JPS5984529A - 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】 この発明は、特に周縁部をテーパ形状とするエッナング
ノやターンを形成するノリーン形成方法に関する。

例えば、半導体集積回路装置において、シリコン等の半
導体基板の主面上に対して絶縁膜全形成し、この絶縁膜
に対して例えば端子電極部となる開孔を、上記半導体基
板面に達する状態で形成する。そして、この開孔部を含
んで絶縁膜上にアルミニウム薄膜等によって配線部を形
成するものであるが、上記絶縁膜に形成した開孔部の段
差部において、薄・、膜配線の段切れが生じ易いもので
ある。このため、絶縁膜に対して半導体基板面に至る開
孔を形成する場合、この開孔部の周縁部をチー７９状に
形成し、配線の段切り事故の発生を防止するように工夫
されている。

従来、このように半導体基板面に形成される絶縁膜に対
して、チー１？状周縁を有する開孔を形成する／母ター
ン形成手段は、絶縁膜上に７オトレジスト膜を形成し、
上記開孔に対応するパターンで露光し現像した後、この
フォトンジストノ９ターンを熱処理して変形させ、この
パターン開孔部の周縁部にチー／ｆを形成させる。そし
て、反応性イオン食刻を施し、絶縁膜である被処理膜に
対してテーパ状周縁を有する開孔を形成する。しかし、
このような手段で開孔・母ターンを形成したのでは、チ
ー／Ｊ？全形成する熱処理によってフォトレノストが変
質し、その除去が極めて困難となり、半導体集積回路の
製造工程における大きな障害となる。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特に
フォトレノストに対する熱処理を行なわず、フォトレノ
ストの除去作業を簡単に実行し得る状態としながら、絶
縁膜等の被処理膜に対して、周縁部をチー１？状にした
ノ９ターンを形成させるようにするパターン形成方法を
提供しようとするものである。

すなわち、この発明に係るパターン形成方法は、被処理
膜上に７オトレノス）１１０１形成すると共に、このフ
ォトレジスト膜に対して間隙をおいて設定されたマスク
パターンを介して露光し現像するとともに、この現像さ
れたフォトレノス）　ｚ４ターンに対応して反応性イオ
ンエツチングするようにしたものである。

以下この発明の一災施例を説明する。第１図は半導体基
板面に形成された絶縁膜を被処理膜とし、この被処理膜
に対して周縁部をテーパ状にした開孔全形成するす段を
工癲順にしたがって示したもので、まず（ハ））図に示
すようにシリコン半導体基板１ノの主面上にプラズマＣ
ＶＤ法等によって、膜厚１μｍの窒化シリコン膜１２が
被着されるもので、この蓋化シリコン膜１２が被処理膜
とされる。そして、この窒化シリコン膜１２上には、フ
ォトレノスト膜１３全被着形成する。ここで、フォトレ
ジスト膜１３は、例えばポジ型レノスト（マイクロポジ
ット１３００−３フ；商品名）を膜厚１．５〜３．５μ
ｍ、望ましくは２，５μｍで被着し、約９０℃で２０分
程度ベーキングしてなる。

次に、ω）図で示すように上記フォトレノスト膜１３０
面に対設するようにして、被処理膜に形成すべき開孔に
対応する光透過部１４のノやイーンを有するマスク１５
を設定するもので、この場合フォトレノスト膜１３とマ
スク１５との間に間隙ｔを設定する。そして、図に矢印
で示すように露光する。この場合、マスク１５は通常の
エマルジョンマスクあるいはクロムマスクの何れを用い
てもよく、露光蔗は４０〜１００　ｍＷ・８ｅｃ／ｃｒ
ｎ２、望ましくは６０　ｍＷ・ｓｅｃ／ｚ２とし、間隙
ｔは例えば２５μｍに設定する。

そして、この露光されたフォトレジスト膜１３を、例え
ばフォトレノスト現像液ＭＦ３１２（商品名）を用いて
現像処理を行なう。このような現像処理によって、（Ｃ
）図に示すようにフォトレノスト膜１３には開孔・ぐタ
ーン１６が形成され、その周縁部には傾斜角αのテーノ
母が形成ちれるもので、ここでは「α＝４５°」であっ
た。

このように７オトレノスト膜１３に開孔ノ母ターン１６
を形成した後、レノスト現像、リンス減時の除去および
める程腿のレジストの架橋反応を促進するための熱処理
（ベーキング）を行なうものでめるが、この熱処理はレ
ジストの変形や変質の生じない範囲内、例えば約１２０
°Ｃで約２０分根度実施する。

次いでこのフォトレジスレ臂ターンの形成された状態で
反応性イオンエツチング装置によってエツチング処理を
施し、０）図に示すように被処理膜である窒化シリコン
膜１２に対して傾斜角βのチー・臂を周縁部に有する開
孔１７を形成する。

ここで、反応性イオンエツチングの反応ガスとしては、
ＣＦ４ガスと０□ガスとの混合ガスを用い、エツチング
装置内の圧力は０．１　Ｔｏｒｒ程度に保つ。そして、
ＣＦ４．ｆス流量を１００　ｓｅｃｍ、０□ガス流量を
２９　ｓｅｃｍとし、周波数１３．５６　ＭＩ（ｚの高
周波電力を３０ｗ／枚程度印加するもので、これによシ
フオドレノスト膜１３のエツチング速度は２４００　Ａ
０／分、窒化シリコン膜１２のエツチング速度は１８０
０Ａ７分、シリコン基板１１のエツチング速度は９００
Ａ’／分となる。

したがって、この条件で反応性イオンエツチングすると
、窒化シリコン膜１２に開孔１７が完成するエツチング
終了時点では、約１．２μｍの７オトレノスト膜１３が
残存する状態となる。

また、この場合の窒化シリコン膜１２の開孔１７周縁部
のテーパ傾斜角βは約３２°であった。

ここで、傾斜角βは、レノスト開孔Ｊ６の傾斜角α、反
応性イオンエツチング時の７オトレノスト膜１３のエツ
チング速度Ａ１被処理膜でめる窒化シリコン膜１２のエ
ツチング速度Ｂによって、近似的に次式で表現される。

た１ビし、上式でＣはフォトレノスト膜１３の横方向と
縦方向のエツチング速度の比 であり、したがってこの例では「Ｃζ２，０」であった
。

したがって、α、Ａ、Ｂ％Ｃを適当な値とすることによ
□って、βは種々の値に設定することが６エ能である。

そして、上式を満足するものであれば、屋化シリコン膜
以外の膜にも適用できる。ただし、いかなる場合におい
ても、被処理膜のエツチング完了前に、フォトレジスト
膜１３の一部分でも工、テオフされると、露出した被処
理膜がエツチングされるおそれがメジ、シたがって７オ
トレノスト＃１３の膜厚設定にあたっては注意する必要
がある。

そして、残存するフォトレジスト膜１３を、例えばレノ
スト剥離剤Ｊ１００（商品名）等を用いて除去し、■）
図に示すように窒化シリコン膜１２に対する・リーン形
式を完了する。

一般に、フォトレノスト膜に対して光マスクを介して露
光する場合には、ツクターンの解像度を良好なものとす
る。さめに、フォトレジスト膜と元マスクとを密着させ
るようにしている。しかし、このような密着手段により
得られるフォトレノスト膜のパターン周縁部における傾
斜角αは、７５〜８０１１となる。

しかし、実施例で示したようにフォトレジスト膜１３と
マスク１５との間に間隙ｔ’６設定すると、マスク１５
の黒色部の周辺で光の回折が起こ９、間隙ｔが大きい根
先は黒色部の内側に多く回９込むようになる。このため
、マスク１５の黒色部に対応する位置の７オトレジスト
膜１３も光回折によって露光されるようになる。この場
合、回折光の強度は、マスク１５の黒色部の周縁から黒
色部に入るにし、またがって大きく減少するようになシ
、７オトレノスト膜１３の露光領域も黒色部の周縁から
離れるほど膜表面近くに限定されてくる。したがって、
ポジ型のフォトレノストを用いると、露光および現像後
のレゾスト開孔・母ターン周縁部の形状は、テーパ形状
となるもので、その傾斜角αはレジストの種類、膜厚、
露光量によって種々の値をとることができる。

第２図は、マスク１５と７オトレジスト膜Ｊ３との間隙
ｔと、レジスト開゛孔ノＪ？ターンのテーパ傾斜角αと
の関係の一例を示す。すなわち、マスク１５と７オトレ
ジスト膜１３との間隙ｔを適当な値に設定することによ
って、傾斜角αは４０’程度から８００程度まで制御可
能である。

すなわち、上記のようなパターン形成方法によれば、熱
処理によって７オトレジストに対して変形を与え、チー
・９形状とするものとは異なシ、フォトレノストに対し
て熱的変質を与えることがなく、反応性イオンエツチン
グ完了後に残存するレジスト膜の除去が極めて容易に行
なうことができる。しかも、この場合の周縁部テーパ傾
斜角αは、広範囲にわたって容易に制御できるものであ
夛、被処理膜の頂斜角βも広範囲に高精度に制御可能と
なる。

第３図はレノスト開孔部のテーパ傾斜角αと被処理膜で
ある窒化シリコン膜の開孔部チー・９傾斜角βとの関係
の例を示すもので、フォトレジスト膜のエツチング速度
Ａと窒化シリコン膜のエツチング速度Ｂとの比ｒ　Ｂ／
ＡＪに応じて傾斜角βを広範囲で設定できることが確−
できる。第３図はｒＣ＃２．ＯＪとし、且つＢ／Ａをｒ
　１．ＯＪ　ｒｏ、７５ＪｒＯ，５Ｊとしｆｃ場合を、
それぞれ曲線Ａ、Ｂ、Ｃとして示している。

さらに、前記したように７オトレノスト膜の除去作業が
容易であるため、反応性イオンエツチングの完了後でも
充分な厚さの７オトレノスト膜を残存させることが可能
であシ、半導体基板の凹凸等に起因したフォトレノスト
膜の厚さのバラツキによるエツチング中の部分的被処理
膜の露出等の事故ｆ、確実に防止できる。

以上のようにこの発明によれば、非常に簡単な工程によ
って、例えば屋化シリコン膜等の絶縁膜に対して、周縁
部をチーｉ＜？傾斜部とした開孔Ａターンの形成するこ
とのできるものでオ広半導体集積回路装置等の製造工程
の簡易化、嶋能率化に大きな効果’ｋＱ揮するものであ
る。

尚、上記実施例においては、基板にシリコンを、被処理
膜には態化シリコン膜を用いたが、これに限定されるも
のではすく、例えばアルミニウム等の金属、５ｉ０２等
の絶縁物でもよく、またアルミニウム薄膜やＳ　ｈ　０
２薄膜を被着した基板であっても同様に実施し得る。ま
た被処理膜もポリシリコン膜、ＳｉＯ□膜、ＰＳＧ膜等
に広く応用可能であシ、被処理膜の膜質に応じたエツチ
ングガス音用いて＠記した関係式を満足する条件を設定
すればよいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図の（４）〜＠）はこの発明の一実施例に係るノリ
ーン形成工程を順次□説明する図、第２図はマスクとフ
ォトレノスト膜との間隙と現像により得られる傾斜角α
の関係を示す曲線図、第３図は上記傾斜角αと被処理膜
におけるチー・９傾斜角との関係金示す曲線図でめる。 １１・・・半導体基板、１２・・・窒化シリコン膜、１
３・・・フォトレジスト膜、１５・・・マスク、１７゜
１８・・・開孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ノＪ？ターンを形成すべき被処理膜上に７オ
   トレジスト膜を形成する手段と、このフォトレジスト膜
   との間に間隙を介してパターンマスクを設定し露光する
   手段と、この手段で露光されたフォトレジスト膜を現像
   処理し露光Ｉリーンの周縁部分をテーパ形状とする現像
   手段と、この挑像されたフォトレノスト・臂ターンに対
   応して上記被処理膜を反応性イオンエツチングする手段
   とを具備したことを特徴とするノ臂ターン形成方法。　
   　　゛
2. （２）　　上目己フォトレノスト膜□がホゾ屋フォトレ
   ジストで構成される特許請求の範囲第１項記載のノやタ
   ーン形成方法。