JPH02212850A - パターン形成方法 - 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】

（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

【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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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。