JP2007250761A

JP2007250761A - 半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2007250761A
Application number: JP2006071101A
Authority: JP
Inventors: Naoto Asai; 直人浅井; Toru Kawaguchi; 透河口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】半導体デバイスの製造におけるバンプ工程において、ウェハに外力や熱ストレスがかかるためウェハに割れが入ってしまうという問題があった。本発明では、上記課題を解決するために、安定した製造工程を達成し、安価な半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスを提供する。
【解決手段】まず、ウェハにダミーの穴を設けることであり、もうひとつは製造過程のウェハの吸着冶具の吸着穴の位置と大きさを適正にすること、さらに今ひとつの手段、ウェハの吸着冶具の受け面をウェハの反りに合わせた形状にすることで達成する。
【選択図】図１

Description

この発明はシリコン基板等のウェハ上に成膜工程によって半導体を形成した後に樹脂等の厚膜で基板上を覆う基板及びその製造方法に関し、より詳細には基板の反りによって生じる不具合を解決するための実装工程に関するものである。

本発明の半導体デバイスの製造方法と製造段階でのウェハ形態の一例として、インクジェット記録ヘッドの製造方法を例にあげる。

インクジェット記録方式（液体噴射記録方式）に適用されるインクジェット記録ヘッドは、一般に微細な記録液吐出口（以下、オリフィスと称す）、液流路および該液流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部を複数備えている。そして、このようなインクジェット記録ヘッドで高品位の画像を得るためには、前記オリフィスから吐出される記録液小滴がそれぞれの吐出口より常に同じ体積、吐出速度で吐出されることが望ましい。これを達成するために、特許文献１〜特許文献３においては、インク吐出圧力発生素子（電気熱変換素子）に記録情報に対応して駆動信号を印加し、電気熱変換素子にインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱エネルギーを発生させ、インク内に気泡を形成させ、この気泡を外気と連通させてインク液滴を吐出させる方法が開示されている。

従来、インクジェット記録ヘッドの製造方法としては、特許文献４〜特許文献５に記載されている方法、すなわち、インク吐出圧力発生素子が形成された基板などの基体上にインク流路およびオリフィス部からなるノズルを感光性樹脂材料を使用してパターン形成して、この上にガラス板などの蓋を接合する方法や、特許文献６に記載されている方法、すなわち、インク吐出圧力発生素子が形成された基板上に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成し、該パターンをエポキシ樹脂などで被覆して該樹脂を硬化し、基板を切断後に前記溶解可能な樹脂パターンを溶出除去する方法等がある。しかし、これらの方法は、いずれも気泡の成長方向と吐出方向とが異なる（ほぼ垂直）ため、気泡の成長が熱エネルギーに変換される効率が悪いという欠点があった。

これに対し、気泡の成長方向と吐出方向とがほぼ同じなインクジェット記録ヘッドは、気泡の成長が熱エネルギーに変換される効率が良く、その製造方法としては、特許文献７に記載されている方法、すなわち、基体と、オリフィスプレートとなるドライフィルムとをパターニングされた別のドライフィルムを介して接合し、フォトリソグラフィーによってオリフィスを形成する方法や、特許文献８に記載されている方法、すなわち、インク吐出圧力発生素子が形成された基体と電鋳加工により製造されるオリフィスプレートとをパターニングされたドライフィルムを介して接合する方法等がある。

一方、特許文献９には、インク流路およびオリフィス部をより高い精度でかつ再現良く形成可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する発案が記載されている。

なお、気泡の成長方向と吐出方向とがほぼ同じなインクジェット記録ヘッドでは、基体となる基板の中央付近にエッチング等でインク供給口となる開口部を形成するのが一般的である。

また、この様なインクジェット記録ヘッドの製造方法においては、半導体やフォトリソプロセスの利点を生かすため、可能な限り大きいウェハに出来るだけ多数のヘッドを形成してから個々に切断した後、プリンターと電気的な接合を行うための実装や、インク供給のための部材、インク貯蔵部、プリンター上に装着するための外装部品を組み立てることが行われる。
特開平４−１０９４０号公報特開平４−１０９４１号公報特開平４−１０９４２号公報特開昭５７−２０８２５５号公報特開昭５７−２０８２５６号公報特開昭６１−１５４９４７号公報特開昭５８−８６５８号公報特開昭６２−２６４９７５号公報特開平６−２８６１４９号公報

しかし気泡の成長方向と吐出方向とがほぼ同じなインクジェット記録ヘッドでは、基板となるウェハに接合された、ノズルや流路を形成するドライフィルムや樹脂による硬化収縮のために、一般に基板の反りが発生する。

また、構造的な必然性からインクを供給する開口部をウェハに形成する必要があるため、ウェハに多数の穴が空いたこのような状態で反りによる応力が加わるためウェハの強度が弱くなってしまう。

一方、基板との電気的接続手法の一つにバンプボンディングによるものがあるが、この場合にはウェハを切断する前の状態でバンプが形成される。バンプを形成する際には、一般に各バンプ形成装置とウェハの大きさに適合した冶具上にウェハを吸着する方法を用いる。その際にウェハに反りがあると矯正される。また、バンプをウェハのパッドに接合するため、ウェハを約１００〜２００℃の温度にする必要あるが、バンプ終了後はウェハが急冷されて熱ストレスが加わる。この様にバンプ工程ではウェハに外力や熱ストレスがかかるため開口部のところで割れが入ってしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、安定した製造工程を達成し、安価な半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスを提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を達成するために、半導体デバイスの製造方法と製造段階でのウェハ形態を、次のようにすることを特徴とするものである。

すなわち、ひとつの手段はウェハにダミーの穴を設けることであり、もうひとつは製造過程のウェハの吸着冶具の吸着穴の位置と大きさを適正にすること、さらに今ひとつの手段はウェハの吸着冶具の受け面をウェハの反りに合わせた形状にすることである。

上記した本発明によると、従来のインクジェット記録ヘッドの設計とほぼ変わりなく、しかも、工程数が増えることがないために歩留まりが良く、低コストのインクジェット記録ヘッドを製造することができた。

また、本発明はインクジェット技術だけでなく、他の同様な工程を持った半導体デバイスの設計および製造方法にも応用出来るものである。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

本発明の一例によれば、それぞれのヘッド形成素子がインク吐出エネルギー発生素子、素子への電気的配線およびバンプボンディング等が可能な電気的接合部等を備え、それらが複数形成されたウェハ基板上に、個々のヘッド形成素子に対して、溶解可能な樹脂によってインク流路パターンを形成し、該インク流路パターン上に活性エネルギー線の照射により選択的に硬化させることが可能な被覆樹脂をコートし、該活性エネルギー線を選択的に照射した後、未硬化の被覆樹脂部を除去することによりインク吐出圧力発生素子上方の被覆樹脂層にインク吐出口を形成するとともに、前記溶解可能な樹脂によるインク流路パターンを溶出除去してインク流路を形成する。個々のヘッド形成素子の基板の中央付近にはエッチング等でインク供給口となる開口部が形成されている。

本発明は、上記課題を達成するために、半導体デバイスの製造方法と製造段階でのウェハ形態と吸着冶具の形態を、次の様にすることを特徴とするものである。

まず、ウェハにダミーの穴を設けることであり、もうひとつは製造過程のウェハの吸着冶具の吸着穴の位置と大きさを適正にすること、さらに今ひとつの手段はウェハの吸着冶具の受け面をウェハの反りに合わせた形状にすることである。

以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。

図１に本発明の一例となる、ウェハの形態を示す。

図１は、ウェハ１に対して個々のヘッド形成素子２が複数形成される様子を示している。ウェハ１は円形のため網掛けした部分は使用することは出来ない。一枚のウェハ上に形成可能なヘッド素子の数は、そのウェハの大きさと一つのヘッド素子の大きさによって異なるが、本実施例では５インチのウェハに対して約６０個、６インチのウェハに対しては約９０個のヘッド素子を形成することが出来た。

個々のヘッド形成素子２にはウェハを貫通するインク供給口３がそれぞれ形成される。

但し、この図では見易くするためヘッド形成素子の各行の両端部だけが実線で示されて、内側のヘッド形成素子のインク供給口は省略して示している。

また、ウェハはその上にフォトリソグラフィーによってノズル流路やオリフィスを樹脂で形成するために反りが増大する。

図２に、ノズル流路やオリフィスを樹脂で形成後のウェハ５の中心部分に対する周辺部分の反り量のａ，ｂ，ｃ，ｄ４点の測定点を図示した。また、６インチのウェハ３枚についての測定結果を表に示した。

図２の様にウェハ周辺部は中心部分に対して反っているため、バンプを形成する際に冶具上にウェハを吸着すると反りが矯正される。その際にウェハ１の外縁部からもっとも近い開口部（インク供給口３）のところで割れ（１）および（３）が入ってしまう場合があるという問題があった。なお、これは図で示されていない右上および左下の同様な場所にも発生する可能性があった。

そこで、ウェハの網掛けした部分に従来は設けられなかったダミーの開口部（インク供給口（ダミー）４）を設けることによって、作為的に割れ（２）および（４）を発生させることにより、破損を回避することが出来た。

また図３に、従来使われて来たバンプボンダー用の吸着冶具の一例を示す。

吸着冶具６の外縁は吸着されるウェハ（不図示）にほぼ等しい大きさで形成される。吸着穴７は複数のヘッド形成素子２の個々の中間に位置する様形成されている。

ところが、吸着穴７はインク供給口３に近い位置に形成されているため割れ８が入ってしまう場合があった。また、これは周辺の図で示されていない同様な場所にも発生する可能性があった。

そこで、図４の様に改良された吸着冶具を用いることにより割れの発生を回避することが出来た。

図４では図３と同様、吸着冶具６の外縁は吸着されるウェハ（不図示）にほぼ等しい大きさで形成される。また、吸着穴７は複数のヘッド形成素子２の個々の中間に位置する様形成されている。

しかし、図３とは異なり吸着穴７はインク供給口３に遠い位置に形成されているため割れが入らない。

さらに、図５に本発明の実施例の一つを示す。

図５では吸着冶具の上に装着されたウェハの横断面を示しており、図５−１は従来例、図５−２は本発明の実施例である。５−１では吸着冶具の表面が平面であるために装着時にウェハが強制され割れが入ってしまうのに対し、５−２では吸着冶具の表面がウェハの反り量に合わせて曲面にしてあるために装着時にウェハが強制されず割れが入らない。両図ともウェハの反り量は誇張されて描かれており、実際の反り量は図２の表中に示された程度である。また、図５−２における吸着冶具の表面の曲面形状は図２の表中に示された数値のウェハの反り量に合わせる必要がある。

本発明の一例となる、ウェハの形態。ウェハ反り量の測定結果。バンプボンダー用吸着冶具の従来例。改良された吸着冶具の本発明の一例。吸着冶具の上に装着されたウェハの横断面。従来例５−１と本発明の実施例５−２との比較。

符号の説明

１ウェハ
２ヘッド形成素子
３インク供給口
４インク供給口（ダミー）
５ウェハ
６吸着冶具
７吸着穴
８割れ

Claims

シリコン基板のウェハ上に成膜工程によって半導体が形成され、該半導体が樹脂の厚膜で覆われた基板を有し、該半導体に電気的接続のためにバンプボンディングが行われ、エッチングで開口部が形成される半導体デバイスの製造方法において、ウェハ内の半導体デバイスとならない部分にダミーの開口部が形成されたことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
請求項１の半導体デバイスの製造方法において、ダミーの開口部の端部が、半導体に形成された開口部の端部よりもウェハ外縁部の近くに位置していることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
シリコン基板のウェハ上に成膜工程によって半導体が形成され、該半導体が樹脂の厚膜で覆われた基板を有し、該半導体に電気的接続のためにバンプボンディングが行われ、エッチングで開口部が形成される半導体デバイスの製造方法において、バンプボンディングを行なう際のウェハの吸着冶具の吸着穴が該開口部の長手寸法の中間付近に位置していることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
シリコン基板のウェハ上に成膜工程によって半導体が形成され、該半導体が樹脂の厚膜で覆われた基板を有し、該半導体に電気的接続のためにバンプボンディングが行われ、エッチングで開口部が形成される半導体デバイスの製造方法において、バンプボンディングを行なう際のウェハの吸着冶具の受け面をウェハの反りに合わせた形状にすることことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。