JP6705359B2

JP6705359B2 - Method of manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP6705359B2
Application number: JP2016205366A
Authority: JP
Inventors: 裕司南雲
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: JP2018066861A

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

特許文献１に、薄板部と、薄板部を囲むとともに薄板部よりも厚みが厚い厚板部を有する半導体ウエハが開示されている。この半導体ウエハによれば、厚板部に支持されることによって薄板部の反りが抑制される。薄板部を用いて、厚みが薄い半導体装置を製造することができる。 Patent Document 1 discloses a semiconductor wafer having a thin plate portion and a thick plate portion surrounding the thin plate portion and having a thickness thicker than the thin plate portion. According to this semiconductor wafer, the warp of the thin plate portion is suppressed by being supported by the thick plate portion. A thin semiconductor device can be manufactured by using the thin plate portion.

特開２０１１−２２２８４３号公報JP, 2011-222843, A

特許文献１のように薄板部と厚板部を有する半導体ウエハは、薄板部と厚板部の境界の位置に段差を有する。段差を有する表面において、薄板部にパターニングされた構造（例えば、拡散層、絶縁層または電極等）を形成する場合がある。このような構造を形成する場合、半導体ウエハの段差を有する表面において、薄板部内にパターニングされたレジストが設けられる。レジストは、以下のようにして形成される。まず、段差を有する表面に感光性樹脂を塗布する。次に、遮光パターンを有するフォトマスクを介して薄板部上の感光性樹脂に光を照射する。感光性樹脂の光を照射された部分が変質する。以下では、このように、光の照射によって感光性樹脂が変質することを、「感光」という。遮光パターンを介した光の照射によって感光性樹脂を感光させることによって、遮光パターンの形状を感光性樹脂に転写する。その後、感光性樹脂の感光した部分を除去する。除去されずに残存した感光性樹脂が、レジストとなる。レジストを介して、イオン注入やエッチングを行うことで、薄板部にパターニングされた構造（例えば、拡散層、絶縁層または電極等）を形成することができる。 A semiconductor wafer having a thin plate portion and a thick plate portion as in Patent Document 1 has a step at a boundary position between the thin plate portion and the thick plate portion. A patterned structure (for example, a diffusion layer, an insulating layer, an electrode, or the like) may be formed on the thin plate portion on the stepped surface. When forming such a structure, a patterned resist is provided in the thin plate portion on the stepped surface of the semiconductor wafer. The resist is formed as follows. First, a photosensitive resin is applied to the surface having steps. Next, the photosensitive resin on the thin plate portion is irradiated with light through a photomask having a light shielding pattern. The light-irradiated portion of the photosensitive resin is altered. Hereinafter, such deterioration of the photosensitive resin due to light irradiation is referred to as “photosensitivity”. The shape of the light shielding pattern is transferred to the photosensitive resin by exposing the photosensitive resin to light by irradiating the light through the light shielding pattern. Then, the exposed portion of the photosensitive resin is removed. The photosensitive resin remaining without being removed serves as a resist. By performing ion implantation or etching through the resist, it is possible to form a patterned structure (for example, a diffusion layer, an insulating layer or an electrode) on the thin plate portion.

上述したレジストの形成方法では、半導体ウエハの表面に感光性樹脂を塗布するときに、薄板部と厚板部の境界の段差を覆う部分で感光性樹脂が局所的に厚くなる。このため、段差を覆う部分の感光性樹脂が感光し難い。段差を覆う部分の感光性樹脂が十分に感光しないと、この部分の感光性樹脂を適切に除去することができず、段差に感光性樹脂が残存する。この場合、後工程で残存した感光性樹脂が剥離し、パーティクルの原因となる。また、段差を覆う部分の感光性樹脂を十分に感光させるために光の照射量を多くすると、遮光パターンの裏側に回り込む光が多くなり、遮光パターンの形状を感光性樹脂に正確に転写することができない。この場合、薄板部に正確にレジストを形成することができず、加工精度が悪化する。本明細書では、段差を覆う感光性樹脂を十分に感光させることができるとともに、薄板部に正確にレジストを形成することが可能な技術を提供する。 In the above-described resist forming method, when the photosensitive resin is applied to the surface of the semiconductor wafer, the photosensitive resin locally thickens at the portion covering the step at the boundary between the thin plate portion and the thick plate portion. Therefore, it is difficult for the photosensitive resin in the portion covering the step to be exposed. If the photosensitive resin in the part covering the step is not sufficiently exposed, the photosensitive resin in this part cannot be removed properly, and the photosensitive resin remains on the step. In this case, the photosensitive resin remaining in the subsequent step is peeled off, which causes particles. Also, if the light irradiation amount is increased in order to sufficiently expose the photosensitive resin in the portion that covers the step, more light will go around to the back side of the light shielding pattern, and the shape of the light shielding pattern should be accurately transferred to the photosensitive resin. I can't. In this case, the resist cannot be accurately formed on the thin plate portion, and the processing accuracy deteriorates. The present specification provides a technique capable of sufficiently exposing a photosensitive resin that covers a step to a resist and accurately forming a resist on a thin plate portion.

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、薄板部と前記薄板部を囲むとともに前記薄板部よりも厚みが厚い厚板部を有する半導体ウエハを準備する工程と、前記薄板部と前記厚板部の境界の段差を有する前記半導体ウエハの表面に感光性樹脂を塗布する工程と、フォトマスクを介して前記感光性樹脂に光を照射する工程を有している。前記フォトマスクが、透光性ウエハと、遮光パターンと、減光フィルタを有している。前記透光性ウエハが、中央部と、前記中央部を囲む外周部を有している。前記透光性ウエハの下面において、前記中央部が前記外周部よりも下側に突出している。前記中央部内の前記透光性ウエハの前記下面に、前記遮光パターンが設けられている。前記透光性ウエハの上面に、前記中央部で前記外周部よりも光透過率が低くなるように前記減光フィルタが設けられている。光を照射する前記工程では、前記中央部が前記薄板部の上方に位置し、前記外周部が前記厚板部及び前記段差の上方に位置するように、前記透光性ウエハの前記下面を前記半導体ウエハの前記表面に対向させた状態で光を照射する。 A method for manufacturing a semiconductor device disclosed in the present specification includes a step of preparing a semiconductor wafer having a thin plate portion and a thick plate portion surrounding the thin plate portion and having a thickness thicker than the thin plate portion, the thin plate portion and the thick plate. There is a step of applying a photosensitive resin to the surface of the semiconductor wafer having a step at the boundary of the parts, and a step of irradiating the photosensitive resin with light through a photomask. The photomask has a transparent wafer, a light blocking pattern, and a neutral density filter. The translucent wafer has a central portion and an outer peripheral portion surrounding the central portion. On the lower surface of the translucent wafer, the central portion projects below the outer peripheral portion. The light shielding pattern is provided on the lower surface of the translucent wafer in the central portion. The neutral density filter is provided on the upper surface of the translucent wafer so that the central portion has a lower light transmittance than the outer peripheral portion. In the step of irradiating light, the lower surface of the translucent wafer is abutted so that the central portion is located above the thin plate portion and the outer peripheral portion is located above the thick plate portion and the step. Light is irradiated while facing the surface of the semiconductor wafer.

この製造方法では、半導体ウエハに感光性樹脂を塗布する工程において、薄板部と厚板部の境界の段差を覆う部分で感光性樹脂が局所的に厚くなる。その後、フォトマスクを介して感光性樹脂に光が照射される。フォトマスクの透光性ウエハは、中央部と外周部を有する。中央部が薄板部の上方に位置し、外周部が厚板部及び段差の上方に位置するようにフォトマスクが配置される。減光フィルタは、中央部で外周部よりも光透過率が低くなるように設けられている。したがって、中央部を透過する光が、外周部を透過する光よりも弱くなる。外周部を透過した光（強い光）は、半導体ウエハの薄板部と段差を覆う感光性樹脂に照射される。段差を覆う感光性樹脂に強い光が照射されるので、段差を覆う厚い感光性樹脂を十分に感光させることができる。また、中央部で減光された弱い光は、遮光パターンを介して薄板部を覆う感光性樹脂に照射される。遮光パターンの隙間を通過する光が弱いので、遮光パターンの裏側への光の回り込みを抑制することができる。したがって、薄板部を覆う感光性樹脂に、正確に遮光パターンの形状を転写することができる。したがって、感光性樹脂の感光した部分を除去することで、薄板部の表面に正確にレジストを形成することができる。以上に説明したように、この製造方法によれば、段差を覆う感光性樹脂を十分に感光させることができるとともに、薄板部に正確にレジストを形成することができる。 In this manufacturing method, in the step of applying the photosensitive resin to the semiconductor wafer, the photosensitive resin locally thickens at the portion covering the step at the boundary between the thin plate portion and the thick plate portion. Then, the photosensitive resin is irradiated with light through the photomask. The transparent wafer of the photomask has a central portion and an outer peripheral portion. The photomask is arranged such that the central portion is located above the thin plate portion and the outer peripheral portion is located above the thick plate portion and the step. The neutral density filter is provided so that the light transmittance is lower in the central portion than in the outer peripheral portion. Therefore, the light transmitted through the central portion becomes weaker than the light transmitted through the outer peripheral portion. The light (strong light) transmitted through the outer peripheral portion is applied to the photosensitive resin that covers the thin plate portion and the step of the semiconductor wafer. Since the photosensitive resin covering the step is irradiated with strong light, the thick photosensitive resin covering the step can be sufficiently exposed. Further, the weak light reduced in the central portion is applied to the photosensitive resin covering the thin plate portion through the light shielding pattern. Since the light passing through the gap of the light shielding pattern is weak, it is possible to prevent the light from wrapping around to the back side of the light shielding pattern. Therefore, the shape of the light shielding pattern can be accurately transferred to the photosensitive resin that covers the thin plate portion. Therefore, by removing the exposed portion of the photosensitive resin, the resist can be accurately formed on the surface of the thin plate portion. As described above, according to this manufacturing method, the photosensitive resin covering the step can be sufficiently exposed, and the resist can be accurately formed on the thin plate portion.

半導体ウエハ１２の平面図。The top view of the semiconductor wafer 12. 図１のＩＩ−ＩＩ線における半導体ウエハ１２の断面図。Sectional drawing of the semiconductor wafer 12 in the II-II line of FIG. 感光性樹脂２０塗布後の半導体ウエハ１２の断面図。Sectional drawing of the semiconductor wafer 12 after application of the photosensitive resin 20. フォトマスク３０の平面図。The top view of the photomask 30. 図４のＶ−Ｖ線におけるフォトマスク３０の断面図。Sectional drawing of the photomask 30 in the VV line of FIG. 光を照射する工程の説明図。Explanatory drawing of the process of irradiating light. 感光した感光性樹脂２０を除去した後の半導体ウエハ１２の断面図。Sectional drawing of the semiconductor wafer 12 after removing the photosensitive resin 20 which was exposed. 側面４０ｃに入射する光の説明図。Explanatory drawing of the light which injects into the side surface 40c. 側面４０ｃを傾斜させた実施形態の説明図。Explanatory drawing of embodiment which inclined the side surface 40c.

図１、２に示す半導体ウエハ１２は、薄板部１４と厚板部１６を有している。薄板部１４は、半導体ウエハ１２の中央部に設けられている。厚板部１６は、半導体ウエハ１２の外周部に設けられている。厚板部１６の厚みは、薄板部１４の厚みよりも厚い。厚板部１６は、環状に伸びており、薄板部１４を囲んでいる。半導体ウエハ１２は、おもて面１２ａと裏面１２ｂを有している。おもて面１２ａは平坦である。裏面１２ｂには、薄板部１４と厚板部１６との境界を構成する段差１８が設けられている。 The semiconductor wafer 12 shown in FIGS. 1 and 2 has a thin plate portion 14 and a thick plate portion 16. The thin plate portion 14 is provided in the central portion of the semiconductor wafer 12. The thick plate portion 16 is provided on the outer peripheral portion of the semiconductor wafer 12. The thick plate portion 16 is thicker than the thin plate portion 14. The thick plate portion 16 extends annularly and surrounds the thin plate portion 14. The semiconductor wafer 12 has a front surface 12a and a back surface 12b. The front surface 12a is flat. The back surface 12b is provided with a step 18 that forms a boundary between the thin plate portion 14 and the thick plate portion 16.

実施形態の製造方法では、半導体ウエハ１２から半導体装置を製造する。まず、薄板部１４のおもて面１２ａ側の半導体領域に、必要な素子構造（図示省略）を形成する。また、薄板部１４のおもて面１２ａ上に必要な電極、絶縁層等（図示省略）を形成する。 In the manufacturing method of the embodiment, a semiconductor device is manufactured from the semiconductor wafer 12. First, a necessary element structure (not shown) is formed in the semiconductor region on the front surface 12a side of the thin plate portion 14. Further, necessary electrodes, insulating layers and the like (not shown) are formed on the front surface 12a of the thin plate portion 14.

次に、図３に示すように、スピンコート法によって、半導体ウエハ１２の裏面１２ｂに感光性樹脂２０を塗布する。より詳細には、半導体ウエハ１２をその中心軸周りに回転させた状態で、薄板部１４内の裏面１２ｂに液状の感光性樹脂２０を塗布する。すると、遠心力によって裏面１２ｂ上の感光性樹脂２０が外周側に向かって移動する。感光性樹脂２０は、段差１８を乗り越えて厚板部１６まで移動する。したがって、薄板部１４から厚板部１６に亘って裏面１２ｂ全体が感光性樹脂２０によって覆われる。このように感光性樹脂２０を塗布すると、段差１８において感光性樹脂２０が局所的に厚くなる。感光性樹脂２０を塗布したら、感光性樹脂２０を乾燥させる。 Next, as shown in FIG. 3, the photosensitive resin 20 is applied to the back surface 12b of the semiconductor wafer 12 by spin coating. More specifically, the liquid photosensitive resin 20 is applied to the back surface 12b in the thin plate portion 14 while the semiconductor wafer 12 is rotated about its central axis. Then, the photosensitive resin 20 on the back surface 12b moves toward the outer peripheral side by the centrifugal force. The photosensitive resin 20 gets over the step 18 and moves to the thick plate portion 16. Therefore, the entire back surface 12 b is covered with the photosensitive resin 20 from the thin plate portion 14 to the thick plate portion 16. When the photosensitive resin 20 is applied in this manner, the photosensitive resin 20 locally thickens at the step 18. After applying the photosensitive resin 20, the photosensitive resin 20 is dried.

次に、フォトマスクを介して感光性樹脂２０に光を照射する。まず、フォトマスクについて説明する。図４、５に示すように、フォトマスク３０は、透光性ウエハ３２、減光フィルタ４０及び遮光パターン４２を有している。 Next, the photosensitive resin 20 is irradiated with light through a photomask. First, the photomask will be described. As shown in FIGS. 4 and 5, the photomask 30 has a translucent wafer 32, a neutral density filter 40, and a light shielding pattern 42.

透光性ウエハ３２は、透明なガラスにより構成されている。透光性ウエハ３２は、中央部３４と外周部３６を有している。外周部３６は、環状に伸びており、中央部３４を囲んでいる。中央部３４の厚みは、外周部３６の厚みよりも厚い。透光性ウエハ３２は、上面３２ａと下面３２ｂを有している。上面３２ａは平坦である。下面３２ｂにおいては、中央部３４が外周部３６よりも下側に突出している。図１及び図４に示すように半導体ウエハ１２と透光性ウエハ３２を平面視したときに、半導体ウエハ１２の薄板部１４の直径は、透光性ウエハ３２の中央部３４の直径よりも大きい。 The transparent wafer 32 is made of transparent glass. The transparent wafer 32 has a central portion 34 and an outer peripheral portion 36. The outer peripheral portion 36 extends annularly and surrounds the central portion 34. The thickness of the central portion 34 is thicker than the thickness of the outer peripheral portion 36. The transparent wafer 32 has an upper surface 32a and a lower surface 32b. The upper surface 32a is flat. On the lower surface 32b, the central portion 34 projects below the outer peripheral portion 36. As shown in FIGS. 1 and 4, when the semiconductor wafer 12 and the transparent wafer 32 are viewed in a plan view, the diameter of the thin plate portion 14 of the semiconductor wafer 12 is larger than the diameter of the central portion 34 of the transparent wafer 32. ..

減光フィルタ４０は、中央部３４内の上面３２ａに設けられている。外周部３６内の上面３２ａには、減光フィルタ４０が設けられていない。減光フィルタ４０は、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ４０ａとバンドフィルタ４０ｂを有している。ＮＤフィルタ４０ａは、略全ての波長の光を略均等に減光するフィルタである。ＮＤフィルタ４０ａは、透光性ウエハ３２の上面３２ａに貼り付けられている。バンドフィルタ４０ｂは、波長によって光透過率が変化するフィルタである。バンドフィルタ４０ｂは、短い波長の光に対して高い光透過率を有し、長い波長の光に対して低い光透過率を有する。より詳細には、バンドフィルタ４０ｂは、ｉ線（３６５ｎｍの波長の光）に対して高い光透過率を有し、ｈ線（４０５ｎｍの波長の光）及びｇ線（４３６ｎｍの波長の光）に対して低い光透過率を有する。バンドフィルタ４０ｂはＮＤフィルタ４０ａの表面に貼り付けられている。 The neutral density filter 40 is provided on the upper surface 32 a in the central portion 34. The neutral density filter 40 is not provided on the upper surface 32 a in the outer peripheral portion 36. The neutral density filter 40 has an ND (Neutral Density) filter 40a and a band filter 40b. The ND filter 40a is a filter that attenuates light of almost all wavelengths substantially uniformly. The ND filter 40a is attached to the upper surface 32a of the transparent wafer 32. The band filter 40b is a filter whose light transmittance changes depending on the wavelength. The band filter 40b has a high light transmittance for light of a short wavelength and a low light transmittance for light of a long wavelength. More specifically, the band filter 40b has a high light transmittance for the i-line (light having a wavelength of 365 nm), and has a high light transmittance for h-line (light having a wavelength of 405 nm) and g-line (light having a wavelength of 436 nm). In contrast, it has a low light transmittance. The band filter 40b is attached to the surface of the ND filter 40a.

遮光パターン４２は、中央部３４内の下面３２ｂに設けられている。遮光パターン４２は、光を透過しない材料によって構成されている。遮光パターン４２は、中央部３４内の下面３２ｂに部分的に設けられている。下面３２ｂの遮光パターン４２が設けられていない範囲では、光が透過する。 The light shielding pattern 42 is provided on the lower surface 32b in the central portion 34. The light shielding pattern 42 is made of a material that does not transmit light. The light blocking pattern 42 is partially provided on the lower surface 32b in the central portion 34. Light is transmitted in the range where the light shielding pattern 42 is not provided on the lower surface 32b.

感光性樹脂２０に光を照射する工程では、図６に示すように、透光性ウエハ３２の下面３２ｂが半導体ウエハ１２の裏面１２ｂと対向するように、フォトマスク３０を配置する。より詳細には、透光性ウエハ３２の中央部３４が半導体ウエハ１２の薄板部１４の上方に位置し、透光性ウエハ３２の外周部３６が半導体ウエハ１２の厚板部１６及び段差１８の上方に位置するようにフォトマスク３０を配置する。次に、フォトマスク３０の上方から、図６の矢印９２に示すように、半導体ウエハ１２に向かって光を照射する。ここでは、少なくともｉ線、ｈ線及びｇ線を含む波長範囲の光を照射する。 In the step of irradiating the photosensitive resin 20 with light, as shown in FIG. 6, the photomask 30 is arranged so that the lower surface 32b of the transparent wafer 32 faces the back surface 12b of the semiconductor wafer 12. More specifically, the central portion 34 of the transparent wafer 32 is located above the thin plate portion 14 of the semiconductor wafer 12, and the outer peripheral portion 36 of the transparent wafer 32 is the thick plate portion 16 and the step 18 of the semiconductor wafer 12. The photomask 30 is arranged so as to be located above. Next, the semiconductor wafer 12 is irradiated with light from above the photomask 30 as shown by an arrow 92 in FIG. Here, light in a wavelength range including at least i-line, h-line, and g-line is irradiated.

透光性ウエハ３２の外周部３６は減光フィルタ４０に覆われていないので、外周部３６では略全ての光が透過する。このため、半導体ウエハ１２の厚板部１６及び段差１８を覆う感光性樹脂２０に強い光が照射される。段差１８を覆う部分の感光性樹脂２０は厚みが厚いが、強い光によってその全体が感光される。このため、厚板部１６及び段差１８を覆う感光性樹脂２０を十分に感光させることができる。 Since the outer peripheral portion 36 of the transparent wafer 32 is not covered with the neutral density filter 40, almost all light is transmitted through the outer peripheral portion 36. Therefore, the photosensitive resin 20 covering the thick plate portion 16 and the step 18 of the semiconductor wafer 12 is irradiated with strong light. The portion of the photosensitive resin 20 that covers the step 18 has a large thickness, but the whole is exposed by strong light. Therefore, the photosensitive resin 20 covering the thick plate portion 16 and the step 18 can be sufficiently exposed.

透光性ウエハ３２の中央部３４は減光フィルタ４０に覆われているので、中央部３４では光の透過率が低い。特に、バンドフィルタ４０ｂは長い波長の光を透過し難いので、中央部３４では長い波長の光が特に減光される。また、中央部３４内の下面３２ｂに遮光パターン４２が設けられている。遮光パターン４２が存在する部分では、光が透過しない。遮光パターン４２が存在しない部分（以下、遮光パターン４２の隙間という）では、減光フィルタ４０によって減光された光が透過する。遮光パターン４２の隙間を通過した光は、半導体ウエハ１２の薄板部１４を覆っている感光性樹脂２０に照射される。したがって、中央部３４の下側で、光が照射された部分の感光性樹脂２０が感光する。これによって、感光性樹脂２０に、遮光パターン４２の形状が転写される。上述したように、中央部３４では減光フィルタ４０によって光が減光されるので、遮光パターン４２の隙間を通過する光の強度は弱い。しかしながら、半導体ウエハ１２の薄板部１４を覆う感光性樹脂２０の厚みが薄いので、弱い光でも十分に感光性樹脂２０を感光させることができる。また、遮光パターン４２が中央部３４内の下面３２ｂに設けられているので、遮光パターン４２が感光性樹脂２０に対して近い位置に配置される。これによって、図６の矢印９０に示すように遮光パターン４２の裏側に光が周り込むことが抑制される。さらに、遮光パターン４２の隙間を通過する光の強度が弱いので、図６の矢印９０に示すように遮光パターン４２の裏側に回り込む光が少ない。特に、バンドフィルタ４０ｂによって回折し易い長波長の光が減光されているので、矢印９０に示すように回り込む光は特に少ない。したがって、遮光パターン４２の形状を正確に感光性樹脂２０に転写することができる。 Since the central portion 34 of the transparent wafer 32 is covered with the neutral density filter 40, the central portion 34 has a low light transmittance. In particular, since the band filter 40b is unlikely to transmit long wavelength light, the long wavelength light is particularly attenuated at the central portion 34. Further, a light shielding pattern 42 is provided on the lower surface 32b inside the central portion 34. Light does not pass through the portion where the light shielding pattern 42 exists. In the portion where the light shielding pattern 42 does not exist (hereinafter referred to as a gap of the light shielding pattern 42), the light attenuated by the neutral density filter 40 is transmitted. The light passing through the gap of the light shielding pattern 42 is applied to the photosensitive resin 20 covering the thin plate portion 14 of the semiconductor wafer 12. Therefore, the photosensitive resin 20 in the portion irradiated with light is exposed below the central portion 34. As a result, the shape of the light shielding pattern 42 is transferred to the photosensitive resin 20. As described above, since the light is reduced by the neutral density filter 40 in the central portion 34, the intensity of the light passing through the gap of the light shielding pattern 42 is weak. However, since the thickness of the photosensitive resin 20 that covers the thin plate portion 14 of the semiconductor wafer 12 is thin, the photosensitive resin 20 can be sufficiently exposed to light even with weak light. Further, since the light shielding pattern 42 is provided on the lower surface 32b in the central portion 34, the light shielding pattern 42 is arranged at a position close to the photosensitive resin 20. As a result, it is possible to prevent the light from entering the back side of the light shielding pattern 42 as shown by the arrow 90 in FIG. Further, since the intensity of the light passing through the gap of the light shielding pattern 42 is weak, less light wraps around the back side of the light shielding pattern 42 as shown by the arrow 90 in FIG. In particular, since the long wavelength light that is easily diffracted by the band filter 40b is attenuated, the light that wraps around as shown by the arrow 90 is particularly small. Therefore, the shape of the light shielding pattern 42 can be accurately transferred to the photosensitive resin 20.

次に、感光性樹脂２０の感光した部分を選択的にエッチングして除去する。感光性樹脂２０の段差１８を覆う部分（厚みが厚い部分）が十分に感光されているので、この部分を好適に除去することができる。したがって、段差１８に感光性樹脂２０の残渣が残存し難い。感光性樹脂２０の感光した部分を除去することで、図７に示すように、薄板部１４内の裏面１２ｂに、感光性樹脂２０の感光していない部分が残存する。感光性樹脂２０の残存した部分が、レジスト５０となる。次に、レジスト５０を介して薄板部１４にｎ型不純物をイオン注入する。レジスト５０が正確に形成されているので、ｎ型不純物の注入範囲を正確に制御することができる。その後、必要な電極等を裏面１２ｂに形成し、半導体ウエハ１２を複数のチップに分割することで、半導体装置が完成する。 Next, the exposed portion of the photosensitive resin 20 is selectively etched and removed. Since the portion of the photosensitive resin 20 covering the step 18 (the portion having a large thickness) is sufficiently exposed to light, this portion can be suitably removed. Therefore, the residue of the photosensitive resin 20 is unlikely to remain on the step 18. By removing the exposed portion of the photosensitive resin 20, as shown in FIG. 7, the unexposed portion of the photosensitive resin 20 remains on the back surface 12b in the thin plate portion 14. The remaining portion of the photosensitive resin 20 becomes the resist 50. Next, n-type impurities are ion-implanted into the thin plate portion 14 through the resist 50. Since the resist 50 is accurately formed, the implantation range of the n-type impurities can be accurately controlled. Thereafter, necessary electrodes and the like are formed on the back surface 12b, and the semiconductor wafer 12 is divided into a plurality of chips to complete the semiconductor device.

以上に説明したように、この製造方法によれば、感光性樹脂２０の段差１８を覆う部分（厚い部分）を十分に感光させることができるので、その後にこの部分を好適に除去することができる。段差１８に感光性樹脂２０の残渣が残存し難いので、その後の工程で残渣を原因とするパーティクルが生じ難い。このため、半導体装置の良品率が向上する。また、この製造方法では、感光性樹脂２０の薄板部１４を覆う部分に正確に遮光パターン４２の形状を転写することができるので、半導体ウエハ１２に正確にｎ型不純物を注入することができる。なお、上述した実施形態ではｎ型不純物注入時にマスクとして用いられるレジスト５０を形成する工程について説明したが、電極や絶縁層をパターニングするためのレジストを形成する工程に本明細書に開示の技術を用いてもよい。 As described above, according to this manufacturing method, the portion (thick portion) of the photosensitive resin 20 which covers the step 18 can be sufficiently exposed to light, so that this portion can be suitably removed thereafter. .. Since the residue of the photosensitive resin 20 is unlikely to remain on the step 18, particles due to the residue are unlikely to occur in the subsequent steps. Therefore, the non-defective rate of the semiconductor device is improved. Further, in this manufacturing method, the shape of the light shielding pattern 42 can be accurately transferred to the portion of the photosensitive resin 20 that covers the thin plate portion 14, so that the n-type impurities can be accurately implanted into the semiconductor wafer 12. In the above-described embodiment, the process of forming the resist 50 used as a mask at the time of implanting n-type impurities has been described, but the technique disclosed in the present specification is applied to the process of forming the resist for patterning the electrodes and the insulating layer. You may use.

また、上述した実施形態では、減光フィルタ４０がＮＤフィルタ４０ａとバンドフィルタ４０ｂによって構成されていた。しかしながら、減光フィルタ４０が、ＮＤフィルタ４０ａのみ、または、バンドフィルタ４０ｂのみによって構成されていてもよい。また、減光フィルタ４０が他のフィルタによって構成されていてもよい。また、上述した実施形態では、透光性ウエハ３２の外周部３６に減光フィルタ４０が設けられていなかったが、外周部３６に中央部３４よりも光透過率が高い減光フィルタが設けられていてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the neutral density filter 40 is composed of the ND filter 40a and the band filter 40b. However, the neutral density filter 40 may be configured by only the ND filter 40a or the band filter 40b. Further, the neutral density filter 40 may be configured by another filter. Further, in the above-described embodiment, the light attenuating filter 40 is not provided on the outer peripheral portion 36 of the translucent wafer 32, but the outer peripheral portion 36 is provided with a light attenuating filter having a higher light transmittance than the central portion 34. May be.

また、上述した実施形態では、図８に示すように、減光フィルタ４０の側面４０ｃが、透光性ウエハ３２の上面３２ａに対して略垂直であった（なお、図８では、図の見易さのため、ＮＤフィルタ４０ａとバンドフィルタ４０ｂを区別していない）。この構成では、図８に示すように、減光フィルタ４０の側面４０ｃに入射した光が、透光性ウエハ３２の中心側に向かって屈折する。このため、屈折した光が遮光パターン４２の範囲内に照射される場合があった。これに対し、図９に示すように、減光フィルタ４０の側面４０ｃを、透光性ウエハ３２の中心側に向かって傾斜させてもよい。図９の構成によれば、側面４０ｃに入射した光が、下方向に屈折し易くなる。このため、屈折した光が遮光パターン４２の範囲内に照射されることを抑制することができる。これによって、より正確にレジスト５０を形成することが可能となる。 Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, the side surface 40c of the neutral density filter 40 is substantially perpendicular to the upper surface 32a of the translucent wafer 32 (note that in FIG. For simplicity, the ND filter 40a and the band filter 40b are not distinguished). In this configuration, as shown in FIG. 8, the light incident on the side surface 40c of the neutral density filter 40 is refracted toward the center side of the translucent wafer 32. Therefore, the refracted light may be irradiated within the range of the light shielding pattern 42. On the other hand, as shown in FIG. 9, the side surface 40c of the neutral density filter 40 may be inclined toward the center side of the transparent wafer 32. According to the configuration of FIG. 9, the light incident on the side surface 40c is likely to be refracted downward. Therefore, it is possible to prevent the refracted light from being irradiated within the range of the light shielding pattern 42. This allows the resist 50 to be formed more accurately.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Further, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and achieving the one object among them has technical utility.

１２：半導体ウエハ
１４：薄板部
１６：厚板部
１８：段差
２０：感光性樹脂
３０：フォトマスク
３２：透光性ウエハ
３４：中央部
３６：外周部
４０：減光フィルタ
４２：遮光パターン 12: semiconductor wafer 14: thin plate part 16: thick plate part 18: step 20: photosensitive resin 30: photomask 32: translucent wafer 34: central part 36: outer peripheral part 40: neutral density filter 42: light-shielding pattern

Claims

半導体装置の製造方法であって、
薄板部と、前記薄板部を囲むとともに前記薄板部よりも厚みが厚い厚板部を有する半導体ウエハを準備する工程と、
前記薄板部と前記厚板部の境界の段差を有する前記半導体ウエハの表面に、感光性樹脂を塗布する工程と、
フォトマスクを介して前記感光性樹脂に光を照射する工程、
を有しており、
前記フォトマスクが、透光性ウエハと、遮光パターンと、減光フィルタを有しており、
前記透光性ウエハが、中央部と、前記中央部を囲む外周部を有しており、
前記透光性ウエハの下面において、前記中央部が前記外周部よりも下側に突出しており、
前記中央部内の前記透光性ウエハの前記下面に、前記遮光パターンが設けられており、
前記透光性ウエハの上面に、前記中央部で前記外周部よりも光透過率が低くなるように前記減光フィルタが設けられており、
前記減光フィルタの側面が、前記透光性ウエハの前記上面から遠ざかるに従って前記透光性ウエハの中心側に近づくように前記透光性ウエハの前記上面に対して傾斜しており、
光を照射する前記工程では、前記中央部が前記薄板部の上方に位置し、前記外周部が前記厚板部及び前記段差の上方に位置するように、前記光透過性ウエハの前記下面を前記半導体ウエハの前記表面に対向させた状態で光を照射する、
製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
Preparing a semiconductor wafer having a thin plate portion and a thick plate portion surrounding the thin plate portion and having a thickness thicker than the thin plate portion;
A step of applying a photosensitive resin on the surface of the semiconductor wafer having a step at the boundary between the thin plate portion and the thick plate portion,
Irradiating the photosensitive resin with light through a photomask,
Has
The photomask has a transparent wafer, a light-shielding pattern, and a neutral density filter,
The translucent wafer has a central portion and an outer peripheral portion surrounding the central portion,
On the lower surface of the translucent wafer, the central portion projects downward from the outer peripheral portion,
The light shielding pattern is provided on the lower surface of the transparent wafer in the central portion,
On the upper surface of the translucent wafer, the neutral density filter is provided so that the light transmittance is lower in the central portion than in the outer peripheral portion,
The side surface of the neutral density filter is inclined with respect to the upper surface of the transparent wafer so as to approach the center side of the transparent wafer as the distance from the upper surface of the transparent wafer increases,
In the step of irradiating light, the lower surface of the light transmissive wafer is set so that the central portion is located above the thin plate portion and the outer peripheral portion is located above the thick plate portion and the step. Irradiate light while facing the surface of the semiconductor wafer,
Production method.