(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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
【図２】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
【図３Ａ】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
【図３Ｂ】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
【図３Ｃ】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
【図３Ｄ】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
【図４】リーク電流およびｋ値を示す図
【図５Ａ】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
【図５Ｂ】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
【図５Ｃ】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
【図６Ａ】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
【図６Ｂ】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
【図６Ｃ】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
【図６Ｄ】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
【図６Ｅ】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
【図６Ｆ】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
【図６Ｇ】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
【図６Ｈ】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
【図６Ｉ】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
【図６Ｊ】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
【図７】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
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
＜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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
＜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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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）  
【００３５】
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。
【００３６】
＜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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
＜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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
＜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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
＜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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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【図６Ｊ】
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【図７】
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