JP2019033188A - 実装装置ならびに実装方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
電子部品の有するバンプと基板が有する電極を接合して、基板上に電子部品を実装する実装装置であって、
前記基板を保持し、前記基板を面内方向に移動可能なステージと、前記電子部品を保持して前記基板に向けて駆動および荷重を印加する機能を有するボンディングヘッドと、前記ステージを収容し、前記ボンディングヘッドと対向する位置には前記ボンディングヘッドが通過可能な開口部を有したステージカバーと、前記ステージカバー内に気体を供給する給気手段と、前記ステージ、前記ボンディングヘッド、前記給気手段の動作を制御する制御部を備えた実装装置である。
前記ボンディングヘッドが前記電子部品を前記基板に加圧する時に、前記ステージが前記基板を前記加圧方向と垂直な方向に往復運動させるよう、前記制御部が前記ボンディングヘッドと前記ステージを制御する実装装置である。
前記ボンディングヘッドが下降して前記電子部品が前記基板に接近する過程において、前記制御部が前記給気手段を制御して、前記ステージカバー内への気体供給を開始する実装装置である。
前記基板吸着穴は、前記基板の前記電極対向位置を避ける位置に配置し、前記電子部品吸着穴は、前記電子部品の前記バンプ対向位置を避けるよう配置した実装装置である。
前記バンプが前記電極に対向配置されるよう、前記電子部品と前記基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、前記バンプと前記電極が接触するまで、前記電子部品を前記基板に接近させる接近工程と、前記バンプと前記電極が接触した後に、前記電子部品を前記基板に向けて加圧する加圧工程とを備え、
前記加圧工程において、前記基板と前記電子部品の少なくとも一方に、前記加圧を行う方向と垂直な往復運動を印加する実装方法である。
前記接近工程で前記給気手段が不活性気体の供給を開始し、前記加圧工程開始時点で、前記バンプと前記電極を含む空間の酸素濃度が1%以下である実装方法である。
前記往復運動を、前記加圧を行なう方向と垂直な面内の少なくとも2方向から印加する実装方法である。
前記加圧工程内に印加荷重を増加させる工程を含む実装方法である。
前記バンプと前記電極の素材が銅である実装方法である。
図1は、本発明の実施形態に係る実装装置1の外観を示すものであり、図2は外観上隠れている構成要素を示すものである。実装装置1は、電子部品である半導体チップCを基板Wに実装するものであり、基台2、支持フレーム3、ステージ4、ステージカバー40、ノズル41、加圧ユニット5、ボンディングヘッド6、画像認識手段7、真空ポンプ8(図3)および制御部10(図4)を備えている。図1および図2において、左右方向をX方向、奥行き方向をY方向、上下方向をZ方向とし、Z方向を中心軸として回転する方向をθ方向としている。
ところで、同じ接近工程途上であっても、図5(b)に示すように、ボンディングヘッド6のアタッチメント61がステージカバー40の開口部40Hから離れているタイミングで不活性気体GPの供給を開始すれば、供給した不活性気体GPの多くが開口部40Hから排出されるため無駄になる。一方において、半導体チップCのバンプBと基板Wの電極Eが接触する寸前で不活性気体GPの供給を開始した場合は、不活性ガスへの置換が不充分な段階での接合開始となり好ましくない。そこで、図6(c)に示すようにボンディングヘッド6のアタッチメントツール61がステージカバー40の開口部40Hを通過するタイミングで不活性ガスGPの供給を開始するのが好ましい。
加圧工程では、ヒータ62を加熱した状態でボンディングヘッド6を下降させて、半導体チップCを基板Wに向けて荷重Pzで加圧するが、本発明においては更に半導体チップCと基板Wの相互間で対向面に沿った方向で往復運動を行なう(図6d)。
ところで、加圧工程において半導体チップCと基板Wの相互間で対抗面に沿って往復運動を行なうというだけでは従来の超音波接合も包含される内容であるが、本発明は超音波接合と以下のような相違点がある。
2 基台
3 フレーム
4 ステージ
4a Y方向駆動ユニット
4b X方向駆動ユニット
4c 吸着テーブル
4E 排気流路
4H 基板吸着穴
5 加圧ユニット
6 ボンディングヘッド
6H 電子部品吸着穴
7 画像認識手段
8 真空ポンプ
10 制御部
40 ステージカバー
40H 開口部
41 ノズル
61 アタッチメントツール
62 ヒータ
B バンプ
C 半導体チップ
E 電極
W 基板
Claims (12)
- 電子部品の有するバンプと基板が有する電極を接合して、基板上に電子部品を実装する実装装置であって、
前記基板を保持し、前記基板を面内方向に移動可能なステージと、
前記電子部品を保持して前記基板に向けて駆動および荷重を印加する機能を有するボンディングヘッドと、
前記ステージを収容し、前記ボンディングヘッドと対向する位置には前記ボンディングヘッドが通過可能な開口部を有したステージカバーと、
前記ステージカバー内に気体を供給する給気手段と、
前記ステージ、前記ボンディングヘッド、前記給気手段の動作を制御する制御部を備えた実装装置。 - 請求項1に記載の実装装置であって、前記ボンディングヘッドが前記電子部品を前記基板に加圧する時に、前記ステージが前記基板を前記加圧方向と垂直な方向に往復運動させるよう、前記制御部が前記ボンディングヘッドと前記ステージを制御する実装装置。
- 請求項1または請求項2に記載の実装装置であって、前記ボンディングヘッドが下降して前記電子部品が前記基板に接近する過程において、
前記制御部が前記給気手段を制御して、前記ステージカバー内への気体供給を開始する実装装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の実装装置であって、前記ステージは前記基板を吸着するための基板吸着穴を有し、前記ボンディングヘッドは前記電子部品を吸着するための電子部品吸着穴を有し、
前記基板吸着穴は、前記基板の前記電極対向位置を避ける位置に配置し、
前記電子部品吸着穴は、前記電子部品の前記バンプ対向位置を避けるよう配置した実装装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の実装装置を用いて、電子部品の有するバンプと基板が有する電極を接合して、基板上に電子部品を実装する実装方法であって、
前記バンプが前記電極に対向配置されるよう、前記電子部品と前記基板の位置合わせを行う位置合わせ工程と、
前記バンプと前記電極が接触するまで、前記電子部品を前記基板に接近させる接近工程と、
前記バンプと前記電極が接触した後に、前記電子部品を前記基板に向けて加圧する加圧工程とを備え、
前記加圧工程において、前記基板と前記電子部品の少なくとも一方に、前記加圧を行う方向と垂直な往復運動を印加する実装方法。 - 請求項5に記載の実装方法であって、前記接近工程で前記給気手段が不活性気体の供給を開始し、
前記加圧工程開始時点で、前記バンプと前記電極を含む空間の酸素濃度が1%以下である実装方法。 - 請求項5または請求項6に記載の実装方法であって、前記往復運動を、前記加圧を行なう方向と垂直な面内の少なくとも2方向から印加する実装方法。
- 請求項5から請求項7のいずれかに記載の実装方法であって、前記加圧工程内に印加荷重を増加させる工程を含む実装方法。
- 請求項5から請求項8のいずれかに記載の実装方法であって、前記往復運動が減衰振動であって、前記加圧工程内に振幅をゼロに近づけることを特徴とする実装方法。
- 請求項5から請求項9のいずれかに記載の実装方法であって、前記加圧工程において、前記ヒータを100℃以上200℃以下に加熱する実装方法。
- 請求項5から請求項10のいずれかに記載の実装方法であって、前記バンプと前記電極の素材が銅である実装方法。
- 前記電子部品としてバンプ数が100個以上の半導体チップを用い、請求項5から請求項11のいずれかの実装方法で前記半導体チップを基板に実装する、半導体装置の製造方法。
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