特開 2025-99420 チップ保持装置、チップ保持方法、および、半導体装置の製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025099420

(43)【公開日】2025-07-03

(54)【発明の名称】チップ保持装置、チップ保持方法、および、半導体装置の製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20250626BHJP

   H01L 21/52 20060101ALI20250626BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20250626BHJP

【ＦＩ】

H01L21/60 311T

H01L21/52 F

H01L21/68 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023216067

(22)【出願日】2023-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000146722

【氏名又は名称】ヤマハロボティクスホールディングス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000125370

【氏名又は名称】学校法人東京理科大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 隼

(72)【発明者】

【氏名】菊地 広

(72)【発明者】

【氏名】宮武 正明

【テーマコード（参考）】

5F044

5F047

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F044KK01

5F044PP15

5F044PP16

5F047AA17

5F047FA07

5F131AA04

5F131BA54

5F131CA12

5F131DA03

5F131DA22

5F131DA42

5F131DA55

5F131DB22

5F131DB25

5F131DB27

(57)【要約】

【課題】チップの位置ズレを抑制しつつ、チップを非接触で保持して搬送するチップ保持装置を提供する。
【解決手段】チップ保持装置１０は、チップ１００を非接触で保持する保持面１８と、前記保持面１８に超音波振動を付与して前記保持面１８に前記チップ１００を保持する保持力を発生させる振動源３０と、を有する保持具１２と、前記保持面１８を重力方向と交差する方向に横移動させる移動機構４０と、前記保持面１８の横移動の加速に応じて、前記保持面１８を傾ける揺動機構４６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップを非接触で保持する保持面と、前記保持面に超音波振動を付与して前記保持面に前記チップを保持する保持力を発生させる振動源と、を有する保持具と、
前記保持面を重力方向と交差する方向に横移動させる移動機構と、
前記保持面の横移動の加速度に応じて、前記保持面を傾ける揺動機構と、
を備えるチップ保持装置。

【請求項2】

請求項１に記載のチップ保持装置であって、
前記揺動機構は、前記保持面の横移動の加速に起因して前記チップに作用する慣性力と、前記チップに作用する重力と、の合成ベクトルが、前記保持面に対して垂直方向かつ前記チップから前記保持面に向かう向きになるように、前記保持面を傾ける、ことを特徴とするチップ保持装置。

【請求項3】

請求項２に記載のチップ保持装置であって、
さらに、コントローラを備え、
前記揺動機構は、前記保持面を傾けるための動力を出力する動力源を有し、
前記コントローラは、予め、前記横移動の速度プロファイルを記憶しており、前記速度プロファイルに基づいて前記動力源をフィードフォワード制御する、
ことを特徴とするチップ保持装置。

【請求項4】

請求項２に記載のチップ保持装置であって、
前記揺動機構は、前記保持具に連結され、前記保持具とともに傾く振り子を含む、ことを特徴とするチップ保持装置。

【請求項5】

請求項４に記載のチップ保持装置であって、
前記振り子は、末端に錘を有しており、
前記振り子の重心は、前記保持面の回転中心を挟んで、前記保持面の反対側に位置する、ことを特徴とするチップ保持装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載のチップ保持装置を備える半導体装置の製造装置。

【請求項7】

保持具の保持面でチップを非接触で保持した状態で、前記保持具を重力方向と交差する方向に横移動させ、
前記横移動させる際、慣性力に起因する前記チップの前記保持面に対するズレを抑制するように、前記横移動の加速に応じて前記保持面を傾ける、
ことを特徴とするチップ保持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、非接触でチップを保持するチップ保持装置、チップ保持方法、および、半導体装置の製造装置を開示する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体装置の更なる小型化、高密度化を実現するために、チップを非接触で保持するチップ保持装置が求められている。こうした要望に応えるために、一部では、半導体チップを非接触で保持するチップ保持装置が提案されている。かかる技術によれば、チップの欠けや汚染を防止できる。

【0003】

例えば、特許文献１には、超音波スクイーズ効果を利用して、チップを、非接触で保持するチップ保持具を有するチップ保持装置が開示されている。特許文献１では、チップ保持具の保持面に超音波振動を付与し、保持面とチップとの間にスクイーズ膜を形成する。スクイーズ膜により、チップには、スクイーズ膜の表面に留まろうとする超音波保持力が作用する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２３－０４５２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、こうしたチップ保持装置は、チップを保持した状態でチップ保持具を移動させることでチップを搬送する。チップ保持具が重力と交差する方向に横移動すると、当該チップ保持具に保持されたチップには、加速度（マイナスの加速度も含む）に起因する慣性力が作用する。そして、この慣性力により、チップがチップ保持具に対して一時的にズレる。

【0006】

こうしたチップの位置ズレに起因してチップが、保持面から脱落するおそれがあった。また、脱落しない場合であっても、移動停止後に一定時間、チップが面方向に振動してしまい、次工程に進むまでに時間がかかることがあった。

【0007】

そこで、本明細書では、チップの位置ズレを抑制しつつ、チップを非接触で保持して搬送するチップ保持装置、チップ保持方法、および、半導体装置の製造装置を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書で開示するチップ保持装置は、チップを非接触で保持する保持面と、前記保持面に超音波振動を付与して前記保持面に前記チップを保持する保持力を発生させる振動源と、を有する保持具と、前記保持面を重力方向と交差する方向に横移動させる移動機構と、前記保持面の横移動の加速に応じて、前記保持面を傾ける揺動機構と、を備えることを特徴とする。

【0009】

この場合、前記揺動機構は、前記保持面の横移動の加速に起因して前記チップに作用する慣性力と、前記チップに作用する重力と、の合成ベクトルが、前記保持面に対して垂直方向かつ前記チップから前記保持面に向かう向きになるように、前記保持面を傾けてもよい。

【0010】

また、さらに、コントローラを備え、前記揺動機構は、前記保持面を傾けるための動力を出力する動力源を有し、前記コントローラは、予め、前記横移動の速度プロファイルを記憶しており、前記速度プロファイルに基づいて前記動力源をフィードフォワード制御してもよい。

【0011】

また、前記揺動機構は、前記保持具に連結され、前記保持具とともに傾く振り子を含んでもよい。

【0012】

この場合、前記振り子は、末端に錘を有しており、前記振り子の重心は、前記保持面の回転中心を挟んで、前記保持面の反対側に位置してもよい。

【0013】

また、半導体装置の製造装置は、上述のチップ保持装置を備えてもよい。

【0014】

本明細書で開示するチップ保持方法は、保持具の保持面でチップを非接触で保持した状態で、前記保持具を重力方向と交差する方向に横移動させ、前記横移動させる際、慣性力に起因する前記チップの前記保持面に対するズレを抑制するように、前記横移動の加速に応じて前記保持面を傾ける、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本明細書で開示する技術によれば、加速時に保持面を傾けることで、慣性力による位置ズレを重力により抑制できる。結果として、チップの位置ズレを抑制しつつ、チップを非接触で保持して搬送できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】チップ保持装置の構成を示す図である。

【図2】半導体チップを非接触で保持する原理を示す模式図である。

【図3】慣性力に起因する半導体チップの位置ズレの様子を示す図である。

【図4】チップ保持具の揺動の様子を示す模式図である。

【図5】揺動機構の一例を示す図である。

【図6】他の例の保持面の軸方向視図である。

【図7】位置決め凹部の作用を示すイメージ図である。

【図8】気流形成溝の作用を示すイメージ図である。

【図9】チップ保持装置を有する製造装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照してチップ保持装置１０の構成について説明する。図１は、チップ保持装置１０の構成を示す図である。このチップ保持装置１０は、半導体チップ１００を非接触で保持し、搬送する装置であり、例えば、半導体装置の製造装置や検査装置等に組み込まれる。

【0018】

チップ保持装置１０は、図１に示すように、チップ保持具１２と、移動機構４０と、揺動機構４６と、振動源３０と、吸引源３６と、コントローラ５０と、を備えている。チップ保持具１２は、半導体チップ１００を非接触で保持する。チップ保持具１２は、略板状の保持プレート１６と、本体１４と、を有している。保持プレート１６の端面は、半導体チップ１００を保持する保持面１８として機能する。保持面１８の中央には、後述する吸引源３６に連通する吸引孔２２が形成されている。本体１４は、保持プレート１６から軸方向に延びる。本体１４には、吸引孔２２と吸引源３６とを連通する吸引経路２４が形成されている。また、本体１４には、振動源３０が組み込まれている。本体１４は、この振動源３０で発生した超音波振動を増幅して保持面１８に伝達するホーンとして機能してもよい。

【0019】

チップ保持具１２の位置および姿勢は、移動機構４０および揺動機構４６により、適宜変更される。移動機構４０は、動力源４２を有し、チップ保持具１２を、少なくとも、重力方向と交差する方向に移動させるアクチュエータである。本例において、移動機構４０は、チップ保持具１２を、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の合計３軸方向に移動させる。なお、ｘ軸およびｙ軸は、水平軸であり、ｚ軸は、鉛直軸である。以下では、重力方向と交差する方向への移動（すなわち、ｘ軸方向およびｙ軸方向への移動）を、「横移動」と呼ぶ。動力源４２は、例えば、モータや電磁シリンダ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、またはこれらの組み合わせである。移動機構４０は、後述するコントローラ５０により、電動制御される。

【0020】

揺動機構４６は、チップ保持具１２を水平方向に延びる揺動軸２０回りに揺動させ、保持面１８を傾けるアクチュエータである。なお、図１では、揺動軸２０を一つとしているが、揺動軸２０は、移動機構４０の水平移動軸それぞれと直交する方向に一つずつ設けてもよい。例えば、揺動機構４６は、ｙ軸と平行な揺動軸２０と、ｘ軸と平行な揺動軸２０と、を有してもよい。揺動機構４６は、動力源４８を有する。動力源４８は、例えば、モータや電磁シリンダ、空圧シリンダ、油圧シリンダ、またはこれらの組み合わせである。揺動機構４６は、コントローラ５０により、電動制御される。

【0021】

振動源３０は、超音波振動を発生させるもので、例えば、超音波振動素子３２と、交流電源３４と、を有している。超音波振動素子３２は、電圧信号である駆動信号を受けて、縦振動を発生させる。この超音波振動素子３２は、例えば、交流電圧を受けて振動するチタン酸ジルコン酸鉛（通称ＰＺＴ）を有しており、ＰＺＴを金属のブロックで挟み、ネジ（ボルト）で締め付け圧力をかけたボルト締めランジュバン型振動子（通称ＢＬＴ又はＢＬ振動子）である。交流電源３４は、この超音波振動素子３２に、所定の共振周波数に相当する周波数の交番電圧を印加する。

【0022】

振動源３０を駆動することで、保持面１８は、軸方向に超音波振動する。そして、保持面１８が超音波振動することで、保持面１８と、当該保持面１８に近接対向する平面（例えば半導体チップ１００の端面）との間に、超音波スクイーズ効果が生じる。そして、この超音波スクイーズ効果により、半導体チップ１００が、保持面１８から離間した状態のまま、保持面１８に保持されるが、これについては、後述する。

【0023】

吸引源３６は、負圧を発生させるもので、例えば、エアポンプ等を有している。吸引源３６は、吸引経路２４と連通しており、当該吸引源３６が駆動することで、吸引孔２２に負圧が作用し、半導体チップ１００を保持面１８に引き付ける吸引力が発生する。

【0024】

コントローラ５０は、チップ保持装置１０の電気的要素の駆動を制御する。このコントローラ５０は、物理的には、プロセッサ５２とメモリ５４とを有したコンピュータである。なお、図１では、コントローラ５０を単一のコンピュータとして図示しているが、コントローラ５０は、物理的に離れた複数のコンピュータを組み合わせて構成されてもよい。

【0025】

このコントローラ５０は、保持面１８が半導体チップ１００を非接触で保持できるように、振動源３０および吸引源３６の駆動を制御する。これについて図２を参照して説明する。図２は、半導体チップ１００を非接触で保持する原理を示す模式図である。

【0026】

上述した通り、超音波振動素子３２に交番電圧を印加すると、保持面１８が超音波振動する。この超音波振動が生じた状態で、半導体チップ１００を保持面１８に近接させると、当該保持面１８と半導体チップ１００との間に、超音波スクイーズ効果が発生する。超音波スクイーズ効果は、微小隙間を介して対向する二つの平板の一方を振動させると、隙間内の粘性の影響により、当該隙間内に、外部よりも高い圧力が発生する効果である。この超音波スクイーズ効果が生じると、スクイーズ膜Ｓｆが形成される。

【0027】

圧力差の関係で、半導体チップ１００には、このスクイーズ膜Ｓｆの表面に留まろうとする力が作用する。このスクイーズ膜Ｓｆにより生じる力が、半導体チップ１００を保持する保持力となる。以下では、スクイーズ膜Ｓｆに起因する保持力を「超音波保持力」と呼ぶ。超音波保持力は、保持面１８に垂直な方向および平行な方向（すなわち面方向）の双方に生じる。すなわち、スクイーズ膜Ｓｆが形成された場合、半導体チップ１００には、保持面１８から厚み方向に離れる力、すなわち、保持面１８から浮上する方向の力が作用する。また、スクイーズ膜Ｓｆが形成された場合、半導体チップ１００は、振動面内に留まろうとする。そのため、図２の下図に示すように、外力を受けて、半導体チップ１００が面方向に一時的に位置ずれしたとしても、半導体チップ１００は、その全体が振動面内に位置するように、面方向に移動し、保持面１８と正対した状態に戻ろうとする。

【0028】

本例では、こうした超音波保持力をアシストするために、さらに、保持面１８に負圧による吸引力も発生させている。コントローラ５０は、半導体チップ１００が保持面１８から浮上した状態で、この吸引力と、超音波保持力と、半導体チップ１００に作用する重力と、が釣り合うように、吸引源３６および振動源３０の駆動を制御する。

【0029】

コントローラ５０は、半導体チップ１００を保持するチップ保持具１２を移動させることで、半導体チップ１００を搬送する。このチップ保持具１２の移動に伴い、半導体チップ１００の保持面１８に対する位置がズレることがある。これについて、図３を参照して説明する。図３は、慣性力に起因する半導体チップ１００の位置ズレの様子を示す図である。図３に示すグラフは、チップ保持具１２が水平移動する際の速度プロファイルである。

【0030】

図３の例では、チップ保持具１２の状態は、停止状態Ｓ１、加速状態Ｓ２、定速状態Ｓ３、減速状態Ｓ４、停止状態Ｓ５の順に遷移する。停止状態Ｓ１において、半導体チップ１００は、超音波保持力により、保持面１８と正対している。その後、チップ保持具１２が水平方向に加速しながら横移動すると、半導体チップ１００には、横移動の方向（図３の場合、紙面右方向）と反対方向の慣性力Ｆｉが発生する。この慣性力Ｆｉを受けて、半導体チップ１００は、一時的に、保持面１８に対して面方向にズレる。

【0031】

その後、定速状態Ｓ３になり、慣性力Ｆｉが消失すると、半導体チップ１００は、超音波保持力により、保持面１８と正対する位置に戻る。続いて、減速状態Ｓ４になると、再び、半導体チップ１００に、慣性力Ｆｉが作用し、半導体チップ１００が保持面１８に対して面方向にズレる。なお、この場合の慣性力Ｆｉは、横移動方向と同じ方向である。そして、チップ保持具１２が完全に停止した停止状態Ｓ５になれば、慣性力が消失し、半導体チップ１００は、超音波保持力により、保持面１８と正対する位置に戻る。

【0032】

ここで、慣性力Ｆｉが大きい場合は、横移動の過程で、半導体チップ１００の位置ズレが大きくなり、半導体チップ１００がチップ保持具１２から脱落するおそれがあった。そのため、横移動の加速度を高くすることができず、半導体チップ１００の移動に時間がかかるという問題があった。

【0033】

また、半導体チップ１００が脱落しない場合でも、半導体チップ１００の位置ズレが生じると、処理時間の増加を招く。例えば、チップ保持具１２で保持した半導体チップ１００を検査するために、所定の検査位置（例えば検査用カメラの真上等）に移動する場合を考える。この場合、チップ保持具１２は、検査位置まで移動して停止する。この停止した直後、半導体チップ１００は、慣性力Ｆｉが消費されるまでの間、面方向に振動する。そのため、半導体チップ１００の面方向の振動が停止するまで、検査処理を開始できず、検査に要する時間が長期化する。また、別の形態として、チップ保持具１２で保持した半導体チップ１００を、ボンディングツールに受け渡す場合を考える。この場合も、チップ保持具１２が受け渡し位置に移動した後、半導体チップ１００の面方向の振動が停止するまで、半導体チップ１００をボンディングツールに受け渡すことができない。結果として、半導体装置製造において、リードタイムの増加を招く。

【0034】

そこで、こうした半導体チップ１００の位置ズレを抑制するため、本例では、保持面１８の横移動の加速度（マイナスの加速度を含む）に応じて、保持面１８を傾ける。これについて図４を参照して説明する。図４は、チップ保持具１２の揺動の様子を示す模式図である。図４のグラフは、図３のグラフと同じく、チップ保持具１２が水平移動する際の速度プロファイルである。また、図４においても、チップ保持具１２の状態は、停止状態Ｓ１、加速状態Ｓ２、定速状態Ｓ３、減速状態Ｓ４、停止状態Ｓ５の順に遷移する。

【0035】

図４から明らかな通り、本例では、チップ保持具１２が、加速状態Ｓ２および減速状態Ｓ４の場合、その加速力に応じて、揺動機構４６により、チップ保持具１２を揺動させ、保持面１８を傾ける。

【0036】

コントローラ５０は、このときの傾き角度θが、図４に示すように、半導体チップ１００に作用する慣性力Ｆｉと重力Ｆｇとの合成ベクトルＦｃが、保持面１８に対して垂直方向、かつ、半導体チップ１００から保持面１８に向かう向きになるようにする。かかる構成とすることで、半導体チップ１００には、保持面１８に向かう力が作用するため、慣性力Ｆｉに起因する位置ズレを効果的に防止できる。そして、これにより、チップ保持具１２の横移動の加速度を高くでき、また、横移動の停止後、即座に次の処理に進むことができる。結果として、半導体チップ１００に対する処理時間を短縮できる。

【0037】

なお、半導体チップ１００が同じ場合、半導体チップ１００に作用する重力Ｆｇの大きさと向きは不変である。そのため、適切な向きの合成ベクトルＦｃを得るためには、慣性力Ｆｉが大きいほど（すなわち加速度の絶対値が大きいほど）、傾き角度θを大きくすればよい。

【0038】

コントローラ５０は、チップ保持具１２の速度プロファイルと、当該速度プロファイルに応じた傾き角度θの変化プロファイルと、を予め記憶しておき、この傾き角度θの変化プロファイルに応じて、揺動機構４６の駆動を制御してもよい。また、別の形態として、コントローラ５０は、リアルタイムでチップ保持具１２の横移動の加速度と当該加速度に応じた傾き角度θを算出し、揺動機構４６の駆動を制御してもよい。加速度は、例えば、チップ保持具１２の移動位置をセンサ等で検知し、得られた移動位置に基づいて算出されてもよい。

【0039】

いずれにしても、チップ保持具１２の加速度、ひいては、半導体チップ１００に作用する慣性力Ｆｉに応じて、保持面１８を傾けることで、保持面１８に対する半導体チップ１００の位置ズレを効果的に防止できる。

【0040】

ところで、上述の説明では、保持面１８の傾きは、コントローラ５０により電動制御されている。しかし、保持面１８の傾きは、機械的な機構により制御されてもよい。例えば、図５に示すように、チップ保持具１２に振り子６０を連結し、当該振り子６０により、保持面１８の傾きを制御してもよい。この場合、振り子６０は、揺動軸２０を挟んで、保持面１８の反対側に取り付けられる。振り子６０の末端には錘６２が取り付けられており、振り子６０の重心６４は、揺動軸２０より下側に位置している。チップ保持具１２が加速しながら横移動した場合、振り子６０の錘６２は、加速方向と逆側に振れる。この振り子６０の影響で、チップ保持具１２は、揺動軸２０を中心として、錘６２と逆側に揺動する。そして、これにより、保持面１８が加速度に応じて傾き、保持面１８に対する半導体チップ１００の位置ズレが防止される。

【0041】

また、これまでは、保持面１８をほぼフラットな平坦形状として説明している。しかし、半導体チップ１００を非接触で保持できるのであれば、保持面１８の形態は、適宜変更されてもよい。例えば、図６に示すように、保持面１８に、位置決め凹部２８および気流形成溝２６を設けてもよい。図６は、保持面１８の軸方向視図である。図６において、斜めハッチング部分は、保持プレート１６を貫通していない凹部を示しており、クロスハッチング部分は、保持プレート１６を貫通した孔部を示している。

【0042】

位置決め凹部２８は、半導体チップ１００の外形とほぼ同じ形状である。図６の例の場合、半導体チップ１００は、１辺が約Ｌ１の正方形であるため、位置決め凹部２８の内周縁の形状も、１辺が約Ｌ１の正方形としている。

【0043】

こうした位置決め凹部２８の作用について図７を参照して説明する。図７は、位置決め凹部２８の作用を示すイメージ図である。なお、図７では、気流形成溝２６の図示は省略している。位置決め凹部２８を形成した場合、形成しない場合に比べて、半導体チップ１００の面方向の位置決め精度が向上する。かかる作用が得られる原理は、位置決め凹部２８を境界として、超音波振動の振幅が急変するためと推測される。

【0044】

すなわち、位置決め凹部２８が存在する場合、保持面１８に生じる超音波振動の振幅が、当該位置決め凹部２８を境として急変すると推定される。その結果、超音波振動に起因して生じる超音波保持力も、当該位置決め凹部２８を境として急変する。かかる場合において、図７に示すように、半導体チップ１００が、保持面１８に対して面方向にずれると、半導体チップ１００に作用する超音波保持力が、左右でアンバランスとなる。半導体チップ１００は、この力のアンバランスを解消するべく、面方向に移動するため、半導体チップ１００の面方向の位置ズレが自動的に修正、すなわち、セルフアライメントされる。結果として、位置決め凹部２８を設けることで、半導体チップ１００の位置決め精度を向上できる。

【0045】

次に、気流形成溝２６について説明する。気流形成溝２６は、この吸引源３６と繋がった溝である。この気流形成溝２６の形状は、吸引孔２２に繋がるのであれば、特に限定されない。本例において、気流形成溝２６は、吸引孔２２から放射状または十文字状に延びる４つのラインと、当該四つのラインを取り囲む略矩形のラインと、を含む。

【0046】

こうした気流形成溝２６の作用について図８を参照して説明する。図８は、気流形成溝２６の作用を示すイメージ図である。なお、図８では、位置決め凹部２８の図示は省略している。気流形成溝２６を形成した場合、半導体チップ１００と保持面１８との間を流れる面方向の気流が増速し、安定する。

【0047】

すなわち、超音波スクイーズ効果により、半導体チップ１００を浮上させたまま、吸引源３６による吸引力を発生させた場合、浮上隙間には、面方向かつ中心向きの気流が発生する。ここで、気流形成溝２６が無い場合、中心に向かう面方向の気流は、流体粘性の影響を受けて、速度が低く、不安定になりやすい。また、吸引力は、吸引孔２２近傍にのみ、局所的に作用する。この場合、半導体チップ１００は、面方向の位置ずれが生じていたとしても、面方向に移動しにくく、位置ずれを自己修正することが難しい。

【0048】

一方、図８に示すように、気流形成溝２６を形成した場合、当該気流形成溝２６付近においては、半導体チップ１００と保持面１８との隙間の厚みが大きくなり、気流全体に作用する流体粘性の影響が低下する。その結果、面方向の気流の速度が増加し、面方向の気流が安定する。こうした面方向の安定した気流は、半導体チップ１００の中心が、吸引孔２２（ひいては保持面１８の中心）に近づくような力を半導体チップ１００に付与する。そして、これにより、半導体チップ１００が保持面１８に対して自動的に位置決めされる。また、気流形成溝２６を形成することで、吸引孔２２付近で生じる吸引力のピークを低減でき、吸引力を面方向に分散できる。これにより、半導体チップ１００が、面方向に移動しやすくなり、面方向の位置ずれを自己修正しやすくなる。なお、ここで説明した位置決め凹部２８および気流形成溝２６の形態は一例であり、適宜変更されてもよい。

【0049】

次に、こうしたチップ保持装置１０を有する半導体装置の製造装置７０について説明する。図９は、チップ保持装置１０を有する製造装置７０の一例を示す図である。図９の製造装置７０は、１以上の半導体チップ１００を基板１１０にボンディングすることで半導体装置を製造する装置である。

【0050】

この製造装置７０は、チップ供給源７２と、ピックアップ部７６と、ボンディング部８０と、を有している。チップ供給源７２には、ダイシングテープ７４に貼り付けられた半導体チップ１００が用意されている。ピックアップ部７６は、ダイシングテープ７４に貼り付けられた半導体チップ１００を下側から突き上げる突き上げピンと、突き上げられた半導体チップ１００をピックアップするピックアップコレット７８と、を有している。本例では、上述したチップ保持装置１０を、このピックアップコレット７８として用いている。

【0051】

半導体チップ１００は、基板１１０に接合される面、すなわち、接合面（図９における太線部分）が上を向いた姿勢でダイシングテープ７４に貼り付けられている。ピックアップコレット７８のチップ保持具１２は、この接合面を保持面１８で非接触で保持する。

【0052】

ピックアップコレット７８は、ダイシングテープ７４から半導体チップ１００を受けとれば、規定の回転軸を中心として、１８０度回転する。これにより、保持面１８は、下向きの状態から上向きの状態に変化する。この回転移動の際も、半導体チップ１００を適切に保持できるように、コントローラ５０は、回転移動時には、静止時よりも、超音波エネルギまたは吸引力の少なくとも一方を増加させる。

【0053】

１８０度回転した後、ピックアップコレット７８は、所定の受け渡し位置まで、横移動する。コントローラ５０は、この横移動の際、加速度に応じてピックアップコレット７８を揺動させ、保持面１８を傾かせる。

【0054】

ボンディング部８０は、基板１１０が載置されるステージ８２と、半導体チップ１００を保持して搬送するボンディングヘッド８４と、を有している。ボンディングヘッド８４は、ボンディングツール８６を有している。ボンディングツール８６は、その末端面において、半導体チップ１００を吸引保持し、半導体チップ１００を搬送する。上述したチップ保持装置１０を、このボンディングヘッド８４として使用してもよい。

【0055】

ボンディングツール８６は、図９に示すように、上向き姿勢のピックアップコレット７８から半導体チップ１００を受け取り、半導体チップ１００の接合面と反対側の面を吸引保持する。また、ボンディングツール８６は、ピックアップコレット７８から半導体チップ１００を受け取った後、所定のボンディング位置の真上まで横移動する。このとき、コントローラ５０は、ボンディングツール８６の加速度に応じて、ボンディングツール８６を揺動させてもよい。その後、ボンディングツール８６は、半導体チップ１００を基板１１０に押し当て、半導体チップ１００を基板１１０にボンディングする。一つの基板１１０に必要な個数の半導体チップ１００をボンディングすることで、半導体装置が製造される。

【0056】

ここで、これまでの説明で明らかな通り、ピックアップコレット７８およびボンディングツール８６は、横運動する際、加速度に応じて、揺動する。これにより、保持面１８に対する半導体チップ１００の位置ズレが効果的に防止され、半導体チップ１００の脱落や振動が効果的に防止される。その結果、半導体チップ１００の横移動の加速度を高めることができ、また、横移動後、即座に次の処理に進めるため、半導体装置を製造するリードタイムを短縮できる。

【0057】

なお、これまで説明した構成は、一例であり、請求項１に記載の構成を具備するのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、チップ保持装置１０は、超音波保持力と吸引力との双方を用いて半導体チップ１００を保持する。しかし、チップ保持装置１０は、吸引源３６を有さず、超音波保持力のみで半導体チップ１００を保持する構成でもよい。また、半導体チップ１００の面方向に位置ズレを抑制できるのであれば、合成ベクトルＦｃは、必ずしも、保持面１８に対して直交していなくてもよい。また、チップ保持具の移動方向は、重力方向と交差する方向であれば、必ずしも、水平でなくてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１０ チップ保持装置、１２ チップ保持具、１４ 本体、１６ 保持プレート、１８ 保持面、２０ 揺動軸、２２ 吸引孔、２４ 吸引経路、２６ 気流形成溝、２８ 位置決め凹部、３０ 振動源、３２ 超音波振動素子、３４ 交流電源、３６ 吸引源、４０ 移動機構、４２ 動力源、４６ 揺動機構、４８ 動力源、５０ コントローラ、５２ プロセッサ、５４ メモリ、６０ 振り子、６２ 錘、６４ 重心、７０ 製造装置、７２ チップ供給源、７４ ダイシングテープ、７６ ピックアップ部、７８ ピックアップコレット、８０ ボンディング部、８２ ステージ、８４ ボンディングヘッド、８６ ボンディングツール、１００ 半導体チップ、１１０ 基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】