JP3494864B2 - 円形パターニング方法 - Google Patents

円形パターニング方法

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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円形パターニング
方法に係り、さらに詳しくは、使用するエッチング用マ
スクの微細な形状の違いにとらわれることなく安定した
円形パターンを得る円形パターニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられているマスクアライナ
ー等の露光装置では、ガラス上に形成されたクロムマス
ク（以下、ガラスマスク又は単にマスクという）を基板
上に接触させて基板上のフォトレジストにマスクパター
ンを転写していた（この転写プロセスは、フォトファブ
リケーションプロセスと称されている）。このため、マ
スクの形状が高い精度でフォトレジストに転写されてい
た。
【０００３】例えば、図８〜図１０には、従来のエッチ
ングプロセスが示され、各図（ａ）は工程断面図、各図
（ｂ）はその平面図が示されている。図８（ａ）に示さ
れるように、シリコン基板２０上に熱酸化等によってシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2）２２が形成され、その上にフ
ォトレジスト２４が塗布される。
【０００４】つぎに、上記したマスクアライナー等の露
光装置を用いてフォトリソグラフィ技術によりマスクパ
ターンをフォトレジスト２４に転写することで、図９に
示されるようなレジストマスク２４ａがシリコン酸化膜
２２上に形成される。ここでは、レジストマスク２４ａ
として、円形と矩形のレジストマスクが形成されている
ものとする。
【０００５】そして、図１０では、レジストマスク２４
ａをエッチングマスクとして、例えば、緩衝フッ酸溶液
（ＢＨＦ）などを使ってシリコン酸化膜２２をエッチン
グすることにより、所望のパターン２２ａを得ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエッチングプロセスにあっては、マスクパタ
ーンが高い精度でフォトレジストに転写されてしまうた
め、マスクパターン自体の外周部の輪郭に凹凸があった
り、形状そのものが設計図と比較していびつであると、
それらの問題を含んだまま転写されてしまうという不都
合があった。
【０００７】また、従来のエッチングプロセスでは、マ
スクパターンの不良を後工程で修正することは困難であ
った。
【０００８】そこで、上記したマスクは、一般には、Ｃ
ＡＤ等で描かれた形状を座標変換した後、マスクへ描画
してマスク原盤を作製し、通常はその原盤の複製マスク
をプロセス用に作製して使用されていた。このため、上
記のようなマスクパターンの外周部の輪郭の凹凸や形状
のいびつさを事前に克服するには、座標変換精度を高め
ることが考えられるが、座標変換を行うことから完全な
修正が望めない上、マスク単価のコストアップが不可避
であるという不都合があった。
【０００９】そして、マスクパターンの不良の発生は、
図９（ｂ）などに示されるように、矩形のような直線パ
ターンよりは、円形のような曲線パターンに多く、正確
な円形パターンを形成する方法が要請されている。
【００１０】さらに、成形されるパターン形状の不良
は、マスク形状以外の原因、例えば、製造工程中に侵入
した塵や埃により発生することもあった。
【００１１】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、塵や埃による汚染やマスクパ
ターンの不良等があっても所望の円形パターンを得るこ
とができる円形パターニング方法を提供することを目的
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、被エッチング材料上に
円形のエッチング用マスクを形成する工程と、前記被エ
ッチング材料をエッチングして円形状にパターニングす
る第１のエッチング工程と、前記第１のエッチング工程
後に前記エッチング用マスクを除去する工程と、前記第
１のエッチング工程によって得られたパターンに対して
さらに等方性エッチングを行う第２のエッチング工程
と、を含み、前記第１のエッチング工程によって得られ
たパターン外周の鋭角部を前記第２のエッチング工程で
溶解させて円形パターンを得ることを特徴とする。
【００１３】これによれば、第１のエッチング工程後に
エッチング用マスクを除去して、第２のエッチング工程
でパターンをさらに等方性エッチングするようにしたた
め、第１のエッチング工程で得られたパターン外周に鋭
角部があっても、第２のエッチング工程でその部分が溶
解され、滑らかな円形パターンを得ることができる。
【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の円形パターニング方法において、前記第２のエッチン
グ工程をさらに複数のエッチング工程に分けて行うこと
を特徴とする。
【００１５】これによれば、第２のエッチング工程は、
エッチング回数に制限はなく、寸法精度や鋭角部の修正
状況を確認しながら複数回に分けて徐々にエッチングを
行うようにしても良い。
【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の円形パターニング方法において、前記第２の
エッチング工程後に得られるパターンの厚さと径とが所
望の大きさとなるように、前記被エッチング材料の厚さ
と前記エッチング用マスクの径とを予め調整しておくこ
とを特徴とする。
【００１７】これによれば、第２のエッチング工程でさ
らにパターンをエッチングされると、パターン形状が縮
小するため、前もってその縮小分を計算に入れて被エッ
チング材料の厚さやマスクの径を決めれば、最終的に得
られるパターンを所望の寸法精度とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る円形パター
ニング方法の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明
する。
【００１９】図１〜図５には、本実施の形態に係る円形
パターニング方法を説明する工程図が示され、各図
（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。図６および図
７は、本発明の原理を説明する図である。以下では、図
６および図７に基づいて原理を説明した後、図１〜図５
に基づいて工程を説明する。
【００２０】まず、図６（ａ）には、露光装置のマスク
アライナーを用いてフォトリソグラフィ技術により円形
のマスクパターンをフォトレジストに転写して形成され
たレジストマスク１４の形状が示されている。このレジ
ストマスク１４は、図６（ｂ）に示されるように、シリ
コン基板１０上に形成されたシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ 2）をエッチングする際のマスクである。
【００２１】このシリコン酸化膜のエッチャントには緩
衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）などが使われ、マスク形状が正
確に転写されたパターン１２ａが得られる。図６（ａ）
からもわかるように、円形であるはずのレジストマスク
１４のパターンの外周部に凹凸があると、転写されたパ
ターン１２ａ（破線で図示）も同様の凹凸を持ってい
る。
【００２２】このため、本発明では、レジストマスク１
４を除去するだけでは円形の外周部に凹凸のあるパター
ン１２ａが形成されてしまうため、図６（ｂ）の一部を
拡大した図７（ａ）の状態から、レジストマスク１４を
除去した後のシリコン酸化膜からなるパターン１２ａを
緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）などを使って等方性エッチン
グを行う（図７（ｂ））。これにより、図７（ｃ）に示
されるように、凹凸の鋭角部等を削って、外周部分が全
体に滑らかになるようにエッチングされて縮小パターン
１２ｃとなり、ほぼ真円に近いパターンが得られるよう
にしたものである。
【００２３】つぎに、図１〜図５に基づいて本実施の形
態の製造工程を説明する。図１では、シリコン基板１０
上に熱酸化等により所定膜厚のシリコン酸化膜（ＳｉＯ
2）１２が形成され、その上にフォトレジストが塗布さ
れて、マスクアライナーによりガラスマスクのパターン
（ここでは、円形パターン）がフォトプロセスで転写さ
れてレジストマスク１４が形成される。
【００２４】なお、図１（ｂ）のレジストマスク１４の
輪郭線が二重に描いてあるが、これはレジストマスク１
４の側面のテーパー状態を示したものである。図２以下
についても同様である。
【００２５】図２では、上記フォトプロセスで得られた
凹凸のある円形パターンから成るレジストマスク１４を
シリコン酸化膜１２に転写するため、ウエットエッチン
グが行われる。このウエットエッチングに用いられるエ
ッチャントは、ここでは、フッ化水素酸（５０％溶液）
１に対してフッ化アンモニウム溶液（４０％溶液）６の
割合で混合した緩衝フッ酸溶液（１：６ ＢＨＦ）が常
温にて用いられる。
【００２６】なお、エッチャント溶液の混合比は、必ず
しも上記例に限定されるものではなく、エッチング速度
を変えてエッチングしたい場合には、これらの混合比を
変えれば良い。例えば、上記した（１：６ ＢＨＦ）を
常温で用いた場合のシリコン酸化膜のエッチング速度
は、おおむね１０００オングストローム／ｍｉｎであ
る。
【００２７】つぎに、図３は、図２におけるレジストマ
スク１４をアセトンまたはＲＡＳ（９８％硝酸）にて除
去したものである。通常ならば、ここで残ったシリコン
酸化膜のパターン１２ａをプロセス用のマスクとして用
いるが、本実施の形態では、これをさらに緩衝フッ酸溶
液（ＢＨＦ）を上記図２の場合と同じエッチング条件
で、パターン１２ａを追加エッチングすることにより、
図４に示されるようなパターン１２ｂ、あるいは、図５
に示されるようなパターン１２ｃのように徐々に外周部
の凹凸の鋭角部が溶解されて、ほぼ真円のパターンを得
ることができる。
【００２８】仮に、従来例において、レジストマスクを
付けたままで追加エッチングを緩衝フッ酸溶液（ＢＨ
Ｆ）を用いて行ったとしても、横方向のエッチングが進
んで、本実施の形態のような真円に近いパターンを得る
ことができないことが、本発明者らの実験によって実証
されている。
【００２９】なお、上記実施の形態では、シリコン酸化
膜（ＳｉＯ2）のプロセス用のマスクの場合として説明
したが、これに限定されず、シリコン酸化膜以外のプロ
セス用のマスク作製時にも同様に適用することが可能で
あり、その場合には、シリコン酸化膜のエッチャントで
ある緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）が対応する膜のエッチャ
ントに変わるだけである。
【００３０】
【発明の効果】この発明によれば、塵や埃による汚染や
マスクパターンの不良等があっても所望の円形パターン
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の円形パターニング方
法を説明する工程図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の円形パターニング方
法を説明する工程図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の円形パターニング方
法を説明する工程図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の円形パターニング方
法を説明する工程図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の円形パターニング方
法を説明する工程図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の原理説明図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の原理説明図である。
【図８】従来のパターニング方法を説明する工程図であ
る。
【図９】従来のパターニング方法を説明する工程図であ
る。
【図１０】従来のパターニング方法を説明する工程図で
ある。
【符号の説明】 １０ シリコン基板 １２ａ〜１２ｃ パターン（シリコン酸化膜） １４ レジストマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白川部 喜春 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 高橋 寛 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 市原 進 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者 ミッシェル デポン 千葉県松戸市高塚新田620−４ (56)参考文献 特開 平６−252449（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−77982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−81477（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/306,21/308 C23F 1/00 - 1/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被エッチング材料上に円形のエッチング
    用マスクを形成する工程と、 前記被エッチング材料をエッチングして円形状にパター
    ニングする第１のエッチング工程と、 前記第１のエッチング工程後に前記エッチング用マスク
    を除去する工程と、 前記第１のエッチング工程によって得られたパターンに
    対してさらに等方性エッチングを行う第２のエッチング
    工程と、 を含み、 前記第１のエッチング工程によって得られたパターン外
    周の鋭角部を前記第２のエッチング工程で溶解させて円
    形パターンを得ることを特徴とする円形パターニング方
    法。
  2. 【請求項２】 前記第２のエッチング工程をさらに複数
    のエッチング工程に分けて行うことを特徴とする請求項
    １に記載の円形パターニング方法。
  3. 【請求項３】 前記第２のエッチング工程後に得られる
    パターンの厚さと径とが所望の大きさとなるように、前
    記被エッチング材料の厚さと前記エッチング用マスクの
    径とを予め調整しておくことを特徴とする請求項１また
    は２に記載の円形パターニング方法。
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