JP2013129186A - 積層方法および積層装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、被積層体の突部を有する面に少なくともフィルム状積層体を貫通させて確実に積層し、ボイドを発生させることなく均一な厚さで成形する。
【解決手段】積層装置は、少なくとも絶縁性樹脂フィルムＦを加熱する加熱手段１、２と、開閉可能に設けられ、閉じたときに密閉されたチャンバ３４を形成する上盤３、下盤４と、上盤３に設けられ半導体ウエハＷのバンプＢが形成されている側に重合された絶縁性樹脂フィルムＦと対向される弾性を有する受け部材５と、下盤４に設けられ絶縁性樹脂フィルムＦが重合された半導体ウエハＷと対向される弾性膜体６と、チャンバ３４内を真空引きする真空引き手段７と、弾性膜体６を膨出させて半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとを、受け部材５との間で加圧する加圧手段８とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層方法および積層装置に関し、特に、例えばバンプを有する電子部品など、突部を有する被積層体と、例えば樹脂層などのフィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより前記突部が少なくともフィルム状積層体を貫通するように積層する方法とその装置に関するものである。

突部を有する電子部品などの被積層体として、例えば半導体ウエハの表面には、例えば半田や、銅、金などの金属からなるバンプが形成されている。このバンプは、半導体ウエハの表面から突出しており、一般に、先端が球面に近い円柱状または卵型に成形されており、高さ（突出量）が０．０１〜０．０４ｍｍで、直径が０．０１〜０．０４ｍｍ程度となっている。また、互いに隣接するバンプとの間隔は、０．０３〜０．１０ｍｍである。このようなバンプの形成には、メッキ法や、ペースト印刷法、ボール搭載法などが採用されている。

このようなバンプが形成される半導体ウエハは、一般に、シリコンにより構成されており、円形に成形され、直径が４、８、１２、１６インチの規格となっており、厚さが０．０２５〜０．８００ｍｍとなっている。

一方、フィルム状積層体として、絶縁性樹脂フィルムは、一般に、例えばエポキシなどの熱硬化性樹脂を主成分として構成されている。また、絶縁性樹脂フィルムは、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合体により構成される場合もある。そして、図３の（ａ）に示すように、縁性樹脂フィルムＦは一般に、両面にたとえばＰＥＴなどからなる保護フィルムＰ１、Ｐ２が積層されており、半導体ウエハＷと積層されるときには図３の（ｂ）に示すように一方の保護フィルムＰ２が剥離され、また積層後の例えば実装品を実装する際には、図３の（ｃ）に示すように他方の保護フィルムＰ１も剥離される。絶縁性樹脂フィルムＦの厚さは、たとえば０．０１〜０．０６ｍｍ程度である。バンプＢの先端が貫通して図３の（ｃ）に示したように他方の保護フィルムＰ１が剥離されたときに絶縁性樹脂フィルムＦの表面から露出するように一般に選定される。

このような突部Ｂを有する被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆとを積層するための従来の技術として特許文献１〜４が知られている。特許文献１には、導電性バンプを形成した導電性箔と絶縁性樹脂層とを積層して、平面プレス機のプレス板間で加熱・加圧することにより、導電性バンプを絶縁性樹脂層に貫通させることが開示されている（００１２等）。また、特許文献１には、導電性箔と絶縁性樹脂層と離型シートとを一対のロールの間に通過させて加圧するとともに加熱して、導電性バンプが絶縁性樹脂層を貫通することも開示されている（００６４等）。

また、特許文献２には、支持基体の導体バンプに合成樹脂系シートを対向させて金属性ローラと柔軟性ゴムローラとで構成するローラに通し、一次加圧して導体バンプを合成樹脂系シートに貫通させることが開示されている（００２０等）。

また、別の従来の技術として、特許文献３には、ゴム等の弾性部材により構成され、その下面側は、中央部が外周部よりも下方に位置する湾曲若しくは傾斜面形状に設けられた押圧手段が開示されており、この形状により、ウエハＷに接着シートＳを貼付するときに、接着シートＳとウエハＷとの間に存在する空気を外側に追い出しながら貼付することができるようになっていることが記載されている（００１７）。また、特許文献３には、この押圧手段を中空の弾性部材とし、圧縮エアや減圧雰囲気によって当該弾性部材を膨張させて接着シートをウエハに貼付するような構成としてもよいことが記載されている（００３６）。そして、特許文献３では、半導体ウエハとリングフレームを支持手段に載置するとともに、これらの上方に接着シートを位置させ、押圧手段により接着シートを挟みこむようにして半導体ウエハとリングフレームに対して押圧する。

さらに別の従来の技術として、特許文献４には、バンプを備える導電性支持体と合成樹脂系シートとの間のエアを強制的に吸引排出させた状態で、導電性支持体に合成樹脂系シートを積層し加圧することにより合成樹脂系シートにバンプの先端を貫通、露出させる第１の積層加圧工程を行い、次いで、合成樹脂系シートに導電性支持体を積層して加圧することにより合成樹脂系シートから露出したバンプの先端を導電体層に圧着する第２の積層加圧工程を行うことが開示されている。そして、特許文献４には、昇降自在の上板と、この上板により気密に閉塞される収容室と、収容室の底部に設けられた一対のゴム製の押圧部材とを備えた加圧装置が開示されている（００１９）。

特開平１１−４０７６号公報 特開平９−３０７２３０号公報 特開２００９−３２８５３号公報 特開２００５−１５０２７３号公報

上記特許文献１において、平面プレス機を用いる場合にあっては、両プレス板を平行に保つための機械的な平行度が正確に保てない、または、両プレス板の加圧面自体の平行度が正確に保てないとの理由などから、被積層体に積層されるフィルム状積層体を均一な厚さに成形することができないという問題や、部分的に強く加圧されてバンプなどの突部が潰されたり、フィルム状積層体が設定された厚さよりも薄くなるなどの問題があった。

また、特許文献１や特許文献２に開示されているように、一対のローラ間で加圧・加熱する場合にあっては、図４に示すように被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆとを重合して送り方向前方（図４においては左方）から順次ローラＲ１、Ｒ２間で加圧・加熱するため、被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆに対するローラＲ１、Ｒ２の接触が線接触となり、また、ローラＲ１、Ｒ２の回転にともなって被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆを順次加圧するものであるため、被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆを全体にわたって一定時間以上加圧することができない。また、突部Ｂの先端が送り方向後方（図４においては右方）に向かって倒れるよう変形したり、突部Ｂが潰されることがある。さらに、ロールＲ１、Ｒ２間で加圧する場合には、被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆの加圧される箇所が移動することとなり、加圧時間が短いことから図５に示すようにフィルム状積層体Ｆの埋め込み不足が生じ、その結果、被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆとの間の特に突部Ｂの周囲にボイドＫが発生する。さらに、被積層体Ｗが半導体ウエハのように円形に成形されているものである場合には、ローラＲ１、Ｒ２に対する被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆの送り位置によって、ローラＲ１、Ｒ２が被積層体Ｗとフィルム状積層体Ｆに対して線接触する長さが異なることとなるために、面圧が一定とならず変化する。

特許文献３にあっては、押圧手段の下面の形状のみにより接着シートとウエハとの間に存在する空気を外側に追い出しながら貼付するものであるため、被積層体とフィルム状積層体との間に空気が確実に存在することなく、被積層体の突部を貫通させるようにフィルム状積層体を埋め込み積層することはできない。さらに、特許文献３では、半導体ウエハとリングフレームを支持手段に載置するとともに、これらの上方に接着シートを位置させ、接着シートを挟みこむようにして半導体ウエハとリングフレームに対して押圧するものであるため、接着シートの表面が平坦とならず、厚さが均一とならない。そのため、特許文献３を、突部を有する被積層体の突部を有する面にフィルム状積層体を均一な厚さで積層することには適用することができない

特許文献４にあっては、コア基板とプリプレグ系シートとを、一対のゴム製の押圧部材を介して上板と収容室の底部との間で加圧するものであるため、特許文献１の平面プレス機の両プレス板と同様に、平行度を保障することができず、プリプレグ系シートを均一な厚さで積層することができない。また、特許文献４では、どのようにして上板を下降させるのか、明確に記載されていないが、収容室のエアを排出することにより上板を下降させるのであれば、コア基板とプリプレグ系シートとの間の空気を充分に吸引する前にコア基板とプリプレグ系シートとの加圧が始まるため、バンプを備える導電性支持体と合成樹脂系シートとの間のエアを確実に吸引排出させた状態で、導電性支持体に合成樹脂系シートを積層し加圧することができない。また、真空吸引のみによりゴム製の押圧部材により加圧を行うので、十分な加圧力が確保できない場合もある。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、被積層体の突部を有する面にフィルム状積層体を貫通させて確実に積層し、ボイドを発生させることなく均一な厚さで成形することができる方法及び装置を提供することを目的とする。

請求項１の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、突部を有する被積層体と、フィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより前記突部が少なくともフィルム状積層体を貫通するように積層する方法であって、前記被積層体の突部が形成されている側と前記フィルム状積層体とを対向させて、被積層体とフィルム状積層体とを互いに重合し、弾性を有する受け部材と弾性膜体との間に、前記フィルム状積層体が前記受け部材と対向するとともに前記被積層体が前記弾性膜体と対向するように、前記重合された被積層体とフィルム状積層体とを配置し、少なくとも前記被積層体とフィルム状積層体との間を真空引きした状態で、前記弾性膜体を膨出させることにより前記被積層体とフィルム状積層体とを前記弾性膜体と受け部材との間で加圧することを特徴とする。
請求項２の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記受け部材として、前記弾性膜体の硬さよりも硬いものを配置することを特徴とする。
請求項３の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記被積層体の突部が形成されている側の上に前記フィルム状積層体を対向させて、被積層体とフィルム状積層体とを互いに重合し、前記フィルム状積層体の上方から弾性膜体を膨出させることにより前記被積層体とフィルム状積層体を加圧することを特徴とする。
請求項４の積層方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記被積層体をキャリアフィルムに載置して、重合された前記フィルム状積層体と被積層体とを前記受け部材と弾性膜体との間に搬送し、前記弾性膜体が、前記キャリアフィルムを介して、前記被積層体とフィルム状積層体を前記受け部材に向けて押圧することを特徴とする。
また、請求項５の積層装置に係る発明は、上記目的を達成するため、突部を有する被積層体と、フィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより前記突部がフィルム状積層体を貫通するように積層する装置であって、少なくとも前記フィルム状積層体を加熱する加熱手段と、開閉可能に設けられ、閉じたときに密閉されたチャンバを形成する一対の盤と、該盤の一方に設けられ、前記被積層体の突部が形成されている側に重合された前記フィルム状積層体と対向される弾性を有する受け部材と、前記盤の他方に設けられ、前記フィルム状積層体が重合された前記被積層体と対向される弾性膜体と、前記チャンバ内を真空引きする真空引き手段と、前記弾性膜体を膨出させて、前記被積層体とフィルム状積層体とを、前記受け部材との間で加圧する加圧手段とを備えていることを特徴とする。
請求項６の積層装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項５に記載の発明において、前記一対の盤のうち上側の盤に弾性膜体が設けられ、前記弾性膜体を膨出させて、前記被積層体とフィルム状積層体とを、下側の盤に設けられた受け部材との間で加圧することを特徴とする。

請求項１の積層方法によれば、被積層体の突部が形成されている側の面とフィルム状積層体とを対向させて互いに重合して、フィルム状積層体が受け部材と対向し被積層体が弾性膜体と対向するように弾性を有する受け部材と弾性膜体との間に配置し、これらの周囲を取り囲むようにして設けられたチャンバ内を減圧するなどして少なくとも被積層体とフィルム状積層体との間を真空引きし、この状態で弾性膜体を膨出させることにより被積層体とフィルム状積層体とを受け部材に押し付けるようにして加圧する。少なくとも被積層体とフィルム状積層体との間を真空引きされた状態の下で、被積層体の突部が弾性膜体に押圧されてフィルム状積層体を受け部材に向けて押し付けるため、フィルム状積層体は、被積層体の突部が貫通されて、ボイドを発生させることなく均一な厚さで確実に被積層体と積層される。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、弾性膜体よりも硬い受け部材を、被積層体と重合されたフィルム状積層体と対向させるように配置しておくことにより、弾性膜体を膨出させて加圧したときに、少なくともフィルム状積層体に被積層体の突部を貫通させて、ボイドを発生させることなく均一な厚さでフィルム状積層体を被積層体と積層することが具現化できる。
請求項３の積層方法に係る発明によれば、前記被積層体の突部が形成されている側の上に前記フィルム状積層体を対向させて、被積層体とフィルム状積層体とを互いに重合し、前記フィルム状積層体の上方から弾性膜体を膨出させることにより、加圧時に被積層体等が位置ずれを起こすことを防止して、フィルム状積層体を被積層体と積層することが具現化できる。
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、被積層体をキャリアフィルムに載置することにより、重合されたフィルム状積層体とともに受け部材と弾性膜体との間に容易に搬送することができ、また、弾性膜体によって被積層体とフィルム状積層体を前記受け部材に向けて押圧し加圧するときに、キャリアフィルムが介在しているため、フィルム状積層体が弾性膜体に付着することがない。なお、被積層体と重合されたフィルム状積層体上にもキャリアフィルムを配置する場合には、フィルム状積層体が受け部材に付着することも防止できる。
また、請求項５の積層装置に係る発明によれば、被積層体の突部が形成されている側の面とフィルム状積層体とを対向させて互いに重合して、フィルム状積層体が一方の盤に設けられた受け部材と対向し被積層体が他方の盤に設けられた弾性膜体と対向するように弾性を有する受け部材と弾性膜体との間に配置し、両盤を相対的に近接させて密閉されたチャンバを形成し、真空引き手段によりチャンバ内を真空引きする。この状態で、弾性膜体を膨出させて被積層体とフィルム状積層体とを受け部材に押し付けるようにして加圧し加熱手段により加熱する。真空引きされた雰囲気下で被積層体の突部が弾性膜体に押圧されてフィルム状積層体を受け部材に向けて押し付けるため、フィルム状積層体は、被積層体の突部が貫通されて、ボイドを発生させることなく均一な厚さで確実に被積層体と積層される。
請求項６の積層装置に係る発明によれば、前記一対の盤のうち上側の盤に弾性膜体が設けられ、前記弾性膜体を膨出させて、前記被積層体とフィルム状積層体とを、下側の盤に設けられた受け部材との間で加圧することにより、加圧時に被積層体等が位置ずれを起こすことを防止して、フィルム状積層体を被積層体と積層することが具現化できる。

本発明の積層装置の実施の一形態を説明するために概略で示した断面図である。 本発明により被積層体とフィルム状積層体とを積層する状態を説明するために示した部分拡大断面である。 被積層体とフィルム状積層体とを積層するための一般的な手順を説明するために示した断面図である。 一対のローラ間で加圧・加熱して被積層体とフィルム状積層体とを積層する場合の従来の技術を説明するために示した断面図である。 図４により被積層体と積層されたフィルム状積層体にボイドが発生した状態を説明するために示した拡大断面図である。 本発明の別の実施形態により被積層体とフィルム状積層体とを積層する状態を説明するために示した部分拡大断面である。

最初に、本発明の積層装置の実施の一形態を、図１および図２に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態では、突部を有する被積層体がバンプＢを有する半導体ウエハＷ（以下、突部をバンプといい、被積層体を半導体ウエハという）であり、フィルム状積層体が図３に示したように、少なくとも半導体ウエハＷと積層する際にその積層される面と反対側の面に保護フィルムＰ１が設けられた絶縁性樹脂フィルム（以下、フィルム状積層体を絶縁性樹脂フィルムという）Ｆである場合で説明する。

本発明の積層装置は、概略、バンプＢを有する半導体ウエハＷと、絶縁性樹脂フィルムＦとを重合して加熱および加圧することによりバンプＢが少なくとも絶縁性樹脂フィルムＦを貫通するように積層するためのもので、少なくとも絶縁性樹脂フィルムＦを加熱する加熱手段１、２と、開閉可能に設けられ、閉じたときに密閉されたチャンバ３４を形成する上盤３および下盤４と、この上盤３に設けられ、半導体ウエハＷのバンプＢが形成されている側に重合された絶縁性樹脂フィルムＦと対向される弾性を有し表面が略平面からなる受け部材５と、下盤４に設けられ、絶縁性樹脂フィルムＦが重合された半導体ウエハＷと対向される弾性膜体６と、チャンバ３４内を真空引きする真空引き手段７と、弾性膜体６を膨出させて、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとを、受け部材５との間で加圧する加圧手段８とを備えている。

上盤３は、下盤４と対向する下面の周囲が枠状に突出するよう成形された板状のもので、枠状に突出する部分３０の内側には、図示しない断熱材と、加熱手段１とを介して受け部材５が設けられている。加熱手段１は、例えば鋼鉄製の表面が平滑なブロックからなる上熱板内にカートリッジヒータが設けられたり、上熱板の表面に板状のゴムヒータを設けることにより構成することができる。以下の説明では、加熱手段１を上熱板１という。受け部材５は、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦよりも大きい面積を有しており、例えばシリコンゴムやフッ素ゴムなど耐熱性を有するゴム素材により構成されており、厚さが０．５〜４．０ｍｍ（更に望ましくは１．０〜４．０ｍｍ）で、硬度（ＪＩＳ Ｋ−６２５３による測定）がデュロメータタイプＡ硬度（ショアＡ硬さ）が２０〜７０度（さらに望ましくは４５〜６０度）となっている。受け部材５は、上熱板１の平滑な表面に貼着されている。なお、受け部材５を上熱板１の表面に設けるために、必ずしも貼着することに限定されることはない。

下盤４は、上盤１と対向する上面の周囲に、弾性膜体６の周縁部を挟むようにして保持する枠体４０が取り付けられている。枠体４０の内側は、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦよりも大きい面積を有しており、枠体４０の内側であって下盤４の上面には、図示しない断熱材と、加熱手段２とが、枠体４０によって保持された弾性膜体６に覆われるように設けられている。枠体４０の上面には、上盤３と下盤４とを閉じたときに上盤３の周縁に突出する枠状の部分３０と接して気密に閉塞するＯリングなどのシール部材４１が設けられている。加熱手段２は、上熱盤１と同様に、例えば鋼鉄製の表面が平滑なブロックからなる下熱板内にカートリッジヒータが設けられたり、下熱板の表面に板状のゴムヒータを設けることにより構成することができる。以下の説明では、加熱手段２を下熱板２という。弾性膜体６は、受け部材５と同様に、例えばシリコンゴムやフッ素ゴムなど耐熱性を有するゴム素材により構成されており、厚さが１．５〜５．０ｍｍ（さらに望ましくは２．０〜４．０ｍｍ）で、硬度（ＪＩＳ Ｋ−６２５３による測定）がデュロメータタイプＡ硬度（ショアＡ硬さ）が１０〜４０度（さらに望ましくは１５〜３０度）となっている。なお、弾性膜体６は、全体に同じ硬さの単層のゴム層によって構成することができるが、本発明はこの実施の形態に限定されることはなく、中央部のみ硬度を低く（柔らかく）設定するとともに、枠体４０によって固定される周縁部分の硬度を高く（硬く）設定してもよく、また、全体を硬度の高いゴム（例えば４０〜６０度）で構成し、且つ、その上面に硬度の低い（例えば２０度程度）のゴムを貼りあわせた複層により構成することもできる。

なお、受け部材５と弾性膜体６の表面には、後述するチャンバ３４内の真空引きの際のエア抜きや成形後のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２との剥離を容易にするため、微細な凹凸を形成することもできる。さらに、受け部材５は、その表面にたとえば０．５〜２．０ｍｍ程度の厚さを有する弾性変形可能なステンレス板を貼りあわせたものとすることもでき、また、弾性膜体６と同様に膨出させることができるように構成することもできる。さらにまた、後述するようにこの実施の形態では、半導体ウエハＷの上に絶縁性樹脂フィルムＦを積層するよう配置するために、上盤３に受け部材５を設けるとともに下盤４に弾性膜体６を設けることとしているが、後述する図６のように、下盤４に受け部材５を設けるとともに上盤１に弾性膜体６を設けるなど、この実施の形態に限定されることはない。

また、この実施の形態では上盤３の外周縁の枠状に突出した部分３０に通路３１が形成されており、この通路３１には、真空引き手段７として、真空ポンプ（図示は省略した）に接続された管路７０が接続されている。また、この実施の形態では下盤４と図示しない断熱材と下熱板２には、通路４２、２２が形成されており、下盤４の通路４２には、加圧手段８として、エアコンプレッサなどに接続された管路８０が接続されている。なお、チャンバ３４内を真空引きした際に不用意に弾性膜体６が膨出するのを防止するため、管路８０には、エアコンプレッサなどの加圧手段８に加えて、真空ポンプなどの吸着手段（図示は省略する）を切り替え可能に接続してもよい。

さらに、この実施の形態では、上盤３が固定されており、下盤４がシリンダなどに接続されており、上盤３に対して下盤４が開閉するよう昇降移動可能に構成されている。しかしながら、下盤４を固定するとともに上盤３を昇降移動可能に支持し、下盤４に対して上盤３が開閉するように構成してもよく、また上盤３と下盤４の双方を昇降移動可能に支持して互いに開閉移動するよう構成することもできる。

この実施の形態では、上盤３と下盤４の近傍に、絶縁性樹脂フィルムＦを重合された半導体ウエハＷが載置され搬送されるキャリアフィルムＣ２を送り出すためのロール１０と、このキャリアフィルムＣ２を巻き取るためのロール１２とが配設されており、さらに、半導体ウエハＷに積重された絶縁性樹脂フィルムＦと接するように配置され下方のキャリアフィルムＣ２との間で挟むようにして搬送するキャリアフィルムＣ１を送り出すためのロール９と、このキャリアフィルムＣ１を巻き取るためのロール１１とが配設されている。そして、各送り出しロール９、１０および巻き取りロール１１、１２と、上盤３および下盤４との間には、キャリアフィルムＣ１、Ｃ２の方向を変更するためのピンチローラ１３、１４、１５、１６がそれぞれ設けられている。下方のキャリアフィルムＣ２の送り出しロール１０および巻き取りロール１２とピンチローラ１４、１６は、上方のキャリアフィルムＣ１の送り出しロール９および巻き取りロール１１とピンチローラ１３、１５よりも上盤３および下盤４から離れて配置されている。そのため、下方のキャリアフィルムＣ２の、上方にキャリアフィルムＣ１が存在していない部分は、それぞれ半導体ウエハＷを載置して絶縁性樹脂フィルムＦを重合するためのセットステージ（図１における右方）ＳＳと、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦの積層品を取り出すための取出ステージ（図１における左方）ＴＳを構成している。各送り出しロール９、１０および巻き取りロール１１、１２とピンチローラ１３、１４、１５、１６は、上下のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２にそれぞれ適度な張力を付与しつつ、同期して搬送方向に沿って送り出すことができるよう構成されている。この実施の形態では、上下のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２は、一例としてポリエチレンテレフタレートフィルムからなり、その厚さは０．０２〜０．１０ｍｍのものが用いられる。

次に、本発明の積層方法の実施の一形態を、上述したように構成された積層装置を使用して、突部を有する被積層体としてバンプＢを有する半導体ウエハＷと、フィルム状積層体である絶縁性樹脂フィルムＦに積層後に剥がされる保護フィルムＰ１が貼着されたフィルムとを積層する場合により、その作動とともに詳細に説明する。

本発明の積層方法は、概略、バンプＢを有する半導体ウエハＷと、絶縁性樹脂フィルムＦとを重合して加熱および加圧することにより少なくともバンプＢが絶縁性樹脂フィルムＦを貫通するように積層するためのものであって、半導体ウエハＷのバンプＢが形成されている側の面と絶縁性樹脂フィルムＦとを対向させるようにして互いに重合し、絶縁性樹脂フィルムＦが受け部材５と対向するとともに半導体ウエハＷが弾性膜体６と対向するように、重合された半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとを弾性を有する受け部材５と弾性膜体６との間に配置した状態で加熱を開始し、少なくとも半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとの間を真空引きした状態で、弾性膜体６を膨大させることにより半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとを弾性膜体６と受け部材５との間で加圧し加熱するものである。また、本発明の積層方法は、弾性膜体６の少なくとも加圧面よりも硬度が硬い受け部材５を用意しておき、この受け部材５と対向するように、半導体ウエハＷに重合された絶縁性樹脂フィルムＦを配置するものである。さらに、本発明の積層方法は、半導体ウエハＷをキャリアフィルムＣ２（Ｃ１）に載置して、重合された絶縁性樹脂フィルムＦと半導体ウエハＷとを受け部材５と弾性膜体６との間に搬送し、キャリアフィルムＣ２（Ｃ１）を介して、弾性膜体６により受け部材５に対して押圧するものである。

絶縁性樹脂フィルムＦと半導体ウエハＷとを積層するにあたり、最初に半導体ウエハＷのバンプＢが形成された面を上にして、この半導体ウエハＷのバンプＢが形成された面の上に一辺の大きさが半導体ウエハＷの直径よりも大きい矩形の絶縁性樹脂フィルムＦを重合し、セットステージＳＳの下方のキャリアフィルムＣ２上に載置する。このとき、図３の（ａ）に示したように絶縁性樹脂フィルムＦの両面に保護フィルムＰ１、Ｐ２が設けられている場合には、下方に位置する保護フィルムＰ２を剥がし、この実施の形態では絶縁性樹脂フィルムＦの上方のみに保護フィルムＰ１が貼付された状態としてから、半導体ウエハＷ上に重合する。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることはなく、半導体ウエハＷをセットステージＳＳで下方のキャリアフィルムＣ２上に載置した状態としてから、この半導体ウエハＷに絶縁性樹脂フィルムＦを重合させてもよい。

次いで、図１に示したように、上盤３と下盤４を離間させた状態（開いた状態）で、両キャリアフィルムＣ１、Ｃ２を同期させて送り出して重合された半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとを上盤３の受け部材５と下盤４の弾性膜体６との間に搬送し、続いて、上盤３と下盤４を近接させて閉じた状態とし、密閉されたチャンバ３４を形成する。この際、上熱板１と下熱板２は、一例として望ましくは５０〜１２０°Ｃに加熱されている。この加熱制御するための温度の検出は、上熱板１と下熱板２の温度を検出するものでもよく、また、半導体ウエハＷ等の温度を検出するものでもよい。このとき、両キャリアフィルムＣ１、Ｃ２は、上盤３の周縁の突出した枠状の部分３０と、下盤４の枠体４０に設けられたシール部材４１との間に挟みこまれ、また、重合された半導体ウエハｗと絶縁性樹脂フィルムＦは、密閉されたチャンバ３４内に収容されている。そして、絶縁性樹脂フィルムＦが保護フィルムＰ１および上方のキャリアフィルムＣ１を介して受け部材５と対向するとともに、半導体ウエハＷが下方のキャリアフィルムＣ２を介して弾性膜体６と対向している。半導体ウエハＷに重合された絶縁性樹脂フィルムＦは、上記所定の温度に加熱されたチャンバ３４内に収容されてから、上熱板１と下熱板２からの熱伝導が開始され、溶融し始める。

この状態で、図１に示した通路３１を介して管路７０に接続された真空ポンプなどの真空引き手段７によってチャンバ３４内を真空引きする。この際のチャンバ３４内の真空度は、一例として０．１〜１０．０ｈＰａが望ましく、０．１〜５．０ｈＰａが更に望ましい。このとき、チャンバ３４内の真空引きが充分でない状態で弾性膜体６が不用意に膨出しないように、通路４２に接続された管路８０を介して、下盤４と弾性膜体６との間の空間を真空引きし、弾性膜体６を下熱板２の表面に吸着させておき、上下のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２と弾性膜体６、受け部材５を非接触状態に保つことが望ましい。チャンバ３４内を真空引きする結果、積層される半導体ウエハＷのバンプＢが形成された面と絶縁性樹脂フィルムＦとの間も空気が吸引され、真空引きされた状態となる。なお、このとき、上熱板１と下熱板２は、上記所定温度に昇温されており、その熱を受け部材５と弾性膜体６も受けるとともに、キャンバ３４内も昇温されている。したがって、絶縁性樹脂フィルムＦの溶融が進行する。

この状態で、図２に示すように、下盤４の管路８０に対する接続を、図示しない真空ポンプなどの吸着手段からエアコンプレッサなどの加圧手段８に切り換えて、管路８０に接続された通路４２、２２を介して下盤４と弾性膜体６との間の空間に圧縮空気を供給し、弾性膜体６を膨出させる。なお、本発明は、弾性膜体６を膨出させるために、下盤４と弾性膜体６との間の空間に圧縮空気を供給することに限定されることはなく、下盤４と弾性膜体６との間の空間を大気と連通させてチャンバ３４内を真空引きする負圧などによって弾性膜体６を膨出させることもできる。この際の弾性膜体６による加圧力（面圧）は、一例として０．１〜１．５ＭＰａが望ましく、０．５〜０．９ＭＰａが更に望ましい。なお、加圧力は、加圧を開始してから終了するまでの間に一定である必要はなく、必要に応じて途中で増加させたり減少させるなど変化させてもよい。

弾性膜体６が膨出することにより、半導体ウエハＷが下方のキャリアフィルムＣ２を介して押圧され、これに重合された絶縁性樹脂フィルムＦが保護フィルムＰ１と上方のキャリアフィルムＣ１を介して受け部材５に対して押圧される。つまり、重合された半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦは、それぞれキャリアフィルムＣ１、Ｃ２を介して弾性膜体６と受け部材５との間で加圧されて、弾性膜体６と受け部材５を介して熱によって加熱されることにより軟化した絶縁性樹脂フィルムＦが流動して、半導体ウエハＷの表面に形成されたバンプＢが絶縁性樹脂フィルムＦを貫通して埋め込まれ、積層されることとなる。弾性膜体６による加圧は、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦの各領域に対して均一に行うことができ、仮に上盤３と下盤４の平行度に僅かな狂いがあったとしてもその影響を受けない。また大径の半導体ウエハＷを１個づつ積層成形する場合、弾性膜体６による加圧初期においては、中央部から膨出して周辺部に向けて弾性膜体６の膨出する領域が広がっていくので、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦの中央部から周囲にかけて加圧部分が広がることになる。その結果、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦの間に万一気泡等が残っていたとしても、それらを外側方向に追いやる力が働き、気泡等が出来難くなる。

このとき、半導体ウエハＷの表面に形成されたバンプＢの先端が弾性を有する受け部材５に進入または受け部材５を凹ませるように受け部材５を弾性変形させるために、バンプｂが潰されることなく、また、この受け部材５のバンプＢと接する部分以外の表面が絶縁性樹脂フィルムＦ（層）の表面を成形することとなる。この際バンプＢの先端は、図２のように絶縁性樹脂フィルムＦは貫通するものの保護フィルムＰ１を貫通しない場合と、両者Ｆ、Ｐ１を貫通する場合が想定される。そして、受け部材５の硬度が弾性膜体６の硬度よりも高く（硬く）設定されているため、絶縁性樹脂フィルムＦ（層）の表面を平滑に、絶縁性樹脂フィルムＦ（層）を均一な厚さで成形することとなる。そして、チャンバ３４内が真空引きされており、全面にわたって半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦが受け部材５と弾性膜体６との間で所定の時間バンプＢの突出する方向に沿って充分に加圧されるため、図４に示した従来の技術のようにバンプＢが傾くよう変形したり、図５に示したように絶縁性樹脂フィルムＦにボイドＫが発生することがない。なお、加圧時間については、一例として２０〜２００秒とすることが望ましい。

さらに、半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦが上下のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２を介して受け部材５と弾性膜体６との間で加圧されるために、加熱されることにより軟化し流動可能となっている絶縁性樹脂フィルムＦ（層）が周囲に流れ出して受け部材５や弾性膜体６に付着し汚すことが防止される。

半導体ウエハＷに絶縁性樹脂フィルムＦが積層されると、上盤３と下盤４を相対的に離間させて開き、両キャリアフィルムＣ１、Ｃ２を同期させて送り出して半導体ウエハＷと絶縁性樹脂フィルムＦとが積層されてなる積層品を上盤３の受け部材５と下盤４の弾性膜体６との間から搬出し、取り出しステージＴＳに搬送する。このとき、次に積層するために重合された絶縁性樹脂フィルムＦと半導体ウエハＷを同時に上盤３の受け部材５と下盤４の弾性膜体６との間に搬送してもよい。そして、取り出しステージＴＳにおいて、または後工程で、半導体ウエハＷに積層された絶縁性樹脂フィルムＦの余剰部が切除される。そして、その後に保護フィルムＰ１が剥離され、フィルム状積層体である絶縁性樹脂フィルムＦの層が半導体ウエハＷに最終的に積層される。

また本発明は、図６に示される別の実施形態の積層装置であってもよい。なお図６に示される積層装置においては、図１に示される積層装置と同一の機能を有する部材については同一符号で表わすものとする。図６の積層装置は、下盤４と対向する上盤３の側に加圧されて膨出する弾性膜体６が配置されている。また下盤４の加熱手段２である熱板上には弾性ゴムからなる受け部材５が設けられている。即ち図6に示される積層装置は、弾性膜体６と受け部材５が取付けられる盤が上下逆であって、他の機能は略同じである。そして弾性膜体６のゴムの硬度と、受け部材５のゴムの硬度の比較においては、弾性膜体６の少なくとも加圧面のほうの硬度を高く（硬く）することが望ましい。

図６の示される別の実施形態の積層装置による積層成形方法は、半導体ウエハＷのバンプＢが突出した面の上に絶縁性樹脂フィルムＦが重合されて積層装置のチャンバ３４内への搬入がなされる。そして上盤３と下盤４の間を閉鎖して密閉されたチャンバ３４を形成し、チャンバ３４内の真空吸引を行う。そして次に上盤３側の弾性膜体６の裏面側に加圧空気を供給して弾性膜体６を膨出させ、絶縁性樹脂フィルムＦの側から半導体ウエハＷの加圧を行う。このように成形することにより、図１の例のように下盤４側から弾性膜体６が膨出されないので、加圧時に半導体ウエハＷが位置ズレを起こしにくいという利点がある。また積層成形される半導体ウエハＷは、バンプＢを上面側にして載置することが望ましいが、絶縁性樹脂フィルムＦを介してバンプＢの側から加圧を行ったほうがよい場合もある。なお弾性膜体６は受け部材５に対してゴムの硬度を同じか低くしてもよい。

本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、突部を有する被積層体として、シリコン貫通ビア付き配線基板（ＴＳＶ）や、微小電子機械システムウエハ（ＭＥＭＳウエハ）などにも適用することができる。なお、半導体ウエハＷおよび絶縁性樹脂フィルムＦの材質によっては、上記実施の形態に記載した条件（温度、圧力、成形時間等）を逸脱する範囲のものも想定される。また、半導体ウエハＷに絶縁性樹脂フィルムＦを積層した際に、バンプＢが絶縁性樹脂フィルムＦを貫通するものが一般的であるが、貫通せずに埋め込まれるものについても、この積層装置を使用することができる。また、フィルム状積層体として、たとえばホトレジスト層など、絶縁性樹脂フィルムＦ以外のものを積層する場合にも適用することができる。また絶縁性樹脂フィルムＦは、上下のキャリアフィルムＣ１、Ｃ２と同様に連続式のものでもよい。

Ｂ：バンプ（突部）、 Ｗ：半導体ウエハ（被積層体）、 Ｆ：絶縁性樹脂フィルム（フィルム状積層体）、 Ｃ１、Ｃ２：キャリアフィルム、 Ｐ１、Ｐ２：保護フィルム、 １：上熱板（加熱手段）、２：下熱板（加熱手段）、 ３：上盤（一対の盤の一方）、 ４：下盤（一対の盤の他方）、 ５：受け部材、 ６：弾性膜体、 ７：真空引き手段、 ８：加圧手段、 ３４：チャンバ

Claims (6)

1. 突部を有する被積層体と、フィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより前記突部が少なくともフィルム状積層体を貫通するように積層する方法であって、
   前記被積層体の突部が形成されている側と前記フィルム状積層体とを対向させて、被積層体とフィルム状積層体とを互いに重合し、
   弾性を有する受け部材と弾性膜体との間に、前記フィルム状積層体が前記受け部材と対向するとともに前記被積層体が前記弾性膜体と対向するように、前記重合された被積層体とフィルム状積層体とを配置し、
   少なくとも前記被積層体とフィルム状積層体との間を真空引きした状態で、前記弾性膜体を膨出させることにより前記被積層体とフィルム状積層体とを前記弾性膜体と受け部材との間で加圧することを特徴とする積層方法。
2. 前記受け部材として、前記弾性膜体の硬さよりも硬いものを配置することを特徴とする請求項１に記載の積層方法。
3. 前記被積層体の突部が形成されている側の上に前記フィルム状積層体を対向させて、被積層体とフィルム状積層体とを互いに重合し、
   前記フィルム状積層体の上方から弾性膜体を膨出させることにより前記被積層体とフィルム状積層体を加圧することを特徴とする請求項１に記載の積層方法。
4. 前記被積層体をキャリアフィルムに載置して、重合された前記フィルム状積層体と被積層体とを前記受け部材と弾性膜体との間に搬送し、
   前記弾性膜体が、前記キャリアフィルムを介して、前記被積層体とフィルム状積層体を前記受け部材に向けて押圧することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の積層方法。
5. 突部を有する被積層体と、フィルム状積層体とを重合して加熱および加圧することにより前記突部が少なくともフィルム状積層体を貫通するように積層する装置であって、
   少なくとも前記フィルム状積層体を加熱する加熱手段と、
   開閉可能に設けられ、閉じたときに密閉されたチャンバを形成する一対の盤と、
   該盤の一方に設けられ、前記被積層体の突部が形成されている側に重合された前記フィルム状積層体と対向される弾性を有する受け部材と、
   前記盤の他方に設けられ、前記フィルム状積層体が重合された前記被積層体と対向される弾性膜体と、
   前記チャンバ内を真空引きする真空引き手段と、
   前記弾性膜体を膨出させて、前記被積層体とフィルム状積層体とを、前記受け部材との間で加圧する加圧手段と
   を備えていることを特徴とする積層装置。
6. 前記一対の盤のうち上側の盤に弾性膜体が設けられ、
   前記弾性膜体を膨出させて、前記被積層体とフィルム状積層体とを、下側の盤に設けられた受け部材との間で加圧することを特徴とする請求項５に記載の積層装置。