(57)【要約】【課題】  洗浄後の基板および電子部品の汚染を防止し、清浄な状態を維持して実装できる部品実装方法および装置を提供する。【解決手段】真空チャンバ内で基板および電子部品をプラズマ洗浄する工程（Ｓ１）と、前記真空チャンバ内を大気開放することなく、前記プラズマ洗浄された基板および電子部品の表面に保護膜を形成する工程（Ｓ２）と、前記保護膜が形成された基板および電子部品に紫外線（または電子ビームあるいは大気プラズマ）を照射して前記保護膜を除去する再洗浄工程（Ｓ３）と、前記保護膜が除去された基板上に電子部品を実装する工程（Ｓ４）とを行なう。これにより、プラズマ洗浄後の基板表面、電子部品表面への大気中の汚染物の付着を保護膜によって防止することができ、この保護膜を実装直前に除去することで、各々の表面が清浄な状態での接合が可能である。よって良好な接合が得られる。【選択図】  図１
2006086311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で基板および電子部品をプラズマ洗浄する工程と、
前記真空チャンバ内を大気開放することなく、前記プラズマ洗浄された基板および電子部品の表面に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜が形成された基板および電子部品に紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを照射して前記保護膜を除去する工程と、
前記保護膜が除去された基板上に電子部品を実装する工程と
を行なう部品実装方法。
【請求項２】
真空チャンバと、基板と電子部品の少なくとも一方である処理対象物が設置された前記真空チャンバ内に、前記処理対象物の表面を洗浄するエッチングガスのプラズマと前記処理対象物の表面に保護膜を形成する反応性ガスのプラズマとを順次に発生させるプラズマ発生手段とを有したプラズマ処理装置と、
前記保護膜を除去可能な紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを照射する照射手段を有し、前記保護膜が形成された基板および電子部品を装着し実装する実装機と
を備えた部品実装装置。
【請求項３】
実装機がフリップチップ実装機である請求項２記載の部品実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を基板上にフリップチップ実装する部品実装方法および装置に関し、特に実装に先立って行なう電子部品、基板の洗浄の効果を維持できる部品実装方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフリップチップ実装方法では、図４に示すように、ステップＳ１１で基板、電子部品の表面をプラズマ洗浄し、その後のステップＳ１２で実装している。その際のプラズマ洗浄工程では、基板、電子部品をチャンバ内に入れ、ＡｒガスまたはＯ２ガスなどを導入した雰囲気中にてプラズマを発生させて、基板、電子部品の表面を洗浄している。実装工程では、洗浄した基板、電子部品を大気中に取り出し、実装機に装着して実装しており、清浄化された基板、電子部品を用いることで良好な接合を得ている。
【０００３】
しかしこの実装方法では、プラズマ洗浄後の基板、電子部品をチャンバから取り出して実装する間に大気中の汚染物が再吸着し、洗浄による効果が低減されてしまう。この問題を解決するために、洗浄後に保護膜を生成することが考えられる。この種の方法としては、光洗浄後に保護膜を生成する技術があり、たとえば図５に示すように、光洗浄装置２１内のサンプルホルダー２２にサンプル２３を装着して、光源２４からの光（紫外線、電子線、またはＸ線）により洗浄し、洗浄後のサンプル２３の表面に仮保護膜用材料ガス２５を噴霧して、前記光によって除去可能な保護膜を生成している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２１４３４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、従来の実装方法では、プラズマ洗浄後の基板、電子部品をチャンバから取り出して実装する間に大気中の汚染物が再吸着してしまい、洗浄による効果が低減されるという問題点があった。光洗浄後に保護膜を生成する方法でも、光洗浄の間に人体からの汗の成分（ＮａＣＬ、ＫＣＬなど）のような無機物による汚染が発生するという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記問題を解決するもので、洗浄後の基板および電子部品の汚染を防止し、清浄な状態を維持して実装できる部品実装方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の部品実装方法は、真空チャンバ内で基板および電子部品をプラズマ洗浄する工程と、前記真空チャンバ内を大気開放することなく、前記プラズマ洗浄された基板および電子部品の表面に保護膜を形成する工程と、前記保護膜が形成された基板および電子部品に紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを照射して前記保護膜を除去する工程と、前記保護膜が除去された基板上に電子部品を実装する工程とを行なうことを特徴とする。
【０００７】
また本発明の部品実装装置は、真空チャンバと、基板と電子部品の少なくとも一方である処理対象物が設置された前記真空チャンバ内に、前記処理対象物の表面を洗浄するエッチングガスのプラズマと前記処理対象物の表面に保護膜を形成する反応性ガスのプラズマとを順次に発生させるプラズマ発生手段とを有したプラズマ処理装置と、前記保護膜を除去可能な紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを照射する照射手段を有し、前記保護膜が形成された基板および電子部品を装着し実装する実装機とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記した部品実装方法、部品実装装置によれば、プラズマ洗浄後の基板表面、電子部品表面への大気中の汚染物の付着を保護膜によって防止することができ、この保護膜を実装直前に除去することで、各々の表面が清浄な状態での接合が可能である。よって良好な接合が得られる。
【０００９】
フリップチップ実装機を用いる実装においては、紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを、ツールなどの妨害物なく、実装直前まで照射することができ、接合部（電極）をより清浄な状態に維持できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の部品実装方法および装置は、基板および電子部品をプラズマ洗浄し、洗浄後の基板および電子部品の表面に、大気に曝すことなく、保護膜を形成する構成を有しているため、洗浄後の基板表面、電子部品表面への大気中の汚染物の付着を保護膜によって防止することができ、この保護膜を実装直前に除去することで、各々の表面が清浄な状態での接合が可能である。よって良好な接合を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態における部品実装方法の流れを示すフローチャート、図２は同部品実装方法に使用される部品実装装置を構成するプラズマ処理装置の概略構成図、図３は同部品実装装置を構成する実装機の一部拡大図である。
【００１２】
この部品実装方法では、図１に示したように、まず、基板、電子部品をチャンバ内に入れてプラズマ洗浄し（ステップＳ１）、同じチャンバ内で大気開放することなく、洗浄された基板、電子部品の表面に保護膜を形成する（ステップＳ２）。
【００１３】
次いで、基板、電子部品をチャンバから取り出し、実装機に装着し、その状態で再洗浄する（ステップＳ３）。この場合、大気中の汚染物は保護膜上に付着するだけで、基板、電子部品が汚染されることはないので、再洗浄は、保護膜を除去することを意味する。そして、清浄化された電子部品を基板上に実装する（ステップＳ４）。このようにして、基板、電子部品を実装直前に再洗浄し、清浄化された状態で実装する結果、良好な接合を得ることができる。
【００１４】
以下、詳細に説明する。
図２に示すプラズマ処理装置において、チャンバ１には、絶縁物２で絶縁された下部電極３と、この下部電極３に対向する開閉自在蓋４とが設けられるとともに、排気ダクト５、ガス供給用のノズル６、７が側部に開口していて、開閉自在蓋４を接地し、下部電極３に高周波電源８を接続し、排気ダクト５、ノズル６、７をそれぞれ、真空ポンプ、ガスタンク等（図示せず）に接続した状態で、チャンバ１内でプラズマを発生可能である。
【００１５】
プラズマ洗浄に際しては、下部電極３上に洗浄対象の基板９、電子部品１０を設置し、その後に排気ダクト５を通じて真空引きする。このときのチャンバ１内圧力は望ましくは１０Ｐａ以下である。
【００１６】
次に、洗浄ガスとしてのＡｒガスをノズル６からチャンバ１内に流量７ｓｃｃｍにて噴霧し、チャンバ１内圧力１０Ｐａを維持しながら、高周波電源８より下部電極３に高周波電力をたとえば出力７ｍＷ／ｍｍ２で供給することにより、チャンバ１内でＡｒのプラズマを発生させ、基板９、電子部品１０の電極表面を数ｎｍエッチングする表面洗浄を行う。洗浄終了後に、洗浄ガスの供給を止め、Ａｒガスを排気する。
【００１７】
保護膜形成に際しては、チャンバ１を大気開放することなく、保護膜用の反応性ガスとしてのＣＨＦ３ガスをノズル６から流量２０ｓｃｃｍにて噴霧し、チャンバ１内圧力８０Ｐａを維持しながら、高周波電源８より下部電極３に高周波電力をたとえば出力４ｍＷ／ｍｍ２で供給することにより、チャンバ１内でＣＨＦ３ガスのプラズマを発生させ、先に洗浄された基板９、電子部品１０の表面に、数ｎｍの単分子層、もしくは数分子層の炭化水素およびフッ化水素からなる保護膜を形成する。膜形成終了後に、反応性ガスの供給を止め、排気を停止し、大気開放を行う。そして、基板９、電子部品１０をチャンバ１から取り出す。
【００１８】
図３に示す実装機において、１１は基板９が設置されるステージであり、１２は電子部品１０を吸着可能なボンディングツールであって、上下動作の機構としてモータ、シリンダなどを備え、電気、エアーによって制御されるものである。１３、１４はそれぞれ、基板側光源、電子部品側光源であり、ステージ１１上の基板９、ボンディングツール１２上の電子部品１０に対して実装直前から実装まで紫外線（または電子ビームあるいは大気プラズマ）が照射できるような角度で実装機本体（図示せず）に取り付けられている。
【００１９】
この実装機において、図示したように、基板９をステージ１１上に設置し、電子部品１０をボンディングツール１２に吸着し、互いに位置合わせした後に、基板側光源１３、電子部品側光源１４のそれぞれより紫外線（または電子ビームあるいは大気プラズマ）を照射するとともに、ボンディングツール１２を下降させることにより、基板９、電子部品１０の表面の保護膜を除去しつつ、電子部品１０を基板９上に実装する。
【００２０】
このときの紫外線による保護膜の除去は、紫外線発生装置としての基板側光源１３、電子部品側光源１４からの紫外線が保護膜に照射されることで、フォトンエネルギーにより保護膜の化学結合が切断され、この状態の保護膜と紫外線により生成された励起酸素原子が化学反応を起こし、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏを成分とする保護膜はＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｆ２などに分解され除去される。同様に、大気プラズマを用いる場合、大気プラズマ発生装置で発生した大気プラズマにより生成された励起酸素原子がＣ、Ｈ、Ｆ、Ｏを成分とする保護膜と化学反応し、保護膜はＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｆ２などに分解され除去される。電子ビームを用いる場合も、電子ビーム発生装置で発生した電子ビームによって、Ｃ、Ｈ、Ｆ、Ｏを成分とする保護膜がＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｆ２などに分解され除去される。
【００２１】
このようにして、基板側発生源１３、電子部品側発生源１４による紫外線、電子ビームまたは大気プラズマを用いて電子部品１０、基板９の保護膜を除去する工程と、その電子部品１０を基板９上に実装する工程とを同時に行うことにより、保護膜が除去された基板９、電子部品１０の表面を大気に曝すことなく、したがって基板電極９ａと電子部品電極１０ａとを清浄な状態で、接合させることができる。よって、従来の工法と比較して良好な接合状態を得ることができる。
【００２２】
なお、上記した実施形態では、基板９、電子部品１０のプラズマ洗浄に高周波出力として７ｍＷ／ｍｍ２を使用したが、プラズマ処理工程では、基板９、電子部品１０の電極表面を数ｎｍエッチングすることに意味があり、出力に関しては特に限定はない。
【００２３】
洗浄ガスとしてＡｒガスを使用したが、その他Ｎ２ガス、Ｋｒガスなどの不活性ガスを用いての物理洗浄でも同様の洗浄効果を得ることが可能である。ガスの流量は特に限定されない。予想される汚染物の種類に応じて適当なガス種を選択することで、より効果的な洗浄を行うことが可能であり、たとえば洗浄ガスにＯ２ガスを含ませることにより、物理洗浄だけでなく化学洗浄によって汚染物を除去できる。チャンバ１内圧力は１０Ｐａを使用したが、０．１Ｐａから１００Ｐａの圧力下で同様の洗浄効果を得ることが可能である。
【００２４】
保護膜用の反応ガスとしてＣＨＦ３ガスを使用したが、フッ化炭素または炭化水素を主鎖に含み、基板９や電子部品１０の最上層に化学的または物理的に吸着する分子（保護膜のこと；構造は問わない）を形成する反応ガスであれば特に限定なく使用することができ、同様の効果を得ることが可能である。
【００２５】
保護膜形成時の高周波プラズマ出力は４ｍＷ／ｍｍ２としたが、７ｍＷ／ｍｍ２から１２ｍＷ／ｍｍ２の範囲が好ましく、１２ｍＷ／ｍｍ２を超えた出力ではエッチング領域に入り、保護膜を生成することが困難である。
【００２６】
保護膜生成時のチャンバ内圧力は８０Ｐａとしたが、５０Ｐａから１２０Ｐａの範囲内の圧力であれば同様の保護膜を生成することができる。反応ガスの流量は特に限定されない。
【００２７】
保護膜の厚さは、再洗浄工程で容易に除去することを考慮すると数ｎｍ程度の膜厚が理想であり、単分子層以上の膜厚であれば保護膜としての働きを得ることができる。保護膜除去工程を考慮すると、１μ以下の膜厚であれば利用可能な厚さである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態における部品実装方法の流れを示すフローチャート
【図２】図１に示した部品実装方法を実施する部品実装装置を構成するプラズマ処理装置の概略断面図
【図３】図１に示した部品実装方法を実施する部品実装装置を構成する実装機の一部拡大図
【図４】従来の部品実装方法の流れを示すフローチャート
【図５】部品実装に適用可能な従来の光洗浄装置の概略断面図
【符号の説明】
【００２９】
１      チャンバ
３      下部電極
４      開閉自在蓋
５      排気ダクト
６、７  ガス供給用ノズル
８      高周波電源
９      基板
１０    電子部品
１１    ステージ
１２    ボンディングツール
１３    基板側光源
１４    電子部品側光源
【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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