特許 6997638 ウエハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】ウエハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622J

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2018010717

(22)【出願日】2018-01-25

(65)【公開番号】P2019129259

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-11-11

(73)【特許権者】

【識別番号】390009667

【氏名又は名称】セイコーＮＰＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】菱沼 邦之

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－３０２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２９３５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８４３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８６２５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部にキャビティが形成され、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通孔が形成されるウエハにスピンコート法によってレジスト膜を形成する製造方法であって、
前記ウエハにレジスト膜を形成する第１工程と、
前記第１工程によって形成された前記レジスト膜上にレジスト膜を形成する第２工程と、
を有し、
前記キャビティ上には、メンブレン構造部が形成され、
前記第１工程において、レジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記メンブレン構造部の厚みによって生じる前記ウエハの表面の段差が平滑化される量であって、
前記第２工程においてレジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記第１工程によって平滑化された前記ウエハの表面の面積に応じた量である、
ウエハの製造方法。

【請求項2】

前記第１工程において、レジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記第２工程においてレジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量よりも多い、
請求項１に記載のウエハの製造方法。

【請求項3】

前記第２工程において形成された前記レジスト膜に保護材を添付する第３工程と、
前記第３工程によって前記保護材が添付された面とは異なる面を研磨する第４工程と、
を更に有する請求項１または２に記載のウエハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ウエハの裏面を研磨加工する場合、ウエハの表面を保護する表面保護テープを添付することが求められる。従来、表面に凹凸を有するウエハに対して、ウエハの表面にワックスを塗布することにより凹凸を平滑化し、表面保護テープを添付する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２１６５７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、メンブレン構造物を有するセンサがウエハ上に形成される場合、ウエハ上には、キャビティが形成される場合がある。このウエハにワックスを塗布すると、流動物がキャビティ内に流れ込み、キャビティ内に形成される構造物（例えば、センサ）が破損する場合がある。したがって、ウエハの表面の凹凸を平滑化するには、キャビティに流れ込まないような塗布方法が用いられることが好ましい。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レジスト材によってウエハの表面を平滑化するウエハの製造方法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】

【0005】

上記課題を解決するために、本発明の１態様に係るウエハの製造方法は、内部にキャビティが形成され、前記キャビティの内部と外部とを連通する連通孔が形成される中空のウエハにスピンコート法によってレジスト膜を形成する製造方法であって、前記ウエハにレジスト膜を形成する第１工程と、前記第１工程によって形成された前記レジスト膜上にレジスト膜を形成する第２工程と、を有し、前記キャビティ上には、メンブレン構造部が形成され、前記第１工程において、レジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記メンブレン構造部の厚みによって生じる前記ウエハの表面の段差が平滑化される量であって、前記第２工程においてレジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記第１工程によって平滑化された前記ウエハの表面の面積に応じた量である。

【0006】

前記第１工程において、レジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量は、前記第２工程においてレジスト膜を形成する際に用いられるレジスト材の量よりも多くてもよい。

【0008】

前記第２工程において形成された前記レジスト膜に保護材を添付する第３工程と、前記第３工程によって前記保護材が添付された面とは異なる面を研磨する第４工程と、を更に有してもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の各態様に係るウエハの製造方法は、レジスト材によってウエハの表面を平滑化するウエハの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態のウエハの構成の一例を示す図である。

【図2】本実施形態の第１工程の一例を示す図である。

【図3】本実施形態の第２工程の一例を示す図である。

【図4】本実施形態の第３工程及び第４工程の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るウエハの製造方法について詳細に説明する。

【0012】

＜１．ウエハ１の構成＞
図１は、本実施形態のウエハ１の構成の一例を示す図である。ここで、＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向及び－Ｚ方向について定義する。図１に示すように、＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向及び－Ｙ方向は、ウエハ１の表面に沿う方向である。＋Ｘ方向は、ウエハ１の第１端部１ａから第２端部１ｂに向かう方向である。－Ｘ方向は、＋Ｘ方向とは反対方向である。＋Ｘ方向と－Ｘ方向とを互いに区別しない場合は、「Ｘ方向」と称する。＋Ｙ方向及び－Ｙ方向は、Ｘ方向とは異なる（例えば、それぞれに略直交する）方向である。＋Ｙ方向は、＋Ｘ方向に滴下位置から図１における上側とする。－Ｙ方向と、＋Ｙ方向とは、反対方向である。＋Ｙ方向と－Ｙ方向とを互いに区別しない場合は、「Ｙ方向」と称する。＋Ｚ方向及び－Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向とは異なる（例えば、それぞれに略直交する）方向である。＋Ｚ方向は、ウエハ１の法線方向である。＋Ｚ方向は、＋Ｘ方向に滴下位置から図１における上側とする。－Ｚ方向は、＋Ｚ方向とは反対方向である。＋Ｚ方向と－Ｚ方向とを互いに区別しない場合は、「Ｚ方向」と称する。また、以降の説明において、ウエハ１の面のうち、＋Ｚ方向の面を表面（図示する表面１ｃ）と記載し、－Ｚ方向の面を裏面（図示する裏面１ｄ）と記載する。

【0013】

図１は、ウエハ１のＸ方向の断面図である。ウエハ１は、例えば、６インチ～８インチのＳｉ（Silicon）ウエハである。表面１ｃには、パターニング構造を有する電子デバイス（不図示）が形成される。また、表面１ｃには、各種構造物が形成されることに伴い、キャビティ（図示するキャビティ２）が形成される。キャビティ２は、内部と、外部とが、連通孔（図示する連通孔２ａ）によって連通される。各種構造物とは、例えば、メンブレン構造部（図示するメンブレン構造部３）を有するＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサである。メンブレン構造部３は、表面１ｃに形成される。このため、表面１ｃには、メンブレン構造部３のＺ方向の高さ（図示する高さｄ１）に応じた凹凸が生じる。本実施形態において、高さｄ１とは、例えば、３～４［μｍ］である。

【0014】

ウエハ１は、一般に、表面１ｃにメンブレン構造部３が形成された後、裏面１ｄ全体を研磨し、ウエハ１の厚さを薄くする加工（以下、バックグラインド加工）が行われる。この時、メンブレン構造部３を保護するため、表面１ｃには、保護材が添付される。保護剤とは、例えば、バックグラインドテープである。ここで、表面１ｃに凹凸が生じていると、バックグラインドテープと、ウエハ１との隙間には、バックグラインド加工の際に用いられる水が流入する場合がある。この場合、キャビティ２に水が混入し、ＭＥＭＳセンサが破損する場合がある。したがって、バックグラインド加工の際には、表面１ｃと、バックグラインドテープとの間に隙間が生じないようにされることが好ましい。本実施形態のウエハ１には、表面１ｃの凹凸を平滑化するため、レジスト材が塗布される。以下、表面１ｃにレジスト材を塗布する工程の詳細について説明する。

【0015】

＜２．第１工程：表面１ｃの平滑化＞
図２は、本実施形態の第１工程の一例を示す図である。
図２に示される通り、第１工程において、表面１ｃには、レジスト材（図示するレジスト材４）が塗布される。以降の説明において、第１工程において塗布されるレジスト材４の量を第１所定量と記載する。表面１ｃには、第１所定量のレジスト材４がスピンコート法によって塗布される。この場合、ウエハ１は、表面１ｃの中心を通るＺ方向の回転軸周りに回転される。また、表面１ｃには、当該軸と略一致する位置であって、表面１ｃから所定高さだけ離れた位置に配置されたノズル（不図示）から第１所定量のレジスト材４が滴下される。

【0016】

第１所定量は、メンブレン構造部３の厚みによって生じる表面１ｃの凹凸が平滑化される量（体積）であって、表面１ｃにレジスト材４による膜を形成する際に必要となる量よりも十分に多い量である。表面１ｃの面積が６インチである場合、表面１ｃにレジスト材４による膜を形成する際に必要となる量とは、例えば、７［ｃｍ３］である。また、表面１ｃの面積が６インチである場合、第１所定量とは、例えば、７［ｃｍ３］よりも十分に多い２０［ｃｍ３］である。

【0017】

第１工程において、表面１ｃに滴下された第１所定量のレジスト材４は、表面１ｃにその一部が付着しつつ、ウエハ１が回転することにより、滴下位置から径方向に放射状に移動する。また、第１工程において、第１所定量のレジスト材４のうち、表面１ｃにレジスト材４による膜を形成する際に必要となるレジスト材４の量から余剰する量（この一例では、１３［ｃｍ３］）のレジスト材４は、ウエハ１の回転によって径方向に滴下位置から放射状に移動した後、ウエハ１の端部から零れ落ちる。第１工程において、第１所定量のレジスト材４が滴下された後も、余剰する量のレジスト材４がウエハ１の端部から零れ落ちるまでの間、ウエハ１の回転は継続される。

【0018】

ここで、ウエハ１の回転速度と、レジスト材４の粘度とは、連通孔２ａ及びキャビティ２にレジスト材４が流れこまない値に設定されることが好ましい。例えば、レジスト材４の粘度が高い場合、ウエハ１の回転速度はより速く設定され、レジスト材４の粘度が低い場合、ウエハ１の回転速度はより遅く設定されることが好ましい。具体的には、レジスト材４の粘度が１３００［Ｐａｓ］の場合、ウエハ１の回転速度は、２００［ｒｐｍ］程度に設定されることが好ましい。

【0019】

上述した構成により、第１工程において、表面１ｃには、メンブレン構造部３の高さｄ１と合致する厚さ（つまり、高さｄ１）のレジスト材４の膜（図示する第１レジスト膜４ａ）が形成される。第１工程において、第１レジスト膜４ａが形成されることに伴い、表面１ｃの凹凸は平滑化される。

【0020】

＜３．第２工程：メンブレン構造部３の保護＞
図３は、本実施形態の第２工程の一例を示す図である。
図３に示される通り、第２工程では、第１工程において形成された第１レジスト膜４ａ上にレジスト材４が塗布される。以降の説明において、第２工程において塗布されるレジスト材４の量を第２所定量と記載する。第１レジスト膜４ａには、第２所定量のレジスト材４がスピンコート法によって塗布される。この場合、ウエハ１は、第１レジスト膜４ａの中心を通るＺ方向の回転軸周りに回転される。また、第１レジスト膜４ａには、当該軸と略一致する位置であって、第１レジスト膜４ａから所定高さだけ離れた位置に配置されたノズル（不図示）から第２所定量のレジスト材４が滴下される。第２所定量とは、第１レジスト膜４ａの面積に応じた量である。表面１ｃの面積が６インチである場合、第２所定量とは、例えば、７［ｃｍ３］である。

【0021】

第２工程において、第１レジスト膜４ａに滴下された第２所定量のレジスト材４は、第１レジスト膜４ａにその一部が付着しつつ、ウエハ１が回転することにより、滴下位置から径方向に放射状に移動する。第１工程と、第２工程との間において、ウエハ１の回転は、一旦停止されてもよく、継続して回転されてもよい。

【0022】

ここで、ウエハ１の回転速度と、レジスト材４の粘度は、第１レジスト膜４ａ上を移動するレジスト材４が、連通孔２ａ及びキャビティ２に流れこまない値に設定されることが好ましい。例えば、レジスト材４の粘度が高い場合、ウエハ１の回転速度はより速く設定され、レジスト材４の粘度が低い場合、ウエハ１の回転速度はより遅く設定されることが好ましい。本実施形態では、第１工程及び第２工程におけるウエハ１の回転速度は、合致する。また、第１工程においてレジスト材４を滴下したノズルと、第２工程においてレジスト材４を滴下するノズルとは、合致する。また、第１工程におけるレジスト材４の粘度と、第２工程におけるレジスト材４の粘度とは、合致する。これにより、第１工程と、第２工程との間に生じる設定変更や環境変更に生じる時間を短縮することができる。

【0023】

上述した構成により、第２工程において、第１レジスト膜４ａ上には、所定高さ（図示する高さｄ２）のレジスト材４の膜（図示する第２レジスト膜４ｂ）が形成される。高さｄ２とは、例えば、８０～１００［μｍ］である。第２工程において、第２レジスト膜４ｂが形成されることにより、メンブレン構造部３の表面が保護される。また、第２工程において第２レジスト膜４ｂが形成されることにより、キャビティ２及び連通孔２ａが覆われる。また、第２レジスト膜４ｂは、平滑化された第１レジスト膜４ａ上に形成されるため、平滑化される。
なお、メンブレン構造部３を保護するために、高さｄ２をより厚くしたい場合には、第１レジスト膜４ａの面積に応じた量よりも多い量のレジスト材４が第２所定量として滴下されてもよい。

【0024】

＜４．第３工程及び第４工程：バックグラインドによるウエハ１の研磨＞
図４は、本実施形態の第３工程及び第４工程の一例を示す図である。
図４に示される通り、第３工程では、第２工程において形成された第２レジスト膜４ｂに保護材（この一例では、バックグラインドテープ５）を添付する。上述したように、第２レジスト膜４ｂは、平滑化されているため、バックグラインドテープ５と、第２レジスト膜４ｂとの間には、隙間が生じづらい。換言すると、バックグラインドテープ５と、第２レジスト膜４ｂとは、密着する。

【0025】

また、第４工程では、バックグラインドテープ５が添付された面とは反対の面（つまり、裏面１ｄ）を研磨する。上述したように、バックグラインドテープ５と、第２レジスト膜４ｂとが密着するため、バックグラインド加工の際に用いられる水がキャビティ２及び連通孔２ａに流入することを抑止することができる。また、キャビティ２及び連通孔２ａは、レジスト材４（第２レジスト膜４ｂ）によって覆われるため、水がキャビティ２及び連通孔２ａに流入することを抑止することができる。

【0026】

＜５．実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態のウエハ１には、内部にキャビティ２と、キャビティ２の内部と外部とを連通する連通孔２ａとが形成される。また、本実施形態のウエハ１は、スピンコート法によってレジスト膜が形成される。本実施形態のウエハ１の製造方法は、ウエハ１に第１レジスト膜４ａを形成する第１工程と、第１工程によって形成された第１レジスト膜４ａ上に第２レジスト膜４ｂを形成する第２工程と、を有する。

【0027】

ここで、キャビティ２及び連通孔２ａにレジスト材４やバックグラインド加工に伴う水が流入することを抑制することを目的として、ウエハ１にレジスト材４を塗布し、レジスト膜を形成する場合において、１回のレジスト材４の塗布によって当該レジスト膜を形成することが困難である場合があった。本実施形態のウエハ１の製造方法は、レジスト材４の塗布を２回に分ける。これにより、本実施形態のウエハ１の製造方法は、１回目に表面１ｃを平滑化した第１レジスト膜４ａを生成し、平滑化された第１レジスト膜４ａ上にメンブレン構造部３、キャビティ２及び連通孔２ａを覆う第２レジスト膜４ｂを形成することができる。したがって、本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、レジスト材４によってウエハ１の表面（つまり、第２レジスト膜４ｂの面）を平滑化することができる。

【0028】

また、本実施形態のウエハ１の製造方法の第１工程において、レジスト膜（この一例では、第１レジスト膜４ａ）を形成する際に用いられるレジスト材４の量（この一例では、第１所定量）は、第２工程においてレジスト膜（この一例では、第２レジスト膜４ｂ）を形成する際に用いられるレジスト材４の量（この一例では、第２所定量）よりも多い。

【0029】

第１工程では、表面１ｃの凹凸（段差）にレジスト材４を充填することにより、第１レジスト膜４ａを形成する。また、第２工程では、第１工程において表面１ｃが平滑化された第１レジスト膜４ａに第２レジスト膜４ｂを形成する。したがって、第１所定量と、第２所定量とでは、表面１ｃの凹凸の体積に応じた分だけレジスト材４の方が多いことが好ましい。本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、第１工程において多くのレジスト材４を用いて第１レジスト膜４ａを形成することにより、表面１ｃの凹凸にレジスト材４を充填し、平滑化された第１レジスト膜４ａを形成することができる。また、本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、第２工程において、第１工程が表面１ｃの凹凸を平滑化した第１レジスト膜４ａ上に第２レジスト膜４ｂを形成することができる。

【0030】

本実施形態のウエハ１において、キャビティ２上には、メンブレン構造部３が形成される。また、本実施形態のウエハ１の製造方法の第１工程において、第１所定量は、メンブレン構造部３の厚みによって生じる表面１ｃの段差が平滑化される量である。また、本実施形態のウエハ１の製造方法の第２工程において、第２所定量は、第１工程によって平滑化されたウエハ１の表面（つまり、第１レジスト膜４ａ）の面積に応じた量である。本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、ウエハ１上にメンブレン構造部３が形成される場合であっても、ウエハ１の表面（つまり、第２レジスト膜４ｂの面）を平滑化することができる。また、本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、メンブレン構造部３を第２レジスト膜４ｂによって保護することができる。

【0031】

本実施形態のウエハ１の製造方は、第２工程において形成された第２レジスト膜４ｂに保護材（この一例では、バックグラインドテープ５）を添付する第３工程と、第３工程によってバックグラインドテープ５が添付された面とは異なる面（この一例では、裏面１ｄ）を研磨する第４工程と、を更に有する。これにより、本実施形態のウエハ１の製造方法は、平滑化された第２レジスト膜４ｂにバックグラインドテープ５を添付し、第２レジスト膜４ｂと、バックグラインドテープ５との間に隙間が生じることを抑制することができる。また、本実施形態のウエハ１の製造方法によれば、バックグラインド加工時に第２レジスト膜４ｂと、バックグラインドテープ５との間に隙間に水が流入することを抑制し、キャビティ２に水が流入することによって、メンブレン構造部３を有するＭＥＭＳセンサが破損することを抑制することができる。

【0032】

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0033】

１…ウエハ、１ａ…第１端部、１ｂ…第２端部、１ｃ…表面、１ｄ…裏面、２…キャビティ、２ａ…連通孔、３…メンブレン構造部、４…レジスト材、４ａ…第１レジスト膜、４ｂ…第２レジスト膜、５…バックグラインドテープ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】