JPH04181712A - 選択照射光を用いたパターン形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、選択照射光を用いて試料基板にパターンを形
成する選択照射光を用いたパターン形成装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程における重要な技術の一つに、所
定のパターンに従って試料基板に微細加工を施すことに
より、該試料基板に各種素子構造を形成するフォトリソ
グラフィープロセスがある。

該フォトリソグラフィープロセスは、レジスト塗布、パ
ターン露光、現像、エツチング、レジスト剥離などの複
雑で煩雑なプロセスからなっている。

近年、半導体記憶素子に代表されるように、素子の大容
量化１機能の高性能化が急速に進んでおり、それに伴な
って試料基板に形成される回路パターンもより微細化し
、その回路構造もさらに複雑化してきている。また、液
晶デイスプレィやプラズマデイスプレィなどの表示装置
もますます大型化し、それに用いられる素子の機能も複
雑化しつつある。

したがって、これらの素子を前記プロセスで製造する場
合、該プロセス自体の複雑化によってその製造コストが
上昇するばかりでなく、ごみの発生の増加などによって
歩留まりが低下する結果、全体の製造コストも上昇して
しまう。

このような問題点を解決する手段の一つとして、前記レ
ジスト塗布などの煩雑なプロセスを大幅に短縮してパタ
ーンの形成を行なう光エツチング技術が提案されている
（第５回ドライプロセスシンポジウム講演予稿集、ｐ、
９７．１９８３年）。

該光エツチング技術では、ポリシリコン（ｐ−５ｉ）膜
が堆積された試料基板を塩素ガスが導入された処理容器
内に設置し、遮光パターンを有するフォトマスクを前記
試料基板と平行にかつ近接して設置し、紫外光を該フォ
トマスクを通して該試料基板上に選択的に照射すること
により、該試料基板の該紫外光が照射された領域だけエ
ツチングが進行して、前記ポリシリコン膜にパターンが
形成される。

したがって、前記光エツチング技術では、レジスト塗布
、現像、レジスト剥離などの工程がなくなるため、工程
の簡略化による歩留まりの向上が行なえるので、大幅に
製造コストを低減することができる。さらに、従来の反
応性イオンエツチングで問題となっているイオン照射に
よる試料基板の損傷もなくなるという利点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記光エツチング技術による選択照射光
を用いたパターン形成装置では、前記フォトマスクを透
過した前記紫外光の一部が前記試料基板の表面で反射さ
れ、さらに該反射光の一部が前記フォトマスクの遮光パ
ターン面で反射されて前記試料基板に戻り、該試料基板
の非照射領域を照射してしまうために、該試料基板に所
定のパターンを精度よく形成することができないという
欠点がある。

本発明の目的は、試料基板に所定のパターンを精度よく
形成することができる選択照射光を用いたパターン形成
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置は、光源
と、該光源から出射された光を透過させる光透過窓を有
しガス導入管および排気装置が接続された処理容器とを
具備し、所定の遮光パターンを有するフォトマスクと試
料基板とが前記処理容器内で平行にかつ近接して設置さ
れ、所定のガスが前記ガス導入管を介して前記処理容器
内に外部から導入され、前記処理容器内の圧力が前記排
気装置により所定の値に保たれたのち、前記光源から前
記光透過窓および前記フォトマスクを介して前記試料基
板に光が選択的に照射されて、該試料基板の放光が照射
された領域が光エッチングされることにより、該試料基
板に所定のパターンが形成されるものであり、前記フォ
トマスクの前記試料基板に対向する面に、前記遮光パタ
ーンと同一のバクーン形状をもつ前記光を吸収する光吸
収体が形成されている。

また、前記試料基板の前記光が照射された領域が光エッ
チングされる代りに、表面改質あるいは膜形成されても
よい。

［作用］ 本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置では、フ
ォトマスクの試料基板に対向する面に、遮光パターンと
同一のパターン形状をもつ、光源から出射された光を吸
収する光吸収体が形成されていることにより、前記試料
基板により反射された前記光は該光吸収体で吸収されて
しまい再び該試料基板に戻ることがなく、かつ該光吸収
体のパターン形状は前記遮光パターンと同一であり、前
記試料基板に照射される前記光が不要に該光吸収体によ
り吸収されることがないため、該試料基板には所定の部
分にのみ前記光が照射されるので、該試料基板に精度よ
く所定のパターンを形成することができる。

ここで、前記試料基板に所定のパターンを形成する方法
としては光エッチングによるものに限らず、表面改質あ
るいは膜形成によるものであっても同じである。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置
の第１の実施例において使用されるフォトマスクの断面
図、第２図は本発明の選択照射光を用いたパターン形成
装置の第１の実施例の構成を示す図、第３図はフォトマ
スクの従来例の一つを示す断面図である。

本実施例において使用されるフォトマスク４：ま従来の
ものと同様に光透過基板１上に所定の遮光パターン２が
形成されているが、該遮光パターン２と同一のパターン
を有する光吸収体３が該遮光パターン２に接触して形成
されている点が、従来のものと異なる。

本実施例の選択照射光を用いたパターン形成装置は第２
図に示すように、光源８と、該光源８から出射された光
を透過させる光透過窓９を有しガス導入管７および排気
装置６が接続された処理容器１０とを具備し、前記フォ
トマスク４と試料基板５とが前記処理容器１０内で平行
にかつ近接して設置され、バルブ８が開かれることによ
って所定のガスが前記ガス導入管７を介して前記処理容
器１０内に外部から導入され、前記処理容器１０内の圧
力が前記排気装置６により所定の値に保たれたのち、前
記光源８から前記光透過窓９および前記フォトマスク４
を介して前記試料基板５に光が選択的に照射されて、該
試料基板５の放光が照射された領域が光エッチングされ
ることにより、該試料基板５に所定のパターンが形成さ
れる。

このとき、前記試料基板５で反射された光は前記フォト
マスク４に戻るが、該フォトマスク４には前記光吸収体
３が前記遮光パターン２と同一形状で形成されているた
め、前記反射された光は該光吸収体３で吸収されてしま
うので、前記フォトマスク４で反射されて再び前記試料
基板５に戻ることはない。したがって、該試料基板５上
に所定のパターンを精度よく形成することができる。

次に、本実施例の選択照射光を用いたパターン形成装置
により、試料″　；５にパターンを実際に形成した試作
例に、−制する。

（試作例１） 試料基板５としては、シリコン基板上にＳｉＯ□を２０
０人、その上にｎ１ポリシリコンを３０００人積層Ｌｒ
ものを用いた。

排気装置６により処理容器１０内を１Ｏ−６ｔｏｒｒ以
下に排気したのち、ガス導入管７よりＣｈガスを導入し
て、前記処理容器ｌｏ内の圧力が１．０ｔｏｒｒとなる
ように前記排気装置６を制御した。その後、ＸｅＣ１レ
ーザおよび光学系から成る光源８からレーザ光をフォト
マスク４の表面に垂直に照射した。

ここで、前記フォトマスク４の光透過基板１と前記処理
容器１０の光透過窓９とは石英板を用いた。また、前記
フォトマスク４の遮光パターン２はクロムを、光吸収体
３は炭素をそれぞれ用いた。

本試作例では、第１図に示したフォトマスク４を用いて
いるため、試料基板５からの反射光が再び該試料基板５
に戻らないので、ポリシリコンのエツチングのパターン
を試料基板５に精度よく形成することができた。

比較のため、第３図に示す光透過基板２１の光源８側の
表面に遮光パターン２２を形成した従来のフォトマスク
２４を用いて試作したところ、該フォトマスク２４では
、試料基板５からの反射光が再び該試料基板５に戻るた
め、ポリシリコンのエツチングのパターンのエツジ部に
ぼやけが生じた。

次に、第２図に示した選択照射光を用いたパターン形成
装置において、前記試料基板５に所定のパターンを形成
する方法として光エッチングの代りに、表面改質および
膜形成を用いた場合の試作例について説明する。

（試作例２） 本試作例は、ポリシリコンから８１０２を得る表面改質
により、試料基板５に所定のパターンを形成する場合の
ものである。

試料基板５としては前述した試作例１と同様に、シリコ
ン基板上にＳ　Ｉ　Ｏｚを２００人、その上にｎ゛ポリ
シリコン３０００人積層したものを用いた。

排気装置６により処理容器１０内を１Ｏ−６ｔｏｒｒ以
下に排気し・たのち、ガス導入管７よりＮ○２ガスを導
入して、前記処理容器〕Ｏ内の圧力が１．０ｔｏｒｒと
なるように前記排気装置６を制御することにより、ＮＯ
２を前記ｎ“ポリシリコン表面に吸着させた。その後、
ＫｒＦエキシマレーザおよび光学系から成る光源８から
レーザ光をフォトマスク４の表面に垂直に照射した。

ここで、前記フォトマスク４の光透過基板１と前記処理
容器１０の光透過窓９とは、波長が２４８ｎｍの前記レ
ーザ光を吸収せずに透過させる石英板を用いた。また、
前記フォトマスク４の遮光パターン２はアルミニウムを
、光吸収体３は炭素をそれぞれ用いた。

前記レーザ光を１０分間照射すると、前記試料基板５の
該レーザ光が照射された領域の前記ｎ゛ポリシリコン表
面は、厚さ１０人程度の酸化シリコン層が形成された。

本試作例においても第１図に示したフォトマスク４を用
いているため、試料基板５からの反射光が再び該試料基
板５に戻らないので、該酸化シリコン層はエツジ部のぼ
やけかなく所定のパターン通りに精度よく形成すること
ができた。

（試作例３） 本試作例は、Ａ１の光ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による膜形成により
、試料基板５に所定のパターンを形成する場合のもので
ある。

試料基板５としては前述した試作例１と同様に、シリコ
ン基板上に５ｉＯｚを２００人、その上にｎ１ポリシリ
コンを３０００人積層したものを用いた。

排気装置６により処理容器１０内を１Ｏ−６ｔｏｒｒ以
下に排気したのち、ガス導入管７よりＡ　Ｉ　（ＣＨり
３ガスを導入して、前記処理容器１０内の圧力が１．０
ｔｏｒｒとなるように前記排気装置６を制御した。その
後、Ａｒ”レーザおよび光学系から成る光源８からレー
ザ光をフォトマスク４の表面に垂直に照射した。

ここで、前記フォトマスク４の光透過基板１と前記処理
容器１０の光透過窓９とは石英板を用いた。また、前記
フォトマスク４の遮光パターン２はクロムを、光吸収体
３は炭素をそれぞれ用いた。

試料基板５に得られたＡ１のパターンの精度は、前述し
た試作例１の場合と同様に従来例のフォトマスク２４を
用いて試作したものの精度よりもよかった。

次に、本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置の
第２の実施例について説明する。

第４図は本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置
の第２の実施例において使用されるフォトマスクの断面
図である。

このフォトマスク１４では、光透過基板１１の光源側の
表面に所定の遮光パターン１２が形成され、該光透過基
板１１の試料基板側の表面に該遮光パターン１２と同一
のパターンを有する光吸収体１３が形成されている。

このフォトマスク１４を用いた選択照射光を用いたパタ
ーン形成装置においても、前記試料基板で反射された光
は前記光吸収体１３て吸収されてしまうため、前述した
第１図に示したフォトマスク４を用いたものと同様の効
果が得られる。

本実施例においても、上記した試作例１〜試作例３と同
じ条件で試作したところ、試作基板に精度よく所定のパ
ターンを形成することができた。

［発明の効果］ 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。

フォトマスクの試料基板に対向する面に、遮光パターン
と同一のパターン形状をもつ、光源から出射された光を
吸収する光吸収体が形成されていることにより、該試料
基板には所定の部分にのみ前記光が照射されるので、該
試料基板に精度よく所定のパターンを形成することがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の選択照射光を用いたパターン形成装置
の第１の実施例において使用されるフォトマスクの断面
図、第２図は本発明の選択照射光を用いたパターン形成
装置の第１の実施例の構成を示す図、第３図ニオフォト
マスクの従来例の一つを示す断面図、第４図は本発明の
選択照射光を用いたパターン形成装置の第２の実施例に
おいて使用されるフォトマスクの断面図である。 １、ｉｌ、２１・・・光透過基板、 ２．１２．２２・・・遮光パターン、 ３．１３・・・光吸収体、 ４．１４．２４・・・フォトマスク、 ５・・・試料基板、６・・・排気装置、７・・・ガス導
入管、８・・・光源、 ９・・・光透過窓、１０・・・処理容器。 特許出願人　　キサ２５株式会７１ 代　　理　　人　　　弁理士　　若　　才木　　　山阪
本善Ｍ 第１図 第２図 ？４又ｄマスク 色フッ）マフ９ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、 該光源から出射された光を透過させる光透過窓を有しガ
   ス導入管および排気装置が接続された処理容器とを具備
   し、 所定の遮光パターンを有するフォトマスクと試料基板と
   が前記処理容器内で平行にかつ近接して設置され、 所定のガスが前記ガス導入管を介して前記処理容器内に
   外部から導入され、 前記処理容器内の圧力が前記排気装置により所定の値に
   保たれたのち、 前記光源から前記光透過窓および前記フォトマスクを介
   して前記試料基板に光が選択的に照射されて、 該試料基板の該光が照射された領域が光エッチングされ
   ることにより、該試料基板に所定のパターンが形成され
   る選択照射光を用いたパターン形成装置において、 前記フォトマスクの前記試料基板に対向する面に、前記
   遮光パターンと同一のパターン形状をもつ前記光を吸収
   する光吸収体が形成されていることを特徴とする選択照
   射光を用いたパターン形成装置。 ２、試料基板の光が照射された領域が光エッチングされ
   る代りに、表面改質されることを特徴とする請求項第１
   項記載の選択照射光を用いたパターン形成装置。 ３、試料基板の光が照射された領域が光エッチングされ
   る代りに、膜形成されることを特徴とする請求項第１項
   記載の選択照射光を用いたパターン形成装置。