(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された導電体とこの導電体を覆う絶縁膜より構成された複数の吸着部と、前記導電体に電圧を付与する吸着制御部とを備え、前記吸着部は、前記基板の表面に設けられて微小物体を１個保持する凹部の内表面に形成されており、かつ前記基板の前記吸着部形成面に、吸着部以外の基板表面を覆う導電膜を備え、この導電膜を接地部に接地したことを特徴とする微小物体の保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小物体を静電吸着により保持する微小物体の保持装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品に基板との接続用の突出電極であるバンプを形成する方法として導電性ボールを用いる方法が知られている。この導電性ボールを電子部品に搭載するための導電性ボールの保持方法として、従来より吸着ヘッドによって導電性ボールを真空吸着する方法が広く用いられている。この方法は吸着ヘッドに吸着孔を設け、この吸着孔から真空吸引して導電性ボールを各吸着孔に吸引して保持するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年電子部品の小型化に伴い、バンプ形成に用いられる導電性ボールは小径化している。このため微小な導電性ボール用の吸着孔の加工の困難さなど、小径ボールの保持を真空吸着によって行う上には多くの技術的困難があり、現状以上に小径化が進むと真空吸着による方法は実際上使用できなくなることから、真空吸着に替る保持方法が求められていた。
【０００４】
一方、真空吸着以外の方法として、導電性ボールのような微小物体を静電力を用いて保持する技術が開示されている（例えば特許公報２５３８６０５号、特開昭６４−４５１３５号、特開昭５９−２２３９４号、特開平２−２９９２８８号、特開平７−２８３５２１号の各公報等）。しかしながら前記開示技術においては、いずれも微小物体を静電力で保持するのに必要な電荷を保持手段に帯電させる作業が複雑であったり、作業に時間を要するという課題があり、その結果いずれも微小物体を保持する方法として実用化されるには至らないものであった。
【０００５】
そこで本発明は、微小物体を静電力により作業性よく保持することができる微小物体の保持装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また本発明は、複数個の微小物体を静電力により所定の配列で確実に保持する微小物体の保持装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の微小物体の保持装置は、基板の表面に形成された導電体とこの導電体を覆う絶縁膜より構成された複数の吸着部と、前記導電体に電圧を付与する吸着制御部とを備え、前記吸着部は、前記基板の表面に設けられて微小物体を１個保持する凹部の内表面に形成されており、かつ前記基板の前記吸着部形成面に、吸着部以外の基板表面を覆う導電膜を備え、この導電膜を接地部に接地した。
【００１４】
各請求項記載の発明によれば、静電吸着による微小物体の保持を作業性よく確実に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の正面図、図２（ａ）は同導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの部分断面図、図２（ｂ）は同導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの部分平面図、図３、図４（ａ），（ｂ）は同導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの吸着部の拡大断面図、図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は同導電性ボールの保持装置の吸着部の製造工程の説明図、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は同導電性ボールの移載工程の説明図である。
【００１６】
まず図１を参照して導電性ボールの保持装置について説明する。この導電性ボールの保持装置は、微小物体である導電性ボールを保持ヘッドによりピックアップし、ウェハ上に移載してバンプを形成する動作において、導電性ボールを保持するために使用されるものである。図１において、基台１上には導電性ボールの供給部２が設けられている。供給部２には微小物体である導電性ボール３が多数貯溜されている。供給部２の側方にはウェハの位置決めテーブル４が配設されており、位置決めテーブル４の上面に設けられたホルダ５には、基板としてのウェハ６が保持されている。このウェハ６には、複数個の電子部品が作り込まれており、各電子部品の複数の電極には供給部２の導電性ボール３が搭載される。
【００１７】
供給部２および位置決めテーブル４の上方には、微小物体の保持ヘッド１０が水平方向および上下方向に移動可能に配設されている。保持ヘッド１０は本体ブロック１１の下面に吸着基板１２を装着して構成されており、吸着基板１２は吸着制御部２０に接続されている。また本体ブロック１１の側面には、振動・衝撃付与手段である振動子１３が設けられている。振動子１３を駆動することにより、吸着基板１２には振動およびまたは衝撃が付与される。
【００１８】
保持ヘッド１０は昇降ブロック１６に結合されており、昇降ブロック１６にはナット１９が結合されている。Ｚ軸モータ１７によって送りねじ１８を回転駆動することにより、ナット１９は昇降ブロック１６とともに昇降する。またＸ軸モータ１５を駆動することにより、昇降ブロック１６はＸ軸テーブル１４に沿って水平移動し、保持ヘッド１０もともに水平移動する。
【００１９】
次に図２を参照して保持ヘッド１０に備えられた吸着基板１２について説明する。図２（ａ）に示すように、保持ヘッド１０の本体ブロック１１の下面には、吸着基板１２が装着されている。吸着基板１２はガラスや樹脂などの絶縁物より構成され、吸着基板１２の下面（表面）には複数の吸着部２１が設けられている。吸着部２１は吸着基板１２に設けられた凹部の内表面にアルミなどの良導体の導電体２１ａを形成し、その表面を酸化珪素やポリイミド樹脂などの絶縁膜２１ｂで覆って形成されている。凹部は１つの吸着部２１に１個の導電性ボール３を確実に保持するために形成されたものである。なお、基板としては表面が絶縁物で覆われたシリコン等の半導体や、表面が絶縁物で覆われた金属等の導体でもよい。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、吸着部２１は格子状に形成されており、これらの吸着部２１以外の吸着基板１２の表面は、導電体２１ａと同様の導電体２２によって覆われている。この導電体２２は、吸着基板１２上で導電体２１ａとは電気的に絶縁している。各吸着部２１の導電体２１ａはそれぞれ吸着制御部２０に電気的に接続されている。吸着部２１は、導電性ボール３が搭載されるウェハ６の電極と同一配列で吸着基板１２の表面に島状に点在している。
【００２１】
次に図３〜図５を参照して吸着部２１の機能について説明する。図３に示すように、吸着制御部２０は、導電体２１ａに接続されたトランジスタＴｒとこのトランジスタＴｒを制御するスイッチング回路２０ａを備えている。スイッチング回路２０ａよりトランジスタＴｒに加えられるゲート電圧を制御することにより、導電体２１ａは、電源２０ｃもしくは接地部２３に電気的に接続される。導電体２１ａを電源２０ｃと接続すると、電源２０ｃの電圧により導電体２１ａの表面を覆う絶縁膜２１ｂは帯電する。また導電体２１ａを接地部２３に接続すると、絶縁膜２１ｂの帯電は解除される。別な言葉で表現すると、導電体２１ａと絶縁膜２１ｂより構成される吸着部２１は、電気的にはコンデンサと同じである。したがって、導電体２１ａを電源２０ｃと接続して吸着部２１を充電すると（矢印ａ参照）絶縁膜２１ｂが帯電し、導電体２１ａを接地部２３と接続して放電すると（矢印ｂ参照）絶縁膜２１ｂの帯電が解除される。
【００２２】
絶縁膜２１ｂが帯電した状態では、図４（ａ）に示すように絶縁膜２１ｂの表面に微小物体である導電性ボール３を静電吸着により保持することが出来る。そして図４（ｂ）に示すように、吸着部２１を放電させることにより、保持していた導電性ボール３は吸着部２１より離脱する。導電体２１ａの表面を絶縁膜２１ｂで覆う構造とし導電体２１ａの電位を変化させることにより、絶縁膜２１ｂの帯電、帯電解除を瞬時に切り換えることが出来る。したがって、微小物体の保持、保持解除を作業性よく行うことが出来る。また導電体２１ａを覆う絶縁膜２１ｂを、吸着基板１２上にウェハ６の電極と同じ配列で複数個形成することにより、微小物体をウェハ６の電極と同じ配列で保持することが出来る。
【００２３】
吸着基板１２の吸着部２１以外の基板表面を覆う導電膜２２は、図３に示すように接地部２３に接続されて電気的に接地されている。このためこの範囲には電荷の帯電はなく、したがって吸着部２１以外の部分に導電性ボール３が静電吸着によって付着することがない。
【００２４】
次に図５を参照して、吸着基板１２の製造方法について説明する。図５（ａ）において、ガラスやセラミックや樹脂などの絶縁物より成る基板１２には、凹部１２ａが形成される。ここでは円錐状の凹部を設けた例を示しているが、球状面などその他の形状の凹部であってもよい。次に図５（ｂ）に示すように、凹部形成面にアルミなどの良導体の導電膜１２ｂが形成される。その後図５（ｃ）に示すように、凹部１２ａの周囲の導電膜１２ｂがエッチングにより除去される。これにより、凹部１２ａ内の導電膜１２ｂは前述の吸着部２１の導電体２１ａとなり、導電膜１２ｂのその他の部分は吸着部２１周囲を覆う導電体２２となる。そして凹部１２ａ内の導電体２１ａを覆って絶縁膜２１ｂを形成することにより、吸着部２１が形成される。
【００２５】
次にこの吸着基板１２を用いた導電性ボールの搭載動作について、図６を参照して説明する。まず図６（ａ）において、保持ヘッド１０を供給部２上に移動させて下降させることにより、吸着基板１２を供給部２内の導電性ボール３に対して下降させる。そして吸着制御部２０（図１、図２（ｂ）参照）により、吸着部２１の絶縁体２１ｂに帯電させる。これにより、吸着部２１には導電性ボール２１が静電吸着され、図６（ｂ）に示すように保持ヘッド１０が上昇した状態では、保持ヘッド１０の下面には導電性ボール３が保持されている。
【００２６】
この後保持ヘッド１０は位置決めテーブル１上に移動し、ここで下降動作を行うことにより、ホルダ５に保持されたウェハ６上の所定位置に導電性ボール３を搭載する。このとき、保持ヘッド１０を上昇させる際に振動子１３を駆動して保持ヘッド１０に振動およびまたは衝撃を付与するようにしてもよい。これにより、導電性ボール３の吸着基板１２からの離脱を確実に行うことができる。このようにして、図６（ｄ）に示すようにウェハ６に導電性ボール３が搭載される。なお本実施の形態では、複数の吸着部２１の絶縁膜２１ｂへの帯電を同時に行うようにしているが、各吸着部２１毎に個別に帯電を制御し、所定の吸着部２１によって導電性ボール３を保持するようにしてもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２の導電性ボールの保持装置の正面図、図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は同バンプ形成方法の工程説明図である。本実施の形態２は、実施の形態１と同様に、静電吸着により導電性ボール３を所定配列パターンで保持させ、これらの導電性ボール３に対して半導体素子を押し付けることにより、導電性ボールを半導体素子に接合してバンプを形成するものである。
【００２９】
図７において、Ｘ軸テーブル３１にはＺ軸テーブル３２が結合されており、Ｚ軸テーブル３２の下端部には圧着ヘッド３３が装着されている。圧着ヘッド３３は、下面に半導体素子を吸着する吸着機能を備え、側面には振動子３４を備えている。Ｘ軸テーブル３１の下方には、半導体素子の供給部３５が配設されている。供給部３５はウェハから切り出された状態の半導体素子３６を供給する。
【００３０】
供給部３５の側方には、ボール保持テーブル４０が配設されている。ボール保持テーブル４０の上面には、吸着基板４１が装着されている。吸着基板４１は実施の形態１における吸着基板１２、もしくは実施の形態２における吸着基板７２と同様のものであり、上面に格子状の配列で形成された複数の吸着部４２に導電性ボール３を静電吸着により保持する。吸着部４２に設けられた導電体（図示せず）の帯電・放電は、実施の形態１における吸着制御部２０と同様の吸着制御部４３によって制御される。
【００３１】
Ｘ軸テーブル３１およびＺ軸テーブル３２を駆動して、圧着ヘッド３３を供給部３５に対して下降させることにより、圧着ヘッド３３は半導体素子３６を真空吸着によりピックアップする。そして半導体素子３６をボール保持テーブル４０に保持された導電性ボール３に押圧し、圧着ヘッド３３に備えられた加熱手段によって半導体素子３６を加熱することにより、導電性ボール３を半導体素子３６に接合してバンプを形成する。
【００３２】
このバンプ形成方法について図８を参照して説明する。まず図８（ａ）に示すように、ボール保持テーブル４０上の吸着基板４１に導電性ボール３が供給される。このとき、吸着基板４１の吸着部４２は吸着制御部４３によって帯電されているため、吸着部４２には導電性ボール３が静電吸着される。そして保持テーブル４０を傾斜させ、または表面をエアブローすることにより、吸着部４２以外の範囲から導電性ボール３が除去され、図８（ｂ）に示すように吸着部４２のみに導電性ボール３が保持される。
【００３３】
次に、供給部３５から半導体素子３６をピックアップした圧着ヘッド３３を保持テーブル４０上に移動させ、図８（ｃ）に示すように所定位置の導電性ボール３に位置合わせして下降させる。そして図８（ｄ）に示すように圧着ヘッド３３に備えられた加熱手段を駆動しながら半導体素子３６を導電性ボール３に対して押圧する。このとき、吸着ヘッド３３に備えられた振動子３４を駆動して半導体素子３６に対して振動を付与する。これにより、導電性ボール３は半導体素子３６に接合され、バンプが形成される。この後、図８（ｅ）に示すように吸着ヘッド３３を上昇させることにより、バンプ３’が形成された半導体素子３６が完成する。半導体素子３６と導電性ボール３の接合方法としては、振動を利用する方法のほかに熱圧着で接合する方法でも良い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、導電体に電圧を付与することにより、その表面に形成された絶縁膜を素早く帯電させることが出来るので、静電吸着による微小物体の保持を作業性よく行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の正面図
【図２】  （ａ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの部分断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの部分平面図
【図３】  本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの吸着部の拡大断面図
【図４】  （ａ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの吸着部の拡大断面図
（ｂ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の保持ヘッドの吸着部の拡大断面図
【図５】  （ａ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の吸着部の製造工程の説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の吸着部の製造工程の説明図
（ｃ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の吸着部の製造工程の説明図
（ｄ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの保持装置の吸着部の製造工程の説明図
【図６】  （ａ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載工程の説明図
（ｂ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載工程の説明図
（ｃ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載工程の説明図
（ｄ）本発明の実施の形態１の導電性ボールの移載工程の説明図
【図７】  本発明の実施の形態２の導電性ボールの保持装置の正面図
【図８】  （ａ）本発明の実施の形態２のバンプ形成方法の工程説明図
（ｂ）本発明の実施の形態２のバンプ形成方法の工程説明図
（ｃ）本発明の実施の形態２のバンプ形成方法の工程説明図
（ｄ）本発明の実施の形態２のバンプ形成方法の工程説明図
（ｅ）本発明の実施の形態２のバンプ形成方法の工程説明図
【符号の説明】
３  導電性ボール
６  ウェハ
１２  吸着基板
２０  吸着制御部
２１  吸着部
２１ａ  導電体
２１ｂ  絶縁膜
２２  導電体
Ｔｒ  トランジスタ
【図１】
0003903627.tif 000002
【図２】
0003903627.tif 000003
【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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