特開 2024-10745 基板製造方法および基板製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024010745

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】基板製造方法および基板製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022112208

(22)【出願日】2022-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】佐竹 正行

(57)【要約】

【課題】充填剤に混入した気泡に起因して、基板に欠陥が生じることを防止することができる基板製造方法が提供される。
【解決手段】基板製造方法は、第１基板Ｗ１のベベル部と第２基板Ｗ２のベベル部との間の隙間に充填剤Ｆを塗布する工程と、隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去する工程と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１基板および第２基板を貼り合わせて形成された積層基板を製造する基板製造方法において、
前記第１基板のベベル部と前記第２基板のベベル部との間の隙間に充填剤を塗布する工程と、
前記隙間に塗布された充填剤から気泡を除去する工程と、を含む、基板製造方法。

【請求項2】

前記気泡を除去する工程は、前記積層基板を保持する基板保持装置を通じて前記積層基板を振動させる工程を含む、請求項１に記載の基板製造方法。

【請求項3】

前記気泡を除去する工程は、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する工程を含む、請求項１に記載の基板製造方法。

【請求項4】

前記基板製造方法は、前記隙間に塗布される前の充填剤から気泡を除去する工程を含む、請求項１に記載の基板製造方法。

【請求項5】

前記基板製造方法は、前記気泡を除去する工程の後に、前記隙間に塗布された充填剤を硬化させる工程を含む、請求項１に記載の基板製造方法。

【請求項6】

前記基板製造方法は、前記積層基板を研削する工程を含む、請求項１に記載の基板製造方法。

【請求項7】

第１基板および第２基板を貼り合わせて形成された積層基板を製造する基板製造装置において、
前記第１基板のベベル部と前記第２基板のベベル部との間の隙間に充填剤を塗布する塗布装置と、
前記隙間に塗布された充填剤から気泡を除去する気泡除去装置と、を備える、基板製造装置。

【請求項8】

前記気泡除去装置は、前記積層基板を保持する基板保持装置を通じて前記積層基板を振動させる振動装置を備えている、請求項７に記載の基板製造装置。

【請求項9】

前記気泡除去装置は、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する流体噴射装置を備えている、請求項７に記載の基板製造装置。

【請求項10】

前記塗布装置は、前記隙間に向けて充填剤を供給する供給ノズルに供給される充填剤に加圧流体を噴射する噴射ノズルを備えている、請求項７に記載の基板製造装置。

【請求項11】

前記基板製造装置は、前記隙間に塗布された充填剤を硬化させる硬化装置を備えている、請求項７に記載の基板製造装置。

【請求項12】

前記硬化装置は、前記基板の回転方向において、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する流体噴射装置の下流側に配置されている、請求項１１に記載の基板製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板製造方法および基板製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の基板を積層・集積化する３次元実装技術では、複数の基板のデバイス面同士を接合した後に、一方の基板の非デバイス面を研削している。基板は予めその周縁部に丸みを帯びた形状または面取りされた形状（ベベル部）を有する。

【0003】

したがって、研削によってベベル部が薄くなると、鋭利な端部（ナイフエッジ部）が形成されてしまい、結果として、割れや欠けなどの欠陥が生じるおそれがある。そこで、ベベルフィル技術では、積層基板におけるベベル部の間の隙間を充填剤により埋めることで、ナイフエッジ部を充填剤で支持し、欠陥の発生を防止している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－３８８３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ベベル部の間の隙間に塗布された充填剤に気泡が混入していると、充填剤の内部における気泡（すなわち、空洞）に起因して、基板に欠陥が生じてしまうおそれがある。より具体的には、研削荷重がナイフエッジ部に加えられると、空洞部分におけるナイフエッジ部を充填剤で支持しきれなくなり、結果として、割れや欠けなどの欠陥が基板に生じるおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、充填剤に混入した気泡に起因して、基板に欠陥が生じることを防止することができる基板製造方法および基板製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、第１基板および第２基板を貼り合わせて形成された積層基板を製造する基板製造方法が提供される。基板製造方法は、前記第１基板のベベル部と前記第２基板のベベル部との間の隙間に充填剤を塗布する工程と、前記隙間に塗布された充填剤から気泡を除去する工程と、を含む。

【0008】

一態様では、前記気泡を除去する工程は、前記積層基板を保持する基板保持装置を通じて前記積層基板を振動させる工程を含む。
一態様では、前記気泡を除去する工程は、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する工程を含む。
一態様では、前記基板製造方法は、前記隙間に塗布される前の充填剤から気泡を除去する工程を含む。

【0009】

一態様では、前記基板製造方法は、前記気泡を除去する工程の後に、前記隙間に塗布された充填剤を硬化させる工程を含む。
一態様では、前記基板製造方法は、前記積層基板を研削する工程を含む。

【0010】

一態様では、第１基板および第２基板を貼り合わせて形成された積層基板を製造する基板製造装置が提供される。基板製造装置は、前記第１基板のベベル部と前記第２基板のベベル部との間の隙間に充填剤を塗布する塗布装置と、前記隙間に塗布された充填剤から気泡を除去する気泡除去装置と、を備える。

【0011】

一態様では、前記気泡除去装置は、前記積層基板を保持する基板保持装置を通じて前記積層基板を振動させる振動装置を備えている。
一態様では、前記気泡除去装置は、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する流体噴射装置を備えている。
一態様では、前記塗布装置は、前記隙間に向けて充填剤を供給する供給ノズルに供給される充填剤に加圧流体を噴射する噴射ノズルを備えている。

【0012】

一態様では、前記基板製造装置は、前記隙間に塗布された充填剤を硬化させる硬化装置を備えている。
一態様では、前記硬化装置は、前記基板の回転方向において、前記隙間に塗布された充填剤に加圧流体を噴射する流体噴射装置の下流側に配置されている。

【発明の効果】

【0013】

積層ウエハの隙間に塗布された充填剤から気泡を除去することにより、充填剤に混入した気泡に起因して、基板に割れや欠けなどの欠陥が生じることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の一例であるウエハの周縁部を示す拡大断面図である。

【図2】図２（ａ）は２枚のウエハを接合した積層ウエハの一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す第２ウエハを研削（薄化）した後の積層ウエハを示す模式図である。

【図3】基板製造装置の一実施形態を示す図である。

【図4】図４（ａ）は充填剤を積層ウエハに塗布する様子を示す図であり、図４（ｂ）は積層ウエハに塗布された充填剤のサイズを示す図である。

【図5】気泡除去装置の他の実施形態を示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、積層ウエハの隙間に加圧流体を噴射する様子を示す図である。

【図7】塗布装置の他の実施形態を示す図である。

【図8】積層ウエハの隙間に塗布された充填剤を硬化させる硬化装置を示す図である。

【図9】気泡除去装置としての流体噴射装置と、硬化装置と、の組み合わせを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１（ａ）および図１（ｂ）は、基板の一例であるウエハの周縁部を示す拡大断面図である。より詳しくは、図１（ａ）はいわゆるストレート型のウエハの断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型のウエハの断面図である。図１（ａ）のウエハＷにおいて、ベベル部は、上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、および側部（アペックス）Ｒから構成されるウエハＷの最外周面（符号Ｂで示す）である。

【0016】

図１（ｂ）のウエハＷにおいては、ベベル部は、ウエハＷの最外周面を構成する、湾曲した断面を有する部分（符号Ｂで示す）である。トップエッジ部Ｅ１は、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも半径方向外側に位置する平坦部である。トップエッジ部Ｅ１は、デバイスが形成された領域を含むこともある。ボトムエッジ部Ｅ２は、トップエッジ部Ｅ１とは反対側に位置し、ベベル部Ｂよりも半径方向内側に位置する平坦部である。これらトップエッジ部Ｅ１およびボトムエッジ部Ｅ２は、総称してニアエッジ部と呼ばれることもある。

【0017】

図２（ａ）は２枚のウエハを接合した積層ウエハの一例を示す模式図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す第２ウエハを研削（薄化）した後の積層ウエハを示す模式図である。図２（ａ）に示す積層ウエハＷｓは、図１（ｂ）に示すラウンド型の第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２とを接合することにより製造される。

【0018】

図２（ｂ）に示すように、第２ウエハＷ２を薄化すると、第２ウエハＷ２の周縁部にナイフエッジ部ＮＥが形成される。このナイフエッジ部ＮＥは、物理的な接触により欠けやすく、結果として、積層ウエハＷｓに割れや欠けなどの欠陥が生じるおそれがある。そこで、積層ウエハＷｓの第１ウエハＷ１と第２ウエハＷ２との間に充填剤を塗布し、この充填剤を硬化させることで、ナイフエッジ部ＮＥを効果的に保護する。

【0019】

しかしながら、充填剤に気泡が混入していると、ナイフエッジ部ＮＥに割れや欠けなどの欠陥が生じるおそれがある。そこで、以下、充填剤に混入した気泡に起因して、積層ウエハＷｓに欠陥が生じることを防止することができる基板製造装置について、図面を参照して説明する。

【0020】

図３は、基板製造装置の一実施形態を示す図である。基板製造装置は、第１ウエハＷ１および第２ウエハＷ２を貼り合わせて形成された積層ウエハＷｓを製造（すなわち、処理）する装置である。したがって、基板製造装置は、基板処理装置と呼ばれてもよい。

【0021】

基板製造装置は、積層ウエハＷｓを保持する基板保持装置１と、第１ウエハＷ１のベベル部Ｂと第２ウエハＷ２のベベル部Ｂとの間の隙間（すなわち、積層ウエハＷｓの隙間）に充填剤Ｆを塗布する塗布装置２と、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去する気泡除去装置５と、を備えている。

【0022】

図３に示す実施形態では、基板保持装置１は、真空吸着により積層ウエハＷｓを鉛直方向に保持しつつ、積層ウエハＷｓを回転させる装置であるが、基板保持装置１は、積層ウエハＷｓを水平方向に保持しつつ回転させるように構成されてもよい。

【0023】

一実施形態では、基板保持装置１は、複数の保持ローラーの組み合わせであってもよい。このような組み合わせによっても、基板保持装置１は、積層ウエハＷｓを鉛直方向に保持しつつ、積層ウエハＷｓを回転させることができる。

【0024】

塗布装置２は、鉛直方向に保持された積層ウエハＷｓの上方に配置されている。より具体的には、積層ウエハＷｓは、その平面が水平面に対して垂直な状態で保持される。言い換えれば、積層ウエハＷｓは、縦置き状態で保持される。塗布装置２は、積層ウエハＷｓの隙間に向けて充填剤Ｆを供給する供給ノズル４と、供給ノズル４を支持する支持アーム３と、を備えている。

【0025】

図３に示す実施形態では、気泡除去装置５は、基板保持装置１を通じて積層ウエハＷｓを振動させる振動装置１０を備えている。振動装置１０は、例えば、超音波振動子である。振動装置１０は、積層ウエハＷｓを振動させることにより、積層ウエハＷｓを通じて積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆを振動させることができる。

【0026】

振動装置１０は、充填剤Ｆに混入した気泡を振動させて、互いに隣接する気泡同士を接合させる。接合した気泡は大きな気泡となり、充填剤Ｆの外部に排出（脱気）される。このようにして、気泡除去装置５（より具体的には、振動装置１０）は、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去することができる。

【0027】

図４（ａ）は充填剤を積層ウエハに塗布する様子を示す図であり、図４（ｂ）は積層ウエハに塗布された充填剤のサイズを示す図である。基板製造装置は、基板保持装置１、塗布装置２、および気泡除去装置５のそれぞれの動作を制御する制御装置４０を備えている。制御装置４０は、基板保持装置１および塗布装置２を操作して、積層ウエハＷｓを回転させ、かつ、供給ノズル４を通じて積層ウエハＷｓの上方から充填剤Ｆを供給させる。

【0028】

積層ウエハＷｓを回転させながら、充填剤Ｆを供給させることにより、積層ウエハＷｓの隙間は、積層ウエハＷｓの全周にわたって、充填剤Ｆで満たされる（図４（ａ）参照）。本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、供給ノズル４から塗布される充填剤ＦのサイズＤ（すなわち、線幅）は、０．２～０．３ｍｍであり、積層ウエハＷｓの隙間のサイズに対応している。

【0029】

制御装置４０は、充填剤Ｆの、積層ウエハＷｓの隙間への塗布時において、気泡除去装置５（より具体的には、振動装置１０）を操作して、積層ウエハＷｓを振動させることにより、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去する。制御装置４０は、気泡が充填剤Ｆから除去されるまで、振動装置１０による振動を継続する。充填剤Ｆを積層ウエハＷｓの隙間に塗布した後、第１ウエハＷ１または第２ウエハＷ２を研削（薄化）する研削プロセスが実行される。

【0030】

本実施形態によれば、気泡除去装置５は、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去することができる。したがって、基板製造装置は、充填剤Ｆに混入した気泡に起因して、ナイフエッジ部ＮＥに割れや欠けなどの欠陥が生じることを防止することができる。

【0031】

図５は、気泡除去装置の他の実施形態を示す図である。図５に示すように、気泡除去装置５は、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆに加圧流体を噴射する流体噴射装置１５，１６を備えている。加圧流体は、運動エネルギーが付与された流体である。本実施形態では、加圧流体は、充填剤Ｆから気泡を除去するのに必要な圧力まで加圧された気体（例えば、窒素ガス）を意味する。

【0032】

図５に示す実施形態では、流体噴射装置１５，１６は、互いに上下方向に隣接して配置されており、積層ウエハＷｓの隙間上の充填剤Ｆに局所的に加圧流体を噴射するように構成されている。一実施形態では、気泡除去装置５は、流体噴射装置１５，１６のうちの少なくとも１つを備えてもよい。

【0033】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、積層ウエハの隙間に加圧流体を噴射する様子を示す図である。制御装置４０は、流体噴射装置１５，１６のそれぞれに電気的に接続されており、流体噴射装置１５，１６のそれぞれを独立して制御することができる。図６（ａ）に示すように、積層ウエハＷｓの隙間上の充填剤Ｆに局所的に加圧流体を噴射することにより、充填剤Ｆが圧縮される。

【0034】

図６（ｂ）に示すように、充填剤Ｆに混入する気泡は、充填剤Ｆとともに圧縮され、やがて、ナイフエッジ部ＮＥに悪影響を及ぼさない程度まで小さくなる。加圧流体の噴射により縮小された気泡のサイズは、元のサイズに戻ることはない。このようにして、気泡除去装置５は、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆから気泡を除去することができる。

【0035】

図７は、塗布装置の他の実施形態を示す図である。図７に示すように、塗布装置２は、充填剤Ｆが充填されたシリンジ本体２０と、支持アーム３を通じてシリンジ本体２０内の充填剤Ｆを供給ノズル４に導入する導入部２１と、導入部２１内の充填剤Ｆを供給ノズル４に押し出すロッド２２と、シリンジ本体２０内の充填剤に加圧流体（例えば、窒素ガス）を噴射する噴射ノズル２３と、を備えてもよい。

【0036】

シリンジ本体２０内の充填剤Ｆには、すでに気泡が混入している場合がある。そこで、図７に示す実施形態では、噴射ノズル２３は、供給ノズル４に供給される充填剤Ｆ（すなわち、シリンジ本体２０内の充填剤Ｆ）に加圧流体を噴射して、積層ウエハＷｓの隙間に塗布される前の充填剤Ｆから気泡を除去するように構成されている。

【0037】

制御装置４０は、噴射ノズル２３の動作を制御可能に構成されている。より具体的には、制御装置４０は、噴射ノズル２３を通じて加圧流体を供給する流体供給源（図示しない）に電気的に接続されている。加圧流体を噴射ノズル２３から噴射することにより、シリンジ本体２０内の充填剤Ｆに混入する気泡は、充填剤Ｆとともに圧縮され、やがて、ナイフエッジ部ＮＥに悪影響を及ぼさない程度まで小さくなる（図６（ａ）および図６（ｂ）参照）。

【0038】

制御装置４０は、ロッド２２の動作を制御可能に構成されている。より具体的には、制御装置４０は、ロッド２２を上下動させる上下動装置（図示しない）に電気的に接続されている。ロッド２２の一例として、ピストンロッドを挙げることができる。

【0039】

シリンジ本体２０内の充填剤Ｆから気泡が除去された状態で、ロッド２２を上下動することにより、導入部２１内の充填剤Ｆは、供給ノズル４を通じて積層ウエハＷｓの隙間に向けて供給される。

【0040】

本実施形態によれば、積層ウエハＷｓの隙間に塗布される前の充填剤Ｆから気泡を除去することができるので、充填剤Ｆに混入した気泡に起因して、ナイフエッジ部ＮＥに割れや欠けなどの欠陥が生じることを防止することができる。

【0041】

図３に示す実施形態と、図５に示す実施形態と、図７に示す実施形態と、は、必要に応じて、適宜、組み合わせ可能である。このような組み合わせにより、充填剤Ｆに混入する気泡をより効果的に除去することができる。なお、基板製造装置は、気泡除去装置５（図３および図５参照）を備える代わりに、図７に示す実施形態に係る構成のみを備えてもよい。

【0042】

図８は、積層ウエハの隙間に塗布された充填剤を硬化させる硬化装置を示す図である。図８に示すように、基板製造装置は、積層ウエハＷｓの隙間に塗布された充填剤Ｆを硬化させる硬化装置３０を備えてもよい。制御装置４０は、硬化装置３０に電気的に接続されており、硬化装置３０の動作を制御可能である。

【0043】

一実施形態では、紫外線の照射によって硬化する充填剤Ｆを採用する場合には、硬化装置３０は、紫外線を充填剤Ｆに照射して、充填剤Ｆを硬化させる紫外線照射装置であってもよい。一実施形態では、湿気によって硬化する充填剤Ｆを採用する場合には、硬化装置３０は、ミストを充填剤Ｆに供給して、充填剤Ｆを硬化させるミスト供給装置であってもよい。一実施形態では、硬化装置３０は、充填剤Ｆに高温（すなわち、充填剤Ｆを硬化させるために必要な温度）の気体を供給して、充填剤Ｆを加熱するヒーターであってもよい。充填剤Ｆを硬化させるために必要な温度は、言い換えれば、硬化温度である。

【0044】

図８に示すように、基板製造装置は、塗布装置２と、気泡除去装置５（より具体的には、振動装置１０）と、硬化装置３０と、を備えてもよい。このような構成により、充填剤Ｆの塗布、気泡の除去、および充填剤Ｆの硬化を短時間で行うことができ、結果として、積層ウエハＷｓのプロセス時間の短縮を実現することができる。図示しないが、基板製造装置は、供給ノズル４に供給される充填剤Ｆに加圧流体を噴射する噴射ノズル２３（図７参照）をさらに備えてもよい。

【0045】

図９は、気泡除去装置としての流体噴射装置と、硬化装置と、の組み合わせを示す図である。図９に示すように、基板製造装置は、流体噴射装置１５，１６と、硬化装置３０と、を備えてもよい。図示しないが、基板製造装置は、供給ノズル４に供給される充填剤Ｆに加圧流体を噴射する噴射ノズル２３（図７参照）をさらに備えてもよい。

【0046】

図９に示す実施形態では、硬化装置３０は、積層ウエハＷｓの回転方向において、流体噴射装置１５，１６の下流側に配置されている。言い換えれば、流体噴射装置１５，１６は、積層ウエハＷｓの回転方向において、供給ノズル４と硬化装置３０との間に配置されている。このような配置により、供給ノズル４から供給された充填剤Ｆは、その内部の気泡が除去された後、速やかに、硬化される。結果として、積層ウエハＷｓのプロセス時間の短縮を実現することができる。第１ウエハＷ１または第２ウエハＷ２を研削（薄化）する研削プロセスは、充填剤Ｆが硬化された後に実行される。

【0047】

一実施形態では、流体噴射装置１５，１６のうちの少なくとも１つは、硬化装置３０と同一の機能を備えてもよい。例えば、積層ウエハＷｓの回転方向において、流体噴射装置１５の下流側に配置された流体噴射装置１６は、加熱された流体を噴射するように構成されてもよい。このような構成により、供給ノズル４から供給された充填剤Ｆ内の気泡は流体噴射装置１５によって除去され、その後、充填剤Ｆは速やかに硬化される。図示しないが、気泡除去装置５は、流体噴射装置１５，１６のみならず、振動装置１０をも備えてもよい。

【0048】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0049】

１ 基板保持装置
２ 塗布装置
３ 支持アーム
４ 供給ノズル
５ 気泡除去装置
１０ 振動装置
１５，１６ 流体噴射装置
２０ シリンジ本体
２１ 導入部
２２ ロッド
２３ 噴射ノズル
３０ 硬化装置
４０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】