(57)【要約】【課題】吐出ヘッドにより液体を吐出する方法を用いて、半導体デバイスの配線を適切に形成する。【解決手段】導電性の配線が形成される半導体デバイス５２の製造工程において、配線の少なくとも一部を形成する配線形成装置１０であって、導線性物質を含む液体を吐出するノズルを有し、半導体デバイス５２において配線が形成される領域へ当該ノズルから液体を吐出する吐出ヘッド１８と、吐出ヘッド１８及び半導体デバイス５２を内部に収容するチャンバ部１２と、チャンバ部１２内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段である真空ポンプ１６とを備え、吐出ヘッド１８は、チャンバ部１２内が減圧された状態で、半導体デバイス５２へ液体を吐出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の配線が形成される半導体デバイスの製造工程において前記配線の少なくとも一部を形成する配線形成装置であって、
導線性物質を含む液体を吐出するノズルを有し、前記半導体デバイスにおいて前記配線が形成される領域へ当該ノズルから前記液体を吐出する吐出ヘッドと、
前記吐出ヘッド及び前記半導体デバイスを内部に収容するチャンバ部と、
前記チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段と
を備え、
前記吐出ヘッドは、前記チャンバ部内が前記大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、前記半導体デバイスへ前記液体を吐出することを特徴とする配線形成装置。
【請求項２】
前記吐出ヘッドから吐出される前記液体の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下であることを特徴とする請求項１に記載の配線形成装置。
【請求項３】
前記吐出ヘッドから吐出される前記液体は、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、前記半導体デバイス上において当該主成分の重合により硬化することを特徴とする請求項２に記載の配線形成装置。
【請求項４】
前記吐出ヘッドから吐出される前記液体中に５％以上含まれる成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項５】
前記減圧手段は、前記チャンバ内の気圧を、０．５気圧以下に減圧することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項６】
最小線幅が５μｍ以下の前記配線を形成することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項７】
前記半導体デバイスは、ゲートアレイデバイスであり、
前記配線形成装置は、複数の回路素子が予め形成された前記半導体デバイスにおける前記回路素子間を繋ぐ配線を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項８】
前記半導体デバイスには、当該半導体デバイスを識別するシリアル番号が配線の接続により設定されるシリアル番号設定用回路が形成されており、
前記配線形成装置は、前記シリアル番号設定用回路の配線を形成することにより、前記半導体デバイスの前記シリアル番号を設定することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項９】
前記半導体デバイスには、不良が発生した不良回路の代替えに使用する冗長回路が形成されており、
前記配線形成装置は、前記不良回路と前記冗長回路との代替えを設定する配線を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の配線形成装置。
【請求項１０】
導電性の配線が形成される半導体デバイスの製造工程において、前記配線の少なくとも一部を形成する配線形成方法であって、
導線性物質を含む液体を吐出するノズルを有する吐出ヘッドと、配線を形成する前記半導体デバイスとをチャンバ部内に収容し、
前記チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧し、
前記チャンバ部内が大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、前記半導体デバイスにおいて前記配線が形成される領域へ、前記吐出ヘッドの前記ノズルから前記液体を吐出することを特徴とする配線形成方法。
【請求項１１】
前記吐出ヘッドから吐出される前記液体は、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、前記半導体デバイス上において当該主成分の重合により硬化する液体であり、
前記導電性物質は、金属粒子であり、
前記半導体デバイス上で重合した前記主成分を焼結し、前記液体中に含有していた前記金属粒子同士を密着させて、導電性を持たせた前記配線を前記半導体デバイス上に形成することを特徴とする請求項１０に記載の配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線形成装置及び配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタの技術を印刷以外の様々な分野に応用することが検討されている。例えば、インクジェットヘッドと同様の構成を有する吐出ヘッドにより導電性の液体を吐出することにより、プリント基板の配線を形成すること等が検討されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願の発明者は、インクジェットプリンタの技術の応用について更に鋭意研究を行い、例えばＬＳＩ等の半導体デバイスの配線（配線パターン）を形成することを検討した。半導体デバイスの配線は、プリント基板の配線等と比べて、格段に線幅が小さい。そのため、半導体デバイスの配線を形成するためには、プリント基板の配線等の形成時と比べ、吐出ヘッドから吐出する液滴のサイズを、格段に小さくする必要がある。
【０００４】
しかし、吐出ヘッドから吐出された液体の液滴は、配線が形成される半導体デバイスへ到達するまでの間、空気抵抗の影響を受ける。そして、空気抵抗の影響は、液滴のサイズが小さくなる程、大きくなる。
【０００５】
この空気抵抗の問題について、本願の発明者は更に鋭意研究を行った。そして、半導体デバイスの配線を形成するレベルにまで液滴を微小化すると、空気抵抗の影響が特に大きくなり、急激に液滴の飛翔速度が低下することを見出した。液滴の飛翔速度がこのように低下すると、例えば液滴のミスト化等の問題が生じ、半導体デバイスへ液滴が適切に到達しなくなる。また、その結果、吐出ヘッドにより液体を吐出する方法では、半導体デバイスの配線を適切に形成することが困難になる。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる配線形成装置及び配線形成方法を提供することを目的とする。
【０００６】
尚、本発明の完成後、関連する先行技術を出願人が調査したところ、インクジェットヘッドによるパターニング装置に関する特許文献１を発見した。しかし、特許文献１の構成は、本発明とは全く異なる目的を実現するための構成である。そのため、例えばこの構成をそのまま適用したとしても、本発明にはならない。
【特許文献１】特開２００４−１３４４９０号公報
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）導電性の配線が形成される半導体デバイスの製造工程において、配線の少なくとも一部を形成する配線形成装置であって、導線性物質を含む液体を吐出するノズルを有し、半導体デバイスにおいて配線が形成される領域へ当該ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッド及び半導体デバイスを内部に収容するチャンバ部と、チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段とを備え、吐出ヘッドは、チャンバ部内が大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、半導体デバイスへ液体を吐出する。配線は、例えば半導体デバイスで使用される電気信号又は電力を伝える。この液体は、導電性物質として、例えば微小な金属粒子を含む。チャンバ部が吐出ヘッド及び半導体デバイスを内部に収容するとは、例えば、少なくとも吐出ヘッドのノズルと半導体デバイスとの間の領域がチャンバ部内に入るように、吐出ヘッド及び半導体デバイスを保持する状態であってもよい。
【０００８】
このように構成すれば、例えば、吐出ヘッドから吐出される液滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。そのため、液滴の容量が小さい場合にも、ミスト化等を防ぎ、適切に液滴を吐出できる。また、これにより、例えば、吐出ヘッドにより液体を吐出する方法を用いて、半導体デバイスの配線を適切に形成できる。
【０００９】
更には、このように構成した場合、例えば、フォトリソグラフィ用のフォトマスク等を用いずに配線を形成できる。そのため、このように構成すれば、例えば、コストを抑えつつ、半導体デバイス毎に配線の接続を変更することが可能になる。また、これにより、例えば、少量多品種の半導体デバイスを低コストで適切に製造できる。
【００１０】
ここで、吐出ヘッドは、例えばインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドと同一又は同様の構成により、液体を吐出する。また、吐出ヘッドは、例えば、複数のノズルが並ぶノズル列を有してよい。
【００１１】
半導体デバイスは、例えばＬＳＩ等の集積回路である。この場合、吐出ヘッドは、例えば、ダイシング工程でウェハからチップへの切り分けを行う前の状態で、半導体デバイスへ液体を吐出する。吐出ヘッドは、ダイシング工程でチップへの切り分けられた後の半導体デバイスへ、液体を吐出してもよい。また、半導体デバイスは、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等のデバイスであってもよい。この場合、吐出ヘッドは、例えば、センサーやアクチュエータ等の機械要素部品が集積された後に、配線を形成する。
【００１２】
（構成２）吐出ヘッドから吐出される液体の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下である。この飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。
【００１３】
本願の発明者は、更なる鋭意研究により、液体を吐出する構造である吐出ヘッドを用いる場合、単に減圧を行おうとしても、吐出される液体が安定に使用できる減圧の範囲が狭いため、適切に空気抵抗を低減できないことを見出した。例えば、液体の蒸気圧が大きい場合、チャンバ内を減圧しようとしても、液体の蒸気圧の影響により液体の成分が蒸発するため、十分に減圧を行うことは困難である。また、蒸発により、液体の特性が変化するおそれもある。そのため、減圧手段を単に用いたとしても、十分に減圧をすることができず、液滴が受ける空気抵抗の影響を、十分かつ適切に軽減することは困難である。
【００１４】
これに対し、このように構成した場合、例えば、吐出される液体の蒸気圧の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えばチャンバ内を適切に減圧できる。そのため、このように構成すれば、例えば、液滴が受ける空気抵抗の影響を、十分かつ適切に低減できる。また、これにより、半導体デバイスの配線を適切に形成できる。
【００１５】
尚、吐出ヘッドから吐出される液体の飽和蒸気圧とは、例えば、配線形成装置が設置される環境下での２５℃における飽和蒸気圧である。この飽和蒸気圧は、例えば２５℃、１気圧の大気中における蒸気圧であってよい。
【００１６】
（構成３）吐出ヘッドから吐出される液体は、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、半導体デバイス上において当該主成分の重合により硬化する。この液体は、例えば光（例えば可視光）、紫外線、電子線、放射線、又は熱等により重合硬化する。また、配線形成装置は、例えば、この液体を重合硬化させる硬化手段を更に備える。この硬化手段は、使用される液体の特性に応じて、例えば光（例えば可視光）、紫外線、電子線、又は放射線の照射や、加熱等を行う。
【００１７】
配線を適切に形成するためには、吐出した液体を、半導体デバイス上で硬化させる必要がある。しかし、吐出ヘッドから吐出される液体の飽和蒸気圧が低い場合、例えば揮発成分を蒸発させ、乾燥により配線を硬化させようとすると、非常に多くの時間がかかることとなる。また、乾燥に多くの時間をかけると、その間に液体が広がり、隣接する配線間のショートが生じやすくなるおそれもある。そのため、配線の硬化を乾燥により行うとすれば、配線を適切に形成することが困難になるおそれがある。
【００１８】
これに対し、このように構成した場合、光（例えば可視光）、紫外線、電子線、放射線、あるいは熱等により主成分が重合硬化する液体を用いることにより、成分の蒸発によらずに、半導体デバイス上で配線を硬化させることができる。そのため、このように構成すれば、吐出される液体の飽和蒸気圧が低い場合であっても、半導体デバイスの配線を適切に形成できる。
【００１９】
尚、この液体の主成分とは、例えば、この液体に含まれる割合が最も多い成分である。液体中の主成分の含有量は、例えば５０％以上、好ましくは６５％以上（例えば６５〜８５％）である。この液体は、モノマー及びオリゴマーの両方を主成分として含んでもよい。モノマー及びオリゴマーの両方を主成分として含むとは、例えば、モノマーとオリゴマーの合計の含有量が、他のいずれの成分よりも多いことである。この場合、主成分の含有量とは、モノマーとオリゴマーの合計の含有量であってよい。
【００２０】
また、この液体は、例えば、重合の開始剤を更に含む。この開始剤の２５℃における飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。このように構成すれば、例えば、液体の蒸気圧の影響を、より適切に抑えることができる。また、これにより、例えば、液滴が受ける空気抵抗の影響を、より適切に低減できる。
【００２１】
また、この液体は、例えば、分散剤、ゲル化防止剤、及び表面調整剤等を更に含む。この液体は、各種の添加剤を更に含んでもよい。また、この液体においては、例えば、実質的な成分の２５℃における飽和蒸気圧が、いずれも１０ｍｍＨｇ以下であることが好ましい。この液体の実質的な成分の飽和蒸気圧は、より好ましくは、例えば、いずれも５ｍｍＨｇ以下である。
【００２２】
この液体の実質的な成分とは、例えば、吐出ヘッド内において液体の組成物として液体中に残る成分である。液体の実質的な成分は、このような組成物の全てであることが好ましい。また、実用上、液体の実質的な成分は、このような組成物のうち、例えば、含有量が少ない一部の成分を除いた９５％以上の部分とすることも考えられる。
【００２３】
（構成４）吐出ヘッドから吐出される液体中に５％以上含まれる成分の２５℃における飽和蒸気圧は、１／２０気圧以下である。この飽和蒸気圧は、例えば１０ｍｍＨｇ以下、より好ましくは、５ｍｍＨｇ以下である。このように構成すれば、例えば、蒸気圧の影響をより適切に抑えることができる。尚、液体中に５％以上含まれる成分が複数ある場合、これらの全ての成分の２５℃における飽和蒸気圧が、上記の範囲にあることが好ましい。
【００２４】
（構成５）減圧手段は、チャンバ内の気圧を、０．５気圧以下に減圧する。減圧手段は、チャンバ内の気圧を、好ましくは０．１気圧以下、より好ましくは０．０１気圧以下に減圧する。このように構成すれば、空気抵抗の影響を、より大きく軽減できる。また、これにより、例えば、より線幅の小さな配線を適切に形成できる。
【００２５】
（構成６）最小線幅が５μｍ以下の配線を形成する。配線の最小線幅とは、例えば、設計ルール（デザインルール）で規定された最小線幅である。最小線幅は、例えば０．０１〜５μｍであってよい。配線の最小線幅は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．８μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下である。
【００２６】
半導体デバイスにおいては、例えば集積されている多数の回路素子間を接続するために、多くの配線が必要となる。そのため、線幅の大きな配線しか形成できないとすると、十分な数の配線を形成できないおそれもある。これに対し、このように構成すれば、半導体デバイスの配線を適切に形成できる。
【００２７】
尚、半導体デバイスは、例えば複数の配線層が積層された多層配線を有してもよい。この場合、配線形成装置は、例えば最上層の配線を形成することが好ましい。また、最上層以外の配線は、例えばフォトリソグラフィプロセス等の公知の半導体プロセスにより形成されてよい。
【００２８】
また、吐出ヘッドは、例えば容量が１ｐｌ以下の液滴により液体を吐出する。液滴の容量は、好ましくは０．１ｐｌ以下、より好ましくは０．０５ｐｌ以下、更に好ましくは０．０１ｐｌ以下である。このように構成すれば、線幅の小さな配線を適切に形成できる。
【００２９】
（構成７）半導体デバイスは、ゲートアレイデバイスであり、配線形成装置は、複数の回路素子が予め形成された半導体デバイスにおける回路素子間を繋ぐ配線を形成する。配線形成装置は、ゲートアレイデバイスに形成される配線のうち、一部の配線を形成してもよい。このように構成すれば、ゲートアレイデバイスの配線を低コストで適切に行うことができる。
【００３０】
（構成８）半導体デバイスには、当該半導体デバイスを識別するシリアル番号が配線の接続により設定されるシリアル番号設定用回路が形成されており、配線形成装置は、シリアル番号設定用回路の配線を形成することにより、半導体デバイスのシリアル番号を設定する。このように構成すれば、配線の接続によるシリアル番号の設定を低コストで適切に行うことができる。
【００３１】
（構成９）半導体デバイスには、不良が発生した不良回路の代替えに使用する冗長回路が形成されており、配線形成装置は、不良回路と冗長回路との代替えを設定する配線を形成する。このように構成すれば、不良回路と冗長回路との代替えを設定する配線の形成を低コストで適切に行うことができる。
【００３２】
（構成１０）導電性の配線が形成される半導体デバイスの製造工程において配線の少なくとも一部を形成する配線形成方法であって、導線性物質を含む液体を吐出するノズルを有する吐出ヘッドと、配線を形成する半導体デバイスとをチャンバ部内に収容し、チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧し、チャンバ部内が大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、半導体デバイスにおいて配線が形成される領域へ、吐出ヘッドのノズルから液体を吐出する。このようにすれば、例えば、構成１と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
（構成１１）吐出ヘッドから吐出される液体は、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、半導体デバイス上において当該主成分の重合により硬化する液体であり、導電性物質は、金属粒子であり、半導体デバイス上で重合した主成分を焼結し、液体中に含有していた金属粒子同士を密着させて、導電性を持たせた配線を半導体デバイス上に形成する。
【００３４】
半導体デバイス上に吐出される液体の重合により形成される重合線は、硬化成分としての樹脂であるモノマー等の中に、導電性物質である金属粒子が分散されている構造となる。この場合、重合線中において、例えば金属粒子同士が互いに接続されていない構造となり、十分な導電性を得られないおそれもある。
【００３５】
これに対し、このようにすれば、例えば、焼結により、モノマー等の樹脂を分解させて、金属粒子同士を直接コンタクトさせることができる。また、これにより、導電性を持たせた配線を、半導体デバイス上に適切に形成できる。
【００３６】
導電性物質としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ等の金属粒子を好適に用いることができる。また、上記の焼結は、例えば、吐出ヘッドを備える装置の外部に別途設けられた焼結装置により行ってよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、例えば、吐出ヘッドにより液体を吐出する方法を用いて、半導体デバイスの配線を適切に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る配線形成装置１０の構成の一例を示す。配線形成装置１０は、例えばＬＳＩ等の集積回路である半導体デバイス５２の製造工程において用いられる装置であり、半導体デバイス５２の配線の少なくとも一部を形成する。半導体デバイス５２の配線とは、例えば半導体デバイス５２で使用される電気信号又は電力を伝える導電性の配線である。半導体デバイス５２は、例えばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等のデバイスであってもよい。
【００３９】
尚、本例において、配線形成装置１０は、ダイシング工程でチップへの切り分けを行う前のウェハ５０の状態で、半導体デバイス５２の配線を形成する。ウェハ５０は、例えばシリコンウェハである。ウェハ５０には、複数の半導体デバイス５２が、フォトリソグラフィプロセス等の公知の半導体プロセスにより、配線形成装置１０での配線の形成を行う前の段階まで形成されている。半導体デバイス５２には、例えば配線形成装置１０以外の装置により、一部の配線が既に形成されていてもよい。例えば、多層配線を有する半導体デバイス５２を形成する場合、配線形成装置１０で形成する配線層より下の配線層は、例えばフォトリソグラフィプロセス等により既に形成されていてよい。また、この場合、配線形成装置１０は、多層配線の最上層の配線を形成することが好ましい。
【００４０】
本例において、配線形成装置１０は、ステージ２０、チャンバ部１２、制御部１４、真空ポンプ１６、液体カートリッジ２２、及び吐出ヘッド１８を備える。ステージ２０は、半導体デバイス５２が形成されるウェハ５０を上面に保持する台であり、例えばウェハ５０の裏面を吸着することにより、ウェハ５０を保持する。
【００４１】
チャンバ部１２は、真空ポンプ１６により内部を減圧される減圧室である。本例において、チャンバ部１２は、少なくとも、吐出ヘッド１８及びステージ２０を内部に収容する。また、これにより、チャンバ部１２は、ステージ２０上のウェハ５０に形成される半導体デバイス５２を内部に収容する。制御部１４は、配線形成装置１０の動作を制御する制御装置であり、例えば予め設定されたプログラムに応じて吐出ヘッド１８及びステージ２０等の動作を制御することにより、配線の形成動作を制御する。
【００４２】
真空ポンプ１６は、減圧手段の一例であり、例えば制御部１４の制御に応じて、チャンバ部１２内の圧力を減圧する。本例において、真空ポンプ１６は、チャンバ部１２内の気圧を、例えば０．５気圧以下（例えば０．００１〜０．５気圧）、好ましくは０．１気圧以下、より好ましくは０．０１気圧以下に減圧する。これにより、真空ポンプ１６は、チャンバ部１２内の気圧を、大気圧よりも低い圧力に減圧する。
【００４３】
液体カートリッジ２２は、吐出ヘッド１８から吐出される液体を貯蔵するタンクを有するカートリッジであり、例えばチューブ等の液体供給経路を介して、吐出ヘッド１８へ液体を供給する。この液体は、半導体デバイス５２に形成される配線の材料となる液体であり、例えば微小な金属粒子等の導電性物質を含む。この金属粒子としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｎ等の金属粒子を好適に用いることができる。また、この液体は、半導体デバイス５２上で硬化することにより、半導体デバイス５２の配線となる。
【００４４】
吐出ヘッド１８は、液体カートリッジ２２から供給される液体を半導体デバイス５２へ吐出するノズルを有しており、ウェハ５０において半導体デバイス５２が形成される面と対向する位置に設けられる。また、吐出ヘッド１８は、ウェハ５０の主表面と平行な面内へウェハ５０に対して相対的に移動しつつ、半導体デバイス５２において配線が形成される領域へ、ノズルから液体を吐出する。
【００４５】
本例において、吐出ヘッド１８は、チャンバ部１２内が減圧された状態で、半導体デバイス５２へ液体を吐出する。また、吐出ヘッド１８は、例えば容量が１ｐｌ以下の液滴により液体を吐出する。液滴の容量は、好ましくは０．０１ｐｌ以下、より好ましくは０．０５ｐｌ以下、更に好ましくは０．０１ｐｌ以下である。本例によれば、半導体デバイス５２に適した線幅の小さな配線を適切に形成できる。
【００４６】
尚、本例において、吐出ヘッド１８は、ウェハ５０の主表面と平行な面内における所定のＸ方向及びＹ方向へ移動することにより、ウェハ５０に対して相対的に移動する。この相対的な移動は、例えばウェハ５０を保持するステージ２０の移動により行ってもよい。また、吐出ヘッド１８は、例えばインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドと同一又は同様の構成により、液体を吐出する。吐出ヘッド１８から吐出される液体は、例えばインクジェットプリンタで使用されるインクと同様の粘度を有することが好ましい。また、吐出ヘッド１８は、例えば、複数のノズルが並ぶノズル列を有してよい。
【００４７】
本例において、吐出ヘッド１８は、減圧により空気抵抗の影響が低減された状態で、配線の材料となる液体を吐出する。そのため、本例によれば、例えば、容量の小さな液滴を高い精度で吐出することが可能となる。また、これにより、線幅の小さな配線を高い精度で適切に形成できる。例えば、配線形成装置１０は、最小線幅が５μｍ以下の配線を形成する。配線の最小線幅は、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは０．８μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以下である。本例によれば、例えば、吐出ヘッド１８により液体を吐出する方法を用いて、半導体デバイス５２の配線を適切に形成できる。
【００４８】
また、本例によれば、フォトリソグラフィプロセス用のフォトマスク等を使用せずに、半導体デバイス５２の配線の配線を形成できる。そのため、例えば生産数が少ない半導体デバイス５２を製造する場合等において、製造コストを適切に低減できる。特に、配線の構成のみが異なる多種類の半導体デバイス５２を製造する場合等に、製造コストを適切に低減できる。
【００４９】
このような配線としては、例えば、ゲートアレイデバイスの配線が考えられる。この場合、半導体デバイス５２は、ゲートアレイデバイスである。配線形成装置１０は、複数の回路素子が予め形成された半導体デバイス５２における回路素子間を繋ぐ配線を形成する。配線形成装置１０は、ゲートアレイデバイスに形成される配線のうち、一部の配線を形成してもよい。
【００５０】
この場合、配線用のフォトマスクを用いずに少なくとも一部の配線を形成できるため、ゲートアレイデバイスの製造コストを適切に抑えることもできる。また、これにより、例えば、少量多品種のゲートアレイデバイスを適切に製造できる。更には、この場合、例えばゲートアレイデバイスの仕様の決定後、例えば配線用のフォトマスクの製造等を待つことなく、速やかに配線を形成できる。これにより、例えばゲートアレイデバイスの仕様決定後に製品が完成するまでの期間を大幅に短縮できる。また、例えば仕様の変更等が生じた場合にも、配線の構成を容易かつフレキシブルに変更できる。
【００５１】
また、配線形成装置１０は、例えば個々の半導体デバイス５２毎に異なる配線を形成してもよい。例えば、配線形成装置１０は、同一のウェハ５０に形成される複数の半導体デバイス５２に対し、それぞれ異なる配線を形成してもよい。
【００５２】
このような配線としては、例えば半導体デバイス５２を識別するシリアル番号を設定する配線が考えられる。この場合、それぞれの半導体デバイス５２には、例えば、配線の接続によりシリアル番号が設定されるシリアル番号設定用回路が形成される。配線形成装置１０は、シリアル番号設定用回路の配線を形成することにより、半導体デバイス５２のシリアル番号を設定する。この構成において、半導体デバイス５２毎に異なるシリアル番号を割り当てるためには、半導体デバイス５２毎に配線の接続を変更することが必要になる。
【００５３】
また、半導体デバイス５２毎に異なる配線としては、例えば、不良回路の救済に用いる配線も考えられる。この場合、半導体デバイス５２には、例えば、不良が発生した不良回路の代替えに使用する冗長回路が形成される。配線形成装置１０は、不良回路と冗長回路との代替えを設定する配線を形成する。この配線は、不良が発生した箇所の違いにより、半導体デバイス５２毎に異なることとなる。そのため、代替えを適切に行うためには、半導体デバイス５２毎に配線の接続を変更することが必要になる。
【００５４】
これらの場合に、例えばフォトマスクを用いたフォトリソグラフィプロセスでこのような配線を形成しようとすると、半導体デバイス５２毎に異なるフォトマスクを用意することが必要となり、コストの大幅な上昇を招くこととなる。また、例えば一部の配線に対応する部分の露光を電子ビーム露光で行うことも考えられるが、この場合、必要な工程の増加や、スループットの低下によりコストが大幅に上昇するおそれがある。
【００５５】
これに対し、配線形成装置１０によりこれらの配線を形成すれば、例えば、コストを抑えつつ、半導体デバイス５２毎に配線の接続を変更することが可能になる。また、これにより、配線の接続によるシリアル番号の設定や、不良回路と冗長回路との代替えを低コストで適切に行うことができる。
【００５６】
以下、吐出ヘッド１８から吐出される液体について、詳しく説明する。本例において、この液体は、モノマー及びオリゴマーの少なくとも一方を主成分として含み、当該主成分の重合により硬化する。このような液体としては、例えば、紫外線の照射に応じてモノマーが重合して硬化するＵＶ硬化型の液体を用いることができる。
【００５７】
この場合、ＵＶ硬化型の液体は、金属粒子等の導電性物質の他に、例えば、分散剤、開始剤（増感剤）、ゲル化防止剤、表面調整剤、モノマー、及びオリゴマーを含む。このうち、導電性物質の含有量は、例えば４％程度、モノマーの含有量は、例えば６５〜８５％、オリゴマーの含有量は、例えば１０〜２０％である。開始剤の含有量は、例えば７％程度である。分散剤、ゲル化防止剤、及び表面調整剤の含有量は、それぞれ数％である。
【００５８】
また、本例において、この液体の飽和蒸気圧は、２５℃において１／２０気圧以下である。この飽和蒸気圧は、好ましくは１０ｍｍＨｇ以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、更に好ましくは、５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）である。この場合、主成分であるモノマーの２５℃での飽和蒸気圧は、例えば１／２０気圧以下、好ましくは１０ｍｍＨｇ以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、更に好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）である。また、含有量の多い成分であるオリゴマー、及び開始剤の飽和蒸気圧も、１／２０気圧以下、好ましくは１０ｍｍＨｇ以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、更に好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）であることが望ましい。
【００５９】
また、液体中に５％以上含まれるその他の成分の飽和蒸気圧も、１／２０気圧以下、好ましくは１０ｍｍＨｇ以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、更に好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）であることが望ましい。更には、液体中に１％以上含まれるその他の成分の飽和蒸気圧も、１／２０気圧以下、好ましくは１０ｍｍＨｇ以下（例えば０．０１〜１０ｍｍＨｇ）、更に好ましくは５ｍｍＨｇ以下（例えば２〜３ｍｍＨｇ）であることが望ましい。
【００６０】
本例によれば、真空ポンプ１６によりチャンバ部１２内を減圧する場合に、液体の蒸気圧の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、チャンバ部１２内を適切に減圧し、液滴が受ける空気抵抗を十分かつ適切に低減できる。
【００６１】
また、本例においては、主成分の重合により硬化する液体を用いることにより、成分の蒸発によらずに、液体を硬化させることができる。そのため、本例によれば、成分の飽和蒸気圧が低い液体を用いて、適切に配線を形成できる。
【００６２】
本例によれば、例えば、チャンバ部１２内を適切に減圧し、吐出される液滴が受ける空気抵抗の影響を抑えることができる。そのため、例えば液滴の容量が小さい場合にも、ミスト化等を適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、半導体デバイス５２に対し、線幅の小さな配線を高い精度で適切に形成できる。
【００６３】
尚、配線形成装置１０は、例えば、液体を硬化させる硬化手段を更に備える。本例において、この硬化手段は、例えば紫外線を照射する紫外線光源である。また、重合により硬化する液体としては、例えば加熱により硬化する熱硬化型の液体や、紫外線以外の光（可視光等）、電子線、又は放射線の照射により硬化する液体を用いることもできる。これらの場合も、各成分の飽和蒸気圧は、上記と同一又は同様とすることが好ましい。また、これらの場合、配線形成装置１０は、例えば、液体の特性に応じた硬化手段を更に備える。このようにすれば、ＵＶ硬化型の液体を用いる場合と同様に、成分の飽和蒸気圧が低い液体を用いて、適切に配線の形成を行うことができる。
【００６４】
また、本例において、重合により硬化した液体は、更に、図示しない焼結装置によって焼結される。このようにすれば、例えば、焼結により、モノマー等の樹脂を分解させて、金属粒子同士を直接コンタクトさせることができる。これにより、半導体デバイス５２上で重合した主成分を焼結し、液体中に含有していた金属粒子同士を密着させ、導電性を持たせた配線を半導体デバイス５２上に適切に形成できる。
【００６５】
続いて、液滴が受ける空気抵抗の影響について更に詳しく説明する。図２は、液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係について説明するグラフである。本グラフにおいては、運動エネルギー及び空気抵抗の各成分を示す曲線及び直線が座標点（１，１）で交わるように、正規化を行っている。
【００６６】
液滴の速度をｖとした場合、運動エネルギーＥは、Ｅ＝（１／２）ｍｖ２となる。また、液滴の半径をｒとした場合、液滴の質量ｍは体積に比例するため、質量ｍは、ｒ３に比例することとなる。そのため、液滴の速度ｖが一定の場合、液滴の運動エネルギーｖは、ｒ３に比例することとなる。
【００６７】
また、液滴が受ける空気抵抗には、液滴の半径ｒに比例する成分の空気抵抗ＲＳと、液滴の断面積に比例する成分の空気抵抗ＲＬとがあることが知られている。また、液滴の断面積は、ｒ２に比例するため、空気抵抗ＲＬは、ｒ２に比例する。
【００６８】
そのため、例えば液滴の半径ｒが十分に小さい場合、空気抵抗ＲＳの成分の方が大きくなり、液滴は、実質的に半径ｒに比例する空気抵抗を受ける。また、液滴の半径ｒが十分に大きい場合、空気抵抗ＲＬの成分の方が大きくなり、液滴は、実質的に半径ｒの２乗（ｒ２）に比例する空気抵抗を受ける。そして、液滴の半径ｒが、両者の間の大きさの場合、液滴は、空気抵抗ＲＳの成分と空気抵抗ＲＬの成分とを合わせた空気抵抗を受ける。この場合、液滴が実際に受ける空気抵抗は、グラフにおいて、空気抵抗ＲＬを示す曲線と、空気抵抗ＲＳを示す直線とに挟まれる領域の値を取ることとなる。
【００６９】
そのため、液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係を考えると、グラフから分かるように、半径ｒが大きい場合、液滴の運動エネルギーＥは、空気抵抗と比べて大きくなる。そして、液滴の運動エネルギーＥが空気抵抗よりも十分に大きければ、液滴は、空気抵抗の影響を受けにくくなる。一方、半径ｒが小さい場合、液滴の運動エネルギーＥは、空気抵抗と比べて小さくなる。そのため、半径ｒが小さくなる程、液滴は、空気抵抗の影響を受けやすくなる。
【００７０】
ここで、例えば空気中等の空気抵抗の大きな状態で液滴を吐出する場合、吐出ヘッド１８から吐出された後、ウェハ５０に着弾するまでの間、液滴の速度は、液滴の運動エネルギーと空気抵抗のバランスに応じて、時間とともに次第に減速する。そのため、例えば液滴の容量が小さい場合、吐出された液滴は、直ちに減速し、例えばミスト化等が生じることとなる。その結果、液滴の容量が小さくなると、液滴を適切に吐出することが困難になる。そのため、半導体デバイス５２の配線のように線幅が極めて小さい配線を形成しようとする場合、空気中等の空気抵抗の大きな状態では、配線を適切に形成できないこととなる。
【００７１】
また、例えば空気中等の空気抵抗の大きな状態で容量の小さな液滴を吐出する場合、空気抵抗の影響により着弾位置が大きくずれることとなる。そして、ずれ量が大きくなると、例えばずれ量を予測して補正すること等も困難になり、十分な精度で着弾位置を制御することが困難になる。そのため、空気中等の空気抵抗の大きな状態では、この点でも、半導体デバイス５２の配線の形成に必要な精度で液滴を吐出することは困難になる。
【００７２】
尚、空気抵抗の影響を抑えるためには、液滴の質量又は吐出の初速度を大きくすることにより、液滴の運動エネルギーを大きくすればよいようにも考えられる。しかし、半導体デバイス５２の配線のように線幅が極めて小さい配線を形成する場合、液滴の容量を十分に小さくすることが必要である。そのため、液滴の質量を大きくすることは困難である。また、吐出の初速度についても、小さな液滴の初速度を大きくし過ぎれば、表面張力で液滴形状を維持できなくなり、適切な吐出を行えなくなる。
【００７３】
これに対し、本例によれば、減圧された雰囲気中で液滴を吐出することにより、吐出される液滴が受ける空気抵抗の影響を適切に抑えることができる。また、これにより、例えば液滴の容量が小さい場合にも、ミスト化等を適切に防ぐことができる。そのため、本例によれば、半導体デバイス５２の配線を高い精度で適切に形成できる。
【００７４】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７５】
尚、以上のように、本発明は、半導体デバイスに導電性の微細な配線を形成する配線形成装置及び配線形成方法に関するものである。しかし、本発明の更なる応用を考えた場合、本発明と同様の構成又は方法を、例えば導電性の配線を形成するばかりではなく、各種の微細な線を形成する必要がある電子デバイスに用いることも考えられる。例えば、半導体デバイスの配線に代えて、液晶ディスプレイや有機ＥＬのフィルタ及びブラックマトリックスの枠線を形成することも考えられる。
【００７６】
この場合、例えば、細線が形成される電子デバイスの製造工程において、細線の少なくとも一部を形成する細線形成装置として、本発明に係る配線形成装置と同様の構成の装置を用いることができる。この細線形成装置は、例えば、細線の材料物質を含む液体を吐出するノズルを有し、電子デバイスにおいて細線が形成される領域へ当該ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッド及び電子デバイスを内部に収容するチャンバ部と、チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段とを備え、吐出ヘッドは、チャンバ部内が大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、電子デバイスへ液体を吐出する。
【００７７】
また、細線として、絶縁物を電子デバイスに形成する場合、例えば、本発明に係る実施形態で説明した導電性の配線同士の微細な間隔の間に、微細な絶縁線を形成することも考えられる。例えば、絶縁線を、液晶ディスプレイの電極間のギャップスペーサーとして形成することも可能である。
【００７８】
また、微細な線を形成するばかりでなく、絶縁性の被膜をデバイス全面に渡って形成することも考えられる。この場合、絶縁性の被膜をデバイス上に形成する被膜形成装置として、本発明に係る配線形成装置と同様の構成の装置を用いることができる。この被膜形成装置は、例えば、絶縁性の物質を含む液体を吐出するノズルを有し、デバイスにおいて被膜が形成される領域へ当該ノズルから液体を吐出する吐出ヘッドと、吐出ヘッド及びデバイスを内部に収容するチャンバ部と、チャンバ部内の気圧を大気圧よりも低い圧力に減圧する減圧手段とを備え、吐出ヘッドは、チャンバ部内が大気圧よりも低い圧力に減圧された状態で、デバイスへ液体を吐出する。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、例えば配線形成装置に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線形成装置１０の構成の一例を示す図である。
【図２】液滴の運動エネルギーと空気抵抗の関係について説明するグラフである。
【符号の説明】
【００８１】
１０・・・配線形成装置、１２・・・チャンバ部、１４・・・制御部、１６・・・真空ポンプ（減圧手段）、１８・・・吐出ヘッド、２０・・・ステージ、２２・・・液体カートリッジ、５０・・・ウェハ、５２・・・半導体デバイス
【図１】
2009272511.tif 000003
【図２】
2009272511.tif 000004