JP4826924B2 - 微細金属バンプの形成方法 - Google Patents

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Description

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。
半導体装置等の電子部品では、樹脂やセラミック等から成る基板の一面側に形成された銅から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、金等の金属から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にパターンニングを施し、配線パターン２０２が底面に露出する凹部２０６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ル２１０から凹部２０６，２０６・・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２１４の上面に向けて金属微粒子を噴射する。か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。
特開平２００２−１８４８０４号公報
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２０６，２０６・・の各々に先細り状の金属バンプ２１８を形成しようとする場合には、凹部２０６，２０６・・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、極めて時間が掛かるため、工業的生産には不適当である。
また、複数本の小径ノズル２１６，２１６・・を用いて、複数個の凹部２０６，２０６・・内に同時に先細り状の金属バンプ２１８を形成しようとすると、複数本の小径ノズル２１６，２１６・・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が、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。
しかも、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２０６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いか試みた。
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・・を覆う樹脂から成るマスク層３０を形成し、このマスク層３０にレーザ加工を施し、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に示す如く、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に示す如く、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３０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に示す如く、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から剥離したとき、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の所定箇所から剥離される。
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。
しかしながら、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１０４ａ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って、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。
かかる本発明において、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℃以下とすることが好ましい。
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って、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い。
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、その厚さを増加しつつ、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、ノズルか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。
しかも、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っ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、出口角部が丸くなった凹部の如く、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から剥離できる。
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２に示す微細金属バンプを形成する際に用いたガスデポジション装置を説明する概略図である。 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った凹部の形状を示す電子顕微鏡写真である。 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１０Ａ及び図１０Ｂは、ポストベークの温度を８０℃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１１Ａ及び図１１Ｂは、ポストベークの温度を９０℃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１２Ａ及び図１２Ｂは、ポストベークの温度を１００℃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工程を説明する工程図である。 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から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。 基板の一面側に形成した、出口角部が丸くなっ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。 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。
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・・は樹脂から成るマスク層３０によって覆われている。かかるマスク層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／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よりも広面積で厚く、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。
かかる凹部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。
か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ができる。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℃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℃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。
かかるノズル２５から噴出される金属微粒子は、３００℃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を形成する樹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に示す如く、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の所定箇所から剥離される。
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って、表面に蓄積する金属微粒子からマスク層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を形成する樹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の先端がストレート状凹部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かって次第に減少し、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、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の先端がストレート状凹部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２Ｅ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が形成されている。
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から取り出して、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の一面側か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いて金属微細粒子は付着されていなかった。
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℃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く、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、円形形状であったが、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べく、加熱処理温度を高くすると、図８Ａ及び図８Ｂ［図８Ｂは図８Ａの拡大図］に示す如く、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に示す如く、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℃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エレクトニックマテリアルズ社製のＡＺ４９０３）を、基板１０を形成するウェーハの一面側に塗布してフォトレジスト層を形成した。この際のスピンコーターの回転数を３５００ｒｐｍ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、ウェーハとの密着性を向上させるべく、フォトレジスト層に１００℃で５分間のプリベークを施した。
次いで、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８００ｍＪ／ｃｍ２とした。また、現像は、露光終了後のウェーハを現像液（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、ウェーハとの密着性を高めるべく、８０〜１２０℃の加熱処理温度下で５分間のポストベークを施した。
かかるポストベーク後のマスク層３０に形成された凹部の形状を図１０〜図１２に示す。各図のポストベークの温度は、図１０が８０℃、図１１が９０℃、図１２が１００℃である。この様に、ポストベークの温度が１００℃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、ポストベークの温度が１００℃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が、他の金属、例えばパラジウム、白金、銀、ニ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の各々から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、例えばニッケルから成る基部上に金から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、複数種の金属から成る金属バンプ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、Ｘ−Ｙ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３４，３４・・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、冷却水等の冷媒や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化でき、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が、マスク層３０を化学エッ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５μｍのストレート状凹部３４では、高さが５μｍの先細り状の金属バンプ１４を形成でき、内径が３μｍのストレート状凹部３４では、高さが３μｍ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っ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３４ａ，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 (7)

  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。
  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℃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おいて、蒸発する金属として金を用い、キャリアガスとしてヘリウ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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9299606B2 (en) 2013-11-29 2016-03-29 International Business Machines Corporation Fabricating pillar solder bump
US10790250B2 (en) 2017-12-08 2020-09-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5062763B2 (ja) * 2008-12-19 2012-10-31 独立行政法人産業技術総合研究所 微細金属バンプの形成装置及び形成方法
JP5522662B2 (ja) * 2009-12-18 2014-06-18 独立行政法人産業技術総合研究所 微細構造体形成方法
CN103392025A (zh) * 2011-03-11 2013-11-13 松下电器产业株式会社 薄膜的制造方法和制造装置
CN109913802B (zh) * 2013-03-26 2021-12-21 大日本印刷株式会社 蒸镀掩模、带框架的蒸镀掩模、及它们的制造方法
CN104142087B (zh) * 2014-08-04 2015-12-09 杨文举 一种提高散热器热效率的散热片制造方法
CN107849680B (zh) 2015-04-15 2020-11-13 踏石科技有限公司 一种用于处理金属部件表面以达到较低的接触电阻的方法
CN104962863B (zh) * 2015-05-06 2018-05-25 中国科学院广州能源研究所 一种原子级真空气态3d打印***
JP6858939B2 (ja) * 2017-04-28 2021-04-14 東北マイクロテック株式会社 外部接続機構、半導体装置及び積層パッケージ
US11270968B2 (en) * 2018-06-13 2022-03-08 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Electronic circuit connection method and electronic circuit
US11195811B2 (en) * 2019-04-08 2021-12-07 Texas Instruments Incorporated Dielectric and metallic nanowire bond layers
KR20230020035A (ko) * 2021-08-02 2023-02-10 삼성디스플레이 주식회사 증착용 마스크

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6484738A (en) * 1987-09-28 1989-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Bump formation
JPH04225235A (ja) * 1990-12-26 1992-08-14 Fujitsu Ltd はんだバンプ形成方法及びマスク固定用磁石
JPH0547771A (ja) * 1991-08-15 1993-02-26 Omron Corp 電子回路部品
JPH07115097A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH11260848A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 電極形成方法
JP2005086127A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 半導体素子又は配線基板へのバンプ形成方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6398737A (ja) * 1986-10-15 1988-04-30 Mitsubishi Electric Corp デ−タ処理装置
JPH07114218B2 (ja) * 1991-01-09 1995-12-06 株式会社東芝 微小箇所の電気接続方法及び該方法により形成された半導体装置
US5529634A (en) * 1992-12-28 1996-06-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus and method of manufacturing semiconductor device
JPH11312711A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Murata Mfg Co Ltd 電子部品の接続方法
JP3559013B2 (ja) 2001-10-16 2004-08-25 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置
KR100685924B1 (ko) * 2002-07-29 2007-02-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 액정표시장치의 제조방법
US7122872B2 (en) * 2003-05-20 2006-10-17 Lucent Technologies Inc. Control of stress in metal films by controlling the atmosphere during film deposition

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6484738A (en) * 1987-09-28 1989-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Bump formation
JPH04225235A (ja) * 1990-12-26 1992-08-14 Fujitsu Ltd はんだバンプ形成方法及びマスク固定用磁石
JPH0547771A (ja) * 1991-08-15 1993-02-26 Omron Corp 電子回路部品
JPH07115097A (ja) * 1993-10-18 1995-05-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH11260848A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 電極形成方法
JP2005086127A (ja) * 2003-09-11 2005-03-31 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk 半導体素子又は配線基板へのバンプ形成方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9299606B2 (en) 2013-11-29 2016-03-29 International Business Machines Corporation Fabricating pillar solder bump
US9508594B2 (en) 2013-11-29 2016-11-29 International Business Machines Corporation Fabricating pillar solder bump
US10790250B2 (en) 2017-12-08 2020-09-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device

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