JPH11345816A - はんだバンプ形成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極パッド上にはんだバンプを、簡易に、且
つ確実に形成することのできるはんだバンプ形成方法を
提供する。 【解決手段】 はんだバンプを形成すべき電極パッド１
を有するウェハ２と、はんだに濡れ難い表面性状を有
し、前記ウェハの電極パッドに対向する位置に貫通孔３
を設けたマスク４とを位置合わせして重ねた後、前記マ
スクの貫通孔内にはんだペースト６を充填し、しかる
後、所定の力を加えて前記マスクとウェハとを密着させ
た状態ではんだペーストを加熱溶融させて電極パッド部
に転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば回路基板上
に半導体チップ等を直接搭載する為に用いられるはんだ
バンプを、特に狭ピッチで小サイズの電極パッド部に形
成するに好適なはんだバンプ形成方法および装置に関す
る。

【０００２】

【関連する背景技術】回路基板上に半導体チップ等を直
接搭載する場合、半導体チップの電極パッド部に予めは
んだバンプを形成しておき、該半導体チップを回路基板
上の所定の位置に搭載した状態で上記はんだバンプを加
熱溶融させ、これによってはんだ接合することが行われ
る。このようなはんだバンプは、例えば特開昭６１−２
９６７２８号公報に示されるように、電極パッド部に対
応する貫通孔を備えたマスクを用いて形成される。

【０００３】このはんだバンプの形成技術は、図８にそ
の形成工程の概略的な流れを示すように、はんだバンプ
を形成する為の複数の電極パッド１を備えたウェハ（半
導体チップ等）２に対して、上記電極パッド１に対応す
る貫通孔３を備えたマスク４を準備し、これらのマスク
４とウェハ２とを位置合わせして図８(ａ)に示すように
重ね合わせる。この状態で図８(ｂ)に示すようにスキー
ジ５を用いて前記マスク４の貫通孔３内にはんだペース
ト（はんだバンプ形成材料）６を充填した後、図８(ｃ)
に示すように上記貫通孔３の形成領域を加熱し、はんだ
ペースト６を加熱溶融させる。そして貫通孔３内の溶融
はんだ６ａが電極パッド１の表面に溶着した状態で、図
８(ｄ)に示すように前記マスク４からウェハ２を離反さ
せ、これによって上記溶融はんだ６ａを電極パッド１上
に転写することで、図８(ｅ)に示すように前記電極パッ
ド１上にはんだバンプ６ｂを形成するものである。尚、
図中７はマスク４の外周部を支持する支持体である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのようにし
てはんだバンプを形成する場合、特にマスク４の貫通孔
３の形成領域を加熱してはんだペースト６を加熱溶融さ
せる際、図８(ｆ)に示すように往々にして加熱によるマ
スク４の熱膨張に起因してマスク４の反りが発生し、こ
れに起因してマスク４とウェハ２との間に隙間が生じる
ことがある。このような隙間が生じると、貫通孔３内の
溶融はんだ６ａと電極パッド１と溶着性が悪くなり、該
ウェハ２をマスク４から離反させた際、図８(ｇ)に示す
ように電極パッド１上に溶融はんだ６ａが転写されず
に、前記貫通孔３内に溶融はんだ６ａが残り易くなる。

【０００５】換言すれば電極パッド１に対するマスク４
からの溶融はんだ６ａの転写を確実に行うことが損なわ
れ、この結果、電極パッド１上にはんだバンプ６ｂを良
好に形成することが困難となる。このような問題は、特
に電極パッド１の配列ピッチが狭く、また電極パッド１
自体が小さい場合に発生し易い。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、電極パッドの配列ピッチが狭
く、また電極パッド自体が小さい場合であっても、該電
極パッド上にはんだバンプを、簡易に、且つ確実に形成
することのできるはんだバンプ形成方法およびはんだバ
ンプ形成装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係るはんだバンプ形成方法は、請求項１に
記載するようにはんだバンプを形成すべき電極パッド部
を有するウェハと、はんだに濡れ難い表面性状を有し、
前記ウェハの電極パッド部に対向する位置に貫通孔を設
けたマスクとを位置合わせして重ねた後、前記マスクの
貫通孔内にはんだバンプ形成材料を充填し、しかる後、
所定の力を加えて前記マスクとウェハとを密着させた状
態で前記はんだバンプ形成材料を加熱溶融させて該バン
プ形成材料を前記電極パッド部に転写することを特徴と
している。

【０００８】即ち、本発明は前記マスクとウェハとの間
に所定の力を加えることで該マスクとウェハとを密着さ
せ、この状態で前記貫通孔内に充填されたはんだバンプ
形成材料を加熱溶融させることで、貫通孔内の溶融はん
だと電極パッド部との溶着性を高め、該マスクからウェ
ハを離反させた際、前記溶融はんだが前記電極パッド部
に確実に転写されるようにしたことを特徴としている。

【０００９】また本発明の好ましい態様は、請求項２に
記載するように前記はんだバンプ形成材料の加熱溶融
を、前記マスクにおける前記貫通孔の形成領域の局所的
な加熱により行うことで、マスクの不本意な熱膨張をで
きる限り小さく抑えることを特徴としている。

【００１０】更に本発明の好ましい態様は、請求項３に
記載するように、前記マスクにおける貫通孔の径を、前
記貫通孔に充填されたはんだバンプ形成材料の加熱溶融
により形成されるはんだの溶融ボールの径が、該マスク
の厚みよりも大きくなるように設定することで、仮にマ
スクとウェハとの間に僅かな隙間が生じた場合であって
も、該溶融はんだ（溶融ボール）が確実に電極パッド部
の表面に溶着し、その転写が確実に行われるようにした
ことを特徴としている。更に請求項４に記載するように
前記マスクの前記貫通孔の形成領域の外周に、その厚み
を薄くした撓み領域を設けておくことで、該マスクの熱
膨張を吸収し、その反りを防ぐことを特徴としている。

【００１１】更には本発明は請求項５に記載するよう
に、前記加熱溶融させたはんだバンプ形成材料の前記電
極パッド部への転写を、該はんだバンプ形成材料に、例
えば超音波振動や空気による圧力（正圧による押出し
力、または負圧による吸引力）等の外力を加えながら円
滑に行うことを特徴としている。

【００１２】また上述した目的を達成するべく本発明に
係るはんだバンプ形成装置は、請求項６に記載するよう
に、はんだバンプを形成すべき電極パッド部を有するウ
ェハを保持するテーブルと、前記ウェハの上記電極パッ
ド部に対向する位置に貫通孔を備え、はんだに濡れ難い
表面性状を有するマスクを保持するマスク保持部と、前
記テーブルを移動させて該テーブルに保持されたウェハ
を上記マスク保持部に保持されたマスクに対して位置合
わせすると共に、上記ウェハを前記マスクに対して接離
させて重ね合わせ可能に設けたテーブル移動機構と、前
記ウェハが重ね合わせられた前記マスクの貫通孔内には
んだバンプ形成材料を充填するバンプ材料充填機構とを
備え、更に上記テーブル移動機構により前記マスクに重
ね合わせられたウェハと該マスクとの間に所定の力を加
えて該マスクとウェハとを密着させる加圧手段と、前記
マスク保持部に保持された前記マスクにおける前記貫通
孔の形成領域に対向配置され、前記加圧手段の作動時に
駆動されて前記マスクを局所的に加熱して前記貫通孔内
に充填されたバンプ形成材料を加熱溶融するヒータ機構
とを具備して構成される。

【００１３】本発明の好ましい態様は、請求項７に記載
するように、前記マスク保持部においては前記マスクに
おける前記貫通孔の形成領域から外れた位置を保持し、
更に前記バンプ材料充填機構により前記貫通孔内に充填
したはんだバンプ形成材料を残りを退避させる領域の下
面側に、該マスクを冷却する冷却機構を備えることを特
徴としている。

【００１４】更に本発明の好ましい態様は、請求項８に
記載するように、前記ヒータ機構を前記マスク保持部に
保持された前記マスクにおける前記貫通孔の形成領域に
対して、その対向間距離を可変可能に設けることを特徴
とし、また請求項９に記載するように前記加圧手段を、
前記テーブルに組み込まれて該テーブルに保持されたウ
ェハを介して前記マスクを吸着する磁石機構として実現
することを特徴としている。

【００１５】また本発明の好ましい態様は、請求項１０
に記載するように、上述した装置構成に加えて、更に前
記ヒータ機構による前記バンプ形成材料の加熱溶融時
に、該はんだバンプ形成材料に外力を加える外力負荷手
段を更に備えることを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係るはんだバンプ形成方法と、この形成方法
を実施するに好適なはんだバンプ形成装置について説明
する。

【００１７】図１ははんだバンプ形成装置の概略構成を
示す図で、１１ははんだバンプの形成に供されるウェハ
２をその上面に保持するテーブルであり、１２はマスク
４を保持するマスク保持部である。マスク４は、前記ウ
ェハ２のはんだバンプを形成すべき電極パッド１に対応
する貫通孔３を備えたもので、はんだに対して濡れ難い
表面性状を有する部材からなる。ちなみに前記マスク４
は、例えば厚さ１００μｍのコバール材（Ｎi;２９％，
Ｃo;１７％，Ｍn;０.５％，他Ｆe等）からなる基板をエ
ッチング処理することで前記ウェハ２の電極パッド１に
対応する位置にそれぞれ１８０μｍの貫通孔３を形成
し、その表面および該貫通孔３の内部に２μｍ厚のＣr
メッキを施したものからなる。尚、マスク４は、その表
面をテフロンコーティングすることではんだに濡れ難い
表面性状を持たせたものであっても良く、或いはクロム
（Ｃr）等のはんだに濡れ難い基板材料そのものを加工
して形成されるものであっても良い。

【００１８】しかしてマスク保持部１２は、上記マスク
４における前記貫通孔３の形成領域である中央部分から
外れた縁部（両端部）を、例えばその下面側から支持す
る２つの冷却ブロック体１３,１３からなり、上記貫通
孔３の形成領域の上下面をそれぞれ開放して該マスク４
を図示しない筐体部に対して一定位置に保持するものと
なっている。尚、冷却ブロック体１３,１３により支持
されたマスク４の両端部上面は、後述するように該マス
ク４上に供給されるはんだバンプ形成材料（はんだペー
スト）６の待機部および退避部としてそれぞれ用いられ
る。

【００１９】一方、前記ウェハ２を保持するテーブル１
１は、ＸＹＺθステージ（テーブル移動機構）１４に支
持されて位置調整自在に設けられている。特に上記ＸＹ
Ｚθステージ１４は、ガイドレール１５に沿って前記マ
スク保持部１２に支持されたマスク４の下方位置である
転写位置と、前記マスク保持部１２の側方の前記マスク
４との対向位置から外れた待機位置との間をスライド自
在に設けられている。テーブル１１に対する前記ウェハ
２の装脱は、ＸＹＺθステージ１４と共にテーブル１１
を待機位置に移動させて行われ、該ＸＹＺθステージ１
４を転写位置に移動させることにより、上記テーブル１
１上に保持されたウェハ２が前記マスク４の下面側に対
向配置される。

【００２０】しかして前記ＸＹＺθステージ１４は、例
えばパルスモータにより各軸を独立に変位駆動可能なも
ので、前記テーブル１１をＸ軸方向およびＹ軸方向から
なる水平面内で位置変位させると共に、Ｚ軸方向である
上下方向、および該Ｚ軸を回転中心とするθ方向に上記
テーブル１１を変位させ得るように構成されている。こ
のようなＸＹＺθステージ１４を駆動することで、該テ
ーブル１１上に保持されたウェハ２の前記マスク４に対
する位置合わせ（位置調整）が行われる。尚、このＸＹ
Ｚθステージ１４については、従来より種々提唱されて
いる駆動方式の可動テーブル機構やリフト機構等を適宜
組み合わせて実現することも勿論可能である。

【００２１】ちなみに上記ＸＹＺθステージ１４の駆動
による前記ウェハ２の前記マスク４に対する位置合わせ
は、例えば前記マスク４とウェハ２との間の空間部に水
平面内を移動自在に設けられ、その上下をＺ軸方向に同
軸に視野するカメラユニット１６を用い、前記ウェハ２
およびマスク４にそれぞれ付された所定の位置決めマー
クや、特定の電極パッド１と貫通孔３の各画像取り込み
位置を検出しながら行われる。そしてテーブル１１のＸ
軸方向およびＹ軸方向への位置調整とθ方向への回転に
よる向きの調整とにより、前記マスク４の貫通孔３に対
して前記ウェハ２の電極パッド１がそれぞれ対向して位
置付けられたとき、前記カメラユニット１６を前記マス
ク４の下面側（転写位置）から退避させた後、前記ＸＹ
Ｚθステージ１４をＺ軸方向に上昇移動させることで前
記テーブル１１上に保持されたウェハ２の前記マスク４
への重ね合わせが行われる。

【００２２】尚、マスク４へのウェハ２の重ね合わせ
は、例えばＸＹＺθステージ１４におけるＺ軸方向への
上昇変位力を以て、前記マスク４とウェハ２とを密着さ
せる力を加えながら行うようにしても良く、或いは後述
するように前記テーブル１１に組み込まれた磁石装置の
磁気力を利用し、ウェハ２を介してマスク４を磁気的に
吸着（吸引）することで、前記マスク４とウェハ２とを
密着させる等して行われる（加圧手段）。また空気力を
利用してマスク４に下向きの変位力を加えることで、該
マスク４の下面に重ね合わせられるウェハ２との間に密
着力を加えるように、その加圧手段を構成することも可
能である。

【００２３】ところで前記マスク保持部１２に保持され
たマスク４の上面位置には、前記貫通孔３内にバンプ形
成材料（はんだペースト）６を充填する為のバンプ材料
充填機構が設けられている。このバンプ材料充填機構
は、該マスク４の一端部上面である待機部にバンプ形成
材料（はんだペースト）６を供給するはんだペースト供
給機構（図示せず）と、前記マスク４の上面に沿って移
動可能に設けられて上記待機部に供給されたはんだペー
スト６を押し出しながら、該はんだペースト６を前記貫
通孔３内に充填していくスキージ１７とを主体として構
成される。特にスキージ１７はマスク４の略全幅に亘っ
て移動することで、前記貫通孔３内充填されなかった余
分なはんだペースト６を、前記マスク４の反対側の端部
である退避部に移動させる役割も果たす。このようなス
キージ１７の移動により前記はんだペースト６は貫通孔
３内にのみ確実に充填され、余分なはんだペースト６が
マスク４上に、特に貫通孔３の形成領域に残されること
なく、退避部に排出されるようになっている。

【００２４】尚、スキージ１７の移動による貫通孔３内
へのはんだペースト６の充填を一方向にだけ行うことな
く、１回のはんだバンプの形成処理が行われる都度、前
記スキージ１７を逆向きに移動させることで前記はんだ
ペースト６の貫通孔３内への充填を行うようにしても良
い。このようにスキージ１７を往復移動させながら、そ
の都度、貫通孔３内にはんだペースト６を充填するよう
にすれば、スキージ１７の無駄な動きを防止して、効率
的にはんだバンプの形成作業を進めることが可能とな
る。

【００２５】一方、前記マスク保持部１２に保持された
マスク４の上方位置には、該マスク４における貫通孔３
の形成領域を局部的に、且つ非接触に加熱し、該貫通孔
３内に充填されたはんだペースト６を加熱溶融させるた
めのヒータ機構１８が設けられている。このヒータ機構
１８は、例えば横方向に並べて配置された複数本のハロ
ゲンヒータ１８ａと、その上面側を覆って該ハロゲンヒ
ータ１８ａから発せられる熱を下面側にだけ放射させる
熱反射板１８ｂとからなる。特にこのように構成された
ヒータ機構１８は上下動可能に設けられ、前記マスク４
の上面に対する離間距離を変えることで、前記はんだペ
ースト６に対する加熱温度を調整し得るようになってい
る。ちなみにヒータ機構１８を上昇させ、マスク４から
遠く離した状態においては、前記はんだペースト６を含
むマスク４の予備加熱だけが可能であり、ヒータ機構１
８を下降させてマスク４に近接させて位置付けることに
より、前記貫通孔３内に充填したはんだペースト６が溶
融する温度まで加熱し得るようになっている。この際、
ハロゲンヒータ１８ａの通電電流を制御することで、そ
の発熱温度（加熱温度）制御しても良いことは勿論のこ
とである。

【００２６】尚、ヒータ機構１８とマスク４との間に熱
遮蔽板を挿入可能に設け、この熱遮蔽板によりマスク
４、ひいてははんだペースト６の加熱温度を調整可能に
構成することも可能である。またヒータ機構１８を下降
させてマスク４に近接させるに際しては、予め前記スキ
ージ１７を移動させて貫通孔３内にはんだペースト６を
充填しておくことは当然のことであり、またスキージ１
７をマスク４における貫通孔３の形成領域から退避させ
ることで、ヒータ機構１８とスキージ１７との衝突を防
ぐようにすることは言うまでもない。

【００２７】ここで上述した如く構成されたはんだバン
プ形成装置を用いて実施されるウェハ２の電極パッド１
上へのはんだバンプの形成手順（本発明の実施形態に係
るはんだバンプ形成方法）について説明する。

【００２８】この処理は、基本的には図２にその概略的
な手順を示すように、先ずＸＹＺθステージ１４を駆動
してテーブル１１上に保持されたウェハ２をマスク４に
対して位置合わせし、ウェハ２とマスク４とを重ね合わ
せることから開始される。この状態で前記バンプ材料充
填機構（スキージ１７）を作動させてマスク４の貫通孔
３内にはんだペースト６を充填する。

【００２９】しかる後、図２(ａ)に示すように、前記加
圧手段を作動させて前記マスク４とウェハ２とが密着す
るように所定の力を加える。そして上記力を受けてこれ
らのマスク４とウェハ２とが密着した状態で前記ヒータ
機構１８を作動させ、マスク４の貫通孔３の形成領域を
局所的に、且つ非接触に加熱し、該貫通孔３内に充填さ
れたはんだペースト６を加熱溶融させる。するとこの加
熱によって溶融したはんだペースト６は、溶融はんだ６
ａとして該貫通孔３の下部に重ね合わせられた前記ウェ
ハ２の電極パッド１に濡れ、該電極パッド１の表面に溶
着する。特にマスク４がはんだに対して濡れ難い表面性
状を有しおり、且つマスク４の下面に密着させたウェハ
２の電極パッド１が貫通孔３の下部開口部を覆うように
位置付けられていることから、貫通孔３内の溶融はんだ
６ａは電極パッド１の表面に確実に溶着する。

【００３０】この状態で図２(ｂ)に示すように前記テー
ブル１１を下降させ、ウェハ２をマスク４の下面側から
離反させると、前述したようにマスク４がはんだに対し
て濡れ難い表面性状を有することから、溶融はんだ６ａ
は電極パッド１上に転写されて該ウェハ２と共に下降す
る。その後、前記ヒータ機構１８による加熱を停止すれ
ば、或いはヒータ機構１８からウェハ２を遠避ければ、
これによって電極パッド１上に転写された溶融はんだ６
ａが冷えて固化するので、図２(ｃ)に示すように前記電
極パッド１上にはんだパンプ６ｂが形成されることにな
る。

【００３１】特に上述した如くして貫通孔３内に充填し
たはんだペースト６を加熱溶融して電極パッド１に転写
する際、マスク４の貫通孔３の形成領域だけを局部的に
加熱すると共に、該マスク４の両端部を冷却ブロック体
１３,１３により冷却しているので、該マスク４の端部
上面である退避部に集められたはんだペースト６が加熱
されることがなく、はんだペースト６に不本意な熱的影
響が加わることを効果的に防止することができる。また
マスク４の局部的な加熱により該マスク４に熱膨張に起
因する反りが生じる場合であっても、前述した如くマス
ク４とウェハ２との間に加えられる力により該マスク４
とウェハ２との密着性が維持されるので、貫通孔３内の
溶融はんだ６ａを電極パッド１の表面に確実に溶着させ
ることができる。従ってマスク４の反りに起因するウェ
ハ２との隙間が災いして上記溶融はんだ６ａの電極パッ
ド１への転写が妨げられる等の不具合を効果的に防止す
ることができる。

【００３２】尚、本発明を実施するに際して、例えば図
３に示すようにヒータ機構１８を構成することもでき
る。この例は、例えば８インチ径の半導体ウェハ２には
んだパンプ６ｂを直接形成する上で好適なもので、直径
２２０ｍｍの鉄製またはアルミ製からなるヒータブロッ
ク２１内にカートリッジヒータ２２を埋め込み、該ヒー
タブロック２１を２５０℃に加熱するように構成する。
またヒータブロック２１の下面側に、図３(ａ)に示すよ
うに前記マスク４との間に位置して熱遮蔽板２３を挿脱
自在に設け、常時は熱遮蔽板２３によりヒータブロック
２１からの熱がその下部（マスク４側）に伝わらないよ
うにする。そしてマスク４の貫通孔３内に充填したはん
だペースト６の加熱溶融時には、図３(ｂ)に示すように
熱遮蔽板２３を外側に退避させ、ヒータブロック２１を
下降させてマスク４の上面に接触させてマスク４におけ
る貫通孔３の形成領域を局部的に加熱するようにする。
同時にヒータブロック２１のマスク４への押し付け力に
より、該マスク４の下面に位置合わせして重ね合わせら
れたウェハ２と該マスク４とを互いに密着させる。

【００３３】尚、ヒータブロック２１が鉄合金等の強磁
性材料からなる場合には、ウェハ２を載置するテーブル
１１内に組み込まれた磁石を用いて前記ヒータブロック
２１に対して下向きの吸引力を作用させ、この吸引力に
よりヒータブロック２１にてマスク４をその上面から押
圧し、これによって前記マスク４とウェハ２とを密着さ
せるようにしても良い。またマスク４自体が強磁性材料
からなる場合には、上記磁石を用いてマスク４自体を吸
引し、これによってマスク４とウェハ２とを密着させる
ことが可能である。特にこの場合には、上述したヒータ
ブロック２１に代わるヒータ機構を採用することが可能
となる。

【００３４】しかしてこのようにしてマスク４の上面に
ヒータブロック２１を接触させた場合、マスク４の上記
ヒータブロック２１との接触部位が２２０℃程度に加熱
されて貫通孔３内に充填されたはんだペースト６が加熱
溶融されることになる。この際、マスク４の両端部は前
述した冷却ブロック１３,１３によって冷却されてその
温度上昇が抑えられるので、マスク４の端部上面（退避
部）に寄せ集められたはんだペースト６は上記ヒータブ
ロック２１の影響を受けることがない。即ち、図３に例
示するようなヒータ機構１８を採用することで、該ヒー
タ機構１８（ヒータブロック２１）に前記ウェハ２とマ
スク４とを密着させる為の加圧手段として機能を持たせ
てはんだパンプ形成装置を構成することもできる。

【００３５】また上述した如くしてマスク４を局部的に
加熱し、貫通孔３内に充填したはんだペースト６を加熱
溶融する際、溶融はんだ６ａに対して外力を加え、該溶
融はんだ６ａの貫通孔３内からの落下を促進するように
しても良い。具体的には図４(ａ)に例示するように、テ
ーブル１１に内蔵した磁石２４による吸引力を利用して
マスク４とウェハ２とを密着させ、該マスク４を局部的
に加熱してはんだペースト６を加熱溶融した状態におい
て、例えば図４(ｂ)に示すようにマスク４に超音波振動
を加え、これによって貫通孔３内の溶融はんだ６ａを強
制的に落下させてウェハ２の電極パッド１に溶着させる
ようにすれば良い。或いは図４(ｃ)に示すようにマスク
４の上面側から前記貫通孔３内に加圧空気（正圧）を吹
き込んで貫通孔３内の溶融はんだ６ａをその下面側に押
し出したり、また図４(ｄ)に示すように貫通孔３の下部
を負圧吸引して、貫通孔３内の溶融はんだ６ａを下側に
吸い出し、これによって溶融はんだ６ａを電極パッド１
に溶着させるように構成することもできる。このような
外力負荷手段を備えることにより、溶融はんだ６ａの電
極パッド１への転写をより確実に行うことが可能とな
る。

【００３６】ところで上述した如くして用いられるマス
ク４を実現するに際して、例えば図５(ａ)に示すように
マスク４における貫通孔３の形成領域の外周部に、その
厚みを薄くした撓み部４ａを設け、仮にマスク４の局部
的な加熱により該マスク４が熱膨張した場合、図５(ｂ)
に示すように上記撓み部４ａの撓みにより上記熱膨張を
吸収するように構成することもできる。具体的には、例
えば厚みが１００μｍのコバール材からなる基板を用い
てマスク４ｂを構成する場合、貫通孔３の形成領域を囲
んで幅２０ｍｍ、深さ５０μｍの溝を形成し、厚みが５
０μｍの肉薄部として撓み部４ａを形成するようにすれ
ば良い。

【００３７】マスク４にこのような撓み部４ａを備えた
マスク４によれば、該撓み部４ａの撓みによりマスク４
の反りが防止されるので、マスク４とウェハ２との密着
性をより効果的に維持することが可能となる。従って外
力によるマスク４とウェハ２との密着力が弱い場合であ
っても、マスク４の熱膨張に起因して該マスク４とウェ
ハ２との間に隙間が生じることを効果的に防止すること
が可能となる。

【００３８】また貫通孔３内の溶融はんだ６ａの電極パ
ッド１に対して容易に、且つ確実に転写する上で、マス
ク４における貫通孔３の径を、前記貫通孔３に充填され
たはんだペースト６の加熱溶融により形成される溶融は
んだ６ａのボール径（はんだの溶融ボールの径）が、該
マスク４の厚みよりも大きくなるように設定することも
有効である。即ち、図６(ａ)に示すように、例えばマス
ク４の厚みが６０μｍである場合、このマスク４に形成
する貫通孔３の直径（開口径）を１４０μｍとする。こ
のような開口径の貫通孔３内に図６(ｂ)に示すようには
んだペースト６を充填し、これを加熱した場合、図６
(ｃ)に示すように貫通孔３内に形成される溶融はんだ６
ａのボール径が略９６μｍとなり、マスク４の厚みを上
回ることになる。この結果、上記加熱によってマスク４
に反りが生じ、この反りに起因してマスク４とウェハ２
との間に、仮に隙間が生じたとしても、ボール状の溶融
はんだ６ａが貫通孔３内からマスク４の上下にはみ出す
のでウェハ２の電極パッド１の表面に確実に溶着し、該
電極パッド１に転写される。この結果、図６(ｄ)に示す
ように前記電極パッド１上に高さ略７０μｍのはんだバ
ンプ６ｂが形成されることになる。

【００３９】尚、このような貫通孔３の開口径に関する
工夫は、前述したように所定の力を加えてマスク４とウ
ェハ２とを密着させることなく、つまりマスク４とウェ
ハ２とを重ね合わせた状態のまま該マスク４を局部的に
加熱して貫通孔３内の溶融はんだ６ａを電極パッド１に
転写する場合にも有効である。しかし転写の確実性を考
慮した場合には、前述した加圧手段等を併用してはんだ
バンプを形成するようにした方がより効果的である。

【００４０】ところで前述したマスク保持部１２をな
し、マスク４の両端部をそれぞれ冷却する冷却ブロック
１３,１３については、例えば図７(ａ)に示すように、
その下部に放熱フィン２６を備えたアルミニウム製の部
品として実現れば、その放熱効果を高めることができ
る。更には図７(ｂ)に示すように前記放熱フィン２６に
冷却ファン２７を組み込み、該冷却ブロック１３,１３
を強制的に空冷することも有効である。またこのような
冷却ブロック１３,１３の空冷に代えて、図７(ｃ)に示
すように冷却ブロック１３,１３の内部に冷却水を通流
させる構造とし、これを水冷するように構成することも
可能である。

【００４１】更にはウェハ２を保持するステージ１１に
ついても、図７(ｄ)に示すように水冷構造とし、前述し
たマスク４の局部的な加熱に伴うステージ１１の温度上
昇を防ぐようにしても良い。このような構造のステージ
１１とすれば、複数のウェハ２に対して順次繰り返しは
んだバンプ６ｂを形成するような場合、ステージ１１の
自然冷却による温度低下を待つ必要がなくなるので、効
率的にバンプ形成処理を実行することが可能となる。

【００４２】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲で種々変形して実施することができ、また上述した各
種の技術的手段を、はんだバンプ形成に対する仕様に応
じて適宜組み合わせて実施することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
スクの貫通孔内に充填したはんだバンプ形成材料を加熱
溶融して、その溶融はんだをウェハの電極バッドに転写
するに際し、マスクの熱膨張に起因する反りに伴うマス
クとウェハとの離反を防ぎ、該マスクとウェハとを密着
させた状態で上記溶融はんだの転写を行わせることがで
きるので、簡易にして確実にはんだバンプを形成するこ
とができる。特に電極パッドの配列ピッチが狭く、また
電極パッド自体が小さい場合であっても、該電極パッド
に対するはんだバンプの形成を確実に行うことができる
等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【００４４】特に請求項２によれば、貫通孔に充填され
たはんだバンプ形成材料だけを加熱溶融することでで
き、マスク上の余分なはんだバンプ形成材料に対する不
本意な熱的影響を防ぐことができる。また請求項３によ
れば簡易にして効果的に溶融はんだの電極パッドに対す
る溶着性を高めることができる。また請求項４によれば
マスクの熱膨張に起因する反りの発生を効果的に防ぐこ
とができ、更に請求項５によれば貫通孔内からの溶融は
んだの落下を効果的に行わせ得る。

【００４５】また請求項６に示すようにはんだパンプ形
成装置を簡易な構成で実現することができ、また請求項
７によれば、マスクの側部に退避させたはんだバンプ形
成材料に熱的影響が加わることを簡易にして効果的に防
止することができる。更に請求項８によればはんだバン
プ形成材料の加熱溶融を簡易に制御することができ、請
求項９によればマスクとウェハとを簡単に密着させ得
る。また請求項１０によれば、簡易にして貫通孔内から
溶融はんだを離脱させ、電極パッドに確実に転写させ得
る等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るはんだバンプ形成装
置の概略構成図。

【図２】本発明の一実施形態に係るはんだバンプ形成方
法の手順を模式的に示す図。

【図３】マスクの局部的な加熱手段、およびマスクとウ
ェハとを密着させる為の加圧手段とを同時に実現するこ
とを示す図。

【図４】貫通孔内の溶融はんだに外力を加える外部負荷
手段の実現例を示す図。

【図５】マスクの構成例を示す図。

【図６】マスクに設ける貫通孔の径とマスクの厚みとの
関係、およびその作用を模式的に示す図。

【図７】マスク保持部に組み込まれる冷却ブロックの構
成例と、テーブルの冷却構造を示す図。

【図８】ウェハの電極パッドに対するマスクを用いたは
んだバンプの形成手順と、従来の問題点を模式的に示す
図。

【符号の説明】

１ 電極バッド ２ ウェハ ３ 貫通孔 ４ マスク ４ａ 撓み部 ６ はんだペースト（はんだバンプ形成材料） ６ａ 溶融はんだ ６ｂ はんだバンプ １１ テーブル １２ マスク保持部 １３ 冷却ブロック １４ ＸＹＺθステージ（テーブル移動機構） １５ ガイドレール １６ カメラユニット １７ スキージ（バンプ材料充填機構） １８ ヒータ機構 ２１ ヒータブロック（加圧手段） ２３ 熱遮蔽板 ２４ 磁石（加圧手段）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 はんだバンプを形成すべき電極パッド部
   を有するウェハと、はんだに濡れ難い表面性状を有し、
   前記ウェハの電極パッド部に対向する位置に貫通孔を設
   けたマスクとを位置合わせして重ねた後、 前記マスクの貫通孔内にはんだバンプ形成材料を充填
   し、 所定の力を加えて前記マスクとウェハとを密着させた状
   態で前記はんだバンプ形成材料を加熱溶融させて該バン
   プ形成材料を前記電極パッド部に転写してなることを特
   徴とするはんだバンプ形成方法。
2. 【請求項２】 前記はんだバンプ形成材料の加熱溶融
   は、前記マスクにおける前記貫通孔の形成領域を局所的
   に加熱して行われることを特徴とする請求項１に記載の
   はんだバンプ形成方法。
3. 【請求項３】 前記マスクにおける貫通孔の径は、該貫
   通孔に充填されたはんだバンプ形成材料の加熱溶融によ
   り形成されるはんだの溶融ボールの径が、該マスクの厚
   みよりも大きくなるように設定されることを特徴とする
   請求項１に記載のはんだパンプ形成方法。
4. 【請求項４】 前記マスクは、前記貫通孔の形成領域の
   外周にその厚みを薄くした撓み領域を有することを特徴
   とする請求項１に記載のはんだバンプ形成方法。
5. 【請求項５】 前記加熱溶融させたはんだバンプ形成材
   料の前記電極パッド部への転写は、該はんだバンプ形成
   材料に外力を加えながら行われることを特徴とする請求
   項１に記載のはんだバンプ形成方法。
6. 【請求項６】 はんだバンプを形成すべき電極パッド部
   を有するウェハを保持するテーブルと、 前記ウェハの上記電極パッド部に対向する位置に貫通孔
   を備え、はんだに濡れ難い表面性状を有するマスクを保
   持するマスク保持部と、 前記テーブルを移動させて該テーブルに保持されたウェ
   ハを上記マスク保持部に保持されたマスクに対して位置
   合わせすると共に、上記ウェハを前記マスクに対して接
   離させて重ね合わせ可能に設けたテーブル移動機構と、 このテーブル移動機構により前記マスクに重ね合わせら
   れたウェハと該マスクとの間に所定の力を加えて該マス
   クとウェハとを密着させる加圧手段と、 前記ウェハが重ね合わせられた前記マスクの貫通孔内に
   はんだバンプ形成材料を充填するバンプ材料充填機構
   と、 前記マスク保持部に保持された前記マスクにおける前記
   貫通孔の形成領域に対向配置され、前記加圧手段の作動
   時に駆動されて前記マスクを局所的に加熱して前記貫通
   孔内に充填されたバンプ形成材料を加熱溶融するヒータ
   機構とを具備したことを特徴とするはんだバンプ形成装
   置。
7. 【請求項７】 前記マスク保持部は、前記マスクにおけ
   る前記貫通孔の形成領域から外れた位置を保持するもの
   であって、 前記バンプ材料充填機構により前記貫通孔内に充填した
   はんだバンプ形成材料を残りを退避させる領域の下面側
   に、該マスクを冷却する冷却機構を備えることを特徴と
   する請求項６に記載のはんだバンプ形成装置。
8. 【請求項８】 前記ヒータ機構は、前記マスク保持部に
   保持された前記マスクにおける前記貫通孔の形成領域に
   対して、その対向間距離を可変可能に設けられることを
   特徴とする請求項６に記載のはんだバンプ形成装置。
9. 【請求項９】 前記加圧手段は、前記テーブルに組み込
   まれて該テーブルに保持されたウェハを介して前記マス
   ク、または該マスクの上方に設けられるヒータブロック
   を吸着する磁石機構からなることを特徴とする請求項６
   に記載のはんだバンプ形成装置。
10. 【請求項１０】 前記ヒータ機構による前記バンプ形成
    材料の加熱溶融時に、該はんだバンプ形成材料に外力を
    加える外力負荷手段を更に備えることを特徴とする請求
    項６に記載のはんだパンプ形成装置。