(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送基板（２５、２６）の前方に接合された少なくとも１つのチップ（１８）を少なくとも１つの接触基板（３３、５０）に移送し、そして、前記チップ（１８）と接触基板との間に接触を確立する装置であって、
前記装置は、前記移送基板（２５、２６）を保持するための手段（３６、３７）と、少なくとも１つの移送ツール（４５、４６、６２から６７）と、前記少なくとも１つの接触基板（３３、５０）を配列するための手段（３４、４３）とを有しており、
前記移送ツール（４５、４６、６２から６７）は、レーザーエネルギを輸送する光ファイバ（６、１１）を接続するためのツール部材（２７、４７）と、圧力毛細管としての接触先端部（１）と、ばねによって前記ツール部材（２７、４７）に支持されるとともに、前記ツール部材（２７、４７）と前記接触先端部（１）との間に配置される力伝達部材（４８）とを有し、
前記接触先端部（１）は、前記力伝達部材（４８）を介した前記ツール部材（２７、４７）からの圧力と前記光ファイバ（６、１１）からのレーザーエネルギとを前記チップ（１８）の裏面に前記移送基板（２５、２６）を介在させた状態で加えて、前記チップ（１８）を前記接触基板（３３、５０）に移送して接触させるものであり、
複数の移送ツール（６２から６７、７５）が複数のチップ（１８）を前記接触基板に移送し、そして、接触させるために、移送ヘッド（７８）内に配置される
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記複数の移送ツール（６２から６７、７５）が、前記移送ヘッド（７８）内に行列パターン（７５）をもって配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記複数の移送ツール（６２から６７、７５）が、１つ又は複数の列配列（６９）をもって配置されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記移送基板（２５、２６）を保持するための前記手段（３６、３７）が、ウェーハ配列（２９、７５）内で、分離箔（２５、２６）を、前記複数のチップ（１８）を有する前記移送基板として配列するための保持手段（１６、３７）を含み、そして、ウェーハ配列（２９、７５）の個々のチップ（１８）を接触基板（３３、５０）上の複数の接触部（５６、５７、５８）の配列に従って位置決めするための位置決め手段（８３−８５）を備えていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
前記移送基板（２６）を配列するための前記手段（３６、３７）が、箔シート状の移送基板（２６）を案内するためのシート案内手段（３６）を含み、そして、前記接触基板（５０）上の前記接触部（５６、５７、５８）の配列に従って前記個々のチップ（１８）を位置決めするための供給機構（３９）を備えていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移送基板上に置かれたチップを接触基板に移送し、そして、チップと接触基板との間に接触を確立するための方法に関し、この方法では、チップの裏面が接触基板に面する移送基板の支持表面に接着されているチップが、後ろから移送基板を通してレーザーエネルギで充填され、接触基板の接触表面に対向して配置されるチップのチップ接触部が接触表面上に配置される基板接触部に押圧手段を使用して後ろから移送基板を介して接触させられ、そして、チップ接触部と基板接触部との間に熱接合部が作り出される。本発明はさらに、直前に述べた方法を実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上にチップを接触させることは通常、実際の接触動作の前に基板と向き合ってチップを位置決めできるようにチップの取り扱いを必要とし、これは好結果の接触を保証するのに欠くことのできないチップ接触部の基板接触部に向かい合う相対的な位置合わせを確実にするためである。個々のチップのこの取り扱いはそれに対応して、しばしば個々のチップを位置決めするための次のプロセスステップと共に、高性能な装置を必要とし、それは全接触手順を完了するためにそれに対応して永いプロセス時間を伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、比較的低級な取り扱い作業で完了させることができ、より短い接触時間を可能にする、チップを基板上に接触させるための方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法及び請求項１１の特徴を有する装置で解決される。
【０００５】
本発明による方法においては、チップは、チップの直接的な処理によって、基板と接触するのではなく、引き続いて行なわれる接触手順の依存するチップの位置合わせが、移送基板上のチップの配列によって決定されるように、移送基板を機械的負荷及び熱負荷に曝すことによって基板と接触させられ、それで比較的小さな寸法を有するチップの直接的な取り扱いをなくすことができる。
【０００６】
本発明による方法を実施するとき、移送基板が箔である場合特に有利であることが分かってきている。箔は、そのような箔に共通する非常に薄い厚さのために、そのままで、チップを所定の位置に配列するための保持体を形成し、そして、考え得る最低の機械的、熱的抵抗も示し、その結果、接触に必要なチップの供給動作を実に小さな圧力を加えることによって行うことができ、そして、チップ接触部と基板接触部との間の熱接合部を作り出すためにチップを急速に加熱することも可能になる。
【０００７】
チップを移送基板の背面に接着させることによって、チップ接触部と基板接触部との間に最初の機械的接触を作り出すために供給動作が行われると同時に、そして、チップと移送基板との間の接着接合部が溶解するのと同時に、圧力及び熱をチップの背面に加えることができる。接着接合部が溶解するのと同時に、チップの間接的な熱負荷によってチップ接触部が加熱され、それが基板接触部への熱の伝達に結果としてなり、したがって、チップ接触部と基板接触部との間の機械的に耐用性のある導電性の接合部に加えて熱接合部を作り出すことが可能になる。
【０００８】
チップを箔の形態を有する移送基板に接着するために、接着剤層を使用するのが特に便利であり、この場合接着材料の選択は、所望の取り外し温度、すなわちチップが箔から分離するときの温度に正確に調整することができる。
【０００９】
接着剤層が箔に適用される接着性接合フィルムとして実現される場合は、チップを箔に付着させるのは特に簡単である。
【００１０】
しかしながら別法として、チップを移送基板に接合させるためにチップに接着剤層を適用することも可能である。
【００１１】
熱を加えることによって硬化可能であり、そして、チップ接触部と基板接触部との間の接合領域で導電性を有するように構成される接着剤層は、チップを接触基板に接合するために、すなわち接触基板上でのチップの機械的及び電気的接触の両方のために、チップと接触基板との間に適用することができる。このことは、圧力がそれらに加えられるとき導電性の接着微粒子がピーク圧力の領域に整列する、例えば異方性接着剤について当てはまる。
【００１２】
別法として、チップと接触基板との間に機械的及び電気的結合をもたらすために半田付け結合部が作り出されるように、チップ接触部及び／又は基板接触部上に堆積される半田付け物質を使用することによってチップを接触基板に接合することも可能である。
【００１３】
例えばチップ接触部と基板接触部との間に半田付け結合部が作り出される方法でチップと接触基板を結合させることも可能であり、この半田付け結合部は主として電気的接触を確実にするためのものであり、加熱によって硬化可能な接着剤層は他の目的のためにアンダーフィラー(underfiller)の方法でチップと接触基板との間に設けられる。
【００１４】
本発明による方法の利点は、共通の箔上に配置される多数のチップが１つ又は複数の接触基板に移送され、同時にそれらと接触させられるとき、特に明白になる。このようにすると、チップと接触基板との間の多数の接触動作を熱負荷を伴う簡単な供給動作で行うことが可能になり、したがってこの方法は、チップ及び接触基板を含む構成部品の大量の組立を非常に短い時間で作り出すのを可能にする。そのような構成部品組立には、基板上に配置されるチップを含みその基板接触部がアンテナ装置の端部を形成する中継器が含まれる。
【００１５】
本発明による方法の別の特に有利な変形形態は、ウェーハ複合材料からチップを分離することによって作り出されるウェーハ配列で箔上に置かれる場合可能になる。このようにするとチップは、ウェーハからのチップの分離によって作り出される、すなわちウェーハをしかるべく方形切断することによって作り出される正にその配列で移送基板に移送することができる。
【００１６】
チップをウェーハ配列で移送基板に特に簡単に移送することを可能にするために、チップを分離するためにウェーハが方形切断される前に接着剤層をウェーハに適用することができ、したがって、分離されたチップをこの目的のために個々に取り扱う必要なしに、それらが方形切断された直ぐ後で全体としてウェーハ配列で移送基板に移送できる。
【００１７】
上記で説明したウェーハ配列の移送基板への１：１の移送の代替として、例えばいくつかのチップをそれぞれのチップに割り当てられた基板接触部の配列で単一の接触基板上に置くとき、接触基板配列と合致する移送基板上のチップの配列を選択することも有利である可能性がある。そのような本方法の変形形態では、１つの接触基板用の全てのチップが、１つの接触動作で接触させることができる。
【００１８】
本発明による装置は請求項１１の特徴を有し、本発明による方法を実施する目的に特に適している。本発明による装置は、レーザー機器及び押圧手段を含む移送ツールを特に含み、それによって機械的接触を作り出すために行われるべき供給動作のみならずチップと接触基板との間の耐用性のある機械的、電気的接合部を作り出すために熱負荷を加えることが可能になる。
【００１９】
特に有利な実施形態ではこの移送ツールは、レーザーエネルギを輸送するための光ファイバを接続するためのツール部材、及びレーザー供給手段を備える接触先端部を含み、したがって前に説明した機能の両方、すなわち供給動作の実施及びレーザーエネルギの充填の両方が移送ツールの特にコンパクトな設計で可能になる。
【００２０】
圧力毛細管としての接触先端部の有利な構造によって、毛細管開口部を通り直接加えられるレーザーエネルギと同時に、圧力を特に個別的に加えることが可能になる。
【００２１】
接触先端部が移送基板と接触する場合にピーク圧力が発生するのを防止するために、画定された荷重の下で変形可能な、特にばねによって支持された力伝達部材がツール部材と接触先端部との間に配置される場合、有利である。
【００２２】
多数のチップを移送し接触させるために、移送及び接触が要求に応じて同時に又は特定の順番で行うことができるように、対応する数の移送ツールが１つの移送ヘッド内に配置される場合、特に有利である。
【００２３】
移送ツールが移送ヘッド内で行列パターンで配置される場合も、例えばチップのウェーハ配列と合致するようにこの行列パターンを特に有利に選択することができる。
【００２４】
別の好ましい実施形態でのように、移送基板を配列するための手段が、ウェーハ配列のいくつかのチップを有する移送基板の場合と同様に、分離箔を配列するための保持手段も含み、そして、ウェーハ配列の個々のチップを接触基板上のチップの配列に合致するように位置決めするための位置決め手段を備える場合、接触基板の設計又はその上のチップの分布に関わらず、接触中チップの画定されるウェーハ配列に従ってチップを接触基板上に任意のパターンで分布させることが可能である。
【００２５】
移送基板を保持するための手段が箔状の移送基板を案内するためのシート案内手段を含み、そして、個々のチップを接触基板上のチップの配列に従って位置決めするための供給機構を備える場合は、やはり有利である可能性がある。このようにすると、箔シート状の移送基板上のチップの配列を接触基板上のチップの分布に合致するように選択し、それに基づいて複数のチップの接触を同時に行うことが可能になる。
【００２６】
以下に、本発明による方法の好ましい変形形態及び本方法を実施するための本発明による装置の実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１ａ及び１ｂは、一実施形態の高度に簡略化した図で、この場合は押圧手段１２としても働く光ファイバ１１の形態のレーザー手段を含む移送ツール１０を示す。光ファイバ１１は、ツール部材１３の溝１４内を案内される。ツール部材１３の下側前面は、その上に箔１７が真空開口部１６によって保持される接触基板配置手段１５を形成できるような形状にされている。箔１７は、チップ１８の裏面１９と箔１７との間に形成される、ここでは詳細には示されない、接着剤層によって箔１７に接着される複数のチップ１８を備える。
【００２８】
図１ｂは、光ファイバ１１の自由接触端２１に対向して配置されるチップ１８が、チップ１８の接触表面２２と接触基板２０の接触表面２３との間に形成される接触隙間２４を埋めるように接触基板２０に押圧されている、移送形態での接触基板２０上に直接位置決めされる移送ツール１０を示す。この実施形態で押圧手段１２としても働く光ファイバ１１は、この目的のためにチップ１８の裏面１９に対して前進している。
【００２９】
好ましくは、上記で説明した供給動作と同時に、ただしいずれにせよチップ１８の接触表面２２が接触基板２０の接触表面２３に対して面一になるよりも遅れることなく、チップ１８の裏面はレーザーエネルギが通過できるように透明な箔１７を通るレーザーエネルギで充填され、結果としてチップ１８は加熱される。この加熱の効果は、チップ１８の裏面１９と箔１７との間の接着層で有効である接着力を減少させ、そして、加熱されるとき硬化可能であり、接触表面２２、２３間に配置される接合材料の接着力を活性化させることである。これがチップ１８と接触基板２０との間の耐久性のある機械的接合を生じさせ、一方同時に箔１７とチップ１８の裏面１９間の接合を解放する。
【００３０】
図２及び３は、本方法に関して、実施可能な２つの考え得る方法の変形形態及び装置を示し、図２は、「ダイシング箔」から形成され、移送基板として働く分離箔２５に基づき、そして、第１の移送手段８７によって行われる１つの方法変形形態を示し、図３は、方法が移送基板として働く箔シート２６に基づき、そして、第２の移送手段８８によって行われる１つの方法変形形態を示す。
【００３１】
簡単にするために、図２は後ろから分離箔２５を充填するただ１つの移送ツールのみを示す。分離箔２５の前面側２８に複数のチップ１８がいわゆるウェーハ配列２９で置かれる、すなわちウェーハから個々のチップ１８を製造するための分離プロセスから結果として生じる配置に正確に対応して複数のチップ１８が互いに対して配置される。この場合、周辺に延びる保持フレーム３１は、分離箔２５を保持するための手段として働き、箔２５を図２に示す位置に保持するのを可能にする真空開口部１６が画定した間隔で備えられる。
【００３２】
接触基板保持手段３４上に配置される接触基板３３は、分離箔２５上にウェーハ配列２９で存在するチップ１８の下に置かれ、接触隙間３２だけそれらから分離される。
【００３３】
図２に示す設計と異なり、図３に示す移送手段８８は、分離箔２５の形態を有さないが、シート案内手段３６によって箔シート支承手段３７を通り越して前進する箔シート２６の形態を有する。チップ１８は、分離前にウェーハの全表面に接着剤層が行われるように、箔シート２６上に配置することができる。分離後、ウェーハ配列２９にあるチップ１８は次いで、箔シート２６の裏面１９の接着剤層を使用して箔シート２６に移送される。箔シート２６を運送するために、シート案内手段３６は、箔シート取り出しリール３８、箔シート巻取りリール３９、及び箔シート２６を箔シート支承手段３７に平行に案内するのを可能にする２つの方向転換プーリー４０、４１を備える。箔シート支承手段３７は、箔シート２６と接触基板シート支承手段４３を介して前進する接触基板シート４２との間に画定される接触隙間３５を作り出すように箔シート２６が調整されるのを可能にする、ここでは詳細には示されない、多数の真空開口部が備えられている。接触基板シート支承手段４３も、接触基板シート４２を画定される方式で接触基板シート支承手段４３に押し付けるように働く多数の真空開口部１６が備えられる。
【００３４】
移送ヘッド４４が箔シート支承手段３７上に配置され、横梁５１を使用して複合配置で配置される複数の移送ツール４５、４６を含み、移送ツール４５、４６のツールハウジング４７は移送ヘッド４４を形成するように画定される方法で保持される。直線案内供給要素４８が移送ツール４５、４６の各ツール部材４７に含まれ、これらの要素の各々は、箔シート支承手段３７の供給凹部４９内に前進する。
【００３５】
図３に示す移送手段８８の移送形態では、横梁５１による供給動作は、両方の移送ツール４５、４６内の供給要素４８を供給凹部４９を貫通させ、したがって、箔シート２６に接着されたチップ１８を、接触基板シート４２上に配置される、図３にさらに図示しない、接触基板５０に圧しつける（図４）。図３の双頭の矢印によって示すように、移送ヘッド４４の全ての移送ツール４５、４６は、横梁５１の対応するローディングを介して同時に供給動作を行わせることができる。箔シート２６及び接触基板シート４２が箔シート支承手段３７及び接触基板シート支承手段４３それぞれに沿って対応する速度で移動するように調整される場合は、チップ１８とチップの下の、図４による拡大部分図に示すように、接触隙間３５によって分離される接触基板シート４２上に配置される接触基板５０との間で個々に所望のオーバーラップを生じさせることが可能である。
【００３６】
図４は、接触基板シート４２上に配置される接触基板５０に向かって供給動作を行うときの移送ツール４５、４６を示す。矢印５３によって示すように、この供給動作は移送ツール４５、４６のツール要素４７の移動によって起きる。ツール部材４７内を案内される直線的に移動可能な供給要素４８は、ツール部材４７に配置されるばね機構５４を介してツール部材４７に押し付けて支えられる。結果として、チップの裏面１９が接着フィルム５５によって箔シート２６に接着されるチップ１８との間の接触の瞬間に、供給要素４８は回避動作でばねで戻ることが可能であり、それによって損傷を防止する。図４に示す実施形態では、２つの基板接触部５６、５７と接触基板５０との接触表面５８の領域は、異方性の接着材料６１で被覆され、チップ接触部５９、６０と基板接触部５６、５７との間の接触動作の結果として圧力ピークの領域に導電性接触ブリッジが形成される。接着材料６１は、接触動作と同時にチップ接触部５９、６０に加えられる熱負荷の結果として硬化し、前述で説明した接触ブリッジを永久的に固定する。前ではないにせよこのときまでに、チップ１８の裏面１９と箔シート２６との間の接着層５５によって形成される接着接合部は溶解されており、その結果移送ツール４５、４６が矢印８９の方向に戻り移動を行った後、チップ１８と接触基板５０との間の接触が保持され、箔シート２６及び接触基板シート４２は、引き続く移送及び接触動作を行うことができるように前進可能になる。
【００３７】
図５は、共通の横梁６８によって一列配列６９で組み合わされたいくつかの移送ツール６２から６７を示す。個々の移送ツール６２から６７の構造及び機能は、図３及び４を参照して前に説明した移送ツール４５、４６に対するものと同じである。
【００３８】
図５の実施形態では、全部で６つの移送ツール６２から６７が一列配列６９で組み合わされている。勿論、異なる数の移送ツールを一列配列で組み合わせるこ とも、行列パターン７５（図６）を作り出すように、この列配列を別の列配列７０から７４と組み合わせることも可能である。図５の実施形態では、列配列６９ 内の個々の移送ツール６２から６７の互いに対する相対的な位置合わせを調整するために調整機構７６が設けられ、これらによって移送ツール６２から６７の長 手方向軸を互いに対して位置合わせし、そして、移送ツール６２から６７の接触先端部１と基準表面Ｆとの間の一貫した距離ａを作り出すように移送ツール６２ から６７の均一な高さ調整が可能になる。
【００３９】
図２から明らかなように、図６に示す実施形態の分離箔２５は、「ダイシング箔」である。これは、分離箔２５が、ウェーハを方形切断することによって複数の個々のチップを製造するために使用されるものと同じ箔であることを意味する。このような状況では、関連する分野では、分離動作を続けることができるように、換言すればウェーハを方形切断動作のために扱うことができるように、ウェーハは箔、「ダイシング箔」上に配置される。方形切断が行われた後、個々のチップは、ダイシング箔上に「ウェーハ配列」で残される。図６に示す移送手段９１については、このダイシング箔又は分離箔は、本方法を行うための移送基板として働く。
【００４０】
図６に示すように、移送ヘッド７８はウェーハ配列の複数のチップを同時に移送するために使用され、この移送ヘッドは、列配列６９から７４に配置される移送ツールに割り当てられる個々の光ファイバ１１の概略図によってのみ示される。
【００４１】
図６に図示しない、ウェーハ配列のチップが裏面に配置される分離箔２５の下に、詳細には示されない、上に複数の接触基板を有して接触基板配列８０が配置される接触基板シート７９が存在し、それらの基板接触部の配列は、チップのウェーハ配列によって画定されるチップ接触部の配列と合致することもしないこともできる。この接触基板配列８０は、接触基板シート７９を供給方向７７に前進させることによって、分離箔２５上のウェーハ配列の下を適切な輸送手段８１、８２を使用して移動することができる。この基板接触部配列がチップ接触部配列と合致する場合は、チップの全ウェーハ配列は、図４に示すのと同様に、一回の移送及び接触動作で接触基板配列８０の接触基板に移送することができる。接触基板配列の接触基板のパターンがウェーハ配列に配置されるチップのチップ接触部のパターンと合致しない場合は、このチップは個々に又は群で移送し、接触させることもでき、その場合チップは、移動軸８４及び８５を有する対応する制御手段８３を使用して接触基板に対し相対的に、適切な位置に移動させることができる。この制御手段８３は、画像処理装置と組み合わされたカメラ手段８６を介して作動させることができる。
【００４２】
図４を参照して説明したように、図６に示す実施形態ではチップと接触基板との間の接触のために、熱的に活性化される接着剤層をチップと接触基板との間に設けることができる。このような状況では、接着材料として使用される材料が導電性を可能にする活性化された炭素繊維を含有する場合、有利であることも分かってきている。別法として、半田付け接触も行うことができ、例えば、半田材料はチップ接触部及び／又は接触基板接触部に適用することができる。チップ接触部に無電解堆積のニッケル−金被覆からなる接触金属化部を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】本発明の方法の基本原理を示す図である。
【図１ｂ】本発明の方法の基本原理を示す図である。
【図２】「ダイシング箔(dicing foil)」として構成された移送基板に基づいて実施された本発明の方法に関連する方法の変形形態を示す図である。
【図３】シート箔状の移送基板に基づいて、本発明の方法を実施するための方法の変形形態を示す図である。
【図４】本発明の方法をチップの移送領域で直接行うための工程の拡大図である。
【図５】列に配列される複数の移送ツールを示す図である。
【図６】「ダイシング箔」状の移送基板に基づいて実施される本発明の方法を、移送ヘッドの概略平面図で示す図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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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