平行昇降機構および半導体製造装置
【課題】一方のクランパ部に対して他方のクランパ部の平行度を保つことのできる技術を提供する。
【解決手段】下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降する平行昇降機構４０が備えるレベリング部２９は、摺動孔２６ａの対向する内壁面に当接して挿入され、下クランパ部を載置する載置ブロック５２と、載置ブロック５２と対向する摺動孔２６ａの内壁面との間に設けられたスプリング部５１とを有している。レベリング部２９は、スプリング部５１により摺動孔２６ａの内壁面に対して載置ブロック５２を押し付けて位置決めしたまま摺動孔２６ａ内を摺動することにより、載置ブロック５２上に設けられた下クランパ部２８の昇降をガイドする。
【解決手段】下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降する平行昇降機構４０が備えるレベリング部２９は、摺動孔２６ａの対向する内壁面に当接して挿入され、下クランパ部を載置する載置ブロック５２と、載置ブロック５２と対向する摺動孔２６ａの内壁面との間に設けられたスプリング部５１とを有している。レベリング部２９は、スプリング部５１により摺動孔２６ａの内壁面に対して載置ブロック５２を押し付けて位置決めしたまま摺動孔２６ａ内を摺動することにより、載置ブロック５２上に設けられた下クランパ部２８の昇降をガイドする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行昇降機構およびこれを備えた半導体製造装置に関し、特に、一対のクランパ部がワークをクランプする際にクランプ面の平行度を調節する平行昇降機構に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−５５７７号公報（特許文献１）には、一の対象物（例えば基板）を他の対象物（例えば基板）に向けて押圧する技術が開示されている。この技術においては、第１基板が第２基板に対して僅かに傾いている場合であっても、弾性変形する平行度調節部を介することで、第１基板を第２基板に向けて押圧しても第１基板の傾斜が補正されて第２基板に当接される。
【０００３】
特開２０１１−１１４２６号公報（特許文献２）には、対向して設けられた一対の金型でワークをクランプして樹脂モールドする技術が開示されている。この技術においては、ワークの厚さにばらつきがある場合であっても、可動テーパプレートと固定テーパプレートとを協働してインサートブロックの型開閉方向の位置を調節することで、ワークの厚さのばらつきが吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５５７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子部品を基板に実装する圧着装置や、基板に実装された電子部品を樹脂封止する樹脂モールド装置などの半導体製造装置では、対向して設けられた一対のクランパ部を備えているものがある。具体的には、例えば一方のクランパ部に対して他方のクランパ部が昇降可能となるような構成で、一対のクランパ部でワークをクランプするものである。
【０００６】
圧着装置では、例えば接着層を介して配線基板上に複数の半導体チップが積層され、仮圧着（仮接合）されたワークに対して、一対のクランパ部でクランプして配線基板と複数の半導体チップとを一括で本圧着（本接合）することができる。しかしながら、一方のクランパ部に対して他方のクランパ部が傾斜していると、配線基板の接続パッドと半導体チップの接続バンプとの接続に不具合が生じて、接続信頼性を確保できない場合もある。
【０００７】
本発明の目的は、一方のクランパ部に対して他方のクランパ部の平行度を保つことのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態における平行昇降機構は、一対のクランパ部の一方を他方に向かって平行に昇降する平行昇降機構であって、前記他方のクランパ部に対して前記一方のクランパ部を昇降する押動部と、前記一方のクランパ部と前記押動部との間に設けられ、前記一方のクランパ部のクランプ面の平行度を調節するレベリング部と、前記一方のクランパ部および前記レベリング部が挿入される摺動孔が形成されたガイド部とを備えている。前記レベリング部は、前記摺動孔の対向する内壁面に当接して挿入され、前記一方のクランパ部を載置する載置ブロックと、該載置ブロックと対向する前記摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部とを有している。前記レベリング部は、前記スプリング部により前記摺動孔の内壁面に対して前記載置ブロックを押し付けて位置決めしたまま前記摺動孔内を摺動することにより、前記載置ブロック上に設けられた前記一方のクランパ部の昇降をガイドする。
【発明の効果】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。この一実施形態によれば、他方のクランパ部に対して一方のクランパ部の平行度を保って昇降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に続く動作中の平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に続く動作中の平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図４】図１の圧着装置の要部の一例を模式的に示す平面図である。
【図５】図１の圧着装置の要部の他の例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態における平行昇降機構を備えた樹脂モールド装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１では、半導体製造装置の一つである圧着装置に、平行昇降機構を適用して説明する。本実施形態における圧着装置は、積層された複数の部材を含むワークを、対向して設けられた一対のクランパ部（上クランパ部および下クランパ部）で挟み込んでクランプして、各部材を圧着する。
【００１３】
まず、本実施形態における圧着装置の処理対象となるワークについて、図７〜図９を参照して説明する。図７〜図９にクランプ前からクランプ後の状態のワークＷの要部を示す。
【００１４】
ワークＷは、積層された複数の部材として、配線基板２上に半導体チップ３が積層されたものである。配線基板２上には複数の半導体チップ３が整列して設けられているが、図７〜図９では、説明を明解にするために、要部として配線基板２上の一つの半導体チップ３を示している。
【００１５】
図７に示すワークＷは、絶縁層８（例えばソルダレジスト）から露出する複数の接続パッド５（例えば銅パッド）と対応する複数の接続バンプ６（例えばはんだバンプ）とが位置合わせされて、配線基板２上に接着層４（例えばＮＣＦまたはＮＣＰ）を介して半導体チップ３が仮圧着（仮接合）された状態である。図８に示すワークＷは、対応する接続パッド５と接続バンプ６とが当接した状態である。図９に示すワークＷは、対応する接続パッド５と接続バンプ６とが電気的に接合（フリップチップ接合）されて、配線基板２上に接着層４を介して半導体チップ３が圧着された状態である。
【００１６】
次に、本実施形態における圧着装置を図１〜図３などを参照して説明する。図１〜図３に一連の動作状態の圧着装置１を示す。
【００１７】
圧着装置１は、上下方向（型開閉方向）に対向して設けられワークＷを挟み込む上型１１および下型１２を含んで構成されている。上型１１が可動プラテン１３の中央部に固定して組み付けられ、下型１２が固定プラテン１４の中央部に固定して組み付けられている。可動プラテン１３および固定プラテン１４は、それぞれの外周部で複数のタイバー１５によって接続され、例えば可動プラテン１３および固定プラテン１４が矩形板状であればその四隅で接続されている。また、固定プラテン１４はタイバー１５に固定され、可動プラテン１３はタイバー１５で摺動されるように構成されている。また、可動プラテン１３および固定プラテン１４は、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成されている。なお、これら可動プラテン１３、固定プラテン１４およびタイバー１５で構成される筐体部はダイセットとも呼ばれる。
【００１８】
可動プラテン１３は、駆動部１９（例えば、シリンダ）により昇降可能（上下動可能）である。これにより、下型１２に対して上型１１が昇降可能となる。可動プラテン１３および固定プラテン１４の上下の位置関係により、上型１１および下型１２が離間して型開きした状態で、上型１１および下型１２の間にワークＷが供給（搬入）される（図１参照）。また、上型１１および下型１２が近接して型閉じした状態では、密閉空間１６（チャンバ）が形成される（図２、図３参照）。なお、可動プラテン１３および固定プラテン１４の互いに対向する面の平行度が保たれているので、上型１１および下型１２も、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成される。
【００１９】
このような上型１１において、圧着装置１は、上クランパ部２７と、上シール部４２とを備えている。また、下型１２において、圧着装置１は、下クランパ部２８と、レベリング部２９と、押動ブロック３０（押動部）と、ガイド部２６と、下シール部４３とを備えている。さらに、圧着装置１は、上型１１および下型１２の外部に、圧力調節部４７を備えている。これらのうちレベリング部２９、押動ブロック３０およびガイド部２６を有して平行昇降機構４０が構成される。
【００２０】
上クランパ部２７および下クランパ部２８は、対向して設けられ、本実施形態では、上クランパ部２７に対して下クランパ部２８が昇降可能となるような構成とし、上クランパ部２７および下クランパ部２８でワークＷを挟み込んでクランプするものである。下クランパ部２８は、押動ブロック３０の下方に設けられたエアシリンダ等で構成される駆動部（図示せず）により昇降可能である。
【００２１】
上シール部４２および下シール部４３は、対向して設けられ、互いが当接して密閉空間１６（図２、図３参照）を形成するものである。この上シール部４２および下シール部４３は、上クランパ部２７および下クランパ部２８のそれぞれを内包して具備している。また、下シール部４３は、レベリング部２９、押動ブロック３０およびガイド部２６を内包して具備している。
【００２２】
押動ブロック３０は、上クランパ部２７に対して下クランパ部２８を昇降（上下動）する際に不図示の駆動部によって押し上げられる。また、レベリング部２９は、下クランパ部２８と押動ブロック３０との間に設けられ、後述するスペーサブロック２２の下面や上ベースブロック２１のクランプ面２７ａに対して下クランパ部２８のクランプ面２８ａを平行に維持しながらスムーズに昇降させるために設けられている。また、ガイド部２６は、下クランパ部２８が昇降する際のガイドをするものである。また、圧力調節部４７は、密閉空間１６内に充填される例えば圧縮空気の圧力を調節するものである。なお、押動ブロック３０、レベリング部２９およびガイド部２６を含む平行昇降機構４０は、下クランパ部２８を平行に昇降させるものである。
【００２３】
これら上クランパ部２７、下クランパ部２８、上シール部４２、下シール部４３、レベリング部２９、押動ブロック３０、ガイド部２６、圧力調節部４７の詳細を説明する前に、まず、上型１１および下型１２の構成部材について概略する。
【００２４】
上型１１は、固定ブロック１７、複数のポスト１８（ポスト状のブロック）、上ベースブロック２１、スペーサブロック２２および上シールブロック２３を有している。これらブロックは、例えば合金工具鋼からなる。可動プラテン１３下には、固定ブロック１７が固定して組み付けられている。この固定ブロック１７下には、下方に起立するように複数のポスト１８が並べられて、固定して組み付けられている。この複数のポスト１８の先端面で、上ベースブロック２１が固定して組み付けられている。この上ベースブロック２１の下面側外周部には、貫通孔２３ａが形成された筒状の上シールブロック２３が固定して組み付けられている。また、この上ベースブロック２１の下面側中央部には、スペーサブロック２２が固定して組み付けられている。
【００２５】
また、下型１２は、下ベースブロック２４および下シールブロック２５を有している。これらブロックは、例えば合金工具鋼からなる。固定プラテン１４上には、貫通孔２４ａが形成された筒状の下ベースブロック２４が固定して組み付けられている。この下ベースブロック２４の上面側外周部には、貫通孔２４ａと連通し、それより内径の大きい貫通孔２５ａが形成された筒状の下シールブロック２５が固定して組み付けられている。なお、この下シールブロック２５の貫通孔２５ａ内に筒状のガイド部２６が同心状に嵌め込まれて下ベースブロック２４の上面内周側に固定して組み付けられている。
【００２６】
上クランパ部２７は、下クランパ部２８と共に、ワークＷを挟み込んでクランプ（加熱加圧）するものである。この上クランパ部２７は、上ベースブロック２１の中央部に設けられている。この上クランパ部２７は、上クランパ部２７のクランプ面２７ａ側から遠ざかる方向に複数の温度センサ３１、冷却部３２および加熱部３３がこの順に上ベースブロック２１に配設（内蔵）され、クランプしたワークＷ（図３参照）に対して温度調節を行うものである。すなわち、上クランパ部２７は、クランプしたワークＷに対して温度調節を行うために、クランプ面２７ａ側に設けられた冷却部３２と、クランプ面２７ａ側から冷却部３２より遠ざかって設けられた加熱部３３とを有する温度調節機構を備えている。このように、上クランパ部２７は、ワークＷに対して加熱加圧するものである。
【００２７】
本実施形態では、スペーサブロック２２がワークＷを直接クランプするが、上ベースブロック２１の中央部にクランプ面２７ａが形成されているものとして説明する。なぜならば、スペーサブロック２２は、ワークＷの厚さに応じて調整して設けられるものであり、ワークＷの厚さによっては不要な場合もあるからである。
【００２８】
上クランパ部２７が有する加熱部３３は、加熱能力を向上するために、上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）する複数のヒータ３５を有している。ヒータ３５の加熱能力は、上ベースブロック２１などの部材が有する熱容量を考慮し、半導体チップ３の接続バンプ６（はんだ）を溶融する温度であって、かつ、接着層４（ＮＣＦまたはＮＣＰ）を加熱硬化する温度を、クランプしたワークＷに加えられることが必要である。本実施形態で用いるはんだの融点は例えば２５０〜２６０℃程度である。また、ＮＣＦやＮＣＰの融点は例えば２００℃〜２６０℃程度であり、所定時間加熱加圧されることで硬化する。
【００２９】
上クランパ部２７が有する冷却部３２は、上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）し、内部を気体や液体の冷媒が通過する複数の冷却管路３４を有している。圧着装置１では、例えばクランプしたワークＷに対して加熱部３３をオン動作させた状態で、冷却部３２をオン、オフ動作を繰り返して、ワークＷに対して所定の温度を所定の時間維持して、温度調節が行われる。このため、加熱部３３よりワークＷに近いクランプ面２７ａ側に冷却部３２を設けることで、冷却部３２のオン、オフ動作によってワークＷに加わる温度を追随させやすくしている。
【００３０】
下クランパ部２８は、上クランパ部２７と共に、ワークＷを挟み込んでクランプするものである。この下クランパ部２８は、ガイド部２６に形成された摺動孔２６ａに挿入されている。下クランパ部２８は、支持ブロック３６および支持ブロック３６から起立して並べられた複数の支持ロッド３７を有して、複数の支持ロッド３７の先端でワークＷをフローティング支持するものである。
【００３１】
支持ブロック３６上には、固定ブロック３８が固定して組み付けられている。固定ブロック３８は、支持ロッド３７の一端側のロッド頭で抜け止め（固定）するものである。このように設けられた複数の支持ロッド３７の他端側で、ワークＷが支持（載置）される。すなわち、下クランパ部２８のクランプ面２８ａは、同一水平面上にあるこれら複数の支持ロッド３７の先端面で形成される。
【００３２】
複数の支持ロッド３７は、例えばマトリクス状に平面配置されており、支持プレート４１を介してワークＷを支持する。各支持ロッド３７は、支持プレート４１が自重によって撓んで高さが不均一にならないように均等な間隔で配置されている。この支持プレート４１を用いてワークＷを支持することで、ワークＷを上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に配置することができる。
【００３３】
本実施形態では、支持プレート４１を介してワークＷをクランプするが、同一水平面上にある各支持ロッド３７の先端面でクランプ面２８ａが形成されているものとして説明する。なぜならば、支持プレート４１は、剛性が高く撓みが少ない基板（例えばセラミック基板）を配線基板２として用いた場合には省略することができるからである。
【００３４】
複数の支持ロッド３７でワークＷをフローティング支持することで、下クランパ部２８の熱容量を低減すると共に、クランプ面２８ａの下部（例えば、支持ブロック３６）とを熱的に分離するようになっている。このため、下クランパ部２８は、ワークＷが載置（支持）される際に、低温（例えば５０℃以下）を保持することができ、ワークＷを上クランパ部２７と共にクランプする際に、高温（例えば、２６０℃）を保持することができる。
【００３５】
ガイド部２６は、下クランパ部２８が昇降する際のガイドをするものである。このガイド部２６は、摺動孔２６ａが形成された筒状のブロックであり、例えば合金工具鋼からなる。ガイド部２６は、ベースブロック２４の貫通孔２４ａと摺動孔２６ａとが連通するように、ベースブロック２４の上面内周側中央部で支持される。下シールブロック２５の貫通孔２５ａに同心状に嵌め込まれて固定して組み付けられている。この摺動孔２６ａには、下クランパ部２８、レベリング部２９および押動ブロック３０が挿入される。これら下クランパ部２８、レベリング部２９および押動ブロック３０を昇降させるため、摺動孔２６ａの上下には、押動ブロック３０を昇降させる駆動部が駆動部１９とは別の駆動源として配置されている。
【００３６】
なお、可動プラテン１３の駆動部１９が密閉空間１６に圧力を加えるときには気体を漏らさないために必要なクランプ力を生じさせるのに対して、押動ブロック３０はワークＷの対応する接続パッド５と接続バンプ６とが接合できるクランプ力を生じさせる必要がある。この場合、押動ブロック３０のクランプ力は、ワークの大きさ、バンプ数またはバンプの種類に基づいて適宜設定される。例えば、ワークのサイズが大きくバンプ数が多い場合や、接合に高いクランプ力を要するバンプ（例えば銅バンプ等）の場合には、高いクランプ力を生じさせる駆動部を用いる必要がある。なお、押動ブロック３０は、微細な接続パッド５と接続バンプ６とを接合するために、例えば１ｋｇ毎に微調整可能なものが好ましい。
【００３７】
レベリング部２９は、上下のクランプ面２７ａ、２８ａを平行に維持しながら下クランパ部２８をスムーズに昇降させるために設けられている。レベリング部２９は、図４に示すように、ガイド部２６の摺動孔２６ａ内に挿入された載置ブロック５２および２つのスプリング部５１を備えて構成されている。なお、図４は、平面図であるが、説明を明解にするために、ハッチングを付している（図５も同様）。
【００３８】
スプリング部５１は、載置ブロック５２の側面と対向する摺動孔２６ａの内壁面との間に設けられている。このスプリング部５１は、スプリング５５と、スプリング５５に付勢されて摺動孔２６ａの内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレート５４とを備えている。スプリング５５は、載置ブロック５２の側面に形成された凹溝５２ａと摺動プレート５４との間に自然長より圧縮されて組み付けられている。摺動プレート５４は、載置ブロック５２の側面に対向して突設されたフレーム状の突起部５３（すなわちフレーム部）に案内されて摺動孔２６ａの内壁面に押し当てられている。なお、突起部５３は、フレーム内側に摺動プレート５４が配置され、また、摺動孔２６ａの内壁面と当接していない。
【００３９】
図４に示す載置ブロック５２は平面視矩形状であり、また、これが挿入される摺動孔２６ａも平面視矩形状（開口が矩形状）となっている。この載置ブロック５２上に下クランパ部２８の支持ブロック３６が設けられる（図１参照）。載置ブロック５２の４つの側面のうち、隣接する２側面がそれぞれ対向する摺動孔２６ａの内壁面に当接し、残りの隣接する２側面にそれぞれスプリング部５１が設けられている。すなわち、この残りの隣接する２側面が各スプリング５５を介して各摺動プレート５４を摺動孔２６ａの内壁面に各々押し当てる構成となっている。
【００４０】
図４に示すレベリング部２９では、常時、載置ブロック５２の隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面（コーナ部となる）に対して各々押し付けている。また、レベリング部２９では、載置ブロック５２の隣接する残りの隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面に対して各スプリング部５１を介して各々押し当てている。このため、レベリング部２９を備えた平行昇降機構４０は、下クランパ部２８が押動ブロック３０により昇降する際、載置ブロック５２が摺動孔２６ａ内で位置決めされたまま摺動するので、下クランパ部２８のクランプ面２８ａが上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００４１】
このように、レベリング部２９は、スプリング部５１により摺動孔２６ａの内壁面に対して載置ブロック５２を押し付けて位置決めしたまま摺動孔２６ａ内を摺動することにより、載置ブロック５２上に設けられた下クランパ部２８の昇降をガイドする。
【００４２】
なお、レベリング部２９を介さず（設けず）に、下クランパ部２８を直接押動ブロック３０で昇降する構成とすることも考えられる。しかしながら、このような構成では、摺動孔２６ａに挿入された下クランパ部２８と、摺動孔２６ａの内壁面とのクリアランスにより、昇降時にクランプ面２８ａが傾斜する場合もある。クランプ面２８ａが傾斜することで、接続パッド５と接続バンプ６の中心が例えば数μｍずれると、接続パッド５と接続バンプ６との接続に不具合が生じることも考えられる。これに対してクリアランスを極力小さくすることで傾斜を抑えることも考えられるが、この場合には密閉空間１６の成形時に上型１１側から伝えられた熱によって下型１２（特に、ガイド部２６や摺動する支持ブロック３６等）の上型１１側が膨張するため、クリアランスが上型１１側で小さくなってしまい昇降が困難となるおそれもある。
【００４３】
しかしながら、レベリング部２９を用いることによって摺動孔２６ａに対するクリアランスが十分大きく取られていても支持ロッド３７を支持する支持ブロック３６の上型１１側のクランプ面２７ａに対して傾斜させることなくガイドすることが可能となっている。したがって、クランプ力をワークＷの全面に亘って均一にすることができるため、各バンプ６を均一に加熱加圧することができ、積層された配線基板２および半導体チップ３の接続信頼性をより向上することができる。
【００４４】
また、図４に示したようなレベリング部２９を構成する載置ブロック５２および摺動孔２６ａの平面視の形状が矩形状でなくとも、例えば図５に示すように平面視円形状であっても良い。レベリング部２９’は、図５に示すように、ガイド部２６’の摺動孔２６ａ’内に挿入された載置ブロック５２’および１つのスプリング部５１’を備えて構成されている。この載置ブロック５２’上に下クランパ部２８の支持ブロック３６が設けられる（図１参照）。
【００４５】
スプリング部５１’は、載置ブロック５２’の側面と、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面との間に設けられている。このスプリング部５１’は、スプリング５５’と、スプリング５５’に付勢されて摺動孔２６ａ’の内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレート５４’とを備えている。スプリング５５’は、載置ブロック５２’の側面に形成された凹溝５２ａ’と摺動プレート５４’との間に自然長より圧縮されて組み付けられている。摺動プレート５４’は、載置ブロック５２’の側面に対応して突設されたフレーム状の突起部５３’（すなわちフレーム部）に案内されて摺動孔２６ａ’の内壁面に押し当てられている。なお、突起部５３’は、フレーム内側に摺動プレート５４’が配置され、また、摺動孔２６ａ’の内壁面と当接していない。
【００４６】
レベリング部２９’では、載置ブロック５２’の側面のうち、径方向一方側の円弧状側面（外周面）がこれに対向する摺動孔２６ａ’の円弧状内壁面に当接し、径方向他方側の円弧状側面（外周面）にスプリング部５１’が設けられている。すなわち、この径方向他方側の円弧状側面がスプリング５５’を介して摺動プレート５４’を摺動孔２６ａ’の円弧状内壁面に押し当てる構成となっている。
【００４７】
図５に示すレベリング部２９’では、常時、載置ブロック５２’の径方向一方側の円弧状側面を、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面に対して押し付けている。また、レベリング部２９’では、載置ブロック５２’の径方向他方側の円弧状側面を、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面に対してスプリング部５１’を介して押し当てている。このため、レベリング部２９’を備えた平行昇降機構４０は、下クランパ部２８が押動ブロック３０により昇降する際、載置ブロック５２’が摺動孔２６ａ’内で位置決めされたまま摺動するので、下クランパ部２８のクランプ面２８ａが上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００４８】
また、レベリング部２９’は、平面視形状が矩形状の載置ブロック５２および摺動孔２６ａのレベリング部２９に対して、摺動孔２６ａ’に当接する載置ブロック５２の側面の面積が少ないので摺動抵抗が少なくなり、スムーズに昇降することができる。なお、レベリング部２９では、載置ブロック５２の隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面、すなわちコーナ部に対して各々押し付けているので、安定して高い平行度を保つことができる。
【００４９】
また、レベリング部２９の形状としては上述したものに限らず、矩形断面のガイド部２６の一の角部に対して摺動面を角型とした摺動プレート５４を押し付ける構成としてもよい。この場合、一の角部の反対側（対角側）における角部において載置ブロック５２の角部をガイド部２６に押し付けながら昇降することができる。
【００５０】
上シール部４２および下シール部４３（図１中、破線で囲まれた部分）は、対向して設けられ、互いが当接して密閉空間１６（図２、図３参照）を形成するものである。下シール部４３は、上シール部４２側に開口する凹形状の箱部となるように、固定プラテン１４の中央部上に、貫通孔２４ａを有する下ベースブロック２４と貫通孔２４ａに連通する貫通孔２５ａを有する下シールブロック２５が重ね合わせて形成されている。下ベースブロック２４と下シールブロック２５が互いに接する面の境界部では、各部材が例えばボルトによって固定して組み付けられているので、シールされていることとなる。このような下シール部４３内に下クランパ部２８が収納される。また、下シール部４３の縁部でシール部材４４（例えばＯリング）が設けられている。
【００５１】
また、上シール部４２は、下シール部４３側に開口する凹形状の箱部となるように、上ベースブロック２１外周部下に、貫通孔２３ａを有する上シールブロック２３が設けられて形成されている。上ベースブロック２１と上シールブロック２３が互いに接する面の境界部では、各部材が例えばボルトによって固定して組み付けられているので、シールされていることとなる。このような上シール部４２内に上クランパ部２７が収納される。また、上シール部４２の縁部でシール部材４４を介して下シール部４３の縁部が当接される。
【００５２】
上シール部４２および下シール部４３が近接することで、上クランパ部４２の縁部と下クランパ部４３の縁部とが接して内部に密閉空間１６が形成される（図２参照）。言い換えると、上型１１および下型１２が近接することで型閉じされ内部に密閉空間１６が形成される。このような密閉空間１６では、クランプ前後のワークＷが内包されるので、上クランパ部４２によりワークＷをより急速に加熱することができる。なお、上シール部４２および下シール部４３は密閉空間１６を形成するために近接するものであって、ワークＷをクランプするものではない。ワークＷをクランプするのは、上クランパ部２７および下クランパ部２８である。
【００５３】
また、下シール部４３を構成する下シールブロック２５のシール面側には、奥行き方向に延在するヒータ４５が設けられ、下ベースブロック２４側には、冷却管路４６（内部を冷媒が循環する）が設けられている。
【００５４】
シール部材４４側、すなわち下クランパ部２８近傍にヒータ４５を設けることで、上クランパ部２７と共に下クランパ部２８側からも加熱できる構成となる。また、下クランパ部２８近傍にヒータ４５を設けることで、ワークＷをクランプして熱を帯びた下クランパ部２８に合わせて、下シールブロック２５に組み付けられたガイド部２６を熱膨張させることで、摺動孔２６ａ内で下クランパ部２８をスムーズに昇降することができる。また、下ベースブロック２４側、すなわち下クランパ部２８を昇降する駆動部近傍に冷却管路４６を設けることで、押動ブロック３０周辺を冷却することができ、押動ブロック３０が誤動作するのを防止することができる。
【００５５】
圧力調節部４７は、密閉空間１６内の圧力を調節するものである。本実施形態では、この圧力調節部４７は、上シールブロック２３に形成されたエア路４８を通じて、例えば、密閉空間１６に対して圧縮処理を行う。このため、圧力調節部４７は、密閉空間１６に接続される圧縮機（例えばコンプレッサ）を有している。
【００５６】
密閉空間１６では、上クランパ部２７により接着層４が加熱されると、接着層４内でボイドが発生して接着層４が膨脹し、半導体チップ３を配線基板２から引き離すおそれが生じる。そこで、密閉空間１６を圧縮空間とすることでボイドの発生を抑制することができる。また、圧着装置１は、圧縮空間において配線基板２に複数の半導体チップ３を一括して接合する構成であるため、ボイドの発生を抑制して一様の圧力を加えながら加熱を行うことができる。このため、配線基板２上に接着層４を介した複数の半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００５７】
次に、本実施形態における平行昇降機構４０を備えた圧着装置１を用いて、配線基板２上に複数の半導体チップ３を一括で接合する圧着方法（接合方法）について図１〜図３および図７〜図９を参照して説明する。図１などは、動作中の圧着装置１を模式的に示す断面図であり、図７などは、動作中の圧着装置１におけるワークＷを明確にするために、図１などに示すワークＷの要部を拡大して示している。本実施形態の圧着方法は、概略すると、接着層４を介して積層された配線基板２および半導体チップ３を含むワークＷを、対向して設けられた上クランパ部２７および下クランパ部２８でクランプして、配線基板２および半導体チップを圧着する工程を含んでいる。
【００５８】
まず、配線基板２の複数の接続パッド５と対応する各半導体チップ３の複数の接続バンプ６とを対向して位置合わせして、配線基板２上に接着層４を介して積層された複数の半導体チップ３を含んでなるワークＷを準備する（図７参照）。
【００５９】
このワークＷは、接着層４が接着された配線基板２に対して、公知のフリップチップボンダを用いて、接着層４側から複数の半導体チップ３がマトリクス状に位置合わせされて、仮圧着（仮接合）されている。配線基板２は、例えばガラスエポキシ基板であり、その内部に配線パターンが形成されており、また絶縁層８から露出する接続パッド５が形成されている。また、半導体チップ３は、例えばシリコン基板にＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）トランジスタなどが形成されたものであり、接続バンプ６としてはんだバンプが用いられている。
【００６０】
続いて、図１に示すように、上型１１と下型１２とが離間した状態で、図示しない搬送装置によって下型１２にワークＷを載置する。具体的には、上クランパ部２７および下クランパ部２８の間にワークＷを搬送し、下クランパ部２８が有する複数の支持ロッド３７の先端面で形成されるクランプ面２８ａでワークＷをフローティング支持する。本実施形態では、接着層４の劣化防止のため、ワークＷが低温（５０℃以下）で支持されるように、フローティング支持している。
【００６１】
続いて、図２に示すように、上型１１と下型１２とを近接させることで、対向して設けられ、上クランパ部２７および下クランパ部２８のそれぞれを内包する上シール部４２および下シール部４３を当接させて密閉空間１６を形成する。次いで、圧力調節部４７によりシールされた密閉空間１６に対して圧縮空気を導入する圧縮処理を行い、圧縮空間を形成する。この圧縮空間は、例えば密閉空間１６のシールが解除されるまでの間形成しておく。なお、密閉空間１６は空気の発泡防止のため、少なくとも接着層４が硬化されるまで形成されるのが好ましい。
【００６２】
続いて、図３に示すように、平行昇降機構４０が下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降する。具体的には、図２に示した状態からガイド部２６の摺動孔２６ａ内で昇降可能な下クランパ部２８を上クランパ部２７側に上昇させて、上クランパ部２７および下クランパ部２８でワークＷを挟み込んでクランプする。このように、上クランパ部２７および下クランパ部２８で両側から挟まれて直接的に加熱されたワークＷは、急速に加熱され始める。なお、加熱部３３のヒータ３５や下シールブロック２５のヒータ４５からの輻射熱によって、密閉空間１６内の温度は上昇しているため、間接的にワークＷは加熱されていることとなる。
【００６３】
ワークＷの温度が急速に上昇すると、接続バンプ６および接着層４が溶融状態となる。このため、クランプされたワークＷでは、溶融した接着層４を押し退けて接続バンプ６が接続パッド５に当接し（図８参照）、溶融した接続バンプ６と接続パッド５とが接合する（図９参照）。
【００６４】
次いで、上クランパ部２７と下クランパ部２８とでワークＷをクランプしたまま加熱加圧する。ここで、上クランパ部２７が有する冷却部３２および加熱部３３を用いて、ワークＷをクランプしながら所定の温度範囲内で加熱し続ける。具体的には、加熱部３３をオン動作させながら、上クランパ部２７のクランプ面２７ａ側に加熱部３３より近くに設けられた冷却部３２のオン動作およびオフ動作を繰り返す。これにより、接続バンプ６が溶融する温度を維持しながら、接着層４が硬化する温度および時間を維持することができる。すなわち、接着層４を介して積層された配線基板２と半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００６５】
本実施形態では、冷却部３２が上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）し、内部を冷媒が通過する冷却管路３４を有しており、冷却部３２がオフ動作のときに冷媒の流動を停止し、冷却管路３４を介してクランプされたワークＷを加熱部３３により加熱する。冷却部３２のオン、オフ動作は、冷媒の流動の切り換えであるので、容易に、迅速に制御することができる。このように、冷却部３２を迅速に制御することで、所定の温度を、所定の時間維持することができる。
【００６６】
次いで、ワークＷの接合を完了させた後（図３参照）、圧力調節部４７による密閉空間１６への加圧を停止し、平行昇降機構４０により下クランパ部２８を下降させて、載置されているワークＷを上クランパ部２７のクランプ面２７ａから離す（図２参照）。次いで、上型１１と下型１２とを離間させることで上シール部４２および下シール部４３で構成された密閉空間１６を開放し、図示しない搬送装置によって下型１２からワークＷを搬出することで１個のワークＷの接合のための動作が終了する。すなわち、配線基板２に半導体チップ３が実装された半導体装置７が製造される（図９参照）。なお、支持ロッド３７でワークＷを支持させた後で所定時間維持することで接続バンプ６の温度を下げて硬化させてから搬出しても良い。
【００６７】
本実施形態のように、レベリング部２９を備えた平行昇降機構４０を設けて、上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して下クランパ部２８のクランプ面２８ａの平行度を保つことで、配線基板２と半導体チップ３とを圧着（接合）する際に、接続パッド５と接続バンプ６の位置ずれを抑制することができる。これにより、ワークＷに設けられた接続パッド５と接続バンプ６との接続不良の発生を効果的に防止し、配線基板２と半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００６８】
（実施形態２）
本発明の実施形態２では、半導体製造装置の一つである樹脂モールド装置に、平行昇降機構を適用して説明する。本実施形態における樹脂モールド装置は、対向して設けられた一対の金型でワークをクランプして樹脂モールドするものである。
【００６９】
図６を参照して本実施形態における平行昇降機構４０Ａ、４０Ｂを備えた樹脂モールド装置６１を説明する。樹脂モールド装置６１は、上下方向に対向して設けられ、ワークＷを挟み込む上型７０および下型８０を含んで構成されている。上型７０が固定プラテン（図示せず）に固定して組み付けられ、下型８０が可動プラテン（図示せず）に固定して組み付けられている。なお、図６の樹脂モールド装置６１で示す中央線（１点鎖線）の左側の状態は、上型７０と下型８０が離間して型開きした状態であって、図示しない搬送装置によって下型８０の下型インサートブロック８３にワークＷが載置された状態である。また、図６の右側の状態は、上型７０と下型８０が近接して型閉じした状態であって、キャビティに樹脂９０ａが充填された状態である。
【００７０】
可動プラテンは、公知の昇降機構（例えばトグル機構など）により昇降可能（上下動可能）である。これにより、上型７０に対して下型８０が昇降可能となる。可動プラテンおよび固定プラテンの上下の位置関係により、上型７０および下型８０が離間して型開きした状態では、上型７０および下型８０の間にワークＷが供給（搬入）される。なお、可動プラテンおよび固定プラテンの互いに対向する面の平行度が保たれているので、上型７０および下型８０も、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成される。
【００７１】
まず、上型７０について説明する。上型７０の外周部には、内壁面７４ａが形成されたエンドブロック７４が配置されている。また、上型７０の中央部には、カル７１ａが形成されたセンターブロック７１が配置されている。このセンターブロック７１の両側に、摺動孔７２ａが形成された筒状のチェイスブロック７２が対称に配置されている。このチェイスブロック７２の一方の側面がセンターブロック７１の外側面に接し、他方の側面がエンドブロック７４の内壁面７４ａに接している。
【００７２】
チェイスブロック７２の摺動孔７２ａには、ワークＷの半導体チップ３に下面が対向する上型キャビティインサート７３が装着されている。また、上型キャビティインサート７３の上面に接するレベリング部２９Ａ（載置ブロック５２Ａ）がチェイスブロック７２の摺動孔７２ａに装着されている。後述するが、レベリング部２９Ａは、上型７０のパーティング面に対して、昇降可能な上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの平行度を調節するものである。
【００７３】
上型キャビティインサート７３は、半導体チップ３の搭載領域に合わせて端面形状が形成されたブロックであり、摺動孔７２ａ内に、型開閉方向に摺動可能に装着される。上型キャビティインサート７３の下面（端面）は、チェイスブロック７２の配線基板５をクランプする面よりもキャビティ中央よりの引き込み位置にあり、ワークＷをクランプした際にキャビティが形成される。このようなキャビティインサート７３は、下型８０の下型インサートブロック８３に向かって昇降するので、下型インサートブロック８３と対をなしてワークＷおよびキャビティをクランプするクランパ部であるともいえる。
【００７４】
なお、キャビティはカル７１ａとランナゲートを介して連通されている。また、リリースフィルム６２が、エンドブロック７４を除く上型７０の金型面（クランプ面）略全域を覆うように供給されている。
【００７５】
各々の上型キャビティインサート７３の背面側（上側）には、載置ブロック５２Ａを介して、型開閉方向と交差する方向に進退動して上型キャビティインサート７３を型開閉方向に押動する可動テーパプレート７５（押動部材）が設けられている。可動テーパプレート７５の上側にはベースブロック７９が配される。可動テーパプレート７５の上面と当接するベースブロック７９の下面は平坦面に加工され、このベースブロック７９の平坦面が上型キャビティインサート７３の型開閉方向の位置を規定する基準面となる。
【００７６】
各々の可動テーパプレート７５には、伝動軸７６ａとこれに進退動を与える動力部７６ｂとを有する駆動部７６が設けられている。伝動軸７６ａは、エンドブロック７４を貫通し、先端が可動テーパプレート７５の側面に係合して上型７０に装着される。動力部７６ｂは、例えばサーボモータとサーボモータの正逆回転を進退動に変換し、伝動軸７６ａの他端に係合する直動機構とを有している。
【００７７】
上型キャビティインサート７３と可動テーパプレート７５との間に、可動テーパプレート７５のテーパが形成された下面（テーパ面）に、テーパが形成された上面（テーパ面）が対向した固定テーパプレート７７と、この固定テーパプレート７７の下面に、上面が対向した載置ブロック５２Ａが配置される。可動テーパプレート７５と固定テーパプレート７７とが協働してレベリング部２９Ａ（載置ブロック５２Ａ）を介して上型キャビティインサート７３を型開閉方向に昇降する。具体的には、可動テーパプレート７５をセンターブロック７１に向けて移動させると、上型キャビティインサート７３は下型８０に向けて下降する。可動テーパプレート７５をセンターブロック７１から離れる向きに移動させると、上型キャビティインサート７３は上動する。
【００７８】
ここで、レベリング部２９Ａを備えた平行昇降機構４０Ａを前記実施形態１の平行昇降機構４０と対応させて説明する。平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０の押動ブロック３０に対応して、下型８０の下型インサートブロック８３に対して上型キャビティインサート７３を昇降する押動部を備えている。この上型インサートブロック７３を昇降する押動部は、駆動部７６、可動テーパプレート７５および固定テーパプレート７７で構成される。
【００７９】
また、平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０のガイド部２６に対応して、上型キャビティインサート７３およびレベリング部２９Ａが挿入される摺動孔７２ａが形成されたチェイスブロック７２（ガイド部）を備えている。
【００８０】
また、平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０のレベリング部２９に対応して、上型キャビティインサート７３とこの押動部との間に設けられ、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの平行度を調節するレベリング部２９Ａを備えている。このレベリング部２９Ａは、例えば、図４を参照して説明したレベリング部２９と同様の構造である。
【００８１】
レベリング部２９Ａは、レベリング部２９の載置ブロック５２に対応して、摺動孔７２ａの対向する内壁面に当接して挿入され、上型キャビティインサート７３を載置する載置ブロック５２Ａを有している。また、レベリング部２９Ａは、レベリング部２９のスプリング部５１に対応して、載置ブロック５２Ａと対向する摺動孔７２ａの内壁面との間に設けられたスプリング部５１Ａを有している。
【００８２】
このような構成の平行昇降機構４０Ａは、レベリング部２９Ａがスプリング部２１Ａにより摺動孔７２ａの内壁面に対して載置ブロック５２Ａを押し付けて位置決めしたまま、チェイスブロック７２（ガイド部）が載置ブロック５２Ａの下面上に設けられた上型キャビティインサート７３の昇降をガイドする。このため、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａが上型７０のパーティング面、換言すれば、クランプ状態における下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００８３】
次に、下型８０について説明する。下型８０の外周部には、内壁面８４ａが形成されたエンドブロック８４が配置されている。また、下型８０の中央部には、ポット６３が設けられるセンターブロック８１が配置されている。このセンターブロック８１の両側に、下型インサートブロック８３が対称に配置される。下型インサートブロック８３は、ワークＷがセットされる上面が平坦面となるように形成されたブロックであり、型開閉方向に摺動可動に下型８０に装着される。下型インサートブロック８３の一方の側面がセンターブロック８１の外側面８１ａに接し、他方の側面がエンドブロック８４の内壁面８４ａに接している。
【００８４】
このようにセンターブロック８１とエンドブロック８４との間には、ワークＷの配線基板５に上面が対向する下型インサートブロック８３が装着されている。また、下型インサートブロック８３の下面に接するレベリング部２９Ｂ（載置ブロック５２Ｂ）がセンターブロック８１とエンドブロック８４との間に装着されている。後述するが、レベリング部２９Ｂは、昇降可能な下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａの平行度を調節するものである。
【００８５】
下型８０においては、センターブロック８１を挟む配置に、型開閉方向に摺動する下型インサートブロック８３が装着されている。下型インサートブロック８３上にワークＷがセットされる。このような下型インサートブロック８３は、上型６０の上型キャビティインサート７３と対向配置されているので、上型キャビティインサート７３と対をなしてワークＷおよびキャビティをクランプするクランパ部であるともいえる。
【００８６】
なお、センターブロック８１に設けられたポット６３に樹脂タブレット９０が供給される。また、ポット６３内には、型開閉方向に摺動するプランジャ９２が装着されている。
【００８７】
各々の下型インサートブロック８３の背面側（下側）には、載置ブロック５２Ｂを介して、型開閉方向と交差する方向に進退動して下型インサートブロック８３を型開閉方向に押動する可動テーパプレート８５（押動部材）が設けられている。可動テーパプレート８５の下側にはベースブロック８９が配される。可動テーパプレート８５の下面と当接するベースブロック８９の上面は平坦面に加工され、このベースブロック８９の平坦面が下型インサートブロック８３の型開閉方向の位置を規定する基準面となる。
【００８８】
各々の可動テーパプレート８５には、伝動軸８６ａとこれに進退動を与える動力部８６ｂとを有する駆動部８６が設けられている。伝動軸８６ａは、エンドブロック８４を貫通し、先端が可動テーパプレート８５の側面に係合して下型８０に装着される。動力部８６ｂは、例えばサーボモータとサーボモータの正逆回転を進退動に変換し、伝動軸８６ａの他端に係合する直動機構とを有している。
【００８９】
下型インサートブロック８３と可動テーパプレート８５との間に、可動テーパプレート８５のテーパが形成された上面（テーパ面）に、テーパが形成された下面（テーパ面）が対向した固定テーパプレート８７と、この固定テーパプレート８７の上面に、下面が対向した載置ブロック５２Ｂが配置される。可動テーパプレート８５と固定テーパプレート８７とが協働してレベリング部２９Ｂ（載置ブロック５２Ｂ）を介して下型インサートブロック８３を型開閉方向に昇降する。これによってワークＷの板厚に応じて下型インサートブロック８３の位置を調節するようになっている。
【００９０】
ここで、レベリング部２９Ｂを備えた平行昇降機構４０Ｂを前記実施形態１の平行昇降機構４０と対応させて説明する。平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０の押動ブロック３０に対応して、上型７０の上型キャビティインサート７３に対して下型インサートブロック８３を昇降する押動部を備えている。この下型インサートブロック８３を昇降する押動部は、駆動部８６、可動テーパプレート８５および固定テーパプレート８７で構成される。
【００９１】
また、平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０のガイド部２６に対応して、下型インサートブロック８３およびレベリング部２９Ｂが挿入（装着）される摺動孔（以下、下型８０の摺動孔という）を形成するエンドブロック８４とセンターブロック８１とで構成されるガイド部を備えている。ここで、下型８０の摺動孔は、エンドブロック８４の内壁面８４ａと、センターブロック８１の外側面８１ａとの間で囲まれた空間のことをいう。
【００９２】
また、平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０のレベリング部２９に対応して、下型インサートブロック８３とこの押動部との間に設けられ、下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａの平行度を調節するレベリング部２９Ｂを備えている。このレベリング部２９Ｂは、例えば、図４を参照して説明したレベリング部２９と同様の構造である。
【００９３】
レベリング部２９Ｂは、レベリング部２９Ｂの載置ブロック５２Ｂに対応して、下型８０の摺動孔の対向する内壁面に当接して挿入され、下型インサートブロック８３を載置する載置ブロック５２Ｂを有している。また、レベリング部２９Ｂは、レベリング部２９のスプリング部５１に対応して、載置ブロック５２Ｂと対向する下型８０の摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部５１Ｂを有している。
【００９４】
このような構成の平行昇降機構４０Ｂは、レベリング部２９Ｂがスプリング部２１Ｂにより下型８０の摺動孔の内壁面に対して載置ブロック５２Ｂを押し付けて位置決めしたまま、センターブロック８１とエンドブロック８４で構成されるガイド部が載置ブロック５２Ｂの上面上に設けられた下型インサートブロック８３の昇降をガイドする。このため、下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａが上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００９５】
次に、本実施形態における平行昇降機構４０Ａ、４０Ｂを備えた樹脂モールド装置６１を用いて、配線基板２上に実装された複数の半導体チップ３を一括で樹脂モールドする樹脂モールド方法について図６を参照して説明する。
【００９６】
図６の左側で示す状態において、上型７０の駆動部７６で、ワークＷの半導体チップ３の厚さに基づいて可動テーパプレート７５を移動させて、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの型開閉方向の位置を調節する。上型キャビティインサート７３は、クランプ面７３ａが半導体チップ３の上面に接する位置よりも半導体チップ３を若干、下型８０に向けて押し込む（押し潰す）位置に設定されている。これにより、上型キャビティインサート７３によって半導体チップ３が確実にクランプされ、樹脂モールド時に半導体チップ３の外面に樹脂ばりが生じることを防止できる。
【００９７】
また、下型８０の駆動部８６で、ワークＷの配線基板２の厚さに基づいて可動テーパプレート８５を移動させて、可動テーパプレート８５のクランプ面８３ａの型開閉方向の位置を調節（板厚調整）する。この際、平行昇降機構４０Ｂによって、下型８０のパーティング面、換言すれば、チェイスブロック７２の端面に対して下型インサートブロック８３の平行度を保つことができる。これにより、配線基板２の全面に対して均一なクランプ力で配線基板２を的確にクランプして樹脂モールドすることができる。
【００９８】
続いて、図６の右側で示す状態において、樹脂９０ａは各々の半導体チップ３の側面を封止するようにキャビティに充填される。上型７０と下型８０とによりワークＷを確実にクランプした状態でキャビティに樹脂９０ａを充填することによって、配線基板２上や半導体チップ３の外面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂モールドすることができる。
【００９９】
上型７０においては、摺動孔７２ａと上型キャビティインサート７３との間には円滑な案内のために所定の隙間が存在している。摺動孔７２ａに上型キャビティインサート７３を押し付けているため水平方向へ移動がなく可動テーパプレート７５の移動による上型キャビティインサート７３の位置調整を高精度に行うことができる。同様に、下型８０においても、下型インサートブロック８３の水平方向へ移動をなくして下型インサートブロック８３の位置調整を高精度に行うことができる。これにより、配線基板２及び半導体チップ３における樹脂ばりを防止しながらこれらの破損も確実に防止することができる。
【０１００】
なお、本発明を上型キャビティインサート７３によって半導体チップ３をクランプする例について説明したがこれに限定されず、半導体チップ３上の隙間を樹脂充填時に可変させる場合にも用いることがきる。すなわち、本構成を用いて、キャビティ凹部の深さを最終成形厚に対応する所定の成形深さよりも深くした状態でキャビティに樹脂９０ａを充填した後、キャビティインサートをキャビティ凹部に向けて移動させて所定の成形深さとすることで樹脂９０ａの余剰分をキャビティ外（例えばポット６３側）に流出させて成形することができる。
【０１０１】
この場合にも下型インサートブロック８３に対して上型キャビティインサート７３を平行に維持することができるため、キャビティ凹部の深さをキャビティの平面方向の全面に亘って均一にすることができ、半導体チップ３上の樹脂９０ａの厚みを均一にすることができ、極めて薄いパッケージであっても成形が可能となる。また、上述の通り、上型キャビティインサート７３の位置調整を高精度に行うことができるため、成形厚を一層高精度に調整することが可能となる。
【０１０２】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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いうまでもない。
【０１０３】
前記実施形態１では、一対のクランパ部のうち、下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降するにあたり、下クランパ部２８に平行昇降機構４０を設けた場合について説明した。これに限らず、前記実施形態２で説明した上型キャビティインサート７３に平行昇降機構４０Ａ、下型インサートブロック８３に平行昇降機構４０Ｂを設けたように、一対のクランパ部の両方に平行昇降機構を設けても良い。もちろん、上クランパ部を下クランパ部に向かって平行に昇降するにあたり、上クランパ部に平行昇降機構を設けても良い。
【０１０４】
例えば、前記実施形態１では、接着層を介して積層された第１および第２部材として、それぞれ配線基板２および半導体チップ３を含むワークＷを用いた場合について説明したが、さらに第３、第４、・・・の部材が積層されたワークに対しても適用することができる。例えば、第１部材として配線基板、第２および第３部材としてそれぞれ半導体チップが接着層を介して積層されたワークに対しても適用することができる。また、例えば、基板として配線基板２の他にリードフレームやウェハを用いても良い。また、例えば電子部品として半導体チップ３の他にコンデンサチップなどのチップ部品を用いても良い。
【０１０５】
また、前記実施形態１では、圧力調節部４７に圧縮機を用いた場合について説明したが、圧縮機の代わりに、密閉空間１６を減圧する減圧機（例えば真空ポンプ）が接続されても良い。減圧することで、接着層４内の微細な空気や、密閉空間１６内の異物（浮遊物）を除去することができるからである。また、圧力調節部４７は、減圧機と圧縮機を併用した処理を行うこともできる。例えば、密閉空間１６内を減圧雰囲気として接着層４に微細な空気を積極的に排除したり空間中の異物を除去したりしてから加熱を開始して圧縮空間としてボイドの発生を抑制することで、相乗的効果を得ることができ配線基板２上に接着層４を介した複数の半導体チップ３の接続信頼性をより向上することができる。このように、圧力調節部４７は、密閉空間１６に接続される圧縮機または減圧機の少なくともいずれか一方を有しているものでも良い。
【０１０６】
また、例えば、前記実施形態１では、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とが接していない状態のワークＷ（図７参照）を準備し、このワークＷをクランプして配線基板２に複数の電子部品３を一括で接合して半導体装置７（図９参照）を製造する場合する場合について説明した。これに限らず、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とが接した状態のワークＷ（図８参照）を準備し、このワークＷをクランプして配線基板２に複数の半導体チップ３を一括で接合して半導体装置７を製造しても良い。接続バンプ６が溶融したワークＷを加熱加圧する際に、接続パッド５と接続バンプ６との位置ずれを抑制することができるからである。
【０１０７】
また、例えば、前記実施形態１では、加熱により半導体チップ３の接続バンプ６が溶融する場合について説明した。これに限らず、配線基板２の接続パッド５を溶融させても、また、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とも溶融させても、配線基板２と半導体チップ３とを接合することができる。
【０１０８】
また、例えば、前記実施形態１では、ワークＷを下型１２に載置する場合について説明した。これに限らず、上型１１においてワークＷを吸着や爪による把持で支持する構成であっても良い。この場合、下クランパ部に温度調節機構を設けることができる。
【０１０９】
また、例えば、前記実施形態１では、冷却部３２として、内部を冷媒が通過する冷却管路３４を用いた場合について説明したが、内部をエア及び水の両方が通過する冷却管路３４を用いても良い。また、冷却部３２の一部を空冷用、他部を水冷用とする場合であっても良い。この場合、圧着時（クランプ時）の温度を安定させるときには空冷を用い、初期の加熱を停止する際や圧着完了時に冷却するとき（非クランプ時）には水冷を行うことができ、複数のワークＷに対して繰り返して圧着する場合に生産性を向上することができる。
【０１１０】
また、例えば、前記実施形態１では、上型１１を固定プラテン１３に固定して組み付け、下型１２を可動プラテン１４に固定して組み付けた場合について説明した。これに限らず、上型１１を可動プラテン、下型１２を固定プラテンに固定して組み付け、下型１２に対して上型１１を昇降するようにしても良い。
【０１１１】
また、本発明に係る平行昇降機構を他の装置に適用してもよい。例えば基板同士やウェハ同士を貼り合わせるための貼付け装置に適用することもできる。この場合にも、円滑に昇降することができるため、高い平行度でクランプすることができ、大型のワークＷであっても均一な圧力を加えることで全面に亘って確実に貼り付けることができる。
【０１１２】
また、ナノインプリントに用いる転写装置にも適用することができる。この場合にも上記の圧着装置と同様の効果を奏することができる。例えばウェハ、基板またはプレート等の基材上に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が塗布された塗布面に対して、所定の凹凸パターンを有する成形型を加熱しながら押し付ける。なお、熱可塑性樹脂を用いるときには樹脂を冷却して固化させる。これにより、基材上にパターン転写した樹脂層を形成することができる。この場合、樹脂の溶融や硬化（固化）のための加熱や冷却の工程によって平行昇降機構の各部の温度が変化するが、上述の通り、このような温度変化のある場合でも各クランプ面にそれぞれ配置された基材と成形型とを高い平行度を維持しながら昇降することができる。このため、基材と成形型を高い平行度でクランプすることができ、樹脂層の厚みを均一に成形することができる。
【０１１３】
なお、ガイドブロック２６の平滑な面で案内させながら昇降できるため、押付け開始から樹脂から成形型を離すことで成形を終了させるまでの間、基材に対する成形型の向きを均一に維持することができる。このため、凹凸の深さが深いパターンであってもパターンを歪ませることなく確実に転写することができる。また、スムーズに昇降することができるため、クランプ力に及ぼす影響を極めて小さくすることができる。この結果、クランプ力を高精度に制御することができ、成形型や基材の破損を確実に防止しながら製品の大型化に容易に対応することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
２６ ガイドブロック
２６ａ 摺動孔
２７ 上クランパ部
２８ 下クランパ部
２９ レベリング部
３０ 押動ブロック（押動部）
４０ 平行昇降機構
５１ スプリング部
５２ 載置ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平行昇降機構およびこれを備えた半導体製造装置に関し、特に、一対のクランパ部がワークをクランプする際にクランプ面の平行度を調節する平行昇降機構に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００７−５５７７号公報（特許文献１）には、一の対象物（例えば基板）を他の対象物（例えば基板）に向けて押圧する技術が開示されている。この技術においては、第１基板が第２基板に対して僅かに傾いている場合であっても、弾性変形する平行度調節部を介することで、第１基板を第２基板に向けて押圧しても第１基板の傾斜が補正されて第２基板に当接される。
【０００３】
特開２０１１−１１４２６号公報（特許文献２）には、対向して設けられた一対の金型でワークをクランプして樹脂モールドする技術が開示されている。この技術においては、ワークの厚さにばらつきがある場合であっても、可動テーパプレートと固定テーパプレートとを協働してインサートブロックの型開閉方向の位置を調節することで、ワークの厚さのばらつきが吸収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５５７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電子部品を基板に実装する圧着装置や、基板に実装された電子部品を樹脂封止する樹脂モールド装置などの半導体製造装置では、対向して設けられた一対のクランパ部を備えているものがある。具体的には、例えば一方のクランパ部に対して他方のクランパ部が昇降可能となるような構成で、一対のクランパ部でワークをクランプするものである。
【０００６】
圧着装置では、例えば接着層を介して配線基板上に複数の半導体チップが積層され、仮圧着（仮接合）されたワークに対して、一対のクランパ部でクランプして配線基板と複数の半導体チップとを一括で本圧着（本接合）することができる。しかしながら、一方のクランパ部に対して他方のクランパ部が傾斜していると、配線基板の接続パッドと半導体チップの接続バンプとの接続に不具合が生じて、接続信頼性を確保できない場合もある。
【０００７】
本発明の目的は、一方のクランパ部に対して他方のクランパ部の平行度を保つことのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態における平行昇降機構は、一対のクランパ部の一方を他方に向かって平行に昇降する平行昇降機構であって、前記他方のクランパ部に対して前記一方のクランパ部を昇降する押動部と、前記一方のクランパ部と前記押動部との間に設けられ、前記一方のクランパ部のクランプ面の平行度を調節するレベリング部と、前記一方のクランパ部および前記レベリング部が挿入される摺動孔が形成されたガイド部とを備えている。前記レベリング部は、前記摺動孔の対向する内壁面に当接して挿入され、前記一方のクランパ部を載置する載置ブロックと、該載置ブロックと対向する前記摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部とを有している。前記レベリング部は、前記スプリング部により前記摺動孔の内壁面に対して前記載置ブロックを押し付けて位置決めしたまま前記摺動孔内を摺動することにより、前記載置ブロック上に設けられた前記一方のクランパ部の昇降をガイドする。
【発明の効果】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。この一実施形態によれば、他方のクランパ部に対して一方のクランパ部の平行度を保って昇降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に続く動作中の平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に続く動作中の平行昇降機構を備えた圧着装置を模式的に示す断面図である。
【図４】図１の圧着装置の要部の一例を模式的に示す平面図である。
【図５】図１の圧着装置の要部の他の例を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態における平行昇降機構を備えた樹脂モールド装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態における製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【図８】図７に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【図９】図８に続く製造工程中の半導体装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１２】
（実施形態１）
本発明の実施形態１では、半導体製造装置の一つである圧着装置に、平行昇降機構を適用して説明する。本実施形態における圧着装置は、積層された複数の部材を含むワークを、対向して設けられた一対のクランパ部（上クランパ部および下クランパ部）で挟み込んでクランプして、各部材を圧着する。
【００１３】
まず、本実施形態における圧着装置の処理対象となるワークについて、図７〜図９を参照して説明する。図７〜図９にクランプ前からクランプ後の状態のワークＷの要部を示す。
【００１４】
ワークＷは、積層された複数の部材として、配線基板２上に半導体チップ３が積層されたものである。配線基板２上には複数の半導体チップ３が整列して設けられているが、図７〜図９では、説明を明解にするために、要部として配線基板２上の一つの半導体チップ３を示している。
【００１５】
図７に示すワークＷは、絶縁層８（例えばソルダレジスト）から露出する複数の接続パッド５（例えば銅パッド）と対応する複数の接続バンプ６（例えばはんだバンプ）とが位置合わせされて、配線基板２上に接着層４（例えばＮＣＦまたはＮＣＰ）を介して半導体チップ３が仮圧着（仮接合）された状態である。図８に示すワークＷは、対応する接続パッド５と接続バンプ６とが当接した状態である。図９に示すワークＷは、対応する接続パッド５と接続バンプ６とが電気的に接合（フリップチップ接合）されて、配線基板２上に接着層４を介して半導体チップ３が圧着された状態である。
【００１６】
次に、本実施形態における圧着装置を図１〜図３などを参照して説明する。図１〜図３に一連の動作状態の圧着装置１を示す。
【００１７】
圧着装置１は、上下方向（型開閉方向）に対向して設けられワークＷを挟み込む上型１１および下型１２を含んで構成されている。上型１１が可動プラテン１３の中央部に固定して組み付けられ、下型１２が固定プラテン１４の中央部に固定して組み付けられている。可動プラテン１３および固定プラテン１４は、それぞれの外周部で複数のタイバー１５によって接続され、例えば可動プラテン１３および固定プラテン１４が矩形板状であればその四隅で接続されている。また、固定プラテン１４はタイバー１５に固定され、可動プラテン１３はタイバー１５で摺動されるように構成されている。また、可動プラテン１３および固定プラテン１４は、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成されている。なお、これら可動プラテン１３、固定プラテン１４およびタイバー１５で構成される筐体部はダイセットとも呼ばれる。
【００１８】
可動プラテン１３は、駆動部１９（例えば、シリンダ）により昇降可能（上下動可能）である。これにより、下型１２に対して上型１１が昇降可能となる。可動プラテン１３および固定プラテン１４の上下の位置関係により、上型１１および下型１２が離間して型開きした状態で、上型１１および下型１２の間にワークＷが供給（搬入）される（図１参照）。また、上型１１および下型１２が近接して型閉じした状態では、密閉空間１６（チャンバ）が形成される（図２、図３参照）。なお、可動プラテン１３および固定プラテン１４の互いに対向する面の平行度が保たれているので、上型１１および下型１２も、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成される。
【００１９】
このような上型１１において、圧着装置１は、上クランパ部２７と、上シール部４２とを備えている。また、下型１２において、圧着装置１は、下クランパ部２８と、レベリング部２９と、押動ブロック３０（押動部）と、ガイド部２６と、下シール部４３とを備えている。さらに、圧着装置１は、上型１１および下型１２の外部に、圧力調節部４７を備えている。これらのうちレベリング部２９、押動ブロック３０およびガイド部２６を有して平行昇降機構４０が構成される。
【００２０】
上クランパ部２７および下クランパ部２８は、対向して設けられ、本実施形態では、上クランパ部２７に対して下クランパ部２８が昇降可能となるような構成とし、上クランパ部２７および下クランパ部２８でワークＷを挟み込んでクランプするものである。下クランパ部２８は、押動ブロック３０の下方に設けられたエアシリンダ等で構成される駆動部（図示せず）により昇降可能である。
【００２１】
上シール部４２および下シール部４３は、対向して設けられ、互いが当接して密閉空間１６（図２、図３参照）を形成するものである。この上シール部４２および下シール部４３は、上クランパ部２７および下クランパ部２８のそれぞれを内包して具備している。また、下シール部４３は、レベリング部２９、押動ブロック３０およびガイド部２６を内包して具備している。
【００２２】
押動ブロック３０は、上クランパ部２７に対して下クランパ部２８を昇降（上下動）する際に不図示の駆動部によって押し上げられる。また、レベリング部２９は、下クランパ部２８と押動ブロック３０との間に設けられ、後述するスペーサブロック２２の下面や上ベースブロック２１のクランプ面２７ａに対して下クランパ部２８のクランプ面２８ａを平行に維持しながらスムーズに昇降させるために設けられている。また、ガイド部２６は、下クランパ部２８が昇降する際のガイドをするものである。また、圧力調節部４７は、密閉空間１６内に充填される例えば圧縮空気の圧力を調節するものである。なお、押動ブロック３０、レベリング部２９およびガイド部２６を含む平行昇降機構４０は、下クランパ部２８を平行に昇降させるものである。
【００２３】
これら上クランパ部２７、下クランパ部２８、上シール部４２、下シール部４３、レベリング部２９、押動ブロック３０、ガイド部２６、圧力調節部４７の詳細を説明する前に、まず、上型１１および下型１２の構成部材について概略する。
【００２４】
上型１１は、固定ブロック１７、複数のポスト１８（ポスト状のブロック）、上ベースブロック２１、スペーサブロック２２および上シールブロック２３を有している。これらブロックは、例えば合金工具鋼からなる。可動プラテン１３下には、固定ブロック１７が固定して組み付けられている。この固定ブロック１７下には、下方に起立するように複数のポスト１８が並べられて、固定して組み付けられている。この複数のポスト１８の先端面で、上ベースブロック２１が固定して組み付けられている。この上ベースブロック２１の下面側外周部には、貫通孔２３ａが形成された筒状の上シールブロック２３が固定して組み付けられている。また、この上ベースブロック２１の下面側中央部には、スペーサブロック２２が固定して組み付けられている。
【００２５】
また、下型１２は、下ベースブロック２４および下シールブロック２５を有している。これらブロックは、例えば合金工具鋼からなる。固定プラテン１４上には、貫通孔２４ａが形成された筒状の下ベースブロック２４が固定して組み付けられている。この下ベースブロック２４の上面側外周部には、貫通孔２４ａと連通し、それより内径の大きい貫通孔２５ａが形成された筒状の下シールブロック２５が固定して組み付けられている。なお、この下シールブロック２５の貫通孔２５ａ内に筒状のガイド部２６が同心状に嵌め込まれて下ベースブロック２４の上面内周側に固定して組み付けられている。
【００２６】
上クランパ部２７は、下クランパ部２８と共に、ワークＷを挟み込んでクランプ（加熱加圧）するものである。この上クランパ部２７は、上ベースブロック２１の中央部に設けられている。この上クランパ部２７は、上クランパ部２７のクランプ面２７ａ側から遠ざかる方向に複数の温度センサ３１、冷却部３２および加熱部３３がこの順に上ベースブロック２１に配設（内蔵）され、クランプしたワークＷ（図３参照）に対して温度調節を行うものである。すなわち、上クランパ部２７は、クランプしたワークＷに対して温度調節を行うために、クランプ面２７ａ側に設けられた冷却部３２と、クランプ面２７ａ側から冷却部３２より遠ざかって設けられた加熱部３３とを有する温度調節機構を備えている。このように、上クランパ部２７は、ワークＷに対して加熱加圧するものである。
【００２７】
本実施形態では、スペーサブロック２２がワークＷを直接クランプするが、上ベースブロック２１の中央部にクランプ面２７ａが形成されているものとして説明する。なぜならば、スペーサブロック２２は、ワークＷの厚さに応じて調整して設けられるものであり、ワークＷの厚さによっては不要な場合もあるからである。
【００２８】
上クランパ部２７が有する加熱部３３は、加熱能力を向上するために、上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）する複数のヒータ３５を有している。ヒータ３５の加熱能力は、上ベースブロック２１などの部材が有する熱容量を考慮し、半導体チップ３の接続バンプ６（はんだ）を溶融する温度であって、かつ、接着層４（ＮＣＦまたはＮＣＰ）を加熱硬化する温度を、クランプしたワークＷに加えられることが必要である。本実施形態で用いるはんだの融点は例えば２５０〜２６０℃程度である。また、ＮＣＦやＮＣＰの融点は例えば２００℃〜２６０℃程度であり、所定時間加熱加圧されることで硬化する。
【００２９】
上クランパ部２７が有する冷却部３２は、上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）し、内部を気体や液体の冷媒が通過する複数の冷却管路３４を有している。圧着装置１では、例えばクランプしたワークＷに対して加熱部３３をオン動作させた状態で、冷却部３２をオン、オフ動作を繰り返して、ワークＷに対して所定の温度を所定の時間維持して、温度調節が行われる。このため、加熱部３３よりワークＷに近いクランプ面２７ａ側に冷却部３２を設けることで、冷却部３２のオン、オフ動作によってワークＷに加わる温度を追随させやすくしている。
【００３０】
下クランパ部２８は、上クランパ部２７と共に、ワークＷを挟み込んでクランプするものである。この下クランパ部２８は、ガイド部２６に形成された摺動孔２６ａに挿入されている。下クランパ部２８は、支持ブロック３６および支持ブロック３６から起立して並べられた複数の支持ロッド３７を有して、複数の支持ロッド３７の先端でワークＷをフローティング支持するものである。
【００３１】
支持ブロック３６上には、固定ブロック３８が固定して組み付けられている。固定ブロック３８は、支持ロッド３７の一端側のロッド頭で抜け止め（固定）するものである。このように設けられた複数の支持ロッド３７の他端側で、ワークＷが支持（載置）される。すなわち、下クランパ部２８のクランプ面２８ａは、同一水平面上にあるこれら複数の支持ロッド３７の先端面で形成される。
【００３２】
複数の支持ロッド３７は、例えばマトリクス状に平面配置されており、支持プレート４１を介してワークＷを支持する。各支持ロッド３７は、支持プレート４１が自重によって撓んで高さが不均一にならないように均等な間隔で配置されている。この支持プレート４１を用いてワークＷを支持することで、ワークＷを上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に配置することができる。
【００３３】
本実施形態では、支持プレート４１を介してワークＷをクランプするが、同一水平面上にある各支持ロッド３７の先端面でクランプ面２８ａが形成されているものとして説明する。なぜならば、支持プレート４１は、剛性が高く撓みが少ない基板（例えばセラミック基板）を配線基板２として用いた場合には省略することができるからである。
【００３４】
複数の支持ロッド３７でワークＷをフローティング支持することで、下クランパ部２８の熱容量を低減すると共に、クランプ面２８ａの下部（例えば、支持ブロック３６）とを熱的に分離するようになっている。このため、下クランパ部２８は、ワークＷが載置（支持）される際に、低温（例えば５０℃以下）を保持することができ、ワークＷを上クランパ部２７と共にクランプする際に、高温（例えば、２６０℃）を保持することができる。
【００３５】
ガイド部２６は、下クランパ部２８が昇降する際のガイドをするものである。このガイド部２６は、摺動孔２６ａが形成された筒状のブロックであり、例えば合金工具鋼からなる。ガイド部２６は、ベースブロック２４の貫通孔２４ａと摺動孔２６ａとが連通するように、ベースブロック２４の上面内周側中央部で支持される。下シールブロック２５の貫通孔２５ａに同心状に嵌め込まれて固定して組み付けられている。この摺動孔２６ａには、下クランパ部２８、レベリング部２９および押動ブロック３０が挿入される。これら下クランパ部２８、レベリング部２９および押動ブロック３０を昇降させるため、摺動孔２６ａの上下には、押動ブロック３０を昇降させる駆動部が駆動部１９とは別の駆動源として配置されている。
【００３６】
なお、可動プラテン１３の駆動部１９が密閉空間１６に圧力を加えるときには気体を漏らさないために必要なクランプ力を生じさせるのに対して、押動ブロック３０はワークＷの対応する接続パッド５と接続バンプ６とが接合できるクランプ力を生じさせる必要がある。この場合、押動ブロック３０のクランプ力は、ワークの大きさ、バンプ数またはバンプの種類に基づいて適宜設定される。例えば、ワークのサイズが大きくバンプ数が多い場合や、接合に高いクランプ力を要するバンプ（例えば銅バンプ等）の場合には、高いクランプ力を生じさせる駆動部を用いる必要がある。なお、押動ブロック３０は、微細な接続パッド５と接続バンプ６とを接合するために、例えば１ｋｇ毎に微調整可能なものが好ましい。
【００３７】
レベリング部２９は、上下のクランプ面２７ａ、２８ａを平行に維持しながら下クランパ部２８をスムーズに昇降させるために設けられている。レベリング部２９は、図４に示すように、ガイド部２６の摺動孔２６ａ内に挿入された載置ブロック５２および２つのスプリング部５１を備えて構成されている。なお、図４は、平面図であるが、説明を明解にするために、ハッチングを付している（図５も同様）。
【００３８】
スプリング部５１は、載置ブロック５２の側面と対向する摺動孔２６ａの内壁面との間に設けられている。このスプリング部５１は、スプリング５５と、スプリング５５に付勢されて摺動孔２６ａの内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレート５４とを備えている。スプリング５５は、載置ブロック５２の側面に形成された凹溝５２ａと摺動プレート５４との間に自然長より圧縮されて組み付けられている。摺動プレート５４は、載置ブロック５２の側面に対向して突設されたフレーム状の突起部５３（すなわちフレーム部）に案内されて摺動孔２６ａの内壁面に押し当てられている。なお、突起部５３は、フレーム内側に摺動プレート５４が配置され、また、摺動孔２６ａの内壁面と当接していない。
【００３９】
図４に示す載置ブロック５２は平面視矩形状であり、また、これが挿入される摺動孔２６ａも平面視矩形状（開口が矩形状）となっている。この載置ブロック５２上に下クランパ部２８の支持ブロック３６が設けられる（図１参照）。載置ブロック５２の４つの側面のうち、隣接する２側面がそれぞれ対向する摺動孔２６ａの内壁面に当接し、残りの隣接する２側面にそれぞれスプリング部５１が設けられている。すなわち、この残りの隣接する２側面が各スプリング５５を介して各摺動プレート５４を摺動孔２６ａの内壁面に各々押し当てる構成となっている。
【００４０】
図４に示すレベリング部２９では、常時、載置ブロック５２の隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面（コーナ部となる）に対して各々押し付けている。また、レベリング部２９では、載置ブロック５２の隣接する残りの隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面に対して各スプリング部５１を介して各々押し当てている。このため、レベリング部２９を備えた平行昇降機構４０は、下クランパ部２８が押動ブロック３０により昇降する際、載置ブロック５２が摺動孔２６ａ内で位置決めされたまま摺動するので、下クランパ部２８のクランプ面２８ａが上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００４１】
このように、レベリング部２９は、スプリング部５１により摺動孔２６ａの内壁面に対して載置ブロック５２を押し付けて位置決めしたまま摺動孔２６ａ内を摺動することにより、載置ブロック５２上に設けられた下クランパ部２８の昇降をガイドする。
【００４２】
なお、レベリング部２９を介さず（設けず）に、下クランパ部２８を直接押動ブロック３０で昇降する構成とすることも考えられる。しかしながら、このような構成では、摺動孔２６ａに挿入された下クランパ部２８と、摺動孔２６ａの内壁面とのクリアランスにより、昇降時にクランプ面２８ａが傾斜する場合もある。クランプ面２８ａが傾斜することで、接続パッド５と接続バンプ６の中心が例えば数μｍずれると、接続パッド５と接続バンプ６との接続に不具合が生じることも考えられる。これに対してクリアランスを極力小さくすることで傾斜を抑えることも考えられるが、この場合には密閉空間１６の成形時に上型１１側から伝えられた熱によって下型１２（特に、ガイド部２６や摺動する支持ブロック３６等）の上型１１側が膨張するため、クリアランスが上型１１側で小さくなってしまい昇降が困難となるおそれもある。
【００４３】
しかしながら、レベリング部２９を用いることによって摺動孔２６ａに対するクリアランスが十分大きく取られていても支持ロッド３７を支持する支持ブロック３６の上型１１側のクランプ面２７ａに対して傾斜させることなくガイドすることが可能となっている。したがって、クランプ力をワークＷの全面に亘って均一にすることができるため、各バンプ６を均一に加熱加圧することができ、積層された配線基板２および半導体チップ３の接続信頼性をより向上することができる。
【００４４】
また、図４に示したようなレベリング部２９を構成する載置ブロック５２および摺動孔２６ａの平面視の形状が矩形状でなくとも、例えば図５に示すように平面視円形状であっても良い。レベリング部２９’は、図５に示すように、ガイド部２６’の摺動孔２６ａ’内に挿入された載置ブロック５２’および１つのスプリング部５１’を備えて構成されている。この載置ブロック５２’上に下クランパ部２８の支持ブロック３６が設けられる（図１参照）。
【００４５】
スプリング部５１’は、載置ブロック５２’の側面と、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面との間に設けられている。このスプリング部５１’は、スプリング５５’と、スプリング５５’に付勢されて摺動孔２６ａ’の内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレート５４’とを備えている。スプリング５５’は、載置ブロック５２’の側面に形成された凹溝５２ａ’と摺動プレート５４’との間に自然長より圧縮されて組み付けられている。摺動プレート５４’は、載置ブロック５２’の側面に対応して突設されたフレーム状の突起部５３’（すなわちフレーム部）に案内されて摺動孔２６ａ’の内壁面に押し当てられている。なお、突起部５３’は、フレーム内側に摺動プレート５４’が配置され、また、摺動孔２６ａ’の内壁面と当接していない。
【００４６】
レベリング部２９’では、載置ブロック５２’の側面のうち、径方向一方側の円弧状側面（外周面）がこれに対向する摺動孔２６ａ’の円弧状内壁面に当接し、径方向他方側の円弧状側面（外周面）にスプリング部５１’が設けられている。すなわち、この径方向他方側の円弧状側面がスプリング５５’を介して摺動プレート５４’を摺動孔２６ａ’の円弧状内壁面に押し当てる構成となっている。
【００４７】
図５に示すレベリング部２９’では、常時、載置ブロック５２’の径方向一方側の円弧状側面を、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面に対して押し付けている。また、レベリング部２９’では、載置ブロック５２’の径方向他方側の円弧状側面を、これに対向する摺動孔２６ａ’の内壁面に対してスプリング部５１’を介して押し当てている。このため、レベリング部２９’を備えた平行昇降機構４０は、下クランパ部２８が押動ブロック３０により昇降する際、載置ブロック５２’が摺動孔２６ａ’内で位置決めされたまま摺動するので、下クランパ部２８のクランプ面２８ａが上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００４８】
また、レベリング部２９’は、平面視形状が矩形状の載置ブロック５２および摺動孔２６ａのレベリング部２９に対して、摺動孔２６ａ’に当接する載置ブロック５２の側面の面積が少ないので摺動抵抗が少なくなり、スムーズに昇降することができる。なお、レベリング部２９では、載置ブロック５２の隣接する２側面を、それぞれに対向する摺動孔２６ａの２つの内壁面、すなわちコーナ部に対して各々押し付けているので、安定して高い平行度を保つことができる。
【００４９】
また、レベリング部２９の形状としては上述したものに限らず、矩形断面のガイド部２６の一の角部に対して摺動面を角型とした摺動プレート５４を押し付ける構成としてもよい。この場合、一の角部の反対側（対角側）における角部において載置ブロック５２の角部をガイド部２６に押し付けながら昇降することができる。
【００５０】
上シール部４２および下シール部４３（図１中、破線で囲まれた部分）は、対向して設けられ、互いが当接して密閉空間１６（図２、図３参照）を形成するものである。下シール部４３は、上シール部４２側に開口する凹形状の箱部となるように、固定プラテン１４の中央部上に、貫通孔２４ａを有する下ベースブロック２４と貫通孔２４ａに連通する貫通孔２５ａを有する下シールブロック２５が重ね合わせて形成されている。下ベースブロック２４と下シールブロック２５が互いに接する面の境界部では、各部材が例えばボルトによって固定して組み付けられているので、シールされていることとなる。このような下シール部４３内に下クランパ部２８が収納される。また、下シール部４３の縁部でシール部材４４（例えばＯリング）が設けられている。
【００５１】
また、上シール部４２は、下シール部４３側に開口する凹形状の箱部となるように、上ベースブロック２１外周部下に、貫通孔２３ａを有する上シールブロック２３が設けられて形成されている。上ベースブロック２１と上シールブロック２３が互いに接する面の境界部では、各部材が例えばボルトによって固定して組み付けられているので、シールされていることとなる。このような上シール部４２内に上クランパ部２７が収納される。また、上シール部４２の縁部でシール部材４４を介して下シール部４３の縁部が当接される。
【００５２】
上シール部４２および下シール部４３が近接することで、上クランパ部４２の縁部と下クランパ部４３の縁部とが接して内部に密閉空間１６が形成される（図２参照）。言い換えると、上型１１および下型１２が近接することで型閉じされ内部に密閉空間１６が形成される。このような密閉空間１６では、クランプ前後のワークＷが内包されるので、上クランパ部４２によりワークＷをより急速に加熱することができる。なお、上シール部４２および下シール部４３は密閉空間１６を形成するために近接するものであって、ワークＷをクランプするものではない。ワークＷをクランプするのは、上クランパ部２７および下クランパ部２８である。
【００５３】
また、下シール部４３を構成する下シールブロック２５のシール面側には、奥行き方向に延在するヒータ４５が設けられ、下ベースブロック２４側には、冷却管路４６（内部を冷媒が循環する）が設けられている。
【００５４】
シール部材４４側、すなわち下クランパ部２８近傍にヒータ４５を設けることで、上クランパ部２７と共に下クランパ部２８側からも加熱できる構成となる。また、下クランパ部２８近傍にヒータ４５を設けることで、ワークＷをクランプして熱を帯びた下クランパ部２８に合わせて、下シールブロック２５に組み付けられたガイド部２６を熱膨張させることで、摺動孔２６ａ内で下クランパ部２８をスムーズに昇降することができる。また、下ベースブロック２４側、すなわち下クランパ部２８を昇降する駆動部近傍に冷却管路４６を設けることで、押動ブロック３０周辺を冷却することができ、押動ブロック３０が誤動作するのを防止することができる。
【００５５】
圧力調節部４７は、密閉空間１６内の圧力を調節するものである。本実施形態では、この圧力調節部４７は、上シールブロック２３に形成されたエア路４８を通じて、例えば、密閉空間１６に対して圧縮処理を行う。このため、圧力調節部４７は、密閉空間１６に接続される圧縮機（例えばコンプレッサ）を有している。
【００５６】
密閉空間１６では、上クランパ部２７により接着層４が加熱されると、接着層４内でボイドが発生して接着層４が膨脹し、半導体チップ３を配線基板２から引き離すおそれが生じる。そこで、密閉空間１６を圧縮空間とすることでボイドの発生を抑制することができる。また、圧着装置１は、圧縮空間において配線基板２に複数の半導体チップ３を一括して接合する構成であるため、ボイドの発生を抑制して一様の圧力を加えながら加熱を行うことができる。このため、配線基板２上に接着層４を介した複数の半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００５７】
次に、本実施形態における平行昇降機構４０を備えた圧着装置１を用いて、配線基板２上に複数の半導体チップ３を一括で接合する圧着方法（接合方法）について図１〜図３および図７〜図９を参照して説明する。図１などは、動作中の圧着装置１を模式的に示す断面図であり、図７などは、動作中の圧着装置１におけるワークＷを明確にするために、図１などに示すワークＷの要部を拡大して示している。本実施形態の圧着方法は、概略すると、接着層４を介して積層された配線基板２および半導体チップ３を含むワークＷを、対向して設けられた上クランパ部２７および下クランパ部２８でクランプして、配線基板２および半導体チップを圧着する工程を含んでいる。
【００５８】
まず、配線基板２の複数の接続パッド５と対応する各半導体チップ３の複数の接続バンプ６とを対向して位置合わせして、配線基板２上に接着層４を介して積層された複数の半導体チップ３を含んでなるワークＷを準備する（図７参照）。
【００５９】
このワークＷは、接着層４が接着された配線基板２に対して、公知のフリップチップボンダを用いて、接着層４側から複数の半導体チップ３がマトリクス状に位置合わせされて、仮圧着（仮接合）されている。配線基板２は、例えばガラスエポキシ基板であり、その内部に配線パターンが形成されており、また絶縁層８から露出する接続パッド５が形成されている。また、半導体チップ３は、例えばシリコン基板にＭＩＳ（Metal Insulator Semiconductor）トランジスタなどが形成されたものであり、接続バンプ６としてはんだバンプが用いられている。
【００６０】
続いて、図１に示すように、上型１１と下型１２とが離間した状態で、図示しない搬送装置によって下型１２にワークＷを載置する。具体的には、上クランパ部２７および下クランパ部２８の間にワークＷを搬送し、下クランパ部２８が有する複数の支持ロッド３７の先端面で形成されるクランプ面２８ａでワークＷをフローティング支持する。本実施形態では、接着層４の劣化防止のため、ワークＷが低温（５０℃以下）で支持されるように、フローティング支持している。
【００６１】
続いて、図２に示すように、上型１１と下型１２とを近接させることで、対向して設けられ、上クランパ部２７および下クランパ部２８のそれぞれを内包する上シール部４２および下シール部４３を当接させて密閉空間１６を形成する。次いで、圧力調節部４７によりシールされた密閉空間１６に対して圧縮空気を導入する圧縮処理を行い、圧縮空間を形成する。この圧縮空間は、例えば密閉空間１６のシールが解除されるまでの間形成しておく。なお、密閉空間１６は空気の発泡防止のため、少なくとも接着層４が硬化されるまで形成されるのが好ましい。
【００６２】
続いて、図３に示すように、平行昇降機構４０が下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降する。具体的には、図２に示した状態からガイド部２６の摺動孔２６ａ内で昇降可能な下クランパ部２８を上クランパ部２７側に上昇させて、上クランパ部２７および下クランパ部２８でワークＷを挟み込んでクランプする。このように、上クランパ部２７および下クランパ部２８で両側から挟まれて直接的に加熱されたワークＷは、急速に加熱され始める。なお、加熱部３３のヒータ３５や下シールブロック２５のヒータ４５からの輻射熱によって、密閉空間１６内の温度は上昇しているため、間接的にワークＷは加熱されていることとなる。
【００６３】
ワークＷの温度が急速に上昇すると、接続バンプ６および接着層４が溶融状態となる。このため、クランプされたワークＷでは、溶融した接着層４を押し退けて接続バンプ６が接続パッド５に当接し（図８参照）、溶融した接続バンプ６と接続パッド５とが接合する（図９参照）。
【００６４】
次いで、上クランパ部２７と下クランパ部２８とでワークＷをクランプしたまま加熱加圧する。ここで、上クランパ部２７が有する冷却部３２および加熱部３３を用いて、ワークＷをクランプしながら所定の温度範囲内で加熱し続ける。具体的には、加熱部３３をオン動作させながら、上クランパ部２７のクランプ面２７ａ側に加熱部３３より近くに設けられた冷却部３２のオン動作およびオフ動作を繰り返す。これにより、接続バンプ６が溶融する温度を維持しながら、接着層４が硬化する温度および時間を維持することができる。すなわち、接着層４を介して積層された配線基板２と半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００６５】
本実施形態では、冷却部３２が上クランパ部２７のクランプ面２７ａと平行に延設（延在）し、内部を冷媒が通過する冷却管路３４を有しており、冷却部３２がオフ動作のときに冷媒の流動を停止し、冷却管路３４を介してクランプされたワークＷを加熱部３３により加熱する。冷却部３２のオン、オフ動作は、冷媒の流動の切り換えであるので、容易に、迅速に制御することができる。このように、冷却部３２を迅速に制御することで、所定の温度を、所定の時間維持することができる。
【００６６】
次いで、ワークＷの接合を完了させた後（図３参照）、圧力調節部４７による密閉空間１６への加圧を停止し、平行昇降機構４０により下クランパ部２８を下降させて、載置されているワークＷを上クランパ部２７のクランプ面２７ａから離す（図２参照）。次いで、上型１１と下型１２とを離間させることで上シール部４２および下シール部４３で構成された密閉空間１６を開放し、図示しない搬送装置によって下型１２からワークＷを搬出することで１個のワークＷの接合のための動作が終了する。すなわち、配線基板２に半導体チップ３が実装された半導体装置７が製造される（図９参照）。なお、支持ロッド３７でワークＷを支持させた後で所定時間維持することで接続バンプ６の温度を下げて硬化させてから搬出しても良い。
【００６７】
本実施形態のように、レベリング部２９を備えた平行昇降機構４０を設けて、上クランパ部２７のクランプ面２７ａに対して下クランパ部２８のクランプ面２８ａの平行度を保つことで、配線基板２と半導体チップ３とを圧着（接合）する際に、接続パッド５と接続バンプ６の位置ずれを抑制することができる。これにより、ワークＷに設けられた接続パッド５と接続バンプ６との接続不良の発生を効果的に防止し、配線基板２と半導体チップ３の接続信頼性を向上することができる。
【００６８】
（実施形態２）
本発明の実施形態２では、半導体製造装置の一つである樹脂モールド装置に、平行昇降機構を適用して説明する。本実施形態における樹脂モールド装置は、対向して設けられた一対の金型でワークをクランプして樹脂モールドするものである。
【００６９】
図６を参照して本実施形態における平行昇降機構４０Ａ、４０Ｂを備えた樹脂モールド装置６１を説明する。樹脂モールド装置６１は、上下方向に対向して設けられ、ワークＷを挟み込む上型７０および下型８０を含んで構成されている。上型７０が固定プラテン（図示せず）に固定して組み付けられ、下型８０が可動プラテン（図示せず）に固定して組み付けられている。なお、図６の樹脂モールド装置６１で示す中央線（１点鎖線）の左側の状態は、上型７０と下型８０が離間して型開きした状態であって、図示しない搬送装置によって下型８０の下型インサートブロック８３にワークＷが載置された状態である。また、図６の右側の状態は、上型７０と下型８０が近接して型閉じした状態であって、キャビティに樹脂９０ａが充填された状態である。
【００７０】
可動プラテンは、公知の昇降機構（例えばトグル機構など）により昇降可能（上下動可能）である。これにより、上型７０に対して下型８０が昇降可能となる。可動プラテンおよび固定プラテンの上下の位置関係により、上型７０および下型８０が離間して型開きした状態では、上型７０および下型８０の間にワークＷが供給（搬入）される。なお、可動プラテンおよび固定プラテンの互いに対向する面の平行度が保たれているので、上型７０および下型８０も、互いに対向する面の平行度が保たれるように構成される。
【００７１】
まず、上型７０について説明する。上型７０の外周部には、内壁面７４ａが形成されたエンドブロック７４が配置されている。また、上型７０の中央部には、カル７１ａが形成されたセンターブロック７１が配置されている。このセンターブロック７１の両側に、摺動孔７２ａが形成された筒状のチェイスブロック７２が対称に配置されている。このチェイスブロック７２の一方の側面がセンターブロック７１の外側面に接し、他方の側面がエンドブロック７４の内壁面７４ａに接している。
【００７２】
チェイスブロック７２の摺動孔７２ａには、ワークＷの半導体チップ３に下面が対向する上型キャビティインサート７３が装着されている。また、上型キャビティインサート７３の上面に接するレベリング部２９Ａ（載置ブロック５２Ａ）がチェイスブロック７２の摺動孔７２ａに装着されている。後述するが、レベリング部２９Ａは、上型７０のパーティング面に対して、昇降可能な上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの平行度を調節するものである。
【００７３】
上型キャビティインサート７３は、半導体チップ３の搭載領域に合わせて端面形状が形成されたブロックであり、摺動孔７２ａ内に、型開閉方向に摺動可能に装着される。上型キャビティインサート７３の下面（端面）は、チェイスブロック７２の配線基板５をクランプする面よりもキャビティ中央よりの引き込み位置にあり、ワークＷをクランプした際にキャビティが形成される。このようなキャビティインサート７３は、下型８０の下型インサートブロック８３に向かって昇降するので、下型インサートブロック８３と対をなしてワークＷおよびキャビティをクランプするクランパ部であるともいえる。
【００７４】
なお、キャビティはカル７１ａとランナゲートを介して連通されている。また、リリースフィルム６２が、エンドブロック７４を除く上型７０の金型面（クランプ面）略全域を覆うように供給されている。
【００７５】
各々の上型キャビティインサート７３の背面側（上側）には、載置ブロック５２Ａを介して、型開閉方向と交差する方向に進退動して上型キャビティインサート７３を型開閉方向に押動する可動テーパプレート７５（押動部材）が設けられている。可動テーパプレート７５の上側にはベースブロック７９が配される。可動テーパプレート７５の上面と当接するベースブロック７９の下面は平坦面に加工され、このベースブロック７９の平坦面が上型キャビティインサート７３の型開閉方向の位置を規定する基準面となる。
【００７６】
各々の可動テーパプレート７５には、伝動軸７６ａとこれに進退動を与える動力部７６ｂとを有する駆動部７６が設けられている。伝動軸７６ａは、エンドブロック７４を貫通し、先端が可動テーパプレート７５の側面に係合して上型７０に装着される。動力部７６ｂは、例えばサーボモータとサーボモータの正逆回転を進退動に変換し、伝動軸７６ａの他端に係合する直動機構とを有している。
【００７７】
上型キャビティインサート７３と可動テーパプレート７５との間に、可動テーパプレート７５のテーパが形成された下面（テーパ面）に、テーパが形成された上面（テーパ面）が対向した固定テーパプレート７７と、この固定テーパプレート７７の下面に、上面が対向した載置ブロック５２Ａが配置される。可動テーパプレート７５と固定テーパプレート７７とが協働してレベリング部２９Ａ（載置ブロック５２Ａ）を介して上型キャビティインサート７３を型開閉方向に昇降する。具体的には、可動テーパプレート７５をセンターブロック７１に向けて移動させると、上型キャビティインサート７３は下型８０に向けて下降する。可動テーパプレート７５をセンターブロック７１から離れる向きに移動させると、上型キャビティインサート７３は上動する。
【００７８】
ここで、レベリング部２９Ａを備えた平行昇降機構４０Ａを前記実施形態１の平行昇降機構４０と対応させて説明する。平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０の押動ブロック３０に対応して、下型８０の下型インサートブロック８３に対して上型キャビティインサート７３を昇降する押動部を備えている。この上型インサートブロック７３を昇降する押動部は、駆動部７６、可動テーパプレート７５および固定テーパプレート７７で構成される。
【００７９】
また、平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０のガイド部２６に対応して、上型キャビティインサート７３およびレベリング部２９Ａが挿入される摺動孔７２ａが形成されたチェイスブロック７２（ガイド部）を備えている。
【００８０】
また、平行昇降機構４０Ａは、平行昇降機構４０のレベリング部２９に対応して、上型キャビティインサート７３とこの押動部との間に設けられ、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの平行度を調節するレベリング部２９Ａを備えている。このレベリング部２９Ａは、例えば、図４を参照して説明したレベリング部２９と同様の構造である。
【００８１】
レベリング部２９Ａは、レベリング部２９の載置ブロック５２に対応して、摺動孔７２ａの対向する内壁面に当接して挿入され、上型キャビティインサート７３を載置する載置ブロック５２Ａを有している。また、レベリング部２９Ａは、レベリング部２９のスプリング部５１に対応して、載置ブロック５２Ａと対向する摺動孔７２ａの内壁面との間に設けられたスプリング部５１Ａを有している。
【００８２】
このような構成の平行昇降機構４０Ａは、レベリング部２９Ａがスプリング部２１Ａにより摺動孔７２ａの内壁面に対して載置ブロック５２Ａを押し付けて位置決めしたまま、チェイスブロック７２（ガイド部）が載置ブロック５２Ａの下面上に設けられた上型キャビティインサート７３の昇降をガイドする。このため、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａが上型７０のパーティング面、換言すれば、クランプ状態における下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００８３】
次に、下型８０について説明する。下型８０の外周部には、内壁面８４ａが形成されたエンドブロック８４が配置されている。また、下型８０の中央部には、ポット６３が設けられるセンターブロック８１が配置されている。このセンターブロック８１の両側に、下型インサートブロック８３が対称に配置される。下型インサートブロック８３は、ワークＷがセットされる上面が平坦面となるように形成されたブロックであり、型開閉方向に摺動可動に下型８０に装着される。下型インサートブロック８３の一方の側面がセンターブロック８１の外側面８１ａに接し、他方の側面がエンドブロック８４の内壁面８４ａに接している。
【００８４】
このようにセンターブロック８１とエンドブロック８４との間には、ワークＷの配線基板５に上面が対向する下型インサートブロック８３が装着されている。また、下型インサートブロック８３の下面に接するレベリング部２９Ｂ（載置ブロック５２Ｂ）がセンターブロック８１とエンドブロック８４との間に装着されている。後述するが、レベリング部２９Ｂは、昇降可能な下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａの平行度を調節するものである。
【００８５】
下型８０においては、センターブロック８１を挟む配置に、型開閉方向に摺動する下型インサートブロック８３が装着されている。下型インサートブロック８３上にワークＷがセットされる。このような下型インサートブロック８３は、上型６０の上型キャビティインサート７３と対向配置されているので、上型キャビティインサート７３と対をなしてワークＷおよびキャビティをクランプするクランパ部であるともいえる。
【００８６】
なお、センターブロック８１に設けられたポット６３に樹脂タブレット９０が供給される。また、ポット６３内には、型開閉方向に摺動するプランジャ９２が装着されている。
【００８７】
各々の下型インサートブロック８３の背面側（下側）には、載置ブロック５２Ｂを介して、型開閉方向と交差する方向に進退動して下型インサートブロック８３を型開閉方向に押動する可動テーパプレート８５（押動部材）が設けられている。可動テーパプレート８５の下側にはベースブロック８９が配される。可動テーパプレート８５の下面と当接するベースブロック８９の上面は平坦面に加工され、このベースブロック８９の平坦面が下型インサートブロック８３の型開閉方向の位置を規定する基準面となる。
【００８８】
各々の可動テーパプレート８５には、伝動軸８６ａとこれに進退動を与える動力部８６ｂとを有する駆動部８６が設けられている。伝動軸８６ａは、エンドブロック８４を貫通し、先端が可動テーパプレート８５の側面に係合して下型８０に装着される。動力部８６ｂは、例えばサーボモータとサーボモータの正逆回転を進退動に変換し、伝動軸８６ａの他端に係合する直動機構とを有している。
【００８９】
下型インサートブロック８３と可動テーパプレート８５との間に、可動テーパプレート８５のテーパが形成された上面（テーパ面）に、テーパが形成された下面（テーパ面）が対向した固定テーパプレート８７と、この固定テーパプレート８７の上面に、下面が対向した載置ブロック５２Ｂが配置される。可動テーパプレート８５と固定テーパプレート８７とが協働してレベリング部２９Ｂ（載置ブロック５２Ｂ）を介して下型インサートブロック８３を型開閉方向に昇降する。これによってワークＷの板厚に応じて下型インサートブロック８３の位置を調節するようになっている。
【００９０】
ここで、レベリング部２９Ｂを備えた平行昇降機構４０Ｂを前記実施形態１の平行昇降機構４０と対応させて説明する。平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０の押動ブロック３０に対応して、上型７０の上型キャビティインサート７３に対して下型インサートブロック８３を昇降する押動部を備えている。この下型インサートブロック８３を昇降する押動部は、駆動部８６、可動テーパプレート８５および固定テーパプレート８７で構成される。
【００９１】
また、平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０のガイド部２６に対応して、下型インサートブロック８３およびレベリング部２９Ｂが挿入（装着）される摺動孔（以下、下型８０の摺動孔という）を形成するエンドブロック８４とセンターブロック８１とで構成されるガイド部を備えている。ここで、下型８０の摺動孔は、エンドブロック８４の内壁面８４ａと、センターブロック８１の外側面８１ａとの間で囲まれた空間のことをいう。
【００９２】
また、平行昇降機構４０Ｂは、平行昇降機構４０のレベリング部２９に対応して、下型インサートブロック８３とこの押動部との間に設けられ、下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａの平行度を調節するレベリング部２９Ｂを備えている。このレベリング部２９Ｂは、例えば、図４を参照して説明したレベリング部２９と同様の構造である。
【００９３】
レベリング部２９Ｂは、レベリング部２９Ｂの載置ブロック５２Ｂに対応して、下型８０の摺動孔の対向する内壁面に当接して挿入され、下型インサートブロック８３を載置する載置ブロック５２Ｂを有している。また、レベリング部２９Ｂは、レベリング部２９のスプリング部５１に対応して、載置ブロック５２Ｂと対向する下型８０の摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部５１Ｂを有している。
【００９４】
このような構成の平行昇降機構４０Ｂは、レベリング部２９Ｂがスプリング部２１Ｂにより下型８０の摺動孔の内壁面に対して載置ブロック５２Ｂを押し付けて位置決めしたまま、センターブロック８１とエンドブロック８４で構成されるガイド部が載置ブロック５２Ｂの上面上に設けられた下型インサートブロック８３の昇降をガイドする。このため、下型インサートブロック８３のクランプ面８３ａが上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａに対して高い平行度を保つことができる。
【００９５】
次に、本実施形態における平行昇降機構４０Ａ、４０Ｂを備えた樹脂モールド装置６１を用いて、配線基板２上に実装された複数の半導体チップ３を一括で樹脂モールドする樹脂モールド方法について図６を参照して説明する。
【００９６】
図６の左側で示す状態において、上型７０の駆動部７６で、ワークＷの半導体チップ３の厚さに基づいて可動テーパプレート７５を移動させて、上型キャビティインサート７３のクランプ面７３ａの型開閉方向の位置を調節する。上型キャビティインサート７３は、クランプ面７３ａが半導体チップ３の上面に接する位置よりも半導体チップ３を若干、下型８０に向けて押し込む（押し潰す）位置に設定されている。これにより、上型キャビティインサート７３によって半導体チップ３が確実にクランプされ、樹脂モールド時に半導体チップ３の外面に樹脂ばりが生じることを防止できる。
【００９７】
また、下型８０の駆動部８６で、ワークＷの配線基板２の厚さに基づいて可動テーパプレート８５を移動させて、可動テーパプレート８５のクランプ面８３ａの型開閉方向の位置を調節（板厚調整）する。この際、平行昇降機構４０Ｂによって、下型８０のパーティング面、換言すれば、チェイスブロック７２の端面に対して下型インサートブロック８３の平行度を保つことができる。これにより、配線基板２の全面に対して均一なクランプ力で配線基板２を的確にクランプして樹脂モールドすることができる。
【００９８】
続いて、図６の右側で示す状態において、樹脂９０ａは各々の半導体チップ３の側面を封止するようにキャビティに充填される。上型７０と下型８０とによりワークＷを確実にクランプした状態でキャビティに樹脂９０ａを充填することによって、配線基板２上や半導体チップ３の外面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂モールドすることができる。
【００９９】
上型７０においては、摺動孔７２ａと上型キャビティインサート７３との間には円滑な案内のために所定の隙間が存在している。摺動孔７２ａに上型キャビティインサート７３を押し付けているため水平方向へ移動がなく可動テーパプレート７５の移動による上型キャビティインサート７３の位置調整を高精度に行うことができる。同様に、下型８０においても、下型インサートブロック８３の水平方向へ移動をなくして下型インサートブロック８３の位置調整を高精度に行うことができる。これにより、配線基板２及び半導体チップ３における樹脂ばりを防止しながらこれらの破損も確実に防止することができる。
【０１００】
なお、本発明を上型キャビティインサート７３によって半導体チップ３をクランプする例について説明したがこれに限定されず、半導体チップ３上の隙間を樹脂充填時に可変させる場合にも用いることがきる。すなわち、本構成を用いて、キャビティ凹部の深さを最終成形厚に対応する所定の成形深さよりも深くした状態でキャビティに樹脂９０ａを充填した後、キャビティインサートをキャビティ凹部に向けて移動させて所定の成形深さとすることで樹脂９０ａの余剰分をキャビティ外（例えばポット６３側）に流出させて成形することができる。
【０１０１】
この場合にも下型インサートブロック８３に対して上型キャビティインサート７３を平行に維持することができるため、キャビティ凹部の深さをキャビティの平面方向の全面に亘って均一にすることができ、半導体チップ３上の樹脂９０ａの厚みを均一にすることができ、極めて薄いパッケージであっても成形が可能となる。また、上述の通り、上型キャビティインサート７３の位置調整を高精度に行うことができるため、成形厚を一層高精度に調整することが可能となる。
【０１０２】
以上、本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前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いうまでもない。
【０１０３】
前記実施形態１では、一対のクランパ部のうち、下クランパ部２８を上クランパ部２７に向かって平行に昇降するにあたり、下クランパ部２８に平行昇降機構４０を設けた場合について説明した。これに限らず、前記実施形態２で説明した上型キャビティインサート７３に平行昇降機構４０Ａ、下型インサートブロック８３に平行昇降機構４０Ｂを設けたように、一対のクランパ部の両方に平行昇降機構を設けても良い。もちろん、上クランパ部を下クランパ部に向かって平行に昇降するにあたり、上クランパ部に平行昇降機構を設けても良い。
【０１０４】
例えば、前記実施形態１では、接着層を介して積層された第１および第２部材として、それぞれ配線基板２および半導体チップ３を含むワークＷを用いた場合について説明したが、さらに第３、第４、・・・の部材が積層されたワークに対しても適用することができる。例えば、第１部材として配線基板、第２および第３部材としてそれぞれ半導体チップが接着層を介して積層されたワークに対しても適用することができる。また、例えば、基板として配線基板２の他にリードフレームやウェハを用いても良い。また、例えば電子部品として半導体チップ３の他にコンデンサチップなどのチップ部品を用いても良い。
【０１０５】
また、前記実施形態１では、圧力調節部４７に圧縮機を用いた場合について説明したが、圧縮機の代わりに、密閉空間１６を減圧する減圧機（例えば真空ポンプ）が接続されても良い。減圧することで、接着層４内の微細な空気や、密閉空間１６内の異物（浮遊物）を除去することができるからである。また、圧力調節部４７は、減圧機と圧縮機を併用した処理を行うこともできる。例えば、密閉空間１６内を減圧雰囲気として接着層４に微細な空気を積極的に排除したり空間中の異物を除去したりしてから加熱を開始して圧縮空間としてボイドの発生を抑制することで、相乗的効果を得ることができ配線基板２上に接着層４を介した複数の半導体チップ３の接続信頼性をより向上することができる。このように、圧力調節部４７は、密閉空間１６に接続される圧縮機または減圧機の少なくともいずれか一方を有しているものでも良い。
【０１０６】
また、例えば、前記実施形態１では、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とが接していない状態のワークＷ（図７参照）を準備し、このワークＷをクランプして配線基板２に複数の電子部品３を一括で接合して半導体装置７（図９参照）を製造する場合する場合について説明した。これに限らず、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とが接した状態のワークＷ（図８参照）を準備し、このワークＷをクランプして配線基板２に複数の半導体チップ３を一括で接合して半導体装置７を製造しても良い。接続バンプ６が溶融したワークＷを加熱加圧する際に、接続パッド５と接続バンプ６との位置ずれを抑制することができるからである。
【０１０７】
また、例えば、前記実施形態１では、加熱により半導体チップ３の接続バンプ６が溶融する場合について説明した。これに限らず、配線基板２の接続パッド５を溶融させても、また、配線基板２の接続パッド５と半導体チップ３の接続バンプ６とも溶融させても、配線基板２と半導体チップ３とを接合することができる。
【０１０８】
また、例えば、前記実施形態１では、ワークＷを下型１２に載置する場合について説明した。これに限らず、上型１１においてワークＷを吸着や爪による把持で支持する構成であっても良い。この場合、下クランパ部に温度調節機構を設けることができる。
【０１０９】
また、例えば、前記実施形態１では、冷却部３２として、内部を冷媒が通過する冷却管路３４を用いた場合について説明したが、内部をエア及び水の両方が通過する冷却管路３４を用いても良い。また、冷却部３２の一部を空冷用、他部を水冷用とする場合であっても良い。この場合、圧着時（クランプ時）の温度を安定させるときには空冷を用い、初期の加熱を停止する際や圧着完了時に冷却するとき（非クランプ時）には水冷を行うことができ、複数のワークＷに対して繰り返して圧着する場合に生産性を向上することができる。
【０１１０】
また、例えば、前記実施形態１では、上型１１を固定プラテン１３に固定して組み付け、下型１２を可動プラテン１４に固定して組み付けた場合について説明した。これに限らず、上型１１を可動プラテン、下型１２を固定プラテンに固定して組み付け、下型１２に対して上型１１を昇降するようにしても良い。
【０１１１】
また、本発明に係る平行昇降機構を他の装置に適用してもよい。例えば基板同士やウェハ同士を貼り合わせるための貼付け装置に適用することもできる。この場合にも、円滑に昇降することができるため、高い平行度でクランプすることができ、大型のワークＷであっても均一な圧力を加えることで全面に亘って確実に貼り付けることができる。
【０１１２】
また、ナノインプリントに用いる転写装置にも適用することができる。この場合にも上記の圧着装置と同様の効果を奏することができる。例えばウェハ、基板またはプレート等の基材上に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が塗布された塗布面に対して、所定の凹凸パターンを有する成形型を加熱しながら押し付ける。なお、熱可塑性樹脂を用いるときには樹脂を冷却して固化させる。これにより、基材上にパターン転写した樹脂層を形成することができる。この場合、樹脂の溶融や硬化（固化）のための加熱や冷却の工程によって平行昇降機構の各部の温度が変化するが、上述の通り、このような温度変化のある場合でも各クランプ面にそれぞれ配置された基材と成形型とを高い平行度を維持しながら昇降することができる。このため、基材と成形型を高い平行度でクランプすることができ、樹脂層の厚みを均一に成形することができる。
【０１１３】
なお、ガイドブロック２６の平滑な面で案内させながら昇降できるため、押付け開始から樹脂から成形型を離すことで成形を終了させるまでの間、基材に対する成形型の向きを均一に維持することができる。このため、凹凸の深さが深いパターンであってもパターンを歪ませることなく確実に転写することができる。また、スムーズに昇降することができるため、クランプ力に及ぼす影響を極めて小さくすることができる。この結果、クランプ力を高精度に制御することができ、成形型や基材の破損を確実に防止しながら製品の大型化に容易に対応することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
２６ ガイドブロック
２６ａ 摺動孔
２７ 上クランパ部
２８ 下クランパ部
２９ レベリング部
３０ 押動ブロック（押動部）
４０ 平行昇降機構
５１ スプリング部
５２ 載置ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のクランパ部の一方を他方に向かって平行に昇降する平行昇降機構であって、
前記他方のクランパ部に対して前記一方のクランパ部を昇降させる押動部と、
前記一方のクランパ部と前記押動部との間に設けられ、前記一方のクランパ部のクランプ面の平行度を調節するレベリング部と、
前記一方のクランパ部および前記レベリング部が挿入される摺動孔が形成されたガイド部とを備え、
前記レベリング部は、前記摺動孔の内壁面に当接して挿入され、前記一方のクランパ部を載置する載置ブロックと、該載置ブロックと対向する前記摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部とを有し、
前記レベリング部は、前記スプリング部により前記摺動孔の内壁面に対して前記載置ブロックを押し付けて位置決めしたまま前記摺動孔内を摺動することにより、前記載置ブロック上に設けられた前記一方のクランパ部の昇降をガイドすることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項２】
請求項１記載の平行昇降機構において、
前記スプリング部は、スプリングと、該スプリングに付勢されて前記ガイド部の摺動孔の内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレートとを有しており、
前記載置ブロックの側面に対向して突設されたフレーム部に配置された前記摺動プレートが、前記フレーム部に案内されて前記ガイド部の摺動孔の内壁面に押し当てられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項３】
請求項２記載の平行昇降機構において、
前記載置ブロックおよび前記摺動孔の平面視形状が矩形状であり、
前記載置ブロックの側面うち、隣接する２側面がそれぞれ対向する前記摺動孔の内壁面に当接し、残りの隣接する２側面にそれぞれに前記スプリング部が設けられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項４】
請求項２記載の平行昇降機構において、
前記載置ブロックおよび前記摺動孔の平面視形状が円形状であり、
前記載置ブロックの側面うち、径方向一方側の円弧状側面がこれに対向する前記摺動孔の円弧状内壁面に当接し、径方向他方側の円弧状側面に前記スプリング部が設けられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の平行昇降機構を備え、
前記一対のクランパ部でワークをクランプすることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１】
一対のクランパ部の一方を他方に向かって平行に昇降する平行昇降機構であって、
前記他方のクランパ部に対して前記一方のクランパ部を昇降させる押動部と、
前記一方のクランパ部と前記押動部との間に設けられ、前記一方のクランパ部のクランプ面の平行度を調節するレベリング部と、
前記一方のクランパ部および前記レベリング部が挿入される摺動孔が形成されたガイド部とを備え、
前記レベリング部は、前記摺動孔の内壁面に当接して挿入され、前記一方のクランパ部を載置する載置ブロックと、該載置ブロックと対向する前記摺動孔の内壁面との間に設けられたスプリング部とを有し、
前記レベリング部は、前記スプリング部により前記摺動孔の内壁面に対して前記載置ブロックを押し付けて位置決めしたまま前記摺動孔内を摺動することにより、前記載置ブロック上に設けられた前記一方のクランパ部の昇降をガイドすることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項２】
請求項１記載の平行昇降機構において、
前記スプリング部は、スプリングと、該スプリングに付勢されて前記ガイド部の摺動孔の内壁面に押し当てられたまま摺動する摺動プレートとを有しており、
前記載置ブロックの側面に対向して突設されたフレーム部に配置された前記摺動プレートが、前記フレーム部に案内されて前記ガイド部の摺動孔の内壁面に押し当てられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項３】
請求項２記載の平行昇降機構において、
前記載置ブロックおよび前記摺動孔の平面視形状が矩形状であり、
前記載置ブロックの側面うち、隣接する２側面がそれぞれ対向する前記摺動孔の内壁面に当接し、残りの隣接する２側面にそれぞれに前記スプリング部が設けられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項４】
請求項２記載の平行昇降機構において、
前記載置ブロックおよび前記摺動孔の平面視形状が円形状であり、
前記載置ブロックの側面うち、径方向一方側の円弧状側面がこれに対向する前記摺動孔の円弧状内壁面に当接し、径方向他方側の円弧状側面に前記スプリング部が設けられていることを特徴とする平行昇降機構。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の平行昇降機構を備え、
前記一対のクランパ部でワークをクランプすることを特徴とする半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１２５４１（Ｐ２０１３−１２５４１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３３６７（Ｐ２０１１−１４３３６７）
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２８日（２０１１．６．２８）
【出願人】（０００１４４８２１）アピックヤマダ株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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