JP5162854B2

JP5162854B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP5162854B2
Application number: JP2006195515A
Authority: JP
Inventors: 勉加藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2013-03-13
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Description

この発明は、各種ＩＣ（集積回路）、センサおよびスイッチング素子などの半導体装置の製造方法に関する。

各種ＩＣや半導体センサなどの半導体装置を製造する際に、シリコンや化合物からなる円板状の半導体基板（以下、「ウエハー」という）上に所望のパターンを有するフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜をマスクとしてウエハーを加工することがある。従来、フォトレジスト膜のマスクは、フォトレジストの塗布、加熱、露光および現像の４つの作業を順におこなうフォトレジスト工程によって形成される。

フォトリソグラフィは、たとえば、ウエハー上に配線を目的として金属膜を形成する場合や、リンやボロンなどの不純物をウエハーの内部に部分的に注入する場合や、ウエハーを部分的にエッチングして薄くする場合などに採用されている。また、フォトリソグラフィは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）などのスイッチング素子の製造工程においてウエハーを薄くする場合にも採用されている。

図２３〜図２８は、フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。まず、スピンコーターと呼ばれる回転塗布装置を用いて、ウエハー５１を毎分数百から数千回転の高速で回転させる。この状態で、ウエハー５１の上にあるノズル５３からフォトレジスト材５２を一定量滴下する。ウエハー５１が高速で回転しているため、フォトレジスト材５２がウエハー５１の表面上に薄く広がる（図２３）。

つづいて、熱板上や恒温槽中でウエハー５１を加熱して、フォトレジスト材５２に含まれる溶剤成分を除去して、フォトレジスト材５２を硬化させる。そして、紫外線ＵＶを透過する部分と透過しない部分を有するパターンが形成された石英ガラス製乾板をマスク５４として用いて、硬化したフォトレジスト材５２に紫外線ＵＶを照射する（図２４）。

つづいて、ウエハー５１を有機溶剤に浸漬して現像をおこない、フォトレジスト材５２の不要な部分を除去して、所望のパターンのフォトレジスト膜５５を形成する（図２５）。フォトレジスト材には、ポジ型とネガ型がある。いずれも、紫外線ＵＶがあたった箇所のフォトレジスト材が反応する。ポジ型のフォトレジスト材５２はアルカリ水溶液で溶解するが、ネガ型のフォトレジスト材５２は有機溶剤で溶解しない。このため、ポジ型またはネガ型のフォトレジスト材５２に対して、マスク５４を介して紫外線ＵＶを照射し、現像することによって、フォトレジスト材５２のある場所とない場所とが形成され、パターニングされたフォトレジスト膜５５を得ることができる。

つぎに、ウエハー５１の裏面と側面に保護膜５６を形成する。そして、容器５７に入れた混酸などのエッチング溶液５８にウエハー５１を浸漬して、ウエハー５１のうち、フォトレジスト膜５５と保護膜５６で被覆されていない部分を除去し、ウエハー５１の中央部を薄くする（図２６）。

つぎに、回転するウエハー５１に対して、吐出ノズル５９からアセトンやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどの除去液６０を噴射して、ウエハー５１からフォトレジスト膜５５を除去する（図２７）。

そして、ウエハー５１を回転させて除去液６０を飛散させた後、水洗、乾燥させて、外周部が厚く、中央部が薄いウエハー５１を完成させる（図２８）。このようにウエハー５１の外周部を厚いままで残すのは、中央部の薄くなった部分を外周部の厚い枠で保護し、各処理の工程でウエハー５１が割れたり、曲がったりするのを防止するためである。半導体素子として用いるのは、薄くした中央部のみである。なお、シリコンや絶縁膜などのエッチングや、金属膜のめっきや、不純物のイオン注入などをおこなって、ウエハー５１に回路を形成する場合も同様である。

このように、フォトリソグラフィによってレジストのマスクを形成する方法の他、印刷技術を用いる方法が知られている。たとえば、フォトペーストをウエハー上にスクリーン印刷してパターニングをおこない、そのパターンをエッチングによって整える方法が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。具体的には、フォトペーストをウエハー上にスクリーン印刷してパターニングした後、マスクを介して印刷パターンの側面に平行光を当てて露光する。つぎに、剥離液を用いて露光部分を除去して現像パターンを生成し、乾燥焼成をおこなってウエハー上に任意のパターンを形成する。この方法では、印刷パターンの側面はウエハーに対して傾斜した面となっているが、ウエハーに対して垂直方向の光を照射して現像することによって、現像パターンの側面がウエハーに対して垂直になる。

また、印刷技術を用いる方法として、印刷ロールにレジストパターンを形成し、このロールをウエハーに押し当てることによって、印刷ロール上のレジストパターンをウエハーに転写する方法が知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。具体的には、凹上の溝が形成されたクリシェを用意して、クリシェの溝の内部にレジストを充填する。このとき、溝の内部にのみレジストが充填されるように、ドクタープレートを使用して、クリシェの表面を平らに押す。つぎに、印刷ロールをクリシェの表面に接触させて回転させ、クリシェの溝に充填されたレジストを印刷ロールに転写する。その後、印刷ロールをウエハー上で転がすことによってウエハー表面にレジストパターンを形成する。

また、フォトリソグラフィによってフォトレジストをパターニングした後、プラズマを用いてフォトレジストやエッチング残渣を除去する方法が知られている（たとえば、下記特許文献３参照。）。また、フォトリソグラフィによってドライフィルムをパターニングした後、膨潤剥離によってドライフィルムを剥離する方法が知られている（たとえば、下記特許文献４参照。）。

特開２０００−２５８９２１号公報特開２００４−０４６１４４号公報特表２００５−５２３５８７号公報特開平１１−１４４６１９号公報

しかしながら、上述したようなフォトリソグラフィによるパターン形成をおこなうと、各工程で使用される装置が高価であるため、多額の投資が必要となってしまい、生産効率が悪いという問題点がある。たとえば、フォトレジストの塗布および現像をおこなう塗布現像装置の価格は約数千万円であり、露光装置の価格は約数億円である。

また、フォトリソグラフィの各工程における処理には、種々の溶剤が必要であるため、これらの溶剤の購入費用が増大してしまうという問題点がある。たとえば、フォトレジスト材の塗布時にウエハーの裏面の汚染を除去する溶剤、現像に用いられるアルカリ液や有機溶剤、フォトレジスト膜の除去に用いられるガスまたは有機溶剤などが必要となる。

そして、これらの溶剤は、最終的にはほとんどが廃棄されてしまうため、材料の無駄が多いという問題点がある。たとえば、スピンコートによってフォトレジスト材を塗布した場合、ウエハー表面に残留するフォトレジスト材は、全滴下量の１０％以下である。また、ウエハーの裏面に付着したフォトレジスト材や、それを除去する溶剤も全て廃棄されてしまう。

また、上述した特許文献１に記載の方法では、フォトリソグラフィをおこなうため、フォトリソグラフィと同様に各工程で使用される装置が高価であり、製造コストが増大してしまうという問題点がある。

また、上述した特許文献２に記載の方法では、オフセット印刷によってパターンを形成するため、ウエハーへの転写時にパターン位置のずれやパターンのかすれ、パターンの一部欠落が生じてしまい、高精度のパターンを形成するのが困難であるという問題点がある。また、ウエハー上のレジストを除去する際には、一般に非水溶性溶剤を用いるため、レジストに１０％程度含まれている粒子成分が溶解せずに、ウエハー表面に残ってしまうという問題点がある。

また、上述した特許文献３や特許文献４に記載の方法では、フォトリソグラフィまたは印刷技術を用いるため、フォトリソグラフィや特許文献１および２と同様の問題点がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、製造コストを抑えつつ、高精度なパターンを形成することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に被印刷物体を配置する配置工程と、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記被印刷物体に接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記被印刷物体の上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布する塗布工程と、前記被印刷物体の上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成する形成工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記被印刷物体を加工する加工工程と、レジスト除去溶剤を用いて、加工後の前記被印刷物体から前記レジスト膜を除去する除去工程と、前記レジスト膜が除去された前記被印刷物体に残留する粒子成分をプラズマエッチングによって除去する工程と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、レジスト材の通過が可能な領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュを介して粒子成分を含むレジスト材を半導体ウエハーに塗布してエッチング用のマスクを形成する。これにより、半導体装置の製造時において、フォトリソグラフィのように高価な装置や多くの薬品を用いることなく、製造コストを抑えつつ高精度のパターンを形成することができる。また、被印刷物体上に残留したレジスト膜中の粒子成分を除去して、粒子成分による半導体製造装置の汚染などを防止することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記被印刷物体は、半導体ウエハーであり、前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記半導体ウエハーをエッチングによって選択的に研削し、前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

この発明によれば、高精度にパターニングされたレジスト膜をエッチングマスクとして半導体ウエハーをエッチングによって研削して、半導体ウエハーを薄層化することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記被印刷物体は、表面に絶縁膜が形成された半導体ウエハーであり、前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングによって選択的に除去し、前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去し、前記レジスト膜を除去した前記半導体ウエハーに、前記絶縁膜をマスクとしてイオン注入および熱処理をおこない拡散領域を形成する拡散領域形成工程をさらに含んだことを特徴とする。

この発明によれば、高精度にパターニングされたレジスト膜をマスクとして拡散領域形成用マスクを形成し、半導体ウエハー上に拡散領域を形成することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記被印刷物体は、絶縁膜上に導電膜が形成された半導体ウエハーであり、前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングによって選択的に除去して配線を形成し、前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

この発明によれば、高精度にパターニングされたレジスト膜をマスクとして、半導体ウエハー上に配線を形成することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記除去工程は、水平方向に回転させた前記被印刷物体に前記レジスト除去溶剤を噴射して前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

この発明によれば、半導体ウエハーにレジスト除去溶剤を噴射するため、レジスト膜の粒子成分を効率的に剥離することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記被印刷物体を前記レジスト除去溶剤に浸漬して前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

この発明によれば、半導体ウエハーからレジスト膜を効率的に剥離することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記レジスト除去溶剤に浸漬した前記被印刷物体を回転させて前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

この発明によれば、レジスト除去溶剤の使用量を低減することができる。また、回転によって揺動が加わるため、レジスト膜を効率的に剥離することができる。

また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記レジスト除去溶剤は、水への溶解度が８ｗｔ％以上であることを特徴とする。

この発明によれば、レジスト膜を半導体ウエハーから膨潤剥離させることができる。

本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、製造コストを抑えつつ、高精度なパターンを形成することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１および図２は、実施の形態１，２にかかる半導体装置の製造方法に用いられる印刷器具の構成を示す説明図である。図１は、印刷器具１００の要部平面図であり、図２は、図１をＸ−Ｘ’線に沿って切断した要部断面図である。図１において、印刷器具１００は、メッシュ（網目シート）２に対して一定の張力をかけ、その端部を枠１に貼り付けたものである。メッシュ２の線材はたとえばステンレスであり、線径はたとえば３０μｍであり、開口率はたとえば５０％である。あるいは、メッシュ２の線材として、たとえばポリエステルを用いてもよい。

また、メッシュ２は、乳剤３で被覆されていないドーナツ状の露出部４と、乳剤３で被覆された被覆部５とによって構成される。乳剤３は、メッシュ２の裏面に貼り付けられている。被覆部５は、乳剤３によって印刷レジスト材を通過しないようになっている。露出部４は、図示しないウエハーの外周部へ印刷レジスト材を通過させるための窓となる。露出部４の幅は、たとえば、５ｍｍ幅とする。

図３〜図１１は、実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１では、ウエハー６の薄層化をおこなう際のマスクを、印刷レジストを用いて形成する場合について説明する。まず、図１および図２に示した印刷器具１００のメッシュ２の裏面にウエハー６を置く。つぎに、印刷器具１００のメッシュ２のおもて面に印刷レジスト材９を一定量滴下する。この印刷レジスト材９は、１０％程度のカーボンやシリコンなどの粒子成分を含み、チキソ性（揺変性）を有している。

つづいて、印刷レジスト材９を一定量載せた状態で、スキージ８に対して上部から一定の圧力を加えて、スキージ８をメッシュ２に押し当てる（図３、図４。図４は、図３をＸ−Ｘ’線に沿って切断した断面図である）。スキージ８で力を加えていない状態におけるウエハー６とメッシュ２の間隔は、たとえば１．６ｍｍ程度とする。また、スキージ８をメッシュ２に押し当てるときに加える圧力は、たとえば、０．０３５ＭＰａとする。

そして、スキージ８をメッシュ２に押し当てたまま掃引して、メッシュ２上に印刷レジスト材９を引き延ばす（図５）。このとき、メッシュ２の露出部４を印刷レジスト材９が通過して、ドーナツ状の印刷レジスト材１０がウエハー６の外周部７に転写される。印刷レジスト材９は、チキソ性を有するため、スキージ８で圧力を加えられることによって液状となり、露出部４を容易に通過する。また、ウエハー６に転写された印刷レジスト材１０は、圧力が加えられないのですぐに固形化する。

つづいて、印刷レジスト材１０が転写されたウエハー６を、加熱温度をたとえば１００℃としたオーブンで、たとえば１０分間加熱処理する。これにより、印刷レジスト材１０から溶剤成分が除去され、印刷レジスト材１０が硬化して印刷レジスト膜１１が形成される。このように、チキソ性を有する粒子成分を含んだ印刷レジスト材９を使用することによって、高精度にパターニングされた印刷レジスト膜１１をウエハー６上に形成することができる。つぎに、ウエハー６の側面および裏面にレジストなどで保護膜１２を形成する（図６、図７。図７は、図６をＹ−Ｙ’線に沿って切断した断面図である）。

そして、容器１３にたとえば硫酸、硝酸、弗酸および燐酸の混合液であるエッチング溶液１４を入れ、液温をたとえば２５℃に設定し、エッチング溶液１４にウエハー６をたとえば２０分間浸す（図８）。これにより、印刷レジスト膜１１または保護膜１２で保護されていない部分であるウエハー６の中央部を、たとえば表面からの深さが約７０μｍになるようにエッチングする。エッチングされていないウエハー外周部と、エッチングされたウエハー中央部との段差１７は、エッチング深さである約７０μｍとなり、ウエハー６の中央部の厚さは、エッチング前より約７０μｍ薄くなる。

つぎに、ウエハー６をたとえば５００回転／分〜２０００回転／分で回転させ、レジスト膜除去装置に設置された吐出ノズル１５からＮ−メチル−２−ピロリドン１６などの有機溶剤を噴射して、ウエハー６の外周部を被覆している印刷レジスト膜１１を膨潤剥離する（図９）。Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６は、水への溶解度が８ｗｔ％以上の水溶性有機溶剤である。このとき、吐出ノズル１５の外側を加温チューブで覆って二重構造にして、噴射する有機溶剤を６０℃程度まで加熱するとさらによい。また、滴下した有機溶剤をウエハー６の表面に載せた状態で静止させておけば、有機溶剤の使用量を低減することができる。また、吐出ノズル１５は、ウエハー６の外周部付近に固定されていてもよいし、ウエハー６の中央部と外周部との間を移動するようにしてもよい。

なお、印刷レジスト膜１１を除去した後も、しばらくの間回転させたウエハー６にレジスト除去剤であるＮ−メチル−２−ピロリドン１６を噴射する。これにより、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６に溶解しない印刷レジスト膜１１中の粒子成分を飛散させて、ほとんど除去することができる。

また、印刷レジスト膜１１の除去に用いる有機溶剤（レジスト除去溶剤）としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６の他、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（Ｎ，Ｎ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、プロピレングリコール（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、２−（１−メソキシ）プロピルアセテート（２−（１−Ｍｅｔｈｙｏｘｙ）ｐｒｏｐｙｌａｃｅｔａｔｅ）、ジメチルスルホキシド（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（Ｄｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（Ｔｒｉｐｒｏｐｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）、トリエチレングリコールジメチルエーテル（Ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｄｉｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ）、ジハイドロ−２（３Ｈ）−フラノン（Ｄｉｈｙｄｒｏ−２（３Ｈ）−ｆｕｒａｎｏｎｅ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（１，３−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−２−ｉｍｉｄａｚｏｌｉｄｉｎｏｎｅ）、２−（２−ｎ−ブトキシエトキシ）エタノール（２−（２−ｎ−Ｂｕｔｏｘｙｅｔｈｏｘｙ）ｅｔｈａｎｏｌ）、アセトン（Ａｃｅｔｏｎｅ）、エタノール（Ｅｔｈａｎｏｌ）、メタノール（Ｍｅｔｈａｎｏｌ）、２−プロパノン（２−Ｐｒｏｐａｎｏｎ）、テトラヒドロフラン（Ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、エチレングリコール（Ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）、グリセリン（Ｇｌｙｃｅｒｏｌ）、１，２−ベンゼンジオール（１，２−Ｂｅｎｚｅｎｅｄｉｏｌ）、または２−ブタノン（２−Ｂｕｔａｎｏｎｅ）などの、水への溶解度が８ｗｔ％以上の水溶性有機溶剤を用いることができる。これらの水溶性有機溶剤を単独で用いてもよいし、複数の種類を混合して用いてもよい。

なお、印刷レジスト膜１１が水溶性有機溶剤で溶解剥離してしまう種類のものであれば、水溶性有機溶剤を用いずに、非水溶性有機溶剤を用いるのがよい。

つづいて、ウエハー６をたとえば２０００回転／分で回転させ、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６を飛散させる。そして、たとえばエタノールのような揮発性の溶剤をウエハー６に滴下して乾燥させる（図１０）。また、印刷レジスト膜１１を除去した後も、回転させたウエハー６にＮ−メチル−２−ピロリドン１６を噴射することによって、印刷レジスト膜１１に混在するＮ−メチル−２−ピロリドン１６に溶解しない粒子成分をほとんどなくすことができる。そして、アセトンなどの溶剤にウエハー６を浸して、保護膜１２を除去する（図１１）。以上のような工程によって、ウエハー６を、外周部を厚いまま残して薄層化することができる。

ここで、印刷レジスト膜１１に含まれる粒子成分１８が、ウエハー６の表面にごく少量残留する場合がある。特に、粒子成分１８がシリコンである場合は、ウエハー６との相互作用による吸着によって、粒子成分１８がウエハー６の表面に残留しやすい。このように粒子成分１８が残留したままでつぎの工程をおこなうと、粒子成分１８が製造装置を汚染するおそれがある。また、ウエハー６に回路を形成する場合、不純物の打ち込み時（イオン注入時）に粒子成分１８がマスクとなってしまい、均等に不純物を打ち込むことができないという問題点がある。

残留する粒子成分１８を除去する必要がある場合には、プラズマエッチング装置を用いてプラズマエッチングをおこなうとよい。図１２および図１３は、プラズマエッチング装置の構成を模式的に示した説明図である。図１２に示すプラズマエッチング装置は、バレル型と呼ばれ、ＲＦ電源１９、ガス注入口２０、電極２１，２２、チャンバー２３、排気口２４、ウエハーホルダー２５によって構成される。また、図１３に示すプラズマエッチング装置は、平行平板型と呼ばれ、ＲＦ電源２６、ガス注入口２７、排気口２８、チャンバー２９、電極３０，３１によって構成される。

バレル型のプラズマエッチング装置は、一度に多くのウエハー６を処理することができるので、処理効率がよい。しかし、複数のウエハー６の間でエッチング精度のばらつきが生じたり、１枚のウエハー６の面内でエッチング精度のばらつきが生じたりする場合がある。一方、平行平板型のプラズマエッチング装置は、ウエハー６を１枚ずつ処理するため、処理効率は悪いが、エッチング精度は高い。

本実施の形態で用いられるプラズマエッチング装置は、バレル型と平行平板式のいずれであってもよい。また、プラズマを用いたエッチング装置であれば、これ以外の構造のものであってもよい。

エッチングガスには、たとえば４フッ化炭素（ＣＦ₄）に１０％の酸素を混ぜたものが用いられる。また、エッチングガスには、４フッ化炭素（ＣＦ₄）の他、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ₄Ｆ₈）、６フッ化硫黄（ＳＦ₆）、ハロン１３０１（ＣＢｒＦ₃）、塩素（Ｃｌ₂）、４塩化ケイ素／塩素（ＳｉＣｌ₄／Ｃｌ₂）、２フッ化キセノン（ＸｅＦ₂）などのハロゲン系ガスを用いることができる。また、上述したハロゲン系ガスに酸素やアルゴンを含有させてもよい。

なお、上述の説明では、印刷レジスト膜１１の除去には、回転させたウエハー６にレジスト除去剤（Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６）を噴射することとしたが（図９参照）、これ以外の方法によって印刷レジスト膜１１を除去してもよい。図１４および図１５は、印刷レジスト膜の除去工程の他の形態を示す説明図である。たとえば、図１４に示すように、立てて回転させたウエハー６の一部を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６などのレジスト除去剤に浸漬させる。これにより、レジスト除去剤の使用量を低減できることに加えて、回転の揺動によって印刷レジスト膜１１の除去率を向上させることができる。

また、たとえば、図１５に示すように、ウエハー６の全体を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６などのレジスト除去剤に浸漬させてもよい。このような方法によれば、ウエハー６を回転させる必要がないため、レジスト除去装置の構成を簡略化することができる。なお、印刷レジスト膜１１が膨潤剥離するのに時間がかかる場合は、レジスト除去剤を、その沸点または印火点以下に加熱したり、周囲から超音波振動処理をおこなってもよい。

以上説明したように、実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法によれば、安価な印刷器具１００を用いて高精度なパターニングをおこなうことができる。このため、フォトリソグラフィを用いた場合と比較して、製造装置に対する投資が低額で済む。また、フォトレジストを用いた場合と比較して、フォトリソグラフィ工程が不要となり、工数を少なくすることができ、製造プロセスを簡素化することができる。また、工数が少ないため、使用する溶剤や薬品の種類を少なくすることができ、製造コストを削減することができる。

また、印刷レジスト膜１１の除去後にも、レジスト除去剤を噴射して印刷レジスト膜１１中の粒子成分１８を飛散させたり、プラズマエッチング装置によって粒子成分１８を除去するので、粒子成分１８が入った印刷レジスト材９を使用することができる。したがって、高精度なパターニングを低コストで実現することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ウエハー６の薄層化をおこなう際のマスクを、印刷レジストを用いて形成する場合の製造プロセスについて説明した。つぎに説明する実施の形態２では、ウエハー６に不純物を注入する際のマスクや、ウエハー６の表面に配線を形成するためのマスクを、印刷レジストを用いて形成する場合の製造プロセスについて説明する。なお、実施の形態１と同様の構成には、実施の形態１と同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図１６〜図２２は、実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。図１６は、ウエハー６の概略平面図である。図１６に示すように、ウエハー６はスクライブラインＬによって個々のチップ３３の領域に分割される。図１７は、図１６中四角Ａで囲んだ部分の断面図である。ウエハー６に不純物を注入する際のマスクを形成する場合は、図１７に示すように、ウエハー６に酸化膜３４を形成した後、その上に所望のパターンの印刷レジスト膜１１を形成する。印刷レジスト膜１１をマスクとして酸化膜３４をエッチングした後、印刷レジスト膜１１を除去する。そして、酸化膜３４をマスクとして点線で示すように拡散領域３５を形成する。

また、図１８は、図１６中四角Ｂで囲んだ部分の断面図である。ウエハー６の表面に配線を形成するためのマスクを印刷レジストを用いて形成する場合は、ウエハー６上に金属膜を形成した後、その上に所望のパターンの印刷レジスト膜１１を形成する。そして、印刷レジスト膜１１をマスクとして金属膜をエッチングして、配線３６を形成する。

つづいて、印刷レジストを用いてウエハー６に不純物を注入する際のマスクを形成する場合の製造プロセスの詳細について説明する。まず、ウエハー６の表面に酸化膜３４を形成する。つぎに、実施の形態１と同様の印刷器具１００を用いて、酸化膜３４上に粒子成分を含みチキソ性を有する印刷レジスト材９を所望のパターンで転写する。このとき、印刷器具１００のメッシュ２には、印刷レジスト材９を転写するパターンに合わせて乳剤３を貼り付ける。そして、印刷レジスト材９を加熱処理して印刷レジスト膜１１を形成する。つぎに、印刷レジスト膜１１をマスクとしてエッチングをおこない、酸化膜３４の不要部分を除去する（図１９）。

つづいて、回転させたウエハー６に、吐出ノズル１５からＮ−メチル−２−ピロリドン１６などのレジスト除去剤を噴出させつつ、吐出ノズル１５をウエハー６の中央部と外周部の間で移動させ、ウエハー６上の印刷レジスト膜１１の樹脂成分を剥離する（図２０、図２１）。さらに、樹脂成分を除去した後もウエハー６を回転させて、Ｎ−メチル−２−ピロリドン１６を飛散させる。短時間で乾燥させたい場合は、印刷レジスト膜１１を除去した後、揮発性が高い有機溶剤（たとえばエタノールなど）を滴下してもよい。また、印刷レジスト膜１１を除去した後のウエハー６に、粒子成分が残存している場合は、プラズマエッチング装置で粒子成分を除去する。そして、酸化膜３４をマスクとして不純物を注入して、ウエハー６に拡散領域３５を形成する（図２２）。

以上説明したように、実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体ウエハー上に高精度なパターンを形成する場合に有用であり、特に、半導体ウエハーを薄層化したり、半導体装置の表面に拡散領域や配線を形成したりする場合に適している。

実施の形態１，２にかかる半導体装置の製造方法に用いる印刷器具の構成を示す説明図である。実施の形態１，２にかかる半導体装置の製造方法に用いる印刷器具の構成を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。実施の形態１にかかる半導体装置の製造方法を示す説明図である。プラズマエッチング装置の構成を模式的に示した説明図である。プラズマエッチング装置の構成を模式的に示した説明図である。印刷レジストの除去工程の他の形態を示す説明図である。印刷レジストの除去工程の他の形態を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法の一部を示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。フォトリソグラフィをおこなってウエハーを薄くするプロセスを示す説明図である。

符号の説明

１枠
２メッシュ
３乳剤
４露出部
５被覆部
６ウエハー
７外周部
８スキージ
９，１０印刷レジスト材
１１印刷レジスト膜
１２保護膜
１３容器
１４エッチング溶液
１５吐出ノズル
１６Ｎ−メチル−２−ピロリドン
１７段差
１８粒子成分

Claims

レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に被印刷物体を配置する配置工程と、
前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記被印刷物体に接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記被印刷物体の上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布する塗布工程と、
前記被印刷物体の上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成する形成工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記被印刷物体を加工する加工工程と、
レジスト除去溶剤を用いて、加工後の前記被印刷物体から前記レジスト膜を除去する除去工程と、
前記レジスト膜が除去された前記被印刷物体に残留する粒子成分をプラズマエッチングによって除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記被印刷物体は、半導体ウエハーであり、
前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、
前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、
前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、
前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記半導体ウエハーをエッチングによって選択的に研削し、
前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記被印刷物体は、表面に絶縁膜が形成された半導体ウエハーであり、
前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、
前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、
前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、
前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜をエッチングによって選択的に除去し、
前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去し、
前記レジスト膜を除去した前記半導体ウエハーに、前記絶縁膜をマスクとしてイオン注入および熱処理をおこない拡散領域を形成する拡散領域形成工程をさらに含んだことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記被印刷物体は、絶縁膜上に導電膜が形成された半導体ウエハーであり、
前記配置工程は、レジストの通過が可能な第１の領域およびレジストの通過を阻止する第２の領域を有し、前記第１の領域が所望のパターンに形成されてなるメッシュの下に前記半導体ウエハーを配置し、
前記塗布工程は、前記メッシュの上に粒子成分を含むレジスト材を載せ、同メッシュにスキージを押し当てて同メッシュを前記半導体ウエハーに接触させながら前記スキージを移動させることにより、前記半導体ウエハーの上に前記第１の領域に相当するパターンのレジスト材を塗布し、
前記形成工程は、前記半導体ウエハーの上に塗布されたレジスト材を熱処理してレジスト膜を形成し、
前記加工工程は、前記レジスト膜をマスクとして前記導電膜をエッチングによって選択的に除去して配線を形成し、
前記除去工程は、加工後の前記半導体ウエハーから前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記除去工程は、水平方向に回転させた前記被印刷物体に前記レジスト除去溶剤を噴射して前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
前記除去工程は、前記被印刷物体を前記レジスト除去溶剤に浸漬して前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
前記除去工程は、前記レジスト除去溶剤に浸漬した前記被印刷物体を回転させて前記レジスト膜を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
前記レジスト除去溶剤は、水への溶解度が８ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。