JP3421268B2 - パターン形成法 - Google Patents

パターン形成法

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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイスや光
デバイスを作製する上で必要となる多層レジスト膜を用
いたパターン形成法に関するものである。
【０００２】
【従来の抜術】基板上に図形状の金属膜を形成する方法
としてステンシル形状を持つレジスト膜を用いたリフト
オフ法がある。リフトオフ法は、基板上に形成した図形
状のレジスト膜をマスクとして金属を基板上に蒸着した
後、該レジスト膜を溶媒に溶かし、該レジスト膜とその
上に蓄積している金属とを基板から除去して、基板上に
図形状の金属膜を残す方法である。
【０００３】また、ステンシル形状とは、上記レジスト
膜の開口部の周縁が、ひさし状にせり出していることを
特徴とするレジスト膜形状である。このステンシル形状
が開口部のレジスト膜壁面に金属が蒸着されない部分を
作り、溶媒によるレジスト膜の除去、すなわちリフトオ
フ工程を可能にする。上記リフトオフ法には、単層レジ
スト法（ブロムベンゼン処理：Ｃ6Ｈ5Ｂｒ）とＰＭＧＩ
（Poly-dimethylglutarimife）を用いた２層レジスト法
や特願平１０−７５２３号に示された方法がある。
【０００４】半導体レーザー等の光デバイス工程では半
導体基板上に厚い金属膜を形成する必要が有り、このよ
うな場合は、金属膜のエッチング方法に比べてリフトオ
フ法は有効な手段である。単層レジスト法はプロセスが
簡単である反面、ひさし部分のせり出しが少なく、ま
た、密着露光や縮小投影などの露光方式の違いによって
ステンシル形状が大きく異なり、特に密着露光方式で
は、次に説明するように、リフトオフ処理をしたときに
不要部分の金属膜が基板上に残ってしまうという問題が
起こることが多い。
【０００５】一方、２層レジスト法は露光方式の違いの
影響を受けずに不要部分の金属膜を取り除くのに有効な
方法である。
【０００６】（単層レジスト法）；コンタクト露光方式
による単層レジスト膜を用いた従来のパターン形成法の
一例を図３に示す。図に示すように、（ａ）半導体基板
１上にフォトレジスト膜２を形成し、フォトマスク３を
介し紫外線４を照射し露光を行う。（ｂ）有機溶剤（ブ
ロムベンゼン、モノクロロベンゼン等）に浸漬しフォト
レジスト膜２の表面に難溶化層５を形成する。（ｃ）現
像液６を用いて現像処理を行い、ステンシル形状を形成
する。この方法はプロセスが簡単である反面、コンタク
ト露光方式において、フォトレジスト膜２とフォトマス
ク３の密着性が悪いと、たとえステンシル形状が形成で
きても、半導体基板１とフォトレジスト膜２との界面部
分のフォトレジスト膜２の開口幅が難溶化層５の開口幅
よりも狭くなってしまう欠点がある。
【０００７】（ＰＭＧＩによる２層レジスト法）；上記
問題を解決した２層レジスト法を用いた従来のパターン
形成法の一例を図４に示す。図に示すように、（ａ）半
導体基板１上に下層レジスト膜としてＰＭＧＩ膜７を塗
布し、２００℃以上の熱処理をする。（ｂ）ＰＭＧＩ膜
７上に上層レジスト膜８（フォトレジスト膜）を塗布し
９０℃から１１０℃程度の温度でプリベークを行った
後、フォトマスク３を介して紫外線４によりパターン露
光を行う。（ｃ）上層レジスト膜８の現像処理後、上層
レジスト膜８をフォトマスクとし遠紫外線９によるＰＭ
ＧＩ膜７の露光を行う。（ｄ）上層レジスト膜８が現像
されない溶液を用いてＰＭＧＩ膜７を現像すればステン
シル形状が形成できる。（ｅ）金属膜を全面に蒸着し、
上層レジスト膜８とＰＭＧＩ膜７を除去すれば半導体基
板１の必要な部分のみに金属膜１０のパターンが形成で
きる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のパ
ターン形成法においては、単層レジスト法ではプロセス
は簡単であるが、良好なステンシル形状が得られない。
また、ＰＭＧＩによる２層レジスト法では、２００℃以
上の高温熱処理が必要になること、リフトオフ処理にお
いてアセトンの有機溶媒で簡単に下層レジスト膜が溶解
できない等、プロセスが複雑となってしまうという問題
がある。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、パターン形状の高精度化が図れると
共に、プロセス時間の短縮が可能なパターン形成法を提
供することを目的とする。
【００１０】
【発明が解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、半導体基板上に多層レジスト膜
を用いてステンシル形状を形成するパターン形成法にお
いて、前記半導体基板上に第１のレジスト膜を形成する
工程と、前記第１のレジスト膜に第２のフォトマスクよ
りも広いパターン幅を持つ第１のフォトマスクを介して
紫外線を照射する第１の露光工程と、前記第１のレジス
ト膜表面上に層間膜を形成する工程と、前記層間膜上に
第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２のレジス
ト膜上に第１のフォトマスクよりパターン幅の狭い前記
第２のフォトマスクを介して紫外線を照射する第２の露
光工程と、現像処理工程とを行う。また、半導体基板上
に多層レジスト膜を用いてステンシル形状を形成するパ
ターン形成法において、前記半導体基板上に第１のレジ
スト膜を形成する工程と、前記第１のレジスト膜表面上
に層間膜を形成する工程と、前記層間膜に第２のフォト
マスクよりも広いパターン幅を持つ第１のフォトマスク
を介して紫外線を照射する第１の露光工程と、前記層間
膜上に第２のレジスト膜を形成する工程と、前記第２の
レジスト膜上に第１のフォトマスクよりパターン幅の狭
い前記第２のフォトマスクを介して紫外線を照射する第
２の露光工程と、現像処理工程とを行う。
【００１１】また、前記層間膜は前記第１及び第２のレ
ジスト膜とミキシングせず、かつ、前記現像処理工程は
前記第１及び第２のレジスト膜及び前記層間膜を除去し
てパターン形成を行う。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、参考例のパターン形成法
を示す図である。図に示すように、（ａ）先ず、市販さ
れているレジスト溶液（例えば：シプレイ社製：Ｓ１８
３０）を用いて、半導体基板１上に第１のレジスト膜、
すなわち下層レジスト膜１１を形成し、通常の熱処理
（９０℃〜１１０℃）を施す。続いて下層レジスト膜１
１全体に紫外線４を照射させる。
【００１３】（ｂ）次に、スピンコーターにより層間膜
１２（例えば；東京応化社製：ＴＳＰ−７Ｃ）の薄層を
形成し、熱処理（９０℃〜１１０℃）を行う。ここで、
下層レジスト膜１１と層間膜１２はミクシングしない。
【００１４】（ｃ）次に、第２のレジスト膜、すなわち
上層レジスト膜８（例えば：シプレイ社製：Ｓ１８３０
やＳＪＲ５４４０）をスピンコーターによりに塗布し、
熱処理（９０℃〜１１０℃）を施す。ここで、上層レジ
スト膜８と層間膜１２もミクシングしない。その後、フ
ォトマスク３を介して紫外線４によるパターン露光を行
う。
【００１５】（ｄ）次に、アルカリ性現像液６（例え
ば：シプレイ社製：ＭＰディベロッパー）により処理を
行えば、水溶性ポリマーである層間膜１２と下層レジス
ト膜１１が溶解し、良好なステンシル形状が形成でき
る。なお、工程（ａ）の紫外線４の照射は、工程（ｂ）
の層間膜形成後でも良い。
【００１６】図２は、本発明に係わるパターン形成法を
示す図である。参考例のパターン形成法では、図１
（ａ）の工程において下層レジスト１１全体に紫外線４
を照射しているため、図１（ｄ）のステンシル形状にお
いて、下層レジスト膜１１の広がり形状は、現像処理条
件によって異なってくる。そこで、上記紫外線４の照射
時においてフォトマスクを介してあらかじめ露光してお
けば現像時に下層レジスト層１１のパターン幅の制御さ
れた形状が可能となる。
【００１７】すなわち、本発明に係わるパターン形成法
では、図に示すように、（ａ）半導体基板１上に下層レ
ジスト層１１を形成する。（ｂ）下層レジスト層１１に
形成するパターン幅として、上層レジスト層８のパター
ン幅（フォトマスク３のパターン幅）より広い第１のフ
ォトマスク１３により１回目の露光を行う。（ｃ）層間
膜１２を形成後、上層レジスト膜８を形成し、第１のフ
ォトマスク１３よりパターン幅の狭い所望の第２のフォ
トマスク３により２回目の露光を行う。（ｄ）アルカリ
性現像液処理により、下層レジスト膜１１と上層レジス
ト膜８のパターン幅が共に制御された良好なステンシル
形状が得られる。
【００１８】上述のように、本発明のパターン形成法は
簡単なプロセスにより、プロセス時間の短縮が可能とな
り、良好なステンシル形状が得られる。また、下層レジ
スト膜１１と上層レジスト膜８の間に層間膜１２を形成
したので、下層レジスト膜１１と上層レジスト膜８との
界面状態の明確な良好なステンシル形状が簡単なプロセ
スにより可能となる。この効果により、厚い金属膜を形
成する場合や、大きな基板段差部分においてもそれに対
応したレジスト膜を形成すれば、パターン寸法精度の高
いステンシル形状が形成できる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパタ
ーン形成法においては、第１のレジスト膜と第２のレジ
スト膜の界面状態の明確な良好なステンシル形状が簡単
なプロセスにより可能となり、パターン形状の高精度化
が図れると共に、プロセス時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例のパターン形成法を示す図である。
【図２】本発明に係わるパターン形成法を示す図であ
る。
【図３】単層レジストを用いた従来のパターン形成法を
示す図である。
【図４】ＰＭＧＩによる２層レジスト法を用いた従来の
パターン形成法を示す図である。
【符号の説明】
１ 半導体基板 ２ フォトレジスト膜 ３ フォトマスク（第２のフォトマスク） ４ 紫外線 ５ 難溶化層 ６ 現像液 ７ ＰＭＧＩ膜 ８ 上層レジスト膜（第２のレジスト膜） ９ 遠紫外線 １０ 金属膜 １１ 下層レジスト膜（第１のレジスト膜） １２ 層間膜 １３ 第１のフォトマスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小高 勇 東京都渋谷区桜丘町20番１号 エヌティ ティエレクトロニクス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−170738（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−3891（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−100428（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板上に多層レジスト膜を用いてス
    テンシル形状を形成するパターン形成法において、前記
    半導体基板上に第１のレジスト膜を形成する工程と、前
    記第１のレジスト膜に第２のフォトマスクよりも広いパ
    ターン幅を持つ第１のフォトマスクを介して紫外線を照
    射する第１の露光工程と、前記第１のレジスト膜表面上
    に層間膜を形成する工程と、前記層間膜上に第２のレジ
    スト膜を形成する工程と、前記第２のレジスト膜上に第
    １のフォトマスクよりパターン幅の狭い前記第２のフォ
    トマスクを介して紫外線を照射する第２の露光工程と、
    現像処理工程とを有することを特徴とするパターン形成
    法。
  2. 【請求項２】半導体基板上に多層レジスト膜を用いてス
    テンシル形状を形成するパターン形成法において、前記
    半導体基板上に第１のレジスト膜を形成する工程と、前
    記第１のレジスト膜表面上に層間膜を形成する工程と、
    前記層間膜に第２のフォトマスクよりも広いパターン幅
    を持つ第１のフォトマスクを介して紫外線を照射する第
    １の露光工程と、前記層間膜上に第２のレジスト膜を形
    成する工程と、前記第２のレジスト膜上に第１のフォト
    マスクよりパターン幅の狭い前記第２のフォトマスクを
    介して紫外線を照射する第２の露光工程と、現像処理工
    程とを有することを特徴とするパターン形成法。
  3. 【請求項３】前記層間膜は前記第１及び第２のレジスト
    膜とミキシングせず、かつ、前記現像処理工程は前記第
    １及び第２のレジスト膜及び前記層間膜を除去してパタ
    ーン形成を行うことを特徴とする請求項１または２に記
    載のパターン形成法。
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