半導体装置の製造方法、及び周辺露光装置

【課題】１つの実施形態は、例えば、ダストを低減できる半導体装置の製造方法、及び周辺露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】１つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法では、基板１における被加工材の上に感光剤３を塗布する。半導体装置の製造方法では、周辺露光用マスクＭＫ１を介して、光源ＬＳからの光を基板１の周辺部１ａに照射することにより、基板１の周辺露光を行う。周辺露光用マスクＭＫ１は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している。半導体装置の製造方法では、感光剤３における周辺露光された部分を除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法、及び周辺露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際に、塗布処理により基板上の被加工膜の上にレジストが塗布され、露光処理によりレジストに潜像が形成され、現像処理によりレジストが現像されて潜像に応じたレジストパターンが形成され、エッチング処理によりレジストパターンをマスクとして被加工膜のパターニングが行われる。このとき、基板の周辺部に形成されたレジストを放置しておくと、レジスト剥がれが生じることがある。レジスト剥がれが生じると、ダストが増加する傾向にある。そこで、従来から、基板にレジストが塗布された後に、シンナーによるエッジカット処理、或いは周辺露光処理によるエッジカット処理により、基板の周辺部におけるレジストを除去することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５８９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、ダストを低減できる半導体装置の製造方法、及び周辺露光装置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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。半導体装置の製造方法では、基板における被加工材の上に感光剤を塗布する。半導体装置の製造方法では、周辺露光用マスクを介して、光源からの光を基板の周辺部に照射することにより、基板の周辺露光を行う。周辺露光用マスクは、基板のエッジに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している。半導体装置の製造方法では、感光剤における周辺露光された部分を除去する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図２】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図３】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図４】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図５】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図６】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図７】第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図８】第１の実施形態にかかる周辺露光装置の構成を示す図。
【図９】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１０】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１１】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１２】第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１３】比較例にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１４】比較例にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１５】他の比較例にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１６】他の比較例にかかる半導体装置の製造方法を示す図。
【図１７】他の比較例にかかる周辺露光装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
また、本明細書において、第１の膜の「上に」第２の膜が形成されているとは、第１の膜の直接上に第２の膜が形成されている場合のほか、第１の膜の上に第３の膜を介して第２の膜が形成されている場合も含むものとする。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法について図１〜図７を用いて説明する。図１（ａ）〜図７（ｃ）のうち図２（ｂ）及び図６（ｂ）を除くものは、それぞれ、半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図２（ｂ）及び図６（ｂ）は、周辺露光用マスクの構成を示す図である。
【００１０】
図１（ａ）に示す工程では、基板１を準備する。そして、基板１における被加工材として、例えば、基板１の上に被加工膜２を形成する。基板１は、例えば、半導体基板であり、例えば、シリコンを主成分とする材料で形成されている。
【００１１】
被加工膜２は、例えば、被加工膜２となるべき材料（例えば、金属を主成分とする材料）を含む溶液が膜厚１００ｎｍとなるように基板１の表面に塗布され（例えばスピンコートされ）、塗布された溶液の膜がベーキング処理で焼き固められることにより形成される。ベーキング処理では、例えば、２００℃６０秒と３００℃６０秒との２段階で加熱を行う２ステップベーキング処理を行う。なお、被加工膜２は、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などにより形成されても良い。また、基板１そのものを被加工材としても良い。
【００１２】
図１（ｂ）に示す工程では、被加工膜２の上に感光剤３を塗布する。感光剤３は、周辺露光用マスクを通過した光に感光され得るものであり、例えば、ＤＵＶ光（ＡｒＦ光）用ポジ型レジストである。感光剤３の塗布膜は、例えば、感光剤３を含む溶液が膜厚１００ｎｍとなるように被加工膜２の表面に塗布され（例えばスピンコートされ）、塗布された溶液の膜がベーキング処理で焼き固められることにより形成される。ベーキング処理では、例えば、１００℃６０秒の加熱を行う。
【００１３】
図２（ａ）に示す工程では、周辺露光用マスクＭＫ１を用いて、基板１の周辺露光を行う。すなわち、周辺露光用マスクＭＫ１を介して、光源ＬＳからの光を基板１の周辺部１ａに照射する。
【００１４】
例えば、図８に示す周辺露光装置１００において、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ１と基板１とを相対的に移動させて、光源ＬＳから照射され周辺露光用マスクＭＫ１を通過した光が基板１の周辺部１ａに走査露光されるようにする。例えば、基板１が平面視において略円形である場合、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ１を固定した状態で、周辺露光用マスクＭＫ１を通過した光が基板１の周辺部１ａに照射されるように維持しながら基板１を回転する。
【００１５】
具体的には、周辺露光装置１００は、光源ＬＳ、照射部１１０、移動部１２０、及び待機部１３０、並びに周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を有する。
【００１６】
光源ＬＳは、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を介して感光剤３に感光させ得る光を発生させる光源であり、例えば、ＤＵＶ光（ＡｒＦ光）を発生させるＡｒＦ光源を用いる。光源ＬＳからの光は、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２へ照射される。
【００１７】
周辺露光用マスクＭＫ１及び周辺露光用マスクＭＫ２は、一方が光軸上に配され、他方が光軸から退避される。図８には、周辺露光用マスクＭＫ１が光軸上に配され、周辺露光用マスクＭＫ２が光軸から退避された状態が図示されている。周辺露光用マスクＭＫ１及び周辺露光用マスクＭＫ２のうち光軸上に配された一方は、光源ＬＳからの光が照射される。
【００１８】
照射部１１０は、レンズ１１１及び照射ノズル１１２を有する。レンズ１１１は、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２と照射ノズル１１２との間に配され、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を通過した光を照射ノズル１１２へ導く。照射ノズル１１２は、レンズ１１１から導かれた光をさらに移動部１２０側（基板１側）へ導く。
【００１９】
移動部１２０は、上述のように、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を通過した光が基板１の周辺部１ａ（図２（ａ）参照）に走査露光されるように、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２と基板１とを相対的に移動させる。移動部１２０は、ステージ１２１、吸着機構１２２、回転機構１２３、及び光センサ（例えば、ＵＶセンサ）１２４を有する。ステージ１２１上には基板１が載置され、吸着機構１２２によりステージ１２１上に基板１が固定される。そのとき、光センサ１２４は、照射ノズル１１２の直下に基板１の周辺部１ａが位置するように位置決めするために用いられる。光センサ１２４は、例えば、光量センサであり、その受光量が所定の目標値に一致したときに基板１がステージ１２１上の目標位置に載置されたものと図示しないコントローラにより判断される。回転機構１２３は、ステージ１２１上に基板１が固定された状態でステージ１２１を回転させる。これにより、例えば、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ１を固定した状態で、周辺露光用マスクＭＫ１を通過した光が基板１の周辺部１ａに照射されるように維持しながら基板１を回転する。
【００２０】
待機部１３０は、搬入用バッファーアーム１３１−１、搬入用バッファーステージ１３２−１、搬出用バッファーアーム１３１−２、及び搬出用バッファーステージ１３２−２を有する。搬入用バッファーアーム１３１−１は、次に処理すべき基板１を搬入用バッファーステージ１３２−１へ搬送して待機させる。ステージ１２１の基板１の周辺露光が完了したら、搬出用バッファーアーム１３１−２は、処理済の基板１を搬出用バッファーステージ１３２−２へ搬送するとともに、搬入用バッファーアーム１３１−１は、次に処理すべき基板１をステージ１２１へ搬送する。
【００２１】
また、周辺露光用マスクＭＫ１は、図２（ｂ）に示すように、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるグラディエーションパターンを有している。具体的には、周辺露光用マスクＭＫ１は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて開口率が徐々に高くなるグラディエーションパターンを有している。
【００２２】
より具体的には、周辺露光用マスクＭＫ１では、遮光パターンＳＰ１及び透光パターンＴＰ８の間に、透光パターンＴＰ１〜ＴＰ７と遮光パターンＳＰ２〜ＳＰ８とが交互に繰り返し配されている。遮光パターンＳＰ２〜ＳＰ８の配置のピッチＰ２〜Ｐ８は、例えば、周辺露光装置１００（図８参照）の解像限界以下（例えば、３０ｎｍ以下）の範囲内で基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて徐々に大きくなっている。遮光パターンＳＰ２〜ＳＰ８の幅Ｗは、例えば、周辺露光装置１００の解像限界以下の範囲内で略一定値になっている。
【００２３】
このような周辺露光用マスクＭＫ１を用いて周辺露光を行うことにより、図２（ａ）、（ｂ）に破線で示すように、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角を有する周辺露光パターンの潜像パターン３ｉを感光剤３の塗布膜内に形成できる。
【００２４】
図３（ａ）に示す工程では、潜像パターン３ｉが感光剤３の塗布膜内に形成された基板１が、周辺露光装置１００から、所定のパターンを形成するための露光装置へ搬送される。なお、周辺露光装置１００で形成された周辺露光パターンの潜像パターン３ｉを現像して、基板１における周辺部１ａの近傍で略一定のテーパ角を有するように感光剤３の塗布膜をパターニングして上で、基板１を所定のパターンを形成するための露光装置へ搬送しても良い。
【００２５】
図３（ｂ）に示す工程では、パターン形成用マスクＭＫ１００を用いて、基板１に所定のパターンを形成するためのパターン露光を行う。すなわち、パターン形成用マスクＭＫ１００を介して、光源ＬＳ１００からの光を基板１の内側部１ｂに照射する。内側部１ｂは、基板１における周辺部１ａ（図２（ａ）参照）より内側の部分である。この露光処理は、例えば、ＡｒＦ露光装置（図示せず）において、ＮＡ＝１．３５、ｄｉｐｏｌｅ照明の条件で行う。光源ＬＳ１００は、パターン形成用マスクＭＫ１００を介して感光剤３に潜像を形成し得る光を発生させる光源であり、例えば、ＤＵＶ光（ＡｒＦ光）を発生させるＡｒＦ光源を用いる。パターン形成用マスクＭＫ１００は、例えば、透過率６％のハーフトーンマスクを用いる。これにより、図３（ｂ）に破線で示すように、感光剤３の塗布膜内に、所定のパターンとなるべき潜像パターンが形成される。さらにベーキング処理を行う。ベーキング処理では、例えば、１１０℃で９０秒の加熱を行う。
【００２６】
図３（ｃ）に示す工程では、感光剤３の塗布膜内に形成された潜像パターン３ｉを含む潜像パターンを現像する。この現像処理では、例えば、所定の現像液（例えば、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液）を用いて所定時間（例えば、３０秒間）でパドル現像を行う。これにより、感光剤３の塗布膜が所定のパターン４−１〜４−１２にパターニングされ、所定のパターン４−１〜４−１２を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ１が形成される。このとき、基板１における周辺部１ａの近傍では、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１を有するパターン４−１１、４−１２が形成される。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）に示す工程では、所定のパターン４−１〜４−１２の側面に側壁パターン６−１〜６−８を形成する。
【００２８】
具体的には、図４（ａ）に示す工程において、例えばＣＶＤ法などにより、被加工膜２及び所定のパターン４−１〜４−１２を覆う膜５を形成する。膜５は、所定のパターン４−１〜４−１２（感光剤３）に対するエッチング選択比の高い材料で形成されており、例えば、シリコン酸化物を主成分とする材料で形成される。なお、膜５を形成する前に、所定のパターン４−１〜４−１２に対するスリミング処理を行って、所定のパターン４−１〜４−１２の寸法を適宜調整しても良い。
【００２９】
図４（ｂ）に示す工程において、例えばドライエッチング法などにより、膜５に対して異方性の高い条件でエッチングを行う。これにより、膜５における被加工膜２の表面を覆う部分と所定のパターン４−１〜４−１２の上面を覆う部分とパターン４−１１、４−１２の傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１を覆う部分とが選択的に除去されて、側壁パターン６−１〜６−８が形成される。
【００３０】
図４（ｃ）に示す工程では、所定のパターン４−１〜４−１２を除去する。この除去処理は、例えばウェットエッチング法などにより、例えば所定のエッチャント（例えば、硫酸など）を用いて行われる。これにより、被加工膜２の上に側壁パターン６−１〜６−８が選択的に残される。すなわち、側壁パターン６−１〜６−８を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ２が形成される。
【００３１】
図５（ａ）に示す工程では、被加工膜２を加工する。すなわち、被加工膜２における側壁パターン６−１〜６−８により露出された領域２ａ（図４（ｃ）参照）を選択的に除去する。例えば、ドライエッチング法などにより、側壁パターン６−１〜６−８をハードマスクとして、被加工膜２に対して異方性の高い条件でエッチングを行う。これにより、被加工膜２におけるラインパターン７−１〜７−８が選択的に残される。すなわち、ラインアンドスペースパターンＬＳＰ２が被加工膜２に転写されて、ラインパターン７−１〜７−８を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ３が形成される。
【００３２】
図５（ｂ）に示す工程では、ＣＶＤ法などにより、基板１及びラインパターン７−１〜７−８を覆う層間絶縁膜８が形成される。層間絶縁膜８は、例えば、シリコン酸化物を主成分とする材料で形成されている。そして、図１（ａ）に示す工程と同様の処理により、層間絶縁膜８の上に被加工膜９が形成される。被加工膜９は、例えば、金属を主成分とする材料で形成されている。さらに、図１（ｂ）に示す工程と同様の処理により、被加工膜９の上に、感光剤１０の塗布膜が形成される。感光剤１０は、例えば、感光剤３（図１（ｂ）参照）と異なる感光剤である。例えば、感光剤１０は、側壁パターンとなるべき材料（例えば、シリコン酸化物）の感光剤１０に対するエッチング選択比が比較的高い感光剤であって、側壁パターンとなるべき材料の感光剤１０に対するエッチング選択比が側壁パターンとなるべき材料の感光剤３（図３（ａ）〜（ｃ）参照）に対するエッチング選択比より小さい感光剤である。
【００３３】
図６（ａ）に示す工程では、周辺露光用マスクＭＫ２を用いて、基板１の周辺露光を行う。すなわち、周辺露光用マスクＭＫ２を介して、光源ＬＳからの光を基板１の周辺部１ａに照射する。
【００３４】
例えば、周辺露光装置１００（図８参照）において、光源ＬＳからの光の照射位置（光軸上）に、周辺露光用マスクＭＫ１（図２（ａ）参照）に代えて周辺露光用マスクＭＫ２を配置する。そして、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ２と基板１とを相対的に移動させて、光源ＬＳから照射され周辺露光用マスクＭＫ２を通過した光が基板１の周辺部１ａに走査露光されるようにする。例えば、基板１が平面視において略円形である場合、光源ＬＳ及び周辺露光用マスクＭＫ２を固定した状態で、周辺露光用マスクＭＫ２を通過した光が基板１の周辺部１ａに照射されるように維持しながら基板１を回転する。
【００３５】
周辺露光用マスクＭＫ２は、図６（ｂ）に示すように、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるグラディエーションパターンであって周辺露光用マスクＭＫ１（図２（ａ）参照）と異なるグラディエーションパターンを有している。例えば、側壁パターンとなるべき材料の感光剤１０に対するエッチング選択比が側壁パターンとなるべき材料の感光剤３に対するエッチング選択比より小さい場合、周辺露光用マスクＭＫ２は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなる割合（光の遮蔽率のグラフにおける傾きの絶対値）が周辺露光用マスクＭＫ１より小さくなっているようなグラディエーションパターンを有している。
【００３６】
具体的には、周辺露光用マスクＭＫ２は、基板１のエッジに近づくにつれて開口率が徐々に高くなるグラディエーションパターンであって周辺露光用マスクＭＫ１（図２（ａ）参照）と異なるグラディエーションパターンを有している。例えば、側壁パターンとなるべき材料の感光剤１０に対するエッチング選択比が側壁パターンとなるべき材料の感光剤３に対するエッチング選択比より小さい場合、周辺露光用マスクＭＫ２は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて開口率が徐々に高くなる割合が周辺露光用マスクＭＫ１より小さくなっているようなグラディエーションパターンを有している。
【００３７】
より具体的には、周辺露光用マスクＭＫ２では、遮光パターンＳＰ２１及び透光パターンＴＰ３１の間に、透光パターンＴＰ２１〜ＴＰ３０と遮光パターンＳＰ２２〜ＳＰ３１とが交互に繰り返し配されている。遮光パターンＳＰ２２〜ＳＰ３１の配置のピッチＰ２２〜Ｐ３１は、例えば、周辺露光装置１００（図８参照）の解像限界以下（例えば、３０ｎｍ以下）の範囲内で基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて徐々に大きくなっている。遮光パターンＳＰ２２〜ＳＰ３１の幅Ｗ２２〜Ｗ３１は、例えば、周辺露光装置１００の解像限界以下の範囲内で基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて徐々に小さくなっている。
【００３８】
このような周辺露光用マスクＭＫ２を用いて周辺露光を行うことにより、図６（ａ）、（ｂ）に破線で示すように、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角を有する周辺露光パターンの潜像パターン１０ｉを感光剤１０の塗布膜内に形成できる。
【００３９】
また、周辺露光用マスクＭＫ２では、遮光パターンＳＰ２２〜ＳＰ３１の配置のピッチＰ２２〜Ｐ３１が基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて徐々に大きくなっていることと、遮光パターンＳＰ２２〜ＳＰ３１の幅Ｗ２２〜Ｗ３１が基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて徐々に小さくなっていることとが組み合わされている。これにより、周辺露光用マスクＭＫ１よりも緩やかな光の遮蔽率の変化を安定して形成できる。
【００４０】
図７（ａ）に示す工程では、図３（ａ）に示す工程と同様に、潜像パターン１０ｉが感光剤１０の塗布膜内に形成された基板１が、周辺露光装置１００から、所定のパターンを形成するための露光装置へ搬送される。潜像パターン１０ｉの現像処理を行い、基板１における周辺部１ａの近傍で略一定のテーパ角を有するように感光剤１０の塗布膜をパターニングした後、基板１を所定のパターンを形成するための露光装置に搬送して良い点も、図３（ａ）に示す工程と同様である。
【００４１】
その後、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、図３（ｂ）以降の処理と同様の処理が行われる。このとき、例えば、図７（ｃ）に示す工程、すなわち感光剤１０の塗布膜内に形成された潜像パターン１０ｉを含む潜像パターンを現像する処理により所定のパターン１１−１〜１１−１２を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ１１が形成される。このとき、基板１における周辺部１ａの近傍では、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１を有するパターン１１−１１、１１−１２が形成される。これらのパターン１１−１１、１１−１２における傾斜側面１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１のテーパ角は、パターン４−１１、４−１２における傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１のテーパ角（図３（ｃ）参照）より緩やかになっている。なお、図７（ｃ）以降の処理において、これら所定のパターン１１−１〜１１−１２の側面に側壁パターンを形成することなく、パターン１１−１〜１１−１２を直接被加工膜９に転写して上層のパターンを加工するようにしてもよい。
【００４２】
このように、感光剤の所定のパターンを形成し、感光剤の所定のパターンの側面に側壁パターンを形成し、側壁パターンをその下の被加工膜に転写する側壁転写プロセスを用いて、基板１上にパターンを形成していき、半導体装置が製造される。
【００４３】
ここで、仮に、基板１の周辺部１ａにおける感光剤を除去するために、図２（ａ）に示す周辺露光処理に代えて、シンナー等のリンス液でエッジカット処理を行った場合について考える。この場合、図１３（ａ）に示すように、ほぼ直立した側面８０３ｉ１を有する感光剤８０３ｉの塗布膜が形成される。図３（ｂ）に示す工程と同様の処理を行った後、図３（ｃ）に示す工程と同様に現像処理を行うと、図１３（ｂ）に示すように、所定のパターン８０４−１〜８０４−１２が形成される。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に側壁パターンとなるべき膜を形成し、図４（ｂ）に示す工程と同様の処理、すなわち、膜の加工（例えば、異方性エッチング処理）を行うと、図１４（ａ）に示すように、所定のパターン８０４−１〜８０４−１２の側面に側壁パターン８０６−１〜８０６−８が形成されるだけでなく、基板１の周辺部１ａ近傍におけるパターン８０４−１１、８０４−１２のエッジ１ｅ側の側面にも意図しない側壁パターン８０６−１１、８０６−１２が形成されてしまう。さらに、図４（ｃ）に示す工程と同様の処理を行うと、図１４（ｂ）に示すように、被加工膜２の上には、側壁パターン８０６−１〜８０６−８以外に、意図しない側壁パターン８０６−１１、８０６−１２も選択的に残される。この意図しない側壁パターン８０６−１１、８０６−１２は、基板１の周辺部１ａ近傍に存在するため、被加工膜２から容易に剥がれて、ダストを増加させる傾向にある。
【００４４】
あるいは、仮に、基板１の周辺部１ａにおける感光剤を除去するために、図２（ａ）に示す周辺露光用マスクを用いた周辺露光処理に代えて、周辺露光用マスクを用いない周辺露光処理を行う場合について考える。すなわち、図１７に示す周辺露光装置９００を用いて、ランプＬＳ９００からの光をそのまま周辺露光用マスクを介さずに基板１に照射する周辺露光処理を行う。ランプＬＳ９００からの光は、照射部９１０の照度設定絞り９１３でその光量が調節され、シャッター９１４が開いた際に、照射ノズル９１２へ導かれる。照射ノズル９１２は、導かれた光を基板１側へ導く。この場合、ランプＬＳ９００からの光がブロードな波長スペクトルを有した光であるため、漏れ光が多く、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、多数の凹凸を含む傾斜側面を有する感光剤９０３の潜像パターン９０３ｉが形成される。図３（ｂ）に示す工程と同様の処理を行った後、図３（ｃ）に示す工程と同様に現像処理を行うと、図１５（ｃ）に示すように、所定のパターン９０４−１〜９０４−１２が形成される。このとき、基板１の周辺部１ａ近傍では、多数の凹凸を含む傾斜側面９０４−１１ｉ、９０４−１２ｉを有するパターン９０４−１１、９０４−１２が形成される。そして、図４（ａ）に示す工程と同様に側壁パターンとなるべき膜を形成し、図４（ｂ）に示す工程と同様の処理、すなわち、膜の加工（例えば、異方性エッチング処理）を行うと、図１６（ａ）に示すように、所定のパターン９０４−１〜９０４−１２の側面に側壁パターン９０６−１〜９０６−８が形成されるだけでなく、基板１の周辺部１ａ近傍におけるパターン９０４−１１、９０４−１２のエッジ１ｅ側の側面にも意図しない側壁パターン９０６−１１〜９０６−１６が形成されてしまう。さらに、図４（ｃ）に示す工程と同様の処理を行うと、図１６（ｂ）に示すように、被加工膜２の上には、側壁パターン９０６−１〜９０６−８以外に、意図しない側壁パターン９０６−１１〜９０６−１６も選択的に残される。この意図しない側壁パターン９０６−１１〜９０６−１６は、基板１の周辺部１ａ近傍に存在するため、被加工膜２から容易に剥がれて、ダストを増加させる傾向にある。
【００４５】
それに対して、第１の実施形態では、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を介して、光源ＬＳからの光を基板１の周辺部１ａに照射することにより、基板１の周辺露光を行う。これにより、感光剤３、１０における周辺露光された部分を除去することで、基板１の周辺部１ａ近傍において、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１、１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１を有する感光剤３、１０のパターン４−１１、４−１２、１１−１１、１１−１２が形成される（図３（ｃ）、図７（ｃ）参照）。これにより、その後に、図４（ｂ）に示す工程と同様の処理、すなわち、膜の加工（例えば、異方性エッチング処理）を行った際に、側壁パターンとなるべき膜におけるパターン４−１１、４−１２、１１−１１、１１−１２の傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１、１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１を覆う部分を安定的に除去できる（例えば、図４（ｂ）参照）。この結果、基板１の周辺部１ａ近傍において意図しない側壁パターンが形成されることを抑制できるので、ダストを低減できる。
【００４６】
また、第１の実施形態では、周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２が、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて開口率が徐々に高くなるパターンを有している。これにより、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを容易に実現できる。
【００４７】
また、第１の実施形態では、適用レイヤに応じて周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２のパターンを変えている。例えば、周辺露光用マスクＭＫ２は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなる割合（光の遮蔽率のグラフにおける傾きの絶対値）が周辺露光用マスクＭＫ１より小さくなっているようなグラディエーションパターンを有している。これにより、側壁パターンとなるべき材料の感光剤１０に対するエッチング選択比が側壁パターンとなるべき材料の感光剤３に対するエッチング選択比より小さい場合でも、側壁パターンとなるべき材料の感光剤３、１０に対するエッチング選択比の大きさに応じて、例えば、基板１の周辺部１ａ近傍のパターン１１−１１、１１−１２における傾斜側面１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１のテーパ角を、基板１の周辺部１ａ近傍のパターン４−１１、４−１２における傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１のテーパ角より緩やかなものとすることができる。すなわち、側壁パターンとなるべき材料の感光剤３、１０に対するエッチング選択比が互いに異なっていても、側壁パターンとなるべき膜におけるパターン４−１１、４−１２、１１−１１、１１−１２の傾斜側面４−１１ｉ１、４−１２ｉ１、１１−１１ｉ１、１１−１２ｉ１を覆う部分を安定的に除去できる（例えば、図４（ｂ）参照）。
なお、図８に示す周辺露光装置１００において、所定の基板１における適用レイヤに応じて異なるパターンを有する周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２をそれぞれ用いることに代えて、処理される半導体装置の種類によって用いる周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を適宜選択するようにしても良い。この場合は、基板上に形成されるパターンの寸法や適用される製造条件など半導体装置の仕様に応じて、基板周辺部近傍で形成されるレジストパターンの傾斜側面が望ましいテーパ角となるよう、周辺露光装置１００で用いられる周辺露光用マスクＭＫ１、ＭＫ２を選択すれば良い。
【００４８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法について図９〜図１２を用いて説明する。図９（ａ）〜図１２（ｂ）は、それぞれ、半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００４９】
図９（ａ）に示す工程は、図１（ａ）に示す工程の後に行われる。図９（ａ）に示す工程では、被加工膜２の上にマスク膜２１１を形成する。マスク膜２１１は、例えば、マスク膜２１１となるべき材料（例えば、シリコン窒化物を主成分とする材料）を含む溶液が膜厚１００ｎｍとなるように被加工膜２の表面に塗布され（例えばスピンコートされ）、塗布された溶液の膜がベーキング処理で焼き固められることにより形成される。ベーキング処理では、例えば、２００℃６０秒と３００℃６０秒との２段階で加熱を行う２ステップベーキング処理を行う。なお、マスク膜２１１は、ＣＶＤ法などにより形成されても良い。
【００５０】
そして、図１（ｂ）に示す工程と同様の処理により、マスク膜２１１の上に感光剤２０３を塗布する。
【００５１】
図９（ｂ）に示す工程では、周辺露光用マスクＭＫ２０１を用いて、図２（ａ）に示す工程と同様にして、基板１の周辺露光を行う。周辺露光用マスクＭＫ２０１は、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している点は、第１の実施形態と同様である。また、図９（ｂ）に破線で示すように、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角を有する周辺露光パターンの潜像パターン２０３ｉを感光剤２０３の塗布膜内に形成できる点も、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
図９（ｃ）に示す工程では、図３（ａ）に示す工程と同様に、潜像パターン２０３ｉが感光剤２０３の塗布膜内に形成された基板１が、周辺露光装置１００から、所定のパターンを形成するための露光装置へ搬送される。
【００５３】
図１０（ａ）に示す工程では、パターン形成用マスクＭＫ３００を用いて、図３（ｂ）に示す工程と同様にして、基板１に所定のパターンを形成するためのパターン露光を行う。
【００５４】
図１０（ｂ）に示す工程では、図３（ｃ）に示す工程と同様の現像処理を行う。これにより、感光剤２０３の塗布膜が所定のパターン２０４−１〜２０４−１２に加工され、所定のパターン２０４−１〜２０４−１２を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ２００が形成される。このとき、基板１における周辺部１ａの近傍では、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面２０４−１１ｉ１、２０４−１２ｉ１を有するパターン２０４−１１、２０４−１２が形成される。
【００５５】
図１０（ｃ）に示す工程では、所定のパターン２０４−１〜２０４−１２を用いてマスク膜２１１を加工する。例えば、ドライエッチング法などにより、所定のパターン２０４−１〜２０４−１２をマスクとして、マスク膜２１１に対して異方性の高い条件でエッチングを行う。これにより、マスク膜２１１における所定のパターン２１２−１〜２１２−１２が選択的に残される。すなわち、ラインアンドスペースパターンＬＳＰ２００がマスク膜２１１に転写されて、所定のパターン２１２−１〜２１２−１２を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ２０１が形成される。このとき、転写後のラインアンドスペースパターンＬＳＰ２０１においても、基板１における周辺部１ａの近傍では、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面２１２−１１ｉ１、２１２−１２ｉ１を有するパターン２１２−１１、２１２−１２が形成される。
【００５６】
図１１（ａ）に示す工程では、図４（ａ）に示す工程と同様にして、被加工膜２及び所定のパターン２１２−１〜２１２−１２を覆う膜２０５を形成する。なお、膜２０５の形成より前に、所定のパターン２０４−１〜２０４−１２及び所定のパターン２１２−１〜２１２−１２の一方又は両方に対するスリミング処理を行って、所定のパターン２１２−１〜２１２−１２の寸法を適宜調整しても良い。
【００５７】
図１１（ｂ）に示す工程では、図４（ｂ）に示す工程と同様にして、例えばドライエッチング法などにより、膜２０５に対して異方性の高い条件でエッチングを行う。これにより、膜２０５における被加工膜２の表面を覆う部分と所定のパターン２１２−１〜２１２−１２の上面を覆う部分とパターン２１２−１１、２１２−１２の傾斜側面２１２−１１ｉ１、２１２−１２ｉ１を覆う部分とが選択的に除去されて、側壁パターン２０６−１〜２０６−８が形成される。
【００５８】
図１１（ｃ）に示す工程では、図４（ｃ）に示す工程と同様にして、所定のパターン２１２−１〜２１２−１２を除去し側壁パターン２０６−１〜２０６−８を選択的に残す。すなわち、側壁パターン２０６−１〜２０６−８を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ２０２が形成される。
【００５９】
図１２（ａ）に示す工程では、図５（ａ）に示す工程と同様にして、被加工膜２を加工して、被加工膜２におけるラインパターン２０７−１〜２０７−８を選択的に残す。すなわち、ラインアンドスペースパターンＬＳＰ２０２が被加工膜２に転写されて、ラインパターン２０７−１〜２０７−８を含むラインアンドスペースパターンＬＳＰ２０３が形成される。
【００６０】
図１２（ｂ）に示す工程では、基板１及びラインパターン２０７−１〜２０７−８を覆うように、層間絶縁膜２０８、被加工膜２０９、マスク膜２１３、感光剤２１０の塗布膜を順に形成する。その後、例えば、図９（ｂ）以降の処理と同様の処理を行い、被加工膜２０９に上層のパターンを加工する。
【００６１】
以上のように、第２の実施形態では、感光剤の所定のパターンの側面に側壁パターンを形成するのではなく、感光剤の所定のパターンをマスク膜の所定のパターンとして転写した後、そのマスク膜の所定のパターンの側面に側壁パターンを形成し、その側壁パターンをその下の被加工膜に転写することで、側壁転写プロセスを行っている。この場合でも、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している周辺露光用マスクＭＫ２０１等（図９（ｂ）参照）を介して、光源ＬＳからの光を基板１の周辺部１ａに照射することにより、基板１の周辺露光を行う。その後、感光剤２０３における周辺露光された部分を除去し、さらにパターニングされた感光剤２０３をマスクとしたパターン転写をマスク膜２１１に対し施すことで、基板１の周辺部１ａ近傍において、基板１のエッジ１ｅに近づくにつれて膜厚が徐々に小さくなるような略一定のテーパ角の傾斜側面２１２−１１ｉ、２１２−１２ｉを有するマスク膜２１１のパターン２１２−１１、２１２−１２が形成される（図１０（ｃ）参照）。これにより、その後に、図４（ｂ）に示す工程と同様の処理（すなわち、異方性エッチング処理）を行った際に、側壁パターンとなるべき膜におけるパターン２１２−１１、２１２−１２の傾斜側面２１２−１１ｉ１、２１２−１２ｉ１を覆う部分を安定的に除去できる（図１１（ｂ）参照）。この結果、基板１の周辺部１ａ近傍において意図しない側壁パターンが形成されることを抑制できるので、ダストを低減できる。
なお、以上の実施形態では、側壁転写プロセスを行う半導体装置の製造方法の例を説明したが、本発明はこれに何ら限定されない。
所定のパターンの側面に側壁パターンを形成する場合でなくても、基板の周辺部近傍において所定のパターンの側面を傾斜側面とすることで、意図しない堆積膜の所定のパターン側面での残留を抑制することができ、残留した堆積膜の剥がれなどによるダストの発生を防止することが可能となる。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１基板、２、９、２０９被加工膜、３、１０、２０３、２１０感光剤、４−１〜４−１２、２０４−１〜２０４−１２、２１２−１〜２１２−１２所定のパターン、６−１〜６−８、２０６−１〜２０６−８側壁パターン、７−１〜７−８、２０７−１〜２０７−８ラインパターン、１００周辺露光装置、１１０照射部、１１１レンズ、１１２照射ノズル、１２０移動部、１２１ステージ、１２２吸着機構、１２３回転機構、１２４光センサ、１３０待機部、１３１−１搬入用バッファーアーム、１３１−２搬出用バッファーアーム、１３２−１搬入用バッファーステージ、１３２−２搬出用バッファーステージ、２１１、２１３マスク膜、ＬＳ、ＬＳ１００光源、ＭＫ１、ＭＫ２、ＭＫ２０１周辺露光用マスク、ＭＫ１００、ＭＫ３００パターン形成用マスク。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板における被加工材の上に感光剤を塗布することと、
前記基板のエッジに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している周辺露光用マスクを介して、光源からの光を前記基板の周辺部に照射することにより、前記基板の周辺露光を行うとともに、パターン形成用マスクを用いた露光処理により、前記基板の周辺部より内側で前記基板へのパターン露光を行うことと、
前記感光剤における前記周辺露光された部分を除去するとともに、前記感光剤における前記パターン露光が行われた前記基板の周辺部より内側の部分をパターニングすることと、
前記パターン露光に基づいて前記基板の周辺部より内側の部分に形成された所定のパターンの側面に側壁パターンを形成することと、
前記側壁パターンをマスクとして前記被加工材を加工することと、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板における被加工材の上に感光剤を塗布することと、
前記基板のエッジに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有している周辺露光用マスクを介して、光源からの光を前記基板の周辺部に照射することにより、前記基板の周辺露光を行うことと、
前記感光剤における前記周辺露光された部分を除去することと、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記周辺露光用マスクは、前記基板のエッジに近づくにつれて開口率が徐々に高くなるパターンを有している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板の上に被加工膜を形成することと、
前記被加工膜の上に第２の感光剤を塗布することと、
前記基板のエッジに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンであって前記周辺露光用マスクと異なるパターンを有している第２の周辺露光用マスクを介して、前記光源からの光を前記基板の周辺部に照射することにより、前記基板の周辺露光を行うことと、
前記第２の感光剤における前記周辺露光された部分を除去することと、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
光源と、
基板のエッジに近づくにつれて光の遮蔽率が徐々に低くなるパターンを有しており、前記光源からの光が照射される基板の周辺露光用マスクと、
前記周辺露光用マスクを通過した光が前記基板の周辺部に走査露光されるように、前記光源及び前記周辺露光用マスクと前記基板とを相対的に移動させる移動部と、
を備えたことを特徴とする周辺露光装置。

【図１】