(57)【要約】【課題】バンプサイズに依らず基板温度の過昇温を抑制し、容易且つ効率的に基板上に錐形状バンプを形成する。【解決手段】一面側に形成された金属配線を覆うマスク層に前記金属配線の所定箇所が露出するホールパターンが形成された基板１０を保持する基板保持手段１と、前記基板保持手段１により保持された前記基板１０の一面側に対し、金属を蒸発して得られる金属微粒子をキャリアガスと共にノズル６２から噴射する金属微粒子噴射手段とを備え、前記金属微粒子噴射手段によって噴射された金属微粒子を前記金属配線の所定箇所に堆積させ、ガスデポジション法によって錐形状の金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置であって、前記基板保持手段１は、前記基板１０をその他面側から保持する冷却部材２と、前記基板１０と前記冷却部材２との間に介設され、可撓性を有する熱伝導性シート４とを有する。【選択図】図１
2010147323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側に形成された金属配線を覆うマスク層に前記金属配線の所定箇所が露出するホールパターンが形成された基板を保持する基板保持手段と、
前記基板保持手段により保持された前記基板の一面側に対し、金属を蒸発し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する金属微粒子噴射手段とを備え、
前記金属微粒子噴射手段によって噴射された金属微粒子を前記金属配線の所定箇所に堆積させ、ガスデポジション法によって錐形状の金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置であって、
前記基板保持手段は、
前記基板をその他面側から保持する冷却部材と、
前記基板と前記冷却部材との間に介設され、可撓性を有する熱伝導性シートとを有することを特徴とする微細金属バンプの形成装置。
【請求項２】
前記基板保持手段はさらに、
前記基板の一面側の周縁部を押圧した状態で、前記基板を前記冷却部材に固定する熱伝導性の固定部材を有し、
前記固定部材は、少なくとも前記基板の一面側の周縁部と前記冷却部材とに対し面接触することを特徴とする請求項１に記載された微細金属バンプの形成装置。
【請求項３】
前記熱伝導シートは、Ｉｎ（インジウム）により形成されたシートであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された微細金属バンプの形成装置。
【請求項４】
前記冷却部材は、金属製の熱放射板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された微細金属バンプの形成装置。
【請求項５】
前記固定部材は、金属製の熱放射部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された微細金属バンプの形成装置。
【請求項６】
前記基板保持手段はさらに、
前記基板の側方において前記冷却部材に保持され、前記冷却部材に対し断熱手段を有する予備基板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された微細金属バンプの形成装置。
【請求項７】
前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の微細金属バンプの形成装置を用い、前記基板に複数の錐形状バンプを形成する微細金属バンプの形成方法であって、
前記基板上のマスク層において、複数の前記ホールパターンを一列に形成し、
前記複数のホールパターンが形成された列に沿って、相対的に前記ノズルをスキャン移動し、各ホールパターンに向けて前記金属微粒子をキャリアガスと共に前記ノズルから噴射し、前記金属微粒子を前記金属配線の所定箇所に堆積させることを特徴とする微細金属バンプの形成方法。
【請求項８】
前記相対的にスキャン移動させるノズルの中心軸が、前記マスク層に形成されたホールパターンの中心を通過するよう位置合わせを行うことを特徴とする請求項７に記載された微細金属バンプの形成方法。
【請求項９】
前記ノズルの相対的なスキャン移動距離は、
前記複数のホールパターンが形成された一列の一端部のホールパターンと他端部のホールパターンの中心間距離となされることを特徴とする請求項７または請求項８に記載された微細金属バンプの形成方法。
【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装置及び形成方法に関し、特に基板の一面側に形成された金属配線の所定箇所に微細な錐形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】
従来、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）デバイス等の電子部品では、樹脂やセラミック等からなる基板の一面に形成された銅配線パターンの各端部に、他の電子部品とのフリップチップ接続のために、金属バンプが用いられている。
従来の金属バンプとしては、例えば図７（ａ）に示す球状の所謂半田バンプ５１が用いられている。しかしながら、この半田バンプ５１を用いる場合、半田融点が２００℃近くの高温であるため、チップへの熱的ダメージが生じる、或いは、半田バンプ５１を介して接続した際に、図示するように隣り合うバンプ同士が接触し、短絡状態となる虞があった。さらには、この半田バンプ５１の形成にあっては、その微細化が困難であるという課題があった。
【０００３】
前記半田バンプ以外では、図７（ｂ）に示すような柱状バンプ５２も用いられている。しかしながら、この柱状バンプ５２の場合、全てのバンプ高さを一致させないと、一部のバンプが高荷重接合となり、チップへの機械的ダメージが生じる、或いは、接続不良が生じて信頼性が低下するという課題があった。
【０００４】
このような課題に対し、近年では、図８（ａ）に示すように先細り状の金属バンプ（以下、錐形状バンプ３０と呼ぶ）が注目されている。
この錐形状バンプ３０を用いる場合、バンプ高さにばらつきがあったとしても、接合時にバンプ先端が潰れやすいため、図８（ｂ）に示す接合状態では、高さばらつきが吸収され、確実に接続することができる。さらには、チップに対し低温／低荷重接合が可能であり、狭ピッチであっても、接合時にバンプが大きく膨らむことがないため、短絡の発生を防止することができる。
【０００５】
ところで、本願出願人等は、ガスデポジション法（ＧＤ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錐形状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特許文献１に開示した。ＧＤ法とは、不活性ガス中で試料を蒸発させ、ナノサイズの微粒子を生成し、不活性ガスをキャリアガスとして高速で基板へ衝突させて成膜する蒸着技術である。
【０００６】
特許文献１に開示されるＧＤ法では、図９の模式図に示すように、所定の気圧（例えばＨｅガス１気圧程度）下のナノ粒子生成室６０において、ルツボ６１中でバンプ材料として例えばＡｕ金属を溶融する。そして、Ａｕ金属を蒸発させ、ルツボ６１の上方でＨｅガスによって急冷し、これにより金属微粒子であるＡｕナノ粒子を生成する。生成されたＡｕナノ粒子は、先端にノズル６２を有する搬送管６３を経由して、上方に配置された真空状態の成膜室６５に向けて垂直方向にキャリアガス（ヘリウムガス）によってノズル噴射される。
一方、前記成膜室６５では、１次元方向（Ｙ方向）に往復スキャン移動可能な板状のステージ６６が設けられ、このステージ６６の下面にバンプ形成するＳｉ基板のチップ７０（Ｓｉチップ７０）が処理面を下方に向けて固定される。
【０００７】
Ｓｉチップ７０は、例えば図１０（ａ）にその断面図を示すように、絶縁層としての酸化膜（ＳｉＯ2）７１が成膜された基板７２の一面側において、金属配線パターン７３上にフォトレジストのパターン７４が形成されている。即ち、このレジストパターン７４上に、前記Ａｕナノ粒子がキャリアガスと共に噴射される。
Ｓｉチップ７０において、レジストパターン７４によって形成された凹部７５（配線パターンの露出面）及びレジスト表面上には、図１０（ｂ）、（ｃ）に時系列に示すようにＡｕナノ粒子７６が徐々に堆積する。Ａｕナノ粒子７６の堆積が進むと、その堆積部分はレジストパターン７４上の凹部７５の出口角部７５ａから徐々に大きく迫り出し、それに伴い凹部７５の開口が小さくなる。このため、配線パターン７３（凹部７５）の露出面上に堆積するＡｕナノ粒子７６は先細り形状、即ち錐形形状に近づく。
【０００８】
そして、レジストパターン７４上の凹部７５の出口角部７５ａから迫り出したＡｕナノ粒子７６は、最後には図１０（ｄ）に示すように凹部７５を塞ぐ状態となり、その後レジストパターン７４を基板７２上から剥離することにより、図１０（ｅ）に示すように配線パターン７３上に形成された錐形状バンプ３０を得ることができる。
【０００９】
ところで、このようなバンプ形成方法にあっては、レジストパターン７４上へのＡｕナノ粒子の成膜（堆積）処理中において、Ｓｉチップ７０の温度が急上昇し、レジストパターン７４の温度がその耐熱温度以上となり、図１１に示すように前記凹部７５の出口角部７５ａにダレが生じて丸い形状となる場合があった。そして、そのように凹部７５の出口角部が丸い形状となると、図示するように配線パターン７３上に堆積されるＡｕナノ粒子７６とレジストパターン７４上に堆積されるＡｕナノ粒子７６とが最終的に接触して連結され、レジストパターン７４の基板からの分離が困難となるという課題があった。
【００１０】
そのような課題に対し、本願出願人等は、特許文献１において、前記凹部７５における出口角部７５ａのダレを防止し、その出口角部７５ａの角張った直角形状を維持するために、図１２（ａ）の平面図、図１２（ｂ）の側面図に示すように、ヒートシンクとしての金属板８０を基板８１下に設け、基板８１を冷却することによって、基板８１上でホールパターン８２を形成するレジストパターン８３を耐熱温度未満とする方法を開示した。
【特許文献１】国際公開２００７／１１４３１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示したバンプ形成方法のように、ヒートシンクとしての金属板８０上に、単に基板８１を載置するだけでは、ＭＥＭＳデバイスに適用可能な直径数十μｍサイズ（例えば３０μｍ程度）のバンプ形成に対応できない虞があった。
即ち、数十μｍのバンプ形成にあっては、レジストパターンの膜を厚く形成する必要があるために、レジストパターンの容積が大きくなって金属板８０への放熱作用が低下し、基板温度を十分に低く維持できなかった。
そのため、前記レジスト凹部７５の出口角部７５ａがダレて丸くなり、金属配線パターン上に堆積した金属微粒子とレジストパターン上に堆積した金属微粒子とが接触して連結され、レジストパターンを基板から剥離できないという課題があった。
【００１２】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に、ガスデポジション法により金属粒子を堆積させ、微細な金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置及び形成方法において、バンプサイズに依らず基板温度の過昇温を抑制し、容易且つ効率的に基板上に錐形状バンプを形成することのできる微細金属バンプの形成装置及び形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記した課題を解決するために、本発明に係る微細金属バンプの形成装置は、一面側に形成された金属配線を覆うマスク層に前記金属配線の所定箇所が露出するホールパターンが形成された基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段により保持された前記基板の一面側に対し、金属を蒸発し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する金属微粒子噴射手段とを備え、前記金属微粒子噴射手段によって噴射された金属微粒子を前記金属配線の所定箇所に堆積させ、ガスデポジション法によって錐形状の金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置であって、前記基板保持手段は、前記基板をその他面側から保持する冷却部材と、前記基板と前記冷却部材との間に介設され、可撓性を有する熱伝導性シートとを有することに特徴を有する。
また、前記基板保持手段は、前記基板の一面側の周縁部を押圧した状態で、前記基板を前記冷却部材に固定する熱伝導性の固定部材を有し、前記固定部材は、少なくとも前記基板の周縁部と前記冷却部材とに対し面接触することが望ましい。
尚、前記冷却部材は、金属製の熱放射板であることが望ましく、前記固定部材は、金属製の熱放射部材であることが望ましい。また、前記熱伝導シートは、Ｉｎ（インジウム）により形成されたシートであることが望ましい。
【００１４】
このような構成により、前記ホールパターンへの金属微粒子の成膜処理中において、基板が有する熱を、Ｉｎシートのような密着性が高い熱伝導部材を介して冷却部材に効率よく逃がすことができる。さらには、固定部材が基板周縁部に面接触するため、基板周縁部における上面及び側面からも基板の熱を冷却部材に逃がすことができる。
このため、直径数十μｍの錐形状バンプ形成に必要な、容積の大きいレジストパターンを形成した場合であっても、基板の過昇温を抑制することができる。
即ち、金属微粒子の成膜処理中において、ホールパターンの縁（凹部出口角部）の形状を角張った形状に維持し、マスク層（レジストパターン）の基板への過度の密着を抑制することができる。したがって、金属微粒子の成膜処理後にマスク層を容易に剥離し、直径数十μｍの錐形状バンプを確実に得ることができる。
【００１５】
また、前記基板保持手段はさらに、前記基板の側方において前記冷却部材に保持され、前記冷却部材に対し断熱手段を有する予備基板を有することが望ましい。
このように冷却部材に対して断熱手段を有する予備基板を設けることにより、事前にノズルからの金属微粒子の噴射を行って、その堆積状況に問題ないかを確認でき、その後、バンプ形成を行う基板に対し金属微粒子の成膜工程を実施することができる。
【００１６】
また、錐形状バンプを複数形成する場合において、本発明に係る微細金属バンプの形成方法は、前記微細金属バンプの形成装置を用い、前記基板に複数の錐形状バンプを形成する微細金属バンプの形成方法であって、前記基板上のマスク層において、複数の前記ホールパターンを一列に形成し、前記複数のホールパターンが形成された列に沿って、相対的に前記ノズルをスキャン移動し、各ホールパターンに向けて前記金属微粒子をキャリアガスと共に前記ノズルから噴射し、前記金属微粒子を前記金属配線の所定箇所に堆積させることに特徴を有する。
また、前記相対的にスキャン移動させるノズルの中心軸が、前記マスク層に形成されたホールパターンの中心を通過するよう位置合わせを行うことが望ましい。
また、前記ノズルの相対的なスキャン移動距離は、前記複数のホールパターンが形成された一列の一端部のホールパターンと他端部のホールパターンの中心間距離となされることが望ましい。
このように複数のホールパターンに対し、相対的にノズルをスキャン移動させることによって、高速に効率よく複数の錐形状バンプを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に、ガスデポジション法により金属粒子を堆積させ、微細な金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置及び形成方法において、バンプサイズに依らず基板温度の過昇温を抑制し、容易且つ効率的に基板上に錐形状バンプを形成することのできる微細金属バンプの形成装置及び形成方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る微細金属バンプの形成装置及び形成方法の実施形態について説明する。尚、本発明の微細金属バンプの形成装置にあっては、ガスデポジション法を実施する装置構成として、図９に示した同様の構成を用いることができる。そのため、以下の説明においては、図９と同一の機能を果たすものは同一の符号を用いる。
図１は、本発明のバンプ形成装置において先細り状の錐形状バンプが形成されるＳｉチップを保持するヒートシンク基板（基板保持手段）の構成を示す斜視図である。このヒートシンク基板１は、図９に示すＳｉチップ７０に替えて配置される。
ヒートシンク基板１は、金属製の熱放射板からなる冷却基板２（冷却部材）と、この冷却基板２の下面に載置されるＳｉチップ１０（基板）を冷却基板２に対し固定するためのチップ固定治具３（固定部材）とを有する。前記チップ固定治具３は、前記冷却基板本体２に対し、例えばボルト５を用いて締結されるように構成されている。
【００１９】
冷却基板２は、その容積が、Ｓｉチップ１０が有する熱を十分に吸収可能な大きさであり、例えばＡｕめっき処理が施されたＣｕ板により形成されている。
ここでＳｉチップ１０は、略同サイズの可撓性の熱伝導性シート、具体的には、Ｉｎ（インジウム）シート４を介して冷却基板２に対し密着され、チップ固定治具３により固定される。このＩｎシート４は、可撓性に優れた柔らかい部材であるため、Ｓｉチップ１０と冷却基板２とのそれぞれに対し隙間無く密着させることができる。このため、Ｓｉチップ１０から冷却基板２への熱伝導率を向上することができる。
尚、熱伝導性シートとしては、このＩｎシート４が望ましいが、これに替えて、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの可撓性を有するシートを用いてもよい。
【００２０】
また、前記チップ固定治具３は、金属製の熱放射部材、例えば、Ａｕめっき処理が施されたＣｕ部材からなり、図示するように、その中央部分がＳｉチップ１０の外周形状に対応してコの字型にくり抜かれ、チップ取付部３ａを形成している。また、そのコの字型形状の内周縁部には、Ｓｉチップ１０の外周縁部を係止可能な鉤部３ｂが形成されている。
このチップ固定治具３によりＳｉチップ１０を固定する場合、Ｓｉチップ１０と冷却基板２との間にＩｎシート４を介し、さらにＳｉチップ１０をチップ取付部３ａに配置する。これにより、前記鉤部３ｂがＳｉチップ１０の一面側（被処理面側）の周縁部に係止する。
【００２１】
そして、ボルト５でチップ固定治具３を冷却基板２に固定することにより、Ｉｎシート４はＳｉチップ１０及び冷却基板２に対しそれぞれ密着し、Ｓｉチップ１０と冷却基板２との間には隙間が無い状態となる。
また、チップ固定治具３の鉤部３ｂがＳｉチップ１０の周縁部に係止することにより、チップ固定治具３は、少なくともＳｉチップ１０の一面側の周縁部と冷却基板２とに面接触する。
これにより、Ｓｉチップ１０が有する熱は、チップ固定治具３との接触面からも逃がすことができ、さらにチップ固定治具３から冷却基板２に熱伝導させることができる。
したがって、Ｓｉチップ１０が有する熱は、その裏面（冷却基板本体２側に臨む面）及び周縁部から冷却基板２に伝導するため、効率よくＳｉチップ１０の熱を低下させ、その過昇温を抑制することができる。
【００２２】
また、ヒートシンク基板１は、Ｓｉチップ１０の固定位置近傍において、被処理面がＳｉチップ１０の一面側（被処理面側）と同一方向に臨む状態で設けられ、冷却基板２に対し断熱手段としての固定棒１１ａにより固定された予備基板１１を有する。
この予備基板１１は、Ｓｉチップ１０への成膜処理前に、その被処理面にノズルからＡｕナノ粒子を噴射し、その堆積状況を観察する予備試験を行うために設けられている。それにより、より確実なバンプ形成を実現することができる。
尚、固定棒１１ａは、例えば熱伝導率が低いステンレス鋼により形成することができ、それにより予備試験時に昇温した予備基板１１の熱がＳｉチップ１０に伝導し難い構成となされている。
【００２３】
このような構成のヒートシンク基板１に固定されるＳｉチップ１０は、例えば、所定厚さ（例えば３８０μｍ）、所定サイズ（例えば７．５ｍｍ角）のＳｉウエハ上に絶縁用ＳｉＯ2膜（例えば３００ｎｍ膜厚）が成膜され、その上にＡｕ（例えば５００ｎｍ）／Ｔｉ薄膜（例えば２０ｎｍ）のパッドが形成されている。さらに、前記パッド上には錐形状バンプを形成するためのマスク層であるフォトレジスト（例えば３０．５μｍ膜厚）が成膜されており、そのレジストパターンにあっては、バンプ形成される凹部であるホールパターン（例えば直径３０μｍ）が、パッド位置（例えば６０μｍピッチ）に合わせ、例えば一列に複数形成されている。
【００２４】
Ｓｉチップ１０が固定された前記ヒートシンク基板１は、既に図９で説明した同様の装置構成において、真空状態（例えば０．３Ｐａ）となされた成膜室６５のステージ６６の下面に固定される（前記のように、図９のＳｉチップ７０に替えて配置される）。
ステージ６６は、少なくとも一方向（Ｙ方向）に往復移動（スキャン移動）可能に設けられており、ヒートシンク基板１がステージ６６に固定された状態で、Ｓｉチップ１０のバンプ形成面が下方に臨むと共に、ステージ６６のスキャン方向と前記複数形成されたホールパターンの列とが一致するようになされる。
次いで、ノズル６２の先端（例えば先端内径５００μｍ）とチップ１０の端部とをＣＣＤカメラ等を介してモニタリングし、ノズル中心軸がレジストパターンのホール中心に一致するよう（スキャン時にノズル中心軸が全てのホールパターン中心を通過するよう）アラインメント作業を行う。
【００２５】
一方、真空引きされたＡｕナノ粒子生成室６０（例えば２×１０_2Ｐａ）において、所定温度（例えば１５５０℃）のルツボ６１にＡｕを溶融し、ルツボ６１から蒸発させて、その上方でＨｅガス（例えば供給流量が３０Ｌ／ｍｉｎ以上）によって急冷し、これによりＡｕナノ粒子を生成する。
また、生成されたＡｕナノ粒子は、搬送管６３により成膜室６５に搬送され、所定温度（例えば３００℃程度）に加熱されたノズル６２から前記Ｓｉチップ１０に向けて噴射される。このようにＡｕナノ粒子を生成するＡｕナノ粒子生成室６０の装置構成及びノズル６２により金属微粒子噴射手段が構成される。
【００２６】
このとき、ステージ６６は、図９に示すＹ方向に所定距離（複数のホールパターンが形成された一列の一端部のホールパターンと他端部のホールパターンの中心間距離）を連続して所定回数、所定速度（例えば２ｍｍ／ｓ）でスキャン移動される。
この処理によりＳｉチップ１０のレジストパターン上にＡｕナノ粒子が堆積し、全てのホールパターンが埋まる状態となるとＡｕナノ粒子の成膜処理が終了する。
その後、Ｓｉチップ１０をアセトンに浸漬し、フォトレジストを剥離、除去することにより、Ｓｉチップ１０のパッド上に形成された錐形状バンプを得ることができる。
【００２７】
以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、レジストパターンへのＡｕナノ粒子の成膜処理中において、Ｓｉチップ１０が有する熱を、密着性が高い熱伝導部材としてのＩｎシート４を介することにより冷却基板２に効率よく逃がすことができる。
さらには、熱伝導性のよいチップ固定治具３により、Ｓｉチップ１０を冷却基板２に固定することによって、少なくともＳｉチップ１０の一面側の周縁部がチップ固定治具３に面接触するため、Ｓｉチップ１０の周縁部からも熱を逃がすことができる。
このため、直径数十μｍ（例えば３０μｍ）といった錐形状バンプ形成に必要な、容積の大きいレジストパターンを形成した場合であっても、Ｓｉチップ１０の過昇温を抑制し、その温度を低く抑えることができる。
即ち、Ａｕナノ粒子の成膜処理中において、レジストパターンの容積が大きくても、そのホールパターンの出口角部を角張った形状に維持し、フォトレジストのＳｉ基板への過度の密着を抑制することができる。したがって、Ａｕナノ粒子の成膜処理後にフォトレジストを容易に剥離し、直径数十μｍの錐形状バンプを確実に得ることができる。
さらに、フォトレジストのホールパターンを一列に複数形成し、ノズル中心軸が相対的にホールパターン中心を通過するように、且つ、スキャン距離を複数のホールパターンが形成された一列の一端部のホールパターンと他端部のホールパターンの中心間距離に設定することにより、高速に効率よく複数の錐形状バンプを得ることができる。
【実施例】
【００２８】
本発明に係る微細金属バンプの形成装置及び形成方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に従い、Ｓｉチップ上への複数の錐形状バンプの形成工程を実施し、本発明の効果を検証した。
【００２９】
〔実施例１〕
実施例１では、前記実施の形態で説明したバンプ形成方法に基づいて、バンプ形成実験を行った。Ｓｉチップの形成においては、先ず、３８０μｍ厚の３インチＳｉウエハの全面に対し、スパッタリング法により絶縁用ＳｉＯ2膜（膜厚３００ｎｍ）を成膜した。
次いで、バンプ形成する電極パッドを形成するため、前記ＳｉＯ2膜上にパッド形状のフォトレジストパターンをフォトリソグラフィ工程により形成し、バンプとの密着性を考慮して、Ａｕ（５００ｎｍ）／Ｔｉ（２０ｎｍ）を連続的に真空蒸着にて成膜し、リフトオフ工程によってレジスト上部の余分なＡｕ／Ｔｉ薄膜を除去して形成した。
【００３０】
錐形状バンプを形成するためのフォトレジストは、汎用の厚膜レジストＡＺＰ４９０３（ＡＺ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を用い、スピンコート法により３０．５μｍに成膜し、バンプ形成するホールをアラインメント露光により形成した。このフォトレジストにおけるホールパターンは、サイズが直径３０μｍの円形状、ピッチ６０μｍと設計したが、用いた露光機の焦点深度が１５μｍ以下であるため、パッド表面が完全に露出するまで過剰に露光量を増やし、現像することで、最終的に図２（ａ）のＳＥＭ写真に示すホール形状を得た。
【００３１】
そして、このホールパターンが形成されたＳｉウエハを７．５ｍｍ角にダイシングし、Ｓｉチップを製造した。尚、このＳｉチップ上面には、側端部から５００μｍ離れた位置に、計１０５個のホールパターンが一列に形成されている。
このようなＳｉチップを図１に示した構成のヒートシンク基板に取り付け、成膜室でＡｕナノ粒子をノズル噴射し、堆積させることにより、バンプ形成を行った。
この実験におけるその他の諸条件を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2010147323.tif 000003
【００３３】
この実験の結果、図２（ｂ）のＳＥＭ写真に示すような円錐状の錐形状バンプを得ることができた。このバンプについて、その高さ寸法をレーザ顕微鏡により測定すると、３７．９μｍであった。
また、このバンプの傾斜角度は６５．５度であり、レジスト膜厚が３０．５μｍであったため、バンプ先端は、このレジスト膜厚よりも１．２倍高く成長したことがわかった。
形成されたバンプのＳＥＭ写真を観察することにより、レジストの残留もなく、有機溶剤で完全にレジストを剥離できたことが確認された。
これは、ＧＤ法での成膜処理中に測定した基板温度が、ヒートシンクの効果により最大６３℃、即ちフォトレジストのベーク温度以下となったため、容易にフォトレジストを剥離することができたと考えられた。尚、この基板温度は、一般的にめっき浴の温度と同程度であり、本発明のバンプ形成方法は、低温プロセスであると言える。
【００３４】
また、図３に、錐形状バンプ形成と同時にＳｉ基板に堆積させたＡｕナノ粒子の凝集薄膜の高さ方向の形状プロファイルを示す。図３（ａ）は、スキャン方向（ｙ方向）に成膜されたＡｕナノ粒子を平面視するＳＥＭ写真、図３（ｂ）は堆積プロファイルを示すグラフである。
この形状プロファイルは、触針式段差計を用いて測定した。最大高さは９１．４μｍであり、この頂点から左右対称に非常に滑らかな形状となった。この頂点がノズル中心位置に相当すると考えられる。もし、ノズル中心軸の延長上にホールの中心があった場合、１００回のスキャンで９１．４μｍの膜厚があることから、１スキャンあたりの膜厚は０．９１μｍ／ｓｃａｎとなる。実験で形成されたバンプの高さは３７．９μｍであることから、４２回のスキャンで、この錐形状バンプが形成されたと考えることができる。この実験条件では、１０秒で１回スキャンする設定であるので、バンプ形成に要した時間は７分となる。即ち、７分で完全にホールが塞がり、後の９分４０秒間の成膜処理は、バンプ形成には寄与しなかったと考えられる。
【００３５】
このとき、スキャン距離は７．５ｍｍ角のチップサイズに対して２０ｍｍであったので、スキャン距離をチップサイズと同等に７．５ｍｍにした場合には、２０ｍｍのスキャン距離では１回のスキャン距離に１０秒要するのに対して７．５ｍｍのスキャン距離では３．７５秒に短縮されるので、バンプ形成時間は２秒３８秒と換算される。このときバンプ１個はわずか１．５秒で形成可能となる。
このように３０μｍ厚の厚膜レジストにおいても、ＧＤ法での高速成膜による熱ダメージをヒートシンク付加によって軽減し、３０μｍサイズの錐形状バンプを形成可能であることを実証することができた。
【００３６】
さらに考察を続けると、前記錐形状バンプ作製時間の算出例は、ホールに対してノズル中心位置が一致している場合であるが、実際には、チップの取り付けがスキャン方向に対して傾いたり、ＣＣＤカメラでの位置合わせ精度が十分ではない。
図４（ａ）に、ノズル中心軸からホール位置が離れ、本実施例の成膜条件では完全にホールを塞ぐことができずに途中で成膜処理が終了し、円錐形状に形成し得なかった一例のＳＥＭ写真を示す。図４（ｂ）は堆積プロファイルにおける、このバンプの位置を示すグラフである。
【００３７】
即ち、このバンプの上面の傾斜が右上がりであることから、図３（ｂ）の堆積プロファイル上において頂点より左側（ｘ＜０）の位置で作製されたバンプだと考えられる。このバンプの特徴点である上面の高さの最大値と最小値をレーザ顕微鏡で測定すると、それぞれ３０．７μｍ、２５．７μｍであった。
【００３８】
この値を堆積プロファイル上でｘの値を読み取ると、それぞれ１０４．６μｍ、１１５．０μｍとなる。このｘの値の中間値がバンプ中心の位置に相当すると考えられるので、このバンプの中心位置はノズル中心位置から１０９．８μｍ離れていたと推定され、このバンプ中心の高さは２８．２μｍと堆積プロファイルから読み取ることができる。図４（ｂ）のグラフは、このバンプを堆積プロファイルに重ねたものである。
【００３９】
本実施例での実験では、ステージスキャン方向（ｙ方向）に対してＳｉチップの傾きは図５（ａ）のような位置関係になると考えられる。
即ち、図５（ｂ）に示すようにホール位置がノズル中心軸に近いほどホールは塞がり、ステージスキャン方向からホール列が角度θで傾いてＳｉチップが取り付けられていたと考えられる。
【００４０】
このチップの取り付け傾きθを算出するため、前述したようにバンプの中心位置を堆積プロファイルから読み取り、５個（２００μｍピッチ）ずつ離れたバンプに対して図５（ｂ）に示すように傾きθを計算し、最終的に１０回の平均値を算出すると、スキャン方向に対するチップの傾きθは０．８度となった。１列１０５個あるホールの１個目にノズル中心が一致していたとしても１個目のホールから６２４０μｍ離れた１０５個目のホールにおいてはノズル中心から８７μｍ離れることになり、この地点での膜厚はノズル中心での膜厚と比較すると４３．５％も減少していた。
【００４１】
前記堆積プロファイルは、ノズル中心からホールまでの距離に対する成膜速度の変化として表すことができる。
図６（ａ）に、図３（ｂ）の堆積プロファイルの結果から求めた、ノズル中心から離れたホール位置に対する成膜速度の変化を示す。さらに、同図縦軸の第２軸に、ノズル中心軸から離れたホール位置に対して、バンプ高さ３７．９μｍの形成時間の変化を示す。
このグラフに示されるように、ノズル中心軸からホールの位置が１４０μｍ以上離れてしまうと、バンプ形成時間は４０分を要することがわかる。そこで、スキャン距離をチップサイズと同じ７．５ｍｍと３７．５％短くすれば、この分だけバンプ形成のためのスキャン回数を早くに達成することができる。
このようにバンプ形成を効率的に高速化するには、ホール位置をノズル中心軸と一致させること、及び、ホールがある箇所にのみに成膜するように必要最小限にスキャン距離を短くすること（即ち、ノズルの相対的なスキャン移動距離を、複数のホールパターンが形成された一列の一端部のホールパターンと他端部のホールパターンの中心間距離とすること）が重要であると確認した。
【００４２】
また、一列のバンプ全てが同一形状に形成される時をバンプ形成時間としているため、スキャン数は整数値である。このため、図６（ｂ）のグラフ拡大図に示すように、ノズル中心位置から７．９μｍ離れたホール位置まではスキャン回数が４２回と同じになる。この点のバンプ形成時間はノズル中心位置と変わらず形成することができる。
【００４３】
即ち、光学的なアラインメント機構を付加し、比較的粗い数μｍレベルのアラインメント精度を確保することができれば、効率的かつ高速にバンプ形成できることを確認した。
以上のように本実施例により、本発明の微細金属バンプの形成装置及び形成方法によれば、バンプのサイズに依らずガスデポジション法による成膜処理時における基板温度の過昇温を抑制し、基板上に錐形状バンプを形成できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、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錐形状の金属バンプを形成する微細金属バンプの形成装置及び形成方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明のバンプ形成装置において先細り状の錐形状バンプが形成されるＳｉチップを保持するヒートシンク基板の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施例において形成したフォトレジストのホールパターン及び錐形状バンプのＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、本発明の実施例において、錐形状バンプ形成と同時にＳｉ基板に堆積させたＡｕナノ粒子の凝集薄膜の高さ方向の堆積プロファイルである。
【図４】図４は、ノズル中心軸からホール位置が離れ、本実施例の成膜条件では完全にホールを塞ぐことができずに途中で成膜処理が終了し、円錐形状に形成し得なかった一例のＳＥＭ写真、及び、図３の堆積プロファイルにおける、このバンプの位置を示すグラフである。
【図５】図５は、ステージスキャン方向（ｙ方向）に対するＳｉチップの傾きを説明するためのグラフである。
【図６】図６は、図３の堆積プロファイルの結果から求めた、ノズル中心から離れたホール位置に対する成膜速度の変化、及び、ノズル中心軸から離れたホール位置に対するバンプ高さの形成時間の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、従来の金属バンプを説明するための図である。
【図８】図８は、錐形状バンプを説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の微細金属バンプの形成方法に適用可能なガスデポジション法を用いる装置を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の微細金属バンプの形成方法、並びに特許文献１に開示のバンプ形成方法によるバンプ形成工程を時系列に説明するための図である。
【図１１】図１１は、レジストパターンの凹部の出口角部が、丸くなった状態を説明するための図である。
【図１２】図１２は、特許文献１に開示されたヒートシンクとしての金属板を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      ヒートシンク基板（基板保持手段）
２      冷却基板（冷却部材）
３      チップ固定治具（固定部材）
４      Ｉｎシート（熱伝導性シート）
５      ボルト
１０    Ｓｉチップ（基板）
１１    予備基板
３０    錐形状バンプ
６０    Ａｕナノ粒子生成室
６１    ルツボ
６２    ノズル
６３    搬送管
６５    成膜室
６６    ステージ
【図１】
2010147323.tif 000004
【図５】
2010147323.tif 000005
【図６】
2010147323.tif 000006
【図７】
2010147323.tif 000007
【図８】
2010147323.tif 000008
【図９】
2010147323.tif 000009
【図１０】
2010147323.tif 000010
【図１１】
2010147323.tif 000011
【図１２】
2010147323.tif 000012
【図２】
2010147323.tif 000013
【図３】
2010147323.tif 000014
【図４】
2010147323.tif 000015