7586067 チップトレイおよび半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】チップトレイおよび半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/673 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 U

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021209466

(22)【出願日】2021-12-23

(65)【公開番号】P2023094159

(43)【公開日】2023-07-05

【審査請求日】2023-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保田 隆文

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１８４４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－５１６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－１０９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２０６７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２４３５９５２（ＣＮ，Ａ）

【文献】実開昭６４－１３１３３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平２－１１６４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－３５９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－５５７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－７２８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６７７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平５－６９３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チップ搭載面を有し、前記チップ搭載面に複数の窪みが設けられた搭載板と、
前記複数の窪みにそれぞれ収納された複数の金属体と、
前記搭載板に設けられた通風路と、
を備え、
前記複数の窪みの各々は、前記金属体を収納する変圧室と、前記変圧室よりも前記チップ搭載面側に設けられた減圧室と、を有し、前記変圧室と前記減圧室の境界で前記金属体よりも幅が小さく、
前記通風路は、前記複数の窪みの複数の前記変圧室と前記搭載板の外部とを繋ぐことを特徴とするチップトレイ。

【請求項2】

前記窪みには、前記変圧室と前記減圧室を区切り、前記金属体よりも幅が小さい貫通孔が形成されたストッパが設けられることを特徴とする請求項１に記載のチップトレイ。

【請求項3】

前記ストッパは、前記窪みの側面から前記貫通孔に近づくほど前記チップ搭載面側に傾斜していることを特徴とする請求項２に記載のチップトレイ。

【請求項4】

前記減圧室は、前記金属体よりも幅が小さいことを特徴とする請求項１に記載のチップトレイ。

【請求項5】

前記変圧室のうち前記減圧室に連なる壁面にはコーティングが設けられることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項6】

前記コーティングは、前記搭載板の母材と比較して変形し易いことを特徴とする請求項５に記載のチップトレイ。

【請求項7】

前記金属体が前記窪みの底部に接した状態で、前記金属体と前記境界の間には隙間が設けられることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項8】

前記金属体は球体であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項9】

前記金属体は長球であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項10】

前記通風路の減圧および前記通風路への大気の供給が可能な排気装置を備えることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項11】

前記複数の金属体を移動させることが可能な磁力発生部を備えることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載のチップトレイ。

【請求項12】

前記磁力発生部は永久磁石であることを特徴とする請求項１１に記載のチップトレイ。

【請求項13】

前記磁力発生部は、前記複数の窪みに対応するように設けられた複数のソレノイドコイルであることを特徴とする請求項１１に記載のチップトレイ。

【請求項14】

チップ搭載面に複数の窪みが設けられ、前記複数の窪みの各々は、金属体を収納する変圧室と、前記変圧室よりも前記チップ搭載面側に設けられた減圧室と、を有する搭載板の前記チップ搭載面に、少なくとも１つの前記窪みを覆うようにチップを搭載し、
前記チップに覆われた前記窪みの前記変圧室と前記減圧室を減圧して、前記チップを前記チップ搭載面に吸着し、
前記チップを吸着した状態で前記変圧室に大気を供給し、前記変圧室と前記減圧室の圧力差によって前記変圧室と前記減圧室の境界に前記金属体を固定し、前記境界を前記金属体で塞ぐことを特徴とする半導体装置の製造方法。

【請求項15】

前記境界が前記金属体で塞がれた状態で、磁力により前記金属体を移動させ前記減圧室に大気を供給して、前記チップを吸着状態から解放することを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項16】

前記磁力は永久磁石により供給されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項17】

前記磁力は前記複数の窪みに対応するように設けられた複数のソレノイドコイルから供給されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、チップトレイおよび半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、被検査体の収納トレイが開示されている。この収納トレイは、被検査体を個別に収納するように区画形成された収納部と、この収納部の底面に被検査体を吸引する際に用いられる吸引孔とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－９８３６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のチップトレイでは、半導体チップはチップサイズに応じた大きさのポケットに収納される。このため、チップサイズ毎にポケットの大きさを変える必要があり、チップサイズ毎に金型が必要となる。

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、チップトレイに様々なサイズのチップを搭載可能なチップトレイおよび半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るチップトレイは、チップ搭載面を有し、前記チップ搭載面に複数の窪みが設けられた搭載板と、前記複数の窪みにそれぞれ収納された複数の金属体と、前記搭載板に設けられた通風路と、を備え、前記複数の窪みの各々は、前記金属体を収納する変圧室と、前記変圧室よりも前記チップ搭載面側に設けられた減圧室と、を有し、前記変圧室と前記減圧室の境界で前記金属体よりも幅が小さく、前記通風路は、前記複数の窪みの複数の前記変圧室と前記搭載板の外部とを繋ぐ。

【0007】

本開示に係る半導体装置の製造方法は、チップ搭載面に複数の窪みが設けられ、前記複数の窪みの各々は、金属体を収納する変圧室と、前記変圧室よりも前記チップ搭載面側に設けられた減圧室と、を有する搭載板の前記チップ搭載面に、少なくとも１つの前記窪みを覆うようにチップを搭載し、前記チップに覆われた前記窪みの前記変圧室と前記減圧室を減圧して、前記チップを前記チップ搭載面に吸着し、前記チップを吸着した状態で前記変圧室に大気を供給し、前記変圧室と前記減圧室の圧力差によって前記変圧室と前記減圧室の境界に前記金属体を固定し、前記境界を前記金属体で塞ぐ。

【発明の効果】

【0008】

本開示に係るチップトレイおよび半導体装置の製造方法では、金属体により減圧室と変圧室の境界を塞ぐことで、チップをチップ搭載面に固定できる。従って、チップトレイに様々なサイズのチップを搭載できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係るチップトレイの平面図である。

【図2】図１をＩ－ＩＩ直線で切断することで得られる断面図である。

【図3】実施の形態１に係る窪みの内部を真空引きする工程を説明する図である。

【図4】実施の形態１に係る変圧室に大気を供給する工程を説明する図である。

【図5】実施の形態１に係る金属体を移動させる工程を説明する図である。

【図6】実施の形態１の変形例に係る金属体を移動させる工程を説明する図である。

【図7】実施の形態２に係るチップトレイの断面図である。

【図8】実施の形態２の変形例に係るチップトレイの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

各実施の形態に係るチップトレイおよび半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るチップトレイ１００の平面図である。チップトレイ１００は、チップ搭載面１１を有する搭載板１０を備える。チップ搭載面１１には、複数の窪み２０が設けられる。窪み２０はチップ搭載面１１に等間隔に設けられる。チップ搭載面１１に設けられる窪み２０の数および配置は限定されない。チップ搭載面１１には半導体チップであるチップ１ａ、１ｂが搭載される。チップ搭載面１１には、複数の形状のチップ１ａ、１ｂを搭載できる。

【0012】

図２は、図１をＩ－ＩＩ直線で切断することで得られる断面図である。チップ搭載面１１の高さは一定である。窪み２０はチップ搭載面１１から搭載板１０の裏面に向かって伸長している。複数の窪みには、それぞれ金属体３０が収納される。金属体３０は、例えば球体である。金属体３０の直径Ｗ３は、窪み２０の幅Ｗ１よりも小さい。複数の窪み２０の各々は、金属体３０を収納する変圧室２１と、変圧室２１よりもチップ搭載面１１側に設けられた減圧室２２を有する。窪み２０は、変圧室２１と減圧室２２の境界で金属体３０よりも幅が小さい。金属体３０が窪み２０の底部に接した状態で、変圧室２１と減圧室２２の境界と、金属体３０との間には隙間が設けられる。

【0013】

窪み２０には、変圧室２１と減圧室２２を区切るストッパ２３が設けられる。ストッパ２３には、中央部に金属体３０よりも幅が小さい貫通孔２３ａが形成されている。この貫通孔２３ａが変圧室２１と減圧室２２の境界を形成する。ストッパ２３は、窪み２０の側面から貫通孔２３ａに近づくほど、チップ搭載面１１側に傾斜している。

【0014】

搭載板１０には通風路４０が設けられる。通風路４０は、複数の窪み２０の複数の変圧室２１と搭載板１０の外部とを繋ぐ。通風路４０は複数の変圧室２１を連結する。金属体３０の直径Ｗ３は通風路４０の幅Ｔ２より大きい。

【0015】

例えば、窪み２０の幅Ｗ１は３ｍｍ、金属体３０の直径Ｗ３は２ｍｍ、通風路４０の幅Ｔ２は０．８ｍｍである。また、チップ搭載面１１から通風路４０までの距離Ｔ１は例えば９．２ｍｍであり、搭載板１０の厚さは１０ｍｍである。また、窪み２０の間隔Ｗ２は例えば２ｍｍである。

【0016】

次に、本実施の形態のチップトレイ１００を用いた半導体装置の製造方法を説明する。まず、搭載板１０のチップ搭載面１１に、少なくとも１つの窪み２０を覆うようにチップ１ｂを搭載する。

【0017】

次に、チップ１ｂに覆われた窪み２０の変圧室２１と減圧室２２を減圧して、チップ１ｂをチップ搭載面１１に吸着する。図３は、実施の形態１に係る窪み２０の内部を真空引きする工程を説明する図である。搭載板１０には、通風路４０の減圧および通風路４０への大気の供給が可能な排気装置６０が接続される。排気装置６０の真空引きにより、チップ１ｂに覆われた窪み２０の内部の気圧が低下するとともに、チップ１ｂはチップ搭載面１１に引き付けられる。矢印８１、８２は、このときの大気の流れを示す。この際、金属体３０は通風路４０および貫通孔２３ａを塞がず、真空引きを妨げない。

【0018】

次に、チップ１ｂを吸着した状態で変圧室２１に大気を供給する。図４は、実施の形態１に係る変圧室２１に大気を供給する工程を説明する図である。排気装置６０は、窪み２０の内部の気圧を十分低下させた状態で、真空引きを中止し、大気を通風路４０へ流入させる。矢印８３はこのときの大気の流れを示す。このとき、変圧室２１と減圧室２２の圧力差によって変圧室２１と減圧室２２の境界に金属体３０が固定される。これにより、変圧室２１と減圧室２２の境界である貫通孔２３ａが金属体３０で塞がれる。このため、減圧室２２は大気圧である変圧室２１よりも気圧が低い真空状態に維持される。従って、チップ１ｂを吸着状態に維持して、チップ搭載面１１に固定できる。

【0019】

チップ１ｂをチップトレイ１００に固定して搬送した後、チップ１ｂをチップトレイ１００から取り外す。図５は、実施の形態１に係る金属体３０を移動させる工程を説明する図である。この工程では、貫通孔２３ａが金属体３０で塞がれた状態で、磁力により金属体３０を移動させる。これにより、減圧室２２に大気を供給して、チップ１ｂを吸着状態から解放する。

【0020】

このとき、搭載板１０の下方に、複数の金属体３０を移動させることが可能な磁力発生部を配置する。磁力発生部は例えば永久磁石５０である。永久磁石５０により供給される磁力により、ストッパ２３に固定されていた金属体３０を、矢印８４に示されるように窪み２０の底部側へ移動させる。これにより真空状態が破壊され、チップ１ｂが解放される。次に、チップ１ｂに搬送後の処理を施し、半導体装置が完成する。

【0021】

次に、本実施の形態の効果について説明する。本実施の形態では、金属体３０により変圧室２１と減圧室２２の境界を塞ぐことで、チップ１ｂをチップ搭載面１１に固定できる。このため、チップトレイ１００にポケットを設ける必要がなく、同一形状のチップトレイ１００に様々なサイズのチップを搭載できる。

【0022】

また、チップトレイを重ねて搬送する際に、チップがトレイ内でばらけないようにトレイ間に層間紙を挿入する場合がある。一般に層間紙は使い捨てであり、搬送のためのコストが上昇するおそれがあった。これに対し本実施の形態では、チップ１ｂをチップトレイ１００に真空吸着させるため、チップトレイ１００内でチップ１ｂがばらけることを抑制できる。従って、層間紙を省略でき、搬送コストを抑制できる。

【0023】

また、チップ１ｂをチップトレイ１００から解放する際には、永久磁石５０により複数のチップ１ｂを一括して効率よく開放できる。

【0024】

図６は、実施の形態１の変形例に係る金属体３０を移動させる工程を説明する図である。磁力発生部は、複数の窪み２０に対応するように設けられた複数のソレノイドコイル５２であっても良い。ソレノイドコイル５２に電流を流すことで磁力が発生する。ソレノイドコイル５２は、例えば搭載板１０内部に含まれない外付けの機構である。

【0025】

複数のソレノイドコイル５２において、通電されたコイルのみが磁力を供給する。図６の例では、複数のコイル５２ａ、５２ｂのうちコイル５２ａのみに通電されている。このため、コイル５２ａに対応する金属体３０のみが矢印８４に示される方向に移動している。このように、複数の窪み２０から真空を破壊する窪み２０を選択することができる。つまり、解放するチップを選択できる。特に、チップトレイ１００に様々なサイズのチップを搭載する場合、真空を破壊する窪み２０を選択できることは効果的である。

【0026】

本実施の形態の窪み２０は平面視で円形である。これに限らず、窪み２０は平面視で楕円形または多角形等であっても良い。

【0027】

これらの変形は、以下の実施の形態に係るチップトレイおよび半導体装置の製造方法について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係るチップトレイおよび半導体装置の製造方法については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0028】

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るチップトレイ２００の断面図である。本実施の形態では、搭載板２１０に設けられた窪み２２０の構造が窪み２０と異なる。他の構成は実施の形態１の構成と同様である。本実施の形態の窪み２２０は、金属体３０を収納する変圧室２２１と、変圧室２２１よりも幅が小さい減圧室２２２を有する。減圧室２２２は、金属体３０よりも幅が小さい。このため、本実施の形態においても、変圧室２２１と減圧室２２２の圧力差によって変圧室２２１と減圧室２２２の境界に金属体３０を固定し、境界を金属体３０で塞ぐことができる。

【0029】

変圧室２２１の幅は、減圧室２２２に近づくほど狭くなる。変圧室２２１のうち減圧室２２２に連なる壁面にはコーティング２２４が設けられる。コーティング２２４は、減圧室２２２の真空状態の破壊を抑制するために設けられる。コーティング２２４は、搭載板２１０の母材と比較して変形し易い。コーティング２２４の厚さは、例えば１０μｍである。コーティング２２４は、例えばゴムまたは樹脂で形成される。変圧室２２１と減圧室２２２の境界が金属体３０で塞がれた状態で、コーティング２２４と金属体３０が密着する。これにより、減圧室２２２の真空状態を維持し易くできる。

【0030】

図８は、実施の形態２の変形例に係るチップトレイ３００の断面図である。金属体３０は球体に限らない。金属体３０の形状として、真球に限らず、変圧室２２１と減圧室２２２の境界を塞ぐことが可能なあらゆる形状を採用できる。例えば長球である金属体３３０を採用しても良い。これにより、金属体３３０と窪み２２０の壁面との接触面積を大きくすることができる。従って、真空保持力を向上できる。

【0031】

コーティング２２４は、実施の形態１のストッパ２３の変圧室２１側の面に設けられても良い。また、金属体３３０は実施の形態１に適用されても良い。各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。

【符号の説明】

【0032】

１ａ、１ｂ チップ、１０ 搭載板、１１ チップ搭載面、２０ 窪み、２１ 変圧室、２２ 減圧室、２３ ストッパ、２３ａ 貫通孔、３０ 金属体、４０ 通風路、５０ 永久磁石、５２ ソレノイドコイル、５２ａ コイル、６０ 排気装置、１００、２００ チップトレイ、２１０ 搭載板、２２０ 窪み、２２１ 変圧室、２２２ 減圧室、２２４ コーティング、３００ チップトレイ、３３０ 金属体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】