(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精度よく形成する。【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、深さ方向に沿った面に照射される光が透過する領域の透過率が、パターニングの深さに対応した０％と１００％の間の値であり、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が１００％である。【選択図】図１
2007207780.tif 000002
【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、深さ方向に沿った面に照射される光が透過する領域の透過率が、パターニングの深さに対応した０％と１００％の間の値であり、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が１００％である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、前記２段目の段差形状の縁の部分に照射される光が透過する領域の透過率が０％と１００％の間の値であ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垂直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。
【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】
半導体やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの分野では、微細な加工を精度よく行うためにドライエッチング技術が用いられている。このような微細加工において、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。
【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回以上繰り返す必要がある。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。
【０００４】
しかし、２段目の段差形状を形成する部分のうち、深さ方向に沿った面（段差の側壁部分）は、露光量が多すぎるとレジストが所望の深さよりも深くパターニングされてしまう。また、露光量が少ない場合はレジストの感光が不充分になり、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】
【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】
【０００６】
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精度よく形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、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、深さ方向に沿った面に照射される光が透過する領域の透過率が、パターニングの深さに対応した０％と１００％の間の値であり、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が１００％のものである。
【０００８】
これにより、２段目の段差形状を形成する部分のうち、深さ方向に沿った面の露光量を調節できるので、レジスト層を所望の深さにパターニングすることが可能となり、ドライエッチングにより２段以上の段差形状を精度よく形成することができる。
【０００９】
前記フォトマスクは、例えば、前記２段目の段差形状の縁の部分に照射される光が透過する領域の透過率が０％と１００％の間の値となるように形成される。
また、前記フォトマスクは、前記光の進行方向に垂直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。
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。
【００１０】
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】
【００１１】
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及び図２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。
【００１２】
まず、図１（Ａ）に示すように、シリコン基板１０１上にレジスト層１０２を形成してパターニングすることによりエッチングマスクを形成する。
【００１３】
次に、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（Ｂ）に示すような段差形状を形成する。ドライエッチングは、シリコン高速エッチング法やボッシュプロセスなどの手法を用いることができる。次に、図１（Ｃ）に示すようにエッチングマスクを除去する。
【００１４】
次に、図１（Ｄ）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（Ｅ）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。
フォトマスク２００は例えばガラス板等で形成されており、図に示すように、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、グレースケールマスクを用いることができる。グレースケールマスクは、例えばＡｇイオンドープによるＨＥＢＳ（Ｈｉｇｈ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｂｅａｍ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）方式のものなどがある。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（Ｅ）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深さ方向に沿った面、すなわち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。２段目の段差形状を形成する部分のうち側壁以外の部分、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】
側壁部分は、露光量が過剰になると所望の深さよりも深くパターニングされてしまう。また、露光量が少ない場合はレジストの感光が不充分になり、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、エッチング残りが発生する。
ここでは、図２（Ａ）中のＸで示す部分のレジストを除去するものとする。よって、フォトマスク２００の領域ｂの透過率は、領域Ｘの分だけレジスト層１０２が除去されるように調節する。
【００１８】
次に、図２（Ｂ）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２（Ｃ）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２（Ｄ）に示すように２段の段差形状を含む構造体を得る。
【００２０】
図３及び図４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３（Ａ）〜図３（Ｅ）および図４（Ａ）〜図４（Ｅ）に示す状態は、図１（Ｅ）、図２（Ａ）〜図２（Ｄ）に対応している。
図３に示す比較例では、図３（Ａ）に示すように、２段目の段差形状を形成する部分全体が、フォトマスク３００の領域ａ（紫外線透過率が１００％）に覆われている。このため、段差部分の底部のレジストまで露光してしまう。
このため、現像すると図３（Ｂ）中のＸで示す領域のレジストが除去され、図３（Ｃ）に示すようにパターニングされる。
図３（Ｃ）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３（Ｄ）に示すように、１段目の段差底部がエッチングされてしまう（図中Ｙ）。また、側壁上部の形状も崩れてしまい（図中Ｚ）、レジスト層１０２を除去すると図３（Ｅ）に示すような構造体が得られる。
【００２１】
また、図４に示す比較例では、図４（Ａ）に示すように、図１（Ｅ）のフォトマスク２００では領域ｂ（紫外線透過率が５０％）であったところが、フォトマスク４００では領域ａ（紫外線透過率が１００％）と領域ｃ（紫外線透過率が０％）の境界になっている。このため、側壁部分のレジストの露光が不充分になりやすく、現像すると図４（Ｂ）中のＸで示す領域のレジストが除去され、図４（Ｃ）に示すようにパターニングされる。
【００２２】
図４（Ｃ）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４（Ｄ）に示すように、側壁上部のシリコンがエッチングされずに残留する（図中Ｙ）。よって、レジスト層１０２を除去すると図４（Ｅ）に示すようにエッチング残りが発生する。
【００２３】
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、２段目の段差形状を形成する部分のうち、深さ方向に沿った面の露光量を調節できるので、レジスト層を所望の深さにパターニングすることが可能となり、ドライエッチングにより２段以上の段差形状を精度よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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、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３】図３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４】図４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】
【００２５】
１０１  シリコン基板、１０２  レジスト層、２００，３００，４００  フォトマスク
【図１】
2007207780.tif 000003
【図２】
2007207780.tif 000004
【図３】
2007207780.tif 000005
【図４】
2007207780.tif 000006