JPS62106456A - 半導体装置の製造方法 - 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】 し概要］ レジスト膜などのマスクと蒸着有機高分子膜とを併用し
て、窓パターンなどの微細なパターンを高精度に形成す
る。

［産業上の利用分野］ 本発明シ１１半導体装置の製造方法に係り、特に、パタ
ーンニング方法に関する。

Ｉｃなど、半導体装置の製造力性において、ＪＩｋも重
要なプロセスの−・つにパターンを’！Ｊ：真１；［削
性で形成する、所謂フォ（・プ「ｌセスがあり、現？１
１、ＩＣが微細化され、高集積化されてきた昔日り、’
−４：ｔ、このフォトプロセスの進歩が大きく貢献し′
（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幻、そのため、Ｉｃを一
層高集積化する検討が続行されているが、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１戚細パターンを高精度に形成しなければ
ならないと云う難かしい問題を起きてくる。

しかし、ＩＣの高集積化のためには、このような段差ヒ
のパターンニングは避りることができず、目、つ、その
領域での微細で高精度なパターンの形成が要望されてい
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］従来、
段差部にレジスト膜パターンを形成すると、四部と凸部
とではレジスＩ・膜の膜厚が異なり２、てれを露光・現
像すれば四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かあった。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Ｉ−の膜厚の薄いレジスト膜部
分（、ｉｎ光過度になって、現像すれはレジスト膜パタ
ーンの幅が広くなる。第４図＋ａ＋および［ｂｌ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Ｃいる。

詳しくは、露光波長とレジスト膜厚とが関連して、パタ
ーン幅は一定しないが、概念的には」二記に説明したよ
うに、レジスト膜パターンの幅がその膜厚に比例して変
わるものである。

そこで、段差のある部分には、２種類のレジスト膜パタ
ーンを形成するパターンニング方法が提案されてきた。

第５図は２層からなるジノシスト膜パターン３，４を半
導体基板１トに形成し７だ例である。露光波長の異なる
レジス１へ膜３を平田するまで厚く塗布し、そのトに、
高感度なレシヌ１１１り４を塗布して、まず、レジスミ
膜パターン４をフォトマスクを用いてｉｌＷ光、現像し
た後、そのレジスト膜パターン４をマスクにして、その
下層のレジスト膜パターン３を露光、現像する。そ・う
すると、解像力が良いために、高精度な膜厚の厚いレジ
スト膜パターン３が形成され、これをマスクにして半導
体基板１をエツチングする。このレジスト膜３．４とし
て具体的には、ＰＭＭＡポジ型レジスト膜（レジスト膜
３）とノボラック系ポジ型レジスト膜（レジスト膜４）
とが、現在常用されている。

即ち、ノボラック系ポジ型レジスト膜Ｃ１ｖ、波長４３
６ｎｍ程度の紫外線に露光されるから、フォトマスクを
用いて露光、現像して、レジスト膜パターン４を形成す
る。一方、ＰＭＭＡポジ型レジスト膜は紫外線に露光さ
れずに、波長２００〜２４０ｎｍ程度の遠紫外線に露光
される。従って、フォトマスクを用いて、ノボラック系
ポジ型レジスト膜バタン４を紫外線露光して形成し、こ
のノボラック系ポジ型レジスト膜パターン４をマスクと
して露光、現像して、ＰＭＭＡポジ型レジスト膜パター
ン３を形成することができる。なお、ソーダガラス基板
に作成したフォトマスクは遠紫外線を透過し難いと云う
問題がこの背景にあり、従って、このような方法を用い
て、解像力の優れたＰＭＭＡポジ型レジスト膜のパター
ンを形成するわけである。

ここに、ＰＭＭＡとはポリメタクリル酸メチルの略称で
、電子ビーム露光やＸ線露光に用いられるレジスト膜で
あり、ノボラック系レジスト膜は一般の紫外線露光用で
、例えば、０ＦＰＲ（商品名）はノボラック系レジスト
である。

ところが、このような２層のレジスト膜パターンを形成
する方法は、上層のノボラック系ポジ型レジスト膜の解
像性に律速される問題があり、また、Ｉ）　Ｍ　Ｍ　Ａ
ポジ型レジスト膜とノボラック系ボジ型レジスト膜との
間に中間変質層が形成される等の欠点がある。

本発明は、このような問題点を除去Ｌ−ζ、■つ、高精
度な微細パターンが形成できるパターンの形成方法を提
案するものである。

し問題点を解決するための一■・段１ そのＬ１的は、蒸着有機高分子膜を他のマスク膜と併用
して、パターンを形成するようにした半導体装置の製造
方法によって達成される。

例えば、Ｐ　Ｍ　Ｍ　Ａポジ型レジスト膜を塗布し、そ
の−１−にノボラック系ポジ型ｌ・シス１．１１９パタ
ーンを形成し、次いで、その−１−に蒸着り機＾’ｊ＋
　３）　ｉ’　Ｉｆ％′！を被着し、蒸着有機高分子膜
を置去１／１゛？ソシンクして、蒸着有機高分子膜を側
面に残（７にノボラック系ポジ型レジスト膜パターンを
形成した後、そのノボラック系ポジ型ｌノジスト膜バタ
　ンをマスクにして、ｌ）　Ｍ　Ｍ　Ａポジ型レジスト
膜をｙＦＸし゛ζパターンニングする。

また、ｌ）　Ｍ　Ｍ　Ａポジ型レジスト膜とノボラック
系ポジ型レジスト膜パターンとの間に、蒸着有機、Ｃ４
分子膜を被着してパターンニングする。

１作用］ 即ち、本発明は蒸着有機高分子膜を用いて、Ｌ層のレジ
スト膜パターンの解像力の不足などを補ない、また、中
間変質層の形成を抑制して、微細パターンを高精度に形
成する。

５二こに、蒸着有機高分子膜とは、例えば、分子式　Ｕ
ｃｌｈ　　　−Ｃ１１２］をもったパリレン（商品名）
などで、粉末（ダイマー）を加熱すると昇華してポリマ
ーとなって被着する高分子の薄膜のことで、酸素プラズ
マによ′つてアッシング（灰化処理）し−ζパターンニ
ングされるものである。

［実施例］ １）４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（ａｌ〜（ｅｌは本発明にかかる形成方法（その
口の形成Ｔ稈順断面図を示しており、まず、同図ｆａｔ
に示すように、段差のある半導体基板１１−１−にＰＭ
ＭＡポジ型レジスト膜１３（膜厚１．２メツｍｌ≧ｌ上
）を塗布して、更に、その−１−にノボラック系ポジ型
レジスト膜１４（膜厚数千人）を塗布する。

次いで、第１図（ｂｌに示すように、フォトマスク（図
示セず）を用いて、ノボラック系ボシノ型レジスト膜１
４を紫夕）線露光、現像して、パターンを形成する。次
いで、同図（Ｃ１に示すように、その上にパリレン１０
（膜厚５０００人程度）を蒸着する。

次いで、第１図（ｄｌに示すように、直上から酸素プラ
ズマによってパリレン１０をアッシングする。

この異方性エツチングによって、上記のノボラック系ポ
ジ型レジスト膜パターン１４の側面にのみ、パリレン１
０が残存する。次いで、第１図（ｅ）に示すように、こ
のパリレン１０を側端にもつノボラック系ポジ型レジス
ト膜パターン１４をマスクにして、ＰＭＭＡポジ型レジ
スト膜１３を遠紫夕Ｉ線で露光し、現像してパターンを
形成する。

このようにすれば、従来はノボラック系ポジ型レジスト
膜パターン１４の解像限界によって、１〜’ｌｌｔｍ前
後のパターンしか形成されなかったが、−１−記の方法
によれば、ＰＭＭＡポジ型レジスト膜］３１；ｌ解像力
、感度ともに優れたものであるから、その特性が活され
て、サブミクロンの微細パターンを形成することができ
る。

次に、第２図（ａ）〜（８１は本発明にかかる他の形成
方法（その■）の形成工程順断面図を示している。

これば、同図（ａｌ　Ｌこ示すように、半導体基板１１
上に絶縁膜１２が形成されており、それに窓開けする例
である。まず、同図ｔａ＋に示すように、絶縁膜１２上
に解像性の良いレジスト膜２４（膜厚数千人程度）を塗
布し、次いで、同図（ｂｌに示すように、レジスト）１
り２４を露光、現像して１μ、１ｘ１μｍの方形窓パタ
ーンが得られたとする。

次いで、第２図（Ｃ）に示すように、上記例と同じく、
その十にパリレン１０（膜厚２０００人程度）を蒸着し
、次いで、同図（ｄｌに示すように、直−トから酸素プ
ラズマによってパリレン１０をアッシングして、異方性
エツチングをおこなって、上記のレジスト膜パターン２
４の側面にのみ、パリレン１０を残存させる。そうする
と、０．６μｍ　ｘｏ、　６１’　ｍの方形窓パターン
を得ることかできる。従つで、このカー形窓パターンを
マスクにして、絶縁膜１２を工・ノチングすると、第２
図（ｅｌに示すように、絶縁膜＋２に約０．６平方μｍ
のサブミクロン窓が形成されて、一層微細なパターンの
形成かできる。

次に、第３図（ａｌ〜（ｄ）は本発明にかかる史に他の
形成方法（そのＩＩ＋　）の形成工程順断面図を示して
いる。まず、同図（ａｌに示すように、段差のある半導
体基板１１七にＰＭＭＡポジ型レシスし＝　ＩＩ焚１３
（膜厚１．２μｍｌＮ上）を塗布し、１５０〜２００°
Ｃでヘーキングして、その上にパリレン１０（膜厚０．
５μｍ前後）を被着し、更に、その上にノボラック系ポ
ジ型レジスト膜１４（膜厚数千人）を塗布して９０〜１
００℃でヘーキングする。

次いで、第３図（ｂ）に示すように、フォトマスク（図
示せず）を用いて、ノボラック系ポジ型レジスト膜１４
を紫外線露光、現像し、更に、約１２０℃でポストヘー
クして、パターンを形成する。次いで、同図［Ｃ）に示
すように、酸素ブラスマによってバリ１／ン１０をアッ
シングしてＷ方性エツチングをおこなって、−１−記の
ノボラック系ポジ型レソス１膜パターン１４の側面にの
み、パリレン１０を残存さ〜Ｉ！る。次いで、第３図（
ｄ＋に示すように、このパリレンＩＯを側端にもつノボ
ラック系ポジ型レジスト膜パターン１４をマスクにして
、ＰＭＭＡポジ型レシスし−１１’Ｊ　Ｉ　３を遠紫外
線で露光し、現像してパターンを形成する。

このようにすれば、従来、ノボラック系ポジ型レジスト
膜１４とＰＭＭＡポジ型レジスト膜１３との界面に形成
されていた中間変質層が、パリレン１０を介在さ・υる
ために形成されず、従来の２層レジスト膜パターンの欠
点が除去されて、一層高精度なＩ）　Ｍ　Ｍ　Ａポジ型
レジスト膜パターンが得られる。

従来、中間変質層はノボラック系ポジ型レジスト膜１４
の溶剤によってＰＭＭＡが溶かされて形成されていたと
考えられ、パリレン１０はその溶剤に不溶のために、そ
の介在によって中間変質層が解消されるものである。

−１−記の実施例のように、パリレンのような蒸着有機
高分子膜は他のマスクとｆｄｌ用すると、（戯ｊ、１１
１パターンの高精度化に極めて有効となるものである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなよ・うに、本発明によれば蒸着
有機高分子膜を利用して、高精度な１肢細パターンが得
られ、ＩＣなど、半導体装置の高性能化に大きく寄与す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図＋８１〜ｆｅ）　、第２図（ａ）〜（ｅ）および
第３図（ａｌ　−ｆｄｌは本発明にかかる実施例の形成
工程順断面図、第４図（ａｌ、　（ｂｌは従来の１層の
レジスト膜パターン形成の平面図と断面図、 第５図は従来の２層のレジスト膜パターン形成の断面図
である。 図において、 １．１１は半導体基板、 ２．３．４はレジスト１模パターン、 １０はパリレン（蒸着有機高分子膜）、１２ば絶縁膜、 １３はＰＭＭＡポジ型レジスト膜、 １４はノボラック系ポジ型レジスト膜 ４発θ月にＸ７Ｖ７３非勿へ方既　（予め■）第１図 不兆明にかか）形成方ま（５１） 第２図 ５杢７と０月にカ切・〕力形へか云　（ｆｎＩ）第３図 ＤＪ−ｔｙ＋　　Ｉ；’ｆ　ｙ＋　ＬＳ’１１４１　Ｒ
７−＞＠Ａ’ｒｌ！Ｊ第４ｒ！Ｍ 第　５Ｗｉ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸着有機高分子膜を他のマスク膜と併用して、パ
   ターンを形成するようにしたことを特徴とする半導体装
   置の製造方法。
2. （２）ＰＭＭＡポジ型レジスト膜を塗布し、該ＰＭＭＡ
   ポジ型レジスト膜上にノボラック系ポジ型レジスト膜パ
   ターンを形成し、次いで、該レジスト膜パターンの上に
   蒸着有機高分子膜を被着し、該蒸着有機高分子膜を異方
   性アッシングして、該蒸着有機高分子膜を側面に残した
   前記ノボラック系ポジ型レジスト膜パターンを形成した
   後、該ノボラック系ポジ型レジスト膜パターンをマスク
   にして、前記ＰＭＭＡポジ型レジスト膜を露光してパタ
   ーンニングするようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）所定のマスクパターンの上に蒸着有機高分子膜を
   被着し、該蒸着有機高分子膜を異方性アッシングして、
   該蒸着有機高分子膜を側面に残した前記マスクパターン
   を形成した後、該マスクパターンによって被処理層をパ
   ターンニングするようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
4. （４）ＰＭＭＡポジ型レジスト膜を塗布し、該ＰＭＭＡ
   ポジ型レジスト膜上に蒸着有機高分子膜を被着し、該蒸
   着有機高分子膜の上にノボラック系ポジ型レジスト膜を
   塗布し、次いで、該ノボラック系ポジ型レジスト膜、蒸
   着有機高分子膜およびＰＭＭＡポジ型レジスト膜を順次
   にパターンニングするようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。