JP4956963B2 - リフロー装置、リフロー方法、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

リフロー装置、リフロー方法、および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウェーハ等に形成されたはんだ電極を溶融・成形するリフロー装置に関し、特に、フラックスを使用せずにはんだ電極の溶融・成形を行うフラックスレスリフロー装置におけるチャンバ材の腐食防止技術に関する。
フリップチップＬＳＩの製造において、フラックスを用いずに、蟻酸の還元力を利用してはんだ電極の表面酸化膜を除去し、はんだバンプの形状を整えるフラックレスリフロー装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
フラックスレスリフロー装置では、はんだバンプ表面の清浄化にフラックスを使用しないので、リフロー後に有機溶剤を用いたフラックスの洗浄が不要になり、工程を短縮することができる。また、大量の有機溶剤を用いて行われていたフラックス洗浄を省略することによって、環境への悪影響、特に二酸化炭素の発生を抑制することができる。
上記特許文献１の装置では、減圧下で加熱リフローを行なうため、はんだバンプ中へのガスの取り込みがほとんどなく、ボイドの発生を防止することができる。したがって、はんだバンプの信頼性も向上する。
図１は、従来のリフロー装置の概略構成図である。
リフロー装置は、加熱溶融リフロー処理を行なう処理チャンバ１と、蟻酸噴射機構４とを有する。
蟻酸噴射機構４へは、蟻酸導入管２から液体の蟻酸が導入され、不活性ガス導入管３から、窒素（Ｎ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが導入される。
導入された蟻酸溶液と、不活性ガスは、噴霧ノズル５内で混合され、噴霧ノズル５から蟻酸雰囲気ミスト６ａが噴霧される。噴霧された蟻酸雰囲気ミスト６ａは、補助ヒータ７により、ミスト状態が維持され、あるいは気化が助長されて、処理チャンバ１内へ導入される。
処理チャンバ１内には、表面に所定のはんだ電極が形成された半導体ウェーハ９が配置される。半導体ウェーハ９は、加熱ヒータ１０の上方に保持され、ウェーハ押え機構８によって固定される。処理チャンバ内１は、加熱ヒータ１０によって加熱され、また、排気装置（不図示）によって減圧されているため、導入された蟻酸雰囲気ミスト６ａは、蟻酸雰囲気ガス６ｂとして半導体ウェーハ９上に拡散する。
特開２００１−２４４６１８号公報
処理チャンバ１は、一般に、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）を主成分とするステンレス鋼ＳＵＳ３０４で構成されているが、ＳＵＳ３０４は、蟻酸に対する長期耐久性に乏しい。特にリフローなどの加熱溶融処理の場合、ＳＵＳ３０４で構成されるチャンバ内壁に付着する蟻酸液滴のうち、揮発しきれない成分がチャンバ材を腐食させて固体化し、残留が顕著になる。
残留物が堆積すると、金属性異物としてチャンバ内の汚染源になる。このような金属性異物は、半導体ウェーハ上に形成された集積回路（ＬＳＩ）素子部、或いは回路基板上に搭載された電子部品等の被処理物に飛散、付着することがあり、被処理物の品質の低下を招くと共に、リフロー装置の長期安定性が低下する。
この問題を回避するためには、チャンバ内部の定期的なクリーニングを行なうか、液滴の噴射を行なわずに、蟻酸が入った容器内で蒸発させる方式をとることが望ましいが、恒久的なものではない。
そこで、本発明は、長期使用状況下で、蟻酸を用いた加熱溶融処理に対する耐久性を確保し、高品質で安定した製品を供給することのできるリフロー装置を提供することを目的とする。
本発明はまた、そのようなリフロー装置を用いた半導体装置の製造方法の提供を目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明では、蟻酸を含む雰囲気ガスを導入しつつはんだを溶融させるリフロー装置の処理チャンバ内に、蟻酸に対する耐性に優れたシールド材を設置する。あるいは、処理チャンバ内壁の近傍に蟻酸の加熱分解手段を設置して、チャンバ内に残存する蟻酸の分解処理を行なう。これらの少なくとも一方を採用することで、チャンバ内の腐食を防止して、基板上へ金属性異物の飛散、付着を防止する。
具体的には、本発明の第１の側面では、被処理基板上に形成されたはんだ部材にリフロー処理を行なうリフロー装置は、処理チャンバと、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸導入機構を具備し、前記処理チャンバのリフロー処理部と処理チャンバ内壁との間に、蟻酸に対する耐食性を有する部材からなるシールド材が配設されてなることを特徴とする。
本発明の第２の側面では、被処理基板上に形成されたはんだ部材にリフロー処理を行なうリフロー装置は、であって、
処理チャンバと、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸導入機構を具備し、前記処理チャンバのリフロー処理部と処理チャンバ内壁との間に、蟻酸を加熱分解するための蟻酸分解手段が配設されてなることを特徴とする。
いずれの装置によっても、蟻酸によるチャンバ材の腐食を防止し、反応生成物（金属性異物）が基板上の回路部や、電子部品上に飛散することを回避することができる。
良好な構成例として、リフロー装置は、蟻酸に対する耐食性を有するシールド材と、蟻酸を加熱分解するための蟻酸分解手段の双方を備えてもよい。この場合、蟻酸分解手段はたとえば、シールド材と処理チャンバ内壁の間に配置される。
シールド材は、たとえば、ハステロイ材またはＳＵＳ３１６Ｌを含む金属材料、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含む樹脂材料、ポリオレフィンまたは耐熱性のあるテフロンでコーティングされた材料、などで構成される。
本発明の第３の側面では、はんだ部材のリフロー方法を提供する。リフロー方法は、
（ａ）はんだ部材が搭載された被処理基板を加温し、
（ｂ）前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記被処理基板上に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
（ｃ）前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、前記はんだ部材を溶融処理し、
（ｄ）前記はんだ部材の溶融が完了したときに、前記蟻酸の加熱分解を開始する
工程を含む。
本発明の第４の側面では、リフロー処理を含む半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置の製造方法は、
（ａ）所定の位置にはんだ電極を有する被処理基板を処理チャンバに設置して加熱し、
（ｂ）前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
（ｃ）前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、加熱溶融により前記はんだ電極を成形してはんだバンプを形成し、
（ｄ）前記はんだバンプの形成後に、前記蟻酸の加熱分解を開始するとともに、前記被処理基板を前記第１の温度に降温する
工程を含む。
蟻酸の腐食作用による金属性異物の生成、飛散を防止し、高品質で安定した製品を供給することができる。
図２は、本発明の第１実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。
第１実施例にあっては、リフロー装置は、リフロー処理を行なう処理チャンバ１と、処理チャンバ１内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸噴霧機構（蟻酸導入機構）４と、当該処理チャンバ１の内壁面（内側表面）近傍に設けられたシールド材１１とを有する。
本実施例にあってシールド材１１は、蟻酸の強力な腐食力に対して耐食性を有する材料により形成される。
後述するように、シールド材１１は、例えばハステロイ、ＳＵＳ３１６Ｌなどの金属材料、或いはエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂で形成される。あるいは、ポリオレフィン又は耐熱性を有するテフロンでコーティングされたＳＵＳ３０４などの金属板から構成されてもよい。
蟻酸噴射機構４には、蟻酸導入管２から液体の蟻酸が導入され、一方不活性ガス導入管３からは窒素（Ｎ）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが導入される。
導入された蟻酸溶液と不活性ガスは、噴霧ノズル５内で混合され、噴霧ノズル５からミスト状の蟻酸雰囲気ガス６ａが噴射される。噴霧された蟻酸雰囲気ミスト６ａは、補助ヒータ７により、ミスト状態が維持され、あるいは気化が助長されて、処理チャンバ１内の被処理物上へ導入される。
処理チャンバ１内には、表面に所定のはんだ電極が形成された被処理半導体ウェーハ９が配置される。半導体ウェーハ９は、加熱ヒータ１０の上方に保持され、ウェーハ押え機構８によって固定される。処理チャンバ内１は、加熱ヒータ１０によって加熱され、また、図示しない排気装置によって減圧されているため、導入された蟻酸ミスト６ａは、蟻酸雰囲気ガス６ｂとして半導体ウェーハ９上に拡散する。
前記ウェーハ押え機構８は、処理チャンバの上部に支持された複数本の支持棒８ａ、当該支持棒８ａに支持された枠体８ｂ、並びに当該枠体８ｂから延びる複数本の押え棒８ｃを具備する。支持棒８ａはエアシリンダ機構（図示せず）により上下動が可能とされ、また押え棒８ｃもバネ機構を内蔵して（図示せず）、半導体ウェーハ９を弾性的に押圧する。一方、枠体８ｂは矩形状或いはリング状とされ、蟻酸ミスト６ａは当該枠体８ｂの中央部開口を通して半導体ウェーハ９上に至る。
なお、図示はしないが、リフロー装置には、一般的な構成として、半導体ウェーハをあらかじめ所定の温度に加温する予熱室、リフロー処理後の半導体ウェーハ温度を降温させる冷却室が設けられている。また、処理チャンバ１内への半導体ウェーハの搬送、取り出しを行なうロボットアームが配設された搬送チャンバ、処理すべき半導体ウェーハを保持したカセットを収容しておくロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバなども設けられている。これらについては、本発明と直接関係しないので説明を省略する。
このような構成を有する本発明の第１実施例にかかるリフロー装置にあっては、シールド材１１が処理チャンバ１の内壁面近傍に配置されているので、拡散された蟻酸雰囲気ガス６ｂが直接処理チャンバ１の内壁表面に付着することがない。また、シールド材自体は耐食性が高いので、シールド材１１上に、気化しきれずに蟻酸が残ったとしても、腐食に起因する金属性異物の生成を抑制することができる。
図３は、シールド材１１に適する金属材料を決定するために、種々の金属材料に対して行なった耐食性検査の結果を示す表である。
耐食性検査１として、これらの金属片を８５％蟻酸に浸漬し、浸漬前後での質量変化の割合測定と、外観観察を行なった。このときの浸漬条件は、蟻酸温度が室温、浸漬時間は４８時間、浸漬後の乾燥が２４時間である。検査１の結果は、以下のとおりである。
（１）Ｃｕ／Ｎｉめっき：腐食による質量減少率は０．０８５％、Ｎｉめっきの剥離により、Ｃｕとの反応（緑青）が起こり、判定はＮＧ。
（２）ＳＵＳ３０４：質量変化なし、外観変化なしで、判定はＯＫ。
（３）ＳＵＳ３１６Ｌ：質量変化なし、外観変化なしで、判定はＯＫ。
（４）ハステロイＣ−２２：質量変化なし、外観変化なしで、判定はＯＫ。
さらに条件を変えて、Ｃｕ／Ｎｉめっき以外の金属片に対して、耐食性検査２を行なった。８５％蟻酸に浸漬し、浸漬前後での質量変化の割合測定と、外観観察を行なった。浸漬条件は、蟻酸温度が８０℃、浸漬時間が４５時間、浸漬後乾燥時間が２４時間である。検査２の結果は、以下のとおりである。
（１）ＳＵＳ３０３：質量増加率が１．９７％に減じ、金属片の表面に白色個体の異物が生成され、判定はＮＧ。
（２）ＳＵＳ３１６Ｌ：質量変化なし、外観変化なしで、判定はＯＫ。
（３）ハステロイＣ−２２：質量変化なし、外観変化なしで、判定はＯＫ。
以上の結果を合わせると、図３に示すように、ハステロイＣ−２２とＳＵＳ３１６Ｌについては、耐食性に優れ、シールド材１１に好適であることがわかる。ＳＵＳ３０４は、シールド材１１として使用し得るが、長期にわたって加熱溶融リフロー装置で使用する場合は、耐食性が劣化する可能性もある。
このように、シールド材として金属材料を用いる場合は、ハステロイＣ−２２或いはＳＵＳ３１６Ｌが望ましい。ハステロイＣ−２２は高価な材料であり、処理チャンバ１の全体をこの材料で構成すると、装置全体のコストが増大するが、シールド材１１として内壁に張り巡らすことで、コストの上昇を抑えるとともに、従来の処理チャンバの構成及び／或いは製造過程を大きく変えることなく、蟻酸に対する耐食性を向上することができる。
一方、これらの金属材に比べて安価で加工のし易い樹脂材料、たとえばエポキシ樹脂或いはポリイミド樹脂でシールド材１１を構成してもよい。また、ＳＵＳ３０４など任意の金属で形成した板状部材に、ポリオレフィンコーティング或いは耐熱性のあるテフロンコーティングを施したものをシールド材１１として用いてもよい。
チャンバ内に雰囲気ガス（またはミスト）６を導入する導入管２ａならびにウェーハ押え機構８など、処理チャンバ１内に配置するものについても、ハステロイ、ＳＵＳ３１６Ｌなど蟻酸に対する耐食性に優れた材料で構成するのが望ましい。
シールド材１１を、取り外し可能に設置してもよい。この場合、シールド材１１の交換が可能になり、リフロー装置の耐久性をさらに向上する。同時に、半導体ウェーハ上の集積回路素子部、或いは回路基板上の電子部品への金属性異物の飛散、付着を確実に防止して、製品の品質および信頼性を向上することができる。
図４は、本発明の第２実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。第２実施例では、シールド板１１に代えて、処理チャンバ１の内壁面を覆って、蟻酸分解用ヒータ１２を設置する。蟻酸分解用ヒータ１２は、シーズヒータ若しくはマイクロヒータなどの細く、フレキシブルな引き回しが可能なものが適している。
処理チャンバ１の内壁面を覆って蟻酸分解用ヒータ１２を設置することで、内壁に付着した蟻酸を含む雰囲気ガス６ｂを分解処理することができる。蟻酸を含む雰囲気ガス６ｂは、２００℃以上で加熱することにより分解可能であり、これにより、蟻酸とチャンバ材との反応生成物の析出を抑止できる。
後述するように、蟻酸分解ヒータ１２のオン／オフ動作は、リフロー処理の完了時、すなわち、蟻酸雰囲気ガスの噴霧下で、半導体ウェーハ９上のはんだ電極表面の酸化膜を除去しつつ、加熱溶融によるバンプ電極の形状成形が完了した時点で、蟻酸分解ヒータ１２をオンにするのが望ましい。リフロー中は、蟻酸による還元作用を利用して、はんだ表面の清浄化を行なう必要があるので、リフロー完了後に、シールド材あるいはチャンバ材に付着した蟻酸を２００℃以上で加熱分解して、腐食を防止する。
第２実施例でも、従来の処理チャンバの構成を大きく変えることなく、蟻酸による腐食を効果的に防止し、半導体ウェーハ上の集積回路素子或いは回路基板上の電子部品等の被処理物への異物の付着を防止することができる。その他の構成は、前記図２に示す第１実施例と同様なので、説明を省略する。
図５は、本発明の第３実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。第３実施例では、前記シールド材１１と蟻酸分解ヒータ１２の両方を用いる。
蟻酸分解ヒータ１２は、処理チャンバ１の内壁と、シールド材１１との間に挿入するのが望ましい。蟻酸分解ヒータ１２により、シールド材１１自体が２００℃以上に加熱され、シールド材１１に付着した蟻酸雰囲気ガス６ｂを分解することができる。これにより、もともと耐食性にすぐれたシールド材の腐食を、より確実に抑止することができる。
第１実施例および第２実施例のように、シールド材１１と蟻酸分解ヒータ１２のいずれか一方を用いるだけでも処理チャンバ１の内壁の腐食を防止し、半導体ウェーハ上の集積回路素子部の動作の信頼性を維持することができるが、これらを組み合わせることでリフロー装置の耐久性をさらに向上し、かつ製品の品質向上に大きく寄与することができる。
図６は、上述した第１〜第３実施例に係るリフロー装置の分解斜視図である。図６（ａ）は、第１実施例のリフロー装置であり、処理チャンバ１の内壁面近傍に、全面にわたってシールド材１１が配置されている。シールド材１１で囲まれた空間に、半導体ウェーハ加熱ヒータ１０が配置され、半導体ウェーハ加熱ヒータ１０の上方に、半導体ウェーハ９が保持される。半導体ウェーハ９上には、蟻酸噴霧機構４により蟻酸雰囲気ガスが導入される。
図６（ｂ）は、第２実施例のリフロー装置であり、処理チャンバ１の内壁表面を覆って、蟻酸分解ヒータ１２が配設されている。
図６（ｃ）は、第３実施例のリフロー装置であり、処理チャンバ１を構成するチャンバ材とシールド材１１の間に、蟻酸分解ヒータ１２がサンドイッチ状態に配設されている。
いずれの構成によっても、付着した蟻酸成分を加熱分解できるので、当該蟻酸とチャンバ材或いはシールド材１１との反応が抑制される。
図７は、本発明の第４実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。第４実施例は、複数の半導体ウェーハをバッチ処理するリフロー装置に関する。処理マガジン１５に保持された複数の半導体ウェーハが、処理マガジン１５ごと炉内に搬送される。炉内は、半導体ウェーハ受け取りエリアＡと、リフロー処理エリアＢと、半導体ウェーハ搬出エリアＣに分けられる。リフロー処理エリアＢが処理チャンバに対応し、半導体ウェーハ受け取りエリアＡと搬出エリアＣが、メインチャンバに対応する。
炉内は、窒素（Ｎ2）雰囲気となっている。炉の内壁全面がシールド材１１で覆われ、かつ、内壁とシールド材１１の間に、蟻酸分解ヒータ１２が全体に張り巡らされている。複数の半導体ウェーハを搭載した処理マガジン１５は、ローダ２１のシャッター２４ａから、ウェーハ受け取りエリアＡに搬送される。
処理エリアＢには、蟻酸噴霧ノズル２５が設置されている。処理マガジン１５が、エリアＢに設置されると、ヒータ２０が上方から下降して、処理マガジン１５に搭載された複数の半導体ウェーハを一括して加熱する。所定温度に達したならば、加熱下で蟻酸噴霧ノズル２５から蟻酸ミストが噴霧され、半導体ウェーハ上に形成されたはんだ電極の表面清浄化（還元処理）とバンプ成形（加熱溶融処理）が行なわれる。
リフロー処理が終わると、処理マガジン１５は、半導体ウェーハ排出エリアＣからシャッター２４ｂを介してアンローダ２２に排出される。ローダ２１およびアンローダ２２のシャッター部２４ａ、２４ｂの近傍には、窒素ガスによるエアカーテンが用いられ、炉内のＮ2雰囲気を維持する。使用した蟻酸は、蟻酸回収ボックス３１に回収される。
炉の上部のシロッコファン２９ａは常時動作し、処理マガジン１５の下部に位置するシロッコファン２９ｂまたはドライポンプ３０は、特定時に動作する。
すべての処理が完了すると、パージノズル３２から窒素ガスがパージされる。
図８は、図７のリフロー装置で用いられる処理マガジン１５の概略構成図である。複数枚の半導体ウェーハ（不図示）は、互いに平行に処理マガジン１５で保持される。処理マガジン１５は、半導体ウェーハが横に（炉底面と平行に）並ぶように、処理チャンバ内へ挿入される。
蟻酸ガスは、蟻酸噴霧ノズル２５側からスリット２７を通して、半導体ウェーハ間に入り込み、還元作用により、各半導体ウェーハに形成されたはんだ電極表面の酸化膜を除去する。
第４実施例のようにバッチ処理する場合でも、炉内の内壁がシールド材１１で覆われ、シールド材と内壁の間に蟻酸分解ヒータ１２が挿入されているため、噴霧された蟻酸ガスがシールド材１１に付着しても、加熱分解される。これにより、蟻酸による炉内の腐食を防止し、半導体ウェーハ上への金属性異物（反応生成物）の飛散を防止することができる。なお、図７の例では、シールド材１１と蟻酸分解ヒータ１２の両方を用いているが、いずれか一方を用いることによっても、十分な腐食防止効果を達成できる。
図９は、第２実施例或いは第３実施例のように、減圧（排気）型のリフロー装置で蟻酸分解ヒータ１２を使用する場合の処理タイミングを示すグラフである。グラフ上部は、半導体ウェーハの温度プロファイル、グラフ下部は、処理チャンバ１内の圧力プロファイルである。横軸は時間（分）を表わす。
タイミングＡにおいて、処理チャンバ１内を所定の圧力に排気、減圧し、半導体ウェーハ９を減圧された処理チャンバ１内に配置する。半導体ウェーハ９はウェーハ加熱ヒータ１０上に保持される。
タイミングＢで、半導体ウェーハの温度が設定温度１に達したならば、蟻酸と窒素（Ｎ2）の混合ガス（蟻酸雰囲気ガス）を噴霧して、半導体ウェーハ９上に形成されたはんだ電極表面の酸化膜の除去を開始する。この間、加熱ヒータ１０による半導体ウェーハの加熱が継続する。加熱と蟻酸雰囲気ガスの噴霧により、処理チャンバ１内の圧力は急激に上昇する。
タイミングＣで、半導体ウェーハ温度が設定温度２に達すると、はんだ電極の溶融が始まる。設定温度２で数分間保持し、蟻酸雰囲気ガスの噴霧下での加熱溶融処理（リフロー）を行なう。
タイミングＤで、はんだバンプの成形（リフロー）が完了すると、蟻酸分解ヒータ１２をＯＮにする。且つ排気バルブを開けて排気しながら、設定温度１まで半導体ウェーハ温度を下げる。これにより、処理チャンバ１内の圧力は急激に低下する。
タイミングＥで、所定の圧力まで処理チャンバ１の排気を継続する。その後、半導体ウェーハを冷却室へ移動すると、半導体ウェーハ温度は室温へと降下する。
図１０は、図４（第２実施例）または図５（第３実施例）のリフロー装置において、図９の処理タイミングに従ったリフロー処理を行なう場合の処理手順を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１で、予熱室と冷却室をそれぞれ所定の温度に加温しておく。また、ウェーハ搬送、排出用のメインチャンバの圧力を２０Ｐａ程度、処理チャンバ１の圧力を１０Ｐａ以下に排気しておく。
次に、ステップＳ１０２で、ウェーハキャリア（不図示）をセットし、ロードロック（Ｌ／Ｌ）チャンバの圧力を１０Ｐａ以下に排気する。
次に、ステップＳ１０３で、ロボットにより半導体ウェーハをカセットから処理チャンバ１に移載する。このステップは、図９のタイミングＡに相当する。
次に、ステップＳ１０４で、半導体ウェーハ温度が設定温度１に到達したなら、蟻酸と窒素（Ｎ2）の混合ガスを噴霧して、半導体ウェーハ９上のはんだ電極表面の酸化膜除去を開始する。このステップは、図９のタイミングＢに相当する。
次に、ステップＳ１０５で、半導体ウェーハ温度が設定温度２に到達したなら、その温度で数分間保持し、加熱溶融によるはんだ電極の成形を行なう。このステップは、図９のタイミングＣに相当する。
次に、ステップＳ１０６で、蟻酸雰囲気ガス噴霧下でのはんだ電極の成形が完了したならば、蟻酸分解ヒータ１２をＯＮにして、処理チャンバ１内に付着、残存する蟻酸の分解処理を開始する。同時に、排気バルブ（不図示）を開け、排気しながら設定温度１まで降温する。このステップは、図９のタイミングＤに相当する。
次に、ステップＳ１０７で、処理チャンバ１内が１０Ｐａ以下になるまで排気を継続する。このステップは、図９のタイミングＥに相当する。
次に、ステップＳ１０８で、半導体ウェーハ９を取り出し、冷却室へ移動する。このとき、メインチャンバから次の半導体ウェーハが、処理チャンバ１内へ移載される。
ステップＳ１０９で、室温まで冷却された半導体ウェーハがカセットに搬送される。
ステップＳ１１０で、カセットに保持されるすべての半導体ウェーハの処理が完了したか否かを判断する。すべての半導体ウェーハの処理が完了したならば（Ｓ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１でロードロックチャンバをリークして、処理を終了する。カセット内に未処理の半導体ウェーハが残っている場合は（Ｓ１１０でＮＯ）、ステップＳ１０３に戻って、Ｓ１０３〜Ｓ１０８を繰り返す。
このように、蟻酸雰囲気でのはんだ電極の溶融成形後に、蟻酸分解ヒータをＯＮして、チャンバ内に付着する蟻酸を分解処理する。これにより、蟻酸による反応生成物の生成、飛散を効果的に防止することができる。
以上、特定の実施例に基づいて本発明を説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されない。前記実施例では、半導体ウェーハ上のはんだバンプ電極成形工程にリフロー装置を用いたが、任意の基板上に形成されたはんだバンプを、配線回路基板の端子あるはパッド上に接合する際にも用いられる。
即ち、例えばガラスエポキシなどの絶縁性樹脂或いはセラミックなどを主体し、少なくともその表面に配線・電極が配設された回路基板或いはインターポーザーに於いて、その電極部に形成されたはんだ部に対するリフロー処理に対しても、本発明は適用することができる。
また、当該回路基板或いはインターポーザー上の電極に、前記半導体集積回路素子或いは他の電子部品を、はんだを用いて固着する際にも、本発明を適用することができる。
（付記１）被処理基板上に形成されたはんだ部材にリフロー処理を行なう装置であって、
処理チャンバと、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸導入機構を具備し、
前記処理チャンバのリフロー処理部と処理チャンバ内壁との間に、蟻酸に対する耐食性を有する部材からなるシールド材が配設されてなることを特徴とするリフロー装置。
（付記２）被処理基板上に形成されたはんだ部材にリフロー処理を行なう装置であって、
処理チャンバと、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸導入機構を具備し、
前記処理チャンバのリフロー処理部と処理チャンバ内壁との間に、蟻酸を加熱分解するための蟻酸分解手段が配設されてなる
ことを特徴とするリフロー装置。
（付記３） 前記蟻酸を加熱分解するための蟻酸分解手段をさらに備えることを特徴とする付記１に記載のリフロー装置。
（付記４） 前記蟻酸分解手段は、前記シールド材と、前記処理チャンバ内壁の間に配置されることを特徴とする付記３に記載のリフロー装置。
（付記５） 前記蟻酸分解手段は、前記はんだ部材の溶融成形後に動作することを特徴とする付記２〜４のいずれかに記載のリフロー装置。
（付記６） 前記蟻酸分解手段は、フレキシブル配置可能な加熱分解ヒータであることを特徴とする付記２〜５のいずれかに記載のリフロー装置。
（付記７） 前記蟻酸分解手段は、前記蟻酸を２００℃以上で加熱分解することを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載のリフロー装置。
（付記８） 前記シールド材は、ハステロイ材またはＳＵＳ３１６Ｌを含む金属材料で構成されることを特徴とする付記１に記載のリフロー装置。
（付記９） 前記シールド材は、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂で構成されることを特徴とする付記１に記載のリフロー装置。
（付記１０） 前記シールド材は、ポリオレフィンまたは耐熱性のあるテフロンでコーティングされていることを特徴とする付記１に記載のリフロー装置。
（付記１１） 前記処理チャンバ内で、複数の処理対象基板を一括して保持する保持部材をさらに備えることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載のリフロー装置。
（付記１２） はんだ部材が搭載された被処理基板を加温し、
前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記被処理基板上に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、前記はんだ部材を溶融処理し、
前記はんだ部材の溶融が完了したときに、前記蟻酸の加熱分解を開始する
ことを特徴とするリフロー方法。
（付記１３） 所定の位置にはんだ電極を有する被処理基板を処理チャンバに設置して加熱し、
前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、加熱溶融により前記はんだ電極を成形してはんだバンプを形成し、
前記はんだバンプの形成後に、前記蟻酸の加熱分解を開始するとともに、前記被処理基板を前記第１の温度に降温する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１４） 前記蟻酸の加熱分解は、２００℃以上で行われることを特徴とする付記１２または１３記載の方法。
従来のリフロー装置の概略構成図である。 本発明の第１実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。 図２のリフロー装置で用いるシールド材に金属素材を用いた場合の耐食性検査結果を示す表である。 本発明の第２実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。 本発明の第３実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。 本発明の第１〜第３実施例のリフロー装置の分解斜視図である。 本発明の第４実施例に係るリフロー装置の概略構成図である。 図７のバッチ処理型のリフロー装置で用いる処理マガジンの概略構成図である。 第２または第３実施例のリフロー装置における処理タイミングを示す図である。 図９の処理タイミングに従った加熱溶融リフロー処理のフローチャートである。
符号の説明
１ 処理チャンバ
２ 蟻酸導入管
３ 不活性ガス導入管
４ 蟻酸噴霧機構
５ 噴霧ノズル
６ａ 蟻酸雰囲気ミスト
６ｂ 蟻酸雰囲気ガス
７ 補助ヒータ
８ ウェーハ押え機構
９ 半導体ウェーハ
１０ ウェーハ加熱ヒータ
１１ シールド板
１２ 蟻酸分解ヒータ
１５ 処理マガジン

Claims (9)

  1. 被処理基板上に形成されたはんだ部材にリフロー処理を行なう装置であって、
    処理チャンバと、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入する蟻酸導入機構と、前記処理チャンバ内部に前記被処理基板を加熱するための加熱手段とを具備し、
    前記処理チャンバの前記内壁の底面、側面および上面に沿って前記加熱手段とは別に配設され、前記加熱手段とは独立して、前記はんだ部材のリフロー処理後に加熱動作を開始して蟻酸を加熱分解するための蟻酸分解手段、
    を有していることを特徴とするリフロー装置。
  2. 前記蟻酸分解手段は、
    前記加熱手段で前記被処理基板を前記設定温度に加熱後に、前記蟻酸導入機構により前記チャンバ内に導入される前記蟻酸を含む雰囲気ガス下で、前記はんだ部材のリフロー処理が行なわれた後に、前記加熱手段の降温とともに加熱動作を開始する
    ことを特徴とする請求項１に記載のリフロー装置。
  3. 前記処理チャンバのリフロー処理部と前記処理チャンバの前記内壁との間に、蟻酸に対する耐食性を有する部材からなるシールド材が配設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリフロー装置。
  4. 前記蟻酸分解手段は、前記シールド材と、前記処理チャンバの前記内壁の間に配置されることを特徴とする請求項３に記載のリフロー装置。
  5. 前記蟻酸分解手段は、フレキシブル配置可能な加熱分解ヒータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のリフロー装置。
  6. 前記蟻酸分解手段は、前記蟻酸を２００℃以上で加熱分解することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のリフロー装置。
  7. 前記シールド材は、ハステロイ材またはＳＵＳ３１６Ｌを含む金属材料、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含む樹脂材料、ポリオレフィンまたは耐熱性のあるテフロン（登録商標）でコーティングされた材料のいずれかで構成されることを特徴とする請求項３に記載のリフロー装置。
  8. はんだ部材が搭載された被処理基板を加温し、
    前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記被処理基板上に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
    前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、前記はんだ部材を溶融処理し、
    前記はんだ部材の溶融が完了したときに、前記被処理基板を加熱する加熱手段とは独立して加熱を制御可能な蟻酸分解手段をオンすることにより前記蟻酸の加熱分解を開始する
    ことを特徴とするリフロー方法。
  9. 所定の位置にはんだ電極を有する被処理基板を処理チャンバに設置して加熱し、
    前記被処理基板が第１の温度に達したときに、前記処理チャンバ内に蟻酸を含む雰囲気ガスを導入し、
    前記被処理基板が第２の温度に達したときに、当該第２の温度を維持して、加熱溶融により前記はんだ電極を成形してはんだバンプを形成し、
    前記はんだバンプの形成後に、前記被処理基板を前記第１の温度に降温するとともに、前記被処理基板を加熱する加熱手段とは独立して加熱を制御可能な蟻酸分解手段をオンすることにより、前記蟻酸の加熱分解を開始する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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