JP2000208389A

JP2000208389A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000208389A
Application number: JP446299A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Minamide; あゆみ南出; Hidekazu Ishikawa; 英一石川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】所望のレジストパターンを形成することがで
きる半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。【解決手段】半導体基板１５上にレジスト液１９を塗
布して露光し、露光後熱処理を行った後現像し、レジス
トパターンを形成する半導体装置の製造方法において、
半導体基板１５上に、レジスト液１９に含まれている溶
剤と同一の官能基を有し、かつ、レジスト液１９の沸点
より高い沸点を有する前処理用溶剤１８を塗布した後、
半導体基板１５上にレジスト液１９を塗布するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、所望のレジスト
パターンを形成することができる半導体装置の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法におけるレ
ジスト膜を形成する際に、例えば図２（ａ）に示すよう
に、半導体基板１上にパターニングされた配線膜２が形
成され、それを絶縁するための絶縁膜３が形成されてお
り、その表面が凹凸にて形成されている場合、その上面
にレジスト液４を塗布すると、表面の凹凸に粘度が高い
レジスト液４が入り込まない箇所が生じ、空洞５として
残存する場合がある（図２（ｂ））。次に、このままレ
ジスト液４の塗布後のプリベーク（熱処理）を行うと、
空洞５の空気が膨張し、それによりレジスト液４に発泡
６が発生してしまう（図２（ｃ））。

【０００３】また、上記示したような大きな凹凸ではな
く、例えば、半導体基板１上に形成されたアルミやタン
グステンなどの金属膜７の上面のグレインのような０．
１μｍ以下の微少な凹凸がある場合（図３（ａ））も、
レジスト液４塗布後にはマイクロバブル８が形成され
（図３（ｂ））、上記場合と同様のことが想定される。

【０００４】このことを解決するための方法として、従
来、例えば特開平２−３０７２１３号公報の半導体装置
の製造方法が提案されている。図４は特開平２−３０７
２１３号公報の半導体装置の製造方法を示す断面図であ
る。図４に基づいて従来の半導体装置の製造方法につい
て説明する。上記示した場合と同様に、半導体基板１上
にパターニングされた配線膜２が形成され、それを絶縁
するための絶縁膜３が形成されており、その表面が凹凸
にて形成されている。

【０００５】後述するレジスト液に含まれている溶剤と
同一の溶剤９を、半導体基板１上に塗布すると、図４
（ａ）に示したように、表面の凹凸に溶剤９は入り、埋
め込まれる。次に、半導体基板１を回転させ、余分な溶
剤９を振り切り、表面の凹凸に溶剤９ａを残存させる
（図４（ｂ））。次に、レジスト液４を塗布し、上記従
来の場合と同様にレジスト液４のプリベーク（熱処理）
が行われる。この際、表面の凹凸には溶剤９ａが充填さ
れているため、上記従来の場合のような発泡は防止され
る。またこのことは、図３に示したような、マイクロバ
ブル８が形成される場合も、同様のことが想定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置の製
造方法は上記にように行われ、表面の凹凸に対する空洞
は解消されるものの、凹凸にはレジスト液４に用いられ
ている溶剤と同一の溶剤９ａが充填されるため、プリベ
ークのような低温（８０℃〜１００℃程度）の熱処理の
際には問題が発生しない。

【０００７】しかし、プリベーク後のパターニングの工
程としては、マスクを用いた露光、およびこの露光によ
るレジストの反応を促進させ、精度のよいパターンを得
るための、ポストエクスポージャベーク（露光後熱処理
で、以下、ＰＥＢと略して示す）と呼ばれている高温
（１２０℃〜１３０℃）の熱処理、および現像の工程を
経る必要がある。

【０００８】そして、このＰＥＢのような高温の熱処理
の際、表面の凹凸に残存している溶剤９ａの沸点は低い
ため、沸騰して、それによりレジスト１０に発泡１１が
発生し（図５）、所望のパターニングを得ることができ
ないという問題点があった。またこのことは、マイクロ
バブル８においても同様の現象が考えられ、同様の問題
点があった。

【０００９】さらに、マイクロバブル８においては、上
記のように溶剤９ａと置き換わらず、また、プリベーク
の際に発泡せずにレジスト液４中に残存する場合があっ
た。すると、マスク１２にて露光する際に、マイクロバ
ブル８に露光光１３があたり、露光光１３の散乱１３ａ
がおこり（図６（ａ））、現像後のレジストパターン１
４にパターン欠陥が発生してしまう（図６（ｂ））とい
う問題点があった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解消する
ためなされたもので、所望のレジストパターンを得るこ
とができる半導体装置の製造方法を提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
の半導体装置の製造方法は、半導体基板上にレジスト液
を塗布して露光し、露光後熱処理を行った後現像し、レ
ジストパターンを形成する半導体装置の製造方法におい
て、半導体基板上に、レジスト液に含まれている溶剤と
同一の官能基を有し、かつ、レジスト液の沸点より高い
沸点を有する前処理用溶剤を塗布した後、半導体基板上
にレジスト液を塗布するものである。

【００１２】また、この発明に係る請求項２の半導体装
置の製造方法は、請求項１において、前処理用溶剤は、
露光後熱処理の温度より高い沸点を有するものである。

【００１３】また、この発明に係る請求項３の半導体装
置の製造方法は、請求項１または請求項２において、前
処理用溶剤は、半導体基板を回転させながら塗布が行わ
れるものである。

【００１４】また、この発明に係る請求項４の半導体装
置の製造方法は、請求項１または請求項２において、前
処理用溶剤は、半導体基板を静止状態にて塗布が行われ
るものである。

【００１５】また、この発明に係る請求項５の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上にレジスト液を塗布して
露光して現像し、レジストパターンを形成する半導体装
置の製造方法において、半導体基板上に、レジスト液に
含まれている溶剤と同一の官能基を有する前処理用溶剤
を、半導体基板を低速回転させながら塗布し、半導体基
板を低速回転より速い中速回転させながら、前処理用溶
剤を塗布し、半導体基板を中速回転より速い高速回転さ
せて、前処理用溶剤を振り切り、レジスト液を塗布する
ものである。

【００１６】また、この発明に係る請求項６の半導体装
置の製造方法は、半導体基板上にレジスト液を塗布して
露光して現像し、レジストパターンを形成する半導体装
置の製造方法において、半導体基板上に、レジスト液に
含まれている溶剤と同一の官能基を有する前処理用溶剤
を、半導体基板を低速回転させながら半導体基板上に液
盛り状態となるように塗布し、半導体基板の静止と、低
速回転より遅い超低速回転とを繰り返し、半導体基板を
低速回転より速い高速回転させて、前処理用溶剤を振り
切り、レジスト液を塗布するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の
形態１の半導体装置の製造方法を示す断面図である。図
に基づいて実施の形態１の半導体装置の製造方法につい
て説明する。まず、従来の場合と同様に、図１（ａ）に
示すように、半導体基板１５上にパターニングされた配
線膜１６が形成されている。そして、それを絶縁するた
めの絶縁膜１７が形成されており、その表面は凹凸にて
形成されている。

【００１８】その上面に、前処理用溶剤１８を塗布する
第１工程を行う（図１（ａ））。この際に用いられる前
処理用溶剤１８は、後述するレジスト液に用いられてい
る溶媒の沸点、すなわちレジスト液の沸点より高い沸点
を有し、かつ、レジスト液と相溶性のよい条件となる、
レジスト液に含まれている溶剤と同一の官能基を有する
ものである。また、この際の理想の沸点としては、後述
の工程であるＰＥＢ工程の温度より高い温度の沸点を有
するものである。

【００１９】前処理用溶剤１８としては、例えば、ピロ
プレングリコールモノエチルエーテル（沸点：１２１
℃）、ピロプレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート（沸点：１４５．７℃）、メチル−ｎ−アミルケト
ン（沸点：１５１．５℃）、３−メトキシプロピオン酸
メチル（沸点：１４１℃）、３−エトキシプロピオン酸
エチル（沸点：１６９．７℃）、ピロプレングリコール
モノエチルアセテート（沸点：１５６．３℃）などの利
用が考えられる。

【００２０】次に、余分な前処理用溶剤１８を除去し、
表面の凹凸を埋め込むように前処理用溶剤１８ａを残存
させる（図１（ｂ））。次に、レジスト液１９の塗布す
る第２工程を行う（図１（ｃ））。この際、表面の凹凸
に存在する前処理用溶剤１８ａは、レジスト液１９と相
溶性のよい条件となるレジスト液１９に含まれている溶
剤と同一の官能基を有するため、前処理用溶剤１８ａの
上面に密着性よく塗布することができる。

【００２１】この後、パターニングの工程として従来の
場合と同様に、プリベーク、露光、ＰＥＢ、および現像
の工程を経てレジストパターンを形成する。このＰＥＢ
工程の際に、表面の凹凸に前処理用溶剤１８ａが残存し
たとしても、前処理用溶剤１８ａの沸点は高いため、従
来のような発泡を生じることは防止できる。またこの
際、前処理用溶剤１８ａの沸点の温度がＰＥＢ工程の温
度より高い場合には、従来のような発泡が生じることは
ない。

【００２２】上記のように構成された実施の形態１の半
導体装置の製造方法は、前処理用溶剤１８の沸点が、レ
ジスト液１９の沸点より高いため、ＰＥＢ工程にて表面
の凹凸に残存する前処理用溶剤１８ａが沸騰により発泡
を生じることはないため、所望のパターンにて成るレジ
スト膜を得ることが可能となる。

【００２３】尚、上記実施の形態１の半導体装置の製造
方法においては、特に前処理用溶剤１８の塗布方法につ
いて特に限定しなかったが、例えば、半導体基板１５を
回転させながら、または、半導体基板１５を停止して塗
布する方法が考えられる。これは、下地となる半導体基
板１５上の表面の凹凸の形状に依存するため、その場合
場合により試作し、所望の方法となり得る塗布方法を選
択する必要がある。

【００２４】実施の形態２．上記実施の形態１において
は、表面の凹凸について説明したが、従来の場合にて述
べたように、マイクロバブルが生じるような表面の凹凸
の際には、上記のような前処理用溶剤１８の塗布方法で
は、表面の凹凸に前処理用溶剤が埋め込まれ上記実施の
形態１と同様の効果を奏するものの、レジスト液中に発
生したマイクロバブルはそのまま残存することとなる。

【００２５】ここでは、このことを解決するために、前
処理用溶剤の塗布方法について検証した。まず、半導体
基板上に、レジスト液に含まれている溶剤と同一の官能
基を有する前処理用溶剤を、例えば２〜１０秒間、半導
体基板を低速回転としての例えば、１０〜２０００ｒｐ
ｍにて回転させながら、半導体基板の中心部に吐出して
塗布する第１工程を行う。このようにすれば、表面の凹
凸に入り込み易くなり、表面の凹凸に前処理用溶剤を確
実に埋め込むことができる。

【００２６】次に、半導体基板を例えば１〜１０秒間、
低速回転より速い中速回転としての例えば、５００〜５
０００ｒｐｍにて回転させながら、上記場合と同様に前
処理用溶剤を塗布する第２工程を行い、半導体基板上に
均一に広げる。この際に、マイクロバブルは半導体基板
の周囲方向に集められることとなる。次に、半導体基板
を例えば０．１〜３秒間、中速回転より速い高速回転と
しての例えば、１０００〜６０００ｒｐｍにて回転させ
ながら、前処理用溶剤を振り切る。この前処理用溶剤を
振り切る際に、半導体基板の周囲方向に集められたマイ
クロバブルが前処理用溶剤とともに除去される。

【００２７】次に、前処理用溶剤の振り切りが終了する
とともに、同様の回転にてレジスト液を塗布する第３工
程を行う。このように、短時間の前処理用溶剤の振り切
り後に、レジスト液をその上面に供給するため、表面の
凹凸に埋め込まれた前処理用溶剤が乾くことなくレジス
ト液を供給することができる。そして、上記実施の形態
１と同様にレジストパターンを形成する。

【００２８】上記のように前処理用溶剤およびレジスト
液を半導体基板上に供給すれば、表面の凹凸を前処理用
溶剤にて埋め込むことができるとともに、マイクロバブ
ルを除去することができるため、露光の際にマイクロバ
ブルが原因と成る露光光の散乱を防止することができ、
所望のレジストパターンを得ることができる。

【００２９】また、他の方法としては、まず、半導体基
板上に、レジスト液に含まれている溶剤と同一の官能基
を有する前処理用溶剤を、例えば２〜１０秒間、半導体
基板を低速回転としての例えば、１０〜２０００ｒｐｍ
にて回転させながら、半導体基板の中心部に吐出して塗
布する第１工程を行う。このようにすれば、表面の凹凸
に入り込み易くなり、表面の凹凸に前処理用溶剤を確実
に埋め込むことができる。次に、半導体基板を例えば１
〜１０秒間、半導体基板を低速回転としての例えば、１
０〜１０００ｒｐｍにて回転させながら、上記場合と同
様に前処理用溶剤を塗布して半導体基板上に液盛り状態
となるようにする。

【００３０】次に、半導体基板の例えば１〜１０秒間の
静止と、例えば０．１〜３秒間の低速回転より遅い超低
速回転としての例えば、５〜２０ｒｐｍの回転とを例え
ば２〜２０回繰り返す第２工程を行う。この際に、マイ
クロバブルは半導体基板の上方かつ周囲方向に集められ
ることとなる。次に、半導体基板を例えば０．１〜３秒
間、低速回転より速い高速回転としての例えば、１００
０〜６０００ｒｐｍにて回転させながら、前処理用溶剤
を振り切る。この前処理用溶剤を振り切る際に、半導体
基板の上方かつ周囲方向に集められたマイクロバブルが
前処理用溶剤とともに除去される。

【００３１】次に、前処理用溶剤の振り切りが終了する
とともに、同様の回転にてレジスト液を塗布する第３工
程を行う。このように、短時間の前処理用溶剤の振り切
り後に、レジスト液をその上面に供給するため、表面の
凹凸に埋め込まれた前処理用溶剤が乾くことなくレジス
ト液を供給することができる。そして、上記実施の形態
１と同様にレジストパターンを形成する。

【００３２】上記のように前処理用溶剤およびレジスト
液を半導体基板上に供給すれば、表面の凹凸を前処理用
溶剤にて埋め込むことができるとともに、マイクロバブ
ルを除去することができるため、露光の際にマイクロバ
ブルが原因と成る露光光の散乱を防止することができ、
所望のレジストパターンを得ることができる。

【００３３】尚、上記実施の形態２においては、前処理
用溶剤をレジスト液に含まれている溶剤と同一の官能基
を有するものとしたが、さらに、上記実施の形態１と同
様に、前処理用溶剤として、レジスト液の沸点より高
い、または、レジスト液の沸点より高くかつ露光後熱処
理の温度より高い沸点を有するものを利用すれば、上記
効果に加え、さらに、上記実施の形態１と同様の効果を
奏することができることは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、半導体基板上にレジスト液を塗布して露光し、露
光後熱処理を行った後現像し、レジストパターンを形成
する半導体装置の製造方法において、半導体基板上に、
レジスト液に含まれている溶剤と同一の官能基を有し、
かつ、レジスト液の沸点より高い沸点を有する前処理用
溶剤を塗布した後、半導体基板上にレジスト液を塗布す
るので、露光後熱処理の際に、半導体基板上に残存する
前処理用溶剤の発泡を防止でき、所望のレジストパター
ンを形成することができる半導体装置の製造方法を提供
することが可能となる。

【００３５】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、前処理用溶剤は、露光後熱処理の温度よ
り高い沸点を有するので、露光後熱処理の際に、半導体
基板上に残存する前処理用溶剤の発泡が生じないため、
所望のレジストパターンを確実に形成することができる
半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

【００３６】また、この発明の請求項３によれば、請求
項１または請求項２において、前処理用溶剤は、半導体
基板を回転させながら塗布が行われるので、半導体基板
上に空洞が生じることを防止してレジスト液を塗布する
ため、所望のレジストパターンを形成することができる
半導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

【００３７】また、この発明の請求項４によれば、請求
項１または請求項２において、前処理用溶剤は、半導体
基板を静止状態にて塗布が行われるので、半導体基板上
に空洞が生じることを防止してレジスト液を塗布するた
め、所望のレジストパターンを形成することができる半
導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

【００３８】また、この発明の請求項５によれば、半導
体基板上にレジスト液を塗布して露光して現像し、レジ
ストパターンを形成する半導体装置の製造方法におい
て、半導体基板上に、レジスト液に含まれている溶剤と
同一の官能基を有する前処理用溶剤を、半導体基板を低
速回転させながら塗布し、半導体基板を低速回転より速
い中速回転させながら、前処理用溶剤を塗布し、半導体
基板を中速回転より速い高速回転させて、前処理用溶剤
を振り切り、レジスト液を塗布するので、半導体基板上
に空洞が生じることを防止するとともに、半導体基板上
のマイクロバブルを除去してレジスト液を塗布するた
め、所望のレジストパターンを形成することができる半
導体装置の製造方法を提供することが可能となる。

【００３９】また、この発明の請求項６によれば、半導
体基板上にレジスト液を塗布して露光して現像し、レジ
ストパターンを形成する半導体装置の製造方法におい
て、半導体基板上に、レジスト液に含まれている溶剤と
同一の官能基を有する前処理用溶剤を、半導体基板を低
速回転させながら半導体基板上に液盛り状態となるよう
に塗布し、半導体基板の静止と、低速回転より遅い超低
速回転とを繰り返し、半導体基板を低速回転より速い高
速回転させて、前処理用溶剤を振り切り、レジスト液を
塗布するので、半導体基板上に空洞が生じることを防止
するとともに、半導体基板上のマイクロバブルを除去し
てレジスト液を塗布するため、所望のレジストパターン
を形成することができる半導体装置の製造方法を提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による半導体装置の
製造方法を示す断面図である。

【図２】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図で
ある。

【図３】他の従来の半導体装置の製造方法を示す断面
図である。

【図４】他の従来の半導体装置の製造方法を示す断面
図である。

【図５】従来の半導体装置の製造方法の問題点を示す
断面図である。

【図６】従来の半導体装置の製造方法の問題点を示す
断面図である。

【符号の説明】

１５半導体基板、１６配線膜、１７絶縁膜、１
８，１８ａ前処理用溶剤、１９レジスト液。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上にレジスト液を塗布して露
光し、露光後熱処理を行った後現像し、レジストパター
ンを形成する半導体装置の製造方法において、上記半導
体基板上に、上記レジスト液に含まれている溶剤と同一
の官能基を有し、かつ、上記レジスト液の沸点より高い
沸点を有する前処理用溶剤を塗布する第１工程と、上記
半導体基板上に上記レジスト液を塗布する第２工程とを
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】前処理用溶剤は、露光後熱処理の温度よ
り高い沸点を有することを特徴とする請求項１に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項３】前処理用溶剤は、半導体基板を回転させ
ながら塗布が行われることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前処理用溶剤は、半導体基板を静止状態
にて塗布が行われることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】半導体基板上にレジスト液を塗布して露
光して現像し、レジストパターンを形成する半導体装置
の製造方法において、上記半導体基板上に、上記レジス
ト液に含まれている溶剤と同一の官能基を有する前処理
用溶剤を、上記半導体基板を低速回転させながら塗布す
る第１工程と、上記半導体基板を上記低速回転より速い
中速回転させながら、上記前処理用溶剤を塗布する第２
工程と、上記半導体基板を上記中速回転より速い高速回
転させて、上記前処理用溶剤を振り切り、上記レジスト
液を塗布する第３工程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６】半導体基板上にレジスト液を塗布して露
光して現像し、レジストパターンを形成する半導体装置
の製造方法において、上記半導体基板上に、上記レジス
ト液に含まれている溶剤と同一の官能基を有する前処理
用溶剤を、上記半導体基板を低速回転させながら上記半
導体基板上に液盛り状態となるように塗布する第１工程
と、上記半導体基板の静止と、上記低速回転より遅い超
低速回転とを繰り返す第２工程と、上記半導体基板を上
記低速回転より速い高速回転させて、上記前処理用溶剤
を振り切り、上記レジスト液を塗布する第３工程とを備
えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。