JPH04250616A - 半導体装置の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係わり、特に半導体基板上にレジストのパターンを形
成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板上にパターンを形成する際の
パターニング工程を図面に基づき説明する。

【０００３】この場合、下層レジストに、遠紫外（Ｄｅ
ｅｐ　　Ｕｌｔｒａ　　Ｖｉｏｌｅｔ、以下ＤＵＶと言
う）光に対するネガ型レジストを用い、上層レジストに
紫外（Ｕｌｔｒａ　　Ｖｉｏｌｅｔ、以下ＵＶと言う）
光に対するポジ型レジストを用いた場合の例である。

【０００４】まず、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１上に形成された被エッチング膜２上に下層レジスト
３を形成した後、その上に上層レジスト４を形成する。 この場合、被エッチング膜は、例えば酸化膜である。

【０００５】次に、図２（ｂ）に示すように、マスク５
を用いてＵＶ光６によるホトリソグラフィにより図２（
Ｃ）に示すように、上層レジスト４のパターンを形成す
る。次に、図２（ｄ）に示すように、上層レジスト４の
パターンをマスクとしてＤＵＶ光７により、下層レジス
ト３に上層レジスト４のパターンを転写する。

【０００６】次に、図２（ｅ）に示す下層レジスト３を
現像後、図２（ｆ）に示すような最終のレジストパター
ンを得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のプロセ
スでは、上層レジスト４と下層レジスト３の界面で、以
下に述べる理由により、下層レジストの溶解が起こり、
微細パターンの形成を困難にしていた。

【０００８】すなわち、上層レジスト４に用いられるポ
ジ型レジストは、フェノールノボラック樹脂が用いられ
ており、それに感光剤を添加あるいは結合させて使用す
る様式のものが用いられてれおり、溶媒としてはエチル
セロソルブアセテート（以下ＥＣＡと言う）が使用され
てきた。この溶媒は、多くの樹脂に対して溶解性をもち
、下層レジスト３に用いられるネガ型レジストに対して
も溶解性をもつものである。従って、ネガ型レジスト膜
上にポジ型レジストを塗布する場合、その界面でポジ型
レジストの溶媒によるネガ型レジストの溶解が起こり、
特にポジ型レジストが滴下されるネガ型レジストの中心
部において、滴下の衝撃も加わり最も溶解が進む。 その結果、ポジ型レジスト表面およびレジスト界面で凹
凸が生じるので、微細パターン形成に必要な平坦なレジ
スト膜を確保できない。

【０００９】この発明は、前記従来技術がもっている問
題の平坦なレジスト膜を確保できない点について解決し
、微細パターン形成を目的とする半導体装置の製造方法
を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、下層レジス
ト３上に上層レジスト４を形成する工程において、極性
溶媒に溶解させたレジスト材料により形成した下層レジ
スト上には、非極性溶媒に溶解させたレジスト材料によ
り上層レジストを形成し、また、非極性溶媒に溶解させ
たレジスト材料により形成した下層レジスト上には極性
溶媒に溶解させたレジスト材料により上層レジストを形
成することにより前記課題を解決できるものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、下層レジストに非極性溶媒を
用いた場合、上層レジストは極性溶媒を用い、また、下
層レジストに極性溶媒を用いた場合、上層レジストは非
極性溶媒を用いる。

【００１２】その結果、本発明の上層レジストと下層レ
ジストの界面では溶解はほとんど起こらず、前記問題点
を解決できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を用いて説明す
る。

【００１４】この場合、下層レジストにＤＵＶ光に対す
るネガ型レジストを用い上層レジストにＵＶ光に対する
ポジ型レジストを用いた場合の例である。

【００１５】まず、図１（ａ）に示すように、半導体基
板上１１上に形成した被エッチング膜１２上に下層レジ
スト１３を形成した後、ヒドロキシル基を分子中に含む
乳酸エチルの極性溶媒を用いた上層レジスト１４を形成
する。

【００１６】この場合、被エッチング膜１２は酸化膜で
ある。

【００１７】次に、図１（ｂ）に示すようにマスク１５
を用いてＵＶ光１６によるホトリソグラフィにより、図
１（ｃ）に示すように、上層レジスト１４のパターンを
形成する。

【００１８】次に、図１（ｄ）示すように、上層レジス
ト１４のパターンをマスクとして、ＤＵＶ露光により、
下層レジスト１３に上層レジスト１４のパターンを転写
する。

【００１９】次に、図１（ｅ）に示す下層レジスト１３
を現像処理後、図１（ｆ）に示す最終のレジストパター
ンを得る。

【００２０】従来技術及び本発明のウェハ上での膜厚分
布の実験例を以下に示す。この膜厚は上層レジストと下
層レジストの総膜厚であり、その膜厚を光学的手段によ
り測定した。

【００２１】また、上層レジストはＵＶ光に対するポジ
型レジストとして東京応化工業社製ＴＳＭＲ８９００（
商品名）（フェノールノボラック樹脂と感光剤の混合物
）を用い、下層レジストはＤＵＶ光に対するネガ型レジ
ストとして東ソー社製クロロメチル化ポリスチレンを用
いる。

【００２２】この場合に用いたウェハは６インチウェハ
であり、そのウェハ上での測定点は図５中の測定番号で
表す。このウェハ上での測定番号は９がウェハの中心で
あり、１と１７はウェハの端から５ｍｍの点であり、そ
れぞれの測定点間の間隔は等間隔である。また、各測定
番号は、図３および図４の横軸の番号と対応する。

【００２３】まず、従来技術の実験例（ｉ）、（ｉｉ）
を示す。

【００２４】（ｉ）基板上の酸化膜（ＳｉＯ２　）上に
非極性溶媒のキシレンを溶媒に用いて下層レジストを厚
さ９０００Å形成し、その上にＥＣＡを溶媒に用いて粘
度１５ＣＰ（センチポアズ）の上層レジストを１０００
０Å回転塗布した。その後、膜厚を測定した結果を図３
−Ａに示す。

【００２５】（ｉｉ）基板上の酸化膜（ＳｉＯ２　）上
に非極性溶媒のキシレンを溶媒に用いて下層レジストを
厚さ１００００Å形成し、その上にＥＣＡを溶媒に用い
て粘度２０ＣＰの上層レジストを１１０００Å回転塗布
した。その後膜厚を測定した結果を図３−Ｂに示す。

【００２６】次に本発明の実験例を示す。

【００２７】基板上の酸化膜（ＳｉＯ２　）上に非極性
溶媒のキシレンを用いて下層レジストを厚さ１１０００
Å形成し、その上にヒドロキシル基を分子中に含む極性
溶媒の乳酸エチルを溶媒に用いて粘度１０ＣＰの上層レ
ジストを厚さ１２０００Å回転塗布した。その後、膜厚
を測定した結果を図４に示す。

【００２８】以上の実験結果より、従来技術では、いず
れの粘度の場合も膜厚のばらつきが２０００〜３０００
Åある。

【００２９】一方、本発明の実験例では膜厚のばらつき
は２７０Å以内であり、従来技術のばらつきに比べ著し
く小さなものである。

【００３０】極性をもつものは、極性溶媒に溶け易く非
極性溶媒に溶けにくい。これは、非極性溶媒中では溶質
−溶媒間の分散力や誘起力が小さいため溶液状態が安定
化されないのに対し、極性溶媒中では溶質−溶媒間にか
なり強い双極子−双極子による力や水素結合などの特殊
な溶質−溶媒間の分子間配列のために溶液状態が著しく
安定化されるためである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、多層レ
ジスト形成において、下層レジストの溶媒と上層レジス
トの溶媒の一方に極性溶媒を用いた時、他方に非極性溶
媒を用いることにより、レジスト界面での溶解がほとん
ど生じない。すなわち、レジスト界面および上層レジス
ト表面の凹凸の発生を防ぐことができ、平坦な膜を確保
することができる。

【００３２】従って、パターン形成時に発生する反射光
が弱まり、干渉効果が小さくなるので、より微細なパタ
ーンが形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における工程説明図。

【図２】従来技術における工程説明図。

【図３】従来技術における膜厚の測定結果をプロットし
た図。

【図４】本発明における膜厚の測定結果をプロットした
図。

【図５】実験時のウェハ上での測定点を示す図。

【符号の説明】

１１　　　　半導体基板 １２　　　　被エッチング膜 １３　　　　下層レジスト １４　　　　上層レジスト １５　　　　マスク １６　　　　ＵＶ光 １７　　　　ＤＵＶ光

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板上に形成された被エッチン
   グ膜上に、非極性溶媒または極性溶媒のうちどちらか一
   方の溶媒に溶解したレジスト材料により下層レジストを
   形成する工程と、前記下層レジスト上に前記非極性溶媒
   または前記極性溶媒のうち他方の溶媒に溶解したレジス
   ト材料により上層レジスト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。
2. 【請求項２】　　前記極性溶媒はヒドロキシル基を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法
   。