(57)【要約】  【課題】半導体基板やマイクロマシン等の微細な加工を施される加工対象物の表面の凹凸を従来よりも高い平坦度で凹部の深さが異なる場合においても簡易に平坦化し、後工程における当該表面への加工を容易にする製造方法を提供する。  【解決手段】加工対象物１の表面の凹凸を平坦化し後工程における表面への加工を容易にする製造方法であって、表面に感光性樹脂２を塗布する塗布工程と、塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスク３を用いて感光性樹脂を露光する露光工程と、露光された感光性樹脂を現像し硬化していない感光性樹脂（斜線部分）を除去する現像工程とを含む。【選択図】  図５
2006066474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物の表面の凹凸を平坦化し、後工程における当該表面への加工を容易にする製造方法であって、
前記表面に、感光性樹脂を塗布する塗布ステップと、
前記塗布ステップにより塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスクを用いて、当該感光性樹脂を露光する露光ステップと、
露光ステップにより露光された感光性樹脂を現像し、硬化していない感光性樹脂を除去する現像ステップと
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記露光ステップは、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光し、
当該製造方法は、
前記現像ステップの後に、さらに、
硬化している感光性樹脂を、熱を加えて軟化させて平坦度を上げる熱フローステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記露光ステップは、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光し、
当該製造方法は、
前記現像ステップの後に、さらに、
前記表面に、平坦化材料を一様に塗布することにより、平坦度を上げる２次塗布ステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
当該製造方法は、
前記塗布ステップの前に、さらに、
前記表面に、所定の材料により、略均一の厚さの膜を形成する膜形成ステップを含み、
前記塗布ステップは、膜形成ステップにより形成された膜の上に、感光性樹脂を塗布し、
前記現像ステップの後に、さらに、
前記膜の凹んだところに感光性樹脂が硬化して残っている加工対象物の表面を、一様にエッチングして、加工対象物の表面を平坦化するエッチングステップを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
当該製造方法は、
前記膜形成ステップの前に、さらに、
前記表面において、所定の材料を形成したい部分を凹ませて凹部を形成する凹部形成ステップを含み、
前記エッチングステップは、
前記凹部のみに前記所定の材料が形成された状態になるまでエッチングすること
を特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とは、エッチングレートが略同一であり、
前記露光ステップは、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光すること
を特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とは、エッチングレートが異なり、
前記露光ステップは、
前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とのエッチングレートの差又は比と、前記凹凸の形状とに応じて、前記感光性樹脂を硬化させる割合を変えること
を特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項８】
前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とは、エッチングレートが異なり、
前記グレースケールマスクは、
前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とのエッチングレートの違いを考慮して、エッチングレートの差又は比と、前記凹凸の形状とに応じて、前記感光性樹脂が硬化する割合が変わるように制作されていること
を特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項９】
前記加工対象物は、半導体基板であり、
前記所定の材料は、
銅、アルミ、二酸化珪素、及び、窒化珪素の何れかであること
を特徴とする請求項４〜８の何れか１項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記加工対象物は、半導体基板、又は、マイクロマシンであること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシンや半導体素子等の製造方法に関し、特に、加工対象物の表面の凹凸を平坦化し、後工程における当該表面への加工を容易にするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロマシンや半導体素子等の微細な加工を施される精密加工製品は、益々微細化する傾向にあり、加工精度の一層の向上が望まれている。
ここでマイクロマシンとは、数mm以下の微小な機械やロボット等の機械システムの総称である。マイクロマシンには、半導体の微細加工技術を駆使して作成した直径数ミクロンの歯車及びモーターや、メカトロニクス技術により作成した小型の自立移動ロボット等が含まれる。
【０００３】
また半導体素子とは、シリコン(silicon)単体等の真性(intrinsic)半導体にホウ素等の不純物を加えたｐ型半導体と、リン等の不純物を加えたｎ型半導体とをいろいろ組み合わせて物理的に接合し、電子的な性能を作り出しているものである。
例えば、半導体基板の製造過程においては、表面に配線やゲート等によって凹凸ができる。表面に凹凸があるままでは焦点深度が合わせにくい等により微細な加工の妨げになるため、次工程の前にこれらの凹凸を平坦化することが望ましい。
【０００４】
ここで、特許文献１に、固体撮像素子が形成された半導体基板の表面の凹部に、高分子材料を埋め込んで平坦化した後、オンチップカラーフィルタを固体撮像素子上に直接形成することにより、レジストの塗布むらを抑え、色むらを無くしたカラー固体撮像装置が開示されている。
また、特許文献２に、固体撮像が形成された半導体基板の表面に透明高分子樹脂を塗布し、これを凹部のみに残して平坦化層とした後、この上にカラーフィルタを形成することにより、平坦化層の厚さを抑え、混色を無くしたカラー固体撮像装置、及びその製造方法が開示されている。
【０００５】
また、本発明に関連する従来の技術として、グレースケールマスクについての詳細が特許文献３、及び特許文献４に開示されている。
【特許文献１】特開平２−１８１９６７号公報
【特許文献２】特開平４−２３３２７３号公報
【特許文献３】特開２００３−９１０６６公報
【特許文献４】特開平８−１７４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１には、スピンコート法により塗布した感光性樹脂を、凹部に相当する部分について選択的に硬化させることにより、平坦化された基板を得たと記載されているが、平坦化されたとされる基板の凹部に相当する部分の表面は、スピンコート法により塗布されたそのままの形状で硬化されており、凹部の深さが１μｍを越える場合には凹部の中央部分が凹み、逆に周辺部分は凹部以外の部分よりも突出して周辺部分との間に段差が生じるので、平坦度が高いとは到底言い難い。
【０００７】
また上記特許文献２では、凹部の深さが２段の場合において、２回に分けて凹部を埋める方法が開示されているが、深さの段数分だけ処理を繰り返さなければならないので工数がかかり、また連続的に深さが異なる場合には適用できない。
本発明は、半導体基板やマイクロマシン等の微細な加工を施される加工対象物の表面の凹凸を、従来よりも高い平坦度で、凹部の深さが異なる場合においても簡易に平坦化し、後工程における当該表面への加工を容易にする製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る製造方法は、加工対象物の表面の凹凸を平坦化し後工程における当該表面への加工を容易にする製造方法であって、前記表面に感光性樹脂を塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップにより塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスクを用いて当該感光性樹脂を露光する露光ステップと、露光ステップにより露光された感光性樹脂を現像し硬化していない感光性樹脂を除去する現像ステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
課題を解決するための手段に記載した構成により、塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスクを用いて感光性樹脂を感光するので、加工対象物の表面の凹凸等によって生じる感光性樹脂の表面の凹凸による影響を、ほぼ無くすことができる。
従って、従来よりも高い平坦度で、加工対象物の表面の凹部の深さが異なる場合においても一度の処理で簡易に平坦化することができ、後工程における当該表面への加工を容易にすることができる。
【００１０】
ここで、上記製造方法において、前記露光ステップは加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光し、当該製造方法は、前記現像ステップの後に、さらに、硬化している感光性樹脂を熱を加えて軟化させて平坦度を上げる熱フローステップを含むことを特徴とすることもできる。
これにより、現像の後に、硬化している感光性樹脂を熱を加えて軟化させ形状を安定させるので、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂の充填が不十分な部分があったとしても、その部分が埋まり平坦化される。
【００１１】
ここで、上記製造方法において、前記露光ステップは加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光し、当該製造方法は、前記現像ステップの後に、さらに、前記表面に平坦化材料を一様に塗布することにより平坦度を上げる２次塗布ステップを含むことを特徴とすることもできる。
これにより、現像の後に、平坦化材料を一様に塗布するので、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂の充填が不十分な部分があったとしても、その部分が埋まり平坦化される。
【００１２】
ここで、上記製造方法において、当該製造方法は、前記塗布ステップの前に、さらに、前記表面に所定の材料により略均一の厚さの膜を形成する膜形成ステップを含み、前記塗布ステップは膜形成ステップにより形成された膜の上に感光性樹脂を塗布し、前記現像ステップの後に、さらに、前記膜の凹んだところに感光性樹脂が硬化して残っている加工対象物の表面を一様にエッチングして加工対象物の表面を平坦化するエッチングステップを含むことを特徴とすることもできる。
【００１３】
これにより、感光性樹脂以外の所定の材料を充填して、加工対象物の表面を平坦化することができる。
ここで、上記製造方法において、当該製造方法は、前記膜形成ステップの前に、さらに、前記表面において所定の材料を形成したい部分を凹ませて凹部を形成する凹部形成ステップを含み、前記エッチングステップは、前記凹部のみに前記所定の材料が形成された状態になるまでエッチングすることを特徴とすることもできる。
【００１４】
これにより、略均一の厚さに形成された所定の材料を、加工対象物の表面の凹ませた部分だけに残して表面を平坦化することができ、平坦度を下げずに配線パターンや絶縁膜等を作成することができる。
ここで、上記製造方法において、前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とはエッチングレートが略同一であり、前記露光ステップは加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光することを特徴とすることもできる。
【００１５】
これにより、所定の材料と硬化現像後の感光性樹脂とのエッチングレートが略同一である場合において、所定の材料の膜が形成された加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光した後に、一様にエッチングすることにより、加工対象物の表面を平坦化することができる。
ここで、上記製造方法において、前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とはエッチングレートが異なり、前記露光ステップは、前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とのエッチングレートの差又は比と前記凹凸の形状とに応じて前記感光性樹脂を硬化させる割合を変えることを特徴とすることもできる。
【００１６】
これにより、所定の材料と硬化現像後の感光性樹脂とのエッチングレートが異なる場合において、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて、感光性樹脂を硬化させる割合を変えるので、エッチング後の加工対象物の表面を平坦化することができる。
ここで、上記製造方法において、前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とはエッチングレートが異なり、前記グレースケールマスクは、前記所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とのエッチングレートの違いを考慮して、エッチングレートの差又は比と前記凹凸の形状とに応じて前記感光性樹脂が硬化する割合が変わるように制作されていることを特徴とすることもできる。
【００１７】
これにより、所定の材料と硬化現像後の感光性樹脂とのエッチングレートが異なる場合において、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて、感光性樹脂が硬化する割合が変わるようにグレースケールマスクのパターンを制作するので、エッチング後の加工対象物の表面を平坦化することができる。
ここで、上記製造方法において、前記加工対象物は半導体基板であり、前記所定の材料は、銅、アルミ、二酸化珪素、及び、窒化珪素の何れかであることを特徴とすることもできる。
【００１８】
これにより、半導体基板の表面に、平坦度を下げずに、銅、及びアルミにより配線パターンを作成することや、二酸化珪素、及び、窒化珪素により絶縁膜を作成することができる。
ここで、上記製造方法において、前記加工対象物は、半導体基板、又は、マイクロマシンであることを特徴とすることもできる。
【００１９】
これにより、半導体基板、又は、マイクロマシンの表面を平坦化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
＜概要＞
本発明の実施の形態１は、凹凸のある加工対象物の表面に感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスクを用いて感光性樹脂を露光することにより、加工対象物の表面を平坦化する製造方法である。
【００２１】
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における製造過程１０の概要を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態１における製造過程１０は、例えば半導体基板を製造する一連の製造過程の一部であって、塗布工程１１、測定工程１２、マスク作成工程１３、露光工程１４、及び現像工程１５を含む。
【００２２】
塗布工程１１は、凹凸のある加工対象物の表面に一様に感光性樹脂を塗布する工程であり、例えば固体撮像素子が形成された半導体基板の表面には数ミクロン程度の凹凸があるが、この表面に透明な感光性樹脂をスピン塗布する。
ここで感光性樹脂としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂等を主成分とする高分子材料を用いることができ、ここでは、光が当たった所が軟化するポジ型を用いることとする。
【００２３】
図２（ａ）は、加工対象物である固体撮像素子が形成された半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
図２（ｂ）は、図２（ａ）を上から見た図であり、Ａ−Ａ’において切断した断面が図２（ａ）である。
図３（ａ）は、図２（ａ）、（ｂ）に示した半導体基板１に、透明な感光性樹脂２がスピン塗布された状態の断面を模式的に示す図である。
【００２４】
図３（ｂ）は、図３（ａ）を上から見た図であり、Ａ−Ａ’において切断した断面が図３（ａ）である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、スピン塗布された感光性樹脂２の表面は、固体撮像素子の表面に元々あった凹凸に対応する形状になる。
測定工程１２は、塗布工程１１により塗布された感光性樹脂２の表面の形状を、市販のレーザー測定機、接触式段差測定器、ＡＦＭ等を用いて測定する工程である。
【００２５】
マスク作成工程１３は、測定工程１２による測定結果に基づいて、塗布工程１１により塗布された感光性樹脂２の表面の形状と感光性樹脂２の現像後の残膜厚の感光量依存性とに対応するグレースケールマスクを作成する工程である。
ここでグレースケールマスクは、透明なフィルム上にクロム等を、部分ごとに透過率を変えて塗布するか、又は、部分ごとに解像度以下の細かいドットの数を変えることにより生成することができる。
【００２６】
グレースケールマスクの作成方法については従来技術であり、例えば特開２００３−９１０６６に、濃度分布マスク（グラデーションマスク（ＧＭ））という名称で開示されているので、詳しい説明はここでは割愛する。
ここでは製品の種類毎に、量産前に試験ロットを流し、測定工程１２による測定と、マスク作成工程１３によるグレースケールマスクの作成とを行っておくこととする。
【００２７】
図４（ａ）は、透明なフィルム３Ａ上にクロム３Ｂを、部分ごとに透過率を変えて塗布した半導体基板１用のグレースケールマスク３を模式的に示す図である。
図４（ｂ）は、図４（ａ）をＡ−Ａ’において切断した断面を示す図である。
図４（ｃ）は、透明なフィルム４Ａ上にクロム４Ｂを、部分ごとに解像度以下の細かいドットの数を変えることにより生成した半導体基板１用のグレースケールマスク４を模式的に示す図である。
【００２８】
図４（ｄ）は、図４（ｃ）をＢ−Ｂ’において切断した断面を示す図である。
図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、グレースケールマスク３、４は、塗布された感光性樹脂２の表面の凹んだところの透過率を凹み具合に応じて下げ、露光した時に感光性樹脂２の表面を凹み具合に応じて軟化させ、全ての場所で同じ高さの感光性樹脂２が残るようにして表面を平坦化するように作成される。ここでは、元々平坦な部分は全て軟化させ、凹んでいた部分の高さを元々平坦な部分の高さに合わせることとする。
【００２９】
露光工程１４は、マスク作成工程１３により作成されたグレースケールマスクを用いて、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂２を露光する工程である。
図５は、図３（ａ）、（ｂ）に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板１を、図４（ａ）、（ｂ）に示したグレースケールマスク３を用いて露光している状態の断面を模式的に示す図である。
【００３０】
ここで、図５に示す感光性樹脂２の斜線部分が露光により軟化し、残りの部分が硬化して残る。
現像工程１５は、露光工程１４により露光された感光性樹脂２を現像し、硬化していない感光性樹脂２を除去する工程である。
図６は、現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００３１】
図６に示すように、半導体基板１の表面の元々平坦な部分から硬化していない感光性樹脂２が除去され、元々凹んでいた部分のみに硬化した感光性樹脂２が残され、全体が平坦化されている。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、塗布された感光性樹脂の表面の形状に対応するグレースケールマスクを用いて感光性樹脂を感光して、加工対象物を平坦化することができる。
【００３２】
従って、従来よりも高い平坦度で、凹部の深さが異なる場合においても一度の処理で簡易に平坦化でき、後工程における当該表面への加工を容易にすることができる。
（実施の形態２）
＜概要＞
本発明の実施の形態２は、実施の形態１の全工程の後に、熱フローによって、硬化した感光性樹脂の形状を安定させることにより平坦度を上げる製造方法である。
【００３３】
＜構成＞
図７は、本発明の実施の形態２における製造過程２０の概要を示す図である。
図７に示すように、本発明の実施の形態２における製造過程２０は、例えば実施の形態１における製造過程１０と同様に半導体基板を製造する一連の製造過程の一部であって、塗布工程１１、測定工程１２、マスク作成工程１３、露光工程１４、及び現像工程１５、及び熱フロー工程２１を含み、製造過程１０との相違点は、熱フロー工程２１が追加された点のみである。
【００３４】
ここで、実施の形態１と同様な構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
熱フロー工程２１は、現像工程１５により硬化した感光性樹脂２が残された加工対象物を加熱し、硬化した感光性樹脂２をガラス軟化点を越える程度の熱により軟化させ、形状を安定させることにより平坦度を上げる工程である。
図８（ａ）は、熱フロー工程２１に投入する前の、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂２の充填が不十分な状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００３５】
図８（ｂ）は、熱フロー工程２１により感光性樹脂２の形状が安定した状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
図８（ｂ）に示したように、熱フロー工程２１により感光性樹脂２の形状が安定し平坦度が上がっている。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態２によれば、現像の後に、硬化している感光性樹脂を熱を加えて軟化させ形状を安定させるので、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂の充填が不十分な部分があったとしても、その部分が埋まり平坦化される。
（実施の形態３）
＜概要＞
本発明の実施の形態３は、実施の形態１の全工程の後に、平坦化材料を一様に塗布することにより、平坦度を上げる製造方法である。
【００３６】
＜構成＞
図９は、本発明の実施の形態３における製造過程３０の概要を示す図である。
図９に示すように、本発明の実施の形態３における製造過程３０は、例えば実施の形態１における製造過程１０と同様に半導体基板を製造する一連の製造過程の一部であって、塗布工程１１、測定工程１２、マスク作成工程１３、露光工程１４、及び現像工程１５、及び２次塗布工程３１を含み、製造過程１０との相違点は、２次塗布工程３１が追加された点のみである。
【００３７】
ここで、実施の形態１と同様な構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
２次塗布工程３１は、現像工程１５により硬化した感光性樹脂２が残された加工対象物の表面に、非感光性樹脂等の平坦化材料を一様に塗布することにより、平坦度を上げる工程である。
図１０（ａ）は、２次塗布工程３１に投入する前の、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂２の充填が不十分な状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００３８】
図１０（ｂ）は、２次塗布工程３１により平坦化材料５が一様に塗布された状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
図１０（ｂ）に示したように、２次塗布工程３１により平坦化材料５が一様に塗布され平坦度が上がっている。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態３によれば、現像の後に、平坦化材料を一様に塗布するので、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂の充填が不十分な部分があったとしても、その部分が埋まり平坦化され、特に、平面方向の寸法が１μｍ以下の凹部に対して有効である。
（実施の形態４）
＜概要＞
本発明の実施の形態４は、加工対象物の表面に凹部を形成し、金属や絶縁体等により均一の厚さの膜を形成し、感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂の表面形状に対応するグレースケールマスクを用いて感光性樹脂を露光し、異方性ドライエッチングを施すことにより、加工対象物の表面を平坦化する製造方法である。
【００３９】
＜構成＞
図１１は、本発明の実施の形態４における製造過程４０の概要を示す図である。
図１１に示すように、本発明の実施の形態４における製造過程４０は、例えば実施の形態１における製造過程１０と同様に半導体基板を製造する一連の製造過程の一部であって、凹部形成工程４１、膜形成工程４２、塗布工程４３、測定工程１２、マスク作成工程１３、露光工程４４、現像工程４５、エッチング工程４６を含む。
【００４０】
ここで、実施の形態１と同様な構成要素には同一番号を付し、その説明を省略する。
凹部形成工程４１は、配線パターンや絶縁膜を形成したい加工対象物の部分を、異方性ドライエッチング等により凹ませて凹部を形成する工程であり、例えば、シリコンＩＣの配線用に絶縁膜に凹部を形成する。
図１２は、加工対象物であるシリコンＩＣの配線用に凹部を形成された半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
【００４１】
膜形成工程４２は、凹部形成工程４１により凹部が形成された加工対象物に、銅、及びアルミ等の金属や、二酸化珪素（SiO2）、及び窒化珪素（Si3N4）等の絶縁体等の所定の材料により、各種薄膜成長法等を用いて略均一の厚さの膜を形成する工程である。
図１３は、図１２に示した半導体基板６に、略均一の厚さの金属膜７が形成された状態の断面を模式的に示す図である。
【００４２】
図１３に示すように、略均一の厚さに形成された金属膜７の表面は、シリコンＩＣの表面に元々あった凹凸とほぼ一致する形状になる。
塗布工程４３は、膜形成工程４２により略均一の厚さの膜が形成された加工対象物の表面に一様に感光性樹脂を塗布する工程であり、例えばシリコンＩＣの配線用に凹部が形成された半導体基板６の表面に、略均一の厚さの金属膜７が形成され、この表面に透明な感光性樹脂２をスピン塗布する。
【００４３】
ここで感光性樹脂は、実施の形態１と同様である。
図１４は、図１３に示した金属膜７が形成された半導体基板６に、透明な感光性樹脂２がスピン塗布された状態の断面を模式的に示す図である。
図１４に示すように、スピン塗布された感光性樹脂２の表面は、シリコンＩＣの表面に形成された凹凸に対応する形状になる。
【００４４】
露光工程４４は、マスク作成工程１３により作成されたグレースケールマスクを用いて、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂２を露光する工程である。
図１５は、図１４に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板６を、半導体基板６用のグレースケールマスク８を用いて露光している状態の断面を模式的に示す図である。
【００４５】
ここで、図１５に示す感光性樹脂２の斜線部分が露光により軟化し、残りの部分が硬化して残る。
現像工程４５は、露光工程４４により露光された感光性樹脂２を現像し、硬化していない感光性樹脂２を除去する工程である。
図１６は、現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
【００４６】
図１６に示すように、半導体基板６の表面の凹部が形成されていない部分の金属膜から硬化していない感光性樹脂２が除去され、凹部が形成された部分の金属膜のみに硬化した感光性樹脂２が残され、全体が平坦化されている。
エッチング工程４６、膜形成工程４２により形成された膜の凹んだところに感光性樹脂が硬化して残っている加工対象物の表面を一様に異方性ドライエッチングエッチングを施して、加工対象物の表面を平坦化する工程であり、ここでは、凹部のみに所定の材料が形成された状態になるまでエッチングする。
【００４７】
図１７は、凹部のみに所定の材料が形成された状態になるまでエッチングされた状態の半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
図１７に示すように、半導体基板６の表面の凹部が形成されていない部分から金属膜７がエッチングされ、凹部が形成された部分のみに金属膜７が残され、全体が平坦化されている。
【００４８】
なお、露光工程４４において、加工対象物の表面を平坦化するように感光性樹脂を露光したのは、所定の材料と硬化後の前記感光性樹脂とのエッチングレートが略同一である場合であって、これらのエッチングレートが異なる場合には、所定の材料と硬化後の感光性樹脂とのエッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて感光性樹脂を硬化させる割合を変える必要がある。
【００４９】
ここで、感光性樹脂を硬化させる割合を変えるには、露光時間を操作する方法や、グレースケールマスクを、所定の材料と硬化後の感光性樹脂とのエッチングレートの違いを考慮して、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて、感光性樹脂が硬化する割合が変わるように制作する方法等がある。
図１８（ａ）は、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて、感光性樹脂が硬化する割合が変わるように制作されたグレースケールマスク９を模式的に示す図である。
【００５０】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）をＡ−Ａ’において切断した断面を示す図である。
図１９は、図１４に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板６が、図１８（ａ）、（ｂ）に示したグレースケールマスク９を用いて露光され、現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の断面を模式的に示す図である。
【００５１】
図１９に示すように、半導体基板６の表面の凹部が形成されていない部分の金属膜から硬化していない感光性樹脂２が除去され、凹部が形成された部分の金属膜のみに硬化した感光性樹脂２が、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて残されている。
＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施の形態４によれば、塗布された感光性樹脂の表面の形状に対応するグレースケールマスクを用いて感光性樹脂を感光して、半導体基板を金属や絶縁体等により平坦化することができる。
【００５２】
従って、従来よりも高い平坦度で、凹部の深さが異なる場合においても一度の処理で簡易に平坦化でき、後工程における当該表面への加工を容易にすることができる。
特に、固体撮像素子において、カラーフィルタあるいはマイクロレンズ形成前の平坦化処理における平坦度は素子性能に直接関与するため、高い平坦性が要求されるが、本発明によれば単一の処理で平坦化できるため、複数処理で行う場合の合わせずれ等の発生がなく、高い平坦度で、かつ簡易な工程で平坦化処理が実現できる。
【００５３】
なお、本願で説明に用いた加工対象物の表面の凹凸は単なる一例であって、如何なる凹凸であっても本願は適用可能である。
図２０（ａ）〜（ｄ）は、加工対象物の断面の例を模式的に示す図である。
図２０（ａ）に示すように凹部毎に深さが異なる場合、図２０（ｂ）に示すように凹部が広範囲に渡たり３段以上の段差がある場合、図２０（ｃ）に示すように凹部毎に傾斜部分の傾きが異なる場合、及び、図２０（ｄ）に示すように特に規則性がなく凸凹な場合等、あらゆる形状の段差が想定され、これらのいずれに対しても上記各実施の形態は同様に実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体素子やマイクロマシン等の微細な加工を施される精密加工製品に広く適用することができる。
本発明によって、次工程の前に凹凸を従来よりも高い平坦度で平坦化することができるので、より微細な加工を可能にすることができ、その産業的利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１における製造過程１０の概要を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、加工対象物である固体撮像素子が形成された半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００５６】
図２（ｂ）は、図２（ａ）を上から見た図であり、Ａ−Ａ’において切断した断面が図２（ａ）である。
【図３】図３（ａ）は、図２（ａ）、（ｂ）に示した半導体基板１に、透明な感光性樹脂２がスピン塗布された状態の断面を模式的に示す図である。
【００５７】
図３（ｂ）は、図３（ａ）を上から見た図であり、Ａ−Ａ’において切断した断面が図３（ａ）である。
【図４】図４（ａ）は、透明なフィルム３Ａ上にクロム３Ｂを、部分ごとに透過率を変えて塗布した半導体基板１用のグレースケールマスク３を模式的に示す図である。
【００５８】
図４（ｂ）は、図４（ａ）をＡ−Ａ’において切断した断面を示す図である。
図４（ｃ）は、透明なフィルム４Ａ上にクロム４Ｂを、部分ごとに解像度以下の細かいドットの数を変えることにより生成した半導体基板１用のグレースケールマスク４を模式的に示す図である。
図４（ｄ）は、図４（ｃ）をＢ−Ｂ’において切断した断面を示す図である。
【図５】図５は、図３（ａ）、（ｂ）に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板１を、図４（ａ）、（ｂ）に示したグレースケールマスク３を用いて露光している状態の断面を模式的に示す図である。
【図６】現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２における製造過程２０の概要を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、熱フロー工程２１に投入する前の、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂２の充填が不十分な状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００５９】
図８（ｂ）は、熱フロー工程２１により感光性樹脂２の形状が安定した状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３における製造過程３０の概要を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、２次塗布工程３１に投入する前の、マスクずれや感光不足などにより凹部への感光性樹脂２の充填が不十分な状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【００６０】
図１０（ｂ）は、２次塗布工程３１により平坦化材料５が一様に塗布された状態の半導体基板１の断面を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における製造過程４０の概要を示す図である。
【図１２】加工対象物であるシリコンＩＣの配線用に凹部を形成された半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
【図１３】図１２に示した半導体基板６に、略均一の厚さの金属膜７が形成された状態の断面を模式的に示す図である。
【図１４】図１３に示した金属膜７が形成された半導体基板６に、透明な感光性樹脂２がスピン塗布された状態の断面を模式的に示す図である。
【図１５】図１４に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板６を、半導体基板６用のグレースケールマスク８を用いて露光している状態の断面を模式的に示す図である。
【図１６】現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
【図１７】凹部のみに所定の材料が形成された状態になるまでエッチングされた状態の半導体基板６の断面を模式的に示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、エッチングレートの差又は比と凹凸の形状とに応じて、感光性樹脂が硬化する割合が変わるように制作されたグレースケールマスク９を模式的に示す図である。
【００６１】
図１８（ｂ）は、図１８（ａ）をＡ−Ａ’において切断した断面を示す図である。
【図１９】図１４に示した感光性樹脂２がスピン塗布された半導体基板６が、図１８（ａ）、（ｂ）に示したグレースケールマスク９を用いて露光され、現像され硬化していない感光性樹脂２が除去され、硬化した感光性樹脂２が残された状態の断面を模式的に示す図である。
【図２０】図２０（ａ）〜（ｄ）は、加工対象物の断面の例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０    製造過程
１１    塗布工程
１２    測定工程
１３    マスク作成工程
１４    露光工程
１５    現像工程
２０    製造過程
２１    熱フロー工程
３０    製造過程
３１    ２次塗布工程
４０    製造過程
４１    凹部形成工程
４２    膜形成工程
４３    塗布工程
４４    露光工程
４５    現像工程
４６    エッチング工程
【図１】
2006066474.tif 000003
【図２】
2006066474.tif 000004
【図３】
2006066474.tif 000005
【図６】
2006066474.tif 000006
【図７】
2006066474.tif 000007
【図８】
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【図９】
2006066474.tif 000009
【図１０】
2006066474.tif 000010
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図４】
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【図５】
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【図１８】
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