(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物であるウエハに形成された複数の半導体チップの電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、
前記吸引ヘッドは、
前記導電性ボールを吸着するためのボール吸着孔が複数個形成された配列板を下面に有して構成された負圧室と、
前記負圧室を少なくとも２つの空間に仕切るために前記配列板上に略垂直に配置され、かつ前記負圧室を複数の同心円状に仕切るように配置された仕切り板を備え、
前記配列板上に通気性材料を備え、前記仕切り板は前記通気性材料を介して前記配列板上に配置されていることを特徴とする導電性ボールの吸引配列装置。
【請求項２】
前記空間毎に圧力測定センサーと圧力調整弁を設け、前記空間毎に圧力制御することを特徴とする請求項１に記載の導電性ボールの吸引配列装置。
【請求項３】
前記負圧室の空間を順次減圧して、前記配列板の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次導電性ボールを吸引する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ボールの吸引配列装置。
【請求項４】
前記配列板と前記容器との間における流速を前記負圧室の各空間毎に略均等となるように各空間の底面積を設定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ボールの吸引配列装置。
【請求項５】
容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物であるウエハに形成された複数の半導体チップの電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、
前記導電性ボールを吸着するためのボール吸着孔が複数個形成された配列板を下面に有して構成された負圧室と、前記負圧室を少なくとも２つの空間に仕切るために前記配列板上に略垂直に配置され、かつ前記負圧室を複数の同心円状に仕切るように配置された仕切り板とを備えた吸引ヘッドを用い、
前記配列板上の前記負圧室側の全面に配置された通気性材料を介して前記空間毎に吸引を行うことを特徴とする導電性ボールの吸引配列方法。
【請求項６】
前記負圧室の空間を順次減圧して、前記配列板の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次導電性ボールを吸引することを特徴とする請求項５に記載の導電性ボールの吸引配列方法。
【請求項７】
前記配列板と前記容器との間における流速を前記負圧室の各空間毎に略均等となるように各空間の底面積を設定したことを特徴とする請求項５又は６に記載の導電性ボールの吸引配列方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細導電性ボールの吸引配列装置及びそれを用いた微細導電性ボール配列の方法に関し、特に、ボール吸着孔が複数個形成されている配列基板上に複数の微細導電性ボールを一括吸引保持して、プリント基板及び半導体チップ等の電子部品の電極上に転写配列させる装置及び方法に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時においては、半導体チップの電気的接続に微細な導電性ボールを用いたボールバンプが用いられるようになっている。ボールバンプを用いることにより、パッケージの小型化、多ピン化等の数々のメリットを得ることができる。このような微細な導電性ボールを用いたバンプ形成技術は、例えば、特開平７−１５３７６５号公報に記載されている。
【０００３】
上記公報に記載にて提案されているバンプ形成方法は、少なくとも半導体チップ１つ分の導電性ボール群を吸着保持するようにしている。そして、複数の導電性ボール群を吸着保持するために、半導体チップ上のバンプ形成位置に対応した全ての位置に吸着孔が形成されているボール配列基板を用い、上記ボール配列基板に微細な導電性ボールを吸着保持した後、上記ボール配列基板を接合用ステージまで搬送して被接合部に接合するようにしている。
【０００４】
従って、この場合は均一に形成された微細導電性ボールをバンプ形成位置に一括接合することができるので、高い信頼性が得られるバールバンプを容易に、かつ効率的に形成することができる。
【０００５】
ところで、最近は、半導体装置の微細化が益々進み、電極の配線ピッチは非常に細かくなってきている。そのため、前記電極上にボールバンプを形成する場合に用いられる導電性ボールは、電極の配線ピッチの微細化に応じてより微細になってきている。
【０００６】
このような状況において、半導体チップ１つ分の配列を行うことは、工程が煩雑となり、コスト面、時間的にもデメリットが大きい。このため、ウエハを個々のチップ毎に切断する前、すなわちダイシング工程を行う前に、ウエハ上の複数のチップに相当する全ての電極上に導電性ボールを配置することが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の半導体チップが形成されたウエハ上の全ての電極上に一括して導電性ボールを配置しようとした場合、ボールの吸着配列（工程）において配列不良が発生し、吸引ヘッドへの吸着配列時間が長くかかるという問題が生じていた。
【０００８】
この問題の要因としては、いくつかの要因が挙げられる。第１に、半導体チップ１つ分の導電性ボールを吸着する場合と比較して、吸引の風量が非常に大きくなることが挙げられる。風量が増大しても、容器内の導電性ボールの跳躍高さは半導体チップ１個分の吸着を行う場合と変わりがないため、吸引ヘッドと容器との間に流れ込む風速は非常に大きくなり、容器に入れられた導電性ボールが容器の中央近傍に密集してしまうことになり、吸引ヘッドの吸引配列外周部分で吸着を良好に行うことができず、吸着配列に時間がかかることとなっていた。
【０００９】
また、風量の増大により、吸引ヘッドと容器との間でガスの乱れ（渦流）が発生し易くなり、容器内の導電性ボールが吸引ヘッドに吸着されにくくなることも要因となっていた。
【００１０】
また、最外周部分の吸引を行うために吸引圧力を多くかけると、吸引配列されたボールが変形し、転写残りが生じるという問題も生じていた。
【００１１】
更に、吸引ヘッドの面積が大きくなるため、吸引風量が増大し、吸引ポンプの容量を大きくする必要もあり、製造コストの上昇も避けることができなかった。
【００１２】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、吸引ヘッドに導電性ボールを吸着して配列する際に、吸引ヘッドの中央近傍に容器内の導電性ボールが集中して吸引されてしまうことを抑止して吸着に要する時間を短縮するとともに、大面積のウエハに対して一括して導電性ボールを配置することのできる導電性ボールの吸引配列方法及び吸引配列装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性ボールの吸引配列装置は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物であるウエハに形成された複数の半導体チップの電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列装置であって、前記吸引ヘッドは、前記導電性ボールを吸着するためのボール吸着孔が複数個形成された配列板を下面に有して構成された負圧室と、前記負圧室を少なくとも２つの空間に仕切るために前記配列板上に略垂直に配置され、かつ前記負圧室を複数の同心円状に仕切るように配置された仕切り板を備え、前記配列板上に通気性材料を備え、前記仕切り板は前記通気性材料を介して前記配列板上に配置されている。
【００１５】
本発明の導電性ボールの吸引配列装置の一態様例においては、前記空間毎に圧力測定センサーと圧力調整弁を設け、前記空間毎に圧力制御するようにしている。
本発明の導電性ボールの吸引配列装置の一態様例においては、前記負圧室の空間を順次減圧して、前記配列板の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次導電性ボールを吸引する手段を有する。
本発明の導電性ボールの吸引配列装置の一態様例においては、前記配列板と前記容器との間における流速を前記負圧室の各空間毎に略均等となるように各空間の底面積を設定している。
【００１６】
本発明の導電性ボールの吸引配列方法は、容器内に入れられた複数の導電性ボールを吸引ヘッドを用いて吸引し、前記導電性ボールを被配列対象物であるウエハに形成された複数の半導体チップの電極上に一括して配置するようにした導電性ボールの吸引配列方法であって、前記導電性ボールを吸着するためのボール吸着孔が複数個形成された配列板を下面に有して構成された負圧室と、前記負圧室を少なくとも２つの空間に仕切るために前記配列板上に略垂直に配置され、かつ前記負圧室を複数の同心円状に仕切るように配置された仕切り板とを備えた吸引ヘッドを用い、前記配列板上の前記負圧室側の全面に配置された通気性材料を介して前記空間毎に吸引を行う。
【００１７】
本発明の導電性ボールの吸引配列方法の一態様例においては、前記負圧室の空間を順次減圧して、前記配列板の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次導電性ボールを吸引する。
本発明の導電性ボールの吸引配列方法の一態様例においては、前記配列板と前記容器との間における流速を前記負圧室の各空間毎に略均等となるように各空間の底面積を設定している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る導電性ボールの吸引配列装置及び吸引配列方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１及び図２の例は、吸引ヘッド１００の真空室（負圧室）を複数のエリアに分割するとともに、各エリア毎に減圧／加圧系統を設けた例を示し、図１はエリア分割の一例を説明するための吸引ヘッド１００の平面図、図２は要部の概略構成を示す断面図である。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態のボール吸引配列装置は、吸引ヘッド１００と容器１０１とを有して構成されている。容器１０１内には、複数の導電性ボール１０２が入れられており、吸引ヘッド１００を用いて吸引することにより、導電性ボール１０２を吸引ヘッド１００下部に保持された配列基板１に一括して吸着する。配列基板１は、導電性ボール１０２を吸引する系とは別の吸引系で真空吸引されることにより、吸引ヘッド１００のヘッド本体４に保持される。なお、配列基板１は接着等の方法によりヘッド本体４と一体に構成してもよい。
【００２０】
ボールの配列基板１とヘッド本体４の間には真空室が形成されている。図１及び図２に示すように、本実施形態においては、真空室内に配置された仕切り板３により吸引ヘッド１００に形成された真空室をＡ1〜Ａ3の３つの領域に分割している。これにより、各真空室Ａ1〜Ａ3に対応する配列基板１の吸着面が３つの領域に分割されることとなる。
【００２１】
各真空室Ａ1〜Ａ3のそれぞれには圧力調整弁１０３と圧力センサー１０４が設けられている。従って、圧力センサー１０４によって圧力を検出し、圧力調整弁１０３で圧力調整を行うことにより、各真空室Ａ1〜Ａ3内の圧力は独立して制御することが可能である。そして、真空室Ａ1〜Ａ3に順次減圧を行うことにより、配列基板１の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次に導電性ボール１０２の吸引を行うことができる。
【００２２】
このため、直径２００ｍｍウエハ等の大径ウエハに形成された複数の半導体チップの電極に一括して導電性ボール１０２を配置する場合には、例えば２０００ｌ／ｍｉｎ程度の流量の吸引を行う必要があり、配列基板１と容器１０１との間の風量が非常に大きくなり、特に配列基板１の周辺領域での吸着が不十分となるが、分割吸引を行うことにより１つの真空室を吸引する際の風量を低減させることができ、容器１０１の中央近傍に導電性ボール１０２が集中してしまうことを抑止して配列基板１への吸着効率を向上させることができる。
【００２３】
配列基板１上は通気性材料２によって覆われている。そして、各真空室Ａ1〜Ａ3を分割している仕切り板３の下側端面は直接配列基板１とは接触しておらず、仕切り板３と配列基板１との間には通気性材料２が介在している。
【００２４】
通気性材料２は、例えば多孔質の材料から構成されており、所定の通気性が保たれた材料である。このため、仕切り板３の下部に配列基板１の吸引孔１ａが位置している場合であっても、仕切り板３の下部の吸引孔１ａにも各真空室Ａ1〜Ａ3の負圧がかかり、導電性ボール１０２の吸引を行うことができる。従って、仕切り板３と配列基板１との間に通気性材料２を介在させることにより、配列基板１の吸引孔１ａの位置に影響を受けることなく仕切り板２を所定の位置に配置することができる。
【００２５】
図３は、図２に示す円   Ｃの領域を拡大して示す断面図である。図３に示すように、真空室Ａ2を減圧した場合、仕切り板３の下部に通気性材料２を介在させているため、仕切り板３の下部における通気孔１ａにも導電性ボール１０２は吸着されることとなる。通気性材料２を仕切り板３の下部に介在させずに、仕切り板３を配列基板１に直接密着させた場合には、仕切り板３の下部に位置する吸引孔１ａに導電性ボール１０２を吸着させることができない。一方、仕切り板３と配列基板１の間に隙間を設けると、負圧に設定した真空室と隣接する真空室が真空引きされてしまい、独立して各真空室を減圧することができない。本実施形態のように仕切り板３と配列基板１の間に通気性材料２を介在させることで、仕切り板３と配列基板１の間に圧力損失を発生させて各真空室を独立して減圧させることが可能となる。
【００２６】
特に、本実施形態における吸引ヘッド１００は、直径２００ｍｍウエハ等の大径ウエハに形成された複数の半導体チップの電極に一括して導電性ボール１０２を配置するようにしているため、吸引孔１ａは配列基板１に多数個形成されており、仕切り板３が吸引孔１ａ上に位置しないようにすることは困難である。従って、配列基板１上に通気性材料２を配置することにより、仕切り板３の下部においても確実に導電性ボールの吸着を行うことが可能となる。
【００２７】
通気性材料２としては、通気性を有し、かつ吸引、転写加圧時の材料強度を有する材料であれば種々の材料を用いることができるが、特に、多孔質のポーラスメタルや、ハニカム体、多孔板等の表面にメッシュ（金網）、布等の織物、スポンジ等の材料を使用することができる。特に、通気性材料２としてメッシュを用いた場合には、仕切り板３と配列基板１の間隔を精度良く保つことができるというメリットがあり、また、通気性材料２としての多孔板等の表面にメッシュを設けた方法では仕切り板３と配列基板１の双方に点接触で接するため、通気性を良好に保つことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、吸引ヘッド１００の真空室の分割を図１に示すように同心円状に分割したが、多角形状あるいは、ブロック状に分割するようにしてもよい。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、ヘッド本体４と配列基板１との間の真空室をＡ1〜Ａ3の３つの領域に分割し、各真空室Ａ1〜Ａ3内の減圧／加圧を独立して制御できるようにしたため、真空室Ａ1〜Ａ3に順次減圧を行うことにより、配列基板１の周囲から中心に向かって、若しくは中心から周囲に向かって順次に導電性ボール１０２の吸引を行うことができる。従って、半径２００ｍｍウエハ等の大径ウエハの電極に配列する導電性ボール１０２を一度に吸引した場合であっても、吸引の風量によって導電性ボール１０２が容器１０１の中央近傍に集中したり、配列基板１と容器１０１との間で渦流が生じて、配列基板１に対する吸引が不十分になることを抑止することができる。
【００３０】
また、仕切り板３と配列基板１との間に通気性材料２を介在させるようにしたため、吸引孔１ａ上に仕切り板３を配置した場合であっても、減圧による負圧が吸引孔１ａにかかることとなり、仕切り板３の下側に位置する吸引孔１ａに対しても確実に吸引を行うことが可能となる。従って、吸引孔１ａの位置に制約を受けることなく、配列基板１上に自在に仕切り板３を配置することが可能となる。
【００３１】
更に、配列基板１と容器１０１との間における流速を各真空室Ａ1〜Ａ3毎に略均等となるように各真空室Ａ1〜Ａ3ノ底面積を設定したため、真空室Ａ1〜Ａ3に対応した配列基板１の各領域に均等に導電性ボール１０２を吸引することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、配列基板に導電性ボールを配列する際に、配列基板の中央近傍に容器内の導電性ボールが集中してしまうことを抑止することができる。従って、吸着の効率を向上させることができ、吸着に要する時間を短縮するとともに、大面積のウエハに対して一括して導電性ボールを配置することを可能とした導電性ボールの吸引配列装置及び吸引配列方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボール吸引配列装置の吸引ヘッドの平面構成を示す模式図である。
【図２】ボール吸引配列装置の構成を示す概略断面図である。
【図３】ボール吸引配列装置の吸引ヘッドの主要部を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  配列基板
２  通気性材料
３  仕切り板
４  ヘッド本体
１００  吸引ヘッド
１０１  容器
１０２  導電性ボール
Ａ1〜Ａ3  真空室
１０３  圧力調整弁
１０４  圧力センサー
【図１】
0004629218.tif 000002
【図２】
0004629218.tif 000003
【図３】
0004629218.tif 000004