(57)【要約】      （修正有）【課題】高融点半田バンプの鉛片の剥離を防止する、半導体基板の洗浄方法を提供する。【解決手段】基板１の上方の所定位置に鉛の純度が高い高融点半田１２をめっき法によって形成した後、基板１の洗浄工程を実施する。洗浄工程では、超純水に二酸化炭素を混合させた洗浄液を使用する。これによって、高融点半田１２の表面にＰｂＣＯ３からなる保護膜１２Ａが形成される。この保護膜１２Ａは、水と鉛が反応して鉛片が剥離することを防止する。保護膜１２Ａは、洗浄後のリフロー工程で高融点半田１２を溶融させたときに、除去される。【選択図】図７
2010073912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成した電極パッド上に、鉛を含む半田を形成する工程と、
前記半田を形成した前記基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、
洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半田バンプの形成方法。
【請求項２】
前記処理槽内で二酸化炭素を前記基板より下方から供給し、前記洗浄液を二酸化炭素で攪拌しながら前記基板を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の半田バンプの形成方法。
【請求項３】
前記半田は、前記電極パッドの上面を含む領域に形成されためっき用電極膜を用いて析出させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半田バンプの形成方法。
【請求項４】
前記めっき用電極膜のうち、前記半田から露出した領域をエッチングする工程を有し、前記めっき用電極膜をエッチングした後、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄水で洗浄することを特徴とする請求項３に記載の半田バンプの形成方法。
【請求項５】
半導体基板に形成した電極パッド上に、鉛を含む半田を形成する工程と、
前記半田を形成した前記半導体基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、
洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ（半田）バンプの形成方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子は、高機能化によってチップサイズが大きくなっている。一方、半導体素子を接続する基板には、セラミックスや樹脂のように、半導体素子より熱膨張係数が大きい材料が採用されている。このような半導体素子と基板とをバンプで接続しようとすると、基板と半導体素子との間の熱膨張率の違いからストレスが発生し易かった。そこで、このようなストレスを緩和する手段の一つとして、鉛純度を高くすることでヤング率を下げた高融点半田バンプの使用が検討されている。
【０００３】
ここで、高融点半田バンプの従来の形成方法について説明する。まず、基板上にポリイミド樹脂等の耐熱性の樹脂を塗布して硬化させた後、金属製の下地層を堆積させてからレジスト膜を塗布する。フォトリソグラフィ手段によってパッドの形成位置に対応してレジスト膜に開口部を形成し、めっきによって開口部に高融点半田を埋め込む。この後、レジストを剥離させた後、エッチング工程にて下地層を除去してから基板を洗浄する。
【０００４】
基板の洗浄には、例えば、超純水（ＤＩＷ）が用いられていた。超純水とは、極めて純度の高い水であって、例えば、不純物の含有量が０．０１μｇ／ｌ以下であるような水をいう。このような超純水で基板を洗浄することで異物の残留等を防ぎ、ショートや、不純物又は活性イオンの残留による腐蝕や、コロージョンの発生を防止していた。
【特許文献１】特開平１０−２９４３３７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、鉛純度が高い高融点半田バンプでは、超純水による洗浄時に鉛と純水とが反応して鉛片が剥離することがあった。剥離した鉛片が基板上の樹脂層等に付着すると、チップの表面リークや組立後に充填するアンダーフィル材との密着不良の原因になる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高融点半田バンプの鉛片の剥離を防止することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の一観点によれば、基板に形成した電極パッド上に、鉛を含む半田を形成する工程と、前記半田を形成した前記基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程と、を含むことを特徴とする半田バンプの形成方法とした。
【０００７】
また、本発明の別の観点によれば、半導体基板に形成した電極パッド上に、鉛を含む半田を形成する工程と、前記半田を形成した前記半導体基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、洗浄水に揮発性の高い二酸化炭素を混合させて鉛と純水の反応を抑制させるようにしたので、鉛片の剥離を防止できる。これによって、剥離した鉛片の再付着による表面リークや、アンダーフィル材の密着不良を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施の形態）
本発明の第１実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず、この実施の形態に係る半田バンプの形成方法（半導体装置の製造方法）の概略について、図１のフローチャートを用いて説明する。
半田バンプを形成する際は、高融点半田をめっきする工程として、前処理工程（ステップＳ１０１）、洗浄工程（ステップＳ１０２）、Ｎｉめっき工程（ステップＳ１０３）、洗浄工程（ステップＳ１０４）、半田めっき工程（ステップＳ１０５）、洗浄工程（ステップＳ１０６）及びスピン乾燥工程（ステップＳ１０７）を実施する。
【００１０】
次に、レジスト剥離工程（ステップＳ１０８）を実施した後、エッチング工程として、Ｃｕエッチング工程（ステップＳ１０９）、洗浄工程（ステップＳ１１０）、Ｔｉエッチング工程（ステップＳ１１１）、洗浄工程（ステップＳ１１２）及びスピン乾燥工程（ステップＳ１１３）を実施する。そして、リフロー工程（ステップＳ１１４）によりボール状の半田バンプを形成する。
【００１１】
まず、前処理工程（ステップＳ１０１）の詳細について図２Ａから図２Ｃを参照して説明する。最初に、図２Ａに示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
最初に、シリコン（Ｓｉ）などからなる半導体基板に図示を省略するトランジスタや配線、層間絶縁膜等を形成した基板１の最上層の層間絶縁膜上にアルミニウム、アルミニウム合金等の導電材料からなる電極パッド２を所定のピッチで複数形成する。また、電極パッド２に電気的に接続される不図示の配線を形成する。なお、電極パッド２及び配線は、導電膜をレジストマスクを称してパターニングしても良いし、リフトオフ法により形成しても良い。
【００１２】
次に、電極パッド２及び配線を含む基板１の全面にカバー膜３を形成する。カバー膜３は、窒化シリコン等の絶縁性を有する材料からなり、例えばＣＶＤ法で堆積させる。カバー膜３は、フォトリソグラフィ技術でパターニングすることで開口部を設けてある。さらに、カバー膜３の上に、ポリイミド樹脂等からなる樹脂膜４を形成する。樹脂膜４は、カバー膜３上にフィルム状の感光性樹脂膜を積層させて圧着することで形成する。又は、スピンコータを用いて液状樹脂をカバー膜３上に塗布した後、熱硬化させても良い。樹脂膜４は、カバー膜３の存在によって高い密着性を有して基板２上に形成される。
【００１３】
さらに、樹脂膜４上に図示を省略するフォトレジストをスピンコート法等によって塗布し、フォトリソグラフィ技術によって電極パッド２に対応する位置に開口部を形成する。そして、レジスト膜をマスクにして樹脂層４及びカバー膜３をエッチングする。これによって、電極パッド２上の樹脂膜４及びカバー膜３が除去されて、電極パッド２が露出する。エッチング後には、レジスト膜を除去する。
なお、樹脂膜４は、感光性樹脂を使用してもよく、この場合には開口部を形成するためのレジストを省略できる。
【００１４】
次に、図２Ｂに示すように、樹脂層４及び露出させた電極パッド２の全面に、めっき用電極６としてＴｉ膜７とＣｕ膜８とを順番に堆積させる。Ｔｉ膜７及びＣｕ膜８は、例えばスパッタリング法によりそれぞれ形成する。めっき用電極膜６の材料及び積層構造は、これに限定されず、例えば、Ｔｉ膜とＮｉ膜、又はＴｉ膜とＰｂ膜でも良い。
【００１５】
図２Ｃに示すように、めっき用電極膜６上にレジスト膜９をスピンコート法等によって塗布する。フォトリソグラフィ技術によって電極パッド２に対応する位置に開口部９Ａを形成し、電極パッド２上のめっき用電極６を露出させる。
この後、基板１を希硫酸溶液に浸漬させてめっき用電極６のＣｕ膜８の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。
【００１６】
次に、ステップＳ１０２の洗浄工程として、基板１を洗浄用の処理槽に浸漬させて、超純水で洗浄する。
【００１７】
ステップＳ１０３のＮｉめっき工程では、図２Ｄに示すように、レジスト膜９の開口部９Ａに露出している電極パッド２上に、バリア金属層としてのＮｉ膜１１をめっき法によって形成する。Ｎｉめっきは、Ｎｉイオンを含有するめっき液を満たしためっき処理槽に基板１を浸漬させ、基板１上の電極パッド２と、めっき処理槽側の電極との間に電圧を印加することにより行われる。
【００１８】
これにより、電極パッド２上にＮｉが所定厚さで析出する。Ｎｉ膜１１の膜厚は、レジスト膜９の膜厚より小さくして、Ｎｉ膜１１でレジスト膜９の開口部９Ａが埋まることがないようにする。
この後、ステップＳ１０４の洗浄工程として、基板１をめっき処理槽から取り出して純水洗浄を行って、めっき液を洗い流す。
【００１９】
ステップＳ１０５の半田めっき工程では、図２Ｅに示すように、レジスト膜９の開口部９Ａに高融点半田１２をめっきにより形成する。めっきは、Ｐｂ及びＳｎを溶融させためっき液に基板１を浸漬させ、基板１上の電極パッド２と、めっき処理槽側の電極との間に電圧を印加することにより行われる。
これにより、Ｎｉ膜１１上に高融点半田１２が析出する。高融点半田１２は、開口部９Ａを埋め、さらにその一部がレジスト膜９の上面から膨出するまで析出させる。ここで、高融点半田１２におけるＰｂとＳｎの析出比率は、めっき液中のＰｂとＳｎの組成比にある程度依存することが知られている。このため、この半田めっき工程で使用するめっき液は、高融点半田１２中のＰｂの析出比率が９０％以上、言い換えると高融点半田１２中の錫の含有量が１０％以下になるような組成比に調整してある。
【００２０】
これにより、電極パッド２上に高融点半田１２が形成される。電極パッド２と高融点半田１２の間の各層７，８，１１は導電性を有するので、電極パッド２と高融点半田１２とは電気的に接続される。なお、本実施の形態における鉛を主体とする高融点半田とは、共晶半田（鉛の含有量が３８．１質量％）より鉛含有量が多く、融点が共晶半田の１８３℃より高いものをいう。
【００２１】
この後、ステップＳ１０６の洗浄工程として、二酸化炭素を混合させた超純水を使って基板１を洗浄する。この実施の形態に係る半田バンプの形成方法では、高融点半田１２を析出させた後の洗浄に二酸化炭素を所定量含む洗浄液を使用することで、高融点半田１２から鉛片が剥離することを防止している。本実施の形態における洗浄の作用、及び従来の超純水のみによる洗浄との比較については、後に詳細に説明する。
そして、洗浄工程後は、ステップＳ１０７のスピン乾燥工程で基板１を乾燥させる。
【００２２】
ここで、ステップＳ１０１の自然酸化膜の除去工程からステップＳ１０７のスピン乾燥工程までの工程は、図３に示すような処理装置２１で一連の処理として実施できる。
処理装置２１は、装置本体２２内に各工程に合わせて複数の処理槽２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９が工程順に設けられている。即ち、前処理用の第１の処理槽２３と、洗浄処理用の第２の処理槽２４と、Ｎｉめっき用のＮｉめっき槽（第３の処理槽）２５と、Ｎｉめっき後の洗浄用の第４の処理槽２６と、半田めっき用の半田めっき槽（第５の処理槽）２７と、二酸化炭素を混合させた超純水による洗浄処理用の第６の処理槽２８（洗浄処理槽）と、基板乾燥に使用する第７の処理槽２９とが順番に設けられている。
【００２３】
第１の処理槽２３には、希塩酸が基板１を浸漬可能に貯溜されている。第２及び第４の処理槽２４，２６には、装置本体２２外の超純水の供給装置３０に接続されており、超純水が供給されるようになっている。なお、第２及び第４の処理槽２４，２６での洗浄は、超純水に浸漬させる方法でも良いし、超純水による流水洗浄であっても良い。
【００２４】
また、第６の処理槽２８は、洗浄液形成装置３１に配管接続されている。洗浄液形成装置３１は、超純水の供給源である供給装置３０に配管接続されると共に、二酸化炭素の供給源である二酸化炭素供給装置３２にもガス供給管を介して接続されている。洗浄液形成装置３１は、超純水に所定量の二酸化炭素を混合させて洗浄液を作製する調整タンク３１Ａと、調整タンク３１Ａ内の洗浄液に含まれる二酸化炭素の量を調整する制御装置３１Ｂとを有する。制御装置３１Ｂは、例えば、調整タンク３１Ａに加圧するなどして超純水に二酸化炭素（例えば、炭酸イオン）を溶け込ませるように構成されている。
【００２５】
さらに、調整タンク３１Ａから第６の処理槽２８に向かって延びる配管中には、洗浄液の組成を監視するためのセンサとして、比抵抗計３３が設けられており、超純水に対する二酸化炭素の混合量（添加量）を計測している。比抵抗計３３の出力は、洗浄液形成装置３１の制御装置３１Ｂに接続されており、比抵抗計３３の出力に応じて制御装置３１Ｂは二酸化炭素の添加量が予め設定されている範囲内になるように制御する。
【００２６】
ここで、炭酸ガスの混合量の指標である比抵抗は、０．７ＭΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。比抵抗がこの値より大きいと、高融点半田１２からの鉛片の剥離を効果的に防ぐことが困難になる。なお、比較のために、二酸化炭素を混合せずに超純水のみで比抵抗を計測したところ、約１５ＭΩ・ｃｍであった。
【００２７】
洗浄水中で二酸化炭素は、イオン及び／又はガスとして存在する。このような二酸化炭素は揮発性が高いため、洗浄後の基板１の表面に残留することはない。さらに、二酸化炭素は、第６の処理槽２８内で洗浄水を攪拌させ、基板１の洗浄を効率良く行わせる効果も有する。攪拌効果をより高めるためには、洗浄液を第６の処理槽２８内で基板１より下方から供給したり、洗浄液が基板１に向かって送り出されるようにしたりすると良い。
【００２８】
また、第７の処理槽２９内には、図示を省略するスピンドライヤーが搭載されており、基板１を回転させながら乾燥させるようになっている。
なお、処理装置２１は、各工程について処理槽が１つずつ設けられた構成になっているが、各処理槽を複数並列に設けても良い。このようにすれば、処理の効率が向上する。また、処理装置２１を使用せずに、工程毎に独立した処理装置を設けても良い。この場合、高融点半田１２のめっき後に使用する洗浄用の処理装置は、処理槽２８と、供給装置３０と、洗浄液形成装置３１と、二酸化炭素供給装置３２と、比抵抗計３３とを有することが好ましい。
【００２９】
このような処理装置２１を使用して高融点半田１２を形成し、かつ洗浄が終了したら、図２Ｆに示すようにレジスト膜９を基板１から剥離する。
【００３０】
次に、図１のステップＳ１０９からステップＳ１１３までのエッチング工程を実施する。最初に、ステップＳ１０９でＣｕ膜８を不要な領域をエッチングで除去する。図２Ｇに示すように、Ｃｕ膜８のエッチングは、その上層であるＮｉ膜１１をマスクにして選択的に行われる。このエッチング後には、ステップＳ１１０で二酸化炭素を混合させた超純水を用いて基板１を洗浄する。この洗浄工程においても、二酸化炭素を含む洗浄液を使うことで鉛片の剥離を防止する。
【００３１】
その後、ステップＳ１１１でＴｉ膜７の不要な領域をエッチングで除去する。図２Ｈに示すように、Ｔｉ膜７は、Ｎｉ膜１１をマスクにして選択的に行う。そして、ステップＳ１１２の洗浄工程でＴｉ膜７のエッチング後に炭酸ガスを混合させた超純水を用いて基板１を再び洗浄する。前記と同様に、この洗浄工程においても、二酸化炭素を含む洗浄液を使うことにより、高融点半田１２の表面から鉛片が剥離することを防止する。この後、ステップＳ１１３に示すように基板１をスピン乾燥する。
【００３２】
ここで、図４に、上記のエッチング工程で使用するエッチング装置５１（処理装置）の概略構成を示す。エッチング装置５１は、装置本体５２内に複数の処理槽５３，５４，５５，５６，５７が工程順に配置されており、洗浄液形成装置３１、超純水の供給装置３０及び二酸化炭素供給装置３２に接続されている。
【００３３】
第１の処理槽５３には、Ｃｕ膜８をウェットエッチングするための溶液、例えば塩化第二銅溶液及び塩化第二鉄溶液が貯溜されている。第２及び第４の処理槽５４，５６（洗浄処理槽）には、洗浄液形成装置３１が配管を介して接続されており、二酸化炭素が混合された超純水が供給可能になっている。超純水に混合される二酸化炭素の量は、配管中に設けられた比抵抗計３３で計測され、予め定められた所定の範囲内に収まるようにフィードバック制御されている。二酸化炭素を混合させた超純水の比抵抗値や、攪拌機構は、前記した処理装置２１と同様である。
【００３４】
また、第３の処理槽５５には、Ｃｕ膜８をウェットエッチングするための溶液、例えばフッ酸が貯溜されている。また、第５の処理槽５７内には、図示を省略するスピンドライヤーが搭載されており、基板１を回転させながら乾燥させるようになっている。
【００３５】
乾燥させた基板１を装置本体５２から取り出した後、ステップＳ１１４のリフロー工程を実施する。リフローは、ギ酸を気化させた雰囲気中で実施され、高融点半田１２を加熱して再溶融させる。これによって、高融点半田１２に含まれていた半田成分以外の成分が揮発する。また、図２Ｉに示すように、半田成分がその表面張力によって略ボール状になり、その後の自然冷却によってそのままの形状に固化する。この結果、複数の電極パッド２のそれぞれに半田バンプ１３が１つずつ形成される。なお、ギ酸を使用する代わりに、液状のフラックスを高融点半田１２に塗布してからリフロー工程を実施しても良い。
【００３６】
このようにして形成した半田バンプ１３を用い、図示を省略する半導体素子や樹脂基板などを基板１に実装する。半導体素子等の実装時には、半田バンプ１３上に半導体素子等の端子を載置させ、リフロー炉にて半田バンプ１３を溶融させて半導体素子等の配線に接合させる。接合後は、基板１と半導体素子等の間にアンダーフィル材を注入し、半田バンプ１３による接合部をコーティングする。これにより、基板１に半導体素子等を実装させた半導体装置が完成する。
【００３７】
ここで、本実施の形態における洗浄と、従来の超純水のみによる洗浄との比較について図５を参照して説明する。なお、図５において図１と同じ符号は同じ構成要素を示している。
図５（ａ）に示すように、半田めっき後に行われる従来の超純水のみによる洗浄では、鉛を主体とする高融点半田７１の表面から鉛片７２（異物）が剥離する。これは、鉛が他の金属と異なってｐＨが中性域、かつ電気伝導度の低い状態（純水領域）で、水分子中の水素を引き抜く反応を起こし易いからである。このような現象は、鉛崩壊とも呼ばれる。水素を引き抜く反応が生じた部分は、安定性が悪く、水素を放して、つまり水素ガスを発生させて元の金属の鉛に戻り易い。この反応は、比較的に低温の領域では緩やかに生じる。その結果、鉛崩壊が生じると高融点半田７１の表面に鱗片状の鉛片７２が形成される。
【００３８】
半田めっき後の洗浄工程（例えば、図１のステップＳ１０６）において、従来のように超純水のみで基板１を洗浄すると、鉛崩壊によって半田表面に鉛片７２が形成されてしまう。この鉛片７２は、高融点半田７１から脱落し、レジスト膜９の表面に付着する。付着した鉛片７２は、その多くはレジストを剥離させるときに一緒に除去される。
【００３９】
しかしながら、鉛片７２の一部はＣｕ膜８上に残ってしまう。この状態でＣｕ膜８をエッチングすると、鉛片７２によってＣｕ膜８のエッチングが阻害され、図５（ｂ）に示すように、鉛片７２の付着部分の下にＣｕ膜８が残留する。さらに、図１のステップＳ１１１に示すように、Ｔｉ膜７をエッチングするときには、残留したＣｕ膜８の部分のＴｉ膜７が残留する。これらの残留した導電性物質は、表面リーク等の原因になる。
【００４０】
同様に、Ｃｕのエッチング後の洗浄工程（例えば、図１のステップＳ１１０）において、従来のように超純水のみで基板１を洗浄すると、超純水と鉛が反応して鉛片７２が発生し、剥離した鉛片７２の一部がＴｉ膜７の表面に付着する。この状態でＴｉ膜７をエッチングすると、鉛片７２の付着部分のエッチングが阻害されてＴｉ膜７が部分的に残留してしまう。
【００４１】
さらに、Ｔｉのエッチング後の洗浄工程（例えば、図１のステップＳ１１２）において、従来のように超純水のみで基板１を洗浄すると、図６（ａ）に示すように、鉛片７２の一部が樹脂層４上に付着する。
そして、この状態でリフロー工程を実施すると、図６（ｂ）に示すように、鉛片７２が樹脂層４の表面に球状に残留してしまう。このような鉛片７２は、表面リークやアンダーフィル材の密着不良の原因になり易い。
【００４２】
特に、リフロー前の高融点半田７１は表面積が大きく、超純水による鉛崩壊が起こり易い。めっき工程やエッチング工程以外でも高融点半田を形成した後で異物除去等の洗浄を行う場合には、同様の問題が発生する。
以上のような導電性物質の残渣は、チップの表面リークや組立後に充填するアンダーフィルとの密着不良を引き起こす原因となる。鉛崩壊を防止する方法として、高分子によって高融点半田の表面を保護する方法も報告されているが、熱風乾燥が必須となる。このため、めっき工程やエッチング工程では、熱風の影響や高分子の残渣による剥離残、エッチング残等の可能性があり、バンプ形成工程での適用は難しい。
【００４３】
これに対し、本実施の形態のように二酸化炭素を混合させた超純水を用いて洗浄工程を実施すると、図７に概念図を示すように、鉛と炭酸イオンが反応して高融点半田１２の表面にＰｂＣＯ３からなる保護膜１２Ａが形成される。その反応は鉛崩壊よりも優先され、ＰｂＣＯ３は水に溶解しない。このため、保護膜１２Ａを形成させることで鉛の飛散を防止できるようになる。
ＰｂＣＯ３からなる保護膜１２Ａは、リフロー工程にて容易に還元されるため、半田バンプ１３の電気的な特性に影響を与えることはない。また、二酸化炭素を混合させた洗浄液を使用した後では、不純物や活性イオンが基板表面に残留することもなく、超純水のみで洗浄した場合以上の効果が得られる。
【００４４】
以上、説明したように、本実施の形態では、超純水に二酸化炭素を混合させて洗浄水を形成し、この洗浄水を用いて基板を洗浄するようにしたので、鉛崩壊を防ぐことができる。鉛の純度が高い高融点半田を使用した場合でも鉛片の剥離が防止され、アンダーフィル材による封入を確実に行え、かつ表面リークも防止できる。しかも、洗浄後に鉛片の付着を調べる検査工程や、リペア工程が不要になるので生産効率が向上する。さらに、鉛の純度が高い高融点半田を使用できるようになるので、基板と、半導体素子や樹脂基板等の基板に実装される基板の熱膨張率が異なる場合でも半田接合部でストレスを緩和することが可能になり、信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。また、図３及び図５に示した処理装置を使用することで、信頼性の高い半導体装置を効率良く製造できる。
【００４５】
ここで、図３における第６の処理槽２８であるめっき処理槽の変形例を図８に示す。
二酸化炭素を混合させた洗浄液では、二酸化炭素（炭酸ガス）が気泡になる。このような炭酸ガスの気泡が基板１に付着したままになると、洗浄効果が落ちてしまうので、洗浄液を攪拌する必要がある。そこで、第６の処理槽２８は、攪拌機能を持たせてある。
第６の処理槽２８は、超純水に複数枚の基板１を搭載させた基板カセット８１が浸漬されており、基板カセット８１の底部８１Ａに設けられた開口より下方に、洗浄液を攪拌するための配管８２が設けられている。
【００４６】
配管８２には、洗浄液を攪拌させて、基板カセット８１内に搭載された基板１のそれぞれを十分に洗浄できるように、複数の孔８２Ａが上向きに設けられており、攪拌ガスとして使用されるＮ２等の不活性ガスを噴出可能になっている。配管８２は、第６の処理槽２８から引き出され、図示を省略する不活性ガスの供給装置に接続されている。図４には配管８２が１本だけ図示されているが、複数本又は１本の管から複数に分岐させることで十分に広い領域の洗浄液を攪拌できるようにしても良い。
【００４７】
さらに、二酸化炭素を供給する配管８３も基板カセット８１より下方に引き回されている。配管８３には、基板カセット８１に搭載された基板１のそれぞれに洗浄水が十分に供給できるように、基板カセット８１の底部８１Ａの開口より下方に、複数の孔８３Ａが上向きに設けられている。配管８３についても、配管８２と同様に、複数本又は１本の管から複数に分岐させることで十分に広い領域に二酸化炭素を供給できるようになっている。
【００４８】
なお、二酸化炭素は、気泡として基板カセット８１の下方から噴出されることから、超純水を攪拌するガスとしても機能する。つまり、このように配管８２を配置すると、撹拌と同時に、二酸化炭素の混合による効果が得られるので、鉛崩壊を防止しつつ、確実な洗浄が可能になる。
【００４９】
洗浄時は、Ｎ２ガス及び二酸化炭素によるバブリングを行いながら、基板１を洗浄水に浸漬させる。二酸化炭素の効果によって鉛崩壊を防止しつつ、攪拌作用によって確実に基板１が洗浄させる。二酸化炭素の混合量は、第６の処理槽２８内の洗浄水の比抵抗を比抵抗計３３で計測し、二酸化炭素の供給量を制御する制御装置８４にフィードバックすることで所定の値、例えば、０．７ＭΩ・ｃｍ以下になるように調整する。
【００５０】
なお、図４に示すエッチング装置５１の第２及び第４の処理槽５４，５６についても同様の構成にすることが可能である。また、図８に示す処理装置２１は、洗浄液形成装置３１で形成した二酸化炭素と超純水とからなる洗浄液を供給するように構成しても良い。
【００５１】
また、本発明は、シリコン基板以外の基板、例えば有機基板、セラミック基板を使用したＢＧＡ（Ball Grid Array）型半導体装置においても適用できる。また、エッチング工程は、ウェットエッチングに限定されずにドライエッチングでも良い。洗浄工程や、めっき工程は、別個の装置で実施しても良い。
二酸化炭素の混合方法及び装置は、実施の形態に限定されない。例えば、予め二酸化炭素が所定量混合された超純水を処理装置２１やエッチング装置５１に供給しても良いし、超純水の供給装置が二酸化炭素を所定量混合するように構成しても良い。
洗浄液は、二酸化炭素と超純水の混合液に限定されない。例えば、二酸化炭素と純水の混合液でも良い。
【００５２】
次に、本発明の実施形態についてさらに付記する。
（付記１）基板に形成した電極パッド上に、鉛を主体とする半田を形成する工程と、前記半田を形成した前記基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗が０．７ＭΩ・ｃｍ以下とした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程と、を含むことを特徴とする半田バンプの形成方法。
（付記２）前記半田は、鉛が３８．１質量％以上であることを特徴とする付記１に記載の半田バンプの形成方法。
（付記３）前記半田は、鉛を主体として１０質量％以下の錫を含むことを特徴とする付記１又は付記２に記載の半田バンプの形成方法。
（付記４）前記純水は、超純水であることを特徴とする付記１に記載の半田バンプの形成方法。
（付記５）前記処理槽内で二酸化炭素を前記基板より下方から供給し、前記洗浄液を二酸化炭素で攪拌しながら前記基板を洗浄することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれか一項に記載の半田バンプの形成方法。
（付記６）前記処理槽に供給した窒素で前記洗浄液を攪拌しながら前記基板を洗浄することを特徴とする付記５に記載の半田バンプの形成方法。
（付記７）前記半田は、前記電極パッドの上面を含む領域に形成されためっき用電極膜を用いて析出させることを特徴とする付記１乃至付記６のいずれか一項に記載の半田バンプの形成方法。
（付記８）前記めっき用電極膜のうち、前記半田から露出した領域をエッチングする工程を有し、前記めっき用電極膜をエッチングした後、純水に二酸化炭素を混合させた洗浄水で洗浄することを特徴とする至付記８に記載の半田バンプの形成方法。
（付記９）半導体基板に形成した電極パッド上に、鉛を含む半田を形成する工程と、前記半田を形成した前記半導体基板を処理槽内に導入し、純水に二酸化炭素を混合させて比抵抗を０．７ＭΩ・ｃｍ以下にした洗浄液で前記基板を洗浄する工程と、洗浄後に前記半田を熱処理して半田バンプを形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成方法のフローチャートである。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その１）である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その２）である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その３）である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その４）である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その５）である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その６）である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その７）である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その８）である。
【図２Ｉ】図２Ｉは、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程を示す断面図（その９）である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程で使用するめっき装置の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程で使用するエッチング装置の構成を示す図である。
【図５】図５（ａ）は半田めっき工程後に超純水のみで洗浄を行ったときに鉛片が剥離することを説明する図であり、図５（ｂ）は鉛片の付着によって導電性の膜の一部がエッチングされずに残ることを説明する図である。
【図６】図６（ａ）は導電性の膜のエッチング後に超純水のみで洗浄を行ったときに鉛片が剥離することを説明する図であり、図６（ｂ）はリフロー工程後にも鉛片が樹脂膜の上に残留することを説明する図である。
【図７】図７は、炭酸イオンを添加した超純水で洗浄した際に、高融点半田の表面に保護膜が形成されることを模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態に係る半田バンプの形成工程で使用するめっき装置の第６の処理装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      基板
２      電極パッド
１２      高融点半田
２１      処理装置
２８      めっき槽（処理槽）
３０      供給装置
３１      洗浄液形成装置
３１Ａ      調整タンク
３１Ｂ，８４      制御装置
３２      二酸化炭素供給装置
３３      比抵抗計（センサ）
８２，８３      配管
８２Ａ，８３Ａ      孔
【図１】
2010073912.tif 000003
【図２Ａ】
2010073912.tif 000004
【図２Ｂ】
2010073912.tif 000005
【図２Ｃ】
2010073912.tif 000006
【図２Ｄ】
2010073912.tif 000007
【図２Ｅ】
2010073912.tif 000008
【図２Ｆ】
2010073912.tif 000009
【図２Ｇ】
2010073912.tif 000010
【図２Ｈ】
2010073912.tif 000011
【図２Ｉ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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