JP4013860B2 - スクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハなどの薄型の基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法に関するものである。

電子部品製造分野においては、基板上にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷する方法としてスクリーン印刷が広く用いられている。このスクリーン印刷は、電子部品が実装される実装基板のみならず、複数の半導体素子が作り込まれた半導体ウェハなどの薄型の基板をも対象として行われる（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１０３０３１号公報

ところで近年半導体ウェハは薄型化しており、キャリアに保持されて搬送される状態において反り変形を生じやすくなっている。この反り変形の度合いが大きくなると、キャリアに装着した状態において半導体ウェハがキャリア上面から部分的に浮き上がる現象が発生する。そしてこのように半導体ウェハが浮き上がったままキャリアがスクリーン印刷装置内に搬入されると、半導体ウェハがキャリアから外れたり、マスクプレートの下面と接触して破損するなどの不具合が生じる場合がある。

そこで本発明は、薄型の基板をキャリアに安定して保持させることができるスクリーン印刷装置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。

本発明のスクリーン印刷装置は、パターン孔が設けられたマスクプレートを板状のキャ
リアに保持された薄型の基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートの下方に配設された基板位置決め部と、この基板位置決め部に設けられ前記キャリアに保持された基板を下受けして吸着保持する基板保持部と、この基板保持部に前記基板を前記キャリアとともに搬入しまた基板保持部から前記基板を前記キャリアとともに搬出する基板搬送手段と、この基板搬送手段による搬送過程においては前記基板上に錘部材を載置して当該基板を前記キャリアに錘部材の自重により押し付けて基板の反り変形を矯正し、またペーストの印刷工程においては前記錘部材を前記キャリア上から除去する錘移載手段とを備えた。

本発明のスクリーン印刷方法は、パターン孔が設けられたマスクプレートを板状のキャリアに保持された薄型の基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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前記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、前記マスクプレートの下方に配設された基板位置決め部に設けられた基板保持部に前記キャリアに保持された基板を下受けして吸着保持する基板保持工程と、前記基板を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、前記基板保持部に前記基板を前記キャリアとともに搬入しまた基板保持部から前記基板を前記キャリアとともに搬出する基板搬送工程とを含み、この基板搬送工程においては前記基板上に錘移載手段により錘部材を載置して当該基板を前記キャリアに錘部材の自重により押し付けて基板の反り変形を矯正し、また前記印刷工程においては錘移載手段により錘部材を前記基板上から除去する。

本発明によれば、キャリアに保持された基板を基板保持部によって下受けして吸着保持した状態で印刷を実行し、基板をキャリアとともに搬送する基板搬送工程において、基板上に錘部材を載置して当該基板をキャリアに錘部材の自重により押し付けて基板の反り変形を矯正することにより、薄型の基板をキャリアに安定して保持させることができる。

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は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図、図２は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図、図３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４は本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板キャリアおよび下受け部の斜視図、図５，図６，図７，図８，図９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である。

まず図１、図２，図３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およびθ軸テーブル４を段積みし、更にその上にＺ軸テーブル５を載置して構成されている。Ｚ軸テーブル５上には下受部６が配設されている。下受部６は、印刷対象の薄型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、このウェハ９を保持したキャリア８とともに下受けする。キャリア８はクランパ７によって両端部を挟み込まれることによって水平方向の位置が保持される。

ここで図４を参照して、ウェハ９、キャリア８および下受部６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９ｂ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８は矩形の板状部材であり、キャリア８の中央には断面が段付形状（図４（ｂ）参照）の開口部８ａが設けられている。開口部８ａには上面側から円形のウェハ９が面一状態で嵌合し、下面側からは下受部６の上面に設けられた凸部６ａが嵌合する形状となっている。

下受部６による下受け状態においては、図４（ｂ）に示すように、凸部６ａの上面がウェハ９の下面側に当接し、下受部６本体の上面がキャリア８の下面に当接する。凸部６ａ、下受部６本体のそれぞれの上面には吸着孔６ｂ、６ｃが設けられており、吸着孔６ｂ、６ｃは真空吸引手段６ｄに接続されている。真空吸引手段６ｄを駆動して吸着孔６ｂ、６ｃから真空吸引することにより、ウェハ９，キャリア８は下受部６によって真空吸着により保持される。下受部６は、基板位置決め部１に設けられキャリア８に保持されたウェハ９を下受けして吸着保持する基板保持部となっている。

ウェハ９はキャリア８の開口部８ａ内に装着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８は搬出コンベア１９によって搬出される。搬入コンベア１７，印刷コンベア１８および搬出コンベア１９は、下受部６にウェハ９をキャリア８とともに搬入しまた下受部６からウェハ９をキャリア８とともに搬出する基板搬送手段を構成する。

この基板搬送手段による搬送過程においては、錘部材であるリング状の押さえ部材１０をキャリア８の上面に載置して、ウェハ９の外縁部を押さえ部材１０の自重によってキャリア８に押し付ける。これにより、薄くて撓みやすいウェハ９の反り変形を矯正することができる。すなわち、錘部材である押さえ部材１０は、基板搬送手段による搬送過程においてウェハ９をキャリア８に対して押し付けてウェハ９の反り変形を矯正する変形矯正手
段となっている。

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。

キャリア８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９ｂにはクリーム半田が印刷される。

マスクプレート１２の上方には、カメラ２０が設けられている。図３に示すように、カメラ２０はＸ軸テーブル２１およびＹ軸テーブル２２によってＸＹ方向に水平移動する。カメラ２０はウェハ９に設けられた認識マークを撮像する。そして撮像により得られた画像データに基づいて各認識マークの位置が検出される。この位置検出結果に基づいてウェハ９とマスクプレート１２との位置合わせが行われる。

図２において、スクリーン印刷部１１の右側方には、押さえ部材移載機構２３が配設されている。押さえ部材移載機構２３は、押さえ部材１０を吸着保持可能な吸着パッド２６を備えた吸着ヘッド２５を、昇降機構２４によって昇降自在に保持した構成となっている。

ウェハ９を保持したキャリア８が押さえ部材移載機構２３の下方に移動することにより、予め吸着パッド２６に保持した押さえ部材１０をキャリア８上に載置する。また、押さえ部材１０が載置された状態のキャリア８を押さえ部材移載機構２３の下方に移動させることにより、押さえ部材１０をキャリア８から除去することができる。したがって、押さえ部材移載機構２３は、錘部材である押さえ部材１０をキャリア８上から除去しまたキャリア８上に載置する錘移載手段となっている。

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〜図９を参照して説明する。まず印刷対象のウェハ９はキャリア８に装着され、次いでキャリア８上には押さえ部材１０が載置される。これにより、薄くて撓みやすく反り変形状態にあったウェハ９の反り変形が矯正され、ウェハ９は正常な平面状態でキャリア８に装着される。

図５（ａ）は、ウェハ９が装着され上面に押さえ部材１０が載置されたキャリア８が基板位置決め部１上に搬入され、下受部６によって下受けされた状態を示している。そしてこの状態で下受部６の吸着孔６ｂ、６ｃから真空吸引することにより、ウェハ９およびキャリア８は下受部６によって吸着保持される。このとき、ウェハ９の反り変形を押さえ部材１０によって矯正した状態で真空吸引することにより、ウェハ９を確実に下受け面にならわせて正しい平面度で吸着保持することができる。

次いで、基板位置決め部１のＹ軸テーブル２を駆動して、図５（ｂ）に示すようにキャリア８を押さえ部材移載機構２３の下方に移動させる。次いで図６（ａ）に示すように、昇降機構２４を駆動して吸着ヘッド２５を下降させ、吸着パッド２６によって押さえ部材１０を吸着したならば、図６（ｂ）に示すように、吸着ヘッド２５を上昇させて押さえ部材１０をキャリア８から除去する。

この後、図７（ａ）に示すように、基板位置決め部１のＹ軸テーブル２を駆動して、押さえ部材１０を除去した後のキャリア８をマスクプレート１２の下方に移動させる。次いでクリーム半田をウェハ９に印刷する印刷動作が行われる。すなわち、図７（ｂ）に示すようにＺ軸テーブル５を駆動して、キャリア８とともにウェハ９をクリーム半田２７が供給されたマスクプレート１２の下面に当接させ、マスクプレート１２の上面でスキージ１６をＹ方向に摺動させる。これにより、マスクプレート１２のパターン孔にクリーム半田が充填され、この後ウェハ９をキャリア８とともに下降させてマスクプレート１２から離隔させることにより、ウェハ９へのクリーム半田の印刷が完了する。

そしてスクリーン印刷を終えたならば、図８（ａ）に示すように、基板位置決め部１のＹ軸テーブル２を駆動して、キャリア８を押さえ部材移載機構２３の下方に移動させる。次いで昇降機構２４を駆動して押さえ部材１０を保持した吸着ヘッド２５を下降させ、図８（ｂ）に示すように、押さえ部材１０をキャリア８上に再び載置する。

そしてこの後、図９に示すように、印刷後のウェハ９を保持したキャリア８は搬入・搬出位置に戻り、次いで下受部６による真空吸着が解除される。この吸着解除の状態においても、キャリア８上には押さえ部材１０が載置されてウェハ９をキャリア８に押し付けていることから、ウェハが再び反り変形を生じることがなく、正しい平面状態を維持したまま、搬出コンベア１９（図３）によって搬出される。

すなわち、上述のスクリーン印刷方法は、マスクプレート１２の下方に配設された基板位置決め部１に設けられた下受部６にキャリア８に保持されたウェハ９を下受けして吸着保持する基板保持工程と、ウェハ９を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、下受部６にウェハ９をキャリア８とともに搬入しまた下受部６からウェハ９をキャリア８とともに搬出する基板搬送工程とを含み、この基板搬送工程においてウェハ９をキャリア８に対して押し付けてウェハ９の反り変形を矯正する形態となっている。そして、反り変形の矯正は、ウェハ９上に押さえ部材１０を載置してこのウェハ９をキャリア８に自重により押し付けることにより行われる。

このように、ウェハ９の搬送過程において、反り変形を矯正することにより、変形を生じやすい薄型のウェハを対象とする場合にあっても、ウェハをキャリアに安定して保持することができる。したがって、キャリアに装着した状態においてウェハがキャリア上面から部分的に浮き上がったままスクリーン印刷部に搬入されることによって生じるウェハの外れや、浮き上がったウェハがマスクプレートと接触することのよって生じるウェハの破損などの不具合を防止することができる。

本発明のスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法は、薄型の基板をキャリアに安定して保持させることができるという効果を有し、半導体ウェハなどの薄型の基板にクリーム半田や導電性ペーストなどのペーストを印刷するスクリーン印刷の分野に利用できる。

本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の正面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の側面図 本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の平面図 （ａ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板キャリアおよび下受け部の斜視図 （ｂ）本発明の一実施の形態のスクリーン印刷装置の基板キャリアおよび下受け部の部分断面図 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 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 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 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 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

符号の説明

１ 基板位置決め部
６ 下受け部
８ キャリア
９ ウェハ
１０ 押さえ部材
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
２３ 押さえ部材移載機構

Claims (2)

1. パターン孔が設けられたマスクプレートを板状のキャリアに保持された薄型の基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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前記基板にペーストを印刷するスクリーン印刷装置であって、前記マスクプレートの下方に配設された基板位置決め部と、この基板位置決め部に設けられ前記キャリアに保持された基板を下受けして吸着保持する基板保持部と、この基板保持部に前記基板を前記キャリアとともに搬入しまた基板保持部から前記基板を前記キャリアとともに搬出する基板搬送手段と、この基板搬送手段による搬送過程においては前記基板上に錘部材を載置して当該基板を前記キャリアに錘部材の自重により押し付けて基板の反り変形を矯正し、またペーストの印刷工程においては前記錘部材を前記キャリア上から除去する錘移載手段とを備えたことを特徴とするスクリーン印刷装置。
2. パターン孔が設けられたマスクプレートを板状のキャリアに保持された薄型の基板に当接させ、マスクプレート上にペーストを供給して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前記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、前記マスクプレートの下方に配設された基板位置決め部に設けられた基板保持部に前記キャリアに保持された基板を下受けして吸着保持する基板保持工程と、前記基板を吸着保持した状態でスクリーン印刷を実行する印刷工程と、前記基板保持部に前記基板を前記キャリアとともに搬入しまた基板保持部から前記基板を前記キャリアとともに搬出する基板搬送工程とを含み、この基板搬送工程においては前記基板上に錘移載手段により錘部材を載置して当該基板を前記キャリアに錘部材の自重により押し付けて基板の反り変形を矯正し、また前記印刷工程においては錘移載手段により錘部材を前記基板上から除去することを特徴とするスクリーン印刷方法。

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