JP2020504454A - 半導体製造に使用するための除去可能な一時的保護層 - Google Patents

半導体製造に使用するための除去可能な一時的保護層 Download PDF

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Abstract

処理中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法は、ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することと、調製した溶液でデバイスウェハをコーティングすることと、コーティングしたデバイスウェハを焼成して保護層を形成することと、焼成したデバイスウェハを処理することと、処理したウェハから保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解させることと、を含む。溶媒は水を含む。焼成は、１５０℃〜１７０℃の温度で行われる。保護層は、処理中、焼成したデバイスウェハ上に残存する。ポリ（ビニルアルコール）は、９３％以上の加水分解度を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、保護層に関し、具体的には、半導体デバイス製造に使用するための一時的保護層に関する。
高度な半導体デバイスは、デバイスをパッケージングする際に粒子汚染に対する感度を増加させ、歩留まり損失をもたらす恐れがある。例えば、デバイスがウェハレベルで完成した後、パッケージングのために半導体デバイスウェハを個々の集積回路又はダイにウェハ個片化又はダイシングするプロセスは、デバイス表面を粒子汚染に暴露させ、パッケージング時にデバイスの損失をもたらす可能性がある。
処理中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法は、ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することと、調製した溶液でデバイスウェハをコーティングすることと、コーティングしたデバイスウェハを１５０℃〜１７０℃の温度で焼成して保護層を形成することと、焼成したデバイスウェハ上に保護層が残存している間、焼成したデバイスウェハを処理することと、処理したウェハから保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解させることと、を含む。溶媒は水を含む。ポリ（ビニルアルコール）は、９３％を超える加水分解度を有する。
様々な実施形態は、処理中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法に関する。方法は、ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することと、調製した溶液でデバイスウェハをコーティングすることと、コーティングしたデバイスウェハを１５０℃〜１７０℃の温度で焼成して保護層を形成することと、焼成したデバイスウェハを処理することと、処理したウェハから保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解させることと、を含む。溶媒は水を含む。保護層は、処理中、焼成したデバイスウェハ上に残存する。ポリ（ビニルアルコール）は、９３％以上の加水分解度を有する。いくつかの実施形態では、処理はダイシングを含む。いくつかの実施形態では、ポリ（ビニルアルコール）は、９３％〜９９．３％の加水分解度を有する。いくつかの実施形態では、溶液中のポリ（ビニルアルコール）の濃度は、溶液の５重量％〜３０重量％であり、残部は水である。いくつかの実施形態では、デバイスウェハのコーティングは、調製した溶液をデバイスウェハの表面上にスピンコーティングすることを含む。いくつかの実施形態では、コーティングしたデバイスウェハの焼成は、１分〜１２分の時間にわたる。いくつかの実施形態では、保護層を溶解させることは、１分〜３０分の時間にわたる。いくつかの実施形態では、保護層の溶解は、処理したウェハを溶媒に浸漬することを含む。いくつかの実施形態では、保護層の溶解は、処理したウェハ上に溶媒を噴霧することを含む。いくつかの実施形態では、溶媒は水からなる。
様々な実施形態は、ウェハ個片化中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法に関する。方法は、ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することと、調製した溶液でデバイスウェハをコーティングすることと、コーティングしたデバイスウェハを１３５℃〜１７０℃の温度で焼成して保護層を形成することと、焼成したデバイスウェハをダイシングすることと、ダイシングしたウェハから保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解させることと、を含む。溶媒は水を含む。保護層は、ダイシング中、焼成したデバイスウェハ上に残存する。ポリ（ビニルアルコール）は、９８．４％以上の加水分解度を有する。いくつかの実施形態では、ポリ（ビニルアルコール）は、９８．４％〜９９．３％の加水分解度を有する。いくつかの実施形態では、溶液を調製することは、８０℃〜９８℃の温度に水を加熱することと、加熱した水にポリ（ビニルアルコール）を混合することと、混合物を撹拌して溶液を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、溶液中のポリ（ビニルアルコール）の濃度は、溶液の５重量％〜３０重量％であり、残部は水である。いくつかの実施形態では、デバイスウェハのコーティングは、調製した溶液をデバイスウェハの表面上にスピンコーティングすることを含む。いくつかの実施形態では、コーティングしたデバイスウェハの焼成は、１分〜１２分の時間にわたる。いくつかの実施形態では、保護層を溶解させることは、１分〜３０分の時間にわたる。いくつかの実施形態では、保護層の溶解は、ダイシングしたウェハを溶媒に浸漬することを含む。いくつかの実施形態では、保護層の溶解は、ダイシングしたウェハ上に溶媒を噴霧することを含む。いくつかの実施形態では、溶媒は水からなる。
添付の図面を考慮して、本発明の実施形態についての以下の記載を参照することによって、本発明の上述及び他の特性及び有利性、並びにそれらを達成する様式がより明らかになり、本発明自体がより良好に理解されるであろう。
本開示の実施形態による、個々のダイにダイシングされる半導体デバイスウェハの一部分及びデバイスウェハに適用された一時的保護層の概略断面図である。 ダイシングテープ上に載置された図１の半導体デバイスウェハの一部分の概略断面図である。 ダイシングプロセス中のデバイスウェハ及び個々のダイ上の一時的保護層を示している、図２の半導体デバイスウェハの一部分の概略断面図である。 個々のダイ上の一時的保護層を示している、ダイシング後の図３の半導体デバイスウェハの一部分の概略断面図である。 本開示の実施形態による、一時的保護層の除去後の図４の半導体デバイスウェハの一部分の概略断面図である。 本開示の実施形態による、一時的保護層の様々な温度での水中浸漬時間に対する膜厚のグラフである。 本開示の実施形態による、一時的保護層の様々な焼成時間及び温度での波長に対する光透過率のグラフである。
上述したように、例えば、ダイシングプロセスに関連した粒子汚染の存在は、高度な半導体デバイスの歩留まり損失をもたらし得る。粒子汚染は、例えば、浮遊粒子汚染であり得る。浮遊粒子は、半導体デバイスがダイシングされるために列をなして待っている間に、及び／又は個々のダイがダイシングテープから剥がされ、パッケージ内に配置されるために、列をなして待っている間に、半導体デバイス上に定着し得る。粒子汚染は、例えば、ダイシングプロセス中に発生し得る。粒子汚染が半導体デバイス上に定着すると、除去することは困難であり得る。
本開示の実施形態は、ウェハが処理されるのを待っている間に、ウェハが処理されている間に、及びウェハが処理された後に、粒子汚染がデバイスウェハ上に定着するのを防止するために、一時的なポリ（ビニルアルコール）層を半導体デバイス上に設ける。本開示のいくつかの実施形態は、ウェハがダイシングされるのを待っている間に、ウェハがダイシングされている間に、及びウェハがダイシングされた後、個々のダイが選び取られ、パッケージ内に配置されるまでに、粒子汚染がデバイスウェハ上に定着するのを防止するために、一時的なポリ（ビニルアルコール）層を半導体デバイス上に設ける。本開示の実施形態に従って形成されたポリ（ビニルアルコール）層は、厚さ又は半導体デバイスへの接着の実質的な損失なしに、ダイシングプロセス中に使用される室温水への曝露に耐えることができることが見出された。ダイシング後、個々のダイが選び取られ、パッケージ内に配置される前に、ポリ（ビニルアルコール）層は、それが存在しなければ半導体デバイス上に定着したであろう任意の粒子汚染を運び去る、本開示の実施形態による、水を含む加熱した溶媒で容易に除去することができる。
本開示の実施形態に従って形成されたポリ（ビニルアルコール）層はまた、可視スペクトルにわたって少なくとも８０％の光透過率を有する。これは、ウェハダイシング中の正確なアライメントのために半導体デバイスのパターンが明確に視認されなければならないため、重要である。本開示の実施形態に従って形成されたポリ（ビニルアルコール）層はまた、銅ボンディングパッドなど、それらが接触し得る半導体デバイスの材料に対して非腐食性である。
図１は、本開示の実施形態による、個々のダイにダイシングされる半導体デバイスウェハ１０の一部分及びデバイスウェハ１０に適用された一時的保護層１２の概略断面図である。図１に示すように、デバイスウェハ１０は、複数のダイシングストリート２０（３つ図示）によって分離された、上面１４、底面１６、及び複数の半導体デバイス１８（２つ図示）を含む。ダイシングの前には、図１に示すように、半導体デバイス１８及びダイシングストリート２０は、別個に画定されているが、全てデバイスウェハ１０の一体部分である。
保護層１２は、最初にポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することによって、デバイスウェハ１０の上面１４に適用することができる。いくつかの実施形態では、溶液は、水を加熱し、ポリ（ビニルアルコール）を水に混合し、ポリ（ビニルアルコール）が水に完全に溶解するように混合物を２〜３時間撹拌することによって調製することができる。他の実施形態では、ポリ（ビニルアルコール）を水に混合することができ、次いで混合物を撹拌しながら加熱することができる。いくつかの実施形態では、水は、８０℃、８５℃、若しくは９０℃程度の低い温度に、又は９３℃、９５℃、若しくは９８℃程度の高い温度に、又は前述の温度のうちのいずれか２つの間に画定される任意の範囲内の温度に加熱することができる。例えば、いくつかの実施形態では、水は、８０℃〜９８℃、８０℃〜９５℃、８５℃〜９５℃、又は９０℃〜９５℃の範囲の温度に加熱することができる。いくつかの他の実施形態では、ポリ（ビニルアルコール）は、水が加熱される前に水に添加されてもよく、ポリ（ビニルアルコール）及び水は一緒に加熱されてもよい。いくつかの実施形態では、結果として得られた粘性溶液は、０．１マイクロメートル、０．５マイクロメートル、及び／又は１マイクロメートルフィルタなど、１つ以上のフィルタを通して濾過することができる。
いくつかの実施形態では、調製した溶液中のポリ（ビニルアルコール）の濃度は、５重量パーセント（重量％）、１０重量％、若しくは１５重量％程度に低く、又は２０重量％、２５重量％、若しくは３０重量％程度に高くすることができ、又は前述の値のうちのいずれか２つの間に画定される範囲内であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、調製した溶液中のポリ（ビニルアルコール）の濃度は、５重量％〜３０重量％、５重量％〜２０重量％、５重量％〜１５重量％、１０重量％〜２５重量％、又は１５重量％〜２０重量％の範囲であり得る。
ポリ（ビニルアルコール）溶液を調製した後、調製した溶液でデバイスウェハ１０の上面１４をコーティングして、保護層１２を形成することができる。いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、スピンコーティングによってコーティングすることができる。スピンコーティングでは、好適な量の溶液が上面１４上に分配され、次いで、上面１４を均一にコーティングするようにデバイスウェハ１０が高速回転される。いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、１０秒、１５秒、２０秒、若しくは２５秒程度の短い時間、又は３５秒、４０秒、４５秒、５０秒、５５秒若しくは６０秒程度の長い時間、又は前述の時間のうちのいずれか２つの間の任意の時間にわたって回転させることができる。いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、１０秒〜６０秒、１５秒〜５５秒、２０秒〜５０秒、又は２５秒〜４５秒の範囲の時間にわたって回転させることができる。いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、８００回転／分（ＲＰＭ）、９００ＲＰＭ、１，０００ＲＰＭ、若しくは１，１００ＲＰＭ程度の低い速度で、又は１，２００ＲＰＭ、１，３００ＲＰＭ、１，４００ＲＰＭ、１，５００ＲＰＭ、若しくは１，６００ＲＰＭ程度の高い速度で、又は前述の速度のうちのいずれか２つの間の任意の速度で回転させてもよい。いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、８００ＲＰＭ〜１，６００ＲＰＭ、９００ＲＰＭ〜１，５００ＲＰＭ、１，０００ＲＰＭ〜１，４００ＲＰＭ、又は１，１００ＲＰＭ〜１，３００ＲＰＭの範囲の速度で回転させてもよい。上面１４にわたって溶液を分配することに加えて、高速回転は、保護層１２から水の大部分を急速に蒸発させるのに役立つ。他の実施形態では、デバイスウェハ１０は、スプレーコーティング、ロールコーティング、又は当該技術分野において既知の他のコーティング方法によってコーティングすることができる。
いくつかの実施形態では、保護層１２の厚さは、０．５マイクロメートル、０．６マイクロメートル、０．７マイクロメートル、０．８マイクロメートル、若しくは０．９マイクロメートル程度に低く、又は１マイクロメートル、２マイクロメートル、３マイクロメートル、４マイクロメートル、若しくは５マイクロメートル程度に高く、又は前述の値のうちのいずれか２つの間に画定される任意の範囲内にすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、保護層１２の厚さは、０．５マイクロメートル〜５マイクロメートル、０．６マイクロメートル〜４マイクロメートル、０．７マイクロメートル〜３マイクロメートル、０．８マイクロメートル〜２マイクロメートル、又は０．９マイクロメートル〜１マイクロメートルの範囲である。
デバイスウェハ１０がポリ（ビニルアルコール）溶液でコーティングされた後、デバイスウェハ１０を焼成して、保護層１２内に残っている水の大部分を蒸発させることができる。いくつかの実施形態では、焼成は、１３５℃、１４０℃、若しくは１４５℃程度の低い温度で、又は１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、若しくは１７０℃程度の高い温度で、又は前述の温度のうちのいずれか２つの間に画定される温度範囲内で行われる。例えば、いくつかの実施形態では、焼成は、１３５℃〜１７０℃、１４０℃〜１６５℃、１４５℃〜１６０℃、１５０℃〜１５５℃、又は１５０℃〜１７０℃の範囲の温度で行われる。２００℃を超える焼成温度では、可視スペクトルにわたって平均化された平均光透過率は、８０％未満に低下し得ることが見出された。また、２００℃の焼成温度では、水を８０℃の温度に加熱しても、水を含む溶媒で保護層１２を溶解することによって保護層１２を容易に除去することはできないことも判明している。
いくつかの実施形態では、焼成は、デバイスウェハ１０の底部側１６が、加熱された表面、又はホットプレート（図示せず）と物理的に接触しているホットプレート焼成を含むことができる。このような実施形態では、デバイスウェハ１０は、１分、２分、若しくは３分程度の短い時間、又は４分、５分、若しくは６分程度の長い時間、又は任意の２つの前述の時間の間の任意の時間にわたって焼成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、デバイスウェハは、１分〜６分、２分〜５分、又は３分〜４分の範囲の時間にわたってホットプレート上で焼成することができる。いくつかの実施形態では、焼成は、加熱された空気の流れが上面１４上の保護層１２を横切るコンベクションオーブン焼成を含むことができる。このような実施形態では、デバイスウェハ１０は、４分、５分、若しくは６分程度の短い時間、又は８分、１０分、若しくは１５分程度の長い時間、又は任意の２つの前述の時間の間の任意の時間にわたって焼成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、デバイスウェハは、４分〜１５分、５分〜１０分、又は６分〜８分の範囲の時間にわたってコンベクション焼成することができる。いくつかの実施形態では、焼成は、ホットプレート焼成及びコンベクションオーブン焼成の両方を含むことができる。このような実施形態では、合計焼成時間は、５分、６分、若しくは７分程度の短い時間、又は８分、９分、若しくは１０分程度の長い時間、又は任意の２つの前述の時間の間の時間であり得る。例えば、ホットプレート焼成及びコンベクションオーブン焼成の両方を含む実施形態では、合計焼成時間は、５分〜１０分、６分〜９分、又は７分〜８分の範囲であり得る。１５０℃などのより高い焼成温度では、１０分より長い合計焼成時間は、可視スペクトルの一部に対して保護層１２の光透過率を８０％に近付けるように減少させ得ることが見出された。
デバイスウェハ１０が焼成された後、保護層１２は、実質的に、室温において水に不溶性である。本開示の目的のために、室温は２０℃〜３０℃の範囲である。保護層１２は、デバイスウェハ１０の上面１４を粒子汚染から保護する。
図２は、ダイシングテープ２２上に載置された図１の半導体デバイスウェハ１０の一部分の概略断面図である。図２に示すように、ダイシングテープ２２は、デバイスウェハ１０の底部側１６に接着される。ダイシングテープ２２は、当該技術分野において既知の任意のダイシングテープであり得る。ダイシングテープ２２は、典型的には、ダイシングフレーム（図示せず）にも接着されて、デバイスウェハ１０をダイシングフレーム内に浮遊させる。ダイシングフレームは、当該技術分野において既知であるように、デバイスウェハ１０をダイシングソー（図示せず）上で加工するための機械的インターフェースを提供する。デバイスウェハ１０がダイシングテープ２２上に載置されると、デバイスウェハ１０はダイシングされる準備が整う。デバイスウェハ１０がダイシングされるために列をなして待っている間、いずれの浮遊粒子汚染も保護層１２上に落ちることになり、デバイスウェハ１０の上面１４上に落ちることはない。
図３は、ダイシングプロセス中のデバイスウェハ１０上の一時的保護層１２を示している、図２の半導体デバイスウェハ１０の一部分の概略断面図である。図３に示すように、ダイシングブレード２４を使用して、デバイスウェハ１０を切断し、ダイシングテープ２２にわずかに切り込んで、ダイシングストリート２０を除去し、半導体デバイス１８を個々のダイに分離することができる。ダイシングブレード２４は、当該技術分野において既知の任意のタイプのダイシングブレード、例えば、ダイヤモンド含浸樹脂ブレードであり得る。図３に示されているダイシングブレード２４は、図面のページの奥又は手前のいずれかに向かう方向に回転する。図３に示すように、図の左側のダイシングストリート２０は完全にダイシングされ、図示された２つの半導体デバイス１８の間の図の中央にあるダイシングストリート２０は部分的にダイシングされ、図の右側のダイシングストリート２０はまだダイシングされていない。プロセス全体を通して、ダイシングブレード２４によってダイシングされている領域は、ブレードを冷却し、ダイシングブレード２４によってダイシングストリート２０から除去された粒子（図示せず）を洗い流すために、水（図示せず）が噴霧されている。保護層１２は、ダイシングブレード２４を冷却するために使用される室温水に可溶性ではないため、上面１４上に無傷で残存する。大きいウェハ上では、多くの半導体デバイス１８と共に、デバイスウェハ１０の上面１４は、長期間にわたって冷却水噴霧に曝され得る。本発明の実施形態による保護層１２は、そのような長期間にわたって、実質的に不溶性に無傷で残存することができる。いくつかの実施形態では、保護層１２は、２．５時間、３時間、５時間、８時間、若しくは２０時間程度の長い時間にわたって、又は前述の値のうちのいずれか２つの間の任意の時間程度の長さにわって、実質的に不溶性に無傷で残存する。デバイスウェハ１０の上面１４を浮遊粒子から保護することに加えて、保護層１２はまた、冷却水噴霧によって完全には洗い流されないことがあり得るダイシングストリート２０から除去された粒子からも上面１４を保護する。
図４は、個々の半導体デバイス１８ダイ上の一時的保護層１２を示している、ダイシング後の図３の半導体デバイスウェハ１０の一部分の概略断面図である。図４を参照して上述したように、保護層１２は、半導体デバイス１８のそれぞれの上面１４上に無傷で残存しており、上面１４を浮遊粒子汚染から保護し続ける。
図５は、本開示の実施形態による、一時的保護層１２の除去後の図４のダイシングした半導体デバイスウェハ１０の一部分の概略断面図である。いくつかの実施形態では、保護層１２は、水を含む溶媒で保護層１２を溶解することによって除去することができ、溶媒は６５℃以上の温度を有する。いくつかの実施形態では、保護層１２は、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃程度の低い温度、又は８５℃、９０℃、９５℃、９９℃程度の高い温度、又は前述の温度のうちのいずれか２つの間に画定される温度範囲内の温度を有する溶媒によって溶解することができる。例えば、いくつかの実施形態では、保護層１２は、６５℃〜９９℃、７０℃〜９５℃、７５℃〜９０℃、８０℃〜８５℃、又は８０℃〜９５℃の範囲の温度を有する溶媒によって溶解することができる。いくつかの実施形態では、溶媒は水からなる。いくつかの他の実施形態では、溶媒は、水及び界面活性剤を含む。
いくつかの実施形態では、保護層１２は、ダイシングしたデバイスウェハ１０を溶媒に浸漬することによって溶解することができる。他の実施形態では、保護層１２は、ダイシングしたデバイスウェハ１０上に溶媒を噴霧することによって溶解することができる。溶媒は、ダイシングした半導体デバイスをダイシングテープ２２から剥がすことがないように、比較的低い圧力で噴霧することができる。いくつかの実施形態では、ダイシングしたデバイスウェハ１０は、１分、２分、４分、６分、若しくは８分程度の短い時間にわたって、又は１０分、１５分、２０分、２５分、若しくは３０分程度の長い時間にわたって、又は前述の時間のうちのいずれか２つの間の時間にわたって、溶媒に浸漬するか、又は溶媒で噴霧することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ダイシングしたデバイスウェハ１０は、１分〜３０分、２分〜２５分、４分〜２０分、６分〜１５分、又は８分〜１０分の範囲の時間にわたって、溶媒に浸漬するか、又は溶媒で噴霧することができる。
例えば、９３％超、９５％超、９７％超、又は９９％超の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）は、上述したように、室温で水にほとんど不溶性であるが、水を含む加熱した溶媒に容易に溶解する層を、形成することができることが見出された。８７％〜８９％などのより低い加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）は、１５０℃程度の高い温度で焼成した場合であっても、室温水にほとんど可溶性のままであることが見出された。
ポリ（ビニルアルコール）の加水分解度が９３％を超える、いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、１５０℃〜１７０℃の温度で２分〜１０分の時間にわたって焼成することができる。９３％〜９６％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）については、焼成温度は、保護層１２が少なくとも２時間半の期間にわたって室温水に実質的に不溶性となるために、少なくとも１５０℃でなければならないことが判明している。ポリ（ビニルアルコール）の加水分解度が９８．４％を超える、いくつかの実施形態では、デバイスウェハ１０は、１３５℃〜１７０℃の温度で２分〜１０分の時間にわたって焼成することができる。９８．４％〜９９．３％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）については、焼成温度は、保護層１２が少なくとも２時間半の期間にわたって室温水に実質的に不溶性となるために、少なくとも１３５℃でなければならないことが判明している。
本発明は、例示的な設計に対するものとして説明したが、本発明は、本開示の趣旨及び範囲内で更に修正することができる。更に、本出願は、本発明が関連する技術分野における既知の又は慣習的な実践に属する本開示からのそのような逸脱を包含することが意図されている。
（実施例１）
焼成温度及び加水分解度の関数としての室温耐水性
２つのポリ（ビニルアルコール）溶液を調製し、１つは、９８％〜９９％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）を含有し、もう１つは、９９％を超える加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）を含有した。加水分解度は製造業者によって提供された。溶液のそれぞれは、マントルヒーターを用いて、三つ口の２リットルガラスフラスコ内で１，１７０グラムの水を９０℃〜９５℃の温度に加熱することによって調製した。１３０グラムの量のポリ（ビニルアルコール）を少量ずつ添加しながら、混合物を激しく撹拌した。全てのポリ（ビニルアルコール）を添加した後、混合物を更に３時間撹拌して、ポリ（ビニルアルコール）を完全に溶解させた。結果として得られた溶液をそれぞれ、１マイクロメートルフィルタに通して濾過し、次いで０．１マイクロメートルフィルタに通して濾過した。
２つの調製した溶液をそれぞれ、６枚の３００ｍｍシリコンウェハ上に、即ち、２つの溶液のそれぞれに対して３枚のウェハ上にスピンコーティングした。各ウェハに対して、１０ｍＬの溶液をウェハ上に分配し、ウェハを９００ＲＰＭで３０秒間回転させた。ウェハのそれぞれは、ホットプレート上において１２０℃、１３５℃又は１５０℃で２分間焼成した。テープ接着試験のために、ウェハのそれぞれの上にクロスハッチパターンを作製した。ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを測定した。
６枚のウェハを３０℃の温度で２時間半水に浸漬した。浸漬後、窒素ガスを流すことによってウェハを乾燥させ、ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを再度測定した。結果を以下の表１に示す。ウェハのそれぞれに対する保護層の接着をＡＳＴＭ Ｄ３３５９のクロスグリッド試験手順による接着テープ試験によって判定した。全てのウェハが、光学顕微鏡下で観察した接着テープ試験に合格した。
Figure 2020504454
表１に示すように、９８％〜９９％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）保護層は、１５０℃の温度で焼成した場合（ボールド体で表示）は３０℃の水に不溶性であったが、１３５℃の温度で焼成した場合は不溶性でなかった。対照的に、９９％を超える加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）保護層は、１３５℃又は１５０℃のいずれかの温度で焼成した場合（ボールド体で表示）は３０℃の水に不溶性であった。いずれのポリ（ビニルアルコール）保護層も、１２０℃の温度で焼成した場合は３０℃の水に不溶性でなかった。したがって、３０℃の水に対するポリ（ビニルアルコール）保護層の耐性は、焼成温度及び加水分解度の両方の関数である。
６枚のウェハを８５℃の水に５分間浸漬した。ポリ（ビニルアルコール）保護層は、６枚全てのウェハからうまく除去された。
（実施例２）
焼成温度及び加水分解度の関数としての室温耐水性
以下の表２に示すように、８８％〜９９．３％の範囲の加水分解度をそれぞれ有する５つのポリ（ビニルアルコール）溶液を調製した。加水分解度は製造業者によって提供された。溶液のそれぞれは、マントルヒーターを用いて、三つ口の２リットルガラスフラスコ内で１，１７０グラムの水を９０℃〜９５℃の温度に加熱することによって調製した。１３０グラムの量のポリ（ビニルアルコール）を少量ずつ添加しながら、混合物を激しく撹拌した。全てのポリ（ビニルアルコール）を添加した後、混合物を更に３時間撹拌して、ポリ（ビニルアルコール）を完全に溶解させた。結果として得られた溶液をそれぞれ、１マイクロメートルフィルタに通して濾過し、次いで０．１マイクロメートルフィルタに通して濾過した。
５つの調製した溶液をそれぞれ、１５枚の３００ｍｍシリコンウェハ上に、即ち、５つの溶液のそれぞれに対して３枚のウェハ上にスピンコーティングした。各ウェハに対して、１０ｍＬの溶液をウェハ上に分配し、ウェハを９００ＲＰＭで３０秒間回転させた。ウェハのそれぞれは、ホットプレート上において１２０℃、１３５℃又は１５０℃で２分間焼成した。ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを測定した。
１５枚のウェハを３０℃の温度で２時間半水に浸漬した。浸漬後、窒素ガスを流すことによってウェハを乾燥させ、ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを再度測定した。結果を以下の表２に示す。
Figure 2020504454
表２に示すように、８８％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）保護層は、１５０℃で焼成した場合でも容易に溶解した。対照的に、９３％又は９６％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）保護層は、１５０℃の温度で焼成した場合（ボールド体で表示）は３０℃の水に不溶性であったが、１３５℃の温度で焼成した場合は不溶性でなかった。９８．４％又は９９．３％の加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）保護層は、１３５℃又は１５０℃のいずれかの温度で焼成した場合（ボールド体で表示）は３０℃の水に不溶性であった。したがって、３０℃の水に対するポリ（ビニルアルコール）保護層の耐性は、焼成温度及び加水分解度の両方の関数である。
（実施例３）
焼成時間の関数としての室温耐水性
実施例１で上述したように、９９％を超える加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）を含有したポリ（ビニルアルコール）溶液を調製し、７枚の３００ｍｍシリコンウェハ上に分配した。コーティングしたウェハを、ホットプレートに近接させて１５０℃の温度で５分間焼成し、次いで、ホットプレートに接触させて１５０℃の温度で５分間焼成した。ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを測定した。
７枚のウェハを、それぞれ５時間〜１１７時間の範囲の異なる時間にわたって３０℃の温度で水に浸漬した。浸漬後、窒素ガスを流すことによってウェハを乾燥させ、ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを再度測定した。結果を以下の表３に示す。
Figure 2020504454
表３に示すように、９９％を超える加水分解度を有し、１５０℃で１０分間焼成されたポリ（ビニルアルコール）保護層は、３０℃の水に最大９３時間不溶性であった。１１７時間のときにのみ、保護層は溶解の証拠を示した。
（実施例４）
水温度の関数としての溶解
実施例１で上述したように、９９％を超える加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）を含有したポリ（ビニルアルコール）溶液を調製し、５枚の３００ｍｍシリコンウェハ上に分配した。コーティングしたウェハを１５０℃の温度で２分間焼成した。ＡＳＴＭ Ｄ３３５９のクロスグリッド試験手順によるテープ接着試験のために、２ｍｍ×２ｍｍのクロスハッチパターンをウェハのそれぞれの上に作製した。ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを測定した。
５枚のウェハのそれぞれを、４０℃〜７０℃の範囲の５つの異なる温度のうちの１つで一連の時間にわたって水に浸漬した。浸漬時間は５秒から１，８００秒まで増加した。各浸漬後、窒素ガスを流すことによってウェハを乾燥させ、ウェハのそれぞれの上にあるポリ（ビニルアルコール）保護層の厚さを再度測定した。結果を図６に示す。ウェハのそれぞれに対する保護層の接着をＡＳＴＭ Ｄ３３５９のクロスグリッド試験手順による接着テープ試験によって判定した。全てのウェハが、光学顕微鏡下で観察した接着テープ試験に合格した。図６に示すように、ポリ（ビニルアルコール）保護層は、６５℃程度の低い温度で容易に溶解した。
（実施例５）
様々な焼成時間及び温度での波長の関数としての光透過率
実施例１で上述したように、９９％を超える加水分解度を有するポリ（ビニルアルコール）を含有したポリ（ビニルアルコール）溶液を調製し、６枚の４インチガラスウェハ上に分配した。コーティングしたウェハのそれぞれを、１２０℃又は１５０℃の温度で、２分、５分、又は１０分の時間にわたって、ホットプレート上で焼成した。焼成後、コーティングしたウェハのそれぞれに対して３５０ｎｍ〜８５０ｎｍの波長における光透過率を測定し、第７の未コーティングのガラスウェハと比較した。結果を図７に示す。図７に示すように、光透過率は、１５０℃で１０分間焼成したウェハの最短波長の場合を除いた全てに対して８０％を上回る状態が維持されている。
（実施例６）
加水分解度及び焼成温度の関数としての光透過率
以下の表４に示すように、８８％〜９９．３％の範囲の加水分解度をそれぞれ有する４つのポリ（ビニルアルコール）溶液を調製した。加水分解度は製造業者によって提供された。溶液のそれぞれは、マントルヒーターを用いて、三つ口の２リットルガラスフラスコ内で１，１７０グラムの水を９０℃〜９５℃の温度に加熱することによって調製した。１３０グラムの量のポリ（ビニルアルコール）を少量ずつ添加しながら、混合物を激しく撹拌した。全てのポリ（ビニルアルコール）を添加した後、混合物を更に３時間撹拌して、ポリ（ビニルアルコール）を完全に溶解させた。結果として得られた溶液をそれぞれ、１マイクロメートルフィルタに通して濾過し、次いで０．１マイクロメートルフィルタに通して濾過した。
４つの調製した溶液をそれぞれ、１２枚の３００ｍｍシリコンウェハ上に、即ち、５つの溶液のそれぞれに対して３枚のウェハ上にスピンコーティングした。各ウェハに対して、１０ｍＬの溶液をウェハ上に分配し、ウェハを９００ＲＰＭで３０秒間回転させた。ウェハのそれぞれは、ホットプレート上において１５０℃、２００℃又は２５０℃で５分間焼成した。焼成後、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長で光透過率を測定し、コーティングしたウェハのそれぞれ対して平均透過率を判定した。結果を表４に示す。表４に示すように、平均光透過率は、１５０℃で焼成したウェハでは９０％を上回る状態に、２００℃で焼成したウェハでは８０％を上回る状態に維持されているが、２５０℃で焼成したウェハ（ボールド体）では８０％を下回っている。これは、少なくとも８０％の光透過率を満たすために、５分間の焼成では、温度を２００℃以下にすべきであることを示唆している。
Figure 2020504454
本発明の範囲から逸脱することなく、記載した例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、本発明の範囲はまた、異なる特徴の組み合わせを有する実施形態及び上述の特徴の全てを含むわけではない実施形態を含む。

Claims (10)

  1. 処理中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法であって、
    ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することであって、前記ポリ（ビニルアルコール）が９３％以上の加水分解度を有する、ことと、
    前記調製した溶液で前記デバイスウェハをコーティングすることと、
    前記コーティングしたデバイスウェハを１５０℃〜１７０℃の温度で焼成して、保護層を形成することと、
    前記焼成したデバイスウェハを処理することであって、前記保護層が、処理中に前記焼成したデバイスウェハ上に残存している、ことと、
    前記処理したウェハから前記保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解させることであって、前記溶媒が水を含む、ことと、を含む、方法。
  2. 前記ポリ（ビニルアルコール）が、９３％〜９９．３％の加水分解度を有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記溶液中の前記ポリ（ビニルアルコール）の濃度が前記溶液の５重量％〜３０重量％であり、残部は水である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記コーティングしたデバイスウェハの前記焼成が１分〜１２分の時間にわたる、請求項１に記載の方法。
  5. 前記保護層の前記溶解が、前記処理したウェハを前記溶媒に浸漬することを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記保護層の前記溶解が、前記処理したウェハ上に前記溶媒を噴霧することを含む、請求項１に記載の方法。
  7. ウェハ個片化中に半導体デバイスウェハを一時的に保護する方法であって、
    ポリ（ビニルアルコール）及び水を含む溶液を調製することであって、前記ポリ（ビニルアルコール）が９８．４％以上の加水分解度を有する、ことと、
    前記調製した溶液で前記デバイスウェハをコーティングすることと、
    前記コーティングしたデバイスウェハを１３５℃〜１７０℃の温度で焼成して、保護層を形成することと、
    前記焼成したデバイスウェハをダイシングすることであって、前記保護層が、ダイシング中に前記焼成したデバイスウェハ上に残存している、ことと、
    前記ダイシングしたウェハから前記保護層を溶媒で６５℃以上の温度にて溶解して、前記保護層を溶解させることであって、前記溶媒が水を含む、ことと、を含む、方法。
  8. 前記ポリ（ビニルアルコール）が、９８．４％〜９９．３％の加水分解度を有する、請求項７に記載の方法。
  9. 前記溶液を調製することが、
    前記水を８０℃〜９８℃の温度に加熱することと、
    前記ポリ（ビニルアルコール）を前記加熱した水に混合することと、
    前記混合物を撹拌して前記溶液を形成することと、を含む、請求項７に記載の方法。
  10. 前記溶液中の前記ポリ（ビニルアルコール）の濃度が前記溶液の５重量％〜３０重量％であり、残部は水である、請求項７に記載の方法。
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