JPH03184050A - 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】 〔概　要〕 半導体装置の製造方法に関し、 レジストパターンの変形やシフト、パターンエツジにお
けるクラックの発生等を伴なわずに高精度でレジストパ
ターンを形成することを目的とし、下記の工程： 被加工物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成
し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してそのパ
ターンに対応する潜像をレジスト膜内に形成し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で現
像して前記パターンに対応するレジストパターンを前記
被加工物上に形成し、その際、前記現像を最低２段階に
分けて実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レジ
ストパターンとして残存せしめられるべきパターン形成
領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところで
現像を中断し、かつ各段階の現像と現像の間にはレジス
ト膜を乾燥させ、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターンを
マスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しく述
べると、例えばＬＳＩなどの半導体装置を製造する途中
で、半導体基板、シリコン酸化膜、多結晶シリコン膜等
（以下、総称して「被加工物」と呼ぶ）を選択的にエツ
チングしたり、イオン注入を行ったりする際にマスクと
して有用なレジストパターンを高精度で形成する方法、
すなわちレジストプロセス、そしてそのための現像方法
の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置を形成する場合には、シリコン酸化膜、多結
晶シリコン膜、アルミニウム膜等をエツチングによりバ
ターニングすることが行われており、微細なバターニン
グの際には、高解像性、高耐エツチング性、高感度性を
有したフォトレジスト材料（感光性樹脂材料）がマスク
として使用されている。このシリコン酸化膜等の被加工
物のバターニングは、通常、第１０図に示されるような
手順で行われている。すなわち、最初に、被加工物上に
フォトレジスト膜を形成する。この目的に適当なネガ型
フォトレジスト材料としては、例えば、ポリスチレン系
、ゴム系などのポリマー材料が用いられている。このよ
うなフォトレジスト材料をスピンコーティング法により
被加工物上に塗布してフォトレジスト膜を形成する０次
いで、形成されたフォトレジスト膜をそのフォトレジス
ト材料が感度を有する光のパターンに露光してそのパタ
ーンに対応する潜像を膜内に形成する。ここで、パター
ン露光は、露光源が紫外線等の光である場合、所定のパ
ターンを有するマスクをフォトレジスト膜上に載置して
から全面露光を行って実施することができ、また、露光
源が電子線（ＥＢ）等の高エネルギー輻射線である場合
、ＥＢ描画装置などを用いて直接にパターン露光を実施
することができる。次いで、パターン露光後のフォトレ
ジスト膜を現像する。これは、例えば、被加工物をエス
テル、アルコール等の有ｍ溶剤又はアルカリ水溶液の現
像液中に浸漬することによって行うことができる。この
現像の結果、未露光域が溶解除去せしめられてネガ型レ
ジストパターンを得ることができる。いずれにしても、
レジストプロセスの分野では、付着せる現像液を溶解除
去するためにさらにリンス（すすぎ）及び乾燥を行うの
が通例である。引き続いて、得られたレジストパターン
をマスクとして、下地の被加工物を選択的にエツチング
する。このエツチングは、マスクとして用いられている
フォトレジスト材料の特性等に依存して、ドライプロセ
スあるいはウェットプロセスのいずれかに従って行うこ
とができる。上記のような一連のプロセスを通じて、被
加工物を所望の形にバターニングすることができる。

しかし、かかる従来のレジストプロセスでは、現像液と
して有機溶剤でないと現像できない場合があり、この場
合により微細なバターニングをしようとすると、得られ
るレジストパターンにおいて変形やシフトが発生する、
などといった問題点がおこる。先ず、このネガ型フォト
レジスト材料を用いたレジストプロセスを参照して説明
すると、次の通りである（第１１Ａ図〜第１１Ｅ図を参
照されたい）： 先ず、第１１Ａ図に示されるように、半導体（シリコン
）基板５０上に形成された被加工膜（ここではアルミニ
ウム膜）４０の上に、スピンコーティング法によりネガ
型フォトレジスト材料を塗布してフォトレジスト膜４１
を形成する。使用するフォトレジスト材料はポリスチレ
ン系のクロロメチル化ポリスチレンであり、フォトレジ
スト膜の膜厚は１．５−である。

次いで、第１１Ｂ図に示されるように、１μライン＆ス
ペースでパターン露光を行う。露光源は電子線である。

このパターン露光の結果、フォトレジスト膜４１の露光
域が、次の工程で用いる現像液に対して不溶化せしめら
れる。

パターン露光の完了後、第１ＩＣ図に示されるように、
被加工物を現像液４５に浸漬してフォトレジスト膜４１
の未露光域を溶解除去する。現像液の組成は酢酸イソア
ミルとエチルセロソルブを９：１に混合したものである
。

引き続いて、被加工物を現像液から引き上げてリンス及
び乾燥（図示せず）を行うと、第１１Ｄ図に示されるよ
うなネガ型レジストパターン４１が得られる。レジスト
パターン４１は、本来ならば点線で示される位置に形成
されるべきものであるけれども、レジスト材料の膨潤に
よる蛇行の結果として、右方向にシフトし、しかも傾斜
している。本発明者らの実験によると、レジストパター
ン４１のシフト量はその下端で約０．３ハ、その上端で
約０．５−であった。また、場合によっては、第１２図
に示されるようにレジストパターン４１が左方向にシフ
トし、しかも傾斜することや、第１３図に示されるよう
に、特にレジストパターン４１のアスペクト比が大であ
る場合、隣り合うパターンどうしが肩部をつきあわせる
こともある。第１１Ｄ図に示したレジスト４１のシフト
及び波形の変形は、第１４図に示した斜視図からより明
らかとなるであろう。

いずれにしても、上述のようにレジストパターンに欠陥
がある状態で、それをマスクとして下地の被加工膜をエ
ツチングすると、第１１Ｅ図に示されるように、約０．
３　ｎズした状態で、しかも蛇行した形でしか、被加工
膜４０をバターニングすることができない、このような
欠陥があると、製品の歩留りの低下などの問題もひきお
こされている。

また、ポリメタクリレート等のポジ型フォトレジスト材
料を用いたレジストプロセスでは、パターン残し部分が
多いために、有機溶剤を用いた時の膨潤によりパターン
エツジにおいてクランクが生じ易くなるといった問題が
ある。すなわち、第１５図に示されるように、被加工膜
４０上のポジ型フォトレジスト膜４１に第１６図に点線
で示されるような矩形の窓４２を開けようとする場合、
レジスト樹脂の膨潤に原因して窓の変形がおこり、かつ
パターンエツジにおいてクラック４３が発生する。

ところで、本発明とは本質的に相違し、かつしたがって
本発明の完成に寄与し得るものではないけれども、現像
工程の改良に関して論じた従来の技術があるので、以下
に参照して説明する：特開昭６３−２３３５３０号公報
に記載された発明はパターン形成方法に関し、特にリフ
トオフプロセスに用いるオーバーハング形状のフォトレ
ジストを得るのに有用なパターン形成方法に関する。こ
の発明によれば、アルカリ現像液による現像処理の途中
で一旦現像を中断し、用いた現像液を純水で洗浄除去し
た後に、再び現像液による現像を行う。

このように現像を一旦中断すると、−旦現像を中断した
部分は再度の現像を行っても現像速度が通常より遅くな
り、よって、所期のオーバーハング形状を容易に得るこ
とができる。

また、特開昭６４−６１９１５号公報に記載された発明
もパターン形成方法に関する。この発明によれば、ポジ
型レジスト膜を露光、現像、水洗、そして乾燥するに際
し、アルカリ現像液による現像途中もしくは現像前と現
像途中に、ポジ型レジストの表面あるいは現像途中に生
じる新たなレジスト表面の現像速度を低下させる工程を
、複数回行う。現像速度を低下させる工程としては、現
像中断後、水洗して乾燥させることが有効である。この
ようにして電子線未照射部の現像速度を低下させると、
近接効果が低減され、寸法精度の高い、かつ高コントラ
ストのパターン形成が可能になる。以上の２つの公報の
発明は、現像液として有機溶剤を用いたものではなく、
したがって、これらの発明のパターン形成方法ではレジ
ストの膨潤はおこらない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の膨潤による問題に対して、現像液の組成や現像温
度を変えたり、或いは、フォトレジストとして使用する
感光性ポリマーの組成を変えて膨潤を抑制することもで
きるが、十分な効果が得られていない。したがって、フ
ォトレジスト膜の潜像を現像の際に精度良く顕像化し、
これをマスクに使用して被加工膜をパターニングするこ
とができる半導体装置の製造方法を提供することが望ま
しい。

本発明の目的は、レジストパターンの変形やシフト、パ
ターンエツジにおけるクラックの発生等を伴なわずに高
精度でレジストパターンを形成可能にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、本発明によれば、下記の工程：被加工
物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形威し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してそのパ
ターンに対応する潜像をレジスト膜内に形威し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で現
像して前記パターンに対応するレジストパターンを前記
被加工物上に形威し、その際、前記現像を最低２段階に
分けて実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レジ
ストパターンとして残存せしめられるべきパターン形成
領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところで
現像を中断し、かつ各段階の現像と現像の間にはレジス
ト膜を乾燥させ、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターンを
マスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成することができる。

本発明方法は、ポジ型レジストパターン及びネガ型レジ
ストパターンのいずれの形成にも有用であり、ポジ又は
ネガのいずれをとるかは使用するレジスト材料に依存す
る。レジスト材料は、以下に述べるように、広範囲のレ
ジスト材料のなかから所望とする結果等のファクターに
依存して任意に選択することができる。また、レジスト
材料は、いろいろな露光源からの光に対して感度を有す
ることができ、したがって、本願明細書において′“光
°”と記載した場合、それは広義の光を意味し、電子線
、イオンビームなどの高エネルギー輻射線からＸ線や紫
外線等の光までを包含する。

〔作　用〕

本発明者らは、フォトレジスト材料の膨潤が現像工程と
密接な関係にある事実にかんがみて、現像時間とフォト
レジスト膜の膜厚増加率の関係をもとめるべく実験を行
い、第１７図にプロットするような結果を得た。すなわ
ち、ネガ型電子線レジスト：クロロメチル化ポリスチレ
ンの膜厚の増加速度と現像時間の関係を反射光の強度の
変化を検知することによって測定した。初期のレジスト
膜厚は１．６４μであり、電子線ドーズ量は３５μＣ／
Ｃｌ１ｌであった。レジスト膜厚は現像時間の増大とと
もに増加し、２００秒間の現像後で初期膜厚の１８０％
に達した。この知見をもとに現像時間の短縮を考察、研
究し、以下に述べる本発明を完成するに至った。

本発明によれば、レジスト膜を露光して潜像を形成した
後に、レジスト膜への現像液の供給と、レジスト膜に僅
かに滲み込んだ現像液の乾燥とを順に数回繰り返すこと
により、レジスト膜を間欠的にバターニングして潜像の
顕像化を行っている。

シタ力って、現像液の侵入をフォトレジスト膜の表層部
だけに止まらせることができ、現像液が深く滲み込むこ
とを抑制して膨潤によるレジストパターンの変形を少な
くし、現像の精度を高くすることが可能になる。

なお、本発明においては、現像、乾燥だけでなく、その
間に現像液のリンスによる除去を行う工程を入れること
も必要に応じて可能であり、これらを順に複数回繰り返
すことも含まれる。

本発明の場合、レジスト材料のうち、特に、現像液に対
して膨潤の大きいレジストであって架橋型のレジストを
用いる際に顕著な効果を有する。

また、現像液として有機溶剤を用い、レジスト材料とし
て架橋型の感光性ポリマーを用いる際に顕著な効果があ
る。なお、架橋型とは、架橋の量の差による溶解の差で
像を形成することをいう。

〔実施例〕

本発明による半導体装置の製造方法、なかんずくそのレ
ジストプロセスは、第１図に示されるような手順に従っ
て行うことができる： 先ず、被加工物（あるいは被加工膜）上にレジスト材料
を塗布してレジスト膜を形成する。ここで使用し得るレ
ジスト材料は好ましくは感光性ポリマーであり、また、
適当な感光性ポリマーは、例えば、ポリスチレン、ポリ
シロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、
環化ゴム、ポリ桂皮酸ビニル、ポリスルフォン又はその
他の架橋型ポリマーあるいはその誘導体から選ばれる。

このようなレジスト材料の塗布には便宜にはスピンコー
ティング法が用いられるけれども、その他の常用の塗布
法を用いてもよい、なお、本発明において有利に用いら
れる感光性ポリマー、特に感光性の架橋型ポリマーの分
子量は広い範囲で変更することができるけれども、一般
に約１０００〜約１００万の範囲である。

次いで、形成されたレジスト膜を所定の光のパターンに
露光する。ここで、例えば、使用する光が電子線である
場合には電子線描画装置を用いることができ、また、光
がＸ線や紫外線などである場合にはフォトマスクを用い
てパターン露光を行うことができる。

パターン露光の完了後、本発明に従って短時間現像＋乾
燥のサイクルを反復し、また、必要に応じて、短時間現
像と乾燥の間にリンスを行ってもよい、ここでは、短時
間現像を最低２回実施し、また、各現像とも、レジスト
膜のうちレジストパターンとして残存せしめられるべき
パターン形成領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透
したところで現像を中断する。各現像は、レジスト膜の
パターン形成領域における膨潤が飽和量に達する時間を
最大とし、それ未満の時間にわたって実施する。本発明
の現像及びリンス（必要時）はいろいろな装置を用いて
実施することができるが、以下に第８図を参照して説明
するように、現像液及び／又はリンス液を滴下するノズ
ルを多数本具備した系内においてこれを実施することが
推奨される。また、現像液供給ノズル２３とリンス液供
給ノズル２４は交互に、半導体基板２と対向する面状に
配置される。本発明によれば、上記のように短時間現像
を乾燥と組み合わせて間欠的に行うことの結果、パター
ンのシフトや波型変形、クシツクの発生といった欠陥の
発生を防止することができる。

一連の現像工程の完了後、得られたレジストパターンを
マスクとして被加工物を選択的に加工（エツチング、イ
オン注入等）する。レジストパターンが高精度であり、
また、解像性、感度、ドライエツチング耐性等の特性も
良好であるので、満足し得る加工が可能である。

本発明方法は、ネガ型レジスト材料を用いた場合、例え
ば第２Ａ図〜第２Ｈ図に順を追って断面で示す工程を経
て実施することができる０図中、参照符号１は半導体基
板２に形成されたバイポーラトランジスタ（バルク）で
、このバイポーラトランジスタ１は、ｐ型のコレクタ層
３と、その表層に形成されたｐ型のベースＮ４と、ベー
ス層４の表層に設けられたｎ型のエミツタ層５とを有し
ている。また、バイポーラトランジスタｌの上には、５
ｉｆｔよりなる層間絶縁膜９が設けられており、この膜
９にはエミツタ層５、ベース層４、そしてコレクタＮ３
を露出するためのエミッタ部窓６、ベース部窓７、そし
てコレクタ部窓８がそれぞれ形成されている。

参照符号１０は、以下に述べる工程によってバターニン
グされるべき被加工膜のアルミニウム膜で、このアルミ
ニウム膜１０は、層間絶縁膜９を覆うとともに、エミッ
タ部窓６、ベース部窓７、そしてコレクタ部窓８の内部
を充填するように積層されている。

この状態において、まず、クロロメチル化ポリスチレン
よりなるネガ型レジスト材料をスピンコーティング法に
よりアルミニウム膜１０上に塗布し、膜厚１．２−のレ
ジスト膜１１を形成する（第２Ａ図）。

次に、アルミニウム膜ｌＯを残存させようとする領域、
即ち、エミッタ部窓６、ベース部窓７、そしてコレクタ
部窓８の上部及びその周辺に電子線を照射して、レジス
ト膜１１に潜像を形成する。この場合、電子線は、例え
ば３０ＫＶ、数十μＣ／ｃｄの条件で照射する（第２Ｂ
図）。

この後、半導体基板２を第８図に略示するような現像室
２０に入れ、その中に設けられた真空チャック２１の先
端の吸着盤２２に半導体基板２の裏面を当ててこれを吸
引固定するとともに、並列に複数本取付けた現像液供給
ノズル２３及びリンス液供給ノズル２４の先端にレジス
ト膜１１を対向させる。

そして、真空チャック２工を駆動器２５によって回転さ
せた状態で、複数本の現像液供給ノズル２３からレジス
ト膜１１に現像液を噴射する（第２Ｃ図）。

この場合に使用する現像液としては、アセトンとイソプ
ロピルアルコールを４：１の割合で含有する液や、エチ
ルセロソルブ及び酢酸イソアミルを１：９の割合で含ん
だ溶液等がある。

この現像液の供給を短時間連続して行い、その後に、リ
ンス液となるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をリン
ス液供給ノズル２４からレジスト膜１１に約５秒間供給
し、レジスト膜１１に付着した現像液を洗い落とす。こ
の後に、レジスト膜１１の表層部に僅かに滲み込んだ現
像液を、基板２の回転により生じた気流によって揮発乾
燥させる。この場合、真空チャック２１の回転数は数百
ｒ、ｐ、ａ＋から数千ｒ、ｐ、ｓまでとする。

以上のような現像、リンス、乾燥といった処理を数千回
或いは数百回繰り返すことにより、現像液がレジスト膜
１１に深く滲み込むことを防止しながらフォトレジスト
膜１１を間欠的に現像し、潜像のパターンを許容範囲以
上に変形させずに顕像化することができる（第２Ｃ図〜
第２Ｇ図）。

例えば、現像時間を０．２秒間、リンス時間を５秒間、
乾燥を５秒間行い、これらの処理を１２５サイクル行う
ことにより現像総時間が２５秒となるようにして、レジ
スト膜１１の現像を行い、膜厚１．２角、幅０．７　ｔ
ｒｔｓのストライプパターンを複数本形成したところ、
第３図に示すような状態に現像され、変形のないパター
ンが形成された。また、現像時間を０．５秒にして前記
と同様に現像、リンス、乾燥を５０回繰返し行うと、第
４図に示すように、殆ど変形のないパターンが得られた
。さらにまた、現像時間を１．０秒間にしてその後に、
リンス、乾燥を行い、これらを２５回行うと、第５図に
示すように僅かな変形が生じた。また、現像時間を２秒
にして現像を１２回間欠的に行った場合には、そのパタ
ーンが、第６図に示すように波状に変形されてしまい、
変形が大きくなることが分かった。

上記の事実などから、１サイクルの現像時間が長くなる
と、パターンの変形の程度が大きくなることが明らかに
なった。これは、現像時間が長くなると、レジスト膜１
１が現像液を吸収して膨潤し、パターンに変形が生じる
ためと考えられ、−旦変形したパターンはその後に乾燥
しても元に戻らないことが明らかになった。

ところで、上記の実施例でレジスト材料として使用した
クロロメチル化ポリスチレンの分子量は７２００程度で
あり、１サイクルの現像時間を約０．５秒としてリンス
、乾燥を行い、これらを順に複数回繰り返すと、パター
ンに変形のない現像が可能になる。

パターン変形のない１サイクルの現像時間とレジスト膜
１１に使用するポリマー材料の分子量との関係を示すと
第９図に示すようになり、分子量に応じたｌサイクルの
エツチング時間を決定して現像を行い、精度の良いレジ
ストマスクの作成が可能になる。

ところで、ポリマー中に溶媒が拡散する速さは、はぼＳ
　＝５０Ｍ−”’　ｐｍ／５ｅｅ（Ｊ、Ｐｏ１ｙ＋ｓｅ
ｒ、Ｓｃｉ　５７１８７１９６２より引用。但し、この
式は、ポリスチレン中におけるトルエンの拡散データで
あり、式中のＭは分子量である。）の式により表される
。第９図の結果は、この拡散速度を考慮して導かれたも
のである。

例えば、分子量７２００については、Ｓ＝０．９．ｎ／
ｓｅｃとなり、０．５秒というのは０．４５ｍ程度の現
像液侵入に相当する。各分子量について、この厚さ＝０
．４５ｍの侵入距離を求めたものが第９図である。

また、第９図において、分子量が大きくなればなるほど
侵入速度が遅くなるので（分子量１０００では０．２秒
、１００００では０．５７秒、１０万では１．６秒、１
００万では４．５秒）、１サイクル中の現像液供給時間
はより長くても許されることになる。

第９図の時間基準値よりも短いステップ時間で間欠的に
現像を行えば、良好なパターンが得られる。また、必要
なステップ時間については、レジスト膜の膜厚にも依存
することとなり、おおよそレジスト膜の膜厚の１７３の
深さまで侵入する時間以下に設定することが望まれる０
例えば、上記の例では、レジスト膜厚２．４　ｔｓに対
しては１秒、レジスト膜厚０．６−に対しては０．２５
秒ということになる。

このように、現像、リンス及び乾燥といった操作を繰り
返して複数回行い、現像処理を終えたレジスト膜１１を
次の加工工程のマスクとして使用する。すなわち、パタ
ーン状のレジスト膜１１から露出した下地のアルミニウ
ム膜１０をリン酸含有液等によりウェットエツチングし
たり、或いは塩素を含むガス等を用いてドライエツチン
グすることにより、電極用のアルミニウム配線パターン
を半導体基板２上に形成する（第２Ｈ図）。

上記した実施例は、現像、リンス及び乾燥の３つの手順
を踏んでレジスト膜１１の現像を行うようにしたが、現
像液の沸点が低く揮発性が高い場合等には現像と乾燥の
２つの処理を繰り返すことだけでレジスト膜１１の膨潤
を阻止することが可能であり、本発明方法はこれを基本
とする。

また、上記した実施例では電子線によりレジスト膜１１
をパターン露光したが、イオンビームを使用したり、フ
ォトマスクを用いてＸ線や光により露光することも可能
である。

さらに、上記した実施例では、レジスト材料としてクロ
ロメチル化ポリスチレン（ＣＭＳ）を使用し、これをア
セトン及びイソプロピルアルコールの混合液で現像する
場合について述べたが、その他のレジスト材料を適用す
ることもできる。その他の使用可能なレジスト材料とし
ては次のようなものがある。

即ち、クロロメチル化ポリジフェニールシロキサン（Ｓ
ＮＲ）、ポリメチルシルセスシロキサン（ＰＭＳＳ）を
レジスト材料として使用し、これらにより形成したレジ
スト膜をメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチル
エチルケトン（ＭＥＫ）、酢酸エチル等のケトン系の溶
媒や、エステル系の溶媒により現像する場合、または、
ポリジアリルオルソフタレー）　（ＰＤＡＯＰ）等の材
料からなるレジスト膜をモノクロルベンゼン及び酢酸イ
ソアミルの混合液を用いて現像する場合、または、ポリ
グリシジルメタクリレ−）　（ＰＧＭＡ）や、グリジル
メタクリレートとエチルアクリレートとの共重合体（Ｃ
ＯＰ）をレジスト材料として使用して、これらのレジス
ト膜をアセトン及びイソプロピルアルコールにより現像
する場合等にも、これらのレジスト膜を間欠的に複数回
現像、乾燥するといった処理を行い、レジストパターン
に膨潤のない現像を実現することが可能である。

また、環化ゴム系レジスト材料、ポリ桂皮酸ビニル系レ
ジスト材料、スチレン系レジスト材料、アクリル系レジ
スト材料、シリコン系レジスト材料又はその他の架橋型
レジスト材料をマスクに使用する場合にも同様に上記の
レジストプロセスを適用できる。

また、本発明方法はポジ型レジスト材料使用時のクラン
ク対策にも有効である。

即ち、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）　−ｃ　
。

−メタクリル酸と、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）　−ｃ　ｏ−メタクリル酸クロライド等からなるポ
ジ型レジスト材料のレジストプロセスにおける現像時の
クラック対策に本発明方法は特に有効である。

例えば、回転したウェハー上にスプレー法で現像２０秒
、リンス１０秒を続けて行う通常の現像方法によれば、
上記のようなポジ型レジスト材料は膜厚１．７　ｎ以上
でクラックが生じる。これに対して、ステップ時間０．
５秒で現像し、５秒のリンスを行い、そして５秒間乾燥
させる（高速スピン乾燥２０００ｒ、ｐ、ｓ＋）といっ
た一連のプロセスを順に４０回繰り返すことにより上記
と同じレジスト材料を現像すれば、２μ以上の厚膜時に
もクラックを生じることがない。この実施例において、
現像液には、メチルイソブチルケトンと酢酸エチルを１
対１の割合で混合した液を用いるとともに、リンス液に
はイソプロピルアルコールを用いた。

さらに、上記のプロセスをポリクロロメチル化ポリスチ
レン（分子量１０万）に適用した例を説明する。本例の
場合、レジスト膜厚１．０μ、パターン幅１．　Ｏｔａ
ｎライン＆スペースのストライプパターンに対して上記
と同様の現像を行った。前出の式より、現像液の侵入速
度はおよそＳ　＝５０Ｍ−’・４Ｓであるので、分子量
１０万の場合０．２８μ／ｓｅｃとなる。１角膜厚の１
／３程度まで侵入する時間はおおよそ１．２秒である。

−回の現像時間を１秒とし、リンス５秒、乾燥５秒の繰
り返しを計２０回行い、変形のない良好なパターンを得
た。現像液は、酢酸イソアミルとエチルセロソルブの混
合液（９：１の物）を用い、リンス液にはＩＰＡ（イソ
プロピルアルコール）を用いた。乾燥には高回転（４０
００ｒｐｍ）による乾燥を用いた。また、１回の現像時
間を１．５秒として同様なプロセスの現像を１３回繰り
返し行った場合には、若干のパターン変形を生じており
、現像を連続して２０秒間行った場合には膨潤によるひ
どいパターンの蛇行、変形を生じた。

この様に構成が変わった際にも、短時間現像をうまく設
定する事により、膨潤によるパターンの変形を最小に抑
える事ができ、良好なパターンを得る事ができる。

上記のポジ型レジスト材料を用いた本発明方法をさらに
具体的に示すと、例えば第７Ａ図〜第７Ｈ図に順を追っ
て断面で示す工程を経て実施することができる。なお、
第７Ａ図〜第７Ｈ図の工程は、ネガ型レジスト材料に代
えてポジ型レジスト材料が用いられたこと、乾燥に代え
て（リンス＋乾燥）が用いられたこと、被加工膜として
のアルミニウム膜ＩＯに代えて被加工膜としての眉間絶
縁膜９が用いられたことの主たる相違点を除いて先に詳
述した第２Ａ図〜第２Ｈ図の工程に対応するので、ここ
での詳細な説明を省略する。もちろん、この一連のプロ
セスによって、パターンエツジにおけるクラックの発生
を防止することができる。

さらに付は加えると、本発明の実施における被加工膜と
しては、アルミニウムの他に、シリコン酸化膜、シリコ
ン、クロム、ポリマー、ＰＳＧ、タングステン、タンタ
ル等の高融点金属、金等の材料を使用することも可能で
ある。しかも、上記した実施例では、電極を形成する場
合について述べたが、その他のパターンを形成する場合
にも同様に本発明を適用できる。

なお、本発明は、現像液に対して膨潤の大きいレジスト
材料に対して特に有効である。また、レジスト材料とし
て架橋型のレジスト材料を用いる際にはさらに顕著な効
果がある（架橋型とは、架橋の量の差による溶解の差で
像を形成することをいう）。

〔発明の効果〕

以上に詳細に述べたように、本発明によれば、レジスト
膜を露光して潜像を形成した後に、レジスト膜への現像
液の供給と、そのレジスト膜に僅かに滲み込んだ現像液
の乾燥とを順に数度繰り返すことにより、レジスト膜を
間欠的にパターニングして潜像の顕像化を行っているの
で、現像液の侵入をレジスト膜の表層部だけに止まらせ
ることができ、その中に深く滲み込むことを抑制して膨
潤によるレジストパターンの変形等を少なくするかもし
くは防止して、現像精度を高くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法におけるレジストプロセスをその
流れに従って略示したフローシート、第２Ａ図〜第２Ｈ
図は、本発明の一実施例を順を追って断面で示す工程図
、 第３図、第４図、第５図及び第６図は、それぞれ、本発
明により現像されたレジスト膜の斜視図、第７Ａ図〜第
７Ｈ図は、本発明の一実施例を順を追って断面で示す工
程図、 第８図は、本発明の実施において用いられる現像装置の
一例を示す断面図、 第９図は、レジスト材料の分子量と１サイクルの現像時
間基準値との関係を示す特性図、第１０図は、従来のレ
ジストプロセスをその流れに従って略示したフローシー
ト、 第１１Ａ図〜第１１Ｅ図は、従来のネガ型レジストプロ
セスを順を追って示した断面図、 第１２図及び第１３図は、従来のネガ型レジストプロセ
スの欠陥を示した断面図、 第１４図は、従来のネガ型レジストプロセスの欠陥を示
した斜視図、 第１５図及び第１６図は、それぞれ、従来のポジ型レジ
ストプロセスの欠陥を示した斜視図及び平面図、そして 第１７図は、現像時間とフォトレジスト膜の膜厚増加率
との関係を示す特性図である。 図中、１はバイポーラトランジスタ、２は半導体基板、
３はコレクタ層、４はベース層、５はエミツタ層、９は
層間絶縁膜、１０はアルミニウム膜、そして１１はレジ
スト膜である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記の工程： 被加工物上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成
   し、 前記レジスト膜を所定の光のパターンに露光してそのパ
   ターンに対応する潜像をレジスト膜内に形成し、 前記露光後のレジスト膜を有機溶剤からなる現像液で現
   像して前記パターンに対応するレジストパターンを前記
   被加工物上に形成し、その際、前記現像を最低２段階に
   分けて実施し、各段階とも、レジスト膜のうち前記レジ
   ストパターンとして残存せしめられるべきパターン形成
   領域のほぼ表層の部分にのみ現像液が浸透したところで
   現像を中断し、かつ各段階の現像と現像の間にはレジス
   ト膜を乾燥させ、そして 前記間欠現像の結果として得られたレジストパターンを
   マスクとして前記被加工物を選択的に加工すること、 を含んでなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 ２、前記レジスト材料が感光性ポリマーであり、そして
   、各段階において、現像は、前記現像液が前記レジスト
   膜の膜厚の１／３の深さまで侵入する時間以下で実施す
   る、請求項１に記載の製造方法。 ３、前記感光性ポリマーがポリスチレン、ポリシロキサ
   ン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、環化ゴム
   、ポリ桂皮酸ビニル、ポリスルフォン又はその他の架橋
   型ポリマーあるいはその誘導体から選ばれる、請求項２
   に記載の製造方法。 ４、前記レジスト材料がネガ型レジストであり、ネガレ
   ジストパターンが形成される、請求項１に記載の製造方
   法。 ５、前記レジスト材料がポジ型レジストであり、ポジレ
   ジストパターンが形成される、請求項１に記載の製造方
   法。 ６、現像の各段階において、現像を終えた後であって乾
   燥を行う前に現像後のレジスト膜をリンスする工程をさ
   らに含む、請求項１に記載の製造方法。 ７、現像液及び／又はリンス液を滴下するノズルを多数
   本含む系内において現像及び／又はリンスを実施する、
   請求項１又は６に記載の製造方法。 ８、前記レジストパターンをマスクとして前記被加工物
   を選択的にエッチングする、請求項１に記載の製造方法
   。