JPH1192997A - 微細穴内部への液充填方法、及びストレート低融点半田バンプメッキ方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚膜レジストを使用したストレート低融点半
田バンプを電解メッキで形成する際に、該バンプの形成
が確実且つスループット良く行なえる低融点半田バンプ
メッキ方法及び装置を提供すること。また基材表面に設
けた微細穴内部へメッキ処理に用いる液体を容易に充填
させることができる微細穴内部への液充填方法を提供す
ること。 【解決手段】 基材１００の表面をその表面張力が３９
〔ｍＮ／ｍ〕未満の電解メッキ液１３０に浸すことによ
って基材１００表面に積層した厚膜レジスト１２０内に
設けた微細穴１２１内部に電解メッキ液１３０を充填さ
せる。その後電解メッキを施すことによって微細穴１２
１内部をメッキで埋め、さらに厚膜レジスト１２０を取
り除くことで基材１００上にストレート低融点半田バン
プ１４０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面にストレート低融点半田バンプメッキを形成する場合
等に用いて好適な微細穴内部への液充填方法、及びスト
レート低融点半田バンプメッキ方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化、高速
動作化、高密度実装化に伴い、入出力端子の多ピン化及
び高速動作化に対応するために、チップ全面にバンプを
マトリックス状に配置したフィリップチップ接合を可能
とする低融点半田バンプを電解メッキで得ることが行な
われつつある。

【０００３】また近年、有機素地等の低価格な素地を利
用することが可能な低融点の半田バンプが使用されてい
る。

【０００４】更に高密度半田バンプを形成する際、バン
プ間の短絡を防ぐ目的で、従来の厚さ５μｍ程度の薄膜
レジストを使用したマッシュルーム低融点半田バンプに
代わって、それ以上の厚みの厚膜レジストを用いたスト
レート低融点半田バンプが使用されつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら厚膜レジ
ストを使用したストレート低融点半田バンプを電解メッ
キで形成しようとすると、以下のような問題点があっ
た。 通常電解メッキ液の表面張力は例えば３９〔ｍＮ／
ｍ〕である。一方ストレート低融点半田バンプを形成す
るために厚膜レジストに設ける微細穴の深さは例えば５
０μｍ程度、幅は８０〜１２０μｍ程度であって小さく
て深く、このため半導体ウエハを電解メッキ液中に浸漬
した際、電解メッキ液は該微細穴内に満たされようにス
ムーズに入り込むことができず、このためストレート低
融点半田バンプの形成が行なえない場合が生じてしま
う。

【０００６】電解メッキ液の金属濃度は通常例えば１
０〜２０〔ｇ／ｌ〕程度であって低く、このため厚膜レ
ジストに設けた微細穴の底付近のメッキ反応部への金属
供給律速が生じ、これによっても良好なバンプの形成が
行なえない。

【０００７】従来、ストレート低融点半田バンプ、例
えばＳｎ−Ｐｂ共晶半田バンプを形成するための電解メ
ッキに用いるアノードとしては不溶解アノードを使用
し、一方電解メッキ液の濃度及び組成の維持を図るため
に補充液を定期的に補充していたが、この方法によると
補充液を補充した直後の電解メッキ液中のスズや鉛の濃
度と、補充液を補充する前の濃度とが異なってしまう。
つまり電解メッキ液の組成が経時的に変化してしまうの
で析出するＳｎ−Ｐｂ共晶半田バンプの合金比も不均一
になって共晶半田となりにくく、スループットが悪い。

【０００８】従来メッキ液の撹拌はメッキ液槽内の電
解メッキ液を単に循環させることで行なっていたがそれ
だけでは電解メッキ液の撹拌が不十分で、半導体ウエハ
表面の多数箇所に設けたバンプ形成面の各々に均一な濃
度の電解メッキ液を供給できず、メッキされたバンプの
高さや合金比が場所によって不均一となりスループット
が悪い。

【０００９】従来電解メッキ液中の不純物の除去が不
十分であったため、バンプ中に不純物が取り込まれてし
まい、製品として機能しない。しかも電解メッキ液の維
持管理が困難で、スループットが悪い。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、基材表面に設けた微細穴内部へメッキ
処理に用いる液体を容易に充填させることができる微細
穴内部への液充填方法を提供することにある。

【００１１】また本発明の目的は、厚膜レジストを使用
したストレート低融点半田バンプを電解メッキで形成す
る際に、該バンプの形成が確実且つスループット良く行
なえる低融点半田バンプメッキ方法及び装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、基材の表面をメッキ処理に用いる液体に浸
すことによって該基材表面に設けた微細穴内部へ前記液
体を充填せしめる微細穴内部への液充填方法において、
前記液体としてその表面張力が３９〔ｍＮ／ｍ〕未満の
液体を用いることとした。また本発明は、基材の表面を
電解メッキ液に浸すことによって基材表面に積層した厚
膜レジスト内に設けた微細穴内部に電解メッキ液を充填
し、その後電解メッキを施すことによって該微細穴内部
をメッキで埋め、さらに前記厚膜レジストを取り除くこ
とで基材上にストレート低融点半田バンプを形成するス
トレート低融点半田バンプメッキ方法において、前記電
解メッキ液の表面張力を３９〔ｍＮ／ｍ〕未満にするこ
ととした。また本発明は、前記半田はスズ−鉛合金であ
り、また前記電解メッキ液の金属濃度を３０〜９０〔ｇ
／ｌ〕とし、さらに該金属全体中のスズ含有率を７０〜
８５〔wt％〕とした。また本発明は、前記基材の電解メ
ッキ反応面上で撹拌棒を平行移動することで、電解メッ
キ反応面上における電解メッキ液の各部の金属濃度を均
一にすることとした。また本発明は、電解メッキ用のア
ノードとして、低融点半田製の溶解アノードを用いた。
また本発明は、電解メッキ液を満たしたメッキ液槽と、
表面に形成した厚膜レジスト内にストレート低融点半田
バンプメッキ用の微細穴を設けてなる半導体ウエハと、
前記メッキ液槽内にセットした半導体ウエハの電解メッ
キ反応面に対向する位置にセットされるアノードと、前
記半導体ウエハの電解メッキ反応面とアノードとの間に
設置され、電解メッキ反応面上を移動することで電解メ
ッキ反応面上における電解メッキ液の各部の金属濃度を
均一にする撹拌棒と、前記メッキ液層内の電解メッキ液
を循環するメッキ液循環装置とを具備し、さらに前記電
解メッキ液の表面張力を３９〔ｍＮ／ｍ〕未満にするこ
ととした。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。ここでまずストレート低融点
半田バンプの形成方法の１例を図１を用いて簡単に説明
する。

【００１４】即ち例えば図１（ａ）に示すように、半導
体ウエハ１００の表面に設けたバリアメタル層１１０上
に厚膜レジスト１２０を設け、この半導体ウエハ１００
を電解メッキ液１３０中に浸漬し、これによって厚膜レ
ジスト１２０中に設けた微細穴１２１内に電解メッキ液
１３０を充填し、この状態で電解メッキを施すことで図
１（ｂ）に示すようにバリアメタル層１１０の表面（即
ち微細穴１２１の底）からメッキを成長させて穴１２１
内を埋め、その後電解メッキ液１３０から取り出して図
１（ｃ）に示すように厚膜レジスト１２０を取り除くこ
とによって、ストレート低融点半田バンプ１４０を形成
するのである。

【００１５】なおここで厚膜レジスト１２０の厚み（即
ち微細穴１２１の深さ）ｔは５０μｍである。また穴１
２１の幅ｗは８０μｍである。

【００１６】そしてこの微細穴１２１内に確実に電解メ
ッキ液１３０を充填する等、上述の各課題を解決するた
めに本願発明者は以下のような方法を用いた。

【００１７】（１）電解メッキ液１３０としてその表面
張力が３９〔ｍＮ／ｍ〕未満の液体を用いること。

【００１８】本願発明者は従来の電解メッキ液の表面張
力が前述のように３９〔ｍＮ／ｍ〕であることに鑑み、
この表面張力を小さくすることによって微細で深い穴１
２１内でも電解メッキ液１３０が確実に入り込んでバン
プ１４０の形成が可能になるものと考え、以下に示す実
験を行なった結果、表面張力を３９〔ｍＮ／ｍ〕未満、
好ましくは３４〔ｍＮ／ｍ〕以下にすることでそれが可
能になることを見出した。

【００１９】（２）電解メッキ液１３０の金属濃度を３
０〜９０〔ｇ／ｌ〕とし、同時に金属全体中のスズ含有
量を７０〜８５〔wt％〕にすること。なお金属濃度を６
０〜９０〔ｇ／ｌ〕にすれば更に好適である。

【００２０】金属濃度が低いと、前記図１（ａ）に示す
バリアメタル層１１０の表面近傍のメッキ反応部ａへの
金属供給律速が生じ易いが、下記の実験の結果、該金属
濃度を上記濃度にまで高めることによって、メッキ反応
部ａへの金属供給律速が改善される。これによって良好
なバンプ１４０の形成が可能になり、スループットが向
上する。なお金属濃度は９０〔ｇ／ｌ〕以上にしてもよ
いが、廃液処理などの実用的な見地から上限を９０〔ｇ
／ｌ〕とした。

【００２１】またスズ含有量を７０〜８５〔wt％〕の範
囲にしておけば、電解メッキ液１３０の金属濃度を３０
〜９０〔ｇ／ｌ〕にした場合に、下記の実験結果に示す
ように、析出するバンプ１４０中のスズ含有率が６３
（wt％）近傍、即ち共晶半田近傍の合金となり、スズ−
鉛合金として最も融点を低い範囲に設定できる。融点を
低くできれば、耐熱性の低い安価な材質からなる有機素
材に半田付け実装可能になって好適である。

【００２２】（３）電解メッキ用のアノードを溶解アノ
ードとし、且つ該アノードをストレート低融点半田バン
プ１４０と同一の金属組成の低融点半田とすること。

【００２３】低融点半田製の溶解アノードを使用するこ
とにより、メッキ反応部ａにおけるメッキ反応と逆の反
応をアノードにおいて行なわせることができ、これによ
って電解メッキ液中の金属濃度変化及び金属組成変化が
防止される。

【００２４】即ち、前述した不溶解アノードの使用と補
充液の補充による方法の場合のように電解メッキ液中の
金属濃度変化及び金属組成変化が生じず、従って析出す
るストレート低融点半田バンプ１４０の合金比が常に均
一になり、スループットが良くなる。

【００２５】ここで図２は溶解アノードを使用した場合
のカソード（メッキ反応部）とアノードにおけるそれぞ
れの化学反応式の１例を示す図である。

【００２６】即ちカソードにおいては式に示すように
メタンスルホン酸スズ〔（Ｒ−ＳＯ₃）₂Ｓｎ〕がメタン
スルホン酸イオンになってスズが析出し、同時に式に
示すようにメタンスルホン酸鉛〔（Ｒ−ＳＯ₃）₂Ｐｂ〕
がメタンスルホン酸イオンになって鉛が析出し、例えば
析出したスズと鉛の比率が重量％でスズ：鉛＝６３：３
７となることで共晶半田となる。

【００２７】一方アノードにおいては式に示すように
スズとメタンスルホン酸イオンがメタンスルホン酸スズ
となって析出し、同時に式に示すように鉛とメタンス
ルホン酸イオンがメタンスルホン酸鉛となって析出す
る。

【００２８】つまりカソードとアノードでは逆の反応が
行なわれるだけなので、電解メッキ液中の金属濃度変化
及び金属組成変化が防止されることとなる。

【００２９】なおアノードとして不溶解アノードを用い
た場合は、式，式の反応は生じるが、式，式の
反応は生じない。そのため補充液が補充されることとな
るばかりか、アノードでは例えばスズから電子が得られ
ないので式の反応が生じ易くなって不要なイオンが生
じてしまい、これらのことから電解メッキ液中の金属濃
度変化及び金属組成変化が生じ易くなってしまう。

【００３０】（４）図３に示すように、半導体ウエハ１
００の電解メッキ反応面Ａ上で該面Ａに対して撹拌棒３
０７を平行移動することで、電解メッキ反応面Ａ上の各
部における電解メッキ液１３０の金属濃度を均一にする
こと。

【００３１】これによって半導体ウエハ１００上に多数
ある図１に示すような微細穴１２１の直上の電解メッキ
液１３０の金属濃度が何れも均一化されるので、微細穴
１２１内に形成されるバンプ１４０の高さと合金比（但
し合金比は析出される低融点半田がスズ−鉛合金のよう
に複数金属の合金の場合であって単一金属の場合は含ま
ない）が何れも均一化できる。

【００３２】即ち微細穴１２１内への金属イオンの供給
は、微細穴１２１内のメッキ反応部ａの金属濃度と微細
穴１２１外の沖合の金属濃度の濃度勾配がドライバーと
なる。従って沖合の金属濃度を均一にする必要があり、
そのために上記方法を行なうのである。またこの方法に
よれば拡散層を薄くすることにもなり、金属イオンの供
給律速も軽減される。

【００３３】（５）更に電解メッキ液１３０中の不純物
を電解メッキ液１３０の循環時に濾過することとすれ
ば、スループットが向上し、メッキ液寿命の長期化が図
れる。

【００３４】（６）なお厚膜レジスト１２０とは通常４
０μｍ以上程度の厚みのものを指す。但し本願発明はこ
れに限られず、４０μｍ以下の厚みのものにも適用でき
る。具体的には、メッキしようとする微細穴１２１のア
スペクト比（深さｔ／幅ｗ）が０．３以上のものであれ
ば、表面張力として３９〔ｍＮ／ｍ〕未満、好ましくは
３４〔ｍＮ／ｍ〕以下の液体を用いることによる効果が
生じる。即ち深さｔの寸法がもっと大きいものであって
も小さいものであってもこのアスペクト比を満足するな
らば本発明の効果が生じる。

【００３５】次に図４は本発明を適用してなるストレー
ト低融点半田バンプメッキ装置３００を示す図であり、
同図（ａ）は全体概略側断面図、同図（ｂ）は半導体ウ
エハ１００とアノード３０５と撹拌棒３０７の位置関係
を示す図（同図（ａ）を左側から見た図）である。

【００３６】このストレート低融点半田バンプメッキ装
置３００は、電解メッキ液１３０を満たしたメッキ液槽
３１０と、メッキ液槽３１０内にセットされる半導体ウ
エハ１００と、半導体ウエハ１００の電解メッキ反応面
Ａに対向する位置にセットされるアノード３０５と、半
導体ウエハ１００とアノード３０５の間に設置される撹
拌棒３０７と、撹拌棒３０７が電解メッキ反応面Ａ上で
その面Ａに対して平行移動（撹拌棒３０７自体は往復運
動，回転運動の何れの運動をも含む）するように駆動す
る駆動手段３０９と、メッキ液層３１０内の電解メッキ
液１３０を循環するメッキ液循環装置３２０とを具備し
て構成されている。

【００３７】ここで電解メッキ液１３０はその表面張力
を３４〔ｍＮ／ｍ〕としている。

【００３８】またメッキ液循環装置３２０はメッキ液槽
３１０の外周に設置されるオーバーフロー槽３１１と、
電解メッキ液１３０中の不純物を濾過するフィルター３
１３とポンプ３１５と冷却装置３１７とを具備して構成
されている。

【００３９】そして前記半導体ウエハ１００の電解メッ
キ反応面Ａとアノード３０５間で電解メッキを行なうと
きは、ポンプ３１５を駆動することでメッキ液槽３１０
内の電解メッキ液１３０をオーバーフローさせて循環
し、同時に撹拌棒３０７を電解メッキ反応面Ａの直上で
該面Ａに対して平行移動させて電解メッキ反応面Ａ各部
における電解メッキ液１３０の金属濃度の均一化を図っ
ている。

【００４０】電解メッキ液１３０中の不純物はフィルタ
ー３１３で濾過されるので、不純物が析出するバンプ内
に取り込まれることもない。

【００４１】

【実施例】次に本発明を上記のように構成することとし
た実施例及びその実験結果を示す。本実施例においては
前記図４に示す装置３００を使用した。また使用した電
解メッキ液と電解条件と半導体ウエハは以下の通りであ
る。

【００４２】１．電解メッキ液 アルカンスルホン酸系Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田バンプメッキ
液であり、その液組成は、 全金属濃度〔ｇ／ｌ〕・・９０、但し実験によっては２
０〜１００中の何れか（但しＳｎ含有率 ７０〜８５wt
％） 酸〔ｇ／ｌ〕・・・・・・１２０ 添加剤・・・・・・・・・高分子有機物質 表面張力・・・・・・・・３４〔ｍＮ／ｍ〕のもの（試
料Ａ）と３９〔ｍＮ／ｍ〕のもの（試料Ｂ） である。

【００４３】なお表面張力の調整はこの実施例では添加
剤によって行なった。また添加剤を構成する高分子有機
物質としては非イオン界面活性剤を用いた。非イオン界
面活性剤としては、例えば以下に示す、 １．ノニルフェノールエトキシレートのエチレンオキサ
イド付加物 ２．エチレンジアミンのエチレンオキサイド及びプロピ
レンオキサイド付加物 ３．ラウリルアミンのエチレンオキサイド付加物 ４．ラウリルエーテルのエチレンオキサイド付加物 等がある。

【００４４】２．電解条件 以下の通りである。 電流密度〔Ａ／dm²〕 ・・・１．０〔ＤＣ〕 メッキ時間〔分〕・・・・・１００ 温度〔℃〕・・・・・・・・２０

【００４５】３．半導体ウエハ φ６インチウエハ内に、本バンプ形成用の微細穴を約１
２０００個設けたものであって、厚膜レジストの厚み＝
５０μｍ、微細穴の幅＝８０μｍのものを用いる。

【００４６】以上の条件のもとで半導体ウエハ１００に
ストレート共晶半田バンプメッキを行ない、以下のよう
な結果が得られた。

【００４７】［表面張力について］図５は試料Ａ，Ｂ、
即ち他の条件は全て同一で表面張力のみを異ならせて電
解メッキした場合の、各微細穴１２１内部へのメッキの
状態を示す拡大平面図である。同図（ａ）は試料Ａの場
合を、同図（ｂ）は試料Ｂの場合を示しており、斜線は
メッキがされた部分を示している。

【００４８】即ち、表面張力を３４〔ｍＮ／ｍ〕とした
試料Ａの場合は全ての微細穴１２１にバンプ１４０が完
全に形成されているのに対して、表面張力を３９〔ｍＮ
／ｍ〕とした試料Ｂの場合はバンプ１４０が完全に形成
されていない微細穴１２１が多数存在した。これは表面
張力の相違によって微細穴１２１内に電解メッキ液１３
０が十分入ったか入らなかったかの相違に起因してい
る。即ち表面張力は３９〔ｍＮ／ｍ〕未満、好ましくは
３４〔ｍＮ／ｍ〕以下であれば良いことが分かる。

【００４９】［電解メッキ液中の金属濃度と、形成され
たバンプ１４０中のスズ含有量の対比について］図６は
電解メッキ液１３０の金属濃度を２０〔ｇ／ｌ〕〜１０
０〔ｇ／ｌ〕に異ならせて、それぞれの濃度毎にそれぞ
れ別のφ６インチウエハに同一厚みのバンプ１４０を形
成し、且つそれぞれの半導体ウエハのそれぞれ５か所に
おいてバンプ１４０中に存在するスズ含有量を測定し、
それぞれのウエハのスズ含有率（wt％）の平均値と、そ
れぞれのウエハの５か所の測定点におけるスズ含有率の
均一性（標準偏差で表す）とを比較したものである。

【００５０】同図の線分Ｓがスズ含有率〔wt％〕の平均
値を、線分Ｐが均一性を示す。なおスズ含有率の測定方
法としては、各測定点におけるバンプ１４０を王水で溶
解した後にＩＣＰ分析を行なう方法を用いた。

【００５１】同図に示すように、バンプ１４０中のスズ
含有率は、電解メッキ液１３０の金属濃度が高くなるほ
ど少なくなり、金属濃度９０．０〔ｇ／ｌ〕辺りで共晶
半田としてのスズの含有率６３〔wt％〕に近づく。

【００５２】また標準偏差の方も金属濃度が高くなるほ
ど小さくなるが、これは金属濃度が高くなるほど５か所
の測定点におけるスズ含有率のバラツキが小さくなって
いることを意味している。

【００５３】この図のスズ含有率とその標準偏差から、
金属濃度は３０．０〜９０．０〔ｇ／ｌ〕が好ましい
が、特に６０．０〜９０．０〔ｇ／ｌ〕が好ましい範囲
と考えられる。

【００５４】［電解メッキ液の金属濃度について］図７
は電解メッキ液１３０の金属濃度を異ならせて、何れも
同一速度でメッキが析出するようにした場合、即ち１０
０分で５０μｍの厚みのバンプ１４０を形成するように
した場合の電解抵抗値を測定したものである。同図の線
分Ａは金属濃度が３５．４〔ｇ／ｌ〕の場合を、線分Ｂ
は金属濃度が６０．６〔ｇ／ｌ〕の場合を、線分Ｃは金
属濃度が８５．０〔ｇ／ｌ〕の場合を示している。

【００５５】同図に示すように金属濃度が３５．４〔ｇ
／ｌ〕の場合の電解抵抗値は、５．５〔Ω〕以上で高い
のに対して、６０．６〔ｇ／ｌ〕以上の場合は４．７
〔Ω〕以下と急激に低くなっていることが分かる。

【００５６】金属供給律速が生じると電解抵抗が上昇す
るので、金属濃度を特に６０．０〔ｇ／ｌ〕以上の濃度
に高めておけば金属供給律速が改善されることが分か
る。これによって良好なバンプ１４０の形成が可能にな
り、スループットが向上する。

【００５７】［電解メッキ液の金属濃度と、そのスズ含
有率と、形成されたバンプ１４０中のスズ含有率の対比
について］図８は電解メッキ液１３０の金属濃度を３
０，９０〔ｇ／ｌ〕に異ならせて、それぞれの電解メッ
キ液１３０中の全金属に対するスズ含有率〔wt％〕を変
化させ、各々の場合の析出されたバンプ１４０中のスズ
含有率〔wt％〕を求めた図であり、線分Ｔは金属濃度９
０〔ｇ／ｌ〕の場合を、線分Ｕは金属濃度３０〔ｇ／
ｌ〕の場合を示している。なお線分Ｔ，Ｕは電解メッキ
時に供給する電流値を１．０〔Ａ／ｄｍ²〕とした場合
を示している。同図から分かるように、金属濃度を３０
〜９０〔ｇ／ｌ〕とし、同時に析出するバンプ１４０の
スズ含有率を共晶半田となる６３〔％〕とするために
は、電解メッキ液１３０中の全金属に対するスズ含有率
を７５〜８０〔wt％〕にしなければならないことが分か
る。ところでバンプ１４０のスズ含有率は、電解メッキ
時に供給する電流値が変化すると変化する。そこで該電
流値を通常使用する０．５〜１５．０〔Ａ／ｄｍ²〕の
範囲で変化させた場合、金属濃度が３０〔ｇ／ｌ〕の場
合の線分Ｕは同図に示すｕａの範囲で、金属濃度が９０
〔ｇ／ｌ〕の場合の線分Ｔは同図に示すｔａの範囲で変
動した。以上のことから、電解メッキ液１３０の金属濃
度を３０〜９０〔ｇ／ｌ〕とし、同時に析出するバンプ
１４０のスズ含有率を共晶半田となる６３〔％〕前後と
して低融点化を行なおうとするためには、供給する電流
値をも考慮に入れて、電解メッキ液１３０中の全金属に
対するスズ含有率を７０〜８５〔wt％〕にすればよいこ
とが分かった。

【００５８】［撹拌棒２１０の作用について］図９は図
３，図４に示す撹拌棒３０７を動作させた場合（線分
Ｄ）と動作させない場合（線分Ｅ）とで、何れも同一速
度でメッキが析出するようにした場合、即ち１００分で
５０μｍの厚みのバンプ１４０を形成するようにした場
合の電解抵抗値を測定したものである。なお電解メッキ
液１３０の金属濃度は９０．０〔ｇ／ｌ〕とした。

【００５９】同図に示すように撹拌棒３０７を動作させ
た方が電解抵抗値が低くなり、金属供給律速が改善され
ることが分かる。これは拡散層が薄くなるからであると
考えられる。

【００６０】［撹拌棒２１０と、形成されたバンプ１４
０の高さの均一性について］図１０は撹拌棒２１０を動
作させた場合（線分Ｇ）と動作させない場合（線分Ｈ）
とで、それぞれ別のφ６インチ半導体ウエハ１００にバ
ンプ１４０を形成して行き、且つバンプ１４０の成長と
共にそれぞれの半導体ウエハ１００のそれぞれ７８か所
においてバンプ１４０の高さを測定し、それぞれのバン
プ１４０の厚みのバラツキを標準偏差で比較したもので
ある。バンプ１４０の高さの測定方法としては焦点深度
法を用いた。

【００６１】同図に示すように、撹拌棒２１０を動作さ
せた方が各々のバンプ１４０の高さにバラツキが少ない
ことが分かった。これは撹拌棒２１０を動作させること
で、半導体ウエハ１００表面各部の電解メッキ液１３０
の金属濃度が均一化されるからである。

【００６２】［電気量と電解メッキ液の濃度について］
図１１は本装置３００によって電解メッキしているとき
の電解メッキ液１３０中のスズイオンや鉛イオンなどの
濃度を比較したものである。

【００６３】同図から分かるように、何れの物質も経時
的にその割合がほとんど一定で安定していることが分か
る。これは前述のように本発明においては溶解アノード
を用いることで電解メッキ液１３０中の金属濃度及び組
成が一定に維持され、同時にフィルターによって不純物
（特にＳｎＯ₂）が取り除かれるからである。

【００６４】ところで上記実施形態においては本発明を
ストレート低融点半田バンプメッキを製造する方法に適
用しているが、メッキ処理に用いる液体の表面張力を所
定値以下にすることで微細穴に液体を充填させるという
ことはこの用途のみに限定されず、他の種々の基材表面
に設けた微細穴内部へ液体を充填する場合に利用できる
ことは言うまでもない。その際電解メッキ液の金属濃度
を請求項３のように高めることによる効果も同様に生じ
る。また例えばメッキ処理に用いる液体としては電解メ
ッキ液以外に、無電解メッキ液やメッキ前処理液等も含
まれる。また上記実施形態に示す穴径よりももっと小さ
い穴径の微細穴にも適用することができる。

【００６５】また上記実施形態では低融点半田としてス
ズ−鉛合金を用いたが、それ以外の合金であっても良
く、更に合金だけでなく単一金属製の低融点半田を用い
ても良い。

【００６６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば以下のような優れた効果を有する。 電解メッキ液等の液体の表面張力を所定値未満とした
ので、微細で深い穴であってもこれに容易に液を充填で
き、メッキの各種処理が確実に行なえる。特に厚膜レジ
ストを使用したストレート低融点半田バンプを電解メッ
キで形成する際には、該バンプの形成が確実に行なえ
る。

【００６７】電解メッキ液の金属濃度を所定の高い濃
度にしたので、厚膜レジストに設けた微細穴のメッキ反
応部への金属供給律速が改善され、良好なバンプの形成
が行なえる。

【００６８】アノードを低融点半田製の溶解アノード
としたので、電解メッキ液中の金属濃度変化及び金属組
成変化を効果的に防止でき、析出するストレート低融点
半田バンプの合金比を常に均一にできて低融点半田を析
出でき、スループットが良くなる。

【００６９】撹拌棒を動作させるので、電解メッキ反
応面上の各部における電解メッキ液の金属濃度を均一に
することができ、これによって基材上に多数ある微細穴
内に形成されるバンプの高さ及び合金比の均一化が図れ
る。また金属イオンの供給律速も軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ストレート低融点半田バンプの形成方法の１例
を示す図である。

【図２】溶解アノードを使用した場合のカソード（メッ
キ反応部）とアノードにおけるそれぞれの化学反応式の
１例を示す図である。

【図３】半導体ウエハ１００の電解メッキ反応面Ａ上で
の撹拌棒３０７の動作状態を示す図である。

【図４】ストレート低融点半田バンプメッキ装置３００
を示す図であり、同図（ａ）は全体概略側断面図、同図
（ｂ）は半導体ウエハ１００とアノード３０５と撹拌棒
３０７の位置関係を示す図である。

【図５】表面張力を異ならせた場合の各微細穴１２１内
部へのメッキの状態を示す拡大平面図である。

【図６】異なる金属濃度の電解メッキ液毎にそれぞれウ
エハに形成したバンプのスズ含有率の平均値と、それぞ
れのウエハの５か所の測定点におけるスズ含有率のバラ
ツキとを比較した図である。

【図７】電解メッキ液の金属濃度を異ならせて、何れも
同一速度でメッキが析出するようにした場合の電解抵抗
値を測定した図である。

【図８】電解メッキ液の金属濃度を異ならせて、それぞ
れの電解メッキ液中の全金属に対するスズ含有率を変化
させ、各々の場合の析出されたバンプ中のスズ含有率を
求めた図である。

【図９】撹拌棒２１０を動作させた場合と動作させない
場合とで、何れも同一速度でメッキが析出するようにし
た場合の電解抵抗値を測定した図である。

【図１０】撹拌棒２１０を動作させた場合と動作させな
い場合とで、それぞれ別のウエハにバンプ１４０を形成
して行き、バンプ１４０の成長と共にそれぞれのウエハ
の７８か所においてバンプ１４０の高さを測定し、厚み
のバラツキを標準偏差で比較した図である。

【図１１】本装置３００によって電解メッキしていると
きの電解メッキ液１３０中のスズイオン等の濃度を比較
した図である。

【符号の説明】

１００ 半導体ウエハ（基材） Ａ 電解メッキ反応面 １２０ 厚膜レジスト １２１ 微細穴 １３０ 電解メッキ液 １４０ ストレート低融点半田バンプ ３００ ストレート低融点半田バンプメッキ装置 ３０５ アノード ３０７ 撹拌棒 ３１０ メッキ液槽 ３２０ メッキ液循環装置

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｚ (72)発明者 江澤 弘和 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 宮田 雅弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の表面をメッキ処理に用いる液体に
   浸すことによって該基材表面に設けた微細穴内部へ前記
   液体を充填せしめる微細穴内部への液充填方法におい
   て、 前記液体として、その表面張力が３９〔ｍＮ／ｍ〕未満
   の液体を用いることを特徴とする微細穴内部への液充填
   方法。
2. 【請求項２】 基材の表面を電解メッキ液に浸すことに
   よって基材表面に積層した厚膜レジスト内に設けた微細
   穴内部に電解メッキ液を充填し、 その後電解メッキを施すことによって該微細穴内部をメ
   ッキで埋め、 さらに前記厚膜レジストを取り除くことで基材上にスト
   レート低融点半田バンプを形成するストレート低融点半
   田バンプメッキ方法において、 前記電解メッキ液の表面張力を３９〔ｍＮ／ｍ〕未満と
   したことを特徴とするストレート低融点半田バンプメッ
   キ方法。
3. 【請求項３】 前記半田はスズ−鉛合金であり、また前
   記電解メッキ液の金属濃度は３０〜９０〔ｇ／ｌ〕であ
   り、さらに該金属全体中のスズ含有率は７０〜８５〔wt
   ％〕であることを特徴とする請求項２記載のストレート
   低融点半田バンプメッキ方法。
4. 【請求項４】 前記基材の電解メッキ反応面上で撹拌棒
   を平行移動することで、電解メッキ反応面上における電
   解メッキ液の各部の金属濃度を均一にすることを特徴と
   する請求項２又は３記載のストレート低融点半田バンプ
   メッキ方法。
5. 【請求項５】 電解メッキ用のアノードとして、低融点
   半田製の溶解アノードを用いたことを特徴とする請求項
   ２又は３又は４記載のストレート低融点半田バンプメッ
   キ方法。
6. 【請求項６】 電解メッキ液を満たしたメッキ液槽と、 表面に形成した厚膜レジスト内にストレート低融点半田
   バンプメッキ用の微細穴を設けてなる半導体ウエハと、 前記メッキ液槽内にセットした半導体ウエハの電解メッ
   キ反応面に対向する位置にセットされるアノードと、 前記半導体ウエハの電解メッキ反応面とアノードとの間
   に設置され、電解メッキ反応面上を移動することで電解
   メッキ反応面上における電解メッキ液の各部の金属濃度
   を均一にする撹拌棒と、 前記メッキ液層内の電解メッキ液を循環するメッキ液循
   環装置とを具備し、 前記電解メッキ液の表面張力を、３９〔ｍＮ／ｍ〕未満
   としたことを特徴とするストレート低融点半田バンプメ
   ッキ装置。