JP2008155411A

JP2008155411A - マスク及び樹脂層の形成方法

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Publication number: JP2008155411A
Application number: JP2006344708A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Kurosawa; 康則黒澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10

Abstract

【課題】本発明は、厚みが不均一にならないように樹脂層４２を形成することを目的とする。
【解決手段】マスク１は、樹脂４０を充填するための複数の貫通穴２０が形成されているプレート１０を含む。複数の貫通穴２０の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形である。複数の貫通穴２０は、第１のグループの貫通穴２２と、第１のグループの貫通穴２２の周囲を囲む第２のグループの貫通穴２４と、を含む。第１のグループの貫通穴２２の開口面積は、それぞれ、第２のグループの貫通穴２４の開口面積よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスク及び樹脂層の形成方法に関する。

近年、半導体装置の小型化の要求に伴い、半導体ウエハが薄型化されており、半導体ウエハの裏面に樹脂層を設けることによって補強・保護している。樹脂層は、その内部応力を均一にするためには厚みも均一にすることが必要なため、スクリーン印刷と同様にマスクを使用した印刷が適用されている（特許文献１参照）。従来のマスクは、開口が形成されたプレートと、開口を覆うようにプレートと重なったメッシュ材とを含む。メッシュ材を上にして、スキージによって樹脂を開口に充填しながら余剰の樹脂をかきとる。メッシュ材がないと、スキージのたわみによって開口の中央において樹脂層が薄くなってしまう。メッシュ材は開口が形成されて剛性が低くなったプレートの補強の役目も果たす。

従来の印刷方法では、プレートの開口内への樹脂の供給後にマスクが樹脂から離れる版離れ時に、開口の中央部でメッシュ材がたわみその張力で樹脂との版離れ速度が速くなっていた。版離れ速度が速くなると版離れが悪くなる。その結果、版離れの悪い樹脂がメッシュ材に残ってしまい、これに対応する部分において樹脂層が薄くなってしまうという問題があった。
特開２０００−２９９３３６号公報

本発明は、厚みが不均一にならないように樹脂層を形成することを目的とする。

（１）本発明に係るマスクは、
樹脂を充填するための複数の貫通穴が形成されているプレートを含み、
前記複数の貫通穴の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形であり、
前記複数の貫通穴は、第１のグループの貫通穴と、前記第１のグループの貫通穴の周囲を囲む第２のグループの貫通穴と、を含み、
前記第１のグループの前記貫通穴の開口面積は、それぞれ、前記第２のグループの前記貫通穴の開口面積よりも大きい。本発明において、貫通穴に樹脂を充填してマスクを離すと、樹脂が貫通穴から抜けることで樹脂層を形成することができる。このとき、樹脂には、貫通穴の内面に対してずり応力が生じる一方、樹脂の供給対象面には粘着力が生じている。ずり応力が粘着力よりも大きければ、樹脂が貫通穴内に残されてしまうので、ずり応力が小さいことが好ましい。ここで、貫通穴が円形又は正多角形である場合、その開口面積が大きくなると、ずり応力及び粘着力の両方が大きくなるが、その増加率は、粘着力の方がずり応力よりも大きい。本発明では、中央に位置する第１のグループの貫通穴の方がその周囲の第２のグループの貫通穴よりも開口面積が大きいため、第１のグループの貫通穴内の樹脂の供給対象面との粘着力が大きくなっており、樹脂の貫通穴からの抜けがよくなっている。これにより、厚みが不均一にならないように樹脂層を形成することができる。
（２）本発明に係る樹脂層の形成方法は、
半導体基板の面に、複数の貫通穴を有するマスクを配置する工程と、
前記複数の貫通穴に樹脂を充填し、前記複数の貫通穴内で前記樹脂を前記半導体基板上に接触させて設ける工程と、
前記複数の貫通穴から前記半導体基板上に前記樹脂を残しながら、前記マスクを前記半導体基板から離す工程と、
を含み、
前記複数の貫通穴の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形であり、
前記複数の貫通穴は、第１のグループの貫通穴と、前記第１のグループの貫通穴の周囲を囲む第２のグループの貫通穴と、を含み、
前記第１のグループの前記貫通穴の開口面積は、それぞれ、前記第２のグループの前記貫通穴の開口面積よりも大きい。本発明において、マスクを半導体基板から離すと、樹脂が貫通穴から抜けて半導体基板に残される。このとき、樹脂には、貫通穴の内面に対してずり応力が生じる一方、半導体基板に対して粘着力が生じている。ずり応力が粘着力よりも大きければ、樹脂が貫通穴内に残されてしまうので、ずり応力が小さいことが好ましい。ここで、貫通穴が円形又は正多角形である場合、その開口面積が大きくなると、ずり応力及び粘着力の両方が大きくなるが、その増加率は、粘着力の方がずり応力よりも大きい。本発明では、中央に位置する第１のグループの貫通穴の方がその周囲の第２のグループの貫通穴よりも開口面積が大きいため、第１のグループの貫通穴内の樹脂の半導体基板に対する粘着力が大きくなっており、樹脂の貫通穴からの抜けがよくなっている。これにより、厚みが不均一にならないように樹脂層を形成することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るマスクを示す平面図であり、図２は、マスクの、図１に示すII−II線断面図である。マスク１は、プレート１０を含み、プレート１０は枠体１２によって補強されている。プレート１０には、樹脂４０を充填するための複数の貫通穴２０が形成されている。複数の貫通穴２０は、第１のグループの貫通穴２２と、第１のグループの貫通穴２２の周囲を囲む第２のグループの貫通穴２４と、を含む。複数の貫通穴２０の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形である。第１のグループの貫通穴２２の開口面積は、それぞれ、第２のグループの貫通穴２４の開口面積よりも大きい。第１のグループの貫通穴２２は、プレート１０の中央に位置する。プレート１０の中心点に最も近い複数の貫通穴２０が、第１のグループの貫通穴２２である。第１のグループの貫通穴２２は、他の全ての貫通穴２０よりも大きい開口面積を有していてもよい。第１のグループの貫通穴２２は、相互に、同一形状・同一開口面積を有していてもよいが、相互に、異なる形状・同一開口面積を有していてもよい。第１及び第２のグループの貫通穴２２，２４の形状は、相似形であってもよいし、相似形でなくてもよい。第１のグループの貫通穴２２よりも開口面積の小さい第２のグループの貫通穴２４が、第１のグループの貫通穴２２の周囲を囲んでいれば、第２のグループの貫通穴２４の外側にさらに第１のグループの貫通穴２２よりも開口面積の大きい貫通穴２０があってもよい。プレート１０の中心に近づくに従って、開口面積が大きくなるように貫通穴２０が形成されていてもよい。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る樹脂層４２の形成方法を説明する図である。本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、半導体基板（例えば半導体ウエハ）３０の面（例えば集積回路３２が形成された（あるいは形成する予定の）面とは反対の面）に、上述した複数の貫通穴２０を有するマスク１を配置する。マスク１は半導体基板３０に接触（密着）させてもよい。そして、図３（Ｂ）に示すように、複数の貫通穴２０に樹脂４０を充填し、複数の貫通穴２０内で樹脂４０を半導体基板３０上に接触させて（あるいは密着させて）設ける。このプロセスは、スキージ３８を使用したスクリーン印刷の技術を適用してもよい。図３（Ｃ）に示すように、複数の貫通穴２０から半導体基板３０上に樹脂４０を残しながら、マスク１を半導体基板３０から離す。

本実施の形態において、マスク１を半導体基板３０から離すと、樹脂４０が貫通穴２０から抜けて半導体基板３０に残される。このとき、樹脂４０には、貫通穴２０の内面に対してずり応力が生じる一方、半導体基板３０に対して粘着力が生じている。ずり応力が粘着力よりも大きければ、樹脂４０が貫通穴２０内に残されてしまうので、ずり応力が小さいことが好ましい。ここで、貫通穴２０が円形又は正多角形である場合、その開口面積が大きくなると、ずり応力及び粘着力の両方が大きくなるが、その増加率は、粘着力の方がずり応力よりも大きい。本実施の形態では、中央に位置する第１のグループの貫通穴２２の方がその周囲の第２のグループの貫通穴２４よりも開口面積が大きいため、第１のグループの貫通穴２２内の樹脂４０の半導体基板３０に対する粘着力が大きくなっており、樹脂４０の貫通穴２０からの抜けがよくなっている。これにより、厚みが不均一にならないように樹脂層４２を形成することができる。

図４は、貫通穴２０の開口面積を大きくするほど、マスク１の版離れが良くなることを証明するための図である。図４に示すように、貫通穴２０が開口形状は円であることで、樹脂４０は円柱形状になる。貫通穴２０の開口（樹脂４０の上面又は底面）の直径をＤ、プレート１０の厚み（＝円柱の高さ）をｔ、貫通穴２０の開口面積（＝円柱の底面積）をＡｃ、貫通穴２０の内面面積（＝円柱の側面積）をＡｃｓとすると、以下の式が成立する。

このとき、単位面積辺りの粘着応力をｐとしたとき、樹脂４０に生じる粘着応力Ｐは、

となる。
また、単位面積辺りのずり応力をｓとしたとき、樹脂４０に生じるずり応力Ｓは、

となる。
ここで、良好な版離れを実現させるためには、

となっていることが好ましい。
ここで、Ｐ、Ｓともに正の数であるので、

を満たしていれば、（５）の式を満たすことになる。
ここで、（３）より、

（２）、（４）より、

（１）より、

となる。

ここで、ｐ、ｓ、ｔが一定の値であるとすると、（７），（８）より、Ｐ^２には、Ａｃつまり面積の二乗に比例して大きくなるのに対して、Ｓ^２はＡｃつまり面積の一乗に比例して大きくなっている。このことから、ｐ、ｓ、ｔが一定の値である場合、Ａｃを大きくしていけば、必ず、（６）の式を満たすＡｃの値が出てくる。従って、面積を一定以上大きくしていけば、必ず良好な版離れを実現するための（５）の式を満たすことになる。

図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る樹脂層の形成方法を説明する図である。図５（Ａ）には、版離れが終わった直後の樹脂４０が示されている。本実施の形態によれば、貫通穴２０の配列に対応して、複数の柱状の樹脂４０が形成されるが、樹脂４０の柔軟性によって、あるいは加熱によって樹脂４０を軟化・溶融させて、あるいは自重によって、図５（Ｂ）に示すように、複数の柱状の樹脂４０を連続一体化させる。そして、図５（Ｃ）に示すように、樹脂４０を硬化させて、半導体基板３０に樹脂層４２を形成することができる。

図６は、本発明の実施の形態の第１の変形例を説明する図である。図６では、第１及び第２のグループの貫通穴１２２，１２４を含む貫通穴１２０の開口形状が正三角形である点で、上記実施の形態と異なる。その他の構成及び作用効果は上述した実施の形態で説明した内容を、貫通穴の開口形状の違いに応じて修正して適用することができる。

図７は、第１の変形例において、貫通穴１２０の開口面積を大きくするほど、マスクの版離れが良くなることを証明する図である。図７に示すように、貫通穴１２０の開口形状は正三角形であり、樹脂１４０は三角柱形状になる。貫通穴１２０の開口の一辺の長さをａ、プレート１１０の厚み（＝円柱の高さ）をｔ、貫通穴１２０の開口面積（＝円柱の底面積）をAt、貫通穴１２０の内面面積（＝三角柱の側面積）をAtsとすると、以下の式が成立する。

このとき、単位面積辺りの粘着応力をｐとしたとき、樹脂１４０に生じる粘着応力Ｐは、

となる。
また、単位面積辺りのずり応力をｓとしたとき、樹脂１４０に生じるずり応力Ｓは、

となる。
ここで、良好な版離れを実現させるためには、

（２）、（４）より、

（１）より、

となる。

ここで、ｐ、ｓ、ｔが一定の値であるとすると、（７），（８）より、Ｐ^２には、Ａｔつまり面積の二乗に比例して大きくなるのに対して、Ｓ^２はＡｔつまり面積の一乗に比例して大きくなっている。このことから、ｐ、ｓ、ｔが一定の値である場合、Ａｔを大きくしていけば、必ず、（６）の式を満たすＡｔの値が出てくる。従って、面積を一定以上大きくしていけば、必ず良好な版離れを実現するための（５）の式を満たすことになる。

図４及び図７を参照して、貫通穴２０，１２０が円形又は正三角形であれば、貫通穴２０，１２０の開口面積を大きくするほど、マスクの版離れが良くなることを証明した。正多角形の最も角数の少ないものが正三角形であり、角数を増やすほど円形に近づくので、正多角形の全てにおいて、貫通穴の開口面積を大きくするほど、マスクの版離れが良くなることになる。

図８は、本発明の実施の形態の第２の変形例を説明する図である。図８の例では、第１及び第２のグループの貫通穴２２２，２２４を含む貫通穴２２０の開口形状が正六角形である点で、上記実施の形態と異なる。その他の構成及び作用効果は上述した実施の形態又は第１の変形例で説明した内容を、貫通穴の開口形状の違いに応じて修正して適用することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

本発明の実施の形態に係るマスク１を示す平面図である。マスク１の、図１に示すII−II線断面図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る樹脂層４２の形成方法を説明する図である。貫通穴の開口面積を大きくするほど、マスク１の版離れが良くなることを証明するための図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、本発明の実施の形態に係る樹脂層４２の形成方法を説明する図である。本発明の実施の形態の第１の変形例を説明する図である。第１の変形例において、貫通穴の開口面積を大きくするほど、マスク１の版離れが良くなることを証明する図である。本発明の実施の形態の第２の変形例を説明する図である。

符号の説明

１…マスク、１０…プレート、１２…枠体、２０…貫通穴、２２…貫通穴、２４…貫通穴、３０…半導体基板、３２…集積回路、３８…スキージ、４０…樹脂、４２…樹脂層、１１０…プレート、１２０…貫通穴、１２２…貫通穴、１２４…貫通穴、１４０…樹脂、２２０…貫通穴、２２０…貫通穴、２２２…貫通穴

Claims

樹脂を充填するための複数の貫通穴が形成されているプレートを含み、
前記複数の貫通穴の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形であり、
前記複数の貫通穴は、第１のグループの貫通穴と、前記第１のグループの貫通穴の周囲を囲む第２のグループの貫通穴と、を含み、
前記第１のグループの前記貫通穴の開口面積は、それぞれ、前記第２のグループの前記貫通穴の開口面積よりも大きいマスク。
半導体基板の面に、複数の貫通穴を有するマスクを配置する工程と、
前記複数の貫通穴に樹脂を充填し、前記複数の貫通穴内で前記樹脂を前記半導体基板上に接触させて設ける工程と、
前記複数の貫通穴から前記半導体基板上に前記樹脂を残しながら、前記マスクを前記半導体基板から離す工程と、
を含み、
前記複数の貫通穴の開口形状は、それぞれ、円形又は正多角形であり、
前記複数の貫通穴は、第１のグループの貫通穴と、前記第１のグループの貫通穴の周囲を囲む第２のグループの貫通穴と、を含み、
前記第１のグループの前記貫通穴の開口面積は、それぞれ、前記第２のグループの前記貫通穴の開口面積よりも大きい樹脂層の形成方法。