(57)【要約】【課題】ワーク上に微細なバンプを形成するバンプ形成装置を提供する。【解決手段】バンプ形成装置は、静電塗布によりワークにバンプを形成するバンプ形成装置であって、パルス電圧が印加されることにより、バンプの原料となる液剤をワークに塗布するノズルと、液剤の粒子を用いてワークにバンプを形成するように制御する制御手段とを有する。【選択図】図５
2014120490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電塗布によりワークにバンプを形成するバンプ形成装置であって、
パルス電圧が印加されることにより、前記バンプの原料となる液剤を前記ワークに塗布するノズルと、
前記液剤を用いて前記ワークに前記バンプを形成するように制御する制御手段と、を有することを特徴とするバンプ形成装置。
【請求項２】
前記バンプの原料は、ＡｇナノインクまたはＡｕナノインクであることを特徴とする請求項１または２に記載のバンプ形成装置。
【請求項３】
前記バンプの直径は、３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバンプ形成装置。
【請求項４】
静電塗布によりワークにバンプを形成するバンプ形成方法であって、
ノズルと前記ワークとの間にパルス電圧を印加するステップと、
前記パルス電圧に応じた静電塗布により前記バンプの原料となる液剤を前記ワークの所定の位置に塗布し、前記ワークに３〜１０μｍの直径を有する前記バンプを形成するステップと、を有することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項５】
前記ワークに前記バンプを形成してから前記バンプを乾燥させるステップを更に有することを特徴とする請求項４に記載のバンプ形成方法。
【請求項６】
静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりワークに配線を形成する配線形成装置であって、
第１の電圧が印加されることにより、前記配線の第１の原料となる第１の液剤を前記ワークに向けて噴霧する第１のノズルと、
前記第１の液剤を用いて前記ワークに前記配線を立体的に形成するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする配線形成装置。
【請求項７】
第２の電圧が印加されることにより、前記配線の第２の原料となる第２の液剤を前記ワークに塗布する第２のノズルと、
前記制御手段は、前記第１の液剤を塗布する前に前記第２の液剤を用いて前記ワークに前記配線を形成するように制御することを特徴とする請求項６に記載の配線形成装置。
【請求項８】
前記第１の電圧はパルス電圧であり、前記第２の電圧は直流電圧であることを特徴とする請求項７に記載の配線形成装置。
【請求項９】
前記第１の液剤は、前記配線を構成する金属配線を形成する液剤であり、
前記第２の液剤は、前記配線を構成する絶縁膜を形成する液剤であることを特徴とする請求項７または８に記載の配線形成装置。
【請求項１０】
前記絶縁膜はポリイミド膜であり、前記金属配線はＡｕ配線であることを特徴とする請求項９に記載の配線形成装置。
【請求項１１】
前記金属配線の線幅は３〜１０μｍであることを特徴とする請求項９または１０に記載の配線形成装置。
【請求項１２】
前記第１のノズルは、前記第１の液剤を前記ワークの段差部の側面に向けて噴霧する場合、前記ワークに対して直交する方向から噴霧し、
前記第２のノズルは、前記第２の液剤を前記段差部の側面に対して塗布する場合、前記ワークに対して傾斜した状態で塗布することを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の配線形成装置。
【請求項１３】
静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりワークに配線を形成する配線形成方法であって、
第１のノズルと前記ワークとの間に第１の電圧を印加するステップと、
前記第１の電圧に応じて前記配線の第１の原料となる第１の液剤を前記ワークに向けて噴霧し、該第１の液剤を用いて前記ワークに絶縁膜を形成するステップと、
第２のノズルと前記ワークとの間に第２の電圧を印加するステップと、
前記第２の電圧に応じて前記配線の第２の原料となる第２の液剤を前記ワークに塗布し、該第２の液剤を用いて前記ワークに導電膜を形成するステップと、を有することを特徴とする配線形成方法。
【請求項１４】
前記ワークの段差部の側面に前記第２の液剤を塗布する際に、前記第２のノズルを該ワークに対して傾斜させることを特徴とする請求項１３に記載の配線形成方法。
【請求項１５】
静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりバンプおよび配線の少なくとも一方の配線構造が形成されていることを特徴とする配線構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧または静電塗布によりワーク上にバンプまたは配線を形成する装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板や半導体チップ上にバンプを形成することが行われている。例えば特許文献１には、溶融金属をパルス的に加圧して複数のノズル穴から液滴にして吐出させる加圧手段を備え、複数のノズル穴の中心軸が吐出方向の延長線上で集束するように配置されている溶融金属吐出装置が開示されている。このような構成により、吐出させた溶融金属の液滴同士が飛翔中に衝突するため、ノズル穴の個数に応じた所望量の液滴を吐出させることができる。
【０００３】
また従来から、金属微粒子などの導電性物質を含む溶剤を、ノズルから細いビーム状にして噴出させて、断線した配線パターンの修復箇所に塗布させる方法が知られている。例えば特許文献２には、所望のビーム径に導電性粒子を収束させて配線の形成や修復を行うことが可能な配線形成装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０５７３９号公報
【特許文献２】特開２００９−０１６４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている溶融金属吐出装置は、所望量の半田を短時間で吐出することができるが、微細なバンプを形成することは困難である。また、特許文献２に開示されている配線形成装置は、所望のビーム径に導電性粒子を収束させることができるが、段差部を有する基板などの表面に均一かつ微細な配線を立体的に形成することは困難である。
【０００６】
そこで本発明は、ワーク上に微細なバンプを形成するバンプ形成装置およびバンプ形成方法を提供する。また、ワーク上に均一かつ微細な配線を形成する配線形成装置および配線形成方法を提供する。また、そのようなバンプや配線が形成された配線構造を有する配線構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としてのバンプ形成装置は、静電塗布によりワークにバンプを形成するバンプ形成装置であって、パルス電圧が印加されることにより、前記バンプの原料となる液剤を前記ワークに塗布するノズルと、前記液剤を用いて前記ワークに前記バンプを形成するように制御する制御手段とを有する。
【０００８】
本発明の他の側面としてのバンプ形成方法は、静電塗布によりワークにバンプを形成するバンプ形成方法であって、ノズルと前記ワークとの間にパルス電圧を印加するステップと、前記パルス電圧に応じた静電塗布により前記バンプの原料となる液剤を前記ワークの所定の位置に塗布し、前記ワークに３〜５０μｍの直径を有する前記バンプを形成するステップとを有する。
【０００９】
本発明の他の側面としての配線形成装置は、静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりワークに配線を形成する配線形成装置であって、第１の電圧が印加されることにより、前記配線の第１の原料となる第１の液剤を前記ワークに向けて噴霧する第１のノズルと、前記第１の液剤を用いて前記ワークに前記配線を立体的に形成するように制御する制御手段とを有する。
【００１０】
本発明の他の側面としての配線形成方法は、静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりワークに配線を形成する配線形成方法であって、第１のノズルと前記ワークとの間に第１の電圧を印加するステップと、前記第１の電圧に応じて前記配線の第１の原料となる第１の液剤を前記ワークに向けて噴霧し、該第１の液剤を用いて前記ワークに絶縁膜を形成するステップと、第２のノズルと前記ワークとの間に第２の電圧を印加するステップと、前記第２の電圧に応じて前記配線の第２の原料となる第２の液剤を前記ワークに塗布し、該第２の液剤を用いて前記ワークに導電膜を形成するステップとを有する。
【００１１】
本発明の他の側面としての配線構造体は、静電噴霧および静電塗布の少なくとも一方によりバンプおよび配線の少なくとも一方の配線構造が形成されている。
【００１２】
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ワーク上に微細なバンプを形成するバンプ形成装置およびバンプ形成方法を提供することができる。また、ワーク上に均一かつ微細な配線を形成する配線形成装置および配線形成方法を提供することができる。また、そのようなバンプや配線が形成された配線構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】各実施例における静電噴霧装置（静電塗布装置）の概略構成図である。
【図２】各実施例の静電噴霧装置により印加される直流電圧の説明図である。
【図３】各実施例の静電塗布装置により印加されるパルス電圧の説明図である。
【図４】各実施例の静電噴霧装置（静電塗布装置）におけるノズルの位置制御を示す図である。
【図５】実施例１において、静電塗布を利用したバンプ形成方法の説明図である。
【図６】実施例２において、静電噴霧を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図７】実施例２において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図８】実施例２において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図９】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１０】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１１】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１２】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１３】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１４】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１５】実施例３において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１６】実施例４において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１７】実施例４において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１８】実施例４において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図１９】実施例４において、静電塗布を利用した３次元配線形成方法の説明図である。
【図２０】各実施例における静電塗布の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施例における静電噴霧および静電塗布の装置構成の概要について説明する。図１は、本実施例の静電噴霧装置３２（静電塗布装置）の概略構成図である。静電噴霧装置３２は、静電噴霧によりワーク５にバンプや配線（３次元配線）を立体的に形成する。本実施例において、ワーク５は、複数のバンプを互いに狭い間隔で配置するように構成された基板、または、段差部を有する基板などであるが、これらに限定されるものではない。ワーク５としては、基板以外にも、ガラスや半導体チップでもよい。本実施例の静電噴霧または静電塗布をワーク５に対して利用することにより、半導体装置やＭＥＭＳなどを製造することができる。バンプは、例えば、ＡｇバンプやＡｕバンプやＣｕバンプやＮｉやハンダである。また配線は、例えばポリイミド膜（ＰＩ膜）などの絶縁膜、または、Ａｕ配線などの導電膜である。
【００１７】
静電噴霧装置３２は、主に、ノズル２、および、制御手段１０、および、ワーク５を載置するためのテーブル７を備えて構成される。制御手段１０は、ノズルに所定の電圧を印加する電圧制御装置を含む。ノズル２には、図１中の矢印Ａの方向から液剤が供給される。液剤は、ワーク５上に形成される薄膜（絶縁膜、導電膜配線）の種類に応じて適宜選択される。すなわち、ワーク５に形成する膜の原料を液剤として選択する。
【００１８】
制御手段１０は、ノズル２の電極２ａとテーブル７の電極７ａとの間に所定の電圧を印加する。ワーク５は、ノズル２の先端部２１（ノズル先端部）に対向するようにテーブル７の上に載置されている。ノズル先端部の径（液剤が通過する内径）は、例えば５μｍ〜４００μｍ程度に設定される。
【００１９】
制御手段１０により所定の電圧が印加されると、ノズル２の先端部２ｂからワーク５に向けて液剤が噴霧される。このとき、ノズル２の内部における液剤は、印加電圧により生じる静電力で反発し、ノズル２の先端部２ｂにおける液面の表面張力を破って微粒子化する。微粒子化された液剤は、正又は負のいずれかに帯電しているため、互いの粒子は反発し合い、凝集することなく噴霧することができる。このように、液剤はノズル２の先端部２ｂから噴霧され、最初は比較的大きな径を有する粒子３１ａの状態にあり、その後、比較的小さな径を有する粒子３１ｂとなってワーク５の上に形成される（堆積する）。そして、堆積した粒子３１ｂ（液剤）を硬化させることにより、ワーク５の表面に液剤の薄膜（絶縁膜、導電膜）が形成されることになる。
【００２０】
また本実施例において、ワーク５に形成される薄膜（絶縁膜、導電膜）の厚さは、例えば０．２〜３０μｍであり、均一かつ薄い配線を形成することができる。なお、ワーク５に形成されるバンプや配線の厚さは、原料（絶縁膜や導電膜の種類）に応じて適宜設定可能である。このように、本実施例の静電噴霧方法によれば、従来の噴霧手法では形成できないような薄い配線を形成することができる。また静電噴霧によれば、ワーク５が段差部（凸部）を有する場合でも、ワーク５に（ワーク５の側面を含めて）液剤の膜を均一に形成することができる。
【００２１】
ここで、図２０を参照して、本実施例における静電塗布の概要について説明する。静電塗布では、静電噴霧とは異なり、ワーク５に近接されたノズル２に、例えばパルス電圧を印加しながら液剤を噴霧させずに直線的にワーク５に射出する。具体的には、液剤はパルス電圧が印加されたときに発生する静電気力によりノズル２の先端部２１における液面の表面張力を破り微小な液滴３１ｃとなる。この液滴はパルス電圧により印加されており噴霧可能な電圧まで帯電していないために、微細化することなくワーク５に引き寄せられる。これにより、この液滴は、噴霧されることなく直線的にワーク５に射出され、液滴の大きさでの塗布が可能となっている。
【００２２】
したがって、ノズル２を移動させず液滴を点状に塗布することにより微細なバンプを形成し、また、ノズル２を移動させながら液滴を繰り返し塗布することで線状に塗布することにより微細な配線を形成することも可能となる。
【００２３】
続いて、図２および図３を参照して、静電噴霧装置３２により印加される電圧（静電気を発生させるための電圧）について説明する。図２は、静電噴霧装置３２により印加される直流電圧の説明図である。図３は、静電噴霧装置３２により印加されるパルス電圧の説明図である。図２のように直流電圧を印加しながらノズル２からワーク５に向けて液剤を噴霧することで、静電噴霧が行われる。一方、図３のようにパルス電圧を印加しながらノズル２からワーク５に液剤を塗布することで、静電噴霧または静電塗布が行われる。
【００２４】
図２には、ワーク５（テーブル７）を接地し（ＧＮＤ接続）、ノズル２に正（＋）の直流電圧を印加した状態（静電噴霧を行う場合）が示されている。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、ノズル２に負（−）の直流電圧を印加してもよい。正又は負のいずれの電圧を用いるかは、液剤やワーク５の材料などに応じて適宜設定される。また、極性を変えることなく一方の極性のみの電圧を印加するように構成すればよいから、直流電圧に限定されるものではなく、噴霧中に極性を維持しながら電圧の大きさを変化するように制御してもよい。さらに、極性が正のみ又は負のみの電圧高低差の変化で構成されたパルス電圧を印加してもよい。このようなパルス電圧を印加する場合、０Ｖを含むように設定することができるが、０Ｖを含まないように設定してもよい。本実施例において、ノズル２の先端部２ｂとワーク５の表面との間の距離ｄは、例えば０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。
【００２５】
図３には、静電噴霧装置３２の制御手段１０が、ワーク５（テーブル７）に対する極性を正と負の交互に変化させたパルス電圧をノズル２に印加している（パルス発振させる）状態が示されている。なお、パルス電圧を用いて行われる静電塗布は、ワーク５の表面に選択的にバンプまたは配線を形成する場合に適して用いられる。これは、パルス電圧の極性に応じて、ノズル２から液剤の噴霧させずに塗布することができるためである。
【００２６】
パルス電圧を印加する場合、まず図３（ａ）に示されるように、ノズル２に正電圧（＋電圧）を印加する。このとき、ワーク５の表面（ノズル２側の面）には正電荷（＋電荷）が集まり、この表面が正（＋）に帯電する。続いて図３（ｂ）に示されるように、ノズル２に負電圧（−電圧）を印加する。このとき、ノズル２から静電噴霧された粒子３１ｂは負（−）に帯電しており、正（＋）に帯電したワーク５の表面上に付着（着弾）する。続いて図３（ｃ）に示されるように、ノズル２に正電圧（＋電圧）を印加する。このとき、ノズル２から静電噴霧された粒子３１ｂは正（＋）に帯電しており、ワーク５の表面上に付着する。
【００２７】
そして、図３（ｂ）に示されるような負電圧を印加する状態と図３（ｃ）に示されるような正電圧を印加する状態とを繰り返す（パルス電圧を印加する）ことにより、ワーク５の上に粒子３１ｂが堆積される。パルス電圧の大きさは、例えば０．５ｋＶ〜１０ｋＶ程度に設定され、パルス幅（噴霧スピード）は例えば５Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度に設定される。また、ノズル２の先端部２ｂとワークの表面との間の距離ｄは、例えば０．５ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。
【００２８】
また本実施例では、ワーク５の上に到達する粒子３１ｂの粒子径を制御するため、噴霧距離すなわちノズル２の位置（高さ）を制御することができる。図４は、静電噴霧装置３２におけるノズル２（ノズル先端部）の位置制御（高さ制御）を示す図である。図４に示されるように、静電噴霧装置３２にはカメラ８が設けられている。カメラ８は、ワーク５の表面に到達した粒子３１ｂを観察可能に配置されている。このように、カメラ８を用いて粒子３１ｂの粒子径または粒子３１ｂによる塗布状態を観察し、その観察結果に応じてノズル２を所望の位置に移動させるように制御する。例えば図４に示されるように、噴霧中において、ノズル先端部とワーク５の表面との距離ｄ１を、距離ｄ２に変更することが可能である。
【００２９】
このような制御は画像処理により自動的に実行することができ、または手動で行うこともできる。なお、粒子径を制御する場合、ノズル２の高さや左右方向の位置を移動させる構成に限定されるものではなく、例えばノズルの径や、印加電圧の大きさ又はパルス幅を変更する構成を採用してもよい。ワーク５の上にバンプや配線を形成する間にワーク５の静電気特性が変化する場合に効果的である。
【００３０】
また本実施例において、ノズル２は、複数のノズル部を備えて構成することもできる。このとき、ワーク５の上に液剤（バンプや配線）を均一に形成するため、複数のノズル部のそれぞれに印加される電圧（パルス電圧）を独立に制御することができる。また、複数のノズル部の配置を、所定の領域ごとに変更するように構成してもよい。電圧の大きさを設定することによって、バンプや配線の厚さをより均一に形成することが可能となる。
【００３１】
以下、静電塗布を利用してバンプを形成する方法、および、静電噴霧および静電塗布の両方を利用して３次元配線を形成する方法のそれぞれについて具体的に説明する。
【実施例１】
【００３２】
まず、図５を参照して、本発明の実施例１について説明する。図５は、本実施例におけるバンプ形成方法の説明図であり、バンプ形成装置１００の概略を示している。本実施例は、ワーク５に微細なバンプ４３を形成する方法に関し、上述の静電塗布方法を利用して行われる。
【００３３】
図５に示されるように、バンプ形成装置１００は、電圧制御装置を含む制御手段１０により所定のパルス電圧が印加されることでバンプ（導電体）の原料となる液剤の液滴４１を塗布するノズル２ａを有する。制御手段１０は、液剤の液滴４１を用いてワーク５にバンプ４３を形成するように制御する。本実施例において、バンプはＡｇバンプやＡｕバンプなどが適して用いられるため、バンプの原料となる液剤としては、溶媒中にＡｇ、Ａｕなどの金属を溶融させた液剤（ＡｇナノインクやＡｕナノインク）が用いられる。
【００３４】
本実施例において、ワーク５は、基板５１および基板５１上に設けられたパッド部５２を備えて構成されている。例えば、パッド部５２の間隔が１０μｍ程度のように非常に高密度な配線構造を有する半導体装置の製造においては、それぞれのパッド部５２の上には、この間隔よりも小さなバンプ４３を搭載する必要がある。従来の印刷法を用いたバンプ形成方法では、例えば２００〜３００μｍ程度の直径を有する比較的大きなバンプが形成されており、図６に示されるような高密度構造に適用可能な微細なバンプを形成することができなかった。
【００３５】
そこで本実施例では、静電塗布を利用して、微細なバンプを形成する。具体的には、パッド部５２の上部にノズル２ａを配置して、ノズル２ａとワーク５との間にパルス電圧を印加する。パルス電圧が印加されると、このパルス電圧に応じた静電塗布によりバンプ４３の原料となる液剤が吐出され、一つの塊（粒子４２）となってワーク５の所定の位置（パッド部５２の上）に塗布される。このような静電塗布方法により、３〜１０μｍ程度の直径を有する微細なバンプ４３を形成することができる。
【００３６】
なお、バンプ４３を接続する外部装置のパッド部及びパッド部５２との密着性を向上させるために、バンプ４３の形成の前後にＮｉ膜を静電噴霧または静電塗布により形成することもできる。また、バンプ４３を乾燥させるため、ワーク５にバンプ４３を形成した後にフラックス噴霧を行ってもよい。フラックス噴霧とは、蟻酸などをノズルからワーク５上に形成したバンプ４３に向けて噴霧し金属表面の酸化物を化学的に除去することである。
【００３７】
以上のとおり、本実施例によれば、静電塗布方法を用いて高密度構造に適用可能な微細なバンプを容易に形成することができる。
【００３８】
また、バンプ４３は、前述のワーク５のように一面のみに形成するだけでなく、ワーク５の両面に形成することもできる。具体的には、ワーク５の縁部を保持した状態で、ワーク５の上下にワークに向けて配置したノズル２ａからワーク５の両面に配置したパッド部５２の上に液剤（液滴４１）を吐出する。この場合、静電塗布方法によりバンプ４３を形成しているため、ワーク５の下面であってもバンプ４３を成形可能である。これによれば、ワーク５の両面にバンプ４３を形成することができるため、ワーク５を用いた積層構造を容易に構成することができる。
【００３９】
また、静電塗布方法を用いているため、ワーク５における１つの平面のみならず、コ字状やＬ字状といった複数の平面が組み合わされた面の有するワーク５であっても各側面にバンプ４３を形成することができる。
【実施例２】
【００４０】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施例２について説明する。図６乃至図８は、本実施例における３次元配線形成方法の説明図であり、３次元配線形成装置２００の概略を示している。本実施例は、段差部を有するワーク６０に３次元配線を形成する方法に関し、上述の静電噴霧方法および静電塗布方法を利用して行われる。ワーク６０は、基板６１の上にダイアタッチ材６３および半導体チップ（ダイ）６４の構造体を３層積層させて構成されている。また、各層の構造体の端部はそれぞれずれており、結果として、３段の段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃが形成されている。
【００４１】
図６は、静電噴霧によりポリイミド膜６５（絶縁膜）を形成する場合を示している。本実施例の３次元配線形成装置は、第１の電圧が印加されることにより、ポリイミド膜６５の原料（第１の原料）となる液剤６５ａ（第１の液剤）をワーク６０に向けて噴霧するノズル２ｂ（第１のノズル）を有する。ノズル２ｂは複数のノズル部を備えたマルチノズルであってもよい。そして制御手段１０は、液剤６５ａを用いてワーク６０に３次元配線を形成する部位を覆うように制御する。
【００４２】
本実施例では、比較的広い範囲にポリイミド膜６５を形成するため、制御手段１０は、ノズル２ｂとワーク６０との間に所定の直流電圧を印加して、ポリイミド膜６５の原料の液剤６５ａをワーク６０に向けて噴霧する。このように、図６に示されるような段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃを有するワーク６０に対しても、静電噴霧により均一で薄いポリイミド膜６５を形成することができる。これにより、レジスト膜（絶縁膜）として機能するポリイミド膜６５を形成することができる。
【００４３】
半導体チップ６４には後述のＡｕ配線と電気的接続するための電極部７０が形成されている。このため、電極部７０に向けては液剤６５ａを噴霧せず、ポリイミド膜６５が充填されていない孔部７１を形成する。同様に、基板６１には後述のＡｕ配線と電気的接続するための電極部６２が形成されている。このため、電極部６２に向けては液剤６５ａを噴霧せず、ポリイミド膜６５は充填されていない孔部６６を形成する。
【００４４】
図７は、静電塗布によりＡｕ配線６７（金属配線）を形成する場合を示している。本実施例の３次元配線形成装置は、第２の電圧が印加されることにより、Ａｕ配線６７の原料（第２の原料）となる液剤６７ａ（第２の液剤）をワーク６０に塗布するノズル２ｃ（第２のノズル）を有する。ノズル２ｃは、複数のノズル部を備えたマルチノズルであってもよい。そして制御手段１０は、液剤６７ａを用いてワーク６０に３次元配線を形成するように制御する。なお、段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃにおいてはＡｕ配線６７を形成する面に対してノズル２ｃが平行した状態となり塗布が困難となるため、必要に応じてノズル２ｃを傾斜させながら塗布を行うことができる。
【００４５】
本実施例において、Ａｕ配線６７は、ポリイミド膜６５が形成されている領域のうち一部の領域（例えば局所的に）に選択的に形成される。このため、Ａｕ配線６７は、静電噴霧ではなく静電塗布により形成されることが好ましい。このため制御手段１０は、ノズル２ｃ（第２のノズル）とワーク６０との間に所定のパルス電圧を印加して、Ａｕ配線６７の原料（第２の原料）の液剤６７ａ（第２の液剤）をワーク６０に塗布する。本実施例によれば、例えば、３〜１０μｍ程度の線幅を有する微細なＡｕ配線を形成することができる。またこのとき、電極部６２の上部に設けられた孔部６６及び電極部７０の上部に設けられた孔部７１にも液剤６７ａを塗布するため、孔部６６と孔部７１にはＡｕ層６８が形成され、Ａｕ配線６７は電極部６２と電極部７０とを電気的に接続する。これにより、例えば他のチップが挟まれてワイヤでの配線が必要になる構成であっても、立体的に形成したＡｕ配線６７で電気的に接続することができる。したがって、配線距離を短縮して半導体チップの処理速度の高速化することもできる。また、Ａｕ配線６７はワーク５の面に付着した状態となっているため、ワーク５の撓みによって破断されることはないため、可撓性を有するワーク５への配線の形成が可能である。
【００４６】
図８は、段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの側面にＡｕ配線６７を形成する場合を示している。静電塗布を用いて段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの側面にＡｕ配線６７を形成する場合には、図８に示されるようにノズル２ｃを適切な角度だけ傾斜させた状態で液剤６７ａを塗布することが好ましい。例えば、ワーク６０の平面部に対して静電塗布を行う場合のノズル２ｃの位置を基準として、ノズル２ｃを角度αだけ傾斜させる。静電噴霧とは異なり、静電塗布は、ノズル２ｃから液剤６７ａを局所的に塗布される。このため、ノズル２ｃを所定の角度αだけ傾斜させた状態でノズル２ｃの傾斜を変えることなく静電塗布を行うことで、段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの側面にも均一なＡｕ配線６７を形成することができる。なお、ノズル２ｂ（第１のノズル）は、液剤６５ａを段差部６９ａ、６９ｂ、６９ｃの側面に向けて噴霧する場合、ワーク６０に対して直交する方向から噴霧するが、ノズル２ｃ（第２のノズル）と同様に、段差部の側面に向けて噴霧する際に所定の角度だけ傾斜させてもよい。
【００４７】
本実施例では、ポリイミド膜６５およびＡｕ配線６７により立体的に構成された３次元配線について説明している。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、ポリイミド膜以外の絶縁膜およびＡｕ以外の金属配線により３次元配線を構成することもできる。また、他の絶縁膜または金属配線を含めて３次元配線を構成してもよい。さらに、絶縁膜は形成せずに金属配線のみを３次元配線として構成してもよい。
【００４８】
また、Ａｕ配線６７を形成した後にワーク６０上にポリイミド膜６５を形成することにより、Ａｕ配線６７を保護する保護膜を静電噴霧により形成してもよい。また、この保護膜の上面に静電噴霧により導電膜もしくは導電メッシュを形成することにより、電磁波を遮断する電磁シールドを形成してもよい。
【００４９】
上記各実施例によれば、ワーク上に微細なバンプを形成するバンプ形成装置およびバンプ形成方法を提供することができる。また、段差部を有するワーク上に均一なサイズ（厚さ、幅）を有する微細な３次元配線を形成する３次元配線形成装置および３次元配線形成方法を提供することができる。
【実施例３】
【００５０】
次に、図９乃至図１５を参照して、本発明の実施例３について説明する。本実施例では、複数の３次元配線を積層して形成する。まず、図９に示されるように、電極部６２、７０の上に、前述のＡｕ層６８と同様に機能するバンプ６８ａを静電塗布により形成する。次いで、図１０に示されるように、電極部６２、７０を避けるようにしてポリイミド膜６５を形成した後、基板６１に設けられた電極部６２のバンプ６８ａと１段目の半導体チップ６４に形成された電極部７０のバンプ６８ａとを電気的に接続するＡｕ配線６７を形成し、３次元配線を形成する。
【００５１】
続いて、図１１に示されるように、基板６１のバンプ６８ａと２段目の半導体チップ６４に形成された電極部７０のバンプ６８ａとを接続する３次元配線を形成する。次いで、図１２に示されるように、基板６１のバンプ６８ａと３段目の半導体チップ６４に形成された電極部７０のバンプ６８ａとを接続する３次元配線を形成する。このように、ポリイミド膜６５とＡｕ配線６７とを交互に成形し、複数の３次元配線を積層して形成することで、複数の半導体チップ６４と基板６１とを個別に電気的接続可能な配線構造を成形することができる。このような構成によれば、極めて狭い面積内（極小範囲内）に立体的な３次元配線構造を積層して設けることができ、３次元配線構造の高密度化が可能となる。
【００５２】
また、積層された半導体チップ６４間を接続する３次元配線を形成することもできる。このとき、図１３に示されるように、電極部６２、７０の上にバンプ６８ａを静電塗布により形成する。次いで、図１４に示されるように、基板６１のバンプ６８ａと１段目の半導体チップ６４のバンプ６８ａとをＡｕ配線６７で電気的に接続しながら、積層された１段目と２段目の半導体チップ６４のそれぞれにおける電極部７０のバンプ６８ａ間をＡｕ配線６７で電気的に接続する。なお、図１５に示されるように、２段目の半導体チップ６４が挟まれてバンプなどによるワイヤを用いなければ電気的接続が困難な１段目と３段目の半導体チップ６４であっても、電極部７０のバンプ６８ａ間をＡｕ配線６７で電気的に接続することが可能であり、配線距離を短縮して半導体チップの処理速度を高速化することができる。また、このような構成によれば、配線構造を自由に形成することが可能である。
【実施例４】
【００５３】
次に、図１６乃至図１９を参照して、本発明の実施例４について説明する。本実施例では、図１６乃至図１９に示されるように、一面を露出させるように樹脂封止されることで段差部なく形成された半導体チップにおいて、この面に形成された端子の端子間隔を拡げるファンアウト型の再配線層を立体的に形成する。図１６に示されるように、ワーク８０は、例えば熱硬化性などの樹脂８１を用いて半導体チップ８２の一面側を除いて樹脂封止するとともに、露出させた一面側に電極８３が形成された構成を有する。
【００５４】
図１６に示されるように、ワーク８０の電極８３にバンプ６８ａを静電塗布により形成する。次いで、図１７に示されるように、バンプ６８ａを避けるようにしてレジスト膜（絶縁膜）であるポリイミド膜６５を形成し、バンプ６８ａから半導体チップ８２の外側に向けて延在させるようにＡｕ配線６７を形成する。続いて、図１８に示されるように、Ａｕ配線６７の先端側にバンプ６８ａを静電塗布により形成する。また、バンプ６８ａを避けるようにしてポリイミド膜６５を形成することにより、半導体チップ８２の外側に端子を形成して端子間隔を拡げることができる。このとき、半導体チップ８２の縁部に隣接して（近接して）設けられた複数の電極８３からそれぞれのＡｕ配線６７が平面視で外側に延びた状態となっている。これにより、Ａｕ配線６７が放射状（扇状）に拡げられて端子間隔が拡げられたファンアウト型の再配線層を立体的に形成することができる。
【００５５】
なお、図１９に示されるように、形成された再配線層のバンプ６８ａの上に、外部への接続のためのバンプ６８ａを静電塗布によりさらに形成してもよい。ワーク８０から個別の半導体装置を製造する場合、外部接続用のバンプ６８ａの間（同図における中心位置）をダイシングすることにより、ファンアウト型の半導体装置を製造することができる。なお、上記実施例では、Ａｕ配線６７とバンプ６８ａとにより立体的な配線構造を形成する例を説明したが、バンプ６８ａを形成せずに電極８３にＡｕ配線６７を直接接続して立体的な配線構造を形成してもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【００５７】
例えば、１つのワークに対して、バンプ４３および３次元配線の両方を形成することにより、他の配線構造体を形成することもできる。例えば、複数の半導体チップを積層したインタポーザ基板に対して、半導体チップが積層された一方の面（上面）に３次元配線を構成し、インタポーザ基板を実装する対象物に向けられる他方の面（下面）にバンプ４３を形成することもできる。このとき、同一の液剤でバンプ４３と３次元配線を形成する場合には同じノズルで形成することができ、複雑な配線構造を安価な構成で形成することが可能である。なお各実施例において、配線構造体は立体的な３次元配線構を有するものに限定されるものではなく、例えば半導体チップや基板などの基材に平面的な２次元配線構造を有する配線構造体であってもよい。また、金属配線間に誘電体層を形成して容量を有する配線構造体を形成してもよい。
【００５８】
また、静電噴霧または静電塗布により液剤を合成してワークの上にバンプや３次元配線などの配線構造体（バンプおよび配線の少なくとも一方を有する配線構造）を形成してもよい。この場合、一対のノズルに正電圧及び負電圧の異なる極性の電圧をそれぞれ印加するとともにワークを接地する。そして、各ノズルから吐出された液剤をワークに到達する前にそれぞれの液剤を噴霧させながら合成し、ワーク上に膜を形成することにより、バンプ４３や絶縁膜または金属配線を形成することができる。例えば、主剤と硬化剤とが混合されることで硬化する硬化性樹脂を用いて絶縁膜を形成することができる。また、積層される各膜の組成を必要に応じて調整しながら合成することで線膨張係数を近づけ、配線構造体の反りや膜の破損を防止してもよい。
【００５９】
また、静電塗布によりノズルから吐出された液滴同士を衝突させて合成してから塗布してもよい。例えば、バンプとして半田バンプを成形する際に、スズと鉛との吐出量の割合を可変とし、含有率を変えることで性能を異ならせることも可能である。また、半田に用いられる錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）などの材質を、要求される性能に応じてノズルからの吐出量を異ならせることで、高品位な配線構造体を自由に形成することができる。
【符号の説明】
【００６０】
２      ノズル
５      ワーク
７      テーブル
８      カメラ
１０    制御手段
３２    静電噴霧装置
４３    バンプ
５１    基板
５２    パッド部
１００  バンプ形成装置
２００  ３次元配線形成装置
【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１】
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【図５】
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