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銅ポストの製造法について
説明

銅ポストの製造法について

【課題】
従来の方法では十分な製造速度が得られなかったり、レジストで作られた細長いマスクの中に空気の泡が残ってしまい、銅ポストの径がφ50μm以下でかつ高さが50μm以上のような細い製品の場合良好な作業が出来ない場合が発生していた。また、その設備は高度な機構を使用しているものが多く、価格的に高価なものが多かった。
【解決手段】
本発明はプラズマによるドライ洗浄により、薬液のヌレ性を確保し、かつ、回転式治具を使用することで泡かみなく銅ポストを製造することができる。
また、一度に銅ポストのレジストマスクを形成するのではなく、数回に分けてレジスト製版及び銅ポスト形成を繰り返すことで、高速でかつ精度の高い銅ポストの製造が可能となった。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面処理に関するものである。
【背景技術】
【0002】
半導体は今迄リードフレームと呼ばれる金属フレームに実装されるかガラス繊維の入ったガラエポ基板に実装されていた。近年フリップチップと呼ばれる基板に直接実装されるものが出てきているが、製品強度が弱く実装はもとより、検査作業もやりにくく問題となっていた。
【0003】
最近ではその問題を解決すべく強度は強いがチップの大きさはチップとほとんど変わらないウエハレベルチップサイズパッケージが開発され始めている。
そのパッケージの強度を上げるために、実装時に発生する熱発生により基板とチップの熱膨張の違いにから生じる応力を緩和させるために、銅ポストが使われる。
【0004】
【特許文献1】特願2000-361832
【特許文献2】特願2002-207632
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
電解硫酸銅めっきによりレジストをマスクとして任意の位置に高速で精度良くポストを製造する方法として、従来はパドル法やジェット噴射式等の方法でめっき液を吹き付ける方法や陰圧陽圧を交互に繰り返し変化させたりする方法で銅ポストの製造が行われている。
【0006】
しかしながら従来の方法では0.8μm/分程度の製造速度しか得られないばかりか、銅ポストの径がφ50μm以下でかつ高さが50μm以上のようなレジストで作られた細長いマスクの中に空気の泡が残ってしまい、良好な作業が出来ない。また、その設備は高度な機構を使用しているものが多く、価格的に高価なものが多い。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明では泡残りや、製造速度をアップさせるだけでなく、設備についても簡易な回転機構のみでこの問題を解決した。
【0008】
本発明はプラズマによるドライ洗浄により、薬液のヌレ性を確保し、かつ、回転式治具を使用することで泡かみなく銅ポストを製造することができる。
【0009】
また、一度に銅ポストのレジストマスクを形成するのではなく、数回に分けてレジスト製版及び銅ポスト形成を繰り返すことで、銅めっき平均電流密度5A/dm2、析出速度1.0μm/分以上の高速でかつ8インチウエハでポスト高さのばらつきが100μm高さで±5μmという精度の高い銅ポストの製造が可能となった。
【発明の効果】
【0010】
プラズマ洗浄によりレジスト表面に十分な親水性を付与することができる為、細いレジスト開口部まで薬液が入り込みやすくなる。
【0011】
また、一度に100μm以上のレジストを製版することは、技術的に現像技術が難しく、精度に問題が起こるが、本発明では、レジスト製版を何度かに分けて製造することにより、最も効率の良い径と高さのレジストを形成させることが可能となり、高速で精度の高い銅ポストの製造が出来る。
【0012】
製造装置では製品にノズル噴射で薬液を吹き付けるだけでなく、表面全体を陰圧になるように回転させることで製造中に発生する泡かみについても改善されているほか、薬液が十分供給されるため銅ポスト径がφ30μm程度であっても良好な製造が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
ウエハに形成された銅配線に厚膜用レジストを塗布し、任意の形状のマスクにより露光後、現像する。その際、レジスト厚みは銅ポスト径の0.5倍乃至1.0倍で、かつ最大100μmである。
【0014】
レジスト製版されたウエハをプラズマ洗浄により親水性を付与する。反応ガスは状況にあわせて酸素、アルゴン、CF4等を使用。
【0015】
洗浄後製品を冶具にセットし、ポスト形成用の硫酸銅めっきを行う。
【0016】
泡抜きの為初期に60rpm/分程度で製品を回転させ、遠心力により製品表面が陰圧になるようにし、その後20rpm程度としポスト形成を行う。
【0017】
銅ポストがレジストとほぼ同等程度のところで形成を止め、さらに銅ポスト高さを高くする場合には、製品を十分に洗浄、乾燥させ再度レジスト製版をレジスト塗布及びめっきを繰り返し行う。
【0018】
ポスト径とレジスト厚みの関係はポスト径の0.1乃至1.5倍とする。
【実施例1】
【0019】
図1から11にポスト形成のプロセスを示す。ポストの径、高さの仕様により、工程5(図5)より工程9(図9)にスキップするケース、また工程6(図6)から工程9(図9)までを繰り返す。
【0020】
再配線済みシード層形成済みのウエハーを入手する(図1)。必要に応じ、ウエハー全面に銅めっきを行う。
【0021】
図1のウエハーにスピンコーター等を使用し、感光性めっきレジストを塗布する。(図2)感光性レジストとしてはJSR製THB-151N等を使用する。感光性めっきレジストを塗布したウエハーはキュアーし、次工程へ送る。
【0022】
図2の感光性めっきレジストを全面に塗布したウエハーに、ポストを形成するパターンに応じたマスクをのせ紫外線を照射する。その後、現像液に浸漬し、ポストを形成する部分を開口する。(図3)現像液としては JSR製PD523等を使用する。
【0023】
めっきレジストのめっき部分を開口したウエハー(図3)をプラズマ処理により親水化する。条件としては酸素アッシング300w 1乃至5min程度で処理を行う。(図4)
【0024】
ポストめっきが成長する部分を親水化したウエハー(図4)を、銅めっきする。(図5)。
【0025】
図5のウエハーに、再度感光性めっきレジストを塗布し、プリベークする。(図6)
工程3と同様に、紫外線を照射後、現像する。(図7)
【0026】
工程4と同様にプラズマ処理により、ポストめっき成長する部分を親水化する。(図8)
【0027】
工程5と同様に銅めっきする。(図9)
【0028】
銅めっき済みウエハー(図9)のめっきレジストを剥離する。(図10)
【0029】
本発明では、従来50φμm以下ではレジスト内の泡かみを除去できなかったが、30φμm以下でも除去が可能となった。
【表1】

【0030】
めっきレジストを剥離したウエハー(図10)のシード層をフッ酸希釈液でエッチングする。(図11)
シード層上に銅めっきを行った場合は、過硫酸アンモン+硫酸系等のエッチング液で銅をエッチングする。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】再配線済みシード層形成済みウエハー
【図2】レジスト塗布
【図3】レジスト現像
【図4】プラズマ洗浄
【図5】銅ポスト形成銅めっき
【図6】レジスト再塗布
【図7】レジスト再現像
【図8】再プラズマ洗浄
【図9】銅ポスト形成再銅めっき
【図10】レジスト剥離
【図11】シード層エッチング
【図12】銅めっきユニット図
【符号の説明】
【0032】
(1)ウエハー
(2)シード層
(3)めっきレジスト
(4)銅ポスト銅めっき
(5)ポンプ
(6)フィルター
(7)銅めっき液管理槽
(8)回転めっき治具
(9)ベルト
(10)モーター
(11)銅めっき本槽
(12)液吐き出し溝
(13)液吹き付けノズル

【特許請求の範囲】
【請求項1】
レジストでマスクしたウエハをプラズマ洗浄して、レジスト面及びシードメタル表面に親水性を持たせたのち銅ポストめっきを行う製造方法
【請求項2】
銅ポストを1分間に1μm乃至2μmの速度でめっきするレジストの方法を数回繰り返すことで、30φμm乃至300φμmのポストを製造する方法
【請求項3】
銅めっきを高速化するため、ノズルにより液流を起こして液交換を行い、かつ、治具に装着された製品を回転させることで、吹き付けられた液を外側にはじき出すため、製品表面が陰圧とし、泡かみが防止できるめっき装置
【請求項4】
請求項1乃至請求項3の方法を使って加工した半導体ウエハー


【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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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2006−45651(P2006−45651A)
【公開日】平成18年2月16日(2006.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−231824(P2004−231824)
【出願日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【出願人】(391003015)株式会社野毛電気工業 (20)
【出願人】(502273096)株式会社関東学院大学表面工学研究所 (52)
【Fターム(参考)】