(57)【要約】【課題】ボイド欠陥を防止することが可能なはんだバンプ形成装置が要求されている。【解決手段】はんだバンプ形成装置を、基板上にクリームはんだを供給するクリームはんだ印刷装置と供給されたクリームはんだを真空炉内に真空雰囲気中で過熱再溶融させてはんだバンプを形成するための真空炉から構成する【効果】本発明のはんだバンプ形成装置を用いることによって、ボイド欠陥のないはんだバンプの形成が可能となる。【選択図】  図４
2004241516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にクリームはんだを供給するクリームはんだ印刷装置と、クリームはんだを供給された基板を搬入し真空雰囲気中で前記クリームはんだを過熱再溶融させてはんだバンプを形成するための真空炉とから構成したことを特徴とするはんだバンプ形成装置。
【請求項２】
前記真空炉は炉本体と、炉内に設けられた加熱板と、加熱板と基板を接触・離間するための複数の突き上げピンと、前記突き上げピン上下させる駆動機構と、炉内に基板を搬入・搬出するために開閉するゲートバルブと、炉内を真空にするための真空ポンプと、炉内と真空ポンプまたは炉内と大気とを連通するための真空バルブから構成したことを特徴とする請求項１記載のはんだバンプ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子回路基板またはＩＣが形成されたシリコンウェハ基板上に供給されたクリームはんだを加熱再溶融させてはんだバンプを形成するはんだバンプ形成装置、特にボイド欠陥の防止に好適なはんだバンプ形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のはんだバンプ形成方法として特許文献１に記載のものがある。この文献には、第１の大きさの開口持つマスクを用いてＬＳＩチップＪの電極上にクリームはんだ層を形成して、リフローして第１のはんだバンプを形成し、第１のはんだバンプ上に第１のマスク開口より大きなマスクを用いて、第２のクリームはんだ層を形成して、リフローにより第１のはんだバンプと第２のクリームはんだ層を溶融・一体化させた後凝固させることによって第１はんだバンプより大きな第２はんだバンプを形成することで、所望の大きさのはんだバンプをボイド欠陥なく形成する方法が開示されているものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１３４５３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術では、第１のクリームはんだ層を印刷し、溶融して電極上に形成する場合に、第１のはんだバンプの大きさを、防止・抑制するボイドの最大寸法に略一致するように形成することで、大きなボイドの残留をなくし、第１のはんだバンプが形成された状態で第２のクリームはんだ層を加熱・溶融過程ではガスの発生はないと言っている。ところで、第１のはんだバンプの形成寸法によっては問題となるボイドが残留したり、又第２のはんだ層を加熱溶融する場合の溶融条件においてもボイドが発生する場合がある。
【０００５】
本発明はボイド欠陥を防止することが可能なはんだバンプ形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明ははんだバンプ形成装置を、基板上にクリームはんだを供給するクリームはんだ印刷装置と供給されたクリームはんだを真空雰囲気中で過熱再溶融させてはんだバンプを形成するための真空炉から構成することによって、上記の目的を達成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１にクリームはんだ印刷法によるはんだバンプ形成プロセスの概要を示す。
【０００８】
図１（ａ）において、１は基板、２は基板上に設けられたパッド（電極）である。一般にクリームはんだ印刷法によるはんだバンプ形成プロセスではまず、クリームはんだ印刷装置によってパッド２をくるむように適量のクリームはんだ３を電極２上に供給する。その後その基板１を加熱し、クリームはんだ３を再溶融させ、溶融したはんだの表面張力を利用して半球状のはんだバンプ３’を形成する。
【０００９】
次に、図２を用いてボイド発生の原理について説明する。
図２（ａ）の左の図はクリームはんだ印刷装置４において供給されたはんだ３内に気泡１５を巻き込んだ状態を示す。この気泡１５はリフロー炉内で加熱されて膨張し、図２（ａ）右図に示したように、ついには破裂することがある。気泡が破裂したバンプは形が崩れて欠陥となる。破裂しないまでも、図２（ｂ）に示したように固化したのちにバンプ３’内に気泡１５として残る場合があるが、この場合にもバンプの電気伝導度を低下させるため欠陥となる。
【００１０】
但し、図２（ａ）及び（ｂ）に示した印刷時の空気巻き込みに起因するボイドは印刷後に基板を真空チャンバ内に一定時間入れて脱気することによって防止が可能である。
【００１１】
図２（ｃ）はクリームはんだ３の中に気泡が存在しなくともボイドが発生することの説明をするための図である。クリームはんだ３ははんだ粒子とフラックス（固形分）及び溶剤（液体）とから構成される。この内、フラックスは加熱されると分解し、一部ガス化する。このガスがバンプ３’内に閉じ込められると、図２（ｃ）に示したようにボイド１６として残留し、欠陥となる。この原因によって生ずるボイドはバンプ形成後真空チャンバ内で脱気しても防ぐことが出来ない。
【００１２】
図３に一般的なクリームはんだ印刷法によってウェハ上にはんだバンプを形成するはんだバンプ形成装置の例を示す。
【００１３】
図３において４はクリームはんだ印刷装置、５はリフロー炉、６，７，８はウェハをハンドリングするロボット、９はウェハ、１０はウェハ供給カセット、１１はウェハの面内回転角度を揃えるためのオリフラ合わせ装置、１２はウェハ排出カセットである。
供給カセット内のウェハ９はロボット６によって取り出され、オリフラ合わせ装置１１に供給され、オリフラ合わせ装置１１によって面内回転角度を揃えられたウェハ９はロボット６によってクリームはんだ印刷装置４の印刷テーブル１３に搬送される。
【００１４】
印刷装置４では、印刷テーブル１３を駆動してウェハとマスク（図示せず）の位置合わせを行った後にスキージヘッド１４を駆動してウェハ９上に適量のクリームはんだ３を転写・供給する。その後、ロボット７によってウェハ９はリフロー炉５のコンベア５１に移載され、図上矢印方向に搬送される。リフロー炉５は一般に複数の加熱体を備えており、ウェハ９が炉内を通過するに伴ってウェハ９上に供給されたクリームはんだ３は加熱されて再溶融し、表面張力によって半球状となり、その後冷却されて固化することによってはんだバンプ３’となる。
【００１５】
そして、リフロー炉５を通過したウェハ９はロボット８によって取り出され、排出カセット１２へと排出されて一連のプロセスを終了する。ところで、上記の構成ではリフロー炉では大気状態でクリームはんだ層を溶融する構成のための、ボイドの発生を防止する事ができない。そこで、図４のリフロー炉の構成としてボイドの発生を防止するようにした。
【００１６】
図４に本発明の実施例を示す。図４において図３と同一記号のものは同一の構成要素を示す。図３ではリフロー炉中はウエハ９はコンベア５１に載置されて移動しながらクリームはんだが溶融される構成であったが、本発明はリフロー炉内部を真空状態にするためウエハを加熱テーブル上に固定する方式を採用している。
【００１７】
すなわち、１台のクリームはんだ印刷機に対して、図４に示すように、複数の真空炉２０、２０’、２０’’を設けた構成としている。この真空炉は、クリームはんだを溶融するために所定の時間がかかるために本実施例では製品のスループとを上げるために複数台設置したもので１台でもよい。
【００１８】
供給カセット内のウェハ９はロボット６によって取り出され、オリフラ合わせ装置１１に供給され、オリフラ合わせ装置１１によって面内回転角度を揃えられたウェハ９はロボット６によってクリームはんだ印刷装置４の印刷テーブル１３に搬送される。
【００１９】
印刷装置４では、印刷テーブル１３を駆動してウェハとマスク（図示せず）の位置合わせを行った後にスキージヘッド１４を駆動してウェハ９上に適量のクリームはんだ３を転写・供給する。その後、ロボット１８によってウェハ９は真空炉２０に搬入される。真空炉２０における加熱プロセスは一般に印刷プロセスよりも長時間を要するため、本実施例では３台の真空炉２０、２０’、２０’’を用いた例を示した。真空炉内においてウェハ９上に供給されたクリームはんだ３は加熱されて再溶融し、表面張力によって半球状となり、その後冷却されて固化することによってはんだバンプ３’となる。
【００２０】
そして、バンプが形成されたウェハ９はロボット１８によって取り出され、排出カセット１２へと排出されて一連のプロセスを終了する。
【００２１】
次に図５から図１２を用いて本発明のはんだバンプ形成装置に用いられる真空炉２０の構成及び動作についてより詳細に説明する。
【００２２】
図５は真空炉２０のＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【００２３】
図５において、２１は真空炉本体であり、２２は加熱板（ホットプレート）である。２３はホットプレート２２を貫通して上下動可能な突き上げピンであり、複数の突き上げピン２３は連結板２４上に植え込まれており、連結板２４は駆動軸２５を介して突き上げピン駆動機構２６によって上下駆動される。２７は連結板２４の案内軸であり、案内軸２７及び駆動軸２５には真空シール２８が設けられている。
【００２４】
２９はゲートバルブであり、真空炉２０にウェハを搬入・搬出する際に開き、加熱時には閉じて炉内に真空を保つ機能を備えている。炉本体２１には管３０を介して真空バルブ３１が接続されている。真空バルブ３１は三方弁であり、その一つのポートは管３２を介して真空ポンプ３３に接続され、他のポートは管３４を介してフィルタ３５に接続されている。
【００２５】
図６は図５の真空炉のＢ−Ｂ断面を示す概略図であり、突き上げピン２３の配置の一例を示すものである。
【００２６】
図７はゲートバルブ２９が開き、ロボット１８によって真空炉２０内にウェハ９を搬入するときの動作を示す図である。このときは突き上げピン２３が上昇し、ホットプレート２２の上部にロボット１８のハンド１９が挿入される空間を作っている。そして、ウェハを搭載したロボットハンド１９は炉内に挿入後、下降して突き上げピン２３の上にウェハ９を移載する。その後ロボットハンド１９が後退して炉内から出、ゲートバルブ２９は閉じられて図８の状態となる。
【００２７】
その後、図９に示したように突き上げピン２３が下降して、ウェハ９はホットプレート２２の上面近傍まで下降し、予熱状態となる。ここで真空バルブ３１はＯＮとなり、炉内の空間は真空ポンプ３３と連結されて真空状態となる。図９の状態時にはクリームはんだ３に巻き込まれた空気が脱気されると共に、ガス化したフラックスも一部脱気される。
【００２８】
図９の予熱状態が終わると、突き上げピン２３は更に下降して、図１０に示すようにウェハ９とホットプレート２２が接触してクリームはんだ３は再溶融する。この状態ではんだは半球状になり、ガス化したフラックスは完全に脱気される。
【００２９】
その後、図１１に示したように突き上げピン２３が上端まで上昇し、真空バルブ３１がＯＦＦ状態となって、炉内空間はフィルタ３５を介して大気と連結される。この状態で溶融したはんだが冷却・固化しはんだバンプの形成が完了する。
【００３０】
図１２はロボット１８によるウェハ搬出状態を示す図であるが、搬入時とほぼ同じ動作のため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
なお上記実施例では真空炉中では、クリームはんだを印刷した基板（ウエハ）が上下に移動するだけで、図３のように移動しながら溶融・固化する構成となっていない。図３のようにリフロー炉にコンベアを設けて、全体を真空炉とするか、リフロー炉を搬入側予備真空室、溶融真空室、排出側予備真空室のように複数の部屋に分割して、構成することでクリームはんだを印刷した基板を複数連続的に流せる構成とすることも出来る。この場合、各部屋を仕切るためのゲートバルブをそれぞれの部屋の入口及び出口側に設けて、基板位置及びそれぞれの部屋の真空度に応じて開閉制御する必要があると共に、各部屋毎に所望の真空度にするための真空ポンプ又は、調圧弁が必要となり、装置構成が大型になるが、ボイドの発生のないはんだバンプを形成することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のはんだバンプ形成装置を用いることによって、ボイド欠陥のないはんだバンプの形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クリームはんだ印刷法によるはんだバンプ形成プロセスの概要を示す説明図である。
【図２】ボイド発生の原理について説明するための説明図である。
【図３】クリームはんだ印刷法によってウェハ上にはんだバンプを形成するはんだバンプ形成装置のレイアウト図である。
【図４】本発明のはんだバンプ形成装置の一例を示すレイアウト図である。
【図５】はんだバンプ形成装置の用いられる真空炉の構成と動作説明図である。
【図６】真空炉を上から見た時の断面図である。
【図７】真空炉にロボットハンドで基板を搬入した状態を示す図である。
【図８】基板を突き上げピンで支持した状態を示す図である。
【図９】基板を過熱板近傍まで下げた状態を示す図である。
【図１０】基板を加熱板に接触させた状態を示す図である。
【図１１】基板を再び突き上げピンで過熱板から離間させた状態を示す図である。
【図１２】基板を真空炉から取り出す状態を示した図である。
【符号の説明】
４…スクリーン印刷装置、６、１８…ウェハハンドリングロボット、１０…供給カセット、１１…オリフラ合わせ装置、１２…排出カセット、２０…真空炉、２２…加熱板、２３…突き上げピン、２６…突き上げピン駆動機構、２９…ゲートバルブ、３１…真空弁、３３…真空ポンプ。
【図１】
2004241516.tif 000003
【図２】
2004241516.tif 000004
【図３】
2004241516.tif 000005
【図４】
2004241516.tif 000006
【図５】
2004241516.tif 000007
【図６】
2004241516.tif 000008
【図７】
2004241516.tif 000009
【図８】
2004241516.tif 000010
【図９】
2004241516.tif 000011
【図１０】
2004241516.tif 000012
【図１１】
2004241516.tif 000013
【図１２】
2004241516.tif 000014