JPS58220449A - パタ−ン形成方法 - 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】 本発明は、たとえば微細な金属膜配線を形成するだめの
マスクとなるレジストの微細パターン形成方法に関する
。

半導体集積回路の分野においては、高密度化が進むと共
に、配線の氷層化が行なわれている。これにともない、
配線層は、しばしば大きな起伏を有する基板面上に形成
されることにな゛る。しかしながら、起伏の大きい基板
面上に金属膜、たとえばアルミニウム蒸着膜を用いて微
細パター／の配線層を形成するには、これをホトリング
ラフィ技術で加工するだめの微細パターンのレジスト層
形成に種々の困難がある。またとえば、アルミニウム蒸
着膜上にホトレジスト材を用いて微細パターンのマスク
を形成する場合、アルミニウムの表面に大きな段差部が
あると、露光がその段差部で反射散乱し、マスクにくび
れや膜減り部ができてしまうこともそのひとつである。

まだ、ドライエツチング法でアルミニウム膜を食刻加工
する場合にはマスク材のレジスト層もかなり食刻される
ので、レジスト層を厚くしなければならず、これは微細
パターン化に逆行する要因となる。さらに、起伏の大き
い基板面上ではレジスト層の厚みの均一化がむつかしく
、とくに段差部上端のレジスト層が薄くなるので、この
段差部における厚みの比率を小さく抑えるために層厚を
増大させることも必要になるが、このことは、解像度の
低下を招くことになり、微細パターン化の弊害になる。

本発明のパターン形成方法は上述の問題点を解消するも
のであり、とくに、起伏を有する基板面上の配線層を加
工するホトリソグラフィ技術のマスク精度の向上に有効
な具ターン形成方法を提供するものである。

本発明は、要約するに、波線感度の異なる第１のポジ型
レジスト層と第２のポジ型レジスト層とを積層形成し、
上層のレジストパターンを順次下層に移してレジストパ
ターンを形成することを特徴とするパターン形成方法で
ある。以下、実施例により、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の方法により、半導体装置め配線用アル
ミニウム膜上にホトレジスト層のマスクを形成した状態
の概要断面図である。すなわち、シリコン基板１を基体
として、この表面に、二酸化シリコン（５ｉ０２）薄膜
２を介在させて、多結晶シリコン層３，４の電極をそな
え、これらは選択酸化膜６と共に二酸化シリコン層６で
被われ、さらに、この上にアルミニウム膜７が設けられ
ている。そして、アルミニウム膜７上に、露光感度の低
い（以下、低感度という）ポジ型ホトレジスト層８を下
層に、露光感度の凪い（以下、高感度という）ポジ型ホ
トレジスト層９を上層にして、二層のレジスト材を形成
し、これらに、露光、現像処理を施して、所望パターン
のレジストマスクを形成したものである。前記レジスト
マスクの形成に際して、下層のポジ型ホトレジスト層８
は、Ｏ−６μｍの層厚に塗布して、これを７０℃、６分
の条件で仮焼付したのち、全面露光により一様に感光さ
せる。そして、上層のポジ型ホトレジスト層９は、１逓
μｍの厚さに塗布し、７０℃、６分の仮焼付処理の後、
これを所定の露光用パターンで破線（露光）させる。こ
の場合の露光量は、上層の高感度ポジ型レジスト層９の
みを感光させる程度でよい。こうして感光処理したレジ
スト層は、両層を同時に現像処理することにより、上層
レジスト層９の感光部が除去されたのち、下層のレジス
ト層８も、すでに全面感光されているから、上層レジス
トをマスクとしてそれと同一パターンに現像される。

以上の手順により形成されたレジストマスクは、上層レ
ジスト層９および下層レジスト層８を合わせると、１・
８μｍの厚みをもっているので、アルミニウム膜７に段
差部があったとしても、同レジスト層最上面での段差が
小さくなっておシ、シたがって、露光用マスクの密着性
も改善される結果、精度の高いパターンに仕上げられて
いる。しかも、下層のレジスト層８が、通常、染料等を
混在させて、透過率を低くなしだものであるから、アル
ミニウム膜の表面で反射散乱される露光用光線の量も著
しく低減され、しだがって、上層のホトレジスト層９が
露光時の反射散乱光の影響を受けることも少なく、これ
によってもパターン精度の向上がはかられる。

第２図は本発明の他の実施例方法により、半導体装置の
配線用アルミニウム膜上にホトレジスト層のマスクを形
成した状態の概要断面図である。

この例では、アルミニウム膜７上に、第１のレジスト層
として、高感度のポジ型ホトレジスト層９を、１．６μ
ｍの厚さに塗布し、７０℃、６分の仮焼付の後、この上
に第２のレジスト層として、低感度のポジ型ホトレジス
ト層８を、ｏ・３μｍの厚さに塗布し、７０℃、６分の
仮焼付処理し、これを所望のマスクパターンに露光、現
像処理したも一方、低感度のポジ型ホトレジスト材°で
は、第４図のような感光特性である。そこで、下層の第
１のホトレジストを高感度のもので形成し、上層の第２
のホトレジストを低感度のもので形成した積層構造にす
ると、その感光特性が第６図に示富れるように、その厚
みに応じて屈曲したものになる。

このだめ、下層の高感度のポジ型ホトレジスト層が比較
的厚くても、この上に設けられる低感度のポジ型ホトレ
ジスト層の厚みの度合によって、その適正露光の条件が
増大する。

言い換えると、第３図示のように、厚い高感度レジスト
上に薄い低感度レジストを設けた積層構造にすれば、上
層の低感度レジストの適正露光量の範囲内で下層の高感
度レジストの露光条件を十分に満たすことが可能である
。

経験によると、第３図示の積層レジスト構造になしだ場
合、高感度レジストの膜厚が、第４図で（、、′ の適正露光量りを有するものヤあっても、これを低感度
レジストと積層すると、その適正露光量は増大するもの
の、上層の薄い低感度レジストの露光が十分に満たされ
る条件で、これら積層の露光処理が行なわれ、両者の感
光性の指標となる”／２（適正露光量りの半分の光量）
値での膜厚残層を、第３図の高感度レジスト単層でａ、
第６図の積層でＣとすると、Ｃはａの約３倍の値となり
、これからみても高解像度の微細パターンが得られる結
果を示している。また、上層に低感度レジスト層を設け
ることにより、露光時の反射散乱による膜減りも小さい
。なお、第４図の低感度レジストの感光曲線でのＶ２値
はｂであり、この値は第３図示のａとほぼ同値である。

以上に、本発明のパターン形成方法を実施例によって詳
しくのべたように、本発明は、波線感度の異なる第１の
ポジ型レジスト層と第２のポジ型レジスト層とを積層形
成し、上層のレジストパターンを順次下層に移してレジ
ストパターンを形成するパターン形成方法を要旨とする
が、実施態様として、以下の各態様″が含まれるものと
する。

（２Ｌ）下層の第１のポジ型レジスト層が低感度レジス
ト材、上層の第２のポジ型レジスト層が高感度レジスト
材でそれぞれ形成される゛こと、（ｂ）　　下層の第１
の低感度ポジ型レジスト層を予め全面波線させたのち、
この上に第２の高感度ポジ型レジスト層を形成して、前
記第２の高感度ポジ型レジスト層を所定ノくターンに破
線させ、ツイテ、前記第１．第２のレジスト層を現像処
理することにより、両層に所定ノ；ターンを形成する工
程をそなえたこと、 （Ｃ）下層第１のポジ型レジスト層が高感度し・シスト
材、上層第２のポジ型レジスト層が低感度レジスト材で
それぞれ積層され、ついで、所定ノ々ターンに破線、現
像処理する工程をそなえること。

本発明のパターン形成方法によれば、比較的厚くレジス
ト層を形成しても、レジスト層に被線処理（感光性レジ
ストへの露光）の際のノ（ターンマスクの密着性が向上
し、これによって、）；ターン精度を高めることができ
る。また、低感度のポジ型レジスト層を下層あるいは上
層に設けることにより、下部の配線用金属面からの破線
エネルギーするから同レジスト層にくびれが生じたりあ
るいは膜減りを起したりする不都合は大幅に改善される
。しだがって、本発明のパターン形成方法を用いること
により、たとえば、配線用アルミニウム膜のホトリソグ
ラフィ加工が高精度、高解像度で実現可能になり、半導
体装置の高密度化、多層化を著しく増進できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した一実施例の概要断面図、第２
図は本発明を適用した別の実施例の概要断面図、第３図
、第４図、第５図は本発明の実施に使用したポジ型ホト
レジストの感光特性を示す図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・二酸化シ
リコン（５ｉ０２）膜、３，４・・・・・・多結晶シリ
コン層、６・・・・・・選択酸化膜、６・・・・・・二
酸化シリコン層、７・・・・・・アルミニウム膜、８・
・・・・・低感度ポジ型ホトレジスト層、９・・・・・
・高感度ポジ型ホトレジスト層、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）波線感度の異なる第１のポジ型レジスト層と第２
   のポジ型レジスト層とを積層形成し、上層のレジストパ
   ターンを順次、下層に移してレジストパターンを形成す
   ることを特徴とするパターン形成方法。 （ロ））下層第１のポジ型レジスト層を低感度レジスト
   材、下層第２のポジ型レジスト層を高感度レジスト材と
   なした特許請求の範囲第１項に記載のパターン形成方法
   ３、 （３）下層第１の低感度ポジ型レジスト層を全面波線さ
   せたのち、下層第２の高感度ポジ型レジスト層を形成し
   て、前記第２のポジ型レジスト層を所定パターンに破線
   させ、ついで、前記第１゜第２のレジスト層を現像処理
   する工程を含む特許請求の範囲第１項または第２項に記
   載のパターン形成方法。 （４）下層第１のポジ型レジスト層を高感度レジスト材
   、下層第２のポジ型レジスト層を低感度レジスト材でそ
   れぞれ積層し、ついで、所定パターンに波線、現像処理
   する工程を含む特許請求の範囲第１項に記載のパターン
   形成方法。