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JPH0992652A - Forming method for solder ball bump - Google Patents

Forming method for solder ball bump

Info

Publication number
JPH0992652A
JPH0992652A JP7250943A JP25094395A JPH0992652A JP H0992652 A JPH0992652 A JP H0992652A JP 7250943 A JP7250943 A JP 7250943A JP 25094395 A JP25094395 A JP 25094395A JP H0992652 A JPH0992652 A JP H0992652A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solder
film
solder ball
plasma
forming
Prior art date
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Granted
Application number
JP7250943A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3331834B2 (en
Inventor
Toshiharu Yanagida
敏治 柳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP25094395A priority Critical patent/JP3331834B2/en
Publication of JPH0992652A publication Critical patent/JPH0992652A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3331834B2 publication Critical patent/JP3331834B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a good contact at an interface between a solder ball bump and a base metal, by carrying out a pretreatment step before a solder-film formation step using a plasma treatment system with at least two high-frequency power supplies for controlling plasma generation and a substrate bias voltage independently. SOLUTION: A BLM film 4 as a metallic barrier part made of laminated film of Cr, Cu or Au is formed at an opening of a surface protective film 3 made of polyimide film on an aluminum electrode pad 2 in a semiconductor element 1. A thick resist film 6 having an opening 5 with a given diameter is formed adjacently to the BLM film 4. After scum 6a at the bottom in the opening is removed, a vapor deposition film made of solder is formed over a substrate already subjected to a pretreatment step before the film formation. Solder is melted in a heat treatment step to form a solder ball bump 15. As a result, a good electric contacted state at an interface between a solder ball bump and a base metal can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半田ボールバンプの
形成方法に関し、さらに詳しくは半導体基体の表面に金
属より成るバンプを形成し、印刷配線基板の表面に形成
した電極と面接合するフリップチップICの製造工程の
一部であるバンプの下地となる多層金属層の成膜工程に
前処理を施した半田ボールバンプの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming solder ball bumps, and more specifically, a flip chip IC for forming bumps made of metal on the surface of a semiconductor substrate and surface-bonding with electrodes formed on the surface of a printed wiring board. The present invention relates to a method for forming solder ball bumps, which is obtained by performing a pretreatment on a film forming process of a multi-layer metal layer which is a base of a bump, which is a part of the manufacturing process.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品実装密度を如何に向上させるかが重要な
ポイントとなる。こと半導体ICに関しても、従来のパ
ッケージ実装の代替として、フリップチップによる高密
度実装技術の開発が盛んに行なわれている。フリップチ
ップ実装法の一つとして、ICのAl(アルミニュー
ム)電極パッド上に半田ボールバンプを形成して、IC
ベアチップを直接印刷配線基板上に実装する方法があ
る。
2. Description of the Related Art In order to further reduce the size of electronic equipment, it is important to improve the component mounting density. Regarding semiconductor ICs, high-density packaging technology using flip chips has been actively developed as an alternative to conventional package packaging. As one of the flip-chip mounting methods, a solder ball bump is formed on an Al (aluminum) electrode pad of the IC to
There is a method of directly mounting a bare chip on a printed wiring board.

【0003】この半田バンプを所定の電極上に形成する
方法としては、電解メッキを用いた方法もあるが、この
場合、下地の表面状態や電気抵抗のわずかなバラツキに
よって成膜される半田の厚みが影響を受け、ICチップ
内で均一な高さを有する半田バンプの形成を行なうこと
が基本的に難しいという問題がある。そこで、半田の高
さバラツキを抑制できる製法としては、真空蒸着による
成膜とフォトレジスト膜のリフトオフとを用いた方法が
ある。この方法による半田ボールバンプの製造工程と半
田蒸着に用いられている従来の一般的な真空蒸着装置の
例を図4、図5に示し、以下に説明する。
As a method for forming the solder bumps on a predetermined electrode, there is a method using electrolytic plating. In this case, the thickness of the solder formed by the surface condition of the base and slight variations in electric resistance. Is affected, and there is a problem that it is basically difficult to form solder bumps having a uniform height in the IC chip. Therefore, as a manufacturing method capable of suppressing the variation in the height of the solder, there is a method using film formation by vacuum evaporation and lift-off of the photoresist film. An example of a conventional general vacuum vapor deposition apparatus used for the solder ball bump manufacturing process and solder vapor deposition by this method is shown in FIGS. 4 and 5 and described below.

【0004】フリップチップICの接合部は、シリコン
等の半導体基体1上にAl等の電極パッド2をスパッタ
やエッチングを用いて形成し、ポリイミド等によって表
面保護膜3を全面に被覆した後、電極パッド2上に開口
された部分を形成して、BLM(Ball Limit
ting Metal)膜4と称せられるCr、Cu、
Au等から成る多層金属膜を形成する(図4(a)参
照)。さらに、このBLM膜4の上に、開口部5を有す
るレジスト膜6を形成する(図4(b)参照)。
The bonding portion of the flip chip IC is formed by forming an electrode pad 2 of Al or the like on a semiconductor substrate 1 of silicon or the like by sputtering or etching, covering the entire surface with a surface protective film 3 of polyimide or the like, and then forming an electrode. An opening is formed on the pad 2, and a BLM (Ball Limit) is formed.
(Ting Metal) film 4 called Cr, Cu,
A multilayer metal film made of Au or the like is formed (see FIG. 4A). Further, a resist film 6 having an opening 5 is formed on the BLM film 4 (see FIG. 4B).

【0005】このようにして製造した図4(b)に示す
ウェハに半田等の金属膜を形成すべく、例えば図5に示
す真空蒸着装置が用いられる。図5に示す真空蒸着装置
は、抵抗加熱式真空蒸着装置7と称され、真空容器8内
にヒーター9で加熱溶融した蒸着材料10を貯留した坩
堝11、該坩堝と対向した位置にドーム状の加工ステー
ジ12、該加工ステージの坩堝11との対向面に被加工
物であるウェハ13が配置されている。これにより、ウ
ェハ13全面に半田層14が成膜され(図4(c)参
照)、レジストリフトオフによるパターニングを行なっ
た後(図4(d)参照)、熱処理によって半田を溶融さ
せることで、最終的に図4(e)に示す様な、半田ボー
ルバンプ15が形成される。
In order to form a metal film such as solder on the wafer shown in FIG. 4 (b) manufactured in this manner, a vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 5 is used. The vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 5 is referred to as a resistance heating type vacuum vapor deposition apparatus 7, and includes a crucible 11 in which a vapor deposition material 10 heated and melted by a heater 9 is stored in a vacuum container 8, and a dome-like shape at a position facing the crucible. A processing stage 12 and a wafer 13 as a workpiece are arranged on the surface of the processing stage facing the crucible 11. As a result, the solder layer 14 is formed on the entire surface of the wafer 13 (see FIG. 4C), and after the patterning by the resist lift-off (see FIG. 4D), the solder is melted by the heat treatment. As a result, solder ball bumps 15 as shown in FIG. 4E are formed.

【0006】ここで、仕上がり後の半田ボールバンプの
大きさを左右する半田層の厚さは、成膜パタ ンにも依
るが、印刷配線基板への実装時の強度や安定性等を考慮
して、通常30μm程度の厚いものが要求される。その
ため、リフトオフに必要な下地のレジスト膜6の膜厚と
しては、30μm以上のかなり厚いものが必要となり、
リソグラフィー工程において精度良く安定したパターン
形成を行なうことが難しくなっている。
Here, the thickness of the solder layer, which influences the size of the finished solder ball bump, depends on the film formation pattern, but in consideration of strength and stability at the time of mounting on the printed wiring board. Therefore, a thick material of about 30 μm is usually required. Therefore, the film thickness of the underlying resist film 6 required for lift-off needs to be considerably thicker than 30 μm.
It is difficult to perform accurate and stable pattern formation in the lithography process.

【0007】すなわち、作業環境や処理条件のわずかな
変動で解像不良を起こし、図4(b)に示すごとく、開
口部5に光学顕微鏡でも確認できない程度に薄くレジス
ト被膜が残存したり、現像液の洗浄残りが生ずる等し
て、仕上がり後の半田ボールバンプと下地のBLM膜と
の界面での電気的コンタクトが良好に得られないという
問題が頻繁に発生している。また、極端な場合には、B
LM膜と半田蒸着膜との密着力が低下して、後工程や印
刷配線基板への実装時に半田バンプがBLM膜から剥離
してしまうという様な事態をも招いている。
That is, a slight change in working environment or processing conditions causes poor resolution, and as shown in FIG. 4 (b), a resist film remains thin in the opening 5 to the extent that it cannot be confirmed even by an optical microscope, or development is performed. A problem often arises in that good electrical contact cannot be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the underlying BLM film due to residual liquid cleaning residue. In extreme cases, B
Adhesion between the LM film and the solder vapor deposition film is reduced, causing a situation in which the solder bump is peeled off from the BLM film during a subsequent process or mounting on a printed wiring board.

【0008】残存したレジスト膜や現像液の洗浄残りを
以下スカム6aと称する。なお、ここでは表現の便宜
上、スカム6aを極端に厚く表記している。そこで、こ
の対策の一つとして、半田蒸着膜の成膜前にRFプラズ
マを用いたスパッタエッチングを施すことにより、厚膜
レジストのスカム除去や下地コンタクト表面のクリーニ
ングを行なうという方法も採られている。しかしなが
ら、その場合にも新たな問題が発生している。
The remaining resist film and the uncleaned portion of the developing solution are hereinafter referred to as scum 6a. Here, for convenience of expression, the scum 6a is shown extremely thick. Therefore, as one of the countermeasures, a method of removing the scum of the thick film resist and cleaning the surface of the underlying contact by performing sputter etching using RF plasma before forming the solder vapor deposition film is also adopted. . However, even in that case, a new problem occurs.

【0009】すなわち、通常のプラズマ処理は、平行平
板電極間にRF電力を印加して行なわれるが、スカム除
去やクリーニングの効果を上げるために設定した通常の
処理条件では、しばしば下地のフォトレジストパタ ン
が過大な影響を受けてしまい、半田蒸着膜のパターン形
成でリフトオフ不良が発生するというものである。これ
は、スカム除去のためのRFプラズマ処理中に、入射エ
ネルギーの大きなイオンの基板衝突やウェハ温度上昇に
よって、熱変質を受けたフォトレジストのパターン形状
が変化したり、下地との界面でレジストの焼き付きが起
きる等の影響で、リフトオフの際にレジストの剥離が全
く進行しなかったり、残渣が多量に発生するといった不
良である。
That is, the normal plasma processing is performed by applying RF power between the parallel plate electrodes, but under the normal processing conditions set to enhance the effect of scum removal and cleaning, the underlying photoresist pattern is often used. Therefore, the lift-off failure occurs in the pattern formation of the solder vapor deposition film. This is because during RF plasma treatment for scum removal, the pattern shape of the photoresist that has undergone thermal alteration changes due to substrate collision of ions with large incident energy and wafer temperature rise, or the resist pattern at the interface with the underlying layer changes. Due to the effect of image sticking, peeling of the resist does not proceed at the time of lift-off, or a large amount of residue is generated.

【0010】こうした事から、レジストのスカム除去
(下地コンタクト表面のクリーニング)とリフトオフに
よる剥離とが共に良好に行なえる様な、高精度と高信頼
性を有する半田バンプ形成プロセスを確立することが切
望されている。
For these reasons, it is desired to establish a solder bump forming process with high accuracy and high reliability so that both scum removal of resist (cleaning of the underlying contact surface) and peeling off by lift-off can be performed well. Has been done.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、フリップチップIC等のボールバンプ形成の際のB
LM膜形成工程の前処理工程に於いてレジスト膜の形状
制御が容易に行え、かつ下層に影響を与えないプラズマ
処理装置を用いたメタル成膜工程の前処理方法を改良し
た半田ボールバンプの形成方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the problem of forming a ball bump in a flip chip IC, etc.
Formation of solder ball bumps by which the shape of the resist film can be easily controlled in the pretreatment step of the LM film formation step and the pretreatment method of the metal film formation step using a plasma processing apparatus that does not affect the lower layer is improved Is to provide a method.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項1の半田ボールバンプの形成方法の発明にお
いては、フォトレジストのリフトオフを用いて半田層を
パターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボールバ
ンプの形成方法において、少なくともプラズマ生成と基
板バイアス電圧とを独立に制御可能な2つの高周波電源
を有するプラズマ処理装置を用いて成膜前処理を行なう
構成とし、レジストに過剰な熱変質を与えて下層への焼
き付きを惹起することなく、リフトオフに最適な状態に
レジストを加工することで、良好なパターンのBLM膜
の形成を可能とした。
In order to solve such a problem, in the invention of a method for forming a solder ball bump according to claim 1, a solder film forming step in patterning a solder layer using lift-off of a photoresist is performed. In a method of forming a solder ball bump including the above, a pretreatment for film formation is performed using a plasma processing apparatus having two high-frequency power sources capable of independently controlling at least plasma generation and substrate bias voltage, and excessive thermal alteration of the resist is performed. By processing the resist in the optimum state for lift-off without causing the burn-in to the lower layer, it is possible to form a BLM film having a good pattern.

【0013】請求項2に係る半田ボールバンプの形成方
法は、フォトレジストのリフトオフを用いて半田層をパ
ターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボールバン
プの形成方法において、少なくともICP(Induc
tively Coupled Plasma:高周波
誘導結合プラズマ)、TCP(Transformer
Coupled Plasma)、ECR(Elec
tron Cyclotron Resonanc
e)、ヘリコン波プラズマ源等、1×1011cm-3以上
1×1014cm-3未満のプラズマ密度が得られる高密度
プラズマ源を有するプラズマ処理装置を用いて成膜前処
理を行なうことを特徴とする請求項1に記載半田ボール
バンプの形成方法の構成とし、レジストに過剰な熱変質
を与えて下層への焼き付きを惹起することなく、リフト
オフに最適な状態にレジストを加工することで、良好な
パターンのBLM膜の形成を可能とした。
A solder ball bump forming method according to a second aspect of the present invention is a method for forming a solder ball bump, which includes a solder film forming step when patterning a solder layer by using lift-off of a photoresist, at least ICP (Induc).
constantly Coupled Plasma: High Frequency Inductively Coupled Plasma), TCP (Transformer)
Coupled Plasma), ECR (Elec
tron Cyclotron Resonance
e), performing pre-deposition treatment using a plasma processing apparatus having a high-density plasma source such as a helicon wave plasma source capable of obtaining a plasma density of 1 × 10 11 cm −3 or more and less than 1 × 10 14 cm −3. The method of forming a solder ball bump according to claim 1, wherein the resist is processed in an optimum state for lift-off without causing excessive thermal alteration of the resist to cause image sticking to a lower layer. It was possible to form a BLM film having a good pattern.

【0014】請求項3に係る半田ボールバンプの形成方
法は、フォトレジストのリフトオフを用いて半田層をパ
ターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボールバン
プの形成方法において、少なくともウェハ載置部に温度
制御機構を具備するプラズマ処理装置を用い、処理中の
ウェハ表面の最高到達温度が50℃〜100℃と成るご
とく処理条件を設定して成膜前処理を行なうことを特徴
とする請求項1に記載の半田ボールバンプの形成方法の
構成とし、レジストに過剰な熱変質を与えて下層への焼
き付きを惹起することなく、リフトオフに最適な状態に
レジストを加工することで、良好なパターンのBLM膜
の形成を可能とした。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a solder ball bump forming method including a solder film forming step in which a solder layer is patterned by using lift-off of a photoresist. The film forming pretreatment is performed by using a plasma processing apparatus equipped with a temperature control mechanism and setting processing conditions such that the maximum temperature reached on the wafer surface during processing is 50 ° C to 100 ° C. The method of forming a solder ball bump as described in 1 above, and by processing the resist in an optimal state for lift-off without giving excessive thermal alteration to the resist to cause image sticking to the lower layer, a BLM having a good pattern is formed. It enabled the formation of a film.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、図1〜図2を参照しながら以下に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】実施の形態例1 本実施の形態例は、半田ボールバンプ形成のプロセスに
おける、フォトレジストのリフトオフを用いて半田蒸着
膜をパターニングする際の半田成膜工程において、トラ
イオード型プラズマ処理装置16を成膜前処理に用いて
本願の発明を適用したものであり、図1〜図2を参照し
て説明する。本実施の形態例において、サンプルとして
使用したウェハは、図1(b)に示すよう、半導体基体
1のAl電極パッド2上のポリイミド膜等の表面保護3
に開口された部分にBLM膜4と称せられるCr、C
u、Au等の金属積層膜からなるバリアメタルが形成さ
れ、さらに、このBLM膜4に臨む形で所定の寸法の開
口部5を有する厚膜のレジスト膜6が形成されたものを
準備した。
Embodiment 1 This embodiment is a triode type plasma processing apparatus 16 in a solder film forming process when a solder vapor deposition film is patterned by using liftoff of a photoresist in a process of forming a solder ball bump. The present invention is applied to the pretreatment for film formation, which will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the wafer used as a sample has a surface protection layer 3 such as a polyimide film on the Al electrode pad 2 of the semiconductor substrate 1 as shown in FIG.
Cr and C called the BLM film 4 in the portion opened to
A barrier metal made of a metal laminated film of u, Au, or the like was formed, and a thick resist film 6 having an opening 5 of a predetermined size was formed so as to face the BLM film 4.

【0017】なお、このときの開口部5の底には、レジ
スト被膜等の残渣いわゆるスカム6aが薄く残存してい
る。そして、図2に示すようなトライオード型プラズマ
処理装置を用意する。このプラズマ処理装置16は、ア
ルゴンガス雰囲気のプラズマ処理室17内に、対向して
配置された陽極板18と陰極板(加工ステージ)12、
この間に格子電極19を備えて成り、陽極板18にはプ
ラズマ電源20が接続され、陰極板12には基板バイア
ス電源21が結合コンデンサを介して接続されている。
陰極板(加工ステージ)12上には被処理基板(ウェ
ハ)13が載置されている。
At this time, a so-called scum 6a such as a resist coating remains thinly on the bottom of the opening 5. Then, a triode type plasma processing apparatus as shown in FIG. 2 is prepared. The plasma processing apparatus 16 includes an anode plate 18 and a cathode plate (processing stage) 12 which are arranged to face each other in a plasma processing chamber 17 in an argon gas atmosphere.
A grid electrode 19 is provided between them, a plasma power source 20 is connected to the anode plate 18, and a substrate bias power source 21 is connected to the cathode plate 12 via a coupling capacitor.
A substrate (wafer) 13 to be processed is placed on the cathode plate (processing stage) 12.

【0018】このプラズマ処理装置16はプラズマ電源
20と基板バイアス電源21を独立して備えている特徴
がある。また、加工ステージ12は、図2(b)に示す
様な構造であり、ステージ12内部を循環する冷媒によ
って温度調整され、ステージ表面は静電吸着とHe等の
ガス冷却によってウェハ13との間の熱伝達が良好に行
なわれる様になっている。本プラズマ処理工程において
は、従来の平行平板型のRFプラズマを用いた場合に比
べて、基板バイアス電圧を大きく軽減した条件(従来
は、略500V)で実行されている。
The plasma processing apparatus 16 is characterized by having a plasma power source 20 and a substrate bias power source 21 independently. The processing stage 12 has a structure as shown in FIG. 2B, the temperature of which is adjusted by a coolant circulating inside the stage 12, and the surface of the stage is placed between the wafer 13 and the wafer 13 by electrostatic adsorption and gas cooling such as He. The heat transfer is well done. In this plasma processing step, the substrate bias voltage is greatly reduced as compared with the case of using the conventional parallel plate type RF plasma (conventionally, approximately 500 V).

【0019】これは、プラズマ生成と基板バイアスとを
各々独立した高周波電源で制御しているため、処理速度
を損なうことなく基板バイアス電圧の低減が実現されて
いるためである。
This is because the plasma generation and the substrate bias are controlled by independent high-frequency power supplies, so that the substrate bias voltage can be reduced without impairing the processing speed.

【0020】上述した状態の被処理基板(ウェハ)13
をこのトライオード型プラズマ処理装置16にセット
し、一例として以下の条件で半田蒸着膜の成膜前処理を
行なった。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 5 mTorr(0.67Pa) プラズマ源の電力 : 700 W(2MHz) RF基板Bias電圧 : 300 V(13.56MHz) 処理時間 : 100 秒 このプラズマ処理後の被処理基板は、図1(c)に示す
様に、レジスト開口部5底のスカム6aが除去された。
なお、この条件で処理した時のウェハ表面の最高到達温
度は、概ね70℃であることを予め実験で確認してい
る。
The substrate (wafer) 13 to be processed in the above-mentioned state
Was set in the triode type plasma processing apparatus 16, and as an example, the predeposition process of the solder vapor deposition film was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 5 mTorr (0.67 Pa) Plasma source power: 700 W (2 MHz) RF substrate Bias voltage: 300 V (13.56 MHz) Treatment time: 100 seconds Target after this plasma treatment As shown in FIG. 1C, the scum 6a at the bottom of the resist opening 5 was removed from the processed substrate.
It has been previously confirmed by experiments that the maximum temperature reached on the wafer surface when processed under these conditions is approximately 70 ° C.

【0021】その後、この成膜前処理を行なった被処理
基板全面に半田蒸着膜を成膜し(図1(d)参照)、レ
ジストリフトオフによるパターニングを行なった後(図
1(e)参照)、熱処理によって半田を溶融させること
で、最終的に図1(f)に示す様な半田ボールバンプ1
5が形成された。本発明の採用により、フォトレジスト
のリフトオフを用いて半田蒸着膜をパターニングする際
の半田成膜前処理において、基板バイアス電圧の精密な
制御が可能となり、レジストに過剰な熱変質を与えて下
地への焼き付きを誘起させることなく、厚膜レジストパ
ターンのスカム除去及びコンタクト表面のクリーニング
を効果的に実現できた。この結果、仕上がり後の半田ボ
ールバンプと下地メタルとの界面で良好な電気コンタク
トが得られる様になると共に、下地との密着強度が増
し、フリップチップ実装後の製品セットの信頼性向上を
図ることができた。
After that, a solder vapor deposition film is formed on the entire surface of the substrate to be subjected to the film formation pretreatment (see FIG. 1D), and after patterning by resist lift-off (see FIG. 1E). By melting the solder by heat treatment, the solder ball bump 1 as shown in FIG.
5 was formed. By adopting the present invention, it becomes possible to precisely control the substrate bias voltage in the pre-treatment of the solder film formation when patterning the solder vapor deposition film by using the lift-off of the photoresist, and to give an excessive thermal alteration to the resist to the base. The scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface could be effectively realized without inducing the image sticking. As a result, good electrical contact can be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the base metal, and the adhesion strength with the base is increased to improve the reliability of the product set after flip chip mounting. I was able to.

【0022】実施の形態例2 本発明の実施の形態例においては、半田ボールバンプ形
成プロセスにおける、フォトレジストのリフトオフを用
いて半田蒸着膜をパタ ニングする際の半田成膜工程に
おいて、ICP(Inductively Coupl
ed Plasma)をプラズマ発生源にもつプラズマ
処理装置22を成膜前処理に用いて本願の発明を適用し
たものであり、これを図1、図3(a)を参照して説明
する。本実施の形態例で用いた被処理基板は、実施の形
態例1で用いた図1(b)に示すものと同一であり、重
複する説明は省略する。
Second Embodiment In the second embodiment of the present invention, an ICP (Inductive) is used in a solder film forming process when a solder vapor deposition film is patterned using lift-off of photoresist in a solder ball bump forming process. Coupl
The invention of the present application is applied by using a plasma processing apparatus 22 having an ed plasma as a plasma generation source for film formation pretreatment, and this will be described with reference to FIGS. 1 and 3A. The substrate to be processed used in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1B used in the first embodiment, and duplicated description will be omitted.

【0023】ここで、本実施の形態例で使用するICP
処理装置の概略構成例を図3(a)を参照して説明す
る。本装置は、石英等の誘電体材料で構成されるプラズ
マ処理室17側壁に多重に巻き回した誘電結合コイル2
3によりICP電源(プラズマ電源)20のパワーをプ
ラズマ処理室17に供給し、ここに高密度プラズマを生
成する。被処理基板13は、基板バイアス電源21が供
給される加工ステージ12上に載置し、所望のプラズマ
処理を施す。なお、同図では、処理ガス導入孔、真空排
気系、ゲートバルブ、被処理基板の搬送系等の細部の図
示は省略している。本装置の特徴は、大型マルチターン
誘導結合コイルにより、大電力でのプラズマ励起が可能
であり、1012/cm3 台の高密度プラズマでの処理を
施すことができることである。
Here, the ICP used in this embodiment example
A schematic configuration example of the processing apparatus will be described with reference to FIG. This device is composed of an inductively coupled coil 2 wound around a side wall of a plasma processing chamber 17 made of a dielectric material such as quartz.
3, the power of the ICP power source (plasma power source) 20 is supplied to the plasma processing chamber 17, and high density plasma is generated therein. The substrate 13 to be processed is placed on the processing stage 12 to which the substrate bias power supply 21 is supplied, and is subjected to desired plasma processing. In the figure, details of the processing gas introduction hole, the vacuum exhaust system, the gate valve, the transfer system for the substrate to be processed and the like are omitted. The feature of this device is that the large-sized multi-turn inductive coupling coil enables plasma excitation with high power and can perform treatment with high-density plasma of 10 12 / cm 3 .

【0024】また、加工ステージ12は、実施の形態1
と同様、図2(b)に示す様にステージ内部を循環する
冷媒によって温調され、ステージ表面は静電吸着とHe
ガス冷却によってウェハとの間の熱伝達が良好に行なわ
れる様になっている。図1(b)に示す被処理基板13
を加工ステージ12上にセットし、一例として下記の条
件により、半田成膜前処理を行なった。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 1 mTorr(0.13Pa) ICP電源 電力 : 1000 W(2MHz) 基板バイアス 電圧 : 200 V(13.56MHz) 処理時間 : 50 秒
Further, the processing stage 12 is the same as in the first embodiment.
As shown in FIG. 2B, the temperature of the stage is controlled by the refrigerant circulating inside the stage, and the stage surface is electrostatically attracted and
The gas cooling ensures good heat transfer with the wafer. The substrate 13 to be processed shown in FIG.
Was set on the processing stage 12, and as an example, the solder film pretreatment was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 1 mTorr (0.13 Pa) ICP power supply power: 1000 W (2 MHz) Substrate bias voltage: 200 V (13.56 MHz) Processing time: 50 seconds

【0025】本実施の形態例では、前述の実施の形態例
よりも更に基板バイアス電圧を軽減した条件で行なわれ
ている。これは、高密度プラズマ源を用いていること
と、これによって低圧力に条件設定が可能となった為に
入射イオンの散乱が抑えられたことによる効果で、Ar
+イオン照射による処理速度を損なうことなく、基板バ
イアス電圧の低減が実現されている結果である。
In this embodiment, the substrate bias voltage is further reduced as compared with the above-mentioned embodiments. This is due to the use of a high-density plasma source and the effect of suppressing the scattering of incident ions because the condition can be set to a low pressure by this.
This is the result of reducing the substrate bias voltage without impairing the processing speed due to + ion irradiation.

【0026】なお、この条件で処理した時のウェハ表面
の最高到達温度は、概ね70℃であることを予め実験で
確認している。この結果、フォトレジストのリフトオフ
を用いて半田蒸着膜をパターニングする際のメタル成膜
前処理において、基板バイアス電圧の一層精密な制御が
可能となり、なおかつ大口径ウェハであっても均一で迅
速な処理が可能なプロセスを確立することができた。
It has been previously confirmed by experiments that the maximum temperature reached on the wafer surface when processed under these conditions is approximately 70.degree. As a result, more precise control of the substrate bias voltage is possible in the pre-metal film formation process when patterning the solder deposition film using the lift-off of photoresist, and even for large-diameter wafers, uniform and rapid processing is possible. Was able to establish a possible process.

【0027】このため、レジストに過剰な熱変質を与え
て下地への焼き付きを誘起させることなく、厚膜レジス
トパターンのスカム除去及びコンタクト表面のクリーニ
ングを効果的に実現することで、実施例1と同様、最終
的に下地メタルとの良好な電気コンタクトを有する半田
ボールバンプを形成することができた。
Therefore, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface are effectively realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the underlayer, thereby making it possible to obtain Example 1. Similarly, it was finally possible to form solder ball bumps having good electrical contact with the underlying metal.

【0028】実施の形態例3 本実施の形態例は、同じく半田ボールバンプ形成プロセ
スにおける、フォトレジストのリフトオフを用いて半田
蒸着膜をパターニングする際の半田成膜工程において、
TCP(Transformer Coupled P
lasma)をプラズマ発生源にもつプラズマ処理装置
24を成膜前処理に用いて本願の発明を適用したもので
あり、これを図1〜図2(b)を参照して説明する。本
実施の形態例で用いた被処理基板は、実施の形態例2で
用いた図1(b)に示すものと同一であり、重複する説
明は省略する。
Embodiment 3 This embodiment is similar to the solder ball bump forming process in the solder film forming step when patterning the solder vapor deposition film using the lift-off of the photoresist.
TCP (Transformer Coupled P)
The invention of the present application is applied by using a plasma processing apparatus 24 having a plasma as a plasma generation source for film pretreatment, which will be described with reference to FIGS. 1 to 2B. The substrate to be processed used in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1B used in the second embodiment, and duplicated description will be omitted.

【0029】ここで、本実施の形態例で使用するTCP
処理装置の概略構成例を図3(b)を参照して説明す
る。本装置は、図3(a)で示したICP処理装置と基
本的な構成は同じであり、同一構成部分には同じ参照符
号を付与しその説明を省略する。本装置の特徴は、プラ
ズマ処理室20の天板を石英等の誘電体材料で構成し、
この上面に渦巻状のTCPコイル25を配置してTCP
電源(プラズマ電源)20のパワーをプラズマ処理室1
7内に導入する点である。本装置によれば、大型のTC
Pコイル25とプラズマ処理室17内の処理ガスとの誘
導結合により、1012/cm3 台の高密度プラズマを生
成できる。
Here, the TCP used in this embodiment
A schematic configuration example of the processing device will be described with reference to FIG. This device has the same basic configuration as the ICP processing device shown in FIG. 3A, and the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The feature of this apparatus is that the top plate of the plasma processing chamber 20 is made of a dielectric material such as quartz,
A spiral TCP coil 25 is placed on the upper surface of the TCP
The power of the power supply (plasma power supply) 20 is supplied to the plasma processing chamber 1
This is the point to be introduced within 7. According to this device, a large TC
Due to the inductive coupling between the P coil 25 and the processing gas in the plasma processing chamber 17, high density plasma of the order of 10 12 / cm 3 can be generated.

【0030】また、加工ステージ11は、前述の実施の
形態例と同様、図2(b)に示す様にステージ内部を循
環する冷媒によって温調され、ステージ表面は静電吸着
とHeガス冷却によってウェハとの間の熱伝達が良好に
行なわれる様になっている。図1(b)に示す被処理基
板12を加工ステージ11上にセットし、一例として下
記の条件により、半田成膜前処理を行なった。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 1 mTorr(0.13Pa) TCP 電源電力 : 1000 W(2MHz) 基板バイアス電圧 : 200 V(13.56MHz) 処理時間 : 50 秒
Further, the processing stage 11 is temperature-controlled by a refrigerant circulating inside the stage as shown in FIG. 2B, as in the above-mentioned embodiment, and the stage surface is electrostatically adsorbed and cooled by He gas. Good heat transfer to and from the wafer is ensured. The substrate 12 to be processed shown in FIG. 1B was set on the processing stage 11, and as an example, the solder film forming pretreatment was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 1 mTorr (0.13 Pa) TCP power supply power: 1000 W (2 MHz) Substrate bias voltage: 200 V (13.56 MHz) Processing time: 50 seconds

【0031】この結果、前述の実施の形態例と同様、フ
ォトレジストのリフトオフを用いて半田蒸着膜をパタ
ニングする際のメタル成膜前処理において、基板バイア
ス電圧の精密な制御が可能となり、なおかつ大口径ウェ
ハであっても均一で迅速な処理が可能なプロセスを確立
することができた。このため、レジストに過剰な熱変質
を与えて下地への焼き付きを誘起させることなく、厚膜
レジストパターンのスカム除去及びコンタクト表面のク
リーニングを効果的に実現することで、最終的に下地メ
タルとの良好な電気コンタクトを有する半田ボールバン
プを形成することができた。
As a result, similar to the above-mentioned embodiment, the lift-off of the photoresist is used to pattern the solder deposition film.
In the pretreatment for metal film formation during the polishing, the substrate bias voltage can be precisely controlled, and a process capable of performing uniform and rapid treatment even for a large-diameter wafer can be established. For this reason, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface are effectively realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the base, so that the final metal with the base metal is finally removed. It has been possible to form solder ball bumps with good electrical contact.

【0032】以上、本発明を3種類の実施の形態例に基
づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何
ら限定されるものではなく、サンプル構造、プロセス装
置、プロセス条件等、発明の主旨を逸脱しない範囲で適
宜選択可能であることは言うまでもない。例えば、高密
度プラズマ源として、本実施の形態例ではICP及びT
CPを用いた例を示したが、それ以外にもECRやヘリ
コン波プラズマ等を同様に用いることができる。ところ
で、本発明の半田成膜前処理を、成膜とは独立した別の
装置で処理するのであれば、真空蒸着による成膜直前に
行なう程その効果は大きい。さらには、成膜前処理室が
成膜チェンバーと高真空下で連結されたタイプの装置を
用いれば、一層効果的である。
Although the present invention has been described above based on the three types of embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and the sample structure, the process apparatus, the process conditions, etc. It is needless to say that the selection can be appropriately made without departing from the spirit of the invention. For example, as a high-density plasma source, ICP and T
Although an example using CP is shown, other than that, ECR, helicon wave plasma, or the like can be similarly used. By the way, if the solder film forming pretreatment of the present invention is carried out by a separate apparatus independent of film forming, the effect is greater as it is carried out immediately before film formation by vacuum vapor deposition. Furthermore, it is more effective to use an apparatus of the type in which the pre-deposition chamber is connected to the deposition chamber under high vacuum.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の採用により、レジストに過剰な
熱変質を与えて下地への焼き付きを誘起させることな
く、厚膜レジストパターンのスカム除去及びコンタクト
表面のクリーニングを効果的に安定して実現でき、その
結果、仕上がり後の半田ボールバンプと下地メタルとの
界面で良好な電気コンタクトが得られる様になると共
に、下地との密着強度が増し、フリップチップ実装後の
製品セットの信頼性向上が図れ、大口径ウェハであって
も均一で迅速な処理が可能な半田ボールバンプの形成方
法を確立することができる。
By adopting the present invention, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface can be effectively and stably realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the base. As a result, good electrical contact can be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the base metal, and the adhesion strength with the base is increased, improving the reliability of the product set after flip chip mounting. As a result, it is possible to establish a method for forming solder ball bumps that allows uniform and rapid processing even for large diameter wafers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した、半田ボールバンプの製造工
程に沿ったウェハの概略断面図であり、(a)Al電極
パッド上にBLM膜がパターニングされた状態、(b)
半田層をパターニングするための厚膜レジストパターン
が形成された状態、(c)前処理を施し、BLM膜上の
スカムが除去された状態、(d)ウェハ全面に半田層が
成膜された状態、(e)レジストのリフトオフによっ
て、不要な半田層が除去された状態、(f)は熱処理に
よって半田が溶融し、ボールバンプが形成された状態を
示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wafer according to a manufacturing process of a solder ball bump to which the present invention is applied, (a) a state in which a BLM film is patterned on an Al electrode pad, (b).
A state where a thick film resist pattern for patterning the solder layer is formed, (c) A state where scum on the BLM film is removed by pretreatment, (d) A state where the solder layer is formed on the entire surface of the wafer , (E) shows a state in which an unnecessary solder layer is removed by lift-off of the resist, and (f) shows a state in which the solder is melted by heat treatment and ball bumps are formed.

【図2】 トライオード型プラズマ処理装置を示し、
(a)概略断面図、(b)温度制御機構を具備した基板
ステージの概略断面図である。
FIG. 2 shows a triode type plasma processing apparatus,
(A) Schematic sectional view, (b) Schematic sectional view of the substrate stage equipped with a temperature control mechanism.

【図3】 プラズマ処理装置を示し、(a)ICPを搭
載したプラズマ処理装置の概略断面図、(b)TCPを
搭載したプラズマ処理装置の概略断面図である。
3A and 3B show a plasma processing apparatus, wherein FIG. 3A is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus equipped with an ICP, and FIG. 3B is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus equipped with a TCP.

【図4】従来の半田ボールバンプの製造工程に沿ったウ
ェハの概略断面図であり、(a)Al電極パッド上にB
LM膜がパターニングされた状態、(b)半田層をパタ
ーニングするための厚膜レジストパターンが形成された
状態、(c)ウェハ全面に半田層が成膜された状態、
(d)レジストのリフトオフによって、不要な半田層が
除去された状態、(e)は熱処理によって半田が溶融
し、ボールバンプが形成された状態を示す。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a wafer along a conventional solder ball bump manufacturing process, (a) B on an Al electrode pad.
A state where the LM film is patterned, (b) a state where a thick film resist pattern for patterning the solder layer is formed, (c) a state where the solder layer is formed on the entire surface of the wafer,
(D) A state in which an unnecessary solder layer is removed by lift-off of the resist, and (e) shows a state in which the solder is melted by heat treatment and ball bumps are formed.

【図5】抵抗加熱式真空蒸着装置を示す概略断面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a resistance heating type vacuum vapor deposition device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基体 2 Al電極パッド 3 表面保護膜 4 BLM膜 5 開口部 6 フォトレジスト膜 6a スカム 7 抵抗加熱式真空蒸着装置 8 真空容器 9 ヒーター 10 蒸着材料 11 坩堝 12 加工ステージ(陰極板) 13 被処理基板(ウェハ) 14 半田層 15 半田ボールバンプ 16 トライオード型プラズマ処理装置 17 プラズマ処理室 18 陽極板 19 格子電極 20 プラズマ電源 21 基板バイアス電源 22 ICPを搭載したプラズマ処理装置 23 誘導結合コイル 24 TCPを搭載したプラズマ処理装置 25 TCPコイル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Al electrode pad 3 Surface protective film 4 BLM film 5 Opening 6 Photoresist film 6a Scum 7 Resistance heating type vacuum vapor deposition device 8 Vacuum container 9 Heater 10 Vapor deposition material 11 Crucible 12 Processing stage (cathode plate) 13 Processing target Substrate (wafer) 14 Solder layer 15 Solder ball bump 16 Triode type plasma processing device 17 Plasma processing chamber 18 Anode plate 19 Lattice electrode 20 Plasma power supply 21 Substrate bias power supply 22 Plasma processing device with ICP 23 Inductive coupling coil 24 TCP mounted Plasma processing device 25 TCP coil

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年11月30日[Submission date] November 30, 1995

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 はんだボールバンプの形成方法Method of forming solder ball bumps

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明ははんだボールバンプ
の形成方法に関し、さらに詳しくは半導体基体の表面に
金属より成るバンプを形成し、印刷配線基板の表面に形
成した電極と面接合するフリップチップICの製造工程
の一部であるバンプの下地となる多層金属層のはんだ
膜工程に前処理を施したはんだボールバンプの形成方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming solder ball bumps, and more specifically, a flip chip IC for forming bumps made of metal on the surface of a semiconductor substrate and surface-bonding to electrodes formed on the surface of a printed wiring board. The present invention relates to a method for forming solder ball bumps, which is obtained by performing a pretreatment on a solder film forming step of a multi-layered metal layer which is a base of bumps, which is a part of the manufacturing step.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の小型化をより一層進展させる
ためには、部品実装密度を如何に向上させるかが重要な
ポイントとなる。こと半導体ICに関しても、従来のパ
ッケージ実装の代替として、フリップチップによる高密
度実装技術の開発が盛んに行なわれている。フリップチ
ップ実装法の一つとして、ICのAl(アルミニュー
ム)電極パッド上にはんだボールバンプを形成して、I
Cベアチップを直接印刷配線基板上に実装する方法があ
る。
2. Description of the Related Art In order to further reduce the size of electronic equipment, it is important to improve the component mounting density. Regarding semiconductor ICs, high-density packaging technology using flip chips has been actively developed as an alternative to conventional package packaging. As one of the flip chip mounting methods, a solder ball bump is formed on the Al (aluminum) electrode pad of the IC, and I
There is a method of directly mounting the C bare chip on the printed wiring board.

【0003】このはんだバンプを所定の電極上に形成す
る方法としては、電解メッキを用いた方法もあるが、こ
の場合、下地の表面状態や電気抵抗のわずかなバラツキ
によって成膜されるはんだの厚みが影響を受け、ICチ
ップ内で均一な高さを有するはんだバンプの形成を行な
うことが基本的に難しいという問題がある。そこで、
んだの高さバラツキを抑制できる製法としては、真空蒸
着による成膜とフォトレジスト膜のリフトオフとを用い
た方法がある。この方法によるはんだボールバンプの製
造工程とはんだ蒸着に用いられている従来の一般的な真
空蒸着装置の例を図4、図5に示し、以下に説明する。
As a method of forming the solder bumps on a predetermined electrode, there is a method using electrolytic plating. In this case, the thickness of the solder formed by the surface condition of the base and slight variations in electric resistance. Is affected, and it is basically difficult to form solder bumps having a uniform height in the IC chip. Where is
As a manufacturing method capable of suppressing the variation in height, there is a method using film formation by vacuum evaporation and lift-off of a photoresist film. An example of a conventional general vacuum vapor deposition apparatus used for the solder ball bump manufacturing process and solder vapor deposition by this method is shown in FIGS. 4 and 5, and will be described below.

【0004】フリップチップICの接合部は、シリコン
等の半導体基体1上にAl等の電極パッド2をスパッタ
やエッチングを用いて形成し、ポリイミド等によって表
面保護膜3を全面に被覆した後、電極パッド2上に開口
された部分を形成して、BLM(Ball Limit
ting Metal)膜4と称せられるCr、Cu、
Au等から成る多層金属膜を形成する(図4(a)参
照)。さらに、このBLM膜4の上に、開口部5を有す
るレジスト膜6を形成する(図4(b)参照)。
The bonding portion of the flip chip IC is formed by forming an electrode pad 2 of Al or the like on a semiconductor substrate 1 of silicon or the like by sputtering or etching, covering the entire surface with a surface protective film 3 of polyimide or the like, and then forming an electrode. An opening is formed on the pad 2, and a BLM (Ball Limit) is formed.
(Ting Metal) film 4 called Cr, Cu,
A multilayer metal film made of Au or the like is formed (see FIG. 4A). Further, a resist film 6 having an opening 5 is formed on the BLM film 4 (see FIG. 4B).

【0005】このようにして製造した図4(b)に示す
ウェハにはんだ等の金属膜を形成すべく、例えば図5に
示す真空蒸着装置が用いられる。図5に示す真空蒸着装
置は、抵抗加熱式真空蒸着装置7と称され、真空容器8
内にヒーター9で加熱溶融した蒸着材料10を貯留した
坩堝11、該坩堝と対向した位置にドーム状の加工ステ
ージ12、該加工ステージの坩堝11との対向面に被加
工物であるウェハ13が配置されている。これにより、
ウェハ13全面にはんだ層14が成膜され(図4(c)
参照)、レジストリフトオフによるパターニングを行な
った後(図4(d)参照)、熱処理によってはんだを溶
融させることで、最終的に図4(e)に示す様な、はん
ボールバンプ15が形成される。
In order to form a metal film of solder or the like on the wafer shown in FIG. 4 (b) thus manufactured, the vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 5, for example, is used. The vacuum vapor deposition apparatus shown in FIG. 5 is called a resistance heating type vacuum vapor deposition apparatus 7 and includes a vacuum container 8
A crucible 11 in which a vapor deposition material 10 heated and melted by a heater 9 is stored, a dome-shaped processing stage 12 at a position facing the crucible, and a wafer 13 which is a workpiece on a surface facing the crucible 11 of the processing stage. It is arranged. This allows
A solder layer 14 is formed on the entire surface of the wafer 13 (FIG. 4C).
See), resist lift-off after performing patterning by reference (FIG. 4 (d)), by melting the solder by heat treatment, finally, such as shown in FIG. 4 (e), solder
The ball bump 15 is formed.

【0006】ここで、仕上がり後のはんだボールバンプ
の大きさを左右するはんだ層の厚さは、成膜パタ ンに
も依るが、印刷配線基板への実装時の強度や安定性等を
考慮して、通常30μm程度の厚いものが要求される。
そのため、リフトオフに必要な下地のレジスト膜6の膜
厚としては、30μm以上のかなり厚いものが必要とな
り、リソグラフィー工程において精度良く安定したパタ
ーン形成を行なうことが難しくなっている。
Here, the thickness of the solder layer which influences the size of the finished solder ball bump depends on the film formation pattern, but the strength and stability at the time of mounting on the printed wiring board are taken into consideration. Therefore, a thick material of about 30 μm is usually required.
Therefore, the film thickness of the underlying resist film 6 required for lift-off needs to be considerably thicker than 30 μm, which makes it difficult to perform accurate and stable pattern formation in the lithography process.

【0007】すなわち、作業環境や処理条件のわずかな
変動で解像不良を起こし、図4(b)に示すごとく、開
口部5に光学顕微鏡でも確認できない程度に薄くレジス
ト被膜が残存したり、現像液の洗浄残りが生ずる等し
て、仕上がり後のはんだボールバンプと下地のBLM膜
との界面での電気的コンタクトが良好に得られないとい
う問題が頻繁に発生している。また、極端な場合には、
BLM膜とはんだ蒸着膜との密着力が低下して、後工程
や印刷配線基板への実装時にはんだバンプがBLM膜か
ら剥離してしまうという様な事態をも招いている。
That is, a slight change in working environment or processing conditions causes poor resolution, and as shown in FIG. 4 (b), a resist film remains thin in the opening 5 to the extent that it cannot be confirmed even by an optical microscope, or development is performed. A problem frequently arises in that good electrical contact cannot be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the underlying BLM film due to residual liquid cleaning residue. In extreme cases,
Adhesion between the BLM film and the solder vapor deposition film is reduced, causing a situation in which the solder bump is peeled off from the BLM film during a subsequent process or mounting on a printed wiring board.

【0008】残存したレジスト膜や現像液の洗浄残りを
以下スカム6aと称する。なお、ここでは表現の便宜
上、スカム6aを極端に厚く表記している。そこで、こ
の対策の一つとして、はんだ蒸着膜の成膜前にRFプラ
ズマを用いたスパッタエッチングを施すことにより、厚
膜レジストのスカム除去や下地コンタクト表面のクリー
ニングを行なうという方法も採られている。しかしなが
ら、その場合にも新たな問題が発生している。
The remaining resist film and the uncleaned portion of the developing solution are hereinafter referred to as scum 6a. Here, for convenience of expression, the scum 6a is shown extremely thick. Therefore, as one of the countermeasures, a method of removing the scum of the thick film resist and cleaning the surface of the underlying contact by performing sputter etching using RF plasma before forming the solder vapor deposition film is also adopted. . However, even in that case, a new problem occurs.

【0009】すなわち、通常のプラズマ処理は、平行平
板電極間にRF電力を印加して行なわれるが、スカム除
去やクリーニングの効果を上げるために設定した通常の
処理条件では、しばしば下地のフォトレジストパタ ン
が過大な影響を受けてしまい、はんだ蒸着膜のパターン
形成でリフトオフ不良が発生するというものである。こ
れは、スカム除去のためのRFプラズマ処理中に、入射
エネルギーの大きなイオンの基板衝突やウェハ温度上昇
によって、熱変質を受けたフォトレジストのパターン形
状が変化したり、下地との界面でレジストの焼き付きが
起きる等の影響で、リフトオフの際にレジストの剥離が
全く進行しなかったり、残渣が多量に発生するといった
不良である。
That is, the normal plasma processing is performed by applying RF power between the parallel plate electrodes, but under the normal processing conditions set to enhance the effect of scum removal and cleaning, the underlying photoresist pattern is often used. Therefore, the lift-off failure occurs in the pattern formation of the solder vapor deposition film. This is because during RF plasma treatment for scum removal, the pattern shape of the photoresist that has undergone thermal alteration changes due to substrate collision of ions with large incident energy and wafer temperature rise, or the resist pattern at the interface with the underlying layer changes. Due to the effect of image sticking, peeling of the resist does not proceed at the time of lift-off, or a large amount of residue is generated.

【0010】こうした事から、レジストのスカム除去
(下地コンタクト表面のクリーニング)とリフトオフに
よる剥離とが共に良好に行なえる様な、高精度と高信頼
性を有するはんだバンプ形成プロセスを確立することが
切望されている。
For these reasons, it is desired to establish a solder bump forming process with high accuracy and high reliability so that both resist scum removal (cleaning of the underlying contact surface) and peeling off by lift-off can be performed well. Has been done.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、レジストに過剰な熱変質を与えて下地への焼き付き
を誘起させることなく、厚膜レジストパターンのスカム
除去及びコンタクト表面のクリーニングが効果的に安定
して実現でき、仕上がり後のはんだボールバンプと下地
メタルとの界面で良好な電気コンタクトが得られるはん
ボールバンプの形成方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to impart excessive thermal alteration to the resist to cause image sticking to the base.
Of thick film resist pattern without inducing
Effectively stable removal and cleaning of the contact surface
Can be achieved by using the finished solder ball bumps and base
Good electrical contact at the interface with the metal
It is to provide a method for forming a ball bump.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに請求項1のはんだボールバンプの形成方法の発明に
おいては、フォトレジストのリフトオフを用いてはんだ
層をパターニングする際のはんだ成膜工程を含むはんだ
ボールバンプの形成方法において、少なくともプラズマ
生成と基板バイアス電圧とを独立に制御可能な2つの高
周波電源を有するプラズマ処理装置を用いてはんだ成膜
前処理を行ない、レジストに過剰な熱変質を与えて下層
への焼き付きを惹起することなく、厚膜レジストパター
ンのスカム除去及びコンタクト表面のクリーニングが効
果的に安定して実現でき、仕上がり後のはんだボールバ
ンプと下地メタルとの界面で良好な電気コンタクトが得
られる。
In the invention of the method of forming the solder ball bumps of claim 1 to solve the Means for Solving the Problems] Such issues, the solder at the time of patterning the solder <br/> layer using a lift-off photoresist In a method of forming a solder ball bump including a film forming step, a solder film forming pretreatment is performed using a plasma processing apparatus having two high frequency power sources capable of independently controlling at least plasma generation and substrate bias voltage. , A thick film resist pattern without excessive thermal alteration of the resist to cause image sticking to the lower layer.
Removal of scum and cleaning of the contact surface are effective
Solder ball bar after completion
Good electrical contact at the interface between the pump and the underlying metal
To be

【0013】請求項2に係るはんだボールバンプの形成
方法は、フォトレジストのリフトオフを用いてはんだ
をパターニングする際のはんだ成膜工程を含むはんだ
ールバンプの形成方法において、少なくともICP(I
nductively Coupled Plasm
a:高周波誘導結合プラズマ)、TCP(Transf
ormer Coupled Plasma)、ECR
(Electron Cyclotron Reson
ance)、ヘリコン波プラズマ源等、1×1011cm
-3以上1×1014cm-3未満のプラズマ密度が得られる
高密度プラズマ源を有するプラズマ処理装置を用いて
んだ成膜前処理を行なうことを特徴とする請求項1に記
のはんだボールバンプの形成方法とし、レジストに過
剰な熱変質を与えて下層への焼き付きを惹起することな
く、厚膜レジストパターンのスカム除去及びコンタクト
表面のクリーニングが効果的に安定して実現でき、仕上
がり後のはんだボールバンプと下地メタルとの界面で良
好な電気コンタクトが得られる
The method of forming solder ball bumps according to claim 2 is the method of forming the solder ball <br/> Rubanpu containing solder deposition process for patterning the solder layer using a lift-off photoresist least ICP (I
nductively Coupled Plasm
a: high frequency inductively coupled plasma), TCP (Transf)
ormer Coupled Plasma), ECR
(Electron Cyclotron Reson
ance), helicon wave plasma source, etc., 1 × 10 11 cm
Using a plasma processing apparatus having a -3 1 × 10 14 cm -3 under high density plasma source plasma density is obtained
The method for forming solder ball bumps according to claim 1, wherein a thick film resist pattern is provided without excessive thermal alteration of the resist to cause image sticking to a lower layer. Scum removal and contact
Surface cleaning can be effectively and stably achieved and finished.
Good at the interface between the solder ball bump and the underlying metal after polishing.
Good electrical contact is obtained .

【0014】請求項3に係るはんだボールバンプの形成
方法は、フォトレジストのリフトオフを用いてはんだ
をパターニングする際のはんだ成膜工程を含むはんだ
ールバンプの形成方法において、少なくともウェハ載置
部に温度制御機構を具備するプラズマ処理装置を用い、
処理中のウェハ表面の最高到達温度が50℃〜100℃
と成るごとく処理条件を設定してはんだ成膜前処理を行
なうことを特徴とする請求項1に記載のはんだボールバ
ンプの形成方法とし、レジストに過剰な熱変質を与えて
下層への焼き付きを惹起することなく、厚膜レジストパ
ターンのスカム除去及びコンタクト表面のクリーニング
が効果的に安定して実現でき、仕上がり後のはんだボー
ルバンプと下地メタルとの界面で良好な電気コンタクト
が得られる
The method of forming solder ball bumps according to claim 3 is the method of forming the solder ball <br/> Rubanpu containing solder deposition process for patterning the solder layer using a lift-off photoresist, at least the wafer Using a plasma processing apparatus having a temperature control mechanism in the mounting portion,
The maximum temperature reached on the wafer surface during processing is 50 ℃ to 100 ℃
The method for forming a solder ball bump according to claim 1, wherein the processing conditions are set as follows to perform a solder film pretreatment, wherein the resist is excessively heat-altered to cause seizure to a lower layer. Without thick film resist
Turn scum removal and contact surface cleaning
Can be effectively and stably realized, and solder balls after finishing can be
Good electrical contact at the interface between the bump and the underlying metal
Is obtained .

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て、図1〜図2を参照しながら以下に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】実施の形態例1 本実施の形態例は、はんだボールバンプ形成のプロセス
における、フォトレジストのリフトオフを用いてはんだ
蒸着膜をパターニングする際のはんだ成膜工程におい
て、トライオード型プラズマ処理装置16をはんだ成膜
前処理に用いて本願の発明を適用したものであり、図1
〜図2を参照して説明する。本実施の形態例において、
サンプルとして使用したウェハは、図1(b)に示すよ
う、半導体基体1のAl電極パッド2上のポリイミド膜
等の表面保護3に開口された部分にBLM膜4と称せら
れるCr、Cu、Au等の金属積層膜からなるバリアメ
タルが形成され、さらに、このBLM膜4に臨む形で所
定の寸法の開口部5を有する厚膜のレジスト膜6が形成
されたものを準備した。
The embodiment of Embodiment 1 present exemplary embodiment, in the solder ball bump formation process, the solder deposition process for patterning the solder <br/> deposited film using a lift-off photoresist, triode type The invention of the present application is applied by using the plasma processing apparatus 16 for the solder film pretreatment.
This will be described with reference to FIG. In this embodiment,
As shown in FIG. 1B, the wafer used as a sample is made of Cr, Cu, Au, which is called a BLM film 4, at a portion of the semiconductor substrate 1 on the Al electrode pad 2 where the surface protection 3 such as a polyimide film is opened. A barrier metal composed of a metal laminated film such as the above was formed, and further, a thick resist film 6 having an opening 5 of a predetermined size was formed so as to face the BLM film 4.

【0017】なお、このときの開口部5の底には、レジ
スト被膜等の残渣いわゆるスカム6aが薄く残存してい
る。そして、図2に示すようなトライオード型プラズマ
処理装置を用意する。このプラズマ処理装置16は、ア
ルゴンガス雰囲気のプラズマ処理室17内に、対向して
配置された陽極板18と陰極板(加工ステージ)12、
この間に格子電極19を備えて成り、陽極板18にはプ
ラズマ電源20が接続され、陰極板12には基板バイア
ス電源21が結合コンデンサを介して接続されている。
陰極板(加工ステージ)12上には被処理基板(ウェ
ハ)13が載置されている。
At this time, a so-called scum 6a such as a resist coating remains thinly on the bottom of the opening 5. Then, a triode type plasma processing apparatus as shown in FIG. 2 is prepared. The plasma processing apparatus 16 includes an anode plate 18 and a cathode plate (processing stage) 12 which are arranged to face each other in a plasma processing chamber 17 in an argon gas atmosphere.
A grid electrode 19 is provided between them, a plasma power source 20 is connected to the anode plate 18, and a substrate bias power source 21 is connected to the cathode plate 12 via a coupling capacitor.
A substrate (wafer) 13 to be processed is placed on the cathode plate (processing stage) 12.

【0018】このプラズマ処理装置16はプラズマ電源
20と基板バイアス電源21を独立して備えている特徴
がある。また、加工ステージ12は、図2(b)に示す
様な構造であり、ステージ12内部を循環する冷媒によ
って温度調整され、ステージ表面は静電吸着とHe、
等のガス冷却によってウェハ13との間の熱伝達が良
好に行なわれる様になっている。本プラズマ処理工程に
おいては、従来の平行平板型のRFプラズマを用いた場
合に比べて、基板バイアス電圧を大きく軽減した条件
(従来は、略500V)で実行されている。
The plasma processing apparatus 16 is characterized by having a plasma power source 20 and a substrate bias power source 21 independently. The processing stage 12 has a structure as shown in FIG. 2B, the temperature of which is adjusted by a coolant circulating inside the stage 12, and the surface of the stage is electrostatically attracted and He, A
Heat transfer with the wafer 13 is favorably performed by gas cooling such as r . In this plasma processing step, the substrate bias voltage is greatly reduced as compared with the case of using the conventional parallel plate type RF plasma (conventionally, approximately 500 V).

【0019】これは、プラズマ生成と基板バイアスとを
各々独立した高周波電源で制御しているため、処理速度
を損なうことなく基板バイアス電圧の低減が実現されて
いるためである。
This is because the plasma generation and the substrate bias are controlled by independent high-frequency power supplies, so that the substrate bias voltage can be reduced without impairing the processing speed.

【0020】上述した状態の被処理基板(ウェハ)13
をこのトライオード型プラズマ処理装置16にセット
し、一例として以下の条件ではんだ成膜前処理を行なっ
た。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 5 mTorr(0.67Pa) プラズマ源の電力 : 700 W(2MHz) RF基板Bias電圧 : 300 V(13.56MHz) 処理時間 : 100 秒 このプラズマ処理後の被処理基板は、図1(c)に示す
様に、レジスト開口部5底のスカム6aが除去された。
なお、この条件で処理した時のウェハ表面の最高到達温
度は、概ね70℃であることを予め実験で確認してい
る。
The substrate (wafer) 13 to be processed in the above-mentioned state
Was set in the triode type plasma processing apparatus 16, and as an example, the solder film pretreatment was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 5 mTorr (0.67 Pa) Plasma source power: 700 W (2 MHz) RF substrate Bias voltage: 300 V (13.56 MHz) Treatment time: 100 seconds Target after this plasma treatment As shown in FIG. 1C, the scum 6a at the bottom of the resist opening 5 was removed from the processed substrate.
It has been previously confirmed by experiments that the maximum temperature reached on the wafer surface when processed under these conditions is approximately 70 ° C.

【0021】その後、この成膜前処理を行なった被処理
基板全面にはんだ蒸着膜を成膜し(図1(d)参照)、
レジストリフトオフによるパターニングを行なった後
(図1(e)参照)、熱処理によってはんだを溶融させ
ることで、最終的に図1(f)に示す様なはんだボール
バンプ15が形成された。本発明の採用により、フォト
レジストのリフトオフを用いてはんだ蒸着膜をパターニ
ングする際のはんだ成膜前処理において、基板バイアス
電圧の精密な制御が可能となり、レジストに過剰な熱変
質を与えて下地への焼き付きを誘起させることなく、厚
膜レジストパターンのスカム除去及びコンタクト表面の
クリーニングを効果的に実現できた。この結果、仕上が
り後のはんだボールバンプと下地メタルとの界面で良好
な電気コンタクトが得られる様になると共に、下地との
密着強度が増し、フリップチップ実装後の製品セットの
信頼性向上を図ることができた。
Thereafter, a solder vapor deposition film is formed on the entire surface of the substrate to be processed which has been subjected to the film formation pretreatment (see FIG. 1D),
After the patterning by the resist lift-off (see FIG. 1E), the solder was melted by heat treatment to finally form the solder ball bumps 15 as shown in FIG. 1F. By adopting the present invention, it becomes possible to precisely control the substrate bias voltage in the pre-treatment of the solder film formation when patterning the solder vapor deposition film by using the lift-off of the photoresist, and to give the resist an excessive thermal alteration to the base. The scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface could be effectively realized without inducing the image sticking. As a result, good electrical contact can be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the base metal, and the adhesion strength with the base is increased to improve the reliability of the product set after flip chip mounting. I was able to.

【0022】実施の形態例2 本発明の実施の形態例においては、はんだボールバンプ
形成プロセスにおける、フォトレジストのリフトオフを
用いてはんだ蒸着膜をパタ ニングする際のはんだ成膜
工程において、ICP(Inductively Co
upled Plasma)をプラズマ発生源にもつプ
ラズマ処理装置22を成膜前処理に用いて本願の発明を
適用したものであり、これを図1、図3(a)を参照し
て説明する。本実施の形態例で用いた被処理基板は、実
施の形態例1で用いた図1(b)に示すものと同一であ
り、重複する説明は省略する。
Second Embodiment In the second embodiment of the present invention, an ICP (Inductive) is used in a solder film formation process when a solder deposition film is patterned using lift-off of photoresist in a solder ball bump formation process. Co
The invention of the present application is applied by using a plasma processing apparatus 22 having an upper plasma) as a plasma generation source for film formation pretreatment, which will be described with reference to FIGS. 1 and 3A. The substrate to be processed used in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1B used in the first embodiment, and duplicated description will be omitted.

【0023】ここで、本実施の形態例で使用するICP
処理装置の概略構成例を図3(a)を参照して説明す
る。本装置は、石英等の誘電体材料で構成されるプラズ
マ処理室17側壁に多重に巻き回した誘電結合コイル2
3によりICP電源(プラズマ電源)20のパワーをプ
ラズマ処理室17に供給し、ここに高密度プラズマを生
成する。被処理基板13は、基板バイアス電源21が供
給される加工ステージ12上に載置し、所望のプラズマ
処理を施す。なお、同図では、処理ガス導入孔、真空排
気系、ゲートバルブ、被処理基板の搬送系等の細部の図
示は省略している。本装置の特徴は、大型マルチターン
誘導結合コイルにより、大電力でのプラズマ励起が可能
であり、1012/cm3 台の高密度プラズマでの処理を
施すことができることである。
Here, the ICP used in this embodiment example
A schematic configuration example of the processing apparatus will be described with reference to FIG. This device is composed of an inductively coupled coil 2 wound around a side wall of a plasma processing chamber 17 made of a dielectric material such as quartz.
3, the power of the ICP power source (plasma power source) 20 is supplied to the plasma processing chamber 17, and high density plasma is generated therein. The substrate 13 to be processed is placed on the processing stage 12 to which the substrate bias power supply 21 is supplied, and is subjected to desired plasma processing. In the figure, details of the processing gas introduction hole, the vacuum exhaust system, the gate valve, the transfer system for the substrate to be processed and the like are omitted. The feature of this device is that the large-sized multi-turn inductive coupling coil enables plasma excitation with high power and can perform treatment with high-density plasma of 10 12 / cm 3 .

【0024】また、加工ステージ12は、実施の形態1
と同様、図2(b)に示す様にステージ内部を循環する
冷媒によって温調され、ステージ表面は静電吸着とHe
ガス冷却によってウェハとの間の熱伝達が良好に行なわ
れる様になっている。図1(b)に示す被処理基板13
を加工ステージ12上にセットし、一例として下記の条
件により、はんだ成膜前処理を行なった。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 1 mTorr(0.13Pa) ICP電源 電力 : 1000 W(2MHz) 基板バイアス 電圧 : 200 V(13.56MHz) 処理時間 : 50 秒
Further, the processing stage 12 is the same as in the first embodiment.
As shown in FIG. 2B, the temperature of the stage is controlled by the refrigerant circulating inside the stage, and the stage surface is electrostatically attracted and
The gas cooling ensures good heat transfer with the wafer. The substrate 13 to be processed shown in FIG.
Was set on the processing stage 12, and as an example, the solder film forming pretreatment was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 1 mTorr (0.13 Pa) ICP power supply power: 1000 W (2 MHz) Substrate bias voltage: 200 V (13.56 MHz) Processing time: 50 seconds

【0025】本実施の形態例では、前述の実施の形態例
よりも更に基板バイアス電圧を軽減した条件で行なわれ
ている。これは、高密度プラズマ源を用いていること
と、これによって低圧力に条件設定が可能となった為に
入射イオンの散乱が抑えられたことによる効果で、Ar
+イオン照射による処理速度を損なうことなく、基板バ
イアス電圧の低減が実現されている結果である。
In this embodiment, the substrate bias voltage is further reduced as compared with the above-mentioned embodiments. This is due to the use of a high-density plasma source and the effect of suppressing the scattering of incident ions because the condition can be set to a low pressure by this.
This is the result of reducing the substrate bias voltage without impairing the processing speed due to + ion irradiation.

【0026】なお、この条件で処理した時のウェハ表面
の最高到達温度は、概ね60℃であることを予め実験で
確認している。この結果、フォトレジストのリフトオフ
を用いてはんだ蒸着膜をパターニングする際のメタル成
膜前処理において、基板バイアス電圧の一層精密な制御
が可能となり、なおかつ大口径ウェハであっても均一で
迅速な処理が可能なプロセスを確立することができた。
It has been previously confirmed by experiments that the maximum temperature reached on the wafer surface when processed under these conditions is approximately 60 ° C. As a result, the substrate bias voltage can be controlled more precisely in the pre-metal film formation process when patterning the solder deposition film by using the lift-off of the photoresist, and even the large-diameter wafer can be processed uniformly and quickly. Was able to establish a possible process.

【0027】このため、レジストに過剰な熱変質を与え
て下地への焼き付きを誘起させることなく、厚膜レジス
トパターンのスカム除去及びコンタクト表面のクリーニ
ングを効果的に実現することで、実施の形態例1と同
様、最終的に下地メタルとの良好な電気コンタクトを有
するはんだボールバンプを形成することができた。
Therefore, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface are effectively realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the underlayer, and thus the embodiment example is realized. As with No. 1, finally, solder ball bumps having good electrical contact with the underlying metal could be formed.

【0028】実施の形態例3 本実施の形態例は、同じくはんだボールバンプ形成プロ
セスにおける、フォトレジストのリフトオフを用いて
んだ蒸着膜をパターニングする際のはんだ成膜工程にお
いて、TCP(Transformer Couple
d Plasma)をプラズマ発生源にもつプラズマ処
理装置24を成膜前処理に用いて本願の発明を適用した
ものであり、これを図1〜図2(b)を参照して説明す
る。本実施の形態例で用いた被処理基板は、実施の形態
例2で用いた図1(b)に示すものと同一であり、重複
する説明は省略する。
Third Embodiment The third embodiment does not use the photoresist lift-off in the solder ball bump formation process.
In the solder film forming process for patterning the deposited film, the TCP (Transformer Coupler)
The invention of the present application is applied by using a plasma processing apparatus 24 having a plasma generation source (d Plasma) as a plasma generation source, and this will be described with reference to FIGS. 1 to 2B. The substrate to be processed used in the present embodiment is the same as that shown in FIG. 1B used in the second embodiment, and duplicated description will be omitted.

【0029】ここで、本実施の形態例で使用するTCP
処理装置の概略構成例を図3(b)を参照して説明す
る。本装置は、図3(a)で示したICP処理装置と基
本的な構成は同じであり、同一構成部分には同じ参照符
号を付与しその説明を省略する。本装置の特徴は、プラ
ズマ処理室20の天板を石英等の誘電体材料で構成し、
この上面に渦巻状のTCPコイル25を配置してTCP
電源(プラズマ電源)20のパワーをプラズマ処理室1
7内に導入する点である。本装置によれば、大型のTC
Pコイル25とプラズマ処理室17内の処理ガスとの誘
導結合により、1012/cm3 台の高密度プラズマを生
成できる。
Here, the TCP used in this embodiment
A schematic configuration example of the processing device will be described with reference to FIG. This device has the same basic configuration as the ICP processing device shown in FIG. 3A, and the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The feature of this apparatus is that the top plate of the plasma processing chamber 20 is made of a dielectric material such as quartz,
A spiral TCP coil 25 is placed on the upper surface of the TCP
The power of the power supply (plasma power supply) 20 is supplied to the plasma processing chamber 1
This is the point to be introduced within 7. According to this device, a large TC
Due to the inductive coupling between the P coil 25 and the processing gas in the plasma processing chamber 17, high density plasma of the order of 10 12 / cm 3 can be generated.

【0030】また、加工ステージ11は、前述の実施の
形態例と同様、図2(b)に示す様にステージ内部を循
環する冷媒によって温調され、ステージ表面は静電吸着
とHeガス冷却によってウェハとの間の熱伝達が良好に
行なわれる様になっている。図1(b)に示す被処理基
板12を加工ステージ11上にセットし、一例として下
記の条件により、はんだ成膜前処理を行なった。 Ar Gas 流量 : 25 sccm Ar Gas 圧力 : 1 mTorr(0.13Pa) TCP 電源電力 : 1000 W(2MHz) 基板バイアス電圧 : 200 V(13.56MHz) 処理時間 : 50 秒
Further, the processing stage 11 is temperature-controlled by a refrigerant circulating inside the stage as shown in FIG. 2B, as in the above-mentioned embodiment, and the stage surface is electrostatically adsorbed and cooled by He gas. Good heat transfer to and from the wafer is ensured. The substrate 12 to be processed shown in FIG. 1B was set on the processing stage 11, and as an example, the solder film forming pretreatment was performed under the following conditions. Ar Gas flow rate: 25 sccm Ar Gas pressure: 1 mTorr (0.13 Pa) TCP power supply power: 1000 W (2 MHz) Substrate bias voltage: 200 V (13.56 MHz) Processing time: 50 seconds

【0031】この結果、前述の実施の形態例と同様、フ
ォトレジストのリフトオフを用いてはんだ蒸着膜をパタ
ニングする際のメタル成膜前処理において、基板バイ
アス電圧の精密な制御が可能となり、なおかつ大口径ウ
ェハであっても均一で迅速な処理が可能なプロセスを確
立することができた。このため、レジストに過剰な熱変
質を与えて下地への焼き付きを誘起させることなく、厚
膜レジストパターンのスカム除去及びコンタクト表面の
クリーニングを効果的に実現することで、最終的に下地
メタルとの良好な電気コンタクトを有するはんだボール
バンプを形成することができた。
As a result, similar to the above-described embodiments, the substrate bias voltage can be precisely controlled in the metal film pretreatment when the solder deposition film is patterned by using the liftoff of the photoresist, and We were able to establish a process that allows uniform and rapid processing even for large diameter wafers. For this reason, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface are effectively realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the base, so that the final metal with the base metal is finally removed. It was possible to form solder ball bumps with good electrical contact.

【0032】以上、本発明を3種類の実施の形態例に基
づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態例に何
ら限定されるものではなく、サンプル構造、プロセス装
置、プロセス条件等、発明の主旨を逸脱しない範囲で適
宜選択可能であることは言うまでもない。例えば、高密
度プラズマ源として、本実施の形態例ではICP及びT
CPを用いた例を示したが、それ以外にもECRやヘリ
コン波プラズマ等を同様に用いることができる。ところ
で、本発明のはんだ成膜前処理を、成膜とは独立した別
の装置で処理するのであれば、真空蒸着による成膜直前
に行なう程その効果は大きい。さらには、成膜前処理室
が成膜チェンバーと高真空下で連結されたタイプの装置
を用いれば、一層効果的である。
Although the present invention has been described above based on the three types of embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and the sample structure, the process apparatus, the process conditions, etc. It is needless to say that the selection can be appropriately made without departing from the spirit of the invention. For example, as a high-density plasma source, ICP and T
Although an example using CP is shown, other than that, ECR, helicon wave plasma, or the like can be similarly used. By the way, if the solder film forming pretreatment of the present invention is carried out by a separate apparatus independent of film forming, the effect is greater as it is carried out immediately before film formation by vacuum vapor deposition. Furthermore, it is more effective to use an apparatus of the type in which the pre-deposition chamber is connected to the deposition chamber under high vacuum.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明の採用により、レジストに過剰な
熱変質を与えて下地への焼き付きを誘起させることな
く、厚膜レジストパターンのスカム除去及びコンタクト
表面のクリーニングを効果的に安定して実現でき、その
結果、仕上がり後のはんだボールバンプと下地メタルと
の界面で良好な電気コンタクトが得られる様になると共
に、下地との密着強度が増し、フリップチップ実装後の
製品セットの信頼性向上が図れ、大口径ウェハであって
も均一で迅速な処理が可能なはんだボールバンプの形成
方法を確立することができる。
By adopting the present invention, the scum removal of the thick film resist pattern and the cleaning of the contact surface can be effectively and stably realized without giving excessive thermal alteration to the resist to induce the image sticking to the base. As a result, good electrical contact can be obtained at the interface between the finished solder ball bump and the base metal, and the adhesion strength with the base is increased, improving the reliability of the product set after flip chip mounting. As a result, it is possible to establish a method for forming solder ball bumps that enables uniform and rapid processing even for large-diameter wafers.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した、はんだボールバンプの製造
工程に沿ったウェハの概略断面図であり、(a)Al電
極パッド上にBLM膜がパターニングされた状態、
(b)はんだ層をパターニングするための厚膜レジスト
パターンが形成された状態、(c)前処理を施し、BL
M膜上のスカムが除去された状態、(d)ウェハ全面に
はんだ層が成膜された状態、(e)レジストのリフトオ
フによって、不要なはんだ層が除去された状態、(f)
は熱処理によってはんだが溶融し、ボールバンプが形成
された状態を示す。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wafer according to a manufacturing process of a solder ball bump to which the present invention is applied, in which (a) a BLM film is patterned on an Al electrode pad,
(B) A state in which a thick film resist pattern for patterning the solder layer is formed, (c) Pretreatment is performed, and BL
With the scum on the M film removed, (d) the entire surface of the wafer
A state in which the solder layer is formed, (e) A state in which the unnecessary solder layer is removed by lift-off of the resist, (f)
Indicates a state in which the solder is melted by heat treatment and ball bumps are formed.

【図2】 トライオード型プラズマ処理装置を示し、
(a)概略断面図、(b)温度制御機構を具備した基板
ステージの概略断面図である。
FIG. 2 shows a triode type plasma processing apparatus,
(A) Schematic sectional view, (b) Schematic sectional view of the substrate stage equipped with a temperature control mechanism.

【図3】 プラズマ処理装置を示し、(a)ICPを搭
載したプラズマ処理装置の概略断面図、(b)TCPを
搭載したプラズマ処理装置の概略断面図である。
3A and 3B show a plasma processing apparatus, wherein FIG. 3A is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus equipped with an ICP, and FIG. 3B is a schematic sectional view of a plasma processing apparatus equipped with a TCP.

【図4】従来のはんだボールバンプの製造工程に沿った
ウェハの概略断面図であり、(a)Al電極パッド上に
BLM膜がパターニングされた状態、(b)はんだ層を
パターニングするための厚膜レジストパターンが形成さ
れた状態、(c)ウェハ全面にはんだ層が成膜された状
態、(d)レジストのリフトオフによって、不要なはん
層が除去された状態、(e)は熱処理によってはんだ
が溶融し、ボールバンプが形成された状態を示す。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a wafer along a conventional solder ball bump manufacturing process, in which (a) a BLM film is patterned on an Al electrode pad, and (b) a thickness for patterning a solder layer. state film resist pattern is formed, (c) state the solder layer the entire surface of the wafer is formed, by a lift-off of the (d) the resist unnecessary solder
The state in which the solder layer is removed, (e) shows the state in which the solder is melted by the heat treatment and the ball bump is formed.

【図5】抵抗加熱式真空蒸着装置を示す概略断面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a resistance heating type vacuum vapor deposition device.

【符号の説明】 1 半導体基体 2 Al電極パッド 3 表面保護膜 4 BLM膜 5 開口部 6 フォトレジスト膜 6a スカム 7 抵抗加熱式真空蒸着装置 8 真空容器 9 ヒーター 10 蒸着材料 11 坩堝 12 加工ステージ(陰極板) 13 被処理基板(ウェハ) 14 はんだ層 15 はんだボールバンプ 16 トライオード型プラズマ処理装置 17 プラズマ処理室 18 陽極板 19 格子電極 20 プラズマ電源 21 基板バイアス電源 22 ICPを搭載したプラズマ処理装置 23 誘導結合コイル 24 TCPを搭載したプラズマ処理装置 25 TCPコイル[Explanation of reference numerals] 1 semiconductor substrate 2 Al electrode pad 3 surface protective film 4 BLM film 5 opening 6 photoresist film 6a scum 7 resistance heating type vacuum deposition apparatus 8 vacuum container 9 heater 10 deposition material 11 crucible 12 processing stage (cathode) Plate 13 substrate to be processed (wafer) 14 solder layer 15 solder ball bump 16 triode type plasma processing device 17 plasma processing chamber 18 anode plate 19 grid electrode 20 plasma power supply 21 substrate bias power supply 22 plasma processing device with ICP 23 inductive coupling Coil 24 Plasma processing device equipped with TCP 25 TCP coil

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フォトレジストのリフトオフを用いて半
田層をパターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボ
ールバンプの形成方法において、 少なくともプラズマ生成と基板バイアス電圧とを独立に
制御可能な2つの高周波電源を有するプラズマ処理装置
を用いて成膜前処理を行なうことを特徴とする半田ボー
ルバンプの形成方法。
1. A solder ball bump forming method including a solder film forming step when patterning a solder layer using photoresist lift-off, wherein at least two high frequencies capable of independently controlling plasma generation and substrate bias voltage. A method for forming a solder ball bump, which comprises performing a film formation pretreatment using a plasma processing apparatus having a power supply.
【請求項2】 フォトレジストのリフトオフを用いて半
田層をパターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボ
ールバンプの形成方法において、 少なくともICP、TCP、ECR、ヘリコン波プラズ
マ源等、1×1011cm-3以上1×1014cm-3未満の
プラズマ密度が得られる高密度プラズマ源を有するプラ
ズマ処理装置を用いて成膜前処理を行なうことを特徴と
する請求項1に記載の半田ボールバンプの形成方法。
2. A solder ball bump forming method including a solder film forming step when patterning a solder layer using photoresist lift-off, wherein at least ICP, TCP, ECR, helicon wave plasma source, etc., 1 × 10 11 are used. solder ball bumps according to claim 1, characterized in that by using a plasma processing apparatus having a cm -3 to 1 × 10 14 cm -3 under high density plasma source plasma density can be obtained to form a film pretreatment Forming method.
【請求項3】 フォトレジストのリフトオフを用いて半
田層をパターニングする際の半田成膜工程を含む半田ボ
ールバンプの形成方法において、 少なくとも加工ステージに温度制御機構を具備するプラ
ズマ処理装置を用い、処理中のウェハ表面の最高到達温
度が50℃〜100℃と成るごとく処理条件を設定して
成膜前処理を行なうことを特徴とする請求項1に記載の
半田ボールバンプの形成方法。
3. A method of forming solder ball bumps, including a solder film forming step when patterning a solder layer using photoresist lift-off, using a plasma processing apparatus having a temperature control mechanism at least in a processing stage. 2. The method for forming solder ball bumps according to claim 1, wherein the film forming pretreatment is performed by setting processing conditions such that the highest temperature reached on the surface of the wafer is 50 [deg.] C. to 100 [deg.] C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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