KR20050005376A - 가열 용융 처리장치 - Google Patents

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다니구찌후미히꼬
고다마구니오
와따나베에이지
미즈꼬시마사따까
마쓰이히로유끼
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Abstract

본 발명은 땜납의 접합에 사용되는 가열 용융 처리장치에 관한 것으로, 플럭스를 사용하지 않으면서 땜납층에 보이드를 발생시키지 않고 땜납 범프의 형성이 가능하며, 땜납층 정형 후에 세정을 필요로 하지 않는 것을 과제로 한다.
본 발명은 땜납(6)이 노출되어 있는 가열대상장치(1)를 수용하기 위한 챔버(11)와, 챔버(11) 내에 부착되어 땜납(6)을 가열하기 위한 히터(11c)와, 챔버(11) 내를 감압하기 위한 배기수단(11g)과, 챔버(11) 내에 카복실산을 공급하는 카복실산 공급수단(11b, 11d)을 포함한다.

Description

가열 용융 처리장치{HEATING/MELTING PROCESS EQUIPMENT}
본 발명은 반도체 장치의 제조방법, 전자부품의 실장방법 및 가열 용융 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 땜납 범프 형성 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조방법과, 전자부품을 기판 등에 실장하는 전자부품 실장방법 및 땜납의 접합에 사용되는 가열 용융 처리장치에 관한 것이다.
반도체 소자가 형성된 반도체 기판에 땜납 범프를 형성하는 방법으로서는 도금법, 인쇄법, 땜납 볼(solder ball) 설치 용융법 등이 있다. 그리고, 반도체 기판 상에 형성된 땜납 범프는 용융되어 배선 등의 피착물(被着物)에 접합된다. 땜납 범프를 배선기판의 단자에 접속하는 것과 같은 경우에는, 땜납 범프를 용융하는 동시에, 플럭스(flux)를 사용하여 단자 표면의 산화막을 제거하여 청정화시키는 것과 같은 방법이 일반적으로 채용되고 있다.
플럭스를 사용한 땜납 접합 공정은 다음과 같은 프로세스를 거친다.
먼저, 단자 및 배선 등의 피착면에 도포되어 가열된 플럭스는 피착면을 활성화하면서 그 표면을 피복하여 새로운 산화를 방지하고, 이것에 의해 피착면의 활성 상태를 유지한다. 또한, 피착면 상에서 용융된 땜납은 피착면에 확산되는 동시에, 플럭스의 일부를 분해한다. 또한, 피착면 상에서 땜납을 냉각시킬 때, 땜납은 응고하여 피착면에 접합되고, 나머지 플럭스와 분해생성물은 고화(固化)된다.
그러한 공정에서의 문제의 하나로서 플럭스의 제거에 기인하는 것이 있다.
즉, 피착면을 세정하기 위해, 고화된 플럭스를 플론(flon), 트리클렌(trichlene) 이외의 유기용제에 의해 제거하는 방법이 사용되나, 소량의 유기용제에서는 분해생성물이 간단하게 제거되지 않기 때문에, 유기용제가 대량으로 소비되게 된다.
플론 및 트리클렌은 오존층의 파괴 방지, 지하수의 오염 방지의 견지로부터 이미 사용이 금지되어 있다. 또한, 다른 유기용제도 환경에 악영향을 주기 때문에, 세정이 불필요한 땜납 범프 형성 방법의 개발이 요망되고 있다.
또한, 두 번째 문제로서 땜납 용융 도중에 땜납 범프의 내부에 보이드가 형성되는 것을 들 수 있다. 이때에 발생한 보이드는 반도체 장치의 실장 후에도 땜납 범프 내에 남겨진 상태이기 때문에, 땜납 범프와 피착물의 접속의 신뢰성을 손상시킨다. 따라서, 땜납 범프에서의 보이드의 발생을 억제할 필요가 있다.
한편, 전자부품 모듈의 실장 공정에서도 플럭스 또는 플럭스 함유 페이스트를 배선기판 등의 표면에 도포한 상태에서, 전자부품 모듈의 단자를 그 배선기판 상에 실장하는 것이 일반적이다. 실장 시에는 열에 의해 플럭스가 분해되어 유독가스가 발생하기 때문에, 작업의 안전성을 확보할 필요가 있다. 또한, 플럭스의 잔사(殘渣)로서 할로겐 성분이 있을 경우, 기판 내의 배선의 부식 및 이동(migration)이 조장되기 때문에 철저한 세정이 요구되어, 제조 비용을 증가시키는 요인으로 되고 있다.
땜납 실장 공정에는 다음의 몇 가지 방법이 알려져 있다.
첫째로, 감압 또는 진공 분위기 하에서 땜납을 리플로잉(reflowing)하는 방법이 특개평4-220169호 공보, 특개평5-211391호 공보, 특개평6-29659호 공보, 특개평7-79071호 공보, 특개평7-170063호 공보 등에 기재되어 있다. 그 땜납 리플로잉에 사용되는 장치는, 예를 들어, 특개평4-220166호 공보에서는, 예열로(豫熱爐)와 리플로잉 본체로가 게이트를 통하여 설치되고, 각각에 배기계를 가지며, 예열로 내에 질소 가스만을 도입하는 기구로 되어 있다.
둘째로, 카복실산을 사용하여 땜납을 리플로잉하는 방법이 특개평6-190584호 공보, 특개평6-267632호 공보, 특개평7-164141호 공보에 기재되어 있다. 그 땜납 리플로잉에 사용되는 장치는 불활성 가스, 환원 가스, 카복실산 용액 및 디케톤 용액을 직접 가열 존(zone)에 도입하며, 디케톤을 발포시키는 구조를 갖고 있으나, 게이트나 배기장치를 갖지 않고 상압(常壓) 분위기 중에서 기판을 가열하는 기구로 되어 있다.
셋째로, 환원 가스를 활용하여 땜납을 리플로잉하는 방법이 특개소62-102546호 공보, 특개평2-41772호 공보, 특개평4-258737호 공보, 특개평6-190584호 공보, 특개평6-326448호 공보에 기재되어 있다.
그러나, 감압 분위기 하에서의 납땜 방법을 사용하여도, 피착면 상에 형성된 산화막은 용이하게 제거되지 않기 때문에, 범프의 정형성이 열악해진다. 또한, 본 발명자들은 단지 감압 분위기로 하는 것에 의한 보이드 발생의 억제 효과에 대해서 조사한 결과, 개선의 효과는 얻을 수 없었다.
또한, 카복실산을 사용한 납땜에 의해서도 보이드 발생을 억제하는 것과 같은 효과는 전혀 얻을 수 없었다.
그런데, 수소 분위기 중에서 납땜을 행하면, 고온에서의 땜납 범프의 리플로잉에는 효과적인 경우도 있으나, 땜납 범프의 하지(下地)로 되는 전극 패드가 수소를 흡장(吸藏)함으로써 전극 패드와 그 아래의 절연층과의 밀착성이 저하하여, 전극 패드의 박리 등의 장해를 일으킬 가능성이 높아진다. 또한, 350℃ 이하의 온도에서는, 수소 등에 의해 실질적으로 산화막을 환원시키는 힘이 없는 것은 특개평6-190584호 공보에 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 플럭스를 사용하지 않으면서 땜납층에 보이드를 발생시키지 않고 땜납 범프의 형성이 가능하며, 땜납 범프 정형 후에 세정이 불필요한 땜납 범프의 형성 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플럭스의 사용을 생략시킴으로써 전자부품 모듈의 제조 공정을 간소화하는 동시에, 제품의 신뢰성을 향상시키며, 환경을 고려한 공정을 갖는 전자부품의 실장방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 플럭스를 사용하지 않으면서 땜납층에 보이드를발생시키지 않고 땜납 범프의 형성이 가능하며, 땜납 범프 정형 후에 세정이 불필요한 땜납 범프의 형성을 위한 가열 용융 처리장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 사용되는 카복실산의 온도와 증기압의 관계를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시형태의 반도체 장치에서의 땜납 범프의 형성 공정을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시형태의 반도체 장치에서의 다른 땜납 범프를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 7은 본 발명의 제 5 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 8은 본 발명의 제 6 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 9는 본 발명의 제 7 실시형태의 반도체 장치의 땜납 범프 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 구성도.
도 10은 본 발명의 제 8 실시형태의 전자부품 모듈 실장에 사용되는 가열 용융 처리장치의 일례를 나타낸 구성도.
도 11은 본 발명의 제 8 실시형태의 전자부품 모듈 실장을 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명의 제 9 실시형태의 땜납 가열 용융 공정을 나타낸 플로차트.
도 13은 본 발명의 제 10 실시형태의 땜납 가열 용융 공정을 나타낸 플로차트.
도 14는 본 발명의 제 11 실시형태의 땜납 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 제 1 예를 나타낸 구성도.
도 15는 본 발명의 제 11 실시형태의 가열 용융 처리장치의 포름산 가스 또는 포름산 용액의 가열기구를 나타낸 측면도.
도 16은 본 발명의 제 11 실시형태의 가열 용융 처리장치의 포름산 회수기구를 나타낸 구성도.
도 17은 본 발명의 제 11 실시형태의 가열 용융 처리장치의 배기 펌프에 사용되는 스크류(screw)의 구조를 나타낸 측면도.
도 18은 본 발명의 제 11 실시형태의 땜납 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 제 2 예를 나타낸 구성도.
도 19는 본 발명의 제 11 실시형태의 가열 용융 처리장치에 사용되는 포름산회수기구를 나타낸 단면도.
도 20은 본 발명의 제 11 실시형태의 땜납 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 제 3 예를 나타낸 구성도.
도 21은 본 발명의 제 11 실시형태의 땜납 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 제 4 예를 나타낸 구성도.
도 22는 본 발명의 제 11 실시형태의 땜납 가열 용융에 사용되는 가열 용융 처리장치의 제 5 예를 나타낸 구성도.
도 23은 본 발명의 제 11 실시형태의 가열 용융 처리장치에 사용되는 포름산 공급실의 구성도.
도 24는 본 발명의 제 12 실시형태의 가열 용융 처리장치의 제 1 예를 나타낸 상면도.
도 25는 본 발명의 제 12 실시형태의 가열 용융 처리장치의 제 1 예를 나타낸 측면도.
도 26은 본 발명의 제 12 실시형태의 가열 용융 처리장치의 제 2 예를 나타낸 상면도.
도 27은 본 발명의 제 12 실시형태의 가열 용융 처리장치의 제 2 예를 나타낸 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체 기판(반도체 웨이퍼) 2 : 절연막
3 : 전극 패드 4 : 커버막
5 : 하지금속막(피착물) 6, 41 : 땜납 범프
10 : 반도체 장치 반송실 11, 55, 56, 61, 65 : 가열 용융 챔버
11a : 가열대 11b, 18a : 가스 도입관
11c, 11e : 가스 공급원 11d : 가스 도입기구
11f : 배기구 11g, 30, 50 : 배기장치
11h : 냉각기
12, 21, 22, 25, 27, 53, 57, 58, 62, 63, 65, 66 : 게이트 밸브
13 : 진공 게이지 14a : 용액 기화(氣化)장치
14b : 가스 압력 조정부 14c : 가스 유량조정 밸브
15 : 압력 조정기구 16a : 용액 용기
16b : 용액 유량조정 밸브 16c : 용액/안개(mist) 도입관
16d : 불활성 가스 공급원 16e : 불활성 가스 도입관
16f : 혼합부 17 : 적외선 램프 히터
18b : 가스 공급기구
18c : 매스 플로 콘트롤러(mass flow controller)
19a, 19b : 히터 23, 24 : 예비 배기실
26 : 반입실 28 : 반출실
31, 54a, 67a, 68a : 반송기구 32, 33 : 예비 가열기구
34 : 포름산 공급실 40 : 전자부품 모듈
42 : 배선기판 43 : 배선
50a, 50c, 50g : 배기관 50b : 배기 펌프
50d : 포름산 회수기구 51 : 포름산 분해기구
52, 67c, 68c : 시료(試料) 스톡커(stocker)
54 : 시료 반송실 54b : 사전/사후 가열기구
67 : 시료 반입실 67b : 사전 가열기구
68 : 시료 반출실 68b : 사후 가열기구
본 발명의 가열 용융 처리장치는 피착물 상에 땜납 범프를 형성하는 공정이나 전자부품의 땜납을 피착물에 실장하는 공정에서, 포름산과 같은 카복실산을 함유한 감압 분위기 내에서 땜납을 가열 용융하거나, 또는 그러한 카복실산을 땜납 표면에 도포한 후에 감압 분위기에서 땜납을 가열 용융하기 위한 것이다.
이것에 의하면, 피착물 표면의 산화막이 제거되고, 그 표면에 잔사가 남지 않아, 범프 표면 형상이 양호해지거나, 또는 땜납 접합 부분의 형상이 양호해지며, 땜납 범프나 땜납 접합 부분 내에서의 보이드의 발생이 억제된다.
또한, 본 발명에 의하면, 피착물을 취화(脆化)하는 것과 같은 현상도 발생하지 않기 때문에, 피착물의 박리가 방지된다. 또한, 땜납 범프의 형성이나 땜납 접합 후의 세정을 생략할 수 있다. 그러나, 예를 들어, 포름산이 땜납의 표면에 남아 있을 경우에는, 공기 중에서 땜납을 재산화할 우려가 있기 때문에, 땜납을 가열 용융 시에 응고시킨 후, 땜납 융점 미만인 동시에 포름산 비점 이상의 온도로 땜납을 가열유지하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 땜납 표면으로부터 포름산이 증발하기 때문에, 땜납의 재산화가 방지된다.
땜납을 가열 용융하기 전에 포름산을 땜납 표면에 미리 공급하여 두면, 땜납의 온도가 서서히 상승하는 과정에서 포름산의 환원이 서서히 진행되기 때문에, 땜납 내에 발생하는 보이드 또는 땜납에 존재하는 보이드가 서서히 없어지게 된다.그 결과, 보이드가 한꺼번에 없어짐으로써 땜납의 형상 불량과 땜납의 비산(飛散)이 생기지 않게 된다.
상기한 방법은, 예를 들어, 땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와, 챔버 내에 부착되어 땜납을 가열하기 위한 히터와, 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과, 챔버 내에 포름산 등을 공급하는 카복실산 공급수단을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치에 의해 달성된다.
또한, 땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와, 챔버 내에 부착되어 상기 땜납을 가열하기 위한 히터와, 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과, 챔버 내에 가열대상장치를 삽입하기 전에 포름산 함유 가스 또는 포름산 함유 용액을 상기 땜납에 도포하는 도포수단을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치에 의해 달성된다.
상기한 가열 용융 처리장치에서 카복실산이 포름산일 경우, 배기수단의 흡기 또는 배기 측에는 포름산 회수기구 또는 포름산 분해기구를 설치 또는 부착시키도록 할 수도 있다.
포름산 공급수단으로서는 포름산을 방출하는 관을 갖는 동시에, 이 관의 선단 근방에 포름산의 기화(氣化)를 조장하는 가열수단을 설치한 것일 수도 있다.
그러한 가열 용융 처리장치에 의하면, 가열 용융 챔버의 배기 측에 포름산 회수기구 및 포름산 분해기구를 부착시키고 있기 때문에, 포름산이 공기 중에 비산되는 것이 미연에 방지된다. 또한, 포름산을 챔버에 방출하는 부분에 포름산을 가열하는 가열기구를 설치하고 있기 때문에, 포름산이 땜납의 표면에 액체방울 상태로 되는 것을 억제하여 땜납 가열 용융 후에 땜납 표면에 포름산이 남기 어려워져, 땜납의 재산화가 방지된다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
본 발명자들은 땜납 피착면, 예를 들어, 전극의 표면 및 배선의 표면과 땜납을 감압 또는 진공 분위기 중에서 가열하는 동시에, 그 분위기 중에 가스 상태의 카복실산을 공급함으로써, 땜납의 용융 중에 땜납층 내에 형성되는 보이드를 제거하는 동시에, 땜납 피착면의 산화막을 제거하는 것을 생각했다.
카복실산으로서, 예를 들어, 포름산, 아세트산, 아크릴산, 프로피온산, 부티르산, 카프로산, 옥살산, 숙신산, 살리실산, 말론산, 애넌트산, 카프릴산, 페랄곤산, 젖산, 카프르산 등이 있으며, 사용 시에는 그것들로부터 하나를 선택하거나, 또는 복수를 선택하여 혼합할 수도 있다.
그것들의 산화구리로의 환원작용에 대해서는 다음 식으로 표시된다. 또한, 다음 식에서 R은 수소 또는 각종 탄화수소기를 나타내고 있다.
2(R-COOH) + CuO = (R-COO)2Cu + H2O
카복실산의 화학적 물성은 표 1과 같이 표시되고, 그 온도와 증기압 곡선은 도 1과 같이 된다.
카복실산에 의한 환원작용은 일반적으로는 그 비점을 초과하는 온도, 특히, 200℃ 이상의 온도에서 현저해지고, 땜납의 산화물 및 니켈(Ni), 동(Cu)의 피착면의 산화물을 용이하게 환원시킬 수 있다. 따라서, 피착면과 땜납은 양호하게 접합된다.
또한, 환원에 기여한 카복실산은 플럭스를 사용한 경우와 같이 잔사를 발생시키지 않기 때문에, 납땜 후의 세정은 전혀 불필요해진다.
또한, 납땜 중에 땜납층에 발생하는 보이드는 피착면의 산화막이 제거되어 있지 않은 것에 기인하는 습윤 불량, 또는 땜납 가열 시에 발생하는 가스가 원인이다.
이 보이드는 카복실산을 함유한 감압 분위기에서 땜납층을 가열 용융함으로써, 신속하게 땜납층 내에 발생하지 않게 된다.
본 발명에서는 반도체 장치에의 땜납 형성 공정, 또는 전자부품 모듈의 땜납과 배선의 접속 공정에서, 감압 분위기 내에서 가열 중에 카복실산을 함유한 분위기 가스를 도입함으로써, 인화성 카복실산 가스의 분위기 중의 농도를 충분히 낮출 수 있어, 종래기술보다도 안전성이 향상된다. 또한, 그 감압 분위기 내에 도입하는 카복실산의 공급원으로서 비점 150℃ 이하의 유기용매, 또는 디케톤과 같은 용액, 또는 물에 의해 카복실산을 희석시킨 재료를 사용할 수도 있으며, 물을 사용할 경우에는 보다 저렴하다.
카복실산 가스의 압력은 피착물 표면의 산화 정도를 감안하여 13Pa 내지 18000Pa, 바람직하게는 660Pa 내지 8000Pa의 넓은 범위 중에서 결정하는 것이 좋고, 피착물 표면의 산화 정도가 가벼울 경우에는 카복실산 가스의 도입량과 성분량을 감소시켜 안전성이나 경제성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 그 압력 이상에서는, 카복실산은 표 1에 나타낸 바와 같이 비교적 낮은 발화점 및 폭발 한계를 갖기 때문에, 가스의 발화 또는 폭발의 위험성이 있다. 따라서, 카복실산을 공급하는 재료의 발화점 및 폭발 한계 이하의 조건에서 사용하는 것이 바람직하다.
감압 분위기 중의 카복실산의 분압(分壓)은, 예를 들어, 전체 압력 1 Torr의 분위기 중에서 10% 이상이 필요하다. 카복실산만을 감압 분위기에 도입하여 0.07 Torr로 했을 때, 땜납 범프 아래의 금속막 표면의 산화물은 제거되지 않는다.
다음으로, 땜납 범프를 반도체 기판(반도체 웨이퍼) 상에 형성하는 공정에 대해서 설명한다.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터 등의 반도체 소자(도시되지 않음)가 형성된 실리콘(반도체) 기판(1) 상에 절연막(2)을 형성하고, 그 위에 전극 패드(3)를 형성한다. 그 전극 패드(3)는 도면에서는 나타나 있지 않지만 절연막(2) 상에 복수 형성되어 있다. 그 전극 패드(3)는 실리콘 기판(1)에 형성된 반도체 소자에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 절연막(2)은 다층배선 사이를 절연하는 것일 수도 있으며, 실리콘 기판(1) 내의 반도체 소자를 덮는 절연막일 수도 있다.
이어서, 절연성 커버막(4), 예를 들어, 실리콘 산화막을 절연막(2)과 전극 패드(3) 상에 형성한 후, 그 커버막(4)을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여 전극 패드(3)를 노출시키는 개구(4a)를 형성한다. 또한, 커버막(4)의 개구(4a) 내의 전극 패드(3) 상과 그 주변에 에어리어 어레이(area array) 범프로서 하지금속막(5)을 형성한다. 그 하지금속막(5)은 티타늄(Ti)층과 니켈(Ni)층을 차례로 형성한 것이고, 위쪽의 니켈층은 피착물로 되며, 그 표면에는 산화니켈(도시되지 않음)이 얇게 형성되어 있다.
그리고, 개구(4a) 위쪽에 있는 하지금속막(5) 상에는 전해 도금법, 무전해도금법, 인쇄법, 땜납 볼 설치 용융법 등에 의해 주석 납(PbSn) 땜납 범프(6)가 배치된다. 도면에서는 땜납 범프(6)로서 땜납 볼을 설치한 상태를 나타내고 있다.
다음으로, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 카복실산 가스를 함유한 감압 분위기(A) 중에 실리콘 기판(1)을 넣고, 히터(H)에 의해 땜납 범프(6)를 가열하며, 이것에 의해 땜납 범프(6)를 리플로잉한다. 그 감압 분위기(A)는 후술하는 실시형태에서는 가열 용융 챔버 내에서 형성된다.
그 히터(H)에 의해 땜납 범프(6)를 가열 용융하기 전의 처리로서, 감압 분위기(A) 내에 카복실산을 가스 상태 또는 액체 상태로 하여 도입할 수도 있고, 이 전(前)처리는 후술하는 각 실시형태에서 채용할 수도 있다.
감압 분위기(A)에는 카복실산 이외의 환원 가스는 도입되어 있지 않다. 이 환경 하에서, 땜납 범프(6)를 용융하여 전극 패드(3)에 밀착시킨 후에 땜납의 융점 이하로 될 때까지 온도를 낮춘다. 또한, 카복실산 가스의 도입은 땜납의 용융 중에 정지시킬 수도 있다.
그 후, 도 2c에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(1)을 감압 분위기(A)로부터 대기 중에 꺼내어 냉각시킨다.
이상과 같은 공정과 종래의 공정을 땜납 조성(組成), 카복실산 가스의 종류, 감압 분위기(A)의 압력, 가열 온도, 가열 시간을 변화시킨 실험을 반복하여 이하의 표 2와 같은 실험결과가 얻어졌다.
표 2의 시료 1∼7은 사이즈가 9.8㎜ ×9.8㎜인 반도체 칩 상에 땜납 범프를 형성한 실험 결과이다.
표 2의 시료 1은 카복실산을 함유하지 않은 감압 분위기 하에서 땜납 범프를 가열한 실험 결과이고, 땜납 범프 형상은 대략 구형(球形)으로 되지 않으며, X선에 의해 땜납 범프 내부를 관찰한 결과, 보이드가 발생한 땜납 범프가 많이 생겼다.
이것에 대하여, 표 2의 시료 2∼7은 카복실산 가스 또는 카복실산 함유 가스를 갖는 감압 분위기 하에서 땜납 범프를 가열한 것으로, 땜납 범프의 외형은 100% 또는 그것에 가까운 확률로 대략 구형으로 되어 양호해졌다. 또한, 시료 2∼7에 대해서 보이드의 발생률을 조사한 결과, 시료 2를 제외한 시료가 1% 이하로 되었다. 그 시료 2와 시료 3은 동일한 종류의 카복실산, 즉, 포름산을 사용했음에도 불구하고, 시료 2의 보이드의 발생률이 12.6%로 높아졌다.
그래서, 발명자들은 카복실산으로서 포름산을 사용하여, 땜납 조성, 분위기 가스, 압력, 가열 시간, 가열 온도 등을 변화시켜 땜납을 용융한 결과, 표 3과 같은 결과가 얻어졌다. 또한, 표 3에서는 참고예로서 카복실산 이외의 가스를 사용하는 경우에 대해서도 나타내고 있다.
표 3의 시료 1∼3 및 시료 7∼15는 포름산을 사용한 경우를 나타내고, m.p.(융점) 이상의 온도에서의 가열유지 시간을 5분 이상으로 한 경우, 보이드의 발생률이 낮아져, 그 이하의 가열유지 시간, 예를 들어, 3분으로 한 경우에 보이드의 발생률이 높아지는 것이 명확해졌다. 그 이외는 외관 불량률 및 보이드 발생률이 모두 낮아졌다.
한편, 표 3의 시료 4∼6은 카복실산을 사용하지 않는 종래의 예를 나타내고 있으며, 모두 외관 불량률 또는 보이드의 발생률이 낮아지고 있다.
또한, 땜납 범프가 접속되는 구조는 상기한 예에 한정되는 것이 아니라, 도 3에 나타낸 바와 같은 구조일 수도 있다.
(제 2 실시형태)
제 1 실시형태에서 설명한 바와 같은 땜납 범프 형성을 위해 사용되는 장치에 대해서 이하에 설명한다.
도 4는 본 발명의 반도체 장치의 땜납 범프 형성에 사용되는 장치를 나타낸 구성도이다.
도 4에 나타낸 가열 용융 처리장치는 반도체 장치가 형성된 반도체 웨이퍼(1)를 반송하는 반도체 장치 반송실(10)과, 반도체 웨이퍼(1) 상의 땜납 범프(6)를 가열하는 가열 용융 챔버(11)를 갖고, 반도체 장치 반송실(10)과 가열 용융 챔버(11)는 게이트 밸브(12)를 통하여 접속되어 있다.
가열 용융 챔버(11) 내에는 반도체 웨이퍼 가열/반송용의 가열대(11a)가 수납되며, 그 위쪽에는 가스 도입관(11b)이 접속되어 있다. 그 가열대(11a)는 내부에 전도열식 히터(11c)를 갖고 있다. 또한, 가스 도입관(11b)은 가열 용융 챔버(11)의 외측에서 가스 도입기구(11d)에 접속되어 있어, 카복실산 가스 또는 카복실산 함유 가스는 가스 공급원(11e)으로부터 가스 도입기구(11d) 및 가스 도입관(11b)을 거쳐 가열 용융 챔버(11) 내에 도입된다. 또한, 가열대(11a)에서의 반도체 웨이퍼의 반송기구는 생략되어 있다.
또한, 본 실시형태 및 이하의 실시형태에서 카복실산으로서 포름산을 채용하는 것이 바람직하다.
가열 용융 챔버(11)에는 배기구(11f)가 설치되고, 그 배기구(11f)에는 배기장치(11g)가 접속되어 있어, 배기장치(11g)에 의해 가열 용융 챔버(11) 내를 소정의 압력으로 감압하도록 되어 있다. 또한, 가열대(11a)에는 냉각 모듈(11h)이 내장되고, 가열 온도 프로파일을 엄밀하게 관리할 수 있는 것과 같은 구조로 되어 있다.
한편, 반도체 장치 반송실(10) 내에는 반도체 웨이퍼(1)를 가열 용융 챔버(11)에 반송하거나, 가열 용융 챔버(11)로부터 반출하기 위한 반송기구(10a)가 설치되고, 이것에 의해 웨이퍼 반송처리 시간을 단축시키고 있다. 그 반송기구(10a) 대신에 암(arm) 형상의 로봇을 배치할 수도 있다. 또한, 반도체 장치 반송실(10)에는 반도체 웨이퍼(1)를 반입 및 반출하는 개구부에 게이트 밸브(10c)가 부착되어 있다.
또한, 반도체 장치 반송실(10)에는 배기장치(10b)를 접속함으로써, 그 내부를 원하는 압력까지 감압하여 가열 용융 챔버(11) 내에서의 시료 교환의 택트(tact)를 단축시키도록 되어 있다. 그 반도체 장치 반송실(10)에 접속되는 배기장치(10b)는 경우에 따라서는 생략될 수도 있다.
배기장치로서, 예를 들어, 수압 펌프, 수착(sorption) 펌프, 드라이(dry) 펌프, 오일(oil) 회전 펌프, 오일 확산 펌프, 터보 분자 펌프, 저온 펌프 등 중에서1개 이상을 사용한다.
또한, 반도체 웨이퍼(1)의 반송, 게이트 밸브(10c, 12)의 개폐, 가열 온도의 조정, 배기량 조정, 가스 유량조정은 각각 제어회로(도시되지 않음)에 의해 제어된다.
상기한 가열 용융 챔버(11)에는 필요에 따라 진공 게이지(13)가 부착된다. 그 진공 게이지(13)는 카복실산 함유 가스가 도입되는 가열 용융 챔버(11) 내의 압력을 관리하여 안전하게 작업하는 것을 가능하게 한다.
도 4에 나타낸 장치를 사용하여 땜납 범프를 형성할 경우에는, 도 2a에 나타낸 상태의 땜납 범프(6)를 탑재한 반도체 웨이퍼(1)를 반도체 장치 반송실(10)을 통과하여 가열 용융 챔버(11)의 가열대(11a) 상에 반송하고, 그 후에 게이트 밸브(12)를 폐쇄한다. 그리고, 제 1 실시형태에서 설명한 조건 하에서, 땜납 범프(6)를 도 2b에 나타낸 바와 같이 리플로잉한다. 또한, 땜납 범프(6)의 접합 및 정형을 종료한 후에, 게이트 밸브(12)를 개방하여 반도체 장치 반송실(10)을 통과하여 반도체 웨이퍼(1)를 외부에 반출한다.
또한, 전도열식 히터(11c) 대신에 코일 히터 또는 후술하는 제 6 실시형태의 적외선 램프 히터를 채용할 수도 있다. 그것들 히터는 가열대(11a) 위 및 아래, 또는 상하 양쪽 중의 어느 하나의 위치에 설치된다. 즉, 본 실시형태의 가열 용융 처리장치에 의한 가열 용융의 대상은 반도체 웨이퍼(1) 상의 땜납 범프(6)이고, 도 2a에 나타낸 피착물(5)과의 접합을 행하기 위해 충분한 위치인 것이 좋다.
(제 3 실시형태)
본 실시형태에서는 가열 용융 챔버(11) 내에 카복실산 함유 가스를 도입하는 기구로서 다음과 같은 구조를 채용하고 있다.
즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 카복실산 함유 용액을 항온조와 같은 용액기화장치(14a)에 넣어 기화시키고, 그 기화한 카복실산 함유 가스를 가스 압력조정부(14b), 가스 유량조정 밸브(14c), 가스 도입관(11b)을 통하여 가열 용융 챔버(11) 내에 도입하는 것과 같은 구조를 채용하고 있다.
그러한 구조를 채용함으로써, 액체 상태의 재료를 사용할 수 있기 때문에 비용이 저감된다. 또한, 가스 압력조정부(14b)에 의해 균일한 가스 압력을 얻을 수 있다. 또한, 가스 유량조정 밸브(14c)에 의하면, 압력 게이지(13)와 함께 가열 용융 챔버(11) 내의 압력을 엄밀하게 관리할 수 있고, 작업의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 배기장치(11g)와 가열 용융 챔버(11) 사이에 압력조정기구(15)를 설치할 경우, 가열 용융 챔버(11) 내부로의 가스 도입량을 억제하면서 필요한 내부압력을 얻을 수 있고, 카복실산 함유 용액의 소비량을 억제하는데 효과적이다.
또한, 도 5에서 도 4에 나타낸 부호와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
(제 4 실시형태)
제 2 및 제 3 실시형태에서는 기화한 카복실산 함유 재료를 가열 용융 챔버(11) 내에 도입하고 있으나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 액체 상태의 카복실산 또는카복실산 함유 재료를 가열 용융 챔버(11) 내에 도입할 수도 있다.
도 6에 있어서, 가열 용융 챔버(11)의 외부에 배치한 용액 용기(16a)에는 카복실산 용액 또는 카복실산 함유 용액이 저장되어 있다. 그리고, 용액 용기(16a)의 용액 공급구는 용액 유량조정 밸브(16b)와 용액/안개 도입관(16c)을 통하여 가열 용융 챔버(11)의 상부에 접속되어 있다.
또한, 도 6에서 도 4 및 도 5에 나타낸 부호와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
이상과 같은 용액 공급기구에 의하면, 용액 용기(16a) 내의 카복실산은 용액/안개 도입관(16c)을 거쳐 가열 용융 챔버(11) 내에 도입된다. 그리고, 가열 용융 챔버(11) 내는 가열되고, 감압되어 있기 때문에, 액체 상태의 카복실산은 즉시 기화하여 챔버(11) 내부에서 확산된다.
또한, 용액 유량조정 밸브(16b)는 가열 용융 챔버(11) 내에 용액이 필요이상으로 공급되는 것을 억제하고, 압력조정기구(15)와 함께 가열 용융 챔버 내의 압력을 일정한 값으로 억제할 수 있다.
(제 5 실시형태)
제 4 실시형태에 나타낸 구조에서 가열 용융 챔버(11) 내에 불활성 가스를 도입할 경우에는, 도 7에 나타낸 바와 같은 구조가 채용된다. 또한, 도 7에서 도 4 내지 도 6에 나타낸 부호와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
도 7에서 가열 용융 챔버(11)의 외부에는 불활성 가스 공급원(16d)이 배치되고, 그 불활성 가스 공급원(16d)은 불활성 가스 도입관(16e)을 통하여 혼합부(16f)에 접속된다. 혼합부(16f)는 용액/안개 도입관(16c)의 도중에 부착되어 있다. 불활성 가스 공급원(16d)에는, 예를 들어, 질소, 아르곤, 헬륨, 크세논 등의 불활성 가스가 봉입되어 있다.
상기한 구성에서 용액 용기(16a)로부터 공급된 카복실산 용액과, 불활성 가스 공급원(16d)으로부터 공급된 불활성 가스는 각각 혼합부(16f) 내에서 혼합되어 안개로 된다. 그 안개는 용액/안개 도입관(16c)을 거쳐 가열 용융 챔버(11) 내에 분무된다. 그리고, 가열 용융 챔버(11) 내부는 가열 및 감압되어 있기 때문에, 안개는 기화하여 내부에서 확산된다.
그러한 구성은 카복실산 가스의 분압을 낮추는 경우에 효과가 있다.
(제 6 실시형태)
제 4 실시형태에서는 가열수단으로서 적외선 램프 히터를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 적외선 램프 히터(17)가 가열 용융 챔버(11)의 상부에서 반도체 웨이퍼(1)에 대향하도록 배치되어 있다.
적외선 가열을 사용할 경우, 전도열식과 비교하여 단시간에 땜납 범프(6)를 가열할 수 있어, 처리 시간이 단축된다.
또한, 도 7에서는 적외선 램프 히터(17)를 반도체 웨이퍼(1)의 위쪽에 배치했으나, 반도체 웨이퍼(1)의 아래쪽에 배치하여도, 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 냉각 모듈(11h)과 병용함으로써, 제 1 실시형태와 동일하게, 온도 프로파일을 엄밀하게 관리할 수 있다.
또한, 가스 공급수단은 제 2 및 제 3 실시형태와 동일한 구조를 채용할 수도있다.
(제 7 실시형태)
도 9는 제 7 실시형태를 나타낸 장치의 구성도이고, 도 4 내지 도 8과 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
도 9에 있어서, 제 2 실시형태에 나타낸 가열 용융 챔버(11)의 기판 반송구에는 각각 제 1 및 제 2 게이트 밸브(21, 22)를 통하여 제 1 및 제 2 예비 배기실(23, 24)이 인접되어 있다. 또한, 제 1 예비 배기실(23)에는 제 3 게이트 밸브(25)를 통하여 반입실(26)이 인접되며, 제 2 예비 배기실(24)에는 제 4 게이트 밸브(27)를 통하여 반출실(28)이 인접되어 있다.
제 1 및 제 2 예비 배기실(23, 24)에는 각각 배기장치(30)가 접속되어 있어, 그것들 예비 배기실(23, 24) 내를 원하는 압력까지 감압하도록 되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 예비 배기실(23, 24) 내에는 각각 반송기구(31)가 부착되어 있다. 제 1 예비 배기실(23)의 반송기구(31) 아래와 위에는 반도체 웨이퍼(1)를 예비 가열하기 위한 예비 가열기구(32, 33)가 부착되어 있고, 가열 용융 챔버(11) 내에서의 가열대상물(기판, 웨이퍼)의 가열의 상승 시간을 단축시키고 있다. 예비 가열기구(32, 33)는 상기한 실시형태와 같이 적외선 램프 히터일 수도 있으며, 전도열식 히터 및 코일 히터일 수도 있다.
이상과 같은 구성의 장치에 있어서, 반입실(26) 내에 수용된 반도체 웨이퍼(1)는 제 3 게이트 밸브(25)를 통과하여 제 1 예비 배기실(23) 내의 반송기구(31) 상에 배치된다. 그리고, 제 1 예비 배기실(23) 내에서는 예비 가열기구(32, 33)에의해 반도체 웨이퍼(1)가 예비 가열되는 동시에, 배기장치(30)에 의해 실내가 소정의 압력까지 감압된다. 이 경우의 가열 온도는 땜납 범프(6)가 용융하지 않는 온도로 설정된다.
그 후, 제 1 게이트 밸브(21)를 개방하고, 반도체 웨이퍼(1)를 반송기구(31)에 의해 가열 용융 챔버(11)의 가열대(11a) 상에 보낸다.
가열 용융 챔버(11) 내에서는, 제 1 및 제 2 게이트 밸브(21, 22)를 폐쇄한 상태에서 내부를 배기장치(11g)에 의해 소정의 압력까지 감압하고, 그 내부에 카복실산 가스 또는 카복실산 함유 가스를 도입한 상태에서 히터(11c, 17)에 의해 반도체 웨이퍼(1) 및 땜납 범프(6)를 가열하여, 땜납 범프(6)를 도 2a에 나타낸 바와 같이 하지금속막(5)에 접속하는 동시에, 땜납 범프(6)를 리플로잉한다. 그 땜납 범프(6)의 접속 및 리플로잉 조건은 제 1 실시형태에 따라 실행된다.
그러한 땜납 범프(6)의 접합 및 성형을 종료한 후, 땜납 범프(6)의 가열을 정지시키고, 융점 이하로 온도를 낮춘 후에 제 2 게이트 밸브(22)를 개방하여 반도체 웨이퍼(1)를 가열 용융 챔버(11)로부터 감압 상태의 제 2 예비 배기실(24)까지 반송하며, 이어서, 제 2 게이트 밸브(22)를 폐쇄한다. 반도체 웨이퍼(1)는 제 2 예비 배기실(24)에서 소정의 온도까지 저감된 후, 제 4 게이트 밸브(27)를 개방하여 반출실(28)에 반송된다.
이상과 같이, 반도체 웨이퍼(1)의 반송방향을 일 방향으로 정함으로써, 가열 용융 챔버(11)로의 웨이퍼 연속 공급이 가능해지고, 땜납 범프 형성의 양산성(量産性)이 증대된다.
또한, 도 9에서는 카복실산 가스를 가열 용융 챔버(11) 내에 도입하는 기구로서, 제 4 실시형태에서 채용한 구조, 즉, 카복실산 용액 등을 넣는 용액 용기(16a)와 용액 유량조정 밸브(16b), 용액/안개 도입관(16c), 불활성 가스 공급원(16d), 불활성 가스 도입관(16e), 혼합부(16f)를 갖는 구조를 채용하고 있다.
그러한 카복실산 가스 공급기구에서 카복실산 가스의 분압을 낮출 필요가 없을 경우에는, 제 3 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 불활성 가스 공급원(16d), 불활성 가스 도입관(16e), 혼합부(16f)를 생략할 수도 있고, 이 경우에도 카복실산 용액은 가열 용융 챔버(11) 내에 공급되어 즉시 가스화한다.
또한, 카복실산 가스를 가열 용융 챔버(11) 내에 도입하는 기구로서, 제 2 실시형태에서 채용한 바와 같이, 가스 공급원(11e)으로부터 가스 도입기구(11d) 및 가스 도입관(11b)을 거쳐 가열 용융 챔버(11) 내에 도입하는 것과 같은 기구를 채용할 수도 있다.
(제 8 실시형태)
제 2 내지 제 7 실시형태에서는 땜납 범프 형성에 대해서 설명했으나, 본 실시형태에서는 전자부품 모듈의 조립에 대해서 설명한다.
본 실시형태에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제 7 실시형태에서 설명한 것과 동일한 구조의 가열 반송장치를 사용한다.
먼저, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 일면에 복수의 땜납 범프(41)가 돌출형성된 전자부품(40)을 사용하고, 그 전자부품(40)은 배선기판(42)에 탑재되어 전자부품 모듈을 구성한다. 이 경우, 전자부품(40)의 땜납 범프(41)는 배선기판(42) 상의 동 또는 금으로 이루어진 배선(43) 상에 위치결정된 상태로 되어 있다.
또한, 전자부품(40)으로서는 도 2c에 나타낸 땜납 범프 구조를 갖는 반도체 소자, 또는 BGA(ball grid array) 패키지, 그밖의 디바이스가 있다. 또한, 배선기판(42)으로서는 세라믹 배선기판, 프린트 배선기판, 내열 온도가 200℃를 초과하는 절연재료로 이루어진 기판 등이 있다.
그와 같이, 배선기판(42) 상에 전자부품(40)을 탑재한 상태에서, 배선기판(42)과 전자부품(40)을 도 10에 나타낸 반입실(26) 내에 수용한다.
다음으로, 제 3 게이트 밸브(25)를 통과하여 배선기판(42) 및 전자부품(40)을 제 1 예비 배기실(23)의 반송기구(31) 상에 배치한다. 그리고, 제 1 예비 배기실(23) 내에서는 예비 가열기구(32, 33)에 의해 전자부품(40)과 배선기판(42)이 예비 가열되는 동시에, 배기장치(30)에 의해 실내가 소정의 압력까지 감압된다. 이 경우의 가열 온도는 땜납 범프(41)가 용융하지 않는 온도로 설정된다.
그 후, 제 1 게이트 밸브(21)를 개방하고, 배선기판(42) 및 전자부품(40)을 반송기구(31)를 사용하여 가열 용융 챔버(11)의 가열대(11a) 상에 이동시킨다.
가열 용융 챔버(11) 내에서는, 제 1 및 제 2 게이트 밸브(21, 22)를 폐쇄하여 배기장치(11g)에 의해 소정의 압력까지 감압되고, 적어도 카복실산 가스를 도입한 상태에서, 히터(11c, 17)에 의해 땜납 범프(41)와 배선(43)을 땜납 융점 이상의 온도로 가열한다. 이것에 의해, 전자부품(40)의 땜납 범프(41)는 도 11b에 나타낸 바와 같이 배선기판(42)의 배선(43)에 접속하는 동시에 리플로잉된다. 이 경우, 땜납 범프(41) 상에 형성된 산화물은 적어도 카복실산을 함유한 분위기 가스에 의해 제거되기 때문에, 땜납 범프(41)와 배선(43)의 접합은 안정된다. 그때에 발생하는 가스는 신속하게 감압 분위기 중에 확산되어 땜납 범프(41) 내로부터 제거되고, 결과적으로 보이드가 없는 접합부가 얻어진다.
그 땜납 범프와 배선의 접합 조건은 제 1 실시형태에 나타낸 땜납 범프 형성과 동일한 조건에서 실행된다.
그러한 접합을 종료한 후에, 땜납 융점 이하의 온도로 된 시점에서, 제 2 게이트 밸브(22)를 개방하여 배선기판(42)과 전자부품(40)을 가열 용융 챔버(11)로부터 제 2 예비 배기실(24)까지 반송한 후, 제 2 게이트 밸브(22)를 폐쇄한다. 땜납 범프(41)를 통하여 전자부품(40)이 접속된 배선기판(42)은 제 2 예비 배기실(24)에서 소정의 온도까지 저감된 후, 제 4 게이트 밸브(27)를 개방하여 반출실(28)에 반송된다.
이것에 의해 전자부품 모듈의 조립이 종료된다.
또한, 전자부품(40)을 배선기판(42) 상에 부착시키기 위한 장치는 도 10에 나타낸 바와 같은 구성에 한정되는 것이 아니라, 도 4 내지 도 8에 나타낸 바와 같은 장치 또는 후술하는 실시형태에서 나타낸 장치를 사용할 수도 있다.
다음으로, 배선기판(42)의 배선을 니켈 또는 동으로 구성하고, 카복실산의 유무, 카복실산의 종류, 가열 온도, 땜납 범프 재료, 압력, 배선기판 재료, 절연재료를 변화시켜, 접합부에서의 보이드의 발생률과 접합 외관 형상의 제조수율에 대해서 조사한 결과, 표 4와 같은 결과가 얻어졌다. 그 절연재료는 도 2c에 나타낸 절연막(2) 또는 커버막(4)을 구성하는 재료이며, 도 3에 나타낸 바와 같이 개구(4a)로부터 인출된 하지금속막(5)을 덮는 절연보호막(7)이다. 이 경우, 땜납 범프(6)는 절연보호막(7)에 형성된 개구를 통하여 땜납 범프(6)와 하지금속막(5)이 접속된다. 도 2c 및 도 3의 구조는 도 11a의 전자부품(40)이 반도체 장치인 경우에 대응하고 있다.
또한, 보이드의 발생은 X선 검사에 의해 조사된다.
표 4의 시료 2∼5에 의하면, 종래 조건인 시료 1과 비교하여, 카복실산의 도입에 의해 땜납 범프 접합 형상의 제조수율은 향상되고, 땜납 범프 내에서의 보이드 발생률도 대폭으로 저감되는 것이 명확해졌다. 또한, 땜납 조성의 넓은 범위에 걸쳐, 최적의 카복실산의 선정과 도입 조건의 설정에 의해, 매우 높은 품질을 얻는 것이 가능해진다. 또한, 그것들 조성이나 조건의 변경은 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경시켜도 충분히 효과를 높일 수 있다.
(제 9 실시형태)
카복실산으로서 포름산을 감압 분위기 중에 도입하여 땜납(땜납 범프)을 가열 용융한 후에는, 땜납의 가열 용융 후에 포름산의 일부가 가열분해되지 않고 감압 분위기 중에 잔류하는 경우가 있다. 그리고, 환원에 기여하지 않은 포름산의 미(未)반응분이 땜납 표면에 남으면, 그 미반응분이 공기 중에서 땜납을 재산화시키는 경우가 있다.
그러한 포름산의 미반응분을 땜납 표면으로부터 제거하기 위해, 도 12에 나타낸 바와 같은 플로차트에 따른 땜납의 가열 용융 처리를 행한다.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판(1) 상의 하지금속막(피착물)(5) 상에 땜납 범프(6)를 형성한다. 땜납 범프(6)는 Pb95:Sn5, 공정(共晶) Pb-Sn, Sn-3.5Ag 중의 어느 하나의 조성의 땜납 재료로 형성된다. 그후, 도 2b에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판(1)을 감압 분위기에 넣는다. 이것에 의해, 도 12a에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)와 하지금속막(5)은 감압 분위기 중에 놓여진다.
이어서, 도 12b 및 도 12c에 나타낸 바와 같이, 포름산을 감압 분위기 중에도입한 후, 땜납 범프(6)를 땜납 융점 이상의 온도에서 수십초 동안 가열 용융하여 땜납 범프(6)를 하지금속막(5)에 접합하는 동시에, 땜납 범프(6)를 정형하여, 땜납 범프(6) 내에서의 보이드의 발생을 방지한다.
또한, 도 12d 및 도 12e에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)의 가열 온도를 땜납 융점 미만으로 포름산 비점 이상의 온도까지 낮추어 땜납 범프(6)를 응고시킨 후, 그 온도를 지속시킨다. 이 온도 지속 중에는 감압 분위기의 배기를 지속시킨다. 그 배기에 의해 감압 분위기 중의 포름산의 압력은 서서히 작아지고, 땜납 범프(6) 표면과 그 주위의 커버막(4) 표면에 부착되어 있던 포름산을 증발시켜, 땜납 범프(6)와 커버막(4)으로부터 포름산을 실질적으로 제거한다.
그리고, 도 12f 및 도 12g에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)의 온도를 땜납 융점 이하에서 포름산 비점 이상으로 소정 시간 유지한 후, 땜납 범프(6)의 온도를 포름산의 비점 미만, 예를 들어, 실온까지 낮춘 후에 실리콘 기판(1)을 감압 분위기로부터 대기에 꺼낸다.
이상과 같은 공정에 의해 피착물(5)에 접합된 땜납 범프(6)가 재산화되는 경우는 없었다.
상기한 바와 같이 땜납의 가열 용융 후에 감압 분위기에서 실온까지 하강된 땜납과, 약 6분에서 110℃의 온도로 유지된 땜납과, 약 4분에서 200℃의 온도로 유지된 땜납의 각각에 대해서 감압 분위기로부터 대기 중에 꺼내며, 공기 중에 1주일 동안 방치했다. 그리고, 가열 용융 후의 온도 처리가 상이한 땜납 표면의 산화 상태를 땜납 재료마다 조사했다. 그 조사 시에는, 땜납의 가열 용융 후에 감압 분위기를 배기시켰는지의 여부의 차이에 의한 땜납의 산화로의 영향과, 가열 용융 후의 감압 분위기의 압력 변화에 의한 땜납의 산화로의 영향을 함께 조사했다.
표 5에 의하면, 땜납을 응고시키고 나서 대기 중에 꺼낼 때까지의 동안에, 실온까지 냉각된 땜납은 1주일 경과 후에 그 표면이 심하게 산화된 것에 대하여, 소정 시간에서 110℃ 이상으로 유지된 땜납은 1주일 경과 후에도 그 표면에서의 산화가 발견되지 않았다. 이것은 땜납 표면에 부착된 포름산이 땜납 응고 후의 가열에 의해 증발한 것에 의한 것으로 생각된다. 포름산의 대기 중의 비점은 101℃ 부근에서 땜납의 유지 온도는 이것보다 높게 할 필요가 있다. 또한, 감압 분위기 중에서는 포름산의 비점은 낮아지기 때문에, 감압 분위기 중의 비점보다 높은 온도일 경우는 포름산이 제거되나, 비점에 가까울수록 열유지 시간을 길게 할 필요가 있다.
또한, 표 5에 의하면, 땜납을 응고시킨 후에 땜납의 온도를 포름산의 비점 이상으로 유지할 경우, 감압 분위기의 압력을 높게 하면, 감압 분위기에 혼입하는 가스의 순도(純度)에 따라서는 땜납의 표면이 그 후에 산화되기 쉬워지기 때문에, 땜납의 응고 후에는 감압 분위기를 1500 Pa 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 표 5에 의하면, 감압 분위기 내의 가스를 배기시키지 않고 땜납의 응고 후의 온도를 포름산의 비점 이상으로 유지할 경우, 땜납 표면은 그 후에 산화되기 쉬워지기 때문에, 땜납의 응고 후의 가열 시에는 감압 분위기가 배기 상태에 있는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 방법은 땜납을 실리콘 기판 상의 금속면에 접합하는 경우에만 채용되는 것이 아니라, 전자부품 상에 형성된 땜납층을 배선기판의 배선에 접합하는 경우에도 적용된다.
(제 10 실시형태)
땜납층을 가열 용융하여 금속면에 접합할 경우, 금속면의 산화막이 제거되지 않는 것에 기인하는 습윤성 불량, 또는 접합 시에 발생하는 가스가 원인으로 되어땜납층 중에 가스가 들어가고, 그 가스가 땜납층에 남으면 보이드로 되어 금속면과의 접합 불량의 원인으로 된다. 또한, 땜납층 내에 존재한 보이드가 땜납층과 금속의 접합 후에도 남는 경우가 있다. 그러한 보이드의 발생은 포름산을 함유한 감압 분위기 중에서 땜납층을 가열 용융함으로써 방지된다. 그러나, 용융 상태의 땜납층 내로부터 가스가 빠져나갈 때에 땜납의 일부가 비산되거나, 또는 땜납의 정형 불량이 야기되는 경우가 가끔 있다.
그러한 땜납의 비산과 땜납의 정형 불량을 방지하기 위해, 도 13에 나타낸 바와 같은 플로차트에 따른 땜납의 가열 용융 처리를 행한다.
먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판(1) 상의 하지금속막(피착물)(5) 상에 땜납 범프(6)를 형성한다. 땜납 범프(6)는 Pb95:Sn5, 공정 Pb-Sn, Sn-3.5Ag 중의 어느 하나의 조성의 땜납 재료로 형성된다. 이어서, 도 2b에 나타낸 바와 같이 실리콘 기판(1)을 감압 분위기에 넣는다. 이것에 의해, 도 13a에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)와 하지금속막(5)은 감압 분위기 중에 놓여진다.
다음으로, 도 13b 및 도 13c에 나타낸 바와 같이, 땜납 융점 미만의 온도, 예를 들어, 땜납 융점보다도 20∼40℃ 낮은 온도에서 땜납 범프(6)를 가열하고, 그 가열 상태에서 포름산을 땜납 범프(6)에 공급한다.
다음으로, 도 13d에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)를 서서히 땜납 융점 이상의 온도로 상승시킨다. 그 온도 상승의 도중에는 땜납 범프(6) 표면의 산화막이 서서히 제거되는 동시에, 땜납 범프(6) 내에 발생하거나 존재하는 가스는 서서히 제거된다. 이것에 의해, 땜납 범프(6)로부터의 땜납의 비산과 땜납 범프(6)의 정형 불량이 모두 생기지 않게 된다.
그 후, 도 13e 및 도 13f에 나타낸 바와 같이, 감압 분위기 내의 가스를 배기시키면서 땜납 융점 미만에서 포름산 비점 이상의 범위의 온도로 땜납 범프(6)의 가열 온도를 낮추고, 그 온도를 소정 시간 유지할 경우, 땜납 범프(6) 표면의 포름산은 제거되어 그 후에 그 표면이 산화되기 어려워진다.
또한, 도 13g에 나타낸 바와 같이, 땜납 범프(6)의 온도를 실온까지 낮춘 후에 실리콘 기판(1)을 감압 분위기로부터 꺼낸다.
이상과 같이, 포름산 도입의 타이밍은 땜납을 용융하고 있는 도중이 아니라, 땜납 용융 전으로 땜납 융점보다도 수십℃ 낮은 온도에서 땜납을 가열하고 있는 상태가 가장 적합하다. 그리고, 포름산 도입 후에 땜납의 온도를 서서히 땜납 융점 또는 그 이상으로 상승시키면, 땜납과 금속면이 정상적인 형상으로 접합된다.
그래서, 포름산 도입 시의 땜납의 적정 온도에 대해서 조사한 결과, 표 6에 나타낸 바와 같은 결과가 얻어졌다. 표 6에 의하면, 땜납 융점(m.p.) 또는 그 이상의 온도에서 땜납층을 가열한 상태에서 포름산을 땜납층에 공급한 결과, 그후에 포름산 비점 이상인 동시에 땜납 융점 미만인 온도로 땜납을 유지하고, 감압 분위기를 10 Pa로 낮게 설정하며, 감압 분위기를 배기시킨 경우에도, 땜납의 보이드의 발생률이 높아졌다. 이 경우의 보이드라는 것은 땜납의 형상 불량에 의한 것이다.
따라서, 포름산의 도입 타이밍에 의해 땜납의 형상의 제조수율은 변화하고, 땜납의 용융 전에 도입할 경우는 보이드 발생률도 대폭으로 저감되는 것이 명확해졌다. 표 6의 실험 시에는 포름산을 질소 가스와 혼합하여 분무했으나, 질소 대신에 아르곤, 헬륨, 크세논 등의 불활성 가스를 사용할 수도 있다. 또한, 포름산만을 감압 분위기 중에 도입할 수도 있다. 또한, 비점이 땜납 응고 후의 유지 온도보다도 낮은 용제, 예를 들어, 에탄올을 기화하여 포름산에 혼합하여 감압 분위기 중에 도입할 수도 있다.
또한, 땜납층을 도급법에 의해 형성한 경우 등과 같이 용융 전의 땜납층에 보이드가 다수 포함될 경우에는, 포름산을 도입하기 전에 땜납층을 용융하여 보이드를 일단 제거한 후, 땜납층을 그 융점 이하의 온도까지 낮추고 나서 도 13에 나타낸 플로차트에 따라 땜납층을 금속면에 접합할 경우, 1회의 공정에 의해 보이드를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 땜납층이 인쇄법에 의해 금속층 상에 임시로 부착된 경우에도 도 13에 나타낸 플로차트에 따른 땜납층과 금속층과의 접합은 효과적이나, 그 경우, 인쇄 페이스트에 플럭스가 첨가되어 있을 경우는 용융 전에 땜납층을 세정할 필요가 있다. 그래서, 땜납층을 인쇄법에 의해 형성할 경우에는, 바람직하게는 플럭스를 사용하지 않는 인쇄 페이스트를 사용해야 한다.
상술한 방법은 땜납층을 실리콘 기판 상의 금속면에 접합하는 경우에만 채용되는 것이 아니라, 전자부품 상에 형성된 땜납층을 배선기판의 배선에 접합하는 경우에도 적용된다.
(제 11 실시형태)
포름산은 금속 부식성이 높기 때문에, 제 2 내지 제 8 실시형태에서 나타낸 가열 용융 챔버 등에 접속되는 가스 도입관 및 배기관 등을 부식할 우려가 있다. 또한, 포름산은 실온으로 되면 응결되기 때문에, 배기 펌프로부터 그대로 공기 중에 방출하는 것은 바람직하지 않다. 또한, 기판 또는 땜납층에 포름산을 불균일하게 공급할 경우, 복수의 땜납층의 형상이 다양하게 변화하게 된다.
그래서, 그러한 포름산에 의한 부식을 방지하고, 포름산을 공기 중에 방출하는 것을 억제하며, 포름산을 기판 상에 균일하게 공급하기 위한 다양한 기구를 갖는 가열 용융 처리장치에 대해서 이하에 설명한다.
도 14는 제 11 실시형태에 따른 가열 용융 처리장치의 구성도로서, 도 4와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
도 14에 나타낸 가열 용융 처리장치는, 제 2 실시형태와 동일하게, 반도체 웨이퍼(1)를 반송하는 반도체 장치 반송실(10)과, 반도체 웨이퍼(1) 상의 땜납 범프(6)를 가열하는 가열 용융 챔버(11)를 갖고, 반도체 장치 반송실(10)과 가열 용융 챔버(11)는 게이트 밸브(12)를 통하여 접속되어 있다. 가열 용융 챔버(11) 내에는 전체가 SUS304의 스테인레스로 구성되거나, 또는 내면이 테플론 가공된 가스 도입관(18a)이 접속되어 있다. 그 가스 도입관(18a)은 가열 용융 챔버(11)의 외측에서 가스 공급기구(18b)에 접속되어 있어, 가스 공급기구(18b)로부터 공급된 포름산 가스 또는 포름산 함유 가스는 가스 도입관(18a)을 거쳐 가열 용융 챔버(11) 내의 감압 분위기에 도입된다. 가스 도입관(18a)을 통과하는 가스 유량은 매스 플로 콘트롤러(18c)에 의해 조정된다.
또한, 가스 도입관(18a)의 근방에는 포름산의 액화를 방지하기 위한 히터(19a)가 부착되어 있다. 도 15a는 가스 도입관(18a)의 배출단(排出端)의 외주를 히터(19a)로 덮음으로써, 가스 도입관(18a)을 가열하는 구조를 나타내고 있다.
포름산의 액화를 방지하기 위해서는, 도 15a에 나타낸 구조 대신에, 도 15b에 나타낸 바와 같이 가스 도입관(18a)의 배출단의 윗부분에 간격을 두고 히터(19b)를 배치할 수도 있으며, 이 히터(19b)는 가스 도입관(18a)으로부터 방출된 가스를 가열하는 구조를 나타내고 있다. 이것에 의하면, 가열 용융 챔버(11) 내의 감압 분위기에서의 포름산의 분포를 균등화하여, 반도체 웨이퍼(1) 상의 복수의 땜납 범프(6)의 각각에 균일한 양으로 포름산을 공급할 수 있다. 복수의 땜납 범프(6)에 균일한 양으로 포름산이 공급될 경우, 각 땜납 범프(6)의 가열 용융 후의 형상이 일치되기 때문에, 도 2b에서 나타낸 땜납 범프(6)와 하지금속막(5)과의 접합의 제조수율이 향상된다.
그런데, 가열 용융 챔버(11) 내의 반도체 웨이퍼(1) 상을 통과한 포름산은 배기구(11f)로부터 배기장치(50)에 의해 배기된다. 그 배기장치(50)는 가열 용융 챔버(11)의 배기구(11f)에 제 1 배기관(50a)을 통하여 접속되는 배기 펌프(50b)와, 배기 펌프(50b)의 배기 측에 제 2 배기관(50c)을 통하여 접속되는 포름산 회수기구(카복실산 회수기구)(50d)를 갖고 있다.
포름산 회수기구(50d)는, 예를 들어, 도 16에 나타낸 바와 같이, 제 2 배기관(50c)을 용액 용기(50e) 내의 용액(50f)에 삽입하는 동시에, 용액 용기(50e)의 상부에 제 3 배기관(50g)을 접속한 구조를 갖고 있다. 그 용액 용기(50e) 내의 용액(50f)으로서 포름산을 용이하게 용해시키는 물 또는 알코올이 사용되고 있다.
또한, 제 1 및 제 2 배기관(50a, 50c)은 전체를 SUS304의 스테인레스로 형성하거나, 또는 내면이 테플론 가공된 구조를 갖고 있다.
이상과 같은 구성의 가열 용융 처리장치에 의하면, 가스 도입관(18a)과 배기관(50a, 50c)의 각각의 내면은 스테인레스 또는 테플론 피막으로 구성되어 있기 때문에, 포름산에 대하여 내식성이 있고, 장치의 보수가 용이해진다.
또한, 배기 펌프(50b)로부터 배출된 포름산은 포름산 회수기구(50d)를 통과할 때에 용액(50f)에 용해되기 때문에, 포름산 회수기구(50d)로부터 공기 중에 배기된 가스의 포름산 농도는 매우 낮아진다.
또한, 가스 도입관(18a)의 배기단 근방에는 히터(18a, 18b)를 배치했기 때문에, 가스 도입관(18a)을 통과할 때에 냉각되어 액화한 포름산이 약간 존재하여도, 그 포름산은 히터(18a, 18b)에 의해 다시 기화되기 때문에, 반도체 웨이퍼(1) 및 땜납 범프(6) 상에 포름산이 남지 않도록 할 수 있다. 히터(18a, 18b)의 설정 온도는 50℃∼110℃의 범위에서 가장 효과를 기대할 수 있다. 히터(18a, 18b)에 의한 가열 온도를 지나치게 상승시키면, 액화된 포름산이 돌비(突沸)되어 파열하거나, 또는 포름산이 분해될 우려가 있기 때문에 주의를 요한다.
반도체 웨이퍼(1)나 땜납 범프(6)의 가열은, 제 2 실시형태와 동일하게, 전도열식 히터(11c)를 사용할 뿐만 아니라, 가열 용융 챔버(11) 내의 상부에 적외선 램프 히터(17)를 배치하여, 온도 상승을 적외선 램프 히터(17)가 수행하도록 할 수도 있다. 전도열식 히터(11c)만에서는 열용량이 크고, 냉각을 신속하게 행하는 것이 곤란하나, 적외선 램프 히터(17)를 배치함으로써, 땜납 범프(6)의 용융 시의 가열을 보조하고, 그 후의 땜납 범프(6)의 냉각을 신속하게, 예를 들어, 1분 이내에서 융점 이하까지 낮추는 것이 가능하다. 즉, 적외선 램프 히터(17)는 땜납 범프(6)의 온도의 제어성을 양호하게 하기 위해 배치된다.
또한, 도 14 중의 부호 50z는 제 1 배기관(50a)에 부착된 압력조정기구를 나타내고 있다.
그런데, 배기 펌프(50b)의 배기 측에 포름산 회수기구(50d)를 설치함으로써, 공기 중으로의 포름산의 확산을 억제하는 것이 가능해지나, 배기 펌프(50b) 내에 포름산이 체류할 경우, 배기 펌프(50b)는 부식되어 내용(耐用) 연수를 단축시키게 된다.
배기 펌프(50b)의 부식을 억제하기 위한 몇 가지의 방법을 이하에 나타낸다.
먼저, 제 1 방법으로서는, 배기 펌프(50b)의 배기기구, 예를 들어, 도 17a에 나타낸 바와 같은 스크류(50h)의 표면에 테플론(50i)을 피복하는 구조를 채용한다.
제 2 방법으로서는, 도 17b에 나타낸 바와 같이 스크류(50h)를 110℃ 이상에서 가열하여 배기 펌프(50b) 내에 포름산이 체류하지 않는 기구를 채용한다.
제 3 방법으로서는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 가열 용융 챔버(11)의 배기구(11f)와 배기 펌프(50b) 사이에 포름산 분해기구(51)를 배치하는 구조를 채용한다.
그 포름산 분해기구(51)는, 도 19a 및 도 19b에 나타낸 바와 같이, SUS304의 스테인레스로 이루어진 원주체(51a)를 갖고, 그 원주체(51a)에는 원주축 방향으로 연장되는 관통구멍(51b)이 복수 형성되어 있다. 또한, 원주체(51a)는 히터(51c)에 둘러싸인 상태로 원통형상의 스테인레스제 하우징(51d)에 수용되어 있다. 또한, 그 하우징(51d)의 양끝에는 관통구멍(51b)에 연결되는 가스 도입구(51e)와 가스 배기구(51f)가 형성되어 있다. 가스 도입구(51e)와 가스 배기구(51f)의 각각의 외측에는 플랜지(51g, 51h)가 형성되어 있다. 한쪽 플랜지(51g)는 제 1 배기관(50a)에 접속되며, 다른쪽 플랜지(51h)는 배기 펌프(50b)에 접속되어 있다. 또한, 스테인레스성 원주체(51a)에 복수의 관통구멍(51b)을 마련하는 대신에, 스테인레스제 가느다란 관을 평행하게 복수로 묶어 배치할 수도 있다.
그러한 포름산 분해기구(51)에 있어서는, 히터(51c)에 의해 스테인레스제 원주체(51a) 내의 관통구멍(51b) 내부가 200∼300℃로 되도록 가열된다. 그리고, 가열 용융 챔버(11)의 배기구(11f)로부터 배출된 포름산은 관통구멍(51b)을 통과하는 사이에 물과 탄소로 분해되어 배기 펌프(50b)에 배출된다. 포름산은 200℃ 이상으로 가열되면 분해를 시작하기 때문에, 배기된 가스는 부식성을 상실한다. 따라서, 도 18에 나타낸 장치에서는, 배기 펌프(50b)에는 포름산 회수기구가 접속되어 있지 않다. 그러나, 공기 중으로의 포름산의 확산을 방지하기 위해 도 16에 나타낸 포름산 회수기구(50d)를 배기 펌프(50b)의 배기 측에 부착시킬 수도 있다.
그런데, 가열 용융 챔버(11) 내에 포름산을 도입하기 위해, 도 14 및 도 18에 나타낸 바와 같은 가스 도입관(18a)과 가스 공급기구(18b)를 설치하는 대신에, 제 4 실시형태에 나타낸 바와 같은 용액 용기(16a)를 유량조정 밸브(16b) 및 용액/안개 도입관(16c)을 통하여 가열 용융 챔버(11)에 접속할 수도 있다.
예를 들면, 도 20에 나타낸 바와 같이, 가열 용융 챔버(11)의 외부에 배치한 용액 용기(16a)에는 포름산 또는 포름산 함유 용액이 저장되어 있다. 그리고, 용액 용기(16a)의 용액 공급구는 용액 유량조정 밸브(16b)와 용액/안개 도입관(16c)을 통하여 가열 용융 챔버(11)의 상부에 접속되어 있다. 또한, 가스 도입관(16c)의 근방에는 도 15a 및 도 15b에 나타낸 바와 같이 히터(19a, 19b)가 부착되어 있다.
그러한 구조에 의하면, 용액/안개 도입관(16c)으로부터 방출된 카복실산은 감압된 가열 용융 챔버(11) 내에서 기화하는 동시에, 용액/안개 도입관(16c)의 배기단 근방의 히터(19a, 19b)에 의해 가열되어 증발하여 기화가 더 촉진된다. 이 경우에도, 히터(19a, 19b)의 가열 온도는 50∼110℃의 범위에서 가장 증발 효과를 기대할 수 있다. 다만, 히터(19a, 19b)에 의한 가열 온도를 지나치게 상승시키면, 포름산의 안개가 돌비되어 파열하거나, 또는 포름산이 분해될 우려가 있기 때문에 주의를 요한다.
또한, 도 21에 나타낸 바와 같이, 용액/안개 도입관(16c)의 도중에 불활성 가스의 혼합부(16f)를 부착시키고, 그 불활성 가스 혼합부(16f)에는 불활성 가스 도입관(16e)을 통하여 불활성 가스 공급원(16d)을 접속할 수도 있다. 불활성 가스 공급원(16d)에는, 예를 들어, 질소, 아르곤, 헬륨, 크세논 등의 불활성 가스가 봉입되어 있다. 용액/안개 도입관(16c)의 유량은 매스 플로 콘트롤러(16g)에 의해 조정된다.
그러한 구조에 의하면, 용액 용기(16a)로부터 공급된 포름산과, 불활성 가스 공급원(16d)으로부터 공급된 불활성 가스는 혼합부(16f) 내에서 혼합되어 안개로 된다. 안개는 용액/안개 도입관(16c)의 근방에 배치된 히터(19a, 19b)에 의해 기화가 촉진된다.
도 20 및 도 21에 나타낸 장치에서도, 도 19에 나타낸 포름산 분해기구(카복실산 분해기구)(51)를 배기 펌프(50)와 제 1 배기관(50a) 사이에 개재시킬 수도 있다.
그런데, 상기한 장치에서는, 반송실(10)로부터 반송된 반도체 웨이퍼(1)는 가열 용융 챔버(11) 내에서 처리한 후, 다시 반송실(10)로 되돌려지기 때문에, 구조상 장치에 소요되는 비용이 경감된다. 이것에 대하여, 그 처리 시간을 단축시키고자 할 경우에는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 히터(19a, 19b)와 포름산 회수기구(50d)를 갖는 가열 용융 챔버(11)에 2개의 기판 반송구를 설치하고, 그것들 기판 반송구에 도 9에 나타낸 제 1 및 제 2 예비 배기실(23, 24)을 배치하도록 할 수도 있다. 이러한 구조를 채용함으로써, 반도체 웨이퍼(1)의 반송방향을 일 방향으로 정하여 가열 용융 챔버(11)로의 웨이퍼 연속 공급이 가능해지고, 땜납 범프 형성의 양산성이 증대된다. 또한, 도 22에서 도 9와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
상기한 장치에서는, 가열 용융 챔버(11) 내에서 포름산을 가스의 흐름에 따라 반도체 웨이퍼(1) 상에 공급하고 있다. 포름산을 반도체 웨이퍼(1) 상의 땜납 범프(6)에 공급하는 기구로서는 그 밖의 구조를 채용할 수도 있다. 예를 들면, 도 23에 나타낸 바와 같이, 가열 용융 챔버(11)와 예비 배기실(24) 사이에 포름산(카복실산) 공급실(34)을 설치하고, 포름산 공급실(34)과 예비 배기실(24) 사이에 게이트 밸브(35)를 부착시킨다. 그리고, 포름산 공급실(34)에서 가열대(11a)를 이동가능하게 배치하고, 그 포름산 공급실(34)의 상부 중앙 영역에 포름산 안개 스프레이(16x)를 부착시키는 구조를 채용할 수도 있다. 그러한 기구에 의하면, 반도체웨이퍼(1)를 배치한 가열대(11a)를 예비 배기실(24)로부터 가열 용융 챔버(11)에 이동시키는 도중에, 포름산 안개 스프레이(16x)로부터 방출된 포름산 용액 또는 포름산 함유 용액을 반도체 웨이퍼(1) 상에 공급하여 도포한다. 또한, 포름산 공급실(34)은 감압되는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 반도체 웨이퍼(1) 상의 복수의 땜납 범프(6)로의 포름산의 공급을 전체적으로 일정하게 도포할 수 있게 된다. 또한, 땜납 범프(6)를 가열 용융하고, 응고시킨 후에, 땜납 범프(6) 표면에 남은 포름산은 제 9 및 제 10 실시형태에 기재한 방법에 의해 제거된다. 또한, 포름산 공급실(34)을 가열 용융 챔버(11)의 전에 배치할 경우에는, 가열 용융 챔버(11)로의 포름산을 공유하는 기구는 생략할 수도 있다.
(제 12 실시형태)
상기한 가열 용융 챔버를 복수 병렬로 배치하는 동시에, 그것들 가열 용융 챔버의 사전/사후 가열기구를 공통화한 장치를 이하에 설명한다.
도 24 및 도 25에서, 반도체 웨이퍼 및 전자부품 등의 시료(w)를 수납하는 시료 스톡커(52)에 제 1 게이트 밸브(53)를 통하여 인접된 시료 반송실(54) 내에는 반송기구(54a)와 사전/사후 가열기구(54b)가 배치되어 있다. 그 반송기구(54a)는 제 1 게이트 밸브(53)를 개방한 상태에서 사전/사후 가열기구(54b) 상의 시료(w)를 시료 스톡커(52)에 꺼내거나 넣는 구조를 갖고 있다.
또한, 시료 반송실(54)은 제 1 및 제 2 가열 용융 챔버(55, 56)에 각각 제 2 및 제 3 게이트 밸브(57, 58)를 통하여 접속되어 있다. 시료 반송실(54) 내의 반송기구(54a)는 제 2 게이트 밸브(57)를 개방한 상태에서 시료(w)를 사전/사후 가열기구(54b)로부터 제 1 가열 용융 챔버(55) 내의 가열대(11a) 또는 그 가열대(11a)로부터 사전/사후 가열기구(54b)에 시료를 반송하거나, 또는 제 3 게이트 밸브(58)를 개방한 상태에서 시료(w)를 사전/사후 가열기구(54b)로부터 제 2 가열 용융 챔버(56) 내의 가열대(11a) 또는 그 가열대(11a)로부터 사전/사후 가열기구(54b)에 시료(w)를 반송하도록 제어된다. 시료 반송실(54)에는 그 실내를 감압하기 위한 배기기구(59)가 접속되어 있다.
또한, 제 1 및 제 2 가열 용융 챔버(55, 56)에서 도 14와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
상기한 장치에서, 시료 반송실(54)과 시료 스톡커(52) 사이에서 시료를 꺼내거나 넣을 때에는 제 1 게이트 밸브(53)는 개폐되고, 제 1 가열 용융 챔버(55)에 시료(w)를 꺼내거나 넣을 때에는 제 2 게이트 밸브(57)가 개폐되며, 제 2 가열 용융 챔버(56)에 시료 2를 꺼내거나 넣을 때에는 제 3 게이트 밸브(58)가 개폐된다.
이상과 같은 장치에서, 제 1 및 제 2 가열 용융 챔버(55, 56) 내를 배기기구(50)에 의해 소정의 압력까지 감압한다. 그러한 상태에서, 시료 스톡커(52) 내의 시료(w), 예를 들어, 반도체 웨이퍼(1)를 시료 반송실(54) 내에 넣은 후, 그 시료 반송실(54) 내를 소정 압력까지 감압하며, 반송기구(54a)를 조작하여 반도체 웨이퍼(1)를 사전/사후 가열기구(54b) 상에 배치하여 소정의 온도까지 가열한다. 이어서, 가열된 반도체 웨이퍼(1)를 반송기구(54a)를 사용하여 제 1 가열 용융 챔버(55) 내의 가열대(11a) 상에 배치한다.
그리고, 반도체 웨이퍼(1)를 제 1 가열 용융 챔버(55) 내에서 처리하고 있는 동안에 시료 스톡커(52) 내의 다른 반도체 웨이퍼(1)를 반송기구(54a)에 의해 시료 반송실(54) 내에 반입하고, 이어서, 시료 반송실(54) 내를 소정 압력까지 감압하며, 반송기구(54a)를 조작하여 반도체 웨이퍼(1)를 시료 반송실(54) 내의 사전/사후 가열기구(54b) 상에 배치하여 소정의 온도까지 예비 가열한다.
이어서, 가열된 반도체 웨이퍼(1)를 반송기구(54a)를 사용하여 제 2 가열 용융 챔버(56) 내의 가열대(11a) 상에 배치한다. 반도체 웨이퍼(1)를 제 2 가열 용융 챔버(56) 내에 반송하고 있는 동안에, 제 1 가열 용융 챔버(55) 내에서는 포름산이 도입되어 반도체 웨이퍼(1) 상의 땜납 범프(6)는 가열 용융되며, 응고된다. 그리고, 제 2 가열 용융 챔버(56) 내에서 반도체 웨이퍼(1)가 처리되고 있는 동안에, 제 1 가열 용융 챔버(55) 내의 반도체 웨이퍼(1)는 반송기구(54a)에 의해 사전/사후 가열기구(54b) 상에 되돌려져 소정 온도로 후가열된 후, 시료 스톡커(52)에 되돌려진다. 반송기구(54a)는 또 다른 반도체 웨이퍼(1)를 시료 스톡커(52)로부터 꺼내어 사전/사후 가열기구(54b) 상에 반송한다. 그리고, 가열된 반도체 웨이퍼(1)는 제 1 가열 용융 챔버(55) 내에 반송된다.
다음으로, 반송기구(54a)는 제 2 가열 용융 챔버(56) 내의 반도체 웨이퍼(1)를 사전/사후 가열기구(54b) 상에 되돌리고, 소정 조건에서 가열한 후에 시료 스톡커(52)에 되돌린다. 그 후, 반송기구(54a)는 시료 스톡커(52)로부터 미처리의 반도체 웨이퍼(1)를 꺼내고, 사전/사후 가열기구(54b) 상에 배치한 후에 다시 제 2 가열 용융 챔버(56) 내의 가열대(11a)에 배치한다.
이상과 같은 반도체 웨이퍼(1)의 반송 및 가열 동작은 반복적으로 실행되고, 한쪽 가열 용융 챔버(55)(또는 56) 내에서 시료를 처리하고 있는 동안에, 다른 쪽 가열 용융 챔버(56)(또는 55) 내로의 반도체 웨이퍼(1)의 교체가 실행되기 때문에, 처리 효율이 높아지고, 시간당 처리 개수가 증가한다.
그런데, 도 24 및 도 25에 나타낸 장치는, 가열 용융 챔버(55, 56) 내로의 시료(w)의 반입과 가열 용융 챔버(55, 56)로부터의 시료(w)의 반출은 동일한 경로로 되어 있기 때문에, 장소를 차지하지 않으며, 구조도 복잡하지 않다. 그러나, 가열 용융 챔버(55, 56)에 대한 시료(w)의 반입과 반출을 동시에 행할 수 없기 때문에, 가열 용융 챔버(55, 56) 내에서의 처리 시간에 따라서는, 시료(w)의 원활한 반출과 반입이 불가능해질 우려가 있다.
그래서, 도 26 및 도 27에 나타낸 바와 같이, 복수의 가열 용융 챔버의 시료의 반입과 반출 측에 공통의 반입실과 반송실을 각각 별도로 설치할 수도 있다.
도 26 및 도 27에서, 제 1 가열 용융 챔버(61)의 시료 반입 측과 시료 반출 측에는 각각 제 1 게이트 밸브(62)와 제 2 게이트 밸브(63)가 부착되고, 제 2 가열 용융 챔버(64)의 시료 반입 측과 반출 측에는 각각 제 3 게이트 밸브(65)와 제 4 게이트 밸브(66)가 부착되어 있다.
그리고, 제 1 및 제 2 가열 용융 챔버(61, 64)는 각각 제 1 및 제 3 게이트 밸브(62, 65)를 통하여 공통의 시료 반입실(67)에 접속되어 있다. 시료 반입실(67) 내에는 반송기구(67a)와 사전 가열기구(67b)와 공급용의 시료 스톡커(67c)가 배치되며, 배기기구(67d)가 접속되어 있다.
또한, 제 1 및 제 2 가열 용융 챔버(61, 64)는 각각 제 2 및 제 4 게이트 밸브(63, 66)를 통하여 공통의 시료 반출실(68)에 접속되어 있다. 시료 반출실(68) 내에는 반송기구(68a)와 사후 가열기구(68b)와 회수용의 시료 스톡커(68c)가 배치되며, 배기기구(68d)가 접속되어 있다.
또한, 도 26 및 도 27에서 도 14와 동일한 부호는 동일 요소를 나타내고 있다.
도 26 및 도 27에 나타낸 장치의 시료 반입실(67) 내에서, 공급용의 시료 스톡커(67c) 내의 시료(w), 예를 들어, 반도체 웨이퍼(1)는 반송기구(67a)에 의해 사전 가열기구(68b) 상에 배치되어 소정 조건에서 가열된 후, 반송기구(67a)에 의해 제 1 또는 제 3 게이트 밸브(62, 65)를 통과하여 제 1 또는 제 2 가열 용융 챔버(61, 64) 내의 가열대(11a) 상에 배치된다. 또한, 제 1 또는 제 2 가열 용융 챔버(61, 64) 내에서 처리를 종료한 반도체 웨이퍼(1)는 제 2 또는 제 4 게이트 밸브(63, 66)를 통과하여 시료 반출실(68) 내의 반송기구(68a)에 의해 사후 가열기구(68b) 상에 배치되어 소정 조건에서 가열된 후, 회수용의 시료 스톡커(68c)에 수납된다.
따라서, 복수의 가열 용융 챔버(61, 64)의 반입 측에 시료 반입기구를 설치하고, 반출 측에 시료 반출기구를 설치하고 있기 때문에, 시료의 반입 및 반출이 동시에 가능하거나 시료 스톡커(67c)의 교환 사이클이 짧아지는 등, 처리 시간이 단축된다.
또한, 제 9 내지 제 12 실시형태에서는 땜납의 가열 용융 시에 포름산을 사용했으나, 그 밖의 카복실산을 사용할 수도 있다.
또한, 상기한 각 실시형태에서의 땜납 재료로서 주석 40 at.% 이하의 납 주석 땜납, 주석을 80 at.% 이상 함유하고 납을 함유하지 않는 땜납, 인듐을 40 at.% 이상 함유하는 땜납, 납 또는 주석을 함유하는 땜납, 납 주석 땜납, 주석 은 함유 땜납 등이 있다.
(부기 1)
반도체 장치의 금속막 상에 땜납층을 형성하는 공정과, 카복실산을 함유하는 감압된 분위기 중에 상기 반도체 장치 및 상기 땜납층을 배치하는 공정과, 상기 분위기 중에서 상기 땜납층을 가열 용융하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
(부기 2)
상기 카복실산은 포름산이고, 상기 포름산은 상기 땜납층을 가열 용융하기 전에 상기 땜납층 상에 공급되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 3)
상기 카복실산은 포름산이고, 상기 땜납층을 가열 용융한 후에 땜납 융점 미만인 동시에 포름산 비점 이상인 범위의 제 1 온도에서 상기 땜납을 소정 시간 유지하는 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 부기 2에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 4)
반도체 장치의 금속막 상에 땜납층을 형성하는 공정과, 감압된 분위기 중에서 포름산을 함유한 혼합 용액을 상기 땜납층 상에 도포하는 공정과, 상기 땜납층을 가열 용융하는 공정과, 땜납 융점 미만인 동시에 포름산 비점 이상인 제 1 온도에서 상기 땜납층을 소정 시간 유지하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법.
(부기 5)
상기 포름산은 포름산을 함유한 혼합 용액을 상기 분위기에 도입함으로써 상기 땜납층 상에 공급되는 것을 특징으로 하는 부기 2 또는 부기 4에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 6)
상기 혼합 용액은 불활성 가스와 혼합되어 상기 분위기에 도입되는 것을 특징으로 하는 부기 5에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 7)
상기 제 1 온도에서 상기 땜납층을 유지할 때에는, 상기 분위기 중의 압력을 1500 Pa 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는 부기 3 또는 부기 4 중의 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 8)
상기 제 1 온도에서 상기 땜납층을 유지할 때에는, 상기 분위기는 배기되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 3, 부기 4, 부기 7 중의 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 9)
상기 분위기에는 환원제로서 카복실산만이 도입되는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 10)
상기 카복실산은 카복실산을 용해시킨 용액을 기화하여 얻어지거나, 카복실산을 함유한 혼합액을 기화하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 11)
상기 혼합액에는 비점 150℃ 이하의 유기용매 또는 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 부기 10에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 12)
상기 땜납 범프의 조성은 주석 40% 이하의 납 주석 땜납, 주석을 80% 이상 함유하고 납을 함유하지 않는 땜납, 인듐을 40% 이상 함유하는 땜납 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 부기 11 중의 어느 하나에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 13)
상기 땜납 범프를 가열 용융하는 전처리로서, 상기 카복실산을 함유한 가스 또는 상기 카복실산을 함유한 혼합 용액을 상기 분위기 중에 도입하는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 반도체 장치의 제조방법.
(부기 14)
전자부품으로부터 노출된 땜납을 피착물 상에 배치하는 공정과, 카복실산을함유하는 감압된 분위기 중에 상기 전자부품 및 상기 피착물을 배치하여 상기 땜납과 상기 피착물을 가열하여 접합하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품의 실장방법.
(부기 15)
상기 카복실산은 포름산이고, 상기 땜납을 가열 용융하기 전에 상기 땜납 상에 상기 포름산이 공급되는 것을 특징으로 하는 부기 14에 기재된 전자부품의 실장방법.
(부기 16)
상기 카복실산은 포름산이고, 상기 땜납을 가열 용융한 후에 땜납 융점 미만인 동시에 포름산 비점 이상인 제 1 온도에서 상기 땜납을 소정 시간 유지하는 것을 특징으로 하는 부기 14 또는 부기 15에 기재된 전자부품의 실장방법.
(부기 17)
상기 포름산은 포름산을 함유한 혼합 용액을 상기 분위기에 도입함으로써 상기 땜납 상에 공급되는 것을 특징으로 하는 부기 15 또는 부기 16에 기재된 전자부품의 실장방법. 또한, 상기 제 1 온도에서 상기 땜납층을 유지할 때에는, 상기 분위기는 배기되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 16에 기재된 전자부품의 실장방법일 수도 있다.
(부기 18)
상기 피착물은 세라믹 기판, 프린트 기판, 내열 온도 200℃ 이상의 절연층 중의 하나 상에 표출된 금속막인 것을 특징으로 하는 부기 14에 기재된 전자부품의실장방법.
(부기 19)
상기 분위기는 환원성 가스로서 카복실산만을 도입하는 것을 특징으로 하는 부기 14에 기재된 전자부품의 실장방법.
(부기 20)
상기 땜납 범프를 가열 용융하는 전처리로서, 상기 카복실산을 함유한 가스 또는 상기 카복실산을 함유한 혼합 용액을 상기 분위기 중에 도입하는 것을 특징으로 하는 부기 14에 기재된 전자부품의 실장방법.
(부기 21)
땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 부착되어 상기 땜납을 가열하기 위한 히터와, 상기 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과, 상기 챔버 내에 카복실산을 공급하는 카복실산 공급수단을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
(부기 22)
상기 카복실산 공급수단은 상기 챔버에 접속되며, 상기 카복실산에 대하여 내식성을 갖는 관을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 부기 21에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 23)
상기 카복실산 공급수단은 상기 카복실산을 방출하는 관을 갖는 동시에, 상기 관의 선단 근방에는 상기 카복실산의 기화를 조장하는 가열수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 21에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 24)
상기 가열수단은 50∼110℃의 범위에서 가열 온도가 설정되는 것을 특징으로 하는 부기 23에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 25)
상기 카복실산 공급수단은 카복실산 용액을 기화시키는 구조, 또는 카복실산 용액과 불활성 가스를 혼합시키는 구조 중의 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 21에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 26)
땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와, 상기 챔버 내에 부착되어 상기 땜납을 가열하기 위한 히터와, 상기 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과, 상기 챔버 내에 상기 가열대상장치를 삽입하기 전에 카복실산 또는 카복실산 함유 용액을 상기 땜납에 도포하는 도포수단을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
(부기 27)
상기 도포수단은 안개 상태로 분무된 상기 카복실산 또는 상기 카복실산 함유 용액을 함유한 영역을 통과시키는 수단인 것을 특징으로 하는 부기 26에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 28)
상기 카복실산은 포름산으로서, 상기 배기수단의 흡기 또는 배기 측에는 포름산을 회수하는 회수기구가 설치되거나 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 21 또는 부기 26에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 29)
상기 회수기구는 상기 챔버로부터 배기된 가스를 용액 중에 통과시키는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 부기 28에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 30)
상기 용액은 물 또는 알코올인 것을 특징으로 하는 부기 29에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 31)
상기 카복실산은 포름산으로서, 상기 배기수단의 흡기 또는 배기 측에는 포름산을 분해하는 분해기구가 설치되거나 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 21 또는 부기 26에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 32)
상기 분해기구는 상기 챔버로부터 배기되는 가스를 200℃ 이상으로 가열하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 부기 27에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 33)
상기 챔버에는 다른 챔버가 인접되고, 그것들 챔버에는 상기 가열 용융 대상장치를 반송하는 반송기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 21 또는 부기 26에 기재된 가열 용융 처리장치.
(부기 34)
상기 다른 챔버에는 예비 가열기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 부기 33에 기재된 가열 용융 처리장치.
또한, 부기 21 또는 부기 26에 기재된 가열 용융 장치에서는, (1) 상기 배기수단은 포름산에 대하여 내식성을 갖는 배기 펌프이고, 또는 (2) 상기 히터에 의해 가열 용융한 후, 상기 가열대상장치를 1분 이내에 상기 땜납의 융점 이하로 냉각시키는 냉각기구를 더 갖는 것이고, 또는 (3) 상기 카복실산 공급수단은 카복실산 가스 공급기구 또는 카복실산 혼합 용액 공급기구일 수도 있고, 또는 (4) 상기 챔버에는 냉각기구, 진공 게이지, 압력조정기구 중의 적어도 1개를 갖고 있을 수도 있고, 또는 (5) 상기 카복실산 가스 공급기구 또는 카복실산 혼합 용액 공급기구에는 유량조정기구가 부착되어 있을 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 피착물 상에 땜납 범프를 형성하는 공정이나 전자부품의 땜납을 피착물에 실장하는 공정에서, 카복실산을 함유한 감압 분위기 내에서 땜납을 가열 용융하는 기구를 설치했기 때문에, 피착물 표면의 산화막이 제거되고, 잔사가 남지 않아, 범프 표면 형상을 양호하게 하거나, 또는 땜납 접합 부분의 형상을 양호하게 할 수 있다. 또한, 땜납 범프나 땜납 접합 부분 내에서의 보이드의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 피착물을 취화하는 것과 같은 현상도 발생시키지 않아, 피착물의 박리를 방지할 수 있다.
그러한 처리를 행하기 위한 가열 용융 처리장치에서, 가열 용융 챔버의 배기 측에 카복실산 회수기구 및 카복실산 분해기구를 부착시키고 있기 때문에, 카복실산, 예를 들어, 포름산이 공기 중에 비산되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 카복실산을 챔버에 방출하는 부분에 카복실산을 가열하는 가열기구를 설치하고 있기 때문에, 카복실산이 땜납의 표면에 액체방울 상태로 되는 것을 억제하여 땜납 가열 용융 후에 땜납 표면에 카복실산이 남기 어려워져, 땜납의 재산화가 방지된다.

Claims (13)

  1. 땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와,
    상기 챔버 내에 부착되어 상기 땜납을 가열하기 위한 히터와,
    상기 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과,
    상기 챔버 내에 카복실산을 공급하는 관을 갖는 동시에, 상기 관으로부터 공급되는 카복실산의 기화를 조장하는 가열기를 갖는 카복실산 공급수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 관은 상기 챔버에 접속되며, 상기 카복실산에 대하여 내식성을 갖는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열기는 50∼110℃의 범위에서 가열 온도가 설정되는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 카복실산 공급수단은 카복실산 용액을 기화시키는 구조, 또는 카복실산 용액과 불활성 가스를 혼합시키는 구조 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는가열 용융 처리장치.
  5. 땜납이 노출되어 있는 가열대상장치를 수용하기 위한 챔버와,
    상기 챔버 내에 부착되어 상기 땜납을 가열하기 위한 히터와,
    상기 챔버 내를 감압하기 위한 배기수단과,
    상기 챔버 내에 상기 가열대상장치를 삽입하기 전에 카복실산 또는 카복실산 함유 용액을 상기 땜납에 도포하는 도포수단
    을 갖는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도포수단은 안개 상태로 분무된 상기 카복실산 또는 상기 카복실산 함유 용액을 함유한 영역을 통과시키는 수단인 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 카복실산은 포름산이며, 상기 배기수단의 흡기 또는 배기 측에는 포름산을 회수하는 회수기구가 설치되거나 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회수기구는 상기 챔버로부터 배기된 가스를 용액 중에 통과시키는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 용액은 물 또는 알코올인 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  10. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 카복실산은 포름산이며, 상기 배기수단의 흡기 또는 배기 측에는 포름산을 분해하는 분해기구가 설치되거나 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분해기구는 상기 챔버로부터 배기되는 가스를 200℃ 이상으로 가열하는 구조를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  12. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 챔버에는 다른 챔버가 인접되고, 그들 챔버에는 상기 가열 용융 대상장치를 반송하는 반송기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 다른 챔버에는 예비 가열기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 가열 용융 처리장치.
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