(57)【要約】【課題】  本発明は、貫通孔にはんだペーストを安定的に充填し、容易にバンプを形成することが可能な技術を提供する。【解決手段】  本発明のバンプ形成用マスク２は、半導体装置８に密着させる密着面における貫通孔６の開口６ａの開口径が、密着面とは反対面における貫通孔６の開口６ｂの開口径よりも小さいとともに、開口６ａの開口径がはんだボール２０の直径と等しいか、あるいは、やや大きく形成されている。このマスク２を、バンプ形成用マスク２の密着面側の開口６ａ内に半導体装置８の表面に露出しているランド１２が入るように、半導体装置８に密着させる。大径側の開口６ｂ側から貫通孔６にはんだペーストを充填し、マスク２と半導体装置８を密着させたままの状態で溶融する。【選択図】図１
2008177230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品にはんだペーストを印刷して電子部品に形成されているランドを覆うバンプを形成するためのマスクであって、
シリコンで形成されているマスク基板を利用しており、
そのマスク基板を貫通する貫通孔が形成されており、
前記電子部品に密着させる密着面における前記貫通孔の開口径が前記ランドの径よりも大きく、その密着面と反対面における前記貫通孔の開口径が前記密着面における開口径よりもさらに大きいことを特徴とするバンプ形成用マスク。
【請求項２】
前記マスク基板内における前記貫通孔の分布パターンが、複数個の半導体チップが形成されているダイシング前のウェーハ内におけるランドの分布パターンに等しく、ウェーハ内に分布している複数個のランドに一括してバンプを形成することができることを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成用マスク。
【請求項３】
前記ランドを覆うバンプが、半球形状または半球よりも球に近い形状であり、
前記密着面における前記貫通孔の開口径が、バンプの直径にほぼ等しいか、わずかに大きいことを特徴とする請求項１に記載のバンプ形成用マスク。
【請求項４】
請求項１に記載のマスクを用いてバンプを形成する方法であって、
前記マスクの密着面側の開口内に前記電子部品のランドが入る位置関係で前記マスクを前記電子部品に密着させる工程と、
前記密着面の反対面側の開口からはんだペーストを前記貫通孔に充填する工程と、
前記マスクが前記電子部品に密着した状態で前記貫通孔に充填されたはんだペーストを溶融する工程と、
溶融したはんだペーストが固化した後に前記マスクを前記電子部品から取り外す工程を備えているバンプ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンプ形成用マスクと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の表面に露出しているランドに、ランドを覆うバンプを形成しておく方法が知られている。ここでいうバンプは、固化状態のはんだ材料をいう。ランドを覆うバンプを形成しておくと、電子部品を基板に搭載した状態で両者を加熱することによって、電子部品側のランドと基板側のランドをはんだ付けることができる。
ランドにバンプを形成する段階では、溶融状態にあるはんだをランドに付着させてから固化させる。このとき、電子部品と基板を安定的にはんだ付けできる形状のバンプを形成することが求められる。例えば、ランドに付着するはんだの量が少ないと、ランドにはんだ材料で覆われない部分が生じてしまうことがある。反対に、ランドに付着するはんだの量が多いと、隣接するランドのためのはんだ材料が繋がってしまい、短絡が生じてしまうことがある。いずれの場合においても、電子部品を基板に良好にはんだ付けすることができない。バンプは、ランドを過不足なく覆うとともに、適切な形状と大きさを備えている必要がある。
【０００３】
バンプを形成する方法の１つに印刷法が知られている。印刷法では、ランドに対応する位置に貫通孔を形成しておいたマスクを用い、はんだペーストをその貫通孔に充填する。その一例が特許文献１に開示されている。特許文献１の方法では、電子部品に密着させる側で大径であり、その反対側で小径となっているテ―パ付の貫通孔を形成しておいたマスクを用意し、そのテーパ付の貫通孔の大径側（すなわち電子部品に密着させる面の側）からはんだペーストを充填する。その際、貫通孔の小径側からはんだペーストが漏れ出ないように、マスクの反対側の面に蓋部材を密着させておく。特許文献１の一つの方法（第１の方法）では、貫通孔にはんだペーストが充填されたマスクを電子部品に密着させて加熱する。はんだペーストは溶融し、表面張力によって球状となり、電池部品側のランドに付着する。この状態で冷却することによってバンプが形成される。特許文献１の他の一つの方法（第２の方法）では、貫通孔にはんだペーストが充填されたマスクを電子部品に密着させる前に加熱する。はんだペーストは溶融し、表面張力によって球状となり、テーパ付の貫通孔の大径側から一部が突出する。その状態のマスクを電子部品に密着させて加熱すると、予め形成しておいた球状のはんだが電子部品側のランドに転写する。
【特許文献１】特開平１０−１６３２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、テーパ付の貫通孔の大径側からはんだペーストを充填する際に貫通孔の小径側からはんだペーストが漏れ出ないように、マスクの反対側の面に蓋部材を密着させておく必要がある。この工程が案外と問題を引き起こす。例えば蓋部材を繰り返し利用する場合、蓋部材を充分に洗浄しておかないとマスク基板と蓋部材の間にギャップが形成されてはんだペーストがにじみ出る。このままバンプを形成すると、隣接するバンプが短絡する可能性がある。第２の方法であると、この問題は発生しないが、今度は予め形成しておく球状のはんだの大きさを揃えるのが困難であり、球状のはんだが他よりも小径となっている部分では、球状のはんだを電子部品に転写できないという問題が生じる。
特許文献１の第１の方法において、マスクを電子部品に密着させてからはんだペーストを充填するように改良すれば、蓋部材を不要とできる。しかしながら、この場合、貫通孔の小径側の開口からはんだペーストを充填することになり、貫通孔にはんだペーストを充填することが困難となる。実際にやってみると、貫通孔に充填されるはんだペーストの量が不規則に変動する。工程の順序を代えるだけでは、問題が解消しない。
【０００５】
本発明は、貫通孔にはんだペーストを充填する際に蓋部材を用いる必要がなく、しかも貫通孔にはんだペーストを安定的に充填できる技術を提供する。本発明では、マスクの改良によって上記が解決されるという知見を利用する。貫通孔の大径側の開口からはんだペーストを貫通孔に充填すれば、貫通孔に充填されるはんだペーストの量は安定する。蓋部材を廃止するためには、マスクを電子部品に密着させてから貫通孔にはんだペーストを充填すればよい。しかしながら、この場合、マスクに密着している側の開口が小径となる。すなわち、はんだペーストを溶融してから固化することによって球状または半球状のバンプを形成した後にマスクを電子部品から外す際に、バンプを貫通孔の小径の開口を通過させなければならない。常識的にみて、これはできないと予想される。従来の技術では、そのために、電子部品に密着させる側の開口を大径とし、マスクを電子部品から外せるようにしている。
本発明では、その常識に反したマスクを用いる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電子部品にはんだペーストを印刷して電子部品に形成されているランドを覆うバンプを形成するためのマスクに関する。本発明のマスクは、シリコンで形成されているマスク基板を利用しており、そのマスク基板を貫通する貫通孔が形成されており、電子部品に密着させる密着面における貫通孔の開口径がランドの径よりも大きく、その密着面と反対面における貫通孔の開口径が密着面における開口径よりもさらに大きいことを特徴とする。
【０００７】
本発明のマスクでは、電子部品に密着させる面では小径であり、その反対側の面では大径である。すなわち、貫通孔に大径の開口側からはんだペーストを充填することができ、貫通孔に安定した量のはんだペーストを充填することができる。マスクを電子部品に密着させた状態で貫通孔にはんだペーストを充填することができるので、蓋部材は必要とされない。密着面側の開口径はランドの径よりも大きいことから、貫通孔に充填されたはんだペーストはランドの全体を覆うことができる。ランドがはんだで覆われないことに起因する不良を防ぐことができる。
【０００８】
マスク基板はシリコンで構成されていることから、耐熱性が高い。このため、電子部品にマスクを密着させた状態で加熱することができる。加熱時にマスクが変形したとしても、シリコンで構成されているマスクは、電子部品を構成している基板（多くはシリコンで形成されている）と同じ伸び率で変形するため、バンプの形成位置が電子部品のランドの位置からずれてしまうことがない。所望の位置に、バンプを形成することができる。
また、マスクを電子部品に密着させたままではんだペーストを溶融するので、大きいバンプを形成する場合であっても、隣接するランドのためのはんだペーストが繋がってしまうことがない。短絡の発生を効果的に抑制することができる。
はんだペーストを溶融して固化すると、表面張力によって球状または半球状となる。このとき、貫通孔内に充填されていたはんだ材料の体積は減少する。固化後のはんだ材料の直径は、電子部品に密着している貫通孔の小径側の開口の径よりも収縮することが見出された。このために、電子部品に密着している側の貫通孔の開口が、電子部品に密着していない側の貫通孔の開口よりも小径であっても、バンプを形成した後に電子部品からマスクを容易に分離できることが確認された。
【０００９】
本発明のマスクは、半導体の製造設備と製造技術を用いて製造することができる。マスクの製造に要するコストを下げることもできる。
【００１０】
半導体装置の製造過程では、１枚のウェーハ内に複数個の半導体チップを形成することが多い。そこで、ダイシング前のウェーハ段階で、ランドの各々にバンプを形成することが好ましい。
このためには、マスク基板内における貫通孔の分布パターンを、ウェーハ内におけるランドの分布パターンに等しくする。このマスクを用いれば、ウェーハ内に分布している複数個のランドに一括してバンプを形成することができる。
【００１１】
上記のマスクは、シリコンウェーハを用いて製造することができる。シリコンウェーハから形成されたマスクを用いることで、シリコンウェーハに作り込まれている複数個の半導体チップの複数個のランドに対して、バンプを一度に形成することができる。マスクとシリコンウェーハの伸び率が同じであることから、シリコンウェーハのサイズが大きい場合でも半導体チップのランドとバンプの形成位置がずれてしまうことを防ぐことができる。高品質なバンプを効率よく形成することができる。
【００１２】
ランドを覆うバンプは、表面張力によって、半球形状または半球よりも球に近い形状となる。マスクの密着面における貫通孔の開口径が、バンプの直径に等しいか、わずかに大きいことが好ましい。
貫通孔の小径側の開口径がバンプの直径に等しいか、わずかに大きければ、バンプを損傷せずに電子部品からマスクを取り除くことができる。
【００１３】
本明細書に開示される技術は、上記のマスクを用いてバンプを形成する方法に具現化することもできる。この方法では、マスクの密着面側の開口内に電子部品側のランドが入る位置関係でマスクを電子部品に密着させる工程と、密着面の反対面側の開口からはんだペーストを貫通孔に充填する工程と、マスクが電子部品に密着した状態で貫通孔に充填されたはんだペーストを溶融する工程と、溶融したはんだペーストが固化した後にマスクを取り外す工程を備えている。
【００１４】
本明細書に開示されている方法によると、貫通孔の小径側の開口が電子部品に形成されているランドを囲むように、電子部品とマスクを位置合わせする。このとき、マスクの露出面上部には、大径の開口が位置している。この大径の開口から貫通孔にはんだペーストを充填できるので、常に安定した量のはんだペーストを貫通孔に充填することができる。従来技術では必要とされていた蓋部材は不要である。
本方法では、マスクを電子部品に密着させた状態ではんだペーストを加熱して溶融させる。溶融したはんだペーストには表面張力が働き、はんだペーストは貫通孔の内壁から離れてランド上で球状ないし半球形状となる。各貫通孔には安定した量のはんだペーストが充填されているから、安定した大きさのはんだボール（バンプ）が形成される。
上記方法で形成されたバンプは貫通孔の内壁に接触していない。はんだペーストが固化した後に、電子部品からマスクを容易に取り外すことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本明細書に開示される技術によると、貫通孔にはんだペーストを充填する際に蓋部材を用いる必要がなく、しかも貫通孔にはんだペーストを安定的に充填できる技術を提供する。バンプの形成に要する工程を簡素化し、容易にバンプを形成することができる。また、形成されるバンプの大きさにばらつきが生じることを防ぐことができる。良好な形状と大きさを有するバンプを安定的に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（特徴１）  バンプ形成用マスクは、シリコン単結晶基板ないしはケイ酸化合物（ガラス）基板で形成されている。
（特徴２）  バンプ形成用マスクは、ケイ酸化合物で構成されている感光性ガラスで形成されている。
【実施例】
【００１７】
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。それぞれの実施例に共通する部分に関しては、重複説明は省略する。
（第１実施例）
図５に、本実施例のバンプ形成用マスク２の貫通孔６と、その貫通孔６内で形成されるはんだボール２０の大きさの関係を表わす図を示す。
バンプ形成用マスク２のマスク基板４には、マスク基板４を貫通する貫通孔６が形成されている。貫通孔６は、半導体装置８の表面に露出するランド１２の位置と一致する位置に形成されている。貫通孔６は、半導体装置８に密着させる密着面側の開口６ａの開口径（図５のＤ２）が、ランド１２の径（Ｄ４）よりも大きく、密着面と反対側の面における開口６ｂの開口径（Ｄ１）が、密着面における開口６ａの開口径（Ｄ２）よりもさらに大きいことを特徴とする。さらに、貫通孔６の小径側の開口６ａの開口径（Ｄ２）は、半球以上のはんだボール２０の直径（Ｄ３）とほぼ等しい。すなわち、大径側の開口６ｂの開口径（Ｄ１）と、小径側の開口６ａの開口径（Ｄ２）と、はんだボール２０の直径（Ｄ３）と、ランド１２の径（Ｄ４）の間には、Ｄ１＞Ｄ２≧Ｄ３＞Ｄ４という関係性が成り立つ。はんだボール２０は、ほぼ球状であって、底部の一部がランド１２に接して扁平化されており、半球よりは球に近い形状を有している。
貫通孔６の壁は、その傾斜角θが９０度より小さく、かつ、貫通孔６間の壁の高さＨ
１が、その貫通孔６内で形成されるはんだボール２０の高さＨ２以上となる範囲で傾斜する。
【００１８】
例えば、大電流を制御する半導体装置の場合、その放熱能力が高い必要がある。すなわち、半導体装置を実装する基板に対して、伝熱効率が高い必要がある。このような場合には、サイズの大きいはんだ端子を形成する必要がある。例えば、その直径（図５のＤ３）が３００μｍであり、高さ（図５のＨ２）が２５０μｍである大きいサイズのはんだボール２０を、隣接するランドの中心と中心の間隔が５００μｍピッチ（図５を参照）となる間隔で形成する必要があり、そのようなはんだボール２０を形成することが可能な貫通孔を有するバンプ形成用マスクを用いる必要がある。
【００１９】
図４に、５００μｍピッチでバンプを形成する場合における、バンプ形成用マスクを構成する材料と、マスクに形成可能な貫通孔の大きさの関係を表わす図を示す。（１）は、直径が３００μｍのはんだボール（バンプ）を形成しようとするときの、はんだ体積比が約５０％のはんだペーストの体積を表わしている。すなわち、マスクに形成される貫通孔は、（１）に示されるはんだペーストの体積を収容可能な大きさである必要がある。
図４の破線で囲まれている（Ａ）の領域は、５００μｍピッチでバンプを形成する場合に、メタルマスクに形成可能な貫通孔の大きさを表わしている。メタルマスクを用いる場合、マスクを外してから半導体装置のランドに印刷されたはんだペーストを加熱する必要がある。隣接するランドに形成されるはんだボールの短絡を防ぐために、隣接する貫通孔間の間隔を大きく保たなければならない。よって、メタルマスクに形成可能な貫通孔の大きさでは、（１）の体積を有するはんだペーストを収容することができない。
破線で囲まれている（Ａ）と（Ｂ）の領域は、５００μｍピッチでバンプを形成する場合に、液体レジストマスクを固化したマスクに形成可能な貫通孔の大きさを表わしている。例えば、液体レジストを多層に重ね合わせて固化することで、バンプを形成するためのマスクを作成することができる。このような液体レジストマスクを用いると、（１）の体積を有するはんだペーストを収容可能な貫通孔を形成することができる。しかしながら、一般的には１０〜２０μｍの厚さで用いられる液体レジストマスクを用いて１００μｍ以上の厚さを備えたマスクを作成するためには、液体レジスト材料を繰り返し塗布して積層する必要があり、コストがかかってしまう。
【００２０】
図４の破線で囲まれている（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の領域は、５００μｍピッチでバンプを形成する場合に、シリコンで構成されるマスクに形成可能な貫通孔の大きさを表わしている。シリコンで構成されるマスクを用いた場合は、貫通孔の開口径を４５０μｍまでの範囲内で自在に設計することができる。マスクを半導体装置に密着させた状態で加熱することができるので、隣接するランドに形成されるはんだボールの短絡を防ぐために隣接する貫通孔の間隔を大きく保つ必要がない。５００μｍピッチであれば、５０μｍの間隔で貫通孔を形成することができる。マスクの厚み（貫通孔の高さ）についても、シリコン研磨等によって自在に調整することができる。
シリコンで構成されるマスクを用いることで、形成するはんだボールが上述したような大きいサイズのはんだボールである場合であっても、その要求に応じたサイズの貫通孔を容易に形成することができる。バンプを良好に形成することができる。
【００２１】
図１に、バンプ形成用マスク２を作成する工程を表わす図を示す。図１に示す処理工程を開始する時点で、シリコン単結晶で構成されるマスク基板４はすでに研磨されており、マスク基板４は所定の厚さに加工されているものとする。
図１（ａ）に示す本実施例のバンプ形成用マスク２の作成工程では、まず、マスク基板４の表面に、レジスト膜２２を形成する。このレジスト膜２２は、例えば、スピンコート手法を用いてフォトレジスト液をマスク基板４の表面に塗布して形成することができる。
【００２２】
図１（ｂ）に示す工程では、マスク基板４の表面に形成されたレジスト膜２２に対し、レジスト感光用マスク２４を用いて矢印Ｌで示す方向から光レーザを照射し、レジスト膜２２を露光させる。露光処理を施した後に、レジスト膜２２に対して現像処理を行うと、レジスト感光用マスク２４で光レーザが遮られた未露光部分のレジスト膜２２はマスク基板４上に残され、光レーザが照射された露光部分が除去される。この結果、レジスト膜２２には、図１（ｃ）に示すような貫通孔が形成される。
【００２３】
次に、図１（ｃ）に示す工程では、マスク基板４に矢印Ｅで示す方向からエッチングを実施する。このエッチング処理により、レジスト膜２２で覆われている部分のマスク基板４はそのまま残され、露出している部分のマスク基板４がエッチングされ、貫通孔６が形成される（図１（ｄ）を参照）。この貫通孔６の形状は、多角錐状であってもよいし、円錐状であってもよい。エッチングの方法としては、ウェットエッチングを用いてもよいし、ドライエッチングを用いてもよい。
【００２４】
図１（ａ）〜（ｃ）に示した一連の工程により、マスク基板４を貫通する貫通孔６が形成される（図１（ｄ）を参照）。半導体装置に密着させる密着面における貫通孔６の小径側の開口６ａの開口径が、密着面とは反対面における貫通孔６の大径側の開口６ｂの開口径よりも小さいバンプ形成用マスク２が作成される。小径側の開口６ａの開口径は、そのバンプ形成用マスク２を用いてはんだボール（バンプ）を形成する半導体装置の備えているランドの径よりも大きいとともに、形成するはんだボールの直径とほぼ等しいか、あるいは、やや大きく形成されている。
【００２５】
本実施例のバンプ形成用マスク２は、一般的に半導体の製造工程で用いられる設備を用いて容易に作成することができる。バンプ形成用マスク２を用いて形成しようとするはんだボールの大きさに応じて、微小な貫通孔を形成する場合であっても、あるいは大きい貫通孔を形成する場合であっても、貫通孔６の壁の高さおよび貫通孔６の壁の勾配等を、半導体の製造工程で用いられる露光装置と現像装置とエッチング装置等の設備を用いて形成することができる。
シリコンで構成されるバンプ形成用マスク２は機械的にも十分な強度を有しており、繰返して利用することができる。半導体装置の製造に要するコストを抑えることができる。
【００２６】
図２に、バンプ形成用マスク２を用いて半導体装置８にはんだボール２０を形成する工程を表わす図を示す。半導体装置８は、シリコンで構成される半導体チップ１０と、半導体チップ１０の導通領域（図示省略）に接続されているランド１２と、隣接するランド１２同士を絶縁する樹脂１４を備えている。バンプ形成用マスク２は、図１に示した作成方法で作成したマスクである。このバンプ形成用マスク２は、半導体装置８に密着させる密着面における貫通孔６の開口径６ａがランド１２の径よりも大きく、その密着面と反対面における貫通孔６の開口径６ｂが密着面における開口径６ａよりもさらに大きいとともに、密着面における貫通孔の開口径６ａが、はんだボール２０の直径にほぼ等しいか、わずかに大きく形成されている。  図２（ａ）に示す工程では、バンプ形成用マスク２の貫通孔６の小径側の開口６ａが形成されている側の面（密着面）を半導体装置８に密着させる。このとき、バンプ形成用マスク２の小径側の開口６ａ内に、半導体装置８の表面に露出しているランド１２が入るように密着させる。小径側の開口６ａの開口径は、ランド１２の径よりも大きい。ランド１２が完全に開口６ａ内に入るように位置合わせすることが好ましい。
【００２７】
次に、図２（ｂ）に示す工程では、貫通孔６の大径側の開口６ｂ側からはんだペースト１８を貫通孔６に充填する。はんだペースト１８には、はんだ材料とフラックスが混合されている。貫通孔６へのはんだペースト１８の充填は、スキージ１６を用いて行われる。
バンプ形成用マスク２は、貫通孔６の大径側の開口６ｂが上部に位置し、小径側の開口６ａがランド１２が形成されている半導体装置８の表面に接した状態で、半導体装置８に密着している。上部に位置する大径側の開口６ｂからはんだペースト１８を充填することで、貫通孔６に隙間なくはんだペースト１８を充填することができる。充填されたはんだペーストは、貫通孔６内に位置しているランド１２を完全に覆っている。
【００２８】
バンプ形成用マスク２にはんだペースト１８を充填した後に、図２（ｃ）に示す工程では、バンプ形成用マスク２を半導体装置８に密着させたままの状態で加熱し、貫通孔６に充填されたはんだペースト１８を溶融する。
この工程では、はんだペースト１８の融点よりもやや高い温度（例えば、２５０℃程度）でバンプ形成用マスク２と半導体装置８を加熱する。シリコンで構成されるバンプ形成用マスク２と半導体装置８は耐熱性が高いため、バンプ形成用マスク２と半導体装置８を密着させたまま加熱することができる。
【００２９】
加熱処理によって溶融したはんだペースト１８が固化すると、はんだペースト１８には表面張力が働き、球状または半球状となる。はんだペースト１８は充填されていた貫通孔６の内壁から離れて、ランド１２上に半球以上の球を形成する（図２（ｃ）を参照）。はんだペースト１８の充填工程において、各貫通孔６には均等にはんだペースト１８が充填されているために、均等な大きさを有するはんだボール２０が形成される。このとき、固化後のはんだボール２０の直径は、半導体装置８に密着している貫通孔６の小径側の開口６ａの径よりも収縮している。
シリコンで構成されるバンプ形成用マスク２と半導体装置８はその熱膨張率も同じであることから、加熱時にバンプ形成用マスク２と半導体装置８がわずかに変形したとしても、貫通孔６とランド１２のアラインメントは変化しない。ランド１２を覆うようにして、半球以上のはんだボール２０を、所望の位置に形成することができる。
【００３０】
上記の加熱処理によって形成されるはんだボール２０の直径は、バンプ形成用マスク２の貫通孔６の小径側の開口６ａの開口径よりも小さいか、あるいはほぼ等しい。貫通孔６の内壁とはんだボール２０は接触していない。このために、半導体装置８に密着している側の貫通孔６の開口６ａが小径であっても、はんだボール２０を形成した後に半導体装置８からバンプ形成用マスク２を分離できる。はんだボール２０を損傷せずに、バンプ形成用マスク２を容易に取り外すことができる。図２（ｄ）に、バンプ形成用マスク２を取り外した後の半導体装置８を示す。
はんだペースト１８には粘性のフラックスが含有されている。リフロー後にはんだボール２０の表面に残るフラックスの残渣を洗浄する必要がある場合には、バンプ形成用マスク２を半導体装置８から取り外す工程を実施した後に、フラックスを洗浄する工程を実施すればよい。
【００３１】
（第２実施例）  第１実施例の図１および２では、バンプ形成用マスク２ははんだボール２０を形成する半導体装置８と同じ大きさで示されているが、バンプ形成用マスクの大きさは特にこれに限定されない。バンプ形成用マスクは、半導体チップが形成されるダイシング前のウェーハと同じ大きさのマスクであってもよい。本実施例のバンプ形成用マスクでは、マスク基板に形成される貫通孔の分布パターンを、ウェーハ内におけるランドの分布パターンに等しくする。このマスクを用いれば、ウェーハ内に分布している複数個のランドに一括してはんだボールを形成することができる。例えば、ウェーハレベルで半導体チップをパッケージングする半導体装置の製造工程では、１枚のウェーハ内に複数個の半導体装置を形成する。それらの複数個の半導体装置にはんだボールを形成する場合に、本実施例のバンプ形成用マスクを用いて複数個のランドに一度ではんだボールを形成することができる。図２（ａ）〜（ｄ）に示した工程によって、ダイシング前のウェーハ段階で、ランド１２の各々にはんだボール２０を形成することができる。
【００３２】
本実施例のバンプ形成用マスクは、図１（ａ）〜（ｄ）に示した工程によって、シリコンウェーハを用いて製造することができる。マスクとシリコンウェーハの伸び率が同じであることから、シリコンウェーハのサイズが大きい場合でも半導体チップのランドとはんだボールの形成位置がずれてしまうことを防ぐことができる。例えば、ウェーハレベルでパッケージングされたチップスケールパッケージ（ＣＳＰ）や、フィルム基板に対して、一括ではんだボールを形成することができる。高品質なはんだボールを効率よく形成することができる。バンプ形成用マスクの製造に要するコストを下げることもできる。半導体装置の製造に要するコストを下げることができる。
【００３３】
（第３実施例）
バンプ形成用マスクは、ケイ酸化合物で構成される感光性ガラスを基板に用いて作成することもできる。ケイ酸化合物（ＳｉＯ２）を主な材料として構成されるガラス（ＳｉＯ２系ガラス）は、熱による膨張率がシリコンと近似しており、耐熱性が高い。ＳｉＯ２系ガラスを基板に用いたバンプ形成用マスクを半導体装置に密着させたままはんだペーストの溶融工程を実施しても、バンプ形成用マスクの貫通孔と半導体装置のランドの位置がずれてしまうことを効果的に抑制することができる。良好な形状と大きさのはんだボールを形成することができる。
ＳｉＯ２系ガラスは成形性が高く、マスクの厚み等の形状を自由に加工することができる。ＳｉＯ２系ガラスで構成されるマスクを用いることで、形成するはんだボールが上述したような大きいサイズのはんだボールである場合であっても、その要求に応じたサイズの貫通孔を容易に形成することができる。はんだボールを良好に形成することができる。
【００３４】
図３に、本実施例のバンプ形成用マスク３４を作成する工程を表わす図を示す。本実施例で用いるマスク基板２８は、リチウムとセリウムが添加された感光性のガラス（Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２系ガラス）で構成される。マスク基板２８には、さらに、金、銀、あるいはパラジウム等の金属が添加されている。金、銀、あるいはパラジウム等の金属は、後述する加熱工程において析出させる結晶の核生成剤として添加されている。
図３（ａ）に示す本実施例のバンプ形成用マスク３４の作成工程では、まず、ガラス感光用マスク２６を用いて、マスク基板２８に矢印Ｒで示す方向から紫外線を照射し、マスク基板２８の一部を露光させる。紫外線に露光した部分では、紫外線が照射されたセリウムから光電子が放出される。放出された光電子はマスク基板２８内に添加されている金、銀、あるいはパラジウム等の金属と結合し、金属原子を還元する。マスク基板２８に照射された紫外線はマスク基板２８内で拡散して広がるので、還元された金属原子は、表面側の紫外線が照射された面積よりも、その反対側の面における面積大きいテーパ状の範囲（図３（ｂ）の３０で示す範囲）に形成される。この一方で、マスク基板２８の紫外線に露光しなかった部分では、その化学構成は変化しない。
【００３５】
次に、紫外線を照射したマスク基板２８を加熱する。この工程では、マスク基板２８のガラス転移温度以上の温度でマスク基板２８を加熱する（例えば、４２０℃〜４４０℃程度）。マスク基板２８を加熱すると、マスク基板２８の紫外線に露光した部分、すなわち、先の加熱処理で金属原子が還元された部分ではさらに金属が凝集し、金属コロイドが析出する。
次いで、先の加熱処理よりもやや高い温度（例えば、４４０℃〜４８０℃程度）でさらにマスク基板２８を加熱する。この加熱処理により、マスク基板２８の紫外線に露光した部分では、金属コロイドを核として、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の結晶が、１：１の割合で成長する。図３（ｂ）に、加熱処理後にマスク基板２８に形成される結晶層３０を示す。
【００３６】
図３（ｂ）のマスク基板２８では、紫外線に露光しなかった部分にはガラスで構成される層が存在し、紫外線に露光した部分には結晶層３０が形成されている。金属コロイドを核とする酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の結晶で構成される結晶層３０は、マスク基板２８の結晶が形成されていない部分（ガラス部分）に比べて化学的耐久性が弱くなっている。図３（ｃ）に示す工程では、この現象を利用して、矢印Ｅの方向からフッ酸を用いてエッチングを実施する。このエッチング処理により、ガラスで構成される部分のマスク基板２８はそのまま残され、結晶層３０で構成される部分のマスク基板２８がエッチングされ、貫通孔３２が形成される。
【００３７】
バンプ形成用マスク３４のマスク基板２８には、半導体装置に密着させる密着面における開口３２ａの開口径が、密着面とは反対面における開口３２ｂの開口径よりも小さく、かつ、開口３２ａの開口径は、そのバンプ形成用マスク３４を用いてはんだボールを形成する半導体装置の備えているランドの径よりも大きいとともに、形成するはんだボールの直径とほぼ等しいか、あるいは、やや大きく形成されている貫通孔が形成される。貫通孔３２の形状は、多角錐状であってもよいし、円錐状であってもよい。
【００３８】
マスク基板２８は成形性が高いことから、微小なはんだボールを形成する場合（すなわち、貫通孔のサイズが小さい必要がある場合）であっても、あるいは、大きなはんだボールを形成する場合（すなわち、貫通孔のサイズが大きい必要がある場合）であっても、適切なバンプ形成用マスクを作成することができる。本実施例のバンプ形成用マスク３４を用いて、図２（ａ）〜（ｄ）に示したはんだボール２０の形成工程によって良好な形状と大きさを有するはんだボール２０を形成することができる。
また、マスク基板２８に用いるガラス材料は安価であることから、低コストでバンプ形成用マスク３４を作成することもできる。バンプ形成用マスク３４は機械的にも十分な強度を有しており、繰返して利用することができる。半導体装置の製造にかかるコストを低減することができる。
【００３９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】バンプ形成用マスクの作成工程を表わす図（第１実施例）である。
【図２】はんだボールの形成工程を表わす図である。
【図３】バンプ形成用マスクの作成工程を表わす図（第２実施例）である。
【図４】バンプ形成用マスクを構成する材料と、マスクに形成可能な貫通孔の大きさの関係を表わす図である。
【図５】バンプ形成用マスクの貫通孔と、その貫通孔内で形成されるバンプの大きさの関係を表わす図である。
【符号の説明】
【００４１】
２，３４：バンプ形成用マスク
４，２８：マスク基板
６，３２：貫通孔
８：半導体装置
１０：半導体チップ
１２：ランド
１４：樹脂
１６：スキージ
１８：はんだペースト
２０：はんだボール
２２：レジスト膜
２４：レジスト感光用マスク
２６：ガラス感光用マスク
３０：結晶層
【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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