JP2007206096A - Pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はドライエッチングによるパターン形成方法に関するものである。 The present invention relates to a pattern forming method by dry etching.
半導体、液晶表示装置、電気光学装置やMEMS(Micro Electro Mechanical System)などの分野において、所望の位置に2段以上の階段形状を有する構造体を形成する場合が多くある。このような場合、ドライエッチング、特にボッシュプロセスのような深堀エッチング技術を用いることにより、微細な加工を高精度に行うことができる。 In the fields of semiconductors, liquid crystal display devices, electro-optical devices, MEMS (Micro Electro Mechanical System), and the like, a structure having two or more steps is often formed at a desired position. In such a case, fine processing can be performed with high accuracy by using dry etching, particularly a deep etching technique such as a Bosch process.
シリコン基板などに、ドライエッチングによって2段以上の段差形状を形成する場合、レジスト塗布、露光・現像、ドライエッチングという一連の工程を2回以上繰り返すことになる。2回目以降の工程では、1回目のドライエッチングで形成された段差形状の表面にレジストを塗布し、露光現像によりレジスト層をパターニングする必要がある。 When a step shape of two or more steps is formed on a silicon substrate or the like by dry etching, a series of steps of resist coating, exposure / development, and dry etching are repeated twice or more. In the second and subsequent steps, it is necessary to apply a resist to the step-shaped surface formed by the first dry etching and pattern the resist layer by exposure and development.
しかし、段差部分を露光する場合、段差の側壁部分は光があたりにくいためレジストの感光が不充分となり、現像してもレジストが残留する。この状態でドライエッチングを行うと、側壁部分に残留したレジストに沿ってシリコン、またはレジストの有機成分と反応したシリコンが残留し、エッチング残り(バリ、クラウンフェンス)が発生する。 However, when exposing the stepped portion, the side wall portion of the step is not easily exposed to light, so that the resist is not sufficiently exposed, and the resist remains even after development. When dry etching is performed in this state, silicon or silicon that has reacted with the organic component of the resist remains along the resist remaining on the side wall portion, and etching residue (burrs, crown fence) occurs.
エッチング残りの発生を抑制するため、段差の側壁部分のレジストを通常よりも多い露光量で感光させ、現像するという方法がある。しかし、側壁部分のレジストを充分に感光させるためには露光量は非常に多く必要であり、同じ露光量を側壁部分以外の平面部分等に当ててしまうと、露光量が過剰になり、パターニングの精度が悪くなる場合がある。 In order to suppress the occurrence of etching residue, there is a method in which the resist on the side wall portion of the step is exposed and developed with a larger exposure amount than usual. However, in order to sufficiently expose the resist on the side wall portion, a very large exposure amount is necessary. If the same exposure amount is applied to a plane portion other than the side wall portion, the exposure amount becomes excessive, and patterning is not performed. The accuracy may deteriorate.
本発明の目的は、ドライエッチングにより2段以上の段差形状を形成する場合に、レジストの残留によるエッチング残りを防止することである。 An object of the present invention is to prevent etching residue due to residual resist when a step shape of two or more steps is formed by dry etching.
本発明のパターン形成方法は、基板上に、少なくとも2段以上の段差形状を含む構造体を形成するパターン形成方法であって、1回目のドライエッチングを行い、1段の段差形状を含む構造体を形成する第1の工程と、前記第1の工程で形成された構造体の表面をレジスト層で被覆する第2の工程と、前記レジスト層にフォトマスクを透過した光を照射し、現像することにより前記レジスト層をパターニングする第3の工程と、前記第3の工程でパターニングされた前記レジスト層をエッチングマスクとして2回目のドライエッチングを行い、2段の段差形状を含む構造体を形成する第4の工程を有し、前記フォトマスクは、透過率の異なる2つ以上の領域を有し、2段目の段差形状を形成する部分のうち、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率は、それ以外の部分に照射される光が透過する領域の透過率よりも大きいものである。 The pattern forming method of the present invention is a pattern forming method for forming a structure including at least two or more step shapes on a substrate, wherein the structure includes a one step step shape by performing a first dry etching. A first step of forming a film, a second step of covering the surface of the structure formed in the first step with a resist layer, and irradiating the resist layer with light transmitted through a photomask and developing Thus, a third step of patterning the resist layer and a second dry etching using the resist layer patterned in the third step as an etching mask to form a structure including a two-step shape A fourth step, wherein the photomask has two or more regions having different transmittances, and illuminates a surface parallel to the light traveling direction in a portion forming a second stepped shape. Transmission regions through which light is transmitted is is larger than the transmittance of the region where light is irradiated to the other portions transmits.
これにより、1回目のドライエッチングで形成された側壁部分など光が当たりにくい部分の露光が不足することにより不要なレジストが残留するのを防ぐことが可能になり、レジストの残留によるエッチング残りを防止することができる。 As a result, it becomes possible to prevent unnecessary resist from remaining due to insufficient exposure of light-irradiated portions such as side walls formed by the first dry etching, thereby preventing etching residue due to resist residues. can do.
前記フォトマスクは、光の透過率が0%と100%の間の値である領域を有する。
また、前記フォトマスクは、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率が100%となるように形成することが望ましい。
これにより、側壁部分などのレジスト層を除去する深さに合わせて露光時間や光量を決定し、他の部分の露光量を透過率によって調節することができる。
また、前記フォトマスクは、例えばグレースケールフォトマスクとすることができる。
The photomask has a region where the light transmittance is a value between 0% and 100%.
In addition, the photomask is preferably formed so that a transmittance of a region through which light irradiated to a surface parallel to the light traveling direction is 100%.
As a result, the exposure time and the amount of light can be determined according to the depth at which the resist layer such as the side wall portion is removed, and the exposure amount of other portions can be adjusted by the transmittance.
The photomask may be a gray scale photomask, for example.
前記ドライエッチングは、例えばボッシュプロセスによるものとすることができる。
本発明のパターン形成方法は、インクジェット式プリンタヘッドの製造をはじめ、MEMSや半導体分野などにおいて、所望の位置に2段以上の階段形状を有する構造体を形成する場合に適用できる。
The dry etching can be performed by, for example, a Bosch process.
The pattern forming method of the present invention can be applied to the case where a structure having two or more steps is formed at a desired position in the field of MEMS and semiconductors, including the manufacture of an ink jet printer head.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるパターン形成方法を説明する図である。ここでは、シリコン基板上に、ドライエッチングを用いて2段以上の階段形状を有する構造を形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a pattern forming method according to Embodiment 1 of the present invention. Here, a structure having two or more steps is formed on a silicon substrate by dry etching.
まず、1回目のドライエッチングを行い、シリコン基板101に図1(A)に示すような段差形状を形成する。ドライエッチングは、例えば平行平板型のエッチング装置や誘導結合型のエッチング装置を用いて行うことができる。また、望ましい方法としては、ボッシュプロセスなどをあげることができる。 First, the first dry etching is performed to form a step shape as shown in FIG. The dry etching can be performed using, for example, a parallel plate type etching apparatus or an inductive coupling type etching apparatus. As a desirable method, a Bosch process or the like can be given.
次に、図1(B)に示すように、段差形状を形成したシリコン基板101の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト層102を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist is applied to the surface of the
次に、図1(C)に示すように、レジスト層102にフォトマスク200を通して紫外線を照射する。
図に示すように、フォトマスク200は例えばガラス板等で形成されており、領域a,b,cを有している。領域aは紫外線の透過率が100%、領域bは紫外線の透過率が50%、領域cは紫外線の透過率が0%である。
フォトマスク200には、面積開口法によって透過率を調節したものや、AgイオンドープによるHEBS(High Energy Beam Sensitive)方式のグレースケールマスクを用いることができる。なお、フォトマスク200の種類及び透過率の値は上記のものに限られない。
Next, as illustrated in FIG. 1C, the
As shown in the figure, the
As the
図1(C)に示すように、シリコン基板101上で2段目の段差形状を形成する部分のうち1回目のエッチングで形成された段差形状の側壁部分(図中Xで示す部分)には、領域aを通った紫外線が照射されるようになっている。2段目の段差形状を形成する部分のうちXで示す以外の部分、すなわち、紫外線照射面に面した部分には、領域bを通った紫外線が照射されるようになっている。段差形状を形成しない部分(2回目のエッチングを行わない部分)は、フォトマスク200の領域cに覆われており、露光しないようになっている。
As shown in FIG. 1C, a step-shaped side wall portion (the portion indicated by X in the figure) formed by the first etching among the portions forming the second step shape on the
図中Xで示す側壁部分は、照射される紫外線の光路に平行であるため、光が当たりにくい。側壁部分のレジスト層102を除去する深さ(Xの深さ)に合わせて紫外線の露光時間や光量を決定すると、他の部分では露光量が過剰になり、パターニングの精度が悪くなる。よって、フォトマスク200によって他の部分の露光量を調節することにより、全ての部分に適正な露光量を与えることができる。
Since the side wall portion indicated by X in the figure is parallel to the optical path of the irradiated ultraviolet light, it is difficult for light to strike. If the exposure time and light quantity of ultraviolet rays are determined in accordance with the depth (X depth) at which the
次に、図1(D)に示すように、現像を行いレジスト層102をパターニングする。
次に、図1(E)に示すように、パターニングされたレジスト層102をエッチングマスクとして2回目のドライエッチングを行い、2段の段差形状を含む構造体を形成する。
ドライエッチングは、1回目と同様に行うことができる。
Next, as shown in FIG. 1D, development is performed to pattern the
Next, as shown in FIG. 1E, a second dry etching is performed using the patterned
Dry etching can be performed in the same manner as the first time.
ドライエッチング終了後、残っているレジスト層102を除去して、図1(F)に示すように2段の段差形状を含む構造体を得る。
After the dry etching is completed, the
図2は、比較例によるパターン形成方法を説明する図である。図2(A)〜図2(D)に示す状態は、図1(C)〜図1(F)に対応している。
図2(A)に示すように、比較例では、レジスト層102の露光時に用いるフォトマスク300は、紫外線の透過率が100%の領域aと、紫外線の透過率が0%の領域cのみを有している。
FIG. 2 is a diagram for explaining a pattern forming method according to a comparative example. The states shown in FIGS. 2A to 2D correspond to FIGS. 1C to 1F.
As shown in FIG. 2A, in the comparative example, the
図1(A)に示すように、シリコン基板101上で2段目の段差形状を形成する全ての部分に、領域aを通った紫外線が照射されるようになっている。段差形状を形成しない部分(2回目のエッチングを行わない部分)は、フォトマスク200の領域cに覆われており、露光しないようになっている。
As shown in FIG. 1A, all the portions forming the second step shape on the
上述したように、図中Xで示す側壁部分は、照射される紫外線の光路に平行であるため、光が当たりにくい。よって、X以外の部分に適正な条件で露光を行うと、X部分の露光が不充分になる。
よって、図2(B)に示すように、現像を行うとX部分のレジスト層102が残った状態になってしまう。
As described above, the side wall portion indicated by X in the drawing is parallel to the optical path of the irradiated ultraviolet light, so that it is difficult for light to strike. Therefore, if the portion other than X is exposed under appropriate conditions, the exposure of the X portion becomes insufficient.
Therefore, as shown in FIG. 2B, when the development is performed, the X portion of the resist
図2(B)のようにパターニングされたレジスト層102をエッチングマスクとして2回目のドライエッチングを行うと、図2(C)に示すように、X部分のシリコンがエッチングされずに残留する。
よって、レジスト層102を除去すると、図2(D)に示すように、構造体にエッチング残りが発生する。
When dry etching is performed a second time using the patterned resist
Therefore, when the resist
以上のように、本発明の実施の形態1によるパターン形成方法によれば、1回目のドライエッチングで形成された側壁部分など光が当たりにくい部分も充分に露光させることができるので、不要なレジストが残留してエッチング残りが発生するのを防止することができる。 As described above, according to the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention, it is possible to sufficiently expose a portion that is difficult to be exposed to light, such as a side wall portion formed by the first dry etching. It is possible to prevent the etching residue from occurring due to the remaining.
101 シリコン基板、102 レジスト層、200,300 フォトマスク
101 silicon substrate, 102 resist layer, 200,300 photomask
Claims (5)
1回目のドライエッチングを行い、1段の段差形状を含む構造体を形成する第1の工程と、
前記第1の工程で形成された構造体の表面をレジスト層で被覆する第2の工程と、
前記レジスト層にフォトマスクを透過した光を照射し、現像することにより前記レジスト層をパターニングする第3の工程と、
前記第3の工程でパターニングされた前記レジスト層をエッチングマスクとして2回目のドライエッチングを行い、2段の段差形状を含む構造体を形成する第4の工程を有し、
前記フォトマスクは、光の透過率の異なる2つ以上の領域を有し、2段目の段差形状を形成する部分のうち、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率は、それ以外の部分に照射される光が透過する領域の透過率よりも大きいことを特徴とするパターン形成方法。 A pattern forming method for forming a structure including a step shape of at least two steps on a substrate,
A first step of performing a first dry etching to form a structure including a one-step step shape;
A second step of covering the surface of the structure formed in the first step with a resist layer;
Irradiating the resist layer with light transmitted through a photomask and developing the resist layer to pattern the resist layer; and
A fourth step of performing a second dry etching using the resist layer patterned in the third step as an etching mask to form a structure including a two-step shape;
The photomask has two or more regions having different light transmittances and transmits light irradiated to a surface parallel to the light traveling direction in a portion forming a second stepped shape. The pattern forming method, wherein the transmittance of the region is larger than the transmittance of the region through which the light irradiated to the other part is transmitted.
5. The pattern forming method according to claim 1, wherein the dry etching is performed by a Bosch process.
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Cited By (2)
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CN102446704A (en) * | 2010-10-14 | 2012-05-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Dual patterning method |
JP2017168718A (en) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 大日本印刷株式会社 | Method for manufacturing template having multistage structure |
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