(57)【要約】【課題】  微量な樹脂を高速かつ安定して塗布することが行える塗布方式を提供する。【解決手段】  半導体ウエハ１に形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極のうち、不良素子の電極に絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布するノズル７を備えた半導体装置の製造装置であって、ノズル７が水平軸周りに回動自在に支持された揺動式ノズルである。樹脂塗布におけるノズル７と電極との接触時のノズルの逃がし機構を揺動式にすることでノズルヘッドの慣性を小さくできる。そのため、電極へストレス緩和とノズル７の跳ね上がりを同時に解消することが実現できる。その結果、微量な樹脂を高速でも安定して塗布することが可能となる。【選択図】  図１
2005101439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハに形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極に電圧を印加して、前記複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウエハ状態で一括して検査する際、不良素子による他の素子への影響がないように、前記不良素子の電極に絶縁被膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、水平軸周りに回動自在に支持されたノズルにより前記絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体ウエハに形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極のうち、不良素子の電極に絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布するノズルを備えた半導体装置の製造装置であって、前記ノズルが水平軸周りに回動自在に支持された揺動式ノズルであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
前記揺動式ノズルに、ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出する接触確認用検出装置機構を具備した請求項３記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウエハの不良素子電極上に紫外線硬化性樹脂を用いて絶縁被膜を形成するための樹脂塗布ヘッドを有する半導体装置に関するものであり、特に高速で微量な樹脂を安定して塗布することが可能な半導体装置の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
先ず、絶縁被膜形成のために樹脂塗布を行う半導体素子電極回りの関係を図３から図５を用いて説明する。図３のウエハと半導体素子の配列説明図に示すようにウエハ１の半導体素子領域２内に複数の半導体素子が配置されている。また、図４の半導体素子とスクライブレーンの関係を説明する図に示すようにウエハ状態で行う全ての検査終了後に半導体素子３を個片状態にするための切断代であるスクライブレーン４が半導体素子３の周辺に設けてある。更に、図５の素子と電極の配列を説明する図に示すように半導体素子３内に絶縁保護膜（回路部）６を囲うように絶縁被膜形成を行う電極５が配置されている。
【０００３】
次に電極５表面に絶縁被膜形成のための樹脂塗布を行う際の一般的な装置構成について図６の塗布装置の構成図と図７の塗布方法を説明する図を用いて説明する。ウエハ１を所定の位置に位置決めするＸＹＺテーブル９と、樹脂塗布用ノズル７及び制御部１２より構成された装置において、前記ＸＹＺテーブル９に載置されたウエハ内の不良素子電極を所定の場所に位置決めした後、ＸＹＺテーブル９を上昇させノズル７先端から紫外線硬化性樹脂８をエアー式ディスペンサ１１にて吐出して電極５に所定量を滴下する。その後ＸＹＺテーブル９を下降させて1回の処理を終了させる。この動作を不良素子の該当電極全てに対して行うことにより、最初の不良素子に対する絶縁被膜形成のための樹脂塗布処理が終わる。以上の動作をウエハ内の全不良素子に対して行うことにより１ウエハの不良素子に対する絶縁被膜形成のための樹脂塗布処理が終了する。その後ウエハ全体に紫外線を照射し樹脂を硬化させることにより絶縁被膜形成が完了する。この時の樹脂塗布量の安定化には、ノズル７と電極５との相対位置動作が非常に重要になってくる。
【０００４】
従来の塗布方式として、塗布ノズルと塗布対象物を接触させない方式と接触させる方式とに分ける事ができる。例えば非接触方式として特許文献１では、ノズル先端に表面張力にて垂れ下がっている状態の液体だけを塗布対象物に接触させて塗布を行う方式である。また、非接触方式としてインクジェット方式も一般的である。
【０００５】
接触方式として例えば、特許文献２では塗布ノズルと塗布対象物との接触衝撃を緩和する目的で、接触時のノズルの逃がしにエアシリンダを用いて実現している方式がある。更に衝撃緩和の方式として、塗布ノズルの逃がし機構に低摩擦抵抗のＬＭガイド等を用いる方式も一般的である。
【特許文献１】特開２０００−１０２７５８号公報（液体塗布方法及びその装置）
【特許文献２】特開平０８−１８２９４９号公報（液状物質塗布装置、液状物質塗布方法および修正装置）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体素子の微細化にともない、電極面積の狭小化に加えて1素子に当たりの塗布に必要な電極数も多くなってきている。このような背景から樹脂塗布方式に求められる条件は、超微量な樹脂を高速でも安定する塗布方式が必要になる。加えて、元々樹脂塗布が必要な素子は不良品素子であるためにより安価な方式が求められている。
【０００７】
しかしながら、前記従来の技術には次のような課題がある。
【０００８】
塗布対象である電極５の面積は、僅かに６０μｍ×６０μｍであり、また紫外線硬化性樹脂８の厚みは２〜３μｍである。必要な樹脂量にすると約０．００１ｍｇと超微量になる。
【０００９】
この微量な紫外線硬化性樹脂８をノズル７より吐出すると図８の塗布ノズル部拡大図で示すように、ノズル７の先端に僅かに付着する程度になる。ここでノズル７の先端部の径は１００μｍであり、紫外線硬化性樹脂８を吐出させる穴の径は３０μｍである。ゆえにノズル７に付着する紫外線硬化性樹脂８の垂れ下がり寸法は１０μｍ以下にしかならない。このような状態ではノズル７と電極５を接触させずに電極５へ紫外線硬化性樹脂８を安定して転写することはできない。仮に、垂れ下がり量を何かの測定器で精度よく測定できたとしても、その測定するための時間やウエハ１の上昇位置制御を行うには時間がかかり、また高価な制御システムとなってしまう不具合がある。
【００１０】
また、インクジェット方式での高速塗布方式では、紫外線硬化性樹脂のような高粘度
な樹脂を長時間にわたり正確に吐出させるには大きな課題がある。
【００１１】
このように微量の紫外線硬化性樹脂を確実に塗布するためには、接触方式が最適だと言える。
【００１２】
一方、従来の接触方式では、ノズル７と電極５の接触時の衝撃緩和が大きな課題になるが、ウエハ１の総厚みが３００μｍ程度と薄いことや、ノズル７の先端径が１００μｍしかないこと。加えて１回あたり０.２５秒の高速で塗布するためには、接触圧力を１５ｇ以下にしなければ電極５へのダメージやノズル７の破損に繋がる。ここでのノズル７と電極５の接触量は３０μｍ程度である。
【００１３】
前記のシリンダー方式による衝撃緩和では接触圧力１５ｇの実現は不可能であり、また高速時のノズル７の追従性にも問題がある。
【００１４】
低摩擦抵抗のＬＭガイド等を利用する方式を図９の従来の塗布方式を説明する図で説明する。図のようにウエハ１の上下によりウエハ１の電極に接触したノズル７は上下ガイド１５によって上側に持ち上げられる構成になっている。この構成においても課題は接触圧力の設定と高速時の追従性にある。上下ガイド１５等の部品の自重だけで１５ｇを大きく超えてしまうために、自重分の荷重を打ち消すために自重キャンセル用ばね１４が必要になる。その上で接触圧力である１５ｇ分の接触圧用ばね１３を設けている。これにより接触圧力の１５ｇは実現することが可能になる。しかし自重分の慣性が小さくなる訳ではないので、１回あたり０．２５秒の場合衝突がスピード約１００ｍｍ／秒にもなりノズル７が電極５に接触した瞬間に跳ね上がり、一瞬にして電極から離れてしまう現象が起こる。いわゆる追従性が悪いという事である。追従性を良くするためには接触圧力を大きくするか、上下ガイド１５に取り付く総質量を小さくする等で慣性を小さくしなければならないが、接触圧力は１５ｇ以下の条件があり接触圧力を大きくする訳にはいかないので、１５ｇの接触圧力のみで追従性を確保する必要がある。しかし、この方式では１５ｇで追従できる小さな慣性にする事は非常に困難である。
【００１５】
また、自重キャンセルばね１４と接触圧力ばね１３が相反する方向で取付けているため、ノズル７と電極５が接触し上下ガイド１５が持ち上げられたときに、それぞれのばねの荷重が変化するので、ノズル７の位置がより不安定な状態になってしまう不具合もある。
【００１６】
更に、エアーディスペンサからのエアーホース１６の負荷も接触圧力に大きく影響があり都合が悪い。
【００１７】
ノズル７の追従性が悪ければノズル７と電極５との接触時間が安定しないので、紫外線硬化性樹脂８の塗布量にばらつきが発生する課題が発生する。
【００１８】
したがって、この発明の目的は、塗布ノズルと電極を接触させる方式で、小さな接触圧力で追従性も良いという、相反する条件を同時に実現でき、微量な樹脂を高速かつ安定して塗布することが行える塗布方式を有する半導体装置の製造方法および製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するためにこの発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハに形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極に電圧を印加して、前記複数の半導体集積回路素子の電気的特性をウエハ状態で一括して検査する際、不良素子による他の素子への影響がないように、前記不良素子の電極に絶縁被膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、水平軸周りに回動自在に支持されたノズルにより前記絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布する。
【００２０】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出する。
【００２１】
請求項３記載の半導体装置の製造装置は、半導体ウエハに形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極のうち、不良素子の電極に絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布するノズルを備えた半導体装置の製造装置であって、前記ノズルが水平軸周りに回動自在に支持された揺動式ノズルである。
【００２２】
請求項４記載の半導体装置の製造装置は、請求項３記載の半導体装置の製造装置において、前記揺動式ノズルに、ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出する接触確認用検出装置機構を具備した。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、水平軸周りに回動自在に支持されたノズルにより絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布するので、ノズルと電極との接触安定性と電極へのストレス低減を同時に実現することができる。すなわち、上下運動に比較して回転運動の場合、慣性モーメントが小さくする事が実現できるので、慣性モーメントを抑える接触圧力を小さくしてもノズルは電極に追従することが出来る。また、回転運動の場合、回転軸に付く物体の重量重心を回転中心に合せる事で、回転方向にかかる荷重をキャンセルすることが出来る。そのため自重キャンセルのようなばねが必要でなく、接触時のノズルの安定性が非常に良くなる。その結果、微量な樹脂を高速で安定した塗布を最も安価な方法で実現することができる。
【００２４】
請求項２では、ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出するので、検出部位の回転半径を大きくすれば回転量が拡大する。その回転量からノズルと電極との接触を容易に検出することができ、より検出精度の高い接触確認検査を全電極で行う事が可能となる。
【００２５】
この発明の請求項３記載の半導体装置の製造装置によれば、ノズルが水平軸周りに回動自在に支持された揺動式ノズルであるので、樹脂塗布におけるノズルと電極との接触時のノズルの逃がし機構を揺動式にすることでノズルヘッドの慣性を小さくできる。そのため、電極へストレス緩和とノズルの跳ね上がりを同時に解消することが実現できる。その結果、微量な樹脂を高速でも安定して塗布することが可能となる。
【００２６】
請求項４では、揺動式ノズルに、ノズルの回転量によりノズルと電極との接触を検出する接触確認用検出装置機構を具備したので、接触確認用検出装置機構の検出部位の回転半径を大きくすれば回転量が拡大する。その回転量からノズルと電極との接触を容易に検出することができ、より検出精度の高い接触確認検査を全電極で行う事が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
この発明の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態の塗布ノズルヘッドの正面図である。また、図１（ｂ）は前記ノズルヘッドの右側面図を表している。
【００２８】
この半導体装置の製造装置は、図６と同様に半導体ウエハ１に形成された複数の半導体集積回路素子の各検査用電極のうち、不良素子の電極に絶縁被膜を形成するための樹脂を塗布するノズル７を備えている。ノズル７は水平軸周りに回動自在に支持された揺動式ノズルである。
【００２９】
先ず、図面のノズルヘッド構成について説明する。
【００３０】
図１に示すように、樹脂を吐出するノズル７がノズル保持器２３にて固定されている。ノズル保持器２３には吐出される樹脂が充填されている。またノズル保持器２３にはディスペンサ１１（図６）からのエアーを供給するエアーホース１６が接続されている。ノズル保持器２３は、回転運動を行う揺動軸１８の中心に固定され、揺動軸１８はベアリング１７及び軸受２１により固定されて揺動運動が出来るようにしている。また、揺動軸１８にはノズル７の回転方向位置を決めるためのレバー１９が固定されており、ストッパ２２によってその位置が決まっている。レバー１９は、ノズル７の接触圧力となる接触圧用ばね１３の受けと同時にノズル７の接触確認用検出センサ２０の検出部材としての役割がある。
【００３１】
次に本発明の実施形態での樹脂塗布動作について、図５の素子と電極の配列を説明する図、図６の塗布装置の構成図も含めて説明する。
【００３２】
絶縁被膜を形成するために塗布を行う半導体素子３の電極５部分をＸＹＺテーブル９にて樹脂塗布ノズル７の先端部分に移動し、ＸＹＺテーブル９を上昇させて電極５と樹脂塗布ノズル７を接触させる。接触量は約３０μｍありノズル７が揺動軸１８により揺動しながら上側へ逃げる。その時の接触圧力は接触圧用ばね１３によりコントロールされておりその値は１５ｇに設定されている。また接触と同時に揺動軸１８を介して揺動したレバー１９の動きを検出センサ２０にて検出しノズル７と電極５が確実に接触した事を確認している。ノズル７と電極５の接触タイミングで紫外線硬化性樹脂９をディスペンサ１１で、樹脂塗布用ノズル７から一定量を吐出し、面積約６０μｍ×６０μｍの電極５に樹脂を塗布する。その後にＸＹＺテーブル９を下降させることで樹脂塗布動作の１サイクルを完了する。この間約０．２５秒の高速スピードで樹脂塗布が行われる。
【００３３】
ノズル７と電極５が接触したときにノズル７が接触圧力１５ｇでも飛び跳ねないように揺動軸１８をメインに揺動する全ての質量を最小限にし、また回転半径が大きくならないように設定している。また、揺動する物体の重量重心を回転半径に合せる事で回転方向にかかる荷重をキャンセルさせて、接触圧用ばね１３が接触圧力だけに作用するようにして接触時の安定性を増している。
【００３４】
更に、ディスペンサ１１からのエアーの供給をエアーホース１６にて行っているが、エアーホース１６の接続位置を図のように回転軸中心から出している。回転中心は揺動軸１８が揺動しても動く角度が最小であるから、エアーホース１６の負荷が回転方向の荷重に影響を与えないので都合がよい。
【００３５】
また、ノズル７と電極５との接触確認である検出センサ２０の有効性について追記すると、ウエハ１枚には約１，０００個から２,０００個の半導体素子がレイアウトされている。その中での樹脂塗布対象となる素子は歩留まりにより変化するが約１００個程度ある。１素子当たりの対象電極数は約２０箇所あり、１ウエハ当たりの塗布点数は２,０００箇所にもなる。この中で樹脂塗布ミスが１箇所でもあると１ウエハ全体に影響があり大きなロスとなる。それゆえに樹脂塗布の確実性が求められる訳である。
【００３６】
本実施形態の樹脂塗布方式は、上記のように塗布ノズルと電極を接触させる方式で、小さな接触圧力で追従性も良いという、相反する条件を同時に実現できる方式である。
【００３７】
以下にそのメカニズムについて説明する。
【００３８】
ノズル７が電極５に接触したときの逃がし方向を上下ではなく、回転方向に逃がすようにすることで慣性を大幅に小さくする事が可能となる。
【００３９】
慣性モーメントＩは、以下の式で求めることが出来る。
【００４０】
Ｉ＝ｍＬ2
Ｉ：慣性モーメント、ｍ：質量、Ｌ：質量のある回転半径である。
【００４１】
この式から慣性モーメントを小さくするには、質量を小さくする事に加えて、質量のある物体を回転中心に集めることにある。Ｌは2乗で効くので回転半径をより小さくすることで慣性モーメントを大幅に小さくすることが可能となる。
【００４２】
ノズル７の逃がし方向の上下と回転を図２の慣性モーメントを比較する図で説明する。
比較しやすいように図２（ａ）の上下運動図、図２（ｂ）の回転運動図ともに前記の慣性モーメントの式に簡易的に当てはめて考える。
【００４３】
図のように上下運動、回転運動ともに同じ形状のノズルであるが、上下運動の場合はノズル７が回転する訳ではないので、上下に動く物体の総質量がノズル先端Ｌにかかる事になる。一方、回転運動は回転する物体の中で質量が最も大きいと考えられる回転軸の回転半径はＬ１であり、ノズル先端のＬよりも相当小さくすることが可能であることが判る。ノズル先端Ｌにも当然質量が加わるが、その大きさはノズル先端の質量だけなので僅かなものと言える。これらの事から質量がＬの２乗で効く事から相当に慣性モーメントが小さくする事が実現できるので、慣性モーメントを抑える接触圧力を小さくしてもノズル７は電極５に追従することが出来る。
【００４４】
その他の利点として、上下運動では接触圧力を小さくするために上下する物体の自重をばねによってキャンセル必要があるが、回転運動の場合回転軸に付く物体の重量重心を回転中心に合せる事で、回転方向にかかる荷重をキャンセルすることが出来る。そのため自重キャンセルのようなばねが必要でなく、接触時のノズル７の安定性が非常に良くなる。
【００４５】
更に、この方式ではノズル７と電極５との接触が確実に行われる事が重要なポイントになるが、接触量が僅かに３０μｍ程度であるため確実に検出する事はこれまで非常に困難であった。しかし、逃がし動作が回転方向であるため検出するレバー１９の回転半径を大きくすれば回転量が拡大するので、より検出精度の高い接触確認検査を全電極で行う事が可能となった。もちろんレバー１９の形状、材質で回転半径の大きいところでの質量を最小限にすることに注意しなければならない。
【００４６】
このように、本発明の実施形態の揺動式樹脂塗布ノズル方式を特徴とした半導体製造方法及び製造装置を利用すると、樹脂を塗布するノズルと電極との接触安定性と電極へのストレス低減を同時に実現できる。その結果、微量な樹脂を高速で安定した塗布が安価なシステムで可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる半導体装置の製造方法および製造装置は、塗布ノズルが塗布対象物に接触したときの逃がし方向を上下ではなく、回転方向に逃がすようにすることでノズルヘッドの慣性を大幅に小さくする事が可能となる揺動式樹脂塗布ノズル方式によって、特に微量な樹脂を高速で安定した塗布を安価な方法で実現する事が必要な用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態の塗布ノズルの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】（ａ）は従来の上下運動の説明図、（ｂ）は本実施形態の回転運動の説明図である。
【図３】ウエハと半導体素子の配列説明図である。
【図４】半導体素子とスクライブレーンの関係を示す説明図である。
【図５】半導体素子と電極の配列を示す説明図である。
【図６】一般的な塗布装置の構成図である。
【図７】塗布方法を示す説明図である。
【図８】塗布ノズル部拡大断面図である。
【図９】従来の塗布方式を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    ウエハ
２    半導体領域
３    半導体素子
４    スクライブレーン
５    電極
６    絶縁保護膜（回路部）
７    ノズル
８    紫外線硬化性樹脂
９    ＸＹＺテーブル
１０  塗布ユニット
１１  ディスペンサ
１２  制御部
１３  接触圧用ばね
１４  自重キャンセル用ばね
１５  上下ガイド
１６  エアーホース
１７  ベアリング
１８  揺動軸
１９  レバー
２０  検出サンサ
２１  軸受
２２  ストッパ
２３  ノズル保持器
【図１】
2005101439.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005101439.tif 000008
【図７】
2005101439.tif 000009
【図８】
2005101439.tif 000010
【図９】
2005101439.tif 000011