(57)【要約】【課題】プロセス工程条件を何一つ変更することなく、ポリイミド樹脂膜の適正なパターンを形成する方法を提供する。【解決手段】ポリイミド樹脂膜上にフォトレジスト３を形成し、その後、上記フォトレジスト３における上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する位置に、橋部３１にて区画された複数の窓部３２を有するパターンを形成するように、上記フォトレジスト３を露光する。その後、上記フォトレジスト３の現像と上記ポリイミド樹脂膜のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジスト３の上記橋部３１に重なる上記ポリイミド樹脂膜の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド樹脂膜上にフォトレジストを形成する工程と、
上記フォトレジストにおける上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する位置に、橋部にて区画された複数の窓部を有するパターンを形成するように、上記フォトレジストを露光する工程と、
上記フォトレジストの現像と上記ポリイミド樹脂膜のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジストの上記橋部に重なる上記ポリイミド樹脂膜の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成する工程と
を備えることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項２】
請求項１に記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部の幅は、上記ポリイミド樹脂膜の厚さの２倍以下であることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、互いに略平行に、配列されていることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、略格子状に、配列されていることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一つに記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部のアスペクト比は、２０以下であることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一つに記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この隣り合う橋部の間隔は、２０μｍ以下であることを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れか一つに記載のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法において、
上記フォトレジストの橋部の端部は、この中央部よりも、太いことを特徴とするポリイミド樹脂膜のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、半導体装置の保護膜としてのポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミド樹脂膜は、化学的に安定で形成も容易であるため、半導体装置の保護膜とし一般的に使用されている。ポリイミド樹脂には、樹脂自身に感光性をもたせた感光性ポリイミド樹脂と、自身は感光性をもたない非感光性ポリイミド樹脂がある。感光性ポリイミド樹脂は便利であるが、価格が高いうえに、特別なエッチング液が必要であるなどの運用上のデメリットのため、非感光性ポリイミド樹脂を使用する場合が多い。
【０００３】
非感光性ポリイミド樹脂を、保護膜に使用した場合の形成方法の一例を以下に説明する。まず、回転塗布法にて所望の膜厚のポリイミド樹脂膜をウエハ上に塗布形成し、２００℃程度の熱処理を行なってイミド化する。次に、所望のパターンに加工するため、フォトレジストを同じく回転塗布法にて形成した後、マスクを使用してフォトレジストを露光し、アルカリ溶液で現像する。この際、マスクの開口部によって露光された部分のフォトレジストと同時にポリイミド樹脂膜もアルカリ溶液によってエッチング、除去される。その後、不要となったフォトレジストの未露光領域を酢酸ブチル等の溶液によって除去する。
【０００４】
ポリイミド樹脂膜は、フォトレジストの現像時に同時にエッチングされるが、ポリイミド樹脂膜は、現像液であるアルカリ溶液に対して非常に高い溶解性をもっているため、開口パターンエッジでは、ポリイミド樹脂膜の横方向エッチングシフトが非常に大きく、このフォトレジストの断面形状は、図４に示すような庇状になる。
【０００５】
つまり、図４に示すように、半導体装置１の上面に、順に、ポリイミド樹脂膜２、フォトレジスト１０３およびマスク１０４が形成され、このポリイミド樹脂膜２は、フォトレジスト１０３の孔部１３０ａよりも大きな開口パターンを有するように、エッチングされる。
【０００６】
そして、図４と図５に示すように、フォトレジスト１０３の孔部１３０ａの内周部は、庇状に形成される。この庇状の部分は、図４では実線枠Ａにて囲まれた部分を示し、図５では二点鎖線枠Ｂにて囲まれた部分を示す。
【０００７】
図５は、フォトレジスト１０３のパターンの平面図を示し、最終のポリイミド樹脂膜の開口パターンを点線枠Ｃで示す。この点線枠Ｃと孔部１３０ａ内周面との間の部分が、エッチングにより庇状に形成された部分である。
【０００８】
この庇状の部分は、現像中や、その後の水洗時の水流や回転乾燥時の遠心力などにより、折れて引きちぎられ、その結果、ポリイミド樹脂膜の開口パターンなどに再付着してパターン不良となる場合がある。
【０００９】
つまり、ポリイミド樹脂膜を半導体装置の保護膜として使用する場合、ポリイミド樹脂膜の開口パターンは、通常ボンディングパッド部であるため、その形状は、図５に示すような正方形である場合が多く、また、そのサイズは、約１００μｍ程度と大きく、フォトレジストの庇状の部分が、折れやすい状況となっている。
【００１０】
そこで、このフォトレジストの庇状の部分の発生を抑える方法が、例えば、特開２００２−２６８２３６号公報（特許文献１）に提案されている。
【００１１】
その内容は、以下の３つの方法である。
方法１．フォトレジストの露光量を増やしてエッチング領域の周囲に弱露光領域を作る。
方法２．レジストの厚さ０．２μｍ〜０．６μｍと薄くしてレジストの光感度を高める。
方法３．ベーク温度を高くする。
【００１２】
上記方法１、２により、フォトレジストの横方向エッチングシフトを大きくし、また、上記方法３により、ポリイミド樹脂膜の横方向エッチングシフトを小さくする。いずれもフォトレジストとポリイミド樹脂膜の横方向エッチングシフト量の差を小さくして、フォトレジストの庇状の部分が、できにくいようにするものである。
【特許文献１】特開２００２−２６８２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の方法では、表面保護膜として使用する場合、下地の段差を考慮すると、ポリイミド樹脂膜厚を３μｍ以上とすることが多く、上記方法２のように、レジスト膜厚を薄くはできない。また、フォトレジストが厚い場合、上記方法１のように、オーバー露光を行なっても、弱露光領域が十分にフォトレジスト全体に行き渡らない。さらに、上記方法３のようにベーク温度を高くしてポリイミド樹脂膜のエッチングレートを低下させると、厚いポリイミド樹脂膜では、エッチング時間が大幅に長くなり、フォトレジストとの密着性の低下やスループットの低下が懸念される。
【００１４】
そこで、この発明の課題は、プロセス工程条件を何一つ変更することなく、ポリイミド樹脂膜の適正なパターンを形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法は、
ポリイミド樹脂膜上にフォトレジストを形成する工程と、
上記フォトレジストにおける上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する位置に、橋部にて区画された複数の窓部を有するパターンを形成するように、上記フォトレジストを露光する工程と、
上記フォトレジストの現像と上記ポリイミド樹脂膜のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジストの上記橋部に重なる上記ポリイミド樹脂膜の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成する工程と
を備えることを特徴としている。
【００１６】
この発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストにおける上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する位置に、橋部にて区画された複数の窓部を有するパターンを形成するように、上記フォトレジストを露光し、上記フォトレジストの現像と上記ポリイミド樹脂膜のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジストの上記橋部に重なる上記ポリイミド樹脂膜の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成するので、上記フォトレジストの現像および上記ポリイミド樹脂膜のエッチングにて、上記フォトレジストにおける上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する部分が、庇状に残っても、上記フォトレジストは、橋部にて区画された複数の窓部を有するパターンを形成しているので、現像中や、その後の水洗時の水流や回転乾燥時の遠心力などにより、上記庇状の部分は、折れて飛んでいかず、ポリイミド樹脂膜のパターン不良を防止できる。
【００１７】
また、プロセス工程条件を何一つ変更することなく、マスクパターンの変更のみで、フォトレジストを、フォトレジストの庇状の部分が折れて飛んでいかないように、形成できる。
【００１８】
また、フォトレジストの橋部の下側にあるポリイミド樹脂膜も、横方向エッチングにより除去できるため、ポリイミド樹脂膜のパターンの仕上がりは、従来と同じである。
【００１９】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部の幅は、上記ポリイミド樹脂膜の厚さの２倍以下である。
【００２０】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストの橋部の幅は、上記ポリイミド樹脂膜の厚さの２倍以下であるので、フォトレジストの橋部の下側にあるポリイミド樹脂膜を、エッチングによる横方向シフトで確実に除去できる。
【００２１】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、互いに略平行に、配列されている。
【００２２】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、互いに略平行に、配列されているので、上記フォトレジストを簡単に形成できる。
【００２３】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、略格子状に、配列されている。
【００２４】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この複数の橋部は、略格子状に、配列されているので、上記フォトレジストを強固に形成できる。
【００２５】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部のアスペクト比は、２０以下である。
【００２６】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストの橋部のアスペクト比は、２０以下であるので、エッチング時に上記フォトレジストの橋部の垂れ下がりを防止して、上記フォトレジストの橋部の下側にあるポリイミド樹脂膜の残りの発生を防止する。
【００２７】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部は、複数あり、この隣り合う橋部の間隔は、２０μｍ以下である。
【００２８】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記隣り合う橋部の間隔は、２０μｍ以下であるので、上記隣り合う橋部の間に位置する庇状の部分が折れて飛んでいくのを防ぐことができる。
【００２９】
また、一実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、上記フォトレジストの橋部の端部は、この中央部よりも、太い。
【００３０】
この実施形態のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストの橋部の端部は、この中央部よりも、太いので、上記橋部の強度を向上できる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジストにおける上記ポリイミド樹脂膜の開口パターンに対応する位置に、橋部にて区画された複数の窓部を有するパターンを形成するように、上記フォトレジストを露光し、上記フォトレジストの現像と上記ポリイミド樹脂膜のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジストの上記橋部に重なる上記ポリイミド樹脂膜の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成するので、プロセス工程条件を何一つ変更することなく、ポリイミド樹脂膜の適正なパターンを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第１実施形態を示す平面図である。本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、図４の説明と同様に、半導体装置１の上面に、順に、ポリイミド樹脂膜２、フォトレジストよびマスクを形成し、このポリイミド樹脂膜２を、フォトレジストの孔部よりも大きな開口パターンを有するように、エッチングする。
【００３４】
つまり、本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法では、図１、および、図４の参考図に示すように、上記ポリイミド樹脂膜２上に上記フォトレジスト３を形成し、その後、上記フォトレジスト３における上記ポリイミド樹脂膜２の開口パターンに対応する位置に、橋部３１にて区画された複数の窓部３２を有するパターンを形成するように、上記フォトレジスト３を露光する。その後、上記フォトレジスト３の現像と上記ポリイミド樹脂膜２のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジスト３の上記橋部３１に重なる上記ポリイミド樹脂膜２の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成する。
【００３５】
すなわち、上記フォトレジスト３の現像と上記ポリイミド樹脂膜２のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なうパターン形成時に、上記ポリイミド樹脂膜２が除去される領域に重なる部分である上記フォトレジスト３の感光部は、フォトレジスト本体３０に設けられた孔部３０ａと、この孔部３０ａの内周面に架設された複数の上記橋部３１とを有している。
【００３６】
上記孔部３０ａは、平面視、正方形状に形成されている。上記複数の橋部３１は、互いに略平行に、配列されている。上記橋部３１は、線状に形成され、上記孔部３０ａの内周面の一辺に対して４５度に傾くように、配列されている。上記橋部３１は、上記孔部３０ａの内周面の隣接辺を、繋いでいる。
【００３７】
図１において、最終のポリイミド樹脂膜２の開口パターンを点線枠Ｚで示す。この点線枠Ｚと孔部３０ａ内周面との間の部分が、エッチングにより庇状に形成された部分である。なお、上記フォトレジスト３の空間部分が、アルカリ溶液による現像によりポリイミド樹脂膜２をエッチングする領域である。
【００３８】
上記フォトレジスト３の橋部３１の幅Ｘは、上記ポリイミド樹脂膜２の厚さの２倍以下である。上記フォトレジスト３の橋部３１のアスペクト比は、２０以下である。ここで、上記橋部３１のアスペクト比は、上記橋部３１の幅Ｘに対する長さの比率である。上記隣り合う橋部３１の間隔Ｙは、２０μｍ以下である。
【００３９】
上記構成のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法によれば、上記フォトレジスト３における上記ポリイミド樹脂膜２の開口パターンに対応する位置に、上記橋部３１にて区画された複数の上記窓部３２を有するパターンを形成するように、上記フォトレジスト３を露光し、上記フォトレジスト３の現像と上記ポリイミド樹脂膜２のエッチングとを同一の液体を用いて一度に行なって、上記フォトレジスト３の上記橋部３１に重なる上記ポリイミド樹脂膜２の部分も等方的にエッチングして、上記開口パターンを形成するので、上記フォトレジスト３の現像および上記ポリイミド樹脂膜２のエッチングにて、上記フォトレジスト３における上記ポリイミド樹脂膜２の開口パターンに対応する部分（上記孔部３０ａの内周部）が、庇状に残っても、上記フォトレジスト３は、橋部３１にて区画された複数の窓部３２を有するパターンを形成しているので、現像中や、その後の水洗時の水流や回転乾燥時の遠心力などにより、上記庇状の部分は、折れて飛んでいかず、ポリイミド樹脂膜２のパターン不良を防止できる。
【００４０】
また、プロセス工程条件を何一つ変更することなく、マスクパターンの変更のみで、フォトレジスト３を、フォトレジスト３の庇状の部分が折れて飛んでいかないように、形成できる。
【００４１】
また、フォトレジスト３の橋部３１の下側にあるポリイミド樹脂膜２も、横方向エッチングにより除去できるため、ポリイミド樹脂膜２のパターンの仕上がりは、従来と同じである。
【００４２】
また、上記フォトレジスト３の橋部３１は、複数あり、この複数の橋部３１は、互いに略平行に、配列されているので、上記フォトレジスト３を簡単に形成できる。
【００４３】
また、上記フォトレジスト３の橋部３１の幅Ｘは、上記ポリイミド樹脂膜２の厚さの２倍以下であるので、フォトレジスト３の橋部３１の下側にあるポリイミド樹脂膜２を、エッチングによる横方向シフトで確実に除去できる。
【００４４】
つまり、フォトレジスト３の幅Ｘは、ポリイミド樹脂膜２の横方向エッチングで十分にエッチングできる程度の太さにする必要がある。通常、ポリイミド樹脂膜２をアルカリ溶液でエッチングする場合は、等方的にエッチングされるため、横方向へのエッチング量は、ポリイミド樹脂膜２の厚みと略等しい。従って、フォトレジスト３の幅Ｘは、ポリイミド樹脂膜２の厚さの２倍以下とする必要がある。
【００４５】
また、上記フォトレジスト３の橋部３１のアスペクト比は、２０以下であるので、エッチング時に上記フォトレジスト３の橋部３１の垂れ下がりを防止して、上記フォトレジスト３の橋部３１の下側にあるポリイミド樹脂膜２の残りの発生を防止する。
【００４６】
つまり、フォトレジスト３の橋部３１の強度を考慮すると、橋部３１の幅Ｘに対してあまりにその長さが長いとエッチング時に、フォトレジスト３が垂れ下がる場合がある。この場合、フォトレジスト３の下側にあるポリイミド樹脂膜２の残りが発生する可能性がある。従って、フォトレジスト３の幅Ｘに対する長さ（アスペクト比）を制限する必要がある。例えば、ボンディングパッド部としてのポリイミド樹脂膜２の開口部のサイズが、１００μｍで、ポリイミド樹脂膜２の厚みが３μｍ程度である場合、フォトレジスト３の幅Ｘは、５μｍ程度にする必要があり、この場合のアスペクト比は約１６となる。従って、アスペクト比は２０以下とするのが望ましい。
【００４７】
また、上記隣り合う橋部３１の間隔Ｙは、２０μｍ以下であるので、上記隣り合う橋部３１の間に位置する庇状の部分が折れて飛んでいくのを防ぐことができる。
【００４８】
つまり、上記隣り合う橋部３１の間隔Ｙが大きすぎると、隣り合う橋部３１の間のフォトレジスト３の孔部３０ａは、繋いでいない状態と同様となり、従来通り折れて飛んでいってしまう。従って、隣り合う橋部３１の間のフォトレジスト３が折れて飛んでいくのを防ぐため、上記間隔Ｙは、２０μｍ程度以下とするのが望ましい。
【００４９】
（第２の実施形態）
図２は、本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第２実施形態を示す平面図である。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、フォトレジスト５の複数の橋部５１は、略格子状に、配列されている。上記橋部５１は、窓部５２を区画している。
【００５０】
つまり、上記複数の橋部５１は、フォトレジスト本体５０の孔部５０ａの内周面の対辺を、繋いでいる。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５１】
したがって、上記複数の橋部５１は、略格子状に、配列されているので、上記フォトレジスト５を強固に形成できる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図３は、本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第３実施形態を示す平面図である。上記第２の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、フォトレジスト６の橋部６１の端部６１ｂは、この中央部６１ａよりも、太い。上記橋部６１は、窓部６２を区画している。
【００５３】
つまり、上記端部６１ｂは、フォトレジスト本体６０の孔部６０ａの内周面に接続される部分であり、上記両方の端部６１ｂの間に位置する上記中央部６１ａよりも、幅が広い。なお、その他の構造は、上記第２の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
【００５４】
したがって、上記端部６１ｂは、上記中央部６１ａよりも、太いので、上記橋部６１を、上記孔部６０ａの内周面に、強固に繋ぐことができて、上記橋部６１の強度を向上できる。
【００５５】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、橋部は、少なくとも一つあればよい。また、フォトレジストの孔部の内周面の少なくとも２点を、橋部にて繋げばよい。また、フォトレジストの孔部が多角形である場合、この多角形の少なくとも２辺を橋部で繋げばよい。また、ポリイミド樹脂膜の開口パターンや、フォトレジストの孔部は、正方形以外に、長方形、六角形や八角形などの多角形や、円形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第２実施形態を示す平面図である。
【図３】本発明のポリイミド樹脂膜のパターン形成方法に用いられるフォトレジストの第３実施形態を示す平面図である。
【図４】半導体装置の保護膜としてのポリイミド樹脂膜のエッチング後の状態を示す断面図である。
【図５】従来のフォトレジストを示す平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  半導体装置
２  ポリイミド樹脂膜
３，５，６  フォトレジスト
３０，５０，６０  フォトレジスト本体
３０ａ，５０ａ，６０ａ  孔部
３１，５１，６１  橋部
６１ａ  中央部
６１ｂ  端部
３２，５２，６２  窓部
１０３  フォトレジスト
１３０ａ  孔部
１０４  マスク
【図１】
2009044025.tif 000003
【図２】
2009044025.tif 000004
【図３】
2009044025.tif 000005
【図４】
2009044025.tif 000006
【図５】
2009044025.tif 000007