JPS62279633A - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［概要コ 有機樹脂膜の上にレジストパターンを形成し、該レジス
トパターンの上に有機酸化シリコン膜を塗布し、前記有
機樹脂膜上にのみ該有機酸化シリコン膜を残存させ、そ
の有機酸化シリコン膜をマスクにして有機樹脂膜をバク
ーンニングする。

そうすると、従来の３層レジストによるパターンとは逆
パターンに形成されるが、精度の良いパターンが形成さ
れる。

［産業上の利用分野コ 本発明は半導体装置の製造方法のうちのパターン形成方
法に関する。

ｒｃなど、半導体装置の製造方法において、最も重要な
プロセスの一つにパターンを写真食刻法で形成する、所
謂フォトプロセスがあり、現在、ＩＣが微細化され、高
集積化されてきた背景には、このフォトプロセスの進歩
が大きく寄与している。

一方、ＩＣは高集積化、高密度化する。程、高速に動作
する等、高性能化される利点があり、そのため、集積度
向上の、検討が続けられているが、そうすれば、多層配
線などで表面の凹凸が激しくなって段差ができ、その段
差上に微細パターンを高精度に形成しなければならない
と云う難しい問題が起きてくる。

しかし、ＩＣの高集積化のためには、この段差上のパタ
ーンニングは避けることができず、従来からも段差上で
のパターン形成法が開発されているが、本発明はそのパ
ターンニング方法の高精度化に関する。

［従来の技術］ 従来、段差部にレジスト膜パターンを形成すると、凹部
と凸部とではレジスト膜の膜厚が異なり、これを露光・
現像すれば凹部と凸部とのパターン幅が違ってくる等、
高精度にパターンニングできない問題があった。即ち、
両方を同時に露光すると、凹部上の膜厚の厚いレジスト
膜部分は露光不足になって、現像すればレジスト膜パタ
ーンの幅が狭くなり、凸部上の膜厚の薄いレジスト膜部
分は露光過度になって、現像すればレジスト膜パターン
の幅が広くなる。第２図（ａｌおよび（ｂ）はそれを示
す平面図と断面図で、段差のある半導体基板１上に形成
したネガレジスト膜パターン２を例示している。

そこで、段差のある部分には、複数のレジスト膜パター
ンを形成する方法が検討され、更に改良されて、現在、
３層レジスト法と呼ばれるパターンニング方法が使用さ
れている。第３図（ａｌ〜（ｄ）はその従来の３層レジ
スト法の形成工程順断面図である。

その概要を説明すると、まず、第３図ｆａｔに示すよう
に、段差ある半導体基板１１上にフェノール樹脂膜１２
（膜Ｊ！１〜２μｍ；有機樹脂膜）を平坦化するまで厚
く塗布して、２００℃程度でプリベーク（予備熱処理）
して固化させ、その上に中間層の有機酸化シリコン（Ｓ
ＯＧニスピンオングラス）膜１３（膜厚１０００〜２０
００人）を塗布して同様にプリベークし、更に、その上
面に高感度なレジスト１４（膜厚１μｍ程度）を塗布す
る。次いで、同図（ト））に示すように、上層のレジス
ト１４を紫外線露光法または電子線露光法を用いて露光
、現像して高精度なレジストパターン１４を形成する。

次いで、第３図（Ｃ１に示すように、そのレジストパタ
ーン１４をマスクにして、中間層のＳＯＧ膜１３をエツ
チングする。エツチング法はフロロカーボン系（ＣＦ４
など）ガスを用いたプラズマエツチングである。次いで
、同図（ｄ）に示すように、ＳＱＧ膜１３をマスクにし
て、下層のフェノール樹脂膜１２を酸素ガスを用いて異
方性エンチングし、フェノール樹脂膜パターンを形成す
る。

このようにすれば、段差のある半導体基板面にも平坦な
マスクパターンが形成できて、そのマスクを用いて、半
導体基板１１をパターンニングできる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記のような３層レジストによるパターン形成
方法は、上層のレジストパターン１４をマスクにしてＳ
ＯＧ膜１３をプラズマエツチングする際、ＳＯＧ膜とレ
ジストとのエツチング選択性が低いため、ＳＯＧ膜のエ
ツチングに伴ってレジストもエツチングされ、レジスト
パターン１４の周縁がエツチングされて、レジストパタ
ーンが細化し、且つ、ＳＯＧ膜パターンの周縁部もテー
パー状に形成される。従って、そのＳＯＧ膜１３をマス
クにして、フェノール樹脂膜１２を酸素ガスによるイオ
ンエツチング法によって異方性エツチングすると、その
際にも、ＳｏＧ膜のパターンが細化し、その結果、所定
パターンより小さなフェノール樹脂膜パターンが形成さ
れる。更に、それをマスクにして、半導体基板１１をパ
ターンニングすると所望パターンよりも小さなパターン
が形成されることになる。

本発明は、このように細化する問題点を解消さ代で、精
度良（パターンニングできるパターン形成方法を提案す
るものである。

［問題点を解決するための手段Ｊ その問題は、有機樹脂膜（例えば、フェノール樹脂膜）
を平坦化塗布した後、その有機樹脂膜の上にレジストパ
ターンを形成し、そのレジストパターンを含む上面にＳ
ＯＧ膜を塗布し、次いで、レジストパターン上のＳＯＧ
膜およびレジストパターンを除去し、前記有機樹脂膜の
上に直接被着しているＳＯＧ膜をマスクにして、有機樹
脂膜をパターンニングするパターン形成方法によって解
決される。

［作用］ 即ち、本発明は、上記の３層レジストによるパターン形
成方法の改良であって、従来のＳＯＧ膜（中間層）を、
レジストパターンを形成した後、その上面に塗布し、次
いで、レジストパターンをのＳＯＧ膜およびレジストパ
ターンを除去し、残存したｓｏｃ＠をマスクにして、下
層の有機樹脂膜をパターンニングする。そうすれば、従
来の３層レジストパターンとは逆パターンになるが、精
度良くパターンニングできる。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明にかかるパターン形成方
法の形成工程順断面図を示しており、まず、同図（ａｌ
に示すように、段差のある半導体基板２１上にフェノー
ル樹脂膜２２（膜厚ｌ〜２μｍ）を平坦化するまで厚く
塗布して、２００℃程度でプリベークした後、その上に
高感度なレジスト２４（膜厚１μｍ程度）を塗布する。

次いで、同図（′ｂ）に示すように、そのレジスト２４
を紫外線露光法または電子線露光法を用いて露光、現像
して高精度なレジストパターン２４に形成する。

次いで、第１図（ｃｌに示すように、そのレジストパタ
ーン２４の上にＳＯＧ膜２３を塗布し、プリベータにし
て固化させる。この状態で塗布すると、ＳＯＧ膜２３は
レジストパターン２４の間隙部分、即ち、フェノール樹
脂膜２２の上に直接被着している部分は膜厚数１０００
人程度定厚く被着するが、レジストパターン上には薄く
被着することになる。次いで、第１図（ｄ）に示すよう
に、ＣＦ４ガスを用いて全面コントロールエツチングし
て、レジストパターン２３上のＳＯＧ膜２３を除去し、
レジストパターン２４の間隙にのみＳＯＧ膜２３を残存
させる。

次いで、第１図ｔｅ＋に示すように、間隙に残存させた
ＳＯＧ膜２３のパターンをマスクにして、レジストパタ
ーンを酸素プラズマエツチングし、更に、同図（ｆ）に
示すように、そのまま酸素プラズマエツチングを続行し
て、フェノール樹脂膜２２をパターンニングする。

このようにすれば、ＳＯＧ膜２３のパターンは、第３図
で説明したＳＯＧ膜１３のパターンとは逆パターンにな
るが、このＳＯＧ膜２３のパターンは周縁が薄くならず
、むしろ周縁が厚く形成される。

そのため、このＳＯＧ膜２３によってフェノール樹脂膜
２２をパターンニングすると、高精度にマスクパターン
が形成でき、そのマスクを用いて、半導体基板２１が精
度良くパターンニングされる。

従って、本発明は細化せずに、高精度なマスクパターン
が形成される３Ｎレジストのパターン形成法で、段差あ
る表面への微細パターン、例えば、１μｍ程度のパター
ンの高精度化に極めて有効なものである。

［発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によれば凹凸あ
る半導体基板面に高精度なパターンを形成することがで
き、ＩＣなど、半導体装Ｉの品質向上に大きく役立つも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜（ｆｌは本発明にかかる形成方法の工程
順断面図、 第２図（ａｌ、　（ｂ＋は従来の１層のレジストパター
ン形成の平面図と断面図、 第３図は従来の３層レジストの形成方法の工程順断面図
である。 図において、 １、１１．２１は半導体基板、 ２、１４．２４はレジストパターン、 １２、２２はフェノール樹脂膜、 １３、２３はＳＯＧ膜、 口　　　　　　　　　　　　　　　Ｄ 半発明にり・す・る＠成よる唾酌図 第１図 １の１，４レリ°又トノぐダーンの士勿茂ｍ第２図 歌１にの３層レジストの…う永い４呈〕１順能図第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機樹脂膜を塗布し、該有機樹脂膜の上にレジストパタ
   ーンを形成した後、該レジストパターンを含む上面に有
   機酸化シリコン膜を塗布し、次いで、前記レジストパタ
   ーン上の有機酸化シリコン膜およびレジストパターンを
   除去し、前記有機樹脂膜の上に直接被着している有機酸
   化シリコン膜をマスクにして有機樹脂膜をパターンニン
   グすることを特徴とするパターン形成方法。