導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法
【課題】製造効率が良好で、低コストでありながら、導電性ボールを傷つけることなく円滑に開口部に振り込み、基板の所定位置により確実に搭載可能とした導電性ボール配列用マスクとその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて前記母型上に電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、前記レジスト体を除去し、前記開口部を露呈させるレジスト除去工程と、前記開口部の底部周縁にスロープ状のボール誘導部を形成する電解研磨工程と、を有する導電性ボール配列用マスクの製造方法とした。
【解決手段】導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて前記母型上に電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、前記レジスト体を除去し、前記開口部を露呈させるレジスト除去工程と、前記開口部の底部周縁にスロープ状のボール誘導部を形成する電解研磨工程と、を有する導電性ボール配列用マスクの製造方法とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体と回路基板の接続などに用いられる導電性ボールを、所定のパターンで基板上に配列するための導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電性ボールを基板のパッドなどに搭載する方法として振込みタイプが知られている。これは、図１９に示すように、必要数の開口１１０が形成されたボール配列用マスク１００を用いて導電性ボール２００を搭載する方法である。図１９中、符号３００で示したものは基板となるウェハー、符号３１０は同ウェハー３００に形成された電極パッド、符号３２０は同電極パッド３１０上に塗布されたフラックスである。また、符号４００で示したものはボール配列用マスク１００を保持するマスク保持枠である。
【０００３】
図１９（ａ）に示すように、開口１１０は、一般に、導電性ボール２００よりも若干大きい程度に形成されており、通常であれば、ボール配列用マスク１００を転がってきた導電性ボール２００は開口１１０内に落下する（振り込まれる）。
【０００４】
しかし、導電性ボール２００の開口１１０への挿入阻害要因となるバリ（図示せず）などが開口１１０の端縁１１１に残存している場合があり、かかるバリの存在によって導電性ボール２００が開口へ侵入して行かない場合があった。
【０００５】
そこで、振込みタイプに用いるボール配列用マスクとして、前記バリなどを予め除去しつつ、より確実に導電性ボールを開口に挿入できるように、かかる開口の少なくとも一方の開口端縁の全周をレーザー加工してＣ面又はＲ面を形成したボール配列用マスクが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、導電性ボール２００の開口１１０への入口となる上端部周縁には目がいくものの、開口１１０の下端部周縁には注意が払われることはかつてなかった。
【０００８】
すなわち、従来のボール配列用マスク１００では、場合によっては導電性ボール２００が開口１１０内で引っ掛かってしまい、円滑にウェハー３００に搭載されないことが生じる虞があった。特に、フラックス３２０が開口１１０の内壁面に一旦触れてしまうと、図１９（ｂ）に示すように上方へ進行して行き、これに触れた導電性ボール２００が捕捉されて開口部３内に留まってしまうことがあった。これでは、電極パッド３１０に正確に搭載されることが全く期待できなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、開口内を導電性ボールが円滑に通過できるようにした導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクであって、前記開口部の下端周縁に椀状の凹部が形成されていることとした。
【００１１】
（２）本発明は、上記（１）の導電性ボール配列用マスクにおいて、前記凹部の曲率半径は、前記導電性ボールの曲率半径よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
（３）本発明は、上記（１）又は（２）の導電性ボール配列用マスクにおいて、前記凹部の端縁部がＲ状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
（４）本発明は、導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、前記開口部の下端周縁には椀状の凹部が形成された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて前記母型上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、前記レジスト体を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、を有することとした。
【００１４】
（５）本発明は、上記（４）に記載の配列用マスクの製造方法において、前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有することを特徴とする。
【００１５】
（６）本発明は、上記（５）に記載の配列用マスクの製造方法において、前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導電性ボール配列用マスクの開口部に振り込まれた導電性ボールの抜けが向上するため、基板の所定位置に、より確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクが用いられる基板の説明図である。
【図２】同導電性ボール配列用マスクの説明図である。
【図３】同導電性ボール配列用マスクの使用状態を示す説明図である。
【図４】同導電性ボール配列用マスクの開口部を示す説明図である。
【図５】同開口部の拡大図である。
【図６】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図７】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図８】導電性ボール配列用マスクの変形例を示す説明図である。
【図９】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１０】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１１】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１２】同導電性ボール配列用マスクを用いて導電性ボールを基板上に配列させた状態を示す説明図である。
【図１３】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの製造工程の流れを示す説明図である。
【図１４】他の実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの製造工程を示す説明図である。
【図１５】同製造工程の変形例を示す説明図である。
【図１６】支柱の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１７】支柱の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１８】変形例に係る凹部の説明図である。
【図１９】従来の導電性ボール配列用マスクと、同マスク上における導電性ボールの挙動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（導電性ボール配列用マスクの概要）
図１に所定の配列パターンで複数の電極パッド１１が配置されたウェハーからなる基板１０を、図２には基板１０の電極パッド１１に導電性ボール２（図３参照）をそれぞれ搭載させるために用いられる導電性ボール配列用マスク１（以下、単に「配列用マスク１」とする）示している。
【００１９】
この配列用マスク１は、基板１０の電極パッド１１の配列パターンに対応するとともに、半田ボールや銅ボールなどからなる導電性ボール２が挿通可能な開口部３が複数形成されている。なお、以下では導電性ボール２として半田ボールを用いたものとして説明する。
【００２０】
また、配列用マスク１は、図３に模式的に示した搭載装置４にセットされて用いられる。搭載装置４は、図示するように、電極パッド１１が配列された面を上方に向けた状態で基板１０を載置することができ、かつ、この基板１０の電極パッド１１が配列された面に対面させるとともに、開口部３を電極パッド１１に位置合わせしてマスク保持枠５を介してセット可能なテーブル４１を備えている。なお、符号４２で示すものはテーブル４１の支持基台である。
【００２１】
また、搭載装置４は、配列用マスク１の左方端（一方端）の上方に供給口４４を臨設した導電性ボール供給部４５を備えるとともに、配列用マスク１の図における左方端と右方端の間を、配列用マスク１の上面と先端部が接触しつつ横行可能なスキージ４６を備えている。
【００２２】
すなわち、導電性ボール供給部４５から配列用マスク１の上面に供給された導電性ボール２は、スキージ４６の先端部で捕捉されるとともに、配列用マスク１の両端間を移動させられながら開口部３に挿入される。
【００２３】
さらに、搭載装置４は、導電性ボール２の除去部４７を備えている。これは、開口部３に挿入されない残余の導電性ボール２を配列用マスク１の上面から除去するためのものであり、配列用マスク１の右側端の上方に配設した供給口４８を具備し、スキージ４６で右方端に移動された残余の導電性ボール２を除去することができるように構成されている。
【００２４】
（導電性ボール配列用マスクの特徴）
以下、本実施形態に係る配列用マスク１について、より具体的に説明する。図４は配列用マスク１の開口部３の断面図、図５は同開口部３の拡大図である。図４中、符号１２は基板１０の電極パッド１１上に塗布された仮固定材であるフラックスである。また、符号６は配列用マスク１の裏面に形成された支柱部であり、本実施形態では、この支柱部６を、複数の開口部３，３の間で適宜間隔に形成するようにしている。すなわち、支柱部６を備えていない、あるいは支柱部６の数が極めて少ないといった場合、導電性ボール２をスキージ４６で押しながら開口部３に振り込む際に、配列用マスク１が下方へ撓んで開口部３自体が沈み込み、開口部３の縁部に導電性ボール２を擦りつけたり、開口部３に振り込まれた導電性ボール２が飛び出たりする虞がある。しかし、本実施形態のように、複数の開口部３，３の間に支柱部６を適宜数形成することによって、配列用マスク１の撓みによる開口部３の沈み込みが防止されるため、導電性ボール２を擦りつけたりすることもない。なお、各開口部３間にそれぞれ１つの支柱部６を形成してもよい。また、本実施形態では支柱部６を配列用マスク１と同一素材で一体成形しているが、異なる素材で後付けなどにより形成しても構わない。
【００２５】
係る支柱の形成は、例えば、図１６に示すように、後述する電着層１６の表面にパターンレジスト９５を形成後（図１６（ａ））、レジストパターン９５内に電着層１６と同一又は異なる素材（ニッケル、銅など）でメッキしてメッキ層９６を形成、あるいは樹脂を埋め込んで樹脂層９６を形成し（図１６（ｂ））、母型１５やパターンレジスト９５を除去する（図１６（ｃ））。こうして、金属や樹脂からなる支柱部６を有する配列用マスク１を形成することができる。また、図１７に示すように、電着層１６の表面にレジストパターニングを行うことで、レジスト９７からなる支柱部６を形成することも可能である。なお、本工程は、後に説明する電鋳工程後であればいつでも施すことが可能である。
【００２６】
図４及び図５に示すように、配列用マスク１に形成された本実施形態に係る開口部３は、導電性ボール２の直径の１０〜２０％だけ長い径を有し、電極パッド１１の直上方に位置するように対応している。
【００２７】
本実施形態に係る開口部３は、導電性ボール２を開口部３に誘導し易くするために、当該開口部３の上端周縁３０にスロープ状のボール誘導部７が形成されている。そして、より特徴的な構成として、当該開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成されており、しかも、この凹部８の椀状を形成する曲率が導電性ボール２の曲率と異ならせている。
【００２８】
すなわち、単に裾広がりとなるような断面視略ハ字状のようなテーパ面ではなく、図示するように、マスク基体側に所定の曲率で椀状にえぐれた湾曲面を有する凹部８が開口部３の下端周縁に形成されている。詳しくは後述するが、本実施形態では、この凹部８をエッチングにより形成している。
【００２９】
かかる椀状の凹部８を開口部３の下端周縁に形成したことにより、開口部３に振り込まれた導電性ボール２は、落下しつつ当該開口部３を通過していく中で内壁面との接触時間が短くなる。これにより、導電性ボール２が開口部３に引っ掛かる起因と思われる摩擦抵抗又は静電気の影響を受けにくくなる。しかも、凹部８の端縁部においては、導電性ボール２は点接触になるため、基板１０側へ落下し易い。したがって、導電性ボール２の球離れが良好となり、電極パッド１１への搭載性が向上する。
【００３０】
また、椀状の凹部８であるため、電極パッド１１に塗布されたフラックス１２は開口部３の内壁面に触れにくい。したがって、例えば、内壁面に付着したフラックス１２により導電性ボール２が捕捉され、落下することなく開口部３内に留まるようなこともないため、電極パッド１１との接着不良を生起する虞を未然に防止することができる。
【００３１】
なお、凹部８の形状、例えば椀状に凹んだその凹み具合は、搭載される導電性ボール２が凹部８内に入り込まない程度にするのが好ましい。したがって、凹部８の径は導電性ボール２の径より小さくする必要がある。本実施形態では、導電性ボール２の半径を５０μｍと仮定すると、マスク配列用マスク１の厚みが５０〜７０μｍ程度の場合、凹部８の仮想半径を略１５〜２５μｍの範囲に設定して、凹部８の曲率半径（曲率）を導電性ボール２の曲率半径（曲率）よりも小さく（大きく）している。
【００３２】
すなわち、開口部３の径はその途中までは、導電性ボール２の直径の１０〜２０％程度長くするだけにして導電性ボール２が極力開口部３の中心から外れることなく落下するようにする一方、開口部３の下端部には仮想半径を略１５〜２５μｍの凹部８を形成して、球離れを良好にしている（導電性ボール２の通過抵をの低減させている）のである。したがって、導電性ボール２は電極パッド１１に確実に搭載され易くなる。
【００３３】
一方、ボール誘導部７は、高さＨよりも水平方向の距離Ｌが長く設定されている（図５）。したがって、配列用マスク１の上を転動する導電性ボール２がこのなだらかなボール誘導部７に至ると、開口部３へと導かれていき、円滑に落とし込まれることになる。本実施形態では、高さ方向と水平方向との比が、略１：２〜１：２０の傾斜を有するスロープ状に形成されており、導電性ボール２の直径が１００μｍと仮定すると、高さＨ=１〜５μｍ、水平方向の距離Ｌ＝１０〜２０μｍの範囲で寸法を設定している。
【００３４】
このように、開口部３の上端周縁３０にスロープ状のボール誘導部７が形成されているために、導電性ボール２を傷つける虞がなく、導電性ボール２へのダメージを可及的に軽減させることができ、なおかつ円滑に開口部３の中に落とし込むことができる。
【００３５】
また、図４や図５に示すように、ボール誘導部７における開口部３に臨む端部の高さ寸法は、導電性ボール２の直径よりも大きくしている。すなわち、導電性ボール２が開口部３から基板１０上に落下して電極パッド１１に搭載されたときに、導電性ボール２が開口部３の上端周縁３０から上方へ突出しないようにしている。このようにすることで、導電性ボール２が収容されている開口部３に他の導電性ボール２が入り込むことはなく、また、スキージ４６で水平方向に押された導電性ボール２は、既に開口部３内に存在する導電性ボール２の上部を円滑に通過していくことになるため、いずれの導電性ボール２についても損傷を受ける虞がなくなる。
【００３６】
以下、本実施形態に係る配列用マスク１の製造方法について、図６〜図１１及び図１３を参照しながら説明する。
【００３７】
（パターニング工程）
まず、母型１５を用意し、図示しないが、この母型１５の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解若しくは膨潤除去することにより、開口部３に対応するレジスト体９１を有するパターンレジストを設ける（図６参照）。前記フォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００３８】
（電鋳工程）
次いで、前記パターンレジストが設けられた母型１５を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体９１の高さと同じ程度かそれ以上に、当該レジスト体９１で覆われていない表面に電着金属を電鋳して電着層１６を形成する。なお、電鋳後は、電着層１６やレジスト体９１の表面に機械的研磨を施すことが好ましい。
【００３９】
この電鋳工程で用いるメッキ液は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）を主成分とするとともに、第１添加剤としてのＳ（イオウ）と、第２添加剤としてのＣ（炭素）とを、それぞれ１％未満程度含有している。したがって、電着層１６を形成する電着金属はＮｉ−Ｃｏ合金となっている。また、母型１５の材料としては電着層１６よりも選択的に電解研磨されやすいＳＵＳを用いている。これは、後述するように、ボール誘導部７を形成するには、母型１５の材料として、電着層１６よりも選択的に電解研磨される材料とすることが重要だからである。
【００４０】
（支柱形成用マスキング工程）
そして、レジスト体９１及び電着層１６が形成された母型１５の表面にフォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を除去することにより、図６に示すように、レジスト体９１を除く位置（電着層１６上）に適宜間隔で支柱形成用レジスト体９２が形成されたパターンレジストを設けて支柱形成用のマスキングとする。この場合のフォトレジスト層についても、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜数枚ラミネートして形成するとよい。
【００４１】
（エッチング工程）
次いで、図６に示すように、支柱形成用レジスト体９２が形成された状態のまま、支柱形成のためにハーフエッチングを行う。この場合のエッチングは、所定のエッチング液を収容したエッチング槽内で浸食させるディップ式でよく、エッチング液としても一般的な塩化第二鉄水溶液を使用することができる。
【００４２】
このエッチング工程によれば、図７に示すように、Ｎｉ−Ｃｏ合金である電着層１６はレジスト体９１の近傍が優先的にエッチングされる。これは、レジスト体９１近傍の電着層１６が高電流密度部分であること、また、電着層１６を、前述したように、Ｎｉ、Ｃｏを主成分とし、１％未満程度のＳとＣとを添加剤として含有するメッキ液を使用して形成したことに起因すると考えられ、図示するように、レジスト体９１の近傍とそれ以外の部分ではエッチング深さの比が略２：１となり、レジスト体近傍の深掘りされた部分には椀状の凹部８が形成されることになる。
【００４３】
ここで、電着層１６から母型１５を溶解・剥離などにより除去すれば、図８に示すように、開口部３の下端周縁椀状の凹部８が形成された配列用マスク１を得ることができる。この場合の配列用マスク１は、開口部３の上端周縁にボール誘導部７は形成されていないが、開口部３内を導電性ボール２が円滑に通過できるようにして、電極パッド１１への搭載性を向上させる目的は十分に達成することができる。すなわち、かかる凹部８が開口部３の下端周縁に形成された配列用マスク１を用いた場合、前述したように、導電性ボール２の開口部３からの抜け性が大きく改善される。
【００４４】
ところで、本実施形態では、電鋳工程とエッチング工程との間に支柱形成用マスキング工程を実行したが、支柱部６を電着層１６とは異なる素材で後付けすることもできるため、この支柱形成用マスキング工程は特に必須ではなく省略しても構わない。
【００４５】
開口部３の上端周縁にボール誘導部７を形成する配列用マスク１を得るためには、この後、以下の工程を実行していくことになる。
【００４６】
（レジスト除去工程）
すなわち、図７で示したエッチング工程の後、レジスト体９１及び支柱形成用レジスト体９２を除去し、開口部３（母型１５）を露呈させる（図９参照）。
【００４７】
（電解研磨工程）
そして、図９に示すように、ＳＵＳからなる母型１５上に成膜された状態の電着層１６を、開口部３から母型１５が露呈した状態で電解研磨する。
【００４８】
電解研磨は、周知の通り、被研磨体（本実施形態では母型１５と電着層１６からなる）を陽極として、リン酸などの一般的に用いられる電解液中で電解し、陽極面すなわち、被研磨体表面を平滑化させる方法である。
【００４９】
ここで、特に、電流は、バリのような極小突起や、本実施形態における母型１５と電着層１６との界面に形成される極小間隙などに強く作用するため、図１０に示すように、開口部３内においては、母型１５と電着層１６との界面部分が溶解され、開口部３の母型側周縁にスロープを有するボール誘導部７が形成される（図５参照）。
【００５０】
しかも、本実施形態のように、母型１５の材料をＳＵＳとし、電着層１６の電着金属をＮｉ−Ｃｏ合金としているため、母型１５と電着層１６の組成の違いによる電解腐食特性により、母型１５の方が電着層１６よりも選択的に電解研磨され、より容易にスロープ状のボール誘導部７を形成することができる。さらに、電解研磨工程において、電解研磨の時間及び／又は電流（電圧）の管理を行うことで、理想的なスロープ形状を容易に形成することが可能である。
【００５１】
最後に、電着層１６から母型１５を剥離や溶解により除去して、図１１に示すように、開口部３の上端周縁にスロープ状のボール誘導部７が、また開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成された配列用マスク１を得る。
【００５２】
かかる配列用マスク１において、電解研磨によって形成されたボール誘導部７は、表面粗さＲａ（平均粗さ）が改善されて平滑化されており、しかも、上述したように微細なバリ取りなどにも優れた効果を奏するため、前述したように、搭載装置４を用いて導電性ボール２を開口部３に振り込む際に、導電性ボール２が開口部３の上端周縁３０に衝突して傷ついたりするおそれがなく、円滑に開口部３内に入り込み、しかも、開口部３の下端周縁には椀状の凹部８がされているため、ボール離れが向上して、導電性ボール２は開口部３から円滑に抜け落ち、図１２に示すように、基板１０の電極パッド１１上に整然と搭載させることができる。
【００５３】
その後、搭載装置４から配列用マスク１を取り外し、電極パッド１１に搭載された導電性ボール２をリフローすれば、基板１０の電極パッド１１に精度良く導電性ボール２を溶着させることができる。
【００５４】
各開口部３の下端周縁に椀状の凹部８がそれぞれ形成され、基板１０の電極パッド１１に精度良く導電性ボール２を取り付けることのできる配列用マスク１を、上述してきたように、一般的な塩化第二鉄水溶液をエッチング液として使用するエッチング工程を有する製造方法で得るようにしたため、生産性が向上してコストの面でも極めて有利となる。
【００５５】
以上説明してきたように、本実施形態に係る配列用マスクの製造方法によれば、電着層１６に開口部３を形成し、開口部３に対応するレジスト体９１を除去する前にエッチングすることにより、レジスト体９１の近傍が優先的にエッチングされ（レジスト体９１の近傍とそれ以外の部分とおエッチング深さの比＝略２：１）、電着層１６（マスク基体）側に椀状にえぐれた湾曲面を有する凹部８が開口部３の下端周縁に形成されることになる。
【００５６】
ところで、配列用マスク１の開口部３の下端周縁に形成された椀状の凹部８の上下端縁部８１，８１は、図１８に示すように、Ｒ状に形成されている。
【００５７】
すなわち図９及び図１０に示すように、電解研磨工程を実行すると、開口部３の母型側周縁にスロープを有するボール誘導部７が形成されるが、このとき、凹部８についてみれば、上下端縁部８１，８１についても電解研磨の影響が及び、ミクロ的にＲ状に形成されるものと考えられる。
【００５８】
こうして、本実施形態のように配列用マスク１を製造した場合、開口部３の下端周縁に形成される凹部８の端縁部８１は、エッジとなるのではなく曲面となるため、導電性ボール２と接触しても、当該導電性ボール２を傷つけたりするおそれがない。
【００５９】
なお、本実施形態では、凹部の上下端縁部８１，８１がそれぞれＲ状になっていることとしたが、少なくともいずれか一方がＲ状となっていれば、導電性ボール２を傷つける虞は大幅に減少する。そして、その場合、上端縁部８１がＲ状であることが望ましい。
【００６０】
（他の実施形態）
ここで、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成された配列用マスクを得るための他の実施形態に係る製造方法について、図１４を参照しながら説明する。
【００６１】
先の製造方法が、レジスト体９１近傍とその他の領域とにおけるエッチングスピードの差のみを利用して、レジスト体９１の近傍を優先的に深くエッチングして凹部８を形成したが、ここでは、電着層１６を２層構造として、選択的エッチングを取り入れることによって凹部８を形成するようにしている。
【００６２】
すなわち、図１４（ａ）に示すように、先ず、やはりＳＵＳなどを材料とする母型１５０を用意し、この母型１５０の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、開口部３に対応するレジスト体１６０を有するパターンレジストを設ける。この場合もフォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００６３】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、前記パターンレジストが設けられた母型１５０を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体１６０の半分の高さ程度に堆積されるように、当該レジスト体１６０で覆われていない表面にＣｕを電鋳して第１電着層１７０を形成し、次いで、今度はＮｉを電着金属として、レジスト体１６０と同高さになるまで堆積するように電鋳を行い、第１電着層１７０の上に第２電着層１８０を形成する。
【００６４】
なお、ここで、Ｃｕからなる第１電着層１７０とＮｉからなる第２電着層１８０とは上下逆であっても構わない。つまり、Ｎｉを電着金属とした電鋳を先に行い、その後にＣｕを電着金属とした電鋳を行ってもよい。
【００６５】
次に、図１４（ｃ）に示すように、第２のパターンレジストを設ける。すなわち、第２電着層１８０又は第１電着層１７０の上に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、レジスト体１９０を有するパターンレジストを設ける。なお、この第２のパターンレジストを設ける工程は必須ではなく、実行することが好ましいものの、省略しても構わない。
【００６６】
次いで、図１４（ｄ）に示すように、エッチング工程を実行するのであるが、ここでは最上層となる第２電着層１８０のみをエッチングするに相応しいエッチング液を使用する。したがって、レジスト体１９０の近傍のエッチングが進行して第１電着層１７０でストップしたときには、レジスト体１９０の近傍よりも、レジスト体１９０から離隔している領域についてはエッチング速度が遅いため、図示するように、レジスト体１９０の上端近傍に椀状の凹部８が形成される。
【００６７】
最後に、図１４（ｅ）に示すように、レジスト体１９０を溶解除去するとともに、２層の電着層（第１電着層１７０と第２電着層１８０）を母型１５０から剥離すれば、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成された配列用マスク１が得られることになる。
【００６８】
なお、例えば、第１電着層１７０と第２電着層１８０との間にＡｕ層などのバリア層を介在させた場合は、第１電着層１７０と第２電着層１８０の材質はＣｕやＮｉなどに限らず、適宜の材料を選択することができる。
【００６９】
また、配列用マスクの製造方法の変形例として、図１５に示す手順について説明する。これは、単一の材料からなる単一電着層１４０を形成し、所定のレジストパターンを行ってからエッチングすることで、開口部３の下端周縁に２段の椀状凹部８’を形成するようにしたものである。
【００７０】
すなわち、図１５（ａ）に示すように、やはりＳＵＳなどを材料とする母型１５０を用意し、この母型１５０の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、開口部３に対応するレジスト体１６０を有するパターンレジストを設ける。この場合もフォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００７１】
次いで、前記パターンレジストが設けられた母型１５０を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体１６０と同高さになるまで、例えばＮｉを電着金属として堆積させ、単一電着層１４０を形成する。なお、このとき使用したメッキ液には添加剤を含有させていない。
【００７２】
そして、この単一電着層１４０の上にフォトレジスト層を形成し、これも周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、レジスト体１９０を有するパターンレジストを設けるのである。
【００７３】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、一般的な塩化第二鉄水溶液を用いたエッチングを行うと、図示するように、レジスト体１６０とレジスト体１９０との間には、２段の椀状凹部８’が形成される。
【００７４】
このような２段の椀状凹部８’が形成されるメカニズムとしては解明されていないものの、レジスト体１６０とレジスト体１９０との距離、あるいはメッキ液の添加剤の有無あるいは配合比などが影響するものと考えられる。
【００７５】
本実施形態によれば、以下のような導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法が実現される。
【００７６】
（１）導電性ボール２を基板１０の所定位置に搭載するために、導電性ボール２を挿通可能な複数の開口部３が基板１０に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスク１であって、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成されている導電性ボール配列用マスク１。かかる配列用マスク１を使用することにより、開口部３に振り込まれた導電性ボール２を、基板１０の所定位置に確実に搭載することが可能となる。
【００７７】
（２）凹部８の曲率半径が導電性ボール２の曲率半径よりも小さい導電性ボール配列用マスク１。かかる導電性ボール配列用マスク１であれば、搭載される導電性ボール２が凹部８内に入り込む虞がなく、円滑に基板１０に搭載される。
【００７８】
（３）凹部８の端縁部８１がＲ状に形成されている導電性ボール配列用マスク１。かかる導電性ボール配列用マスク１であれば、導電性ボール２を傷付ける虞がなくなる。
【００７９】
（４）導電性ボール２を基板１０の所定位置に搭載するために、導電性ボール２を挿通可能な複数の開口部３が基板１０に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成された導電性ボール配列用マスク１の製造方法であって、母型１５の表面に、開口部３に対応するレジスト体９１を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて母型１５上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層１６を形成する電鋳工程と、レジスト体９１を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体９１の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、を有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、開口部３に振り込まれた導電性ボール２を、基板１０の所定位置により確実に搭載することのできる配列用マスク１を、極めて低コストで提供することが可能となる。また、エッチングにより凹部８が形成されるため、複数の凹部８を一様に形成することができ、しかも安価で実現できる
（５）前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、所定形状の椀状の凹部８を容易に形成することが可能となる。
【００８０】
（６）前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、所望する形状の椀状の凹部８を容易に形成することが可能となる。
【００８１】
（７）前記エッチング工程の前に、前記電着金属及びレジスト体９１の上面に、支柱形成用レジスト体９２を有するエッチング用マスキングレジストを設ける支柱形成用マスキング工程を有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、複数の開口部３，３の間に支柱部６を適宜数容易に形成することができ、配列用マスク１の撓みによる開口部３の沈み込みが防止されるため、導電性ボール２を擦りつけたりしてダメージを与えることを防止できる。
【００８２】
ところで、上述してきた実施形態において、各開口部３は、配列用マスク１を搭載装置４に搭載した際に、基板１０に向かって下窄まりのテーパー状に形成することもでき、その場合、導電性ボール２を所定位置により精度良く搭載することが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態において、開口部３の上端周縁部に形成されるボール誘導部７のスロープ形状を規定するには、電解研磨工程の時間の長短や電流の強弱をそれぞれ制御したり、あるいは両者を同時に制御したりするなど、電解研磨工程の時間及び／又は電流の管理で行うことができる。すなわち、ボール誘導部７のスロープ形状を、例えば高さ方向と水平方向との比を略１：２〜１：２０の間でどのような値に設定するか、あるいは、開口部３側へ向かって一様な傾斜とするか、あるいは傾斜面（スロープ面）の中で段部が形成されるようにするか、などを電流値や研磨時間で管理することができる。
【００８４】
上述してきた実施形態を通して本発明を説明してきたが、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではない。請求の範囲から逸脱することのない限り、適宜設計変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 導電性ボール配列用マスク
２ 導電性ボール
３ 開口部
８ 凹部
１０ 基板
１１ 電極パッド
１５，１５０ 母型
１６ 電着層
９１ レジスト体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体と回路基板の接続などに用いられる導電性ボールを、所定のパターンで基板上に配列するための導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電性ボールを基板のパッドなどに搭載する方法として振込みタイプが知られている。これは、図１９に示すように、必要数の開口１１０が形成されたボール配列用マスク１００を用いて導電性ボール２００を搭載する方法である。図１９中、符号３００で示したものは基板となるウェハー、符号３１０は同ウェハー３００に形成された電極パッド、符号３２０は同電極パッド３１０上に塗布されたフラックスである。また、符号４００で示したものはボール配列用マスク１００を保持するマスク保持枠である。
【０００３】
図１９（ａ）に示すように、開口１１０は、一般に、導電性ボール２００よりも若干大きい程度に形成されており、通常であれば、ボール配列用マスク１００を転がってきた導電性ボール２００は開口１１０内に落下する（振り込まれる）。
【０００４】
しかし、導電性ボール２００の開口１１０への挿入阻害要因となるバリ（図示せず）などが開口１１０の端縁１１１に残存している場合があり、かかるバリの存在によって導電性ボール２００が開口へ侵入して行かない場合があった。
【０００５】
そこで、振込みタイプに用いるボール配列用マスクとして、前記バリなどを予め除去しつつ、より確実に導電性ボールを開口に挿入できるように、かかる開口の少なくとも一方の開口端縁の全周をレーザー加工してＣ面又はＲ面を形成したボール配列用マスクが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、導電性ボール２００の開口１１０への入口となる上端部周縁には目がいくものの、開口１１０の下端部周縁には注意が払われることはかつてなかった。
【０００８】
すなわち、従来のボール配列用マスク１００では、場合によっては導電性ボール２００が開口１１０内で引っ掛かってしまい、円滑にウェハー３００に搭載されないことが生じる虞があった。特に、フラックス３２０が開口１１０の内壁面に一旦触れてしまうと、図１９（ｂ）に示すように上方へ進行して行き、これに触れた導電性ボール２００が捕捉されて開口部３内に留まってしまうことがあった。これでは、電極パッド３１０に正確に搭載されることが全く期待できなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、開口内を導電性ボールが円滑に通過できるようにした導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は、導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクであって、前記開口部の下端周縁に椀状の凹部が形成されていることとした。
【００１１】
（２）本発明は、上記（１）の導電性ボール配列用マスクにおいて、前記凹部の曲率半径は、前記導電性ボールの曲率半径よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
（３）本発明は、上記（１）又は（２）の導電性ボール配列用マスクにおいて、前記凹部の端縁部がＲ状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
（４）本発明は、導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、前記開口部の下端周縁には椀状の凹部が形成された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて前記母型上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、前記レジスト体を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、を有することとした。
【００１４】
（５）本発明は、上記（４）に記載の配列用マスクの製造方法において、前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有することを特徴とする。
【００１５】
（６）本発明は、上記（５）に記載の配列用マスクの製造方法において、前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、導電性ボール配列用マスクの開口部に振り込まれた導電性ボールの抜けが向上するため、基板の所定位置に、より確実に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクが用いられる基板の説明図である。
【図２】同導電性ボール配列用マスクの説明図である。
【図３】同導電性ボール配列用マスクの使用状態を示す説明図である。
【図４】同導電性ボール配列用マスクの開口部を示す説明図である。
【図５】同開口部の拡大図である。
【図６】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図７】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図８】導電性ボール配列用マスクの変形例を示す説明図である。
【図９】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１０】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１１】同導電性ボール配列用マスクの一製造工程を示す説明図である。
【図１２】同導電性ボール配列用マスクを用いて導電性ボールを基板上に配列させた状態を示す説明図である。
【図１３】本実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの製造工程の流れを示す説明図である。
【図１４】他の実施形態に係る導電性ボール配列用マスクの製造工程を示す説明図である。
【図１５】同製造工程の変形例を示す説明図である。
【図１６】支柱の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１７】支柱の形成方法の一例を示す説明図である。
【図１８】変形例に係る凹部の説明図である。
【図１９】従来の導電性ボール配列用マスクと、同マスク上における導電性ボールの挙動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（導電性ボール配列用マスクの概要）
図１に所定の配列パターンで複数の電極パッド１１が配置されたウェハーからなる基板１０を、図２には基板１０の電極パッド１１に導電性ボール２（図３参照）をそれぞれ搭載させるために用いられる導電性ボール配列用マスク１（以下、単に「配列用マスク１」とする）示している。
【００１９】
この配列用マスク１は、基板１０の電極パッド１１の配列パターンに対応するとともに、半田ボールや銅ボールなどからなる導電性ボール２が挿通可能な開口部３が複数形成されている。なお、以下では導電性ボール２として半田ボールを用いたものとして説明する。
【００２０】
また、配列用マスク１は、図３に模式的に示した搭載装置４にセットされて用いられる。搭載装置４は、図示するように、電極パッド１１が配列された面を上方に向けた状態で基板１０を載置することができ、かつ、この基板１０の電極パッド１１が配列された面に対面させるとともに、開口部３を電極パッド１１に位置合わせしてマスク保持枠５を介してセット可能なテーブル４１を備えている。なお、符号４２で示すものはテーブル４１の支持基台である。
【００２１】
また、搭載装置４は、配列用マスク１の左方端（一方端）の上方に供給口４４を臨設した導電性ボール供給部４５を備えるとともに、配列用マスク１の図における左方端と右方端の間を、配列用マスク１の上面と先端部が接触しつつ横行可能なスキージ４６を備えている。
【００２２】
すなわち、導電性ボール供給部４５から配列用マスク１の上面に供給された導電性ボール２は、スキージ４６の先端部で捕捉されるとともに、配列用マスク１の両端間を移動させられながら開口部３に挿入される。
【００２３】
さらに、搭載装置４は、導電性ボール２の除去部４７を備えている。これは、開口部３に挿入されない残余の導電性ボール２を配列用マスク１の上面から除去するためのものであり、配列用マスク１の右側端の上方に配設した供給口４８を具備し、スキージ４６で右方端に移動された残余の導電性ボール２を除去することができるように構成されている。
【００２４】
（導電性ボール配列用マスクの特徴）
以下、本実施形態に係る配列用マスク１について、より具体的に説明する。図４は配列用マスク１の開口部３の断面図、図５は同開口部３の拡大図である。図４中、符号１２は基板１０の電極パッド１１上に塗布された仮固定材であるフラックスである。また、符号６は配列用マスク１の裏面に形成された支柱部であり、本実施形態では、この支柱部６を、複数の開口部３，３の間で適宜間隔に形成するようにしている。すなわち、支柱部６を備えていない、あるいは支柱部６の数が極めて少ないといった場合、導電性ボール２をスキージ４６で押しながら開口部３に振り込む際に、配列用マスク１が下方へ撓んで開口部３自体が沈み込み、開口部３の縁部に導電性ボール２を擦りつけたり、開口部３に振り込まれた導電性ボール２が飛び出たりする虞がある。しかし、本実施形態のように、複数の開口部３，３の間に支柱部６を適宜数形成することによって、配列用マスク１の撓みによる開口部３の沈み込みが防止されるため、導電性ボール２を擦りつけたりすることもない。なお、各開口部３間にそれぞれ１つの支柱部６を形成してもよい。また、本実施形態では支柱部６を配列用マスク１と同一素材で一体成形しているが、異なる素材で後付けなどにより形成しても構わない。
【００２５】
係る支柱の形成は、例えば、図１６に示すように、後述する電着層１６の表面にパターンレジスト９５を形成後（図１６（ａ））、レジストパターン９５内に電着層１６と同一又は異なる素材（ニッケル、銅など）でメッキしてメッキ層９６を形成、あるいは樹脂を埋め込んで樹脂層９６を形成し（図１６（ｂ））、母型１５やパターンレジスト９５を除去する（図１６（ｃ））。こうして、金属や樹脂からなる支柱部６を有する配列用マスク１を形成することができる。また、図１７に示すように、電着層１６の表面にレジストパターニングを行うことで、レジスト９７からなる支柱部６を形成することも可能である。なお、本工程は、後に説明する電鋳工程後であればいつでも施すことが可能である。
【００２６】
図４及び図５に示すように、配列用マスク１に形成された本実施形態に係る開口部３は、導電性ボール２の直径の１０〜２０％だけ長い径を有し、電極パッド１１の直上方に位置するように対応している。
【００２７】
本実施形態に係る開口部３は、導電性ボール２を開口部３に誘導し易くするために、当該開口部３の上端周縁３０にスロープ状のボール誘導部７が形成されている。そして、より特徴的な構成として、当該開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成されており、しかも、この凹部８の椀状を形成する曲率が導電性ボール２の曲率と異ならせている。
【００２８】
すなわち、単に裾広がりとなるような断面視略ハ字状のようなテーパ面ではなく、図示するように、マスク基体側に所定の曲率で椀状にえぐれた湾曲面を有する凹部８が開口部３の下端周縁に形成されている。詳しくは後述するが、本実施形態では、この凹部８をエッチングにより形成している。
【００２９】
かかる椀状の凹部８を開口部３の下端周縁に形成したことにより、開口部３に振り込まれた導電性ボール２は、落下しつつ当該開口部３を通過していく中で内壁面との接触時間が短くなる。これにより、導電性ボール２が開口部３に引っ掛かる起因と思われる摩擦抵抗又は静電気の影響を受けにくくなる。しかも、凹部８の端縁部においては、導電性ボール２は点接触になるため、基板１０側へ落下し易い。したがって、導電性ボール２の球離れが良好となり、電極パッド１１への搭載性が向上する。
【００３０】
また、椀状の凹部８であるため、電極パッド１１に塗布されたフラックス１２は開口部３の内壁面に触れにくい。したがって、例えば、内壁面に付着したフラックス１２により導電性ボール２が捕捉され、落下することなく開口部３内に留まるようなこともないため、電極パッド１１との接着不良を生起する虞を未然に防止することができる。
【００３１】
なお、凹部８の形状、例えば椀状に凹んだその凹み具合は、搭載される導電性ボール２が凹部８内に入り込まない程度にするのが好ましい。したがって、凹部８の径は導電性ボール２の径より小さくする必要がある。本実施形態では、導電性ボール２の半径を５０μｍと仮定すると、マスク配列用マスク１の厚みが５０〜７０μｍ程度の場合、凹部８の仮想半径を略１５〜２５μｍの範囲に設定して、凹部８の曲率半径（曲率）を導電性ボール２の曲率半径（曲率）よりも小さく（大きく）している。
【００３２】
すなわち、開口部３の径はその途中までは、導電性ボール２の直径の１０〜２０％程度長くするだけにして導電性ボール２が極力開口部３の中心から外れることなく落下するようにする一方、開口部３の下端部には仮想半径を略１５〜２５μｍの凹部８を形成して、球離れを良好にしている（導電性ボール２の通過抵をの低減させている）のである。したがって、導電性ボール２は電極パッド１１に確実に搭載され易くなる。
【００３３】
一方、ボール誘導部７は、高さＨよりも水平方向の距離Ｌが長く設定されている（図５）。したがって、配列用マスク１の上を転動する導電性ボール２がこのなだらかなボール誘導部７に至ると、開口部３へと導かれていき、円滑に落とし込まれることになる。本実施形態では、高さ方向と水平方向との比が、略１：２〜１：２０の傾斜を有するスロープ状に形成されており、導電性ボール２の直径が１００μｍと仮定すると、高さＨ=１〜５μｍ、水平方向の距離Ｌ＝１０〜２０μｍの範囲で寸法を設定している。
【００３４】
このように、開口部３の上端周縁３０にスロープ状のボール誘導部７が形成されているために、導電性ボール２を傷つける虞がなく、導電性ボール２へのダメージを可及的に軽減させることができ、なおかつ円滑に開口部３の中に落とし込むことができる。
【００３５】
また、図４や図５に示すように、ボール誘導部７における開口部３に臨む端部の高さ寸法は、導電性ボール２の直径よりも大きくしている。すなわち、導電性ボール２が開口部３から基板１０上に落下して電極パッド１１に搭載されたときに、導電性ボール２が開口部３の上端周縁３０から上方へ突出しないようにしている。このようにすることで、導電性ボール２が収容されている開口部３に他の導電性ボール２が入り込むことはなく、また、スキージ４６で水平方向に押された導電性ボール２は、既に開口部３内に存在する導電性ボール２の上部を円滑に通過していくことになるため、いずれの導電性ボール２についても損傷を受ける虞がなくなる。
【００３６】
以下、本実施形態に係る配列用マスク１の製造方法について、図６〜図１１及び図１３を参照しながら説明する。
【００３７】
（パターニング工程）
まず、母型１５を用意し、図示しないが、この母型１５の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解若しくは膨潤除去することにより、開口部３に対応するレジスト体９１を有するパターンレジストを設ける（図６参照）。前記フォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００３８】
（電鋳工程）
次いで、前記パターンレジストが設けられた母型１５を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体９１の高さと同じ程度かそれ以上に、当該レジスト体９１で覆われていない表面に電着金属を電鋳して電着層１６を形成する。なお、電鋳後は、電着層１６やレジスト体９１の表面に機械的研磨を施すことが好ましい。
【００３９】
この電鋳工程で用いるメッキ液は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）を主成分とするとともに、第１添加剤としてのＳ（イオウ）と、第２添加剤としてのＣ（炭素）とを、それぞれ１％未満程度含有している。したがって、電着層１６を形成する電着金属はＮｉ−Ｃｏ合金となっている。また、母型１５の材料としては電着層１６よりも選択的に電解研磨されやすいＳＵＳを用いている。これは、後述するように、ボール誘導部７を形成するには、母型１５の材料として、電着層１６よりも選択的に電解研磨される材料とすることが重要だからである。
【００４０】
（支柱形成用マスキング工程）
そして、レジスト体９１及び電着層１６が形成された母型１５の表面にフォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を除去することにより、図６に示すように、レジスト体９１を除く位置（電着層１６上）に適宜間隔で支柱形成用レジスト体９２が形成されたパターンレジストを設けて支柱形成用のマスキングとする。この場合のフォトレジスト層についても、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜数枚ラミネートして形成するとよい。
【００４１】
（エッチング工程）
次いで、図６に示すように、支柱形成用レジスト体９２が形成された状態のまま、支柱形成のためにハーフエッチングを行う。この場合のエッチングは、所定のエッチング液を収容したエッチング槽内で浸食させるディップ式でよく、エッチング液としても一般的な塩化第二鉄水溶液を使用することができる。
【００４２】
このエッチング工程によれば、図７に示すように、Ｎｉ−Ｃｏ合金である電着層１６はレジスト体９１の近傍が優先的にエッチングされる。これは、レジスト体９１近傍の電着層１６が高電流密度部分であること、また、電着層１６を、前述したように、Ｎｉ、Ｃｏを主成分とし、１％未満程度のＳとＣとを添加剤として含有するメッキ液を使用して形成したことに起因すると考えられ、図示するように、レジスト体９１の近傍とそれ以外の部分ではエッチング深さの比が略２：１となり、レジスト体近傍の深掘りされた部分には椀状の凹部８が形成されることになる。
【００４３】
ここで、電着層１６から母型１５を溶解・剥離などにより除去すれば、図８に示すように、開口部３の下端周縁椀状の凹部８が形成された配列用マスク１を得ることができる。この場合の配列用マスク１は、開口部３の上端周縁にボール誘導部７は形成されていないが、開口部３内を導電性ボール２が円滑に通過できるようにして、電極パッド１１への搭載性を向上させる目的は十分に達成することができる。すなわち、かかる凹部８が開口部３の下端周縁に形成された配列用マスク１を用いた場合、前述したように、導電性ボール２の開口部３からの抜け性が大きく改善される。
【００４４】
ところで、本実施形態では、電鋳工程とエッチング工程との間に支柱形成用マスキング工程を実行したが、支柱部６を電着層１６とは異なる素材で後付けすることもできるため、この支柱形成用マスキング工程は特に必須ではなく省略しても構わない。
【００４５】
開口部３の上端周縁にボール誘導部７を形成する配列用マスク１を得るためには、この後、以下の工程を実行していくことになる。
【００４６】
（レジスト除去工程）
すなわち、図７で示したエッチング工程の後、レジスト体９１及び支柱形成用レジスト体９２を除去し、開口部３（母型１５）を露呈させる（図９参照）。
【００４７】
（電解研磨工程）
そして、図９に示すように、ＳＵＳからなる母型１５上に成膜された状態の電着層１６を、開口部３から母型１５が露呈した状態で電解研磨する。
【００４８】
電解研磨は、周知の通り、被研磨体（本実施形態では母型１５と電着層１６からなる）を陽極として、リン酸などの一般的に用いられる電解液中で電解し、陽極面すなわち、被研磨体表面を平滑化させる方法である。
【００４９】
ここで、特に、電流は、バリのような極小突起や、本実施形態における母型１５と電着層１６との界面に形成される極小間隙などに強く作用するため、図１０に示すように、開口部３内においては、母型１５と電着層１６との界面部分が溶解され、開口部３の母型側周縁にスロープを有するボール誘導部７が形成される（図５参照）。
【００５０】
しかも、本実施形態のように、母型１５の材料をＳＵＳとし、電着層１６の電着金属をＮｉ−Ｃｏ合金としているため、母型１５と電着層１６の組成の違いによる電解腐食特性により、母型１５の方が電着層１６よりも選択的に電解研磨され、より容易にスロープ状のボール誘導部７を形成することができる。さらに、電解研磨工程において、電解研磨の時間及び／又は電流（電圧）の管理を行うことで、理想的なスロープ形状を容易に形成することが可能である。
【００５１】
最後に、電着層１６から母型１５を剥離や溶解により除去して、図１１に示すように、開口部３の上端周縁にスロープ状のボール誘導部７が、また開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成された配列用マスク１を得る。
【００５２】
かかる配列用マスク１において、電解研磨によって形成されたボール誘導部７は、表面粗さＲａ（平均粗さ）が改善されて平滑化されており、しかも、上述したように微細なバリ取りなどにも優れた効果を奏するため、前述したように、搭載装置４を用いて導電性ボール２を開口部３に振り込む際に、導電性ボール２が開口部３の上端周縁３０に衝突して傷ついたりするおそれがなく、円滑に開口部３内に入り込み、しかも、開口部３の下端周縁には椀状の凹部８がされているため、ボール離れが向上して、導電性ボール２は開口部３から円滑に抜け落ち、図１２に示すように、基板１０の電極パッド１１上に整然と搭載させることができる。
【００５３】
その後、搭載装置４から配列用マスク１を取り外し、電極パッド１１に搭載された導電性ボール２をリフローすれば、基板１０の電極パッド１１に精度良く導電性ボール２を溶着させることができる。
【００５４】
各開口部３の下端周縁に椀状の凹部８がそれぞれ形成され、基板１０の電極パッド１１に精度良く導電性ボール２を取り付けることのできる配列用マスク１を、上述してきたように、一般的な塩化第二鉄水溶液をエッチング液として使用するエッチング工程を有する製造方法で得るようにしたため、生産性が向上してコストの面でも極めて有利となる。
【００５５】
以上説明してきたように、本実施形態に係る配列用マスクの製造方法によれば、電着層１６に開口部３を形成し、開口部３に対応するレジスト体９１を除去する前にエッチングすることにより、レジスト体９１の近傍が優先的にエッチングされ（レジスト体９１の近傍とそれ以外の部分とおエッチング深さの比＝略２：１）、電着層１６（マスク基体）側に椀状にえぐれた湾曲面を有する凹部８が開口部３の下端周縁に形成されることになる。
【００５６】
ところで、配列用マスク１の開口部３の下端周縁に形成された椀状の凹部８の上下端縁部８１，８１は、図１８に示すように、Ｒ状に形成されている。
【００５７】
すなわち図９及び図１０に示すように、電解研磨工程を実行すると、開口部３の母型側周縁にスロープを有するボール誘導部７が形成されるが、このとき、凹部８についてみれば、上下端縁部８１，８１についても電解研磨の影響が及び、ミクロ的にＲ状に形成されるものと考えられる。
【００５８】
こうして、本実施形態のように配列用マスク１を製造した場合、開口部３の下端周縁に形成される凹部８の端縁部８１は、エッジとなるのではなく曲面となるため、導電性ボール２と接触しても、当該導電性ボール２を傷つけたりするおそれがない。
【００５９】
なお、本実施形態では、凹部の上下端縁部８１，８１がそれぞれＲ状になっていることとしたが、少なくともいずれか一方がＲ状となっていれば、導電性ボール２を傷つける虞は大幅に減少する。そして、その場合、上端縁部８１がＲ状であることが望ましい。
【００６０】
（他の実施形態）
ここで、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成された配列用マスクを得るための他の実施形態に係る製造方法について、図１４を参照しながら説明する。
【００６１】
先の製造方法が、レジスト体９１近傍とその他の領域とにおけるエッチングスピードの差のみを利用して、レジスト体９１の近傍を優先的に深くエッチングして凹部８を形成したが、ここでは、電着層１６を２層構造として、選択的エッチングを取り入れることによって凹部８を形成するようにしている。
【００６２】
すなわち、図１４（ａ）に示すように、先ず、やはりＳＵＳなどを材料とする母型１５０を用意し、この母型１５０の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、開口部３に対応するレジスト体１６０を有するパターンレジストを設ける。この場合もフォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００６３】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、前記パターンレジストが設けられた母型１５０を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体１６０の半分の高さ程度に堆積されるように、当該レジスト体１６０で覆われていない表面にＣｕを電鋳して第１電着層１７０を形成し、次いで、今度はＮｉを電着金属として、レジスト体１６０と同高さになるまで堆積するように電鋳を行い、第１電着層１７０の上に第２電着層１８０を形成する。
【００６４】
なお、ここで、Ｃｕからなる第１電着層１７０とＮｉからなる第２電着層１８０とは上下逆であっても構わない。つまり、Ｎｉを電着金属とした電鋳を先に行い、その後にＣｕを電着金属とした電鋳を行ってもよい。
【００６５】
次に、図１４（ｃ）に示すように、第２のパターンレジストを設ける。すなわち、第２電着層１８０又は第１電着層１７０の上に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、レジスト体１９０を有するパターンレジストを設ける。なお、この第２のパターンレジストを設ける工程は必須ではなく、実行することが好ましいものの、省略しても構わない。
【００６６】
次いで、図１４（ｄ）に示すように、エッチング工程を実行するのであるが、ここでは最上層となる第２電着層１８０のみをエッチングするに相応しいエッチング液を使用する。したがって、レジスト体１９０の近傍のエッチングが進行して第１電着層１７０でストップしたときには、レジスト体１９０の近傍よりも、レジスト体１９０から離隔している領域についてはエッチング速度が遅いため、図示するように、レジスト体１９０の上端近傍に椀状の凹部８が形成される。
【００６７】
最後に、図１４（ｅ）に示すように、レジスト体１９０を溶解除去するとともに、２層の電着層（第１電着層１７０と第２電着層１８０）を母型１５０から剥離すれば、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成された配列用マスク１が得られることになる。
【００６８】
なお、例えば、第１電着層１７０と第２電着層１８０との間にＡｕ層などのバリア層を介在させた場合は、第１電着層１７０と第２電着層１８０の材質はＣｕやＮｉなどに限らず、適宜の材料を選択することができる。
【００６９】
また、配列用マスクの製造方法の変形例として、図１５に示す手順について説明する。これは、単一の材料からなる単一電着層１４０を形成し、所定のレジストパターンを行ってからエッチングすることで、開口部３の下端周縁に２段の椀状凹部８’を形成するようにしたものである。
【００７０】
すなわち、図１５（ａ）に示すように、やはりＳＵＳなどを材料とする母型１５０を用意し、この母型１５０の表面に、フォトレジスト層を形成し、周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、開口部３に対応するレジスト体１６０を有するパターンレジストを設ける。この場合もフォトレジスト層は、ネガタイプの感光性ドライフィルムレジストを適宜枚数ラミネートして形成するとよい。
【００７１】
次いで、前記パターンレジストが設けられた母型１５０を、所定の条件に建浴した電鋳槽（図示せず）に入れ、先のレジスト体１６０と同高さになるまで、例えばＮｉを電着金属として堆積させ、単一電着層１４０を形成する。なお、このとき使用したメッキ液には添加剤を含有させていない。
【００７２】
そして、この単一電着層１４０の上にフォトレジスト層を形成し、これも周知の方法で露光、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、レジスト体１９０を有するパターンレジストを設けるのである。
【００７３】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、一般的な塩化第二鉄水溶液を用いたエッチングを行うと、図示するように、レジスト体１６０とレジスト体１９０との間には、２段の椀状凹部８’が形成される。
【００７４】
このような２段の椀状凹部８’が形成されるメカニズムとしては解明されていないものの、レジスト体１６０とレジスト体１９０との距離、あるいはメッキ液の添加剤の有無あるいは配合比などが影響するものと考えられる。
【００７５】
本実施形態によれば、以下のような導電性ボール配列用マスク、及びその製造方法が実現される。
【００７６】
（１）導電性ボール２を基板１０の所定位置に搭載するために、導電性ボール２を挿通可能な複数の開口部３が基板１０に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスク１であって、開口部３の下端周縁に椀状の凹部８が形成されている導電性ボール配列用マスク１。かかる配列用マスク１を使用することにより、開口部３に振り込まれた導電性ボール２を、基板１０の所定位置に確実に搭載することが可能となる。
【００７７】
（２）凹部８の曲率半径が導電性ボール２の曲率半径よりも小さい導電性ボール配列用マスク１。かかる導電性ボール配列用マスク１であれば、搭載される導電性ボール２が凹部８内に入り込む虞がなく、円滑に基板１０に搭載される。
【００７８】
（３）凹部８の端縁部８１がＲ状に形成されている導電性ボール配列用マスク１。かかる導電性ボール配列用マスク１であれば、導電性ボール２を傷付ける虞がなくなる。
【００７９】
（４）導電性ボール２を基板１０の所定位置に搭載するために、導電性ボール２を挿通可能な複数の開口部３が基板１０に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、開口部３の下端周縁には椀状の凹部８が形成された導電性ボール配列用マスク１の製造方法であって、母型１５の表面に、開口部３に対応するレジスト体９１を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、前記パターンレジストを用いて母型１５上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層１６を形成する電鋳工程と、レジスト体９１を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体９１の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、を有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、開口部３に振り込まれた導電性ボール２を、基板１０の所定位置により確実に搭載することのできる配列用マスク１を、極めて低コストで提供することが可能となる。また、エッチングにより凹部８が形成されるため、複数の凹部８を一様に形成することができ、しかも安価で実現できる
（５）前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、所定形状の椀状の凹部８を容易に形成することが可能となる。
【００８０】
（６）前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、所望する形状の椀状の凹部８を容易に形成することが可能となる。
【００８１】
（７）前記エッチング工程の前に、前記電着金属及びレジスト体９１の上面に、支柱形成用レジスト体９２を有するエッチング用マスキングレジストを設ける支柱形成用マスキング工程を有する配列用マスクの製造方法。かかる製造方法によれば、複数の開口部３，３の間に支柱部６を適宜数容易に形成することができ、配列用マスク１の撓みによる開口部３の沈み込みが防止されるため、導電性ボール２を擦りつけたりしてダメージを与えることを防止できる。
【００８２】
ところで、上述してきた実施形態において、各開口部３は、配列用マスク１を搭載装置４に搭載した際に、基板１０に向かって下窄まりのテーパー状に形成することもでき、その場合、導電性ボール２を所定位置により精度良く搭載することが可能となる。
【００８３】
また、本実施形態において、開口部３の上端周縁部に形成されるボール誘導部７のスロープ形状を規定するには、電解研磨工程の時間の長短や電流の強弱をそれぞれ制御したり、あるいは両者を同時に制御したりするなど、電解研磨工程の時間及び／又は電流の管理で行うことができる。すなわち、ボール誘導部７のスロープ形状を、例えば高さ方向と水平方向との比を略１：２〜１：２０の間でどのような値に設定するか、あるいは、開口部３側へ向かって一様な傾斜とするか、あるいは傾斜面（スロープ面）の中で段部が形成されるようにするか、などを電流値や研磨時間で管理することができる。
【００８４】
上述してきた実施形態を通して本発明を説明してきたが、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではない。請求の範囲から逸脱することのない限り、適宜設計変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１ 導電性ボール配列用マスク
２ 導電性ボール
３ 開口部
８ 凹部
１０ 基板
１１ 電極パッド
１５，１５０ 母型
１６ 電着層
９１ レジスト体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクであって、
前記開口部の下端周縁に椀状の凹部が形成されていることを特徴とする導電性ボール配列用マスク。
【請求項２】
前記凹部の曲率半径は、前記導電性ボールの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の導電性ボール配列用マスク。
【請求項３】
前記凹部の端縁部がＲ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ボール配列用マスク。
【請求項４】
導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、前記開口部の下端周縁には椀状の凹部が形成された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、
母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、
前記パターンレジストを用いて前記母型上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、
前記レジスト体を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、
を有することを特徴とする配列用マスクの製造方法。
【請求項５】
前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有することを特徴とする請求項４記載の配列用マスクの製造方法。
【請求項６】
前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有することを特徴とする請求項５に記載の配列用マスクの製造方法。
【請求項１】
導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置された導電性ボール配列用マスクであって、
前記開口部の下端周縁に椀状の凹部が形成されていることを特徴とする導電性ボール配列用マスク。
【請求項２】
前記凹部の曲率半径は、前記導電性ボールの曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の導電性ボール配列用マスク。
【請求項３】
前記凹部の端縁部がＲ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ボール配列用マスク。
【請求項４】
導電性ボールを基板の所定位置に搭載するために、前記導電性ボールを挿通可能な複数の開口部が前記基板に応じた所定の配列パターンで配置され、しかも、前記開口部の下端周縁には椀状の凹部が形成された導電性ボール配列用マスクの製造方法であって、
母型の表面に、前記開口部に対応するレジスト体を有するパターンレジストを設けるパターニング工程と、
前記パターンレジストを用いて前記母型上に、所定メッキ液を用いて電着金属を電鋳し、電着層を形成する電鋳工程と、
前記レジスト体を残した状態で前記電着金属をエッチングし、前記レジスト体の近傍を椀状に食刻するエッチング工程と、
を有することを特徴とする配列用マスクの製造方法。
【請求項５】
前記メッキ液は、ＮｉとＣｏと所定の添加剤とを含有することを特徴とする請求項４記載の配列用マスクの製造方法。
【請求項６】
前記メッキ液は、前記添加剤として、それぞれ配合率１％未満としたＳとＣとを含有することを特徴とする請求項５に記載の配列用マスクの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−４４６１５（Ｐ２０１１−４４６１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９２５９１（Ｐ２００９−１９２５９１）
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（０００１６４４６１）九州日立マクセル株式会社 (338)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２１日（２００９．８．２１）
【出願人】（０００１６４４６１）九州日立マクセル株式会社 (338)
【Ｆターム（参考）】
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