(57)【要約】      （修正有）【課題】厚いフォトレジストをパターニングする際、クラウンが形成されない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体ウエハ１を載置する凹部５と、半導体ウエハを載置したときその表面の延長線上に外枠部６の表面が位置するような冶具４を用意し、この冶具に載置した状態で、半導体ウエハ上に厚いフォトレジストを塗布する。このとき、クラウンは冶具上に形成されることになり、半導体ウエハ上のフォトレジストの厚さは、均一となる。その後、冶具に搭載したまま、露光、現像を行う。現像により、冶具と半導体ウエハは分離することができる。【選択図】図１
2015103683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハ上に、レジストパターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを載置する凹部と、該凹部内に前記半導体ウエハを載置したとき該半導体ウエハ表面の延長線上にその表面が位置する外枠部とを備えた冶具を用意する工程と、
該冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置し、少なくとも前記半導体ウエハ上の厚さが均一となるように前記半導体ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布する工程と、
前記冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置したまま、前記フォトレジストの露光および現像を行い、前記半導体ウエハ上に所望のレジストパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエハ上に、レジストパターンを形成し、該レジストパターンの開口部にメッキを施し、バンプ電極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウエハを載置する凹部と、該凹部内に前記半導体ウエハを載置したとき該半導体ウエハ表面の延長線上にその表面が位置する外枠部とを備えた冶具を用意する工程と、
該冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置し、少なくとも前記半導体ウエハ上の厚さが均一となるように前記半導体ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布する工程と、
前記冶具上の前記溝内に前記半導体ウエハを載置したまま、前記フォトレジストの露光および現像を行い、前記半導体ウエハ上にバンプ電極形成予定領域を開口するレジストパターンを形成する工程と、
該開口内にメッキを施し、バンプ電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常に厚いフォトレジストを半導体ウエハ面上に均一に塗布し、フォトレジスト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に関し、特にバンプ電極の形成のように、厚いフォトレジストパターンの形成に適した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ上にフォトレジストを回転塗布し、露光、現像することにより所望のレジストパターンを形成し、このパターニングされたフォトレジストをマスク膜として使用して、エッチングやメッキ等を施すのが一般的である。
【０００３】
例えば、半導体装置のバンプ電極を形成する場合、半導体ウエハ上にフォトレジストを回転塗布し、バンプ電極形成予定領域を開口するように露光、現像し、フォトレジストのパターニングを行う。その後、開口内にメッキを施しバンプ電極を形成し、フォトレジストを除去することでバンプ電極を形成することができる。この種のバンプ形成法は、たとえば特許文献１に開示されている。
【０００４】
ところで、このような方法で高さ３０μｍ〜５０μｍ程度のバンプ電極を形成する場合、フォトレジストの厚さはバンプ電極の高さと同等以上とする必要がある。図６は、半導体ウエハ上に中心の厚さが３０μｍ程度を越えるフォトレジスト２を塗布した場合の断面図を模式的に示した図である。一般的に３０μｍ程度を越えるような厚いフォトレジスト２を半導体ウエハ１上に塗布する場合、フォトレジストの粘度を上げ、あるいは塗布する際の半導体ウエハ１の回転数を下げる必要がある。その結果、図６に示すように、半導体ウエハ１の周辺部で、クラウン３と呼ばれるフォトレジスト２が厚くなる部分が発生し、フォトレジスト２の膜厚が不均一になってしまう。このクラウン３の厚さは、半導体ウエハ１中心のフォトレジスト２の厚さの１．３倍を越えるのが一般的である。
【０００５】
このような不均一な膜厚のフォトレジストの露光、現像を行うと、形成するパターン幅が半導体ウエハ１の面内で不均一となったり、パターンが完全に抜けない現像不良が発生してしまう。そこで、半導体ウエハ１周辺部のクラウン３に溶剤をかけて除去するサイドリンス（エッジリンス）を行っていたが、いずれにしても半導体ウエハ１周辺部は、良品の半導体装置を形成することが難しかった。
【０００６】
またバンプ電極の別の形成方法として、半導体ウエハの面内で均一の厚さに塗布することができる薄いフォトレジストをパターニングして低いバンプ電極を形成した後、さらに薄いフォトレジストを先に形成したバンプ電極部分を開口するようにパターニングして、先に形成したバンプ電極上に積層するようにバンプ電極を形成する工程を繰り返し、高いバンプ電極を形成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平成１０−１８９６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、３０μｍを越えるバンプ電極を形成する際には、厚いレジストパターンを半導体ウエハ上に形成する必要があるが、粘度が高いフォトレジストを用いたり、半導体ウエハの回転塗布する際の回転数を下げてフォトレジストを塗布すると、半導体ウエハの周辺部にクラウンが発生するという問題があった。このクラウンを除去するため、サイドリンスを行うと、サイドリンスによりフォトレジスト２が除去された部分は、半導体装置を形成することができず、半導体装置のコストが上昇するという問題があった。一方、クラウンが形成しない薄いフォトレジストを用いてバンプ電極を形成するためには、フォトレジストのパターニングとバンプ電極の形成工程を繰り返さなければならず、製造コストの上昇を招いてしまうという問題があった。そこで本発明は、厚いフォトレジストをパターニングする際、クラウンが形成されない半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、半導体ウエハ上に、レジストパターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハを載置する凹部と、該凹部内に前記半導体ウエハを載置したとき該半導体ウエハ表面の延長線上にその表面が位置する外枠部とを備えた冶具を用意する工程と、該冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置し、少なくとも前記半導体ウエハ上の厚さが均一となるように前記半導体ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布する工程と、前記冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置したまま、前記フォトレジストの露光および現像を行い、前記半導体ウエハ上に所望のレジストパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本願請求項２に係る発明は、半導体ウエハ上に、レジストパターンを形成し、該レジストパターンの開口部にメッキを施し、バンプ電極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、前記半導体ウエハを載置する凹部と、該凹部内に前記半導体ウエハを載置したとき該半導体ウエハ表面の延長線上にその表面が位置する外枠部とを備えた冶具を用意する工程と、該冶具上の前記凹部内に前記半導体ウエハを載置し、少なくとも前記半導体ウエハ上の厚さが均一となるように前記半導体ウエハ表面にフォトレジストを回転塗布する工程と、前記冶具上の前記溝内に前記半導体ウエハを載置したまま、前記フォトレジストの露光および現像を行い、前記半導体ウエハ上にバンプ電極形成予定領域を開口するレジストパターンを形成する工程と、該開口内にメッキを施し、バンプ電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置の製造方法は、厚いフォトレジストをパターニングする際、半導体ウエハ上にクラウンが形成しないため、半導体ウエハ面内でフォトレジストの厚さを均一に形成することができ、制御性良くレジストパターンを形成することができる。
【００１２】
特に、３０μｍを越えるレジストパターンを制御性良く形成することができるため、バンプ電極の形成工程に使用するのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明によりバンプ電極を形成する方法を説明する図である。
【図６】従来のこの種の半導体装置の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体ウエハ上にフォトレジストをパターニングする際、半導体ウエハを載置する凹部を備えた冶具に半導体ウエハを載置した状態で、フォトレジストを塗布、露光、現像する構成となっている。この冶具は、半導体ウエハを載置した状態で、冶具の外枠部の表面の高さと半導体ウエハの表面の高さがほぼ同一となるような凹部を備えており、またフォトレジストを塗布する際、クラウンが冶具上に形成するように半導体ウエハの周辺部から十分な幅をもった外枠部を備えている。以下、実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例として、３０μｍを越えるバンプ電極を形成する工程について説明する。厚さ６００μｍ、直径１００ｍｍの大きさで、その表面には所望の回路パターンや表面電極等が形成された半導体ウエハ１を用意する。バンプ電極形成予定領域を開口するようにレジストパターンを形成するため、図１に示すように冶具４に形成された凹部５内に半導体ウエハ１を載置する。凹部５の深さは、半導体ウエハ1の厚さとほぼ同一とすることで、半導体ウエハ１表面と冶具４の外枠部６の表面の高さがほぼ等しくなる。凹部５の大きさは、半導体ウエハ１の形状とほぼ同一で、わずかに大きい形状となっており、半導体ウエハ１の外周部と凹部５の側壁部には、わずかに隙間が生じている。冶具１は、石英の他、樹脂、金属等いずれで形成してもよい。
【００１６】
冶具４に載置した状態で、通常の塗布装置を用いて半導体ウエハ１上にネガ型のフォトレジストを回転塗布する。（具体的にはJSR社製、THB-151Nを１０００ｒｐｍで回転塗布すると、５０μｍ厚のフォトレジスト膜を得ることができる。）このとき、冶具４には貫通孔７が形成されているため、冶具４と共に半導体ウエハ１も塗布装置に吸着固定される。フォトレジストの塗布状態を図２に示す。図２に示すように、厚いフォトレジスト２を塗布するため、クラウン３の形成は避けることができない。しかしながら、本発明では、クラウン３は冶具４の外枠部６上に形成され、半導体ウエハ１上のフォトレジスト２は、均一な厚さで形成される。このとき、半導体ウエハ１の外周部と凹部５の側壁部との間の隙間にもフォトレジストが入り込み、冶具４と半導体ウエハ１は容易に分離できないが、少なくとも半導体ウエハ１の裏面側に入り込み半導体ウエハ１表面の平行度が悪くなることがなければ問題ない。
【００１７】
次に、バンプ電極形成予定領域を開口するようにフォトレジストを露光する。ネガ型のフォトレジストを使用しているため、図３に示すように、マスク８を用いてバンプ電極形成予定領域を遮光した露光を行う。また、半導体ウエハ１の外周部に沿って、その外側に位置する凹部５、冶具４の外枠部６上も遮光された状態とする。
【００１８】
その後、通常のフォトレジスト２の現像を行う。ネガ型のフォトレジストを使用しているため、マスク８により遮光された部分は、この現像工程により溶解除去され、図４に示すように、半導体ウエハ１上には、バンプ電極形成領域を開口するパターンが形成される。冶具４の外枠部６上のクラウン３も、この現像により溶解除去されることになる。また、半導体ウエハ１の外周部に沿ってフォトレジストパターンが形成されない領域が形成されており、凹部５内に入り込んだフォトレジストも溶解除去され、半導体ウエハ１は冶具４から容易に分離することができるようになる。
【００１９】
このように本発明では、冶具４を用いることで、半導体ウエハ１上に均一な厚さのフォトレジストを形成することができ、現像残り等の不具合なしで厚いフォトレジストのパターニングを行うことができることになる。また、半導体ウエハ１の外周部に沿ってレジストパターンが形成されない領域が形成されるが、その面積は、従来のクラウン３を除去する部分の面積と比較して大幅に小さくすることができ、半導体装置の製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００２０】
次にこのように形成したレジストパターンを用いてバンプ電極を形成する場合について説明する。バンプ電極の形成方法は、周知の方法と同一である。図５に上記の方法によりフォトレジストパターンを形成した半導体ウエハ１の部分拡大図を示す。半導体ウエハ１上には、所望の回路パターンに接続された表面電極９が形成されており、その上にバンプ電極が形成される。まず、図５(ａ)に示すようにバンプ電極形成予定領域を開口するようにフォトレジスト２のパターンが形成される。次に、メッキ法によりフォトレジスト２の開口内にバンプ電極１０を形成する（図５ｂ）。電解メッキ法による場合には、電極となる金属膜を予め形成しておけばよい。その後、フォトレジスト２等を除去することでバンプ電極１０を形成することができる（図５ｃ）。
【００２１】
本発明によれば、厚いフォトレジスト２が半導体ウエハ上に均一性良くパターニングされ、１回のメッキ工程で、フォトレジストパターンの開口内に、３０μｍ〜５０μｍ程度のバンプ電極を形成することができることになる。
【００２２】
以上本発明について説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、種々変更可能である。例えば、フォトレジストをネガ型からポジ型に変更することが可能で、ポジ型のフォトレジストを使用する場合には、、上記実施例とは反転したマスクパターンのマスク８を使用すればよい。
【００２３】
なお、本発明はバンプ電極の形成方法の他、厚いフォトレジストパターンを形成し、その後、エッチング、メッキ等を行う半導体装置の製造方法に採用することが可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１： 半導体ウエハ、２：フォトレジスト、３：クラウン、４：冶具、５：凹部、６：外枠部、７：貫通孔、８：マスク、９：表面電極、１０：バンプ電極
【図１】
2015103683.tif 000003
【図２】
2015103683.tif 000004
【図３】
2015103683.tif 000005
【図４】
2015103683.tif 000006
【図５】
2015103683.tif 000007
【図６】
2015103683.tif 000008