JP5522662B2 - Microstructure formation method - Google Patents
Microstructure formation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5522662B2 JP5522662B2 JP2009287572A JP2009287572A JP5522662B2 JP 5522662 B2 JP5522662 B2 JP 5522662B2 JP 2009287572 A JP2009287572 A JP 2009287572A JP 2009287572 A JP2009287572 A JP 2009287572A JP 5522662 B2 JP5522662 B2 JP 5522662B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bump
- fine structure
- spray nozzle
- opening
- shape
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 46
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 39
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 18
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 11
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
本発明は、ガスデポジション法を用いて金属バンプ等の微細構造体を形成する方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a fine structure such as a metal bump using a gas deposition method.
半導体LSIチップの発展に伴い、電子部品の小型化、高密度化により、それを具備した各種機器の小型化と性能向上が同時に進行している。小型の電子部品を高密度に実装するときに最も重要な技術の一つに、電子部品と配線基板の電気的接続技術がある。 With the development of semiconductor LSI chips, downsizing and increasing the density of electronic components are simultaneously progressing downsizing and improving the performance of various devices equipped with them. One of the most important technologies for mounting small electronic components at high density is an electrical connection technology between the electronic components and the wiring board.
従来、はんだを例えば0.1mm程度のボール状に加工したものを電極上に搭載し、これをリフロー炉で溶解することで、電子部品の搭載密度を向上させることが行われている。現状では、はんだボールを用いて得られる接続ピッチはおよそ0.1mm程度であるが、はんだボールの微細化に伴い、ボールの作製、配置にかかわる技術的困難性が増し、この方法に替わる新たな微細電極接続法が求められている。 Conventionally, it has been practiced to improve the mounting density of electronic components by mounting a solder processed into a ball shape of, for example, about 0.1 mm on an electrode and melting it in a reflow furnace. At present, the connection pitch obtained using solder balls is about 0.1 mm. However, with the miniaturization of solder balls, technical difficulties related to the production and placement of balls have increased, and a new finer alternative to this method has become available. There is a need for an electrode connection method.
その一つに、金属電極上に微細な突起状金属バンプを形成し、これを対向する電極に押し付けて熱や超音波振動などにより物理的、機械的に接続するフリップチップ接続と呼ばれる方法がある。 One of them is a method called flip-chip connection, in which fine protruding metal bumps are formed on metal electrodes and pressed against the opposing electrodes to physically and mechanically connect them by heat or ultrasonic vibration. .
この方法においては、いかに微細かつ高精度な形状で金属バンプを作製するか、また、微細な電極ピッチに対応するため作製したバンプが押しつぶされた時に周囲に広がらないこと、あるいは作製したバンプによる接合が機械的電気的に安定な接続をしていることなどが保証されることが必要になる。 In this method, how fine and high-precision metal bumps are produced, and the bumps that are produced do not spread around when the bumps are crushed to cope with the fine electrode pitch, or bonding by the produced bumps. It is necessary to ensure that the device has a mechanically and electrically stable connection.
本発明は、上記の事情に鑑み、機械的、電気的に安定した電極間接続を実現することのできる金属バンプ等の微細構造体を形成する方法の提供を目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method for forming a microstructure such as a metal bump capable of realizing mechanically and electrically stable interelectrode connection.
本発明は、上記の課題を解決するものとして、フォトレジストに設けられた開口部の上からガスデポジション法で金属ナノ粒子を吹き付け、開口部内に突起状の微細構造体を形成する方法であって、微細構造体を一方向に傾斜させるように、吹き付けノズルからの流路方向を変位させることを特徴とする微細構造体形成方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a method of spraying metal nanoparticles from above an opening provided in a photoresist by a gas deposition method to form a protruding microstructure in the opening. Thus, there is provided a fine structure forming method characterized by displacing the flow path direction from the spray nozzle so as to incline the fine structure in one direction.
ここで、上記開口部は例えば穴または溝であり、上記突起状は例えば錐形状またはエッジ形状であり、微細構造体は例えばバンプである。 Here, the opening is a hole or a groove, for example, the protrusion is a cone or an edge, and the microstructure is a bump, for example.
また、本発明は、中心から所望方向にずれた頂点を持つことを特徴とする金属バンプ、ならびに該金属バンプを備えた半導体チップも提供する。 The present invention also provides a metal bump characterized by having a vertex shifted from the center in a desired direction, and a semiconductor chip provided with the metal bump.
[ガスデポジション法]
ガスデポジション法はすでに多くの特許で開示されているものであるが、その一つに微細な金属バンプを形成する方法が本出願人により既に出願されている(特許文献1)。この既出願の方法によれば、通常の半導体作製工程で用いられるフォトリソグラフィ技術を用いて基板上の金属電極を覆ったフォトレジスト膜に微細な穴を設け、この上からガスデポジション法によりナノ寸法の金属粒子をガスと共に減圧条件下で吹き付けを行うことにより、該穴内に金属の堆積を生じさせ、このとき同時に該穴の周囲からも金属の堆積つまり穴に覆いかぶさるひさしを生じさせることにより、該穴の開口径が縮小することで、最終的に該穴内に自己整合により錐形を持つ金属突起状のバンプを形成することができる。この方法の特徴は、フォトリソグラフィ技術を用いることからバンプの寸法を0.1ミクロンレベルで制御可能であること、フォトレジストの穴が自己完結的に閉じるため、同一形状の突起構造をガスデポジション法による金属堆積のみで自動的に形成できることにある。また、ガス吹き付け領域をフォトレジストの穴の部分に対してスキャンすることで、複数のバンプを均一に作製することができる。
[Gas deposition method]
The gas deposition method has already been disclosed in many patents, and a method for forming a fine metal bump in one of them has already been filed by the present applicant (Patent Document 1). According to this already-applied method, a fine hole is provided in a photoresist film covering a metal electrode on a substrate by using a photolithography technique used in a normal semiconductor manufacturing process, and a nano-hole is formed from above by a gas deposition method. By spraying metal particles of a size with a gas under reduced pressure conditions, metal deposition occurs in the hole, and at the same time, metal deposition from the periphery of the hole, that is, an eaves that covers the hole, As the opening diameter of the hole is reduced, a metal protrusion-like bump having a conical shape can be finally formed in the hole by self-alignment. The features of this method are that the size of bumps can be controlled at the 0.1 micron level by using photolithography technology, and the hole of the photoresist is self-closed, so that the protrusion structure of the same shape is formed by the gas deposition method. It can be automatically formed only by metal deposition. Moreover, a plurality of bumps can be produced uniformly by scanning the gas spray region with respect to the hole portion of the photoresist.
[バンプ突起方向の制御]
上述のようにフォトレジストに形成した微細穴上にガスデポジション法によりナノ金属粒子を吹き付けたとき、吹き付けノズルの寸法が該穴径より大きい場合(通常、バンプ寸法数十μm以下、ノズル径:100μm以上)、作成されるバンプは等方的になり、穴の形が四角形であれば四角錐、円であれば円錐形になり、突起は穴の中心に形成される。図1(a)は頂点が円の中心にある円錐形のバンプ1の一例を示す。
[Control of bump protrusion direction]
When nano metal particles are sprayed onto the fine holes formed in the photoresist as described above by the gas deposition method, the size of the spray nozzle is larger than the hole diameter (usually, the bump size is several tens of μm or less, the nozzle diameter: The bumps to be created are isotropic, if the shape of the hole is a square, a quadrangular pyramid, if it is a circle, it will be a cone, and the protrusion is formed at the center of the hole. FIG. 1A shows an example of a conical bump 1 having a vertex at the center of a circle.
ところで、近年のLSIチップなどでは、接続する金属電極のピッチの縮小による高密度化と同時にチップの厚みを薄くすることが求められる一方、接続時のチップの変形(反り)が問題とされている。この反りに関しては、微細バンプ1を金属電極上に形成してこれを対向電極上に押し付けて接続するフリップチップ法を用いた場合、例えば図2(a)に示すように、チップ2内への応力をチップ2の中心から放射線状に均一化することで、チップ2内へのひずみを等方的にすることができる。 By the way, in recent LSI chips and the like, it is required to reduce the thickness of the chip at the same time as increasing the density by reducing the pitch of the metal electrodes to be connected. On the other hand, the deformation (warp) of the chip at the time of connection is a problem. . With respect to this warpage, when using a flip chip method in which fine bumps 1 are formed on a metal electrode and pressed against a counter electrode and connected, for example, as shown in FIG. By equalizing the stress radially from the center of the chip 2, the strain into the chip 2 can be made isotropic.
しかしながら、例えば図3(a)に示すように、バンプ径dとバンプピッチpがp<2dという挟ピッチの関係にある場合、フリップチップ圧接時のバンプ1の変形により短絡が発生する場合がある。 However, for example, as shown in FIG. 3A, when the bump diameter d and the bump pitch p are in the relationship of a sandwiching pitch of p <2d, a short circuit may occur due to the deformation of the bump 1 at the time of flip chip pressing. .
そこで、本発明では、例えば図1(b)に示すように、チップ2周辺に形成するバンプ1の突起方向をチップ2のある一方向に傾ける、つまりバンプ1全体を一方向に傾斜させてその頂点を円の中心から外すことで、図2(b)に示すようにフリップチップ圧接時にチップ2本体に傾斜方向とは反対向きの引っ張り応力が加わり、一方で基板3に対して傾斜方向の引っ張り応力が加わり、即ちチップ2と基板3とが横滑りするように圧力が加わり、図3(b)に示すように挟ピッチにおいても短絡の発生を防ぐことができる。 Therefore, in the present invention, for example, as shown in FIG. 1B, the protrusion direction of the bump 1 formed around the chip 2 is inclined in one direction of the chip 2, that is, the entire bump 1 is inclined in one direction. By removing the vertex from the center of the circle, as shown in FIG. 2B, a tensile stress in the direction opposite to the tilt direction is applied to the chip 2 body during the flip chip pressing, while the substrate 3 is pulled in the tilt direction. Stress is applied, that is, pressure is applied so that the chip 2 and the substrate 3 slide sideways, and short-circuiting can be prevented even at a pinching pitch as shown in FIG.
また、図4(a)(b)の例では、それぞれ、バンプ1の頂点を内側方向または外側方向に傾けており、これにより内側方向傾斜の場合(図4(a))にはチップ2に内向きの引っ張り力、基板3に外向きの引っ張り力が加わり、また外側方向傾斜の場合(図4(b))にはチップ2に外向きの引っ張り力、基板3に内向きの引っ張り力が加わり、結果、チップ2の変形を効果的に抑制ないし防止することができる。 In the example of FIGS. 4A and 4B, the apexes of the bumps 1 are inclined inwardly or outwardly, so that in the case of inclining inwardly (FIG. When an inward pulling force or an outward pulling force is applied to the substrate 3, and when the outer side is inclined (FIG. 4B), an outward pulling force is applied to the chip 2 and an inward pulling force is applied to the substrate 3. In addition, as a result, the deformation of the chip 2 can be effectively suppressed or prevented.
さらに、超音波振動を与えるフリップチップにおいては、通常、超音波振動によるチップの位置ずれが問題となるが、バンプ1の突起方向(或いは頂点方向)を上記のような方向に変位させることで、振動による位置ずれを吸収する効果も得られる。 Further, in a flip chip that applies ultrasonic vibration, the positional deviation of the chip due to ultrasonic vibration is usually a problem, but by displacing the protrusion direction (or apex direction) of the bump 1 in the above-described direction, The effect of absorbing the displacement due to vibration can also be obtained.
この突起方向の変位は、例えば図5に示したように、ガスデポジション吹き付けノズル6をフォトレジスト4の穴5の中心からずらすことにより実現できる。より具体的には、一例として、膜状のフォトレジスト4に形成した穴5に対してガスデポジションにより金属ナノ粒子を吹き付ける際に、吹き付けノズル6の位置を、吹き付けスキャン方向y(紙面に直交する方向)に直交した軸方向xにずらす。これにより、ノズル6からのガス流に乗った金属粒子つまり金属粒子流の少なくとも一部が穴5の開口周辺のフォトレジスト4に衝突し、穴5への流路方向が変位することで、穴5の中心位置から見てある一定方向における金属粒子の堆積速度が他の方向と相対して遅くなるあるいは速くなり、穴5内に形成されるバンプ1が一定方向に傾いた、つまりバンプ1の頂点が突起中心軸から一方向に変位した形状を持つことになる。 The displacement in the protruding direction can be realized by shifting the gas deposition spray nozzle 6 from the center of the hole 5 of the photoresist 4 as shown in FIG. More specifically, as an example, when metal nanoparticles are sprayed by gas deposition to the hole 5 formed in the film-like photoresist 4, the position of the spray nozzle 6 is set to the spray scan direction y (perpendicular to the paper surface). To the axial direction x orthogonal to Thereby, at least a part of the metal particles riding on the gas flow from the nozzle 6, that is, the metal particle flow collides with the photoresist 4 around the opening of the hole 5, and the flow path direction to the hole 5 is displaced. 5, the deposition rate of the metal particles in a certain direction as viewed from the center position becomes slower or faster relative to the other direction, and the bump 1 formed in the hole 5 is inclined in a certain direction. The apex has a shape displaced in one direction from the projection central axis.
すなわち、任意の傾きを持つバンプ1を形成するには、吹き付けノズル6からの噴出流路をある所望の方向に偏った流れとなるように変位させればよい。この具体的手法の一例が、上記図5に例示した吹き付けノズル6の軸ずらしである。他の手法としては、例えば図6〜図8に示したものが考えられる。 That is, in order to form the bump 1 having an arbitrary inclination, the ejection flow path from the spray nozzle 6 may be displaced so that the flow is biased in a desired direction. An example of this specific method is the axis shift of the spray nozzle 6 illustrated in FIG. As other methods, for example, those shown in FIGS.
図5では、ノズル6の位置をずらすことにより、穴5周囲のフォトレジスト4が直接ガス流あるいは金属粒子流の壁となっているが、図6及び図7では、より積極的に流路変異を促すべく、流路ブロック体7を穴5の周辺に設けている。図6の流路ブロック体7は、穴5の外側近傍にて、フォトレジスト4上に形成された凸状体であり、図7の流路ブロック体7は、穴5の上方に一部位置して、フォトレジスト4とノズル6との間に設けられた板状体である。これら流路ブロック体7にノズル6からの噴出流路の少なくとも一部が当たるあるいは遮られることで、流路が変位して、穴5内に到達する金属ナノ粒子がある一定方向に偏って堆積することになり、形成されるバンプが全体的に傾いた形状となる。流路ブロック体7は、穴5の中心位置からスキャン方向yと平行な方向にずれた位置に設けても、スキャン方向yと直交する方向xにずれた位置に設けてもよい。 In FIG. 5, by shifting the position of the nozzle 6, the photoresist 4 around the hole 5 becomes the wall of the gas flow or the metal particle flow directly, but in FIG. 6 and FIG. In order to promote the flow, the flow path block body 7 is provided around the hole 5. The flow path block body 7 in FIG. 6 is a convex body formed on the photoresist 4 in the vicinity of the outside of the hole 5, and the flow path block body 7 in FIG. 7 is partially located above the hole 5. A plate-like body provided between the photoresist 4 and the nozzle 6. When at least part of the ejection flow path from the nozzle 6 hits or is blocked by these flow path block bodies 7, the flow path is displaced, and the metal nanoparticles reaching the holes 5 are deposited in a certain direction. As a result, the formed bumps have a generally inclined shape. The flow path block body 7 may be provided at a position shifted from the center position of the hole 5 in a direction parallel to the scanning direction y, or may be provided at a position shifted in a direction x orthogonal to the scanning direction y.
更に他の一例としては、図8(a)(b)に示したように、ノズル6、または基板3や穴5等の被形成体を、スキャン方向yと平行な方向あるいは直交する方向xに角度θ傾斜させる。これにより、穴5の中心から見たノズル6からの噴出流路が傾斜角θの偏りを持って変位したものとなり、突起方向が傾斜したバンプを形成することができる。傾斜角θは所望のバンプ傾斜変位方向および変位量が得られるように設定する。 As yet another example, as shown in FIGS. 8A and 8B, the nozzle 6 or the substrate 3 or the hole 5 or the like is placed in a direction parallel to or perpendicular to the scanning direction y. The angle θ is inclined. As a result, the ejection flow path from the nozzle 6 as viewed from the center of the hole 5 is displaced with an inclination of the inclination angle θ, and a bump having an inclined protrusion direction can be formed. The inclination angle θ is set so that a desired bump inclination displacement direction and displacement amount can be obtained.
以上のノズル6の軸ずらし、ブロック体7の設置、ノズル6等の傾斜は、噴出流路をある一定方向に偏って変更できる位置ならびに形状および大きさ、あるいは傾斜角θをもって行うことで、穴5内での金属粒子の堆積速度を所望の方向にのみ相対的に低下あるいは増加させて、所望の変位方向及び変位量をもって傾いた突起形状を実現することができる。もちろん噴出流路を変位させる手段はこれらに限定されず、ノズル6からのガス流あるいは金属粒子流の少なくとも一部を遮る、衝突させるなどすることで、直接的あるいは間接的に流路を一定方向に偏った流れとすることができればよい。また、形成される構造体としては、錐形のバンプだけでなく、ライン状突起物など、穴や溝等の開口部内にガスデポジション法により形成することができる微細突起構造体を考慮できる。例えば、ライン状突起物は、グルーブ接続のためのライン状バンプや、チップのライン状封止剤などとして利用することができる。 The above-described axis shift of the nozzle 6, the installation of the block body 7, and the inclination of the nozzle 6, etc. are performed with a position, shape and size that can be changed by biasing the ejection flow path in a certain direction, or with an inclination angle θ. 5, the deposition rate of the metal particles can be relatively lowered or increased only in a desired direction, and a projection shape inclined with a desired displacement direction and displacement amount can be realized. Of course, the means for displacing the ejection flow path is not limited to these, and at least a part of the gas flow or metal particle flow from the nozzle 6 is blocked or caused to collide, thereby directly or indirectly causing the flow path to move in a certain direction. It is only necessary that the flow is biased to the right. Further, as a structure to be formed, not only conical bumps but also fine protrusion structures that can be formed by gas deposition in openings such as holes and grooves such as line-shaped protrusions can be considered. For example, the line-shaped protrusion can be used as a line-shaped bump for groove connection, a line-shaped sealant for a chip, or the like.
[バンプ作製の実施例]
ここで、実際に本発明により作製した錐形金属バンプについて説明する。図9は、作製した円錐状Auバンプの電子顕微鏡像、図10はこのバンプ形成のためのホールパターンの電子顕微鏡像である。
[Example of bump production]
Here, the cone-shaped metal bump actually produced according to the present invention will be described. FIG. 9 is an electron microscopic image of the produced conical Au bump, and FIG. 10 is an electron microscopic image of a hole pattern for forming this bump.
この実験では、ホールアレイを、図11に示すチップとレジストパターンの詳細仕様に従って、UVリソグラフィにより、膜厚30.5μmのレジストに、直径34.5μm、ピッチ60.0μmで形成し、バンプアレイを、図12に示す成膜条件でガスデポジション法により作製した。ガスデポジション時には、前述したブロック体7として、図13に示す高さ3mm、傾斜面角度45°のチップ取付冶具を用いた。このチップ取付冶具とホールアレイ(バンプアレイ)中の最端のホール(バンプ)の中心との間には510μmの間隔を設け、ノズルの高さ位置を4mmとした。 In this experiment, a hole array was formed on a resist having a film thickness of 30.5 μm with a diameter of 34.5 μm and a pitch of 60.0 μm by UV lithography according to the detailed specifications of the chip and resist pattern shown in FIG. These were produced by the gas deposition method under the film forming conditions shown in FIG. At the time of gas deposition, a chip mounting jig having a height of 3 mm and an inclined surface angle of 45 ° shown in FIG. 13 was used as the block body 7 described above. A space of 510 μm was provided between the chip mounting jig and the center of the outermost hole (bump) in the hole array (bump array), and the height position of the nozzle was 4 mm.
これにより、図9に示すように頂点が中心軸から6.7μm変位した円錐状バンプを得ることができた。 As a result, as shown in FIG. 9, a conical bump having a vertex displaced 6.7 μm from the central axis could be obtained.
[バンプの形成プロセス評価方法]
本発明による金属バンプは、フォトレジストに形成された穴内にAu等の金属ナノ粒子が堆積し、これとともに上部に成長するひさしによりその穴が閉じることで、自動的に自己整合により錐形状に形成される。このとき、成膜中の形成条件の安定化が重要である。
[Bump formation process evaluation method]
The metal bump according to the present invention is automatically formed into a conical shape by self-alignment by depositing metal nanoparticles such as Au in the hole formed in the photoresist and closing the hole by the eaves growing on the metal nanoparticle. Is done. At this time, stabilization of formation conditions during film formation is important.
そこで、上述した実際の円錐Auバンプを詳細に観察したところ、前述の図9から明らかなように、表面にステップ構造が観察されることが判明した。図9に示すバンプの表面にはステップ構造を構成する等高線の縞模様が確認できる。このステップ構造は、図14に例示したように、フォトレジスト4の穴5上に吹き付けノズル6をスキャンしたことにより、そのスキャンに伴って年輪のように発生したものであり、成膜速度、形成時間、ひさし成長速度と関係がある。 Thus, when the actual conical Au bump described above was observed in detail, it was found that a step structure was observed on the surface as apparent from FIG. On the surface of the bump shown in FIG. 9, a stripe pattern of contour lines constituting the step structure can be confirmed. As illustrated in FIG. 14, this step structure is generated like an annual ring by scanning the spray nozzle 6 over the hole 5 of the photoresist 4. It is related to time and eaves growth rate.
まず、実際の図9のバンプ表面に現れているステップ数をバンプ底面から頂点まで数えると、28段ある。すなわち、28のスキャンでバンプが形成されたことが分かる。レーザ顕微鏡による3次元形状計測からバンプ頂点の高さは38.0μmであることが分かっているので、スキャン毎の平均の成膜膜厚は1.4μmと非常に高速であることが分かる。このときの成膜条件として、ステージのスキャン速度は2mm/s、ストローク20mmとしており、7.5mm角チップ1辺に1列に並んだ105個のレジストホールを10秒でスキャンしている。これにより、成膜速度は0.14μm/sと算出され、60μmピッチで105個のバンプ1列をわずか4分40秒(バンプ形成時間)で作製したことになる。チップサイズの7.5mm角に対してステージのスキャンストロークは20mmであり、12.5mmだけ余分に成膜していることになる。したがって、この分を除けばさらに形成時間を短縮することが可能であり、スキャンストロークをチップサイズの7.5mm角と同じにした場合は、1分45秒で作製可能と算出できる。 First, when the number of steps appearing on the actual bump surface in FIG. 9 is counted from the bump bottom surface to the apex, there are 28 steps. That is, it can be seen that bumps were formed in 28 scans. From the three-dimensional shape measurement with a laser microscope, it is known that the height of the bump apex is 38.0 μm, so that the average film thickness for each scan is as high as 1.4 μm. As film formation conditions at this time, the scanning speed of the stage is 2 mm / s, the stroke is 20 mm, and 105 resist holes arranged in a line on one side of a 7.5 mm square chip are scanned in 10 seconds. As a result, the film formation rate was calculated to be 0.14 μm / s, and 105 bumps 1 row were produced at a pitch of 60 μm in just 4 minutes 40 seconds (bump formation time). The scanning stroke of the stage is 20 mm for a 7.5 mm square chip size, and an extra film is formed by 12.5 mm. Therefore, if this amount is excluded, the formation time can be further shortened, and if the scan stroke is the same as the 7.5 mm square of the chip size, it can be calculated that it can be produced in 1 minute 45 seconds.
また、成膜速度や形成時間だけでなく、バンプ形成中のひさしの成長速度も次のようにして算出可能である。円錐バンプの頂点高さは、レジストホールの高さに対して1.25倍高いので、垂直方向の成膜速度が、ひさしの成長速度より1.25倍速かったことが分かる。この速度比より、ひさしの成長速度は、0.112μm/sと算出できる。 Further, not only the film formation speed and the formation time but also the eaves growth speed during bump formation can be calculated as follows. Since the apex height of the conical bump is 1.25 times higher than the height of the resist hole, it can be seen that the vertical film formation rate was 1.25 times faster than the eaves growth rate. From this speed ratio, the growth speed of the eaves can be calculated as 0.112 μm / s.
このように、レジストホール、バンプの3次元形状、さらにステップの数を測定することで、平均の成膜速度、形成時間、ひさし成長速度を算出することが可能である。 Thus, by measuring the three-dimensional shape of resist holes and bumps and the number of steps, it is possible to calculate the average film formation rate, formation time, and eaves growth rate.
さらに、平均の成膜速度などだけではなく、図15のようにステップの形状および間隔をより精密に計測し、バンプ表面の3次元形状までをも得ることで、バンプ形成中のスキャン毎の成膜速度や成長方向などの情報を得ることができ、このデータに基づき、形成条件をガスデポジション法の各種パラメータにフイードバックすることで、安定したバンプ形成を行うことができる。ステップの形状および間隔の計測は、例えば、電子顕微鏡像や光学顕微鏡像から求めることができ、このデータから例えば中心軸からの傾き+−α°といった成長方向情報を算出することができる。 Furthermore, not only the average film deposition rate, but also the step shape and interval are measured more precisely as shown in FIG. 15 to obtain even the three-dimensional shape of the bump surface. Information such as the film speed and growth direction can be obtained, and stable bump formation can be performed by feeding back the formation conditions to various parameters of the gas deposition method based on this data. The measurement of the step shape and the interval can be obtained from, for example, an electron microscope image or an optical microscope image, and growth direction information such as an inclination + −α ° from the central axis can be calculated from this data.
ここで、成膜速度、形成時間、ひさし成長速度について更に具体的に説明する。 Here, the film formation rate, the formation time, and the eaves growth rate will be described more specifically.
前述したようにガスデポジション法によって作製した円錐バンプの表面に現れる段数nscanを数えることにより、
1.スキャン毎の平均の成膜速度(=円錐バンプ成長速度) vscan (= vbump)
2.バンプの形成時間 Tbump
3.スキャン毎の平均のひさしの成長速度 vvisor
を算出できる。
By counting the number of steps n scan appearing on the surface of the conical bump produced by the gas deposition method as described above,
1. Average deposition rate per scan (= conical bump growth rate) v scan (= v bump )
2. Bump formation time T bump
3. Average eaves growth rate per scan v visor
Can be calculated.
図16及び図17に示したようなレジストホール形状及び円錐バンプ形状の場合、バンプ成長速度及びバンプ形成時間は、以下のように算出できる。 In the case of the resist hole shape and the conical bump shape as shown in FIGS. 16 and 17, the bump growth rate and the bump formation time can be calculated as follows.
錐バンプ表面には縞模様があり、このステップはガスデポジション成膜中でノズル(又はステージ)を往復してスキャンする際の1回のスキャンで成膜される膜厚を現している。したがって、スキャン毎の平均の成膜膜厚hscanは、円錐バンプ頂点の高さhbumpとステップ数nscanにより算出できる。 There is a stripe pattern on the surface of the conical bump, and this step represents the film thickness to be formed in one scan when the nozzle (or stage) is scanned back and forth during the gas deposition film formation. Therefore, the average film thickness h scan for each scan can be calculated from the height h bump of the cone bump apex and the number of steps n scan .
ノズル(又はステージ)を往復しスキャンして成膜するので、1スキャンにかかる時間をtscan [s/scan]とすると、毎秒の成膜膜厚、すなわち成膜速度vbumpは、数1のhscanを用いて、次式で算出できる。 Since the film is formed by reciprocating and scanning the nozzle (or stage), if the time taken for one scan is t scan [s / scan], the film thickness per second, that is, the film formation speed v bump is It can be calculated by the following formula using h scan .
ここで、数2中のnstsは、ひさしが完全に塞がり、円錐バンプが形成されるまでの時間Tbumpを現している。すなわち、円錐バンプの形成時間Tbumpは、ステップ数nscanを数えることで容易に算出することができる。1回のスキャン時間tscanは、ノズル(又はステージ)の移動速度vscan、スキャン距離dscanに関係するので、下記数3が成り立つ。これより、vscanを一定とした同じ成膜条件下では、円錐バンプの形成時間Tbumpはdscanに比例して変化することが分かる。 Here, n s t s in Equation 2 represents a time T bump until the eaves are completely blocked and a conical bump is formed. That is, the conical bump formation time T bump can be easily calculated by counting the number of steps n scan . Since one scan time t scan is related to the moving speed v scan of the nozzle (or stage) and the scan distance d scan , the following equation 3 holds. From this, it can be seen that the conical bump formation time T bump changes in proportion to d scan under the same film forming conditions with constant v scan .
数3を用いれば、数2は書き数4のように表わせる。 If Equation 3 is used, Equation 2 can be expressed as Write Number 4.
次にひさしの成長速度は、図18に示したようなレジストホール形状、円錐バンプ形状、及びひさし形状の場合、以下のように算出できる。 Next, the growth rate of the eaves can be calculated as follows in the case of the resist hole shape, conical bump shape, and eaves shape as shown in FIG.
まず、バンプおよびひさしの成長速度vbump,vvisorはホールの形状に依らずそれぞれ一定と仮定し、それぞれの平均の成長速度は、次式で表わされる。ここで、ひさしが完全に塞がる時間とバンプが形成される時間は同じであることが注目すべき点である。 First, it is assumed that the growth rates v bump and v visor of the bumps and the eaves are constant regardless of the shape of the holes, and the average growth rate of each is expressed by the following equation. Here, it should be noted that the time for completely covering the eaves and the time for forming the bumps are the same.
数6より、vvisorは、nscanを数えることで容易に算出することができる。 From Equation 6, the v visor can be easily calculated by counting n scans .
数5、数6より、vbump, vvisorの関係は、次式で与えられる。 From Equations 5 and 6, the relationship between v bump and v visor is given by the following equation.
数7より、vbump, vvisorの比によって、円錐バンプのアスペクト比ARbumpが決定される。すなわち、ガスデポジション法の成膜条件によって、 vbump, vvisorを変化させることで、円錐バンプのテーパ角度を変化させることが可能となる。 From Expression 7, the aspect ratio AR bump of the conical bump is determined by the ratio of v bump and v visor . That is, the taper angle of the conical bump can be changed by changing v bump and v visor according to the film deposition conditions of the gas deposition method.
例えば、レジストホール形状のアスペクト比ARhole=1 (hhole=dhole)の場合で、円錐バンプ頂点の高さhbumpが、レジスト膜厚hholeと一致したときには、vvisorはちょうどvbumpの半分になる。 For example, if the aspect ratio AR hole = 1 (h hole = d hole ) of the resist hole shape and the height h bump of the conical bump coincides with the resist film thickness h hole , the v visor is just v bump Halved.
1 バンプ
2 チップ
3 基板
4 フォトレジスト
5 穴
6 ノズル
7 流路ブロック体
1 Bump 2 Chip 3 Substrate 4 Photoresist 5 Hole 6 Nozzle 7 Flow path block body
Claims (16)
微細構造体を一方向に傾斜させるように、吹き付けノズルからの流路方向を変位させることを特徴とする微細構造体形成方法。 A method in which metal nanoparticles are sprayed from above an opening provided in a photoresist by a gas deposition method to form a protruding fine structure in the opening,
A fine structure forming method, wherein the flow path direction from the spray nozzle is displaced so that the fine structure is inclined in one direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009287572A JP5522662B2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Microstructure formation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009287572A JP5522662B2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Microstructure formation method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011129751A JP2011129751A (en) | 2011-06-30 |
JP5522662B2 true JP5522662B2 (en) | 2014-06-18 |
Family
ID=44292019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009287572A Active JP5522662B2 (en) | 2009-12-18 | 2009-12-18 | Microstructure formation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5522662B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7232502B2 (en) * | 2018-10-29 | 2023-03-03 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Method for forming fine metal bumps and fine metal bumps |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3350131B2 (en) * | 1993-03-30 | 2002-11-25 | 株式会社東芝 | Metal particle deposition equipment |
JPH10140325A (en) * | 1996-11-08 | 1998-05-26 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | Very small metallic bump |
JP2933037B2 (en) * | 1996-12-03 | 1999-08-09 | 日本電気株式会社 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US7767574B2 (en) * | 2006-03-30 | 2010-08-03 | Kabushiki Kaisha Mikuni Kogyo | Method of forming micro metal bump |
-
2009
- 2009-12-18 JP JP2009287572A patent/JP5522662B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011129751A (en) | 2011-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101466252B1 (en) | Fine pitch microcontacts and method for forming thereof | |
JP5619236B2 (en) | Connection component with hollow insert and method for manufacturing the same | |
US6636313B2 (en) | Method of measuring photoresist and bump misalignment | |
JP2010521587A5 (en) | ||
US7582551B2 (en) | Wiring substrate and wiring substrate manufacturing method | |
CN102730627B (en) | Form the method for recess in a substrate | |
JP6974960B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor package | |
US10832999B2 (en) | Packaging methods for semiconductor devices comprising forming trenches in separation regions between adjacent packaging substrates | |
JP5522662B2 (en) | Microstructure formation method | |
KR20080093378A (en) | Mask and manufacturing method of substrate using the same | |
US6620722B2 (en) | Bumping process | |
JP2008091649A (en) | Semiconductor device | |
CN100593239C (en) | Chip and its making method | |
EP4167278A2 (en) | Methods and apparatuses with reduced defects in interconnecting bumps between a semiconductor die and a substrate (a package substrate or another die) | |
CN102522347B (en) | Method for manufacturing solder bump | |
US10636731B2 (en) | Mechanically flexible interconnects, methods of making the same, and methods of use | |
JP5062763B2 (en) | Fine metal bump forming apparatus and forming method | |
KR100865780B1 (en) | Fabrication method for flip chip assembly | |
KR100800496B1 (en) | Method for forming a pad redistribution pattern of wafer level package | |
CN220526913U (en) | Packaging piece | |
JP3559013B2 (en) | Semiconductor device | |
KR100395489B1 (en) | Arrangement method for achieving the high-density and high-aspect ratio bump | |
KR20120045965A (en) | A method of fluidic self assembly | |
CN1553480A (en) | Printing preparation of mini gap reversed-mounting welded convex templates with lead/tin or leadless solder | |
TW201532218A (en) | Under bump metallization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121023 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121015 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140217 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20140217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140327 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140402 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5522662 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |