JP2020107640A - 実装装置および実装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板に半導体チップを熱圧着させる際、基板が反ったりうねったりするような内部応力の発生を抑え、脆性や劈開性のある基板が割れたりひびが入ったりすることを防いだ実装装置および実装方法を提供すること。【解決手段】 基板上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップを熱圧着する実装装置であって、基板の外縁を保持する外縁保持部と、１個以上の半導体チップを含む領域を加圧領域として押圧する押圧面を有するボンディングヘッドと、加圧領域を、基板の裏面から支持するボンディングステージと、基板の外縁よりも内側かつボンディングステージの加圧領域の外側を、当該基板の裏面側から吸着保持する周辺保持部とを備えた【選択図】 図１

Description

本発明は、実装装置および実装方法に関する。具体的には、基板上に熱硬化性樹脂等からなる接着材を介して仮固定された半導体チップを熱圧着して実装する実装装置および実装方法に関する。

半導体実装分野において、高密度化への要望から、三次元実装であるチップオンウェハ工法（以下「ＣＯＷ工法」と記す）への注目が集まっている。ＣＯＷ工法は、分割して半導体チップになる回路部品が作り込まれたウェハ上に、半導体チップを接合して実装する工法であり、一枚のウェハを基板として多数の半導体チップを積層実装するものである。

積層実装において、未硬化の熱硬化性接着剤を介して半導体チップを基板上に仮固定してから加熱圧着を行い、半導体チップのバンプを溶融して基板の電極に接合するとともに、熱硬化性樹脂を硬化するプロセス（以下「仮本分割プロセス」と記す）が用いられる。この仮本分割プロセスでは、複数の半導体チップを同時に熱圧着することができるため、半導体チップ１つずつを所定箇所に配置して熱圧着する場合に比べて、全体としてのタクトタイムが短縮できるという利点がある。

なお、この仮本分割プロセスは、基板上に実装すべき半導体チップの全てを熱硬化性樹脂で仮固定してから熱圧着を行う。具体的には、熱圧着においては、複数の半導体チップを同時に押圧する押圧面を有するボンディングツールで熱圧着する。より具体的には、熱圧着に際して、基板の裏面をボンディングステージで支えつつ、ボンディングヘッドを用いて半導体チップを加熱しながら基板側に加圧して樹脂を硬化させている。（例えば、特許文献１）。

また、この仮本分割プロセスでは、仮圧着された半導体チップの硬化性接着剤が、加熱されて硬化しないように、基板の上面や下面からエアブローする構成（例えば、特許文献１）や、基板を下面から冷却する冷却ブロックを備えた構成が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２０１７−１８３４８１号公報 特開１１−２７４２２７号公報

基板に半導体チップを熱圧着させる際、半導体チップの上面および基板の下面からそれぞれ熱が伝達されるが、加熱領域と比較して、その周辺の非加熱領域の上面と下面とでは、温度分布が異なっている。そのため、熱圧着中の基板は、上面と下面の熱膨張の度合いの差異に起因して、基板の内部に応力（いわゆる、基板を反らせる力）が生じる。

また、熱圧着対象となる基板は、単結晶シリコンや、薄板化された単結晶シリコンが粘着層を介してガラス基盤に積層されたものが用いられることが多く、単結晶シリコンには脆性や劈開性があることが知られている。

一方、基板の外縁部は、基板の位置決め移動をさせるために保持（クランプやチャック等）されており、当該保持部位は上下に反ることは無いが、保持されていない基板の外縁や中央部は、熱圧着により反りやうねりが生じる。そのため、熱圧着により生じる内部応力の強さに依っては、脆性や劈開性のある基板が割れたりひびが入ったりするおそれがある。

なお、特許文献２に開示されている技術では、下面に冷却ブロックが配置されているが、基板が熱膨張に伴って変形し冷却ブロックから浮き上がると、熱伝達（つまり、冷却）されず、内部応力がいっそう強まってしまう。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、
基板に半導体チップを熱圧着させる際、基板が反ったりうねったりするような内部応力の発生を抑え、脆性や劈開性のある基板が割れたりひびが入ったりすることを防いだ実装装置および実装方法を提供することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
基板上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップを熱圧着する実装装置であって、
基板の外縁を保持する外縁保持部と、
１個以上の半導体チップを含む領域を加圧領域として押圧する押圧面を有するボンディングヘッドと、
加圧領域を、基板の裏面から支持するボンディングステージと、
基板の外縁よりも内側かつボンディングステージの加圧領域の外側を、当該基板の裏面側から吸着保持する周辺保持部とを備えたことを特徴としている。

また、本発明に係る別の一態様は、
基板上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップを熱圧着する実装方法であって、
基板の外縁に設定した基板保持領域を外縁保持手段にて保持しつつ、熱圧着する領域を順次変更し、半導体チップを熱圧着するのに際して、
熱圧着する領域を基板の裏面から平面上に支持し、
熱圧着する領域の半導体チップのみを加圧して加熱する一方で、
熱圧着する領域の周辺を周辺保持手段にて基板の裏面から吸着保持することを特徴としている。

上記の実装装置および実装方法によれば、周辺保持部にて基板を下面から吸着保持しているので、基板の反りやうねり、浮き上がり等を防ぐことができ、周辺保持部を伝達させて余分な熱を逃がすことができる。

基板に半導体チップを熱圧着させる際、基板が反ったりうねったりするような内部応力の発生を抑え、脆性や劈開性のある基板が割れたりひびが入ったりするのを防ぐことができる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。 本発明を具現化する形態の一例の第１保持姿勢および第２保持姿勢を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の別の一例の第１保持姿勢および第２保持姿勢を示す平面図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｘ方向は左／右、Ｙ方向は手前／奥と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向とする。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係る実装装置１の概略図が示されている。

実装装置１は、基板Ｗ上に熱硬化性接着剤Ｂを介して仮固定された半導体チップＤを熱圧着するものである。具体的には、実装装置１は、外縁保持部２、ボンディングヘッド３、ボンディングステージ４、周辺保持部５、加圧位置変更部６、制御部９等を備えている。

なお基板Ｗは、半導体チップが実装される側の面を上面またはおもて面と呼び、その反対側を下面または裏面と呼ぶ。

外縁保持部２は、基板Ｗの外縁を保持するものである。
具体的には、外縁保持部２は、基板Ｗの外縁のうち、予め設定された保持領域Ｅ１を裏面から保持するものである。より具体的には、外縁保持部２は、保持プレート２１を備え、保持プレート２１には開口部２２が設けられている。この開口部２２は、短辺が基板Ｗの外形より短く、長辺が基板Ｗの外形より長い、長方形状の形をしており、基板Ｗが配置される部分（つまり、保持領域Ｅ１と重なるところ）に凹み部２３が設けられている。

凹み部２３は、上面に細孔や溝部が形成されており、これら細孔や溝部が電磁弁等を介して負圧吸引手段（真空ポンプ、エジェクタ、負圧タンク等）と接続されている。なお、凹み部２３は所定の厚みを有しているため、保持プレート２１の下面は、基板Ｗの下面よりも下方にある。

外縁保持部２は、この様な構成をしているため、基板Ｗを移動させたり半導体チップを熱圧着させたりする際に、基板Ｗを位置ずれさせずに保持することができる。

ボンディングヘッド３は、１つ又は複数の半導体チップＤを含む領域を加圧領域Ｒｐとして押圧するものである。
具体的には、ボンディングヘッド３は、押圧面３１、昇降機構３２、ヒータ３３等を備えている。

押圧面３１は、熱圧着対象となる半導体チップＤを所望の温度に加熱したり、基板Ｗ側に押圧したりするものである。具体的には、押圧面３１は、熱圧着対象となる半導体チップＤと離隔して対向する位置に配置されている。より具体的には、押圧面３１は、半導体チップＤと対向する面（つまり、下面）が銅やアルミニウム又はその合金等の熱伝導性の高い金属で構成されており、平行度５μｍ以下とすることが好ましい。

昇降機構３２は、押圧面３１とヒータ３３を上下方向に移動させるものである。具体的には、昇降機構３２は、空気圧式や油圧式シリンダー、ボールネジとサーボモータやパルスモータ、リニアモータ等を備え、制御部９からの制御信号に基づいて押圧面３１を基板Ｗ側に移動（つまり、下降）させたり、基板Ｗから遠ざかる方向に移動（つまり、上昇）させる構成が例示できる。

ヒータ３３は、押圧面３１を加熱するものである。具体的には、ヒータ３３は、セラミックヒータが例示でき、制御部９からの制御信号に基づいて押圧面３１を加熱して昇温させたり、加熱を止めたりする構成が例示できる。なお、昇降機構３２は、取付金具（不図示）を介して装置フレーム１０ｆに固定されている。

ボンディングステージ４は、加圧領域Ｒｐを、基板Ｗの裏面から支持するものである。
具体的には、ボンディングステージ４は、ボンディングヘッド３の押圧面３１と対向して基板Ｗを挟むような位置に配置されている。より具体的には、ボンディングステージ４は、支持面と支持面ヒータ（不図示）を備えている。

支持面は、基板Ｗの裏面と接する上面が銅やアルミニウム又はその合金等の熱伝導性の高い金属で構成されており、平行度５μｍ以下とすることが好ましい。

支持面ヒータは、支持面を加熱するものである。支持面ヒータは、セラミックヒータが例示でき、制御部９からの制御信号に基づいて支持面を加熱して昇温させたり、加熱を止めたりする構成が例示できる。

周辺保持部５は、基板の外縁よりも内側かつボンディングステージ４の加圧領域Ｒｐの外側を、ボンディングステージ４と同じ保持高さで、基板Ｗを裏面から吸着して保持するものである。具体的には、周辺保持部５は、基板Ｗの裏面と接する上面が平坦な部材で構成されている。より具体的には、周辺保持部５の上面は、銅やアルミニウム又はその合金等の熱伝導性の高い金属で構成されており、平行度５μｍ以下とすることが好ましい。そして、この上面には細孔や溝部が形成されており、この細孔や溝部は、電磁弁等を介して負圧吸引手段（真空ポンプ、エジェクタ、負圧タンク等）と接続されている。なお、この細孔や溝部は、ボンディングステージ４とは反対の外縁側（つまり、基板Ｗの外縁側）の孔径や溝幅を太くしたり、数を増やしたりするなどして、負圧吸引力を強めた構成とすることが好ましい。

なお、ボンディングステージ４と周辺保持部５は、それぞれの上面が同じ保持高さで基板Ｗを裏面から支えつつ保持できるようにベース部４５を介して装置フレーム１０ｆに固定されている。

加圧位置変更部６は、ボンディングヘッド３、ボンディングステージ４および周辺保持部５に対して外縁保持部２を相対移動させて、加圧領域Ｒｐを順次変更するものである。
具体的には、加圧位置変更部６は、Ｘ軸スライダー６１と不図示のＹ軸スライダーを備えている。

Ｘ軸スライダー６１は、外縁保持部２の保持プレート２１をＸ方向に所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりするものである。Ｘ軸スライダー６１は、Ｘ方向に延びるガイドレール６２と、ガイドレール６２に添って所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりする可動部６３を備えている。さらに、Ｘ軸スライダー６１は、不図示のリニアモータや回転モータとボールねじを組み合わせた構成で可動部６３を移動させる構成が例示でき、リニアスケールと呼ばれるエンコーダ（不図示）が備えられている。可動部６３は、制御部９から出力される制御信号に基づいて移動や静止が制御される。そして、外縁保持部２の保持プレート２１は、可動部６３に取り付けられている。

Ｙ軸スライダーは、外縁保持部２の保持プレート２１をＹ方向に所定の速度で移動させたり所定の位置で静止させたりするものである。具体的には、Ｙ軸スライダーは、Ｘ軸スライダー６１に準じる構成をしている。より具体的には、Ｙ軸スライダーは、装置フレーム１０ｆとＸ軸スライダー６１との間に配置しても良いし、Ｘ軸スライダー６１と外縁保持部２との間に配置しても良い。

制御部９は、接続された外部機器から信号やデータが入力されると、予め登録されたプログラムや設定に従って処理を行い、処理結果を外部機器へ出力するものであり、次のような機能を有している。
・外縁保持部２による基板Ｗの保持／保持解除。
・ボンディングヘッド３の位置制御や押圧強さの制御
・ボンディングヘッド３やボンディングステージ４の温度調節
・周辺保持部５での基板Ｗの吸着保持／保持解除
・加圧領域Ｒｐの順次変更。

具体的には、制御部９は、外縁保持部２の負圧吸引手段や電磁弁等、ボンディングヘッド３の昇降機構３２やヒータ３３、ボンディングステージ４の支持面ヒータ、周辺保持部５の負圧吸引手段や電磁弁等、加圧位置変更部６のＸ軸スライダー６１、ならびに各部の機器を制御するものある。

より具体的には、コンピュータ部ＣＮは、コンピュータやプログラマブルロジックコントローラ等（つまり、ハードウェア）と、所定の手順（詳細は後述する）を実行する実行プログラム等（つまり、ソフトウェア）で構成されている。

図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。図２には、本発明に係る実装装置１の各部の断面図が示されている。

基板Ｗの最外周（図では最左方）に仮固定された半導体チップＤを熱圧着しようとすると、外縁保持部２の保持プレート２１は、Ｘ方向（図では右方）に移動し、開口部２２の左方内縁２５が実線で図示する位置まで移動する。そして、開口部２２の左方内縁２５と周辺保持部５の左方外端部５５とが最も近づく距離がクリアランスＣ１となる。そして、開口部２２の左方内縁２５と、周辺保持部５の左方外端部５５とが接触する位置ないしその外側（図では左方）が、基板保持部２の可動干渉領域Ｈ１となる。

一方、基板Ｗの反対側の最外周（図では最右方）に仮固定された半導体チップＤを熱圧着しようとすると、外縁保持部２の保持プレート２１は、Ｘ方向（図では左方）に移動し、開口部２２の右方内縁２７が破線で図示する位置まで移動する。そして、開口部２２の右方内縁２７と周辺保持部５の右方外端部５７とが最も近づく距離がクリアランスＣ２となる。そして、開口部２２の右方内縁２７と、周辺保持部５の右方外端部５７とが接触する位置ないしその外側（図では右方）が、基板保持部２の可動干渉領域Ｈ１となる。

つまり、熱圧着対象とする半導体チップＤの加圧領域Ｒｐを順次変更する際に、最外周に仮固定された半導体チップＤを熱圧着しようとするときでも、上述のクリアランスＣ１，Ｃ２がゼロにならないように、外縁保持部２の保持プレート２１の可動干渉領域Ｈ１が、周辺保持部５の左方外端部５５および右方外端部５７よりも外側に設定されている。なお、このクリアランスＣ１，Ｃ２がゼロにならないようにするために、Ｘ軸スライダー６１に不図示のメカニカルストッパやセンサを取り付けたり、移動可能範囲等を制御部９等に登録したりしておく。

一方、Ｙ方向についても、外縁保持部２の保持プレート２１と周辺保持部５の端部とが接触しないように、Ｙ軸スライダーにメカニカルストッパやセンサを取り付けたり、移動可能範囲等を制御部９等に登録したりしておく。

［動作フロー］
以下に、上述の実装装置１を用いて、基板Ｗ上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップＤを熱圧着する実装方法について、詳細な説明を行う。

図３は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。

先ず、外縁保持部２の保持プレート２１を予め第１保持姿勢にしておき、人手や基板搬送ロボットなどにより、基板Ｗを保持プレート２１の凹み部２３に載置する（ステップｓ１１）。そして、凹み部２３に負圧を作用させ、基板Ｗの外縁の保持領域Ｅ１を保持する（ステップｓ１２）。

次に、加圧位置変更部６のＸ軸ステージ６１を制御して、加圧領域Ｒｐへ位置決め移動させる（ステップｓ１３）。そして、基板Ｗの裏面を周辺保持部５で吸着保持させ（ステップｓ１４）、熱圧着する（ステップｓ１５）。当該位置での熱圧着が済めば、周辺保持部５による吸着保持を解除する（ステップｓ１６）。

そして、熱圧着すべき次の半導体チップＤがあるかどうかを判断し（ステップｓ２１）、次の半導体チップＤがあれば、上述のステップｓ１３以降を繰り返す。一方、熱圧着すべき次の半導体チップＤがなければ、基板の受渡位置へ移動し、基板の外縁の保持を解除し（ステップｓ２２）、熱圧着の済んだ基板Ｗを払い出す（ステップｓ２３）。

そして、熱圧着すべき次の基板Ｗがあるかどうか判断し（ステップｓ２４）、次の基板Ｗがあれば、上述のステップｓ１１〜ｓ２３を繰り返す。一方、次の基板Ｗがなければ、一連の動作を終了する。

この様に、本発明に係る実装装置を用いれば、ボンディングヘッド３およびボンディングステージ４を用いて基板Ｗに半導体チップＤを熱圧着する際、周辺保持部５にて基板Ｗを下面から吸着保持しているので、基板Ｗが浮き上がるのを防ぐことができる。このとき、基板Ｗの加熱領域Ｒｐから周辺部に伝わる余分な熱は、周辺保持部２を伝達させて逃がすことができるので、基板Ｗに過度の内部応力がはたらかず、脆性や劈開性のある基板が割れたりひびが入ったりするのを防ぐことができる。

［加圧位置変更部について］
なお実装装置１は、本発明を具現化する上で、加圧位置変更部６は必須の構成ではなく、外縁保持部２、ボンディングヘッド３、ボンディングステージ４および周辺保持部５を備えていれば良く、上述の作用・効果を奏する。

一方、本発明に係る実装装置１は、加圧位置変更部６を備え、熱圧着対象とする半導体チップＤの加圧領域Ｒｐを順次変更する際に生じる外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１が、周辺保持部５よりも外側に設定されている構成とすることが好ましい。

例えば、特許文献２の図１に開示されている様な機器配置を鑑みた場合、基板の外周部に仮圧着された半導体チップを熱圧着するために基板支持ブロックを移動させようとすると、基板支持ブロックと冷却ブロックとが干渉し、当該半導体チップを熱圧着することができないという課題があった。

しかし、本発明に係る実装装置１を用いれば、基板Ｗの最外周の加圧領域Ｒｐの押圧位置に移動しても、周辺保持部５が外縁保持部２に干渉しない。さらに、周辺保持部５で基板Ｗを裏面から吸着保持しているので、基板Ｗに加わった熱を伝導／放出させることができる。

なお上述では、本発明を具現化する形態の一例として、ボンディングヘッド３、ボンディングステージ４および周辺保持部５が装置フレーム１０ｆに固定され、Ｘ軸スライダー６１とＹ軸スライダーが、Ｘ方向やＹ方向に保持プレート２１を位置決め移動させる構成の加圧位置変更部６を備えた実装装置１を例示した。

しかし、加圧位置変更部６は、この様な構成に限定されず、Ｘ軸スライダー６１とＹ軸スライダーの双方または一方が、ボンディングヘッド３、ボンディングステージ４および周辺保持部５をＸ方向やＹ方向に位置決め移動させる構成としても良い。なお、この場合でも、熱圧着対象とする半導体チップＤの加圧領域Ｒｐを順次変更する際に生じる外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１は、周辺保持部５よりも外側に設定しておく。

この様な構成であれば、実装装置１を用いて、基板Ｗ上に仮固定された熱圧着対象とする半導体チップＤの加圧領域Ｒｐを順次変更しながら、熱圧着を行うことができる。

［外縁保持部について］
なお上述では、Ｘ軸スライダー６１とＹ軸スライダーを備えつつ、外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１が周辺保持部５よりも外側に設定されて、ＸＹ方向のクリアランスが確保されている構成を述べた。この場合、基板Ｗの保持領域Ｅ１が、図１，２に示す様なＹ方向の両端部に設定されている。

なお、保持領域Ｅ１の付近に熱圧着対象となる半導体チップＤが仮圧着されていなければ、保持プレート２１は、この姿勢（第１保持姿勢と呼ぶ）で全ての加熱領域を順次変更しながら熱圧着を行う。

一方、第１保持姿勢で基板Ｗの保持領域Ｅ１の上方や近傍に熱圧着対象となる半導体チップＤが仮圧着されている場合、熱圧着できないところが残るため、保持プレート２１を第１保持姿勢に保ちつつ、基板Ｗの吸着を一旦解除した後、基板Ｗを９０度回転させて再吸着し、残りの半導体チップＤを熱圧着すれば良い。

或いは、基板Ｗをリフトピン等で支えた状態で保持プレート２１での吸着を一旦解除し、保持プレート２１を９０度回転させ（この姿勢を第２保持姿勢と呼ぶ）、基板Ｗの保持領域Ｅ２を保持プレート２１の凹み部２３で吸着保持させても良い。

この場合、外縁保持部２は、基板Ｗの外縁のうち、予め設定された第１保持領域Ｅ１を保持する第１保持姿勢と、予め設定された第２保持領域Ｅ２を保持する第２保持姿勢とを切り替える、保持姿勢切替部を備え、
第１保持姿勢にて加圧領域Ｒｐを順次変更する際に生じる外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１が、周辺保持部５よりも外側に設定され、かつ、
第２保持姿勢にて加圧領域Ｒｐを順次変更する際に生じる外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ２が、周辺保持部２よりも外側に設定されるようにする。

具体的には、保持姿勢切替部は、回転モータとギア等を組み合わせ、基板Ｗの中心を回転中心として回転する構成が例示できる。或いは、保持姿勢切替部は、ＤＤモータやインデクサを備えた構成としても良い。

図４は、本発明を具現化する形態の一例の第１保持姿勢および第２保持姿勢を示す平面図である。

図４（ａ）には、外縁保持部２の保持プレート２１が第１保持姿勢にある状態が示されており、基板Ｗの保持領域Ｅ１を保持プレート２１の凹み部２３で吸着保持させている様子が示されている。図には、第１保持姿勢における、外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１がハッチングで示されている。具体的には、可動干渉領域Ｈ１は、保持プレート２１の開口部２２の内縁より内側であって、周辺保持部５と左側、右側、手前側、奥側に所定のクリアランスＣ１〜Ｃ４が隔てられた破線で示す領域の外側に設定されている。

図４（ｂ）には、外縁保持部２の保持プレート２１が第２保持姿勢にある状態が示されており、基板Ｗの保持領域Ｅ２を保持プレート２１の凹み部２３で吸着保持させている様子が示されている。図には、第２保持姿勢における、外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ２がハッチングで示されている。具体的には、可動干渉領域Ｈ２は、保持プレート２１の開口部２２の内縁より内側であって、周辺保持部５と左側、右側、手前側、奥側に所定のクリアランスＣ１〜Ｃ４が隔てられた破線で示す領域の外側に設定されている。

また、図４（ａ）（ｂ）には、視点を変えて、保持プレート２１を基準としてボンディングステージ４と周辺保持部５が相対移動した際に最接近する位置が破線で示されている。図示する様に、外縁保持部２に対してボンディングステージ４と周辺保持部５を相対移動させて加圧領域を変更しても、周辺保持部５の左側、右側、手前側、奥側の外縁は、保持プレート２１の開口部２２の内縁と所定のクリアランスＣ１〜Ｃ４が保たれる。

つまり、第１保持姿勢および第２保持姿勢を切り替えることで、基板Ｗの中央部やＸ方向の最外周だけでなく、Ｙ方向にも最外周に亘って半導体チップＤを熱圧着できるようになると共に、熱圧着時の基板Ｗの反りを防止できる。

なお、保持プレート２１を第１保持姿勢および第２保持姿勢を切り替えるかどうかは、図３に例示した一連のフローにおいて、ステップｓ１６の後に判断する。そして、姿勢変更の必要があれば、保持プレート２１を第１保持姿勢から第２保持姿勢に切り替える。一方、姿勢変更の必要がなければ、保持プレート２１は第１保持姿勢を維持する。

なお、本発明を具現化する上で、外縁保持部２は、上述した長方形状の外形及び開口外縁を有する形状の保持プレート２１に限らず、下述の様な形状の保持プレート２１Ｂを備えた構成としても良い。

図５は、本発明を具現化する形態の別の一例の第１保持姿勢および第２保持姿勢を示す平面図である。図５（ａ）には、外縁保持部２の保持プレート２１Ｂが第１保持姿勢にある状態が示されている。図５（ｂ）には、外縁保持部２の保持プレート２１Ｂが第２保持姿勢にある状態が示されている。

保持プレート２１Ｂは、開口部２２Ｂが設けられているが、この開口部２２Ｂは、平行な直線と円弧とを組み合わせた略長孔状の形をしており、基板Ｗが配置される部分（つまり、保持領域Ｅ１と重なるところ）に凹み部２３Ｂが設けられている。図には、第１保持姿勢，第２保持姿勢における、外縁保持部２の可動干渉領域Ｈ１，Ｈ２がハッチングで示されている。具体的には、可動干渉領域Ｈ１，Ｈ２は、保持プレート２１Ｂの開口部２２Ｂの内縁より内側であって、周辺保持部５と左側、右側、手前側、奥側に所定のクリアランスＣ１〜Ｃ４が隔てられた破線で示す領域の外側に設定されている。

また、図５（ａ）（ｂ）には、視点を変えて、保持プレート２１Ｂを基準としてボンディングステージ４と周辺保持部５が相対移動した際に最接近する位置が破線で示されている。図示する様に、外縁保持部２に対してボンディングステージ４と周辺保持部５を相対移動させて加圧領域を変更しても、周辺保持部５の左側、右側、手前側、奥側の外縁は、保持プレート２１Ｂの開口部２２Ｂの内縁と所定のクリアランスＣ１〜Ｃ４が保たれる。

この様な構成をしているため、外縁保持部２は、第１保持姿勢および第２保持姿勢を切り替えることで、基板Ｗの中央部やＸ方向の最外周だけでなく、Ｙ方向にも最外周に亘って半導体チップＤを熱圧着できるようになると共に、熱圧着時の基板Ｗの反りを防止できる。

なお上述では、外縁保持部２が、基板Ｗの外縁のうち、予め設定された保持領域Ｅ１，Ｅ２を裏面から負圧吸引して保持する構成を示した。この様な構成であれば、必要な保持力を発揮できるほか、負圧吸引と吸引解除（大気開放や圧空導入による吸着破壊）の切り替えを電磁弁等で容易かつ迅速に行うことができるので好ましい。

しかし、外縁保持部２は、この様な構成に限定されず、以下の様な構成としても良い。
（１）基板Ｗの外縁をおもて面から吸着や狭持して保持する構成
（２）基板Ｗの外縁を側方から狭持して保持する構成
つまり、外縁保持部２の可動干渉領域が、周辺保持部５よりも外側（つまり、上方）に設定されており、基板ＷをＸＹ方向（水平方向）に移動させても外縁保持部２と周辺保持部５とが接触し合わない構成であれば良い。

［周辺保持部について］
なお上述では、周辺保持部５は、負圧吸引により基板Ｗを吸着保持する構成を例示した。
この様な構成であれば、必要な保持力を発揮できるほか、負圧吸引と吸引解除（大気開放や圧空導入による吸着破壊）の切り替えを電磁弁等で容易かつ迅速に行うことができるので好ましい。

しかし、周辺保持部５は、負圧吸引方式に限らず、静電チャック方式により基板Ｗを吸着保持する構成でも良い。この様な構成でも、基板の反りやうねり、浮き上がり等を防ぐことができ、周辺保持部を伝達させて余分な熱を逃がすことができる。

なお、周辺保持部５は、常温や雰囲気温度にて運用しても良いが、熱圧着に伴う加熱量が大きい場合には、周辺保持部５を雰囲気温度よりも低い温度に冷却する冷却手段を備えた構成であっても良い。そうすることで、熱圧着に伴う加熱量が大きい場合でも、基板Ｗの加熱領域Ｒｐの周辺に伝わる熱に起因する基板Ｗの反りを確実に防ぐことができる。

なお上述では、ボンディングステージ４と周辺保持部５は、それぞれの上面が同じ保持高さで固定されており、基板Ｗを裏面から支えつつ保持する構成を例示した。この構成であれば、構造をシンプルにすることができ、熱圧着の際に基板Ｗに反りやうねりが生じさせないようにするのに好適である。しかし、本発明を具現化する上で、ボンディングステージ４と周辺保持部５は、それぞれの上面が同じ保持高さで固定されていることは、必須の構成ではない。つまり、周辺保持部５は、外縁保持部２で保持された基板Ｗの姿勢が、熱圧着の前後で変わらないように、基板Ｗを裏面から保持する構成であれば良い。例えば、予め、周辺保持部５の上面を、ボンディングステージ４の上面よりも下方に退避させておき、熱圧着する直前に周辺保持部５の上面を保持対象とする基板Ｗの裏面に寄り添うように上昇させて、周辺保持部５基板Ｗを裏面から吸着保持させる構成としても良い。

１ 実装装置
２ 外縁保持部
３ ボンディングヘッド
４ ボンディングステージ
５ 周辺保持部
６ 加圧位置変更部
９ 制御部
Ｗ 基板
Ｄ 半導体チップ
Ｅ１，Ｅ２ 保持領域
Ｃ１〜Ｃ４ クリアランス
Ｈ１，Ｈ２ 可動干渉領域
１０ｆ フレーム
２１，２１Ｂ 保持プレート
２２，２２Ｂ 開口部
２３，２３Ｂ 凹み部
２５ 左方内縁
２６ 右方内縁
５５ 左方外端部
５６ 右方外端部
６１ Ｘ軸スライダー
６２ ガイドレール
６３ 可動部

Claims (6)

1. 基板上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップを熱圧着する実装装置であって、
   前記基板の外縁を保持する外縁保持部と、
   前記半導体チップを含む領域を加圧領域として押圧する押圧面を有するボンディングヘッドと、
   前記加圧領域を、前記基板の裏面から支持するボンディングステージと、
   前記基板の外縁よりも内側かつ前記ボンディングステージの前記加圧領域の外側を、当該基板の裏面側から吸着保持する周辺保持部とを備えた
   ことを特徴とする、実装装置。
2. 前記ボンディングヘッド、前記ボンディングステージおよび前記周辺保持部に対して前記外縁保持部を相対移動させて、前記加圧領域を順次変更する加圧位置変更部を備え、
   熱圧着対象とする前記半導体チップの前記加圧領域を順次変更する際に生じる前記外縁保持部の可動干渉領域が、前記周辺保持部よりも外側に設定されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の実装装置。
3. 前記外縁保持部は、前記基板の外縁のうち、予め設定された第１保持領域を保持する第１保持姿勢と、予め設定された第２保持領域を保持する第２保持姿勢とを切り替える、保持姿勢切替部を備え、
   前記第１保持姿勢にて前記加圧領域を順次変更する際に生じる前記外縁保持部の可動干渉領域が、前記周辺保持部よりも外側に設定されており、かつ、
   前記第２保持姿勢にて前記加圧領域を順次変更する際に生じる前記外縁保持部の可動干渉領域が、前記周辺保持部よりも外側に設定されている
   ことを特徴とする、請求項２に記載の実装装置。
4. 前記周辺保持部は、負圧により前記基板を裏面から吸引する吸引手段を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の実装装置。
5. 前記周辺保持部は、雰囲気温度よりも低い温度に冷却する冷却手段を備えた
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の実装装置。
6. 基板上に熱硬化性接着剤を介して仮固定された半導体チップを熱圧着する実装方法であって、
   前記基板の外縁に設定した基板保持領域を外縁保持手段にて保持しつつ、前記熱圧着する領域を順次変更し、半導体チップを熱圧着するのに際して、
   前記熱圧着する領域を前記基板の裏面から平面上に支持し、
   前記熱圧着する領域の半導体チップのみを加圧して加熱する一方で、
   前記熱圧着する領域の周辺を周辺保持手段にて前記基板の裏面から吸着保持することを特徴とする、実装方法。

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