(57)【要約】【課題】突起電極を形成するための、改善された半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び半導体装置を提供する。【解決手段】半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストを形成するレジスト形成工程と、開口部の型であるナノインプリント型を、レジストを挟んで複数の電極端子に押し当てることにより、レジストに開口部を形成するレジスト開口工程と、ナノインプリント型を介してレジストにエネルギーを与えてレジストを硬化させるレジスト硬化工程と、開口部を現像液と反応させて径方向に拡げる現像工程と、開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填工程と、レジストを複数の電極端子の表面から剥離する剥離工程と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストを形成するレジスト形成工程と、
開口部の型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てることにより、前記レジストに前記開口部を形成するレジスト開口工程と、
前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化工程と、
前記開口部を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像工程と
前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填工程と、
前記レジストを前記複数の電極端子の表面から剥離する剥離工程と、
を備える、
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エネルギーは、前記ナノインプリント型への紫外線光の照射により前記レジストに与えられ、
前記ナノインプリント型の光透過率が前記レジストの光透過率よりも低いことを特徴とする、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記エネルギーは、前記ナノインプリント型への熱源の接触により前記レジストに与えられ、
前記ナノインプリント型の熱伝導率が前記半導体素子の熱伝導率よりも低いことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レジスト開口工程において、前記ナノインプリント型を介して、前記半導体素子よりも高温の加圧ユニットで前記レジストを加熱することを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストに開口部を形成する型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てる加圧ユニットと、
前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化ユニットと、
前記開口部の内壁を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像ユニットと、
前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填ユニットと、
を備える、
半導体装置の製造装置。
【請求項６】
前記加圧ユニットは、加圧ローラであり、
前記半導体素子と前記ナノインプリント型との位置関係を認識する認識カメラユニットと、
認識された前記位置関係に基づいて、前記半導体素子と前記ナノインプリント型との位置関係を調節する位置調節機構と、
前記複数の電極端子の表面を覆うように、前記レジストを前記電極端子の表面に供給するディスペンサユニットと、
前記ナノインプリント型の両端を引っ張る第１のローラ及び第２のローラと、
前記ナノインプリント型を前記半導体素子の表面に垂直な方向に移動させるように、前記第１のローラ及び第２のローラを駆動する第１の駆動機構と、
前記加圧ローラを回転させつつ、前記半導体素子の表面に水平な方向に移動させるように、前記加圧ローラを駆動する第２の駆動機構と、
前記半導体素子の表面に水平な方向に前記レジスト硬化ユニットを駆動する第３の駆動機構と、
前記レジスト内の温度の勾配を調節する温度調節機構と、
をさらに備える、
請求項５に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項７】
複数の電極端子を有する半導体素子と、
前記複数の電極端子を覆うシード層と、
前記シード層上に形成されたバンプと、
を備え、
前記バンプが傾斜面を備える、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高密度化と電極端子の多ピン化との両立を進めるために、半導体素子の電極端子間の狭ピッチ化及び電極端子の面積縮小化が図られている。電極端子間が狭ピッチ化され電極端子が面積縮小化された半導体素子の実装基板への実装技術の１つとして、フリップチップ実装が知られている。
【０００３】
フリップチップ実装においては、突起電極が、システムＬＳＩ、メモリ、ＣＰＵなどの半導体素子の電極端子上に形成され、実装基板の接続端子に対して圧接・加熱される。すると、電極端子が接続端子にバンプ接続され、半導体素子が実装基板にフリップチップ実装される。
【０００４】
電極端子上に形成される突起電極には、はんだバンプが多く採用されている。はんだバンプを電極端子上に突起状に形成する工法として、はんだを、例えば、スクリーン印刷、ディスペンス、又は電解メッキで電極端子上に形成した後、リフロー炉ではんだ融点以上に加熱する工法が知られている。しかしながら、電極端子間の狭ピッチ化に伴い、フリップチップ実装時の圧接・加熱工程において、溶融し変形したはんだバンプがその表面張力により他のはんだバンプと繋がるブリッジ不良が発生し易くなる。それ故、電極端子間の狭ピッチ化への要求が厳しい程、突起電極にはんだバンプを採用することが困難になる。
【０００５】
そこで、電極端子上に形成される突起電極に、はんだバンプに代えて、例えば、金や銅などからなる先細りの微細金属バンプを採用する工法が知られている。この工法においては、フリップチップ実装時の圧接・加熱工程において突起電極の先端を塑性変形させ、固相拡散により突起電極を接続端子に接合する。この工法によれば、フリップチップ実装時の圧接・加熱工程において、先細りの微細金属バンプを溶融させないので、微細金属バンプの溶融及び変形に起因するブリッジ不良の発生を防ぐことができる。それ故、電極端子間の狭ピッチ化への対応も容易になる。先細りの微細金属バンプを形成する工法としては、様々な工法が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８２６９２４号公報
【特許文献２】特開平４−２１７３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示の一態様は、突起電極を形成するための、改善された半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び半導体装置の提供に資する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストを形成するレジスト形成工程と、開口部の型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てることにより、前記レジストに前記開口部を形成するレジスト開口工程と、前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化工程と、前記開口部を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像工程と前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填工程と、前記レジストを前記複数の電極端子の表面から剥離する剥離工程と、を備える構成を採る。
【０００９】
本開示の一態様に係る半導体装置の製造装置は、半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストに開口部を形成する型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てる加圧ユニットと、前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化ユニットと、前記開口部の内壁を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像ユニットと、前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填ユニットと、を備える構成を採る。
【００１０】
本開示の一態様に係る半導体装置は、複数の電極端子を有する半導体素子と、前記複数の電極端子を覆うシード層と、前記シード層上に形成されたバンプと、を備え、前記バンプが傾斜面を備える構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、突起電極を形成するための、改善された半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、及び半導体装置を提供できる。
【００１２】
本開示の一態様における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び／又は効果は、いくつかの実施の形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つ又はそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図
【図２Ａ】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法における光照射及び加熱工程を概念的に示す断面図
【図２Ｂ】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法における光・温度プロファイルを示す図
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造装置を概念的に説明する立体図
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図
【図５】従来技術におけるバンプ形成工法を概念的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［本開示に至った経緯］
先細りの微細金属バンプを形成する工法としては、例えば、微粒子とキャリアガスとを噴射して金属微粒子を堆積するガスデポジション法が知られている（特許文献１参照）。
【００１５】
特許文献１によれば、基板の一面側に形成された金属部材の所定箇所に微細な金属バンプを安定して工業的に形成し得る微細金属バンプの形成方法を提供することができるとされている。しかしながら、特許文献１に記載の形成方法によって円錐状の金属バンプを形成するために、金属微粒子とキャリアガスとを、個々のバンプに対して、個別にノズルから電極部に噴射することが求められる。それ故、多ピンかつ大口径のウエハへ多数のバンプを形成するには、ウエハ全面を走査し、ウエハ全面に亘って金属微粒子とキャリアガスとを噴射することが求められ、生産時間が長くなるという問題がある。さらに、特許文献１に記載の形成方法において、堆積した金属膜は、マスク層と同時に剥離される。それ故、剥離された金属膜に含まれる金や白金などの高価な金属を廃棄又は回収することが求められ、生産コストが上がるという問題もある。
【００１６】
他のバンプ形成方法として、例えば、ネガ型レジストをオーバー露光して逆テーパ状のレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして電解メッキ法によりバンプを形成する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【００１７】
図５は、従来技術におけるバンプ形成工法を概念的に示す断面図である。
【００１８】
まず、図５（ａ）に示されるように、シリコン基板１０１上に絶縁膜１０２、アルミパッド１０３、保護膜１０４が形成された後、バリアメタル１０５が形成される。次に、ネガ型のレジスト１０７が塗布される。そして、レジスト１０７に露光マスクが押し当てられ、露光される。ネガ型のレジスト１０７の光が照射された部分は、現像液に溶解せず、光が照射されていない部分は、現像液に溶解する。ここで、露光時間を通常より長くする、即ちオーバー露光すると、現像後に、レジスト１０７の断面形状が、図５（ｂ）に示されるように逆テーパ形状になる。次にレジスト１０７をマスクとして、電解メッキ液により電解メッキされることにより、バンプ１０６の形状は、図５（ｃ）に示されるように順テーパ形状になる。その後、図５（ｄ）に示されるように、レジスト１０７が除去され、バリアメタル１０５のエッチング用として、フォトリソグラフィによりパターニングしたレジスト１０８が形成される。そして、図５（ｅ）に示されるように、バリアメタル１０５が選択エッチングされ、レジスト１０８が除去される。
【００１９】
しかしながら、レジスト１０７の断面形状は、レジスト１０７の光が照射されていない部分の現像液への溶解度合いによって左右される。それ故、レジスト１０７に微小の開口部を形成しようとすると、現像液が孔へ入り込む速度に基板内でばらつきが生じる。その結果、レジスト開口形状がばらつく、底部まで開口されないバンプが基板内に形成されるといった問題が生じる。この問題は、半導体素子の電極端子の更なる狭ピッチ化や高生産のための基板の大口径化の際に、より顕著になる。
【００２０】
以上の問題を踏まえて、本開示に至った。本開示は、上記の問題に鑑み、多ピン化、大口径化が進む半導体素子において、短い生産時間で、低コストに安定した形状を確保する微小突起電極を形成する、半導体装置の製造方法を提供する。以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【００２２】
＜バンプ形成方法＞
まず、図１の（ａ）に示されるレジスト形成工程について述べる。半導体素子１には、複数個の電極端子２が形成されている。半導体素子１は、例えば、円形のシリコンウエハである。シリコンウエハの外径は、例えば、直径３００ｍｍである。
【００２３】
レジスト形成工程において、電極端子２が形成された面全体を覆うようにシード層７を形成する。シード層７は、薄い導電層であり、半導体素子全面に形成され、金属充填プロセスにおいて電極として使われる層である。金属充填プロセスが電気めっき形成プロセスである場合、シード層７は、電気めっきを形成するための下地層としても使われる。シード層７の材質は、例えば、Ｎｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｔｉなどであってもよい。シード層７の厚みは、例えば、０．０２〜２μｍであってもよい。
【００２４】
シード層７が形成された後、シード層７の上にレジスト３が形成される。レジスト３は、例えば、感光型、熱硬化型、光熱併用型のレジストであってもよい。レジスト３は、例えば、スピンコート、バーコーター、スプレー、ジェットディスペンス等を用い、膜が均一になるように形成される。
【００２５】
次に、図１の（ｂ）及び（ｃ）に示されるレジスト開口工程について述べる。まず、図１の（ｂ）に示されるように、ナノインプリント型５に設けられた認識マーク１４と半導体素子１に設けられた認識マーク４とが位置合わせされる。ここで、ナノインプリント型５は、レジスト３に形成される開口部３ａ（図１（ｆ）参照）と同等の寸法・形状の微小突起部が片面に所定の間隔で設けられている転写用の型である。例えば、ナノインプリント型５には、電極端子２に対向するように、突起部５ａが形成されている。突起部の形状は、例えば、円、四角形、八角形であってもよい。
【００２６】
ナノインプリント型５は、例えば、石英、ガラス、及びシリコーン樹脂の１つから形成されてもよく、また、複数を積層して形成されてもよい。例えば、ナノインプリント型５の表面に柔軟なシリコーン樹脂を用いると、半導体素子１の反り・うねりを吸収することができ、好適である。
【００２７】
ナノインプリント型５は、例えば、原版を作製した後、ナノインプリント型５の材料を流動させ硬化させることにより形成してもよい。ここで、作製される原版は、レジスト３に形成される開口部３ａの間隔と等しい間隔で、開口部３ａの開口径と同等の寸法の、複数の凹部を有する。原版は、例えば、シリコン、石英、又はガラスを、エッチングないしは放電加工することにより形成されてもよい。ナノインプリント型５の外形寸法は、半導体素子１の外形寸法よりも大きい。また、ナノインプリント型５の形状は、例えば、矩形である。
【００２８】
次に、図１の（ｃ）に示されるように、ナノインプリント型５と電極端子２との距離が縮まり、ナノインプリント型５が半導体素子１の電極端子２に押し当てられるまで、ナノインプリント型５が加圧される。ここでは、レジスト３は液状である。
【００２９】
次に、図１の（ｄ）に示されるレジスト硬化工程（ナノインプリント工程）において、ナノインプリント型５が電極端子２に押し当てられたまま、ナノインプリント型５を介して、レジスト３が反応するエネルギーが与えられる。例えば、ナノインプリント型５を介して、レジスト３に光、例えば紫外線光１３（図２Ａ参照）が照射され、その後、加熱される。ここで、ナノインプリント型５は、レジスト３が反応する波長の光に対して光透過性を有すると、ナノインプリント型５を介して照射された光にレジスト３を反応させることができ、好適である。ナノインプリント型５は、例えば、石英、ガラス、透明なシリコーン樹脂といった、光透過性を備えた材質から形成される。
【００３０】
次に、図１の（ｅ）に示されるように、ナノインプリント型５を引き上げる。すると、レジスト３に微細な開口部３ａが形成されている。ここで、ナノインプリント型５の材料とレジスト３の材料とは、例えば、溶解度パラメータが２．０以上離れていると、レジスト硬化後の離型性が向上するので、好適である。例えば、溶解度パラメータが７．３〜７．６であるシリコーン樹脂をナノインプリント型５に用いた場合、溶解度パラメータが９．５〜１２．５であるアクリル樹脂、又は、溶解度パラメータが１０．９〜１１．２であるエポキシ樹脂などをレジスト３の材料に用いてもよい。さらに、ナノインプリント型５の表面に、光透過性の金属や樹脂で離型膜が形成されていると、さらに離型性が向上するので、好適である。離型膜としては、例えば、ニッケル、酸化インジウムスズ、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが用いられる。
【００３１】
次に、図１の（ｆ）に示される現像工程において、半導体素子１が現像液槽（現像ユニット）６の現像液に浸漬される。現像液槽６の現像液が開口部３ａに入り込むことにより、レジスト３の開口部３ａの内壁の溶解が進み、開口部３ａが径方向に拡大する。ここで、現像液槽６の現像液は、レジスト３を溶解する作用を有する。現像液槽６の現像液は、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル−２−ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液であってもよい。
【００３２】
ナノインプリント型５によって形成された開口部３ａは、垂直に開口しており、かつ、半導体素子１全体に亘って同一形状になるように設けられる。現像液は、半導体素子１面内で均一の速度で開口部３ａに入り込むことができる。その後、レジスト３の架橋度に応じて、レジスト３の溶解が進展する。レジスト３の架橋度が低い部分は、レジスト３の架橋度が高い部分よりも溶解が速いので、レジスト３の架橋度を制御することにより、開口部３ａの形状を制御できる。
【００３３】
次に、図１の（ｇ）に示されるように、開口部３ａに入り込んだ現像液、残渣が、洗浄液により除去される。洗浄液は、例えば、純水、アルコール、エタノール、アセトンである。
【００３４】
次に、図１の（ｈ）に示されるめっき工程において半導体素子１のシード層７と電極１０とが、電源１９に接続され、電解めっき浴槽（金属充填ユニット）１８に浸され、通電処理が行われる。その結果、図１の（ｇ）に示される開口部３ａがめっきで充填される。めっき液は、例えば、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｕなどから成るボトムアップタイプのフィルドめっき液であってもよい。これらのめっき液を用いると、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｕなどの触媒効果により、開口部３ａの内壁への濡れ性が増し、微小な開口部３ａであってもめっき液の注入が容易になるので、ボトムアップでめっきを形成するのに好適である。
【００３５】
次に、図１の（ｉ）に示されるレジスト剥離工程において、レジスト３がレジスト剥離液に浸漬され、半導体素子１から剥離される。
【００３６】
最後に、図１の（ｊ）に示されるシード層除去工程において、ウエットエッチング又はアッシング処理によりシード層７が除去されると、傾斜面８ａを有するバンプ（突起電極）８が形成される。ここで、シード層７には、バンプ８よりもエッチング速度が速い材料を用いると、シード層除去工程においてバンプのエッチング量を減らすことができ、レジスト剥離工程後のバンプ形状を維持できるので、好適である。バンプ８の下のシード層７は、導電膜として残存させる。
【００３７】
＜ナノインプリント工程＞
図１の（ｄ）を参照して上述した、ナノインプリント型５を介した光照射及び加熱工程について詳述する。
【００３８】
図２Ａは、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法における光照射及び加熱工程を概念的に示す断面図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法における光・温度プロファイルを示す図である。
【００３９】
図２Ａに示されるように、ナノインプリント型５を介して光量Ｑの紫外線光１３が照射された時の、レジスト３の位置Ａ及び位置Ｂにおける受光量を、それぞれＱＡ及びＱＢで表す。
【００４０】
図２Ｂに示されるように、まず、レジスト３の位置Ａ及び位置Ｂは、それぞれ受光量ＱＡ、ＱＢの紫外線光１３を一定時間受光する。ナノインプリント型５からの距離が長くなるにつれて受光量は低下するため、ＱＡは、ＱＢより大きくなる。この時、レジスト３の位置Ａ及び位置Ｂにおける温度と、ナノインプリント型５の温度Ｔ１と、半導体素子１の温度Ｔ２とは等しく、かつ、一定である。
【００４１】
レジスト３が反応する波長域において、ナノインプリント型５の光透過率がレジスト３の光透過率よりも低いと、紫外線光１３の照射における突起部５ａによるレジスト３の開口部周辺の架橋度を制御する上で好適である。
【００４２】
次に、図２Ｂに示されるように、ナノインプリント型５の温度Ｔ１を、半導体素子１の温度Ｔ２以上に上昇させ、一定時間保持する。ナノインプリント型５を形成する材料の熱伝導率が半導体素子１の熱伝導率よりも低いと、ナノインプリント型５の昇温時におけるレジスト３内の温度分布を制御する上で好適である。即ち、高温で熱伝導率の低いナノインプリント型５を介して、緩やかな速度でレジスト３の位置Ａから位置Ｂに熱が伝わる。一方、半導体素子１が搭載された搭載用ステージ１１が熱を逃がすヒートシンクとして作用する場合、半導体素子１に近いレジスト３の位置Ｂは、熱伝導率の高い半導体素子１を介して、常に冷却されつづける。その結果、ナノインプリント型５の昇温時におけるレジスト３の位置Ａにおける温度ＴＡはレジスト３の位置Ｂにおける温度ＴＢよりも高くなる。
【００４３】
紫外線光１３の照射及びナノインプリント型５の昇温によって、レジスト３の厚み方向における受光量及び熱量が、一定の勾配をもって分布する。その結果、レジスト３の架橋度も、一定の勾配をもって分布する。図２Ａには、架橋反応が進んだ成分９が模式的に示されている。図２Ａに示されるように、レジスト３の位置Ａにおける架橋度が、レジスト３の位置Ｂにおける架橋度よりも高くなる。
【００４４】
その後、図２Ｂに示されるように、ナノインプリント型５が、半導体素子１の温度Ｔ２まで冷却される。冷却後、レジスト３の位置Ａ及び位置Ｂにおける温度と、ナノインプリント型５の温度Ｔ１と、半導体素子１の温度Ｔ２とは等しくなる。
【００４５】
ナノインプリント型５がレジスト３から剥離された後に、レジスト３が現像液に浸漬される。すると、レジスト３の位置Ｂの架橋度の低い部分が、位置Ａの架橋度の高い部分よりも速く現像液に溶解する。その結果、現像後のレジスト３には、逆テーパ形状の開口部が形成される。
【００４６】
ここで、ナノインプリント型５の透過率は、５０％以上８０％以下にすると、形成される開口部を逆テーパ形状にする上で好適である。例えば、ナノインプリント型５は、例えば、染料成分を含有する樹脂から形成されると、透過率を下げる上で好適である。さらに、ナノインプリント５の表面に、蒸着、スパッタリング、スプレイコーティングなどにより金属膜が形成されていると、ナノインプリント５の透過率を下げる上で好適である。透過率を８０％以下に下げることにより、光照射時に突起部５ａを介して漏れる散乱や電極端子２からの反射光による開口部周辺の架橋度の促進を防ぐことができ、かつ厚み方向に架橋度の分布を形成できる。一方、ナノインプリント型５の透過率を５０％未満にすると、光反応時間が長くなるため、レジスト３の位置Ａと位置Ｂにおける架橋度の差が小さくなり、レジスト３の開口部のテーパ角度を９０°に近づけることができる。
【００４７】
＜実施例＞
ここで、実施の形態１に係る実施例を説明する。ナノインプリント型５には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が用いられる。ＰＤＭＳの波長３６５ｎｍにおける透過率は８０％であり、熱伝導率は５５０Ｗ／ｍＫである。さらに、ナノインプリント型５の表面には、１μｍ厚のスパッタ膜が形成されている。
【００４８】
半導体素子１の表面にレジスト３が供給された後、半導体素子１の温度Ｔ２を７０℃とし、ナノインプリント型５の温度Ｔ１を１２０℃まで上昇させた状態で、ナノインプリント型５が加圧された。加圧後のレジスト３の膜厚は、５μｍであった。
【００４９】
次に、ナノインプリント型５がレジスト３から剥離されると、開口径３μｍの開口部がレジスト３に形成された。その後、現像処理が行われると、開口部は、頭頂部が４μｍ、底部が６μｍの逆テーパ形状を呈した。
【００５０】
＜ナノインプリント装置構成・動作＞
次に、以上の製造方法を実施するための、具体的な装置構成及び動作について述べる。
【００５１】
図３は、実施の形態１に係る製造装置１０を概念的に説明する立体図である。
【００５２】
製造装置１０は、搭載用ステージ１１と、認識カメラユニット１２と、金属充填ユニット１８と、ディスペンサユニット２０と、加圧ユニット２１と、温度調節機構２３と、第１のローラ２４ａと、第２のローラ２４ｂと、を備える。製造装置１０は、さらに、現像ユニット６と、レジスト硬化ユニット２２と、第１の駆動機構３１と、第２の駆動機構３２と、第３の駆動機構３３と、位置調節機構３４と、を備える。
【００５３】
搭載用ステージ１１は、半導体素子１を搭載する。
【００５４】
認識カメラユニット１２は、搭載用ステージ１１を撮像し、撮像された画像に基づいて、ナノインプリント型５と半導体素子１との位置関係を認識する。認識カメラユニット１２は、例えば、搭載用ステージ１１の上方に、搭載用ステージ１１に対向するように設けられ、搭載用ステージ１１の上方から、搭載用ステージ１１をカメラで撮像する。例えば、認識カメラユニット１２は、撮像された画像内のナノインプリント型５の認識マーク１４と（図１参照）半導体素子１の認識マーク４（図１参照）とを識別し、識別結果に基づいて、ナノインプリント型５と半導体素子１との位置関係を認識する。
【００５５】
金属充填ユニット１８は、内壁が現像液に反応して径方向に拡がったレジスト３の開口部に、バンプ８となる金属を充填する。例えば、金属充填ユニット１８は、湿式めっき又は乾式めっきを形成するためのめっき浴槽である。金属充填ユニット１８が電解めっき浴槽であると、頭頂部及び底部が数μｍの逆テーパ形状のバンプを形成する上で好ましい。
【００５６】
ディスペンサユニット２０は、搭載用ステージ１１の上方に設けられ、レジスト３を半導体素子１上に供給する。ディスペンサユニット２０は、Ｘ軸及びＺ軸方向の駆動機構を備え、半導体素子１上の表面全体に亘って、半導体素子１上にレジスト３を供給する。
【００５７】
加圧ユニット２１は、搭載用ステージ１１の上方に設けられ、ナノインプリント型５に上から加圧する。加圧ユニット２１は、例えば、加圧ローラである。
【００５８】
温度調節機構２３は、加圧ユニット２１及び搭載用ステージ１１の少なくとも１つの温度を調節する。温度調節機構２３は、例えば、加圧ユニット２１による加圧時に、半導体素子１内の温度が、図２Ｂを参照して上述した一定の勾配を生成するように加圧ユニット２１を誘導加熱するコイルを備える。この場合、加圧ユニット２１は、レジスト３を加熱しながら加圧する加圧治具として機能する。また、温度調節機構２３は、例えば、半導体素子１内の温度が、図２Ｂを参照して上述した一定の勾配を生成するように、搭載用ステージ１１を介して半導体素子１を冷却する温度調節装置を備える。
【００５９】
第１のローラ２４ａ及び第２のローラ２４ｂは、ナノインプリント型５に引張力を加えつつ、ナノインプリント型５の両端を固定する。例えば、第１のローラ２４ａ及び第２のローラ２４ｂを回転させることにより、第１のローラ２４ａ及び第２のローラ２４ｂは、ナノインプリント型５に加える引張力を調節できる。
【００６０】
現像ユニット６は、レジスト３の開口部３ａに現像液を反応させて、開口部３ａを径方向に拡大させる。現像ユニット６は、例えば、半導体素子１を浸漬する現像液を張った現像液槽である。
【００６１】
レジスト硬化ユニット２２は、搭載用ステージ１１の上方に、搭載用ステージ１１に対向するように設けられ、ナノインプリント型５の上から、レジスト３を硬化するためのエネルギーを与える。エネルギーは、例えば、紫外線光１３の照射及び熱源の接触の少なくとも１つによって、ナノインプリント型５を介してレジスト３に与えられる。一例において、レジスト硬化ユニット２２は、紫外線ランプである。他の一例において、加圧ユニット２１及び温度調節機構２３が、レジスト硬化ユニット２２の機能を実現する。
【００６２】
第１の駆動機構３１は、ナノインプリント型５を半導体素子１（図示せず）の表面に垂直な方向、例えば、Ｘ軸及びＹ軸に垂直なＺ軸方向（上下方向）に移動させるように、第１のローラ２４ａ及び第２のローラ２４ｂを駆動する。第１の駆動機構３１は、例えば、電動モータを備える。
【００６３】
第２の駆動機構３２は、加圧ユニット２１に一定の加圧力をかけさせながら、加圧ユニット２１を、半導体素子１（図示せず）の表面に水平な方向、例えば、Ｘ軸方向に移動させるように駆動する。加圧ユニット２１が加圧ローラである場合、第２の駆動機構３２は、例えば、加圧ローラを回転させつつ、加圧ローラに一定の加圧力をかけさせる。第２の駆動機構３２は、例えば、電動モータを備える。
【００６４】
第３の駆動機構３３は、レジスト硬化ユニット２２を、半導体素子１（図示せず）の表面に水平な方向、例えば、Ｘ軸方向に移動させるように駆動する。第３の駆動機構３３は、例えば、電動モータを備える。
【００６５】
位置調節機構３４は、認識カメラユニット１２が認識したナノインプリント型５と半導体素子１との位置関係に基づいて、ナノインプリント型５と半導体素子１との位置関係を調節する。一例において、位置調節機構３４は、搭載用ステージ１１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるように駆動するモータである。他の一例において、第１の駆動機構３１が、位置調節機構３４の機能を実現する。位置調節機構３４は、例えば、認識マーク１４（図１参照）と認識マーク４（図１参照）とが重なるように、ナノインプリント型５を半導体素子１に対して位置合わせすることにより、位置関係を調節する。
【００６６】
＜ナノインプリント装置を用いたレジスト開口の実施例＞
図３に示される製造装置１０を用いたレジスト開口の実施方法について、図４を参照して以下に説明する。
【００６７】
図４は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【００６８】
まず、図４の（ａ）に示されるように、半導体素子１がステージ１１上に搭載される。次に、図４の（ｂ）に示されるように、ディスペンサユニット２０が、レジスト３を半導体素子１の上に供給する。次に、ナノインプリント型５の表面５ｃが、半導体素子１の電極面に対向するように配置され、認識カメラユニット１２を用いてナノインプリント型５が半導体素子１に位置合わせされる。
【００６９】
次に、図４の（ｃ）に示されるように、加圧ユニット２１がＸ軸方向に移動するように駆動され、ナノインプリント型５の表面５ｃが加圧ユニット２１によって裏面５ｂから半導体素子１に押し当てられる。ここで、上述したように、ナノインプリント型５の表面５ｃには、複数個の突起部５ａが全面に亘って形成されている。この工程にて、ナノインプリント型５と半導体素子１の間の空隙がレジスト３によって充填される。
【００７０】
次に、図４の（ｄ）に示されるように、ナノインプリント型５の裏面５ｂに紫外線を照射するレジスト硬化ユニット２２が、一定速度でＸ軸に沿って移動する。
【００７１】
次に、図４の（ｅ）に示されるように、レジスト３を加熱するために、温度調節機構２３によって加熱された加圧ユニット２１が、Ｘ軸方向に沿って移動する。
【００７２】
最後に、図４の（ｆ）に示されるように、ナノインプリント型５が剥離されることにより、レジスト３に微小な開口部が形成される。
【００７３】
＜効果＞
以上のように、実施の形態１によれば、微小で多ピンのバンプを、高い生産性を確保しながら安定して形成することが可能になる。
【００７４】
以上の説明において、光照射と加熱を組み合わせる事例について述べたが、本開示の適用範囲は、上述の事例に限られない。レジスト３が光硬化性の材料である場合、レジスト３は、加熱されなくてもよい。また、レジスト３が熱硬化性の材料である場合、レジスト３は、光照射を受けなくてもよい。
【００７５】
また、ナノインプリント型５に加圧する方式として、加圧ローラである加圧ユニット２１を用いる方式を例にとって本開示を説明したが、ナノインプリント型５に加圧する方式は、これに限られない。加圧する方式は、例えば、加熱された型である加熱ユニット２１によって半導体素子１、レジスト３、及びナノインプリント型５を上下から挟み込む、熱プレス方式を用いる方式であってもよい。
【００７６】
［本開示のまとめ］
本開示に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストを形成するレジスト形成工程と、開口部の型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てることにより、前記レジストに前記開口部を形成するレジスト開口工程と、前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化工程と、前記開口部を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像工程と前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填工程と、前記レジストを前記複数の電極端子の表面から剥離する剥離工程と、を備える。
【００７７】
本開示に係る半導体装置の製造方法の一態様において、前記エネルギーは、前記ナノインプリント型への紫外線光の照射により前記レジストに与えられ、前記ナノインプリント型の光透過率が前記レジストの光透過率よりも低い。
【００７８】
本開示に係る半導体装置の製造方法の一態様において、前記エネルギーは、前記ナノインプリント型への熱源の接触により前記レジストに与えられ、前記ナノインプリント型の熱伝導率が前記半導体素子の熱伝導率よりも低い。
【００７９】
本開示に係る半導体装置の製造方法の前記レジスト開口工程の一態様において、前記ナノインプリント型を介して、前記半導体素子よりも高温の加圧冶具で前記レジストを加熱する。
【００８０】
本開示に係る半導体装置の製造装置は、半導体素子に設けられた複数の電極端子の表面を覆うレジストに開口部を形成する型であるナノインプリント型を、前記レジストを挟んで前記複数の電極端子に押し当てる加圧ユニットと、前記ナノインプリント型を介して前記レジストにエネルギーを与えて前記レジストを硬化させるレジスト硬化ユニットと、前記開口部の内壁を、現像液と反応させて径方向に拡げる現像ユニットと、前記開口部にバンプとなる金属を充填する金属充填ユニットと、を備える。
【００８１】
本開示に係る半導体装置の製造装置の一態様において、前記加圧ユニットは、加圧ローラであり、前記半導体素子と前記ナノインプリント型との位置関係を認識する認識カメラユニットと、認識された前記位置関係に基づいて、前記半導体素子と前記ナノインプリント型との位置関係を調節する位置調節機構と、前記複数の電極端子の表面を覆うように、前記レジストを前記電極端子の表面に供給するディスペンサユニットと、前記ナノインプリント型の両端を引っ張る第１のローラ及び第２のローラと、前記ナノインプリント型を前記半導体素子の表面に垂直な方向に移動させるように、前記第１のローラ及び第２のローラを駆動する第１の駆動機構と、前記加圧ローラを回転させつつ、前記半導体素子の表面に水平な方向に移動させるように、前記加圧ローラを駆動する第２の駆動機構と、前記半導体素子の表面に水平な方向に前記レジスト硬化ユニットを駆動する第３の駆動機構と、前記レジスト内の温度の勾配を調節する温度調節機構と、をさらに備える。
【００８２】
本開示に係る半導体装置は、複数の電極端子を有する半導体素子と、前記複数の電極端子を覆うシード層と、前記シード層上に形成されたバンプと、を備え、前記バンプが傾斜面を備える。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本開示は、多ピン化、大口径化が進む半導体素子の実装において有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１  半導体素子
２  電極端子
３  レジスト
３ａ  開口部
４  認識マーク
５  ナノインプリント型
５ａ  突起部
５ｂ  裏面
５ｃ  表面
６  現像ユニット
７  シード層
８  バンプ
８ａ  傾斜面
９  架橋成分
１０  製造装置
１１  搭載用ステージ
１２  認識カメラ
１３  紫外線光
１４  認識マーク
１８  金属充填ユニット
１９  電源
２０  ディスペンサユニット
２１  加圧ユニット
２２  レジスト硬化ユニット
２３  温度調節機構
２４ａ  第１のローラ
２４ｂ  第２のローラ
３１  第１の駆動機構
３２  第２の駆動機構
３３  第３の駆動機構
３４  位置調節機構
１０１  シリコン基板
１０２  絶縁膜
１０３  アルミパッド
１０４  保護膜
１０５  バリアメタル
１０６  バンプ
１０７、１０８  レジスト
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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