JP4848162B2 - Apparatus and method for mounting conductive balls - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば直径が1mm以下となるような微小な導電性ボールを基板の所定の位置に搭載するためのステージおよびこれを用いたボール充填装置に関し、特に、半導体デバイス、光学デバイス、電子回路、あるいは表示装置などを製造する際に、基板上に導電性の微小ボールを搭載するのに好適なステージおよびこれを用いたボール充填装置に関するものである。 The present invention relates to a stage for mounting a small conductive ball having a diameter of, for example, 1 mm or less at a predetermined position of a substrate and a ball filling apparatus using the same, and more particularly to a semiconductor device, an optical device, and an electronic circuit In addition, the present invention relates to a stage suitable for mounting conductive fine balls on a substrate when manufacturing a display device or the like, and a ball filling apparatus using the same.
特許文献1には、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バンプを形成するバンプ形成装置であって、バンプ形成位置に、導電性粒子の貫通孔を有するマスクを用いる装置が開示されている。
近年、半導体デバイスなどの電極を有するデバイスは、処理速度の高速化や多機能化などに伴い、実装される回路が高密度化され、微細化される傾向にある。このため、そのようなデバイスを製造する過程において、多数の電極を形成するために、半導体ウエハなどの、1または複数のデバイスに分割される基板、または、それに転写するための電極形成用の基板に搭載される導電性ボール(導電性粒子)も微小になる傾向にある。現在、搭載が検討されている導電性ボールの一例は、直径30〜300μm程度の半田ボール、金ボールまたは銅ボールである。 In recent years, devices having electrodes, such as semiconductor devices, tend to have higher-density and miniaturized circuits to be mounted with increasing processing speed and multifunctionality. For this reason, in the process of manufacturing such a device, a substrate that is divided into one or a plurality of devices, such as a semiconductor wafer, or a substrate for electrode formation for transfer to the device, such as a semiconductor wafer, in order to form a large number of electrodes The conductive balls (conductive particles) mounted on the surface also tend to be minute. An example of a conductive ball currently being considered for mounting is a solder ball, a gold ball, or a copper ball having a diameter of about 30 to 300 μm.
基板上に導電性ボールを配置するための多数の開口(貫通孔)を備えたマスクは、配置の対象となる導電性ボールの直径が小さくなるほど、開口に複数の導電性ボールが充填されないように薄くする必要がある。マスクが薄くなれば、マスクのハンドリングは難しくなる。例えば、マスクを基板にセットしたときに、マスクに歪みが生じると、マスクと基板との間に隙間ができ、その隙間に入り込んだ導電性ボールは、種々の問題を発生させる。基板上の所望の位置に対してずれた位置に配置された導電性ボールは、不要なだけではなく、所定の位置に導電性ボールを配置するのに障害となったり、短絡の原因になる可能性がある。所定の位置に導電性ボールが配置されていない場合は、その位置を特定して導電性ボールを追加すれば良いのに対し、不必要な位置にある導電性ボールは、その位置を特定するのが困難であるだけではなく、他の導電性ボールに影響なく除去することも難しくなる。 In a mask having a large number of openings (through holes) for arranging conductive balls on a substrate, the openings are not filled with a plurality of conductive balls as the diameter of the conductive balls to be arranged becomes smaller. It needs to be thin. As the mask becomes thinner, it becomes difficult to handle the mask. For example, if the mask is distorted when the mask is set on the substrate, a gap is formed between the mask and the substrate, and the conductive balls that enter the gap cause various problems. Conductive balls placed at a position shifted from the desired position on the substrate are not only unnecessary, but may be an obstacle to placing the conductive balls at a predetermined position or may cause a short circuit. There is sex. If a conductive ball is not placed at a predetermined position, it is sufficient to specify the position and add a conductive ball, while a conductive ball at an unnecessary position specifies its position. Not only is difficult, but it is also difficult to remove other conductive balls without affecting them.
本発明の一つの形態は、多数の開口を備えた薄板状のマスクを介して、基板の一方の面に導電性ボールを搭載するための装置であって、基板の他方の面を支持する基板支持面を備えた基板支持台と、基板支持面の周囲に位置する上端面を備えたフレームと、マスクの上に導電性ボールを供給するボール供給装置と、基板およびボール供給装置の間にマスクを保持するためのマスク保持部と、マスクが上端面に接し、上端面の内側でマスクが基板の表面に接するように、基板支持台に対するフレームの相対的な角度を補正する機構とを有する。 One embodiment of the present invention is an apparatus for mounting a conductive ball on one surface of a substrate through a thin plate-shaped mask having a large number of openings, and the substrate supports the other surface of the substrate. A substrate support base having a support surface, a frame having an upper end surface located around the substrate support surface, a ball supply device for supplying conductive balls on the mask, and a mask between the substrate and the ball supply device And a mechanism for correcting the relative angle of the frame with respect to the substrate support so that the mask is in contact with the upper end surface and the mask is in contact with the surface of the substrate inside the upper end surface.
配置の対象となる導電性ボールが微小になり、厚みが1mm程度あるいはそれ以下の薄板状になったマスク(マスクプレート)は、それ自体の剛性は低い。薄板状のマスクに対し大きな張力を加えて平面性を向上させることにより、マスクの歪みに起因すると考えられるボールの配置ミスを改善できると考えられる。しかしながら、本願発明者らの観測によると、配置ミス、特に基板の縁部、すなわち、基板の周囲近傍における配置ミスを改善することが難しい。これに対し、上記の装置を採用することにより、基板の縁部における配置ミスを改善できる。
A mask (mask plate) in which the conductive balls to be arranged become minute and has a thin plate shape with a thickness of about 1 mm or less has low rigidity. By applying a large tension to the thin plate-like mask to improve the flatness, it is considered that a ball placement error that is considered to be caused by the mask distortion can be improved. However, according to observations by the inventors of the present application, it is difficult to improve an arrangement error, particularly an arrangement error in the edge of the substrate, that is, in the vicinity of the periphery of the substrate. On the other hand, by adopting the above-described apparatus , it is possible to improve an arrangement error at the edge of the substrate.
基板の縁部における配置ミスは、基板の縁部においてマスクに歪みが発生しているためと考えられ、薄膜あるいは薄板状のマスクに対し印加する張力を増大することは強度の点で容易ではなく、さらに、張力を増大しても歪みを防止することは容易ではない。一方、マスクに、そのような歪みの発生することを容認できれば、マスクの歪みによる配置ミスを防止できる。 The misplacement at the edge of the substrate is thought to be due to distortion of the mask at the edge of the substrate. Increasing the tension applied to the thin film or thin plate mask is not easy in terms of strength. Furthermore, it is not easy to prevent distortion even if the tension is increased. On the other hand, if it is acceptable to generate such a distortion in the mask, an arrangement error due to the distortion of the mask can be prevented.
上記の装置は、基板を支持する基板支持面の周囲に、基板支持面に対して相対的に上下に移動可能な上端面が設けられている。このため、基板支持面と上端面との位置関係を、基板支持面にセットされる基板の一方の面に対して、その外側で上端面がマスクに接し、さらに、上端面と基板の一方の面との上下の差は、マスクに有意な歪みが発生しない程度に調整することができる。したがって、個々、ロットあるいは種類などによって基板の厚みに公差があり、マスクのセッティング、例えば基板とマスクとの平行状態に多少の差が発生する条件であっても、マスクは、基板の外側で上端面に接する。このため、マスクの外周領域で歪みが生じても、それは、基板の一方の面の領域ではなく、上端面の領域となり、マスクの外周に歪みが発生しても、その歪みの影響が基板に及ぶのを防止できる。したがって、マスクの歪みに起因する、導電性ボールの配置ミスを防止できる。
The above apparatus is provided with an upper end surface that can move up and down relatively with respect to the substrate support surface around the substrate support surface that supports the substrate. For this reason, the positional relationship between the substrate support surface and the upper end surface is such that the upper end surface is in contact with the mask on the outer side with respect to one surface of the substrate set on the substrate support surface, and further, The difference between the upper and lower surfaces can be adjusted to such an extent that no significant distortion occurs in the mask. Therefore, there are tolerances in the substrate thickness depending on individual, lot, or type, and even if the mask setting, for example, a condition in which a slight difference occurs in the parallel state between the substrate and the mask, the mask is Touch the end face. For this reason, even if distortion occurs in the outer peripheral area of the mask, it is not the area on one side of the substrate, but the area on the upper end surface. Can be prevented. Accordingly, it is possible to prevent an arrangement error of the conductive balls due to mask distortion.
さらに、薄板状のマスクは、それ自体の剛性は小さいので、微小な凹凸には追従して変形しやすい。このため、基板支持面にセットされた基板の一方の面と、上端面との間に、微小な段差があっても、マスクは追従して変形するので、マスクに新たな歪みが発生する可能性は小さく、配置ミスの要因にはなり難い。そして、基板支持面の周囲に、上下に可変の上端面を設けることにより、種々の基板とマスクに対して、そのような条件をセットすることができる。 Furthermore, since the thin plate-like mask itself has a small rigidity, it tends to deform following the minute irregularities. For this reason, even if there is a minute step between one surface of the substrate set on the substrate support surface and the top surface, the mask will follow and deform, so new distortion may occur in the mask. It is less likely to cause misplacement. Then, by providing a variable upper and lower upper surface around the substrate support surface, such conditions can be set for various substrates and masks.
装置は、基板支持面を備えた基板支持台(支持体)と、基板支持面の周囲に位置し、上端面を備えたフレームとを備えたステージを含んでいてもよい。基板支持台とフレームとを相対的に上下に動かすことにより、基板支持面に対する上端面の上下位置を変更できる。さらに、基板支持台とフレームとを相対的に上下に移動する機構を設けることにより、基板支持面に対する上端面の上下位置の変更が容易となる。そのような機構は、たとえば、モータなどのアクチュエータを用いたものであり、フレームに対して基板支持台を上下方向に突没させたり、基板支持台と、フレームとを独立して動かす機構を採用できる。
The apparatus may include a stage including a substrate support (support) having a substrate support surface and a frame that is positioned around the substrate support surface and has an upper end surface . By moving the substrate support base and the frame relatively up and down, the vertical position of the upper end surface with respect to the substrate support surface can be changed. Furthermore, by providing a mechanism for moving the substrate support base and the frame relatively up and down, it is easy to change the vertical position of the upper end surface with respect to the substrate support surface. Such a mechanism uses, for example, an actuator such as a motor, and employs a mechanism in which the substrate support base protrudes and retracts in the vertical direction with respect to the frame, or the substrate support base and the frame are moved independently. it can.
基板支持面に対する上端面の角度を微調整できることはさらに好ましい。そのような機構として、フレームを少なくとも3点で支持し、上下に動かす装置がある。 It is further preferable that the angle of the upper end surface with respect to the substrate support surface can be finely adjusted. As such a mechanism, there is a device that supports the frame at at least three points and moves it up and down.
ステージの基板支持台は、基板を吸着支持可能とすることが好ましい。基板支持面に基板を密着支持することにより、基板自体の歪みを矯正できるので、導電性ボールの配置ミスを抑制できる。また、導電性ボールを配置する対象となる基板には、半導体ウエハ、回路基板、ガラス基板のような絶縁体基板など、種々の材料からなる種々の基板が含まれ、それらの基板を吸着により基板支持面にセットできる。
It is preferable that the substrate support of the stage can support the substrate by suction. Since the distortion of the substrate itself can be corrected by closely supporting the substrate on the substrate support surface, it is possible to suppress an arrangement error of the conductive balls. In addition, the substrates on which the conductive balls are arranged include various substrates made of various materials such as semiconductor wafers, circuit substrates, and insulator substrates such as glass substrates. Can be set on the support surface.
本発明の装置の一形態はボール充填装置であり、上記ステージと、マスクの上にボールを供給するボール供給装置と、ステージおよびボール供給装置の間にマスクを保持するためのマスク保持部と、ステージとマスクとが上端面において接するように、ステージおよび/またはマスクを上下に移動するための移動機構を有する。
One aspect of the apparatus of the present invention is a ball filling apparatus, the above-mentioned stage, a ball supply device for supplying a ball on the mask, a mask holding unit for holding the mask between the stage and the ball supply device, A moving mechanism for moving the stage and / or mask up and down is provided so that the stage and the mask are in contact with each other at the upper end surface.
このボール充填装置によれば、基板は、ステージの基板支持面により支持され、マスクは、ステージおよびボール供給装置の間に設けられたマスク保持部により保持される。そして、移動機構によって、マスクを上端面で接触し支持することにより、上述したように、基板上に配置される導電性ボールに対し、マスクの歪みの影響が及ぶことを防止できる。したがって、そのような条件下で、マスクの上にボールを供給することにより、配置ミスの発生を抑制しながら、マスクに設けられた複数の開口にボールを充填することにより、基板の一方の面の所定の位置にボールを搭載できる。 According to this ball filling device, the substrate is supported by the substrate support surface of the stage, and the mask is held by the mask holding unit provided between the stage and the ball supply device. Then, by contacting and supporting the mask on the upper end surface by the moving mechanism, it is possible to prevent the conductive ball disposed on the substrate from being affected by the distortion of the mask as described above. Therefore, under such conditions, by supplying the ball on the mask, while suppressing the occurrence of misplacement, by filling the ball in a plurality of openings provided in the mask, one side of the substrate A ball can be mounted at a predetermined position.
さらに、本発明の装置の一形態はボール搭載装置であって、上記ボール充填装置と、ステージに保持された基板とマスク保持部に保持されたマスクとの位置決めを行うアライメント装置とを有する。 Furthermore, one form of the apparatus of the present invention is a ball mounting apparatus, which includes the ball filling apparatus and an alignment apparatus that positions the substrate held on the stage and the mask held on the mask holding portion.
このボール搭載装置によれば、アライメント装置によって、ステージに保持された基板とマスク保持部に保持されたマスクとの位置決めを行い、その後、ボール充填装置により、一連の作業により、基板の一方の面の所定の位置にボールを良好に搭載できる。 According to this ball mounting device, the alignment device positions the substrate held on the stage and the mask held on the mask holding unit, and then performs a series of operations on one surface of the substrate with the ball filling device. The ball can be mounted satisfactorily at a predetermined position.
図1に、ボール搭載装置(マイクロボールマウンタ)1の概略構成を平面図により示してある。図2に、ボール搭載装置1の概略構成を側面図により示してある。このボール搭載装置1は、たとえば、8インチ(直径が20cm)あるいは12インチ(直径が30cm)程度の平面円形状の半導体ウエハ10を基板(ワークピース)として、このウエハ10の一方の面である上面10aの所定の位置に精度良く微細なボールBを実装(搭載)することができる。ボールBとしては、たとえば、半田ボールなどの導電性微細ボール(導電性微小粒子)を用いることができる。
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a ball mounting device (microball mounter) 1. FIG. 2 shows a schematic configuration of the
このボール搭載装置1は、基板10を支持するステージ40と、ステージ40に対して基板10をロード/アンロードするローダ/アンローダ装置34と、プリアライメント部33と、ステージ40の基板10の反りを矯正する反り矯正装置35と、基板10にフラックスを塗布するフラックス印刷装置36と、基板10にマスク11を介してボールを搭載するボール充填装置20と、これらの装置の間でステージ40を移送するステージ移送装置39とを有している。このボール搭載装置1は、供給用ストッカ31により取り出されたウエハ10をプリアライメント部33に移載して基板(ウエハ)10のθ軸を補正した後、基板10をステージ40に移動させ、引き続き、ウエハ10の反りを矯正し、ウエハ10の所定位置にフラックスを印刷処理し、ウエハ10に導電性ボールBを搭載し、導電性ボールが搭載されたウエハ10を収納用ストッカ32に収納する一連の処理を全自動で行うものである。なお、プリアライメント部33には、x軸およびy軸テーブルが設けられており、ウエハ10の平面位置合せも行う。この位置合せにより、ウエハの位置マークがカメラ28(図6参照)の視野から外れないようになる。
The
ボール充填装置20は、フラックスが塗布されたウエハ10と、マスク保持部50に保持されたマスク11との位置決めを行うためのカメラ28を有するアライメント装置(図6参照)30と、位置決めされたマスク11の上に導電性ボールB、たとえばマイクロメートルオーダの導電性微小粒子を供給するボール供給装置25とを備えている。フラックスが塗布されたウエハ10は、ステージ40に搭載された状態でステージ移送装置39により充填装置20に搬送される。
The
図3に、ステージ40の概略構成を平面図により示してある。図4に、ステージ40の概略構成を断面図により示してある。ステージ40は、基板10を支持する台(プラットフォーム)であり、円盤状で、その上面41が、ウエハ10の下面10bを支持する基板支持面となる基板支持台43と、上面42が、基板支持面41の周囲に位置し、外形がほぼ正方形で、マスク11に接し、ウエハ10の外側でマスク11を支持する上端面となるフレーム44とを備えている。さらに、ステージ40は、基板支持台43を支持し、さらにそれを上下に移動できるように基板支持台43の縁部に沿って略等間隔に設けられた6つのアクチュエータ(第1のアクチュエータ)46と、フレーム44を支持し、さらにそれを上下に移動できるようにフレーム44の四隅に配置された4つのアクチュエータ(第2のアクチュエータ)47とを備えている。これらのアクチュエータ46および47は、それぞれが1つまたは複数のモータにより駆動されるようになっており、連動して、あるいは独立に動かすことができる。
FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the
したがって、ステージ40は、ウエハ10の下面10bを支持する基板支持面41と、ウエハ10の上面10aの所定の位置に導電性ボールBを搭載するための多数の開口12を備えたマスク(マスクプレート)11をウエハ10の周囲において支持するための上端面42とを有し、第1のアクチュエータ46および/または第2のアクチュエータ47を移動機構として駆動することにより、基板支持面41の周囲に位置する上端面42を、基板支持面41に対して相対的に上下に移動できるようになっている。
Therefore, the
基板支持台43は、ウエハ10とほぼ同じ、または若干サイズが異なる円盤状であり、フレーム44の枠内にウエハ10を支持しながら上下に移動できるようになっている。さらに、基板支持台43は、基板支持面41にウエハ10を吸着によって支持するための複数の孔49を備えている。これらの吸着孔49を介して外部のバキュームジェネレータにより基板支持面41を負圧にし、平坦に加工された基板支持面41にウエハ10の下面10bを密着させることにより、ウエハ10の上面10aの平坦度を向上できるようになっている。基板支持面41に基板10を密着させる機構は吸着にかぎらず、静電チャックなどであっても良く、複数の機構を併用することも可能である。
The
さらに、ステージ40は、ウエハ10を基板支持面41に対して着脱するための機構45を備えている。着脱機構45は、ピン45aが固定されており、基板支持面41がピン45aに対して上下するようになっている。なお、着脱機構45は、基板支持面41に対して上下方向に突没可能な複数のピン45aと、これらのピン45aを突没させる第3のアクチュエータ48とを備えても良い。そして、ステージ40は、ウエハ(基板)10を基板支持面41に保持した状態で、移送装置39によりマウンタ1の内部を移動する。
Further, the
図5および図6に、ステージ40にウエハ10が搭載され、そのウエハ10の所定の位置に導電性ボールBが配置(搭載)される過程を示してある。
5 and 6 show a process in which the
図5(a)に示すように、ローダ/アンローダ装置34により、供給用ストッカ31から取り出されたウエハ10は、プリアライメント部33においてウエハ10のオリエンテーションフラットまたはノッチの位置合せをした後、ステージ40の基板支持面41に運ばれ、基板支持面41にセットされる。図5(b)に示すように、ステージ40の基板支持台43の基板支持面41にセットされたウエハ10は、真空吸着孔49により吸着支持される。ステージ40は、まず、反り矯正装置35に移動する。反り矯正装置35においては、図5(c)に示すように、反り矯正治具35aがウエハ10の上面10aを基板支持面41に向かって押さえつけることにより、ウエハ10の下面10bと基板支持面41とが密着し、基板10の反りを矯正する。但し、ウエハ10の反りは、真空吸着がなくなると初めの反りにほぼ戻るので、反り矯正による変形は、ボール搭載処理のための一時的なもので永久的ではない。その後、ステージ40は、フラックス印刷装置36に移動し、ウエハ10の上面10aに所定のパターンのフラックスが印刷される。
As shown in FIG. 5A, the
ステージ40は、次に、ボール充填装置20に移動する。充填装置20においては、先ず、図6(a)に示すように、アライメント装置30によって、基板支持台43の位置を微調整し、ステージ40に支持されたウエハ10と、マスク保持部50に支持されたマスク11との位置合せを行う。次に、図6(b)に示すように、第2のアクチュエータ47によりフレーム44を上方に移動し、フレーム44の上端面42がマスク11の下面11bに接するようにする。引き続き、図6(c)に示すように、第1のアクチュエータ46により、基板支持台43を上方へ移動し、基板支持面41にセットされたウエハ10の上面10aをマスク11の下面11bと合わせる。
The
マスク11は、マスク保持部50に固定されているので、マスク11の下面11bのZ座標の値は既知である。したがって、第2のアクチュエータ47の移動量を、前もって、マスク11の下面11bのZ座標の値まで、フレーム44の上端面42が移動するようにセットできる。同様に、第1のアクチュエータ46の移動量を、前もって、マスク11の下面11bのZ座標の値まで、ウエハ10の上面10aが移動するようにセットできる。これにより、マスク11の下面11bにおいて、基板支持面41にセットされたウエハ10の上面10aと、フレーム44の上端面42とを一致させることができ、ウエハ10の上面10aと上端面42とを、理論的には段差が無い状態にセットできる。したがって、実際には、様々な部分に微小な誤差がありうるが、ウエハ10の上面10aと上端面42との段差は、問題が生じない程度の微小な段差にセットできる。
Since the
ボール充填装置20においては、図6(c)の状態で、ボール供給装置25によりマスク11の上面11aに導電性ボールBを供給する。導電性ボールBは、ウエハ10の上面10aにセットされたマスク11の複数の開口12に充填され、ウエハ10の所定の位置に導電性ボールBを配置できる。本例の充填装置20のボール供給装置25は、回転式のヘッド25aを備えており、ヘッド25aは、その下側に多数のボールBを保持した状態でマスク11の表面11aを自転しながら移動する。したがって、ヘッド25aの軌跡に沿って、ボールBは、マスク11の多数の開口12に順々に振り込まれ、ウエハ10の所定の位置に配置される。その後、ボールBが搭載されたウエハ10は、基板支持台43によって吸着保持した状態で、フレーム44と共に降下され、ステージ40は、ウエハ10の取り外し位置、すなわち、ローダ/アンローダ装置34へ移送される。そして、基板支持台43によるウエハ10の真空吸着を終了させた後、基板支持台43を降下させることにより、押上ピン45aでウエハ10を支え、ボールBが搭載されたウエハ10を基板支持台43から離し、収納用ストッカ32へ搬送する。以上により、ウエハ10の上面10aへのボールBの搭載処理は完了する。
In the
このように、ボール充填装置20においては、多数の開口12を備えた薄板状のマスク11を介して、導電性ボールBが基板10の一方の面10aに搭載される。その際、基板10の他方の面10bは基板支持面41により支持され、その基板支持面41の周囲に位置し、基板支持面41に対して上下に可変な上端面42によりマスク11が支持されている。マスク11は、その縁(周囲)がマスク保持部50により引っ張られ、全体としてほぼ水平状態にセットされている。さらに、マスク11は、ウエハ10の近傍では、まず、フレーム44の上端面42に接して支持され、その内側でウエハ10の表面10aに接する。薄板のマスク11に対して下方から面を押し当てると、マスク11には、下から押し当てられた面の周囲に歪みあるいはたわみが発生しやすい。このステージ40を採用することにより、そのような歪みあるいはたわみは、マスク11の上端面42に接した領域で発生し、基板10の上面10aには、影響を及ぼさない。したがって、ボールBの配置ミスを未然に防止できる。
As described above, in the
図7に、ウエハ10の上面10aおよびフレーム44の上端面42にマスク11を載せた状態を示してある。図8に、ウエハ10の周囲を拡大して示している。また、図9に、フレームをマスク11に当てずに、基板支持台43に搭載されたウエハ10の上面10aがマスク11に接した状態を示してある。さらに、図10に、そのときのウエハ10の周囲を拡大して示してある。先に説明したように、ウエハ10の表面10aとマスク11との間に隙間Sが発生すると、その隙間SにボールBが入り込んで種々の配置ミスが発生する可能性がある。図9および図10に示すように、薄板状のマスク11に対してウエハ10を直にセットすると、ウエハ10の縁部において、マスク11に歪みが生じ易く、マスク11とウエハ10との間に隙間Sができ、ボールBの配置にエラーが発生する。基板支持台43に搭載されたウエハ10の表面10aに対し、マスク11が平行になるように精度良く調整し、マスク11の裏面11bに対してウエハの表面10aが密着する、あるいはマスク11の裏面11bとウエハの表面10aとの間隔が、ボールBが逃げない程度となるように、マスク11とウエハ10との位置を制御しても、ウエハ10の周辺部にボールBを振込むためにボール供給装置の一部がウエハ10の外側に移動した場合などで、ウエハ10の周囲においてマスク11との間に隙間Sが発生する現象は避けられないようである。
FIG. 7 shows a state where the
図7に示すように、ステージ40は、上下に移動するフレーム44を有し、そのフレーム44の上端面42をウエハ10の表面10aの外側においてマスク11に接することができる。フレーム44の上端面42とマスク11とが接した部分では、その周囲で、マスク11が歪んだり撓んだりすることがあり、上端面42とマスク11との間に隙間Sが発生する可能性がある。しかしながら、上端面42の内側のウエハ10の表面10aの領域では、マスク11とウエハ10の表面10aとの間に、配置ミスに繋がるような有意な隙間が発生することを防止できる。その理由は、上端面42とウエハ10の表面10aとはアクチュエータ46および47により基本的には同じ高さになるようにセットされており、マスク11に対して、上端面42と基板の表面10aとがほぼ一つの平面として取り扱うことができるためと考えられる。
As shown in FIG. 7, the
したがって、充填装置20を用いてボールBをウエハ10の表面10aに搭載することにより、ウエハ10の外周近傍において発生し易いボールBの配置ミスを防止でき、ボールBが搭載されたウエハの歩留まりを向上できる。フレーム44は、ウエハ10の周囲において、フレーム44の上端面42がマスク11に接するように調整されることが望ましい。フレーム44に設けられた4つの第2のアクチュエータ47を独立に駆動させることで、フレーム44の水平方向に対する傾きを微調整することが可能である。したがって、基板支持面41にセットされたウエハ10の厚みだけではなく、その表面10aの角度、マスク11(マスク11の下面11b)のZ軸方向の角度に対応して、フレーム44の高さおよび角度を補正できる。
Therefore, by mounting the ball B on the
なお、図6においては、フレーム44を先行して上昇させているが、基板支持台43を先に上昇させたり、基板支持面41と上端面42を段差のないように合わせてから、双方を一緒に上昇することも可能である。ウエハ10に搭載される導電性ボールBは、半田ボールに限らず、金あるいは銅などの導電性ボールであっても良く、さらに、例えば半田をコーティングした樹脂ボール等、導電性のコーティングを施したボールであっても良い。導電性ボールを、マスクを介して基板に搭載する装置の全てに対して、上記の構成は有効であると考えられる。特に、微小あるいは微細化された導電性粒子をセットするためのマスクは薄くなり、上記のような隙間が基板の周囲に発生し易い。したがって、本発明は、微小ボール、たとえば直径が1mm以下、さらには、数10〜数100μm程度のボールをハンドリングする技術として有効である。
In FIG. 6, the
また、本例のステージ40では、第1のアクチュエータ46によって基板支持面41を備える基板支持台43の上下位置を変更可能にするとともに、第2のアクチュエータ47によって上端面42を備えるフレーム44の上下位置が変更可能な構成となっている。これに代えて、ステージは、上端面42と基板支持面41を同時に上下に動かす機構と、上端面42を基板支持面41に対して相対的に上下に動かす機構とを備えたものであっても良い。また、基板支持台43あるいは基板支持面41の形状およびサイズは、それに搭載するウエハや回路基板などの基板の形状により多角形にも変更され得る。フレーム44の形状も変更され得る。
In the
1 ボール搭載装置、 10 ウエハ(基板)
10a ウエハの上面(基板の一方の面)
10b ウエハの下面(基板の他方の面)
11 マスク、 12 マスクの開口
20 ボール充填装置、 30 アライメント装置
25 ボール供給装置、 40 ステージ
41 基板支持面、 42 上端面
43 基板支持台(支持体)、 44 フレーム
49 移動機構、 50 マスク保持部
B ボール
1 Ball mounting device, 10 Wafer (substrate)
10a Upper surface of wafer (one surface of substrate)
10b Lower surface of wafer (the other surface of the substrate)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板の他方の面を支持する基板支持面を備えた基板支持台と、
前記基板支持面の周囲に位置する上端面を備えたフレームと、
前記マスクの上に導電性ボールを供給するボール供給装置と、
前記基板および前記ボール供給装置の間に前記マスクを保持するためのマスク保持部と、
前記マスクが前記上端面に接し、前記上端面の内側で前記マスクが前記基板の表面に接するように、前記基板支持台に対する前記フレームの相対的な角度を補正する機構とを有する装置。 An apparatus for mounting a conductive ball on one surface of a substrate through a thin plate-like mask having a large number of openings,
A substrate support with a substrate support surface for supporting the other surface of the substrate;
A frame having an upper end surface located around the substrate support surface;
A ball supply device for supplying conductive balls onto the mask;
A mask holding unit for holding the mask between the substrate and the ball supply device;
And a mechanism for correcting a relative angle of the frame with respect to the substrate support so that the mask is in contact with the upper end surface and the mask is in contact with the surface of the substrate inside the upper end surface.
前記基板支持台および前記フレームを含むステージを有し、
前記ステージは、さらに、前記基板支持台を上下に移動する第1の移動装置と、前記フレームの四隅をそれぞれ上下に移動する複数の第2の移動装置とを含み、前記角度を補正する機構は前記第1の移動装置および前記複数の第2の移動装置を含む、装置。 In claim 1,
Having a stage including the substrate support and the frame;
The stage further includes a first and a moving device for moving the substrate support table up and down, looking contains a plurality of second moving device moving the four corners of the frame up and down, respectively, a mechanism for correcting the angle including the first mobile device and the plurality of second mobile devices, device.
前記ステージに支持された基板と前記マスク保持部に保持されたマスクとの位置決めを行うアライメント装置をさらに有する、装置。 In claim 2 or 3,
An apparatus further comprising an alignment device that positions the substrate supported by the stage and the mask held by the mask holding unit.
前記基板の他方の面を支持する基板支持面を備えた基板支持台と、
前記基板支持面の周囲に位置する上端面を備えたフレームと、
前記基板支持台を上下に移動する第1の移動装置と、
前記フレームの四隅をそれぞれ上下に移動する複数の第2の移動装置とを有し、
前記複数の第2の移動装置は、前記基板支持台に対する前記フレームのZ軸方向の高さおよび角度を補正可能である、ステージ。 A stage for supporting the substrate in order to mount the conductive ball on one surface of the substrate through a thin plate-like mask having a large number of openings;
A substrate support with a substrate support surface for supporting the other surface of the substrate;
A frame having an upper end surface located around the substrate support surface;
A first moving device for moving the substrate support up and down;
A plurality of second moving devices that move up and down each of the four corners of the frame;
The stage, wherein the plurality of second moving devices can correct the height and angle of the frame in the Z-axis direction with respect to the substrate support .
前記基板の他方の面を基板支持面により支持することと、
前記基板支持面の周囲に位置し、前記基板支持面に対して上下に移動可能な上端面を前記マスクに接し支持するとともに前記基板支持面に対する前記上端面の角度を補正し、前記上端面の内側で前記マスクを前記基板の表面に接することと、
前記マスクの上に導電性ボールを供給して前記マスクの前記開口にボールを充填することとを有するボール搭載方法。 A method of mounting a conductive ball on one surface of a substrate through a thin plate-shaped mask having a large number of openings,
Supporting the other surface of the substrate by a substrate support surface;
An upper end surface positioned around the substrate support surface and movable up and down with respect to the substrate support surface is in contact with and supported by the mask, and an angle of the upper end surface with respect to the substrate support surface is corrected . Contacting the mask with the surface of the substrate on the inside;
Supplying a conductive ball onto the mask and filling the opening in the mask with the ball.
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