(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールの搭載ミスをリペアするためのリペア方法であって、
必要な場合には搭載ミスの半田ボールを除去した上で、搭載ミスのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる手順と、
前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めする手順とを有することを特徴とするリペア方法。
【請求項２】
ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールを溶融させ、冷却固化させて形成されたバンプの不良バンプをリペアするためのリペア方法であって、
必要な場合には不良バンプを除去した上で、不良バンプのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる手順と、
前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めする手順と、
前記仮止めされた半田ボールを溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する手順とを有することを特徴とするリペア方法。
【請求項３】
前記半田ボールの直径は１５０[μｍ]以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のリペア方法。
【請求項４】
前記不良バンプを溶融させて吸引除去することを特徴とする請求項２に記載のリペア方法。
【請求項５】
ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールの搭載ミスをリペアするため、及び／又は、ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールを溶融させ、冷却固化させて形成されたバンプの不良バンプをリペアするためのリペア装置であって、
搭載ミス或いは不良バンプのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる半田ボール載置手段と、
前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めするレーザ光照射手段とを備えたことを特徴とするリペア装置。
【請求項６】
前記半田ボール載置手段は、管部材の先端から半田ボールを供給して前記搭載ミス或いは不良バンプのあったバンプ形成位置上に新たに載せる構成とされ、前記レーザ光照射手段は、前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールの上方に前記管部材の内側からレーザ光を照射する構成とされていることを特徴とする請求項５に記載のリペア装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボールの搭載ミスや不良バンプをリペアするためのリペア方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体チップの電気的接続に半田ボール等の微小金属球を使用した万夫形成技術が用いられるようになっている。この場合、一般的には、半導体ウェハのバンプ形成位置に電気的接続の信頼性を確保するためバンプ下地金属を形成し、さらに多数の半田ボールを各バンプ下地金属上に一括搭載した後、半田ボールをリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する。その後、半導体ウェハを個々のチップに切断するダイシング工程を経て、バンプが形成された半導体チップが完成する。
【０００３】
ところで、すべての半田ボールが各バンプ形成位置（すなわちバンプ下地金属）上に正しく搭載されるとは限らず、搭載ミスが生じることがある。例えば、図７（ａ）に示すように、半田ボール４が一部のバンプ下地金属２上に搭載されなかったり、図７（ｂ）に示すように、余剰半田ボール４´がバンプ下地金属２上に搭載されたり、図７（ｃ）に示すように、半田ボール４がバンプ下地金属２からずれたりすること等がある。
【０００４】
特開平９−８１７２号公報には、多数の半田ボールをワークの各バンプ下地金属上に一括搭載した後に、上記のような搭載ミスがあった場合、正しく搭載された半田ボールを含むすべての半田ボールを回収して再搭載を行い、搭載ミスがなくなったならば、半田ボールを溶融させ、冷却固化させてバンプを形成することが開示されている。
【０００５】
また、特開平９−６４０４６号公報には、半田ボールを溶融させ、冷却固化させてバンプを形成した後に、上記のような半田ボールの搭載ミス等による不良バンプを除去して良品のバンプを新たに形成するリペア作業について開示されている。具体的には、不良バンプがある場合に、ヒータにより加熱されたノズルを不良バンプに接近させ、その不良バンプを溶融させて吸引除去する。次に、不良バンプが除去されたバンプ下地金属上にフラックスをスポット的に塗付して半田ボールを搭載し、その半田ボールを溶融させ、冷却固化させることにより新たなバンプを形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９−８１７２号公報に開示された従来例では、搭載ミスがあった場合、正しく搭載された半田ボールを含むすべての半田ボールを回収して再搭載を行うようにしている。しかしながら、すべての半田ボールを回収して再搭載を行うのでは、搭載ミスが続くと、半田ボールの回収及び再搭載を繰り返さなければならなくなるため効率的とはいえない。特に、バンプ下地金属の配線ピッチの微細化、半田ボールの微小化が進み、一括搭載する半田ボールの数が増加する傾向にある今日では、半田ボールの回収及び再搭載を繰り返さなければならなくなる可能性が高く、歩留まりの低下につながってしまう。
【０００７】
一方、上記特開平９−６４０４６号公報に開示された従来例では、バンプ形成後に、不良バンプを除去して良品のバンプを新たに形成するようにしている。しかしながら、バンプ形成前に不良バンプの最大の原因となる半田ボールの搭載ミスを検査せずに、バンプ形成後に不良バンプのリペア作業を行うだけでは、そのリペア作業後に再び半田ボールを溶融させ、冷却固化させなければならないことを考慮すると、歩留まりの低下及び半田ボール溶解時の熱履歴による接合部の信頼性低下につながってしまう。
【０００８】
さらに、上記特開平９−６４０４６号公報では、ノズルにヒータを巻き付けておき、加熱されたノズルを不良バンプに接近させ、その不良バンプを溶融させて吸引除去するようにしている。しかしながら、上記のようにバンプ下地金属の配線ピッチの微細化、半田ボールの微小化が進んでいる今日では、ノズルにヒータを巻き付けておくような構成では近隣の正常なバンプまで溶融させたり、電極接合部にダメージを与えたりするおそれがある。
【０００９】
さらに、上記特開平９−６４０４６号公報では、不良バンプが除去されたバンプ下地金属上にフラックスをスポット的に塗付するようにしている。しかしながら、上記のようにバンプ下地金属の配線ピッチの微細化、半田ボールの微小化が進んでいる今日では、フラックスをスポット的に塗付することが効率的とはいえない。
【００１０】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、バンプ形成に際して、歩留まりの向上を図るとともに、確実に半田ボールの搭載ミスや不良バンプをなくすことを目的とする。また、半田ボールの搭載ミスや不良バンプをリペアする際に、搭載ミスのない半田ボールや良品バンプに悪影響を与えることなく、効率的にリペア作業を実施しうるようにすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のリペア方法は、ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールの搭載ミスをリペアするためのリペア方法であって、必要な場合には搭載ミスの半田ボールを除去した上で、搭載ミスのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる手順と、前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めする手順とを有する点に特徴を有する。
【００１３】
本発明の他のリペア方法は、ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールを溶融させ、冷却固化させて形成されたバンプの不良バンプをリペアするためのリペア方法であって、必要な場合には不良バンプを除去した上で、不良バンプのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる手順と、前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めする手順と、前記仮止めされた半田ボールを溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する手順とを有する点に特徴を有する。
【００１４】
本発明のリペア装置は、ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールの搭載ミスをリペアするため、及び／又は、ワークの複数のバンプ形成位置上にそれぞれ搭載された半田ボールを溶融させ、冷却固化させて形成されたバンプの不良バンプをリペアするためのリペア装置であって、搭載ミス或いは不良バンプのあったバンプ形成位置上に半田ボールを新たに載せる半田ボール載置手段と、前記バンプ形成位置上に新たに載せられた半田ボールをレーザ光により局所的に溶融させて仮止めするレーザ光照射手段とを備えた点に特徴を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明のリペア方法及び装置の好適な実施の形態について説明する。
【００１７】
図１には本実施の形態におけるバンプ形成方法の手順を、図２には半田ボールの搭載工程の概要を示す。本実施の形態では、主としてフリップチップボンディングに用いられるバンプの形成を対象としており、半導体パッケージの小型化、高密度実装化の観点から、近年では直径１５０[μｍ]以下の微小な半田ボール4が用いられている。
【００１８】
図１に示すように、半導体ウェハ等のワーク１を受け取ったならば（ステップＳ１０１）、検査を行い（ステップＳ１０２）、必要であれば洗浄した後（ステップＳ１０３）、ワーク１上にスパッタ法、無電解メッキ法、電解メッキ法等により多数のバンプ下地金属２（ＵＢＭ：under bump metal）を形成する（ステップＳ１０４）。
【００１９】
バンプ下地金属２の形成後、検査を行ってから（ステップＳ１０５）、各バンプ下地金属２上にスタンプ転写方式やスクリーン印刷方式等によりフラックス３を塗付する（ステップＳ１０６）。
【００２０】
続いて、多数の半田ボール４を各バンプ下地金属２上に一括搭載する（ステップＳ１０７）。図２（ａ）に示すように、多数の半田ボール４を各バンプ下地金属２上に一括搭載するためのボール搭載ヘッドにおいて、配列板２０がバンプ下地金属２に対応する多数の吸着孔２０ａを有しており、吸引機構によってボールトレー１４内で跳躍する半田ボール４を各吸着孔２０ａに吸着する。そして、図２（ｂ）に示すように、半田ボール４を吸引配列した状態でボール搭載ヘッドをワーク１上まで移動させて、半田ボール４を各バンプ下地金属２上にフラックス３の粘着力を利用して一括搭載する。
【００２１】
上記のように半田ボール４を各バンプ下地金属２上に一括搭載した後、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示したような半田ボール４の搭載ミスの有無について検査を行う（ステップＳ１０８）。この検査方法として、例えば図示しないカメラによりワーク１の上面を撮像し、カメラにより得られた画像情報から半田ボール４の搭載ミスの有無を検査すればよい。
【００２２】
そして、搭載ミスがなければそのまま、搭載ミスがあれば半田ボール４を再搭載するリペア工程を経て（ステップＳ１０９）、半田ボール４をリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプを形成する（ステップＳ１１０）。
【００２３】
バンプ形成後、洗浄したならば（ステップＳ１１１）、不良バンプの有無について検査を行う（ステップＳ１１２）。上記のようにリフロー前に検査工程及びリペア工程（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）を経ているので、不良バンプはほとんど存在しないが、例えばリフロー中に不良バンプが生じることもある。なお、この場合も、例えばカメラによりワーク１の上面を撮像し、カメラにより得られた画像情報から不良バンプの有無を検査すればよい。
【００２４】
そして、不良バンプがなければそのまま一連の工程を終了し、不良バンプがあれば新たなバンプを形成するリペア工程を経て（ステップＳ１０９）、半田ボール４をリフローさせて溶融させ、冷却固化させてバンプを形成し（ステップＳ１１０）、不良バンプがなくなれば（ステップＳ１１１、Ｓ１１２）一連の工程を終了する。
【００２５】
以下、上記リペア工程、及び、リペア工程で用いられるリペア装置について説明する。
【００２６】
図３には、リペア装置の概略構成を示す。同図に示すように、リペア装置は、半田ボール４をバンプ下地金属２上に再搭載するための管部材１１を備えている。管部材１１の内径は半田ボール４の直径よりも小さく、吸引機構１２によって先端開口に半田ボール４を吸着することができる。更に、管部材１１の内側からレーザ光を照射するためのレーザ光照射部１３が設けられている。
【００２７】
また、リペア装置は、不良バンプを除去するための管部材１４を備えている。管部材１４の内側から不良バンプにレーザ光を照射して溶融させるレーザ光照射部１５が設けられている。更に、溶融させた不良バンプを吸引除去するための吸引機構１６が設けられている。
【００２８】
なお、これら管部材１１、１４は、ワーク１に対してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に相対移動可能とされている。
【００２９】
まず、リフロー前の検査（ステップＳ１０８）により搭載ミスが見つかった場合のリペア工程について述べる。例えば、図４（ａ）に示すように、半田ボール４がバンプ下地金属２からずれてしまった搭載ミスがあったとする。
【００３０】
この場合、図４（ｂ）に示すように、搭載ミスのあったバンプ下地金属２上の半田ボール４を除去する。この除去方法はどのようなものでもよいが、例えば管部材１１の先端開口に半田ボール４を吸着させて除去すればよい。
【００３１】
次に、図４（ｃ）に示すように、管部材１１により搭載ミスのあったバンプ下地金属２上に半田ボール４を新たに載せる。すなわち、吸引機構１２により先端開口に半田ボール４を吸着させた管部材１１をバンプ下地金属２上に位置させ、管部材１１の先端から半田ボール４を供給してバンプ下地金属２上に半田ボール４を新たに載せる。この新たに搭載する半田ボール４は、上記のように管部材１１により半田ボール４を吸着除去する場合はそれをそのまま用いてもよいし、新たな半田ボール４を持ってくるようにしてもよい。
【００３２】
続いて、図４（ｄ）に示すように、バンプ下地金属２上に新たに載せられた半田ボール４の上方に管部材１１の内側からレーザ光を照射して当該半田ボール４を溶融させて仮止めする。このようにレーザ光を用いることにより、半田ボール４ごとに局所的にレーザ光を照射して仮止めすることができるので、バンプ下地金属２のピッチの微細化や半田ボール４の微小化にも対応することができ、フラックスをスポット的に塗付するのに比べて効率的に半田ボール４の再搭載作業を行うことができる。
【００３３】
以上述べたリペア工程を、搭載ミスのあったバンプ下地金属２ごとに行った後、図４（ｅ）に示すように、半田ボール４をリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプ４ａを形成する（ステップＳ１１０）。
【００３４】
なお、図４では、搭載ミスとして半田ボール４がバンプ下地金属２からずれた例を説明したが、半田ボール４が一部のバンプ下地金属２上に搭載されなかったり（図７（ａ）を参照）、余剰半田ボール４´がバンプ下地金属２上に搭載されたりした場合（図７（ｂ）を参照）も同様である。ただし、半田ボール４が一部のバンプ下地金属２上に搭載されなかった場合には、当然ながら図４（ｂ）に示した半田ボール４の除去は不要である。また、半田ボール４が一部のバンプ下地金属２上に搭載されなかった場合には、そのバンプ下地金属２にフラックス３が残留していることが多いので、必要がなければ図４（ｄ）に示したレーザ光による仮止めを行わなくてもよい。
【００３５】
次に、リフロー後の検査（ステップＳ１１２）により不良バンプが見つかった場合のリペア工程について述べる。例えば、図５（ａ）に示すように、余剰半田ボールがバンプ下地金属２上に搭載されたためにバンプ４ａが過大化してしまった不良バンプがあったとする。
【００３６】
この場合、図５（ｂ）に示すように、不良バンプのあったバンプ下地金属２上に管部材１４を位置させるとともに、レーザ光照射部１５からレーザ光を照射して不良バンプを溶融させる。このようにレーザ光を用いることにより、半田ボール４ごとに局所的にレーザ光を照射して溶融させることができるので、バンプ下地金属２のピッチの微細化や半田ボール４の微小化にも対応することができ、近隣の正常なバンプまで溶融させたり、基板にダメージを与えたりすることもない。
【００３７】
続いて、図５（ｃ）に示すように、溶融させた不良バンプを吸引機構１６により管部材１４で吸引除去する。
【００３８】
その後は、図４（ｃ）に示したように、管部材１１により搭載ミスのあったバンプ下地金属２上に半田ボール４を新たに載せ、図４（ｄ）に示したように、新たに載せられた半田ボール４の上方に管部材１１の内側からレーザ光を照射し、当該半田ボール４をレーザ光により溶融させて仮止めし、図４（ｅ）に示したように、半田ボール４をリフローして溶融させ、冷却固化させてバンプ４ａを形成すればよい。
【００３９】
なお、上記実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００４０】
例えば、上記実施の形態では、管部材１１の先端開口に半田ボール４を吸着して、半田ボール４をバンプ下地金属２上に新たに載せる構成を説明したが、図６に示すように、管部材１１の内径を半田ボール４の直径と同程度とし、管部材１１内を落とすようにして先端から半田ボール４を供給してバンプ下地金属２上に半田ボール４を新たに載せる構成としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、バンプ形成前に半田ボールの搭載ミスを検査し、搭載ミスがあったときは半田ボールの再搭載を行うようにしたので、バンプ形成後に不良バンプはほとんど存在せず、歩留まりを向上させることができる。しかも、搭載ミスのあったバンプ下地金属ごとに半田ボールを再搭載するので、歩留まりの向上を図るとともに、確実に半田ボールの搭載ミスをなくすことができる。
【００４２】
また、レーザ光を照射して、半田ボールをバンプ下地金属上に仮止めしたり、不良バンプを溶融させたりすることにより、良品バンプに悪影響を与えることなく、効率的にリペア作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるバンプ形成方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】半田ボールの搭載工程の概要を説明するための図である。
【図３】リペア装置の概略構成を示す図である。
【図４】リフロー前の検査により搭載ミスが見つかった場合のリペア工程を説明するための図である。
【図５】リフロー後の検査により不良バンプが見つかった場合のリペア工程を説明するための図である。
【図６】他の例のリペア装置の概略構成を示す図である。
【図７】半田ボールの搭載ミスを説明するための図である。
【符号の説明】
１    ワーク
２    バンプ下地金属
３    フラックス
４    半田ボール
４ａ  バンプ
【図１】
0003822834.tif 000002
【図２】
0003822834.tif 000003
【図３】
0003822834.tif 000004
【図４】
0003822834.tif 000005
【図５】
0003822834.tif 000006
【図６】
0003822834.tif 000007
【図７】
0003822834.tif 000008