(57)【要約】【課題】ドライエッチングにより２段以上の段差形状を形成する場合に、レジストの残留によるエッチング残りを防止する。【解決手段】１回目のドライエッチングを行い、１段の段差形状を含む構造体を形成する第１の工程と、形成された構造体の表面をレジスト層１０２で被覆する第２の工程と、レジスト層１０２にフォトマスク２００を透過した光を照射し、現像することによりレジスト層１０２をパターニングする第３の工程と、パターニングされたレジスト層１０２をエッチングマスクとして２回目のドライエッチングを行い、２段の段差形状を含む構造体を形成する第４の工程を有し、フォトマスク２００は、光の透過率の異なる２つ以上の領域を有し、２段目の段差形状を形成する部分のうち、光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率は、それ以外の部分に照射される光が透過する領域の透過率よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、少なくとも２段以上の段差形状を含む構造体を形成するパターン形成方法であって、
１回目のドライエッチングを行い、１段の段差形状を含む構造体を形成する第１の工程と、
前記第１の工程で形成された構造体の表面をレジスト層で被覆する第２の工程と、
前記レジスト層にフォトマスクを透過した光を照射し、現像することにより前記レジスト層をパターニングする第３の工程と、
前記第３の工程でパターニングされた前記レジスト層をエッチングマスクとして２回目のドライエッチングを行い、２段の段差形状を含む構造体を形成する第４の工程を有し、
前記フォトマスクは、光の透過率の異なる２つ以上の領域を有し、２段目の段差形状を形成する部分のうち、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率は、それ以外の部分に照射される光が透過する領域の透過率よりも大きいことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記フォトマスクは、光の透過率が０％と１００％の間の値である領域を有することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記フォトマスクは、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率が１００％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記フォトマスクは、グレースケールフォトマスクであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記ドライエッチングは、ボッシュプロセスによることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチングによるパターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体、液晶表示装置、電気光学装置やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの分野において、所望の位置に２段以上の階段形状を有する構造体を形成する場合が多くある。このような場合、ドライエッチング、特にボッシュプロセスのような深堀エッチング技術を用いることにより、微細な加工を高精度に行うことができる。
【０００３】
シリコン基板などに、ドライエッチングによって２段以上の段差形状を形成する場合、レジスト塗布、露光・現像、ドライエッチングという一連の工程を２回以上繰り返すことになる。２回目以降の工程では、１回目のドライエッチングで形成された段差形状の表面にレジストを塗布し、露光現像によりレジスト層をパターニングする必要がある。
【０００４】
しかし、段差部分を露光する場合、段差の側壁部分は光があたりにくいためレジストの感光が不充分となり、現像してもレジストが残留する。この状態でドライエッチングを行うと、側壁部分に残留したレジストに沿ってシリコン、またはレジストの有機成分と反応したシリコンが残留し、エッチング残り（バリ、クラウンフェンス）が発生する。
【０００５】
エッチング残りの発生を抑制するため、段差の側壁部分のレジストを通常よりも多い露光量で感光させ、現像するという方法がある。しかし、側壁部分のレジストを充分に感光させるためには露光量は非常に多く必要であり、同じ露光量を側壁部分以外の平面部分等に当ててしまうと、露光量が過剰になり、パターニングの精度が悪くなる場合がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６７２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ドライエッチングにより２段以上の段差形状を形成する場合に、レジストの残留によるエッチング残りを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパターン形成方法は、基板上に、少なくとも２段以上の段差形状を含む構造体を形成するパターン形成方法であって、１回目のドライエッチングを行い、１段の段差形状を含む構造体を形成する第１の工程と、前記第１の工程で形成された構造体の表面をレジスト層で被覆する第２の工程と、前記レジスト層にフォトマスクを透過した光を照射し、現像することにより前記レジスト層をパターニングする第３の工程と、前記第３の工程でパターニングされた前記レジスト層をエッチングマスクとして２回目のドライエッチングを行い、２段の段差形状を含む構造体を形成する第４の工程を有し、前記フォトマスクは、透過率の異なる２つ以上の領域を有し、２段目の段差形状を形成する部分のうち、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率は、それ以外の部分に照射される光が透過する領域の透過率よりも大きいものである。
【０００９】
これにより、１回目のドライエッチングで形成された側壁部分など光が当たりにくい部分の露光が不足することにより不要なレジストが残留するのを防ぐことが可能になり、レジストの残留によるエッチング残りを防止することができる。
【００１０】
前記フォトマスクは、光の透過率が０％と１００％の間の値である領域を有する。
また、前記フォトマスクは、前記光の進行方向に平行な面に照射される光が透過する領域の透過率が１００％となるように形成することが望ましい。
これにより、側壁部分などのレジスト層を除去する深さに合わせて露光時間や光量を決定し、他の部分の露光量を透過率によって調節することができる。
また、前記フォトマスクは、例えばグレースケールフォトマスクとすることができる。
【００１１】
前記ドライエッチングは、例えばボッシュプロセスによるものとすることができる。
本発明のパターン形成方法は、インクジェット式プリンタヘッドの製造をはじめ、ＭＥＭＳや半導体分野などにおいて、所望の位置に２段以上の階段形状を有する構造体を形成する場合に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるパターン形成方法を説明する図である。ここでは、シリコン基板上に、ドライエッチングを用いて２段以上の階段形状を有する構造を形成する。
【００１３】
まず、１回目のドライエッチングを行い、シリコン基板１０１に図１（Ａ）に示すような段差形状を形成する。ドライエッチングは、例えば平行平板型のエッチング装置や誘導結合型のエッチング装置を用いて行うことができる。また、望ましい方法としては、ボッシュプロセスなどをあげることができる。
【００１４】
次に、図１（Ｂ）に示すように、段差形状を形成したシリコン基板１０１の表面にフォトレジストを塗布し、レジスト層１０２を形成する。
【００１５】
次に、図１（Ｃ）に示すように、レジスト層１０２にフォトマスク２００を通して紫外線を照射する。
図に示すように、フォトマスク２００は例えばガラス板等で形成されており、領域ａ，ｂ，ｃを有している。領域ａは紫外線の透過率が１００％、領域ｂは紫外線の透過率が５０％、領域ｃは紫外線の透過率が０％である。
フォトマスク２００には、面積開口法によって透過率を調節したものや、ＡｇイオンドープによるＨＥＢＳ（Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｂｅａｍ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）方式のグレースケールマスクを用いることができる。なお、フォトマスク２００の種類及び透過率の値は上記のものに限られない。
【００１６】
図１（Ｃ）に示すように、シリコン基板１０１上で２段目の段差形状を形成する部分のうち１回目のエッチングで形成された段差形状の側壁部分（図中Ｘで示す部分）には、領域ａを通った紫外線が照射されるようになっている。２段目の段差形状を形成する部分のうちＸで示す以外の部分、すなわち、紫外線照射面に面した部分には、領域ｂを通った紫外線が照射されるようになっている。段差形状を形成しない部分（２回目のエッチングを行わない部分）は、フォトマスク２００の領域ｃに覆われており、露光しないようになっている。
【００１７】
図中Ｘで示す側壁部分は、照射される紫外線の光路に平行であるため、光が当たりにくい。側壁部分のレジスト層１０２を除去する深さ（Ｘの深さ）に合わせて紫外線の露光時間や光量を決定すると、他の部分では露光量が過剰になり、パターニングの精度が悪くなる。よって、フォトマスク２００によって他の部分の露光量を調節することにより、全ての部分に適正な露光量を与えることができる。
【００１８】
次に、図１（Ｄ）に示すように、現像を行いレジスト層１０２をパターニングする。
次に、図１（Ｅ）に示すように、パターニングされたレジスト層１０２をエッチングマスクとして２回目のドライエッチングを行い、２段の段差形状を含む構造体を形成する。
ドライエッチングは、１回目と同様に行うことができる。
【００１９】
ドライエッチング終了後、残っているレジスト層１０２を除去して、図１（Ｆ）に示すように２段の段差形状を含む構造体を得る。
【００２０】
図２は、比較例によるパターン形成方法を説明する図である。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に示す状態は、図１（Ｃ）〜図１（Ｆ）に対応している。
図２（Ａ）に示すように、比較例では、レジスト層１０２の露光時に用いるフォトマスク３００は、紫外線の透過率が１００％の領域ａと、紫外線の透過率が０％の領域ｃのみを有している。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１０１上で２段目の段差形状を形成する全ての部分に、領域ａを通った紫外線が照射されるようになっている。段差形状を形成しない部分（２回目のエッチングを行わない部分）は、フォトマスク２００の領域ｃに覆われており、露光しないようになっている。
【００２２】
上述したように、図中Ｘで示す側壁部分は、照射される紫外線の光路に平行であるため、光が当たりにくい。よって、Ｘ以外の部分に適正な条件で露光を行うと、Ｘ部分の露光が不充分になる。
よって、図２（Ｂ）に示すように、現像を行うとＸ部分のレジスト層１０２が残った状態になってしまう。
【００２３】
図２（Ｂ）のようにパターニングされたレジスト層１０２をエッチングマスクとして２回目のドライエッチングを行うと、図２（Ｃ）に示すように、Ｘ部分のシリコンがエッチングされずに残留する。
よって、レジスト層１０２を除去すると、図２（Ｄ）に示すように、構造体にエッチング残りが発生する。
【００２４】
以上のように、本発明の実施の形態１によるパターン形成方法によれば、１回目のドライエッチングで形成された側壁部分など光が当たりにくい部分も充分に露光させることができるので、不要なレジストが残留してエッチング残りが発生するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施の形態１によるパターン形成方法を説明する図である。
【図２】図２は、比較例によるパターン形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１  シリコン基板、１０２  レジスト層、２００，３００  フォトマスク
【図１】
2007206096.tif 000003
【図２】
2007206096.tif 000004