JP2021517360A - 半導体素子パッケージ製造プロセスための平坦化 - Google Patents

Abstract

電子デバイスパッケージ製造方法は、基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内に平坦化液体を分注することを含む。その後、平坦化液体が処理されて、隣り合うフィーチャ間の領域内に、硬化された実質的に固体の材料がもたらされる。幾つかの例において、平坦化液体は、マルチレベル再配線層の形成時に使用される誘電材料、又は、半導体チップをパッケージングするために使用されるパッケージング樹脂材料でありうる。一例の平坦化装置は、基板支持体と、平坦化液体を基板上に分注するよう構成された液体分注システムと、平坦化液体を硬化するための硬化システムと、平坦化液体中へ押圧のための平面要素システムと、を含む。【選択図】図２

Description

本開示は概して、半導体素子パッケージ製造のための半導素子パッケージ製造方法および装置に関する。

半導体素子のパッケージングは、トポグラフィック的に（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ）平坦ではない表面上に、フォトパターニング可能な材料が層として堆積される様々なステップを含む。例えば、製造の幾つかの段階では、チップ表面接点からボールグリッドアレイ（ＢＧＡ：ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）パッドへの配線接続を行うための再配線層（ＲＤＬ：ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）の形成において、ポリイミド材料といったフォトパターニング可能な誘電材料が使用される。一般に、フォトリソグラフィパターニングプロセスは、露光プロセス中の実現可能な焦点深度（ＤＯＦ：ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｏｃｕｓ）の制限に因り、パターニング層の高さ又は厚さの差といった地形効果（ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ ｅｆｆｅｃｔ）に影響されやすい。材料のスピンオン（ｓｐｉｎ−ｏｎ、回転塗布）みを含む平坦化プロセスは、幾つかのデバイスにおいて存在するトポグラフィックなフィーチャを十分に平坦化しえないために、将来のデバイスの予期されるパターンニングおよびパッケージング要件には不十分であると考えられる。

一実施形態において、電子デバイスパッケージ製造方法は、基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内に平坦化液体を分注することと、平坦化液体を処理して平坦化液体を硬化させ、隣り合うフィーチャ間の領域内に実質的に固体の材料を形成することを含む。

他の実施形態において、電子デバイスパッケージ製造方法は、基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内へとドライパターンフィルムを位置決めすることと、平面要素を基板上のドライパターンフィルムに押圧し、ドライパターンフィルムを加熱して流動性材料を形成して平坦化させることと、流動性材料を処理して流動性材料を硬化させ、隣り合うフィーチャ間の領域内に実質的に固体の材料を形成することを含む。

更に別の実施形態において、平坦化装置は、基板を載置することが可能な基板支持体と、基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内に平坦化液体を分注するよう構成された液体分注システムと、平坦化液体を硬化させて、隣り合うフィーチャ間の領域内に実質的に固体の材料を形成する硬化システムと、を備える。

電子デバイスパッケージ製造プロセスにおいて存在する平坦化の問題を概略的に示す。 第１の実施例に係るトレンチ充填平坦化方法を示す。 第２の実施例に係る、パターニングされた表面の上に平面的な再配線誘電体層を構築するための多層法を示す。 第３の実施例に係るトレンチ充填平坦化方法を示す。 第４の実施例に係る平坦化方法を示す。 高アスペクト比のＣｕピラーのパターイングされた表面の上方での再配線誘電体層製造プロセスにおける平坦化プロセスを概略的に示す。 ビア・オン・ビア（ｖｉａ−ｏｎ−ｖｉａ）スタックキングを含む再配線層製造プロセスを概略的に示す。 第５の実施例に係るトレンチ充填平坦化方法を示す。 一実施形態に係る平坦化装置を示す。 他の実施形態に係る平坦化装置を示す。

前述の概略的な説明および以下の詳細な説明は両方とも単に例示的なものにすぎず、特許請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することが意図されていると理解されたい。添付の図面は、さらなる理解をもたらすために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は例示的な実施形態を示し、説明とともに、様々な実施形態の原理および動作を説明する役目を果たす。

本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、実施形態の参照により行うことができ、実施形態の幾つかが添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は或る特定の実施形態のみを示しており、したがって、他の等しく有効な実施形態を包含しうる本開示の範囲を限定すると見做されるべきではないことに留意されたい。

理解を容易にするために、可能であれば、図面に共通の実質的に同一の要素を示すために、同一の参照番号が使用されている。任意の１つの実施形態について開示された要素および特徴は、特記することなく、他の実施形態に有益に組み込まれうると考えらえる。

追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に記載され、部分的にはその説明から当業者に容易に分かり、若しくは認識され、又は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む本明細書に記載される実施形態を実施することによって、当業者に容易に分かり、若しくは認識されるであろう。

図１は、半導体素子パッケージ製造の様々な観点において遭遇する平坦化の問題を概略的に示している。一般に、フィーチャ１０とフィーチャ２０とは、距離ｄ１を置いて、その下にある表面３０上に互いに隣り合って配置される。フィーチャ１０及び２０は、半導体ダイ、相互接続要素、又は、局所的若しくは全体的に平坦でない地形を生じさせる任意の構造でありうる。下にある表面３０は、基板、半導体ダイ、再配線層上に露出した相互接続要素、又は任意の基層でありうる。下にある表面３０からのフィーチャ１０の高さは、高さｈ１である。下にある表面３０からのフィーチャ２０の高さは、高さｈ２である。一般に、高さｈ１およびｈ２は任意の値である。多くの場合、高さｈ１および高さｈ２は互いに実質的に等しいが、必ずしもそうである必要はない。場合によっては、高さｈ１およびｈ２はそれぞれ１ミクロン（μｍ）以上のオーダーであり、例えば、それぞれ１〜１０ミクロンである。距離ｄ１は任意であるが、場合によっては、ミリメートル（ｍｍ）以上のオーダー、例えば約５〜１５ｍｍであってよい。他の例では、距離ｄ１は、大きさが１ミクロンから数十ミクロン、例えば、１ミクロンから５０ミクロンであってよい。

一般に、他のデバイス層（または半導体チップ）が、フィーチャ１０および２０の上に形成され、積み重ねられ、または別様に配置される。従来の製造プロセスにおける他のデバイス層の形成の一部として、平面的なトポグラフィを実現しようと試みる堆積プロセス、例えば、ポリマー系材料４０を伴うスピンオン技術が使用されうる。しかしながら、このようなスピンオンのみの技術は、ポリマー系材料４０の粘性、スピンオン技術の間の回転速度および角加速度といった他のパラメータと共に、距離ｄ１、高さｈ１、および高さｈ２の実際の寸法に従って、不完全またはそうでなければ不十分な平坦化結果をもたらすことが分かっている。不充分な平坦化が、図１のステップ高ｈ３によって示されている。ステップ高ｈ３は、フィーチャ１０及びフィーチャ２０の一方からポリマー系材料４０の表面５０までの高さである。

ステップ高ｈ３の値が大きいほど、後続の製造ステップが複雑になる傾向がある。このようなことは、特に、幾つか層が、マルチレベルＲＤＬ製造プロセスにおけるように、互いに重ねて形成される場合である。複数の層が互いに積み重ねられる場合に、平坦性の差が累積することがあり、その結果、スタックにおける後続の層を適切に形成して、パターニングすることが困難になりまたは不可能になる。図２〜図８に示される本明細書に記載される実施形態では、約０．１ミクロン〜１ミクロン、例えば０．３ミクロンのステップ高ｈ３が提供される。

或る特定の実施形態において、電子デバイスパッケージ製造方法は、基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内に平面化液体を分注することと、平面要素を基板上に押圧して平面化液体を再成形し、隣り合う特徴の間にぴったりと充填することと、平面要素が載っている間に平面化液体を処理して平面化液体を硬化させ、隣り合うフィーチャ間の領域内に実質的に固体の材料を形成することと、平面化液体の硬化の後で平面要素を除去することを含む。

図２は、第１の実施例に係る平坦化方法を示している。この第１の実施例では、いくつかのダイ１００が、距離ｄ１を置いてキャリア基板２００上に配置されている。キャリア基板２００は、フレーム要素であってよい。この場合、ダイ１００をキャリア基板２００に取り付けるために、接着層（特に図示せず）が必要となるであろう。フレーム要素は、例えば、ダイ１００を配置することが可能なブラインド方形キャビティを有するガラス基板でありうる。図示されるように、隣り合うダイ１００の間には、トレンチ領域２２０が存在する。液体ディスペンサ２３０は、トレンチ領域２２０内の様々な位置でポリマー材料２４０の液滴を分注するよう構成される。液滴は、キャリア基板２００に対する液体ディスペンサ２３０の移動、液体ディスペンサ２３０に対するキャリア基板２００の移動、または、液体ディスペンサ２３０およびキャリア基板２００による移動の組み合わせによって、様々な位置で分注されうる。

この第１の実施例では、ポリマー材料２４０の液滴が、隣り合うダイ１００の間の領域内に分注される。さらに、この第１の実施例では、ポリマー材料２４０の液滴が、ダイ１００のいずれの上面にも直接的に分注されない。隣り合うダイ１００の間の領域内に分注されるポリマー材料２４０の液滴は、液滴２６０のマトリクスを含みうる。ポリマー材料２４０の液滴が分注された後で、カバー要素２５０がダイ１００側の基板２００の表面に付けられ、ポリマー材料２４０が平坦化される。カバー要素２５０が基板上に配置されている間に、ポリマー材料２４０を硬化／固化させるために、圧力、加熱、および／またはＵＶ放射が施される。

ポリマー材料２４０が加圧により硬化／固化された後で、カバー要素２５０を除去することが可能であり、トレンチ領域２２０に平坦化されたポリマー材料２４０が残される。ポリマー材料２４０の液滴の分注量、大きさ、および／または位置を制御することによって、ダイ１００の上面は、ポリマー材料２４０から離れたままでありうる。さらに、幾つかの例では、ダイ端面での得られるステップ高が低減される限り、ポリマー材料２４０の分注される体積をダイ１００間の領域の体積よりも大きくすることが可能である。

カバー要素２５０は、関連する接触領域において実質的に平面的な任意の材料でありうる。カバー要素２５０は、硬質不透明材料、硬質透明材料、軟質不透明材料、または軟質透明材料でありうる。例えば、カバー要素２５０は、金属材料、ガラス材料、ポリマー材料、またはこれら材料の組み合わせであってよい。

或る特定の例において、距離ｄ１は約１０ｍｍであり、液体ディスペンサ２３０はインクジェットヘッドタイプのディスペンサであり、ポリマー材料２４０はポリイミド材料であり、カバー要素２５０は、約５バールで押圧されて基板と接触し、キャリア基板２００は、カバー要素２５０が除去されるまで約１５０℃に加熱される。他の例において、上記接触圧力は、約１バールから約１５バールであってよく、上記温度は、約７５℃から約１７５℃であってよい。幾つかの例において、透明または少なくとも部分的に透明な材料が、カバー要素２５０のために使用され、光がそれを透過して、ポリマー材料２４０を硬化させて固めることが可能である。特定の例において、光は、水銀アークランプまたはエキシマレーザ源によって提供されるような紫外線でありうる。ステップ高、すなわちダイ１００のうちの１つからポリマー材料２４０の上面までの高さは、約０．１ミクロンから１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。

図３は、第２の実施例に係る平坦化方法を示している。この第２の実施例は、第１のＲＤＬ誘電体層の形成、より詳細には、実質的に平坦な第１のＲＤＬ層の形成時に利用することが可能である。第２の実施例では、いくつかのダイ１００が、距離ｄ１を取ってキャリア基板３００上に配置されている。液体ディスペンサ３３０は、隣り合うダイ１００の間にあるトレンチ領域２２０内の様々な位置でポリマー材料３４０を分注するよう構成される。

この第２の実施例では、ポリマー材料３４０は、液体ディスペンサ３３０からダイ１００のいずれの上面にも直接的に分注されない。しかしながら、他の例において、或る量のポリマー材料３４０を１つ以上のダイ１００に直接分注することが可能であるが、この他の例では、ダイ１００の上面に直接分注されるポリマー材料３４０の量は、トレンチ領域２２０に分注されるポリマー材料３４０の量よりも少ない。

液滴は、キャリア基板３００に対する液体ディスペンサ３３０の移動、液体ディスペンサ３３０に対するキャリア基板３００の移動、または、液体ディスペンサ３３０およびキャリア基板３００による移動の組み合わせによって、様々な位置で分注されうる。

ポリマー材料３４０がトレンチ領域２２０内で分注された後で、基板３００は、数百〜数千ＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ、毎分回転数）でのスピンコーティングプロセスといった回転プロセスにかけられる。回転プロセスの前にトレンチ領域２２０に優先的にポリマー材料３４０を分注することによって、従来のスピンコーティングプロセスであって、ポリマー材料がその下にある表面のトポグラフィと同様のトポグラフィの層を単に形成する可能性がある従来のスピンコーティングプロセスによってはもたらされない実質的なステップ高の低減がもたらされることが分かっている。

図３は、基板３００が回転している間に、追加のポリマー材料３４５を基板３００に塗布する（オーバーコートスプレーとも呼ばれる）液体ディスペンサ３３０を示している。幾つかの例では、回転プロセスの間のポリマー材料３４５の追加的な塗布が、トレンチ領域２２０の相対体積、および回転プロセスの前に分注されるポリマー材料３４０の量に従って任意であってよく、又は不要であってよい。ステップ高、すなわちダイ１００のうちの１つからポリマー材料３４０の上面までの高さは、約０．１ミクロンから１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。カバー要素２５０による押圧または成形は図３では示されていないが、他の例では、この第２の例示的なプロセスは、全体的にまたは部分的に、第１の例示的なプロセスと組み合わせられうる。幾つかの例では、ポリマー材料３４５は、フォトパターニング可能な材料（例えば、フォトレジスト）であってよく、平坦化処理が完了した後にフォトリソグラフィプロセスにおいてフォトパターニングされる能力を保持しうる。

或る特定の例において、距離ｄ１は約１０ｍｍであり、液体ディスペンサ３３０はスプレータイプのノズルであり、ポリマー材料３４０および／またはポリマー材料３４５は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ：Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）等といった溶媒で希釈されたポリイミド材料であり、これにより、得られる溶液がスプレータイプのノズルを通過できるよう粘性が低げられ、および／またはスピンコート処理が促進される。

幾つかの例において、液体ディスペンサ３３０は、最初にトレンチ領域２２０にポリマー材料３４０を分注し、続いてスピンコーティングプロセスのためにポリマー材料３４５を分注するための様々なノズルまたは液体吐出ポートを備えうる。他の例において、液体ディスペンサ３３０は、トレンチ領域内へのポリマー材料３４０の分注のため、及び、後続のスピンコーティングプロセスのために、同じノズルまたは液体吐出ポートを使用しうる。

幾つかの例において、ポリマー材料３４５は、スクリーン印刷、又はドクターブレーディング等といった、スピンコーティング以外の技術によって平坦化されてよい。一般に、ポリマー材料３４５は、平坦化処理の後で、ポリマー材料３４５がフォトパターンニングされる能力を実質的に失うであろう温度より低い温度までベークされうる。

図４は、第３の実施例に係る平坦化方法を示している。この第３の実施例では、いくつかのダイ１００が、距離ｄ１を置いてキャリア基板４００上に配置されている。インクジェットノズル４３０が、平坦化材料４４０をトレンチ領域２２０に分注するために利用される。一般に、平坦化材料４４０は、粘性が低く、表面張力が低い硬化性材料であり、トレンチ領域２２０の範囲内に延在して実質的に平坦な上面を提供する。

平坦化材料４４０及び／又はトレンチ領域２２０の露出表面は、平坦化材料４４０がトレンチ領域２２０の露出表面と小さな接触角をなすように変更又は選択することが可能である。したがって、平坦化材料４４０は、図４に示すようにトレンチ領域２２０内を流れる。

平坦化材料４４０がトレンチ領域２２０内を流れた後で、平坦化材料には、熱または紫外線への曝露といった、硬化／固化プロセスが施されうる。トレンチ領域２２０内に分注される平坦化材料４４０の量、およびトレンチ領域２２０の範囲内での分注位置は、トレンチ領域２２０が平坦化材料４４０によって実質的に充填されるように選択することが可能である。幾つかの例では、ダイ１００の端面とトレンチ領域の底部（平坦化材料の上面）との間のステップ高が低減されるように、トレンチ領域２２０を平坦化材料４４０で部分的にのみ充填することで十分でありうる。

平坦化材料４４０が硬化／固化された後で、必要に応じて、追加の平坦化プロセスが、より良好又はより完全な平坦化を実現するために実行されてよい。例えば、第３の実施例の処理は、第１の実施例の処理または第２の実施例の処理の一方または両方と組み合わせることが可能である。ダイ１００のうちの１つから平坦化材料４４０の上面までの高さであるステップ高は、約０．１ミクロンから１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。

一般に、平坦化材料４４０は、製造のための適合するプロセス条件（例えば、温度条件および圧力条件）でトレンチ領域２２０内の流れを平坦化することが可能な任意の材料でありうる。幾つかの例では、平坦化材料４４０は、ＵＶ硬化性ウレタン系アクリレート、ＵＶ硬化性ポリエステルエポキシ、またはＵＶ硬化性エポキシ系アクリレートでありうる。幾つかの例において、平坦化材料４４０は好適には、２１℃で約１３〜約１５センチポアズ（ｃＰ：ｃｅｎｔｉｐｏｉｓｅ）の粘度を有する。平坦化材料４４０はまた、硬化後の体積収縮が比較的少なくなるよう選択されうる。

或る特定の例において、距離ｄ１は約１０ｍｍであり、インクジェットノズル４３０は、インクジェットヘッドタイプのデバイス内の複数のノズルのうちの１つであり、平坦化材料４４０は、２１℃で粘度が約１４．５ｃＰのＵＶ硬化性ウレタン系アクリレート材料である。

図５は、平坦化プロセスの第４の実施例を示している。第４の実施例は、ＲＤＬ誘電体層の形成時に、より詳細には、実質的に平坦なＲＤＬ層の形成時に利用することが可能である。この第４の実施例では、複数のワイヤ５１０が基板５００上に配置されている。基板５００上の隣り合うワイヤ５１０間の配置および間隔は、一般に、回路設計と、デバイスパッケージングパラメータと、製造可能性との要件に従って設定される。同様に、ワイヤ５１０の個々の幅は、回路設計と、デバイスパッケージングパラメータと、製造可能性との要件に従って設定される。ＲＤＬ配線パターンは、単純なライン／スペースパターンに限定されず、ファンアウトアレイ、蛇行構造、くし型構造、導体パッド、層間相互接続、金属ピラー、又は回路素子等の他のパターン要素を含んでよい。最終デバイスにおけるＲＤＬ層の数は、典型的には２〜４である。

ＲＤＬ層の少なくとも幾つかの領域では、隣り合うワイヤ５１０間の間隔ｄ２は、約１ミクロン〜数十ミクロン、例えば、約１ミクロン〜約５０ミクロンでありうる。各ワイヤ５１０の断面幅は、同様の大きさであってよい。ＲＤＬ層の製造において、金属層の上面と誘電体層の上面との間のステップ高は、約５〜約１０ミクロン程度でありうる。複数のＲＤＬ層が互いに積み重ねられるため、より低いＲＤＬにおける非平坦性が、より高いレベルに悪影響を及ぼしうる。関連して、ＲＤＬ層の製造に関連するパターニングを実施する能力は、パターニングのために使用されるフォトリソグラフィツールが有限の焦点深度（ＤＯＦ：ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｏｃｕｓ）を有するため、非平面層から悪影響を受けうる。

第４の実施例では、液体ディスペンサ５３０が、ポリマー材料５４０を基板５００上に分注する。ポリマー材料５４０は、ワイヤ５１０を覆いかつワイヤ５１０間の空間５１５を満たすように分注される。図示されるように、ポリマー材料５４０は、最初は平面的な上面を有しておらず、むしろコンフォーマルなコーティングを提供し、ここでは、ポリマー材料５４０の上面が、下にある基板５００のトポグラフィに対応しており、すなわち、ワイヤ５１０および空間５１５により集合的に形成されたトポグラフィパターンに対応している。分注されたままのポリマー材料５４０が、任意選択的に、基板５００上でポリマー材料を分散させるためにスピンコーティングプロセスに掛けられてよい。幾つかの例において、ポリマー材料は、２５℃で約１０００センチポアズ（ｃＰ）以上の粘度を有しうる。

次のステップにおいて、平面要素５５０がポリマー材料５４０と接触して配置される。平面要素５５０は、ポリマー材料５４０を平面要素５５０と一致させるのに十分な力で、ポリマー材料５４０へと押圧される。幾つかの例では、ポリマー材料５４０の成形を促進するために、平面要素５５０を加熱してもよく、および／または、基板５００を加熱してもよい。

上記の押圧／または加熱は、空隙形成を制限するため、および／またはポリマー材料５４０中にガスが閉じ込められまたは取り込まれることにより生じうるポリマー材料５４０中の空隙の除去を促進するために、低圧条件または真空条件下で行われうる。平面要素５５０による押圧の後で、平面要素５５０が除去されて、ポリマー材料５４０の平坦化された上面が残る。平坦化されたポリマー材料５４０は、後続のＲＤＬ層を形成するためのフォトパターニング可能な誘電材料として使用されるため、概して、ＵＶ曝露は本例のポリマー材料５４０の硬化／固化のためには利用されないであろう。具体的には、平坦化されたポリマー材料５４０は、ＵＶ光を用いたフォトリソグラフィプロセスに供され、後続のＲＤＬ層の所望の配線パターンに対応するフォトマスクパターンに従ってポリマー材料５４０の部分が選択的に硬化される。次いで、ポリマー材料５４０の露光されていない／硬化された部分が、溶媒等での湿式現像によって除去される。

ポリマー材料５４０が平坦化プロセスの後でフォトパターニング可能なままである場合には、平面要素５５０の押圧中の加熱は、ＵＶパターニングを行えるようになる前にポリマー材料５４０の全体が硬化／固化するのを防止するために、適用される温度および時間について制限する必要がある。

或る特定の例において、ポリマー材料５４０は、感光性ポリイミド材料である。平坦化処理の間の加熱は、最高温度が約１２０℃〜約１６０℃であり、押圧時間は約３〜約１２分であり、加えられる圧力は約５バール〜約１０バールである。

幾つかの例において、平面要素５５０は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの可撓性シリコーンポリマー材料、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）またはエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などの硬質ポリマー材料、ガラス板、金属板、またはそれらの組合せでありうる。

液体ディスペンサ５３０は、スプレータイプのノズル、インクジェットタイプのノズル、複数のそのような要素、またはそのような要素の組み合わせでありうる。

図６は、多層ＲＤＬ構造の製造における使用例に係る平坦化プロセスを示している。金属フィーチャ６１０が、チップ基板６００上に形成される。フォトパターニング可能な誘電材料６３０が基板６００上に塗布される。基板６００が真空下にある間に、平面モールド６５０が、フォトパターニング可能な誘電材料６３０へと押圧される。真空条件または低圧条件によって、図示されるように、フォトパターニング可能な誘電材料６３０からの空隙除去が促進される。

次のステップにおいて、フォトリソグラフィプロセスにおいて、フォトパターニング可能な誘電材料６３０の一部が除去される。機械的な平坦化を伴う平坦化プロセスによって、高アスペクト比金属ピラーパターニングが可能となる。従来のＲＤＬ製造プロセスでは、機械的な押圧の前に図６に示される素子状態おけるような、金属フィーチャ６１０の上方のフォトパターニング可能な誘電材料６３０の非平面的な表面によって、例えば、フォトリソグラフィツールの焦点深度限界に因り、フォトリソグラフィ処理が複雑になる。

図７は、多層ＲＤＬ構造におけるビア・オン・ビア積層構造の形成についての一例に係る平面化プロセスを示している。図６に関連して前述した平坦化プロセスが繰り返されて、追加のＲＤＬ層が形成される。フォトパターニング可能な誘電材料６３０の改善された平坦性に因り、より高いＲＤＬ層のためのフォトリソグラフィプロセスが、より高い層間アライメント精度で実施可能であり、積層ビア構造７１０の形成が可能となる。

図８は、第５の実施例に係る平坦化方法を示している。本実施例では、いくつかのダイ１００が、距離ｄ１を置いてキャリア基板８００上に配置されている。キャリア基板８００は、フレーム要素であってよい。この場合、ダイ１００をキャリア基板８００に取り付けるために、接着層（特に図示せず）が必要となるであろう。フレーム要素は、例えば、ダイ１００を配置することが可能なブラインド方形キャビティを有するガラス基板でありうる。図示されるように、隣り合うダイ１００の間には、トレンチ領域２２０が存在する。ドライパターンフィルム８５０が、トレンチ領域２２０内に配置されている。ドライパターンフィルム８５０は、本明細書でさらに説明する（図９および図１０に示す）ハンドリングシステムによって、トレンチ領域２２０内に位置決めされうる。ドライパターンフィルム８５０は、当該ドライパターンフィルム８５０がトレンチ領域２２０内で整列するように当該ドライパターンフィルム８５０をカバー要素２５０上に配置することによって、トレンチ領域２２０内に位置決めされてよい。カバー要素２５０が、ダイ１００側の基板８００の表面に付けられて、トレンチ領域２２０内でドライパターンフィルム８５０が位置決めされる。

ドライパターンフィルム８５０は、約９０℃〜約１００℃の温度に曝露されたときに流動性である材料を含む。ドライパターンフィルム８５０がトレンチ領域２２０内に配置された後で、ドライパターンフィルム８５０は加圧され、加熱される。流動性材料８５２を平坦化するためにダイ１００側の基板８００の表面にカバー要素２５０が付けられている間に、（図９および図１０に示す）基板支持体が加熱されてドライパターンフィルム８５０が曝露され、流動性材料８５２が形成されうる。カバー要素２５０が基板８００上に配置されている間、流動性材料８５２を硬化／固化させるために、圧力、加熱、および／またはＵＶ放射が適用される。流動性材料８５２は、トレンチ領域２２０内に固体材料８５４を形成する。ステップ高、すなわちダイ１００の１つから固体材料８５４の上面までの高さは、約０．１ミクロン〜１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。或る特定の例において、ドライパターンフィルム８５０は、シリカ充填剤を含むエポキシ材料で構成される。レーザーアブレーションが、ブランケットドライフィルムシートをパターニングするために適用される。

図９は、平坦化装置９００を示している。平坦化装置は、基板９２０を載置することが可能な基板支持体９１０を備える。基板支持体９１０は、様々な処理ステップ中に基板９２０を支持するための真空チャック等であってよい。ハンドリングシステム９６０は、基板９２０を基板支持体９１０に配置し、及び基板支持体９１０から取り除くために含めることが可能である。ハンドリングシステム９６０はまた、トレンチ領域２２０内でドライパターンフィルム８５０を位置決めするために含めることが可能である。

幾つかの例におけるハンドリングシステム９６０は、基板９２０を基板支持体９１０へと移動させるためのロボットアームまたは他の機械的装置を含んでよい。幾つかの例では、ハンドリングシステム９６０は、ロードロック等を含みうる。基板支持体９１０は、チャンバ９７０の内部にあり、またはそうでなければ、幾つかの動作状態の間、チャンバ９７０内に位置するように移動可能である。

幾つかの例において、チャンバ９７０（またはその一部）は、大気圧以外の内圧、例えば真空条件を有するよう制御可能でありうる。同様に、チャンバ９７０（またはその一部）は、標準的な空気組成物以外で操作されてよく、例えば、低酸素、純窒素、またはアルゴン雰囲気がチャンバ９７０内部で提供されてよい。

平坦化装置の液体分注システム９３５は、分注点９３０を含む。液体分注システム９３５は、ポリマー材料２４０、ポリマー材料３４０、平坦化材料４４０、又はポリマー材料５４０等の材料を貯蔵する。液体分注システム９３５に貯蔵された液体は、平坦化層前駆体材料９４０と称しうる。

分注点９３０は、インクジェットノズル、複数のインクジェットノズルを含むインクジェットヘッド、スプレータイプのノズル、スプレータイプの複数のノズルを含むスプレーヘッド、または一般に、液体分注システム９３５からの液体をチャンバ９７０内に分注することが可能な任意の装置若しくはポートである。分注点９３０は、例えば、液体分注ヘッド、液滴エジェクタ、スプレーノズル、または、複数のこれらの構成要素、またはこれらの構成要素の組合せでありうる。分注点９３０は、液体を基板９２０の特定の部分に分注しうるように、チャンバ９７０内で移動可能でありうる。例えば、液体分注システム９３５は、基板９２０の上面の平面に対応するＸ−Ｙ座標系において分注点９３０を移動させるための仕組みを含みうる。

基板９２０に対して分注点９３０を移動させるための仕組みに加えて、またはその代わりに、基板支持体９１０は、分注点９３０に対して基板９２０を移動させるための仕組みを含みまたは当該仕組みに取り付けることが可能である。基板支持体９１０はまた、基板９２０を回転させることを可能とする回転機構を含んでよい。幾つかの例において、基板支持体９１０の回転機構は、数百から数千ＲＰＭの速度でのスピンコーティングタイプの処理を可能にしうる。

基板支持体９１０および／またはチャンバ９７０は、平坦化層前駆体材料９４０をベークし、硬化させ、および／または固化させることと、約９０℃〜約１００℃の温度にドライパターンフィルム８５０を曝露して流動性材料８５２を形成することと、流動性材料８５２をベークし、硬化させ、および／または固化させることと、のうちの少なくとも１つのために、基板９２０を加熱することが可能でありうる。任意選択的に、平坦化装置９００は、平坦化層前駆体材料９４０のうちの１つを硬化／固化させるために基板９２０に光を供給することと、約９０℃〜約１００℃の温度にドライパターンフィルム８５０を曝露して流動性材料８５２を形成することと、流動性材料８５２を硬化／固化させることと、のうちの少なくとも１つのために露光システム９８０を備えてよい。平坦化装置９００は、基板処理トラックシステム、クラスタ処理装置、または多機能基板処理装置に接続されてよく、またはそれに組み込まれた部分であってよい。

露光システム９８０は、基板９２０に光を供給するために必要なミラー、レンズ、液体導光体、又はフィルタ等の様々な要素を含みうる。露光システム９８０は、ＵＶランプ、又はＩＲ加熱ランプ等の光源を含んでもよく、または光源に取り付けられてよい。露光システム９８０は、チャンバ９７０内で移動可能であってよい。幾つかの例において、チャンバ９７０は、露光システム９８０が外部から光を密閉されたチャンバ９７０へと供給することを可能とする窓部分を組み込みうる。幾つかの例では、露光システム９８０は任意であってよく、平坦化液体の硬化は、チャンバ９７０または基板支持体９１０等によって、加熱によってもたらされうる。平坦化装置９００内の硬化システムは、チャンバ９７０の加熱要素、基板支持体９１０内の加熱要素、および露光システム９８０のうちの少なくとも１つに対応すると見做される。例えば、基板支持体９１０内の加熱要素は、基板９２０を加熱して、ドライパターンフィルム８５０を約９０℃〜約１００℃の温度に曝露して流動性材料８５２を形成し、流動性材料８５２を硬化／固化させるであろう。

図１０は、平坦化装置１０００を示している。概して、平面化装置１０００は、平面要素システム１０１０の追加を除いて、上述の平面化装置９００と同様である。２つの実施例に共通の要素には、図面において同じ参照番号が付されている。平面要素システム１０１０は、平面要素１０２０を保持するための平面要素支持体１０１５を含む。平面要素１０２０は、平坦なモールド要素、パターンニングされていないモールド要素、又は平板要素等である。

概して、平面要素１０２０は、構造および機能において、上述の実施例で説明したように、カバー要素２５０および／または平面要素５５０に対応する。平面要素システム１０１０は、基板９２０と接触するよう平面要素１０２０を配置するための仕組みを含む。平面要素システム１０１０は、制御可能な圧力レベルで、平面要素１０２０を基板９２０へと押圧する。

液体分注システム９３５および露光システム９８０は、平面要素システム１０１０および／または基板支持体９１０の移動が妨げられないように、部分的に収容されたポジションで図１０に示されている。しかしながら幾つかの例において、チャンバ９７０は、チャンバ９７０の１の部分で液体分注を行いチャンバ９７０の他の部分で押圧平坦化を行うことが可能であるように、別個の部分に分割または提供されてよい。基板支持体９１０は、チャンバ９７０の様々な部分又は区分の間を移動しうる（又は移動されられうる）。同様に、幾つかの例において、液体分注システム９３５は平坦化装置１０００から完全に省略されてよく、液体分注は、平坦化装置１０００に特に接続され又はそうでなければ平坦化装置１０００と関連付けられた平坦化装置９００内で実施されてよい。同様に、露光システム９８０による露光は、提供される場合には、チャンバ９７０の異なる部分または区分において実施されてよい。

平面要素システム１０１０はまた、平面要素１０２０または他のものを通して平坦化層前駆体材料９４０および流動性材料８５２のうちの１つを光硬化または光固化させることを可能にする透明なまたは透過性の部分を提供してもよい。

平面要素システム１０１０は、基板への押圧の前または当該押圧の間に平面要素１０２０を加熱するための加熱要素を含んでよい。平面要素システム１０１０は、平面要素１０２０を基板９２０に対して位置決めするためのＸ−Ｙ移動機構を組み込みうる。また、シータ（θ）、平面傾斜、または他の移動制御が、平面要素システム１０１０内に設けられてもよい。

基板９２０と平面要素１０２０との間の押圧は、平面要素システム１０１０または基板支持体９１０の一方または両方によって提供されるＺ方向の移動によって達成されうる。幾つかの例において、上記押圧が、平面要素１０２０および／または基板９２０の裏側に供給される増大したガス圧力の提供により適用されてよい。平面要素１０２０は、基板９２０全体が同時に平坦化されるように、基板９２０の平面領域の寸法と実質的に同じであってよい。代替的に、平面要素１０２０は、基板９２０の一部のみが一度に平坦化されるように、基板９２０の平面領域の寸法よりも小さくてよい。幾つかの例において、平面要素１０２０は、押圧中に平面要素１０２０の一部が基板９２０の最外縁より張り出すように、基板９２０よりも平面領域の寸法が大きくてよい。

ドライパターンフィルム８５０は、ドライパターンフィルム８５０がトレンチ領域２２０と揃うように、ハンドリングシステム９６０によって平面要素１０２０上に配置されてよい。平面要素システム１０１０は、制御可能な圧力レベルで平面要素１０２０を基板９２０へと押圧して、トレンチ領域２２０内でドライパターンフィルム８５０を位置決めする。

概して、平坦化層前駆体材料９４０をベークし、硬化させ、および固化させることの少なくとも１つのため、ドライパターンフィルム８５０を曝露して流動性材料８５２を形成するため、及び、流動性材料８５２をベークし、硬化させ、および固化させることの少なくとも１つのために、チャンバ９７０、基板支持体９１０、または平面要素システム１０１０のうちのいずれかにより、またはこれら態様の組み合わせにより提供される加熱によって実行されうる。平坦化層前駆体材料９４０および流動性材料８５２の一方を光で硬化させることが可能な幾つかの例において、露光システム９８０が硬化のために使用することが可能である。平坦化装置１０００内の硬化システムは、チャンバ９７０の加熱要素、基板支持体９１０内の加熱要素、平面要素システム１０１０内の加熱要素および／または光硬化源、および露光システム９８０のうちの少なくとも１つに対応すると見做されうる。

上記は、本開示の特定の実施形態を対象とするが、これらの実施形態は、原理および用途の単なる例示にすぎないと理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲によって表されるように、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態への様々な修正を他の実施形態を提供するために行いうると理解されたい。

この第１の実施例では、ポリマー材料２４０の液滴が、隣り合うダイ１００の間の領域内に分注される。さらに、この第１の実施例では、ポリマー材料２４０の液滴が、ダイ１００のいずれの上面にも直接的に分注されない。隣り合うダイ１００の間の領域内に分注されるポリマー材料２４０の液滴は、液滴２６０のマトリクスを含みうる。ポリマー材料２４０の液滴が分注された後で、カバー要素２５０がダイ１００側のキャリア基板２００の表面に付けられ、ポリマー材料２４０が平坦化される。カバー要素２５０が基板上に配置されている間に、ポリマー材料２４０を硬化／固化させるために、圧力、加熱、および／またはＵＶ放射が施される。

ポリマー材料３４０がトレンチ領域２２０内で分注された後で、キャリア基板３００は、数百〜数千ＲＰＭ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ、毎分回転数）でのスピンコーティングプロセスといった回転プロセスにかけられる。回転プロセスの前にトレンチ領域２２０に優先的にポリマー材料３４０を分注することによって、従来のスピンコーティングプロセスであって、ポリマー材料がその下にある表面のトポグラフィと同様のトポグラフィの層を単に形成する可能性がある従来のスピンコーティングプロセスによってはもたらされない実質的なステップ高の低減がもたらされることが分かっている。

図３は、キャリア基板３００が回転している間に、追加のポリマー材料３４５をキャリア基板３００に塗布する（オーバーコートスプレーとも呼ばれる）液体ディスペンサ３３０を示している。幾つかの例では、回転プロセスの間のポリマー材料３４５の追加的な塗布が、トレンチ領域２２０の相対体積、および回転プロセスの前に分注されるポリマー材料３４０の量に従って任意であってよく、又は不要であってよい。ステップ高、すなわちダイ１００のうちの１つからポリマー材料３４０の上面までの高さは、約０．１ミクロンから１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。カバー要素２５０による押圧または成形は図３では示されていないが、他の例では、この第２の例示的なプロセスは、全体的にまたは部分的に、第１の例示的なプロセスと組み合わせられうる。幾つかの例では、ポリマー材料３４５は、フォトパターニング可能な材料（例えば、フォトレジスト）であってよく、平坦化処理が完了した後にフォトリソグラフィプロセスにおいてフォトパターニングされる能力を保持しうる。

図６は、多層ＲＤＬ構造の製造における使用例に係る平坦化プロセスを示している。金属フィーチャ６１０が、チップ基板６００上に形成される。フォトパターニング可能な誘電材料６３０がチップ基板６００上に塗布される。チップ基板６００が真空下にある間に、平面モールド６５０が、フォトパターニング可能な誘電材料６３０へと押圧される。真空条件または低圧条件によって、図示されるように、フォトパターニング可能な誘電材料６３０からの空隙除去が促進される。

図８は、第５の実施例に係る平坦化方法を示している。本実施例では、いくつかのダイ１００が、距離ｄ１を置いてキャリア基板８００上に配置されている。キャリア基板８００は、フレーム要素であってよい。この場合、ダイ１００をキャリア基板８００に取り付けるために、接着層（特に図示せず）が必要となるであろう。フレーム要素は、例えば、ダイ１００を配置することが可能なブラインド方形キャビティを有するガラス基板でありうる。図示されるように、隣り合うダイ１００の間には、トレンチ領域２２０が存在する。ドライパターンフィルム８５０が、トレンチ領域２２０内に配置されている。ドライパターンフィルム８５０は、本明細書でさらに説明する（図９および図１０に示す）ハンドリングシステムによって、トレンチ領域２２０内に位置決めされうる。ドライパターンフィルム８５０は、当該ドライパターンフィルム８５０がトレンチ領域２２０内で整列するように当該ドライパターンフィルム８５０をカバー要素２５０上に配置することによって、トレンチ領域２２０内に位置決めされてよい。カバー要素２５０が、ダイ１００側のキャリア基板８００の表面に付けられて、トレンチ領域２２０内でドライパターンフィルム８５０が位置決めされる。

ドライパターンフィルム８５０は、約９０℃〜約１００℃の温度に曝露されたときに流動性である材料を含む。ドライパターンフィルム８５０がトレンチ領域２２０内に配置された後で、ドライパターンフィルム８５０は加圧され、加熱される。流動性材料８５２を平坦化するためにダイ１００側のキャリア基板８００の表面にカバー要素２５０が付けられている間に、（図９および図１０に示す）基板支持体が加熱されてドライパターンフィルム８５０が曝露され、流動性材料８５２が形成されうる。カバー要素２５０がキャリア基板８００上に配置されている間、流動性材料８５２を硬化／固化させるために、圧力、加熱、および／またはＵＶ放射が適用される。流動性材料８５２は、トレンチ領域２２０内に固体材料８５４を形成する。ステップ高、すなわちダイ１００の１つから固体材料８５４の上面までの高さは、約０．１ミクロン〜１ミクロン、例えば０．３ミクロンである。或る特定の例において、ドライパターンフィルム８５０は、シリカ充填剤を含むエポキシ材料で構成される。レーザーアブレーションが、ブランケットドライフィルムシートをパターニングするために適用される。

Claims (15)

1. 電子デバイスパッケージ製造方法であって、
   基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内に平坦化液体を分注することと、
   前記平坦化液体を処理して前記平坦化液体を硬化させ、前記隣り合うフィーチャ間の前記領域内に実質的に固体の材料を形成すること
   を含む、電子デバイスパッケージ製造方法。
2. 前記隣り合うフィーチャが半導体チップであり、前記平坦化液体がパッケージング樹脂前駆体である、請求項１に記載の方法。
3. 前記平坦化液体がエポキシ樹脂前駆体である、請求項１に記載の方法。
4. 隣り合うフィーチャ間の前記距離が１ミリメートルより大きい、請求項１に記載の方法。
5. 前記平坦化液体を硬化させる前記処理が、紫外線への曝露および加熱のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記平坦化液体は、スプレーノズルを介して、隣り合うフィーチャ間の前記領域内に分注される、請求項１に記載の方法。
7. 隣り合うフィーチャ間の前記領域内に分注される平坦化液体の体積が、隣り合うフィーチャ間の前記領域の体積以下である、請求項１に記載の方法。
8. 硬化のための前記平坦化液体の処理の前に、スピンコーティングプロセスのために前記平坦化液体の追加量を前記基材上に分注することをさらに含む、請求項１記載の方法。
9. 硬化のための前記平坦化液体の処理の前に、平面要素を前記基板へと押圧することをさらに含む、請求項１記載の方法。
10. 硬化のための前記平坦化液体の処理の後で、前記基板から前記平面要素を除去することをさらに含む、請求項９記載の方法。
11. 電子デバイスパッケージ製造方法であって、
    基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内へとドライパターンフィルムを位置決めすることと、
    平面要素を前記基板上の前記ドライパターンフィルムへと押圧し、前記ドライパターンフィルムを加熱して流動性材料を形成して平坦化させることと、
    前記流動性材料を処理して前記流動性材料を硬化させ、前記隣り合うフィーチャ間の前記領域内に実質的に固体の材料を形成すること
    を含む、電子デバイスパッケージ製造方法。
12. 前記隣り合うフィーチャのうちの１つから前記実質的に固体の材料の上面までの高さが、約０．１ミクロンから１ミクロンである、請求項１１に記載の方法。
13. 平坦化装置であって、
    基板を載置することが可能な基板支持体と、
    前記基板から突出する隣り合うフィーチャ間の領域内へと平坦化液体を分注するよう構成された液体分注システムと、
    前記平坦化液体を硬化させて、隣り合うフィーチャ間の前記領域内に実質的に固体の材料を形成する硬化システムと
    を備える、平坦化装置。
14. 前記液体分注システムはインクジェットヘッドを備え、前記硬化システムは、前記基板を加熱するための加熱要素と、前記基板を紫外線に曝露するための紫外線曝露システムと、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の平坦化装置。
15. 実質的に平坦な平面要素を前記平面化液体中に押圧し、及び前記実質的に平坦な平面要素を前記平面化液体から除去するよう構成された平面要素システムをさらに備え、前記硬化システムは、前記基板を加熱するための加熱要素を含む、請求項１３に記載の平坦化装置。

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