JPH1154615A - 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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JPH1154615A
JPH1154615A JP9206252A JP20625297A JPH1154615A JP H1154615 A JPH1154615 A JP H1154615A JP 9206252 A JP9206252 A JP 9206252A JP 20625297 A JP20625297 A JP 20625297A JP H1154615 A JPH1154615 A JP H1154615A
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JP
Japan
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resist
photosensitive member
opening
exposure
semiconductor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP9206252A
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English (en)
Inventor
Takashi Suzuki
木 隆 鈴
Yoshiaki Kitaura
浦 義 昭 北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH1154615A publication Critical patent/JPH1154615A/ja
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚膜のレジストに順テーパー形状の開孔を形
成する。 【解決手段】 被処理基板である半導体基板10上に、
1.5μm以上の厚膜のレジスト20を塗布する。次
に、このレジスト20を露光して開孔22を形成する
が、その際、露光時の焦点位置をレジスト20のボトム
側へデフォーカスさせる。これにより、厚膜のレジスト
20に順テーパー形状の開孔22を形成することがき、
アンダーメタル30蒸着時のステップカバーレッジが良
好となり、アンダーメタルの段切れが生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、感光部材として1.5μm以上の厚膜
のレジストを用いたエアーブリッジプロセスに適用する
のに好適な、高精度のレジストパターンを形成するため
の半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】GaAsMESFETの高速化には多層
配線技術が必須である。この多層配線技術では、接続さ
れる配線相互間の負荷容量が、デバイス全体の性能を大
きく左右する。このため、配線層の間の絶縁膜として、
SiO2等ではなく、空気が用いられている。すなわ
ち、配線層の間の絶縁性を確保するために、SiO2
の絶縁膜では誘電率が高いため、より誘電率の小さい空
気が用いられている。このように配線層の間の絶縁に空
気を用いたもの、つまり、配線層の間に空間を形成した
ものを、エアーブリッジと呼んでいる。このエアーブリ
ッジは、配線層相互間における容量の低下に極めて有効
な構造であるといわれている。このエアーブリッジの製
造工程においては、パターニングされたレジスト上に、
メッキ用の下地電極としてのアンダーメタルを形成する
工程が含まれている。
【0003】図7乃至図10は、このような従来の半導
体装置の製造工程の一部を説明する図であり、半導体基
板40上にレジスト50を塗布してパターニングした
後、アンダーメタル60を形成する工程を説明する断面
図である。
【0004】図7からわかるように、被処理基板として
の半導体基板40に、感光部材として、厚膜のレジスト
50を塗布する。このレジスト50は、アンダーレジス
トと呼ばれるものである。次に、このレジスト50に露
光光線を当てることにより、露光を行う。この露光の際
の露光光線の焦点位置は、レジスト50のトップ側とボ
トム側との中間位置である。
【0005】次に図8からわかるように、現像処理をす
ることにより、開孔52を形成する。すなわち、前述の
露光により露光光線が当たった部分のレジスト50を除
去することにより、開孔52を形成する。このときの開
孔52の側壁52aは、ほぼ垂直に切り立っている。
【0006】次に図9からわかるように、高温ベーク処
理を行う。この高温ベーク処理により、開孔52の角部
を丸めて、順テーパー形状の開孔52を形成する。すな
わち、高温ベーク処理によるレジストフロー、つまり、
レジストの流れだしにより、開孔52の角部を溶かし出
して、順テーパー形状の側壁52bを形成する。
【0007】次に図10からわかるように、このレジス
ト50上に、金(Au)等からなるアンダーメタル60
を蒸着する。このアンダーメタル60をパターニングす
ることにより、メッキ用の下地電極が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のような半導体装
置の製造方法においては、レジスト50に形成した開孔
52におけるアンダーメタル60のステップカバーレッ
ジが極めて重要な要素となる。このため、パターニング
後のレジスト50に高温ベーク処理を施すことにより、
順テーパー形状の開孔52を形成していた。このような
高温ベーク処理によれば、レジスト50の膜厚が、通常
1.3μm以下であれば良好な順テーパー形状の開孔5
2が得られていた。しかし、レジスト50の膜厚が1.
5μm以上になると、必ずしも良好な順テーパー形状の
開孔52が得られなかった。すなわち、図11からわか
るように、1.5μm以上の厚膜のレジスト50に高温
ベーク処理を施すと、開孔52の中央部分が膨らんだボ
ウィング形状の開孔52となってしまう場合があった。
【0009】この場合、図12からわかるように、この
レジスト50にアンダーメタル60を蒸着すると、アン
ダーメタル60に段切れが生じるおそれがあった。すな
わち、アンダーメタル60の蒸着時にステップカバーレ
ッジ不良が生じ、アンダーメタル60の段切れの要因と
なっていた。
【0010】そこで本発明はこれらの課題を解決するた
めになされたものであり、感光部材としてのレジスト5
0が厚膜なものであっても、このレジスト50に良好な
順テーパー形状の開孔52を形成することのできる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。すなわ
ち、アンダーメタル60の蒸着時のステップカバーレッ
ジを良好なものとして、アンダーメタル60の段切れの
生じない高精度のレジストパターンを形成することので
きる半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る半導体装置の製造方法は、被処理基板上に
感光部材を塗布する工程と、前記感光部材に、前記感光
部材のボトム側へ向かうにしたがって狭まる露光光線を
当てることにより、前記感光部材を所望のパターンに露
光する工程と、前記感光部材を現像処理することにより
前記感光部材における前記露光光線を当てた部分を除去
して、前記感光部材に前記ボトム側へ向かって狭まる順
テーパー形状の開孔を形成する工程と、を備えたことを
特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に図面に基づいて、本発明の
一実施形態を説明する。本実施形態は、1.5μm以上
の厚膜のレジストに順テーパー形状の開孔を形成すべ
く、露光時の焦点位置をレジストのボトム側へデフォー
カスさせてパターン露光し、その後、現像処理をするこ
ととしたものである。そしてこれにより、アンダーメタ
ル蒸着時のステップカバーレッジを良好なものとして、
アンダーメタルの段切れが生じない高精度のレジストパ
ターンを形成するものである。より詳しくを図1乃至図
6に基づいて説明する。
【0013】これらの図1乃至図6は、本実施形態にお
ける半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【0014】図1からわかるように、被処理基板として
の半導体基板10上に、感光部材としてのレジスト20
を塗布する。本実施形態では、半導体基板10には、被
処理基板上に被加工膜(例えばAu、W)を具備したG
aAsウェハーを用いている。また、レジスト20に
は、ヘキスト社製のノボラック系ポジ型フォトレジスト
AZ1500を用いている。そして、半導体基板10上
にこのノボラック系ポジ型フォトレジストAZ1500
を4μmの膜厚に塗布して、120℃以下に設定したホ
ットプレートを用いて、大気中で2分間のプリベーク処
理を行う。このプリベーク処理により、半導体基板10
とレジスト20との接着性を強めるとともに、後述する
露光時におけるレジスト20の反応効率を高める。
【0015】次に図2からわかるように、レジスト20
の上方から露光を行う。本実施形態では、ポジ型フォト
レジストであるレジスト20の上方から、波長436n
mのUV光を用いて露光を行う。つまり、g−line
の露光光線を用いて露光を行う。この露光時には、その
露光の焦点位置をレジスト20のボトム側へデフォーカ
スさせる。すなわち、露光の焦点位置が半導体基板10
の表面になるようにする。このため、露光光線はレジス
ト20のボトム側へ向かうにしたがって狭まるようにな
っている。なお、本実施形態における露光の際の露光量
は、460mj/cm2である。
【0016】次に図3からわかるように、このレジスト
20を現像する。本実施形態では、多摩化学社製のAD
10、アルカリ濃度2.38%の有機アルカリ水溶液
(成分テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)
中に1分間浸漬し、静止dip現像処理をする。これに
より、レジスト20から前述の露光光線が当たった部分
を除去して、順テーパー形状の開孔22を有するレジス
ト20を形成する。すなわち、ボトム側に向かって狭ま
る順テーパー形状の開孔22を有するレジスト20を形
成する。この開孔22における、ボトム側の径は2μm
程度であり、トップ側の径は6μm程度である。
【0017】次に図4からわかるように、この順テーパ
ー形状の開孔22を有するレジスト20をマスクとし
て、アンダーメタル30を形成する。すなわち、レジス
ト20の開孔22を含む表面に、アンダーメタル30を
形成する。本実施形態では、電子ビーム蒸着装置を用い
て、15オングストローム/SECのAu蒸着レートに
応じてパワーを可変して制御して、約3.5分間の蒸着
処理することで約3000オングストローム(0.3μ
m)の金(Au)からなるアンダーメタル30を蒸着す
る。
【0018】次に図5からわかるように、このアンダー
メタル30に電圧を印加して、電界メッキをすることに
より、アンダーメタル30上にメッキ層32を形成す
る。すなわち、アンダーメタル30の開孔22を含む表
面にメッキ層32を形成する。次に図6からわかるよう
に、アンダーメタル30とメッキ層32とを所望のパタ
ーンにパターニングした後、レジスト20を除去する。
すなわち、レジスト20をプラズマエッチング等で除去
する。これによりアンダーメタル30とメッキ層32と
からなる配線層34が形成され、1段のエアーブリッジ
が完成する。なお、必要に応じてさらに同様の工程で配
線層を形成することにより、エアーブリッジを重ねて形
成することも可能である。
【0019】以上のように、本実施形態によれば、図2
からわかるように、レジスト20を露光する際の焦点位
置を半導体基板10の表面としたので、露光によりレジ
スト20に順テーパー形状の開孔22を形成することが
できる。すなわち、従来の開孔形成後の高温ベーク処理
によるレジストフローを用いた、ステップカバーレッジ
の改善に代わって、開孔22を形成するための露光に際
し、露光時の焦点位置をレジスト20のボトム側へデフ
ォーカスさせることにより、図3に示すような順テーパ
ー形状の開孔22を形成することができる。このため、
レジスト20の膜厚を1.5μm以上にした場合でも、
良好な順テーパー形状の開孔22を形成することができ
る。
【0020】図2からわかるように、このように露光時
の焦点位置をレジスト20のボトム側へデフォーカスさ
せてパターン露光すると、レジスト20のトップ側とボ
トム側における光強度スペクトルに差が生じ、焦点位置
が合っているレジスト20のボトム側では急俊な光強度
スペクトルを示す。これに対し、焦点位置の合っていな
いレジスト20のトップ側ではフォーカス惚けによる広
がった光強度スペクトルの影響で、未露光部まで露光の
影響が生じ、膜減りを起こす為、順テーパー形状の開孔
22が得られるのである。
【0021】このように順テーパー形状の開孔22を形
成することができるため、図4からわかるように、アン
ダーメタル30を段切れなく形成することができる。す
なわち、ステップカバーレッジの良好なアンダーメタル
30を形成することができる。
【0022】このようなレジスト50は、特にエアーブ
リッジを形成するのに好適であり、下地電極としてのア
ンダーメタル30を形成するための、高精度のレジスト
パターンを得ることができる。
【0023】なお、本発明は上記実施形態に限定されず
種々に変形可能である。例えば、上記実施例におけるパ
ターン形成では、露光光線にg−line(波長436
nm)を用いた場合について述べたが、露光光線として
別の波長のUV光、所定の電磁波(エキシマレーザー、
X線)、或いは所定エネルギーの粒子線等を用いること
ができる。この場合、これらの露光光線に感応するレジ
ストを用いる必要がある。これらのことからわかるよう
に、本発明はレジストの開孔として順テーパー形状の開
孔を必要とするすべての半導体製造プロセスに適用する
ことができる。したがって、本発明は、エアーブリッジ
の配線層を形成する場合のみならず、他の一般的な半導
体装置の製造過程において、レジストに開孔を形成する
際にも適用することができる。さらに、上記実施形態で
は感光部材としてレジストを用いた場合を説明したが、
この感光部材として感光性絶縁膜を用いた場合でも同様
に適用することができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、露光時の焦点位置を感光部材のボトム側へデフォー
カスさせてパターン露光し、現像処理することとしたの
で、厚膜の感光部材に順テーパー形状の開孔を形成する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図2】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図3】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図4】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図5】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図6】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する工程断面図の一部。
【図7】従来のレジストパターン形成方法を説明する工
程断面図の一部。
【図8】従来のレジストパターン形成方法を説明する工
程断面図の一部。
【図9】従来のレジストパターン形成方法を説明する工
程断面図の一部。
【図10】従来のレジストパターン形成方法を説明する
工程断面図の一部。
【図11】従来の方法で厚膜のレジストに開孔を形成し
た場合におけるレジストの断面を示す図。
【図12】そのレジストにアンダーメタルを蒸着した状
態を示す図。
【符号の説明】
10 半導体基板(被処理基板) 20 レジスト(感光部材) 22 開孔 30 アンダーメタル 32 メッキ層 34 配線層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板上に感光部材を塗布する工程
    と、 前記感光部材に、前記感光部材のボトム側へ向かうにし
    たがって狭まる露光光線を当てることにより、前記感光
    部材を所望のパターンに露光する工程と、 前記感光部材を現像処理することにより前記感光部材に
    おける前記露光光線を当てた部分を除去して、前記感光
    部材に前記ボトム側へ向かって狭まる順テーパー形状の
    開孔を形成する工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】被処理基板上に感光部材を塗布する塗布工
    程と、前記感光部材に露光光線を当てることにより所望
    のパターンに露光する露光工程と、前記感光部材を現像
    処理することにより前記感光部材における前記露光光線
    を当てた部分を除去して前記所望のパターンの開孔を形
    成する現像工程とを、備えた半導体装置の製造方法にお
    いて、 前記露光工程では、前記露光光線の焦点位置を前記感光
    部材のボトム側へデフォーカスさせることにより、前記
    現像工程で前記開孔を前記ボトム側に向かって狭まる順
    テーパー形状に形成することを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  3. 【請求項3】前記現像工程後の前記感光部材における前
    記開孔を含む表面に、アンダーメタルを形成する下地電
    極形成工程と、 前記アンダーメタルに電圧を印加して電界メッキによ
    り、前記アンダーメタル上にメッキ層を形成するメッキ
    工程と、 前記感光部材を除去する工程と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記感光部材の厚さは、1.5μm以上で
    あることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の半
    導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100504666B1 (ko) * 2002-11-12 2005-08-03 한국전자통신연구원 감광막 패턴 형성 방법
CN113140448A (zh) * 2020-01-16 2021-07-20 芯恩(青岛)集成电路有限公司 一种半导体结构及其制作方法

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