(57)【要約】【課題】安定した大きなオーバーハングを形成することによって十分な厚さの金属薄膜を基板の上に形成する薄膜パターンの形成方法を提供しようとするものである。【解決手段】基板１の上のフォトレジスト層３を露光させ、その後１次現像によってフォトレジスト層３とリフトオフレジスト層２の一部を除去し、フォトレジスト層３を現像液に対する耐性処理を行い、２次現像によってリフトオフ層２の一部を除去することによってフォトレジスト層３にオーバーハングを形成し、その後に金属薄膜５の形成を行い、その後フォトレジスト層３をリフトオフレジスト層２とともに除去するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に被加工物を入れ、水素をラジカル化しながらチャンバーに供給し、被加工物をはんだの溶融温度まで加熱し、所定時間経過後に被加工物を冷却しチャンバーより取り出すようにしたことを特徴とするリフロー方法。
【請求項２】
水素をラジカル化する方法として、加熱した金属に水素を接触させることを特徴とする請求項１記載のリフロー方法。
【請求項３】
金属として、タングステンを用いたとを特徴とする請求項１記載のリフロー方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法に用いる装置であって、密閉されるチャンバーと、チャンバー内に水素をラジカル化する金属とこの金属を加熱する電源と、被加工物を載置するステージと、被加工物を加熱するヒータとを設けたことを特徴とするリフロー装置。
【請求項５】
水素をラジカル化する金属として、タングステン・フィラメントを用いたことを特徴とする請求項４記載のリフロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの電子部品を組み立てる場合に用いるリフロー方法および、その方法に用いるリフロー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電子機器の急速な発展に伴い、デバイスの小型・高性能化が重視されている。これらを実現できる技術として、半導体やＭＥＭＳが盛んに研究され、改良されている。ＭＥＭＳに用いるパッケージング技術は、その小型化だけでなく、信頼性や寿命も決める重要な要素となる。【０００３】  ＭＥＭＳは電子部品として、光、高周波、化学、バイオ、パワーなど多岐の分野にわたり、それぞれが多品種少量生産である場合が多く、このため標準化ができず、合理的な実装技術がなかなか確立できない。【０００４】  また、ＭＥＭＳは微細な構造を有しているために微小なストレスでひずみが生まれ、特性が変動するという可能性があるという性質を有している。したがって、パッケージングする際に極力ストレスを与えない工夫が必要である。このため、ＭＥＭＳの実装コストは、製造コストの半分以上を占めると言われている。【０００５】  ＭＥＭＳを実装する方法は、（ＬＳＩ）と同じくワイヤ・ボンディング法とフリップチップ法の二つに分けられるが、パッケージやデバイスの小型、薄型化のためにはフリップチップ法が適している。このフリップチップ法は、セラミック基板などの上にチップ部品を半田付けするものであり、このためリフロー装置が用いられている。そして、フリップチップの実装方法は、デバイスの裏面にはんだでバンプを作って、基板と接続する手段を用いている。このようなものとして、特許文献１に開示されたものがあった。【０００６】  特許文献１に開示されたものは、電極パッドの上にはんだバンプを形成して、生産性を向上したものである。この文献の技術によると、基板の反りを防止し、さらに半導体チップと基板との接合時間も短縮できるものである。【０００７】  しかしながら、特許文献１に開示された技術では、はんだバンプの表面が酸化した場合に、どのような対策をするかの開示がない。
【先行技術文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０９００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  上記の説明のとおり特許文献１に開示された従来のリフロー装置は、はんだバンプの表面の酸化の対策について開示がない。はんだバンプの表面が酸化してもはんだ付けが問題なく行われるようにするには、フラックスを用いることが一般的である。しかしながら、フラックスを用いてはんだ付けを行うと、フラックスが一旦気化して、電子部品の表面で昇華によって再度固化し付着する。電子部品が半導体であると問題が少ないのであるが、接点を有する部品など機械的な可動部を有する場合には、フラックスが再度固化した物が付着することで、動作上の問題を生じる場合がある。【００１０】  この対策として、はんだバンプの表面に生じた酸化膜を、アルゴンプラズマによってスパッタ除去する方法や、水素プラズマや蟻酸で還元する方法が開発されているが、いずれも大きくて高価な装置を必要とする。【００１１】  本発明は以上の点に着目し、極めて簡単な装置で、はんだバンプの酸化膜の除去ができ、フラックスの使用を必要としないリフロー装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  以上の課題を解決するため本発明のリフロー方法は、チャンバー内に被加工物を入れ、水素をラジカル化しながらチャンバーに供給し、被加工物をはんだの溶融温度まで加熱し、所定時間経過後に被加工物を冷却しチャンバーより取り出すようにした。また本発明のリフロー装置は、密閉されるチャンバーと、チャンバー内に水素をラジカル化するヒータと、被加工物を載置するステージと、被加工物を加熱するヒータとを設けた。
【発明の効果】
【００１３】  本発明のリフロー方法は、チャンバー内がラジカル化した水素で満たされるため、はんだバンプの表面が酸化し酸化物の層ができていても、ラジカル化した水素によって還元され、酸化物がなくなる。これによって、はんだ付けが問題なく行われる。つまり水素ラジカルは、極めて不安定な状態であり、酸素と容易に結合する。このため、はんだバンプの表面の酸化物が還元される。【００１４】  以上のように本発明のリフロー方法は、水素ラジカルによってはんだバンプの酸化膜を還元するようにしているため、この方法に用いる装置は、プラズマによる酸化膜の除去装置と比較して、高圧電源の必要がなく、高圧に耐える絶縁体などが必要でなく、使用する部品も特殊なものが必要でないため、安価に製造できる。【００１５】  また、本発明のリフロー方法は、水素ラジカルの還元作用ではんだバンプの酸化膜を還元するようにしているため、水素ラジカルの発生方法として、加熱したタングステンなどに水素ガスを接触させることができる。従って、本発明のリフロー方法に用いる本発明のリフロー装置であると、簡単な構造とすることができる。さらに本発明のリフロー方法は、フラックスを用いないためフラックスによる問題も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】  本発明のリフロー方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】  本発明のリフロー方法で作られる電子部品の側断面図である。
【図３】  本発明のリフロー方法に用いられるリフロー装置の概念図である。
【図４】  本発明のリフロー方法のリフロー温度の変化を示すグラフである。
【図５】  本発明のリフロー装置のリフロープロファイルを示すグラフである。
【図６】  本発明のリフロー方法によるはんだ付けの強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  本発明の請求項１に記載の発明のリフロー方法は、チャンバー内に被加工物を入れ、水素をラジカル化しながらチャンバーに供給し、被加工物をはんだの溶融温度まで加熱し、所定時間経過後に被加工物を冷却しチャンバーより取り出すようにした。また本発明の請求項４のリフロー装置は、密閉されるチャンバーと、チャンバー内に水素をラジカル化するヒータと、被加工物を載置するステージと、被加工物を加熱するヒータとを設けた。これによって、フラックスを用いなくても、はんだバンプの酸化膜を除去でき、さらにはんだバンプの酸化膜を除去する手段として、簡単な方法とすることができる。
【実施例１】
【００１８】  以下本発明のリフロー装置の実施例について図に沿って詳細に説明する。図１は本発明のリフロー方法の手順を示すフローチャートである。先ずリフロー方法が開始されるとステップ１で、球状に形成されたはんだ１を基板２の金（Ａｕ）パッド３の上に載置する。そして、その上に電子部品４を載置し、図２の状態にする。【００１９】  ステップ２では、次の操作を行う。図３に示すようにチャンバー５内の加熱ステージ６に図２に示す被加工物を載せる。
ステップ３で、チャンバー５の蓋７を閉め、続いてステップ４で真空ポンプＲＰ８を動作させ、チャンバー５内の圧力を下げる。この圧力は圧力調整バルブ９によって調整され、圧力計１０によってモニターされる。【００２０】  ステップ５で、水素ボンベ１２からチャンバー５内に水素を導入する。この水素導入に際しては、ステップ６で流量コントローラ１２によって、チャンバー５内に導入する水素量を調整する。【００２１】  ステップ７でステージ６に設けたヒータ（図示せず）に通電するとともに、タングステンフィラメント１３にも通電する。これによって、ステージ６に載置された被加工物が加熱されるとともに、水素ガスがタングステンフィラメント１３に接触して、水素ガスの一部が水素ラジカルとなる。水素ラジカルがはんだ１の表面の酸化膜を還元し、金パッド３の表面ではんだ１が溶け、電子部品４が金パッド３にはんだ付けされる。【００２２】  ステップ８でステージ６の加熱を終了し、自然放熱による自然冷却を待って、ステップ９でチャンバー５の蓋７を開け、ステージ６上の被加工物を取り出す。以上の操作によって一連の加工が終了する。【００２３】  以上の説明のステップ７に於ける加熱は、図４に示すような温度プロファイルとする。ここでピーク温度は、はんだ１の溶融する温度である。図５にフラックスを用いた場合と、本発明のリフロー方法でのリフロープロファイルを比較して図示する。本発明のリフロー方法の方が、フラックスを用いた場合よりもピーク温度を高くする。【００２４】  以上のようにして本発明のリフロー方法で作られた被加工物のはんだ付けの強度を測定し、図６に示す。この測定結果によると、従来のフラックスを用いたはんだ付けと比較して、本発明のリフロー方法で行ったはんだ付けの方が強度が高いことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本発明のリフロー装置は、以上のようにフラックスを用いることなく、十分な強度のハンダ付けを得ることができる。
【符号の説明】
【００２６】１    はんだ
２    基板
３    パッド
４    電子部品
５    チャンバー
６    加熱ステージ
７    蓋
８    真空ポンプ
９    圧力調整バルブ
１０  圧力計
１１  水素ボンベ
１２  流量コントローラ
１３  タングステンフィラメント
【図１】
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【図２】
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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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