(57)【要約】【課題】半導体基板の表面に照射される光が、フォトマスクの凹部によって意図せず遮光されることを防止する。【解決手段】本明細書における半導体装置の製造方法は、凸部を有する半導体基板を用意する工程と、凸部に対応する位置に凹部を有するフォトマスクを用意する工程と、半導体基板の凸部にフォトマスクの凹部が対向するように、半導体基板に対してフォトマスクを配置する工程と、フォトマスクを介して半導体基板の表面に向けて光を照射し、半導体基板の表面を選択的に露光する工程とを備える。この製造方法におけるフォトマスクの凹部の内面の少なくとも一部は、粗面化されている。【選択図】図１
2019078951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部を有する半導体基板を用意する工程と、
前記凸部に対応する位置に凹部を有するフォトマスクを用意する工程と、
前記半導体基板の前記凸部に前記フォトマスクの前記凹部が対向するように、前記半導体基板に対して前記フォトマスクを配置する工程と、
前記フォトマスクを介して前記半導体基板の表面に向けて光を照射し、前記半導体基板の前記表面を選択的に露光する工程と、
を備え、
前記フォトマスクの前記凹部の内面の少なくとも一部は、粗面化されている、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法は、凸部を有する半導体基板を用意する工程と、凸部に対応する位置に凹部を有するフォトマスクを用意する工程と、半導体基板の凸部にフォトマスクの凹部が対向するように、半導体基板に対してフォトマスクを配置する工程と、フォトマスクを介して半導体基板の表面に向けて光を照射し、半導体基板の表面を選択的に露光する工程とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７６４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような製造方法によれば、半導体基板の凸部がフォトマスクの凹部内に収容されるため、半導体基板の凸部によって阻害されることなく、半導体基板とフォトマスクとを近接して配置することができる。これにより、フォトマスクに形成された所望の遮光パターンを、半導体基板の表面に精度よく転写することが可能となる。しかしながら、フォトマスクに設けられた凹部の内面には、フォトマスクの厚み方向へ変位する傾斜面（実質的に垂直な面も含む）が必ず形成される。このような傾斜面では、フォトマスクを通過する光が屈折又は全反射されることから、その傾斜面と対向する半導体基板の領域が、意図せず露光されないことがある。上記課題を鑑みて、本明細書では、半導体基板の表面に照射される光が、フォトマスクの凹部によって意図せず遮光されることを防止する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、凸部を有する半導体基板を用意する工程と、凸部に対応する位置に凹部を有するフォトマスクを用意する工程と、半導体基板の凸部にフォトマスクの凹部が対向するように、半導体基板に対してフォトマスクを配置する工程と、フォトマスクを介して半導体基板の表面に向けて光を照射し、半導体基板の表面を選択的に露光する工程とを備える。この製造方法におけるフォトマスクの凹部の内面の少なくとも一部は、粗面化されている。
【０００６】
上記した製造方法では、フォトマスクの凹部の内面の少なくとも一部は、粗面化されている。このような凹部を有するフォトマスクを用いた場合、半導体基板に向けて光を照射すると、光がフォトマスクを通過する際に、凹部の内面に形成された微細な凹凸によって、光がランダムに屈折する。その結果、凹部の傾斜面に対向する半導体基板の領域にも光は到達する。これにより、フォトマスクに形成された凹部によって、光が意図せず遮光されることが防止され、フォトマスクに形成された所望の遮光パターンを、精度よく半導体基板に転写することが可能となる。なお、凹部内の粗面化された範囲には、傾斜面が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例のリソグラフィ装置１０の内部構造を示す断面図である。
【図２】下側から見たときの、フォトマスク１６の平面図を示す。ここでは、遮光パターン１８の図示は省略する。
【図３】図１のＩＩＩ部の拡大図である。
【図４】フォトマスク１６の製造方法の一実施例の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して、本技術を半導体装置の製造方法に適用した一実施例について説明する。本実施例の製造方法では、本技術に係る一又は複数のフォトリソグラフィ工程が実施される。フォトリソグラフィ工程は、半導体基板１２の表面１２ａに写真技術を利用してパターンを転写する工程である。半導体基板１２の表面１２ａに形成されたパターンは、半導体基板１２に対するエッチングやイオン注入といった処理において、マスクとして利用される。以下では、本実施例におけるフォトリソグラフィ工程について、詳細に説明する。
【０００９】
図１は、フォトリソグラフィ工程で使用されるリソグラフィ装置１０を示す。図１に示すように、リソグラフィ装置１０は、フォトマスク１６と光源２０とを備える。このリソグラフィ装置１０は、凸部１２ｂを有する半導体基板１２に対して使用される。特に限定されないが、ここで例示する半導体基板１２は、概して円板形状であり、円形状の表面１２ａを有している。半導体基板１２の表面１２ａには、半導体基板１２の外周縁に沿って凸部１２ｂが設けられている。凸部１２ｂは、半導体基板１２の厚み方向に突出しており、半導体基板１２の外周縁に沿って環状に延びている。このような凸部１２ｂは、一般に、薄板化された半導体基板１２の強度を確保するために設けられる。
【００１０】
半導体基板１２を構成する材料は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。但し、半導体基板１２を構成する材料は、特別に限定されず、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）といった窒化物半導体であってもよい。半導体基板１２の表面１２ａ上には、レジスト膜１４が均一に形成されている。レジスト膜１４は、例えば、感光性を有する樹脂等の有機材料で構成されることができる。一例ではあるが、レジスト膜１４は、スピンコート等によって半導体基板１２上に均一な膜厚で形成されることができる。
【００１１】
フォトマスク１６は、例えばガラス基板のような透明材料で構成されることができ、レチクルとも称される。フォトマスク１６は、概して板形状又はシート形状であり、上面１６ａと、その上面１６ａと反対側に位置する下面１６ｂを有する。フォトマスク１６は、半導体基板１２の表面１２ａに、フォトマスク１６の下面１６ｂが対向するように、半導体基板１２に対して対向配置される。フォトマスク１６の下面１６ｂには、遮光パターン１８が形成されている。遮光パターン１８は、例えば、クロムといった金属材料で構成されている。遮光パターン１８は、一例ではあるが、電子線リソグラフィ等によって所望のパターン形状に形成される。
【００１２】
光源２０は、半導体基板１２に向けて光を照射する。光源２０は、フォトマスク１６の上面１６ａ側に配置されており、光源２０が発した光は、フォトマスク１６を介して半導体基板１２の表面１２ａに照射される。前述したように、フォトマスク１６には遮光パターン１８が形成されているので、光源２０が発した光の一部はフォトマスク１６の遮光パターン１８によって遮光される。フォトマスク１６の遮光パターン１８部分以外を通過する光は、半導体基板１２の表面１２ａを照射し、レジスト膜１４を感光させる。光源２０には、特に限定されないが、例えば紫外光を発するものなどが用いられる。
【００１３】
図１、図２に示すように、フォトマスク１６の下面１６ｂには、凹部１６ｃが形成されている。凹部１６ｃは、半導体基板１２の凸部１２ｂに対応する位置に形成されている。本実施例では、半導体基板１２の凸部１２ｂが環状に形成されているので、フォトマスク１６の凹部１６ｃも環状に形成されている（図２参照）。凹部１６ｃの内面は、粗面化されており、微細な凹凸を有している。この粗面化は、例えば、ブラスト処理などによって行うことができる。但し、粗面化を行う具体的な手法については特に限定されない。本実施例では、凹部１６ｃの内面の全体が粗面化されているが、他の実施形態として、凹部１６ｃの内面の一部のみが粗面化されていてもよい。
【００１４】
続いて、リソグラフィ装置１０を用いたフォトリソグラフィ工程について説明する。先ず、半導体基板１２とフォトマスク１６とをそれぞれ用意し、半導体基板１２に対してフォトマスク１６を対向配置する。このとき、半導体基板１２の凸部１２ｂに、フォトマスク１６の凹部１６ｃを対向させ、半導体基板１２の凸部１２ｂの少なくとも一部を、フォトマスク１６の凹部１６ｃ内に収容する。これにより、凸部１２ｂを有する半導体基板１２に対して、フォトマスク１６を近接して配置することができる。
【００１５】
次に、フォトマスク１６を介して半導体基板１２の表面１２ａに向けて光を照射し、半導体基板１２の表面１２ａを選択的に露光する。これにより、フォトマスク１６に形成された所望の遮光パターン１８が、半導体基板１２の表面１２ａ（正確には、表面１２ａ上のレジスト膜１４）に転写される。前述したように、フォトマスク１６に形成された凹部１６ｃにより、半導体基板１２に対してフォトマスク１６が近接して配置されている。これにより、半導体基板１２の表面１２ａには、フォトマスク１６に形成された遮光パターン１８が精度よく転写される。
【００１６】
その一方で、フォトマスク１６に形成された凹部１６ｃの内面には、フォトマスク１６の厚み方向へ変位する傾斜面が存在する。仮に凹部１６ｃの内面が粗面化されていない場合、このような傾斜面では、フォトマスク１６を通過する光が、屈折又は全反射され得る。その結果、その傾斜面と対向する半導体基板１２の表面１２ａの領域が、意図せず露光されないことがある。
【００１７】
この問題に対して、本実施例におけるフォトマスク１６では、凹部１６ｃの内面が粗面化されている。凹部１６ｃの内面が粗面化されていると、図３に示すように、光がフォトマスク１６を通過する際に、凹部１６ｃの内面に形成された微細な凹凸によって、光はランダムに屈折する。その結果、凹部１６ｃの傾斜面に対向する半導体基板１２の領域にも、凹部１６ｃの内面の様々な部分から光は到達する。これにより、フォトマスク１６に形成された凹部１６ｃによって、光が意図せず遮光されることが防止され、フォトマスク１６に形成された所望の遮光パターン１８を、精度よく半導体基板１２に転写することが可能となる。なお、凹部１６ｃ内の粗面化された範囲には、傾斜面が含まれていてもよいし、含まれていなくてもよい。
【００１８】
遮光パターン１８が転写された半導体基板１２は、その後、現像されて不要部分が除去され、洗浄される。本実施例の場合、一例ではあるが、半導体基板１２に光を露光し、レジスト膜１４が感光した部分が不要部分に該当する。本実施例では、このようなポジ型のフォトリソグラフィを採用しているが、特別に限定されず、ネガ型を採用してもよい。上記したフォトリソグラフィ工程は半導体装置の製造工程の一工程であり、この工程を除いて、本実施例における半導体装置は従来と同様の製造工程で製造することができる。
【００１９】
続いて、図４を参照して、フォトマスク１６の製造方法の一例について説明する。第１工程Ｓ２では、凹部１６ｃを有するフォトマスク１６’を用意する。次に、第２工程Ｓ４では、遮光パターン１８をフォトマスク１６’内に形成する。そして、第３工程Ｓ６では、フォトマスク１６’の凹部１６ｃの内面にブラスト処理を行う。このブラスト処理では、本実施例のようにフォトマスク１６を構成する材料としてガラス基板を用いる場合、一例ではあるが、ＳｉＣなどの比較的に硬度の高い粒子や微粉末を投射することによって、凹部１６ｃの内面に微細な凹凸を形成できる。このとき、フォトマスク１６’の凹部１６ｃ以外の領域はマスキングし、遮光パターン１８を保護する。一例ではあるが、マスキングは感光性を有する樹脂等の有機材料を用いて行うことができる。また、凹部１６ｃのブラスト処理を行う面積は特別に限定されず、遮光パターン１８の解像度に応じて設定される露光量、レジスト膜１４の厚み寸法、及び露光距離などによって、任意に調整することができる。レジスト処理を行う凹部１６ｃの表面粗度の程度においても、任意に調整することができる。最後に第４工程Ｓ８で、洗浄を行い、フォトマスク１６は完成する。
【００２０】
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
【符号の説明】
【００２１】
１０：リソグラフィ装置
１２：半導体基板
１２ａ：半導体基板の表面
１２ｂ：半導体基板の凸部
１４：レジスト膜
１６：フォトマスク
１６ｃ：フォトマスクの凹部
１８：遮光パターン
２０：光源
【図１】
2019078951.tif 000003
【図２】
2019078951.tif 000004
【図３】
2019078951.tif 000005
【図４】
2019078951.tif 000006