JP2010207723A - 樹脂膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】なるべく少ない樹脂の量で的確な厚さの樹脂膜を効率よく形成する。
【解決手段】スピンナテーブル４０上に保持したウェーハ１の表面の中心に液状の樹脂Ｐを適量供給し、スピンナテーブル４０を回転させてウェーハ１を自転させながら、ウェーハ１の直径程度の長さを有する丸棒状の塗布部材７２を、ウェーハ１の表面と平行にして樹脂Ｐに押し付け、該塗布部材７２で樹脂Ｐを均一厚さに塗り広げて樹脂膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等のワークの表面に液状樹脂を塗布して樹脂膜を形成する樹脂膜形成装置に関する。

例えば半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハの表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成し、次いで裏面を研削した後に研磨するなど必要な処理をしてから、全ての分割予定ラインを切断する、すなわちダイシングして、多数の半導体チップを得ている。このようにして得られた半導体チップは、樹脂封止によりパッケージングされて、携帯電話やＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の各種電気・電子機器に広く用いられている。

半導体ウェーハのダイシングは、高速回転させた切削ブレードを切り込ませていく方法が一般的であったが、近年では、レーザ光線を照射してウェーハを溶融するアブレーション加工を行いながら切断するレーザダイシングが試みられている（特許文献１等参照）。ところで、レーザ照射によるアブレーション加工を行った際には、デブリと呼ばれる蒸散成分の飛沫がウェーハの表面に付着し、品質を低下させるという問題が起こっていた。そこで本出願人は、ウェーハの表面に樹脂を塗布して保護膜を形成した状態で当該表面にレーザ光線を照射すれば、デブリは保護膜に付着して直接ウェーハ表面には付着せず、品質を確保することができる技術を提案している（特許文献２）。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００４−１８８４７５号公報

ウェーハの表面に樹脂を塗布するには、上記特許文献２に記載されるように、回転させたウェーハの中心に樹脂を滴下し、遠心力によって樹脂を全面に流動させるスピンコート法が好適とされている。ところがこの方法では、飛散して実質的にはウェーハに塗布されない樹脂の量が多いといった不満があり、なるべく少ない量で的確な厚さの樹脂膜を効率よく形成することができる技術が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、なるべく少ない樹脂の量で的確な厚さの樹脂膜を効率よく形成することができ、結果としてコストや生産性の面で有利となる樹脂膜形成装置を提供することを目的としている。

本発明の樹脂膜形成装置は、板状のワークの一の面に液状の樹脂を塗布して樹脂膜を形成する樹脂膜形成装置であって、一の面が露出する状態にワークを保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段を、保持面に直交する方向を回転軸として回転させる回転手段と、保持面に保持されたワークの一の面に液状の樹脂を供給する樹脂供給手段と、保持手段に保持され、回転手段によって回転させられるワークの一の面に対し、少なくとも該一の面の回転中心から最外縁に対応するように対向配置される塗布部材と、該塗布部材を、保持面に保持されたワークの一の面に近接する所定の塗り広げ位置に位置付ける塗布部材位置付け手段とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、ワークの一の面に供給した樹脂を塗布部材で全面に塗り広げるため、樹脂の使用量が最低限度に抑えられながら、的確な厚さの樹脂膜を形成することができる。

本発明では、上記塗布部材位置付け手段により、上記塗布部材が、ワークの一の面との間の間隔が０．０１〜０．５ｍｍになる位置に位置付けられる形態を含む。

なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ等の上記半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイア、シリコン系の基板、各種電子部品、液晶表示装置を制御駆動するＬＣＤドライバ等の各種ドライバ、さらには、ミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料等が挙げられる。

本発明によれば、なるべく少ない樹脂の量で的確な厚さの樹脂膜を効率よく形成することができ、結果としてコストや生産性の面で有利となるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る樹脂膜形成装置を示す斜視図である。 同装置で樹脂膜が形成される過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す斜視図である。 樹脂ノズルがウェーハ表面に樹脂を塗り広げる塗布部材を兼ねている形態を示す断面図である。 塗布部材の他の形態例を示す斜視図である。 図４（ｂ）に示した塗布部材がノズル供給機能を有している形態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）樹脂膜形成装置の構成
図１は、円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハと略称）１の表面（一の面）に樹脂製の保護膜を形成する一実施形態に係る樹脂膜形成装置１０を示している。ウェーハ１は、厚さが例えば１００〜７００μｍ程度であって、表面には格子状の分割予定ラインにより多数の矩形状のチップ２が区画されている。各チップ２の表面には、図示せぬＩＣやＬＳＩ等の電子回路が形成されている。

ウェーハ１は、樹脂膜形成装置１０で表面に保護膜が形成された後、全ての分割予定ラインにレーザ光が照射されてアブレーション加工によるレーザダイシングが行われる。アブレーション加工は、厚さ方向に完全に貫通して切断するフルカットの他に、厚さの途中まで所定深さの溝を形成する溝加工を含む。溝加工した場合のウェーハ１は、後工程でさらにその溝の残り厚さ部分をフルカットするか、あるいは応力を付与して割断することにより、多数のチップ２に分割される。樹脂膜形成装置１０は単独で設置されるか、もしくは、ウェーハ１にアブレーション加工を施してダイシングするレーザ加工装置に付加される。

なお、ウェーハ１は剛性が低く単体では取り扱いが困難なため、環状のフレーム５の内側に粘着テープ６を介して同心状に一体に支持された状態で、樹脂膜形成装置１０に供給される。粘着テープ６は片面が粘着面とされたもので、その粘着面にフレーム５とウェーハ１が貼り付けられる。フレーム５は、金属等の板材からなる剛性を有するものであり、このフレーム５を支持することにより、ウェーハ１を損傷することなく安全に搬送することができる。以下、粘着テープ６を介してウェーハ１を支持したフレーム５を、ウェーハ付きフレーム７と称する。

さて、樹脂膜形成装置１０は、円筒状のケーシング２０と、ケーシング２０を支持する支持台３０とを備えている。支持台３０は、水平に設置される板状のベース３１と、このベース３１上に立設された複数の脚部３２と、これら脚部３２の上端に固定された受け部３３とからなっている。受け部３３は円形の皿状に形成されたもので、この受け部３３にケーシング２０が上側から嵌め込まれて支持されている。

受け部３３に支持されたケーシング２０は軸心がほぼ鉛直方向に沿った状態となっており、このケーシング２０の内部に、スピンナテーブル（保持手段）４０がケーシング２０と同心状に配設されている。スピンナテーブル４０は、円板状の枠体４１の上面に多孔質体からなる円板状の吸着部４２が同心状に嵌合されたものである。吸着部４２はスピンナテーブル４０の上面の大部分を占めており、この吸着部４２の上面（保持面）４２ａと、吸着部４２の周囲の環状の枠体４１の上面とは、同一平面であって水平に設定されている。

スピンナテーブル４０の吸着部４２には、図示せぬバキューム装置が接続されている。このバキューム装置が運転されると吸着部４２が負圧となり、該吸着部４２の上面４２ａに同心状に載置されたウェーハ付きフレーム７のウェーハ１が、吸着部４２に粘着テープ６を介して吸着し、保持されるようになっている。

スピンナテーブル４０の枠体４１の外径はフレーム５の外径とほぼ同等であり、また、吸着部４２の外径はウェーハ１の外径とほぼ同等とされている。したがって、ウェーハ付きフレーム７がスピンナテーブル４０に同心状に載置されると、フレーム５と枠体４１の外周縁がほぼ一致し、かつ、ウェーハ１の全体が吸着部４２に密着して保持されるようになっている。スピンナテーブル４０は、中心に設けられた鉛直方向に延びる図示せぬ回転軸を中心として、受け部３３の下方に配設されたモータ（回転手段）４４により回転駆動される。

スピンナテーブル４０の外周縁部には、フレーム５を着脱自在に保持する複数のクランプ４３が等間隔をおいて配設されている。これらクランプ４３は、スピンナテーブル４０が回転して遠心力が発生すると、カバー部４３ａがフレーム５を上方から枠体４１の上面に押さえ付ける構成のものであり、枠体４１に取り付けられている。

スピンナテーブル４０は、図示せぬ昇降機構によって、上方の開口部に近いか、または開口部から上方に出たウェーハ受け渡し位置と、ウェーハ受け渡し位置から下降したケーシング２０内の処理位置（図１のスピンナテーブル４０は該処理位置にある）とに位置付けられるようになっている。

ケーシング２０内には、先端が下方に向かって屈曲した水平方向に延びる３つのノズル（第１のノズル５１，第２のノズル５２，第３のノズル５３）が設けられている。この場合、第１のノズル５１は単独であり、第１の配管基部５１Ａに水平旋回可能に支持されている。また、第２のノズル５２と第３のノズル５３は並列した状態で１組とされており、これらノズル５２，５３は、第１の配管基部５１Ａとスピンナテーブル４０の中心を挟んだ位置に配置された第２の配管基部５２Ａに、水平旋回可能に支持されている。第１のノズル５１と、第２および第３のノズル５２，５３とは、配管基部から延びる方向が互い違いの方向とされている。

各配管基部５１Ａ，５２Ａはケーシング２０の内壁近傍に配設されている。上記各ノズル５１，５２，５３は、ケーシング２０の内壁に近接した通常位置においては、スピンナテーブル４０よりも外周側にあり、スピンナテーブル４０が昇降する際、スピンナテーブル４０に保持されているウェーハ付きフレーム７のフレーム５に干渉しない位置に退避するようになされている。そして各ノズル５１，５２，５３は、スピンナテーブル４０が図１に示すように処理位置に位置付けられている時に、ケーシング２０の内壁近傍の退避位置から、スピンナテーブル４０の上方において水平旋回するように作動する。各ノズル５１，５２，５３は、水平旋回することにより、少なくとも先端がスピンナテーブル４０の中心から外周縁までの間の半径に対応する領域を移動可能とされている。

第１のノズル５１には、液状の水溶性樹脂を供給する樹脂源６１に接続された配管６１Ａが接続されている。第１のノズル５１には樹脂源６１から配管６１Ａを介して液状の水溶性樹脂が送られ、第１のノズル５１の先端から該樹脂が滴下されるようになっている。使用される水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の水溶性レジストが好ましく用いられる。

また、第２のノズル５２には、エアを供給するエア源６２に接続された配管６２Ａが接続されている。第２のノズル５２にはエア源６２から配管６２Ａを介して乾燥エアが送られ、第２のノズル５２の先端から該乾燥エアが噴出されるようになっている。

さらに、第３のノズル５３には、洗浄水を供給する水源６３に接続された配管６３Ａが接続されている。第３のノズル５３には水源６３から配管６３Ａを介して洗浄水が送られ、第３のノズル５３の先端から該洗浄水が吐出されるようになっている。使用される洗浄水としては、純水、あるいは静電気防止のためにＣＯ２が混入された純水が好ましく用いられる。
なお、以下では第１のノズル５１、第２のノズル５２、第３のノズル５３を、それぞれ樹脂ノズル（樹脂供給手段）５１、エアノズル５２、洗浄水ノズル５３と称する。

ケーシング２０の上方には、樹脂塗布手段７０が配設されている。この樹脂塗布手段７０は、鉛直下方に向かって伸縮するピストンロッド７１ａを有するエアシリンダ（塗布部材位置付け手段）７１と、ピストンロッド７１ａの下端に水平に固定された丸棒状の塗布部材７２とから構成されている。ピストンロッド７１ａはスピンナテーブル４０と同心状に配されており、スピンナテーブル４０の中心に対して伸縮する。

塗布部材７２の長さは、ウェーハ１の直径と同等か、もしくはやや長く、その中央部がピストンロッド７１ａの先端に固定されている。塗布部材７２は、ステンレスや樹脂等からなり、表面が平滑に加工されているものが好ましく用いられる。樹脂塗布手段７０は、スピンナテーブル４０が上記処理位置に位置付けられた状態でピストンロッド７１ａが伸び、塗布部材７２が、スピンナテーブル４０に保持されたウェーハ１の表面に近接して該表面に樹脂を均一厚さに塗り広げることが可能な塗布位置まで下降する。塗布部材７２の塗布位置は、ウェーハ１の表面との間隔が例えば０．０１〜０．５ｍｍ程度になる位置であって、上から見た状態でウェーハ１の中心を通り、かつ、外周縁間にわたる直径に対応する位置とされる。なお、この塗布部材７２の塗布位置はあくまで一具体例であり、形成する保護膜の厚さに応じてウェーハ１の表面との間隔は該一具体例よりも大きく設定されたり、あるいは逆に小さく設定されたりする。

（２）樹脂膜形成装置の動作
次に、上記樹脂膜形成装置１０の動作を説明する。
（２−１）樹脂の塗布
予めバキューム装置が運転され、かつ、ウェーハ受け渡し位置に上昇して待機しているスピンナテーブル４０上に、適宜な搬送手段によって搬送されたウェーハ付きフレーム７が同心状に吸着、保持される。次に、スピンナテーブル４０が処理位置に下降する。そして樹脂ノズル５１がケーシング２０の内側に旋回し、その先端がウェーハ１の中心付近の直上に位置付けられる。次いで、スピンナテーブル４０が樹脂塗布に応じた回転速度（例えば５〜１００ｒｐｍ程度）で回転し、続いて、スピンナテーブル４０が回転して自転している状態のウェーハ１の表面の中心付近に、図２（ａ）に示すように液状の水溶性樹脂Ｐが樹脂ノズル５１の先端から適量滴下される。

樹脂Ｐが滴下されたら、樹脂ノズル５１をスピンナテーブル４０の外側に退避させる。続いてエアシリンダ７１のピストンロッド７１ａを伸ばして、樹脂塗布手段７０の塗布部材７２を上記塗布位置まで下降させる。すると図２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、樹脂Ｐが、ウェーハ１に対して相対的に回転している塗布部材７２により押し潰されながら、ウェーハ１の表面に均一厚さに塗り広げられる。

（２−２）樹脂の乾燥による保護膜形成
ウェーハ１の表面に樹脂Ｐが塗布されたら、塗布部材７２を上昇させて樹脂塗布工程を終える。次いで、スピンナテーブル４０の回転を続行させたまま、一体となっているエアノズル５２と洗浄水ノズル５３をウェーハ１上において往復旋回させながら、エアノズル５２の先端から乾燥エアをウェーハ１の表面に塗布された樹脂Ｐに吹き付けて該樹脂Ｐを乾燥させる。これにより樹脂Ｐは硬化し、ウェーハ１の表面に形成された所望厚さの保護膜（樹脂膜）Ｐ１となる。

乾燥を終了して保護膜形成工程を終えたら、スピンナテーブル４０の回転が停止され、さらにスピンナテーブル４０がウェーハ受け渡し位置に上昇させられる。この後、ウェーハ１はスピンナテーブル４０から取り上げられ、上述したアブレーション加工によるレーザダイシング加工の工程に移される。ウェーハ１がアブレーション加工される際に生じるデブリは保護膜Ｐ１の表面に付着して直接ウェーハ１の表面には付着せず、ウェーハ１の品質が確保される。

（２−３）保護膜の除去および洗浄
ウェーハ１にレーザダイシング加工が施されたら、ウェーハ付きフレーム７は再び上記樹脂膜形成装置１０に供給され、次のようにして保護膜Ｐ１が除去されて洗浄される。

まず、ウェーハ１がレーザダイシングされたウェーハ付きフレーム７は、上記ウェーハ受け渡し位置で待機しているスピンナテーブル４０に吸着、保持される。続いて、スピンナテーブル４０が上記処理位置に下降して回転する。そして各ノズル５２，５３を往復旋回させながら、洗浄水ノズル５３の先端から洗浄水を吐出し、該洗浄水を保護膜Ｐ１の全面にまんべんなくかける。これによって水溶性の樹脂Ｐからなる保護膜Ｐ１は融解し、ウェーハ１の表面から保護膜Ｐ１が洗い流されて除去される。

ウェーハ１の表面の保護膜Ｐ１が完全に除去されたら、洗浄水ノズル５３からの洗浄水の吐出を停止し、引き続きスピンナテーブル４０の回転、ならびに各ノズル５２，５３の往復旋回を続行したまま、エアノズル５２の先端から乾燥エアを噴出させる。乾燥エアは露出したウェーハ１の表面全面にまんべんなく吹き付けられ、さらに遠心力で水分が吹き飛ぶ作用も相まって、ウェーハ１は乾燥処理される。この後、スピンナテーブル４０がウェーハ受け渡し位置に上昇させられ、ウェーハ付きフレーム７は次の工程に移される。

なお、上記受け部３３には、樹脂Ｐの塗布時にウェーハ１の外周縁から落下した余剰の樹脂や洗浄水が溜まるが、受け部３３にはこれら樹脂や洗浄水を所定の処理設備に排出するための排液管（図示略）が接続されている。

（３）一実施形態の作用効果
上記一実施形態の樹脂膜形成装置１０によれば、ウェーハ１を自転させながら、該ウェーハ１の表面に供給した樹脂Ｐに樹脂塗布手段７０の塗布部材７２を押し当てることにより、樹脂Ｐがウェーハ１の表面全面に塗り広げられて塗布される。このため、従来のスピンコート法のように樹脂が飛散することがなく、供給される樹脂Ｐのほとんどの量を保護膜Ｐとして使用することができる。したがって最小限度の樹脂Ｐの使用量で所望厚さの保護膜Ｐ１を効率よく形成することができる。

また、粘度が比較的高い樹脂であっても、塗布部材７２で押し広げることにより塗布が可能であるから、例えば樹脂溶液を霧状に噴霧して塗布するスプレー法と比較すると粘度が高い樹脂を使用することもできる。粘度が高い樹脂を使用可能であれば、樹脂の選択肢が増え、また乾燥時間が短縮するといった利点がある。

なお、上記実施形態において、ウェーハ表面に形成する保護膜の所望厚さとは、樹脂が乾燥して厚さが減じることから、例えば塗布時の樹脂の厚さ（これはすなわち塗布部材７２とウェーハ１の表面との間隔）の１／１０程度とされる。言い換えると、保護膜を所望の厚さとするには、塗布部材７２とウェーハ１の表面との間隔を、所望厚さの１０倍程度に設定する。なお、所望厚さは必要に応じて変わるものであり、例えば数百ｎｍ程度が通常とされ、厚い場合で数μｍ、またウェーハ表面にバンプと呼ばれる突起電極がある場合には数１００μｍ程度とされる。また、最終的に保護膜厚さを調整する手段としては、塗布部材７２で樹脂を塗布した後、スピンナテーブル４０を、保護膜として必要な膜厚に応じた適宜な回転速度（例えば１００〜３０００ｒｐｍ程度）で回転させ、樹脂の不要な量を飛散させて除去するといったことも考えられる。

（４）他の実施形態、および付加的要素
以下に、上記一実施形態に基づく本発明の他の実施形態や、付加的要素について説明する。

（４−１）樹脂ノズルで樹脂を塗布する
上記樹脂ノズル５１は先端から樹脂Ｐをウェーハ１の表面に滴下するものであるが、図３に示すように、樹脂ノズル５１の中央部付近に、ウェーハ１の表面の中心に樹脂Ｐを滴下する開口５１ａを形成し、かつ、この開口５１ａまで樹脂Ｐが流動する樹脂供給路５１ｂを形成したものとする。このような樹脂ノズル５１であれば、該ノズル５１をスピンナテーブル４０に保持されたウェーハ１の上方に配して開口５１ａから樹脂Ｐを滴下し、この後、スピンナテーブル４０を上昇させるとともに回転させ、樹脂ノズル５１によって樹脂Ｐをウェーハ１の表面に塗り広げることができる。

なお、この場合には、スピンナテーブル４０を上昇させてウェーハ１を樹脂ノズル５１に対し近接させてから、開口５１ａより樹脂Ｐを吐出しながらスピンナテーブル４０を回転させて樹脂Ｐを塗り広げてもよい。このように樹脂ノズルが塗布部材を兼用する形態においては、構造の簡素化および部品点数の低減を図ることができるといった効果が奏される。

（４−２）塗布部材の形状
上記実施形態では、樹脂Ｐを塗り広げる塗布部材７２は丸棒状であるが、塗布部材の形状はこれに限られず、図４（ａ）に示す板状の塗布部材７３、図４（ｂ）に示す円板状の塗布部材７４といったように、ウェーハ１の表面に樹脂Ｐを塗り広げることが可能なものであればいかなる形状であってもよい。

また、このような形状の塗布部材の内部に樹脂供給路を形成し、樹脂供給路の開口から樹脂をウェーハの表面に吐出しながら塗布部材で樹脂を塗り広げるように構成することもできる。図５は、図４（ｂ）に示した円板状の塗布部材７４の中心に供給路としての孔７４ａを形成し、この孔７４ａから樹脂Ｐを滴下する構成を示している。

（４−３）塗布部材の洗浄
樹脂を塗り広げる塗布部材には樹脂が付着する場合があり、樹脂が付着したまま次の塗布に使用すると保護膜の表面が平坦になりにくくなるといったことが懸念される。そこで、樹脂を塗布した後の塗布部材に洗浄水をかけたり、洗浄水に塗布部材を漬けて振動させるなどして洗浄し、洗浄後は乾燥させるといった構成の塗布部材洗浄手段を付加させると好ましい。

（４−４）制御手段の付加
ウェーハの厚さ、および樹脂の種類（粘度）や樹脂塗布時の樹脂の回転数に応じて、塗布部材の下降距離を制御する制御手段を加えた構成とし、ウェーハ表面に対する塗布部材の間隔を的確に制御できるようにすることが考えられる。例えば、そのような制御手段に、所望の保護膜厚さと、ウェーハの厚さおよび樹脂の種類（粘度）を入力することにより、制御手段が予め保有しているデータに基づき塗布部材の下降距離（上記実施形態ではピストンロッド７１ａの伸張量）を換算し、塗布部材をその下降距離だけ下降させる。これにより、ウェーハ表面に所望厚さの保護膜を的確に形成することが可能となる。

１…ウェーハ（ワーク）
１０…樹脂膜形成装置
４０…スピンナテーブル（保持手段）
４２ａ…吸着部の上面（保持面）
４４…モータ（回転手段）
５１…樹脂ノズル（樹脂供給手段）
７０…樹脂塗布手段
７１…エアシリンダ（塗布部材位置付け手段）
７２，７３，７４…塗布部材
Ｐ…樹脂
Ｐ１…保護膜（樹脂膜）

Claims (2)

1. 板状のワークの一の面に液状の樹脂を塗布して樹脂膜を形成する樹脂膜形成装置であって、
   前記一の面が露出する状態に前記ワークを保持する保持面を有する保持手段と、
   該保持手段を、前記保持面に直交する方向を回転軸として回転させる回転手段と、
   前記保持面に保持された前記ワークの前記一の面に前記液状の樹脂を供給する樹脂供給手段と、
   前記保持手段に保持され、前記回転手段によって回転させられる前記ワークの前記一の面に対し、少なくとも該一の面の回転中心から最外縁に対応するように対向配置される塗布部材と、
   該塗布部材を、前記保持面に保持された前記ワークの前記一の面に近接する所定の塗り広げ位置に位置付ける塗布部材位置付け手段と、
   を備えることを特徴とする樹脂膜形成装置。
2. 前記塗布部材位置付け手段により、前記塗布部材が、前記ワークの一の面との間の間隔が０．０１〜０．５ｍｍになる位置に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の樹脂膜形成装置。

Images