JPH01236632A

JPH01236632A - 電子部品保護用材料と該材料を用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH01236632A
Application number: JP28034388A
Authority: JP
Inventors: Masaki Sato; 正喜佐藤; Shigemitsu Kamiya; 神谷　重光; Nobuo Fujie; 藤江　信夫; Shuji Tabuchi; 田淵　修司
Original assignee: Fujitsu Ltd; Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp; Fujitsu Ltd
Priority date: 1987-11-10
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1989-09-21
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: JP2567685B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は電子部品の保護用材料と、この材料を用いた半
導体装置の製造方法に間する。

より詳細には本発明は、半導体基板等の電子部品を機械
研削したり化学研Ｈする際に、この基板上に形成された
半導体素子等を保護する性能が優れ、また液晶表示板等
への塵埃付着防止のための保護膜としても使用すること
ができ、しかも容易に剥離、除去することができる電子
部品保護用材料と、この材料を用いて半導体装置を保護
しながら製造する方法に関する。

［従来の技術］従来、半導体素子、電極配線等が形成されたシリコンウ
ェハ等の半導体基板を細断してチップを製造するに先立
って、この半導体基板の裏面を所定の厚さに平滑に枡形
処理することが行われている。

新旧処理する方法には機械研削法と化学薬品を用いる化
学研磨法がある。かかる新旧処理は、既に半導体素子等
が形成されている基板の表面に損傷を与えないように、
表面側を保護膜で覆った状態で行われる。

この保護膜には、下記の性能が要求される。

（り強靭で、機械研削工程で破壊されないこと。

（２）化学研磨工程で用いられるエツチング用の酸類に
対して耐性があること。

（３）研磨処理した後、半導体素子等を腐食させない薬
品類で容易に剥離除去することができる。

そして、これらの保護用材料として、従来、環化ゴム系
のネガレジストあるいはノボラック樹脂系のポジレジス
トを使用することが知られている（特開昭５４−４１０
６８号、特開昭５７−１０９３３号、特開昭５７−１９
２０３１号、特開昭５９−１１７２１９号、特開昭６１
−１１０４３５号）。

しかしながら、環化ゴム系のネガレジストでは、保護膜
の強度、耐酸性に優れているものの、研磨処理終了後の
剥離除去に人体に有害なフェノールや塩素化オレフィン
類を用いねばならず、かつ剥離しにくく、剥離に長時間
を要する欠点があった。

また、ノボラック樹脂系のポジレジストでは、保護膜の
強度が弱いので破壊されやすく、耐酸性も不十分て、か
つ上記と同様に剥離専用薬剤を要するという欠点があっ
た。

一方、半導体基板、液晶表示板等の諸々の電子部品を保
管又は梱包・輸送を必要とする場合において、雰囲気中
の塵埃の付着を防止するため表面に保護膜を設けること
が行なわれている。そして、これら梱包・輸送用保護膜
としても上記同様の保護用材料が用いられており、機械
的強度、用済み後の剥離除去性が共に満足できるレベル
にはなかった。

［発明が解決しようとする課題］従って本発明の第１の目的は、上記従来の欠点を解消し
て、膜強度が強く、酸に対する耐性が十分で、かつ室温
でも容易に除去することができる電子部品保護用材料を
提供することにある。

また本発明の第２の目的は、上記保護用材料を用いて半
導体装置を保護しながら製造する方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］かかる本発明の第１の目的は、アルキル基の炭素数が６
〜１２であるモノアルキル置換フェノール・ホルムアル
デヒドノボラック樹脂よりなる電子部品保護用材料によ
り達成される。

また本発明の第２の目的は、下記工程Ａ〜Ｃにより達成
される。

Ａ、半導体素子が形成されている側の半導体基板の面を
アルキル基の炭素数が６〜１２であるモノアルキル置換
フェノール・ホルムアルデヒドノボラック樹脂よりなる
電子部品保護用材料の保護膜で被覆する。

Ｂ、前記保護膜で被覆されていない側の、前記基板の面
を削って該基板を薄くする。

Ｃ０前記保護膜を溶剤により除去する。

本発明の電子部品保護用材料は、モノアルキル置換フェ
ノール・ホルムアルデヒドノボラック樹脂からなる。

ここでアルキル基は、通常、炭素数が６〜１２であり、
好ましくは６〜８である。アルキル基の炭素数が５以下
であると電子部品の表面上に形成された膜強度が弱い（
１１！い）ために破壊されやすく、かつ耐酸性が不十分
なため所期の効果を達成することができない。また炭素
数が１３以上のモノアルキル置換フェノールは工業的に
入手し難いので実用上不適当である。

モノアルキル置換フェノールにおけるアルキル基の位置
は、ヒドロキシル基に対してメタまたはバラであり、好
ましくはパラである。具体例として、例えばｐ−ヘキシ
ルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、ｐ−ノニルフ
ェノール、！〕−デシルフェノール、ｐ−ウンデシルフ
ェノール、ｐ−ラウリルフェノール等を挙げることがで
きる。

あるいは、０−アルキルフェノールとｐ−アルキルフェ
ノールの混合物を用いることもてき、または、アルキル
基が上記範囲内の炭素数を有するモノアルキル置換フェ
ノールの混合物を用いても良い。

かかる本発明におけるモノアルキル置換フェノール・ポ
ル１１アルデヒドノボラツク樹脂は、従来から知られて
いるノボラック樹脂の製造方法に従って、容易に製造す
ることができる。

すなわち、モノアルキル置換フェノールとホルマリンを
モル比１：０．８〜１．５に混ぜ、酸性触媒、たとえば
シュウ酸又は塩酸の存在下に還流温度下に加熱して反応
させ、冷却後に固化した生成物を粉砕すれば、本発明に
おけるノボラック樹脂が得られる。得られたノボラック
樹脂は淡黄色ないし淡黄複色であり、一般には重量平均
分子量（ポリスチレン換算）が５００〜３，０００、好
ましくは１，０００〜２，０００である。

なお、本発明の保護用材料には、必要に応じて染料等の
着色剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤が適当量添加さ
れていてもよい。

上記した本発明の保護用材料を用いた半導体装置の製造
は下記のようにして行われろ。

まず、上記したモノアルキル置換フェノール・ホルムア
ルデヒドノボラック樹脂の溶剤溶液を、半導体素子が形
成されている側の半導体基板面に塗布し、加熱して溶媒
を除去してノボラック樹脂の保護膜を形成させる。溶媒
としては２−エトキシエチルアセテート、メチルエチル
ケトン等が用いられる。溶液中のノボラック樹脂濃度は
通常では、溶媒の種類、要求される膜厚に依存するが、
２０〜６０ｗｔ、％である。

次いで保護膜で被覆されていない面、すなわち基板の裏
面例を機械的または化学的に研磨して、基板を薄くする
と共に平滑にする。機械研削の場合には、通常では特開
昭５６−１５２５６２号公報に開示された装置を用い、
保護膜（ｉｏ）が形成された側を真空チャックに吸着さ
せ、基板の裏面を回転砥石等で削る。また、化学研磨の
場合には、フッ酸、硝酸の混酸（フッ酸濃度５％、硝酸
濃度２０％）からなるエツチング液を２０〜４０℃に保
ち、保護膜が形成された半導体基板を数分間浸漬し、次
いで超純水によるスピン洗浄、スピン乾燥を行なって、
基板の裏側を削る。

研磨等の処理終了後、不要になった保護膜を溶剤で室温
下に剥離除去し、次いで速やかに超純水で洗浄する。剥
離用溶剤としては、メタノール。

エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類
、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケ
トン等のケトン類、又はこれらの混合物が用いられる。

［発明の効果］以上述べたように本発明の電子部品保護用材料によれば
、従来技術に比較して膜強度、耐酸性。

室温での剥離除去性に優れた半導体基板等の電子部品の
表面保護膜を得ることができる。従って、従来のように
人体に有害な、しかも高価な剥離用専用薬剤を多量に使
用する危険な工程が無くなり、かつ工程の煩雑さが回避
できるので、危険性が少なく経済的にも有利に使用でき
る。

また、かかる本発明の電子部品保護用材料を用いること
によって、半導体基板上に形成された半導体素子を安全
に保護しながら、目的とする厚みにまで削られた基板を
有する半導体装置を容易に製造することができる。

［実施例］以下、本発明の実施例および比較例を述べる。

なお、実施例、比較例中の部及び％は特に断りのない限
り重ｆｆｉ基準である。

比較例　ｌ研磨処理用の保護レジストとして市販されている環化ゴ
ム系のフォトレジストを５，０ＯＯＡ熱酸化膜付きシリ
コンウェハ及び１，０ＯＯＡアルミニウ１１蒸着膜付き
シリコンウェハ（いずれも４インチφ）にスピンコータ
ーで塗布し、９０℃で１分間、次いで１６０℃で５分間
ホットプレートでベークし、膜厚２０μｍの保護膜を形
成した。

フッ酸、硝酸の混酸（フッ酸濃度５％、硝酸濃度２０％
）からなるエツチング液を３０℃に保ち、保護膜を形成
した前記のウェハを１分間浸漬し、次いで超純水による
スピン洗浄、スピン乾燥を行なった。１，０ＯＯＡアル
ミニウム蒸着膜付きシリコンウェハ上の保護膜を、窒素
圧力を利用して物理的に剥離した後、露出したアルミニ
ウム面を金属顕微鏡で観察したところ、表面状態に何ら
の変化も認められなかった。

続いて、前記のエツチングを終了した５、０００Ａ熱酸
化膜付きのシリコンウェハから保護膜を剥離するため、
市販のフェノール系剥離液を１２０℃に加熱し、その中
にウェハを浸漬して浸漬時間と保護膜の剥離状況を調べ
た。

保護膜がウェハから完全に剥がれるまでに４０分以上を
要した。かつ、剥離液から引き上げたウェハ表面は粘性
のある剥離液で汚れていたので、温度を６０℃に保った
トリクロルエチレン中で、ウェハを動かしながらｌＯ分
部間すぎ洗いしたところ、ウェハ表面の剥離液による汚
れは無くなった。

保護膜を剥離した上記のウェハをイソプロピルアルコー
ルで５分間リンスした後、超純水によるスピン洗浄、ス
ピン乾燥を行なフた。次いで、露出した熱酸化膜面を金
属顕微鏡で観察したところ、表面状態に何らの変化も認
められなかった。

以上の試験から、研磨処理用の保護レジストはシリコン
ウェハのエツチング液に耐性はあるものの、剥離除去は
高温で長時間を要する他、超純水洗浄までのプロセスが
煩雑であることがわかる。

実施例　ｌｐ−ヘキシルフェノール・ホルムアルデヒドノボラック
樹脂（重量平均分子量　１，６９０、ポリスチレン換算
、以下同様）を２−エトキシエチルアセテートに溶解し
て固形分濃度５０％の溶液とし、孔径０．５μｍのテフ
ロン製メンブランフィルタ−で濾過して保護用材料とし
た。この溶液を、厚さ１，０ＯＯＡ、サイズ１ｍｍ角の
アルミニウムパッドを配置した４インチφシリコンウェ
ハに塗布し、１００℃で６分間ベークし、膜厚２０μｍ
の保護膜を形成した。

（１）耐酸性試験比較例１と同一の条件で上記のウェハ裏面をエツチング
し超純水によるスピン洗浄、スピン乾燥後の保護膜面を
光学顕微鏡で観察したところ、何らの変化も認められな
かった。次いで、（２）に示す剥離試験を終了したウェ
ハのアルミニウムパッドの異常の有無（アルミニウムの
変色があれば異常とみなす）を、縦横の計８０個のパッ
ドについて金属顕Ｖ＆鏡で観察した。表−１に示すよう
に、４種の剥離薬品のいずれを使用した場合でも、アル
ミニウムパッドの変色はなく、エツチング液に対する耐
酸性に優れていることが分かった。

以下余白（２）剥離除去性試験（１）に示したエツチング、スピン洗浄、スピン乾燥の
終了したウェハを用いて、剥離試験を行なった。剥離薬
品としてメタノール、エタノール、イソプロピルアルコ
ール、アセトンの４種類を用い、それぞれポリテトラプ
ルオロエチレン製容器内をマグネチックスターラで攪拌
しながらウェハを浸漬し、ウェハ表面が完全に露出する
までの時間を剥離所要時間とした（室温２３．５〜２４
℃）。

表−２に示すように、常温での剥離所要時間は比較例１
に示した従来法より遥かに短くて済み、かつウェハ表面
には剥離薬品による汚れもなく、超純水によるスピン洗
浄、スピン乾燥により清浄なウェハ表面を得ることがで
きた。

実施例２実施例１で用いたｐ−ヘキシルフェノール・ホルムアル
デヒドノボラック樹脂の代わりに、ｐ−オクチルフェノ
ール・ホルムアルデヒドノボラック樹脂（重量平均分子
量１，８３０）を用いた他は、実施例１と同様な方法で
耐酸性試験、剥離除去性試験を行なった。表−１９表−
２に示すように、実施例１と同様な結果が得られた。

以下余白比較例２，３実施例１で用いたｐ−ヘキシルフェノール・ホルムアル
デヒドノボラック樹脂の代わりに、ｍ−クレゾール・ホ
ルムアルデヒドノボラック樹脂（重量平均分子ｍ　　１
，６２０）又はｐ−ｔ−ブチルフェノール・ホルムアル
デヒドノボラック樹脂（重量平均分子ｆｆｉ　１，７８
０）を用い、プリベーク条件を８５℃で１分間９次いで
１２０℃で３分閏とした他は実施例１と同様な方法で耐
酸性試験、剥離除去性試験を行なフた。結果を表−１２
表−２に示す。

エツチング後の保護膜表面に、ｍ−クレゾール・ネル１
１アルデヒドノボラツク樹脂、ｐ−ｔ−ブチルフェノー
ル・ポルノ、アルデヒドノボラック樹脂のいずれの場合
も亀裂状の文様が観察されたが、その下地のアルミニウ
ムパッドの変色は認められなかった。上記の亀裂状の文
様は、両樹脂の耐酸性が実施例１．　２で用いた樹脂に
比較すると劣ることによるものと考えられる。

実施例３．比較例４（膜の柔軟性、密着性評価）保護膜
の柔軟性と密着性とを同時に評価する簡便な方法として
、塗膜の評価基１ｓ（財団法人日本塗膜検査協会発行、
１９７０年）に従って描画試験を行なった。描画試験機
（安田精機製作所製。

荷重１　ｋｇ）を用い、揉準判定写真に基づいて点数を
つけ、点数が高いほど（同一点数ではＡ、　　Ｂ。

Ｃの順で）保護膜の柔軟性、密着性が良いと判定した。

比較例１、実施例１．　２、比較例２．３に示した保護
用材料をそれぞれ用い、１０μｍの膜厚を有する保護膜
をシリコンウェハ（４インチφ）上に形成して上記の描
画試験を行なった結果を表−３に示した。乙の試験結果
から、本発明のモノアルキル置換フェノール・ホルムア
ルデヒドノボラック樹脂を保護膜に用いた場合は、現在
実用されている環化ゴム系のフォトレジストと同等以上
の柔軟性、密着性が得られることが確認された。

以下余白実施例　４第１図に示すようにシリコン基板（１）の表面に、トラ
ンジスタ、抵抗等の素子（２）、Ｓ　ｉ　０２等よりな
る絶縁膜（３）、ＰＳＧ等よりなる層間絶縁膜（４）、
ＰＳＧまたはプラズマでＳｉ　３Ｎｍが表面に形成され
たＰＳＧカバー膜（５）、電極（６）、ＡＩ等よりなる
一層目配線（７）、Ａ１等よりなる二層目配線（８）お
よびワイヤポンディングパッド（９）が形成されている
５インチφシリコンウェハ上に保護用材料の溶液を塗布
し、１００℃で５分間ベークして膜厚２０μｍの保護膜
（ｌＯ）を形成した。

保護用材料としては、ｐ−オクチルフェノール・ホルム
アルデヒドノボラック樹脂帽１平均分子ｆｌｌ、８３０
、ポリスチレン換算）、およびｐ−ラウリルフェノール
・ホルムアルデヒドノボラック樹脂（重量平均分子量１
，７５０、ポリスチレン換算）を夫々用い、２−エトキ
シエチルアセテートに溶解して固形分濃度５０％の溶液
を調製し、この溶液を孔径０．５μｍのテフロン製メン
ブランフィルタ−で濾過して使用した。

次いで、夫々のシリコンウェハのシリコン基板（１）の
裏面を機械研削または化学研磨により削って、第２図に
示すように基ｍ（１）を薄くした。

機械研削の場合には、前記のような特開昭５６−１５２
５６２号公報に開示された装置を用いた。

また、化学研磨の場合には、前記のような、フッ酸、硝
酸の混酸からなるエツチング液を３０℃に保ち、保護膜
（１０）が形成されたシリコンウェハを数分間浸漬し、
次いで超純水によるスピン洗浄。

スピン乾燥を行なった。

機械研削によっては、保護膜（ｌＯ）に亀裂等の破壊が
発生せず、また、化学研磨におけるエツチング液に保護
膜（ｌＯ）は十分な耐性を示した。この結果、機械研削
または化学研磨によって、たとえば５００〜６００μｍ
の厚みのあったシリコンウェハが、数十μｍから２００
〜３００ｕｍ程度の厚みにまで削ることができた。

最後に、保護膜（ｌＯ）をエタノールに浸漬して、第３
図に示すように保護膜（ｌＯ）を除去した。この保護膜
（１０）は短時間で良好に除去できた。この工タノール
に代えてイソプロピルアルコールを用いたが、この場合
も保護ＩＩ！（１０）を短時間に良好に除去できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例４において、半導体基板上に形成された
半導体素子を保護膜で被覆した状態を示す概要断面図で
あり、第２図は第１図の半導体素子が形成されていない
半導体基板の面を削って薄くした状態を示す概要断面図
であり、第３図は第２図における保護膜を除去した状態
を示す概要断面図である。（１）・・・基板、（２）・・・素子、（５）・・・カ
バー膜、（６）・・・電極、　　（１０）・・・保護膜
。特許出願人　日本ゼオン株式会社同　　　富士通株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、アルキル基の炭素数が６〜１２であるモノアルキル
置換フェノール・ホルムアルデヒドノボラック樹脂より
なる電子部品保護用材料。２、下記の工程Ａ〜Ｃからなる半導体装置の製造方法。Ａ、半導体素子が形成されている側の半導体基板の面を
アルキル基の炭素数が６〜１２であるモノアルキル置換
フェノール、ホルムアルデヒドノボラック樹脂よりなる
電子部品保護用材料の保護膜て被覆する。Ｂ、前記保護膜で被覆されていない側の前記基板の面を
削って該基板を薄くする。Ｃ、前記保護膜を溶剤により除去する。