JPS5864028A - レリ−フ像の形成方法 - 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】 本発明はフォトリソグラフィ・プロセスに係り、更に具
体的には半導体装竜の製造に用いられるフォトリソグラ
フィ・プロセスに係る。

半導体工業において用いるために形状適合性（Ｃｏｍｆ
ｏｒｍａｂｌｅ）マスキング技術がかなり前に提案され
た。この技術において、フォトレジスト材の１１が半導
体の表面に対する選択Ｉｎた開口を画成するために用い
られ、第２の形状適合性のフォトレジスト材の噛が阿１
のフォトレジスト材の上に付着されて最終的な所望の開
口が画成されるべきフォトレジストのためのマスクとし
て利用された。しかしながらこの−技術は首尾よく用い
られなかった。何故ならば、それはポジティブ・マスク
及びネガティブ・マスクの欠陥と異粒子による他の損傷
の両方に対して先天的に敏感であって、所望の結果を得
今ことができなかったからである。

本発明は、実用的な製造環境においてそのような形状適
合性マスキング技術を上首尾に利用せしめる手段を与え
、しかも高い解像度のフォトリソグラフィ像が得られ、
半導体工業において現在用いられているようなマスクに
見られるような、あらゆる種類の欠陥を回避しつるとい
う効果を奏するものである。

本発明の方法によって処理されるべき物体が先ずポジテ
ィブ・フォトレジストでもって被覆される。このフォト
レジストは異った波長の光に対して感度を有する第２の
フォトレジストから力る形状適合性マスクであって、下
方の７オトレジストとは異った溶剤及び現像剤を必要と
するマスクでもって被覆される。との＋４２のフォトレ
ジストの層は固定されたマスクを通して露光され、形状
適合性層における全ての欠陥と共にその固定されｔマス
クのレプリカを画成するために現像される１、第２の層
は下方の第１のフォトレジストのための形状適合性マス
クとして働くわけである。この下方のフォトレジストハ
次に形状適合性マスクにおける現像され九開口を通して
光に対して露光される。次にこの形状適合性マスクが剥
離きれ、新しいフォトレジスト形状適合性マスクＲが配
電される。との新しい形状適合性マスクは第１の固定さ
れたマスクと同じ像を有するが、異った欠陥を有すると
考えられる第２の固定されたマスクを通して露出され、
第２のマスクのレプリカを画成するために現像される。

下方のフォトレジストは再び第２の形状適合性マスクを
通して露出され、現像される。二？の独立して画成され
丸形状適合性マスクを用いる結果として、固定され几マ
スクにおける欠陥は下方のフォトレジストにおいて再生
されることを阻止され、ダブって露光されない。除去さ
れるべき下方のフォトレジストにおける領域のみがダブ
って露光され、現像除去されるにつれて、半導体表面の
下方の層が露出される。

必要に応じてこのプロセスを拡張し変更することができ
る。もしも第６の形状適合性被覆体が第２の形状適合性
被覆体のあとに用いられ、ブランケット露光の量が減じ
られるならば、不透明且つはつきりし几偉欠陥が取除か
れるであろう。−第１図乃至第１０図を参照すると、本
体１０の表面上に酸化物の層１１があり、その表面にフ
オトレジスト１２の被覆体が被覆されている。層１２の
ために用いられるフォトレジストはある選択さｆ′Ｌ７
３波長の光にのみ感じ、ある選択された溶剤及び選択さ
れた現像剤によって処理されるものであることが好まし
い。適当なフォトレジストの例としてはデュポン社によ
って「ＰＭＭＡ」という商品名で市販されているフォト
レジストがある。

このフォトレジスト’Ｕ２５４ナノメータのオーダの遠
紫外波長の光にのみに感じるフォトレジストである。更
にそのようなフォトレジストは表面上に液体の状態で塗
布されるので、それは下の酸化物層の形状に関係なく非
常に平坦１な表面を形成する傾向を呈する。

２５４ナノメータのオーダの遠紫外光を吸収する第１の
フォトレジスト被覆体１２の場合とは異なる溶剤及び現
像剤で処理される、３００ナノメータのオーダの紫外光
のみに感じる異ったフォトレジストよりなるより薄い付
着体１３である形状適合性マスクが第２図に示されるよ
う−に第１の被覆体１２の表面上に塗布される。Ｓｈｉ
ｐｌｅｙＭａｎｕｊａｃｔｕｒｉｎｇ　　Ｃｏｍｐａｎ
ｙ　　によって［ＡＺ２４’００Ｊという商品名で市販
されているフォトレジストがこのより薄い付着体１５に
適したフォトレジストである。

一４フォトレジスト１３が付着されると、特定の像を含
む標準的な光学フォトマスク１４が第３図に示されるよ
うに被覆された半導体本体１０の上に配置される。フォ
トマスク１４は不透明層１６によって被覆されたガラス
・プレート１５の形をとるのが普通である。この不透明
−１６は図示されるように全戦の層であるか或いは現像
された写真乳剤であり得る。いずれの場合においても層
１６は公知のフォトリングラフィ技術を用いてパターン
状に形成される。層１６を構成する材料におけるゴミ、
汚れ、ピンホールなどの故に、マスク１４全通して露光
されたフォトレジストに罫いて欠陥かあ−る。第３図に
示されるようにマスク１４の中心部に所望の明確な開口
１７が存在し、それに隣接して所望でない明確な欠陥領
域即ち不所望の開口部１８が存在する。本発明を用いる
ことによって被覆体１２の厚さ全体に亘ってこの欠陥領
域１８が発生することが有効に回避される。

マスク１４が−１下方の本体１０と適当に整９すされる
と、形状適合性マスクを構成するフォトレジスト１３は
マスク１４全通して矢印１９で示される光を通すことに
よって通常の方法に従って露光される。＠１６が不透明
であるので、個々の開口１７及び１８の真下の層１３に
おける領域］７ａ及び１８ａのみがフォトレジスト１３
において露光される。光の波長を３００ナノメータのオ
ーダに選択することによって、層１３のみが露光される
ことになる。

層１３の露光後、マそり１４が取除かれ、層１３が現像
される。層１３はマスク１４の複写物として形成され、
形状適合性マスクとなる。層１３の几めの現像剤は公知
であって、例えば水酸化カリウムの０．１９５Ｎ溶液或
いはＳｈｉｐｌａｙＭａｎｕｆａｃｔｕ’ｒｉｎｇ　　
Ｃｏｍｐａｎｙ　　によって市販されている所謂ＡＺ現
像剤である。第４図に示されるように、開口２０及び２
１が層−１３内に形成される。これらの開口はそれぞれ
開口１７及び１８に対応する。

一１層１３が現像されてしまうと、第５図に示されるよ
うに矢印２２で示される２５４ナノメータ及び３００ナ
ノ゛メータの光の両方を与える例えば水銀ランプのよう
な適当な光源に対してブランケット露光される。その光
は層１３を露光すると同時に、開口２０及び２１を通し
て下方α１２おいて２５４ナノメータの光が吸収さａ、
４ので、層１２の残部は未露光のままである。−１３に
おけるこの光の吸収によって、光°活性化合物の部分的
分解が生じ、露光された層の除去が促進される。

写真工業において知られているように、フォトレジスト
層１２における領域２３及びりの露光の深さは時間−強
度効果に依存する。即ち、光の強度及びそれがフォトレ
ジスト層の上において維持される時間知よって、層１２
における露光さ几た領域２３及び２４の深さが決定され
る。ＷＪ５図に示されるように、露光され几領域２３及
び２４の深さは曙１２全通してその半分よりイ・寡かに
深いところまで伸びるように制御される。啼１３即ち形
状適合性マスクを通してこれらの領域２３及び２４が露
光された後、層１“３が除去される。その直後、形状適
合性マスキング材よりなる新しい層２５が第６図に示で
れるように部分的（（露光されたフォトレジスト材の上
に塗布される。再びこの形状適合性マスク２５は４１３
と同じフォトレジスト即ち遠紫外光を吸収する層１２の
場合とは異った溶剤で処理され、中間紫外光にのみ感じ
るフォトレジストの層で形成されることが好ましい。

喝１２の上に形状適合性′４覆体２５が付着σれると、
ｗｇ７図に示されるようにデバイス上にマスク２６が配
置される。この第２のマスクはマスク１４において与え
られた特定の像の複写物となるように形成されている。

即ちこのマスクも又所望の明確な領域２７を有している
。しかしな≠；らこの場合、所望の明確な領域２７に関
して異つ足位置において明確な欠陥領域２８が存在しう
る。

説明の便宜上第２のマスク２６のみが、フォトた領域２
３に関して僅かに位臂のずｔｌ、た明確な領域２７を有
するものとして示ブれでいる、。再び、第７図に示され
るように、明確な領域２−７及び欠陥領域２８の下にそ
れぞれ存在する領域２７ａ及び２８ａにおけるフオトレ
ジスｔ［２５に一露光する適当な光ビーム２９に対して
ユニットが露光される。マスク２６が取除かれ、像２５
が現像されて、第８図に示されるように、その中に開口
５０及び３１が形成される。次にそのユニットは第９図
において矢印３２によって示される光の充分に長時間の
プランケツ、ト霧光を受ける。この光は第５図に関連し
て説明した様に、開口３０及び３１の下の被覆体１２を
露光するのみならず、層２５を分解する働きをするに充
分な中間及び遠紫外光の両方を含む。この露光によって
領域２３は領域２３ａだけ僅かに拡張され、それと同時
に領域２３の下の領域３３が露光される。同時に領Ｖ３
４が形状適合性被覆体２５における欠陥領域３１によっ
て霧光される。領域３３は前述のように写真露光の時間
−強度効果の故に酸化物層１１の表面まで露光される。

被覆体１２の露光につづいて、マスク２５が取除かれ、
フォトレジスト層１２が現像される。第１０図に示され
るように、開口３５が被覆体１２に形成される。この開
口は半導体本体１０における酸化物被覆体１１の表面捷
で延びている。酸化物被覆体は公知の技術に従って処理
することができる。

露出さｆ′した領域２４及び３４はともに除去で１２、
フォトレジスト層１２の表面に開口３６及び３７が形成
されることに注目されたい。しかしながら二つの異った
マスク１４及び２６を用いるが故に領域２４もしくは３
４は酸化物の表面まで露光されるに充分な光を受けとっ
ておらず、よって開口３６及び３７は層１２を貫通する
ようには延びていない。

要約すると、本発明は形状適合性マスク技術における解
像度を改良すると共に、形状適合性マスク技術に見られ
る欠陥を回避するものである。更に本発明は従来の技術
において知しることが知られている酸化物欠陥領域の部
分的な食刻を回避するものである。上記の方法はポジテ
ィブ・フォトレジスト及びネガティブ・フォトレジスト
の両方に有用であることは言うまでもない。

上記の説明は、第１１図乃至第２０図において示でれる
ように第３の形状適合性被覆体を用いることによってデ
バイスの表面上のポジティブ欠陥全回避するように適合
嘔せることができる。

第１１図は半導体本体４０とその上に被覆された絶縁酸
化物１場４１とその上に被覆さｆｌたフオトレジス）＋
１４２ならびに該１１の上の形状適合性マスク層４３と
からな−るユニットを示している。そのユニットの上に
ガラス層４５及び金属付着物２６からなるマスク４４が
配置される。図示されるように、形状適合性マスク層４
３において形成されるべき形状の所望の開口４７がマス
ク４４内に形成されている。更に、マスク４．４におい
ては、欠陥開口４８と所望の開口４７におけるゴミ、汚
れなどのような不透明な粒子４９が示されている。

形状適合性マスク４３は矢印５０によって示される適当
な光を固定されたマスク４４全通して指向させることに
よって露光される。この光は、下方のフォトレジスト材
４２における反Ｇｋ生じることなく、形状適合性マスク
を形成する比較的薄い層４３を露光するように適当な調
合の光でなければならない。この実施例において、マス
ク４４における明確な欠陥開口４８の故に、形状適合性
マスク４３は領域４８ａにおいて露光されると共に、開
口４７の下の領域４７ａにおいても３１（光される。

この場合、光をブロックするに充分不透明である汚れの
粒子４９は所望の開口４゛７内に配置でれており、領域
４７ｂはゴミ粒子４９の直下において未露光のままの状
態となる。露光ののち、マスク４４が取除かれ、形状適
合性マスク４３が前述の様に現像される。

第１２図に示されるように、これによって形状適合性マ
スク４３が得られる。このマスクにおいて、開口５１が
形成されているが、この中心部において第１１図に示さ
れるような不透明な欠陥４９の故に形状適合性マスク材
料が現像されなかった未露光の材料からなる突出部５２
ができている。

更に欠陥領域４８ａの下に所望でない噛口部５３か形成
、されている。次にユニットは下のフォトレジス）１４
−２ｅ露光するために適当な光５４に対してブランケッ
ト輝光される。光は開口５１及び５３を通り、下方のフ
ォトレジスト材４２を露光する。下方の７オトレジスト
材４２の露光された領域は開口５１及び５３の下の領域
５５−及び５６として示されている。第１５図に示され
るように突出部５２の直下の領域５２ａは未霧光のまま
である。

第１４図において、部分的に露光てれた層４２を有する
本体４０か新しい形状適合性マスク６０でもって被覆さ
れる。形状適合性マスク６０の上に新しい固定されたマ
スク６１が配置される。このマスク６１もまたガラス６
２及び金属６３によって形成され、開口６４を有してい
る。図示されるように、マスク６１はフォトレジスト層
４２の内部に配置される以前に形成された露光でｔ″し
た領域５０に対して僅かに位置がずれた状態にある１、
しかしながらそのようなずれはＱ終曲な所望の結果物の
形成に対して悪影響を与えない。図示され□るように、
マスク６１も−１た明確な欠陥領域６５及び所望の開口
６４内に配置された他の粒子６６を有する。再びユニッ
トは下方の形状適合性マスク材６０において露出された
領域６４ａ及び６５ａｉ形成する紫外光６７に対して露
光でれる。不透明の欠陥６６の下のマスク６０の領域は
露光されない。第１５図に示されるように、形状適合性
マスク６０が現像され、開口６８及び６９力＝形状適合
性マスク６０に形成される。開口６８は開口６４に対応
し、開口６７は不透明な欠陥領域６５に対応する。再び
ユニットは適当なブランケット光７０に対して露光され
る。これによって−４２の領域７６が露光され、光ビー
ム７０の時間−強度効果の故に、領域５５が１４２内へ
より深く有効にドライブ・インされる。これｒｒｌ拡張
部７５によって示さ、れている。不透明な欠陥部４９の
下の未露光領域５２ａに実質的に対応する層４２の小さ
な未露光部分７８がなお存在している。この露光ステッ
プにつづいて、層４２の表面から形状適合性マスク６０
が剥離される。部分７８を露光するには、第１７図に示
されるように第３の形状適合性マスク層７９゛を付着し
露光することが必要である。このマスク７９はマスク４
３及びマスク６０と同じ材料のものである。ＰＦｒ望の
像開口８３を有する、ガラス８１及び不透明な被覆体８
２からなる（４）定されたマスク８０が形状適合性マス
ク７９の上に配電される。再びこの一定され几マスクに
は他の固定されたマスク４４及び６１と同じ所望の像が
設けられている。この場合、所望の像領域８３において
、光８５の部分をブロックする不透明な欠陥部８４が見
られる。即ち領域８３ａは、形状適合性マスク７９にお
いて所望の像領域８３が露光される面積よりも小さい。

つづいて第１８図に示されるように像領域８３に対応す
る開口８４を形成するために形状適合性マスク層７９が
現像される。次に第１９図に示されるように光゛８５で
もってブランケット露光され、よってフォトレシスト４
２内の前に露光されな、かった領域７８が１露光きれる
ことになる。これは充分に露光され之領域８６として図
示されでいる。形状適合性マスク７９が除去され、フォ
トレジスト材４２が現像され、フォトレジスト材４２に
おいて酸化物層４１の表面に達する所望の４領域８７が
形成される。

即ち、固定されたマスクの所望の像がフォトレジスト層
４２に転写されたことになる。下方の霧出された酸化物
層４１は公知の技法に従って処理することができる。

形成された領域５６及び６９も又現像されることによっ
て取去られ、開口８８及び８９が形成される。しかしな
がら、これらの開口８８及び８９は第２０図に示される
ように層４２全通して完全に貫通しない。この実施例に
おいて示し友ように三つの形状適合性マスクを用いるこ
とによって使用され交固定マスクにおけるポジ及びネガ
の即ち透明及び不透明の欠陥部をレジス）１４２におい
て有効に除去することができる。形状適合性マスク並び
に第１のフォトレジスト層における最終像゛全形成する
ために電子ビーム、イオン・ビームなどを用いることが
できることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２０図は本発明のステップを示す°Ｗ二、
＋ｓ＊＊□、１、−１−４１４Ｂｍ＠、１゜・・・・フ
ォトレジスト、１３・・・・フォトレジスト、１４・・
・・フォトマスク、１５・・・・ガラス・プレート、１
６・・・・不透明層、１７・団開口、１８・・・・　　
。 不所望の開口、２０・・・・光、２１・・・・開口、２
２・・・・光、２５・・・・形状適合性被覆体。 出願人　イ／り→・＃・マシ←２ズ・コーポレ７ション
代理人　弁理士　　岡　　　１）　　次　　　生（外１
名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトレジスト層にレリーフ像を形成する方法に
   おいて、 基板の表面にフォトレジストの第１の１を設け、上記第
   １の層の上にフォトレジストの第２の層を設け、 上記フォトレジストの第２の１−に第１のレリーフ像を
   形成し、 上記第２の層をマスクとして用いて上記フォトレジスト
   の第１の層を部分的に露光し、上記フォトレジストの第
   ２のｌ’に除去し、上記第１の１上にフォトレジストの
   第３の層ヲ設け、 上記フォトレジストの第３の層に第２のレリーフ像を形
   成し、 上記第３の７喝をマスクとして用いて上記フォトレジス
   トの第１の層を再露光する事によって、上記第３の層に
   よって露出される領域に対応する、上記第１の層の部分
   的に露光された部分のみを十分に露光し、 上記十分に露光された領域に於いてのみ上記基板の表面
   まで伸びる開口を有するレリーフ像を上記第１の層に形
   成するために現像を行なう事を含む、 レリーフ像の形成方法。
2. （２）　　フォトレジストｒ−にレリーフ像を形成する
   方嫌において、 基板の表面にフォトレジストの第１の層を設け、上記第
   １の喝の上にフォトレジストの第２の晴を設け、 上記フォトレジストの第２の層を通して伸びる開口を有
   する？リーフ像全形成し、 上記第２の層を通して上記フォトレジストの第１の層を
   部分的に露光し、 上記フォトレジストの第２の層を除去し、上記第１の喝
   の上にフォトレジスト−の第３の層を設け、 上記フォトレジストの第３の１を通して伸びる開口を有
   する第２のレリーフ像を形成し、上記第２のレリーフ像
   における開口に対応する部分的に露光された部分のみを
   更に露光するために上記フォトレジストの第１の層を再
   露光し、上記フォトレジストの第３のｒｌ−除去し、上
   記第１の１の上にフォトレジストの第４の＋４を設け、 上記フォトレジストの第４の層を通して伸びる開口を有
   する第５のレリーフ像を形成し、上記第５のレリーフ像
   における開口に対応する露光された部分を更に露光する
   為に上記フォトレジストの第１の層を再露光し、 上記フォトレジストの＠４の層を除去し、上記フォトレ
   ジストの第１の層を通して伸びる、上記多重露光された
   領域によって画成ｉｆ′Ｌる開口を有するレリーフ像を
   形成する為に現像を行なグ事を含む、 レリーフ像の形成方法。