JP2005019430A

JP2005019430A - ウエハーチップのポストバンプ形成方法、および装置

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Publication number: JP2005019430A
Application number: JP2003177843A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Hojo; 徹也北城
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-23
Filing date: 2003-06-23
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】ウエハーレベルＣＳＰで、ポストバンプのメッキ形成を短時間で効率よくし、エアー溜まりを無くしガスの排出を容易にし、より高品質な製品を歩留りよく生産でき、かつ装置の小型化を図る。
【解決手段】ウエハー１上に厚肉のレジスト膜５を形成して、各配線パターン部４の外部端子用部６が内奥に露呈する筒状開口部を形成し、該ウエハー１を垂直状態で保持して開口部が横向きになるようにし、横向き中心線の周りに回動運動させながら、メッキ液１０を開口部内へ横向きでかつ連続した糸状の多数本として噴射させ、開口部内で厚肉のメッキを析出・積層させて、ポストバンプ１１とする。また上記ポストバンプ形成用メッキの前に、外部端子用部６上のメッキ膜と筒状開口部内周面のメッキ膜８ｂとでカップ状メッキ部８を形成しておく。
【選択図】図１８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハーの状態下で配線パターンのバンプ形成箇所即ち外部端子用部分に、ポスト状（柱状）のバンプ（以下ポストバンプという）をメッキで形成する方法、およびそれに用いる装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージに関する小型・軽量化への技術の進歩は目ざましい。従来一般には、リードフレーム上にウエハーチップを搭載し、ワイヤーボンディグ等で配線されてきているが、近時はさらに微細・軽量化のために、ウエハーレベルＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ，ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）が提唱・実用化されてきている。
【０００３】
ウエハーレベルＣＳＰの技術は、上記の如くウエハーの状態下でパッケージ加工を実施するもので、ウエハーの平坦性、精度の安定性から加工精度が高く、小型・微細化を図りやすく、またウエハー単位での加工で歩留りがよくて低コスト化も図れる等の特徴がある。特に配線プロセスでの高精度、微細加工が可能となり、小型・微細化の程度はリードフレームを用いるものに比べると、現行技術でも２０倍程度と言われている。
【０００４】
このウエハーレベルＣＳＰを実用化する上で重要なポイントの一つは、ウエハーの配線パターンの一部に、如何にしてポストバンプを高速で効率よく形成するかの生産手段の完成である。この基本技術は、多層化されたウエハーの表面に予め厚さ約５μｍ程度の例えば銅膜よる配線パターンを形成して、その外部端子用箇所以外を厚さ約１２０μｍ程度のレジスト膜を形成し、そこで形成された円筒状開口部内に厚く例えば銅、ニッケルまたはスズ等のメッキを析出・積層させ、円柱状のポストバンプを形成している。
【０００５】
その具体的なメッキ処理手段として、従来は例えば特開平１１−９２９４９号公報の図１と類似の通称「カップ法」が行われている。これは、カップ状をしたメッキ処理槽の内底寄りに、カソードに接続したウエハーを水平状に保持させ、そのメッキ処理槽内へ上方の液供給部からメッキ液を供給し、ウエハーの各上向きの開口部へ平均的にメッキ液を流入させて、開口部内奥に露呈した外部端子用箇所に、徐々にメッキを析出・積層させて、円柱状のポストバンプを形成させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記カップ法よるメッキ手段は、上方へ向いた円筒状開口部にメッキ液を流入させるものであるから、下方を向いた開口部へ下方からメッキ液を噴流させるものに比べれば、内部に有ったエアーや電解メッキで発生した水素ガス等を上方へ逃がしやすく、メッキムラが生じ難くて歩留りも良好になり易い、と言える。
【０００７】
しかしながらこの方法では、次のような問題点がある。
イ）開口部が下方を向いたものに比べると、内部のエアーや発生した水素ガス等を逃がしやすいものの、上部から開口部内へ流入するメッキ液で内部のエアーやガスが遮られて残留するおそれがある。
【０００８】
ロ）ウエハーにはプリント基板のスルホールのような貫通孔が無いために、円筒状開口部内へのメッキ液の流入・流出は緩慢にならざるを得ず、開口部内のメッキ液の入れ替わりが早く行えず、メッキ効率が良好とは言えない。
【０００９】
ハ）ポストバンプ用メッキが析出される配線パターンの外部端子用箇所は大きさが例えば外径が１２０μｍ程度で、表面積が微小なものであるため、被メッキ箇所の表面積の大きさで決まる通電可能な電流をあまり大きくできない。そのため、微電流を長時間流してのメッキ処理となり、例えば外径約１２０μｍ、高さ約１２０μｍのポストバンプを例えば銅メッキで形成するのに、現行では約１２０分以上も要しており、作業手順に遅延が生じたり、長時間加工を解決するのに過大・膨大な設備が必要になったりしている。
【００１０】
ニ）さらに、上記カップ法よるメッキ手段は、ウエハーを水平状態でメッキ処理するものであるため、メッキ処理装置や搬送装置等のライン全体の設置スペースが大きくなっている。
【００１１】
このように、従来のウエハーレベルＣＳＰの生産手段では、断線やリーク等による製品の信頼性や、生産効率、過大・膨大な設備が必要となる等の問題点が残っている。本発明は、上記ウエハーレベルＣＳＰで、メッキ処理によるポストバンプの形成を短時間で効率よく行えると共に、エアー溜まりや発生したガスの排出をスムーズに行えて、より高精度で安定したＣＳＰを歩留りよく生産でき、かつ生産スペースの縮小化も図れるウエハーレベルＣＳＰでのバンプ形成方法、および装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
Ａ本発明に係るウエハーチップのバンプ形成方法の第１は、
各配線パターン部４が形成されたウエハー１上に厚肉のレジスト膜５を形成して、各配線パターン部４の外部端子用部６が内奥に露呈する筒状開口部７を形成し、
次に、該ウエハー１を垂直状態で保持して、上記筒状開口部７が横向きになるようにし、メッキ液１０を上記開口部７内へ横向きでかつ連続した糸状の多数本として噴射させ、
開口部７内で外部端子用部６にポストバンプ形成用のメッキを析出・積層させて、該外部端子用部６から延長するポスト状メッキ部を形成し、
その後にレジスト膜５を剥離・エッチング処理することにより、ウエハーチップのポストバンプ１１を形成するようにしたものである。
【００１３】
Ｂ本発明に係るウエハーチップのバンプ形成方法の第２は、
各配線パターン部４が形成されたウエハー１上に厚肉のレジスト膜５を形成して、各配線パターン部４の外部端子用部６が内奥に露呈する筒状開口部７を形成し、
次に、該ウエハー１の裏面を除く全面にメッキ膜８ａを施した後、表面に付着したメッキを除去して、上記外部端子用部６上のメッキ膜と筒状開口部７内周面のメッキ膜８ｂとでカップ状メッキ部８を形成し、
次に、該ウエハー１を垂直状態で保持して、上記筒状開口部７が横向きになるようにし、メッキ液１０を上記開口部７内へ横向きでかつ連続した糸状の多数本として噴射させ、
開口部７内で上記外部端子用部６上のメッキ膜と内周面のメッキ膜８ｂとにポストバンプ形成用のメッキを析出・積層させて、外部端子用部６から延長するポスト状メッキ部を形成し、
その後にレジスト膜５を剥離・エッチング処理することにより、ウエハーチップのポストバンプ１１を形成するようにしたものである。
【００１４】
Ｃ本発明に係るウエハーチップのバンプ形成装置の第１は、
メッキ処理槽９内に、ウエハー保持部１２とメッキ液噴流部１３とを横線上に対向状に設けると共に、両者１２，１３を合体・離脱可能とするスラスト機構１８を備えたもので、
上記ウエハー保持部１２は、垂直状にした状態のウエハー１を周縁部で保持可能なウエハー保持部材１５と、ウエハー１の周縁寄り部分に接触すると共に、外部のカソード用接合リード部１７に接触するカソード部１６を有し、
上記メッキ液噴流部１３は、メッキ液供給用の圧力タンク２０の前部に、アノード用接合リード部２２に接続すると共に、メッキ液１０を連続した糸状で多数本を噴流可能に多数の小孔をもつメッキ液噴流部材２１を設けたものである。
【００１５】
Ｄ本発明に係るウエハーチップのバンプ形成装置の第２は、
メッキ処理槽９内に、ウエハー保持部１２とメッキ液噴流部１３とを横線上に対向状に設けると共に、両者１２，１３を合体・離脱可能とするスラスト機構１８を備えたもので、
上記ウエハー保持部１２は、垂直状にした状態のウエハー１を周縁部で保持可能なウエハー保持部材１５と、ウエハー１の周縁寄り部分に接触すると共に、外部のカソード用接合リード部１７に接触するカソード部１６を有し、
上記メッキ液噴流部１３は、メッキ液供給用の圧力タンク２０の前部に、アノード用接合リード部２２に接続すると共に、メッキ液１０を連続した糸状で多数本を噴流可能に多数の小孔をもつメッキ液噴流部材２１を設け、
かつ該メッキ液噴流部材２１を、中央部寄りほどウエハー１との間隔が小さくなるように断面を湾曲状のものに形成したものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上記構成において、本発明の方法の第１のものの特徴は、ウエハー１上でレジスト膜５による円筒状開口部７の内奥に、配線パターン部（再配線回路）４の外部端子用部６（導体パッド用部分）が露呈しているので（例えば図１０参照）、その部分に直接にポストバンプ形成用のメッキ膜を析出させ徐々に積層することで（例えば図１１・図１２参照）、ポストバンプ１１を形成するようにしたものである（例えば図１３参照）。
【００１７】
また上記方法の第２のものの特徴は、レジスト膜５で円筒状開口部７を形成されたウエハー１に、直ぐにポストバンプ形成用のメッキ処理するのではなく、上記と異なり該開口部７の内周面にも、例えば無電解メッキで薄い円筒状のメッキ膜８ｂを形成しておき（例えば図１７参照）、その後にポストバンプ形成用のメッキ膜を徐々に析出・積層させることにより（例えば図１８・図１９参照）、ポストバンプ１１を形成するようにしたものである（例えば図２０参照）。
【００１８】
上記方法の発明の第１および第２のもので、当初のウエハー１は従来のものと同様に、ポストバンプ形成用のメッキ処理を施す前に予め多層化し、かつウエハー１表面には例えば銅膜による配線パターン部４が形成してある（例えば図９・図１４参照）。これは、例えばスパッタまたはメッキにて厚さ５μｍ程度に銅膜を形成し、それをパターンエッチング等により配線パターン部４と外部端子用部６を形成しておけばよい。
【００１９】
そして該ウエハー１面上で、各配線パターン部４の外部端子用部６以外を厚いレジスト膜５で覆うが（例えば図１０・図１５参照）、該レジスト膜５には、厚膜ドライフィルムを用いることが望ましいが、高粘度の液状レジストを用いることも可能である。その厚みは通常、１２０μｍないし１５０μｍ程度にしておくのがよい。
【００２０】
上記の如く配線パターン部４の外部端子用部６以外を、厚いレジスト膜５で覆うことで、外部端子用部６上に筒状の開口部７が形成される。該開口部７は、例えば露光・現像・エッチング等で開口すればよく、また開口部７の大きさは、通常は内径が１００μｍないし１２０μｍ程度としておくことが望ましい。これにより、上記本発明の第１のものではその内奥に外部端子用部６が露呈し（上記図１０参照）、また本発明の第２のものでは内奥の外部端子用部６に加えて、開口部７の内周面に形成された円筒状のメッキ膜８ｂも被メッキ箇所として露呈している（例えば上記１７参照）。
【００２１】
次に上記ウエハー１に、後記のようなポストバンプ形成装置にてポストバンプ形成用のメッキ処理を行うが、その際にウエハー１はメッキ処理槽９内で、垂直状態でカソード部１６に接続させて保持しておく。これで、ウエハー１上は各開口部７が横向きになっており、そこへ側方からメッキ液１０が開口部７内へ噴射されることになる（例えば図１参照）。
【００２２】
上記メッキ液１０は、アノード部２２と接続したメッキ液噴流部１３から、カソード部１６と接続したウエハー１の開口部７内へ向けて、連続した糸状に繋がった状態で、言わばジェット流のように噴流させることにより、電気的にも繋がった状態にしておく（例えば図１・図３・図４参照）。
【００２３】
上記処理を受ける際のウエハー１は、メッキの均一化を図るために、横向き中心線ｘの周りに回転回動をさせながら行うことが望ましく、この回転は正・逆の回転であることがより望ましい。また同じ理由で、ウエハー１側またはメッキ液噴流部材２１側のいずれかが、微震動するようにしておくことが望ましい。さらに、カソード側のウエハー１とアノード側のメッキ液噴流部材２１との間隔は、ウエハー１の種類・用途等に応じて調節可能としておくのがよい。
【００２４】
上記ポストバンプ形成用のメッキ処理により、方法の発明の第１のものでは、垂直状に保持されて開口部７が横向きになったウエハー１に対して、連続した糸状の多数本のメッキ液１０が横向きに噴流し、各開口部７の内奥に露呈した外部端子用部６に向けて、メッキ液１０がジェット噴流のように噴出される。
【００２５】
これにより、メッキ液１０は各円筒状開口部７内の空気や発生した水素ガス等を、開口部７の内周上部壁に沿って押し出すと共に（例えば図３参照）、内奥で露呈している外部端子用部６にぶつかった後に内周壁に沿って流出していく。即ちメッキ液１０は、各開口部７内で強制的に入れ替わり・交換されると共に、内部にエアー溜まりやガス溜まりが生じないから、外部端子用部６にメッキが効率よく析出し積層されることになり、短時間でポストバンプ１１が形成されることになる。このポストバンプ形成用のメッキは銅が一般的であるが、その他の金属メッキでもよいことは勿論である。
【００２６】
さらに上記ウエハー１は、横向きの中心軸ｘの周りに回動しながら、多数本のメッキ液１０の噴流を受けるので、各開口部７にはメッキ液が均一に流入して内奥の外部端子用部６に均一にぶつかることになる。これで各開口部７内奥の外部端子用部６に、より均一にメッキが析出・積層され、ポストバンプ１１が形成されていく。
【００２７】
また、上記の如くカソード側のウエハー１とアノード側のメッキ液噴流部材２１との間隔を調節可能としたり、ウエハー１側またはメッキ液噴流部材２１側のいずれかを微震動させながらメッキ処理を行う場合には、メッキ処理の一層の効率化と均一化を図れることになる。
【００２８】
後は、レジスト膜５を剥離してポストバンプ１１の高さとほぼ同じ厚みに封止樹脂膜４１を形成し（例えば図１３参照）、またはレジスト膜５を封止樹脂膜４１として利用してもよい。
【００２９】
他方、上記方法の発明の第２のものでは、上記第１のものと同様に各円筒状開口部７内奥に外部端子用部６上にメッキ膜が露呈しているが、ここではそれに加えて、各開口部７内周面にも筒状メッキ膜８ｂが形成されている（例えば図１７参照）。即ち被メッキ箇所は、上記第１のものが円板状であるのに対して、ここでは開口部７の内周面が加わったコップ状であり、その表面積が大きくなっている。
【００３０】
このウエハー１も、上記方法の発明の第１の場合のメッキ処理と同様に、横向きで中心線ｘの周りに回動しながら、開口部７内へ向けて連続した糸状の多数本のメッキ液１０の噴流、言わばメッキ液のジェット噴流を受けることになる。
【００３１】
これで、上記第１の場合と同様に、開口部内でメッキ液の交換が十分に行われると共に、内部にエアー溜まり（ガス溜まり）が生じず、外部端子用部６上のメッキ膜にメッキ液が効率よくかつ均一にぶつかることで、効率よくかつ均一にメッキが析出・積層していくが、それだけではない。
【００３２】
ここではそれに加えて、各開口部７内周面の筒状メッキ膜８ｂも露呈して被メッキ箇所の表面積が増大しており、この部分へもメッキが析出・積層されることになり（例えば図１８参照）、この広い表面積の被メッキ箇所から効率的にポストバンプ１１が形成される。
【００３３】
即ち、被メッキ箇所の表面積は、外部端子用部６の半径をｒとし、ポストバンプ１１の高さを例えば直径と同じ寸法２ｒとした場合に、外部端子用部６だけの面積はπｒ^２であり、内周面の筒状メッキ膜８ｂの面積は４πｒ^２となる。つまり、この方法の発明の第２のものは、開口部７内で被メッキ箇所の表面積は、外部端子用部６の面積πｒ^２と内周面の筒状メッキ膜８ｂの面積４πｒ^２との和の５πｒ^２になり、上記第１の発明での外部端子用部６だけの表面積πｒ^２の５倍になっている。
【００３４】
表面積が広くなったことで、この広い表面積に対応して大きな電流を流すことができ、かつ内奥の外部端子用部６と内周面の筒状メッキ膜８ｂの両方からメッキが析出・積層されていくから（例えば上記図１８参照）、ポストバンプ１１の形成がより効率的かつ短時間で行えることになる。なおこの表面積の和は、ポストバンプ１１の高さが大きくなると一層大きくなる。
【００３５】
後は、レジスト膜５を剥離してポストバンプ１１の高さとほぼ同じ厚みに封止樹脂膜４１を形成し（例えば図２０参照）、またはレジスト膜５を封止樹脂膜４１として利用してもよい。
【００３６】
次に、本発明のポストバンプ形成装置の第１のものについて説明すると、ウエハー１を垂直状態で支持するようにウエハー保持部１２を設け、それで横向きになった円筒状開口部７に向けてメッキ液１０が横向きに噴流するように、対向位置に圧力タンク２０・メッキ液噴流部１３を設けてある。またそのウエハー保持部１２は、ウエハー１の周縁部を保持するもので、例えば両側に設けた一対のウエハー保持部材１５によって挟み込むようにすれば、自動化する上で好適である（例えば図５参照）。
【００３７】
メッキ処理槽９におけるカソードは、ウエハー１側が回動するので、例えばウエハー１周縁寄りに露出した環状金属部分に接触するカソード接点部２５の位置は動かぬようにしておき、該カソード接点部２５を接点ボールまたはローラを介して、リング状のカソード接合リード部１７に点または線接触可能としておくのがよい（例えば図２・図４参照）。アノードは、メッキ液噴流部材２１からなるメッキ液噴流部１３に、アノード接合リード部に接続しておけばよい（例えば図５・図６参照）。
【００３８】
この装置でのメッキ液噴流部１３は、上記方法の発明の第１および第２で述べた如く、メッキ液１０が連続する糸状になって、言わばジェット噴流として多数本が各開口部７へ向けて勢いよく噴出するように、例えば圧力タンク２０の前部に、ある程度の厚みをもつ板状のものに、微細な小孔３１を多数個形成したもの（例えば図５参照）を設けておくのがよい。ここでの板厚は例えば約２．０ｍｍ程度、小孔３１の内径は例えば０．５〜１．５ｍｍ程度としておくことが望ましいが、これに限るものではない。
【００３９】
上記板状のものは、板厚との関係から所望の小孔を形成することが加工技術上難しいなら、同じように小孔を形成した２枚以上の板を、小孔の位置を合わせて接合してもよい。また小孔３１の形状は、円形のものに限らず長円形状のものであってもよいし、さらに小孔３１のメッキ液１０の流入側の内径を少し大きめに形成しておいてもよい。
【００４０】
またメッキ液噴流部１３は上記の板状のものに限らず、上記板状のものの板厚と同程度の長さで、小径の小孔３１をもつパイプを、多数本接合して板状にしたものとしてもよい（例えば図６参照）。
【００４１】
これで、該メッキ液噴流部１３の小孔３１を通過したメッキ液１０は、ウエハー１の各開口部７内へ糸状のジェット噴流のように流入し、アノード側のメッキ液噴流部１３とカソード側のウエハー１の被メッキ箇所を電気的に接続すると共に、各開口部７内で強制的に入れ替わってイオン交換が活発に行なわれるから、開口部７内でポストバンプ形成用のメッキ処理が効率的に行われて、ポストバンプ１１が形成されていくことになる。
【００４２】
また、ウエハー１を垂直状態に支持して横向き中心線ｘ上で正または正・逆回動可能とする回動機構１９を設けておく。これにより、連続した糸状になった多数本のメッキ液が、各開口部７へ向けて均一に流入し、かつ開口部７に露呈した被メッキ箇所に均一にぶつかることになる。そのため、上記の如く各開口部内で析出・積層されて形成されるポストバンプ１１は、均一な品質のものになる。
【００４３】
さらに、従来のウエハーを水平状態で保持して搬送しメッキ処理するものと異なり、ウエハーを垂直状態のままで搬送しメッキ処理するようにしておく。これにより、ポストバンプ形成用メッキの装置および搬送装置の設置スペースが小さくなるし、前・後の処理工程との移動距離も少なくなるから、処理のスピード化も図れることになる。
【００４４】
なお、ウエハー１の用途や種類に対応可能とするために、上記の如くカソード側のウエハー１とアノード側のメッキ液噴流部材２１との間隔を調節用の例えば調節ボルト（図示略）設けておくことが望ましく、またメッキのより一層の均一化を図るために、ウエハー１側またはメッキ液噴流部材２１側のいずれかに、バイブレーター機構（図示略）を設けておくのがよい。
【００４５】
さらに、本発明のポストバンプ形成装置の第２のものでは、上記本発明の装置の第１のものに加えて、板状のメッキ液噴流部材２１を、中央寄り部分ほどウエハー１との間隔が小さくなるように、板状のメッキ液噴流部材２１の断面を湾曲状のものに形成してある（例えば図７参照）。
【００４６】
これは、カソード側をウエハー１の周縁寄り部分に設けてあるので、ウエハー１の周辺寄り部分ほど電流が流れ易くメッキがよく付くが、ウエハー１が大径の場合にも中央寄り部分と周辺寄り部分とでメッキが不均一となるのを防止するためである。ここでの板状のメッキ液噴流部材２１は、中央寄り部分ほどウエハー１に近く、周辺寄り部分ほどウエハー１から離れるような形状としてあるから、例えば８〜１２インチのような大径のウエハー１でも、中央寄り部分と周辺寄り部分とのメッキの付き具合は均一なものとなる。
【００４７】
【実施例】
図１ないし図２０は、本発明に係るウエハーのポストバンプ形成方法の各工程およびそれに用いる装置で実施例を示すものである。
【００４８】
まず、本発明の方法の第１のものにおいて、ここでのウエハー１は従来のこの種のものと同様で、図９で示すように積層化されており、絶縁層３を介してその表面に、ここでは無電解銅メッキにより、厚さ約５μｍで多数の配線パターン部４が形成されて、の一側部は約１２０μｍφの外部端子用部６になっている。図で、２はＬＳＩ端子パッドを示す。
【００４９】
上記各配線パターン部４が形成されたウエハー１表面に、図１０で示す如く、上記外部端子用部６以外を厚いレジスト膜５で覆い、内奥に外部端子用部６だけが露呈するように、ここではエッチング処理にて筒状の開口部７を形成する。このレジスト膜５には、膜厚が約１２０μｍの専用のドライフィルムを用いるものとし、ここではポリイミド樹脂製としてある。
【００５０】
上記ウエハー１を、図１で示すように垂直状態でメッキ処理槽９内で保持させて、ポストバンプ形成用のメッキ処理を行う。そのメッキ処理を行う装置は、図１ないし図８で示す構成のものであり、ウエハー１を垂直状態に保持可能なウエハー保持部１２と、それと対向状に設けたメッキ液噴流部１３とを有する。
【００５１】
ウエハー保持部１２は、回動円板１４にウエハー１の周縁部を両側から挟んで保持・固定するもので、ここでは自動化を可能とするため図５で示すように、内側に保持用の溝部２９をもつ一対のウエハー保持部材１５を、開・閉可能にウエハー１の両側に設けてあり、前工程から運ばれてきたウエハー１を両側から挟んで保持し、回動円板１４の内側面に固定する。またここでは下部にも、同じく溝部３７付きの下部支持部材３６を、上・下動可能に設けてウエハー１下部を支承可能としてある。
【００５２】
さらに上記ウエハー保持部１２は、ここでは図１で示す如く、回動円板１４に正・逆回動可能なモーター２６を連結してあり、ウエハー１を横向き中心線ｘの周りに回動可能に支承すると共に、別に設けたスラスト機構１８としてのモーター２７により、中心線ｘと同方向へ前進・後退可能として、メッキ処理時に前進して図１で示す如くメッキ液噴流部１３側と合体可能とし、ウエハー１の取付け・取外し時に図２で示す如く後退するようにしてある。
【００５３】
またウエハー保持部１２には、カソード部１６として、図４で示すように、ウエハー１の側縁寄りで露出した環状の金属露出部に当接可能に、等間隔状に円柱状のカソード接点部２５を設けて、該カソード接点部２５の他側部に密封型の接点ボール３０を保持させてある。そして該接点ボール３０は、ウエハー保持部１２がメッキ液流体部１３と合体時に、圧力タンク２０のカバー部２４に設けた環状で断面半円形の接点板３２と接触して転動可能としてあり、該環状接点板３２はカソード接合用リード部１７に接続してある。
【００５４】
アノード部２２は、上記図４で示すように、後記メッキ液噴流部１３の円板状のメッキ液噴流部材２１の周縁の一部に、アノード接合リード部２３を接続してある。なお、上記カソード部１６やアノード部２２は、ウエハー１やメッキ液噴流部材２１の周縁部寄り位置に配置して、メッキ処理時に影とならないようにしておく。
【００５５】
そのメッキ液噴流部１３は上記のように、圧力タンク２０からのメッキ液１０が、連続した糸状になって言わばジェット噴流のように、多数本がウエハー１の開口部７へ向けて噴出する構造にしてある。即ち、図３や図５で示すように、ここでは厚さ約２．０ｍｍのチタン板製で円板状のメッキ液噴流部材２１に、内径約１．０ｍｍのメッキ液噴流用の小孔３１を千鳥足状に多数個配置したものを、圧力タンク２０の前部に設けてある。また該小孔３１の内周面とその周辺には、ここでは白金メッキを施してある。この白金メッキの代わりに、白金箔をクラッドしてもよい。
【００５６】
該メッキ液噴流部材２１の小孔３１の内径や圧力タンク２０の圧力等は、ウエハー１の円筒状開口部７の内径・深さ等にも関係するが、メッキ液１０が上記のようにメッキ液噴流部材２１からウエハー１の開口部７内へ向けて、連続した糸状に噴流するようにしてある。この断続しないメッキ液１０により、メッキ液噴流部材２１とウエハー１の開口部７内の外部端子用部６や筒状メッキ膜８ｂとの間が電気的に接続されることになる。
【００５７】
上記メッキ処理槽９内での処理を受けることにより、ウエハー１は、横向き中心線の周りに回動しながら、連続した糸状で噴流してくるメッキ液１０を各円筒状開口部７に受けて、開口部７内奥に露呈した外部端子用部６にポストバンプ形成用のここでは銅メッキが析出・積層され、円柱状のポストバンプ１１が形成されていく。後は図１３で示すように、上記レジスト膜５を剥離・エッチングして除去し、封止樹脂膜４１で外周を被覆すればよい。なお上記ウエハー１とメッキ液噴流部材２１との両者の間隔は、ここでは図示は省略するが調節ネジで調節可能としてある。
【００５８】
さらに、本発明の方法の第２のものの実施例では、図１４で示す如くウエハー１は、上記第１の発明のものと同様に積層化されたものであり、絶縁層３を介したその表面に、ここではスパッターにより厚さ約５μｍで多数の配線回路パターンが形成され、かつその一側部に外径約１２０μｍの外部端子用部６が形成されている。
【００５９】
上記ウエハー１の表面に、ここでも図１５で示すように、外部端子用部６以外を厚いレジスト膜５で覆って筒状の開口部７を形成し、その内奥に外部端子用部６が露呈するようにする。このレジスト膜５も、ここでは膜厚を約１２０μｍの専用のドライフィルムを用いた。
【００６０】
そして、次が上記第１の発明と異なる所であるが、円筒状開口部７が形成されたウエハー１に、直ぐにポストバンプ形成用のメッキ処理をするのではない。即ちその前に、図１６で示す如く、ウエハー１裏面をレジスト膜４０にて被覆した状態で、その以外の全面にここでは厚さ約５μｍの無電解銅メッキ膜８ａを施して、開口部７内周面にも薄い銅メッキ膜８ｂを形成する。
【００６１】
その後、レジスト膜５表面の銅メッキ膜８ａをここでは研磨して、図１７で示す如く、円筒状開口部７内に内奥と内周面とでコップ形状をなすメッキ部８を形成する。上記研磨の代わりに、剥離液にてレジスト膜５表面の銅メッキ膜８ａだけを剥離してもよい。この状態で、次にポストバンプ形成用のメッキ処理を行うことになる。
【００６２】
ここでのメッキ処理装置も、上記方法の第１のものの実施例で示したのと同じものを用いて、ウエハー１を中心線ｘの周りに回動させながら、各円筒状開口部７内に連続した糸状で噴流する多数本のメッキ液１０を、言わばジェット噴流のように受けてメッキ処理する。
【００６３】
しかしここでの被メッキ箇所は、上記第１の発明の場合の開口部７内奥に露呈した外部端子用部６だけではなく、開口部７内周面の筒状メッキ膜８ｂが増えてカップ状となっており、被メッキ箇所の表面積が大きくなっている。
【００６４】
即ち、外部端子用部６の外径をここでは１２０μｍとし、円筒状開口部７の高さも１２０μｍとしたので、被メッキ箇所であるカップ状メッキ部８の表面積は５πｒ^２の５６５２０μｍ^２となる。同じ外径の外部端子用部６だけでは表面積がπｒ^２の１１３０４μｍ^２であるから、５倍の表面積を有している。
【００６５】
そのため、上記第１の場合のメッキ処理に加えて、この広い表面積に最大で約５倍の電流を流してメッキ処理を行なえると共に、図１８で示すように外部端子用部６上のメッキ膜と筒状メッキ膜８ｂの両方の表面に、徐々にメッキが析出・積層されていくから、図１９で示す如くポストバンプ１１は一層効率よくかつ短時間で形成される。
【００６６】
実験値によれば、２０Ａ／スケアー／Ｄｍ^２で問題なくメッキ処理ができており、これは従来のコップ法が約５Ａ／スケアー／Ｄｍ^２のスピードであったのに比べて、４倍のスピードが得られたことになる。現に上記ポストバンプ１１を約６分でメッキ形成することができており、これは従来のカップ法では約１２０分を要したのに比べると、約２０倍のスピードが得られたことを示している。
【００６７】
後は上記と同様に、レジスト膜５を剥離・エッチングすることで、図１９で示す如く外部端子用部６にポストバンプ１１が完成する。
【００６８】
そしてまた、ポストバンプ形成装置の第２のものの実施例としては、上記本発明の装置の第１のものと異なる点は、板状のメッキ液噴流部材２１を、図７で示すように、中央寄り部分ほどウエハー１との間隔が小さく、周縁寄り部分ほどウエハー１との間隔が大きくなるように、メッキ液噴流部材２１の断面形状がほぼ円弧状に形成してある。
【００６９】
これは上記の如く、カソード側はウエハー１の周縁寄り部分に接触するように設けてあるので、ウエハー１の周辺寄り部分ほど電流が流れ易く、メッキがよく付くことになるが、ここでは板状のメッキ液噴流部材２１を中央寄り部分ほどウエハー１に近く、周辺寄り部分ほどウエハー１から離れるようにして、大径のウエハー１でもメッキの付き具合が均一になるようにしてある。
【００７０】
なお、図で２４は短円筒状のカバー部を示し、ウエハー保持部１２がメッキ液噴流部１３と合体時に短円筒状のメッキ処理室を形成するもので、圧力タンク２０の前部に設けてあり、かつ開口部７から流出したメッキ液１０を外部へ排出する排液孔３９を有している。また３３は外部カバーを示し、メッキ液１０を受け圧力タンク２０へ戻して循環可能としてある。３４はリザーブ槽、３５は圧力タンクへの液循環ポンプ、３８はポストバンプ１１先端に接合させる半田ボールを示す。上記で示した材質・寸法等はいずれも例示であって、これに限定するものでないことは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
以上から明らかな如く、本発明に係るウエハーのポストバンプ形成方法、および装置によれば、ウエハーレベルＣＳＰで、ポストバンプのメッキ形成を短時間で効率よく行えると共に、エアー溜まりや発生したガスの排出をスムーズに行えて、高精度に安定したＣＳＰを歩留りよく生産でき、かつ生産スペースの縮小化を図ることもできる。
【００７２】
即ち、従来のウエハーレベルＣＳＰでポストバンプのメッキ形成は、いわゆるカップ法で行われているが、開口部内にエアーやガスが残留するおそれがあったり、メッキ液の入れ替わり・交換が活発ではなく、また被メッキ箇所の表面積が小さくて大きな電流を流せない等で、例えば外径約１２０μｍ、高さ約１２０μｍのポストバンプをメッキにて形成するのに約１２０分以上も要しており、非効率なものであった。さらに断線やリークが生じるおそれがある等で品質上の信頼性に問題があると共に、過大・膨大な設備が必要で、設置スペースにも問題点があった。
【００７３】
これに対して本発明ではウエハーレベルＣＳＰにおいて、
ａ）ウエハーを垂直状態に支持して各円筒状開口部を横向きし、連続した糸状の多数本のメッキ液が横向きに開口部内へ向けて噴出し、メッキ処理が行われるようにしてある。そのため、メッキ液が言わばジェット噴流のように各開口部へ向けて流入し、各開口部内で強制的に入れ替わり、イオン交換を活発化できると共に、エアー溜まりやガス溜まりが生じぬようにできるから、効率よくかつ短時間でメッキが析出・積層でき、ポストバンプを形成できるようになる。
【００７４】
ｂ）垂直状態に支持したウエハーが、横向きの中心軸の周りに回動しながら、上記の如く連続した糸状の多数本のメッキ液の噴流を受けるものであるから、各開口部にはメッキ液が均等に流入して、内奥の外部端子用部分に均一にぶつかることになる。そのため、各開口部の外部端子用部分へ均一にメッキが析出・積層でき、均一な品質のポストバンプを形成できるようになる。
【００７５】
ｃ）また本発明の方法の第２のものでは、上記方法の第１の場合に加えて、次の効果がある。
即ち、開口部内周面にも円筒状に予めメッキ膜を形成して、内奥の外部端子用部状のメッキ膜に加えて、内周面もポストバンプ形成用のメッキ処理を受けるようにしてある。これで、各開口部内で露呈した被メッキ箇所はコップ状であり、その表面積は外部端子用部分だけの場合と比較して数倍になり、この増大した表面積に対応して大きな電流を流すことができ、しかも外部端子用部分と筒状メッキ膜部分の両メッキ膜上にメッキが析出・積層されることなるから、ポストバンプの形成をより一層効率的かつ短時間に行えるようになる。
【００７６】
ｄ）本発明の装置の第１のものでは、ウエハー保持部をウエハーを垂直状態に保持できると共に、横向きの中心線の周りに回動可能な構造とし、かつ横向きになった円筒状開口部の対向位置に、メッキ液が連続した糸状になって多数本が噴流する、言わばジェット噴流となって噴出するような構造のメッキ液噴流部としてある。これにより、上記方法に関しての説明からも明らかな如く、ウエハーの各開口部内の被メッキ箇所に、効率よくかつ均一にポストバンプを形成することができるものである。
【００７７】
ｅ）しかも上記のように、ウエハーを垂直状態に保持してメッキ処理する構造としたので、ウエハーを垂直状態で搬送してメッキ処理できることになり、ポストバンプ形成装置や前・後の工程、搬送装置等を小型化して、設置スペースを少なくできるし、移動距離も少なくなるからこの面でも処理スピードを向上させることができる。
【００７８】
ｆ）カソード接点を実施例のような構造としてあれば、回動するウエハーとの間で、ウエハーに磨耗・損傷を与えることなく十分にカソード機能を発揮させることができる。またメッキ液噴流部を、ある程度の厚さをもつ金属板に多数の小孔をもつ板状のものとし、またある程度の長さをもつ金属パイプを多数本接合して板状としたものにすれば、メッキ液を連続した糸状の多数本として均一に噴流させることが容易となる。上記小孔やパイプを千鳥足状に配置すれば、ウエハー側の回動に伴って各開口部内の被メッキ箇所へ均等にメッキ液を噴流できる。
【００７９】
ｇ）他方、本発明の装置の第２のものでは、上記装置の第１のものに加えて、メッキ液噴流部材を周辺寄り部分ほどウエハーとの間隔が大きくなり、中央寄り部分ほどウエハーとの間隔が小さくなるように、断面形状をほぼ円弧状に湾曲した形状としてある。これによって、例えば１２〜１８インチのような大径のウエハーでも、周辺寄り部分でと中央寄り部分とのメッキの付き具合が同じようになり、全体に均一なメッキ膜が形成されて、より均一なポストバンプを形成できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウエハーチップのポストバンプ形成方法の実施に用いる装置の一実施例で、ポストバンプ形成用メッキ時の状態を示す一部切欠き正面図である。
【図２】図１で示した装置で、ウエハー保持部を後退させた状態の一部切欠き正面図である。
【図３】図１で示した装置で、ポストバンプ形成用メッキ処理時の一部拡大正面図である。
【図４】図１で示した装置で用いたカソード部とアノード部を示す一部拡大正面図である。
【図５】図１で示した装置で用いたメッキ液噴流部材を示す斜視図である。
【図６】メッキ液噴流部材の他の例を示す一部の斜視図である。
【図７】メッキ液噴流部材のさらに他の形状を示す縦断正面図である。
【図８】図１で示した装置で用いたウエハー保持部を示す拡大正面図である。
【図９】本発明の第１の方法の実施例で、ウエハーの絶縁層上に配線パターン部が形成された段階の拡大縦断面図である。
【図１０】図９で示したものに、レジスト膜で筒状開口部を形成した段階の拡大縦断面図である。
【図１１】図１０で示したものに、ポストバンプ形成用メッキ処理中の段階の拡大縦断面図である。
【図１２】図１１で示したメッキ処理により、ポストバンプが形成された段階の拡大縦断面図である。
【図１３】図１２で示したものから、レジスト膜を剥離後の状態を示す拡大縦断面図である。
【図１４】本発明の第２の方法の実施例で、ウエハーの絶縁層上に配線パターン部が形成された段階の拡大縦断面図である。
【図１５】図１４で示したものに、レジスト膜で筒状開口部を形成した段階の拡大縦断面図である。
【図１６】図１４で示したものに、裏面を除く全面に薄いメッキ膜を形成した段階の拡大縦断面図である。
【図１７】図１６で示したものから、レジスト膜表面の薄いメッキ膜を剥離した段階の拡大縦断面図である。
【図１８】図１７で示したものに、ポストバンプ形成用メッキ処理中の段階の拡大縦断面図である。
【図１９】図１８で示したメッキ処理により、ポストバンプが形成された段階の拡大縦断面図である。
【図２０】図１９で示したものから、レジスト膜を剥離後の状態を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１−ウエハー
２−ＬＳＬ端子パッド
３−絶縁層
４−配線パターン部
５−レジスト膜
６−外部端子用部
７−開口部
８−カップ状メッキ部
８ａ−メッキ膜
８ｂ−筒状メッキ膜
９−メッキ処理槽
１０−メッキ液
１１−ポストバンプ
１２−ウエハー保持部
１３−メッキ液噴流部
１４−回動円板
１５−ウエハー保持部
１６−カソード部
１７−カソード接合リード部
１８−スラスト機構
１９−回動機構
２０−圧力タンク
２１−メッキ液噴流部材
２２−アノード部
２３−アノード接合リード部
２４−カバー部
２５−カソード接点部
２６−モーター
２７−モーター
２８−ガイド棒
２９−溝部
３０−接点ボール
３１−小孔
３２−環状接点板
３３−外部カバー
３４−リザーブ槽
３５−ポンプ
３６−下部支持部材
３７−溝部
３８−半田ボール
３９−排液孔
４０−レジスト膜
４１−封止樹脂
ｘ−中心線

Claims

各配線パターン部４が形成されたウエハー１上に厚肉のレジスト膜５を形成して、各配線パターン部４の外部端子用部６が内奥に露呈する筒状開口部７を形成し、
次に、該ウエハー１を垂直状態で保持して、上記筒状開口部７が横向きになるようにし、メッキ液１０を上記開口部７内へ横向きでかつ連続した糸状の多数本として噴射させ、
開口部７内で外部端子用部６にポストバンプ形成用のメッキを析出・積層させて、該外部端子用部６から延長するポスト状メッキ部を形成し、
その後にレジスト膜５を剥離・エッチング処理することにより、ウエハーチップのポストバンプ１１を形成することを特徴とする、ウエハーチップのポストバンプ形成方法。
各配線パターン部４が形成されたウエハー１上に厚肉のレジスト膜５を形成して、各配線パターン部４の外部端子用部６が内奥に露呈する筒状開口部７を形成し、
次に、該ウエハー１の裏面を除く全面にメッキ膜８ａを施した後、表面に付着したメッキを除去して、上記外部端子用部６上のメッキ膜と筒状開口部７内周面のメッキ膜８ｂとでカップ状メッキ部８を形成し、
次に、該ウエハー１を垂直状態で保持して、上記筒状開口部７が横向きになるようにし、メッキ液１０を上記開口部７内へ横向きでかつ連続した糸状の多数本として噴射させ、
開口部７内で上記外部端子用部６上のメッキ膜と内周面のメッキ膜８ｂとにポストバンプ形成用のメッキを析出・積層させて、外部端子用部６から延長するポスト状メッキ部を形成し、
その後にレジスト膜５を剥離・エッチング処理することにより、ウエハーチップのポストバンプ１１を形成することを特徴とする、ウエハーチップのポストバンプ形成方法。
ウエハー１に横向きの中心線ｘの周りに回転運動を加えながら、メッキ液を噴流してポストバンプ形成用のメッキ処理を行うようにした、請求項１または２に記載のウエハーチップのポストバンプ形成方法。
メッキ処理槽９内に、ウエハー保持部１２とメッキ液噴流部１３とを横線上に対向状に設けると共に、両者１２，１３を合体・離脱可能とするスラスト機構１８を備えたもので、
上記ウエハー保持部１２は、垂直状にした状態のウエハー１を周縁部で保持可能なウエハー保持部材１５と、ウエハー１の周縁寄り部分に接触すると共に、外部のカソード用接合リード部１７に接触するカソード部１６を有し、
上記メッキ液噴流部１３は、メッキ液供給用の圧力タンク２０の前部に、アノード用接合リード部２２に接続すると共に、メッキ液１０を連続した糸状で多数本を噴流可能に多数の小孔をもつメッキ液噴流部材２１を設けたことを特徴とする、ウエハーチップのポストバンプ形成装置。
メッキ処理槽９内に、ウエハー保持部１２とメッキ液噴流部１３とを横線上に対向状に設けると共に、両者１２，１３を合体・離脱可能とするスラスト機構１８を備えたもので、
上記ウエハー保持部１２は、垂直状にした状態のウエハー１を周縁部で保持可能なウエハー保持部材１５と、ウエハー１の周縁寄り部分に接触すると共に、外部のカソード用接合リード部１７に接触するカソード部１６を有し、
上記メッキ液噴流部１３は、メッキ液供給用の圧力タンク２０の前部に、アノード用接合リード部２２に接続すると共に、メッキ液１０を連続した糸状で多数本を噴流可能に多数の小孔をもつメッキ液噴流部材２１を設け、
かつ該メッキ液噴流部材２１を、中央部寄りほどウエハー１との間隔が小さくなるように断面を湾曲状のものに形成したことを特徴とする、ウエハーチップのポストバンプ形成装置。
ウエハー保持部１２を回動可能とする回動機構１９を備えた、請求項４または５に記載のウエハーチップのポストバンプ形成装置。