(57)【要約】【課題】  開口部を有するレジストが被覆された基材に、粒子を散布して開口部内に粒子を効率的に堆積させる方法を提供する。【解決手段】  開口部を有するレジストが被覆された基材に、粒子を散布することにより開口部内に粒子を堆積させる方法であって、前記開口部内にフラックスを塗布した後に、粒子を散布することを特徴とし、フラックスは動粘度１〜２０ｍｍ２／ｓに調整するものとした。また、粒子の散布は、ガス圧を利用した粒子の吹き付けの適用が可能であり、基材に振動を加えることも望ましい。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するレジストが被覆された基材に、粒子を散布することにより開口部内に粒子を堆積させる方法であって、
前記開口部内にフラックスを塗布した後に、粒子を散布することを特徴とする粒子堆積方法。
【請求項２】
前記フラックスは、動粘度を１〜２０ｍｍ２／ｓに調整したものである請求項１に記載の粒子堆積方法。
【請求項３】
粒子の散布は、ガス圧を利用した粒子の吹き付けによる請求項１または請求項２に記載の粒子堆積方法
【請求項４】
前記基材に振動を加える請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の粒子堆積方法。
【請求項５】
前記基材のレジスト上の余剰な粒子を除去する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の粒子堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に設けられたレジスト開口部に粒子を堆積する技術に関し、特に、半導体ウェハーやプリント配線板などに形成されるバンプなどの導電部を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハーやプリント配線板、ＢＧＡ、ＬＧＡなどの半導体パッケージなどの電子部品では、銅、金、半田などの様々な金属材料を用いて電気的接合のためのバンプや配線回路などの導電部が形成される。このような導電部を形成するためには、所定形状の開口部を有するレジストを使用して、その開口部に金属材料を充填して導電部を形成することが行われるが、この金属材料を充填させる方法としては、めっき法やスクリーン印刷法が一般的に用いられる。
【０００３】
レジストの開口部に金属材料を充填する際に、めっき法を採用する場合、その開口部の大きさによっては、そのめっき処理時間が長時間必要となり、効率的な製造を行えない場合がある。また、スクリーン印刷法によりレジストの開口部に導電ペーストなどを充填する場合には、厚いレジストを使用した開口部のような深穴に対しては導電ペーストが不十分な状態で充填されてしまうことがある。
【０００４】
このようなめっき法やスクリーン印刷法の問題を解消すべく、電気泳動を利用した粒子の堆積方法が提案されている（特許文献１参照）。この粒子堆積法は、導電部を形成する金属材料からなる粒子を用い、この粒子を堆積させるための開口部を有するレジストが被覆された基材と当該基材に対向する電極との間に、粒子を分散させた懸濁液を流通し、基材に電圧を印加して電気泳動により粒子を開口部に堆積させるものである。そして、粒子が開口部に堆積した後は、懸濁液から基材を取り出して、乾燥後、加熱処理を行って、開口部内に堆積した粒子を溶融する。この粒子の溶融処理により開口部内には、半田などの金属材料からなる各種形状の導電部が形成されるのである。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／１０６３２９号明細書
【０００５】
しかしながら、この電気泳動による粒子堆積法では懸濁液を用いるため、基材の洗浄や乾燥などの処理工程を有し、装置構造や工程の複雑化は避けられなかった。また、懸濁液の調整や電気泳動条件をコントロールする必要があり、より効率的な粒子堆積方法が求められているのが現状であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような事情を鑑みてなされたもので、従来のスクリーン印刷やめっき方法或いは電気泳動法とは異なる手法によって、電子部品のバンプ等の導電部を、簡易かつ効率的に形成可能とする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するために、本願発明は、開口部を有するレジストが被覆された基材に、粒子を散布することにより開口部内に粒子を堆積させる方法であって、前記開口部内にフラックスを塗布した後に、粒子を散布するものとした。本願発明によれば、乾式方法であるため、従来の電気泳動法のように、乾燥処理などが必要なく、より短時間に粒子の堆積が可能となり、バンプなどの導電部が効率よく形成可能となる。また、開口部内にフラックスが塗布されているため、開口部内の深部まで容易に粒子が充填できる。
【０００８】
本願発明では、開口部に塗布するフラックスを、動粘度１〜２０ｍｍ２／ｓに調整することが好ましい。フラックスの動粘度が、１ｍｍ２／ｓ未満であると粒子が脱落しやすくなる傾向となり、２０ｍｍ２／ｓを超えると粒子が開口部の底部まで充填され難くなるからである。本願発明における動粘度は、ＡＳＴＭ  Ｄ４４５に準拠した値である。また、本願発明に係るフラックスの組成は、特に制限はなく、堆積させる粒子に対して適当な組成のフラックスを適用することが望ましい。具体的には、樹脂系液体フラックス、水溶性フラックスなどが適用可能である。
【０００９】
本願発明の粒子堆積方法においては、粒子の散布をする際に、ガス圧を利用した粒子の吹き付けによることが好ましい。開口部の隅々までに粒子を充填することを短時間で行えるようになるからである。この場合において、水平配置された基材の開口部の鉛直軸を基準とすると、鉛直方向から、鉛直軸より３０°傾斜した方向までの間で、粒子の吹き付けを行うことが好ましい。鉛直軸より３０°を超えるような傾斜方向から粒子を吹き付けると、開口部に粒子が充填される速度が遅くなり、充填効率が低下するからである。この粒子の吹き付け方向は、例えば粒子吹き付け用ノズルの吹き付け方向を変化させることで対応できるが、粒子の吹き付け方向を固定して基材の配置角度を変化させてもよい。
【００１０】
また、本願発明の粒子堆積方法においては、基材に振動を加えるようにすることが好ましい。基材に振動を加えることにより、より密に粒子を開口部に充填できるようになるからである。この基材の振動は、粒子を基材に散布する際に行ってもよく、散布した後に行っても良い。また、振動は、振幅が小さく、その周期が短い方がよく、例えば、基材を超音波振動させることの対応が可能である。但し、基材の振動により、開口部に堆積した粒子が開口部から離脱しないように調整することが必要である。
【００１１】
さらに、本願発明の粒子堆積方法においては、基材の開口部に粒子を堆積させた後、基材のレジスト上の余剰な粒子を除去することが好ましい。レジスト上に粒子が残留した状態であると、開口部に堆積した粒子を溶融処理する際、レジスト上に残留した粒子が、開口部内に形成される導電部の形状を不均一にさせてしまうためである。ここで、レジスト上に残留した粒子は、開口部に粒子を堆積させた後、レジスト上から除去することができ、例えば、平滑なヘラ等によりレジストから擦り取ったり、レジスト表面に送風をして余剰な粒子を吹き払うことができる。
【００１２】
本願発明の粒子堆積方法では、粒子として、銅、金、銀、錫、これらの合金、又は、半田、金属ろう材等の金属材料、又は、セラミック等の金属材料以外のものも適用することができる。半田等の金属材料からなる粒子を開口部に堆積させた場合、加熱処理等を行うことにより、電子部品の導電部を形成させることができる。具体的には、粒子を堆積させた基材に加熱処理を行うと、基材に堆積した粒子が溶融し、開口部内に所定形状の導電部を形成できる。
【００１３】
上記した本願発明は、基材としては、半導体ウェハー、プリント配線板等に適用が可能であり、基材にレジストを被覆する際の厚みや開口部の直径は、用途に合わせてそれぞれ任意のサイズのものを使用することが可能である。レジストの厚みは５〜１００μｍ、開口部の直径については５〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明によれば、従来の電気泳動法とは異なる乾式法であるため、基材の乾燥処理などが必要なくなるため、比較的短時間で均一に粒子を堆積させることが可能となり、電子部品におけるバンプ等の導電部を効率的に形成することができる。また、レジストの開口部に、均一に粒子を堆積させることが可能となるため、バンプや半田ボールと呼ばれる導電部を均一な形状で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】
【００１５】
以下に、本願発明の好ましい実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
この実施例１では、基材であるシリコンウェハーに、目標粒径６５μｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ合金ボールを形成する試験を行った結果について説明する。まず、２００ｍｍ径のウェハー表面に厚み７５μｍのレジストを被覆し、そのレジストに直径１００μｍの開口を１５０μｍ間隔で約１０万個形成したものを準備した。そして、このレジストを被覆した基材表面に、動粘度３ｍｍ２／ｓに調整した塩素系水溶性フラックスをスプレー噴霧した。このフラックスのスプレー噴霧は、フラックスが開口内に塗布される程度に行った。
【００１７】
フラックスのスプレー噴霧後、レジスト表面に付着したフラックスを拭き取った。平均粒径１５μｍのＳｎ−３ｗｔ％Ａｇ−０．５ｗｔ％Ｃｕ合金粒子を、篩に投入し、その篩を基材上に配置し、篩を揺らすことで、基材表面上に粒子を撒き散らした。この粒子の散布を、全ての開口を粒子が埋める状態になるまで行った。その後、振動数１０Ｈｚ、振幅２ｍｍ、３０秒間、基材に振動を与えた。
【００１８】
その後、レジスト上に残留した粒子をヘラにて、擦り取って除去した。このようにして、開口内にＳｎ−３ｗｔ％Ａｇ−０．５ｗｔ％Ｃｕ合金粒子を充填したシリコンウェハーを、窒素雰囲気下において２６０℃に加熱し、開口内の粒子を溶融させた。溶融処理後、アミン系溶剤でレジストを溶解除去した。
【００１９】
このようにして、ウェハー表面に形成されたボール状導電部（１０個）の寸法測定を行ったところ、ボール状導電部の高さが平均６５μｍ、標準偏差１μｍという結果が得られた。また、各導電部の形状を確認したところ、形状不良と思われる導電部は見当たらなかった。
【実施例２】
【００２０】
この実施例２では、粒子の散布を吹き付けによって行った結果を説明する。粒子の吹き付けは、市販のガス圧式粒子吹き付け装置を用いた。そして、吹き付けガスは大気を使用し、吹き付け圧力を設定して、ウェハー表面に吹き付けノズルを向けて粒子を散布した。この粒子の吹き付け方向は、水平に配置したウェハーの鉛直方向から吹き付け、鉛直軸より３０°傾斜する方向にまで、吹き付け方向を変化するようにノズルを移動させながら行った。尚、ウェハー、レジスト、開口部、フラックス、粒子組成等の条件は、上記実施例１とすべて同様にした。
【００２１】
粒子の吹き付けにより、開口部への粒子堆積を行った後、ウェハーの振動処理を行うことなく、レジスト上に残留した粒子をヘラにて、擦り取って除去した。そして、開口内にＳｎ−３ｗｔ％Ａｇ−０．５ｗｔ％Ｃｕ合金粒子を充填したシリコンウェハーを、窒素雰囲気下において２６０℃に加熱し、開口内の粒子を溶融させた。溶融処理後、アミン系溶剤でレジストを溶解除去した。
【００２２】
このようにして、ウェハー表面に形成されたボール状導電部（１０個）の寸法測定を行ったところ、ボール状導電部の高さが平均６５μｍ、標準偏差１μｍという結果が得られた。また、各導電部の形状を確認したところ、形状不良と思われる導電部は見当たらなかった。この結果により、ガス圧による粒子吹き付け法の粒子散布を行っても、均一な形状の導電部の形成が可能であることが確認された。
【００２３】
比較例として、上記実施例の工程のうち、開口部へのフラックス塗布を行わないで粒子の堆積を行った結果について説明する。この比較例では、開口部へのフラックス塗布を行わない以外の条件は、上記実施例１と同様な方法にて粒子の堆積を行った。その結果、レジスト上の残留した粒子をヘラで除去する際に、ヘラの擦り取り作業時に、開口部内に充填された粒子が巻き上げられ、或いは静電力によって粒子が開口部から放出される現象が生じ、開口部内への粒子の充填が均一に行えなかった。