JP2013172082A - パターン形成方法、半導体装置の製造方法および塗布装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態のパターン形成方法は、基板上にレジストパターン3を形成する工程と、前記基板上に、レジストパターン3を覆う所定の厚さ分布を有する塗布膜4を形成する工程とを含む。さらに、塗布膜4を薄くすることにより、レジストパターン3の上面を露出させる工程と、レジストパターン3を除去して残った塗布膜(塗布膜パターン)4をマスクにして前記基板を加工することにより、前記基板にパターンを形成する工程とを含む。ここで、前記所定の厚さ分布は、塗布膜4を薄くすることにより生じる、塗布膜4の厚さの減少量の分布を相殺するように選ばれている。
【選択図】 図2
Description
図1−図5は第1の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。
まず、シリコン基板1上に被加工膜2を形成する。本実施形態では、シリコン基板1と被加工膜2をまとめて基板という。被加工膜2は、例えば、シリコン酸化膜等の絶縁膜や、多結晶シリコン膜等の半導体膜である。次に、被加工膜2上にレジストパターン3を形成する。レジストパターン3は、例えば、光リソグラフィプロセス、または、インプリントプロセスにより形成する。
レジストパターン3を覆う所定の厚さ分布を有する塗布膜4を塗布法により基板上に形成する。上記所定の厚さ分布は一様ではない。上記所定の厚さ分布については、後で再び説明する。
塗布膜4をエッチバックにより薄くすることにより、レジストパターン3の上面を露出させる。エッチバックは、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)プロセスを用いて行われる。本実施形態の場合、図3に示すように、レジストパターン3の上部側面も露出させる。RIEプロセスの代わりに、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスを用いても構わない。
塗布膜4に対してレジストパターン3を選択的に除去する。レジストパターン3の除去は、例えば、炭化処理により行う。レジストパターン3を除去して残った塗布膜(塗布膜パターン)4は、レジストパターン3を反転したパターンを有する。塗布膜パターン4は基板面内において一様な厚さを有する。
塗布膜パターン4をマスクにして被加工膜2をエッチングし、被加工膜2からなるパターンを形成する。被加工膜2が多結晶シリコン膜等の半導体膜の場合、例えば、ゲートパターン(ゲート電極)が形成される。被加工膜2が絶縁膜の場合、例えば、コンタクトホールパターンが形成される。従来のパターン形成方法では、ハーフピッチ20nm以下の微細パターンを形成することは困難であるが、本実施形態のパターン形成方法であればハーフピッチ20nm以下の微細パターンでも容易に形成することが可能となる。
図13−図19は第2の実施形態に係るパターン形成方法を説明するための断面図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
まず、シリコン基板1上に多結晶シリコン膜(第1の半導体膜)21を形成する。次に、多結晶シリコン膜21上にシリコン酸化膜(絶縁膜)31を形成する。次に、シリコン酸化膜31上にアモルファスシリコン膜(第2の半導体膜)41を形成する。本実施形態では、シリコン基板1と、多結晶シリコン膜21と、シリコン酸化膜31と、アモルファスシリコン膜(a−Si膜)41とをまとめて基板という。次に、a−Si膜41上にレジストパターン3を形成する。
レジストパターン3を覆う所定の厚さ分布を有する塗布膜4を塗布法により基板上に形成する。
塗布膜4をエッチバックにより薄くすることにより、レジストパターン3の上面を露出させる。エッチバック後の塗布膜4の厚さ分布は、略一様である。
塗布膜4に対してレジストパターン3を選択的に除去する。レジストパターン3を除去して残った塗布膜(塗布膜パターン)4は、レジストパターン3を反転したパターンを有し、基板面内において一様な厚さを有する。
塗布膜パターン4をマスクにしてa−Si膜41を選択的にエッチングし、塗布膜パターン4をa−Si膜41に転写する。以下、このパターン転写されたa−Si膜41をa−Si膜パターン41という。
塗布膜パターン4およびa−Si膜パターン41をマスクにして、または、塗布膜パターン4を除去して残ったa−Si膜パターン41をマスクにして、シリコン酸化膜31をエッチングし、a−Si膜パターン41をシリコン酸化膜31に転写する。以下、このパターン転写されたシリコン酸化膜31をシリコン酸化膜パターン31という。
a−Si膜パターン41およびシリコン酸化膜パターン31をマスクにして、または、a−Si膜パターン41を除去して残ったシリコン酸化膜パターン31をマスクにして、多結晶シリコン膜21をエッチングし、シリコン酸化膜パターン31を多結晶シリコン膜21に転写する。
Claims (13)
- 基板上にレジストパターンを形成する工程と、
前記基板上に、前記レジストパターンを覆う所定の厚さ分布を有する塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を、RIE(Reactive Ion Etching)プロセス、または、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスを用いて薄くすることにより、前記レジストパターンの上面を露出させる工程と、
前記レジストパターンを除去して残った前記塗布膜(以下、塗布膜パターンという)をマスクにして前記基板を加工することにより、前記基板にパターンを形成する工程とを具備してなり、
前記所定の厚さ分布は、前記塗布膜を薄くすることにより生じる、前記塗布膜の厚さの減少量の分布を相殺するように選ばれており、
前記基板は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1の半導体膜と、前記半導体膜上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第2の半導体膜とを具備してなり、
前記基板に前記パターンを形成する工程は、
前記塗布膜パターンをマスクにして前記第2の半導体膜をエッチングすることにより、前記第2の半導体膜を含む第1のパターンを形成すること、
前記第1のパターンをマスクにして前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜を含む第2のパターンを形成すること、
前記第2のパターンをマスクにして前記第1の半導体膜をエッチングすることにより、前記第1の半導体膜を含むデバイスパターンを形成することを含み、
前記塗布膜を形成する工程は、回転塗布法を用いて行われ、
前記塗布膜を前記回転塗布法により形成するときに、前記基板に向けてノズルから吐出される塗布液の量、および、前記基板の回転速度の少なくとも一方を制御することにより、前記所定の厚さ分布を有する前記塗布膜を形成することを特徴とするパターン形成方法。 - 基板上にレジストパターンを形成する工程と、
前記基板上に、前記レジストパターンを覆う所定の厚さ分布を有する塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜を薄くすることにより、前記レジストパターンの上面を露出させる工程と、
前記レジストパターンを除去して残った前記塗布膜(以下、塗布膜パターンという)をマスクにして前記基板を加工することにより、前記基板にパターンを形成する工程とを具備してなり、
前記所定の厚さ分布は、前記塗布膜を薄くすることにより生じる、前記塗布膜の厚さの減少量の分布を相殺するように選ばれていることを特徴するパターン形成方法。 - 前記基板は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された被加工膜とを具備し、
前記基板に前記パターンを形成する工程は、前記塗布膜パターンをマスクにして前記被加工膜をエッチングすることにより、前記被加工膜を含むデバイスパターンを形成することを含むことを特徴とする請求項2に記載のパターン形成方法。 - 前記塗布膜を薄くすることは、RIE(Reactive Ion Etching)プロセス、または、CMP(Chemical Mechanical Polishing)プロセスを用いて行われることを特徴する請求項2に記載のパターン形成方法。
- 前記基板は、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第1の半導体膜と、前記半導体膜上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された第2の半導体膜とを具備してなり、
前記基板に前記パターンを形成する工程は、
前記塗布膜パターンをマスクにして前記第2の半導体膜をエッチングすることにより、前記第2の半導体膜を含む第1のパターンを形成すること、
前記第1のパターンをマスクにして前記絶縁膜をエッチングすることにより、前記絶縁膜を含む第2のパターンを形成すること、
前記第2のパターンをマスクにして前記第1の半導体膜をエッチングすることにより、前記第1の半導体膜を含むデバイスパターンを形成することを含むことを特徴する請求項2または3に記載のパターン形成方法。 - 前記塗布膜を形成する工程は、回転塗布法を用いて行われ、
前記塗布膜を前記回転塗布法により形成するときに、前記基板に向けてノズルから吐出される塗布液の量、および、前記基板の回転速度の少なくとも一方を制御することにより、前記所定の厚さ分布を有する前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 前記塗布膜を形成する工程は、インクジェット方式の塗布法を用いて行われ、
前記塗布膜を前記インクジェット方式の塗布法により形成するときに、前記基板に向けてインクジェットヘッドから吐出される液滴の前記基板上における単位面積当たりの数、および、前記基板に向けて前記インクジェットヘッドから吐出される液滴の一滴当たりの量の少なくとも一方を制御することにより、前記所定の厚さ分布を有する前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 前記塗布膜を形成する工程は、スキャン塗布法を用いて行われ、
前記塗布膜を前記スキャン塗布法により形成するときに、前記基板に向けてノズルから吐出される塗布液の量、および、前記ノズルのスキャン速度の少なくとも一方を制御することにより、前記所定の厚さ分布を有する前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 前記塗布膜を形成する工程は、スパイラル塗布法を用いて行われ、
前記塗布膜を前記スパイラル塗布法により形成するときに、前記基板に向けてノゾルから吐出される塗布液の量、前記基板の中央から前記基板の外周に向かって前記ノズルを移動させるときの移動速度、および、前記基板の回転速度の少なくとも一つを制御することにより、前記所定の厚さ分布を有する前記塗布膜を形成することを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のパターン形成方法。 - アスペクト比が同じでハーフピッチが異なる複数のライン&スペースパターンを具備してなる半導体装置の製造方法であって、ハーフピッチが一定値以下のライン&スペースパターンを請求項2ないし9のいずれか1項に記載のパターン形成方法により形成することを特徴する半導体装置の製造方法。
- 前記所定の厚さ分布は、さらに、前記レジストパターンを除去するときに生じる、前記塗布膜の厚さの減少量の分布を相殺するように選ばれていることを特徴する請求項1に記載のパターン形成方法。
- 前記所定の厚さ分布は、さらに、前記塗布膜パターンをマスクにして前記基板を加工することにより生じる、前記塗布膜パターンの厚さの減少量の分布を相殺するように選ばれていることを特徴する請求項1または請求項11に記載のパターン形成方法。
- 基板を保持するための保持手段と、
前記保持手段により保持された前記基板を回転させるための回転手段と、
前記保持手段により保持された前記基板に向けて塗布液を吐出するためのノズルを具備する吐出手段と、
前記保持手段により保持された前記基板の半径方向に沿って前記ノズルを移動させるための移動手段と、
前記回転手段、前記吐出手段および前記移動手段を制御するための制御手段であって、前記保持手段により保持された前記基板を前記回転手段により回転させながら、前記基板の半径方向に沿って前記ノズルを移動させるとともに、前記基板上に所定の厚さ分布を有する塗布膜を形成するために、前記基板上における前記ノズルの位置に対応して、前記回転手段により回転される前記基板の回転速度、前記吐出手段により吐出される前記塗布液の量、および、前記移動手段により移動させられる前記ノズルの移動速度の少なくとも一つを制御する前記制御手段と
を具備してなることを特徴する塗布装置。
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