JPS6142134A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPS6142134A
JPS6142134A JP16355384A JP16355384A JPS6142134A JP S6142134 A JPS6142134 A JP S6142134A JP 16355384 A JP16355384 A JP 16355384A JP 16355384 A JP16355384 A JP 16355384A JP S6142134 A JPS6142134 A JP S6142134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
hardened
wafer
stepped portion
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP16355384A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Ooyama
大山 泰男
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6142134A publication Critical patent/JPS6142134A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a resist pattern without influence of stepped portion of wafer surface by using only the novolac system and cyclization rubber system resist and changing processes and conditions of the conventional process. CONSTITUTION:The stepped portion 2 of wafer 1 is coated with thick novolac system or cyclic rubber system resist 3. The region near to the surface is hardened to form a hardened part 4. This part is then coated with a resist 5 and the stepped portion is selectively irradiated with light 6. Next, the patterned resist 5 is hardened with the far ultraviolet ray. Next, unhardened resist 3 is exposed by the anisotropic etching. Moreover, RIE etching is carried out until the stepped portion 2 is exposed to the surface. Thereby, a resist pattern having less influence of stepped portion can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)  発明の属する技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に関し、とくにクエハー
表面へのレジストパターンの作成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Technical field to which the invention pertains The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a resist pattern on a wafer surface.

(2)従来技術の説明゛ 光を使用したレジストパターン作成方法において、段差
を存するウェハー上で寸変化を押さえる方法としては、
大きく分けて従来次の2つの方法がある。
(2) Description of the prior art: In a method of creating a resist pattern using light, a method for suppressing dimensional changes on a wafer with steps is as follows:
Generally speaking, there are two conventional methods:

■ ウェハー上にまずメタクリル樹脂系ポジレジスト(
以下、PMMAという)を厚く塗布し、その上にノボラ
ック系ポジレジストを薄く塗布し、このノボラック系レ
ジストを紫外光で露光しパターニングする。PMMAは
紫外光に感光せず、又ノボラック系ポジレジストの現像
液に対して耐性を持つためこの工程では変化しない。次
に全面に渡って遠紫外光を照射すると、ノボラック系ポ
ジレジストは遠紫外光を透過しないため、PMMAのマ
スクドなり、PMMAをパターニングするこができる。
■ First, methacrylic resin positive resist (
PMMA (hereinafter referred to as PMMA) is applied thickly, a novolac positive resist is applied thinly thereon, and the novolak resist is exposed to ultraviolet light and patterned. PMMA is not sensitive to ultraviolet light and is resistant to the developer of novolak positive resists, so it does not change in this step. Next, when the entire surface is irradiated with deep ultraviolet light, since the novolak positive resist does not transmit deep ultraviolet light, PMMA can be masked and patterned.

■ ウェハー上に厚くレジストを塗布し、さらにその上
に異方形ドライエッチに対して耐性がある感光剤を塗布
する(感光剤としては例えばGeneあるいはポリシロ
キサンがある)。
(2) A thick resist is applied onto the wafer, and a photosensitizer that is resistant to anisotropic dry etching is applied on top of the resist (for example, Gene or polysiloxane is used as the photosensitizer).

その後感光剤をパターンニングし、異方性ドライエッチ
を行って感光剤をこのエツチング時のマスクに使用する
ことによって下層の厚いレジストをパターンニングする
Thereafter, the photosensitive agent is patterned, anisotropic dry etching is performed, and the underlying thick resist is patterned by using the photosensitive agent as a mask during this etching.

この様な従来の方法においては、材質の異なる複数のレ
ジストを使用したり、従来のプロセスでは使用していな
い別の材料及び別の装置を使用する必要があり、既存の
製造ラインでは行うことができなかった。
These conventional methods require the use of multiple resists made of different materials, and the use of other materials and equipment that are not used in conventional processes, which cannot be done using existing manufacturing lines. could not.

(3)発明の詳細な説明 本発明、け従来一般に使用されている装置及び一般的な
ノボラック系レジスト又は速比ゴム系レジストのみを用
い、従来プロセスの工程変更及び条件変更を行うだけで
、多量レジスト方法の利点であるウェハーの段差による
寸法変化を受ケニくいレジストパターンが得られる半導
体装置の製造方法を提供することにある。
(3) Detailed Description of the Invention The present invention enables large quantities to be produced by simply changing the steps and conditions of the conventional process, using only conventionally used equipment and a general novolak resist or speed ratio rubber resist. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can obtain a resist pattern that is resistant to dimensional changes due to wafer steps, which is an advantage of the resist method.

(4)本発明の構成 本発明は微細加工を行うウェハーに対し、第1層目に厚
いレジスト層を塗布し、その表面層のみにエネルギーを
加えレジスト分子の結合を◆ 促して表面のレジストのみを硬化さぞ、さらにその上に
薄いレジストJ−を塗布し、その場いレジスト層のみを
パターンニングするために露光及び現像を行った後、再
度表面層のみにエネルギーを加えパターンニングしたレ
ジストも硬化させその後、硬化したレジストのエツチン
グレートより、下部の硬化していないレジストのエツチ
ングレートの方が早い条件でエツチングを行い、所望の
レジストパターンを得ることを特徴とする。
(4) Structure of the present invention The present invention applies a thick resist layer as the first layer to a wafer to be microfabricated, and applies energy only to the surface layer to promote bonding of resist molecules, thereby reducing only the surface resist. After curing, a thin resist J- is applied on top of it, exposed and developed to pattern only the in-situ resist layer, and then energy is applied to only the surface layer again to harden the patterned resist. After that, etching is performed under conditions where the etching rate of the unhardened resist at the bottom is faster than the etching rate of the hardened resist to obtain a desired resist pattern.

(5)発明の原理と作用の説明 本発明は、ノボラック系レジスト及び環化ゴム系レジス
トは、エネルギーとして熱・遠紫外あるいは加速イオン
などを加えると分子MJi合を起こし、エネルギーを加
える前に比較して^分子化して硬化し、その硬化したレ
ジストは、ドライエツチング耐性及び溶剤に対する耐性
も硬化前に比較して高くなるため、厚いPR(フォトレ
ジスト)をエツチングする場合のマスクとなり得るとい
う知見に基く。
(5) Explanation of the principle and operation of the invention In the present invention, novolak resists and cyclized rubber resists undergo molecular MJi combination when energy such as heat, deep ultraviolet rays, or accelerated ions are applied, and the comparison is made before applying energy. The resulting resist becomes molecularized and hardens, and the hardened resist has higher dry etching resistance and resistance to solvents than before hardening, so we discovered that it can be used as a mask when etching thick PR (photoresist). Based.

さらに熱による前述の様な高分子同士の結合は、150
℃以下では起きにくいため、エツチング時に行うレジス
トのポストベークで全体が硬化してしまうことはない。
Furthermore, the above-mentioned bonding between polymers due to heat is 150
This does not occur easily at temperatures below ℃, so post-baking of the resist during etching will not harden the entire resist.

(6)この発明の詳細な説明 次に本発明の一実施例について、順に図面を参照しなが
ら説明する。
(6) Detailed Description of the Invention Next, one embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.

まず第1図は、ウニ/・−1とこのウニI・−1上に形
成されている段差2(これは主として拡散、電極形成に
よって生じる)及びこの段差を平担化するためにその上
に厚く塗布したノボラック系レジスト又は速比ゴム系レ
ジスト(以後レジストと略ず)3を有するウエノ・−断
面図である。この後、ウェハー1上の厚いレジスト3の
表面付近のみを硬化させる。レジストを硬化させる。レ
ジストを硬化させるには遠紫外光が使用でき、例えば、
ノボラック樹脂系レジストAz  1350J、Az−
2400,量化ゴム系レジス)OMR−83は、第10
図に示す様な光の透過特性を持ち短波長では光が透過し
にくく対照する遠紫外光がレジスト内部まで入り込まず
表面にとどまる。従って、レジストは遠紫外光の照射を
受けるとノボラック系では、分子の七ツマー同士が結合
しあい、立体網状構造となり硬化する。また、速比ゴム
系ではポリマー間の架橋反応と共に七ツマー同士の結合
も起き硬化する。この様に遠紫外光として約26ON1
1以下の光を使用してウェハー全表面を一括露光すると
、厚いレジストの表面付近のみが硬化し硬化部4ができ
る(第2図参照)。
First of all, Fig. 1 shows the step 2 formed on the sea urchin/.-1 and the sea urchin I.-1 (this is mainly caused by diffusion and electrode formation), and the step 2 formed on the sea urchin I.-1 to flatten the step. FIG. 3 is a cross-sectional view of a Ueno film having a thickly applied novolak resist or a speed ratio rubber resist (hereinafter abbreviated as resist) 3; After this, only the vicinity of the surface of the thick resist 3 on the wafer 1 is hardened. Harden the resist. Deep ultraviolet light can be used to cure the resist, e.g.
Novolak resin resist Az 1350J, Az-
2400, quantified rubber type resist) OMR-83 is the 10th
It has light transmission characteristics as shown in the figure, and it is difficult for light to pass through at short wavelengths, whereas deep ultraviolet light does not penetrate into the resist and remains on the surface. Therefore, when the resist is irradiated with deep ultraviolet light, the seven molecules of the novolac type resist bond with each other to form a three-dimensional network structure and harden. In addition, in the case of a high-ratio rubber system, a crosslinking reaction between polymers and bonding between seven polymers occur, resulting in curing. In this way, about 26ON1 as far ultraviolet light
When the entire surface of the wafer is exposed at once using light of 1 or less, only the area near the surface of the thick resist is cured, forming a hardened portion 4 (see FIG. 2).

次に硬化部4の上にレジスト5を薄く塗布し、このレジ
スト5を感光させるのに充分な光6を段差部に選択的に
照射する(第3図参照)。レジストがポジ型であれば露
光された部分が現像後除去されパターンニングされる(
第4図参照)。
Next, a resist 5 is thinly applied onto the hardened portion 4, and the step portion is selectively irradiated with light 6 sufficient to expose the resist 5 (see FIG. 3). If the resist is positive type, the exposed area is removed after development and patterned (
(See Figure 4).

但し、レジスト5がネガ型であれば、露光された部分が
残り反転されたパターンができる。
However, if the resist 5 is a negative type, the exposed portion will remain and an inverted pattern will be created.

次に再びウェハー上面に遠紫外光を照射しパターンニン
グされたレジスト5を硬化する(第5図参照)。
Next, the upper surface of the wafer is again irradiated with deep ultraviolet light to harden the patterned resist 5 (see FIG. 5).

次に全面に渡って反応性イオンエツチング(以後、RI
Eという)などの異方性エッチを行い、硬化していない
レジスト3を露出する(第6図参照)。その時残ってい
る硬化しているレジスト4は以後の硬化していないレジ
スト3をエツチングする時のマスクとなる。
Next, the entire surface was subjected to reactive ion etching (hereinafter referred to as RI).
Anisotropic etching such as E) is performed to expose the unhardened resist 3 (see FIG. 6). The hardened resist 4 remaining at that time serves as a mask for etching the unhardened resist 3 thereafter.

さらにエツチングを行うが、エツチング条件としては、
硬化しているレジスト4のエツチングレートより硬化し
ていないレジスト3のエツチングレートの方が高い条件
でRIEエッチを行い、段差部2が表面に露出されるま
でエツチングを行えば、段差lこよる影磐が少ないレジ
ストパターンが形成できる(第7図参照)。
Further etching is performed, but the etching conditions are as follows:
If RIE etching is performed under conditions where the etching rate of the unhardened resist 3 is higher than the etching rate of the hardened resist 4, and the etching is performed until the step portion 2 is exposed on the surface, the shadow caused by the step L will be removed. A resist pattern with fewer bumps can be formed (see FIG. 7).

その細筒6図の様に硬化していないレジスト3が表面に
露出された時、溶剤及び等方性ドライエッチを行えば、
断面形状としてテーバ状の第8図の様なレジストパター
ンも形成できる。
When the uncured resist 3 is exposed on the surface as shown in the thin tube 6, if solvent and isotropic dry etching are performed,
A resist pattern having a tapered cross-sectional shape as shown in FIG. 8 can also be formed.

さらに硬化したレジストが第7図の様に残っていれは、
浴剤を浸透させることにより、第9図の様に横方向にオ
ーバーI・ングした断面形状のレジストパターンも形成
できる。
If the hardened resist remains as shown in Figure 7,
By permeating the bath agent, it is also possible to form a resist pattern having a horizontally overlapping cross-sectional shape as shown in FIG.

レジストを表面のみ硬化させる方法としては、遠紫外光
の他にイオンインプランテーシ璽ン及びプラズマ処理及
びウェハーを冷却しながら表面に熱を加えること等が採
用できる。
As methods for curing only the surface of the resist, in addition to deep ultraviolet light, ion implantation, plasma treatment, and applying heat to the surface while cooling the wafer can be employed.

(力 発明の詳細な説明 本発明は以上説明した様に従来一般に広く使用されてい
るノボラック系及び退化ゴム系レジストのみを使用し、
多層レジスト法の利点であるウェハー表面の段差に影響
されないレジストパターンが従来プロセスの工程変更及
び条件変更を行うだけで得られる。
(Detailed Description of the Invention) As explained above, the present invention uses only novolac and degraded rubber resists that have been widely used in the past.
An advantage of the multilayer resist method is that a resist pattern that is not affected by steps on the wafer surface can be obtained by simply changing the steps and conditions of the conventional process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は段差を持つウェハー上に厚いレジストを塗布し
た場合の断面図、第2図は第1図のレジスト表面に硬化
層を作った断面図、第3図は第2図の表面に薄いレジス
トを塗布した断面図、第4図は第3図の薄いレジストを
パターンニングした断面図、第5図は94図のパターン
ニングされたレジストを硬化させた断面図、第6図は第
5図の表面を硬化していないレジストが露出するまで異
方性エッチした時の断面図、第7図は第6図よりさらに
異方性エッチを行い、ウェハー表面の段差を露出させた
時の断面図、第8図は第6図の伏設となったウェハーを
溶剤又は等方性ドライエッチによりウェハー表面の段差
を露出させた時の断面図、第9図は第7図の状態で溶剤
に浸透させた断面図、第10図は、ノボラック系レジス
トAZ−1350J、AZ−2400と速比−fム系レ
ジストOMR−83の光透過特注図である。 1・・・・・・ウェハー、2・・・・・・ウェハー上に
ある段差、3・・・・・・段差部2をカバーし、段差を
平担化するため厚く塗布したレジスト、4・・・・・・
レジスト30表面の硬化した部分、5・・・・・・硬化
部4の上に塗布した薄いレジスト層、6・・・・・・層
5を露光させる紫外光、7・・・・・・パターンニング
した層5を硬化させた層、8・・・・・・屑7が異方性
エッチによりレジスト3をパターンニングし7’nl&
に残った部分。 1゜ 代理人 弁理士  内 原   晋   。 ゛・−′ 第 7図 披長く??だ) 箒 /θ 図
Figure 1 is a cross-sectional view of a thick resist coated on a wafer with steps, Figure 2 is a cross-sectional view of a hardened layer formed on the resist surface of Figure 1, and Figure 3 is a thin layer of resist applied to the surface of Figure 2. 4 is a cross-sectional view of the thin resist shown in FIG. 3 after being patterned, FIG. 5 is a cross-sectional view of the patterned resist shown in FIG. Figure 7 is a cross-sectional view when the surface of the wafer is anisotropically etched until the unhardened resist is exposed. , Figure 8 is a cross-sectional view of the exposed wafer in Figure 6 exposed by solvent or isotropic dry etching, and Figure 9 is a cross-sectional view of the exposed wafer in the state shown in Figure 7 with the steps on the wafer surface exposed. FIG. 10 is a custom-made light transmission diagram of the novolak resists AZ-1350J and AZ-2400 and the speed ratio -f resist OMR-83. 1...Wafer, 2...Steps on the wafer, 3...Resist coated thickly to cover the step portion 2 and flatten the steps, 4.・・・・・・
Hardened portion of the surface of the resist 30, 5... Thin resist layer applied on the hardened portion 4, 6... Ultraviolet light for exposing layer 5, 7... Pattern The layer 8, which is obtained by hardening the etched layer 5, is used to pattern the resist 3 by anisotropic etching.
The part that remained. 1゜Representative: Susumu Uchihara, patent attorney.゛・−′ Figure 7 Is it long? ? ) Broom /θ diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  段差を有する半導体基板表面に第1の厚いレジスト層
を設け、その表面付近を硬化させ、さらにその上部に第
2の薄いレジスト層を用け、該第2の薄いレジスト層を
段差部に対応してパターニングしこれに基いて前記第1
の厚いレジスト層の硬化部の一部を除去しその下の硬化
されていないレジストの表面を露出し、硬化したレジス
ト層のエッチングレートより、露出した硬化していない
レジスト層のエッチングレートの方が早い条件でエッチ
ングを行い、所望のレジストパターンを形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
A first thick resist layer is provided on the surface of a semiconductor substrate having a step, the vicinity of the surface is hardened, and a second thin resist layer is further applied on top of the first thick resist layer, and the second thin resist layer is formed to correspond to the step. Based on this pattern, the first
The etching rate of the exposed unhardened resist layer is higher than the etching rate of the hardened resist layer by removing a part of the hardened part of the thick resist layer and exposing the surface of the unhardened resist layer underneath. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that etching is performed under rapid conditions to form a desired resist pattern.
JP16355384A 1984-08-03 1984-08-03 Manufacture of semiconductor device Pending JPS6142134A (en)

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