JPH01129417A - 半導体素子における微細パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ＩＣ（集積回路）　、ＬＳＩ　　（大規模
集積口ＦＩｓ）等における回路パターンを形成する半導
体素子における微細パターンの形成方法に関するもので
ある。

（従来の技術） 半導体素子の微細パターンの形成技術に関しては、昭和
６２年１月、沖電気研究開発第１３３号Ｖｏｌ　５４．
　Ｎｏ、　１　ｒサブミクロン領域におけるパターン形
成技術」　（ベージ８５．８６）に記載されている。

ＩＣ，ＬＳＩにおける微細パターンの形成方法として多
層レジスト法がある。この方法は異種のレジストを重ね
た構造を用い、下層レジストによる下地基板の平坦化、
あるいは低反射化の効果により上層レジストのパターン
形成における解像度を上げ、それによって微細パターン
の形成を可能にしようという技術である。

多層レジスト法には、上層レジストパターンを下層レジ
ストに転写する方法により、Ｄｅｅｐ　ＵＶ（以下、必
要に応じて遠紫外光と記す）−括露光法とＲＩＥ法があ
る。

このうち、Ｄｅｅｐ　ＵＶ−括露光法は下層レジストに
Ｄｅｅｐ　　ＵＶ光に対する感光性を持つレジストを用
い、上層のレジストパターンをマスクとしてＤ８ｅｐＵ
Ｖ光の一括露光により下層レジストに上層レジストのパ
ターンを転写する。

第２図にＤｅｅｐ　ＵＶ光による一括露光法を用いた２
層レジスト法の代表例を示す。ここに示した例は、上層
レジストにＵＶ光（以下、必要に応じて紫外光と記す）
に対するポジ型レジストを、下層にＤｅｅｐ　ＵＶ光に
対するポジ型レジストを用いた２層レジストプロセスの
例である。

まず、第２図ｆａ）に示すＳｉ基板１上に、第２図ｆｂ
ｌに示すように下層レジスト２を形成し、次いで、第２
図（ｃｌに示すように下層し・シスト２上に上層レジス
ト３を形成する。このとき、下層レジスト２上に上層レ
ジスト３を直接積、）すると、その界面において、混合
層（以下、インタレイヤという）４が形成される。

このように、土石レジスト３、下層レジスト２を形成し
た後、第２図（ｄ）のように、マスク５を介してＵＶ光
６によるホトリソグラフィーにより、第２図ｆｅ）のよ
うにレジスト３のパターンを形成する。

次に、第２図（ｆ）に示すように、インタレイヤ４の部
分を酸素プラズマ、または等方的な現像により取り除く
。

次に、第２図（ｇ）に示すように上層レジスト３のパタ
ーンをマスクとしてＤｅｅｐ　ＵＶ光７を用いてＤｅｅ
ｐ　ＵＶ−一括露光法により、下層レジスト２に上層レ
ジスト３のパターンを転写する。

次に、第２図（ｈ）に示すように、下層レジストを現像
し、最終のレジストパターンを得る。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、以上のプロセスでは、現像プロセスを２回行わ
なければならず、工程が複雑であるという欠点かあ一１
ｔ二。

この発明は前記従来技術がもっている問題点のうち、工
程が？！碓であるという点について解決した半導体素子
における微細パターンの形成方法を提供するものである
。

（問題点を解決するための手段） この発明は、半導体素子における微細パターンの形成方
法において、下地基板上に遠紫外に感光する下層レジス
トを形成した後に紫外光に感光性□ をもちかつ遠紫外光に対して不透明化する材料を含んだ
高分子膜を上層に形成する工程と、紫外光により露光を
行って上層の高分子膜を遠紫外光に対して透明な領域と
不透明な領域とを形成した後遠紫外先による一括露光を
行う工程とを導入したものである。

（作　　用） この発明によれば、半導体素子における微細パターンの
形成方法に以上のような工程を導入したので、上層の高
分子膜形成後にマスクを介して紫外光を照射すると、高
分子膜は紫外光が照射された部分が遠紫外光に対して不
透明になり、紫外光が照射されない部分は透明のままで
あり、次に遠紫外光の一括露光後に高分子膜を除去する
と、インタレイヤ、下層レジストの現像は連続的に行え
、したがって前記問題点を除去できろ。

（実　施　例） 以下、この発明の半導体素子における微細パターンの形
成方法の実施例について図面に基づき説明する。第１図
（ａ）ないし第１図ｆｈｌはその一実施例の工程断面図
である。

この実施例では、下層のレジストとしてクロロメチル化
ポリスチレン（以下ＣＭＳという）を、上層の高分子と
１ノてジフヱニルナイトロンを含む高分子（例えばゼネ
ラル・エレクトリック社製ＣＥＭ。

以下ＣＥＭという）を用いた例について説明する。

まず、第１図（、）に示すように、下地基板１１上にＤ
ａｅｐ　ＵＶ光に感光する下層レジスト１２であるＣＭ
Ｓを回転塗布法により形成する。

次に、１３０°以下の温度で加熱処理をホットプレート
上またはオーブン中で行う。

次に、第１図（ｂ）に示すように、インタレイヤ１３と
してポリビニルアルコール膜（以下、ＰＶＡ膜という）
を形成するため、ＰＶＡの５％水溶液を用い、回転塗布
法によりＰＶＡ膜を形成する。

次に、第１図ｉｃ＞に示すようにＣＥＭ膜１４を回転塗
布法により形成する。以上の塗布の過程において、各膜
厚は、ＣＭＳは１．５　μｍ以下、ＰＶＡは０．２７１
ｍ以下、ＣＥＭは１μｍ以下の膜厚になるようにする。

次に、第１図（ｄｉに示すように、ＵＶ光１６によりマ
スク１５を用いて上層のＣＥＭ膜にマスクパターンの転
写を行う。この操作により、ＣＥＭ膜１４はＵＶ光１６
が照射された部分はＤｅｅｐ　ＵＶ光１７　（第１図（
ｅ））に対して不透明になり、ＵＶ光１６が照射されな
い部分１よりｅｅｐ　ＵＶ光１７に対しては透明のまま
である。

次に、第１図ｔｅｌに示すようにＤｅｅｐ　ＵＶ光１７
の一括露光を行う。このＤｅｅｐ　ＵＶ光１７の波長と
しては、２００〜２５０μｍのＤｅｅｐ　ＵＶ光を用い
る。

Ｉ：λ上の過程において、Ｄｅｅｐ　ＬＩＶ光１７の照
射は、エネルギとしては２００ｍｊを越えない程度の露
光量で行う。

次に、第１図ｆｆ）に示すように、上層のＣＥＭｌｌｉ
１４をアニソールまたはキシレン、またはエチルベンゼ
ンなどの芳香族系溶媒により除去する。除去の方法とし
ては、パドルもしくはスプレーにより３０　ｓｅｃ　〜
１ｍ１ｎ程度行う。

次に、スピンドライもしくはＮ２ブローにより乾燥させ
た後、インタレイヤ１３のＰＶＡを水により第１図（ｇ
）に示すように除去する。このときの方法としてはＣＥ
Ｍ膜１４の除去と同様に行う。

次にスピンドライもしくはＮ２ブローにより水を乾燥さ
せた後、第１図（ｈｌに示すように下層レジスト１２の
ＣＭＳの現像を行う。このときの現像方法は、単層レジ
ストの場合の現像方法に準じて行う。例えば、イソアミ
ルアセテートとエチルセルソルブアセテートの混合液を
用い、デイツプもしくはスプレー現像により現像する。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明によれば、Ｄｅｓ
ｐ　ＵＶ光に感光するレジストを下層に、ＵＶ光に対し
て感光性をもちかっＵＶ光に感光することによりＩ）ｓ
ａｐ　ＵＶ光に対し不透明化する材料を含んだ高分子膜
を上層に用いてパターン形成を行うようにしたので、２
層レジストゴロセスの従来の方法に比べ、現像処理は１
回で済み、また、インタレイヤの除去操作も必要ないの
で、工程が簡単になる。

また、インタレイヤ、上Ｍの高分子膜の形成ハ連続的に
行えるとともに上層の高分子膜の除去、インタレイヤの
除去および下層レジストの現像は連続的に膜表面に除去
液まＩ：は現像液を供給することにより行えるので、こ
の方法を実行するために必要な装置の構成は従来の方法
よりも単純化することが可能である。

さらに、回路パターンの転写は上層のＬＪＶ感光性の高
分子膜により行われるので、従来の多層レジストの場合
と同様に、ド地基板による平坦化あるいは低反射化の効
果により、実用解像度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１１）ないし第１図ｆｈｌばこの発明の半導体
素子における微細パターンの形成方法の一実施例の工程
断面図、第２図ｉａ）ないし第２図（ｈ）は従来の遠紫
外光−括露光法による半導体素子における微細パターン
の形成方法の工程断面図である。 １１・・下地基板、１２・下層レジスト、１３・・・イ
ンタレイヤ、１４・・・ＣＥＭｐ、１６・・・ＵＶ光、
１７　　・Ｄｅｅｐ　ＵＶ光。 本をｊ％＋工１律価ａ 第１図 （ａ）　　　　　［ビ＝＝＝＝＝「＝＝で＝＝＝Ｆトハ
ｌ第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）下地基板上に遠紫外光に対して感光する下層レジ
   ストの形成後水溶性ポリマのインタレイヤを介して紫外
   光に対して感光性をもちかつ紫外光に感光することによ
   り遠紫外光に対して不透明化する材料を含んだ光分子膜
   を上層に形成する工程と、 （ｂ）紫外光の露光を行って上記高分子膜に遠紫外光に
   対して透明な領域と不透明な領域とを形成する工程と、 （ｃ）遠紫外光による一括露光を行った後上記上層の高
   分子膜を除去する工程と、 （ｄ）上記インタレイヤ除去後上記下層レジストを現像
   する工程と、 よりなる半導体素子における微細パターンの形成方法。