(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配列基板に配列担持した導電性の微小ボールを半導体チップの電極に転写してバンプを形成する方法であって、
複数個分の半導体チップの、それぞれの電極に対応する吸着孔を介して前記配列基板により微小ボールを配列担持する工程と、
トレーにチップ受けを介して搭載された複数個の前記半導体チップのいずれかをチップ受けごと前記トレーから離脱させる工程と、
離脱させた前記半導体チップの電極と前記配列基板に配列担持されている前記微小ボールとを接合する工程と、
を含むことを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２】
半導体チップの離脱工程において、所定の半導体チップをその直下から押し上げ、前記配列基板に向けて上昇させることを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成方法。
【請求項３】
微小ボールの接合工程において、離脱させた前記半導体チップと前記配列基板とが相互にアライメントされることを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成方法。
【請求項４】
配列基板に配列担持した導電性の微小ボールを半導体チップの電極に転写してバンプを形成する装置であって、
複数個の半導体チップを列設配置すると共に各半導体チップを個別に離脱可能にチップ受けを介して搭載するトレーと、
前記トレーに搭載される複数個の前記半導体チップのそれぞれの電極に対応する吸着孔を有し、各吸着孔を介して微小ボールを配列担持する配列基板と、
前記半導体チップのいずれかをチップ受けごと前記トレーから離脱させる接合ヘッドと、
を備えたことを特徴とするバンプ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップの電極パッド等にボール状のバンプを接合し、バンプを形成するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体チップ上の電極パッドに形成されるバンプとして、ウエハバンプとスタッドバンプとがある。ウエハバンプは、ウエハ段階の半導体素子においてバンプを形成するものであり、ウエハプロセスとして複雑な工程を何回も行う必要がある。また、スタッドバンプは、半導体チップの電極パッドに１つずつワイヤボンディングの一次接合時のボールボンディングを行い、接合後にワイヤのネック部を切断することにより、スタッドバンプを形成するというものである。更に、フィルムキャリアのインナリードにバンプを接合する方法として、基板にメッキ成長させたバンプをインナリードに接合する転写バンプがある。
【０００３】
上述のような従来のバンプ形成方法に対して、近年導電性の微小金属ボールを用い、この微小ボールを半導体チップの電極に転写するものが提案されている。次に、微小ボールを用いたバンプ形成方法の例を説明する。
【０００４】
図６は、この方法に使用する装置の概略構成を示している。この装置は主要構成として、ボールピックアップステージ１００と接合ステージ２００と配列ヘッド３００と配列ヘッド３００をＸ方向に移動させる駆動機構４００とを備えている。なお、図６において紙面と直交方向をＹ方向、また上下方向をＺ方向とし、これらＹ方向及びＺ方向にも移動可能である。
【０００５】
この装置において、配列ヘッド３００は図７に示すように、ボールピックアップステージ１００（点線）と接合ステージ２００（実線）の間を移動する。先ずボールピックアップステージ１００では、図８のように配列ヘッド３００の先端に付設された配列基板３１０によって微小ボール１が吸着・配列される。この場合、配列基板３１０には１個の半導体チップの電極に対応する吸着孔３１１が形成されており、各吸着孔３１１に１つの微小ボール１が吸着保持される。なお、微小ボール１はボールピックアップステージ１００の容器１１０内に収容されている。
【０００６】
次に、配列ヘッド３００は、駆動機構４００によって接合ステージ２００まで移動される。この接合ステージ２００では、所定位置に載置されている半導体チップ２に対して配列ヘッド３００を下降させ、配列基板３１０に保持されている微小ボール１を半導体チップ２の電極３に接触させる（図９）。この場合、配列基板３１０により適度に押圧しながら、微小ボール１を電極３に接合する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような金属ボールを用いた従来のバンプ形成方法において、１個の半導体チップ２に対して単一の配列基板３１０によって微小ボール１を接合するというサイクルを繰り返し、バンプが形成される。つまり半導体チップ２を１個ずつバンプ形成するというもので、１個の半導体チップ２に対する要処理時間がかかり、生産効率が低下せざるを得ない等の問題があった。
【０００８】
本発明はかかる実情に鑑み、生産効率を有効に向上し、しかも適正なバンプ接合を保証するバンプの形成方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のバンプの形成方法は、配列基板に配列担持した導電性の微小ボールを半導体チップの電極に転写しバンプを形成する方法であって、複数個分の半導体チップの、それぞれの電極に対応する吸着孔を介して前記配列基板により微小ボールを配列担持する工程と、トレーにチップ受けを介して搭載された複数個の前記半導体チップのいずれかをチップ受けごと前記トレーから離脱させる工程と、離脱させた前記半導体チップの電極と前記配列基板に配列担持されている前記微小ボールとを接合する工程と、を含んでいる。
【００１０】
また、本発明のバンプの形成方法において、半導体チップの離脱工程において、所定の半導体チップをその直下から押し上げ、前記配列基板に向けて上昇させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のバンプの形成方法において、微小ボールの接合工程において、離脱させた前記半導体チップと前記配列基板とが相互にアライメントされることを特徴とする。
【００１２】
或いはまた、本発明のバンプの形成装置は、配列基板に配列担持した導電性の微小ボールを半導体チップの電極に転写しバンプを形成する装置であって、複数の半導体チップを列設配置すると共に各半導体チップを個別に離脱可能にチップ受けを介して搭載するトレーと、前記トレーに搭載される複数個の前記半導体チップのそれぞれの電極に対応する吸着孔を有し、各吸着孔を介して微小ボールを配列担持する配列基板と、前記半導体チップのいずれかをチップ受けごと前記トレーから離脱させる接合ヘッドと、を備えている。
【００１４】
本発明によれば、配列基板は複数個分の半導体チップの、それぞれの電極に対応する微小ボールを配列担持するとともに、トレーには複数個の半導体チップが搭載される。この場合、各半導体チップは個別に離脱可能に搭載される。接合ヘッドによって所定の半導体をその直下から押し上げ、配列基板に向けて上昇させることで、離脱させた半導体チップの電極と配列基板に配列担持されている微小ボールとを接合することができる。この工程によりトレーに搭載された複数個の半導体チップに順次バンプを形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明のバンプ形成方法及び装置の好適な実施の形態を説明する。
ここで先ず、この実施形態で使用されるバンプ形成装置の基本構成は、実質的に従来装置（図６）のものと同様とする。即ち、図６に示したボールピックアップステージ１００と接合ステージ２００と配列ヘッド３００と配列ヘッド３００をＸ方向に移動させる駆動機構４００とを備えている。
【００１６】
図１は、この実施形態における本発明装置の要部構成を示している。図において、配列ヘッド３００の下端には導電性の微小金属ボールを配列担持するための配列基板１０が付設されている。この配列基板１０は、複数個分の半導体チップのそれぞれの電極に対応する吸着孔を有し、各吸着孔を介して微小金属ボールを配列担持するようになっている。
【００１７】
ここで、図２は、この実施形態で用いる配列基板１０の構成例を示しており、複数(この例では９個)の半導体チップ２毎に各半導体チップ２のそれぞれの電極３に対応する吸着孔１１が穿設されている。各吸着孔１１に微小金属ボールを吸着保持する原理については、実質的に従来例と同様であり、即ち図示しない負圧発生源に接続された各吸着孔１１に１つずつ微小金属ボールを吸引保持するというものである。
【００１８】
接合ステージ２００において、複数の半導体チップ２を列設配置すると共に各半導体チップ２を個別に離脱可能に搭載するトレー１２を備えている。この例によるトレー１２は、図３（Ａ）に示すように例えば９個の半導体チップ２を搭載するようになっている。つまりこの例では、配列基板１０の吸着孔１１とトレー１２に搭載される半導体チップ２に対応関係を持たせている。なお、トレー１２による半導体チップ２の搭載個数は、配列基板１０側と同一以上が好ましい。
【００１９】
トレー１２は接合ステージ２００の所定位置に位置決め支持されるようになっており、各半導体チップ２は図３（Ｂ）に示すように、チップ受け１３を介してトレー１２に搭載される。ここで、図４は、チップ受け１３による半導体チップ２の搭載構造を示している。チップ受け１３は、トレー１２の所定部位に形成された凹部１４内に収容され、これにより位置決め支持される。また、各凹部１４には後述する接合ヘッドが進入可能な貫通孔１５が形成されている。
【００２０】
接合ステージ２００において、トレー１２に搭載されている半導体チップ２のいずれかをトレー１２から離脱させるようにした接合ヘッド１６を備えている。この接合ヘッド１６は、図１に示されるように所定ストローク上下動可能に構成されている。そして、図４にも示すように接合ヘッド１６は、トレー１２の貫通孔１５に進入して、半導体チップ２を支持するチップ受け１３をその直下から押し上げ、配列基板１２に向けて上昇させることができる。また、接合ヘッド１６には、負圧吸引孔１６ａが形成されており、チップ受け１３を押し上げる際、該チップ受け１３の下面を吸引固定し、ぐらつかないようにする。
【００２１】
本発明方法において、先ずボールピックアップステージ１００では、配列ヘッド３００の配列基板１０によって微小ボール１が吸着・配列される。この場合、配列基板１０では吸着孔１１により、複数個分の半導体チップ２のそれぞれの電極３に対応する微小ボール1が吸着保持される(図２参照)。なお、配列基板１０における微小ボール１の吸着状態は、画像認識手段によって確認することができる。この場合、複数の半導体チップ２のそれぞれの電極３に対応する分の微小ボール１を１度で確認することができ、しかもそれぞれに要する時間は従来とほぼ同程度で済む。一方、接合ステージ２００では、トレー１２に複数の半導体チップ２を搭載しておく。
【００２２】
配列ヘッド３００は、駆動機構４００によって接合ステージ２００まで移動される。この接合ステージ２００において、微小ボール１を配列すべき半導体チップ２を特定すると共に、その半導体チップ２と配列基板１０側の微小ボール１とを位置合わせすべく、トレー１２と配列基板１０がＸＹ−θにつき相互にアライメントされる。特定された半導体チップ２の下方で待機させてある接合ヘッド１６を図５のように配列基板１０に向けて上昇させることで、その半導体チップ２はチップ受け１３を介して直下から押し上げられる。
【００２３】
このように複数のうちの特定の半導体チップ２が、トレー１２から離脱する。なおこの場合、負圧吸引孔１６ａによってチップ受け１３の下面を吸引固定することで、半導体チップ２をぐらつかないように支持する。特定の半導体チップ２を配列基板１０まで上昇させることにより、その半導体チップ２の電極３と配列基板１０に配列担持されている微小ボール１とを接合することができる。
【００２４】
かくして配列基板１０側から微小ボール１が転写された半導体チップ２は再び、接合ヘッド１６を下降させることでトレー１２上のもとの位置に載置される。次の半導体チップ２の電極３に微小ボール１を接合する場合には、接合ヘッド１６をその半導体チップ２の下側まで移動させる。その後上記と同様な動作により、複数の半導体チップ２すべてに順次バンプを形成することができる。
【００２５】
上記説明から明らかなように配列ヘッド３００を接合ステージ２００に滞留させたまま、複数の半導体チップ２に微小ボール１を接合することができる。つまり従来のように半導体チップ２毎に微小ボール１を吸着すべく、駆動機構４００によってボールピックアップステージ１００及び接合ステージ２００間で配列ヘッド３００を往復動させる必要がない。このように特に配列基板１０によって微小ボール１をピックアップし、吸着保持するための時間を減少させることで、バンプ形成に要する時間に大幅に短縮することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態において、例えばトレー１２に搭載される半導体チップ２の数量等は上記説明中の数値にのみ限定されるものでなく、必要に応じて適宜変更可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、配列基板により複数個分の半導体チップのそれぞれの電極に対応する微小ボールを配列担持すると共に、トレーにより複数の半導体チップを個別に離脱可能に搭載することで、バンプ形成のためのサイクルタイムを格段に減少させ、生産効率を大幅に向上させることができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配列基板の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体チップを搭載するトレーの平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るトレーにおける半導体チップを搭載構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態における微小ボール接合工程を示す斜視図である。
【図６】この種のバンプ形成装置の概略構成を示す図である。
【図７】従来のバンプ形成装置の要部構成を示す図である。
【図８】従来のバンプ形成方法における微小ボール吸着工程を示す図である。
【図９】従来のバンプ形成方法における微小ボール接合工程を示す図である。
【符号の説明】
１    微小ボール
２    半導体チップ
３    電極
１０    配列基板
１１    吸着孔
１２    トレー
１３    チップ受け
１４    凹部
１５    貫通孔
１６    接合ヘッド
１００    ボールピックアップステージ
２００    接合ステージ
３００    配列ヘッド
４００    駆動機構
【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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