JP6677844B1 - 加熱装置及びはんだ接合済対象物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構成で汚れの付着を防ぐことができる加熱装置及びはんだ接合済対象物の製造方法を提供する。【解決手段】加熱装置１は、対象物Ｗが収容されるチャンバ１１と、対象物Ｗが載置されると共にチャンバ１１の内部空間Ｃを下方領域Ｃｅと上方領域Ｃｆとに区画するステージ１３と、ステージ１３上の対象物Ｗを加熱する加熱部１５と、下部領域Ｃｅに気体Ｇｅ、Ｆを供給する気体供給装置１８、１９とを備える。チャンバ１１は、流出口１１ｐが上部領域Ｃｆに形成されている。ステージ１３は、気体供給装置１８、１９によって下部領域Ｃｅに供給された気体Ｇｅ、Ｆを、チャンバ１１壁面に沿って下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆに移動する流れとする隙間Ｄが形成されている。製造方法は、対象物Ｗをチャンバ１１内に提供し、チャンバ１１の壁面に沿って下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆに移動する気体Ｇｅを供給し、対象物Ｗの温度を上昇させてはんだ接合を行う。【選択図】図１

Description

本発明は加熱装置及びはんだ接合済対象物の製造方法に関し、特に簡便な構成で汚れの付着を防ぐことができる加熱装置及びはんだ接合済対象物の製造方法に関する。

例えば電子部品を基板に実装する際、電子部品を基板に固着するためにはんだ付けが行われる。はんだ付けは、電子部品や基板とはんだとをチャンバ内に収容し、はんだを加熱し溶融した後に冷やすことで行われる。はんだ付けを行う際、加熱をすると、はんだや基板等から気化した物質が発生する。はんだ付けを繰り返すと、気化した物質が汚れとしてチャンバ内壁に付着することがある。このような不都合を解消するために、ガス導入口の近傍に気流方向調整手段を設け、導入した気体がチャンバ内壁に沿って流れるようにして、汚れの付着を抑制したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１００８４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものは、気流方向調整手段を別途設ける必要があり、より簡便な構成で内壁の汚れを防ぐことができれば好ましい。

本発明は上述の課題に鑑み、より簡便な構成で汚れの付着を防ぐことができる加熱装置及びはんだ接合済対象物の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、加熱によって気化した物質が発生し得る対象物Ｗが収容されるチャンバ１１と；チャンバ１１内に収容される対象物Ｗが載置されるステージ１３であって、チャンバ１１の内部空間Ｃを、下部の下方領域Ｃｅと上部の上方領域Ｃｆとに区画するステージ１３と；ステージ１３に載置された対象物Ｗを加熱する加熱部１５と；下部領域Ｃｅに気体Ｇｅ、Ｆを供給する気体供給装置１８、１９とを備え；チャンバ１１は、チャンバ１１内の流体を排出する流出口１１ｐが上部領域Ｃｆに形成されて構成され；ステージ１３は、気体供給装置１８、１９によって下部領域Ｃｅに供給された気体Ｇｅ、Ｆを、チャンバ１１の壁面に沿って下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆに移動する流れとする隙間Ｄが形成されて構成されている。

このように構成すると、ステージによって、チャンバの壁面に沿う気体の流れを作り出すことができ、特別な構成を設けることなく、チャンバの壁面への物質の付着を抑制することができる。

また、本発明の第２の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る加熱装置１において、チャンバ１１の壁面の温度の低下を抑制するチャンバ壁面温度低下抑制部材２１を備える。

このように構成すると、チャンバ壁面の温度低下に伴う物質の凝固による付着を抑制することができる。

また、本発明の第３の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る加熱装置１において、流出口１１ｐを介してチャンバ１１から流出した流体Ｇｆに含まれている物質を捕捉する物質捕捉部３３を備える。

このように構成すると、物質捕捉部の下流側への物質の流出を抑制することができ、下流に配置された機器の保全や物質の放出の抑制を図ることができる。

また、本発明の第４の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様に係る加熱装置１において、流出口１１ｐから流出した流体Ｇｆを物質捕捉部３３に導く排出流路４１と；物質捕捉部３３の下流に配置され、チャンバ１１内の流体を吸引する真空ポンプ３５と；チャンバ１１から流出した流体Ｇｆを、物質捕捉部３３を迂回して真空ポンプ３５に導くバイパス流路４３と；バイパス流路４３を開閉する開閉弁４５と；チャンバ１１から流出する流体Ｇｆ中の物質の流量を直接又は間接的に検知する物質流量検知部２３と；物質流量検知部２３で検知された値が、所定の値を超えているときは開閉弁４５を閉じ、所定の値以下のときは開閉弁４５を開にする制御装置５０とを備える。

このように構成すると、真空ポンプの性能低下を抑制しつつ、チャンバ内の圧力を所定の圧力未満に低下させるのに要する時間を短縮することができる。

また、本発明の第５の態様に係るはんだ接合済対象物の製造方法は、例えば図１及び図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る加熱装置１を用いてはんだ接合が行われた対象物Ｗを製造する方法であって；はんだを有する対象物Ｗをチャンバ１１内に提供する提供工程（Ｓ１）と；下部領域Ｃｅに供給された気体Ｇｅ、Ｆが、下方領域Ｃｅからチャンバ１１の壁面に沿って上方領域Ｃｆに移動する流れとなるように、気体Ｇｅ、Ｆをチャンバ１１内に供給する気体供給工程（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）と；対象物Ｗの温度を上昇させてはんだ接合を行う接合工程（Ｓ５）とを備える。

このように構成すると、チャンバの壁面への物質の付着を抑制しながらはんだ接合済対象物を製造することができる。

本発明によれば、ステージによって、チャンバの壁面に沿う気体の流れを作り出すことができ、特別な構成を設けることなく、チャンバの壁面への物質の付着を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る加熱装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る加熱装置の動作の流れを示すフローチャートである。 加熱後のチャンバ内の流体の流れを示す概念図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る加熱装置１を説明する。図１は、加熱装置１の概略構成図である。加熱装置１は、対象物Ｗを加熱する装置である。本実施の形態では、対象物Ｗが、半導体チップ等の電子部品を基板に対してはんだを用いて実装するものであることとして説明する。対象物Ｗは、はんだが溶融していない状態で加熱装置１に入れられ、加熱装置１で加熱されてはんだが溶融し、その後にはんだが冷えることで、基板に対する電子部品のはんだ付けが行われるようになっている。このように、本実施の形態では、加熱装置１は、はんだ付け装置として機能する。加熱装置１は、はんだ溶融のための加熱が行われる部分まわりの構成である加熱処理部１０と、はんだ付けの過程で生じた排気を浄化する部分まわりの構成である排気処理部３０と、制御装置５０とを有している。加熱処理部１０は、加熱される対象物Ｗを収容するチャンバ１１と、対象物Ｗが載置されるステージ１３と、対象物Ｗを加熱するヒータ１５と、チャンバ１１内に窒素ガスＧｅを供給する窒素供給部１８と、チャンバ１１内にギ酸ガスＦを供給するギ酸供給部１９とを備えている。

チャンバ１１は、対象物Ｗのはんだ付け処理（加熱処理の一形態）が行われる内部空間Ｃを形成するものである。はんだ付けは、好適には真空下（大気圧未満）で行われるため、チャンバ１１は、少なくともはんだ付けが行われるのに適した真空度に、好ましくはこれよりも低い（例えば５０Ｐａ（絶対圧）程度）真空度に耐えることができる構造に構成されている。チャンバ１１は、製造のしやすさの観点から典型的には直方体状に形成されているが、耐圧の観点から外周壁が曲面に形成されていてもよい。チャンバ１１には、一連のはんだ付けの工程の際に用いられる各種の流体の出入口が形成されている。具体的には、不活性ガスとしての窒素Ｇｅを導入する窒素導入口１１ｅと、ギ酸Ｆを導入するギ酸導入口１１ｆと、チャンバ１１内の流体を流出させる流出口１１ｐとが形成されている。本実施の形態では、窒素導入口１１ｅはチャンバ１１の底面に形成されており、ギ酸導入口１１ｆはチャンバ１１の下部に形成されており、流出口１１ｐはチャンバ１１の天面に形成されている。また、チャンバ１１には、対象物Ｗの出し入れを行うことができる開口（不図示）を開け閉めするシャッタ（不図示）が設けられている。

ステージ１３は、本実施の形態では板状に形成されており、チャンバ１１内に配置されている。ステージ１３は、対象物Ｗが載置される載置面１３ｔが、載置の安定性の観点から平坦に形成されている。典型的には、載置面１３ｔの裏面も平坦に形成されている。ステージ１３は、チャンバ１１内において、典型的には載置面１３ｔが水平になるように設置されている。しかしながら、ステージ１３は、載置された対象物Ｗが載置可能な範囲で（載置された対象物が滑り落ちない範囲で）、水平に対して傾いて（載置面１３ｔが広がる方向が水平方向成分及び鉛直方向成分を有して）いてもよい。ステージ１３は、ヒータ１５が発した熱を対象物Ｗに伝達することができる材料で形成されており、典型的にはグラファイトで形成されているが、熱伝導率が高い金属で形成されていてもよい。しかしながら、ステージ１３がグラファイトで形成されていると、ギ酸に対する耐腐食性を有すると共に、熱容量が小さいため温度上昇が早いという利点がある。ここで、ステージ１３を介してヒータ１５から対象物Ｗに伝達される熱量は、対象物Ｗをはんだ付けに必要な温度に上昇させることができる熱量であり、ステージ１３は、典型的には対象物Ｗのはんだ付けに必要な温度以上に上昇することができるように構成されている。ステージ１３は、対象物Ｗと接する部分の面積が対象物Ｗよりも大きく、かつ、外郭（外周縁の輪郭）が、水平断面におけるチャンバ１１の内壁周よりも一回り小さく形成されていることで、チャンバ１１の壁面との隙間Ｄが所定の距離となる大きさに形成されている。ここで、所定の距離は、隙間Ｄを通過する流体がチャンバ１１の壁面に沿った流れとなるのに適した距離である。なお、ステージ１３は、少なくとも対象物Ｗと接する部分がはんだ付け温度以上に上昇できる材料で形成されていれば足り、対象物Ｗと接する部分の外周が対象物Ｗと接する部分とは異なる材料で形成されていてもよい。換言すれば、ステージ１３は、全面が加熱対象部分でなくてもよく、加熱対象部分に対して邪魔板等の付属物を取り付けて拡張した構成（ステージ含有構成）であってもよい。

以下、説明の便宜上、板状のステージ１３と同一面上に広がる仮想平面でチャンバ１１の内部空間Ｃを仕切った場合の当該仮想平面よりも下方のチャンバ１１内の空間を下方領域Ｃｅといい、当該仮想平面よりも上方のチャンバ１１内の空間を上方領域Ｃｆということとする。上述した窒素導入口１１ｅ及びギ酸導入口１１ｆは下方領域Ｃｅに形成されていることとなり、流出口１１ｐは上方領域Ｃｆに形成されていることとなる。

ヒータ１５は、本実施の形態では、下方領域Ｃｅのステージ１３に近接した位置に配置されている。ヒータ１５は、本実施の形態では、赤外線ランプ（以下「ＩＲランプ」という。）の複数本が適宜の間隔をあけてステージ１３の裏面に沿って配列されて構成されている。ヒータ１５は、ステージ１３を介してステージ１３に載置された対象物Ｗを加熱するものであり、加熱部に相当する。なお、ヒータ１５を構成する複数本のＩＲランプの隙間に、ステージ１３の裏面に接触することでステージ１３（ひいては対象物Ｗ）を冷却するクシ歯状の冷却部（不図示）を設けてもよく、この冷却部は、ステージ１３に対して接近（冷却時）及び離れる（非冷却時）往復移動をすることができるように構成されているとよい。

窒素供給部１８は、気体である窒素ガスＧｅを下部領域Ｃｅに供給する装置であり、気体供給装置に相当する。窒素供給部１８は、窒素源（不図示）と、ここから窒素ガスＧｅをチャンバ１１に導く配管１８ｐと、配管１８に配設された制御弁１８ｖとを有している。配管１８ｐは窒素導入口１１ｅに接続されている。窒素供給部１８は、制御弁１８ｖを開けたときに、窒素源（不図示）の元圧で窒素ガスＧｅがチャンバ１１内に供給され、制御弁１８ｖを閉じたときにチャンバ１１内への窒素ガスＧｅの供給が中断されるように構成されている。ギ酸供給部１９は、ギ酸源（不図示）と、ここからギ酸Ｆをチャンバ１１に導く配管１９ｐと、配管１９ｐに配設された制御弁１９ｖとを有している。ギ酸源（不図示）は、ギ酸Ｆを気化させる気化部を有しており、気化したギ酸Ｆをチャンバ１１内に供給することができるように構成されている。配管１９ｐはギ酸導入口１１ｆに接続されている。ギ酸供給部１９は、制御弁１９ｖを開けたときに気化したギ酸Ｆがチャンバ内に供給され、制御弁１９ｖを閉じたときにチャンバ１１内へのギ酸Ｆの供給が中断されるように構成されている。本実施の形態では、ギ酸供給部１９も、気化したギ酸Ｆを下部領域Ｃｅに供給しているため、気体供給装置に相当する。

加熱処理部１０は、チャンバ１１の外側の全面に、断熱材２１が貼り付けられている。この断熱材２１は、その存在によってチャンバ１１の壁面の温度の低下を抑制することができるので、チャンバ壁面温度低下抑制部材に相当する。また、加熱処理部１０は、チャンバ１１の内部圧力を検知する圧力検知部としての圧力計２３が設けられている。

次に排気処理部３０の構成を説明する。排気処理部３０は、チャンバ１１から流出した流体Ｇｆに含まれる物質を捕捉する物質捕捉部３３と、チャンバ１１内の流体を吸引する真空ポンプ３５とを有している。物質捕捉部３３は、チャンバ１１の下流側に設けられている。物質捕捉部３３は、本実施の形態では、水冷トラップ３１と、この水冷トラップ３１の下流側に設けられているミストフィルタ３２とを含んでいる。

水冷トラップ３１は、チャンバ１１内で対象物Ｗが加熱されることによって対象物Ｗから発生した気化した物質（以下「気化物質」という。）を捕捉するものである。水冷トラップ３１は、チャンバ１１内から導入した流体Ｇｆを冷却し、当該流体Ｇｆに含まれている気化物質を液体あるいは固体に濃縮するように構成されている。ミストフィルタ３２は、水冷トラップ３１から排出された流体にミスト状の気化物質が含まれている場合に、当該ミスト状の気化物質を捕捉するものである。

物質捕捉部３３は、排出管４１に配設されている。排出管４１の一端は流出口１１ｐに接続されている。排出管４１は、流出口１１ｐを介してチャンバ１１内から流出した流体Ｇｆを物質捕捉部３３に導く流路を構成し、排出流路に相当する。排出管４１には、物質捕捉部３３の上流と下流とを結んで物質捕捉部３３に並列に設けられたバイパス管４３が接続されている。バイパス管４３は、物質捕捉部３３の上流側の流体を、物質捕捉部３３を迂回して、物質捕捉部３３の下流側に導く流路を構成し、バイパス流路に相当する。バイパス管４３には、流路を開閉する開閉弁４５が配設されている。開閉弁４５は、開けることでバイパス管４３内に流体を流すことができ、閉じることでバイパス管４３内の流体の流れを遮断することができるように構成されている。

排出管４１の下流端及びバイパス管４３の下流端は、合流排出管４９の一端に接続されている。合流排出管４９は、排出管４１を流れてきた流体とバイパス管４３を流れてきた流体とを合流させて下流側に導く流路を構成する管である。なお、排出管４１に関し、便宜上、流出口１１ｐからバイパス管４３の上流端の接続部までを共通排出管４１Ａといい、バイパス管４３の上流端から合流排出管４９との接続部までを捕捉排出管４１Ｂということとする。共通排出管４１Ａには、流路を閉じることができる出口弁４２が配設されている。出口弁４２が設けられていることで、制御弁１８ｖ及び制御弁１９ｖと協働してチャンバ１１内に密閉空間を形成することができるようになっている。排出管４１は、流出口１１ｐから水冷トラップ３１の入り口までの外側の全面に、断熱材が貼り付けられている。排出管４１に取り付けられる断熱材は、典型的にはチャンバ１１の外面に貼り付けられた断熱材２１と同種のものであるが、断熱材２１と異なる種類のものであってもよい。

真空ポンプ３５は、合流排出管４９に配設されており、チャンバ１１内の流体Ｇｆを、排出管４１を介して、及び開閉弁４５が開の場合はバイパス管４３をも介して、吸引することができるように構成されている。真空ポンプ３５は、物質捕捉部３３の下流側に設けられているので、開閉弁４５を閉じることで、気化物質が流入することを抑制することができ、長寿命化を図ることができる。本実施の形態では、真空ポンプ３５よりも下流側の合流排出管４９に、触媒３９が設けられている。触媒３９は、チャンバ１１内におけるはんだ付けの際に使用されたギ酸Ｆの濃度を、環境に影響を与えない濃度に低下させるものである。触媒３９は、ギ酸Ｆを含むガスの他、酸素を導入し、ギ酸Ｆを二酸化炭素と水とに分解するように構成されている。触媒３９は、このようなギ酸Ｆの分解反応を促進させるものが用いられている。触媒３９は、通過する流体中のギ酸Ｆの濃度が、概ね５ｐｐｍ以下となるように構成されており、０．２ｐｐｍ未満となるように構成されていると好ましく、条件を最適化して０ｐｐｍとなるように構成されているとより好ましい。

制御装置５０は、加熱装置１の動作を司る機器である。制御装置５０は、ヒータ１５と有線又は無線で接続されており、ヒータ１５のＯＮ−ＯＦＦ及び出力の変更を介して、ステージ１３の加熱を行うことができるように構成されている。また、制御装置５０は、窒素供給部１８及びギ酸供給部１９のそれぞれと有線又は無線で接続されており、制御弁１８ｖの開閉動作を通じて窒素ガスＧｅをチャンバ１１に向けて、制御弁１９ｖの開閉動作を通じてギ酸Ｆをチャンバ１１に向けて、それぞれ供給することができるように構成されている。また、制御装置５０は、真空ポンプ３５と有線又は無線で接続されており、定常時は常に作動している真空ポンプ３５を非常時に停止する制御をすることができるように構成されている。また、制御装置５０は、出口弁４２と有線又は無線で接続されており、出口弁４２を開閉制御することができるように構成されている。また、制御装置５０は、開閉弁４５と有線又は無線で接続されており、開閉弁４５の開閉を制御することができるように構成されている。本実施の形態では、チャンバ１１の内部圧力に応じて開閉弁４５の開閉を行うこととするため、チャンバ１１の内部圧力を検知する圧力計２３がチャンバ１１に設けられている。制御装置５０は、圧力計２３と有線又は無線で接続されており、圧力計２３で検知した値を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置５０は、ステージ１３の載置面１３ｔの温度を検知する温度計（不図示）と有線又は無線で接続されており、温度計（不図示）で検知した値を信号として受信することができるように構成されている。

次に図２を参照して、加熱装置１を用いたはんだ接合済対象物の製造方法を説明する。図２は、加熱装置１の動作の流れを示すフローチャートである。以下のはんだ接合済対象物の製造方法の説明において加熱装置１の構成に言及しているときは、適宜図１を参照することとする。以下の加熱装置１を用いたはんだ接合済対象物の製造方法の説明は、加熱装置１の作用の説明を兼ねている。以下に説明する加熱装置１の作動中、真空ポンプ３５は常時作動しており、さらに、典型的には、初期の状態として、制御弁１８ｖ及び制御弁１９ｖ並びに出口弁４２は閉となっており、開閉弁４５は、圧力計２３が検知する値が、後述する所定の値を超えているときは閉、所定の値以下のときは開となっている。本実施の形態では基板の上に電子部品及びはんだが設けられた状態の対象物Ｗのはんだ付けを行うのに際し、まず、対象物Ｗをチャンバ１１内に入れてステージ１３の載置面１３ｔに載置する（提供工程：Ｓ１）。このとき、ステージ１３の温度が変化しやすい位置（加熱対象部分）に対象物Ｗを載置する。対象物Ｗがチャンバ１１内のステージ１３に載置されたら、制御装置５０は、出口弁４２を開にして、チャンバ１１内を負圧（チャンバ１１の外側の圧力（以下「周囲圧力」という。）よりも低い圧力。陰圧といわれることもある。）とし、チャンバ１１内があらかじめ定められた圧力まで低下したら、出口弁４２を閉じてチャンバ１１内を密閉する。

次に、制御装置５０は、制御弁１８ｖを開けて、チャンバ１１内に窒素ガスＧｅを供給する（Ｓ２）。すると、窒素ガスＧｅはチャンバ１１内に行きわたり、チャンバ１１内は概ね周囲圧力となる。チャンバ１１内が周囲圧力になったら、制御装置５０は、出口弁４２を開にする。すると、チャンバ１１に供給された窒素ガスＧｅは、下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆへと移動し、流出口１１ｐを介して排出管４１に流出するように、チャンバ１１内を通過する。次に、制御装置５０は、ヒータ１５をＯＮにしてステージ１３及び対象物Ｗの加熱を開始する（Ｓ３）。この時点では、まだ、チャンバ１１内への窒素ガスＧｅの供給を継続している。なお、加熱の開始（Ｓ３）は、窒素ガスＧｅの供給（Ｓ２）の前に行うこととしてもよい。制御装置５０は、ステージ１３あるいは対象物Ｗの温度が還元温度に上昇してから任意の時間が経過した後、制御弁１８ｖを閉じてチャンバ１１内への窒素ガスＧｅの供給を停止する。これにより、窒素ガスＧｅの供給（Ｓ２）が終了する。制御弁１８ｖを閉じると、チャンバ１１内は負圧となる。制御装置５０は、チャンバ１１内があらかじめ定められた圧力まで低下したら、出口弁４２を閉じてチャンバ１１内を密閉する。なお、還元温度は、対象物Ｗ中のはんだの融点よりも低く、対象物Ｗの酸化膜のギ酸Ｆによる還元処理を行うのに適した温度である。

次に、制御装置５０は、制御弁１９ｖを開けてチャンバ１１内にギ酸Ｆを供給することで、対象物Ｗにおけるはんだや基板の表面等に形成されている酸化膜をギ酸Ｆによって還元する還元処理を行う（Ｓ４）。制御弁１９ｖを開けたとき、ギ酸Ｆはチャンバ１１内に行きわたり、チャンバ１１内は概ね周囲圧力となる。チャンバ１１内が周囲圧力になったら、制御装置５０は、出口弁４２を開にする。すると、チャンバ１１に供給されたギ酸Ｆは、下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆへと移動し、流出口１１ｐを介して排出管４１に流出するように、チャンバ１１内を通過する。ギ酸Ｆによる還元処理が完了したら、制御装置５０は、制御弁１９ｖを閉じてチャンバ１１内へのギ酸Ｆの供給を停止する。制御弁１９ｖを閉じると、チャンバ１１内は負圧となる。制御装置５０は、チャンバ１１内があらかじめ定められた圧力まで低下したら、出口弁４２を閉じてチャンバ１１内を密閉する。

次に、制御装置５０は、ヒータ１５の出力を上げて対象物Ｗ中のはんだの融点を超えた接合温度までステージ１３及び対象物Ｗの温度を上昇させてはんだを溶融させることで、はんだ接合を行う（接合工程：Ｓ５）。この接合工程（Ｓ５）は、チャンバ１１内が真空の状態で行われる。はんだ接合が終了したら、制御装置５０は、制御弁１８ｖを開けて、チャンバ１１内に窒素ガスＧｅを供給する（Ｓ６）。すると、窒素ガスＧｅはチャンバ１１内に行きわたり、チャンバ１１内は概ね周囲圧力となる。チャンバ１１内が周囲圧力になったら、制御装置５０は、出口弁４２を開にする。すると窒素ガスＧｅは、下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆへと移動し、流出口１１ｐを介して排出管４１に流出するように、チャンバ１１内を通過するようになる。次に制御装置５０は、ヒータ１５をＯＦＦにしてステージ１３及び対象物Ｗの加熱を停止する（Ｓ７）。チャンバ１１内に窒素ガスＧｅを通過させながらヒータ１５をＯＦＦにすることで、チャンバ１１内は冷やされて温度が低下していく。チャンバ１１内が概ね常温付近まで低下したら、制御装置５０は、制御弁１８ｖを閉じてチャンバ１１内への窒素ガスＧｅの供給を停止する。これにより、窒素ガスＧｅの供給（Ｓ６）が終了する。併せて、制御装置５０は、出口弁４２を閉じ、対象物Ｗをチャンバ１１から取り出す（Ｓ８）。以上で対象物Ｗの加熱処理（はんだ付け）の１サイクルが終了し、次の対象物Ｗを処理する場合は、上述のフローを繰り返す。

上述のフロー中、還元工程（Ｓ４）及び接合工程（Ｓ５）においては、対象物Ｗが加熱されることによって、気化物質が発生する。接合工程（Ｓ５）の後、チャンバ１１内に気化物質の多くが残留していると、加熱を停止（Ｓ７）してチャンバ１１内の温度が低下してきたときに、気化物質が凝縮してチャンバ１１の内壁に付着し、チャンバ１１の内壁が汚れてしまうこととなる。チャンバ１１の内壁が汚れていると、その後に別の対象物Ｗに対して還元工程（Ｓ４）や接合工程（Ｓ５）を行った際に、チャンバ１１の内壁に付着していた汚れが対象物Ｗに付着して対象物Ｗに悪影響を与えることが生じ得る。そこで、本実施の形態では、チャンバ１１の液面に汚れが付着するのを抑制するため、還元工程（Ｓ４）及び接合工程（Ｓ５）と続く一連の工程の前後に窒素ガスＧｅを供給して（気体供給工程：Ｓ２、Ｓ６）チャンバ１１内を浄化することとしている。また、還元工程（Ｓ４）においてギ酸Ｆを供給する（気体供給工程に相当）ことも、チャンバ１１内を浄化することに寄与する。

また、チャンバ１１内に供給された窒素ガスＧｅあるいはギ酸Ｆのチャンバ１１内における流れは、図３に示すように、窒素導入口１１ｅ及びギ酸導入口１１ｆが下方領域Ｃｅに設けられ、流出口１１ｐが上方領域Ｃｆに設けられているので、下方領域Ｃｅから上方領域Ｃｆに向かうこととなる。このとき、チャンバ１１内にステージ１３が設けられていることにより、窒素導入口１１ｅからチャンバ１１内に流入した窒素ガスＧｅやギ酸導入口１１ｆからチャンバ１１内に流入したギ酸Ｆは、ステージ１３を迂回するようにして、ステージ１３とチャンバ１１の内壁との隙間Ｄを通って上方領域Ｃｆへ移動する。そして、隙間Ｄの大きさが所定の距離となっているので、隙間Ｄを通過した窒素ガスＧｅあるいはギ酸Ｆは、上方領域Ｃｆにおけるチャンバ１１の内壁に沿って流れて流出口１１ｐに向かう。窒素ガスＧｅあるいはギ酸Ｆがチャンバ１１の内壁に沿って流れることにより、チャンバ１１の壁面付近に気化物質が滞留することを抑制することができ、チャンバ１１の壁面に気化物質が凝縮して付着することを抑制することができる。従来は、触媒やフィルタ等がチャンバの下方に配置されるのが一般的であったため、チャンバの底部に排気口が設けられるのが一般的であり、チャンバの壁面に沿った気流の流れを作り出すためには、チャンバの上部に気流方向調整手段を設ける必要があった。これに対し、本実施の形態に係る加熱装置１では、ステージ１３の構成を工夫することにより、従来の気流方向調整手段のような特別な構成を設けることなく、ステージ１３とチャンバ１１壁面との隙間Ｄによってチャンバ１１壁面に沿った気流を作り出すことができる。また、加熱装置１では、チャンバ１１に断熱材２１が貼り付けられているので、チャンバ１１壁面の温度低下が抑制され、気化物質の凝縮が抑制されて、チャンバ１１の壁面が汚れるのを防ぐことができる。

上述の加熱装置１の作動において、流出口１１ｐからチャンバ１１を流出した流体Ｇｆ（以下「排出ガスＧｆ」という場合もある。）は、まず、共通排出管４１Ａを流れる。圧力計２３で検知した値が所定の値を超えているときは、開閉弁４５が閉になっているので、共通排出管４１Ａを通過した排出ガスＧｆは、バイパス管４３に流入せずに、引き続き捕捉排出管４１Ｂを流れ、物質捕捉部３３に流入する。ここで、流出口１１ｐから物質捕捉部３３までの排出管４１には断熱材２１が取り付けられているので、排出ガスＧｆの温度低下が抑制されることで、排出ガスＧｆ中に含まれている気化物質が凝縮することが抑制され、排出管４１の内面に汚れが付着することを抑制することができる。物質捕捉部３３に流入した排出ガスＧｆは、まず水冷トラップ３１において冷却されて、排出ガスＧｆ中に含まれている気化物質が液体又は固体に濃縮され、排出ガスＧｆから除去される。次に、排出ガスＧｆは、ミストフィルタ３２に流入し、水冷トラップ３１から排出された排出ガスＧｆ中にミスト状の気化物質が含まれている場合に、当該ミスト状の気化物質を捕捉して排出ガスＧｆから除去する。このように気化物質が除去された排出ガスＧｆは、真空ポンプ３５を通過し、合流排出管４９を流れて系外に排出される。このように、排出ガスＧｆは、含まれ得る気化物質が物質捕捉部３３で除去されるので、物質捕捉部３３の下流側に気化物質が流出することを抑制することができ、真空ポンプ３５等の物質捕捉部３３の下流側に配置された機器を保全することができると共に、気化物質が系外に流出することを抑制することができる。

チャンバ１１から流出した排出ガスＧｆが物質捕捉部３３を通過する場合は、物質捕捉部３３の抵抗により、チャンバ１１内の圧力が、排出ガスＧｆの排出を終了する目安の真空度（例えば約５０Ｐａ（絶対圧）、以下「停止圧力」という。）に到達するまでに、物質捕捉部３３を通過しない場合に比べて時間がかかる。そこで、本実施の形態では、制御装置５０は、圧力計２３から受信する値が所定の値以下になったときに、開閉弁４５を開にすることとしている。開閉弁４５を開にすることで、共通排出管４１Ａを流れてきた排出ガスＧｆは、捕捉排出管４１Ｂよりも抵抗が小さいバイパス管４３に流入し、物質捕捉部３３を迂回して真空ポンプ３５を通過する。これにより、チャンバ１１内の圧力が停止圧力に達するまでに要する時間を短縮することができる。所定の値は、チャンバ１１内に残留する気化物質が真空ポンプ３５等の物質捕捉部３３の下流側に存在するものに悪影響を与えない程度に減少したと推定できる値であり、例えば周囲圧力（典型的には大気圧）の１／１００の圧力に相当する値とすることができる。チャンバ１１内の圧力が周囲圧力の１／１００の圧力になったとき、チャンバ１１内の流体の９９％が排出されたとみることができ、チャンバ１１内に残存する気化物質は物質捕捉部３３の下流側の構成に悪影響を与えないものと扱うことができる。チャンバ１１内の圧力がこのような値まで低下するのは、典型的には、チャンバ１１への流体の流入がない状態で真空ポンプ３５の運転を続けたときである。これを上述のフローにあてはめると、窒素ガスＧｅの供給（Ｓ２）の前、窒素ガスＧｅの供給（Ｓ２）を停止してからギ酸Ｆを供給（Ｓ４）する前まで、ギ酸Ｆの供給（Ｓ４）を停止してから窒素ガスＧｅを供給（Ｓ６）する前まで、が該当することになる。なお、チャンバ１１の気体を排出して、チャンバ１１内に残存する気体が少なくなるにつれて、チャンバ１１内の気化物質も少なくなるから、チャンバ１１から流出する気化物質の流量も少なくなっていく。また、チャンバ１１内に残存する気体の量に応じて圧力計２３で検知される値も変化する。したがって、圧力計２３は、間接的に気化物質の流量を検知することができ、物質流量検知部に相当する。

以上で説明したように、本実施の形態に係る加熱装置１によれば、下方領域Ｃｅから導入した窒素ガスＧｅ及びギ酸Ｆが、ステージ１３とチャンバ１１の壁との隙間Ｄを通ってチャンバ１１の壁面に沿って流れて上方領域Ｃｆに移動するので、特別な構成を付加することなく、気化物質がチャンバ１１の壁面付近で凝縮してチャンバ１１の壁面に付着することを抑制することができる。また、チャンバ１１に断熱材２１が貼り付けられているので、チャンバ１１の壁面の温度低下を抑制することができて、気化物質の凝縮を抑制することができる。また、チャンバ１１から流出した排出ガスＧｆが物質捕捉部３３を通過するので、気化物質が物質捕捉部３３の下流側に流出することを抑制することができる。また、排出ガスＧｆを排出する際に、チャンバ１１内の圧力を検知する圧力計２３が所定の値以下のときに開閉弁４５を開けてバイパス管４３に排出ガスＧｆを流すので、チャンバ１１内を停止圧力まで低下させるのに要する時間を短縮することができる。

以上の説明では、不活性ガスが窒素ガスであるとしたが、アルゴン等の、窒素以外の不活性ガスを用いてもよい。しかしながら、入手容易性の観点から、不活性ガスとして窒素ガスを用いることが好ましい。

以上の説明では、ヒータ１５がチャンバ１１内に配設されることとしたが、チャンバ１１の外側（例えばチャンバ１１の底面の下部）に配置すると共にヒータ１５とステージ１３との間にあるチャンバ１１の部分を透明にして、ヒータ１５からの輻射熱でステージ１３を加熱することとしてもよい。

以上の説明では、チャンバ壁面温度低下抑制部材が断熱材であるとしたが、ラバーヒータ等のヒータを用いることとして、チャンバ１１からの放熱を抑制するのみならず、チャンバ１１へ積極的に熱を与えることでチャンバ１１の壁面温度の低下の抑制を図ることとしてもよい。

以上の説明では、物質捕捉部３３が水冷トラップ３１とミストフィルタ３２とを含んでいることとしたが、水冷トラップ３１及びミストフィルタ３２の一方で足りる場合はもう一方を省略してもよく、両方でも不足する場合は気化物質を捕捉できる装置を追加で設けることとしてもよい。あるいは、気化物質を含む排出ガスＧｆを系外に排出しても差し支えない場合は、物質捕捉部３３を設けなくてもよい（省略してもよい）。

以上の説明では、物質流量検知部が圧力計２３であるとしたが、実流量を計測する流量計や差圧計等であってもよい。

以上の説明では、対象物Ｗの酸化膜の還元処理をギ酸によって行うこととしたが、ギ酸以外のカルボン酸や水素等の、還元性を有するガスである還元性ガスを用いて対象物Ｗの酸化膜の還元処理を行うこととしてもよい。

以上の説明では、ステージ１３の外郭（外周縁の輪郭）が、水平断面におけるチャンバ１１の内壁周よりも一回り小さく形成されることで、ステージ１３の外郭とチャンバ１１の内壁との間に隙間Ｄが形成されることとしたが、ステージ１３の外郭をチャンバ１１の内壁に接触させつつステージ１３の外周に貫通孔を形成し、この貫通孔を隙間Ｄとする構成としてもよい。

以上の説明では、下部領域Ｃｅに窒素ガスＧｅ及びギ酸Ｆを供給し、窒素供給部１８及びギ酸供給部１９のそれぞれを気体供給装置として機能させることとして、窒素ガスＧｅ及びギ酸Ｆをチャンバ１１の内壁に沿った流れとすることにより、気化物質がチャンバ１１の壁面付近で凝縮してチャンバ１１の壁面に付着することを抑制することとしたが、ギ酸供給部１９を気体供給装置とせずにギ酸Ｆを上部領域Ｃｆに供給するように構成してもよく、あるいは、窒素ガスＧｅ等の不活性ガスを供給しなくても済む場合は、窒素供給部１８を設けなくてもよい（省略してもよい）。

以上の説明では、本発明の実施の形態に係る加熱装置を、一例として主に図１及び図２を用いて説明したが、各部の構成、構造、数、配置、形状、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択的に採用したものも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に包含される。

１ 加熱装置
１１ チャンバ
１１ｐ 流出口
１３ ステージ
１５ ヒータ
１８ 窒素供給部
１９ ギ酸供給部
２１ 断熱材
２３ 圧力計
３３ 物質捕捉部
３５ 真空ポンプ
４１ 排出管
４３ バイパス管
４５ 開閉弁
５０ 制御装置
Ｃ 内部空間
Ｃｅ 下方領域
Ｃｆ 上方領域
Ｄ 隙間
Ｆ ギ酸
Ｇｅ 窒素ガス
Ｗ 対象物

Claims (5)

1. 加熱によって気化した物質が発生し得る対象物が収容されるチャンバと；
   前記チャンバ内に収容される前記対象物が載置されるステージであって、前記チャンバの内部空間を、下部の下方領域と上部の上方領域とに区画するステージと；
   前記ステージに載置された前記対象物を加熱する加熱部と；
   前記下部領域に気体を供給する気体供給装置とを備え；
   前記チャンバは、前記チャンバ内の流体を排出する流出口が前記上部領域に形成されて構成され；
   前記ステージは、前記気体供給装置によって前記下部領域に供給された前記気体を、前記チャンバの壁面に沿って前記下方領域から前記上方領域に移動する流れとする隙間が形成されて構成された；
   加熱装置。
2. 前記チャンバの壁面の温度の低下を抑制するチャンバ壁面温度低下抑制部材を備える；
   請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記流出口を介して前記チャンバから流出した流体に含まれている前記物質を捕捉する物質捕捉部を備える；
   請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記流出口から流出した流体を前記物質捕捉部に導く排出流路と；
   前記物質捕捉部の下流に配置され、前記チャンバ内の流体を吸引する真空ポンプと；
   前記チャンバから流出した流体を、前記物質捕捉部を迂回して前記真空ポンプに導くバイパス流路と；
   前記バイパス流路を開閉する開閉弁と；
   前記チャンバから流出する流体中の前記物質の流量を直接又は間接的に検知する物質流量検知部と；
   前記物質流量検知部で検知された値が、所定の値を超えているときは前記開閉弁を閉じ、前記所定の値以下のときは前記開閉弁を開にする制御装置とを備える；
   請求項３に記載の加熱装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の加熱装置を用いてはんだ接合が行われた対象物を製造する方法であって；
   はんだを有する前記対象物を前記チャンバ内に提供する提供工程と；
   前記下部領域に供給された前記気体が、前記下方領域から前記チャンバの壁面に沿って前記上方領域に移動する流れとなるように、前記気体を前記チャンバ内に供給する気体供給工程と；
   前記対象物の温度を上昇させてはんだ接合を行う接合工程とを備える；
   はんだ接合済対象物の製造方法。
   

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