(57)【要約】【課題】良好な版離れ性を確保することができるスクリーン印刷用の基板保持治具およびスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。【解決手段】スクリーン印刷の対象となるウェハ９をマスクプレートの下面の印刷位置に保持するキャリア７を、ウェハ９が載置される基板支持面８ｂが設けられた下部材８と、ウェハ９が嵌合する形状の開口１０ａが設けられウェハ９を支持した下部材８の上面に載置される上部材１０とで構成する。ウェハ９をマスクプレート１２の下面に当接させる印刷時には、上部材１０のみを両側からクランプし、印刷後の版離れ時には下部材８をウェハ９とともに下降させる。これにより、下部材８のみによって保持されたウェハ９の上面をマスクプレート下面から離隔させて、ウェハ９の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持するスクリーン印刷用の基板保持治具であって、前記基板の下面に当接して支持する基板支持面が設けられた下部材と、前記基板支持面に設けられ前記基板の下面を吸着保持するための吸着孔と、前記基板が嵌合する形状の開口が設けられ基板を支持した前記下部材の上面に載置される上部材と、前記上部材の上面に形成され前記印刷位置において基板上面と面一状態でマスクプレートの下面に当接するマスク当接面と、前記上部材の側面に形成され前記印刷位置においてスクリーン印刷装置のクランプ機構によって側方からクランプされる被クランプ面とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷用の基板保持治具。
【請求項２】
基板の下面に当接して支持する基板支持面が設けられた下部材と、前記基板支持面に設けられ前記基板の下面を吸着保持するための吸着孔と、前記基板が嵌合する形状の開口が設けられ基板を支持した前記下部材の上面に載置される上部材と、前記上部材の上面に形成され前記印刷位置において基板上面と面一状態でマスクプレートの下面に当接するマスク当接面と、前記上部材の側面に形成され前記印刷位置においてスクリーン印刷装置のクランプ機構によって側方からクランプされる被クランプ面とを備えた基板保持治具に保持された基板を、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記印刷対象の基板を保持した前記基板保持治具を前記印刷位置まで搬入して下受部上に載置する搬入工程と、前記吸着孔から真空吸着して基板を吸着保持する吸着工程と、前記クランプ機構によって前記上部材のみをクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板および前記マスク当接面に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ機構による上部材のクランプ状態を保ったまま前記下受部を下降させることにより、前記下部材のみによって保持された基板の上面をマスクプレート下面から離隔させる版離れ工程と、前記下受部を再度上昇させて前記下部材と前記上部材とを上下合体して基板保持治具を復旧する治具復旧工程と、印刷後の基板を保持した基板保持治具を搬出する搬出工程とを含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーン印刷において半導体ウェハなどの基板を保持するスクリーン印刷用の基板保持治具およびスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クリーム半田などの半田接合用材料をシリコンウェハなどの基板に供給する方法として、スクリーン印刷が広く用いられている。この方法では、パターン孔が設けられたマスクプレートの下面に基板を当接させた状態で、マスクプレート上でスキージを摺動させることにより、パターン孔を介してクリーム半田を基板上面に印刷する。このスクリーン印刷動作においては、スキージを移動させるスキージングの後に、基板をマスクプレートの下面から離隔させる版離れが行われる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−２１４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで近年スクリーン印刷の対象となる基板の範囲が拡大し、ウェハ状態の半導体素子に半田バンプを形成するための半田供給にもスクリーン印刷が用いられるようになっている。このような半導体ウェハは脆くて取り扱いが難しくしかも円形であるため、半導体ウェハ単体ではスクリーン印刷装置の印刷対象とすることは出来ず、専用のキャリアによって保持した状態で取り扱われる。
【０００４】
またこのような半導体ウェハについては、電子部品のファイン化に伴って形成されるバンプのピッチも微小化し、多数のバンプが密に形成されるようになっている。そしてこのファインピッチ化に伴って印刷難度は増加し、特に基板の全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することが非常に困難となっている。ところがキャリアに保持された状態のファインピッチの基板を対象とするスクリーン印刷に従来より用いられている版離れの方法を適用すると、良好な印刷結果を得られず印刷量のばらつきや半田型崩れなどの各種の不具合が発生する。
【０００５】
そこで本発明は、良好な版離れ性を確保することができるスクリーン印刷用の基板保持治具およびスクリーン印刷方法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】
請求項１記載のスクリーン印刷用の基板保持治具は、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に基板を当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置において、前記基板を下受けして前記マスクプレート下面側の印刷位置に保持するスクリーン印刷用の基板保持治具であって、前記基板の下面に当接して支持する基板支持面が設けられた下部材と、前記基板支持面に設けられ前記基板の下面を吸着保持するための吸着孔と、前記基板が嵌合する形状の開口が設けられ基板を支持した前記下部材の上面に載置される上部材と、前記上部材の上面に形成され前記印刷位置において基板上面と面一状態でマスクプレートの下面に当接するマスク当接面と、前記上部材の側面に形成され前記印刷位置においてスクリーン印刷装置のクランプ機構によって側方からクランプされる被クランプ面とを備えた。
【０００７】
請求項２記載のスクリーン印刷方法は、基板の下面に当接して支持する基板支持面が設けられた下部材と、前記基板支持面に設けられ前記基板の下面を吸着保持するための吸着
孔と、前記基板が嵌合する形状の開口が設けられ基板を支持した前記下部材の上面に載置される上部材と、前記上部材の上面に形成され前記印刷位置において基板上面と面一状態でマスクプレートの下面に当接するマスク当接面と、前記上部材の側面に形成され前記印刷位置においてスクリーン印刷装置のクランプ機構によって側方からクランプされる被クランプ面とを備えた基板保持治具に保持された基板を、パターン孔が形成されたマスクプレートの下面に当接させ、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスクリーン印刷方法であって、前記印刷対象の基板を保持した前記基板保持治具を前記印刷位置まで搬入して下受部上に載置する搬入工程と、前記吸着孔から真空吸着して基板を吸着保持する吸着工程と、前記クランプ機構によって前記上部材のみをクランプするクランプ工程と、前記マスクプレートの下面を前記基板および前記マスク当接面に対して相対的に当接させるマスク装着工程と、前記マスクプレート上面でスキージを摺動させることにより前記パターン孔を介して基板にペーストを印刷するスキージング工程と、前記クランプ機構による上部材のクランプ状態を保ったまま前記下受部を下降させることにより、前記下部材のみによって保持された基板の上面をマスクプレート下面から離隔させる版離れ工程と、前記下受部を再度上昇させて前記下部材と前記上部材とを上下合体して基板保持治具を復旧する治具復旧工程と、印刷後の基板を保持した基板保持治具を搬出する搬出工程とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板を保持する基板保持治具を上部材と下部材の上下２層で構成し、印刷時には上部材のみをクランプ機構によってクランプし、版離れ時には上部材のクランプ状態を保ったまま下受け部を下降させて下部材のみによって保持された基板の上面をマスクプレート下面から離隔させることにより、マスクプレートの下方への撓みを抑制した状態で版離れを行うことができ、基板の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１、図４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図、図３は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷用の基板保持治具の斜視図、図５は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図、図６，図７は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の工程説明図、図８は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における版離れ動作の説明図である。
【００１０】
まず図１、図２を参照してスクリーン印刷装置の構造を説明する。図１において、スクリーン印刷装置は、スクリーン印刷部１１の下方に基板位置決め部１を配設して構成されている。基板位置決め部１は、Ｙ軸テーブル２、Ｘ軸テーブル３、Ｚ軸テーブル４を段積みし、その上に下受部６を載置して構成されている。Ｚ軸テーブルは、水平なベースプレート４ａに対してリフタプレート４ｂを昇降させる第１のＺ軸機構と、リフタプレート４ｂに対して下受部６を昇降させる第２のＺ軸機構を配設した構成となっている。
【００１１】
第１のＺ軸機構は、ベースプレート４ａ上に昇降モータによって回転駆動される送りねじ４ｃを垂直に配設し、送りねじ４ｃに螺合するナット部材をリフタプレート４ｂに固着した構成となっている。また第２のＺ軸機構は、リフタプレート４ｂ上に昇降モータによって回転駆動される送りねじ４ｄを垂直に配設し、送りねじ４ｄに螺合するナット部材を下受部６に固着した構成となっている。なお、第１，第２のＺ軸機構とも、昇降モータおよびナット部材の図示を省略している。
【００１２】
下受部６は、印刷対象の基板である半導体ウェハ９（以下、単に「ウェハ９」と略記する。）を保持する基板保持治具７（以下、「キャリア７」と略称する）を下受けする。キ
ャリア７は、ウェハ９を下受けしてスクリーン印刷部１１の下面側の印刷位置に保持する機能を有する。リフタプレート４ｂ上にはクランプ機構（図示省略）によって駆動される１対のクランパ５が配設されており、クランパ５は下受部６によって下受けされたキャリア７を左右両側から挟み込んで固定する。
【００１３】
ここで図３を参照して、ウェハ９、基板保持治具７について説明する。ウェハ９には複数の半導体素子９ａが格子状に作り込まれており、半導体素子９ａの回路形成面に設けられた外部接続用の電極が、スクリーン印刷によってクリーム半田を供給する印刷対象となる。キャリア７は、略正方形状の板部材の下部材８と、下部材８の上に載置される上部材１０より構成される。
【００１４】
下部材８の上面にはウェハ９の形状に対応した凸部８ａが設けられており、凸部８ａの上面はウェハ９の下面に当接して支持する基板支持面８ｂとなっている。基板支持面８ｂには複数の吸着孔８ｃが設けられている。下部材８が下受部６に載置された状態では、吸着孔８ｃは下受部６内に設けられた吸引孔（図示省略）を介して真空吸引手段（図示省略）に接続されるようになっており、吸着孔８ｃから真空吸引することにより、ウェハ９は基板保持面８ｂに吸着保持される。
【００１５】
上部材１０にはウェハ９が嵌合する形状の開口１０ａが設けられており、上部材１０はウェハ９を支持した状態の下部材８の上面に載置される。これにより、ウェハ９がキャリア７に保持された状態で、ウェハ９の水平方向の位置が保持される。下部材８上面の対角位置には位置決め用の凸部８ｄが設けられており、上部材１０の下面には、凸部８ｄに対応する位置に凹部１０ｂが設けられている。下部材８上に上部材１０を載置した状態で、凸部８ｄが凹部１０ｂに嵌合することにより、上部材１０は下部材８に対して正しく位置決めされる。凸部８ｄおよび凹部１０ｂは、上部材１０と下部材８とを位置決めする位置決め手段となっている。
【００１６】
図４に示すように、上部材１０を下部材８に重ねてウェハ９を基板載置面８ｂ上に載置した状態では、上部材１０の上面１０ｃはウェハ９と面一状態となる。そしてこの状態のキャリア７をマスクプレート１２の下方の印刷位置に搬入し、Ｚ軸テーブル４を駆動してリフタプレート４ｂおよび下受部６を上昇させることにより、上部材１０の上面１０ｃはマスクプレート１２の下面に当接する。上部材１０の上面１０ｃは、印刷位置においてウェハ上面と面一状態でマスクプレート１２の下面に当接するマスク当接面となっている。
【００１７】
ここで上部材１０の幅寸法は下部材８の幅寸法よりも大きく設定されており、キャリア７が印刷位置に保持されてクランパ５にクランプされた状態では、上部材１０の側面１０ｄのみがクランパ５によって両側から挟み込まれ、下部材８はクランプされないようになっている。上部材１０の側面１０ｄは、印刷位置においてスクリーン印刷装置のクランプ機構によって側方からクランプされる被クランプ面となっている。図２に示すように、ウェハ９はキャリア７に保持された状態で搬入コンベア１７によって搬入され、印刷コンベア１８に受け渡されて下受部６上に載置される。そして印刷後のキャリア７は搬出コンベア１９によって搬出される。
【００１８】
図１において、基板位置決め部１の上方にはスクリーン印刷部１１が配設されている。スクリーン印刷部１１は、ホルダ枠に展張されたマスクプレート１２を備えている。マスクプレート１２上にはスキージユニット１３が配設されており、スキージユニット１３は図示しない移動手段によりＹ方向に移動する。スキージユニット１３のプレート１４にはスキージ昇降機構１５が設けられており、スキージ昇降機構１５はスキージ１６を上下動させる。
【００１９】
図４に示すように、キャリア７に保持されたウェハ９をマスクプレート１２の下面に当接させた状態で、ペーストであるクリーム半田をマスクプレート１２上に供給してスキージ１６を摺動させることにより、図示しないパターン孔を介してウェハ９の各半導体素子９ａに設けられた接続用電極にはクリーム半田が印刷される。
【００２０】
このスクリーン印刷装置は上記のように構成されており、以下スクリーン印刷方法について、図５のフローに沿って、図６，図７を参照しながら説明する。まず図６（ａ）に示すように、印刷対象のウェハ９を保持したキャリア７を印刷コンベア１８によってスクリーン印刷部１１の下方の印刷位置まで搬入して（ＳＴ１）、下受部６上に載置する（搬入工程）。
【００２１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、第２のＺ軸機構によって下受部６を上昇させ（ＳＴ２）、下部材８の下面に下受部６を当接させてキャリア７を下受けする。この状態では、ウェハ９および上部材１０の上面はクランパ５の上面と同一高さとなる。そして吸着孔８ｃ（図３）から真空吸引してウェハ９を下部材８の基板保持面８ｂに吸着保持する（ＳＴ３）（吸着工程）。
【００２２】
この後、図６（ｃ）に示すように、クランプ機構によってクランパ５を移動させ、キャリア７の上部材１０のみをクランプする（ＳＴ４）（クランプ工程）。次いで図６（ｄ）に示すように、基板位置決め部１を駆動してウェハ９のマスクプレート１２に対する印刷位置合わせを行う（ＳＴ５）とともに、第１のＺ軸機構によってリフタプレート４ｂを上昇させ（ＳＴ６）、マスクプレート１２の下面をウェハ９および上部材１０のマスク当接面に対して相対的に当接させてウェハ９にマスクプレート１２を装着する（マスク装着工程）。
【００２３】
そしてスキージユニット１３を駆動してスキージ１６をマスクプレート１２上面で摺動させることにより、パターン孔を介してウェハ９にクリーム半田を印刷する（ＳＴ７）（スキージング工程）。スキージングが完了したならば、図７（ａ）に示すように、クランパ５によって上部材１０をクランプした状態を保ったままで、第１のＺ軸機構によって下受部６を下降させる（ＳＴ８）。これにより、下部材８のみによって保持されたウェハ９の上面をマスクプレート１２下面から離隔させる（版離れ工程）。
【００２４】
次に、第１のＺ軸機構によってリフタベース４ｂを下降させて（ＳＴ９）、クランパ５をマスクプレート１２から離すとともに、第１のＺ軸機構によって下受部６を再度上昇させて（ＳＴ１０）、下部材８と上部材１０とを上下合体して分離状体のキャリア７を復旧する（治具復旧工程）。そして図７（ｃ）に示すように、クランパ５を移動させて上部材１０のクランプ状態を解除し（ＳＴ１１）、次いで下部材８によるウェハ９の真空吸着を解除する（ＳＴ１２）とともに、図７（ｄ）に示すように、下受部６を下降させてウェハ９を保持したキャリア７を印刷コンベア１８上に載置する。そしてこのキャリア７を搬出コンベア１９（図２）に乗り移らせることにより、印刷後のウェハ９を保持したキャリア７を搬出する（ＳＴ１４）（搬出工程）。
【００２５】
次に上述のスクリーン印刷方法における版離れ工程について、図８を参照して説明する。この版板れ工程においては、図８（ａ）に示すように、マスクプレート１２はクランパ５によって固定された状態の上部材１０によって下面側から支持されていることから、ウェハ９のマスクプレート１２の下面からの離隔は、ウェハ９の外形寸法にほぼ等しい版離れ幅Ｂ１の範囲内で行われる。このため、ウェハ９の下降の際に、ウェハ９の表面に密着したマスクプレート１２がウェハの下降とともに下方に撓む現象が発生しにくく、版離れはウェハ９の外周部から中央部に向かって順次安定して行われる。
【００２６】
図８（ｂ）は、本実施の形態のスクリーン印刷装置により行われ、従来のウェハ用のキャリア７Ａを用いたスクリーン印刷方法における版離れ動作を比較対照のために示している。この場合には、ウェハ９のマスクプレート１２の下面からの離隔は、クランパ５の間隔に等しい版離れ幅Ｂ２（Ｂ１よりも大きい）の範囲内で行われ、ウェハ９の外周からクランパ５の縁部までの範囲は、マスクプレート１２は版離れ動作時には下面側がフリーな状態となる。
【００２７】
このため、ウェハ９が下降する際に、マスクプレート１２がウェハ９の表面に密着したまま下降し、マスクプレート１２が上述の下面がフリーな範囲において下方に撓む現象が発生し易い。そしてウェハ９とマスクプレート１２の離隔は、ウェハ９がある高さまで下降してマスクプレートの撓み反力が前述の密着力を超えた時点で急激に発生し、この不安定な版離れにより印刷された半田の型崩れや印刷量の不均一などの印刷不良を招く。特にウェハへのファインピッチのバンプ形成など、マスクプレートのパターン孔の密度が高い場合には特にこの傾向が顕著である。
【００２８】
これに対し、本実施の形態に示すキャリア７を用いる場合には、ウェハ９の範囲以外のマスクプレート１２の下面は、ウェハ９の外周を全方向から囲む上部材１０によって支持されていることから、方向性に関係なく、すなわちキャリア７をクランプするクランパ５が存在しないＸ方向についても、版離れ時のマスクプレート１２の下方への撓みを拘束することができる。したがって、撓んだマスクプレートが撓み反力によって一時に反発することによる不安定な版離れ動作を防止することができる。これにより、ファインピッチのバンプが形成されるウェハ９のような印刷難度が高いものを対象とする場合にあっても、ウェハ９の全面にわたって均一で良好な版離れ性を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のスクリーン印刷用の基板保持治具およびスクリーン印刷方法は、基板の全面にわたって良好な版離れ性を確保することができるという利点を有し、半導体ウェハなどの基板を対象としたスクリーン印刷の分野に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図２】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図
【図３】本発明の一実施の形態のスクリーン用の基板保持治具の斜視図
【図４】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図
【図５】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法のフロー図
【図６】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態のスクリーン印刷方法における版離れ動作の説明図
【符号の説明】
【００３１】
１  基板位置決め部
４  Ｚ軸テーブル
５  クランパ
６  下受部
７  キャリア（基板保持治具）
８  下部材
９  ウェハ
１０  上部材
１１  スクリーン印刷部
１２  マスクプレート
１３  スキージユニット
【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６】
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【図７】
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【図８】
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