JPH08139073A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH08139073A
JPH08139073A JP27328094A JP27328094A JPH08139073A JP H08139073 A JPH08139073 A JP H08139073A JP 27328094 A JP27328094 A JP 27328094A JP 27328094 A JP27328094 A JP 27328094A JP H08139073 A JPH08139073 A JP H08139073A
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JP
Japan
Prior art keywords
photoresist
substrate
etching
exposed
film thickness
Prior art date
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Pending
Application number
JP27328094A
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English (en)
Inventor
Tatsuji Araya
達次 荒谷
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法に関し、被露光基板表
面に大きな凹凸等の段差がある場合にも、限界解像力と
フォーカスマージンを低下させることなく、微細フォト
レジストパターンを形成する。 【構成】 表面に段差部を有する被露光基板1に、被エ
ッチング箇所のフォトレジストの膜厚がエッチングに耐
え得る膜厚で、且つ、段差部の肩部3のフォトレジスト
の膜厚の一番薄い部分がエッチングに耐え得る膜厚以下
になるように第1のフォトレジスト2を塗布し、露光・
現像した後、被露光基板1表面に第2のフォトレジスト
8を塗布し、少なくとも前記段差部の肩部3を覆う第2
のフォトレジストパターン11を形成し、第1及び第2
のフォトレジストパターン2,11をマスクとして被露
光基板1をエッチングする。

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
関するものであり、特に、微細レジストパターンの形成
工程における、段差部の肩部でのフォトレジストの膜厚
低下に伴う限界解像力とフォーカスマージンの低下を抑
制する半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体集積回路装置の集積度の向
上に伴って、微細レジストパターンが要求されている。
この様な微細レジストパターンの形成方法の一つとし
て、レジスト膜の膜厚を薄くする方法がある。
【0003】これは、図5に示すようにレジスト膜を薄
くすることにより、限界解像力とフォーカスマージンが
向上するからである。 図5参照 例えば、露光装置のフォーカスを理想的に0にした場合
には、レジストの膜厚が厚い場合(太い実線)には限界
解像力は約0.52μmであるが、レジストの膜厚を薄
くした場合(細い実線)には約0.32μmと限界解像
力が大幅に向上する。
【0004】また、フォーカスを0.5μmとした場合
には、レジストの膜厚が厚い場合(太い実線)には限界
解像力は約0.85μmとかなり低下するが、レジスト
の膜厚を薄くした場合(細い実線)には約0.42μm
と限界解像力があまり低下しない。したがって、図にお
ける曲線の傾斜(接線)がフォーカスマージンの大小を
表すことになり、曲線の傾斜の小さな細い実線、即ち、
レジストの膜厚が薄いほどフォーカスマージンが大きい
ことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フォト
レジストを塗布する被露光基板表面が平坦な場合には問
題がないものの、被露光基板表面に大きな凹凸等の段差
がある場合には、フォトレジストを塗布した場合に、段
差部の肩部でフォトレジストの膜厚が薄くなり、エッチ
ングすべき場所の膜厚を必要最小限程度に薄くすると、
段差部においてフォトレジストの膜厚が、エッチングに
耐え得る膜厚より薄くなり、段差部において不所望なエ
ッチングが生ずることになる。
【0006】一方、段差部におけるフォトレジストの膜
厚をエッチングに耐え得る厚さにすると、エッチングす
べき場所の膜厚を必要以上に厚く設ける必要が生じ、結
果的に、限界解像力とフォーカスマージンを低下させる
ことになっていた。
【0007】したがって、本発明は、被露光基板表面に
大きな凹凸等の段差がある場合にも、限界解像力とフォ
ーカスマージンを低下させることなく、微細フォトレジ
ストパターンを形成することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1図乃至第2図は、本
発明の原理的構成を説明するための製造工程を示す図で
あり、その製造工程をおいながら、課題を解決するため
の手段を説明する。
【0009】図1(a)参照 まず、段差部を有す被露光基板であるシリコン半導体基
板1表面に、被エッチング箇所の膜厚がエッチングに耐
え得る膜厚で、且つ、段差部の肩部3の膜厚の一番薄い
部分がエッチングに耐え得る膜厚以下になるようにポジ
型の第1のフォトレジスト2を塗布する。
【0010】図1(b)参照 次いで、第1のフォトマスク4をマスクとして、露光用
紫外線5により第1のフォトレジスト2を照射して露光
する。 図1(c)参照 次いで、第1のフォトレジストを現像することにより、
露光された箇所に対応する開口部6を形成する。
【0011】図1(d)参照 次いで、ベーク用紫外線7を全面に照射して、第1のフ
ォトレジスト2の少なくとも表面を変質させて、以降の
露光・現像工程において、第1のフォトレジスト2に形
成したパターンが再露光・現像等により変形しないよう
にする。
【0012】図2(e)参照 次いで、全面にポジ型の第2のフォトレジスト8を塗布
する。 図2(f)参照 次いで、第1のフォトレジスト2の膜厚がエッチングに
耐え得ない厚さとなっている肩部3に対応する部分を少
なくとも覆う第2のフォトマスク9をマスクとして露光
用紫外線10で露光する。
【0013】図2(g)参照 次いで、第2のフォトレジスト8を現像することによ
り、第1のフォトレジスト2の膜厚がエッチングに耐え
得ない厚さとなっている肩部3に対応する部分を少なく
とも覆うフォトレジストパターン11を形成する。
【0014】図2(h)参照 最後に、この第1のフォトレジスト2及びフォトレジス
トパターン11をマスクにして、シリコン半導体基板1
の露出箇所を適当な手段によりエッチングして、エッチ
ング開口12を形成する。
【0015】以上を要約すると、本発明は、半導体装置
の製造方法において、表面に段差部を有する被露光基板
1に、被エッチング箇所のフォトレジストの膜厚がエッ
チングに耐え得る膜厚で、且つ、段差部の肩部3のフォ
トレジストの膜厚の一番薄い部分がエッチングに耐え得
る膜厚以下になるように第1のフォトレジスト2を塗布
する工程、この第1のフォトレジスト2を露光及び現像
してパターニングする工程、形成されたフォトレジスト
パターンに紫外線を照射しながらベークして第1のフォ
トレジスト2を変質させる工程、被露光基板1表面に第
2のフォトレジスト8を塗布する工程、少なくとも第1
のフォトレジスト2の膜厚がエッチングに耐え得る膜厚
以下になった段差部の肩部3を第2のフォトレジストパ
ターン11が被覆するように第2のフォトレジストを露
光及び現像する工程、及び、第1及び第2のフォトレジ
ストパターン2,11をマスクとして被露光基板1をエ
ッチングしてエッチング開口12を形成する工程を有す
ることを特徴とする。
【0016】また、本発明は、被露光基板が素子分離用
の選択酸化膜(図3の13)を設けたシリコン半導体基
板であることを特徴とする。また、本発明は、被露光基
板に対するエッチング工程がコンタクトホール(図4の
16)の形成工程であることを特徴とする。
【0017】
【作用】第1のフォトレジストの膜厚を被エッチング箇
所の膜厚がエッチングに耐え得る膜厚で、且つ、段差部
の肩部の膜厚の一番薄い部分がエッチングに耐え得る膜
厚以下になるようにすることにより、限界解像力及びフ
ォーカスマージンの低下を防止するものであり、フォト
レジストの膜厚がエッチングに耐え得る膜厚以下になっ
た段差部の肩部を第2のフォトレジストパターンが被覆
することにより、被露光基板のエッチングの際の不所望
なエッチングが生ずることを防止するものであり、さら
に、第1のフォトレジストパターンのベーク工程は、第
2のフォトレジストのパターニングの際に、第1のフォ
トレジストパターンが変形するのを防止するためであ
る。
【0018】また、被露光基板が、表面の凹凸の激しい
素子分離用の選択酸化膜を設けたシリコン半導体基板で
あり、且つ、そのコンタクトホールの形成工程に適用す
ることにより、本発明の効果がより有効的に発揮できる
ものである。
【0019】
【実施例】図3図及び図4は、本発明の実施例の製造工
程を示す図である。 図3(a)参照 先ず、5000Åの素子分離用の選択酸化膜13及びそ
の上等に厚さ2500Åの多結晶シリコン配線層15を
形成したシリコン半導体基板1の表面を覆うように層間
絶縁膜として1000ÅのSiO2 膜14を形成したの
ち、全面にPFI−32(商品名)からなるポジ型の第
1のフォトレジスト2を0.36μm塗布し、シリコン
半導体基板1を載置するプレートの温度を100℃とし
た状態で100秒間この第1のフォトレジスト2をプリ
ベークする。
【0020】この場合、素子分離用の選択酸化膜13の
間が接近している部分の段差部の肩部、即ち、配線層の
肩部に略対応する部分上のフォトレジストの膜厚はエッ
チングに耐え得る膜厚であるものの、素子分離用の選択
酸化膜13の間が接近していない部分の段差部の肩部3
上のフォトレジストの膜厚はエッチングに耐えうる膜厚
以下になる。
【0021】図3(b)参照 次いで、ステッパーを用いて、第1のフォトマスク(レ
チクル)4をマスクとして、露光用紫外線(i線)5に
より第1のフォトレジスト2を照射して露光する。 図3(c)参照 次いで、第1のフォトレジスト2をプレート温度を10
0℃にした状態で100秒間ポストイクスポージャーベ
ーク(PEB)したのち、現像液NMD−3(商品名)
を用いて現像することにより、露光された箇所に対応す
る開口部6を形成し、さらに、プレート温度を100℃
にした状態で100秒間ポストベークする。
【0022】図3(d)参照 次いで、ベーク用紫外線(UV光)7を全面に照射しな
がら、プレート温度の初期温度が100℃で終了温度が
180℃に昇温するような状態で100秒間ベークし
て、第1のフォトレジスト2の少なくとも表面を硬化・
変質させて、以降の露光・現像工程において、第1のフ
ォトレジスト2に形成したパターンが再露光・現像等に
より変形しないようにする。
【0023】図4(e)参照 次いで、全面にPFI−32(商品名)からなるポジ型
の第2のフォトレジスト8を0.76μm塗布し、プレ
ート温度を100℃とした状態で100秒間この第2の
フォトレジスト8をプリベークする。
【0024】図4(f)参照 次いで、ステッパーを用いて、第1のフォトレジスト2
の膜厚がエッチングに耐え得ない厚さとなっている肩部
3に対応する部分を少なくとも覆う第2のフォトマスク
(レチクル)9をマスクとして、露光用紫外線(i線)
10で露光を行う。
【0025】図4(g)参照 次いで、第2のフォトレジスト8をプレート温度を10
0℃にした状態で100秒間ポストイクスポージャーベ
ーク(PEB)したのち、現像液NMD−3(商品名)
を用いて現像することにより、第1のフォトレジスト2
の膜厚がエッチングに耐え得ない厚さとなっている肩部
3に対応する部分を少なくとも覆うフォトレジストパタ
ーン11を形成し、さらに、プレート温度を100℃に
した状態で100秒間ポストベークする。
【0026】図4(h)参照 最後に、この第1のフォトレジスト2及びフォトレジス
トパターン11をマスクにして、シリコン半導体基板1
の露出箇所を適当な手段によりエッチングして、一辺の
長さが0.35μmのコンタクトホール16を形成す
る。
【0027】なお、上記実施例においては、素子分離用
の選択酸化膜を有するシリコン半導体基板を用いて説明
しているが、本発明の対象はこの様な基板に限られるも
のではなく、原理的構成において説明したように、被露
光基板としては、表面に凹凸のある基板であれば良いも
のであり、且つ、半導体基板に限られるものでもない。
【0028】また、上記の実施例においては、コンタク
トホールの形成工程を説明しているが、このような工程
に限られるものではなく、半導体基板自体に埋め込み導
電層を埋め込むため等の微細な溝や凹部を形成する場合
にも適用できるものであり、さらに、上下の配線層を接
続するためのスルーホール或いはバイアホールの形成に
用いても良いものである。
【0029】また、上記実施例に使用している材料、膜
厚、或いは、紫外線の波長等は、記載されている材料あ
るいは数値に限定されるものではなく、対象となる被露
光基板の内容・構成に応じて適宜変更すべきものであ
り、例えば、第1のフォトレジストの厚さは0.3〜
0.5μmの範囲が好適であり、また、第2のフォトレ
ジストの厚さは0.3〜1.2μmの範囲が好適であ
る。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、第1のフォトレジスト
の膜厚の薄い部分を第2のフォトレジストにパターンに
より補強することにより、限界解像力及びフォーカスマ
ージンを低下することなく、微細フォトレジストパター
ンが可能になり、不所望な箇所にエッチングを生ずるこ
となく半導体装置を微細加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を説明する途中までの製造
工程を示す図である。
【図2】本発明の原理的構成を説明する図1以降の製造
工程を示す図である。
【図3】本発明の実施例の途中までの製造工程を示す図
である。
【図4】本発明の実施例の図3以降の製造工程を示す図
である。
【図5】フォトレジスト膜厚と限界解像力及びフォーカ
スの相関を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン半導体基板(被露光基板) 2 第1のフォトレジスト 3 肩部 4 第1のフォトマスク(レチクル) 5 露光用紫外線 6 開口部 7 ベーク用紫外線 8 第2のフォトレジスト 9 第2のフォトマスク(レチクル) 10 露光用紫外線 11 フォトレジストパターン 12 エッチング開口 13 選択酸化膜 14 層間絶縁膜 15 配線層 16 コンタクトホール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に段差部を有する被露光基板に、被
    エッチング箇所の膜厚がエッチングに耐え得る膜厚で、
    且つ、前記段差部の肩部の膜厚の一番薄い部分がエッチ
    ングに耐え得る膜厚以下になるように第1のフォトレジ
    ストを塗布する工程、前記第1のフォトレジストを露光
    及び現像してパターニングする工程、前記被露光基板表
    面に第2のフォトレジストを塗布する工程、少なくとも
    前記第1のフォトレジストの膜厚がエッチングに耐え得
    る膜厚以下になった前記段差部の肩部を前記第2のフォ
    トレジストのパターンが被覆するように前記第2のフォ
    トレジストを露光及び現像する工程、及び、前記第1及
    び第2のフォトレジストパターンをマスクとして前記被
    露光基板をエッチングしてエッチング開口を形成する工
    程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記第2のフォトレジストの塗布工程の
    前に、パターニングされた上記第1のフォトレジストの
    パターンに紫外線を照射しながらベークして前記第1の
    フォトレジストを変質させる工程を有することを特徴と
    する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記被露光基板が、基板自体に段差部が
    形成されたシリコン半導体基板であることを特徴とする
    請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記被露光基板が、素子分離用の選択酸
    化膜を設けたシリコン半導体基板であることを特徴とす
    る請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記被露光基板に対するエッチング工程
    が、コンタクトホールの形成工程であることを特徴とす
    る請求項4記載の半導体装置の製造方法。
JP27328094A 1994-11-08 1994-11-08 半導体装置の製造方法 Pending JPH08139073A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015088678A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 日亜化学工業株式会社 半導体素子の製造方法
US9166203B2 (en) 2013-12-16 2015-10-20 Samsung Display Co., Ltd. Method of a fabricating display substrate and method of fabricating a display device using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040224