JPS61191034A - 金属パタ−ン形成方法 - Google Patents

金属パタ−ン形成方法

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JPS61191034A
JPS61191034A JP3176685A JP3176685A JPS61191034A JP S61191034 A JPS61191034 A JP S61191034A JP 3176685 A JP3176685 A JP 3176685A JP 3176685 A JP3176685 A JP 3176685A JP S61191034 A JPS61191034 A JP S61191034A
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JP
Japan
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film
resist
pattern
protective film
mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP3176685A
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English (en)
Inventor
Keiko Yanagisawa
恵子 柳澤
Takashi Maruyama
隆司 丸山
Shuzo Oshio
大塩 修三
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61191034A publication Critical patent/JPS61191034A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (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〕 本発明は金属パターンの形成方法に係り、特に高感度高
解像度を有するので多く用いられている電子線レジスト
のクロルメチル化ポリスチレン(CMS)等、感応基に
ハロゲン元素特に塩素を含んだレジストをエツチング・
マスクに用いる金属パターンの形成方法の改良に関する
近時半導体集積回路装置の高集積化に伴い、その電極配
線やこれを転写するマスク・パターンはサブミクロン近
傍にまで極度に微細化されて来ている。
そしてその形成に際しては回折現象を伴わないことによ
り光露光に比べ温かに高分解能が得られる電子ビーム露
光技術が多く用いられるが、かかるサブミクロン・パタ
ーンの形成に際しては、パターン形成材料である配線材
料やマスク材料等がレジスト中に露光時の反応等によっ
て生ずる遊離酸によって僅かに腐食されることによって
も、形成されるパターンの品質及び信頼性が極度に低下
するので、パターン形成材料の腐食を伴わないレジスト
プロセス(レジスト塗布、露光、現像、ハードベークを
含む)が要望されている。
〔従来の技術〕
電子ビーム露光用のネガ・レジストとして高感度高解像
度を有する故に特に多く用いられるのは第3図に示すよ
うな分子構造を有するクロルメチル化ポリスチレン(C
MS)である。
°このクロルメチル化ポリスチレン(CMS)は同図に
示すように感応基中に塩素(C2)が含まれており、露
光時の熱や電子ビームの吸収により単体のC1やその水
素化物(HCl)が発生する。
また合成過程や保存過程においても微量のC1やHCl
が副次的に発生してレジスト溶液中に微量に存在してい
る。
このようなりロルメチル化ポリスチレン(CMS)より
なるネガ・レジストを用いて、上記C1やH(lに活性
な例えばアルミニウム(Al)等の配線パターンを形成
するに際して、従来は通常の場合と同様に、第4図(a
)乃至(81の工程断面図に示すような方法が用いられ
ていた。
即ち第4図(alに示すように、 図示しない半導体素子ををする半導体基板1上を覆う絶
縁膜2上に配線材料である。l膜3が形成されてなる基
板上に、上記CMSよりなるネガ・レジスト膜4を塗布
形成し、低温のブリベーキングを行い、 第4図(blに示すように、所定のマスク5の開孔6を
介して上記ネガ・レジスト膜4上に電子ビームEBを照
射し、レジスト膜4の所定の領域を選択的に露光し、(
7は露光領域) 第4図(C1に示すように、現像を行ってネガ・レジス
ト・パターン104を形成し、所定の高温においてこの
レジスト・パターン104のポスト・ベーキングを行い
、 第4図(diに示すように、レジスト・パターン104
をマスクにしりアクティブ・イオンエツチング(RI 
E)法により選択エツチングを行い、第4図[e)に示
すように、所定の溶剤或いはアッシング法によりレジス
ト・パターン104を除去してAl配線パターン103
を形成する方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
然し上記従来方法によると、第4図(b)に示す露光に
際して電子ビームEBのエネルギーを吸収してレジスト
4内に発生した前記C1やHClによって露光領域7下
部の主として端部に、図示のような腐食部8が形成され
、また第4図(C)に示す現像、ポスト・ベーキングに
おいて、この腐食部8が更に増加し且つ拡大する。
第5図は上記Al配線パターン103を上部から見た模
式平面図で、8は腐食部を示す。
そしてこの腐食部8がAl配線パターン103の実効的
な厚さや幅を減少せしめるので、特にサブミクロン近傍
の極度に狭い配線幅を有するLSI等においては、その
製造歩留りや信頼性が低下するという問題があった。
またサブミクロン近傍のパターンを有するクロム(Cr
)マスクを形成する際にも上記同様そのパターン幅の減
少等を生じ、このマスクを用いて形成されるLSI等の
製造歩留りや信頼性を低下させるという問題があった。
本発明は上記レジストプロセスにおける、電極配線とな
る金属膜或いはマスク膜となる金属膜の腐食を防止する
目的でなされたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、感応基にハロゲン元素を含むしシスト・
マスクを用いて単体ハロゲン及びハロゲン酸に対して活
性な金属膜のパターンニングを行うに際して、ハロゲン
元素を含まず且つ該レジストの塗布溶媒及び現像液に溶
解しない保護膜、例えば金属膜、金属間化合物膜、絶縁
膜、全面露光したレジスト膜、有機化合物膜等を該金属
膜上に形成し、該保護膜上に該レジスト膜を形成し、露
光現像を行って該レジスト膜によるマスク・パターンを
形成し、該レジスト・パターンをマスクにして該保護膜
の表出領域及びその下部の該金属膜を選択的にエツチン
グ除去する工程を有する本発明による金属パターンの形
成方法によって解決される。
〔作用〕
即ち本発明の方法においては、パターンニングしようと
するハロゲン及びハロゲン酸に対して活性な金属膜上に
薄い上記保護膜を形成し、その上に感応基にハロゲン元
素を含むレジスト膜を形成し露光現像を行って金属パタ
ーン形成の際にマスクとなる上記レジストのパターンを
形成する。
従って露光時のエネルギー吸収によりレジスト内に発生
したハロゲン及びハロゲン酸が直にパターンニングしよ
うとする金属膜に触れてこの金属膜を腐食することが防
止されるので、露光時の腐食及び現像、ボストベーキン
グ等の時間経過による該腐食の進行によって生ずる該金
属膜パターンの実効厚さ及び幅の減少が回避される。
〔実施例〕
以下本発明を、図を参照し実施例により具体的に説明す
る。
第1図(a)乃至(elは本発明の金属パターン形成方
法の一実施例の工程断面図で、第2図(a)乃至(e)
は他の実施例の工程断面図である。
企図を通じ同一対象物は同一符号で示す。
本発明の方法によりC1及びHClに対して活性な例え
ばアルミニウム(AN)よりなる配線パターンを、感応
基の一部にC1を含むクロルメチル化ポリスチレン(C
MS)よりなるレジスト・マスクを用いて形成するに際
しては、 第1図(a)に示すように、図示しない半導体素子を有
する半導体基板1上を覆う絶縁膜2上に配線材料である
AI!膜3が形成されてなる基板上に、先ず上記C7!
及びHC7!に対して不活性な、シリコン(Si)、チ
タン(Ti)、  タンタル(Ta) 、 タングステ
ン(W)、ニオブ(Nb)等の金属若しくはタンタルシ
リサイド(TaSi)t タングステンシリサイド(W
Si)。
チタンタングステナイト(TiW)等の金属間化合物よ
りなる保護膜9を数10〜数100人程度の厚さに蒸着
法等を用いて形成する。
次いで第1図(b)に示すように上記保護膜9上に通常
通りスピンコード法により厚さ1〜1.5 μm程度の
CMSネガ・レジスト膜4を塗布形成し、80℃程度の
低温で10〜20分程度このレジスト膜4のブリベーキ
ング処理を行った後、通常通り所定のマスク5の開孔6
を介して上記レジスト膜4上に電子ビームEBを照射し
、レジスト膜4の所定の領域に選択的に露光する。(7
は露光領域)なお露光に際して電子ビームEBのエネル
ギーを吸収してレジスト内に発生したC1−?)Hcl
は、前記保護膜によって遮断されAf膜膜面面到達しな
いのでA1膜3がg喰されることはない。
次いで第1図(0)に示すように、通常通り現像を行っ
てネガ・レジスト・パターン104を形成し、150℃
程度の温度において10〜20分程度ポスト・ベーキン
グを行う。
このポスト・ベーキングにおいても上記保護膜9が、レ
ジスト・パターン4内に発生したC1やHCIとAll
膜面面の接触を阻止するので、Al膜3の腐食は発生し
ない。
次いで第1図(dlに示すように、通常通りレジスト・
パターン104をマスクにし四塩化炭素(CC1t)等
の塩素系のガスを用いるリアクティブ・イオンエツチン
グ(RI E)法により、保護膜9及びAl膜3の選択
エツチングを行う。
次いで第1図(e)に示すように、通常通り所定の溶剤
或いはアッシング法によりレジスト・パターン104を
除去してA1配線パターン103を形成する。ここでA
β配線パターン1o3上の上記保護膜9は特に除去する
必要はないが、強いて除去する場合は所望のRIE手段
により全面エツチングを行えば良い。
第2図(al乃至(Qlは上記保護膜に全面露光したネ
ガ、レジスト膜を用いた他の実施例の工程断面図である
この方法においては第2図(alに示すように、図示し
ない半導体素子を有する半導体基板1上を覆う絶縁膜2
上に配線材料であるAl膜3が形成されてなる基板上に
、先ず感応基内にCJを含まない例えば環化ゴム−ビス
アジド系のネガ型フォトレジスト(例、東京応化型 O
MR樹脂)膜10をスピンコード法により例えば300
〜500人程度の厚さに形成し、80℃程度の温度でブ
リベータを行い、しかる後紫外NfAU Vによる全面
露光を行い、このネガ型フォトレジスト膜10を完全に
感光させる。
次いで第2図(blに示すように上記ネガ型フォトレジ
スト膜10上に通常通りスピンコード法により厚さ1〜
1.5 μm程度の0MSネガ・レジスト膜4を塗布形
成する。ここで前記ネガ型フォトレジスト膜10は前記
全面露光により架橋し不溶化されているので、上記CM
Sの塗布溶媒に溶解されることはない。
次いで80℃程度の温度で0MSネガ・レジスト膜4の
ブリベーキング処理を行った後、通常通り所定のマスク
5の開孔6を介し上記レジスト膜4上に電子ビームEB
を照射し、レジスト膜4の所定の領域に選択的に露光す
る。(7は露光領域)なお上記露光に際して電子ビーム
EBのエネルギーを吸収して0MSネガ・レジスト内に
発生したC2やl−1clは前記全面露光されたネガ型
フォトレジスト膜10よって遮断されAββ膜面面到達
しないのでAf膜3が腐食されることはない。
次いで第2図(C1に示すように、前記実施例同様現像
を行って0MSネガ・レジスト・パターン104を形成
し、ポスト・ベーキングを行う。
なお上記0MSネガ・レジスト膜の現像に際して、既に
全面露光がなされているネガ型フォトレジスト膜10は
溶解されることはない。従ってポスト・ベーキングにお
いてレジスト・パターン4内に発生したC1l’PHC
1と、l膜3面との接触は阻止され、へβ膜3の腐食は
発生しない。
次いで第2図(d)に示すように、前記実施例同様CM
Sネガ・レジスト・パターン104をマスクにし、RT
E法により、ネガ型フォトレジスト膜10及びAl膜3
の選択エツチングを行う。
次いで第2図(Q)に示すように、通常通り所定の溶剤
或いはアッシング法により0MSネガ・レジスト・パタ
ーン104及びその下部のネガ型フォトレジスト膜10
を除去してAI配線パターン103を形成する。
以上の実施例においては本発明の方法を、感応基中にC
1を含むレジスト・マスクを用いて金属膜のパターン4
内グを行う場合を示したが、本発明の方法はC1以外の
ハロゲン元素を含むレジスト・・マスクを用いる場合に
も適用される。
また本発明の方法における保護膜には、上記実施例以外
に、ハロゲン元素を含まないポリイミド等のポリマーの
塗布膜を用いることも出来る。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、感応基にハロゲン元
素を含むレジスト・マスクを用いて単体のハロゲン及び
ハロゲン酸に対して活性な金属膜σパターン4内グを行
うに際して、レジスト・マスク内に発生した単体ハロゲ
ン元素及びハロゲン酸によって上記金属膜が腐食される
ことが防止される。
従って本発明は、LSI等高密度高集積化される半導体
集積回路装置の製造に際して、上記腐食による電極配線
パターン等の実効厚さや実効幅の減少を防止するので、
その製造歩留りや信頼性を向上せしめる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(al乃至(81は本発明の金属パターン形成方
法の一実施例の工程断面図、 第2図(al乃至(81は他の実施例の工程断面図、第
3図はクロルメチル化ポリスチレンの分子構造図、 第4図(al乃至(e)は従来方法の工程断面図、第5
図は従来方法におけるA1配線パターンの腐食状態を示
す模式平面図である。 図において、 1は半導体基板、 2は絶縁膜、 3はアルミニウム膜、 4はCMS電子線ネガレジスト膜、 5はマスク、 6は開孔、 7は露光領域、 9は保護膜、 10は全面露光された ネガ型フォトレジスト膜、 103はアルミニウム配線パターン、 104はCMS電子線ネガレジストパターン、EBは電
子ビーム、 UVは紫外光 を示す。 弗 1 図 第 2 図 邦 3 m 第 4 Σ %4 図 第 タ 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、感応基にハロゲン元素を含むレジスト・マスクを用
    いて金属膜のパターンニングを行うに際して、ハロゲン
    元素を含まず且つ該レジストの塗布溶媒及び現像液に溶
    解しない保護膜を該金属膜上に形成し、該保護膜上に該
    レジスト膜を形成し、露光現像を行って該レジスト膜に
    よるマスク・パターンを形成し、該レジスト・パターン
    をマスクにして該保護膜の表出領域及びその下部の該金
    属膜を選択的にエッチング除去する工程を有することを
    特徴とする金属パターン形成方法。 2、上記保護膜が、単体のハロゲン及びハロゲン酸に侵
    されることのない金属よりなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の金属パターン形成方法。 3、上記保護膜が、単体のハロゲン及びハロゲン酸に侵
    されない金属間化合物よりなることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の金属パターン形成方法。 4、上記保護膜が、単体のハロゲン及びハロゲン酸に侵
    されない絶縁物よりなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の金属パターン形成方法。 5、上記保護膜が、全面露光を行ったハロゲン元素を含
    まないレジストよりなることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の金属パターン形成方法。 6、上記保護膜が、ハロゲン元素を含まない有機化合物
    よりなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    金属パターン形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08335571A (ja) * 1996-01-29 1996-12-17 Hitachi Ltd プラズマ処理装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS564238A (en) * 1979-06-23 1981-01-17 Mitsubishi Electric Corp Forming of pattern
JPS583251A (ja) * 1981-06-30 1983-01-10 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法

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