(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に載置した対象物である基板を真空吸着して保持する複数の吸着孔を上面に分散配備した加熱プレートと、この加熱プレートの側端面から挿入されるヒータとからなる半導体装置製造用の熱圧着装置における加熱ステージであって、
前記ヒータにおける発熱領域を少なくとも３つに区分し、根元側部位の発熱領域および先端側部位の発熱領域での発熱出力を、これらの中間部位の発熱領域での発熱出力よりも高く、かつ、根元側部位の発熱領域での発熱出力を先端側部位の発熱領域での発熱出力よりも高く設定してあり、
前記吸着孔群に連通する真空通路を主真空通路に連通接続するとともに、この主真空通路の外部配管接続用のプレート外方への開口を、加熱プレートにおける裏面の前記ヒータに沿う長さ方向およびこれと直交する幅方向の中央部位に形成してあり、
かつ、加熱プレートの上面における基板の載置エリアを複数に分割し、分割された各載置エリアに含まれる吸着孔に対してそれぞれ吸引制御ができるよう真空通路とプレート外方への開口を含む主真空通路とを別系統に形成してある加熱ステージ。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱ステージであって、前記加熱プレートを、複数の吸着孔およびこれらに連通する真空通路を備えた上部プレートと、ヒータを内装した下部プレートとを重ねた積層構造に構成するとともに、上部プレートの真空通路に連通接続される主真空通路を下部プレートに上下貫通形成してある加熱ステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を対象物としてこれを載置して加熱するための半導体装置製造用の熱圧着装置における加熱ステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板やパッケージなどの対象物にチップ部品などの部品を熱圧着する実装行程においては、基板などの対象物を加熱ステージに載置して加熱しており、この種の加熱ステージの従来例が図９に示されている。
【０００３】
この加熱ステージは、対象物を上面に載置する加熱プレート１と、この加熱プレート１の側端面から挿入される複数本の棒状ヒータ（カートリッジヒータ）４とから構成されており、加熱プレート１の上面には、載置した対象物を真空吸着により保持する多数の吸着孔５が分散形成されるとともに、各吸着孔５がプレート内の真空通路６に連通され、さらに、各真空通路６が連通接続される主真空通路７の開口が加熱プレート１の側端面に臨設され、この開口に装着した配管継ぎ手８が図外の真空装置に配管接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構造の加熱ステージにおいては、プレート表面における温度分布に偏りが発生しやすいものとなっている。つまり、加熱プレート１の外周部からの放熱のために、表面の温度分布は中心側に比べて外周側が低温になりやすいものであった。そこで、ヒータ４自体の根元側の発熱領域と先端側の発熱領域の発熱出力を、中間部位の発熱領域の発熱出力よりも高く設定することも試みられているが、この種のヒータでは根元から外部に向けてリード線１３が導出されているために、このリード線１３を介した放熱のために加熱プレート１のリード線導出側での温度低下が発生するものであった。
【０００５】
また、真空吸着のための配管継ぎ手８が加熱プレート１の側面に設けられる従来構造では、配管継ぎ手８からの放熱の影響で加熱プレート１の配管接続側で局部的に温度低下が発生しやすく、プレート表面での温度分布に偏りが発生する問題もあった。
【０００６】
もちろん、このようなプレート側面からの局部的な放熱による影響を回避する手段として、例えば、加熱プレート１の表面積を対象物の面積より十分大きくするとともにヒータ４の長さを長くして、温度低下の見られる外周部位を避けた温度分布が比較的均一な中央部位を対象物の載置エリアとすることも考えられるが、これでは加熱ステージ１が必要以上に大型化するという別の問題が発生することになり、実用面では難点がある。
【０００７】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、載置エリア全体の温度分布の均一化を図ることで、加熱プレートを大型化することなく対象物を均一に加熱することのできる加熱ステージを提供することを主たる目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【００１０】
請求項１に係る発明は、上面に載置した対象物である基板を真空吸着して保持する複数の吸着孔を上面に分散配備した加熱プレートと、この加熱プレートの側端面から挿入されるヒータとからなる半導体装置製造用の熱圧着装置における加熱ステージであって、前記ヒータにおける発熱領域を少なくとも３つに区分し、根元側部位の発熱領域および先端側部位の発熱領域での発熱出力を、これらの中間部位の発熱領域での発熱出力よりも高く、かつ、根元側部位の発熱領域での発熱出力を先端側部位の発熱領域での発熱出力よりも高く設定してあり、前記吸着孔群に連通する真空通路を主真空通路に連通接続するとともに、この主真空通路の外部配管接続用のプレート外方への開口を、加熱プレートにおける裏面の前記ヒータに沿う長さ方向およびこれと直交する幅方向の中央部位に形成してあり、かつ、加熱プレートの上面における基板の載置エリアを複数に分割し、分割された各載置エリアに含まれる吸着孔に対してそれぞれ吸引制御ができるよう真空通路とプレート外方への開口を含む主真空通路とを別系統に形成してある。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の加熱ステージであって、前記加熱プレートを、複数の吸着孔およびこれらに連通する真空通路を備えた上部プレートと、ヒータを内装した下部プレートとを重ねた積層構造に構成するとともに、上部プレートの真空通路に連通接続される主真空通路を下部プレートに上下貫通形成してある。
【００１４】
請求項１に係る発明の構成によると、ヒータにおける根元部位および先端側部位の発熱領域からの発熱が中間部位の発熱領域からの発熱よりも多くなり、加熱プレートの外周部からの放熱による温度低下を補うとともに、ヒータ根元側の発熱領域を最も高温の領域にすることで、リード線を介しての放熱によってもたらされるプレート根元側での温度低下も補償される。
【００１５】
また、請求項１に係る発明の構成によると、主真空通路の開口に接続される配管系への放熱によって、開口が形成された部位付近での温度低下が発生するが、この開口が加熱プレート裏面の中央付近に位置することで、プレート外周からの放熱と相俟ってプレート表面全体での温度分布の偏りを少なくできる。
さらに、請求項１に係る発明の構成によると、小さいサイズの対象物に対しては、小さい載置エリアの吸着孔にのみ負圧を作用させる、また、大きいサイズの対象物に対しては、全部の吸着孔にのみ負圧を作用させるなどして、サイズの異なる複数種の対象物を載置して吸着保持することができる。
【００１６】
請求項２に係る発明の構成によると、上部プレートを下部プレートから分離して他の吸着孔配列の異なる上部プレートに取替えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。図１に、本発明に係る加熱ステージの斜視図が、図２にその平面図が、また、図３および図４に図２における断面図がそれぞれ示されている。
【００１９】
この加熱ステージは、後述の図６．７に示される基板（対象物の一例）Ｐを載置して加熱し、この基板Ｐの表面にチップ部品などの部品ｔを熱圧着する部品実装行程で利用されるものであって、上部プレート２と下部プレート３とを積層してボルト連結してなる加熱プレート１にヒータ４を内蔵した構造となっている。
【００２０】
上部プレート２の上面には、基板Ｐを真空吸着保持する多数の吸着孔５ａ，５ｂが分散配列して形成されるとともに、吸着孔５ａ，５ｂ群は２つのグループに分かれており、各グループの吸着孔５ａ，５ｂがプレート内部に形成された２系統の真空通路６ａ，６ｂにそれぞれ連通されている。
【００２１】
このように吸着孔５ａ，５ｂ群を２つのグループに分割することで、プレート上面の載置エリアが、一方の系統の真空通路６ａに属する少数個の吸着孔５ａを含む小面積の載置エリアと、全部の吸着孔５ａ，５ｂを含む大面積の載置エリアが形成されており、図６に示すように、小面積の載置エリアのみを利用して小型の基板Ｐ(1)を吸着保持することができ、また、図７に示すように大面積の載置エリアを利用して大型の基板Ｐ(2)をを吸着保持することができるようになっている。
【００２２】
ここで、２系統の真空通路６ａ，６ｂは、図３，図４に示されるようにプレート中央部位に形成した主真空通路７ａ，７ｂに連通接続されている。この主真空通路７ａ，７ｂは下部プレート３を通って下部プレート裏面に開口され、この開口に配管継ぎ手８ａ，８ｂを介して接続された配管９ａ，９ｂがバルブ１０ａ，１０ｂを介して真空装置１１に接続されており、上記のように小型の基板Ｐ(1)を載置する場合には、一方のバルブ１０ａのみが開かれて、小面積の載置エリアの吸着孔５ａにのみ負圧がもたらされ、また、大型の基板Ｐ(2)を載置する場合には、両方のバルブ１０ａ，１０ｂが開かれて、全ての吸着孔５ａ，５ｂに負圧がもたらされる。
【００２３】
他方、下部プレート３には、図１に示されるように両側端面に開口する貫通した複数の横向き穴１２が穿設されており、各横向き穴１２に、棒状に構成されたカートリッジ型のヒータ４が挿入されている。
【００２４】
ここで、各ヒータ４は、図５に示すように、内部に巻込み埋設された電熱線４ａが、その長手方向に３つの発熱領域Ａ，Ｂ，Ｃに区分され、各発熱領域Ａ，Ｂ，Ｃごとに電熱線４ａの巻きピッチが変えられて、その発熱出力が異なるように設定されている。つまり、リード線１３が導出される根元側の発熱領域Ａでの発熱出力Ｗａと先端側の発熱領域Ｂでの発熱出力Ｗｂが、中間部の発熱領域Ｃでの発熱出力Ｗｃよりも大きく、かつ、根元側の発熱領域Ａでの発熱出力Ｗａが先端側の発熱領域Ｂでの発熱出力Ｗｂよりも大きく設定されている（Ｗａ＞Ｗｂ＞Ｗｃ）。例えば、Ｗａ：１１０ワット、Ｗｂ：１００ワット、Ｗｃ：５０ワットで、全体の発熱出力が２６０ワットのヒータ４を構成するのである。
【００２５】
このように、根元側の発熱領域Ａと先端側の発熱領域Ｂを中間部の発熱領域Ｃよりも高温の発熱領域にすることで、プレート外周側からの放熱による温度低下を補うとともに、根元側の発熱領域Ａを最も高温の発熱領域にすることで、リード線１３を介しての放熱によってもたらされるプレート根元側での温度低下が補償され、プレート全面での温度分布の均一化が図られるのである。
【００２６】
また、上記のように、主真空通路７ａ，７ｂの開口をプレート中央部位の近くに配置することで、配管継ぎ手８ａ，８ｂを介しての放熱の影響でプレート表面での温度分布に偏りをもたらすことが抑制される。
【００２７】
なお、前記発熱プレート１を、上部プレート２と下部プレート３の積層構造にしてあるので、上部プレート２は任意の吸着形態のものに取り替えることができ、例えば、図８に示すように、吸着孔５ａ，５ｂ群を左右にグループ分けすることで、大小の基板Ｐ(1)，Ｐ(2)に対して載置エリアを使い分けることができる。
【００２８】
本発明は、次のような形態で実施することもできる。
【００２９】
（１）  吸着孔群を３以上のグループに分けてそれぞれを真空通路６および主真空通路７に連通するように構成することで、更に多種類の寸法の基板Ｐを吸着保持できるように構成することもできる。
【００３０】
（２）  発熱プレート１は必ずしも積層構造である必要はなく、単層のものにして実施することもできる。
【００３１】
（３）  ヒータ４を発熱領域によってその発熱出力を異ならせるに、発熱領域の境界付近において発熱線の巻きピッチを滑らかに変化させるようにすることで、温度分布の一層の均一化を図ることができる。
【００３２】
（４）  ヒータ４を発熱領域によってその発熱出力を異ならせる手段は、内部の発熱体の構造によって適宜選択することができる。
【００３３】
（５）  ヒータは、カートリッジヒータに限らず、プレートに熱線を埋め込んだものや、平板型のラバーヒータを挟み込んだものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば以下に示すような効果が期待できる。
【００３５】
請求項１に係る発明によれば、プレート外周部からの放熱とリード線を介する放熱の温度分布への影響を少なくでき、加熱プレートの表面全体の温度分布の均一化を図ることができ、加熱プレートの表面全体を載置エリアとして利用できる。従って、加熱プレートを大型にして、温度分布が比較的均一な中心側のエリアだけを載置エリアに利用するようなことをしなくても、最小限のプレートサイズで対象物を均一に加熱することができるようになった。
【００３７】
また、請求項１に係る発明によれば、吸着孔に負圧をもたらす外部配管系からの放熱による温度分布への影響を少なくでき、加熱プレートの表面全体の温度分布の均一化を図ることができ、加熱プレートの表面全体を載置エリアとして利用できる。従って、加熱プレートを大型にして、温度分布が比較的均一な中心側のエリアだけを載置エリアに利用するようなことをしなくても、最小限のプレートサイズで対象物を均一に加熱することができるようになった。
さらに、請求項１に係る発明によれば、一種の加熱ステージで複数サイズの対象物に利用でき、コスト低減に一層寄与する。
【００３８】
請求項２に係る発明によれば、吸着孔を備えた上部プレートを取り替えて各種サイズの対象物に対応させた加熱ステージを構成することができ、コスト低減に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る加熱ステージを示す全体斜視図
【図２】本発明に係る加熱ステージの平面図
【図３】図２における(3)-(3)線断面図
【図４】図２における(4)-(4)線断面図
【図５】ヒータの正面図
【図６】小サイズの基板を載置した状態の全体斜視図
【図７】大サイズの基板を載置した状態の全体斜視図
【図８】別仕様の上部プレートを利用した場合の平面図
【図９】従来の加熱ステージを示す全体斜視図
【符号の説明】
１              加熱プレート
２              上部プレート
３              下部プレート
４              ヒータ
５ａ，５ｂ      吸着孔
６ａ，６ｂ      真空通路
７ａ，５７      主真空通路
【図１】
0004665314.tif 000002
【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】
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