(57)【要約】 【課題】封止材にボイドを発生させずに半導体チップと配線基板とをフリップチップ接続するボンディング装置およびボンディング方法を提供することを目的とする。【解決手段】半導体ウエハ４０を配置するステージ１８と、フレキシブル配線基板６７を吸着するボンディングツール２２と、押圧体６１、６２、６３と、押圧手段５１、５２、５３とが備えられ、半導体ウエハ４０に封止材を介してフレキシブル配線基板６７をボンディングする装置であって、押圧体が、半導体ウエハ４０のバンプ電極とフレキシブル配線基板６７の接続パッドとを接合する主押圧体６１と、主押圧体６１の押圧の後に半導体ウエハ４０のバンプ電極側の面のバンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド側の面の接続パッド以外の部分とを接合する補助押圧体６２、６３とからなるボンディング装置を用いることにより上記課題を解決できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハをそのバンプ電極を上側にして配置するステージと、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツールと、前記ボンディングツールの先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体と、前記押圧体を上下方向に駆動する押圧手段と、が備えられ、前記半導体ウエハに封止材を介して前記フレキシブル配線基板をボンディングするボンディング装置であって、
前記２以上の押圧体が、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル配線基板を前記半導体ウエハに押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の接続パッドと、を接合する主押圧体と、
前記主押圧体の押圧の後に、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と前記フレキシブル配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と、を接合する補助押圧体と、からなることを特徴とするボンディング装置。
【請求項２】
配線基板をその接続パッドを上側にして配置するステージと、フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツールと、前記ボンディングツールの先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体と、前記押圧体を上下方向に駆動する押圧手段と、が備えられ、前記配線基板に封止材を介して前記フレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング装置であって、
前記２以上の押圧体が、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極と、を接合する主押圧体と、
前記主押圧体の押圧の後に、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と、を接合する補助押圧体と、からなることを特徴とするボンディング装置。
【請求項３】
前記補助押圧体が２以上の押圧体からなり、前記主押圧体に近い補助押圧体から順番に押圧を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボンディング装置。
【請求項４】
前記補助押圧体が、気体或いは液体が供給されることにより膨張するバルーン部で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【請求項５】
前記主押圧体に、加熱機構または超音波印加機構のいずれかが備えられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【請求項６】
前記吸着機構が、前記主押圧体の一面に設けられた押圧面用吸着孔に接続された真空装置を作動させることにより、前記主押圧体の一面に前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップを吸着して保持する機構であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【請求項７】
前記ステージの一面に備えられた別の吸着機構が、前記ステージの一面に設けられたステージ面用吸着孔と接続された真空装置を作動させることにより、前記ステージの一面に前記半導体ウエハまたは前記配線基板を吸着して保持する機構であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のボンディング装置。
【請求項８】
半導体ウエハに封止材を介してフレキシブル配線基板をボンディングするボンディング方法であって、
前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル配線基板を前記半導体ウエハに押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の前記接続パッドと、を接合する第１の接合工程と、
前記第１の接合工程後、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と前記フレキシブル配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と、を接合する第２の接合工程とを有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項９】
配線基板に封止材を介してフレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング方法であって、
前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップの前記バンプ電極と、を接合する第１の接合工程と、
前記第１の接合工程後、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と、を接合する第２の接合工程とを有することを特徴とするボンディング方法。
【請求項１０】
前記第２の接合工程が２以上の押圧からなり、前記接続パッドと電極パッドとの接合位置から端部に向かって順番に押圧を行うことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のボンディング方法。
【請求項１１】
前記第２の接合工程が、気体或いは液体を供給することによりバルーン部を膨張させて押圧を行うことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のボンディング方法。
【請求項１２】
前記第１の接合工程は、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の接続パッドとを接合する際、または前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極とを接合する際に、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの加熱または超音波印加を行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のボンディング方法。
【請求項１３】
前記第１の接合工程前に、前記半導体ウエハのバンプ電極およびその近傍のみを覆うように、または前記配線基板の接続パッドおよびその近傍のみを覆うように、封止材を配置することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のボンディング方法。
【請求項１４】
前記第１の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の中心部を押圧した後、
前記第２の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記中心部から端部に向かって押圧することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のボンディング方法。
【請求項１５】
前記第１の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の一端部を押圧した後、
前記補助押圧体が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記一端部から他端部に向かって押圧することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項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、ボンディング装置およびボンディング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造工程において、半導体チップとフレキシブル配線基板とを接続する方法としてはフリップチップ接続技術があり、それに用いる装置としてはフリップチップボンディング装置があった。
前記フリップチップ接続技術は、バンプ電極が形成された半導体チップをフレキシブル配線基板上に搭載する技術である。また、前記フリップチップボンディング装置は、例えば、フレキシブル配線基板を載置して吸着保持するステージと、バンプ電極の形成された半導体チップの裏面を吸着して前記フレキシブル配線基板に前記半導体チップを圧着するためのボンディングツールと、前記ボンディングツールの上下方向に駆動する押圧手段と、前記ボンディングツールに超音波を印加する超音波発生手段と、それらを制御する制御手段と、などから構成される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
なお、２枚の薄型の被処理部材を接着する方法としては他に、特許文献２〜４に開示された技術がある。特許文献２は、ウェーハ支持方法及びウェーハ支持装置に関するものであり、ウェーハに粘着テープを貼着してリングフレームと一体化させて支持する場合には、ウェーハと粘着テープとの間に気泡が入り込まないように、粘着テープを貼る方法が開示されている。また、特許文献３は、マウントヘッド及びボンディング装置に関するものであり、プリント基板に対して電子部品を垂直に配置することができるマウントヘッドが開示されている。さらにまた、特許文献４は、ウェーハ減圧接着装置に関するものであり、キャリアプレートに複数枚のウェーハを一括して、ダメージを低減させて接着させることができる装置が開示されている。
【０００４】
近年、複数の半導体チップが区画された半導体ウエハの上に、接着材を介して、複数のフレキシブル配線基板をフリップチップ接続した後、前記半導体ウエハを個々の半導体チップ毎に切断分離することで、リアルチップサイズの半導体装置を得る技術が検討されている。この半導体装置の製造方法は、特に、小型化された半導体装置を製造する際に、一度に複数の半導体装置を得ることができるので、有益な方法である。
【０００５】
しかし、従来は、通常のフリップチップボンディング装置を用いて、半導体チップとフレキシブル配線基板とを接続していた。つまり、ボンディングツールでフレキシブル配線基板を保持し、接着材の塗布された半導体チップ上に前記フレキシブル配線基板を押圧して、前記フレキシブル配線基板と前記半導体ウエハとをボンディングして、フリップチップ接続していた。
【０００６】
この場合、押圧する被処理物がフレキシブルなフレキシブル配線基板であるため、接着材の塗布された半導体チップ上にボンディングする際、前記半導体チップと前記フレキシブル配線基板との間の接着材にボイド（微小な空洞）が発生してしまう場合があった。
このようなボイドは、リフローなどの際に半導体装置の温度を上昇させると膨張して、前記半導体チップと前記フレキシブル配線基板との間の接着材にクラックを発生させてフリップチップ接続を弱めて、半導体装置の信頼性を低下させる場合があった。
【０００７】
さらにまた、近年は更なる半導体装置の小型・薄型化のため、半導体チップの裏面もバックグラインドするようになった。このようにバックグラインドにより薄型化された半導体チップを用いることによっても、前記半導体チップと前記フレキシブル配線基板との間の接着材にボイドを発生させる場合があった。この場合も、リフローなどの際に半導体装置の温度を上昇させると膨張して、前記半導体チップと前記フレキシブル配線基板との間の接着材にクラックを発生させてフリップチップ接続を弱めて、半導体装置の信頼性を低下させる場合があった。
【特許文献１】特開２００１−１２７０７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１３４３号公報
【特許文献３】特開２００１−１２７０７７号公報
【特許文献４】特開２００１−１２７０７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、封止材にボイドを発生させずに半導体チップと配線基板とをフリップチップ接続するボンディング装置およ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】
【０００９】
本発明のボンディング装置は、半導体ウエハをそのバンプ電極を上側にして配置するステージと、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツールと、前記ボンディングツールの先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体と、前記押圧体を上下方向に駆動する押圧手段と、が備えられ、前記半導体ウエハに封止材を介して前記フレキシブル配線基板をボンディングするボンディング装置であって、前記２以上の押圧体が、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル配線基板を前記半導体ウエハに押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の接続パッドと、を接合する主押圧体と、前記主押圧体の押圧の後に、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と前記フレキシブル配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と、を接合する補助押圧体と、からなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のボンディング装置は、配線基板をその接続パッドを上側にして配置するステージと、フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツールと、前記ボンディングツールの先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体と、前記押圧体を上下方向に駆動する押圧手段と、が備えられ、前記配線基板に封止材を介して前記フレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング装置であって、前記２以上の押圧体が、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極と、を接合する主押圧体と、前記主押圧体の押圧の後に、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と、を接合する補助押圧体と、からなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のボンディング装置は、前記補助押圧体が２以上の押圧体からなり、前記主押圧体に近い補助押圧体から順番に押圧を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明のボンディング装置は、前記補助押圧体が、気体或いは液体が供給されることにより膨張するバルーン部で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のボンディング装置は、前記主押圧体に、加熱機構または超音波印加機構のいずれかが備えられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のボンディング装置は、前記吸着機構が、前記主押圧体の一面に設けられた押圧面用吸着孔に接続された真空装置を作動させることにより、前記主押圧体の一面に前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップを吸着して保持する機構であることを特徴とする。
【００１５】
本発明のボンディング装置は、前記ステージの一面に備えられた別の吸着機構が、前記ステージの一面に設けられたステージ面用吸着孔と接続された真空装置を作動させることにより、前記ステージの一面に前記半導体ウエハまたは前記配線基板を吸着して保持する機構であることを特徴とする。
【００１６】
本発明のボンディング方法は、半導体ウエハに封止材を介してフレキシブル配線基板をボンディングするボンディング方法であって、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル配線基板を前記半導体ウエハに押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の前記接続パッドと、を接合する第１の接合工程と、前記第１の接合工程後、前記フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、前記半導体ウエハのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と前記フレキシブル配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と、を接合する第２の接合工程とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明のボンディング方法は、配線基板に封止材を介してフレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング方法であって、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップの前記バンプ電極と、を接合する第１の接合工程と、前記第１の接合工程後、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分と、を接合する第２の接合工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のボンディング方法は、前記第２の接合工程が２以上の押圧からなり、前記接続パッドと電極パッドとの接合位置から端部に向かって順番に押圧を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明のボンディング方法は、前記第２の接合工程が、気体或いは液体を供給することによりバルーン部を膨張させて押圧を行うことを特徴とする。
【００２０】
本発明のボンディング方法は、前記第１の接合工程は、前記半導体ウエハのバンプ電極と前記フレキシブル配線基板の接続パッドとを接合する際、または前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極とを接合する際に、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの加熱または超音波印加を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明のボンディング方法は、前記第１の接合工程前に、前記半導体ウエハのバンプ電極およびその近傍のみを覆うように、または前記配線基板の接続パッドおよびその近傍のみを覆うように、封止材を配置することを特徴とする。
【００２２】
本発明のボンディング方法は、前記第１の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の中心部を押圧した後、前記第２の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記中心部から端部に向かって押圧することを特徴とする。
【００２３】
本発明のボンディング方法は、前記第１の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の一端部を押圧した後、前記第２の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記一端部から他端部に向かって押圧することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、封止材にボイドを発生させずに半導体チップと配線基板とをフリップチップ接続するボンディング装置およびボンディング方法を提供することができる。
【００２５】
本発明のボンディング装置は、半導体ウエハをそのバンプ電極を上側にして配置するステージと、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の接続パッドに対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツールと、ボンディングツールの先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体と、押圧体を上下方向に駆動する押圧手段とが備えられ、半導体ウエハに封止材を介してフレキシブル配線基板をボンディングするボンディング装置であって、２以上の押圧体が、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、フレキシブル配線基板を半導体ウエハに押圧して、半導体ウエハのバンプ電極とフレキシブル配線基板の接続パッドとを接合する主押圧体と、主押圧体の押圧の後に、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、半導体ウエハのバンプ電極側の面のバンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板の接続パッド側の面の接続パッド以外の部分とを接合する補助押圧体とからなる構成なので、主押圧体により半導体ウエハとフレキシブル配線基板との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、補助押圧体により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、封止材内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００２６】
本発明のボンディング方法は、半導体ウエハに封止材を介してフレキシブル配線基板をボンディングするボンディング方法であって、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、フレキシブル配線基板を半導体ウエハに押圧して、半導体ウエハのバンプ電極とフレキシブル配線基板の接続パッドとを接合する第１の接合工程と、前記第１の接合工程後、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分を押圧して、半導体ウエハのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分とを接合する第２の接合工程とを有する構成なので、主押圧体により半導体ウエハとフレキシブル配線基板との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、封止材内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態であるボンディング装置の一例を示す概略平面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、略矩形状の基台１２の上に、ウエハ供給部３６と、フレキシブル配線基板供給部４４と、ボンディング部２４と、ウエハ収容部２８と、搬送機構３４と、制御部（図示略）が設けられて概略構成されている。
【００２８】
＜フレキシブル配線基板供給部＞
フレキシブル配線基板供給部４４には、複数のフレキシブル配線基板６７が収納されたトレイ４６がセットされている。ここから、ボンディングツール２２にフレキシブル配線基板６７を順次供給することができる。
【００２９】
＜ウエハ供給部＞
ウエハ供給部３６には、リング状の治具４２に貼り渡された粘着テープ上に貼着された半導体ウエハ４０が複数セットされている。
【００３０】
＜ウエハ収容部＞
ウエハ収容部２８は、フレキシブル配線基板６７とのボンディング工程を終えた半導体ウエハ４０を順次収容する部分である。
【００３１】
＜搬送機構＞
搬送機構３４は、ウエハ供給部３６とボンディング部２４とウエハ収容部２８との間で半導体ウエハ４０を搬送する機構である。搬送機構３４は、レール部材と、その長手方向に移動可能な搬送部とからなり、ウエハ供給部３６で、リング状の治具４２に載置した状態で半導体ウエハ４０を搬送部に載せて、ボンディング部の搬送位置３２に移動する。
【００３２】
＜ボンディング部＞
ボンディング部２４は、ボンディング工程を行う部分である。
ボンディング部２４は、ステージ１８と、ステージ１８をＸＹ方向に駆動する第一のＸＹ駆動機構１６と、ボンディングツール２２を備えたボンディングアーム２０と、ボンディングアーム２０をＸＹ方向に駆動する第二のＸＹ駆動機構１４と、から概略構成されている。なお、ボンディング部２４には２つの吸着機構が備えられており、それぞれ、真空装置２６に接続されている。
【００３３】
＜ボンディング工程＞
搬送位置３２は、搬送部からステージ１８へ半導体ウエハ４０の受け渡しを行う位置であり、ここでリング状の治具４２に載置された状態で半導体ウエハ４０がステージ１８の上に載置される。
次に、第一のＸＹ駆動機構１６により、ステージ１８上のリング状の治具４２に載置された状態の半導体ウエハ４０が搬送位置３２から処理部３０に動かされる。なお、処理位置３０は、ボンディング処理を行う位置である。
【００３４】
次に、フレキシブル配線基板供給部４４のトレイ４６上のフレキシブル配線基板６７をボンディング機構２４のボンディングツール２２の先端に吸着した後、第二のＸＹ駆動機構１４を動かしてボンディングツール２２を処理部３０に移動する。
処理部３０で半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７のボンディング処理を行った後、ステージ１８を搬送位置３２に戻す。
【００３５】
その後、搬送位置３２でリング状の治具４２に載置された状態で半導体ウエハ４０を搬送部に載せた後、搬送機構３４により搬送位置３２からウエハ収容部２８へ半導体ウエハ４０を移動して、収容する。
このようにして、ボンディング部２４でボンディングされた半導体ウエハ４０は、ウエハ収納部２８に順次搬送される。
【００３６】
図２は、図１に示すボンディング装置の側面図（一部断面図）である。
図２に示すように、ボンディング部２４は、基台１２上に、第一のＸＹ駆動機構１６に搭載されたステージ１８と、第二のＸＹ駆動機構１４に搭載されたボンディングアーム２０とが配置されて概略構成されている。
【００３７】
＜ボンディングツール＞
ボンディングアーム２０の一端側には、ボンディングツール２２が備えられている。
ボンディングツール２２は、第一のＺ方向の駆動機構５、第二のＺ方向の駆動機構５２、第三のＺ方向の駆動機構５３と、第一の押圧体（主押圧体）６１、第二の押圧体（補助押圧体）６２、第三の押圧体（補助押圧体）６３とから構成されている。
【００３８】
＜主押圧体＞
図２に示すように、第一のＺ方向の駆動機構５１には、四角柱状の第一の押圧体（主押圧体）６１が備えられている。
第一の押圧体６１の一面には、真空装置２６と接続された押圧面用吸着孔が設けられており、第一の押圧体（主押圧体）６１の一面にフレキシブル配線基板６７を吸着保持することができる構成とされている。これにより、フレキシブル配線基板６７の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａを吸着して保持する。
また、第一の押圧体６１は、第一のＺ方向の駆動機構５１により、上下方向に移動可能とされており、第一の押圧体６１を下げることにより、対向側に配置された半導体ウエハ４０に押圧することができる構成とされている。
主押圧体６１は、第１の接合工程を行う押圧体である。
【００３９】
＜補助押圧体＞
図２に示すように、四角柱状の第一の押圧体６１を内筒として取り囲むように、外筒となる第二の押圧体（補助押圧体）６２が備えられ、さらに、第二の押圧体６２を内筒として取り囲むように、外筒となる第三の押圧体（補助押圧体）６３が備えられている。
第二の押圧体６２は、第二のＺ方向の駆動機構５２に取り付けられており、第一の押圧体６１のＺ方向の動きとは独立させて、Ｚ方向の上下に動かすことができる構成とされている。
同様に、  第三の押圧体６３は、第三のＺ方向の駆動機構５３に取り付けられており、第一の押圧体６１のＺ方向の動きとは独立させて、Ｚ方向の上下に動かすことができる構成とされている。
これにより、フレキシブル配線基板６７の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分６７ｂを押圧できる構成とされている。
補助押圧体６２、６３は、第２の接合工程を行う押圧体である。
【００４０】
なお、本実施形態では、補助押圧体の数を２つとしているが、補助押圧体の数をより増やしてもよい。これにより、３段回以上の多段階で押圧すことができ、より確実に、アンダーフィル材にボイドを発生させずに半導体ウエハと配線基板とをボンディングすることができる。
【００４１】
＜ステージ＞
図２に示すように、ステージ１８には、ウエハ供給部３６から供給された半導体ウエハ４０をリング状の治具４２に載置された状態で載置している。
また、ステージ１８はステージ面用吸着孔７１が備えられている。ステージ面用吸着孔７１は真空装置２６に接続されており、真空装置２６を作動させることにより、ステージ１８の一面に半導体ウエハ４０を吸着して保持できるように構成されている。
さらに、ステージ１８は、加熱機構６５が設けられており、ステージ１８上に載置された半導体ウエハ４０を、所定の温度に加熱できるように構成されている。
【００４２】
＜ボンディングツールの先端側の面（押圧面）＞
図３は、図１に示すボンディングツール２２の先端側の面（押圧面）２２ａを示す平面図である。
図３に示すように、第一の押圧体（主押圧体）６１の押圧面２２ａは略矩形状とされている。この大きさおよび形状は、ボンディングを行うフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部位）の大きさおよび形状に合わせて構成する。第一の押圧体６１の押圧面２２ａには３つの押圧面用吸着孔７０が設けられている。先に記載したように、押圧面用吸着孔７０は真空装置２６に接続されており、真空装置２６を作動させることにより、押圧面２２ａに被処理物であるフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部位）と反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａを吸着保持することができる。なお、フレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部位）は中心部に設けられている。
【００４３】
図３に示すように、第一の押圧体６１を取り囲むように第二の押圧体（補助押圧体）６２が備えられ、さらに、第二の押圧体６２を取り囲むように第三の押圧体（補助押圧体）６３が備えられている。
このように、この押圧面２２ａは、押圧面２２ａの略中央領域に電気的接合部位が配置された半導体ウエハに適用するものであり、中心部の電気的接合部位からフレキシブル配線基板６７の端部に向かって徐々に押圧するように補助押圧体６２、６３を構成している。
【００４４】
＜ボンディングツールの動作＞
図４は、図１に示すボンディングツールの動作の一例を説明する側面図であって、図３のＡ−Ａ’線における断面図である。
図４に示すように、ボンディングツール２２の押圧動作は、３つの段階で行われる。まず、図４（ａ）に示すように、第一の押圧体６１がＺ方向に突出される。次に、図４（ｂ）に示すように、第二の押圧体６２がＺ方向に突出される。最後に、図４（ｃ）に示すように、第三の押圧体６３がＺ方向に突出される。
このような動作を行うことにより、まず、第一の押圧体（主押圧体）６１に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部）を集中的に押圧して、半導体ウエハのバンプ電極（電気的接合部）とフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部）との間の良好な電気的な接合を確保することができる。
また、第一の押圧体（主押圧体）６１に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７を接続パッド（電気的接合部）から外側に向かって段階的に押圧することができるので、半導体ウエハとフレキシブル配線基板との間に配したアンダーフィル材にボイドを発生させずに半導体ウエハとフレキシブル配線基板とをボンディングすることができる。
【００４５】
なお、図４に示すように、第一の押圧体６１には、押圧面用吸着孔７０が設けられており、矢印ｑの方向に真空排気することにより、第一の押圧体（主押圧体）６１の押圧面にフレキシブル配線基板６７を接続パッド（電気的接合部位）の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分を吸着保持する。
【００４６】
また、第一の押圧体６１は、加熱機構６６が設けられており、吸着保持したフレキシブル配線基板６７の電気的接合部を所定の温度に加熱し、熱圧着できるように構成されている。
なお、第一の押圧体６１には、加熱機構６６の代わりに、あるいは加熱機構６６とともに超音波発生手段を設けることにより、超音波熱圧着するように構成しても良い。
【００４７】
＜半導体装置＞
図５は、本発明の実施形態であるボンディング装置および方法を用いて製造する半導体装置の一例を示す平面図であり、図６は断面図である。
図５に示すように、半導体装置８０は、正方形状の半導体チップ８１と、半導体チップ８１より小さい長方形状のフレキシブル配線基板６７とから概略構成されている。フレキシブル配線基板６７は、アンダーフィル材（封止材）８２を介して、半導体チップ８１のほぼ中央部に配置されている。
【００４８】
フレキシブル配線基板６７の一面には、複数の円形状の半田ボール（外部電極）８４と、略中心部に複数の端子が１列に形成された接続端子部と、前記接続端子部と半田ボール（外部電極）８４とを結ぶ配線８６とが形成されている。
前記接続端子部は、フレキシブル配線基板６７のアンダーフィル材８２側の面の接続パッドと接続されている。そして、フレキシブル配線基板６７のアンダーフィル材８２側の面には、中心部位に接続パッドを取り囲む略矩形状の電気的接合部位８８が設けられている。
【００４９】
なお、半導体チップ８１の一面には所定の回路（図示略）が形成されている。図６に示すように、所定の回路を覆うようにパッシベーション膜（絶縁膜）９８が形成されており、パッシベーション膜９８の開口された部分から電極パッド（電気的接合部位）９０が露出されている。
電極パッド９０の上にはバンプ電極９２が突出するように形成されており、電極パッド９０とバンプ電極９２が半導体チップ８１の半導体チップ８１の電気的接合部位とされる。このバンプ電極（電気的接合部位）９２は、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４（電気的接合部位）と接続されている。
【００５０】
半導体チップ８１とフレキシブル配線基板６７は、アンダーフィル材（封止材）８２を介して接着されている。
フレキシブル配線基板６７の一面には、半導体チップ８１の電極パッド９０とバンプ電極（電気的接合部位）９２と接続された接続パッド（電気的接合部位）９４が形成されている。接続パッド（電気的接合部位）９４はビア９５を介してフレキシブル配線基板６７の他面側に格子状に配置された複数のランド９６に接続されている。
さらに、各ランド９６の上には、半田ボール８４が搭載され、外部電極とされている。
【００５１】
＜半導体装置の製造フロー＞
図７は、半導体装置の製造フローの一例を示す断面工程図であって、図７（ｃ）において本発明の実施形態であるボンディング方法とボンディング装置を用いている。
半導体ウエハ４０としては、例えば、単結晶引き上げ方等により形成されたシリコンのインゴットをスライスして得られる円盤状の基板の一面に拡散等の工程を通じて、所望の回路及び電極パッドを形成したものを用いる。
【００５２】
まず、枠状の治具（図示略）上に耐熱性粘着テープ１０２を貼り渡す。この上に、図７（ａ）に示すように、半導体ウエハ４０を貼着固定する。
なお、半導体ウエハ４０の一面には所定の回路（図示略）が形成されている。さらに、所定の回路（図示略）を覆うように形成されたパッシベーション膜９８の一部は開口されて、電極パッド９０が露出されるとともに、電極パッド９０上に、Ａｕなどからなるバンプ電極９２が搭載されている。半導体ウエハ４０はダイシングラインでダイシングされて複数の半導体チップ８１に分割される構成とされている。
バンプ電極９２は、電極パッド９０上に、溶融され先端にボールが形成されたワイヤを超音波熱圧着し、該ワイヤを引きちぎることで形成することができる。また、バンプ電極９２は、メッキなどで形成することもできる。
【００５３】
＜アンダーフィル材の形成工程＞
次に、図７（ｂ）に示すように、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２形成領域を開口部とするマスク１０４を半導体ウエハ４０の上に配置する。その後、スキージ１０６を用いてアンダーフィル材（封止材）８２をマスク１０４の開口部に流し込むことで、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２形成領域にアンダーフィル材８２を選択的に形成することができる。
なお、アンダーフィル材８２は、スピンナー塗布により形成しても良い。スピンナー塗布を用いることにより、より効率的に、かつ均一な厚さでアンダーフィル材８２を形成することができる。
【００５４】
＜ボンディング工程＞
次に、図１に記載のボンディング装置１０を用いて、半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７のボンディングを行う。図７（ｃ）は、このボンディング工程によって、ボンディングを完了した状態を示す断面工程図である。
図１に示したボンディング装置１０のウエハ供給部３６に、アンダーフィル材８２の塗布した半導体ウエハ４０を配置する。図１で説明したように、この半導体ウエハ４０は、搬送機構３４によりステージ１８上に供給される。半導体ウエハ４０がステージ１８上に搭載されると、真空装置２６を作動させ、真空吸引して、半導体ウエハ４０をステージ１８上に保持固定する。さらに、半導体ウエハ４０を加熱機構６５により所定の温度まで加熱する。その後、半導体ウエハ４０を保持固定したステージ１８を、第一のＸＹ駆動機構１６により搬送位置３２から処理位置３０に移動する。
【００５５】
また、フレキシブル配線基板供給部４４には、予め複数の個片化されたフレキシブル配線基板６７が収納されたトレイ４６を配置されている。第二のＸＹ駆動機構１４によりボンディングツール２２を動かして、トレイ４６上で、ボンディングツール２２の第一の押圧体６１の先端にフレキシブル配線基板６７を吸着保持する。さらに、フレキシブル配線基板６７を吸着保持したボンディングツール２２を、第二のＸＹ駆動機構１４により、処理部３０のステージ１８の上方に移動する。
これ以後のボンディング工程は、主押圧体６１による第１の接合工程と補助押圧体６２、６３による第２の接合工程とを有しており、図８〜１２を用いて詳細に説明する。
【００５６】
図８に示すように、矢印ｑの方向に真空吸引してボンディングツール２２の先端に接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａの少なくとも一部が吸着保持されたフレキシブル配線基板６７が、ステージ１８上の半導体ウエハ４０の任意の半導体チップ８１上に配置される。なお、接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａを全部分と吸着しても良い。
このとき、半導体ウエハ４０の電極パッド９０およびその上に形成されたバンプ電極（電気的接続部）９２と、フレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接続部）９４とが対向する位置となるように、フレキシブル配線基板６７を位置決めする。
なお、ボンディングツール２２の第一の押圧体６１を加熱機構６６により加熱して、フレキシブル配線基板６７を所定温度に加熱しておく。このフレキシブル配線基板６７の加熱をフレキシブル配線基板６７の搬送途中ですることにより、ボンディング工程を時間短縮して効率化することができる。
【００５７】
＜第１の接合工程＞
次に、図９に示すように、第一のＺ方向の駆動機構５１により、フレキシブル配線基板６７を吸着保持した第一の押圧体６１をステージ１８側に下降させ、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４とを、アンダーフィル材８２を押しつぶしながら接合する。このとき、半導体ウエハ４０およびフレキシブル配線基板６７はそれぞれ加熱されているので、良好に電気的接続部同士を熱圧着することができる。このように電気的接合部を集中的に押圧することにより電気的接合を良好に確保することができる。
なお、図９に示すように、半導体チップ８１のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の間（電気的接続部同士の間）のアンダーフィル材８２が外側に押し出されて、フレキシブル配線基板６７の外側は反り返る。また、同時に、電気的接続部同士の間のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドは、接続パッド９４を取り囲む領域に押し出される。
【００５８】
＜第２の接合工程＞
次に、図１０に示すように、第二のＺ方向の駆動機構５２により、第一の押圧体６１を取り囲むように形成された第二の押圧体（補助押圧体）６２をステージ１８側に下降させ、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分６７ｂのうち、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分を押圧して、アンダーフィル材８２をより外側に押し出しながら、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２を取り囲む部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分とを接合する。
これにより、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドは、さらにその部分を取り囲む外側の領域に押し出される。
【００５９】
次に、図１１に示すように、第三のＺ方向の駆動機構５３により、第二の押圧体６２を取り囲むように形成された第三の押圧体（補助押圧体）６３をステージ１８側に下降させ、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分６７ｂのうち、フレキシブル配線基板６７の残りの部分を押圧して、アンダーフィル材８２を更に外側に押し出しながら、半導体チップ８１とフレキシブル配線基板６７とを接合する。
これにより、フレキシブル配線基板６７の残りの部分のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドが、半導体チップ８１とフレキシブル配線基板６７との間から完全に外側の領域に押し出される。このようにして、半導体チップ８１とフレキシブル配線基板６７との間のボイドを少なくすることができる。
【００６０】
このように補助押圧体６２、６３によって、フレキシブル配線基板６７の接続パッドの反対側の面の接続パッドに対応する部分以外の部分を、主押圧体６１に近い補助押圧体６２から順番に押圧して、電気的接合部から端部に向かって徐々に押圧することにより、半導体ウエハ４０のバンプ電極側の面のバンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分とをボイドを押し出すように接合することができ、半導体チップ８１とフレキシブル配線基板６７との間のボイドを少なくすることができる。これにより、ボイドによる不良発生を低減することができる。
【００６１】
また、フレキシブル配線基板６７と半導体ウエハ４０の間を良好にアンダーフィル材８２で覆い、フレキシブル配線基板６７を撓むことなく接着固定することにより、電気的接合部の良好に保護することができる。
【００６２】
なお、このボンディング工程では、あらかじめウエハバーンイン等の検査を行い、その結果に基づき、半導体ウエハ４０上の良品と判定された半導体チップ８１のみにフレキシブル配線基板６７を搭載するようにしてもよい。
このようにして不良判定された半導体チップ８１にフレキシブル配線基板６７を搭載しないことにより、無駄なフレキシブル配線基板６７の搭載をせずにすみ生産コストを低減することができるほか、半導体装置の生産効率自体を向上させることができる。
【００６３】
最後に、図１２に示すように、第一の押圧体（主押圧体）６１による真空吸引を止め、ボンディングツール２２を引き上げることにより、フレキシブル配線基板６７がボンディングされた半導体チップ８１がステージ上に残される。
このようにして、半導体ウエハ４０上の全ての半導体チップ８１へフレキシブル配線基板６７を搭載する。
ボンディング処理が完了した半導体ウエハ４０は、搬送機構３４により半導体ウエハ４０がウエハ収容部２８に搬送され、そこからボールマウント工程に移行される。
【００６４】
＜ボールマウント工程＞
次に、図７（ｄ）に示すように、フレキシブル配線基板６７上のランドの配置に合わせて複数の吸着孔が形成されたマウントツール６０を用いて、半田などからなる金属ボールを前記吸着孔に吸着保持させた後、前記金属ボールにフラックスを転写形成し、これを半導体ウエハ４０にボンディングされたフレキシブル配線基板６７上のランドに一括搭載する。
前記金属ボールを２４０℃程度の温度でリフローすることで、半田ボール（外部端子）８４とすることができる。次に、半田ボール（外部端子）８４を形成した半導体ウエハ４０は、基板ダイシング工程に移行される。
【００６５】
＜基板ダイシング工程＞
図７（ｅ）に示すように、基板ダイシング工程では、ダイシング装置（図示略）のダイシングテープル上に半田ボール（外部端子）８４を形成した半導体ウエハ４０を載置する。次に、高速回転させたダイシングブレード（ダイサー）１０８により半導体ウエハ４０を複数の半導体チップ８１に区画するダイシングライン１００で回転研削することで、半導体ウエハ４０を複数の半導体チップ８１に切断分離する。
【００６６】
なお、フレキシブル配線基板６７のサイズは半導体チップ８１のサイズより小さいので、基板ダイシング時にダイシングブレード（ダイサー）１０８がフレキシブル配線基板６７に接触することがない。そのため、ダイシングブレード（ダイサー）１０８の接触によるフレキシブル配線基板６７の捲れが発生することがない。また、フレキシブル配線基板６７へのダイシングブレード（ダイサー）１０８の接触による振動などによるフレキシブル配線基板６７と半導体チップ８１との電気的接合部へ負荷を与えることがない。
【００６７】
最後に、図７（ｆ）に示すように、耐熱性粘着テープ１０２の下方からピックアップ装置（図示略）の突き上げ手段１１２により、切断分離された半導体チップ８１を突き上げて耐熱性粘着テープ１０２から剥離させ、フレキシブル配線基板６７の搭載された半導体チップ８１をコレット１１０によりピックアップする。これにより、図５および図６に示すようなリアルチップサイズの半導体装置８０を得ることができる。
なお、紫外線照射により粘着力が低下する耐熱性粘着テープ１０２を用いることにより、ダイシングした半導体チップに紫外線を照射して耐熱性粘着テープ１０２の粘着力を低下させた後に、フレキシブル配線基板６７の搭載された半導体チップ８１をコレット１１０によりピックアップするようにしてもよい。
【００６８】
（実施形態２）
図１３は、本発明の実施形態であるボンディング装置の別の一例を示す側面図である。
図１３に示すように、本発明の実施形態であるボンディング装置は、ボンディングツール２３の構成が異なる他は、実施形態１と同様の構成とされている。なお、実施形態１と同じ部材については同じ符号つけている。
ボンディングツール２３は、主押圧体６１と、主押圧体６１の先端側に設けられたバルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２とから概略構成されている。
【００６９】
＜主押圧体＞
主押圧体６１は、ボンディングアーム２０の先端に、第一のＺ方向の駆動機構５１を介して、取り付けられている。第一の押圧体（主押圧体）６１の先端は先が細くなるように形成されており、先端には平坦な押圧面２３ａが形成されるとともに、押圧面２３ａを取り囲むように傾斜面６２ａが形成されている。押圧面２３ａには、真空装置２６と接続された押圧面用吸着孔７０が設けられており、第一の押圧体６１の押圧面２３ａにフレキシブル配線基板６７の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａを吸着保持することができる構成とされている。これにより、対向側に配置された半導体ウエハ４０に押圧することができる構成とされている。
主押圧体６１は、第１の接合工程を行う押圧体である。
【００７０】
＜補助押圧体＞
第一の押圧体６１の押圧面２３ａを取り囲むように形成された傾斜面６２ａには、バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２が備えられている。
バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２は、気体或いは液体供給孔１１５を介して気体或いは液体供給装置１１４に接続されている。気体或いは液体供給装置１１４から、気体或いは液体をバルーン部５９からなる第二の押圧体６２に供給することができ、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２は、気体或いは液体が供給されることにより膨張することができる構成とされている。
主押圧体の押圧の後、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２を膨張させることにより、フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分６７ｂを押圧すことができ、アンダーフィル材にボイドを発生させずに半導体ウエハとフレキシブル配線基板とをボンディングすることができる。
補助押圧体６２、６３は、第２の接合工程を行う押圧体である。
【００７１】
図１４は、本発明の実施形態であるボンディング装置の第一の押圧体の先端を示す図であって、図１３に示すボンディングツール２３の先端側の面（押圧面）２３ａを示す平面図である。
図１３に示すように、第一の押圧体（主押圧体）６１の一面は略矩形状とされている。第一の押圧体（主押圧体）６１の押圧面には３つの押圧面用吸着孔７０が設けられている。先に記載したように、押圧面用吸着孔７０は真空装置２６に接続されており、真空装置２６を作動させることにより、被処理物であるフレキシブル配線基板６７の電気的接合部位を吸着保持することができる。
第一の押圧体（主押圧体）６１を取り囲むように、略台形状の第二の押圧体（補助押圧体）６２が４つ備えられている。
【００７２】
図１５は、本発明の実施形態であるボンディング装置のボンディングツール２３の動作の一例を示す断面図であって、図１４のＢ−Ｂ’線における断面図である。
第一の押圧体（主押圧体）６１の先端には平坦な押圧面２３ａが形成されており、押圧面２３ａを取り囲む領域は傾斜部６２ａとされており、傾斜部６２ａには開口部（図示略）が形成されている。前記開口部には膨張可能な膜が設けられて、バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２とされている。前記開口部はまた、気体或いは液体供給孔１１５と連通されており、気体或いは液体供給装置１１４につなげられている。
バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２に気体或いは液体供給装置１１４から気体或いは液体を供給することで、バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２を膨張させることができ、略中央部の電気的接合部位からフレキシブル配線基板６７の端部に向かって徐々に押圧できる構成とされている。
【００７３】
図１５に示すように、ボンディングツール２３の押圧動作は、３つの段階で行われる。
まず、図１５（ａ）に示すように、第一の押圧体（主押圧体）６１がＺ方向に突出される。次に、図１５（ｂ）に示すように、バルーン部５９からなる第二の押圧体（補助押圧体）６２に気体或いは液体が供給されて、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２が膨張される。さらに、図１５（ｃ）に示すように、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２により多くの気体或いは液体が供給されて、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２が更に大きく膨張される。
【００７４】
このような動作を行うことにより、まず、第１の接合工程において、第一の押圧体（主押圧体）６１に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部）を集中的に押圧して、半導体ウエハのバンプ電極（電気的接合部）とフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部）との間の良好な電気的な接合を確保することができる。
また、第２の接合工程において、第一の押圧体６１に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７を電気的接合部から外側に向かって段階的に押圧することができるので、アンダーフィル材にボイドを発生させずに半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７とをボンディングすることができる。
【００７５】
＜ボンディング工程＞
ボンディングツール２３によるボンディング工程について、図１６〜１９を用いて詳細に説明する。図１６〜１９は、本発明の実施形態であるボンディング方法の別の一例を示す断面工程図である。
図１６に示すように、矢印ｑの方向に真空吸引してボンディングツール２３の先端に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７を、第二のＸＹ駆動機構１４によりボンディングツール２３を動かすことにより、ステージ１８上の半導体ウエハ４０の任意の半導体チップ８１上に配置する。このとき、半導体チップ８１の電極パッド９０およびその上に形成されたバンプ電極（電気的接続部）９２と、フレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接続部）９４とが対向する位置となるようにフレキシブル配線基板６７を位置決めする。
ボンディングツール２２の第一の押圧体６１も加熱機構６６により加熱して、フレキシブル配線基板６７を所定温度に加熱する。第一の押圧体６１に加熱機構６６を設けることにより、フレキシブル配線基板６７の搬送途中でフレキシブル配線基板６７を加熱することができ、ボンディング工程を効率化することができる。
【００７６】
＜第１の接合工程＞
次に、図１７に示すように、第一のＺ方向の駆動機構５１により、フレキシブル配線基板６７を吸着保持した第一の押圧体６１をステージ１８側に下降させ、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４とを、アンダーフィル材８２を押しつぶしながら接合する。
このとき、半導体チップ８１およびフレキシブル配線基板６７はそれぞれ加熱されているので、熱圧着にて接合することができる。また、アンダーフィル材８２の抵抗を受けて、フレキシブル配線基板６７の外側は反り返る。また、このとき、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の間のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドは、接続パッド９４を取り囲む領域に押し出される。
【００７７】
＜第２の接合工程＞
次に、図１８に示すように、気体或いは液体供給装置１１４から気体或いは液体供給孔１１５を介して、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２に気体或いは液体を供給して、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２を膨張させる。バルーン部５９からなる第二の押圧体６２は等方的に膨張するので、第一の押圧体６１に近い位置から徐々にフレキシブル配線基板６７を半導体ウエハ４０に押し付ける。これにより、アンダーフィル材８２が外側に押し出されるように、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２を取り囲む部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分とを接合することができる。
そのため、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドを、さらにその部分を取り囲む外側の領域に押し出すことができる。
【００７８】
次に、図１９に示すように、気体或いは液体供給装置１１４から気体或いは液体供給孔１１５を介して、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２に更に多くの気体或いは液体を供給して、バルーン部５９からなる第二の押圧体６２を更に大きく膨張させる。バルーン部５９からなる第二の押圧体６２が最大限膨張することにより、フレキシブル配線基板６７の残りの部分はすべて半導体ウエハ４０に押し付けられる。
このとき膨張の程度に応じて内側から外側へと、アンダーフィル材８２を押し出しながら、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２を取り囲む部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４を取り囲む部分とを接合する。
そのため、フレキシブル配線基板６７の残りの部分のアンダーフィル材８２の内部に形成されたボイドが、半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との間から外側の領域に押し出される。このようにして、半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との間のボイドを少なくすることができる。
【００７９】
（実施形態３）
図２０は、ボンディングツールの先端側の面（押圧面）の別の一例を示す平面図である。これは、フレキシブル配線基板６７の一端部から他端部に向かって徐々に押圧するボンディングツールに用いるものである。
第一の押圧体（主押圧体）６１が、ボンディングツールの先端側の面（押圧面）２５ａの一端部に配置され、それに応じて、一端部を除いて第一の押圧体６１を取り囲むように第二の押圧体（補助押圧体）６２が配置され、さらに第二の押圧体６２を取り囲むように第三の押圧体（補助押圧体）６３が配置されている。
【００８０】
図２０に示すように、第一の押圧体６１の先端側の押圧面２５ａは略矩形状とされている。この大きさおよび形状は、ボンディングを行うフレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部位）の大きさおよび形状に合わせて構成する。
第一の押圧体６１の押圧面２５ａには３つの押圧面用吸着孔７０が設けられている。先に記載したように、押圧面用吸着孔７０は真空装置２６に接続されており、真空装置２６を作動させることにより、押圧面２５ａに被処理物であるフレキシブル配線基板６７の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａを吸着保持することができる。なお、フレキシブル配線基板６７の接続パッド（電気的接合部位）は一端部に設けられている。
【００８１】
図２１は、図２０に示すボンディングツールの動作の一例を説明する側面図であって、図２０のＣ−Ｃ’線における断面図である。
図２１に示すように、ボンディングは、３つの段階で行われる。
まず、図２１（ａ）に示すように、第１の接合工程において、第一の押圧体６１がＺ方向に突出される。次に、第２の接合工程において、図２１（ｂ）に示すように、第二の押圧体６２がＺ方向に突出される。最後に、図２１（ｃ）に示すように、第三の押圧体６３がＺ方向に突出される。これにより、第一の押圧体６１に吸着保持されたフレキシブル配線基板６７を電気的接合部が形成された一端部から他端部側に向かって段階的に押圧することができる。これにより、アンダーフィル材にボイド（微小な空洞）を発生させずに半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７とをボンディングすることができる。
【００８２】
以上、本発明者によってなされた発明を、実施形態１〜３に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８３】
また、本実施形態ではフレキシブル配線基板６７を半導体チップ８１にボンディングする場合について説明したが、たとえば、１００μｍ以下に薄型化された半導体チップ（フレキシブル半導体チップ）を予めアンダーフィル材等の塗布された配線基板にボンディングする場合にも適用してもよい。
【００８４】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、半導体ウエハ４０をそのバンプ電極９２を上側にして配置するステージ１８と、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の接続パッド９４に対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツール２２と、ボンディングツール２２の先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体６１、６２、６３と、押圧体６１、６２、６３を上下方向に駆動する押圧手段５１、５２、５３とが備えられ、半導体ウエハ４０にアンダーフィル材（封止材）８２を介してフレキシブル配線基板６７をボンディングするボンディング装置であって、２以上の押圧体６１、６２、６３が、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の接続パッド９４に対応する部分６７ａの少なくとも一部を吸着して保持した状態で、フレキシブル配線基板６７を半導体ウエハ４０に押圧して、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４とを接合する主押圧体６１と、主押圧体６１の押圧の後に、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の接続パッド９４に対応する部分以外の部分６７ｂを押圧して、半導体ウエハ４０のバンプ電極側の面のバンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド側の面の接続パッド以外の部分とを接合する補助押圧体６２、６３とからなる構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、補助押圧体６２、６３により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００８５】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、配線基板をその接続パッドを上側にして配置するステージ１８と、フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分を吸着して保持する吸着機構が備えられたボンディングツール２２と、ボンディングツール２２の先端に備えられた少なくとも２以上の押圧体６１、６２、６３と、押圧体６１、６２、６３を上下方向に駆動する押圧手段５１、５２、５３と、が備えられ、前記配線基板にアンダーフィル材（封止材）８２を介して前記フレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング装置であって、前記２以上の押圧体が、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極と、を接合する主押圧体６１と、主押圧体６１の押圧の後に、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分とを接合する補助押圧体６２、６３とからなる構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００８６】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、補助押圧体６２、６３が２以上の押圧体からなり、主押圧体６１に近い補助押圧体６２から順番に押圧を行う構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００８７】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、補助押圧体６２が、気体或いは液体が供給されることにより膨張するバルーン部５９で構成されている構成なので、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００８８】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、主押圧体６１に、加熱機構６６または超音波印加機構のいずれかが備えられている構成なので、半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができる。
【００８９】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、吸着機構が、主押圧体６１の一面に設けられた押圧面用吸着孔７０に接続された真空装置２６を作動させることにより、主押圧体６１の一面にフレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップを吸着して保持する機構である構成なので、主押圧体６１にフレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップを良好に吸着保持して、押圧動作を行わせることができる。
【００９０】
本発明の実施形態であるボンディング装置１０は、ステージ１８の一面に備えられた別の吸着機構が、ステージ１８の一面に設けられたステージ面用吸着孔７１と接続された真空装置２６を作動させることにより、ステージ１８の一面に半導体ウエハ４０または前記配線基板を吸着して保持する機構である構成なので、ステージ１８に半導体ウエハ４０または前記配線基板を良好に吸着保持して、押圧動作を行わせることができる。
【００９１】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、半導体ウエハ４０にアンダーフィル材（封止材）８２を介してフレキシブル配線基板６７をボンディングするボンディング方法であって、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分６７ａの少なくとも一部を吸着して保持した状態で、フレキシブル配線基板６７を半導体ウエハ４０に押圧して、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４とを接合する第１の接合工程と、前記第１の接合工程後、フレキシブル配線基板６７の接続パッド９４の反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分６７ｂを押圧して、半導体ウエハ４０のバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分とフレキシブル配線基板６７の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分とを接合する第２の接合工程とを有する構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９２】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、配線基板にアンダーフィル材（封止材）を介してフレキシブル半導体チップをボンディングするボンディング方法であって、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分の少なくとも一部を吸着して保持した状態で、前記フレキシブル半導体チップを前記配線基板に押圧して、前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップの前記バンプ電極とを接合する第１の接合工程と、前記第１の接合工程後、前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極の反対側の面の前記バンプ電極に対応する部分以外の部分を押圧して、前記配線基板の接続パッド側の面の前記接続パッド以外の部分と前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極側の面の前記バンプ電極以外の部分とを接合する第２の接合工程とを有する構成なので、主押圧体６１により前記配線基板と前記フレキシブル半導体チップとの電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９３】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第２の接合工程が２以上の押圧からなり、前記接続パッドと電極パッドとの接合位置から端部に向かって順番に押圧を行う構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９４】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第２の接合工程が、気体或いは液体を供給することによりバルーン部５９を膨張させて押圧を行う構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９５】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第１の接合工程は、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２とフレキシブル配線基板６７の接続パッド９４とを接合する際、または前記配線基板の接続パッドと前記フレキシブル半導体チップのバンプ電極とを接合する際に、フレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップの加熱または超音波印加を行う構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９６】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第１の接合工程前に、半導体ウエハ４０のバンプ電極９２およびその近傍のみを覆うように、または前記配線基板の接続パッドおよびその近傍のみを覆うように、アンダーフィル材８２を配置する構成なので、最適な量のアンダーフィル材（封止材）８２を用いて、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することにより、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９７】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第１の接合工程が、フレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップの一面の中心部を押圧した後、第２の接合工程が、フレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記中心部から端部に向かって押圧する構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により電気的接合部位から外側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【００９８】
本発明の実施形態であるボンディング方法は、第１の接合工程が、フレキシブル配線基板６７または前記フレキシブル半導体チップの一面の一端部を押圧した後、第２の接合工程が、前記フレキシブル配線基板または前記フレキシブル半導体チップの一面の残りの部分を前記一端部から他端部に向かって押圧する構成なので、主押圧体６１により半導体ウエハ４０とフレキシブル配線基板６７との電気的接合部位を良好に接合することができるとともに、第二の押圧体６２により一端側の電気的接合部位から他端側に向かって徐々に押圧することができ、アンダーフィル材（封止材）８２内のボイドの発生を低減できる。これにより、リフロー時のパッケージクラックや接続不良等を低減することができ、半導体装置の歩留向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、半導体チップとフレキシブル配線基板のボンディング装置およびボンディング方法に関するものであって、半導体装置を製造・利用する産業において利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明のボンディング装置を示す平面図である。
【図２】本発明のボンディング装置を示す側面図である。
【図３】本発明のボンディングツールの先端面を示す平面図である。
【図４】本発明のボンディングツールの動作を示す工程断面図である。
【図５】本発明のボンディング装置で用いる半導体装置を示す平面図である。
【図６】本発明のボンディング装置で用いる半導体装置を示す断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図８】本発明のボンディング方法を示す工程断面図である。
【図９】本発明のボンディング方法を示す工程断面図である。
【図１０】本発明のボンディング方法を示す工程断面図である。
【図１１】本発明のボンディング方法を示す工程断面図である。
【図１２】本発明のボンディング方法を示す工程断面図である。
【図１３】本発明のボンディング装置を示す側面図である。
【図１４】本発明のボンディングツールの先端面を示す平面図である。
【図１５】本発明のボンディングツールの動作を示す工程断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１７】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１８】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１９】本発明の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図２０】本発明のボンディングツールの先端面を示す平面図である。
【図２１】本発明のボンディングツールの動作を示す工程断面図である。す断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…ボンディング装置、１２…基台、１４…第二のＸＹ駆動機構、１６…第一のＸＹ駆動機構、１８…ステージ、２０…ボンディングアーム、２２…ボンディングツール、２２ａ…ボンディングツールの先端面（押圧面）、２３…ボンディングツール、２５ａ…ボンディングツールの先端面（押圧面）、２４…ボンディング部、２５ａ…ボンディングツールの先端面（押圧面）、２６…真空装置、２８…ウエハ収納部、３０…処理部、３２…搬送装置、３４…搬送機構、３６…ウエハ供給部、４０…半導体ウエハ、４２…治具、４４…配線基板供給部、４６…トレイ、５１…第一のＺ駆動手段、５２…第二のＺ駆動手段、５３…第三のＺ駆動手段、５９…バルーン部、６１…第一の押圧体（主押圧体）、６２…第二の押圧体（補助押圧体）、６２ａ…傾斜面、６３…第三の押圧体（補助押圧体）、６５…加熱機構、６７…フレキシブル配線基板、６７ａ…フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分、６７ｂ…フレキシブル配線基板の接続パッドの反対側の面の前記接続パッドに対応する部分以外の部分、７０…押圧面用吸着孔、７１…ステージ面用吸着孔、８０…半導体装置、８１…半導体チップ、８２…アンダーフィル材（封止材）、８４…半田ボール（外部端子）、８６…配線、８８…電気的接合部位、９０…電極パッド、９２…バンプ、９４…接続パッド、９５…ビア、９６…ランド、９８…パッシベーション膜（絶縁膜）、１００…ダイシングライン、１０２…耐熱性粘着テープ、１０４…マスク、１０６…スキージ、１０８…ダイシングブレード（ダイサー）、１１０…コレット、１１２…突き上げ手段、１１４…気体或いは液体供給装置、１１５…気体或いは液体供給孔。
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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