JP6810355B2 - はんだ付け方法およびはんだ付け装置 - Google Patents
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Description
本発明は、はんだ付け方法およびはんだ付け装置に関する。
近年、例えばウエハ等の基板上にはんだバンプ等のはんだパターンを形成する方法として、ＩＭＳ（インジェクション・モールデッド・ソルダー）法が提案されている（特許文献１参照。）。
このＩＭＳ法においては、電極パッドに対応する開口部を有するレジスト膜が形成された基板が用いられる。この基板におけるレジスト膜の開口部に、溶融はんだを射出可能なノズルを接近させ、このノズルから溶融はんだを射出することにより、開口部にはんだを充填する。これにより、電極パッド上にはんだバンプが形成される。
このようなＩＭＳ法は、形成すべきはんだバンプの高さの制御が容易であること、はんだ材料の選択の自由度が大きいこと、レジスト膜の開口部が微細なパターンであっても、微細なパターンのはんだバンプを形成することが可能であることなどの点で、ソルダーペースト法やめっき法等に比べて有利である。
このＩＭＳ法においては、電極パッドに対応する開口部を有するレジスト膜が形成された基板が用いられる。この基板におけるレジスト膜の開口部に、溶融はんだを射出可能なノズルを接近させ、このノズルから溶融はんだを射出することにより、開口部にはんだを充填する。これにより、電極パッド上にはんだバンプが形成される。
このようなＩＭＳ法は、形成すべきはんだバンプの高さの制御が容易であること、はんだ材料の選択の自由度が大きいこと、レジスト膜の開口部が微細なパターンであっても、微細なパターンのはんだバンプを形成することが可能であることなどの点で、ソルダーペースト法やめっき法等に比べて有利である。
しかしながら、上記のＩＭＳ法においては、以下のような問題がある。
基板に形成された多数の電極ハッド上にはんだバンプを形成する、すなわちレジスト膜の多数の開口部にはんだを充填するためには、ノズルを開口部のパターンに従って移動させ、各開口部に対するはんだの充填を繰り返すことが必要である。このため、レジスト膜の全ての開口部に対するはんだの充填作業に長い時間を要する、という問題がある。
基板に形成された多数の電極ハッド上にはんだバンプを形成する、すなわちレジスト膜の多数の開口部にはんだを充填するためには、ノズルを開口部のパターンに従って移動させ、各開口部に対するはんだの充填を繰り返すことが必要である。このため、レジスト膜の全ての開口部に対するはんだの充填作業に長い時間を要する、という問題がある。
そこで、本発明の目的は、開口部のパターンが微細なレジスト膜を有する基板であっても、短時間ではんだ付けを実行することができるはんだ付け方法、および前記はんだ付け方法を行うためのはんだ付け装置を提供することにある。
本発明のはんだ付け方法は、表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応して開口部が形成されたレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け方法であって、
前記基板を減圧された処理空間に置く工程（１）、
前記処理空間において、前記基板における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程（２）、および
前記基板における開口部形成面と前記溶融はんだとを接触させた状態で、前記処理空間を加圧する工程（３）
を有し、
前記工程（１）、前記工程（２）および前記工程（３）を、下記のはんだ付け装置を用いて行うことを特徴とする。
前記基板を減圧された処理空間に置く工程（１）、
前記処理空間において、前記基板における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程（２）、および
前記基板における開口部形成面と前記溶融はんだとを接触させた状態で、前記処理空間を加圧する工程（３）
を有し、
前記工程（１）、前記工程（２）および前記工程（３）を、下記のはんだ付け装置を用いて行うことを特徴とする。
本発明のはんだ付け方法においては、前記開口部の最小幅が、５００μｍ以下であることが好ましい。
さらに、前記工程（３）を行った後に、前記レジスト膜の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程（４）を有することが好ましい。
また、前記工程（１）における減圧された処理空間の気圧が、０．０２ＭＰａ以下であることが好ましい。
また、前記工程（３）における加圧された処理空間の気圧が、０．０５ＭＰａ以上であることが好ましい。
また、前記工程（３）において、前記処理空間に不活性ガスを供給することによって当該処理空間を加圧することが好ましい。
さらに、前記工程（３）を行った後に、前記レジスト膜の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程（４）を有することが好ましい。
また、前記工程（１）における減圧された処理空間の気圧が、０．０２ＭＰａ以下であることが好ましい。
また、前記工程（３）における加圧された処理空間の気圧が、０．０５ＭＰａ以上であることが好ましい。
また、前記工程（３）において、前記処理空間に不活性ガスを供給することによって当該処理空間を加圧することが好ましい。
本発明のはんだ付け装置は、表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応する開口部を形成するレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け装置であって、
はんだ付け処理を実行する処理空間が形成されたはんだ付け部と、前記はんだ付け部に設けられた、前記処理空間を減圧するための減圧ラインおよび前記処理空間を加圧するための加圧ラインとを備えてなり、
前記はんだ付け部は、
前記処理空間に配置された、溶融はんだを貯留する溶融はんだ槽、および
前記溶融はんだ槽内の溶融はんだと前記基板における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板を保持することが可能な基板保持部
を有することを特徴とする。
はんだ付け処理を実行する処理空間が形成されたはんだ付け部と、前記はんだ付け部に設けられた、前記処理空間を減圧するための減圧ラインおよび前記処理空間を加圧するための加圧ラインとを備えてなり、
前記はんだ付け部は、
前記処理空間に配置された、溶融はんだを貯留する溶融はんだ槽、および
前記溶融はんだ槽内の溶融はんだと前記基板における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板を保持することが可能な基板保持部
を有することを特徴とする。
本発明によれば、開口部のパターンが微細なレジスト膜を有する基板であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明のはんだ付け方法は、表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応して開口部が形成されたレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け方法であって、
前記基板を減圧された処理空間に置く工程（１）、
前記処理空間において、前記基板における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程（２）、および
前記基板における開口部形成面と前記溶融はんだとを接触させた状態で、前記処理空間を加圧する工程（３）
を有することを特徴とする。
本発明のはんだ付け方法は、表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応して開口部が形成されたレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け方法であって、
前記基板を減圧された処理空間に置く工程（１）、
前記処理空間において、前記基板における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程（２）、および
前記基板における開口部形成面と前記溶融はんだとを接触させた状態で、前記処理空間を加圧する工程（３）
を有することを特徴とする。
本発明のはんだ付け方法に用いられるはんだ付け装置としては、例えば、下記のはんだ付け装置（Ａ）およびはんだ付け装置（Ｂ）が挙げられる。なお、本発明のはんだ付け装置はこれらに限定されるものではない。
以下、はんだ付け装置（Ａ）およびはんだ付け装置（Ｂ）の詳細について、ならびにはんだ付け装置（Ａ）およびはんだ付け装置（Ｂ）を用いたはんだ付け方法の詳細について述べる。
以下、はんだ付け装置（Ａ）およびはんだ付け装置（Ｂ）の詳細について、ならびにはんだ付け装置（Ａ）およびはんだ付け装置（Ｂ）を用いたはんだ付け方法の詳細について述べる。
＜はんだ付け装置（Ａ）＞
図１は、本発明のはんだ付け装置の一例（はんだ付け装置（Ａ））における構成を示す説明図である。
はんだ付け装置（Ａ）においては、基板１に対してはんだ付け処理を行うはんだ付け部１０が設けられている。基板１は、表面に形成された複数の電極パッド（図示省略）、およびこの電極パッドに対応して開口部３が形成されたレジスト膜２を有するものである。 はんだ付け部１０は、内部に処理空間Ｓが形成された筐体１１を有する。
図１は、本発明のはんだ付け装置の一例（はんだ付け装置（Ａ））における構成を示す説明図である。
はんだ付け装置（Ａ）においては、基板１に対してはんだ付け処理を行うはんだ付け部１０が設けられている。基板１は、表面に形成された複数の電極パッド（図示省略）、およびこの電極パッドに対応して開口部３が形成されたレジスト膜２を有するものである。 はんだ付け部１０は、内部に処理空間Ｓが形成された筐体１１を有する。
はんだ付け部１０の処理空間Ｓには、溶融はんだＨを貯留する溶融はんだ槽２０が設けられている。この例では、筐体１１の一部によって溶融はんだ槽２０が形成されている。溶融はんだ槽２０は溶融はんだＨを加温するための加温装置を有していてもよい（図示省略）。
溶融はんだ槽２０の上方には、溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨと基板１における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板１を保持することが可能な板状の基板保持部２５が配置されている。基板保持部２５には、当該基板保持部２５を、溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨと基板１における開口部形成面とが離接するよう上下に移動させる移動機構（図示省略）が設けられている。
溶融はんだ槽２０の上方には、溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨと基板１における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板１を保持することが可能な板状の基板保持部２５が配置されている。基板保持部２５には、当該基板保持部２５を、溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨと基板１における開口部形成面とが離接するよう上下に移動させる移動機構（図示省略）が設けられている。
はんだ付け部１０には、処理空間Ｓを減圧するための減圧ライン３０および処理空間Ｓを加圧するための加圧ライン３１が設けられている。減圧ライン３０は、減圧ポンプ（図示省略）に接続されており、加圧ライン３１は、加圧用ガス供給機構に接続されている。また、はんだ付け部１０には、溶融はんだ槽２０に溶融はんだを供給するはんだ供給ライン３２が設けられている。更に、はんだ付け部１０には、処理空間Ｓに還元ガスを供給する還元ガス供給ライン３３が設けられている。
基板１としては、ウエハ等の半導体基板、ガラス基板、シリコン基板などを用いることができる。また、これらの基板は、表面に金属膜や各種素子を有するものであってもよい。
レジスト膜２は、例えは感光性樹脂組成物を基板の表面に塗布し、得られる塗膜に選択的に光を照射して現像することによって形成される。
感光性樹脂組成物としては、特に限定されるものではなく、例えばＩＭＳ法においてレジスト膜の形成に使用される感光性樹脂組成物を用いることができる。
感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法などを利用することができる。
レジスト膜２の厚みは、通常、０．００１〜１００μｍ、好ましくは０．０１〜５０μｍ、より好ましくは０．１〜１０μｍである。
レジスト膜２の開口部３の最小幅は、通常、５００μｍ以下であり、好ましくは１〜２００μｍである。
感光性樹脂組成物としては、特に限定されるものではなく、例えばＩＭＳ法においてレジスト膜の形成に使用される感光性樹脂組成物を用いることができる。
感光性樹脂組成物を塗布する方法としては、スプレー法、ロールコート法、スピンコート法、スリットダイ塗布法、バー塗布法、インクジェット法などを利用することができる。
レジスト膜２の厚みは、通常、０．００１〜１００μｍ、好ましくは０．０１〜５０μｍ、より好ましくは０．１〜１０μｍである。
レジスト膜２の開口部３の最小幅は、通常、５００μｍ以下であり、好ましくは１〜２００μｍである。
はんだ付け装置（Ａ）においては、下記の工程（１Ａ）、工程（２Ａ）、工程（３Ａ）および工程（４Ａ）により、本発明のはんだ付け方法が実施される。
工程（１Ａ）：基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程
工程（２Ａ）：減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程
工程（３Ａ）：基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程
工程（４Ａ）：レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程
工程（１Ａ）：基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程
工程（２Ａ）：減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程
工程（３Ａ）：基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程
工程（４Ａ）：レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程
［工程（１Ａ）］
工程（１Ａ）においては、処理空間Ｓ内のガスを減圧ライン３０を介して排気することによって、処理空間Ｓを減圧する。減圧された処理空間Ｓの気圧は、通常、０．０２ＭＰａ以下であり、好ましくは０．０００１〜０．１ＭＰａである。処理空間Ｓの気圧が前記範囲内である場合には、気泡等の充填不良に起因する不良が生じることなく、はんだバンプを形成することができる。
工程（１Ａ）においては、処理空間Ｓ内のガスを減圧ライン３０を介して排気することによって、処理空間Ｓを減圧する。減圧された処理空間Ｓの気圧は、通常、０．０２ＭＰａ以下であり、好ましくは０．０００１〜０．１ＭＰａである。処理空間Ｓの気圧が前記範囲内である場合には、気泡等の充填不良に起因する不良が生じることなく、はんだバンプを形成することができる。
また、工程（１Ａ）においては、基板１が減圧された処理空間Ｓに置かれると共に、当該基板１が加熱されることが好ましい。基板１の加熱温度は、溶融はんだの材料種に応じて適宜設定することができるが、通常、１００℃以上、好ましくは１５０〜３００℃である。
また、基板１における電極パッドの表面が酸化されやすいものである場合には、基板１が加熱された後に、処理空間Ｓに還元ガスを供給することにより、基板１における電極パッドの表面に対して、還元ガスを接触させて還元処理が施されることが好ましい。これにより、電極パッドの表面に形成された酸化膜が除去される。還元ガスとしては、ギ酸、水素ガスなどを用いることができる。
また、基板１における電極パッドの表面が酸化されやすいものである場合には、基板１が加熱された後に、処理空間Ｓに還元ガスを供給することにより、基板１における電極パッドの表面に対して、還元ガスを接触させて還元処理が施されることが好ましい。これにより、電極パッドの表面に形成された酸化膜が除去される。還元ガスとしては、ギ酸、水素ガスなどを用いることができる。
このような工程（１Ａ）における具体的な手順の一例を示すと以下の通りである。
手順１：基板１を処理空間Ｓに配置し、処理空間Ｓ内の気体を、減圧ライン３０を介して排気することによって、当該処理空間Ｓを所定の気圧に減圧する。
手順２：基板１を所定の温度に加熱する。
手順３：還元ガスを、還元ガス供給ライン３３を介して処理空間Ｓに供給することにより、基板１における電極パッドの表面に還元ガスを接触させて還元処理を施す。
手順４：処理空間Ｓ内の気体を、減圧ライン３０を介して排気することによって、処理空間Ｓを再度所定の気圧に減圧する。
手順１：基板１を処理空間Ｓに配置し、処理空間Ｓ内の気体を、減圧ライン３０を介して排気することによって、当該処理空間Ｓを所定の気圧に減圧する。
手順２：基板１を所定の温度に加熱する。
手順３：還元ガスを、還元ガス供給ライン３３を介して処理空間Ｓに供給することにより、基板１における電極パッドの表面に還元ガスを接触させて還元処理を施す。
手順４：処理空間Ｓ内の気体を、減圧ライン３０を介して排気することによって、処理空間Ｓを再度所定の気圧に減圧する。
［工程（２）］
工程（２Ａ）においては、移動機構によって、基板１における開口部形成面が溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨに接近する方向（図示の例では下方）に基板保持部２５を移動させることにより、基板１における開口部形成面に溶融はんだＨを接触させる。これにより、図２に示すように、レジスト膜２の開口部３は、溶融はんだＨによって閉塞された状態となる。
溶融はんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだを用いることができる。
溶融はんだの融点は、通常、１００〜３００℃、好ましくは、１５０〜２５０℃である。また、溶融はんだは、その粘度が、通常、１０ｃＰ以下、好ましくは１〜３ｃＰとなるよう、溶融はんだの融点よりも１０〜５０℃高い温度で加温した状態とされる。
基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとの接触時間は、通常、０．１〜６０秒間、好ましくは、１〜３０秒間である。
工程（２Ａ）においては、移動機構によって、基板１における開口部形成面が溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨに接近する方向（図示の例では下方）に基板保持部２５を移動させることにより、基板１における開口部形成面に溶融はんだＨを接触させる。これにより、図２に示すように、レジスト膜２の開口部３は、溶融はんだＨによって閉塞された状態となる。
溶融はんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ｉｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｓｂ系はんだ、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだを用いることができる。
溶融はんだの融点は、通常、１００〜３００℃、好ましくは、１５０〜２５０℃である。また、溶融はんだは、その粘度が、通常、１０ｃＰ以下、好ましくは１〜３ｃＰとなるよう、溶融はんだの融点よりも１０〜５０℃高い温度で加温した状態とされる。
基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとの接触時間は、通常、０．１〜６０秒間、好ましくは、１〜３０秒間である。
［工程（３Ａ）］
工程（３Ａ）においては、基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓに加圧ライン３１を介して加圧用ガスを供給することによって、処理空間Ｓを加圧する。これにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる結果、図３に示すように、溶融はんだＨが開口部３内に進入して充填される。
処理空間Ｓの加圧は、当該処理空間Ｓに加圧用ガスとして例えは窒素ガスなどの不活性ガスを供給することによって行われることが好ましい。これにより、溶融はんだＨの液面にドロス（はんだ酸化物）が発生することを抑えることができる。なお、得られるはんだバンプの表面にドロスが付着すると、接続不良の原因となる。
工程（３Ａ）においては、基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓに加圧ライン３１を介して加圧用ガスを供給することによって、処理空間Ｓを加圧する。これにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる結果、図３に示すように、溶融はんだＨが開口部３内に進入して充填される。
処理空間Ｓの加圧は、当該処理空間Ｓに加圧用ガスとして例えは窒素ガスなどの不活性ガスを供給することによって行われることが好ましい。これにより、溶融はんだＨの液面にドロス（はんだ酸化物）が発生することを抑えることができる。なお、得られるはんだバンプの表面にドロスが付着すると、接続不良の原因となる。
工程（３Ａ）における加圧された処理空間Ｓの気圧は、開口部３のアスペクト比（開口部の径に対する開口部の深さ）の大きさに比例して設定すれば良く、通常、０．０５ＭＰａ以上、好ましくは０．１〜１０ＭＰａである。
また、工程（１Ａ）において減圧された処理空間Ｓの気圧と工程（３Ａ）において加圧された処理空間Ｓの気圧との差は、通常、０．０３ＭＰａ以上であり、好ましくは０．１ＭＰａ以上である。
工程（３Ａ）における加圧された処理空間Ｓの気圧、および工程（１Ａ）において減圧された処理空間Ｓの気圧と工程（３Ａ）において加圧された処理空間Ｓの気圧との差のいずれか一方または両方が前記範囲であれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、溶融はんだＨを開口部３に良好に充填することができ、且つ、短時間ではんだ付けを実行することができる。
また、工程（１Ａ）において減圧された処理空間Ｓの気圧と工程（３Ａ）において加圧された処理空間Ｓの気圧との差は、通常、０．０３ＭＰａ以上であり、好ましくは０．１ＭＰａ以上である。
工程（３Ａ）における加圧された処理空間Ｓの気圧、および工程（１Ａ）において減圧された処理空間Ｓの気圧と工程（３Ａ）において加圧された処理空間Ｓの気圧との差のいずれか一方または両方が前記範囲であれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、溶融はんだＨを開口部３に良好に充填することができ、且つ、短時間ではんだ付けを実行することができる。
［工程（４Ａ）］
工程（４Ａ）においては、基板１におけるレジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだＨを除去する。レジスト膜２の表面から余剰の溶融はんだＨを除去する方法としては、例えば基板１を溶融はんだ槽２０から引き上げる速度を加速させる方法、引き上げ時に基板１を上下に振動させ除去する方法、および引き上げ時に前記基板１を回転させ遠心力で除去する方法が挙げられる。
工程（４Ａ）においては、基板１におけるレジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだＨを除去する。レジスト膜２の表面から余剰の溶融はんだＨを除去する方法としては、例えば基板１を溶融はんだ槽２０から引き上げる速度を加速させる方法、引き上げ時に基板１を上下に振動させ除去する方法、および引き上げ時に前記基板１を回転させ遠心力で除去する方法が挙げられる。
上記のはんだ付け方法においては、減圧された処理空間Ｓにおいて基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させ、この状態で、処理空間Ｓを加圧することにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる。そのため、全ての開口部３内に溶融はんだＨが確実に充填される。
従って、上記のはんだ付け方法によれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
従って、上記のはんだ付け方法によれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
＜はんだ付け装置（Ｂ）＞
図４は、本発明のはんだ付け装置の他の例（はんだ付け装置（Ｂ））における構成を示す説明図である。
はんだ付け装置（Ｂ）において、はんだ付け部１０は、内部に処理空間Ｓが形成された、下面が開口する筐体１１を有する。筐体１１の内部には、第１の隔壁１２および第２の隔壁１３が互いに一方向に離間して並ぶよう設けられており、これにより、処理空間Ｓは、一方向に並ぶ第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３に分割されている。この例では、第２処理室Ｓ２を形成する第１の隔壁１２および第２の隔壁１３によって、溶融はんだＨを貯留する溶融はんだ槽２０が形成されている。
溶融はんだ槽２０、第１の隔壁１２、第２の隔壁１３、後述する基板保持ベルト２８、基板導入用扉１６および基板導出用扉１７は、溶融はんだと接触しても溶融はんだが付着しないよう、フッ素樹脂など、はんだ濡れ性の悪い皮膜を表面に有していてもよい。
図４は、本発明のはんだ付け装置の他の例（はんだ付け装置（Ｂ））における構成を示す説明図である。
はんだ付け装置（Ｂ）において、はんだ付け部１０は、内部に処理空間Ｓが形成された、下面が開口する筐体１１を有する。筐体１１の内部には、第１の隔壁１２および第２の隔壁１３が互いに一方向に離間して並ぶよう設けられており、これにより、処理空間Ｓは、一方向に並ぶ第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３に分割されている。この例では、第２処理室Ｓ２を形成する第１の隔壁１２および第２の隔壁１３によって、溶融はんだＨを貯留する溶融はんだ槽２０が形成されている。
溶融はんだ槽２０、第１の隔壁１２、第２の隔壁１３、後述する基板保持ベルト２８、基板導入用扉１６および基板導出用扉１７は、溶融はんだと接触しても溶融はんだが付着しないよう、フッ素樹脂など、はんだ濡れ性の悪い皮膜を表面に有していてもよい。
筐体１１の下方には、溶融はんだ槽２０内の溶融はんだＨと基板１における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板１を保持することが可能な基板保持部２５が配置されている。この例の基板保持部２５は、第１処理室Ｓ１乃至第３処理室Ｓ３が並ぶ一方向に互いに離間して配置された一対の駆動ローラ２６，２７と、駆動ローラ２６，２７に張架された、基板１を保持する無端状の基板保持ベルト２８とにより構成されており、駆動ローラ２６，２７が回転駆動されることによって、基板保持ベルト２８上に保持された基板１が一方向に搬送される。また、基板保持ベルト２８は、筐体１１の開口全体をカバーするよう配置されている。
筐体１１の一側壁には、基板１を第１処理室Ｓ１に搬入する基板搬入口１１ａが形成され、この基板搬入口１１ａを開閉する基板搬入用扉１４が設けられている。一方、筐体１１の他側壁には、基板１を第３処理室Ｓ３から外部に搬出する基板搬出口１１ｂが形成され、この基板搬出口１１ｂを開閉する基板搬出用扉１５が設けられている。また、第１の隔壁１２には、基板１を第１処理室Ｓ１から第２処理室Ｓ２すなわち溶融はんだ槽２０に導入する基板導入口１２ａが形成され、この基板導入口１２ａを開閉する基板導入用扉１６が設けられている。また、第２の隔壁１３には、基板１を第２処理室Ｓ２すなわち溶融はんだ槽２０から第３処理室Ｓ３に導出する基板導出口１３ａが形成され、この基板導出口１３ａを開閉する基板導出用扉１７が設けられている。
基板導出用扉１７の先端には、基板１上に付着した余分な溶融はんだを、基板１が基板導出用扉１７と基板保持ベルト２８との間を通過する時に、除去するためのスキージもしくはローラよりなるはんだ除去部材１７ａを設けることもできる。
基板導出用扉１７の先端には、基板１上に付着した余分な溶融はんだを、基板１が基板導出用扉１７と基板保持ベルト２８との間を通過する時に、除去するためのスキージもしくはローラよりなるはんだ除去部材１７ａを設けることもできる。
はんだ付け部１０には、それぞれ処理空間Ｓにおける第１処理室Ｓ１および第２処理室Ｓ２を減圧するための２つの減圧ライン３０ａ，３０ｂ、およびそれぞれ処理空間Ｓにおける第１処理室Ｓ１乃至第３処理室Ｓ３を加圧するための３つの加圧ライン３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設けられている。減圧ライン３０ａ，３０ｂの各々は、減圧ポンプ（図示省略）に接続されており、加圧ライン３１ａ，３１ｂ，３１ｃの各々は、不活性ガス供給機構に接続されている。また、はんだ付け部１０には、溶融はんだ槽２０に溶融はんだを供給するはんだ供給ライン３２が設けられている。溶融はんだ槽２０は溶融はんだＨを加温するための加温装置（図示省略）を有していてもよい。更に、はんだ付け部１０には、処理空間Ｓにおける第１処理室Ｓ１に還元ガスを供給する還元ガス供給ライン３３が設けられている。
はんだ付け装置（Ｂ）においては、下記の工程（１Ｂ）、工程（２Ｂ）、工程（３Ｂ）および工程（４Ｂ）により、はんだ付け方法が実施される。
工程（１Ｂ）：基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程
工程（２Ｂ）：減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程
工程（３Ｂ）：基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程
工程（４Ａ）：レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程
工程（１Ｂ）：基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程
工程（２Ｂ）：減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程
工程（３Ｂ）：基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程
工程（４Ａ）：レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程
［工程（１Ｂ）］
工程（１Ｂ）は、基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程である。
基板搬入用扉１４を開いた状態で、基板保持ベルト２８によって、基板１を、基板搬入口１１ａから第１処理室Ｓ１に搬入する。その後、基板搬入用扉１４および基板導入用扉１６を閉じた状態で、第１処理室Ｓ１内の気体を、減圧ライン３０ａを介して排気することによって、第１処理室Ｓ１を減圧する。次いで、基板１が所定温度に到達したら、還元ガスを、還元ガス供給ライン３３を介して第１処理室Ｓ１に供給することにより、基板１における開口部３の底面に形成された電極パッドの表面に還元ガスを接触させて還元処理を施す。これにより、電極パッドの表面に形成された酸化膜が除去される。次いで、第１処理室Ｓ１内の気体を、減圧ライン３０ａを介して排気することによって、第１処理室Ｓ１を再度所定の気圧に減圧すると共に、第２処理室Ｓ２内の気体を減圧ライン３０ｂを介して排気することによって、第２処理室Ｓ２を所定の気圧に減圧する。これにより、基板導入用扉１６が開いても溶融はんだが第一処理室Ｓ１に流出しない状態となる。以上の手順により、基板１を処理空間Ｓにおける減圧された第１処理室Ｓ１に置くことができる。 なお、工程（１Ｂ）における、基板１の加熱温度、および還元ガス種等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（１Ａ）と同じである。
工程（１Ｂ）は、基板１を減圧された処理空間Ｓに置く工程である。
基板搬入用扉１４を開いた状態で、基板保持ベルト２８によって、基板１を、基板搬入口１１ａから第１処理室Ｓ１に搬入する。その後、基板搬入用扉１４および基板導入用扉１６を閉じた状態で、第１処理室Ｓ１内の気体を、減圧ライン３０ａを介して排気することによって、第１処理室Ｓ１を減圧する。次いで、基板１が所定温度に到達したら、還元ガスを、還元ガス供給ライン３３を介して第１処理室Ｓ１に供給することにより、基板１における開口部３の底面に形成された電極パッドの表面に還元ガスを接触させて還元処理を施す。これにより、電極パッドの表面に形成された酸化膜が除去される。次いで、第１処理室Ｓ１内の気体を、減圧ライン３０ａを介して排気することによって、第１処理室Ｓ１を再度所定の気圧に減圧すると共に、第２処理室Ｓ２内の気体を減圧ライン３０ｂを介して排気することによって、第２処理室Ｓ２を所定の気圧に減圧する。これにより、基板導入用扉１６が開いても溶融はんだが第一処理室Ｓ１に流出しない状態となる。以上の手順により、基板１を処理空間Ｓにおける減圧された第１処理室Ｓ１に置くことができる。 なお、工程（１Ｂ）における、基板１の加熱温度、および還元ガス種等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（１Ａ）と同じである。
［工程（２Ｂ）］
工程（２Ｂ）は、減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程である。
基板導入用扉１６を開いた状態で、第１処理室Ｓ１に置かれた基板１を、基板保持ベルト２８によって基板導入口１２ａから第２処理室Ｓ２に導入することにより、基板１の開口部形成面と溶融はんだとを接触させる。
なお、工程（２Ｂ）における、溶融はんだ、および基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとの接触時間等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（２Ａ）と同じである。
工程（２Ｂ）は、減圧された処理空間Ｓにおいて、基板１における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程である。
基板導入用扉１６を開いた状態で、第１処理室Ｓ１に置かれた基板１を、基板保持ベルト２８によって基板導入口１２ａから第２処理室Ｓ２に導入することにより、基板１の開口部形成面と溶融はんだとを接触させる。
なお、工程（２Ｂ）における、溶融はんだ、および基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとの接触時間等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（２Ａ）と同じである。
［工程（３Ｂ）］
工程（３Ｂ）は、基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程である。
基板導入用扉１６および基板導出用扉１７を閉じた状態で、第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３の各々に、加圧ライン３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して加圧用ガスを供給することによって、第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３すなわち処理空間Ｓ全体を加圧する。これにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる結果、溶融はんだＨが開口部３内に進入して充填される。また、処理空間Ｓ全体を加圧することにより、溶融はんだＨが第２処理室Ｓ２から第１処理室Ｓ１または第３処理室Ｓ３に流出することを防止することができる。
なお、工程（３Ｂ）における、気圧等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（３Ａ）と同じである。
工程（３Ｂ）は、基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させた状態で、処理空間Ｓを加圧する工程である。
基板導入用扉１６および基板導出用扉１７を閉じた状態で、第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３の各々に、加圧ライン３１ａ，３１ｂ，３１ｃを介して加圧用ガスを供給することによって、第１処理室Ｓ１、第２処理室Ｓ２および第３処理室Ｓ３すなわち処理空間Ｓ全体を加圧する。これにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる結果、溶融はんだＨが開口部３内に進入して充填される。また、処理空間Ｓ全体を加圧することにより、溶融はんだＨが第２処理室Ｓ２から第１処理室Ｓ１または第３処理室Ｓ３に流出することを防止することができる。
なお、工程（３Ｂ）における、気圧等の条件は、はんだ付け装置（Ａ）におけるはんだ付け方法の工程（３Ａ）と同じである。
［工程（４Ｂ）］
工程（４Ｂ）は、レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程である。
基板導出用扉１７を開いた状態で、第２処理室Ｓ２において溶融はんだＨと接触した状態の基板１を、基板保持ベルト２８によって基板導出口１３ａから第３処理室Ｓ３に導出する。このとき、基板導出口１３ａを通過する基板１におけるレジスト膜２の表面に、基板導出用扉１７の先端に設けられたはんだ除去部材１７ａが接触することにより、レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだが除去される。
次いで、第３処理室Ｓ３において基板１を冷却し、第３処理室Ｓ３を常圧に戻す。その後、基板搬出用扉１５を開き、第３処理室Ｓ３内の基板１を、基板保持ベルト２８によって、基板搬出口１１ｂからはんだ付け部１１の外部に搬出する。
工程（４Ｂ）は、レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程である。
基板導出用扉１７を開いた状態で、第２処理室Ｓ２において溶融はんだＨと接触した状態の基板１を、基板保持ベルト２８によって基板導出口１３ａから第３処理室Ｓ３に導出する。このとき、基板導出口１３ａを通過する基板１におけるレジスト膜２の表面に、基板導出用扉１７の先端に設けられたはんだ除去部材１７ａが接触することにより、レジスト膜２の表面に付着した余剰の溶融はんだが除去される。
次いで、第３処理室Ｓ３において基板１を冷却し、第３処理室Ｓ３を常圧に戻す。その後、基板搬出用扉１５を開き、第３処理室Ｓ３内の基板１を、基板保持ベルト２８によって、基板搬出口１１ｂからはんだ付け部１１の外部に搬出する。
上記のはんだ付け方法においては、処理空間Ｓにおける減圧された第２処理室Ｓ２において基板１における開口部形成面と溶融はんだＨとを接触させ、この状態で、処理空間Ｓにおける第２処理室Ｓ２を加圧することにより、レジスト膜２の開口部３内の気圧と処理空間Ｓの気圧との差が生じる。そのため、全ての開口部３内に溶融はんだＨが確実に充填される。
従って、上記のはんだ付け方法によれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
従って、上記のはんだ付け方法によれば、開口部３のパターンが微細なレジスト膜２を有する基板１であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
＜本発明のはんだ付け方法およびはんだ付け装置の利点＞
本発明のはんだ付け方法および前記はんだ付け方法を行うためのはんだ付け装置によれば、アスペクト比が大きく、微細な開口部を有するレジスト膜であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
また、ＩＭＳ法では、はんだ付けは枚葉式で行うことになるが、本発明のはんだ付け方法であれば、バッチ式で行うことも可能であり、ＩＭＳ法に比べて大幅にはんだ付けの時間を短縮することができる。
さらに、ＩＭＳ法では、基板における開口部から溶融はんだが漏れるのを防ぐため、ノズルを加熱しながらレジスト膜に一定以上の圧力をかけながら移動させることが必要である。このため、レジスト膜には機械的にも負荷が大きいという問題がある。しかしながら、本発明のはんだ付け方法によれば、レジスト膜には機械的にも負荷をかけることはない。よって、歩留まりよくはんだ付けを実行することができる。
本発明のはんだ付け方法および前記はんだ付け方法を行うためのはんだ付け装置によれば、アスペクト比が大きく、微細な開口部を有するレジスト膜であっても、短時間ではんだ付けを実行することができる。
また、ＩＭＳ法では、はんだ付けは枚葉式で行うことになるが、本発明のはんだ付け方法であれば、バッチ式で行うことも可能であり、ＩＭＳ法に比べて大幅にはんだ付けの時間を短縮することができる。
さらに、ＩＭＳ法では、基板における開口部から溶融はんだが漏れるのを防ぐため、ノズルを加熱しながらレジスト膜に一定以上の圧力をかけながら移動させることが必要である。このため、レジスト膜には機械的にも負荷が大きいという問題がある。しかしながら、本発明のはんだ付け方法によれば、レジスト膜には機械的にも負荷をかけることはない。よって、歩留まりよくはんだ付けを実行することができる。
１ 基板
２ レジスト膜
３ 開口部
１０ はんだ付け部
１１ 筐体
１１ａ 基板搬入口
１１ｂ 基板搬出口
１２ 第１の隔壁
１２ａ 基板導入口
１３ 第２の隔壁
１３ａ 基板導出口
１４ 基板搬入用扉
１５ 基板搬出用扉
１６ 基板導入用扉
１７ 基板導出用扉
１７ａ はんだ除去部材
２０ 溶融はんだ槽
２５ 基板保持部
２６，２７ 駆動ローラ
２８ 基板保持ベルト
３０，３０ａ，３０ｂ 減圧ライン
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 加圧ライン
３２ はんだ供給ライン
３３ 還元ガス供給ライン
Ｈ 溶融はんだ
Ｓ 処理空間
Ｓ１ 第１処理室
Ｓ２ 第２処理室
Ｓ３ 第３処理室
２ レジスト膜
３ 開口部
１０ はんだ付け部
１１ 筐体
１１ａ 基板搬入口
１１ｂ 基板搬出口
１２ 第１の隔壁
１２ａ 基板導入口
１３ 第２の隔壁
１３ａ 基板導出口
１４ 基板搬入用扉
１５ 基板搬出用扉
１６ 基板導入用扉
１７ 基板導出用扉
１７ａ はんだ除去部材
２０ 溶融はんだ槽
２５ 基板保持部
２６，２７ 駆動ローラ
２８ 基板保持ベルト
３０，３０ａ，３０ｂ 減圧ライン
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 加圧ライン
３２ はんだ供給ライン
３３ 還元ガス供給ライン
Ｈ 溶融はんだ
Ｓ 処理空間
Ｓ１ 第１処理室
Ｓ２ 第２処理室
Ｓ３ 第３処理室
Claims (7)
- 表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応する開口部を形成するレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け装置であって、
はんだ付け処理を実行する処理空間が形成されたはんだ付け部と、前記はんだ付け部に設けられた、前記処理空間を減圧するための減圧ラインおよび前記処理空間を加圧するための加圧ラインとを備えてなり、
前記はんだ付け部は、
前記処理空間に配置された、溶融はんだを貯留する溶融はんだ槽、および
前記溶融はんだ槽内の溶融はんだと前記基板における開口部形成面とが互いに対向するように、当該基板を保持することが可能な基板保持部
を有することを特徴とするはんだ付け装置。 - 表面に形成された複数の電極パッド、および前記電極パッドに対応して開口部が形成されたレジスト膜を有する基板に対して、前記開口部に溶融はんだを充填するはんだ付け方法であって、
前記基板を減圧された処理空間に置く工程（１）、
前記処理空間において、前記基板における開口部形成面と溶融はんだとを接触させる工程（２）、および
前記基板における開口部形成面と前記溶融はんだとを接触させた状態で、前記処理空間を加圧する工程（３）
を有し、
前記工程（１）、前記工程（２）および前記工程（３）を、請求項１に記載のはんだ付け装置を用いて行うことを特徴とするはんだ付け方法。 - 前記開口部の最小幅が、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のはんだ付け方法。
- さらに、前記工程（３）を行った後に、前記レジスト膜の表面に付着した余剰の溶融はんだを除去する工程（４）を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のはんだ付け方法。
- 前記工程（１）における減圧された処理空間の気圧が、０．０２ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載のはんだ付け方法。
- 前記工程（３）における加圧された処理空間の気圧が、０．０５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項５に記載のはんだ付け方法。
- 前記工程（３）において、前記処理空間に不活性ガスを供給することによって当該処理空間を加圧することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれかに記載のはんだ付け方法。
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