JP2011166058A - 研削方法、電子デバイスの製造方法、及び研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削方法、電子デバイスの製造方法、及び研削装置において、砥石や研磨紙の目詰まりを抑制すること。
【解決手段】基材２１上に樹脂層２３を形成する工程と、樹脂層２３に紫外光１１を照射しながら、若しくは樹脂層２３に紫外光１１を照射した後に、砥石又は研磨紙により樹脂層２３を研削する工程とを有する研削方法による。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削方法、電子デバイスの製造方法、及び研削装置に関する。

近年、SiP(System in Package)等の電子デバイスにおいては、デバイスの小型化と高集積化とを実現すべく、デバイスが備える回路基板やインターポーザに多層配線構造が採用されている。その多層配線構造は配線層と絶縁層とを交互に複数積層してなるが、積層数を増やすには絶縁層の平坦性を高めるのが有利である。

絶縁層に対する平坦化技術としては、化学機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing: CMP)が知られている。CMP法では、被研磨面となる絶縁層や配線層を予め比較的平坦に形成しておき、その被研磨面に研磨パッドを押し当てながら、スラリ（化学的研磨剤）を用いて被研磨面を精緻に平坦化する。また、周囲よりも硬い絶縁材や金属を研磨ストッパとして予め形成しておくと、その研磨ストッパにおいて研磨を自動的に終了させることもできる。

そのようなCMP法を用いると、精緻な平坦面を得ることは可能であるが、CMP装置が高価であるのに加え、CMP装置のスループットが低いので、電子デバイスの製造コストが高くなってしまう。

CMP法に代わる平坦化法としては、ダイヤモンド、cBN(cubic Boron Nitride)、或いは超硬材料等よりなるバイトを絶縁層や配線層に一定の厚さで切り込ませ、これらの層を機械的に除去する切削加工がある。

切削加工では、通常は１本乃至数本のバイトが用いられるが、加工面に樹脂や金属等の硬度が異なる材料が表出する複合材料に対しては、バイトの摩滅磨耗が大きく、バイトの交換頻度が高くなるという問題が発生する。

一方、CMP法や切削加工に代わる平坦化方法として、ダイヤモンド、cBN、或いは超硬材料よりなる数〜十数μmの粒径の砥粒をボンド（結合材）で固着してなる砥石や研磨紙を用い、これらに一定の付加を与えて研削する方法がある。

この方法では、砥石や研磨紙に含まれる砥粒が摩滅磨耗によって研削途中で脱落し、新しい砥粒が露出する。そのため、研削の進行状況によらず研削面が常に新しい砥粒で研削されるので、表面粗さの小さな平坦面を安定して得ることができ、配線層等の平坦化にこの方法が適用されつつある。

但し、この研削方法においては、砥石の表面に研削屑が逃げる空間が少なく、砥石が目詰まりを起こしやすい傾向がある。

そのような目詰まりを解消する方法として、研削対象の樹脂材料にシリカ等の脆性材料のフィラーを大量に混入する方法がある。この方法によれば、フィラーによって樹脂が硬くなり、砥石に目詰まりが発生し難いとされている。

しかしながら、この方法では、混入したフィラーによって弾性率等の樹脂本来の物性が変化し、それにより基板が反ったりするといった別の問題が生じてしまう。

特開２００９−４５７２８号公報 特開平１０−５１０３９９号公報

研削方法、電子デバイスの製造方法、及び研削装置において、砥石や研磨紙の目詰まりを抑制することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、基材の上方に樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層に紫外光を照射しながら、若しくは前記樹脂層に前記紫外光を照射した後に、前記樹脂層を研削する工程とを有する研削方法が提供される。

更に、その開示の別の観点によれば、基材の上方に凸状導電層を形成する工程と、前記基材の上方に樹脂層を形成して、該樹脂層により前記凸状導電層を埋め込む工程と、前記凸状導電層が表出するまで前記樹脂層を研削する工程とを有し、前記研削を、前記樹脂層に紫外光を照射しながら、若しくは前記樹脂層に前記紫外光を照射した後に行う電子デバイスの製造方法が提供される。

また、その開示の他の観点によれば、ワークを保持するテーブルと、前記ワークを研削する砥石又は研磨紙が取り付けられたホイールと、前記ワークに紫外光を照射する光源とを有する研削装置が提供される。

以下の開示によれば、樹脂層に紫外線を照射することにより、樹脂層の表層が変質してその破壊靱性が低下するため、変質前の柔らかな樹脂層を研削する場合と比較して、砥石の研削面が目詰まりし難くなる。

第１実施形態で使用される研削装置の構成図である。 第１実施形態に係る研削方法の原理について説明するための断面図である。 第１実施形態の樹脂層に含まれる代表的な有機物の結合解離エネルギの一例を示す図である。 第２実施形態に係る研削方法の原理について説明するための断面図である。 第３実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その１）である。 第３実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その２）である。 第３実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その３）である。 第３実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その４）である。 第３実施形態で作製する多層配線構造の断面図である。 第４実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その１）である。 第４実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その２）である。 第４実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図（その３）である。 第５実施形態に係る半導体パッケージの断面図である。 第１〜第５実施形態で使用し得る研磨紙の断面図である。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態で使用される研削装置の構成図である。

この研削装置１は、半導体ウエハ等のワーク７を保持するテーブル６を有する。そのテーブル６は、真空吸着等によりワーク７を保持した状態で、第１の駆動部４により回転することができる。

そして、そのテーブル６の上方には、砥石３が取り付けられたホイール２が設けられる。ホイール２は、テーブル６から偏心した状態で第２の駆動部５によって回転することができ、このような回転運動によってワーク７が砥石３によって研削される。

なお、第２の駆動部５は、ホイール２の回転運動だけでなく、上下方向にホイール２を昇降運動させる機能も備える。

そして、テーブル６の上方には、ワーク７に紫外光１１を照射するための光源８が設けられる。光源８としては、例えば、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドUVランプ、及びエキシマランプのいずれかを使用し得る。

更に、テーブル６の上方には、ワーク７に向けて水溶液１２を吐出するノズル１０が設けられる。そのノズル１０は、リザーバ９に接続されており、そのリザーバ内には上記の水溶液１２が溜められる。

水溶液１２は酸化性を有しているのが好ましく、例えばオゾン水や過酸化水素水を水溶液１２として使用し得る。

この研削装置１の各部は制御部１３によって制御される。

例えば、第１の駆動部４の回転数は第１の駆動信号Ｓ１により制御され、第２の駆動部５の回転数は第２の駆動信号Ｓ２により制御される。

なお、第２の駆動信号Ｓ２には、第２の駆動部５の昇降運動量も含まれる。例えば、ホイール２の１回転あたりの当該ホイール２の下降量が、第２の駆動信号Ｓ２によって指定できる。

また、光源８の紫外光１１の強度と照射時間は、光源制御信号Ｓ３により制御される。そして、ワーク７上への水溶液１２の供給量は、供給量制御信号Ｓ４により制御される。

次に、このような研削装置１を用いた研削方法の原理について説明する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る研削方法の原理について説明するための断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、シリコンウエハ等の基材２１の上に銅ポスト等の凸状導電層２２を形成する。

そして、基材２１の上側全面にエポキシ樹脂やフェノール樹脂を塗布し、それを熱硬化して絶縁性の樹脂層２３を形成し、この樹脂層２３で凸状導電層２２を埋め込む。

以上により、研削装置１（図１参照）での研削の対象となるワーク７が得られる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、樹脂層２３に対し、図１の光源８で発生した紫外光１１を照射する。

このように紫外光１１を照射すると、樹脂層２３中の有機材料の結合が紫外光によって解離する。そのため、樹脂層２３の表層には、伸び率の低下や硬さの増大によって破壊靱性が低下した変質層２３ａが形成される。

本実施形態では、紫外光１１の強度を調節することで、研削によって除去すべき深さDまでそのような変質層２３ａを形成する。深さDは、樹脂層２３自身の厚さやその下の凸状導電層２２の幅にもよるが、典型的には数μm〜１００μm程度である。

ここで、樹脂層２３に入射する前の紫外光１１の光の強度をI₀、入射後の強度をIとしたとき、Iは樹脂層２３の吸収計数αを用いて次の式（１）のように表される。

なお、式（１）において、eは自然対数の底である。

また、紫外光１１の進入深さdは、樹脂層２３内での紫外光の強度がI₀/eになる深さとして定義され、次の式（２）で表される。

式（２）において、Rは樹脂層２３の表面での紫外光１１の反射率である。

これらの式（１）、（２）を参考にして、予定の深さDにまで変質層２０ａを形成するために必要な紫外光１１の強度を設定し得る。

また、樹脂層２３の変質は、紫外光１１の照射時間が長ければより深く進行するので、紫外光１１の照射時間を調節することにより、予定の深さDにまで変質層２３ａを形成するようにしてもよい。

一方、紫外光１１の波長については、樹脂層２３の材料を効率的に変質させるため、樹脂層２３が吸収する波長であるのが好ましい。

例えば、電子装置に使用される耐熱性樹脂は、その多くがベンゼン環を骨格に含むが、当該ベンゼン環は２６０nm程度の波長に強い吸収を持つ。よって、樹脂層２３が耐熱性樹脂である場合には、２６０nmの波長を含む紫外光１１を使用するのが好ましい。

或いは、紫外光１１の波長として、樹脂層２３の材料中の結合を解離するのに十分なエネルギに対応した波長を選択することにより、効率的に変質層２３ａを形成してもよい。

図３は、樹脂層２３に含まれる代表的な有機物の結合解離エネルギの一例を示す図である。図３では、５種類の有機物の各々について、太線で示す部分の結合解離エネルギを示している。

図３に示されるように、各有機物の結合解離エネルギは３６８kJ/mol〜４６９kJ/molである。

一方、低圧水銀ランプや高圧水銀ランプには、１８５nmと２５４nmの波長の紫外光が含まれ、これらの波長はそれぞれ６４７kJ/mol、４７２kJ/molのエネルギに対応する。当該エネルギは、上記した図３の各結合解離エネルギよりも高いので、低圧水銀ランプや高圧水銀ランプを使用すれば、図３の各有機物は低分子化し、これにより伸びのような樹脂の特性を効率的に変化させることができる。

よって、樹脂層２３が図３の各有機物のいずれかを含む場合は、低圧水銀ランプや高圧水銀ランプによって変質層２３ａを効率的に形成できることになる。

このようにして変質層２３ａを形成した後は、図２（ｃ）に示すように、図１に示したホイール２を回転させながら、砥石３により変質層２３ａを研削する。

このとき、変質層２３ａは紫外光１１の照射によって破壊靱性が低下しているので、紫外光１１を照射する前の樹脂層２３を研削する場合と比較して、砥石３の研削面３ａが樹脂によって目詰まりを起こすのが抑制される。

そのため、目詰まりが原因の研削焼けを防止できると共に、目詰まりした砥石３によって凸状導電層２２の研削片が樹脂層２３上で引きずられるのを防止でき、その研削片に起因して樹脂層２３の表面粗さが増大するのを防止できる。

更に、目詰まりが原因で砥石３と樹脂層２３との抵抗が増大するのを防止できるので、当該抵抗によって砥石３が破壊する危険性も低減できる。

その後、全ての変質層２３ａを除去することで、図２（ｄ）に示すように、上面が平坦化された樹脂層２３を得ることができる。

以上により、本実施形態に係る研削方法の基本工程を終了する。

上記した研削方法によれば、図２（ｂ）〜図２（ｃ）に示したように、紫外光１１の照射によって破壊靱性が低下した変質層２３ａを研削するので、変質していない柔らかな樹脂層２３を直接研削する場合と比較して、砥石３の目詰まりを抑制できる。そのため、一つのワーク７の研削が終わったら、目詰まり解消のためのドレッシングを砥石３の研削面３ａに対して行うことなく、すぐさま次のワーク７の研削を行うことができ、研削工程のスループットが向上する。

しかも、このようにドレッシングが不要になることから、ドレッシングによって砥石３の厚さが薄くなることがないので、一個の砥石３で研削できるワーク７の数を増やすことができると共に、砥石３の交換頻度が減る。そのため、研削コストおいて砥石３の価格が占める割合が減り、研削コストを低廉化することができる。

更に、本実施形態では、砥石３の目詰まり防止用のフィラーを樹脂層２３に混入しないので、フィラーにより樹脂層２３の物性が変化せず、樹脂層２３が本来有している弾性率等を犠牲にすることがない。

そして、紫外光１１の照射によって形成された変質層２３ａについては、その全てを研削によって除去するので、研削されずに残存する変質層２３ａが原因で樹脂層２３の弾性率が本来の値から変動するのを防止できる。

次に、本実施形態について本願発明者が行った実験結果について説明する。

この実験では、本調査に先立って、紫外光の照射によって樹脂の弾性率がどの程度低下するかについての予備調査を行った。

その予備調査では、基材２１として直径が８インチのシリコンウエハを使用し、凸状導電層２２として高さが１５μmの銅ポストを形成した。

そして、樹脂層２３としては、フェノール樹脂を２０μmの厚さに形成した。

次いで、低圧水銀ランプを用いて波長が１８５nmで単位面積当たりのエネルギが５０J/cm²の紫外光１１を発生させ、それを上記の樹脂層２３に照射した。

ここで、樹脂層２３中のフェノール樹脂の圧縮弾性率について調べたところ、紫外光１１の照射前では８GPaであったものが、照射後では表面から１０μmの深さまでの部分で６GPaにまで低下していた。

本願発明者は、６GPaという弾性率は、砥石３の目詰まりを抑制するのに適した値であると判断した。

そこで、本調査に移り、予備調査と同じワーク７を用意して、予備調査と同じ波長（１８５nm）の紫外光１１を樹脂層２３に照射した。但し、紫外光１１のエネルギについては、２０J/cm²にまで低下させた。

そして、ダイヤモンド砥粒を用いた＃１０００の砥石３により、樹脂層２３を深さ７μmまで研削した。

研削後、研削されずに残存する樹脂層２３の断面から当該樹脂層２３の弾性率を測定したところ、樹脂層２３の上面近傍の弾性率は７GPaであった。これに対し、紫外光１１によって変質していない樹脂層２３の底面付近では、当該樹脂層２３の弾性率は８GPaであった。

このように、研削後の樹脂層２３の弾性率はその底面と上面とで異なる値になるが、その樹脂層２３をフィルム化して引張り弾性率（ヤング率）を測定したところ、その値は紫外光１１の照射前とほぼ同じであった。

この結果から、本実施形態によれば、樹脂層２３が本来有している物性を犠牲にせずに、砥石３の目詰まりを抑制できることが明らかとなった。

更に、紫外光１１を照射せずに樹脂層２３の研削を行う場合は、５枚程度のワーク７に対して連続して研削を行うと砥石３に目詰まりが発生した。これに対し、本実施形態のように樹脂層２３に紫外光１１を照射すると、５０枚以上のワーク７を連続して研削しても、ドレッシングが必要になるような砥石３の目詰まりは発生しなかった。

このことから、本実施形態ではドレッシングの実施回数を削減でき、それにより研削工程のスループットが向上することも確かめられた。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で説明した紫外光の照射に加え、以下のようにして酸化性のある水溶液を併用することで、樹脂の変質を促す。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る研削方法の原理について説明するための断面図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態と同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。

また、この研削方法の実施にあたっては、第１実施形態で説明した研削装置１（図１参照）を使用する。

まず、図４（ａ）に示すように、第１実施形態に従ってワーク７を作製した後、ノズル１０から絶縁層２３上に水溶液１２を供給しながら、その水溶液１２を通して絶縁層２３に紫外光１１を照射し、砥石３により絶縁層２３を研削する。

水溶液１２としては、例えば、過酸化水素水やオゾン水のように酸化性のあるものが使用される。

過酸化水素水やオゾン水は、次の化学式（１）のように、紫外光１１によって分解して酸化分解力が非常に強いヒドロキシラジカル（HO・）を生成する。

このようにして生成されたヒドロキシラジカル（HO・）は、樹脂層２３の表層を酸化分解する作用を有するので、紫外線１１の照射のみの場合と比較して、より確実に変質層２３ａを形成することができる。

更に、ヒドロキシラジカル（HO・）による酸化分解反応は、紫外光１１の照射のみの場合よりも２〜１０倍以上速くなるので、より速く変質層２３ａを形成することができる。

また、本実施形態では、樹脂層２３への水溶液１２の供給と紫外光１１の照射とを同時に行うので、研削によって新たに表出した樹脂層２３の表面が随時変質し、樹脂層２３の研削と変質とが同時に進行する。そのため、第１実施形態のように形成すべき変質層２３ａの深さD（図２（ｂ）参照）を研削前に予め決める方法と比較して、研削後に不必要に残存する変質層２３ａの厚さを薄くし易くなる。

このようにして形成された変質層２３ａは、第１実施形態で説明したように、もとの樹脂層２３と比較して破壊靱性が低下するので、砥石３の目詰まりの原因となることはない。

また、水溶液１２は、上記のように変質層２３ａの形成を促す作用の他に、研磨熱を冷却するクーラントとしても機能するので、研磨熱による温度上昇を防止しながら樹脂層２３の研削を行うことが可能となる。

そして、凸状導電層２２が表出するまで上記の研削を行い、樹脂層２３の全面の研削が終了したら、図４（ｂ）に示すように、研削によって上面が平坦化された樹脂層２３を得ることができる。

以上により、本実施形態に係る研削方法の基本工程を終了する。

上記した本実施形態によれば、図４（ａ）に示したように、酸化性のある水溶液１２に樹脂層１２を曝しながら、樹脂層２３に紫外光１１を照射して研削を行うので、紫外光１１のみを使用する第１実施形態と比較して変質層２３ａを速やかに形成できる。

そのため、樹脂層２３において研削により除去すべき深さが数１０μmと厚い場合や、紫外光１１のみでは変質し難い樹脂を樹脂層２３が含む場合でも、短時間で変質層２３ａを形成できるので、砥石３の目詰まりを防止しながら短時間で研削を行うことができる。

次に、本実施形態について本願発明者が行った実験結果について説明する。

この実験では、基材２１として直径が８インチのシリコンウエハを使用し、凸状導電層２２として高さが３０μmの銅ポストを形成した。

そして、樹脂層２３としては、エポキシ樹脂を５０μmの厚さに形成した。

次いで、上記の樹脂層２３に対し、低圧水銀ランプで発生した紫外光１１を発生させ、これにより樹脂層２３の表面のごく浅い部分の弾性を低下させる。その紫外光１１の波長は１８５nmであり、単位面積当たりのエネルギは５０J/cm²である。

続いて、水溶液１２として濃度が５wt%の過酸化水素水を使用し、樹脂層２３の表面にその水溶液１２を供給する。これと同時に、樹脂層２３に上記の紫外光１１を照射しながら、ダイヤモンド砥粒を用いた＃１０００の砥石３により樹脂層２３を研削した。なお、砥石３の加工速度は、ホイール２の１回転あたり当該ホイール２が０．０１μm下降するように調整した。

研削後、研削されずに残存する樹脂層２３の断面から当該樹脂層２３の弾性率を測定したところ、樹脂層２３の上面近傍の弾性率は６GPaであった。これに対し、紫外光１１によって変質していない樹脂層２３の底面付近では、当該樹脂層２３の弾性率は５．５GPaであった。

このように、研削後の樹脂層２３の弾性率はその底面と上面とで異なる値になるが、その樹脂層２３をフィルム化して引張り弾性率（ヤング率）を測定したところ、その値は紫外光１１の照射前とほぼ同じであった。

これにより、本実施形態では、樹脂層２３が本来有している弾性率等の物性を犠牲にせずに、砥石３の目詰まりを抑制できることが明らかとなった。

更に、紫外光１１と水溶液１２とを使用せずに樹脂層２３の研削を行う場合は、５枚程度のワーク７に対して連続して研削を行うと砥石３に目詰まりが発生した。これに対し、本実施形態のように樹脂層２３に水溶液１２を供給しながら紫外光１１を照射すると、第１実施形態よりも更に多い１００枚以上のワーク７を連続して研削しても、ドレッシングが必要になるような砥石３の目詰まりは発生しなかった。

このことから、本実施形態ではドレッシングの実施回数を削減でき、それにより第１実施形態よりも更に研削工程のスループットが向上することも確かめられた。

（第３実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態では、半導体チップに再配線層を形成する工程に、第１実施形態で説明した研磨方法を適用する。

図５〜図８は、本実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図である。

最初に、図５（ａ）の断面構造を得るまでの工程について説明する。

まず、シリコン基板３０の表面に不図示の回路を形成した後、その回路を保護するパッシベーション層３１としてポリイミド膜を形成する。

次いで、パッシベーション層３１の上に、スパッタ法により下地導電層３２としてクロム層を約８０nmの厚さに形成する。更に、その下地導電層３２の上に、スパッタ法で銅層を厚さ約３００nmに形成し、その銅層をシード層３３とする。

下地導電層３２は、シード層３３とパッシベーション層３１との密着性を向上させる密着層としての機能の他に、シード層３３中の銅が下方に拡散するのを防止するバリア層としての機能も有する。

その後に、シード層３３の上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第１のレジストパターン３４を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、シード層３３を給電層とする電解めっきにより、第１のレジストパターン３４の窓３４ａ内に金属めっき層３５として銅めっき層を厚さ約１０μmに形成する。

この電解めっきを終了後、図５（ｃ）に示すように、第１のレジストパターン３４を剥離する。

続いて、図５（ｄ）に示すように、シリコン基板１の上側全面に再びフォトレジストを塗布し、それを露光、現像して第２のレジストパターン３６を形成する。

次いで、図６（ａ）に示すように、第２のレジストパターン３６の孔３６ａ内に電解めっきにより銅めっき層を厚さ約１0μmに形成し、その銅めっき層を金属ポスト（凸状導電層）４０とする。

その後に、図６（ｂ）に示すように、第２のレジストパターン３６を剥離する。

次に、図６（ｃ）に示すように、下地導電層３２とシード層３３とをウエットエッチングによりエッチバックし、第１のレジストパターン３４（図５（ａ）参照）で覆われていた部分のパッシベーション層３１を露出させる。

このエッチバックの結果、パッシベーション層３１の上には、下地導電層３２、シード層３３、及び金属めっき層３５を備えた金属配線４１が形成されると共に、その金属配線４１の上に金属ポスト４０が立設された構造が得られる。

このうち、金属配線４１は、パッシベーション膜３１に形成された窓（不図示）を介してシリコン基板３０の回路と電気的に接続されており、いわゆる再配線層として機能する。一方、金属ポスト４０は、ダイシングによりシリコン基板３０を複数の半導体チップに個片化した後に、各半導体チップの外部接続端子として機能する。

次に、図７（ａ）に示すように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂をシリコン基板３０の上側全面に塗布し、それを熱硬化して絶縁性の樹脂層２３を厚さ約２０μmに形成して、その樹脂層２３で金属ポスト４０を埋め込む。

次に、図７（ｂ）に示すように、樹脂層２３の表面に紫外光１１を照射することにより、樹脂層２３中の有機材料の結合を解離させ、樹脂層２３の表層部分に変質層２３ａを形成する。

そして、図８（ａ）に示すように、変質層２３ａに砥石３を押し当てながら、ホイール２を回転させることにより、砥石３による樹脂層２３の研削を開始する。

この研削においては、紫外光の照射によって破壊靱性が低下した変質層２３ａを研削するので、樹脂層２３の未変質部分を研削する場合と比較して砥石３に目詰まりが発生し難くなる。

なお、第２実施形態のように、研削時に樹脂層２３の表面にオゾン水や過酸化水素水を供給しながら、樹脂層２３に紫外光を照射してこの研削を行うようにしてもよい。

そして、全ての変質層２３ａが除去されるまでこのような研削を行うことにより、図８（ｂ）に示すように、樹脂層２３の研削面に金属ポスト４０を表出させる。

以上により、本実施形態に係る電子デバイスの基本構造が完成した。

上記した本実施形態によれば、図７（ａ）〜図８（ａ）に示したように、紫外光１１の照射によって破壊靱性が低下した変質層２３ａを研削するようにしたので、研削時に砥石３が目詰まりし難くなる。

特に、本実施形態のように樹脂層２３の研磨面に金属ポスト４０のような金属層を表出させる場合であっても、金属層の材料で砥石３に目詰まりが発生し難くなる。その結果、砥石３による研磨を安定して連続的に行うことができ、綺麗な研磨面を備えた電子デバイスを安定して量産することができる。

なお、図８（ｂ）の例では、金属配線４１を一層だけ形成したが、金属配線を複数積層してもよい。

図９は、上記した図５（ａ）〜図８（ｂ）の工程を繰り返すことにより、５層の多層配線構造を得た場合の断面図である。

本実施形態では、樹脂層２３にフィラーを混入して砥石３の目詰まりを防止する従来例とは異なり、研削後の樹脂層２３には余分なフィラーがないので、フィラーが原因で樹脂層２３の弾性率等の物性値が本来の値から変動しない。

そのため、図９のように複数の樹脂層２３を積層しても、樹脂層２３の弾性率の変動が原因でシリコン基板３０に反りが発生するのを抑制でき、基板の反りの低減と砥石３の目詰まり防止とを両立させることが可能となる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態で説明した研削方法を、半導体チップの再配線層下の絶縁膜に適用する。

図１０〜図１２は、本実施形態に係る電子デバイスの製造途中の断面図である。

最初に、図１０（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。

まず、不図示の回路等が形成されたシリコン基板３０の回路形成面に、ニッケル層と金層とをこの順に積層してなる電極パッド７３を形成し、更にその上に材料として金を使用するスタッドバンプ（凸状導電層）７２を形成する。そのスタッドバンプ７２は、電極パッド７３に接合されているボール部分で約１５μmの高さを有し、スタッド部分を含めた全体としては約３０μmの高さを有する。

次いで、エポキシ樹脂やフェノール樹脂をシリコン基板３０の上側全面に塗布し、それを熱硬化して絶縁性の樹脂層２３を厚さ約２０μmに形成して、その樹脂層２３でスタッドバンプ７２を埋め込む。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、樹脂層２３に紫外光１１を照射することにより、紫外光１１の照射前と比較して破壊靱性が低下した変質層２３ａを形成する。

次いで、図１１（ａ）に示すように、ホイール２を回転させながら、例えば＃１０００の砥石３により樹脂層２３を研削することにより、スタッドバンプ７２を研削面に表出させる。

ここで、第１実施形態で説明したように、砥石３の研削対象である変質層２３ａは、紫外光１１の照射によって硬さが増大しており、砥石３の目詰まりを引き起こし難い。

なお、第２実施形態のように、研削時に樹脂層２３の表面にオゾン水や過酸化水素水を供給しながら、樹脂層２３に紫外光１１を照射してこの研削を行うようにしてもよい。

そして、図１１（ｂ）に示すように、変質層２３ａの全てが除去されたところでこの研削を終了する。

続いて、図１２に示すように、樹脂層２３の上に銅層等の金属層を形成し、それをパターニングして再配線層７５とする。

その後に、外部接続端子として機能するはんだボール７６を再配線層７５の上に搭載し、本実施形態に係る電子デバイスの基本構造を完成させる。

以上説明した本実施形態でも、第１実施形態と同様に、紫外光１１の照射によって破壊靱性が低下した変質層２３ａを研削するので、砥石３の目詰まりを抑制できる。更に、樹脂層２３に、目詰まり防止のためのフィラーを混入させないので、樹脂層２３が有している弾性率等の本来の物性を維持でき、樹脂層２３の弾性率の変化が原因の基板３０の反りを防止できる。

（第５実施形態）
本実施形態では、電子デバイスとして半導体パッケージを作製し、その半導体パッケージに第１実施形態や第２実施形態で説明した研削方法を適用する。

図１３は、本実施形態に係る半導体パッケージの断面図である。

その半導体パッケージは、回路基板５０、インターポーザ６０、及び半導体チップ７０を図示のように実装してなる。

このうち、回路基板５０は、セラミックを材料とするコア基材５１の上に金属ビア５２、第１樹脂層５３、金属配線５７、及び第２樹脂層５８をこの順に形成してなる。コア基材５１にはスルーホール５１ａが形成されており、その内面にスルーホール内金属層５４とスルーホール穴埋め樹脂５５が形成される。

インターポーザ６０はポリイミドフィルム等の基材６２を有し、その基材６２の一方の面がダイアタッチ材６１によって回路基板５０に固着される。基材６２の他方の面には、点線円内に示すように、金属ビア６５、第３樹脂層６６、金属配線６７、第４樹脂層６８、及び金属パッド６９が積層される。

そして、基材６２の周縁に配置された金属パッド６９には、金線等のボンディングワイヤ６３の一端が接合される。そのボンディングワイヤ６３の他端は、回路基板５０の最上層に形成された金属パッド５９に接合される。

また、半導体チップ７０は、はんだボール８３により金属パッド６９に電気的かつ機械的に接続される。そして、半導体チップ７０とインターポーザ６０の間の空間にはアンダーフィル樹脂７４が充填され、これにより半導体チップ７０とインターポーザ６０との接続強度が向上する。

このような半導体パッケージでは、第３実施形態で説明した金属ポストの形成方法と同じ方法により、銅を含む金属ビア５２、６５と金属配線６７等の凸状導電層が形成される。

そして、各樹脂層５３、６８、６６、６８は成膜後に砥石によって研磨され、それらの上面が平坦化される。このとき、第１実施形態や第２実施形態のように、これらの樹脂層に紫外線を照射したり、これらの樹脂層を酸化性の水溶液に曝すことで、砥石の目詰まりを防止できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されない。

例えば、第１〜第５実施形態では樹脂層を研磨するために砥石を用いたが、これに代えて図１４に示すような研磨紙を用いてもよい。

その研磨紙８０は、ダイヤモンド等の砥粒８５と結合材８２との混練体を紙８１の上に形成してなる。

このような研磨紙８０を用いて樹脂層を研削する場合でも、第１〜第５実施形態のように、研磨紙８０の研磨面に目詰まりが発生するのを防止できる。

１…研削装置、２…ホイール、３…砥石、４…第１の駆動部、５…第２の駆動部、６…テーブル、７…ワーク、８…光源、９…リザーバ、１０…ノズル、１１…紫外光、１２…水溶液、１３…制御部、２１…基材、２２…凸状導電層、２３…樹脂層、２３ａ…変質層、３０…シリコン基板、３１…パッシベーション層、３２…下地導電層、３３…シード層、３４…第１のレジストパターン、３４ａ…窓、３５…金属めっき層、３６…第２のレジストパターン、３６ａ…孔、４０…金属ポスト、４１…金属配線、５０…回路基板、５１…コア基材、５１ａ…スルーホール、５２…金属ビア、５３…第１樹脂層、５４…スルーホール内金属層、５５…スルーホール穴埋め樹脂、５７…金属配線、５８…第２樹脂層、５９…金属パッド、６０…インターポーザ、６１…ダイアタッチ材、６２…基材、６３…ボンディングワイヤ、６５…金属ビア、６６…第３樹脂層、６７…金属配線、６８…第４樹脂層、６９…金属パッド、７０…半導体チップ、７２…スタッドバンプ、７３…電極パッド、７４…アンダーフィル樹脂、７５…再配線層、７６…はんだボール、８０…研磨紙、８１…紙、８２…結合材、８５…砥粒。

Claims (7)

1. 基材の上方に樹脂層を形成する工程と、
   前記樹脂層に紫外光を照射しながら、若しくは前記樹脂層に前記紫外光を照射した後に、前記樹脂層を研削する工程と、
   を有することを特徴とする研削方法。
2. 前記研削する工程は、砥石又は研磨紙により前記樹脂層を研削することを特徴とする請求項１に記載の研削方法。
3. 前記樹脂層を研削する工程において、酸化性のある水溶液に前記樹脂層を曝しながら、前記樹脂層に前記紫外光を照射しつつ、該樹脂層を研削することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削方法。
4. 前記水溶液は、過酸化水素水又はオゾン水であることを特徴とする請求項３に記載の研削方法。
5. 前記樹脂層を研削する工程において、前記水溶液により前記樹脂層を冷却しながら、前記樹脂層を研削することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の研削方法。
6. 基材の上方に凸状導電層を形成する工程と、
   前記基材の上方に樹脂層を形成して、該樹脂層により前記凸状導電層を埋め込む工程と、
   前記凸状導電層が表出するまで前記樹脂層を研削する工程とを有し、
   前記研削を、前記樹脂層に紫外光を照射しながら、若しくは前記樹脂層に前記紫外光を照射した後に行うことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
7. ワークを保持するテーブルと、
   前記ワークを研削する砥石又は研磨紙が取り付けられたホイールと、
   前記ワークに紫外光を照射する光源と、
   を有することを特徴とする研削装置。

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