JPH0419697B2 - - Google Patents

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JPH0419697B2
JPH0419697B2 JP57054285A JP5428582A JPH0419697B2 JP H0419697 B2 JPH0419697 B2 JP H0419697B2 JP 57054285 A JP57054285 A JP 57054285A JP 5428582 A JP5428582 A JP 5428582A JP H0419697 B2 JPH0419697 B2 JP H0419697B2
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JP
Japan
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layer
photosensitive resin
resin film
film
substrate
Prior art date
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JP57054285A
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JPS58171818A (ja
Inventor
Kazuhiko Tsuji
Masaru Sasako
Koichi Kugimya
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/095Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感光性樹脂(レジスト)膜を用いたパ
ターン形成工程を有する半導体装置の製造方法に
関する。
半導体基板上に感光性樹脂膜パターンを形成す
る工程において、パターン巾が2〜3μm以下の
微細加工では通常ポジ型感光性樹脂膜が用いられ
ている。このポジ型感光性樹脂の露光方法とし
て、歩留まり向上および半導体基板の反りの補正
が可能であるという理由により、ステツプアンド
リピート方式の投影露光方法が用いられる。
この投影露光方法は第1図に示すように、マス
ク1を通過した光線Xをレンズ2を介して半導体
基板3上のレジスト(感光性樹脂)4上に結像す
るようにしたものである。ただし、この方法はレ
ンズ2を使用するため、通常の光線を使用したの
では色収差を生じパターンの微細化に支障をきた
すので、その光線Xとしては単色光を用いなけれ
ばならない。しかしながら、単色光を用いたため
に、入射光Xとその基板3からの反射光により定
在波が発生する。
このことを第2図を用いて説明する。同図に示
すように、半導体基板5上に異なる膜厚を有する
二酸化硅素膜6,7を形成した後、この二酸化硅
素膜6,7上に感光性樹脂膜8を塗布する。この
とき、二酸化硅素膜6,7と感光性樹脂膜8の屈
折率がほぼ等しいため、感光性樹脂膜8上から光
照射しても二酸化硅素膜6,7と感光性樹脂膜8
との界面での反射はおこらない。その代り入射光
は半導体基板5で反射した光と干渉し、二酸化硅
素膜6,7およびレジスト膜8内に定在波9がで
きる。定在波の腹と節は入射光の波長が4358Åと
すると、743Åの周期でできる。従つて、二酸化
硅素膜6,7の膜厚d1およびd2の差(d1−d2)が
743Åのとき感光性樹脂膜8との界面での光強度
差が大きくなる。
この為、例えば二酸化硅素膜6の表面では定在
波9の節ができ、一方、二酸化硅素膜7の表面で
は定在波9の腹ができる。この様な場合、二酸化
硅素膜6表面では入射光の照射強度が弱くなり、
現像、リンス後に感光性樹脂膜8が充分除去でき
ないということが発生する。また、現像して樹脂
膜8のパターンを形成すると二酸化硅素膜6,7
上での感光性樹脂膜8のパターン巾が異なるとい
つた問題も発生する。
また、アルミニウムなどのように反射率の大き
い金属膜上に感光性樹脂膜を形成した場合、金属
膜と感光性樹脂膜界面付近に定在波の節ができる
ので薄い膜が残りやすく、寸法精度の良い樹脂膜
パターン形成が困難であつた。
以上の様なことは、特に段差を有する基板上に
おいては段差部で感光性樹脂膜厚の変化が大きく
微細パターンが精度よく形成できないという欠点
があつた。
本発明は上記欠点にかんがみなされたもので、
微細パターンの必要な半導体装置、特に投影露光
方法を用いてパターン形成を行なう半導体装置の
製造において、微細パターンを基板の種類および
段差に関係なく精度良く形成出来る方法を提供す
るものである。
すなわち、本発明の方法は、段差を有する半導
体基板上に、ほぼ感光済の感光性樹脂膜よりなる
第1層を前記基板の段差より厚く形成する工程
と、前記第1層上に未感光の感光性樹脂膜を塗布
して第2層を形成するとともに、前記第1層と第
2層間に両者の混合層を形成し、同一現像液に対
して現像速度が前記第1層、中間層、第2層の順
に遅くなる3層膜を形成する工程と、前記3層膜
を選択的に露光した後前記現像液で処理し、前記
3層膜に同一のパターンを形成する工程とを備え
たものである。
以下本発明の図面を用いて詳細に説明する。
第3図は本発明の一実施例を示すパターン形成
工程断面図である。まず第3図Aのごとく、半導
体又は半導体上に絶縁膜、導電膜が形成された半
導体基板11上に、感光基が少なくとも一部、望
ましくはほとんど反応した即ち感光済の第1のポ
ジ型感光性樹脂膜よりなる第1層12を少なくと
も0.1μm、望ましくは0.3μm以上の厚さに形成す
る。次に感光基が未反応即ち未感光の第2のポジ
型感光性樹脂膜を重ねて塗布形成する。このと
き、第1と第2の感光性樹脂膜として同一種類の
ものを用いれば、中間に第1と第2の樹脂膜の混
合層(第2層13)と、第2の感光性樹脂膜の層
(第3層14)が形成される。たとえば第1層1
2として感光済のポジ型感光性樹脂膜を1.8μm形
成し、その上に重ねて第2の感光性樹脂膜として
同一種類のポジ型感光性樹脂膜を回転塗布する。
次に投影露光方法により、選択的に光照射を行
ない第2層13および第3層14に感光領域15
を形成する。このときの照射量は第1層12はす
でに感光しており、第2層13および第3層14
を反応させる照射量でよい。(第3図B) 次に通常の現像・リンス処理により感光領域1
5およびその下部の第1層12を除去し、開孔部
16を形成する(第3図C)。次にこの第1層1
2、第2層13および第3層14の感光性樹脂膜
のパターンをマスクとして半導体装置の製造工程
の一部である基板11のエツチング処理等を行な
う。
以上の第3図の方法によれば、現像速度の速い
感光済の感光性樹脂膜よりなる第1層12を所定
の厚さに基板11上に形成してあるため、選択的
光照射時間を短かくすることができる。また段差
を有する基板11上での樹脂膜厚の差に関係なく
照射量が一定でよい。かつ、たとえば基板11の
凹部11aの感光性樹脂膜を完全に現像除去する
ために現像時間を長くしても、第3図Cのごとく
凹部11aは現像速度の速い第1層12で埋め込
まれ凹部11a上も凹部11a以外の平坦な基板
11上と同じ状態で現像速度の遅い第2、第3層
が存在しており、未照射領域(第3図Cのロ)の
部分の膜厚減少量が少なく、精度良くパターン形
成を行なうことができる。
感光ずみの第1の感光性樹脂膜が0.3μm以下で
は、第2の感光性樹脂膜塗布後にすべて第2の感
光性樹脂と混合されて第1層12が残らず、全て
混合層13となる。すなわち、0.3μm以下ではい
わゆる第2層13と第3層14のみになり本発明
の効果が発揮されない。
なお第1層12となる第1の感光性樹脂は基板
11上に塗布後感光させてもよいし、あらかじめ
感光済のポジ型感光性樹脂膜を塗布してもよい。
第1層12の膜厚は基板11の段差より厚く、か
つ基板11の表面より望ましくは0.3μm以上の厚
さに形成するのが望ましい。また、第1、第2、
第3層12,13,14の総膜厚が1μm以内の
ときは第1層12はその半分以上とするのが望ま
しい。第1と第2の感光性樹脂膜は同一種類のも
のでも、異なる種類のものでも同一現像液ではパ
ターン形成できるものならばよい。また、膜形成
は、上記方法に限定するものではない。
次に、第3図における現像をさらに第4図を用
いて説明する。さて、第1の感光性樹脂膜(第4
図の膜厚t)を回転塗布した場合の、膜厚方向の
現像特性すなわち第3図イの部分の現像特性は第
4図イに示すようになる。第2の感光性樹脂膜形
成後の現像速度すなわち第3図Cのロの部分の現
像特性は第4図ロとなる。又、露光後この3層膜
の現像特性は第4図ハとなる。第4図に示すごと
く第1、第2、第3層12,13,14全体の膜
厚約2μmの樹脂膜のうち1.2〜1.6μmの間に位置
するいわゆる中間混合層である第2層13は現像
速度が遅い部分となる。このことは、膜厚tを有
する感光済の現像速度の速い第1のポジ型感光性
樹脂が第2の未感光のポジ型感光性樹脂の塗布に
よる混合にてtよりも薄い膜厚の第1層12とな
つたことになる。すなわち、t(=1.8μm)のも
のが混合層の形成により0.6μm以上薄くなり1.2μ
m以下の膜厚となつたことになる。第1層12
は、感光性樹脂膜と基板との粘性を考慮すれば
0.1μm、望ましくは前述したごとく0.3μm以上形
成するように第1、第2の感光性樹脂膜の塗布制
御が望ましい。
本発明は第4図ロの曲線に示すごとき現像特性
を実現する構造を得ることにより、正確なパター
ンを精度良く形成するものである。
なお、本発明においては、第1、第2、第3層
12,13,14の膜厚制御が重要となるが、感
光ずみの第1の感光性樹脂形成後、現像速度を遅
くしないためには、ベーキング温度を室温から
90゜程度までの低い温度にするのが望ましい。
なお第2層13および第3層14の膜厚は第2
の感光性樹脂膜の塗布方法たとえば感光性樹脂液
滴下方法、時間および回転数により制御すること
ができる。第2の感光性樹脂膜と第1の感光性樹
脂膜の接触時間が長い程第2層13いわゆる混合
層の膜厚が厚くなる。したがつて第2層13およ
び第3層14膜を均一に形成するためには、第1
の感光性樹脂膜上に均一に第2の感光性樹脂膜を
滴下し、かつ、滴下から高速回転までの接触時間
を等しくする必要がある。
したがつて本発明における感光性樹脂膜の塗布
には第5図に示す装置を用るのが望ましい。すな
わち、複数個のノズル22および光照射源23と
第1の感光性樹脂膜塗布された半導体基板11の
回転可能な支持体21を有し、複数個のノズルか
ら同時に第2の感光性樹脂膜を塗布する(第5図
A)。また未感光の樹脂膜を塗布した後、全面に
光照射する場合は、塗布用のノズル22と光照射
源23を一体に有する装置を用い第5図Bのごと
くノズル22、光源23を移動して行うようにす
るのが望ましい。
以上のように、本発明は現像速度の速い感光性
樹脂膜を残存させてパターン形成を行うもので、
高精度な微小パターンの形成に大きく寄与するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は露光工程の概念図、第2図は従来の基
板への露光状態の断面図、第3図A,B,Cは本
発明の一実施例にかかるパターン形成工程図、第
4図はレジスト膜の現像速度特性図、第5図A,
Bは本発明に用いる製造装置の概略図である。 11……半導体基板、12,13,14……第
1、第2、第3層、15……感光領域、16……
開孔部、22……ノズル、23……光照射源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 段差を有する半導体基板上に、ほぼ感光済の
    感光性樹脂膜よりなる第1層を前記基板の段差よ
    り厚く形成する工程と、前記第1層上に未感光の
    感光性樹脂膜を塗布して第2層を形成するととも
    に、前記第1層と第2層間に両者の混合層を形成
    し、同一現像液に対して現像速度が前記第1層、
    中間層、第2層の順に遅くなる3層膜を形成する
    工程と、前記3層膜を選択的に露光した後前記現
    像液で処理し、前記3層膜に同一のパターンを形
    成する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
JP57054285A 1982-03-31 1982-03-31 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 Granted JPS58171818A (ja)

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