(57)【要約】【課題】配線基板上に柱状バンプをめっきにより形成する方法に関し、従来の方法では困難であった細径バンプを歩留まり高く形成する方法を提供する。【解決手段】レジストパターン形成基板のレジスト開口部内壁のレジストを親水化する親水化工程と、前記レジストパターン形成基板の前記レジスト開口部をエッチング液に浸漬し、前記電極パッド表面を前記開口部より広い範囲にわたりエッチングするエッチング工程と、前記レジストパターン形成基板の前記開口部にめっきにより前記バンプを形成するめっき工程と、前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程とを備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に配線及び電極パッドが形成された配線基板の、前記電極パッド上に、前記電極パッドよりも面積の小さい開口部を有するレジストパターンを形成したレジストパターン形成基板の前記開口部に電解めっきを行ってバンプを形成するバンプ形成方法であって、前記レジストパターン形成基板の前記開口部内壁のレジストを親水化する親水化工程と、前記レジストパターン形成基板の前記開口部をエッチング液に浸漬し、前記電極パッド表面を前記開口部より広い範囲にわたりエッチングするエッチング工程と、前記レジストパターン形成基板の前記開口部に、めっきにより前記バンプを形成するめっき工程と、前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程とを備えた、バンプ形成方法。
【請求項２】
前記親水化工程が、前記開口部内壁のレジストに紫外線を照射することによってなされ、前記紫外線には波長が２００ｎｍよりも短い成分が含まれることを特徴とする請求項１にバンプ形成方法。
【請求項３】
前記エッチング工程と、前記めっき工程との間に、前記レジストパターン形成基板を液体で洗浄する洗浄工程を設け、前記洗浄工程と前記めっき工程とを連続して行うことを特徴とした、請求項１または２に記載の、バンプ形成方法。
【請求項４】
前記バンプの形状が円柱状であり、直径が３０μm以下であることを特徴とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の、バンプ形成方法。
【請求項５】
前記バンプの用途がコンタクトプローブ用電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の、バンプ形成方法。
【請求項６】
前記電極パッドおよびバンプの材質がいずれもニッケルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の、バンプ形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項のバンプ形成方法により、配線基板上にバンプを形成したことを特徴とするバンプ付き配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板における外部接続用のバンプ電極の形成に係り、特に高精細化が要求されるバンプ電極付き配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁基板上に配線および電極パッドが形成された配線基板にバンプを形成したバンプ付き配線基板は、ＣＯＦ方式の実装パッケージ用基板や、半導体検査用のフィルムプローブとして利用されている。このバンプ付き配線基板の一例を図４に示す。図４において、図図４（ａ）はバンプ付き配線基板２を上面から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図であり、絶縁基板１１の上に配線パターン１２および電極パッド１３が形成されており、この電極パッド１３上にバンプ１４が形成されている。
【０００３】
ここで用いられるバンプの形成方法として、導電性ペースト等を塗布して形成する方法もあるが、プローブ等に用いる柱状バンプの形成が困難である。そこで、図５に示すような、開口部１６を有するレジスト１５を配線基板１０上に形成してからめっきを行う方法が用いられているが、半導体素子の高精細化によるバンプの細形化に対応し難くなっている。すなわち、本来ならば図５に示すように、配線基板１０のパッド電極１３上にバンプ１４を形成するのに際して、図５（ｂ）のパッド電極１３上のレジスト１５の開口部１６にめっき液１８が満たされた状態でめっきが進むことから、レジスト膜除去後は図５（ｃ）のようにレジスト１５の開口部１６の形状と等しいバンプ１４が形成される。しかし、バンプ１４の細形化に相応してレジスト１５の開口部１４の細形化が進むと、レジスト１５の表面張力の影響が相対的に大きくなりバンプ１４の形成に支障が生じる。すなわち、図６（ａ）のようにレジスト１５の開口部１６が狭くなると、図６（ｂ）に示すように、めっき液１８がレジスト１５の開口部１６内の隅々まで浸漬することが困難となり、結果として、図６（ｃ）に示すようにバンプ１４が形成できないという問題が発生する。
【０００４】
そこで、レジスト面を親水化処理した後にめっきを行うことが提案されており（特許文献１）、これによりめっき液をレジスト開口部に充満させることが出来、バンプも高収率で形成される。しかし、バンプ形状を細形化する際の弱点として、バンプ体積に対するパッド電極との接触面積比率が小さくなり、バンプとパッド電極の密着力が弱くなって、わずかな外力でバンプが配線基板から外れることがある。
【０００５】
このような欠点を解決する手段として、本発明に関わる出願人らが提案した方法（特許文献２）が有効である。しかし、特許文献２にて提案された方法では多くの工程と材料が必要なため、比較的コスト高のプロセスとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４９５３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−６２１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような背景を考慮してなされたものであり、めっきを用いたバンプ付き配線基板の製造プロセスにおいて、バンプが細形化されたものであっても、歩留まりよくかつ基板との密着性にすぐれたバンプを、従来プロセスと大差ないコストで形成する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するための発明である請求項１に記載のバンプ形成方法は、絶縁基板上に配線及び電極パッドが形成された配線基板の、前記電極パッド上に、前記電極パッドよりも面積の小さい開口部を有するレジストパターンを形成したレジストパターン形成基板の前記開口部に、電解めっきを行ってバンプを形成するバンプ形成方法であって、前記レジストパターン形成基板の前記開口部内壁のレジストを親水化する親水化工程と、前記レジストパターン形成基板の前記開口部をエッチング液に浸漬し、前記電極パッド表面を前記開口部より広い範囲にわたりエッチングするエッチング工程と、前記レジストパターン形成基板の前記開口部にめっきにより前記バンプを形成するめっき工程と、前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、配線基板の電極パッド上に、めっきでバンプを形成するのに際して、レジストパターン開口部の内壁を親水化することで、次のエッチング工程でのエッチング液を開口部内の隅々まで浸透させることが出来、その結果、開口部より広い範囲で電極パッドがエッチングされる。これにより、バンプを形成する際に、電極パッドと接触する面積がバンプの柱状部分の断面積よりも大きくなり、バンプと電極パッドの密着力が増す効果が得られる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１のめっきバンプ形成方法であって、前記親水化工程が、前記開口部内壁のレジストに紫外線を照射することによってなされ、前記紫外線には波長が２００ｎｍよりも短い成分が含まれることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、レジスト開口部の内壁に紫外線を照射するだけで、レジスト開口部内壁を親水化することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のめっきバンプ形成方法であって、
前記エッチング工程と、前記めっき工程との間に、前記レジストパターン形成基板を液体で洗浄する洗浄工程を設け、前記洗浄工程と前記めっき工程とを連続して行うことを特徴としている。
【００１３】
この発明によれば、液体洗浄によりエッチング残渣を確実に除去することが出来る。また、液体洗浄とめっきを連続して行うことにより、レジストパターン開口部の内壁の親水性を維持した状態でめっきを行うことが出来るので、めっき液を開口部の隅々まで確実に浸透させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のめっきバンプ形成方法であって、前記バンプの形状が円柱状であり、直径が３０μm以下であることを特徴としている。
【００１５】
この発明は、従来のめっきプロセスでは実用化が困難であった直径が３０μm以下の円柱状バンプの形成に請求項１〜３を用いるものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のめっきバンプ形成方法であって、前記バンプの用途がコンタクトプローブ用電極であることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、信頼性の高いコンタクトプローブを形成することが出来る。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のめっきバンプ形成方法であって、前記電極パッドおよびバンプの材質がいずれもニッケルであることを特徴としている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、バンプ付き配線基板であって、請求項１〜６のいずれか１項のめっきバンプ形成方法により、配線基板上にバンプを形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
めっきを用いたバンプ付き配線基板の製造プロセスにおいて、バンプが細形化されたものであっても、歩留まりよくかつ基板との密着性にすぐれたバンプを比較的安価に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願に関わるめっきによるバンプ形成を示す図
【図２】本願実施例に用いた配線基板を示す図
【図３】本願実施例におけるパッド電極表面のエッチング状況を示す図
【図４】バンプ付き配線基板の一例を示す図
【図５】めっきによる配線基板へのバンプ形成を示す図
【図６】細形バンプをめっきにより形成する際の課題を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明に係わる、絶縁基板１１上に配線１２及び電極パッド１３が形成された配線基板１０の、電極パッド１３上に、電極パッド１３よりも面積の小さいレジスト１５の開口部１６を有するレジストパターンを形成したレジストパターン形成基板１の断面図を示す。
【００２３】
上述の絶縁基板１１の材質としては、繊維強化エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂又は液晶ポリエステル樹脂が好適に用いられるが、それに限定されず用途に応じた絶縁材料が選ばれる。
【００２４】
配線１２およびパッド電極１３の材質は、導電性と耐食性を兼ね備えた金属および金属合金がも用いられ、一般的に、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金であるがそれに限定されず他の導電性材料であってもよく、耐食性を高めるための金、スズ等を、その表面に積層してもよい。また、配線１２およびパッド電極１３のパターンは、絶縁基板１１上の一面を覆うように積層された前記導電材料を、パターンエッチングすることにより形成している。
【００２５】
レジスト１５としては、感光性レジストの塗布または感光性ドライフィルムの貼り合わせにより配線基板１０上に積層し、露光、現像を行うことにより開口部１６を形成している。
【００２６】
図１（ｂ）〜図１（ｆ）はレジストパターン形成基板１にめっきによりバンプを形成する方法を説明するための工程断面図である。以下、この図１（ｂ）〜図１（ｆ）を用いて各工程について説明する。
【００２７】
＜親水化工程＞この工程は、レジスト１５の開口部１６を形成する内壁表面を親水化できる方法であればよく、オゾン水処理、硫酸過水処理、次亜塩素酸処理等の溶液処理、酸素プラズマを用いたアッシング処理などがあるが、図１（ｂ）に示すようなＵＶ照射によって生じるオゾンを用いる方法が装置構成としては簡単になる。ここで、ＵＶ光に波長が２００ｎｍよりも短い成分が含まれていれば空気中の酸素からオゾンが生成され、そのオゾンがレジストを親水化する。
【００２８】
＜エッチング工程＞この工程では、図１（ｃ）に示すように、レジスト１５の開口部１６をエッチング液１７に浸漬して、電極パッド１３の表面をエッチングする。親水化工程により、レジスト１５の開口部１６を形成する内壁が親水化されているため、エッチング液１７は開口部１６内の隅々まで浸透し、開口部１６直下の範囲のみならず、時間の経過とともに開口部１６周囲部分の電極パッド１３もエッチングすることになる。なお、一般的なめっきの前処理として下地表面をエッチングするという手法は従来よりあるが、その目的は下地表面の不純物や酸化皮膜の除去が主であり、その結果として下地表面が粗化（表面に０．１μｍ程度の凹凸を形成）してめっきと下地の密着力を改善することもあるが、本発明におけるエッチングは粗化するというレベルに止まらず、表面を掘り下げ・拡げる（０．２μｍ以上）ことを目的としている。この結果、エッチング液を除去した後の状態は図１（ｄ）のように、当初の図１（ａ）の状態と比べて、パッド電極１３の表面が削られた状態となる。
【００２９】
＜めっき工程＞この工程は、図１（ｅ）に示すように、レジスト１５の開口部１６をめっき液１８に浸漬して、めっきによりバンプ１４を形成するものである。めっきにより形成されるバンプ１４の材質は、一般的に、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金が用いられる。一般的に電解めっきを用いる。この工程では、レジスト１５の開口部１６内にめっき液１８が充填されるわけであるが、その際、エッチング工程においてエッチングされたパッド電極１３の部分にもめっき金属が充填されることになり、結果としてバンプ１４とパッド電極１３の界面はレジスト１５の開口部１６より広い面積を有することになる。
【００３０】
＜レジスト除去工程＞この工程において、レジスト１５が除去され、バンプ１４の形成が完了となる。
なお、図示はしないが、この工程の後に、バンプ１４の耐食性を高めるための金、スズ等や、硬度を高めるためのロジウムやパラジウムを表面に積層してもよい。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
図１（ａ）における構成要素が以下のようなレジストパターン形成基板１を用いてバンプ１４の形成を行った。
絶縁基板１１：厚み２５μmのポリイミドフィルム
配線１２およびパッド電極１３：パッド電極近傍の配線パターンは図２（ａ）に示すとおりであり、配線幅ＷＬは２０μｍ、パッド電極１３は直径４５μｍの円形。図２（ａ）のａ−ａ’断面は図２（ｂ）に示すとおりであり、パッド電極１３は２μm厚の銅層１３１の上に４μm厚のニッケル層１３２を積層した２層構造になっている。また、図示しないが、配線１２も２μm厚の銅層１２１の上に４μm厚のニッケル層１２２を積層した２層構造になっている。
【００３２】
以上の絶縁基板１１上に配線１２とパッド電極１３を形成した配線基板１０は、２５μｍ厚のポリイミドフィルム上に２μｍ厚みの銅層が形成された住友金属鉱山の銅ポリイミドフィルム（商品名”エスパーフレックス”）の銅層をパターンエッチングした後に、銅層上にニッケルを電解めっきすることによって得ている。
レジスト１５：絶縁基板１１の表面からの厚さは４４μｍで、表面が平坦化しているためパッド電極１３表面上の厚みは３８μｍとなっている。開口部１６はパッド電極１３と同心円で直径は２５μｍ。
【００３３】
また、各工程の処理条件は以下のとおりである。
【００３４】
＜親水化工程の処理条件＞光源として、発光スペクトルに１８５ｎｍを含む低圧水銀ランプを用いた照射を行った。レジストパターン形成基板１をコンベアで搬送しているため、レジスト１５の開口部に対して光源の相対位置が刻々と変化するため、レジスト１５の開口部１６内の隅々までＵＶが照射される。
【００３５】
＜エッチング工程の処理条件＞エッチング液１７としてメルテックス社の「エンプレートＡＤ４８５」を用いた。エッチング条件としては、液温２５℃で３分間を行った。
【００３６】
＜めっき工程の処理条件＞バンプ材質にはニッケルを用い、電解めっきにより、レジスト１５の開口部１６内のパッド電極１３上にニッケルを析出し、ニッケルバンプを形成した。
【００３７】
＜レジスト除去工程の処理条件＞レジスト膜を旭電化工業社の「アデカリムーバー」により剥離し、直径が約２５μｍでパッド電極表面からの高さが約３８μｍの円柱状のニッケルバンプが配線基板上に残った。
【００３８】
以上のプロセスの結果を表１に示す。表１において、エッチング直径とは、図３に示すパッド電極１３の表面が削られている（深さ０．２μｍ以上）範囲の直径ＥＤであり、エッチング深さとはレジスト開口部中心位置におけるエッチングによって削られた深さＥｄを示している。なお、この測定はエッチング工程の後に、一部を抜き出し、レジスト１５を剥離して実施したものであり、この測定を行ったものは、この後の工程には進んでおらず、バンプ形成率の計算からは除外している。
【００３９】
シェア強度はＤＡＧＥ社のＤＡＧＥ ＳＥＲＩＥＳ４０００を使用して測定したダイシェアの値であり、剥離界面とはこのダシシェア強度測定を行った際に剥離が生じた界面を示している。
【００４０】
（実施例２）
エッチング工程の条件でエッチング時間が２分であることを以下のとおりである以外は実施例１と同じ。結果を表１に示す。
【００４１】
（実施例３）
エッチング工程とめっき工程の間に洗浄工程を設けており、２５℃の水に１分間浸漬させた。他の条件は実施例１と同じ。結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例１）
親水化工程の親水化工程を省いた。他の条件は実施例１と同じ。結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例２）
エッチング工程の条件でエッチング時間が１分であることを以下のとおりである以外は実施例１と同じ。結果を表１に示す。
【００４４】
以上の実施例、比較例の結果を表１において比較すると、比較例のシェア強度が１バンプにつき８ｇ以下であってＮｉパッド電極とＮｉバンプの界面で剥離しているのに対して、実施例１〜３のダイシェア値はポリイミドフィルムと銅の界面が剥離する時の値であり、ＮｉパッドとＮｉバンプの界面を剥離させるためにはこれ以上の力が必要なことが判る。すなわち、実施例１〜３のようにパッド電極表面のエッチングがバンプ面積（レジスト開口部面積に相当）より広くなることによりパッド電極とバンプの密着力を大幅に改善することができた。実施例１と比較例１の結果を比べて判るとおり、パッド電極表面を広い範囲でエッチングしようとしても、前処理として親水化しておかなければ効果が現れない。なお、実施例３を実施例１と比較するとバンプ形成率が向上しているが、これは、めっきの妨げになるようなエッチング残渣が除去されたためと考えられる。
【００４５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、配線基板における外部接続用のバンプ電極の形成に係り、特に高精細化が要求されるバンプ電極付き配線基板の製造に好適なものである。
【符号の説明】
【００４７】
１      レジストパターン形成基板
２      バンプ付き配線基板
１０      配線基板
１１      絶縁基板
１２      配線
１３      電極パッド
１４      バンプ
１５      レジスト
１６      レジスト開口部
１７      エッチング液
１８      めっき液
１３１      電極パッドの銅層
１３２      電極パッドのニッケル層
ＷＬ      配線の線幅
ＤＰ      円形電極パッドの直径
ＥＤ      エッチング直径
Ｅｄ      エッチング深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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