JP4226263B2 - 半導体素子基板の作製方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子基板の作製方法に関する。具体的には、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、有機樹脂膜をエッチング処理した後、有機樹脂膜を膨潤させることなくエッチング時に用いたレジスト膜を剥離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置や発光装置などの半導体装置を製造する際には、通常基板上にスピンコート法や、スパッタリング法などの成膜技術を用いて薄膜を形成し、その表面にレジストを塗布した後、フォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成することによりレジスト膜を形成し、次いで、このレジスト膜をマスクとして非マスク部のエッチングを行い、薄膜のパターニングを行った後、残存するレジスト膜を除去するという工程が採られている。
【０００３】
例えば、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる有機樹脂膜をパターニングする場合には、レジスト膜で覆われた部分を残してエッチング処理を行った後で、レジスト剥離液によりレジスト膜を除去する方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、このレジスト膜の除去の際に、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等の有機絶縁膜が剥離液により膨潤してしまうため、次の工程で配線等を形成するための導電性膜を形成するといった場合に成膜不良などのトラブルが発生するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等の有機樹脂膜のパターン形成時、または、これらの有機樹脂膜上に形成される薄膜のパターン形成時にレジスト膜を用いたエッチング処理を行った後、有機樹脂膜を膨潤させることなくレジスト膜を除去する方法について提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製方法は、基板上に半導体素子が実装され、かつ有機樹脂膜からなる絶縁膜をその一部に含む半導体素子基板の作製方法であって、有機樹脂膜のパターニングのために有機樹脂膜上に形成されたレジスト膜を剥離する際（レジスト膜の剥離後も含む）に有機樹脂膜が露出し、露出した有機樹脂膜の表面から剥離液が有機樹脂膜内部に浸透するのを防ぐための機能を有機樹脂膜に設けることを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明において有機樹脂膜が有する剥離液の浸透を防ぐための機能としては、有機樹脂膜表面に対してプラズマ処理をすることにより親水性を有する膜表面の形成や、有機樹脂膜の表面に珪素を含む絶縁膜（窒化珪素、酸化珪素および窒化酸化珪素）を形成するといった方法を用いる。
【０００８】
前者の場合には、有機樹脂膜の表面に対して反応性ガスであるＮ2、Ｏ2、または非反応性ガスであるＡｒ、Ｈｅを用いてプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜の表面における接触角を小さくし、その表面特性を親水性にした後で、剥離液を用いてレジスト膜を剥離することを特徴とする。なお、本発明において、有機樹脂膜表面は、上記ガスを用いた場合におけるプラズマ処理を５ｓｅｃ以上行うことにより、有機樹脂膜表面の水に対する接触角を４０°以下とすることができるので、有機樹脂膜表面の水に対する接触角が４０°以下となることにより、有機樹脂膜の表面特性が改善されたこととする。なお、レジスト膜の剥離後に露出する有機樹脂膜の表面（すなわち、レジスト膜と接している有機樹脂膜の表面）に関しては、レジスト膜を形成する前に予め同様のプラズマ処理を行うこととする。
【０００９】
以上のように、有機樹脂膜の表面状態をプラズマ処理による変化させることにより、剥離液が有機樹脂膜内部へ浸透するのを防止することができる。これにより、レジスト膜の剥離時における有機樹脂膜の膨潤を防止することができる。
【００１０】
後者の場合においても、パターン形成される有機樹脂膜が珪素を含む絶縁膜とプラズマ処理により改質された表面で覆われているため、剥離液の有機樹脂膜へ浸透を防止することができ、レジスト膜の剥離時における有機樹脂膜の膨潤を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明においては、パターン形成された有機樹脂膜上に他の材料からなる薄膜をパターン形成する場合においても用いることができる。
【００１２】
例えば、パターン形成された有機樹脂膜上に配線を形成する場合においては、有機樹脂膜上に導電膜が形成され、導電膜をエッチングすることにより配線パターンを形成する場合には、レジスト膜をパターン形成してエッチングを行う。なお、この場合においても、導電膜のエッチング後に表面に露出した有機樹脂膜がレジスト膜を剥離する際に剥離液により膨潤してしまう。
【００１３】
そのため、このような場合においても、レジスト膜を剥離液により剥離する前に表面に露出する有機樹脂膜をプラズマ処理することにより、有機樹脂膜の表面特性を改善し、剥離液が有機樹脂膜内部へ浸透するのを防ぐ機能を持たせることは有効である。
【００１４】
なお、本発明において剥離液としては、公知のものを用いることができる。
【００１５】
以上により、本発明における発明の構成は、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆って有機樹脂膜を形成し、前記有機樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記有機樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記有機樹脂膜をエッチングし、前記エッチング処理により露出した前記有機樹脂膜の膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とすることを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１６】
また、本発明における別の構成は、アクリル樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆ってアクリル樹脂膜を形成し、アクリル樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記アクリル樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記アクリル樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記アクリル樹脂膜をエッチングし、前記エッチング処理により露出した前記アクリル樹脂膜の膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記アクリル樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とすることを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１７】
さらに、本発明における別の構成は、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆って有機樹脂膜をパターン形成し、パターニングされた有機樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記有機樹脂膜上に前記ソースと電気的に接続された導電膜を形成し、前記導電膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記導電膜をエッチングし、前記エッチングにより前記プラズマ処理された前記有機樹脂膜の一部が露出することを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態を、図１に示す作製工程を参照して説明する。また、図２には、本発明において用いたプラズマ照射装置を示す。
【００１９】
図１（Ａ）において、基板１０１上に有機樹脂膜１０２が形成されている。なお、ここで形成される有機樹脂膜を形成する材料としては、ポリアミド系の有機樹脂またはポリイミド系の有機樹脂の他、アクリル樹脂を用いることができる。具体的には、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられる。また、有機樹脂膜の成膜方法としては塗布法、またはスピンコート法を用いることができる。
【００２０】
次に、有機樹脂膜表面のプラズマ処理を行う。なお、図２に示すプラズマ処理装置はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）によるプラズマ処理を行う装置であり、処理室２０１の上部の石英板２０２上にアンテナコイル２０３を配置し、マッチングボックス２０４を介してＩＣＰ ＲＦ電源２０５に接続されている。一方、対向に配置された基板側の電極（下部電極）２０６にもマッチングボックス２０７を介してＢｉａｓ ＲＦ電源２０８が接続されている。なお、図１（Ａ）において、有機樹脂膜が形成された基板１０１はプラズマ処理装置の処理室２０１内に配置され、下部電極２０６上に備えられる。
【００２１】
また、ガス供給部２０９からはＮ2、Ｏ2、Ａｒといったガスが処理室２０１に供給される。
【００２２】
なお、ガス流量比は、適宜検討して最適な条件とすればよいが、ここでは、その流量を６０〜１５０（ｓｃｃｍ）とするのが好ましい。なお、ここでは、下部電極２０６にＢｉａｓ ＲＦ電源２０８から１００ＷのＲＦ電力を投入し、３．７Ｐａの圧力でアンテナコイル２０３に７００ＷのＲＦ電力を投入することによりプラズマを発生させ、基板上の有機樹脂膜表面のプラズマ処理を行うことができる。また、有機樹脂表面のプラズマ処理の時間としては、５〜１５０ｓｅｃで行うのが好ましい。
【００２３】
このプラズマ処理により、図１（Ａ）に示す有機樹脂膜表面にはプラズマ処理の効果が及ぶ。なお、すなわち、有機樹脂膜表面に窒素が導入されることにより、有機樹脂膜表面が親水性を有する表面に改質される。プラズマ処理により改質された有機樹脂膜の表面には、後工程におけるレジスト膜の剥離の際に有機樹脂膜内部に剥離液が浸透して有機樹脂膜が膨潤するのを防止する機能を有する第１のバリア膜１０３が形成される。
【００２４】
ここで、図３に有機樹脂膜表面をプラズマ処理した後で、水に対する接触角を測定した結果を示す。なお、用いる有機樹脂膜はアクリル（オプトマーＳＳ６６９９Ｇ（ＪＳＲ製））であり、プラズマ処理の際に導入したガスは、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒである。そして、プラズマ処理を行ったアクリル上に純水を垂らし、接触角測定機により接触角を測定した。これにより、プラズマ処理後の有機樹脂膜表面の接触角は、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒのいずれを用いた場合にも小さくなるという結果が得られた。
【００２５】
なお、接触角が小さくなることから、有機樹脂膜の表面がプラズマ処理前に比べて親水性が増していることが分かる。
【００２６】
以上のプラズマ処理により有機樹脂膜表面にバリア膜１０３が形成されたところで、第１のバリア膜１０３上にレジストを塗布する。なお、レジスト塗布後にフォトリソグラフィーによりレジストを所定の形状にパターニングし、図１（Ｂ）に示すようにレジスト膜１０４を形成する。
【００２７】
次に、有機樹脂膜１０２の一部であって、レジスト膜１０４に覆われていない部分をエッチングする。
【００２８】
本実施の形態１では、ドライエッチング法を用いてレジスト膜１０４に覆われていない部分の有機樹脂膜１０２をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を５／９５／４０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、６６．５Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。以上により、図１（Ｃ）に示す構造を得る。
【００２９】
さらに、エッチングが終了したところで、再びプラズマ処理を行う。なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、先に図１（Ａ）に説明したのと同じ方法で行う。そして、このプラズマ処理により、エッチング後に露出した有機樹脂膜１０２の側面部分（図１（Ｃ）の領域ａ（１０５））の表面改質を行うことができる。すなわち、図１（Ｄ）の領域ａ（１０５）にも同様に第２のバリア膜１０６が形成される。
【００３０】
以上のように、有機樹脂膜の露出面および、レジスト膜と有機樹脂膜との界面にプラズマ処理によりバリア膜（第１のバリア膜１０３および第２のバリア膜１０６）を形成したところで、レジスト剥離液を用いて、レジスト膜１０４を剥離する（図２（Ｅ））。なお、剥離の方法としては、Ｏ−ジクロルベンゼンを主成分（５６ｗｔ％）とし、フェノール（２３ｗｔ％）、アルキルベンゼンスルホン酸（２１ｗｔ％）を成分とする「７１０剥離液」（東京応化工業製）にレジスト膜１０４を基板１０１と共に１０分間、浸けることにより剥離を行う。また、この時基板１０１上に存在する有機樹脂膜１０２は、基板との接触面以外は全てプラズマ処理により、表面改質がなされているため、有機樹脂膜１０２の内部に剥離液が浸透するのを防ぐことができる。よって、レジスト剥離時に剥離液によって有機樹脂膜１０２が膨潤するのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、ここで有機樹脂膜の表面をプラズマ処理することにより生じる、有機樹脂膜を剥離液に浸けた際の有機樹脂膜の膨潤防止効果について、レジスト剥離処理の前後における有機樹脂膜の状態について、剥離液浸積時間に対する有機樹脂膜の膜厚の測定を行った。結果を図４に示す。なお、測定に用いる有機樹脂膜はアクリル（オプトマーＳＳ６６９９Ｇ（ＪＳＲ製））であり、プラズマ処理の際に導入したガスは、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒである。さらにプラズマ処理時間の異なる場合（１０ｓｅｃ、３０ｓｅｃ）についても測定した。
【００３２】
また、図４のグラフにおいて、横軸に有機樹脂膜の剥離液への浸積時間（ｍｉｎ）をとり、縦軸に有機樹脂膜の膜厚を取っている。なお、浸積時間に伴う膜厚変化が小さい程、バリア膜の効果が大きく、剥離液の浸透に伴う有機樹脂膜の膨潤を防ぐ効果を有しているということができる。図４に示す結果からは、Ｎ2ガスを用いてプラズマ処理を行うことにより形成したバリア膜が有機樹脂膜の膨潤に最も効果のあるという結果が得られた。
【００３３】
なお、図３に示す接触角の結果と、図４に示した有機樹脂膜の耐膨潤性向上の結果から、表面状態の変化が小さく、かつ接触角を小さくすることができるＮ2を用いたプラズマ処理が有機樹脂膜の膨潤を防止するためのバリア膜の形成に最も適していることが分かった。
【００３４】
以上により、有機樹脂膜の表面をプラズマ処理することにより、有機樹脂膜を剥離液に浸した際に生じる有機樹脂膜の膨潤を防ぐ機能を有するバリア膜の形成が可能となった。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態１では、有機樹脂膜とレジスト膜との界面にバリア膜が形成するために、有機樹脂膜を形成した後で、有機樹脂膜の表面をプラズマ処理し、レジスト膜を形成するという方法について示したが、本発明では、有機樹脂膜上に絶縁膜を形成し、実施の形態１で示した有機樹脂膜表面のプラズマ処理により形成されたバリア膜の代わりとすることもできる。
【００３６】
図５（Ａ）に示すように基板５０１上に有機樹脂膜５０２が形成された後、有機樹脂膜５０２上に絶縁膜５０３が形成される。なお、本実施の形態２では、有機樹脂膜５０２は、アクリルからなる膜を塗布法により１．０〜２．０μｍの膜厚に形成する。なお、その他の有機樹脂材料としてはアクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いることができる。
【００３７】
また、有機樹脂膜５０２上に形成される絶縁膜５０３としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素などの珪素を含む絶縁材料を用いることができる。本実施の形態２においては、スパッタリング法により窒化珪素膜もしくは酸化窒化珪素膜からなる絶縁膜５０３を１００ｎｍの膜厚で形成する。
【００３８】
なお、ターゲットは珪素を用い、スパッタガスにＮ2およびＡｒとを用い、それぞれのガスの流量比を２０／２０（ｓｃｃｍ）とする。また、成膜時の圧力は０．４Ｐａ、成膜電力は８００Ｗで、半径６ｉｎｃｈの円型ターゲットを用いる。なお、成膜温度は、室温〜２００℃程度で行うことができるが、本実施の形態２では．２００℃で成膜を行う。
【００３９】
絶縁膜５０３が形成されたところで、絶縁膜５０３上にレジストを塗布する。なお、レジスト塗布後にフォトリソグラフィーによりレジストを所定の形状にパターニングし、レジスト膜５０４を形成する。さらに、有機樹脂膜５０２の一部であって、レジスト膜５０４に覆われていない部分をエッチングする（図５（Ｂ））。
【００４０】
まず、レジスト膜５０４に覆われていない部分の絶縁膜５０３をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を４０／６０／３５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に４００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、５３．２Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。
【００４１】
次にレジスト膜５０４に覆われていない部分の有機樹脂膜５０２をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を５／９５／４０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、６６．５Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。以上により、図５（Ｂ）に示す構造を得る。
【００４２】
さらに、エッチングが終了したところで、プラズマ処理を行う。なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、実施の形態１で示したのと同様に図２に示す処理室内でＮ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。ここで処理室に供給されるＮ2ガスの流量は８０ｓｃｃｍであり、処理時間を２０ｓｅｃとする。なお、高周波電源２０５に印加される電圧や、ＲＦ発振周波数は、実施の形態１に示すのと同じ条件で行うものとする。
【００４３】
そして、このプラズマ処理により、エッチング後に露出した有機樹脂膜５０２および絶縁膜５０３の側面部分（図５（Ｃ）の領域ｂ（５０５））の表面改質を行うことができる。すなわち、図５（Ｄ）の領域ｂ（５０５）にバリア膜が形成される。
【００４４】
最後に、レジスト膜５０４を剥離することにより、絶縁膜５０３およびプラズマ処理により形成されたバリア膜で覆われた有機樹脂膜５０２が得られる。なお、本実施の形態２において、レジスト膜５０４の剥離は、実施の形態１で示したものと同じ「７１０剥離液」を用いて行う。また、本実施の形態２において、有機樹脂膜５０２は、絶縁膜５０３およびバリア膜で覆われているので、レジスト膜５０４を剥離するために有機樹脂膜５０２を剥離液に浸けた場合において、剥離液により有機樹脂膜５０２が膨潤することなくレジスト膜５０４の剥離を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
本実施例では、有機樹脂膜として感光性アクリルを用いた場合であって、さらに有機樹脂膜上に導電膜から成る配線をパターニングする場合について、図６を用いて説明する。
【００４６】
図６において、基板６０１上に感光性の有機樹脂材料からなる有機樹脂膜６０２を形成する。なお、ここで用いる有機樹脂材料としては感光性アクリル、感光性ポリイミド、感光性ポリアミド等を用いることができるが、本実施例では、感光性アクリルを用いて形成する。
【００４７】
次に、有機樹脂膜６０２をフォトリソグラフィー法でパターニングすることにより、図６（Ｂ）に示す構造が得られる。そして、パターニングされた有機樹脂膜６０２の表面をプラズマ処理する。これにより、有機樹脂膜６０２の表面にバリア膜６０３が形成される。
【００４８】
なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、実施の形態１で示したのと同様に図２に示す処理室２０１の内部にＮ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。ここで処理室２０１に供給されるＮ2ガスの流量は８０ｓｃｃｍであり、処理時間を２０ｓｅｃとする。なお、高周波電源２０５に印加される電圧や、ＲＦ発振周波数は、実施の形態１に示すのと同じ条件で行うものとする。
【００４９】
そして、このプラズマ処理により、有機樹脂膜６０２の露出表面における表面改質を行うことができる。すなわち、有機樹脂膜６０２の露出表面にバリア膜６０３を形成することができる。
【００５０】
次に、図６（Ｄ）に示すようにバリア膜６０３上に導電膜６０４を形成する。
【００５１】
なお、導電膜６０４に用いる材料としては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いて形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。本実施の形態３においては、膜厚１００ｎｍのチタン膜、膜厚３５０ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚１００ｎｍのチタン膜を順次積層した３層構造とする。
【００５２】
そして、導電膜６０４をパターニングするためのマスクとなるレジスト膜６０５をフォトリソグラフィー法により所望の位置に形成した後、レジスト膜６０５に覆われた部分を残して導電膜６０４をエッチングし、配線６０６を形成する。
【００５３】
なお、導電膜６０４のエッチングには、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いる。また、この時の条件としては、基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。
【００５４】
なお、本実施の形態３における導電膜６０４は、３層構造であることから、エッチング条件を変えながら、エッチングを行う。
【００５５】
ここでのエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６０／２０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、エッチングを行う。
【００５６】
最後に、配線６０６上のレジスト膜６０５を剥離液により剥離することにより、有機樹脂膜上に配線パターンが形成される。なお、本実施の形態３において、レジスト膜６０５の剥離は、実施の形態１で示したものと同じ「７１０剥離液」を用いて行う。また、本実施の形態３において、感光性アクリルからなる有機樹脂膜６０２は、バリア膜６０３で覆われているので、レジスト膜６０５を剥離するために有機樹脂膜６０２を剥離液に浸けた場合において、剥離液により有機樹脂膜５０２が膨潤することなくレジスト膜６０５の剥離を行うことができる。
【００５７】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、本発明のプラズマ処理がなされた有機樹脂膜をその一部に含む半導体素子基板について図７を用いて説明する。
【００５８】
図７において、基板７０１上に島状の半導体膜が形成されており、半導体膜の一部に不純物を添加することによりソース７０２およびドレイン７０３を形成する。なお、半導体膜の一部であって、不純物が添加されていない領域にはチャネル領域７０４が形成されている。
【００５９】
また、ソース７０２、ドレイン７０３及びチャネル領域７０４を覆ってゲート絶縁膜７０５が形成されている。なお、ゲート絶縁膜７０５は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜で形成される。
【００６０】
また、チャネル領域７０４上にゲート絶縁膜７０５を介してゲート電極７０６が形成されており、ゲート電極７０６上に有機樹脂膜からなる層間絶縁膜７０７が形成されている。
【００６１】
なお、層間絶縁膜７０７は、有機樹脂膜を成膜した後、本発明のＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜の表面特性を改質した後、レジスト膜を用いたパターニングにより有機樹脂膜の一部をエッチングして形成される。ここでは、有機樹脂膜の部分エッチング後にも再びＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理が行われている。
【００６２】
そして、剥離液を用いてレジスト膜を剥離した後、導電膜からなるソース電極、ドレイン電極、その他の配線を形成することにより、基板７０１上に図７（Ａ）に示すような半導体素子を形成される。
【００６３】
さらに、本実施の形態４では、実施の形態３で示したように、層間絶縁膜を形成する材料を感光性の有機樹脂材料を用いて形成し、さらに有機樹脂膜上に導電膜をパターン形成することにより、半導体素子が形成される場合について図７（Ｂ）を用いて説明する。
【００６４】
図７（Ｂ）において、基板２２１上には、ソース２２２、ドレイン２２３、およびチャネル領域２２４が形成され、チャネル領域２２４上には、ゲート絶縁膜７２５を介してゲート電極７２６が形成されている。
【００６５】
さらに、ゲート電極７２６を覆って形成される層間絶縁膜７２７は、感光性の有機樹脂膜で形成されており、フォトリソグラフィー法によるパターニングの後、本発明のプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜表面の表面改質がなされている。
【００６６】
また、層間絶縁膜７２７と接して形成されるソース電極２２９、ドレイン電極２３０、その他の配線は、有機樹脂膜上に形成された導電膜をレジスト膜を用いてパターニングすることにより形成される。
【００６７】
最後に剥離液を用いてレジスト膜を剥離することにより、基板７０１上に図７（Ｂ）に示すような半導体素子が形成される。
【００６８】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、有機樹脂膜表面を予めプラズマ処理することにより、露出する有機樹脂膜の表面に剥離液が浸透するのを防ぐための機能を設けることができるため、有機樹脂膜を膨潤させることなくパターン形成時に用いたレジスト膜を剥離することができる。これにより、レジスト膜剥離後の工程で、有機樹脂膜上に薄膜を形成する際に生じる成膜不良などの問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図２】 プラズマ処理室について説明する図。
【図３】 有機樹脂膜表面の接触角を測定したデータ。
【図４】 剥離液の浸積時間に伴う有機樹脂膜の膜厚変化を測定したデータ。
【図５】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図６】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図７】 本発明により形成された半導体素子基板について説明する図。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ 有機樹脂膜
１０３ 第１のバリア膜
１０４ レジスト膜
１０６ 第２のバリア膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子基板の作製方法に関する。具体的には、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、有機樹脂膜をエッチング処理した後、有機樹脂膜を膨潤させることなくエッチング時に用いたレジスト膜を剥離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置や発光装置などの半導体装置を製造する際には、通常基板上にスピンコート法や、スパッタリング法などの成膜技術を用いて薄膜を形成し、その表面にレジストを塗布した後、フォトリソグラフィー技術により所定のパターンを形成することによりレジスト膜を形成し、次いで、このレジスト膜をマスクとして非マスク部のエッチングを行い、薄膜のパターニングを行った後、残存するレジスト膜を除去するという工程が採られている。
【０００３】
例えば、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等からなる有機樹脂膜をパターニングする場合には、レジスト膜で覆われた部分を残してエッチング処理を行った後で、レジスト剥離液によりレジスト膜を除去する方法が用いられている。
【０００４】
しかしながら、このレジスト膜の除去の際に、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等の有機絶縁膜が剥離液により膨潤してしまうため、次の工程で配線等を形成するための導電性膜を形成するといった場合に成膜不良などのトラブルが発生するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、アクリル系樹脂やポリイミド系樹脂等の有機樹脂膜のパターン形成時、または、これらの有機樹脂膜上に形成される薄膜のパターン形成時にレジスト膜を用いたエッチング処理を行った後、有機樹脂膜を膨潤させることなくレジスト膜を除去する方法について提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製方法は、基板上に半導体素子が実装され、かつ有機樹脂膜からなる絶縁膜をその一部に含む半導体素子基板の作製方法であって、有機樹脂膜のパターニングのために有機樹脂膜上に形成されたレジスト膜を剥離する際（レジスト膜の剥離後も含む）に有機樹脂膜が露出し、露出した有機樹脂膜の表面から剥離液が有機樹脂膜内部に浸透するのを防ぐための機能を有機樹脂膜に設けることを特徴とする。
【０００７】
なお、本発明において有機樹脂膜が有する剥離液の浸透を防ぐための機能としては、有機樹脂膜表面に対してプラズマ処理をすることにより親水性を有する膜表面の形成や、有機樹脂膜の表面に珪素を含む絶縁膜（窒化珪素、酸化珪素および窒化酸化珪素）を形成するといった方法を用いる。
【０００８】
前者の場合には、有機樹脂膜の表面に対して反応性ガスであるＮ2、Ｏ2、または非反応性ガスであるＡｒ、Ｈｅを用いてプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜の表面における接触角を小さくし、その表面特性を親水性にした後で、剥離液を用いてレジスト膜を剥離することを特徴とする。なお、本発明において、有機樹脂膜表面は、上記ガスを用いた場合におけるプラズマ処理を５ｓｅｃ以上行うことにより、有機樹脂膜表面の水に対する接触角を４０°以下とすることができるので、有機樹脂膜表面の水に対する接触角が４０°以下となることにより、有機樹脂膜の表面特性が改善されたこととする。なお、レジスト膜の剥離後に露出する有機樹脂膜の表面（すなわち、レジスト膜と接している有機樹脂膜の表面）に関しては、レジスト膜を形成する前に予め同様のプラズマ処理を行うこととする。
【０００９】
以上のように、有機樹脂膜の表面状態をプラズマ処理による変化させることにより、剥離液が有機樹脂膜内部へ浸透するのを防止することができる。これにより、レジスト膜の剥離時における有機樹脂膜の膨潤を防止することができる。
【００１０】
後者の場合においても、パターン形成される有機樹脂膜が珪素を含む絶縁膜とプラズマ処理により改質された表面で覆われているため、剥離液の有機樹脂膜へ浸透を防止することができ、レジスト膜の剥離時における有機樹脂膜の膨潤を防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明においては、パターン形成された有機樹脂膜上に他の材料からなる薄膜をパターン形成する場合においても用いることができる。
【００１２】
例えば、パターン形成された有機樹脂膜上に配線を形成する場合においては、有機樹脂膜上に導電膜が形成され、導電膜をエッチングすることにより配線パターンを形成する場合には、レジスト膜をパターン形成してエッチングを行う。なお、この場合においても、導電膜のエッチング後に表面に露出した有機樹脂膜がレジスト膜を剥離する際に剥離液により膨潤してしまう。
【００１３】
そのため、このような場合においても、レジスト膜を剥離液により剥離する前に表面に露出する有機樹脂膜をプラズマ処理することにより、有機樹脂膜の表面特性を改善し、剥離液が有機樹脂膜内部へ浸透するのを防ぐ機能を持たせることは有効である。
【００１４】
なお、本発明において剥離液としては、公知のものを用いることができる。
【００１５】
以上により、本発明における発明の構成は、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆って有機樹脂膜を形成し、前記有機樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記有機樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記有機樹脂膜をエッチングし、前記エッチング処理により露出した前記有機樹脂膜の膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とすることを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１６】
また、本発明における別の構成は、アクリル樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆ってアクリル樹脂膜を形成し、アクリル樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記アクリル樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記アクリル樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記アクリル樹脂膜をエッチングし、前記エッチング処理により露出した前記アクリル樹脂膜の膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記アクリル樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とすることを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１７】
さらに、本発明における別の構成は、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、基板上に半導体素子を形成するソース、ドレインおよびチャネル領域と、前記チャネル領域上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を覆って有機樹脂膜をパターン形成し、パターニングされた有機樹脂膜表面にＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより前記有機樹脂膜表面における水に対する接触角を４０°以下とし、前記有機樹脂膜上に前記ソースと電気的に接続された導電膜を形成し、前記導電膜上にレジスト膜をパターン形成し、前記レジスト膜に覆われた部分を残して、前記導電膜をエッチングし、前記エッチングにより前記プラズマ処理された前記有機樹脂膜の一部が露出することを特徴とする半導体素子基板の作製方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
次に、本発明の実施の形態を、図１に示す作製工程を参照して説明する。また、図２には、本発明において用いたプラズマ照射装置を示す。
【００１９】
図１（Ａ）において、基板１０１上に有機樹脂膜１０２が形成されている。なお、ここで形成される有機樹脂膜を形成する材料としては、ポリアミド系の有機樹脂またはポリイミド系の有機樹脂の他、アクリル樹脂を用いることができる。具体的には、ポリイミド、ポリアミド、アクリル（感光性アクリルを含む）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等が挙げられる。また、有機樹脂膜の成膜方法としては塗布法、またはスピンコート法を用いることができる。
【００２０】
次に、有機樹脂膜表面のプラズマ処理を行う。なお、図２に示すプラズマ処理装置はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）によるプラズマ処理を行う装置であり、処理室２０１の上部の石英板２０２上にアンテナコイル２０３を配置し、マッチングボックス２０４を介してＩＣＰ ＲＦ電源２０５に接続されている。一方、対向に配置された基板側の電極（下部電極）２０６にもマッチングボックス２０７を介してＢｉａｓ ＲＦ電源２０８が接続されている。なお、図１（Ａ）において、有機樹脂膜が形成された基板１０１はプラズマ処理装置の処理室２０１内に配置され、下部電極２０６上に備えられる。
【００２１】
また、ガス供給部２０９からはＮ2、Ｏ2、Ａｒといったガスが処理室２０１に供給される。
【００２２】
なお、ガス流量比は、適宜検討して最適な条件とすればよいが、ここでは、その流量を６０〜１５０（ｓｃｃｍ）とするのが好ましい。なお、ここでは、下部電極２０６にＢｉａｓ ＲＦ電源２０８から１００ＷのＲＦ電力を投入し、３．７Ｐａの圧力でアンテナコイル２０３に７００ＷのＲＦ電力を投入することによりプラズマを発生させ、基板上の有機樹脂膜表面のプラズマ処理を行うことができる。また、有機樹脂表面のプラズマ処理の時間としては、５〜１５０ｓｅｃで行うのが好ましい。
【００２３】
このプラズマ処理により、図１（Ａ）に示す有機樹脂膜表面にはプラズマ処理の効果が及ぶ。なお、すなわち、有機樹脂膜表面に窒素が導入されることにより、有機樹脂膜表面が親水性を有する表面に改質される。プラズマ処理により改質された有機樹脂膜の表面には、後工程におけるレジスト膜の剥離の際に有機樹脂膜内部に剥離液が浸透して有機樹脂膜が膨潤するのを防止する機能を有する第１のバリア膜１０３が形成される。
【００２４】
ここで、図３に有機樹脂膜表面をプラズマ処理した後で、水に対する接触角を測定した結果を示す。なお、用いる有機樹脂膜はアクリル（オプトマーＳＳ６６９９Ｇ（ＪＳＲ製））であり、プラズマ処理の際に導入したガスは、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒである。そして、プラズマ処理を行ったアクリル上に純水を垂らし、接触角測定機により接触角を測定した。これにより、プラズマ処理後の有機樹脂膜表面の接触角は、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒのいずれを用いた場合にも小さくなるという結果が得られた。
【００２５】
なお、接触角が小さくなることから、有機樹脂膜の表面がプラズマ処理前に比べて親水性が増していることが分かる。
【００２６】
以上のプラズマ処理により有機樹脂膜表面にバリア膜１０３が形成されたところで、第１のバリア膜１０３上にレジストを塗布する。なお、レジスト塗布後にフォトリソグラフィーによりレジストを所定の形状にパターニングし、図１（Ｂ）に示すようにレジスト膜１０４を形成する。
【００２７】
次に、有機樹脂膜１０２の一部であって、レジスト膜１０４に覆われていない部分をエッチングする。
【００２８】
本実施の形態１では、ドライエッチング法を用いてレジスト膜１０４に覆われていない部分の有機樹脂膜１０２をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を５／９５／４０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、６６．５Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。以上により、図１（Ｃ）に示す構造を得る。
【００２９】
さらに、エッチングが終了したところで、再びプラズマ処理を行う。なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、先に図１（Ａ）に説明したのと同じ方法で行う。そして、このプラズマ処理により、エッチング後に露出した有機樹脂膜１０２の側面部分（図１（Ｃ）の領域ａ（１０５））の表面改質を行うことができる。すなわち、図１（Ｄ）の領域ａ（１０５）にも同様に第２のバリア膜１０６が形成される。
【００３０】
以上のように、有機樹脂膜の露出面および、レジスト膜と有機樹脂膜との界面にプラズマ処理によりバリア膜（第１のバリア膜１０３および第２のバリア膜１０６）を形成したところで、レジスト剥離液を用いて、レジスト膜１０４を剥離する（図２（Ｅ））。なお、剥離の方法としては、Ｏ−ジクロルベンゼンを主成分（５６ｗｔ％）とし、フェノール（２３ｗｔ％）、アルキルベンゼンスルホン酸（２１ｗｔ％）を成分とする「７１０剥離液」（東京応化工業製）にレジスト膜１０４を基板１０１と共に１０分間、浸けることにより剥離を行う。また、この時基板１０１上に存在する有機樹脂膜１０２は、基板との接触面以外は全てプラズマ処理により、表面改質がなされているため、有機樹脂膜１０２の内部に剥離液が浸透するのを防ぐことができる。よって、レジスト剥離時に剥離液によって有機樹脂膜１０２が膨潤するのを防ぐことができる。
【００３１】
なお、ここで有機樹脂膜の表面をプラズマ処理することにより生じる、有機樹脂膜を剥離液に浸けた際の有機樹脂膜の膨潤防止効果について、レジスト剥離処理の前後における有機樹脂膜の状態について、剥離液浸積時間に対する有機樹脂膜の膜厚の測定を行った。結果を図４に示す。なお、測定に用いる有機樹脂膜はアクリル（オプトマーＳＳ６６９９Ｇ（ＪＳＲ製））であり、プラズマ処理の際に導入したガスは、Ｎ2、Ｏ2、Ａｒである。さらにプラズマ処理時間の異なる場合（１０ｓｅｃ、３０ｓｅｃ）についても測定した。
【００３２】
また、図４のグラフにおいて、横軸に有機樹脂膜の剥離液への浸積時間（ｍｉｎ）をとり、縦軸に有機樹脂膜の膜厚を取っている。なお、浸積時間に伴う膜厚変化が小さい程、バリア膜の効果が大きく、剥離液の浸透に伴う有機樹脂膜の膨潤を防ぐ効果を有しているということができる。図４に示す結果からは、Ｎ2ガスを用いてプラズマ処理を行うことにより形成したバリア膜が有機樹脂膜の膨潤に最も効果のあるという結果が得られた。
【００３３】
なお、図３に示す接触角の結果と、図４に示した有機樹脂膜の耐膨潤性向上の結果から、表面状態の変化が小さく、かつ接触角を小さくすることができるＮ2を用いたプラズマ処理が有機樹脂膜の膨潤を防止するためのバリア膜の形成に最も適していることが分かった。
【００３４】
以上により、有機樹脂膜の表面をプラズマ処理することにより、有機樹脂膜を剥離液に浸した際に生じる有機樹脂膜の膨潤を防ぐ機能を有するバリア膜の形成が可能となった。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態１では、有機樹脂膜とレジスト膜との界面にバリア膜が形成するために、有機樹脂膜を形成した後で、有機樹脂膜の表面をプラズマ処理し、レジスト膜を形成するという方法について示したが、本発明では、有機樹脂膜上に絶縁膜を形成し、実施の形態１で示した有機樹脂膜表面のプラズマ処理により形成されたバリア膜の代わりとすることもできる。
【００３６】
図５（Ａ）に示すように基板５０１上に有機樹脂膜５０２が形成された後、有機樹脂膜５０２上に絶縁膜５０３が形成される。なお、本実施の形態２では、有機樹脂膜５０２は、アクリルからなる膜を塗布法により１．０〜２．０μｍの膜厚に形成する。なお、その他の有機樹脂材料としてはアクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いることができる。
【００３７】
また、有機樹脂膜５０２上に形成される絶縁膜５０３としては、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素などの珪素を含む絶縁材料を用いることができる。本実施の形態２においては、スパッタリング法により窒化珪素膜もしくは酸化窒化珪素膜からなる絶縁膜５０３を１００ｎｍの膜厚で形成する。
【００３８】
なお、ターゲットは珪素を用い、スパッタガスにＮ2およびＡｒとを用い、それぞれのガスの流量比を２０／２０（ｓｃｃｍ）とする。また、成膜時の圧力は０．４Ｐａ、成膜電力は８００Ｗで、半径６ｉｎｃｈの円型ターゲットを用いる。なお、成膜温度は、室温〜２００℃程度で行うことができるが、本実施の形態２では．２００℃で成膜を行う。
【００３９】
絶縁膜５０３が形成されたところで、絶縁膜５０３上にレジストを塗布する。なお、レジスト塗布後にフォトリソグラフィーによりレジストを所定の形状にパターニングし、レジスト膜５０４を形成する。さらに、有機樹脂膜５０２の一部であって、レジスト膜５０４に覆われていない部分をエッチングする（図５（Ｂ））。
【００４０】
まず、レジスト膜５０４に覆われていない部分の絶縁膜５０３をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を４０／６０／３５（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に４００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、５３．２Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。
【００４１】
次にレジスト膜５０４に覆われていない部分の有機樹脂膜５０２をエッチングする。この場合のエッチング条件としては、ＣＦ4とＯ2とＨｅとを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を５／９５／４０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に５００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、６６．５Ｐａの圧力でプラズマを生成してエッチングを行う。以上により、図５（Ｂ）に示す構造を得る。
【００４２】
さらに、エッチングが終了したところで、プラズマ処理を行う。なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、実施の形態１で示したのと同様に図２に示す処理室内でＮ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。ここで処理室に供給されるＮ2ガスの流量は８０ｓｃｃｍであり、処理時間を２０ｓｅｃとする。なお、高周波電源２０５に印加される電圧や、ＲＦ発振周波数は、実施の形態１に示すのと同じ条件で行うものとする。
【００４３】
そして、このプラズマ処理により、エッチング後に露出した有機樹脂膜５０２および絶縁膜５０３の側面部分（図５（Ｃ）の領域ｂ（５０５））の表面改質を行うことができる。すなわち、図５（Ｄ）の領域ｂ（５０５）にバリア膜が形成される。
【００４４】
最後に、レジスト膜５０４を剥離することにより、絶縁膜５０３およびプラズマ処理により形成されたバリア膜で覆われた有機樹脂膜５０２が得られる。なお、本実施の形態２において、レジスト膜５０４の剥離は、実施の形態１で示したものと同じ「７１０剥離液」を用いて行う。また、本実施の形態２において、有機樹脂膜５０２は、絶縁膜５０３およびバリア膜で覆われているので、レジスト膜５０４を剥離するために有機樹脂膜５０２を剥離液に浸けた場合において、剥離液により有機樹脂膜５０２が膨潤することなくレジスト膜５０４の剥離を行うことができる。
【００４５】
（実施の形態３）
本実施例では、有機樹脂膜として感光性アクリルを用いた場合であって、さらに有機樹脂膜上に導電膜から成る配線をパターニングする場合について、図６を用いて説明する。
【００４６】
図６において、基板６０１上に感光性の有機樹脂材料からなる有機樹脂膜６０２を形成する。なお、ここで用いる有機樹脂材料としては感光性アクリル、感光性ポリイミド、感光性ポリアミド等を用いることができるが、本実施例では、感光性アクリルを用いて形成する。
【００４７】
次に、有機樹脂膜６０２をフォトリソグラフィー法でパターニングすることにより、図６（Ｂ）に示す構造が得られる。そして、パターニングされた有機樹脂膜６０２の表面をプラズマ処理する。これにより、有機樹脂膜６０２の表面にバリア膜６０３が形成される。
【００４８】
なお、ここで行うプラズマ処理の方法としては、実施の形態１で示したのと同様に図２に示す処理室２０１の内部にＮ2ガスを用いてプラズマ処理を行う。ここで処理室２０１に供給されるＮ2ガスの流量は８０ｓｃｃｍであり、処理時間を２０ｓｅｃとする。なお、高周波電源２０５に印加される電圧や、ＲＦ発振周波数は、実施の形態１に示すのと同じ条件で行うものとする。
【００４９】
そして、このプラズマ処理により、有機樹脂膜６０２の露出表面における表面改質を行うことができる。すなわち、有機樹脂膜６０２の露出表面にバリア膜６０３を形成することができる。
【００５０】
次に、図６（Ｄ）に示すようにバリア膜６０３上に導電膜６０４を形成する。
【００５１】
なお、導電膜６０４に用いる材料としては、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いて形成する。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、Ａｇ：Ｐｄ：Ｃｕ合金を用いてもよい。本実施の形態３においては、膜厚１００ｎｍのチタン膜、膜厚３５０ｎｍのアルミニウムとシリコンの合金（Ａｌ−Ｓｉ）膜、膜厚１００ｎｍのチタン膜を順次積層した３層構造とする。
【００５２】
そして、導電膜６０４をパターニングするためのマスクとなるレジスト膜６０５をフォトリソグラフィー法により所望の位置に形成した後、レジスト膜６０５に覆われた部分を残して導電膜６０４をエッチングし、配線６０６を形成する。
【００５３】
なお、導電膜６０４のエッチングには、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用いる。また、この時の条件としては、基板側（試料ステージ）にも１５０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。なお、基板側の電極面積サイズは、１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍであり、コイル型の電極面積サイズ（ここではコイルの設けられた石英円板）は、直径２５ｃｍの円板である。
【００５４】
なお、本実施の形態３における導電膜６０４は、３層構造であることから、エッチング条件を変えながら、エッチングを行う。
【００５５】
ここでのエッチング条件としては、ＢＣｌ3とＣｌ2とを原料ガスに用い、それぞれのガス流量比を６０／２０（ｓｃｃｍ）とし、基板側（試料ステージ）に１００ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、１．２Ｐａの圧力でコイル型の電極に４５０ＷのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成し、エッチングを行う。
【００５６】
最後に、配線６０６上のレジスト膜６０５を剥離液により剥離することにより、有機樹脂膜上に配線パターンが形成される。なお、本実施の形態３において、レジスト膜６０５の剥離は、実施の形態１で示したものと同じ「７１０剥離液」を用いて行う。また、本実施の形態３において、感光性アクリルからなる有機樹脂膜６０２は、バリア膜６０３で覆われているので、レジスト膜６０５を剥離するために有機樹脂膜６０２を剥離液に浸けた場合において、剥離液により有機樹脂膜５０２が膨潤することなくレジスト膜６０５の剥離を行うことができる。
【００５７】
（実施の形態４）
本実施の形態においては、本発明のプラズマ処理がなされた有機樹脂膜をその一部に含む半導体素子基板について図７を用いて説明する。
【００５８】
図７において、基板７０１上に島状の半導体膜が形成されており、半導体膜の一部に不純物を添加することによりソース７０２およびドレイン７０３を形成する。なお、半導体膜の一部であって、不純物が添加されていない領域にはチャネル領域７０４が形成されている。
【００５９】
また、ソース７０２、ドレイン７０３及びチャネル領域７０４を覆ってゲート絶縁膜７０５が形成されている。なお、ゲート絶縁膜７０５は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素といった珪素を含む絶縁膜で形成される。
【００６０】
また、チャネル領域７０４上にゲート絶縁膜７０５を介してゲート電極７０６が形成されており、ゲート電極７０６上に有機樹脂膜からなる層間絶縁膜７０７が形成されている。
【００６１】
なお、層間絶縁膜７０７は、有機樹脂膜を成膜した後、本発明のＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜の表面特性を改質した後、レジスト膜を用いたパターニングにより有機樹脂膜の一部をエッチングして形成される。ここでは、有機樹脂膜の部分エッチング後にも再びＮ2、Ｏ2、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理が行われている。
【００６２】
そして、剥離液を用いてレジスト膜を剥離した後、導電膜からなるソース電極、ドレイン電極、その他の配線を形成することにより、基板７０１上に図７（Ａ）に示すような半導体素子を形成される。
【００６３】
さらに、本実施の形態４では、実施の形態３で示したように、層間絶縁膜を形成する材料を感光性の有機樹脂材料を用いて形成し、さらに有機樹脂膜上に導電膜をパターン形成することにより、半導体素子が形成される場合について図７（Ｂ）を用いて説明する。
【００６４】
図７（Ｂ）において、基板２２１上には、ソース２２２、ドレイン２２３、およびチャネル領域２２４が形成され、チャネル領域２２４上には、ゲート絶縁膜７２５を介してゲート電極７２６が形成されている。
【００６５】
さらに、ゲート電極７２６を覆って形成される層間絶縁膜７２７は、感光性の有機樹脂膜で形成されており、フォトリソグラフィー法によるパターニングの後、本発明のプラズマ処理を行うことにより、有機樹脂膜表面の表面改質がなされている。
【００６６】
また、層間絶縁膜７２７と接して形成されるソース電極２２９、ドレイン電極２３０、その他の配線は、有機樹脂膜上に形成された導電膜をレジスト膜を用いてパターニングすることにより形成される。
【００６７】
最後に剥離液を用いてレジスト膜を剥離することにより、基板７０１上に図７（Ｂ）に示すような半導体素子が形成される。
【００６８】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、有機樹脂膜を有する半導体素子基板の作製において、有機樹脂膜表面を予めプラズマ処理することにより、露出する有機樹脂膜の表面に剥離液が浸透するのを防ぐための機能を設けることができるため、有機樹脂膜を膨潤させることなくパターン形成時に用いたレジスト膜を剥離することができる。これにより、レジスト膜剥離後の工程で、有機樹脂膜上に薄膜を形成する際に生じる成膜不良などの問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図２】 プラズマ処理室について説明する図。
【図３】 有機樹脂膜表面の接触角を測定したデータ。
【図４】 剥離液の浸積時間に伴う有機樹脂膜の膜厚変化を測定したデータ。
【図５】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図６】 本発明の半導体素子基板の作製方法について説明する図。
【図７】 本発明により形成された半導体素子基板について説明する図。
【符号の説明】
１０１ 基板
１０２ 有機樹脂膜
１０３ 第１のバリア膜
１０４ レジスト膜
１０６ 第２のバリア膜
Claims (5)
- 基板上に有機樹脂膜を形成し、
前記有機樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記有機樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いた第１のプラズマ処理を行い、
前記有機樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、
前記レジスト膜に覆われた部分を残して前記有機樹脂膜をエッチングし、
前記エッチングにより露出した前記有機樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記有機樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いた第２のプラズマ処理を行い、
剥離液を用いて前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体素子基板の作製方法。 - 基板上にアクリル樹脂膜を形成し、
前記アクリル樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記アクリル樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いた第１のプラズマ処理を行い、
前記アクリル樹脂膜上にレジスト膜をパターン形成し、
前記レジスト膜に覆われた部分を残して前記アクリル樹脂膜をエッチングし、
前記エッチングにより露出した前記アクリル樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記アクリル樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いた第２のプラズマ処理を行い、
剥離液を用いて前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体素子基板の作製方法。 - 基板上に有機樹脂膜を形成し、
前記有機樹脂膜上に酸化珪素、窒化珪素、または酸化窒化珪素からなる絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上にレジスト膜をパターン形成し、
前記レジスト膜に覆われた部分を残して前記絶縁膜および前記有機樹脂膜をエッチングし、
前記エッチングにより露出した前記有機樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記有機樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行い、
剥離液を用いて前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体素子基板の作製方法。 - 基板上にソース、ドレイン、チャネル領域、および前記チャネル領域と重なる位置にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極を含む半導体素子を形成し、
前記半導体素子を覆って有機樹脂膜をパターン形成し、
パターン形成された前記有機樹脂膜の膜表面における水に対する接触角が４０°以下となるように前記有機樹脂膜の膜表面にＮ２、Ｏ２、またはＡｒガスを用いたプラズマ処理を行い、
前記有機樹脂膜上であって前記ソースおよび前記ドレインと接して導電膜を形成し、
前記導電膜上にレジスト膜をパターン形成し、
前記レジスト膜に覆われた部分を残して前記導電膜をエッチングし、
剥離液を用いて前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体素子基板の作製方法。 - 請求項３または請求項４において、
前記有機樹脂膜は、感光性アクリル、感光性ポリイミド、感光性ポリアミドのいずれか一であることを特徴とする半導体素子基板の作製方法。
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