JP2015177001A - 重合膜の処理方法、電子製品の製造方法、および重合膜の処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】劣化した重合膜の膜質を回復させることが可能な重合膜の処理方法を提供すること。【解決手段】被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理方法であって、被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する工程(ステップ2)と、重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する工程(ステップ3)と、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理された重合膜の膜質を回復させる工程(ステップ4)とを備える。【選択図】図1
Description
この発明は、重合膜の処理方法、電子製品の製造方法、および重合膜の処理システムに関する。
重合膜、例えば、ポリイミド薄膜に代表される高分子薄膜は、電子製品、例えば、半導体集積回路装置の層間絶縁膜や、フラットパネルディスプレイ、例えば、液晶表示装置の液晶配向膜として用いることが検討されている。
高分子薄膜は、気化した原料モノマーを被処理体表面上に蒸着し、被処理体の表面で重合反応を進行させる蒸着重合法(例えば、特許文献1)などを用いて成膜することができる。
蒸着重合法は、半導体製造装置である成膜装置を用いて重合膜を成膜することができる。このため、重合膜を半導体集積回路装置のパッシベーション膜だけではなく、半導体集積回路装置の内部構造における層間絶縁膜としても使用することが可能となる。
重合膜を層間絶縁膜として使用した場合、重合膜はエッチングなどの加工工程に曝されることになる。加工工程の後には薬品による処理、例えば、洗浄液による洗浄処理が行われる。
しかし、重合膜に対して薬品による処理、例えば、洗浄液による洗浄処理を行うと、重合膜の膜質が劣化する、という事情が生ずることが判明した。膜質の劣化の代表例は、電気的特性、例えば、絶縁性の劣化である。例えば、重合膜を絶縁膜として利用した場合、リーク電流が、印加電圧1MV/cmにおいて1×10nA/cm2オーダーであったものが、重合膜に対して洗浄処理を行うと印加電圧1MV/cmで1×104nA/cm2オーダーという、3桁の増加をみせた。これは、重合膜が洗浄液によってダメージを受けたことが一因である、と推測される。
この発明は、劣化した重合膜の膜質を回復させることが可能な重合膜の処理方法、その処理方法を利用した電子製品の製造方法、およびその処理方法を実施することが可能な重合膜の処理システムを提供する。
この発明の第1の態様に係る重合膜の処理方法は、被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理方法であって、(1)前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する工程と、(2)前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する工程と、(3)前記塩基性化合物を含んだ薬品によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる工程とを備える。
この発明の第2の態様に係る電子製品の製造方法は、内部に電気的素子を含んだ被処理体を用いて形成される電子製品を製造する電子製品の製造方法であって、(1)前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する工程と、(2)前記重合膜を加工する工程と、(3)前記加工された重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する工程と、(4)前記塩基性化合物を含んだ薬品によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる工程とを備える。
この発明の第3の態様に係る重合膜の処理システムは、被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理システムであって、前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜装置と、前記成膜装置によって成膜された前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する薬品処理装置と、前記薬品処理装置によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる膜質回復装置とを備える。
この発明の第4の態様に係る重合膜の処理システムは、被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理システムであって、前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜装置と、前記成膜装置によって成膜された前記重合膜をエッチングするエッチング装置と、前記エッチング装置によってエッチング処理された前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって洗浄する洗浄装置と、前記洗浄装置によって洗浄された前記重合膜の膜質を回復させる膜質回復装置とを備える。
この発明によれば、劣化した重合膜の膜質を回復させることが可能な重合膜の処理方法、その処理方法を利用した電子製品の製造方法、およびその処理方法を実施することが可能な重合膜の処理システムを提供できる。
以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
<重合膜の処理方法>
図1は、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法の基本的な流れを示す流れ図である。
図1は、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法の基本的な流れを示す流れ図である。
図1に示すように、例えば、重合膜を用いた電子製品の製造においては、基本的に、重合膜を成膜する前の工程(ステップ1)、重合膜を成膜する工程(ステップ2)、および重合膜を薬品処理する工程(ステップ3)が順次行われる。薬品処理の具体的な一例は、洗浄剤を用いた重合膜の洗浄処理である。洗浄処理の例としては、例えば、
(A) 成膜された重合膜の表面からのパーティクルの除去
(B) 成膜された重合膜を加工した後、加工された重合膜を含む被処理体の加工面上に残る残渣の除去
などを挙げることができる。
(A) 成膜された重合膜の表面からのパーティクルの除去
(B) 成膜された重合膜を加工した後、加工された重合膜を含む被処理体の加工面上に残る残渣の除去
などを挙げることができる。
パーティクルや残渣の除去に用いられる洗浄剤としては、塩基性化合物を含んだ薬品を挙げることができる。本明細書において薬品とは、その薬品そのもの、あるいはその薬品を溶かした溶液および水溶液なども含むことと定義する。塩基性化合物を含んだ薬品の代表的な一例は、アルカリ系洗浄剤である。
重合膜の代表的な一例は、ポリイミド膜である。ポリイミド膜は、例えば、蒸着重合法を用いて成膜することができる。ポリイミド膜を、アルカリ系洗浄剤を用いて洗浄処理をすると、ポリイミド膜の膜質が劣化する。特に、リーク電流が増加したり、比誘電率を示すk値が上昇したりして、ポリイミド膜の電気的特性が劣化する。
そこで、一実施形態に係る重合膜の処理方法においては、ステップ3に示す重合膜を薬品処理した後、ステップ4に示すように薬品処理された重合膜の膜質を回復させる工程を付加している。これにより、重合膜を薬品処理したとしても、膜質を回復させない場合に比較して、重合膜の膜質を薬品処理前と同等以上か、あるいは薬品処理前に近い膜質まで回復させることができる。膜質を回復させる処理の一例は、熱処理である。
このようにして重合膜の膜質を回復させた後、ステップ5に示すように、重合膜の膜質を回復させた後の工程へと進む。
<回復処理装置>
図2は、図1中のステップ4において使用される回復処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
図2は、図1中のステップ4において使用される回復処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
図2に示すように、回復処理装置の一例は、熱処理装置100である。熱処理装置100は、被処理体、例えば、シリコン基板(シリコンウエハ)1を収容する処理室101を備えている。処理室101の側面には、シリコン基板1を処理室101へ搬入および搬出するための搬入出口102が設けられている。搬入出口102はゲートバルブ103によって開閉される。
処理室101の底部の、例えば、中央部には、シリコン基板1を載置する載置台104が配置されている。載置台104の内部にはヒーター105が設けられており、載置台104に載置されたシリコン基板1を加熱することが可能となっている。
処理室101の底部の、例えば、周辺部には、処理室101の内部を排気するための排気口106が設けられている。排気口106は排気管107を介して排気装置108に接続されている。排気装置108は処理室101の内部を排気したり、処理室101の内部の圧力を熱処理に最適な圧力となるように調節したりする。
処理室101の、例えば、側面にはガス導入口109が設けられている。ガス導入口109は、ガス導入管110を介して回復処理ガス供給機構111に接続されている。回復処理ガス供給機構111は、回復処理ガスを供給する回復処理ガス供給源112を備えている。回復処理ガスの一例は、不活性ガス、例えば、窒素(N2)ガスである。回復処理ガスは窒素ガスのような不活性ガスそのものでもよい。回復処理ガス供給源112は、流量制御器(MFC)113及び開閉弁114を介して、ガス導入管110に接続されている。
一実施形態に係る重合膜の処理方法において行われる重合膜の膜質の回復処理は、例えば、図2に示すような熱処理装置100によって行うことができる。
<重合膜の処理方法の具体例>
次に、一実施形態に係る重合膜の処理方法の具体的な一例を説明する。なお、本一例は、薬品処理として洗浄処理を例示する。また、洗浄処理の例としては、上述した(A)、(B)の洗浄処理の例のうち
(B) 成膜された重合膜を加工した後、加工された重合膜を含む被処理体の加工面上に残る残渣の除去
を示す。
次に、一実施形態に係る重合膜の処理方法の具体的な一例を説明する。なお、本一例は、薬品処理として洗浄処理を例示する。また、洗浄処理の例としては、上述した(A)、(B)の洗浄処理の例のうち
(B) 成膜された重合膜を加工した後、加工された重合膜を含む被処理体の加工面上に残る残渣の除去
を示す。
図3A〜図3Dは、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法の具体的な一例における被処理体の状態を示す断面図である。
図3Aに示すように、シリコン基板1の被処理面には、ホール状のトレンチ8が形成されている。このようなシリコン基板1の被処理面上に、例えば、蒸着重合法を用いて重合膜9を形成する。重合膜9の一例は、ポリイミド膜である。蒸着重合法を用いたポリイミド膜は、例えば、ピロメリット酸二無水物(PMDA:C10H2O6)と、4,4´−オキシジアニリン(ODA:C12H12N2O)を用い、これらを含んだ成膜処理ガスを、重合膜を成膜する成膜装置の処理室内に、同時にあるいは交互に供給することで形成できる。
次に、図3Bに示すように、重合膜9を異方性エッチングし、重合膜9を後退させる(エッチバック)。これにより、重合膜9はトレンチ8の側面上に側壁状に残り、側壁絶縁膜9aが形成される。重合膜9をエッチングした際、エッチング残渣10が発生する。エッチング残渣10は、例えば、トレンチ8の底部などに残る。
次に、図3Cに示すように、被処理面上に、異方性エッチングされた重合膜9を有するシリコン基板1に対して洗浄処理を行う。この工程は、図1中のステップ3に相当する。
洗浄剤には、エッチング残渣10を除去することが可能なものが選ばれる。このような洗浄剤を用いて、シリコン基板1を洗浄処理することで、エッチング残渣10は除去される。重合膜9をエッチングした際に発生するエッチング残渣10は、有機ポリマーが主体である。有機ポリマーを除去することが可能な洗浄剤の一例としては、洗浄成分として塩基性化合物を含んだ洗浄剤(塩基性化合物を含んだ水溶液やアルカリ洗浄液)を挙げることができる。本例ではアルカリ洗浄液を用い、シリコン基板1をウェット洗浄する。ウェット洗浄終了後、シリコン基板1を乾燥させる。この乾燥処理は、スピン乾燥、真空乾燥、温風乾燥、加熱乾燥、IPA(イソプロピルアルコール)乾燥、マランゴニ乾燥、およびロタゴニ乾燥などの乾燥方法を利用することがきる。
洗浄剤には、エッチング残渣10を除去することが可能なものが選ばれる。このような洗浄剤を用いて、シリコン基板1を洗浄処理することで、エッチング残渣10は除去される。重合膜9をエッチングした際に発生するエッチング残渣10は、有機ポリマーが主体である。有機ポリマーを除去することが可能な洗浄剤の一例としては、洗浄成分として塩基性化合物を含んだ洗浄剤(塩基性化合物を含んだ水溶液やアルカリ洗浄液)を挙げることができる。本例ではアルカリ洗浄液を用い、シリコン基板1をウェット洗浄する。ウェット洗浄終了後、シリコン基板1を乾燥させる。この乾燥処理は、スピン乾燥、真空乾燥、温風乾燥、加熱乾燥、IPA(イソプロピルアルコール)乾燥、マランゴニ乾燥、およびロタゴニ乾燥などの乾燥方法を利用することがきる。
次に、図3Dに示すように、重合膜9の膜質を回復させる処理、本例では側壁絶縁膜9aの膜質を回復させる処理を行う。この工程は、図1中のステップ4に相当する。例えば、ウェット洗浄され、そして、乾燥処理が施されたシリコン基板1を、例えば、図2に示した熱処理装置100の処理室101の内部へと搬入する。そして、処理室101の内部において、側壁絶縁膜(重合膜)9aの膜質を回復させるために、熱処理を行う。本一例においては側壁絶縁膜(重合膜)9aがポリイミド膜である。ポリイミド膜の場合の熱処理の条件の一例を以下に示す。
処理時間 : 5〜10min
処理温度 : 200〜250℃
処理圧力 : 大気圧
処理雰囲気: 窒素(N2)
処理温度 : 200〜250℃
処理圧力 : 大気圧
処理雰囲気: 窒素(N2)
このような熱処理を行うことで、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理により劣化した重合膜9の膜質は、洗浄処理前の膜質と同等以上か、あるいは洗浄処理前の膜質に近い膜質まで回復させることができる。
<熱処理温度>
また、この発明の一実施形態においては、このような重合膜9の膜質を回復させる処理を、熱処理によって行う。このような熱処理には、適切な温度がある。まず、下限の温度としては、重合膜9を成膜する際の成膜温度以上であることが好ましい。成膜された重合膜9に対して成膜温度以上の温度を印加することで、成膜された重合膜9の膜質の回復がより促進される、と考えられるためである。
また、この発明の一実施形態においては、このような重合膜9の膜質を回復させる処理を、熱処理によって行う。このような熱処理には、適切な温度がある。まず、下限の温度としては、重合膜9を成膜する際の成膜温度以上であることが好ましい。成膜された重合膜9に対して成膜温度以上の温度を印加することで、成膜された重合膜9の膜質の回復がより促進される、と考えられるためである。
一方、上限の温度であるが、これは、成膜された重合膜9が熱分解しない温度である。ただし、成膜された重合膜9が熱分解しない温度であっても、被処理体、例えば、シリコン基板1に形成された半導体デバイス、内部配線、および層間絶縁膜等の耐熱温度を超えることがある。また、後述する仮接着シリコン基板においては、接着層を構成する接着剤の耐熱温度を超えることがある。したがって、重合膜9の膜質を回復させる熱処理の温度の上限値は、成膜された重合膜9が熱分解しない温度未満、又は被処理体の耐熱温度未満である。
ところで、接着層を構成する接着剤の耐熱温度は非常に低い。接着剤の種類によっても耐熱温度は変わるが、およそ200〜250℃の範囲である。一実施形態に係る重合膜の処理方法を、後述する仮接着シリコン基板に対して適用する場合には、重合膜9の膜質を回復させる熱処理の温度の上限値は250℃以下に制限されることが好ましい。
<重合膜の膜質の回復>
図4は、リーク電流およびk値を示す図である。図4には、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理後に熱処理(回復処理)を行わなかった場合と、行った場合とにおけるポリイミド膜のリーク電流およびk値がそれぞれ示されている。
図4は、リーク電流およびk値を示す図である。図4には、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理後に熱処理(回復処理)を行わなかった場合と、行った場合とにおけるポリイミド膜のリーク電流およびk値がそれぞれ示されている。
図4に示すように、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理後に熱処理を行わなかったポリイミド膜においては、リーク電流が、印加電圧1MV/cmにおいて48000nA/cm2であった。しかし、洗浄処理後に上記条件に従った熱処理を行うと、印加電圧1MV/cmにおいて55nA/cm2となった。このように、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理によって劣化したポリイミド膜の絶縁性は、3桁の回復をみせた。
また、k値(比誘電率)については、熱処理を行わなかった場合5.1であったものが、熱処理を行うと3.5まで回復した。このように増大していたポリイミド膜の比誘電率についても、低下されるように回復した。
<膜質の回復のメカニズム>
上述した重合膜9の膜質の回復のメカニズムは、次のように推測することができる。
図5A〜図5Cはポリイミド膜(重合膜)の膜質の回復のメカニズムを説明するための図である。
上述した重合膜9の膜質の回復のメカニズムは、次のように推測することができる。
図5A〜図5Cはポリイミド膜(重合膜)の膜質の回復のメカニズムを説明するための図である。
図5Aには、ポリイミド膜が成膜された状態の構造式が示されている。図5Aに示すポリイミドは、ピロメリット酸二無水物とオキシジアニリンとを重合させて形成したものである。
図5Aに示すようなポリイミドに対して、塩基性化合物を含んだ洗浄剤、例えば、アルカリ洗浄液が接触すると、図5Bに示すアルカリ加水分解が生ずる。ポリイミドのイミド環はアルカリ加水分解されることで開環し、ポリイミドはポリアミック酸(ポリアミド)に変わってしまう。
図5Bに示すようなポリアミック酸に対して熱処理を行うと、図5Cに示すように、ポリアミック酸からH2Oが離脱し、脱水縮合が起こる。このようにしてポリイミド膜に発生したポリアミック酸は再イミド化し、ポリイミド膜の膜質は、洗浄処理前の膜質に向かって回復していく。また、ポリイミド膜を成膜した際、ポリアミック酸がわずかに残っていた場合でもさらにイミド化させることも可能であり、洗浄処理前の膜質よりも、さらに良好な膜質のポリイミド膜を得ることも可能である。
このように、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法によれば、薬品処理、例えば、塩基性化合物を含む薬品によって劣化した重合膜の膜質を、薬品処理前の膜質と同等以上か、あるいは薬品処理前の膜質に近い膜質まで回復させることが可能である、という利点を得ることができる。
<電子製品の製造方法>
次に、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用した電子製品の製造方法の一例を説明する。製造される電子製品の一例としては、複数のLSIチップを高さ方向に実装した三次元実装型LSIを挙げる。三次元実装型LSIに用いられるLSIチップは、その内部に、高さ方向に積層されたLSIチップどうし電気的に接続するための貫通ヴィアを備えている。そして、貫通ヴィアの側壁絶縁膜に絶縁性の重合膜を用い、この重合膜に対して処理を施す際に、一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用する。
次に、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用した電子製品の製造方法の一例を説明する。製造される電子製品の一例としては、複数のLSIチップを高さ方向に実装した三次元実装型LSIを挙げる。三次元実装型LSIに用いられるLSIチップは、その内部に、高さ方向に積層されたLSIチップどうし電気的に接続するための貫通ヴィアを備えている。そして、貫通ヴィアの側壁絶縁膜に絶縁性の重合膜を用い、この重合膜に対して処理を施す際に、一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用する。
図6A〜図6Jは、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用した電子製品の製造方法の一例を主要な工程毎に示す断面図である。
まず、図6Aには、半導体基板、例えば、シリコン基板(シリコンウエハ)1のデバイス形成領域(Devices)2内にトランジスタ等の半導体デバイスが形成され、デバイス形成領域2上に半導体デバイスを電気的に接続する内部配線が形成された内部配線形成領域(Interconnect layers(BEOL))3が形成され、さらに内部配線形成領域3上に、上記内部配線に接続されてLSIチップの外部端子として機能するフロントバンプ電極4が形成され、ウエハ工程が終了した状態のシリコン基板1が示されている。なお、本明細書においては、デバイス形成領域2内の詳細、並びに内部配線形成領域3内の詳細は省略する。
次に、図6Bに示すように、表面に接着層6を有した支持基板5を用意する。次に、表面に接着層6を有した支持基板5、および図6Aに示したシリコン基板1を裏返した状態で、基板(ウエハ)を貼り合わせる貼り合わせ装置内へと搬入する。次に、フロントバンプ電極4が形成された表面側を接着層6に対向させ、貼り合わせ装置を用いて、シリコン基板1と支持基板5とを、接着層6を介して仮接着する(以下、仮接着シリコン基板1という)。
次に、図6Cに示すように、仮接着シリコン基板1を貼り合わせ装置から搬出し、研磨装置へと搬入する。次に、研磨装置を用いて、シリコン基板1の裏面側を研磨し、シリコン基板1の厚みを薄くする。
次に、図6Dに示すように、厚みが薄くされた仮接着シリコン基板1を研磨装置から搬出し、絶縁膜の成膜装置へと搬入する。次に、絶縁膜の成膜装置を用いて、シリコン窒化物やシリコン酸化物などを仮接着シリコン基板1の裏面上に堆積し、シリコン窒化物膜やシリコン酸化物膜などの絶縁膜7を仮接着シリコン基板1の裏面上に形成する。
次に、図6Eに示すように、絶縁膜7が形成された仮接着シリコン基板1を絶縁膜の成膜装置から搬出し、仮接着シリコン基板1の裏面上にフォトレジスト等を用いて貫通ヴィア形成パターンに対応した図示せぬマスク層を形成した後、エッチング装置へと搬入する。次に、エッチング装置を用いて、仮接着シリコン基板1をエッチングし、仮接着シリコン基板1に、内部配線に達する、例えば、ホール状のトレンチ8を形成する。トレンチ8は、貫通ヴィアが埋め込まれる貫通孔となる。ここまでの工程は、図1に示した重合膜を成膜する前の工程(ステップ1)に対応する。
次に、図6Fに示すように、トレンチ8が形成された仮接着シリコン基板1をエッチング装置から搬出し、重合膜の成膜装置へと搬入する。次に、成膜装置の処理室内において、絶縁膜7上、並びにトレンチ8の側面および底面上に重合膜9を形成する。重合膜9としては、絶縁性の重合膜が形成される。絶縁性の重合膜9の一例は、ポリイミド膜である。これにより、重合膜9は、後に形成される貫通ヴィアとシリコン基板1とを絶縁する絶縁膜となる。重合膜9としてのポリイミド膜は、例えば、図3Aを参照して説明した方法によって形成することができる。
次に、図6Gに示すように、重合膜9を成膜した仮接着シリコン基板1を重合膜の成膜装置から搬出し、エッチング装置へと搬入する。次に、エッチング装置によって、重合膜9を異方性エッチングし、重合膜9を後退させる(エッチバック)。これにより、重合膜9はトレンチ8の側面上に側壁状に残り、側壁絶縁膜9aが形成される。重合膜9をエッチングした際、図3Bを参照して説明したように、エッチング残渣10が、例えば、トレンチ8の底部などに残る。ここまでの工程は、図1に示した重合膜9の成膜処理(ステップ2)に対応する。
次に、図6Hに示すように、側壁絶縁膜9aを形成した仮接着シリコン基板1をエッチング装置から搬出し、エッチング残渣10を除去するための洗浄装置へと搬入する。次に、洗浄装置内において、洗浄剤を用いて仮接着シリコン基板1に対し、洗浄処理を行う。この工程は、図1に示した重合膜の薬品処理(ステップ3)に対応する。洗浄剤には、図6Gに示したエッチング残渣10を除去することが可能なものが選ばれる。このような洗浄剤を用いて、仮接着シリコン基板1を洗浄処理することで、エッチング残渣10は除去される。重合膜9をエッチングした際に発生するエッチング残渣10は、有機ポリマーが主体である。有機ポリマーを除去することが可能な洗浄剤の一例としては、洗浄成分として塩基性化合物を含んだ洗浄剤(塩基性化合物を含んだ水溶液やアルカリ洗浄液)を挙げることができる。本例ではアルカリ洗浄液を用い、仮接着シリコン基板1をウェット洗浄する。ウェット洗浄終了後、仮接着シリコン基板1を乾燥させる。
次に、図6Iに示すように、洗浄処理された仮接着シリコン基板1を洗浄装置から搬出し、例えば、図2に示した熱処理装置100の処理室101内へと搬入する。そして、側壁絶縁膜9aに対して、例えば、図3Dを参照して説明した膜質を回復させるための熱処理を行う。この工程は、図1に示した薬品処理された重合膜の膜質の回復処理(ステップ4)に対応する。これにより、アルカリ洗浄液を用いた洗浄処理により劣化した側壁絶縁膜9aの膜質は、洗浄処理前の膜質と同等以上か、あるいは洗浄処理前の膜質に近い膜質まで回復する。
次に、図6Jに示すように、膜質の回復処理が終了した仮接着シリコン基板1を熱処理装置100から搬出し、図1に示した重合膜の膜質を回復させた後の工程(ステップ5)を行う。例えば、ステップ5としては、周知の方法にしたがって、側壁絶縁膜9aによりシリコン基板1と絶縁されたトレンチ8の内部を内部配線に電気的に接続される貫通ヴィア11で埋め込み、さらに、貫通ヴィア11のシリコン基板1の裏面側に露出した部分にバックバンプ電極12を形成する。バックバンプ電極12の形成が終了したら、シリコン基板1を支持基板5から剥離する。このようにして、シリコン基板1の表面側、および裏面側のそれぞれに外部端子として機能するフロントバンプ電極4、並びにバックバンプ電極12を有したLSIチップが形成される。
このような一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用した電子製品の製造方法によれば、洗浄処理された重合膜9、本例では側壁絶縁膜9aに対して、膜質の回復処理を行う。このため、膜質の回復処理を行わない場合に比較して、側壁絶縁膜9aの膜質は、例えばリーク電流が少なく絶縁性に優れ、比誘電率もより低くできる、という利点を得ることができる。
<重合膜の処理システム>
次に、一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用することが可能な重合膜の処理システムの一例を説明する。
次に、一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用することが可能な重合膜の処理システムの一例を説明する。
図7は、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法を利用することが可能な重合膜の処理システムの一例を示すブロック図である。本一例は、半導体装置の製造ラインに含まれる処理システムであり、例えば、図6A〜図6Jを参照して説明したようなLSIチップを製造する製造ラインに適用可能な例である。
図7に示すように、重合膜の処理システム200は、重合膜を成膜する成膜装置210と、成膜装置210によって成膜された重合膜をエッチングするエッチング装置(加工装置)220と、エッチング装置220によってエッチング処理された重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって洗浄する洗浄装置(薬品処理装置)230と、洗浄装置によって洗浄された重合膜の膜質を回復させる熱処理装置(膜質回復装置)100とを備えている。
このような重合膜の処理システム200においては、まず、被処理体、例えば、図6Eに示したようなトレンチ8が形成された仮接着シリコン基板1は、成膜装置210へと搬送され、ここで重合膜9の成膜処理が行われる。次いで、重合膜9が成膜された仮接着シリコン基板1(図6F参照)は、エッチング装置220へと搬送され、ここで重合膜9の加工処理、本例では異方性エッチングが施され、側壁絶縁膜9aが形成される。次いで、側壁絶縁膜9aが形成された仮接着シリコン基板1(図6G参照)は、洗浄装置230へと搬送され、ここで側壁絶縁膜9aが形成された仮接着シリコン基板1の洗浄処理が行われる。次いで、洗浄処理された仮接着シリコン基板1(図6H参照)は、熱処理装置100(図2参照)へと搬送され、ここで側壁絶縁膜9aの膜質の回復処理が行われる。側壁絶縁膜9aの膜質の回復処理が行われた仮接着シリコン基板1(図6I参照)は、次の処理を行う処理装置へと搬送される。
このように洗浄装置(薬品処理装置)230の後段に、熱処理装置(膜質回復装置)100を備えた重合膜処理システム200であると、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法を、電子製品、例えば、半導体装置の製造ラインに適用することができる。
なお、重合膜処理システム200においては、洗浄装置230の前段に、エッチング装置(加工装置)220を備えているが、エッチング装置220を省略し、成膜装置210の後段に、洗浄装置230を備えるようにすることも可能である。
成膜装置210の後段に洗浄装置230を備えた場合には、洗浄装置230を用いて、例えば、成膜された重合膜9の表面からのパーティクルを除去する場合等に適用することができる。
以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。
例えば、上記一実施形態においては、重合膜9の膜質を回復させる熱処理の時間として5〜10分間を例示したが、熱処理の時間は5〜10分間に限られるものではない。5〜10分間の熱処理は、例えば、三次元実装型LSIに用いられるLSIチップにおいては、有効な時間の候補の一つではある。しかし、熱処理の時間は、被処理体の大きさ、重合膜の種類等に応じて適切に変更することができる。
また、上記一実施形態においては、重合膜9として、半導体集積回路装置(LSIチップ)に用いられるものを例示したが、重合膜9は半導体集積回路装置に限って用いられるものではない。重合膜9を用いる電子製品であれば、この発明の一実施形態は、その効果を損なうことなく、適用することが可能である。
また、上記一実施形態においては、重合膜9に対する薬品処理として、洗浄処理を例示したが、薬品処理については、洗浄処理に限られるものでもない。何かしらの薬品処理が施される重合膜9であれば、この発明の一実施形態に係る重合膜の処理方法は、その効果を損なうことなく、適用することが可能である。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
1…シリコン基板、2…デバイス形成領域、3…内部配線形成領域、4…フロントバンプ電極、5…支持基板、6…接着層、7…絶縁膜、8…トレンチ、9…重合膜、9a…側壁絶縁膜、10…エッチング残渣、11…貫通ヴィア、12…バックバンプ電極、100…熱処理装置、101…処理室。
Claims (15)
- 被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理方法であって、
(1) 前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する工程と、
(2) 前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する工程と、
(3) 前記塩基性化合物を含んだ薬品によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる工程と
を備えることを特徴とする重合膜の処理方法。 - 前記(1)工程と前記(2)工程との間に、
(4) 前記重合膜を加工する工程
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の重合膜の処理方法。 - 前記(4)工程は、重合膜をエッチングするエッチング工程であり、
前記(2)工程は、前記エッチングの際に発生した残渣を、前記塩基性化合物を含んだ薬品によって洗浄する洗浄工程であることを特徴とする請求項2に記載の重合膜の処理方法。 - 前記重合膜はポリイミド膜であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の重合膜の処理方法。
- 前記(3)工程は、前記(2)工程おいて、前記ポリイミド膜が前記塩基性化合物を含んだ薬品によって加水分解されて生成されたポリアミック酸を脱水縮合し、再イミド化させる工程であることを特徴とする請求項4に記載の重合膜の処理方法。
- 前記(3)工程は、熱処理であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の重合膜の処理方法。
- 前記(3)工程における熱処理の温度は、200℃以上250℃以下で行うことを特徴とする請求項6に記載の重合膜の処理方法。
- 内部に電気的素子を含んだ被処理体を用いて形成される電子製品を製造する電子製品の製造方法であって、
(1) 前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する工程と、
(2) 前記重合膜を加工する工程と、
(3) 前記加工された重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する工程と、
(4) 前記塩基性化合物を含んだ薬品によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる工程と
を備えることを特徴とする電子製品の製造方法。 - 前記(2)工程は、重合膜をエッチングするエッチング工程であり、
前記(3)工程は、前記エッチングの際に発生した残渣を、前記塩基性化合物を含んだ薬品によって洗浄する洗浄工程であることを特徴とする請求項8に記載の電子製品の製造方法。 - 前記重合膜はポリイミド膜であることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の電子製品の製造方法。
- 前記(4)工程は、前記(3)工程おいて、前記ポリイミド膜が前記塩基性化合物を含んだ薬品によって加水分解されて生成されたポリアミック酸を脱水縮合し、再イミド化させる工程であることを特徴とする請求項10に記載の電子製品の製造方法。
- 前記(4)工程は、熱処理であることを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の電子製品の製造方法。
- 前記(4)工程における熱処理の温度は、200℃以上250℃以下で行うことを特徴とする請求項12に記載の電子製品の製造方法。
- 被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理システムであって、
前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜装置と、
前記成膜装置によって成膜された前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって処理する薬品処理装置と、
前記薬品処理装置によって処理された前記重合膜の膜質を回復させる膜質回復装置と
を備えることを特徴とする重合膜の処理システム。 - 被処理体の被処理面上に成膜された重合膜に対し処理を施す重合膜の処理システムであって、
前記被処理体の被処理面上に重合膜を成膜する成膜装置と、
前記成膜装置によって成膜された前記重合膜をエッチングするエッチング装置と、
前記エッチング装置によってエッチング処理された前記重合膜を、塩基性化合物を含んだ薬品によって洗浄する洗浄装置と、
前記洗浄装置によって洗浄された前記重合膜の膜質を回復させる膜質回復装置と
を備えることを特徴とする重合膜の処理システム。
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JP2014052070A JP2015177001A (ja) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | 重合膜の処理方法、電子製品の製造方法、および重合膜の処理システム |
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