JP5460374B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハから半導体チップをピックアップする半導体装置の製造方法に関し、特に、ダイシングにより大量の半導体チップが形成された半導体ウェハから、半導体チップをマトリクス状に整列配置する半導体装置の製造方法に関する。

現在、半導体ウェハに形成される半導体チップは、極めて小さな形状であるから、例えば、４インチの半導体ウェハには、数万個にも及ぶ大量の半導体チップが形成されている。この半導体ウェハから半導体チップを取り出し、回路基板に実装するために、まず、半導体ウェハをダイシングで分割して、半導体チップの密着した集合体を形成する。

そして、この半導体チップの密着した集合体を回路基板に実装して半導体装置を製造する方法として、１個ずつ半導体チップをピックアップして実装する方法と、密着した半導体チップの間隔を広げてマトリクス状の集合体に配置変換し、そのマトリクス状の半導体チップの集合体を一括して回路基板に実装する、いわゆる、集合体実装の方法がある。
回路基板に一括して半導体チップを集合体実装するため、半導体チップの密着した集合体をマトリクス状に配置変換する装置、及び、製造方法が種々提案されている。

このような従来技術の製造方法として、上述した半導体チップの密着した集合体を、マトリクス状に間隔を広げ、集合体実装を行う製造方法が開示されている。（例えば、特許文献１）。
以下この従来技術の製造方法について図３３に基づいて簡単に説明する。

図３３（ａ）に示すように、大口径半導体ウェハ１１２は、スクライブ加工されてスクライブライン１０８が形成された状態で、粘着フィルム１０９に貼着されている。そのスクライブライン１０８入りの大口径半導体ウェハ１１２を、平行性を維持してＸ軸方向である矢印Ａの方向へエキスパンドし、Ｘ軸に対して予め定められた間隔を有した後、Ｙ軸方向である矢印Ｂの方向へエキスパンドする。或いは、Ｘ、Ｙ軸へのエキスパンドを同時に実施する。従って、大口径半導体ウェハ１１２は、スクライブライン１０８で分離され、粘着フィルム１０９上の各半導体チップ１０１は平行性を維持して、マトリクス状に縦横に等間隔に同一向きに並んで広げられる。このとき平行性を維持してＸ、Ｙ軸方向へエキスパンドされることから、粘着フィルム１０９の面は吸着コレット１１３の吸着面、及び大口径回路基板１１４の接着面に対して平行になっている。

このように、Ｘ軸とＹ軸方向にエキスパンドすることによって図３３（ｂ）に示すように、粘着フィルム１０９上の各半導体チップ１０１は、吸着コレット１１３及び回路基板１１４に対してそれぞれ平行に位置付けられ、各半導体チップ１０１のピッチは、吸着コレット１１３の各コレット１１３ａのピッチと等しく、またこのピッチは、大口径回路基板１１４上にダイシングラインにより形成された格子状の各チップに対応する。

図３３（ｃ）に示すように、吸着コレット１１３は縦横に等間隔に並んだ半導体チップ１０１を真空吸着して、回路基板１１４に接着する。その後、ダイシング等により回路基板１１４のダイシングライン１１１に沿って１チップごとに分離する。
これによって、大口径半導体ウェハ１１２に作成された半導体チップ１０１に対する半導体装置の組み立て方法は、一度に全部、或いは任意のブロックずつの実施が可能である。

以上のような構成、工程としたので、一度に大量の半導体チップを回路基板へ集合体実装としてボンディングすることができ、これによって、従来の組み立てのように、半導体チップをチップトレイに並べる必要がなくなり１チップ毎に組み立てを行わなくともよく作業時間が短縮され、作業が容易になる。

特開平６−７７３１７号公報（第４頁、図２）

しかしながら、特許文献１に示した従来技術において、粘着テープに粘着された密着した集合体の半導体チップは、粘着テープを矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向にエキスパンドして、マトリクス状に等間隔の配列を目的としても、矢印Ａと矢印Ｂの９０°異なる方向にテンションを掛けるため、平面を形成している粘着テープに歪が発生し、半導体チップが精度良く一定間隔で整列配置され難く、更に、粘着テープの伸度限界により所望の寸法のピッチ間隔で半導体チップを整列配置出来ないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、ダイシングされた半導体ウェハに形成された大量の半導体チップの密着した集合体を、精度良くマトリクス状に所定の間隔で整列配置して、量産性のある回路基板への集合体実装を可能にする半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

上位目的を達成するための本発明における半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ切断分離してマトリックス状に整列配置する半導体素子の製造方法において、エキスパンドシート上に被着した半導体ウェハをマトリックス状に切断する工程と、切断された半導体ウェハのＸ軸方向の各行間にスペーサ部材を挿入して各行間をスペーサ部材の幅に拡張する工程と、拡張されたＸ軸方向の各行間を保持する工程と、半導体ウェハのＹ軸方向の各列間にスペーサ部材を挿入して各列間隔をスペーサ部材の幅に拡張する工程と、拡張されたＹ軸方向の各列間を保持する工程と、マトリックス状に配設保持された半導体素子からエキスパンドシートを剥離する工程とを有することを特徴とする

上記製造方法によれば、ダイシングされた半導体ウェハの間に所定の幅を有するスペーサ部材を挿入することによって半導体チップの整列幅を容易に規制することができ、半導体チップをマトリックス状に整列配置することが容易にできる。

スペーサ部材には切断カッタ部が設けられており、半導体ウェハの行及び列間隔を拡張すると同時にエキスパンドシートの切断を行うと良い。

上記構成によれば半導体チップ間の幅規制と同時にエキスパンドシートを切断することにより、半導体チップ間の移動拡張を容易に行うことができる。

Ｘ軸方向の各行間を保持する工程及びＹ軸方向の各列間を保持する工程は、スペーサ部材によって拡張された半導体素子を微粘着シートに圧着すると良い。

エキスパンドシートを剥離する工程はマトリックス状に整列配置された半導体素子を吸着装置に吸着固定して行うこと良い。

Ｘ軸方向の各行間を拡張する工程及びＹ軸方向の各列間を拡張する工程は、前記スペーサ部材を通過させる凹部と、半導体チップを抑える凸部とを櫛歯状に備えた整列ガイド部材を用いて行うと良い。

上記構成によれば、スペーサ部材をガイドして動作させることができると同時に、半導体チップを確り保持することができる。

整列ガイド部材の半導体チップを抑える凸部には真空吸着手段を有すると良い。

以上のように本発明の製造方法によれば、ダイシングされた半導体ウェハの間に所定の幅を有するスペーサ部材を挿入することによって半導体チップの整列幅を容易に規制することができ、半導体チップを精度良くマトリックス状に整列配置することが容易にできる。従って次工程の回路基板との集合体実装において、位置合わせ精度が良好で、不良の発生が極めて少ない集合体実装が提供可能である。

本発明の半導体装置の製造方法によって加工される半導体ウェハの切断状態の平面図である。 図１に示すエキスパンドシートに被着された半導体ウェハをＸＹに引き伸ばした状態を示す平面図である。 図２に示した半導体ウェハを所定の間隔に整列配置した状態を示す平面図である。 本発明の実施例１の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 図４におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 本発明の実施例１において、半導体ウェハから半導体チップの拡張を行う製造工程の平面図である。 本発明の実施例１において、半導体ウェハから半導体チップの拡張を行う製造工程の平面図である。 本発明の実施例１において、半導体ウェハから半導体チップの拡張を行う製造工程の平面図である。 本発明の実施例１に用いる真空吸着装置の平面図である。 本発明の実施例１における半導体素子製造装置に真空吸着装置を取り付けた状態を示す平面図である。 図１１のＢ−Ｂ断面図である。 図１１において真空吸着装置に集合体の半導体ウェハがマトリックス状に整列配置して保持された状態を示す平面である。 本発明の実施例２における半導体素子製造装置の部分断面である。 本発明の実施例２における半導体素子製造装置の部分断面である。 図１５からエキスパンドシートと微粘着テープを除去した状態を示す部分断面図である。 本発明の実施例３における半導体素子製造装置の部分断面である。 本発明の実施例４の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 本発明の実施例４の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 本発明の実施例４の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 本発明の実施例４の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図である。 本発明の実施例５における配置治具装置にＧ・ＬＥＤが整列配置された状態を示す平面図である。 本発明の実施例５における配置治具装置にＢ・ＬＥＤが整列配置された状態を示す平面図である。 本発明の実施例５における配置治具装置にＲ・ＬＥＤが整列配置された状態を示す平面図である。 本発明の実施例５におけＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤを実装した、大判回路基板３００の一部を示す平面図である。 図２５に示す大判回路基板３００の透明樹脂封止後の一部を示す平面図である。 本発明の実施例５によって製造されたカラー発光装置の平面図である。 本発明の実施例５によって製造されたカラー発光装置の断面図である。 本発明の実施例６におけＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤを実装した、大判回路基板３００の一部を示す平面図である。 図２９に示す大判回路基板３００の透明樹脂封止後の一部を示す平面図である。 本発明の実施例６によって製造されたカラー発光装置の平面図である。 本発明の実施例５によって製造されたカラー発光装置の断面図である。 従来の集合体実装方式における半導体装置の製造工程を示す斜視図である。

以下、本発明の具体的実施形態について、図面に基づき説明する。
図１から図３は、本発明の半導体装置の製造方法によって加工される半導体ウェハの構成を説明するための図面である。図１は、粘着シートであるエキスパンドシート９上に被着した半導体ウェハ１をマトリックス状に切断する工程を示す平面図である。半導体ウェハ１をダイシングライン３により、ダイシングして各半導体素子２（以後半導体チップ２と記載）の密着集合体を形成するダイシング方法は、ステルスダイシングを用いることが望ましい。即ち、ステルスダイシングは、従来のダイシングに比べウェハ表層部へのダメージがなく、アクティブ領域への熱影響やデブリ汚染がなく、チップエッジにおけるマイクロクラック発生による抗折強度低下等の信頼性低下を防ぐことが可能なのである。

図２は図１に示すエキスパンドシート９を矢印で示すＸＹ方向に、引き伸ばす事によって、半導体チップ２の密着集合体を所定の間隔Ｈ１のマトリックス形状に形成した平面図である。なお、点線で示す円形は半導体ウェハ１の拡張された範囲を示している。

図３は図２によって引き伸ばされた半導体チップ２の密着集合体を、実際に回路基板上に一括実装するために所定の間隔Ｈ２のマトリックス形状に形成した平面図であり、拡張されたエキスパンドシート９と点線で示す円形は半導体ウェハ１の拡張された範囲を示している。実際には１枚の半導体ウェハ１に対して他数の半導体チップ２の行と列が存在するが、理解をし易くするため、実施例では、９行９列の半導体ウェハを図示し、各々Ｘ１〜Ｘ９とＹ１〜Ｙ９で示している。

すなわち本発明は図２に示すエキスパンドシート９のエキスパンドによって、間隔Ｈ１のマトリックス形状に引き伸ばされた半導体チップ２を、実際の実装間隔であるＨ２のマトリックス形状配置に形成する半導体ウェハ１の整列配置を行うことであり、以下、実施例を説明する。

図４は実施例１における半導体素子製造装置の平面図であり、図５はその部分断面図である。図４において整列装置５０は位置決め用凹部５１に、載置台６０を位置決め固定するように構成されており、さらに載置台６０の上面部方向に摺動可能な複数の整列用スキージＳＫ１〜ＳＫ８（この本数は１回に処理する半導体チップ行及び列の数によって決まるもので、本実施例では８本である）そしてこの整列用スキージＳＫは、半導体チップ行Ｘ及び半導体チップ列Ｙの幅を決めるスペーサ部材としての機能を有している。従って整列用スキージＳＫの幅は半導体チップ行Ｘ及び列Ｙの実装間隔であるＨ２で、整列用スキージＳＫどうしの間隔が半導体チップ２の幅Ｈとなっている。

図５には図４の部分断面であるＡ−Ａ断面図を示すごとく、載置台６０の上面全体に微粘着シート６１を被着し、その微粘着シート６１の上面に半導体チップ２を被着したエキスパンドシート９が被着された状態を示している。そして整列用スキージＳＫにはスペーサ部ＳＫｓと切断カッタ部ＳＫｃとが設けられており、スペーサ部ＳＫｓがスペーサとなって半導体チップ２間の幅を規制するとともに切断カッタ部ＳＫｃがエキスパンドシート９を完全に切断し、かつ微粘着シート６１の１部を切断している。

次に図４、図５により半導体素子製造装置における半導体ウェハ１の整列配置動作を説明する。まず図４において整列装置５０の位置決め用凹部５１に、載置台６０を位置決め固定する。さらに載置台６０には図２に示す状態にエキスパンドされたエキスパンドシート９を位置決めして被着する。この載置台６０に対するエキスパンドシート９の位置決めは、後述する整列配置動作においてエキスパンドシート９が移動していくために、その移動代を見込んで初期被着位置が決められている。なお、図４においては、まず半導体ウェハ行Ｘの幅をＨ２に規制する整列配置動作を行うために、整列装置５０に対する載置台６０の位置決め固定は、整列用スキージＳＫの摺動方向が半導体ウェハ行Ｘの方向に並行になるように固定されている。

図４、図５は整列用スキージＳＫ１が動作を終了し、整列用スキージＳＫ２が動作中である状態を示している。すなわち整列用スキージＳＫ１は半導体チップ行Ｘ１とＸ２の間をすべてＨ２に拡張させた状態であり、例示された半導体ウェハ２ａの間隔はＨ２になっている。また整列用スキージＳＫ２は途中までスライドした状態であり、例示された半導体ウェハ２ａの間隔はＨ２になっているが、例示された半導体ウェハ２ｂの間隔はＨ１の状態である。そしてこの整列用スキージＳＫ２が最終位置（ＳＫ１と同じ位置）までスライドすることによって例示された半導体ウェハ２ｂの間隔もＨ２に規制される。

次に図５により整列用スキージＳＫによる半導体ウェハ行Ｘの整列配置動作を説明する。図５の載置台６０の上面全体に微粘着シート６１を被着している理由は、整列用スキージＳＫの切断カッタ部ＳＫｃが金属製の載置台６０に接触して傷つけることを防止するためと、整列用スキージＳＫの切断カッタ部ＳＫｃによって切断されたエキスパンドシート９を滑らせて移動させるためである。

図５の断面図に示すごとく整列用スキージＳＫ１は半導体ウェハ行Ｘ１とＸ２間を摺動するときに、切断カッタ部ＳＫｃによってエキスパンドシート９を切断すると同時に先端の尖がり形状を利用して幅Ｈ１の半導体ウェハ２ａ２をＨ２の幅に拡張規制する。すなわちエキスパンドシート９の切断部９ａは、エキスパンドシート９に被着された半導体ウェハ２ａ２が整列用スキージＳＫ１よって矢印Ｘ方向に押されることにより微粘着シート６１の上を滑って移動する。

次に整列用スキージＳＫ２は半導体ウェハ行Ｘ２とＸ３間を摺動するときに、切断カッタ部ＳＫｃによってエキスパンドシート９を切断すると同時に先端の尖がり形状を利用して幅Ｈ１の半導体ウェハ２ａ３をＨ２の幅に拡張規制する。すなわちエキスパンドシート９の切断部９ａは、エキスパンドシート９に被着された半導体ウェハ２ａ３が整列用スキージＳＫ２よって矢印Ｘ方向に押されることにより微粘着シート６１の上を滑って移動する。なお、整列用スキージＳＫ３はまだ摺動を行っていないので、半導体ウェハ行Ｘ３とＸ４間のスペースはＨ１のままで、半導体ウェハ２ｃは移動していない。

上記のごとく整列用スキージＳＫ３以下が半導体ウェハ行間を順次摺動することによって、各半導体ウェハ行の幅が整列用スキージＳＫのスペーサ部ＳＫｓによって幅がＨ２に規制されるとともに、スペーサ部ＳＫｓの規制圧力によって、切断カッタ部ＳＫｃによって切断されたエキスパンドシート９と、そこに被着された半導体ウェハ２は移動するが、前回動作した整列用スキージＳＫによって規制されていない方向、すなわち矢印Ｘ方向に移動していき、順次整列用スキージＳＫによる幅規制と、エキスパンドシート９と、そこに被着された半導体ウェハ２の移動が行われることにより、すべての半導体ウェハ行Ｘの整列配置が行われる。

図６は図４で説明した半導体素子製造装置の平面図を見やすく整理したものであり、図３で説明した半導体ウェハ行Ｘ１とＸ２の間は整列用スキージＳＫ１によって全てＨ２の幅に規制されている。また半導体ウェハ行Ｘ２とＸ３の間は整列用スキージＳＫ２によって半分がＨ２の幅に規制され、残り半分は規制前の幅Ｈ１のままである。さらに半導体ウェハ行Ｘ３〜Ｘ９はすべて規制前の幅Ｈ１のままである。
さらに、図６は半導体ウェハ行の整列配置状態を示すもので、図３で説明した半導体ウェハ列Ｙ１〜Ｙ９の間は全て規制前の幅Ｈ１のままである。

図７は半導体ウェハ行の整列配置が完成した状態を示す半導体素子製造装置の平面図であり、整列用スキージＳＫ１〜ＳＫ９の全てが摺動動作を行って半導体ウェハ行Ｘ１〜Ｘ９の間隔が全てＨ２の幅に規制された状態である。そしてこの整列配置動作によってエキスパンドシート９は矢印Ｘ方向に拡張されている。この状態では半導体ウェハ列Ｙの整列配置動作は行われていないので、半導体ウェハ列Ｙ１〜Ｙ９の間隔はＨ１の状態であり、エキスパンドシート９の列方向のサイズは図３に示す列方向の長さと変わっていない。

次に図８により半導体ウェハ列Ｙの整列配置動作について説明する。図８の半導体素子製造装置の平面図においては、半導体ウェハ列Ｙの整列配置動作を行うために、整列装置５０に対する載置台６０の位置決め固定は、整列用スキージＳＫの摺動方向が半導体ウェハ列Ｙの方向に並行になるように固定されている。

すなわち図７において半導体ウェハ行Ｘの全ての整列配置動作が終了した状態において、全ての整列用スキージＳＫを後退させて整列装置５０の内部に収納する。この状態において載置台６０を整列装置５０の位置決め用凹部５１から取り外し、載置台６０を９０度回転させて、再び整列装置５０の位置決め用凹部５１に整列用スキージＳＫの摺動方向が半導体ウェ列Ｙの方向に並行になるように固定し直す。

この、載置台６０の取り付け変更時においてエキスパンドシート９に被着されている半導体ウェハ２はエキスパンドシート９を介して微粘着シート６１に粘着されているため位置が動くことはないが、半導体ウェハ２の微粘着シート６１に対する粘着を確実にするためには、例えば平板治具等を用いて、半導体ウェハ２の上部側より押圧して確実に微粘着シート６１に対する粘着を行うことが望ましい。

図８においても図４と同様に整列用スキージＳＫ１が動作を終了し、整列用スキージＳＫ２が動作中である状態を示している。すなわち整列用スキージＳＫ１は半導体チップ列Ｙ１とＹ２の間をすべてＨ２に拡張させた状態であり半導体ウェハ２ａの間隔はＨ２になっている。また整列用スキージＳＫ２は途中までスライドした状態であり、例示された半導体ウェハ２ａの間隔はＨ２になっているが、例示された半導体ウェハ２ｂの間隔はＨ１の状態である。

また図８にいて、半導体ウェハ行Ｘ１〜Ｘ９は前回の半導体ウェハ行Ｘの整列配置動作によって全てＨ２の幅に規制されていて、エキスパンドシート９の行方向の幅も大きくなっている。従って半導体ウェハ列Ｙの整列配置動作においては、半導体ウェハ行Ｘの整列配置動作よりも、整列用スキージＳＫの摺動する長さが大きくなっていること以外は、図４、図５に示す半導体ウェハ行Ｘの整列配置動作と同様であり、重複する説明は省略する。

図９は半導体ウェハ列の整列配置が完成した状態を示す半導体素子製造装置の平面図であり、整列用スキージＳＫ１〜ＳＫ９の全てが摺動動作を行って半導体ウェハ列Ｙ１〜Ｙ９の間隔が全てＨ２の幅に規制された状態である。そしてこの整列配置動作によってエキスパンドシート９は矢印Ｙ方向にも拡張されている。この状態では半導体ウェハ行Ｘ及び半導体ウェハ列Ｙの整列配置動作は行われているので、半導体ウェハ行Ｘ１〜Ｘ９及び半導体ウェハ列Ｙ１〜Ｙ９の間隔は全てＨ２の状態の規制が行われており、図３に示した間隔Ｈ２のマトリックス配置になっている。従ってその半導体ウェハ間の幅Ｈ２は整列用スキージＳＫのスペーサ部ＳＫｓの幅によって精度良く規制されている。

次に図１０〜図１３により半導体素子製造装置によって、Ｈ２間隔のマトリックス形状に整列配置された集合体の半導体チップ２から、エキスパンドシート９と微粘着シート６１を剥離して吸着板上に整列配置させる方法を説明する。

図１０は、真空吸着装置８０の平面図であり真空吸着装置８０は半導体素子製造装置の載置台６０を覆う大きさの四角形状に、整列装置５０の位置決め凹部５１に整合して位置決めされる位置決め凸部８１を有する。図１１は半導体素子製造装置に真空吸着装置８０をセットした平面図であり、真空吸着装置８０は整列装置５０の位置決め凹部５１に、位置決め凸部８１整合させて位置決めされることにより、その吸着面が全ての半導体チップ２に接触した状態になっている。

図１２は図１１の半導体素子製造装置の部分断面を示すＢ−Ｂ断面図である。すなわち載置台６０の上面に被着された微粘着シート６１とエキスパンドシート９を介して半導体チップ２が粘着されているが、半導体チップ２を、真空吸着装置８０に強く吸着した状態で、その固着力の差によりエキスパンドシート９を剥離することができる。なお、この剥離動作の時にエキスパンドシート９に紫外線を照射するとその粘着力が低下するので、さらに剥離を容易にすることができる。

図１３は真空吸着装置８０に、集合体の半導体チップ２がＨ２間隔のマトリックス形状に整列配置された状態を示す平面図であり、この状態においては、エキスパンドシート９の剥離が済んでいるので、この真空吸着装置８０の外形を位置決めにして、同一ピッチの回路パターンが形成された集合回路基板に一括実装することができる。なお、点線で示す範囲は栽置台６０の範囲である。

次に、図１４、図１５により本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例２の製造方法について説明する。
実施例２は、実施例１と基本的に同一の製造方法によるものであり、エキスパンドシート９のエキスパンドによって、間隔Ｈ１のマトリックス形状に引き伸ばされた半導体チップ２を、実際の実装間隔であるＨ２のマトリックス形状に形成する半導体ウェハ１の整列配置を行うのに、スペーサ部ＳＫｓと、切断カッタ部ＳＫｃを備えた整列用スキージＳＫによって行う点はおなじである。

従って半導体素子製造装置の部分断面である図１４において実施例１の半導体素子製造装置の部分断面である図５と同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。そして、実施例２が実施例１と異なるところは、吸着装置９０によってＨ２の幅に位置決めされた各半導体ウェハ２を吸着固定しながら整列配置を行うことである。

図１４において吸着装置９０には吸着部本体９１に連続して凹凸状の整列ガイド部９２が設けられており、この整列ガイド部９２の凹部９３は整列用スキージＳＫのスペーサ部ＳＫｓの幅、すなわち半導体ウェハ２の規制幅Ｈ２となっている。また凸部９４の幅は半導体ウェハ２の幅、すなわちＨとなっており、さらに凸部９４の中心には吸着部本体９１の吸着機構に接続された吸着孔９５が設けられている。なお、吸着孔９５の縦線模様は吸着状態を示し、白色は無吸着状態を示している。

次に図１４、図１５により、第２実施例における整列配置動作を説明する。図１４において、図４に示す半導体素子製造装置の載置台６０にセットされた、エキスパンドされた半導体ウェハ上に吸着装置９０を載置する。この状態において吸着装置９０の整列ガイド部９２の凹部９３は各整列用スキージＳＫのスペーサ部ＳＫｓに対応し、凸部９４は整列配置された時の半導体チップ２の位置に位置決めされている。

図１４において、半導体チップ２ａ１，２ａ２，２ａ３はすでに整列用スキージＳＫ１、整列用スキージＳＫ２によって整列配置が行われた状態を示し、各々半導体チップ２ａ１，２ａ２，２ａ３は吸着孔９５によって吸着固定されている。そこで、整列用スキージＳＫ３によって半導体チップ２ａ４が整列配置される動作について説明する。

整列用スキージＳＫ３が整列ガイド部９２の凹部９３内をスライドしてくると、Ｈ１の幅になっていた半導体チップ２ａ３と２０４とは整列用スキージＳＫ３の先端形状により、拡張を開始するが、吸着孔９５ｐによって吸着固定されている半導体チップ２ａ３は移動できないため、吸着孔９５ｎによって吸着固定されていない半導体チップ２ａ４は切断されたエキスパンドシート９とともに微粘着シート６１の上を矢印Ｘ方向に移動する。そして列用スキージＳＫ３のスペーサ部ＳＫｓによって、半導体チップ２ａ３と２ａ４とがＨ２の幅に規制された時に半導体ウェハ２ａ４は整列ガイド部９２の凸部９４に位置決めされ、吸着孔９５ｎが吸着状態となって整列配置される。以上の動作が繰り返されることにより、図１５に示す如く全ての半導体チップの整列配置が完成する。

図１６は図１５における半導体ウェハの整列配置後にエキスパンドシート９と微粘着シート６１を剥離した状態を示す断面図であう。第２実施例においては整列配置された各半導体チップは全て吸着装置９０の凸部９４に、吸着孔９５によって吸着固定されているので、吸着装置９０を上方に移動させることにより、第１実施例の図１２で説明した方法と同様に半導体チップ２がエキスパンドシート９より容易に剥離することができる。そして整列配置された状態で吸着装置９０に保持された半導体チップ２は、外形を位置決めにして同一ピッチの回路パターンが形成された集合回路基板に一括実装することができる。

次に、図１７により本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例３の製造方法について説明する。
図１７に示す実施例３は、図１４に示す実施例２と基本的に同一の製造方法によるものであり、吸着装置９０を用いて半導体チップの整列配置を行うことは同じである。従って実施例３における半導体素子製造装置の部分断面である図１６において、実施例２の半導体素子製造装置の部分断面である図１４と同じ要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。

そして、実施例３と実施例２の異なるところは、整列装置５０には１本の整列用スキージＳＫ１しか設けられておらず、この１本の整列用スキージＳＫ１が整列装置５０の内部において一定のピッチ（本実施例においては、半導体チップＨの３倍の幅，３Ｈ）で移動し、各半導体チップ間の整列規制を順次行っていくことで、全ての半導体チップの整列配置が完成する。

すなわち図１７では、半導体ウェハ２ａ１と２ａ２が点線で示すＳＫ１によって整列規制され、次の半導体ウェハ２ａ２と２ａ３が点線で示すＳＫ２によって整列規制され、次の半導体ウェハ２ａ３と２ａ４がＳＫ１によって整列規制されようとしている状態を示している。そして全ての半導体チップの整列配置が完成した後のエキスパンドシート９と微粘着シート６１を剥離方法は図１６の方法と同じである。

次に、図１８から図２１により本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例４の製造方法について説明する。
実施例４は、実施例１及び実施例２と基本的に同一の製造方法によるものであり、エキスパンドシート９のエキスパンドによって、間隔Ｈ１のマトリックス形状に引き伸ばされた半導体チップ２を、実際の実装間隔であるＨ２のマトリックス形状に形成する半導体ウェハ１の整列配置を行うのに、スペーサ部ＳＫｓと、切断カッタ部ＳＫｃを備えた整列用スキージＳＫによって行う点、及び吸着装置によって保持移動する点はおなじである。

従って半導体素子製造装置において実施例１及び実施例２の半導体素子製造装置と同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。そして、実施例４が実施例１及び実施例２と異なるところは、実施例１及び実施例２においては半導体ウェハ１の全体の行及び列の整列配置を同時に行い、一括して実装ラインに供給していたのに対し、実施例４では整列用スキージＳＫによる半導体ウェハ１の実装間隔であるＨ２への拡張を、１行（１列でも良い）分のみ行い、この拡張された１行分の半導体チップを、１行分の吸着装置によって保持してエキスパンドシート９から剥離することにより、実装ラインに１行分の半導体チップ群を順次供給することである。

図１８から図２１はいずれも実施例４の製造方法に用いる半導体素子製造装置の平面図であり、工程順に示している。
図１８において載置台６０とその載置台６０に被着されたエキスパンドシート９及び、エキスパンドシート９に被着されてエキスパンドされた半導体ウェハ１は実施例１と同じであう。しかし整列装置５００が実施例１の整列装置５０と異なるところは、載置台６０を矢印Ｓで示方向に半導体チップ行の、１行分ずつを移動させる機能を有し、さらに整列用スキージＳＫの伸縮範囲を半導体チップ２の１個分の幅を拡張する範囲に限定していることである。また整列装置５００の位置決め用凹部５１０の範囲が規制拡張範囲であり、この範囲に位置する１列分の半導体チップ行が整列用スキージＳＫにより幅Ｈ２の規制拡張が行われることになる。

また、点線で示す吸着装置９００が実施例１の吸着装置９０と異なるところは、吸着装置９０が半導体ウェハ全部の半導体チップを吸着できる機能を有していたのに対し、吸着装置９００は１行分の半導体チップ行の吸着保持機能しか有しないことである。

図１８により実施例４における半導体チップ２の１行分の整列保持動作を説明する。なお、説明の都合上、１列目、すなわちＹ１の列に存在する１行分の半導体チップを全て２ａとし、２列目、すなわちＹ２の列に存在する１行分の半導体チップを全て２ｂとして説明する。図１８は半導体ウェハ１における１列目、すなわちＹ１の列の１行分の半導体チップ２ａの整列を行っておる状態を示しており、この１列目Ｙ１は５個の半導体チップ２ａによって１行が構成されている。図示の状態は整列用スキージＳＫがＳＫ１からＳＫ４までの４本が動作した状態であり、最初に動作する整列用スキージＳＫ１は一列目Ｙ１には対象となる半導体チップ２ａが存在しないため、から送り状態となるが、２列目Ｙ２に有る半導体チップ２ｂを先端の尖がり形状を利用して右側に位置寄せする機能を有している。

次に整列用スキージＳＫ２が送りだされるが、右側に有る半導体素子２ａを片側に押圧して位置決めを行うと同時に、２列目Ｙ２に有る半導体チップ２ｂを先端の尖がり形状を利用して右側に位置寄せする。次に整列用スキージＳＫ３が送り出されると、整列用スキージＳＫ２によって位置決めされた半導体チップ２ａを基準として、右側有る半導体素子２ａを右側に押圧して位置決めを行う。同時に２列目Ｙ２に有る半導体チップ２ｂを先端の尖がり形状を利用して右側に位置寄せすることは同様である。さらに整列用スキージＳＫ４は動作の途中状態を示しており、規定の位置まで送り出されることによって、１列目の半導体チップ２ａの規制拡張と２列目の半導体チップ２ｂの右側への位置寄せを行う。

図１９は各整列用スキージＳＫ１〜ＳＫ８が、この動作を順次繰り返すことによって１列目の半導体チップ２ａの１行分の規制拡張と、２列目の半導体チップ２ｂの右側への位置寄せを行った状態を示している。すなわち１列目の半導体チップ２ａは全て整列用スキージＳＫのスペーサ部ＳＫｓによって規定の幅Ｈ２に規制拡張されると同時に、２列目の半導体チップ２ｂが右側へ位置寄せされることによって、後述する次工程で載置台が１行分だけ整列装置５００に送りこまれた状態で、２列目の半導体チップ２ｂが整列用スキージＳＫの動作範囲に移動していることになる。

すなわちこの状態において、１列目Ｙ１を構成する半導体チップ２ａの１行分の規制拡張が完成する。この状態において各整列用スキージＳＫは後退して整列装置５００内に退避すると同時に、吸着装置９００が下降してきて規制拡張がなされた１列目Ｙ１を構成する半導体チップ２ａの１行分（５個）を吸着して、上昇することにより半導体チップ２からエキスパンドシート９を剥離する。この状態は例えば図１６に示した吸着剥離と同様の方法で行うことができる。さらに吸着装置９００は吸着した１行分の半導体素子２ａを回路基板への実装工程へと移動載置した後に図１８に示す位置に復帰する。なお、各図においてＸはエキスパンドシート９によってエキスパンドされた半導体チップの位置を示しており、ｘ−ｘ間は半導体チップの拡張された幅Ｈ２である。

次に図２０により中間工程での動作を説明する。図２０は４列目Ｙ４における動作を示しており、図１９で説明した１列目から、矢印Ｓで示す方向に順次載置台６０の列送りを繰り返して、中間の４列目の１行分の規制拡張が完成した状態を示している。すなわち４列目Ｙ４では１行目のＸ１から９行目のＸ９までの全ての半導体チップ２ａが規制拡張され、５列目Ｙ５の全ての半導体チップ２ｂが位置寄せされた状態である。この場合は吸着装置９００は９個の半導体素子２ａのエキスパンドシート剥離と実装工程へと移動載置を行う。

次に図２１により最終工程での動作を説明する。すなわち図２０の４列目Ｙ４から、さらに整列装置５００による載置台６０の列送りと、吸着装置９００による１行分ずつの処理が進行し、９列目Ｙ９の規制拡張動作が終了した状態を示している。この状態では９列目Ｙ９の半導体チップの数は、１行目Ｙ１と同じ５個の半導体チップ２ａの処理となっている。

この図２１に示す最終工程の処理が終了すると、整列装置５００により載置台６０は図１８に示す最初の位置に送り出され、新しいエキスパンドシートに被着された半導体ウェハがセットされて、同様の作業が繰り返される。

上記実施例４における半導体素子製造装置はストロークの小さい整列用スキージと１行分だけの吸着装置を使用することができ、また半導体チップの処理も１行分ずつ行うことができるため、装置の小型化と実装スピードを高める効果を有する。

次に図２２から図２８により、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例５の製造方法について説明する。図２２から図２４は本発明の整列装置５０または整列装置５００により、半導体ウェハ１の半導体ウェハ行Ｘの全ての整列配置が済んだ状態を示す平面図である。すなわち図２２において全ての半導体ウェハ行Ｘの間隔は整列用スキージＳＫによってＨ２の幅に規制されており、全ての半導体ウェハ列Ｙの間隔はエキスパンドされた状態，Ｈ１のままである。

この状態は、例えば図７に示す半導体ウェハ行Ｘの全ての規制拡張による整列配置が済んだ状態で、半導体ウェハ列Ｙの規制拡張は行わずに、図１１に示す真空吸着装置８０に半導体チップ２を吸着してエキスパンドシート９を剥離し、配置治具装置２００に位置決め配置された状態である。従って半導体ウェハ行ＸはＸ１〜Ｘ４まで整列用スキージＳＫの規制幅Ｈ２で、半導体ウェハ列Ｙの間隔はエキスパンドされた状態幅Ｈ１に整列配置されている（なお、整列配置された半導体チップ２の数は図面を単純化して４行６列のみ示している）

なお、図２２に示す整列配置状態は、図１９に示す実施例４において、整列用スキージＳＫによる半導体ウェハ１の実装間隔であるＨ２への拡張を、半導体ウェハ行の１行分のみ行い、この拡張された１行分の半導体チップ１の１列を、吸着装置によって保持してエキスパンドシート９から剥離し、配置治具装置２００上に間隔Ｈ１（任意の幅で可能）で置決め配置しても良い。

図２２は緑色ＬＥＤ（Ｇ・ＬＥＤと略記する）の整列配置状態であり、半導体チップ２にＧの文字を付し、列番号をＹｇ１〜Ｙｇ６としている。同様に図２３は配置治具装置２０１上に青色ＬＥＤ（Ｂ・ＬＥＤと略記する）を整列配置した状態であり、半導体チップ２にＢの文字を付し、列番号をＹｂ１〜Ｙｂ６としている。同様に図２４は配置治具装置２０２上に赤色ＬＥＤ（Ｒ・ＬＥＤと略記する）を整列配置した状態であり、半導体チップ２にＲの文字を付し、列番号をＹｒ１〜Ｙｒ６としている。

図２５はＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤを実装したＬＥＤ発光装置を集合体方式によって実装する状態を示すものであり、大判回路基板３００の一部を示す平面図であり、以下図２２から図２４を参照して製造方法を説明する。

図２５では大判回路基板３００上にはＬＥＤを実装するための配線電極列Ｄ１からＤ６（一部のみを示す）が設けられており、図２２から図２４で配置治具装置２００、２０１，２０２上に整列配置された、半導体チップ列を吸着装置９０、または９００を用いて１列ずつ大判回路基板３００の上に移動させ、形成された配線電極列（図示せず）の位置に載置していく。

図２５においては、１列目の配線電極列Ｄ１には配置治具装置２０１からＢ・ＬＥＤの１列目のＹｂ１を吸着してきて載置する。次に２列目の配線電極列Ｄ２には配置治具装置２００からＧ・ＬＥＤの１列目のＹｇ１を吸着してきて載置する。さらに３列目の配線電極列Ｄ３には配置治具装置２０２からＲ・ＬＥＤの１列目のＹｒ１を吸着してきて載置する。

さらに、４列目の配線電極列Ｄ４には配置治具装置２０１からＢ・ＬＥＤの２列目のＹｂ２を吸着してきて載置する。次に５列目の配線電極列Ｄ５には配置治具装置２００からＧ・ＬＥＤの２列目のＹｇ２を吸着してきて載置する。さらに６列目の配線電極列Ｄ６には配置治具装置２０２からＲ・ＬＥＤの２列目のＹｒ２を吸着してきて載置する。

以上の動作をくりかして、大判回路基板３００のすべての配線電極列上にＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤ列の載置が終了したら、全体をリフローすることにより、各半導体チップ２は大判回路基板上の配線電極にフェースダウンボンディングが行われる。また図２５において１組のＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤを取り囲む点線は、後に切断することにより後述するカラー発光装置を形成する切断範囲を示している。

図２６は図２５に示す半導体チップ２を実装した、大判回路基板３００を透明樹脂３０１で樹脂封止した状態を示す平面図であり、梨地模様は封止樹脂３０１を示し、半導体チップ２と切断範囲を点線で示している。

図２７は切断範囲で切断されることによって形成されたカラー発光装置３２０の平面図、図２８はカラー発光装置３２０の断面図である。すなわち大判回路基板３００の上に形成された配線電極列上にＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤ列を、必要な順番で載置し、樹脂封止した後にそれぞれ各ＬＥＤ列を含む行方向に切断分離することによって、Ｒ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤの各半導体チップ２を含むカラー発光装置３２０を量産することができる。

図２９から図３２により本発明に係る実施例６の製造方法について説明する。図２９に示す実施例６は基本的に図２５に示す実施例５の製造方法と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。

図２９に示す実施例６の製造方法において、図２５に示す実施例５の製造方法と異なるところは、大判回路基板３００の配線電極列に載置していく、ＬＥＤ列がＢ・ＬＥＤ列とＲ・ＬＥＤ列との間のＧ・ＬＥＤ列が２列になっていることである。すなわち大判回路基板３００の１列目の配線電極列Ｄ１には配置治具装置２０１からＢ・ＬＥＤの１列目のＹｂ１を吸着してきて載置する。次に２列目及び３列目の配線電極列Ｄ２、Ｄ３には配置治具装置２００からＧ・ＬＥＤの１列目のＹｇ１及び２列目のＹｇ２を吸着してきて載置する。さらに４列目の配線電極列Ｄ４には配置治具装置２０２からＲ・ＬＥＤの１列目のＹｒ１を吸着してきて載置する。

さらに、５列目の配線電極列Ｄ５には配置治具装置２０１からＢ・ＬＥＤの２列目のＹｂ２を吸着してきて載置する。次に６列目及び７列目の配線電極列Ｄ６、Ｄ７には配置治具装置２００からＧ・ＬＥＤの３列目のＹｇ３及び４列目のＹｇ４を吸着してきて載置する。さらに８列目の配線電極列Ｄ８には配置治具装置２０２からＲ・ＬＥＤの２列目のＹｒ２を吸着してきて載置する。

また図２９において１組のＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤを取り囲む点線は、後に切断することにより後述するカラー発光装置を形成する切断範囲を示している。さらに図３０に示す透明樹脂３１０で樹脂封止した後に切断分離刷ることによって図３１の平面図、及び図３２の断面図に示す如くＲ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｇ・ＬＥＤ、Ｂ・ＬＥＤの各半導体チップ２を含むカラー発光装置３３０を量産することができる。

上記の如く本発明の製造方法によれば、半導体ウェハをマトリックス状に切断した後、切断された半導体ウェハの少なくとも１軸方向の各行間にスペ−サ部材を挿入して各行間をスペーサ部材の幅に拡張規制し、この拡張規制された幅に大判回路基板の実装用の配線電極を形成しておくことによって、半導体チップ２を列単位で大判回路基板の実装用の配線電極位置に載置することができる。そしてこの載置する半導体チップ２の発光色を任意に選択配置することにより、好みのカラー発光装置を量産することができる。

また、半導体ウェハの列間の間隔も予めスペーサ部材の幅に拡張規制しておいても良いし、また半導体ウェハの行間の間隔のみを拡張規制しておき、半導体ウェハの列間の間隔は吸着装置による載置時に規制するようにしても良い。

以上、本発明の好ましい実施態様を説明してきたが、上述した実施例に限定されることなく、それらの全てを行う必要もなく、特許請求の範囲の各請求項に記載した内容の範囲で種々に変更や省略をすることが出来ることは言うまでもない。

１、１１２ 半導体ウェハ
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ａ、２ａ、２ａ３、２ａ４、
１０１ 半導体チップ
３ ダイシングライン
９ エキスパンドシート
９ａ 切断部
５０、５００ 整列装置
５１、５１０ 位置決め用凹部
６０ 載置台
６１ 微粘着シート
８０ 真空吸着シート
８１ 位置決め用凹部
９０、９００ 吸着装置
９１ 吸着部本体
９２ 整列ガイド部
９３ 凹部
９４ 凸部
９５、９５ｐ、９５ｎ 吸着孔
１０９ 粘着フィルム
１１１ 吸着コレット
１１４ 回路基板
２００、２０１，２０２ 配置治具装置
３００ 大判回路基板
３１０ 透明樹脂
３２０、３３０ カラー発光装置
ＳＫ，ＳＫ１〜ＳＫ９ 整列用スキージ
ＳＫｓ スペーサ部
ＳＫｃ 切断カッタ部
Ｘ，Ｘ１〜Ｘ９ 半導体ウェハ行
Ｙ、Ｙ１〜Ｙ９ 半導体ウェハ列

Claims (7)

1. 半導体ウェハを切断分離してマトリックス状に整列配置する半導体素子の製造方法において、エキスパンドシート上に被着した半導体ウェハをマトリックス状に切断する工程と、切断された半導体ウェハの少なくとも１軸方向の各行間にスペーサ部材を挿入して各行間をスペーサ部材の幅に拡張する工程と、拡張された１軸方向の各行間を保持する工程と、拡張された１軸方向に配設保持された半導体素子からエキスパンドシートを剥離する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
2. 半導体ウェハを切断分離してマトリックス状に整列配置する半導体素子の製造方法において、エキスパンドシート上に被着した半導体ウェハをマトリックス状に切断する工程と、切断された半導体ウェハのＸ軸方向の各行間にスペーサ部材を挿入して各行間をスペーサ部材の幅に拡張する工程と、拡張されたＸ軸方向の各行間を保持する工程と、半導体ウェハのＹ軸方向の各列間にスペーサ部材を挿入して各列間隔をスペーサ部材の幅に拡張する工程と、拡張されたＹ軸方向の各列間を保持する工程と、マトリックス状に配設保持された半導体素子からエキスパンドシートを剥離する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
3. 前記スペーサ部材には切断カッタ部が設けられており、半導体ウェハの行及び列間隔を拡張すると同時にエキスパンドシートの切断を行うことを特徴とする請求項２記載の半導体素子の製造方法。
4. 前記Ｘ軸方向の各行間を保持する工程及びＹ軸方向の各列間を保持する工程は、スペーサ部材によって拡張された半導体素子を微粘着シートに圧着する工程である請求項２または３に記載の半導体素子の製造方法。
5. 前記エキスパンドシートを剥離する工程はマトリックス状に整列配置された半導体素子を吸着装置に吸着固定して行うことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
6. 前記Ｘ軸方向の各行間を拡張する工程及びＹ軸方向の各列間を拡張する工程は、前記スペーサ部材を通過させる凹部と、半導体チップを抑える凸部とを櫛歯状に備えた整列ガイド部材を用いて行うことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
7. 前記整列ガイド部材の半導体チップを抑える凸部には真空吸着手段を有する請求項６記載の半導体素子の製造方法。
   

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