説明

マイクロバンプの形成方法

【課題】 微細化、狭ピッチ化が進んでいるコンタクトプローブとして使用可能なニッケルバンプを、湿式めっきプロセスを用いて形成する方法を提供すること。
【解決手段】 微小開口部を有するフォトレジストで被めっき基板を被覆し、次いで当該被めっき基板を、添加剤として次の式(I)、
【化1】


(式中、Rは水素原子または水酸基を示し、Rは水素原子またはビニル基を示す)
で表されるピリジニウムプロピルスルホネートまたはその誘導体を含有するニッケルめっき浴により電気めっきし、前記微小開口部部分にニッケルめっき皮膜を析出させることを特徴とするマイクロバンプの形成方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マイクロバンプの形成方法に関し、更に詳細には、高アスペクトのニッケルマイクロバンプを形成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、LSIの動作確認には、各電極パッドに一対のプローブを立てて検査する方法が採用されている。このLSI検査用プローブカードのコンタクトプローブの製造には従来CVD法が用いられていた。しかし、微細なプローブを大量に製造する場合コスト面などに問題があるため、湿式めっきプロセスを用いたニッケルバンプによるコンタクトプローブ形成の検討が進んでいる。そして、LSIの小型高性能化に対応して、検査用プローブも微細化、狭ピッチ化が必要となっている。
【0003】
プローブ用ニッケルバンプを形成するには、フォトリソグラフ法によりバンプ用の開口部のレジストパターンを形成するが、レジスト膜が厚いと高解像のパターンを形成できないという問題がある。そこで、薄膜レジストを使用してレジスト膜厚より厚くめっきを行い、高アスペクトニッケルバンプを形成する検討がなされている。
【0004】
しかし、電気めっきは等方成長する傾向が一般的であり、レジストパターン上に電気ニッケルめっきを行うと電析膜は水平方向にも大きく広がるという性質があった。しかも、高アスペクト比のプローブを形成するためには、この性質に反して、ニッケル皮膜を垂直方向に高く堆積させる必要があった。
【0005】
そこで、めっき浴に添加剤を加えて電析状態の制御をする試みがなされており、これまでもニッケルバンプの形状制御に関してはいくつか報告がある(非特許文献1および非特許文献2参照)。しかしこれらの技術でも、アスペクト比が十分に高いプローブが得られているとは言えなかった。
【0006】
【特許文献1】「表面技術」、第52巻、第1号(2001年)、第130−134頁
【非特許文献1】「エレクトロニクス実装学会誌」、第5巻、第7号(2002)、第689−692頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従って本発明は、微細化、狭ピッチ化が進んでいるコンタクトプローブとして使用可能なニッケルバンプを、湿式めっきプロセスを用いて形成する方法の提供をその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者は、上記課題を解決すべく、電気ニッケルめっき浴に着目し、当該浴に種々の添加剤を加えてその電析状態を調べた。そしてその結果、添加剤としてピリジニウムプロピルスルホネートやその誘導体を用いためっき浴を用いれば良好な形状のプローブ用ニッケルバンプが得られることを見出し、本発明を完成した。
【0009】
すなわち本発明は、微小開口部を有するフォトレジストで被めっき基板を被覆し、次いで当該被めっき基板を、添加剤として次の式(I)、
【化2】

(式中、Rは水素原子または水酸基を示し、Rは水素原子またはビニル基を示す)
で表されるピリジニウムプロピルスルホネートまたはその誘導体を含有するニッケルめっき浴により電気めっきし、前記微小開口部部分にニッケルめっき皮膜を析出させることを特徴とするマイクロバンプの形成方法である。
【発明の効果】
【0010】
本発明方法によれば、皮膜応力が少なく、しかも高アスペクトのニッケルめっきによりバンプを形成することができる。そして、このニッケルバンプは、微細化、狭ピッチ化が進んでいるコンタクトプローブとして使用することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明を実施するには、まず、被めっき基板を微小開口部を有するフォトレジストで被覆し、バンプの平面形状をパターン化することが必要である。
【0012】
この被めっき基板としては、電導性があってめっき可能なものであれば良く、具体的には、バンプを形成すべき部材が挙げられる。この被めっき基板の例としては、シリコンウエハ等の上にスパッタリング等でニッケル等の金属皮膜を蒸着したものや、樹脂基板上に金属皮膜を接着させたもの等が挙げられる。
【0013】
この被めっき基板はフォトレジストで被覆されるが、その厚みは、0.5から20μm程度であればよい。また、このフォトレジスト上にパターン化される微小開口部の大きさは、バンプの平面形状によるが、四角形(正方形を含む)の場合は、10から100μm×10から100μm程度であれば良く、円形であれば、その直径が10から100μm程度であればよい。
【0014】
上記フォトレジストとしては、光感光性樹脂や熱硬化樹脂等が使用され、例えば、PMER P−LA900PM(東京応化工業(株)製)等の市販品を使用することができる。また、パターン化は、露光、現像またはレーザー照射することにより実施される。
【0015】
次いで、上記のように微小開口部を有するフォトレジストで被覆された被めっき基板(以下、「バンプ用めっき基板」という)を、添加剤として次の式(I)、
【化3】

(式中、RおよびRは前記した意味を有する)
で表されるピリジニウムプロピルスルホネートまたはその誘導体(以下、「PPS誘導体」という)を含有するニッケルめっき浴で電気めっきする。
【0016】
添加剤として使用される上記PPS誘導体の具体例としては、式(I)中、RおよびRが共に水素原子である3−ピリジニウムプロピルスルホネート(ピリジニウムプロピルスルホベタイン)、Rが水酸基でRが水素原子である1−(2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル)−ピリジニウムベタイン、Rが水素原子でRが2−ビニル基である1−(3−プロピルスルホン酸−1)−2−ビニルピリジニウムベタイン等が挙げられる。これらは、例えば、PPS、PPSOH、PPV等の商品名(ラッシング社製)で市販されているので、これを使用することができる。
【0017】
上記PPS誘導体が添加されるニッケル浴としては、例えば、スルファミン酸ニッケルめっき浴、ワット浴等が利用できる。本発明において使用されるこれらニッケルめっき液の基本組成は、従来より公知のもので良く、例えば、次の範囲の組成のものが使用される。
【0018】
〔 スルファミン酸ニッケルめっき浴 〕
一般的範囲 好ましい範囲
ニッケルイオン 10〜120g/l 50〜100g/l
スルファミン酸イオン 80〜600g/l 200〜500g/l
ホウ酸 20〜 50g/l 30〜 40g/l
塩素イオン 0.5〜 3g/l 1〜 2g/l
pH 3.5〜4.5 4.0〜4.2
【0019】
〔 ワット浴 〕
一般的範囲 好ましい範囲
ニッケルイオン 10〜120g/l 50〜 80g/l
硫酸イオン 30〜400g/l 60〜120g/l
ホウ酸 20〜 50g/l 30〜 40g/l
塩素イオン 5〜 30g/l 10〜 20g/l
pH 3.5〜4.5 4.0〜4.2
【0020】
上記ニッケルめっき浴へのPPS誘導体の添加量は、0.02〜0.5g/l(1×10−4〜3×10−3mol/l)程度、好ましくは、0.06〜0.2g/l(3×10−4〜1×10−3mol/l)である。
【0021】
また、本発明で使用するニッケルめっき浴には、上記PPS誘導体の他、いわゆる一次光沢剤として知られている化合物を添加することもできる。この一次光沢剤の例としては、1,5−ナフタレンジスルホン酸ナトリウム等のナフタレンスルホン酸塩やサッカリン塩を挙げることができる。
【0022】
上記のニッケル浴を使用し、バンプ用めっき基板をめっきするに当たっては、特に制約はなく、通常のニッケルめっき方法により行うことができる。具体的には、例えば、常法に従ってバンプ用めっき基板を脱脂、酸洗浄を行った後、ニッケルめっきを行えばよい。このニッケルめっきの条件も、一般的なスルファミン酸ニッケルめっきないしはワット浴でのニッケルめっきの条件で良く、例えば、40ないし60℃のめっき浴中、1ないし20A/dmの電流密度で、2分ないし60分程度めっきすればよい。なお、このめっきにおいては、例えばポンプ循環等により撹拌を行うことが好ましい。
【0023】
このようにして微小開口部に析出されたニッケルめっき皮膜(バンプ部分)は、そのアスペクト比(高さ/幅)が、0.2ないし10であり、また、その析出範囲は、微小開口部より若干はみ出る程度である。
【0024】
従って、上記のようにめっきした後、レジストを除去すれば、微細化、狭ピッチ化が要求されるコンタクトプローブとして使用可能なニッケルバンプが得られる
【実施例】
【0025】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例等に何ら制約されるものではない。
【0026】
実 施 例 1
プローブ用ニッケルバンプのめっきによる作成(1):
バンプ用めっき基板として、ニッケルを蒸着したSiウェハ上に厚さ20μmのフォトレジスト(東京応化工業(株)製)でパターン形成したものを、表1に示す組成のスルファミン酸ニッケルめっき浴にピリジニウムプロピルスルホネート(PPS)を0.1g/lを加えためっき液(本発明浴)使用し、プローブ用ニッケルバンプを作成した。レジストパターンの開口部サイズは30μm×30μmとした。
【0027】
【表1】

【0028】
なお、対照としては、表1の基本浴を、また比較としては、本発明浴において、PPSに代え、クマリンを0.1g/l使用した浴(比較浴1)およびプロパルギルアルコールを0.01g/l使用した浴(比較浴2)を用いた。
【0029】
まためっきは、バンプ用めっき基板を、10%リン酸と界面活性剤の混合溶液で1分間脱脂を行い、次いで10%硫酸溶液で1分間酸活性を行なった後、浴温40℃、ポンプ撹拌、電流密度5A/dm、めっき時間40分間の条件下で実施し、本発明浴による本発明バンプ、基本浴による対照バンプ、比較浴1による比較1バンプおよび比較浴2による比較2バンプを得た。なお、ポンプ撹拌は、めっきセル内に設置した撹拌パイプからの液流が、被めっき物表面を循環するようにセットした。
【0030】
実 施 例 2
バンプめっき皮膜の形状および表面観察:
実施例1で得た各バンプについて、そのめっき皮膜の形状測定および表面観察を行った。この測定ないし観察には、超深度形状測定顕微鏡(VK8550キーエンス社製)および走査型電子顕微鏡(JSM−5200 JEOL製)を用いた。
【0031】
本発明バンプの外観を図1に、対照バンプの外観を図2に、比較1バンプおよび比較2バンプの外観をそれぞれ図3および4に示した。この結果から明らかなように、本発明バンプでは、めっき部分がレジスト開口部よりあまりはみ出していないのに対し、対照バンプおよび比較バンプでは、めっき部分がレジスト開口部から大きくはみ出していた。
【0032】
実 施 例 3
ニッケルめっき皮膜応力の測定:
本発明浴、比較浴1および2と、表1の組成から有機添加剤を全く取り去った浴(無添加浴)について、それらのめっき後の皮膜応力を測定した。
【0033】
応力測定は、応力測定用の試験片(Be−Cu製のテストストリップ)にめっきを行い、その皮膜応力をストリップ電着応力測定器(藤化成株式会社)を用いて測定することにより行った。試験片のめっき操作条件はバンプめっき時とほぼ同様にして行い、めっき膜厚が約3.5μmになるように、めっき時間を調整した。この結果を図5に示す。
【0034】
この結果から明らかなように、本発明浴の応力は、比較浴1および2の応力に比べ半分以下であり、有機添加剤を加えない無添加浴よりも低かった。
【0035】
実 施 例 4
プローブ用ニッケルバンプのめっきによる作成(2):
下記表2のワット浴をベースとする浴を基本液とし、これにピリジニウムプロピルスルホネート(PPS)を0.1g/lを加えたニッケルめっきを使用し、めっき浴温50℃とする以外は実施例1と同様にしてバンプを作成した。このバンプの析出外観は、図1とほぼ同様であった。
【0036】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0037】
本発明方法によれば、めっきの析出状態を制御した形でバンプを形成することができる。そして析出したバンプのニッケル皮膜は、皮膜応力が少ないものである。
【0038】
従って、本発明方法により、微細化、狭ピッチ化が求められるコンタクトプローブとして使用可能なニッケルバンプを有利に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明バンプの外観を示す図面(写真)
【図2】対照バンプの外観を示す図面(写真)
【図3】比較1バンプの外観を示す図面(写真)
【図4】比較2バンプの外観を示す図面(写真)
【図5】本発明浴、比較浴1、比較浴2および無添加浴についてのめっき後の皮膜応力の測定結果を示す図面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
微小開口部を有するフォトレジストで被めっき基板を被覆し、次いで当該被めっき基板を、添加剤として次の式(I)、
【化1】

(式中、Rは水素原子または水酸基を示し、Rは水素原子またはビニル基を示す)
で表されるピリジニウムプロピルスルホネートまたはその誘導体を含有するニッケルめっき浴により電気めっきし、前記微小開口部部分にニッケルめっき皮膜を析出させることを特徴とするマイクロバンプの形成方法。
【請求項2】
フォトレジストの微小開口部が、一辺が10から100μmの正方形または直径が10から100μmの円形である請求項第1項記載のマイクロバンプの形成方法。
【請求項3】
微小開口部に析出されたニッケルめっき皮膜のアスペクト比(高さ/幅)が、0.2ないし10である請求項第1項または第2項記載のマイクロバンプの形成方法。
【請求項4】
ニッケルめっき液が、更にナフタレンスルホン酸塩および/またはサッカリン塩を含有するものである請求項第1項ないし第3項の何れかの項記載のマイクロバンプの形成方法。
【請求項5】
ニッケルめっき液のピリジニウムプロピルスルホネートまたはその誘導体の含有量が、1×10−4molないし3×10−3molである請求項第1項ないし第4項の何れかの項記載のマイクロバンプの形成方法。
【請求項6】
ニッケルめっき液が、ニッケルイオンとして10ないし120g/l、スルファミン酸イオンとして80ないし600g/l、塩素イオンとして0.5ないし3g/l、ホウ酸として20ないし50g/l含有するスルファミン酸ニッケルめっき液である請求項第1項ないし第5項の何れかの項記載のマイクロバンプの形成方法。
【請求項7】
ニッケルめっき液が、ニッケルイオンとして10ないし120g/l、硫酸イオンとして30ないし400g/l、塩素イオンとして5ないし30g/l、ホウ酸として20ないし50g/l含有するワット浴である請求項第1項ないし第5項の何れかの項記載のマイクロバンプの形成方法。



【図5】
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【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−2246(P2006−2246A)
【公開日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−182937(P2004−182937)
【出願日】平成16年6月21日(2004.6.21)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 平成16年3月8日 社団法人表面技術協会発行の「第109回 講演大会講演要旨集」に発表
【出願人】(596089975)
【出願人】(000120386)荏原ユージライト株式会社 (48)
【Fターム(参考)】