JP2006086311A - Component mounting method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a component mounting method and apparatus for flip-chip mounting electronic components on a substrate, and more particularly to an electronic component performed prior to mounting and a component mounting method and apparatus capable of maintaining the effect of cleaning the substrate.
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。
In the conventional flip chip mounting method, as shown in FIG. 4, the surface of the substrate and the electronic component is plasma cleaned in step S11, and then mounted in the subsequent step S12. In the plasma cleaning process at that time, the surface of the substrate or electronic component is cleaned by placing the substrate and electronic component in the chamber and generating plasma in an atmosphere into which Ar gas or
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)。
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。 As described above, in the conventional mounting method, contaminants in the atmosphere are re-adsorbed while the substrate and electronic components after plasma cleaning are taken out from the chamber and mounted, and the effect of cleaning is reduced. was there. Even in the method of forming the protective film after the light cleaning, there is a problem that contamination by inorganic substances such as sweat components (NaCL, KCL, etc.) from the human body occurs during the light cleaning.
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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a component mounting method and apparatus capable of preventing contamination of a substrate and electronic components after cleaning and mounting them while maintaining a clean state.
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。 In order to solve the above-described problems, a component mounting method according to the present invention includes a step of plasma cleaning a substrate and an electronic component in a vacuum chamber, and the plasma cleaned substrate and electronic component without opening the vacuum chamber to the atmosphere. Forming a protective film on the surface, removing the protective film by irradiating the substrate and electronic components on which the protective film is formed with ultraviolet rays, an electron beam or atmospheric plasma, and removing the protective film And a step of mounting an electronic component on the substrate.
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。 The component mounting apparatus of the present invention includes a vacuum chamber, an etching gas plasma for cleaning a surface of the processing object in the vacuum chamber in which the processing object that is at least one of a substrate and an electronic component is installed, and the A plasma processing apparatus having plasma generating means for sequentially generating plasma of a reactive gas that forms a protective film on the surface of the object to be processed and irradiation with ultraviolet rays, electron beams or atmospheric plasma capable of removing the protective film And a mounting machine for mounting and mounting the substrate on which the protective film is formed and the electronic component.
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。 According to the component mounting method and the component mounting apparatus described above, adhesion of atmospheric contaminants to the substrate surface and electronic component surface after plasma cleaning can be prevented by the protective film, and this protective film is removed immediately before mounting. By doing so, each surface can be joined in a clean state. Therefore, good bonding can be obtained.
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。 In mounting using a flip chip mounting machine, it is possible to irradiate ultraviolet rays, electron beams, or atmospheric plasma until just before mounting without obstructions such as tools, so that the joint (electrode) can be maintained in a cleaner state.
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。 Since the component mounting method and apparatus of the present invention have a configuration in which a substrate and an electronic component are plasma-cleaned and a protective film is formed on the surface of the cleaned substrate and electronic component without being exposed to the atmosphere. The protective film can prevent the adhesion of contaminants in the air to the subsequent substrate surface and electronic component surface. By removing this protective film immediately before mounting, each surface can be bonded in a clean state. Is possible. Therefore, good bonding can be obtained.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing a flow of a component mounting method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a plasma processing apparatus constituting a component mounting apparatus used in the component mounting method, and FIG. It is a partial enlarged view of the mounting machine which comprises an apparatus.
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)。 In this component mounting method, as shown in FIG. 1, first, a substrate and electronic components are put in a chamber and plasma cleaned (step S1), and the cleaned substrate and electronic components are released in the same chamber without opening to the atmosphere. A protective film is formed on the surface of the component (step S2).
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。 Next, the substrate and electronic components are taken out of the chamber, mounted on the mounting machine, and cleaned again in that state (step S3). In this case, since contaminants in the atmosphere only adhere on the protective film and the substrate and electronic components are not contaminated, re-cleaning means removing the protective film. Then, the cleaned electronic component is mounted on the substrate (step S4). In this way, as a result of re-cleaning the substrate and electronic components immediately before mounting and mounting them in a cleaned state, good bonding can be obtained.
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。
Details will be described below.
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 2, the
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。
At the time of plasma cleaning, the
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。
Next, Ar gas as a cleaning gas is sprayed from the
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。
In forming the protective film, CHF 3 gas as a reactive gas for the protective film is sprayed from the
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。
In the mounting machine shown in FIG. 3, 11 is a stage on which a
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。
In this mounting machine, as shown in the drawing, after the
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。
At this time, the protective film is removed by ultraviolet rays. The protective film is irradiated with ultraviolet rays from the substrate-
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。
In this way, the step of removing the protective film from the
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。
In the above-described embodiment, 7 mW / mm 2 is used as a high-frequency output for plasma cleaning of the
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。
Although Ar gas is used as the cleaning gas, the same cleaning effect can be obtained by physical cleaning using an inert gas such as N 2 gas or Kr gas. The gas flow rate is not particularly limited. It is possible to perform more effective cleaning by selecting an appropriate gas type according to the expected type of contaminant. For example, by including O 2 gas in the cleaning gas, only physical cleaning can be performed. And contaminants can be removed by chemical cleaning. Although the pressure inside the
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。
Although CHF 3 gas was used as a reaction gas for the protective film, molecules containing fluorocarbon or hydrocarbon in the main chain and chemically or physically adsorbed on the uppermost layer of the
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。 RF plasma power when the protective film formation was set to 4 mW / mm 2, it is preferably in the range of 12 mW / mm 2 from 7 mW / mm 2, enters the etched region in the output in excess of 12 mW / mm 2, to generate a protective film Is difficult.
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。 Although the pressure in the chamber at the time of generating the protective film is 80 Pa, a similar protective film can be generated if the pressure is in the range of 50 Pa to 120 Pa. The flow rate of the reaction gas is not particularly limited.
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。 The thickness of the protective film is ideal when it is easily removed in the re-cleaning step, and a film thickness of about several nanometers is ideal. If the film thickness is equal to or larger than the monomolecular layer, it can function as a protective film. . In consideration of the protective film removal step, the thickness can be used as long as the film thickness is 1 μm or less.
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
DESCRIPTION OF
Claims (3)
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。 Plasma cleaning the substrate and electronic components in a vacuum chamber;
Forming a protective film on the surface of the plasma-cleaned substrate and electronic component without opening the vacuum chamber to the atmosphere;
Irradiating the substrate on which the protective film is formed and the electronic component with ultraviolet rays, an electron beam or atmospheric plasma, and removing the protective film;
And a step of mounting an electronic component on the substrate from which the protective film has been removed.
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。 A plasma of an etching gas for cleaning the surface of the processing object and a protective film on the surface of the processing object in the vacuum chamber in which the processing object that is at least one of the substrate and the electronic component is installed. A plasma processing apparatus having plasma generating means for sequentially generating plasma of reactive gas to be formed;
A component mounting apparatus comprising: an irradiating unit configured to irradiate ultraviolet rays, an electron beam, or atmospheric plasma capable of removing the protective film; and a mounting device for mounting and mounting the substrate on which the protective film is formed and the electronic component.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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