JPH02213122A

JPH02213122A - レジストパターンの製造方法

Info

Publication number: JPH02213122A
Application number: JP3433989A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hosono; 細野　仁志
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1989-02-14
Filing date: 1989-02-14
Publication date: 1990-08-24

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】皇呈上色肌朋分団本発明はオーバーハング構造を有するレジストパターン
の製造方法及び該レジストパターンを用いて半導体素子
を製造する方法に関するものである。

従ｍ支丘フォトリソグラフィ技術においては、１枚のフォトマス
ク（レティクル等）を用いて単層のレジストにパターン
を形成した場合、レジストのパターンは２次元的に形成
されるのみで、レジストの厚さが部分的に異なるような
三次元パターンを形成することはできない、そこで、三
次元パターン構造を有するレジストパターンを形成する
ためには、従来より多層レジスト法等が用いられている
。

が”しよ゛とする蕾しかしながら、前記多層レジスト法では、複数枚のフォ
トマスクが必要とされ、レジスト層の眉間に無機膜を設
ける工程等が必要となり、工程が複雑且つ多数で煩雑に
なるという問題がある。

そこで本発明の目的は、１枚のフォトマスクを用いて少
ない工程数で三次元パターン構造、なかでもオーバーハ
ング構造を有するレジストパターンを製造することを目
的とする。

また本発明の他の目的は、従来の２次元的なレジストパ
ターンでは製造不可能か、又は製造困難な半導体素子を
製造することを目的とする。

蕾　を　゛するための上記の目的を達成するため本発明では、半導体基板上に
レジストをコーティングし、プリベークした後、露光を
行い、現像後、ポストベークして硬化させるネガ型レジ
ストのパターニングにおいて、光透過率の高い透光性基
板上に光を完全に透過する部分と、光を完全に遮蔽する
部分と、所望の光量の光のみを透過させる半遮光部分と
が設けられているフォトマスクを用いて前記露光を行う
構成としている。

また、本発明では、半導体基板上にレジストをコーティ
ングし、プリベークした後、光透過率の高い透光性基板
上に光を完全に透過する部分と、光を完全に遮蔽する部
分と、所望の光量の光のみを透過させる半遮光部分とが
設けられているフォトマスクを用いて露光を行い、現像
後、ボス１−へ−りして硬化させるネガ型レジストのパ
ターニングによって、オーバーハング構造を存するレジ
ストパターンを形成し、該レジストパターンを介して半
導体基板の表面処理を行う構成としている。

立−且このような構成によると、半遮光部分を透過した光によ
って露光されるレジストの厚さは、その光の光量によっ
て変化するので、半遮光部分の光源からの光の遮光量を
！ｌｊｉ節することによって、オーバーハング構造を有
するレジストパターンを製造することができる。

また、オーバーハング構造を有するレジストパターンを
用いた場合、蒸着等の表面処理を、例えば半導体基仮に
対して斜め方向からでも行うことができるので、２次元
的なレジストパターンでは製造不可能か、又は製造困難
な半導体素子を製造することができる。

！ＬＪＩＩ以下、本発明を図面に基づいて説明する。

尚、本発明では一般に知られているネガ型レジストのパ
ターニングを用いると共にそのプロセスの一部について
改良を加えているので、まず−船釣なネガ型レジストの
パターニングについて第７図を参照して説明しておく、
同図において、ステップ（１１）でレジストを半導体基
板の表面にスピンコーティングする。ステップ（Ｉ２）
でプリベークした後、ステップ（１３）でフォトマスク
を介して光源からの光で露光することによって、フォト
マスクのパターンをレジストに転写する。ステップ（Ｉ
４）で現像を行うと半導体基板上にレジストパターンが
形成される。ステップ（１１５）でポストベークしてレ
ジストパターンを安定化し、ステップ（■６）でディー
プＵＶ硬化を施すことによってレジストパターンの強度
を上げる。そしてステップ（Ｉ７）において、蒸着、エ
ツチング、イオン注入等を行うと半導体基板上に所望の
パターンが形成される。

第１図は、本発明の一実施例によってオーバーハング構
造を有するレジストパターンが製造される形態を断面的
に示す工程図である。

第１図（ａ）に示すように、フォトマスクは光透過率の
高い透光性基板（３）上に遮光部材（４）及び半遮光部
材（５）が設けられて成るものである。透光性基板（３
）及び遮光部材（４）は従来よりフォトリソグラフィに
用いられているものでよく、透光性基板（３）としては
、ガラス、石英等から成るものを用いることができる。

遮光部材（４）としては、クロムマスク。

エマルジゴンマスク、ＮＩ化鉄マスク等を用いることが
できる。遮光部材（４）は光を完全に遮蔽する部分を構
成し、透光性基板（３）のみから成る部分は光を完全に
透過する部分を構成する。

半遮光部材（５）は、光源からの光を一部吸収又は反射
することによって所望の光量の光のみを透過させる半遮
光部分を構成しうるものであればよい。

例えば、特開昭５２−１２９３８１号公報等に開示され
ているような多孔π化されたフォトレジストやそれに色
素を含浸させたもの、ハーフトーンになるように調節さ
れたエマルジョンマスク等を用いることができる。また
、遮光部材（４）と同様の材料から成り、半導体基板（
２）上のレジスト（１）の解像限界未満の微細なパター
ンによって構成されたものでもよい、このパターンとし
ては、ストライブパターン、チェンクパターン、ドツト
パターン等が挙げられるが、パターンの大小、パターン
を構成する遮光部材による遮光部分と光透過部分との比
率等を変化させることによって半遮光部材（５）の遮光
量を調節することが可能である。また、上述したように
レジスト（１）の解像限界未満の微細なパターンであれ
ば、半遮光部材（５）として用いうるが、パターンの間
隔はｇ線（４３６ｎｓ＋　）の紫外線に対して０゜４１
未満、また１ＩＩＡ　（３６５ｎｍ　）の紫外線に対し
ては０．３趨未満であるのが好ましく、特に０．１〜０
゜２ｎの範囲である場合、レジスト（１）面に対して均
一で、且つ安定した光を照射する点で優れている。

露光工程において、第１図（ａ）に示すように光源（図
示せず）からの光（矢印）は透光性基板（３）を透過し
た後、遮光部材（４）が設けられている範囲（Ｃ）にお
いては遮蔽され、レジスト（１）は露光されない、従っ
て第１図（ｂ）に示すように、視検後、範囲（Ｃ）のレ
ジスト（１）は半導体基板（２）上には残らない、また
、透光性基板（３）のみを透過する範囲（Ａ）において
は、レジスト（１）は充分に露光されるので、第１図ら
）に示すように略完全に半導体基板（２）上に残る。半
遮光部材（５）が設けられている範囲（Ｂ）を透過した
光は、レジスト（１）中を進む途中でその露光エネルギ
ーがすべてレジスｌに吸収されてしまう程度の露光エネ
ルギーしか有していないので、露光は途中までしか行わ
れず、現像後、第１図０））に示すようにレジスト（１
）の光が入射した表面部分のみが残ることになる。

第２図〜第５図は本発明によって製造されるオーバーハ
ング構造を有するレジストパターンの一例を示す断面図
である。

第２図のレジストパターンは、第１図（ａ）に示すフォ
トマスクと同様に、遮光部材（４）の両側に対称に半遮
光部材（５）が設けられたフォトマスクを用いて形成さ
れたもので、断面が左右に対称なはみ出し量及び厚さを
有するオーバーハング構造となっている。

第３図のレジストパターンは、遮光部材（４）の片側に
のみ半遮光部材（５）が設けられたフォトマスクを用い
て形成されたもので、断面が左右に非対対称で、片側に
のみオーバーハング構造が形成されている。

オーバーハング構造のレジストパターンのはみ出し量は
、半遮光部材（５）の幅を変化させることによって！ｌ
＃節することができる。また、オーバーハング構造のレ
ジストパターンの厚さは、半遮光部材（５）の遮光量に
よって調節することができる。従って、第４図に示すよ
うに階段状のオーバーハング構造を形成することもでき
る。また、連続的に遮光量を変化させた半遮光部材を用
いて、第５図に示すような逆テーパー状のオーバーハン
グ構造を有するレジストパターンを形成することも可能
である。

第６図は、本発明の一実施例によって半導体素子が製造
される形態を示す工程断面図であり、片側にオーバーハ
ング構造を有するレジストに対して斜め方向からの蒸着
（矢印）を行っている状態が示されている。

従来の２次元的に形成されたレジストパターンを用いた
場合には、金属等の蒸着、エツチング、イオン注入等の
表面処理を半導体基板（２）に対して垂直方向に行って
いるので、レジストパターンの開口部の大きさによって
、半導体基板（２）上への表面処理の大きさが制限され
る。斜め方向から表面処理を行うことによってこの大き
さを小さくしようとしても、レジスト（１）の表面や開
口部分の側面で遮蔽されるため基板（２）上に有効な表
面処理を施すことは不可能とされている。

ところが、オーバーハング構造を有するレジストパター
ンを用いて斜め方向から前記表面処理を施した場合、そ
の構造のはみ出し量及び厚さを調節することによって、
半導体基板（２）上に必要な大きさの表面処理のみを施
すことが可能となる。Ｈえば第６図に示すように、斜め
方向からの金属の蒸着を行った場合では、レジスｌ−（
１）の表面及び開口部分の側面で余分な蒸着が制限され
ることによって、基板（２）上にレジスト（１）の開口
部よりも微細な金属膜（６）が形成される。

このように、本発明によれば半導体基板上に微細な表面
処理を施すことが可能となるので、様々な種類の半導体
素子を従来よりも小さいサイズで製造することができる
。

光五夏処果以上説明したように本発明によれば、１枚のフォトマス
クを用いて少ない工程数でオーバーハング構造を有する
レジストパターンを製造することができる。

また、本発明によれば、従来の２次元的なレジストパタ
ーンでは製造不可能か、又は製造困難な半導体素子を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によってオーバーハング構造
を有するレジストパターンが製造される形態を断面的に
示す工程図であり、第２図、第３図、第４図及び第５図
は本発明によって製造されるオーバーハング構造を有す
るレジストパターンの一例を示す断面図である。第６図
は本発明の一実施例によって半導体素子が製造される形
態を断面的に示す工程図である。第７図はネガ型レジス
トのパターニングの概略を示す工程図である。（１）・・−・レジスト、　（２）−・半導体基板（３
）・・・透光性基板、（４）・・−遮光部材。（５）・−・・半遮光部材、（６）・−金属膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板上にレジストをコーティングし、プリ
ベークした後、露光を行い、現像後、ポストベークして
硬化させるネガ型レジストのパターニングにおいて、光
透過率の高い透光性基板上に光を完全に透過する部分と
、光を完全に遮蔽する部分と、所望の光量の光のみを透
過させる半遮光部分とが設けられているフォトマスクを
用いて前記露光を行うことを特徴とするオーバーハング
構造を有するレジストパターンの製造方法。
（２）半導体基板上にレジストをコーティングし、プリ
ベークした後、光透過率の高い透光性基板上に光を完全
に透過する部分と、光を完全に遮蔽する部分と、所望の
光量の光のみを透過させる半遮光部分とが設けられてい
るフォトマスクを用いて露光を行い、現像後、ポストベ
ークして硬化させるネガ型レジストのパターニングによ
って、オーバーハング構造を有するレジストパターンを
形成し、該レジストパターンを介して半導体基板の表面
処理を行うことを特徴とする半導体素子の製造方法。