(57)【要約】  第１の態様において、導電性断片をターゲット基板の電極パッドへ移送するためのプログラム可能な移送装置が提供される。このプログラム可能な移送装置は、（１）移送基板と、（２）この移送基板に形成された複数の個々にアドレス可能な電極とを備えている。各電極は、ターゲット基板の電極パッドへ導電性断片を移送する間に導電性断片を選択的に引き付けて保持するように適応される。多数の他の態様も提供される。【選択図】      図１
2007532003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性断片をターゲット基板の電極パッドへ移送するためのプログラム可能な移送装置において、
移送基板と、
上記移送基板に形成された複数の個々にアドレス可能な電極であって、ターゲット基板の電極パッドへ導電性断片を移送する間に該導電性断片を選択的に引き付けて保持するように各々適応されるアドレス可能な電極と、
を備えたプログラム可能な移送装置。
【請求項２】
上記移送基板は、複数の電極が形成されたシリコン基板で構成される、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項３】
上記移送基板は、複数の電極が形成されたガラスプレートで構成される、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項４】
上記移送基板は、そのサイズが、上記ターゲット基板のサイズに等しいか又はそれより大きい、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項５】
上記電極の少なくとも１つは、双極電極で構成される、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項６】
上記電極の少なくとも１つは、単極電極で構成される、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項７】
上記移送基板に結合され、上記移送基板の各電極を個々にアドレスするように適応されるコントローラを更に備えた、請求項１に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項８】
上記コントローラは、更に、
上記ターゲット基板の電極パッドパターンを決定し、
上記ターゲット基板の上記電極パッドパターンに基づいてアドレスすべき上記移送基板の電極を選択するように適応される請求項７に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項９】
上記コントローラは、更に、少なくとも、
上記移送基板の上記選択された電極で導電性断片を保持すること、及び
上記移送基板から上記ターゲット基板の電極パッドへ上記導電性断片を移送すること、
を開始するように適応される請求項７に記載のプログラム可能な移送装置。
【請求項１０】
導電性断片をターゲット基板のターゲット位置へ移送するための移送装置において、
移送基板と、
上記移送基板に形成された複数の電極であって、ターゲット基板のターゲット位置へ導電性断片を移送する間に該導電性断片を選択的に引き付けて保持するように各々適応される電極と、
を備えた移送装置。
【請求項１１】
上記電極の少なくとも１つは、双極電極で構成される、請求項１０に記載の移送装置。
【請求項１２】
上記電極の少なくとも１つは、単極電極で構成される、請求項１０に記載の移送装置。
【請求項１３】
各々の電極は、上記ターゲット基板の電極パッドへ導電性断片を移送する間に該導電性断片を選択的に引き付けて保持するように適応される、請求項１０に記載の移送装置。
【請求項１４】
導電性断片をターゲット基板のターゲット位置へ移送する方法において、
導電性断片を移送基板の電極で保持するステップと、
上記保持された導電性断片を上記ターゲット基板の上記ターゲット位置に整列させるステップと、
上記導電性断片を上記移送基板から上記ターゲット基板の上記ターゲット位置へ移送するステップと、
を備えた方法。
【請求項１５】
上記ターゲット基板のターゲット位置パターンを決定するステップと、
上記ターゲット基板の上記ターゲット位置パターンに基づいてアドレスすべき上記移送基板の電極を選択するステップと、
を更に備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
上記導電性断片を上記移送基板から上記ターゲット基板の上記ターゲット位置へ移送する上記ステップは、上記導電性断片を上記移送基板から上記ターゲット基板の電極パッドへ移送することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
導電性断片を移送基板の電極で保持する上記ステップは、ハンダボールを保持することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
上記ターゲット基板は、シリコン基板で構成される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
上記移送基板は、シリコン基板で構成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
導電性断片をターゲット基板の電極パッドへ移送する方法において、
上記ターゲット基板の電極パッドパターンを決定するステップと、
上記ターゲット基板の上記電極パッドパターンに基づいてアドレスすべき移送基板の電極を選択するステップと、
上記移送基板の上記選択された電極で導電性断片を保持するステップと、
上記保持された導電性断片を上記ターゲット基板の上記電極パッドと整列させるステップと、
上記移送基板から上記ターゲット基板の上記電極パッドへ上記導電性断片を移送するステップと、
を備えた方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の内容】
【０００１】
本出願は、参考としてここに全体を援用する２００４年３月３１日に出願された「METHODAND APPARATUS FOR TRANSERRING CONDUCTIVE PIECES DURING SEMICONDUCTIVE DEVICEFABRICATION」と題する米国プロビジョナル特許出願第６０／５５８，０８９号（代理人ドケットNo.９０７３／Ｌ）の優先権を請求する。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、半導体デバイスの製造に係り、より詳細には、半導体デバイスの製造中に導電性断片を移送する方法及び装置に関する。
【発明の背景】
【０００３】
デバイスのパッケージング中に、基板ダイの半導体デバイス電極パッドとパッケージのリードフレームとの間に電気的接続を形成しなければならない。このような電気的接続を形成する１つの技術は、フリップチッププロセスを使用することである。
【０００４】
典型的なフリップチッププロセスの間に、基板ダイの電極パッドに導電性バンプが設けられ、基板ダイが回路板又は他のキャリアに下向きに取り付けられる。導電性バンプは、基板ダイとキャリアとの間に電気的及び機械的接続を形成する。基板ダイをその下に横たわるキャリアに固定し、且つ導電性バンプにより与えられる電気的接続を保護するために、種々のリフロー及び／又はアンダーフィルプロセスが使用されてもよい。
【０００５】
フリップチップバンプは、マスク型物理的気相堆積、電気化学的又は無電界メッキ、ペーストプリンティング、等の多数の技術を使用して基板の電極パッドに形成することができる。基板の電極パッドにバンプを形成するための別の技術は、ミクロンサイズのハンダボールを予め形成し、この予め形成されたハンダボールを電極パッドへ移送することである。ＩＥＥＥエレクトロニック・コンポーネント・アンド・テクノロジー・コンファレンス（２００１年）におけるＥ．ハシノ氏等の「Micro-Ball Wafer Bumping for Flip Chip Interconnection」には、予め形成されたハンダボールを、配列プレートを経て電極パッドへ移送する技術が述べられている。Ｅ．ハシノ氏等により述べられたように、この配列プレートは、各々１つのハンダボールを真空保持するように適応された複数の真空ホールを備え、これら真空ホールは、ハンダボールを移送すべき電極パッドのパターンに一致するパターンで配列される。このような解決策は、基板に必要とされる全てのハンダボールが１回の移送動作で基板の電極パッドに移送されるのを許容するのが理想的である。
【０００６】
真空に基づく配列プレートは、多数の欠点がある。例えば、通常、電極パッドパターンごとに独特の配列プレートを使用しなければならない。また、ハンダボールを配列プレートに移送する間に、真空漏れや、汚染や、湿気等のために、配列プレートの１つ以上の真空ホールにおいてハンダボールの整列が不適切になることがある。配列プレートから基板の電極パッドへのハンダボールの移送に作用させるために、通常、ハンダフラックスのような接着剤を各電極パッドに使用して、配列プレートが除去されたときにハンダボールが電極パッドに留まるようにしなければならない。これにより、フラックスのない処理が妨げられる。従って、ハンダボールのような導電性材料を移送するための改良された方法及び装置が要望される。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様において、導電性断片をターゲット基板の電極パッドへ移送するためのプログラム可能な移送装置が提供される。このプログラム可能な移送装置は、（１）移送基板と、（２）この移送基板に形成された複数の個々にアドレス可能な電極とを備えている。各電極は、ターゲット基板の電極パッドへ導電性断片を移送する間に導電性断片を選択的に引き付けて保持するように適応される。
【０００８】
本発明の第２の態様において、導電性断片をターゲット基板のターゲット位置へ移送する移送装置が提供される。この移送装置は、（１）移送基板と、（２）この移送基板に形成された複数の電極とを備えている。各電極は、ターゲット基板のターゲット位置へ導電性断片を移送する間に導電性断片を選択的に引き付けて保持するように適応される。
【０００９】
本発明の第３の態様において、導電性断片をターゲット基板のターゲット位置へ移送する方法が提供される。この方法は、（１）導電性断片を移送基板の電極で保持するステップと、（２）その保持された導電性断片をターゲット基板のターゲット位置に整列させるステップと、（３）導電性断片を移送基板からターゲット基板のターゲット位置へ移送するステップと、を備えている。
【００１０】
本発明の第４の態様において、導電性断片をターゲット基板の電極パッドへ移送する方法が提供される。この方法は、（１）ターゲット基板の電極パッドパターンを決定するステップと、（２）ターゲット基板の電極パッドパターンに基づいてアドレスすべき移送基板の電極を選択するステップと、（３）移送基板の選択された電極で導電性断片を保持するステップと、（４）その保持された導電性断片をターゲット基板の電極パッドと整列させるステップと、（５）移送基板からターゲット基板の電極パッドへ導電性断片を移送するステップと、を備えている。本発明の、これら及び他の態様に基づいて多数の他の態様が提供される。
【００１１】
本発明の他の特徴及び態様は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から充分に明らかとなろう。
【詳細な説明】
【００１２】
図１は、本発明により提供される導電性断片移送装置１０１の概略図である。この導電性断片移送装置１０１は、コントローラ１０７に結合された複数の電極１０５が形成された移送基板１０３を備えている。以下に詳細に述べるように、移送基板１０３の電極１０５は、半導体ウェハ、ガラスプレート、ポリマー基板又は同様のデバイス基板１１３に形成された半導体デバイス（個別に示されていない）の電極パッド１１１へハンダボール１０９、ハンダ立方体、ハンダ円筒、又は他の同様の材料のような導電性断片を移送する間に、それら導電性断片を静電気的に保持するように適応される。また、移送基板１０３は、プリント回路板又は他のキャリア、並びに個々の基板ダイへ導電性断片を移送するように使用されてもよい。
【００１３】
移送基板１０３は、従来の半導体デバイス製造プロセス（例えば、リソグラフィー、堆積、エッチング、等）を使用して、半導体ウェハ、ガラスプレート、等の適当な基板に製造することができる。図２から６を参照して、移送基板１０３の実施形態を以下に説明する。
【００１４】
コントローラ１０７は、ハードウェア、ソフトウェア、又はその組合せで実施されてもよい。例えば、コントローラ１０７は、ここに述べるいずれかのプロセスの１つ以上のステップを実行するためのコンピュータプログラムコードで動作する１つ以上のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含むことができる。コントローラ１０７の全部又は一部が移送基板１０３から離れてもよいし（図示されたように）、或いは移送基板１０３の一部分として含まれてもよい（例えば、移送基板１０３上に製造される）。
【００１５】
移送基板の実施形態
上述したように、移送基板１０３は、導電性断片を受け入れるべきデバイス基板又は他のキャリア（以下、「ターゲット基板」）の導電性パッドへ導電性断片を移送する間に、導電性断片を静電気的に保持するように適応された複数の電極１０５を備えている。移送基板１０３は、ターゲット基板と同じサイズ又はそれより大きいのが好ましく、また、ターゲット基板へ移送されるべき全ての導電性断片の同時移送を許容するに充分な数の電極１０５を含むことができる。導電性断片のダイレベルの移送を実行すべき場合には、より小さなサイズの移送基板を使用してもよい（例えば、ターゲットダイ（１つ又は複数）へ移送されるべき全ての導電性断片の同時移送を許容するのに充分な数の電極１０５を含む移送基板が好ましい）。
【００１６】
本発明の一実施形態では、移送基板１０３は、１つの形式のターゲット基板のみに使用するのに適したものでよい。例えば、移送基板は、（１）ターゲット基板の電極パッド１１１の数に一致する数の電極１０５と、（２）ターゲット基板の電極パッドパターンレイアウトに一致する電極パターンレイアウトとをもつことができる。一般に、このような移送基板１０３は、同じ数及び／又はレイアウトの電極パッドを有するターゲット基板にしか使用できない。本発明の別の実施形態では、移送基板１０３の電極１０５の数がターゲット基板の電極パッド１１１の数を越え、また、移送基板１０３の適切な電極１０５を個々にアドレスして（例えば、付勢して）、ターゲット基板の電極パッド１１１に整列する位置のみの導電性断片を保持することができる（以下に詳細に述べるように）。このような移送基板１０３は、カスタマイズ可能であり、異なる数及び／又はレイアウトの電極パッドを有するターゲット基板に使用することができる。
【００１７】
上述したように、移送基板１０３は、従来の半導体デバイス製造プロセス（例えば、リソグラフィー、堆積、エッチング、等）を使用して、半導体ウェハ、ガラスプレート、等の適当な基板に製造することができる。本発明の少なくとも１つの実施形態では、移送基板１０３は、ターゲット基板と同じ基板材料を使用して製造される。例えば、ターゲット基板がシリコンウェハで構成される場合には、移送基板１０３も、シリコンウェハを使用して製造できる。同様に、ターゲット基板がガラスプレート（例えば、フラットパネルディスプレイ用の）である場合には、移送基板１０３は、ガラスプレートを使用して製造することができる。ターゲット基板及び移送基板１０３に対して同じ又は同様の材料を使用することにより、ターゲット基板及び移送基板の熱膨張係数の差に関連した熱膨張の問題を緩和及び／又は排除することができる。
【００１８】
図２は、図１の移送基板１０３の一部分の上面図で、移送基板１０３の複数の電極１０５に対する第１の例示的レイアウトを示す。図２を参照すれば、移送基板１０３の電極１０５は、格子パターンに配列され、電極１０５の列２０３間のピッチ即ち中心対中心距離２０１は、電極１０５の行２０７のピッチ２０５にほぼ等しい。一般に、ピッチ２０１、２０５は、異なってもよいことが理解されよう。本発明の１つの特定の実施形態では、ピッチ２０１、２０５は、約５０から２００ミクロンの範囲でよいが、他の間隔を使用してもよい。
【００１９】
図３は、図１の移送基板１０３の一部分の上面図で、移送基板１０３の複数の電極１０５に対する第２の例示的レイアウトを示す。図３の第２の例示的レイアウトは、図２の第１の例示的レイアウトと同様であるが、より緊密な電極パッキング密度を使用している。例えば、図３の第２の例示的レイアウトでは、対角方向の電極間のピッチは、電極の列２０３又は行２０７間のピッチより小さい。他の電極配列を使用してもよい。
【００２０】
図２及び図３の電極１０５は、円形の双極電極として示されている。図４Ａは、このような双極電極の動作を説明するのに有用な１列の電極１０５を示す拡大図である。図４Ｂ及び図４Ｃは、これも移送基板１０３に使用できる四角形及び三角形電極の列を各々示している。一般に、他の電極形状又は電極形状の組合せを、移送基板１０３の電極１０５に使用することもできる。
【００２１】
図４Ａを参照すれば、各電極１０５は、内側電極４０１及び外側電極４０３を含み、これらで双極電極１０５が形成される。内側電極４０１と外側電極４０３にまたがってＡＣ又はＤＣバイアスを印加することにより、内側電極４０１と外側電極４０３との間に電界が発生される。電界は、図１のハンダボール１０９の１つのような導電性断片が電極１０５の付近に位置されたときにその導電性断片を通して結合できる。電界は、導電性断片内の電荷を、電極１０５の電位がバランスするように再分布させる。より詳細には、内側電極４０１及び外側電極４０３とは逆の極性を有する電荷が導電性断片内に累積され（図５Ａ及び５Ｂを参照して以下に述べるように、誘電体層５０１にわたって）、導電性断片を電極１０５に引き付けて電極１０５により保持させる。導電性断片が電極１０５によりピックアップされ及び／又は保持される前に導電性断片を中性化するのが好ましいことに注意されたい（例えば、導電性断片が移送されるべきターゲット基板上のデバイスへの電気的ダメージを回避するために）。このような中性化は、導電性断片を保持する容器を移送の前に接地するか、導電性断片が保管される環境（例えば、空気又は他のガス）を中性化するか（例えば、イオン化装置等を使用して）、等々により、実行することができる。
【００２２】
図５Ａは、移送基板１０３の一部分の横断面図で、基板５０３（例えば、シリコンウェハ、ガラスプレート、等）に形成された誘電体層５０１内に位置された２つの電極１０５を示す。誘電体層５０１は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯｘ、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＨＮ、ＡｌＮ、等、又は他の適当な電気絶縁材料で構成することができる。
【００２３】
図５Ａに示すように、誘電体層５０１は、各電極１０５の内側電極４０１及び外側電極４０３を取り巻き且つ電気的に分離する。また、誘電体層５０１は、接触面５０５も形成し、これに対してハンダボール１０９のような導電性断片が電極１０５により保持される。誘電体材料は、例えば、その誘電率（例えば、チャック力に影響する）、及び／又は誘電体層５０１に対して保持されるべき導電性断片の濡れ性に基づいて選択することができる（例えば、導電性断片が誘電体層５０１に接触する間に溶融されるべき場合には、誘電体層５０１は、導電性断片が溶融状態の間に誘電体層５０１により偶発的に保持されないか、さもなければ、それに偶発的にくっつかないように選択されるのが好ましい）。電極１０５の間に電界が交差結合するのを防止するために、隣接電極１０５間に接地平面５０７が形成されてもよい。
【００２４】
本発明の少なくとも１つの実施形態では、誘電体層５０１は、接触面５０５と内側電極４０１及び外側電極４０３との間に約０．５から１０ミクロンの厚みを有してもよく、電極１０５の各外側電極４０３は、電極により保持されるべき導電性断片とほぼ同じ又はそれ未満の直径及び／又は長さを有してもよく、及び／又は電極１０５の内側電極４０１及び外側電極４０３は、互いに約０．５乃至１０ミクロン離間されてもよい。接地平面５０７は、内側電極４０１及び外側電極４０３と同じ深さであるのが好ましく、外側電極４０３から約１０ミクロンの距離だけ離間されてもよい。他の誘電体層厚み、電極サイズ及び／又は間隔、及び／又は接地面深さ及び／又は距離を使用してもよい。移送基板１０３の実施形態は、図８を参照して以下に説明する。
【００２５】
図５Ａの最も左の電極１０５を参照すれば、内側電極４０１と外側電極４０３にまたがってＤＣバイアスが印加されて、２つの電極４０１、４０３の間に電界（図示せず）を発生する。（上述したように、ＡＣ電圧を同様に使用してもよい。）電界は、誘電体層５０１を通して結合し、ハンダボール１０９内の電荷を再分布させる。これにより、ハンダボール１０９は、上述したように、電極１０５により保持される。図５Ｂは、図５Ａと同様の横断面図であり、移送基板１０３の接触面５０５に対してハンダボール１０９を保持する静電力５０９を示している。
【００２６】
移送基板１０３の接触面５０５に対してハンダボール１０９又は別の導電性断片を保持するのに必要な電圧レベルは、ハンダボール／導電性断片のサイズ、形状、重量、導電率及び／又は極性、内側電極４０１及び外側電極４０３の幾何学形状及び／又は間隔、誘電体層５０１の誘電率及び／又は誘電体ブレークダウン電圧、内側電極４０１及び外側電極４０３と接触面５０５との間の距離、等々の多数のファクタに依存する。少なくとも１つの実施形態では、５０から２００ミクロン直径のハンダボール又は他の形状の導電性断片を接触面５０５に対して保持するために、内側電極４０１と外側電極４０３との間に約１０−５００ボルトのＡＣ電圧を印加することができる。他の電圧レベルが使用されてもよい。ＡＣ電圧の使用は、誘電体の荷電を減少し、移送基板１０３の寿命を延長できることに注意されたい。
【００２７】
図５Ａの最も右の電極１０５を参照すれば、電極１０５の内側電極４０１と外側電極４０３との間にバイアスが印加されない。従って、ハンダボール１０９は、一般に、電極１０５の接触面５０５に対して保持されない。しかしながら、ある環境では、望ましからぬ静電荷が電極１０５及び／又はハンダボール１０９に蓄積して、ハンダボール１０９を接触面５０５に対してゆるく及び／又は望ましからずに保持することがある。
【００２８】
移送基板１０３の接触面５０５に対して望ましからずに保持されたハンダボール１０９を除去するために、内側電極４０１及び外側電極４０３は、図５Ｂの最も右の電極１０５により示されたように、同じ電圧（及び電圧極性）でＡＣ又はＤＣバイアスすることができる。同じ電圧及び電圧極性を内側電極４０１及び外側電極４０３に印加することにより、電極１０５は、単極電極として振舞う。次いで、印加される電圧極性を正と負との間で循環させることにより、電圧極性循環の少なくとも一部分中にハンダボール１０９と電極１０５との間に同じ電荷が発生される。この同じ電荷は、図５Ｂに矢印５１１で示すように、接触面５０５からハンダボール１０９を押し離す。ハンダボールを接触面５０５から除去するのに必要な電極電圧レベルは、多数のファクタ（ハンダボールを接触面５０５に対して保持するのに必要な電圧レベルについて上述したファクタのような）に依存する。一実施形態では、電極１０５の内側電極４０１及び外側電極４０３の両方に約２０ボルトのＤＣ電圧を同時に印加して、移送基板１０３の接触面５０５に対して（偶発的に又はその他で）保持されているハンダボールを除去することができる。他の電圧レベル、及び／又は正、負、或いは両方の極性（例えば、接地に対して）を使用してもよい。
【００２９】
図２−図５Ｂを参照して述べた電極１０５は、双極電極であったが、単極電極も同様に移送基板１０３により使用できることを理解されたい。単極電極を使用するときには、ハンダボール１０９のような導電性断片は、通常、移送基板１０３の電極１０５により適切に保持されるべき電位（例えば、接地）を基準としなければならない。例えば、ハンダボール又は他の導電性断片をイオン化装置、ガス放電又は他のプラズマ、電圧基準液体又は他の媒体、等に入れて、ハンダボール又は他の導電性断片がある電位を基準とするようにしてもよい。
【００３０】
本発明の１つ以上の実施形態では、移送基板１０３の各電極１０５を個々にアドレス（例えば、付勢）することができる。このような構成は、移送基板１０３を、多数のターゲット基板の電極パッドパターンに一致させるようカスタマイズするのを許容する。例えば、電極１０５を選択的に使用することにより、異なる「アクティブ」電極ピッチを得ることができる。即ち、電極１０５の一般的なアレイを所定のピッチで移送基板１０３に形成することができ、移送基板１０３のアドレスされた即ちイネーブルされた電極１０５のみが、移送動作中に、ハンダボール１０９又は他の導電性断片を保持するようにする。従って、種々の電極パッドパターン及び／又はピッチを有する無制限の数のターゲット基板に対して同じ移送基板１０３を使用することができる。一実施形態では、このような電極１０５の一般的アレイは、約１５０から２５０ミクロンの電極ピッチをもつことができる。他のピッチを使用してもよい。
【００３１】
各電極１０５の別々のアドレス動作を与えるために、各電極１０５を個々に配線することができる。或いは又、各電極１０５をアドレスするのに多重化解決策を使用してもよい。図６は、移送基板１０３の実施形態の一部分の上面図で、各電極１０５をアドレスするための多重化解決策を示している。
【００３２】
図６を参照すれば、電極１０５の列６０１の内側電極４０１は、列接続部６０３を経て結合されると共に、電極１０５の行６０５の外側電極４０３は、行接続部６０７を経て結合される。（列接続部６０３は、第１平面に存在し、これは、行接続部６０７が存在する第２平面から電気的に分離させることができる。）このようなアドレス構成は、ＤＲＡＭ又は同様のメモリデバイスに使用されるアドレス技術と同様であり、独特の列接続部６０３及び行接続部６０７の組合せにより各電極１０５を個々にアクチベートするのを許容する（例えば、各電極位置のキャパシタに電荷を蓄積することにより）。他のアドレス機構を使用してもよい。
【００３３】
例示的な移送プロセス
図７は、本発明によりターゲット基板に導電性断片を移送するための例示的プロセス７００を示すフローチャートである。プロセス７００の１つ以上のステップは、図１のコントローラ１０７により実行されてもよく、及び／又は１つ以上のコンピュータプログラム製品で構成されてもよい。
【００３４】
図７を参照すれば、プロセス７００は、ステップ７０１で開始される。ステップ７０２において、導電性断片を移送すべきターゲット基板（例えば、図１の基板１１３）の電極パッドパターンが決定される。例えば、ターゲット基板の電極パッドパターンが既知でもよい。或いは又、ターゲット基板は、ターゲット基板上の電極パッドの位置を決定するように検討されてもよい。光学的、Ｘ線又は同様の計測を使用して、ターゲット基板上の電極パッドの位置を識別してもよい。ターゲット基板のパッドパターンが、ビデオ、電荷結合装置（ＣＣＤ）又は他のカメラ及びパターン認識ソフトウェアにより容易に認識されるように、電極パッド間隔を標準化してもよい。次いで、電極パッドパターン情報をコントローラ１０７（図１）へ供給することができる。少なくとも１つの実施形態では、このような電極パッドパターン情報を使用して、移送基板１０３を、以下に詳細に述べるように、ほぼリアルタイムでカスタマイズすることができる（例えば、オンザフライのカスタマイズ操作）。
【００３５】
ステップ７０３において、コントローラ１０７は、ターゲット基板上の電極パッドのパターンに基づいて、移送基板１０３のどの電極１０５をアドレス／付勢すべきか決定する。例えば、ターゲット基板上の電極パッドのパターンに基づいて、コントローラ１０７は、導電性断片移送動作中にアドレスすべき各電極１０５の行及び列を決定することができる。
【００３６】
ステップ７０４において、移送基板１０３を使用して、ターゲット基板の電極パッドに対応する移送基板１０３の電極１０５で導電性断片を保持する（例えば、ステップ７０３で選択された電極１０５を使用して）。導電性断片を保持するために、移送基板１０３は、この移送基板１０３により保持されるべき複数の導電性断片の近くにもっていくことができる。例えば、移送基板１０３は、この移送基板１０３の電極１０５が上を向くように配向し、次いで、移送基板１０３の接触面５０５に導電性断片を注ぐか又は他のやり方で配することができる。次いで、移送基板１０３の選択された電極１０５をアドレス／付勢し、そのアドレス／付勢された電極で導電性断片を静電式に保持することができる。移送基板１０３を傾斜するか又はひっくり返し、移送基板１０３により保持されていない導電性断片を除去することができる（例えば、重力により）。一般に、移送基板１０３は、ターゲット基板へ移送されるべき導電性断片を受け入れる角度に保持することができる。
【００３７】
移送基板１０３のアドレスされていない電極１０５により導電性断片が偶発的に保持されないよう確保するために、アドレスされていない電極の内側電極４０１及び外側電極４０３に、同じ電圧レベル及び極性を印加することができる。次いで、電圧極性を、正と負の極性間で循環及び／又はスイープさせて、偶発的に保持された導電性断片を反発させることができる（先に述べたように）。また、窒素又は同様のガスを使用して、偶発的に保持された導電性断片を移送基板１０３から吹き飛ばしてもよい。機械的な攪拌／力（例えば、揺動及び／又は振動）を同様に使用してもよい。
【００３８】
導電性断片を保持するように意図された移送基板１０３の電極１０５のみ及び／又は全ての電極１０５が導電性断片を保持することを保証するために、光学的又は同様の点検ステップを実行してもよい。導電性断片が移送基板１０３へ適切に移送されなかった場合には、導電性断片が移送基板１０３の各選択された電極１０５に保持され且つ移送基板の選択されない電極には保持されなくなるまで、上記プロセスを繰り返すことができる。導電性断片が移送基板１０３へ最初に導入された同じ又は異なる位置及び／又はチャンバーを使用してもよい。
【００３９】
ステップ７０５において、移送基板１０３は、ターゲット基板の近くに位置され、移送基板１０３により保持された導電性断片がターゲット基板の電極パッドと整列される。例えば、移送基板１０３の電極１０５は、両基板に光学波長（例えば、移送基板及びターゲット基板が透明であるところの光学波長、例えば、シリコン基板の場合は赤外線波長）を伝送することにより、ターゲット基板の電極パッドに整列させることができる。位置合わせマーク、整列特徴部、又は他の従来のリソグラフィー整列技術も使用できる。
【００４０】
移送基板１０３により保持された導電性断片がターゲット基板の電極パッドに整列されると、ステップ７０６において、移送基板１０３により保持された導電性断片がターゲット基板の電極パッドへ移送される。このような移送を行うために、ターゲット基板の付勢された電極１０５に印加された電圧を取り去ってもよいし、接地してもよいし、又は逆の極性へスイープしてもよい。また、ターゲット基板は、移送基板１０３からターゲット基板の電極パッドへの導電性断片の移送を容易にする温度、周囲環境、及び／又は電圧電位に保持されてもよい。例えば、移送基板１０３は、ターゲット基板の電極パッドに対し、この移送基板１０３により保持された導電性断片の接着特性を高める温度に加熱されてもよい。移送基板１０３の接触面５０５が誘電体である実施形態では、移送基板１０３により保持された導電性断片は、加熱されると（例えば、溶融すると）、ターゲット基板の電極パッドよりも、接触面５０５にくっつき難くなる。
【００４１】
ターゲット基板のくっつき性を高めるために、フラックス層又は他のくっつき易い材料をターゲット基板の電極パッドに配置することができる。移送基板１０３により保持された導電性断片が非酸化環境において移送される場合には、このようなフラックス層は、望ましいものではなく及び／又は排除されてもよい。また、導電性断片を引き付けるターゲット基板及び／又はターゲット基板の電極パッドに電圧を印加してもよい。導電性断片は、固体相又は溶融相にある間に移送されてもよい。
【００４２】
ステップ７０６の移送動作中に移送基板１０３への導電性断片のくっつきを更に減少するために、谷及び山、鋸歯パターン、等のトポロジー特徴部を移送基板１０３の接触面５０５に追加してもよい。
【００４３】
ステップ７０７において、プロセス７００が終了となる。
【００４４】
図８は、本発明により提供される図１の移送基板１０３の一部分の実施形態を示す。図８を参照すれば、移送基板１０３は、誘電体層５０１内に配置された内側電極４０１及び外側電極４０３を備えている。第１ビア８０１は、内側電極４０１を、その下に横たわる内側電極トレース８０３に結合し、第２ビア８０５は、外側電極４０３を、その下に横たわる外側電極トレース８０７に結合する。誘電体層５０１は、第１、第２及び第３の誘電体層８０９−８１３を各々含む。
【００４５】
本発明の一実施形態では、第１の誘電体層８０９は、厚みが約３ミクロンであり、第２の誘電体層８１１は、厚みが約３−６ミクロンであり、また、第３の誘電体層８１３は、厚みが約０．５から１０ミクロンである。内側電極４０１は、直径Ｄが約１０ミクロンである。内側電極４０１及び外側電極４０３は、約２．５ミクロンの距離Ｌだけ離間され、また、外側電極４０３は、巾Ｗが約５ミクロンである。内側電極４０１、外側電極４０３、ビア８０１、８０５、及びトレース８０３、８０７は、厚みが約１−２ミクロンであり、更に、ビア８０１、８０５、及びトレース８０３、８０７は、巾が約１−２ミクロンである。誘電体層、電極、電極間隔、ビア、トレース、等について他の寸法を使用してもよい。
【００４６】
図９は、静電荷（ＥＳＣ）打消しのための平面幾何学における例示的な球を示す。図９を参照すれば、球９０１が移送基板９０３（例えば、ここに述べる本発明の移送基板のいずれか）の一部分の付近に位置される。移送基板９０３は、誘電体層９０９内に配置された内側電極９０５及び外側電極９０７を備えている。球９０１は、内側電極９０５の外縁と誘電体層９０９との間に内側エアギャップＧｉｎが存在し、且つ外側電極９０７の外縁と誘電体層９０９との間に外側エアギャップＧｏｕｔが存在するような半径ＲＳＢを有する（図９を参照）。即ち、球９０１は、内側電極９０５から内側エアギャップＧｉｎだけ分離されると共に、外側電極９０７から外側エアギャップＧｏｕｔだけ離間される。電極９０５、９０７と、誘電体層９０９の頂部との間の誘電体層厚みは、Ｄｆである。内側電極９０５は、半径がＲｉｏであり、外側電極９０７は、内側半径がＲｏｉで、外側半径がＲｏｏである。
【００４７】
図１０は、図９の平面幾何学における球のＥＳＣ打消しのための例示的等価回路１００１を示す。図１０を参照すれば、等価回路１００１は、内側エアギャップキャパシタンス１００３に直列な内側膜キャパシタンス１００５を球１００７（例えば、ハンダボール）と内側電極１００９との間に含む。また、等価回路１００１は、外側エアギャップキャパシタンス１０１１に直列な外側膜キャパシタンス１０１３を球１００７と外側電極１０１５との間に含む。
【００４８】
双極構成では、ノード１０１７が浮動である。合計キャパシタンスは、４つ全部のキャパシタの直列結合で表わすことができる。
【００４９】
単極構成では、ノード１０１７が接地される。合計キャパシタンスは、エアキャパシタ及び膜キャパシタの直列結合の並列和で表わすことができる。
【００５０】
図１１は、第３誘電体層８１３（図８）の厚みが１ミクロンの場合の最適な双極電極幾何学構成を示すテーブルである。図１２は、第３誘電体層８１３（図８）の厚みが１０ミクロンの場合の最適な双極電極幾何学構成を示すテーブルである。
【００５１】
図９−図１２を参照し、双極ＥＳＣ計算に対する電極幾何学構成を最適化するために、種々のボールサイズについて最適な電極半径が計算される。この値は、例えば、ボール半径（内側及び外側エアギャップを決定する）、膜厚み及び誘電率に基づく。最大の力については、内側及び外側キャパシタンスが等しくなければならないが、異なるエアギャップ（内側対外側）のために、外側電極面積が、内側電極面積より大きいのが好ましい。
【００５２】
平面幾何学における球は、異なるエアギャップ（図９）のために複雑な幾何学となる。電気的に浮動なボールを伴う双極電極は、４つの直列キャパシタで表わすことができる。即ち、静電（ＥＳ）力の式は、良く知られた平行プレートの式ではない。むしろ、力の式は、エネルギーの式から導出される。
【００５３】
力＝1/2＊Ｖ２＊ｄ／ｄｘ（正味キャパシタンス（ｘ））
（但し、Ｖは、電圧である。）最適な幾何学構成を伴い±２０Ｖで駆動される１ミクロンのＳｉＯ２のような薄膜の場合には、１５ミクロン半径のボールに対して｜Ｅｍａｘ｜＝２０Ｖ／ミクロンであり、力／重量の比は、〜３６０である。しかしながら、１５０ミクロン半径のボールの場合には、薄膜に対するエアギャップの優位性のために、力／重量の比が〜４．５に降下する。
【００５４】
最適な幾何学構成を伴い±２００Ｖで駆動される１０ミクロンのＳｉＯ２のような厚膜の場合には、１５ミクロン半径のボールに対して｜Ｅｍａｘ｜＝２０Ｖ／ミクロンであり、力／重量の比は、〜３０００である。しかしながら、１５０ミクロン半径のボールの場合には、厚膜に対するエアギャップの作用が弱いために、力／重量の比が〜３６に下降する。
【００５５】
上述したように、電気的に浮動のボールを伴う双極電極は、４個の直列キャパシタで表わすことができる。それに対応する力の式は、次のように決定することができる。
【００５６】
【数１】
2007532003.tif 000003
【００５７】
従って、力の式は、次のようになる。
【００５８】
【数２】
2007532003.tif 000004
【００５９】
但し、
Ｄｔｏｔａｌ＝２・Ｄｆ＋Ｇｉｎ＋Ｇｏｕｔ
Ａｉｎは、内側電極面積である。
【００６０】
Ａｏｕｔは、外側電極面積である。
【００６１】
Ｄｆは、膜厚みである。
【００６２】
Ｇｉｎは、内側電極とボールとの間のエアギャップである。
【００６３】
Ｇｏｕｔは、外側電極とボールとの間のエアギャップである。
【００６４】
Ｄｔｏｔａｌは、電極間の合計距離である。
【００６５】
εｒ＿ｆｉｌｍは、膜の誘電率である。
【００６６】
εｒ＿ａｉｒは、ギャップの誘電率である。
【００６７】
ε０は、自由空間の誘電率である。
【００６８】
ｘは、内側電極から膜及び内側エアギャップを通ってボールへ、次いで、外側エアギャップ及び膜を通って外側電極へ至る広げた寸法である。
【００６９】
ボールと平面との間の合計引き付け力は、膜及びエアギャップを通る電極と電極との間の合計力に等しい。最適化に関して、所与のＤｆ、Ｖ及びボールサイズの場合に、キャパシタンス、ひいては、力は、ＣｉｎがＣｏｕｔに等しくなるようにＡｉｎ及びＡｏｕｔをセットすることで最大にされる。エアギャップの存在の結果として（例えば、Ｇｉｎは、Ｇｏｕｔより小さい）、ＡｏｕｔはＡｉｎより大きくなければならない。
【００７０】
【数３】
2007532003.tif 000005
【００７１】
電気的に浮動のボールを伴う単極電極は、４個のキャパシタの並列及び直列結合により表わすことができる。それに対応する力の式は、次のように決定することができる。
【００７２】
【数４】
2007532003.tif 000006
【００７３】
従って、力の式は、次のようになる。
【００７４】
【数５】
2007532003.tif 000007
【００７５】
但し、
Ａｉｎは、内側電極面積である。
【００７６】
Ａｏｕｔは、外側電極面積である。
【００７７】
Ｄｆは、膜厚みである。
【００７８】
Ｇｉｎは、内側電極とボールとの間のエアギャップである。
【００７９】
Ｇｏｕｔは、外側電極とボールとの間のエアギャップである。
【００８０】
εｒ＿ｆｉｌｍは、膜の誘電率である。
【００８１】
εｒ＿ａｉｒは、ギャップの誘電率である。
【００８２】
ε０は、自由空間の誘電率である。
【００８３】
ｘは、各電極から膜及び各エアギャップを経てボールへ至る寸法である。
【００８４】
Ｖは、単極電圧（双極電圧の１／２）である。
【００８５】
ボールと平面との間の合計引き付け力は、内側及び外側領域に対する上記力の和に等しい。最適化に関して、Ｃｉｎ及びＣｏｕｔを最大にすることができる。
【００８６】
以上の説明は、本発明の実施形態を開示するに過ぎない。当業者であれば、本発明の範囲内に包含される上記装置及び方法の変形例が容易に明らかであろう。例えば、移送基板１０３の電極１０５は、単極電極でも双極電極でもよい。電極１０５が双極である場合には、電極がバランスされてもアンバランスでもよい（例えば、内側電極と外側電極との間の表面積、及び／又はそれに印加される電圧に関して）。移送基板１０３は、カスタマイズ可能である必要はない。即ち、移送基板１０３における電極１０５のパターン及び数は、ターゲット基板の電極パッドのパターン及び数に厳密に一致してもよい。このような場合には、各々の独特のターゲット基板の電極パッドパターンに対して独特の移送基板１０３が要求されることになる。
【００８７】
導電性断片の溶融温度、ストチオメトリー(stochiometry)及び／又は合金化、形状（適当な電極形状が使用されると仮定する）、等とは独立して、ハンダボール、レーザーダイオード、導電層又はポリマー層が一部分に形成された非導電性物体、等の多数の形式の導電性断片を、移送基板１０３を使用して移送することができる。
【００８８】
上述したように、双極電極の内側電極及び外側電極に同じ極性の電圧を印加することにより双極電極から導電性断片を解除することができる。例えば、内側電極及び外側電極の電圧極性を、ある周波数（例えば、約１Ｈｚから数百Ｈｚ）で循環させることができ、及び／又はそれに印加される電圧を減少することができる（例えば、ゼロへ）。このようなプロセスは、単極及び双極の両方の電極で実行することができる。内側電極及び外側電極に電圧を印加するための駆動回路は、接地に対してバランスされるのが好ましい。
【００８９】
本発明の更に別の実施形態では、移送基板１０３は、１つ以上又は全ての電極１０５に代わって、空気バルブ（例えば、真空管路に結合された）、機械的クランプ、等のマイクロ電気−機械的システム（ＭＥＭｓ）装置を使用してもよい。例えば、各ＭＥＭｓ装置は、個々にアドレス可能なものでよく、及び／又は移送基板１０３のＭＥＭｓ装置の数は、ターゲット基板の電極パッド１１１の数を越えてもよい。従って、このような移送基板は、電極ベースの移送基板を参照して上述したものと同様に使用することができる（例えば、移送基板を、多数のターゲット基板及び／又はターゲット基板電極パッドパターンと共に使用することが許容される）。ここに述べるターゲット基板は、物体を、ターゲット基板の電極パッド又は他の希望の（ターゲット）位置或いは他のターゲット位置へ移送するのに使用できる。
【００９０】
従って、本発明は、その実施形態に関して開示したが、他の実施形態も、特許請求の範囲で規定された本発明の精神及び範囲内に包含されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明により提供される導電性断片移送装置の概略図である。
【図２】図１の移送基板の一部分の上面図で、移送基板の複数の電極に対する第１の例示的レイアウトを示す図である。
【図３】図１の移送基板の一部分の上面図で、移送基板の複数の電極に対する第２の例示的レイアウトを示す図である。
【図４Ａ】双極電極の動作を説明するのに有用な電極の列の拡大図である。
【図４Ｂ】図１の移送基板により使用できる四角形電極の列を示す図である。
【図４Ｃ】図１の移送基板により使用できる三角形電極の列を示す図である。
【図５Ａ】図１の移送基板の一部分の横断面図で、基板上に形成された誘電体層内に位置された２つの電極を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａと同様の横断面図で、図１の移送基板の接触面に対してハンダボールを保持する静電力を示す図である。
【図６】図１の移送基板の実施形態の一部分の上面図で、移送基板の各電極をアドレスするための多重化解決策を示す図である。
【図７】本発明によりターゲット基板に導電性断片を移送するための例示的プロセスのフローチャートである。
【図８】本発明により提供される図１の移送基板の一部分の実施形態を示す図である。
【図９】静電荷（ＥＳＣ）打消しのための平面幾何学における例示的な球を示す図である。
【図１０】図９の平面幾何学における球のＥＳＣ打消しの等価回路図である。
【図１１】１ミクロンの誘電体層厚みに対する最適な双極電極幾何学構成のテーブルである。
【図１２】１０ミクロンの誘電体層厚みに対する最適な双極電極幾何学構成のテーブルである。
【符号の説明】
【００９２】
１０１・・・導電性断片移送装置、１０３・・・移送基板、１０５・・・電極、１０７・・・コントローラ、１０９・・・ハンダボール、１１１・・・電極パッド、２０１、２０５・・・ピッチ、２０３・・・列、２０７・・・行、４０１・・・内側電極、４０３・・・外側電極、５０１・・・誘電体層、５０３・・・基板、５０５・・・接触面、５０７・・・接地平面、６０１・・・列、６０３・・・列接続部、６０５・・・行、６０７・・・行接続部、８０１・・・第１ビア、８０３・・・内側電極トレース、８０５・・・第２ビア、８０７・・・外側電極トレース、８０９、８１１、８１３・・・誘電体層、９０１・・・球、９０３・・・移送基板、９０５・・・内側電極、９０７・・・外側電極、９０９・・・誘電体層、１００１・・・等価回路、１００３・・・内側エアギャップキャパシタンス、１００５・・・内側膜キャパシタンス、１００７・・・球、１００９・・・内側電極、１０１１・・・外側エアギャップキャパシタンス、１０１３・・・外側膜キャパシタンス、１０１５・・・外側電極、１０１７・・・ノード
【図１】
2007532003.tif 000008
【図２】
2007532003.tif 000009
【図３】
2007532003.tif 000010
【図４Ａ】
2007532003.tif 000011
【図４Ｂ】
2007532003.tif 000012
【図４Ｃ】
2007532003.tif 000013
【図５Ａ】
2007532003.tif 000014
【図５Ｂ】
2007532003.tif 000015
【図６】
2007532003.tif 000016
【図７】
2007532003.tif 000017
【図８】
2007532003.tif 000018
【図９】
2007532003.tif 000019
【図１０】
2007532003.tif 000020
【図１１】
2007532003.tif 000021
【図１２】
2007532003.tif 000022
【国際調査報告】
2007532003.tif 000023
2007532003.tif 000024
2007532003.tif 000025