JP2009147215A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、加速度センサやジャイロセンサ等のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)製品のような半導体デバイスを製造するための微細加工技術に関する。 The present invention relates to a fine processing technique for manufacturing a semiconductor device such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) product such as an acceleration sensor or a gyro sensor.
ICやLSI等の半導体デバイスを製作する際の微細パターン形成には、フォトリソグラフィが用いられている。半導体デバイスの集積度を高めたり、動作速度を早くしたりするためには、パターンの微細化が不可欠であり、フォトリソグラフィは必要不可欠な技術である。現在、超LSIの製作においては、縮小投影型露光法によって、幅0.1μm以下のパターンが実現されている。縮小投影型露光法においては、マスクパターンをレンズ系で縮小投影してパターンを微細化しており、縮小投影型露光装置(ステッパー)が用いられている。
一方、光の波長以上のデバイスサイズを有するMEMS製品においては、数μmオーダー精度のフォトリソグラフィ技術でも十分に対応することができるので、マスクパターンをそのままの大きさで基板上に投影する等倍露光型露光装置(マスクアライナー)が用いられている。しかし、これからは更に微小化が進んでいくであろうことを考慮すると、パターンの微細化(線幅1μm以下)が必要となってくる。
等倍露光型露光装置として、例えば、露光光源に波長435.8nmの超高圧水銀ランプのg線を用いたマスクアライナを用いるフォトリソグラフィでは、幅1μm以下のパターンを加工することは困難であって、現状では、プラズマエッチング加工の加工幅には限界があり、1μm程度を限界とする。
Photolithography is used for forming a fine pattern when manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI. In order to increase the degree of integration of semiconductor devices and increase the operation speed, pattern miniaturization is indispensable, and photolithography is an indispensable technology. Currently, in the manufacture of VLSI, a pattern having a width of 0.1 μm or less is realized by a reduction projection type exposure method. In the reduction projection type exposure method, a mask pattern is reduced and projected by a lens system to refine the pattern, and a reduction projection type exposure apparatus (stepper) is used.
On the other hand, in MEMS products having a device size equal to or greater than the wavelength of light, photolithography technology with an accuracy of the order of several μm can be used sufficiently, so the same size exposure that projects the mask pattern onto the substrate as it is is used. A type exposure apparatus (mask aligner) is used. However, considering that further miniaturization will continue from now on, it is necessary to make the pattern finer (line width of 1 μm or less).
As a 1 × exposure type exposure apparatus, for example, it is difficult to process a pattern having a width of 1 μm or less by photolithography using a mask aligner using an g-line of an ultrahigh pressure mercury lamp having a wavelength of 435.8 nm as an exposure light source. At present, the processing width of plasma etching is limited, and the limit is about 1 μm.
なお、露光光源には、超高圧水銀ランプのg線の他に、波長365nm(紫外)の超高圧水銀ランプのi線や、波長248 nmのKrFエキシマレーザ、波長193 nmのArFエキシマレーザ等があり、光源の波長が短くなるほど、パターン幅を小さくすることができる。
実際にシリコンウェハーにスピンコータを用いてフォトレジストを塗布し、プリベークした後、そのフォトレジスト膜に、上述のg線を用いたマスクアライナによって、1μmから2000μmの線幅のラインアンドスペース(L&S)のパターンを露光し、現像処理した後、ポストベークしてエッチングレジストパターンを形成し、RIE(Reactive Ion Etching)装置によるドライエッチングでエッチング加工して、壁状構造を形成し、エッチング加工後にレジストを除去して、その形状をSEM観察した。図5はその結果を示したものである。
図5が示すように、パターン幅が2μm以上の領域では、パターンが独立してエッチングされ、壁状構造部は4本のラインに分離されているが、1μmの領域では、壁状構造部に部分的な欠落が生じており(図5では「パターン連結部6」として示している)、パターンの状態が良好でないことが確認される。
フォトリソグラフィにおけるパターン精度を向上させる方法としては、例えば「特許文献1」や「特許文献2」に記載の方法がある。
In addition to the g-line of an ultra-high pressure mercury lamp, the exposure light source includes an i-line of an ultra-high pressure mercury lamp with a wavelength of 365 nm (ultraviolet), a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm, etc. Yes, the shorter the wavelength of the light source, the smaller the pattern width.
After actually applying a photoresist on a silicon wafer using a spin coater and pre-baking, the photoresist film is subjected to a line-and-space (L & S) with a line width of 1 μm to 2000 μm by the mask aligner using the g-line. After the pattern is exposed and developed, it is post-baked to form an etching resist pattern, etched by dry etching with a RIE (Reactive Ion Etching) device to form a wall-like structure, and the resist is removed after etching The shape was observed by SEM. FIG. 5 shows the result.
As shown in FIG. 5, in the region where the pattern width is 2 μm or more, the pattern is etched independently and the wall-like structure is separated into four lines, but in the region of 1 μm, the wall-like structure is separated. A partial omission has occurred (shown as “pattern connecting portion 6” in FIG. 5), and it is confirmed that the pattern state is not good.
As a method for improving the pattern accuracy in photolithography, for example, there are methods described in “
図4は、特許文献1に開示されている半導体デバイスの製造方法の工程を示した断面図である。
表面に薄膜7を生成された半導体基板1〔図4(a)〕の表面にポジ型のフォトレジスト膜2をスピンコートした後にプリベークし〔図4(b)〕、フォトマスク3を介してフォトレジスト膜2に選択的に紫外線4を照射した後にポストベークし〔図4(c)〕、現像工程によって露光領域のフォトレジスト膜2を除去する〔図4(d)〕。この状態で、未露光部がレジストパターン2aとして残る。続いて、この半導体基板を真空容器に入れて減圧状態とし、レジストパターン2aを形成した面に、レジストの飛び散りが起きない程度の強度の紫外線5を照射して脱ガスする〔図4(e)〕。次に、プラズマエッチングで薄膜7をエッチングして薄膜パターン7aを形成し〔図4(f)〕、最後にレジストパターン2aを除去する。
なお、特許文献1においては、露光装置としてはステッパーが用いられているが、等倍露光型露光装置を用いる場合においても、製造工程は図4と同じ工程となる。
特許文献1の製造方法は、従来の一般的な方法に脱ガス工程を追加したものであって、従来の一般的な方法においてエッチング工程で発生するガスに伴う精度低下を排除したものである。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the steps of the semiconductor device manufacturing method disclosed in
A positive
In
The manufacturing method of
特許文献2は、段差のある基板上に精度の高いレジストパターンを形成する方法に関するものである。
上述したように、等倍露光型露光装置(マスクアライナー)を用いてフォトマスクのパターンを転写する方法でレジストパターンを形成する場合には、幅1μm以下のレジストパターンおよび幅1μm以下の柱状構造または壁状構造を実現することは困難である。一方、幅1μm以下の加工が可能な縮小投影型露光法に用いられる縮小投影型露光装置(ステッパー)は、その価格が等倍露光型露光装置に比べて1桁ほど高く、この方法を採用するためには、高額の設備投資が必要となる。
この発明の課題は、縮小投影型露光装置ほどの高額な設備投資を必要としない等倍露光型露光装置を用いて、幅1μm以下のレジストパターンおよび幅1μm以下の柱状構造や壁状構造の形成を可能とすること、である。
As described above, when a resist pattern is formed by a method of transferring a photomask pattern using a 1 × exposure apparatus (mask aligner), a resist pattern having a width of 1 μm or less and a columnar structure having a width of 1 μm or less or It is difficult to realize a wall-like structure. On the other hand, a reduction projection type exposure apparatus (stepper) used for a reduction projection type exposure method capable of processing with a width of 1 μm or less is about one digit higher than a 1 × exposure type exposure apparatus, and this method is adopted. In order to do so, a large capital investment is required.
An object of the present invention is to form a resist pattern having a width of 1 μm or less and a columnar structure or a wall-like structure having a width of 1 μm or less by using an equal-exposure exposure apparatus that does not require as much capital investment as a reduction projection exposure apparatus. It is possible to.
この発明においては、フォトリソグラフィのレジストパターン形成過程に、微小幅のレジストパターンを形成する位置にμmオーダーの微小段差を形成する工程を有し、この段差の側面近傍にフォトレジストを残留させて、微小幅のレジストパターンを形成させる。このレジストパターンの幅と厚さは、段差の大きさや、塗布するフォトレジストの粘度、フォトレジストの塗布条件、フォトレジストへの露光条件、フォトレジストの現像条件など、で制御できる。請求項1の発明は、基本工程に関するものであり、請求項2の発明は、レジストパターンの幅と厚さの制御に関するものであり、請求項3は、柱状構造や壁状構造の形成に関するものである。
請求項1の発明は、半導体基板または半導体層付き基板をフォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術によって微細加工する半導体デバイスの製造方法であって、フォトリソグラフィのレジストパターン形成過程に、レジストパターンの内の微小幅のレジストパターンに対応する位置に微小な段差を形成する段差形成工程と、前記の微小な段差を形成された基板面上にポジ型のフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、塗布されたフォトレジストへの露光領域の中に、前記の微小段差に対応するレジストパターンの部分を含め、微小段差の側面部近傍以外の露光領域のフォトレジストは完全に除去し、かつ微小段差の側面部近傍のみにはフォトレジストを残留させる条件のフォトレジストへの露光およびフォトレジストの現像を実行する露光・現像工程と、を有する。
In this invention, in the resist pattern formation process of photolithography, there is a step of forming a minute step of μm order at a position where a minute width resist pattern is formed, and the photoresist is left in the vicinity of the side surface of the step, A very narrow resist pattern is formed. The width and thickness of the resist pattern can be controlled by the step size, the viscosity of the photoresist to be applied, the photoresist application conditions, the photoresist exposure conditions, the photoresist development conditions, and the like. The invention of
The invention of
レジストパターンの内の微小幅のレジストパターンを、微小段差の側面部近傍に残されるフォトレジストによって形成するので、その幅や厚さは、フォトマスクの精度や光源の波長の影響を受けず、フォトレジスト塗布時に微小段差の側面部に形成されるフォトレジストの形状で決まり、その幅と厚さの比も制御可能である。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、微小段差の側面部近傍に残留させるフォトレジストの幅と厚さを、微小段差の大きさと、塗布するフォトレジストの粘度と、フォトレジストの塗布条件と、フォトレジストへの露光条件と、フォトレジストの現像条件と、によって制御する。
微小段差の側面部近傍に残留させるフォトレジストの幅と厚さは、微小段差の大きさを大きくすれば広くなって厚くなり、小さくすれば狭くなって薄くなり、塗布するフォトレジストの粘度を高くすれば広くなって厚くなり、低くすれば狭くなって薄くなり、フォトレジストへの露光量を多くすれば狭くなって薄くなり、フォトレジストの現像時間を長くすれば狭くなって薄くなる。更に、フォトレジストの塗布条件によっても、幅および厚さ、幅と厚さの比を制御することができるので、前記の諸条件と塗布条件とを組み合わせることによって、レジストパターンの幅と厚さの制御範囲がより広くなる。
Since the resist pattern with a very small width of the resist pattern is formed by the photoresist left in the vicinity of the side surface of the minute step, its width and thickness are not affected by the accuracy of the photomask or the wavelength of the light source, It is determined by the shape of the photoresist formed on the side surface of the minute step at the time of applying the resist, and the ratio between the width and the thickness can be controlled.
The invention of
The width and thickness of the photoresist remaining in the vicinity of the side surface of the minute step becomes wider and thicker as the size of the minute step is increased, and becomes thinner and thinner as the size of the minute step is increased. It becomes wider and thicker, lowering it becomes narrower and thinner, increasing the amount of exposure to the photoresist makes it narrower and thinner, and increasing the photoresist development time makes it narrower and thinner. Furthermore, since the width and thickness and the ratio of the width and thickness can be controlled also by the coating conditions of the photoresist, the width and thickness of the resist pattern can be controlled by combining the above conditions and the coating conditions. The control range becomes wider.
請求項3の発明は、請求項1に記載のレジストパターン形成過程によって形成したレジストパターンをエッチングマスクとして用い、ドライエッチング加工によって、半導体基板または半導体層付き基板の半導体層に柱状構造および壁状構造の何れかまたは両方を形成する。
請求項1の発明によれば、微小段差の側面部に形成される微小幅のレジストパターンの幅と厚さの比を制御することは可能であるから、幅の狭いレジストパターンの場合においても、柱状構造や壁状構造のような深堀りエッチングのためのドライエッチング加工に耐える厚さを確保することができる。
The invention of claim 3 uses the resist pattern formed by the resist pattern formation process according to
According to the invention of
請求項1の発明においては、レジストパターンの内の微小幅のレジストパターンを微小段差の側面部近傍に残されるフォトレジストによって形成するので、その幅や厚さは、フォトマスクの精度や光源の波長の影響を受けず、フォトレジスト塗布時に微小段差の側面部に形成されるフォトレジストの形状で決まり、その幅と厚さの比も制御可能である。
したがって、この発明によれば、等倍露光型露光装置を用いてフォトマスクのパターンを転写する方式では実現できない微小幅のレジストパターンを形成することができ、この発明の課題である幅1μm以下のレジストパターンの形成を可能とすることができる。
微小段差の側面部近傍に残留させるフォトレジストの幅と厚さは、微小段差の大きさを大きくすれば広くなって厚くなり、小さくすれば狭くなって薄くなり、塗布するフォトレジストの粘度を高くすれば広くなって厚くなり、低くすれば狭くなって薄くなり、フォトレジストへの露光量を多くすれば狭くなって薄くなり、フォトレジストの現像時間を長くすれば狭くなって薄くなる。更に、フォトレジストの塗布条件によっても、幅および厚さ、幅と厚さの比を制御することができるので、前記の諸条件と塗布条件とを組み合わせることによって、レジストパターンの幅と厚さの制御範囲がより広くなる。
したがって、請求項2の発明によれば、等倍露光型露光装置を用いてフォトマスクのパターンを転写する方式では実現できない微小幅のレジストパターンを確実に形成することができ、この発明の課題である幅1μm以下のレジストパターンの形成をより確実に可能とすることができる。
In the first aspect of the present invention, the resist pattern having a minute width in the resist pattern is formed by the photoresist left in the vicinity of the side surface portion of the minute step. It is determined by the shape of the photoresist formed on the side surface of the minute step when the photoresist is applied, and the width / thickness ratio can be controlled.
Therefore, according to the present invention, it is possible to form a resist pattern having a very small width that cannot be realized by a method of transferring a photomask pattern using a unit-size exposure type exposure apparatus. A resist pattern can be formed.
The width and thickness of the photoresist remaining in the vicinity of the side surface of the minute step becomes wider and thicker as the size of the minute step is increased, and becomes thinner and thinner as the size of the minute step is increased. It becomes wider and thicker, lowering it becomes narrower and thinner, increasing the amount of exposure to the photoresist makes it narrower and thinner, and increasing the photoresist development time makes it narrower and thinner. Furthermore, the width and thickness, and the ratio of the width and thickness can be controlled also by the coating conditions of the photoresist. The control range becomes wider.
Therefore, according to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably form a resist pattern having a very small width that cannot be realized by a method of transferring a pattern of a photomask using a 1 × -exposure exposure apparatus. It is possible to more reliably form a resist pattern having a certain width of 1 μm or less.
請求項1の発明によれば微小段差の側面部に形成される微小幅のレジストパターンの幅と厚さの比を制御することは可能であるから、幅の狭いレジストパターンの場合においても、柱状構造や壁状構造のような深堀加工のためのドライエッチング加工に耐える厚さを確保することができる。
したがって、請求項3の発明によれば、この発明の課題である幅1μm以下の柱状構造や壁状構造の形成を可能とすることができる。
According to the invention of
Therefore, according to the invention of claim 3, it is possible to form a columnar structure or a wall-like structure having a width of 1 μm or less, which is the subject of the present invention.
この発明は、前述したように、1μm以下のような微小な幅のレジストパターンを、フォトマスクのパターン転写によらず、段差の側面部に残留させたフォトレジストによって形成するので、この発明によって形成されるレジストパターンは、フォトマスクの精度や光源の波長の影響を殆ど受けない。
図1は、この発明による半導体デバイスの製造方法の実施の形態を説明するための工程を示す断面図であり、図2は、この発明の要点を説明するための断面図である。
この発明では、微小幅のレジストパターンを形成する半導体基板1上の所定位置に、従来の汎用技術によって微小な段差11を形成し〔図1(b)〕、段差11を形成された段差付き半導体基板1bの表面にフォトレジスト膜2を塗布し〔図1(c)〕、現像工程でフォトレジストを除去する領域(露光領域)に段差11を含めたフォトマスク3を用いて、フォトレジスト膜2に照射光9を照射し〔図1(d)〕、現像工程を経て基板の平坦部に形成されたレジストパターン2aおよび段差11の側面部に形成された段差部レジストパターン2bを得る〔図1(e)〕。
段差の側面部にレジストパターンを形成するので、段差の大きさやフォトレジストの粘度等の物性値、フォトレジストの塗布条件、フォトレジストへの露光条件、フォトレジストの現像条件などによって、レジストパターンの断面形状が決定され、これらの条件を選定することによって、1μm以下の幅のレジストパターンを形成することが可能となる。
In the present invention, as described above, a resist pattern having a minute width of 1 μm or less is formed by the photoresist left on the side surface of the step, regardless of the pattern transfer of the photomask. The resist pattern is hardly affected by the accuracy of the photomask and the wavelength of the light source.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing steps for explaining an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the main points of the present invention.
In the present invention, a minute step 11 is formed at a predetermined position on a
Since the resist pattern is formed on the side surface of the step, the cross section of the resist pattern depends on the physical properties such as step size and photoresist viscosity, photoresist coating conditions, photoresist exposure conditions, photoresist development conditions, etc. The shape is determined, and by selecting these conditions, it becomes possible to form a resist pattern having a width of 1 μm or less.
図2は、塗布されたフォトレジストが段差の側面部に形成する形状が段差の大小およびフォトレジストの粘度によってどのように変わるかをモデル的に示したものであり、左側は段差の小さい場合、右側は段差の大きい場合に相当し、同じ列では、上から順に粘度の高い場合、中間の場合、低い場合に相当する。段差側面部のフォトレジストの幅は、段差が小さくなると狭くなり、段差が大きくなると広くなり、同様に、粘度が低くなると狭くなり、粘度が高くなると広くなる。同様に、塗布条件、例えばスピナーの回転数や回転数の立ち上げ条件、を変えることによっても、段差側面部のフォトレジストの幅を制御することができる。段差側面部のフォトレジストの厚さも同様である。
なお、図2では、平坦部のフォトレジストの厚さが段差より小さい状態で示されているが、フォトレジストの厚さが段差より大きくなる場合もある。
このように形成された段差側面部のフォトレジストの形状は、露光・現像工程を経ることによって、その一部が表面から除去され、段差部レジストパターン2bとなる。その除去量は露光条件および現像条件で決まるが、当然のことながら、両条件は、少なくとも、段差側面部以外の平坦な部分に塗布されたフォトレジストを完全に除去するに必要十分であることを満たしていなければならない。
FIG. 2 shows how the shape of the coated photoresist formed on the side surface of the step changes depending on the size of the step and the viscosity of the photoresist. The right side corresponds to the case where the level difference is large, and in the same row, the case corresponds to the case where the viscosity is high from the top, the middle case, and the low case. The width of the photoresist on the side surface of the step becomes narrower when the step becomes smaller, becomes wider when the step becomes larger, and becomes narrower when the viscosity becomes lower, and becomes wider when the viscosity becomes higher. Similarly, the width of the photoresist on the side surface of the step can also be controlled by changing the coating conditions such as the spinner rotation speed and the rotation speed start-up condition. The same applies to the thickness of the photoresist on the side surface of the step.
In FIG. 2, the thickness of the photoresist in the flat portion is shown as being smaller than the step, but the thickness of the photoresist may be larger than the step.
The shape of the photoresist on the side surface portion of the step formed in this way is partly removed from the surface through an exposure / development process, and becomes a step portion resist pattern 2b. The amount of removal depends on the exposure conditions and development conditions, but it should be understood that both conditions are necessary and sufficient to completely remove the photoresist applied to at least a flat portion other than the side surface of the step. Must meet.
このようにして形成された段差部レジストパターン2bをエッチングマスクとして、ドライエッチングによって、例えば1μm以下の幅の壁状構造部12や柱状構造が形成される〔図1(f)〕。
以下に実施例を用いて具体的に説明する。
With the stepped resist pattern 2b formed in this way as an etching mask, a wall-like structure 12 or a columnar structure having a width of, for example, 1 μm or less is formed by dry etching [FIG. 1 (f)].
This will be specifically described below using examples.
図3は、SOI基板を用いて壁状構造を形成した実施例を示し、(a)は現像工程後の状態を示すSEM写真、(b)はそのAA'断面をモデル的に示す断面図、(c)はエッチング工程後のAA'断面をモデル的に示す断面図、(d)はエッチング工程後の状態を示すSEM写真である。
図3(a)は、SOI基板のシリコン層81の表面に、浅堀加工によって1μm程度の段差を形成し、表1に示したフォトレジストおよびフォトレジストの塗布条件(スピンコート条件)でフォトレジストを塗布し、段差部にも露光するフォトマスクを用いて表1に示した条件で露光した後、表1に示した条件で現像した状態を示したSEM写真である。
段差を含む領域に表1に示した条件で、フォトレジストを塗布し、露光・現像処理することによって、平坦部のフォトレジストは除去され、段差の側面部のみにフォトレジストが残り、段差部レジストパターン2bおよび2cを形成することができた。段差部レジストパターン2cの幅は約0.5μmである。
なお、この場合に平坦部に塗布されたフォトレジストの厚さは4μmであり、露光されなかった平坦部にはレジストパターン2aが形成されている。
FIG. 3 shows an embodiment in which a wall-like structure is formed using an SOI substrate, (a) is a SEM photograph showing a state after the development step, (b) is a cross-sectional view showing a model of the AA ′ cross section, (C) is a cross-sectional view schematically showing the AA ′ cross section after the etching process, and (d) is an SEM photograph showing a state after the etching process.
3A shows a step of about 1 μm formed on the surface of the silicon layer 81 of the SOI substrate by shallow digging, and the photoresist and the photoresist coating conditions (spin coating conditions) shown in Table 1 are used. 5 is an SEM photograph showing a state where the film is exposed under the conditions shown in Table 1 using a photomask that is applied to the stepped portion and exposed to the stepped portion, and then developed under the conditions shown in Table 1.
By applying a photoresist to the region including the step under the conditions shown in Table 1, and exposing and developing, the photoresist on the flat portion is removed, and the photoresist remains only on the side surface portion of the step. Patterns 2b and 2c could be formed. The width of the step portion resist pattern 2c is about 0.5 μm.
In this case, the thickness of the photoresist applied to the flat portion is 4 μm, and a resist
以上で説明したレジストパターン形成過程の諸条件は表1に示されているが、これらの条件を従来技術の場合と比較するために、従来条件の1例を表2に示す。 Various conditions of the resist pattern forming process described above are shown in Table 1. Table 2 shows an example of conventional conditions in order to compare these conditions with those of the prior art.
従来条件と比較して実施例の条件が異なる点は、フォトレジストの粘度を大幅に高くしていること、スピンコートの低速側の立上げを急峻にし低速から高速への立上げをゆっくりし且つ高速の保持時間を短くしていること、露光時間および現像時間を長くしていること、である。
The differences in the conditions of the examples compared to the conventional conditions are that the viscosity of the photoresist is greatly increased, the start-up on the low-speed side of the spin coat is steep and the start-up from low speed to high speed is slow, and The high-speed holding time is shortened, and the exposure time and development time are lengthened.
なお、表2の場合に平坦部に塗布されるフォトレジストの厚さは1.2μm程度である。
このようにして得られた段差部レジストパターン2bおよび2cをエッチングマスクとし、深堀加工の可能なドライエッチング、例えばDeep-RIE(Reactive Ion Etching)装置を用いたBosch プロセス、によって加工して、図3(d)に示すような壁状構造部12bおよび12cを得ることができた。図3(c)は、そのAA'断面をモデル的に示したものであり、半導体層81がエッチングされて、壁状構造部12cが形成されていることを示している。
以上の実施例の説明から明らかなように、この発明によれば、縮小投影型露光装置ほどの高額な設備を用いなくても、1μm以下の幅のレジストパターンを形成することが可能となり、これをエッチングマスクとして、1μm以下の幅の壁状構造や柱状構造を形成することができる。
In the case of Table 2, the thickness of the photoresist applied to the flat portion is about 1.2 μm.
The step resist patterns 2b and 2c obtained in this way are used as etching masks and processed by dry etching capable of deep drilling, for example, a Bosch process using a Deep-RIE (Reactive Ion Etching) apparatus. Wall-
As is apparent from the above description of the embodiments, according to the present invention, it is possible to form a resist pattern having a width of 1 μm or less without using expensive equipment as in a reduced projection type exposure apparatus. As an etching mask, a wall-like structure or a columnar structure with a width of 1 μm or less can be formed.
1:半導体基板 1b:段差付き半導体基板
1c:加工上がり半導体基板
11:段差 12、12b、12c:壁状構造部
2:フォトレジスト膜 2a:レジストパターン
2b、2c:段差部レジストパターン
3:フォトマスク
4、5:紫外線
6:パターン連結部
7:薄膜 7a:薄膜パターン
8:段差付きSOI基板 8c:加工上がりSOI基板
81:シリコン層
9:照射光
1:
1c: Finished semiconductor substrate
11:
2b, 2c: Stepped resist pattern 3: Photomask 4, 5: Ultraviolet light 6: Pattern connection 7: Thin film 7a: Thin film pattern 8: SOI substrate with step 8c: Finished SOI substrate
81: Silicon layer 9: Irradiation light
Claims (3)
フォトリソグラフィのレジストパターン形成過程に、
レジストパターンの内の微小幅のレジストパターンに対応する位置に微小な段差を形成する段差形成工程と、
前記の微小な段差を形成された基板面上にポジ型のフォトレジストを塗布するフォトレジスト塗布工程と、
塗布されたフォトレジストへの露光領域の中に、前記の微小段差に対応するレジストパターンの部分を含め、微小段差の側面部近傍以外の露光領域のフォトレジストは完全に除去し、かつ微小段差の側面部近傍のみにはフォトレジストを残留させる条件のフォトレジストへの露光およびフォトレジストの現像を実行する露光・現像工程と、を有する、
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a semiconductor substrate or a substrate with a semiconductor layer is microfabricated by photolithography technology and dry etching technology,
In the resist pattern formation process of photolithography,
A step forming step for forming a minute step at a position corresponding to a resist pattern having a minute width in the resist pattern;
A photoresist coating step of coating a positive type photoresist on the substrate surface on which the minute steps are formed;
In the exposed area of the applied photoresist, including the resist pattern corresponding to the minute step, the photoresist in the exposed area other than the vicinity of the side surface of the minute step is completely removed, and the minute step Only in the vicinity of the side surface portion, it has an exposure / development process for executing exposure to the photoresist under conditions for leaving the photoresist and development of the photoresist,
A method for manufacturing a semiconductor device.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体デバイスの製造方法。 The width and thickness of the photoresist remaining in the vicinity of the side surface of the minute step, the size of the minute step, the viscosity of the photoresist to be applied, the coating condition of the photoresist, the exposure condition to the photoresist, and the photoresist Controlled by development conditions,
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
A resist pattern formed by the resist pattern forming process according to claim 1 is used as an etching mask, and either or both of a columnar structure and a wall-like structure are formed in a semiconductor layer of a semiconductor substrate or a substrate with a semiconductor layer by dry etching. To
A method for manufacturing a semiconductor device.
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