JP7040146B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、半導体ウエハを回転させながらその表面にレジスト液を塗布することで、半導体ウエハの表面を覆うレジスト層を形成する技術が開示されている。この技術を応用して、半導体ウエハの表面にポリイミド層が形成される場合がある。すなわち、半導体ウエハを回転させながらその表面にポリイミド樹脂を塗布することで、半導体ウエハの表面を覆うポリイミド層を形成する技術が存在する。

特開２０１７－１３０６３０号公報

半導体ウエハを回転させながらその表面にポリイミド樹脂を塗布するときに、半導体ウエハのベベル部（半導体ウエハの外周端部）においてポリイミド樹脂が厚く存在する。このため、図１２に示すように、ポリイミド層１２０は、半導体ウエハ１１２のベベル部１１４上で、半導体ウエハ１１２の主要部１１６（ベベル部１１４以外の部分）上よりも厚くなる。

ポリイミド層１２０を形成した後に、ポリイミド層１２０のパターニング工程が行われる。パターニング工程では、まず、ポリイミド層１２０の表面を覆うようにレジスト層を形成する。次に、図１３に示すように、レジスト層１３０を露光することによって、主要部１１６上のレジスト層１３０に開口１３２を形成する。開口１３２を形成するときに、同時に、ベベル部１１４上のレジスト層１３０を除去してベベル部１１４上のポリイミド層１２０を露出させる。次に、レジスト層１３０をマスクとしてポリイミド層１２０をエッチングする。図１４に示すように、エッチングによって開口１３２内のポリイミド層１２０が除去される。これによって、主要部１１６上のポリイミド層１２０がパターニングされる。また、ベベル部１１４上のポリイミド層１２０（すなわち、厚いポリイミド層１２０）もエッチングされる。

ポリイミド層１２０を過剰にエッチングすると、主要部１１６上のポリイミド層１２０を意図した精度でパターニングすることができない。このため、ポリイミド層１２０のエッチング時間を必要以上に長くすることはできない。このため、図１４に示すように、ベベル部１１４上のポリイミド層１２０は完全には除去されず、ベベル部１１４上にポリイミド層１２０の残渣１２０ａが残る。このようにベベル部１１４に残渣１２０ａが存在していると、その後の製造プロセスにおいて残渣１２０ａが不具合を引き起こす場合がある。例えば、残渣１２０ａが半導体ウエハ１１２から剥離し、剥離した残渣１２０ａが半導体ウエハ１１２の主要部１１６等に付着して不具合を引き起こす場合がある。また、図１５に示すように、ポリイミド層１２０をパターニングした後に、ポリイミド層１２０の表面に保護テープ１４０を貼り付ける場合がある。なお、図１５において、参照番号１４２は、粘着層である。ベベル部１１４に残渣１２０ａが存在していると、保護テープ１４０の端部が残渣１２０ａ上で反りあがる。保護テープ１４０の貼り付け後に、保護テープ１４０の表面を平坦化する目的で、保護テープ１４０の表面が切削バイト１５０によって切削される。このとき、保護テープ１４０が残渣１２０ａ上で反りあがっていると、保護テープ１４０が切削バイト１５０に付着し、保護テープ１４０がめくれ上がる場合がある。このように、ベベル部１１４に残渣１２０ａが残存することで、種々の不具合が生じる。

したがって、本明細書では、ベベル部にポリイミド層の残渣が残ることを抑制する技術を提供する。

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、第１工程～第６工程を有する。第１工程では、半導体ウエハを回転させながら前記半導体ウエハの表面にポリイミド樹脂を塗布することによって、前記半導体ウエハの前記表面にポリイミド層を形成する。第２工程では、前記ポリイミド層の表面にレジスト層を形成する。第３工程では、前記レジスト層を露光することによって、前記半導体ウエハのベベル部上の前記レジスト層を除去するとともに、前記半導体ウエハの主要部上の前記レジスト層を残存させる。第４工程では、前記ベベル部上の前記ポリイミド層をエッチングにより除去する。第５工程では、前記レジスト層を露光することによって、前記半導体ウエハの前記主要部上の前記レジスト層に開口を形成する。第６工程では、前記開口内の前記ポリイミド層をエッチングにより除去する。

この製造方法では、第３工程でベベル部上のレジスト層を除去し、主要部上にレジスト層を残存させる。その後の第４工程で、ベベル部上のポリイミド層を除去する。第４工程では、主要部上にレジスト層が残存しているので、主要部ではポリイミド層がエッチングされない。このため、第４工程で長時間、ベベル部上のポリイミド層をエッチングすることができ、ベベル部上にポリイミド層の残渣が残存することを抑制できる。その後、第５工程及び第６工程において、主要部上のポリイミド層がパターニングされる。このように、この製造方法では、ベベル部上のポリイミド層を除去する工程と、主要部上のポリイミド層をパターニングする工程が別工程であるので、ベベル部上のポリイミド層を除去する工程におけるエッチング時間を長くして、ベベル部上にポリイミド層の残渣が残ることを抑制できる。したがって、この製造方法では、残渣に起因する不具合を抑制することができる。

半導体ウエハ１２の断面図。 ポリイミド層２０形成後の半導体ウエハ１２の断面図。 レジスト層３０形成後の半導体ウエハ１２の断面図。 ベベル部露光工程の説明図。 ベベル部レジスト層除去工程の説明図。 ベベル部ポリイミド層除去工程の説明図。 主要部露光工程の説明図。 主要部レジスト層除去工程の説明図。 主要部ポリイミド層除去工程の説明図。 保護テープ貼付工程の説明図。 保護テープ貼付工程の説明図。 従来の製造方法の説明図。 従来の製造方法の説明図。 従来の製造方法の説明図。 従来の製造方法の説明図。

実施形態の製造方法では、図１に示す半導体ウエハ１２から半導体装置を製造する。半導体ウエハ１２は、シリコン等の半導体によって構成されている。以下では、半導体ウエハ１２の外周端近傍の部分をベベル部１４といい、半導体ウエハ１２のベベル部１４以外の部分を主要部１６という。

（ポリイミド樹脂塗布工程）
まず、半導体ウエハ１２をその中心軸周りに回転させながら、半導体ウエハ１２の上面に液状のポリイミド樹脂を塗布する。なお、ここでは、非感光性のポリイミド樹脂を使用する。ポリイミド樹脂を塗布すると、遠心力によってポリイミド樹脂が半導体ウエハ１２の上面全体に広がる。余剰のポリイミド樹脂は、ベベル部１４まで移動し、ベベル部１４から外側に飛散する。このため、塗布工程中において、ベベル部１４上には、主要部１６上よりも厚くポリイミド樹脂が存在する。ポリイミド樹脂を塗布したら、ポリイミド樹脂を乾燥、硬化させる。これによって、図２に示すように、ポリイミド層２０が形成される。ポリイミド層２０の厚みは、ベベル部１４上において、主要部１６上よりも厚くなる。例えば、主要部１６上のポリイミド層２０の厚みを１６μｍに制御する場合、ベベル部１４上のポリイミド層２０の厚みが１８～２０μｍとなる場合がある。

（レジスト層形成工程）
次に、図３に示すように、ポリイミド層２０の上面全体を覆うように、レジスト層３０を形成する。ここでは、感光性のレジスト層３０を形成する。

（ベベル部露光工程）
次に、図示しないマスクを介して光（例えば、ｇ線、ｈ線、ｉ線等）を照射することで、図４に示すように、ベベル部１４上のレジスト層３０に光を照射する。これによって、ベベル部１４上のレジスト層３０を変質させる。主要部１６上のレジスト層３０には光を照射しない。

（ベベル部レジスト層除去工程）
次に、レジスト層３０全体を現像液に浸す。ベベル部１４上のレジスト層３０（ベベル部露光工程で変質したレジスト層３０）は、現像液と反応して除去される。他方、主要部１６上のレジスト層３０（ベベル部露光工程で変質していないレジスト層３０）は、現像液と反応せず、残存する。したがって、図５に示すように、ベベル部１４上のポリイミド層２０のみが露出する。

（ベベル部ポリイミド層除去工程）
次に、レジスト層３０とポリイミド層２０を、ポリイミド層２０と反応するエッチング液（例えば、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム））に浸す。ベベル部１４上のポリイミド層２０は、露出しているので、エッチング液に接触する。したがって、ベベル部１４上のポリイミド層２０はエッチングされる。他方、主要部１６上のポリイミド層２０は、レジスト層３０に覆われているので、エッチング液に接触しない。したがって、主要部１６上のポリイミド層２０はエッチングされない。すなわち、ここでは、ベベル部１４上のポリイミド層２０のみがエッチングされる。このため、エッチング時間を十分に長くして、図６に示すようにベベル部１４上のポリイミド層２０を完全に除去することができる。すなわち、ベベル部１４上にポリイミド層２０の残渣が残ることを抑制することができる。

（主要部露光工程）
次に、図示しないマスクを介して光（例えば、ｇ線、ｈ線、ｉ線等）を照射することで、図７に示すように、主要部１６上のレジスト層３０の一部に光を照射する。これによって、主要部１６上のレジスト層３０を部分的に変質させる。

（主要部レジスト層除去工程）
次に、レジスト層３０全体を現像液に浸す。主要部露光工程で変質したレジスト層３０は、現像液と反応して除去される。他方、主要部露光工程で変質していないレジスト層３０は、現像液と反応せず、残存する。したがって、図８に示すように、主要部１６上のレジスト層３０が部分的に除去され、レジスト層３０に開口３２が形成される。

（主要部ポリイミド層除去工程）
次に、レジスト層３０とポリイミド層２０を、ポリイミド層２０と反応するエッチング液に浸す。開口３２内のポリイミド層２０は、露出しているので、エッチング液に接触する。したがって、開口３２内のポリイミド層２０はエッチングされる。他方、レジスト層３０に覆われた範囲のポリイミド層２０は、エッチング液に接触せず、エッチングされない。すなわち、ここでは、開口３２内のポリイミド層２０のみがエッチングされる。ここでは、図９に示すように、開口３２内のポリイミド層２０を除去して、ポリイミド層２０をパターニングする。なお、主要部ポリイミド層除去工程におけるエッチング時間が長すぎると、レジスト層３０の裏側のポリイミド層２０までエッチングが進行し、パターニングの精度が低下する。したがって、主要部ポリイミド層除去工程では、エッチング時間を最適化して、高い精度でポリイミド層２０をパターニングする。

ポリイミド層２０をパターニングしたら、レジスト層３０を除去し、その後、ポリイミド層２０をベークする。これによって、ポリイミド層２０を安定化させる。

（保護テープ貼付工程）
次に、図１０に示すように、ウエハの上面に、保護テープ４０を貼り付ける。なお、図１０の参照番号４２は、保護テープ４０をウエハに貼り付けるための粘着層である。ベベル部１４上にポリイミド層２０の残渣が存在していないので、残渣上における保護テープのせり上がり（図１５参照）が生じない。

（保護テープ切削工程）
保護テープ４０を貼り付けた段階では、保護テープ４０の表面に微小な凹凸（図示省略）が存在している。保護テープ４０の表面の凹凸は、半導体ウエハ１２やポリイミド層２０の表面の凹凸に沿って生じるものである。保護テープ切削工程では、保護テープ４０の表面の凹凸を除去するために、図１０の矢印に示すように切削バイト５０によって保護テープ４０の表面を切削する。このとき、ベベル部１４上で保護テープ４０にせり上がりが生じていないので、図１１に示すように、切削バイト５０によって保護テープ４０の表面を適切に切削することができる。

次に、半導体ウエハ１２の下面に対する加工（研磨（薄板化）、イオン注入、電極形成等）を行う。次に、保護テープ４０を除去し、ダイシングによって半導体ウエハ１２を複数のチップに分割する。これによって、半導体装置が完成する。

以上に説明したように、この製造方法では、半導体ウエハ１２のベベル部１４上にポリイミド層２０の残渣が残存することを抑制することができる。したがって、ポリイミド層２０の残渣に起因する不具合を抑制することができる。例えば、ベベル部１４から剥離したポリイミド層２０の残渣が、半導体ウエハ１２の主要部１６等に付着することを抑制することができる。また、ポリイミド層２０の残渣上で保護テープ４０がせり上がり、保護テープ切削工程において、せり上がり部分を起点として保護テープ４０が半導体ウエハ１２から剥がれることを抑制することができる。また、この製造方法では、主要部ポリイミド層除去工程がベベル部ポリイミド層除去工程とは別に実施されるので、ベベル部ポリイミド層除去工程におけるエッチング時間を長くしながら、主要部ポリイミド層除去工程におけるエッチング時間を最適な時間に調節することができる。したがって、主要部１６上のポリイミド層２０を高い精度でパターニングすることができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。

１２：半導体ウエハ
１４：ベベル部
１６：主要部
２０：ポリイミド層
３０：レジスト層
３２：開口
４０：保護テープ
４２：粘着層
５０：切削バイト

Claims (1)

1. 半導体装置の製造方法であって、
   半導体ウエハを回転させながら前記半導体ウエハの表面にポリイミド樹脂を塗布することによって、前記半導体ウエハの前記表面にポリイミド層を形成する工程と、
   前記ポリイミド層の表面にレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層を露光することによって、前記半導体ウエハのベベル部上の前記レジスト層を除去するとともに、前記半導体ウエハの主要部上の前記レジスト層を残存させる工程と、
   前記ベベル部上の前記ポリイミド層をエッチングにより除去する工程と、
   前記レジスト層を露光することによって、前記半導体ウエハの前記主要部上の前記レジスト層に開口を形成する工程と、
   前記開口内の前記ポリイミド層をエッチングにより除去する工程、
   を有する半導体装置の製造方法。

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