レジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法
【課題】本発明は、高段差パターンを有する半導体ウエハの表面に、塗布ムラなく全面にレジストを塗布することができるレジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】配線パターン１０の段差よりも大きい段差を有する高段差パターン２５が形成された半導体ウエハ７０、７０ａの表面に、レジスト８０、９０を塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジスト８０を、前記高段パターン２５の段差が小さくなるように前記半導体ウエハ７０、７０ａの表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジスト９０を、前記高段差パターン２５を含めて全体を覆うように前記半導体ウエハ７０、７０ａの表面に塗布するステップと、を有することを特徴とする。
【解決手段】配線パターン１０の段差よりも大きい段差を有する高段差パターン２５が形成された半導体ウエハ７０、７０ａの表面に、レジスト８０、９０を塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジスト８０を、前記高段パターン２５の段差が小さくなるように前記半導体ウエハ７０、７０ａの表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジスト９０を、前記高段差パターン２５を含めて全体を覆うように前記半導体ウエハ７０、７０ａの表面に塗布するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に、高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面にレジストを塗布するレジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハのレジスト塗布工程において、半導体ウエハの中央部にレジストを滴下後、半導体ウエハを回転させてレジストが半導体ウエハ全体を覆うようにレジストを引き伸ばすレジストの塗布方法が知られている。
【０００３】
図７は、従来のレジスト塗布方法を示した図である。図７（ａ）において、半導体ウエハ１７０の中央部に、ノズル２００からレジスト１９０が滴下された状態が示されている。次いで、図７（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１７０が回転することにより、半導体ウエハ１７０の中央部に滴下されたレジスト１９０が周辺部に引き伸ばされ、半導体ウエハ１７０の全面にレジストが塗布される。
【０００４】
図８は、図７のレジスト塗布方法により、半導体ウエハ１７０の表面にレジスト１９０が塗布された状態を示した図である。半導体ウエハ１７０の表面には、金属の配線パターン１１０が形成されているが、配線パターンは、その高さが０．１〔μｍ〕〜１．０〔μｍ〕であり、段差が小さいので、レジストが半導体ウエハ１７０の表面全体を覆うことができ、塗布ムラ無くレジストを塗布することができる。
【０００５】
なお、レジストの塗布以外に、スピンオングラス（ＳＯＧ）塗布方法において、表面に形成される配線間における陥沿部をもつ半導体基板の所定位置に、加熱によって低粘度の塗布用溶液を回転しながら滴下し、引き続き順次、温度によってより高い粘度にした塗布用溶液を滴下し、重ね塗布して塗布膜を形成するようにしたスピンオングラス塗布方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−７７２１１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、上述の図７及び図８において説明した従来のレジスト塗布方法では、半導体ウエハ１７０の表面に、配線パターン１１０よりも遙かに段差の大きい高段差パターンが形成されている場合に、レジストが高段差パターンに妨げられて十分に広がらず、半導体ウエハ１７０の全面を覆うようにレジストを塗布することができないという問題があった。
【０００７】
図９は、そのような高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、従来のレジスト塗布方法を適用した例を示した図である。図９において、高段差パターン２５により、レジスト１９０の拡散が妨げられ、高段差パターン２５の総てをレジスト１９０で覆うことができず、塗布ムラが生じている。このような塗布ムラが生じると、半導体ウエハ７０上にリソグラフィにより回路パターンを形成する際に、レジスト１９０が塗布されずに、表面が露出した部分には、回路パターンを形成することができなくなるという問題があった。
【０００８】
図１０は、従来のレジスト塗布方法により、塗布ムラが生じてレジストが塗布された半導体ウエハ７０を示した平面図である。図１０において、半導体ウエハ７０に形成された半導体チップ７５上に塗布ムラが生じ、不良チップを生じしてしまうという問題があった。
【０００９】
また、上述の特許文献１に記載の構成は、半導体装置における層間絶縁膜の平坦化を行うための工程であるため、高段差パターンを有する表面に塗布用溶液を塗布する要請は無く、そのような課題を解決する必要性も無かった。
【００１０】
そこで、本発明は、高段差パターンを有する半導体ウエハの表面に、塗布ムラなく全面にレジストを塗布することができるレジスト塗布方法及び半導体装置の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】
【００１１】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るレジスト塗布方法は、配線パターン（１０）の段差よりも大きい段差を有する高段差パターン（２５）が形成された半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に、レジスト（８０、９０）を塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジスト（８０）を、前記高段パターン（２５）の段差が小さくなるように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジスト（９０）を、前記高段差パターン（２５）を含めて全体を覆うように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布するステップと、を有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、高段差パターンを有する半導体ウエハであっても、段差を小さくするレジスト塗布をまず行い、次いで半導体ウエハの全面を覆うようにレジストを塗布することにより、塗布ムラ無く全体を塗布することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第１の粘度のレジスト（８０）は、前記第２の粘度のレジスト（９０）よりも低粘度であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、半導体ウエハ表面全体に高段差パターンを小さくするためのレジストを全体に行き渡らせてから、高粘度のレジストで小さくなった段差にレジストを埋め込むようにして全体を覆うことができ、ムラなく全体にレジストを塗布することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面は、積層された半導体基板（２０）で構成され、
前記高段差パターン（２５）は、前記半導体基板（２０）を深掘りした溝部のパターンであることを特徴とする。
【００１６】
これにより、深堀り反応性エッチング等により形成された高段差パターンを有する半導体ウエハに対しても塗布ムラ無くレジストの塗布を行うことができ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる半導体ウエハにも対応することができる。
【００１７】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記配線パターン（１０）は、前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に形成され、
前記第２のレジスト（９０）を塗布するステップは、前記配線パターン（１０）も含めて全体を覆うように塗布することを特徴とする。
【００１８】
これにより、半導体ウエハの表面に配線パターンが形成されている場合でも、最も表面で段差が高くなっている配線パターンも含めてレジストを塗布することができる。
【００１９】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記高段差パターン（２５）の段差は、１μｍより大きく、１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、配線パターンの１０倍程度の深さを有する高段差パターンに対しても、塗布ムラなくレジストを塗布することができる。
【００２１】
第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面は、被加工膜（３０）で覆われていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、高段差パターンや配線パターンの上が被加工膜で覆われている場合であっても、全面に塗布ムラ無くレジストを塗布することができる。
【００２３】
第７の発明は、第６の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第２の粘度のレジスト（９０）を塗布するステップは、前記被加工膜（３０）よりも厚くなるように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に前記第２の粘度のレジスト（９０）を塗布することを特徴とする。
【００２４】
これにより、レジスト塗布後に、リソグラフィからエッチング等に至るまでの加工を行った場合についても、レジストの十分な耐久力を確保することができる。
【００２５】
第８の発明は、第１〜７のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第１のレジスト（８０）及び前記第２のレジスト（９０）を前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布した後、前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）を回転させることを特徴とする。
【００２６】
これにより、レジストを効果的に半導体ウエハの全面に行き渡らせることができ、高段差パターンがあっても、第１のレジストの塗布により段差が小さくなっているので、第２のレジストで半導体ウエハの全面に確実にレジストを行き渡らせることができる。
【００２７】
第９の発明に係る半導体装置の製造方法は、第１〜８のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法を実行し、
レジスト（８０、９０）が塗布された半導体ウエハ（７０、７０ａ）を加熱してレジスト膜を形成し、
該レジスト膜を用いて半導体ウエハ（７０、７０ａ）上に回路パターンを形成し、
該回路パターンの形成後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする。
【００２８】
これにより、高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面に、適切に塗布されたレジストを用いて回路パターンを形成し、半導体装置を製造することができる。
【００２９】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高段差パターンを有する半導体ウエハの表面に、全体を適切に覆うようにレジストを塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００３２】
図１は、本発明を適用した実施例に係るレジスト塗布方法の適用対象となる半導体ウエハ７０の断面図の一例を示した図である。図１において、本実施例に係るレジスト塗布方法は、高段差パターン２５を表面に有する半導体ウエハ７０に適用される。半導体ウエハ７０は、最も下層に半導体基板５０、半導体基板５０の上に絶縁層４０、絶縁層４０の上に被加工膜３０が形成され、被加工膜３０の上に高段差パターン２５が形成されている。
【００３３】
半導体基板５０は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素等の半導体素材からなる基板である。半導体基板５０は、種々の半導体素材が適用されてよいが、例えば、シリコン基板が用いられてもよい。
【００３４】
絶縁層４０は、上下層で配線を形成する場合に、上下層間を絶縁するための層である。絶縁層４０は、種々の材料の絶縁材で構成されてよいが、金属酸化膜が適用されてもよく、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が適用されてもよい。
【００３５】
被加工膜３０は、レジストが塗布された後、転写され、最終的にエッチングされる膜である。被加工膜３０は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４の膜や、ＳｉＯＣの膜等が適用されてよい。図１においては、被加工膜３０は、高段差パターン２５の下層に形成されているが、高段差パターン２５も含めて全面を覆うように構成されてもよい。被加工膜３０は、用途に応じて適切な膜厚を有していてよいが、例えば、０．１〜０．３〔μｍ〕程度の膜厚で形成されてもよい。
【００３６】
高段差パターン２５は、通常の配線パターンよりも大きな段差を有するパターンである。通常、配線パターンの段差は０．１〜１．０〔μｍ〕程度の段差を有するが、本実施例に係るレジスト塗布方法に適用される半導体ウエハ７０は、例えば、その１０倍程度の１．０〜１０．０〔μｍ〕の大きさの段差を有する。
【００３７】
高段差パターン２５は、半導体ウエハ７０の表面層であれば、種々の層に形成され得るが、例えば、表面に積層された積層半導体基板２０に形成されてもよい。詳細には後述するが、高段差パターン２５は、例えば、シリコン深掘りエッチング等により、シリコン基板を深掘り加工することによって形成されてもよい。例えば、半導体ウエハ７０が、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等に利用される場合には、半導体ウエハ７０の表面に、センサーを設置したり、空気を通す穴が必要であったりする場合がある。かかる場合には、表面のシリコン基板層に高段差パターンが設けられるので、そのような用途の半導体ウエハ７０に対し、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用することができる。
【００３８】
なお、本実施例に係るレジスト塗布方法は、高段差パターン２５が形成されている材質に依存せず、種々の材質からなる高段差パターン２５に適用可能である。例えば、高段差パターン２５が、金属の配線パターンとして形成されている場合にも、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用することができる。この場合には、通常の半導体ウエハ７０の層内に形成された０．１〜１．０〔μｍ〕の配線パターンよりも段差の大きい、１．０〜１０．０〔μｍ〕程度の配線パターンとして高段差パターン２５が形成された場合に適用される。
【００３９】
次に、図２及び図３を用いて、図１で示した高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する例について説明する。
【００４０】
図２は、本実施例に係るレジスト塗布方法の第１のレジスト８０を塗布するステップを示した図である。図２において、半導体ウエハ７０の表面に第１のレジスト８０が供給された状態が示されているが、高段差パターン２５の段差を小さくするように、段差の途中の高さまで第１のレジスト８０が塗布されている。このとき、第１のレジスト８０は、通常の段差の低い配線パターンに１回でレジストを塗布するのに用いられたレジスト１９０よりも低粘度のレジスト８０が用いられる。つまり、粘度が高いと、高段差パターン２５のように、深い溝が形成されている場合には、半導体ウエハ７０を回転させたとしても、高段差パターン２５の高い壁にレジストの拡散が妨げられ、レジストの供給位置から離れた半導体ウエハ７０上に位置には、レジストが行き渡らない現象が生じてしまう。そこで、分散し易い低粘度の第１のレジスト８０を最初に半導体ウエハ７０の表面に塗布して供給し、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０の表面全体に行き渡るようにする。これにより、半導体ウエハ７０の全面について、高段差パターン２５の段差を小さくするように第１のレジストを塗布することができる。
【００４１】
なお、第１のレジスト８０は、通常の段差の低い配線パターンのレジスト塗布に用いられるレジスト１９０よりも粘度が低いので、液体により近い状態となり、高段差パターン２５の段差総てを埋めるように塗布することは困難である。よって、図２に示すように、高段差パターン２５の段差総てを満たすのではなく、段差の途中まで、段差が小さくなるように第１のレジスト８０を塗布する。この第１のレジストを塗布するステップにより、高段差パターン２５の段差を小さくし、段差が小さい半導体ウエハ７０の表面を形成することができる。
【００４２】
図３は、本実施例に係るレジスト塗布方法の第２のレジスト９０を塗布するステップを示した図である。図３において、半導体ウエハ７０の全面に、第２のレジスト９０が塗布されて覆われた状態が示されている。このように、本実施例に係るレジスト塗布方法においては、第１のレジスト８０を塗布して高段差パターン２５の段差を小さくした後、第２のレジスト９０を塗布し、半導体ウエハ７０の全面にレジスト９０を塗布するようにする。
【００４３】
第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度のレジストを用いる。第１のレジスト８０の塗布により、高段差パターン２５の段差が小さくなったので、高粘度の第２のレジスト９０を用いても、半導体ウエハ７０の全面にレジスト９０を行き渡らせることができる。そして、第２のレジスト９０は高粘度であるので、下に流れ落ちずに固形状となり、半導体ウエハ７０上に厚みを有する膜を形成することが可能となる。
【００４４】
第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度であれば、用途に応じて種々の粘度のレジストを適用することができる。例えば、通常の段差の低い配線パターンを有する半導体ウエハ表面のレジスト塗布に用いるレジストと同程度の粘度のレジストを用いてもよいし、これよりも固形状を形成し易いように高い粘度のレジストを用いるようにしてもよい。第１のレジスト８０の塗布で、段差は小さくなるものの、やはり通常の配線パターンよりは未だ段差が大きい点を考慮して、通常よりも低い粘度のレジストを用いるようにしてもよい。第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０を塗布して高段差パターン２５の段差が小さくなった後、その上にある程度の厚さのレジスト膜を形成できる粘度を有し、かつ半導体ウエハ７０の全体に行き渡ることが可能であれば、種々の粘度のレジストを適用することができる。
【００４５】
なお、第１のレジスト８０と第２のレジスト９０は、粘度は異なるが、レジスト８０、９０内の樹脂と感光剤は同じものが使用されているので、レジスト８０、９０塗布後の仕上がりは、１回でレジストを塗布した状態と同様になる。第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０の粘度は、溶剤の粘度の差により調整されており、乾燥した状態のレジスト膜としては材質の均一性を保つことができる。
【００４６】
また、第１のレジスト８０を塗布してから、第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０に塗布する間は、必要に応じて、半導体ウエハ７０をベークして加熱したり、他の方法で乾燥して第１のレジスト８０を固化してから第２のレジスト９０を塗布したりするようにしてもよい。また、逆に、そのような工程を入れず、第１のレジスト８０の塗布後、第２のレジスト９０を直ぐ塗布するようにしてもよい。第１のレジスト８０を塗布するステップと、第２のレジスト９０を塗布するステップの間は、半導体装置の製造プロセスの形態に応じて適宜適切な処理を行うようにしてよい。
【００４７】
このように、本実施例に係るレジスト塗布方法によれば、第１のレジスト８０を塗布するステップで高段差パターン２５の段差を減少させ、第２のレジスト９０を塗布するステップで厚みを形成して半導体ウエハ７０の全体を覆うようにしてので、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０の表面であっても、塗布ムラを生じさせることなく全面にレジスト塗布を行うことができる。
【００４８】
次に、図４を用いて、本実施例に係るレジスト塗布方法のレジスト供給方法について説明する。図４は、本実施例に係るレジスト塗布方法のレジスト供給方法の一連の動作の例を示した図である。
【００４９】
図４（ａ）は、第１のレジスト８０を塗布するステップの、レジスト供給方法の一例を示した図である。図４（ａ）において、半導体ウエハ７０の中央部に、ノズル１００を用いて第１のレジスト８０を滴下する。このように、例えば、第１のレジスト８０の供給は、ノズル１００を用いて、半導体ウエハ７０の所定の位置に第１のレジスト８０を供給することにより行われてもよい。
【００５０】
なお、半導体ウエハ７０は、例えば、スピンチャック等の半導体ウエハ７０を支持する支持台に固定支持されてよい。
【００５１】
図４（ｂ）は、第１のレジスト８０を塗布するステップの、レジスト８０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｂ）において、半導体ウエハ７０が水平方法に回転し、半導体ウエハ７０の中央部に滴下された第１のレジスト８０が、遠心力により引き伸ばされて周辺部に分散してゆく状態が示されている。このように、第１のレジスト８０が、半導体ウエハ７０の所定位置に供給された場合には、これを半導体ウエハ７０の全面に拡大するため、例えば、半導体ウエハ７０を回転させるようにしてよい。第１のレジスト８０は、低粘度でムラ無く広がり易いため、半導体ウエハ７０を回転させることにより、表面全体に行き渡らせることができる。
【００５２】
なお、半導体ウエハ７０は、固定支持されたスピンチャック等が回転することにより、回転動作が行われてよい。
【００５３】
図４（ｃ）は、第２のレジスト９０を塗布するステップの、レジスト供給方法の一例を示した図である。図４（ｃ）において、第１のレジスト８０が全体を覆っている半導体ウエハ７０の表面の中央部に、ノズル１００を用いて高粘度の第２のレジスト９０が滴下された状態が示されている。このように、例えば図４（ａ）と同様に、半導体ウエハ７０の所定位置に、ノズル１００を用いて第２のレジスト９０を滴下することにより、第２のレジスト９０の供給が行われてよい。
【００５４】
なお、第２のレジスト９０の供給は、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０の全面近くに拡がり、高段差パターン２５の段差が全面で小さくなってから行うようにする。また、第２のレジスト９０を供給するノズル１００は、第１のレジスト８０を供給したノズル１００と同じノズル１００であってもよいし、異なるノズルが用いられてもよい。図４（ｃ）においては、図４（ａ）と同一のノズル１００を用いた例を示しており、同一の参照符号を付している。
【００５５】
図４（ｄ）は、第２のレジスト９０を塗布するステップの、レジスト９０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｄ）において、表面が第１のレジスト８０で塗布されて覆われた半導体ウエハ７０の表面上を、高粘度の第２のレジスト９０が更に回転引き伸ばしにより拡大されてゆく状態が示されている。このように、第２のレジスト９０の半導体ウエハ７０全面への塗布も、例えば図４（ｂ）と同様に、半導体ウエハ７０の回転により行われてよい。第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度であり、分散拡大し難いが、第１のレジスト８０で高段差パターン２５の段差が小さくしてあるので、半導体ウエハ７０の全体を塗布して覆うことができる。
【００５６】
このように、例えば、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を、ノズル１００を用いて半導体ウエハ７０の中央付近に滴下し、回転によりこれを周辺部に拡げてゆくようにレジスト塗布を行うようにしてもよい。簡素な動作で、半導体ウエハ７０上に均一にレジスト８０、９０の塗布を行うことができる。
【００５７】
なお、図４においては、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０の表面上に供給してから、半導体ウエハ７０を回転させ、レジスト８０、９０を引き伸ばす例を挙げて説明したが、半導体ウエハ７０を最初から回転させながら第１のレジスト８０又は第２のレジスト９０を供給するようにしてもよい。特に、図４（ｃ）に示した第２のレジスト９０を供給する際には、図４（ｂ）で半導体ウエハ７０を一旦回転させたら、そのまま回転を維持して図４（ｃ）の第２のレジスト９０を供給するステップに移る方が、一連の動作がスムーズであるので、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０上を広がっている途中で、半導体ウエハ７０を回転させながら第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０上に滴下するようにしてもよい。
【００５８】
図５は、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する、図１〜図３とは異なる態様の半導体ウエハ７０ａの断面図である。
【００５９】
図５（ａ）は、表面に高段差パターン２５が形成されるとともに、配線パターン１０が形成されている半導体ウエハ７０ａの断面を示した図である。図５（ａ）において、下層にシリコン基板からなる半導体基板５０、半導体基板５０の上にシリコン酸化膜からなる絶縁層４０、絶縁層４０の上に積層半導体基板２０が形成され、積層半導体基板２０に高段差パターン２５が形成されている点は、図１乃至図３に係る半導体ウエハ７０と同様である。図５（ａ）において、半導体ウエハ７０ａの表面をなす積層半導体基板２０の上に、更に配線パターン１０が形成されている点で、図１乃至図３に係る半導体ウエハ７０と異なっている。このように、表面に配線パターン１０を有する半導体ウエハ７０ａについても、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用することができる。
【００６０】
半導体ウエハ７０ａの表面に、配線パターン１０が更に形成されることにより、深掘りの凹部を形成する高段差パターン２５と反対に、凸部を形成する配線パターン１０が存在することになるので、全体の段差としては、その段差は更に増すことになる。しかしながら、図５（ａ）に示すように、配線パターン１０の最上部と、高段差パターン２５の最深部の段差は、０．１〜１．０〔μｍ〕の範囲内にあり、図１乃至図３における説明と同様の段差である。全体の段差として、０．１〔μｍ〕より大きく、１．０〔μｍ〕以下の範囲内の差であれば、図１乃至図４において説明した本実施例に係るレジスト塗布方法を、そのまま適用することができる。
【００６１】
図５（ｂ）は、参考用に対比として示す通常の低い配線パターンを有する半導体ウエハ１７０の断面構成を示した図である。図５（ｂ）に示すように、積層半導体基板２０の表面には、配線パターン１０が形成されている。また、積層半導体基板２０の表面に、アイソレーション６０が形成され、その上に配線パターン１０が同様に形成されているが、その半導体ウエハ１７０の表面との段差は、０．１〜１．０〔μｍ〕である。つまり、１．０〜１０．０〔μｍ〕の段差を有する高段差パターン２５の１／１０程度の大きさである。このような通常の素子構造を有する半導体ウエハ１７０に対しては、従来のレジスト１９０を用いて、１回のレジスト１９０の塗布で半導体ウエハ１７０の全面にレジスト塗布を行うことができる。
【００６２】
一方、図５（ａ）に戻ると、半導体ウエハ７０ａの表面に形成されている配線パターン１０も、図５（ｂ）と同様の、０．１〜１．０〔μｍ〕の小さな段差を有するので、これらについては、大きな問題とならずに、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を塗布することができる。よって、図５（ａ）に示すような、表面に配線パターン１０を有し、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０ａについても、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用できる。
【００６３】
なお、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する範囲は、高段差パターン２５と、半導体ウエハ７０、７０ａの最上部が１．０〔μｍ〕より大きく、１０．０〔μｍ〕であるが、好ましくは、３．０〔μｍ〕以上１０．０〔μｍ〕以下であってもよく、更に好ましくは、５．０〔μｍ〕以上１０．０〔μｍ〕以下であってもよい。
【００６４】
また、図５（ａ）に示した半導体ウエハ７０ａにおいては、被加工膜３０が示されていないが、例えば、被加工膜３０を設ける場合には、高段差パターン２５、積層半導体基板２０及び配線パターン１０の総てを覆うように、１．０〔μｍ〕未満、例えば、０．３〔μｍ〕程度の被加工膜３０を設けるようにしてもよい。
【００６５】
図６は、半導体ウエハ７０ａの表面に被加工膜３０を設けた場合の、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０によって形成される最終的なレジスト膜の好ましい厚さについて説明するための図である。
【００６６】
図６において、半導体ウエハ７０ａの積層半導体基板２０の表面に、配線パターン１０が形成され、配線パターン１０の上を被加工膜３０が覆い、更にその上に第２のレジスト９０が塗布された状態が示されている。被加工膜３０の配線パターン１０の上部の膜厚をＢ、更にその上を覆う第２のレジスト９０の膜厚をＡとすると、Ｂ＜Ａであることが好ましい。つまり、第２のレジスト９０の膜厚Ａは、被加工膜３０の膜厚Ｂよりも大きいことが望ましい。これは、レジスト９０が、その後のリソグラフィからエッチングまでの工程で、ある程度の耐性を有してそれらのプロセスに持ち堪えることが必要であるため、被加工膜３０よりも厚く構成されることが好ましい。
【００６７】
なお、レジスト９０は、第２のレジスト９０の膜厚として説明したが、第１のレジスト８０が含まれていてもよいことは言うまでも無い。実質的に、配線パターン１０の上部は段差の最上部であり、第１のレジスト８０はあまり滞留していないことが推定されるが、これを排除する趣旨ではないし、また、第１のレジスト８０と第２のレジスト９０のどちらに起因して最終的なレジスト膜が形成されているかを判断するのは困難であるので、配線パターン１０の上部に第１のレジスト８０が含まれてもよいことは言うまでもない。
【００６８】
このように、本実施例に係るレジスト塗布方法によれば、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０、７０ａについても、適切に半導体ウエハ７０、７０ａの全体にレジスト８０、９０を塗布することができる。
【００６９】
また、レジスト８０、９０を塗布した後、半導体ウエハ７０、７０ａを加熱してレジスト８０、９０を固化してレジスト膜を形成し、レジスト膜上にリソグラフィにより回路パターンを形成し、エッチングを行って最終的にレジスト膜を除去することにより、所望の回路パターンを半導体ウエハ７０、７０ａに形成し、半導体装置を製造することができる。本実施例に係るレジスト塗布方法を半導体製造方法に適用することにより、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０、７０ａを用いて、ＭＥＭＳ等に適用可能な半導体装置を製造することができる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施例に係るレジスト塗布方法の適用対象となる半導体ウエハ７０の断面図の一例である。
【図２】第１のレジスト８０を塗布するステップを示した図である。
【図３】第２のレジスト９０を塗布するステップを示した図である。
【図４】本実施例に係るレジスト塗布方法の動作例を示した図である。図４（ａ）は、第１のレジスト８０の供給方法の一例を示した図である。図４（ｂ）は、第１のレジスト８０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｃ）は、第２のレジスト９０の供給方法の一例を示した図である。図４（ｄ）は、第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。
【図５】図１〜図３とは異なる態様の半導体ウエハ７０ａの断面図である。図５（ａ）は、表面に配線パターン１０が形成されている半導体ウエハ７０ａの断面図である。図５（ｂ）は、参考用に示す半導体ウエハ１７０の断面図である。
【図６】レジスト膜の好ましい厚さについての説明図である。
【図７】従来のレジスト塗布方法を示した図である。
【図８】従来のレジスト塗布方法でレジスト１９０が塗布された状態を示した図である。
【図９】従来のレジスト塗布方法を、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、適用した例を示した図である。
【図１０】従来のレジスト塗布方法により、塗布ムラが生じた半導体ウエハ７０を示した平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 配線パターン
２０ 積層半導体基板
２５ 高段差パターン
３０ 被加工膜
４０ 絶縁層
５０ 半導体基板
６０ アイソレーション
７５ 半導体装置
７０、７０ａ、１７０ 半導体ウエハ
８０ 第１のレジスト
９０ 第２のレジスト
１００ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法に関し、特に、高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面にレジストを塗布するレジスト塗布方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体ウエハのレジスト塗布工程において、半導体ウエハの中央部にレジストを滴下後、半導体ウエハを回転させてレジストが半導体ウエハ全体を覆うようにレジストを引き伸ばすレジストの塗布方法が知られている。
【０００３】
図７は、従来のレジスト塗布方法を示した図である。図７（ａ）において、半導体ウエハ１７０の中央部に、ノズル２００からレジスト１９０が滴下された状態が示されている。次いで、図７（ｂ）に示すように、半導体ウエハ１７０が回転することにより、半導体ウエハ１７０の中央部に滴下されたレジスト１９０が周辺部に引き伸ばされ、半導体ウエハ１７０の全面にレジストが塗布される。
【０００４】
図８は、図７のレジスト塗布方法により、半導体ウエハ１７０の表面にレジスト１９０が塗布された状態を示した図である。半導体ウエハ１７０の表面には、金属の配線パターン１１０が形成されているが、配線パターンは、その高さが０．１〔μｍ〕〜１．０〔μｍ〕であり、段差が小さいので、レジストが半導体ウエハ１７０の表面全体を覆うことができ、塗布ムラ無くレジストを塗布することができる。
【０００５】
なお、レジストの塗布以外に、スピンオングラス（ＳＯＧ）塗布方法において、表面に形成される配線間における陥沿部をもつ半導体基板の所定位置に、加熱によって低粘度の塗布用溶液を回転しながら滴下し、引き続き順次、温度によってより高い粘度にした塗布用溶液を滴下し、重ね塗布して塗布膜を形成するようにしたスピンオングラス塗布方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−７７２１１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、上述の図７及び図８において説明した従来のレジスト塗布方法では、半導体ウエハ１７０の表面に、配線パターン１１０よりも遙かに段差の大きい高段差パターンが形成されている場合に、レジストが高段差パターンに妨げられて十分に広がらず、半導体ウエハ１７０の全面を覆うようにレジストを塗布することができないという問題があった。
【０００７】
図９は、そのような高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、従来のレジスト塗布方法を適用した例を示した図である。図９において、高段差パターン２５により、レジスト１９０の拡散が妨げられ、高段差パターン２５の総てをレジスト１９０で覆うことができず、塗布ムラが生じている。このような塗布ムラが生じると、半導体ウエハ７０上にリソグラフィにより回路パターンを形成する際に、レジスト１９０が塗布されずに、表面が露出した部分には、回路パターンを形成することができなくなるという問題があった。
【０００８】
図１０は、従来のレジスト塗布方法により、塗布ムラが生じてレジストが塗布された半導体ウエハ７０を示した平面図である。図１０において、半導体ウエハ７０に形成された半導体チップ７５上に塗布ムラが生じ、不良チップを生じしてしまうという問題があった。
【０００９】
また、上述の特許文献１に記載の構成は、半導体装置における層間絶縁膜の平坦化を行うための工程であるため、高段差パターンを有する表面に塗布用溶液を塗布する要請は無く、そのような課題を解決する必要性も無かった。
【００１０】
そこで、本発明は、高段差パターンを有する半導体ウエハの表面に、塗布ムラなく全面にレジストを塗布することができるレジスト塗布方法及び半導体装置の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】
【００１１】
上記目的を達成するため、第１の発明に係るレジスト塗布方法は、配線パターン（１０）の段差よりも大きい段差を有する高段差パターン（２５）が形成された半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に、レジスト（８０、９０）を塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジスト（８０）を、前記高段パターン（２５）の段差が小さくなるように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジスト（９０）を、前記高段差パターン（２５）を含めて全体を覆うように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布するステップと、を有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、高段差パターンを有する半導体ウエハであっても、段差を小さくするレジスト塗布をまず行い、次いで半導体ウエハの全面を覆うようにレジストを塗布することにより、塗布ムラ無く全体を塗布することができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第１の粘度のレジスト（８０）は、前記第２の粘度のレジスト（９０）よりも低粘度であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、半導体ウエハ表面全体に高段差パターンを小さくするためのレジストを全体に行き渡らせてから、高粘度のレジストで小さくなった段差にレジストを埋め込むようにして全体を覆うことができ、ムラなく全体にレジストを塗布することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面は、積層された半導体基板（２０）で構成され、
前記高段差パターン（２５）は、前記半導体基板（２０）を深掘りした溝部のパターンであることを特徴とする。
【００１６】
これにより、深堀り反応性エッチング等により形成された高段差パターンを有する半導体ウエハに対しても塗布ムラ無くレジストの塗布を行うことができ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に用いられる半導体ウエハにも対応することができる。
【００１７】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記配線パターン（１０）は、前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に形成され、
前記第２のレジスト（９０）を塗布するステップは、前記配線パターン（１０）も含めて全体を覆うように塗布することを特徴とする。
【００１８】
これにより、半導体ウエハの表面に配線パターンが形成されている場合でも、最も表面で段差が高くなっている配線パターンも含めてレジストを塗布することができる。
【００１９】
第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記高段差パターン（２５）の段差は、１μｍより大きく、１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
これにより、配線パターンの１０倍程度の深さを有する高段差パターンに対しても、塗布ムラなくレジストを塗布することができる。
【００２１】
第６の発明は、第１〜５のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面は、被加工膜（３０）で覆われていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、高段差パターンや配線パターンの上が被加工膜で覆われている場合であっても、全面に塗布ムラ無くレジストを塗布することができる。
【００２３】
第７の発明は、第６の発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第２の粘度のレジスト（９０）を塗布するステップは、前記被加工膜（３０）よりも厚くなるように前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に前記第２の粘度のレジスト（９０）を塗布することを特徴とする。
【００２４】
これにより、レジスト塗布後に、リソグラフィからエッチング等に至るまでの加工を行った場合についても、レジストの十分な耐久力を確保することができる。
【００２５】
第８の発明は、第１〜７のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法において、
前記第１のレジスト（８０）及び前記第２のレジスト（９０）を前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）の表面に塗布した後、前記半導体ウエハ（７０、７０ａ）を回転させることを特徴とする。
【００２６】
これにより、レジストを効果的に半導体ウエハの全面に行き渡らせることができ、高段差パターンがあっても、第１のレジストの塗布により段差が小さくなっているので、第２のレジストで半導体ウエハの全面に確実にレジストを行き渡らせることができる。
【００２７】
第９の発明に係る半導体装置の製造方法は、第１〜８のいずれかの発明に係るレジスト塗布方法を実行し、
レジスト（８０、９０）が塗布された半導体ウエハ（７０、７０ａ）を加熱してレジスト膜を形成し、
該レジスト膜を用いて半導体ウエハ（７０、７０ａ）上に回路パターンを形成し、
該回路パターンの形成後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする。
【００２８】
これにより、高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面に、適切に塗布されたレジストを用いて回路パターンを形成し、半導体装置を製造することができる。
【００２９】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高段差パターンを有する半導体ウエハの表面に、全体を適切に覆うようにレジストを塗布することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
【００３２】
図１は、本発明を適用した実施例に係るレジスト塗布方法の適用対象となる半導体ウエハ７０の断面図の一例を示した図である。図１において、本実施例に係るレジスト塗布方法は、高段差パターン２５を表面に有する半導体ウエハ７０に適用される。半導体ウエハ７０は、最も下層に半導体基板５０、半導体基板５０の上に絶縁層４０、絶縁層４０の上に被加工膜３０が形成され、被加工膜３０の上に高段差パターン２５が形成されている。
【００３３】
半導体基板５０は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素等の半導体素材からなる基板である。半導体基板５０は、種々の半導体素材が適用されてよいが、例えば、シリコン基板が用いられてもよい。
【００３４】
絶縁層４０は、上下層で配線を形成する場合に、上下層間を絶縁するための層である。絶縁層４０は、種々の材料の絶縁材で構成されてよいが、金属酸化膜が適用されてもよく、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が適用されてもよい。
【００３５】
被加工膜３０は、レジストが塗布された後、転写され、最終的にエッチングされる膜である。被加工膜３０は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４の膜や、ＳｉＯＣの膜等が適用されてよい。図１においては、被加工膜３０は、高段差パターン２５の下層に形成されているが、高段差パターン２５も含めて全面を覆うように構成されてもよい。被加工膜３０は、用途に応じて適切な膜厚を有していてよいが、例えば、０．１〜０．３〔μｍ〕程度の膜厚で形成されてもよい。
【００３６】
高段差パターン２５は、通常の配線パターンよりも大きな段差を有するパターンである。通常、配線パターンの段差は０．１〜１．０〔μｍ〕程度の段差を有するが、本実施例に係るレジスト塗布方法に適用される半導体ウエハ７０は、例えば、その１０倍程度の１．０〜１０．０〔μｍ〕の大きさの段差を有する。
【００３７】
高段差パターン２５は、半導体ウエハ７０の表面層であれば、種々の層に形成され得るが、例えば、表面に積層された積層半導体基板２０に形成されてもよい。詳細には後述するが、高段差パターン２５は、例えば、シリコン深掘りエッチング等により、シリコン基板を深掘り加工することによって形成されてもよい。例えば、半導体ウエハ７０が、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等に利用される場合には、半導体ウエハ７０の表面に、センサーを設置したり、空気を通す穴が必要であったりする場合がある。かかる場合には、表面のシリコン基板層に高段差パターンが設けられるので、そのような用途の半導体ウエハ７０に対し、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用することができる。
【００３８】
なお、本実施例に係るレジスト塗布方法は、高段差パターン２５が形成されている材質に依存せず、種々の材質からなる高段差パターン２５に適用可能である。例えば、高段差パターン２５が、金属の配線パターンとして形成されている場合にも、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用することができる。この場合には、通常の半導体ウエハ７０の層内に形成された０．１〜１．０〔μｍ〕の配線パターンよりも段差の大きい、１．０〜１０．０〔μｍ〕程度の配線パターンとして高段差パターン２５が形成された場合に適用される。
【００３９】
次に、図２及び図３を用いて、図１で示した高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する例について説明する。
【００４０】
図２は、本実施例に係るレジスト塗布方法の第１のレジスト８０を塗布するステップを示した図である。図２において、半導体ウエハ７０の表面に第１のレジスト８０が供給された状態が示されているが、高段差パターン２５の段差を小さくするように、段差の途中の高さまで第１のレジスト８０が塗布されている。このとき、第１のレジスト８０は、通常の段差の低い配線パターンに１回でレジストを塗布するのに用いられたレジスト１９０よりも低粘度のレジスト８０が用いられる。つまり、粘度が高いと、高段差パターン２５のように、深い溝が形成されている場合には、半導体ウエハ７０を回転させたとしても、高段差パターン２５の高い壁にレジストの拡散が妨げられ、レジストの供給位置から離れた半導体ウエハ７０上に位置には、レジストが行き渡らない現象が生じてしまう。そこで、分散し易い低粘度の第１のレジスト８０を最初に半導体ウエハ７０の表面に塗布して供給し、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０の表面全体に行き渡るようにする。これにより、半導体ウエハ７０の全面について、高段差パターン２５の段差を小さくするように第１のレジストを塗布することができる。
【００４１】
なお、第１のレジスト８０は、通常の段差の低い配線パターンのレジスト塗布に用いられるレジスト１９０よりも粘度が低いので、液体により近い状態となり、高段差パターン２５の段差総てを埋めるように塗布することは困難である。よって、図２に示すように、高段差パターン２５の段差総てを満たすのではなく、段差の途中まで、段差が小さくなるように第１のレジスト８０を塗布する。この第１のレジストを塗布するステップにより、高段差パターン２５の段差を小さくし、段差が小さい半導体ウエハ７０の表面を形成することができる。
【００４２】
図３は、本実施例に係るレジスト塗布方法の第２のレジスト９０を塗布するステップを示した図である。図３において、半導体ウエハ７０の全面に、第２のレジスト９０が塗布されて覆われた状態が示されている。このように、本実施例に係るレジスト塗布方法においては、第１のレジスト８０を塗布して高段差パターン２５の段差を小さくした後、第２のレジスト９０を塗布し、半導体ウエハ７０の全面にレジスト９０を塗布するようにする。
【００４３】
第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度のレジストを用いる。第１のレジスト８０の塗布により、高段差パターン２５の段差が小さくなったので、高粘度の第２のレジスト９０を用いても、半導体ウエハ７０の全面にレジスト９０を行き渡らせることができる。そして、第２のレジスト９０は高粘度であるので、下に流れ落ちずに固形状となり、半導体ウエハ７０上に厚みを有する膜を形成することが可能となる。
【００４４】
第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度であれば、用途に応じて種々の粘度のレジストを適用することができる。例えば、通常の段差の低い配線パターンを有する半導体ウエハ表面のレジスト塗布に用いるレジストと同程度の粘度のレジストを用いてもよいし、これよりも固形状を形成し易いように高い粘度のレジストを用いるようにしてもよい。第１のレジスト８０の塗布で、段差は小さくなるものの、やはり通常の配線パターンよりは未だ段差が大きい点を考慮して、通常よりも低い粘度のレジストを用いるようにしてもよい。第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０を塗布して高段差パターン２５の段差が小さくなった後、その上にある程度の厚さのレジスト膜を形成できる粘度を有し、かつ半導体ウエハ７０の全体に行き渡ることが可能であれば、種々の粘度のレジストを適用することができる。
【００４５】
なお、第１のレジスト８０と第２のレジスト９０は、粘度は異なるが、レジスト８０、９０内の樹脂と感光剤は同じものが使用されているので、レジスト８０、９０塗布後の仕上がりは、１回でレジストを塗布した状態と同様になる。第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０の粘度は、溶剤の粘度の差により調整されており、乾燥した状態のレジスト膜としては材質の均一性を保つことができる。
【００４６】
また、第１のレジスト８０を塗布してから、第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０に塗布する間は、必要に応じて、半導体ウエハ７０をベークして加熱したり、他の方法で乾燥して第１のレジスト８０を固化してから第２のレジスト９０を塗布したりするようにしてもよい。また、逆に、そのような工程を入れず、第１のレジスト８０の塗布後、第２のレジスト９０を直ぐ塗布するようにしてもよい。第１のレジスト８０を塗布するステップと、第２のレジスト９０を塗布するステップの間は、半導体装置の製造プロセスの形態に応じて適宜適切な処理を行うようにしてよい。
【００４７】
このように、本実施例に係るレジスト塗布方法によれば、第１のレジスト８０を塗布するステップで高段差パターン２５の段差を減少させ、第２のレジスト９０を塗布するステップで厚みを形成して半導体ウエハ７０の全体を覆うようにしてので、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０の表面であっても、塗布ムラを生じさせることなく全面にレジスト塗布を行うことができる。
【００４８】
次に、図４を用いて、本実施例に係るレジスト塗布方法のレジスト供給方法について説明する。図４は、本実施例に係るレジスト塗布方法のレジスト供給方法の一連の動作の例を示した図である。
【００４９】
図４（ａ）は、第１のレジスト８０を塗布するステップの、レジスト供給方法の一例を示した図である。図４（ａ）において、半導体ウエハ７０の中央部に、ノズル１００を用いて第１のレジスト８０を滴下する。このように、例えば、第１のレジスト８０の供給は、ノズル１００を用いて、半導体ウエハ７０の所定の位置に第１のレジスト８０を供給することにより行われてもよい。
【００５０】
なお、半導体ウエハ７０は、例えば、スピンチャック等の半導体ウエハ７０を支持する支持台に固定支持されてよい。
【００５１】
図４（ｂ）は、第１のレジスト８０を塗布するステップの、レジスト８０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｂ）において、半導体ウエハ７０が水平方法に回転し、半導体ウエハ７０の中央部に滴下された第１のレジスト８０が、遠心力により引き伸ばされて周辺部に分散してゆく状態が示されている。このように、第１のレジスト８０が、半導体ウエハ７０の所定位置に供給された場合には、これを半導体ウエハ７０の全面に拡大するため、例えば、半導体ウエハ７０を回転させるようにしてよい。第１のレジスト８０は、低粘度でムラ無く広がり易いため、半導体ウエハ７０を回転させることにより、表面全体に行き渡らせることができる。
【００５２】
なお、半導体ウエハ７０は、固定支持されたスピンチャック等が回転することにより、回転動作が行われてよい。
【００５３】
図４（ｃ）は、第２のレジスト９０を塗布するステップの、レジスト供給方法の一例を示した図である。図４（ｃ）において、第１のレジスト８０が全体を覆っている半導体ウエハ７０の表面の中央部に、ノズル１００を用いて高粘度の第２のレジスト９０が滴下された状態が示されている。このように、例えば図４（ａ）と同様に、半導体ウエハ７０の所定位置に、ノズル１００を用いて第２のレジスト９０を滴下することにより、第２のレジスト９０の供給が行われてよい。
【００５４】
なお、第２のレジスト９０の供給は、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０の全面近くに拡がり、高段差パターン２５の段差が全面で小さくなってから行うようにする。また、第２のレジスト９０を供給するノズル１００は、第１のレジスト８０を供給したノズル１００と同じノズル１００であってもよいし、異なるノズルが用いられてもよい。図４（ｃ）においては、図４（ａ）と同一のノズル１００を用いた例を示しており、同一の参照符号を付している。
【００５５】
図４（ｄ）は、第２のレジスト９０を塗布するステップの、レジスト９０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｄ）において、表面が第１のレジスト８０で塗布されて覆われた半導体ウエハ７０の表面上を、高粘度の第２のレジスト９０が更に回転引き伸ばしにより拡大されてゆく状態が示されている。このように、第２のレジスト９０の半導体ウエハ７０全面への塗布も、例えば図４（ｂ）と同様に、半導体ウエハ７０の回転により行われてよい。第２のレジスト９０は、第１のレジスト８０よりも高粘度であり、分散拡大し難いが、第１のレジスト８０で高段差パターン２５の段差が小さくしてあるので、半導体ウエハ７０の全体を塗布して覆うことができる。
【００５６】
このように、例えば、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を、ノズル１００を用いて半導体ウエハ７０の中央付近に滴下し、回転によりこれを周辺部に拡げてゆくようにレジスト塗布を行うようにしてもよい。簡素な動作で、半導体ウエハ７０上に均一にレジスト８０、９０の塗布を行うことができる。
【００５７】
なお、図４においては、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０の表面上に供給してから、半導体ウエハ７０を回転させ、レジスト８０、９０を引き伸ばす例を挙げて説明したが、半導体ウエハ７０を最初から回転させながら第１のレジスト８０又は第２のレジスト９０を供給するようにしてもよい。特に、図４（ｃ）に示した第２のレジスト９０を供給する際には、図４（ｂ）で半導体ウエハ７０を一旦回転させたら、そのまま回転を維持して図４（ｃ）の第２のレジスト９０を供給するステップに移る方が、一連の動作がスムーズであるので、第１のレジスト８０が半導体ウエハ７０上を広がっている途中で、半導体ウエハ７０を回転させながら第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０上に滴下するようにしてもよい。
【００５８】
図５は、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する、図１〜図３とは異なる態様の半導体ウエハ７０ａの断面図である。
【００５９】
図５（ａ）は、表面に高段差パターン２５が形成されるとともに、配線パターン１０が形成されている半導体ウエハ７０ａの断面を示した図である。図５（ａ）において、下層にシリコン基板からなる半導体基板５０、半導体基板５０の上にシリコン酸化膜からなる絶縁層４０、絶縁層４０の上に積層半導体基板２０が形成され、積層半導体基板２０に高段差パターン２５が形成されている点は、図１乃至図３に係る半導体ウエハ７０と同様である。図５（ａ）において、半導体ウエハ７０ａの表面をなす積層半導体基板２０の上に、更に配線パターン１０が形成されている点で、図１乃至図３に係る半導体ウエハ７０と異なっている。このように、表面に配線パターン１０を有する半導体ウエハ７０ａについても、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用することができる。
【００６０】
半導体ウエハ７０ａの表面に、配線パターン１０が更に形成されることにより、深掘りの凹部を形成する高段差パターン２５と反対に、凸部を形成する配線パターン１０が存在することになるので、全体の段差としては、その段差は更に増すことになる。しかしながら、図５（ａ）に示すように、配線パターン１０の最上部と、高段差パターン２５の最深部の段差は、０．１〜１．０〔μｍ〕の範囲内にあり、図１乃至図３における説明と同様の段差である。全体の段差として、０．１〔μｍ〕より大きく、１．０〔μｍ〕以下の範囲内の差であれば、図１乃至図４において説明した本実施例に係るレジスト塗布方法を、そのまま適用することができる。
【００６１】
図５（ｂ）は、参考用に対比として示す通常の低い配線パターンを有する半導体ウエハ１７０の断面構成を示した図である。図５（ｂ）に示すように、積層半導体基板２０の表面には、配線パターン１０が形成されている。また、積層半導体基板２０の表面に、アイソレーション６０が形成され、その上に配線パターン１０が同様に形成されているが、その半導体ウエハ１７０の表面との段差は、０．１〜１．０〔μｍ〕である。つまり、１．０〜１０．０〔μｍ〕の段差を有する高段差パターン２５の１／１０程度の大きさである。このような通常の素子構造を有する半導体ウエハ１７０に対しては、従来のレジスト１９０を用いて、１回のレジスト１９０の塗布で半導体ウエハ１７０の全面にレジスト塗布を行うことができる。
【００６２】
一方、図５（ａ）に戻ると、半導体ウエハ７０ａの表面に形成されている配線パターン１０も、図５（ｂ）と同様の、０．１〜１．０〔μｍ〕の小さな段差を有するので、これらについては、大きな問題とならずに、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０を塗布することができる。よって、図５（ａ）に示すような、表面に配線パターン１０を有し、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０ａについても、本実施例に係るレジスト塗布方法を好適に適用できる。
【００６３】
なお、本実施例に係るレジスト塗布方法を適用する範囲は、高段差パターン２５と、半導体ウエハ７０、７０ａの最上部が１．０〔μｍ〕より大きく、１０．０〔μｍ〕であるが、好ましくは、３．０〔μｍ〕以上１０．０〔μｍ〕以下であってもよく、更に好ましくは、５．０〔μｍ〕以上１０．０〔μｍ〕以下であってもよい。
【００６４】
また、図５（ａ）に示した半導体ウエハ７０ａにおいては、被加工膜３０が示されていないが、例えば、被加工膜３０を設ける場合には、高段差パターン２５、積層半導体基板２０及び配線パターン１０の総てを覆うように、１．０〔μｍ〕未満、例えば、０．３〔μｍ〕程度の被加工膜３０を設けるようにしてもよい。
【００６５】
図６は、半導体ウエハ７０ａの表面に被加工膜３０を設けた場合の、第１のレジスト８０及び第２のレジスト９０によって形成される最終的なレジスト膜の好ましい厚さについて説明するための図である。
【００６６】
図６において、半導体ウエハ７０ａの積層半導体基板２０の表面に、配線パターン１０が形成され、配線パターン１０の上を被加工膜３０が覆い、更にその上に第２のレジスト９０が塗布された状態が示されている。被加工膜３０の配線パターン１０の上部の膜厚をＢ、更にその上を覆う第２のレジスト９０の膜厚をＡとすると、Ｂ＜Ａであることが好ましい。つまり、第２のレジスト９０の膜厚Ａは、被加工膜３０の膜厚Ｂよりも大きいことが望ましい。これは、レジスト９０が、その後のリソグラフィからエッチングまでの工程で、ある程度の耐性を有してそれらのプロセスに持ち堪えることが必要であるため、被加工膜３０よりも厚く構成されることが好ましい。
【００６７】
なお、レジスト９０は、第２のレジスト９０の膜厚として説明したが、第１のレジスト８０が含まれていてもよいことは言うまでも無い。実質的に、配線パターン１０の上部は段差の最上部であり、第１のレジスト８０はあまり滞留していないことが推定されるが、これを排除する趣旨ではないし、また、第１のレジスト８０と第２のレジスト９０のどちらに起因して最終的なレジスト膜が形成されているかを判断するのは困難であるので、配線パターン１０の上部に第１のレジスト８０が含まれてもよいことは言うまでもない。
【００６８】
このように、本実施例に係るレジスト塗布方法によれば、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０、７０ａについても、適切に半導体ウエハ７０、７０ａの全体にレジスト８０、９０を塗布することができる。
【００６９】
また、レジスト８０、９０を塗布した後、半導体ウエハ７０、７０ａを加熱してレジスト８０、９０を固化してレジスト膜を形成し、レジスト膜上にリソグラフィにより回路パターンを形成し、エッチングを行って最終的にレジスト膜を除去することにより、所望の回路パターンを半導体ウエハ７０、７０ａに形成し、半導体装置を製造することができる。本実施例に係るレジスト塗布方法を半導体製造方法に適用することにより、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０、７０ａを用いて、ＭＥＭＳ等に適用可能な半導体装置を製造することができる。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施例に係るレジスト塗布方法の適用対象となる半導体ウエハ７０の断面図の一例である。
【図２】第１のレジスト８０を塗布するステップを示した図である。
【図３】第２のレジスト９０を塗布するステップを示した図である。
【図４】本実施例に係るレジスト塗布方法の動作例を示した図である。図４（ａ）は、第１のレジスト８０の供給方法の一例を示した図である。図４（ｂ）は、第１のレジスト８０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。図４（ｃ）は、第２のレジスト９０の供給方法の一例を示した図である。図４（ｄ）は、第２のレジスト９０を半導体ウエハ７０の全体に塗布する方法の一例を示した図である。
【図５】図１〜図３とは異なる態様の半導体ウエハ７０ａの断面図である。図５（ａ）は、表面に配線パターン１０が形成されている半導体ウエハ７０ａの断面図である。図５（ｂ）は、参考用に示す半導体ウエハ１７０の断面図である。
【図６】レジスト膜の好ましい厚さについての説明図である。
【図７】従来のレジスト塗布方法を示した図である。
【図８】従来のレジスト塗布方法でレジスト１９０が塗布された状態を示した図である。
【図９】従来のレジスト塗布方法を、高段差パターン２５を有する半導体ウエハ７０に、適用した例を示した図である。
【図１０】従来のレジスト塗布方法により、塗布ムラが生じた半導体ウエハ７０を示した平面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 配線パターン
２０ 積層半導体基板
２５ 高段差パターン
３０ 被加工膜
４０ 絶縁層
５０ 半導体基板
６０ アイソレーション
７５ 半導体装置
７０、７０ａ、１７０ 半導体ウエハ
８０ 第１のレジスト
９０ 第２のレジスト
１００ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンの段差よりも大きい段差を有する高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面に、レジストを塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジストを、前記高段パターンの段差が小さくなるように前記半導体ウエハの表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジストを、前記高段差パターンを含めて全体を覆うように前記半導体ウエハの表面に塗布するステップと、を有することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項２】
前記第１の粘度のレジストは、前記第２の粘度のレジストよりも低粘度であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項３】
前記半導体ウエハの表面は、積層された半導体基板で構成され、
前記高段差パターンは、前記半導体基板を深掘りした溝部のパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項４】
前記配線パターンは、前記半導体ウエハの表面に形成され、
前記第２のレジストを塗布するステップは、前記配線パターンも含めて全体を覆うように塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項５】
前記高段差パターンの段差は、１μｍより大きく、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項６】
前記半導体ウエハの表面は、被加工膜で覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項７】
前記第２の粘度のレジストを塗布するステップは、前記被加工膜よりも厚くなるように前記半導体ウエハの表面に前記第２の粘度のレジストを塗布することを特徴とする請求項６に記載のレジスト塗布方法。
【請求項８】
前記第１のレジスト及び前記第２のレジストを前記半導体ウエハの表面に塗布した後、前記半導体ウエハを回転させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法を実行し、
レジストが塗布された半導体ウエハを加熱してレジスト膜を形成し、
該レジスト膜を用いて半導体ウエハ上に回路パターンを形成し、
該回路パターンの形成後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
配線パターンの段差よりも大きい段差を有する高段差パターンが形成された半導体ウエハの表面に、レジストを塗布するレジスト塗布方法であって、
第１の粘度のレジストを、前記高段パターンの段差が小さくなるように前記半導体ウエハの表面に塗布するステップと、
第２の粘度のレジストを、前記高段差パターンを含めて全体を覆うように前記半導体ウエハの表面に塗布するステップと、を有することを特徴とするレジスト塗布方法。
【請求項２】
前記第１の粘度のレジストは、前記第２の粘度のレジストよりも低粘度であることを特徴とする請求項２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項３】
前記半導体ウエハの表面は、積層された半導体基板で構成され、
前記高段差パターンは、前記半導体基板を深掘りした溝部のパターンであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレジスト塗布方法。
【請求項４】
前記配線パターンは、前記半導体ウエハの表面に形成され、
前記第２のレジストを塗布するステップは、前記配線パターンも含めて全体を覆うように塗布することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項５】
前記高段差パターンの段差は、１μｍより大きく、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項６】
前記半導体ウエハの表面は、被加工膜で覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項７】
前記第２の粘度のレジストを塗布するステップは、前記被加工膜よりも厚くなるように前記半導体ウエハの表面に前記第２の粘度のレジストを塗布することを特徴とする請求項６に記載のレジスト塗布方法。
【請求項８】
前記第１のレジスト及び前記第２のレジストを前記半導体ウエハの表面に塗布した後、前記半導体ウエハを回転させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレジスト塗布方法を実行し、
レジストが塗布された半導体ウエハを加熱してレジスト膜を形成し、
該レジスト膜を用いて半導体ウエハ上に回路パターンを形成し、
該回路パターンの形成後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２８３７１３（Ｐ２００９−２８３７１３Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３４６３９（Ｐ２００８−１３４６３９）
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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