(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全表面に酸化膜(12)が形成された円板状のシリコン基板(11)の一方の主面(11a)及び前記主面(11a)に連続する基板周面の酸化膜(12)にポジ型レジストからなるレジスト層(13)を形成する工程と、
前記主面(11a)の周囲及び前記基板周面を遮蔽するリング状の第１遮蔽部(14a)が形成された第１透光板(14)により前記レジスト層(13)を覆って前記レジスト層(13)を露光する工程と、
前記主面(11a)の周囲及び前記基板周面を遮蔽するリング状の第２遮蔽部(16a)が形成された第２透光板(16)により前記レジスト層(13)を覆って前記レジスト層(13)を更に露光する工程と、
露光により前記レジスト層(13)の可溶化された部分を除去して前記主面(11a)の周囲の酸化膜(12)に残存するレジスト層及び前記基板周面の酸化膜(12)に残存するレジスト層からなるレジストパターン(17)を前記シリコン基板(11)に形成する工程と
を含むＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
第２遮蔽部(16a)が主面(11a)の周囲を第１遮蔽部(14a)と同一の範囲で遮蔽する請求項１記載のＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
第２透光板(16)が第１透光板(14)の表裏を反転させて用いられるか又は前記第１透光板(14)を同一平面内で所定の角度で回転させて用いられる請求項２記載のＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
第２遮蔽部(16a)の外径(D)が第１遮蔽部(14a)の外径(D)と同一であって、第２遮蔽部(16a)の内径(d2)が第１遮蔽部(14a)の内径(d1)の５０〜２００％である請求項１記載のＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲を除くシリコン基板中に絶縁層が埋設されたＳＯＩ(Silicon-On-Insulator)基板の製造方法に関する。更に詳しくはＳＩＭＯＸ(Separation by Implanted Oxygen)技術によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＯＩ基板を製造する方法の一つとしてＳＩＭＯＸ法が知られており、このＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板を製造する具体的な方法として、シリコン基板の周囲をレジストで被覆した後、シリコン基板の露出した主面からシリコン基板内部に酸素イオンを注入して周囲を除くシリコン基板の内部に埋込みシリコン酸化層を形成する半導体基板の製造方法が知られている（特開平４−１２９２６７）。
しかし、上記従来のＳＩＭＯＸによる半導体基板の製造方法ではレジストがシリコン基板の周囲に存在する状態でイオン注入をするため、高いエネルギーを有するイオンが金属等の不純物を含有する有機物から構成されるレジストをも叩くため、注入時にレジストから有機物が叩き出されて飛散して、活性領域のＳｉ層の表面に付着するおそれがあった。このため活性領域のＳｉ層の表面が金属等の不純物で汚染される問題があった。
【０００３】
この点を解消するためにシリコン基板の両主面及び全周面に酸化膜を形成した後、基板周囲の酸化膜にレジストパターンを形成し、レジストで被覆されていない酸化膜を除去してシリコン基板の両主面を露出させた後、レジストを除去してシリコン基板の周囲に酸化膜を残留させ、そして露出した両主面のうちの一方の主面からシリコン基板内部に酸素イオンを注入して基板の一方の主面から所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成することが考えられる。このようにレジストを酸化膜上から除去した状態で、露出したシリコン基板内部に酸素イオンを注入して、アニール処理することにより、イオン注入時に活性領域のＳｉ層に金属等の不純物の付着を防止できることが期待されている。
【０００４】
ここで、基板周囲の酸化膜にレジストパターンを形成する従来の一般的な方法は、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、表面に酸化膜２が形成されたシリコン基板１の一方の主面１ａ及び基板周面の酸化膜２にポジ型レジストからなるレジスト層３を形成し、その主面１ａの周囲及び基板周面を遮蔽する遮蔽部４ａが形成された透光板４によりそのレジスト層３を覆って露光し、その露光によりレジスト層３の可溶化された部分を除去する方法が知られている。この方法では、レジスト層３の可溶化された部分を除去することにより、主面１ａの周囲と基板周面の酸化膜２にレジスト層３が残存し、シリコン基板１にはそのように残存するレジスト層からなるレジストパターン７が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、遮蔽部４ａが形成された透光板４によりレジスト層３を覆って露光した場合、
図４（ｄ）に示すようにその透光板４に塵又は埃等の遮光性のある不純物６が付着すると、その部分におけるレジスト層３は可溶化せず、図４（ｅ）に示すようにレジスト層３の可溶化された部分を除去した後の酸化膜２上にその不純物６の存在に起因するレジスト３ａが残存する不具合がある。不純物６の付着に起因して酸化膜上に残存したレジスト３ａは、図４（ｆ）に示すようにその後の酸化膜２を除去した後にシリコン基板１の主面に酸化膜２ａを残存させ、その残存した酸化膜２ａはその後の酸素イオンを注入する際の障害物となり、酸素イオンを注入することにより主面から所定の深さの領域に形成される図示しない埋込みシリコン酸化層にピンホールを生じさせる問題点がある。
本発明の目的は、主面の周囲の酸化膜及び基板周面の酸化膜以外の部分にレジストが残存しないレジストパターンが得られるＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、全表面に酸化膜１２が形成された円板状のシリコン基板１１の一方の主面１１ａ及びその主面１１ａに連続する基板周面の酸化膜１２にポジ型レジストからなるレジスト層１３を形成する工程と、主面１１ａの周囲及び基板周面を遮蔽するリング状の第１遮蔽部１４ａが形成された第１透光板１４によりレジスト層１３を覆ってレジスト層１３を露光する工程と、主面１１ａの周囲及び基板周面を遮蔽するリング状の第２遮蔽部１６ａが形成された第２透光板１６によりレジスト層１３を覆ってレジスト層１３を更に露光する工程と、露光によりレジスト層１３の可溶化された部分を除去して主面１１ａの周囲の酸化膜１２に残存するレジスト層及び基板周面の酸化膜１２に残存するレジスト層からなるレジストパターン１７をシリコン基板１１に形成する工程とを含むＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法である。
【０００７】
請求項１に係る発明では、第１及び第２透光板１４，１６を使用してレジスト層１３を２度露光するので、第１透光板１４を使用した露光の際にその第１透光板１４に塵又は埃等の不純物が付着してその部分におけるレジスト層１３が可溶化しなくても、第２透光板１６を使用した２度目の露光時にその部分を可溶化させることができる。この結果、周囲を除く主面１１ａの全ての部分におけるレジスト層１３を可溶化させることができ、主面１１ａの周囲の酸化膜１２及び基板周面の酸化膜１２以外の部分にレジストが残存することのないレジストパターン１７が得られる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、第２遮蔽部１６ａが主面１１ａの周囲を第１遮蔽部１４ａと同一の範囲で遮蔽するＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法である。
この請求項２に係る発明では、第１及び第２遮光部１４ａ，１６ａで遮蔽される周囲を除く主面１１ａの全ての部分におけるレジスト層１３を確実に可溶化させることができる。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、第２透光板１６が第１透光板１４の表裏を反転させて用いられるか又は第１透光板１４を同一平面内で所定の角度で回転させて用いられるＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法である。
この請求項３に係る発明では、単一の透光板を用意するだけで、その透光板を本発明の第１及び第２透光板として使用することができ、経済性が向上する。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図２に示すように、第２遮蔽部１６ａの外径Ｄが第１遮蔽部１４ａの外径Ｄと同一であって、第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2が第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1の５０〜２００％であるＳＩＭＯＸ法によるＳＯＩ基板製造におけるレジストパターンの形成方法である。
この請求項４に係る発明では、第２遮蔽部１６ａと第１遮蔽部１４ａが僅かにずれても周囲を除く主面１１ａの全ての部分におけるレジスト層１３を可溶化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。図１（ａ）に示すように先ず円板状のシリコン基板１１を準備し、図１（ｂ）に示すようにそのシリコン基板１１の全表面、即ち両主面及び全周面に酸化膜１２を熱酸化又は化学的気相堆積（ＣＶＤ）法により形成する。次いで図１（ｃ）に示すようにシリコン基板１１の一方の主面１１ａ及びその主面１１ａに連続する基板周面の酸化膜１２にポジ型レジストからなるレジスト層１３を形成する。このポジ型レジストは光照射部が可溶化するものであり、レジスト層１３の形成はスピン塗布等により行われる。
【００１３】
次にシリコン基板の主面１１ａの周囲及び基板周面を遮蔽する第１遮蔽部１４ａが形成された第１透光板１４を準備する。この第１透光板１４はレジストを可溶化させる光を透過可能なものであり、石英ガラス等が挙げられる。第１遮蔽部１４ａはその光を遮蔽する役割を有し、クロム等を第１透光板１４に塗装及び硬化させることによりその第１透光板１４に積層させる。図２に示すように第１遮蔽部１４ａは円板状のシリコン基板１１と同心のリング状に形成され、その外径Ｄはのシリコン基板１１の外径Ｗに比較して十分大きな寸法に形成される。このような第１遮蔽部１４ａを有する第１透光板１４を図１（ｄ）に示すようにレジスト層１３を覆うようにシリコン基板１１上方に位置させ、その第１透光板１４の更に上方に位置する図示しない光源から光をレジスト層１３に照射し、第１遮蔽部１４ａで遮蔽された部分以外のレジスト層１３を露光させる。
【００１４】
次に第１透光板１４と同様な構成の第２透光板１６を準備する。この第２透光板１６はシリコン基板の主面１１ａの周囲を第１遮蔽部１４ａと同一の範囲で又は第１遮蔽部１４ａより多く遮蔽する第２遮蔽部１６ａが形成される。図２に示すように、第２遮蔽部１６ａは第１遮蔽部１４ａと同様にシリコン基板１１と同心のリング状に形成され、その外径Ｄは第１遮蔽部１４ａの外径Ｄと同一に形成される。一方、第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2は第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1と同一若しくはそれより小径に形成される。第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2が第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1と同一の場合には第２遮蔽部１６ａがシリコン基板の主面１１ａの周囲を第１遮蔽部１４ａと同一の範囲で遮蔽するものであり、この場合、第２透光板１６は第１透光板１４の表裏を反転させて用いても良く、その第１透光板１４を同一平面内で所定の角度で回転させて用いてもよい。
【００１５】
一方、第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2が第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1より小径に形成されると、第２遮蔽部１６ａは第１遮蔽部１４ａより多く遮蔽するものである。この場合、第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2は第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1の５０〜２００％の範囲で形成される。第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2が第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1の５０％未満又は２００％を越えていると、後に形成される埋め込み酸化膜にピンホールが生じる不具合がある。第２遮蔽部１６ａの内径ｄ2の更に好ましい値は第１遮蔽部１４ａの内径ｄ1の７５〜１５０％である。このような第２遮蔽部１６ａが形成された第２透光板１６を図１（ｅ）に示すようにレジスト層１３を覆うようにシリコン基板１１上方に位置させ、光源から光をレジスト層１３に再度照射し、第２遮蔽部１６ａで遮蔽された部分以外のレジスト層１３を再び露光させる。
【００１６】
その後、２度の露光によりレジスト層１３の可溶化された部分を除去し、図１（ｆ）に示すように主面１１ａの周囲と基板周面の酸化膜１２にレジスト層１３を残存させる。この結果、シリコン基板１１には、主面１１ａの周囲の酸化膜１２に残存するレジスト層及び基板周面の酸化膜１２に残存するレジスト層からなるレジストパターン１７が形成される。
上述したレジストパターンの形成方法では、第１及び第２透光板１４，１６を使用してレジスト層１３を２度露光するので、第１透光板１４を使用した露光の際に第１透光板１４に塵又は埃等の不純物が付着してその部分におけるレジスト層１３が可溶化しなくても、第２透光板１６を使用した２度目の露光時にその部分を可溶化させることができる。この結果、周囲を除く主面１１ａの全ての部分におけるレジスト層１３を可溶化させることができ、主面１１ａの周囲の酸化膜１２及び基板周面の酸化膜１２以外の部分にレジストが残存することのないレジストパターン１７が得られる。
【００１７】
なお、図示しないが、シリコン基板１１はその後フッ酸水溶液に浸漬等され、レジストパターン１７で被覆されていない酸化膜１２はその後除去され、シリコン基板の主面１１ａが露出される。次にレジストパターン１７を除去してシリコン基板１１の周囲にのみ酸化膜１２を残留させ、露出したシリコン基板の主面１１ａから基板１１内部に酸素イオンを注入した後、アニール処理して基板１１の主面１１ａから所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成し、この酸化層の上層に活性領域のＳｉ層を形成する。本発明の方法により得られたレジストパターン１７では、主面１１ａの周囲の酸化膜１２及び基板周面の酸化膜１２以外の部分にレジストが残存しないので、このようにして主面１１ａから所定の深さの領域に形成される埋込みシリコン酸化層にピンホールが生じることはない。
【００１８】
図３は本発明の別の実施の形態を示す。この実施の形態では、先ず図３（ａ）に示すように円板状のシリコン基板２１を準備し、図３（ｂ）に示すようにそのシリコン基板２１の全表面に酸化膜２２を形成する。次いで図３（ｃ）に示すようにシリコン基板２１の一方の主面２１ａ及びその主面２１ａに連続する基板周面の酸化膜２２にネガ型レジストからなるレジスト層２３を形成する。このネガ型レジストは光照射部が不溶化するものであり、レジスト層２３の形成はスピン塗布等により行われる。
【００１９】
次に周囲を除くシリコン基板の主面２１ａを遮蔽する円形の遮蔽部２４ａが形成された透光板２４を準備する。この透光板２４はレジストを不溶化させる光を透過可能なものであり、石英ガラス等が挙げられる、遮蔽部２４ａはその光を遮蔽する役割を有し、クロム等を透光板２４に塗装及び硬化させることによりその透光板２４に積層させる。このような遮蔽部２４ａを有する透光板２４を図３（ｄ）に示すようにレジスト層２３を覆うようにシリコン基板２１上方に位置させ、その透光板２４の更に上方に位置する図示しない光源から光をレジスト層２３に照射し、遮蔽部２４ａで遮蔽された部分以外のレジスト層２３を露光させる。その後、露光によりレジスト層２３の不溶化された部分以外の部分を除去し、図３（ｅ）に示すように主面２１ａの周囲と基板周面の酸化膜２２にレジスト層２３を残存させる。この結果、シリコン基板２１には、主面２１ａの周囲の酸化膜２２に残存するレジスト層２３及び基板周面の酸化膜２２に残存するレジスト層２３からなるレジストパターン２７が形成される。
【００２０】
上述したレジストパターンの形成方法では、ネガ型レジストを使用し、周囲を除く主面２１ａを遮蔽する遮蔽部２４ａが形成された透光板２４によりレジスト層２３を覆ってレジスト層２３を露光するので、透光板２４における遮蔽部２４ａに塵又は埃等の不純物がいくら付着しても、シリコン基板２１の周囲を除く主面２１ａに光が照射されて不溶化することはない。この結果、周囲を除く主面２１ａの全ての部分におけるレジスト層２３をその後除去することができ、主面２１ａの周囲の酸化膜２２及び基板周面の酸化膜２２以外の部分にレジストが残存することのないレジストパターン２７が得られる。
【００２１】
なお、図示しないが、シリコン基板２１はその後フッ酸水溶液に浸漬等され、レジストパターン２７で被覆されていない酸化膜２２はその後除去され、シリコン基板の主面２１ａが露出される。次にレジストパターン２７を除去してシリコン基板２１の周囲にのみ酸化膜２２を残留させ、露出したシリコン基板の主面２１ａから基板２１内部に酸素イオンを注入した後、アニール処理して基板２１の主面２１ａから所定の深さの領域に埋込みシリコン酸化層を形成し、この酸化層の上層に活性領域のＳｉ層を形成する。本発明の方法により得られたレジストパターン２７では、主面２１ａの周囲の酸化膜２２及び基板周面の酸化膜２２以外の部分にレジストが残存しないので、このようにして主面２１ａから所定の深さの領域に形成される埋込みシリコン酸化層にピンホールが生じることはない。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、シリコン基板の主面及び基板周面の酸化膜にポジ型レジストからなるレジスト層を形成し、主面の周囲及び基板周面を遮蔽する第１及び第２遮蔽部が形成された第１及び第２透光板によりレジスト層を２度露光して可溶化された部分を除去してレジストパターンを形成するので、第１透光板を使用した露光の際に第１透光板に塵又は埃等の不純物が付着してその部分におけるレジスト層が可溶化しなくても、第２透光板を使用した２度目の露光時にその部分を可溶化させることができる。この結果、周囲を除く主面の全ての部分におけるレジスト層を可溶化させることができ、主面の周囲の酸化膜及び基板周面の酸化膜以外の部分にレジストが残存することのないレジストパターンを得ることができる。この場合、第２透光板が第１透光板の表裏を反転させて用いられる又は第１透光板を同一平面内で所定の角度で回転させて用いられるものであれば、単一の透光板を用意するだけで足り、経済性が向上する。
【００２３】
また、シリコン基板の一方の主面及びその主面に連続する基板周面の酸化膜にネガ型レジストからなるレジスト層を形成し、周囲を除く主面を遮蔽する遮蔽部が形成された透光板によりレジスト層を覆って露光し、露光により不溶化された部分以外のレジスト層を除去してレジストパターンを形成すれば、透光板における遮蔽部に塵又は埃等の不純物がいくら付着しても、シリコン基板の周囲を除く主面に光が照射されて不溶化することはない。この結果、周囲を除く主面の全ての部分におけるレジスト層をその後除去することができ、主面の周囲の酸化膜及び基板周面の酸化膜以外の部分にレジストが残存することのないレジストパターンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のレジストパターンの形成方法を工程順に示す断面図。
【図２】その透光板に形成されるリング状の遮蔽部を示す平面図。
【図３】本発明の別の実施形態のレジストパターンの形成方法を工程順に示す断面図。
【図４】従来のレジストパターンの形成方法を工程順に示す断面図。
【符号の説明】
１１，２１  シリコン基板
１２，２２  酸化膜
１３，２３  レジスト層
１４  第１透光板
１４ａ  第１遮蔽部
１６  第２透光板
１６ａ  第２遮蔽部
２４  透光板
２４ａ  遮蔽部
１７，２７  レジストパターン
【図１】
0003947903.tif 000002
【図２】
0003947903.tif 000003
【図３】
0003947903.tif 000004
【図４】
0003947903.tif 000005