(57)【要約】【課題】マスクと基板との位置合わせの時間を短縮できる装置を提供する。【解決手段】ボール搭載装置２は、マスク１０に設けられたマスク側の基準マーク１５ａと基板１００に設けられた基板側の基準マーク１０５ａを観察するための観察用カメラ５０ａと、マスク１０に設けられたマスク側の基準マーク１５ｂと基板１００に設けられた基板側の基準マーク１０５ｂを観察するための観察用カメラ５０ｂとを有する。観察用カメラ５０ａは、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられた観察用窓１７ａを介して基板側の基準マーク１０５ａを観察する。観察用カメラ５０ｂは、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられた観察用窓１７ｂを介して基板側の基準マーク１０５ｂを観察する。【選択図】図１
2010161293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、前記マスクを介して前記基板に対する処理を行う装置であって、
前記マスクを保持するためのフレームと、
前記基板を搭載し、前記基板の位置決めをするための移動ステージと、
前記マスクに設けられたマスク側の基準マークおよび前記基板に設けられた基板側の基準マークを観察するための観察用カメラであって、前記マスクの前記複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓を介して前記基板側の基準マークを観察可能な観察用カメラとを有する装置。
【請求項２】
請求項１において、前記基板には複数の前記基板側の基準マークが設けられており、前記マスクには前記複数の基板側の基準マークに対応した間隔で配置された複数の前記観察用窓と、前記複数の観察用窓のそれぞれ近傍に配置された複数の前記マスク側の基準マークとが設けられており、
前記複数の観察用窓のそれぞれおよびその近傍を観察可能な複数の前記観察用カメラを、さらに有する装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含み、
前記マスクの表面に供給された複数の導電性ボールを前記マスクの表面に沿って移動し、前記マスクの前記複数の配置用開口のそれぞれに充填する充填用ヘッドを、さらに有する装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含み、
さらに、前記マスクの表面に沿って動き、前記塗布用開口を介して前記基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための塗布用ヘッドを、さらに有する装置。
【請求項５】
複数の開口を有するマスクであって、当該マスクと基板とを位置合わせした状態で、当該マスクを介して前記基板に対する処理を行い、
マスク側の基準マークと、
前記基板に設けられた基板側の基準マークを観察するための観察用窓であって、前記複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓とを有する、マスク。
【請求項６】
請求項５において、前記基板には複数の前記基板側の基準マークが設けられており、
前記複数の基板側の基準マークに対応した間隔で配置された複数の前記観察用窓と、
前記複数の観察用窓のそれぞれ近傍に配置された複数の前記マスク側の基準マークとを有する、マスク。
【請求項７】
請求項５または６において、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含む、マスク。
【請求項８】
請求項５または６において、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含む、マスク。
【請求項９】
複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、前記マスクを介して前記基板に対する処理を行う方法であって、
前記マスクに設けられたマスク側の基準マークを観察用カメラで観察することと、
前記基板を搭載した移動ステージを、前記基板に設けられた基板側の基準マークが前記マスクの前記複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓を介して見える位置に移動することと、
前記観察用カメラで前記観察用窓を介して前記基板側の基準マークを観察することと、
前記マスク側の基準マークと前記基板側の基準マークとから得られる処理位置へ前記移動ステージを移動することとを有する方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含み、
前記処理位置において、前記塗布用開口を介して前記基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布することを、さらに有する方法。
【請求項１１】
請求項９または１０において、前記マスクの複数の開口は、前記基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含み、
前記処理位置において、前記マスクの表面に供給された複数の導電性ボールを前記マスクの表面に沿って移動し、前記マスクの前記複数の配置用開口のそれぞれに充填することを、さらに有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ボールを基板に搭載（配置）する処理、または、基板にクリーム半田やフラックスなどを塗布（印刷）する処理などのための複数の開口を備えたマスク（テンプレート）と基板とを位置合わせすることを含む装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、次の方法が記載されている。基板にクリーム半田を印刷するにあたっては、まず、カメラをマスクの上方に移動させ、マスクに設けられた基準点を観察して、マスクのＸＹθ方向の位置を観察する。この場合、スキージがカメラの観察の障害にならないように、スキージは図示しない装置により上方若しくは側方に退去させねばならない。次にカメラを基板の上方に移動させ、これに設けられた基準点を観察し、この基準点のＸＹθ方向の位置を検出する。このようにしてマスクと基板の位置を観察したならば、基板の基準点をマスクの基準点に一致させるべく、各モータを駆動して、基板をマスクの真下に移動させ、次にアクチュエータを駆動して基板を上昇させ、基板をマスクの下面に押接したうえで、スキージを摺動させて、基板にクリーム半田を印刷する。
【０００３】
特許文献１には、上記の方法について次のような問題が記載されている。
（イ）基板用とカメラ用の２つのＸＹＺテーブル装置を必要とするため、装置が大型複雑化する。
（ロ）カメラでマスクを観察する際に、スキージがカメラの障害にならないように、スキージを上方若しくは側方へ退去させるための装置を必要とする。
（ハ）カメラは、基板とマスクの間を移動するため、Ｘ方向のスクロークが長大となり、それだけ作業能率が低下する。
【０００４】
特許文献１には、上記の問題を解決するために、次の装置および方法が記載されている。基板を位置決めするＸＹＺテーブル装置と、この基板に設けられた基準点を観察する基板観察用カメラと、マスクとスキージによりこの基板の回路パターンにクリーム半田を印刷するスクリーン装置とからスクリーン印刷装置を構成し、上記ＸＹＺテーブル装置に、上記マスクに設けられた基準点を観察するマスク観察用カメラを一体的に装置した。上記構成によれば、ＸＹＺテーブル装置を駆動して、これに一体的に設けられたカメラをマスクの下方に移動させることにより、マスクの基準点を観察する。またＸＹＺテーブル装置を駆動して、基板を基板観察用カメラの下方に移動させて、基板の基準点を観察する。次に基板の基準点をマスクの基準点に一致させるべく、ＸＹＺテーブル装置を駆動して、基板をマスクの下方に移動させ、次いで基板を上昇させてマスクの下面に押接し、スキージを摺動させてクリーム半田を印刷する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０３−２００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の装置および方法においても、ＸＹＺテーブル装置を駆動してカメラをマスクの下方に移動させ、また、ＸＹＺテーブル装置を駆動して基板をマスクの下方から離れた基板観察用カメラの下方に移動させ、さらに、ＸＹＺテーブル装置を駆動して基板をマスクの下方に移動させる必要がある。すなわち、テーブル装置をマスクの下方に移動し、次にマスクの下方から出し、また、マスクの下方に移動する必要がある。したがって、作業能率が大幅に改善されたとは言い難い。
【０００７】
さらに、マスクに設けられた基準点はＸＹＺテーブルに一体的に装着されたマスク観察用カメラで観察され、基板の基準点はマスク観察用カメラとは異なる基板観察用カメラで観察される。したがって、各カメラの計測誤差が重なって位置合わせの精度が低下する可能性がある。
【０００８】
複数の開口を備えたテンプレートとして機能する同等のマスクは、半導体デバイスあるいはプリント配線板を基板としたときに、それらに半田ボールなどの導電性ボール（導電性微小粒子）を搭載（実装）するためにも利用できる。現在、微小な導電性ボール、例えば直径が１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度の導電性ボールを、マスクを用いて基板の表面に搭載することが検討されている。このためには、マスクと基板との位置合わせ精度をさらに向上することが要望されている。また、マスクと基板との位置合わせに要する時間を短縮し、ボール搭載に関するタクトタイムをさらに短縮できる装置および方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、マスクを介して基板に対する処理を行う装置である。この装置は、マスクを保持するためのフレームと、基板を搭載し、基板の位置決めをするための移動ステージと、マスクに設けられたマスク側の基準マークおよび基板に設けられた基板側の基準マークを観察するための観察用カメラとを有する。この観察用カメラは、マスクの複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓を介して基板側の基準マークを観察可能である。
【００１０】
この装置においては、マスクの複数の開口から離れた位置に設けられた観察用の窓を介して基板側の基準マークを観察用カメラにより認識できる。したがって、基板側の基準マークを確認するために、マスクの下から基板を外さなくてもよい。このため、基板の移動距離を短縮でき、ボール搭載などのマスクを用いた処理に要する時間（タクトタイム）を改善できる。さらに、基板側の基準マークと、マスク側の基準マークを共通の観察用カメラで認識できる。したがって、基板とマスクとの位置合わせの精度を向上できる。
【００１１】
さらに、観察用窓は、処理に要する複数の開口から離れて設けられているので、処理に要するヘッドあるいはスキージなどをマスクから遠くに退避させなくても基準マークを認識でき、その点でも位置合わせに要する時間を短縮できる。
【００１２】
また、基板側の基準マークをマスクの観察用窓を介して認識できるので、マスク側の基準マークと観察用窓との距離を近づけることが可能であり、それにより、これらの基準マークを観察するための観察用カメラの移動距離を短縮できる。さらに、視野の広い観察用カメラであれば、移動せずに両方の基準マークを観察でき、さらに位置合わせの精度を向上できる。
【００１３】
ＸＹθ方向の位置を合わせるためには、基板に複数の基板側の基準マークが設けられる。したがって、マスクには複数の基板側の基準マークに対応した間隔で配置された複数の観察用窓を設けることが好ましい。さらに、複数の観察用窓のそれぞれ近傍に複数のマスク側の基準マークを配置し、複数の窓のそれぞれおよびその近傍を観察可能な複数の観察用カメラを設けることが望ましい。観察用カメラの移動距離を短縮でき、複数の基準マークの認識を並列して実行できるので、さらに位置合わせに要する時間を短縮できる。
【００１４】
マスクを用いて基板の表面に行う処理（表面処理、操作）の１つは、ボール搭載である。したがって、マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含み、装置は、マスクの表面に供給された複数の導電性ボールをマスクの表面に沿って移動し、マスクの複数の配置用開口のそれぞれに充填する充填用ヘッドをさらに有することが好ましい。
【００１５】
マスクを用いた基板の他の表面処理の１つは、フラックスの塗布（印刷）である。したがって、マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含み、装置は、マスクの表面に沿って動き、塗布用開口を介して基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための塗布用ヘッドをさらに有することが好ましい。
【００１６】
本発明の他の態様の１つは、複数の開口を有するマスクである。このマスクは、マスクと基板とを位置合わせした状態で、当該マスクを介して基板に対する処理を行うためのものである。マスクは、マスク側の基準マークと、基板に設けられた基板側の基準マークを観察するための観察用窓であって、複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓とを有する。
【００１７】
ＸＹθ方向を合わせるためには基板には複数の基板側の基準マークが設けられる。したがって、マスクは複数の基板側の基準マークに対応した間隔で配置された複数の観察用窓と、複数の観察用窓のそれぞれ近傍に配置された複数のマスク側の基準マークとを有することが望ましい。
【００１８】
マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含んでもよい。また、マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含んでもよい。
【００１９】
本発明のさらに異なる他の態様の１つは、複数の開口を備えたマスクと基板とを位置合わせした状態で、マスクを介して基板に対する処理を行う方法である。この方法は、以下のステップを含む。
１．マスクに設けられたマスク側の基準マークを観察用カメラで観察すること。
２．基板を搭載した移動ステージを、基板に設けられた基板側の基準マークがマスクの複数の開口から離れた位置に設けられた観察用窓を介して見える位置に移動すること。
３．観察用カメラで観察用窓を介して基板側の基準マークを観察すること。
４．マスク側の基準マークと基板側の基準マークとから得られる処理位置へ移動ステージを移動すること。
【００２０】
この方法は、基板を基板側の基準マークを認識するためにマスクの下から外さなくてもよいので、そのステップを省け、さらに、処理を行うために再びマスクの下に戻すステップを省ける。さらに、共通の観察用カメラで基板側およびマスク側の基準マークを認識できるので、位置合わせの精度を向上できる。
【００２１】
マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布するための複数の塗布用開口を含み、この方法が、処理位置において、塗布用開口を介して基板の表面の所定の位置にフラックスを塗布することを、さらに有してもよい。
【００２２】
マスクの複数の開口は、基板の表面の所定の位置に導電性ボールを配置するための複数の配置用開口を含み、この方法が、処理位置において、マスクの表面に供給された複数の導電性ボールをマスクの表面に沿って移動し、マスクの複数の配置用開口のそれぞれに充填することを、さらに有してもよい。表面に導電性ボールが搭載された基板、たとえば、半導体基板（ウェハ）、プリント配線板を製造できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様の装置においては、マスクの観察用の窓を介して基板側の基準マークを観察用カメラにより認識できるので、基板側の基準マークを確認するためにマスクの下から基板を外さなくてもよく、基板の移動距離を短縮でき、ボール搭載などのマスクを用いた処理に要する時間（タクトタイム）を改善できる。また、観察用窓は、処理に要する複数の開口から離れて設けられているので、処理に要するヘッドあるいはスキージなどをマスクから遠くに退避させなくても基準マークを認識でき、位置合わせに要する時間を短縮できる。
【００２４】
さらに、基板側の基準マークと、マスク側の基準マークを共通の観察用カメラで認識できるので基板とマスクとの位置合わせの精度を向上できる。また、基板側の基準マークをマスクの観察用窓を介して認識できるので、マスク側の基準マークと観察窓との距離を近づけることができ、観察用カメラの移動距離を短縮できる。このため、さらに位置合わせの精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ボール搭載装置の一例を示す斜視図であり、マスク側の基準マークを認識する様子を示す図。
【図２】図１のボール搭載装置により基板側の基準マークを認識する様子を示す図。
【図３】図１のボール搭載装置により基板とマスクとを位置合わせし、導電性ボールを搭載する様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。図１は、基板の処理装置の一例を示す斜視図である。この処理装置１の一例はボール搭載装置（搭載装置、ボールマウントシステム、ボールマウンタ）２であり、他の一例はフラックス塗布装置３である。図１は、ボール搭載装置２とフラックス塗布装置３とに共通する典型的な構成と、それぞれの装置２および３に用いられるヘッドとを記載した図である。フラックス塗布装置３は、基板１００の所定の位置にマスク１０を介してクリーム半田などのフラックスを塗布用ヘッド４により塗布（印刷）するための装置であり、ボール搭載装置２は、基板１００上の所定の位置（フラックスが印刷された位置）にマスク１０を介して充填用ヘッド５により導電性ボール（導電性微小粒子）を搭載するための装置である。フラックスを塗布するためのマスク１０と、導電性ボールを配置するためのマスク１０とは、厚み、開口（開口パターン、小孔）の大きさなどの差があってもよい。いずれの装置２および３においても、マスク１０は、複数の開口（開口パターン）１２を備えたテンプレートとして機能する。
【００２７】
たとえば、ボール搭載装置２においては、スキージなどの導電性ボールを移動するのに適した構成を備えた充填用ヘッド５が、マスク１０の表面１１に供給された複数の導電性ボール（不図示）をマスク１０の表面１１に沿って移動し、マスク１０の複数の配置用開口１２のそれぞれに充填する。その結果、マスク１０の配置用開口１２に規定された基板１００の表面１０１の所定の位置に導電性ボールが配置される。
【００２８】
基板（ワーク、ワークピース）１００の典型的なものは、プリント配線板、半導体基板である。以下の説明の基板１００はプリント配線板であり、ボール搭載装置２は、プリント基板１００の表面１０１に所定のパターンで形成された複数の電極１０２の上に、導電性ボールを、その所定のパターンに合わせて搭載する。
【００２９】
プリント配線板１００は、プリント配線基板、プリント回路板、プリント回路基板、回路基板、あるいはプリント基板などとも呼ばれ、半導体が実装される半導体実装基板、ビルドアップ基板、多層基板などを含む。基板１００の電極１０２の上に搭載される導電性ボールは、電気的な接続を得るための電極（バンプ）として機能するものであり、その直径は、例えば１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度である。このような導電性ボールは、微小ボール、マイクロボール、微小粒子などと呼ばれることもある。導電性ボールには、半田ボール（銀（Ａｇ）や銅（Ｃｕ）などを含む、主成分が錫（Ｓｎ）からなるボール）、金あるいは銀などの金属製のボール、セラミックス製のボールあるいはプラスチック製のボールに導電性のメッキなどの処理が施されたもの、さらに、光−電気変換に使用される球状シリコンボールなどが含まれる。本例の導電性ボールは直径１００μｍ程度の半田ボールである。
【００３０】
プリント配線板１００の反対側の面には、複数の半導体チップ（半導体デバイス）が実装されており、プリント配線板１００の他の面１０１には、それぞれの半導体チップに接続するための複数の電極１０２が、マトリックス状（アレイ状）１０３に分散（離散、グループ化）して設けられている。したがって、マスク１０には、プリント配線板１００の電極の配置に対応した位置に複数の開口１２が、同様に複数のグループ（開口グループ）１３に分けて形成されている。
【００３１】
処理装置１が塗布装置３であれば、マスク１０は塗布用のマスクであり、スキージを備えた塗布用ヘッド４がマスク１０の表面１１に沿って動き、配置用開口１２と同様の位置に設けられた塗布用開口を介して基板１００の表面１０１の所定の位置、すなわち、電極１０２の位置にフラックスを塗布する。なお、以下では、ボール搭載装置２を中心として本発明を説明する。
【００３２】
ボール搭載装置２は、上述したように、複数の開口１２を備えたマスク１０と、基板１００とを位置合わせした状態で、マスク１０を介して基板１００の所定の位置に導電性ボールを搭載する。このため、ボール搭載装置２は、マスク１０を保持するためのフレーム２１と、基板１００を搭載し、基板１００の位置決めをするための移動ステージ３０と、マスク１０に設けられたマスク側の基準マーク１５ａおよび１５ｂ、さらに、基板１００に設けられた基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂを観察するための観察用カメラ５０ａおよび５０ｂとを含む。
【００３３】
一方の観察用カメラ５０ａは、マスク側の基準マーク１５ａと、基板側の基準マーク１０５ａとを観察する。観察用カメラ５０ａは、基板側の基準マーク１０５ａについてはマスク１０に設けられた観察用窓１７ａを介して観察する。他方の観察用カメラ５０ｂは、マスク側の基準マーク１５ｂと、基板側の基準マーク１０５ｂとを観察する。観察用カメラ５０ｂは、基板側の基準マーク１０５ｂについてはマスク１０に設けられた観察用窓１７ｂを介して観察する。これらの観察用窓１７ａおよび１７ｂは、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられている。
【００３４】
移動ステージ３０は、基板１００を搭載し保持するための保持テーブル３１と、ベース２０に対する保持テーブル３１の高さ方向の位置を制御するＺテーブル３２と、ベース２０に対する保持テーブル３１のθ方向（水平方向）の角度（回転角度）を制御するためのθテーブル３３と、ベース２０に対する保持テーブル３１の前後方向（Ｙ方向）の位置を制御するためのＹテーブル３４と、ベース２０に対する保持テーブル３１の左右方向（Ｘ方向）の位置を制御するためのＸテーブル３５とを備えている。Ｚテーブル３２、θテーブル３３、Ｙテーブル３４およびＸテーブル３５は、それぞれ駆動用のモータを備えており、移動方法は、ボールねじなどの公知の方法およびメカニズムを使用できる。したがって、移動ステージ３０は、搭載した基板１００の位置および水平方向の向きθをベース２０に対して自由に設定することができ、基板１００の位置決めをすることができる。
【００３５】
基板１００は、適当な位置に、位置決め用の２つの基準マーク１０５ａおよび１０５ｂを備えている。したがって、保持テーブル３１に基板１００を搭載し、移動ステージ３０により基板１００をそれらの基準マーク１０５ａおよび１０５ｂが観察用カメラ５０ａおよび５０ｂにより観察できる位置に移動し、観察用カメラ５０ａおよび５０ｂにより基板１００の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂをそれぞれ認識することにより、移動ステージ３０の基準位置に対する基板１００の位置（Ｘ、Ｙ）および姿勢（回転角）が判明する。いったん移動ステージ３０に対する基板１００の相対的な位置および姿勢、すなわちＸ方向、Ｙ方向およびθ方向の差分が判明すれば、移動ステージ３０のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向を制御することにより基板１００のＸ方向、Ｙ方向およびθ方向を自由に制御できる。
【００３６】
マスク１０は薄板、たとえば、導電性ボールの直径（この例では１００μｍ）と同じ程度の厚みの金属製の薄板であり、周囲が補強材（図示略）で補強され、さらにマスクフレーム１９に固定されている。マスク１０は、ベース２０と一体になったベースフレーム２２に固定されたフレーム（マスクホルダー）２１に保持される。このため、マスク１０は、いったんマスクホルダー２１に取り付けられるとベース２０に対する位置（Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ）は固定される。マスク１０には、ボール搭載（ボール充填）用の開口１２に加え、マスク１０の位置決め用の基準マーク（ターゲットマーク）１５ａおよび１５ｂを備えている。ターゲットマーク１５ａおよび１５ｂの一例は、直径が１ｍｍ程度あるいはそれ以下のマークである。このマスク１０においては、開口１２がマスク１０の前側（Ｙマイナス方向）に配置され、ターゲットマーク１５ａおよび１５ｂがマスク１０の後側（Ｙプラス方向）に配置されている。
【００３７】
マスク１０は、さらに、マスク１０を介して基板１００の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂをそれぞれ見るための観察用窓１７ａおよび１７ｂが設けられている。観察用窓１７ａおよび１７ｂの一例は、直径が１０〜１５ｍｍ程度の円形の孔（貫通穴）である。基板１００は、移動ステージ３０の上に、ロボットアームなどの基板供給装置（図示略）により供給元、たとえば、搬送用のパッケージから出されて載置される。その際、位置合わせが行われないか、または、プリアライメント（概略の位置決め）がなされる程度であり、基板毎に移動ステージ３０の上で多少の位置ずれが生じる。観察用窓１７ａおよび１７ｂの大きさは、移動ステージ３０の上に基板が供給される時の位置ずれを考慮した大きさに設定される。このマスク１０においては、観察用窓１７ａおよび１７ｂはそれぞれ、マスク１０の後側（Ｙプラス方向）にターゲットマーク１５ａおよび１５ｂの近傍に、ターゲットマーク１５ａおよび１５ｂと直線的に並ぶように配置されている。したがって、観察用カメラ５０ａおよび５０ｂによりターゲットマーク１５ａおよび１５ｂをそれぞれ認識することにより、ベースフレーム２２に対するマスク１０の位置（Ｘ、Ｙ）および姿勢（向き、θ）が判明する。
【００３８】
観察用カメラ５０ａおよび５０ｂはそれぞれ、ＣＣＤなどの適当な撮像素子と、レンズシステムと、さらにマスク１０からＣＣＤへ至る光路を曲げる必要があるときはプリズムまたはミラーを含んでいる。観察用カメラ５０ａおよび５０ｂはそれぞれ、ベース２０と一体になったベースフレーム２２に、ＸＹＺテーブル５１によりマスク１０の上方をＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に動くように配置されている。これら観察用カメラ５０ａおよび５０ｂは独立して動く。それぞれのカメラ５０ａおよび５０ｂのためのＸＹＺテーブル５１は共通の構成であり、焦点調整用にそれぞれのカメラの上下方向の位置を制御するＺテーブル５１ｚと、それぞれのカメラのＹ方向（前後方向、幅方向）の位置を制御するＹテーブル５１ｙと、それぞれのカメラのＸ方向（左右方向、長手方向）の位置を制御するＸテーブル５１ｘとを備えている。
【００３９】
このボール搭載装置２において、基板１００の表面１０１の所定の位置に導電性ボールを配置して導電性ボールを備えたプリント配線板１００を製造するための表面処理の１つのプロセスは次のようなステップで行われる。
【００４０】
まず、図１に示すように、ＸＹＺテーブル５１により左右の観察用カメラ５０ａおよび５０ｂを、マスク１０に設けられたマスク側の左右の基準マーク１５ａおよび１５ｂが上から見える位置へ移動し、左右の観察用カメラ５０ａおよび５０ｂで左右の基準マーク１５ａおよび１５ｂをそれぞれ観察する（ステップＳＴ１）。このステップＳＴ１により、ベースフレーム２２に対するマスク１０の位置（ＸおよびＹ方向の相対的な位置、あるいは差分）および向き（θ方向の相対的な角度、あるいは差分）が判明する。このステップＳＴ１は、マスクホルダー２１にマスク１０を取り付けたときに行えばよい。その後、このステップＳＴ１は、適当なインターバルで、マスク１０の位置および向きを確認するために行ってもよい。
【００４１】
次に、図２に示すように、基板１００を搭載した移動ステージ３０をマスク１０の下側に動かし、基板１００に設けられた基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂがマスク１０の観察用窓１７ａおよび１７ｂを介して見える位置に移動する（ステップＳＴ２）。そして、ＸＹＺテーブル５１により左右の観察用カメラ５０ａおよび５０ｂを、観察用窓１７ａおよび１７ｂを介して基板１００に設けられた基板側の左右の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂが上から見える位置へ移動し、左右の観察用カメラ５０ａおよび５０ｂにより左右の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂのそれぞれを観察用窓１７ａおよび１７ｂを通して観察する（ステップＳＴ３）。
【００４２】
このステップＳＴ３により、移動ステージ３０に対する基板１００の位置（ＸおよびＹ方向の相対的な位置、あるいは差分）および向き（θ方向の相対的な角度、あるいは差分）が判明する。移動ステージ３０の位置（移動量）とベースフレーム２２との関係は予め分かっているので、ステップＳＴ１およびＳＴ３により、マスク１０の位置および方向と基板１００の位置および方向との関係が判明する。したがって、移動ステージ３０により、基板１００を、マスク１０に対し、任意の位置および向きとなるように精度よく移動することができる。基板１００の位置および向きを求めるステップＳＴ３は、移動ステージ３０により新しい基板１００が到来する都度行うことが望ましい。
【００４３】
次に、図３に示すように、基板１００とマスク１０との相対的な位置および方向の関係が精度よくわかったので、移動ステージ３０を、マスク側の基準マーク１５ａおよび１５ｂと基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂとから得られる所定の位置、すなわち、導電性ボールを搭載するための位置へ移動し、マスク１０と基板１００とを密着させる（ステップＳＴ４）。そして、充填用ヘッド５によりマスク１０の表面１１に複数の導電性ボールを供給して、マスクの表面に沿って移動する（ステップＳＴ５）。これにより、マスク１０の複数の配置用開口１２のそれぞれに導電性ボールを充填し、基板１００の表面１０１の所定の位置（電極位置）１０２に、導電性ボールを精度よく配置（搭載）する。電極位置１０２にはフラックス（クリーム半田）が塗布されているので、導電性ボールが搭載されたプリント配線板１００をリフロー炉に入れることにより、リフローされ、プリント配線板１００に半田バンプを形成できる。
【００４４】
充填用ヘッド５の一例は、円周に沿って適当なピッチで配置されたワイヤースキージをマスク１０に垂直な軸５ｓにより回転し、充填用ヘッド５によりマスク１０の表面１１に形成される区域（動区域）に導電性ボールを保持するものである。充填用ヘッド５を適当な方向、たとえば、長手方向（Ｘ方向）に移動することにより、導電性ボールの集団を、充填用ヘッド５の下側に、動区域から逃げないように保持しながら移動することができる。したがって、マスク１０の表面１１のうち、開口１２が設けられた限られた領域（面積）に導電性ボールを集中して管理でき、基板１００の上に効率よく導電性ボールを配置できる。動区域の導電性ボールは適当な方法で、たとえば、導電性ボール供給装置（図示略）からシャフト５ｓを介して充填あるいは補給でき、消費された導電性ボールを補充できる。さらに、このタイプの充填用ヘッド５を採用すると、マスク１０の表面１１の限られた面積に導電性ボールを集中できるので、同じマスク１０に設けられた観察用窓１７ａおよび１７ｂに導電性ボールが流れ込んだりすることはない。
【００４５】
フラックスの塗布装置３の場合は、マスク１０が塗布用マスクに代わり、上記のステップＳＴ５における充填用ヘッド５が塗布用ヘッド（スキージ）４に代わり、マスクの塗布用開口を介して基板１００の表面１０１の所定の位置（電極位置）１０２にフラックスを塗布する。その他のステップＳＴ１〜ＳＴ４については、上記と共通した処理となる。
【００４６】
このボール搭載装置２においては、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられた観察用の窓１７ａおよび１７ｂを通して、マスク１０の下側の基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂを、マスク１０の上から観察用カメラ５０ａおよび５０ｂによりそれぞれ認識できる。したがって、基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂを確認するために、マスク１０の下から基板１００を外さなくてもよい。このため、基板１００の移動距離を短縮でき、ボール搭載処理に要する時間（タクトタイム）を短縮できる。たとえば、図２に示すように、移動ステージ３０は、基板１００を、まず、マスク１０の下側で、観察用窓１７ａおよび１７ｂの下に移動（矢印Ａ）し、次に、マスク１０の下側で、開口１２の下に移動（矢印Ｂ）すればよい。したがって、特許文献１に記載されているように、マスクの基準点を確認するためにいったんマスクの下にＸＹＺテーブルを移動させて、次に、ＸＹＺテーブルをマスクの下から出して基板観察用カメラの下側に移動し、さらに、ＸＹＺテーブルをマスクの下に移動して処理を行うような移動に要する時間と手間を省くことができる。
【００４７】
さらに、このボール搭載装置２においては、基板側の基準マーク１０５ａとマスク側の基準マーク１５ａとを共通の観察用カメラ５０ａで認識でき、同様に、基板側の基準マーク１０５ｂとマスク側の基準マーク１５ｂとを共通の観察用カメラ５０ｂで認識できる。すなわち、観察用カメラ５０ａは、マスク側の基準マーク１５ａを認識するためと、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられた観察用窓１７ａを介して基板側の基準マーク１０５ａを認識するためとに用いられる。観察用カメラ５０ｂは、マスク側の基準マーク１５ｂを認識するためと、マスク１０の複数の開口１２から離れた位置に設けられた観察用窓１７ｂを介して基板側の基準マーク１０５ｂを認識するためとに用いられる。したがって、観察用カメラ５０ａおよび５０ｂのそれぞれ公差は、基板１００とマスク１０との位置測定に共通し、カメラ５０ａおよび５０ｂのそれぞれの公差はキャンセルされる。このため、基板１００とマスク１０との位置合わせの精度を向上できる。従来の方法では、それぞれのカメラの公差やドリフト等により１０μｍオーダーの位置合わせ誤差が発生することがあったが、本願の方法では、位置合わせ誤差を確実に数μｍ（例えば５μｍ）以下にすることができた。
【００４８】
カメラ５０ａの移動量を増やすことにより、基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂと、マスク側の基準マーク１５ａおよび１５ｂとを１つの観察用カメラ５０ａで認識させることも可能である。ただし、この場合、カメラ５０ａの移動量が大きいため移動量の計測誤差の影響が大きく現れる可能性がある。また、カメラの移動量が大きくなるので、移動に要する時間によりタクトタイムの短縮効果が薄れる。一方、基板１００およびマスク１０の位置だけではなく方向（θ方向）を確認するためには、それぞれ少なくとも２点の基準マークをカメラで認識する必要がある。したがって、左右の基準点を左右のカメラ５０ａおよび５０ｂのそれぞれで認識する上記の装置２および方法は、マスク１０および基板１００の位置および方向を精度よく短時間で検出するのに適している。
【００４９】
さらに、マスク１０の観察用窓１７ａおよび１７ｂは、処理に要する複数の開口１２から離れて設けられている。このため、基板１００の表面１０１の処理（ボール搭載、フラックス印刷）に要するヘッド４または５をマスク１０から遠くに退避させなくても、基板１００の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂを認識できる。したがって、ヘッド４または５の退避に要する機構および退避に要する時間も省くことができ、装置を簡略化でき、さらに、位置合わせに要する時間（タクトタイム）も短縮できる。また、マスク１０の基準マーク１５ａおよび１５ｂも、開口１２から離れて設けることが可能であり、この点でも位置合わせに要する機構を簡略化でき、位置合わせに要する時間を短縮できる。
【００５０】
また、基板側の基準マーク１０５ａおよび１０５ｂをマスク１０の観察用窓１７ａおよび１７ｂを介してそれぞれ認識できる。このため、マスク側の基準マーク１５ａと観察用窓１７ａとの距離、およびマスク側の基準マーク１５ｂと観察用窓１７ｂとの距離をそれぞれ近づけることが可能である。このため、これらの左右の基準マーク１５ａおよび１０５ａと、１５ｂおよび１０５ｂとをそれぞれ観察するための左右の観察用カメラ５０ａおよび５０ｂのそれぞれ移動距離を短縮できる。したがって、カメラ５０ａおよび５０ｂの移動量が増えることにより誤差の発生を抑制でき、さらに、カメラ５０ａおよび５０ｂを移動するための時間も短縮できる。このため、この点でも位置合わせ精度を向上でき、位置合わせに要する時間を短縮できる。
【００５１】
さらに、観察用カメラ５０ａおよび５０ｂに視野の広いカメラを採用し、マスク側の基準マーク１５ａと観察用窓１７ａ、およびマスク側の基準マーク１５ｂと観察用窓１７ｂを、それぞれの視野に含められるのであれば、カメラ５０ａおよび５０ｂを移動しなくても、それぞれの基準マークを１つの視野（画像）内で認識できる。このため、位置合わせの精度をさらに向上でき、位置合わせに要する時間をさらに短縮できる。
【００５２】
したがって、このボール搭載装置２は、位置合わせ精度を向上でき、位置合わせに要する時間を短縮できる。このため、微小な導電性ボール、例えば直径が１ｍｍ以下、具体的には、１０〜５００μｍ程度の導電性ボールを、マスクを用いて基板の表面に搭載する装置に適しており、ボール搭載に関するタクトタイムをさらに短縮できる。同様に、フラックスの塗布装置に適用することにより、フラックスの塗布に関するタクトタイムをさらに短縮できる。
【００５３】
なお、上述した実施形態は、本発明に含まれる導電性ボールの搭載装置および方法、フラックスの搭載装置および方法を実現するための一例に過ぎない。例えば、移動ステージは、Ｘ方向およびＹ方向に延びたレール式の移動装置に限らず、アームを用いた移動装置であってもよい。本実施形態の目的の１つは、タクトタイムを短縮できる、装置、装置の制御方法、ボール搭載方法を提供することである。しかしながら、当業者にとって自明な部分的な変更やバリエーションは、本発明の範囲内であると考えられる。
【００５４】
本発明に含まれるマスク（テンプレート、マスク板）、マスクを用いて処理する方法およびマスクを用いて処理を行う装置は、印刷位置の誤差を数μｍ以下（サブミクロンメーターを含む）にすることが要望される全ての用途に適している。典型的な用途（処理）は、ボール搭載、フラックス印刷、ペースト半田印刷、導電性接着剤印刷、導電異方性接着剤印刷、絶縁性接着剤印刷、グラビア印刷、マスクを用いた露光処理が含まれるデバイスの製造方法および製造装置、例えば、半導体素子、液晶表示体、プラズマ表示体、プリント配線板、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）のフォトリソグラフィ工程を含む製造に関する装置および方法であるが、本発明のマスク、方法および装置の適用対象は、これらの処理および用途に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１    処理装置、  ２  ボール搭載装置、  ３  塗布装置
１０  マスク、  １２  開口、  １５ａ、１５ｂ  マスク側の基準マーク
１７ａ、１７ｂ  観察用窓
３０  移動ステージ、  ５０ａ、５０ｂ  観察用カメラ
１００  基板、  １０５ａ、１０５ｂ  基板側の基準マーク
【図１】
2010161293.tif 000003
【図２】
2010161293.tif 000004
【図３】
2010161293.tif 000005