JP3398603B2 - Method of forming resist pattern and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of forming resist pattern and method of manufacturing semiconductor device

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JP3398603B2
JP3398603B2 JP24381698A JP24381698A JP3398603B2 JP 3398603 B2 JP3398603 B2 JP 3398603B2 JP 24381698 A JP24381698 A JP 24381698A JP 24381698 A JP24381698 A JP 24381698A JP 3398603 B2 JP3398603 B2 JP 3398603B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,配線又はゲート電
極をリフトオフにより形成するためのレジストパターン
の形成方法に関し,とくに開口上部が狭窄された凸開口
断面を有するリフトオフに適したレジストパターンの形
成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a resist pattern for forming a wiring or a gate electrode by lift-off, and in particular, a resist suitable for lift-off having a convex opening cross section with a narrow upper opening. The present invention relates to a pattern forming method.

【0002】半導体装置の製造工程では,基板上のレジ
スト膜に配線又はゲート電極を画定する開口を設け,そ
の開口底面及びレジスト膜上面に配線又はゲート電極材
料を堆積したのちレジスト膜を除去することで,開口底
面に堆積した配線又はゲート電極材料からなる配線又は
ゲート電極を形成するリフトオフ法がしばしば用いられ
ている。
In a manufacturing process of a semiconductor device, an opening for defining a wiring or a gate electrode is provided in a resist film on a substrate, a wiring or a gate electrode material is deposited on a bottom surface of the opening and an upper surface of the resist film, and then the resist film is removed. Therefore, a lift-off method is often used to form a wiring or a gate electrode made of a wiring or a gate electrode material deposited on the bottom surface of the opening.

【0003】かかるレジスト膜の開口は,リフトオフに
適するように開口上部が狭く開口下部が広い断面形状を
有することが好ましい。また,配線及びゲート電極の微
細化に対応できるように,開口寸法を精密に制御する必
要がある。
It is preferable that the opening of the resist film has a cross-sectional shape in which the upper part of the opening is narrow and the lower part of the opening is wide so as to be suitable for lift-off. In addition, it is necessary to precisely control the opening size so that the wiring and the gate electrode can be miniaturized.

【0004】[0004]

【従来の技術】リフトオフ工程は,配線又はゲート電極
の形成方法として広く半導体装置の製造に用いられてい
る。図3は電極形成工程説明図,図4はT型電極形成工
程説明図であり,ともにリフトオフによるゲート電極形
成工程を基板断面図により表している。
2. Description of the Related Art The lift-off process is widely used in the manufacture of semiconductor devices as a method of forming wirings or gate electrodes. 3A and 3B are explanatory views of the electrode forming step and FIG. 4 is an explanatory view of the T-type electrode forming step, both of which show the gate electrode forming step by lift-off with a substrate sectional view.

【0005】リフトオフを行うには,先ず図3(a)を
参照して,基板1上にレジスト膜10を塗布し,そのレ
ジスト膜10に上面が下面より狭い凸型の断面形状を有
する開口10cを形成する。次いで,図3(b)を参照
して,蒸着によりレジスト膜10上面及び開口10c底
面にゲート電極材料5を堆積したのち,レジスト膜10
をその上面に堆積したゲート電極材料5と共に除去し,
図3(c)を参照して,開口10c底面に残るゲート電
極材料5をゲート電極6とする。
In order to perform lift-off, first, referring to FIG. 3A, a resist film 10 is applied on a substrate 1, and the resist film 10 has an opening 10c having a convex cross-section whose upper surface is narrower than its lower surface. To form. Next, referring to FIG. 3B, after depositing the gate electrode material 5 on the upper surface of the resist film 10 and the bottom surface of the opening 10c by vapor deposition, the resist film 10 is formed.
Is removed together with the gate electrode material 5 deposited on its upper surface,
With reference to FIG. 3C, the gate electrode material 5 remaining on the bottom surface of the opening 10c is used as the gate electrode 6.

【0006】T型ゲート電極を形成する場合は,図4
(a)を参照して,基板1上面にゲート幅を画定する開
口12cが開設された絶縁膜12を形成し,その上に凸
型の開口10cを有するレジスト膜10を形成する。次
いで,図4(b)を参照して,ゲート電極材料5を堆積
したのち,リフトオフすることで,図4(c)を参照し
て,開口12cを埋め込む断面T型のゲート電極6が形
成される。
When a T-type gate electrode is formed, the process shown in FIG.
Referring to (a), an insulating film 12 having an opening 12c defining a gate width is formed on the upper surface of the substrate 1, and a resist film 10 having a convex opening 10c is formed thereon. Next, referring to FIG. 4B, the gate electrode material 5 is deposited and then lifted off to form the gate electrode 6 having a T-shaped cross section that fills the opening 12c with reference to FIG. 4C. It

【0007】上述したいずれのリフトオフでも,開口1
0cの底面に堆積するゲート電極6とレジスト膜10の
上面に堆積するゲート電極材料5とが完全に切断分離さ
れなければならない。このため,開口10cの断面形状
を,完全な凸型とすることが望まれる。
In any of the liftoffs described above, the opening 1
The gate electrode 6 deposited on the bottom surface of 0c and the gate electrode material 5 deposited on the upper surface of the resist film 10 must be completely cut and separated. For this reason, it is desired that the cross-sectional shape of the opening 10c be a completely convex shape.

【0008】従来,基板上に設けられたレジスト膜に上
部が狭く下部が広い凸型の開口を形成する方法として,
多層構造のレジスト膜を用いる方法が知られている。以
下,従来のレジストパターンの形成方法を説明する。
Conventionally, as a method of forming a convex opening having a narrow upper portion and a wide lower portion in a resist film provided on a substrate,
A method using a resist film having a multilayer structure is known. Hereinafter, a conventional method of forming a resist pattern will be described.

【0009】図5は第一の従来例断面工程図であり,レ
ジストパターンの形成工程を基板主面に垂直な断面図に
より表している。図5(a)を参照して,先ず基板1上
面(主面をなす。)に高感度レジスト膜21及び低感度
レジスト膜22を順次積層した後,開口を画定する露光
光20を照射し高感度レジスト膜21及び低感度レジス
ト膜22を同時に露光する。このとき,低感度レジスト
膜22の露光領域22aは狭く,高感度レジスト膜21
の露光領域21aは広く露光される。この露光領域21
a,22aを現像により除去して,図5(b)を参照し
て,上部が狭く下部が広い凸型の開口28cをレジスト
膜に開設する。
FIG. 5 is a sectional view of the first conventional example, and shows the step of forming a resist pattern in a sectional view perpendicular to the main surface of the substrate. Referring to FIG. 5A, first, a high-sensitivity resist film 21 and a low-sensitivity resist film 22 are sequentially stacked on the upper surface (main surface) of the substrate 1, and then exposure light 20 that defines an opening is irradiated to increase the height. The sensitive resist film 21 and the low sensitive resist film 22 are simultaneously exposed. At this time, the exposure region 22a of the low-sensitivity resist film 22 is narrow and the high-sensitivity resist film 21 is
The exposure area 21a of is widely exposed. This exposure area 21
A and 22a are removed by development, and referring to FIG. 5B, a convex opening 28c having a narrow upper portion and a wide lower portion is formed in the resist film.

【0010】しかし,この感度の異なるレジストを積層
して一回の露光及び現像により凸型の開口を開設するレ
ジストパターンの形成方法では,開口の上部及び下部の
幅は露光光の幅のみでは決定されず,露光強度,現像条
件等の他の条件により変動する。このため,開口寸法を
精密に制御することが難しい。さらに,積層されたレジ
スト膜間で生ずるミキシングによりレジスト感度が緩や
かに変化することも多く,この場合は開口の断面が逆台
形になり理想的な凸型開口にはならない。とくに,スピ
ン塗布された多層レジスト膜では,吐出されたレジスト
が滞留するウエーハ中心部のミキシング量は多く,ウエ
ーハの回転によりレジストが広がるウエーハ周辺部のミ
キシング量は少ない。このため,ミキシング量のウエー
ハ面内分布に起因する開口精度の劣化が生ずる。
However, in the method of forming a resist pattern in which resists having different sensitivities are laminated and a convex opening is formed by one exposure and development, the widths of the upper and lower portions of the opening are determined only by the width of the exposure light. However, it varies depending on other conditions such as exposure intensity and developing conditions. Therefore, it is difficult to precisely control the opening size. Moreover, the resist sensitivity often changes gently due to mixing that occurs between the stacked resist films. In this case, the cross section of the opening becomes an inverted trapezoid, and the ideal convex opening is not formed. In particular, in a spin-coated multilayer resist film, the amount of mixing in the central portion of the wafer where the discharged resist stays is large, and the amount of mixing in the peripheral portion of the wafer where the resist spreads due to rotation of the wafer is small. As a result, the aperture accuracy is deteriorated due to the in-plane distribution of the mixing amount on the wafer.

【0011】そこで,2層レジストの各層ごとに個別に
露光して,開口精度を改善する方法が考案され,公開特
許公報 昭60−34015号に開示されている。図6
は第二の従来例断面工程図であり,レジストパターンの
形成工程を基板主面に垂直な断面図により表している。
Therefore, a method of individually exposing each layer of the two-layer resist to improve the opening accuracy has been devised, and is disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 60-34015. Figure 6
[FIG. 8] is a second conventional example cross-sectional process drawing, in which the resist pattern forming process is shown by a cross-sectional view perpendicular to the main surface of the substrate.

【0012】この改善されたレジストパターンの形成方
法では,図6(a)を参照して,基板1上面に下層レジ
スト膜23を塗布し,これを開口低部の幅L1を有する
第一回露光光7aにより露光し,幅L1の露光領域23
aを形成する。次いで,図6(b)を参照して,上層レ
ジスト膜24を塗布し,開口上部の幅L2(但し,L2
<L1とする。)を有する第二回露光光7bにより露光
し,幅L2の露光領域24bを下層レジスト膜23の露
光領域23a直上の上層レジスト膜24に形成する。次
いで,図6(c)を参照して,一回の現像により上層レ
ジスト膜24及び下層レジスト膜23を順次現像し,露
光領域24a,23aを除去し未露光領域24b,23
bを残すことで,露光領域24a,23aに相当する上
部の幅L2,下部の幅L1の断面凸型の開口28cが形
成される。
In this improved resist pattern forming method, referring to FIG. 6A, a lower resist film 23 is applied to the upper surface of the substrate 1 and then the first resist film 23 having the width L1 of the lower opening is exposed. The exposure area 23 having the width L1 is exposed by the light 7a.
a is formed. Next, referring to FIG. 6B, the upper resist film 24 is applied, and the width L2 (however, L2
<L1. The second exposure light 7b having a width of 4) is used to form an exposure region 24b having a width L2 in the upper layer resist film 24 immediately above the exposure region 23a of the lower layer resist film 23. Next, referring to FIG. 6C, the upper layer resist film 24 and the lower layer resist film 23 are sequentially developed by one development, the exposed regions 24a and 23a are removed, and the unexposed regions 24b and 23 are removed.
By leaving b, an opening 28c having a convex cross section with an upper width L2 and a lower width L1 corresponding to the exposure regions 24a and 23a is formed.

【0013】しかし,この改善されたレジストパターン
の形成方法でも,レジスト膜間のミキシングに起因する
開口精度の劣化を完全に避けることは難しい。また,こ
のミキシングを抑制でき,さらに上層レジスト膜と下層
レジスト膜とを同時に現像できるレジストを選択する場
合には,実際に選択できるレジスト材料がかなり制限さ
れる。
However, even with this improved resist pattern forming method, it is difficult to completely avoid the deterioration of the opening accuracy due to the mixing between the resist films. Further, when selecting a resist that can suppress this mixing and further develop the upper layer resist film and the lower layer resist film at the same time, the resist material that can be actually selected is considerably limited.

【0014】図7及び図8はそれぞれ第三の従来例断面
工程図及び第四の従来例断面工程図であり,ともに基板
上面に垂直な断面を表している。第三の従来例は,上記
の第二の従来例における下層レジスト膜の露光を全面露
光としたものである。この例では,図7(a)を参照し
て,下層レジスト膜25を塗布後,第一回露光光7aを
基板1全面に照射し,下層レジスト膜25の全体を露光
領域とする。次いで,図7(b)を参照して,上層レジ
スト膜26を塗布後,開口上部の幅L2の幅を有する第
二回露光光7bを照射し,上層レジスト膜26に幅L2
の露光領域26aを形成する。次いで,図7(c)を参
照して,上層レジスト膜26の露光領域26aを現像し
て除去し上層レジスト膜26に開口26cを開設し,引
続き開口26c直下に表出する下層レジスト膜25を現
像する。下層レジスト膜25はオーバ現像され,断面凸
状の開口28cが形成される。
FIGS. 7 and 8 are a sectional view of a third conventional example and a sectional view of a fourth conventional example, respectively, showing a section perpendicular to the upper surface of the substrate. In the third conventional example, the exposure of the lower layer resist film in the second conventional example described above is an entire surface exposure. In this example, referring to FIG. 7A, after the lower layer resist film 25 is applied, the first exposure light 7a is applied to the entire surface of the substrate 1 to make the entire lower layer resist film 25 an exposure region. Next, referring to FIG. 7B, after the upper resist film 26 is applied, a second exposure light 7b having a width L2 above the opening is irradiated to expose the upper resist film 26 to the width L2.
The exposed area 26a is formed. Next, referring to FIG. 7C, the exposed area 26a of the upper layer resist film 26 is developed and removed, an opening 26c is opened in the upper layer resist film 26, and then the lower layer resist film 25 exposed immediately below the opening 26c is formed. develop. The lower resist film 25 is overdeveloped to form an opening 28c having a convex cross section.

【0015】しかし,この下層レジスト膜25を全面露
光する方法では,開口28cの下部幅が現像量により変
動するため,その幅を精密に制御することが難しい。そ
の結果,近接する配線がある場合は,オーバ現像により
上層レジスト膜が剥離する場合も起こる。
However, in the method of exposing the lower resist film 25 on the entire surface, it is difficult to control the width of the opening 28c precisely because the lower width of the opening 28c varies depending on the development amount. As a result, when there are adjacent wirings, the upper resist film may peel off due to overdevelopment.

【0016】上述した積層レジスト膜の問題は,特許公
開公報 平5−291303号に開示された第四の従来
例のように,単層レジスト膜の使用により回避すること
ができる。この方法では,図8(a)を参照して,基板
1上面にネガ型の絶縁性レジスト膜11を塗布後,ゲー
ト幅に相当する未露光領域11bを残して絶縁性レジス
ト膜11全面を露光する。次いで,ミキシング防止層3
を形成し,その上にネガ型のレジスト膜27を塗布す
る。次いで,開口幅に相当する未露光領域27bを残し
てレジスト膜27全面に露光光29を照射して露光す
る。次いで,未露光領域27b,11bを現像除去する
ことにより,レジスト膜27に台形断面の開口27c及
び絶縁性レジスト膜11にゲート幅を画定する矩形断面
の開口を形成する。次いで,ゲート電極材料5を堆積し
レジスト膜27をリフトオフすることでT型のゲート電
極6を形成する。
The problem of the laminated resist film described above can be avoided by using a single-layer resist film as in the fourth conventional example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-291303. In this method, referring to FIG. 8A, after the negative type insulating resist film 11 is applied on the upper surface of the substrate 1, the entire surface of the insulating resist film 11 is exposed by leaving an unexposed region 11b corresponding to the gate width. To do. Next, the mixing prevention layer 3
Is formed, and a negative resist film 27 is applied thereon. Next, the entire surface of the resist film 27 is exposed to the exposure light 29 to be exposed, leaving the unexposed region 27b corresponding to the opening width. Then, the unexposed regions 27b and 11b are removed by development to form an opening 27c having a trapezoidal cross section in the resist film 27 and an opening having a rectangular cross section defining the gate width in the insulating resist film 11. Next, the gate electrode material 5 is deposited and the resist film 27 is lifted off to form the T-shaped gate electrode 6.

【0017】この方法では,絶縁性レジスト膜11とリ
フトオフ用のレジスト膜27との間にミキシング防止層
3が介在するため,ミキシングを考慮することなく両レ
ジスト材料を選択することができる。しかし,この方法
では開口27cを台形にするためにはレジスト膜27を
ネガ型にしなければならず,ポジ型レジストを使用する
ことができない。また,リフトオフに利用するレジスト
パターンは,一層のレジスト膜27に一回の露光・現像
で形成されるため,露光,現像条件の変動による開口の
形状及び寸法の変化が大きく,精密なパターン形成が困
難である。
In this method, since the mixing prevention layer 3 is interposed between the insulating resist film 11 and the lift-off resist film 27, both resist materials can be selected without considering mixing. However, in this method, in order to make the opening 27c trapezoidal, the resist film 27 has to be a negative type, and a positive type resist cannot be used. In addition, since the resist pattern used for lift-off is formed by one-time exposure / development on one layer of the resist film 27, the change in the shape and size of the opening due to changes in the exposure / development conditions is large, and precise pattern formation is possible. Have difficulty.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述したように,従来
のリフトオフ用のレジストパターンの形成方法では,2
層レジスト膜を一回の露光・現像工程で形成するため,
レジスト膜間のミキシング又は露光・現像条件の変動に
基づく開口の形状及び寸法の変化が大きいため,レジス
トパターンを精密に形成できないという欠点がある。
As described above, in the conventional method of forming the resist pattern for lift-off, there are two methods.
Since the layer resist film is formed by one exposure and development process,
Since there is a large change in the shape and size of the opening due to mixing between resist films or fluctuations in exposure / development conditions, there is the drawback that the resist pattern cannot be formed accurately.

【0019】また,2層レジストを2回の露光によりパ
ターン形成する方法でも,ミキシングに起因するパター
ン精度の劣化を避けることができないという問題があ
る。さらに,下層レジスト膜を全面露光する方法では,
開口下部の寸法制御が難しく,上層レジスト膜の剥離を
誘発するという欠点がある。
Further, even with the method of forming a pattern by exposing the two-layer resist twice, there is a problem that the deterioration of the pattern accuracy due to the mixing cannot be avoided. Furthermore, in the method of exposing the lower resist film over the entire surface,
It is difficult to control the size of the lower part of the opening, and this has the drawback of inducing peeling of the upper resist film.

【0020】さらにまた,単層のレジスト膜に逆台形の
開口を開設する方法では,台形の形状が露光条件により
変動するため精密なパターン形成が困難であり,さら
に,ポジ型レジストを使用することができないという欠
点がある。
Furthermore, in the method of forming an inverted trapezoidal opening in the single-layer resist film, it is difficult to form a precise pattern because the trapezoidal shape changes depending on the exposure conditions. Furthermore, it is necessary to use a positive resist. There is a drawback that you cannot do it.

【0021】本発明は,2層のレジスト膜の間にミキシ
ング防止層を介在させてミキシングを防止するととも
に,2層のレジスト膜をそれぞれ個別に堆積,露光した
後,現像することで,露光領域に相当する断面凸型の開
口を精密に形成するレジストパターンの形成方法を提供
することを目的とする。
According to the present invention, an anti-mixing layer is interposed between two layers of resist films to prevent mixing, and two layers of resist films are separately deposited, exposed, and developed to form an exposed region. It is an object of the present invention to provide a method for forming a resist pattern, which accurately forms an opening having a convex cross section corresponding to the above.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の第一実施
形態例断面工程図であり,レジスト膜に開口が開設され
る領域の基板上面に垂直な断面を表している。図2は本
発明の第二実施形態例断面工程図であり,T型ゲート電
極を形成するためにレジスト膜の開口を開設する領域の
基板上面に垂直な断面を表している。
FIG. 1 is a sectional process drawing of a first embodiment of the present invention, showing a section perpendicular to the upper surface of a substrate in a region where an opening is formed in a resist film. FIG. 2 is a cross-sectional process diagram of a second embodiment of the present invention, showing a cross section perpendicular to the upper surface of the substrate in a region where an opening of a resist film is formed to form a T-type gate electrode.

【0023】上記課題を解決するために,本発明の第一
の構成のレジストパターンの形成方法は,図1を参照し
て,基板1上に形成された下層レジスト膜2を露光し
て,該下層レジスト膜2に第一の開口2cを画定する第
一の露光領域2aを形成する工程と,次いで,該下層レ
ジスト膜2上全面にミキシング防止層3を設ける工程
と,次いで,該ミキシング防止層3上に上層レジスト膜
4を形成する工程と,次いで,該上層レジスト膜4を露
光して,該上層レジスト膜4の該第一の露光領域2a上
の領域に該第一の開口2cより狭幅の第二の開口4cを
画定する第二の露光領域4aを形成する工程と,次い
で,該上層レジスト膜4を現像して,該上層レジスト膜
4に該第二の開口4cを形成する工程と,次いで,該第
二の開口4c底面に表出する該ミキシング防止層3を除
去する工程と,次いで,該第二の開口4c底面に表出す
る該下層レジスト膜2を現像して,該下層レジスト膜2
に該第一の開口2cを形成する工程とを含むことを特徴
として構成し,及び,第二の構成は,図2を参照して,
第一の構成のレジストパターンの形成方法において,該
下層レジスト膜2の形成前に,該第二の開口2cの形成
領域内に該第二の開口2cより狭幅の第三の開口11c
を有する絶縁性レジスト膜11を該基板1上に形成する
工程と,次いで,該下層レジスト膜2の形成後に熱処理
して,該絶縁性レジスト膜11の上面及び該第三の開口
11cの側壁面と該下層レジスト膜2との界面に,該絶
縁性レジスト膜11と該下層レジスト膜2とのミキシン
グにより形成される,該下層レジスト膜2の現像工程で
除去されないミキシング層11aを形成する工程とを含
むことを特徴として構成し,及び,第三の構成は,図1
及び図2を参照して,第一又は第二の構成のレジストパ
ターンの形成方法において,該上層レジスト膜4の現
像,該ミキシング防止層3の除去,及び該下層レジスト
膜2の現像を,一つの現像工程により行うことを特徴と
して構成し,及び,第四の構成は,図1及び図2を参照
して,第一,第二又は第三の構成のレジストパターンの
形成方法において,該上層レジスト膜4及び該下層レジ
スト膜2はポジ型レジストからなることを特徴として構
成する。
In order to solve the above problems, a method of forming a resist pattern having a first structure of the present invention is described with reference to FIG. 1 in which a lower resist film 2 formed on a substrate 1 is exposed to light, A step of forming a first exposure region 2a defining a first opening 2c in the lower resist film 2, a step of providing a mixing prevention layer 3 on the entire surface of the lower resist film 2, and a step of forming the mixing prevention layer. 3, a step of forming an upper resist film 4 on the upper resist film 4 is performed, and then the upper resist film 4 is exposed to light so as to be narrower than the first opening 2c in a region on the first exposed region 2a of the upper resist film 4. Forming a second exposure region 4a defining a second opening 4c having a width, and then developing the upper layer resist film 4 to form the second opening 4c in the upper layer resist film 4. And then exposed on the bottom surface of the second opening 4c Removing the mixing preventing layer 3 that, then, developing the lower layer resist film 2 exposed in said second opening 4c bottom, lower layer resist film 2
And a step of forming the first opening 2c, and the second configuration, referring to FIG.
In the method of forming a resist pattern having the first configuration, before the formation of the lower layer resist film 2, a third opening 11c narrower than the second opening 2c is formed in the formation region of the second opening 2c.
Forming an insulative resist film 11 on the substrate 1, and then performing heat treatment after forming the lower resist film 2 to form an upper surface of the insulative resist film 11 and a side wall surface of the third opening 11c. A step of forming a mixing layer 11a, which is formed by mixing the insulating resist film 11 and the lower resist film 2 and is not removed in the developing step of the lower resist film 2, at the interface between the lower resist film 2 and the lower resist film 2. And a third configuration is shown in FIG.
2 and FIG. 2, in the method of forming a resist pattern having the first or second configuration, the development of the upper layer resist film 4, the removal of the mixing prevention layer 3, and the development of the lower layer resist film 2 are performed as follows. In the method of forming a resist pattern having the first, second or third configuration, the fourth configuration is performed by one developing step, and the fourth configuration is the upper layer. The resist film 4 and the lower resist film 2 are characterized by being made of a positive type resist.

【0024】第五の構成の半導体装置の製造方法は,図
1を参照して,半導体基板1上に下層レジスト膜2を形
成する工程と,該下層レジスト膜2を露光して,該下層
レジスト膜2に第一の開口2cを画定する第一の露光領
域2bを形成する工程と,次いで,該下層レジスト膜2
全面にミキシング防止層3を設ける工程と,次いで,
該ミキシング防止層2上に上層レジスト膜4を形成する
工程と,次いで,該上層レジスト膜4を露光して,該上
層レジスト膜4の該第一の露光領域2a上の領域に該第
一の開口2cより狭幅の第二の開口4cを画定する第二
の露光領域4aを形成する工程と,次いで,該上層レジ
スト膜4を現像して,該上層レジスト膜4に該第二の開
口4cを形成する工程と,次いで,該第二の開口4c底
面に表出する該ミキシング防止層3を除去する工程と,
次いで,該第二の開口4c底面に表出する該下層レジス
ト膜2を現像して,該下層レジスト膜2に該第一の開口
2cを形成する工程と,次いで,該基板1上全面にゲー
ト電極材料5を堆積した後,該上層レジスト膜4,該ミ
キシング防止膜3及び該下層レジスト膜2を除去するリ
フトオフ工程により,該第二の開口4c直下の該基板1
表面にゲート電極6を形成する工程とを含むことを特徴
として構成し,第六の構成は,図2を参照して,第五の
構成の半導体装置の製造方法において,該下層レジスト
膜2の形成前に,該第二の開口4cの形成領域内に該第
二の開口4cより狭幅の第三の開口11cを有する絶縁
性レジスト膜11を該基板1上に形成する工程と,次い
で,該下層レジスト膜2の形成後に熱処理して,該絶縁
性レジスト膜11の上面及び該第三の開口11cの側壁
面と該下層レジスト膜2との界面に,該絶縁性レジスト
膜11と該下層レジスト膜2とのミキシングにより形成
される,該下層レジスト膜2の現像工程で除去されない
ミキシング層11aを形成する工程とを含むことを特徴
として構成する。
Referring to FIG. 1, the method of manufacturing a semiconductor device having the fifth structure comprises the steps of forming a lower layer resist film 2 on a semiconductor substrate 1, exposing the lower layer resist film 2 and exposing the lower layer resist film 2. A step of forming a first exposure region 2b defining a first opening 2c in the film 2, and then the lower resist film 2
The step of providing the mixing prevention layer 3 on the entire upper surface , and then,
A step of forming an upper layer resist film 4 on the mixing prevention layer 2, and then exposing the upper layer resist film 4 to expose the first upper layer resist film 4 to a region on the first exposed region 2a of the upper layer resist film 4; A step of forming a second exposure region 4a defining a second opening 4c narrower than the opening 2c, and then developing the upper layer resist film 4 so that the second opening 4c is formed in the upper layer resist film 4. And a step of removing the mixing prevention layer 3 exposed on the bottom surface of the second opening 4c.
Next, a step of developing the lower layer resist film 2 exposed on the bottom surface of the second opening 4c to form the first opening 2c in the lower layer resist film 2, and then forming a gate on the entire surface of the substrate 1. After the electrode material 5 is deposited, a lift-off process of removing the upper resist film 4, the mixing prevention film 3 and the lower resist film 2 is performed to remove the substrate 1 directly below the second opening 4c.
And a step of forming a gate electrode 6 on the surface. The sixth structure is the method of manufacturing a semiconductor device of the fifth structure with reference to FIG. Before forming, a step of forming an insulating resist film 11 having a third opening 11c narrower than the second opening 4c in the formation region of the second opening 4c on the substrate 1, and then, After the formation of the lower resist film 2, heat treatment is performed so that the insulating resist film 11 and the lower layer are formed on the upper surface of the insulating resist film 11 and the interface between the side wall surface of the third opening 11c and the lower resist film 2. And a step of forming a mixing layer 11a which is formed by mixing with the resist film 2 and is not removed in the developing step of the lower resist film 2.

【0025】上述した本発明の第一の構成では,図1を
参照して,下層レジスト膜2を露光した後,ミキシング
防止層3を設け,そのミキシング防止層3上に上層レジ
スト膜4を堆積してこの上層レジスト膜4を露光する。
その後,上層レジスト膜4及び下層レジスト膜2を順次
現像して,上層及び下層レジスト膜4,2に開口8cを
開設する。
In the first structure of the present invention described above, referring to FIG. 1, after the lower resist film 2 is exposed, the mixing prevention layer 3 is provided, and the upper resist film 4 is deposited on the mixing prevention layer 3. Then, the upper resist film 4 is exposed.
After that, the upper layer resist film 4 and the lower layer resist film 2 are successively developed to form openings 8c in the upper layer and lower layer resist films 4 and 2.

【0026】かかる第一の構成では,上層レジスト膜4
及び下層レジスト膜2の露光は独立になされる。即ち,
上層レジスト膜4の露光領域4aと下層レジスト膜2の
露光領域2aは各別の露光により画定される。他方,開
口8cの形状は,上層及び下層レジスト膜4,2の各露
光領域4a,2aの形状で定まる。従って,開口8c
は,2回の露光パターンを上下に重ねた形状として精密
に形成される。
In the first structure, the upper resist film 4 is formed.
And the lower resist film 2 is exposed independently. That is,
The exposed region 4a of the upper resist film 4 and the exposed region 2a of the lower resist film 2 are defined by different exposures. On the other hand, the shape of the opening 8c is determined by the shape of the exposure regions 4a, 2a of the upper and lower resist films 4, 2. Therefore, the opening 8c
Is precisely formed as a shape in which two exposure patterns are vertically stacked.

【0027】さらに第一の構成では,下層レジスト膜2
と上層レジスト膜4との間にミキシング防止層3が設け
られる。従って,上層及び下層レジスト膜4,2間のミ
キシングは生ぜず,レジストの厚さ方向の感度分布が発
生しない。このため,露光及び現像条件が変動しても,
開口8cの断面形状の変化,例えば開口8cの垂直であ
るべき側壁面が傾斜面又は湾曲面となる変化は極めて小
さい。
Further, in the first structure, the lower resist film 2
The mixing prevention layer 3 is provided between the upper resist film 4 and the upper resist film 4. Therefore, mixing does not occur between the upper and lower resist films 4 and 2, and the sensitivity distribution in the resist thickness direction does not occur. Therefore, even if the exposure and development conditions change,
A change in the cross-sectional shape of the opening 8c, for example, a change in which the side wall surface of the opening 8c that should be vertical is an inclined surface or a curved surface is extremely small.

【0028】上述したように,第一の構成では,ミキシ
ングによる断面形状の変化がなく,かつ開口形状は露光
パターンで画定されるため,開口形状は露光精度で精密
に形成される。
As described above, in the first configuration, the cross-sectional shape does not change due to mixing, and the opening shape is defined by the exposure pattern, so that the opening shape is precisely formed with the exposure accuracy.

【0029】第一の構成において,上層及び下層レジス
ト4,2をポジレジストとすることができる。これによ
り,基板全面に占める開口面積が小さい用途,例えばゲ
ート電極又は配線のリフトオフによる形成工程に適用す
る場合,露光領域の面積を小さくすることができる。こ
れは,電子ビーム露光等の露光面積が制限される露光装
置を用いる場合に有利である。また,ポジレジストとし
た場合,下層レジスト膜2の露光領域2aは上層レジス
ト膜4の露光領域4aより大きいから,上層レジスト膜
4の露光の際に下層レジスト膜2が露光されても下層レ
ジスト膜2の露光領域2aには何ら悪影響を及ぼさな
い。これら,上層及び下層レジスト4,2は,例えば4
00nm以下の短波長光に感光するノボラック系ポジレジ
スト,あるいは電子ビームに感光するノボラック系ポジ
レジストとすることが微細パターン形成のために好まし
い。なお,上層及び下層レジスト膜4,2の感度,粘
度,膜厚は用途に応じて各層毎に個別に選択することが
できる。
In the first structure, the upper and lower layer resists 4 and 2 can be positive resists. This makes it possible to reduce the area of the exposure region when applied to a use in which the opening area occupying the entire surface of the substrate is small, for example, in the formation process by lift-off of the gate electrode or wiring. This is advantageous when using an exposure apparatus such as electron beam exposure that has a limited exposure area. When the positive resist is used, the exposed area 2a of the lower resist film 2 is larger than the exposed area 4a of the upper resist film 4, so that even when the lower resist film 2 is exposed during the exposure of the upper resist film 4, the lower resist film 2 is exposed. The second exposure area 2a has no adverse effect. These upper and lower layer resists 4 and 2 are, for example, 4
In order to form a fine pattern, it is preferable to use a novolac-based positive resist that is sensitive to light having a short wavelength of 00 nm or less or a novolac-based positive resist that is sensitive to an electron beam. The sensitivities, viscosities, and film thicknesses of the upper and lower resist films 4 and 2 can be individually selected for each layer according to the application.

【0030】第一の構成のミキシング防止層3は,上層
及び下層レジスト膜4,2間のミキシングを防止する層
であり,例えば樹脂薄膜又は金属薄膜を用いることがで
きる。このミキシング防止層3は,一般に露光光又は露
光ビーム(以下「露光光」という。)に対して不透明と
することができる。これにより,下層レジスト膜2又は
上層レジスト膜4がネガ型の場合にも本発明を適用でき
る。なお,上層及び下層レジスト膜4,2ともポジ型の
場合は,不透明でも透明でも差し支えない。これは,上
層及び下層レジスト膜4,2ともポジ型の場合,既述し
たように上層レジスト膜4の露光領域4aのパターンは
下層レジスト膜2の露光領域2aのパターン内部に包含
されるため,上層レジスト膜4の露光が下層レジスト膜
2の露光領域2aを拡大することはないため開口8c形
状に何ら影響を及ぼさないからである。
The mixing prevention layer 3 of the first structure is a layer for preventing mixing between the upper and lower resist films 4 and 2, and for example, a resin thin film or a metal thin film can be used. The anti-mixing layer 3 can be generally opaque to exposure light or exposure beam (hereinafter referred to as "exposure light"). As a result, the present invention can be applied even when the lower layer resist film 2 or the upper layer resist film 4 is a negative type. If the upper and lower resist films 4 and 2 are both positive, they may be opaque or transparent. This is because when both the upper and lower resist films 4 and 2 are of a positive type, the pattern of the exposed region 4a of the upper resist film 4 is included inside the pattern of the exposed region 2a of the lower resist film 2 as described above. This is because the exposure of the upper layer resist film 4 does not enlarge the exposed region 2a of the lower layer resist film 2 and therefore does not affect the shape of the opening 8c.

【0031】このミキシング防止層3として,上層レジ
スト膜4又は下層レジスト膜2の現像の際に同時に除去
される材料を選択することができる。この選択により,
ミキシング防止層3の除去工程を省略することができ
る。また,この選択により,上層及び下層レジスト膜
4,2を同時に現像することも可能となる。このよう
に,現像の際に除去されるミキシング防止層3を用いる
ことで,レジストパターンの形成工程が簡略化する。
As the mixing prevention layer 3, it is possible to select a material which is removed at the same time when the upper resist film 4 or the lower resist film 2 is developed. With this choice,
The step of removing the mixing prevention layer 3 can be omitted. Also, by this selection, the upper and lower resist films 4 and 2 can be simultaneously developed. In this way, by using the mixing prevention layer 3 that is removed during development, the resist pattern forming process is simplified.

【0032】本発明の第二の構成では,図2を参照し
て,まず,基板1上面に開口11cを有する絶縁性レジ
スト膜11を形成した後,その絶縁性レジスト膜11膜
上に第一の構成の下層レジスト膜2を設ける。次いで,
熱処理して絶縁性レジスト膜11と下層レジスト膜2と
の界面にミキシング層11aを形成する。さらに,下層
レジスト膜2を設けた後は,第一の構成と同様に,ミキ
シング防止層3及び上層レジスト膜4の形成,露光並び
に現像を経て開口8cを形成する。なお,熱処理は,下
層レジスト膜2の形成後から下層レジスト膜2の現像前
であれば,いつでも行うことができる。
In the second structure of the present invention, referring to FIG. 2, first, the insulating resist film 11 having the opening 11c is formed on the upper surface of the substrate 1, and then the first insulating resist film 11 is formed on the insulating resist film 11. The lower resist film 2 having the above structure is provided. Then,
A heat treatment is performed to form a mixing layer 11a at the interface between the insulating resist film 11 and the lower resist film 2. Further, after the lower layer resist film 2 is provided, the opening 8c is formed through the formation, exposure and development of the mixing prevention layer 3 and the upper layer resist film 4 as in the first structure. The heat treatment can be performed at any time after the formation of the lower resist film 2 and before the development of the lower resist film 2.

【0033】本第二の構成では,絶縁性レジスト膜11
と下層レジスト膜2との界面に形成されるミキシング層
11aが,下層レジスト膜2の現像により除去されない
物質に転換されるように絶縁性レジスト膜11及び下層
レジスト膜2の材料を選択する。このミキシング層11
aは,下層レジスト膜2の現像の際に絶縁性レジスト膜
11を保護する。このため,現像によっては,絶縁性レ
ジスト膜11の形状及び寸法は変化しない。従って,絶
縁性レジスト膜11の開口11cは,レジストパターン
形成工程の間,精密に保持される。
In the second structure, the insulating resist film 11 is used.
The materials of the insulating resist film 11 and the lower resist film 2 are selected so that the mixing layer 11a formed at the interface between the lower resist film 2 and the lower resist film 2 is converted into a substance that is not removed by the development of the lower resist film 2. This mixing layer 11
The a protects the insulating resist film 11 when the lower resist film 2 is developed. Therefore, the shape and dimensions of the insulating resist film 11 do not change due to development. Therefore, the opening 11c of the insulating resist film 11 is precisely held during the resist pattern forming process.

【0034】また,第二の構成のミキシング層11a
は,絶縁性レジスト膜11の開口11c側壁にも形成さ
れるため,開口11c寸法が狭くなる。このミキシング
層11aの厚さは,熱処理条件により精密に制御できる
から,露光分解能で定まる最小開口寸法より狭い開口を
容易に精密に形成することができる。なお,熱処理条件
によっては,ミキシング層11aで被覆された開口11
cの上部角をなだらかにし,断面逆台形の開口11cに
形成することもできる。これにより,その上に設けられ
る配線又はゲート電極の破断が防止される。さらに,第
二の構成では,ミキシング層11aの形成により,絶縁
性レジスト膜11と下層レジスト膜2との密着が強化さ
れる。
The mixing layer 11a of the second structure is also used.
Is also formed on the sidewall of the opening 11c of the insulating resist film 11, so that the size of the opening 11c becomes narrow. Since the thickness of the mixing layer 11a can be precisely controlled by the heat treatment conditions, it is possible to easily and precisely form an opening narrower than the minimum opening size determined by the exposure resolution. Depending on the heat treatment conditions, the opening 11 covered with the mixing layer 11a may be formed.
It is also possible to make the upper corner of c gentle and form the opening 11c having an inverted trapezoidal cross section. This prevents breakage of the wiring or gate electrode provided thereon. Further, in the second structure, the adhesion between the insulating resist film 11 and the lower resist film 2 is strengthened by forming the mixing layer 11a.

【0035】本発明の第三の構成では,図1及び図2を
参照して,上層レジスト膜4の現像,ミキシング防止層
3の除去,及び下層レジスト膜2の現像を,一つの現像
工程により行う。従って,レジストパターン形成工程が
簡略化される。
In the third structure of the present invention, referring to FIGS. 1 and 2, the development of the upper resist film 4, the removal of the mixing prevention layer 3, and the development of the lower resist film 2 are carried out by one developing process. To do. Therefore, the resist pattern forming process is simplified.

【0036】本発明の第四の構成では,図1及び図2を
参照して,上層レジスト膜4及び下層レジスト膜2をと
もにポジ型レジストとする。かかる構成では,断面凸型
の開口8cを形成する場合,上層レジスト膜4の露光領
域4aのパターンが下層レジスト膜2の露光領域2aの
パターン内に包含されるため,上層レジスト膜4の露光
によって下層レジスト膜2の露光領域2aが拡大しな
い。従って,開口8c形状は上層及び下層レジスト膜
4,2のそれぞれの露光パターンで画定するため,精密
なレジストパターンが形成される。
In the fourth structure of the present invention, referring to FIGS. 1 and 2, the upper resist film 4 and the lower resist film 2 are both positive resists. With this configuration, when forming the opening 8c having a convex cross-section, the pattern of the exposure region 4a of the upper layer resist film 4 is included in the pattern of the exposure region 2a of the lower layer resist film 2, so that the upper layer resist film 4 is exposed. The exposed area 2a of the lower resist film 2 does not expand. Therefore, since the shape of the opening 8c is defined by the exposure patterns of the upper and lower resist films 4 and 2, a precise resist pattern is formed.

【0037】本発明の第五の構成及び第六の構成では,
それぞれ図1及び図2を参照して,第五の構成において
は第一の構成の方法により形成されたレジストパターン
を用いて,また第六の構成においては第二の構成の方法
により形成されたレジストパターンを用いて,ゲート電
極をリフトオフにより形成する。従って,精密な寸法,
形状のゲート電極を容易に形成することができる。
In the fifth and sixth configurations of the present invention,
Referring to FIGS. 1 and 2, respectively, in the fifth structure, the resist pattern formed by the method of the first structure is used, and in the sixth structure, the resist pattern formed by the method of the second structure is used. The gate electrode is formed by lift-off using the resist pattern. Therefore, precise dimensions,
The shaped gate electrode can be easily formed.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】本発明の第一実施形態例は,断面
矩形の配線又はゲート電極をリフトオフにより形成する
ために用いるレジストパターンの形成方法に関する。
A first embodiment of the present invention relates to a method for forming a resist pattern used for forming a wiring or a gate electrode having a rectangular cross section by lift-off.

【0039】第一の実施形態例では,図1(a)を参照
して,GaAs基板1の上面(主面)に厚さ1.2μm
のポジ型フォトレジストからなる下層レジスト膜2を塗
布した。かかるレジストは,例えばアルカリ可溶性フェ
ノールノボラック系樹脂のレジストがあり,THMR
(THMRは東京応化工業株式会社の商品名である。)
として市販されている。
In the first embodiment, referring to FIG. 1 (a), a thickness of 1.2 μm is formed on the upper surface (main surface) of the GaAs substrate 1.
The lower resist film 2 made of the positive type photoresist was applied. Such a resist is, for example, a resist of an alkali-soluble phenol novolac resin, and THMR
(THMR is a product name of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)
Is marketed as.

【0040】次いで,ステッパーを用いて,第一回露光
光7aを照射して下層レジスト膜2を露光し,下層レジ
スト膜2に幅1μmの露光領域2aを形成した。次い
で,図1(b)を参照して,下層レジスト膜2上全面に
ミキシング防止層3を形成した。このミキシング防止層
3は,例えばスピンコート法により堆積された厚さ0.
03μmのPVA(ポリビニルアルコール)薄膜を用い
ることができる。
Next, the lower layer resist film 2 was exposed by irradiating the first exposure light 7a with a stepper to form an exposed region 2a having a width of 1 μm in the lower layer resist film 2. Next, referring to FIG. 1B, a mixing prevention layer 3 was formed on the entire surface of the lower resist film 2. The anti-mixing layer 3 has a thickness of 0.
A 03 μm PVA (polyvinyl alcohol) thin film can be used.

【0041】次いで,図1(c)を参照して,ミキシン
グ防止層3上全面に厚さ0.6μmのTHMRからなる
上層レジスト膜4を塗布した。なお,この上層レジスト
膜4の材料は,必要に応じて他のレジストを用いること
もできる。
Then, referring to FIG. 1C, an upper resist film 4 of THMR having a thickness of 0.6 μm was applied on the entire surface of the mixing prevention layer 3. The upper resist film 4 may be made of another resist, if necessary.

【0042】次いで,ステッパーを用いて,第二回露光
光7bを照射して上層レジスト膜4を露光し,上層レジ
スト膜4に幅0.5μmの露光領域4aを形成した。次
いで,図1(d)を参照して,上層レジスト膜4,ミキ
シング防止層3及び下層レジスト膜2を現像して,露光
領域4a,2aを除去し,上層レジスト膜4の開口4c
及び下層レジスト膜2の開口2cからなる断面凸型の開
口8cを開設した。現像時間は後述するNMD−Wを使
用した場合,例えば30秒とした。なお,開口4c及び
開口2cは,それぞれ露光領域4a及び露光領域2aを
現像により除去して形成された。この現像には,例えば
TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド)の現像液を使用できる。この現像液は例えばNMD
−W(NMD−Wは東京応化工業株式会社の商品名であ
る。)として市販されている。このNMD−Wによる現
像は,THMRからなる上層及び下層レジスト膜4,2
を現像除去する他,上層レジスト膜4の開口4c底面に
表出したPVAからなるミキシング防止層3をも除去す
る。従って,一回の現像により上層,下層レジスト膜
4,2及びミキシング防止層3の現像を完了させ,開口
8cを形成することができる。
Next, the upper resist film 4 was exposed by irradiating it with the second exposure light 7b using a stepper, and an exposed region 4a having a width of 0.5 μm was formed in the upper resist film 4. Next, referring to FIG. 1D, the upper resist film 4, the mixing prevention layer 3 and the lower resist film 2 are developed to remove the exposed regions 4a and 2a, and the opening 4c of the upper resist film 4 is removed.
And an opening 8c having a convex cross-section formed by the opening 2c of the lower resist film 2. The developing time was, for example, 30 seconds when NMD-W described later was used. The openings 4c and 2c were formed by removing the exposed areas 4a and 2a by development, respectively. A developer such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide) can be used for this development. This developer is, for example, NMD
-W (NMD-W is a trade name of Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). The development by this NMD-W is performed by the upper and lower resist films 4 and 2 made of THMR.
Is removed by development, and the mixing prevention layer 3 made of PVA exposed on the bottom surface of the opening 4c of the upper resist film 4 is also removed. Therefore, the development of the upper and lower resist films 4 and 2 and the mixing prevention layer 3 can be completed by one development, and the opening 8c can be formed.

【0043】次いで,純水を用いて10秒間の水洗をし
たのち,20秒間のスピン乾燥を行い,断面凸型の開口
8cを有するレジストパターンを形成した。次いで,図
1(e)を参照して,ゲート電極材料5を蒸着により堆
積した。その後,リフトオフにより上層及び下層レジス
ト膜4,2及びミキシング防止層3を除去し,基板1上
に幅0.5μmの断面矩形のゲート電極6を形成した。
Next, after rinsing with pure water for 10 seconds, spin drying was carried out for 20 seconds to form a resist pattern having an opening 8c having a convex cross section. Then, referring to FIG. 1E, the gate electrode material 5 was deposited by vapor deposition. After that, the upper and lower resist films 4 and 2 and the mixing prevention layer 3 were removed by lift-off, and a gate electrode 6 having a rectangular cross section with a width of 0.5 μm was formed on the substrate 1.

【0044】本発明の第二実施形態例は,断面T形の配
線又はゲート電極をリフトオフにより形成するために用
いるレジストパターンの形成方法に関する。本実施形態
例では,図2(a)を参照して,先ずGaAs基板1上
面に,ポジ型電子ビーム露光用レジスト,例えばZEP
(ZEPは日本ゼオン株式会社の商品名である。)から
なる厚さ0.2μmの絶縁性レジスト膜11を塗布し
た。次いで,電子ビーム露光及び現像工程を経て,絶縁
性レジスト膜11に幅0.18μmの開口11cを形成
した。
The second embodiment of the present invention relates to a method of forming a resist pattern used for forming a wiring or a gate electrode having a T-shaped cross section by lift-off. In this embodiment, referring to FIG. 2A, first, a positive type electron beam exposure resist such as ZEP is formed on the upper surface of the GaAs substrate 1.
(ZEP is a trade name of Nippon Zeon Co., Ltd.) and an insulating resist film 11 having a thickness of 0.2 μm was applied. Then, through an electron beam exposure and development process, an opening 11c having a width of 0.18 μm was formed in the insulating resist film 11.

【0045】次いで,図2(b)を参照して,開口11
cを埋め込み基板1全面にポジ型レジストからなる厚さ
1.2μmの下層レジスト膜2を塗布した。この下層レ
ジスト膜2の材料は,例えばTHMRとする。次いで,
ステッパを用いて下層レジスト膜2上面に第一回露光光
7aを照射し,幅1μmの露光領域2aを形成した。
Next, referring to FIG. 2B, the opening 11
A lower resist film 2 having a thickness of 1.2 μm and made of a positive type resist was applied to the entire surface of the substrate 1 in which c was embedded. The material of the lower resist film 2 is THMR, for example. Then,
The upper surface of the lower resist film 2 was irradiated with the first exposure light 7a using a stepper to form an exposure region 2a having a width of 1 μm.

【0046】次いで,図2(c)を参照して,下層レジ
スト膜2上全面に,ミキシング防止層3を形成した。こ
のミキシング防止層は,例えば,抵抗加熱蒸着により堆
積された厚さ20nmのAl蒸着層とする。
Next, referring to FIG. 2C, a mixing prevention layer 3 was formed on the entire surface of the lower resist film 2. This mixing prevention layer is, for example, an Al vapor deposition layer having a thickness of 20 nm deposited by resistance heating vapor deposition.

【0047】次いで,図2(d)を参照して,ミキシン
グ防止層3上全面に例えばTHMRからなる上層レジス
ト膜4を形成した。次いで,130℃,90秒間の熱処
理をした。この結果,絶縁性レジスト膜11と下層レジ
スト膜2との界面にミキシング層11aが形成される。
このため,絶縁性レジスト膜11と下層レジスト膜2と
の間の密着強度が向上する。また,この熱処理によりミ
キシング防止層3と上層及び下層レジスト膜4,2との
密着強度が向上する。
Next, with reference to FIG. 2D, an upper resist film 4 made of, for example, THMR is formed on the entire surface of the mixing prevention layer 3. Then, heat treatment was performed at 130 ° C. for 90 seconds. As a result, the mixing layer 11a is formed at the interface between the insulating resist film 11 and the lower resist film 2.
Therefore, the adhesion strength between the insulating resist film 11 and the lower resist film 2 is improved. Further, this heat treatment improves the adhesion strength between the mixing prevention layer 3 and the upper and lower resist films 4 and 2.

【0048】次いで,図2(e)を参照して,ステッパ
を用いて上層レジスト膜4に第二回露光光7bを照射し
て露光し,上層レジスト膜4に幅0.5μmの露光領域
4aを形成した。
Next, referring to FIG. 2E, the upper resist film 4 is exposed by irradiating the upper resist film 4 with a second exposure light 7b using a stepper, and the upper resist film 4 is exposed to an exposure region 4a having a width of 0.5 μm. Was formed.

【0049】次いで,図2(f)を参照して,第一実施
形態例の現像と同様に,例えばNMD−Wを現像液とし
て,上層レジスト膜4,下層レジスト膜2及び開口8c
内のミキシング防止層3を30秒間現像し除去する。こ
のとき,絶縁性レジスト膜11の表面近傍に形成された
ミキシング層11aは,現像液に不溶である。このた
め,絶縁性レジスト膜11の幅0.18μmの開口11
cが,ほぼミキシング層11aの厚さ分狭窄され幅0.
13μmとなった。この狭窄量は,熱処理条件により精
密に制御することができる。さらに,ミキシング層11
aが開口11c部で傾斜するような熱処理条件を選択す
ることもできる。次いで,10秒間の純水洗浄,20秒
間のスピン乾燥を行い,開口11c上に凸型の開口8c
が形成されたレジストパターンを形成した。
Next, referring to FIG. 2F, similar to the development of the first embodiment, for example, NMD-W is used as a developing solution to form the upper resist film 4, the lower resist film 2 and the opening 8c.
The mixing prevention layer 3 therein is developed and removed for 30 seconds. At this time, the mixing layer 11a formed near the surface of the insulating resist film 11 is insoluble in the developing solution. Therefore, the opening 11 of the insulating resist film 11 having a width of 0.18 μm is formed.
c is narrowed by about the thickness of the mixing layer 11a and has a width of 0.
It became 13 μm. The amount of this narrowing can be precisely controlled by the heat treatment conditions. Furthermore, the mixing layer 11
It is also possible to select heat treatment conditions such that a is inclined at the opening 11c. Then, washing with pure water for 10 seconds and spin drying for 20 seconds are performed, and a convex opening 8c is formed on the opening 11c.
Then, a resist pattern in which was formed was formed.

【0050】次いで,図2(g)を参照して,ゲート電
極材料5を蒸着により堆積し,リフトオフして,ゲート
長0.13μmのT型ゲート電極を形成した。本実施形
態例では,露光精度以下のゲート長を有するT型ゲート
電極が精密に形成された。
Next, referring to FIG. 2G, a gate electrode material 5 was deposited by vapor deposition and lifted off to form a T-shaped gate electrode having a gate length of 0.13 μm. In this embodiment, the T-shaped gate electrode having the gate length equal to or shorter than the exposure accuracy is precisely formed.

【0051】[0051]

【発明の効果】上述したように本発明によれば,上層レ
ジスト膜と下層レジスト膜との間にミキシング防止層が
設けられており,かつ上層レジスト膜及び下層レジスト
膜は個別に露光されるため,リフトオフに適する凸型の
開口を精密に形成することができ,半導体装置の性能向
上に寄与するところが大きい。
As described above, according to the present invention, the mixing prevention layer is provided between the upper resist film and the lower resist film, and the upper resist film and the lower resist film are exposed individually. The convex opening suitable for lift-off can be precisely formed, which greatly contributes to the performance improvement of the semiconductor device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の第一実施形態例断面工程図FIG. 1 is a sectional process drawing of a first embodiment example of the present invention.

【図2】 本発明の第二実施形態例断面工程図FIG. 2 is a sectional process drawing of a second embodiment example of the present invention.

【図3】 電極形成工程説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of an electrode forming process

【図4】 T型電極形成工程説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a T-type electrode forming process

【図5】 第一の従来例断面工程図FIG. 5 is a sectional view of a first conventional example.

【図6】 第二の従来例断面工程図FIG. 6 is a sectional process diagram of a second conventional example.

【図7】 第三の従来例断面工程図FIG. 7 is a sectional process diagram of a third conventional example.

【図8】 第四の従来例断面工程図FIG. 8 is a sectional view of a fourth conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2,23,25 下層レジスト膜 2a,4a,21a,22a,23a,24a,26
a,111a 露光領域 2b,4b,11b,21b,22b,23b,24
b,26b 未露光領域 3 ミキシング防止層 4,24,26 上層レジスト膜 5 ゲート電極材料 6 ゲート電極 7a 第一回露光光 7b 第二回露光光 2c,4c,8c,10c,11c,12c,26c,
27c,28c 開口 10,27 レジスト膜 11 絶縁性レジスト膜 11a ミキシング層 20,29 露光光 21 高感度レジスト膜 22 低感度レジスト膜
1 Substrate 2, 23, 25 Lower layer resist film 2a, 4a, 21a, 22a, 23a, 24a, 26
a, 111a Exposure areas 2b, 4b, 11b, 21b, 22b, 23b, 24
b, 26b Unexposed region 3 Mixing prevention layers 4, 24, 26 Upper resist film 5 Gate electrode material 6 Gate electrode 7a First exposure light 7b Second exposure light 2c, 4c, 8c, 10c, 11c, 12c, 26c ,
27c, 28c Opening 10, 27 Resist film 11 Insulating resist film 11a Mixing layer 20, 29 Exposure light 21 High sensitivity resist film 22 Low sensitivity resist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧山 剛三 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1 番1号 富士通株式会社内 (72)発明者 遠藤 浩 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1 番1号 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−170738(JP,A) 特開 平7−153666(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/26 H01L 21/027 H01L 21/28 H01L 21/306 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Gozo Makiyama 4-1-1 Kamiotanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Within Fujitsu Limited (72) Inventor Hiroshi Endo 4-chome, 1-chome, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa No. 1 within Fujitsu Limited (56) Reference JP-A-61-170738 (JP, A) JP-A-7-153666 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7/26 H01L 21/027 H01L 21/28 H01L 21/306

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に形成された下層レジスト膜を露
光して,該下層レジスト膜に第一の開口を画定する第一
の露光領域を形成する工程と, 次いで,該下層レジスト膜上全面にミキシング防止層を
設ける工程と, 次いで,該ミキシング防止層上に上層レジスト膜を形成
する工程と, 次いで,該上層レジスト膜を露光して,該上層レジスト
膜の該第一の露光領域上の領域に該第一の開口より狭幅
の第二の開口を画定する第二の露光領域を形成する工程
と, 次いで,該上層レジスト膜を現像して,該上層レジスト
膜に該第二の開口を形成する工程と, 次いで,該第二の開口底面に表出する該ミキシング防止
層を除去する工程と, 次いで,該第二の開口底面に表出する該下層レジスト膜
を現像して,該下層レジスト膜に該第一の開口を形成す
る工程とを含むことを特徴とするレジストパターンの形
成方法。
1. A step of exposing a lower-layer resist film formed on a substrate to form a first exposure region defining a first opening in the lower-layer resist film, and then the entire surface of the lower-layer resist film. And a step of forming an upper resist film on the mixing prevention layer, and then exposing the upper resist film to expose the upper resist film on the first exposed region. Forming a second exposure region defining a second opening narrower than the first opening in the region, and then developing the upper resist film to form the second opening in the upper resist film. And a step of removing the mixing prevention layer exposed on the bottom surface of the second opening, and then developing the lower resist film exposed on the bottom surface of the second opening. Form the first opening in the lower resist film A method of forming a resist pattern, comprising the steps of:
【請求項2】 請求項1記載のレジストパターンの形成
方法において, 該下層レジスト膜の形成前に,該第二の開口の形成領域
内に該第二の開口より狭幅の第三の開口を有する絶縁性
レジスト膜を該基板上に形成する工程と, 次いで,該下層レジスト膜の形成後に熱処理して,該絶
縁性レジスト膜の上面及び該第三の開口の側壁面と該下
層レジスト膜との界面に,該絶縁性レジスト膜と該下層
レジスト膜とのミキシングにより形成される,該下層レ
ジスト膜の現像工程で除去されないミキシング層を形成
する工程とを含むことを特徴とするレジストパターンの
形成方法。
2. The method for forming a resist pattern according to claim 1, wherein a third opening having a width narrower than that of the second opening is formed in the formation region of the second opening before the formation of the lower resist film. A step of forming an insulative resist film on the substrate, and then performing a heat treatment after forming the lower layer resist film to form an upper surface of the insulative resist film, a side wall surface of the third opening, and the lower layer resist film. Forming a mixing layer, which is formed by mixing the insulating resist film and the lower resist film, and is not removed in the developing process of the lower resist film, at the interface of Method.
【請求項3】 請求項1又は2記載のレジストパターン
の形成方法において, 該上層レジスト膜の現像,該ミキシング防止層の除去,
及び該下層レジスト膜の現像を,一つの現像工程により
行うことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
3. The method for forming a resist pattern according to claim 1, wherein the upper resist film is developed, the mixing prevention layer is removed,
And a method for forming a resist pattern, wherein the development of the lower resist film is performed in one developing step.
【請求項4】 請求項1,2又は3記載のレジストパタ
ーンの形成方法において, 該上層レジスト膜及び該下層レジスト膜はポジ型レジス
トからなることを特徴とするレジストパターンの形成方
法。
4. The method of forming a resist pattern according to claim 1, 2, or 3, wherein the upper resist film and the lower resist film are made of a positive resist.
【請求項5】 半導体基板上に下層レジスト膜を形成す
る工程と, 該下層レジスト膜を露光して,該下層レジスト膜に第一
の開口を画定する第一の露光領域を形成する工程と, 次いで,該下層レジスト膜上全面にミキシング防止層を
設ける工程と, 次いで,該ミキシング防止層上に上層レジスト膜を形成
する工程と, 次いで,該上層レジスト膜を露光して,該上層レジスト
膜の該第一の露光領域上の領域に該第一の開口より狭幅
の第二の開口を画定する第二の露光領域を形成する工程
と, 次いで,該上層レジスト膜を現像して,該上層レジスト
膜に該第二の開口を形成する工程と, 次いで,該第二の開口底面に表出する該ミキシング防止
層を除去する工程と, 次いで,該第二の開口底面に表出する該下層レジスト膜
を現像して,該下層レジスト膜に該第一の開口を形成す
る工程と, 次いで,該基板上全面にゲート電極材料を堆積した後,
該上層レジスト膜,該ミキシング防止膜及び該下層レジ
スト膜を除去するリフトオフ工程により,該第二の開口
直下の該基板表面にゲート電極を形成する工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a lower layer resist film on a semiconductor substrate, a step of exposing the lower layer resist film to form a first exposure region defining a first opening in the lower layer resist film, Next, a step of forming a mixing prevention layer on the entire surface of the lower layer resist film, a step of forming an upper layer resist film on the mixing prevention layer, and a step of exposing the upper layer resist film to expose the upper layer resist film. Forming a second exposure region defining a second opening narrower than the first opening in a region on the first exposure region, and then developing the upper resist film to form the upper layer A step of forming the second opening in the resist film, a step of removing the mixing prevention layer exposed on the bottom surface of the second opening, and a step of removing the lower layer exposed on the bottom surface of the second opening. After developing the resist film, the lower layer Forming said first opening in the strike layer, then after depositing a gate electrode material on the substrate whole surface,
And a step of forming a gate electrode on the substrate surface immediately below the second opening by a lift-off step of removing the upper resist film, the mixing prevention film, and the lower resist film. Method.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて, 該下層レジスト膜の形成前に,該第二の開口の形成領域
内に該第二の開口より狭幅の第三の開口を有する絶縁性
レジスト膜を該基板上に形成する工程と, 次いで,該下層レジスト膜の形成後に熱処理して,該絶
縁性レジスト膜の上面及び該第三の開口の側壁面と該下
層レジスト膜との界面に,該絶縁性レジスト膜と該下層
レジスト膜とのミキシングにより形成される,該下層レ
ジスト膜の現像工程で除去されないミキシング層を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a third opening having a width narrower than that of the second opening is formed in the formation region of the second opening before the formation of the lower resist film. A step of forming an insulative resist film on the substrate, and then performing a heat treatment after forming the lower layer resist film to form an upper surface of the insulative resist film, a side wall surface of the third opening, and the lower layer resist film. A step of forming a mixing layer, which is formed by mixing the insulating resist film and the lower resist film, and which is not removed by a developing process of the lower resist film, at a boundary surface of the semiconductor device. Method.
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