JP4130526B2 - バンプ形成方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性粒子を用い半導体ウエハ、電子回路を形成した基板等の、いわゆる半導体装置の端子となる電極部にバンプを形成するバンプ形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バンプ形成方法およびその装置については、従来から数多く存在している。例えば、メッキにより半導体装置の電極部に金属を析出させてバンプを形成するメッキ法、はんだペーストを半導体装置の電極部に印刷し、加熱することではんだペースト中のはんだを溶融させてバンプを形成する印刷法、金ワイヤの一端を半導体装置の電極部に接続し切断することでバンプを形成するスタッドバンプ法がある。
【０００３】
また、はんだボール（導電性粒子）を真空吸引により治具に吸引しはんだボールの下面部にフラックスを付着させて、これをウエハまたは回路基板上の電極部に搭載し、加熱することではんだボールを溶融させてバンプを形成するはんだボール搭載法がある。
【０００４】
一方、電子製品の小型、高性能化に伴いＩＣパッケージがＱＦＰ（Quad Flat Package）からＢＧＡ（Ball Grid Array）へ、更にＣＳＰ（Chip Size Package）からフリップチップへとバンプ間隔の狭ピッチ化及びバンプ径の小径化が急速に進んでいる。
【０００５】
ＩＣの小型化に伴い従来技術のメッキ法では十分な体積を持つバンプを形成することが難しく、更にメッキ時間が長い問題が存在する。
【０００６】
また、従来技術の印刷法ではバンプ体積及びバンプ高さのバラツキが生じるため、回路基板などにＩＣのバンプを接続するとき、全てのバンプが正常に接続ができない問題が存在する。
【０００７】
また、従来技術のスタッドバンプ法はバンプの材質が金のためバンプと接続する回路基板の導体材料が限定されるという問題が存在する。
【０００８】
また、従来技術のはんだボール搭載法はバンプ体積及びバンプ高さのバラツキがなくバンプ形成ができるが、一度に数百個のはんだボール搭載しかできないという問題と、このはんだボールの径が３００μｍ以上ではないと、搭載することができない問題が存在する。
【０００９】
また、はんだボールの搭載時間が約１５秒／回必要であり、数万個のはんだボールを搭載する場合には数時間以上を費やすため、生産性が低いという問題が存在する。
具体的には以下に説明するＡ〜Ｉが公知技術としてあげられる。
【００１０】
まず、公知技術（例Ａ）のバンプ形成方法としては、特開平９−２４６７０４号公報に記載のように、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、上記はんだパッドに対向し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを通して、はんだボールをはんだパッドの表面にフラックス粘着させるはんだボール粘着工程と、マスクを取り外した後に、はんだ溶融温度で加熱し、はんだバンプを形成する加熱工程とを有している。
【００１１】
この例Ａによるバンプ形成方法は、マスク貫通孔以外の領域に多数残ったはんだボールを回路基板とマスクとを逆さまにひっくり返すことではんだボールを下部に落下させる方法である。
【００１２】
また、公知技術（例Ｂ）のバンプ形成方法としては、特許番号２６６３９２７号公報に記載のように、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にはんだペーストを印刷するはんだペースト印刷工程と、上記はんだパッドに対向し、はんだボールが通過できるマスクの貫通孔にはんだボールを入れ、このはんだボールの上からはんだボール径より若干小さい突起を押圧するはんだボール押圧工程とを有する方法がある。
【００１３】
また、公知技術（例Ｃ）のバンプ形成方法としては、特開平６−２９１１２２号公報に記載のように、マスクに袋小路の多孔をあけ、これらの多孔にはんだボールを入れた後に、マスク上面部を刷毛を移動することにより余分なはんだボールをはんだボール排出口から排出する方法がある。
【００１４】
また、公知技術（例Ｄ）のバンプ形成方法としては、特開平７−２５４７７７号公報に記載のように、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクとを位置決めした後に、升状の側壁内に供給したはんだボールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボールを落下させる方法がある。
【００１５】
また、公知技術（例Ｅ）のバンプ形成方法としては、特開平７−２０２４０３号公報に記載のように、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクとを位置決めした後に、升状のボールホッパに供給したはんだボールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボールを落下させる方法がある。
【００１６】
また、公知技術（例Ｆ）のバンプ形成方法としては、特開平９−１０７０４５号公報に記載のように、ＢＧＡパッケージ上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にはんだペーストを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを位置決めした後に、スキージを移動させてはんだボールをマスクの貫通孔に落下させる方法がある。
【００１７】
また、公知技術（例Ｇ）のバンプ形成方法としては、特開平１１−１３５５６５号公報に記載のように、基板上のはんだバンプを形成するバンプパッドの表面にのみ部分的にフラックスを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを位置決めした後に、はんだボール押え板ではんだボールの上部を加圧し、その後に加熱する方法がある。
【００１８】
また、公知技術（例Ｈ）のバンプ形成方法としては、特許番号第２７１３２６３号公報に記載のように、プリント基板上のはんだバンプを形成するパッドの表面にのみ部分的にクリームはんだを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するノズル部を位置決めした後に、ノズル部内のはんだボールを押圧部でプリント基板に押し付け、その後加熱する方法がある。
【００１９】
また、公知技術（例Ｉ）のバンプ形成方法としては、特許番号第２８９１０８５号公報に記載のように、半導体素子上のはんだバンプを形成するはんだボール電極の表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、上記はんだパッドに対向しはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを通してはんだボールをはんだボール電極の表面のフラックスに粘着させ、マスク貫通孔以外に多数残ったはんだボールを半導体素子とマスクを少し傾けた状態で、はんだボールを下部に落下させる方法がある。
【００２０】
なお、例Ａに類似する公知技術としては、特開平９−１３４９２３号公報に記載された「はんだボール供給装置」がある。
【００２１】
また、例Ａ〜Ｉの他の公知技術としては、特開２０００−１３３９２３号公報に記載された「導電性ボールの基板への搭載方法」がある。
【００２２】
この特開２０００−１３３９２３号公報に記載された「導電性ボールの基板への搭載方法」は、導電性ボール受け穴を多数有する平板状の位置決め手段を下り勾配状に配置し、この位置決め手段に、ボール貯蔵ホッパから複数の導電性ボールを供給して、ボール受け穴に受け入れさせる。
【００２３】
ボール受け穴に受け入れらなかった導電性ボールは、導電性ボール回収ホッパに受け入れられる。
【００２４】
そして、多数の導電性ボールを受け容れた位置決め手段は、ほぼ水平となるように回動され、導電性ボール吸着手段により、位置決め手段上の導電性ボールが吸着される。
【００２５】
続いて、導電性ボールを吸着した導電性ボール吸着手段は、被導電性部材供給部に搭載される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（例Ａ）から（例Ｉ）までの従来のバンプ形成方法には、次のような問題点があった。
【００２７】
第１の問題点は、導電性粒子同士の付着である。
これは、直径が３００μｍ以下の場合に多く発生する現象であり、導電性粒子の帯電または導電性粒子の電子密度の偏りにより発生するファンデルワールス力が原因である。
【００２８】
例えば、供給装置又は刷毛、スキージ等により導電性粒子をマスク上で滑らせながらマスク貫通孔に落下させる場合、導電性粒子同士及びマスク、供給装置、刷毛、スキージ等の接触により静電気が発生する。
【００２９】
そして、発生した静電気により、マスク表面部又はマスクの貫通孔内及び供給装置又は刷毛、スキージ等に導電性粒子が付着するため、導電性粒子の運動を制御できず、自重でマスクの貫通孔に確実に供給できない構造であった。
【００３０】
また、静電気の影響でマスクの貫通孔に、完全な状態ではなく、中途半端な位置で導電性粒子が付着するため、供給装置の先端部又はスキージ端面部に導電性粒子が噛み込む現象が発生し、導電性粒子へのダメージが発生しやすい構造であった。
【００３１】
次に、第２の問題点は、導電性粒子をスキージ又は刷毛などでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり導電性粒子の変形が発生し、マスクの貫通孔の直径以上に導電性粒子が変形した場合は導電性粒子の自重でマスクの貫通孔に確実には挿入又は供給できない構造となっていた。
【００３２】
次に、第３の問題点は、マスクの貫通孔に導電性粒子を多数個入れた後にウエハまたは回路基板とマスクとを引き離すときに、マスクの貫通孔内壁と導電性粒子とが摩擦して回路基板上の電極部に搭載されている導電性粒子が脱落しやすい構造であるという構造となっていた。
【００３３】
ここで、上述した公知技術である例Ａについて述べると、はんだボールの自重のみの力でマスクの貫通孔に、はんだボールを落下させるため、はんだボール同士が帯電し、マスクの貫通孔以外に多数のはんだボールが残るという問題が存在し、静電気の影響については考慮されてがいなかった。
【００３４】
また、回路基板とマスクとを逆さまにひっくり返す時に発生するマスクの振動によりマスク貫通孔に入っているはんだボールが脱落しやすいという問題が存在し、この振動の影響について考慮していない構造となっていた。
【００３５】
また、公知技術である例Ｂは、マスクの貫通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮していない。また、位置決めした突起を押し出して、はんだボールを上部に押し出す時に、はんだボールとマスクの貫通孔との摩擦により発生する静電気の影響を考慮していない構造となっていた。
【００３６】
また、公知技術である例Ｃは、刷毛を移動することにより、マスクとはんだボールとを刷毛により摩擦することによって、はんだボールが帯電し、一度マスクの多孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造となっていた。
【００３７】
また、マスクの多孔に入っているはんだボールを回路基板上のはんだバンプを形成するはんだ凹状パッドに落下される構造のため、マスクと回路基板とをひっくり返した時に、はんだボールの帯電により、はんだボールが自重でマスク貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００３８】
また、導電性粒子であるはんだボールを刷毛を用いてマスク上を滑らせる構造のため、導電性粒子に外力が加わり導電性粒子の変形が発生しやすく、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重では、マスクの貫通孔に落下できない構造となっていた。
【００３９】
また、公知技術である例Ｄは、升状の収納枠に供給したはんだボール移動することにより、マスクと、はんだボール表面と、升状の内壁とが帯電し、マスクの貫通孔に入っているはんだボールがマスクの多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４０】
また、マスクの貫通孔の中途半端な位置で、はんだボールが付着するため、はんだボールと升状の収納枠の角部とが噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４１】
また、導電性粒子を升状の収納枠でマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスク貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重ではマスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４２】
また、公知技術である例Ｅは升状のボールホッパに供給したはんだボールを移動することにより、マスクとはんだボール表面とボールホッパの内壁とが帯電し、マスクの貫通孔に入っているはんだボールがマスク多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４３】
また、静電気によりはんだボールがマスク貫通孔の中途半端な位置ではんだボールが付着するため、ボールホッパ先端部または押圧部材と、はんだボールとが噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４４】
また、導電性粒子であるはんだボールをボールホッパでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重ではマスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４５】
また、公知技術である例Ｆは、剣先状のスキージに供給したはんだボールを移動することによりマスクとはんだボール表面とスキージとが帯電し、マスクの貫通孔に一度入ったはんだボールがマスクの多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４６】
また、静電気により、はんだボールがマスクの貫通孔の中途半端な位置で付着するため、スキージと、はんだボールとが互いに噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４７】
また、導電性粒子を剣先状のスキージでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重では、マスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４８】
また、公知技術である例Ｇは、マスクの貫通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮していない。
【００４９】
また、公知技術である例Ｈは、押圧部をノズル部の貫通孔に入れる時に、金属ボールとノズル部の貫通孔の角部との噛み込みが発生しやすい構造であった。また、金属ボールに外力が加わるため、金属ボールの変形が発生しやすい構造となっていた。
【００５０】
また、公知技術である例Ｉは、はんだボールを、半導体素子とマスクとを少し傾けた状態で、はんだボールをマスクの上部から下部に滑らせながらマスクの貫通孔に入れるため、はんだボールの摩擦によって、はんだボールが帯電しマスク上に、はんだボールが残りやすい構造となっていた。
【００５１】
また、はんだボールの帯電により一度マスクの貫通孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造となっていた。
【００５２】
例えば、導電性粒子が錫、鉛または銀などを主成分とするはんだであり、直径がΦ３００μm以下の場合に、マスク上に、はんだボールを滑らせた場合にマスク表面と、はんだボール表面とで±５０から±３０００Ｖの静電気が発生する。
【００５３】
上述した従来技術では、導電性粒子の表面に発生する静電気及びファンデルワールス力の影響で、導電性粒子がマスクの貫通孔に落下しにくい構造であり、また、導電性粒子と供給装置であるホッパなどの先端部とが噛み込みやすい構造のため、導電性粒子の欠けなどのダメージが発生する問題を解決できないため実用化されていなかった。
【００５４】
本発明の目的は、直径がΦ３００μm以下の導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成方法及びその装置を実現することである。
また、本発明の他の目的は、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成方法及びその装置を実現することである。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成方法において、バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと上記ウエハまたは回路基板とを位置合わせし、吸引孔が形成されたテーブル上に配置する工程と、導電性粒子供給手段により、導電性粒子をマスク上の貫通孔へ落下しながら移動し、導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載する粒子搭載工程と、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を回収するボール回収工程とを備える。
【００５６】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御する。
【００５７】
（３）また、好ましくは、上記（１）、（２）において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体が吹き付けられる。
【００５８】
（４）また、好ましくは、（１）、（２）、（３）において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させる。
【００５９】
（５）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）において、上記半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させる。
【００６０】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収する。
【００６１】
（７）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有する。
【００６２】
（８）また、好ましくは、上記（５）において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０℃から＋４０℃の特性を有する。
【００６３】
（９）また、好ましきくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収する。
【００６４】
（１０）導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成装置において、バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと、複数の吸引孔が形成され、上記ウエハまたは回路基板とが配置され、上記吸引孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引するテーブルと、複数の導電性粒子を上記マスク上の貫通孔へ落下しながら移動する導電性粒子供給手段と、導電性粒子を回収する導電性粒子回収手段とを備え、導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載し、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を導電粒子回収手段により回収する。
【００６５】
（１１）好ましくは、上記（１０）において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御する。
【００６６】
（１２）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体を吹き付ける除電器を備える。
【００６７】
（１３）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させる。
【００６８】
（１４）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）において、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給する加熱手段を備え、この加熱手段により、半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させる。
【００６９】
（１５）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収する。
【００７０】
（１６）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有する。
【００７１】
（１７）また、好ましくは、上記（１４）において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０℃から＋４０℃の特性を有する。
【００７２】
（１８）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収する。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置について説明する。
【００７４】
図１は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の概略断面図である。
【００７５】
このバンプ形成装置におけるはんだボール供給装置は、ホッパ１４と回収ユニット１５とから構成されており、全体でボール搭載ヘッドを構成している。
【００７６】
被対象物１０は、半導体ウエハでテーブル１２の吸引穴１２aの吸引力１２bにより保持され、被対象物１０の電極１０aの位置とマスク１１のマスク１１の貫通孔１１aの位置とを合わせた後に、マスク１１をテーブル１２の吸引力１２bにより密着する構造となっている。
【００７７】
はんだボール１３の搭載方法は、ホッパ１４内に投入したはんだボール１３をホッパ１４に形成されたスリット１７から１列にマスク１１に落下しながら、搭載ヘッドの進行方向１８に進む。
【００７８】
そして、スリット１７から落下したはんだボール１３は、回収ユニット１５の吸引力１５aによりマスク１１上を転がりながら、マスク１１の貫通孔１１aに落下し被対象物１０上の電極１０aに印刷されたフラックス１０bの粘着力で固定する構造となっている。
【００７９】
なお、ホッパ１４に形成されたスリット１７のスリット幅１７aは、はんだボール１３の径１３aの１倍から２倍であり、スリット１７に、はんだボール１３が詰まりにくい寸法構成としてある。
【００８０】
また、ホッパ１４とマスク１１とのクリアランス１６は、はんだボール１３の径１３aの１倍から２倍であり、マスク１１に落下したはんだボール１３とホッパ１４とが噛み込まない寸法構成としてある。
【００８１】
なお、マスク１１上の余分なはんだボール１３は、回収ユニット１５の吸引力１５aにより、全て回収する構造となっている。
【００８２】
次に、本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブル部について説明する。
【００８３】
図２は、本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブル部の正面図である。
【００８４】
図２において、テーブル２２（１２）には吸引穴２２a（１２ａ）、２２b、２２cが設けられている。また、マスク２１（１１）の裏側にはマスク２１（１１）の裏側から彫り込んだハーフエッチング部２１bと、このハーフエッチング部２１ｂと繋がっている吸引溝２５a、２５b、２５cと貫通孔２１a（１１ａ）とが設けられている。
【００８５】
被対象物２０（１０）は、テーブル２２（１２）に保持され、ホッパ２３（１４）内に投入されたはんだボール２４（１３）が落下しながら進行方向２３a（１８）を進む。
【００８６】
このとき、ホッパ２３（１４）が吸引孔２２a（１２ａ）の位置にきた時に、吸引孔２２a（１２ａ）のみに吸引力２２d（１２ｂ）を発生させることにより、マスク２１（１１）の裏側の吸引溝２５aを通してマスク２１の貫通孔２１a（１１ａ）を吸引し、はんだボール２４（１３）を確実に落下させる構造となっている。
【００８７】
このように、ホッパ２３（１４）の進行方向２３aの進行速度に合わせて、テーブル２２（１２）に設けた吸引穴Ａ（２２ａ）、Ｂ（２２ｂ）、Ｃ（２２ｃ）を順次切り替えてマスク２１（１１）の吸引溝２５a、２５ｂ、２５ｃを介してはんだボール２４（１３）を吸引することにより、全てのマスク貫通孔２１a（１１ａ）に、はんだボール２４（１３）を落下する構造となっている。
【００８８】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のホッパ部について説明する。
【００８９】
図３は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の供給装置を示す断面図である。
【００９０】
図３において、ホッパ３１（１４）のスリット部３１a（１７）の側壁部に吸引溝３２を設け、ホッパ３１内のはんだボール３０（１３）を吸引力３２によりホッパ３１内に保持する構造となっている。
【００９１】
なお、ホッパ３１のはんだボール３０は、この吸引力３２aを切ることによりスリット３１aから落下して、落下したはんだボール３０aとする構造となっている。
【００９２】
このように、ホッパ３１の吸引力３２aを制御することにより、はんだボール３０の落下を制御できる構造となっている。
【００９３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のホッパ部へのはんだボールの供給について説明する。
【００９４】
図４は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の一例を示す図である。
【００９５】
図４において、ホッパ４０（１４）は、除電器４２に空気などの流体４２ｂを入れ、除電流体４３ａとし、流路４２aを経由してパイプ４３の開口穴４３bから、この除電流体４３aをホッパ４０内のはんだボール４１（１３）に吹き付ける構成となっている。
【００９６】
このように、ホッパ４０（１４）と、はんだボール４１（１３）同士の摩擦により発生した、静電気を除電することにより、ホッパ４０（１４）の先端部のスリット４０a（１７）から一列に、はんだボール４１（２１３）を落下し、落下したはんだボール４１ａとすることができる構造となっている。
【００９７】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例について説明する。
【００９８】
図５は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例を示す図である。
【００９９】
図５において、このはんだボール供給装置は、ホッパ５５（１４）の側面板５４に振動を加える振動子５２を有する構成となっている。ホッパ５５とはんだボール５０（１３）同士の摩擦により発生した静電気により、密着しているはんだボール５０を分離させるため、ホッパ５５の側面板５４に振動子５２のシャフト５３を衝突させて（例えば、毎秒１回）、スリット５１（１７）から一列に、はんだボール５０（１３）を落下する構造となっている。
【０１００】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部について説明する。
【０１０１】
図６は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部を示す正面図である。
【０１０２】
図６において、このはんだボール回収部は、はんだボール６６（１３）を吸引する吸引用流路６０と、遠心分離室６２と、回収室６３と、排気パイプ６４から構成されている。
【０１０３】
吸引用流路６０の吸引力６１により吸引したはんだボール６６（１３）を遠心分離室６２の内壁を回転させながら、下部の回収室６３に落下させる構造となっている。
【０１０４】
そして、排気パイプ６４から排気６５を行うことにより、はんだボール６６（１３）と、粉塵６７とを分離して、空気などの流体と共に粉塵６７を外部に排気できる構造となっている。
【０１０５】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部について説明する。
【０１０６】
図７は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部を示す正面図である。
【０１０７】
被対象物７５（１０）はテーブル７４（１２）に保持され、被対象物７５（１０）の電極７５aの位置とマスク７３（１１）のマスク貫通孔７３a（１１ａ）の位置を合わせた後に、マスク７３（１１）をテーブル７４（１２）に密着する構造となっている。
【０１０８】
被対象物７５（１０）上のフラックスは加熱硬化性を用い、マスク７３（１１）の上から加熱室７０のヒータ７１に加圧流体７０aを入れて、加熱流体７１aを貫通孔７３aを通して被対象物７５（１０）の電極部７５a上のフラックス７５bを軟化させて、はんだボール１３を密着しやすくしている。
【０１０９】
図８は、被対象物の一例についての説明図である。
図８において、例えば被対象物がＳｉウエハ８０の場合、このウエハ８０上に回路が構成され電極部８２が設けられている。
【０１１０】
この電極部８２は錫などのメッキが施され、この電極部８２に、はんだバンプ８３が形成されている。
【０１１１】
このはんだバンプ８３は、直径が３００μm以下で、バンプ間ピッチは５００μm以下のフリップチップが最近使用されてきている。
【０１１２】
このＳｉウェハ８０上のバンプ形成数は数万個から数十万個のため、ウェハ状態で一括ではんだボールを搭載できる技術が必要となっている。
【０１１３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部について説明する。
【０１１４】
図９は、上記はんだボール回収部を示す図である。
このはんだボール回収部は、回収ユニット１００と回収管１００ａとを備える。はんだマスク３００上に落下した、はんだボール２００（１３）を回収するために、回収ユニット１００が、この回収ユニット１００の進行方向４００に移動する構成となっている。
【０１１５】
落下した、はんだボール２００（１３）は、吸引力２００ｄにより回収ユニット１００の吸引方向２００ｃに吸い込まれる。そして、吸引されたはんだボール２００ｂは、回収管１００ａを通過し回収され、回収されたはんだボール２００ａとする構成となっている。
【０１１６】
このはんだボール回収部は、はんだボール２００（１３）の吸引力２００ｄを向上するために、吸引部入口１００ｂを凹凸形状とし、吸引部入口１００ｂの断面積を大きくしている。
【０１１７】
なお、はんだマスク３００（１１）上のはんだボール２００（１３）は、回収ユニット１００内の乱流２００ｅにより吸引部後部１００ｃに留まることなく、吸引力２００ｄにより、全て回収される構造となっている。
【０１１８】
上記乱流２００ｅを作り出すために、はんだマスク３００（１１）と回収ユニット１００の吸引部底面は、隙間を設け、吸引部入口１００ｂは、凹凸形状とし、吸引部角部１００ｃはテーパ形状としている。
【０１１９】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクについて説明する。
図１０は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの正面図である。
【０１２０】
図１０において、マスク１１０（１１）には貫通孔１１０ａ、ストッパ１１０ｂ、ハーフエッチング部１１０ｃ、吸引溝１１１ａから１１１ｉが設けられている。
【０１２１】
また、このマスク１１０（１１）においては、はんだボール落下の進行方向１１２の進行速度と同期して、吸引溝１１１ａから１１１ｉの順に、吸引を順次切り替える構造となっている。
【０１２２】
また、マスク１１０（１１）の貫通孔１１０ａは、上記吸引溝１１１ａから１１１ｉを通して、マスク１１０上のはんだボールを落下させる構造となっている。
【０１２３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの裏面について説明する。
図１１は、上記マスクの裏面を示す図である。
図１１において、マスク１２０には、貫通孔１２０ａ、ストッパ１２０ｂ、ハーフエッチング部１２０ｃ、吸引溝１２１ａが設けられている。
【０１２４】
マスク１２０の貫通孔１２０ａは、吸引溝１２１ａからの吸引力により、はんだボールを貫通孔１２０ａに落下する構造となっている。
【０１２５】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成方法について説明する。
【０１２６】
図１２は、本発明の一実施形態によるバンプ形成方法を示す図である。
図１２において、被対象物９０（１０）は、テーブル９２（１２）に保持され、被対象物９０（１０）の電極９０a（１０ａ）の位置と、マスク９１のマスク貫通孔の位置とを合わせた後に、マスク９１をテーブル９２（１２）の吸引力１２bにより密着する。その後、フラックス９４をスキージ９３を移動することにより被対象物９０（１０）の電極９０a（１０ａ）上にフラックス９４を印刷する。
【０１２７】
この後、被対象物９０の電極９０aの位置と、マスク９１aのマスク貫通孔の位置とを合わせた後に、マスク９１aをテーブル９２の吸引力により密着し、ヒータ９５からの加熱流体９５aにより電極９０a上のフラックスを加熱させる。
【０１２８】
この後、ホッパ９６（１４）内に投入したはんだボール９７（１３）を落下させながら進行させ、マスク９１aの貫通孔にはんだボール９７（１３）を落下させる。
【０１２９】
この後、はんだボール回収部９８の吸引９８aにより、マスク９１aの貫通孔以外のはんだボール９７を回収する。
【０１３０】
この後、被対象物９０を熱風９９により加熱し、被対象物９０の電極９０a上のはんだボール９７を溶融させて、はんだバンプ９７aを形成する。
【０１３１】
図１３は、本発明の一実施形態であるはんだバンプ形成装置及びその方法によるフラックスの沸点と、はんだボール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを示すグラフである。
【０１３２】
ウエハ上の電極部にフラックスを塗布し、その後、このウエハの電極部上にはんだボールを搭載した場合、フラックスの沸点が低い程、フラックスだれが発生し、はんだボールがフラックスと一緒に移動するため、はんだボールの搭載成功率は低下する。
【０１３３】
例えば、はんだボールの材質をＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕを用いて、バンプを形成する場合、はんだボールの融点の＋１０℃の特性のフラックスを用いた場合には、バンプ形成成功率が９０％以上と良好となる。
【０１３４】
これは、ウエハの電極部に搭載したはんだボールが溶融して電極部上にバンプ形成する前に、フラックスが沸騰し、この力ではんだボールのズレが発生するからである。
【０１３５】
フラックスの沸点が高い程、はんだボールのズレが発生しにくいが、フラックスの沸点が２７０℃以上となると、バンプ形成後の洗浄液で完全には洗浄できず、フラックス残滓が生じる。
【０１３６】
このため、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだボールの接続にはフラックス沸点がはんだボールの融点の＋１０℃〜＋４０℃が最適な範囲となる。
【０１３７】
以上のように、本発明の一実施形態のバンプ形成装置によれば、導電粒子（はんだボール）１３を搭載する複数の電極部１０ａが一方の面に形成された被対象物（半導体ウエハ又は電子回路基板）１０の、上記複数の電極部１０ａに対応する位置に、導電粒子１３の径以上の径を有する複数の孔１１０ａが形成され、上記被対象物１０に形成された上記複数の電極部１０ａに、上記複数の孔１１０ａがそれぞれ対向するように、配置されるマスク１１と、
上記被対象物１０をこの被対象物１０の他方の面側から吸引するとともに、導電粒子１３が、被対象物１０に形成された電極部１０ａに搭載されるように、上記マスク１１に形成された複数の孔１１０ａを介して、導電粒子１３を吸引する複数の孔１２ａを有するテーブル１２と、
複数の導電粒子１３を収容し、これら複数の導電粒子１３が互いに吸着することを抑制し、導電粒子１３を自重により落下させるスリット部１７が形成されたホッパ１４と、
導電粒子１３を回収する回収ユニット１５と、を備え、ホッパ１４に形成されたスリット部１７は、上記マスク１１の上面と導電粒子１３の径より大の間隔を有して対向して移動され、この移動の先行側に上記ホッパ１４が配置され、後行側に回収ユニット１５が配置されて、上記マスク１１の上面を移動し、マスク１１の孔１１０ａに落下しなかった導電粒子１３を上記回収ユニット１５が回収するように構成される。
【０１３８】
したがって、直径がΦ３００μm以下の導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成装置を実現することができる。
また、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成装置を実現することができる。
【０１３９】
また、ホッパ１４のスリット部１７の側壁部には、導電粒子１３を吸引し、この導電粒子１３が、落下しないように固定する吸引溝３２が形成されているため、導電粒子１３が落下すべきではないタイミングでは、導電粒子１３の落下を防止することができる。
【０１４０】
これにより、回収すべき導電粒子の数を減少することができる。
【０１４１】
なお、導電性粒子１３どおしの吸着を抑制する手段として、図４の方法と図５の方法とを別個に説明したが、図４の方法と図５の方法との２つを用いて、導電性粒子１３どおしの吸着を抑制することもできる。
【０１４２】
また、テーブル１２の表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有するように構成することができる。
【０１４３】
また、バンプ形成装置内の湿度を４０から６０％に保つ湿度調整機構を有するように構成することもできる。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成方法及びその装置を実現することができる。
また、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成方法及び装置を実現することができる。
【０１４５】
また、ウエハまたは回路基板の電極部に一括で導電性粒子を搭載でき、導電性粒子の搭載成功率が高く設備費用も安価であるため、バンプ形成の生産性を飛躍的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブルの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のホッパの要部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部の一例についての要部断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の被対象物についての説明図である。
【図９】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部についての説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの裏面についての説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるバンプ形成方法についての説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態であるはんだバンプ形成装置及びその方法によるフラックスの沸点と、はんだボール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 被対象物
１０ａ 電極部
１１ マスク
１１ａ マスクの貫通孔
１２ テーブル
１２ａ 吸引穴
１３ はんだボール（導電粒子）
１４ ホッパ
１５ 回収ユニット
１７ スリット部
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性粒子を用い半導体ウエハ、電子回路を形成した基板等の、いわゆる半導体装置の端子となる電極部にバンプを形成するバンプ形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バンプ形成方法およびその装置については、従来から数多く存在している。例えば、メッキにより半導体装置の電極部に金属を析出させてバンプを形成するメッキ法、はんだペーストを半導体装置の電極部に印刷し、加熱することではんだペースト中のはんだを溶融させてバンプを形成する印刷法、金ワイヤの一端を半導体装置の電極部に接続し切断することでバンプを形成するスタッドバンプ法がある。
【０００３】
また、はんだボール（導電性粒子）を真空吸引により治具に吸引しはんだボールの下面部にフラックスを付着させて、これをウエハまたは回路基板上の電極部に搭載し、加熱することではんだボールを溶融させてバンプを形成するはんだボール搭載法がある。
【０００４】
一方、電子製品の小型、高性能化に伴いＩＣパッケージがＱＦＰ（Quad Flat Package）からＢＧＡ（Ball Grid Array）へ、更にＣＳＰ（Chip Size Package）からフリップチップへとバンプ間隔の狭ピッチ化及びバンプ径の小径化が急速に進んでいる。
【０００５】
ＩＣの小型化に伴い従来技術のメッキ法では十分な体積を持つバンプを形成することが難しく、更にメッキ時間が長い問題が存在する。
【０００６】
また、従来技術の印刷法ではバンプ体積及びバンプ高さのバラツキが生じるため、回路基板などにＩＣのバンプを接続するとき、全てのバンプが正常に接続ができない問題が存在する。
【０００７】
また、従来技術のスタッドバンプ法はバンプの材質が金のためバンプと接続する回路基板の導体材料が限定されるという問題が存在する。
【０００８】
また、従来技術のはんだボール搭載法はバンプ体積及びバンプ高さのバラツキがなくバンプ形成ができるが、一度に数百個のはんだボール搭載しかできないという問題と、このはんだボールの径が３００μｍ以上ではないと、搭載することができない問題が存在する。
【０００９】
また、はんだボールの搭載時間が約１５秒／回必要であり、数万個のはんだボールを搭載する場合には数時間以上を費やすため、生産性が低いという問題が存在する。
具体的には以下に説明するＡ〜Ｉが公知技術としてあげられる。
【００１０】
まず、公知技術（例Ａ）のバンプ形成方法としては、特開平９−２４６７０４号公報に記載のように、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、上記はんだパッドに対向し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを通して、はんだボールをはんだパッドの表面にフラックス粘着させるはんだボール粘着工程と、マスクを取り外した後に、はんだ溶融温度で加熱し、はんだバンプを形成する加熱工程とを有している。
【００１１】
この例Ａによるバンプ形成方法は、マスク貫通孔以外の領域に多数残ったはんだボールを回路基板とマスクとを逆さまにひっくり返すことではんだボールを下部に落下させる方法である。
【００１２】
また、公知技術（例Ｂ）のバンプ形成方法としては、特許番号２６６３９２７号公報に記載のように、回路基板上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にはんだペーストを印刷するはんだペースト印刷工程と、上記はんだパッドに対向し、はんだボールが通過できるマスクの貫通孔にはんだボールを入れ、このはんだボールの上からはんだボール径より若干小さい突起を押圧するはんだボール押圧工程とを有する方法がある。
【００１３】
また、公知技術（例Ｃ）のバンプ形成方法としては、特開平６−２９１１２２号公報に記載のように、マスクに袋小路の多孔をあけ、これらの多孔にはんだボールを入れた後に、マスク上面部を刷毛を移動することにより余分なはんだボールをはんだボール排出口から排出する方法がある。
【００１４】
また、公知技術（例Ｄ）のバンプ形成方法としては、特開平７−２５４７７７号公報に記載のように、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクとを位置決めした後に、升状の側壁内に供給したはんだボールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボールを落下させる方法がある。
【００１５】
また、公知技術（例Ｅ）のバンプ形成方法としては、特開平７−２０２４０３号公報に記載のように、チップ部品上のはんだバンプを形成するはんだパッドとはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクとを位置決めした後に、升状のボールホッパに供給したはんだボールを移動させてマスクの貫通孔にはんだボールを落下させる方法がある。
【００１６】
また、公知技術（例Ｆ）のバンプ形成方法としては、特開平９−１０７０４５号公報に記載のように、ＢＧＡパッケージ上のはんだバンプを形成するはんだパッドの表面にのみ部分的にはんだペーストを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを位置決めした後に、スキージを移動させてはんだボールをマスクの貫通孔に落下させる方法がある。
【００１７】
また、公知技術（例Ｇ）のバンプ形成方法としては、特開平１１−１３５５６５号公報に記載のように、基板上のはんだバンプを形成するバンプパッドの表面にのみ部分的にフラックスを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを位置決めした後に、はんだボール押え板ではんだボールの上部を加圧し、その後に加熱する方法がある。
【００１８】
また、公知技術（例Ｈ）のバンプ形成方法としては、特許番号第２７１３２６３号公報に記載のように、プリント基板上のはんだバンプを形成するパッドの表面にのみ部分的にクリームはんだを塗布し、はんだボールが通過できる貫通孔を有するノズル部を位置決めした後に、ノズル部内のはんだボールを押圧部でプリント基板に押し付け、その後加熱する方法がある。
【００１９】
また、公知技術（例Ｉ）のバンプ形成方法としては、特許番号第２８９１０８５号公報に記載のように、半導体素子上のはんだバンプを形成するはんだボール電極の表面にのみ部分的にフラックスを塗布するフラックス塗布工程と、上記はんだパッドに対向しはんだボールが通過できる貫通孔を有するマスクを通してはんだボールをはんだボール電極の表面のフラックスに粘着させ、マスク貫通孔以外に多数残ったはんだボールを半導体素子とマスクを少し傾けた状態で、はんだボールを下部に落下させる方法がある。
【００２０】
なお、例Ａに類似する公知技術としては、特開平９−１３４９２３号公報に記載された「はんだボール供給装置」がある。
【００２１】
また、例Ａ〜Ｉの他の公知技術としては、特開２０００−１３３９２３号公報に記載された「導電性ボールの基板への搭載方法」がある。
【００２２】
この特開２０００−１３３９２３号公報に記載された「導電性ボールの基板への搭載方法」は、導電性ボール受け穴を多数有する平板状の位置決め手段を下り勾配状に配置し、この位置決め手段に、ボール貯蔵ホッパから複数の導電性ボールを供給して、ボール受け穴に受け入れさせる。
【００２３】
ボール受け穴に受け入れらなかった導電性ボールは、導電性ボール回収ホッパに受け入れられる。
【００２４】
そして、多数の導電性ボールを受け容れた位置決め手段は、ほぼ水平となるように回動され、導電性ボール吸着手段により、位置決め手段上の導電性ボールが吸着される。
【００２５】
続いて、導電性ボールを吸着した導電性ボール吸着手段は、被導電性部材供給部に搭載される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記（例Ａ）から（例Ｉ）までの従来のバンプ形成方法には、次のような問題点があった。
【００２７】
第１の問題点は、導電性粒子同士の付着である。
これは、直径が３００μｍ以下の場合に多く発生する現象であり、導電性粒子の帯電または導電性粒子の電子密度の偏りにより発生するファンデルワールス力が原因である。
【００２８】
例えば、供給装置又は刷毛、スキージ等により導電性粒子をマスク上で滑らせながらマスク貫通孔に落下させる場合、導電性粒子同士及びマスク、供給装置、刷毛、スキージ等の接触により静電気が発生する。
【００２９】
そして、発生した静電気により、マスク表面部又はマスクの貫通孔内及び供給装置又は刷毛、スキージ等に導電性粒子が付着するため、導電性粒子の運動を制御できず、自重でマスクの貫通孔に確実に供給できない構造であった。
【００３０】
また、静電気の影響でマスクの貫通孔に、完全な状態ではなく、中途半端な位置で導電性粒子が付着するため、供給装置の先端部又はスキージ端面部に導電性粒子が噛み込む現象が発生し、導電性粒子へのダメージが発生しやすい構造であった。
【００３１】
次に、第２の問題点は、導電性粒子をスキージ又は刷毛などでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり導電性粒子の変形が発生し、マスクの貫通孔の直径以上に導電性粒子が変形した場合は導電性粒子の自重でマスクの貫通孔に確実には挿入又は供給できない構造となっていた。
【００３２】
次に、第３の問題点は、マスクの貫通孔に導電性粒子を多数個入れた後にウエハまたは回路基板とマスクとを引き離すときに、マスクの貫通孔内壁と導電性粒子とが摩擦して回路基板上の電極部に搭載されている導電性粒子が脱落しやすい構造であるという構造となっていた。
【００３３】
ここで、上述した公知技術である例Ａについて述べると、はんだボールの自重のみの力でマスクの貫通孔に、はんだボールを落下させるため、はんだボール同士が帯電し、マスクの貫通孔以外に多数のはんだボールが残るという問題が存在し、静電気の影響については考慮されてがいなかった。
【００３４】
また、回路基板とマスクとを逆さまにひっくり返す時に発生するマスクの振動によりマスク貫通孔に入っているはんだボールが脱落しやすいという問題が存在し、この振動の影響について考慮していない構造となっていた。
【００３５】
また、公知技術である例Ｂは、マスクの貫通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮していない。また、位置決めした突起を押し出して、はんだボールを上部に押し出す時に、はんだボールとマスクの貫通孔との摩擦により発生する静電気の影響を考慮していない構造となっていた。
【００３６】
また、公知技術である例Ｃは、刷毛を移動することにより、マスクとはんだボールとを刷毛により摩擦することによって、はんだボールが帯電し、一度マスクの多孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造となっていた。
【００３７】
また、マスクの多孔に入っているはんだボールを回路基板上のはんだバンプを形成するはんだ凹状パッドに落下される構造のため、マスクと回路基板とをひっくり返した時に、はんだボールの帯電により、はんだボールが自重でマスク貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００３８】
また、導電性粒子であるはんだボールを刷毛を用いてマスク上を滑らせる構造のため、導電性粒子に外力が加わり導電性粒子の変形が発生しやすく、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重では、マスクの貫通孔に落下できない構造となっていた。
【００３９】
また、公知技術である例Ｄは、升状の収納枠に供給したはんだボール移動することにより、マスクと、はんだボール表面と、升状の内壁とが帯電し、マスクの貫通孔に入っているはんだボールがマスクの多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４０】
また、マスクの貫通孔の中途半端な位置で、はんだボールが付着するため、はんだボールと升状の収納枠の角部とが噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４１】
また、導電性粒子を升状の収納枠でマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスク貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重ではマスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４２】
また、公知技術である例Ｅは升状のボールホッパに供給したはんだボールを移動することにより、マスクとはんだボール表面とボールホッパの内壁とが帯電し、マスクの貫通孔に入っているはんだボールがマスク多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４３】
また、静電気によりはんだボールがマスク貫通孔の中途半端な位置ではんだボールが付着するため、ボールホッパ先端部または押圧部材と、はんだボールとが噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４４】
また、導電性粒子であるはんだボールをボールホッパでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重ではマスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４５】
また、公知技術である例Ｆは、剣先状のスキージに供給したはんだボールを移動することによりマスクとはんだボール表面とスキージとが帯電し、マスクの貫通孔に一度入ったはんだボールがマスクの多孔から飛び出しやすい構造となっていた。
【００４６】
また、静電気により、はんだボールがマスクの貫通孔の中途半端な位置で付着するため、スキージと、はんだボールとが互いに噛み込む現象が発生し、はんだボールの欠けが発生しやすい構造となっていた。
【００４７】
また、導電性粒子を剣先状のスキージでマスク上を滑らせるため、導電性粒子に外力が加わり変形が発生しやすい構造であり、マスクの貫通孔以上に導電性粒子が変形した場合、導電性粒子の自重では、マスクの貫通孔に落下しにくい構造となっていた。
【００４８】
また、公知技術である例Ｇは、マスクの貫通孔にどのようにはんだボールを入れるかを考慮していない。
【００４９】
また、公知技術である例Ｈは、押圧部をノズル部の貫通孔に入れる時に、金属ボールとノズル部の貫通孔の角部との噛み込みが発生しやすい構造であった。また、金属ボールに外力が加わるため、金属ボールの変形が発生しやすい構造となっていた。
【００５０】
また、公知技術である例Ｉは、はんだボールを、半導体素子とマスクとを少し傾けた状態で、はんだボールをマスクの上部から下部に滑らせながらマスクの貫通孔に入れるため、はんだボールの摩擦によって、はんだボールが帯電しマスク上に、はんだボールが残りやすい構造となっていた。
【００５１】
また、はんだボールの帯電により一度マスクの貫通孔に入ったはんだボールが飛び出しやすい構造となっていた。
【００５２】
例えば、導電性粒子が錫、鉛または銀などを主成分とするはんだであり、直径がΦ３００μm以下の場合に、マスク上に、はんだボールを滑らせた場合にマスク表面と、はんだボール表面とで±５０から±３０００Ｖの静電気が発生する。
【００５３】
上述した従来技術では、導電性粒子の表面に発生する静電気及びファンデルワールス力の影響で、導電性粒子がマスクの貫通孔に落下しにくい構造であり、また、導電性粒子と供給装置であるホッパなどの先端部とが噛み込みやすい構造のため、導電性粒子の欠けなどのダメージが発生する問題を解決できないため実用化されていなかった。
【００５４】
本発明の目的は、直径がΦ３００μm以下の導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成方法及びその装置を実現することである。
また、本発明の他の目的は、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成方法及びその装置を実現することである。
【００５５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成方法において、バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと上記ウエハまたは回路基板とを位置合わせし、吸引孔が形成されたテーブル上に配置する工程と、導電性粒子供給手段により、導電性粒子をマスク上の貫通孔へ落下しながら移動し、導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載する粒子搭載工程と、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を回収するボール回収工程とを備える。
【００５６】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御する。
【００５７】
（３）また、好ましくは、上記（１）、（２）において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体が吹き付けられる。
【００５８】
（４）また、好ましくは、（１）、（２）、（３）において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させる。
【００５９】
（５）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）において、上記半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させる。
【００６０】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収する。
【００６１】
（７）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有する。
【００６２】
（８）また、好ましくは、上記（５）において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０℃から＋４０℃の特性を有する。
【００６３】
（９）また、好ましきくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収する。
【００６４】
（１０）導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成装置において、バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと、複数の吸引孔が形成され、上記ウエハまたは回路基板とが配置され、上記吸引孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引するテーブルと、複数の導電性粒子を上記マスク上の貫通孔へ落下しながら移動する導電性粒子供給手段と、導電性粒子を回収する導電性粒子回収手段とを備え、導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載し、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を導電粒子回収手段により回収する。
【００６５】
（１１）好ましくは、上記（１０）において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御する。
【００６６】
（１２）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体を吹き付ける除電器を備える。
【００６７】
（１３）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させる。
【００６８】
（１４）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）において、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給する加熱手段を備え、この加熱手段により、半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させる。
【００６９】
（１５）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収する。
【００７０】
（１６）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有する。
【００７１】
（１７）また、好ましくは、上記（１４）において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０℃から＋４０℃の特性を有する。
【００７２】
（１８）また、好ましくは、上記（１０）、（１１）、（１２）、（１３）、（１４）、（１５）、（１６）、（１７）において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収する。
【００７３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１１を用いて、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置について説明する。
【００７４】
図１は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の概略断面図である。
【００７５】
このバンプ形成装置におけるはんだボール供給装置は、ホッパ１４と回収ユニット１５とから構成されており、全体でボール搭載ヘッドを構成している。
【００７６】
被対象物１０は、半導体ウエハでテーブル１２の吸引穴１２aの吸引力１２bにより保持され、被対象物１０の電極１０aの位置とマスク１１のマスク１１の貫通孔１１aの位置とを合わせた後に、マスク１１をテーブル１２の吸引力１２bにより密着する構造となっている。
【００７７】
はんだボール１３の搭載方法は、ホッパ１４内に投入したはんだボール１３をホッパ１４に形成されたスリット１７から１列にマスク１１に落下しながら、搭載ヘッドの進行方向１８に進む。
【００７８】
そして、スリット１７から落下したはんだボール１３は、回収ユニット１５の吸引力１５aによりマスク１１上を転がりながら、マスク１１の貫通孔１１aに落下し被対象物１０上の電極１０aに印刷されたフラックス１０bの粘着力で固定する構造となっている。
【００７９】
なお、ホッパ１４に形成されたスリット１７のスリット幅１７aは、はんだボール１３の径１３aの１倍から２倍であり、スリット１７に、はんだボール１３が詰まりにくい寸法構成としてある。
【００８０】
また、ホッパ１４とマスク１１とのクリアランス１６は、はんだボール１３の径１３aの１倍から２倍であり、マスク１１に落下したはんだボール１３とホッパ１４とが噛み込まない寸法構成としてある。
【００８１】
なお、マスク１１上の余分なはんだボール１３は、回収ユニット１５の吸引力１５aにより、全て回収する構造となっている。
【００８２】
次に、本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブル部について説明する。
【００８３】
図２は、本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブル部の正面図である。
【００８４】
図２において、テーブル２２（１２）には吸引穴２２a（１２ａ）、２２b、２２cが設けられている。また、マスク２１（１１）の裏側にはマスク２１（１１）の裏側から彫り込んだハーフエッチング部２１bと、このハーフエッチング部２１ｂと繋がっている吸引溝２５a、２５b、２５cと貫通孔２１a（１１ａ）とが設けられている。
【００８５】
被対象物２０（１０）は、テーブル２２（１２）に保持され、ホッパ２３（１４）内に投入されたはんだボール２４（１３）が落下しながら進行方向２３a（１８）を進む。
【００８６】
このとき、ホッパ２３（１４）が吸引孔２２a（１２ａ）の位置にきた時に、吸引孔２２a（１２ａ）のみに吸引力２２d（１２ｂ）を発生させることにより、マスク２１（１１）の裏側の吸引溝２５aを通してマスク２１の貫通孔２１a（１１ａ）を吸引し、はんだボール２４（１３）を確実に落下させる構造となっている。
【００８７】
このように、ホッパ２３（１４）の進行方向２３aの進行速度に合わせて、テーブル２２（１２）に設けた吸引穴Ａ（２２ａ）、Ｂ（２２ｂ）、Ｃ（２２ｃ）を順次切り替えてマスク２１（１１）の吸引溝２５a、２５ｂ、２５ｃを介してはんだボール２４（１３）を吸引することにより、全てのマスク貫通孔２１a（１１ａ）に、はんだボール２４（１３）を落下する構造となっている。
【００８８】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のホッパ部について説明する。
【００８９】
図３は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の供給装置を示す断面図である。
【００９０】
図３において、ホッパ３１（１４）のスリット部３１a（１７）の側壁部に吸引溝３２を設け、ホッパ３１内のはんだボール３０（１３）を吸引力３２によりホッパ３１内に保持する構造となっている。
【００９１】
なお、ホッパ３１のはんだボール３０は、この吸引力３２aを切ることによりスリット３１aから落下して、落下したはんだボール３０aとする構造となっている。
【００９２】
このように、ホッパ３１の吸引力３２aを制御することにより、はんだボール３０の落下を制御できる構造となっている。
【００９３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のホッパ部へのはんだボールの供給について説明する。
【００９４】
図４は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の一例を示す図である。
【００９５】
図４において、ホッパ４０（１４）は、除電器４２に空気などの流体４２ｂを入れ、除電流体４３ａとし、流路４２aを経由してパイプ４３の開口穴４３bから、この除電流体４３aをホッパ４０内のはんだボール４１（１３）に吹き付ける構成となっている。
【００９６】
このように、ホッパ４０（１４）と、はんだボール４１（１３）同士の摩擦により発生した、静電気を除電することにより、ホッパ４０（１４）の先端部のスリット４０a（１７）から一列に、はんだボール４１（２１３）を落下し、落下したはんだボール４１ａとすることができる構造となっている。
【００９７】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例について説明する。
【００９８】
図５は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例を示す図である。
【００９９】
図５において、このはんだボール供給装置は、ホッパ５５（１４）の側面板５４に振動を加える振動子５２を有する構成となっている。ホッパ５５とはんだボール５０（１３）同士の摩擦により発生した静電気により、密着しているはんだボール５０を分離させるため、ホッパ５５の側面板５４に振動子５２のシャフト５３を衝突させて（例えば、毎秒１回）、スリット５１（１７）から一列に、はんだボール５０（１３）を落下する構造となっている。
【０１００】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部について説明する。
【０１０１】
図６は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部を示す正面図である。
【０１０２】
図６において、このはんだボール回収部は、はんだボール６６（１３）を吸引する吸引用流路６０と、遠心分離室６２と、回収室６３と、排気パイプ６４から構成されている。
【０１０３】
吸引用流路６０の吸引力６１により吸引したはんだボール６６（１３）を遠心分離室６２の内壁を回転させながら、下部の回収室６３に落下させる構造となっている。
【０１０４】
そして、排気パイプ６４から排気６５を行うことにより、はんだボール６６（１３）と、粉塵６７とを分離して、空気などの流体と共に粉塵６７を外部に排気できる構造となっている。
【０１０５】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部について説明する。
【０１０６】
図７は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部を示す正面図である。
【０１０７】
被対象物７５（１０）はテーブル７４（１２）に保持され、被対象物７５（１０）の電極７５aの位置とマスク７３（１１）のマスク貫通孔７３a（１１ａ）の位置を合わせた後に、マスク７３（１１）をテーブル７４（１２）に密着する構造となっている。
【０１０８】
被対象物７５（１０）上のフラックスは加熱硬化性を用い、マスク７３（１１）の上から加熱室７０のヒータ７１に加圧流体７０aを入れて、加熱流体７１aを貫通孔７３aを通して被対象物７５（１０）の電極部７５a上のフラックス７５bを軟化させて、はんだボール１３を密着しやすくしている。
【０１０９】
図８は、被対象物の一例についての説明図である。
図８において、例えば被対象物がＳｉウエハ８０の場合、このウエハ８０上に回路が構成され電極部８２が設けられている。
【０１１０】
この電極部８２は錫などのメッキが施され、この電極部８２に、はんだバンプ８３が形成されている。
【０１１１】
このはんだバンプ８３は、直径が３００μm以下で、バンプ間ピッチは５００μm以下のフリップチップが最近使用されてきている。
【０１１２】
このＳｉウェハ８０上のバンプ形成数は数万個から数十万個のため、ウェハ状態で一括ではんだボールを搭載できる技術が必要となっている。
【０１１３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部について説明する。
【０１１４】
図９は、上記はんだボール回収部を示す図である。
このはんだボール回収部は、回収ユニット１００と回収管１００ａとを備える。はんだマスク３００上に落下した、はんだボール２００（１３）を回収するために、回収ユニット１００が、この回収ユニット１００の進行方向４００に移動する構成となっている。
【０１１５】
落下した、はんだボール２００（１３）は、吸引力２００ｄにより回収ユニット１００の吸引方向２００ｃに吸い込まれる。そして、吸引されたはんだボール２００ｂは、回収管１００ａを通過し回収され、回収されたはんだボール２００ａとする構成となっている。
【０１１６】
このはんだボール回収部は、はんだボール２００（１３）の吸引力２００ｄを向上するために、吸引部入口１００ｂを凹凸形状とし、吸引部入口１００ｂの断面積を大きくしている。
【０１１７】
なお、はんだマスク３００（１１）上のはんだボール２００（１３）は、回収ユニット１００内の乱流２００ｅにより吸引部後部１００ｃに留まることなく、吸引力２００ｄにより、全て回収される構造となっている。
【０１１８】
上記乱流２００ｅを作り出すために、はんだマスク３００（１１）と回収ユニット１００の吸引部底面は、隙間を設け、吸引部入口１００ｂは、凹凸形状とし、吸引部角部１００ｃはテーパ形状としている。
【０１１９】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクについて説明する。
図１０は、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの正面図である。
【０１２０】
図１０において、マスク１１０（１１）には貫通孔１１０ａ、ストッパ１１０ｂ、ハーフエッチング部１１０ｃ、吸引溝１１１ａから１１１ｉが設けられている。
【０１２１】
また、このマスク１１０（１１）においては、はんだボール落下の進行方向１１２の進行速度と同期して、吸引溝１１１ａから１１１ｉの順に、吸引を順次切り替える構造となっている。
【０１２２】
また、マスク１１０（１１）の貫通孔１１０ａは、上記吸引溝１１１ａから１１１ｉを通して、マスク１１０上のはんだボールを落下させる構造となっている。
【０１２３】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの裏面について説明する。
図１１は、上記マスクの裏面を示す図である。
図１１において、マスク１２０には、貫通孔１２０ａ、ストッパ１２０ｂ、ハーフエッチング部１２０ｃ、吸引溝１２１ａが設けられている。
【０１２４】
マスク１２０の貫通孔１２０ａは、吸引溝１２１ａからの吸引力により、はんだボールを貫通孔１２０ａに落下する構造となっている。
【０１２５】
次に、本発明の一実施形態によるバンプ形成方法について説明する。
【０１２６】
図１２は、本発明の一実施形態によるバンプ形成方法を示す図である。
図１２において、被対象物９０（１０）は、テーブル９２（１２）に保持され、被対象物９０（１０）の電極９０a（１０ａ）の位置と、マスク９１のマスク貫通孔の位置とを合わせた後に、マスク９１をテーブル９２（１２）の吸引力１２bにより密着する。その後、フラックス９４をスキージ９３を移動することにより被対象物９０（１０）の電極９０a（１０ａ）上にフラックス９４を印刷する。
【０１２７】
この後、被対象物９０の電極９０aの位置と、マスク９１aのマスク貫通孔の位置とを合わせた後に、マスク９１aをテーブル９２の吸引力により密着し、ヒータ９５からの加熱流体９５aにより電極９０a上のフラックスを加熱させる。
【０１２８】
この後、ホッパ９６（１４）内に投入したはんだボール９７（１３）を落下させながら進行させ、マスク９１aの貫通孔にはんだボール９７（１３）を落下させる。
【０１２９】
この後、はんだボール回収部９８の吸引９８aにより、マスク９１aの貫通孔以外のはんだボール９７を回収する。
【０１３０】
この後、被対象物９０を熱風９９により加熱し、被対象物９０の電極９０a上のはんだボール９７を溶融させて、はんだバンプ９７aを形成する。
【０１３１】
図１３は、本発明の一実施形態であるはんだバンプ形成装置及びその方法によるフラックスの沸点と、はんだボール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを示すグラフである。
【０１３２】
ウエハ上の電極部にフラックスを塗布し、その後、このウエハの電極部上にはんだボールを搭載した場合、フラックスの沸点が低い程、フラックスだれが発生し、はんだボールがフラックスと一緒に移動するため、はんだボールの搭載成功率は低下する。
【０１３３】
例えば、はんだボールの材質をＳｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕを用いて、バンプを形成する場合、はんだボールの融点の＋１０℃の特性のフラックスを用いた場合には、バンプ形成成功率が９０％以上と良好となる。
【０１３４】
これは、ウエハの電極部に搭載したはんだボールが溶融して電極部上にバンプ形成する前に、フラックスが沸騰し、この力ではんだボールのズレが発生するからである。
【０１３５】
フラックスの沸点が高い程、はんだボールのズレが発生しにくいが、フラックスの沸点が２７０℃以上となると、バンプ形成後の洗浄液で完全には洗浄できず、フラックス残滓が生じる。
【０１３６】
このため、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕはんだボールの接続にはフラックス沸点がはんだボールの融点の＋１０℃〜＋４０℃が最適な範囲となる。
【０１３７】
以上のように、本発明の一実施形態のバンプ形成装置によれば、導電粒子（はんだボール）１３を搭載する複数の電極部１０ａが一方の面に形成された被対象物（半導体ウエハ又は電子回路基板）１０の、上記複数の電極部１０ａに対応する位置に、導電粒子１３の径以上の径を有する複数の孔１１０ａが形成され、上記被対象物１０に形成された上記複数の電極部１０ａに、上記複数の孔１１０ａがそれぞれ対向するように、配置されるマスク１１と、
上記被対象物１０をこの被対象物１０の他方の面側から吸引するとともに、導電粒子１３が、被対象物１０に形成された電極部１０ａに搭載されるように、上記マスク１１に形成された複数の孔１１０ａを介して、導電粒子１３を吸引する複数の孔１２ａを有するテーブル１２と、
複数の導電粒子１３を収容し、これら複数の導電粒子１３が互いに吸着することを抑制し、導電粒子１３を自重により落下させるスリット部１７が形成されたホッパ１４と、
導電粒子１３を回収する回収ユニット１５と、を備え、ホッパ１４に形成されたスリット部１７は、上記マスク１１の上面と導電粒子１３の径より大の間隔を有して対向して移動され、この移動の先行側に上記ホッパ１４が配置され、後行側に回収ユニット１５が配置されて、上記マスク１１の上面を移動し、マスク１１の孔１１０ａに落下しなかった導電粒子１３を上記回収ユニット１５が回収するように構成される。
【０１３８】
したがって、直径がΦ３００μm以下の導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成装置を実現することができる。
また、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成装置を実現することができる。
【０１３９】
また、ホッパ１４のスリット部１７の側壁部には、導電粒子１３を吸引し、この導電粒子１３が、落下しないように固定する吸引溝３２が形成されているため、導電粒子１３が落下すべきではないタイミングでは、導電粒子１３の落下を防止することができる。
【０１４０】
これにより、回収すべき導電粒子の数を減少することができる。
【０１４１】
なお、導電性粒子１３どおしの吸着を抑制する手段として、図４の方法と図５の方法とを別個に説明したが、図４の方法と図５の方法との２つを用いて、導電性粒子１３どおしの吸着を抑制することもできる。
【０１４２】
また、テーブル１２の表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有するように構成することができる。
【０１４３】
また、バンプ形成装置内の湿度を４０から６０％に保つ湿度調整機構を有するように構成することもできる。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性粒子のバンプ高さ、体積のばらつきを少なくするために、所定の寸法精度の球状の導電性粒子を用いてウェハ又は回路基板上の電極部にバンプを形成し得る安価なバンプ形成方法及びその装置を実現することができる。
また、マスク上に残った余分な導電性粒子を確実にかつ容易に吸引回収することにより、高価な導電性粒子を再利用し、リサイクル化が可能なバンプ形成方法及び装置を実現することができる。
【０１４５】
また、ウエハまたは回路基板の電極部に一括で導電性粒子を搭載でき、導電性粒子の搭載成功率が高く設備費用も安価であるため、バンプ形成の生産性を飛躍的に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のテーブルの要部断面図である。
【図３】本発明の一実施形態であるバンプ形成装置のホッパの要部断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール供給装置におけるはんだボールどおしの吸着を防止する手段の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のヒータ部の一例についての要部断面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置の被対象物についての説明図である。
【図９】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のはんだボール回収部についての説明図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるバンプ形成装置のマスクの裏面についての説明図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるバンプ形成方法についての説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態であるはんだバンプ形成装置及びその方法によるフラックスの沸点と、はんだボール搭載成功率と、バンプ形成成功率とを示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 被対象物
１０ａ 電極部
１１ マスク
１１ａ マスクの貫通孔
１２ テーブル
１２ａ 吸引穴
１３ はんだボール（導電粒子）
１４ ホッパ
１５ 回収ユニット
１７ スリット部
Claims (18)
- 導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成方法において、
バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと上記ウエハまたは回路基板とを位置合わせし、吸引孔が形成されたテーブル上に配置する工程と、
導電性粒子供給手段により、導電性粒子をマスク上の貫通孔へ落下しながら移動し、導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載する粒子搭載工程と、
上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を回収するボール回収工程と、
を備えることを特徴とするバンプ形成方法。 - 請求項１記載のバンプ形成方法において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御することを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１または２記載のバンプ形成方法において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体が吹き付けられることを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１、２、３のうちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させることを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１、２、３、４のうちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、上記半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させることを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１、２、３、４、５のうちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１、２、３、４、５、６のうちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有することを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項５記載のバンプ形成方法において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０°Ｃから＋４０°Ｃの特性を有することを特徴とするバンプ形成方法。
- 請求項１、２、３、４、５、６、７、８のうちのいずれか一項記載のバンプ形成方法において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成方法。
- 導電性粒子を用いて半導体ウエハまたは電子回路基板上に電極部にバンプを形成するバンプ形成装置において、
バンプ形成位置に導電性粒子が通過する貫通孔を有するマスクと、
複数の吸引孔が形成され、上記ウエハまたは回路基板とが配置され、上記吸引孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引するテーブルと、
複数の導電性粒子を上記マスク上の貫通孔へ落下しながら移動する導電性粒子供給手段と、
導電性粒子を回収する導電性粒子回収手段と、
を備え、
導電性粒子供給手段の移動する位置に同期して、上記テーブルに形成された孔からマスクに形成された貫通孔を介して導電性粒子を吸引し、半導体ウエハまたは電子回路基板上の電極部に導電性粒子を搭載し、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子を導電粒子回収手段により回収することを特徴とするバンプ形成装置。 - 請求項１０記載のバンプ形成装置において、上記導電粒子供給手段の先端部には導電性粒子の吸引溝が形成されており、この吸引溝により、導電性粒子の吸引及び非吸引を制御して、導電性粒子供給手段の導電性粒子の保持及び落下を制御することを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０または１１記載のバンプ形成装置において、上記供給手段内に収容された導電性粒子に、除電用流体を吹き付ける除電器を備えることを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０、１１、１２のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、上記供給手段の導電粒子収容部の側面に振動子を設け、導電性粒子に振動を加えながら供給手段から導電性粒子を落下させることを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０、１１、１２、１３のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給する加熱手段を備え、この加熱手段により、半導体ウエハまたは回路基板上の電極部に予めフラックスまたははんだペーストまたは導電性接着剤を付着し、上記導電性粒子を落下した後、上記マスクの貫通孔の上から熱を供給して上記電極部と導電性粒子との固着力を増加させることを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０、１１、１２、１３、１４のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、上記マスクの貫通孔に落下しなかった導電性粒子は、粒子回収手段により回収され、この粒子回収手段は、導電性粒子を吸引する吸引部を有し、この吸引部の入り口には多数のスリット溝が形成され、吸引部に乱流を発生させて導電性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、上記テーブルの表面材質は、鉄、ジルコニア、アルミナ又はジルコニア又はクロム、チタンのいずれかの膜を有することを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１４記載のバンプ形成装置において、フラックスまたははんだペースト、導電性接着剤の材料沸点の温度は、導電性粒子の融点より、＋１０°Ｃから＋４０°Ｃの特性を有することを特徴とするバンプ形成装置。
- 請求項１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７のうちのいずれか一項記載のバンプ形成装置において、回収した導電性粒子を遠心分離室内の遠心分離により、導電性粒子と粉塵とを分離して、導電性粒子を回収することを特徴とするバンプ形成装置。
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