JP2020027918A - 樹脂被覆方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の表面を平坦化する。【解決手段】被加工物であるウェーハ１に、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを交互に繰り返して、複数の樹脂層をウェーハ１の表面２ａに積層する。１回目の樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップの後にウェーハ１の表面２ａに形成された段差は、第１の樹脂層Ｒ１の高さの差であり、たとえば４．５μｍである。一方、２回目の樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップの後にウェーハ１の表面２ａに形成された段差は、第２の樹脂層Ｒ２の高さの差であり、たとえば０．２μｍに減少する。【選択図】図１０

Description

本発明は、樹脂被覆方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、被加工物の表面に、格子状のストリートが形成される。そして、ストリートによって区画された領域に、ＩＣあるいはＬＳＩ等のデバイスが形成される。これらの被加工物は、裏面が研削されて所定の厚みへと薄化される（たとえば、特許文献１参照）。その後、切削装置等によって、被加工物がストリートに沿って分割されることで、個々の半導体デバイスチップが製造される。

特許第６１５７２２９号公報

被加工物を薄化するために、その裏面を研削する際、被加工物の表面に形成されたデバイスを保護することが必要となる。このために、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状樹脂によって、被加工物の表面を被覆する手法がある。しかし、被加工物の表面には、デバイスの形状および配置に応じた凹凸が形成されている。そして、この凹凸が、被加工物の表面を被覆した樹脂にも転写されて、樹脂表面にも凹凸が発生してしまう。このような樹脂表面の凹凸は、被加工物の裏面研削における厚み精度の悪化を招く。したがって、被加工物の表面を平坦化することが望まれる。

本発明の樹脂被覆方法は、格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されて凹凸面となっている被加工物の表面を樹脂によって被覆する、被加工物の樹脂被覆方法であって、該被加工物の裏面を保持テーブルによって吸着保持する保持ステップと、該被加工物の表面に、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状樹脂を供給し、該被加工物の表面を該樹脂で被覆する樹脂被覆ステップと、該樹脂被覆ステップにて該被加工物の表面を被覆した該樹脂を硬化させて樹脂層を形成する紫外線照射ステップと、を備え、該樹脂被覆ステップと該紫外線照射ステップとを交互に繰り返して、複数の該樹脂層を該被加工物の表面に積層することにより、該被加工物の表面の凹凸を平坦化する。

液状樹脂は、一般に、硬化する際に、所定の硬化収縮率で収縮する。したがって、液状樹脂が厚いほど、硬化して樹脂層となったときに、収縮量が大きくなる。

ここで、被加工物の表面には、デバイスが形成されている。このため、被加工物の表面を液状樹脂によって面一となるように被覆した場合、被加工物の表面におけるデバイスの形成部分（デバイス部分）では、液状樹脂は、デバイスの厚さの分だけ、デバイスの形成されていない部分（非デバイス部分）よりも薄くなる。逆に、非デバイス部分では、デバイスのない分だけ、液状樹脂が厚くなる。

このため、紫外線照射ステップにおいて液状樹脂が硬化されて樹脂層となる際、非デバイス部分では、液状樹脂の収縮量が比較的に大きくなる一方、デバイス部分では、液状樹脂の収縮量が比較的に小さくなる。したがって、非デバイス部分とデバイス部分とで、液状樹脂の収縮量が変わるので、樹脂層の高さが変わり、その結果、被加工物の表面に段差が生じる。
そこで、本発明の樹脂被覆方法では、この段差を小さくするために、樹脂被覆ステップと紫外線照射ステップとを交互に繰り返すことによって、被加工物の表面に、複数の樹脂層を積層する。

すなわち、液状樹脂が硬化して樹脂層となったときに生じる被加工物の表面の段差は、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂の厚さの差に依存する。たとえば、この液状樹脂の厚さの差が小さいと、被加工物の表面に形成される段差も小さくなる。

ここで、１回目の樹脂被覆ステップの開始時では、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂の厚さの差は、デバイスの厚さに相当する。一方、２回目の樹脂被覆ステップの開始時では、液状樹脂の厚さの差は、１回目の紫外線照射ステップにおいて形成された樹脂層の高さの差である。この高さの差は、液状樹脂の硬化収縮率が１よりも小さいため、デバイスの厚さよりも小さくなる。したがって、２回目の紫外線照射ステップによって被加工物の表面に形成される段差は、１回目の紫外線照射ステップによって形成される段差よりも小さくなる。

そして、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを重ねるごとに、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂の厚さの差は小さくなる。そして、この液状樹脂の厚さの差の減少に伴って、被加工物の表面に形成される段差も小さくなる。

このように、本樹脂被覆方法では、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを繰り返し実行することにより、被加工物の表面に形成される段差を小さくし、被加工物の表面の平坦精度を高めることが可能となる。

本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハを示す斜視図である。 図１に示したウェーハの断面図である。 被覆装置によってウェーハが保持されている様子を示す断面図である。 被覆装置によってウェーハの表面に樹脂が供給されている様子を示す断面図である。 液状樹脂によってウェーハの表面が被覆されている状態を示す断面図である。 図５に示した液状樹脂が硬化して、ウェーハの表面に第１の樹脂層が形成されている状態を示す断面図である。 第１の樹脂層を有するウェーハの表面が、さらに液状樹脂によって被覆されている状態を示す断面図である。 図７に示した液状樹脂が硬化して、ウェーハの表面に第１および第２の樹脂層が積層されている状態を示す断面図である。 図９（ａ）は、液状樹脂によって被覆されたウェーハの表面を示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した樹脂が硬化されて第１の樹脂層となった場合に形成される段差を示す断面図である。 図１０（ａ）は、液状樹脂によって被覆された第１の樹脂層を含むウェーハの表面を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した樹脂が硬化されて第２の樹脂層となった場合に形成される段差を示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる被加工物の一例であるウェーハ１は、たとえば、円板状のシリコン基板である。ウェーハ１の表面２ａには、デバイス領域５および外周余剰領域６が形成されている。デバイス領域５では、格子状の分割予定ライン３によって区画された領域のそれぞれに、デバイス４が形成されている。外周余剰領域６は、デバイス領域５を取り囲んでいる。

図２に示すように、ウェーハ１の表面２ａには、デバイス４による凹凸が形成されている。このため、ウェーハ１の表面２ａは、凹凸面となっている。また、ウェーハ１の裏面２ｂは、デバイス４を有しておらず、研削砥石などによって研削される被研削面となっている。

本実施形態にかかる樹脂被覆方法（本樹脂被覆方法）では、このようなウェーハ１の表面２ａを、樹脂によって被覆する。本樹脂被覆方法では、図３に示すような被覆装置１１が用いられる。
被覆装置１１は、ウェーハ１を保持する保持テーブル２０、液状樹脂Ｒが供給されるステージ３０、および、液状樹脂Ｒを硬化させる硬化部材４０を備えている。

ステージ３０は、その上面に、フィルム３２を保持している。フィルム３２の上面に、液状樹脂Ｒが供給される。液状樹脂Ｒは、紫外線の照射を受けることにより硬化する紫外線硬化樹脂である。本実施形態では、ステージ３０は、石英ガラスによって形成されている。
硬化部材４０は、ステージ３０の下方に配置されており、フィルム３２上の液状樹脂Ｒを硬化させる紫外線を照射するＵＶランプを有している。

保持テーブル２０は、Ｚ軸方向に沿ってステージ３０に対向配置されており、ウェーハ１を保持したまま、Ｚ軸方向に移動することが可能なように構成されている。保持テーブル２０は、ウェーハ１を吸引保持する吸着部２３、および、吸着部２３を覆いかつ支持する枠体２１を備えている。吸着部２３は、ポーラスセラミックス等の多孔質材料からなり、円板状に形成されている。吸着部２３は、連通路２５を介して、吸引源２７に接続されている。

次に、本樹脂被覆方法に含まれるステップについて説明する。
（１）保持ステップ
本樹脂被覆方法では、まず、ウェーハ１を、保持テーブル２０によって保持する。すなわち、図３に示すように、吸引源２７が、連通路２５を介して、保持テーブル２０の吸着部２３を吸引する。これにより、吸着部２３の表面に負圧が生じる。保持テーブル２０の吸着部２３は、この負圧によって、ウェーハ１を吸引保持する。これにより、ウェーハ１の表面２ａが露出する。

（２）樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップ
保持ステップを実施した後、あるいは保持ステップと並行して、図示しない樹脂供給部によって、所定量の液状樹脂Ｒが、ステージ３０のフィルム３２上に滴下される。その後、保持テーブル２０が下降する。保持テーブル２０の下降に伴い、吸引保持されたウェーハ１の表面２ａが、液状樹脂Ｒに接触する。保持テーブル２０がさらに下降すると、図４に示すように、液状樹脂Ｒは、ウェーハ１の表面２ａによって下方に押圧され、ウェーハ１の径方向に、所定の厚みを有するように押し拡げられる。
このようにして、ウェーハ１の表面２ａに液状樹脂Ｒが供給され、図５に示すように、ウェーハ１の表面２ａが液状樹脂Ｒによって被覆される（樹脂被覆ステップ）。

その後、硬化部材４０が、所定の厚みを有するように拡張された液状樹脂Ｒに向けて、石英ガラス製のステージ３０を介して、紫外光を照射する（紫外線照射ステップ）。これにより、液状樹脂Ｒが硬化して、図６に示すように、ウェーハ１の表面２ａに、第１の樹脂層Ｒ１が形成される。

その後、再び、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップが繰り返される。すなわち、図３に示すように保持テーブル２０がいったん上昇して、所定量の液状樹脂Ｒがステージ３０のフィルム３２上に滴下された後、保持テーブル２０が再下降する。ウェーハ１の表面２ａ（第１の樹脂層Ｒ１）が液状樹脂Ｒを押圧し、液状樹脂Ｒが、ウェーハ１の径方向に、所定の厚みを有するように押し拡げられる。このようにして、ウェーハ１の第１の樹脂層Ｒ１を含む表面２ａに液状樹脂Ｒが供給され、図７に示すように、表面２ａが液状樹脂Ｒによって被覆される（２回目の樹脂被覆ステップ）

次に、硬化部材４０が、液状樹脂Ｒに紫外光を照射する（２回目の紫外線照射ステップ）。これにより、表面２ａの第１の樹脂層Ｒ１上で液状樹脂Ｒが硬化して、図８に示すように、ウェーハ１の表面２ａに、第２の樹脂層Ｒ２が形成される。

ここで、本樹脂被覆方法の作用および効果について説明する。
まず、液状樹脂Ｒの硬化による収縮、および、それによって形成される第１の樹脂層Ｒ１の段差について説明する。

液状樹脂Ｒは、一般に、硬化する際に収縮する。したがって、液状樹脂Ｒが厚いほど、硬化して樹脂層となったときに、収縮量が大きくなる。
なお、液状樹脂Ｒの収縮の度合いは、たとえば、硬化収縮率で表される。硬化収縮率は、本実施形態では、以下の式で表される。
硬化収縮率＝（硬化前の厚さ−硬化後の厚さ）／硬化前の厚さ
本実施形態では、液状樹脂Ｒの硬化収縮率を、５％であるとする。

また、ウェーハ１の表面２ａには、デバイス４が形成されている。このため、表面２ａを液状樹脂Ｒによって面一となるように被覆した場合、ウェーハ１の表面２ａにおけるデバイス４の形成部分（デバイス部分）では、液状樹脂Ｒは、デバイス４の厚さの分だけ、デバイス４の形成されていない部分（非デバイス部分）よりも薄くなる。逆に、非デバイス部分では、デバイス４のない分だけ、液状樹脂Ｒが厚くなる。

このため、１回目の紫外線照射ステップにおいて液状樹脂Ｒが硬化されて第１の樹脂層Ｒ１となる際、非デバイス部分は、液状樹脂Ｒの収縮量が比較的に大きくなる一方、デバイス部分では、液状樹脂Ｒの収縮量が比較的に小さくなる。したがって、非デバイス部分とデバイス部分とで、液状樹脂Ｒの収縮量が変わるので、表面２ａから第１の樹脂層Ｒ１の上面までの高さ（以下、第１の樹脂層Ｒ１の高さ）が変わり、その結果、ウェーハ１の表面２ａに段差が生じる。

たとえば、図９（ａ）に示すように、ウェーハ１の表面２ａに、厚さ９０μｍのデバイス４が形成されているとする。そして、この表面２ａが液状樹脂Ｒによって面一となるように被覆されたとき、表面２ａから液状樹脂Ｒの上面までの高さが、１００μｍであるとする。この場合、デバイス部分は、１０μｍの液状樹脂Ｒによって被覆される。一方、非デバイス部分は、１００μｍの液状樹脂Ｒによって被覆される。

液状樹脂Ｒの硬化収縮率が５％なので、この液状樹脂Ｒが硬化されて第１の樹脂層Ｒ１となると、図９（ｂ）に示すように、非デバイス部分では、第１の樹脂層Ｒ１の厚さは９５μｍとなる。したがって、この部分では、第１の樹脂層Ｒ１の高さが９５μｍとなる。
一方、デバイス部分では、第１の樹脂層Ｒ１の厚さは９．５μｍとなる。このため、デバイス部分では、第１の樹脂層Ｒ１の高さが、デバイス４の厚さ（９０μｍ）と第１の樹脂層の厚さ（９．５μｍ）との和である９９．５μｍとなる。

したがって、表面２ａにおける第１の樹脂層Ｒ１の高さに、デバイス部分と非デバイス部分との間で、４．５μｍの差が生じる。すなわち、ウェーハ１の表面２ａに、４．５μｍの段差が生じる。この値は、ウェーハ１の表面２ａの平坦精度を考慮すると、好ましくない値である。
そこで、本実施形態では、この段差を小さくするために、樹脂被覆ステップと該紫外線照射ステップとを交互に繰り返すことによって、ウェーハ１の表面２ａに、複数の樹脂層を積層する。

すなわち、液状樹脂Ｒが硬化して樹脂層となったときに生じるウェーハ１の表面２ａの段差は、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂Ｒの厚さの差に依存する。たとえば、この液状樹脂Ｒの厚さの差が小さいと、ウェーハ１の表面２ａに形成される段差も小さくなる。

ここで、１回目の樹脂被覆ステップの開始時では、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂Ｒの厚さの差は、デバイス４の厚さに相当する。一方、２回目の樹脂被覆ステップの開始時では、液状樹脂Ｒの厚さの差は、第１の樹脂層Ｒ１の高さの差である。この差（４．５μｍ）は、液状樹脂Ｒの硬化収縮率が１よりも小さいため、デバイス４の厚さ（９０μｍ）よりも小さくなる。したがって、２回目の紫外線照射ステップによってウェーハ１の表面２ａに形成される段差は、１回目の紫外線照射ステップによって形成される段差よりも小さくなる。

そして、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを重ねるごとに、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂Ｒの厚さの差は小さくなる。そして、液状樹脂Ｒの厚さの差の減少に伴って、ウェーハ１の表面２ａに形成される段差も小さくなる。

たとえば、図１０（ａ）に示すように、２回目の樹脂被覆ステップによって、ウェーハ１の表面２ａが液状樹脂Ｒによって被覆されたとき、表面２ａから液状樹脂Ｒの上面までの高さが、１０５μｍであるとする。この場合、デバイス部分は、５．５μｍの液状樹脂Ｒによって被覆される。一方、非デバイス部分は、１０μｍの液状樹脂Ｒによって被覆される。したがって、デバイス部分と非デバイス部分とにおける硬化前の液状樹脂Ｒの厚さの差は、４．５μｍとなる。

液状樹脂Ｒの硬化収縮率が５％なので、液状樹脂Ｒが硬化されて第２の樹脂層Ｒ２となると、図１０（ｂ）に示すように、非デバイス部分では、第２の樹脂層Ｒ２の厚さは９．５μｍとなる。したがって、この部分では、表面２ａから第２の樹脂層Ｒ２の上面までの高さ（以下、第２の樹脂層Ｒ２の高さ）が、第１の樹脂層Ｒ１の高さ（９５μｍ）と第２の樹脂層Ｒ２の高さ（９．５μｍ）との和である１０４．５μｍとなる。

一方、デバイス部分では、第２の樹脂層Ｒ２の厚さは約５．２μｍとなる。このため、デバイス部分では、第２の樹脂層Ｒ２の高さが、デバイス４の厚さ（９０μｍ）と第１の樹脂層の厚さ（９．５μｍ）と第２の樹脂層Ｒ２の厚さ（５．２μｍ）との和である１０４．７μｍとなる。
したがって、表面２ａにおける第２の樹脂層Ｒ２の高さには、デバイス部分と非デバイス部分との間で、約０．２μｍの差しか生じない。すなわち、ウェーハ１の表面２ａに生じる段差は、約０．２μｍにまで減少する。

このように、本樹脂被覆方法では、樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを繰り返し実行することにより、ウェーハ１の表面２ａに形成される段差を小さくし、ウェーハ１の表面２ａの平坦精度を高めることが可能となる。

なお、本実施形態では、樹脂被覆ステップにおいて、ウェーハ１の表面２ａを、被覆装置１１を使用するプレス方式を用いて、液状樹脂Ｒによって被覆している。しかしながら、これは、ウェーハ１の表面２ａを被覆する方法の一例に過ぎない。ウェーハ１の表面２ａを液状樹脂Ｒによって被覆する方式は、スピンコート方式等の他のいずれの方法であってもよい。

また、本実施形態では、ウェーハ１の表面２ａに、２回の樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップを繰り返し実行する例を示している。しかし、ウェーハ１の表面２ａに対して実行する樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップの回数は、２回に限らず、３回以上でもよい。樹脂被覆ステップおよび紫外線照射ステップの回数を増やすことにより、表面２ａの平坦精度をより高めることが可能となる。

１：ウェーハ、２ａ：表面、２ｂ：裏面、３：分割予定ライン、４：デバイス、５：デバイス領域、６：外周余剰領域、
１１：被覆装置、２０：保持テーブル、２１：枠体、２３：吸着部、２５：連通路、２７：吸引源、３０：ステージ、３２：フィルム、４０：硬化部材、
Ｒ：液状樹脂、Ｒ１：第１の樹脂層、Ｒ２：第２の樹脂層、

Claims (1)

1. 格子状に形成された複数の分割予定ラインによって区画された領域にデバイスが形成されて凹凸面となっている被加工物の表面を樹脂によって被覆する、被加工物の樹脂被覆方法であって、
   該被加工物の裏面を保持テーブルによって吸着保持する保持ステップと、
   該被加工物の表面に、紫外線の照射を受けることにより硬化する液状樹脂を供給し、該被加工物の表面を該樹脂で被覆する樹脂被覆ステップと、
   該樹脂被覆ステップにて該被加工物の表面を被覆した該樹脂を硬化させて樹脂層を形成する紫外線照射ステップと、を備え、
   該樹脂被覆ステップと該紫外線照射ステップとを交互に繰り返して、複数の該樹脂層を該被加工物の表面に積層することにより、該被加工物の表面の凹凸を平坦化する、樹脂被覆方法。

Images