JPS60176237A - ホトレジストパタ−ンの形成方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明はホトレジストパターンの形成方法に係り、特に
微細レジストパターンの形成方法に関する。

〔従来技術の肚明〕

一般に、従来の半導体装部製造の中でホトレジストプロ
セスではネガティブタイプ、例えはＱＨＲシリーズ（東
京応化ｊ！！′）、ＪＡＲシリーズ（日本合成ゴム製）
、ＨＲシリーズ（日本）ｈント製）が使われている。こ
れらネガティブタイプのホトレジストは一般に４μｍ以
上のホトレジストパターンを形成するのに利用されてい
る。しかしル近徐細化ホトレジストパターンが要求され
、３μｍ以下、特に１〜２μｍホトレジストパターンを
形成することを余儀なくされている。しかし、これは現
像時のしわしわ現象（膨潤）及び光の回折現象等によシ
ネ可能なことは一般的に知られている。

この為、これらの微細ホトレジストパターンにはポジテ
ィブタイプ、例えは０ＦＰＲ，シリーズと０ＮＰＲ，シ
リーズ（東京応化製）、ＡＺシリーズとマイクロポジシ
リーズ（シップレイ−製）が一般的に使われている。こ
のポジティブタイプを使って半導体装置の一連の製造を
ホトレジスト技術で行う際、特にトランジスター形成後
に各電極間を連結スる為のコンタクト穴（スルホール）
をホトレジスト技術によって開孔している。開孔後ポリ
シリコン又は金属配線によって各を極間が連結される。

特にこのコンタクト穴をホトレジスト技術で開孔する際
、半導体装置の一連の製造工程をＶ口軽ている為に各プ
ロセスでの段差パターンが発生し、段部の最上段と最下
段部をとおしてホトレジストパターンによシ均一にコン
タクト穴を開孔することは難しかった。この対策として
ホトレジストの膜厚を薄くすればある程度迄可能だが、
各種の段差パターンでのホトレジストのステップカバレ
ジが悪くなシ、その後のエツチング技術によシビンホー
ル又は各種の段部パターンでのエツチング不良が発生す
る欠点があった。更には塵埃、各種のプロセスで発生す
る各種のゴミによ多、ホトレジスト膜厚が薄くなれはな
る程、その部分でのピンホール及びホトレジストのパタ
ーンくずれが発生し、半導体装置製造工程での歩留を低
下させるばかりか、信頼性を悪くする欠点があった。こ
の１策として第１のポジティブレジストをあらか・上貼
前記欠点を防止する為に厚く被膜しこれに充分可能な大
きなコンタクト穴を開孔する１１次に第２のポジティブ
レジストをその上にかさねて必要コンタクト穴のホトレ
ジストパターンを形成すべき膜厚で形成し、これに要求
されるコンタクト穴を開孔すれば解決するはずである。

しかしながら、第１のポジティブレジストを被膜し、第
２のポジティブレジストを第１のポジティブレジスト上
に塗布し、目合せ灸−光する除温２のポジティブレジス
トコンタクト穴が目合せずれをおこして第１のポジティ
ブレジスト上に乗ると、第２のポジティブレジスト現像
時に第１のポジティブレジスト膜も溶解してしまう欠点
があった。更には第１のポジティブレジストを現像する
とホトレジストパターンの段面が周知の様に逆テーパー
となり、第２のポジティレジストが第１ポジテイブレジ
ストの段部にてステップカバレジが悪くなシ、第２のポ
ジティブレジストパターン現像する際最悪くの場合溶解
することかある。又、上記と逆に第１のポジティブレジ
ストは必要コンタクト穴にすべきホトレジストの膜厚で
形成し、第２のポジティブレジスト膜厚は身＜珍布し、
大きなコンタクト穴を形成することも考えられる。しか
し、第２のポジティブレジストを現像する際、第２のポ
ジティブレジストで形成したコンタクト穴で開孔されて
しまう。このポジティブレジストは光溶解型の為に上記
の第２のコンタクト穴を開孔する際の目合せ露光時に第
１のポジティブレジストにも光が照射され、現像時に溶
解される欠点かある。又、更にネガティブレジストとポ
ジティブレジストの組合せにおいても、第１層にポジテ
ィブレジストを使用すると第２層目のネガティブレジス
ト目金せ側光に第２層目のコンタクト穴マスク部以外に
光が照射される。この為光溶解であるポジティブレジス
ト剖がネガティブレジストの現像時に溶解又はポジティ
ブレジストの剥れを発生する。逆の場合、すなわち￥１
層目としてネガティブレジスト、第２層目としてポジテ
ィブレジストをかさねた縁台は比較的うまくいくが、ネ
ガとポジとは目合せ露光時に反転のマスクを使用しなけ
れはならない為、目合せが困難である点、更にはネガテ
ィブレジストは３μｎ１以下のレジストバターニングが
再埃性良く開孔出来ないなどの欠点を伴う、。

〔発明の目的〕

本発明は容易に微細１パターンを形成できる方法を提供
することにある。

〔発明の構成〕

すなわち本発明は半導体装置製造工程で選択的にホトレ
ジストパターンを形成する場合、第１層目にディープ系
のレジストパターンを選択的に形成する工程と、更に第
１膚上に第２層目のポジティブレジストパターンを選択
的に形成する工程を含むことを％９としている。更に本
発明においては上記の第１層目のホトレジストパターン
は半導体装置の電極間を連結する為のコンタクト穴形成
のためのものであって、各素子の必要連結部の全コンタ
クト穴をこの第１層目のホトレジストパターンで開孔し
、第２層目のホトレジストパターンは第１層目の全コン
タクト穴かり必要コンタクト穴のみ開孔し、第１層目の
コンタクト穴の不必要な部分は第２Ｎ目のホトレジスト
で塞ぐことを判徴としている。本発明における第１Ｎ目
のホトレジストパターンのコンタクト穴は、第２層目の
ホトレジストパターンのコンタクト穴よシ大きいか又は
小さく形成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば第１層目と第２層目のホトレジストは異
なる性質、特に第１層目のホトレジストは第２＃目のホ
トレジスト露光で簡単には性算が変シにくい特性のもの
でらシ、更に紘第２層目のホトレジスト現像において第
１層目のホトレジストが溶解され々いことを第１」用す
るものであるえ、更にこの特徴を生かし前述した様に半
導体装置の一連の製造工宕を数口軽ている為に生じるト
差ノくターンによるホトレジストのステップカバレジ不
良を力＜シ、かつ倣細なホトレジストパターンを形成す
る為に第１庖目の各々のホトレジストパターンを形成し
、１層目のホトレジストが各上記段部でのステップカバ
レジの悪さ及び１層目のホトレジストがレジスト自身の
ピンホールハぴ各枠ゴミによる影響で不所望なピンホー
ルを発生させても、これを第２層目のホトレジストで保
詐する効果もえられる。さらに、第１層目にｍｊにホト
レジストで各段部でのステップカバレジ不良をなくシ、
ホトレジストパターンも充分股引的に大きいパターンで
形成し、第２層目で必要な微細パターンを形成してむ細
什ができるという効果もある。判に本発明においては第
１層目にディープ系のレジスト第２層目にポジティブレ
ジストを使用すれば判にネガティブレジストに較べ各々
のホトレジストで充分厚いホトレジスト膜厚にして所望
の微細パターンが化られる効果がある。又、同一マスク
で前記コンタクト穴を開孔する際、同一所望マスクで各
々の露光量でコンタクト穴径を変化出来る効果も有る。

更にはこれらのホトレジストを使用することにより第１
１＊目のディープ糸のホトレジストで全素子（たとえば
トランジスタ）の連結の為のコンタクト穴を開孔してお
き、必要コードにより第２層目のポジディプレジストで
所要のコンタクト穴を開孔し、その際不必髪々コンタク
ト穴部は第２層目のポジティブレジスタで塞ぐことによ
り工期短縮を図れる効果もある。

〔実施例の曲間〕

次に本発明方法の実施例を図面を参照して説明する。

〔実施例〕 第１図のように半導体基板１上に種々のトランジスター
を作る工程で拡散技術とホトレジスト技術とイオン注入
技術と気相成長技術か用いられ、それによシ各種の段差
のあるパターン素子が形成される（図示せず）。これら
を電気的に接続するためにコンタクト穴をホトレジスト
工程で形成する。まず第１層目にディープ系レジスト２
を公知のホトレジスト技術により形成する（第１図（ａ
））。

ここで用いるディープ系レジストとしては例えば東京応
化製の０ＤＵＲシリーズでよい。

次にガ・鎖模様のホトレジストパターンを得る為にマス
クを用いて目合せ露光し、」像する。この際の露光機は
ディープ系レジストの露光装長２４００〜２８００Ｘが
得られる露光機であれば密着式又は非接触式の特にプロ
ジェクタ１フ式、縮小式目合せ露光機等いずれでもよい
。特にこのディープ系レジストの露光には、ネガティブ
レジストの様に塙像後目金せ露光時における酸素効果に
よりホトレジストの膜厚減少を心配する必要がなく、ホ
トレジストパターンがゴミ又は目合せ露光時の密か状態
により特に影響されない非接触式の目合せ露光方式を用
いれば良い。伺、このディープ系レジストはホトレジス
トの膜厚が厚くても高解像度のパターンが得られる。こ
の実施例では最終的に必歎なコンタクト穴の倍以上のレ
ジストパターン寸法で形成している（第１図の））。

次にポジティブレジスト３をホトレジスト技術により第
１層目のディープ系レジスト２上に形成する←第１図（
Ｃ））。

次に第１層目のディープ系レジスト２で形成したコンタ
クト穴の中央筒・、に第２層目のポジティブレジスト３
のコンタクト穴が開孔される様目金せ露光及び現像を行
なう（第１図（ｄ））。この場合の目合せ脚光機はディ
ープ系レジストと同じで良いが、一般に知られたる紫外
線３５００〜４５００Ｘの波長光源で如理する。又現像
液はアルカリ現体液、例えば一般に使われている東京応
化のＮＭＤ−３液を用いる。

以上の様に第１層目にディープ系レジスト２を用い、半
導体基板上に種々の段差があっても第１層目のディープ
系レジスト２でこれら段差部を十分保護できるような膜
厚で形成する。本発明者によれは半導体基板上の種々の
段差の約２倍程度にディープ系レジストを形成すれば良
い。特に第１層目のディープ系レジストの膜厚が３μｍ
　台であってモ、十分１．８μｍ迄のコンタクト穴が得
られる。すなわち短波長の紫外線露光を用いている為、
高解像度のホトレジストパターンが得られるい更には第
２層のポジティブレジスト３の現像液に溶解されない効
果をここでねらっている。又、第２層にポジティブレジ
スト３を形成するのはこのホトレジストもディープ系レ
ジストと同じく厚いホトレジスト膜片であっても高解像
力のホトレジストパターンを得ることができるからでお
る６、この両省の特性を相乗的に活かすことにより半導
体基鈑１↓の朴々の段差の凹凸物及び曲物のコミ類がお
ってもまっブζく問題なくパターニングできる。。

ヌ、この実施例では舘１層目のディープ系レジストのコ
ンタクト穴を第２Ｎ目のポジティブレジストの倍以上形
敵したが、約１．５倍程度迄太きく＝１層目のコンタク
ト穴を形成するにけ給１ル目と第２層目の目合せ露光で
用いられるマスクは同一マスクでもＷ、１層目のディー
プ系レジストのｇ元を長く照射することにより可能であ
る。伺、これらに用いるマスクの材質にディープ系レジ
ストを使用する為に石英製マスクプレートが必要である
。

〔実施例２〕 実施例１と同じく第２図のように半導体基板上１１上に
ディープ系レジスト１２のコンタクト孔を開孔する。こ
の場合最終的に必要なコンタクト孔の寸法とする。本発
明によればディープ系レジスト１２の膜厚は１．５〜２
．０μｍで１．３μｍ以上のコンタク孔、１．０μｍの
膜厚では０．８〜１．０μｍのコンタクト孔が得られた
。このディープ系レジスト１２上にポジティブレジスト
１３を形成する。

このポジティブレジスト１３は十分のホトレジスト膜厚
で半導体基板１１の種々の段差、凹凸を十分カバー出来
るものとし、ディープ系レジスト１２のコンタクト穴よ
りポジティブレジスト１３のコンタクト穴が大きくなる
様形成する（第２図）。

この結果実施例１よりも高解像度のコンタクト孔を得る
ことができる。これは前記に記述した様にポジティブレ
ジスト１３に比較しディープ系レジスト１２の方が露光
時短波長紫外線を使用できることによる。

〔実施例３〕 第３図のように半導体基板２１上にテイープ系レジスト
２２を用いて半導体基板２１上に形成された各種のトラ
ンジスターと金属配線を連結すべき全コンタクト穴を開
孔する。次にディープ系レジスト２２上にポジティブレ
ジスト２３のコンタクト穴を第１層目の全コンタクト穴
より所望部のみ開孔する。この場合の第１層目のディー
プ系レジスト２２と第２層目のポジティブレジスト２３
のコンタクト穴り実施例１，２どちらの手法を用いても
良い。ここで特に実施例１．２と異なるのは、第２層目
のポジティブレジスト２３のコンタクト穴は第１層目の
全コンタクト穴のうちの運１択的にえらばれた穴上の部
分にのみ」１孔くたことである。これは公知の各種のマ
スクＲＯＭ（ｒｅａｄ　ｏｎ−１ｙ　ｍｅｍｏｒｙ　）
又はゲートアレイに対処できるようにユーザの必要コー
ドごどのコンタクト穴を開孔するものである。この方法
の利点はあらかじめ全コンタクト穴を第１層目のディー
プ系レジストで形成しておくことによって、第２層目の
ポジ、ティプレシストでの必要コードの為のコンタクト
穴に関係なく共通コンタクトとして作りておけることで
ある。

上記実施例には各種トランジスタのコンタクト穴を開孔
し、金属配線との連絡する工程を説明したが、この他各
種トランジスターの作る為の拡散層とポリシリコンとを
連結する為のスルホール及び金属配線の多層配線間を連
終する為のスルホール勢にも実施例とまったく同じ形成
方法が適用できる。

４．１シミ図面の簡単な説明 第１図（ａ）乃至第ｉｍ＋（ｃｔ）、第２図及び第３図
は夫々本発明の実施例を軟量するための牛導体装置の断
面図である。

において、１．１１．２１・・・・・・牛導体基板、２
１１２−２２・・・・・・ディープ糸レジスト、３，１
３，２３・・・・・・ボ第１図 （ａ） （ｌ：）） ＣＧ’） （ｄ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体装置の製造工程において、選択的にホトレ
   ジストパターンを形成する際、諏１層目としてディＩプ
   系のレジストパターンを選択的に形成する工程と、更に
   第１層目上に第２層目としてポジティブレジストパター
   ンを選択的に形成する工程とを含むことを特徴とするホ
   トレジストパターンの形成方法。
2. （２）前記第１層目のホトレジストパターンは半導体素
   子間を連結する為のコンタクト穴形成用でおって、会食
   連結部の全コンタクト大を第１層目のホトレジストパタ
   ーンで開孔し、前記第２層目のホトレジストパターンは
   必黴コンタクト穴のみ開孔が施こされたもので、それ以
   外の不必要な第１層目のコンタクト穴は当該第２層目の
   　、　ホトレジスト で塞がれていることを特徴とする特徴請求の範囲第１項
   記載のホトレジストパターンの形成方法。