(57)【要約】【課題】半導体基板に被着されるマスクの開口つまり底に電極が在る非貫通孔にマイクロバンプ用の金属ペーストを十全かつ効率的に充填すること。【解決手段】この金属ペースト充填装置は、密閉可能なチャンバ１０内で半導体ウエハＷを水平に載置するステージ１２と、このステージ１２の上方に回転可能に設けられる長尺型のノズル１４と、ステージ１２を上下移動させるためのステージ昇降機構１６と、ノズル１４に金属ペーストを加圧して供給するための金属ペースト供給部１８と、チャンバ１０内を排気して減圧するための排気装置２０と、チャンバ１０内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるためのパージガス供給部２２と、装置内の各部の動作および全体のシーケンスを制御するコントローラ２４とを備えている。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に設けられた電極にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、
減圧された空間内で、前記半導体基板に被着されている前記マスクに対して所定のギャップを保ちながら相対的に移動するノズルの吐出口より金属ペーストを吐出させて、前記マスク上に金属ペーストを塗布する第１の工程と、
前記マスク上に塗布された前記金属ペーストを大気圧または陽圧の下で前記非貫通孔に埋め込む第２の工程と
を有する金属ペースト充填方法。
【請求項２】
前記第１の工程が、気密なチャンバ内で室内を減圧状態にして行われ、
前記第２の工程が、同一の前記チャンバ内で室内を大気圧状態または陽圧状態にして行われる、
請求項１に記載の金属ペースト充填方法。
【請求項３】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、
前記半導体基板を出し入れ可能に収容する密閉可能なチャンバと、
前記チャンバ内で前記半導体基板を載置するステージと、
前記ステージ上の前記半導体基板に向けて前記金属ペーストを吐出するためのノズルと、
前記チャンバ内を排気して減圧するための排気部と、
前記ノズルに前記金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、
前記ノズルが前記金属ペーストを吐出しながら前記マスクの表面を走査するように、前記ノズルと前記ステージとの間で相対的な移動を行わせる移動機構と、
前記チャンバ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるために前記チャンバ内にパージガスを供給するパージガス供給部と
を有する金属ペースト充填装置。
【請求項４】
前記ノズルが、前記ステージと平行な一次元方向または二次元方向に分布する多数の吐出口を有し、
前記移動機構が、前記ノズルと前記ステージ上の前記半導体基板との間で相対的な回転運動を行わせる、
請求項３に記載の金属ペースト充填装置。
【請求項５】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、
前記半導体基板を載置するステージと多数の吐出口を有するシャワーヘッドとを気密に突き合わせて、前記吐出口と前記マスクとの間に所定のギャップを形成する第１の工程と、
前記ギャップ内を排気して減圧する第２の工程と、
前記シャワーヘッドに前記金属ペーストを圧送して、前記吐出口より減圧状態の前記ギャップ内に前記金属ペーストを吐出させ、前記マスク上に金属ペーストを塗布する第３の工程と、
前記ギャップ内にパージガスを供給して、前記マスク上に塗布された前記金属ペーストを大気圧または陽圧の下で前記非貫通孔に埋め込む第４の工程と
を有する金属ペースト充填方法。
【請求項６】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、
前記半導体基板を載置するステージと、
前記ステージの上方に配置され、前記半導体基板よりも大きな口径を有し、一定の密度で分布する多数の吐出口を設けているシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと前記ステージとが気密に突き合わさって、前記吐出口と前記マスクとの間に所定のギャップが形成されるように、前記シャワーヘッドおよび前記ステージの少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記ギャップ内を排気して減圧するための排気部と、
前記シャワーヘッドに前記金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、
前記ギャップ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるために前記ギャップにパージガスを供給するパージガス供給部と
を有する金属ペースト充填装置。
【請求項７】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、
前記半導体基板に被着される前記マスクに対して、前記非貫通孔を覆うように所定の閾値より小さなギャップを挟んでパッドの作用面を突き合わせる第１の工程と、
前記パッドの作用面に形成されている１つまたは複数の排気口より前記ギャップ内の空気を排出して、前記ギャップの中を減圧する第２の工程と、
前記パッドの作用面に形成されている１つまたは複数の注入口より前記マスクの前記ギャップの中に在る全部または一部の前記非貫通孔に金属ペーストを供給する第３の工程と
を有する金属ペースト充填方法。
【請求項８】
前記閾値は、前記パッドの作用面と前記マスクの表面との間に形成されるギャップの全側面面積が前記排気口の全口径面積と等しくなるときのギャップサイズである、請求項７に記載の金属ペースト充填方法。
【請求項９】
前記第３の工程において、前記金属ペーストが前記ギャップ内の全部または一部の前記非貫通孔に行き渡るまでは前記排気口を介した排気動作を継続し、前記金属ペーストが前記ギャップ内の全部または一部の前記非貫通孔に行き渡った後に前記排気動作を停止する、請求項７または請求項８に記載の金属ペースト充填方法。
【請求項１０】
前記第３の工程において、前記排気動作を停止した直後またはそれと同時に、前記排気口を大気に開放する、請求項９に記載の金属ペースト充填方法。
【請求項１１】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、
少なくとも１個の前記非貫通孔を覆うように前記マスクの表面に対して所定の閾値より小さなギャップを挟んで突き合わされる作用面を有するパッドと、
前記パッドの作用面に形成された１つまたは複数の排気口を有し、前記排気口を介して前記ギャップ内の空気を排出して、前記ギャップの中を減圧する排気部と、
前記パッドの作用面に形成された１つまたは複数の注入口を有し、前記注入口より前記ギャップの中に在る全部または一部の前記非貫通孔に前記金属ペーストを供給する金属ペースト供給部と
を有する金属ペースト充填装置。
【請求項１２】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、
吸引用のガスを流すための溝状のガス流路と、金属ペーストを外部へ放出するための溝状のペースト放出口とが形成されているヘッドの作用面を前記マスクの表面に当てる工程と、
前記ガス流路を通り抜けるように外部からガス流を供給する工程と、
前記ペースト放出口に金属ペーストを加圧して供給する工程と、
前記マスクの少なくとも一個の前記非貫通孔の上を、先に前記ガス流路が通過して当該非貫通孔の中をベンチュリー効果によって減圧し、その後に前記ペースト放出口が通過して当該非貫通孔に金属ペーストを充填するように、前記マスクの表面上で前記ヘッドを相対的に摺動させる工程と
を有する金属ペースト充填方法。
【請求項１３】
半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、
吸引用のガスを流すための溝状のガス流路と、金属ペーストを外部へ放出するための溝状のペースト放出口とが形成されている作用面を有するヘッドと、
前記ガス流路を通り抜けるように外部からガス流を供給するガス流供給部と、
前記ペースト放出口に金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、
前記マスクの少なくとも１個の前記非貫通孔の上を、先に前記ガス流路が通過して当該非貫通孔の中をベンチュリー効果によって減圧し、その後に前記ペースト放出口が通過して当該非貫通孔の中に金属ペーストを充填するように、前記マスクの表面上で前記ヘッドを相対的に摺動させる移動機構と
を有する金属ペースト充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板表面の電極上にマイクロバンプを形成する技術に係り、特に半導体基板に被着されるマスクの開口つまり底に電極が在る非貫通孔に金属ペーストを充填する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型かつ高性能の電子機器に対応できる半導体チップの実装技術として、実装密度の向上が最も見込まれるフリップチップ方式が注目されている。フリップチップ方式は、半導体チップの表面に設けられる電極パッドの上に突起状の端子いわゆるバンプを形成し、フェースダウンで基板に実装する技術である。当初はバンプの直径、高さおよびピッチが１００μｍのオーダであったが、最近は１０μｍのオーダに微細化され、バンプ自体もマイクロバンプと称されるようになっている。
【０００３】
従来より、電気メッキ法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法、転写バンプ法などのバンプ形成方法がよく知られている。しかし、電気メッキ法は処理工程が非常に煩雑でコストも高くつき、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法および転写バンプ法はいずれもバンプの微細化・高密度化に適していない。
【０００４】
他のバンプ形成方法として、半導体基板の表面にレジストマスクを被着して、レジストマスクの開口つまり底に電極パッドが在る非貫通孔に金属ペースト（一般にはんだペーストあるいは銀ペースト）を充填して固化させてから、レジストマスクを除去して、半導体基板表面の電極パッド上に残った金属ペーストの円柱状の固まりをリフロー等の熱処理により溶融して半球状のマイクロバンプに成形する方法が知られている（特許文献１，２）。この方法は、フォトリソグラフィ技術を利用して半導体基板の表面に被着したレジストマスクの開口（底に電極パッドが在る非貫通孔）に金属ペーストを埋め込むので、微小かつ高密度のマイクロバンプを形成するのに適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開９−６４０４７号公報
【特許文献２】特開２００３−５９９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにマイクロバンプを形成するために半導体基板の表面に被着したレジストマスクの開口（非貫通孔）に金属ペーストを埋め込む従来の方式には、次のような課題がある。すなわち、レジストマスクの上に金属ペーストをスピン塗布によって塗布する方式（特許文献１）は、遠心力によって無駄に捨てられる金属ペーストの量が多いだけでなく、微細径の非貫通孔に高粘度の金属ペーストを流し込むのが難しい。一方、大気圧下でスキージングにより塗布した金属ペーストを減圧下で非貫通孔の中に押し込む方式（特許文献２）は、非貫通孔の中に残っている空気が膨張して金属ペーストを突き破り（吹き出し）、金属ペーストの充填が不完全になりやすい。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するものであり、半導体基板に被着されるマスクの開口つまり底に電極が在る非貫通孔にマイクロバンプ用の金属ペーストを十全かつ効率的に充填することができる金属ペースト充填方法および金属ペースト充填装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点における金属ペースト充填方法は、半導体基板の表面に設けられた電極端子上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極端子と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、減圧された空間内で、前記半導体基板上の前記マスクに対して所定のギャップを保ちながら相対的に移動するノズルの吐出口より金属ペーストを吐出させて、前記マスク上に金属ペーストを塗布する第１の工程と、前記マスク上に塗布された前記金属ペーストを大気圧または陽圧の下で前記非貫通孔に埋め込む第２の工程とを有する。
【０００９】
本発明の第１の観点における金属ペースト充填装置は、半導体基板の表面に設けられた電極端子上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極端子と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、前記半導体基板を出し入れ可能に収容する密閉可能なチャンバと、前記チャンバ内で前記半導体基板を載置するステージと、前記ステージ上の前記半導体基板に向けて前記金属ペーストを吐出するためのノズルと、前記チャンバ内を排気して減圧するための排気部と、前記ノズルに前記金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、前記ノズルが前記金属ペーストを吐出しながら前記マスクの表面を走査するように、前記ノズルと前記ステージとの間で相対的な移動を行わせる移動機構と、前記チャンバ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるために前記チャンバ内にパージガスを供給するパージガス供給部とを有する。
【００１０】
上記第１の観点においては、減圧された空間内で、半導体基板に被着されているマスクに対して所定のギャップを保ちながら回転運動する吐出口より金属ペーストを吐出させて、マスク上に金属ペーストを塗布し、その後にマスク上の金属ペーストを大気圧または陽圧の下で非貫通孔に埋め込む。このように、非貫通孔の中と外との間に生じる差圧を利用して金属ペーストを非貫通孔に埋め込むので、半導体基板上のマスクに形成されている非貫通孔に金属ペースを短時間で効率よく充填することが可能である。
【００１１】
本発明の第２の観点における金属ペースト充填方法は、半導体基板の表面に設けられた電極端子上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極端子と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、前記半導体基板を載置するステージと多数の吐出口を有するシャワーヘッドとを気密に突き合わせて、前記吐出口と前記マスクとの間に所定のギャップを形成する第１の工程と、前記ギャップ内を排気して減圧する第２の工程と、前記シャワーヘッドに前記金属ペーストを圧送して、前記吐出口より減圧状態の前記ギャップ内に前記金属ペーストを吐出させ、前記マスク上に金属ペーストを塗布する第３の工程と、前記ギャップ内にパージガスを供給して、前記マスク上に塗布された前記金属ペーストを大気圧または陽圧の下で前記非貫通孔に埋め込む第４の工程とを有する。
【００１２】
本発明の第２の観点における金属ペースト充填装置は、半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、前記半導体基板を載置するステージと、前記ステージの上方に配置され、前記半導体基板よりも大きな口径を有し、一定の密度で分布する多数の吐出口を設けているシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドと前記ステージとが気密に突き合わさって、前記吐出口と前記マスクとの間に所定のギャップが形成されるように、前記シャワーヘッドおよび前記ステージの少なくとも一方を移動させる移動機構と、前記ギャップ内を排気して減圧するための排気部と、前記シャワーヘッドに前記金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、前記ギャップ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるために前記ギャップにパージガスを供給するパージガス供給部とを有する。
【００１３】
上記第２の観点においては、半導体基板を載置するステージと多数の吐出口を有するシャワーヘッドとを気密に突き合わせて、吐出口と半導体基板上のマスクとの間に所定のギャップを形成する、そして、ギャップ内を排気して減圧する一方で、シャワーヘッドに金属ペーストを圧送して、シャワーヘッドの吐出口より減圧状態のギャップ内に金属ペーストを吐出し、マスク上に金属ペーストを一面に盛る（塗布する）。次いで、ギャップ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えることにより、マスク上に塗布された金属ペーストを大気圧または陽圧の下で非貫通孔に埋め込む。このように、非貫通孔の中と外との間に生じる差圧を利用して金属ペーストを非貫通孔に埋め込むので、半導体基板上のマスクに形成されている非貫通孔に金属ペーストを短時間で効率よく充填することができる。
【００１４】
本発明の第３の観点における金属ペースト充填方法は、半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、前記半導体基板上の前記マスクに対して、前記非貫通孔を覆うように所定の閾値より小さなギャップを挟んでパッドの作用面を突き合わせる第１の工程と、前記パッドの作用面に形成されている１つまたは複数の排気口より前記ギャップ内の空気を排出して、前記ギャップの中を減圧する第２の工程と、前記パッドの作用面に形成されている１つまたは複数の注入口より前記マスクの前記ギャップの中に在る全部または一部の前記非貫通孔に金属ペーストを供給する第３の工程とを有する。
【００１５】
本発明の第３の観点における金属ペースト充填装置は、半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、少なくとも１個の前記非貫通孔を覆うように前記マスクの表面に対して所定の閾値より小さなギャップを挟んで突き合わされる作用面を有するパッドと、前記パッドの作用面に形成された１つまたは複数の排気口を有し、前記排気口を介して前記ギャップ内の空気を排出して、前記ギャップの中を減圧する排気部と、前記パッドの作用面に形成された１つまたは複数の注入口を有し、前記注入口より前記ギャップの中に在る全部または一部の前記非貫通孔に前記金属ペーストを供給する金属ペースト供給部とを有する。
【００１６】
上記第３の観点においては、所定の閾値より小さな隙間を挟んで基板の表面とパッドの作用面とを突き合わせ、排気部によりパッド作用面の排気口を介して隙間内の空気を排出することにより、隙間における空気排出速度が空気流入速度を上回って、隙間内の空気が減少し、隙間および非貫通孔の中が減圧状態になる。この状態で、金属ペースト供給部がパッド作用面の注入口を介して隙間内に金属ペーストを供給する。注入口から注入された金属ペーストは、減圧状態になっている隙間の中で速やかに四方に拡がり、その拡がる過程で行き先々の非貫通孔の中に流れ込む。この時、非貫通孔の内部も減圧状態になっているので、そこに金属ペーストがスムーズに流れ込み、その非貫通孔に空金属ペーストが充填される。非貫通孔の中を減圧状態にしてそこに金属ペーストを大気圧の圧力を利用して流し込むので、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
【００１７】
本発明の第４の観点における金属ペースト充填方法は、半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する方法であって、吸引用のガスを流すための溝状のガス流路と、金属ペーストを外部へ放出するための溝状のペースト放出口とが形成されているヘッドの作用面を前記マスクの表面に当てる工程と、前記ガス流路を通り抜けるように外部からガス流を供給する工程と、前記ペースト放出口に金属ペーストを加圧して供給する工程と、前記マスクの少なくとも一個の前記非貫通孔の上を、先に前記ガス流路が通過して当該非貫通孔の中をベンチュリー効果によって減圧し、その後に前記ペースト放出口が通過して当該非貫通孔に金属ペーストを充填するように、前記マスクの表面上で前記ヘッドを相対的に摺動させる工程とを有する。
【００１８】
本発明の第４の観点における金属ペースト充填装置は、半導体基板の表面に設けられた電極上にマイクロバンプを形成するために、前記半導体基板に被着されるマスクの前記電極と重なる位置に形成される非貫通孔に金属ペーストを充填する装置であって、吸引用のガスを流すための溝状のガス流路と、金属ペーストを外部へ放出するための溝状のペースト放出口とが形成されている作用面を有するヘッドと、前記ガス流路を通り抜けるように外部からガス流を供給するガス流供給部と、前記ペースト放出口に金属ペーストを加圧して供給する金属ペースト供給部と、前記マスクの少なくとも１個の前記非貫通孔の上を、先に前記ガス流路が通過して当該非貫通孔の中をベンチュリー効果によって減圧し、その後に前記ペースト放出口が通過して当該非貫通孔の中に金属ペーストを充填するように、前記マスクの表面上で前記ヘッドを相対的に摺動させる移動機構とを有する。
【００１９】
本発明の上記第２の観点においては、移動機構を作動させて、基板上でヘッドを走査させる。ヘッド走査中は、空気流供給部および金属ペースト供給部を持続的にオン状態で作動させる。基板上でヘッドが移動する過程で、その行き先々に在る非貫通孔の上を先ずヘッド作用面の空気流路が通過する。この時、空気流供給部より供給される空気流が空気流路を吹き抜けることにより、ベンチュリー効果によって空気流路の直下に在る非貫通孔内の空気が空気流路上に引き抜かれ（吸引され）、その非貫通孔の中が減圧状態になる。この直後に、減圧状態を保っている非貫通孔の上をヘッド作用面のペースト放出口が通過する。そうすると、ペースト放出口から当該非貫通孔の中に金属ペーストが吸い込まれるように流れ込み、当該非貫通ビアに金属ペーストが充填される。ベンチュリー効果を利用して非貫通孔ＮＨの中に金属ペーストＭＰを流し込むので、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の金属ペースト充填方法および金属ペースト充填装置によれば、上記のような構成および作用により、半導体基板に被着されるマスクの開口つまり底に電極が在る非貫通孔にマイクロバンプ用の金属ペーストを十全かつ効率的に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す図である。
【図２】上記金属ペースト充填装置に備えられるノズルの構成を示す分解斜視図である。
【図３】金属ペースト塗布工程におけるノズルの作用を示す斜視である。
【図４】金属ペースト塗布工程におけるノズルの内部の様子を示す断面図である。
【図５】金属ペースト塗布工程におけるノズルの内部の様子を示す断面図である。
【図６Ａ】実施形態におけるマイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｂ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｃ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｄ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｅ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｆ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図６Ｇ】マイクロバンプ形成工程の一段階を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す図である。
【図８】上記金属ペースト充填装置において半導体ウエハ（レジストマスク）上に導体金属ペーストを塗布する時の要部の状態を示す断面図である。
【図９】上記金属ペースト充填装置において半導体ウエハ（レジストマスク）上に導体金属ペーストを塗布する時の要部の状態を示す斜視図である。
【図１０】上記金属ペースト充填装置において金属ペーストを半導体ウエハ（レジストマスク）の非貫通孔に埋め込む時の要部の状態を示す断面図である。
【図１１】第３の実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す図である。
【図１２】上記金属ペースト充填装置において半導体チップをワークピースとする一実施例の様子を示す断面図である。
【図１３】上記金属ペースト充填装置においてパッドを半導体チップに突き合わせた状態を示す斜視図である。  上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図１４Ａ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図１４Ｂ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図１４Ｃ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図１４Ｄ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図１５Ａ】上記金属ペースト充填装置において半導体ウエハをワークピースとする一実施例の様子を示す要部の斜視図である。
【図１５Ｂ】上記金属ペースト充填装置において半導体ウエハをワークピースとする別の実施例の様子を示す要部の斜視図である。
【図１６】上記金属ペースト充填装置における一変形例の要部の構成を示す断面図である。
【図１７】上記金属ペースト充填装置における別の変形例の要部の構成を示す断面図である。
【図１８】上記金属ペースト充填装置における別の変形例の要部の構成を示す断面図である。
【図１９】上記金属ペースト充填装置における別の変形例の要部の構成を示す断面図である。
【図２０】上記金属ペースト充填装置における別の変形例の要部の構成を示す断面図である。
【図２１】第４の実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す図である。
【図２２】上記金属ペースト充填装置におけるヘッドの外観の構成を示す斜視図である。
【図２３】上記ヘッドの要部の構成を示す斜視図である。
【図２４】上記金属ペースト充填装置において半導体ウエハをワークピースとする一実施例の様子を示す斜視図である。
【図２５Ａ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図２５Ｂ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図２５Ｃ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図２５Ｄ】上記実施例における金属ペースト充填処理の一段階を示す図である。
【図２６】第４の実施形態において、レジストマスクの非貫通孔の中に充填されたはんだペーストの断面構造を示す図（ＳＥＭ写真）である。
【図２７】第４の実施形態において、リフロー処理後に得られる半球状マイクロバンプの断面構造を示す図（ＳＥＭ写真）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
［実施形態１］
【００２３】
図１〜図６Ｇにつき、本発明の第１の実施形態を説明する。図１に、この実施形態における金属ペースト充填装置の全体の構成を示す。図２〜図５に、この金属ペースト充填装置に備えられるノズルの構成および作用を示す。図６Ａ〜図６Ｇに、この実施形態におけるマイクロバンプ形成工程の各段階を示す。
【００２４】
この金属ペースト充填装置は、半導体基板としてたとえば半導体ウエハＷを出し入れ可能に収容する密閉可能なチャンバ１０と、このチャンバ１０内で半導体ウエハＷを水平に載置するステージ１２と、このステージ１２の上方に水平面内で回転可能に設けられる長尺型のノズル１４と、ステージ１２を上下移動させるためのステージ昇降機構１６とを有している。さらに、この金属ペースト充填装置は、チャンバ１０の外に、ノズル１４に金属ペーストを加圧して供給するための金属ペースト供給部１８と、チャンバ１０内を排気して減圧するための排気装置２０と、チャンバ１０内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるためにチャンバ１０内にパージガスを供給するパージガス供給部２２と、装置内の各部の動作および全体のシーケンスを制御するコントローラ２４とを備えている。
【００２５】
より詳しくは、チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷを出し入れするための開口１０ａが形成されるとともに、この開口１０ａを開閉するためのドアバルブ２６が取り付けられている。ステージ１２には、半導体ウエハＷを出し入れする際にチャンバ１０の外から開口１０ａを通って入ってくる搬送アーム（図示せず）と半導体ウエハＷの受け渡しを行うためのリフトピン機構（図示せず）や、半導体ウエハＷをバキュームであるいは機械的に固定するための保持機構（図示せず）等も備わっている。
【００２６】
ノズル１４は、好ましくは半導体ウエハＷの直径に略等しいスパンで多数の吐出口１４ａ（図２）を一列（または複数列）に設けている水平な長尺型の本体（５０，５２）を有している。このノズル本体（５０，５２）は、回転機構２８に機械的に結合されるとともに、金属ペースト供給部１８に流体回路を通じて接続されている。
【００２７】
回転機構２８は、ノズル１４の上面の中心部から真っ直ぐチャンバ１０の外（上）に延びる中空の回転支持軸３２と、この回転支持軸３２を鉛直方向で固定したまま回転可能に支持する軸受３４と、回転支持軸３２をたとえばベルト駆動式で回転駆動する回転駆動部３６とを有している。回転駆動部３６は、適当な場所（たとえばチャンバ１０の天板の上）に固定されるモータ３８と、このモータ３８の回転駆動軸に結合される駆動プーリ４０と、回転支持軸３２に結合される従動プーリ４２と、両プーリ４０，４２間に架け渡されるベルト４４とで構成されている。回転機構２８がオンすると、モータ３８の回転駆動力が駆動プーリ４０、ベルト４４および従動プーリ４２を介して回転支持軸３２に伝えられ、回転支持軸３２を回転中心にしてノズル１４が一定の高さ位置で回転運動するようになっている。
【００２８】
金属ペースト供給部１８は、マイクロバンプの材料となる金属ペースト（たとえば、はんだペーストあるいは銀ペースト）ＭＰを貯留する容器（図示せず）と、この容器から金属ペーストＭＰを汲み出して適度な圧力で送出するポンプ（図示せず）とを有している。金属ペースト供給部１８の送出口は、金属ペースト供給管４６およびロータリコネクタ４８を介して回転支持軸（中空軸）３２内の通路３２ａに接続されている。金属ペースト供給部１８より送出された金属ペーストＭＰは、金属ペースト供給管４６、ロータリコネクタ４８内の通路（図示せず）、回転支持軸（中空軸）３２内の通路３２ａおよびコネクタ３０内の通路３０ａ（図２）を通ってノズル１４の本体に所定の圧力で供給されるようになっている。
【００２９】
ノズル１４の本体は、図２に示すように、Ｏリング５１を介して気密に結合する上下２枚の板状部材つまり上部本体５０および下部本体５２で構成されている。上部本体５０には、コネクタ３０の通路３０ａから金属ペーストＭＰを導入するための導入口５０ａと、導入した金属ペーストＭＰをノズル中心部からノズル両端部まで長手方向に均一に拡げるバッファ（マニホールド）用の溝５０ｂとが形成されている。下部本体５２には、上部本体５０のバッファ溝５０ｂと連通する多数の貫通孔５２ａが一列（または複数列）に形成されている。これらの貫通孔５２ａは、ノズル１４の吐出口１４ａを形成する。金属ペースト供給部１８より金属ペーストＭＰがノズル本体（５０，５２）に圧送されることで、ノズル１４の下端のすべての吐出口１４ａ（５２ａ）より金属ペーストが一斉に吐出されるようになっている。
【００３０】
なお、この実施形態において、半導体ウエハＷ上に均一な膜厚で金属ペーストを塗布しようとする場合は、回転運動するノズル１４の各吐出口１４ａより吐出される金属ペーストの流量が回転中心から半径方向外側に向かうほど大きいのが望ましい。そのためには、ノズル１４に設けられる吐出口１４ａの構成として、ノズル１４の回転中心から半径方向外側に向かって、口径が次第に大きくなるレイアウトおよび／またはピッチが次第に広くなるレイアウトを好適に採ることができる。
【００３１】
図１において、排気装置２０は、たとえば真空ポンプを有しており、チャンバ１０の底に形成された１つまたは複数の排気口５４に排気管５６を介して接続されている。排気管５６の途中には開閉弁５８が設けられる。パージガス供給部２２は、たとえば清浄なエアまたは窒素ガスの供給元（パージガス供給源）および送風ファン（図示せず）を有しており、ガス供給管６０を介してチャンバ１０の適当な場所たとえば天井に設けられたパージガス導入口６２に接続されている。ガス供給管６０の途中には開閉弁６４が設けられる。
【００３２】
次に、この金属ペースト充填装置の作用を説明する。以下に述べる装置内の各部の個々の動作および各部間の連携した動作はすべてコントローラ２４の制御の下で行われる。
【００３３】
先ず、ドアバルブ２６が開いて、外部の搬送装置（図示せず）が、処理対象の半導体ウエハＷを保持している搬送アームをチャンバ１０の中に差し入れてくる。直後に、ステージ１２に備え付けのリフトピン機構が、複数本のリフトピンを上昇させて搬送アームより半導体ウエハＷを受け取り、次いでリフトピンを降下させて半導体ウエハＷをステージ１２の上に載置する。この時、ステージ１２は、ノズル１４と十分大きな離間距離をとっている。直後に、保持機構がオンして、半導体ウエハＷをステージ１２上で固定する。また、搬送アームが退出した後に、ドアバルブ２６が閉まり、排気系の開閉弁５８および排気装置２０がオンする。これによって、チャンバ１０内の排気が行われ、室内がたとえば−０．９ＭＰａ程度に減圧される。
【００３４】
一方、半導体ウエハＷのローディングが完了した後に、ステージ昇降機構１６が作動して、ステージ１２をノズル１４に近接する所定の高さ位置まで上昇移動させる。これにより、ノズル１４の下端と半導体ウエハＷの上面との間に塗布用の適度な（たとえば１００μｍの）ギャップＣｇが形成される。
【００３５】
図６Ａに示すように、処理対象の半導体ウエハＷにはデバイスや多層配線等の集積回路（図示せず）が作り込まれているだけでなく、ウエハＷの表面（上面）にはたとえば銅（Ｃu）からなる多数の電極パッドＥＰが露出して設けられている。そして、周知のフォトリソグラフィ技術により、半導体ウエハＷの表面にレジストマスクＲＭが被着され、このレジストマスクＲＭの電極パッドＥＰと重なる位置には開口つまり底に電極パッドＥＰが在る非貫通孔ＮＨが形成されている。したがって、塗布用の上記ギャップＣｇは、正確には、ノズル１４の下端とレジストマスクＲＭの表面との間の距離間隔である。
【００３６】
ここで、非貫通孔ＮＨの口径および深さは、電極パッドＥＰ上に形成される円筒状マイクロバンプｂｐ（図６Ｆ）または半球状マイクロバンプＢＰ（図６Ｇ）の直径および高さを規定する。また、非貫通孔ＮＨの個数、配置パターンおよび配置密度は、電極パッドＥＰの個数、配置パターンおよび配置密度に対応するとともに、マイクロバンプｂｐ，ＢＰの個数、配置パターンおよび配置密度を規定する。
【００３７】
上記のようにしてノズル１４とステージ１２上の半導体ウエハＷ（レジストマスクＲＭ）とがギャップＣｇを挟んで平行に向き合ってから、回転機構２８および金属ペースト供給部１８がオンする。そうすると、ノズル１４は、図３に示すように、ステージ１２上の半導体ウエハＷと近接する一定の高さ位置で回転支持軸３２を回転中心として回転運動しながら、半導体ウエハＷの直径方向で端から端まで分布する多数の吐出口１４ａより金属ペーストＭＰを吐出する。図４および図５に、塗布処理中のノズル１４の内部の様子を示す。
【００３８】
このように、長尺状のノズル１４が水平面内での回転運動と吐出動作とを同時に行うことにより、半導体ウエハＷ（正確にはレジストマスクＲＭ）の全域または一面に金属ペーストＭＰを短時間（たとえば５秒以内）で略均一な所定の厚さに盛ることができる。この場合、金属ペーストＭＰは粘性が高いので、図６Ｂに示すように、非貫通孔ＮＨの内奥には入っていかず、大部分がレジストマスクＲＭの表面に留まる。ここで、レジストマスクＲＭ上に盛られた金属ペーストＭＰは、その供給量または体積がレジストマスクＲＭ上の全ての非貫通孔ＮＨの総容積を超えるように設定されており、その限りでの適度な膜厚ＳMPを有している。
【００３９】
上記のようにして半導体ウエハＷ（レジストマスクＲＭ）上に金属ペーストＭＰが一面に盛られると、回転機構２８および金属ペースト供給部１８がオフして、金属ペースト塗布処理が終了する。この直後に、排気系の開閉弁５８および排気装置２０がオフし、代わりにパージ系の開閉弁６４およびパージガス供給部２２がオンする。これにより、チャンバ１０内にパージガス（エアまたは窒素ガス）が送り込まれ、室内がそれまでの減圧状態から大気圧状態または適度な（たとえば０．１ＭＰａ程度の）陽圧状態に変わる。
【００４０】
そうすると、半導体ウエハＷのレジストマスクＲＭを覆っている金属ペーストＭＰには未だ減圧状態を保っている非貫通孔ＮＨの位置で上から気体の圧力が加えられる。この差圧によって、図６Ｃに示すように、レジストマスクＲＭ上の金属ペーストＭＰが、付近の非貫通孔ＮＨの中に吸い込まれるように入っていく。こうして、非貫通孔ＮＨの底から頂面まで空隙またはボイドが混じらずに金属ペーストＭＰが埋め込まれる。
【００４１】
一方、金属ペースト塗布処理の終了後に、ステージ昇降機構１６が作動して、ステージ１２を元の低い高さ位置に戻す。したがって、上記のようなチャンバ１０内でのパージングによる金属ペースト充填工程が終了するや否や、直ちに半導体ウエハＷのアンローディングが開始される。すなわち、ステージ１２のリフトピン機構が、リフトピンを上昇させて処理済みの半導体ウエハＷを持ち上げる。直後に、外部の搬送装置が、チャンバ１０の中に搬送アームを挿入してリフトピンから半導体ウエハＷを受け取り、受け取った半導体ウエハＷをチャンバ１０の外へ搬出する。
【００４２】
この後、この半導体ウエハＷは、大気中で別のステージ（図示せず）の上に移送される。そして、図６Ｄに示すように、たとえばスキージ６６によって、レジストマスクＲＭの表面にあふれている金属ペーストＭＰが拭い取られる。これにより、各非貫通孔ＮＨに充填された金属ペーストＭＰの頂面は、当該非貫通孔ＮＨの頂面と略面一になる。
【００４３】
次に、この半導体ウエハＷは、加熱装置（図示せず）に移送され、そこでたとえば２５０℃の処理温度でベーク処理を受ける。このベーク処理により、各非貫通孔ＮＨに充填されている金属ペーストＭＰから溶媒が揮発して、円柱体の固まりつまりマイクロバンプｂｐが得られる。
【００４４】
この後、薬液を用いるウエット剥離によって、あるいはガスやプラズマを用いるアッシングによって、半導体ウエハＷの表面からレジストマスクＲＭが除去される。その結果、図６Ｆに示すように、半導体ウエハＷ表面の電極パッドＥＰ上にマイクロバンプｂｐが残る。このマイクロバンプｂｐを半導体ウエハＷの実装に用いることも可能である。しかし、通常は、リフローにより円柱状のマイクロバンプｂｐを溶融して、図６Ｇに示すような半球状のマイクロバンプＢＰに成形する。
【００４５】
上述したように、この第１の実施形態においては、減圧されたチャンバ１０内で、半導体ウエハＷに被着されているレジストマスクＲＭに対して所定のギャップを保ちながら回転運動する長尺型ノズル１４の吐出口１４ａより金属ペーストＭＰを吐出させて、レジストマスクＲＭ上に金属ペーストＭＰを塗布する。そして、チャンバ１０内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えて、レジストマスクＲＭ上の金属ペーストＭＰを大気圧または陽圧の下で非貫通孔ＮＨに埋め込む。このように、非貫通孔ＮＨの中と外との間に生じる差圧を利用して金属ペーストＭＰを埋め込むので、半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭに形成されている全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰを短時間で効率よく充填することができる。しかも、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
［実施形態１の変形例］
【００４６】
上述した第１の実施形態は、金属ペースト塗布工程において、ステージ１２上の半導体ウエハＷを固定して、ノズル１４を回転運動させる構成を採っている。しかし、ノズル１４を固定して、ステージ１２上の半導体ウエハＷを回転させる構成、あるいはノズル１４およびステージ１２の双方を回転運動させる構成も可能である。また、上下方向において、ノズル１４とステージ１２との間の離間距離を制御するために、ステージ１２を固定してノズル１４を昇降移動させる構成も可能である。ノズル１４の吐出口１４ａは、多穴型に限定されず、スリット型であってもよい。また、レジストマスクＲＭの代わりにドライフィルムのマスクを使用してもよい。
［実施形態２］
【００４７】
図７〜図１０につき、本発明の第２の実施形態を説明する。図７に、この実施形態における金属ペースト充填装置の全体の構成を示す。図８〜図１０に、この金属ペースト充填装置の要部の構成および作用を示す。
【００４８】
この金属ペースト充填装置は、半導体ウエハＷを載置するステージ７０と、このステージ７０の上方に配置され、半導体ウエハＷよりも大きな口径を有し、一定の密度で分布する多数の吐出口７２を設けているシャワーヘッド７４と、このシャワーヘッド７４とステージ７０とが気密に突き合わさって、吐出口７２と半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭとの間に所定のギャップＧが形成されるように、シャワーヘッド７４およびステージ７０の少なくとも一方を移動させる移動機構７６とを備えている。
【００４９】
さらに、この金属ペースト充填装置は、ステージ７０およびシャワーヘッド７４の周囲に、上記ギャップＧ内を排気して減圧するための排気装置７８と、シャワーヘッド７４に金属ペーストＭＰを加圧して供給する金属ペースト供給部８０と、ギャップＧ内を減圧状態から大気圧状態または陽圧状態に切り換えるためにギャップＧにパージガスを供給するパージガス供給部８２と、装置内の各部の動作および全体のシーケンスを制御するコントローラ８４とを備えている。ステージ７０には、搬送アーム（図示せず）と半導体ウエハＷの受け渡しを行うためのリフトピン機構（図示せず）や、半導体ウエハＷをバキュームであるいは機械的に固定するための保持機構（図示せず）等も備わっている。
【００５０】
排気装置７８は、たとえば真空ポンプを有しており、排気専用の配管８６，排気／給気兼用の配管８８およびステージ７０内の排気／給気兼用のガス流路９０およびステージ７０上面の周辺部に形成されている開口９１を介して上記ギャップＧの空間に接続（連通）するようになっている。排気専用の配管８６には開閉弁９２が設けられる。
【００５１】
パージガス供給部８２は、たとえば清浄なエアまたは窒素ガスの供給元（パージガス供給源）および送風ファン（図示せず）を有しており、給気専用の配管９４，排気／給気兼用の配管８８およびステージ７０内部の排気／給気兼用のガス流路９０およびステージ７０上面の開口９１を介して上記ギャップＧの空間に接続（連通）するようになっている。給気専用の配管９４には開閉弁９６が設けられる。
【００５２】
シャワーヘッド７４の周辺部は、吐出口７２よりも一段と低くなっており、その下面には上記ギャップＧの空間を真空封止するためのＯリング９８が取り付けられている。
【００５３】
金属ペースト供給部８０は、ペースト供給管１００を介してシャワーヘッド７４のバッファ室７４ａに接続されるシリンジ部１０２を備えている。このシリンジ部１０２は、その出口１０４ａがペースト供給管１００に接続されているペースト容器１０４と、このペースト容器１０４の出口１０４ａと反対側に設けられる入口１０４ｂにガス管１０５を介して接続される圧縮空気供給源１０６と、ガス管１０５の途中に設けられるサックバックバルブ１０８とレギュレータ（図示せず）を有している。
【００５４】
次に、この金属ペースト充填装置の作用を説明する。以下に述べる装置内の各部の個々の動作および各部間の連携した動作はすべてコントローラ８４の制御の下で行われる。
【００５５】
先ず、外部の搬送装置（図示せず）が、処理対象の半導体ウエハＷを保持している搬送アームをステージ７０の上に搬送してくる。直後に、ステージ７０に備え付けのリフトピン機構が、複数本のリフトピンを上昇させて搬送アームより半導体ウエハＷを受け取り、次いでリフトピンを降下させて半導体ウエハＷをステージ７０の上に載置する。この時、ステージ７０は、シャワーヘッド７４と十分大きな離間距離をとっている。直後に、保持機構がオンして、半導体ウエハＷをステージ７０上で固定する。そして、搬送アームが退出した後に、移動機構７６が作動して、ステージ７０とシャワーヘッド７４とを突き合わせる。この突き合わせの状態で、シャワーヘッド７４の吐出口７２とステージ７０上の半導体ウエハＷ（正確にはレジストマスクＲＭ）との間に気密な所定のギャップＧが形成される。この直後に、排気系の開閉弁９２および排気装置７８がオンする。これによって、ステージ７０上面の開口９１、ステージ７０内部の排気／給気兼用のガス流路９０および配管８８，８６を介して排気装置７８によりギャップＧ内の排気が行われる。この時、金属ペースト供給部８０は、サックバックバルブ１０８のサックバック機能を働かせているので、シャワーヘッド７４のバッファ室７４ａから金属ペーストＭＰがギャップＧの中に引き込まれるようなことはない。
【００５６】
そして、ギャップＧ内が所定の圧力（たとえば−０．９ＭＰａ）に減圧されると、金属ペースト供給部８０において、サックバックバルブ１０８の開閉弁がオンする。そうすると、圧縮空気供給源１０６より所定圧力（たとえば０．０５〜０．７ＭＰａ）の圧縮空気がサックバックバルブ１０８を通ってペースト容器１０４の入口１０４ｂに送り込まれ、ペースト容器１０４の出口１０４ａより金属ペーストＭＰが所定の圧力で送出される。そして、ペースト容器１０４より送出された金属ペーストＭＰは、ペースト供給管１００およびシャワーヘッド７４のバッファ室７４ａを通って吐出口７２からギャップＧ内に吐出され（図９）、その減圧空間の中で半導体ウエハＷ（レジストマスクＲＭ）上に略均一な所定の厚さで盛られる（図８）。
【００５７】
この場合、上述した第１の実施形態と同様に、金属ペーストＭＰは粘性が高いので、図６Ｂに示すように、非貫通孔ＮＨの内奥には入っていかず、大部分がレジストマスクＲＭの表面に留まる。そして、レジストマスクＲＭ上に盛られた金属ペーストＭＰは、その供給量または体積がレジストマスクＲＭ上の全ての非貫通孔ＮＨの総容積を超えるように設定されており、その限りでの適度な膜厚ＳMPを有している。
【００５８】
上記のようにして半導体ウエハＷ（レジストマスクＲＭ）上に金属ペーストＭＰが一面に盛られると、金属ペースト供給部８０がオフして、金属ペーストＭＰの供給を停止し、さらにサックバックバルブ機能を作動させる。この直後に、排気系の開閉弁９２および排気装置７８もオフし、代わりにパージ系の開閉弁９６およびパージガス供給部８２がオンする。パージガス供給部８２は、配管９４，８８、ステージ７０内部の排気／給気兼用のガス流路９０およびステージ７０上面の開口９１を介してギャップＧ内にパージガスを送り込む。これによって、ギャップＧの空間は、それまでの減圧状態から大気圧状態または適度な陽圧状態に変わる（図１０）。
【００５９】
そうすると、半導体ウエハＷのレジストマスクＲＭを覆っている金属ペーストＭＰには未だ減圧状態を保っている非貫通孔ＮＨの位置で上から気体の圧力が加えられる。この差圧によって、図６Ｂに示すように、レジストマスクＲＭ上の金属ペーストＭＰが、付近の非貫通孔ＮＨの中に吸い込まれるように入っていく。こうして、非貫通孔ＮＨの底から頂面まで空隙またはボイドが混じらずに金属ペーストＭＰが埋め込まれる。
【００６０】
そして、上記のようなギャップＧの空間内でのパージングによる金属ペースト充填工程が終了すると、移動機構７６が作動して、ステージ７０とシャワーヘッド７４とを離間させる。その後、半導体ウエハＷのアンローディングが開始される。すなわち、ステージ７０のリフトピン機構が、リフトピンを上昇させて処理済みの半導体ウエハＷを持ち上げる。直後に、外部の搬送装置が、ステージ７０の上に搬送アームを挿入してリフトピンから半導体ウエハＷを受け取り、受け取った半導体ウエハＷを搬出する。
【００６１】
この後、半導体ウエハＷは、上述した第１の実施形態と同様に、スキージ６６等によりレジストマスクＲＭの表面から金属ペーストＭＰを拭い取ってから（図６Ｄ）、ベーク処理（図６Ｅ）、レジストマスク除去処理（図６Ｆ）およびリフロー処理（図６Ｇ）を順次受ける。
【００６２】
上述したように、この第２の実施形態においては、半導体ウエハＷを載置するステージ７０と多数の吐出口７２を有するシャワーヘッド７４とを気密に突き合わせて、吐出口７２と半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭとの間に所定のギャップＧを形成する、そして、排気装置７８によりギャップＧ内を排気して減圧する一方で、シャワーヘッド７４に金属ペースト供給部８０より金属ペーストＭＰを圧送して、シャワーヘッド７４の吐出口７２より減圧状態のギャップＧ内に金属ペーストＭＰを吐出し、レジストマスクＲＭ上に金属ペーストＭＰを一面に盛る（塗布する）。次いで、ギャップＧ内にパージガス供給部８２よりパージガスを供給して、レジストマスクＲＭ上に塗布された金属ペーストＭＰを大気圧または陽圧の下で非貫通孔ＮＨに埋め込む。
【００６３】
上述した第１の実施形態と同様に、減圧空間内で金属ペーストＭＰをレジストマスクＲＭ上に塗布し、大気圧または陽圧下でレジストマスクＲＭ上の金属ペーストＭＰを非貫通孔ＮＨに埋め込むので、半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭに形成されている全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰを短時間で効率よく充填することができる。しかも、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
［実施形態３］
【００６４】
以下に、図１１〜図２０を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。
【００６５】
図１１に、この実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す。この金属ペースト充填装置は、主たる構成要素として、パッド１１０、排気部１１２、金属ペースト供給部１１４およびコントローラ１３０を備えている。
【００６６】
パッド１１０は、鏡面仕上げや穿孔等の加工性に優れ、かつ金属ペーストの溶剤（たとえばアルコール）に対して耐性の高い任意の剛材、たとえばステンレス鋼、アルミニウム、樹脂、ガラス等を材質としている。パッド１１０は、平坦度の高い作用面１１０ａを有している。パッド１１０の形状やサイズは任意でよい。もっとも、後述するように、たとえば１個の半導体チップＷＣにおける全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストを一括充填する場合は、パッド１１０が平面視で少なくともその半導体チップＷＣと同じかそれに近い形状およびサイズ、あるいはそれより大きい形状およびサイズを有するのが好ましい。パッド１１０の厚さも任意でよいが、通常５〜５０ｍｍの板厚を有する平板またはブロックが好適に選ばれる。
【００６７】
パッド１１０の作用面１１０ａには、排気部１１２の一構成要素である１つまたは複数の排気口１１６と、金属ペースト供給部１１４の一構成要素である１つまたは複数の注入口１１８とが適度な間隔を置いて設けられる。典型的には、パッド１１０の相対向する周辺部に排気口１１６および注入口１１８がそれぞれ１個ずつ設けられる。しかし、排気口１１６および注入口１１８の個数および配置位置に関しては任意のレイアウトが可能である。
【００６８】
パッド１１０には、各排気口１１６および各注入口１１８と対応する位置に、パッド１１０を板厚方向に貫通して各排気口１１６および各注入口１１８とそれぞれ同じ口径でつながるガス流路１２０およびペースト流路１２２が形成されている。これらのガス流路１２０およびペースト流路１２２も、排気部１１２および金属ペースト供給部１１４の一構成要素をそれぞれなしている。
【００６９】
排気口１１６の口径は、その個数、パッド作用面１１０ａの有効面積、パッド作用面１１０ａに覆われる非貫通孔の個数およびプロファイル等に応じて選ばれ、たとえば１〜５ｍｍの口径サイズを有する。注入口１１８の口径も、その個数、パッド作用面１１０ａの有効面積、パッド作用面１１０ａに覆われる非貫通孔ＮＨの個数およびプロファイル、金属ペーストの粘度および１回分の供給量等に応じて選ばれ、たとえば１００μｍ〜１ｍｍの口径サイズを有する。
【００７０】
排気部１１２は、パッド１１０のガス流路１２０に排気管１２４を介して接続されるバキューム装置１２６と、排気管１２４の途中に設けられる方向切換弁１２８とを有している。バキューム装置１２６は、たとえば真空ポンプまたはエジェクタで構成されている。方向切換弁１２８は、コントローラ１３０の制御の下で、ガス流路１２０をバキューム装置１２６の出側または大気ポート１３１のいずれかに選択的に接続できるようになっている。また、排気管１２４内の圧力を測定するための圧力センサ１３３が備えられ、圧力センサ１３３の出力信号がコントローラ１３０に送られるようになっている。
【００７１】
金属ペースト供給部１１４は、パッド１１０のペースト流路１２２に接続されるシリンジ部１３２を備えている。このシリンジ部１３２は、その出口１３４ａがペースト流路１２２に接続されているペースト容器１３４と、このペースト容器１３４の出口１３４ａと反対側に設けられる入口１３４ｂにガス管１３６を介して接続される圧縮空気供給源１３８と、ガス管１３６の途中に設けられるサックバックバルブ１４０およびレギュレータ１４２とを有している。
【００７２】
ペースト容器１３４は、カートリッジ交換式もしくは補給式で金属ペーストＭＰを収容する。圧縮空気供給源１３８は、コンプレッサあるいは工場用力であってよい。サックバックバルブ１４０は、サックバック機能を有する開閉弁からなり、コントローラ１３０によって制御される。レギュレータ１４２は、圧縮空気供給源１３８よりペースト容器１３４に供給される圧縮空気の圧力を調節する。
【００７３】
コントローラ１３０は、マイクロコンピュータおよび所要のインタフェースまたは周辺装置を含み、この金属ペースト充填装置内の各部の動作または状態および装置全体のシーケンスを制御する。図示省略するが、この金属ペースト充填装置の一構成要素として、パッド１１０を支持し、処理対象の基板に対してパッド１１０の位置合わせ、突き合わせ、引き離し等を行うパッド移動機構を備えることも可能である。その場合も、コントローラ１３０がパッド移動機構の動作を制御する。
【００７４】
次に、図１２〜図１４Ｄにつき、この金属ペースト充填装置において処理対象（ワークピース）の半導体基板が半導体ウエハＷから個片に切り出された１個の半導体チップ（ダイ）ＣＷである場合の一実施例を説明する
【００７５】
図１３および図１４に示すように、この実施例においては、第１のステップとして、半導体チップＷＣ上のレジストマスクＲＭの表面に分布する全ての非貫通孔ＮＨを覆うように、レジストマスクＲＭの表面に対して所定の閾値ＤGより小さな距離Ｄgの隙間ｇを挟んでパッド１１０の作用面１１０ａを平行に突き合わせる。このとき、半導体チップＷＣは、ステージ１６０上にフェイスアップで固定されている。
【００７６】
ステージ１６０には、半導体チップＷＣを着脱自在に固定する手段として、たとえばバキューム機構１６２が備わっている。このバキューム機構１６２は、ステージ１６０の上面に形成された吸着口１６４と、この吸着口１６４にステージ１６０を貫通するバキューム通路１６６および外部のバキューム管１６８を介して接続されるバキューム装置１７０とを有している。バキューム管１６８の途中に開閉弁１７２が設けられる。バキューム装置１７０は、真空ポンプまたはエジェクタ装置で構成されている。また、ステージ１６０をＸ，Ｙ，Ｚ，θの一部または全部の方向で移動させるステージ移動機構１７４を備えることもできる。バキューム機構１６２およびステージ移動機構１７４も、コントローラ１３０（図１１）の制御の下で動作する。
【００７７】
上記のように、半導体チップＷＣ上のレジストマスクＲＭとパッド１１０との突き合わせでは、両者の間に閾値ＤGより小さな距離Ｄgの隙間ｇを形成することが重要である。ここで、閾値ＤGは、隙間ｇの全側面面積Ｓgが排気口１６の全口径面積Ｓ16と等しくなるときの隙間距離（高さ）である。
【００７８】
たとえば、図１２に示すようにパッド１１０の形状が平面視で長方形または正方形である場合、パッド１１０の短辺および長辺の長さをそれぞれＡ，Ｂとすると、隙間ｇの全側面面積Ｓgは、Ｓg＝Ｄg×２（Ａ＋Ｂ）である。一方、排気口１１６がたとえば１個で、その口径（直径）がＲ16とすると、排気口１１６の全口径面積Ｓ16はＳ16＝πＲ162／４である。したがって、閾値ＳGはＳg＝Ｓ16の条件から次の式（１）で与えられる。
ＤG×２（Ａ＋Ｂ）＝πＲ162／４  
∴  ＤG＝πＲ162／８（Ａ＋Ｂ）          ・・・・（１）
たとえば、Ｒ16＝４ｍｍ，Ａ＝４ｍｍ，Ｂ＝５ｍｍの場合、ＤG＝０．３１４ｍｍである。
【００７９】
上記第１のステップでは、排気部１１２および金属ペースト供給部１１４を停止状態または待機状態に保つ。排気部１１２は、方向切換弁１２８を大気ポート１３１側に切り換えている。金属ペースト供給部１１４は、サックバックバルブ１４０の出側を大気圧にしてサックバックバルブ１４０の開閉弁をオフ状態に保っている。
【００８０】
次に、第２のステップとして、排気部１１２において、方向切換弁１２８をバキューム装置１２６側に切り換えて、バキューム装置１２６をオンにする。一方、金属ペースト供給部１１４において、サックバックバルブ１４０の開閉弁をオン状態に切り換えるとともに、サックバック機能を作動させてサックバックバルブ１４０の出側をたとえば数ｋＰａの圧力で減圧状態にする。
【００８１】
そうすると、図１４Ａに示すように、パッド１１０の作用面１１０ａと半導体チップＷＣ上のレジストマスクＲＭの表面との間に形成されている隙間ｇ内の空気が排気部１１２によって排気口１１６から排出される。一方で、大気中の空気が隙間ｇの各側面からその内部に流入する。しかし、上記のようにＤg＜ＤGの条件が満たされることにより、隙間ｇにおける空気排出速度が空気流入速度を上回るので、隙間ｇ内の空気が減少し、短時間（通常数秒以下）のうちに隙間ｇの中（したがって各非貫通孔ＮＨの中も）減圧状態になる。この時、金属ペースト供給部１１４がサックバックバルブ１４０のサックバック機能を働かせているので、注入口１１８から金属ペーストＭＰが隙間ｇの中に引き込まれるようなことはない。
【００８２】
上記のようにして隙間ｇの中が減圧状態になると、コントローラ１３０は圧力センサ１３３を通じてそのことを確認する。そして、コントローラ１３０は、排気部１１２の排気動作をそのまま継続させながら、金属ペースト供給部１１４を動作させて、サックバックバルブ１４０の開閉弁をオンにする。そうすると、金属ペースト供給部１１４において、圧縮空気供給源１３８よりレギュレータ１４２を介して所定圧力（たとえば０．０５〜０．７ＭＰａ）の圧縮空気がサックバックバルブ１４０を通ってペースト容器１３４の入口１３４ｂに送り込まれ、ペースト容器１３４の出口１３４ａより金属ペーストＭＰが送出される。そして、図１４Ｂに示すように、ペースト容器１３４より送出された金属ペーストＭＰは、パッド１１０のペースト流路１２２を通って注入口１１８から隙間ｇ内に吐出または注入される。
【００８３】
注入口１１８から注入された金属ペーストＭＰは、図１４Ｃに示すように、減圧状態になっている隙間ｇの中で速やかに四方に拡がり、その拡がる過程で行く先々の非貫通孔ＮＨの中に流れ込む。この時、非貫通孔ＮＨの内部も減圧状態になっているので、非貫通孔ＮＨの内奥へ金属ペーストＭＰがスムーズに流れ込み、非貫通孔ＮＨの底からレジストマスクＲＭの開口の頂面まで空隙またはボイドが混じらずに金属ペーストＭＰが埋まる。
【００８４】
コントローラ１３０は、隙間ｇの中に在る全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰが行き渡る頃合いを見計らって、つまり金属ペーストＭＰの供給開始から設定時間たとえば１０秒が経過した時に、排気部１１２および金属ペースト供給部１１４の動作を切り換える。すなわち、金属ペースト供給部１１４においては、サックバックバルブ１４０の開閉弁をオフにして、金属ペーストＭＰの供給を停止し、さらにサックバック機能を作動させる。排気部１１２においては、方向切換弁１２８を大気ポート１３１側に切り換える。
【００８５】
これにより、図１４Ｄに示すように、パッド１１０と半導体チップＷＣ上のレジストマスクＲＭとの間の隙間ｇ内に充満している金属ペーストＭＰに対して、隙間ｇの各側面からだけでなく排気口１１６からも大気圧の圧力が加えられ、隙間ｇ内での金属ペーストＭＰの拡散または流動が止まる。また、金属ペーストＭＰの供給を停止した時点で金属ペーストＭＰが完全に充填されていない非貫通孔ＮＨがあったとしても、周囲（側面）および排気口１１６からの大気圧の圧力によりその非貫通孔ＮＨの中に金属ペーストＭＰが十分に押し込まれる。こうして、半導体チップＷＣの表面に分布する全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰが一括充填される。
【００８６】
上記のような金属ペースト充填処理が済むと、パッド移動機構および／またはステージ移動機構１７４により、パッド１１０が半導体チップＷＣから引き離される。この後、パッド１１０の作用面１１０ａに付着した金属ペーストＭＰは、たとえば洗浄によって取り除かれる。一方、半導体チップＷＣの表面にあふれている金属ペーストＭＰは、図６Ｄに示すように、たとえばスキージ６６によって拭い取られる。これにより、各非貫通孔ＮＨに充填された金属ペーストＭＰの頂面は、当該非貫通孔ＮＨの頂面と略面一になる。
【００８７】
上記第１の実施形態と同様に、この後、半導体チップＷＣは、スキージ６６等によりレジストマスクＲＭの表面から金属ペーストＭＰを拭い取ってから（図６Ｄ）、加熱装置（図示せず）に移送され、そこでベーク処理を受ける。このベーク処理により、各非貫通孔ＮＨに充填されている金属ペーストＭＰから溶媒が揮発して、円柱体の塊つまりマイクロバンプｂｐに変わる（図６Ｅ）。そして、ウエット剥離またはアッシングによって、半導体チップＷＣの表面からレジストマスクＲＭが除去される。その結果、図６Ｆに示すように、半導体チップＷＣの表面の電極パッドＥＰ上にマイクロバンプｂｐが残る。そして、リフローにより円柱状のマイクロバンプｂｐを溶融すると、図６Ｇに示すような半球状のマイクロバンプＢＰが得られる。
【００８８】
上述したように、この第３の実施形態においては、半導体チップＷＣと同程度の小さなパッド１１０を備える簡便な金属ペースト充填装置を用いて、大気圧空間の下で半導体チップＷＣ上のレジストマスクＲＭに形成されている全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰを短時間で効率よく充填することができる。しかも、非貫通孔ＮＨの中を減圧状態にしてそこに金属ペーストＭＰを大気圧の圧力を利用して流し込むので、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
［実施形態３の変形例］
【００８９】
上記実施例では、半導体ウエハＷから個片に切り出された１個の半導体チップ（ダイ）ＷＣをワークピースとした。しかし、上記実施形態における金属ペースト充填装置、金属ペースト充填方法およびマイクロバンプ形成方法は、たとえば図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように半導体ウエハＷをワークピースとすることも勿論可能である。
【００９０】
図１５Ａの実施例では、１回の金属ペースト充填処理において、パッド１１０が半導体ウエハＷ上のチップ（ダイ）１個分のセル領域［ＷＣ］を覆って、該セル領域［ＷＣ］に分布している全ての非貫通孔ＮＨに上記実施例と同様にして金属ペーストを一括充填する。半導体ウエハＷは、ダイシングテープ１８４に貼り付けられた状態でステージ１６０（図１３）上に固定される。パッド移動機構および／またはステージ移動機構１７４により、半導体ウエハＷに対してパッド１１０をＸ−Ｙ面内で相対的にステップ移動させることにより、半導体ウエハＷ上の全てのセル領域［ＷＣ］に対して上記実施例と同様の金属ペースト充填処理を施すことができる。その場合、パッド１１０の作用面１１０ａと半導体ウエハＷの表面との間で隙間距離Ｄgを保ったまま、パッド１１０の非接触走査を行うことができる。したがって、半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭの表面に傷をつけずに済む。また、ダイシングの後でも、ダイシングテープ１８４上のダイシングされた半導体ウエハＷつまり個々の半導体チップＷＣに対して上記実施例と同様の金属ペースト充填処理を実施することができる。
【００９１】
また、ダイシングの前であれば、図１５Ｂの実施例のように、１回の金属ペースト充填処理において、パッド１１０が半導体ウエハＷ上の連続（隣接）する複数（図示の例は２つ）のセル領域［ＷＣ］を覆って、それら複数のセル領域［ＷＣ］に分布している全ての非貫通孔ＮＨに上記実施例と同様にして金属ペーストを一括充填することも可能である。この場合も、半導体ウエハＷ上でパッド１１０の非接触走査を行うことが可能であり、処理効率を上げることができる。
【００９２】
また、パッド１１０の作用面１１０ａを基準または一単位にして半導体ウエハＷの表面をマトリクス状または格子状に区画し、１単位の区画領域毎に１回の金属ペースト充填処理によりその区画領域内に存在する全ての非貫通ビアに金属ペーストを一括充填することも可能である。
【００９３】
また、１回の金属ペースト充填処理においてパッド１１０の作用面１１０ａに覆われながらも金属ペーストが十分に（あるいは全く）充填されない非貫通孔ＮＨが在ってもよい。その場合は、次回または後に行われる金属ペースト充填処理において、当該非貫通孔ＮＨとパッド１１０の作用面１１０ａとの位置関係を適宜ずらすことにより、当該非貫通孔ＮＨに金属ペーストを設定通りに充填することができる。このことは、１個の半導体チップＷＣをワークピースとする上記実施例にも当てはまる。さらに、同様の理由から、１個の半導体チップＷＣをワークピースとする場合において、パッド１１０の作用面１１０ａに覆われないために金属ペーストを充填されない非貫通孔ＮＨが在ってもよい。
【００９４】
また、この実施形態の金属ペースト充填装置においては、各部の構成を種種または多様に変形することができる。特に、パッド１１０回りで種種の変形が可能である。具体的には、上述したように、排気口１１６および注入口１１８の個数および配置位置に関しては任意のレイアウトが可能である。たとえば、図１６に示すように、パッド１１０の中心部に１つの注入口１１８を設け、その注入口１１８を取り囲むようにパッド周辺部に複数の排気口１１６を設けてもよい。図示省略するが、これと反対に、パッド１１０の中心部に１つの排気口１１６を設け、その排気口１１６を取り囲むようにパッド周辺部に複数の注入口１１８を設けてもよい。
【００９５】
また、図１７および図１８に示すように、パッド１１０の作用面１１０ａの外周部に適度な（たとえば０．５ｍｍ以下の）厚さを有するバンク部１８６を設ける構成も好適に採り得る。
【００９６】
このバンク部１８６は、好ましくは、レジストマスクＲＭの表面をこすっても傷をつけにくい滑性に優れた材質たとえばフッ素樹脂製の帯状シール１８６からなる。これにより、図１７に示すように、バンク部１８６をレジストマスクＲＭの表面に当てて、パッド１１０を半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭに突き合わせ、さらにはレジストマスクＲＭ上でパッド１１０を相対的に摺動させることができる。このようにバンク部１８６がレジストマスクＲＭの表面に接触することにより、隙間ｇの側面が塞がって、隙間ｇ内の真空引きがより効率的に行われる。
【００９７】
あるいは、図１８に示すように、半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭの表面に対して、バンク部１８６を閾値ＤGよりも小さな距離Ｄgだけ離して、パッド１１０の作用面１１０ａを覆い被せることも可能である。この場合でも、バンク部１８６の内側に形成される隙間ｇの真空引きを行えるとともに、隙間ｇの距離（高さ）をバンク部１８６の高さ分だけ増やすことができる。
【００９８】
また、図１９に示すように、パッド１１０の作用面１１０ａとレジストマスクＲＭの表面との間に形成される隙間ｇを減圧する際に、周囲（側面）から隙間ｇの中に入ってくる空気流に対してコンダクタンスを低くするラビリンスの溝部１８８をパッド１１０の作用面１１０ａに設ける構成も好適に採り得る。この構成においても、隙間ｇ内の真空引きをより効率的に行うことができる。
【００９９】
また、図２０に示すように、金属ペースト充填処理において、パッド１１０と半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭとの間の隙間ｇ内への金属ペーストＭＰの供給を停止した直後に、パッド１１０の作用面１１０ａをレジストマスクＲＭの表面に押し付けるプッシュ部１９０を備える構成も好適に採ることができる。このように、金属ペースト供給工程の終了直後にパッド１１０の作用面１１０ａをレジストマスクＲＭの表面に押し付けることにより、隙間ｇ内の非貫通ビアへの金属ペーストＭＰの流し込みないし埋め込みに駄目押しの圧力を加えることができる。なお、プッシュ部１９０は、押圧力に弾性を付与するためのばね部材を有するのが好ましい。プッシュ部１９０の機能をパッド移動機構またはステージ移動機構１７４にもたせることもできる。
【０１００】
排気部１１２および金属ペースト供給部１１４においても種種の変形が可能である。たとえば、排気部１１２においては、方向切換弁１２８を複数の開閉弁で代用することもできる。金属ペースト供給部１１４においては、シリンジ部１３２の加圧部にガス加圧式に代えてピストン型を用いることもできる。
［実施形態４］
【０１０１】
次に、図２１〜図２７を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。
【０１０２】
図２１に、この第４の実施形態における金属ペースト充填装置の構成を示す。図２２にこの金属ペースト充填装置におけるヘッドの外観構成を示し、図２３にこのヘッドの要部を示す。
【０１０３】
この金属ペースト充填装置は、主たる構成要素として、ヘッド２００、空気流供給部２０２、金属ペースト供給部２０４、ヘッド移動機構２０６およびコントローラ２３０を備えている。
【０１０４】
ヘッド２００は、溝加工の加工性やメンテナンス性に優れ、かつ金属ペーストの溶剤に対して耐性の高い任意の剛材、たとえばステンレス鋼、アルミニウム、樹脂等を材質としている。ヘッド２００の構造上の特徴は、平坦な下面つまり作用面２００ａを有し、この作用面２００ａに、吸引用の空気（窒素でもよい）を流すための溝状の空気流路２０８と、金属ペーストを外部へ放出するための溝状のペースト放出口２１０とが形成されていることである。また、ヘッド２００の作用面２００ａには、基板の表面に対して滑性または摺動性に優れたＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）コーティング２０１が施されている。
【０１０５】
空気流路２０８は、ヘッド２００の前面２００ｂの近くで、ヘッド進行方向Ｆと交差（好ましくは直交）する方向にヘッド作用面２００ａを横断し、その両端に入口２０８ａと出口２０８ｂを有している。これらの入口２０８ａおよび出口２０８ｂには空気流供給部２０２が接続される。
【０１０６】
ペースト放出口２１０は、ヘッド進行方向Ｆにおいて空気流路２０８の後方に位置し、凹所または窪みの形態でヘッド進行方向Ｆと交差（好ましくは直交）する方向に延びており、凹所の中心部にペースト出口２１０ａを有している。このペースト出口２１０ａには金属ペースト供給部２０４が接続される。図示の構成例におけるペースト放出口２１０は、空気流路２０８と平行に長尺状に形成されている。
【０１０７】
空気流供給部２０２は、空気流を生成する送風機２１２と、この送風機２１２の出側をヘッド２００の空気流路２０８の入口２０８ａにつなぐ可撓性のガス管２１４と、出口２０８ｂに接続されるタップ２１６とを有している。この実施例では送風機２１２の正圧側を出側としているが、送風機２１２の負圧側を出側とすることも可能である。その場合は、空気流路２０８の入口２０８ａと出口２０８ｂが逆になる。
【０１０８】
金属ペースト供給部２０４は、金属ペーストＭＰを貯留する容器２１８と、この容器２１８から金属ペーストＭＰを汲み上げて送り出すポンプ２２０と、このポンプ２２０の出側をヘッド２００の上面に形成されているペースト導入口２２２につなぐペースト供給管２２４とを有している。ポンプ２２０は、たとえばシリンジポンプからなる。ヘッド２００の内部には、ペースト導入口２２２とペースト出口２１０ａとの間に、金属ペーストＭＰを一時的に蓄えるためのバッファ部２２６が形成されている。
【０１０９】
ヘッド移動機構２０６は、ヘッド２００を支持し、処理対象の基板に対してヘッド２００の位置合わせ、突き合わせ、走査、引き離し等を行う。このヘッド移動機構２０６と併用して、あるいはヘッド移動機構２０６の代用として、ステージ移動機構１７４（図１３）を備えることもできる。
【０１１０】
コントローラ２３０は、マイクロコンピュータおよび所要のインタフェースまたは周辺装置を含み、この金属ペースト充填装置内の各部の動作または状態および装置全体のシーケンスを制御する。
【０１１１】
この実施形態における金属ペースト充填装置は、図２４に示すように、ダイシング前の半導体ウエハＷを好適なワークピースとすることができる。この場合、コントローラ２３０は、ヘッド移動機構２０６および／またはステージ移動機構１７４を制御して、半導体ウエハＷ上でヘッド２００を走査させる。このヘッド走査においては、ヘッド２００の作用面２００ａが半導体ウエハＷに被着しているレジストマスクＲＭの表面を擦るが、作用面２００ａにＤＬＣコーティング２０１が施されているので、レジストマスクＲＭの表面に大した傷を与えなくて済む。ヘッド走査中に、コントローラ２３０は、空気流供給部２０２および金属ペースト供給部２０４を持続的にオン状態で作動させる。
【０１１２】
図２５Ａに示すように、半導体ウエハＷ上でヘッド２００が前方へ移動する過程で、その行き先々に在る非貫通孔ＮＨの上を先ずヘッド作用面２００ａの前部に位置する空気流路２０８が通過する。この時、図２５Ｂに示すように、空気流供給部２０２より供給される空気流が空気流路２０８を入口２０６ａから出口２０６ｂに吹き抜けることにより、ベンチュリー効果によって空気流路２０６の直下に在る非貫通孔ＮＨ内の空気が空気流路２０８上に引き抜かれ（吸引され）、非貫通孔ＮＨの中が減圧状態になる。
【０１１３】
ヘッド作用面２００ａの空気流路２０８が減圧状態になった非貫通孔ＮＨを通過した後も、ヘッド作用面２００ａがこの非貫通孔ＮＨの開口部を覆っているので、外から空気が殆ど入ってこない。むしろ、ベンチュリー効果による減圧が増進ないし持続する。こうして減圧状態を保っている非貫通孔ＮＨの上を、図２５Ｃに示すように、ヘッド作用面２００ａのペースト放出口２１０が通過する。この時、ペースト放出口２１０から当該非貫通孔ＮＨの中に金属ペーストＭＰが吸い込まれるように流れ込む。こうして、当該非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰが充填される。図２５Ｄに示すように、ヘッド２００が通過する全ての非貫通孔ＮＨで上記と同様の一連の動作が繰り返される。
【０１１４】
この実施形態においても、上記のような金属ペースト充填処理が済むと、ヘッド移動機構２０６および／またはステージ移動機構１７４により、ヘッド２００が半導体ウエハＷから引き離される。この後、ヘッド２００の作用面２００ａに付着した金属ペーストＭＰは、たとえば洗浄によって取り除かれる。一方、半導体ウエハＷの表面にあふれている金属ペーストＭＰは、図６Ｄに示すように、たとえばスキージによって拭い取られる。これにより、各非貫通孔ＮＨに充填された金属ペーストＭＰの頂面は、当該非貫通孔ＮＨの頂面と略面一になる。
【０１１５】
この後、半導体ウエハＷは、上述した第１、第２および第３の実施形態と同様に、ベーク処理（図６Ｅ）、レジストマスク除去処理（図６Ｆ）およびリフロー処理（図６Ｇ）を順次受ける。
【０１１６】
上述したように、この第４の実施形態においても、半導体ウエハＷよりも著しく小さなヘッド２００を備える簡便な金属ペースト充填装置を用いて、大気圧空間の下で半導体ウエハＷ上のレジストマスクＲＭに形成されている全ての非貫通孔ＮＨに金属ペーストＭＰを短時間で効率よく充填することができる。しかも、ベンチュリー効果を利用して非貫通孔ＮＨの中に金属ペーストＭＰを流し込むので、微細径の非貫通孔ＮＨに金属ペーストを空隙無く充填することができる。
【０１１７】
図２６に、上記第４の実施形態において、上記金属ペースト充填装置によりレジストマスクの非貫通孔の中に充填されたはんだペーストの断面構造をＳＥＭ写真で示す。図中、「Ｓi」はシリコンウエハ、Ｃuは電極、「Resist」はレジストマスクである。図示のように、口径３０．８μｍ、高さ３５．６μｍの非貫通孔の中にはんだペーストが緻密に充填されることがわかる。
【０１１８】
図２７に、上記第４の実施形態においてリフロー処理後に得られる半球状マイクロバンプの断面構造をＳＥＭ写真で示す。図示のように、直径２１．４μｍ、高さ約１５．３μｍの整った半球形状のマイクロバンプが得られる。
【符号の説明】
【０１１９】
１０    チャンバ
１２    ステージ
１４    ノズル
１６    ステージ昇降機構
１８    金属ペースト供給部
２０    排気装置
２２    パージガス供給部
２４    コントローラ
７０    ステージ
７２    吐出口
７４    シャワーヘッド
７６    移動機構
７８    排気装置
８０    金属ペースト供給部
８２    パージガス供給部
８４    コントローラ
１１０    パッド
１１０ａ    作用面
１１２    排気部
１１４    金属ペースト供給部
１１６    排気口
１１８    注入口
１２６    バキューム装置
１３０    コントローラ
２００    ヘッド
２００ａ    作用面
２０２    空気流供給部
２０４    金属ペースト供給部
２０６    ヘッド移動機構
２０８    空気流路
２１０    ペースト放出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2014157863.tif 000034
【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２５Ｄ】
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【図９】
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【図２６】
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【図２７】
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