WO2007114314A1

WO2007114314A1 - 微細金属バンプの形成方法

Info

Publication number: WO2007114314A1
Application number: PCT/JP2007/057031
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Gomi; Masahiro Aoyagi; Hiroshi Nakagawa; Katsuya Kikuchi; Yoshikuni Okada; Hirotaka Oosato
Original assignee: Kabushiki Kaisha Mikuni Kogyo; National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2007-10-11
Also published as: US20090104766A1; JPWO2007114314A1; CN101416294A; US7767574B2; CN101416294B; JP4826924B2

Description

微細金属バンプの形成方法

技術分野

[0001] 本発明は微細金属バンプの形成方法に関し、更に詳細には基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に微細な先細り状の金属バンプを形成する微細金属バンプの形成方法に関する。背景技術

[0002] 半導体装置等の電子部品では、榭脂ゃセラミック等から成る基板の一面側に形成された銅力も成る配線パターンの各端部に、他の電子部品との接続等のために、金等の金属力も成る先細り状の金属バンプが形成されることがある。かかる先細り状の金属バンプを、例えば下記特許文献 1には、ガスデポジション法を用いて形成する形成方法が提案されている。

その形成方法を図 14に示す。図 14に示す金属バンプの形成方法では、図 14Aに示す様に、基板 200の一面側に形成した配線パターン 202,202· ·を覆う樹脂から成るマスク層 204にパターンユングを施し、配線パターン 202が底面に露出する凹部 2 06を形成した後、基板 200を稼動ステージ 208上に載置する。

次いで、図 14Aに示す様に、稼動ステージ 208を矢印 X方向に搖動させつつ、ガスデポジション装置で生成した金属微粒子を凹部 206の開口径よりも大径の大径ノズノレ 210力ら四咅 206 · ·に向けて噴射する。

ノズル 210から噴射した金属微粒子は、マスク層 204上に堆積して堆積層 212を形成しつつ、凹部 206, 206 · ·の各底面に堆積して上面が略平坦な金属バンプ 214を形成する。

その後、大径ノズル 210からの金属微粒子の噴射を停止して、図 4Bに示す様に、凹部 206の開口径よりも小径の小径ノズル 216から、静止している基板 200の一面側に形成した凹部 206, 206 · 'のうち、所定の凹部 206内に形成した金属バンプ 21 4の上面に向けて金属微粒子を噴射する。力かる小径の小径ノズル 216からの金属微粒子は、金属バンプ 218の略平坦な上面に先細り状に堆積して、先細り状の金属バンプ 218を形成できる。

特許文献 1：特開平 2002— 184804号公報

発明の開示

図 14に示す金属バンプの形成方法によれば、配線パターン 202の所定箇所に先細り状の金属バンプ 218を形成できる。

しかし、図 14に示す金属バンプの形成方法では、マスク層 204に形成した凹部 20 6, 206 · ·の各々に先細り状の金属バンプ 218を形成しょうとする場合には、凹部 20 6, 206 · ·の各々に小径ノズル 216から金属微粒子を噴射することが必要である。ここで、一本の小径ノズル 216を用い、基板 200の配線パターン 202, 202· ·に形成された凹部 206, 206 · ·の各々に順次先細り状の金属バンプ 218を形成することは、極めて時間が掛カるため、工業的生産には不適当である。

また、複数本の/ Jヽ径ノス、ノレ 216, 216 · ·を用いて、複数偶の四咅 206 · ·内に同時に先細り状の金属バンプ 218を形成しょうとすると、複数本の小径ノズル 216, 2 16 · ·から噴出する金属微粒子の噴出量を揃えることが必要である力このことは極めて困難である。このため、形成された先細り状の金属バンプ 218, 218 · ·の形状や高さが不揃いとなり易い。

し力も、近年の半導体装置の様に、極めて微細な金属バンプを形成することが要請される場合には、凹部 206の開口径よりも小径の小径ノズル 216を形成すること自体が困難となっている。

そこで、本発明は、金属微粒子とキャリアガスとを噴射して金属微粒子を堆積するガスデポジション法を用いた従来の微細金属バンプの形成方法では、基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に微細な金属バンプを工業的に安定して形成し難いという課題を解決し、ガスデポジション法を用い、基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に微細な金属バンプを安定して工業的に形成し得る微細金属バンプの形成方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、図 14に示す様に、基板 200の配線パターン 202を形成した一面側にマスク層 204を形成し、マスク層 204に底面に配線パターン 202が露出する凹部 2 06を形成した後、一種類のノズルを用いたガスデポジション法によって先細り状の金属バンプが形成できな!/、か試みた。

先ず、図 15A及び図 15Bに示す様に、基板 10の配線パターン 12, 12· ·を覆う榭脂から成るマスク層 30を形成し、このマスク層 30にレーザ力卩ェを施し、配線パターン 12の所定箇所が底面に露出する凹部 100を形成した [図 15C]。

図 15Cに示す凹部 100は、図 16に示す如ぐ配線パターン 12の所定箇所が露出する底面面積がマスク層 30の表面に開口する開口面積よりも小さいテーパ状の凹部であった。

次いで、図 15Cに示す基板 10を、ガスデポジション装置で金属を加熱蒸発して得た金属微粒子をキャリアガスとしてのヘリウムガスと共にノズル 25から噴射した。このノズル 25の口径は、凹部 100の開口径よりも大きい。

ノズル 25から噴出した金属微粒子は、凹部 100の底面に露出する配線パターン 12 の露出面、凹部 100の内壁面及びマスク層 30の表面にも堆積する。このため、所定時間経過後に金属微粒子とヘリウムガスとのノズル 25からの噴射を停止したとき、金属微粒子が配線パターン 12の所定箇所に堆積して形成された突起部 102とマスク層 30の表面に堆積した堆積層 32とは、図 17に示す如ぐ凹部 100の内壁面に金属微粒子が堆積した堆積層 103によって接続されている。かかる状態では、マスク層 3 0を基板 10から剥離したとき、突起部 102はマスク層 30と共に配線パターン 12の所定箇所から剥離される。

一方、マスク層 30に形成する凹部を、図 18に示す様に、その内壁面が基板 10の一面側に対して垂直で且つ出口角部 104aが丸い凹部 104とした場合には、ガスデポジション法によって凹部 104内に金属バンプ 14を形成すると、図 18に示す如ぐマスク層 30の表面に堆積した堆積層 32の先端が凹部 104の開口縁から迫り出しつつ、凹部 104内に先細り状の金属バンプ 14を形成する。しかし、形成された先細り状の金属バンプ 14は、堆積層 32の先端と当接する。この様な状態では、マスク層 30を基板 10力も剥離したとき、先細り状の金属バンプ 14はマスク層 30と共に配線パターン 12の所定箇所力剥離される。

これに対し、マスク層 30に形成する凹部を、図 19に示す様に、配線パターン 12の形成箇所が露出する底面面積がマスク層 30の表面に開口する開口面積よりも大きい逆テーパ状凹部 106とした場合には、ガスデポジション法によって逆テーパ状凹部 106内に先細り状の金属バンプ 14を形成すると、図 19に示す様に、形成された先細り状の金属バンプ 14は、マスク層 30の表面に堆積して逆テーパ状凹部 106の開口縁から迫り出した堆積層 32の先端と当接することなく独立して形成されている。このため、マスク層 30を基板 10から剥離することによって、先細り状の金属バンプ 14を配線パターン 12の所定箇所に形成できる。

し力しながら、基板 10の一面側を覆うマスク層 30に、逆テーパ状凹部 106を工業的に形成することは困難である。

このため、本発明者等は、フォトレジストから成るマスク層 30に露光及び現像を施すことによって容易に形成できる、図 18に示す凹部 104内に、ガスデポジション法により先細り状の金属バンプ 14を、マスク層 30の表面に堆積した堆積層 32から独立して形成できないか検討した。

この検討によれば、ノズル 25から金属微粒子とヘリウムガスとを凹部 104の底面に向けて噴射して先細り状の金属バンプ 14を形成する際に、凹部 104の出口角部 10 4aを角張った状態 (以下、シャープな形状と称することがある）に保持することによつて、凹部 104内に先細り状の金属バンプ 14を、マスク層 30の表面に堆積した堆積層 32から独立して形成できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、金属部材が形成された基板の一面側を覆う樹脂から成るマスク層に、前記金属部材の所定箇所が底面に露出すると共に、前記基板の一面側に対して内壁面が垂直で且つ出口角部が角張るストレート状凹部を形成した後、前記基板の他面側に冷却手段を設け、次いで、前記基板及び冷却手段を真空雰囲気中に載置して、前記ストレート状凹部の底面に露出する金属部材の露出面上に、金属を蒸発させて得られる金属微粒子をキャリアガスと共にノズルカゝら噴射して所定箇所に堆積するガスデポジション法によって、底面部から先端部方向に次第に横断面積が小さくなる先細り状の金属バンプを形成しつつ、前記冷却手段でマスクを形成する樹脂の耐熱温度未満に基板を冷却して、前記ストレート状凹部の形状を保持し、その後、前記マスク層を基板の一面側から剥離して、前記金属部材の所定箇所に先細り状の金属バンプを形成することを特徴とする微細金属バンプの形成方法にある。

かかる本発明におヽて、基板の一面側に形成した所定厚さのフォトレジスト層に感光及び現像を施してストレート状凹部を形成したマスク層を、前記ストレート状凹部の出口角部の形状を保持できる温度で加熱処理し、前記基板の一面側に密着することによって、ガスデポジション法に供給する基板のマスク層に形成したストレート状凹部の出口角部をシャープな形状とすることができる。この加熱処理の温度としては、 100 °C以下とすることが好まし!/、。

更に、冷却手段として、金属製の放熱板を用いることによって、基板の冷却を容易に行うことができる。

ここで、先細り状の金属バンプとしては、円錐状又は多角錐状の金属バンプを好適に形成できる。

また、同一マスク層に、内径の異なる複数個のストレート状凹部を形成することによつて、同一厚さのマスク層であっても、高さの異なる先細り状の金属バンプを同時に形成できる。

尚、本発明で採用するガスデポジション法では、蒸発する金属として金を用いると共に、キャリアガスとしてヘリウムガスを用いることが好まし!/、。

本発明に係る微細金属バンプの形成方法によれば、金属部材を形成した基板の一面側を覆う樹脂から成るマスク層に、金属部材の所定箇所が底面に露出するストレート状凹部を形成し、このストレート状凹部の形状を保持しつつ、一種類のノズルから微細金属粒子をストレート状凹部に向けて噴出することによって、金属微粒子はマスク層の表面に堆積層を形成しつつ、ストレート状凹部の底面に露出する金属部材の露出面上にも堆積する。

更に、ノズルからの金属微粒子の噴射を継続すると、マスク層の表面の堆積層は、その厚さを増カロしつつ、堆積層の先端はストレート状凹部の開口縁から次第に迫り出す。このため、ストレート状凹部の開口径が次第に小径となって、ストレート状凹部内に露出する金属部材の露出面上に堆積される金属微粒子量も、ストレート状凹部の内周縁から中心に向かって次第に減少し、先細り状の金属バンプが形成される。そして、終には、マスク層上に形成されている堆積層によって、ストレート状凹部の開口部は完全に閉塞され、ノズル力ゝらの金属微粒子の噴射を継続しても、ストレート状凹部内に金属微粒子の堆積はされず、ストレート状凹部内に先細り状の金属バンプが独立した状態で保存される。

し力も、本発明では、冷却手段によって基板を冷却しつつ、ガスデポジション法によつて先細り状の金属バンプを形成するため、出口角部が角張るストレート状凹部の形状を保持して、先細り状の金属バンプを形成できる。このため、出口角部が丸くなつた凹部の如ぐ凹部の開口縁から迫り出した堆積部の先端と凹部内に形成した先細り状の金属バンプとが当接することを防止できる。

その結果、マスク層の表面に堆積した堆積層と接触することなく先細り状の金属バンプを形成でき、マスク層及び堆積層のみを基板の一面側カゝら剥離できる。図面の簡単な説明

[図 1]図 1A及び図 1Bは、本発明で用いる基板及び金属板を説明する正面図及び断面図である。

[図 2]図 2A〜図 2Fは、図 1に示す基板及び金属板を用いた本発明に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する説明図である。

[図 3]図 2に示す微細金属バンプを形成する際に用!ヽたガスデポジション装置を説明する概略図である。

[図 4]マスク層に形成したストレート状凹部の開口縁から堆積層の先端が迫り出す現象を説明するための説明図である。

[図 5]図 5A及び図 5Bは、基板の一面側に形成された配線パターンの所定箇所に円錐状の金属バンプが形成された状態を示す斜視図と部分拡大斜視図である。

[図 6]図 6A及び図 6Bは、マスク層に形成したストレート状凹部の形状について他の例を示す電子顕微鏡写真である。

[図 7]図 7A及び図 7Bは、図 4に示す形状のストレート状凹部が形成されたマスク層を用いて形成した金属バンプを示す電子顕微鏡写真である。

[図 8]図 8A及び図 8Bは、マスク層に形成したストレート状凹部の出口角部が丸くなつた凹部の形状を示す電子顕微鏡写真である。

[図 9]図 9A及び図 9Bは、図 6に示す形状の凹部が形成されたマスク層を用いて形成した金属バンプを示す電子顕微鏡写真である。

[図 10]図 10A及び図 10Bは、ポストベータの温度を 80°Cとしたとき、加熱処理後のマスク層に形成された凹部形状を示す電子顕微鏡写真である。

[図 11]図 11A及び図 11Bは、ポストベータの温度を 90°Cとしたとき、加熱処理後のマスク層に形成された凹部形状を示す電子顕微鏡写真である。

[図 12]図 12A及び図 12Bは、ポストベータの温度を 100°Cとしたとき、加熱処理後のマスク層に形成された凹部形状を示す電子顕微鏡写真である。

[図 13]図 13A〜図 13Dは、同一マスク層に、内径の異なる複数個のストレート状凹部を形成し、高さの異なる先細り状の金属バンプを形成できることを説明する説明図である。

[図 14]図 14A及び図 14Bは、ガスデポジション法を用いて、基板に先細り状の金属バンプを形成する従来方法を説明する説明図である。

[図 15]図 15A〜図 15Cは、基板の一面側に形成したマスク層に凹部を形成するェ程を説明する工程図である。

[図 16]基板の一面側に形成した、テーパ状の凹部を具備するマスク層の表面に、ガスデポジション装置のノズル力金属微粒子を噴射する状態を説明する部分断面図である。

[図 17]図 16に示すガスデポジション法によって、マスク層の表面に金属微粒子が堆積した状態を説明する部分断面図である。

[図 18]基板の一面側に形成した、出口角部が丸くなつた凹部を具備するマスク層の表面にガスデポジション法によって金属微粒子を堆積した場合の堆積状態を説明する部分断面図である。

[図 19]基板の一面側に形成した、逆テーパ状の凹部を具備するマスク層の表面にガスデポジション法によって金属微粒子を堆積した場合の堆積状態を説明する部分断面図である。

発明を実施するための最良の形態本発明に係る微細金属バンプの形成方法の一例を図 1〜図 2に示す。図 1Aに示す基板 10は、その横断面図である図 1Bに示す様に、基板 10の一面側には、金属部材としての配線パターン 12, 12· ·が形成されており、配線パターン 12, 12· ·は榭脂から成るマスク層 30によって覆われている。力かるマスク層 30には、配線パターン 12, 12· ·の各々の所定箇所が底面に露出する様に、凹部 34が形成されている。この凹部 34の開口形状は、図 1Aに示す様に、円形形状である。また、凹部 34は、そのアスペクト比（凹部 34の深さ Z凹部 34の口径）が 1である。この凹部 34の深さは、マスク層 30の厚さと等しい。

この様な基板 10の他面側は、図 1A及び図 1Bに示す様に、基板 10よりも広面積で厚ぐ優れた熱伝導率を呈するアルミニウム又は銅から成る金属板 35上に載置されている。この金属板 35は、後述する様に、冷却手段としてのヒートシンクとして用いられ、基板 10を冷却する。

力かる凹部 34は、その拡大断面図である図 2Aに示す様に、配線パターン 12の所定箇所が底面に露出すると共に、基板 10の一面側に対して内壁面が垂直で且つ出口角部が角張るストレート状凹部である（以下、単にストレート状凹部 34と称することがある）。

図 2Aに示すストレート状凹部 34, 34· ·がマスク層 30に形成された基板 10は、金属板 35上に載置された状態でガスデポジション装置の真空雰囲気中に載置し、ストレート状凹部 34, 34· ·の各底面に露出する配線パターンの露出面上に、金属を蒸発させて得られる金属微粒子をキャリアガスと共にノズル 25から噴射して所定箇所に堆積するガスデポジション法によって微細な金属バンプを形成する。

力かるガスデポジション装置としては、図 3に示すガスデポジション装置を用いること力 Sできる。図 3に示すガスデポジション装置では、フィルタ 16が設けられた吸引管 17 を経由して吸引されて真空状態の室 18内に載置されたルツボ 20内の金属 22としての金を 1500°Cに加熱し加熱蒸発して金属微粒子とする。この金属微粒子は、室 18 内にキャリアガスとして供給されるヘリウムガスと共に、移送管 24を経由して吸引されて真空状態の室 26内に搬送される。

室 26内には、図 2Bに示す様に、底面に配線パターン 12が露出するストレート状凹部 34, 34· ·がマスク層 30に形成された基板 10が挿入されている。このストレート状凹部 34, 34· ·に向けて、移送管 24の先端に形成されたノズル 25からヘリウムガスと共に、金属微粒子がマスク層 30の表面に向けて噴射される。このノズル 25は 300°C に加熱されており、ノズル 25の開口径はストレート状凹部 34よりも大径である。

室 26内にノズル 25から噴射された金属微粒子は、図 2Cに示す様に、ストレート状凹部 34の底面に露出する配線パターン 12の露出面に堆積して金属バンプ 14を形成しつつ、マスク層 30の表面にも堆積して堆積層 32を形成し、ヘリウムガスは吸引管 27から吸引されて排出される。

力かるノズル 25から噴出される金属微粒子は、 300°C以上に加熱されているため、表面に蓄積する金属微粒子によってマスク層 30も加熱される。この金属微粒子からの熱がマスク層 30内に蓄熱されると、マスク層 30の温度は、マスク層 30を形成する榭脂の耐熱温度以上に昇温され、ストレート状凹部 34の出口角部がダレて、図 18に示す凹部 104の出口角部の如く丸くなる。この図 18に示す凹部 104に近似した形状の凹部内に、金属微粒子の堆積を継続しても、図 18に示す如ぐ凹部内に形成された金属バンプ 14は、凹部の開口縁から迫り出したマスク層 30の表面に堆積した堆積層 32の先端と当接する。かかる状態では、マスク層 30を基板 10から剥離したとき、金属バンプ 14はマスク層 30と共に配線パターン 12の所定箇所力も剥離される。この点、図 1A及び図 1Bに示す様に、基板 10の他面側を、冷却手段としてのヒートシンクとして用いる、基板 10よりも広面積で且つ厚い金属板 35上に載置することによつて、表面に蓄積する金属微粒子力もマスク層 30に伝熱される熱は、金属板 35から迅速に放熱される。このため、マスク層 30の温度を、マスク層 30を形成する榭脂の耐熱温度未満とすることができ、ストレート状凹部 34の角張った角部形状を保持しつつ、金属微粒子をキャリアガスと共にノズル 25から噴射できる。

この様に、ストレート状凹部 34の角張った角部形状を保持しつつ、金属微粒子をキャリアガスと共にノズル 25からの噴射を継続していると、図 2C及び図 2Dに示す様に、ストレート状凹部 34の底面に露出する配線パターン 12の露出面に堆積した金属バンプ 14aを形成しつつ、マスク層 30上に堆積する堆積層 32の先端力ストレート状凹部 34の開口縁から迫り出してきてストレート状凹部 34の開口部も狭くなる。このため、ストレート状凹部 34内に露出する配線パターン 12の露出面上に堆積される金属微粒子量も、ストレート状凹部 34の内周縁から中心に向力つて次第に減少し、円錐台状の金属バンプ 14aが形成される。

ここで、ストレート状凹部 34の角張った角部形状を保持しつつ、金属微粒子をキヤリアガスと共にノズル 25からの噴射を継続していると、マスク層 30上に堆積する堆積層 32の先端がストレート状凹部 34の開口縁から迫り出す現象については、次のように推察される。

すなわち、図 4に示す様に、ストレート状凹部 34内に金属微粒子と共に噴射されたヘリウムは、ストレート状凹部 34内で金属微粒子の噴射方向と逆方向に反転して流出するため、ストレート状凹部 34の内圧はマスク層 30の表面側よりも高くなる。従って、ストレート状凹部 34の開口縁近傍の金属微粒子は、ストレート状凹部 34内に進入できず、ストレート状凹部 34の開口縁近傍に付着し、堆積層 32の先端力 Sストレート状凹部 34の開口縁から迫り出すものと考えられる。

更に、金属微粒子をキャリアガスと共にノズル 25からの噴射を継続していると、図 2 Eに示す様に、マスク層 30上に堆積する堆積層 32の先端部によってストレート状凹部 34の開口部が完全に閉塞される。その際には、ストレート状凹部 34の底面に露出する配線パターン 12の露出面上には、堆積層 32と接触することなく独立して円錐状の金属バンプ 14が形成されて!ヽる。

このため、金属粒子とヘリウムガスとのノズル 25からの噴射を停止し、図 2Fに示す様に、基板 10をガスデポジション装置力も取り出して、円錐状の金属バンプ 14の形状を保持した状態で、マスク層 30及び堆積層 32を基板 10の一面側カゝら機械的に剥離できる。マスク層 30を剥離した配線パターン 12には、金属バンプ 14を形成した箇所を除、て金属微細粒子は付着されて、な力つた。

その結果、図 5Aに示す様に、基板 10の外周縁に沿って金属バンプ 14, 14· 'が形成される。この金属バンプ 14, 14· ·の部分拡大斜視図を図 5Bに示す。金属バンプ 14, 14· ·は、配線パターン 12, 12· ·の各所定箇所に円錐状の金属バンプ 14が形成されている。

基板 10に形成した複数の配線パターン 12, 12 · ·の各々に金属バンプ 14を形成する場合には、図 2Bに示す様に、基板 10又はノズル 25を左右方向（矢印 A方向）に移動することによって、各配線パターン 12に形状及び高さの揃った円錐状の金属バンプ 14を形成できる。

このため、基板 10又はノズル 25を、図 5Aに示す基板 10の外周縁に沿って移動することによって、図 5Aに示す様に、基板 10の外周縁に沿って金属バンプ 14, 14· · を同時に形成できる。この際、ノズル 25から噴出される 300°C以上に加熱されている金属微粒子は、基板 10の中心近傍に付着することなぐ基板 10の周縁部に付着する。従って、金属バンプ 14, 14· ·を、基板 10の中心近傍に作り込まれている半導体素子等に熱による損傷を与えることなく形成できる。

図 1〜図 5に示すマスク層 30に形成したストレート状凹部 34の開口形状は、円形形状であつたが、マスク層 30に形成するストレート状凹部 34の開口形状を、図 6ABに示す様に、四角形形状とすることによって、図 7A及び図 7Bに示す様に、四角錘状の金属バンプ 14を形成できる。図 6Bは図 6Aの拡大図であり、図 7Bは図 7Aの拡大図である。

ところで、マスク層 30は基板 10の一面側に密着して形成することが必要であるが、通常、基板 10の一面側に形成した所定厚さのフォトレジスト層に感光及び現像を施してストレート状凹部 34を形成したマスク層 30に加熱処理を施し、基板 10の一面側に密着する。

この際に、基板 10の一面側に充分に密着すベぐ加熱処理温度を高くすると、図 8 A及び図 8B [図 8Bは図 8Aの拡大図]に示す如ぐストレート状凹部 34は、その出口角部が丸く変形した図 18に示す凹部 104に近似した形状の凹部となる。このため、図 8A及び図 8Bに示す形状の凹部が形成されたマスク層 30では、図 9A及び図 9B に示す如ぐ形状が不揃いの金属バンプが形成される。

従って、基板 10の一面側に形成した所定厚さのフォトレジスト層に感光及び現像を施してストレート状凹部 34を形成したマスク層 30に加熱処理を施す際には、ストレート状凹部 34の出口角部の形状を保持できる温度で加熱処理することが好ましい。特に、この加熱処理の温度を、 100°C以下とすることが好ましい。

このことを、図 10〜図 12に示す。各図の Bは Aの斜視図である。図 10〜図 12に示すマスク層 30を形成する際には、先ず、スピンコーターを用いてフォトレジスト (AZェレクトニックマテリアルズ社製の AZ4903)を、基板 10を形成するゥエーハの一面側に塗布してフォトレジスト層を形成した。この際のスピンコ一ターの回転数を 3500rp mとし、スピン時間を 30秒間とした。

更に、フォトレジスト層中の溶媒を蒸発させて、ゥエーハとの密着性を向上させるベぐフォトレジスト層に 100°Cで 5分間のプリベータを施した。

次!、で、フォトレジスト層に紫外線 (g線；波長 437nm)を照射する露光及び現像を施して、図 6に示すシャープな形状のストレート状凹部 34を形成した。この露光量は 800miZcm²とした。また、現像は、露光終了後のゥエーハを現像液 (AZ4903と純水とが 1 :4の希釈液）に室温下で 3分間浸漬した後、純水でリンスした。

その後、ストレート状凹部 34が形成されたフォトレジスト層から溶媒や水分を除去し、ゥエーハとの密着性を高めるベぐ 80〜120°Cの加熱処理温度下で 5分間のポストベータを施した。

力かるポストベータ後のマスク層 30に形成された凹部の形状を図 10〜図 12に示す。各図のポストベータの温度は、図 10が 80°C、図 11力 90°C、図 12が 100°Cである。この様に、ポストベータの温度が 100°C以下では、ストレート状凹部 34の出口角部の形状を保持できる。

一方、ポストベータの温度が 100°Cを超える場合では、ストレート状凹部 34の出口角部が、図 8A及び図 8Bに示す如く丸くなる。

以上の説明では、図 3に示すガスデポジション装置の室 18に挿入されているルツボ 20内の金属 22として金を用いている力他の金属、例えばパラジウム、白金、銀、二ッケルや銅を用いることができる。

ここで、二本以上のノズル 25の各々力順次異種金属の微細金属粒子を噴出できるようにすると、複数種の金属から成る金属バンプ 14、例えばニッケル力成る基部上に金力も成る上部が形成されている金属バンプ 14を形成できる。この様に、複数種の金属力も成る金属バンプ 14を形成することによって、金属バンプ 14の硬度等を調整でき、且つ金属バンプ 14の製造コストの低減を図ることができる。

また、ガスデポジション装置の室 26に挿入される基板 10を、金属板 35上に載置された状態で X—Yステージ上に載置し、所定のストレート状凹部 34に金属微粒子がノズル 25から噴出されるように制御することによって、ストレート状凹部 34内に形成される金属バンプ 14の形状の均一性を向上でき、マスク層 30の温度上昇を更に防止できる。

この様に、 Χ—Υステージを用いることによって、基板 10に複数のストレート状凹部 3 4, 34 · ·が形成されている場合、金属バンプ 14を形成することが必要なストレート状凹部 34のみに、ノズル 25から金属粒子が噴出されるように制御でき、金属微粒子の堆積時間の短縮及び形成される金属バンプ 14の形状等の均一性を向上できる。更に、基板 10を載置しているヒートシンクとしての金属板 35を、冷却水等の冷媒ゃペルチェ素子等の冷却手段によって冷却してもよい。この様に、金属板 35を冷却することによって、金属微粒子の堆積温度を安定ィ匕でき、マスク層 30の昇温も防止できる。

尚、マスク層 30の剥離を機械的剥離によって行っている力マスク層 30をィ匕学エツチングによって除去してもよい。この化学エッチングでは、凹部 34内に形成した金属バンプ 14に損傷を与えないことを確認しておくことは勿論のことである。

ところで、マスク層 30に形成するストレート状凹部 34の内径と形成できる先細り状の金属バンプ 14の高さとは相関しており、例えば内径が 5 mのストレート状凹部 34では、高さが 5 μ mの先細り状の金属バンプ 14を形成でき、内径が 3 μ mのストレート状凹部 34では、高さが 3 mの先細り状の金属バンプ 14を形成できる。

このため、図 13に示す様に、同一マスク層に、内径の異なる複数個のストレート状凹部を形成することによって、高さの異なる先細り状の金属バンプを形成できる。先ず、図 13Aに示す様に、基板 10の一面側に形成した同一マスク層 30に、内径の異なる複数個のストレート状凹部 34a, 34b, 34c (内径： 34a > 34b > 34c)を形成した。ストレート状凹部 34a, 34b, 34cの各アスペクト比は、 1 (ストレート状凹部 34a) 、 2 (ストレート状凹部 34b)及び 3. 3 (ストレート状凹部 34c)である。

これらのストレート状凹部 34a, 34b, 34cに向けてノズル 25から金属微粒子を噴射する。この場合、基板 10を左右方向に移動する。

ノズル 25から金属微粒子をストレート状凹部 34a, 34b, 34cに向けて噴射していると、図 13Bに示す様に、ストレート状凹部 34a, 34b, 34cの各底面に露出する配線パターン 12 (図 13では省略した）の露出面上に金属微粒子が堆積して円錐台状の金属バンプ 14aを形成する。この際に、マスク層 30の表面にも、金属微粒子が堆積した堆積層 32が形成され、堆積層 32の先端がストレート状凹部 34a, 34b, 34cの各開口縁から迫り出す。

更に、ノズル 25力の金属微粒子のストレート状凹部 34a, 34b, 34cへの噴射を継続していると、図 13Cに示す様に、内径が最も小径のストレート状凹部 34cの開口部が閉塞され、中間の内径であるストレート状凹部 34bの開口部も著しく狭くなる。その後も、ノズル 25からの金属微粒子のストレート状凹部 34a, 34b, 34cへの噴射を継続しても、図 13Dに示す様に、開口部が堆積層 32で閉塞された内径が最も小径のストレート状凹部 34c内の円錐状の金属バンプ 14は、その形状を保持する。一方、開口部が著しく狭くなつたストレート状凹部 34bの開口部は堆積層 32で閉塞された後は、ストレート状凹部 34b内の円錐状の金属バンプ 14は、その形状を保持する。また、内径が最も大径のストレート状凹部 34a内の円錐台状の金属バンプ 14aは、その開口部が堆積層 32によって閉塞されるまで、その高さが高くなる。このため、ストレート状凹部 34aの開口部が堆積層 32によって閉じられたとき、ストレート状凹部 34 a, 34b, 34cの各々に形成された円錐状の金属バンプ 14, 14, 14は、ストレート状凹部 34a, 34b, 34cの内径に略等しい高さとすることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 金属部材が形成された基板の一面側を覆う樹脂から成るマスク層に、前記金属部材の所定箇所が底面に露出すると共に、前記基板の一面側に対して内壁面が垂直で且つ出口角部が角張るストレート状凹部を形成した後、前記基板の他面側に冷却手段を設け、

次いで、前記基板及び冷却手段を真空雰囲気中に載置して、前記ストレート状凹部の底面に露出する金属部材の露出面上に、金属を蒸発させて得られる金属微粒子をキャリアガスと共にノズルから噴射して所定箇所に堆積するガスデポジション法によって、底面部から先端部方向に次第に横断面積が小さくなる先細り状の金属バンプを形成しつつ、前記冷却手段でマスクを形成する榭脂の耐熱温度未満に基板を冷却して、前記ストレート状凹部の形状を保持し、

その後、前記マスク層を基板の一面側から剥離して、前記金属部材の所定箇所に先細り状の金属バンプを形成することを特徴とする微細金属バンプの形成方法。

[2] 基板の一面側に形成した所定厚さのフォトレジスト層に感光及び現像を施してストレート状凹部を形成したマスク層を、前記ストレート状凹部の出口角部の形状を保持できる温度で加熱処理し、前記基板の一面側に密着する請求項 1記載の微細金属バンプの形成方法。

[3] 加熱処理の温度を、 100°C以下とする請求項 2記載の微細金属バンプの形成方法

[4] 冷却手段として、金属製の放熱板を用いる請求項 1記載の微細金属バンプの形成方法。

[5] 先細り状の金属バンプとして、円錐状又は多角錐状の金属バンプを形成する請求項 1記載の微細金属バンプの形成方法。

[6] 同一マスク層に、内径の異なる複数個のストレート状凹部を形成し、高さの異なる先細り状の金属バンプを同時に形成する請求項 1記載の微細金属バンプの形成方法。

[7] ガスデポジション法にぉヽて、蒸発する金属として金を用い、キャリアガスとしてヘリゥムガスを用いる請求項 1記載の微細金属バンプの形成方法。