JP6817826B2

JP6817826B2 - 実装方法および実装装置

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Publication number: JP6817826B2
Application number: JP2017009030A
Authority: JP
Inventors: 新井　義之; 義之新井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-01-21
Filing date: 2017-01-21
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-01-21
Also published as: JP2018117106A

Description

本発明は、半導体チップを高精度に安定して実装する実装方法および実装装置に関するものである。

半導体チップは、コスト低減のために小型化し、小型化した半導体チップを高精度に実装するための取組みが行われている。特に、ディスプレイに用いられるＬＥＤはマイクロＬＥＤと呼ばれる５０μｍ×５０μｍ以下の半導体チップを数μｍの精度で高速に実装することが求められている。

特許文献１には、マイクロＬＥＤからなる半導体チップとサファイヤからなるキャリア基板との間にインジウムからなる接着層が設けられることにより半導体チップの実装面がキャリア基板に接着されており、加熱した移載ヘッドで半導体チップを吸着することにより移載ヘッドからの熱で接着層を溶融、半導体チップを剥離させた後、半導体チップを回路基板に実装する構成が記載されている。

特許文献１：特許第５７８３４８１号公報

しかしながら、特許文献１記載のものは、半導体チップに接着層が残るおそれがあり、その接着層の量のばらつきにより安定した実装が困難であるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決して、半導体チップを高精度に安定して回路基板に実装することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを載置台に載置された回路基板に実装ヘッドで実装する実装方法であって、
前記キャリア基板に保持された前記半導体チップの前記第１の面と反対側の面である第２の面を第１の粘着部材に貼付ける第１粘着部材貼付け工程と、
前記キャリア基板を前記半導体チップから除去するキャリア基板除去工程と、
前記半導体チップの前記第１の面に第２の粘着部材を貼り付ける第２粘着部材貼付け工程と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減工程と、
前記第２の粘着部材を貼り付けられた前記半導体チップを前記第１の粘着部材から剥離して、前記第２の面を第３の粘着部材に貼り付ける第３粘着部材貼付け工程と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減工程と、
前記第３粘着部材を貼り付けられた前記半導体チップから前記第２の粘着部材を剥離した後、
前記実装ヘッドが前記半導体チップの前記第１の面を保持し前記第３の粘着部材から剥離して、前記第２の面を前記回路基板に接合することにより前記半導体チップを前記回路基板に実装する実装工程と、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、少なくとも粘着力を低減させる前の前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装方法を提供するものである。

この構成により、第２の粘着部材を半導体チップに貼り付けた後、第１の粘着部材の粘着力を低減させるため、第１の粘着部材の発泡による半導体チップの位置ずれや姿勢乱れがなく、また、実装する半導体チップを少なくとも粘着力を低減させる前の第１の粘着部材より粘着力が小さい第３の粘着部材に貼り付けているため容易に剥離でき、高精度に安定して回路基板に実装することができる。

前記キャリア基板除去工程は、レーザ光を照射して前記キャリア基板を剥離し除去する構成としてもよい。

この構成により、半導体チップに接着層が残ることなく、キャリア基板を安定して剥離することができる。

前記第１粘着力低減工程は、前記第１の粘着部材及び前記半導体チップを前記第１の粘着部材の粘着力が低減する第１の所定温度に加熱することにより前記第１の粘着部材の粘着力を低減させ、前記第２粘着力低減工程は、前記第２の粘着部材及び前記半導体チップを前記第１の所定温度よりも高温であり前記第２の粘着部材の粘着力が低減する第２の所定温度に加熱することにより前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる構成としてもよい。

この構成により、第１の所定温度では第２の粘着部材の粘着力が低減することがないため半導体チップを第２の粘着部材で固定することができ、第１の粘着部材が粘着力を低減する際の発泡による半導体チップの位置ずれや姿勢乱れを防止することができる。また、第２の所定温度で第２の粘着部材の粘着力を安定的に低減させることができる。

前記実装工程は、前記半導体チップを前記第２粘着力低減工程における前記第２の所定温度に維持したまま前記回路基板に実装可能に、前記第３の粘着部材を保持する第３粘着部材保持部、前記実装ヘッド、及び前記載置台を加熱制御する構成としてもよい。

この構成により、一旦加熱した半導体チップ、回路基板、実装ヘッド等の温度の変動を防止することができ、実装に関係する部材全ての熱収縮や膨張を防止し、高精度で安定した実装を行うことができる。

また、上記課題を解決するために本発明は、キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを載置台に載置された回路基板に実装する実装装置であって、
第１の粘着部材を保持する第１粘着部材加熱機構を有した第１粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材に貼り付けられた前記半導体チップから前記キャリア基板を除去するキャリア基板除去部と、
第２の粘着部材を前記半導体チップの第１の面に貼り付ける第１移載ヘッド加熱機構を有した第１の移載ヘッドと、
前記半導体チップを第３の粘着部材に貼り付ける第２移載ヘッド加熱機構を有した第２の移載ヘッドと、
前記第３の粘着部材を保持する第３粘着部材加熱機構を有した第３粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減部と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減部と、
前記半導体チップの前記第１の面を保持し前記第３の粘着部材から剥離して、前記第２の面を前記回路基板に接合することにより前記半導体チップを前記回路基板に実装する実装ヘッドと、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、少なくとも粘着力を低減させる前の前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装装置を提供するものである。

この構成により、第２の粘着部材を半導体チップに貼り付けた後、第１の粘着部材の粘着力を低減させるため、第１の粘着部材の発泡による半導体チップの位置ずれや姿勢乱れがなく、また、実装する半導体チップを少なくとも粘着力を低減させる前の第１の粘着部材の粘着力より粘着力が小さい第３の粘着部材に貼り付けているため容易に剥離でき、高精度に安定して回路基板に実装することができる。

前記キャリア基板除去部は、前記キャリア基板にレーザ光を照射可能なレーザ光照射部を含む構成としてもよい。

この構成により、半導体チップに接着層が残ることなく、半導体チップからキャリア基板を安定して剥離し除去することができる。

前記第１粘着力低減部は、前記第１粘着部材加熱機構と前記第１移載ヘッド加熱機構とを前記第１の粘着部材の粘着力が低減する第１の所定温度に加熱するように制御し、前記第２粘着力低減部は、前記第３粘着部材加熱機構と前記第２移載ヘッド加熱機構とを前記第１の所定温度より高温であり第２の粘着部材の粘着力が低減する第２の所定温度に加熱するように制御する構成としてもよい。

前記実装ヘッドは、実装ヘッド加熱機構を有するとともに、前記載置台は、載置台加熱機構を有し、前記半導体チップを前記第２の所定温度に維持したまま前記回路基板に実装するように、第３粘着部材加熱機構、前記実装ヘッド加熱機構、及び前記載置台加熱機構の加熱温度を制御する実装温度制御部を備えた構成としてもよい。

本発明の実装方法および実装装置により、半導体チップを高精度に安定して回路基板に実装することができる。

本発明の実施例１における第１粘着部材貼付け工程とキャリア基板除去工程を説明する図である。本発明の実施例１における第２粘着部材貼付け工程と第１粘着力低減工程を説明する図である。本発明の実施例１における第３粘着部材貼付け工程を説明する図である。本発明の実施例１における第２粘着力低減工程を説明する図である。本発明の実施例１における実装工程を説明する図である。本発明の実施例１における実装装置を説明する図である。

本発明の実施例１について、図１〜図６を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１における第１粘着部材貼付け工程とキャリア基板除去工程を説明する図である。図２は、本発明の実施例１における第２粘着部材貼付け工程と第１粘着力低減工程を説明する図である。図３は、本発明の実施例１における第３粘着部材貼付け工程を説明する図である。図４は、本発明の実施例１における第２粘着力低減工程を説明する図である。図５は、本発明の実施例１における実装工程を説明する図である。図６は、本発明の実施例１における実装装置を説明する図である。

本発明において、半導体チップのもつ２つの主面のうち、キャリア基板に保持された面を第１の面とし、第１面と反対側の面を第２の面と定義し、第２の面にはバンプが形成されているものとする。

（実装方法）
まず、本発明の実施例１における実装方法の各工程について、図１〜図５を参照して説明する。図１（ａ）は、キャリア基板２に第１の面が保持されたダイシング後の複数の半導体チップ１を示している。キャリア基板２は図１の奥行き方向にも広がっていて円形又は四角形を有しており、シリコン、ガリウムヒ素、サファイヤ等からなっている。また、半導体チップ１もキャリア基板２の広がりに沿って２次元に複数個（数百個〜数万個）が配列されている。マイクロＬＥＤと呼ばれる小型の半導体チップ１では、５０μｍ×５０μｍ以下のサイズであり、このサイズにダイシング幅を加えたピッチで配列されている。このような小型の半導体チップ１は、高精度（例えば、１μｍ以下の精度）で回路基板に実装することが求められている。実施例１における半導体チップ１は、事前に各半導体チップ１を検査し不良の半導体チップを除去している。具体的には、後述のレーザリフトオフの場合よりも強いレーザ光を照射し、不良チップを焼失させている。

図１（ｂ）は、半導体チップ１のキャリア基板２に保持された面である第１の面と反対側の面である第２の面を第１の粘着部材４に貼付ける第１粘着部材貼付け工程を示している。第１の粘着部材４は、第１粘着部材保持部１５に真空吸着により保持されており、半導体チップ１を貼り付ける面には第１の粘着膜３が形成されている。実施例１における第１の粘着膜３は通常は強い粘着性を有するが、第１の所定温度（後述参照）に加熱することによって粘着力が低減する特性を有している。この第１粘着部材貼付け工程では、後述する第１の移載ヘッド１４で半導体チップ１を保持したキャリア基板２を吸着、搬送して、第１粘着部材保持部１５に保持された第１の粘着部材４の第１の粘着膜３上に半導体チップ１の第２の面を貼り付ける。

次に、図１（ｃ）に示すように、キャリア基板除去工程を実行する。キャリア基板除去工程では、レーザリフトオフと呼ばれる方法により半導体チップ１からキャリア基板２を剥離し除去する。例えば、マイクロＬＥＤにおいては、キャリア基板２にエキシマレーザを照射することにより、半導体チップ１であるマイクロＬＥＤのＧａＮ層の一部をＧａとＮに分解させてサファイヤからなるキャリア基板２を剥離し除去する。剥離したキャリア基板２は、第１の移載ヘッド１４にて吸着して除去する。

なお、実施例１においては、キャリア基板除去工程にてキャリア基板２にレーザ光を照射してレーザリフトオフと呼ばれる方法により半導体チップ１からキャリア基板２を剥離して除去するようにしたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、キャリア基板２を半導体チップ１が設けられている側と反対側から削り落として除去するようにしてもよい。これは、バックグラインドと呼ばれ、特に赤色ＬＥＤの場合にはレーザリフトオフが適用できないのでこのバックグラインドの手法が用いられる。

続いて、図２（ａ）に示す第２粘着部材貼付け工程を実行する。第２粘着部材貼付け工程では、第１の移載ヘッド１４で第２の粘着膜５が表面に形成された第２の粘着部材６を吸着保持して搬送し、第２の粘着部材６の第２の粘着膜５側を第１粘着部材保持部１５上に保持された第１の粘着部材４の第１の粘着膜３に第２の面が保持された半導体チップ１の第１の面に押圧して貼り付ける。そして、半導体チップ１は第１の粘着部材４と第２の粘着部材６とに挟まれた状態となる。

ここで、前述のように第１の粘着部材４の第１の粘着膜３は通常は大きな粘着力を有しているが、第１の所定温度（実施例１においては、およそ９０℃）に加熱することにより粘着力が低減してその粘着力がほぼゼロとなる特性を有している。また、第２の粘着部材６の第２の粘着膜５も通常は大きな粘着力を有しているが、第２の所定温度（実施例１においては、およそ１５０℃）に加熱することにより粘着力が低減しその粘着力がほぼゼロとなる特性を有している。したがって、後述する第１粘着力低減工程のように、半導体チップ１が第１の粘着部材４と第２の粘着部材６とに挟まれた状態で第１の所定温度に加熱すると、第１の粘着膜３の粘着力が低減しほぼゼロとなることにより、半導体チップ１は第１の粘着部材４から剥離し第２の粘着部材６には保持された状態が継続することとなる。また、第２の粘着部材６を第２の所定温度に加熱すると第２の粘着膜５の粘着力が低減しほぼゼロとなることにより、半導体チップ１から第２の粘着部材６が剥離することとなる。

なお、実施例１においては、第１の所定温度がおよそ９０℃である第１の粘着部材４を採用し、第２の所定温度がおよそ１５０℃である第２の粘着部材６を採用したが、必ずしもこの温度特性に限定されず適宜変更が可能である。例えば、第１の所定温度がおよそ６０℃である第１の粘着部材４を採用し、第２の所定温度がおよそ１２０℃である第２の粘着部材６を採用してもよいし、それ以外の温度でそれぞれの粘着部材の粘着力が低減する特性を有する粘着部材を採用してもよい。少なくとも第１の粘着部材４の粘着力が低減する第１の所定温度よりも第２の粘着部材６の粘着力が低減する第２の所定温度が高温になるように各粘着部材を構成すればよい。その際、第１の所定温度と第２の所定温度との差を６０℃程度にすることが望ましい。そして、第１の所定温度に加熱して第１の粘着部材４の粘着力を低減させるとともに、第１の所定温度よりも高温の第２の所定温度に加熱して第２の粘着部材６の粘着力を低減させるように構成する。

ここで、第１の粘着部材４は通常（第１の所定温度よりも低い温度）では大きな粘着力を有し、第２の粘着部材６は通常（第２の所定温度よりも低い温度）では大きな粘着力を有している。これにより、この強い粘着力に粘着された半導体チップ１が位置ずれや姿勢乱れが生じることを防止している。特に、前述のキャリア基板除去工程におけるレーザリフトオフのパワーはかなり大きく、ヘッドで半導体チップ１を容易にピックアップできるような弱い粘着力ではレーザのパワーを受け止められないため、大きな粘着力を有した粘着部材を採用している。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１粘着力低減工程を実行する。第１粘着力低減工程では、第１粘着部材保持部１５における第１粘着部材加熱機構２１及び第１の移載ヘッド１４における第１移載ヘッド加熱機構２２により、第１の粘着部材４及び第２の粘着部材６を第１の所定温度（およそ９０℃）になるように加熱制御して第１の粘着膜３の粘着力を低減させる。このとき、第２の粘着部材６の第２の粘着膜５も第１の所定温度に加熱されるが、第２の粘着膜５の粘着力が低減する温度は第２の所定温度（およそ１５０℃）であるので、第１の所定温度では粘着力が低減せず、第２の粘着部材６は第２の粘着膜５により半導体チップ１を粘着保持したままである。

続いて、図３に示すように、第３粘着部材貼付け工程を実行する。まず、第２の移載ヘッド１６で第２の粘着部材６に第１の面が保持された半導体チップ１をピックアップ（図３（ａ）参照）して、第３粘着部材保持部１８まで搬送し、第３粘着部材保持部１８に保持された第３の粘着部材７の上に半導体チップ１の第２の面を重ね貼り付ける（図３（ｂ）参照）。そして、半導体チップ１は第３の粘着部材７と第２の粘着部材６とに挟まれた状態となる。第３の粘着部材７は、シリコーン樹脂等からなり、前述した第１の粘着部材４よりも粘着力が小さい。つまり、第１の粘着部材４は第１の所定温度で粘着力が低下するが、それより低い温度では粘着力が大きく、粘着された半導体チップ１を簡単にピックアップすることはできない。そのため、常に第１の粘着部材４よりも粘着力が小さい第３の粘着部材７に半導体チップ１を粘着させることで、後述する実装工程で半導体チップ１を容易にピックアップすることができる。

前述したように、レーザリフトオフで半導体チップ１からキャリア基板２を除去するキャリア基板除去工程においては、レーザのパワーが大きく、第３の粘着部材７のような小さい粘着力を有するものではそのパワーを受け止めることが困難である。そのため、通常は大きい粘着力を有した第１の粘着膜３をもつ第１の粘着部材４でエキシマレーザのパワーを受け止めることとしている。

次に、図４に示すように、第２粘着力低減工程を実行する。第２粘着力低減工程では、第３粘着部材保持部１８の第３粘着部材加熱機構２３と、第２の移載ヘッド１６の第２移載ヘッド加熱機構２４とにより、第３の粘着部材７と第２の粘着部材６とを半導体チップ１とともに第２の所定温度（およそ１５０℃）になるように加熱制御する。そうすると、第２の粘着部材６における第２の粘着膜５の粘着力が低減しほぼゼロとなる（図４（ａ）参照）。そして、第２の粘着部材６が半導体チップ１から剥離され、第２の移載ヘッド１６を第２の粘着部材６とともに第３粘着部材保持部１８から引き離すと、第３粘着部材保持部１８上の第３の粘着部材７に半導体チップ１が残る（図４（ｂ）参照）。このとき、半導体チップ１の第２の面側が第３の粘着部材７に粘着されている。

第１の粘着力低減工程及び第２の粘着力低減工程において、第１の粘着膜３及び第２の粘着膜５からガスが発生して発泡する場合がある。その場合、各粘着膜に粘着されている半導体チップ１が発泡により位置ずれを起こしたり、姿勢乱れが生じたりする恐れがある。しかしながら、上述のように、第１粘着力低減工程では、第１の所定温度では粘着力の低減しない第２の粘着部材で半導体チップ１を保持しており、また、第２粘着力低減工程は、半導体チップ１を第３の粘着部材７で保持しており、半導体チップ１の位置がずれたり、姿勢が乱れたりすることが防止できる。

ここで、第２の所定温度は、後述する実装工程におけるバンプが接合可能な温度に設定されている。つまり、第２粘着力低減工程から実装工程においては、半導体チップ１を第２の所定温度に維持して熱膨張や収縮によって実装位置ずれが発生することを防止している。具体的には、半導体チップ１を第２の所定温度に維持するように第２粘着力低減工程における第３粘着部材保持部１８の第３粘着部材加熱機構２３と第２の移載ヘッド１６の第２移載ヘッド加熱機構２４、及び後述する実装工程における載置台１３の載置台加熱機構２５と実装ヘッド１７の実装ヘッド加熱機構２６を加熱制御する。

すなわち、バンプが接合可能な温度が１５０℃前後の温度であり、この温度で粘着力がほぼゼロとなる第２の粘着膜５を採用した第２の粘着部材６を用いている。つまり、第２の所定温度がおよそ１５０℃である第２の粘着膜５を採用した第２の粘着部材６を用い、第２の粘着部材６をおよそ１５０℃に加熱することにより第２の粘着膜５もおよそ１５０℃となって粘着力が低減し、半導体チップ１を容易に剥離することが可能となる。また、第２の粘着部材６の加熱時に半導体チップ１も同じ第２の所定温度であるおよそ１５０℃に加熱するように第３粘着部材保持部１８における第３粘着部材加熱機構２３及び第２の移載ヘッド１６における第２移載ヘッド加熱機構２４を制御する。このように、後述する実装工程で半導体チップ１を回路基板９に接合する際にバンプが接合可能な温度と同じ温度を第２の所定温度として第２粘着力低減工程でも採用することにより、半導体チップ１の温度を第２粘着力低減工程から実装工程に至るまで一定に保ち、膨張や収縮を避けることができ、高精度で安定した実装が実現できる。

最後に、図５に示すように、実装工程を実行する。実装工程では、まず、図５（ａ）に示すように、実装ヘッド１７で第３粘着部材保持部１８上の半導体チップ１を個別に複数個同時に吸着してピックアップする。ピックアップする半導体チップ１の数は、実装ヘッド１７の構成により任意に設定できるが、高速実装を実現するにはできるだけ多くの半導体チップ１をピックアップすることが望ましい。実施例１においては、１万個の半導体チップ１をピックアップできるように実装ヘッド１７を構成している。このピックアップの際に、実装ヘッド１７内部に設けられた実装ヘッド加熱機構２６によりピックアップした半導体チップ１の温度を第２粘着力低減工程における第２の所定温度、つまりバンプが接合可能な温度（実施例１においては１５０℃）に加熱維持するように制御する。また、第３粘着部材保持部１８における第３粘着部材加熱機構２３も同様に半導体チップ１の温度を第２粘着力低減工程における第２の所定温度、つまりバンプが接合可能な温度（実施例１においてはおよそ１５０℃）に加熱維持するように制御する。実装ヘッド１７で半導体チップ１をピックアップするピッチは、回路基板９の半導体チップ１を実装するピッチに合わせて構成されている。ここで、バンプが接合可能な温度とは、半導体チップ１に設けたバンプと回路基板９の電極との接合に適した温度であり、この温度ではバンプに粘りがでて接合に適すが、この温度より低いと粘りが発生せず、この温度よりも高いとバンプが酸化して接合には適さない。

実装ヘッド１７でピックアップした複数の半導体チップ１は、図５（ｂ）に示すように、実装ヘッド１７又は載置台１３がＸ、Ｙ、Ｚ方向に適宜移動することにより、載置台１３に保持された回路基板９に接合して実装される。実施例１における回路基板９は、ガラスの表面に回路が形成されている。一度に１万個の半導体チップ１を回路基板９に実装するには、Ｘ、Ｙ方向に高精度に位置決めするだけでなく、半導体チップ１と回路基板９との平行度も調整する必要がある。そのため実装装置５０において実装ヘッド１７と載置台１３の平行度調整を行うことによって、いずれの半導体チップ１も同じ高さ（Ｚ方向）だけ移動することで実装することができる。

載置台１３には載置台加熱機構２５が設けられており、実装ヘッド１７とともに載置台１３をバンプが接合可能な温度に加熱制御することにより、半導体チップ１に設けたバンプと回路基板９の電極とが接合される（図５（ｂ）参照）。実装ヘッド１７及び載置台１３が加熱制御されることにより、半導体チップ１が第２粘着力低減工程における第２の所定温度、すなわち、バンプが接合可能な温度（実施例１においてはおよそ１５０℃）に維持され、また回路基板９も第２粘着力低減工程における第２の所定温度に維持され、第２粘着力低減工程から実装工程まで、半導体チップ１はじめ回路基板９、第２の粘着部材６、第２の移載ヘッド１６、実装ヘッド１７、及び載置台１３を同じ第２の所定温度に維持することができる。これにより、半導体チップ１や回路基板９が熱収縮や膨張することが避けられ、高精度な実装を安定して行うことができる。

実装工程において、回路基板９に半導体チップ１を実装する際の回路基板９と半導体チップ１の間の接合力は実装ヘッド１７の保持力よりも強く、実装ヘッド１７の保持力は第３の粘着部材７の粘着力よりも強くなるように構成されている。すなわち、実装ヘッド１７は常時真空吸着をオンにしており、この真空吸着により半導体チップ１を保持する。この常時オンの真空吸着による保持力が、回路基板９に半導体チップ１を実装する際の回路基板９と半導体チップ１の間の接合力よりも弱く、第３の粘着部材７の粘着力よりも強くなるように設定されている。これにより、真空吸着をオン−オフに関する制御を行う必要がなくなり、よりシンプルな構成とすることができる。

なお、実施例１においては、実装ヘッド１７の保持力を常時オンの真空吸着によることとしたが、必ずしもこれに限定されず、装置構成の都合により適宜変更が可能である。例えば、半導体チップ１を保持するときのみ真空吸着をオンにして、それ以外をオフとする制御を行う構成としてもよい。また、実装ヘッド１７先端面に粘着性を持たせた構成として、その粘着性による保持力を実装する際の回路基板９と半導体チップ１の間の接合力よりも弱く、第３の粘着部材６の粘着力よりも強くなるように構成してもよい。

また、実施例１においては、第１粘着力低減工程及び第２粘着力低減工程において、各粘着シートの各粘着膜を各所定温度に加熱することにより粘着力を低減させる構成としたが、これに必ずしも限定されず、都合により適宜変更することができる。例えば、粘着部材の粘着膜に紫外線又はレーザ光を照射することにより粘着膜の粘着力を低減させる構成としてもよい。この場合も第２粘着力低減工程においては、前述のバンプが接合可能な温度である第２の所定温度に半導体チップ１や第２の粘着部材６の温度制御を行う。

（実装装置）
次に、本発明の実施例１における実装装置について、図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施例１における実装装置を説明する図である。

本発明の実施例１における実装装置５０は、図６に示すように、キャリア基板保持部１１、２視野光学系１２、載置台１３、第１の移載ヘッド１４、第１粘着部材保持部１５、第２の移載ヘッド１６、実装ヘッド１７、及び第３粘着部材保持部１８を備え、また図示しないキャリア基板除去部、第１粘着力低減部、第２粘着力低減部、及び実装温度制御部を備えている。キャリア基板保持部１１は、３つのキャリア基板２を保持できる構成になっており、３種類のキャリア基板２を１つずつ又は１種類のキャリア基板２を３つ保持可能で、半導体チップ１の第２の面を下にして保持する。例えば、マイクロＬＥＤの場合は、赤、緑、青の各色のＬＥＤを保持するキャリア基板をそれぞれ保持してもよいし、１色のＬＥＤを保持するキャリア基板を３つ保持するようにしてもよい。

載置台１３は、回路基板９を載置して真空吸着により動かないように保持することができる。また載置台１３に隣接した位置には、第１粘着部材保持部１５及び第３粘着部材保持部１８が設けられている。第１粘着部材保持部１５には、半導体チップ１を粘着させる第１の粘着部材４を真空吸着により保持することができる。また、第３粘着部材保持部１８には、半導体チップ１を粘着させる第３の粘着部材７を保持することができる。そして、キャリア基板保持部１１、載置台１３、第１粘着部材保持部１５、及び第３粘着部材保持部１６はともに、Ｘ、Ｙ方向に移動可能に構成されている。

第１の移載ヘッド１４、第２の移載ヘッド１６、及び実装ヘッド１７は、図示しない各保管部に通常は保管されており、必要時に自動的にヘッド保持部３０に保持される。つまり、第１の移載ヘッド１４、第２の移載ヘッド１６、及び実装ヘッド１７はそれぞれ交換可能にヘッド保持部３０に保持される。ヘッド保持部３０は、図６に示すようにＺ、θ、ｘφ、ｙφ方向に移動可能に構成され、キャリア基板２を第１の移載ヘッド１４でキャリア基板保持部１１からピックアップし、第１粘着部材保持部１５に保持される第１の粘着部材４の上に半導体チップ１の第２の面を下にして粘着させて第１の粘着部材４に貼り付ける。第２の移載ヘッド１６は、第１粘着部材保持部１５に保持される第１の粘着部材４の第１の粘着膜３の粘着力が低減された後に半導体チップ１をピックアップして、第３粘着部材保持部１６のＸ、Ｙ方向への移動と連動させて第３の粘着部材７に搬送、粘着させることができる。また、第３の粘着部材７に貼り付けられた半導体チップ１は実装ヘッド１７によってピックアップして載置台１３に載置された回路基板９に実装することができる。

ここで、第１粘着部材保持部１５には第１粘着部材加熱機構２１、第１の移載ヘッド１４には第１移載ヘッド加熱機構２２、第３粘着部材保持部１８には第３粘着部材加熱機構２３、第２の移載ヘッド１６には第２移載ヘッド加熱機構２４、載置台１３には載置台加熱機構２５、実装ヘッド１７には実装ヘッド加熱機構２６がそれぞれ設けられている。これらの加熱機構はヒータを備えており、それぞれ第１の所定温度又は第２の所定温度に加熱することができる。

具体的には、第１粘着力低減部が、第１粘着部材保持部１５に設けられた第１粘着部材加熱機構２１と第１の移載ヘッド１４に設けられた第１移載ヘッド加熱機構２２とを制御して、第１の粘着膜３の粘着力が低減しほぼゼロとなる第１の所定温度に第１の粘着部材４及び半導体チップ１を加熱することができる。また、第２粘着力低減部が、第３粘着部材保持部１８に設けられた第３粘着部材加熱機構２３と第２の移載ヘッド１６に設けられた第２移載ヘッド加熱機構２４とを制御して、第２の粘着膜５の粘着力が低減しほぼゼロとなる第２の所定温度に第２の粘着部材６及び半導体チップ１を加熱制御することができる。さらに、第２の所定温度を維持したまま半導体チップ１を回路基板９に実装するために、実装温度制御部が、第３粘着部材保持部１８に設けられた第３粘着部材加熱機構２３、載置台１３に設けられた載置台加熱機構２５、及び実装ヘッド１７に設けられた実装ヘッド加熱機構２６を制御して、半導体チップ１と回路基板９とを接合に適した第２の所定温度に加熱することができる。

なお、実施例１においては、第１の移載ヘッド１４がキャリア基板保持部１１からキャリア基板２をピックアップし、第１粘着部材保持部１５に保持される第１の粘着部材４の上に半導体チップ１の第２の面を下にして粘着させて第１の粘着部材４に貼り付け、第２の移載ヘッド１６が、第１粘着部材保持部１５に保持される第１の粘着部材４の第１の粘着膜３の粘着力が低減された後に半導体チップ１をピックアップして、第３の粘着部材７に貼り付ける構成としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、第１の移載ヘッド１４と第２の移載ヘッド１６とを共通にして、一つの移載ヘッドとして構成し、半導体チップ１の第１粘着部材４への貼付け及び第３の粘着部材保持部７への貼付けの双方を行うようにしてもよい。これによりコンパクトに実装装置を構成することができる。

また、第１の移載ヘッド１４、第２の移載ヘッド１６、及び実装ヘッド１７がＺ、θ、ｘφ、ｙφ方向に移動し、キャリア基板保持部１１、載置台１３、第１粘着部材保持部１５、及び第３粘着部材保持部１８はともに、Ｘ、Ｙ方向に移動するように構成したが、必ずしもこれに限定されず、装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、第１の移載ヘッド１４、第２の移載ヘッド１６、及び実装ヘッド１７がＸ、Ｙ、θ、ｘφ、ｙφ方向に移動し、キャリア基板保持部１１、載置台１３、第１粘着部材保持部１５、及び第３粘着部材保持部１８はともにＺ方向に移動する構成としてもよい。また、θとｘφ、ｙφ方向の移動機構は必要がなければ省略することが可能である。例えば、半導体チップ１及び回路基板９の位置に回転ずれがない場合はθ方向の移動機構は省略できる。また、半導体チップ１と回路基板９との平行度調整の必要がない場合は、ｘφ、ｙφ方向の移動機構は省略できる。

２視野光学系１２は、キャリア基板２のピックアップ時に第１の移載ヘッド１４とキャリア基板２との間に侵入して双方の画像を撮像することができる。また、半導体チップ１のピックアップ時に第１粘着部材保持部１５や第３粘着部材保持部１８上の半導体チップ１の位置を撮像するとともに、実装ヘッド１７がピックアップした半導体チップ１を載置台１３上の回路基板９に実装する際に、実装ヘッド１７と載置台１３との間に侵入して半導体チップ１と回路基板９の画像を撮像することができる。撮像された各画像は、図示しない制御部で画像処理されてそれぞれの位置ずれを認識する。そして、図示しない制御部が、この位置ずれを考慮して、実装ヘッド１７が半導体チップ１を保持し、第３の粘着部材７から剥離して、半導体チップ１の第２の面を回路基板９に接合するように制御する。

図示しないキャリア基板除去部は、キャリア基板２にエキシマレーザを照射可能なレーザ光照射部を含んで構成されている。このレーザ光照射部からエキシマレーザをキャリア基板２に照射することによりキャリア基板２と半導体チップ１を容易に剥離することができる。例えば、マイクロＬＥＤの場合は、エキシマレーザをサファイヤからなるキャリア基板に照射することにより、容易にマイクロＬＥＤからサファイヤを剥離することができる。

以上、述べた実装装置５０により、本発明の実施例１における実装方法を実行できる。そして、半導体チップ１や回路基板９を一度加熱した温度を一定に保ったまま回路基板９に実装することにより、半導体チップを高速・高精度に安定して回路基板に実装することができる。

なお、実施例１においては、実装装置５０にキャリア基板除去部を設ける構成としたが、必ずしもこれに限定されず、実装装置の都合により適宜変更が可能である。例えば、キャリア基板除去装置とキャリア基板除去部を有さない実装装置の２台構成としてもよい。つまり実装装置の前工程にキャリア基板除去装置を設け、このキャリア基板除去装置で第１粘着部材貼付け工程及びキャリア基板除去工程を実行する。キャリア基板除去装置でキャリア基板を除去した半導体チップ１を第１の粘着部材４に粘着させた状態で実装装置における第１粘着部材保持部１５にロボット等の搬送手段で搬送する構成としてよい。これにより実装装置はコンパクトに構成できる。

また、実施例１においては、第１の移載ヘッド１４、第２の移載ヘッド、及び実装ヘッド１７を１台の実装装置５０に備えるように構成したが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、第１の移載ヘッド１４を備えた第１Ａ実装装置、第２の移載ヘッド１６を備えた第１Ｂ実装装置、及び実装ヘッド１７を備えた第２実装装置の３台構成としてもよい。また、前述のように第１の移載ヘッド１４と第２の移載ヘッド１６とを共通にして、共通の移載ヘッドを備えた第１実装装置と実装ヘッド１７を備えた第２実装装置の２台構成としてもよい。実装装置を複数に構成した場合は、それぞれの実装装置間をロボット等の搬送手段により、半導体チップ１を搬送する構成とすればよい。

このように実施例１においては、キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを載置台に載置された回路基板に実装ヘッドで実装する実装方法であって、
前記キャリア基板に保持された前記半導体チップの前記第１の面と反対側の面である第２の面を第１の粘着部材に貼付ける第１粘着部材貼付け工程と、
前記キャリア基板を前記半導体チップから除去するキャリア基板除去工程と、
前記半導体チップの前記第１の面に第２の粘着部材を貼り付ける第２粘着部材貼付け工程と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減工程と、
前記第２の粘着部材を貼り付けられた前記半導体チップを前記第１の粘着部材から剥離して、前記第２の面を第３の粘着部材に貼り付ける第３粘着部材貼付け工程と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減工程と、
前記実装ヘッドが前記半導体チップの前記第１の面を保持し前記第３の粘着部材から剥離して、前記第２の面を前記回路基板に接合することにより前記半導体チップを前記回路基板に実装する実装工程と、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装方法により、第２の粘着部材を半導体チップに貼り付けた後、第１の粘着部材の粘着力を低減させるため、第１の粘着部材の発泡による半導体チップの位置ずれや姿勢乱れがなく、また、実装する半導体チップを第１の粘着部材より粘着力が小さい第３の粘着部材に貼り付けているため容易に剥離でき、高精度に安定して回路基板に実装することができる。

また、キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを実装ヘッドで載置台に載置された回路基板に実装する実装装置であって、
第１の粘着部材を保持する第１粘着部材加熱機構を有した第１粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材に貼り付けられた前記半導体チップから前記キャリア基板を除去するキャリア基板除去部と、
第２の粘着部材を前記半導体チップの第１の面に貼り付ける第１移載ヘッド加熱機構を有した第１の移載ヘッドと、
前記半導体チップを第３の粘着部材に貼り付ける第２移載ヘッド加熱機構を有した第２の移載ヘッドと、
前記第３の粘着部材を保持する第３粘着部材加熱機構を有した第３粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減部と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減部と、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装装置により、第２の粘着部材を半導体チップに貼り付けた後、第１の粘着部材の粘着力を低減させるため、第１の粘着部材の発泡による半導体チップの位置ずれや姿勢乱れがなく、また、実装する半導体チップを第１の粘着部材より粘着力が小さい第３の粘着部材に貼り付けているため容易に剥離でき、高精度に安定して回路基板に実装することができる。

本発明における実装方法および実装装置は、半導体チップを高精度に安定して実装する分野に広く用いることができる。

１：半導体チップ２：キャリア基板３：第１の粘着膜４：第１の粘着部材５：第２の粘着膜６：第２の粘着部材７：第３の粘着部材８：転写層９：回路基板１１：キャリア基板保持部１２：２視野光学系１３：載置台１４：第１の移載ヘッド１５：第１粘着部材保持部１６：第２の移載ヘッド１７：実装ヘッド１８：第３粘着部材保持部２１：第１粘着部材加熱機構２２：第１移載ヘッド加熱機構２３：第３粘着部材加熱機構２４：第２移載ヘッド加熱機構２５：載置台加熱機構２６：実装ヘッド加熱機構３０：ヘッド保持部５０：実装装置

Claims

キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを載置台に載置された回路基板に実装ヘッドで実装する実装方法であって、
前記キャリア基板に保持された前記半導体チップの前記第１の面と反対側の面である第２の面を第１の粘着部材に貼付ける第１粘着部材貼付け工程と、
前記キャリア基板を前記半導体チップから除去するキャリア基板除去工程と、
前記半導体チップの前記第１の面に第２の粘着部材を貼り付ける第２粘着部材貼付け工程と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減工程と、
前記第２の粘着部材を貼り付けられた前記半導体チップを前記第１の粘着部材から剥離して、前記第２の面を第３の粘着部材に貼り付ける第３粘着部材貼付け工程と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減工程と、
前記第３粘着部材を貼り付けられた前記半導体チップから前記第２の粘着部材を剥離した後、
前記実装ヘッドが前記半導体チップの前記第１の面を保持し前記第３の粘着部材から剥離して、前記第２の面を前記回路基板に接合することにより前記半導体チップを前記回路基板に実装する実装工程と、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、少なくとも粘着力を低減させる前の前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装方法。
前記キャリア基板除去工程は、レーザ光を照射して前記キャリア基板を剥離することを特徴とする請求項１に記載の実装方法。
前記第１粘着力低減工程は、前記第１の粘着部材及び前記半導体チップを前記第１の粘着部材の粘着力が低減する第１の所定温度に加熱することにより前記第１の粘着部材の粘着力を低減させ、前記第２粘着力低減工程は、前記第２の粘着部材及び前記半導体チップを前記第１の所定温度よりも高温であり前記第２の粘着部材の粘着力が低減する第２の所定温度に加熱することにより前記第２の粘着部材の粘着力を低減させることを特徴とする請求項１又は２に記載の実装方法。
前記実装工程は、前記半導体チップを前記第２粘着力低減工程における前記第２の所定温度に維持したまま前記回路基板に実装可能に、前記第３の粘着部材を保持する第３粘着部材保持部、前記実装ヘッド、及び前記載置台を加熱制御することを特徴とする請求項３に記載の実装方法。
キャリア基板に第１の面を保持されたダイシング後の半導体チップを実装ヘッドで載置台に載置された回路基板に実装する実装装置であって、
第１の粘着部材を保持する第１粘着部材加熱機構を有した第１粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材に貼り付けられた前記半導体チップから前記キャリア基板を除去するキャリア基板除去部と、
第２の粘着部材を前記半導体チップの第１の面に貼り付ける第１移載ヘッド加熱機構を有した第１の移載ヘッドと、
前記半導体チップを第３の粘着部材に貼り付ける第２移載ヘッド加熱機構を有した第２の移載ヘッドと、
前記第３の粘着部材を保持する第３粘着部材加熱機構を有した第３粘着部材保持部と、
前記第１の粘着部材の粘着力を低減させる第１粘着力低減部と、
前記第２の粘着部材の粘着力を低減させる第２粘着力低減部と、を備え、
前記第３の粘着部材の粘着力は、少なくとも粘着力を低減させる前の前記第１の粘着部材の粘着力よりも小さいことを特徴とする実装装置。
前記キャリア基板除去部は、前記キャリア基板にレーザ光を照射可能なレーザ光照射部を含むことを特徴とする請求項５に記載の実装装置。
前記第１粘着力低減部は、前記第１粘着部材加熱機構と前記第１移載ヘッド加熱機構とを前記第１の粘着部材の粘着力が低減する第１の所定温度に加熱するように制御し、
前記第２粘着力低減部は、前記第３粘着部材加熱機構と前記第２移載ヘッド加熱機構とを前記第１の所定温度より高温であり第２の粘着部材の粘着力が低減する第２の所定温度に加熱するように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の実装装置。
前記実装ヘッドは、実装ヘッド加熱機構を有するとともに、前記載置台は、載置台加熱機構を有し、
前記半導体チップを前記第２の所定温度に維持したまま前記回路基板に実装するように、第３粘着部材加熱機構、前記実装ヘッド加熱機構、及び前記載置台加熱機構の加熱温度を制御する実装温度制御部を備えたことを特徴とする請求項７に記載の実装装置。