JPS5965430A - 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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JPS5965430A
JPS5965430A JP17572182A JP17572182A JPS5965430A JP S5965430 A JPS5965430 A JP S5965430A JP 17572182 A JP17572182 A JP 17572182A JP 17572182 A JP17572182 A JP 17572182A JP S5965430 A JPS5965430 A JP S5965430A
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JP
Japan
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pattern
photoresist
layer
resistor
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP17572182A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Ueno
上野 厚
Masaru Sasago
勝 笹子
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP17572182A priority Critical patent/JPS5965430A/ja
Publication of JPS5965430A publication Critical patent/JPS5965430A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094Multilayer resist systems, e.g. planarising layers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に微細パター
ン形成を行なうもので、集積回路を製造する場合に用い
られるホトリングラフィ分野に関する。
従来例の構成とその問題点 従来ホトリングラフイ一工程に於いて、ホトレジスト(
紫外線に対して感光反応を示す有機高分子化合物)パタ
ーンを形成する場合、第1図の(、)に示すごとく、約
1μmの段差を有する半導体基板1上にホトレジスト(
例えば感光部分が現像処理で取9除かれるポジ型ホトレ
ジストとし、以下このタイプのレジストをホトレジスト
と称する。)2を約1μm塗布し、一般的なプリベーク
(90℃前後約10分)、露光(紫外線約50 m17
cm) 。
現像(アルカリ水溶液使用)、ポストベーク(140℃
前後約20分)等の処理を施すと、(b)のように四部
と凸部でホトレジストパターン寸法の不均一性が生じる
この理由は次に述べるとおりである。第2図に示すホト
レジスト残膜特性よシ、ホトレジスト(例えばシップレ
イ社製AZ1470)の露光エネルイーに対して残膜率
を見ると傾1σを持つ。
これはホトレジスト膜厚に対して適正露光エネルギーが
異なる事を示しておシ、ホトレジスト膜厚が異々る場合
は露光エネルギーを変えなければならない。しかし実際
半導体基板表面はエツチング及び膜堆積の加工処理等に
より、第1「1のように凹凸状となりホトレジスト膜厚
が不均一となる。
その為、凹部の厚いホトレジストに露光エネルギーを設
定すると、凸部の薄いホトレジストには露光エネルギー
過多となシ、第1図fb)のような寸法不均一性が生じ
る。特にマスクに対して光の回折が大きい反射型投影露
光機を用いる場合はこの現象が顕著である。又凸部の薄
いホトレジストは、反応性スパンタエッチ方式等のドラ
イエツチングに対してマスク効果が乏しく、不良原因と
なる。
最近多層レジスト法なる手法で上記問題を解決する試み
が注目されてきた。83図に二層構造の−従来例を示す
。(−)に於いて段差を有する半導体基板11上に第一
層目の樹脂として電子線レジスト(この場合PMMA)
12を約3 μnl塗布し、プリベーク170℃、20
分程度行なう。次にホトレジスト13を約2μm塗布し
、プリベーク90℃10公租度行なう。次に(b)に於
いて紫外線15を照射してホトレジストパターン13′
を形成する。次に(C)に於いて遠紫外線(2oO〜3
00nn)16を照射して露出した電子線レジストのみ
現像して12′を形成する。
以上の工程によると、基板段差は厚い電子線レジスト1
2によシ軽減され、膜厚の均一なホトレジスト13が形
成できる。このことはホトレジストパターン寸法の均一
性向上につながり、かつ基−板凸土のレジスト膜厚は二
層のレジストで構成されているのでエツチングマスクに
は十分通用する。
しかし形成方法に於いて、まず第1に紫外線露光機と遠
紫外線あるいは電子線露光機等の異なる露光機が必要で
ある。第2にそれぞれのレジストは露光、現像処理によ
シバターンを形成する為、処理が複雑となる。第3に第
3図(a)に於いて電子線レジスト12はプリベークし
加熱処理を施こさない為、次にホトレジスト13を塗布
した時、両者のレジストが境界付近で混合され混合層1
4ができる。この層14は紫外線に対して感度が低下す
る為、(b)のようにホトレジストパターン13′の低
部でテーバが発生し、ガラスマスクに対する転写精度(
特に寸法を制御するのが困難となる)が劣る。第4に(
C)に於いて電子線レジストを現像する場合、現像液と
してメチルエチルケトンとイソプロピルアルコールを用
いるが、上層のホトレジスト13′も反応して溶解する
為、ホトレジストパターン13′が薄くなったシ、微細
なパターンでは流れる現象が生じる。この場合電子線レ
ジストパターン12′のみ残っても、電子線レジスト(
この場合PMMA)は耐ドライエツチング性が非常に悪
く、エツチングマスクに適さtい場合がある。
発明の目的 本発明は以上の問題点を考慮して、凹凸部を有する半導
体基板上に転写精度の良い微細なレジストパターンを再
現性良く容易に形成できる方法を提供するものである。
発明の構成 本発明は段差を有する基板上にレジストパターンを形成
さす場合、まず放射線分解型レジストを塗布後高源(溶
剤がほぼ完全に蒸発する温度以上の温度)熱処理し、次
にホトレジストを塗布してパターン形成し、このホトレ
ジストパターンをマスクに下地をドライエツチングする
ものである。
実施例の説明 本発明の一実施例を図面に沿って説明する。第4図の(
−)に於いて、約1μmの段差を有する半導体基板10
0上に電子線レジスト(特に主鎖が放射線分解型電子線
レジスト、例えばPMMA(東京応化製0EBR−1o
oo)やPMIPK(東京応化製0DUR−1014)
等のレジスト)101を約2μm塗布し、高温熱処理(
150℃前後以上30分〜60分)を施す。この熱処理
によシ溶媒は完全に蒸発し、電子線レジスト101は硬
化する。又基板段差部上の電子線レジスト表面が平坦で
ない場合でも、高分子樹脂が流動硬化することにより表
面が平滑化される。次にホトレジスト(例えばAZ14
70)102を約1μm塗布し、90℃約10分のブリ
ベークイc行なう。
この場合ホトレジスト102と電子線レジスト101の
境界では、電子線レジストを配゛も温熱処理している為
、溶媒はほとんど混合しない。例えば電子線レジス)P
MMAを塗布後熱処理温度を90℃から190℃まで2
0℃間隔の温度でそれぞれ熱処理した試料にホトレジス
)AZl 470を塗布して紫外線エネルギーを変化さ
せて現像後のホトレジスト残膜特性を測定した第15図
の実験結果より、第2図のホトレジスト一層(下地にP
MMAを塗布していない)の残膜特性とほぼ一致するの
がPMMAを150℃以上でill処理した場合であり
、これ以下の温度ではまだホトレジストが十分紫外線と
反応していない。これは熱処理温度に対して、PMMA
の硬化度が異1. p 、1s。
℃以上では溶媒が完全に蒸発して硬化し、ホトレジスト
が混入しないが、それ以下ではI’MMAとホトレジス
トが混同し、ホトレジスト層が厚くなシ、残膜特性が悪
くなったのだと思われる。この結果からも判るようにP
MMAの熱処P11温度が上層のホトレジストに与える
影響が大きいことがうかがえる。特に残膜特性が急峻な
程ホトレジストパターンのエツジが急峻になり、ドライ
エツチングのマスクとして用いると横方向へのエツチン
グ後退がおこりにくく好ましい。
次に(b)に於いて、紫外線103によシガラスマスク
(図示していない)を用いてホトレジスト102を露光
し、現像、ポストベーク(140℃約20分)を施して
ホトレジストパターン102′を形成する。この場合、
露光方式は密着露光(ガラスマスクと基板表面を接触さ
す方法)あるいは屈接型縮小投影露光方式を用いて、で
きるだけホトレジストパターン102′の断面形状を急
峻にする方が良い。
次に(C)に於いて、ホトレジストパターン102′を
マスクとして酸素ガスを含むドライエツチング方式によ
り、露出した電子線レジスト101をエツチングし10
1′とする。この場合、横方向へのエツチングを少なく
する為、反応性スパッタエツチング方式等の異方性エツ
チングが好ましい。
ここでドライエツチング特性として、ホトレジストや電
子線レジスト等の各種有機膜の酸素に対するエツチング
特性を次表に示す。
表 表は日電アネルバ製DEM−3o1型の反応性スパッタ
エツチング装置を用いた場合で、200W、023SC
CM、0.ITorrの条件である。これよシ、PMI
 PK+PMMA等の電子線レジスト(CMS+AZ1
470 、KMR747等の放射線架橋型レジストと反
対構造の放射線分解型レジスト)がエツチング速度が速
い。
第6図にAZ1470とPMMAの熱処理温度に対する
エツチング量を示す。条件は上記と同等でエツチング時
間を3分とした。これよシ、熱処理温度に対してエツチ
ング量が変化するのはPMMAの方であシ、かつ処理温
度が高い程エツチング量は大きい。これらの結果より、
段差を有する基板上の第1層目のレジストにドライエツ
チング速度の速い放射線分解型レジストを用い、かつ高
温熱処理を施すことによシ、上層のホトレジスト対して
よシエッチング速度大となシホトレジストのマスク効果
が向上する。
以上のように第1層目に主鎖が放射線分解型の樹脂、第
2層目に主鎖が放射線架橋型の樹脂を用いることによシ
、ドライエツチングに対する(酸素ガスに限らずその他
CF4やCCl4などのガスや酸素との混合ガスでも良
い)エツチング速度差が大きく違う為(これは特に樹脂
構造に関係するものでベンゼン環を多く含む放射線架橋
型の樹脂はエツチング速度が遅い)、第2層目の感光性
樹脂をパターン形成した後、下層の厚い樹脂をエツチン
グする場合、十分オーバエツチングすることが可能であ
りプロセスの制御性が良くなる。特に1層目を高温熱処
理することにより、エツチングレートが高くなり、かつ
2層目のレジスト残膜特性が良くなるといつだ相乗効果
が含まれている。
得られるので高集積で高速度のデバ・イスが可能となり
工業上有益である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(bl 、第3図(a)〜(C)は従来
のレジストパターン形成例を示す拡大断面図、第2図は
AZ147oの紫外線に対する残膜特性を信ず図、第4
図(a)〜(C)は本発明の一実施例のレジストパター
ン形成工程を示す拡大断面図、第5図はPMMAO熱・
処理温度に対するAZ1470の残膜特性を示す図、第
6図はPMMA及びAZl 470の熱処理温度に対す
るエツチング量を示す図である。 100・・・・・・半導体基板、101,101’・・
・・・電子線レジスト(PMMA)、102,102’
・・・・・(ホトレジスト(AZl 470 )、10
3・・・・・・紫外線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第2図 雰光エキルイー(”’Icm2) 第3図 第4図 第5図 雰尤工設し’r’−(”’/(ニア712〕第6図 熱久シ1温麿(°C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 凹凸部を有する半導体基板上に、主鎖が放射線分解型で
    ある第1の有機高分子化合物全塗布し、溶剤がほぼ完全
    に蒸発する温度以上で熱処理を施し硬化さす工程、次に
    主鎖が放射線架橋型である第2の有機高分子化合物を塗
    布及び露光、現像処理を順次行ない所望のパターンに形
    成する工程、上記第2の有機高分子化合物をマスクとし
    て上記第1の有機高分子化合物をドライエツチング方式
    によシエッチングせしめ、上記第1及び第2の有機高分
    子化合物からなる二層構造のパターンを形成する工程を
    備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP17572182A 1982-10-06 1982-10-06 半導体装置の製造方法 Pending JPS5965430A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57141641A (en) * 1981-02-26 1982-09-02 Fujitsu Ltd Formation of positive pattern
JPS57141642A (en) * 1981-02-26 1982-09-02 Fujitsu Ltd Formation of pattern
JPS57168246A (en) * 1981-04-09 1982-10-16 Fujitsu Ltd Formation of negative pattern
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