(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に設けられた第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられた第２の膜と、を含む積層体に現像液を供給して前記第２の膜に開口部を形成し、前記開口部において露出する前記第１の膜を部分的に除去する第１工程と、
前記第１工程後、前記第１の膜に対する溶解性を有する第１液を前記開口部に供給して、前記第２の膜の一部を前記第１液の圧力によって破砕する第２工程と、
前記第２工程後、前記第１液よりも低い前記第１の膜に対する溶解性を有する第２液を前記積層体に供給する第３工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程は、破砕された前記第２の膜の前記一部を、前記積層体上から除去することを含む請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程において供給される前記第１液の前記第２の膜に対する相対的速度は、前記第１工程において供給される前記現像液の前記第２の膜に対する相対的速度よりも高い請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２工程は、前記第１工程後の前記積層体に前記第１液を滴下しながら前記積層体を回転させることを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１液に含まれる成分は、前記現像液に含まれる成分と同じである請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高電圧で用いられる絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）などにおいて、素子の表面にポリイミド膜などの保護膜が設けられる。
【０００３】
半導体装置の製造において、トランジスタなどの素子と配線とを接続するため、このポリイミド膜に開口部が形成される。開口部の形成には、フォトリソグラフィなどのプロセスが用いられる。この開口部の形成の際に、ポリイミド膜上に異物が生じる場合がある。このような異物は、半導体装置の破壊耐量や信頼性に影響を及ぼすことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１２６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、破壊耐量を向上させることができる半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、第１工程と、第２工程と、第３工程と、を含む半導体装置の製造方法が提供される。前記第１工程において、基板と、前記基板の上に設けられた第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられた第２の膜と、を含む積層体に現像液を供給して前記第２の膜に開口部を形成し、前記開口部において露出する前記第１の膜を部分的に除去する。前記第１工程後の前記第２工程において、前記第１の膜に対する溶解性を有する第１液を前記開口部に供給して、前記第２の膜の一部を前記第１液の圧力によって破砕する。前記第２工程後の前記第３工程において、前記第１液よりも低い前記第１の膜に対する溶解性を有する第２液を前記積層体に供給する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、参考例に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。  
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１（ｃ）に続く、半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。  
図３（ａ）および図３（ｂ）は、図２（ｃ）に続く、半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、基板１０と、ポリイミド膜１１（第１の膜）と、レジスト膜１２（第２の膜）と、を有する半導体ウェーハ２０（積層体）が用いられる。
【００１１】
基板１０は、シリコンなどの半導体を含む半導体基板である。基板１０には、ＩＧＢＴなどの半導体素子が設けられている。
【００１２】
ポリイミド膜１１は、基板１０の上に設けられている。ポリイミド膜１１は、非感光性のポリイミドを含む。ポリイミド膜１１は、基板１０に設けられた半導体素子の保護膜として機能する。ポリイミド膜１１の厚さは、５マイクロメートル（μｍ）以上である。ポリイミド膜１１を厚くすることによって、半導体装置の耐圧を向上させることができる。
【００１３】
レジスト膜１２は、ポリイミド膜１１の上に設けられている。レジスト膜１２は、レジストとよばれる感光性物質を含む膜である。レジスト膜１２には、ポジ型のレジストが用いられる。レジストは、例えばノボラック系樹脂を含む。
【００１４】
まず、露光装置でマスクを用いた選択的露光を行い、所望のパターンをレジスト膜１２に転写する。これにより、レジスト膜１２には、露光部分１２ａと、非露光部分１２ｂと、が設けられる。
【００１５】
その後、半導体ウェーハ２０は、レジスト膜１２を上に向けた状態で保持され、以下の現像工程（第１工程）、洗浄工程（第２工程）、およびリンス工程（第３工程）が行われる。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ２０のレジスト膜１２に現像液１３を供給してレジスト膜１２を現像する。具体的には、半導体ウェーハ２０を回転軸３０を中心に回転させながら、現像ノズル４０から現像液１３を滴下する。これにより、現像液１３は、半導体ウェーハ２０の半径方向に拡がり、レジスト膜１２の全面に広がる。
【００１７】
現像液１３は、ポジ型レジスト用現像液である。現像液１３には、有機強塩基水溶液が用いられる。例えば、現像液１３は、水酸化トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム（コリン）を含む。
【００１８】
このような現像液１３は、ポジ型レジストの露光部分１２ａを溶解する。このため、この現像工程において、レジスト膜１２から露光部分１２ａが選択的に除去され、非露光部分１２ｂが残る。これにより、レジスト膜１２の一部に開口部１２ｅが形成される。
【００１９】
さらに、現像液１３は、ポリイミド膜１１を溶解する性質を有する。このため、開口部１２ｅにおいて露出したポリイミド膜１１の一部（第１部分１１ａ）も選択的に除去される。このように実施形態においては、レジスト膜１２の現像と、ポリイミド膜１１の開口と、を同時に処理することができる。
【００２０】
その後、図１（ｃ）に示すように、半導体ウェーハ２０の回転を停止させる。半導体ウェーハ２０の表面上に現像液１３が存在する状態となり、この状態を所望の時間維持する。
【００２１】
前述のように、現像液１３は、ポリイミド膜１１を溶解する。このため、回転を停止させた状態において、現像液１３によって、ポリイミド膜１１の一部がさらに溶解される。これにより、図２（ａ）に示すように、ポリイミド膜１１にサイドエッチングが生じる。すなわち、ポリイミド膜１１の第１部分１１ａと隣接して設けられた部分（第２部分１１ｂ）がさらに除去される。
【００２２】
非露光部分１２ｂには、図２（ａ）に示すサイドエッチング部１２ｓが形成される。サイドエッチング部１２ｓは、開口部１２ｅの近傍に位置する部分であり、サイドエッチングされたポリイミド膜１１上に設けられていた部分である。
【００２３】
その後、図２（ｂ）に示すように、半導体ウェーハ２０に第１液１４を供給する。これにより、レジスト膜１２およびポリイミド膜１１を洗浄する。具体的には、回転軸３０を中心として、半導体ウェーハ２０を回転させながら、ノズル４１から第１液１４を滴下する。第１液１４には、ポリイミド膜１１に対する溶解性が高い液体（ポリイミド膜１１を溶解する液体）が用いられる。例えば、第１液１４には、レジスト膜１２の現像液１３と同じ成分を含む液体が用いられる。
【００２４】
第１液１４が半導体ウェーハ２０上で流れると、第１液１４の圧力によって、レジスト膜１２の一部が破砕される。すなわち、サイドエッチング部１２ｓにおいて、レジスト膜１２が割れて、破片１２ｐが生じる。破片１２ｐは、第１液１４によって、半導体ウェーハ２０上から洗い流され、除去される。
【００２５】
その後、半導体ウェーハ２０にリンス液１５（第２液）を供給して、レジスト膜１２を洗浄する。図２（ｃ）に示すように、半導体ウェーハ２０を回転軸３０を中心に回転させ、リンスノズル４２からリンス液１５を滴下する。この際、リンスノズル４２を半径方向に沿って動かす。半導体ウェーハ２０上に滴下されたリンス液１５は、半導体ウェーハ２０の半径方向に広がって、半導体ウェーハ２０から第１液１４などを洗い流す。  
例えば、リンス液１５には、純水を用いることができる。リンス液１５のポリイミド膜１１に対する溶解性は、第１液１４のポリイミド膜１１に対する溶解性よりも低い。なお、「溶解性が低い」とは、リンス液１５がポリイミド膜１１を溶解しないことを含む。
【００２６】
このリンス工程の後、図３（ａ）に示すように、半導体ウェーハ２０を回転させる回転乾燥を行う。この回転乾燥により、半導体ウェーハ２０の表面上に残留しているリンス液１５を遠心力で半径方向外方へ移動させて、ウェーハ２０上から除去する。
【００２７】
乾燥工程の後、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜１２を剥離する。酢酸ブチルを含む溶剤などを用いて、レジスト膜１２を除去する。
【００２８】
このようにして、実施形態に係る半導体装置１００が完成する。その後、ポリイミド膜１１の上に樹脂などの封止材が設けられ、半導体パッケージが形成される。
【００２９】
ポリイミド膜１１を有する半導体装置を製造すると、ポリイミド膜１１の上に異物が生じることがある。ポリイミド膜１１の上に異物が生じると、ポリイミド膜１１の上に設けられる樹脂と、ポリイミド膜１１と、の密着性が低下する。その結果、半導体装置が破壊しやすく、信頼性の低下を招くおそれがあった。また、ウェーハレベルの外観検査においては、異物が発生すると不良と判断され、歩留まりが低下することがある。
【００３０】
ポリイミド膜１１上に異物が生じる要因として、レジスト膜１２のサイドエッチング部１２ｓに着目し、以下の参考例が挙げられる。
【００３１】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、参考例に係る半導体装置の製造方法を例示する工程順模式的断面図である。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図２（ａ）において、部分的にサイドエッチングされたポリイミド膜１１及びサイドエッチング部１２ｓ周辺を拡大した図面に対応する。  
図４（ａ）〜図４（ｄ）に示した参考例においては、図２（ａ）において説明した現像工程の後、図２（ｂ）において説明した洗浄工程（レジスト破砕）を行わず、リンス工程が行われる。
【００３２】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、現像工程の後のリンス工程における半導体装置を例示している。  
図４（ａ）に示すように現像工程の後に、リンス工程を行う場合、レジスト膜１２のサイドエッチング部１２ｓが残っている。この状態で半導体ウェーハ２０上にリンス液１５（純水）が滴下され、半導体ウェーハ２０が回転する。図中の矢印は、リンス液１５の流れを模式的に表す。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、純水の水圧によって、サイドエッチング部１２ｓにおいてレジスト膜１２が破砕され、破片１２ｐが生じる。このとき、破片１２ｐには、ポリイミド膜１１の一部１１ｆが付着している。ポリイミド膜１１の一部１１ｆは、現像工程において現像液によって完全に溶解されなかった部分である。このため、例えばポリイミド膜１１の一部１１ｆは、粘性を有する状態で破片１２ｐに付着している。
【００３４】
純水のポリイミド膜１１に対する溶解性は低いため、破片１２ｐは、ポリイミド膜１１の一部１１ｆが付着したまま純水に流され、図４（ｃ）に示すようにレジスト膜１２上に付着する。このとき、破片１２ｐに付着していたポリイミド膜１１の一部１１ｆが接着材のように働くと考えられる。
【００３５】
このリンス工程の後には、実施形態に係る製造方法と同様にして、回転乾燥が行われる。その後、図４（ｄ）に示すレジスト剥離工程が行われる。レジスト剥離工程においては、レジストを溶解する溶剤１６が用いられる。この溶剤１６には、ポリイミド膜１１に形成されたパターンを維持するため、ポリイミド膜１１を溶解しない液体が用いられる。
【００３６】
前述のように、レジスト膜１２上に付着した破片１２ｐには、ポリイミド膜１１の一部１１ｆが付着している。この一部１１ｆは溶剤１６よって溶解しない。このため、レジスト剥離工程において、一部１１ｆに阻害されて、その下部に位置するレジスト膜１２には、溶剤１６が十分に供給されない。レジスト剥離工程の後にもレジストの一部が残存することとなる。以上のような機構により、ポリイミドが付着したレジストが異物として残ってしまうことが考えられる。
【００３７】
ここで、ポリイミド膜１１上の異物の発生を抑制するため、レジスト膜１２を厚く形成して、破砕されにくくする方法も考えられる。しかしながら、レジスト膜１２が厚すぎると、レジストパターンの寸法精度が不十分となることがある。また、レジスト膜の厚さの限界（例えば５μｍ程度）から、この方法は改善方法として不十分であることが多い。
【００３８】
これに対して、実施形態に係る製造方法は、図２（ａ）の現像工程と、図２（ｃ）のリンス工程と、の間において、第１液１４による洗浄工程を有する。そして、第１液１４は、ポリイミド膜１１に対する溶解性を有する。このため、第１液１４によって、破片１２ｐの一部に付着したポリイミドが溶解される。これにより、破片１２ｐがレジスト膜１２上に付着することを抑制できる。破片１２ｐは、この洗浄工程において第１液１４によって洗い流される。この洗浄工程において破片１２ｐが十分に取り除かれなかったとしても、後のレジスト剥離工程においては、破片１２ｐに付着したポリイミドが溶解されているため、レジストに十分な溶剤が供給される。このため、ポリイミド膜１１上の異物の発生を抑制することができる。異物が抑制されることで、半導体装置の破壊耐量を向上させることができる。例えば、ポリイミド膜１１上に樹脂を形成した場合、ポリイミド膜１１と樹脂との密着性を向上させることができる。密着性が向上することで、半導体装置の破壊耐量を向上させることができる。
【００３９】
第１液１４による洗浄工程は、リンス工程の前に行うことが好ましい。リンス工程の後に第１液１４による洗浄工程を行った場合は、第１液１４によって、さらにポリイミド膜１１が溶解される。このため、ポリイミド膜１１の寸法が変化してしまう。また、リンス工程の後に第１液１４による洗浄工程を行った場合には、リンス液１５によるリンス工程の際には図４（ｃ）と同様に、既に破片１２ｐがレジスト膜１２上に付着してしまっている。その後、第１液１４による洗浄を行っても、破片１２ｐのレジストに阻害されて、接着材としてのポリイミドを十分に溶解することができないことがある。そこで、リンス工程の前において、レジストの破砕および洗浄を行う。これにより、異物の発生を抑制することができる。
【００４０】
第１液１４には、レジスト膜１２の現像液と同じ液体を用いることが好ましい。これにより、製造プロセスの複雑化を抑制することができる。
【００４１】
第１液１４による洗浄工程では、半導体ウェーハ２０を回転させる。これにより、第１液１４のサイドエッチング部１２ｓに対する相対的な速度が高くなる。例えば、洗浄工程における第１液１４のレジスト膜１２に対する相対的速度は、現像工程における現像液１３のレジスト膜１２に対する相対的速度よりも高い。これにより、第１液１４による洗浄工程において、サイドエッチング部１２ｓを破砕しやすくすることができる。
【００４２】
高耐圧が要求される半導体装置においては、ポリイミド膜１１を厚くして、素子部にかかる電界強度を低下させることが好ましい。しかしながら、前述のようにポリイミド膜１１は、ウェットエッチングされるため、ポリイミド膜１１の厚さに伴って、サイドエッチングが大きくなる。サイドエッチングが大きいほど、レジスト膜１２の破片１２ｐが発生しやすい。このため、ポリイミド膜１１が厚い半導体装置においては、異物が生じやすい傾向があった。しかし、本実施形態によれば、ポリイミド膜１１が厚い場合においても、第１液１４による洗浄工程によって、破片１２ｐが洗い流されるため、異物が発生しにくい。これにより、高耐圧の半導体装置を安定的に生産することが可能となる。
【００４３】
また、実施形態においては、レジスト膜１２を破砕して洗浄するため、レジスト膜１２を薄く形成することができる。これにより、寸法精度を高めることができる。また、レジスト膜１２の厚さの限界に制限されることなくポリイミド膜１１を厚くすることができる。
【００４４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、基板、ポリイミド膜、レジスト膜、現像液、およびリンス液などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。  
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置の製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置の製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００４６】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１０…基板、  １１…ポリイミド膜（第１の膜）、  １１ａ…第１部分、  １１ｂ…第２部分、  １２…レジスト膜（第２の膜）、  １２ａ…露光部分、  １２ｂ…非露光部分、  １２ｅ…開口部、  １２ｐ…破片、  １２ｓ…サイドエッチング部、  １３…現像液、  １４…第１液、  １５…リンス液（第２液）、  １６…溶剤、  ２０…半導体ウェーハ（積層体）、  ３０…回転軸、  ４０…現像ノズル、  ４１…ノズル、  ４２…リンスノズル、  １００…半導体装置
【図１】
0006385829.tif 000002
【図２】
0006385829.tif 000003
【図３】
0006385829.tif 000004
【図４】
0006385829.tif 000005