル２８、これらの各種構成の動作を制御するボンディング制御部３０を備える。
【００１５】
以下の説明においては、ＸＹ軸方向を半導体ダイ１００の主面（又はいずれかのステージの主面）に平行な方向とし、Ｚ軸方向をＸＹ軸方向の面に垂直な方向として説明する。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する。
【００１６】
ウェーハステージ１２には、個片化された複数の半導体ダイ１００からなるウェーハ１２０が載置される。ウェーハ１２０は、所定の回路パターンが形成された表面である第１主面１２２ａ（半導体ダイ１００の第１主面１０２ａに相当する。）と、第１主面１２２ａとは反対の裏面である第２主面１２２ｂ（半導体ダイ１００の第２主面１０２ｂに相当する。）を有する。ウェーハ１２０は、第２主面１２２ｂがウェーハステージ１２上のフィルムに貼着されることによって、ウェーハステージ１２上に固定されている。ウェーハステージ１２上の半導体ダイ１００は、吸着ツール及びピックアップユニット（いずれも図示しない）との協調動作により半導体ダイ１００をピックアップした後、移送ヘッド（図示しない）により、中間ステージ１４に移送される。
【００１７】
中間ステージ１４は、半導体ダイ１００を一時的に載置するためのステージである。中間ステージ１４は、ウェーハステージ１２とボンディングステージ１６との間に配置されている。ボンディングステージ１６において半導体ダイ１００を基板１１０にフェースダウンボンディングする場合、ウェーハステージ１２からピックアップした半導体ダイ１００の向きを表裏反転させ、中間ステージ１４上に第１主面１０２ａが対向する向きに半導体ダイ１００を載置する。中間ステージ１４は、リニアモータ（図示しない）などの駆動機構により、ＸＹ軸方向に移動可能に構成されている。半導体ダイ１００は、第１主面１０２ａが中間ステージ１４上のフィルムに貼着されることによって、中間ステージ１４上に固定される。中間ステージ１４上の半導体ダイ１００は、吸着ツール及びピックアップユニット（いずれも図示しない）との協調動作により半導体ダイ１００をピックアップした後、移送ヘッド（図示しない）により、ボンディングステージ１６に移送される。
【００１８】
ボンディングステージ１６は、基板１１０を配置し、基板１１０上に半導体ダイ１００をボンディングするためのステージである。基板１１０は電子部品（半導体ダイ１００）が搭載される搭載領域を有する。図１に示す例では基板１１０は１つの搭載領域を有している。基板１１０は、例えばボンディングステージ１６上のフィルムに、基板１１０の搭載領域が設けられた面と反対の面が貼着されることによって、ボンディングステージ１６上に固定される。
【００１９】
なお、変形例として、例えば１つの基板１１０に複数の搭載領域が設けられていてもよい。この場合、基板１１０の各搭載領域に電子部品（半導体ダイ１００）が搭載された後、搭載領域ごとに基板１１０を個片にすることによって、複数の完成品（電子部品を備える電子デバイス）を得ることができる。
【００２０】
あるいは、基板１１０上の１つの搭載領域に複数の半導体ダイ１００が積み重ねられることによってスタック型の半導体装置を製造することもできる。すなわち、ボンディングステージ１６上において、基板１１０上に既に搭載された他の電子部品（例えば半導体ダイ）上に電子部品（半導体ダイ１００）を搭載してもよい。このようなスタック型の半導体装置においては、搭載領域に搭載された２以上の半導体ダイ１００の全てがいずれも同一の方向を向いていてもよいし、あるいは一部が異なる方向を向いていてもよい。
【００２１】
基板１１０の材質は、例えば、有機材料（例えばエポキシ基板やポリイミド基板）、無機材料（例えばガラス基板）又はそれらの複合材料（例えばガラスエポキシ基板）から構成されている。基板１１０はいわゆるインタポーザである。
【００２２】
なお、ボンディングステージ１６は、ガイドレール（図示しない）などの駆動機構により、基板１１０をＸ軸方向に移動可能に構成されている。また、ボンディングステージ１６は基板１１０を加熱するための加熱手段を備えている。
【００２３】
シート載置ステージ１７は、透気性を有する個片状の多孔質性シート１３０（図４参照）を供給又は回収するためのステージである。シート載置ステージ１７は、個片状の多孔質性シート１３０を載置する少なくとも１つのシート載置部６０を有する。シート載置部６０の構成は後述する。
【００２４】
ボンディングヘッド１８には、Ｚ軸駆動機構２０を介してボンディングツール４０が取り付けられ、かつ、ボンディングツール４０からＹ軸方向に所定距離だけ離れた位置に撮像部２６が取り付けられている。言い換えれば、図１に示す例では、ボンディングツール４０及び撮像部２６は、ボンディングヘッド１８に固定されており、ボンディングヘッド１８がＸＹテーブル２８によって移動することによって、ボンディングツール４０及び撮像部２６が共にＸＹ軸方向に移動する。また、撮像部２６と反対側には、撮像部２７が設けられている。撮像部２６は、中間ステージ１４又はボンディングステージ１６において、半導体ダイ１００の第２主面１０２ｂを撮像可能であり、撮像部２７は、半導体ダイ１００の第１主面１０２ａを撮像可能である。なお、変形例として、撮像部２６はボンディングヘッド１８に固定されておらず、ボンディングツール４０とは別個に移動可能であってもよい。
【００２５】
ボンディングツール４０は、半導体ダイ１００をボンディングするボンディング先端部４２を有する。ボンディング先端部４２は、Ｚ軸方向に沿って延在するボンディングツール４０のうちボンディングステージ１６側の端部である。ボンディングツール４０は半導体ダイ１００又は基板１１０を加熱可能なようにヒータ（図示しない）を内蔵している。また、ボンディングツール４０は、半導体ダイ１００又は多孔質性シート１３０を吸着又は離脱することが可能なようにエアバキューム機能及び／又はエアブロー機能を有している。本実施形態では、ボンディングツール４０によって多孔質性シート１３０を挟んで半導体ダイ１００を基板１１０にボンディングする。なお、ボンディングツール４０の構成は後述する。
【００２６】
多孔質性シート１３０は、一方の主面と他方の主面との間を通気するための複数の孔を有する。多孔質性シート１３０のガーレー値は、半導体ダイ１００等の電子部品を吸着するために値が小さいほうがよく、例えば１〜２（ｓ／１００ｃｃ／ｉｎ２）の範囲を有することが好ましい。
【００２７】
また、多孔質性シート１３０は、ボンディング対象である半導体ダイ１００の半導体材料又はボンディング面４４の材質よりも柔らかい材質からなる。多孔質性シート１３０は例えば不織布であってもよい。
【００２８】
多孔質性シート１３０は、例えば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）やポリイミドであるが、その材質は限定されず、他の多孔質性の材料を用いてもよい。例えば、四フッ化エチレン樹脂を多孔質性シート１３０として用いる場合、四フッ化エチレン樹脂は、ＰＴＦＥナノファイバーであってもよい。ＰＴＦＥナノファイバーは、約１〜２μｍの孔径を有し、約５６μｍの厚さを有し、ガーレー値が１．２（ｓ／１００ｃｃ／ｉｎ２）を有するものを用いてもよい。ＰＴＦＥナノファイバーは、厚いにもかかわらずガーレー値を小さくする（すなわち通気性を向上させる）ことができ、また、約２６０℃に加熱してもほとんど熱収縮しないため、例えば２３０℃以上の熱が加えられる製造プロセスに耐熱性を有する。したがって、ＰＴＦＥナノファイバーは本実施形態の多孔質性シート１３０として使用すると効果的である。
【００２９】
ボンディング制御部３０は、ボンディング装置１０によるボンディングのための必要な処理を制御するものである。ボンディング制御部３０は、ボンディングツール４０のＸＹＺ軸駆動、θ軸駆動（Ｚ軸回りの回転）及びチルト駆動（傾斜方向）を含むボンディングツール４０の位置制御、エアバキューム機能及び／又はエアブロー機能のオン又はオフ制御、半導体ダイ１００を基板１１０へ実装するときの荷重制御、ボンディングツール４０又はボンディングステージ１６の熱供給制御などを行う。ボンディング制御部３０は、ボンディングヘッド１８、ボンディングツール４０並びに撮像部２６，２７などの各構成との間で信号の送受信が可能なように接続され、これによりこれらの動作を制御する。
【００３０】
ボンディング制御部３０には、制御情報を入力するための操作部３２と、制御情報を出力するための表示部３４が接続されている。これにより作業者が表示部３４によって画面を認識しながら操作部３２によって必要な制御情報を入力することができるようになっている。
【００３１】
ボンディング制御部３０は、ＣＰＵ及びメモリなどを備えるコンピュータ装置であり、メモリには予めボンディングに必要な処理を行うためのボンディングプログラムなどが格納される。ボンディング制御部３０は、後述する本実施形態に係る半導体ダイの実装方法に関わる各工程を実行可能に構成されている（例えば各動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを備える）。
【００３２】
次に図２及び図３を参照しつつ、本実施形態に係るボンディングツール４０の詳細を説明する。図２はボンディングツール４０の平面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００３３】
ボンディング先端部４２は、ボンディング面４４と、ボンディング面４４に向かって先細るテーパ側面４６ａ〜４６ｄ（以下、これらをまとめて「テーパ側面４６」ともいう。）とを有する。図２に示す例では、多孔質性シート１３０又は半導体ダイ１００を吸着又は離脱可能なように、ボンディング面４４には複数の第１吸引孔５０が設けられ、テーパ側面４６には複数の第２吸引孔５２，５４が設けられている。
【００３４】
ボンディング面４４は、ボンディング対象である半導体ダイ１００の形状に対応しており、例えばＸＹ平面視において矩形状をなしている。また、ボンディング面４４は、ＸＹ平面視において半導体ダイ１００（電子部品）よりも大きい形状を有する。これによれば、ボンディング面４４によって半導体ダイ１００の全体を均一に押圧することができるので良好なボンディングを実現することができる。
【００３５】
テーパ側面４６は、ボンディング面４４の各辺に設けられている。図２に示す例では、ボンディング面４４の各辺のうちいずれか１つの辺にテーパ側面４６ａが設けられ、テーパ側面４６ａに隣接してテーパ側面４６ｂが設けられ、テーパ側面４６ｂに隣接してテーパ側面４６ｃが設けられ、テーパ側面４６ｃに隣接してテーパ側面４６ｄが設けられている。言い換えれば、テーパ側面４６ａ，４６ｃは、ボンディング面４４の互いに対向する各辺に設けられ、他方、テーパ側面４６ｂ，４６ｄは、ボンディング面４４の互いに対向する各辺に設けられている。図３に示すように、各テーパ側面４６ａ〜ｄとボンディングツール４０の周辺面４８（又はボンディング面４４）となす角θ１は、θ１＞９０度（例えばθ１≧１３５度）である。各テーパ側面４６ａ〜ｄの傾斜角度θ１はボンディング面４４の大きさや半導体ダイ１００の吸着度合などに応じて適宜設定することができる。
【００３６】
複数の第１吸引孔５０（図２では１０個）はボンディング面４４の中央領域に設けられている。これにより第１吸引孔５０によって半導体ダイ１００を効果的に吸着することができる。
【００３７】
なお、複数の第１吸引孔５０は、ボンディングツール４０の基端部側に向かって延在しており互いに連通している（図示しない）。これにより複数の第１吸引孔５０を一括して制御することができる。
【００３８】
また、複数の第２吸引孔５２（図２では３個）は、いずれか１つのテーパ側面４６ａに設けられ、複数の第２吸引孔５４（図２では３個）は、テーパ側面４６ａと対向するテーパ側面４６ｃに設けられている。他方、残りのテーパ側面４６ｂ，４６ｄには第２吸引孔が設けられていない。これによれば、多孔質性シート１３０を一方向で吸着支持するため、シートの皺や垂れ下がりを抑制でき、良好な状態でボンディング先端部４２に吸着することができる。
【００３９】
図２に示す例では、第２吸引孔５２（又は第２吸引孔５４）は、テーパ側面４６ａ（又はテーパ側面４６ｃ）におけるボンディング面４４の辺の延在方向に沿って互いに間隔が略均等になるように配置されている。
【００４０】
なお、複数の第２吸引孔５２，５４は、ボンディングツール４０の基端部側に向かって延在しており互いに連通している（図示しない）。これにより複数の第２吸引孔５２，５４を一括して制御することができる。
【００４１】
本実施形態では、ボンディング面４４に設けられる複数の第１吸引孔５０と、テーパ側面４６に設けられる複数の第２吸引孔５２，５４とが互いに独立して制御可能に構成されている。このような構成を採用することにより、例えば、（ｉ）ボンディングツール４０に多孔質性シート１３０及び半導体ダイ１００の両方を吸着させる場合には、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４の吸引動作をいずれもオン状態に制御し、（ｉｉ）ボンディングツール４０から半導体ダイ１００を離脱させる場合には、第１吸引孔５０の吸引動作をオフ状態にしつつ第２吸引孔５２，５４の吸引動作をオン状態に制御し、（ｉｉｉ）ボンディングツール４０から多孔質性シート１３０を離脱させる場合には、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４の吸引動作をいずれもオフ状態にする。
【００４２】
なお、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）において吸引動作をオフ状態にすることに代えて、エアブローなどによって真空破壊を起こすように排気動作をオン状態に制御してもよい。これによれば半導体ダイ１００又は多孔質性シート１３０をボンディングツール４０から確実に離脱することができる。
【００４３】
次に図４〜図１０を参照しつつ、本実施形態に係るボンディング方法を説明する。図４〜図９は本実施形態に係るボンディング方法を示す図であり、図１０は本実施形態に係るボンディング方法のフローチャートである。なお、図５は本実施形態に係るシート載置ステージの平面図である。本実施形態に係るボンディング方法は、図１に示すボンディング装置１０を用いて行うことができる。本実施形態のボンディング方法によって、半導体ダイ１００が接着材料１１４を介して基板１１０に実装された半導体装置１４０（図８参照）を製造することができる。
【００４４】
以下、図１０のフローチャートに従い、図４〜図９の各図を参照しつつボンディング方法を説明する。
【００４５】
まず、ウェーハステージ１２上に、個片にされた複数の半導体ダイ１００を用意する（Ｓ１０）。具体的には、図１に示したように、ウェーハステージ１２上に、フィルムに貼着された複数の半導体ダイ１００からなるウェーハ１２０を用意する。ウェーハ１２０は、複数の半導体ダイ１００のそれぞれが、第１主面１０２ａが上方を向くとともに第２主面１０２ｂがウェーハステージ１２に対向する向きに、ウェーハステージ１２上に配置される。
【００４６】
次に、半導体ダイ１００を中間ステージ１４に移送する（Ｓ１１）。例えば、吸着ツール及びピックアップユニット（いずれも図示しない）との協調動作により、ウェーハステージ１２上の複数の半導体ダイ１００を一つずつ中間ステージ１４に移送する。
【００４７】
他方で、シート載置ステージ１７のシート載置部６０に多孔質性シート１３０を供給し、ボンディングツール４０をシート載置ステージ１７の上方に移動させて、ボンディング面４４に多孔質性シート１３０を吸着する（Ｓ１２）。具体的には、図４に示すように、ボンディング先端部４２をシート載置部６０に嵌め合わせるとともに、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４の吸引動作をオン状態（ＶＡＣ：ＯＮ）にして、ボンディング先端部４２に多孔質性シート１３０を吸着させる。ステップＳ１２は、ステップＳ１１と並行して又はステップＳ１１後に行うことができる。
【００４８】
ここで、シート載置ステージ１７の構成について説明する。図５は、シート載置ステージ１７の平面図であり、図４は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【００４９】
シート載置ステージ１７は、少なくとも１つのシート載置部６０を有している。１つのシート載置部６０には個片状の１つの多孔質性シート１３０が載置される。図４に示す例では、１つのシート載置部６０が示されているが、シート載置ステージ１７上に複数のシート載置部６０が設けられていてもよい。
【００５０】
シート載置部６０は、多孔質性シート１３０を支持する底面６４と、底面６４から離れるに従って拡がるテーパ状に形成されたテーパ側面６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ（以下これらをまとめて「テーパ側面６６」ともいう。）とを有する。図４に示す例では、底面６４には多孔質性シート１３０を回収するためのシート回収孔６２が設けられている。
【００５１】
底面６４は、ボンディング面４４の形状に対応しており、例えばＸＹ平面視において矩形状をなしている。また、底面６４は、ＸＹ平面視において半導体ダイ１００（電子部品）よりも大きい形状を有する。
【００５２】
テーパ側面６６は、ボンディング先端部４２のテーパ側面４６に対応して設けられ、底面６４の各辺に設けられている。図５に示す例では、底面６４の各辺のうちいずれか１つの辺にテーパ側面６６ａが設けられ、テーパ側面６６ａに隣接してテーパ側面６６ｂが設けられ、テーパ側面６６ｂに隣接してテーパ側面６６ｃが設けられ、テーパ側面６６ｃに隣接してテーパ側面６６ｄが設けられている。言い換えれば、テーパ側面６６ａ，６６ｃは、底面６４の互いに対向する各辺に設けられ、他方、テーパ側面６６ｂ，６６ｄは、底面６４の互いに対向する各辺に設けられている。図４に示すように、各テーパ側面６６ａ〜ｄとシート載置ステージ１７の周辺６８（又は底面６４）となす角θ２は、θ２＞９０度（例えばθ２≧１３５度）である。各テーパ側面６６ａ〜ｄの傾斜角度θ１は、ボンディング先端部４２の各テーパ側面４６ａ〜ｄの傾斜角度θ２と実質的に同一であってもよい。
【００５３】
図１０のフローチャートに戻ると、次に、ボンディングツール４０によって半導体ダイ１００を接着材料１１２を介して基板１１０に熱圧着する（Ｓ１３）。
【００５４】
具体的には、まず、ボンディング先端部４２に多孔質性シート１３０を吸着させた状態で、ボンディングツール４０を中間ステージ１４の上方に移動させ、中間ステージ１４上の半導体ダイ１００を多孔質性シート１３０を挟んでボンディング先端部４２に吸着させる。その後、ボンディングツール４０を図６に示すようにボンディングステージ１６の上方に配置する。この場合、半導体ダイ１００は、所定の回路パターンが形成された第１主面１０２ａが基板１１０に対向し、第２主面１０２ｂが多孔質性シート１３０を挟んでボンディング面４４に吸着されている。また、多孔質性シート１３０は、ボンディング面４４とテーパ側面４６とに吸着されている。図６に示すように、ステップＳ１３の工程中、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４は吸引動作はオン状態（ＶＡＣ：ＯＮ）にする。
【００５５】
ここで、半導体ダイ１００の構成について説明する。半導体ダイ１００の第１主面１０２ａには、複数の電極パッド１０４と、複数の電極パッド１０４上に設けられた複数のバンプ電極１０６と、複数のバンプ電極１０６の周囲に設けられた保護膜１０８とが設けられている。電極パッド１０４は、第１主面１０２ａに形成された回路パターンと電気的に接続された端子である。また、各電極パッド１０４の外周端部には、保護膜１０８によって被覆されており、これによって露出した電極パッド１０４の中央部が、バンプ電極１０６との接続部となっている。
【００５６】
電極パッド１０４及びバンプ電極１０６の材質は限定されるものではないが、例えば電極パッド１０４はアルミニウム又は銅などであってもよく、また、バンプ電極１０６は金などであってもよい。
【００５７】
図６に戻ると、ボンディングステージ１６上には基板１１０が配置されており、基板１１０の半導体ダイ１００が搭載される領域には接着材料１１２が設けられている。図６に示す例では、接着材料１１２は常温でペースト状であるが、これに限らず常温でフィルム状であってもよい。接着材料１１２は例えば熱硬化性樹脂である。これによれば接着材料１１２を加熱することにより溶融及び硬化させることができる。
【００５８】
その後、図７に示すように、ボンディングツール４０をボンディングステージ１６に向けて下降させて、ボンディングツール４０によって加圧及び加熱を行い、半導体ダイ１００を、熱硬化した接着材料１１４を介して基板１１０上にボンディングする。こうして、半導体ダイ１００のバンプ電極１０６と基板１１０の配線（図示しない）との電気的な接合を図ると同時に、半導体ダイ１００と基板１１０との間を樹脂封止することができる。なお、接着材料はボンディング前に予め基板１１０上に設ける態様に限らず、ボンディング工程中に半導体ダイ１００と基板１１０との間にアンダーフィルとして充填させてもよい。
【００５９】
半導体ダイ１００の基板１１０への熱圧着が終了した後、ボンディング面４４から半導体ダイ１００を離脱させる（Ｓ１４）。具体的には、図８に示すように、第１吸引孔５０の吸引動作をオフ状態にしつつ（ＶＡＣ：ＯＦＦ）、第２吸引孔５２，５４の吸引動作をいずれもオン状態に制御する（ＶＡＣ：ＯＮ）。こうして、ボンディング先端部４２に多孔質性シート１３０を吸着させつつ、ボンディング先端部４２から半導体ダイ１００だけを離脱させることができる。この場合、多孔質性シート１３０は、対向する一対のテーパ側面４６ａ，４６ｃに吸着されているため、ボンディング先端部４２に安定して吸着させておくことができる。
【００６０】
その後、ボンディングツール４０をシート載置ステージ１７の上方に移動させ、ボンディング面４４からシート載置部６０上に多孔質性シート１３０を離脱させる。具体的には、図９に示すように、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４の吸引動作をいずれもオフ状態にする。こうして、ボンディング先端部４２から多孔質性シート１３０を離脱させることができる。その後、シート載置部６０上に配置された使用済みの多孔質性シート１３０は、シート回収孔６２の吸引動作をオン状態（ＶＡＣ：ＯＮ）にすることによって、シート回収孔６２内に回収するようにしてもよい。
【００６１】
なお、上記ボンディング方法において、吸引動作をオフ状態にすることに代えて、エアブローなどによって真空破壊を起こすように排気動作をオン状態に制御してもよい。これによれば半導体ダイ１００又は多孔質性シート１３０をボンディングツール４０から確実に離脱することができる。
【００６２】
以上のとおり、本実施形態に係るボンディング装置は、電子部品を基板又は他の電子部品に接着材料を介して熱圧着するボンディング装置であって、個片状の多孔質性シートを挟んで電子部品を吸着する第１吸引孔が設けられたボンディング面と、ボンディング面に向かって先細るテーパ状に形成され、多孔質性シートを吸着する第２吸引孔が設けられたテーパ側面とを含むボンディング先端部を有するボンディングツールと、第１吸引孔と第２吸引孔を互いに独立して制御するボンディング制御部とを備える。
【００６３】
上記構成によれば、ボンディング面に設けられた第１吸引孔と、テーパ側面に設けられた第２吸引孔とを互いに独立して制御するボンディング制御部を備えるため、電子部品又は多孔質性シートの吸着又は離脱をそれぞれ必要に応じて独立して制御することができる。したがって、電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることができる。また、多孔質性シートはテーパ側面に設けられた第２吸引孔で吸着されるため、個片状の多孔質性シートの端部が垂れさがることを防止し、ボンディング工程時に多孔質性シートをボンディング先端部に確実に吸着させることができる。また、第２吸引孔が設けられた部分はテーパ状に形成されているため、狭ピッチ化に対応したボンディング工程を行うことができる。
【００６４】
上記態様において、ボンディング面は、矩形状をなしており、テーパ側面は、少なくともボンディング面の互いに対向する各辺にそれぞれ設けられてもよい。
【００６５】
上記態様において、ボンディング面は、当該ボンディング面の平面視において電子部品よりも大きくてもよい。
【００６６】
上記態様において、ボンディングツールに対して多孔質性シートを供給又は回収するために、多孔質性シートを載置する少なくとも１つのシート載置部をさらに備えてもよい。
【００６７】
上記態様において、少なくとも１つのシート載置部は、多孔質性シートを支持する底面と、底面から離れるに従って拡がるテーパ状に形成されたテーパ側面とを含んでもよい。
【００６８】
上記態様において、シート載置部の底面は、矩形状をなしており、シート載置部のテーパ側面は、少なくとも底面の互いに対向する各辺にそれぞれ設けられてもよい。
【００６９】
上記態様において、シート載置部の底面に多孔質性シートを回収するシート回収孔が設けられてもよい。
【００７０】
本実施形態に係るボンディング方法は、個片状の多孔質性シートを挟んで電子部品を吸着する第１吸引孔が設けられたボンディング面と、ボンディング面に向かって先細るテーパ状に形成され、多孔質性シートを吸着する第２吸引孔が設けられたテーパ側面とを含むボンディング先端部を有するボンディングツールを準備する工程と、第１吸引孔及び第２吸引孔の吸引動作をオン状態にして、ボンディング面に多孔質性シートを挟んで電子部品を吸着する工程と、ボンディングツールによって電子部品を基板又は他の電子部品に接着材料を介して熱圧着する工程と、第２吸引孔の吸引動作をオン状態にしつつ第１吸引孔の吸引動作をオフ状態又は排気動作をオン状態にして、ボンディング面から前記電子部品を離脱させる工程とを含む。
【００７１】
上記構成によれば、ボンディング面に設けられた第１吸引孔と、テーパ側面に設けられた第２吸引孔とを互いに独立して制御するボンディング制御部を備えるため、電子部品又は多孔質性シートの吸着又は離脱をそれぞれ必要に応じて独立して制御することができる。したがって、電子部品を接着材料を介して基板上に良好にボンディングすることができる。また、多孔質性シートはテーパ側面に設けられた第２吸引孔で吸着されるため、個片状の多孔質性シートの端部が垂れさがることを防止し、ボンディング工程時に多孔質性シートをボンディング先端部に確実に吸着させることができる。また、第２吸引孔が設けられた部分はテーパ状に形成されているため、狭ピッチ化に対応したボンディング工程を行うことができる。
【００７２】
また、ボンディング先端部と電子部品との間に多孔質性シートが介在するため、接着材料が電子部品の側面から上方へと這い上がったとしても、ボンディング先端部に接着材料が付着するのを防止することができる。したがって、ＸＹ平面視において電子部品よりも大きいボンディング面を適用したとしても、ボンディングツールの汚染などを抑制し、装置のメンテナンス性を落とすことがない。したがって、電子部品の全体を均一に押圧するとともにメンテナス性の向上を図ることができる。
【００７３】
また、多孔質性シートを用いるため、電子部品又は接着材料を加熱する際に生じるヒュームガスが、ボンディング先端部に付着したり、第１吸引孔及び第２吸引孔に入り込んだりすることを抑制することができる。したがって、この点でも、ボンディングツールが汚染されることを抑制することができ、さらなるメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００７４】
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。
【００７５】
上記実施形態では、ボンディング先端部４２のテーパ側面４６をボンディング面４４の各辺に設ける態様を説明したが、全ての辺にテーパ側面４６を設ける必要はなく、対向する２辺のみにテーパ側面を設けてもよい。この場合、対向する２辺の各テーパ側面にそれぞれ１つ以上の第２吸引孔を設ければよい。
【００７６】
上記実施形態では、テーパ側面４６ａ〜ｄのうち対向する２つのテーパ側面４６ａ，４６ｃに第２吸引孔５２，５４を設ける態様を説明したが、上記態様に加えて、他方の対向する２つのテーパ側面４６ｂ，４６ｄにも第２吸引孔を設けてもよい。
【００７７】
上記実施形態では、第１吸引孔５０及び第２吸引孔５２，５４をそれぞれ複数個設ける態様を説明したが、ボンディング面４４、テーパ側面４６ａ及びテーパ側面４６ｃに設ける吸引孔はそれぞれ１つずつであってもよい。
【００７８】
上記実施形態では、シート載置ステージ１７は多孔質性シート１３０の供給及び回収を兼用する態様を説明したが、多孔質性シート１３０を供給するためのステージと、それを回収するためのステージとに分けてもよい。その場合、各ステージのシート載置部の構成は同一であってもよい。
【００７９】
上記実施形態では、半導体ダイ１００をフェースダウンボンディングする態様を例として説明したが、フェースアップボンディングに本発明を適用してもよい。この場合、半導体ダイ１００の第２主面１０２ｂが基板１１０に対向する向きに、半導体ダイ１００が基板１１０にボンディングされる。
【００８０】
また、上記実施形態では、ボンディングする半導体ダイ１００の一例として、第１主面１０２ａに電極パッド１０４及びバンプ電極１０６が設けられる態様を説明したが、両主面を貫通する貫通電極を有する半導体ダイを基板１１０にボンディングしてもよい。この場合、基板１１０の搭載領域に複数段にわたって半導体ダイをスタックさせ、各段毎に複数の半導体ダイを一括してボンディングしてもよい。
【００８１】
また、ボンディング対象である電子部品の一例は半導体ダイに限るものではなく、半導体ダイがパッケージングされた半導体装置を基板にボンディングしてもよい。あるいは、電子部品は、能動素子又は受動素子のいずれでもよく、その他の部品であってもよい。
【００８２】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、ボンディングツールと半導体ダイとの間に透気性を有する多孔質シートを挟んで半導体ダイを基板１１０に接合していたが、本実施の形態では、透気性を有しないシートに透気孔を空けて当該シートに透気性を持たせている点で第１の実施の形態と相違する。以下、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。
【００８３】
図１１は、本発明の第２の実施形態に係るボンディング装置を示す図である。図１１に示す本実施の形態のボンディング装置１０Ａは、孔空け機構７０を有する。この孔開け機構７０は、ボンディング先端部４２が保持する這い上がり防止用のシート１４０に透気孔を空ける。シート１４０は、透気性を有しない例えばポリプロピレン、ポリエステル、塩化ビニル、ポリイミド等の樹脂シートであるが、その材質は限定されず用いることができる。
【００８４】
孔空け機構７０は、ボンディングヘッド２０がＸＹ方向に移動可能な範囲に設けられる。孔空け機構７０は、図３に示す第１吸気孔５０に対応してシート１４０に透気孔を空ける複数の針部材７０ａを備える。針部材７０ａは、孔空け機構７０とともに図示しない駆動機構によりＺ方向に上昇及び下降して孔空け機構７０の直上に停止したボンディングツール４０に保持されたシート１４０を貫通することで、当該シート１４０に透気孔を空ける。
【００８５】
ここで、ボンディング先端部４２に形成された第２吸引孔５２は、ボンディングツール４０に保持されたシート１４０の皺、垂れ下がりを抑制するために設けられている。そのため、シート１４０の第２吸引孔５２，５４に対応する箇所に孔空け機構７０により透気孔を空けなくてもボンディングツール４０により半導体ダイ１００を吸着して保持することができる。なお、シート１４０の皺、垂れ下がりを抑制できれば、第２吸引孔５２に対応する透気孔を空けてもよいのは当然である。
【００８６】
また、孔空け機構７０は、駆動機構を有さずにボンディング装置１０Ａに固定して配置された構成としてもよい。この構成とした場合、ボンディングツール４０が孔空け機構７０に対して下降及び上昇することでシート１４０に透気孔を空ける。
【００８７】
さらに、透気孔は、それぞれの透気孔が一つの第１の吸引孔５２に対応してシート１４０に空けられていなくてもよく、１つまたは透気孔が複数の第１吸気孔５０に対応して空けられたものでもよい。この構成とする場合、ボンディング先端部４２に針部材７０ａの直径よりも大きな直径を有する孔を形成し、この孔に対応する透気孔をシート１４０に空けてもよい。また、ボンディング先端部４２に連通した溝を形成するとともにこの溝と対応させて針部材７０ａを中空形状とし、当該溝及び中空形状に対応した形状の開口孔をシート１４０に形成してもよい。
【００８８】
本実施の形態によれば、這い上がりを抑制するために透気性を有しないシート１４０を採用した構成においても、ボンディングツール４０に保持されたシート１４０の皺、垂れ下がりを効果的に抑制することができる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態の孔空け機構７０は、ボンディングツール４０に保持された状態でシート１４０に透気孔を空けていたが、本実施の形態の孔空け機構７１は、シート載置ステージ１７に載置された状態でシート１４０に透気孔を空ける点で相違する。以下、第２の実施の形態と相違する点を中心に説明する。
【００９０】
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るボンディング装置を示す図である。図１２に示す本実施の形態のボンディング装置１０Ｂは、複数の針部材７１ａを有する孔空け機構７１を備える。シート載置ステージ１７には、複数の針部材７１ａに対応する図示しない孔が形成されている。孔開け機構７１は、図示しない駆動機構によりシート載置ステージ１７に対してＺ方向に上昇又は下降し、針部材７１ａをシート１４０に貫通させて透気孔を形成する。なお、孔空け機構７１をボンディング装置に固定し、シート載置ステージ１７を孔空け機構７１に対して駆動させることでシート１４０に透気孔を形成してもよい。
【００９１】
ボンディングツール４０は、透気孔が形成されたシート１４０を吸着して保持し、当該シート１４０を介して半導体ダイ１００を基板１１０に接合する。
【００９２】
さらに、ボンディング装置は、シート１４０を個片化する図示しない個片化機構によって、シート１４０を切りだして個片化するとともに透気孔を形成する態様としてもよい。また、シート１４０に透気穴を形成する機構を別途設けてもよい。
【００９３】
また、這い上がり防止用のシートには、透気性を有しない材質で構成されたシートに透気性を付与するための複数の透気孔が、規則的又は不規則的に一様に予め形成されたシートを用いてもよい。
【００９４】
また、複数の第１吸引孔５０がボンディング面４４の中央領域に設けられていると説明したが、複数の第１吸引孔５０は、例えば、ボンディング面４４の縁部近傍やボンディング面４４の全体に規則的又は不規則的に設けられていてもよい。
【００９５】
また、第１吸引孔５０、第２吸引孔５２は、矩形等の多角形の孔や長孔でもよい。さらに、第１吸引孔５０、第２吸引孔５２は、ボンディング面４４に連通して設けられた溝形状であってもよい。
【００９６】
また、ボンディングツール４０のテーパ側面４６ａ〜４６ｄは、対向する２面にのみに設けられてもよい。同様に、シート載置部６０のテーパ側面６６ａ〜６６ｄも対向する２面のみに設けられてもよい。
【００９７】
上記発明の実施形態を通じて説明された実施の態様は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００９８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…ボンディング装置、１２…ウェーハステージ、１４…中間ステージ、１６…ボンディングステージ、１７…シート載置ステージ、１８…ボンディングヘッド、３０…ボンディング制御部、４０…ボンディングツール、４２…ボンディング先端部、４６ａ〜ｄ…テーパ側面、５０…第１吸引孔、５２，５４…第２吸引孔、６０…シート載置部、６６ａ〜ｄ…テーパ側面、７０、７１…孔空け機構、７０ａ、７１ａ…針部材、１１０…基板、１１２，１１４…接着材料、１３０…多孔質性シート
【図１】
2018093156.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2018093156.tif 000011
【図１０】
2018093156.tif 000012
【図１１】
2018093156.tif 000013
【図１２】
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