JPS6152567B2 - - Google Patents
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- JPS6152567B2 JPS6152567B2 JP54111649A JP11164979A JPS6152567B2 JP S6152567 B2 JPS6152567 B2 JP S6152567B2 JP 54111649 A JP54111649 A JP 54111649A JP 11164979 A JP11164979 A JP 11164979A JP S6152567 B2 JPS6152567 B2 JP S6152567B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ポジ型レジストによつて微細パタ
ーンを形成する半導体基板のパターン形成方法に
関し、より具体的には、像形成工程においてエツ
チングし得る基板との密着性を高め微細回路化す
るに適した三層重合体構成にして半導体デバイス
を製造するための微細パターン形成方法に関する
ものである。
ーンを形成する半導体基板のパターン形成方法に
関し、より具体的には、像形成工程においてエツ
チングし得る基板との密着性を高め微細回路化す
るに適した三層重合体構成にして半導体デバイス
を製造するための微細パターン形成方法に関する
ものである。
従来の半導体デバイス製造におけるリソグラフ
イのレジストマスク・パターン形成においては、
同一組成からなる単層レジストに対して紫外線ま
たは電離性放射線の照射が行われている。また、
このようなパターン形成において上記のレジスト
マスク材料としては、「ポジ型」レジストと「ネ
ガ型」レジストの２つがある。「ネガ型」レジス
トは、照射部が架橋結合を起し、現像工程後に溶
剤に不溶化する一方、未照射部が溶解するものを
いう。これに対して、照射部が溶解するものを
「ポジ型」レジストと称する。しかるに、上記技
術分野において「ポジ型」レジストは、一般的特
質として、高解像性であるが密着性に劣る欠点が
ある。逆に「ネガ型」レジストは、密着性に優れ
るが解像性に難がある。
イのレジストマスク・パターン形成においては、
同一組成からなる単層レジストに対して紫外線ま
たは電離性放射線の照射が行われている。また、
このようなパターン形成において上記のレジスト
マスク材料としては、「ポジ型」レジストと「ネ
ガ型」レジストの２つがある。「ネガ型」レジス
トは、照射部が架橋結合を起し、現像工程後に溶
剤に不溶化する一方、未照射部が溶解するものを
いう。これに対して、照射部が溶解するものを
「ポジ型」レジストと称する。しかるに、上記技
術分野において「ポジ型」レジストは、一般的特
質として、高解像性であるが密着性に劣る欠点が
ある。逆に「ネガ型」レジストは、密着性に優れ
るが解像性に難がある。
最近、レジストマスクの適用に対し良好な解像
性を得んとする研究が行われている。その研究に
よつて、次のようなレジスト構成法が考えられ
た。それは二層レジスト構成とするもので、電子
ビーム用として著名であり、かつ遠紫外（波長
1800Å〜2600Å）リソグラフイにおいても高解像
性を有するPMMA（ポリメチルメタクリレー
ト）レジストを下層レジストとする一方、シツプ
レー社（米国、英国）から市販されている紫外
（波長3000〜4000Å）リソグラフイ用レジスト
AZ2400またはAZ1350Jレジストを上部レジスト
とし、しかもこの上部レジストAZ2400または
AZ1350Jを従来の単層膜で用いる場合の塗布膜厚
（〓0.5〜１μｍ）より非常に薄い（〓0.2μｍ）
膜厚構造とするものである。
性を得んとする研究が行われている。その研究に
よつて、次のようなレジスト構成法が考えられ
た。それは二層レジスト構成とするもので、電子
ビーム用として著名であり、かつ遠紫外（波長
1800Å〜2600Å）リソグラフイにおいても高解像
性を有するPMMA（ポリメチルメタクリレー
ト）レジストを下層レジストとする一方、シツプ
レー社（米国、英国）から市販されている紫外
（波長3000〜4000Å）リソグラフイ用レジスト
AZ2400またはAZ1350Jレジストを上部レジスト
とし、しかもこの上部レジストAZ2400または
AZ1350Jを従来の単層膜で用いる場合の塗布膜厚
（〓0.5〜１μｍ）より非常に薄い（〓0.2μｍ）
膜厚構造とするものである。
極めて薄いレジストは解像度が向上することが
一般的に知られているが、単層膜として用いた場
合にはマスキングの効果が乏しくなり基板にピン
ホールなどを生じせしめるために、適用されるこ
とは極めて特殊な場合においてのみであつた。
一般的に知られているが、単層膜として用いた場
合にはマスキングの効果が乏しくなり基板にピン
ホールなどを生じせしめるために、適用されるこ
とは極めて特殊な場合においてのみであつた。
しかるに、上記二層レジスト構成法では、上部
AZ1350JまたはAZ2400レジストの遠紫外光の遮
蔽性を利用して上層レジストのみに紫外光または
電離性放射線を照射した上で、これを現像して所
定のパターンに形成した後、このパターンをマス
クとして厚さ１〜３μｍの下層PMMAレジスト
に遠紫外光を照射したのち現像を行うことにより
上層レジストパターンが高精度に形成される。こ
のため、上層レジストパターンに微小なピンホー
ルが存在したとしても下層レジストの厚さが１〜
３μｍのため転写し難くなる。このように上記方
法では、上層レジストの薄さを利用して高解像性
を得ることができ、その薄さによる欠点であるピ
ンホール発生に対しては下層レジストが１〜３μ
ｍと厚いためピンホール発生を低減し得る。
AZ1350JまたはAZ2400レジストの遠紫外光の遮
蔽性を利用して上層レジストのみに紫外光または
電離性放射線を照射した上で、これを現像して所
定のパターンに形成した後、このパターンをマス
クとして厚さ１〜３μｍの下層PMMAレジスト
に遠紫外光を照射したのち現像を行うことにより
上層レジストパターンが高精度に形成される。こ
のため、上層レジストパターンに微小なピンホー
ルが存在したとしても下層レジストの厚さが１〜
３μｍのため転写し難くなる。このように上記方
法では、上層レジストの薄さを利用して高解像性
を得ることができ、その薄さによる欠点であるピ
ンホール発生に対しては下層レジストが１〜３μ
ｍと厚いためピンホール発生を低減し得る。
しかるに、上記方法の下層レジストPMMAは
基板との密着性に劣つており、したがつて現像時
に微細レジストパターンの欠落が生じたり、基板
材料の湿式エツチングにおいてレジストパターン
に対するエツチング溶液の“しみ込み”が生じ、
高精度パターン形成を困難にしている。
基板との密着性に劣つており、したがつて現像時
に微細レジストパターンの欠落が生じたり、基板
材料の湿式エツチングにおいてレジストパターン
に対するエツチング溶液の“しみ込み”が生じ、
高精度パターン形成を困難にしている。
そのため、PMMAの湿式エツチングを改良す
る試みがなされているが、従来は特別の工程の付
加を行つた後においても５〜６分のエツチング時
間を可能とするだけであつた。いうまでもなく、
通常の半導体製造工程では10分以上のエツチング
耐性がなければ安定に適用するのが困難である場
合が多い。
る試みがなされているが、従来は特別の工程の付
加を行つた後においても５〜６分のエツチング時
間を可能とするだけであつた。いうまでもなく、
通常の半導体製造工程では10分以上のエツチング
耐性がなければ安定に適用するのが困難である場
合が多い。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、解
像力に優れた密着性のよい微細レジストパターン
形成が可能となり、このレジストパターンを用い
てPSG膜などにおいて微細な高精度のエツチング
パターンを高歩留りで形成できる半導体基板のパ
ターン形成方法を提供することを目的とする。
像力に優れた密着性のよい微細レジストパターン
形成が可能となり、このレジストパターンを用い
てPSG膜などにおいて微細な高精度のエツチング
パターンを高歩留りで形成できる半導体基板のパ
ターン形成方法を提供することを目的とする。
すなわち、この発明では、半導体基板表面上に
ポリグリシジルメタクリレートとポリメチルメタ
クリレートの共重体（Ｐ（GMA―CO―MMA））
からなる第１のレジスト膜をたとえば厚さ１〜３
μｍに形成し、その上にPMMA（ポリメチルメ
タクリレート）からなる第２のレジスト膜をたと
えば厚さおよそ0.5μｍに形成し、さらにこの第
２のレジスト膜上に、紫外線、遠紫外線または電
子ビーム線に対して感光性を示すが、これらを上
記第２のレジスト膜には透過させない第３のレジ
スト膜をたとえばAZ1350またはAZ2400レジスト
によりたとえば厚さおよそ0.2μｍに形成し、し
かる後第３のレジスト膜を所望のパターンで露光
し、露光された領域を溶剤で除去することを特徴
とする。ここで、半導体基板表面に接する第１の
レジスト膜は、遠紫外光（1800Å〜2600Å）に感
度があり、かつ高解像性を有し、また湿式エツチ
ングに極めて高耐圧を示す。さらに、パターン形
成はポジ型であるが、パターン形成後に170℃30
分窒素雰囲気中で加熱することにより、グリシジ
ル基の開裂による架橋反応が生じネガ型レジスト
類似の性質を備え、基板との密着性が向上する特
徴がある。したがつて、上記この発明によれ
ば、、第２と第３のレジスト膜による高解像性に
よる長所と共に、密着性に劣るという欠点の克服
により高精度パターン形成を可能とするものであ
る。なお、PMMAからなる中間層第２のレジス
ト膜は、Ｐ（GMA―CO―MMA）からなる下層
第１のレジスト膜とAZ1350またはAZ2400レジス
トからなる上層第３のレジスト膜との直接的接触
を防止することを役割とする。その理由は、
AZ1350またはAZ2400レジストの材料組成ナフト
キノンジアジドまたはベンゾキノンジアジドとＰ
（GMA―CO―MMA）レジストとの吸着反応が著
しく、AZ1350またはAZ2400レジストのパターン
形成後のＰ（GMA―CO―MMA）レジストへの
遠紫外線の透過が充分行われないのを防止するた
めである。
ポリグリシジルメタクリレートとポリメチルメタ
クリレートの共重体（Ｐ（GMA―CO―MMA））
からなる第１のレジスト膜をたとえば厚さ１〜３
μｍに形成し、その上にPMMA（ポリメチルメ
タクリレート）からなる第２のレジスト膜をたと
えば厚さおよそ0.5μｍに形成し、さらにこの第
２のレジスト膜上に、紫外線、遠紫外線または電
子ビーム線に対して感光性を示すが、これらを上
記第２のレジスト膜には透過させない第３のレジ
スト膜をたとえばAZ1350またはAZ2400レジスト
によりたとえば厚さおよそ0.2μｍに形成し、し
かる後第３のレジスト膜を所望のパターンで露光
し、露光された領域を溶剤で除去することを特徴
とする。ここで、半導体基板表面に接する第１の
レジスト膜は、遠紫外光（1800Å〜2600Å）に感
度があり、かつ高解像性を有し、また湿式エツチ
ングに極めて高耐圧を示す。さらに、パターン形
成はポジ型であるが、パターン形成後に170℃30
分窒素雰囲気中で加熱することにより、グリシジ
ル基の開裂による架橋反応が生じネガ型レジスト
類似の性質を備え、基板との密着性が向上する特
徴がある。したがつて、上記この発明によれ
ば、、第２と第３のレジスト膜による高解像性に
よる長所と共に、密着性に劣るという欠点の克服
により高精度パターン形成を可能とするものであ
る。なお、PMMAからなる中間層第２のレジス
ト膜は、Ｐ（GMA―CO―MMA）からなる下層
第１のレジスト膜とAZ1350またはAZ2400レジス
トからなる上層第３のレジスト膜との直接的接触
を防止することを役割とする。その理由は、
AZ1350またはAZ2400レジストの材料組成ナフト
キノンジアジドまたはベンゾキノンジアジドとＰ
（GMA―CO―MMA）レジストとの吸着反応が著
しく、AZ1350またはAZ2400レジストのパターン
形成後のＰ（GMA―CO―MMA）レジストへの
遠紫外線の透過が充分行われないのを防止するた
めである。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図ないし第４図はこの発明の実施例を説
明するための図である。第１図において、１はシ
リコン基板、２はこのシリコン基板１上にCVD
（ケミカルベーパデポジシヨン）法により堆積さ
れたPSG膜（濃度７×1021／cm3の燐を含有せしめ
たSiO2ガラス）である。そして、PSG膜２上には
Ｐ（GMA―CO―MMA）からなる第１のレジス
ト膜３を形成する。具体的には、GMA含有が
50mol％、MMA含有が50mol％の組成のコポリマ
ーをモノクロルベンゼンに10〜30％溶解したもの
をスピン塗布法により厚さ１〜３μｍに塗布して
その皮膜を形成した後、140℃30分空気雰囲気中
で加熱し溶媒除去することにより第１のレジスト
膜３を形成する。このようにして第１のレジスト
膜３を形成した後、その上にPMMAからなる第
２のレジスト膜４を形成する。この第２のレジス
ト膜４は、PMMAをおよそ0.5μｍの厚さに塗布
してその皮膜を形成した後、再度空気雰囲気中で
140℃30分間加熱することにより形成される。さ
らに、この第２のレジスト膜４上にAZ1350レジ
ストからなる第３のレジスト膜５を形成する。こ
の第３のレジスト膜５は、AZシンナーにて
AZ1350原液を１：１に希釈して、それをほぼ0.2
μｍの厚さに塗布した後、空気雰囲気中で10℃15
分間加熱することにより形成される。
る。第１図ないし第４図はこの発明の実施例を説
明するための図である。第１図において、１はシ
リコン基板、２はこのシリコン基板１上にCVD
（ケミカルベーパデポジシヨン）法により堆積さ
れたPSG膜（濃度７×1021／cm3の燐を含有せしめ
たSiO2ガラス）である。そして、PSG膜２上には
Ｐ（GMA―CO―MMA）からなる第１のレジス
ト膜３を形成する。具体的には、GMA含有が
50mol％、MMA含有が50mol％の組成のコポリマ
ーをモノクロルベンゼンに10〜30％溶解したもの
をスピン塗布法により厚さ１〜３μｍに塗布して
その皮膜を形成した後、140℃30分空気雰囲気中
で加熱し溶媒除去することにより第１のレジスト
膜３を形成する。このようにして第１のレジスト
膜３を形成した後、その上にPMMAからなる第
２のレジスト膜４を形成する。この第２のレジス
ト膜４は、PMMAをおよそ0.5μｍの厚さに塗布
してその皮膜を形成した後、再度空気雰囲気中で
140℃30分間加熱することにより形成される。さ
らに、この第２のレジスト膜４上にAZ1350レジ
ストからなる第３のレジスト膜５を形成する。こ
の第３のレジスト膜５は、AZシンナーにて
AZ1350原液を１：１に希釈して、それをほぼ0.2
μｍの厚さに塗布した後、空気雰囲気中で10℃15
分間加熱することにより形成される。
以上のようにして第１ないし第３のレジスト膜
３〜５を形成した後、所定のパターンを得るため
のマスクを介して紫外線を照射し、現像工程を経
ることにより、第２図に示すように第３のレジス
ト膜パターン５′を得る。さらに、この第３のレ
ジスト膜パターン５′をマスクとして遠紫外線を
照射した後、MIB（メチルイブチルケトン）５溶
とMEK（メチルエチルケトン）１溶との混合溶
液にて２分間現像することにより、第３図に示す
ように第１のレジスト膜パターン３′を得る。こ
の時、PMMAからなる第２のレジスト膜４は上
記現像液にて全て溶解し除去される。
３〜５を形成した後、所定のパターンを得るため
のマスクを介して紫外線を照射し、現像工程を経
ることにより、第２図に示すように第３のレジス
ト膜パターン５′を得る。さらに、この第３のレ
ジスト膜パターン５′をマスクとして遠紫外線を
照射した後、MIB（メチルイブチルケトン）５溶
とMEK（メチルエチルケトン）１溶との混合溶
液にて２分間現像することにより、第３図に示す
ように第１のレジスト膜パターン３′を得る。こ
の時、PMMAからなる第２のレジスト膜４は上
記現像液にて全て溶解し除去される。
この後、170℃30分間窒素雰囲気中で加熱する
ことにより、Ｐ（GMA―CO―MMA）レジスト
（第１のレジスト膜パターン３′）に架橋反応を生
じさせる。そして、最後に、第１のレジスト膜パ
ターン３′をマスクとしてHF系エツチング溶液に
て２分間PSG膜２をエツチングすることにより、
第４図に示すようにPSG膜パターン２′を得る。
この場合、幅１〜２μレベルの高精度で歩留りよ
くPSG膜パターン２′を形成できた。
ことにより、Ｐ（GMA―CO―MMA）レジスト
（第１のレジスト膜パターン３′）に架橋反応を生
じさせる。そして、最後に、第１のレジスト膜パ
ターン３′をマスクとしてHF系エツチング溶液に
て２分間PSG膜２をエツチングすることにより、
第４図に示すようにPSG膜パターン２′を得る。
この場合、幅１〜２μレベルの高精度で歩留りよ
くPSG膜パターン２′を形成できた。
以上のように、上記実施例では、Ｐ（GMA―
CO―MMA）からなる第１のレジスト膜３を最下
層としているので、極めて湿式エツチングが困難
であるPSG膜２を高精度に湿式エツチングできる
利点がある。これに対して、PMMA膜を最下層
とした場合には、所定パターンを形成することが
極めて困難であることはいうまでもない。
CO―MMA）からなる第１のレジスト膜３を最下
層としているので、極めて湿式エツチングが困難
であるPSG膜２を高精度に湿式エツチングできる
利点がある。これに対して、PMMA膜を最下層
とした場合には、所定パターンを形成することが
極めて困難であることはいうまでもない。
なお、上記実施例では、被加工膜がPSG膜の場
合について述べたが、被加工膜がシリコン熱酸化
膜であつても同様にパターン形成することができ
る。被加工膜がシリコン熱酸化膜の場合は、最後
に、HF系エツチング溶液で13分間エツチングす
ることにより高精度なパターンが得られた。これ
に対して、シリコン熱酸化膜の場合でも、
PMMA膜を最下層とした場合には高精度なパタ
ーンを得ることは極めて困難であつた。
合について述べたが、被加工膜がシリコン熱酸化
膜であつても同様にパターン形成することができ
る。被加工膜がシリコン熱酸化膜の場合は、最後
に、HF系エツチング溶液で13分間エツチングす
ることにより高精度なパターンが得られた。これ
に対して、シリコン熱酸化膜の場合でも、
PMMA膜を最下層とした場合には高精度なパタ
ーンを得ることは極めて困難であつた。
以上詳述したように、この発明の半導体基板の
パターン形成方法によれば、解像力に優れた密着
性のよい微細レジストパターンの形成が可能とな
り、このレジストパターンを用いてシリコン熱酸
化膜やPSG膜などにおいて幅１〜２μレベルの高
精度でエツチングパターンを高歩留りで形成でき
るもので、したがつて高集積化された半導体デバ
イスの微細パターン形成が可能になる。
パターン形成方法によれば、解像力に優れた密着
性のよい微細レジストパターンの形成が可能とな
り、このレジストパターンを用いてシリコン熱酸
化膜やPSG膜などにおいて幅１〜２μレベルの高
精度でエツチングパターンを高歩留りで形成でき
るもので、したがつて高集積化された半導体デバ
イスの微細パターン形成が可能になる。
第１図ないし第４図はこの発明による半導体基
板のパターン形成方法の実施例を説明するための
図である。 １……シリコン基板、２……PSG膜、２′……
PSG膜パターン、３……第１のレジスト膜、３′
……第１のレジスト膜パターン、４……第２のレ
ジスト膜、５……第３のレジスト膜、５′……第
３のレジスト膜パターン。
板のパターン形成方法の実施例を説明するための
図である。 １……シリコン基板、２……PSG膜、２′……
PSG膜パターン、３……第１のレジスト膜、３′
……第１のレジスト膜パターン、４……第２のレ
ジスト膜、５……第３のレジスト膜、５′……第
３のレジスト膜パターン。
Claims (1)
- １ 半導体基板の表面上に、遠紫外線に感光する
ポリグリシジルメタクリレートとポリメチルメタ
クリレートの共重体（Ｐ（GMA―CO―MMA））
からなる第１のレジスト膜を形成する工程と、こ
の第１のレジスト膜上にポリメチルメタクリレー
トからなる第２のレジスト膜を形成する工程と、
この第２のレジスト膜上に、紫外線、遠紫外線ま
たは電子ビーム線に対して感光性を示すが、これ
らを上記第２のレジスト膜には透過させない第３
のレジスト膜を形成する工程と、この第３のレジ
スト膜を所望のパターンで露光する工程と、上記
第３のレジスト膜の露光された領域を溶剤で除去
する工程とを具備することを特徴とする半導体基
板のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164979A JPS5636134A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Forming method for pattern of semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11164979A JPS5636134A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Forming method for pattern of semiconductor substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5636134A JPS5636134A (en) | 1981-04-09 |
| JPS6152567B2 true JPS6152567B2 (ja) | 1986-11-13 |
Family
ID=14566667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11164979A Granted JPS5636134A (en) | 1979-09-03 | 1979-09-03 | Forming method for pattern of semiconductor substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5636134A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59125624A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-20 | Fujitsu Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS60106132A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-11 | Fujitsu Ltd | パタ−ン形成方法 |
-
1979
- 1979-09-03 JP JP11164979A patent/JPS5636134A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5636134A (en) | 1981-04-09 |
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