KR20020061482A

KR20020061482A - 땜납 접합 장치, 땜납 접합 방법, 반도체 장치의 제조방법, 및 반도체 장치의 제조 장치

Info

Publication number: KR20020061482A
Application number: KR1020010066074A
Authority: KR
Inventors: 마츠키히로히사; 마츠이히로유키; 요시다에이지; 오노다카오; 오타케고키; 미즈타니아키요; 미야지마모토슈; 미즈코시마사타카; 와타나베에이지
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2002-07-24
Also published as: KR100529489B1; US20020130164A1; TW570856B; US6732911B2; KR20050087774A; KR100540868B1

Abstract

대기로 개방되고 땜납 부착물(w)이 통과되는 개구를 갖고, 가열/용융 영역과 이 가열/용융 영역에 인접 배치된 반송 영역을 갖는 챔버와, 상기 가열/용융 영역 내에 상기 땜납 부착물(w)을 반송하는 반송 기구와, 상기 가열/용융 영역 내에 포름산을 공급하는 포름산 공급 수단과, 상기 가열/용융 영역 및 그 근방에서 가스를 배기하여 상기 가열/용융 영역 내의 압력을 대기보다도 낮게 하는 배기 기구와, 상기 가열/용융 영역 내에서 상기 땜납 부착물(w)을 직접 또는 간접적으로 가열하는 가열 수단과, 상기 가열/용융 영역과 상기 반송 영역 사이의 가스의 흐름을 방해하는 기류 억제 수단이 제공된다. 따라서, 처리 능력이 높고 재산화를 방지할 수 있는 배선 또는 패드에 반도체 장치, 전자 장치 등의 땜납층을 접합하는 땜납 접합 장치가 제공될 수 있다.

Description

땜납 접합 장치, 땜납 접합 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 장치{SOLDER JOINTING SYSTEM, SOLDER JOINTING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING SYSTEM}

발명의 배경

1. 본 발명의 배경

본 발명은 땜납 접합 장치 및 땜납 접합 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 반도체 장치 또는 전자 장치의 배선이나 패드에 땜납층을 접합하는데 사용되는 땜납 접합 장치 및 땜납 접합 방법에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 동을 주성분으로 하는 전극 또는 배선의 표면에 부착되는 불필요한 요소를 제거하는 공정/수단을 갖는 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 장치에 관한 것이다.

종래에는, 반도체 장치의 배선 또는 전극은 알루미늄을 주성분으로 하는 금속으로 제조되는 것이 일반적이다. 그렇지만, 최근에는, 배선의 미세화와 고속화의 요구를 만족시키기 위해, 저항률이 작고 일렉트로마이그레이션 내성(electromigration resistance)이 높은 동(銅)을 주재료로서 사용하는 배선의 실용화의 개발이 진행되고 있다.

이 동은 알루미늄보다 더 쉽게 환원되지만 쉽게 산화되는 특성을 갖는다. 따라서, 반도체 장치의 제조 공정에서, 동 배선 또는 동 전극의 표면에 형성되는 산화막을 신속하고 정확하게 제거하여 표면을 클리닝하는 기술이 요구된다.

2. 종래기술의 설명

반도체 장치의 전극 패드, 금속 배선 등의 금속 패턴에 땜납을 접합하는 방법으로서, 도금법, 인쇄법, 볼 장착법 등에 의해 땜납을 금속 패턴 상에 형성하고 나서, 땜납을 가열/용융하여 전극 패드에 접합/형성하는 방법이 이용된다.

땜납의 용융 시에, 일반적으로 플럭스를 사용하여 땜납의 표면이나 땜납 아래의 전극 패드 상의 산화막이 제거되고 나서, 표면을 클리닝하면서 땜납이 용융 및 접합된다.

플럭스를 사용하는 땜납 접합 공정은 예를 들면 이하 설명되는 방법에 의해 실행된다.

먼저, 땜납 피착면(被着面)으로서의 금속 패턴의 표면에 도포되는 플럭스는, 가열에 의해 그 표면을 활성화시키면서 금속 패턴의 표면을 피복하여 금속 패턴의 산화를 방지하므로, 금속 패턴의 활성화 상태가 유지된다. 이와 동시에, 땜납이 용융되어 금속 패턴의 표면에 확산된다. 플럭스의 일부는 땜납의 용융에 의해 분해된다.

그리고 나서, 땜납은 냉각에 의해 응고되고 금속 패턴의 표면에 접합된다. 이와 동시에, 금속 패턴 상에 잔재하는 플럭스와 분해 생성물도 고화된다.

이와 같은 플럭스를 사용하는 땜납 접합이 실행된 후, 고화된 플럭스는 클리닝에 의해 제거된다. 이 경우, 클리닝 시 플론(flon)이나 트리클렌(trichlene)을 함유하지 않은 유기 용제에 의해 분해 생성물이 간단하게 제거될 수 없기 때문에, 다량의 유기 용제가 이 클리닝에 사용되어야 한다.

그렇지만, 유기 용제가 환경에 유해한 영향을 주기 때문에, 클리닝을 요하지 않는 땜납 접합 방법의 개발이 기대된다.

또한, 전자 부품 모듈의 패키징 공정에서, 플럭스 또는 플럭스 함유 페이스트가 땜납 접합부에 도포된 후에 패키징 공정이 적용되는 것이 일반적이다. 이 경우, 패키징 시에 가해지는 열에 의해 플럭스가 분해되어 유해 가스를 발생하기 때문에, 작업의 안전성을 보장해야 한다. 또한, 플럭스의 잔사로서 할로겐 성분이 모듈 내에 남아있다면, 모듈 내의 배선의 부식 및 배선의 마이그레이션이 가속된다. 따라서, 철저한 클리닝이 요구되는데, 이는 제조 비용의 증가를 초래하는 원인으로 작용한다.

이러한 문제들을 해결하기 위해, 다음과 같은 방법 또는 장치가 알려져 있다.

먼저, 카복실산을 사용하는 납땜 방법이, 예를 들면, 특개평 6-190584호 공보(문헌 1), 특개평 6-267632호 공보(문헌 2), 및 특개평 7-164141호 공보(문헌 3)에 설명되어 있다. 또한, 문헌 3에는 장치가 설명되어 있다.

또한, 저압 또는 진공 분위기에서 실행되는 납땜 방법이, 특개평 4-220166호 공보(문헌 4), 특개평 5-211391호 공보(문헌 5), 특개평 6-29659호 공보(문헌 6), 특개평 7-79071호 공보(문헌 7), 및 특개평 7-170063호 공보(문헌 8)에 설명되어 있다.

그렇지만, 종래의 땜납 접합 장치 및 땜납 접합 방법에 따르면, 다음에서 설명되는 과제가 있다.

먼저, 제 1 과제는 땜납 접합 분위기에서의 폭발의 위험이 존재한다는 것이다.

예를 들면, 카복실산과 디케톤을 사용하는 땜납 접합 장치에서, 땜납의 산화막을 환원하기 위해 카복실산이 공급되고, 패드의 산화막을 제거하기 위해 디케톤의 액적(droplet)이 공급되는 것이 문헌 3에 설명되어 있다. 그렇지만, 디케톤은 문헌 3에 설명된 바와 같이 값이 비싸고 폭발의 위험을 갖는 물질이다. 디케톤과 카복실산 모두는 폭발 한계를 갖는다. 처리층 내의 온도와 농도 및 산소 농도가 각각 일정 범위를 초과하면, 예를 들어 포름산 농도와 산소 농도가 100℃에서 각각 30%와 10%에 도달하면, 폭발의 위험성이 있다.

폭발의 위험을 야기하는 이러한 조건에 도달할 가능성이 있는 장치 및 방법은 좀처럼 받아들이지 않는다.

제 2 과제는 카복실산이 유해성을 갖는다는 것이다.

예를 들면, 문헌 4에 개시된 바와 같이, 카복실산이 처리 영역으로부터 누출하는 것을 방지하기 위해, 대기와 차폐된 챔버 내에 카복실산을 도입하여 산화막을 환원하면서 납땜을 행하는 것이 유리하다. 그렇지만, 챔버 내에서의 땜납 접합은 처리 능력이 낮다.

제 3 과제는 땜납 접합 후에 땜납 표면과 금속 패턴 표면상에 여전히 남는 카복실산에 의해 재산화가 야기된다는 것이다.

본 발명자의 조사에 따르면, 카복실산의 성분이 땜납의 표면상에 여전히 남아 있으면, 대기 중에서 소정의 시간동안 땜납을 방치한 후에 땜납의 표면은 재산화된다. 또한, 땜납 접합이 실행되는 분위기의 산소 농도가 높으면, 가열/용융 후의 여열(余熱)에 의해 땜납 표면은 재산화된다.

제 4 과제는 공지의 땜납 접합 장치에서 땜납 접합의 스루풋(throughput)이 향상되어야 한다는 것이다.

땜납은 반도체 기판, 세라믹 기판, 회로 기판 등의 배선 또는 패드 상에 형성되고 나서, 땜납 접합 장치 내로 반송되고, 여기서 가열/용융되어 배선 또는 패드에 접합된다. 기판이 땜납 접합 장치에서 하나씩 반입/반출되는, 즉, 이와 같은 땜납 접합 장치가 소위 시트 이송 처리 구조를 갖기 때문에, 땜납 접합의 능률은 낮다. 이 때문에, 기판 처리 능력을 향상시키기 위해, 복수의 인접하는 땜납 접합영역이 제공되는 땜납 접합 장치가 특개평 11-233934호 공보의 도 2 및 도 3에 설명되어 있다. 이 경우, 이 장치가 복수의 땜납 접합 장치를 사용하는 것과 실질적으로 같기 때문에, 비용이 증가될 뿐만 아니라 넓은 면적이 요구된다.

제 5 과제는 땜납 접합 후에 기판 상에서의 잔사의 발생을 방지하는 것이다. 상기의 특개평 7-164141호 공보에서, 땜납 접합 시에 카복실산과 디케톤의 혼합물이 땜납 용융 영역으로 도입되는 것이 설명되어 있다. 이 경우, 액적 형태로 땜납 용융 영역에 공급되는 혼합물은 기판 상에 잔사를 발생시키기 쉽다.

종래에는, 동을 주재료로 하는 전극 또는 배선(이하, 이 전극 및 배선을 일괄하여 "동 배선 등"이라 함)을 갖는 반도체 장치의 제조 공정에서, ① 반도체 장치내 배선의 화학 기계 연마(이하, "CMP"라 함) 공정의 후처리, ② 반도체 기판에 대한 물리 기상 성장(이하, "PVD"라 함) 처리 또는 화학 기상 성장(이하, "CVD"라 함) 처리, ③ 에칭 처리의 후처리, ④ 패키징 처리의 전처리 등으로서 클리닝 공정이 실행되어야 한다. 이하 각 처리에서의 클리닝 공정이 설명된다.

① CMP 공정의 후처리로서의 클리닝 공정

종래기술에서 공지된 바와 같이, 동 배선 등의 CMP 공정이 완료된 후에 실행되는 클리닝 방법으로서, 특개평 11-33023호 공보 등과 같이 카복실산을 산화 재료로서 사용하는 방법이 있다. 이 방법은 미리 알칼리 분위기에서의 클리닝 후에 산 분위기에서의 클리닝을 행한다. 또한, 특개평 8-83780호 공보 등과 같이 카복실산을 산화 재료로서 사용하는 방법 및 장치에 대한 공지된 예가 많다.

통상, 동 배선 등의 CMP 공정 완료 후에 실행되는 클리닝으로서, 브러시 스크레이퍼(brush scraper)에 의해 입자를 제거하는 공정과 절연층 상의 동 산화물 및 동 배선 등에 형성된 동 산화물을 화학 약품으로 제거하는 공정이 이행된다. 시트르산, 옥살산, 불화수소 등과 같은 화학 약품은 동 산화물을 제거할 수 있지만 동에 대해서 에칭 작용이 적은 것이 선택된다.

② PVD 처리 및 CVD 처리의 전처리로서의 클리닝 공정

물리 또는 화학 기상 성장 공정에서의 산화막 제거 방법으로서, 예를 들면 특개평 9-82798호 공보에 개시된 바와 같이 환원성 가스 플라즈마에 의해 산화막을 제거하는 방법이 있다. 이 방법에 따라, 동 배선 등은 수소 가스를 함유하는 혼합 가스를 사용하여 역 스퍼터에 의해 클리닝된다.

또한, 특개평 9-232313호 공보에는, 동 배선 등이 형성되는 경우에 환원성(수소) 가스를 사용하여 표면을 클리닝하여 균일하게 동 배선 등을 형성하는 방법이 설명된다. 또한, 특개평 8-316233호 공보 등에 설명된 바와 같이, 환원성 가스로서 카복실산을 사용하는 방법이 있다. 이 방법에 따라, 동 배선 등은 환원성 가스와 산화성 가스를 함께 사용하면서 산화-환원 반응을 국부적으로 야기시켜 환원되고 나서, 매입이 행해진다.

PVD 공정은, 예를 들면 동으로 이루어진 하층 배선 및 이 배선을 피복하는 절연층이 형성되는 반도체 기판 상에 매입 전극이 형성되는 경우에 실행된다. 보다 구체적으로, 절연층의 매입 전극 형성 위치에 비어 홀(via hole)이 형성되어 하층 배선을 노출시키고 나서, PVD 기술을 사용하여 이 비어 홀 내에 배리어 메탈이 퇴적에 의해 형성(막 형성)된다.

그리고 나서, PVD 기술에 의해 동이 비어 홀 내에 매입되어, 하층 배선에 접속되는 매입 전극이 형성된다. 클리닝 공정은, 배리어 메탈의 퇴적에 앞서 하층 배선과 동 사이의 전기적 접속을 보증하도록 실행된다. 보다 구체적으로, 아르곤(Ar) 스퍼터를 사용하는 전처리에 의해 하층 배선의 표면이 클리닝된다.

또한, CVD 공정에서, 예를 들면 CMP 종료 후 수백 nm 두께의 SiN막이 반도체 기판의 표면에 퇴적된다. 이는 하층 배선 및 매입 전극으로부터 절연층 내로 동이 확산되는 것을 방지하는 것이다.

③ 에칭 처리의 후처리로서의 클리닝 공정

위에서 설명된 바와 같이, 하층 배선에 접속된 매입 전극이 반도체 기판 상에 형성되는 경우, 절연막에 비어 홀이 형성된다. 비어 홀의 형성은, 매입 전극 형성 위치에 개구를 갖는 레지스트를 절연층 상에 형성하고 레지스트를 마스크로 하여 절연층을 에칭하여 실행된다.

이 에칭의 종료 후, 애싱 장치에 의해 레지스트가 제거되고 나서 아직 제거되지 않은 비어 홀의 측벽에 부착된 Si, C, Cu 등과 같은 부착물(이하, 퇴적물이라 함)이 화학 물질을 사용하여 클리닝된다. 동으로 이루어진 하층 배선이 비어 홀 내에 노출되기 때문에 화학 물질로서 강산 또는 알칼리를 사용하는 것이 어려움으로, 약산 클리닝이 종종 이용된다.

④ 패키징 처리의 전처리로서의 클리닝 공정

예를 들면, 동을 주재료로 하는 전극을 접합하는 공정에서는, 통상 접합 재료로서 땜납을 사용하는 방법이 이용된다. 이와 같은 경우, 접합에 앞서 또는 접합 시에 동 전극의 표면상에 항상 산화막이 형성된다. 이 동 산화물은 도전성이 떨어지기 때문에, 일반적으로 클리닝 처리를 행하여 이러한 동 산화물을 제거하는 것이 행해진다. 동 산화물의 클리닝 방법으로서, 예를 들면 특개평 7-75699호 공보에 개시된 바와 같이 카복실산을 포밍 가스(forming gas)로서 사용하여 동 산화물을 제거하는 방법이 있다.

그렇지만, 상기 종래의 클리닝 방법에서 이하 설명되는 문제들이 있다.

① CMP 공정의 후처리로서의 클리닝 공정에서의 문제점

위에서 설명된 바와 같이, CMP 공정의 후처리로서 실행되는 클리닝 공정에서, 입자를 제거하는 공정 및 절연층 상의 동 산화물 및 동 배선 상에 형성된 동 산화물을 화학 물질에 의해 제거하는 공정이 실행된다. 화학 물질의 사용에 의한 공정이 종료되는 경우, 순수(純水)에 의한 클리닝이 행해져 화학 물질을 제거한다.

그렇지만, 화학 물질의 PH값이 산에서 중성으로 변화되는 동안의 과정에서 동 배선 등의 부식이 발생되는 문제가 있다. 이는, 화학 물질의 농도가 높은 경우에 동 배선의 표면 전반에 가벼운 에칭이 진행하기 때문이지만, 희석 용액에서 국부적인 에칭이 일어난다.

도 42는 화학 물질(도 42에 도시된 예에서 에천트로서의 CIREX(상품명))의 농도가 변화되는 경우에 0.27㎛ 폭을 갖는 동 배선 등에 발생되는 부식을 나타낸다. 도 42로부터, 화학 물질의 농도의 변화에 따라 부식이 발생되는 것을 알 수 있다. 또한, 다량의 용제 산소가 화학 물질에 존재하는 경우, 부식은 국부적으로 진행한다. 따라서, 종래의 클리닝 방법에서는, 균일한 에칭을 달성할 수 없는 문제가 있다.

② PVD 처리 및 CVD 처리의 전처리로서의 클리닝 공정에서의 문제점

상술한 바와 같이, PVD 처리 및 CVD 처리의 전처리로서 실행되는 클리닝 공정이 Ar 스퍼터에 의한 물리적 제거 방법이기 때문에, 비어 홀의 저부로부터 노출된 하층 배선(동으로 이루어짐)에 오염물이 재 부착되고, 또한 절연층에 형성된 비어 홀의 숄더(shoulder)가 스퍼터에 의해 벗겨진다. 따라서, 미세한 매입 전극의 형성을 달성할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, CVD 공정에서, 상술한 바와 같이, SiN막 등이 반도체 기판의 표면에 퇴적된다. 이 경우, CMP로부터 CVD막의 퇴적까지의 기간동안 동 배선 등이 대기에 노출되기 때문에, 동 배선 등의 산화는 불가피하다. 이 때문에, SiN막과 같은 확산 방지막의 퇴적에 앞서, 통상 H₂, NH₃등과 같은 환원성 가스를 사용하는 플라즈마 처리가 CVD 장치에서 전처리로서 이행된다.

이 플라즈마 처리는 400℃에 가까운 온도 환경 하에서 행해진다. 동 배선 등이 노출되는 상태에서와 고온에서 이러한 처리가 행해지기 때문에, 동 표면은 재결정으로 인해 고르지 않게 형성된다. 따라서, CVD막의 커버리지(coverage)가 국부적으로 저하된다는 문제점이 있다.

③ 에칭 공정의 후처리로서의 클리닝 공정에서의 문제점

상술한 바와 같이, 에칭 처리 후에 실행되는 클리닝 공정은 주로 화학 물질을 사용하는 클리닝 공정이다. 그렇지만, 이 방법의 클리닝 작용은 충분하지 않다. 따라서, 효과적인 클리닝을 행할 수 없다는 문제점이 있다.

④ 패키징 처리의 전처리로서의 클리닝 공정에서의 문제점

상술한 바와 같이, 종래에서는, 패키징 시에 동을 주재료로 하는 전극을 접합하는데 땜납이 접합 재료로 사용됐다. 그렇지만, 고속 신호의 전송 시에 저항률이 전극 재료와 전혀 다른 접합 재료가 사용되는 경우, 이 부분에서 전자계의 반사가 발생되어 고속 전송을 방해한다. 따라서, 가능한 한 상이한 재료가 사용되지 않고 접합되거나, 그렇지 않으면 상이한 재료가 사용되는 경우에 최대한 얇은 층이 사용되어 신호의 반사를 억제하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 처리 능력이 높고 재산화를 방지 또는 폭발의 위험성을 제거할 수 있는 땜납 접합 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 종래보다도 땜납 접합의 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있거나, 땜납 접합 후에 기판 상에 잔사가 발생되는 것을 방지할 수 있는 땜납 접합 장치 및 땜납 접합 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 동을 주재료로 하는 전극이나 배선의 표면상에 형성된 표면 산화막을 균일하고 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 클리닝 공정에 이은 공정으로서 실행되는 막 형성 공정 시에 양호한 커버리지를 구현하는 것이다.

본 발명에 따라, 대기로 개방되는 개구를 갖는 챔버 내에 가열/용융 영역 및 반송 영역이 형성되고, 또한 포름산 공급 수단 및 포름산 배기 기구가 가열/용융 영역에 형성된다.

따라서, 가열/용융 영역에 최저압이 주어지는 압력 분포를 갖는 저압 분위기가 챔버 내에 형성될 수 있고, 가열/용융 영역에 최고 온도가 주어지는 온도 분포가 형성될 수 있다.

따라서, 땜납층 상의 산화물은 가열/용융 영역에서 포름산을 사용하여 제거되고, 가열에 의해 땜납층을 접합하면서 포름산이 저압에서 기화되어 배기 기구에 의해 제거된다. 가열/용융 영역에서 배기 및 불활성 가스 공급이 동시에 이행되기 때문에, 포름산의 분압은 낮지만 포름산의 기화 능력은 높다. 이런 식으로 챔버 내의 땜납 부착물의 표면으로부터 포름산이 제거되는 경우, 땜납층의 재산화는 방지될 수 있다.

또한, 땜납 부착물이 대기로 개방되는 개구를 통해 챔버로 반입/반출되기 때문에, 땜납 접합 처리의 처리 능력이 증가될 수 있다. 또한, 반송 영역이 가열 수단에 의해 소정의 온도로 유지되는 경우, 포름산의 기화는 가속될 수 있다.

또한, 챔버 내의 압력 분포에 따라 가열/용융 영역으로 공급되는 포름산이 배기 기구에 의해 포름산 분해 기구, 포름산 회수 기구 등으로 도입되어 개구로부터 누출되지 않는다. 따라서, 포름산으로 인한 환경 오염을 방지할 수 있다.

또한, 챔버 내의 온도 분포에 따라 온도를 낮추면서 가열/용융 영역에서 가열되는 땜납 부착물은 개구를 통해 외부로 반출된다. 따라서, 땜납 부착물은 실내온도에 가까운 온도로 챔버로부터 인출될 수 있으므로, 땜납 부착물의 취급이 용이해질 수 있다.

포름산 공급 수단이 75 vol% 이하의 농도로 포름산을 가열/용융 영역에 공급하는 경우, 이러한 농도의 포름산은 폭발 한계 없이 안전하게 사용될 수 있다.

게다가, 가열/용융 영역과 반송 영역 사이의 경계에 기류 조절 수단이 배치되는 경우, 상호 영역 사이에서의 가스의 출입은 어려워진다. 따라서, 각 영역에서 압력과 온도는 쉽게 유지될 수 있고 포름산이 반송 영역으로 들어가는 것을 방지할 수 있다.

땜납 부착물의 유지 기구가 가열/용융 영역에 형성되기 때문에, 땜납 부착물의 온도의 변화와 압력의 변화를 감소하도록 땜납 부착물이 정지/유지된 후에 산화막이 포름산에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 모든 땜납 부착물에 적용되는 처리의 균일성을 달성할 수 있다.

땜납 부착물이 컨베이어 벨트에 의해 챔버로 반입/반출되기 때문에, 땜납 부착물의 연속적인 처리를 달성할 수 있으므로 처리 효율성이 향상될 수 있다. 또한, 위의 유지 기구를 함께 사용하여 땜납 부착물이 챔버 내로 간헐적으로 공급될 수 있으므로, 품질의 저하를 초래하지 않고, 생산성이 향상된다.

본 발명에 따라, 땜납층이 일정 거리를 두고 부착되는 금속 패턴을 갖는 복수의 기판을 포함하는 매거진(magazine), 및 이 매거진이 한정될 수 있도록 배치된 히터가 제공된다. 따라서, 복수의 기판 상의 땜납이 동시에 접합될 수 있으므로 스루풋은 종래보다도 향상될 수 있다.

또한, 땜납층이 히터에 의해 가열/용융된 후에 히터가 매거진을 둘러싸지 않도록 제거될 수 있기 때문에, 땜납층의 온도를 쉽게 낮출 수 있으므로 가열로부터 냉각까지 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 냉각 가스 도입 기구를 히터에 부착하는 기구가 사용되기 때문에, 땜납층의 가열이 종료된 직후에 땜납층은 냉각 가스에 의해 보다 신속하게 냉각될 수 있으므로, 땜납 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.

포름산이 땜납층에 공급되는 경우, 포름산과 가스가 공급되어 포름산의 과잉 공급을 억제하거나, 포름산이 초음파에 의해 미스트(mist)로 변화된다. 따라서, 포름산의 과잉 공급을 억제할 수 있다.

또한, 매거진이 가열 챔버 내에만 배치되기 때문에, 대기 중의 오염물이 매거진에 부착되는 것을 방지할 수 있으므로 가열하는 동안의 기판의 오염을 방지할 수 있다.

게다가, 포름산의 히터 내로의 도입으로부터 포름산의 배기까지 가열 챔버 내에 히터와 매거진이 한정되기 때문에, 포름산이 가열 챔버에서 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또 다른 본 발명에 따라, 본 발명은, 동을 주재료로 하는 전극이나 배선(동 배선 등)의 표면에 형성된 산화막을 제거하기 위해 표면 산화막이 카복실산염으로 변화되고 나서 환원/제거되는 특징을 갖는다. 따라서, 표면 산화막을 균일하고 효과적으로 제거할 수 있어 동 배선 등 및 주변 구조물에 물리·화학적 손상을 주지 않는다.

표면 산화막은 주로 동(II) 산화물(CuO)로 형성된다. 환원성 수소 분위기 등에 표면 산화막을 그대로 방치한 경우에도, 온도가 증가되어 400℃ 이상을 초과하지 않으면 이러한 표면 산화막은 환원되지 않는다. 따라서, 동 표면이 저온에서 신속하게 환원되도록 하기 위해, 본 발명에서는 반응성이 높은 염 상태로 표면을 한번 변화시키고 나서 동의 환원이 발생되는 반응계가 이용된다.

또한, 본 발명에서, 반응성이 높은 염 상태로서 카복실산염이 선택되고, 카복실산염을 형성하는데 사용되는 카복실산 가스로서 포름산이 사용되고, 예를 들면 200℃ 이상 400℃ 이하의 가열이 행해진다.

포름산 사용 시의 반응은 다음과 같이 주어진다.

2HCOOH+CuO→(HCOO)₂Cu+H₂O

(HCOO)₂Cu→Cu+H₂O+2CO₂

이와 같이, 포름산염이 H₂O와 CO₂로 분해되기 때문에, 클리닝 처리 후에 동 배선 등이 형성되는 반도체 기판 상에 불순물은 잔류하지 않는다. 따라서, 포름산염은 이 클리닝 처리의 후공정에 영향을 미치지 않는다.

대조적으로, 동과 카복실산염을 생성할 수 있다면 사용되는 카복실산으로서 여러 종류(예컨대, 아세트산)가 사용될 수 있다. 그렇지만, 포름산이 카복실산염으로서 가장 신속하게 반응하므로, 이 관점에서 포름산을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 생성되는 카복실산염으로부터 동을 환원하기 위해, 환원성 가스(예컨대, 수소 등)가 도입될 수 있다.

한편, 표면 산화막의 제거에 상기 카복실산이 사용되는 경우, 표면 산화막을 효율적으로 제거하기 위해 제거 처리 시의 환경 온도가 적절하게 설정되어야 한다. 따라서, 본 발명자는 표면 산화막의 환원에 필요한 온도 조건을 조사하여 도 43에 도시된 결과를 얻어냈다. 이 결과로부터, 환원에 대한 분위기 온도가 200℃ 이상 400℃ 이하가 아니면 충분한 환원 속도가 얻어질 수 없고, 이 온도보다 더 높은 온도에서 동 결정 입자(copper crystal grain)의 성장이 가속되어 표면이 고르지 않게 되기 때문에 이 온도가 실용상 한계 온도일 수 있다고 생각된다.

반대로, 반도체 장치의 제조 장치의 구성에서는, 카복실산의 도입 시에 반도체 기판 상의 절연층에 액적(droplet)이 부착되는 경우 시저(seizure)(이물질의 발생)가 초래되기 때문에, 이 시저를 방지하는 방법이 요구된다. 또한, 동이 재산화되기에 쉬운 물질이기 때문에, 재산화를 방지하는 구성이 요구된다.

이 점은, 카복실산이 동 배선 등에 공급되는 경우 카복실산을 소립자 미스트로서 분무하여 분무된 카복실산 미스트를 증기로 변화시킴으로써 해결될 수 있다. 예를 들면, 주식회사 이께우찌(Ikeuchi Co., Ltd)가 제조한 분무 노즐 BIMK6004는 조건에 따라 대기 중에 15 내지 30㎛의 입자 직경을 갖는 카복실산을 분무할 수 있고, 또한 분무 노즐 BIMV8002S는 10 내지 20㎛의 입자 직경을 갖는 카복실산을 분무할 수 있다.

기타 다른 수단으로서, 카복실산 미스트에 혼합되는 가스(예컨대, 질소 가스)를 가열하여 카복실산의 증기를 발생시키는 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면, 주식회사 기꾸찌(Kikuchi Co., Ltd.)에 의해 제조된 라인 히터 L-00-100W는 12리터/분으로 최고 300℃까지 가스를 가열할 수 있다.

또한, 열판 등에 카복실산 미스트를 분무하여 증기를 간접적으로 발생시키는 방법이 이용될 수 있다. 이 경우, 열판으로 작용하는 히터는 250 내지 300℃로 가열되고 나서, 카복실산 미스트(예컨대, 포름산 미스트)는 열판에 분무되어, 표면 산화막이 발생된 증기에 의해 제거될 수 있다.

한편, 동 산화막을 제거하는데 사용되는 카복실산의 농도에 따라 처리 중에 폭발할 가능성이 있기 때문에, 이러한 가능성을 회피해야 한다. 예를 들면, 카복실산으로서 포름산이 사용되는 경우, 포름산이 체적 농도 98%에서 69℃의 인화점을 갖기 때문에 장치 내의 트러블에 의해 점화/폭발의 위험성이 있다.

그렇지만, 체적 농도가 76% 이하로 설정되면, 인화점이 소실되고 폭발의 위험성이 없고, 또한 환원 능력은 영향을 받지 않는다. 결과적으로, 카복실산의 농도가 인화점이 없는 농도(포름산의 경우에, 체적 농도는 75%)보다 더 낮게 설정함으로써, 클리닝 처리 시의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치 내의 컨베이어 벨트의 평면도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치 내의 포름산 분무 장치의 단면도.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 포름산 회수 기구의 단면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 챔버 내의 압력 분포의 일례를 나타내는 도면.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 가열 대상으로서의 반도체 장치의 일부를 나타내는 단면도.

도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치 내의 처리 공정을 나타내는 단면도.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치 내의 배기 팬의 위치가 변경된 구조를 나타내는 단면도.

도 9a 및 9b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 가열 대상으로서의 반도체 모듈의 형성을 나타내는 단면도.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 단면도.

도 11은 도 10에 도시된 땜납 접합 장치의 챔버 내의 압력 분포를 나타내는 도면.

도 12a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 부분 단면도, 도 12b는 도 12a의 I-I선을 따라 취해진 단면도.

도 13은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 부분 단면도.

도 14a 및 도 14b는 도 10에 도시된 땜납 접합 장치에 사용되는 포름산 기화 장치의 2개의 구체예를 나타내는 단면도.

도 15는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 변형예를 나타내는 단면도.

도 16a는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 포름산 분해 기구를 나타내는 단면도, 도 16b는 도 16a의 II-II선을 따라 취해진 단면도.

도 17은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 단면도.

도 18은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 변형예를 나타내는 단면도.

도 19는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 가열 대상을 로딩(loading)하는 캐리어를 나타내는 사시도.

도 20은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 상면도.

도 21은 도 20의 III-III선을 따라 취해진 단면도.

도 22는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 포름산 공급 노즐의 일부를 나타내는 사시도.

도 23은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 처리 매거진(processing magazine)을 나타내는 사시도.

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 의해 접합되는 땜납이 형성되는 반도체 웨이퍼를 나타내는 사시도 및 측면도.

도 25 및 도 26은 도 24b에 도시된 반도체 장치의 일부를 나타내는 단면도.

도 27은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 포름산 회수 기구의 단면도.

도 28은 포름산 회수 기구에 합체되는 플레이트를 나타내는 단면도.

도 29a 내지 29i는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치의 동작을 나타내는 도면.

도 30a 및 도 30b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 의해 접합되는 땜납이 형성된 복수의 칩 모양의 반도체 장치를 부착하는 지그(jig)를 나타내는 사시도 및 측면도.

도 31은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 또 다른 처리 매거진(processing magazine)을 나타내는 사시도.

도 32a 및 도 32b는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 또 다른 포름산 공급 기구의 단면도.

도 33은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치에 사용되는 또 다른 포름산 공급 기구의 단면도.

도 34a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구조를 나타내는 평면도, 도 34b는 도 34a의 X1-X1선을 따라 취해진 단면도.

도 35a 내지 도 35e는 도 34a에 도시된 반도체 장치의 제조 장치를 사용하는 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도.

도 36은 도 35a 내지 도 35e에 도시된 반도체 장치의 제조 방법의 공정을 나타내는 플로차트.

도 37a는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구조를 나타내는 평면도, 도 37b는 도 37a의 X2-X2선을 따라 취해진 단면도.

도 38a 내지 38e 및 도 39a 내지 도 39d는 도 37a에 도시된 반도체 장치의 제조 장치를 사용하는 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도.

도 40a는 본 발명의 제 10 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 장치의 구조를 나타내는 평면도, 도 40b는 도 40a의 X3-X3선을 따라 취해진 단면도.

도 41a 내지 41d는 도 40a에 도시된 반도체 장치의 제조 장치를 사용하는 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도.

도 42는 CMP 공정에서의 표면 에칭 상태를 나타내는 도표.

도 43은 표면 산화막을 환원하는데 필요한 온도 조건을 나타내는 도표.

도면 부호의 간단한 설명

1 챔버 2 반입구

3 반출구 4 제 1 영역

5 제 2 영역 6 제 3 영역

7 제 4 영역 8a - 8e 가스 차폐판

9, 10 불활성 가스 도입관 11a - 11d 히터

12a - 12d 히터 13, 14 풀리

14a 모터 14b 벨트

15 컨베이어 벨트 16 포름산 분무 장치

17 배기 팬 18 포름산 회수 기구

20 로더 21 언로더

22 에어 실린더

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 땜납 접합 장치를 나타내는 단면도이다.

도 1에서, 챔버(1)는 반도체 장치, 전자 부품 등과 같은 땜납 부착물(워크; w)을 내부로 넣는 반입구(loading port; 2)와 땜납 부착물(w)을 외부로 빼내는 반출구(unloading port; 3)를 갖는다. 반입구(2)와 반출구(3) 모두는 대기로 개방된다.

제 1 내지 제 4 영역(4∼7)은 챔버(1) 내의 반입구(2)로부터 반출구(3)까지 차례로 배열된다. 제 1 내지 제 4 영역(공간)(4∼7)은 땜납 부착물(w)이 각각 배치될 수 있는 크기를 갖고, 챔버(1)의 상부에 부착되는 히터를 갖는 가스 차폐판(8a∼8e)에 의해 종방향으로 구획된다.

챔버(1)에서, 각각 질소, 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 챔버(1) 내로 방출하는 불활성 가스 도입관(9, 10)은, 반입구(2)에 인접하지만 가스 차폐판(8a)보다 내측에 그리고 반출구(3)에 인접하지만 가스 차폐판(8e)보다 내측에 각각 부착된다. 불활성 가스 도입관(9, 10)으로부터 방출되는 불활성 가스에 의해 에어 커튼이 형성된다.

또한, 컨트롤러(도시되지 않음)에 의해 온도가 관리되는 상부 및 하부 히터(11a∼11d, 12a∼12d)가 챔버(1) 내의 제 1 내지 제 4 영역(4∼7)의 상부 및 하부에 부착된다. 이 히터(11a∼11d, 12a∼12d)는 땜납을 가열하기 위한 것이다. 상부 히터(12a∼12d)로서 적외선 램프가 사용될 수 있다. 상부 히터(12a∼12d)는 없어도 되지만, 있다면 가열의 고효율을 성취할 수 있다. 또한, 가스 차폐판(8a∼8e)의 하단부보다 더 높은 위치에 상부 히터(12a∼12d)가 배치되어 가스 차폐판(8a∼8e)에 의해 얻을 수 있는 가스 흐름의 억제 효과가 없어지지 않는다.

제 2 영역(5)은 히터(11b, 12b)의 온도 조절에 따라 땜납이 가열/용융될 수있는 가열/용융 영역으로서 작용한다.

챔버(1)의 반입구(2)와 반출구(3)의 외측에 풀리(13, 14)가 배치된다. 챔버(1)의 내측과 챔버(1)의 하부 외측을 통과하는 2개의 컨베이어 벨트(15)는 땜납 부착물(w)보다 더 좁은 측방향의 간격으로 이 풀리(13, 14) 상에 배치된다. 도 2는 풀리(13, 14), 컨베이어 벨트(15), 및 땜납 부착물(w) 간의 관계를 나타낸다.

모터(구동원)(14a)로부터 벨트(14b)를 통해서 전달되는 회전 구동력에 의해 하나의 풀리(14)가 회전되어, 챔버(1) 내에서 반입구(2)로부터 반출구(3)로 컨베이어 벨트(15)를 이동시킨다.

땜납 부착물(w)의 높이보다 약간 더 큰 간격으로 가스 차폐판(8a∼8e)의 하단과 분리되어 챔버(1) 내에 컨베이어 벨트(15)가 배치되는 한편, 이 벨트는 땜납 부착물(w)의 내부에 대한 열의 영향을 억제하도록 하부 히터(11a∼11d)와 분리된다.

제 2 영역(5)과 제 1 영역(4) 사이의 경계 부근에 위치한, 챔버(1)의 제 2 영역(5) 내의 상부에 포름산 분무 장치(16)가 접속된다. 또한, 챔버(1)의 외부에 배치된 배기 팬(17)의 흡기관(17a)은 제 2 영역(5)과 제 3 영역(6) 사이의 경계 부근에 위치한, 챔버(1)의 제 2 영역(5) 내의 상부에 접속된다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 포름산 분무 장치(16)는, 챔버(1)의 외부에 배치된 포름산 함유 용액 탱크(16a)로부터 포름산 함유 용액(16h)을 도입하는 포름산 함유액 도입관(16b)과, 봄베(bomb; 16c)로부터 질소, 아르곤 등과 같은 불활성 가스를 도입하는 가스 도입관(16d)과, 포름산 함유액 도입관(16b) 및 가스 도입관(16d)이 상부에 삽입되는 용기(16e)와, 용기(16e)의 저부와 접촉되도록 배치된 초음파 진동판(16f)과, 용기(16e)의 상부로부터 챔버(1)의 내부로 인출되는 가스 방출관(16g)을 포함한다. 포름산 함유 용액(16h)의 기화를 가속시키기 위해 포름산 함유 용액 탱크(16a)에 히터(도시되지 않음)가 배치될 수 있다. 포름산 함유 용액(16h)으로서, 포름산을 물에 75 vol% 이하의 농도로 혼합한 혼합물이 있다.

다음으로, 포름산 함유액 도입관(16b)으로부터 용기(16e) 내로 공급되는 포름산 함유 용액(16h)은 초음파 진동판(16f)의 진동에 의해 기화/가스화 또는 미스트로 변화된다. 그리고 나서, 가스 도입관(16d)을 통해 도입되는 불활성 가스뿐만 아니라 이러한 포름산도 가스 방출관(16g)을 통해 챔버(1) 내로 방출된다.

포름산 함유 용액(16h)에 함유된 포름산이 75 vol% 이하의 농도를 갖도록 조절되는 경우, 가스 방출관(16g)으로부터 방출되는 포름산 함유 가스는 폭발 한계가 없어 안전하게 사용될 수 있다. 이 경우, 포름산 이외에 예를 들면 물이 포름산 함유 용액(16h)에 함유된다.

포름산을 가스로 형성하는 방법은 초음파 진동 방법에 국한되지 않는다. 용기(16e)에 삽입된 가스 도입관(16d)으로부터 방출되는 불활성 가스를 사용하여 포름산 함유 용액(16h)을 버블링(bubbling)하는 방법이 있다. 이 경우, 도 1에서의 부호(16j)는 포름산 함유액 도입관(16b)을 통해 공급되는 포름산 함유액의 유량을 조절하거나 용액의 흐름을 정지시키는 밸브를 나타낸다.

예를 들면, 상기 배기 팬(17)으로서 배기 능력이 높은 시로코(sirocco) 팬이바람직하고, 포름산 회수 기구(18)가 배기구에 접속된다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 포름산 회수 기구(18)는, 배기 팬(17)의 스테인리스 배기관(17b)이 폐쇄된 스테인리스 용액 탱크(18a) 내의 용액(18b)에 삽입되고 또한 스테인리스 배기관(18c)이 용액 탱크(18a)의 상부에 접속되는 구조를 갖는다. 용액(18b)은 포름산이 쉽게 용해되는 물 또는 알코올이다.

반도체 장치, 전자 부품 등을 컨베이어 벨트(15) 상에 공급하는 로더(loader; 20)는 챔버(1)의 반입구(2)의 외부에 배치된다. 또한, 컨베이어 벨트(15)로부터 반도체 장치, 전자 부품 등을 회수하는 언로더(unloader; 21)는 챔버(1)의 반출구(3)의 외부에 배치된다.

또한, 제 2 영역(5)의 아래에 에어 실린더(22)가 부착된다. 이 에어 실린더(22)는 2개의 컨베이어 벨트(15)를 통해 위로 이동시켜 땜납 부착물(w)을 컨베이어 벨트(15)보다 높은 위치로 들어올리고, 땜납 부착물(w)을 유지하도록 일시적으로 정지시킨 다음, 아래로 이동시켜 땜납 부착물(w)을 하강시킨다.

상기 구조를 갖는 땜납 접합 장치에서, 불활성 가스 도입관(9, 10)으로부터 하방향으로 방출되는 불활성 가스는 챔버(1)의 내측 분위기와 외측 분위기를 분리시킨다. 또한, 챔버(1)의 내부 압력은 제 2 영역(5)에 접속된 배기 팬(17)에 의해 낮아지고, 또한 챔버(1) 내의 가스의 흐름은 복수의 가스 차폐판(8a∼8e)에 의해 어느 정도 방해된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 챔버(1) 내의 압력 분포는, 예를 들면, 압력이 제 2 영역(5)에서 가장 낮고 압력이 제 2 영역(5)으로부터 반입구(2)에 걸쳐 점증하여 거의 대기압에 도달하는 압력 기울기를 갖고, 또한 압력이 제 2 영역(5)으로부터 반출구(3)에 걸쳐 점증하여 대기압에 도달하는 압력 기울기를 갖는 것으로 주어진다.

예를 들면, 도 5에서, 압력은 제 1 영역(4)에서 1030∼1020 hPa, 제 2 영역(5)에서 990∼1000 hPa, 제 3 영역(6)에서 약 1010 hPa, 제 4 영역(7)에서 1020∼1030 hPa로서, 반입구(2)와 반출구(3) 부근의 압력(P₁)이 가장 높아진다.

다음으로, 상기 땜납 접합 장치를 사용하여 땜납 부착물(w)로부터 노출되는 땜납을 금속 패턴에 접합하는 방법을 설명한다. 여기서 땜납 부착물(w)로서 반도체 장치(30)가 사용된다.

예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 반도체 장치(30)는 트랜지스터 등의 반도체 장치가 형성되는 실리콘(반도체) 기판(31), 이 위에 형성된 절연막(32), 및 절연막(32) 상에 형성된 전극 패드(33)를 포함한다. 전극 패드(33)는 실리콘 기판(31) 상에 형성된 반도체 소자(도시되지 않음)에 전기적으로 접속된다. 절연막(32)은 다층 배선을 절연하도록 형성될 수 있다. 전극 패드(33)는 이 위에 형성된 절연성 커버막(34)의 개구를 통해서 노출된다. 그리고 나서, 티타늄과 니켈로 이루어진 하지 금속층(35)이 노출부에 형성된다. 무전해 도금법, 전해 도금법, 인쇄법 등에 의해 하지 금속층(35) 상에 땜납층(36)이 형성된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 전극 패드(33)와 땜납층(36)이 인출 배선(재배치 배선)(37)을 통해서 전기적으로 상호 접속된다. 인출 배선(37)은 절연성 커버막(34) 상에 형성된다. 인출 배선(37)의 일단은 절연성 커버막(34)의 개구를통해서 전극 패드(33)에 접속되고, 타단은 인출 배선(37)을 덮는 상측 절연성 커버막(38)의 개구를 통해서 하지 금속층(35)과 땜납층(36)에 접속된다.

이러한 땜납층(36)이 하지 금속층(35)을 통해서 전극 패드(33) 또는 인출 배선(37)에 접합되는 경우, 먼저 복수의 반도체 장치(30)는 도 1에 도시된 로더(20) 내로 로딩된다. 로더(20) 내의 반도체 장치(30)는 간격을 두고 하나씩 회전 컨베이어 벨트(15) 상으로 단속적으로 이송된다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 로더(20) 내의 제 1 반도체 장치(30)는 회전 컨베이어 벨트(15) 상으로 이송된다. 그리고 나서, 회전 컨베이어 벨트(15) 상의 반도체 장치(30)는 컨베이어 벨트(15)의 회전에 따라 챔버(1) 내의 제 1 영역(4)을 통과한다. 다음으로, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 반도체 장치(30)가 가열/용융 영역으로서의 제 2 영역(5) 내로 완전히 들어가는 시점에 제 2 영역(5)의 아래에 배치된 에어 실린더(22)의 상승에 의해 반도체 장치(30)를 들어올린다.

그리고 나서, 온도, 압력 등과 같은 반도체 장치(30)의 환경이 안정화되는 시점에 포름산 분무 장치(16)로부터 반도체 장치(30) 상의 땜납층(36)으로 포름산이 공급된다.

이 경우, 포름산 분무 장치(16)로부터 반도체 장치(30)로 포름산을 공급하는 과정은 제 1 영역(4)으로부터 제 2 영역(5)으로 반도체 장치(30)를 이동시키는 동안 이행될 수도 있다.

제 1 단계에서, 포름산의 환원 작용에 의해 땜납층(36)의 표면상에 산화막을 제거하기 위해, 제 2 영역(5)에 배치된 히터(11b, 12b)에 의한 반도체 장치(30)의가열 온도는 예를 들면 대략 50 내지 90℃ 정도로 땜납층(36)의 용융점보다 낮은 온도로 조절된다.

포름산은 대략 50℃ 정도로 땜납층(36)의 용융점보다 낮은 온도에서 효과적으로 작용하기 시작하고, 땜납층(36)의 표면상의 산화막은 그 온도에서 점차 제거된다. 땜납층(36)이 공정(共晶) 주석-납(SnPb) 땜납으로 형성되는 경우, 포름산의 환원 작용이 유효해지는 온도는 대략 150℃ 이상이다. 또한, 땜납층(36)이 고융점 땜납 재료, 예컨대 주석-은(SnAg)으로 형성되는 경우, 포름산의 환원 작용이 유효해지는 온도는 대략 180℃ 이상이다.

한편, 제 1 영역(4)이 반입구(2)에 인접 배치되기 때문에, 반입구(2) 부근의 제 1 영역(4)의 온도는 분위기 내에서 실내 온도에 가까워진다. 결과적으로, 제 1 영역(4)은 온도가 반입구(2)로부터 제 2 영역(5) 쪽으로 증가되는 온도 기울기를 갖는다. 또한, 제 2 영역(5)과 제 3 영역(6) 사이의 경계 주변의 공기가 제 2 영역(5) 내의 배기 팬(17)에 의해 배기되기 때문에, 포름산 분무 장치(16)로부터 공급되는 포름산 함유 가스는 거의 제 2 영역(5)으로만 흐른다.

제 2 단계에서, 포름산에 의한 환원 처리가 종료된 후에 온도가 상승하여 땜납층(36)의 용융점 이상을 초과할 수 있도록 제 2 영역(5) 내의 히터(11b, 12b)의 온도가 조절된다. 따라서, 땜납층(36)의 온도가 증가하고 나서, 땜납층(36)의 내부에 발생되거나 존재하는 가스가 온도 상승 중에 점차 빠져나가고 또한 땜납층(36)이 점차 용융된다. 따라서, 땜납층(36)의 스캐터링(scattering) 또는 몰딩 불량이 야기되지 않는다. 또한, 저압 분위기 하에서 가열에 의해 포름산이땜납층(36)의 표면상에서 기화되는 것을 가속시킨다. 땜납층(36)은 도 6a 및 도 6b에서의 점선으로 표시된 바와 같이 용융 및 형성된다.

히터(11b, 12b)의 가열 온도는 소정의 시간 내에, 예를 들면, 땜납층(36)이 제 2 영역(5)에서 소정의 시간 내에 히터(11b, 12b)에 의해 가열/용융된 후 1분 이내에 땜납층(36)의 용융점 이하로 복귀된다.

이 후, 도 7d에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체 장치(30)는 에어 실린더(22)가 정지되어 컨베이어 벨트(15) 상으로 복귀되고 나서, 컨베이어 벨트(15)의 회전에 의해 제 3 영역(6)으로 이동된다.

땜납(36)의 냉각은 제 3 영역(6)에서 이행될 수 있다. 이 경우, 땜납 가열 의 종료로부터 1분 이내에 용융점 이하로 땜납층(36)이 냉각되어야 하는 것이 바람직하다. 따라서, 에어 실린더(22) 및 컨베이어 벨트(15)는 1분 이내에 제 2 영역(5)으로부터 제 3 영역(6)으로 반도체 장치(30)를 이동시키는 것을 완료하도록 작동되어야 한다.

이 때, 도 7c에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체 장치(30)가 에어 실린더(22)에 의해 들어올려지는 동안 대기하도록 제 2 반도체 장치(30)는 컨베이어 벨트(15)를 통해서 로더(20)로부터 제 1 영역(4) 내로 이송된다. 반도체 장치(30)를 로더(20)로부터 컨베이어 벨트(15)로 공급하는 것과 컨베이어 벨트(15)의 구동/정지는 타이머에 의해 관리된다.

제 2 반도체 장치(30) 및 다음의 반도체 장치가 제 1 영역(4)으로 이송되어 대기하고 나서 제 2 영역(5)으로 이송되도록 하는 조작은 제 2 영역(5)에서의 반도체 장치(30)의 처리 시간에 기초하여 단속적으로 이행된다. 따라서, 제 2 영역(5)에서의 처리는 안정적으로 행해져 품질의 저하를 초래하지 않고 생산성이 향상될 수 있다.

도 7e에 도시된 바와 같이, 제 1 영역(4)에서 대기하는 제 2 반도체 장치(30)는 제 1 반도체 장치(30)의 이동과 동시에 제 2 영역(5) 내로 이동되고, 상술한 바와 같이 포름산이 제 2 반도체 장치(30)로 공급되고, 제 2 반도체 장치(30)가 에어 실린더(22)에 의해 들어올려지고 나서, 땜납층(36)이 가열/용융된다.

도 7f에 도시된 바와 같이, 제 1 반도체 장치(30)는 제 2 반도체 장치(30)가 에어 실린더(22)에 의해 들어올려진 후에 제 3 영역(6)과 제 4 영역(7)을 통과한다. 제 1 반도체 장치(30)의 온도는 제 1 반도체 장치(30)가 제 3 영역(6)과 제 4 영역(7)을 통과할 때마다 점차 낮아진다. 제 3 영역(6) 내의 히터(11c, 12c)는 포름산의 제거를 용이하게 하도록 땜납의 용융점보다 낮고 110℃ 이상의 온도로 관리된다. 또한, 제 4 영역(7) 내의 히터(11d, 12d)는 제 3 영역(6) 내의 가열 온도보다 낮고 실내 온도에 가까운 온도로 반도체 장치(30)를 가열한다. 또한, 반도체 장치(30)가 반출구(3) 부근의 불활성 가스로 뿌려져 냉각되기 때문에, 이러한 반도체 장치(30)는 반출구(3)를 통과해 언로더(unloader; 21)에 저장되는 경우에도 언로더(21)에 저장된 다른 반도체 장치(30)에 온도 영향을 주지 않는다.

이 경우, 제 1 반도체 장치(30)가 언로더(21)에 완전히 놓이는 경우에 또는 그 후에, 제 3 반도체 장치(30)가 제 1 영역(4) 내로 완전히 들어가 대기 상태로놓일 수 있는 시기에 제 3 반도체 장치(30)는 로더(20)로부터 컨베이어 벨트(15) 상으로 이송된다.

불활성 가스의 에어 커튼은 챔버(1)의 반입구(2)와 반출구(3)에 각각 형성된다. 불활성 가스는 주로 배기 팬(17)에 의해 흡입되어 외부로 배기된다. 따라서, 포름산 공급 스프레이(16)로부터 방출되는 포름산 함유 가스는 가스의 흐름을 따라 배기되어 챔버(1)의 외부로 누출되지 않는다. 배기 팬(17)에 의해 배기되는 포름산 함유 가스는 도 4에 도시된 포름산 회수 기구(18)의 용액에 용해되어 회수된다.

다음으로, 하지 금속(35)에 접합되는 땜납층(36)의 산화막 및 형성이 75 vol%의 포름산을 챔버(1) 내의 제 2 영역(5) 내로 도입하여 검사된 경우, 땜납층(36)의 가열/용융, 제 3 영역(6) 내의 땜납층(36)의 냉각 및 그 이후는 표 1에 주어진 결과가 얻어졌다.

표 1에 따르면, 땜납층(36)의 산화막의 제거 및 땜납층(36)의 형성은, 압력이 대기압보다 낮고 포름산을 함유하는 챔버(1) 내의 제 2 영역(5)에서 이행될 수 있고 또한 땜납층(36)과 패드 사이의 접합은 플럭스 없이 양호하게 이행될 수 있다는 것이 명백해진다.

또한, 챔버(1)의 반입구(2)와 반출구(3)가 대기로 개방되기 때문에, 반도체 장치(30)를 장치로 반입/반출하는 것은 종래보다도 용이해지고 작업성이 향상될 수 있다.

표 1

[땜납 용융 조건 및 산화막 제거 효과]

땜납 조성 땜납 피크 온도 용융 영역 압력 산화막 형성 능력

Pb95:Sn5 200℃ 1000 hPa 형성됨 NG

300℃ 1000 hPa 형성않됨 NG

350℃ 1000 hPa 형성않됨 OK

380℃ 1000 hPa 형성않됨 OK

Sn-3.5Ag 170℃ 1000 hPa 형성됨 NG

240℃ 1000 hPa 형성않됨 NG

270℃ 1000 hPa 형성않됨 OK

공정 Pb-Sn 110℃ 1000 hPa 형성됨 NG

170℃ 1000 hPa 형성않됨 NG

220℃ 1000 hPa 형성않됨 OK

다음으로, Pb95:Sn5로 이루어진 땜납층(36)이 가열/용융된 후에 취급 시의 차이에 의해 땜납층(36)의 재산화가 어떻게 영향 받는지를 검사했을 때, 표 2에 주어진 결과가 얻어졌다.

표 2에 따르면, 챔버(1) 내의 제 2 영역(5)에서 피크 온도 350℃로 땜납층(36)을 가열/용융하고, 소정의 시간동안 땜납층(36)을 110℃ 이상으로 유지하고, 이어서 땜납층(36)을 냉각시킴으로써 포름산에 의한 재산화를 방지할 수 있었다. 그렇지만, 가열/용융 후 온도를 70℃로 설정하면, 땜납층(36)은 다시 산화된다. 땜납층(36)의 표면으로부터 포름산을 제거하는 것이 불완전하기 때문에, 이 재산화가 초래된다고 추측할 수 있다.

표 2

[용융후 가열 조건 및 재산화 발생]

땜납 조성 용융 피크 온도 용융후 가열 온도 용융후 가열 유지 재산화

Pb95:Sn5 350℃ 180℃ 4분 발생않됨

350℃ 110℃ 8분 발생않됨

350℃ 70℃ 12분 발생됨

배기 팬(17)의 흡기관(17a)의 위치는, 도 8에 도시된 바와 같이 제 2 영역(5)의 대신에 제 3 영역(6)과 제 2 영역(5) 사이의 경계에 가까운 제 3 영역(6) 내에 설정될 수 있다. 또한, 챔버(1) 내의 상부 히터(12a, 12b, 12c, 12d)가 없는 경우, 동시에 에어 실린더(22)도 없어도 되며 땜납층(36)은 하부 히터(11a, 11b, 11c, 11d)에 의해서만 가열될 수 있다.

위의 설명에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 전극 패드(33)를 갖는 반도체 장치(30)를 예로서 들고 있다. 그렇지만 도 9a에 도시된 모듈이 사용될 수 있다. 도 9a에서, 전자 부품(41)의 배선(42) 상에 형성된 땜납층(36)이 배선(45) 상에 배치되고 나서, 땜납층(36)이 챔버(1) 내에서 가열/용융된다. 따라서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 대향 배선(42, 45)은 땜납층(36)을 통해서 상호 접합된다.

(제 2 실시예)

제 1 실시예에서, 하나의 배기 팬(17)이 챔버(1) 내의 제 2 영역(5)에만 접속된다. 이 이외에도, 도 10에 도시된 바와 같이, 배기 팬(23, 24, 25)의 흡입관(23a, 24a, 25a)은, 제 1 영역(4)과 제 2 영역(5) 사이의 경계선 부근에, 제 3 영역(6)과 제 4 영역(7) 사이의 경계선 부근에, 그리고 제 4 영역(7) 내의 반출구(3) 부근에 각각 배치될 수 있다. 동일한 구조를 갖는 포름산 회수 기구(18)는 배기 팬(23, 24, 25)의 배기구에 부착된다.

배기 팬(17, 23, 24, 25)이 제 1 영역(4) 내지 제 4 영역(7)에 각각 배치되는 경우, 제 2 영역(5)의 분위기는 제 1 영역(4), 제 3 영역(6) 및 제 4 영역(7)에서 하나씩 압력을 조절하여 일정한 저압 상태로 쉽게 설정될 수 있다. 예를 들면, 제 2 영역(5) 및 제 3 영역(6) 내의 배기 팬(17, 24)의 배기가 제 1 영영(4) 및 제 4 영역(7) 내의 배기 팬(23, 25)보다 더 강하게 설정되는 경우, 제 2 영역(5) 내의 압력 분포는 도 11에 도시된 바와 같이 일정해진다.

이와 대조하여, 제 1 실시예에서는, 배기 팬(17)은 제 2 영역(5)에만 접속된다. 그렇지만, 반입구(2)와 반출구(3)로부터의 대기의 영향은 이 상태에서 크기 때문에, 챔버 내의 압력이 별로 낮아질 수 없을 뿐만 아니라 제 2 영역(5) 내의 저압 분포를 일정하게 조절하는 것도 어렵다.

불활성 가스 도입관(10)이 제 4 영역(7) 내의 배기 팬(25) 부근에 접속되기 때문에, 불활성 가스 도입관(10)으로부터 공급되는 불활성 가스를 지나치게 배기하지 않도록 배기량이 조절되거나, 그렇지 않으면 배기 팬(25)의 흡입관(25a)이 제 4 영역(7)의 중앙에 또는 제 4 영역(7)의 부근에 배치될 수 있다.

(제 3 실시예)

제 1 실시예에서, 가스 차폐판(8b∼8d)은 제 1 영역(4)과 제 2 영역(5), 제 2 영역(5)과 제 3 영역(6), 및 제 3 영역(6)과 제 4 영역(7) 사이의 경계에 각각 배치된다. 이 경우, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 제 2 영역(5)의 앞뒤에 배치된 가스 차폐판(8b, 8c) 대신에 에어 커튼이 형성될 수 있다.

도 12a 및 도 12b에서, 가스 차폐판(8b, 8c) 대신에 챔버(1) 내의 제 2 영역(5)의 앞뒤에 질소 가스 공급 기구(26a, 26b)가 배치되고, 또한 질소 가스 공급 기구(26a, 26b)에 대향하고 컨베이어 벨트(15)의 아래에 각각 있는 위치에 가스 흡입/회수 기구(27a, 27b)가 부착된다.

질소 가스 공급 기구(26a, 26b)는 외부 질소 공급원으로부터 공급되는 질소 가스를 챔버(1)의 하방향으로 분사한다. 질소 가스 공급 기구(26a, 26b)로부터 방출되는 질소 가스는 가스 흡입/회수 기구(27a, 27b)를 통해 배기 범프(29)에 의해 외부로 배기된다. 따라서, 도 12a에서 점선 화살표로 표시된 바와 같이, 질소 가스에 의해 제 2 영역(5)의 앞뒤에 에어 커튼이 형성된다. 질소 가스 공급 기구(26a, 26b)의 분사 압력이 배기 팬(17)에 의해 진공 흡입에 영향을 주지 않는 레벨로 설정되는 경우, 2개의 에어 커튼 사이에 놓인 제 2 영역(가열 처리 영역)(5)은 배기 팬(17)에 의해 저압 상태가 초래된다. 이 상태에서, 땜납 부착물(w)은 컨베이어 벨트(15)에 의해 가열 처리 영역(5) 내로 이송되고 나서 안정화된 저압 분위기 하에서 처리된다. 또한, 땜납 부착물(w)이 에어 커튼을 통과하는 경우에 가스 압력에 의해 땜납 부착물(w)에서 트러블이 생기는 경우, 땜납 부착물(w)이 질소 가스 공급 기구(26a, 26b)의 아래로 통과하는 동안 질소 분사 압력을 약하게 하고 땜납 부착물(w)이 제 2 영역(5) 내로 완전히 이송된 후에 질소 분사 압력을 더 높여주면 된다.

질소 가스 공급 기구(26a, 26b)는 챔버의 상부 대신에 챔버의 하부 또는 측부에 배치될 수 있다. 또한, 질소 가스 대신에 다른 불활성 가스가 사용될 수 있다.

(제 4 실시예)

제 1 실시예에서, 포름산을 챔버(1)에 공급하는데 포름산 분무 장치(16)가 사용된다. 이 경우, 포름산 공급 수단으로서 도 13에 도시된 포름산 기화 장치(51)가 사용될 수 있다.

포름산 함유 용액 탱크(51a)의 포름산 공급관(51b)은 도 13에 도시된 포름산 기화 장치(51)에 접속된다. 포름산 공급관(51b)에는 유량 조절 밸브(51c)가 설치되어 포름산 함유 용액 탱크(51a)로부터 포름산 기화 장치(51)로 공급되는 포름산 함유 용액의 공급량을 조절하거나 포름산 공급을 중단시킨다.

예를 들면, 도 14a에 도시된 바와 같이, 포름산 기화 장치(51)는 포름산 공급관(51b)의 배기 단부의 외주변 상에 배치된 히터(51d)를 갖는다. 포름산 공급관(51b)을 통해 흐르는 포름산 함유 용액은 히터(51d)에 의해 110℃ 이상으로 포름산 공급관(51b)을 가열하여 가열/기화되어 챔버(1) 내로 도입된다. 또한, 도 14b에 도시된 포름산 기화 장치(51)는 포름산 공급관(51b)의 배기 단부로부터 간격을 두고 챔버(1) 내에 배치된 히터(51e)를 갖는다. 포름산 공급관(51b)으로부터 방출되는 포름산 함유 용액은 히터(51e)에 의해 110℃ 이상으로 포름산공급관(51b)을 가열하여 가열/기화되어 제 2 영역(5) 내로 도입된다. 포름산 기화 장치로서, 끓는점까지 용액을 가열하는 구조가 또한 사용될 수 있다.

이러한 포름산 기화 장치(51)에 따라, 포름산 분포는 저압 분위기의 챔버 내의 제 2 영역(5)에서 균일화될 수 있으므로, 포름산은 반도체 장치(30) 상의 복수의 땜납층(36)에 각각 균일하게 공급될 수 있다. 포름산이 균일한 레벨로 복수의 땜납층(36)에 공급될 수 있는 경우, 가열/용융이 균일하게 형성된 후의 각 땜납층(36)의 모양, 결과적으로 땜납층(36)과 하지 금속층(35) 사이의 접합의 수율이 향상될 수 있다.

이 경우, 포름산 함유 용액 탱크(51a) 내의 포름산 함유 용액의 기화를 가속시키기 위해, 포름산 함유 용액 탱크(51a)에 또는 이것의 외부에 히터(51f)가 배치될 수 있다.

그렇지만, 미스트형 포름산은 반도체 장치 상의 땜납층에 공급될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 포름산 기화 장치(51) 대신에 제공되는 포름산 미스트 스프레이(52)로부터 미스트형 포름산 함유 용액이 공급될 수 있다. 그리고 나서, 포름산 미스트 스프레이(52)로부터 방출되는 포름산 또는 포름산 함유 용액은 컨베이어 벨트(15)를 통해서 제 1 영역(4)으로부터 제 2 영역(5)으로 반도체 장치(30)를 이송하는 동안 반도체 장치(30) 상의 땜납층(36)에 공급된다.

이에 따라, 반도체 장치(30) 상의 복수의 땜납층(36)에 포름산을 완전히 균일하게 공급하는 것이 가능하다. 땜납층(36)이 가열/용융 및 고화된 후에 땜납층(36)의 표면상에 남는 포름산은 저압 분위기의 제 3 영역(5)과 제 4 영역(6)에서 가열되어 제거된다.

(제 5 실시예)

제 1 실시예에서는, 챔버 내의 포름산은 포름산 회수 기구에 의해 회수된다. 이 경우, 배기 팬(17)의 흡입측과 배기측 중 적어도 하나에 포름산 분해 기구가 배치될 수 있다.

도 16a는 포름산 분해 기구의 실례를 나타내는 측면도, 도 16b는 도 16a의 II-II선을 따라 취해진 단면도이다.

도 16a 및 도 16b에 도시된 포름산 분해 기구(53)는 스테인리스 원형-원통형 케이싱(53a) 내의 히터(53b)로 둘러싸인 스테인리스 원형 실린더(53c)를 갖는다. 복수의 관통홀(53d)이 원형 실린더(53c)에 형성되어 원형 실린더(53c)의 축방향으로 연장된다. 또한, 가스 입구(53e)와 가스 출구(53f)는 케이싱(53a)의 양단에 형성된다. 이 경우, 나란히 형성된 복수의 스테인리스 파이프가 원형 실린더(53c)의 대신에 배치될 수 있다.

이러한 포름산 분해 기구(53)에 따라, 원형 실린더(53c) 내의 관통홀(53d)의 내부는 200℃ 이상 300℃ 이하의 온도로 히터(53b)에 의해 가열된다. 그리고 나서, 배기 팬(17)의 배기관(17b)으로부터 배기되는 포름산은 관통홀(53d)에서 탄소와 물로 분해되고 나서 배기된다. 포름산이 200℃까지 가열되는 경우에 분해되기 시작하기 때문에, 배기 가스는 부식 특성을 상실한다.

(제 6 실시예)

상기 실시예에서, 컨베이어 벨트(15)를 사용하는 기구가 땜납 부착물(w)을이송하는 방법으로서 도시되어 있다. 이는, 땜납 부착물(w)이 챔버(1) 내의 하측 히터(11a∼11d)와 직접 접촉되는 경우에, 열전도성 및 열팽창 계수의 영향에 의해 땜납 부착물(w), 예를 들면 반도체 장치(30) 내의 층 사이의 박리가 쉽게 초래되어 이러한 박리를 방지해야하기 때문이다. 이 경우, 제 1 내지 제 4 영역(4∼7)에서 온도가 비교적 완만하게 변화되므로, 땜납 접합 장치 내의 온도는 챔버(1) 내의 대기 가스의 온도에 따라 상승/강하된다.

그렇지만, 챔버(1) 내의 온도의 상승/강하 변화가 땜납 부착물(w), 예를 들면 반도체 장치(30) 내의 층 사이의 박리의 가능성이 없이 정밀하게 조절되어야 하는 경우, 도 17에 도시된 바와 같이, 이동(이송) 암(55)을 사용하여 챔버(1) 내의 하측 히터(11a∼11d) 상의 땜납 부착물(w)을 순차적으로 이송하는 기구가 사용된다. 이 경우, 제 1 실시예에서 사용되는 에어 실린더(22)가 생략된다.

제 2 영역(5)에서, 땜납층(36)은 히터(11b, 12b)에 의해 용융점을 초과하는 온도로 가열/용융된다. 이 후, 땜납 부착물(w)은 이송 암(55)에 의해 제 2 영역(5)으로부터 제 3 영역(6)으로 이동되고 나서 땜납층(36)은 제 3 영역(6)에서 냉각될 수 있다. 이 경우, 땜납층(36)이 가열 종료로부터 1분 이내에 용융점 이하로 냉각되는 것이 바람직하다.

또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 이송 암(55)이 사용되는 경우, 땜납 부착물(w)은 반입구(개구)(2)를 통해서 챔버(1)로 반입/반출될 수 있다. 이 경우, 제 3 영역(6) 및 제 4 영역(7)은 챔버(1)의 전장을 단축시키도록 챔버(1)로부터 생략될 수 있으므로, 땜납 접합 장치의 설치 면적을 절감할 수 있다. 이 경우,개구(2)의 대향측 상에 위치한 제 2 영역(5)의 부분이 폐쇄된다.

이와 같이, 땜납 부착물(w)이 동일한 개구(2)를 통해서 이송 암(55)을 사용하여 반입/반출되는 경우, 상기 실시예에서 사용되는 포름산 도입 기구는 도 19에 도시된 캐리어(56)를 사용하여 생략될 수 있다.

도 19에 도시된 캐리어(56)는 땜납 부착물(w)로서의 반도체 장치가 놓이는 스테인리스 소서부(sourcer portion; 56a), 및 소서부(56a)의 일단에 형성된 포름산 함유부(56b)를 갖는다. 포름산 공급/방출구(56c)는 포름산 함유부(56b)의 상부에 형성된다.

반도체 장치(30) 상의 땜납층(36)이 이러한 캐리어(56)를 사용하여 가열/용융되는 경우, 반도체 장치(30)는 소서부(56a) 상에 놓이고 나서 포름산 함유 용액, 예를 들면 포름산이 75 vol%로 물에 혼합되는 용액이 포름산 공급/방출구(56c)를 통해서 포름산 함유부(56b)에 채워진다.

다음으로, 도 18에 도시된 땜납 접합 장치에서, 포름산 함유부(56b)가 최후에 반입되도록 챔버(1)의 개구 및 제 1 영역(4)을 통해서 이송 암(55)을 사용하여 캐리어(56)를 제 2 영역(5)에 반입한다.

제 2 영역(5)에서, 포름산 함유부(56b) 및 반도체 장치(30)가 히터(11b, 12b)에 의해 가열되기 때문에, 포름산 함유부(56b)에서 기화되는 포름산 함유 용액은 포름산 공급/방출구(56c)를 통해서 기류를 따라 흐르므로 반도체 장치(30) 상의 땜납층(36)으로 공급된다.

땜납층(36)은 제 2 영역(5) 내의 히터(11b, 12b)에 의해 가열/용융되어 하지금속층(35)에 접합된다. 반도체 장치(30) 상에서 기화 및 통과되는 포름산은 배기 팬(17)에 의해 배기되고 나서, 포름산 회수 기구(18)에 의해 회수된다.

배기 팬(17)에 의해 압력이 낮아지는 제 2 영역(5)에서, 땜납층(36)이 가열/용융되어, 포름산을 제거하도록 땜납층(36)의 용융점 이하 포름산의 끓는점 이상의 온도로 온도가 낮아지고, 이송 암(5)을 사용하여 제 1 영역(4) 내로 캐리어(56)가 이송되고, 캐리어(56)가 실내 온도에 가깝게 냉각되고 나서, 이송 암(55)을 사용하여 개구(2)를 통해서 외부로 캐리어(56)가 인출된다.

상기 캐리어(56)의 사용에 따라, 복잡한 구조를 갖는 포름산 도입 기구는 생략될 수 있고 또한 땜납 접합 장치의 구조는 단순화될 수 있으므로, 땜납 접합 장치의 비용을 낮출 수 있다.

(제 7 실시예)

도 20은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 땜납 접합 장치를 나타내는 상면도이다. 도 21은 도 20의 III-III선을 따라 취해진 단면도이다.

도 20 및 도 21에서, 매거진 이동 기구(110)에 의해 이동되는 스테인리스제의 처리 매거진(102)은 매거진 로딩 테이블(101) 상에 로딩되고, 또한 처리 매거진(이송 기구)(102)을 덮는 스테인리스제의 가열/용융 챔버(103)가 처리 매거진(102)의 이동 영역에 배치된다.

처리 매거진(102)보다 더 높이 올려진 저부 개방형 벨 타입의 히터(104)는 가열/용융 챔버(103)의 중앙에 배치된다. 이 히터(104)는 열전도 히터, 적외선 램프 히터 및 코일 히터 중 하나, 또는 이들의 결합으로 이루어진다. 히터(104)는가열/용융 챔버(103)의 중앙 상부에 부착된 구동 기구(105)의 지지축(105a)에 의해 수직으로 이동된다. 또한, 가열/용융 챔버(103)의 외부에 배치된 질소 공급원(도시되지 않음)으로부터 안내되는 불활성 가스 퍼지 노즐(104a)은 히터(104)의 한 상부 또는 복수의 상부에 접속된다.

가열/용융 챔버(103)의 외부에 배치된 포름산 공급 기구(107)에 접속된 포름산 분무 노즐(106)은 가열/용융 챔버(103)의 중앙에 위치한 처리 매거진(102)의 양측에 배치된다. 예를 들면, 도 22에 도시된 바와 같이, 포름산 분무 노즐(106)은 가열/용융 챔버(103)의 중앙으로 향하도록 형성된 복수의 포름산 분무 홀(106a)을 그 측부에 갖는다.

처리 매거진(102)의 이동 방향으로 가열/용융 챔버(103)의 일단에 반입구(103a)가 형성되고, 가열/용융 챔버(103)의 타단에 반출구(103b)가 형성된다. 반입구(103a)와 반출구(103b)는 셔터(108, 109)에 의해 각각 개폐된다. 이 셔터(108, 109)는 가열/용융 챔버(103) 내로 도입되는 포름산이 외부로 누출하는 것을 방지하도록 설치된다. 포름산이 대기로 누출하면 사람들에게 자극적인 냄새가 풍길 뿐만 아니라 포름산의 대기와의 접촉으로 인한 폭발이 초래된다.

비접합 땜납이 접착되는 웨이퍼(W)를 수납하는 로더(111)는 반입구(103a)의 외부에 위치한 매거진 로딩 테이블(101) 상에 배치된다. 또한, 처리 매거진(102)으로부터 기판(W)을 수용하는 언로더(112)는 반출구(103b)의 외부 상에 위치한 매거진 로딩 테이블(101) 상에 배치된다.

로더(111)의 로딩 영역 아래에 제 1 푸셔(pusher; 113)가 설치된다. 제 1푸셔(113)는 매거진 로딩 테이블(101)의 일측 단부를 따라 들어올려지고 나서, 반입구(103a)를 통해서 처리 매거진(102) 내로 로더(111) 내의 웨이퍼(W)를 밀어낸다. 또한, 반출구(103b) 부근의 가열/용융 챔버(103) 아래에 제 2 푸셔(114)가 설치된다. 제 2 푸셔(114)는 매거진 로딩 테이블(101)의 개구(101a)를 통해서 들어올려지고 나서, 반출구(103b)를 통해서 언로더(112) 내로 처리 매거진(102) 내의 웨이퍼(W)를 밀어낸다. 제 2 푸셔(114)가 매거진 로딩 테이블(101)의 아래에서 대기하는 경우에 개구(101a)를 폐쇄하는 셔터(115)는 개구(101a)의 상측 또는 하측에 설치된다.

제 1 및 제 2 푸셔(113, 114)는, 매거진 로딩 테이블(101)의 아래에 형성된 구동부(113a)에 의해 수직 이동하는 엘보부(elbow portion; 113b), 엘보부(113b, 114b)로부터 가열/용융 챔버(103)의 반입구(103a) 및 반출구(103b)의 수평 방향으로 전후 이동하는 암(113c, 114c), 및 암(113c, 114c)의 상단에 수직으로 부착된 플레이트(113d, 114d)를 갖고 처리 매거진(102)보다 더 좁은 폭을 각각 갖는다.

가열/용융 챔버(103) 내의 가스를 가열/용융 챔버(103)의 외부로 방출하는 배기 장치(116)는 히터(104)가 배치되는 매거진 로딩 테이블(101)의 영역 아래에 설치된다. 포름산 회수 기구(117)는 배기관(116a)을 통해서 배기 장치(116)의 배기구(도시되지 않음)에 접속된다. 예를 들면, 배기 장치(116)로서, 처리 매거진(102)을 덮는 히터(104)의 내부 공간의 압력이 낮으면 드라이 펌프가 사용되고, 내부 공간의 압력이 대기압으로 유지되면 시로코 팬(sirocco fan)이 사용된다.

대기를 가열/용융 챔버(103) 내로 도입하는 시로코 팬(118)은 가열/용융 챔버(103)의 천정부(ceiling portion)에 설치된다.

예를 들면, 도 23에 도시된 바와 같이, 상기 처리 매거진(102)은 입방체 모양으로 조립된 프레임 본체(102a), 및 거리를 두고 프레임 본체(102a)의 양측 상에 수직으로 부착된 복수의 격자형 바(102b)를 갖는다. 바(102b)는 프레임 본체(102a)의 내부로 돌출된 지지면(102c)을 각각 갖고, 각 스테이지 내의 바(102b)의 좌우측 지지면(102c)에 의해 웨이퍼, 반도체 기판, 지지판 등과 같은 베이스 부재를 지지하도록 배치된다. 수직으로 배치된 바(102b)의 지지면(102c) 사이의 간격, 즉, 슬롯 간격은 땜납 범프 접합의 관찰점으로부터 5mm 이상으로 설정된다. 공간은 포름산 도입 공간으로서 기능한다.

또한, 로더(111) 및 언로더(112)는 처리 매거진(102)의 지지면(102c)과 동일한 위치에 각각, 웨이퍼, 기판 등이 로딩되는 복수 스테이지의 로딩 표면을 갖는다. 로더(111) 및 언로더(112)로서 도 23에 도시된 처리 매거진(102)과 동일한 구조가 사용될 수 있다.

처리 매거진(102), 로더(111) 및 언로더(112)는, 바(102b)가 없는 이들 정면이 반입구(103a)에 대향하고 바(102b)가 없는 이들 후면이 반출구(103b)에 대향하도록 매거진 로딩 테이블(101) 상에 배치된다. 또한, 예를 들면, 도 24a에 도시된 바와 같이, 거의 원형의 반도체 웨이퍼(W)는 처리 매거진(102), 로더(111) 및 언로더(112)의 각 스테이지 상에 로딩된다. 그리고 나서, 도 24b에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W) 상에 형성된 복수의 반도체 장치(C)에 복수의 땜납층(A)이 형성된다. 예를 들면, 도 25에 도시된 바와 같이, 반도체 장치(C)는 트랜지스터, 커패시터, 다층 배선 등의 반도체 소자를 갖는 반도체 웨이퍼(W) 상에 형성된 절연막(121a), 및 이 절연막(121a) 상에 형성된 전극 패드(121b)를 갖는다. 전극 패드(121b)는 반도체 소자에 전기적으로 접속되고, 상부에 형성된 절연성 커버막(121c) 내의 개구(121d)로부터 노출된다. 티탄늄과 니켈로 이루어진 하지 금속층(121e)은 전극 패드(121b)의 노출된 부분에 형성된다. 무전해 도금법, 전해 도금법, 인쇄 법 등에 의해 하지 금속층(121e) 상에 땜납층(A)이 형성된다.

도 26에 도시된 바와 같이, 전극 패드(121b) 및 땜납층(A)은 이격된 위치에 형성되고 때때로 인출 배선(재배치 배선)(121f)을 통해 상호 전기적으로 접속된다. 인출 배선(121f)은 절연성 커버막(121c) 상에 형성된다. 인출 배선(121f)의 일단은 절연성 커버막 내의 개구(121d)를 통해서 전극 패드(121b)에 접속되고, 타단은 인출 배선(121f)을 덮는 하지 절연성 커버막(121g) 내의 개구(121h)를 통해서 하지 금속층(121e)과 땜납층(A)에 접속된다.

예를 들면, 도 27에 도시된 바와 같이, 상기 포름산 회수 기구(117)는 배기 장치(116)의 배기관(116a)이 탱크(117a)의 하부에 접속되고 배기관(117b)이 탱크(117a)의 상부에 접속되는 구조를 갖는다. 배기관(117b)의 하단과 접촉되지 않을 정도로 탱크(117a)에 채워지는 용액(117c)으로서, 알코올, 물 등이 있다. 또한, 도 28에 도시된 바와 같이, 다공성 재료로 형성된 플레이트(117d) 또는 많은 홀(117e)이 형성된 플레이트(117d)는 배기 장치(116)의 배기관(116a)과 탱크(117a) 사이의 접속구 내에 놓인다. 이 플레이트(117d)는 배기 장치(116)의 배기관(116a)으로부터 도입되는 포름산 함유 배기 가스를 많은 기포로 변화시킨다. 따라서, 포름산 함유 배기 가스는 포름산 성분이 용액에 용해되도록 용액(117c) 내에서 기포화되기 쉬워, 낮은 함량의 포름산을 갖는 용액은 배기관(117b)으로부터 배기된다. 달리 말하면, 포름산 함유 배기 가스와 용액(117c) 사이의 접촉 면적이 증가되기 때문에, 포름산 회수 효율을 향상시키고 또한 포름산을 안전하게 회수할 수 있다.

처리 매거진(102)의 이동, 히터(104)의 상승/하강, 포름산 공급 기구(107)의 구동, 배기 장치(116)의 구동, 푸셔(113, 114)의 구동, 셔터(115, 108, 109)의 개폐, 시로코 팬(118)의 구동, 히터(104)의 온도 조절, 불활성 가스 퍼지 노즐(104a)로부터의 질소의 도입 및 차단 등은 제어 회로(도시되지 않음)에 의해 각각 이행된다.

다음으로, 도 20 및 도 21에 도시된 땜납 가열/용융 장치를 사용하여, 도 25에 도시된 바와 같이 땜납층(땜납 범프)(A)과 전극 패드(121b)를 접합하는 방법, 또는 도 26에 도시된 바와 같이 땜납층(A)과 인출 배선(117f)을 접속하는 방법이 이하 도 27a 내지 도 27c, 도 28a 내지 도 28c 및 도 29a 내지 도 29c를 참조하여 설명된다.

먼저, 도 29a에 도시된 바와 같이, 가열/용융 챔버(103) 내의 반입구(103a)의 셔터(108)는 개방되고 반출구(103b)의 셔터(109)는 폐쇄된다. 또한, 엘보부(113b, 114b), 암(113c, 114c), 제 1 및 제 2 푸셔(113, 114)의 플레이트(113d, 114d)는 매거진 로딩 테이블(101)의 상면보다 낮게 내려진다. 또한, 히터(104)는 가열/용융 챔버(103) 내의 지지축(105a)에 의해 상부까지 올려지고 땜납층(A)의 용융점의 온도까지 가열된다.

그리고 나서, 복수의 반도체 웨이퍼(W)가 수직 거리를 두고 하우징되는 로더(111)는 반입구(103a)의 외부 상의 매거진 로딩 테이블(101)에 배치되고, 또한 처리 매거진(102)은 반입구(103a)로 운반된다.

다음으로, 도 29b에 도시된 바와 같이, 제 1 푸셔(113)의 구동부(113a)에 의해 엘보(113b)를 상승시킨 후에, 로더(111)의 방향으로 암(113c)을 뻗게 하여 그 선단에 형성된 플레이트(113d)에 의해 로더(111) 내의 복수의 웨이퍼(W)를 수직 간격을 유지한 상태로 밀어, 처리 매거진(102)의 각 스테이지의 바(102b) 상에 이동시킨다.

다음으로, 도 29c에 도시된 바와 같이, 처리 매거진(102)은 가열/용융 챔버(103)의 중앙으로 이동시키고 동시에 반입구(103a)에 설치된 셔터(108)는 폐쇄된다. 그리고 나서, 처리 매거진(102)이 히터(104)의 바로 아래에 배치되는 시점에서 처리 매거진(102)의 이동은 정지된다.

다음으로, 가스 함유 포름산(G)은 처리 매거진(102)의 측면에 배치된 포름산 공급 노즐(106)로부터 처리 매거진(102) 상으로 분무된다. 따라서, 가스 포름산은 처리 매거진(102) 내의 웨이퍼(W) 사이의 공간과 웨이퍼(W) 상에서 부유된다. 기화에 앞서 포름산 농도가 76 vol%로 설정되는 용액을 기상(vapor phase)으로 변화시켜 가스 포름산이 형성되므로, 폭발을 일으키지 않고 안전성을 보장할 수 있다.

다음으로, 도 29d에 도시된 바와 같이, 처리 매거진(102)은 지지축(105a)을 구동 기구(105)로부터 하강시켜 히터(104)로 덮인다. 각 웨이퍼(W) 상의 복수의 땜납층(A)은 히터(104)에 의해 가열/용융되어 하지 전극 패드(121b) 또는 하지 인출 배선(121f)에 접합된다. 여기서, 처리 매거진(102)에 공급되는 가스 함유 포름산이 주변 히터(104)에 의해 외부로 누출하는 것을 방지할 수 있다.

이 경우, 히터(104)의 가열 온도는 조절될 수 있다. 예를 들면, 제 1 단계에서, 포름산의 환원 작용에 의해 땜납층(A)의 표면상의 산화막을 제거하기 위해, 거의 50 내지 90℃로 땜납층(A)의 용융점보다 낮게 온도가 조절된다.

포름산은 거의 50℃로 땜납층(A)의 용융점보다 거의 50℃ 정도 낮은 온도에서 효과적으로 작용하기 시작하고, 땜납층(A)의 표면상의 산화막은 그 온도에서 제거된다. 땜납층(A)이 공정 주석-납으로 형성되는 경우, 포름산의 환원 작용이 유효화되는 온도는 150℃ 이상이다. 또한, 땜납층(A)이 고융점 땜납 재료, 예를 들면 주석-은으로 형성되는 경우, 포름산의 환원 작용이 유효화되는 온도는 약 180℃ 이상이다.

히터(104)의 온도 조절의 제 2 단계로서, 온도는 땜납층(A)의 용융점 또는 그 이상으로 설정된다. 따라서, 땜납층(A)의 온도는 증가되고, 땜납층(A)의 내부에 발생되거나 존재하는 가스는 이러한 증가 과정에서 점차 빠져나가고, 또한 땜납층(A)은 점자 용융되어 전극 패드(121b) 또는 인출 배선(121f)에 접합된다. 결과적으로, 땜납층(A)의 스캐터링 또는 불량 형성이 초래되지 않는다. 땜납층(A)은 용융 후 도 25a 및 도 25b에서의 점선으로 표시된 모양으로 형성된다.

땜납층(A)의 이러한 가열 공정에서, 처리 매거진(102)이 폭좁은 히터(104) 내에 한정되기 때문에, 처리 매거진(102) 내의 온도 조절이 용이하다.

그리고 나서, 도 29e에 도시된 바와 같이, 질소 가스는 불활성 가스 퍼지 노즐(104a)로부터 히터(104) 내로 도입되고 나서, 히터 내의 포름산 함유 가스뿐만 아니라 질소 가스가 함께 배기 기구(116)를 구동하여 질소 회수 기구(117)로 배기된다. 따라서, 땜납층(A)은 냉각 및 고화되고, 또한 땜납층(A) 및 전극 패드(121b) 또는 인출 배선(121f)의 표면상에서의 포름산의 기화가 가속되고 이러한 포름산이 제거된다. 이 단계에서, 히터(104)의 온도는 땜납층(A)의 용융점보다 낮게 강하될 수 있다. 이 경우, 질소 대신에 아르곤, 네온 등과 같은 불활성 가스는 불활성 가스 퍼지 노즐(104a)로부터 도입될 수 있다.

다음으로, 도 29f에 도시된 바와 같이, 가열/용융 챔버(103)의 천장부에 설치된 시로코 팬(118)을 구동하는 동안, 히터(104)는 지지축(105a)을 들어올려 상승된다. 따라서, 처리 매거진(102)은 가열/용융 챔버(103)에서 노출되고 또한 처리 매거진(102)의 내부에 여전히 남아 있는 가스는 배기 기구(116)를 구동하여 포름산 회수 기구(117)로 배기된다. 결과적으로, 가열/용융 챔버(103)에서 약간 확산된 포름산은 배기되고 또한 처리 매거진(102) 내의 반도체 웨이퍼(W)는 대기 온도에 가깝게 더욱 냉각된다.

이 후, 시로코 팬(118) 및 배기 기구는 정지된다.

다음으로, 도 29g에 도시된 바와 같이, 처리 매거진(102)은 반출구(103b)로 이동된다.

다음으로, 도 29h에 도시된 바와 같이, 제 2 푸셔(114)의 엘보부(104b)는 위로 올려지고 반출구(103b)에 설치된 셔터(109)는 개방된다.

다음으로, 도 29i에 도시된 바와 같이, 제 2 푸셔(114)의 암(114c)은반출구(103b)의 방향으로 연장되어 암(114c)의 상단에 형성된 플레이트(114d)에 의해 처리 매거진(102) 내의 복수의 웨이퍼(W)를 밀어냄으로써, 복수의 웨이퍼(W)는 언로더(112) 상으로 이송된다.

이 경우, 반출구(103b)에 설치된 셔터(109)는 폐쇄되고 처리 매거진(102)은 반입구(103a)까지 끌려가기 전에, 새로운 웨이퍼(W)가 로딩되는 로더(111)는 가열/용융 챔버(103)의 반입구(103)에 설치된 셔터(108)의 외부에 배치된다.

위에서, 가열/용융 챔버(103) 내로의 반도체 웨이퍼(W)의 로딩으로부터 이들의 언로딩까지의 일 사이클 처리가 완료된다. 따라서, 이러한 일련의 처리가 반복된다.

상술한 일련의 조작에 따라, 복수 시트의 웨이퍼 상의 땜납층이 한번의 땜납 가열/용융 처리에 의해 동시에 접합될 수 있기 때문에, 종래의 시트 이송 처리보다도 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 땜납층(A)이 가열/용융된 후, 이러한 땜납층(A)은 질소(불활성) 가스의 흐름 중에 강제로 놓인다. 따라서, 땜납층(A)의 신속한 온도 강하 및 냉각이 성취될 뿐만 아니라, 처리 매거진(102) 내의 포름산이 단시간 내에 회수될 수 있고 땜납층(A)의 표면상에 존재하는 반응 생성 가스는 질소 가스의 흐름에 의해 제거/회수될 수 있다. 결과적으로, 반응 생성 가스가 땜납층(A)의 냉각 시 고화되어 잔사로서 땜납층(A)의 표면상에 부착되는 상태를 피할 수 있다. 이러한 잔사는 땜납층(A)의 재산화의 원인으로서 작용한다.

또한, 상기 땜납 가열/용융 장치에 따라, 땜납을 가열하는 히터(104)는 가열 시 상승/하강 조작에 의해 그 내부에 처리 매거진(102)을 한정할 수 있는 기구로되어 있어, 땜납층(A)의 신속한 온도 상승을 성취할 수 있으므로 가열로부터 신속하게 땜납층(A)을 분리할 수 있다. 또한, 각 측면으로부터 둘러싸도록 히터(104) 내의 처리 매거진(102)을 한정할 수 있는 기구로 되어 있기 때문에, 처리 매거진(102)의 중앙으로 열이 양호하게 전달될 수 있고 히터 내의 열 분포가 거의 균등해지므로, 반도체 웨이퍼(W) 상면의 위치의 차에 의한 가열의 불균일함을 제거할 수 있다.

또한, 포름산이 일 사이클마다 가열/용융 챔버(103)와 히터(104)의 내부로부터 회수되기 때문에, 가열/용융 챔버(103)로부터 언로더(112)로 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 이송하는 동안 또는 후속 사이클에서 로더(111)로부터 가열/용융 챔버(103)로 복수의 반도체 웨이퍼(W)를 이송하는 동안 포름산은 가열/용융 챔버(103)로부터 외부로 절대 누출되지 않으므로, 환경 오염을 방지할 수 있다.

한편, 배기 기구(116)로서 드라이 펌프가 사용되는 경우, 히터(104)의 내부 압력은 처리 매거진(102)이 히터(104)로 덮이는 상태에서 드라이 펌프에 의해 낮아진다. 또한, 위의 설명에서, 포름산 공급 노즐(106)은 히터(104) 측에 배치된다. 그렇지만, 히터(104)의 내부에 포름산 공급 노즐(106)을 배치하여 다량의 포름산이 가열/용융 챔버(103) 내로 확산되는 것을 미리 감소시킬 수 있다.

땜납층(A)을 패드 또는 배선에 접합시키도록 상기 땜납층(A)의 가열/용융이 이루어진다. 또한, 반도체 칩의 패드가 땜납을 통해서 회로 기판의 배선에 접합되는 경우, 상기 땜납 가열/용융 장치가 사용될 수 있다.

도 24a에 도시된 반도체 웨이퍼(W)를 분할하여 칩형 반도체 장치(C)를 형성한 후에 상기 땜납 접합 장치를 사용하여 땜납층(A)이 가열/용융되는 경우, 도 30에 도시된 지그(119)가 사용될 수 있다.

지그(119)는 원형 반도체 웨이퍼(W)와 거의 동일한 모양을 갖고, 칩형 반도체 장치(D)가 놓이는 오목부(119a)는 상면에 형성된다. 반도체 장치(D) 상의 땜납층(A)의 온도 상승/강하를 신속하게 이행하기 위해, 지그(119)가 열전도성이 높은 얇고 단단한 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이러한 재료로서, 석영과 같은 무기 재료 및 질화 알루미늄과 같은 금속 재료가 있다. 지그(119)의 온도 상승/강하를 향상시키기 위해, 오목부(119a) 아래의 석영 지그(119)의 두께가 0.5mm 이하로 설정되고 오목부(119a) 아래의 질화 알루미늄 지그(119)의 두께가 1.0mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.

그렇지만, 상기 처리 매거진(102)은 도 23에 도시된 구조에 국한되지 않는다. 예를 들면, 도 31에 도시된 바와 같이, 입방 형상 프레임 본체(102d)에 복수 스테이지의 랙(102e)이 형성되는 구조가 사용될 수 있다. 랙(102e) 사이의 수직 피치는 웨이퍼가 랙(102e) 상에 각각 놓이는 상태에서 웨이퍼 사이에 5mm 이상의 틈새를 허용하는 사이즈로 선택된다. 랙(102e) 사이의 공간은 포름산 도입 공간으로서 기능한다.

이러한 구조를 갖는 처리 매거진(102)에 따라, 매거진에 놓이는 가열 대상의 사이즈의 제한을 감소시킬 수 있고 활용도를 넓힐 수 있다. 또한, 랙(102e) 사이의 틈새를 통해서 가열 대상으로 열이 전달되기 때문에, 가열 대상에 가해지는 열의 균일성을 상실하지 않는다. 로더(111) 및 언로더(112)로서도 이러한 구조가 사용될 수 있다.

또한, 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 포름산 공급 기구(107)에는 분무 홀(106a)을 갖는 노즐(106)이 구비된다. 이 경우, 이러한 포름산 공급 기구는 이 구조에 국한되지 않는다.

예를 들면, 도 32a에 도시된 바와 같이, 분무 홀 근처에 포름산과 불활성 가스를 혼합하여 이들을 미스트로 변화시키는 구조를 갖는 스프레이가 가열/용융 챔버(103)에 배치될 수 있다.

도 32a에 도시된 스프레이(122)는 스프레이 홀(122b)에 결합된 가스 혼합 공간(122c)을 갖는 주 본체(122a), 및 가스 혼합 공간(122c)에 접속된 포름산 도입관(122d)과 불활성 가스 도입관(122e)을 갖는다. 스프레이(122)의 스프레이 홀(122b)에 스로틀형 분사 밸브(122f)가 부착된다. 가스 혼합 공간(122c) 내의 압력이 불활성 가스 도입관(122e)으로부터 도입되는 불활성 가스의 압력에 의해 상승되는 경우, 도 32b에 도시된 바와 같이, 분사 밸브(122f)는 스프레이 홀(122b)을 개방하도록 푸싱되고, 포름산 도입관(122d)으로부터 도입되는 포름산이 미스트로 변화되어 스프레이 홀(122b)로부터 처리 매거진(102) 내로 방출된다.

또한, 불활성 가스가 가스 혼합 공간(122c) 내로 도입되는 것이 중단되는 경우, 분사 밸브(122f)는 스프레이 홀(122b)을 폐쇄하도록 후퇴하고 스프레이 홀(122b)로부터의 포름산의 방출이 중단된다. 이 경우, 스프레이 홀(122b)이 분사 밸브(122f)에 의해 폐쇄되기 때문에, 스프레이 홀(122b)로부터 용액이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 분사 밸브(122f)는 가스의 압력이 아니라 외력에 의해 앞뒤로이동될 수 있다.

포름산 공급 기구로서, 도 33에 도시된 초음파 진동기를 갖는 스프레이(123)가 사용될 수 있다.

도 33에 도시된 스프레이(123)는 스프레이 홀(123b)에 결합된 가스 혼합 공간(123c)을 갖는 주 본체(123a), 및 가스 혼합 공간(123c)에 접속된 포름산 도입관(123d)과 불활성 가스 도입관(123e)을 갖는다. 가스 혼합 공간(123c)에 초음파 진동기(123f)가 설치된다. 포름산과 불활성 가스는 초음파 진동기(123f) 상에서 혼합되어 초음파에 의해 포름산을 미스트로 변화시킨다. 그리고 나서, 미스트는 스프레이 홀(123b)로부터 처리 매거진(102)으로 방출된다. 초음파 진동기(123f)가 미스트의 공급 중에 구동되고 나머지 시간에는 구동되지 않기 때문에, 포름산 함유 가스의 공급/중단이 조절된다.

가열/용융 챔버(103)의 반입구(103a)와 반출구(103b)에 각각 설치된 셔터(108, 109) 대신에, 질소(불활성 가스)의 에어 커튼을 방출하는 노즐(125)이 설치될 수 있고, 그렇지 않으면 셔터(108, 109) 및 에어 커튼이 함께 제공될 수 있다. 따라서, 포름산이 가열/용융 챔버(103)의 외부로 누출하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 웨이퍼 등이 처리 매거진(102)에 포함된 상태에서 불활성 가스가 노즐(125) 또는 불활성 가스 퍼지 노즐(104a)로부터 도입되어, 가열/용융 챔버(103) 내 불활성 가스 분위기를 형성할 수 있다.

(제 8 실시예)

본 발명은, 구리를 주재료로 하는 배선(구리 배선 등) 또는 전극을 갖는 반도체 장치의 제조 공정으로부터 구리 배선 등에 형성된 표면 산화막을 클리닝하는 공정에 특징을 갖는다. 상술한 바와 같이, 반도체 장치의 제조 공정에서, ① 반도체 장치내 배선의 CMP 공정의 후처리, ② 반도체 기판에 대한 PVD 처리 또는 CVD 처리의 전처리, ③ 에칭 처리의 후처리, ④ 패키징 처리의 전처리 등으로서 클리닝 공정이 실행되어야 한다. 따라서, 클리닝 공정은 위의 ① 내지 ④ 경우의 분류에 따라 이하 설명된다.

(제 8 실시예)

제 8 실시예는 CMP 공정의 후처리로서 클리닝 공정을 실행한다. 도 34a는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 반도체 장치의 제조 장치(240A)를 나타낸다. 도 34b는 도 34a의 X1-X1선을 따라 취해진 단면도이다.

제조 장치(240A)는 예열 챔버(222a), 처리 챔버(223a), 온도 유지 히터 챔버(224a), 로드 록 챔버(load lock chamber; 225), 이송 챔버(227) 등을 포함한다. 각 챔버(222a, 223a, 224a, 225, 227)는 기밀하게 개폐될 수 있는 게이트(232A)로 각각 구획된다.

또한, 각 챔버(222a, 223a, 224a, 225, 227)는 배기 펌프(220a, 220b)에 선택적으로 접속되고, 각 챔버에서 소정의 저압 분위기를 얻을 수 있다. 또한, 각 챔버(222a, 223a, 224a, 225, 227)에 배치된 구성 요소들은 제어 패널(226)에 의해 일괄적으로 구동 및 제어된다.

반도체 기판(201)은 제조 장치(240A)의 외부로부터 로드 록 챔버(225) 내로로딩된다. 반도체 기판(201)이 로딩되는 경우에 로드 록 챔버(225)는 대기로 개방되지만, 반도체 기판(201)이 로드 록 챔버(225) 내로 로딩된 후에 배기 펌프(220b)에 의해 압력 감소 처리가 로드 록 챔버(225)에 적용된다. 그리고 나서, 로드 록 챔버(225) 내의 압력이 소정의 저압 분위기로 감소된 후, 게이트(232A)가 개방되고 나서 반도체 기판(201)이 이송 챔버(227)에 설치된 이송 암(221)에 의해 각 챔버(222a, 223a, 224a)에 이송된다.

반도체 기판(201)이 로딩되는 예열 히터(222b)는 예열 챔버(222a)에 설치된다. 이 예열 히터(222b)는 클리닝 처리가 후에 설명되는 처리 챔버(223a)에서 이행되기 전에 반도체 기판(201)을 사전에 가열하는데 사용된다. 예열 히터(222b)에 의한 반도체 기판(201)의 가열 방법은 제어 패널(226)에 의해 임의로 설정될 수 있다.

처리 챔버(223a)에서, 반도체 기판(201) 상에 형성된 하지 배선(202) 및 동 배선(203)(동 배선 등) 등의 표면상에 형성된 표면 산화막(214)이 클리닝되어 제거된다. 도 34b에서, 후에 설명되는 바와 같이, 상부에 반도체 기판(201)을 로딩하는 온도 상승/강하 히터(223b), 카복실산 미스트(207)(본 실시예에서, 포름산이 카복실산으로서 사용됨)를 반도체 기판(201)에 분무하는 미스트 도입 노즐(223c)이 처리 챔버(223a) 내에 설치된다.

온도 상승/강하 히터(223b)는 반도체 기판(201)이 로딩되는 스테이지로서 또한 작용한다. 반도체 기판(201)을 진공 처킹(vacuum chucking)하는 진공 처킹 기구(도시되지 않음)는 온도 상승/강하 히터(223b)에 설치된다. 이 진공 처킹 기구는 기판 흡입 밸브(도시되지 않음)를 턴온시켜 진공 흡착을 개시하고 기판 흡입 밸브를 턴오프시켜 진공 흡착을 해제한다. 또한, 온도 상승/강하 히터(223b)는 로딩된 반도체 기판(201)의 온도를 상승 및 강하시킬 수 있다.

또한, 미스트 도입 노즐(223c)은 공급 장치(230)에 접속된다. 포름산/질소 도입 밸브(231)는 미스트 도입 노즐(223c)과 공급 장치(30)를 접속하는 파이프에 설치된다. 따라서, 포름산/질소 도입 밸브(231)를 개방하여 반도체 기판(201)에 포름산이 공급될 수 있다.

처리 챔버(223a)에서 클리닝 처리를 받는 반도체 기판(201)은 온도 유지 히터 챔버(224a) 내로 이송된다. 따라서, 처리 챔버(223a) 내에서의 클리닝 처리 후에 카복실산(포름산)이 반도체 기판(201)에 남아있는 경우에도, 남아있는 카복실산은 온도 유지 히터 챔버(224a) 내의 반도체 기판(201)을 가열하여 기화시키는 것에 의해 제거될 수 있다. 결과적으로, 남아있는 카복실산은 물 클리닝하지 않고 제거될 수 있다.

다음으로, 상기 제조 장치(240A)를 사용하여 반도체 장치(반도체 기판(201))를 제조하는 방법이 이하 설명된다. 상술한 바와 같이, 제 8 실시예는 반도체 기판(201) 상의 하지 배선(202) 및 동 배선(203)의 표면상에 형성된 표면 산화막을 클리닝하는 공정을 특징으로서 갖지만, 나머지 공정들은 선행기술의 공정으로부터 변경되지 않는다. 따라서, 표면 산화막의 클리닝 공정이 이하 설명된다.

도 35a는 CMP 공정을 적용하기 전의 반도체 기판(201)을 나타낸다. 동으로 이루어진 하지 배선(202)은 반도체 기판(201) 상에 형성되고 층간 절연 재료(204)는 그 상부에 형성된다. 또한, 층간 절연 재료(204) 내의 소정 위치에 비어홀(218)이 형성되고, 도금법 등에 의해 비어홀(218)에 동 배선(203)이 형성된다. 도 35a에 도시된 바와 같이, CMP 공정이 아직 이행되지 않기 때문에, 동 배선(203)의 일부는 층간 절연 재료(204)의 상면에 형성된다.

층간 절연 재료(204)의 표면이 노출될 때까지 CMP 공정에서 산화제 및 연마 입자(205)를 사용하는 CMP 처리에 의해 반도체 기판(201) 상에 형성된 동 배선(203)이 폴리싱된다. 도 35b에 도시된 바와 같이, CMP 공정이 종료된 시점에서 동 배선(203)의 표면상에 표면 산화막(206)이 형성된다.

또한, CMP 공정에 사용되는 연마 입자(205)는 CMP공정이 종료되는 시점에서 반도체 기판(201)의 표면 전체에 부착된다. 웨이퍼 스크레이퍼를 사용하여, 또는 초음파 클리닝을 행하여, 기판(201)의 표면으로부터 연마 입자(205)가 제거된다.

연마 입자(205)가 제거되는 반도체 기판(201)은 도 34에 도시된 제조 장치(240A) 상에 로딩된다. 그리고 나서, 표면 산화막(206)의 클리닝 처리가 반도체 기판(201)에 적용된다. 예열 히터(222b) 및 온도 유지 히터(224b)가 제조 장치(240A)에서 미리 가열된다. 또한, 이송 챔버(227)는 약 20Pa의 내압을 갖도록 배기되고, 처리 챔버(223a)는 10Pa 이하의 내압을 갖도록 배기된다.

먼저, 상기 반도체 기판(201)은 로드 록 챔버(225)에 로딩된다. 이 때, 복수의 반도체 기판(201)은 로드 록 챔버(225) 내에 랙을 설치하여 일괄적으로 로딩될 수 있다. 반도체 기판(201)이 로딩된 후, 로드 록 챔버(225)는 배기 펌프(220b)에 의해 10Pa 이하로 배기된다.

로드 록 챔버(225) 내의 압력이 상기 소정의 압력으로 낮아지는 경우, 게이트(232A, 232B)가 개방되고 나서 이송 챔버(227)에 설치된 이송 암(221)에 의해 로드 록 챔버(225)로부터 예열 챔버(222a)로 반도체 기판(201)이 이송된다. 그리고 나서, 반도체 기판(201)은 예열 히터(222b) 상에 놓이고, 게이트(232B)가 폐쇄된다. 그리고 나서, 반도체 기판(201)에 대한 가열 처리가 행해진다.

도 36은 제조 장치(240A)에서의 제조 방법의 공정을 나타내는 플로차트이다. 도 36에서, 반도체 기판(201)의 온도 변화는 최상측에 도시되고, 포름산/질소 도입 밸브의 개폐 상태, 처리 챔버의 내압, 및 기판 흡착 밸브의 개폐 상태가 순차적으로 도시되어 있다. 반도체 기판(201)이 예열 챔버(222a) 내로 로딩되는 시점은 도 36에서 시간(T0)이다. 반도체 기판(201)은 시간격(T0∼T1)에서 예열 챔버(222a)에서 가열되어, 반도체 기판(201)이 예열된다.

예열 챔버(222a) 내의 반도체 기판(201)에 대한 예열 처리가 완료된 경우, 게이트(232B, 232C)가 개방되고 나서 예열된 반도체 기판(201)은 이송 암(221)에 의해 처리 챔버(223a)내로 이송된다. 동시에, 후속하는 반도체 기판(201)이 로드 록 챔버(225)로부터 예열 챔버(222a)로 이송된다.

반도체 기판(201)이 처리 챔버(223a) 내로 이송되어 온도 상승/강하 히터(223b) 상에 놓인 후, 게이트(232C)는 폐쇄된다. 또한, 반도체 기판(201)이 처리 챔버(223a) 내로 로딩되는 경우, 온도 상승/강하 히터(223b)에 의해 반도체 기판(201)의 온도 상승 처리가 개시되고 또한 배기 펌프(220a)에 의해 처리 챔버(223a) 내의 압력 감소 처리가 개시된다. 또한, 기판 흡착 밸브가 턴온되어반도체 기판(201)은 온도 상승/강하 히터(223b)에 흡착/고정된다.

그리고 나서, 반도체 기판(201)의 온도가 제 1 설정 온도까지 증가되는 경우, 포름산/질소 도입 밸브(231)를 OFF에서 ON으로 스위칭하여 소정의 시간(t) 동안 공급 장치(230)로부터 반도체 기판(201)으로 포름산(카복실산)이 공급된다. 보다 구체적으로, 반도체 기판(201)의 온도가 250℃(제 1 설정 온도)까지 증가되고 처리 챔버(223a) 내의 압력이 약 60Pa로 낮아지는 경우, 포름산/질소 도입 밸브(231)는 턴온된다. 따라서, 10cc의 포름산이 질소와 혼합되는 미스트(207)(이후, "카복실산 미스트"라 한다)는 미스트 도입 노즐(223c)을 통해서 처리 챔버(223a) 내로 도입된다. 도 35c는 카복실산 미스트(207)가 처리 챔버(223a) 내로 도입되는 상태를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 카복실산(포름산)의 도입 시에 반도체 기판(201) 상의 층간 절연 재료(4)에 카복실산의 액적이 부착되는 경우, 반도체 기판(201)에 시저(이물질의 발생)가 발생할 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해, 제 8 실시예에서, 소립자 미스트로 형성되는 포름산이 처리 챔버(223a)에 공급된다. 미스트 도입 노즐(223c)로서 주식회사 이께우찌(Ikeuchi Co., Ltd.)에 의해 제조된 상기 스프레이 노즐 BIMK6004, BIMV8002S 등을 사용하여 카복실산 미스트(207)를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 카복실산 미스트(207)가 증기로 변화된 후에 미스트 도입 노즐(223c)로부터 반도체 기판(201) 상으로 카복실산 미스트(207)를 공급하는 것이 효과적이다. 카복실산 미스트(207)의 증기는 카복실산 미스트(207)를 구성하는 질소 가스를 가열하여 발생되는 카복실산(포름산)을 기화할 수 있다. 질소 가스를 가열하는 수단으로서, 상술한 바와 같이, 주식회사 기꾸찌(Kikuchi Co., Ltd.)에 의해 제조된 라인 히터 L-00-100W 등이 사용될 수 있다.

카복실산의 증기를 발생시키는 수단은 상기 방법에 국한되지 않는다. 카복실산의 증기는 열판으로서의 히터를 250∼300℃로 가열하여 발생될 수 있고, 이 열판 상으로 카복실산 미스트(207)(포름산 미스트)를 분무한다.

상술한 바와 같이, 카복실산은 인화점을 갖는데, 예를 들면, 포름산은 체적 농도 87%에서 인화점 40℃를 갖는다. 따라서, 포름산이 이 체적 농도에서 사용되는 경우, 제조 장치(240A)의 트러블에 의한 점화 또는 폭발을 일으키기 쉽다. 그렇지만, 본 실시예에서 사용되는 포름산의 체적 농도는 75% 이하로 설정된다. 포름산의 체적 농도가 76% 이하로 설정되는 경우, 인화점은 상실되고 폭발의 위험성은 제거된다. 또한 체적 농도가 낮아져도 환원 능력은 영향을 받지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따라, 표면 산화막(206)의 클리닝 처리는 안전성을 유지하면서 확실하게 행해질 수 있다.

상기 언급된 바와 같이 포름산이 도입된 후, 처리 챔버(223a) 내의 분위기 압력은 6000Pa∼7500Pa로 유지될 수 있다. 또한, 반도체 기판(201)은 최대 온도 350℃(제 2 설정 온도)로 약 6분(도 36에서 시간격(T2∼T3)) 동안 가열된다. 이 시간격(T2∼T3) 동안, 동 배선(203)의 표면상에 형성된 표면 산화막(206)(동(II) 산화물)은 포름산염으로 변화되어 환원된다.

이와 같이, 본 발명에서, 제 1 표면 산화막(206)이 포름산을 공급하여 높은반응성을 갖는 포름산염(카복실산염)으로 변화되고 나서 동의 환원이 시작되도록 하는 반응계가 이용되기 때문에, 낮은 온도에서 표면 산화막(206)의 클리닝 처리를 행하는 것이 가능하다.

도 35d에 도시된 바와 같이, 동 배선(203)의 표면상에 형성된 표면 산화막(206)은 상기 처리를 행하여 제거되고 상기 반응 방식에 따라 동 배선(203) 상에 동이 발생된다. 또한, 동시에 생성되는 H₂O 및 CO₂는 처리 챔버(223a)의 외부로 배출된다.

그리고 나서, 반도체 기판(201)의 온도를 낮추는 동안, 처리 챔버(223a)는 압력이 10Pa이하가 될 때까지 배기되고 또한 처리 챔버(223a) 내의 카복실산 미스트(207)도 배기된다(시간격(T3∼T4). 또한, 기판 흡입 밸브는 턴오프되고 반도체 기판(201)의 온도 상승/강하 히터(223b)에의 고정도 해제된다.

처리 챔버(223a) 내의 표면 산화막(206)의 상기 클리닝 처리가 종료된 경우, 게이트(232C, 232D)가 개방되고 나서 반도체 기판(201)은 처리 챔버(223a)로부터 온도 유지 히터 챔버(224a)로 이송된다. 반도체 기판(201)이 온도 유지 히터 챔버(224a) 내의 온도 유지 히터(224b) 상에 로딩되는 경우, 게이트(232D)는 폐쇄된다. 그리고 나서, 온도 유지 히터(224b)는 반도체 기판(201)을 상기 제 1 설정 온도(250℃)로 유지한다.

포름산이 여전히 남아서 처리 챔버(223a)로부터 인출되는 반도체 기판(201) 상에 부착될 우려가 있다. 포름산이 동 배선(203) 상에 남아 있는 경우, 동배선(203)이 포름산에 의해 재산화될 가능성이 있다. 그렇지만, 온도 유지 히터 챔버(224a) 내의 클리닝 처리를 받은 반도체 기판(201)이 배기 환경에서 가열되는 경우, 남아 있는 포름산은 기화되어 반도체 기판(201)으로부터 제거된다. 따라서, 동 배선(203)의 재산화를 방지할 수 있다.

온도 유지 히터 챔버(224a) 내에서의 잔류 포름산 제거 처리가 완료된 경우, 게이트(232A, 232D)가 개방되고 나서 반도체 기판(201)은 이송 암(221)에 의해 온도 유지 히터 챔버(224a)로부터 로드 록 챔버(225)로 이송된다. 그리고 나서, 게이트(232A)가 폐쇄된 후에 로드 록 챔버(225)를 누출시켜 로드 록 챔버(225)로부터 반도체 기판(201)이 꺼내진다. 도 35e는 로드 록 챔버(225)로부터 인출되는 반도체 기판(201)을 나타낸다. 도 35e에 도시된 바와 같이, 표면 산화막(206)이 동 배선(203)의 상면에 형성되지 않고, 고품질의 반도체 기판(201)을 제조할 수 있다.

상기 실시예에서, 처리 챔버(223a) 내의 반도체 기판(201)의 가열 온도는 250℃∼350℃로 설정된다. 이 온도보다 낮은 온도로 표면 산화막(206)의 클리닝 처리를 행하는 것이 가능하다. 보다 구체적으로, 표면 산화막(206)의 클리닝이 200℃∼300℃ 사이에 설정된 온도에서 적당히 행해질 수 있다는 것이 실제로 본 발명자의 실험에 의해 입증되고 있다.

(제 9 실시예)

제 9 실시예에서, 에칭 처리의 후처리로서 또는 PVD 처리나 CVD 처리의 전처리로서 클리닝 공정이 반도체 기판에 적용된다. 도 37a는 제 9 실시예에서 사용되는 반도체 장치의 제조 장치(240B)를 나타낸다.

도 37b는 도 37a의 X2-X2선을 따라 취해진 단면이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 도 37a 및 도 37b, 및 다음에 설명되는 각 실시예에서 사용되는 도면에서, 도 34a 및 도 34b를 참조하여 미리 설명된 제 8 실시예에 따른 제조 장치(240A)와 동일한 구조에 동일한 부호가 붙여지고, 이들의 설명을 생각한다. 또한, 본 실시예에서 행해지는 반도체 장치의 제조 공정 및 다음에 설명되는 각 실시예의 제조 공정에서는, 제 8 실시예에서 설명된 제조 공정과 동일한 처리를 행하는 제조 공정의 설명을 생략한다.

제 9 실시예에 따른 제조 장치(240B)는 제 8 실시예에 따른 제조 장치(240A) 내의 온도 유지 히터(224b) 대신에 PVD/CVD 챔버(228)가 설치된다는 특징을 갖는다. 이 PVD/CVD 챔버(228)에서, PVD 처리 또는 CVD 처리가 반도체 기판(201)에 적용된다.

PVD/CVD 챔버(228)는 클리닝 처리가 행해지는 처리 챔버(223a)로부터 가장 먼 위치에 배치된다. PVD/CVD 챔버(228)에서 행해지는 PVD 처리/CVD 처리 모두는 불필요한 가스의 유입에는 맞지 않는다. 따라서, 반응성이 높은 카복실산이 처리 챔버(223a)로부터 PVD/CVD 챔버(228) 내로 들어가는 경우, 반도체 기판(201) 상의 막 형성의 신뢰성은 매우 저하된다.

그렇지만, 본 실시예와 같이, PVD/CVD 챔버(228)가 처리 챔버(223a)로부터 이격 배치되고 각 챔버(223a, 228) 및 이들 사이에 배치된 이송 챔버(배기 펌프(220a, 220b)에 접속됨)에 각각 배기 장치가 설치되는 경우, 카복실산이 PVD/CVD 챔버(228) 내로 들어가는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 결과적으로,PVD/CVD 챔버(228)에 형성된 막의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이어서, 상기 제조 장치(240B)를 사용하여 반도체 장치(반도체 기판(201))를 제조하는 방법이 이하 설명된다.

도 38a는 제조 장치(240B) 상에 로딩되기 전의 반도체 기판(201)을 나타낸다. 도 38a에 도시된 바와 같이, 하지 배선(202)을 노출시키도록 미리 에칭 공정을 행하여 반도체 기판(201) 상의 층간 절연 재료(204)에 비어홀(218)이 형성된다. 이 경우, 에칭 공정에 의해 비오홀(218)이 형성된 후에 반도체 기판(201)이 제조 장치(240B) 상으로 로딩될 때까지 제조 장치 사이에서 이송 처리를 행하는데 다소 시간이 걸린다. 결과적으로, 이 시간 동안 표면 산화막(206)이 대기에 노출되어 표면 산화막(206)이 하지 배선(202)의 표면에 형성된다. 이와 대조하여, 몇몇 경우에서 Si, C, Cu 등의 퇴적물(219)은 선행 공정으로서 행해지는 에칭 공정에서 비어홀(218)의 측면에 퇴적된다.

이와 같이, 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)이 비어홀(218)에 존재하는 반도체 기판(201)은 제조 장치(240B)의 로드 록 챔버(225) 내로 로딩된다. 제 9 실시예에서, 로드 록 챔버(225) 내로 로딩되는 반도체 기판(201)은 이송 암(221)에 의해 처리 챔버(223a) 내로 이송된다.

처리 챔버(223a)에서, 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)은 제 8 실시예에서 설명된 유사한 클리닝 처리를 행하여 환원/제거된다. 즉, 처리 챔버(223a)의 내부는 소정의 저압 분위기로 설정되고, 또한 반도체 기판(201)이 약 200℃∼350℃까지 가열되는 상태에서 카복실산 미스트(207)가 공급 장치(230)로부터 공급된다. 도38b는 처리 챔버(223a)에서 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)의 환원/제거 처리를 행하는 모양을 나타낸다.

이와 같이, 제 9 실시예에서, 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)이 포름산을 공급하여 반응성이 높은 포름산염(카복실산염)으로 변화된 후에 포름산염의 환원/제거가 행해진다. 이 때문에, 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)의 제거 처리를 저온에서 행할 수 있다.

도 38c에 도시된 바와 같이, 하지 배선(202)의 표면상에 형성된 표면 산화막(206) 및 비어홀(218)의 측벽에 부착된 퇴적물(219)은 상기 처리를 행하여 제거될 수 있다.

표면 산화막(206)과 퇴적물(219)의 클리닝 처리가 상기 처리 챔버(223a)에서 완료된 경우, 반도체 기판(201)은 처리 챔버(223a)로부터 온도 유지 히터 챔버(224a)로 이송된다. 하지 배선(202)의 재산화를 방지하기 위해, 온도 유지 히터 챔버(224a) 내의 반도체 기판(201)에 가열 처리가 적용되어 반도체 기판(201) 상에 남아 있는 포름산을 제거한다.

포름산의 제거 처리가 종료된 경우, 게이트(232C, 232D)가 개방되고 나서 반도체 기판(201)은 이송 암(221)에 의해 PVD/CVD 챔버(228) 내로 이송된다. PVD/CVD 챔버(228)에서, PVD 처리를 행하여 비어홀(218)에 제 1 퇴적층(208)이 형성된다.

도 38d는 제 1 퇴적층(208)이 형성된 후의 반도체 기판(201)을 나타낸다. 이 제 1 퇴적층(208)은 예를 들면 배리어 금속으로서 작용한다. 이와 같이 형성된제 1 퇴적층(208)이 하지 배선(202)의 상면과 비어홀(218)의 내면과 접촉되기 때문에, 접촉 저항이 충분히 낮은 접속을 성취할 수 있다. 또한, 표면 산화막(206)과 퇴적물(219)에 의한 불균일함이 존재하지 않는 상태로 제 1 퇴적층(208)이 형성되어, 제 1 퇴적층(208)을 양호한 커버리지로 형성할 수 있다.

비어홀(218)을 매입하도록 매입 전극으로서 작용하는 제 2 퇴적층(209)은 제 1 퇴적층(208)의 형성에 이어서 PVD/CVD 챔버(228)에 형성된다. 따라서, 도 38e에 도시된 반도체 기판(201)이 제조된다.

PVD/CVD 챔버(228) 내의 제 1 퇴적층(208)과 제 2 퇴적층(209)의 형성 처리가 종료된 경우, 반도체 기판(201)은 이송 암(221)에 의해 로드 록 챔버(225) 내로 이송되고 나서, 상술한 바와 같이 누출 처리가 행해지고, 반도체 기판(201)은 로드 록 챔버(225)로부터 인출된다.

상기 실시예에서, PVD/CVD 챔버(228)에서 PVD 처리가 행해지는 실례가 설명된다. 본 실시예에서 처리 챔버(223a) 내에서 비교적 낮은 온도로 클리닝 처리가 행해질 수 있기 때문에, 본 실시예는 PVD/CVD 챔버(228)에서 CVD 처리를 행하는데 효과적이다.

달리 말하면, 도 39a에 도시된 바와 같이, 하지 배선(202) 상에 표면 산화막(206)이 형성되는 반도체 기판(201)이 제조 장치(240) 내로 로딩되고 나서, 도 39b에 도시된 바와 같이, 위와 유사한 환원 처리가 처리 챔버(223a)에서 행해지는 경우, 열에 의한 하지 배선(202) 상의 불균일함의 발생을 방지할 수 있다.

결과적으로, 도 39c에 도시된 바와 같이, 하지 배선(202)의 상면은 표면 산화막(206)이 제거된 후에 표면이 편평해진다. 따라서, SiN막 등의 층간 절연 재료(204)가 CVD에 의해 PVD/CVD 챔버(228)에 퇴적되는 경우 층간 절연 재료(204)는 양호한 커버리지로 퇴적될 수 있다.

상술한 바와 같이, 예열 챔버(222a)는 본 실시예에 따른 제조 장치(240B)에 제공되지 않는다. 그렇지만 제 8 실시예에서 처리 챔버(223a) 내의 반도체 기판(201)에 적용되는 예열 처리는 처리 챔버(223a)에 설치된 온도 상승/강하 히터(223b)를 사용하여 행해질 수 있다. 결과적으로, 예열 챔버(222a)가 제거되는 구조가 사용되는 경우에도, 클리닝 처리 시 트러블이 야기되지 않는다.

(제 10 실시예)

제 10 실시예에서는, 패키징 처리의 전처리로서 클리닝 처리가 행해진다. 도 40a는 본 실시예에서 사용되는 반도체 장치의 제조 장치(240C)를 나타낸다. 도 40b는 도 40a의 X3-X3선을 따라 취해진 도면이다.

본 발명에 따른 제조 장치(240C)는, 제 8 실시예에 따른 제조 장치(240A)에 설치된 온도 유지 히터(224b) 또는 제 9 실시예에 따른 제조 장치(240B)에 설치된 PVD/CVD 챔버(228) 대신에 부품 패키징 챔버(229)가 설치된다는 특징을 갖는다. 본 실시예에서의 부품 패키징 챔버(229)는 패키지 베이스 재료(210)와 배선 베이스 재료(211)를 접합하는 처리를 행하도록 구성된다.

도 41a에 도시된 바와 같이, 패키지 베이스 재료(210)는 내부 배선(215), 이 내부 배선(215)을 도포하는 패키지 도포 재료(216), 내부 배선(215)에 접속되고 패키지 도포 재료(216)로부터 돌출된 패키지 베이스 재료 단자(212) 등을 포함한다.또한, 배선 베이스 재료(211)는 내부 배선(215), 이 내부 배선(215)을 도포하는 패키지 베이스 재료의 도포 재료(217), 내부 배선(215)에 접속되고 패키지 베이스 재료의 도포 재료(217)로부터 돌출된 패키지 베이스 재료 단자(213) 등을 포함한다.

패키지 베이스 재료 단자(212) 및 패키지 베이스 재료 단자(213)는 Cu를 함유하는 금속 재료를 주재료로서 각각 형성된다. 단자(212, 213)가 대기에 남겨지기 때문에, 내부 배선(215)은 이들 표면에 각각 형성된다. 제 10 실시예에 따른 제조 장치(240C)는 각 단자(212, 213) 상에 형성된 표면 산화막(214)을 클리닝/제거하여 접합 조작을 행한다.

다음으로, 상기 제조 장치(240C)를 사용하여 배선 베이스 재료(211) 상에 패키지 베이스 재료(210)를 패키징하는 방법이 이하 설명된다.

도 41a는 제조 장치(240C) 상에 로딩되기 전의 패키지 베이스 재료(210) 및 배선 베이스 재료(211)를 나타낸다. 도 41a에 도시된 바와 같이, 패키지 베이스 재료(210)의 패키지 베이스 재료 단자(212) 및 배선 베이스 재료(211)의 패키지 베이스 재료 단자(213) 상에 표면 산화막(214)이 형성된다. 위에서 언급된 바와 같이, 단자 재료와 상이한 금속으로 이루어진 표면 산화막(214)이 각 단자(212, 213) 상에 형성되는 상태로 패키징 처리가 행해지는 경우, 표면 산화막(214) 형성 영역에서 전자계의 반사가 발생되어 신호의 고속 전송이 방해된다.

상술한 바와 같이, 표면 산화막(214)이 형성되는 패키지 베이스 재료(210) 및 배선 베이스 재료(211)는 제조 장치(240C)의 로드 록 챔버(225) 내로 로딩된다. 베이스 재료(210, 211)가 로드 록 챔버(225) 내로 로딩되는 경우, 이러한 베이스재료(210, 211)는 이송 암(221)에 의해 처리 챔버(223a) 내로 이송된다.

처리 챔버(223a)에서는, 각 단자(212, 213)의 표면상에 형성된 표면 산화막(214)의 환원 제거가 제 8 실시예에서 설명된 바와 같은 유사한 클리닝 처리를 행하여 실행된다. 달리 말하면, 처리 챔버(223a)가 상기 소정의 저압 분위기로 설정되고 또한 각 베이스 재료(210, 211)가 약 200℃∼350℃까지 가열되는 상태로 카복실산 미스트(207)가 공급 장치(230)로부터 처리 챔버(223a)로 공급된다. 도 41b는 표면 산화막(214)의 환원/제거 처리가 처리 챔버(223a)에서 행해지는 행위를 나타낸다.

이와 같이, 제 10 실시예에서, 표면 산화막(214)이 포름산을 공급하여 반응성이 높은 포름산염(카복실산염)으로 변화된 후에 포름산염의 환원/제거가 행해진다. 따라서, 표면 산화막(214)의 제거 처리는 저온에서 행해질 수 있다. 또한, 도 41c에 도시된 바와 같이, 각 단자(212, 213)의 표면상에 형성된 표면 산화막(214)은 상기 클리닝 처리를 행하여 제거될 수 있다.

처리 챔버(223a) 내에서의 상기 표면 산화막(214)의 클리닝 처리가 완료된 경우, 각 베이스 재료(210, 211)는 처리 챔버(223a)로부터 온도 유지 히터 챔버(224a) 내로 이송된다. 온도 유지 히터 챔버(224a)에서, 각 단자(212, 213)의 재산화를 방지하기 위해, 각 베이스 재료(210, 211)에 가열 처리가 적용되어 각 베이스 재료(210, 211)에 남아 있는 포름산을 제거한다.

포름산의 제거 처리가 종료된 경우, 게이트(232C, 232D)가 개방되고 나서 각 베이스 재료(210, 211)는 이송 암(221)에 의해 부품 패키징 챔버(229) 내로 이송된다. 부품 패키징 챔버(229)에서, 배선 베이스 재료(211) 상에서의 패키지 베이스 재료(210)의 패키징 처리는 패키지 베이스 재료 단자(212)와 패키지 베이스 재료 단자(213)를 접합하여 이행된다.

패키지 베이스 재료 단자(212)와 패키지 베이스 재료 단자(213)의 접합 처리는 무산화 분위기에서 행해진다. 따라서, 클리닝된 단자(212, 213)는 부품 패키징 챔버(229)에서 절대로 재산화되지 않는다. 또한, 확실한 접합 방법으로서, 각 단자(212, 213)가 약 200℃∼300℃까지 가열되는 가열 접합 처리가 이용될 수 있다. 이 가열 접합 처리에서, 경우에 따라 압력이 가해질 수 있다. 또한, 각 베이스 재료(210, 211)에 초음파 진동을 주어 초음파 접합 처리가 각 단자(212, 213)에 적용될 수 있다.

도 41d는 패키지 베이스 재료(210)가 배선 베이스 재료(211) 상에 패키징되는 상태를 나타낸다. 도 41d에 도시된 바와 같이, 표면 산화막(214)이 클리닝된 후에 패키지 베이스 재료 단자(212)가 패키지 베이스 재료 단자(213)에 접합되기 때문에, 패키지 베이스 재료(210)는 배선 베이스 재료(211) 상에 확실하게 패키징될 수 있다.

초음파 접합이 사용되는 경우, 패키지 베이스 재료 단자(212)와 패키지 베이스 재료 단자(213) 모두가 항상 클리닝되어야 할 필요는 없다. 단자(212, 213) 중 어느 하나의 표면이 클리닝되는 경우, 유사한 이점을 얻을 수 있다. 이는, 표면 산화막(214)이 초음파에 의해 기계적으로 제거(박리)될 수 있기 때문이다.

부품 패키징 챔버(229)에서의 패키징 처리가 종료된 경우, 일체화된 베이스재료(210, 211)는 이송 암(221)에 의해 로드 록 챔버(225) 내로 이송된다. 그리고 나서, 상술한 바와 같이, 베이스 재료(210, 211)는 누출 처리 후에 로드 록 챔버(225)로부터 인출된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 대기로 개방되는 개구를 갖는 챔버 내에 가열/용융 영역 및 이송 영역이 형성되고, 또한 가열/용융 영역 내에 포름산 배기 기구가 설치된다. 따라서, 땜납층 상의 산화물은 가열/용융 영역에서 포름산을 사용하여 제거되고, 또한 가열에 의해 땜납층을 접합하는 동안 저압에서 기화되고 배기 기구에 의해 제거된다.

또한, 대기로 개방되는 개구를 통해서 챔버로 땜납 부착물이 반입/반출되기 때문에, 땜납 접합 처리의 처리 능력을 증가시킬 수 있다. 또한, 이송 영역이 소정의 온도로 유지되는 경우, 포름산의 기화를 가속시켜 땜납 부착물 상에서의 땜납층의 후속적인 재산화를 방지할 수 있다.

또한, 개구로부터 누출되지 않도록 챔버 내의 압력 분포에 따라 배기 기구에 의해 가열/용융 영역으로 공급되는 포름산이 흡입되기 때문에, 환경 오염을 방지할 수 있다.

또한, 챔버 내의 온도 분포에 따라 온도를 낮추는 동안 가열/용융 영역에서 가열되는 땜납 부착물은 개구를 통해서 외부로 반출된다. 따라서, 땜납 부착물은 실내 온도에 가까운 온도에서 챔버로부터 인출될 수 있으므로, 땜납 부착물의 취급이 용이해질 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 거리를 두고 땜납층이 부착되는 금속 패턴을 갖는 복수의 기판을 담는 매거진, 및 이 매거진이 히터 내에 한정될 수 있도록 배치된 히터가 제공된다. 따라서, 복수의 기판 상의 땜납이 동시에 접합되므로 종래보다도 오히려 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 땜납층이 히터에 의해 가열/용융된 후에 매거진을 둘러싸지 않도록 히터가 인출될 수 있기 때문에, 땜납층의 온도는 쉽게 낮아질 수 있고 따라서 가열로부터 냉각까지 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 냉각 가스 도입 기구를 히터에 부착하는 기구가 사용되는 경우, 땜납층의 가열이 종료된 직후에 땜납층은 냉각 가스에 의해 보다 신속하게 냉각될 수 있고, 따라서 땜납 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.

포름산이 땜납층에 공급되는 경우, 포름산과 가스가 혼합되어 포름산의 과잉 공급을 억제하거나, 포름산이 초음파에 의해 미스트로 변화된다. 따라서, 포름산의 과잉 공급을 억제할 수 있다.

또한, 매거진이 가열 챔버에만 배치되기 때문에, 대기 중의 오염물이 매거진 상에 부착되는 것을 방지할 수 있으므로 가열 중의 기판의 오염을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 동을 주재료로 하는 전극 또는 배선 상에 형성된 표면 산화막이 카복실산염으로 변화되고 나서 환원/제거되기 때문에, 표면 산화막을 확실하게 제거할 수 있다. 또한, 산소가 없는 전극 또는 배선 상의표면 산화막으로 카복실산염이 공급되고 순물 클리닝을 사용하지 않고 카복실산을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에, 전극 또는 배선 상에 국부적인 부식이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Claims

대기로 개방되고 땜납 부착물이 통과되는 개구를 갖고, 가열/용융 영역과 이 가열/용융 영역에 인접 배치된 반송 영역을 갖는 챔버와,

상기 가열/용융 영역 내에 상기 땜납 부착물을 반송하는 반송 기구와,

상기 가열/용융 영역 내에 포름산을 공급하는 포름산 공급 수단과,

상기 가열/용융 영역 및 그 근방에서 가스를 배기하여 상기 가열/용융 영역 내의 압력을 대기보다도 낮게 하는 배기 기구와,

상기 가열/용융 영역 내에서 상기 땜납 부착물을 직접 또는 간접적으로 가열하는 가열 수단과,

상기 가열/용융 영역과 상기 반송 영역 사이의 가스의 흐름을 방해하는 기류 억제 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 포름산 공급 수단은 75 vol% 이하의 농도로 상기 포름산을 공급하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 반송 기구는 상기 챔버 내의 땜납 부착물을 상기 가열 수단으로부터 거리를 두어 이동시키는 컨베이어 벨트를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 반송 기구는 상기 챔버 내의 땜납 부착물이 상기 가열 수단 상에 놓여있는 동안 이것을 이동시키는 반송 암(carrying arm)을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 땜납 부착물을 유지시킬 수 있는 유지 기구는 상기 가열/용융 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기류 억제 수단은 상기 챔버 내에 있어서의 가열/용융 영역과 상기 반송 영역의 경계의 공간을 국부적으로 좁게 하는 차폐판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 기류 억제 수단은, 상기 챔버 내에 있어서의 상기 가열/용융 영역과 반송 영역의 경계의 상부, 하부 또는 측부에 형성된 불활성 가스 방출부와, 이 불활성 가스 방출부에 대향하여 형성된 강제 배기부 사이에 흐르는 불활성 가스의 커튼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 땜납 부착물을 가열하는 또 다른 가열 수단이 상기 반송 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 8항에 있어서,

또 다른 배기 기구가 상기 반송 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 땜납 부착물을 올려놓고 상기 챔버 내에서 이동시키는 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

포름산 공급 수단은, 상기 땜납 부착물을 올려놓고 상기 챔버 내에서 이동시키는 캐리어의 일부에 형성되고 포름산 방출구를 갖는 포름산 함유 용액 수납부로 구성되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 포름산 공급 수단은 상기 가열/용융 영역의 일단의 근방에 형성되고, 상기 배기 기구는 상기 가열/용융 영역의 타단에 배치되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 포름산 공급 수단은 포름산을 미스트(mist)로 변화시키는 기구, 포름산을 기화시키는 기구 및 포름산을 분무하는 기구 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

상기 포름산 공급 수단은 초음파에 의해 포름산 함유 용액을 진동시키는 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 1항에 있어서,

포름산 분해 기구와 포름산 회수 기구 중 적어도 하나가 상기 배기 기구의 배기측 또는 흡입측에 연결되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 15항에 있어서,

상기 포름산 분해 기구는 상기 배기 기구에 의해 흡입된 가스 함유 포름산 또는 상기 배기 기구로부터 배기된 포름산 함유 가스를 200℃ 이상까지 가열하는히터를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 15항에 있어서,

상기 포름산 회수 기구는 상기 배기 기구에 의해 흡입된 포름산 함유 가스 또는 상기 배기 기구로부터 배기된 포름산 함유 가스가 통과되는 용액을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 17항에 있어서,

상기 용액은 물 또는 알코올인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
거리를 두어 땜납이 부착되는 복수의 베이스 본체를 수납하는 매거진(magazine)과,

상기 매거진을 저장하고, 상기 베이스 본체가 상기 매거진 상으로 반입되는 반입구 및 상기 베이스 본체가 상기 매거진으로부터 반출되는 반출구를 갖는 가열 챔버와,

상기 가열 챔버를 대기로부터 차폐하도록 상기 반입구와 상기 반출구 각각에 설치된 제 1 대기 차폐 기구 및 제 2 대기 차폐 기구와,

상기 매거진이 상기 가열 챔버 내에 한정될 수 있도록 상기 가열 챔버에 배치된 히터와,

포름산을 가열 영역에 공급하는 포름산 공급 기구와,

상기 가열 챔버로부터 상기 포름산을 배기하는 배기 기구

를 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

외부로부터 냉각 가스를 상기 히터 내로 도입하는 냉각 가스 도입 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 20항에 있어서,

상기 냉각 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 제 1 대기 차폐 기구 및 상기 제 2 대기 차폐 기구는 셔터와 에어 커튼 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 22항에 있어서,

상기 에어 커튼은 불활성 가스 샤워인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 포름산 공급 기구는 포름산과 불활성 가스의 혼합 미스트의 도입부를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 포름산 공급 기구는 포름산을 미스트로 변화시키는 초음파 진동 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 포름산 공급 기구는 포름산 농도 76 vol% 이하의 용액의 포름산 도입부를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 배기 기구는 상기 히터 내에 상기 매거진을 한정하는 상태에서 상기 히터 내의 압력을 낮추는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 배기 기구의 배기 부분에 접속된 포름산 분해 기구 또는 포름산 회수 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 28항에 있어서,

상기 포름산 회수 기구는 상기 배기 기구로부터 방출되는 배기 가스가 통과되는 용액을 담는 탱크를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 29항에 있어서,

상기 배기 가스를 통과시키는 복수의 홀(hole)을 갖는 환기부가 상기 탱크에 설치되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 30항에 있어서,

상기 용액은 물 또는 알코올인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 28항에 있어서,

상기 포름산 분해 기구는 상기 배기 기구로부터 방출되는 배기 가스를 400℃ 이상까지 가열하는 가열부를 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 매거진은 웨이퍼형 베이스 본체가 지지되는 지지면 및 상기 포름산이 내부로 통과되는 포름산 도입 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 매거진은 상기 웨이퍼형 베이스 본체가 지지되는 메시(mesh)형 지지면 및 상기 포름산이 내부로 도입되는 포름산 도입 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 베이스 본체는 칩형 반도체 장치이고 지지 도구에 의해 지지되고, 복수 시트의 지지 도구는 거리를 두고 상기 매거진 내에서 지지되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 35항에 있어서,

상기 지지 도구는 상기 반도체 장치를 위치 결정하는 오목부를 갖고, 무기 재료 또는 금속 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 매거진을 상기 히터 챔버 내에서 이송하는 이송 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 베이스 본체는 전자 부품, 회로 기판, 반도체 웨이퍼, 반도체 칩 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
제 19항에 있어서,

상기 불활성 가스를 상기 히터 챔버 내로 도입하는 불활성 가스 도입 기구를더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 장치.
땜납층이 부착되는 금속 패턴을 각각 갖는 복수의 베이스 본체를 거리를 두고 매거진 내로 반입하는 공정과,

포름산이 공급된 매거진을 가열 영역에서 히터로 덮는 공정과,

상기 히터에 의해 상기 땜납층을 가열하여 상기 땜납층을 금속 패턴에 접합하는 공정과,

상기 히터 내로 냉각 가스를 도입하여 상기 땜납층, 상기 금속 패턴 및 상기 베이스 본체를 냉각하는 동시에 상기 히터 내의 상기 포름산을 외부로 배기하는 공정과,

상기 히터를 상기 매거진 주위로부터 제거하는 공정과,

상기 매거진으로부터 상기 베이스 본체를 반출하는 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 방법.
제 40항에 있어서,

상기 히터로부터 배기되는 상기 포름산을 포름산 회수 기구에 의해 회수하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 방법.
제 40항에 있어서,

상기 히터로부터 배기되는 상기 포름산을 포름산 분해 기구에 의해 분해하는공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 방법.
제 40항에 있어서,

상기 매거진이 상기 히터로 덮인 상태로 상기 히터 내의 압력을 낮추는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 땜납 접합 방법.
동을 주재료로 하는 전극 또는 배선을 형성하는 전극/배선 형성 공정과,

상기 전극 또는 배선에 형성된 표면 산화막을 클리닝하는 클리닝 공정

을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,

상기 클리닝 공정은

상기 표면 산화막을 카복실산염으로 변화시키는 제 1 공정과,

상기 카복실산염을 환원/제거하는 제 2 공정

을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 클리닝 공정이 종료된 후에 상기 전극 또는 배선의 표면에 절연물을 피복하는 피복 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서, 상기 클리닝 공정이 종료된 후에 상기 전극 또는 배선을 다른 도체에 접합하는 접합 공정을 더 포함하는 하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 카복실산염은 포름산염인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 카복실산염을 생성하는데 사용되는 카복실산은 환원 가스와 혼합되는 분위기에서 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 제 2 공정은 50 hPa 이상 1000 hPa 이하의 저압 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 제 2 공정은 200℃ 이상 400℃ 이하의 가열 분위기에서 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 카복실산염을 생성하는데 사용되는 카복실산은 증기 또는 미스트의 형태로 상기 전극 또는 배선에 공급되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 44항에 있어서,

상기 카복실산을 생성하는데 사용되는 카복실산은 폭발 한계가 없는 용액 농도로 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 46항에 있어서,

상기 접합 공정 후에, 1 Pa 이상 1 hPa 이하의 저압 분위기에서 또한 50℃ 이상 150℃ 이하의 가열 분위에서 상기 카복실산이 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
제 46항에 있어서,

상기 접합 공정에서 상기 전극 또는 배선을 다른 도체에 접합하는데 초음파 진동이 사용되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
동을 주재료로 하는 전극 또는 배선이 형성된 반도체 기판 상에서, 상기 전극 또는 배선 상에 형성된 표면 산화막을 클리닝하는 클리닝 장치를 갖는 반도체 장치의 제조 장치로서,

상기 클리닝 장치는

상기 반도체 기판에 카복실산을 공급하는 카복실산 공급 기구와,

상기 반도체 기판을 가열하는 가열 기구와,

상기 표면 산화막과 상기 카복실산 간의 반응물로서 카복실산염을 환원하는 환원 물질을 상기 반도체 기판에 공급하는 환원 물질 공급 기구

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
제 55항에 있어서,

상기 클리닝 장치에 의해 클리닝되는 상기 반도체 기판 상에, 적어도 상기 전극 또는 배선의 표면을 피복하도록 도체막 또는 절연층을 퇴적시키는 퇴적 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
제 55항에 있어서,

상기 클리닝 장치에 의해 클리닝되는 상기 반도체 기판을 다른 도체에 접합하는 접합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
제 55항에 있어서,

상기 카복실산 공급 기구는 카복실산과 불활성 가스를 혼합하여 상기 반도체 기판에 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.
제 55항에 있어서,

상기 클리닝 장치 및 상기 퇴적 장치는 개별 챔버에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 장치.