JP2002025894A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- Materials For Photolithography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】グレイトーンマスクによる露光、或いは、パタ
ーンの異なるマスクを２回使用して露光する２段露光と
いった技術により、１回のフォトリソグラフィで２つの
パターンを同時に形成することが可能となったが、グレ
イトーンマスクにおいては、グレイトーン部分のマスク
設計が難しいことや、２段露光においてはフォトレジス
トを半分だけ現像する、ハーフ現像の技術が難しいこと
から、パターンのバラツキが大きくなる問題を持ってい
る。 【解決手段】フォトレジストを塗布後プリベーク温度及
びプリベーク時間を制御し、さらに、ハーフ現像部の露
光量を４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2とすることによりハーフ
現像部の膜厚を４００±１００ｎｍに収めることがで
き、その結果、ハーフ現像部をマスクとして形成される
エッチングパターンの幅のばらつきを１μｍ以内に抑え
ることが可能となった。
ーンの異なるマスクを２回使用して露光する２段露光と
いった技術により、１回のフォトリソグラフィで２つの
パターンを同時に形成することが可能となったが、グレ
イトーンマスクにおいては、グレイトーン部分のマスク
設計が難しいことや、２段露光においてはフォトレジス
トを半分だけ現像する、ハーフ現像の技術が難しいこと
から、パターンのバラツキが大きくなる問題を持ってい
る。 【解決手段】フォトレジストを塗布後プリベーク温度及
びプリベーク時間を制御し、さらに、ハーフ現像部の露
光量を４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2とすることによりハーフ
現像部の膜厚を４００±１００ｎｍに収めることがで
き、その結果、ハーフ現像部をマスクとして形成される
エッチングパターンの幅のばらつきを１μｍ以内に抑え
ることが可能となった。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子用のパ
ターン形成方法に関し、１つのフォトレジストパターン
で複数のパターンを形成する方法に関する。
ターン形成方法に関し、１つのフォトレジストパターン
で複数のパターンを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスタなどを製造する際、パ
ターンを形成する技術としてフォトリソグラフィの技術
がある。フォトリソグラフィとは、感光性を持つフォト
レジストを塗布し、所定のパターンの紫外線を照射して
フォトレジストを感光させ、感光部分または非感光部分
のフォトレジストを溶かす現像の３工程からなる一連の
工程である。
ターンを形成する技術としてフォトリソグラフィの技術
がある。フォトリソグラフィとは、感光性を持つフォト
レジストを塗布し、所定のパターンの紫外線を照射して
フォトレジストを感光させ、感光部分または非感光部分
のフォトレジストを溶かす現像の３工程からなる一連の
工程である。
【０００３】通常、１回のフォトリソグラフィで１つの
パターンを形成でき、薄膜トランジスタなどは、このフ
ォトリソグラフィを５〜８回通ることによって完成す
る。
パターンを形成でき、薄膜トランジスタなどは、このフ
ォトリソグラフィを５〜８回通ることによって完成す
る。
【０００４】近年、液晶パネルのプライスダウンが進ん
でいるため、薄膜トランジスタの製造コストも削減する
必要が出てきている。薄膜トランジスタにおいては、フ
ォトリソグラフィの回数を減らすことによって、大幅に
製造コストを削減することが出来るが、通常１回のフォ
トリソグラフィでは、１つのパターンしか形成できない
ので、従来ではフォトリソグラフィの回数を減らすのに
限界があった。
でいるため、薄膜トランジスタの製造コストも削減する
必要が出てきている。薄膜トランジスタにおいては、フ
ォトリソグラフィの回数を減らすことによって、大幅に
製造コストを削減することが出来るが、通常１回のフォ
トリソグラフィでは、１つのパターンしか形成できない
ので、従来ではフォトリソグラフィの回数を減らすのに
限界があった。
【０００５】ところが近年、グレイトーンマスク（特開
２０００−０６６２４０号公報）による露光、或いは、
パターンの異なるマスクを２回使用して露光する２段露
光といった技術により、１回のフォトリソグラフィで２
つのパターンを同時に形成することが可能となった。
２０００−０６６２４０号公報）による露光、或いは、
パターンの異なるマスクを２回使用して露光する２段露
光といった技術により、１回のフォトリソグラフィで２
つのパターンを同時に形成することが可能となった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、グレイ
トーンマスクにおいては、グレイトーン部分のマスク設
計が難しいことや、２段露光においてはフォトレジスト
を半分だけ現像する、ハーフ現像の技術が難しいことか
ら、パターンのバラツキが大きくなる問題を持ってい
る。
トーンマスクにおいては、グレイトーン部分のマスク設
計が難しいことや、２段露光においてはフォトレジスト
を半分だけ現像する、ハーフ現像の技術が難しいことか
ら、パターンのバラツキが大きくなる問題を持ってい
る。
【０００７】本発明は、ハーフ現像によるフォトレジス
トパターンのパターン精度を良くして、ハーフ現像のフ
ォトレジストパターンをマスクとして形成されるエッチ
ングパターンのパターン精度を良くするパターン形成方
法を提供することにある。
トパターンのパターン精度を良くして、ハーフ現像のフ
ォトレジストパターンをマスクとして形成されるエッチ
ングパターンのパターン精度を良くするパターン形成方
法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、被エッチング膜の上に膜厚の異なる厚レジストパ
ターン及び薄レジストパターンからなるレジストパター
ンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクと
して前記被エッチング膜をその表面からその膜厚全体に
渡って除去する工程と、前記レジストパターンをその表
面から一様にエッチングして前記薄レジストパターンが
除去された時点でエッチングを停止して、前記レジスト
パターンのうち厚レジストパターンの一部を前記被エッ
チング膜上に残して前記厚レジストパターンを残存レジ
ストパターンとする工程とを有するパターン形成方法で
あって、前記レジストパターンを形成する工程が、前記
被エッチング膜の上にポジ型のレジスト膜を塗布し、前
記レジスト膜を熱処理した後、前記レジスト膜のうち前
記レジストパターンが形成されない領域のレジスト膜が
第１の露光量で、前記レジスト膜のうち薄レジストパタ
ーンの形成予定領域が前記第１の露光量よりも少ない第
２の露光量でそれぞれ選択的に露光され、続いて、前記
レジスト膜を現像することにより前記厚レジストパター
ンの膜厚が１．４〜１．５μｍの範囲内にあるとき、前
記薄レジストパターンの膜厚を０．３〜０．５μｍの範
囲内に制御して形成することを特徴とし、前記レジスト
膜の熱処理が、温度１３５〜１５０℃、熱処理時間１３
０〜１５０秒の条件の下に行われる、或いは、温度１０
０〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件の下
に行われ、前記第２の露光量が、４５〜６５ｍＪ／ｃｍ
2の範囲の値であり、前記レジストパターンをその表面
から一様にエッチングする工程が、前記レジストパター
ンをアッシング処理することにより行われ、前記アッシ
ング処理が、酸素ガス雰囲気中の反応性イオンエッチン
グ、或いは、ハロゲン系のガスと酸素を混合したガス雰
囲気中のプラズマエッチングである、というものであ
る。
法は、被エッチング膜の上に膜厚の異なる厚レジストパ
ターン及び薄レジストパターンからなるレジストパター
ンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクと
して前記被エッチング膜をその表面からその膜厚全体に
渡って除去する工程と、前記レジストパターンをその表
面から一様にエッチングして前記薄レジストパターンが
除去された時点でエッチングを停止して、前記レジスト
パターンのうち厚レジストパターンの一部を前記被エッ
チング膜上に残して前記厚レジストパターンを残存レジ
ストパターンとする工程とを有するパターン形成方法で
あって、前記レジストパターンを形成する工程が、前記
被エッチング膜の上にポジ型のレジスト膜を塗布し、前
記レジスト膜を熱処理した後、前記レジスト膜のうち前
記レジストパターンが形成されない領域のレジスト膜が
第１の露光量で、前記レジスト膜のうち薄レジストパタ
ーンの形成予定領域が前記第１の露光量よりも少ない第
２の露光量でそれぞれ選択的に露光され、続いて、前記
レジスト膜を現像することにより前記厚レジストパター
ンの膜厚が１．４〜１．５μｍの範囲内にあるとき、前
記薄レジストパターンの膜厚を０．３〜０．５μｍの範
囲内に制御して形成することを特徴とし、前記レジスト
膜の熱処理が、温度１３５〜１５０℃、熱処理時間１３
０〜１５０秒の条件の下に行われる、或いは、温度１０
０〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件の下
に行われ、前記第２の露光量が、４５〜６５ｍＪ／ｃｍ
2の範囲の値であり、前記レジストパターンをその表面
から一様にエッチングする工程が、前記レジストパター
ンをアッシング処理することにより行われ、前記アッシ
ング処理が、酸素ガス雰囲気中の反応性イオンエッチン
グ、或いは、ハロゲン系のガスと酸素を混合したガス雰
囲気中のプラズマエッチングである、というものであ
る。
【０００９】また、上記のパターン形成方法は、前記第
１の露光量及び前記第２の露光量が、光透過量の異なる
３つのパターンが形成されたマスクパターンに光を当て
ることにより得られ、前記第１の露光量が前記異なる３
つのパターンのうち最も光透過量の多いパターンを通し
て、前記第２の露光量が前記異なる３つのパターンのう
ち２番目に光透過量の多いパターンを通して、それぞれ
得られる、或いは、異なるパターンが形成された２つの
マスクに光を当てることにより得られ、前記第１の露光
量が、主として、前記レジストパターンが形成されない
領域を光透過領域とするマスクパターンに光を当てるこ
とにより、前記第２の露光量が前記レジストパターンが
形成されない領域及び前記薄レジストパターン形成予定
領域を光透過領域とするマスクパターンに光を当てるこ
とにより、それぞれ得られる、という形態を採り得る。
１の露光量及び前記第２の露光量が、光透過量の異なる
３つのパターンが形成されたマスクパターンに光を当て
ることにより得られ、前記第１の露光量が前記異なる３
つのパターンのうち最も光透過量の多いパターンを通し
て、前記第２の露光量が前記異なる３つのパターンのう
ち２番目に光透過量の多いパターンを通して、それぞれ
得られる、或いは、異なるパターンが形成された２つの
マスクに光を当てることにより得られ、前記第１の露光
量が、主として、前記レジストパターンが形成されない
領域を光透過領域とするマスクパターンに光を当てるこ
とにより、前記第２の露光量が前記レジストパターンが
形成されない領域及び前記薄レジストパターン形成予定
領域を光透過領域とするマスクパターンに光を当てるこ
とにより、それぞれ得られる、という形態を採り得る。
【００１０】さらに、上記のパターン形成方法は、前記
被エッチング膜は、基板の上に堆積した下層膜及び上層
膜からなる積層膜であり、前記レジストパターンのうち
厚レジストパターンの一部を前記被エッチング膜上に残
して前記厚レジストパターンを残存レジストパターンと
する工程の後に、前記残存レジストパターンをマスクと
して前記上層膜を選択的にエッチング除去する工程が続
く、という形態も採り得る。
被エッチング膜は、基板の上に堆積した下層膜及び上層
膜からなる積層膜であり、前記レジストパターンのうち
厚レジストパターンの一部を前記被エッチング膜上に残
して前記厚レジストパターンを残存レジストパターンと
する工程の後に、前記残存レジストパターンをマスクと
して前記上層膜を選択的にエッチング除去する工程が続
く、という形態も採り得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、ポジ型のフォト
レジストを塗布した後に、高温で短時間または低温で長
時間の熱処理（以下、プリベークと呼ぶ）を行うことに
より、フォトレジスト中のノボラック樹脂の酸化やエス
テル化、あるいはＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）の熱分
解を起こさせ、フォトレジストの現像液への溶解速度を
遅くする（現像液への溶解速度に対する露光量のマージ
ンが広がる）ことによって、ハーフ現像部のフォトレジ
スト膜厚均一性を改善できることを特徴とする。
レジストを塗布した後に、高温で短時間または低温で長
時間の熱処理（以下、プリベークと呼ぶ）を行うことに
より、フォトレジスト中のノボラック樹脂の酸化やエス
テル化、あるいはＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）の熱分
解を起こさせ、フォトレジストの現像液への溶解速度を
遅くする（現像液への溶解速度に対する露光量のマージ
ンが広がる）ことによって、ハーフ現像部のフォトレジ
スト膜厚均一性を改善できることを特徴とする。
【００１２】本発明のパターン形成方法により、１回の
フォトリソグラフィで２つのパターンを同時に形成する
２段露光の技術において、フォトレジストを均一にハー
フ現像でき、薄い方のフォトレジストの膜厚を精度良く
制御することが可能となる。
フォトリソグラフィで２つのパターンを同時に形成する
２段露光の技術において、フォトレジストを均一にハー
フ現像でき、薄い方のフォトレジストの膜厚を精度良く
制御することが可能となる。
【００１３】次に、本発明の実施形態を図１に基づいて
説明する。図１は、本実施形態の製造方法の製造工程を
製造工程順に示す模式断面図である。
説明する。図１は、本実施形態の製造方法の製造工程を
製造工程順に示す模式断面図である。
【００１４】まず、種々の被エッチング膜、例えば、基
板１の上に順に堆積した絶縁膜２及び金属膜３の上にポ
ジ型フォトレジスト膜４をロールまたはスピンなどの方
法で塗布し、温度１３５〜１５０℃、熱処理時間１３０
〜１５０秒、或いは、温度１００〜１３５℃、熱処理時
間１５０〜１７０秒の条件下でプリベークを行う。
板１の上に順に堆積した絶縁膜２及び金属膜３の上にポ
ジ型フォトレジスト膜４をロールまたはスピンなどの方
法で塗布し、温度１３５〜１５０℃、熱処理時間１３０
〜１５０秒、或いは、温度１００〜１３５℃、熱処理時
間１５０〜１７０秒の条件下でプリベークを行う。
【００１５】次に、フォトマスク５を用い、アライナ、
又は、ステッパ等の露光装置を用いてポジ型フォトレジ
スト膜４を露光すると、ポジ型フォトレジスト膜４は、
第１露光領域６及び第１未露光領域７となる（図１
（ａ））。
又は、ステッパ等の露光装置を用いてポジ型フォトレジ
スト膜４を露光すると、ポジ型フォトレジスト膜４は、
第１露光領域６及び第１未露光領域７となる（図１
（ａ））。
【００１６】続いて、フォトマスク５とは異なるパター
ンを有するフォトマスク８を用いてポジ型フォトレジス
ト膜４を露光すると、第１露光領域６及び第１未露光領
域７は、第２露光領域９及び第２未露光領域１０とな
る。ここで、第２露光領域９は、第１露光領域６を包含
する形で第１露光領域６に重畳して形成され、露光領域
がポジ型フォトレジスト膜４の膜厚の途中にまでしか及
ばない程度に形成される。また、第１未露光領域７のう
ち、第２露光領域９と重ならない領域が、第２未露光領
域１０として残る（図１（ｂ））。
ンを有するフォトマスク８を用いてポジ型フォトレジス
ト膜４を露光すると、第１露光領域６及び第１未露光領
域７は、第２露光領域９及び第２未露光領域１０とな
る。ここで、第２露光領域９は、第１露光領域６を包含
する形で第１露光領域６に重畳して形成され、露光領域
がポジ型フォトレジスト膜４の膜厚の途中にまでしか及
ばない程度に形成される。また、第１未露光領域７のう
ち、第２露光領域９と重ならない領域が、第２未露光領
域１０として残る（図１（ｂ））。
【００１７】最後に、アルカリ性の現像液を用いて現像
を行えば、ハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つの
レジストパターンが同時に、しかもハーフ現像部１１の
フォトレジスト膜厚分布が、１００ｎｍ以下のばらつき
に抑えられて均一性良く得られる（図２（ａ））。
を行えば、ハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つの
レジストパターンが同時に、しかもハーフ現像部１１の
フォトレジスト膜厚分布が、１００ｎｍ以下のばらつき
に抑えられて均一性良く得られる（図２（ａ））。
【００１８】ここで、上述の露光方法においては、ハー
フ現像部とフル現像部の２つのレジストパターンを２つ
のマスクを用いて形成する方法を示したが、光透過量の
異なる材料からなるマスクパターンが形成されたマスク
を用いて、１回の露光によりハーフ現像部とフル現像部
を形成する方法を用いても良いことは言うまでもないこ
とである。
フ現像部とフル現像部の２つのレジストパターンを２つ
のマスクを用いて形成する方法を示したが、光透過量の
異なる材料からなるマスクパターンが形成されたマスク
を用いて、１回の露光によりハーフ現像部とフル現像部
を形成する方法を用いても良いことは言うまでもないこ
とである。
【００１９】次に、上記のパターン形成方法をさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２０】まず、ポジ型フォトレジスト膜４を被エッ
チング膜１の上に塗布するための装置として、洗浄、Ｕ
Ｖ洗浄、ベーク炉、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザ
ン）処理、クールプレート、コータ、エッジリンス、ベ
ーク炉、クールプレートを有する塗布装置を用いる（必
要であれば、端面露光などを有する）。
チング膜１の上に塗布するための装置として、洗浄、Ｕ
Ｖ洗浄、ベーク炉、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザ
ン）処理、クールプレート、コータ、エッジリンス、ベ
ーク炉、クールプレートを有する塗布装置を用いる（必
要であれば、端面露光などを有する）。
【００２１】被エッチング膜である絶縁膜２及び金属膜
３を搭載した基板１をＵＶ洗浄を含む洗浄装置で洗浄
し、続いて、塗布前ベーク、ＨＭＤＳ処理、クーリング
を行う。
３を搭載した基板１をＵＶ洗浄を含む洗浄装置で洗浄
し、続いて、塗布前ベーク、ＨＭＤＳ処理、クーリング
を行う。
【００２２】次に、コーティング装置を用いて、樹脂
（ノボラック樹脂等）、感光剤（ＤＮＱ（ジアゾナフト
キノン）など）、界面活性剤、溶剤を成分とするポジ型
フォトレジスト４をロールまたはスピンなどの方法で塗
布し、エッジリンスを行って基板の周辺に付いた余分な
フォトレジストを除去する。
（ノボラック樹脂等）、感光剤（ＤＮＱ（ジアゾナフト
キノン）など）、界面活性剤、溶剤を成分とするポジ型
フォトレジスト４をロールまたはスピンなどの方法で塗
布し、エッジリンスを行って基板の周辺に付いた余分な
フォトレジストを除去する。
【００２３】このとき、現像終了後の未露光部分のフォ
トレジスト膜厚が１．４〜１．５μｍの範囲内に収まる
ようにポジ型フォトレジスト膜４を塗布する。
トレジスト膜厚が１．４〜１．５μｍの範囲内に収まる
ようにポジ型フォトレジスト膜４を塗布する。
【００２４】次いで、ベーク炉において温度１３５〜１
５０℃、熱処理時間１３０〜１５０秒、或いは、温度１
００〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件下
でプリベークを行う。プリベークは、基板をプロキシミ
ティー、或いは、コンタクトの状況に置くか、または、
両方を併用した形で行われる。その後、クーリングを行
い、必要であれば最後に基板の周辺を露光して、後の工
程で基板の周辺のフォトレジストが除去されるようにし
ておく。
５０℃、熱処理時間１３０〜１５０秒、或いは、温度１
００〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件下
でプリベークを行う。プリベークは、基板をプロキシミ
ティー、或いは、コンタクトの状況に置くか、または、
両方を併用した形で行われる。その後、クーリングを行
い、必要であれば最後に基板の周辺を露光して、後の工
程で基板の周辺のフォトレジストが除去されるようにし
ておく。
【００２５】次に、ポジ型フォトレジスト膜４に所定の
パターンを露光するために、アライナまたはステッパな
どの露光装置を用いる。まず、１つ目のパターンを有す
るフォトマスク５を用いて、通常の場合と同様の露光
量、例えば、アライナの場合、スキャンスピードが５０
ｍｍ／ｓｅｃの基板に対して露光を行う（図１
（ａ））。
パターンを露光するために、アライナまたはステッパな
どの露光装置を用いる。まず、１つ目のパターンを有す
るフォトマスク５を用いて、通常の場合と同様の露光
量、例えば、アライナの場合、スキャンスピードが５０
ｍｍ／ｓｅｃの基板に対して露光を行う（図１
（ａ））。
【００２６】次に、連続して２つ目のパターンを有する
フォトマスク８を用いて、ハーフ現像部のフォトレジス
ト膜厚を調整するために、通常の場合より露光量を減ら
して、例えばアライナの場合、通常のスキャンスピード
が５０ｍｍ／ｓｅｃのところを７０ｍｍ／ｓｅｃにして
露光を行う（図１（ｂ））。
フォトマスク８を用いて、ハーフ現像部のフォトレジス
ト膜厚を調整するために、通常の場合より露光量を減ら
して、例えばアライナの場合、通常のスキャンスピード
が５０ｍｍ／ｓｅｃのところを７０ｍｍ／ｓｅｃにして
露光を行う（図１（ｂ））。
【００２７】最後に、感光部分のフォトレジストを溶解
し、レジストパターンを形成するために、現像、純水リ
ンス、乾燥、ベーク炉、クールプレートを有する現像装
置を用いる。
し、レジストパターンを形成するために、現像、純水リ
ンス、乾燥、ベーク炉、クールプレートを有する現像装
置を用いる。
【００２８】まず、アルカリ性の現像液を用いてシャワ
ーまたはパドル式などの方法で、通常の場合と同様の現
像時間、例えば、現像時間が７０ｓｅｃで現像を行う。
次に、純水リンス、乾燥、ポストベーク、クーリングを
行えば、ハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つのレ
ジストパターンが同時に得られる（図２（ａ））。
ーまたはパドル式などの方法で、通常の場合と同様の現
像時間、例えば、現像時間が７０ｓｅｃで現像を行う。
次に、純水リンス、乾燥、ポストベーク、クーリングを
行えば、ハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つのレ
ジストパターンが同時に得られる（図２（ａ））。
【００２９】次に、上記の実施形態において述べたプリ
ベークについて、その効果を詳細に説明する。
ベークについて、その効果を詳細に説明する。
【００３０】フォトレジスト塗布後のプリベークは、フ
ォトレジスト中の不要な溶媒を飛ばし、レジスト特性を
安定させるために行う。しかし、この時のプリベークを
１３５℃以上の高温で１５０秒程度行うと、フォトレジ
スト中のノボラック樹脂の酸化やエステル化、あるいは
ＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）の熱分解が起こり、フォ
トレジストの現像液への溶解速度が遅くなる。通常、１
５０秒以内でプリベークを行った場合は、１３５℃付近
にフォトレジストの露光感度の転移点が存在し、１３５
℃以上の温度で露光感度が急激に減少する（図３
（ａ））。
ォトレジスト中の不要な溶媒を飛ばし、レジスト特性を
安定させるために行う。しかし、この時のプリベークを
１３５℃以上の高温で１５０秒程度行うと、フォトレジ
スト中のノボラック樹脂の酸化やエステル化、あるいは
ＤＮＱ（ジアゾナフトキノン）の熱分解が起こり、フォ
トレジストの現像液への溶解速度が遅くなる。通常、１
５０秒以内でプリベークを行った場合は、１３５℃付近
にフォトレジストの露光感度の転移点が存在し、１３５
℃以上の温度で露光感度が急激に減少する（図３
（ａ））。
【００３１】また、このプリベークを実施したフォトレ
ジストに対して、現像後のフォトレジスト膜厚の露光量
に対する変化の様子を露光量の対数値を横軸にしてプロ
ットしたところ、その傾きが小さくなることを見出した
（図３（ｂ））。
ジストに対して、現像後のフォトレジスト膜厚の露光量
に対する変化の様子を露光量の対数値を横軸にしてプロ
ットしたところ、その傾きが小さくなることを見出した
（図３（ｂ））。
【００３２】この特性を利用した本発明のプリベーク方
法では、ハーフ現像部のフォトレジストの膜厚を４００
±１００ｎｍに制御するための露光量のマージンが、従
来のプリベーク方法では２５〜３０ｍＪ／ｃｍ2であっ
たところを、４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2と広くすることが
できた。これにより、現像後のハーフ現像部９のフォト
レジスト膜厚のバラツキが、従来１００ｎｍ以上あった
ものを、１００ｎｍ以下に抑えることができた。
法では、ハーフ現像部のフォトレジストの膜厚を４００
±１００ｎｍに制御するための露光量のマージンが、従
来のプリベーク方法では２５〜３０ｍＪ／ｃｍ2であっ
たところを、４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2と広くすることが
できた。これにより、現像後のハーフ現像部９のフォト
レジスト膜厚のバラツキが、従来１００ｎｍ以上あった
ものを、１００ｎｍ以下に抑えることができた。
【００３３】また、本実施形態では、１回のフォトリソ
グラフィで２つのパターンを同時に形成する２段露光の
技術を利用し、図２（ａ）の工程の後、金属膜３及び絶
縁膜２をハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つのレ
ジストパターンをマスクとしてエッチングして金属膜３
及び絶縁膜２に開口部１４を形成した後、フォトレジス
トをアッシングして、ハーフ現像部１１（薄いフォトレ
ジスト）のみを除去し、第２未露光領域１０のうち厚レ
ジスト部２０の一部を残して残存レジストパターン２２
とする（図２（ｂ））。
グラフィで２つのパターンを同時に形成する２段露光の
技術を利用し、図２（ａ）の工程の後、金属膜３及び絶
縁膜２をハーフ現像部１１とフル現像部１２の２つのレ
ジストパターンをマスクとしてエッチングして金属膜３
及び絶縁膜２に開口部１４を形成した後、フォトレジス
トをアッシングして、ハーフ現像部１１（薄いフォトレ
ジスト）のみを除去し、第２未露光領域１０のうち厚レ
ジスト部２０の一部を残して残存レジストパターン２２
とする（図２（ｂ））。
【００３４】この時、ハーフ現像部１１の線幅が、例え
ば、１０μｍであるとした場合、フォトレジスト膜厚の
バラツキが１００ｎｍ以上あると、フォトレジストを一
様にアッシングした後に残る残存レジストパターンの線
幅のバラツキが１．０μｍ以上と精度が悪くなってしま
うが、本発明のプリベーク方法を使用し、ハーフ現像部
１１のフォトレジスト膜厚のバラツキを１００ｎｍ以下
に抑えると、アッシングした後に残る２つ目のパターン
の線幅のバラツキを１．０μｍ以下に精度良く形成する
ことが出来る。
ば、１０μｍであるとした場合、フォトレジスト膜厚の
バラツキが１００ｎｍ以上あると、フォトレジストを一
様にアッシングした後に残る残存レジストパターンの線
幅のバラツキが１．０μｍ以上と精度が悪くなってしま
うが、本発明のプリベーク方法を使用し、ハーフ現像部
１１のフォトレジスト膜厚のバラツキを１００ｎｍ以下
に抑えると、アッシングした後に残る２つ目のパターン
の線幅のバラツキを１．０μｍ以下に精度良く形成する
ことが出来る。
【００３５】この様子を示したのが図４、５であり、図
４は、本実施形態の方法により、ハーフ現像部３１をア
ッシングにより除去するときの、アッシング前後の厚レ
ジスト部４０の線幅の変化の様子を示し、図５は、従来
の方法により、ハーフ現像部１１１をアッシングにより
除去するときの、アッシング前後の厚レジスト部１２０
の線幅の変化の様子を模式的に示している。
４は、本実施形態の方法により、ハーフ現像部３１をア
ッシングにより除去するときの、アッシング前後の厚レ
ジスト部４０の線幅の変化の様子を示し、図５は、従来
の方法により、ハーフ現像部１１１をアッシングにより
除去するときの、アッシング前後の厚レジスト部１２０
の線幅の変化の様子を模式的に示している。
【００３６】本発明の方法によれば、図４に示すよう
に、アッシング後の残存レジストパターン４２のアッシ
ング前の厚レジスト部４０からの後退の程度が、図５に
示す残存レジストパターン１２２のアッシング前の厚レ
ジスト部１２０からの後退の程度に比べて小さくなる。
に、アッシング後の残存レジストパターン４２のアッシ
ング前の厚レジスト部４０からの後退の程度が、図５に
示す残存レジストパターン１２２のアッシング前の厚レ
ジスト部１２０からの後退の程度に比べて小さくなる。
【００３７】この後、図２（ｃ）に示すように、残存レ
ジストパターン２２をマスクとして金属膜３のみを選択
的にエッチング除去すると金属膜３からなる金属配線２
３が形成されると共に、絶縁膜２には開口部３４が形成
される。
ジストパターン２２をマスクとして金属膜３のみを選択
的にエッチング除去すると金属膜３からなる金属配線２
３が形成されると共に、絶縁膜２には開口部３４が形成
される。
【００３８】以上のようにして、本発明のパターン形成
方法によれば、１回のフォトリソグラフィ工程で金属配
線２３及び絶縁膜の開口部３４が得られるのみならず、
金属配線２３を形成する際のマスクとなる残存レジスト
パターン２２をパターン精度良く形成できるので、従来
よりも高精度の金属配線パターンを形成することが可能
となる。
方法によれば、１回のフォトリソグラフィ工程で金属配
線２３及び絶縁膜の開口部３４が得られるのみならず、
金属配線２３を形成する際のマスクとなる残存レジスト
パターン２２をパターン精度良く形成できるので、従来
よりも高精度の金属配線パターンを形成することが可能
となる。
【００３９】上述した実施形態においては、被エッチン
グ膜を絶縁膜及び金属膜としたが、被エッチング膜はこ
れらの材料に限定されるものではなく、本発明のパター
ン形成方法が適用できる膜である限りどのような膜の組
み合わせによる被エッチング膜に対しても適用でき、ま
た、被エッチング膜が単層の膜であっても本発明のパタ
ーン形成方法を適用できることは言うまでもない。
グ膜を絶縁膜及び金属膜としたが、被エッチング膜はこ
れらの材料に限定されるものではなく、本発明のパター
ン形成方法が適用できる膜である限りどのような膜の組
み合わせによる被エッチング膜に対しても適用でき、ま
た、被エッチング膜が単層の膜であっても本発明のパタ
ーン形成方法を適用できることは言うまでもない。
【００４０】また、上記の実施形態におけるフォトレジ
スト塗布後のプリベーク方法では、温度１３５〜１５０
℃、熱処理時間１３０〜１５０秒、或いは、温度１００
〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件下で行
われるプリベークについて説明したが、１５０℃以上の
温度でもさらに短時間、或いは、１００℃以下の温度で
もさらに長時間プリベークを行えば（プリベークでフォ
トレジストを十分に加熱する）上記の実施形態と同様の
効果が得られる。
スト塗布後のプリベーク方法では、温度１３５〜１５０
℃、熱処理時間１３０〜１５０秒、或いは、温度１００
〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件下で行
われるプリベークについて説明したが、１５０℃以上の
温度でもさらに短時間、或いは、１００℃以下の温度で
もさらに長時間プリベークを行えば（プリベークでフォ
トレジストを十分に加熱する）上記の実施形態と同様の
効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のパター
ン形成方法では、フォトレジストを塗布後プリベーク温
度及びプリベーク時間を制御し、さらに、ハーフ現像部
の露光量を４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2とすることによりハ
ーフ現像部の膜厚を４００±１００ｎｍに収めることが
でき、その結果、ハーフ現像部をマスクとして形成され
るエッチングパターンの幅のばらつきを１μｍ以内に抑
えることが可能となった。
ン形成方法では、フォトレジストを塗布後プリベーク温
度及びプリベーク時間を制御し、さらに、ハーフ現像部
の露光量を４５〜６５ｍＪ／ｃｍ2とすることによりハ
ーフ現像部の膜厚を４００±１００ｎｍに収めることが
でき、その結果、ハーフ現像部をマスクとして形成され
るエッチングパターンの幅のばらつきを１μｍ以内に抑
えることが可能となった。
【図１】本発明の実施形態の製造方法を製造工程順に示
す模式断面図である。
す模式断面図である。
【図２】図１に続く製造工程を示す模式断面図である。
【図３】本発明により露光量のマージンが増える理由を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】本発明により残存するレジストパターンが精度
良く形成される過程を示す模式断面図である。
良く形成される過程を示す模式断面図である。
【図５】従来の方法により残存するレジストパターンが
元のパターンから大きく後退して形成される過程を示す
模式断面図である。
元のパターンから大きく後退して形成される過程を示す
模式断面図である。
１ 基板 ２ 絶縁膜 ３ 金属膜 ４ ポジ型フォトレジスト膜 ５、８ フォトマスク ６ 第１露光領域 ７ 第１未露光領域 ９ 第２露光領域 １０ 第２未露光領域 １１、３１、１１１ ハーフ現像部 １２ フル現像部 １４、３４ 開口部 ２０、４０、１２０ 厚レジスト部 ２２、４２、１２２ 残存レジストパターン ２３ 金属配線 ４３、１０３ 被エッチング膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ ５７２Ａ 21/302 Ｈ Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 AC01 AC03 AD03 BE01 CB29 FA01 FA04 FA17 FA39 FA47 2H096 AA25 BA10 DA01 EA02 EA03 EA04 EA12 GA08 HA11 JA02 JA04 5F004 DA26 DB26 EA26 EA32 EB01 EB02 FA01 5F046 AA11 CB17 MA12
Claims (9)
- 【請求項１】 被エッチング膜の上に膜厚の異なる厚レ
ジストパターン及び薄レジストパターンからなるレジス
トパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを
マスクとして前記被エッチング膜をその表面からその膜
厚全体に渡って除去する工程と、前記レジストパターン
をその表面から一様にエッチングして前記薄レジストパ
ターンが除去された時点でエッチングを停止して、前記
レジストパターンのうち厚レジストパターンの一部を前
記被エッチング膜上に残して前記厚レジストパターンを
残存レジストパターンとする工程とを有するパターン形
成方法であって、前記レジストパターンを形成する工程
が、前記被エッチング膜の上にポジ型のレジスト膜を塗
布し、前記レジスト膜を熱処理した後、前記レジスト膜
のうち前記レジストパターンが形成されない領域のレジ
スト膜が第１の露光量で、前記レジスト膜のうち薄レジ
ストパターンの形成予定領域が前記第１の露光量よりも
少ない第２の露光量でそれぞれ選択的に露光され、続い
て、前記レジスト膜を現像することにより前記厚レジス
トパターンの膜厚が１．４〜１．５μｍの範囲内にある
とき、前記薄レジストパターンの膜厚を０．３〜０．５
μｍの範囲内に制御して形成することを特徴とするパタ
ーン形成方法。 - 【請求項２】 前記レジスト膜の熱処理が、温度１３５
〜１５０℃、熱処理時間１３０〜１５０秒の条件の下に
行われる請求項１記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】 前記レジスト膜の熱処理が、温度１００
〜１３５℃、熱処理時間１５０〜１７０秒の条件の下に
行われる請求項１記載のパターン形成方法。 - 【請求項４】 前記第２の露光量が、４５〜６５ｍＪ／
ｃｍ2の範囲の値である請求項２又は３記載のパターン
形成方法。 - 【請求項５】 前記レジストパターンをその表面から一
様にエッチングする工程が、前記レジストパターンをア
ッシング処理することにより行われる請求項１、２、３
又は４記載のパターン形成方法。 - 【請求項６】 前記アッシング処理が、酸素ガス雰囲気
中の反応性イオンエッチング、或いは、ハロゲン系のガ
スと酸素を混合したガス雰囲気中のプラズマエッチング
である請求項５記載のパターン形成方法。 - 【請求項７】 前記第１の露光量及び前記第２の露光量
が、光透過量の異なる３つのパターンが形成されたマス
クパターンに光を当てることにより得られ、前記第１の
露光量が前記異なる３つのパターンのうち最も光透過量
の多いパターンを通して、前記第２の露光量が前記異な
る３つのパターンのうち２番目に光透過量の多いパター
ンを通して、それぞれ得られる請求項１、２、３、４、
５又は６記載のパターン形成方法。 - 【請求項８】 前記第１の露光量及び前記第２の露光量
が、異なるパターンが形成された２つのマスクに光を当
てることにより得られ、前記第１の露光量が、主とし
て、前記レジストパターンが形成されない領域を光透過
領域とするマスクパターンに光を当てることにより、前
記第２の露光量が前記レジストパターンが形成されない
領域及び前記薄レジストパターン形成予定領域を光透過
領域とするマスクパターンに光を当てることにより、そ
れぞれ得られる請求項１、２、３、４、５又は６記載の
パターン形成方法。 - 【請求項９】 前記被エッチング膜は、基板の上に堆積
した下層膜及び上層膜からなる積層膜であり、前記レジ
ストパターンのうち厚レジストパターンの一部を前記被
エッチング膜上に残して前記厚レジストパターンを残存
レジストパターンとする工程の後に、前記残存レジスト
パターンをマスクとして前記上層膜を選択的にエッチン
グ除去する工程が続く請求項１、２、３、４、５、６、
７又は８記載のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207270A JP2002025894A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000207270A JP2002025894A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | パターン形成方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004330969A Division JP2005136430A (ja) | 2004-11-15 | 2004-11-15 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002025894A true JP2002025894A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18704055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000207270A Pending JP2002025894A (ja) | 2000-07-07 | 2000-07-07 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002025894A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011164540A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Hitachi Chemical Dupont Microsystems Ltd | 樹脂膜パターンの形成方法及び半導体装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-07-07 JP JP2000207270A patent/JP2002025894A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011164540A (ja) * | 2010-02-15 | 2011-08-25 | Hitachi Chemical Dupont Microsystems Ltd | 樹脂膜パターンの形成方法及び半導体装置の製造方法 |
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