JP2002217092A - レジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

レジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法

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JP2002217092A
JP2002217092A JP2001013285A JP2001013285A JP2002217092A JP 2002217092 A JP2002217092 A JP 2002217092A JP 2001013285 A JP2001013285 A JP 2001013285A JP 2001013285 A JP2001013285 A JP 2001013285A JP 2002217092 A JP2002217092 A JP 2002217092A
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hole pattern
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宏 吉野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンタクトホールパターンが存在しない領域で
も、レジストの脱保護反応を進行させ、レジスト表面部
分を親水性にして現像欠陥の発生を少なくする。 【解決手段】高解像度化学増幅系レジストを用いてこの
レジスト内に所定マスクパターンのマスク1によりコン
タクトホールパターンを形成するレジストパターンの形
成方法において、前記レジストを露光する際に、コンタ
クトホールパターンが存在する領域2は、所定コンタク
トホールパターンのあるマスクにより十分な露光量で露
光してコンタクトホールパターン4を形成すると共に、
前記コンタクトホールパターンが存在しない領域3を十
分低い露光量で露光することにより、この領域3の前記
レジストの表面をわずかに膜べりさせ、このレジストの
表面を親水性にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
形成方法および半導体装置の製造方法に関し、特にコン
タクトホールパターンのない領域にも現像欠陥を少なく
した半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法において
は、所定マスクパターンのマスクを用いてレジストを露
光し、レジストパターンを形成し、このレジストパター
ンを用いて基板にコンタクトホールや配線層を形成し、
半導体装置を製造していた。
【0003】このレジストパターンを用いてコンタクト
ホールを形成する場合、例えば、図3(a)(b)の半
導体装置用マスクパターンの平面図およびその拡大図に
示すように、コンタクトホールパターン4のあるマスク
領域2とコンタクトホールパターンが存在しないマスク
領域3aとをもつ半導体装置用マスクパターン1aがあ
る。このコンタクトホールパターンのあるマスク領域2
は、コンタクトホール4の部分が露光の透過率100%
で、コンタクトホール4以外の部分が透過率0%の遮光
部となっており、コンタクトホールパターンが存在しな
いマスク領域3aも、透過率0%の遮光部となってい
る。このようなマスクパターンをもつ半導体装置として
は、DRAMなどのメモリがあり、その容量領域や周辺
部ではコンタクトホールのない領域がある。
【0004】この場合の半導体装置の製造方法として、
例えばコンタクトホールや配線層をもった半導体装置の
製造方法として、特開2000―12541号公報に示
された製造方法がある。なお、この製造方法では、コン
タクトホールと所定厚さの配線層とを同時に形成するこ
とを特徴としているが、この点は本発明に関係ないため
簡単に説明する。この半導体装置の製造方法を図4によ
り説明する。
【0005】図4(a)(b)は半導体装置の製造工程
を示す断面図である。まず、図4(a)に示すように、
半導体基板11上に通常のプロセスにより配線15を有
する絶縁膜12を形成し、この表面にBPSGなどの層
間絶縁膜13を形成し、この層間絶縁膜13上にレジス
ト14aを形成する。このレジスト14aは、所定マス
クにより、ホール部分をレジストを除去したコンタクト
ホールパターン16や、配線領域のためにレジストを所
定の厚さ除去した配線溝パターン22のあるレジストパ
ターン(14a)が設けられる。
【0006】次に、図4(b)に示すように、そのレジ
ストパターン14aをマスクとして層間絶縁膜13をエ
ッチングして、コンタクトホール18や配線溝23を形
成する。その後、スパッタリングなどにより導電膜を付
着させて、その表面を平坦化させコンタクトホール18
や配線溝19を埋めて配線層としている。
【0007】このような半導体装置の製造方法では、層
間絶縁膜13をもつ加工基板上に、化学増幅系レジスト
を塗布した後、所定レジストパターン14aをマスクと
して露光を行う。その露光後ベークを行い、TMAH水
溶液にて現像を行う。このレジストパターンをもつマス
クは、コンタクトホール部分のみ光が透過し、それ以外
の部分は遮光されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述した半導体装置の
製造方法では、高解像度の化学増幅系レジストを用いて
コンタクトホールパターン14aを形成した場合、現像
欠陥が発生する。この現像欠陥は、特にパターン密度が
低い部分に発生しやすい問題がある。
【0009】この半導体装置のマスクパターンでは、図
3(a)(b)のように、コンタクトホールパターンの
あるマスク領域2では、コンタクトホールパターン部4
が露光の透過率100%で、遮光部5が透過率0%とな
り、コンタクトホールパターン部分のみが露光され、ま
たコンタクトホールパターンのないマスク領域3aで
は、露光の透過率0%で、全く露光されないため、レジ
スト表面が疎水性のままである。そのため露光後に現像
液をレジスト上に液盛りする際および現像後のリンスを
スピン乾燥する際に、上述した現像欠陥が発生する。
【0010】本発明の目的は、このような問題を解決
し、現像欠陥の発生を少なくしたレジストパターンの形
成方法および半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の構成は、高解像
度化学増幅系レジストを用いてこのレジスト内に所定マ
スクパターンのマスクによりコンタクトホールパターン
を形成するレジストパターンの形成方法において、前記
レジストを露光する際に、コンタクトホールパターンが
存在する領域は、所定コンタクトホールパターンのある
マスクにより十分な露光量で露光してコンタクトホール
パターンを形成すると共に、前記コンタクトホールパタ
ーンが存在しない領域を十分低い露光量で露光すること
により、この領域の前記レジストの表面をわずかに膜べ
りさせ、このレジストの表面を親水性にしたことを特徴
とする。
【0012】本発明において、マスクの透過率を変化さ
せる方法として、そのマスクの厚さを調節したり、その
マスクの露光の濃淡を調節したパターンを用いるようで
き、また、他のマスクの透過率を変化させる方法とし
て、コンタクトホールパターンが存在しない領域に露光
の解像限界以下のパターンを作成することができる。さ
らに、コンタクトホールパターンが存在しない領域のマ
スクの露光透過率を5〜20%とすることができる。
【0013】本発明の半導体装置の製造方法の構成は、
上述したレジストパターンの形成方法により形成された
レジストパターンを用いて所定コンタクトホールパター
ンを有するコンタクトホールを加工基板上に形成するこ
とを特徴とする。
【0014】また本発明の構成は、高解像度化学増幅系
レジストを用いてこのレジスト内にコンタクトホールパ
ターンを形成し、このパターンを形成したレジストを用
いて加工基板内にコンタクトホールを形成する半導体装
置の製造方法において、所定マスクパターンのマスクを
用いて前記レジストを露光する際に、前記コンタクトホ
ールパターンが存在する領域は、所定コンタクトホール
パターンのあるマスクにより十分な露光量で露光してコ
ンタクトホールパターンを形成すると共に、前記コンタ
クトホールパターンが存在しない領域を十分低い露光量
で露光することにより、その領域の前記レジストの表面
をわずかに膜べりさせ、このレジストの表面を親水性に
して前記加工基板上の現像液盛りを均一にさせ、この加
工基板表面の現像欠陥を少なくしたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】次に図面により本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図1(a)(b)は本発明の一実
施形態を説明する半導体装置用マスクパターンの平面図
およびその拡大図であり、図2(a)(b)はその半導
体装置の製造工程を説明する断面図である。
【0016】図1(a)(b)に示すように、この半導
体装置のマスクパターン1は、コンタクトホールパター
ンのあるマスク領域2では、コンタクトホールパターン
部4が露光の透過率100%で、遮光部5が透過率0%
であり、コンタクトホールパターン部分のみが露光され
るが、コンタクトホールパターンのないマスク領域3で
は、露光の透過率がある程度(5〜20%)あることを
特徴とする。
【0017】図2(a)(b)は半導体装置の製造工程
を示す断面図である。まず、図2(a)に示すように、
半導体基板11上に通常のプロセスにより、配線15を
有する絶縁膜12を形成し、この表面にBPSGなどの
層間絶縁膜13を形成し、この層間絶縁膜13上にレジ
スト14を形成する。このレジスト14を形成するマス
クパターン1は、上述のとおり、コンタクトホールパタ
ーンが存在しない領域3では、露光の透過率がある程度
(5〜20%)あるマスクパターンを用いている。この
マスクパターン1の露光により、コンタクトホールパタ
ーンがない領域21では、十分に低い露光量で露光され
るため、レジスト14の表面がわずかに膜べりするだけ
で、パターンは形成されないが、その露光により疎水性
から親水性領域17に変化する。
【0018】次に、図2(b)に示すように、そのレジ
ストパターン14をマスクとして層間絶縁膜13をエッ
チングして、コンタクトホールパターンのある領域20
では、コンタクトホール18を形成し、コンタクトホー
ルパターンのない領域21では、十分に低い露光量で露
光されるため、コンタクトホールや配線溝は形成されな
い。
【0019】本実施形態では、加工基板上に、高解像度
の化学増幅系レジスト(例えば45%エトキシエチル保
護したポリヒドロキシスチレンとジアゾ系酸発生剤から
なるポジ型レジスト)をスピン塗布した後、90度90
秒でベークする。その後、図1に示したようなマスクパ
ターン1のマスクを用いて、KrFエキシマレーザによ
る露光を行った後、100度90秒で露光後ベークを行
い、2.38wt%のTMAH水溶液により60秒間現
像を行う。この露光に用いたマスクは、コンタクトホー
ルパターンが存在しない領域3の透過率が5〜20%程
度のものである。
【0020】この場合、透過率を適量に制御する例とし
て、マスクの厚さを調整したものを用いたり、マスクパ
ターンを濃淡のあるものを用いてもよいことは明かであ
る。
【0021】また、本実施形態によれば、半導体装置の
チップ全体の疎水性をほぼ一定にできるため、現像液盛
りを均一に行うことができ、寸法精度(レンジ値)もウ
ェーハ面内で20nm程度であったものが、15nm程
度まで向上する。そのため、製品の歩留まり向上に大き
く寄与することができる。本実施形態では、従来方法
で、現像プロセス時に発生する欠陥が1000個レベル
であったものを、10個以下に低減することができる。
【0022】さらに、本実施形態は、マスクの透過率を
変化させる方法で、レジストの厚さで露光量を調整して
いるが、解像限界以下のパターンを作成することによっ
ても、同様の効果が得られる。また、マスクを2枚に分
割して、露光量の調整を行うことも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンタクトホールパターンが存在しない領域でも、適量の
透過率で露光されるため、レジストの脱保護反応が進行
し、レジスト表面部分の疎水性が親水性へと変化し、現
像液盛りを均一に行うことができ、現像欠陥の発生を少
なくできる効果がある。さらに、製品の歩留まり向上に
大きく寄与することができるという効果もある。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)は本発明の一実施形態の半導体装
置の製造時に用いるマスクパターンを示す平面図および
拡大図。
【図2】(a)(b)は図1により製造される半導体装
置の工程順の断面図。
【図3】(a)(b)は従来例の半導体装置の製造工程
順の断面図。
【図4】(a)(b)は従来例の半導体装置用のマスク
パターンを示す平面図および拡大図。
【符号の説明】
1 マスク 2 コンタクトホールパターンのあるマスク領域 3,3a コンタクトホールパターンのないマスク領
域 4 コンタクトホール部 5 遮光部 11 半導体基板 12 絶縁膜 13 層間絶縁膜 14,14a レジストパターン 15 配線 16 コンタクトホールパターン 17 親水性領域 18 コンタクトホール 19 配線溝 20 コンタクトホールパターンのある領域 21 コンタクトホールパターンのない領域 22 配線溝パターン 23 配線溝

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高解像度化学増幅系レジストを用いてこ
    のレジスト内に所定マスクパターンのマスクによりコン
    タクトホールパターンを形成するレジストパターンの形
    成方法において、前記レジストを露光する際に、コンタ
    クトホールパターンが存在する領域は、所定コンタクト
    ホールパターンのあるマスクにより十分な露光量で露光
    してコンタクトホールパターンを形成すると共に、前記
    コンタクトホールパターンが存在しない領域を十分低い
    露光量で露光することにより、この領域の前記レジスト
    の表面をわずかに膜べりさせ、このレジストの表面を親
    水性にしたことを特徴とするレジストパターンの形成方
    法。
  2. 【請求項2】 マスクの透過率を変化させる方法とし
    て、そのマスクの厚さを調節したり、そのマスクの露光
    の濃淡を調節したパターンを用いるようにした請求項1
    記載のレジストパターンの形成方法。
  3. 【請求項3】 マスクの透過率を変化させる方法とし
    て、コンタクトホールパターンが存在しない領域に露光
    の解像限界以下のパターンを作成する請求項1記載のレ
    ジストパターンの形成方法。
  4. 【請求項4】 コンタクトホールパターンが存在しない
    領域のマスクの露光透過率を5〜20%とした請求項
    1,2または3記載のレジストパターンの形成方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のうち1項に記載のレジ
    ストパターンの形成方法により形成されたレジストパタ
    ーンを用いて所定コンタクトホールパターンを有するコ
    ンタクトホールを加工基板上に形成することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 高解像度化学増幅系レジストを用いてこ
    のレジスト内にコンタクトホールパターンを形成し、こ
    のパターンを形成したレジストを用いて加工基板内にコ
    ンタクトホールを形成する半導体装置の製造方法におい
    て、所定マスクパターンのマスクを用いて前記レジスト
    を露光する際に、前記コンタクトホールパターンが存在
    する領域は、所定コンタクトホールパターンのあるマス
    クにより十分な露光量で露光してコンタクトホールパタ
    ーンを形成すると共に、前記コンタクトホールパターン
    が存在しない領域を十分低い露光量で露光することによ
    り、その領域の前記レジストの表面をわずかに膜べりさ
    せ、このレジストの表面を親水性にして前記加工基板上
    の現像液盛りを均一にさせ、この加工基板表面の現像欠
    陥を少なくしたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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