JPH1174253A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH1174253A
JPH1174253A JP9232558A JP23255897A JPH1174253A JP H1174253 A JPH1174253 A JP H1174253A JP 9232558 A JP9232558 A JP 9232558A JP 23255897 A JP23255897 A JP 23255897A JP H1174253 A JPH1174253 A JP H1174253A
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JP
Japan
Prior art keywords
pattern
semiconductor substrate
forming
material layer
etching
Prior art date
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Application number
JP9232558A
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English (en)
Inventor
Tatsu Kanai
達 金井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH1174253A publication Critical patent/JPH1174253A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のパターン形成技術を使用して安価に微
細なパターンを形成することのできる半導体装置の製造
方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1を角度θ傾けて感光性レジ
スト3への露光を行う。その後、従来どうり現像を行い
スリット幅Wで角度θ分傾斜したレジストパターン5a
を形成する。その後、レジストパターン5aをマスクと
して従来どうりエッチングを行い、スリット幅W1=W
−t・sinθを有するエッチングパターン6aを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置の製造
方法に関し、特に微細なパターンの形成方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図5(a)〜(e)は従来の半導体装置
におけるパターン形成方法を示す工程断面図である。図
にしたがって順次説明を行う。まず、図5(a)に示す
ように、半導体基板1上にパターンを形成したい物質層
2を形成する。その後、物質層2上に感光性レジスト3
を膜厚0.7μm程度塗布する。
【0003】次に、図5(b)に示すように、半導体基
板1上の感光性レジスト3の上から半導体基板1に対し
て垂直に光を当て露光を行う。このとき、感光性レジス
ト3には潜像4が形成される。次に、図5(c)に示す
ように、感光性レジスト3に現像を施すことによりスリ
ット幅Wのレジストパターン5を形成する。このとき、
感光性レジスト3がポジ型レジストの場合には光のあた
ったところが感光し現像液に可溶となり、ネガ型レジス
トの場合にはその逆で感光したところが現像液に不溶と
なる。
【0004】次に、図5(d)に示すように、レジスト
パターン5をマスクとして半導体基板1上の物質層2の
上から半導体基板1に対して垂直に物理的、化学的ダメ
ージを与えながら物質層2をエッチングしてエッチング
パターン6を形成する。次に、図5(e)に示すよう
に、レジストパターン5を除去することにより物質層2
に所望のパターン6を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のパターン形成方
法は以上のようであり、図5(c)に示すように、レジ
ストパターン5のスリット幅Wの分離可能寸法は0.3
μm程度であり、将来、より薄膜化の傾向にある感光性
レジスト3の膜厚tは約0.5μm程度が限界である。
しかし、半導体装置の微細化はとどまるところを知ら
ず、将来的にはパターンのスリット幅は0.1μm程度
の寸法が要求されており、従来のパターン形成方法では
スリット幅0.1μm程度を実現できないという問題点
があった。また、エキシマレーザ光を使っての微細パタ
ーン形成方法もあるが非常に高価なものとなるという問
題点があった。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ために成されたもので、従来の露光装置およびエッチン
グ装置を使用することにより安価に0.1μm程度の微
細なパターンを形成することのできる半導体装置の製造
方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る半導体装置の製造方法は、レジストパターンを形成す
る工程において、半導体基板に対して傾斜させて感光性
レジストに露光を行うようにし、エッチングパターンを
形成する工程において、上記レジストパターンをマスク
として上記半導体基板に対して垂直に物質層にエッチン
グを施すようにしたものである。
【0008】この発明の請求項2に係る半導体装置の製
造方法は、レジストパターンを形成する工程において、
半導体基板に対して垂直に感光性レジストに露光を行う
ようにし、エッチングパターンを形成する工程におい
て、上記レジストパターンをマスクとして上記半導体基
板に対して傾斜させて物質層にエッチングを施すように
したものである。
【0009】この発明の請求項3に係る半導体装置の製
造方法は、レジストパターンを形成する工程において、
半導体基板に対して傾斜させて感光性レジストに露光を
行うようにし、エッチングパターンを形成する工程にお
いて、上記レジストパターンをマスクとして上記半導体
基板に対して上記レジストパターンを形成する工程とは
逆の向きに傾斜させて物質層にエッチングを施すように
したものである。
【0010】この発明の請求項4に係る半導体装置の製
造方法は、半導体基板はシリコン基板であり、物質層は
トランジスタのゲート電極であるとしたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1(a)〜(e)はこの発明の微細パ
ターン形成方法を示す工程断面図である。図にしたがっ
て順次説明を行う。まず、図1(a)に示すように、半
導体基板1上にパターンを形成したい物質層2を形成す
る。その後、物質層2上に感光性レジスト3を膜厚t=
0.5μm程度塗布する。
【0012】次に、図1(b)に示すように、半導体基
板1を角度θだけ傾斜させて感光性レジスト3への露光
を行う。このとき、感光性レジスト3には潜像4aが形
成される。図2は半導体基板を傾斜させる装置を示す斜
視図である。図において7は半導体基板1を載置するウ
エハ保持台、8a,8b,8cは駆動点である。ウエハ
保持台7に半導体基板1を載置し、駆動点8a,8b,
8cの3点を動かすことにより半導体基板1を所望の傾
斜(角度θ)に設定する。
【0013】このとき、角度θは設計寸法のスリット幅
Wと感光性レジスト3の膜厚tに対してθ=0°〜ta
-1(W/t)の範囲となり、現在のエッチング加工技
術を考慮するとθ=10°〜20°が好ましい範囲とな
る。
【0014】次に、図1(c)に示すように、感光性レ
ジスト3に現像を施すことによりスリット幅Wで角度θ
分傾斜したレジストパターン5aを形成する。次に、図
1(d)に示すように、レジストパターン5aをマスク
として半導体基板1上の物質層2の上から半導体基板1
に対して垂直に物理的、化学的ダメージを与えながら物
質層2をエッチングしてエッチングパターン6aを形成
する。このとき、エッチングパターン6aのスリット幅
1はW1=W−A、A=t・sinθであるので、W1
=W−t・sinθとなる。次に、図1(e)に示すよ
うに、レジストパターン5aを除去することにより物質
層2に微細なエッチングパターン6aを形成する。
【0015】この場合、例えば、微細なエッチングパタ
ーン6aのスリット幅W1はW1=W−t・sinθであ
り、感光性レジスト膜厚t=0.5μm、設計寸法のス
リット幅W=0.3μmであることを考えると、スリッ
ト幅W1=0.1μmを形成するためには角度θ=20
°となる。つまり半導体基板1を約20°傾ければ、従
来の露光技術を用いても0.1μm程度までスリット幅
の微細化が可能となる。この様に半導体基板1を角度θ
傾けて露光すれば、従来の露光技術を用いてもスリット
幅の微細化ができる。
【0016】実施の形態2.上記実施の形態1では露光
時に半導体基板を傾けてパターン形成を行う場合につい
て示したが、エッチング時に半導体基板を傾けてパター
ン形成を行ってもよい。図3(a)〜(e)は実施の形
態2の微細パターン形成方法を示す工程断面図である。
【0017】まず、図3(a)に示すように、半導体基
板1上にパターンを形成したい物質層2を形成する。そ
の後、物質層2上に感光性レジスト3を膜厚t=0.5
μm程度塗布する。次に、図3(b)に示すように、半
導体基板1上の感光性レジスト3の上から半導体基板1
に対して垂直に光を当て露光を行う。このとき、感光性
レジスト3には潜像4が形成される。次に、図3(c)
に示すように、感光性レジスト3に現像を施すことによ
りスリット幅Wのレジストパターン5を形成する。
【0018】次に、図3(d)に示すように、実施の形
態1と同様に、図2に示した装置を使用することにより
半導体基板1を角度θだけ傾斜させる。その後、レジス
トパターン5をマスクとして半導体基板1上の物質層2
の上方から真下に物理的、化学的ダメージを与えながら
物質層2をエッチングしてエッチングパターン6bを形
成する。エッチングパターン6bのスリット幅W2はW2
=W−A、A=t・sinθであるので、W2=W−t
・sinθとなる。また、角度θはスリット幅Wと感光
性レジスト3の膜厚tに対してθ=0°〜tan-1(W
/t)の範囲となり、現在の加工技術を考慮するとθ=
10°〜20°が好ましい範囲となる。
【0019】次に、図3(e)に示すように、レジスト
パターン5を除去することによりスリット幅W2(=W
−t・sinθ)を有し、角度θ分傾斜したエッチング
パターン6bが物質層2に形成される。この場合も実施
の形態1と同様に、例えば、微細なエッチングパターン
6bのスリット幅W2はW2=W−t・sinθであり、
感光性レジスト膜厚t=0.5μm、設計寸法のスリッ
ト幅W=0.3μmであることを考えると、スリット幅
2=0.1μmを形成するためには角度θ=20°と
なる。つまり半導体基板1を約20゜程度傾ければ、従
来のエッチング技術を用いても0.1μm程度までスリ
ット幅の微細化が可能となる。この様に半導体基板1を
角度θ傾けてエッチングを行えば、従来のエッチング技
術を用いてもスリット幅の微細化ができる。
【0020】実施の形態3.上記実施の形態1および2
では露光時またはエッチング時のみに半導体基板を傾け
てパターン形成を行う場合について説明を行ったが、露
光時とエッチング時との両工程において半導体基板を傾
けてパターン形成を行っても良い。この場合、実施の形
態1の場合と同様にして、図1(a)に示すように、半
導体基板1上にパターンを形成したい物質層2を形成す
る。その後、物質層2上に感光性レジスト3を膜厚t=
0.5μm程度塗布する。
【0021】次に、図1(b)に示すように、図2に示
した装置を使用することにより半導体基板1を角度θだ
け傾斜させて感光性レジスト3への露光を行う。このと
き、感光性レジスト3には潜像4aが形成される。この
とき、角度θは設計寸法のスリット幅Wと感光性レジス
ト3の膜厚tに対してθ=0゜〜tan-1(W/t)の
範囲となり、現在のエッチング加工技術を考慮するとθ
=10゜〜20゜が好ましい範囲となる。次に、図1
(c)に示すように、感光性レジスト3に現像を施すこ
とによりスリット幅Wで角度θ分傾斜したレジストパタ
ーン5aを形成する。
【0022】その後、実施の形態2の場合と同様にして
半導体基板1を傾けてエッチングを行うのであるが、こ
の時、図2に示した装置を使用することにより図1
(b)に示した場合とは逆の向きに半導体基板1を角度
θBだけ傾斜させる。その後、レジストパターン5aを
マスクとして半導体基板1上の物質層2の上方から真下
に物理的、化学的ダメージを与えながら物質層2をエッ
チングしてエッチングパターンを形成する。エッチング
パターンのスリット幅W2はW2=W1−A、A=t・s
inθBであるので、W2=W1−t・sinθBとなる。
【0023】次に、レジストパターン5aを除去するこ
とによりスリット幅W2(=W1−t・sinθB)を有
し、角度θB分傾斜したエッチングパターンが物質層2
に形成される。この様に半導体基板1を角度θ傾けて露
光し、続けて露光時とは逆の向きに角度θB傾けてエッ
チングを行えば、露光時またはエッチング時のいずれか
の場合のみに半導体基板1を傾斜させてパターン形成を
行う場合に比較して微細化を更に進めることができる。
また、同程度の微細化を得るものとすると、露光時およ
びエッチング時のそれぞれにおける半導体基板1の傾斜
角度を小さくできスリット幅の微細化を容易に行える。
【0024】実施の形態4.上記実施の形態は繰り返し
パターンが多いデバイス、例えばDRAM等の配線パタ
ーンなどに非常に有効である。図4は実施の形態1を用
いたDRAMデバイスの構造を示す断面図である。図に
おいて、9はシリコン基板、10は素子分離酸化膜、1
1はゲート電極、12はソース・ドレイン、13はキャ
パシタ、14はビット線、15は配線層である。
【0025】実施の形態1と同様にして、ゲート電極1
1形成時における露光工程においてシリコン基板9をθ
だけ傾斜させて露光することにより、ゲート電極11の
ピッチは変化させずにゲート電極間の分離をできるだけ
微細化し、ゲート電極11の幅を太く形成することによ
り、トランジスタ特性が安定したDRAMデバイスを形
成することができる。
【0026】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レジス
トパターンを形成する工程において、半導体基板に対し
て傾斜させて感光性レジストに露光を行うようにし、エ
ッチングパターンを形成する工程において、上記レジス
トパターンをマスクとして上記半導体基板に対して垂直
に物質層にエッチングを施すようにしたので、従来の露
光技術を用いてもスリット幅の微細化ができる効果があ
る。
【0027】また、レジストパターンを形成する工程に
おいて、半導体基板に対して垂直に感光性レジストに露
光を行うようにし、エッチングパターンを形成する工程
において、上記レジストパターンをマスクとして上記半
導体基板を傾斜させて物質層にエッチングを施すように
したので、従来のエッチング技術を用いてもスリット幅
の微細化ができる効果がある。
【0028】また、レジストパターンを形成する工程に
おいて、半導体基板に対して傾斜させて感光性レジスト
に露光を行うようにし、エッチングパターンを形成する
工程において、上記レジストパターンをマスクとして上
記半導体基板に対して上記レジストパターンを形成する
工程とは逆の向きに傾斜させて物質層にエッチングを施
すようにしたので、上記両工程における半導体基板の傾
斜角度を小さくできパターン加工が容易となり、従来の
露光技術およびエッチング技術を用いてスリット幅の微
細化が容易にできる効果がある。
【0029】また、半導体基板はシリコン基板であり、
物質層はトランジスタのゲート電極であるとしたので、
ゲート電極のピッチは変化させずにゲート電極間の分離
をできるだけ微細化でき、ゲート電極の幅を太く形成す
ることができ、トランジスタ特性が安定したDRAMデ
バイスを形成することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の微細パターン形成方法を示す工程
断面図である。
【図2】 半導体基板を傾斜させる装置を示す斜視図で
ある。
【図3】 実施の形態2の微細パターン形成方法を示す
工程断面図である。
【図4】 実施の形態3のDRAMデバイスの構造を示
す断面図である。
【図5】 従来の微細パターン形成方法を示す工程断面
図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 物質層、3 感光性レジスト、
5,5a レジストパターン、6a,6b エッチング
パターン、9 シリコン基板、11 ゲート電極、12
ソース・ドレイン、13 キャパシタ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に物質層を形成する工程
    と、上記物質層上に感光性レジストを形成する工程と、
    上記感光性レジストに露光および現像を施すことにより
    レジストパターンを形成する工程と、上記レジストパタ
    ーンをマスクとして上記物質層にエッチングを施すこと
    によりエッチングパターンを形成する工程とを備えた半
    導体装置の製造方法において、 上記レジストパターンを形成する工程において、上記半
    導体基板に対して傾斜させて上記感光性レジストに露光
    を行うようにし、上記エッチングパターンを形成する工
    程において、上記レジストパターンをマスクとして上記
    半導体基板に対して垂直に上記物質層にエッチングを施
    すようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に物質層を形成する工程
    と、上記物質層上に感光性レジストを形成する工程と、
    上記感光性レジストに露光および現像を施すことにより
    レジストパターンを形成する工程と、上記レジストパタ
    ーンをマスクとして上記物質層にエッチングを施すこと
    によりエッチングパターンを形成する工程とを備えた半
    導体装置の製造方法において、 上記レジストパターンを形成する工程において、上記半
    導体基板に対して垂直に上記感光性レジストに露光を行
    うようにし、上記エッチングパターンを形成する工程に
    おいて、上記レジストパターンをマスクとして上記半導
    体基板に対して傾斜させて上記物質層にエッチングを施
    すようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に物質層を形成する工程
    と、上記物質層上に感光性レジストを形成する工程と、
    上記感光性レジストに露光および現像を施すことにより
    レジストパターンを形成する工程と、上記レジストパタ
    ーンをマスクとして上記物質層にエッチングを施すこと
    によりエッチングパターンを形成する工程とを備えた半
    導体装置の製造方法において、 上記レジストパターンを形成する工程において、上記半
    導体基板に対して傾斜させて上記感光性レジストに露光
    を行うようにし、上記エッチングパターンを形成する工
    程において、上記レジストパターンをマスクとして上記
    半導体基板に対して上記レジストパターンを形成する工
    程とは逆の向きに傾斜させて上記物質層にエッチングを
    施すようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 半導体基板上に物質層を形成する工程
    と、上記物質層上に感光性レジストを形成する工程と、
    上記感光性レジストに露光および現像を施すことにより
    レジストパターンを形成する工程と、上記レジストパタ
    ーンをマスクとして上記物質層にエッチングを施すこと
    によりエッチングパターンを形成する工程とを備えた半
    導体装置の製造方法において、 上記半導体基板はシリコン基板であり、上記物質層はト
    ランジスタのゲート電極であることを特徴とする請求項
    1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100769142B1 (ko) 2006-11-07 2007-10-22 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자 형성방법
US11035988B1 (en) * 2018-05-22 2021-06-15 Facebook Technologies, Llc Tunable shrinkage process for manufacturing gratings
US11262495B1 (en) 2017-10-04 2022-03-01 Facebook Technologies, Llc Waveguides with high refractive index gratings manufactured by post-patterning infusion

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