JPH02212850A - Pattern forming method - Google Patents

Pattern forming method

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JPH02212850A
JPH02212850A JP3460489A JP3460489A JPH02212850A JP H02212850 A JPH02212850 A JP H02212850A JP 3460489 A JP3460489 A JP 3460489A JP 3460489 A JP3460489 A JP 3460489A JP H02212850 A JPH02212850 A JP H02212850A
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JP
Japan
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opening
resist film
pattern
resist
layer
Prior art date
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JP3460489A
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Japanese (ja)
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Akihiro Endo
章宏 遠藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the accuracy of interlaminar superposition by sticking a lower resist film and an upper resist film on a substrate and subjecting these resist materials to practically simultaneous exposure with a low dose and a high dose so that the resist materials have different developing characteristics. CONSTITUTION:A lower resist film 41 and an upper resist film 45 are stuck on a substrate 19. Regions 21a-21c for first openings are exposed with a low dose so that both of the resist materials have positive type characteristics. Regions 49a-49c for second openings are exposed with a high dose so that the lower resist material has positive type characteristics and the upper resist material has negative type characteristics. The different resist films 41, 45 are subjected to practically simultaneous exposure and resist patterns 51, 57 having different functions can be formed. The number of repetitions of exposure is practically reduced and the accuracy of interlaminar superposition can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) この発明は、半導体装置の製造等に用いられるパターン
形成方法に関し、例えば、配線パターン、コンタクトホ
ールパターンまたはその他、異なる2つのパターン形成
lFr1回の放射線照射で実施し得る技術tこ闇する。 (従来の技術) 半導体装置の製造は、設計に応じた種々のレジストパタ
ーン形成を、複数回、必要とするのが一般的である。こ
のようにしで形成されるレジストパターンは、例えばエ
ツチングマスク、リフトオフマスク、イオン注入マスク
として種々の機能を果たし、成膜や不純物イオン注入等
、種々の製造プロセスが実施される。 レジストパターンの形成は、まず、感光性材料であるレ
ジスト材を下地上に塗布し、レジスト膜を形成すること
により行なわれる。然る徒、夫々のレジスト材の特性に
応じて、光線、電子線、X線またはイオン線(この明細
書では、これらを包括的に放射線と称する。)をレジス
ト膜に照射して露光(感光)させ、ざらに、現像処理を
経て、設計に応じた所望のレジストパターンが得られる
。 レジスト膜に対する放射線の照射方式としでは、原図と
なるパターンが既に形成されている原版(例えばホトマ
スク)に上述した放射線を透過または反射させ、原版上
のパターンをレジスト膜上に転写させる間接描画方式や
、放射線を走査して、原図となるパターンをレジスト膜
上に直接的に描く直接描画方式が知られている。 この発明の説明に先立ち、以下、図面を参照して、従来
のパターン形成技術につき説明する。 第5図(A)〜(F)は、従来のパターン形成技術の一
例を説明するための図であり、層間絶縁膜に対するコン
タクトホールの開孔と、このコンタクトホールを利用し
た配線パターン(以下、電極パターンを含めて包括的に
配線パターンと称する。)の形成とを行なう場合の土な
製造プロセスを概略的断面により示しである。 まず、M5図(A)に示すように、シリコンウェハから
成る基板li上に、シリコン酸化膜13、ポリシリコン
層15、及びPSG (:Phospho 5ilic
ateGlass (リン シリケート ガラス))か
ら成る絶811!+7を形成し、下地19が得られる。 このうち、シリコン酸化11113は、ポリシリコン層
15を挟むように形成され、当該ポリシリコン層15を
設けることによって生じる段差の軽減を図るため、リフ
ロー可能な材料から成る絶縁j1+7が設けられている
(以下、これら2つの絶縁膜を、単に層間絶縁膜として
包括的に称する場合も有る。)。 次に、上述した状態の下地19の表面にレジスト材を塗
布してレジスト膜(図示せず)IFr形成する。続いて
、レジスト膜に対する放射線照射(以下、単に露光と称
する。)の徒に現像を行ない、第5図(B)に示すよう
に、藁−開口部予定領域21a、21b及び21cの夫
々に、下地19のうちの最も上層部に相当する絶縁膜1
7に達する笥−開口部23a〜23bを形成し、第一レ
ジストパターン25が得られる。 然る徒、上述した第一レジストパターン25をエツチン
グマスクとして、絶縁膜17及びシリコン酸化ll11
3の所定領域ヲエッチング除去する。このようにして、
第一開口部予定領域21a及び2Jcでは、第一開口部
23a及び23cを介して、基板11を露出するコンタ
クトホール27a或いは27cが各々形成される。また
、これと同時に、第一開口部予定領域21bでは、第一
開口部23t)を介して、ポリシリコン層15を露出す
るコンタクトホール27bが形成される(第5図(C)
 )。 続いて、上述の第一レジストパターン25を除去した後
、上述した下地19の上側全面にアルミニウム合金等を
被着させてコンタクトホール27a〜27c@埋め戻し
、さらに段切れを生じない程度の充分な膜厚まで配線金
属層29を堆積する(第5図(D) ’) 。 このような工程を経た猜、上述の配線金属層29をパタ
ーン形成するため、前述と同様なレジスト膜形成、及び
レジスト膜に対する露光の後に現像を行ない、第5図(
E)に示すように、少なくとも前述の第一開口部予定領
域21a〜21cを覆う領域に、第ニレジストパターン
31を形成する。 次に、上述の第ニレジストパターン31をエツチングマ
スクとして、配線金属層29の所定領域を工・ンチング
除去する。然る後、第ニレジストパターン31を除去す
ることによって、コンタクトホール27a及び27Cを
介して、基板11に電気的に接続する配線パターン33
aまたは33cと、コンタクトホール27bを介して、
ポリシリコン層15に電気的に接続する配線パターン3
3bとが形成される(第5図(F))。 また、上述の配線パターン33a〜33cを形成するた
めの他の従来技術として、コンタクトホール27a〜2
7cを開孔した後、リングラフイー技術の代わりにリフ
トオフを利用する技術も知られている。 第6図(A)及び(8)は、第5図(D)〜(F)に示
す工程の代わりに、リフトオフ技術を寅施するための工
程を概略的断面により示す図である。 まず、前述の第5図(C)に示すコンタクトホールの形
成工程(こ続いで、第6図(A)に示すように、第一開
口部予定領Vi21 a〜21cの夫々に対応する第二
開口部予定領域35a〜35cの各々に、第二開口部3
7a〜37cを画成する第ニレジストパターン39を形
成する。 この図に示すように、上述の第二レジストパターン39
は、前述した第二レジストパターン31a〜31cと反
転パターンの関係に有る構成成分である。 このような工程を経た後、第ニレジストパターン39が
形成された下地19の全面1こ、当該レジストパターン
39によって不連続な被着状態となり、かつコンタクト
ホール27a〜27cと第二開口部37a〜37cとが
、夫々、埋め戻されるように、配線金属層41を堆積す
る(第6図(B))。 然る徒、菓ニレジストパターン39をリフトオフするこ
とによって、配線金属層41のうちのコンタクトホール
27a〜27cを埋め戻す部分を残存させる。このよう
なリフトオフ工程を経ることによっても、前述の第5図
(F)に示すような配線パターン33a〜33cを得る
ことができる。 以下、このようなレジストパターンを用いた製造技術及
び当該パターンを用いて形成される配線パターンや不純
物拡散領域のプロファイル等を包括的にパターン形成技
術と称する。近年の半導体装1を等の小型化や高集積化
に伴なって、パターン形成技術における寸法精度向上や
段差を有する下地への対応が要求されでいる。このよう
な要求に対処するため、上述した単層レジストプロセス
の代わりに、CEL  (Cor+trast Enh
ancedし:thaqraphyCコントラスト・エ
ンハンスト・リソグラフィ))技術やPC閘(Port
able Conformal Mask(ポータプル
・コンフォーマル・マスク))技術といった多層レジス
トプロセスが多く使用されるようになってきた。 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来のパターン形成技術では、
例えば基板と層間絶縁膜とのよう
(Industrial Application Field) The present invention relates to a pattern forming method used in the manufacture of semiconductor devices, etc., and relates to, for example, a technique for forming wiring patterns, contact hole patterns, or other patterns that can be formed by one irradiation of two different patterns. It's dark. (Prior Art) Manufacturing a semiconductor device generally requires forming various resist patterns multiple times depending on the design. The resist pattern formed in this manner serves various functions as, for example, an etching mask, a lift-off mask, and an ion implantation mask, and various manufacturing processes such as film formation and impurity ion implantation are performed. The resist pattern is formed by first applying a resist material, which is a photosensitive material, onto a base to form a resist film. Therefore, depending on the characteristics of each resist material, the resist film is exposed to light, electron beams, X-rays, or ion beams (in this specification, these are collectively referred to as radiation). ), and then undergoes rough development to obtain a desired resist pattern according to the design. Methods for irradiating the resist film with radiation include an indirect drawing method in which the above-mentioned radiation is transmitted or reflected through an original plate (for example, a photomask) on which a pattern has already been formed, and the pattern on the original plate is transferred onto the resist film. A direct writing method is known in which a pattern serving as an original image is directly drawn on a resist film by scanning radiation. Prior to describing the present invention, conventional pattern forming techniques will be described below with reference to the drawings. FIGS. 5(A) to 5(F) are diagrams for explaining an example of a conventional pattern forming technique, in which a contact hole is formed in an interlayer insulating film, and a wiring pattern (hereinafter referred to as This is a schematic cross-sectional view of the detailed manufacturing process for forming a wiring pattern (inclusively referred to as a wiring pattern including an electrode pattern). First, as shown in FIG.
Absolute 811 made of ateGlass (phosphorus silicate glass)! +7 is formed and base 19 is obtained. Of these, the silicon oxide 11113 is formed so as to sandwich the polysilicon layer 15, and in order to reduce the step difference caused by providing the polysilicon layer 15, an insulation j1+7 made of a reflowable material is provided ( Hereinafter, these two insulating films may be collectively referred to simply as an interlayer insulating film.) Next, a resist material is applied to the surface of the base 19 in the above-described state to form a resist film (not shown) IFr. Subsequently, the resist film is irradiated with radiation (hereinafter simply referred to as exposure) and developed, and as shown in FIG. Insulating film 1 corresponding to the uppermost layer of base 19
7, the first resist pattern 25 is obtained. Therefore, using the first resist pattern 25 described above as an etching mask, the insulating film 17 and silicon oxide ll11 are etched.
A predetermined area of No. 3 is removed by etching. In this way,
In the first opening planned regions 21a and 2Jc, contact holes 27a and 27c are formed to expose the substrate 11 through the first openings 23a and 23c, respectively. At the same time, a contact hole 27b exposing the polysilicon layer 15 is formed in the first opening planned region 21b through the first opening 23t (FIG. 5(C)).
). Subsequently, after removing the first resist pattern 25, the contact holes 27a to 27c are backfilled by depositing an aluminum alloy or the like on the entire upper surface of the base 19, and then the contact holes 27a to 27c are filled with enough material to prevent step breaks. A wiring metal layer 29 is deposited to a film thickness (FIG. 5(D)'). In order to form a pattern for the wiring metal layer 29 after undergoing these steps, a resist film is formed in the same manner as described above, and after the resist film is exposed to light, development is performed, and as shown in FIG.
As shown in E), a second resist pattern 31 is formed in a region covering at least the aforementioned first opening planned regions 21a to 21c. Next, using the second resist pattern 31 described above as an etching mask, a predetermined region of the wiring metal layer 29 is removed by etching. Thereafter, by removing the second resist pattern 31, a wiring pattern 33 electrically connected to the substrate 11 via the contact holes 27a and 27C is formed.
a or 33c and through the contact hole 27b,
Wiring pattern 3 electrically connected to polysilicon layer 15
3b is formed (FIG. 5(F)). Further, as another conventional technique for forming the above-mentioned wiring patterns 33a-33c, contact holes 27a-2
A technique is also known in which after drilling hole 7c, lift-off is used instead of the ring graph technique. FIGS. 6(A) and 6(8) are schematic cross-sectional views showing steps for performing the lift-off technique instead of the steps shown in FIGS. 5(D)-(F). First, in the step of forming the contact holes shown in FIG. 5(C) described above, as shown in FIG. A second opening 3 is provided in each of the planned opening areas 35a to 35c.
A second resist pattern 39 defining regions 7a to 37c is formed. As shown in this figure, the above-mentioned second resist pattern 39
are components having an inverted pattern relationship with the second resist patterns 31a to 31c described above. After such a process, the entire surface of the base 19 on which the second resist pattern 39 is formed is discontinuously adhered by the resist pattern 39, and the contact holes 27a to 27c and the second openings 37a to The wiring metal layer 41 is deposited so that the 37c and 37c are respectively backfilled (FIG. 6(B)). Therefore, by lifting off the resist pattern 39, portions of the wiring metal layer 41 that will backfill the contact holes 27a to 27c remain. Also by passing through such a lift-off process, the wiring patterns 33a to 33c as shown in FIG. 5(F) described above can be obtained. Hereinafter, a manufacturing technique using such a resist pattern, a wiring pattern formed using the pattern, a profile of an impurity diffusion region, etc. will be collectively referred to as a pattern forming technique. As semiconductor devices 1 and the like have become smaller and more highly integrated in recent years, there has been a demand for improved dimensional accuracy in pattern forming technology and support for substrates with steps. To address these requirements, instead of the single layer resist process mentioned above, CEL (Cor+trust Enh.
anced: thaqraphyC contrast enhanced lithography) technology and PC lock (Port
Multi-layer resist processes such as portable conformal mask technology have come into increasing use. (Problem to be solved by the invention) However, in the conventional pattern forming technology described above,
For example, between a substrate and an interlayer insulating film.

【こ、異なる2層の各
々に達する開口部をレジストパターンによって画成する
に当り、一方の層に達する開口画成を目的とした露光後
のレジスト膜の現像稜に、他の層に達する開口部形成の
ための露光を行なう必要が有る。このため、以下のよう
な問題点が有った。 ■半導体装置等の小型化や高集積化により、レジストパ
ターンに要求される寸法が微細になるに従って、形成さ
れるレジストパターシ同士の層間重ね合わせ精度の向上
が必要となる。しかしながら、従来の技術では、重ね合
わせ用マーク(アラインメントマーク)の検出誤差、ウ
ェハのそりによるパターン位置歪み、露光機の重ね合わ
せ誤差等といった、解消が難しい要因によって、上述の
眉間重ね合わせ精度の向上が困難である。 ■半導体装II等の製造に係るTAT (Turn A
roundTime:1つの製品を製造するのに必要な
時間)の短縮及び製品コストの低減は、少量多品種生産
の傾向にある市場の拡大に必要不可欠である。このよう
な市場拡大の達成を図るためには、バクーン形成技術に
おける露光回数の削減が有効な手段の1つであるが、こ
のような露光回数の削減を従来技術によって図ることが
難しかった。 この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、異な
る2つ以上の層の各々に達する開口部をレジストパター
ンにより形成するに当って、実質的な露光回数の削減を
図り、層間重ね合わせ精度の向上を図ることが可能なパ
ターン形成方法を提供することに有る。 (課題を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この出願の第一発明に係る
パターン形成方法によれば、少なくとも2層から成る下
地上に、下層レジスト膜と上層レジスト膜とを順次に被
着しで成るマスクパターン層を形成する第1の工程と、
上述したマスクパターン層の第一開口部予定領域を、前
述の下層レジスト膜を構成する下層レジスト材と、前述
の上層レジストパターンする上層レジスト材とがポジ型
特性を示す低ドーズ量で放射線露光し、かつ、上述した
マスクパターン層の前述した第一開口部予定領域とは異
なる第二開口部予定領域を、前述の下層レジスト材がポ
ジ型特性を示し、しかも前述の上層レジスト材がネガ型
特性を示す高ドーズ鳳で放射線露光する第2の工程と、 上述した上層レジスト膜及び下層レジスト膜の現像特性
の差を利用して、前述した下地の異なる層に達する第一
開口部及び第二開口部を、夫々、形成する第3の工程と を含む ことを特徴としている。 また、この出願の第二発明に係るパターン形成方法によ
れば、 前述した第一発明のうちの第2の工程を、前述した第一
開口部予定領域と前述の第二開口部予定領域とが連続(
Ill接)する領域として放射線露光しで行ない、 かつ、前述した第一発明のうちの第3の工程を、前述し
た第一開口部予定領域の土層レジスト膜を除去して上層
レジストパターンを形成し、この上層レジストパターン
をエツチングマスクとして、少なくとも、前述した第一
開口部予定領域の下層レジスト膜をエツチング除去して
第一開口部を形成し、しかも、この第一開口部を画成す
る上層レジストパターンの除去後、前述の第二開口部予
定9I域に残存する下層レジスト膜の一部を現像除去し
て第二開口部を形成する ことを特徴としでいる。 ざらに、この第二発明の実施に当っては、前述した下層
レジスト膜上に中間層を設け、この中間層上に前述の上
層レジスト膜を設けるのが好適である。 また、この出願の第三発明に係るパターン形成方法によ
れば、前述した第一発明のうちの第2の工程を、前述し
た笥−開口部予定領域と第二開口部予定領域とが、前述
したマスクパターン層上でM関する異なる領域として放
射線露光して行ない、 かつ、前述した第一発明のうちの第3の工程を、前述し
た第一開口部予定領域の上層レジスト膜と下層レジスト
膜とを除去して第一開口部を形成し、しかも、前述した
第一開口部を画成する上層レジストパターンの除去後、
前述の第二開口部予定領域の下層レジスト膜を現像除去
して第二間ロgBを形成する ことを特徴としている。 ざらに、この第三発明に係るパターン形成方法の実施に
当っては、前述の下層レジスト膜上に中間層を設け、こ
の中間層上に前述した上層レジスト膜を設けるのが好適
である。 (作用) この出願の発明に係るパターン形成方法は、前述した下
地上に下層レジスト膜と上層レジスト膜とを被着した状
態で、上層レジスト材と下層レジスト材との双方がポジ
型特性を示す低ドーズ量で第一開口部予定望域を露光し
、かつ、下層レジスト材がポジ型特性を示し、しかも上
層レジスト材がネガ型持f!Lを示す高ドーズ量で第二
開口部予定領域を露光する構成となっている。 このため、現像を経ることなく実質的に同時に行なわれ
る2種類の露光の後、まず、上層レジスト膜を現像する
ことにより、高ドーズ量でネガ型特性となった第二開口
部予定領域の上層レジスト・膜が残存した状態で、低ド
ーズ量で露光した第一開口部予定領域に相当する上層レ
ジスト膜のみを除去して舅−開口部が形成される。ざら
に、上層レジストの除去後、下層レジスト膜を現像する
ことにより、既に形成されている第一開口部に加えて、
高ドーズ量で露光された第二開口部予定領域に相当する
下層レジスト膜を除去して第二開口部が形成される。 従って、この出願に係るパターン形成方法を利用するこ
とにより、異なるレジスト膜の各々を同時(こ露光後、
機能が異なる2種類のレジストパターンを形成すること
が可能となる。 (実施例) 以下、図面を参照して、この出願の発明に係るパターン
形成方法の実施例につき説明する。尚、以下の説明で参
照する図面は、この発明を理解し得る程度に概略的に示
しであるに遡ぎず、この発明は、図示レジストにのみ限
定されるものではないことを理解されたい。 まず、この発明の実施に好適なレジスト材として、以下
1こ説明する実施例では、土層レジスト材としてノボラ
ック系ポジ型レジストであるrAZ−2400,1(シ
ラプレー社製、商品名)を用い、下層レジスト材として
ポリメチルメタクリレート”M*シ’Mレシストテアル
1E8R−1000,!l (更京応化製、商品名)8
用いた。 第4図は、上述した2種類のレジスト材に対する電子線
のドーズ量とレジスト特性との関係を説明するため、縦
軸に規格化膜厚を採り、横軸に電子線のドーズ量(u 
c / cm2)を対数スケールで採って示す特性曲線
図である。同図中、−点鎖線で示す曲線工は、上層レジ
スト材として用いた1i’A7−2400Jl (7)
特f!、!表わし、寅線で示す曲線■は、下層レジスト
材として用いた[i’0E8R−1000Jの特′I!
、壱表わしでいる。 始めに、この図の曲線工から理解できるように、FA?
−2400Jは電子線のドーズ量を約1  (uC/c
m2)から増加させるに従っでポジ型特性が大きく成り
、約50 (u C/cm’乃で規格化膜厚はOとなる
。このようなポジ型特性は、約500(uC/cm2)
)程度まで持続し、このような値から、ざらにドーズj
lを増加させるに従ってネガ型特性が大きくなり、規格
化膜厚は徐々に大きくなっていく。 また、この図の曲線■から理解できるように、T 0E
BR−1000Jも上述と同様に電子線のドーズ量を約
100(u C/ cm2)から増大させるに従ってポ
ジ型特性が大きくなる。このようなポジ型特性は、15
00 (u Is / cm2)のドーズIまで維持さ
れ、このような値から、ざらfこドーズ量を増加させる
に従ってネガ型特性が大きくなるのが理解できる。 ここで、曲線工で示すF AX−2400Jを上層レジ
スト材として利用し、曲線■で示すrOE8R−+oo
o、a v!下層レジスト材として利用すれば、低ドー
ズ量の露光によってこれら双方のレジスト材がポジ型持
′i!を示し、かつ、高ドーズ量の露光によって、上層
レジスト材がネガ型特性であり、しかも下層レジスト材
がポジ型特性となる条件を設定し得ることが理解できる
。 従って、上述した2つのレジスト材の現像特性の差を利
用するに当っては、ドーズ量を小さく採ることによって
露光スルーブツトの向上や近接効果抑制を図り得る点を
考慮し、上述の条件を満たす低ドーズ量D + @ 5
0〜60 (u C/ cm”)の範囲内に設定し、し
かも高ドーズ量D2を700〜1,000(LJ C/
 cm2)の範囲内に設定すれば良い。 犬】111 以下、この出願の第二発明に係る冥施例1として、前述
した従来技術と同様に、コンタクトホールの開孔と、こ
のコンタクトホールを利用したリフトオフによる配線パ
ターン形成とを行なう場合の製造ブ0セスを例示しで説
明する。 M1図(A)〜(H)は、笑施例1を説明するため、前
述した第5図(A)〜(F)及び第6図(A)及びCB
)と同様な概略的断面により示す図である。尚、同図に
おいで、断面を示すハツチング等は一部省略し、既に説
明した構成成分と同一の機能を有するものについては同
一の符号を付して詳細な説明を省略する。 まず、第5図(A)で説明した従来技術と同様に、基板
Il上に、シリコン酸化膜13、ポリシリコン層15、
及び絶S膜+718:形成し、下地1918得る。 この際、シリコン酸化11113の膜厚は、0,02(
um)とし、絶縁層17の膜厚は0.6(Llm)とし
て行なった。 続いて、このような下地19上に、前述のf 0E8R
−100OJを塗布し、2 (un)の膜厚で下層レジ
スト膜41を形成する。然る後、中間層43としてアモ
ルファスシリコンを0.1(um)の膜厚で被着させ、
さらに、前述のrA2−2400Jlを塗布し、0.6
(urn)の膜厚で上層レジスト膜45を形成する。こ
こで、中間層43を配設することにより、上層レジスト
膜と下層レジスト膜との門の混合層形成を回避すること
ができる。 このようにして、下地19上に、下層レジスト膜41、
中間層43及び上層レジスト$45から成るマスクパタ
ーン層47ヲ形成して第1図(A)に示す状態とし、第
1の工程を終える。 次に、上述したマスクパターン層47のうち、コンタク
トホールを形成するための第一開口部予定領域21a〜
21cには、前述した低ドーズ量り、で電子線を照射す
る。また、この電子線照射(露光)と実質的に同時に、
マスクパターン層47のうち、配線パターンを形成する
ための、第一開口部予定領域とは異なる第二開口部予定
領域49a〜49cの夫々には、前述した高ドーズ11
 D 2で電子線照射を行なう(第1図(8))。 ここで、第1図(B)で示す状態をマスクパターン層4
7の表面(上層レジスト11145に相当)側から見た
場合の要部平面を、概略的に第2図としで示す、尚、こ
れら図が表わす位置関係の理解を容易とするため、第1
図(8)で示される断面を第2図中に二点鎖線Aで示し
である。 この第2図に示すように、この寅施例1では、第一開口
部予定領域21a〜21cの各々と、第二開口部予定領
域49a〜49cの各々とが連続する(境界を接する)
領域として露光を行ない、第2の工程を終える。 続いて、上述した露光猜のマスクパターン層47のうち
、上層レジスト材であるIi’A’2−2400.5に
適した従来周知のアルカリ性現像液により、上層レジス
ト膜45を現像する。この際、低ドーズ量り、で露光さ
れた部分は現像液に可溶となるのに対して、高ドーズj
l D 2で露光された部分はネガ型特性を示すため、
未露光部分と同様に、現像液に対して不溶となる。この
ため、上述した現像処理によって、低ドーズ量り、で露
光された第一開口部予定領域21a〜21cに相当する
上層レジスト膜45の所定部分のみが除去され、第1図
(C)に示すような上層レジストパターン51が形成さ
れる。 次に、上述の上層レジストパターン51をエツチングマ
スクとして、例えば酸素プラズマを利用した反応性イオ
ンエツチング(0,−RIE(Reactive Jo
nEtchinq))により、第一開口部予定領域21
a〜21cに露出する中間層43の所定部分と、下層レ
ジスト膜41の所定部分とをエツチング除去する。 このようなエツチング工程によって、第1図(D)に示
すように、絶縁層17に達する第一開口部53a〜53
cが形成される。 上述した説明からも理解できるように、この笑施例1に
係る製造プロセスでは、少なくとも、下層レジスト膜旧
をパターンニングし、第一開口部53a〜53cが形成
されることとなる。 次(こ、高ドーズ量D2で露光された部分を含んで残存
する下層レジスト膜41により形成される第一開口部5
3a〜53cを介して、第一開口部予定領域21a〜2
1cの絶縁層17とシリコン酸化膜13とをエツチング
除去する。第1図(D)に示すように、このエツチング
処理によって、第一開口部予定領域21a及び21cで
は、基板11を露出するフンタクトホール55a或いは
55cが各々形成される。また、これと同時に、笥−開
口部予定領域2(bでは、ポリシリコン層15を露出す
るコンタクトホール65bが形成される。 また、前述した混合層の解消を目的として設けた中間層
43は、層間絶縁膜と中間層とのエツチング速度の差及
びこれら構成成分の膜厚とに応じで、上述のコンタクト
ホール開孔と同時に除去せしめることが可能である。 続いて、下層レジスト材であるf 0EBR−1000
Jに適した従来周知の有機現像液により、下層レジスl
−,III! 41を現像する。この際、高ドーズmD
2で露光された部分が上述の現像液に可溶であるため、
第二開口部予定領域49a〜49cに相当する下層レジ
スト膜41の所定部分のみが除去される。 このような手順で下層レジストパターン57がパターン
形成され、第1図(F)に示すように、前述のコンタク
トホール55a〜55cの各々に連通する第二開口部5
9a〜59cの夫々が形成されて、第3の工程を終える
。 この第1図(F)に示すように、実施例1によって得ら
れる下層レジストパターン57は、下地表面におけるレ
ジストパターンの幅(こくらべで、当該パターン表面の
幅が大きくなる、所謂、逆テーパーの断面形状として形
成することが可能である。これは、この実施例1の露光
に用いた電子線等で周知の後方散乱によるものである、
従って、この出願の第二発明の実施例の特徴となるパタ
ーン形成を行なった後、第6図(B)により説明した従
来と同様な配線金属層41の堆積(第1図(G)’IP
照)を経て下層レジストパターン57をリフトオフする
場合、当該レジストバター″157が有する逆テーパー
形状によって、パリ等の発生頻度の低い配線パターン6
1a〜81cの各々が、コンタクトホール55a〜55
c1F!:、夫々、埋め度してパターン形成される(第
1図(H))。 以上、この出願の第二発明に係る実施例ICごつき詳細
に説明したが、この発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではない。 例えば、上述の実施例1では、上層レジスト材と下層レ
ジスト材として特定の材料を例示しで説明したが、上層
レジスト材は低ドーズ量り。 及び高ドーズjlDzで、夫々、現像特性が異なる状態
として露光される材料であり、下層レジスト材はこれら
ドーズ鳳D+及びD2のいずれであってもポジ型の現像
特性を有する材料であれば良い。 また、実施例1では特定の材料から成る中間層を設けた
場合を例示したが、下層レジスト膜のパターン形成グ(
第1図(C)〜(D)?照)に際して、エツチングマス
クとして作用する材料であれば、他の好適材料を用いて
も良い、ざらに、前述した上層レジスト材及び下層レジ
スト材の耐エツチング特性に応じて、上述した下層レジ
スト膜のパターン形成技術に、上層レジストパターン5
1が充分なエツチング耐性を有し、かつこれらレジスト
材の現像液が独言して作用する場合、これら2つの材料
の各々から成るレジスト膜同士の間で混合層を生じなけ
れば、中間層を設けずに行なっても、上述した実施例1
と同等の効果を得ることが可能である。 これに加えて、上述の実施例1では、第一開口部予定領
域と第二開口部予定領域とが境界を接する、連続した領
域の場合につき、第一開口部によって間接的にコンタク
トホールをエツチングで開孔し、第二開口部によってリ
フトオフで配線パターン形成を行なうパターン形成技術
を説明した。しかしながら、この出願に係る発明は、こ
のような場合に限定されるものではなく、連続した2つ
の開口部予定領域の配置1fl’!係で、種々の機能を
有する2種類のパターン形成を実質的に1回の露光で形
成することができ、眉間重ね合わせ精度を向上させるこ
とができる。 夾1u引2 次に、この出願の第三発明に係る実施例2として、第一
開口部予定領域と第二開口部予定領域とがマスクパター
ン層上で離間する領域として露光され、エツチング深さ
の異なる2種類のコンタクトホール開孔を行なう場合の
製造プロセスを例示して説明する。尚、以下の説明にお
いて、重複説明を遵けるため、この実施例の特徴となる
構成成分を除き、各構成成分の膜厚を一部省略する。 第3図(A)〜(F)は、実施例2を説明するため、第
19(A)〜(H)と同様な概略的断面(こより示す図
であり、既1こ説明した構成成分については同一の符号
を付し、ハツチング等は一部省略する。 この実施例2では、M3図(A)に示すように、基板I
l上に、シリコン酸化膜63を形成し、当該酸化膜63
の表面に配線層65と平坦化を目的とした絶!4膜67
とを被着させ、さらにその上側に絶縁膜69を形成して
下地71を得る。この際、配線層65と絶縁膜67との
膜厚は同等の値とすることによって、下地71の平坦化
を図る構成となる。 続いて、第1図(A)と同様に、下地71上に、前述の
rOE8R−1000J !塗布して下層レジスト膜7
3、前述の中間層75及び前述のFA2−24ΩOJを
塗布して上層レジストlll77を順次に被着させ、マ
スクパターン層79が形成される(第3図(A) )。 このようにして、実施例2に係る第1の工程を終えた後
、上述したマスクパターン層79のうち、基板11に対
する電気的接続を目的としたコンタクトホールを形成す
るための第一開口部予定領域81には、前述の低ドーズ
量D1で電子線を照射する。また、この電子線照射(露
光)と寅貢的に同時に、マスクパターン層79のうち、
配線1165に対する電気的接続を目的としたコンタク
トホールを形成するための第二開口部予定領域83には
、前述の高ドーズjl D 2で電子線照射を行なう(
第3図(B))。 このようにして、この実施例2では、互いに離間した第
一開口部予定領域81と、第二開口部予定領域83とが
マスクパターン層上でM関する911域として笑質的に
同時に露光を行ない、第2の工程を終える。 続いて、上述した露光後のマスクパターン層79のうち
、上層レジスト材であるf AZ−2400Jに適した
アルカリ性現像液によっで上層レジスト膜を現像する。 これによって、実施例1と同様に、低ドーズ量り、で露
光された、第一開口部予定領域81に相当する上層レジ
スト1ii77のみを除去する。 このような現像で得られる上層レジストパターンの図示
を省略するが、係る工程を経た後、当該上層レジストパ
ターンをエツチングマスクとして、0□−R1ε【こよ
り、第一開口部予定領域8)に露出する中間層75と下
層レジスト11173とをエツチング除去する。これに
より、絶[1169に達する第一開口部85を形成し、
ざらに、当該開口部85を介して、例えば、絶縁膜69
及び!l:HII67を除去したところでエツチング処
理を停止させる。 このようにして、第3図(C)に示すように、第一開口
部予定領11i81でシリコン酸化膜63を露出する開
ロバターン87が形成される。 上述した説明からも理解できるように、この実施例2に
係る中間層75は、前述した実施例1と同様に混合層の
解消を目的として設けられるものである。従って、眉間
絶縁膜と中間層とのエツチング速度の差及びこれら構成
成分の膜厚とに応じて、上述の開ロバターン87の開孔
と同時に除去せしめることが可能である。 また、この実施例2では、第一開口部85の形成に係る
上層レジスト膜の現像に当り、第二開口部予定9I域8
3がネガ型特性を示す上層レジスト膜で被覆された状態
と成している。従って、例えば、上層レジスト材と下層
レジスト材との双方が同時現像可能な材料構成とした場
合、マスクパターン層に中間層を設けることなく第1の
工程を行なうことによって、上述した0、−RIE工程
の代わりに、上層レジスト膜と下層レジスト膜との同時
現像によって、第一開口部85の形成を達成することが
できる。 続いて、上述した開ロバターン87の形成の債、下層レ
ジスト材である[i’0E8R−1000Jに適した有
機現像液により、下層レジスト膜73を現像し、高ドー
ズ量D2で露光された部分を除去する。 このような手順で下層レジストパターン89がパターン
形成され、第3図CD)に示すように、第二開口部予定
W4域83で絶縁1I169に達する第二開口部911
8形成して、第3の工程を終える。 このように、この出願の第三発明の実施例の特徴となる
パターン形成を行なった猪、開ロバターン87を介して
シリコン酸化膜63、及び第二開口部91を介して絶縁
1169を、各々エツチング除去(第3図(E) ) 
L/、ざらに、下層レジストパターン89を除去するこ
とによって、第3図(F)に示すような、第一開口部予
定領域81では基板11ヲ露出するコンタクトホール9
3、及び第二開口部予定領域83では配線層65を露出
するコンタクトホール95を、各々、同時形成すること
ができる。 上述した説明からも理解できるように、この実施例2と
同様に、深さが異なる2つのコンタクトホールの形成を
、従来技術によって1回の露光で行なう場合、各マのコ
ンタクトホールの深さが異なるため、エツチングによっ
て、これらコンタクトホールのうちの深さが小さい側の
下地部分(上述の実施例2の場合には配線層65に相当
)に損傷を生じる。従来技術によって、この損傷を回避
するためには例えば1回目のレジストパターン形成で一
方のコンタクトホールを形成した猪、当該コンタクトホ
ール18rglう他のレジストパターン形成を2回目の
露光で行ない、他方のコンタクトホール形成を行なう必
要が有る。従って、現僅工程を挾んだ2回の露光を必要
とする従来技術の代わりに、この出願の第三発明に係る
パターン形成技術を適用することによって、前述した層
間重ね合わせ精度の向上を図ることができる。 以上、この発明に係る実施例1及び実施例2につき詳細
に説明したが、この発明は、これら実施例にのみ限定さ
れるものではないこと明らかである。 例えば、上述の実施例1では、第一開口部によってエツ
チングマスクパターンを形成し、第二開口部によってリ
フトオフパターンを形成した場合、ざらに、実施例2で
は、第一開口部及び第二間口部によって異なる2種類の
エツチングマスクパターンを形成した場合につき、各々
説明した。しかしながら、レジストパターンを利用した
、エツチングマスクパターン、リフトオフマスクパター
ン、イオン注入マスクパターン等、種々の機能を有する
バクーンを任意好適に組み合わせて実施した場合であっ
ても、層間重ね合わせ精度の向上を期待し得る。 また、上述した実施例では、放射線の一例として電子線
を例示したが、異なる機能を担う各々のレジスト膜の特
性や、積層状態に有るレジスト膜に対する透過能等に応
じ、光線、X線及びイオンIllを含めた放射線のいず
れであっても、上述の実施例と同等の効果を得ることが
期待できる。 これら材料、寸法、形状、配II関係、数値的条件及び
その他、上述した特定の条件は、この出願に係る発明の
目的の範囲内で、任意好適な設計の変更または変形を行
なうことができ、種々の機能達成を目的とした複数のパ
ターン形成を、実質的に1回の露光で実施することが期
待できる。 (発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この出量に係るパ
ターン形成方法によれば、前述の下地上に、下層レジス
ト膜と上層レジスト膜とを被着させ、これらレジスト膜
を構成する各々のレジスト材の現像特性が具なるように
、低ドーズ量と高ドーズ量とで、実質的に同時に露光を
行なう構成となっている。この隙、上層レジスト膜のう
ち、高ドーズ量で露光された部分がネガ型特性を有する
ため、異なる2つの機能を有するレジストパターンが1
回の露光により形成される。 このため、異なる機能を有するパターン形成において、
層間重ね合わせ精度低下の実質的な解消を図ることがで
きる。 従って、この発明のパターン形成方法を適用することに
より、半導体装置等の製造に当って、露光回数の低減と
層間重ね合わせ精度の向上を達成することができ、TA
Tの向上や製品コストの低減を図り得る。
[When defining openings that reach each of two different layers using a resist pattern, an opening that reaches the other layer is placed on the developed edge of the resist film after exposure for the purpose of defining an opening that reaches one layer. It is necessary to perform exposure to form the portion. For this reason, there were the following problems. (2) As the dimensions required for resist patterns become finer due to the miniaturization and higher integration of semiconductor devices, etc., it becomes necessary to improve the interlayer overlay accuracy of formed resist patterns. However, with conventional technology, it is difficult to improve the above-mentioned glabella overlay accuracy due to factors that are difficult to eliminate, such as detection errors of overlay marks (alignment marks), pattern position distortion due to wafer warpage, and overlay errors of exposure equipment. is difficult. ■TAT (Turn A) related to the manufacture of semiconductor devices II, etc.
Reducing roundTime (time required to manufacture one product) and reducing product costs are essential for expanding markets that tend to produce a wide variety of products in small quantities. In order to achieve such market expansion, one effective means is to reduce the number of exposures in the Bakoon forming technology, but it has been difficult to achieve such a reduction in the number of exposures using conventional techniques. In view of the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to substantially reduce the number of exposures when forming openings reaching each of two or more different layers using a resist pattern, and to improve interlayer overlapping. An object of the present invention is to provide a pattern forming method that can improve accuracy. (Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, according to the pattern forming method according to the first invention of this application, a lower resist film and an upper resist film are formed on a base consisting of at least two layers. a first step of forming mask pattern layers sequentially deposited;
The first opening area of the mask pattern layer described above is exposed to radiation at a low dose in which the lower resist material constituting the lower resist film described above and the upper resist material forming the upper resist pattern exhibit positive characteristics. , and the second opening area different from the first opening area of the mask pattern layer is formed by the lower resist material having positive type characteristics and the upper resist material having negative type characteristics. a second step of exposing to radiation with a high-dose phoenix showing the and a third step of forming the respective parts. Further, according to the pattern forming method according to the second invention of this application, the second step of the first invention described above is performed by forming the first intended opening area and the second intended opening area. continuous(
The third step of the first invention described above is performed by removing the soil layer resist film in the region where the first opening is to be formed to form an upper resist pattern. Using this upper resist pattern as an etching mask, at least the lower resist film in the area where the first opening is to be formed is etched away to form a first opening, and the upper resist film defining the first opening is etched away. After the resist pattern is removed, a portion of the lower resist film remaining in the area 9I where the second opening is planned is developed and removed to form the second opening. In general, in carrying out the second invention, it is preferable to provide an intermediate layer on the lower resist film described above, and to provide the upper resist film described above on this intermediate layer. Further, according to the pattern forming method according to the third invention of this application, the second step of the first invention described above is performed so that the aforementioned tray-opening area and the second opening area are as described above. The third step of the first invention described above is carried out by exposing the mask pattern layer to radiation as different regions related to M, and the third step of the first invention described above is performed on the upper resist film and the lower resist film of the aforementioned first opening planned region. is removed to form a first opening, and after removing the upper resist pattern that defines the first opening,
The method is characterized in that the lower resist film in the area where the second opening is to be formed is developed and removed to form the second gap gB. In general, when carrying out the pattern forming method according to the third invention, it is preferable to provide an intermediate layer on the lower resist film described above, and to provide the upper resist film described above on this intermediate layer. (Function) In the pattern forming method according to the invention of this application, in a state where the lower resist film and the upper resist film are deposited on the above-mentioned base, both the upper resist material and the lower resist material exhibit positive type characteristics. The desired area of the first opening is exposed at a low dose, the lower resist material exhibits positive tone characteristics, and the upper resist material exhibits negative tone characteristics. The second opening region is exposed to light at a high dose indicated by L. For this reason, after two types of exposure are performed substantially simultaneously without development, the upper resist film is first developed, and the upper layer of the area where the second opening is to be formed, which has a negative type characteristic at a high dose, is exposed. While the resist/film remains, only the upper resist film corresponding to the region where the first opening is to be formed, which has been exposed to light at a low dose, is removed to form the leg opening. Roughly, after removing the upper resist layer, by developing the lower resist film, in addition to the first opening that has already been formed,
The second opening is formed by removing the lower resist film corresponding to the region where the second opening is to be formed and which has been exposed at a high dose. Therefore, by using the pattern forming method according to this application, each of the different resist films can be formed simultaneously (after exposure,
It becomes possible to form two types of resist patterns with different functions. (Example) Examples of the pattern forming method according to the invention of this application will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings referred to in the following description are merely illustrative in outline to the extent that the present invention can be understood, and it should be understood that the present invention is not limited only to the illustrated resist. First, as a resist material suitable for carrying out the present invention, in one embodiment described below, rAZ-2400,1 (manufactured by Silaplay Co., Ltd., trade name), which is a novolak-based positive resist, is used as a soil layer resist material. As the lower resist material, polymethyl methacrylate "M*S'M Resistoteal 1E8R-1000,!l (manufactured by Kokyo Ohka Co., Ltd., trade name) 8
Using. In order to explain the relationship between the electron beam dose and resist characteristics for the two types of resist materials mentioned above, FIG. 4 shows the normalized film thickness on the vertical axis and the electron beam dose (u) on the horizontal axis.
Fig. 4 is a characteristic curve diagram showing the characteristic curve (c/cm2) taken on a logarithmic scale. In the same figure, the curved line indicated by the dashed line is 1i'A7-2400Jl (7) used as the upper layer resist material.
Special f! ,! The curve (2) shown by the tiger line is the characteristic of [i'0E8R-1000J] used as the lower resist material.
, I am showing. First, as you can understand from the curved line in this figure, FA?
-2400J has an electron beam dose of approximately 1 (uC/c
As the film thickness increases from about 50 (uC/cm2), the positive type characteristics become larger, and the normalized film thickness becomes O at about 50 (uC/cm2).
), and from such a value, the dose j
As l increases, the negative type characteristics become larger and the normalized film thickness gradually becomes larger. Also, as can be understood from the curve ■ in this figure, T 0E
Similarly to the above, the positive type characteristics of BR-1000J increase as the electron beam dose increases from about 100 (u C/cm2). Such positive type characteristics are 15
It is maintained up to a dose I of 0.00 (u Is / cm2), and from such a value, it can be seen that as the dose amount increases, the negative characteristics become larger. Here, using F AX-2400J shown by the curved line as the upper layer resist material, rOE8R-+oo shown by the curved line
o,av! When used as lower resist materials, both of these resist materials become positive-toned by low-dose exposure. , and it can be understood that by exposure at a high dose, conditions can be set in which the upper layer resist material has negative type characteristics and the lower layer resist material has positive type characteristics. Therefore, when taking advantage of the difference in the development characteristics of the two resist materials mentioned above, it is necessary to take into account the fact that the exposure throughput can be improved and the proximity effect can be suppressed by reducing the dose amount. Dose amount D + @ 5
0 to 60 (u C/cm"), and set the high dose D2 to 700 to 1,000 (LJ C/cm").
cm2). [111] Hereinafter, as Example 1 according to the second invention of this application, similar to the prior art described above, a case where a contact hole is opened and a wiring pattern is formed by lift-off using this contact hole is explained. The manufacturing process will be explained using an example. M1 Figures (A) to (H) are for explaining Example 1, Figures 5 (A) to (F) and Figure 6 (A) and CB
) is a schematic cross-sectional view similar to that shown in FIG. In this figure, hatching and the like indicating a cross section are partially omitted, and components having the same functions as those already described are given the same reference numerals and detailed explanations are omitted. First, similar to the conventional technique explained in FIG. 5(A), a silicon oxide film 13, a polysilicon layer 15,
and an insulated S film +718: is formed to obtain a base layer 1918. At this time, the film thickness of silicon oxide 11113 is 0.02 (
The film thickness of the insulating layer 17 was set to 0.6 (Llm). Subsequently, on such a base 19, the above-mentioned f 0E8R
-100 OJ is applied to form a lower resist film 41 with a film thickness of 2 (un). Thereafter, amorphous silicon was deposited as the intermediate layer 43 to a thickness of 0.1 (um).
Furthermore, apply the above-mentioned rA2-2400Jl and apply 0.6
An upper resist film 45 is formed with a film thickness of (urn). By disposing the intermediate layer 43, formation of a mixed layer between the upper resist film and the lower resist film can be avoided. In this way, the lower resist film 41,
A mask pattern layer 47 consisting of an intermediate layer 43 and an upper resist layer 45 is formed to obtain the state shown in FIG. 1(A), and the first step is completed. Next, in the above-described mask pattern layer 47, first opening planned regions 21a to 21a for forming contact holes are
21c is irradiated with an electron beam using the low dose meter described above. Also, substantially simultaneously with this electron beam irradiation (exposure),
In the mask pattern layer 47, each of the second opening planned areas 49a to 49c, which are different from the first opening planned area, for forming a wiring pattern is coated with the high dose 11 described above.
Electron beam irradiation is performed in D2 (FIG. 1 (8)). Here, the state shown in FIG. 1(B) is the mask pattern layer 4.
7 is schematically shown in FIG. 2 as viewed from the surface side (corresponding to the upper layer resist 11145).
The cross section shown in FIG. 8 is indicated by a chain double-dashed line A in FIG. As shown in FIG. 2, in Example 1, each of the first planned opening areas 21a to 21c and each of the second planned opening areas 49a to 49c are continuous (bordering).
The area is exposed to light to complete the second step. Subsequently, the upper resist film 45 of the above-described exposed mask pattern layer 47 is developed using a conventionally well-known alkaline developer suitable for Ii'A'2-2400.5, which is the upper resist material. At this time, the areas exposed at low doses become soluble in the developer, whereas the areas exposed at high doses become soluble in the developer.
Since the portion exposed with lD2 exhibits negative type characteristics,
Like the unexposed area, it becomes insoluble in the developer. Therefore, by the above-mentioned development process, only the predetermined portions of the upper resist film 45 corresponding to the first opening planned regions 21a to 21c exposed at a low dose are removed, as shown in FIG. 1(C). An upper layer resist pattern 51 is formed. Next, using the above-described upper resist pattern 51 as an etching mask, reactive ion etching (0,-RIE (Reactive Jo) using oxygen plasma, for example) is performed.
nEtchinq)), the first opening planned area 21
A predetermined portion of the intermediate layer 43 and a predetermined portion of the lower resist film 41 exposed in layers a to 21c are removed by etching. Through such an etching process, the first openings 53a to 53 reaching the insulating layer 17 are formed as shown in FIG. 1(D).
c is formed. As can be understood from the above description, in the manufacturing process according to Example 1, at least the lower resist film is patterned to form the first openings 53a to 53c. Next (this is the first opening 5 formed by the remaining lower resist film 41 including the portion exposed at the high dose D2)
3a to 53c, the first opening planned areas 21a to 2
The insulating layer 17 and silicon oxide film 13 of 1c are removed by etching. As shown in FIG. 1(D), by this etching process, a touch hole 55a or 55c exposing the substrate 11 is formed in the first opening planned regions 21a and 21c, respectively. At the same time, a contact hole 65b exposing the polysilicon layer 15 is formed in the intended opening area 2 (b). Also, the intermediate layer 43 provided for the purpose of eliminating the mixed layer described above is Depending on the difference in etching speed between the interlayer insulating film and the intermediate layer and the film thickness of these components, it is possible to remove the contact hole at the same time as the above-mentioned contact hole opening. -1000
The lower resist l is developed using a conventionally known organic developer suitable for J.
-,III! 41 is developed. At this time, high dose mD
Since the exposed area in step 2 is soluble in the developer mentioned above,
Only predetermined portions of the lower resist film 41 corresponding to the second opening planned regions 49a to 49c are removed. The lower resist pattern 57 is pattern-formed through such a procedure, and as shown in FIG.
Each of 9a to 59c is formed, and the third step is completed. As shown in FIG. 1(F), the lower resist pattern 57 obtained in Example 1 has a width of the resist pattern on the surface of the base (a so-called reverse taper pattern in which the width of the pattern surface becomes larger in comparison). It is possible to form it in a cross-sectional shape.This is due to the well-known backscattering of the electron beam used for exposure in Example 1.
Therefore, after performing pattern formation, which is a feature of the embodiment of the second invention of this application, the wiring metal layer 41 is deposited in the same manner as the conventional method explained with reference to FIG. 6(B) (see FIG. 1(G)'IP
When lifting off the lower resist pattern 57 through the resist butter 157, the inversely tapered shape of the resist butter 157 allows the wiring pattern 6 to have a low frequency of occurrence of cracks, etc.
1a to 81c are contact holes 55a to 55, respectively.
c1F! : , are patterned by filling each other (FIG. 1(H)). Although the embodiment of the IC lump according to the second invention of this application has been described in detail above, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the first embodiment described above, specific materials were used as examples for the upper resist material and the lower resist material, but the upper resist material was a low-dose material. and high dose jlDz, respectively, and are exposed with different development characteristics, and the lower resist material may be any of these materials, D+ and D2, as long as it has positive development characteristics. In addition, in Example 1, the case where an intermediate layer made of a specific material was provided, but the pattern formation of the lower resist film (
Figure 1 (C)-(D)? Other suitable materials may be used as long as they act as an etching mask. Roughly speaking, depending on the etching resistance properties of the upper resist material and the lower resist material described above, the composition of the lower resist film described above may be used. Upper layer resist pattern 5 for pattern forming technology
If 1 has sufficient etching resistance and the developer of these resist materials acts independently, an intermediate layer may be provided unless a mixed layer is formed between the resist films made of each of these two materials. Even if it is performed without
It is possible to obtain the same effect. In addition, in the first embodiment described above, in the case of a continuous area where the first opening planned area and the second opening planned area border each other, the contact hole is etched indirectly by the first opening. A pattern forming technique in which a hole is opened and a wiring pattern is formed by lift-off using a second opening has been explained. However, the invention according to this application is not limited to such a case, and the arrangement of two consecutive opening planned areas 1fl'! Therefore, two types of patterns having various functions can be formed in substantially one exposure, and the glabella overlay accuracy can be improved. Next, as Example 2 according to the third invention of this application, the first intended opening area and the second intended opening area are exposed as areas separated on the mask pattern layer, and the etching depth is A manufacturing process for forming two types of contact holes with different values will be described by way of example. In the following description, in order to avoid redundant explanation, the film thickness of each component will be partially omitted, except for the component that is a feature of this embodiment. 3(A) to 3(F) are schematic cross-sectional views similar to 19th (A) to 19(H) in order to explain Example 2, and the constituent components already explained above are shown. are given the same reference numerals, and some hatching etc. are omitted. In this embodiment 2, as shown in M3 diagram (A),
A silicon oxide film 63 is formed on the oxide film 63.
There is a wiring layer 65 on the surface of the board for the purpose of planarization. 4 membranes 67
An insulating film 69 is further formed on top of the insulating film 69 to obtain a base 71. At this time, by setting the thicknesses of the wiring layer 65 and the insulating film 67 to the same value, the structure is such that the underlying layer 71 is planarized. Subsequently, as in FIG. 1(A), the above-mentioned rOE8R-1000J! Apply and lower resist film 7
3. The above-mentioned intermediate layer 75 and the above-mentioned FA2-24ΩOJ are coated, and an upper resist layer 77 is sequentially applied to form a mask pattern layer 79 (FIG. 3(A)). In this way, after completing the first step according to Example 2, a first opening is planned for forming a contact hole for the purpose of electrical connection to the substrate 11 in the above-mentioned mask pattern layer 79. The region 81 is irradiated with the electron beam at the aforementioned low dose D1. Also, at the same time as this electron beam irradiation (exposure), in the mask pattern layer 79,
The second opening planned region 83 for forming a contact hole for the purpose of electrical connection to the wiring 1165 is irradiated with an electron beam at the aforementioned high dose jlD2 (
Figure 3 (B)). In this manner, in the second embodiment, the first intended opening area 81 and the second intended opening area 83, which are spaced apart from each other, are exposed simultaneously as a 911 area related to M on the mask pattern layer. , completes the second step. Subsequently, the upper resist film of the above-described exposed mask pattern layer 79 is developed with an alkaline developer suitable for fAZ-2400J, which is the upper resist material. As a result, as in Example 1, only the upper resist 1ii77 corresponding to the first opening planned region 81 exposed at a low dose is removed. Although illustration of the upper resist pattern obtained by such development is omitted, after going through the process, the upper resist pattern is used as an etching mask to expose the 0□-R1ε (therefore, the first opening planned region 8). The intermediate layer 75 and the lower resist layer 11173 are removed by etching. As a result, a first opening 85 reaching an absolute point 1169 is formed,
Roughly, for example, the insulating film 69 is inserted through the opening 85.
as well as! l: The etching process is stopped when HII67 is removed. In this way, as shown in FIG. 3C, an open pattern 87 is formed that exposes the silicon oxide film 63 in the first intended opening region 11i81. As can be understood from the above description, the intermediate layer 75 according to the second embodiment is provided for the purpose of eliminating the mixed layer as in the first embodiment described above. Therefore, depending on the difference in etching speed between the glabella insulating film and the intermediate layer and the film thicknesses of these constituent components, it is possible to remove them simultaneously with the opening of the opening pattern 87 described above. In addition, in this embodiment 2, when developing the upper resist film related to the formation of the first opening 85, the second opening planned area 9I 8
3 is covered with an upper resist film exhibiting negative type characteristics. Therefore, for example, when both the upper resist material and the lower resist material have a material composition that can be developed simultaneously, by performing the first step without providing an intermediate layer in the mask pattern layer, the above-mentioned 0, -RIE Instead of the step, the formation of the first opening 85 can be achieved by simultaneous development of the upper resist film and the lower resist film. Subsequently, for the formation of the open pattern 87 described above, the lower resist film 73 is developed using an organic developer suitable for the lower resist material [i'0E8R-1000J, and the exposed portions are exposed at a high dose D2. Remove. The lower resist pattern 89 is pattern-formed by such a procedure, and as shown in FIG.
8 to complete the third step. In this way, the silicon oxide film 63 is etched through the open pattern 87, and the insulation 1169 is etched through the second opening 91. Removal (Figure 3 (E))
By roughly removing the lower resist pattern 89, a contact hole 9 is formed in which the substrate 11 is exposed in the first opening planned region 81, as shown in FIG. 3(F).
3 and the second opening planned region 83, contact holes 95 that expose the wiring layer 65 can be formed at the same time. As can be understood from the above explanation, when two contact holes with different depths are formed in one exposure using the conventional technique as in the second embodiment, the depth of the contact hole in each column is Because of the difference in etching, etching causes damage to the underlying portion (corresponding to the wiring layer 65 in the case of the second embodiment) of the smaller depth of these contact holes. In order to avoid this damage according to the conventional technology, for example, if one contact hole is formed in the first resist pattern formation, another resist pattern is formed in the second exposure, and the other contact hole is formed in the second exposure. It is necessary to form holes. Therefore, by applying the pattern forming technology according to the third invention of this application instead of the conventional technology that requires two exposures with a few steps in between, the above-mentioned interlayer overlay accuracy can be improved. be able to. Although Example 1 and Example 2 according to the present invention have been described in detail above, it is clear that the present invention is not limited only to these Examples. For example, in the above-mentioned Example 1, when the etching mask pattern is formed by the first opening and the lift-off pattern is formed by the second opening, in Example 2, the first opening and the second opening are roughly formed. The cases in which two different types of etching mask patterns are formed have been described. However, even when using a resist pattern, using a combination of etching mask patterns, lift-off mask patterns, ion implantation mask patterns, etc., which have various functions, it is expected that the interlayer overlay accuracy will improve. It is possible. In addition, in the above-mentioned embodiment, an electron beam was used as an example of radiation, but depending on the characteristics of each resist film that plays a different function, the ability to penetrate the resist films in a stacked state, etc., light beams, X-rays, ions, etc. Any radiation including Ill can be expected to produce the same effect as the above embodiment. These materials, dimensions, shapes, arrangement II relationships, numerical conditions, and other specific conditions mentioned above can be changed or modified in any suitable design within the scope of the invention of this application. It can be expected that formation of a plurality of patterns for the purpose of achieving various functions can be performed by substantially one exposure. (Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the pattern forming method related to this amount of output, a lower resist film and an upper resist film are deposited on the above-mentioned base, and these resist films are The structure is such that exposure is performed substantially simultaneously at a low dose and a high dose so that the development characteristics of each of the constituent resist materials are achieved. In this gap, the part of the upper resist film exposed at a high dose has negative characteristics, so the resist pattern with two different functions can be combined into one.
It is formed by multiple exposures. For this reason, in forming patterns with different functions,
It is possible to substantially eliminate the decrease in interlayer overlay accuracy. Therefore, by applying the pattern forming method of the present invention, it is possible to reduce the number of exposures and improve interlayer overlay accuracy in manufacturing semiconductor devices, etc.
It is possible to improve T and reduce product cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)〜(G)は、この出願の第二発明のパター
ン形成方法に係る実施例1を説明するため、主要工程毎
に概略的断面によって示す説明図、 第2図は、実施例1を説明するため、第1図(B)に対
応する概略平面により示す図、!3図(A)〜(F)は
、この出願の第三発明に係る実施例2を説明するため、
第1図(A)〜(G)と同様に示す図、 第40は、実施例1及び実施例2を説明するため、縦軸
に規格化膜厚を採り、横軸に電子線のドーズ量(u C
/ cm2)を対数スケールで採って示す特性曲線図、 第5図(A)〜(F)及び第6図(A)及び(B)は、
従来技術の説明図である。 11・・・・基板、13.63・・・・・シリコン酸化
膜15・・・・ポリシリコン層 17・・・・絶縁膜 19.71・・・・・下地 21a〜21c、81・・・・・・菓−開口部予定v4
域23a〜23c 、53a〜53c、85・・・・第
一開口部25・・・・第一レジストパターン 2フa〜2フc 、55a〜55c、93.95・・・
・・フンククトホール 29・・・・配線金属層 31a〜31c・・・・・第ニレジストパターン33a
 〜33c 、61a 〜61c・・・・・配線パター
ン35a〜35c 、49a〜49c、83・・・・第
二開口部予定領域37a〜37c、59a〜59c 、
91・・・・・第二開口部39・・・・藁ニレジストパ
ターン 41.73・・・・・下層レジスト膜、43.75・・
・・・中間層45、77・・・・・上層レジスト膜 47、79・・・・・マスクパターン層51・・・・上
層レジストパターン 57、89・・・・・下層レジストパターン65・・・
・配線層 67・・・・絶縁膜、69・・・・絶縁膜87・・・・
開ロバクーシ Dl・・・・・低ドーズ量の放射線 D2・・・・・高ドーズ量の放射線。 51:上層レジストパターン
1(A) to 1(G) are explanatory diagrams showing schematic cross-sections of each main step in order to explain Example 1 according to the pattern forming method of the second invention of this application; FIG. In order to explain Example 1, a diagram shown in a schematic plane corresponding to FIG. 1(B), ! 3 (A) to (F) are for explaining Example 2 according to the third invention of this application,
Figure 40 is a diagram similar to Figures 1 (A) to (G), in order to explain Example 1 and Example 2, the vertical axis represents the normalized film thickness, and the horizontal axis represents the dose of the electron beam. (U C
/ cm2) on a logarithmic scale.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a prior art. 11... Substrate, 13.63... Silicon oxide film 15... Polysilicon layer 17... Insulating film 19.71... Base 21a to 21c, 81...・・・Ka-opening schedule v4
Areas 23a-23c, 53a-53c, 85...First opening 25...First resist pattern 2a-2fc, 55a-55c, 93.95...
. . . Functional holes 29 . . . Wiring metal layers 31a to 31c . . . Second resist pattern 33a
~33c, 61a ~61c...Wiring patterns 35a~35c, 49a~49c, 83...Second opening planned areas 37a~37c, 59a~59c,
91...Second opening 39...Straw resist pattern 41.73...Lower resist film, 43.75...
... Intermediate layer 45, 77... Upper resist film 47, 79... Mask pattern layer 51... Upper resist pattern 57, 89... Lower resist pattern 65...
・Wiring layer 67...insulating film, 69...insulating film 87...
Open Bakushi Dl...Low dose of radiation D2...High dose of radiation. 51: Upper layer resist pattern

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも2層から成る下地上に、下層レジスト
膜と上層レジスト膜とを順次に被着して成るマスクパタ
ーン層を形成する第1の工程と、前記マスクパターン層
の第一開口部予定領域を、前記下層レジスト膜を構成す
る下層レジスト材と、前記上層レジスト膜を構成する上
層レジスト材とがポジ型特性を示す低ドーズ量で放射線
照射し、かつ、前記マスクパターン層の前記第一開口部
予定領域とは異なる第二開口部予定領域を、前記下層レ
ジスト材がポジ型特性を示し、しかも前記上層レジスト
材がネガ型特性を示す高ドーズ量で放射線照射する第2
の工程と、前記上層レジスト膜及び前記下層レジスト膜
の現像特性の差を利用して、前記下地の異なる層に達す
る第一開口部及び第二開口部を、夫々、形成する第3の
工程と を含む ことを特徴とするパターン形成方法。
(1) A first step of forming a mask pattern layer by sequentially depositing a lower resist film and an upper resist film on a base consisting of at least two layers, and a first opening planned in the mask pattern layer. A region is irradiated with radiation at a low dose in which a lower resist material constituting the lower resist film and an upper resist material constituting the upper resist film exhibit positive characteristics, and the first resist material of the mask pattern layer A second step of irradiating a second planned opening region different from the planned opening region with radiation at a high dose in which the lower layer resist material exhibits positive type characteristics and the upper layer resist material exhibits negative type characteristics.
and a third step of forming, respectively, a first opening and a second opening that reach different layers of the base by utilizing the difference in development characteristics of the upper resist film and the lower resist film. A pattern forming method characterized by comprising:
(2)請求項1に記載の前記第2の工程を、前記第一開
口部予定領域と前記第二開口部予定領域とが連続する領
域として放射線照射して行ない、かつ、前記第3の工程
を、前記第一開口部予定領域の上層レジスト膜を除去し
て上層レジストパターンを形成し、該上層レジストパタ
ーンをエッチングマスクとして、少なくとも、前記第一
開口部予定領域の前記下層レジスト膜をエッチング除去
して第一開口部を形成し、しかも、前記第一開口部を画
成する上層レジストパターンの除去後、前記第二開口部
予定領域に残存する下層レジスト膜の一部を現像除去し
て第二開口部を形成する ことを特徴とするパターン形成方法。
(2) The second step according to claim 1 is performed by irradiating a region where the first intended opening region and the second intended opening region are continuous, and the third step forming an upper resist pattern by removing the upper resist film in the area where the first opening is to be formed; and using the upper resist pattern as an etching mask, at least the lower resist film in the area where the first opening is to be formed is etched away; to form a first opening, and after removing the upper resist pattern defining the first opening, a part of the lower resist film remaining in the area where the second opening is to be formed is developed and removed. A pattern forming method characterized by forming two openings.
(3)請求項2に記載の前記下層レジスト膜上に中間層
を設け、該中間層上に前記上層レジスト膜を設けること
を特徴とするパターン形成方法。
(3) A pattern forming method comprising providing an intermediate layer on the lower resist film according to claim 2, and providing the upper resist film on the intermediate layer.
(4)請求項1に記載の前記第2の工程を、前記第一開
口部予定領域と前記第二開口部予定領域とが前記マスク
パターン層上で離間する領域として放射線照射して行な
い、 かつ、前記第3の工程を、前記第一開口部予定領域の前
記上層レジスト膜と下層レジスト膜とを除去して第一開
口部を形成し、しかも、前記第一開口部を画成する上層
レジストパターンの除去後、前記第二開口部予定領域の
下層レジスト膜を現像除去して第二開口部を形成する ことを特徴とするパターン形成方法。
(4) The second step according to claim 1 is performed by irradiating the first opening planned area and the second opening planned area as areas separated on the mask pattern layer, and , the third step is performed by removing the upper resist film and the lower resist film in the region where the first opening is to be formed to form a first opening, and the upper resist film defining the first opening; After removing the pattern, a lower resist film in the area where the second opening is to be formed is developed and removed to form a second opening.
(5)請求項4に記載の前記下層レジスト膜上に中間層
を設け、該中間層上に前記上層レジスト膜を設けること
を特徴とするパターン形成方法。
(5) A pattern forming method, comprising providing an intermediate layer on the lower resist film according to claim 4, and providing the upper resist film on the intermediate layer.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5968737A (en) * 1982-10-13 1984-04-18 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Simultaneous formation of positive and negative type patterns
JPH02977A (en) * 1988-06-02 1990-01-05 Fujitsu Ltd Resist pattern forming method

Patent Citations (2)

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