(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを帯状薄板上に載置しフィルムで覆って成る半導体チップ収納帯状体を供給リールから引き出して所定の移動経路に沿って所定ピッチ間隔で間欠移動させ収納リールに巻き取る帯状体送り手段と、半導体チップ上に帯状体送り手段の移動経路上でフィルムを剥がす手段と、帯状体送り手段の移動経路上で帯状薄板上の半導体チップ上にバンプを形成するバンプ形成手段と、帯状体送り手段の移動経路上でフィルムを被覆する手段とを備え、帯状薄板に半導体チップをその２種の大きさに対応して吸着するための２種の穴を設け、バンプ形成手段のステージには帯状薄板に形成された２種の穴に対応して吸着源に接続された２種の吸着経路とを設け、これら２種の吸着経路を半導体チップの大きさに応じて切替えるようにしたことを特徴とすることを特徴とするバンプボンド装置。
【請求項２】
バンプ形成手段は、帯状薄板を支持する加熱ステージとバンプを形成する超音波ホーン、及び帯状薄板を支持するレベリングステージとバンプの頭頂を押圧して平坦にするレベリングプレートとを備えていることを特徴とする請求項１記載のバンプボンド装置。
【請求項３】
半導体チップを帯状薄板上に載置しフィルムで覆って成る半導体チップ収納帯状体を供給リールからフィルムを下側にして引き出して所定の移動経路に沿って所定ピッチ間隔で間欠移動させる帯状体送り手段と、帯状薄板とフィルムを剥離して移動経路の上方に配設された収納リールに帯状薄板を巻き取る手段と、上方に巻き取られる帯状薄板から回路面を下にして半導体チップを受け取ったフィルムをさらに水平に移動させた後巻き取る手段と、フィルム上の半導体チップを取り出して基板上に装着する装着ヘッドとを備えたことを特徴とするフリップチップボンド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型半導体を取り扱う半導体実装設備において、ウエハから半導体チップを取り出した後、各工程の設備間で半導体チップを搬送する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、形態電話をはじめとするモバイル機器の高機能化、ＩＣカードの薄型化に対応して、これら商品に搭載される半導体チップも益々薄型化、積層実装化が進んでおり、薄型半導体チップの実装技術が重要になってきている。半導体チップの厚みは０．３〜０．４ｍｍから０．０５〜０．１ｍｍまで薄型化が進んでいる。
【０００３】
従来、半導体チップをダイボンダ、バンプボンダ、フリップチップボンダなどの半導体実装設備に供給する手段としては、２インチや４インチのワッフルトレーを用いることが多い。
【０００４】
従来の導電性接着材をバンプに転写してフリップチップボンドするスタッドバンプボンディング（ＳＢＢ）工法による実装設備における半導体チップの流れを図７（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０００５】
図７（ａ）において、１は半導体チップ、２はエキスパンドシート、３はＸＹテーブル、４は突き上げピン、５は移載アーム、４０はワッフルトレーであり、図７（ｂ）において、１９は超音波ホーン、２０は加熱ステージ、２１はレベリングステージ、２２はレベリングプレートであり、図７（ｃ）において、２３は装着ヘッド、２４は反転ヘッド、２５は基板、２６は基板ステージ、２７は転写ユニット、２８は導電性接着材である。
【０００６】
図７（ａ）のダイスピック工程では、エキスパンドシート２上で個片にダイシングされた半導体チップ１を突き上げピン４で順次突き上げ、移載アーム５にて格子状に区切られたワッフルトレー４０のポケットに移載する。ワッフルトレー４０のポケットの大きさは今後半導体チップ１を取り出したり収納したりする必要があるため、半導体チップ１の大きさより１割から２割程度大きいのが一般的である。また、ポケットの深さもワッフルトレー４０を上下に重ねて使用することと半導体チップ１の回路面が損傷しないようにする必要から半導体チップ１の厚みより０．２ｍｍ程深いのが一般的である。このようなワッフルトレー４０は何枚も用意され、各設備間の半導体チップの搬送に随時使用される。ダイスピック工程で半導体チップ１を満載したワッフルトレー４０を作業者が図７（ｂ）の次工程のバンプボンド工程に供給する。
【０００７】
バンプボンド工程では、ワッフルトレー４０から移載アーム５で半導体チップ１を加熱ステージ２０に移載し、超音波ホーン１９を用いて半導体チップ１の電極にバンプボンドする。次に、半導体チップ１を移載アーム５で加熱ステージ２０から取り出してレベリングステージ２１に移載し、レベリングプレート２２にて上から押圧してバンプの頭頂を平坦にする。半導体チップ１は再び移載アーム５で取り出し、ワッフルトレー４０に収納する。バンプボンド工程で半導体チップ１を満載したワッフルトレー４０を作業者が図７（ｃ）の次工程のフリップチップボンド工程に供給する。
【０００８】
フリップチップボンド工程では、ワッフルトレー４０から半導体チップ１を反転ヘッド２４で取り出した後、その表裏が逆になるように反転ヘッド２４が上下に１８０°反転する。装着ヘッド２３は反転ヘッド２４上の半導体チップ１を取り出し、転写ユニット２７で導電性接着材２８を転写した後、基板ステージ２６上に位置決め固定された基板２５上に移動し、認識により位置ずれを補正して基板２５上に装着する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように半導体チップ１の装置間での移送にワッフルトレー４０を用いる方法では、その半導体チップ１が０．１ｍｍ以下のように非常に薄い場合において、ワッフルトレー４０のポケットと半導体チップ１の大きさや深さと厚みの違いがあるため、作業者がワッフルトレー４０を搬送する間に、振動によって半導体チップ１がポケット内で動き、衝撃で半導体チップ１が割れたり、コーナーが欠けたりすることが多くなる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、薄型の半導体チップを各工程間で搬送する間に損傷を発生する恐れを無くすことができるバンプボンド装置及びフリップチップボンド装置を提供することを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明のバンプボンド装置は、半導体チップを帯状薄板上に載置しフィルムで覆って成る半導体チップ収納帯状体を供給リールから引き出して所定の移動経路に沿って所定ピッチ間隔で間欠移動させ収納リールに巻き取る帯状体送り手段と、半導体チップ上に帯状体送り手段の移動経路上でフィルムを剥がす手段と、帯状体送り手段の移動経路上で帯状薄板上の半導体チップ上にバンプを形成するバンプ形成手段と、帯状体送り手段の移動経路上でフィルムを被覆する手段とを備えたものであり、半導体チップを移載することなく、さらに半導体チップに割れや欠けを生じることなくバンプボンドして次工程に供給することができる。
【００２４】
また、帯状薄板に半導体チップをその２種の大きさに対応して吸着するための２種の穴を設け、バンプ形成手段のステージには帯状薄板に形成された２種の穴に対応して吸着源に接続された２種の吸着経路を設け、これら２種の吸着経路を半導体チップの大きさに応じて切替えるようにしてあり、品種切り替えなどでの半導体チップの２種の大きさに応じた吸着経路の切換えを伴う吸着状態で半導体チップを帯状薄板上に載置したまま、半導体チップに割れや欠けを生じることなく、かつ効率的にバンプボンドして次工程に供給することができる。
【００２５】
また、バンプ形成手段は、帯状薄板を支持する加熱ステージとバンプを形成する超音波ホーン、及び帯状薄板を支持するレベリングステージとバンプの頭頂を押圧して平坦にするレベリングプレートとを備えていると、頭頂が平坦なバンプを効率的に形成することができる。
【００２７】
本発明のフリップチップボンド装置は、半導体チップを帯状薄板上に載置しフィルムで覆って成る半導体チップ収納帯状体を供給リールからフィルムを下側にして引き出して所定の移動経路に沿って所定ピッチ間隔で間欠移動させる帯状体送り手段と、帯状薄板とフィルムを剥離して移動経路の上方に配設された収納リールに帯状薄板を巻き取る手段と、フィルムをさらに水平に移動させた後巻き取る手段と、上方に巻き取られる帯状薄板から回路面を下にして半導体チップを受け取ったフィルム上の半導体チップを取り出して基板上に装着する装着ヘッドとを備えると、半導体チップを反転ヘッドで反転させる動作無しで基板に半導体チップを装着することができ、さらに半導体チップに割れや欠けを生じるのを少なくできるとともに、コストダウン及びコンパクト化を図ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体チップの移送方法及び及び半導体チップ集合体、並びにダイスピック装置及びバンプボンド装置及びフリップチップボンド装置の各実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。尚、図７を参照して説明した構成要素と同一の構成要素については、同一参照符号を付して説明を省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明の半導体チップの移送方法を、半導体チップのバンプに導電性接着材を転写してフリップチップボンドするスタッドバンプボンディング（ＳＢＢ）工法に適用した実施形態を示す。
【００３０】
図１は、ダイスピック装置を示す。図１において、６は供給リール、７は帯状薄板、８は真空チャンバ、９ａ、９ｂは真空チャンバ８の入口と出口のドア、１０は真空ポンプ、１１はバルブ、１２はプラズマ発生装置、１３はフィルム、１４はフィルム１３を帯状薄板７に結合する圧着ローラ、１５は送り用のスプロケット、１６は収納リール、１７は供給リールモータ、１８は収納リールモータであり、３０は半導体チップ収納帯状体である。
【００３１】
エキスパンドシート２上に貼り付けられ、個片にダイシングされた半導体チップ１は、ダイスピック装置に供給され、ＸＹ方向に移動可能なＸＹテーブル３で突き上げピン４の上に移動し、突き上げピン４が上昇してエキスパンドシート２と半導体チップ１の裏面とを分離する。移載アーム５がこの半導体チップ１をエキスパンドシート２から取り出し、帯状薄板７の所定の移載位置に載置する。
【００３２】
帯状薄板７は、厚みが均一で平坦な１本の帯材であり、厚みが０．１ｍｍ程度で幅が約３０ｍｍのステンレス鋼板にて構成されている。また、ピッチ送り可能なように両側にスプロケット１５の歯と噛み合うように等間隔に送り穴３５（図５参照）が形成されていて送り量はスプロケット１５の回転量で制御される。帯状薄板７は供給リール６から半導体チップ１の移載位置を通り、真空チャンバ８内のプラズマ発生装置１２によるプラズマ洗浄位置を通って収納リール１６に巻き取られていく。帯状薄板７は半導体チップ１の移載が完了する度に、モータ１７で回転量が制御された供給リール６から一定量引き出され、その分だけ同様にモータ１８で回転量が制御された収納リール１６が巻き取って収納していく。
【００３３】
移載アーム５が帯状薄板７上に半導体チップ１を載置すると、スプロケット１５が一定量回転し、次の半導体チップ１の載置を可能にする。この一連の動きで半導体チップ１は帯状薄板７とともに真空チャンバ８内に引き込まれる。真空チャンバ８の入口と出口のドア９ａ、９ｂは、内部の真空を保つために帯状薄板７の搬送動作と連動して開閉される。真空チャンバ８の入口、出口とドア９ａ、９ｂの間には帯状薄板７の厚み分の隙間が設けられている。帯状薄板７を送る時には、バルブ１１が開いて真空チャンバ８内の圧力が大気圧に戻され、ドア９ａ、９ｂが開放されると、半導体チップ１が載置された帯状薄板７を真空チャンバ８内に引き込むように構成されている。
【００３４】
真空チャンバ８内ではプラズマ発生装置１２によるプラズマ洗浄にて半導体チップ１上の有機性の不純物を除去し、次工程でのバンプボンドやワイヤボンドなどの金属間接合の強度を高め、不着の不良を無くしている。
【００３５】
こうして帯状薄板７は一定量づつ順次送られていき、両側にＵＶ接着剤を塗布したフィルム１３を圧着ローラ１４によって押圧して帯状薄板７に貼り付け、半導体チップ１を帯状薄板７とフィルム１３にて挟み込む。このとき、圧着ローラ１４の形状は、半導体チップ１を押圧しないようにその厚み分だけ中央部の直径が小さく、ＵＶ接着剤を塗布した部分のみが押圧できるように両端部の直径が大きくなっている。こうして半導体チップ収納帯状体３０が形成される。
【００３６】
この半導体チップ収納帯状体３０が真空チャンバ８の出口のドア９ｂを通過すると、帯状薄板７とフィルム１３との隙間は真空が残留しているので、フィルム１３は半導体チップ１の外形に倣うように変形し、その表面張力によって半導体チップ１が振動などで帯状薄板７上で動いたり、飛び跳ねたりするのを防ぐ。
【００３７】
最後に、帯状薄板７とフィルム１３によって半導体チップ１を保持した半導体チップ収納帯状体３０が収納リール１６に巻き取られていく。このとき薄型の半導体チップ１が反りによって割れないような曲率にするため、収納リール１６の直径は約４００ｍｍ以上にする。収納リール１６が半径方向に潰れないようにするためと、巻き取り時にリールの軸方向にずれないようにするために、収納リール１６の両端にはフランジを取り付けられている。
【００３８】
半導体チップ収納帯状体３０が全て収納リール１６に巻き取られると、これをダイスピック設備から取り外し、上記と同様な帯状薄板７の一定量送り機構を備えた次工程のバンプボンド装置に供給する。
【００３９】
図２にバンプボンド装置を示す。図２において、２９はＵＶランプである。バンプボンドするために半導体チップ１を帯状薄板７から取り出す際、ＵＶ接着剤でフィルム１３が結合している部分にＵＶ光を照射するとその粘着性が失われ、帯状薄板７からフィルム１３を微弱な力で引き剥がすことができる。フィルム１３を除去された帯状薄板７上に置かれている半導体チップ１を移載アーム５にて取り出し、加熱ステージ２０に移載し、超音波ホーン１９にてバンプボンドが行われる。バンプボンドが完了した半導体チップ１は移載アーム５でレベリングステージ２１に移載され、移載アーム５は退避してレベリングプレート２２で半導体チップ１を上から押圧してバンプの頭頂を平坦にする。
【００４０】
半導体チップ１は再び移載アーム５で取り出され、当初半導体チップ１を取り出した位置から数ピッチ先の帯状薄板７上に載置される。この後、ダイスピック装置と同様な方法でフィルム１３を半導体チップ１上から覆い被せて収納リール１６に巻き取って行く。ただし、この工程でフィルム１３を押圧する圧着ローラ１４の中央部の直径は、半導体チップ１の厚みに加えバンプの高さ分小さくする必要がある。また、フィルム１３の材質は、その表面張力によってバンプが変形しないように軟質の材料を選定する。
【００４１】
帯状薄板７が全て収納リール１６に巻き取られると、これをバンプボンド装置から取り外し、上記と同様な帯状薄板７の一定量送り機構を備えた次工程のフリップチップボンド装置に供給する。
【００４２】
図３にフリップチップボンド装置を示す。図３において、フリップチップボンド工程では、帯状薄板７から半導体チップ１を反転ヘッド２４で取り出した後、これの表裏が逆になるように反転ヘッド２４が上下に１８０°反転する。装着ヘッド２３は反転ヘッド２４上の半導体チップ１を取り出し、転写ユニット２７で導電性接着剤２８を転写すると基板ステージ２６上に位置決め固定されている基板２５上に移動し、認識により位置ずれを補正して基板２５上に装着する。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態におけるバンプボンド装置について、図４、図５を参照して説明する。
【００４４】
本実施形態においては、図４に示すように、帯状薄板７の流れとバンプボンドを行う加熱ステージ２０とレベリングステージ２１が同一線上に配置されている。第１の実施形態と同様の方法で供給される帯状薄板７に、図５に示すように、予め半導体チップ１を吸着保持するのに必要な数だけ小径の穴３１（３１ａ、３１ｂ）が開けられている。この穴３１はエッチングなどの方法によりバリやかえりの無いものが得られ、精度良く連続的に加工できる。帯状薄板７の穴３１の配置は、図５に示すように、半導体チップ１の中心に対して対角方向に放射状に複数の穴３１ａ、３１ｂを配置するのが良い。
【００４５】
また、加熱ステージ２０やレベリングステージ２１には、帯状薄板７の穴３１（３１ａ、３１ｂ）に対応して吸着溝３２（３２ａ、３２ｂ）が設けられ、それぞれ吸引経路３３（３３ａ、３３ｂ）に接続され、かつ品種切替えなどで半導体チップ１の大きさが変われば吸引経路３３ａ、３３ｂをバルブ３４の切替えにて任意に選択できるように構成されている。例えば、１０ｍｍ角の半導体チップ１であれば、１３ｍｍ角に設けられた吸着溝３２ａを用いず、８ｍｍ角に設けられた吸着溝３２ｂと帯状薄板７にこれと対応して配置された穴３１ｂを通じて半導体チップ１を吸着保持する。図５中、３５は送り穴である。
【００４６】
供給リール６から引き出された帯状薄板７は、第１の実施形態と同様の方法でフイルム１３を引き剥がした後、そのまま加熱ステージ２０上に半導体チップ１を供給する。帯状薄板７を通して半導体チップ１は加熱され、さらには加熱ステージ２０に設けられた吸着溝３２と穴３１を通して吸着保持されるので、帯状薄板７上でのバンプボンドが可能になる。
【００４７】
バンプボンドが完了すると、スプロケット１５によって帯状薄板７は一定量送られ、この一連の動きで半導体チップ１はレベリングステージ２１上に供給される。加熱ステージ２０と同様に半導体チップ１を吸着保持し、レベリングプレート２２を下降させてバンプ頭頂を所定の高さに平坦にそろえる。帯状薄板７は非常に薄く、厚みを均一に製作できるので、頭頂高さがばらついたり、傾くことは少ない。
【００４８】
さらに、帯状薄板７が送られると、第１の実施形態と同様にフィルム１３が被された後収納リール１６に巻き取られ、フリップチップボンド装置に供給される。このような方法によれば、品種切替え時に生じる帯状薄板７や加熱ステージ２０、レベリングステージ２１の交換作業を不要にできる。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態におけるフリップチップボンド装置について、図６を参照して説明する。
【００５０】
本実施形態のフリップチップボンド装置においては、図６に示すように、帯状薄板７の供給リール６からの引き出し方法が第１の実施形態とは異なり、フィルム１３が帯状薄板７の下側になるように供給リール６が設置される。ＵＶランプ２９で帯状薄板７の下側からＵＶ光を照射してフィルム１３と分離し、上方に配置された収納リール１６で帯状薄板７を巻き取り、フィルム１３を水平方向に引き出し、スプロケット１５にて送ってフィルム収納リール３６で巻き取っていくことで、このフィルム１３上に回路面を下側に向けて半導体チップ１を受けて取り出し位置に供給する。
【００５１】
このような場合はフィルム１３側にもピッチ送りが可能なように両側にスプロケット１５の歯と噛み合うように等間隔に送り穴を開けておき、送り量をスプロケット１５の回転量で制御する。
【００５２】
このように供給された半導体チップ１は装着ヘッド２３により取り出されて基板２５上に実装される。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のようにある程度の反り・曲げを作用させても割れが発生しない厚みを有する薄型の半導体チップを平坦な帯状薄板上に等間隔で連続的に載置し、これら帯状薄板及び半導体チップ上を薄いフィルムで覆ってその両側部を平面同士で帯状薄板に結合して半導体チップを収納した帯状体を形成し、この帯状体を移送するので、移送中の振動で半導体チップの動きが生じないために、衝撃で半導体チップが割れたり、コーナーが欠けたりすることが無くなり、また半導体チップの収納量が多くなっても従来のワッフルトレーの場合に比べて取扱いも楽になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体チップ移送方法を適用したダイスピック装置の概略構成図である。
【図２】同実施形態の半導体チップ移送方法を適用したバンプボンド装置の概略構成図である。
【図３】同実施形態の半導体チップ移送方法を適用したフリップチップボンド装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の半導体チップ移送方法を適用したバンプボンド装置の概略構成図である。
【図５】同実施形態の半導体チップ移送方法を適用したバンプボンド装置における要部の詳細を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態の半導体チップ移送方法を適用したフリップチップボンド装置の概略構成図である。
【図７】従来例の半導体チップ移送方法を適用した半導体実装設備を示し、（ａ）は  ダイスピック工程の概略構成図、（ｂ）はバンプボンド工程の概略構成図、（ｃ）はフリップチップボンド工程の概略構成図である。
【符号の説明】
１  半導体チップ
５  移載アーム
６  供給リール
７  帯状薄板
８  真空チャンバ
１２  プラズマ発生装置
１３  フィルム
１４  圧着ローラ
１５  スプロケット
１６  収納リール
１９  超音波ホーン
２０  加熱ステージ
２１  レベリングステージ
２２  レベリングプレート
２３  装着ヘッド
２４  反転ヘッド
２５  基板
３０  半導体チップ収納帯状体
３１  穴
３２  吸着溝
３３  吸引経路
３６  フィルム収納リール
【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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