JPH0779076B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0779076B2 JPH0779076B2 JP18684493A JP18684493A JPH0779076B2 JP H0779076 B2 JPH0779076 B2 JP H0779076B2 JP 18684493 A JP18684493 A JP 18684493A JP 18684493 A JP18684493 A JP 18684493A JP H0779076 B2 JPH0779076 B2 JP H0779076B2
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、化学増幅型レジストを用いた微細線幅の
レジストパターンの形成方法に関する。
に関し、特に、化学増幅型レジストを用いた微細線幅の
レジストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の微細化に伴って、リ
ソグラフィ技術におけるレジストパターンの微細化が強
く要求されるようになってきている。この微細化および
これに伴うプロセスマージンの低下を改善するため方法
として、レジストおよびレジストプロセスの改善の検討
が進められている。例えば、レジスト自体の高解像度
化、および、フォトリソグラフィ技術における露光波長
の短波長化に対応するための高感度化のために、化学増
幅型レジストが開発され、実用化されている。
ソグラフィ技術におけるレジストパターンの微細化が強
く要求されるようになってきている。この微細化および
これに伴うプロセスマージンの低下を改善するため方法
として、レジストおよびレジストプロセスの改善の検討
が進められている。例えば、レジスト自体の高解像度
化、および、フォトリソグラフィ技術における露光波長
の短波長化に対応するための高感度化のために、化学増
幅型レジストが開発され、実用化されている。
【０００３】従来のフォトリソグラフィ用のレジスト
が、主にジアゾナフトキノン系の感光剤とノボラック樹
脂系の２成分系レジストであったのに対し、化学増幅型
レジストは、一般的に、露光光に感光し、酸（プロト
ン；Ｈ+ ）を発生する酸発生剤と、これにより発生した
酸（プロトン；Ｈ+ ）を触媒として架橋（あるいは分
解）を起こす架橋（あるいは溶解阻止）剤と、ベース樹
脂とからなる３成分系で構成されている。
が、主にジアゾナフトキノン系の感光剤とノボラック樹
脂系の２成分系レジストであったのに対し、化学増幅型
レジストは、一般的に、露光光に感光し、酸（プロト
ン；Ｈ+ ）を発生する酸発生剤と、これにより発生した
酸（プロトン；Ｈ+ ）を触媒として架橋（あるいは分
解）を起こす架橋（あるいは溶解阻止）剤と、ベース樹
脂とからなる３成分系で構成されている。
【０００４】この化学増幅型レジストを用いたリソグラ
フィ工程においては、まず、露光工程において、露光光
に感光した酸発生剤がプロトン（Ｈ+ ）を発生する。次
に、ＰＥＢ（Post Exposure Baking；露光後、現像前に
行う熱処理）プロセスにおいて、架橋剤の架橋反応（あ
るいは溶解阻止剤の分解反応）の触媒となるプロトンの
熱拡散が生じ、レジストを次々に架橋させる（あるいは
溶解阻止剤を分解する）。次いで、現像液による処理が
行われ、露光によりもたらされた現像液に対する溶解速
度差に従ったレジストパターンが形成される。
フィ工程においては、まず、露光工程において、露光光
に感光した酸発生剤がプロトン（Ｈ+ ）を発生する。次
に、ＰＥＢ（Post Exposure Baking；露光後、現像前に
行う熱処理）プロセスにおいて、架橋剤の架橋反応（あ
るいは溶解阻止剤の分解反応）の触媒となるプロトンの
熱拡散が生じ、レジストを次々に架橋させる（あるいは
溶解阻止剤を分解する）。次いで、現像液による処理が
行われ、露光によりもたらされた現像液に対する溶解速
度差に従ったレジストパターンが形成される。
【０００５】このように化学増幅型レジストでは、架橋
剤の架橋反応（あるいは溶解阻止剤の分解反応）におい
て、プロトン（Ｈ+ ）は触媒として作用するため、露光
工程において生成されたプロトン（Ｈ+ ）数以上の架橋
反応（あるいは溶解阻止剤の分解反応）も可能となり、
レジストの露光エネルギーに対する感度を向上させるこ
とができる。このため、このような反応機構を持つレジ
ストは「化学増幅型レジスト」と呼ばれている。
剤の架橋反応（あるいは溶解阻止剤の分解反応）におい
て、プロトン（Ｈ+ ）は触媒として作用するため、露光
工程において生成されたプロトン（Ｈ+ ）数以上の架橋
反応（あるいは溶解阻止剤の分解反応）も可能となり、
レジストの露光エネルギーに対する感度を向上させるこ
とができる。このため、このような反応機構を持つレジ
ストは「化学増幅型レジスト」と呼ばれている。
【０００６】しかし、この化学増幅型レジストを用いた
レジストの開口形状の改善および高解像度化の手法で
は、「ＰＥＢプロセス」による熱拡散のみによってプロ
トンを移動させるものであり、そして、熱拡散は等方的
に起きるため、Digest of Papers Micro Process '92 p
p.80-81, Jiro Nakamura, Hiroshi Ban, Akinobu Tanak
a にも指摘のあるように、寸法の微細化に対して一定の
限界がある。
レジストの開口形状の改善および高解像度化の手法で
は、「ＰＥＢプロセス」による熱拡散のみによってプロ
トンを移動させるものであり、そして、熱拡散は等方的
に起きるため、Digest of Papers Micro Process '92 p
p.80-81, Jiro Nakamura, Hiroshi Ban, Akinobu Tanak
a にも指摘のあるように、寸法の微細化に対して一定の
限界がある。
【０００７】化学増幅型レジストのこの問題点に対処し
て、さらに解像度を向上させる手法として、露光後にレ
ジストの膜厚方向に電界を印加する方法が、特開平３−
３３８５２号公報にて提案されている。以下、上記公報
に記載された方法について、図５、図６を参照して説明
する。図５の（ａ）〜（ｃ）乃至図６の（ａ）〜（ｃ）
は、上記公報にて提案されたフォトリソグラフィ工程を
説明するための工程断面図である。なお、以下では、ネ
ガ型化学増幅型レジストを用い、半導体基板上に形成さ
れた、配線導体を内部に含んだ層間絶縁膜に開口パター
ンを形成する場合について説明する。
て、さらに解像度を向上させる手法として、露光後にレ
ジストの膜厚方向に電界を印加する方法が、特開平３−
３３８５２号公報にて提案されている。以下、上記公報
に記載された方法について、図５、図６を参照して説明
する。図５の（ａ）〜（ｃ）乃至図６の（ａ）〜（ｃ）
は、上記公報にて提案されたフォトリソグラフィ工程を
説明するための工程断面図である。なお、以下では、ネ
ガ型化学増幅型レジストを用い、半導体基板上に形成さ
れた、配線導体を内部に含んだ層間絶縁膜に開口パター
ンを形成する場合について説明する。
【０００８】まず、図５の（ａ）に示すように、半導体
基板１上に、層間絶縁膜２および配線導体３を形成し、
次に、図５の（ｂ）に示すように、ネガ型の化学増幅型
レジストを通常のスピン法により塗付して化学増幅型レ
ジスト層５を形成する。次に、図５の（ｃ）に示すよう
に、ステップ・アンド・リピータ（図示しない）および
露光マスク１１を用いて縮小露光を行う。この工程にお
いて、化学増幅型レジスト層５中にプロトン（Ｈ+ ）１
０１が生成されるが、生成されたプロトンの濃度は表面
で高く基板寄りの領域では低くなっている。
基板１上に、層間絶縁膜２および配線導体３を形成し、
次に、図５の（ｂ）に示すように、ネガ型の化学増幅型
レジストを通常のスピン法により塗付して化学増幅型レ
ジスト層５を形成する。次に、図５の（ｃ）に示すよう
に、ステップ・アンド・リピータ（図示しない）および
露光マスク１１を用いて縮小露光を行う。この工程にお
いて、化学増幅型レジスト層５中にプロトン（Ｈ+ ）１
０１が生成されるが、生成されたプロトンの濃度は表面
で高く基板寄りの領域では低くなっている。
【０００９】次に、図６の（ａ）に示すように、半導体
基板１の上・下に、それぞれ上方電極板２１、下方電極
板２２を配し、上方電極板２１・下方電極板２２間に上
方電極板が正、下方電極板２２が負となる電圧を印加し
て、化学増幅型レジスト層５中のプロトン（Ｈ+ ）１０
１を下方に移動させる。これと同時にあるいは電圧印加
を終了した後に熱処理を行って、化学増幅型レジスト層
５に架橋反応を起こさせる。
基板１の上・下に、それぞれ上方電極板２１、下方電極
板２２を配し、上方電極板２１・下方電極板２２間に上
方電極板が正、下方電極板２２が負となる電圧を印加し
て、化学増幅型レジスト層５中のプロトン（Ｈ+ ）１０
１を下方に移動させる。これと同時にあるいは電圧印加
を終了した後に熱処理を行って、化学増幅型レジスト層
５に架橋反応を起こさせる。
【００１０】次に、通常の現像処理により、図６の
（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト層５に開口パ
ターンを形成する。さらに、この開口パターンをマスク
として、層間絶縁膜２の選択的除去を行い、その後化学
増幅型レジスト層５を除去して、図６の（ｃ）に示すよ
うな、層間絶縁膜２の開口パターンを形成する。
（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト層５に開口パ
ターンを形成する。さらに、この開口パターンをマスク
として、層間絶縁膜２の選択的除去を行い、その後化学
増幅型レジスト層５を除去して、図６の（ｃ）に示すよ
うな、層間絶縁膜２の開口パターンを形成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開平３−３
３８５２号公報に記載された従来技術では、実際の半導
体装置の製造方法に適用した場合には、次のような問題
が起こる。すなわち、実際の半導体装置においては、半
導体基板上に配線導体３のような導体パターンが存在す
るため、基板上下面より電圧を印加した場合、図７に示
すように、電気力線１０２がこの配線導体によって曲げ
られ、そのため、化学増幅型レジスト層５を通る電気力
線１０２も垂直にはならない。
３８５２号公報に記載された従来技術では、実際の半導
体装置の製造方法に適用した場合には、次のような問題
が起こる。すなわち、実際の半導体装置においては、半
導体基板上に配線導体３のような導体パターンが存在す
るため、基板上下面より電圧を印加した場合、図７に示
すように、電気力線１０２がこの配線導体によって曲げ
られ、そのため、化学増幅型レジスト層５を通る電気力
線１０２も垂直にはならない。
【００１２】そして、化学増幅型レジスト層５中のプロ
トン（Ｈ+ ）１０１は、この電気力線１０２に沿って移
動するため、横方向から見たレジスト層５の架橋パター
ンは、図６の（ａ）に示されるように、曲げられること
になる。その結果、図６の（ｂ）に示されるように、現
像後のレジスト層５の開口の断面形状は垂直にはなら
ず、パターン微細化および解像度の向上に対する障害と
なっている。
トン（Ｈ+ ）１０１は、この電気力線１０２に沿って移
動するため、横方向から見たレジスト層５の架橋パター
ンは、図６の（ａ）に示されるように、曲げられること
になる。その結果、図６の（ｂ）に示されるように、現
像後のレジスト層５の開口の断面形状は垂直にはなら
ず、パターン微細化および解像度の向上に対する障害と
なっている。
【００１３】さらに、図７に示されるように、従来例の
方法では、半導体基板１中にも電界が印加されるため、
デバイス構造によっては（特に、半導体基板１の表面上
に形成された動作層が印加電界の影響を受け易い場合）
は、特性劣化の原因になることがありこの方法が適用で
きない、という欠点もあった。
方法では、半導体基板１中にも電界が印加されるため、
デバイス構造によっては（特に、半導体基板１の表面上
に形成された動作層が印加電界の影響を受け易い場合）
は、特性劣化の原因になることがありこの方法が適用で
きない、という欠点もあった。
【００１４】したがって、この発明の目的とするところ
は、第１に、化学増幅型レジストに電界を印加する際
に、レジストに垂直で一様な電界が加わるようにして、
パターンの微細化・解像度の向上に資することであり、
第２に、レジストへの電界印加時に半導体活性領域には
電界が印加されることのないようにして、どのような種
類のデバイスに対しても悪影響を及ぼすことのないパタ
ーン微細化手段を提供することである。
は、第１に、化学増幅型レジストに電界を印加する際
に、レジストに垂直で一様な電界が加わるようにして、
パターンの微細化・解像度の向上に資することであり、
第２に、レジストへの電界印加時に半導体活性領域には
電界が印加されることのないようにして、どのような種
類のデバイスに対しても悪影響を及ぼすことのないパタ
ーン微細化手段を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、半導体基板上に導電層を形成する
工程と、前記導電層上に化学増幅型レジスト層を形成す
る工程と、前記化学増幅型レジスト層を露光する工程
と、前記導電層を一方の電極として前記化学増幅型レジ
スト層にその膜厚方向に電界を印加する工程と、前記化
学増幅型レジスト層を現像する工程と、を備える半導体
装置の製造方法が提供される。そして、前記化学増幅型
レジスト層は、酸発生剤を多く含む薄層とそれ以外の層
とから構成することのできるものである。
め、本発明によれば、半導体基板上に導電層を形成する
工程と、前記導電層上に化学増幅型レジスト層を形成す
る工程と、前記化学増幅型レジスト層を露光する工程
と、前記導電層を一方の電極として前記化学増幅型レジ
スト層にその膜厚方向に電界を印加する工程と、前記化
学増幅型レジスト層を現像する工程と、を備える半導体
装置の製造方法が提供される。そして、前記化学増幅型
レジスト層は、酸発生剤を多く含む薄層とそれ以外の層
とから構成することのできるものである。
【００１６】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１の（ａ）〜（ｃ）乃至図２の（ａ）〜
（ｃ）は、本発明の第１の実施例による開口パターン形
成方法を説明するための工程断面図である。本実施例に
おいても、従来技術での場合と同様に、ネガ型の化学増
幅型レジストを用いて、半導体基板上の、配線導体を内
部に含む層間絶縁膜に開口パターンを形成する場合につ
いて説明する。
て説明する。図１の（ａ）〜（ｃ）乃至図２の（ａ）〜
（ｃ）は、本発明の第１の実施例による開口パターン形
成方法を説明するための工程断面図である。本実施例に
おいても、従来技術での場合と同様に、ネガ型の化学増
幅型レジストを用いて、半導体基板上の、配線導体を内
部に含む層間絶縁膜に開口パターンを形成する場合につ
いて説明する。
【００１７】まず、図１の（ａ）に示すように、半導体
基板１上に配線導体３を内部に持つ層間絶縁膜２を形成
し、その上部に導電層４をスパッタ法または蒸着法によ
り形成し、次に、スピナを用いて、図１の（ｂ）に示す
ように、導電層４上に化学増幅型レジスト層５を形成す
る。次に、図１の（ｃ）に示すように、ステップ・アン
ド・リピータ（図示しない）および露光マスク１１を用
いて縮小露光を行う。この工程において、化学増幅型レ
ジスト層５中にプロトン（Ｈ+ ）１０１が生成される。
生成されたプロトンの濃度は表面で高く基板寄りの領域
では低くなっている。
基板１上に配線導体３を内部に持つ層間絶縁膜２を形成
し、その上部に導電層４をスパッタ法または蒸着法によ
り形成し、次に、スピナを用いて、図１の（ｂ）に示す
ように、導電層４上に化学増幅型レジスト層５を形成す
る。次に、図１の（ｃ）に示すように、ステップ・アン
ド・リピータ（図示しない）および露光マスク１１を用
いて縮小露光を行う。この工程において、化学増幅型レ
ジスト層５中にプロトン（Ｈ+ ）１０１が生成される。
生成されたプロトンの濃度は表面で高く基板寄りの領域
では低くなっている。
【００１８】次に、図２の（ａ）に示すように、半導体
基板１上に上方電極板２１を配し、上方電極板２１−導
電層４間に、上方電極板２１が正、導電層４が負となる
電圧を印加して、化学増幅型レジスト層５中のプロトン
（Ｈ+ ）１０１を下方に移動させる。このとき、導電層
４−上方電極板２１間には障害物は存在していないの
で、レジスト中を通過する電気力線は垂直でかつ一様で
ある。そのため、プロトンも垂直に移動することにな
り、プロトンの移動範囲は、平面的に見て露光部分に限
定されることになる。また、電界が一様であることによ
り、移動するプロトン数、移動量も空間的に一様にな
る。このプロトンの移動軌跡に従って化学増幅型レジス
ト層５に架橋反応が起こる。
基板１上に上方電極板２１を配し、上方電極板２１−導
電層４間に、上方電極板２１が正、導電層４が負となる
電圧を印加して、化学増幅型レジスト層５中のプロトン
（Ｈ+ ）１０１を下方に移動させる。このとき、導電層
４−上方電極板２１間には障害物は存在していないの
で、レジスト中を通過する電気力線は垂直でかつ一様で
ある。そのため、プロトンも垂直に移動することにな
り、プロトンの移動範囲は、平面的に見て露光部分に限
定されることになる。また、電界が一様であることによ
り、移動するプロトン数、移動量も空間的に一様にな
る。このプロトンの移動軌跡に従って化学増幅型レジス
ト層５に架橋反応が起こる。
【００１９】次に、通常の現像処理により、図２の
（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト層５に開口パ
ターンを形成する。さらに、この開口パターンをマスク
として、層間絶縁膜２の選択的除去を行い、その後化学
増幅型レジスト層５を除去して、図２の（ｃ）に示すよ
うな、層間絶縁膜２の開口パターンを形成する。その
後、適宜、導電層４を除去する。本実施例によれば、図
２の（ｃ）に示されるように、垂直な断面形状の開口を
形成することができる。
（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト層５に開口パ
ターンを形成する。さらに、この開口パターンをマスク
として、層間絶縁膜２の選択的除去を行い、その後化学
増幅型レジスト層５を除去して、図２の（ｃ）に示すよ
うな、層間絶縁膜２の開口パターンを形成する。その
後、適宜、導電層４を除去する。本実施例によれば、図
２の（ｃ）に示されるように、垂直な断面形状の開口を
形成することができる。
【００２０】上述した第１の実施例においては、露光工
程にはｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いており、ステップ
・アンド・リピータにはＮＳＲ−１７７５ｉ７Ａ（ＮＡ
＝０．５、ニコン社）、化学増幅型レジスト層５にはＴ
ＨＭＲ−ｉＮ２００（東京応化社、膜厚０．５μｍ程
度）、現像液はＮＭＤ−３（東京応化社、ＴＭＡＨ濃度
２．３８％）を用いた。
程にはｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いており、ステップ
・アンド・リピータにはＮＳＲ−１７７５ｉ７Ａ（ＮＡ
＝０．５、ニコン社）、化学増幅型レジスト層５にはＴ
ＨＭＲ−ｉＮ２００（東京応化社、膜厚０．５μｍ程
度）、現像液はＮＭＤ−３（東京応化社、ＴＭＡＨ濃度
２．３８％）を用いた。
【００２１】導電層４の材料は、反射率および光透過率
の低いものが望ましく、高融点金属シリサイド、クロム
等はこの目的に適う。また、その膜厚は、精細パターン
作製の観点からは薄くすることが望ましいが、層間絶縁
膜２（たとえば、プラズマＣＶＤ法により堆積したＳｉ
Ｏ2 膜）の膜厚がレジスト膜内の多重干渉効果に影響を
与えないように、導電層４の膜厚を露光光を遮光できる
膜厚以上にすることが望ましく、導電層４にスパッタ法
によるＷＳｉ膜を用いた本実施例では、膜厚は２５ｎｍ
とした。導電層４にＷＳｉを用いた場合、図２の（ｂ）
に示した、導電層４の選択的除去には、混合ガス系（た
とえば、ＣＨＦ3 およびＳＦ6 ）によるＭＩＥ（Magnet
oron Ion Etching）を用いる。
の低いものが望ましく、高融点金属シリサイド、クロム
等はこの目的に適う。また、その膜厚は、精細パターン
作製の観点からは薄くすることが望ましいが、層間絶縁
膜２（たとえば、プラズマＣＶＤ法により堆積したＳｉ
Ｏ2 膜）の膜厚がレジスト膜内の多重干渉効果に影響を
与えないように、導電層４の膜厚を露光光を遮光できる
膜厚以上にすることが望ましく、導電層４にスパッタ法
によるＷＳｉ膜を用いた本実施例では、膜厚は２５ｎｍ
とした。導電層４にＷＳｉを用いた場合、図２の（ｂ）
に示した、導電層４の選択的除去には、混合ガス系（た
とえば、ＣＨＦ3 およびＳＦ6 ）によるＭＩＥ（Magnet
oron Ion Etching）を用いる。
【００２２】上記実施例では、露光後に電界印加のみに
よって架橋反応を起こさせていたが、特開平３−３３８
５２号公報に記載された方法と同様に、電界印加に加え
ＰＥＢプロセスを併用することができる。すなわち、電
界印加と同時にあるいは電界印加後にＰＥＢ処理を施
す。後者の場合、電界印加によりレジスト内の厚さ方向
のプロトンの分布を均等化し、その後に熱処理を行う。
また、印加電圧に交流あるいは交流の重畳された直流電
圧を用いることができる。また、本実施例ではネガ型の
化学増幅型レジストを用いた例で説明を行っているが、
ポジ型のものを用いた場合にも同様の効果が得られる。
なお、パターニングすべき対象が導電体層である場合に
は、新たに電圧印加用の導電層を設けることなく、被加
工物である導電体層を電圧印加用の電極として用いれば
よい。
よって架橋反応を起こさせていたが、特開平３−３３８
５２号公報に記載された方法と同様に、電界印加に加え
ＰＥＢプロセスを併用することができる。すなわち、電
界印加と同時にあるいは電界印加後にＰＥＢ処理を施
す。後者の場合、電界印加によりレジスト内の厚さ方向
のプロトンの分布を均等化し、その後に熱処理を行う。
また、印加電圧に交流あるいは交流の重畳された直流電
圧を用いることができる。また、本実施例ではネガ型の
化学増幅型レジストを用いた例で説明を行っているが、
ポジ型のものを用いた場合にも同様の効果が得られる。
なお、パターニングすべき対象が導電体層である場合に
は、新たに電圧印加用の導電層を設けることなく、被加
工物である導電体層を電圧印加用の電極として用いれば
よい。
【００２３】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３の（ａ）〜（ｃ）乃至図４の（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第２の実施例による開口パターン形成方法
を説明するための工程断面図である。本実施例において
も、第１の実施例の場合と同様に、ネガ型の化学増幅型
レジストを用いて、半導体基板上の、配線導体を内部に
含む層間絶縁膜に開口パターンを形成する場合について
説明する。すなわち、本実施例においても、図３の
（ａ）に示されるように、半導体基板１上に、配線導体
３を内部に含む層間絶縁膜２を形成し、その上に導電層
４を形成する。
する。図３の（ａ）〜（ｃ）乃至図４の（ａ）〜（ｃ）
は、本発明の第２の実施例による開口パターン形成方法
を説明するための工程断面図である。本実施例において
も、第１の実施例の場合と同様に、ネガ型の化学増幅型
レジストを用いて、半導体基板上の、配線導体を内部に
含む層間絶縁膜に開口パターンを形成する場合について
説明する。すなわち、本実施例においても、図３の
（ａ）に示されるように、半導体基板１上に、配線導体
３を内部に含む層間絶縁膜２を形成し、その上に導電層
４を形成する。
【００２４】本実施例において、第１の実施例と異なる
点は、化学増幅型レシスト層５を、架橋層６と酸発生層
７との２層構造とした点である。すなわち、図３の
（ｂ）に示すように、通常のスピン塗布法により、まず
架橋剤を主とした成分をもつ架橋層６を形成し、つぎ
に、酸発生剤を主とした成分をもつ酸発生層７を形成す
ることにより、化学増幅型レジスト層５を形成する。
点は、化学増幅型レシスト層５を、架橋層６と酸発生層
７との２層構造とした点である。すなわち、図３の
（ｂ）に示すように、通常のスピン塗布法により、まず
架橋剤を主とした成分をもつ架橋層６を形成し、つぎ
に、酸発生剤を主とした成分をもつ酸発生層７を形成す
ることにより、化学増幅型レジスト層５を形成する。
【００２５】次に、図３の（ｃ）に示すように、ステッ
プ・アンド・リピータ（図示しない）および露光マスク
１１を用いて縮小露光を行う。この工程において、酸発
生層７中にプロトン（Ｈ+ ）１０１が生成される。次
に、図４の（ａ）に示されるように、酸発生層７の上方
に上方電極板２１を配置し、上方電極板２１−導電層４
間に図示の極性の電圧を印加して、酸発生層７中のプロ
トン（Ｈ+ ）１０１を架橋層６へ移動させる。これによ
り、架橋層６のレジストに架橋反応が起こる。
プ・アンド・リピータ（図示しない）および露光マスク
１１を用いて縮小露光を行う。この工程において、酸発
生層７中にプロトン（Ｈ+ ）１０１が生成される。次
に、図４の（ａ）に示されるように、酸発生層７の上方
に上方電極板２１を配置し、上方電極板２１−導電層４
間に図示の極性の電圧を印加して、酸発生層７中のプロ
トン（Ｈ+ ）１０１を架橋層６へ移動させる。これによ
り、架橋層６のレジストに架橋反応が起こる。
【００２６】次に、通常の現像処理を行い、酸発生層７
および架橋層６に、図４の（ｂ）に示すようなレジスト
開口パターンを形成する。さらに、化学増幅型レジスト
層５のレジスト開口パターンをマスクとして、導電層４
と層間絶縁膜２の選択的除去を行い、酸発生層７および
架橋層６を除去して、図４の（ｃ）に示すような、層間
絶縁膜の開口パターンを形成する。その後、適宜、導電
層４を除去する。
および架橋層６に、図４の（ｂ）に示すようなレジスト
開口パターンを形成する。さらに、化学増幅型レジスト
層５のレジスト開口パターンをマスクとして、導電層４
と層間絶縁膜２の選択的除去を行い、酸発生層７および
架橋層６を除去して、図４の（ｃ）に示すような、層間
絶縁膜の開口パターンを形成する。その後、適宜、導電
層４を除去する。
【００２７】この第２の実施例においても、露光工程に
第１の実施例と同様にｉ線（波長３６５ｎｍ）を用い、
ステップ・アンド・リピータにはＮＳＲ−１７７５ｉ７
Ａ（ＮＡ＝０．５、ニコン社）、現像液はＮＭＤ−３
（東京応化社、ＴＭＡＨ濃度２．３８％）を用いた。ま
た、化学増幅型レジスト層５の酸発生層７および架橋層
６については、酸発生層７に、第１の実施例と同様の化
学増幅型レジストである、ＴＨＭＲ−ｉＮ２００（東京
応化社、膜厚０．３μｍ程度）を、また、架橋層６には
酸発生層７に用いたＴＨＭＲ−ｉＮ２００の架橋剤とベ
ース樹脂とを用いた（膜厚は、１．０μｍ程度）。
第１の実施例と同様にｉ線（波長３６５ｎｍ）を用い、
ステップ・アンド・リピータにはＮＳＲ−１７７５ｉ７
Ａ（ＮＡ＝０．５、ニコン社）、現像液はＮＭＤ−３
（東京応化社、ＴＭＡＨ濃度２．３８％）を用いた。ま
た、化学増幅型レジスト層５の酸発生層７および架橋層
６については、酸発生層７に、第１の実施例と同様の化
学増幅型レジストである、ＴＨＭＲ−ｉＮ２００（東京
応化社、膜厚０．３μｍ程度）を、また、架橋層６には
酸発生層７に用いたＴＨＭＲ−ｉＮ２００の架橋剤とベ
ース樹脂とを用いた（膜厚は、１．０μｍ程度）。
【００２８】一般に、ステップ・アンド・リピータを用
いた縮小露光方法においては、高解像度化に伴って、デ
ィフォーカスによる寸法変動が増加することが一般的で
あるが、これに対応する策としては、多層レジスト法や
表面のシリル化を行うＤＥＳＩＲＥプロセス等が知られ
ているが、上述した本実施例でも、化学増幅型レジスト
層５における薄層の酸発生層７をイメージング層（結像
層）にすることができるため、ＤＥＳＩＲＥプロセス等
を用いた場合と同様の効果を享受することができ、第１
の実施例の場合より解像度およびプロセスマージンを改
善することができる。
いた縮小露光方法においては、高解像度化に伴って、デ
ィフォーカスによる寸法変動が増加することが一般的で
あるが、これに対応する策としては、多層レジスト法や
表面のシリル化を行うＤＥＳＩＲＥプロセス等が知られ
ているが、上述した本実施例でも、化学増幅型レジスト
層５における薄層の酸発生層７をイメージング層（結像
層）にすることができるため、ＤＥＳＩＲＥプロセス等
を用いた場合と同様の効果を享受することができ、第１
の実施例の場合より解像度およびプロセスマージンを改
善することができる。
【００２９】また、従来の多層レジスト法等では、中間
層が形成され易く製造上の問題点になる場合が多いが、
本実施例において、印加電圧に交流電圧を付加すること
により、上記問題を解決することができる。さらに、本
実施例では、架橋層６を露光光に対する不透明な樹脂系
で構成し、多重干渉効果の低減化を図ることができる。
なお、本実施例では、化学増幅型レジスト層５を、架橋
層６を下層に、酸発生層７を上層にした場合について説
明しているが、架橋層６を上層に、酸発生層７を下層に
することもできる。また、本実施例の２層構造を基本と
して、これと従来の多層レジスト法を併用することも可
能である。
層が形成され易く製造上の問題点になる場合が多いが、
本実施例において、印加電圧に交流電圧を付加すること
により、上記問題を解決することができる。さらに、本
実施例では、架橋層６を露光光に対する不透明な樹脂系
で構成し、多重干渉効果の低減化を図ることができる。
なお、本実施例では、化学増幅型レジスト層５を、架橋
層６を下層に、酸発生層７を上層にした場合について説
明しているが、架橋層６を上層に、酸発生層７を下層に
することもできる。また、本実施例の２層構造を基本と
して、これと従来の多層レジスト法を併用することも可
能である。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電界印
加により架橋・分解反応を行う化学増幅型レジストによ
るパターン形成方法において、半導体基板上部に導電層
を設けこれとレジスト層を挟んで配置された上方電極板
との間に電圧を印加するものであるので、本発明によれ
ば、レジスト層内を通る電気力線を常に垂直とすること
ができ、したがってレジスト開口の断面形状を垂直とす
ることができ、解像度の向上を図ることができる。ま
た、化学増幅型レジスト層を架橋層（溶解阻止層）と酸
発生層の多層構造として、電界印加により架橋・分解反
応を行うことにより、レジスト開口形状、解像度をさら
に向上させることができる。さらに、電界印加をレジス
ト層内に限定することができるので、電界印加によって
半導体デバイスに悪影響を与える事態を回避することが
できる。
加により架橋・分解反応を行う化学増幅型レジストによ
るパターン形成方法において、半導体基板上部に導電層
を設けこれとレジスト層を挟んで配置された上方電極板
との間に電圧を印加するものであるので、本発明によれ
ば、レジスト層内を通る電気力線を常に垂直とすること
ができ、したがってレジスト開口の断面形状を垂直とす
ることができ、解像度の向上を図ることができる。ま
た、化学増幅型レジスト層を架橋層（溶解阻止層）と酸
発生層の多層構造として、電界印加により架橋・分解反
応を行うことにより、レジスト開口形状、解像度をさら
に向上させることができる。さらに、電界印加をレジス
ト層内に限定することができるので、電界印加によって
半導体デバイスに悪影響を与える事態を回避することが
できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す工程断面図の一
部。
部。
【図２】本発明の第１の実施例を示す工程断面図の一
部。
部。
【図３】本発明の第２の実施例を示す工程断面図の一
部。
部。
【図４】本発明の第２の実施例を示す工程断面図の一
部。
部。
【図５】従来例の工程断面図の一部。
【図６】従来例の工程断面図の一部。
【図７】従来例の問題点を説明するための断面図。
１ 半導体基板 ２ 層間絶縁膜 ３ 配線導体 ４ 導電層 ５ 化学増幅型レジスト層 ６ 架橋層 ７ 酸発生層 １１ 露光マスク ２１ 上方電極板 ２２ 下方電極板 １０１ プロトン １０２ 電気力線
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体基板上に導電層を形成する工程
と、前記導電層上に化学増幅型レジスト層を形成する工
程と、前記化学増幅型レジスト層を露光する工程と、前
記導電層を一方の電極として前記化学増幅型レジスト層
にその膜厚方向に電界を印加する工程と、前記化学増幅
型レジスト層を現像する工程と、を備える半導体装置の
製造方法。 - 【請求項２】 前記化学増幅型レジスト層が、酸発生剤
を多く含む薄層とそれ以外の層とから構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記電界を発生させるための電圧が、直
流電圧、交流電圧または交流の重畳された直流電圧のい
ずれかである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。 - 【請求項４】 前記電界を印加する工程中に、または前
記電界を印加する工程の終了後の前記現像工程の前に熱
処理が行われる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。 - 【請求項５】 半導体基板上に被加工層を形成する工程
と、該被加工層上に導電層を形成する工程と、前記導電
層上に化学増幅型レジスト層を形成する工程と、前記化
学増幅型レジスト層を露光する工程と、前記導電層を一
方の電極として前記化学増幅型レジスト層にその膜厚方
向に電界を印加する工程と、前記化学増幅型レジスト層
を現像する工程と、を備える半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記化学増幅型レジスト層が、酸発生剤
を多く含む薄層とそれ以外の層とから構成されているこ
とを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記電界を発生させるための電圧が、直
流電圧、交流電圧または交流の重畳された直流電圧のい
ずれかであることを特徴とする請求項５記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項８】 前記電界を印加する工程中に、または前
記電界を印加する工程の終了後の前記現像工程の前に熱
処理が行われることを特徴とする請求項５記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記導電層が、光透過率および光反射率
の小さい材料によって構成され、露光光に対して遮光機
能を果たしうる膜厚になされていることを特徴とする請
求項５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記導電層が、高融点金属シリサイド
によって構成されていることを特徴とする請求項５記載
の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18684493A JPH0779076B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18684493A JPH0779076B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786119A JPH0786119A (ja) | 1995-03-31 |
| JPH0779076B2 true JPH0779076B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=16195629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18684493A Expired - Fee Related JPH0779076B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779076B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100239440B1 (ko) * | 1997-08-20 | 2000-01-15 | 김영환 | 화학 증폭형 포토레지스트의 패터닝 방법 |
| JP6347365B2 (ja) | 2014-08-13 | 2018-06-27 | Hoya株式会社 | レジスト膜付きマスクブランクおよびその製造方法ならびに転写用マスクの製造方法 |
| JP6384910B2 (ja) | 2014-08-13 | 2018-09-05 | Hoya株式会社 | レジスト膜付きマスクブランクおよびその製造方法ならびに転写用マスクの製造方法 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18684493A patent/JPH0779076B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786119A (ja) | 1995-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |