JPS63316436A - レジストパタ−ンの形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば各種半導体装置の製造工程等における微
細加工例えば５ｉ０２．　ＳｉＮ等の絶縁層に対する窓
あけのドライエツチングマスク等として用いるレジスト
パターンの形成方法に係わる。

〔発明の概要〕

本発明は表面に凹凸即ち段差を有する基板上にフォトレ
ジストパターンを形成するに、この段差を埋め込むよう
に遠紫外線光で感光される第１のフォトレジスト層をそ
の表面がほぼ平坦となるように形成し、これの上に遠紫
外線光を吸収し、かつこの遠紫外光に感光する第２のネ
ガ型フォトレジスト層を形成してこの第２のフォトレジ
スト層を遠紫外線光で露光現像してパターン化し、この
パターン化された第２のフォトレジスト層を光学マスク
として第１のフォトレジスト層を遠紫外線光で露光し現
像することによってこれをパターン化するものであり、
このようにして高精度、高鮮鋭度のレジストパターンを
形成し得るようにする。

〔従来の技術〕

高密度大規模Ｓ積回路ＬＳＩ等、各種半導体装置、光磁
気記録装置、そのほか各装置の製造過程で、例えば反応
性イオンエツチングＲＩＥ等の選択的ドライエツチング
のレジスト、選択的イオン注入のレジスト等の、各種目
的の超微細レジスＩ・パターンを必要とする。

このレジストパターンの形成にあたってその多くは、そ
の被着基板表面に各製造工程を経て生じた凹凸、即ち段
差が存在している。このようにレジストの被着面に段差
が存在している場合、単に通常一般に行なわれている均
一の厚さのＩｎ−のフォトレジスト層の塗布、露光、現
像工程によるレジストパターンの形成方法では、段差の
存在による塗布むら、露光むらによって高精度、高鮮鋭
即ちパターン縁の°切れ”のよい断面矩形状の超微細パ
ターンを得ることは困難である。

これに対し、工業調査会発行、電子材料４．１９８６゜
第４７頁にもその記載がある２層レジスト法が知られて
いる。この方法では２種のレジスト層を積層する構成に
よるものであって、下層の第１のレジスト層によって基
板表面の段差を埋めてその表面を平坦化し、これの上に
フォトレジス］・を塗布することによって一様で薄い厚
さの平坦な第２のレジスト層を形成し、この第２のレジ
スト層に対して所要のパターンの露光、現像処理を行な
ってこれをパターン化し、次にこのパターン化された第
２のレジスト層をマスクとして下層の第１のレジスト層
を酸素プラズマによる反応性イオンエツチング（以下０
２−ＲＩＢという）による異方性エツチングを行ってパ
ターン化するという方法である。この場合、上層の第２
のレジスト層は、上述したような露光、現像による光学
的写真技術によってパターン化するものであるが、前述
したようにこの上層の第２のレジスト層は、一様な薄い
膜厚の平坦な屓として形成できるので高専４度、高鮮鋭
に微細パターンを形成することができ、これに伴ってこ
の第２のレジスト層をマスクとして０２−ＲＩＥによっ
てパターン化した第１のレジスト層のパターンもまた高
精度、高鮮鋭の微細パターンが得られるとされている。

ところが、この方法による場合、実際上は上層の第２の
レジスト層をマスクとして下層の第１のレジスト層を０
２−ＲＩＥする作業中に上層の第２のレジストＲが浸れ
ることから超微細パターンへの通用には問題がある。

又、上述した２屓レジスト法において、下層の第１のレ
ジスト層として遠紫外線（ＤｅｅｐＵＶ）に感度を有す
るフォトレジストを用い、上層の第２のレジスト層とし
てＤｅｅｐＵＶの吸収が大きい通常のポジ型フォトレジ
ストを用い、この第２のレジストに対して所要のパター
ンの露光、及び現像を行うことによってパターン化した
後、このパターン化されたＤｅｅｐＵＶの吸収が大きい
第２のレジスト層を光学マスクとしてこれの上から全面
的にＤｅｅｐＬＩＶ露光を行って」二層の第２のレジス
ト層のパターンが反転したパターンの露光を下層の第１
のレジスト層に行って、この第１のレジスト層を現像し
てパターン化するいわゆるＰＣＭ法がある。

ところがこの方法による場合、上層の第２のフォトレジ
スト層が通常のポジ型フォトレジストであってそのパタ
ーン露光は、比較的波長が長い紫外線（３５０〜４５０
ｎｎ＋　）であるために充分高い解像度が得られないと
いう問題点がある。

上述したように２層レジスト法によっても、充分満足す
るフォトレジストパターンが得られないことから、更に
実用的な感度、解像力、エツチング耐性等を榮備させる
ために例えば３層レジスト法の通用も提案されていると
ころであり、この場合最上層と最下層にノボラック樹脂
系のポジ型レジストを用い、中間層にＳＯＧ　（スピン
オングラス）等の５ｉＣｈ系の層を用いる方法の提案も
なされているが、この方法による場合さらに複雑な工程
となりコスト高を招来するという問題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明においては、゛２層フォトレジスト法によるも、
これにおける上述した諸問題を解消し充分高い解像度を
有し、高精度、高鮮鋭な微細パターンによるレジストパ
ターンを形成することができるようにしたレジストパタ
ーンの形成方法を提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、第１１ＰＩＡに示すように段差（２
）を有する基板（１）−ヒに、遠紫外光（ＤｅｅｐＵＶ
）　Ｔ：感光される第１のフォトレジスト層（１１）を
その表面（ｌｌａ　）がほぼ平坦となるように形成する
工程と、この第１のフォトレジスト１５（１１）上に、
ＤｅｅｐＵＶを吸収し、かつＤｅｅｐＨνに感光する第
２のネガ型フォトレジストｆｉ（１２）を形成する工程
と、この第２のフォトレジスト層（１２）をＤｅｅｐＵ
Ｖで所要のパターンに露光し現像して第１図Ｂに示すよ
うに第２のフォトレジスト層（１２）を所要のパターン
にパターン化する工程と、この第２のフォトレジスト層
（１２）をマスクにして第１のフォトレジス１−ｉｆ（
１１）をＤｅｅｐＵＶで露光する工程と、第１図Ｃに示
すようにこのパターン露光のなされた第１のフォトレジ
スト層（ＩＩ）を現像してこれをパターン化する工程と
を経る。

（作用〕 上述の方法によれば、２Ｉｒｉフオトレジスト法による
ものの上層の第２のフォトレジスト層（１２）において
もこれが短波長のＤｅｅｐＵＶに感光性を有するレジス
ト層によって形成したごとによって微細パターンを高解
像度をもって形成することができる。したがってこの高
解像度パターンをマスクとし、しかもこのマスクが直接
的に密着された下層の第１のレジスト層（１１）に対し
て行われるＤｅｅｐｌＪＶ露光もまた高解像度をもって
行うことができて、高精度、高鮮鋭度の第１のフォトレ
ジスト層（ＩＩ）による微細パターンを得ることができ
る。

〔実施例〕

第１図を参照して本発明によるパターン形成方法の一例
を更に詳細に説明する。

この例においては、基板（１１が例えば半導体基板（Ｉ
Ａ）上にドライエツチングによって電極窓あけ等の選択
的除去を行う５ｉ０２等の被加工層（ＩＢ）を有して成
り、その表面（１ａ）に段差（２）が形成されている場
合を示す。この基板（１）上にＤｅｅｐＵＶ例えばＫｒ
Ｆエキシマレーザ光（波長２４９ｎｍ　）に対して感光
性を呈するポジ型の第１のフォトレジスト層（１１）　
、例えばＰＭＧＩ　（ポリジメチルグルタイミド）を段
差（２）を埋込み表面（ｌｌａ）が平坦となる膜厚の例
えば１〜２μｍ程度に塗布する。

次にこの第１のフォトレジスト層（１１）上にＤｅｅｐ
ＵＶ　（遠紫外線）用ネガ型レジスト例えばＲＤ−２０
０ＯＮ　　（Ｌｌ立化成製商品名）を膜厚０．５〜１．
ｃｒｍ程度に塗布して平坦で一様な厚さを有する第２の
フォトレジスト層（１２）を形成する。この第２のフォ
トレジスト１（１２）は、ＤｅｅｐＬＩＶ例えばＫｒＦ
エキシマレーザ光（波長２４９ｎｍ　）に対して感光性
を有すると共にこれに対して強い吸収性を示すフォトレ
ジスト例えば前述のＲＤ−２００ＯＮによって構成する
（第１図Ａ）。

次にこの第２のフォトレジスト７５（１２）に対してエ
キシマレーザ−例えばＫｒＦレーザーの露光装置により
所定のパターン露光を行い、その後現像およびリンス工
程を行って、第２のフォトレジスト層（１２）に所要の
パターン窓（１２ｗ）の穿設を行ってパターン化する（
第１図Ｂ）。

次に、このエキシマレーザ−光に対して強い吸収性を示
す第２のフォトレジストＮ（１２）を露光マスクとして
同様のエキシマレーザ−光例えばＫｒＦレーザー光を全
面的に照射して第２のフォトレジスト層（１２）によっ
て覆われない即ち窓（１２Ｗ）を通じて露呈する下層の
第１のフォトレジスト層（１１）に対して露光処理を行
い、現像及びリンス処理して、露光部を除去して窓（１
２ｗ）下に窓（Ｉｌｗ　）を穿設してパターン化する（
第１図Ｃ）。

ここに第１のフォトレジスト層（１１）に対する全面露
光を行うエキシマレーザ−の高速は充分な平行性を有す
ることがｌ・要である。

その後、この第２および第１のフォトレジスト層（１２
）および（１１）をマスクとして基板（１）の被加工層
（ＩＢ）に対してＲＩＥドライエツチング例えばＣＦ　
４を主とするプラズマエツチングによるパターン加工を
行う。このようなパターン加［は、実際上第２のフォト
レジスト層（１２）のＲＩ３−２０００　Ｎはドライエ
ツチング耐性が高いため有効なエツチングマスクとして
働き超微細パターン加工を行うことができる。

尚、上述の第１及び第２のレジスｔ−５（１１）及び（
１２）に対する各パターン化の現像は、共に有機アルカ
リエツチングによって行うことができる。

：′Ｅ、た、基板（１１に対する加工後のレジス）屓（
１１）（１２）の除去は、従来とｍＩ様酸素プラズマエ
ツチング０２−ＲＩＨによる灰化して（ア・７シング）
によって容易に行うことができる。

〔発明の効果〕

−Ｌ述したように本発明方法によれば、パターン化のい
わば基本パターンとなる上層の第２のフォトレジスト層
（１２）がネガ型で短波長のＤｅｅｐＵＶの吸収が大で
感光性を示すフォトレジストとしたことによりその露光
を高い解像度をもっ”ζ行うことができ、従ってこの第
２のフォトレジストＪｉｆ（１２）のパターンをマスク
として形成した下層の第１のフォトレジスト７５（１１
）におけるパターン化も高解像度をもって従って高精度
、高鮮鋭度をもって形成することができる。

また、下層のレジスト層（１１）に対する露光マスクと
しての上層のレジスト層（１２）は、ＤｅｅｐＵＶの波
長を強く吸収するため、有効な密着マスクとして働き第
１のレジスト層（１１）において高精度、高鮮鋭度の露
光、従ってパターン化が可能とムリまた上層の第２のフ
ォトレジストＪｉ（１２）として例えばＲＤ−２００Ｏ
Ｎを用い、下層の第１のフォトレジスト１ｆｆ（１１）
としてＰＮＧ　Ｉを用いる場合、共に有機アルカリ系で
現像することができるので同一の露光システム、同系統
の現像液の使用が可能となりプロセス処理装置が簡略化
され、作業が簡易化されるという利益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明によるレジストパターンの形成方
法の一例の各工程における拡大路線的断面図である。 （１１は基板、（２）は段差、（１１）および（１２）
は第１および第２のフォトレジスト層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 段差を有する基板上に、遠紫外線光で感光される第１の
   フォトレジスト層をその表面がほぼ平坦となるように形
   成する工程と、 該第１のフォトレジスト層上に、遠紫外線光を吸収しか
   つ遠紫外線光に感光する第２のネガ型フォトレジスト層
   を形成する工程と、 該第２のフォトレジスト層を遠紫外線光で露光、現像す
   る工程と、 該第２のフォトレジスト層をマスクにして上記第１のフ
   ォトレジスト層を遠紫外線光で露光する工程とを有する
   ことを特徴とするレジストパターンの形成方法。