JP2595886B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70466—Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特に微細な寸法線幅を有するレジストパターンの
形成方法に関する。
関し、特に微細な寸法線幅を有するレジストパターンの
形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の製造方法において、
特に、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターン
の寸法線幅の微細化が強く要求されている。この微細化
およびこれに伴うプロセスマージンの低下を改善するた
めの方法として、フォトレジストおよびレジストプロセ
スの改善の検討が進められている。
特に、フォトリソグラフィ技術によるレジストパターン
の寸法線幅の微細化が強く要求されている。この微細化
およびこれに伴うプロセスマージンの低下を改善するた
めの方法として、フォトレジストおよびレジストプロセ
スの改善の検討が進められている。
【０００３】通常フォトレジストを高解像度化するため
の検討においては、Ａパラメータで代表される、フォト
レジストの透明度の向上が行われる。しかしながら、フ
ォトレジストの透明度の向上は、フォトレジスト膜内の
多重干渉効果による定在波を増大させる。このことは特
にフォトレジストの膜厚を薄膜化した場合の、フォトレ
ジスト膜の開口部側面の凹凸形状が顕在化され、解像度
を低下させる原因となる。従ってこの定在波の問題は、
現在フォトリソグラフィ技術において重要な課題になっ
ている。
の検討においては、Ａパラメータで代表される、フォト
レジストの透明度の向上が行われる。しかしながら、フ
ォトレジストの透明度の向上は、フォトレジスト膜内の
多重干渉効果による定在波を増大させる。このことは特
にフォトレジストの膜厚を薄膜化した場合の、フォトレ
ジスト膜の開口部側面の凹凸形状が顕在化され、解像度
を低下させる原因となる。従ってこの定在波の問題は、
現在フォトリソグラフィ技術において重要な課題になっ
ている。
【０００４】このフォトレジスト膜内に発生する多重干
渉効果による定在波を説明するための模式断面図を図４
に示す。
渉効果による定在波を説明するための模式断面図を図４
に示す。
【０００５】半導体基板１上に形成したポジ型のフォト
レジスト膜２に単色光６Ａ（ｉ線ステップアンドリピー
タを用いた場合では、波長３６５ｎｍの水銀ランプのｉ
線）による露光を行う工程において、照射光の一部は、
フォトレジスト膜２に入射したのち、フォトレジスト膜
２の上面と下面の間で反射を繰り返す。このためフォト
レジスト膜２内に定在波１０が生じる。
レジスト膜２に単色光６Ａ（ｉ線ステップアンドリピー
タを用いた場合では、波長３６５ｎｍの水銀ランプのｉ
線）による露光を行う工程において、照射光の一部は、
フォトレジスト膜２に入射したのち、フォトレジスト膜
２の上面と下面の間で反射を繰り返す。このためフォト
レジスト膜２内に定在波１０が生じる。
【０００６】このとき、フォトレジスト膜２の底部は定
在波１０の節となるため、図５に示すように、フォトレ
ジスト膜２の底部の光強度は低下し、これによる現像速
度も低下する。特にフォトレジスト膜に開口パターンを
形成する場合は、開口部７の断面形状は裾引き形状とな
って解像度が変動する。
在波１０の節となるため、図５に示すように、フォトレ
ジスト膜２の底部の光強度は低下し、これによる現像速
度も低下する。特にフォトレジスト膜に開口パターンを
形成する場合は、開口部７の断面形状は裾引き形状とな
って解像度が変動する。
【０００７】このフォトレジスト膜内の定在波による断
面形状を改善する方法のひとつに、特開平４−２３９１
１６号公報に示されているように、フォトレジスト膜と
下地となる半導体基板の間に、あらかじめ照射光の波長
λの１／４に相当する光学的膜厚を有する層間膜を形成
しておく方法がある。以下図６の断面図を用いて説明す
る。
面形状を改善する方法のひとつに、特開平４−２３９１
１６号公報に示されているように、フォトレジスト膜と
下地となる半導体基板の間に、あらかじめ照射光の波長
λの１／４に相当する光学的膜厚を有する層間膜を形成
しておく方法がある。以下図６の断面図を用いて説明す
る。
【０００８】まず半導体基板１上に照射光の波長λの１
／４に相当する光学的膜厚を有する層間膜１１を形成し
たのち、フォトレジスト膜２を形成する。次に、単色光
６Ａを用いて露光を行う。層間膜を形成するこの方法に
おいては、フォトレジスト膜２の上面と下面の間に定在
波１０は生じるが、照射光の波長の１／４に相当する光
学的膜厚を有する層間膜１１があるため、フォトレジス
ト膜２の底部は、図４の場合と異なって定在波１０の腹
部となるため、図７に示すようにフォトレジスト膜２の
底面の光強度は増加し、これによる現像速度も増加す
る。従って図４の場合と異なり、フォトレジスト開口部
のパターンの裾引き断面形状が改善される。
／４に相当する光学的膜厚を有する層間膜１１を形成し
たのち、フォトレジスト膜２を形成する。次に、単色光
６Ａを用いて露光を行う。層間膜を形成するこの方法に
おいては、フォトレジスト膜２の上面と下面の間に定在
波１０は生じるが、照射光の波長の１／４に相当する光
学的膜厚を有する層間膜１１があるため、フォトレジス
ト膜２の底部は、図４の場合と異なって定在波１０の腹
部となるため、図７に示すようにフォトレジスト膜２の
底面の光強度は増加し、これによる現像速度も増加す
る。従って図４の場合と異なり、フォトレジスト開口部
のパターンの裾引き断面形状が改善される。
【０００９】また、形成するレジスト開口部の断面形状
を改善する目的で用いられるレジストプロセス技術の一
つに、イメージリバース技術がある。この従来のイメー
ジリバース技術は、開口部の断面形状を逆テーパーにす
ることを目的に用いられている（通常のポジ型レジスト
プロセスでは、順テーパーの断面形状となる）。
を改善する目的で用いられるレジストプロセス技術の一
つに、イメージリバース技術がある。この従来のイメー
ジリバース技術は、開口部の断面形状を逆テーパーにす
ることを目的に用いられている（通常のポジ型レジスト
プロセスでは、順テーパーの断面形状となる）。
【００１０】このイメージリバース技術は、フォトレジ
スト膜のポジ・ネガ特性を反転させるレジストプロセス
技術であり、ＡＺ−５２１４（ヘキスト社）で代表され
る、有機アミン系物質を含んだフォトレジスト（以下イ
メージリバースレジストと呼ぶ）を用い、ＰＥＢ（Ｐｏ
ｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）と呼ばれる露光後
の熱処理を行い、フォトマスクを介した単色光の露光後
に多色光を用いた全面露光を行う方法と、通常のフォト
レジスト用い、単色光の露光後にアミン系ガスによる蒸
気処理を行い、次で多色光を用いた全面露光を行う方法
（以下イメージリバースプロセスと呼ぶ）がある。以
下、このイメージリバース技術についてイメージリバー
スプロセスを例にして、図８（ａ）〜（ｃ）の断面図を
参照して説明する。
スト膜のポジ・ネガ特性を反転させるレジストプロセス
技術であり、ＡＺ−５２１４（ヘキスト社）で代表され
る、有機アミン系物質を含んだフォトレジスト（以下イ
メージリバースレジストと呼ぶ）を用い、ＰＥＢ（Ｐｏ
ｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）と呼ばれる露光後
の熱処理を行い、フォトマスクを介した単色光の露光後
に多色光を用いた全面露光を行う方法と、通常のフォト
レジスト用い、単色光の露光後にアミン系ガスによる蒸
気処理を行い、次で多色光を用いた全面露光を行う方法
（以下イメージリバースプロセスと呼ぶ）がある。以
下、このイメージリバース技術についてイメージリバー
スプロセスを例にして、図８（ａ）〜（ｃ）の断面図を
参照して説明する。
【００１１】まず、図８（ａ）に示すように、半導体基
板１上に通常のスピン塗布法により、通常のノボラック
樹脂系のｉ線用ポジ型レジスト（ＰＦＩ−１５ＡＡ：住
友化学社）のフォトレジスト膜２Ｃを厚さ０．５〜０．
７μｍに形成する。つぎに、フォトマスク５Ａと、ｉ線
ステップアンドリピータ（ＮＡ＝０．５、ＮＳＲ−１７
７５ｉ７Ａ：ニコン社製）を用いて、単色光（ｉ線）６
Ｂを照射してチップ領域に第１の露光を行う。この第１
の露光において、フォトマスク５Ａは通常のポジ型レジ
ストを用いた露光方法に対して明暗を反転させたものを
使用し、所望のレジストパターンの明暗に対して反転し
た露光部２３Ａと未露光部２４Ａとをフォトレジスト膜
２Ｃに形成する。この第１の露光によるフォトレジスト
膜２Ｃに対する光強度と現像速度は図９（ａ）に示すよ
うになる。
板１上に通常のスピン塗布法により、通常のノボラック
樹脂系のｉ線用ポジ型レジスト（ＰＦＩ−１５ＡＡ：住
友化学社）のフォトレジスト膜２Ｃを厚さ０．５〜０．
７μｍに形成する。つぎに、フォトマスク５Ａと、ｉ線
ステップアンドリピータ（ＮＡ＝０．５、ＮＳＲ−１７
７５ｉ７Ａ：ニコン社製）を用いて、単色光（ｉ線）６
Ｂを照射してチップ領域に第１の露光を行う。この第１
の露光において、フォトマスク５Ａは通常のポジ型レジ
ストを用いた露光方法に対して明暗を反転させたものを
使用し、所望のレジストパターンの明暗に対して反転し
た露光部２３Ａと未露光部２４Ａとをフォトレジスト膜
２Ｃに形成する。この第１の露光によるフォトレジスト
膜２Ｃに対する光強度と現像速度は図９（ａ）に示すよ
うになる。
【００１２】次に図８（ｂ）に示すように、アミン系ガ
スによる蒸気処理を行う。例えば処理装置にＳＴＡＲ−
２０００（キャノン販売社）を用い、処理条件としは、
温度設定を９５〜１１５℃程度とし、３０分の熱処理を
行った後、アンモニア液（電子工業級：関東化学社）を
使用して、６０分の蒸気処理を行った。
スによる蒸気処理を行う。例えば処理装置にＳＴＡＲ−
２０００（キャノン販売社）を用い、処理条件としは、
温度設定を９５〜１１５℃程度とし、３０分の熱処理を
行った後、アンモニア液（電子工業級：関東化学社）を
使用して、６０分の蒸気処理を行った。
【００１３】このアミン系ガスによる蒸気処理により、
フォトレジスト膜２Ｃの露光部２３Ａはアミン系ガスと
反応するためアルカリ現像液に対して不溶化した膜２３
Ｂとなり、さらにｉ線を含んだ波長領域の紫外光を用い
た露光を行ってもアルカリ現像液に対して不溶となる。
しかし、フォトレジスト膜２Ｃの未露光部２４Ａは、こ
のアミン系ガスアによる蒸気処理を行っても、アミン系
ガスと反応しないため、ｉ線を含んだ波長領域の紫外光
を用いた露光を行なってもアルカリ現像液に対して可溶
化するという性質を失わない。
フォトレジスト膜２Ｃの露光部２３Ａはアミン系ガスと
反応するためアルカリ現像液に対して不溶化した膜２３
Ｂとなり、さらにｉ線を含んだ波長領域の紫外光を用い
た露光を行ってもアルカリ現像液に対して不溶となる。
しかし、フォトレジスト膜２Ｃの未露光部２４Ａは、こ
のアミン系ガスアによる蒸気処理を行っても、アミン系
ガスと反応しないため、ｉ線を含んだ波長領域の紫外光
を用いた露光を行なってもアルカリ現像液に対して可溶
化するという性質を失わない。
【００１４】次に、通常の近接露光で用いられる露光機
（ＰＬＡ−５０１：キャノン販売社）を用いて、ｉ線を
含んだ波長領域（水銀ランプの波長４３６ｎｍのｇ線，
波長４０７ｎｍのｈ線および波長３６５ｎｍのｉ線を含
む）の多色光８により、フォトレジスト膜２Ｃを全面露
光する。
（ＰＬＡ−５０１：キャノン販売社）を用いて、ｉ線を
含んだ波長領域（水銀ランプの波長４３６ｎｍのｇ線，
波長４０７ｎｍのｈ線および波長３６５ｎｍのｉ線を含
む）の多色光８により、フォトレジスト膜２Ｃを全面露
光する。
【００１５】この全面露光の露光条件の例としては、近
接露光時の間隔（エアーギャップ）量が２０〜５０μ
ｍ，露光マスクは使用せずフォトレジスト膜２Ｃの全面
に露光を行う。この全面露光により露光されたフォトレ
ジスト膜２Ｃの未露光部２４Ａのみがアルカリ現像液に
対して可溶な露光部２４Ｂとなる。この全面露光による
フォトレジスト膜２Ｃに対する光強度と現像速度は図９
（ｂ）に示すようになる。
接露光時の間隔（エアーギャップ）量が２０〜５０μ
ｍ，露光マスクは使用せずフォトレジスト膜２Ｃの全面
に露光を行う。この全面露光により露光されたフォトレ
ジスト膜２Ｃの未露光部２４Ａのみがアルカリ現像液に
対して可溶な露光部２４Ｂとなる。この全面露光による
フォトレジスト膜２Ｃに対する光強度と現像速度は図９
（ｂ）に示すようになる。
【００１６】この後図８（ｃ）に示すように、通常のア
ルカリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京
応化社）を用いたフォトレジスト膜２Ｃの現像（現像時
間は６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ｃに開口部７
Ｃを形成する。以上の工程により、フォトレジスト膜２
Ｃの未露光部２４Ａに逆テーパー断面形状の開口部７Ｃ
が形成できる。
ルカリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京
応化社）を用いたフォトレジスト膜２Ｃの現像（現像時
間は６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ｃに開口部７
Ｃを形成する。以上の工程により、フォトレジスト膜２
Ｃの未露光部２４Ａに逆テーパー断面形状の開口部７Ｃ
が形成できる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−２３９１１６号公報に示されてた断面形状の改善方
法では、半導体基板１とフォトレジスト膜２の間に照射
光の波長λの１／４に相当する光学的膜厚を有する層間
膜１１を形成し、フォトレジスト膜２の底部を定在波１
０の節から腹にすることにより、フォトレジスト膜２の
底部の光学強度および現像液に対する現像速度を改善す
ることは可能であると考えられるが、図５と図７とを比
較してわかるように、フォトレジスト膜２の膜厚方向の
定在波による現像速度分布は改善できないので、フォト
レジスト膜の底部以外の開口断面の側面に生じる凹凸形
状の寸法Ｗは改善出来ないという問題がある。
４−２３９１１６号公報に示されてた断面形状の改善方
法では、半導体基板１とフォトレジスト膜２の間に照射
光の波長λの１／４に相当する光学的膜厚を有する層間
膜１１を形成し、フォトレジスト膜２の底部を定在波１
０の節から腹にすることにより、フォトレジスト膜２の
底部の光学強度および現像液に対する現像速度を改善す
ることは可能であると考えられるが、図５と図７とを比
較してわかるように、フォトレジスト膜２の膜厚方向の
定在波による現像速度分布は改善できないので、フォト
レジスト膜の底部以外の開口断面の側面に生じる凹凸形
状の寸法Ｗは改善出来ないという問題がある。
【００１８】また、図８で説明したイメージリバースプ
ロセスでは、多色光８で全面露光を行うため、フォトレ
ジスト膜２Ｃの膜厚方向の光学強度分布は図９（ｂ）に
示したように、ほぼ均一であるため、図９（ａ）に示し
た第１の露光工程の単色光６Ｂの定在波で生じるフォト
レジスト膜２Ｃの膜厚方向の光強度分布による現像速度
分布は改善されない。従って定在波によるフォトレジス
ト膜２Ｃの開口断面の側面に生じる凹凸形状は改善出来
ないという問題がある。
ロセスでは、多色光８で全面露光を行うため、フォトレ
ジスト膜２Ｃの膜厚方向の光学強度分布は図９（ｂ）に
示したように、ほぼ均一であるため、図９（ａ）に示し
た第１の露光工程の単色光６Ｂの定在波で生じるフォト
レジスト膜２Ｃの膜厚方向の光強度分布による現像速度
分布は改善されない。従って定在波によるフォトレジス
ト膜２Ｃの開口断面の側面に生じる凹凸形状は改善出来
ないという問題がある。
【００１９】このように従来の半導体装置の製造工程に
おけるフォトレジスト膜への開口部の形成においては、
その側面に生じる凹凸形状の寸法が大きい為、フォトレ
ジスト膜下の被エッチング膜へ転写される開口パターン
の精度が悪くなり、半導体装置の製造歩留りが低下す
る。
おけるフォトレジスト膜への開口部の形成においては、
その側面に生じる凹凸形状の寸法が大きい為、フォトレ
ジスト膜下の被エッチング膜へ転写される開口パターン
の精度が悪くなり、半導体装置の製造歩留りが低下す
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】第１の発明の半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に露光を行う単色光に対し
て透明度の高いフォトレジスト膜を形成する工程と、フ
ォトマスクを介し前記フォトレジスト膜に単色光を用い
て第１の露光を行う工程と、露光された前記フォトレジ
スト膜をアミン系ガスを用いる蒸気処理を行ってフォト
レジスト膜の特性を反転させたのち前記単色光を用いて
全面露光を行う工程と、全面露光された前記フォトレジ
スト膜の現像を行う工程とを含むことを特徴とするもの
である。
の製造方法は、半導体基板上に露光を行う単色光に対し
て透明度の高いフォトレジスト膜を形成する工程と、フ
ォトマスクを介し前記フォトレジスト膜に単色光を用い
て第１の露光を行う工程と、露光された前記フォトレジ
スト膜をアミン系ガスを用いる蒸気処理を行ってフォト
レジスト膜の特性を反転させたのち前記単色光を用いて
全面露光を行う工程と、全面露光された前記フォトレジ
スト膜の現像を行う工程とを含むことを特徴とするもの
である。
【００２１】第２の発明の半導体装置の製造方法は、半
導体基板上にアミン系物質を含み露光を行う単色光に対
して透明度の高いフォトレジスト膜を形成する工程と、
フォトマスクを介し前記フォトレジスト膜に単色光を用
いて第１の露光を行う工程と、露光された前記フォトレ
ジスト膜を熱処理してフォトレジスト膜の特性を反転さ
せたのち前記単色光を用いて全面露光を行う工程と、全
面露光された前記フォトレジスト膜の現像を行う工程と
を含むことを特徴とするものである。
導体基板上にアミン系物質を含み露光を行う単色光に対
して透明度の高いフォトレジスト膜を形成する工程と、
フォトマスクを介し前記フォトレジスト膜に単色光を用
いて第１の露光を行う工程と、露光された前記フォトレ
ジスト膜を熱処理してフォトレジスト膜の特性を反転さ
せたのち前記単色光を用いて全面露光を行う工程と、全
面露光された前記フォトレジスト膜の現像を行う工程と
を含むことを特徴とするものである。
【００２２】
【作用】本発明においては、第１の露光工程および第２
の全面露光工程の照射光により生じるフォトレジスト膜
内の定在波は、図４の定在波１０のように、同じ位置の
節・腹を持つ光強度分布となるが、第１の露光工程にお
いての光強度分布による現像速度分布は、イメージリバ
ース工程を行うことによるポジ・ネガの反転で図２
（ａ）に示すように、反転するのに対し、第２の全面露
光工程の光強度分布による現像速度分布は、図２（ｂ）
に示すように、そのまま（正転）であるので、現像工程
での合成された現像速度分布は、図２（ｃ）に示すよう
に、各々の定在波による光強度分布（現像速度分布）が
相殺される。このため開口部７におけるフォトレジスト
膜の凹凸形状の寸法Ｗは小さくなる。
の全面露光工程の照射光により生じるフォトレジスト膜
内の定在波は、図４の定在波１０のように、同じ位置の
節・腹を持つ光強度分布となるが、第１の露光工程にお
いての光強度分布による現像速度分布は、イメージリバ
ース工程を行うことによるポジ・ネガの反転で図２
（ａ）に示すように、反転するのに対し、第２の全面露
光工程の光強度分布による現像速度分布は、図２（ｂ）
に示すように、そのまま（正転）であるので、現像工程
での合成された現像速度分布は、図２（ｃ）に示すよう
に、各々の定在波による光強度分布（現像速度分布）が
相殺される。このため開口部７におけるフォトレジスト
膜の凹凸形状の寸法Ｗは小さくなる。
【００２３】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施例のイ
メージリバース工程を説明するための半導体チップの断
面図である。
る。図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施例のイ
メージリバース工程を説明するための半導体チップの断
面図である。
【００２４】まず、図１（ａ）に示すように、シリコン
等からなる半導体基板１上にスピン塗布法により、通常
のノボラック樹脂系のｉ線ポジ型レジスト（ＰＦＩ−１
５ＡＡ：住友化学社）のフォトレジスト膜２Ａを０．５
〜０．７μｍの厚さに形成する。次で、フォトマスク５
と、ｉ線ステップアンドリピータ（ＮＡ＝０．５、ＮＳ
Ｒ−１７７５ｉ７Ａ：ニコン社）を用い、単色光（ｉ
線）６による第１の露光を行う。この第１の露光におい
てフォトマスク５は、通常のポジ型レジストを用いた露
光方法に対して明暗を反転させたものを使用し、所望の
レジストパターンの明暗に対して反転した露光部３Ａと
未露光部４Ａとをフォトレジスト膜２Ａに形成する。
等からなる半導体基板１上にスピン塗布法により、通常
のノボラック樹脂系のｉ線ポジ型レジスト（ＰＦＩ−１
５ＡＡ：住友化学社）のフォトレジスト膜２Ａを０．５
〜０．７μｍの厚さに形成する。次で、フォトマスク５
と、ｉ線ステップアンドリピータ（ＮＡ＝０．５、ＮＳ
Ｒ−１７７５ｉ７Ａ：ニコン社）を用い、単色光（ｉ
線）６による第１の露光を行う。この第１の露光におい
てフォトマスク５は、通常のポジ型レジストを用いた露
光方法に対して明暗を反転させたものを使用し、所望の
レジストパターンの明暗に対して反転した露光部３Ａと
未露光部４Ａとをフォトレジスト膜２Ａに形成する。
【００２５】次に、図１（ｂ）に示すように、アミン系
ガスによる蒸気処理を行う。本第１の実施例では、処理
装置にＳＴＡＲ−２０００（キャノン販売社）を用い
る。処理条件としては温度を９５〜１１５℃程度とし、
３０分の熱処理を行った後、アンモニア液（電子工業
級：関東化学社）を使用して、６０分の蒸気処理を行
う。このアミン系ガスによる蒸気処理により、図１
（ａ）に示したフォトレジスト膜２Ａの露光部３Ａはア
ルカリ現像液に対して不溶化し、さらにｉ線を含んだ波
長領域の紫外光を用いた露光を行ってもアルカリ現像液
に対して不溶の露光部３Ｂとなる。しかし、フォトレジ
スト膜２Ａの未露光部４Ａは、このアミン系ガスによる
蒸気処理を行っても、ｉ線を含んだ波長領域の紫外光を
用いた露光を行うことによりアルカリ現像液に対して可
溶化する性質を失わない。
ガスによる蒸気処理を行う。本第１の実施例では、処理
装置にＳＴＡＲ−２０００（キャノン販売社）を用い
る。処理条件としては温度を９５〜１１５℃程度とし、
３０分の熱処理を行った後、アンモニア液（電子工業
級：関東化学社）を使用して、６０分の蒸気処理を行
う。このアミン系ガスによる蒸気処理により、図１
（ａ）に示したフォトレジスト膜２Ａの露光部３Ａはア
ルカリ現像液に対して不溶化し、さらにｉ線を含んだ波
長領域の紫外光を用いた露光を行ってもアルカリ現像液
に対して不溶の露光部３Ｂとなる。しかし、フォトレジ
スト膜２Ａの未露光部４Ａは、このアミン系ガスによる
蒸気処理を行っても、ｉ線を含んだ波長領域の紫外光を
用いた露光を行うことによりアルカリ現像液に対して可
溶化する性質を失わない。
【００２６】次に、露光領域が全面明部であるフォマス
クと、第１の露光に用いたｉ線ステップアンドリピータ
とを用いて、、単色光（ｉ線）６によりフォトレジスト
膜２Ａの全面露光を行う。この全面露光により、フォト
レジスト膜２Ａの未露光部のみがアルカリ現像液に対し
て可溶の露光部４Ｂとなる。
クと、第１の露光に用いたｉ線ステップアンドリピータ
とを用いて、、単色光（ｉ線）６によりフォトレジスト
膜２Ａの全面露光を行う。この全面露光により、フォト
レジスト膜２Ａの未露光部のみがアルカリ現像液に対し
て可溶の露光部４Ｂとなる。
【００２７】また、本第１の実施例では、全面露光にお
けるｉ線ステップアンドリピータでの露光ショットを、
第１の露光における露光ショットと同一ショットとした
が、従来の多色光による露光時の露光領域と同様にし
て、ｉ線ステップアドリピータの露光ショットをウェー
ハ全面に配置してもかまわない。
けるｉ線ステップアンドリピータでの露光ショットを、
第１の露光における露光ショットと同一ショットとした
が、従来の多色光による露光時の露光領域と同様にし
て、ｉ線ステップアドリピータの露光ショットをウェー
ハ全面に配置してもかまわない。
【００２８】次に図１（ｃ）に示すように、通常のアル
カリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京応
化社）を用いたフォトレジスト膜２Ａの現像（現像時間
は６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ａにレジスト開
口部７Ａを形成する。以上の工程によりフォトレジスト
膜２Ａの未露光部４Ａに側面の凹凸形状の小さい開口部
７Ａが形成できる。
カリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京応
化社）を用いたフォトレジスト膜２Ａの現像（現像時間
は６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ａにレジスト開
口部７Ａを形成する。以上の工程によりフォトレジスト
膜２Ａの未露光部４Ａに側面の凹凸形状の小さい開口部
７Ａが形成できる。
【００２９】開口部７Ａの断面形状が改善できることを
確認するために、上述した第１の実施例と従来例を用い
た比較を行った。実験条件として、フォトマスクに透過
エッジ型の位相シフトマスクを用い、その他の条件は上
述した第１の実施例と図８で説明した従来例の条件を用
いた。なお、この実験では、通常のポジ型レジストプロ
セスで用いられている、ＰＥＢプロセスと呼ばれる露光
後現像工程前にフォトレジスト膜の加熱処理を行う工程
は用いなかった。
確認するために、上述した第１の実施例と従来例を用い
た比較を行った。実験条件として、フォトマスクに透過
エッジ型の位相シフトマスクを用い、その他の条件は上
述した第１の実施例と図８で説明した従来例の条件を用
いた。なお、この実験では、通常のポジ型レジストプロ
セスで用いられている、ＰＥＢプロセスと呼ばれる露光
後現像工程前にフォトレジスト膜の加熱処理を行う工程
は用いなかった。
【００３０】第１の実施例と従来例における開口部の凹
凸形状の比較を表１に示す。なお、定在波によるレジス
ト開口部の側面の凹凸形状の寸法Ｗは図４に示したとお
りである。
凸形状の比較を表１に示す。なお、定在波によるレジス
ト開口部の側面の凹凸形状の寸法Ｗは図４に示したとお
りである。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示したように、第１の実施例によれ
ば、定在波によるレジスト開口部の側面の凹凸形状の寸
法Ｗは従来例に比べ、１／２〜１／３程度に改善できる
ことがわかる。
ば、定在波によるレジスト開口部の側面の凹凸形状の寸
法Ｗは従来例に比べ、１／２〜１／３程度に改善できる
ことがわかる。
【００３３】図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。
例を説明するための半導体チップの断面図である。
【００３４】まず、図３（ａ）に示すように、半導体基
板１上に通常のスピン塗布法により、ｉ線用イメージリ
バースレジスト（ＡＺ−５２１４：ヘキスト社）からな
るフォトレジスト膜２Ｂを０．５〜０．７μｍの厚さに
形成する。つぎに、フォトマスク５と、ｉ線ステップア
ンドリピータを用い、単色光（ｉ線）６による第１の露
光を行う。この第１の露光においてもフォトマスク５
は、通常のポジ型レジストを用いた露光方法に対して明
暗を反転させたものを使用し、所望のレジストパターン
の明暗に対して反転した露光部１３Ａと未露光部１４Ａ
とをフォトレジスト膜２Ｂに形成する。
板１上に通常のスピン塗布法により、ｉ線用イメージリ
バースレジスト（ＡＺ−５２１４：ヘキスト社）からな
るフォトレジスト膜２Ｂを０．５〜０．７μｍの厚さに
形成する。つぎに、フォトマスク５と、ｉ線ステップア
ンドリピータを用い、単色光（ｉ線）６による第１の露
光を行う。この第１の露光においてもフォトマスク５
は、通常のポジ型レジストを用いた露光方法に対して明
暗を反転させたものを使用し、所望のレジストパターン
の明暗に対して反転した露光部１３Ａと未露光部１４Ａ
とをフォトレジスト膜２Ｂに形成する。
【００３５】次に、図３（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜２Ｂの加熱処理を行う。処理条件の例として
は、フォトレジスト膜２Ｂの形成時の加熱処理を８０〜
９５℃程度で行った場合、プロキシミティ型のホットプ
レートで１００〜１１５℃の温度で６０〜１２０秒間と
する。このフォトレジスト膜２Ｂの露光時の加熱処理に
より、露光部１３Ａはアルカリ現像液に対して不溶化
し、さらにｉ線を含んだ波長領域の紫外光を用いた露光
を行ってもアルカリ現像液に対して不溶の露光部１３Ｂ
となる。しかし、フォトレジスト膜２Ｂの未露光部１４
Ａは、この露光部の加熱処理を行っても、ｉ線を含んだ
波長領域の紫外光を用いた露光を行うことによりアルカ
リ現像液に対して可溶化する性質を失わない。
ジスト膜２Ｂの加熱処理を行う。処理条件の例として
は、フォトレジスト膜２Ｂの形成時の加熱処理を８０〜
９５℃程度で行った場合、プロキシミティ型のホットプ
レートで１００〜１１５℃の温度で６０〜１２０秒間と
する。このフォトレジスト膜２Ｂの露光時の加熱処理に
より、露光部１３Ａはアルカリ現像液に対して不溶化
し、さらにｉ線を含んだ波長領域の紫外光を用いた露光
を行ってもアルカリ現像液に対して不溶の露光部１３Ｂ
となる。しかし、フォトレジスト膜２Ｂの未露光部１４
Ａは、この露光部の加熱処理を行っても、ｉ線を含んだ
波長領域の紫外光を用いた露光を行うことによりアルカ
リ現像液に対して可溶化する性質を失わない。
【００３６】次に、露光領域が全面明部であるフォトマ
スクと、第１の露光に用いたｉ線ステップアンドリピー
タとを用いて、（ｉ線）６によりフォトレジスト膜２Ｂ
の全面露光を行う。この全面露光により、フォトレジス
ト膜２Ｂの未露光部のみがアルカリ現像液に対して可溶
の露光部１４Ｂとなる。
スクと、第１の露光に用いたｉ線ステップアンドリピー
タとを用いて、（ｉ線）６によりフォトレジスト膜２Ｂ
の全面露光を行う。この全面露光により、フォトレジス
ト膜２Ｂの未露光部のみがアルカリ現像液に対して可溶
の露光部１４Ｂとなる。
【００３７】次に図３（ｃ）に示すように、通常のアル
カリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京応
化社）を用いたフォトレジスト膜２Ｂの現像（現像時は
６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ｂにレジスト開口
部７Ｂを形成する。
カリ現像液（規定濃度２．３８％、ＮＭＤ−３：東京応
化社）を用いたフォトレジスト膜２Ｂの現像（現像時は
６０秒）を行い、フォトレジスト膜２Ｂにレジスト開口
部７Ｂを形成する。
【００３８】以上の工程により、フォトレジスト膜２Ｂ
の未露光部１４Ａに側面の凹凸形状の小さい開口部７Ｂ
が形成できる。
の未露光部１４Ａに側面の凹凸形状の小さい開口部７Ｂ
が形成できる。
【００３９】本第２の実施例においても、上述した第１
の実施例におけるイメージリバースプロセスでの効果と
同様の効果により、表１と同様の開口部側面の凹凸形状
が改善された。
の実施例におけるイメージリバースプロセスでの効果と
同様の効果により、表１と同様の開口部側面の凹凸形状
が改善された。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、全面露光
工程における照射光に、第１の露光工程における照射光
と同一波長の単色光を用いることにより、第１の露光工
程の照射光で生じるフォトレジスト膜内の定在波による
レジスト膜厚方向の光強度分布に伴う現像速度分布を、
全面露光工程の照射光で生じる定在波により相殺させる
ことにより、レジスト開口部における側面の定在波によ
る凹凸形状の寸法を小さくできる。このため半導体装置
の製造歩留りを向上させることができる。
工程における照射光に、第１の露光工程における照射光
と同一波長の単色光を用いることにより、第１の露光工
程の照射光で生じるフォトレジスト膜内の定在波による
レジスト膜厚方向の光強度分布に伴う現像速度分布を、
全面露光工程の照射光で生じる定在波により相殺させる
ことにより、レジスト開口部における側面の定在波によ
る凹凸形状の寸法を小さくできる。このため半導体装置
の製造歩留りを向上させることができる。
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
チップの断面図。
【図２】実施例のフォトレジスト膜に対する光強度と現
像速度との関係を示す図。
像速度との関係を示す図。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
チップの断面図。
【図４】フォトレジスト膜内の定在波と開口部の凹凸形
状を示す図。
状を示す図。
【図５】フォトレジスト膜に対する定在波による光強度
と現像速度とを示す図。
と現像速度とを示す図。
【図６】従来例を説明するための半導体チップの断面
図。
図。
【図７】従来例のフォトレジスト膜に対する光強度と現
像速度との関係を示す図。
像速度との関係を示す図。
【図８】他の従来例を説明するための半導体チップの断
面図。
面図。
【図９】他の従来例のフォトレジスト膜に対する光強度
と現像速度との関係を示す図。
と現像速度との関係を示す図。
１ 半導体基板 ２，２Ａ〜２Ｃ フォトレジスト膜 ３Ａ，１３Ａ 露光部 ４Ａ，１４Ａ 未露光部 ５ フォトマスク ６ 単色光 ７，７Ａ〜７Ｃ 開口部 １０ 定在波 １１ 層間膜
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に露光を行う単色光に対し
て透明度の高いフォトレジスト膜を形成する工程と、フ
ォトマスクを介し前記フォトレジスト膜に単色光を用い
て第１の露光を行う工程と、露光された前記フォトレジ
スト膜をアミン系ガスを用いる蒸気処理を行ってフォト
レジスト膜の特性を反転させたのち前記単色光を用いて
全面露光を行う工程と、全面露光された前記フォトレジ
スト膜の現像を行う工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板上にアミン系物質を含み露光
を行う単色光に対して透明度の高いフォトレジスト膜を
形成する工程と、フォトマスクを介し前記フォトレジス
ト膜に単色光を用いて第１の露光を行う工程と、露光さ
れた前記フォトレジスト膜を熱処理してフォトレジスト
膜の特性を反転させたのち前記単色光を用いて全面露光
を行う工程と、全面露光された前記フォトレジスト膜の
現像を行う工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313353A JP2595886B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5313353A JP2595886B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07169671A JPH07169671A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2595886B2 true JP2595886B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=18040235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5313353A Expired - Fee Related JP2595886B2 (ja) | 1993-12-14 | 1993-12-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2595886B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1205802A4 (en) | 1999-06-24 | 2009-07-15 | Hitachi Chemical Co Ltd | PHOTOSENSITIVE ELEMENT, PHOTOSENSITIVE ELEMENT ROLL, RESIN PATTERN MANUFACTURING METHOD, RESIN PATTERN, SUBSTRATE WITH RESILIENT RESIN PATTERN, WIRING PATTERN MANUFACTURING METHOD, AND WIRING PATTERN THEREFOR |
| JP3592678B2 (ja) | 2002-02-27 | 2004-11-24 | 松下電器産業株式会社 | ブランク盤の製造方法とダイレクトスタンパーの製作方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2603935B2 (ja) * | 1987-03-04 | 1997-04-23 | 株式会社東芝 | レジストパターン形成方法 |
-
1993
- 1993-12-14 JP JP5313353A patent/JP2595886B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07169671A (ja) | 1995-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961105 |
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