(57)【要約】【課題】熱による微細金属バンプの劣化を抑制することのできる微細金属バンプの形成方法及び微細金属バンプを提供する。【解決手段】微細金属バンプ１０の形成方法は、凹部ＣＰが形成され、相対的に熱伝導率の低いフォトレジストＰＲの一方の面に、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１を形成する工程と、ガスデポジション法によって、第１金属膜ＭＦ１に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、凹部ＣＰの内部に錐形状の微細金属バンプ１０を形成する工程と、を含む。【選択図】図７
2020072114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成され、相対的に熱伝導率の低いフォトレジストの一方の面に、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜を形成する工程と、
ガスデポジション法によって、前記第１金属膜に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、前記凹部の内部に錐形状の微細金属バンプを形成する工程と、を含む、
微細金属バンプの形成方法。
【請求項２】
前記第１金属膜を形成する工程は、前記凹部の内部に前記第１金属膜を形成することを含む、
請求項１に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項３】
前記第１金属膜の材料は、金、銀、銅、アルミニウム、又はタングステンである、
請求項１又は２に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項４】
前記第１金属膜の材料は、熱膨張係数が相対的に小さい金属である、
請求項１又は２に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項５】
前記第１金属膜の材料は、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、クロム、白金、又はイリジウムである、
請求項４に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項６】
前記第１金属膜は、真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成される、
請求項１から５のいずれか一項に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項７】
前記第１金属膜を形成する工程の前に、前記凹部が形成された前記フォトレジストに対してプラズマクリーニングを行う工程をさらに含む、
請求項１から６のいずれか一項に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項８】
前記第１金属膜を形成する工程の前に、前記凹部が形成された前記フォトレジストの前記一方の面に第２金属膜を形成するとともに、前記凹部の内部に前記第２金属膜を形成する工程をさらに含む、
請求項１から７のいずれか一項に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項９】
前記第２金属膜の材料は、チタン又はクロムである、
請求項８に記載の微細金属バンプの形成方法。
【請求項１０】
導電性を有する金属材料で構成される微細金属バンプであって、
錐形状を有する錐部と、
前記錐部の底面を支持する台部と、を備え、
前記微細金属バンプのアスペクト比は、１．２以上２．０以下である、
微細金属バンプ。
【請求項１１】
前記台部の材料は、金、銀、銅、アルミニウム、又はタングステンである、
請求項１０に記載の微細金属バンプ。
【請求項１２】
前記台部の底面を支持する底部をさらに備える、
請求項１０又は１１に記載の微細金属バンプ。
【請求項１３】
前記底部の材料は、チタン又はクロムである、
請求項１２に記載の微細金属バンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細金属バンプの形成方法及び微細金属バンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細金属バンプの形成方法として、基板の一面側を覆うマスク層に、底面に配線パターンが露出するとともに、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、ストレート状凹部の底面に露出する配線パターン上に、ガスデポジション法によってノズルからキャリアガスとともに金属微粒子を噴射して先細り状の金属バンプを形成し、その後、マスク層を基板の一面側から剥離して配線パターンの所定箇所に先細り状の金属バンプを形成するものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８２６９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１に開示された方法では、マスク層としてフォトレジストを用いている。マスク層に用いられるフォトレジストは、通常、有機樹脂であり、その耐熱性能は１５０℃程度である。
【０００５】
これに対し、ガスデポジション法によってキャリアガスとともに金（Ａｕ）の微粒子を噴射する場合、ノズル出口において２５０℃以上になっており、ノズルから噴射されるキャリアガスの熱及び／又は堆積した金属微粒子の熱によって、フォトレジストが変形することがあった。フォトレジストが変形してフォトレジストに形成される凹部の形状、輪郭、寸法等が劣化すると、結果として形成される微細金属バンプは、その寸法精度や均一性等が低下するおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、熱による微細金属バンプの劣化を抑制することのできる微細金属バンプの形成方法及び微細金属バンプを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る微細金属バンプの形成方法は、凹部が形成され、相対的に熱伝導率の低いフォトレジストの一方の面に、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜を形成する工程と、ガスデポジション法によって、第１金属膜に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、前記凹部の内部に錐形状の微細金属バンプを形成する工程と、を含む。
【０００８】
本発明の他の態様に係る微細金属バンプは、導電性を有する金属材料で構成される微細金属バンプであって、錐形状を有する錐部と、錐部の底面を支持する台部と、を備え、微細金属バンプのアスペクト比は、１．２以上２．０以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱による微細金属バンプの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの構成の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図８】図８は、微細金属バンプの仮想的な形成方法の一例を説明する図である。
【図９】図９は、微細金属バンプの仮想的な形成方法の一例を説明する図である。
【図１０】図１０は、図８及び図９に示した仮想的な形成方法によって形成される微細金属バンプの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの一例を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の第１実施形態に係るモデル構造の構成の一例を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、図１３に示したモデル構造における金膜の厚さとフォトレジスト膜の表面温度との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの構成の一例を概略的に示す断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの形成方法の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプについて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の構成の一例を概略的に示す断面図である。
【００１３】
図１に示すように、微細金属バンプ１０は、例えば回路基板５０の上に形成される。回路基板５０は、その種類を限定するものではないが、例えば、半導体（Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＮ、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＴｅ等）基板、有機樹脂基板、無機セラミック基板を基材とし、金属配線を多層に形成した、多層配線回路基板である。回路基板５０は、Ｚ軸の正方向側に第１面５１を有している。第１面５１には、複数の電極パッド５２が設けられている。
【００１４】
各電極パッド５２は、回路基板５０に設けられた、図示しない電子回路に電気的に接続されている。各電極パッド５２の材料は、特に限定されるものではないが、例えば、下地としてチタン（Ｔｉ）層を含み、チタン層の表面に金（Ａｕ）層をさらに含んでいる。
【００１５】
微細金属バンプ１０は、各電極パッド５２の上に形成されている。各微細金属バンプ１０は、台部１１と錐部１５とを備える。台部１１は、錐部１５の底面を支持しており、略一定の厚さを有する板形状を有している。一方、錐部１５は、錐形状を有しており、Ｚ軸の正方向側に先端を有している。
【００１６】
台部１１及び錐部１５は、それぞれ、導電性を有する金属材料で構成されている。各微細金属バンプ１０の先端は、図示しない半導体デバイス等と接合され、当該半導体デバイスと回路基板５０とを電気的に接続することができる。
【００１７】
錐部１５は、加えられる荷重に対して圧縮量が大きく、圧縮されても広がりにくいという特徴を有する。これにより、荷重によって先端が容易に圧縮されるので、各微細金属バンプ１０の高さばらつきを吸収して容易に接合することができるとともに、微細金属バンプ１０が広がらないので、微細金属バンプ同士が短絡することを防ぐことができる。従って、微細金属バンプ１０を、例えばμｍレベルの狭いピッチ間隔で配置することが可能となる。
【００１８】
また、台部１１は、微細金属バンプ１０の直径を小さくする場合でも、微細金属バンプ１０の高さｈ１を長く（高く）することが可能であるという特徴を有する。これにより、小径による微細金属バンプ１０の微細化（微小化）を図りつつ、荷重に対して潰れやすく広がりにくいという錐部１５の特徴を維持することができる。
【００１９】
回路基板５０の第１面５１を法線方向から視たときに（以下、第１面５１を法線方向から視たときを「平面視」という）、台部１１の形状は、錐部１５の形状に依存する。すなわち、例えば、錐部１５の形状が円錐形状である場合は、平面視における台部１１の形状は円形であり、錐部１５の形状が四角錐形状である場合は、平面視における台部１１の形状は四角形である。
【００２０】
なお、本願における「錐形状」は、その形状が厳密に錐形である場合に限定されず、前述したように、先端が変形したものや、台部を含むもの等の略錐形を含む意味である。
【００２１】
各微細金属バンプ１０は、直径ｄ１を有している。直径ｄ１は、例えば０．３μｍ以上５０μｍ以下である。各微細金属バンプ１０の直径は、好ましくは０．３μｍ以上３０μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以上１０μｍ以下である。各微細金属バンプ１０は、直径ｄ１の長さより大きい高さｈ１を有している（直径ｄ１＜高さｈ１）。
【００２２】
各微細金属バンプ１０の直径ｄ１の最小値は、後述するガスデポジション法で作製する金属粒子の寸法とフォトレジストホールパターンの最小寸法に依存する。本発明者の有する金属粒子発生装置では、通常３０ｎｍ程度の寸法を持つナノ寸法の金属粒子を用いている。後述の微細金属バンプ１０の形成方法で示すように、この金属粒子がフォトレジストホール内に堆積し、かつ、同時にホール上部で水平方向に堆積する過程が進行する必要がある。フォトレジストホールパターンが金属粒子の寸法より１桁以上寸法を有する場合、上記の生成過程が十分に作用して微細金属バンプ１０を形成することができる。従って、現状の装置で形成できる微細金属バンプ１０の直径ｄ１の最小値は０．３μｍと推定することができ、この値を微細金属バンプ１０の直径ｄ１の範囲の下限とする。
【００２３】
ここで、通常の金属バンプのアスペクト比（高さ／直径）は、１．０程度であるのに対し、本実施形態に係る微細金属バンプ１０のアスペクト比（高さｈ１／直径ｄ１）は、１．２以上２．０以下である。また、微細金属バンプ１０のアスペクト比は、１．５以上２．０以下であることが好ましい。このように、微細金属バンプ１０のアスペクト比が１．２以上２．０以下であることにより、小径による微細金属バンプ１０の微細化（微小化）を図りつつ、錐部１５の先端が潰れやすく広がりにくいことで、高さばらつきを吸収できるとともに、狭いピッチ間隔で配置することができる。
【００２４】
次に、図２から図７を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの形成方法について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を示すフローチャートである。図３は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。図６は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。図７は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。なお、図３から図７では、便宜上、形成方法によって形成される微細金属バンプ１０の一部を示して説明する。
【００２５】
図２に示すように、最初に、回路基板５０の上にフォトレジストＰＲを形成する（Ｓ２０１）。具体的には、図３に示すように、あらかじめ電極パッド５２等が形成され、用意された回路基板５０の第１面５１の上に、例えばスピンコート法等の方法によって、所定厚さのフォトレジストＰＲを形成する。フォトレジストＰＲの材料は、その種類を限定するものではないが、例えばポジ型フォトレジストとして、東京応化工業のＺＲ８８００、ＭＥＲＣＫ社のＡＺＰ４９０３，ＡＺＰ４６２０，ＡＺＰ４９３０等が使用される。
【００２６】
なお、フォトレジストＰＲの厚さＰｔｈは、形成される微細金属バンプ１０の直径ｄ１及びアスペクト比ＡＲ、後述する第１金属膜ＭＦ１の厚さＭ１ｔｈとしたときに、以下の条件式（１）を満たす必要がある。
Ｐｔｈ＞ｄ１×ＡＲ＋Ｍ１ｔｈ  …（１）
【００２７】
図２に戻り、次に、フォトレジストＰＲに凹部ＣＰを形成する（Ｓ２０２）。具体的には、図４に示すように、フォトレジストＰＲにおいて、各電極パッド５２に対応する位置に凹部ＣＰを形成する。
【００２８】
各凹部ＣＰは、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて形成される。すなわち、パターニングされたマスク（レチクル）等の遮光材を用い、フォトレジストＰＲに光線を照射してエッチングすることにより、フォトレジストＰＲに各凹部ＣＰが形成される。フォトレジストＰＲにおける各凹部ＣＰの開口ＡＰ１は、直径ｄ２を有している。
【００２９】
図２に戻り、次に、回路基板５０及びフォトレジストＰＲにプラズマクリーニングを行う（Ｓ２０３）。具体的には、フォトレジストＰＲの形成された回路基板５０を、例えばプラズマ装置の室内に置き、高周波プラズマにさらす（曝露させる）。このように、凹部ＣＰが形成されたフォトレジストＰＲに対してプラズマクリーニングを行うことにより、例えば回路基板５０の電極パッド５２が浄化され、後述する第１金属膜ＭＦ１の接着性を向上させることができる。
【００３０】
次に、フォトレジストＰＲの上に第１金属膜ＭＦ１を形成する（Ｓ２０４）。具体的には、図５に示すように、相対的に熱伝導率の低いフォトレジストＰＲにおいて、Ｚ軸の正方向側の面に、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１を形成する。
【００３１】
これとともに、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部において、底面、つまり、各電極パッド５２の上にも第１金属膜ＭＦ１を形成する。凹部ＣＰの内部に形成される第１金属膜ＭＦ１は、図１に示した微細金属バンプ１０の台部１１に相当する。このように、凹部ＣＰの内部に第１金属膜ＭＦ１を形成することにより、微細金属バンプ１０は台部１１を含むことになり、前述したように、微細金属バンプ１０のアスペクト比を高めることができる。
【００３２】
各凹部ＣＰの内部に第１金属膜ＭＦ１を形成され、フォトレジストＰＲの各開口ＡＰ１は塞がれないので、フォトレジストＰＲ上の第１金属膜ＭＦ１には開口ＡＰ２が形成される。第１金属膜ＭＦ１の開口ＡＰ２は、フォトレジストＰＲの各開口ＡＰ１と略同一の直径ｄ２を有している。
【００３３】
第１金属膜ＭＦ１は、例えば真空蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。これにより、フォトレジストＰＲの上に第１金属膜ＭＦ１を容易に形成することができる。
【００３４】
第１金属膜ＭＦ１の材料は、熱伝導性に優れる金属、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等が用いられる。これにより、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１を容易に実現することができる。
【００３５】
また、第１金属膜ＭＦ１の材料は、熱膨張係数の低い金属であることが好ましい。これにより、第１金属膜ＭＦ１の下にあるフォトレジストＰＲの熱による膨張を防止することができる。
【００３６】
具体的には、第１金属膜ＭＦ１の材料は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、クロム（Ｃｒ）、白金（Ｐｔ）、又はイリジウム（Ｉｒ）である。これにより、フォトレジストＰＲの熱膨張を防止する第１金属膜ＭＦ１を容易に実現することができる。
【００３７】
図２に戻り、次に、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０を形成する（Ｓ２０５）。微細金属バンプ１０は、ガスデポジション法によって形成される。
【００３８】
すなわち、図６に示すように、フォトレジストＰＲ及び第１金属膜ＭＦ１が形成された回路基板５０は、減圧条件下の室内においてステージ装置ＳＴの上に載置される。ステージ装置ＳＴは、図６において黒矢印で示すように、Ｙ軸の正方向に移動し、ステージ装置ＳＴとともに移動するフォトレジストＰＲ上の第１金属膜ＭＦ１に向けて、噴射ノズルＳＮからナノ寸法の金属粒子を含むガスを吹き付ける。金属粒子は、例えばガス中蒸着法によって生成した金（Ａｕ）粒子である。吹き付けられた金属粒子は、第１金属膜ＭＦ１の上にＺ軸の正方向に堆積するとともに、凹部ＣＰの内部に堆積する。凹部ＣＰの内部にガスは対流を発生させ、第１金属膜ＭＦ１に堆積される金属粒子は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にも伸びてひさし構造を形成する。
【００３９】
ステージ装置ＳＴを移動させ、噴射ノズルＳＮに対して第１金属膜ＭＦ１を複数回スキャンさせることにより、第１金属膜ＭＦ１上に堆積される金属粒子のひさし構造は徐々に成長する。この成長に伴い、第１金属膜ＭＦ１の開口ＡＰ２は徐々に閉じ、凹部ＣＰの内部に堆積される金属粒子は先細りの形状になる。
【００４０】
最終的に、図７に示すように、第１金属膜ＭＦ１の開口ＡＰ２が閉じてフォトレジストＰＲの上に堆積層ＳＬが形成される。また、凹部ＣＰの内部において、第１金属膜ＭＦ１の上には先端の尖った堆積層ＳＬが形成される。凹部ＣＰの内部に形成される堆積層ＳＬは、図１に示した微細金属バンプ１０の錐部１５に相当する。これにより、各凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０が形成される。
【００４１】
各凹部ＣＰの内部に形成される堆積層ＳＬの高さは、図４に示した凹部ＣＰの開口ＡＰ１の直径ｄ２に比例している。また、各微細金属バンプ１０の直径についても、図４に示した凹部ＣＰの開口ＡＰ１の直径ｄ２に比例している。
【００４２】
なお、フォトレジストＰＲに形成される凹部ＣＰは、微細金属バンプ１０のアスペクト比を２．０以上にすることができる。例えば、解像度の高いフォトレジストを用い、垂直な側壁を有する凹部ＣＰを形成することができれば、アスペクト比が２．０を超える微細金属バンプ１０を形成することが可能である。
【００４３】
各微細金属バンプ１０は、ガスデポジション法によって、ほぼ同時に形成される。これにより、複数の微細金属バンプ１０をそれぞれ形成する場合と比較し、微細金属バンプ１０の形成時間を短縮することができる。
【００４４】
各微細金属バンプ１０は、それぞれ、錐形状を有している。また、微細金属バンプ１０の形状は、図４に示した凹部ＣＰの開口ＡＰ１の形状に依存する。すなわち、例えば、凹部ＣＰの開口ＡＰ１の形状が円形であれば微細金属バンプ１０の形状は円錐状になり、凹部ＣＰの開口ＡＰ１の形状が四角形であれば微細金属バンプ１０は四角錐状になる。
【００４５】
本実施形態では、フォトレジストＰＲ及び第１金属膜ＭＦ１が形成された回路基板５０をステージ装置ＳＴに載置し、固定した噴射ノズルＳＮに対してステージ装置ＳＴを移動させる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ステージ装置ＳＴの移動に代えて、又はステージ装置ＳＴの移動とともに、噴射ノズルＳＮを移動させるようにしてもよい。
【００４６】
図２に戻り、次に、回路基板５０の上のフォトレジストＰＲを除去する（Ｓ２０６）。具体的には、堆積層ＳＬ及び第１金属膜ＭＦ１が形成されたフォトレジストＰＲを、回路基板５０の第１面５１からリフトオフする。フォトレジストＰＲは、例えば溶剤、剥離液によってリフトオフされる。
【００４７】
ここで、図８から図１０を参照しつつ、微細金属バンプの仮想的な形成方法について説明する。図８は、微細金属バンプ１０’の仮想的な形成方法の一例を説明する図である。図９は、微細金属バンプ１０’の仮想的な形成方法の一例を説明する図である。図１０は、図８及び図９に示した仮想的な形成方法によって形成される微細金属バンプ１０’の一例を示す斜視図である。
【００４８】
前述した第１金属膜ＭＦ１を形成することなく、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０’を形成する仮想的な形成方法では、図８に示すように、金属粒子を含むガスが、噴射ノズルＳＮからフォトレジストＰＲの上に直接吹き付けられる。金属粒子を含むガスが高温であるのに対し、フォトレジストＰＲの熱伝導率は、例えば樹脂製のフォトレジストＰＲの場合、０．３［Ｗ／ｍＫ］である。このため、図８において白矢印で示すように、Ｚ軸方向の熱流が発生し、フォトレジストＰＲの温度が上昇してしまう。
【００４９】
金属粒子を含むガスの熱によってフォトレジストＰＲの温度が上昇した結果、図９に示すように、フォトレジストＰＲが変形してしまう。フォトレジストＰＲの凹部ＣＰ、特に開口ＡＰ１の形状、輪郭、寸法等は、形成される微細金属バンプ１０’への影響が大きいため、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの熱変形は、微細金属バンプ１０’に悪影響を及ぼす。
【００５０】
このように、第１金属膜を形成せずに、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０’を形成しようとすると、図１０に示すように、金属粒子を含むガスの熱によって、形成される微細金属バンプ１０’が変形する等して劣化することがあった。
【００５１】
次に、図１１及び図１２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプの製造方法における第１金属膜について説明する。図１１は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法の一例を説明する図である。図１２は、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の一例を示す斜視図である。
【００５２】
一方、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０を形成する本発明の形成方法では、図１１に示すように、金属粒子を含むガスが、噴射ノズルＳＮから第１金属膜ＭＦ１の上に吹き付けられる。一般に、フォトレジストＰＲの熱伝導率と比較し、第１金属膜ＭＦ１の熱伝導率は、数百倍以上である。例えば、樹脂製のフォトレジストＰＲの熱伝導率は、０．３［Ｗ／ｍＫ］であるのに対し、例えば金（Ａｕ）の第１金属膜ＭＦ１の熱伝導率は、３２０［Ｗ／ｍＫ］である。
【００５３】
よって、金属粒子を含む高温のガスから熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１に入る熱流は、図１１において白矢印で示すＹ軸方向に、さらにＸ軸方向に、第１金属膜ＭＦ１内を拡散する。このように、第１金属膜ＭＦ１内の広い範囲（面積）で熱流が生じるため、フォトレジストＰＲに流入するＺ軸方向の熱流が減少する。よって、フォトレジストＰＲにおける温度上昇が抑制される。
【００５４】
金属粒子を含むガスの熱によるフォトレジストＰＲの温度上昇が抑制された結果、図７に示したように、フォトレジストＰＲの変形を低減することができる。
【００５５】
この結果、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲ上の第１金属膜ＭＦ１に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０を形成する場合、図１２に示すように、形成される微細金属バンプ１０は、金属粒子を含むガスの熱による影響が少なく、熱劣化を抑制することができる。なお、図１２に示す例において、微細金属バンプ１０は円錐形状を有している。
【００５６】
このように、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲ上の第１金属膜ＭＦ１に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０を形成することにより、金属粒子を含む高温のガスから相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１に入る熱流は、第１金属膜ＭＦ１内で拡散し、フォトレジストＰＲに流入する熱流が減少する。従って、フォトレジストＰＲの温度上昇が抑制され、フォトレジストＰＲの変形を低減することができ、金属粒子を含むガスの熱による微細金属バンプ１０の劣化を抑制することができる。
【００５７】
次に、図１３及び図１４を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る第１金属膜の厚さについて説明する。図１３は、本発明の第１実施形態に係るモデル構造ＭＳの構成の一例を概略的に示す断面図である。図１４は、図１３に示したモデル構造ＭＳにおける金膜ＧＦの厚さとフォトレジスト膜ＰＦの表面温度との関係を示すグラフである。図１４において、横軸は金膜ＧＦの厚さ［μｍ］であり、縦軸はフォトレジスト膜ＰＦにおける熱源ＴＳ直下の表面温度［℃］である。
【００５８】
モデル構造ＭＳは、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法において、ガスデポジション法によって、フォトレジスト膜ＰＦ上の第１金属膜ＭＦ１に向けて金属粒子を含むガスを吹き付けたときの構造をモデリング（モデル化）したものである。図１３に示すように、モデル構造ＭＳは、ヒートシンクＨＳと、シリコン基板ＳＳと、フォトレジスト膜ＰＦと、金膜ＧＦと、熱源ＴＳと、を備える。
【００５９】
ヒートシンクＨＳは、図６及び図１１に示したステージ装置ＳＴに対応する要素である。ヒートシンクＨＳの寸法は、Ｘ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｙ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｚ軸方向の長さが１０［ｍｍ］である。また、ヒートシンクＨＳの温度は、２０［℃］である。
【００６０】
シリコン基板ＳＳは、図６及び図１１に示した回路基板５０に対応する要素である。シリコン基板ＳＳの寸法は、Ｘ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｙ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｚ軸方向の長さが０．３８［ｍｍ］である。また、シリコン基板ＳＳの熱伝導率は１６８［Ｗ／ｍＫ］であり、シリコン基板ＳＳの密度は２．３２９［ｇ／ｃｍ3］である。
【００６１】
フォトレジスト膜ＰＦは、図６及び図１１に示したフォトレジストＰＲに対応する要素である。フォトレジスト膜ＰＦの寸法は、Ｘ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｙ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｚ軸方向の長さが０．０１［ｍｍ］である。また、フォトレジスト膜ＰＦの熱伝導率は０．３［Ｗ／ｍＫ］であり、フォトレジスト膜ＰＦの密度は１．５［ｇ／ｃｍ3］である。
【００６２】
金膜ＧＦは、図６及び図１１に示した第１金属膜ＭＦ１に対応する要素である。金膜ＧＦの寸法は、Ｘ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｙ軸方向の長さが２０［ｍｍ］、Ｚ軸方向の長さ、つまり、厚さｔｈは、後述するように、０［ｍｍ］と、０．００１［ｍｍ］（＝１［μｍ］）と、０．００４［ｍｍ］（＝４［μｍ］）と、０．００８［ｍｍ］（＝８［μｍ］）とのうちのいずれかである。また、金膜ＧＦの熱伝導率は３２０［Ｗ／ｍＫ］であり、金膜ＧＦの密度は１９．３２［ｇ／ｃｍ3］である。
【００６３】
熱源ＴＳは、図６及び図１１に示した噴射ノズルＳＮの先端から吹き付けられる金属粒子を含むガスに対応する要素である。熱源ＴＳの発熱密度は、４［Ｗ／ｍｍ2］である。
【００６４】
モデル構造ＭＳにおいて、金膜ＧＦの厚さｔｈを変えた場合のフォトレジスト膜ＰＦの表面温度について、定常熱解析法によるシミュレーションを行った。その結果、図１４に示すように、金膜ＧＦの厚さｔｈが０［ｍｍ］、つまり、金膜ＧＦがないときに、フォトレジスト膜ＰＦの表面温度が１５８［℃］であるのに対し、金膜ＧＦの厚さｔｈが１［μｍ］のときに、フォトレジスト膜ＰＦの表面温度が１２０［℃］、つまり、一般的なフォトレジストの耐熱温度まで低下することが分かる。この金膜ＧＦの厚さｔｈは、フォトレジスト膜ＰＦの厚さである０．０１［ｍｍ］の１／１０である。また、金膜ＧＦの厚さｔｈを８［μｍ］にすると、フォトレジスト膜ＰＦの表面温度を７０［℃］まで低下させる。
【００６５】
図１３に示したモデル構造ＭＳは、Ｘ軸方向の長さ及びＹ軸方向の長さが実際の構造よりも小さくなっており、金膜ＧＦ内における熱流の拡散の効果が制限されている。それにもかかわらず、図１４に示す結果は、フォトレジスト膜ＰＦの温度上昇を十分に抑制することができることを表している。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、図１５から図１８を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの形成方法及び微細金属バンプについて説明する。なお、第１実施形態と同一又は類似の構成について同一又は類似の符号を付している。以下、第１実施形態と異なる点について説明する。また、同様の構成による同様の作用効果については、逐次言及しない。
【００６７】
まず、図１５を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプについて説明する。図１５は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａの構成の一例を概略的に示す断面図である。
【００６８】
図１５に示すように、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａは、台部１１と回路基板５０の電極パッド５２との間に底部１２を含む点で、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０と相違と相違する。
【００６９】
すなわち、各微細金属バンプ１０Ａは、台部１１及び錐部１５に加え、底部を備えている。底部１２は、台部１１の底面を支持しており、略一定の厚さを有する薄膜である。底部１２のＺ軸方向の長さ、つまり、厚さは、例えば１０［ｎｍ］である。また、底部１２は、導電性を有する金属材料で構成されている。このように、台部１１の底面を支持する底部１２をさらに備えることにより、台部１１の接着性を向上させることができる。
【００７０】
各微細金属バンプ１０Ａは、直径ｄ１の長さより大きい高さｈ１ａを有している（直径ｄ１＜高さｈ１ａ）。各微細金属バンプ１０Ａのアスペクト比（高さｈ１ａ／直径ｄ１）は、第１実施形態の微細金属バンプ１０と同様に、１．２２以上２．０以下である。
【００７１】
次に、図１６から図１８を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプの形成方法について説明する。図１６は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａの形成方法を示すフローチャートである。図１７は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａの形成方法の一例を説明する図である。図１８は、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａの形成方法の一例を説明する図である。なお、図１７及び図１８では、便宜上、形成方法によって形成される微細金属バンプ１０Ａの一部を示して説明する。
【００７２】
図１６に示すように、工程Ｓ２０３において、回路基板５０及びフォトレジストＰＲにプラズマクリーニングを行った後、フォトレジストＰＲの上に第２金属膜ＭＦ２を形成する（Ｓ２５１）。
【００７３】
具体的には、図１７に示すように、相対的に熱伝導率の低いフォトレジストＰＲにおいて、Ｚ軸の正方向側の面に、相対的に熱伝導率の高い第２金属膜ＭＦ２を形成する。
【００７４】
これとともに、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部において、底面、つまり、各電極パッド５２の上にも第２金属膜ＭＦ２を形成する。凹部ＣＰの内部に形成される第２金属膜ＭＦ２は、図１５に示した微細金属バンプ１０Ａの底部１２に相当する。このように、凹部ＣＰが形成されたフォトレジストＰＲの上に第２金属膜ＭＦ２を形成するとともに、凹部ＣＰの内部に第２金属膜ＭＦ２を形成することにより、第１金属膜ＭＦ１の接着性を向上させるとともに、フォトレジストＰＲの機械的強度を向上させる。従って、フォトレジストＰＲの変形をさらに低減することができる。
【００７５】
各凹部ＣＰの内部に第２金属膜ＭＦ２を形成され、フォトレジストＰＲの各開口ＡＰ１は塞がれないので、フォトレジストＰＲ上の第２金属膜ＭＦ２には開口ＡＰ３が形成される。第２金属膜ＭＦ２の開口ＡＰ３は、フォトレジストＰＲの各開口ＡＰ１と略同一の直径ｄ２を有している。
【００７６】
第２金属膜ＭＦ２は、例えば真空蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。第２金属膜ＭＦ２の材料は、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）等が用いられる。これにより、第１金属膜ＭＦ１の接着性及びフォトレジストＰＲの機械的強度を向上させる第２金属膜ＭＦ２を容易に実現することができる。
【００７７】
本実施形態において、フォトレジストＰＲの厚さＰｔｈは、形成される微細金属バンプ１０の直径ｄ１及びアスペクト比ＡＲ、第１金属膜ＭＦ１の厚さＭ１ｔｈ、第２金属膜ＭＦ２の厚さＭ２ｔｈとしたときに、以下の条件式（２）を満たす必要がある。
Ｐｔｈ＞ｄ１×ＡＲ＋Ｍ１ｔｈ＋Ｍ２ｔｈ  …（２）
【００７８】
図１６に戻り、次に、フォトレジストＰＲ上の第２金属膜ＭＦ２の上に第１金属膜ＭＦ１を形成する（Ｓ２５２）。具体的には、図１８に示すように、第２金属膜ＭＦ２において、Ｚ軸の正方向側の面に、相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１を形成する。
【００７９】
これとともに、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部において、各第２金属膜ＭＦ２の上にも第１金属膜ＭＦ１を形成する。凹部ＣＰの内部に形成される第１金属膜ＭＦ１は、図１５に示した微細金属バンプ１０Ａの台部１１に相当する。
【００８０】
各凹部ＣＰの内部に第１金属膜ＭＦ１を形成され、第２金属膜ＭＦ２の各開口ＡＰ３は塞がれないので、第２金属膜ＭＦ２上の第１金属膜ＭＦ１には開口ＡＰ２が形成される。第１金属膜ＭＦ１の開口ＡＰ２は、フォトレジストＰＲの各開口ＡＰ１及び第２金属膜ＭＦ２の各開口ＡＰ３と略同一の直径ｄ２を有している。
【００８１】
第１金属膜ＭＦ１は、第１実施形態と同様に、例えば真空蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。また、第１金属膜ＭＦ１の材料は、第１実施形態と同様に、熱伝導性に優れる金属が用いられ、熱膨張係数の低い金属であることが好ましい。
【００８２】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明した。本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０の形成方法によれば、ガスデポジション法によって、フォトレジストＰＲ上の第１金属膜ＭＦ１に向けて金属粒子を含むガスを吹き付け、フォトレジストＰＲの凹部ＣＰの内部に微細金属バンプ１０が形成される。これにより、金属粒子を含む高温のガスから相対的に熱伝導率の高い第１金属膜ＭＦ１に入る熱流は、第１金属膜ＭＦ１内で拡散し、フォトレジストＰＲに流入する熱流が減少する。従って、フォトレジストＰＲの温度上昇が抑制され、フォトレジストＰＲの変形を低減することができ、金属粒子を含むガスの熱による微細金属バンプ１０の劣化を抑制することができる。
【００８３】
また、本発明の第１実施形態に係る微細金属バンプ１０によれば、微細金属バンプ１０のアスペクト比は、１．２以上２．０以下である。これにより、小径による微細金属バンプ１０の微細化（微小化）を図りつつ、錐部１５の先端が潰れやすく広がりにくいことで、高さばらつきを吸収できるとともに、狭いピッチ間隔で配置することができる。
【００８４】
また、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａの形成方法によれば、凹部ＣＰが形成されたフォトレジストＰＲの上に第２金属膜ＭＦ２が形成されるとともに、凹部ＣＰの内部に第２金属膜ＭＦ２が形成される。これにより、第１金属膜ＭＦ１の接着性を向上させるとともに、フォトレジストＰＲの機械的強度を向上させる。従って、フォトレジストＰＲの変形をさらに低減することができる。
【００８５】
また、本発明の第２実施形態に係る微細金属バンプ１０Ａによれば、台部１１の底面を支持する底部１２をさらに備える。これにより、台部１１の接着性を向上させることができる。
【００８６】
以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。各実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１０’，１０Ａ…微細金属バンプ、１１…台部、１２…底部、１５…錐部、５０…回路基板、５１…第１面、５２…電極パッド、ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３…開口、ＣＰ…凹部、ｄ１，ｄ２…直径、ＧＦ…金膜、ＨＳ…ヒートシンク、ＭＦ１…第１金属膜、ＭＦ２…第２金属膜、ＭＳ…モデル構造、ＰＦ…フォトレジスト膜、ＰＲ…フォトレジスト、ＳＬ…堆積層、ＳＮ…噴射ノズル、ＳＳ…シリコン基板、ＳＴ…ステージ装置、ＴＳ…熱源。
【図１】
2020072114.tif 000003
【図２】
2020072114.tif 000004
【図３】
2020072114.tif 000005
【図４】
2020072114.tif 000006
【図５】
2020072114.tif 000007
【図６】
2020072114.tif 000008
【図７】
2020072114.tif 000009
【図８】
2020072114.tif 000010
【図９】
2020072114.tif 000011
【図１０】
2020072114.tif 000012
【図１１】
2020072114.tif 000013
【図１２】
2020072114.tif 000014
【図１３】
2020072114.tif 000015
【図１４】
2020072114.tif 000016
【図１５】
2020072114.tif 000017
【図１６】
2020072114.tif 000018
【図１７】
2020072114.tif 000019
【図１８】
2020072114.tif 000020