(57)【要約】      （修正有）【課題】２種のＳＯＧ原材料ＡおよびＢを、気密オゾンガス環境下でウェーハ上に被覆することができる、または大気圧下において塗布し、被覆チャンバの外側にある気密オゾンガス環境下で反応させることができる装置によって構成される機器構成体を提供する。【解決手段】ハードウェアとして、ウェーハ１４を載せ、かつ、真空的に固定するための回転台４；所定量の２種のスピンオンガラス原材料を別々に連続して該ウェーハ１４上に分注するための２個のディスペンサー５；該ウェーハ１４の上部に配置されるオゾンガス注入口およびシャワーヘッド６；第２のガス注入口２１；およびガス流動手段７を組み合わせてなるチャンバを含む、スピンオンガラス被覆用機器構成体により解決される。【選択図】図１
2014127516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハードウェアとして、
ウェーハ（１４）を載せ、かつ、真空的に固定するための回転台（４）；
所定量の２種のスピンオンガラス原材料を別々に連続して該ウェーハ（１４）上に分注するための２個のディスペンサー（５ａ、５ｂ）；
該ウェーハ（１４）の上部に配置されるオゾンガス注入口およびシャワーヘッド（６）；
第２のガス注入口（２１）；および
ガス流動手段（７）
を組み合わせてなるチャンバを含む、スピンオンガラス被覆用機器構成体。
【請求項２】
前記ガス流動手段（７）は真空ポンプを含む、請求項１に記載の機器構成体。
【請求項３】
前記２個のディスペンサー（５ａ、５ｂ）は、２個のスプレーディスペンサーであり、かつ、前記ウェーハ（１４）上を径方向に揺動する、請求項１または２に記載の機器構成体。
【請求項４】
前記２個のスプレーディスペンサーは、ＸＹ走査型スプレーディスペンサーである、請求項３に記載の機器構成体。
【請求項５】
前記回転台（４）はＸ方向に可動する回転台である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の機器構成体。
【請求項６】
前記オゾンガス注入口およびシャワーヘッド（６）に替えてＵＶランプ室を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の機器構成体。
【請求項７】
前記チャンバはオゾンガス注入口およびシャワーヘッド（６）およびガス流動手段（７）を備えず、かつ、前記チャンバの外側に２個以上のウェーハ（１４）を格納し、かつ、オゾンガス環境下で気密密閉され得るウェーハラック（１５）を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の機器構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ上にスピンオンガラスを形成させるためのスピンオンガラス被覆用機器構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンオンガラス（ＳＯＧ）は誘電体であり、（ｉ）Ｓｉ表面上での半導体装置の製造を完了させた後の保護層、（ｉｉ）２個のウェーハを結合する場合やウェーハ結合上にチップする場合の結合剤、（ｉｉｉ）ＭＥＭＳ装置製造におけるシール剤などの半導体製造において多方面で応用されている。
【０００３】
半導体製造業において使用されるＳＯＧ材料には多くの種類がある。しかしながら、ＳＯＧ被覆膜内に破損が生成することから、インタポーザ材料として現在利用可能なものとしては、ＳＯＧ被覆は実用化に至っていない。
【０００４】
通常、ＳＯＧはスピンまたはスプレーコーティングによってウェーハ上に被覆される。他の方法としては、ステンシルをウェーハ上に置き、次いでウェーハ上に過剰量のＳＯＧを塗布するステンシルプリンティングがある。ステンシルプリンティングでは、次いで、ステンシルによって生じた過剰のＳＯＧはスキージーを使用して除去される。いずれの方法によっても、ＳＯＧ被覆後には、ウェーハ上の混合試薬を除去し、次いでウェーハを硬化させるために、高温で焼結しなければならない。
【０００５】
インタポーザを作製する際に、ＳＯＧはウェーハ上で金属ピラー、好ましくは銅から作製される金属ピラーとともに被覆される。高温での焼き鈍し工程の際に、金属は熱膨脹係数の違いによってガラス（ＳｉＯ２）よりも速く拡延する。この熱応力は、ＳｉＯ２フィルム内で割れ（クラック）の原因となる。したがって、従来のＳＯＧを用いて薄いインタポーザを作製することは困難であるとされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、高温での焼結工程を必要としない、ＳＯＧ被覆方法を発明した。該方法によれば、ガラス層を形成するためにウェーハ上に２種の原材料を塗布し、次いで５０℃より低い温度、例えば、室温で該２種の原材料をオゾン存在下で反応かつ硬化させて、ＳＯＧ被膜を得る。
【０００７】
しかし、現在の工業界において利用可能なスピン被覆装置やスプレー被覆装置は、大気圧下で作動するものである。また、これらの装置のいくつかは、被覆の際に気密密閉を達成するものもある。しかしながら、被覆チャンバ内で連続的にオゾンガスを流動させることが可能な気密環境を達成する手段を備えた被覆装置は現在のところ存在しない。さらに、焼結モジュール内で気密オゾンガス流動を達成することができる焼結モジュールと統合された被覆装置はない。
【０００８】
そこで、本発明は、気密オゾンガス環境下で、２種のＳＯＧ原材料をスピン被覆またはスプレー被覆することを促進する構成体を提供することを、発明が解決しようとする課題とした。すなわち、本発明の目的は、２種の原材料ＡおよびＢを、気密オゾンガス環境下でウェーハ上に被覆することができる、または大気圧下において塗布し、被覆チャンバの外側にある気密オゾンガス環境下で反応させることができる手段によって構成される機器構成体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究を積み重ねた結果、ハードウェアとして以下のものを組み合わせてなるチャンバを含むＳＯＧ被覆用機器構成体を発明するに至った：
ウェーハ（１４）を載せ、かつ、真空的に固定するための回転台（４）；所定量のＳＯＧ原材料ＡおよびＢを該ウェーハ（１４）上に別々に分注するための２個のディスペンサー（５ａ、５ｂ）；該ウェーハ（１４）の上部に配置されるオゾンガス注入口およびシャワーヘッド（６）；第２のガス注入口（２１）；およびチャンバ内へガスを流動させるためのガス流動手段（７）。上記機器構成体によれば、ウェーハ上に分注されたＳＯＧ原材料ＡおよびＢをオゾンに曝すことによって、ガラスが生成される。これにより、ＳＯＧの薄層が５０℃を下回る温度にて、オゾンガス雰囲気下にあるウェーハ（１４）上にスピンコーティングされ得る。この反応では、窒素ガスまたは通常空気ガスで希釈されたオゾンガスを、ガス流動手段（７）を利用してチャンバ内に流動させることによって、ガラス形成反応によって生じる副産物を除去し、かつ、最終的に残存オゾンを除去することができる。
【００１０】
好ましい態様として、ガス流動手段（７）は真空ポンプを含むことによって、チャンバ内を所望の低圧下にまで真空にすることができることから、効率的に反応副産物および残存オゾンを除去することができる。
【００１１】
好ましい態様として、ウェーハ（１４）表面上にＳＯＧを作製するための原材料ＡおよびＢを分注する前記ディスペンサー（５ａ、５ｂ）は、ウェーハ（１４）上に連続して原材料ＡおよびＢをスプレーし得る２個のスプレーディスペンサーと置換される。さらに、スプレーディスペンサーはウェーハ（１４）上を径方向で揺動する。この場合、ウェーハ（１４）を低速で回転させる。
【００１２】
好ましい態様として、回転台（４）をウェーハ固定台に置換し、径方向に揺動するスプレーディスペンサーをＸＹ走査型スプレーディスペンサーに置換する。
【００１３】
好ましい態様として、ウェーハ固定台はＸ方向に可動し、さらにスプレーディスペンサーはＹ方向に揺動することによって、ウェーハ台の可動範囲およびスプレーディスペンサーの揺動数を制御することができることから、ＳＯＧの単一層をウェーハ表面上に被覆し得る。
【００１４】
好ましい態様として、オゾンガスシャワーヘッド（６）をＵＶランプ室と交換して、ＵＶ光をチャンバ内の酸素に曝すことによって、ＳＯＧ形成中にオゾンを生成させる。
【００１５】
ＳＯＧ被覆用機器構成体は、上記のスプレーまたはスピン被覆チャンバから構成されるが、オゾンガス注入口（６）およびガス流動手段（７）を備えない態様でもあり得る。この態様では、２個以上のウェーハを格納し、かつ、オゾンガス雰囲気下で密封され得るスプレーまたはスピン被覆チャンバの外側に、個別のウェーハラック（１５）が備えられる。
【００１６】
ウェーハラック（１５）を備える態様では、２種の原材料ＡおよびＢをウェーハ上に非常に薄い層として連続的に塗布し、次いで塗布後のウェーハをウェーハラック（１５）に収納する。ウェーハラック（１５）にウェーハを完全に収納すると、ウェーハラック（１５）の扉を気密密閉し、連続的なガス流動機構としてオゾンガスをラック中へ導入し、次いで原材料ＡおよびＢがＳＯＧを形成するまでの十分な時間保持される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の機器構成体は、２種のＳＯＧ原材料ＡおよびＢを、気密オゾンガス環境下でウェーハ上に被覆することができる、または大気圧下において塗布し、被覆チャンバの外側にある気密オゾンガス環境下で反応させることができる装置によって構成される機器構成体である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施態様１に係る機器構成体の断面図を示す。
【図２】図２は、実施態様１に係る機器構成体の平面図を示す。
【図３】図３は、実施態様２に係る機器構成体の断面図を示す。
【図４】図４は、実施態様２に係る機器構成体の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の詳細について説明する。なお、本発明について、実施態様１〜３について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
１．本発明の実施態様１
（１）実施態様１の構成
本発明の実施態様１について、図１〜２を参照して説明する。図１は、外部チャンバ（１）；開口／閉口上部蓋（３）を備えた内部チャンバ（２）；回転台（４）；２個のＳＯＧディスペンサー（５ａ、５ｂ）；オゾンガスシャワーヘッド（６）；および真空手段（７）を備える本発明の実施態様１の断面図を示す。
【００２１】
外部チャンバ（１）は、通常、ステンレス鋼で作製できる。内部チャンバ（２）および上部蓋（３）は特に限定されず、ステンレス鋼、アルミニウムおよびテフロン（登録商標）などのプラスチック材料で作製することができる。上部蓋（３）は、その側面のうちの一方が内部チャンバ（２）にヒンジで連結されており、内部チャンバ（２）上で開閉できるようになっている。チャンバ（１、２）の側壁上に内部を覗くことができる観察ガラス窓があってもよい。この観察窓は図を簡潔に表すために図中に示されていない。上部蓋（３）が内部チャンバ（２）上で閉まると、内部チャンバは気密密閉されて保たれる。内部チャンバ（２）の内部の圧力をガス流動手段（７）を使用して低下してもよい。
【００２２】
ＳＯＧディスペンサー（５ａ、５ｂ）は内部チャンバ（２）の外部で係止する。ディスペンサーは、２個の原料分注ライン（５ａ、５ｂ）を備える。分注については、ディスペンサー（５ａ、５ｂ）はウェーハ（１４）上を移動し、液性ＳＯＧ原材料ＡおよびＢの所定量を連続して分注する。分注後、ディスペンサー（５ａ、５ｂ）はその本来の係止位置に戻る。
【００２３】
ＳＯＧ原材料ＡおよびＢは、オゾンを曝すことによって重合してガラスを形成するものであれば特に限定されず、例えば、原材料Ａとしては原子価がケイ素と異なる元素を有し、かつ、１以上の炭素数が４以上であるアルコキシル基を有する金属アルコキシド、好ましくはホウ素ブトキシドやアルミニウムブトキシドを挙げることができ、および原材料Ｂとしては１以上のアルコキシル基を有するケイ素アルコキシドまたはシラザン、好ましくはケイ素エトキシド（ＴＥＯＳ）、ケイ素ブトキシド（ＴＢＯＳ）およびヘプタメチルシラザンを挙げることができる。
【００２４】
ディスペンサー（５）は洗浄液を分注するために第３の液体分注ラインを備えていてもよい。洗浄液は、例えば、内部チャンバ（２）の側壁または回転台カバー（１１）の壁に付着した原材料ＡおよびＢを除去するために用いられる。ディスペンサー（５）には、さらに原材料ＡおよびＢを噴霧（スプレー）する２個のスプレー被覆ユニットを取り付けることができる。
【００２５】
外部チャンバ（１）には開閉可能なチャンバカバー（８）を備えることが好ましい。実施態様１の被覆手段が独立した装置として操作される場合、チャンバカバー（８）を備えることが望ましい。
【００２６】
回転台（４）の直径は特に限定されず、工程の対象物であるウェーハの直径に依存して、１００ｍｍ〜５００ｍｍまでの範囲を与え得る。回転台（４）は、約１０００ｒｐｍ〜１０，０００ｒｐｍで回転台（４）を回転することを可能にするモーター（９）と連結される。回転台（４）からウェーハを戴置および取り外しを可能にするために、回転台に取り付けられた持ち上げピンセット（２７）を備えることが好ましい。
【００２７】
ＳＯＧが内部チャンバ（２）の壁に付着することを回避するために回転台カバー（１１）が備えられる。ウェーハからはみ出したＳＯＧは回転台カバー（１１）によって回収され、次いで廃液タンク（１２）によって回収される。
【００２８】
オゾンガスシャワーヘッド（６）を上部蓋（３）に取り付ける。シャワーヘッドは単一または複数個のガス注入口を備え得る。オゾンガスシャワーヘッドの目的は内部チャンバ（２）内へオゾンガスを導入することにある。オゾンガスシャワーヘッドまたはオゾンガス注入口の位置は特に限定されず、内部チャンバ（２）の側壁にてオゾンガス注入口を固定することができるように配置されればよい。
【００２９】
当業者はオゾンガスシャワーヘッドをＵＶランプ室に置き換えることができる。この場合、ＵＶ光とチャンバ内の酸素とが反応し、オゾンが生成する。ＵＶ光の波長は特に限定されず、例えば、２４０ｎｍ未満であればよい。ＵＶ光の強度は特に限定されず、広い範囲で変更可能である。
【００３０】
（２）実施態様１の操作方法
初期段階では、ディスペンサーアーム（５）はその係止位置にある。内部チャンバ内部の圧力は大気圧下にある。
【００３１】
次いで、実施態様１の操作手順は以下のように進行する。
１．チャンバカバー（８）を開く。
２．上部蓋（３）を開く。
３．回転台（４）を移動させる。
４．チャンバ扉（１３）を空ける（ウェーハを手動で載せる場合、チャンバ扉を有しなくともよい）。
５．回転台（４）上にウェーハ（１４）を載せる（手動でウェーハを載せる場合には、ウェーハを手動で回転台（４）に載せる）。
６．回転台（４）を下げる。
７．ウェーハ（１４）の上にディスペンサーアーム（５）を移動させる。
８．ＳＯＧ原材料Ａの所定量を分注して塗布し、所望の厚さを得るために台を回転させる。次いで、原材料Ｂを分注して塗布して、所望の厚さを得るために台を回転する。ＳＯＧ原材料ＡおよびＢを同時に分注および塗布してもよい。
９．ディスペンサーアーム（５）をその係止位置に戻す。
１０．上部蓋（３）を閉じて、所定の値に内部チャンバ圧力を調整する。
１１．オゾンガスを供給して、原材料ＡおよびＢをオゾンと反応させる。
１２．所定の時間、この条件下でチャンバを維持し、反応を完了させる。
１３．内部チャンバを換気して、大気圧にする。あるいは、ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／００７７９２に係る特許明細書に記載されているオゾン分解手段や公知のオゾン分解手段により残留オゾンを分解する。
１４．上部蓋（３）を開く。
１５．回転台（４）を持ち上げる。
１６．ウェーハ（１４）を取り外す。
【００３２】
オゾンガスを導入する間、チャンバ内部の圧力を大気圧またはそれよりわずかに低い圧力に維持する。オゾンは原材料ＡおよびＢと反応し、ガラスを形成する。
【００３３】
ＵＶランプをオゾン発生器として使用する場合、ＵＶ光はチャンバ内の酸素と反応し、オゾンを発生させる。次いで、オゾンは原材料ＡおよびＢと反応し、ガラスを形成する。
【００３４】
反応が進行している間、チャンバ内部のガスを流動するように保持する。反応完了後には、オゾンガスラインを閉じる。上部蓋を開ける前に、通常空気ガスまたは窒素ガスをチャンバ内に供給する。あるいは、ＰＣＴ／ＪＰ２０１２／００７７９２に係る特許明細書に記載されているオゾン分解手段や公知のオゾン分解手段により、残留オゾンを分解してもよい。
【００３５】
ウェーハが約５０℃に加熱される場合、酸化反応はより速く進行する。この加熱工程を設ける場合、回転台（４）には埋込み型ヒーターを備える。
【００３６】
２．本発明の実施態様２
（１）実施態様２の構成
ガラスを形成するために原材料ＡおよびＢを反応させるために要する時間が、原材料を被覆する時間と比べて非常に長い場合、実施態様１のスループットは限定される可能性がある。この場合には、大量生産のための完全に自動化された高スループット機器構成体として、実施態様２が設計される。
【００３７】
実施態様２を図３および４を参照して説明する。図３は、実施態様２の断面図である。実施態様２は、ＳＯＧ被覆手段（１９）と反応ユニット（１５）とに分けられる。被覆手段（１９）から反応ユニット（１５）まで、ウェーハはロボットアーム（１７）によって輸送される。被覆手段（１９）は、回転台（４）；ＳＯＧディスペンサーアーム（５）；ＵＶランプ室（６）を備えた上部蓋（３）；および廃液タンク（１２）と連結した回転台カバー（１１）から構成される。これらの各ハードウェアの仕様および機能は、実施態様１で説明されているものと同一のものである。被覆手段には、真空手段は取り付けられていない。好ましくは、図４に示されるようなロボットアーム（１７）の反対側に、２個の反応ユニット（１５）がある。
【００３８】
反応ユニット（１５）は、水平位置に２個以上のウェーハ、好ましくは２５個のウェーハを戴置できる。ウェーハラック（１５）中のウェーハ間の隙間は特に限定されず、例えば、５〜２０ｍｍの範囲内にあり得る。
【００３９】
反応ユニット（１５）は、各ウェーハスロット（１６）をロボットアーム（１７）で整列させるために、モーター駆動軸（１８）を使用して上下に可動させることができる。反応ユニット（１５）はさらに扉を備えているが、該扉は図を簡潔にするために図中で示されていない。反応ユニット（１５）内にウェーハを戴置した後、扉を気密的に閉じ、および窒素ガスまたは通常空気ガスで希釈されたオゾンガスを導入する。反応ユニット（１５）の内部の圧力は常気圧であるか、またはそれよりわずかに低くくてもよい。
【００４０】
反応チャンバ内へ導入されたオゾンおよびその混合ガスは、ガラス形成反応を加速するために５０℃に加熱することができる。当業者は、反応ユニット（１５）に各ウェーハを戴置するための加熱台を使用することができる。
【００４１】
ウェーハ温度は５０℃またはそれより低い温度で維持される。原材料ＡおよびＢが完全に反応するまで、所定の時間、流動しているオゾンガス雰囲気中にウェーハを静置する。次いで、ウェーハをウェーハカセット内から取り出す。より厚いガラスフィルムを形成させようとする場合、ウェーハを再び原材料ＡおよびＢで被覆することができ、次いで反応ユニット中に置き得る。所望の厚さのガラスが得られるまで、この手順を繰り返すことができる。
【００４２】
２個の反応ユニット（１５）がある場合、一方のユニットにウェーハを載せ（または取り出し）、他方のユニットにはウェーハを反応のために残しておける。２個の反応ユニット（１５）がある構成は、スループットを改善し得る。この自動化装置はまた、３００ｍｍまたは２００ｍｍのウェーハをそれぞれ支えるために、１個または２個のカセット戴置ステーション（２０）、好ましくはＦＯＵＰまたはＳＭＩＦを備える。図面では、１個のカセット戴置ステーションだけが図の明確性のために示されている。
【００４３】
（２）実施態様２の操作方法
１．カセットからウェーハを取り外す。
２．回転台上へウェーハを置く。
３．ウェーハ上に所定の厚さまでＳＯＧ材料ＡおよびＢを被覆する。
４．被覆ユニットからウェーハを取り出し、反応ユニット（１５ａ）内へ置く。
５．この手順を、反応ユニット（１５ａ）内へすべてのスロットを導入するまで実施する。
６．反応ユニット（１５ａ）の扉を閉める。
７．反応ユニット（１５ａ）内にオゾンガスを導入し、所定の時間まで放置して、反応を完了させる。
８．反応が反応ユニット（１５ａ）内で完了するまで、新しいウェーハをコーティングして、そして反応ユニット（１５ｂ）内へ置く。
９．反応ユニット（１５ａ）内での反応が完了したら、扉を開けてウェーハを取り出し、そしてカセットに置く。
【００４４】
３．本発明の実施態様３
実施態様３の基本構成は実施態様２のものと同一である。唯一の違いは回転台がＸ方向に可動する台に置換されていることであり、さらにスプレー分注アームがＹ方向に揺動するということである。ＳＯＧを被覆する間、ウェーハを上記台の上に置き、所定の速度でＸ方向に動くように調整する。次いで、スプレーディスペンサーアームは、ウェーハ上にＳＯＧを噴霧し、ウェーハ表面全体をカバーするようにＹ方向に揺動する。ＳＯＧ原材料ＡおよびＢの分注を完了した後に、実施態様２で説明されているとおりに、ウェーハを処理する。実施態様３の他の代替的な構成としては、ウェーハ台が固定され得るものであり、さらにスプレーディスペンサーアームがＸ−Ｙ両方向に可動するものである。
【符号の説明】
【００４５】
１．外部チャンバ
２．内部チャンバ
３．上部蓋
４．回転台
５．ＳＯＧディスペンサーアーム
６．オゾンガスシャワーヘッド
７．真空手段
８．チャンバカバー
９．回転モーター
１０．上下モーター
１１．回転台カバー
１２．廃液タンク
１３．チャンバ扉
１４．ウェーハ
１５．反応ユニット
１６．ウェーハ戴置スロット
１７．ウェーハ搬送ロボット
１８．ウェーハラックを上下に可動させるためのモーター駆動軸
１９．被覆手段
２０．ウェーハカセットステーション
２１．ガス注入口
２２．蛇腹
２３．回転軸
２４．弁
２５．ディスペンサー支持台
２６．ロボット制御ユニット
２７．持ち上げピンセット
【図１】
2014127516.tif 000003
【図２】
2014127516.tif 000004
【図３】
2014127516.tif 000005
【図４】
2014127516.tif 000006