JPS62189734A - ホトレジスト被膜の埋込方法 - 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〕 本発明は、凹凸を有する基板の表面を平担化する方法に
関するものである。

〔従来の技術〕

半導体ＬＳＩは、トランジスタやダイオードなどの能動
素子あるいは抵抗や容量などの受動素子とこれらの各素
子を機能的に接続するための配線などから構成されてい
る。実際の製造プロセスにおいては幾多の工程を必要と
し、工程の進展に伴って基板の表面は凹凸が激しくなる
。この凹凸により形成される段差は、配線の断線あるい
は短絡を生じ、著しく製造歩留りを低下させる原因とな
る。これを回避するためには表面を平担化する必要があ
る。従来１表面の凹凸を有する基板の表面を平担にする
方法としてホトレジストを用いる方法が知られている。

特公昭５９−１８８５８号公報には表面に凹凸を有する
基板の四部にホトレジスト被膜を理込む方法が述べられ
ている。具体的には凹部にのみ第１のホトレジストパタ
ーンを形成した後、全面に第２のホトレジスト被膜を形
成して表面を平担化し、さらに全面を一様にエツチング
することによって前記四部にのみレジストを残存させる
方法である。しかしこの方法では凹部に形成された第１
のホトレジスト被膜が第２のホトレジスト被膜形成時に
第２のホトレジスト溶液中に含まれる有機溶媒によって
溶解されるため、最終的には凹部内のホトレジストは落
ち込みを生じ、表面の平担化を困難になるという問題が
あった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

基板表面に存在する凹部内に第１のホトレジストのパタ
ーンを形成した後、何らの処理もせずに第２のホトレジ
スト被膜を重ねて全面に形成しただけでは、先に述べた
ように第１のホトレジスト被膜のパターンを形成する効
果を出することばできない。図を用いてさらに詳細に説
明する。通常。

半導体ＬＳＩの製造プロセス途中で基板表面に形成され
る四部の形状は、種々雑多であり、特に凹部の間隔は、
１μｍから数１０μｍの非常に広範囲に旦っている。そ
の状態を、幅の狭い凹部と幅の広い凹部で代表し、模式
的に第２図に示す。

Ｓｉ基板１表面に幅の狭い凹部２および幅の広に凹部３
を形成する（ａ）０回転塗布法によりホトレジスト被Ｉ
Ｉ！ｌ！４を形成する（ｂ）、その結果、幅の狭い凹部
２はホトレジスト被膜４で完全に埋め込まれその表面は
平担になるが、幅の広い四部３では段差部５および凹部
３の中央部分でホトレジスト被膜４の膜厚が薄くなり１
表面の平担化はできない、そこで広い凹部３内に第１の
ホトレジスト６のパターンを通常のホトリソクラフィー
によって形成しくＣ）、その後、全面に第２のホトレジ
スト被膜７を形成する（ｄ）　、　Ｌ、かじ、このよう
な方法によって得られる結果も（ｂ）図と同様に広い凹
部３の中央部ではホトレジスト被膜の膜厚が薄くなり、
第１のホトレジスト被膜６のパターンを形成した効果は
得られない、この原因は、前述のように第２のホトレジ
スト溶液に含まれる有機溶媒が、凹部内に既に形成され
ている第１のホトレジスト被膜を溶解し１元の形状を維
持できなくなることにある。

本発明はホトレジスト被膜を用いて基板表面の四部を埋
め込んで表面を平担にし、全面エツチングによって凹部
にのみ所望の材料を残すのに効果的な方法を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、この問題を解決するためには凹部内に形成され
ている第１のホトレジスト被膜が第２のホトレジスト被
膜中の含まれる有機溶媒によって溶解しないようにして
やれば良い。そのためには第１のホトレジスト被膜の表
面層を有機溶媒によって侵されない物質で覆うか、ある
いは表面そのものに有機溶媒に対する耐性を持たせてや
れば良い。具体的には、第１のホトレジスト被膜を形成
した後、Ｓ　ＯＧ　（Ｓｐｉｎ　ｏｎ　（ｉ　Ｑ　０ｓ
ｓ）等の低温形成が可能な物質で被覆するか、あるいは
紫外線等のエネルギー線を照射するかまたは加熱するこ
とによってホトレジストの組成を変化させてやれば良い
。

〔作用〕

上述の如き処理によれば、広い段差部凹所に形成した第
１のホトレジスト膜は第２のホトレジストに対して十分
な不溶性が付与され、原形が維持されるため、良好な平
担化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。まず
、第１のホトレジスト膜を熱処理する第１の実施例を第
１図により説明する。Ｓｉ基板１の表面に幅が１μｍの
狭い溝８と幅が３０μｍの広い溝９をいずれも深さが１
μｍ程度となるように形成した（ａ）、次に、例えばＡ
Ｚ−Ｌ３５０Ｊ（シブレイ：　Ｓｈ、ｔｐｌａｙ社ｍ）
のごとき第１のポジ型ホトレジスト１０を厚さが１μｍ
となるように全面に回転塗布した（ｂ）。通常のリソグ
ラフィー技術を用いて幅の広い溝９内にのみ第１のホト
レジスト１０のパターンを形成した（ｃ）。この時、溝
９の側壁とホトレジスト１０のパターンの間幅は１μｍ
８度になるようにした。このような工程ではリソグラフ
ィーにおける、いわゆる合せズレの問題がしばしば生じ
るが、間隔を１μｍに設定しておけば、もし合せズレが
生じたとしても本実施例で期待する形状を得るための障
害にはならなに。次に基板全体を２４０℃の空気中で１
０分間熱処理を施した（ｄ）。次いで第２のポジ型ホト
レジスト１１を全面に回転塗布した（８）。この結果、
幅の狭い溝８はもちろん、＊にの広い溝９の表面もホト
レジストによって平担化することができた。

この実施例では、第１のホトレジスト１０を熱処理する
ことによって組成を変化させ、第２のホトレジスト溶液
中に含有される有機溶媒に対する耐性を向上させること
ができた。ただ、この場合、第１のホトレジスト１０を
加熱処理した時にホトレジスト自身の粘性流動によって
パターンの端部が丸くなるため、溝側壁との間に部分で
第２のホトレジスト形成後の厚さが多少薄くなり、薄全
な平担化はできていない。

次に、ｆ５１の実施例の次点を補うための第２の実施例
を第：３図により説明する。

第１図（Ｃ）に示したごとく第１のホトレジスト１０の
パターンを形成した後、表面から遠紫外光を５ｍＷ／　
ｔｙｌ、６０分の条件で照射した。その後、２００℃で
２０分加熱処理を行った（ａ）。

次いで第２のホトレジスト１１を全面に形成した（ｂ）
。この実施例では、第１のホトレジストの形状を変えず
に第２のホトレジスト１１を形成できた。従って、はぼ
完全に平担な表面を得ることができた。遠紫外光照射後
の熱処理を行わないと（ｃ）図に示したように、第２の
ホトレジスト１１を形成した時に第１のホ１−レジ入ド
パターンの側壁からホトレジストのしみ出し現象が生じ
形状が損なわれる。

次に、第２の実施例を用いて溝の中に５ｉ０２を残存さ
せる第３の実施例を第４図により説明する。

第１図（ａ）に示したようにＳｉ基板１表面に溝を形成
した後、５ＬＯａ　（モノ　シラン）とＮ　ｚ　Ｏのソ
ースガスを用い、温度８００〜８５０℃、圧力１０６　
Ｐ　ａ（０，８Ｔｏｒｒ）の条件で厚さ１．２　ｐｍの
Ｓｉ、０ｚ１２を気相成長法により堆積した（ａ）。

その後、実施例の第２で述べた方法に従ってホトレジス
ト１３により表面を平担にした（ｂ）。その後、平行平
板型プラズマエツチング装置を用い、エツチングガスと
してＣｙ、Ｆ　ｅガスあるいはＣｚＦｅ＋Ｏｔ。

混合ガス、圧力０　、５　Ｔｏｒｒ、パワー２　ｗ　／
　ａＡの条件でホトレジスト１３と５ｉ０２１２を等し
いエツチング速度でエツチングし、ホトレジス１−１３
がエツチング終了した時点でエツチングを停止した（ｃ
）。次いで、Ｓｉ基板１表面に残存した０、１〜０．２
μｍの５ｉＯ２１２を希釈フッ酸によりエツチング除去
した（ｄ）。ぞの結果、狭い溝および広い溝共に完全に
５ｉ（ｈで埋め込むことができた。

なお、狭い溝においてはＳｉ表面に残存した０、１〜０
．２μｍのＳｊｇｈを希釈フッ酸でエツチングする際、
溝の中央部に割れ１．；を生じることがしばしば観８！
！Ｉされた。これを防止するため本実施例では５ＬＯｚ
を全面に形成した後、湿性ＶＦ囲気でｌ０００℃６０分
の熱酸化処理を行った。

次に、実施例３と同様に溝内にＳｉＯｘを埋め込む方法
において四部にパターン形成する第１のホトレジストを
組成の異なる物質としてＳＯＧで被覆する第４の実施例
を第５図により説明する。

前記実施例の同様の方法でＳｉ基板１表面に溝を形成し
た後、厚さ１．２μｍの５ｊＯｚ１２を全面に堆積し広
い溝内に第１のホトレジスト１０をパターン形成した（
ａ）。次いで、厚さ０．１μｍのＳ　Ｏ（３１，４を全
面に回転塗布した（ｂ）。続いて第２のホトレジスト１
１全面に形成して表面を平担にした（Ｃ）。その後、実
施例の第３で述べた方法に従い、全面エツチングを行っ
て溝内にのみ５ｉＯｚを埋め込んだ（ｄ、）。本実施例
では第１．のホ１−レジスト１０がＳＯＧで覆われでい
るため、第２のホ１−レジスト１−１を形成する際、有
機溶媒が第１のホトレジストを溶解することがなく、元
を形状を維持できるためほぼ完全な表面の平担化を実現
することができる。

なお、本発明において埋め込む物質は、ホトレシストや
５ｉｆｔに限られるものではなく、電子線レジストある
いは多結晶Ｓｉなどであっても同様の埋め込みを実現で
きる。また、凹部内にパターニングされた第１のレジス
トを改質する手段は遠紫外光である必要はなく、レジス
トの表面を改質し得るエネルギー線ならば何でも良い、
さらに第１のレジストを被覆する材料はＳＯＧに限定さ
れるものではなく、レジストの形状を損なわない温度で
形成できるものであれば良い。

〔発明の効果〕

以上説明したごとく本発明によれば、基板表面に形成さ
れている凹部を、その幅に依存せずに一様にホトレジス
トあるいは５ｉｆｔで埋め込むことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の加工工程におけるウェ
ハの断面図、第２図は従来の問題点を説明するウェハ断
面図、第３図は第２の実施例を説明するウェハ断面図、
第４図は第３の実施例を説明するウェハ断面図、第５図
は第４の実施例を説明するウェハ断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、凹部の側面と所望の間隔を有する第１のホトレジス
   ト膜のパターンを上記凹部内に形成する工程と、上記凹
   部内にパターニングされたホトレジスト膜は少なくとも
   表面を改質する工程と、第２のホトレジストを塗布して
   上記間隔部は厚く上記第１のホトレジスト膜のパターン
   上では薄い第２のホトレジスト膜を形成する工程と、上
   記第２のホトレジスト膜をエッチして表面を平担化する
   工程を含むことを特徴とするホトレジスト被膜の埋込方
   法。 ２、請求の範囲第１項記載の第１のホトレジスト膜およ
   び第２のホトレジスト膜は、いずれもポジ型ホトレジス
   トがあることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ホトレジスト被膜の埋込方法。 ３、請求の範囲第１項記載のホトレジスト膜の少なくと
   も表面を改質する工程は、熱処理を施すか、もしくはエ
   ネルギー線を照射するか、もしくは組成の異なる物質で
   被覆するかの少なくともいずれかひとつ、あるいはそれ
   らの組み合せによつて成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のホトレジスト被膜の埋め込み方法。