リフロー前処理装置およびリフロー前処理方法
【課題】はんだ付け対象のうちのはんだバンプが形成される表面にスズが付着することを防止すること。
【解決手段】水素ラジカル発生装置３と、浮遊物質捕獲用フィルター５とを備えている。水素ラジカル発生装置３は、はんだ付け対象１０に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する。浮遊物質捕獲用フィルター５は、その水素ラジカルが浮遊物質捕獲用フィルター５を通り抜けた後にそのはんだに照射されるように、配置される。そのはんだは、水素ラジカルに照射されたときに、表面に形成された酸化膜が除去され、そのはんだから遊離した浮遊物質を放出する。このようなリフロー処理装置は、その浮遊物質を浮遊物質捕獲用フィルター５が捕獲することにより、はんだ付け対象１０の表面にその浮遊物質が堆積することを防止することができる。
【解決手段】水素ラジカル発生装置３と、浮遊物質捕獲用フィルター５とを備えている。水素ラジカル発生装置３は、はんだ付け対象１０に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する。浮遊物質捕獲用フィルター５は、その水素ラジカルが浮遊物質捕獲用フィルター５を通り抜けた後にそのはんだに照射されるように、配置される。そのはんだは、水素ラジカルに照射されたときに、表面に形成された酸化膜が除去され、そのはんだから遊離した浮遊物質を放出する。このようなリフロー処理装置は、その浮遊物質を浮遊物質捕獲用フィルター５が捕獲することにより、はんだ付け対象１０の表面にその浮遊物質が堆積することを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー前処理装置およびリフロー前処理方法に関し、特に、はんだバンプを形成するときに利用されるリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ実装（ＦＣ接続：ＦｌｉｐＣｈｉｐ接続）を行うときに半導体チップ上に形成されるはんだバンプが知られている。そのはんだバンプは、その半導体チップ上に配置されたはんだが、低酸素雰囲気での熱処理（リフロー処理）が実行されることにより、形成される。そのはんだバンプは、その半導体チップに形成されている電極パッドと機械的電気的に接合されている。
【０００３】
はんだを半導体チップ上に配置する方法としては、メッキ法、印刷法、はんだボール搭載等の方法が例示される。そのはんだとしては、主成分である鉛ＰｂにスズＳｎ等の成分を添加した合金や、主成分であるスズＳｎに銀Ａｇや銅Ｃｕを添加した合金が例示される。このようなはんだは、表面に酸化膜が形成されている状態でリフロー処理が実行されると、その酸化膜がはんだの溶融を阻害し、後のＦＣ接続に必要とされるバンプ形状に形成されないことがある。このため、そのリフロー処理では、そのはんだを熱処理する前もしくは熱処理中に酸化膜を除去する必要がある。
【０００４】
酸化膜を除去する方法としては、フラックスによる還元反応を利用した方法、還元性ガスとの反応により酸化膜を除去する方法等が例示される。その還元性ガスとしては、蟻酸や水素等が例示される。その蟻酸よる処理は、半導体チップの電極パッドのピッチの微細化が進むと、そのはんだの間隙への蟻酸浸入が困難であることが知られている。極性がある水素プラズマによる処理は、半導体チップのチャージが問題となることが知られている。その水素ガスを用いたバンプ表面酸化膜の除去方法では、水素ガスをプラズマによりイオン化・ラジカル化し反応性が高い状態にてバンプ表面に照射することにより、バンプ表面の酸化膜を除去している。
【０００５】
特開２００１−０５８２５９号公報には、洗浄工程が不要な半田付け方法が開示されている。その半田付け方法は、半田を有する被処理物が配置された真空室を真空状態に減圧する工程と、前記真空状態にある真空室の温度を、前記半田の溶融温度まで上昇させると共に前記半田の溶融温度に維持する加熱工程と、この加熱工程と並行して、前記真空室内に水素ラジカルを供給する工程とを具備している。その半田付け方法では、水素ガスにマイクロ波を照射することにより、水素イオン及び水素ラジカルを生成する。アースされた金属製のイオン捕獲フィルターがプラズマ発生部の下に設置されることにより、その水素イオン及び水素ラジカルの内の電気的に中性である水素ラジカルのみがフィルターを通過してウェーハ表面上に照射される。このような照射によれば、そのウェーハの帯電を抑制することができる。はんだ表面の酸化膜を除去した後に、真空或いは不活性ガス雰囲気中ではんだの融点以上の温度にて熱処理を行うことによりはんだが溶融しはんだバンプが形成される。
【０００６】
特開２００７−０５３２４５号公報には、はんだ表面にしわが発生することを防止するはんだ付け方法が開示されている。そのはんだ付け方法は、はんだ溶融温度よりも低い温度であってかつ大気圧よりも低い圧力で、はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に、遊離基ガスを照射する照射過程と、この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記はんだ溶融温度以上の温度に前記処理物を加熱する加熱過程と、この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記処理物を冷却する冷却過程とを具備している。
【０００７】
特開２００５−２３０８３０号公報には、品質のよいはんだ付け方法が開示されている。そのはんだ付け方法は、錫単独または、錫と銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛の１つまたは２つ以上の成分とを含む固体状のはんだを有する被処理物が配置された真空室を、真空状態に減圧させ、その後、遊離基ガスを発生させて前記はんだの酸化膜を除去した後、前記遊離基ガスの発生を中止して、無酸化雰囲気で前記はんだをはんだの融点以上の温度にしてはんだを溶融する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−５８２５９号公報
【特許文献２】特開２００７−５３２４５号公報
【特許文献３】特開２００５−２３０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
はんだの表面に形成される酸化膜は、錫酸化膜を含んでいる。その錫酸化膜は、水素イオンや水素ラジカル等に例示される活性化された水素に照射されたときに、次化学反応式：
ＳｎＯ２＋４Ｈ＊→Ｓｎ＋２Ｈ２Ｏ
ＳｎＯ２＋８Ｈ＊→ＳｎＨ４＋２Ｈ２Ｏ
により表現される反応により水素化スズＳｎＨ４を生成する。水素化スズＳｎＨ４は、気体であり、生成後に処理チャンバー内を浮遊する。その浮遊している水素化スズＳｎＨ４は、ウェーハ表面上に形成される保護膜（たとえば、ポリイミドから形成されている。）に達すると、その保護膜が触媒となることによりスズＳｎと水素Ｈ２とに分解され、スズＳｎがその保護膜上に付着することがある。このようなスズの付着は、問題を発生させることがある。
【００１０】
本発明の目的は、はんだ付け対象のうちのはんだバンプが形成される表面にスズが付着することを防止するリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるリフロー前処理装置は、水素ラジカル発生装置（３）と、浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とを備えている。水素ラジカル発生装置（３）は、はんだ付け対象（１０）に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する。浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）は、その水素ラジカルが浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）を通り抜けた後にそのはんだに照射されるように、配置される。
【００１３】
本発明によるリフロー前処理方法は、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とを所定位置に配置するステップと、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とがその所定位置に配置されているときに、はんだ付け対象（１０）に配置されたはんだを水素ラジカルで照射するステップとを備えている。その水素ラジカルは、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とがその所定位置に配置されているときに、浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）を通り抜けた後にそのはんだに照射される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法は、はんだ付け対象のうちのそのはんだが配置される表面にスズが付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明によるリフロー前処理装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面を示し、スズ捕獲用フィルターを示す断面図である。
【図３】図３は、本発明によるリフロー前処理方法が適用される半導体パッケージ製品製造方法により製造されるＦＣＢＧＡパッケージを示す断面図である。
【図４】図４は、他のスズ捕獲用フィルターを示す平面図である。
【図５】図５は、リフロー前処理装置の比較例を示す断面図である。
【図６】図６は、保護膜表面スズ堆積量を示すグラフである。
【図７】図７は、充填樹脂剥離発生数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明によるリフロー前処理装置の実施の形態を記載する。そのリフロー前処理装置は、図１に示されているように、チャンバー１に複数の装置が設けられている。チャンバー１は、環境から内部を隔離する容器である。チャンバー１は、ゲートが形成されている。そのゲートは、チャンバー１の内部とロードロックチャンバーの内部とを接続し、ユーザにより閉鎖され、または、開放される。そのロードロックチャンバーは、搬送装置を備えている。その搬送装置は、そのゲートが開放されているときに、そのロードロックチャンバーの内部に配置されている搬送対象をチャンバー１の内部に搬入し、または、チャンバー１の内部に配置されている搬送対象をそのロードロックチャンバーの内部に搬出する。
【００１７】
その複数の装置は、複数のリフトピン２とピン駆動装置４と水素ラジカル発生装置３と錫捕獲用フィルター５とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とウェーハ用ヒーター８と制御装置９とを含んでいる。
【００１８】
複数のリフトピン２は、それぞれ、棒状に形成され、一端に保持部が形成されている。複数のリフトピン２は、それぞれ、鉛直方向に沿うように、かつ、その保持部が鉛直上側を向くように、チャンバー１の内部に配置されている。複数のリフトピン２は、さらに、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面上に配置されるように、鉛直方向に平行移動可能にチャンバー１に支持されている。複数のリフトピン２は、複数のリフトピン２のその保持部にウェーハ１０が載せられることにより、ウェーハ１０をチャンバー１の内部に保持する。
【００１９】
ウェーハ１０は、複数の回路素子と複数の配線とを内部に備えている。その複数の配線は、その複数の回路素子を電気的に接続することにより、複数の回路を形成している。ウェーハ１０は、さらに、保護膜と複数の電極パッドとを表層に備えている。その保護膜は、ポリイミドから形成され、その複数の回路素子とその複数の配線とを被覆し、外部環境からその複数の回路素子とその複数の配線とを保護している。その保護膜は、複数の開口部が形成されている。その複数の電極パッドは、導体から形成され、その複数の開口部にそれぞれ配置されている。その複数の電極パッドは、その複数の配線を介してその複数の回路素子のいずれかに電気的に接続されている。ウェーハ１０は、さらに、その複数の電極パッドに複数のはんだがそれぞれ配置されている。その複数のはんだは、それぞれ、スズＳｎと鉛Ｐｂとを含有している合金から形成されている。
【００２０】
なお、そのはんだは、スズＳｎを含有する他の金属に置換されることができる。そのはんだとしては、スズＳｎと銀Ａｇとを含有している合金、スズＳｎと銅Ｃｕとを含有している合金、純スズが例示される。
【００２１】
ピン駆動装置４は、制御装置９により制御されることにより、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面に配置されたまま、複数のリフトピン２の全部を鉛直方向に平行に移動させる。
【００２２】
水素ラジカル発生装置３は、石英板１１とイオン捕獲用フィルター１２とマグネトロン１４とを備えている。石英板１１は、石英から形成され、板状に形成されている。イオン捕獲用フィルター１２は、アルミニウムから形成され、板状のメッシュに形成されている。なお、イオン捕獲用フィルター１２は、アルミニウムと異なる他の導体から形成されることもできる。その導体としては、ステンレス鋼が例示される。イオン捕獲用フィルター１２は、チャンバー１の内部がプラズマ発生室１５とリフロー前処理室１６とに分割されるように、チャンバー１の内部に配置されている。すなわち、イオン捕獲用フィルター１２は、プラズマ発生室１５とリフロー前処理室１６とを隔離している。プラズマ発生室１５は、石英板１１とイオン捕獲用フィルター１２と間に挟まれている空間である。リフロー前処理室１６には、複数のリフトピン２が配置されている。イオン捕獲用フィルター１２は、さらに、接地されている。マグネトロン１４は、制御装置９により制御されることにより、石英板１１を介してプラズマ発生室１５にマイクロ波１７を出力する。水素ラジカル発生装置３は、さらに、図示されていない水素ガス供給装置を備えている。その水素ガス供給装置は、制御装置９により制御されることにより、プラズマ発生室１５に接続される配管を介してプラズマ発生室１５に水素ガスを供給する。
【００２３】
錫捕獲用フィルター５は、ニッケルＮｉから形成されている。錫捕獲用フィルター５は、チャンバー１の内部に配置され、チャンバー１の内部を平行移動可能に、かつ、回転移動可能に支持されている。フィルター駆動モーター６は、制御装置９により制御されることにより、錫捕獲用フィルター５を移動させる。フィルター駆動モーター６は、さらに、錫捕獲用フィルター５の位置を測定し、その位置を制御装置９に出力する。フィルター用ヒーター７は、錫捕獲用フィルター５に熱的に接続されている。フィルター用ヒーター７は、制御装置９により制御されることにより、発熱する。フィルター用ヒーター７は、さらに、錫捕獲用フィルター５の温度を測定し、その温度を制御装置９に出力する。ウェーハ用ヒーター８は、チャンバー１の内部のリフロー前処理室１６に配置されている。ウェーハ用ヒーター８は、制御装置９により制御されることにより、発熱する。ウェーハ用ヒーター８は、さらに、複数のリフトピン２に保持されているウェーハ１０の温度を測定し、その温度を制御装置９に出力する。
【００２４】
チャンバー１は、さらに、図示されていない排気装置を備えている。その排気装置は、制御装置９により制御されることにより、チャンバー１に形成されている排気口を介してチャンバー１の内部から気体を排気する。その排気装置は、さらに、チャンバー１の内部の雰囲気の気圧を測定し、その気圧を制御装置９に出力する。
【００２５】
制御装置９は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、制御装置９にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録する。その記憶装置は、さらに、そのＣＰＵにより利用される情報を記録する。そのリムーバルメモリドライブは、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを制御装置９にインストールするときに利用される。その通信装置は、通信回線網を介して制御装置９に接続される他のコンピュータからコンピュータプログラムを制御装置９にダウンロードし、そのコンピュータプログラムを制御装置９にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識されることができるように出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画像を表示するディスプレイが例示される。
【００２６】
そのインターフェースは、制御装置９に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、水素ラジカル発生装置３とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とウェーハ用ヒーター８とを含んでいる。
【００２７】
制御装置９にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置９に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、ウェーハ搬送部と酸化膜除去部とを含んでいる。
【００２８】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持される前に、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５が配置されるように、フィルター駆動モーター６を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持される前に、さらに、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部が配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。
【００２９】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、さらに、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０に所定の距離まで接近するように、フィルター駆動モーター６を制御する。その所定の距離は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に含まれる距離である。
【００３０】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射された後に、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５が配置されるように、フィルター駆動モーター６を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が水素ラジカルに照射された後に、さらに、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部が配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。
【００３１】
その酸化膜除去部は、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に所定量の水素ラジカルＨ＊が照射されるように、水素ラジカル発生装置３を制御する。すなわち、その酸化膜除去部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持されているときに、チャンバー１の内部の雰囲気が所定の気圧になるように、その排気装置を制御する。その酸化膜除去部は、所定量の水素ガスＨ２がプラズマ発生室１５に供給されるように、その水素ガス供給装置を制御する。その酸化膜除去部は、所定量のマイクロ波１７がプラズマ発生室１５に出力されるように、マグネトロン１４を制御する。
【００３２】
プラズマ発生室１５に充填された水素ガスがマイクロ波１７に照射されることにより、プラズマ発生室１５に水素プラズマが発生し、複数の粒子が生成される。その複数の粒子は、電荷を有するイオンと電荷を有していない水素ラジカルＨ＊とを含んでいる。そのイオンは、水素イオンＨ＋を含んでいる。そのイオンは、イオン捕獲用フィルター１２に捕獲される。水素ラジカルＨ＊は、イオン捕獲用フィルター１２を通り抜けて、リフロー前処理室１６に放出され、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に照射される。
【００３３】
その酸化膜除去部は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射されているときに、錫捕獲用フィルター５が所定温度になるように、フィルター用ヒーター７を制御する。その所定温度は、５０℃から耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度である。その耐熱温度は、錫捕獲用フィルター５が耐えることができる上限温度を示し、たとえば、２００℃を示している。その酸化膜除去部は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、さらに、錫捕獲用フィルター５が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転するように、フィルター駆動モーター６を制御する。
【００３４】
その酸化膜除去部は、さらに、ウェーハ１０に配置されている複数のはんだが所定温度になるように、ウェーハ用ヒーター８を制御する。その所定温度は、５０℃から上限温度までの温度範囲に含まれる温度である。その上限温度は、その複数のはんだの融点より低い温度を示し、たとえば、２００℃を示している。
【００３５】
図２は、錫捕獲用フィルター５を示している。錫捕獲用フィルター５は、ウェーハ１０よりひとまわり大きい円盤状に形成され、網状に形成されている。錫捕獲用フィルター５は、さらに、錫捕獲用フィルター５の面積に対する網目の面積の開口率が７０％程度になるように、形成されている。このとき、水素ラジカル発生装置３からリフロー前処理室１６に放出された水素ラジカルＨ＊は、錫捕獲用フィルター５に形成されている網目を通り抜けて、ウェーハ１０に照射される。錫捕獲用フィルター５は、このように網状に形成されることにより、水素ラジカルＨ＊がより多く通り抜けることができ、ウェーハ１０の近傍に配置された場合でも、より多くの水素ラジカルＨ＊をウェーハ１０に照射させることができる。錫捕獲用フィルター５は、リフロー前処理室１６に配置されることにより、リフロー前処理室１６に浮遊している水素化スズＳｎＨ４を捕獲する。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５の表面の表面積が大きいほど、水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応の触媒としての効率がより良くなる。すなわち、錫捕獲用フィルター５は、網の目が粗いものに比較して、網の目が粗いもの細かいものほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。
【００３６】
本発明によるリフロー前処理方法の実施の形態は、このようなリフロー前処理装置を用いて実行され、半導体パッケージを生産する半導体パッケージ製造方法に適用されている。その半導体パッケージ製造方法は、そのリフロー前処理方法を実行する動作と、リフロー処理と、フリップチップ接続とを備えている。
【００３７】
そのリフロー前処理方法では、制御装置９は、まず、フィルター駆動モーター６を制御することにより、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５を移動させる。制御装置９は、さらに、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部を配置する。ユーザは、チャンバー１のゲートを開放し、そのロードロックチャンバーの搬送装置を制御することにより、そのロードロックチャンバーに配置されているウェーハ１０を複数のリフトピン２に載せ、複数のリフトピン２にウェーハ１０を保持させる。ユーザは、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、チャンバー１のゲートを閉鎖する。
【００３８】
このとき、そのロードロックチャンバーの搬送装置は、錫捕獲用フィルター５が複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に配置され、かつ、複数のリフトピン２の保持部がウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に配置されることにより、錫捕獲用フィルター５とウェーハ用ヒーター８とに干渉されないで、ウェーハをそのロードロックチャンバーからチャンバー１に搬入することができる。
【００３９】
制御装置９は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されるように、複数のリフトピン２を鉛直下方に移動させる。ウェーハ用ヒーター８は、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されることにより、ウェーハ１０を加熱することができる。
【００４０】
制御装置９は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、さらに、フィルター駆動モーター６を制御することにより、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０の所定の距離（１ｍｍ〜１０ｍｍ）に配置されるように、錫捕獲用フィルター５を鉛直下方に移動させる。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０にその所定の距離まで接近することにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
【００４１】
制御装置９は、ウェーハ１０と錫捕獲用フィルター５とが所定の位置に配置されているときに、水素ラジカル発生装置３を制御することにより、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に所定量の水素ラジカルＨ＊を照射する。すなわち、制御装置９は、その排気装置を制御することにより、チャンバー１の内部の雰囲気を所定の気圧にする。制御装置９は、その水素ガス供給装置を制御することにより、所定量の水素ガスＨ２をプラズマ発生室１５に供給する。制御装置９は、マグネトロン１４を制御することにより、プラズマ発生室１５に水素のプラズマが生成されるように、所定量のマイクロ波１７をプラズマ発生室１５に出力する。
【００４２】
ウェーハ１０に配置されている複数のはんだは、表面に酸化膜が形成されていることがある。その酸化膜は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射されることにより、除去される。その酸化膜は、錫酸化膜を含んでいる。その錫酸化膜は、酸化スズＳｎＯ２を含有している。その錫酸化膜は、水素ラジカルＨ＊に照射されたときに、次化学反応式：
ＳｎＯ２＋４Ｈ＊→Ｓｎ＋２Ｈ２Ｏ
ＳｎＯ２＋８Ｈ＊→ＳｎＨ４＋２Ｈ２Ｏ
により表現される反応により分解され、スズＳｎと水素化スズＳｎＨ４とが生成される。スズＳｎは、そのはんだの表面に残る。水素化スズＳｎＨ４は、気体であり、生成後に揮発して、リフロー前処理室１６を浮遊する。
【００４３】
制御装置９は、さらに、ウェーハ用ヒーター８を制御することにより、ウェーハ１０に配置された複数のはんだを所定の温度に加熱する。その所定の温度は、高いほどはんだ表面の酸化膜を効率よく除去できるが、はんだ融点を超えると水素がはんだ中に入り込みバンプ中に気泡が発生することがある。このため、その所定の温度を５０℃以上はんだ融点以下とすることが好ましい。その複数のはんだは、その所定の温度に加熱されることにより、水素ラジカルＨ＊が照射されたときに、効率よく酸化膜が分解され除去される。
【００４４】
水素化スズＳｎＨ４は、ウェーハ１０の保護膜に接触すると、その保護膜を触媒として、スズＳｎと水素Ｈ２に解離する。その解離したスズＳｎは、その保護膜に付着して堆積する。その所定の温度が高いと、そのウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度が大きくなる。このためその所定の温度は１００℃以上１５０℃以下とすることがさらに好ましい。これによりはんだ表面の酸化膜を効率よく除去しつつ、そのウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度を抑制することができる。水素化スズＳｎＨ４は、錫捕獲用フィルター５に接触すると、スズＳｎと水素Ｈ２に解離する。その解離したスズＳｎは、錫捕獲用フィルター５に付着して固体化する。
【００４５】
制御装置９は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、フィルター用ヒーター７を制御することにより、錫捕獲用フィルター５を所定温度に加熱する。その所定温度としては、５０℃から耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度である。その耐熱温度は、錫捕獲用フィルター５が耐えることができる上限温度を示し、たとえば、２００℃を示している。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５がその所定温度になることにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
さらに、錫捕獲用フィルター５の温度をウェーハ１０に配置された複数のはんだの温度より高くすることが好ましい。これによりウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度を抑制しつつ、錫捕獲用フィルター５による水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
【００４６】
制御装置９は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、さらに、フィルター駆動モーター６を制御することにより、鉛直方向に平行である回転軸を中心に錫捕獲用フィルター５を回転させる。水素ラジカルＨ＊は、錫捕獲用フィルター５が回転することにより、均一にウェーハ１０のはんだに照射される。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５が回転することにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４が均一に捕獲される。
【００４７】
制御装置９は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射された後に、フィルター駆動モーター６を制御することにより、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５を移動させる。制御装置９は、ウェーハ１０が水素ラジカルに照射された後に、さらに、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部を移動させる。ユーザは、チャンバー１のゲートを開放し、そのロードロックチャンバーの搬送装置を制御することにより、複数のリフトピン２に保持されているウェーハ１０をそのロードロックチャンバーに搬出する。そのロードロックチャンバーの搬送装置は、錫捕獲用フィルター５が複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に配置され、かつ、複数のリフトピン２の保持部がウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に配置されることにより、錫捕獲用フィルター５とウェーハ用ヒーター８とに干渉されないで、ウェーハ１０をそのロードロックチャンバーに搬出することができる。
【００４８】
このようなリフロー前処理方法によれば、チャンバー１の内部に浮遊する水素化スズＳｎＨ４が錫捕獲用フィルター５に捕獲されることにより、ウェーハ１０の保護膜に接触する水素化スズＳｎＨ４の量を低減することができる。このため、このようなリフロー前処理方法は、ウェーハ１０の保護膜で生成されるスズＳｎの量を低減することができ、ウェーハ１０の保護膜に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。
【００４９】
チャンバー１の内壁は、水素化スズＳｎＨ４が接触すると、水素化スズＳｎＨ４から解離したスズＳｎが付着して堆積する。このため。チャンバー１は、その内壁を定期的にクリーニングする必要がある。このようなリフロー前処理方法によれば、チャンバー１の内部に浮遊する水素化スズＳｎＨ４の量を低減することができ、チャンバー１の内壁に付着して堆積するスズＳｎを低減することができる。その結果、このようなリフロー前処理方法は、そのクリーニングの頻度を低減することができ、そのリフロー前処理装置の稼働率を向上させることができる。
【００５０】
錫捕獲用フィルター５は、ウェーハ１０の近傍に配置されることにより、ウェーハ１０に配置されている複数のはんだから放出される水素化スズＳｎＨ４をより高確率で接触することができる。このため、錫捕獲用フィルター５は、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができ、ウェーハ１０の保護膜に接触しようとする水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。このため、錫捕獲用フィルター５をウェーハ１０の近傍に移動させる動作によれば、ウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることをより容易にし、かつ、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。
【００５１】
錫捕獲用フィルター５は、温度が高いほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よくスズＳｎと水素Ｈ２とに分解することができる。このため、錫捕獲用フィルター５を加熱する動作によれば、錫捕獲用フィルター５は、水素化スズＳｎＨ４をより効率よくスズＳｎと水素Ｈ２とに分解することができ、水素化スズＳｎＨ４が保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。さらに、錫捕獲用フィルター５は、１００℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることにより、５０℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることに比較して、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができ、水素化スズＳｎＨ４が保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応は、錫捕獲用フィルター５が１４０℃以上になると、急激に促進される。このため、錫捕獲用フィルター５は、１５０℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることにより、さらに、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができ、スズＳｎが保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。このとき、錫捕獲用フィルター５は、２００℃の温度に耐えられる金属から形成されていることが好ましい。
【００５２】
なお、錫捕獲用フィルター５は、２００℃までの温度に耐えられる他の金属に置換されることもできる。その金属としては、スズＳｎと合金化反応を起こす他の金属が好ましい。その金属としては、ニッケルＮｉを含有する合金、銅Ｃｕ、銅Ｃｕを含有する合金が例示される。その金属から形成された錫捕獲用フィルターは、錫捕獲用フィルター５と同様にして、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。このため、その錫捕獲用フィルターが適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置と同様にして、スズＳｎが保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。
【００５３】
水素ラジカルＨ＊が照射された後、ロードロックチャンバーに搬出されたウェーハ１０は、真空、或いは不活性ガス雰囲気中で搬送され、別途用意されたリフロー処理装置に搬入される。
そのリフロー処理装置において、ユーザは、ウェーハ１０をはんだの融点以上に加熱し、その複数のはんだを溶融させる。ユーザは、その複数のはんだがそれぞれ溶融した後に、その溶融した複数のはんだを放冷して複数のはんだバンプの形状に凝固させる。
【００５４】
図３は、その半導体パッケージ製品製造方法により生産された半導体パッケージ製品を示している。その半導体パッケージ製品は、半導体チップ２１と複数のはんだバンプ２２とインターポーザ２３とアンダーフィル樹脂２４とリッド２５とを備えている。半導体チップ２１は、ウェーハ１０の一部分であり、板状に形成され、複数の回路素子と複数の配線とを内部に備えている。その複数の配線は、その複数の回路素子を電気的に接続することにより、複数の回路を形成している。半導体チップ２１は、さらに、インターポーザ２３に対向する面に保護膜と複数のはんだバンプ２２が形成されている。その保護膜は、その複数の回路素子とその複数の配線とを被覆している。複数のはんだバンプ２２は、その複数の配線を介してその複数の回路素子のいずれかに電気的に接続されている。
【００５５】
インターポーザ２３は、板状に形成され、複数の内部配線を備えている。その複数の内部配線は、互いに電気的に絶縁されるようにインターポーザ２３の内部に配置されている。インターポーザ２３は、半導体チップ２１に対向する面が、複数のはんだバンプ２２を介して半導体チップ２１に接合されている。インターポーザ２３は、半導体チップ２１に対向する面の裏側の面に複数のはんだボール２６が形成されている。このとき、その複数の内部配線は、複数のはんだバンプ２２を複数のはんだボール２６にそれぞれ電気的に接続している。
【００５６】
アンダーフィル樹脂２４は、絶縁体から形成され、半導体チップ２１とインターポーザ２３との間に充填されている。アンダーフィル樹脂２４は、半島体チップ２１に形成されている保護膜２７に密着し、インターポーザ２３の半導体チップ２１に対向する面に密着することにより。複数のはんだバンプ２２を保護している。リッド２５は、器状に形成されている。リッド２５は、その器の縁の全部がインターポーザ２３に密着されることにより、その器の内部に半導体チップ２１を配置し、半導体チップ２１を保護している。
【００５７】
その半導体パッケージ製品製造方法のうちのフリップチップ接続では、ユーザは、まず、その複数のはんだバンプが形成されたウェーハ１０を複数のチップに切断する。ユーザは、後樹脂工法を用いて、その複数のチップの各々のチップ２１を１つのインターポーザ２３に取り付ける。すなわち、ユーザは、チップ２１とインターポーザ２３とが複数のはんだバンプ２２を挟むように配置し、複数のはんだバンプ２２を溶融させることにより、半導体チップ２１とインターポーザ２３とをはんだ付けする。ユーザは、半導体チップ２１とインターポーザ２３とがはんだ付けされた後に、液状の絶縁性樹脂を半導体チップ２１の一辺に塗布し、毛細管現象により半導体チップ２１とインターポーザ２３との微小間隙に浸透させる。ユーザは、その塗布と浸透とを半導体チップ２１のサイズから算出された回数だけ繰り返した後に、その絶縁性樹脂をアンダーフィル樹脂２２に硬化させる。ユーザは、アンダーフィル樹脂２２を形成した後に、半導体チップ２１が保護されるように、リッド２５をインターポーザ２３に密着させる。インターポーザ２３のうちの半導体チップ２１に対向する面の裏側の面に複数のはんだボール２６を形成する。
【００５８】
このような後樹脂工法は、公知であり、特開２００９−０５７５７５号公報に詳細が開示されている。なお、アンダーフィル樹脂２２は、このような後樹脂工法と異なる他の方法により充填されることもできる。その方法としては、チップ２１とインターポーザ２３との接合面に樹脂が塗布されたあとにフリップチップ接続する先樹脂工法が例示される。その先樹脂工法に適用される樹脂としては、液状樹脂とフィルム状樹脂とが例示される。その液状樹脂が適用される先樹脂工法は、公知であり、特開２００３−３３８５２５号公報に開示されている。そのフィルム状樹脂が適用される先樹脂工法は、公知であり、特開２００８−３１１４４３号公報に開示されている。
【００５９】
複数のはんだバンプ２２は、保護膜２７にスズＳｎが堆積したときに、複数のはんだバンプ２２のうちの互いに異なる２つのはんだバンプが電気的に接続されることがある。その半導体パッケージ製品は、その２つのはんだバンプが電気的に接続されると、不良品となる。このような半導体パッケージ製品製造方法は、本発明によるリフロー前処理方法が適用されていることにより、保護膜２７に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。この結果、このような半導体パッケージ製品製造方法は、複数のはんだバンプ２２が電気的に接続されることを防止し、その半導体パッケージ製品の不良率を低減することができる。
【００６０】
保護膜２７とアンダーフィル樹脂２４とは、保護膜２７にスズＳｎが堆積したときに、密着しないことがある。このような半導体パッケージ製品製造方法は、本発明によるリフロー前処理方法が適用されていることにより、保護膜２７に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。この結果、このような半導体パッケージ製品製造方法は、半導体チップ２１の保護膜２７とアンダーフィル樹脂２４とより確実に密着させることができ、その半導体パッケージ製品のアンダーフィル樹脂２４の密着不良を低減させることができる。
【００６１】
錫捕獲用フィルター５は、水素ラジカルＨ＊が通り抜けることができる他の錫捕獲用フィルターに置換されることができる。たとえば、その錫捕獲用フィルター２１は、図４に示されているように、錫捕獲用フィルター５と同様にして、ウェーハ１０よりひとまわり大きい円盤状に形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、複数の孔２２−１〜２２−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）が形成され、いわゆるパンチング板構造に形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、錫捕獲用フィルター２１の面積に対する複数の孔２２−１〜２２−ｎの面積の開口率が７０％程度になるように、形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、表面に十分に細かな凹凸が形成されている。このとき、水素ラジカル発生装置３からリフロー前処理室１６に放出された水素ラジカルＨ＊は、複数の孔２２−１〜２２−ｎを通り抜けて、ウェーハ１０に照射される。
【００６２】
錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置と同様にして、水素化スズＳｎＨ４を捕獲することにより、ウェーハ１０の保護膜にスズＳｎが堆積することを防止することができる。
【００６３】
錫捕獲用フィルター２１は、錫捕獲用フィルター２１の表面の表面積が大きいほど、水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応の触媒としての効率がより良くなる。すなわち、錫捕獲用フィルター２１は、表面が研磨されているものに比較して、表面に凹凸が形成されているものほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。このため、錫捕獲用フィルター２１は、錫捕獲用フィルター５に比較して、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。このため、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、ウェーハ１０の保護膜にスズＳｎが堆積することをより防止して、ウェーハ１０から形成される半導体パッケージの複数のはんだバンプ２２間が電気的に接続されることを防止し、あるいは樹脂の密着不良をより低減させることができる。
【００６４】
図５は、本発明によるリフロー前処理装置の比較例を示している。そのリフロー前処理装置は、本発明によるリフロー前処理装置から錫捕獲用フィルター５とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とが省略されている。すなわち、そのリフロー前処理装置は、チャンバー１０１と複数のリフトピン１０２と水素ラジカル発生装置１０３とピン駆動装置１０４とウェーハ用ヒーター１０８と制御装置１０９とを備えている。制御装置１０９は、コンピュータである。チャンバー１０１は、環境から内部を隔離する容器である。複数のリフトピン１０２は、チャンバー１０１の内部に配置され、ウェーハ１１０をチャンバー１０１の内部に保持する。ウェーハ１１０は、ウェーハ１０と同様にして、複数のはんだが配置されている。ピン駆動装置１０４は、制御装置１０９により制御されることにより、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面に配置されたまま、複数のリフトピン２の全部を鉛直方向に平行に移動させる。
【００６５】
水素ラジカル発生装置１０３は、石英板１１１とイオン捕獲用フィルター１１２とマグネトロン１１４とを備えている。石英板１１１は、石英から形成され、板状に形成されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、導体から形成され、板状のメッシュに形成されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、チャンバー１０１の内部がプラズマ発生室１１５とリフロー前処理室１１６とに分割されるように、チャンバー１０１の内部に配置されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、さらに、接地されている。リフロー前処理室１１６には、複数のリフトピン１０２が配置されている。マグネトロン１１４は、制御装置１０９により制御されることにより、石英板１１１を介してプラズマ発生室１１５にマイクロ波１１７を出力する。水素ラジカル発生装置１０３は、さらに、図示されていない水素ガス供給装置を備えている。その水素ガス供給装置は、制御装置１０９により制御されることにより、プラズマ発生室１１５に水素ガスを供給する。すなわち、水素ラジカル発生装置１０３は、制御装置１０９により制御されることにより、複数のリフトピン１０２に保持されるウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊を照射する。
【００６６】
ウェーハ用ヒーター１０８は、複数のリフトピン１０２の内部に配置されている。ウェーハ用ヒーター１０８は、制御装置１０９により制御されることにより、発熱する。ウェーハ用ヒーター１０８は、さらに、複数のリフトピン１０２に保持されているウェーハ１１０の温度を測定し、その温度を制御装置１０９に出力する。
【００６７】
チャンバー１０１は、さらに、排気装置を備えている。その排気装置は、制御装置１０９により制御されることにより、チャンバー１０１の内部から気体を排気する。その排気装置は、さらに、チャンバー１０１の内部の雰囲気の気圧を測定し、その気圧を制御装置１０９に出力する。
【００６８】
本発明によるリフロー前処理方法の比較例は、このような比較例のリフロー前処理装置を用いて実行される。ユーザは、まず、複数のリフトピン１０２にウェーハ１１０を保持させる。制御装置１０９は、ウェーハ１１０が複数のリフトピン１０２に保持された後に、ピン駆動装置１０４を制御することにより、ウェーハ１１０がウェーハ用ヒーター１０８の十分に近傍に配置されるように、複数のリフトピン１０２を鉛直下方に移動させる。制御装置１０９は、ウェーハ１１０が複数のリフトピン１０２に保持された後に、さらに、その排気装置を制御することにより、チャンバー１０１の内部の雰囲気を所定の気圧にする。制御装置１０９は、その水素ガス供給装置を制御することにより、単位時間当たりに所定量の水素ガスＨ２をプラズマ発生室１１５に供給する。制御装置１０９は、マグネトロン１１４を制御することにより、所定量のマイクロ波１１７をプラズマ発生室１１５に出力する。ウェーハ１１０は、このような動作により、水素ラジカルＨ＊が照射される。ウェーハ１１０に配置されている複数のはんだは、ウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊が照射されることにより、表面に形成されている酸化膜が分解され、水素化スズＳｎＨ４を生成する。
【００６９】
制御装置１０９は、ウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、ウェーハ用ヒーター１０８を制御することにより、ウェーハ１１０に配置された複数のはんだを所定の温度に加熱する。
【００７０】
ユーザは、このようなリフロー前処理方法が実行された後に、既述の実施の形態における半導体パッケージ製品製造方法と同様にして、リフロー処理とフリップチップ接続とを実行することにより、そのウェーハ１１０を複数の半導体パッケージ製品に仕上げる。
【００７１】
図６は、複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４１は、その比較例のリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４２は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４３は、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。
【００７２】
その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、保護膜表面Ｓｎ堆積量４１が保護膜表面Ｓｎ堆積量４２より大きいことを示し、保護膜表面Ｓｎ堆積量４１が保護膜表面Ｓｎ堆積量４３より大きいことを示している。すなわち、その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、その比較例のリフロー前処理方法に比較して、本発明によるリフロー前処理方法が保護膜に堆積したスズＳｎの量をより低減することができることを示している。
【００７３】
その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、保護膜表面Ｓｎ堆積量４３が保護膜表面Ｓｎ堆積量４２より小さいことを示している。すなわち、その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、その保護膜に堆積するスズＳｎの量を錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置がより低減することを示し、錫捕獲用フィルター５に比較して、錫捕獲用フィルター２１が水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することを示している。
【００７４】
図７は、複数の充填樹脂剥離発生数を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５１は、その比較例のリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５２は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５３は、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。
【００７５】
その複数の充填樹脂剥離発生数は、充填樹脂剥離発生数５１が充填樹脂剥離発生数５２より大きいことを示し、充填樹脂剥離発生数５１が充填樹脂剥離発生数５３より大きいことを示している。すなわち、その複数の充填樹脂剥離発生数は、その比較例のリフロー前処理方法に比較して、本発明によるリフロー前処理方法がその密着不良をより確実に防止することができることを示している。
【００７６】
その複数の充填樹脂剥離発生数は、充填樹脂剥離発生数５３が充填樹脂剥離発生数５２より小さいことを示している。すなわち、その複数の充填樹脂剥離発生数は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置がその密着不良をより確実に防止することができることを示している。
【００７７】
図６の複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量と図７の複数の充填樹脂剥離発生数とは、その保護膜に堆積するスズＳｎの量が大きいほどその密着不良が発生する確率が大きくなること示し、すなわち、その保護膜に堆積するスズＳｎの量がその密着不良が発生することと因果関係があることを示している。
【００７８】
なお、本発明によるリフロー前処理方法は、水素ラジカル照射中に錫捕獲用フィルター５を回転させることに置換して、水素ラジカル照射中にウェーハ１０を移動させることもできる。本発明によるリフロー前処理方法は、この場合も、既述の実施の形態と同様にして、ウェーハ１０に水素ラジカルを十分に均一に照射することができる。
【００７９】
なお、本発明によるリフロー前処理方法は、ウェーハ１０に対して錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）を移動させなくても、ウェーハ１０に水素ラジカルを十分に均一に照射することができるときに、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）の水素ラジカル照射中の移動を省略することができる。本発明によるリフロー前処理方法は、この場合も、既述の実施の形態と同様にして、スズの付着を防止することができる。
【００８０】
なお、水素化スズＳｎＨ４を十分に捕獲することができるように錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）が配置された状態で、そのロードロックチャンバーの搬送装置がウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、錫捕獲用フィルター５を移動させる動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、フィルター駆動モーター６を省略することができる。
【００８１】
なお、ウェーハ用ヒーター８がウェーハ１０を加熱することができるように複数のリフトピン２が十分に鉛直下方に配置されている場合で、そのロードロックチャンバーの搬送装置がウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、複数のリフトピン２を移動させる動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、ピン駆動装置４を省略することができる。
【００８２】
なお、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）は、ニッケルＮｉと異なる他の材料から形成されることもできる。その材料としては、セラミック、金属が例示される。その金属としては、セラミックと比較して、解離したスズを再度放出しにくい点で、スズと合金化反応をする金属が望ましく、ニッケルまたは銅Ｃｕを含む金属が望ましい。
【００８３】
なお、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）を加熱しなくても錫捕獲用フィルター５が水素化スズＳｎＨ４を十分に捕獲することができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、錫捕獲用フィルター５を加熱する動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、フィルター用ヒーター７を省略することができる。
【００８４】
本発明によるリフロー前処理装置は、ウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との間の距離を変化させることができる。水素ラジカルＨ＊照射時にスズ捕獲用フィルター５とウェーハ１０との間の距離が小さいほど生成された水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲できるが、反りや撓みのあるウェーハ１０をスズ捕獲フィルター５の下の領域への搬入あるいは搬出が困難となる。搬入あるいは搬出時にウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との距離を大きくすることで、ウェーハ１０との干渉や接触のリスクを抑制できるとともに照射時にその距離を小さくすることで、効率良くスズＳｎを捕獲することが可能となる。
【００８５】
本発明によるリフロー前処理方法は、さらに、図３に示される半導体パッケージ製品と異なる他の半導体パッケージ製品の生産に適用されることもできる。その半導体パッケージ製品としては、Ｃｕピラーバンプを介してフリップチップ接続される半導体パッケージ製品、アンダーフィル樹脂が省略された半導体パッケージ製品が例示される。そのＣｕピラーバンプが適用された半導体パッケージ製品は、付着したスズによる短絡不良とアンダーフィル樹脂の密着不良とが防止される。アンダーフィル樹脂が省略された半導体パッケージ製品は、付着したスズによる短絡不良が防止される。
なお、Ｃｕピラーバンプではウェーハ１０の電極パッド上にＣｕを含む柱状導体と、柱状導体上にはんだが形成された構造を備える。Ｃｕピラーバンプが形成されたウェーハ１０ではスズ捕獲フィルター５の下への領域、もしくは照射位置への搬入時や搬出時にピラー高さのバラツキなどで接触リスクが大きく、また僅かにでも接触すると変形などでの不良が発生しやすい。このため、特にウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との間の距離を変化させる本発明のリフロー前処理装置、前処理方法はＣｕピラー品に対して有効である。
【００８６】
また、水素ラジカルＨ＊を照射する工程は、ウェーハ１０とスズ捕獲フィルター５との距離Ｄ１で照射する第１工程と、距離Ｄ１より大きな距離Ｄ２で照射する第２工程とを含んでいて良い。特に第２工程を第１工程の後とすることで、はんだ表面の酸化膜が厚く水素化スズＳｎＨ４の生成量が大きな状態ではスズ捕獲効率が高いＤ１（＜Ｄ２）とし、酸化膜が一定量除去された後に距離Ｄ２とすることで捕獲用フィルター５によるウェーハ面内の照射分布を小さくすることができる。
【００８７】
本発明によるリフロー前処理方法は、さらに、フリップチップ接続と異なる用途に利用される他のはんだバンプの形成にも適用されることができる。たとえば、本発明によるリフロー前処理方法は、図３に示される複数のはんだボール２６形成するときに適用されることもできる。このとき、インターポーザ２３は、複数のはんだボール２６が形成されている面２８にスズが付着することが防止され、複数のはんだボール２６が互いに電気的に接続される短絡不良が防止されることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１ ：チャンバー
２ ：複数のリフトピン
３ ：水素ラジカル発生装置
５ ：錫捕獲用フィルター
６ ：フィルター駆動モーター
７ ：フィルター用ヒーター
８ ：ウェーハ用ヒーター
９ ：制御装置
１０：ウェーハ
１１：石英板
１２：イオン捕獲用フィルター
１４：マグネトロン
１５：プラズマ発生室
１６：リフロー前処理室
１７：マイクロ波
２１：錫捕獲用フィルター
２２−１〜２２−ｎ：複数の孔
４１：保護膜表面Ｓｎ堆積量
４２：保護膜表面Ｓｎ堆積量
４３：保護膜表面Ｓｎ堆積量
５１：充填樹脂剥離発生数
５２：充填樹脂剥離発生数
５３：充填樹脂剥離発生数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リフロー前処理装置およびリフロー前処理方法に関し、特に、はんだバンプを形成するときに利用されるリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ実装（ＦＣ接続：ＦｌｉｐＣｈｉｐ接続）を行うときに半導体チップ上に形成されるはんだバンプが知られている。そのはんだバンプは、その半導体チップ上に配置されたはんだが、低酸素雰囲気での熱処理（リフロー処理）が実行されることにより、形成される。そのはんだバンプは、その半導体チップに形成されている電極パッドと機械的電気的に接合されている。
【０００３】
はんだを半導体チップ上に配置する方法としては、メッキ法、印刷法、はんだボール搭載等の方法が例示される。そのはんだとしては、主成分である鉛ＰｂにスズＳｎ等の成分を添加した合金や、主成分であるスズＳｎに銀Ａｇや銅Ｃｕを添加した合金が例示される。このようなはんだは、表面に酸化膜が形成されている状態でリフロー処理が実行されると、その酸化膜がはんだの溶融を阻害し、後のＦＣ接続に必要とされるバンプ形状に形成されないことがある。このため、そのリフロー処理では、そのはんだを熱処理する前もしくは熱処理中に酸化膜を除去する必要がある。
【０００４】
酸化膜を除去する方法としては、フラックスによる還元反応を利用した方法、還元性ガスとの反応により酸化膜を除去する方法等が例示される。その還元性ガスとしては、蟻酸や水素等が例示される。その蟻酸よる処理は、半導体チップの電極パッドのピッチの微細化が進むと、そのはんだの間隙への蟻酸浸入が困難であることが知られている。極性がある水素プラズマによる処理は、半導体チップのチャージが問題となることが知られている。その水素ガスを用いたバンプ表面酸化膜の除去方法では、水素ガスをプラズマによりイオン化・ラジカル化し反応性が高い状態にてバンプ表面に照射することにより、バンプ表面の酸化膜を除去している。
【０００５】
特開２００１−０５８２５９号公報には、洗浄工程が不要な半田付け方法が開示されている。その半田付け方法は、半田を有する被処理物が配置された真空室を真空状態に減圧する工程と、前記真空状態にある真空室の温度を、前記半田の溶融温度まで上昇させると共に前記半田の溶融温度に維持する加熱工程と、この加熱工程と並行して、前記真空室内に水素ラジカルを供給する工程とを具備している。その半田付け方法では、水素ガスにマイクロ波を照射することにより、水素イオン及び水素ラジカルを生成する。アースされた金属製のイオン捕獲フィルターがプラズマ発生部の下に設置されることにより、その水素イオン及び水素ラジカルの内の電気的に中性である水素ラジカルのみがフィルターを通過してウェーハ表面上に照射される。このような照射によれば、そのウェーハの帯電を抑制することができる。はんだ表面の酸化膜を除去した後に、真空或いは不活性ガス雰囲気中ではんだの融点以上の温度にて熱処理を行うことによりはんだが溶融しはんだバンプが形成される。
【０００６】
特開２００７−０５３２４５号公報には、はんだ表面にしわが発生することを防止するはんだ付け方法が開示されている。そのはんだ付け方法は、はんだ溶融温度よりも低い温度であってかつ大気圧よりも低い圧力で、はんだと、このはんだが接合される被はんだ付け部とを有する処理物に、遊離基ガスを照射する照射過程と、この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記はんだ溶融温度以上の温度に前記処理物を加熱する加熱過程と、この過程に続いて、大気圧またはその近傍圧力の還元性雰囲気または不活性雰囲気において、前記処理物を冷却する冷却過程とを具備している。
【０００７】
特開２００５−２３０８３０号公報には、品質のよいはんだ付け方法が開示されている。そのはんだ付け方法は、錫単独または、錫と銀、鉛、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛の１つまたは２つ以上の成分とを含む固体状のはんだを有する被処理物が配置された真空室を、真空状態に減圧させ、その後、遊離基ガスを発生させて前記はんだの酸化膜を除去した後、前記遊離基ガスの発生を中止して、無酸化雰囲気で前記はんだをはんだの融点以上の温度にしてはんだを溶融する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−５８２５９号公報
【特許文献２】特開２００７−５３２４５号公報
【特許文献３】特開２００５−２３０８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
はんだの表面に形成される酸化膜は、錫酸化膜を含んでいる。その錫酸化膜は、水素イオンや水素ラジカル等に例示される活性化された水素に照射されたときに、次化学反応式：
ＳｎＯ２＋４Ｈ＊→Ｓｎ＋２Ｈ２Ｏ
ＳｎＯ２＋８Ｈ＊→ＳｎＨ４＋２Ｈ２Ｏ
により表現される反応により水素化スズＳｎＨ４を生成する。水素化スズＳｎＨ４は、気体であり、生成後に処理チャンバー内を浮遊する。その浮遊している水素化スズＳｎＨ４は、ウェーハ表面上に形成される保護膜（たとえば、ポリイミドから形成されている。）に達すると、その保護膜が触媒となることによりスズＳｎと水素Ｈ２とに分解され、スズＳｎがその保護膜上に付着することがある。このようなスズの付着は、問題を発生させることがある。
【００１０】
本発明の目的は、はんだ付け対象のうちのはんだバンプが形成される表面にスズが付着することを防止するリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるリフロー前処理装置は、水素ラジカル発生装置（３）と、浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とを備えている。水素ラジカル発生装置（３）は、はんだ付け対象（１０）に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する。浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）は、その水素ラジカルが浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）を通り抜けた後にそのはんだに照射されるように、配置される。
【００１３】
本発明によるリフロー前処理方法は、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とを所定位置に配置するステップと、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とがその所定位置に配置されているときに、はんだ付け対象（１０）に配置されたはんだを水素ラジカルで照射するステップとを備えている。その水素ラジカルは、はんだ付け対象（１０）と浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）とがその所定位置に配置されているときに、浮遊物質捕獲用フィルター（５）（３１）を通り抜けた後にそのはんだに照射される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるリフロー前処理装置およびリフロー前処理方法は、はんだ付け対象のうちのそのはんだが配置される表面にスズが付着することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明によるリフロー前処理装置を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面を示し、スズ捕獲用フィルターを示す断面図である。
【図３】図３は、本発明によるリフロー前処理方法が適用される半導体パッケージ製品製造方法により製造されるＦＣＢＧＡパッケージを示す断面図である。
【図４】図４は、他のスズ捕獲用フィルターを示す平面図である。
【図５】図５は、リフロー前処理装置の比較例を示す断面図である。
【図６】図６は、保護膜表面スズ堆積量を示すグラフである。
【図７】図７は、充填樹脂剥離発生数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して、本発明によるリフロー前処理装置の実施の形態を記載する。そのリフロー前処理装置は、図１に示されているように、チャンバー１に複数の装置が設けられている。チャンバー１は、環境から内部を隔離する容器である。チャンバー１は、ゲートが形成されている。そのゲートは、チャンバー１の内部とロードロックチャンバーの内部とを接続し、ユーザにより閉鎖され、または、開放される。そのロードロックチャンバーは、搬送装置を備えている。その搬送装置は、そのゲートが開放されているときに、そのロードロックチャンバーの内部に配置されている搬送対象をチャンバー１の内部に搬入し、または、チャンバー１の内部に配置されている搬送対象をそのロードロックチャンバーの内部に搬出する。
【００１７】
その複数の装置は、複数のリフトピン２とピン駆動装置４と水素ラジカル発生装置３と錫捕獲用フィルター５とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とウェーハ用ヒーター８と制御装置９とを含んでいる。
【００１８】
複数のリフトピン２は、それぞれ、棒状に形成され、一端に保持部が形成されている。複数のリフトピン２は、それぞれ、鉛直方向に沿うように、かつ、その保持部が鉛直上側を向くように、チャンバー１の内部に配置されている。複数のリフトピン２は、さらに、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面上に配置されるように、鉛直方向に平行移動可能にチャンバー１に支持されている。複数のリフトピン２は、複数のリフトピン２のその保持部にウェーハ１０が載せられることにより、ウェーハ１０をチャンバー１の内部に保持する。
【００１９】
ウェーハ１０は、複数の回路素子と複数の配線とを内部に備えている。その複数の配線は、その複数の回路素子を電気的に接続することにより、複数の回路を形成している。ウェーハ１０は、さらに、保護膜と複数の電極パッドとを表層に備えている。その保護膜は、ポリイミドから形成され、その複数の回路素子とその複数の配線とを被覆し、外部環境からその複数の回路素子とその複数の配線とを保護している。その保護膜は、複数の開口部が形成されている。その複数の電極パッドは、導体から形成され、その複数の開口部にそれぞれ配置されている。その複数の電極パッドは、その複数の配線を介してその複数の回路素子のいずれかに電気的に接続されている。ウェーハ１０は、さらに、その複数の電極パッドに複数のはんだがそれぞれ配置されている。その複数のはんだは、それぞれ、スズＳｎと鉛Ｐｂとを含有している合金から形成されている。
【００２０】
なお、そのはんだは、スズＳｎを含有する他の金属に置換されることができる。そのはんだとしては、スズＳｎと銀Ａｇとを含有している合金、スズＳｎと銅Ｃｕとを含有している合金、純スズが例示される。
【００２１】
ピン駆動装置４は、制御装置９により制御されることにより、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面に配置されたまま、複数のリフトピン２の全部を鉛直方向に平行に移動させる。
【００２２】
水素ラジカル発生装置３は、石英板１１とイオン捕獲用フィルター１２とマグネトロン１４とを備えている。石英板１１は、石英から形成され、板状に形成されている。イオン捕獲用フィルター１２は、アルミニウムから形成され、板状のメッシュに形成されている。なお、イオン捕獲用フィルター１２は、アルミニウムと異なる他の導体から形成されることもできる。その導体としては、ステンレス鋼が例示される。イオン捕獲用フィルター１２は、チャンバー１の内部がプラズマ発生室１５とリフロー前処理室１６とに分割されるように、チャンバー１の内部に配置されている。すなわち、イオン捕獲用フィルター１２は、プラズマ発生室１５とリフロー前処理室１６とを隔離している。プラズマ発生室１５は、石英板１１とイオン捕獲用フィルター１２と間に挟まれている空間である。リフロー前処理室１６には、複数のリフトピン２が配置されている。イオン捕獲用フィルター１２は、さらに、接地されている。マグネトロン１４は、制御装置９により制御されることにより、石英板１１を介してプラズマ発生室１５にマイクロ波１７を出力する。水素ラジカル発生装置３は、さらに、図示されていない水素ガス供給装置を備えている。その水素ガス供給装置は、制御装置９により制御されることにより、プラズマ発生室１５に接続される配管を介してプラズマ発生室１５に水素ガスを供給する。
【００２３】
錫捕獲用フィルター５は、ニッケルＮｉから形成されている。錫捕獲用フィルター５は、チャンバー１の内部に配置され、チャンバー１の内部を平行移動可能に、かつ、回転移動可能に支持されている。フィルター駆動モーター６は、制御装置９により制御されることにより、錫捕獲用フィルター５を移動させる。フィルター駆動モーター６は、さらに、錫捕獲用フィルター５の位置を測定し、その位置を制御装置９に出力する。フィルター用ヒーター７は、錫捕獲用フィルター５に熱的に接続されている。フィルター用ヒーター７は、制御装置９により制御されることにより、発熱する。フィルター用ヒーター７は、さらに、錫捕獲用フィルター５の温度を測定し、その温度を制御装置９に出力する。ウェーハ用ヒーター８は、チャンバー１の内部のリフロー前処理室１６に配置されている。ウェーハ用ヒーター８は、制御装置９により制御されることにより、発熱する。ウェーハ用ヒーター８は、さらに、複数のリフトピン２に保持されているウェーハ１０の温度を測定し、その温度を制御装置９に出力する。
【００２４】
チャンバー１は、さらに、図示されていない排気装置を備えている。その排気装置は、制御装置９により制御されることにより、チャンバー１に形成されている排気口を介してチャンバー１の内部から気体を排気する。その排気装置は、さらに、チャンバー１の内部の雰囲気の気圧を測定し、その気圧を制御装置９に出力する。
【００２５】
制御装置９は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、制御装置９にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置とリムーバルメモリドライブと通信装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録する。その記憶装置は、さらに、そのＣＰＵにより利用される情報を記録する。そのリムーバルメモリドライブは、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを制御装置９にインストールするときに利用される。その通信装置は、通信回線網を介して制御装置９に接続される他のコンピュータからコンピュータプログラムを制御装置９にダウンロードし、そのコンピュータプログラムを制御装置９にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより生成される情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成された情報をユーザに認識されることができるように出力する。その出力装置としては、そのＣＰＵにより生成された画像を表示するディスプレイが例示される。
【００２６】
そのインターフェースは、制御装置９に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、水素ラジカル発生装置３とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とウェーハ用ヒーター８とを含んでいる。
【００２７】
制御装置９にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置９に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、ウェーハ搬送部と酸化膜除去部とを含んでいる。
【００２８】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持される前に、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５が配置されるように、フィルター駆動モーター６を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持される前に、さらに、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部が配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。
【００２９】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、さらに、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０に所定の距離まで接近するように、フィルター駆動モーター６を制御する。その所定の距離は、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に含まれる距離である。
【００３０】
そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射された後に、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５が配置されるように、フィルター駆動モーター６を制御する。そのウェーハ搬送部は、ウェーハ１０が水素ラジカルに照射された後に、さらに、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部が配置されるように、ピン駆動装置４を制御する。
【００３１】
その酸化膜除去部は、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に所定量の水素ラジカルＨ＊が照射されるように、水素ラジカル発生装置３を制御する。すなわち、その酸化膜除去部は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持されているときに、チャンバー１の内部の雰囲気が所定の気圧になるように、その排気装置を制御する。その酸化膜除去部は、所定量の水素ガスＨ２がプラズマ発生室１５に供給されるように、その水素ガス供給装置を制御する。その酸化膜除去部は、所定量のマイクロ波１７がプラズマ発生室１５に出力されるように、マグネトロン１４を制御する。
【００３２】
プラズマ発生室１５に充填された水素ガスがマイクロ波１７に照射されることにより、プラズマ発生室１５に水素プラズマが発生し、複数の粒子が生成される。その複数の粒子は、電荷を有するイオンと電荷を有していない水素ラジカルＨ＊とを含んでいる。そのイオンは、水素イオンＨ＋を含んでいる。そのイオンは、イオン捕獲用フィルター１２に捕獲される。水素ラジカルＨ＊は、イオン捕獲用フィルター１２を通り抜けて、リフロー前処理室１６に放出され、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に照射される。
【００３３】
その酸化膜除去部は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射されているときに、錫捕獲用フィルター５が所定温度になるように、フィルター用ヒーター７を制御する。その所定温度は、５０℃から耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度である。その耐熱温度は、錫捕獲用フィルター５が耐えることができる上限温度を示し、たとえば、２００℃を示している。その酸化膜除去部は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、さらに、錫捕獲用フィルター５が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転するように、フィルター駆動モーター６を制御する。
【００３４】
その酸化膜除去部は、さらに、ウェーハ１０に配置されている複数のはんだが所定温度になるように、ウェーハ用ヒーター８を制御する。その所定温度は、５０℃から上限温度までの温度範囲に含まれる温度である。その上限温度は、その複数のはんだの融点より低い温度を示し、たとえば、２００℃を示している。
【００３５】
図２は、錫捕獲用フィルター５を示している。錫捕獲用フィルター５は、ウェーハ１０よりひとまわり大きい円盤状に形成され、網状に形成されている。錫捕獲用フィルター５は、さらに、錫捕獲用フィルター５の面積に対する網目の面積の開口率が７０％程度になるように、形成されている。このとき、水素ラジカル発生装置３からリフロー前処理室１６に放出された水素ラジカルＨ＊は、錫捕獲用フィルター５に形成されている網目を通り抜けて、ウェーハ１０に照射される。錫捕獲用フィルター５は、このように網状に形成されることにより、水素ラジカルＨ＊がより多く通り抜けることができ、ウェーハ１０の近傍に配置された場合でも、より多くの水素ラジカルＨ＊をウェーハ１０に照射させることができる。錫捕獲用フィルター５は、リフロー前処理室１６に配置されることにより、リフロー前処理室１６に浮遊している水素化スズＳｎＨ４を捕獲する。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５の表面の表面積が大きいほど、水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応の触媒としての効率がより良くなる。すなわち、錫捕獲用フィルター５は、網の目が粗いものに比較して、網の目が粗いもの細かいものほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。
【００３６】
本発明によるリフロー前処理方法の実施の形態は、このようなリフロー前処理装置を用いて実行され、半導体パッケージを生産する半導体パッケージ製造方法に適用されている。その半導体パッケージ製造方法は、そのリフロー前処理方法を実行する動作と、リフロー処理と、フリップチップ接続とを備えている。
【００３７】
そのリフロー前処理方法では、制御装置９は、まず、フィルター駆動モーター６を制御することにより、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５を移動させる。制御装置９は、さらに、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部を配置する。ユーザは、チャンバー１のゲートを開放し、そのロードロックチャンバーの搬送装置を制御することにより、そのロードロックチャンバーに配置されているウェーハ１０を複数のリフトピン２に載せ、複数のリフトピン２にウェーハ１０を保持させる。ユーザは、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、チャンバー１のゲートを閉鎖する。
【００３８】
このとき、そのロードロックチャンバーの搬送装置は、錫捕獲用フィルター５が複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に配置され、かつ、複数のリフトピン２の保持部がウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に配置されることにより、錫捕獲用フィルター５とウェーハ用ヒーター８とに干渉されないで、ウェーハをそのロードロックチャンバーからチャンバー１に搬入することができる。
【００３９】
制御装置９は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されるように、複数のリフトピン２を鉛直下方に移動させる。ウェーハ用ヒーター８は、ウェーハ１０がウェーハ用ヒーター８の十分に近傍に配置されることにより、ウェーハ１０を加熱することができる。
【００４０】
制御装置９は、ウェーハ１０が複数のリフトピン２に保持された後に、さらに、フィルター駆動モーター６を制御することにより、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０の所定の距離（１ｍｍ〜１０ｍｍ）に配置されるように、錫捕獲用フィルター５を鉛直下方に移動させる。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５がウェーハ１０にその所定の距離まで接近することにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
【００４１】
制御装置９は、ウェーハ１０と錫捕獲用フィルター５とが所定の位置に配置されているときに、水素ラジカル発生装置３を制御することにより、複数のリフトピン２に保持されるウェーハ１０に所定量の水素ラジカルＨ＊を照射する。すなわち、制御装置９は、その排気装置を制御することにより、チャンバー１の内部の雰囲気を所定の気圧にする。制御装置９は、その水素ガス供給装置を制御することにより、所定量の水素ガスＨ２をプラズマ発生室１５に供給する。制御装置９は、マグネトロン１４を制御することにより、プラズマ発生室１５に水素のプラズマが生成されるように、所定量のマイクロ波１７をプラズマ発生室１５に出力する。
【００４２】
ウェーハ１０に配置されている複数のはんだは、表面に酸化膜が形成されていることがある。その酸化膜は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射されることにより、除去される。その酸化膜は、錫酸化膜を含んでいる。その錫酸化膜は、酸化スズＳｎＯ２を含有している。その錫酸化膜は、水素ラジカルＨ＊に照射されたときに、次化学反応式：
ＳｎＯ２＋４Ｈ＊→Ｓｎ＋２Ｈ２Ｏ
ＳｎＯ２＋８Ｈ＊→ＳｎＨ４＋２Ｈ２Ｏ
により表現される反応により分解され、スズＳｎと水素化スズＳｎＨ４とが生成される。スズＳｎは、そのはんだの表面に残る。水素化スズＳｎＨ４は、気体であり、生成後に揮発して、リフロー前処理室１６を浮遊する。
【００４３】
制御装置９は、さらに、ウェーハ用ヒーター８を制御することにより、ウェーハ１０に配置された複数のはんだを所定の温度に加熱する。その所定の温度は、高いほどはんだ表面の酸化膜を効率よく除去できるが、はんだ融点を超えると水素がはんだ中に入り込みバンプ中に気泡が発生することがある。このため、その所定の温度を５０℃以上はんだ融点以下とすることが好ましい。その複数のはんだは、その所定の温度に加熱されることにより、水素ラジカルＨ＊が照射されたときに、効率よく酸化膜が分解され除去される。
【００４４】
水素化スズＳｎＨ４は、ウェーハ１０の保護膜に接触すると、その保護膜を触媒として、スズＳｎと水素Ｈ２に解離する。その解離したスズＳｎは、その保護膜に付着して堆積する。その所定の温度が高いと、そのウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度が大きくなる。このためその所定の温度は１００℃以上１５０℃以下とすることがさらに好ましい。これによりはんだ表面の酸化膜を効率よく除去しつつ、そのウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度を抑制することができる。水素化スズＳｎＨ４は、錫捕獲用フィルター５に接触すると、スズＳｎと水素Ｈ２に解離する。その解離したスズＳｎは、錫捕獲用フィルター５に付着して固体化する。
【００４５】
制御装置９は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、フィルター用ヒーター７を制御することにより、錫捕獲用フィルター５を所定温度に加熱する。その所定温度としては、５０℃から耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度である。その耐熱温度は、錫捕獲用フィルター５が耐えることができる上限温度を示し、たとえば、２００℃を示している。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５がその所定温度になることにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
さらに、錫捕獲用フィルター５の温度をウェーハ１０に配置された複数のはんだの温度より高くすることが好ましい。これによりウェーハ１０の保護膜を触媒とした解離速度を抑制しつつ、錫捕獲用フィルター５による水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲することができる。
【００４６】
制御装置９は、ウェーハ１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、さらに、フィルター駆動モーター６を制御することにより、鉛直方向に平行である回転軸を中心に錫捕獲用フィルター５を回転させる。水素ラジカルＨ＊は、錫捕獲用フィルター５が回転することにより、均一にウェーハ１０のはんだに照射される。錫捕獲用フィルター５は、錫捕獲用フィルター５が回転することにより、ウェーハ１０から放出される水素化スズＳｎＨ４が均一に捕獲される。
【００４７】
制御装置９は、ウェーハ１０が水素ラジカルＨ＊に照射された後に、フィルター駆動モーター６を制御することにより、複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に錫捕獲用フィルター５を移動させる。制御装置９は、ウェーハ１０が水素ラジカルに照射された後に、さらに、ピン駆動装置４を制御することにより、ウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に複数のリフトピン２の保持部を移動させる。ユーザは、チャンバー１のゲートを開放し、そのロードロックチャンバーの搬送装置を制御することにより、複数のリフトピン２に保持されているウェーハ１０をそのロードロックチャンバーに搬出する。そのロードロックチャンバーの搬送装置は、錫捕獲用フィルター５が複数のリフトピン２から鉛直上方に十分に離れた位置に配置され、かつ、複数のリフトピン２の保持部がウェーハ用ヒーター８から鉛直上方に十分に離れた位置に配置されることにより、錫捕獲用フィルター５とウェーハ用ヒーター８とに干渉されないで、ウェーハ１０をそのロードロックチャンバーに搬出することができる。
【００４８】
このようなリフロー前処理方法によれば、チャンバー１の内部に浮遊する水素化スズＳｎＨ４が錫捕獲用フィルター５に捕獲されることにより、ウェーハ１０の保護膜に接触する水素化スズＳｎＨ４の量を低減することができる。このため、このようなリフロー前処理方法は、ウェーハ１０の保護膜で生成されるスズＳｎの量を低減することができ、ウェーハ１０の保護膜に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。
【００４９】
チャンバー１の内壁は、水素化スズＳｎＨ４が接触すると、水素化スズＳｎＨ４から解離したスズＳｎが付着して堆積する。このため。チャンバー１は、その内壁を定期的にクリーニングする必要がある。このようなリフロー前処理方法によれば、チャンバー１の内部に浮遊する水素化スズＳｎＨ４の量を低減することができ、チャンバー１の内壁に付着して堆積するスズＳｎを低減することができる。その結果、このようなリフロー前処理方法は、そのクリーニングの頻度を低減することができ、そのリフロー前処理装置の稼働率を向上させることができる。
【００５０】
錫捕獲用フィルター５は、ウェーハ１０の近傍に配置されることにより、ウェーハ１０に配置されている複数のはんだから放出される水素化スズＳｎＨ４をより高確率で接触することができる。このため、錫捕獲用フィルター５は、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができ、ウェーハ１０の保護膜に接触しようとする水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。このため、錫捕獲用フィルター５をウェーハ１０の近傍に移動させる動作によれば、ウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることをより容易にし、かつ、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。
【００５１】
錫捕獲用フィルター５は、温度が高いほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よくスズＳｎと水素Ｈ２とに分解することができる。このため、錫捕獲用フィルター５を加熱する動作によれば、錫捕獲用フィルター５は、水素化スズＳｎＨ４をより効率よくスズＳｎと水素Ｈ２とに分解することができ、水素化スズＳｎＨ４が保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。さらに、錫捕獲用フィルター５は、１００℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることにより、５０℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることに比較して、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができ、水素化スズＳｎＨ４が保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応は、錫捕獲用フィルター５が１４０℃以上になると、急激に促進される。このため、錫捕獲用フィルター５は、１５０℃からその耐熱温度までの温度範囲に含まれる温度に加熱されることにより、さらに、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができ、スズＳｎが保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。このとき、錫捕獲用フィルター５は、２００℃の温度に耐えられる金属から形成されていることが好ましい。
【００５２】
なお、錫捕獲用フィルター５は、２００℃までの温度に耐えられる他の金属に置換されることもできる。その金属としては、スズＳｎと合金化反応を起こす他の金属が好ましい。その金属としては、ニッケルＮｉを含有する合金、銅Ｃｕ、銅Ｃｕを含有する合金が例示される。その金属から形成された錫捕獲用フィルターは、錫捕獲用フィルター５と同様にして、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。このため、その錫捕獲用フィルターが適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置と同様にして、スズＳｎが保護膜に堆積することをより効率よく低減することができる。
【００５３】
水素ラジカルＨ＊が照射された後、ロードロックチャンバーに搬出されたウェーハ１０は、真空、或いは不活性ガス雰囲気中で搬送され、別途用意されたリフロー処理装置に搬入される。
そのリフロー処理装置において、ユーザは、ウェーハ１０をはんだの融点以上に加熱し、その複数のはんだを溶融させる。ユーザは、その複数のはんだがそれぞれ溶融した後に、その溶融した複数のはんだを放冷して複数のはんだバンプの形状に凝固させる。
【００５４】
図３は、その半導体パッケージ製品製造方法により生産された半導体パッケージ製品を示している。その半導体パッケージ製品は、半導体チップ２１と複数のはんだバンプ２２とインターポーザ２３とアンダーフィル樹脂２４とリッド２５とを備えている。半導体チップ２１は、ウェーハ１０の一部分であり、板状に形成され、複数の回路素子と複数の配線とを内部に備えている。その複数の配線は、その複数の回路素子を電気的に接続することにより、複数の回路を形成している。半導体チップ２１は、さらに、インターポーザ２３に対向する面に保護膜と複数のはんだバンプ２２が形成されている。その保護膜は、その複数の回路素子とその複数の配線とを被覆している。複数のはんだバンプ２２は、その複数の配線を介してその複数の回路素子のいずれかに電気的に接続されている。
【００５５】
インターポーザ２３は、板状に形成され、複数の内部配線を備えている。その複数の内部配線は、互いに電気的に絶縁されるようにインターポーザ２３の内部に配置されている。インターポーザ２３は、半導体チップ２１に対向する面が、複数のはんだバンプ２２を介して半導体チップ２１に接合されている。インターポーザ２３は、半導体チップ２１に対向する面の裏側の面に複数のはんだボール２６が形成されている。このとき、その複数の内部配線は、複数のはんだバンプ２２を複数のはんだボール２６にそれぞれ電気的に接続している。
【００５６】
アンダーフィル樹脂２４は、絶縁体から形成され、半導体チップ２１とインターポーザ２３との間に充填されている。アンダーフィル樹脂２４は、半島体チップ２１に形成されている保護膜２７に密着し、インターポーザ２３の半導体チップ２１に対向する面に密着することにより。複数のはんだバンプ２２を保護している。リッド２５は、器状に形成されている。リッド２５は、その器の縁の全部がインターポーザ２３に密着されることにより、その器の内部に半導体チップ２１を配置し、半導体チップ２１を保護している。
【００５７】
その半導体パッケージ製品製造方法のうちのフリップチップ接続では、ユーザは、まず、その複数のはんだバンプが形成されたウェーハ１０を複数のチップに切断する。ユーザは、後樹脂工法を用いて、その複数のチップの各々のチップ２１を１つのインターポーザ２３に取り付ける。すなわち、ユーザは、チップ２１とインターポーザ２３とが複数のはんだバンプ２２を挟むように配置し、複数のはんだバンプ２２を溶融させることにより、半導体チップ２１とインターポーザ２３とをはんだ付けする。ユーザは、半導体チップ２１とインターポーザ２３とがはんだ付けされた後に、液状の絶縁性樹脂を半導体チップ２１の一辺に塗布し、毛細管現象により半導体チップ２１とインターポーザ２３との微小間隙に浸透させる。ユーザは、その塗布と浸透とを半導体チップ２１のサイズから算出された回数だけ繰り返した後に、その絶縁性樹脂をアンダーフィル樹脂２２に硬化させる。ユーザは、アンダーフィル樹脂２２を形成した後に、半導体チップ２１が保護されるように、リッド２５をインターポーザ２３に密着させる。インターポーザ２３のうちの半導体チップ２１に対向する面の裏側の面に複数のはんだボール２６を形成する。
【００５８】
このような後樹脂工法は、公知であり、特開２００９−０５７５７５号公報に詳細が開示されている。なお、アンダーフィル樹脂２２は、このような後樹脂工法と異なる他の方法により充填されることもできる。その方法としては、チップ２１とインターポーザ２３との接合面に樹脂が塗布されたあとにフリップチップ接続する先樹脂工法が例示される。その先樹脂工法に適用される樹脂としては、液状樹脂とフィルム状樹脂とが例示される。その液状樹脂が適用される先樹脂工法は、公知であり、特開２００３−３３８５２５号公報に開示されている。そのフィルム状樹脂が適用される先樹脂工法は、公知であり、特開２００８−３１１４４３号公報に開示されている。
【００５９】
複数のはんだバンプ２２は、保護膜２７にスズＳｎが堆積したときに、複数のはんだバンプ２２のうちの互いに異なる２つのはんだバンプが電気的に接続されることがある。その半導体パッケージ製品は、その２つのはんだバンプが電気的に接続されると、不良品となる。このような半導体パッケージ製品製造方法は、本発明によるリフロー前処理方法が適用されていることにより、保護膜２７に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。この結果、このような半導体パッケージ製品製造方法は、複数のはんだバンプ２２が電気的に接続されることを防止し、その半導体パッケージ製品の不良率を低減することができる。
【００６０】
保護膜２７とアンダーフィル樹脂２４とは、保護膜２７にスズＳｎが堆積したときに、密着しないことがある。このような半導体パッケージ製品製造方法は、本発明によるリフロー前処理方法が適用されていることにより、保護膜２７に堆積するスズＳｎの量を低減することができる。この結果、このような半導体パッケージ製品製造方法は、半導体チップ２１の保護膜２７とアンダーフィル樹脂２４とより確実に密着させることができ、その半導体パッケージ製品のアンダーフィル樹脂２４の密着不良を低減させることができる。
【００６１】
錫捕獲用フィルター５は、水素ラジカルＨ＊が通り抜けることができる他の錫捕獲用フィルターに置換されることができる。たとえば、その錫捕獲用フィルター２１は、図４に示されているように、錫捕獲用フィルター５と同様にして、ウェーハ１０よりひとまわり大きい円盤状に形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、複数の孔２２−１〜２２−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）が形成され、いわゆるパンチング板構造に形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、錫捕獲用フィルター２１の面積に対する複数の孔２２−１〜２２−ｎの面積の開口率が７０％程度になるように、形成されている。錫捕獲用フィルター２１は、さらに、表面に十分に細かな凹凸が形成されている。このとき、水素ラジカル発生装置３からリフロー前処理室１６に放出された水素ラジカルＨ＊は、複数の孔２２−１〜２２−ｎを通り抜けて、ウェーハ１０に照射される。
【００６２】
錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置と同様にして、水素化スズＳｎＨ４を捕獲することにより、ウェーハ１０の保護膜にスズＳｎが堆積することを防止することができる。
【００６３】
錫捕獲用フィルター２１は、錫捕獲用フィルター２１の表面の表面積が大きいほど、水素化スズＳｎＨ４がスズＳｎと水素Ｈ２とに分解する分解反応の触媒としての効率がより良くなる。すなわち、錫捕獲用フィルター２１は、表面が研磨されているものに比較して、表面に凹凸が形成されているものほど、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく分解することができる。このため、錫捕獲用フィルター２１は、錫捕獲用フィルター５に比較して、水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することができる。このため、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、ウェーハ１０の保護膜にスズＳｎが堆積することをより防止して、ウェーハ１０から形成される半導体パッケージの複数のはんだバンプ２２間が電気的に接続されることを防止し、あるいは樹脂の密着不良をより低減させることができる。
【００６４】
図５は、本発明によるリフロー前処理装置の比較例を示している。そのリフロー前処理装置は、本発明によるリフロー前処理装置から錫捕獲用フィルター５とフィルター駆動モーター６とフィルター用ヒーター７とが省略されている。すなわち、そのリフロー前処理装置は、チャンバー１０１と複数のリフトピン１０２と水素ラジカル発生装置１０３とピン駆動装置１０４とウェーハ用ヒーター１０８と制御装置１０９とを備えている。制御装置１０９は、コンピュータである。チャンバー１０１は、環境から内部を隔離する容器である。複数のリフトピン１０２は、チャンバー１０１の内部に配置され、ウェーハ１１０をチャンバー１０１の内部に保持する。ウェーハ１１０は、ウェーハ１０と同様にして、複数のはんだが配置されている。ピン駆動装置１０４は、制御装置１０９により制御されることにより、複数のリフトピン２の全部の保持部が１つの水平面に配置されたまま、複数のリフトピン２の全部を鉛直方向に平行に移動させる。
【００６５】
水素ラジカル発生装置１０３は、石英板１１１とイオン捕獲用フィルター１１２とマグネトロン１１４とを備えている。石英板１１１は、石英から形成され、板状に形成されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、導体から形成され、板状のメッシュに形成されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、チャンバー１０１の内部がプラズマ発生室１１５とリフロー前処理室１１６とに分割されるように、チャンバー１０１の内部に配置されている。イオン捕獲用フィルター１１２は、さらに、接地されている。リフロー前処理室１１６には、複数のリフトピン１０２が配置されている。マグネトロン１１４は、制御装置１０９により制御されることにより、石英板１１１を介してプラズマ発生室１１５にマイクロ波１１７を出力する。水素ラジカル発生装置１０３は、さらに、図示されていない水素ガス供給装置を備えている。その水素ガス供給装置は、制御装置１０９により制御されることにより、プラズマ発生室１１５に水素ガスを供給する。すなわち、水素ラジカル発生装置１０３は、制御装置１０９により制御されることにより、複数のリフトピン１０２に保持されるウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊を照射する。
【００６６】
ウェーハ用ヒーター１０８は、複数のリフトピン１０２の内部に配置されている。ウェーハ用ヒーター１０８は、制御装置１０９により制御されることにより、発熱する。ウェーハ用ヒーター１０８は、さらに、複数のリフトピン１０２に保持されているウェーハ１１０の温度を測定し、その温度を制御装置１０９に出力する。
【００６７】
チャンバー１０１は、さらに、排気装置を備えている。その排気装置は、制御装置１０９により制御されることにより、チャンバー１０１の内部から気体を排気する。その排気装置は、さらに、チャンバー１０１の内部の雰囲気の気圧を測定し、その気圧を制御装置１０９に出力する。
【００６８】
本発明によるリフロー前処理方法の比較例は、このような比較例のリフロー前処理装置を用いて実行される。ユーザは、まず、複数のリフトピン１０２にウェーハ１１０を保持させる。制御装置１０９は、ウェーハ１１０が複数のリフトピン１０２に保持された後に、ピン駆動装置１０４を制御することにより、ウェーハ１１０がウェーハ用ヒーター１０８の十分に近傍に配置されるように、複数のリフトピン１０２を鉛直下方に移動させる。制御装置１０９は、ウェーハ１１０が複数のリフトピン１０２に保持された後に、さらに、その排気装置を制御することにより、チャンバー１０１の内部の雰囲気を所定の気圧にする。制御装置１０９は、その水素ガス供給装置を制御することにより、単位時間当たりに所定量の水素ガスＨ２をプラズマ発生室１１５に供給する。制御装置１０９は、マグネトロン１１４を制御することにより、所定量のマイクロ波１１７をプラズマ発生室１１５に出力する。ウェーハ１１０は、このような動作により、水素ラジカルＨ＊が照射される。ウェーハ１１０に配置されている複数のはんだは、ウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊が照射されることにより、表面に形成されている酸化膜が分解され、水素化スズＳｎＨ４を生成する。
【００６９】
制御装置１０９は、ウェーハ１１０に水素ラジカルＨ＊が照射されているときに、ウェーハ用ヒーター１０８を制御することにより、ウェーハ１１０に配置された複数のはんだを所定の温度に加熱する。
【００７０】
ユーザは、このようなリフロー前処理方法が実行された後に、既述の実施の形態における半導体パッケージ製品製造方法と同様にして、リフロー処理とフリップチップ接続とを実行することにより、そのウェーハ１１０を複数の半導体パッケージ製品に仕上げる。
【００７１】
図６は、複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４１は、その比較例のリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４２は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量のうちの保護膜表面Ｓｎ堆積量４３は、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜に堆積したスズＳｎの量を示している。
【００７２】
その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、保護膜表面Ｓｎ堆積量４１が保護膜表面Ｓｎ堆積量４２より大きいことを示し、保護膜表面Ｓｎ堆積量４１が保護膜表面Ｓｎ堆積量４３より大きいことを示している。すなわち、その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、その比較例のリフロー前処理方法に比較して、本発明によるリフロー前処理方法が保護膜に堆積したスズＳｎの量をより低減することができることを示している。
【００７３】
その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、保護膜表面Ｓｎ堆積量４３が保護膜表面Ｓｎ堆積量４２より小さいことを示している。すなわち、その複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、その保護膜に堆積するスズＳｎの量を錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置がより低減することを示し、錫捕獲用フィルター５に比較して、錫捕獲用フィルター２１が水素化スズＳｎＨ４をより効率よく捕獲することを示している。
【００７４】
図７は、複数の充填樹脂剥離発生数を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５１は、その比較例のリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５２は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。その複数の充填樹脂剥離発生数のうちの充填樹脂剥離発生数５３は、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置を用いて本発明によるリフロー前処理方法が実行されたときに、ウェーハ１０の保護膜と樹脂とが密着しない密着不良が発生する確率を示している。
【００７５】
その複数の充填樹脂剥離発生数は、充填樹脂剥離発生数５１が充填樹脂剥離発生数５２より大きいことを示し、充填樹脂剥離発生数５１が充填樹脂剥離発生数５３より大きいことを示している。すなわち、その複数の充填樹脂剥離発生数は、その比較例のリフロー前処理方法に比較して、本発明によるリフロー前処理方法がその密着不良をより確実に防止することができることを示している。
【００７６】
その複数の充填樹脂剥離発生数は、充填樹脂剥離発生数５３が充填樹脂剥離発生数５２より小さいことを示している。すなわち、その複数の充填樹脂剥離発生数は、錫捕獲用フィルター５が適用されたリフロー前処理装置に比較して、錫捕獲用フィルター２１が適用されたリフロー前処理装置がその密着不良をより確実に防止することができることを示している。
【００７７】
図６の複数の保護膜表面Ｓｎ堆積量と図７の複数の充填樹脂剥離発生数とは、その保護膜に堆積するスズＳｎの量が大きいほどその密着不良が発生する確率が大きくなること示し、すなわち、その保護膜に堆積するスズＳｎの量がその密着不良が発生することと因果関係があることを示している。
【００７８】
なお、本発明によるリフロー前処理方法は、水素ラジカル照射中に錫捕獲用フィルター５を回転させることに置換して、水素ラジカル照射中にウェーハ１０を移動させることもできる。本発明によるリフロー前処理方法は、この場合も、既述の実施の形態と同様にして、ウェーハ１０に水素ラジカルを十分に均一に照射することができる。
【００７９】
なお、本発明によるリフロー前処理方法は、ウェーハ１０に対して錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）を移動させなくても、ウェーハ１０に水素ラジカルを十分に均一に照射することができるときに、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）の水素ラジカル照射中の移動を省略することができる。本発明によるリフロー前処理方法は、この場合も、既述の実施の形態と同様にして、スズの付着を防止することができる。
【００８０】
なお、水素化スズＳｎＨ４を十分に捕獲することができるように錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）が配置された状態で、そのロードロックチャンバーの搬送装置がウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、錫捕獲用フィルター５を移動させる動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、フィルター駆動モーター６を省略することができる。
【００８１】
なお、ウェーハ用ヒーター８がウェーハ１０を加熱することができるように複数のリフトピン２が十分に鉛直下方に配置されている場合で、そのロードロックチャンバーの搬送装置がウェーハ１０を複数のリフトピン２に搬入したりウェーハ１０を複数のリフトピン２から搬出したりすることができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、複数のリフトピン２を移動させる動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、ピン駆動装置４を省略することができる。
【００８２】
なお、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）は、ニッケルＮｉと異なる他の材料から形成されることもできる。その材料としては、セラミック、金属が例示される。その金属としては、セラミックと比較して、解離したスズを再度放出しにくい点で、スズと合金化反応をする金属が望ましく、ニッケルまたは銅Ｃｕを含む金属が望ましい。
【００８３】
なお、錫捕獲用フィルター５（または錫捕獲用フィルター２１）を加熱しなくても錫捕獲用フィルター５が水素化スズＳｎＨ４を十分に捕獲することができるときに、本発明によるリフロー前処理方法は、錫捕獲用フィルター５を加熱する動作を省略することができ、リフロー前処理装置は、フィルター用ヒーター７を省略することができる。
【００８４】
本発明によるリフロー前処理装置は、ウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との間の距離を変化させることができる。水素ラジカルＨ＊照射時にスズ捕獲用フィルター５とウェーハ１０との間の距離が小さいほど生成された水素化スズＳｎＨ４を効率よく捕獲できるが、反りや撓みのあるウェーハ１０をスズ捕獲フィルター５の下の領域への搬入あるいは搬出が困難となる。搬入あるいは搬出時にウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との距離を大きくすることで、ウェーハ１０との干渉や接触のリスクを抑制できるとともに照射時にその距離を小さくすることで、効率良くスズＳｎを捕獲することが可能となる。
【００８５】
本発明によるリフロー前処理方法は、さらに、図３に示される半導体パッケージ製品と異なる他の半導体パッケージ製品の生産に適用されることもできる。その半導体パッケージ製品としては、Ｃｕピラーバンプを介してフリップチップ接続される半導体パッケージ製品、アンダーフィル樹脂が省略された半導体パッケージ製品が例示される。そのＣｕピラーバンプが適用された半導体パッケージ製品は、付着したスズによる短絡不良とアンダーフィル樹脂の密着不良とが防止される。アンダーフィル樹脂が省略された半導体パッケージ製品は、付着したスズによる短絡不良が防止される。
なお、Ｃｕピラーバンプではウェーハ１０の電極パッド上にＣｕを含む柱状導体と、柱状導体上にはんだが形成された構造を備える。Ｃｕピラーバンプが形成されたウェーハ１０ではスズ捕獲フィルター５の下への領域、もしくは照射位置への搬入時や搬出時にピラー高さのバラツキなどで接触リスクが大きく、また僅かにでも接触すると変形などでの不良が発生しやすい。このため、特にウェーハ１０とスズ捕獲用フィルター５との間の距離を変化させる本発明のリフロー前処理装置、前処理方法はＣｕピラー品に対して有効である。
【００８６】
また、水素ラジカルＨ＊を照射する工程は、ウェーハ１０とスズ捕獲フィルター５との距離Ｄ１で照射する第１工程と、距離Ｄ１より大きな距離Ｄ２で照射する第２工程とを含んでいて良い。特に第２工程を第１工程の後とすることで、はんだ表面の酸化膜が厚く水素化スズＳｎＨ４の生成量が大きな状態ではスズ捕獲効率が高いＤ１（＜Ｄ２）とし、酸化膜が一定量除去された後に距離Ｄ２とすることで捕獲用フィルター５によるウェーハ面内の照射分布を小さくすることができる。
【００８７】
本発明によるリフロー前処理方法は、さらに、フリップチップ接続と異なる用途に利用される他のはんだバンプの形成にも適用されることができる。たとえば、本発明によるリフロー前処理方法は、図３に示される複数のはんだボール２６形成するときに適用されることもできる。このとき、インターポーザ２３は、複数のはんだボール２６が形成されている面２８にスズが付着することが防止され、複数のはんだボール２６が互いに電気的に接続される短絡不良が防止されることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１ ：チャンバー
２ ：複数のリフトピン
３ ：水素ラジカル発生装置
５ ：錫捕獲用フィルター
６ ：フィルター駆動モーター
７ ：フィルター用ヒーター
８ ：ウェーハ用ヒーター
９ ：制御装置
１０：ウェーハ
１１：石英板
１２：イオン捕獲用フィルター
１４：マグネトロン
１５：プラズマ発生室
１６：リフロー前処理室
１７：マイクロ波
２１：錫捕獲用フィルター
２２−１〜２２−ｎ：複数の孔
４１：保護膜表面Ｓｎ堆積量
４２：保護膜表面Ｓｎ堆積量
４３：保護膜表面Ｓｎ堆積量
５１：充填樹脂剥離発生数
５２：充填樹脂剥離発生数
５３：充填樹脂剥離発生数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スズを含むはんだが配置されたはんだ付け対象と浮遊物質捕獲用フィルターとを所定位置に配置するステップと、
前記はんだ付け対象と前記浮遊物質捕獲用フィルターとが前記所定位置に配置されているときに、前記はんだ付け対象に配置されたはんだに水素ラジカルを照射するステップとを具備し、
前記水素ラジカルは、前記はんだ付け対象と前記浮遊物質捕獲用フィルターとが前記所定位置に配置されているときに、前記浮遊物質捕獲用フィルターを通り抜けた後に前記はんだに照射されることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されているときに前記浮遊物質捕獲用フィルターが浮遊物質捕獲温度になるように、前記浮遊物質捕獲用フィルターを加熱するステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されている最中に前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターを移動させるステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されているときに前記はんだが酸化膜除去温度になるように、前記はんだを加熱するステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載される半導体装置の製造方法であって、
前記リフロー前処理されたはんだを溶融させ、凝固させることにより前記はんだを複数のはんだバンプに形成するステップと、
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載される半導体装置の製造方法であって、
前記はんだバンプを介して前記はんだ付け対象と被はんだ付け対象とをはんだ付けするステップとをさらに具備し、
前記はんだ付け対象は、
半導体基板に形成される複数の回路と、
前記複数の回路の端子にそれぞれ電気的に接続される複数の第１パッドとを備え、
前記被はんだ付け対象は、複数の第２パッドを備え、
前記複数のはんだバンプの各々は、前記複数の第１パッドのうちの１つの第１パッドと前記複数の第２パッドのうちの１つの第２パッドとを電気的に接続する
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
はんだ付け対象に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する水素ラジカル発生装置と、
浮遊物質捕獲用フィルターとを具備し、
前記浮遊物質捕獲用フィルターは、前記水素ラジカルが前記浮遊物質捕獲用フィルターを通り抜けた後に前記はんだに照射されるように、配置される
リフロー前処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記浮遊物質捕獲用フィルターは、ニッケルまたは銅を含有する金属から形成されている
リフロー前処理装置。
【請求項９】
請求項７〜請求項８のいずれかにおいて、
前記浮遊物質捕獲用フィルターを加熱する浮遊物質捕獲用フィルター用ヒーター
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記はんだを加熱するはんだ付け対象用ヒーター
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１１】
請求項７〜請求項１０のいずれかにおいて、
前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターを移動させるアクチュエータ
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されている最中に前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターが移動するように、前記アクチュエータを制御する制御装置
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１】
スズを含むはんだが配置されたはんだ付け対象と浮遊物質捕獲用フィルターとを所定位置に配置するステップと、
前記はんだ付け対象と前記浮遊物質捕獲用フィルターとが前記所定位置に配置されているときに、前記はんだ付け対象に配置されたはんだに水素ラジカルを照射するステップとを具備し、
前記水素ラジカルは、前記はんだ付け対象と前記浮遊物質捕獲用フィルターとが前記所定位置に配置されているときに、前記浮遊物質捕獲用フィルターを通り抜けた後に前記はんだに照射されることを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されているときに前記浮遊物質捕獲用フィルターが浮遊物質捕獲温度になるように、前記浮遊物質捕獲用フィルターを加熱するステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されている最中に前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターを移動させるステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されているときに前記はんだが酸化膜除去温度になるように、前記はんだを加熱するステップ
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載される半導体装置の製造方法であって、
前記リフロー前処理されたはんだを溶融させ、凝固させることにより前記はんだを複数のはんだバンプに形成するステップと、
をさらに具備する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載される半導体装置の製造方法であって、
前記はんだバンプを介して前記はんだ付け対象と被はんだ付け対象とをはんだ付けするステップとをさらに具備し、
前記はんだ付け対象は、
半導体基板に形成される複数の回路と、
前記複数の回路の端子にそれぞれ電気的に接続される複数の第１パッドとを備え、
前記被はんだ付け対象は、複数の第２パッドを備え、
前記複数のはんだバンプの各々は、前記複数の第１パッドのうちの１つの第１パッドと前記複数の第２パッドのうちの１つの第２パッドとを電気的に接続する
半導体装置の製造方法。
【請求項７】
はんだ付け対象に配置されたはんだに水素ラジカルを照射する水素ラジカル発生装置と、
浮遊物質捕獲用フィルターとを具備し、
前記浮遊物質捕獲用フィルターは、前記水素ラジカルが前記浮遊物質捕獲用フィルターを通り抜けた後に前記はんだに照射されるように、配置される
リフロー前処理装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記浮遊物質捕獲用フィルターは、ニッケルまたは銅を含有する金属から形成されている
リフロー前処理装置。
【請求項９】
請求項７〜請求項８のいずれかにおいて、
前記浮遊物質捕獲用フィルターを加熱する浮遊物質捕獲用フィルター用ヒーター
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１０】
請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
前記はんだを加熱するはんだ付け対象用ヒーター
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１１】
請求項７〜請求項１０のいずれかにおいて、
前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターを移動させるアクチュエータ
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記はんだが前記水素ラジカルに照射されている最中に前記はんだ付け対象に対して前記浮遊物質捕獲用フィルターが移動するように、前記アクチュエータを制御する制御装置
をさらに具備するリフロー前処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７４０９３（Ｐ２０１３−７４０９３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１９０７（Ｐ２０１１−２１１９０７）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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