(57)【要約】【課題】  支持部材にレイアウトした半導体チップを配線基板に転写して実装する手法において、配線基板を大型化しなくとも支持部材を大型化することを可能とするサポート基板と、このサポート基板を用いた半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  平板形状で、同一面上に複数の配線基板を着脱可能に保持する機能を備え、面方向の熱寸法変化率の絶対値が３ｐｐｍ／℃以下であって、前記配線基板を保持する面の、前記配線基板が配置されない領域にアライメントマークを設けたサポート基板を提供し、このサポート基板を用いた半導体装置の製造方法を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板形状で、同一面上に複数の配線基板を着脱可能に保持する機能を備え、
面方向の熱寸法変化率の絶対値が３ｐｐｍ／℃以下であって、
前記配線基板を保持する面の、前記配線基板が配置されない領域にアライメントマークを設けたサポート基板。
【請求項２】
請求項１に記載のサポート基板であって、
前記配線基板を保持する面から反対面に貫通する孔または／およびスリットを複数形成したサポート基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のサポート基板であって、
前記配線基板を真空吸着により保持する機能を有するサポート基板。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のサポート基板であって、
平板形状内部に平面電極を備え、前記配線基板を静電気力で保持する機能を有するサポート基板。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れかに記載のサポート基板に
複数の前記配線基板を保持させて、１つの大型配線基板として扱うことが可能な集合基板としてから、
前記集合基板上の、前記複数の配線基板に半導体チップを搭載する工程を経て、半導体装置を得る半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に半導体チップを実装して半導体装置を得る製造方法と、その際に用いるサポート基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多数の半導体チップを所定位置に高精度に配置する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、液体の表面張力を利用した自己組織化機能により、複数の半導体チップを支持部材に所望レイアウトに配置する手法が記されている。
【０００３】
ここで、支持部材上での半導体チップのレイアウトを、配線基板の半導体チップ実装レイアウトと対向するようにすれば、配線基板の実装位置に複数の半導体チップを高精度に転写（→実装）することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０７７７３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配線基板の所定のレイアウトで半導体チップを実装するのに際して、上記のような支持部材を用いた転写方式は、（従来の）半導体チップ１つずつ配置して実装する方法に比較して、複数の半導体チップを同時に配線基板に転写できるメリットがある。
【０００６】
ここで、自己組織化等を利用して、支持部材に半導体チップをレイアウトするのに際して、支持部材が大きくてレイアウトする半導体チップの数が多くてもプロセス時間に大きな差は生じない。このため、大きな支持部材に多数の半導体チップをレイアウトすると効率的である。しかし、支持部材が小さいと、従来の半導体チップ１つずつを配線基板上に配置して実装する方式と比較しても非効率となる。
【０００７】
そこで、支持部材から転写される配線基板を大きくして多数の半導体チップを一括転写すればよいのであるが、配線基板の大型化には以下に示すような困難を伴う
（ａ）「多層配線構造かつ精密配線」の実現と大面積化が両立しない
（ｂ）熱寸法変化率×配線基板寸法による熱寸法変化の影響により、配線基板の半導体チップ実装位置が、高精度にレイアウトされた支持基板から転写された半導体チップ位置とズレる
（ｃ）転写工程等で反りや歪が生じ易く半導体装置としての信頼性に悪影響を及ぼす。  このため、支持基板にレイアウトした半導体チップを配線基板に転写して実装する手法は、配線基板側の都合により、充分に利点を活かしきれていない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、支持部材にレイアウトした半導体チップを配線基板に転写して実装する手法において、配線基板を大型化しなくとも支持部材を大型化することを可能とするサポート基板と、このサポート基板を用いた半導体装置の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
平板形状で、同一面上に複数の配線基板を着脱可能に保持する機能を備え、
面方向の熱寸法変化率の絶対値が３ｐｐｍ／℃以下であって、前記配線基板を保持する面の、前記配線基板が配置されない領域にアライメントマークを設けたサポート基板である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサポート基板であって、
前記配線基板を保持する面から反対面に貫通する孔または／およびスリットを複数形成したサポート基板である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のサポート基板であって、
前記配線基板を真空吸着により保持する機能を有するサポート基板である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載のサポート基板であって、
平板形状内部に平面電極を備え、前記配線基板を静電気力で保持する機能を有するサポート基板である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れかに記載のサポート基板に
複数の前記配線基板を保持させて、１つの大型配線基板として扱うことが可能な集合基板としてから、前記集合基板上の、前記複数の配線基板に半導体チップを搭載する工程を経て、半導体装置を得る半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
支持部材にレイアウトした半導体チップを配線基板に転写して実装する手法において、配線基板を大型化しなくとも支持部材を大型化することが可能になり、配線基板に半導体チップを高精度に実装することが効率的に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るサポート基板の例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサポート基板で、貫通孔を有する例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサポート基板が複数の配線基板を保持して、集合基板を形成した例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサポート基板の、アライメントマークを多数設けた例を示す図である。
【図５】本発明に係るサポート基板を用いた集合基板に半導体チップを実装した例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するための真空吸着機構を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するための真空吸着機構で、多孔質体を用いる例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するために非貫通孔を用いる例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するために多孔質体を用いる例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するために静電気力を用いる例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するために真空吸着機構と静電気力を利用する例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るサポート基板が配線基板を保持するために非貫通孔と静電気力を利用する例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施形態に係るサポート基板の一例を示す図である。図１では、上面から見た図と断面図を示している。上面から見た図の右と下に断面図を示してあるが、これは図２から図５でも同様である。
【００１７】
図１に示すように、サポート基板１は平板形状であり、サポート基板１の上面であるサポート基板上面１０には、配線基板を保持するための配線基板保持位置１が、保持する配線基板の数だけ複数設けられている。
【００１８】
サポート基板１には、温度変化に対する寸法変化（熱寸法変化率）が小さいことが求められる。これは、加熱や冷却に際して生じる延び縮みを抑制して位置ズレを防ぐことと、湾曲や歪のような熱変形を防ぐためである。ここで、具体的な熱寸法変化率としては３ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。
【００１９】
熱寸法変化率３ｐｐｍ以下とするために、サポート基板１を構成する素材の熱寸法変化率を３ｐｐｍ以下と規定してもよいが、図２のように、サポート基板１のサポート基板上面１０から反対面に貫通する孔またはスリットを複数設けて、孔またはスリット部分が寸法変化の一部を吸収するようにしてもよい。
【００２０】
サポート基板１の個々の配線基板保持位置１１は、サポート基板上面１０に所定のレイアウトで設けられ、図３に示すように夫々が配線基板２１を保持する。すなわち、複数の配線基板を平板形状のサポート基板１が同一面上に保持することで集合基板２が形成されるが、この保持状態を維持できるのであれば集合基板２を大型の配線基板と見なすことが出来る。
【００２１】
ところで、図１に示すように、サポート基板上面１０には、配線基板保持位置１１のレイアウトに対応してアライメントマークＭが複数設けられており、図４に示すように各配線基板保持位置１１と一対一で対応する例のように、必要に応じて多数設けてもよい。
【００２２】
サポート基板１に配線基板２１を配置する際は、サポート基板１のアライメントマークＭと、図示していない配線基板２１のアライメントマークｍの位置関係を画像認識装置を用いて把握して、サポート基板１に配線基板２１の位置合わせを行う。画像認識装置を用いて位置合わせを行うのに際して、高精度に行なうためには、視野を狭めて解像度を上げることが望ましい。この観点から、図４のような、個々の配線基板１１毎に近接したアライメントマークＭを設けることが望ましい。
【００２３】
このように、平板状のサポート基板１が配線基板２１の同一面上の所定位置に保持した状態を維持できるのであれば、集合基板２は、大型で所定野配線パターンを備えた配線基板として取り扱うことができる。しかも、集合基板２を構成するサポート基板１は熱寸法変化率が小さく、歪や湾曲もないため、支持部材上に半導体チップＣを精密に配置しておけば、図５に示すように、集合基板２を構成する各配線基板２１の所定位置に、高精度に一括で半導体チップＣを転写して実装することが可能となる。
【００２４】
なお、図５に示すように各配線基板２１の所定位置に半導体チップＣを配置した後は加熱圧着等で実装を行なうことができる。そこで、各配線基板２１の所定位置に半導体チップＣを実装した後、サポート基板１による配線基板２１の保持を解除してもよいが、実装よりも後の工程も、半導体チップＣを実装した集合基板２として取り扱ってもよい。集合基板２としての一連の工程が完了してから、サポート基板１が配線基板２１の保持を解除し、配線基板２１を半導体チップＣの単位で個片化して半導体装置を得ればよい。
【００２５】
以上のように、サポート基板１は配線基板２１を高精度に保持して保持状態を維持するとともに、保持状態を解除する機能を有する。ここで、配線基板２１の保持および解除を行なうための方法は種々あるが、以下に具体的な構成例を紹介する。
【００２６】
図６は、真空吸着で配線基板２１を吸着保持するための構成であり、上が上面図で、下が断面図である（図７から図１２においても同様）。図６の例では、配線基板保持位置１１の領域内に、減圧流路１１Ｃに連通した減圧孔１１Ｈを配置しており、配線基板保持位置１１に配線基板２１を配置した状態で減圧流路１１Ｃ内を、図示しない減圧手段により減圧することにより、配線基板２１は吸着保持される。ここで、減圧流路内１１Ｃ内を減圧に保った状態で、減圧手段との間に設けた弁を閉じて、弁と減圧手段の間を切り離せば、配線基板２１を保持した状態を維持した集合基板２としてハンドリングすることが可能になる。また、弁の開放等により、減圧流路１１Ｃ内を大気圧に戻すことにより、配線基板２１の保持を解除することができる。なお、小さい配線基板を扱う場合には、ガラスを加工したマイクロ流路を適用することも可能である。
【００２７】
図７の例も、図６の例と同様に真空吸着で配線基板２１を保持するものであり、減圧孔を開ける代わりに、配線基板保持位置１１の領域内のサポート基板１０上面を、多孔質体１１Ｍとしたものであり、多孔質体１１Ｍは減圧空間１１Ｓを経て減圧流路１１Ｃに連通する構成となっている。この構成により、図６の例と同様に配線基板２１の保持（および同状態の維持）と解除が行なえるが、多孔質体１１Ｍの表面内で均等な面吸着が行なえる。
【００２８】
以上の、図６および図７の例では、減圧流路１１Ｃ内を図示しない減圧手段により減圧して配線基板２１を保持する構成について説明したが、サポート基板１を収納可能な減圧容器内で配線基板２１を配置することが可能であれば、減圧流路１１Ｃ不要で配線基板２１をサポート基板１に保持することも可能である。
【００２９】
その例を示したのが図８および図９の構成である。図８の例は、配線基板保持位置１１の領域内に非貫通孔１１Ｕを設けたものであり、減圧状態で配線基板保持位置１１に配線基板２１を配置した後に、周辺を大気圧に戻すことで、減圧状態を維持した非貫通孔１１Ｕにより、配線基板２１は保持された状態を保持する。配線基板２１の保持を解除するためには、サポート基板１を減圧容器内に入れて周囲を、非貫通孔１１Ｕ内よりも気圧を低くすればよい。図９の例も同様で、サポート基板１と配線基板２１により密閉された多孔質体１１Ｍ内が減圧状態を保持することで、配線基板２１が吸着保持される。
【００３０】
以上、図６から図９の例は何れも真空吸着により配線基板２１を保持する構成であるが、集合基板２として処理する工程に、真空プロセスがある場合、真空吸着を利用することが出来ない。
【００３１】
そこで静電吸着力を利用して配線基板２１を保持する。静電吸着力の保持では、図１０のように、サポート基板１内に平面電極１１Ｅを配置するとともに、配線基板２１に加わる静電吸着力が大きくなるよう、平面電極１１Ｅと配線基板２１の間に誘電体１１Ｄが挟み込む構成とすることが望ましい。この状態で、静電吸着用電源３を稼働することで、配線基板２１はサポート基板１に保持される。
【００３２】
ところで、静電吸着力利用の場合、保持状態を維持するためには、静電吸着用電源３により平面電極１１Ｅに電圧を印加し続けなければならない場合があり、集合基板２としてハンドリングするためには、静電吸着用電源３を接続した状態を保つ必要がある。
【００３３】
このような、静電吸着力を用いた集合基板のハンドリングの難しさを解消するために、真空吸着と静電吸着を併用する構成としてもよい。すなわち、大気中でハンドリングする際は真空吸着により保持状態を維持し、真空プロセスにおいては真空容器内に配置されてから静電吸着用電源３と接続して静電吸着力で保持するものである（図１１）。
【００３４】
なお、真空容器内を減圧する過程において、真空流路１１Ｃ内の圧力が容器内より高くなって、静電吸着力で保持する以前に配線基板２１の保持状態が解除されてしまうことは避けねばならないので、真空容器内に配置した後は、減圧流路１１Ｃ内も真空容器内と同様に減圧しながら静電吸着力によって保持することが望ましい。
【００３５】
同理由により、図１２のような、非貫通孔１１Ｕと静電吸着力の組み合わせは高真空プロセスには適さない。すなわち、静電吸着力以上の力が、非貫通孔１１Ｕと真空容器内との圧力差によって発生してしまう懸念がある。
【符号の説明】
【００３６】
１      サポート基板
１Ｈ    貫通孔
２      集合基板
３      静電吸着用電源
１０      サポート基板上面
１１      配線基板保持位置
１１Ｃ    減圧流路
１１Ｄ    誘電体
１１Ｅ    平面電極
１１Ｈ    減圧孔
１１Ｍ    多孔質体
１１Ｓ    減圧空間
１１Ｕ    非貫通孔
２１      配線基板
Ｃ      半導体チップ
Ｍ      アライメントマーク
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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