JPH09507607A - 集積回路デバイスの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する基体（４４）を与える工程と、マスクを介して該表面に対して垂直でない角度にて該表面上に光を衝突させることで該基体を照射する工程と、を含む三次元リソグラフィ方法。

Description

【発明の詳細な説明】 集積回路デバイスの製造方法及び製造装置 発明の分野 本発明は、集積回路デバイス製造方法及び製造装置に関する。 発明の背景 すべての集積回路デバイスの製造における基本的な工程は「パッケージング」 として知られており、集積回路の心臓部であるシリコンチップ並びに該シリコン チップ上の所定の配置及び外部電極の間の電気的相互連結の機械的及び環境的保 護を含む。 現在の三つの基本的な技術、つまりワイヤボンディング、テープキャリアボン ディング（ＴＡＢ）及びフリップチップボンディングは、半導体をパッケージン グするために用いられている。 ワイヤボンディングは、熱超音波エネルギを用いて、チップ上のボンドパッド 及びパッケージの接点との間を金ボンドワイヤで溶接する。 テープキャリアボンディング（ＴＡＢ）は、ボンディグワイヤの代わりに銅箔 テープを用いる。銅箔テープは、各特定のダイ及びパッケージの組み合わせに合 うように形状化されており、それに適合する銅トレースパターンを含む。個々の リード線は、チップ上の種々のボンドパッドに対して独立して又はグループとし て連結されてもよい。 フリップチップは、ボンディングパッドの頂部上に形成されたはんだバンプを 有する集積回路ダイであるので、ダイをひっくり返して「フリップした」回路側 部を下にして、基体に直接はんだつけすることができる。ワイヤボンドは必要で はなく、パッケージスペース内にかなりの空きが認められる。 上述の技術はそれぞれ、ある制限を有する。ワイヤボンディング及びＴＡＢボ ンディングは、劣悪な結合を形成する傾向があり、ダイを比較的高温にさらしあ るいは機械的圧力にさらすことになる。ワイヤボンデイング及びＴＡＢ技術は、 約１０％から６０％の範囲のダイをパッケージする領域割合を有する集積回路デ バイスを製造するに際して、パッケージサイズの観点から問題がある。 フリップチップは、パッケージングを与えず、むしろ相互連結するだけである 。相互連結は、はんだバンプ並びに熱膨張による不調和の不均質問題を引き起こ し、シリコン又はシリコンと同様の熱膨張特性を有する物質に対する入手可能な 基体の使用を制限する。 発明の概要 本発明は、上述の制限の問題を解決して、電気特性を発揮し比較的小型軽量の 集積回路を提供することができる集積回路デバイスの製造装置及び技術を提供す ることを目的とする。 出願人の係属中のＰＣＴ／ＥＰ９２／０２１３４「集積回路デバイスの製造方 法及び装置」１９９２年９月１４日ＰＣＴ出願は、平坦な表面及びエッジ表面の 両者を覆うように延びるパッドを有するデバイスを含む集積回路デバイスの種々 のタイプを開示する。 本発明は、マスク技術を用いて上述の集積回路デバイスを製造するために特に 適する三次元フォトリソグラフィのための方法及び装置を提供することを目的と する。 ゆえに、本発明の好ましい実施形態によれば、三次元方向に延びる表面と感光 性コーティングとを有する基体を与える工程と、マスクを介して該表面に対して 垂直でない角度にて光を衝突させることで該基体を照射する工程と、を備える三 次元リソグラフィが提供される。 本発明の実施形態によれば、さらに、三次元方向に延びる表面と感光性コーテ ィングとを有する集積回路デバイス基体を与える工程と、マスクを介して該表面 に対して垂直でない角度にて光を衝突させる照射工程と、を備える集積回路デバ イス上に金属領域をフォトリソグラフィにより形成する方法が提供される。 また本発明の好ましい実施形態によれば、三次元方向に延びる表面と感光性コ ーティングとを有する基体に、マスクを介して、該表面に対して垂直でない角度 にて光を衝突させることで、光を照射するための光源を含む三次元リソグラフィ 装置が提供される。 さらに本発明の実施形態によれば、三次元方向に延びる表面と感光性コーティ ングとを有する集積回路デバイス基体に、マスクを介して、該表面に対して垂直 でない角度にて光を衝突させるための光源を含み、集積回路デバイス上に金属領 域をフォトリソグラフィにより形成するための装置が提供される。 本発明の好ましい実施形態によれば、マスクは基体と近接露光関係に配置され てもよい。 あるいは、マスクは基体から離隔していてもよく、光学機器要素が該マスク及 び該基体の間に配置されていてもよい。 さらに本発明の好ましい実施形態によれば、照射前及び照射中に、基体を視察 するためのカメラを備えていてもよい。 照射は、光源からの光を複数の相互に離隔されたミラー上に反射し、次いで反 射された光を基体のエッジ上に反射する四角錐プリズムを用いて行われてもよい 。 あるいは、マスクは複数のレチクルを備え、光学機器システムが複数のレチク ルからの光を受け入れる複数の凸レンズと、該複数の凸レンズからの光を受け入 れて基体のエッジ上に方向付けるフォールディングミラーと、を備える。 本発明の好ましい実施形態によれば、基体のマスク露光は、ウェハ様に行われ る。あるいは、個々のダイ上で行われてもよい。また別に、複数の個々のダイを ウェハ上のダイの列と同様な列に配列してもよく、ウェハと同様の方法で一緒に 露光してもよい。 異なるマスクを個々の露光に用いることもできる。あるいは、同じマスクをマ ルチプル露光又は全露光のために用いてもよく、マスクは各露光方向に適するよ うに回転させられる。 図面の簡単な説明 本発明は、図面を参照することで以下の詳細な説明により、より完全に理解さ れるであろう。 図１は、本発明の好ましい実施形態による三次元方向に延びる半導体デバイス の表面上に形成されたパターン化された金属層を有する半導体デバイス等の対象 物を示す説明図である。 図２は、本発明の好ましい実施形態によるマスクを通じて被覆された金属基体 の表面上に光がある角度で衝突する様子の説明図である。 図３は、本発明の一実施形態による基体を照射する装置の簡略化された断面説 明図である。 図４は、図３の矢印IVにより示された方向で切り取った図３の装置の平面図で ある。 図５は、本発明の別の実施形態による基体を照射する装置の簡略化された断面 説明図である。 図６は、本発明のさらに別の実施形態による基体を照射する装置の簡略化され た断面説明図である。 図７Ａは、本発明の好ましい実施形態により製作されたウェハベアリングマル チプル集積回路ダイの簡略化された説明図である。 図７Ｂは、図７Ａのウェハの一部拡大説明図である。 図８Ａは、図７Ａ及び図７Ｂのウェハを製作するために用いられるマスクの簡 略化された説明図である。 図８Ｂは、図８Ａのマスクの一部拡大説明図である。 図９は、本発明の好ましい実施形態による図７Ａ及び図７Ｂのウェハを製作す るための技術を簡略化して示す説明図である。 図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃ及び図１０Ｄは、図９に示す技術において、４ 段階の各露光工程により露光されたフォトレジスト領域を示す図７Ａ及び図７Ｂ のウェハの一部を示す説明図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 さて、図１を参照すれば、対象物１０の一例が示されている。該対象物１０は 、好ましくは、その表面上にパターン化された金属コーティング１２を有する集 積回路デバイスであるが、これに限定されるものではない。本発明の好ましい実 施形態において、対象物１０は、一対の対向して面する平坦な表面１４及び該平 坦な表面１４と結合する複数のエッジ表面１６を含む。 本発明の好ましい実施形態によれば、パターン化された金属コーティングは、 少なくとも１の平坦な表面１４及び少なくとも１のエッジ表面１６上に同時に形 成される。好ましくは、金属コーティング１２は、三次元方向に延びる両方の平 坦な表面１４及び複数のエッジ表面１６上に同時に形成される。 さて、図２を参照すれば、金属コーティング層２０を覆って形成された電着フ ォ トレジスト等の感光性コーティングレイヤー１８が示されている。フォトレジス トレイヤー１８は、マスクを介して表面１４及び１６のいずれにも垂直でないあ る角度で衝突する光によって露光されることが好ましい。好ましくは、光は、表 面１４及び１６に対する垂直方向に関してほぼ１０〜８０度の角度で、表面１４ 及び１６に衝突する。より好ましい衝突角度は、３０〜４５度である。最も好ま しい衝突角度は、３０度及び４５度である。 さて、図３及び図４を参照すれば、図２で説明した照射装置が示されている。 キセノン又は水銀ランプ等の光源３０は、金属で被覆された四角錐プリズム３２ 上に衝突するほぼ平行な光線を与える。プリズム３２の４面は、光源３０からの 光を４つのミラー３４上に反射し、次いで、支持板３８内の孔３６を通してマス ク４０上に光を反射する。 マスク４０は、図３に最もよく示されているように、光をして基体４４の種々 の表面との係合部を近接露光しながら通過可能とするパターンニング孔４２を含 む。ここで、「近接露光」とは、接触又はほぼ接触した状態での露光をいう。 図５を参照すれば、本発明の別の実施形態が示されている。ここで、イメージ 源及び光学機器５０によって、角錐プリズム５２上に４つのイメージが投射され る。角錐プリズム５２は、４つのイメージのそれぞれを分離した方向に同時に４ つの各フォールディングミラー５４上に反射する。該フォールデイングミラー５ ４は、ベース５６上に載置されていてもよい。 ４つのフォールディングミラー５４は、それぞれ、光線を対応する孔５８を通 して、集束光学機器６０を通して対象物６２の異なるエッジ表面上にまた該エッ ジ表面に隣接する平坦な表面の一部に方向付ける。 ＣＣＤセンサ６４等のセンサは、視察光学機器６６を通して対象物６２を視察 して、対象物上に４つのイメージがそれぞれ正確に登録されたことを示すフィー ドバックを与える。センサ出力は、自動視診デバイス又はシステムとして用いら れても、あるいは観察者が目視することができる可視出力として与えられてもよ い。 さて、図６を参照すれば、本発明のさらなる実施形態が示される。ここで、ア メリカ、カリフォルニア州のサンジョーズ(San Jose，California，U.S.A)に あるJerry Bachur and Associates(JBA)から市販されている１３０mm角ＵＶ光源 等の照射装置７０は、好ましくはやはりJBAから市販されているピーク透過３６ ５ミクロンのＵＶフィルタ７２を介して、空間的に均一な高強度ＵＶ光出力を与 える。 フィルタを通されたＵＶ光は、４つの分離したレチクル７４を通過する。該レ チクル７４はそれぞれ、レチクルステージサポート７６上に規定された矩形の側 部に沿って、レチクルステージ７５上に配設されている。レチクルは、スコット ランドのCompugraphicsから市販されており、レチクルステージ７５は、アメリ カのNewport Corp.から市販されている。 パターン化された光は、各レチクル７４から、好ましくはアメリカ、バーモン ト州のタウンゼント(Townsend，Vt．U.S.A.)にあるJanos Technology Inc.から 市販されている１：１倍率を有するｆ／２２凸レンズ７８を通過する。各レンズ ７８からの光は、対象物８２の異なるエッジ表面及び該エッジ表面に隣接する平 坦な表面の一部に衝突するように、フォールディングミラー８０によって反射さ れる。 パターン化された光が対象物８２上へ正確に登録されたか否かは、１以上の顕 微鏡８４を用いて観察してもよい。該顕微鏡の一つは、対象物の１つのコーナー を観察することが好ましい。 さて、図７Ａ〜図１０Ｄを参照すれば、本発明の好ましい実施形態によるウェ ハ様三次元リソグラフィが示されている。 集積回路が形成されており且つ個々の集積回路ダイを描くためにノッチ付けさ れているウェハ１００は、図７Ａ及び図７Ｂに示されている。あるいは、図７Ａ 及び図７Ｂは、接触関係又はほぼ接触して並んだ関係に配列された分離されたダ イの一列を表現していてもよい。各ダイは、ほぼ矩形頂部ファセット１０２及び ４つの傾斜側部ファセット１０４、１０６、１０８及び１１０を有するように見 える。 ウェハ１００は、最初に慣用の技術により金属デポジットされる。その後、好 ましくは電気泳動技術によって、フォトレジストレイヤーが該金属を覆うように 形成される。 フォトレジストレイヤーの形成に引き続き、図８Ａ及び図８Ｂに示すような、 頂部ファセット１０２及び隣接する側部ファセットの１つのエッジに沿う所望の パッドに対応する長手方向開口１２２を有するマスク１２０が、開口１２２の長 手方向軸にほぼ平行に向けられた光で露光される。 露光工程は、異なるマスクを用いるか又は９０度ずつの連続的な回転それぞれ に対応する異なるマスクパターンを有する単一のマスクを用いるかのいずれかに よって、３つの連続的な９０度ずつの回転の間、繰り返される。単一のマスクを 用いる場合には、光は所望の照射角度に対応するマスク開口を通過する。；光は 、連続的な回転の間に後程照射される別のマスク開口に入射しないようにされて いる。 フォトレジストで被覆されたダイの連続的な露光は、図１０Ａ、図１０Ｂ、図 １０Ｃ及び図１０Ｄに示されている。 この方法において、すべての４つの側部ファセット１０４、１０６、１０８及 び１１０並びに隣接する頂部ファセット１０２のエッジは露光されて、所望によ ってその上にパッドを形成する。 露光後、フォトレジストは現像され、ダイがもしまだ分離されていないならば 分離される。 当業者であれば、本発明は、上述された実施形態に限定されないことは理解で きるであろう。むしろ、添付の請求の範囲によってのみ本発明は限定されるもの である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する基体を与える工程 と、 マスクを介して該表面に対して垂直でない角度にて該表面上に光を照射するこ とで、該基体を照射する工程と、 を備えることを特徴とする三次元リソグラフィ方法。 ２．請求項１の方法であって、前記基体は、間に形成されたノッチを有する複数 の集積回路ダイを備えることを特徴とする方法。 ３．請求項２の方法であって、前記ノッチは、前記基体を通して延び、且つ前記 ダイを分離することを特徴とする方法。 ４．請求項１の方法であって、前記基体は、相互に離隔された集積回路の列を有 することを特徴とする方法。 ５．請求項１〜４のいずれかの方法であって、前記照射する工程は、複数の異な るパターンとされたマスクを介して、前記基体を照射する工程を含むことを特徴 とする方法。 ６．請求項５の方法であって、前記照射する工程は、複数の異なるパターンとさ れたマスクを連続的に介して、前記基体を照射する工程を含むことを特徴とする 方法。 ７．請求項６の方法であって、前記異なるパターンとされたマスクのそれぞれが 複数の集積回路ダイを同時に照射するために用いられることを特徴とする方法。 ８．請求項７の方法であって、前記異なるパターンとされたマスクのそれぞれが 前記複数の集積回路ダイのそれぞれの複数の表面を同時に照射するために用いら れることを特徴とする方法。 ９．請求項１〜４のいずれかの方法であって、前記照射する工程は、前記基体に 対して複数の異なる方向にあるパターン化されたマスクを介して該基体を照射す る工程を含むことを特徴とする方法。 １０．請求項９の方法であって、前記照射する工程は、前記基体に対して複数の 異なる方向にあるパターン化されたマスクを連続的に介して、該基体を照射する 工程を含むことを特徴とする方法。 １１．請求項１０の方法であって、前記異なるパターンとされたマスクのそれぞ れが複数の集積回路ダイを同時に照射するために用いられることを特徴とする方 法。 １２．請求項１１の方法であって、前記パターン化されたマスクは、前記複数の 集積回路ダイのそれぞれの複数の表面を同時に照射するために用いられることを 特徴とする方法。 １３．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する基体を与える工 程と、 マスクを介して該基体の相互に平行でない少なくとも２つの表面上に光を衝突 させることで、該基体を照射する工程と、 を備えることを特徴とする三次元リソグラフィ方法。 １４．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する集積回路デバイ ス基体を与える工程と、 マスクを介して該基体に対して垂直でない角度にて該基体上に光を衝突させる ことで、該基体を照射する工程と、 を備えることを特徴とする集積回路デバイス上に金属領域をフォトリソグラフィ により形成する方法。 １５．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する集積回路デバイ ス基体を与える工程と、 マスクを介して該表面に対して垂直でない角度にて該表面上に光を衝突させる ことで、該集積回路デバイスを照射する工程と、 を備えることを特徴とする集積回路デバイス上に金属領域をフォトリソグラフィ により形成する方法。 １６．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する基体をマスクを 介して、該表面に対して垂直でない角度にて光を衝突させることで照射する照射 装置を備えることを特徴とする三次元リソグラフィ装置。 １７．三次元方向に延びる表面と感光性コーティングとを有する集積回路デバイ ス基体をマスクを介して、該表面に対して垂直でない角度にて光を衝突させるこ とで照射するための照射装置を含むことを特徴とする集積回路デバイス上に金属 領域をリソグラフィによって形成するための装置。 １８．請求項１〜１５のいずれかの方法であって、前記マスクは、前記基体に対 して近接露光関係に配置されていることを特徴とする方法。 １９．請求項１〜１５のいずれかの方法であって、前記マスクは、前記基体から 離隔されており、また光学機器要素が該マスク及び該基体の間に配置されている ことを特徴とする方法。 ２０．請求項１６又は１７のいずれかの装置であって、前記マスクは、前記基体 に対して近接露光関係に配置されていることを特徴とする装置。 ２１．請求項１６又は請求項１７のいずれかの装置であって、前記マスクは前記 基体から離隔されており、また光学機器要素が該マスク及び該基体の間に配置さ れていることを特徴とする装置。 ２２．請求項１６、請求項１７、請求項２０又は請求項２１のいずれかの装置で あって、さらに、前記基体を照射する前及び照射中に、該基体を視察するための カメラを備えることを特徴とする装置。 ２３．請求項１６、請求項１７、請求項２０、請求項２１又は請求項２２のいず れかの装置であって、前記照射装置は、光発生装置からの光を複数の相互に離隔 されたミラー上に反射し、次いで該反射光を基体のエッジ上に反射する四角錐プ リズムを備えることを特徴とする装置。 ２４．請求項１〜１５又は請求項１８のいずれかの方法であって、前記照射する 工程において、照射装置からの光を複数の相互に離隔されたミラー上に反射して 、次いで該反射光を基体のエッジ上に反射する四角錐プリズムを用いることを特 徴とする方法。 ２５．請求項１６、請求項１７又は請求項２０〜２３のいずれかの装置であって 、前記マスクは複数のレチクルを備え、前記照射装置は、該複数のレチクルから の光を受け入れる複数の凸レンズと該複数の凸レンズからの光を受け入れ且つ前 記基体のエッジ上に向ける複数のフォールディングミラーとを備えることを特徴 とする装置。 ２６．請求項１〜１５、請求項１８又は請求項２４のいずれかの方法であって、 前記照射する工程は、光を受け入れ且つ前記基体のエッジ上に光を向ける複数の フォールディングミラー上に光を向けるために複数の凸レンズを用いることを特 徴とする方法。