JPS61159731A - 微細パタ−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】 （産業上の利用分野） この発明は、各種半導体装置の製造方法において、ホト
リソグラフィおよびエッチ、ングにより微細パターンを
形成する微細パターン形成方法に関する。゛ （従来の技術） 半導体装置の集積化に伴い、構成膜の薄膜化およびパタ
ーンの微細化が計られている。その結果、段差を有する
部分でたとえば、特開昭５９−６６１２２号公報などに
より、基板上の被加工層のパターンのエッヂ部での段差
をなだらかにする技術が開示されている。

第２図はパターンエッチでの問題点を示す図であり、第
２図（＆）に示すように基板１上のパターン２のエッヂ
４が急峻となり、上層に形成すべきパターン３が切断さ
れたり、パターン２内で薄膜厚が変化するという欠点が
ある。

そこで、第２図（ｂ）に示すように１パターン２のエッ
チ部に傾斜をつけ、その上にパターン３を形成すること
が提案されている。

上記パターンエッヂに傾斜をつける方法の一例として、
第２図（ｃ）に示すようにパターン２を形成すべき薄膜
上にレジストパターン５を形成し、このレジストパター
ン５のエッヂ部に傾斜を付け、第２図（ｄ）に示すよう
に、スパッタエツチングなどでエツチングする方法があ
る。

このエツチングに際し、レジストパターン５もエツチン
グが進行し、レジスト膜厚の薄いエッチからレジストが
除去され、パターン２の薄膜ニ新たな被エツチング面が
露出されククエッチングが進むため、エッヂ部が傾斜し
たパターン２が形成される。

しかし、上記従来技術では、レジストパターン５のエッ
ヂ部の傾斜を精度よく作製することが重要であるが、通
常のホトリソグラフィ技術では、レジストパターンエッ
ヂ部にバラツキが生じ、正確に形成することは極めて困
難であった。

そこで、上記方法に第３図（ａ）に示すように、基板ｌ
上のパターン２の形成されるべき薄膜上に遠紫外光に感
光性のあるネガ型しジス）　５　（ＲＤ２００ＯＮなど
）を塗布し、遠紫外光６で露光することによって、第３
図（ｂ）に示すような逆台形のレジストパターン５を得
る方法が提案されている。

このような逆台形のレジストパターン５は、遠紫外光に
感光性のあるネガ型レジストが感光後も遠紫外光に対す
る強い吸収を示し、感光反応がレジストの下層では起き
ないことによって、現像液に溶解することを利用して形
成される。そして、上記のレジストパターンをマスクに
スパッタエツチングを行うことにより、第３図（ｃ）に
示すように、被エツチングパターン２の薄膜エツチング
が進行するとともに、レジストパターン５もエツチング
されるため、レジスト膜厚の薄いエッヂ部より、レジス
トパターンが除去され、傾斜をもったパターン２が形成
される。

上記技術では、現像時間によってレジストパターンエッ
ヂ部の逆台形の形状を制御することができ、結果として
、再現性よくパターンエッチの傾斜を得ることができる
。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記方法では露光に遠紫外光（波長２００〜３
００　ｎｍ　）を用いているため、今後の鍛小線幅１．
０〜２．０μｍの半導体装置の製造でのホトリソグラフ
ィ技術の主流となる縮少投影露光装置への活用が困難で
あるとともに、反射投影型露光装置においても、現在紫
外光の利用が主流である丸め、現行の装置を改造または
変更してプロセスへ導入しなくてはならない。

この発明は、前記従来技術がもっている問題点のうち、
縮少投影露光装置への活用の困難性と現行装置の改造ま
九は変更する必要性ＩＣ）−て解決した微細パターン形
成方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、微細パターン形成方法において、被加工層
上にベーク条件によってホトレジスト現像液に対する溶
解性が変化するポリイきド系樹脂を塗布して所定温度と
時間でベークしてホトレジスト膜を塗布してその所定個
所に紫外線を照射する第１の工程と、ホトレジスト膜と
ポリイミド系樹脂を現像およびベークを行ってポリイミ
ド系樹脂に対してレジスト膜へパターンがオーバハンダ
するようにパターンを形成してそれをマスクとしてエツ
チングして端部が傾斜したパターンを形成する第２の工
程とを導入したものである。

（作用） この発明によれば、以上のように、微細パターン形成方
法に第１および第２の工程とを導入したので、被加工層
上のポリイミド系樹脂を所定の条件でベークしたのち、
その゛上層にホトレジスト膜を塗布して紫外光で露光を
行った後、現像とハードベークすることによってポジ型
レジストのパターンエッヂ部よりポリイミド系樹脂がア
ンダーカットしている形状を形成し、ポジ型レジストと
ポリイミド系樹脂のパターンをマスクに用いてドライエ
ツチングすることによって傾斜を有するパターンを制御
性よく形成し、したがって、前ｉと問題点を除去できる
。

（実施例） 以下、この発明の微細パターン形成方法の実施例につい
て図面に基づき説明する。第１図（ａ）ないし第１図（
ｄ）はその一実施例の工程説明図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板としてＳ
ｉ基板ｌｌ上に被加工層としての被エツチング膜１２と
してＡＩ　−Ｓｔを１．０μｍ蒸着し、その上にポリイ
ミド系樹脂であるＡＢＣ（商品名、　ＢｌｅｗｅｒＳｃ
ｉｅｎｃｅ社製）１７を３０００＾スピナー塗布し、大
気中で１７０℃９０ｓｅｃでベークする。

その後、ポジ型ホトレジスト１５（以下、ポジ型レジス
トという）、たとえば、０ＮＰＲ８００（商品、東京応
用化学株式会社製）を１００００人塗布し、大気中で９
０℃５０ｓｅｃ　　プリベークを行った後、紫外光１６
（波長４３６ｎｒｎ附近）で所望の領域を露光する。

ＡＢＣは感光性がなく、通常のポジレジスト用有樹アル
カリ系現像液に溶解し、ポジ型レジストを同時に現像し
た後、大気中で１２０℃６０ａｅｅで７１−ドペークす
ることにより、第１図（ｂ）に示すようなポジ型レジス
ト１５およびＡＲＣｌ　７のパターンを得ることができ
る。

ＡＲＣの現像液に対する溶解性は主にＡＲＣ塗布後のベ
ーク条件（温度・時間）によって決まり、ベーク条件と
現像時間を制御することにより、第１図（ｂ）に示すよ
うなポジ型レジスト１５のパターンに対するＡＢＣ膜１
７の膜のアンダカット賞ｌを０〜０．１μｍの範囲で制
御できる。

このアンダカットによって、ポジ型レジスト１５のパタ
ーンは現像時下部も現像液に接触するため、膜減りが上
下より起こる。

その後、ハードベークを行うことにより、ポジ型レジス
ト膜の収縮が起こり、とのポジ型レジスト膜のオーバハ
ング部が上部に反った形状になる。

そのため、ポジ型しジス）１５のパターンのエッヂ部は
先端はどレジスト膜厚の薄いオーバハング形状が形成さ
れる。

上記のポジ型レジスト１５およびＡＢＣ膜のパターンを
マスクに用いてＡＩ！−８Ｓ層の被エツチング膜１２の
スパッタエツチングを行うと、第１図（Ｃ）に示すよう
に、まず被エツチング膜１２の露出部がエツチングされ
、さらにポジ型レジスト１５のパターンもエツチングさ
れるので、膜厚の薄いエッヂ部では新たに被エツチング
［１２が露出される。

このように、エツチングを進めて行くことによって、第
１図（ｃ）に示すような傾斜したエッヂ部をもつパター
ンが形成される。

最後に残ったポジ型しジス）１５およびＡＲＣ１７を除
去することにより、第１図（ｄ）に示すようなパターン
が得られる。

この発明は、エッヂ部に傾斜を持ったパターンを形成す
るため、スパッタエツチングなどのドライエツチングの
マスクとして、従来より用いられてきた単層のレジスト
パターンを用いる代わ９に、レジスト膜の下に現像液に
対し溶解性を持つ膜を形成することにより、レジストパ
ターンに対しアンダカットを制御性（アンダカット量ｌ
を調節できること）よく形成することを特徴とする。

この発明において、傾斜量の制御はＡＢＣ膜のポジ型レ
ジスト１５のパターンに対するアンダカット量ｌによっ
て行う。つまｆｆ、ＡＲＣが塗布後のベーク条件（温度
一時間）を変えることで、現像液に対する溶解性が変わ
ることを利用しており、ベーク温度を上げベーク時間を
長くすることで溶解度が落ち、アンダカット量ｌが減少
する。また、現像時間を短ぐすることで同様の効果が得
られる。

このように、ＡＲＣのベーク条件と現像時間を制御する
ことで、所望のアンダカットを得ることができ、結果と
してパターンのエッヂ部の傾斜量を制御することができ
る。

上記のような形状を形成する死め、この発明ではポジ型
しジメ）１５の下層膜としてＡＢＣを使用しているが、
とのポジ型レジスト１５の下層膜はＡＢＣに限られるも
のではない。つまり、ぺ−り条件（温度・時間等）を変
えることで現像液に対する溶解性が変わるポリインド系
の樹脂を使用して、同様の形状を得ることができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明によれば、被エツ
チング膜を所定条件でベークした後にその上にポジ型レ
ジストを塗布して紫外線で露光して現像とベータを行っ
てポジ型レジストのパターンのエッヂ部にポリイミド系
樹脂をアンダカットさせ、ポジ型レジストとポリイミド
系樹脂のパターンをマスクとしてドライエツチング傾斜
を有するパターンを制御性よく形成するようにしたので
、％種半導体装置の製造において、パターンのエッヂ部
に所望の傾斜を制御性よく形成することができる。

それにともない、以後の工程で積層する薄膜の切断・部
分的な膜厚変化を防ぐことができ、半導体装置の性能向
上と歩留向上が得られる。

また、この発明は、通常の紫外光によるホトリソグラフ
ィの工程において、ＡＲＣの塗布とべ一りの２工程のみ
を附加することにより、他の工程を変更することなく、
また装置を改造することなく、実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないし第１図（ｄ）はこの発明の微細パタ
ーン形成方法の一実施例の工程説明図、第２図（ａ）な
いし第２図（ｄ）はパターンエッヂにおける問題点を説
明するだめの図、第３図（ａ）ないし第３図（ｃ）は従
来のパターン形成方法の工程説明図である。 １１・・・Ｓｔ　基板、１２・・・被エツチング！、１
５・・・ポジ型レジスト、１６・・・紫外光、１７・・
・ポリイミド系樹脂。 し　、」 第１図 ＋１：ＳｉＪｌｔＭ ＋２：ネ友エツ＋ンク゛１ １５：ホ６ン型本トレジスト １６−紫外光 １７：木２型オ、トレジスト ｓ　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板上の被加工層上にベーク条件によつてホト
   レジスト現像液に対する溶解性が変化するポリイミド系
   樹脂を塗布してそれを所定の温度と時間でベークする工
   程と、このポリイミド系樹脂の膜上にポジ型レジストを
   塗布してその所定部分に紫外光を照射する工程と、上記
   ポジ型ホトレジストとポリイミド系樹脂の膜を現像およ
   びハードベークを行つてポリイミド系樹脂に対してポジ
   型ホトレジストのパターンがオーバハングしている状態
   にパターンを形成する工程と、上記ポジ型ホトレジスト
   およびポリイミド系樹脂のパターンをマスクとして上記
   被加工層をドライエッチングすることにより上記ポジ型
   ホトレジストをドライエッチングさせて被加工層の端部
   を傾斜したパターンを形成する工程とよりなる微細パタ
   ーン形成方法。