JP2703949B2 - 逆テーパ形状のフォトレジストパターンの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （発明の属する技術分野） 本発明は、フォトレジストパターンの形成方法に係
り、特に基板に対して逆テーパー形状のフォトレジスト
パターンをフォトマスクを用いて半導体基板上に形成す
る方法に関する。

（従来の技術） 最近、フォトリソグラフィ・プロセスのサブミクロン
オーダーのパターニングを行う際に、ステッパーを用い
てパターンを形成し、半導体基板上にゲート電極、パッ
ト電極形成を行ない、その後不要部分を除去するリフト
オフ法が用いられる。この方法を用いる微細パターン形
成には、前記ステッパーが逆テーパー形状であることが
必要不可欠なものになってくる。

現在、ポジ型フォトレジストを用いて、逆テーパーを
形成することが試みられている。通常のポジ型フォトレ
ジストを用いた場合、第２図に示すように、ポジ型フォ
トレジスト（３）を半導体基板（１）上に塗布し、プリ
ベーキングした後、同図（ｉ）に示すようにフォトマス
ク（４）を用いて露光し、同図（ii）に示すように逆テ
ーパー形状の露光部を形成する。この露光部（５）周囲
は、未露光部（６）のままである。そして、90〜100度
の温度で熱処理を行ない露光部をアルカリ現像波に対し
不溶な状態にし、そして同図（iii）に示すようにフォ
トレジスト（３）全体を露光する。その後現像及びポス
トベーキングを行なって同図（iv）に示すような逆テー
パー形状のレジスト（５）のパターンを得ることができ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第４図から判るように、従来のポジ型
レジストを使用したパターン形成では、逆テーパーを形
成することのできる露光量の範囲である露光マージンが
小さくなり、フォトレジストの逆テーパー形状の角度も
80〜85度程度しかつけることができないという欠点があ
った。

このため、逆テーパー形状にするためのフォトレジス
トの露光では、露光量についての条件が厳しく、容易に
逆テーパーを形成することが難しくなり取扱いが面倒で
あった。

また逆テーパー形状の角度が80〜85度程度あるので、
レジスト側壁でのメタル・デボ時にメタルの段切れが起
こり難くなっていた。

本発明の目的は、露光マージンが大きく、きわめて容
易に逆テーパ形状を得ることができるフォトレジストパ
ターンの形成方法を提供することである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 基板上に、フォトレジストの逆テーパー・パターンを
形成するにあたって、染料をその中に加えたフォトレジ
ストを塗布し、そのフォトレジストを多量の露光量によ
って露光し逆テーパーの角度を制御する。前記フォトレ
ジストにはポジ型を用い、このフォトレジストの熱処理
をアンモニア雰囲気中で行ってもよい。また、前記現像
液にアルカリ系を用いても良い。さらに染料の含有量を
フォトレジストの全重量に対して1.25〜2.5％にしても
良い。

（作用） 一般にフォトレジストを露光するレジスト中のジアゾ
ナフトキノンが露光によりインデンカルボン酸になり、
その後の熱処理によって脱カルボン反応を起こして、ア
ルカリ現像液に不溶な状態になる。露光量が少ないとレ
ジスト上部だけ露光され脱カルボン反応が起こり、下部
ではほとんどがもとのフォトレジストのままであるた
め、アルカリ現像を行なった場合に、ほとんど削り取ら
れ、パターンが倒れてしまうことがある。また露光量が
多い場合にはテーパーがつがずに露光されてしまう。

本発明の場合、染料入りフォトレジスト中の染料の光
の吸収効果により、フォトレジスト中の露光の進み具合
がおそくなるため、多量の露光を行なった場合にのみレ
ジストは逆テーパー形状になり、その量をよほど多くし
ない限りテーパーがつかなくなってしまうということは
なくなる。よって通常のフォトレジストに比べてきわめ
て容易に逆テーパーを形成することができ、露光マージ
ンも大きくなる。そして、フォトレジストの膜厚が変わ
っても露光量を調節することでテーパーの形状を制御で
き、またレジスト中の染料の量を調節することによっ
て、逆テーパー形状の角度を変えることができるので、
きわめて容易に取扱うことができるフォトレジストパタ
ーンの形成方法を提供することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す半導体装置の製造方
法である。以下図（ｉ）〜（iv）を順次参照しつつ本発
明を詳細に説明する。

まず、第１図（ｉ）に示したように、半導体基板
（１）上に染料入りポジ型フォトレジスト（２）を１μ
ｍ〜３μｍ程度の厚さに塗布し、乾燥雰囲気中で100℃
前後の温度で熱装置（ブリベーク）を行った後、フォト
マスク（４）により露光し、同図（ii）に示すようにフ
ォトレジスト（２）を逆テーパー形状に変化させる。露
光部（第１の露光部）（５）が基板に対して逆テーパー
形状に形成され、その周囲が未露光部（６）になってい
る。フォトレジスト（２）中の染料は光の吸収効果があ
るため、露光量は従来より多くして330msec以上で行な
うとよい。その後アンモニアガス雰囲気中で90℃〜100
℃で熱処理をすることにより、露光部がアルカリ現像液
に不溶になるようにし同図（iii）に示すようにレジス
ト（２）全体を露光する。このとき、前記未露光部
（６）も露光される（第２の露光部）。そして、同図
（iv）に示すようにアルカリ系の現像液により現像し、
100℃前後で熱処理（ポストベーキング）を行ない逆テ
ーパー型のフォトレジスト（５）を形成する。さらに、
第３図にレジスト膜厚1.1〜2.4μｍ間における逆テーパ
ー形成の可否を示した。同図により明らかなように、逆
テーパーを形成することのできる露光量の範囲である露
光マージンは、レジスト膜厚1.76μｍのとき230msec以
上である。そして、通常のポジ型フォトレジストを使用
した場合の逆テーパーを形成する露光マージンが第３図
に示すように、レジスト膜厚1.75μｍのときに60msecで
あることから、染料の入ったフォトレジスト（２）を用
いることにより、きわめて容易に逆テーパ形状を形成す
ることができるものである。

また、第１図（iv）に示したレジストの逆テーパー形
状の角度（７）については、通常のポジ型フォトレジス
トを使用するとレジストの逆テーパー形状の角度は80〜
85度であるが、染料入りポジ型フォトレジストを用いる
と80度以下にすることができ、レジスト側壁での導電層
のデポジションによる導電層の段切れを確実に起こさせ
ることができる。そしてフォトレジスト（２）中の染料
の量を変えることにより、レジストのテーパー角（７）
を制御することができる。例えば、染料を2.5％含有さ
せたものではテーパー角（７）は65度〜75度の範囲で設
定でき、1.25％含有させたものでは70度〜80度の範囲で
設定できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、基板上にマスクを使用してフォ
トレジストの逆テーパーパターンを形成するにあたっ
て、フォトレジストはその中に染料を加えたものを使用
することにより、露光マージンが大きく、きわめて容易
に逆テーパー形状のレジストパターンを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例である半導体装置の製造工程
を示す部分断面図、第２図は、従来の半導体装置の製造
工程を示す部分断面図、第３図は、本発明の半導体装置
の製造方法による逆テーパー形成の可否を示す図、第４
図は、従来の半導体装置の製造方法による逆テーパー形
成の可否を示す図である。 １……半導体基板、２……染料入りポジ型フォトレジス
ト、３……ポジ型フォトレジスト、４……マスク、５…
…レジストの露光部（第１の露光部）、６……レジスト
の未露光部（第２の露光部）、７……テーパー角。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に染料を含有したフォトレジストを
   塗布する工程と、前記フォトレジストの所定部分を露光
   し前記基板に対し逆テーパ形状の第１の露光部を形成す
   る工程と、前記フォトレジストを熱処理し前記第１の露
   光部を現像液に対し不溶な状態にする工程と、この現像
   液に対し不溶な状態にする工程後、前記フォトレジスト
   を露光し前記第１の露光部周囲に前記現像液に対し可溶
   な第２の露光部を形成する工程と、前記第２の露光部を
   前記現像液により除去し前記第１の露光部を残存させる
   工程とを具備したことを特徴とする逆テーパー形状のフ
   ォトレジストパターンの形成方法。
2. 【請求項２】前記フォトレジストにはポジ型を用い、こ
   のフォトレジストの熱処理は、アンモニア雰囲気中で行
   われることを特徴とする請求項１に記載の逆テーパー形
   状のフォトレジストパターンの形成方法。
3. 【請求項３】前記現像液は、アルカリ系であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の逆テーパー状の
   フォトレジストパターンの形成方法。
4. 【請求項４】前記染料の含有量は前記フォトレジストの
   全重量に対して1.25〜2.5％であることを特徴とする請
   求項１乃至請求項３のいづれかに記載の逆テーパー形状
   のフォトレジストパターンの形成方法。