JP2961838B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体装置の製造方法に関し、 レジストパターンの変形やシフト、パターンエッジに
おけるクラックの発生等を伴なわずに高精度でレジスト
パターンを形成することを目的とし、 下記の工程： 被加工物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形
成し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してその
パターンに対応する潜像をレジスト膜内に形成し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で
現像して前記パターンに対応するレジストパターンを前
記被加工物上に形成し、その際、前記現像を最低２段階
に分けて実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レ
ジストパターンとして残存せしめられるべきパターン形
成領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところ
で現像を中断し、かつ各段階の現像と現像の間にはレジ
スト膜を乾燥させ、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターン
をマスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなるように構成する。

〔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、さらに詳しく
述べると、例えばLSIなどの半導体装置を製造する途中
で、半導体基板、シリコン酸化膜、多結晶シリコン膜等
（以下、総称して「被加工物」と呼ぶ）を選択的にエッ
チングしたり、イオン注入を行ったりする際にマスクと
して有用なレジストパターンを高精度で形成する方法、
すなわちレジストプロセス、そしてそのための現像方法
の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置を形成する場合には、シリコン酸化膜、多
結晶シリコン膜、アルミニウム膜等をエッチングによる
パターニングすることが行われており、微細なパターニ
ングの際には、高解像性、高耐エッチング性、高感度性
を有したフォトレジスト材料（感光性樹脂材料）がマス
クとして使用されている。このシリコン酸化膜等の被加
工物のパターニングは、通常、第10図に示されるような
手順で行われている。すなわち、最初に、被加工物上に
フォトレジスト膜を形成する。この目的に適当なネガ型
フォトレジスト材料としては、例えば、ポリスチレン
系、ゴム系などのポリマー材料が用いられている。この
ようなフォトレジスト材料をスピンコーティング法によ
り被加工物上に塗布してフォトレジスト膜を形成する。
次いで、形成されたフォトレジスト膜をそのフォトレジ
スト材料が感度を有する光のパターンに露光してそのパ
ターンに対応する潜像を膜内に形成する。ここで、パタ
ーン露光は、露光源が紫外線等の光である場合、所定の
パターンを有するマスクをフォトレジスト膜上に載置し
てから全面露光を行って実施することができ、また、露
光源が電子線（EB）等の高エネルギー輻射線である場
合、EB描画装置などを用いて直接にパターン露光を実施
することができる。次いで、パターン露光後のフォトレ
ジスト膜を現像する。これは、例えば、被加工物をエス
テル、アルコール等の有機溶剤又はアルカリ水溶液の現
像液中に浸漬することによって行うことができる。この
現像の結果、未露光域が溶解除去せしめられてネガ型レ
ジストパターンを得ることができる。いずれにしても、
レジストプロセスの分野では、付着せる現像液を溶解除
去するためにさらにリンス（すすぎ）及び乾燥を行うの
が通例である。引き続いて、得られたレジストパターン
をマスクとして、下地の被加工物を選択的にエッチング
する。このエッチングは、マスクとして用いられるフォ
トレジスト材料の特性等に依存して、ドライプロセスあ
るいはウェットプロセスのいずれかに従って行うことが
できる。上記のような一連のプロセスを通じて、被加工
物を所望の形にパターニングすることができる。

しかし、かかる従来のレジストプロセスでは、現像液
として有機溶剤でないと現像できない場合があり、この
場合により微細なパターニングをしようとすると、得ら
れるレジストパターンにおいて変形やシフトが発生す
る、などといった問題点がおこる。先ず、このネガ型フ
ォトレジスト材料を用いたレジストプロセスを参照して
説明すると、次の通りである（第11A図〜第11E図を参照
されたい）： 先ず、第11A図に示されるように、半導体（シリコ
ン）基板50上に形成された被加工膜（ここではアルミニ
ウム膜）40の上に、スピンコーティング法によりネガ形
フォトレジスト材料を塗布してフォトレジスト膜41を形
成する。使用するフォトレジスト材料はポリスチレン系
のクロロメチル化ポリスチレンであり、フォトレジスト
膜の膜厚は1.5μｍである。

次いで、第11B図に示されるように、１μｍライン＆
スペースでパターン露光を行う。露光源は電子線であ
る。このパターン露光の結果、フォトレジスト膜41の露
光域が、次の工程で用いる現像液に対して不溶化せしめ
られる。

パターン露光の完了後、第11C図に示されるように、
被加工物を現像液45に浸漬してフォトレジスト膜41の未
露光域を溶解除去する。現像液の組成は酢酸イソアミル
とエチルセロソルブを9:1に混合したものである。

引き続いて、被加工物を現像液から引き上げてリンス
及び乾燥（図示せず）を行うと、第11D図に示されるよ
うなネガ型レジストパターン41が得られる。レジストパ
ターン41は、本来ならば点線で示される位置に形成され
るべきものであるけれども、レジスト材料の膨潤による
蛇行の結果として、右方向にシフトし、しかも傾斜して
いる。本発明者らの実験によると、レジスタパターン41
のシフト量はその下端で約0.3μｍ、その上端で約0.5μ
ｍであった。また、場合によっては、第12図に示される
ようにレジスタパターン41が左方向にシフトし、しかも
傾斜することや、第13図に示されるように、特にレジス
トパターン41のアスペクト比が大である場合、隣り合う
パターンどうしが肩部をつきあわせることもある。第11
D図に示したレジスト41のシフト及び波形の変形は、第1
4図に示した斜視図からより明らかとなるであろう。

いずれにしても、上述のようにレジストパターンに欠
陥がある状態で、それをマスクとして下地の被加工膜を
エッチングすると、第11E図に示されるように、約0.3μ
ｍズレた状態で、しかも蛇行した形でしか、被加工膜40
をパターニングすることができない。このような欠陥が
あると、製品の歩留りの低下などの問題もひきおこされ
ている。

また、ポリメタクリレート等のポジ型フォトレジスト
材料を用いたレジストプロセスでは、パターン残し部分
が多いために、有機溶剤を用いた時の膨潤によりパター
ンエッジにおいてクラックが生じ易くなるといった問題
がある。すなわち、第15図に示されるように、被加工膜
40上のポジ型フォトレジスト膜41に第16図に点線で示さ
れるような矩形の窓42を開けようとする場合、レジスト
樹脂の膨潤に原因して窓の変形がおこり、かつパターン
エッジにおいてクラック43が発生する。

ところで、本発明とは本質的に相違し、かつしたがっ
て本発明の完成に寄与し得るものではないけれども、現
像工程の改良に関して論じた従来の技術があるので、以
下に参照して説明する： 特開昭63−233530号公報に記載された発明はパターン
形成方法に関し、特にリフトオフプロセスに用いるオー
バーハング形状のフォトレジストを得るのに有用なパタ
ーン形成方法に関する。この発明によれば、アルカリ現
像液による現像処理の途中で一旦現像を中断し、用いた
現像液を純水で洗浄除去した後に、再び現像液による現
像を行う。このように現像を一旦中断すると、一旦現像
を中断した部分は再度の現像を行っても現像速度が通常
より遅くなり、よって、所期のオーバーハング形状を容
易に得ることができる。

また、特開昭64−61915号公報に記載された発明もパ
ターン形成方法に関する。この発明によれば、ポジ型レ
ジスト膜を露光、現像、水洗、そして乾燥するに際し、
アルカリ現像液による現像途中もしくは現像前と現像途
中に、ポジ型レジストの表面あるいは現像途中に生じる
新たなレジスト表面の現像速度を低下させる工程を、複
数回行う。現像速度を低下させる工程としては、現像中
断後、水洗して乾燥させることが有効である。このよう
にして電子線未照射部の現像速度を低下させると、近接
効果が低減され、寸法精度の高い、かつ高コントラスト
のパターン形成が可能になる。以上の２つの公報の発明
は、現像液として有機溶剤を用いたものではなく、した
がって、これらの発明のパターン形成方法ではレジスト
の膨潤はおこらない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の膨潤による問題に対して、現像液の組成や現像
温度を変えたり、或いは、フォトレジストとして使用す
る感光性ポリマーの組成を変えて膨潤を抑制することも
できるが、十分な効果が得られていない。したがって、
フォトレジスト膜の潜像を現像の際に精度良く顕像化
し、これをマスクに使用して被加工膜をパターニングす
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
望ましい。

本発明の目的は、レジストパターンの変形やシフト、
パワーンエッジにおけるクラックの発生等を伴なわずに
高精度でレジストパターンを形成可能にすることにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、本発明によれば、下記の工程： 被加工物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形
成し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してその
パターンに対応する潜像をレジスト膜内に形成し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で
現像して前記パターンに対応するレジストパターンを前
記被加工物上に形成し、その際、 前記現像を同一の現像液を用いて最低２段階に分けて
間欠的に実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レ
ジストパターンとして残存せしめられるべきパターン形
成領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところ
で現像を中断し、引き続いて非水溶媒によるリンス及び
遠心乾燥を行った後で次の現像段階に移行し、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターン
をマスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成することができる。

本発明方法は、ポジ型レジストパターン及びネガ型レ
ジストパターンのいずれの形成にも有用であり、ポジ又
はネガのいずれをとるかは使用するレジスト材料に存在
する。レジスト材料は、以下に述べるように、広範囲の
レジスト材料のなかから所望とする結果等のファクター
に存在して任意に選択することができる。また、レジス
ト材料は、いろいろな露光源からの光に対して感度を有
することができ、したがって、本願明細書において
“光”と記載した場合、それは広義の光を意味し、電子
線、イオンビームなどの高エネルギー輻射線からＸ線や
紫外線等の光までを包含する。

〔作用〕

本発明者らは、フォトレジスト材料の膨潤が現像工程
と密接な関係にある事実にかんがみて、現像時間とフォ
トレジスト膜の膜厚増加率の関係をもとめるべく実験を
行い、第17図にプロットするような結果を得た。すなわ
ち、ネガ型電子線レジスト：クロロメチル化ポリスチレ
ンの膜厚の増加速度と現像時間の関係を反射光の強度の
変化を検知することによって測定した。初期のレジスト
膜厚は1.64μｍであり、電子線ドーズ量は35μC/cm²で
あった。レジスト膜厚は現像時間の増大とともに増加
し、200秒間の現像後で初期膜厚の180％に達した。この
知見をもとに現像時間の短縮を考察、研究し、以下に述
べる本発明を完成するに至った。

本発明によれば、レジスト膜を露光して潜像を形成し
た後に、レジスト膜への現像液の供給と、レジスト膜に
僅かに滲み込んだ現像液の乾燥とを順に数回繰り返すこ
とにより、レジスト膜を間欠的にパターニングして潜像
の顕像化を行っている。

したがって、現像液の侵入をフォトレジスト膜の表層
部だけに止まらせることができ、現像液が深く滲み込む
ことを抑制して膨潤によるレジストパターンの変形を少
なくし、現像の精度を高くすることが可能になる。

なお、本発明においては、現像、乾燥だけでなく、そ
の間に現像液のリンスによる除去を行う工程を入れるこ
とも必要に応じて可能であり、これらを順に複数回繰り
返すことも含まれる。

本発明の場合、レジスト材料のうち、特に、現像液に
対して膨潤の大きいレジストであって架橋型のレジスト
を用いる際に顕著な効果を有する。また、現像液として
有機溶剤を用い、レジスト材料として架橋型の感光性ポ
リマーを用いる際に顕著な効果がある。なお、架橋型と
は、架橋の量の差による溶解の差で像を形成することを
いう。

〔実施例〕

本発明による半導体装置の製造方法、なかんずくその
レジストプロセスは、第１図に示されるような手順に従
って行うことができる： 先ず、被加工物（あるいは被加工膜）上にレジスト材
料を塗布してレジスト膜を形成する。ここで使用し得る
レジスト材料は好ましくは感光性ポリマーであり、ま
た、適当な感光性ポリマーは、例えば、ポリスチレン、
ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレー
ト、環化ゴム、ポリ桂皮酸ビニル、ポリスルフォン又は
その他の架橋型ポリマーあるいはその誘導体から選ばれ
る。このようなレジスト材料の塗布には便宜にはスピン
コーティング法が用いられるけれども、その他の常用の
塗布法を用いてもよい。なお、本発明において有利に用
いられる感光性ポリマー、特に感光性の架橋型ポリマー
の分子量は広い範囲で変更することができるけれども、
一般に約1000〜約100万の範囲である。

次いで、形成されたレジスト膜を所定の光のパターン
に露光する。ここで、例えば、使用する光が電子線があ
る場合には電子線描画装置を用いることができ、また、
光がＸ線や紫外線などである場合にはフォトマスクを用
いてパターン露光を行うことができる。

パターン露光の完了後、本発明に従って短時間現像＋
乾燥のサイクルを反復し、また、必要に応じて、短時間
現像と乾燥の間にリンスを行ってもよい。ここでは、短
時間現像を最低２回実施し、また、各現像とも、レジス
ト膜のうちレジストパターンとして残存せしめられるべ
きパターン形成領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸
透したところで現像を中断する。各現像は、レジスト膜
のパターン形成領域における膨潤が飽和量に達する時間
を最大とし、それ未満の時間にわたって実施する。本発
明の現像及びリンス（必要時）はいろいろな装置を用い
て実施することができるが、以下に第８図を参照して説
明するように、現像液及び／又はリンス液を滴下するノ
ズルを多数本具備した系内においてこれを実施すること
が推奨される。また、現像液供給ノズル23とリンス液供
給ノズル24は交互に、半導体基板２と対向する面状に配
置される。本発明によれば、上記のように短時間現像を
乾燥と組み合わせて間欠的に行うことの結果、パターン
のシフトや波型変形、クラックの発生といった欠陥の発
生を防止することができる。

一連の現像工程の完了後、得られたレジストパターン
をマスクとして被加工物を選択的に加工（エッチング、
イオン注入等）する。レジストパターンが高精度であ
り、また、解像性、感度、ドライエッチング耐性等の特
性も良好であるので、満足し得る加工が可能である。

本発明方法は、ネガ型レジスト材料を用いた場合、例
えば第2A図〜第2H図に順を追って断面で示す工程を経て
実施することができる。図中、参照符号１は半導体基板
２に形成されたバイポーラトランジスタ（バルク）で、
このバイポーラトランジスタ１は、ｐ型のコレクタ層３
と、その表層に形成されたｐ型のベース層４と、ベース
層４の表層に設けられたｎ型のエミッタ層５とを有して
いる。また、バイポーラトランジスタ１の上には、SiO₂
よりなる層間絶縁膜９が設けられており、この膜９には
エミッタ層５、ベース層４、そしてコレクタ層３を露出
するためのエミッタ部窓６、ベース部窓７、そしてコレ
クタ部窓８がそれぞれ形成されている。

参照符号10は、以下に述べる工程によってパターニン
グされるべき被加工膜のアルミニウム膜で、このアルミ
ニウム膜10は、層間絶縁膜９を覆うとともに、エミッタ
部窓６、ベース部窓７、そしてコレクタ部窓８の内部を
充填するように積層されている。

この状態において、まず、クロロメチル化ポリスチレ
ンよりなるネガ型レジスト材料をスピンコーティング法
によりアルミニウム膜10上に塗布し、膜厚1.2μｍのレ
ジスト膜11を形成する（第2A図）。

次に、アルミニウム膜10を残存させようとする領域、
即ち、エミッタ部窓６、ベース部窓７、そしてコレクタ
部窓８の上部及びその周辺に電子線を照射して、レジス
ト膜11に潜像を形成する。この場合、電子線は、例えば
30KV、数十μC/cm²の条件で照射する。（第2B図）。

この後、半導体基板２を第８図に省略するような現像
室20に入れ、その中に設けられた真空チャック21の先端
の吸着盤22に半導体基板２の裏面を当ててこれを吸引固
定するとともに、並列に複数本取付けた現像液供給ノズ
ル23及びリンス液供給ノズル24の先端にレジスト膜11を
対向させる。

そして、真空チャック21を駆動器25によって回転させ
た状態で、複数本の現像液供給ノズル23からレジスト膜
11に現像液を噴射する（第2C図）。この場合に使用する
現像液としては、アセトンとイソプロピルアルコールを
4:1の割合で含有する液や、エチルセロソルブ及び酢酸
イソアミルを1:9の割合で含んだ溶液等がある。

この現像液の供給を短時間連続して行い、その後に、
リンス液となるイソプロピルアルコール（IPA）をリン
ス液供給ノズル24からレジスト膜11に約５秒間供給し、
レジスト膜11に付着した現像液を洗い落とす。この後
に、レジスト膜11の表層部に僅かに滲み込んだ現像液
を、基板２の回転により生じた気流によって揮発乾燥さ
せる。この場合、真空チェック21の回転数は数百r.p.m
から数千r.p.mまでとする。

以上のような現像、リンス、乾燥といった処理を数十
回或いは数百回繰り返すことにより、現像液がレジスト
膜11に深く滲み込むことを防止しながらフォトレジスト
膜11を間欠的に現像し、潜像のパターンを許容範囲以上
に変形させずに顕像化することができる（第2C図〜第2G
図）。

例えば、現像時間を0.2秒間、リンス時間を５秒間、
乾燥を５秒間行い、これらの処理を125サイクル行うこ
とにより現像総時間が25秒となるようにして、レジスト
膜11の現像を行い、膜厚1.2μｍ、幅0.7μｍのストライ
プパターンを複数本形成したところ、第３図に示すよう
な状態に現像され、変形のないパターンが形成された。
また、現像時間を0.5秒にして前記と同様に現像、リン
ス、乾燥を50回繰返し行うと、第４図に示すように、殆
ど変形のないパターンが得られた。さらにまた、現像時
間を1.0秒間にしてその後に、リンス、乾燥を行い、こ
れらを25回行うと、第５図に示すように僅かな変形が生
じた。また、現像時間を２秒にして現像を12回間欠的に
行った場合には、そのパターンが、第６図に示すように
波状に変形されてしまい、変形が大きくなることが分か
った。

上記の事実などから、１サイクルの現像時間が長くな
ると、パターンの変形の程度が大きくなることが明らか
になった。これは、現像時間が長くなると、レジスト膜
11が現像液を吸収して膨潤し、パターンに変形が生じる
ためと考えられ、一旦変形したパターンはその後に乾燥
しても元に戻らないことが明らかになった。

ところで、上記の実施例でレジスト材料として使用し
たクロロメチル化ポリスチレンの分子量は7200程度であ
り、１サイクルの現像時間を約0.5秒としてリンス、乾
燥を行い、これらを順に複数回繰り返すと、パターンに
変形のない現像が可能になる。

パターン変形のない１サイクルの現像時間とレジスト
膜11に使用するポリマー材料の分子量との関係を示すと
第９図に示すようになり、分子量に応じた１サイクルの
エッチング時間を決定して現像を行い、精度の良いレジ
ストマスクの作成が可能になる。

ところで、ポリマー中に溶媒が拡散する速さは、ほぼ
Ｓ＝50M^−0.45μm/sec（J.Polymer.Sci 57 187 1962よ
り引用。但し、この式は、ポリスチレン中におけるトル
エンの拡散データであり、式中のＭは分子量である。）
の式により表される。第９図の結果は、この拡散速度を
考慮して導かれたものである。

例えば、分子量7200については、Ｓ＝0.9μm/secとな
り、0.5秒というものは0.45μｍ程度の現像液侵入に相
当する。各分子量について、この厚さ＝0.45μｍの侵入
距離を求めたものが第９図である。また、第９図におい
て、分子量が大きくなればなるほど侵入速度が遅くなる
ので（分子量1000では0.2秒、10000では0.57秒、10万で
は1.6秒、100万では4.5秒）、１サイクル中の現像液供
給時間はより長くても許されることになる。

第９図の時間基準値よりも短いステップ時間で間欠的
に現像を行えば、良好なパターンが得られる。また、必
要なステップ時間については、レジスト膜の膜厚にも依
存することとなり、おおよそレジスト膜の膜厚の1/3の
深さまで侵入する時間以下に設定することが望まれる。
例えば、上記の例では、レジスト膜厚2.4μｍに対して
は１秒、レジスト膜厚0.6μｍに対しては0.25秒という
ことになる。

このように、現像、リンス及び乾燥といった操作を繰
り返して複数回行い、現像処理を終えたレジスト膜11を
次の加工工程のマスクとして使用する。すなわち、パタ
ーン状のレジスト膜11から露出した下地のアルミニウム
膜10をリン酸含有液等によりウェットエッチングした
り、或いは塩素を含むガス等を用いてドライエッチング
することにより、電極用のアルミニウム配線パターンを
半導体基板２上に形成する（第2H図）。

上記した実施例は、現像、リンス及び乾燥の３つの手
順を踏んでレジスト膜11の現像を行うようにしたが、現
像液の沸点が低く揮発性が高い場合等には現像と乾燥の
２つの処理を繰り返すことだけでレジスト膜11の膨潤を
阻止することが可能であり、本発明方法はこれを基本と
する。

また、上記した実施例では電子線によりレジスト膜11
をパターン露光したが、イオンビームを使用したり、フ
ォトマスクを用いてＸ線や光により露光することも可能
である。

さらに、上記した実施例では、レジスト材料としてク
ロロメチル化ポリスチレン（CMS）を使用し、これをア
セトン及びイソプロピルアルコールの混合液で現像する
場合について述べたが、その他のレジスト材料を適用す
ることもできる。その他の使用可能なレジスト材料とし
ては次のようなものがある。

即ち、クロロメチル化ポリジフェニールシロキサン
（SNR）、ポリメチルシルセスシロキサン（PMSS）をレ
ジスト材料として使用し、これらにより形成したレジス
ト膜をメチルイソブチルケトン（MTBK）、メチルエチル
ケトン（MEK）、酢酸エチル等のケトン系の溶媒や、エ
ステル系の溶媒により現像する場合、または、ポリジア
リルオルソフタレート（PDAOP）等の材料からなるレジ
スト膜をモノクロルベンゼン及び酢酸イソアミルの混合
液を用いて現像する場合、または、ポリグリシジルメタ
クリレート（PGMA）や、グリジルメタクリレートとエチ
ルアクリレートとの共重合体（COP）をレジスト材料と
して使用して、これらのレジスト膜をアセトン及びイソ
プロピルアルコールにより現像する場合等にも、これら
のレジスト膜を間欠的に複数回現像、乾燥するといった
処理を行い、レジストパターンに膨潤のない現像を実現
することが可能である。

また、環化ゴム系レジスト材料、ポリ桂皮酸ビニル系
レジスト材料、スチレン系レジスト材料、アクリル系レ
ジスト材料、シリコン系レジスト材料又はその他の架橋
型レジスト材料をマスクに使用する場合にも同様に上記
のレジストプロセスを適用できる。

また、本発明方法はポジ型レジスト材料使用時のクラ
ック対策にも有効である。

即ち、ポリメチルメタクリレート（PMMA）−co−メタ
クリル酸と、ポリメチルメタクリレート（PMMA）−co−
メタクリル酸クロライド等からなるポジ型レジスト材料
のレジストプロセスにおける現像時のクラック対策に本
発明方法は特に有効である。

例えば、回転したウエハー上にスプレー法で現像20
秒、リンス10秒を続けて行う通常の現像方法によれば、
上記のようなポジ型レジスト材料は膜厚1.7μｍ以上で
クラックが生じる。これに対して、ステップ時間0.5秒
で現像し、５秒のリンスを行い、そして５秒間乾燥させ
る（高速スピン乾燥2000r.p.m）といった一連のプロセ
スを順に40回繰り返すことにより上記と同じレジスト材
料を現像すれば、２μｍ以上の厚膜時にもクロックを生
じることがない。この実施例において、現像液には、メ
チルイソブチルケトンと酢酸エチルを１対１の割合で混
合した液を用いるとともに、リンス液にはイソプロピル
アルコールを用いた。

さらに、上記のプロセスをポリクロロメチル化ポリス
チレン（分子量10万）に適用した例を説明する。本例の
場合、レジスト膜厚1.0μｍ、パターン幅1.0μｍライン
＆スペースのストライプパターンに対して上記と同様の
現像を行った。前出の式より、現像液の侵入速度はおよ
そＳ＝50M^−0.45であるので、分子量10万の場合0.28μm
/secとなる。１μｍ膜厚の1/3程度まで侵入する時間は
おおよそ1.2秒である。一回の現像時間を１秒とし、リ
ンス５秒、乾燥５秒の繰り返しを計20回行い、変形のな
い良好なパターンを得た。現像液は、酢酸イソアミルと
エチルセロソルブの混合液（9:1の物）を用い、リンス
液にはIPA（イソプロピルアルコール）を用いた。乾燥
には高回転（4000rpm）による乾燥を用いた。また、１
回の現像時間を1.5秒として同様なプロセスの現像を13
回繰り返し行った場合には、若干のパターン変形を生じ
ており、現像を連続して20秒間行った場合には膨潤によ
るひどいパターンの蛇行、変形を生じた。この様に構成
が変わった際にも、短時間現像をうまく設定する事によ
り、膨潤によるパターンの変形を最小に抑える事がで
き、良好なパターンを得る事ができる。

上記のポジ型レジスト材料を用いた本発明方法をさら
に具体的に示すと、例えば第7A図〜第7H図に順を追って
断面で示す工程を経て実施することができる。なお、第
7A図〜第7H図の工程は、ネガ型レジスト材料に代えてポ
ジ型レジスト材料が用いられたこと、乾燥に代えて（リ
ンス＋乾燥）が用いられたこと、被加工膜としてのアル
ミニウム膜10に代えて被加工膜としての層間絶縁膜９が
用いられたことの主たる相違点を除いて先に詳述した第
2A図〜第2H図の工程に対応するので、ここでの詳細な説
明を省略する。もちろん、この一連のプロセスによっ
て、パターンエッジにおけるクラックの発生を防止する
ことができる。

さらに付け加えると、本発明の実施における被加工膜
としては、アルミニウムの他に、シリコン酸化膜、シリ
コン、クロム、ポリマー、PSG、タングステン、タンタ
ル等の高融点金属、金等の材料を使用することも可能で
ある。しかも、上記した実施例では、電極を形成する場
合について述べたが、その他のパターンを形成する場合
にも同様に本発明を適用できる。

なお、本発明は、現像液に対して膨潤の大きいレジス
ト材料に対して特に有効である。また、レジスト材料と
して架橋型のレジスト材料を用いる際にはさらに顕著な
効果がある（架橋型とは、架橋の量の差による溶解の差
で像を形成することをいう）。

〔発明の効果〕

以上に詳細に述べたように、本発明によれば、レジス
ト膜を露光して潜像を形成した後に、レジスト膜への現
像液の供給と、そのレジスト膜に僅かに滲み込んだ現像
液の乾燥とを順に数度繰り返すことにより、レジスト膜
を間欠的にパターニングして潜像の顕像化を行っている
ので、現像液の侵入をレジスト膜の表層部だけに止まら
せることができ、その中に深く滲み込むことを抑制して
膨潤によるレジストパターンの変形等を少なくするかも
しくは防止して、現像精度を高くすることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法におけるレジストプロセスをその
流れに従って略示したフローシート、 第2A図〜第2H図は、本発明の一実施例を順を追って断面
で示す工程図、 第３図、第４図、第５図及び第６図は、それぞれ、本発
明により現像されたレジスト膜の斜視図、 第7A図〜第7H図は、本発明の一実施例を順を追って断面
で示す工程図、 第８図は、本発明の実施において用いられる現像装置の
一例を示す断面図、 第９図は、レジスト材料の分子量と１サイクルの現像時
間基準値との関係を示す特性図、 第10図は、従来のレジストプロセスをその流れに従って
略示したフローシート、 第11A図〜第11E図は、従来のネガ型レジストプロセスを
順を追って示した断面図、 第12図及び第13図は、従来のネガ型レジストプロセスの
欠陥を示した断面図、 第14図は、従来のネガ型レジストプロセスの欠陥を示し
た斜視図、 第15図及び第16図は、それぞれ、従来のポジ型レジスト
プロセスの欠陥を示した斜視図及び平面図、そして 第17図は、現像時間とフォトレジスト膜の膜厚増加率と
の関係を示す特性図である。 図中、１はバイポーラトランジスタ、２は半導体基板、
３はコレクタ層、４はベース層、５はエミッタ層、９は
層間絶縁膜、10はアルミニウム膜、そして11はレジスト
膜である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 恵子 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 金田 博幸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−61915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−233530（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63060（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−282550（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−44918（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−46464（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03F 7/30

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の工程： 被加工物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成
   し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してそのパ
   ターンに対応する潜像をレジスト膜内に形成し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で現
   像して前記パターンに対応するレジストパターンを前記
   被加工物上に形成し、その際、 前記現像を同一の現像液を用いて最低２段階に分けて間
   欠的に実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レジ
   ストパターンとして残存せしめられるべきパターン形成
   領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところで
   現像を中断し、引き続いて非水溶媒によるリンス及び遠
   心乾燥を行った後で次の現像段階に移行し、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターンを
   マスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法、
2. 【請求項２】前記レジスト材料が感光性ポリマーであ
   り、そして、各段階において、現像は、前記現像液が前
   記レジスト膜の膜厚の1/3の深さまで侵入する時間以下
   で実施する、請求項１に記載の製造方法。
3. 【請求項３】前記感光性ポリマーがポリスチレン、ポリ
   シロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、
   環化ゴム、ポリ桂皮酸ビニル、ポリスルフォン又はその
   他の架橋型ポリマーあるいはその誘導体から選ばれる、
   請求項２に記載の製造方法。
4. 【請求項４】現像液及び／又はリンス液を滴下するノズ
   ルを多数本含む系内において現像及び／又はリンスを実
   施する、請求項１に記載の製造方法。