JPS58171818A - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents
半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置Info
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- JPS58171818A JPS58171818A JP5428582A JP5428582A JPS58171818A JP S58171818 A JPS58171818 A JP S58171818A JP 5428582 A JP5428582 A JP 5428582A JP 5428582 A JP5428582 A JP 5428582A JP S58171818 A JPS58171818 A JP S58171818A
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- photosensitive resin
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- film
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/095—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は感光性樹脂（レジスト）膜を用いたパ半導体基
板上に感光性樹脂膜パターンを形成する工程において、
パターン巾が２〜３μｍ以下の微細加工では通常ポジ型
感光性樹脂膜が用いられている。このポジ型感光性樹脂
の露光方法として、歩ｗ１り向上および半導体基板の反
シの補正が可能であるという理由により、ステップアン
ドリピート方式の投影露光方法が用いらｎる。
板上に感光性樹脂膜パターンを形成する工程において、
パターン巾が２〜３μｍ以下の微細加工では通常ポジ型
感光性樹脂膜が用いられている。このポジ型感光性樹脂
の露光方法として、歩ｗ１り向上および半導体基板の反
シの補正が可能であるという理由により、ステップアン
ドリピート方式の投影露光方法が用いらｎる。
この投影露光方法は第１図に示すように、マスク１を通
過した光線ｘ２レンズ２を介して半導体基板３上のレジ
スト（感光性樹脂）４上に結像するようにしたものであ
る。ただし、この方法はレンズ２を使用するため、通常
の光線を使用したのでは色収差を生じパターンの微細化
に支障をきたすので、その光線Ｘとしては単色光を用い
なけｎばならない。しかしながら、単色光を用いたため
に、入射光Ｘとその基板３からの反射光により定在波が
発生する。
過した光線ｘ２レンズ２を介して半導体基板３上のレジ
スト（感光性樹脂）４上に結像するようにしたものであ
る。ただし、この方法はレンズ２を使用するため、通常
の光線を使用したのでは色収差を生じパターンの微細化
に支障をきたすので、その光線Ｘとしては単色光を用い
なけｎばならない。しかしながら、単色光を用いたため
に、入射光Ｘとその基板３からの反射光により定在波が
発生する。
このことを第２図を用いて説明する。同図に示すように
、半導体基板δ上に異なる膜厚を有する二酸化硅素膜６
，７ヲ形成した後、この二酸化硅素膜６・７上に感光性
樹脂膜８を塗布する。このとき、二酸化硅素膜６，７と
感光性樹脂膜８の屈折率がほぼ等しいため、感光性樹脂
膜８上から光照射しても二酸化硅素膜６．７と感光性樹
脂膜８との界面での反射はおこらない。その代り入射光
は半導体基板６で反射した光と干渉し、二酸化硅素膜６
，７およびレジスト膜８内に定在波９ができる。定在波
の腹と節は入射光の波長が４３６８〜 ムとすると、７４３ムの周期でできる。従って、二酸化
硅素膜６，７の膜厚ｄ１およびｄ２の差（ｄｌ−ｄ２）
が７４３ムのとき感光性樹脂膜８との外面での光強度差
が大きくなる。
、半導体基板δ上に異なる膜厚を有する二酸化硅素膜６
，７ヲ形成した後、この二酸化硅素膜６・７上に感光性
樹脂膜８を塗布する。このとき、二酸化硅素膜６，７と
感光性樹脂膜８の屈折率がほぼ等しいため、感光性樹脂
膜８上から光照射しても二酸化硅素膜６．７と感光性樹
脂膜８との界面での反射はおこらない。その代り入射光
は半導体基板６で反射した光と干渉し、二酸化硅素膜６
，７およびレジスト膜８内に定在波９ができる。定在波
の腹と節は入射光の波長が４３６８〜 ムとすると、７４３ムの周期でできる。従って、二酸化
硅素膜６，７の膜厚ｄ１およびｄ２の差（ｄｌ−ｄ２）
が７４３ムのとき感光性樹脂膜８との外面での光強度差
が大きくなる。
この為、例えば二酸化硅素膜６の表面では定在波９の節
ができ、一方、二酸化硅素膜７０表面では定在波９の腹
ができる。この様な場合、二酸化硅素膜６表面では入射
光の照射強度が弱くなり、現像・ リンス後に感光性樹
脂膜８が充分除去できないということが発生する。また
、現像して樹脂膜８のパターンを形成すると二酸化硅素
膜６，７上での感光性樹脂膜８のパターン巾が異なると
いった問題も発生する。
ができ、一方、二酸化硅素膜７０表面では定在波９の腹
ができる。この様な場合、二酸化硅素膜６表面では入射
光の照射強度が弱くなり、現像・ リンス後に感光性樹
脂膜８が充分除去できないということが発生する。また
、現像して樹脂膜８のパターンを形成すると二酸化硅素
膜６，７上での感光性樹脂膜８のパターン巾が異なると
いった問題も発生する。
また、アルミニウムなどのように反射率の大きい金属膜
上に感光性樹脂膜を形成した場合、金属膜と感光性樹脂
膜Ｗ面付近に定在波の節ができるので薄い膜が残りやす
く、寸法精度の良い樹脂膜パターン形成が困難であった
。
上に感光性樹脂膜を形成した場合、金属膜と感光性樹脂
膜Ｗ面付近に定在波の節ができるので薄い膜が残りやす
く、寸法精度の良い樹脂膜パターン形成が困難であった
。
以上の様なことは、特に段差を有する基板上においては
段差部で感光性樹脂膜厚の変化が大きく微細パターンが
精度よく形成できないという欠点があった。
段差部で感光性樹脂膜厚の変化が大きく微細パターンが
精度よく形成できないという欠点があった。
本発明は上記欠点にかんがみなさｆ′したもので、微細
パターンの必要な半導体装置、特に投影露光方法を用い
てパ身−ン形成を行なう半導体装置の製造において、微
細パターンを基板の種類および段差に関係なく精度良く
形成出来る方法およびそのための製造装置を提供せんと
するものである。
パターンの必要な半導体装置、特に投影露光方法を用い
てパ身−ン形成を行なう半導体装置の製造において、微
細パターンを基板の種類および段差に関係なく精度良く
形成出来る方法およびそのための製造装置を提供せんと
するものである。
すなわち、本発明は同一現像液に対する現像速度が異な
る感光性樹脂膜層を、現像速度が速い順に半導体基板上
に２層以上の多層に塗布し光照射を選択的に行ない、多
層の感光性樹脂膜を同時に同一の現像・リンス処理を行
ないパター７を形成することを特徴とするものである。
る感光性樹脂膜層を、現像速度が速い順に半導体基板上
に２層以上の多層に塗布し光照射を選択的に行ない、多
層の感光性樹脂膜を同時に同一の現像・リンス処理を行
ないパター７を形成することを特徴とするものである。
以下本発明の図面を用いて詳細に説明する。
第３図は本発明の一実施例を示すパターン形成工程断面
図である。まず第３図（Ａ）のごとく、半導体又は半導
体上に絶縁膜、導電膜が形成された半導体基板１１上に
、感光基が少なくとも一部、望ましくははほとんど反応
した即ち感光法の第１のポジ型感光性樹脂膜よりなる第
１層１２を少なくとも０．１ μｍ１望ましくＦｉ０３
μｍ以上の厚さに形成する。次に感光基が未反応即ち未
感光の第２のポジ型感光性樹脂膜を重ねて塗布形成する
。このとき、第１と第２の感光性樹脂膜として同一種類
のものを用いれば、中間に第１と第２の樹脂膜の混合層
（第２層１３）と、第２の感光性樹脂膜の層（第３層１
４）が形成さｎる。たとえば第１増１２として感光法の
ポジ型感光性樹脂膜を１・８μｍ形成し、その上に重ね
て第２の感光性樹脂膜として同一種類のポジ型感光性樹
脂膜を回転塗布する。
図である。まず第３図（Ａ）のごとく、半導体又は半導
体上に絶縁膜、導電膜が形成された半導体基板１１上に
、感光基が少なくとも一部、望ましくははほとんど反応
した即ち感光法の第１のポジ型感光性樹脂膜よりなる第
１層１２を少なくとも０．１ μｍ１望ましくＦｉ０３
μｍ以上の厚さに形成する。次に感光基が未反応即ち未
感光の第２のポジ型感光性樹脂膜を重ねて塗布形成する
。このとき、第１と第２の感光性樹脂膜として同一種類
のものを用いれば、中間に第１と第２の樹脂膜の混合層
（第２層１３）と、第２の感光性樹脂膜の層（第３層１
４）が形成さｎる。たとえば第１増１２として感光法の
ポジ型感光性樹脂膜を１・８μｍ形成し、その上に重ね
て第２の感光性樹脂膜として同一種類のポジ型感光性樹
脂膜を回転塗布する。
次に投影露光方法により、選択的に光照射全行ない第２
層１３および第３層１４に感光領域１６を形成する。こ
のときの照射量は第１層１２はすでに感光しており、第
２層１３および第３層１４ケ反応させる照射量でよい。
層１３および第３層１４に感光領域１６を形成する。こ
のときの照射量は第１層１２はすでに感光しており、第
２層１３および第３層１４ケ反応させる照射量でよい。
（第３図Ｂ）次に通常の現像・リンス処理により感光領
域１６およびその下部の第１層１２を除去し、開孔部１
６を形成する（第３図Ｃ）。次にこの第１層１２、第２
層１３および第３層１４の感光性樹脂膜のパターンをマ
スクとして半導体装置の製造工程の一部である基板１１
のエツチング処理等を行なう。
域１６およびその下部の第１層１２を除去し、開孔部１
６を形成する（第３図Ｃ）。次にこの第１層１２、第２
層１３および第３層１４の感光性樹脂膜のパターンをマ
スクとして半導体装置の製造工程の一部である基板１１
のエツチング処理等を行なう。
以上の第３図の方法によｎば、現像速度の速い層たとえ
ば感光法の感光性樹脂膜層よりなる第１７１１１所定の
厚さに基板１１上に形成しであるため、選択的光照射時
間を短かくすることができる。また段差を有する基板１
１上での樹脂膜厚の差に関係なく照射量が一定でよい。
ば感光法の感光性樹脂膜層よりなる第１７１１１所定の
厚さに基板１１上に形成しであるため、選択的光照射時
間を短かくすることができる。また段差を有する基板１
１上での樹脂膜厚の差に関係なく照射量が一定でよい。
がっ、たとえば基板１１の凹部１１ａの感光性樹脂膜を
完全に現像除去するために現像時間を長くしても、第３
図Ｃのごとく凹部１１１Ｌは現像速度の速い第１層１２
で埋め込筐れ凹部１１ａ上も凹部１１ａ以外の平坦な基
板１１上と同じ状態で現像速度の遅い第２・第３層が存
在しており、未照射領域（第３図Ｇの口）の部分の膜厚
減少量が少なく、精度良くパターン形成を行なうことが
できる。
完全に現像除去するために現像時間を長くしても、第３
図Ｃのごとく凹部１１１Ｌは現像速度の速い第１層１２
で埋め込筐れ凹部１１ａ上も凹部１１ａ以外の平坦な基
板１１上と同じ状態で現像速度の遅い第２・第３層が存
在しており、未照射領域（第３図Ｇの口）の部分の膜厚
減少量が少なく、精度良くパターン形成を行なうことが
できる。
感光ずみの第１の感光性樹脂膜が０・３μｍ以下では、
第２の感光性樹脂膜塗布後にすべて第２の感光性樹脂と
混合されて第１層１２が残らず、全て混合層１３となる
。すなわち、０・３μｍ以下ではいわゆる第２層１３と
第３層１４のみになり本発明の効果が発揮されない。
第２の感光性樹脂膜塗布後にすべて第２の感光性樹脂と
混合されて第１層１２が残らず、全て混合層１３となる
。すなわち、０・３μｍ以下ではいわゆる第２層１３と
第３層１４のみになり本発明の効果が発揮されない。
なお第１層１２となる第１の感光性樹脂は基板１１上に
塗布後感光させてもよいし、あらかじめ感光済のポジ型
感光性樹脂膜を塗布してもよい。
塗布後感光させてもよいし、あらかじめ感光済のポジ型
感光性樹脂膜を塗布してもよい。
第１層１２の膜厚は基板１１の段差よシ厚く、かつ基板
１１の表面より望ましくは０．３μｍ以上の厚さに形成
するのが望ましい。また゛、第１．第２゜第３層１２，
１３．１４の総膜厚が１μｍ以内のときは第１層１２ば
その半分以上とするのが望ましい。第１と第２の感光性
樹脂膜は同一種類のものでも、異なる種類のものでも同
一現像液ではパターン形成できるものならばよい。また
、膜形成は、上記方法に限定さｎず、二層以上の多層膜
ならば他の方法で形成してもよい。
１１の表面より望ましくは０．３μｍ以上の厚さに形成
するのが望ましい。また゛、第１．第２゜第３層１２，
１３．１４の総膜厚が１μｍ以内のときは第１層１２ば
その半分以上とするのが望ましい。第１と第２の感光性
樹脂膜は同一種類のものでも、異なる種類のものでも同
一現像液ではパターン形成できるものならばよい。また
、膜形成は、上記方法に限定さｎず、二層以上の多層膜
ならば他の方法で形成してもよい。
次に、第３図における現像ヶさらに第４図を用いて説明
する。さて、第１の感光性樹脂膜（第４図の膜厚ｔ）を
回転塗布した場合の、膜厚方向の現像特性すなわち第３
図イの部分の現像特性は第４図イに示すようになる。第
２の感光性樹脂膜形２、第３．第４層１２，１３．１４
全体の膜厚約２μｍの樹脂膜のうち１・２〜１・６μｍ
の間に位置するいわゆる中間混合層である第２層１３は
現像速度が遅い部分となる。このことは、膜厚ｔを有す
る感光済の現像速度の速い第１のポジ型感光性樹脂が第
２の未感光のポジ型感光性樹脂の塗布による混合にてｔ
よりも薄い膜厚の第１層１２となったことになる。すな
わち、 ｔ （＝１．８μｍ）のものが混合層の形成
により０・６μｍ以上薄くなり１・２μｍ以下の膜厚と
なったことになる。第１層１２ｒｒｉ、感光性樹脂膜と
基板との粘性を考慮すれば０３μｍ、望ましくは前述し
たごとく０・３μ曹以上形成するように第１．第２の感
光性樹脂膜の塗布制御が望箇しい。
する。さて、第１の感光性樹脂膜（第４図の膜厚ｔ）を
回転塗布した場合の、膜厚方向の現像特性すなわち第３
図イの部分の現像特性は第４図イに示すようになる。第
２の感光性樹脂膜形２、第３．第４層１２，１３．１４
全体の膜厚約２μｍの樹脂膜のうち１・２〜１・６μｍ
の間に位置するいわゆる中間混合層である第２層１３は
現像速度が遅い部分となる。このことは、膜厚ｔを有す
る感光済の現像速度の速い第１のポジ型感光性樹脂が第
２の未感光のポジ型感光性樹脂の塗布による混合にてｔ
よりも薄い膜厚の第１層１２となったことになる。すな
わち、 ｔ （＝１．８μｍ）のものが混合層の形成
により０・６μｍ以上薄くなり１・２μｍ以下の膜厚と
なったことになる。第１層１２ｒｒｉ、感光性樹脂膜と
基板との粘性を考慮すれば０３μｍ、望ましくは前述し
たごとく０・３μ曹以上形成するように第１．第２の感
光性樹脂膜の塗布制御が望箇しい。
本発明は第４図口の曲線に示すごとき現像特性を実現す
る構造を得ることにより、正確なパターンを精度良く形
成するものである。
る構造を得ることにより、正確なパターンを精度良く形
成するものである。
なお、本発明においては、第１．第２．第３層１２．１
３，１４の膜厚制御が重要となるが、感光ずみの第１の
感光性樹脂形成後、現像速度を遅くしないためには、ベ
ーキング温度を室温から９０℃度までの低い温度にする
のが望ましい。
３，１４の膜厚制御が重要となるが、感光ずみの第１の
感光性樹脂形成後、現像速度を遅くしないためには、ベ
ーキング温度を室温から９０℃度までの低い温度にする
のが望ましい。
なお第２層１３および第３層１４の膜厚は第２め感光性
樹脂膜の塗布方法たとえば感光性樹脂液滴下方法９時間
および回転数により制御することができる。第２の感光
性樹脂膜と第１の感光性樹脂膜の接触時間が長い程第２
層１３いわゆる混合層の膜厚が４くなる。したがって第
２層１３および第３層１４膜を均一に形成するためには
、第１ノ の感光性樹脂膜上に均一に第２の感光性樹脂膜を滴下し
、かつ、滴下から高速回転までの接一時間′に’ｉ％Ｌ
くする必要がある。
樹脂膜の塗布方法たとえば感光性樹脂液滴下方法９時間
および回転数により制御することができる。第２の感光
性樹脂膜と第１の感光性樹脂膜の接触時間が長い程第２
層１３いわゆる混合層の膜厚が４くなる。したがって第
２層１３および第３層１４膜を均一に形成するためには
、第１ノ の感光性樹脂膜上に均一に第２の感光性樹脂膜を滴下し
、かつ、滴下から高速回転までの接一時間′に’ｉ％Ｌ
くする必要がある。
したがって本発明における感光性樹脂膜の塗布には第６
図に示す装置を用るのが望ましい。すなわち、複数個の
ノズル２２および光照射源２３と第１の感光性樹脂膜塗
布された半導体基板１１の１１転可能な支持体２１を有
し、複数個のノズルから同時に第２の感光性樹脂膜？塗
布する（第６図ム）。また未感光の樹脂膜を塗布した後
、全面に光照射する場合は、塗布用のノズル２２と光照
射源２３′に一体に有する装置を用い第５図（Ｂ）のご
とくノズル２２．光源２３を移動して行うようにするの
が望ましい。
図に示す装置を用るのが望ましい。すなわち、複数個の
ノズル２２および光照射源２３と第１の感光性樹脂膜塗
布された半導体基板１１の１１転可能な支持体２１を有
し、複数個のノズルから同時に第２の感光性樹脂膜？塗
布する（第６図ム）。また未感光の樹脂膜を塗布した後
、全面に光照射する場合は、塗布用のノズル２２と光照
射源２３′に一体に有する装置を用い第５図（Ｂ）のご
とくノズル２２．光源２３を移動して行うようにするの
が望ましい。
以上のように、本発明は現像速度の速い感光性樹脂膜葡
残存させてパターン形成を行うもので、高精度な微小パ
ターンの形成に大きく寄与するものである。
残存させてパターン形成を行うもので、高精度な微小パ
ターンの形成に大きく寄与するものである。
第１図は露光工程の概念図、第２図は従来の基板への露
光状態の断面図、第３図（ム）ｔ （Ｂ）、 （Ｃ）は
本発明の一実施例にかかるパターン形成工程図、第４図
はレジスト膜の現像速度特性図、第５図（ム）。 （Ｂ）は不発明に用いる製造装置の概略図である。 １１・・・・・・半導体基板、１２，１３．１４・・・
・・・第１、第２．第３層、１６・・・・・・感光領域
、１６・・・・・・開孔部、２２・・・・・・ノズル、
２３・・・・・・光照射源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏男 ほか１名第１図 第２図 ！！１３図 ／ｆα 栴 ４ 図 現像特開 ＠ ５ 図 ＣＢ）
光状態の断面図、第３図（ム）ｔ （Ｂ）、 （Ｃ）は
本発明の一実施例にかかるパターン形成工程図、第４図
はレジスト膜の現像速度特性図、第５図（ム）。 （Ｂ）は不発明に用いる製造装置の概略図である。 １１・・・・・・半導体基板、１２，１３．１４・・・
・・・第１、第２．第３層、１６・・・・・・感光領域
、１６・・・・・・開孔部、２２・・・・・・ノズル、
２３・・・・・・光照射源。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏男 ほか１名第１図 第２図 ！！１３図 ／ｆα 栴 ４ 図 現像特開 ＠ ５ 図 ＣＢ）
Claims (2)
- （１）半導体基板上に同一現像液に対して異なる現像速
度を有する感光性樹脂膜を、現像速度が速い順に多層に
形成する工程と、選択的に露光し、前記多層膜を同一現
像液で処理し、所定のパターン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）半導体基板上に第１層の感光情感光性樹脂膜層、
第２層の感光性樹脂膜と未感光樹脂膜の混合層、第３層
の未感光樹脂膜層の三層構造を形成する工程と、選択的
に露光し、前記三層膜を同一現像液で処理し所定のパタ
ーン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）半導体基板全面に同時に感光性樹脂膜を塗布する
複数個の噴出口を備えたことを特徴とする半導体装置の
製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5428582A JPS58171818A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5428582A JPS58171818A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58171818A true JPS58171818A (ja) | 1983-10-08 |
| JPH0419697B2 JPH0419697B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=12966286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5428582A Granted JPS58171818A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58171818A (ja) |
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| JPH0239049A (ja) * | 1988-06-16 | 1990-02-08 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 多層レジスト構造体の像形成方法 |
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| JPS5580323A (en) * | 1978-12-12 | 1980-06-17 | Nec Corp | Pattern forming method for photoresist-film |
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-
1982
- 1982-03-31 JP JP5428582A patent/JPS58171818A/ja active Granted
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| JPH0579981B2 (ja) * | 1988-06-16 | 1993-11-05 | Ibm |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0419697B2 (ja) | 1992-03-31 |
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