JP4615475B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、ドライプロセスにおいて基板上の外周域まで加工を施した半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。

ＣＣＤデバイスに代表される光学半導体デバイスなどのウエハレベルパッケージを作製する際、シリコンなどの半導体からなる半導体基板側に形成されたデバイスやレンズなどの保護のために、この半導体基板に対してガラスなどの絶縁性を有する部材からなる絶縁性基板などが貼り合わせられることがある。そして、この半導体基板と絶縁性基板とを貼り合せた基板の半導体基板側に対し、貫通配線などを後に形成する場合には、たとえばプラズマ処理などのドライプロセスにより、微細孔を形成し、絶縁層を形成し、絶縁層をエッチングするなどの工程が存在する。

これらのドライプロセスでは、プラズマ処理の場合、プラズマ照射による加熱で基板温度が上昇し、形成されたデバイスに影響を及ぼすことがある。そのため、基板冷却を行なって所要の温度に制御する必要がある。一般的に基板冷却は、チラー・サーキュレータなどにより基板が配置される装置ステージを冷却し、冷却されたステージと基板の間に冷却用Ｈｅガスなどを封止することで行なわれている。すなわち、Ｈｅガスが、冷却されたステージと基板との間に封止されることによって冷却され、さらに、その冷却されたＨｅガスが、基板の裏面に直接接触することにより基板が冷却される。そして、この冷却のためのＨｅガスを封止し、基板を固定する方法として、静電チャックを用いる方法（以下、ＥＳＣ（Electro Static Chuck）法と呼ぶ。）と、メカニカルクランプという方法が存在する。

このＥＳＣ法は、基板に電圧をかけ稼動イオンを移動させることで、静電気的に基板を引き付け（静電吸引し）、基板冷却用のＨｅガスを封止し、基板を冷却する方法である（たとえば、特許文献１、２参照）。
また、メカニカルクランプは、基板外周域を物理的に押さえ込むことによって、基板冷却用のＨｅガスを封止し、基板を冷却する方法である（たとえば、特許文献３参照）。この方法は、基本的に基板中の稼動イオンの量に関わらず、絶縁性基板のようなものでも使用することができる。

また、一対の基板が対向して貼り合わされてなる電子光学装置の製造方法において、一方の基板の背面側に、導電部材を設ける方法が提案されている（特許文献４参照）。

しかしながら、ＥＳＣ法の場合、使用する基板に稼動イオンなどが含まれていないと吸着できないため、金属や半導体などでは吸着することができるが、絶縁性基板では稼動イオンが非常に少ないため吸着は困難である。したがって、裏面側に絶縁性基板が貼り合わされている基板に使用することはできないという問題がある。
また、メカニカルクランプの場合、基板加工面の外周域を３〜５ｍｍ程度押さえ込む必要があるため、クランプにより押さえ込まれる部分であるクランプエリアがデットスペースになり、加工することができなくなってしまう。そのため、基板の加工エリアが小さくなってチップの取れ数が少なくなるという問題がある。また、加工面にクランプによる段差があるため、この構造体によりプラズマが歪められ、プロセスに影響を与える問題がある。

また、特許文献４に記載の技術は、電子光学装置の製造方法に関し、ドライプロセスを
施す基板を保持する半導体装置の製造方法に関するものではない。しかも、特許文献４に
記載の技術は、貼り合わせ工程におけるガラス基板の損傷を抑止することを主たる目的と
するため、導電部材は、ガラス基板は搬送手段等と機械的に接触する部分に設けられてい
れば良く、必ずしもガラス基板の表面を全て覆う必要は無いものであり、目的が相違する
半導体装置の製造方法に容易に応用できるものではない。したがって、ドライプロセスに
おいて半導体からなる基板上の外周域まで加工することができるように、この基板を固定
して半導体装置の製造を可能とする有効な手段に関する提案は見出されていない。
特開平４−３００１３８号公報 特開平４−３０４９４２号公報 特開平５−２９９３５４号公報 特開２００４−１３３１１０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ドライプロセスにおいて絶縁性基板を固定する手段としてＥＳＣ法を用いることを可能とし、この絶縁性基板と貼り合わされた半導体基板上にデットスペースを生じること無く外周域まで加工を施すことが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、半導体からなる第一基板の一方の面にデバイスを形成する工程と、前記第一基板に対して、前記デバイスを覆うように、絶縁性の第二基板の一方の面を第一の接着材を用い貼り合わせる工程と、前記第二基板の他方の面を覆うように、導電性の薄体を貼り合わせる工程と、前記第一基板の他方の面に対してドライプロセスを施す工程と、を順に備えることを特徴とする半導体装置の製造方法であって、前記薄体を貼り合わせる工程は、該薄体として、紫外線を透過する部材を、前記第二基板に対して該薄体を貼り合わせるために、紫外線剥離型の第二の接着材を、
それぞれ用いることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る半導体装置の製造方法は、請求項１において、前記第二基板が、石英ガラス、セラミック、ＳｉＣから選択されてなる絶縁性の部材より構成されることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る半導体装置の製造方法は、請求項１または２において、前記薄体は、透明基材と、第二の接着剤と、透明導電層との３層からなる導電性シートであることを特徴とする。
本発明の請求項４に係る半導体装置の製造方法は、請求項３において、前記透明導電層が、ＩＴＯ膜、ＩＴＯ／ＦＴＯ膜、有機導電膜から選択される導電性を有する透明な薄膜より構成される、ことを特徴とする。
本発明の請求項５に係る半導体装置は、一方の面にデバイスが形成された半導体からなる第一基板と、前記第一基板に対して、前記デバイスを覆うように、絶縁性の第二基板の一方の面を第一の接着剤を用いて貼り合わされた絶縁性の第二基板と、前記第二基板の他方の面を覆うように貼り合わされた導電性の薄体と、を有する半導体装置であって、前記薄体は、紫外線を透過する部材であり、前記第二基板に対して紫外線剥離型の第二接着剤を用いて貼り合わされている、ことを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法にあっては、半導体からなる第一基板と、その一方の面が貼り合わされた絶縁性の第二基板の他方の面を覆うように、導電性の薄体を貼り合せる工程を有している。ゆえに、薄体と貼り合わされた絶縁性の第二基板は、その内周域と同様にその外周域までＥＳＣ法による吸着（静電吸引）が可能となる。
したがって、ドライプロセスにおいて、第二基板と貼り合わされた第一基板上にデットスペースを生じること無く、外周域まで表面全面を処理（加工）することができ、加工エリアが広がってウエハ一枚当たりのチップの取れ数を増加させる半導体装置の製造方法を提供することができる。しかも、薄体によって第二基板の他方の面を保護することもできる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。
本発明は、ドライプロセスにおいて基板を固定する手段としてＥＳＣ法を用い、基板の外周域まで加工することを可能とする半導体装置の製造方法について提案する。
具体的に、本実施形態では、第一基板と第二基板とを貼り合せ、さらに、第二基板を覆うように導電性の薄体を貼り合わせることにより、ＥＳＣ法での基板の吸着固定を可能とし、第一基板上にドライプロセスによる加工を施すことを可能とするものである。
本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を、図面に基づいて説明する。
図１（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面模式図である。

はじめに、図１（ａ）に示すように、第一基板２を準備する。第一基板２は、たとえばシリコンやガラス、シリコン−ガラス貼合せ基板などの半導体を含む各種基板である。この第一基板２の厚さは、１００μｍから８００μｍの範囲とするのが望ましい。
そして、この第一基板２の一方の面２ａに、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサなどのデバイスを形成する。

次いで、図１（ｂ）に示すように、第一基板２の一方の面２ａに形成されたデバイスを覆うように、第一基板２に対して、第一の接着材４を介して第二基板３を貼り合せ固定する。第二基板３は、第一基板２側に形成されたデバイスなどを保護したり、第一基板２を補強したりするものであり、たとえば石英ガラスやセラミック、ＳｉＣなどの絶縁性の部材よりなる絶縁性基板である。この第二基板３の厚さは、１００μｍから８００μｍの範囲とするのが望ましい。

第一の接着材４は、第一基板２と第二基板３とを貼り合せ固定する部材であり、たとえばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などが挙げられる。
また、この第一の接着材４は、図示するように、デバイスが形成された第一基板２の一方の面２ａの所定の領域に空間４ａを設けるように配しても良い。この空間４ａは、キャビティや溝のような３次元空間であり、余分な接着材４をその内に止め、はみ出しを防止して固着できるようにすることができる。したがって、第一基板２に対して第二基板３を固着する際、接着材４は押しつぶされて空間４ａ内に広がり、周縁部へのはみ出しが防止される。
また、空間４ａは、接合した場合における応力をこの空間４ａにて吸収させて緩和することもできる。

さらに、図１（ｃ）に示すように、第二基板３の他方の面３ｂを覆うように、導電性の薄体５を貼り合わせる。この薄体５は、後に剥離可能となるように、第二の接着材４を用いて貼り合せる。
この薄体５を第二基板３に貼り合わせることで、これまでＥＳＣ法では使用できなかった石英ガラスなどの絶縁性基板をＥＳＣ法で第二基板３を吸着固定することができる。したがって、第二基板３と第一の接着材４を用いて貼り合わされた第一基板２も固定されるものとなる。

薄体５は、具体的には、たとえば図２に示すように、透明基材１１と、第二の接着材１２と、透明導電層１３との３層からなる導電性シート５Ａとすることができる。

透明基材１１は、第二の接着材１２と透明導電層１３を成膜するための透明な基材であり、極力薄くし、かつ、基材が切れたりしないようにある程度の強度を要する。透明基材１１としては、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やアクリルなどのフィルム状の薄厚部材が挙げられる。この透明基材１１の厚さは、５〜１００μｍ程度が望ましい。
この透明基材１１は、紫外線を透過する材料より構成しても良い。

また、透明基材１１は、薄厚のフィルム状基材に限らず、ガラスなどの比較的厚い基板であっても良い。
これにより、反りが大きい基板に対し透明基材１１を貼り合せることで、基板の反りを緩和させ、ＥＳＣ法による吸着を可能とすることができるものとなる。

第二の接着材１２は、第一基体２の他方の面２ｂに加工を施した後、第二基板３の他方の面３ｂから薄体５の剥離が可能となる材料よりなる。
この第二の接着材１２は、紫外線剥離型の接着材とすると良い。ダイシングシート等で実績がある紫外線剥離型の接着材を用いることで、第二基板３を汚染することなく、処理することができる。
これにより、後に薄体５としての導電性シート５Ａが不要となったときに、紫外線を照射することで簡単に導電性シート５Ａを剥離することが可能となる。

透明導電層１３は、ＥＳＣ法によって吸着のための部材であり、たとえばＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）膜、ＩＴＯ／ＦＴＯ（スズ添加酸化インジウムとフッ素添加スズを組み合わせた構成）膜、有機導電膜などの導電性を有する透明な薄膜より構成される。
この際、透明導電層１３は、紫外線を透過する材料より構成すると良い。

また、薄体５は、図３に示すように、透明導電基材２１と、紫外線剥離型の第二の接着層１２との２層からなるも導電性シート５Ｂとすることもできる。
この透明導電基材２１は、導電性を有する透明なシート状基材であり、紫外線を透過する材料より構成される。
これにより、後に薄体５としての導電性シート５Ｂが不要となったときに、紫外線を照射することで簡単に導電性シート５Ｂを剥離することが可能となる。

そして、薄体５を貼り合せた後、図示しないが、たとえば真空チャンバ内においてＥＳＣ法によって基板を吸着し、プラズマ処理などのドライプロセスによって第一基板２の他方の面２ｂに貫通配線を作製するなど加工を施す。ドライプロセスによる加工は、具体的には、シリコンエッチング、導体・絶縁層の成膜やエッチング、アッシング、表面処理などである。この際、薄体５が、加工時の第二基板３側の保護として機能する。

これにより、第一基板２と第二基板３とを貼り合せ、ＥＳＣ法によって第二基板３を吸着固定し、デットスペースを生じること無く、この第一基板２の他方の面２ｂの外周域までその内周域と同様に全面的に加工を施した半導体装置１を製造することが出来る。
したがって、本発明においては、デットスペースを生じするメカニカルクランプを必要としないため、メカニカルクランプによって加工エリアが縮小することは無く、基板の外周域まで表面全面の処理（加工）ができ、加工領域が広がってチップの取れ数を増加させるように半導体装置を製造することができる。しかも、基板の外周域と内周域との加工バラツキを少なくすることが可能となる。
また、本発明においては、第二基板３の他方の面３ｂに段差や構造物があり、そのままではＥＳＣ法によって吸着することができない基板に対しても、薄体５を貼り合せることが可能であり、ＥＳＣ法によって吸着することができるものとなる。

本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面模式図である。 本発明に係る半導体装置の絶縁性基材を覆うように貼り合せる導電性シートの一例を示す概略断面図である。 本発明に係る半導体装置の絶縁性基材を覆うように貼り合せる導電性シートの他の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置、２ 第一基板（半導体基板）、３ 第二基板（絶縁性基板）、４ 第一の接着層材、５ 薄体、５Ａ，５Ｂ 導電性シート、１１ 透明基材、１２ 第二の接着材、１３ 透明導電層、２１ 透明導電基材。

Claims (5)

1. 半導体からなる第一基板の一方の面にデバイスを形成する工程と、
   前記第一基板に対して、前記デバイスを覆うように、絶縁性の第二基板の一方の面を第
   一の接着材を用い貼り合わせる工程と、
   前記第二基板の他方の面を覆うように、導電性の薄体を貼り合わせる工程と、
   前記第一基板の他方の面に対してドライプロセスを施す工程と、
   を順に備えることを特徴とする半導体装置の製造方法であって、
   前記薄体を貼り合わせる工程は、
   該薄体として、紫外線を透過する部材を、
   前記第二基板に対して該薄体を貼り合わせるために、紫外線剥離型の第二の接着材を、
   それぞれ用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記第二基板が、石英ガラス、セラミック、ＳｉＣから選択されてなる絶縁性の部材より構成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記薄体は、透明基材と、第二の接着剤と、透明導電層との３層からなる導電性シートであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記透明導電層が、ＩＴＯ膜、ＩＴＯ／ＦＴＯ膜、有機導電膜から選択される導電性を有する透明な薄膜より構成される、ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 一方の面にデバイスが形成された半導体からなる第一基板と、
   前記第一基板に対して、前記デバイスを覆うように、絶縁性の第二基板の一方の面を第一の接着剤を用いて貼り合わされた絶縁性の第二基板と、
   前記第二基板の他方の面を覆うように貼り合わされた導電性の薄体と、
   を有する半導体装置であって、
   前記薄体は、紫外線を透過する部材であり、前記第二基板に対して紫外線剥離型の第二接着剤を用いて貼り合わされている、ことを特徴とする半導体装置。

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