JPH0822947A - パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
パターン形成方法及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH0822947A JPH0822947A JP15625894A JP15625894A JPH0822947A JP H0822947 A JPH0822947 A JP H0822947A JP 15625894 A JP15625894 A JP 15625894A JP 15625894 A JP15625894 A JP 15625894A JP H0822947 A JPH0822947 A JP H0822947A
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- photosensitive film
- eth
- pattern
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は段差を有する基板上に形成された感
光性膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、感光性膜のパターンを形成するパターン形成方法に
関し、段差の上部平面上及び下部平面上で露光前のレジ
スト膜の膜厚が異なっていても、線幅の揃ったパターン
を得る。 【構成】 段差を有する基板3上に感光性膜4を形成
し、感光性膜4を露光し、現像して感光性膜のパターン
4a,4bを形成するパターン形成方法において、段差
下部平面上の感光性膜4に対するEth(感光性膜4を現
像液で溶かしうる最小露光量)と段差上部平面上の感光
性膜4に対するEthが等しくなるような膜厚の感光性膜
4を段差を有する基板3上に形成し、感光性膜4に対し
て露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示す)で露
光する。
光性膜をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニング
し、感光性膜のパターンを形成するパターン形成方法に
関し、段差の上部平面上及び下部平面上で露光前のレジ
スト膜の膜厚が異なっていても、線幅の揃ったパターン
を得る。 【構成】 段差を有する基板3上に感光性膜4を形成
し、感光性膜4を露光し、現像して感光性膜のパターン
4a,4bを形成するパターン形成方法において、段差
下部平面上の感光性膜4に対するEth(感光性膜4を現
像液で溶かしうる最小露光量)と段差上部平面上の感光
性膜4に対するEthが等しくなるような膜厚の感光性膜
4を段差を有する基板3上に形成し、感光性膜4に対し
て露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示す)で露
光する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法及び
半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、段差を有
する基板上に形成された感光性膜をフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングし、感光性膜のパターンを形
成するパターン形成方法及び上記パターン形成方法を用
いた半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造方法に関し、より詳しくは、段差を有
する基板上に形成された感光性膜をフォトリソグラフィ
技術を用いてパターニングし、感光性膜のパターンを形
成するパターン形成方法及び上記パターン形成方法を用
いた半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、フォトリソグラフィ技術を用いて
耐エッチング性マスクとしてのレジストパターンを被パ
ターニング体上に形成する場合、実際の被パターニング
体上にレジスト膜(感光性膜)を形成する前に、調査の
ための平坦な基板上に種々の膜厚のレジスト膜を形成し
て、露光し、現像してその最適膜厚を選定している。
耐エッチング性マスクとしてのレジストパターンを被パ
ターニング体上に形成する場合、実際の被パターニング
体上にレジスト膜(感光性膜)を形成する前に、調査の
ための平坦な基板上に種々の膜厚のレジスト膜を形成し
て、露光し、現像してその最適膜厚を選定している。
【0003】即ち、平坦な基板上でレジスト膜厚と露光
量とを変化させて、レジストパターンを形成し、Ethと
レジスト膜厚の相関データを取得してEthが極大となる
レジスト膜厚を選択する。なお、Ethとは所定の膜厚の
レジスト膜を現像液で溶かしうる最小露光量をいう。一
般に、使用するレジスト膜の最適な膜厚は、レジスト膜
厚とEthの相関特性においてEthが極大となる膜厚がよ
いといわれている。それに対して所定の線幅が得られる
露光量は、通常、Ethのk倍に決められる。ここで、k
をEth係数という。
量とを変化させて、レジストパターンを形成し、Ethと
レジスト膜厚の相関データを取得してEthが極大となる
レジスト膜厚を選択する。なお、Ethとは所定の膜厚の
レジスト膜を現像液で溶かしうる最小露光量をいう。一
般に、使用するレジスト膜の最適な膜厚は、レジスト膜
厚とEthの相関特性においてEthが極大となる膜厚がよ
いといわれている。それに対して所定の線幅が得られる
露光量は、通常、Ethのk倍に決められる。ここで、k
をEth係数という。
【0004】図4はレジスト膜厚に対するEthの相関を
示す特性図である。例えば、レジスト膜の最適膜厚とし
てEthが極大となる膜厚aを選び、そのときの露光量が
80mjとする。そして、k=2のとき、所定の線幅が
得られるとすると、最適な露光量は80×2=160m
jとなる。その後、上記の膜厚が形成される塗布条件
で、回転塗布法により実際の基板上にレジスト膜を形成
し、上記のように決めた最適な露光量で露光し、現像す
ると、線幅が揃ったパターンが得られることになる。
示す特性図である。例えば、レジスト膜の最適膜厚とし
てEthが極大となる膜厚aを選び、そのときの露光量が
80mjとする。そして、k=2のとき、所定の線幅が
得られるとすると、最適な露光量は80×2=160m
jとなる。その後、上記の膜厚が形成される塗布条件
で、回転塗布法により実際の基板上にレジスト膜を形成
し、上記のように決めた最適な露光量で露光し、現像す
ると、線幅が揃ったパターンが得られることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
トパターンを形成する実際の半導体基板上には配線層
等、凹凸が存在する場合が多い。従って、塗布法により
このような半導体基板上にレジスト膜を形成した場合、
凹部で厚く、凸部で薄くなる。例えば、薄い部分の膜厚
が図4に示すa(Eth=80mj)になり、厚い部分の
膜厚が同図のb(Eth=60mj)になったとする。
トパターンを形成する実際の半導体基板上には配線層
等、凹凸が存在する場合が多い。従って、塗布法により
このような半導体基板上にレジスト膜を形成した場合、
凹部で厚く、凸部で薄くなる。例えば、薄い部分の膜厚
が図4に示すa(Eth=80mj)になり、厚い部分の
膜厚が同図のb(Eth=60mj)になったとする。
【0006】上記の例より、最適な露光量を薄い膜厚a
のところを基準として160mjとした場合、厚い膜厚
bのところではEth係数は160/60=2.67とな
り、露光量としては過剰になってしまう。従って、ポジ
レジストの場合、薄い膜厚aのところではほぼ設計通り
のレジストパターンの線幅が得られるが、厚い膜厚bの
ところではレジストパターンの線幅が細くなってしまう
という問題がある。
のところを基準として160mjとした場合、厚い膜厚
bのところではEth係数は160/60=2.67とな
り、露光量としては過剰になってしまう。従って、ポジ
レジストの場合、薄い膜厚aのところではほぼ設計通り
のレジストパターンの線幅が得られるが、厚い膜厚bの
ところではレジストパターンの線幅が細くなってしまう
という問題がある。
【0007】一方、厚い膜厚bのところを基準として最
適露光量を決めると、薄い膜厚aのところでは露光量が
不足し、形成されるレジストパターンの線幅が太くなっ
てしまうという問題がある。本発明は、係る従来例の問
題点に鑑みて創作されたものであり、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて段差を有する基板上に同じ工程を経て感
光性膜のパターンを形成する場合に、段差の上部平面上
及び下部平面上で露光前のレジスト膜の膜厚が異なって
いても、線幅の揃ったパターンが得られるパターン形成
方法及びこのパターン形成方法を用いた半導体装置の製
造方法を提供することを目的とするものである。
適露光量を決めると、薄い膜厚aのところでは露光量が
不足し、形成されるレジストパターンの線幅が太くなっ
てしまうという問題がある。本発明は、係る従来例の問
題点に鑑みて創作されたものであり、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて段差を有する基板上に同じ工程を経て感
光性膜のパターンを形成する場合に、段差の上部平面上
及び下部平面上で露光前のレジスト膜の膜厚が異なって
いても、線幅の揃ったパターンが得られるパターン形成
方法及びこのパターン形成方法を用いた半導体装置の製
造方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、段
差を有する基板上に感光性膜を形成し、前記感光性膜を
露光し、現像して前記感光性膜のパターンを形成するパ
ターン形成方法において、前記段差下部平面上の前記感
光性膜に対するEth(前記感光性膜を現像液で溶かしう
る最小露光量)と前記段差上部平面上の前記感光性膜に
対するEthが等しくなるような膜厚の前記感光性膜を前
記段差を有する基板上に形成し、前記感光性膜に対して
露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示す)で露光
することを特徴とするパターン形成方法によって達成さ
れ、第2に、段差を有する基板上に感光性膜を形成し、
前記感光性膜を露光し、現像して前記感光性膜のパター
ンを形成するパターン形成方法において、平坦な基板上
に形成された感光性膜について前記感光性膜の膜厚に対
するEth(前記感光性膜を現像液で溶かしうる最小露光
量)の相関関係を取得し、前記相関関係に基づいて、前
記Ethが等しくなる2つの膜厚の間で前記2つの膜厚の
差が前記段差を有する基板上の段差の寸法と等しくなる
ようなEthを決め、前記段差を有する基板上に感光性膜
を形成し、露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示
す)で露光することを特徴とするパターン形成方法によ
って達成され、第3に、前記定数kは2であることを特
徴とする第1又は第2の発明に記載のパターン形成方法
によって達成され、第4に、前記感光性膜はレジスト膜
又は感光性ポリイミド膜であることを特徴とする第1,
第2又は第3の発明に記載のパターン形成方法によって
達成され、第5に、前記感光性膜を回転塗布法により形
成することを特徴とする第1,第2又は第4の発明に記
載のパターン形成方法によって達成され、第6に、第
1,第2,第3,第4又は第5の発明に記載のパターン
形成方法を用いて被パターニング体上に感光性膜の耐エ
ッチング性パターンを形成し、前記耐エッチング性パタ
ーンをマスクとして前記被パターニング体をエッチング
し、除去することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成される。
差を有する基板上に感光性膜を形成し、前記感光性膜を
露光し、現像して前記感光性膜のパターンを形成するパ
ターン形成方法において、前記段差下部平面上の前記感
光性膜に対するEth(前記感光性膜を現像液で溶かしう
る最小露光量)と前記段差上部平面上の前記感光性膜に
対するEthが等しくなるような膜厚の前記感光性膜を前
記段差を有する基板上に形成し、前記感光性膜に対して
露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示す)で露光
することを特徴とするパターン形成方法によって達成さ
れ、第2に、段差を有する基板上に感光性膜を形成し、
前記感光性膜を露光し、現像して前記感光性膜のパター
ンを形成するパターン形成方法において、平坦な基板上
に形成された感光性膜について前記感光性膜の膜厚に対
するEth(前記感光性膜を現像液で溶かしうる最小露光
量)の相関関係を取得し、前記相関関係に基づいて、前
記Ethが等しくなる2つの膜厚の間で前記2つの膜厚の
差が前記段差を有する基板上の段差の寸法と等しくなる
ようなEthを決め、前記段差を有する基板上に感光性膜
を形成し、露光量Eth×k(kは1以上の正の実数を示
す)で露光することを特徴とするパターン形成方法によ
って達成され、第3に、前記定数kは2であることを特
徴とする第1又は第2の発明に記載のパターン形成方法
によって達成され、第4に、前記感光性膜はレジスト膜
又は感光性ポリイミド膜であることを特徴とする第1,
第2又は第3の発明に記載のパターン形成方法によって
達成され、第5に、前記感光性膜を回転塗布法により形
成することを特徴とする第1,第2又は第4の発明に記
載のパターン形成方法によって達成され、第6に、第
1,第2,第3,第4又は第5の発明に記載のパターン
形成方法を用いて被パターニング体上に感光性膜の耐エ
ッチング性パターンを形成し、前記耐エッチング性パタ
ーンをマスクとして前記被パターニング体をエッチング
し、除去することを特徴とする半導体装置の製造方法に
よって達成される。
【0009】
【作用】本発明のパターン形成方法においては、第1
に、段差下部平面上の感光性膜に対するEth(感光性膜
を現像液で溶かしうる最小露光量)と段差上部平面上の
感光性膜に対するEthが等しくなるような膜厚の感光性
膜を段差を有する基板上に形成し、露光量Eth×k(k
は1以上の正の実数を示す)で露光している。
に、段差下部平面上の感光性膜に対するEth(感光性膜
を現像液で溶かしうる最小露光量)と段差上部平面上の
感光性膜に対するEthが等しくなるような膜厚の感光性
膜を段差を有する基板上に形成し、露光量Eth×k(k
は1以上の正の実数を示す)で露光している。
【0010】この場合には、段差を有する実際の基板上
に感光性膜を形成してパターン線幅と感光性膜の膜厚と
の相関関係を調査して、上記の関係が成立するような感
光性材料の回転塗布条件を決め、その条件で実際の基板
上に感光性膜を形成する。調査によれば、図4に示すよ
うに、Ethは膜厚に対して周期的に変化するため、Eth
が等しくなるような2つの膜厚が存在する。従って、段
差を有する基板上であって段差の上部平面上及び下部平
面上にそれぞれEthが等しくなるような異なる膜厚の感
光性膜を同一の塗布工程で形成することができる。
に感光性膜を形成してパターン線幅と感光性膜の膜厚と
の相関関係を調査して、上記の関係が成立するような感
光性材料の回転塗布条件を決め、その条件で実際の基板
上に感光性膜を形成する。調査によれば、図4に示すよ
うに、Ethは膜厚に対して周期的に変化するため、Eth
が等しくなるような2つの膜厚が存在する。従って、段
差を有する基板上であって段差の上部平面上及び下部平
面上にそれぞれEthが等しくなるような異なる膜厚の感
光性膜を同一の塗布工程で形成することができる。
【0011】例えば、段差150nmを有する基板上に
種々の膜厚の感光性膜を形成し、露光量130mjで一
定にした場合に得られた、感光性膜の膜厚とパターンの
線幅との相関関係について図3に示す。なお、感光性膜
の膜厚は実際の基板上に形成された塗布条件と同じ塗布
条件で形成された平坦な基板上での膜厚を示す。この図
3より、段差の上部平面上のパターンの線幅と下部平面
上のパターンの線幅が等しくなっているところが露光量
が等しいところであると考えられる。従って、段差15
0nmを有する実際の基板上にこれと同じ塗布条件で感
光性膜を形成すれば、段差の上部平面上及び下部平面上
で露光量の過不足は生じない。このため、段差の上部平
面上及び下部平面上に形成されるパターンの線幅は等し
くなる。
種々の膜厚の感光性膜を形成し、露光量130mjで一
定にした場合に得られた、感光性膜の膜厚とパターンの
線幅との相関関係について図3に示す。なお、感光性膜
の膜厚は実際の基板上に形成された塗布条件と同じ塗布
条件で形成された平坦な基板上での膜厚を示す。この図
3より、段差の上部平面上のパターンの線幅と下部平面
上のパターンの線幅が等しくなっているところが露光量
が等しいところであると考えられる。従って、段差15
0nmを有する実際の基板上にこれと同じ塗布条件で感
光性膜を形成すれば、段差の上部平面上及び下部平面上
で露光量の過不足は生じない。このため、段差の上部平
面上及び下部平面上に形成されるパターンの線幅は等し
くなる。
【0012】第2に、調査のための平坦な基板上に形成
された感光性膜について、感光性膜の膜厚に対するEth
(感光性膜を現像液で溶かしうる最小露光量)の相関関
係を取得し、この相関関係に基づいて、Ethが等しくな
る2つの膜厚の間で2つの膜厚の差が段差を有する基板
上の段差の寸法と等しくなるようなEthを決め、段差を
有する基板上に形成された感光性膜に対して露光量Eth
×k(kは実数を示す)で露光している。
された感光性膜について、感光性膜の膜厚に対するEth
(感光性膜を現像液で溶かしうる最小露光量)の相関関
係を取得し、この相関関係に基づいて、Ethが等しくな
る2つの膜厚の間で2つの膜厚の差が段差を有する基板
上の段差の寸法と等しくなるようなEthを決め、段差を
有する基板上に形成された感光性膜に対して露光量Eth
×k(kは実数を示す)で露光している。
【0013】上記は第1の発明の特別な場合に相当し、
段差がそのまま感光性膜の膜厚の差となる場合に適用す
る。この場合、第1の発明に比べてもっと簡単に線幅の
揃ったパターンが形成可能であることを示している。こ
のような場合として、例えば、凹部の領域に比較して凸
部の領域が疎に存在し、かつ凸部の上部平面の面積が小
さい場合が相当する。この場合、凹部の平面上には平坦
な基板上に形成された感光性膜の膜厚にほぼ等しい膜厚
の感光性膜が形成され、凸部の平面上には凹部平面上の
膜厚から段差の高さを引いた膜厚の感光性膜が形成され
る。
段差がそのまま感光性膜の膜厚の差となる場合に適用す
る。この場合、第1の発明に比べてもっと簡単に線幅の
揃ったパターンが形成可能であることを示している。こ
のような場合として、例えば、凹部の領域に比較して凸
部の領域が疎に存在し、かつ凸部の上部平面の面積が小
さい場合が相当する。この場合、凹部の平面上には平坦
な基板上に形成された感光性膜の膜厚にほぼ等しい膜厚
の感光性膜が形成され、凸部の平面上には凹部平面上の
膜厚から段差の高さを引いた膜厚の感光性膜が形成され
る。
【0014】逆に、凸部の領域に比較して凹部の領域が
疎に存在し、かつ凹部の底部平面の面積が小さい場合に
は、凸部の平面上には平坦な基板上に形成された感光性
膜の膜厚にほぼ等しい膜厚の感光性膜が形成され、凹部
の平面上には凸部平面上の膜厚に段差の高さを加えた膜
厚の感光性膜が形成される。このような場合、相関関係
に基づいて、Ethが等しくなる2つの膜厚の間で2つの
膜厚の差が段差を有する基板上の段差の寸法と等しくな
るようなEthを決めているので、段差の上部平面上に形
成される薄い膜厚の感光性膜と段差の下部平面上に形成
される厚い膜厚の感光性膜でともにEthが等しくなる。
従って、所定の線幅が得られる露光量Eth×kを等しく
することができるため、形成されるパターンの線幅は揃
う。
疎に存在し、かつ凹部の底部平面の面積が小さい場合に
は、凸部の平面上には平坦な基板上に形成された感光性
膜の膜厚にほぼ等しい膜厚の感光性膜が形成され、凹部
の平面上には凸部平面上の膜厚に段差の高さを加えた膜
厚の感光性膜が形成される。このような場合、相関関係
に基づいて、Ethが等しくなる2つの膜厚の間で2つの
膜厚の差が段差を有する基板上の段差の寸法と等しくな
るようなEthを決めているので、段差の上部平面上に形
成される薄い膜厚の感光性膜と段差の下部平面上に形成
される厚い膜厚の感光性膜でともにEthが等しくなる。
従って、所定の線幅が得られる露光量Eth×kを等しく
することができるため、形成されるパターンの線幅は揃
う。
【0015】更に、本発明の半導体装置の製造方法に上
記のパターン形成方法を用いることにより、特に、製造
途中に選択酸化膜や配線層等が存在し、凹凸の存在する
基板上に線幅の揃ったレジストパターン等を形成するこ
とができる。これにより、レジストパターン下地の被パ
ターニング体のパターニング精度を向上させ、半導体装
置の高密度化を図ることができる。
記のパターン形成方法を用いることにより、特に、製造
途中に選択酸化膜や配線層等が存在し、凹凸の存在する
基板上に線幅の揃ったレジストパターン等を形成するこ
とができる。これにより、レジストパターン下地の被パ
ターニング体のパターニング精度を向上させ、半導体装
置の高密度化を図ることができる。
【0016】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
について説明する。 (1)第1の実施例についての説明 本発明の第1の実施例に係るレジストパターンの形成方
法に用いられる相関データの取得方法について説明す
る。相関データは、平坦な基板上に形成されたレジスト
膜の膜厚に対するレジストパターンの線幅の相関関係に
ついて示すものである。
について説明する。 (1)第1の実施例についての説明 本発明の第1の実施例に係るレジストパターンの形成方
法に用いられる相関データの取得方法について説明す
る。相関データは、平坦な基板上に形成されたレジスト
膜の膜厚に対するレジストパターンの線幅の相関関係に
ついて示すものである。
【0017】調査用試料の作成方法について図1(a)
〜(c),図2(a)を参照しながら説明する。図1
(a)〜(c),図2(a)は被塗布基板の断面図であ
る。まず、図1(b)に示すように、図1(a)に示す
ような段差150nmを有するポリシリコン膜3の上に
回転塗布法により所定の塗布条件で所定の膜厚のポジ型
のレジスト膜(感光性膜)4を形成する。実験のため、
レジスト膜4の膜厚を1150〜1280Åの範囲で変化させた
試料を種々作成した。また、同時に膜厚の調査のため、
平坦なシリコン基板上にレジスト膜を形成した試料も作
成した。
〜(c),図2(a)を参照しながら説明する。図1
(a)〜(c),図2(a)は被塗布基板の断面図であ
る。まず、図1(b)に示すように、図1(a)に示す
ような段差150nmを有するポリシリコン膜3の上に
回転塗布法により所定の塗布条件で所定の膜厚のポジ型
のレジスト膜(感光性膜)4を形成する。実験のため、
レジスト膜4の膜厚を1150〜1280Åの範囲で変化させた
試料を種々作成した。また、同時に膜厚の調査のため、
平坦なシリコン基板上にレジスト膜を形成した試料も作
成した。
【0018】なお、種々の膜厚のレジスト膜を形成する
ため、レジスト膜の膜厚を決める粘度,塗布時間等を変
化させることが必要であるが、実施例ではレジスト塗布
時の半導体基板1の回転数を変化させた。実験によれ
ば、回転数を変化させることにより、±5nmの範囲内
で膜厚を制御することができ、レジスト膜厚の制御性は
極めてよい。
ため、レジスト膜の膜厚を決める粘度,塗布時間等を変
化させることが必要であるが、実施例ではレジスト塗布
時の半導体基板1の回転数を変化させた。実験によれ
ば、回転数を変化させることにより、±5nmの範囲内
で膜厚を制御することができ、レジスト膜厚の制御性は
極めてよい。
【0019】次に、図1(c)に示すように、線幅0.
55μmのマスクパターンの形成されたマスク5を用い
て、上記のようにしてポリシリコン膜3上に形成された
レジスト膜4を紫外線により露光量130mj/cm2
で露光する。次いで、図2(a)に示すように、現像液
に浸漬して露光領域のレジスト膜を溶かし、レジストパ
ターン4a,4bを形成する。
55μmのマスクパターンの形成されたマスク5を用い
て、上記のようにしてポリシリコン膜3上に形成された
レジスト膜4を紫外線により露光量130mj/cm2
で露光する。次いで、図2(a)に示すように、現像液
に浸漬して露光領域のレジスト膜を溶かし、レジストパ
ターン4a,4bを形成する。
【0020】その後、段差の上部と下部に形成されたレ
ジストパターン4a,4bの線幅の寸法をそれぞれ測定
した。以上の工程を種々の膜厚の試料について繰り返
し、相関データを取得した。その結果を図3に示す。図
3において、縦軸はリニヤ目盛で示したレジストパター
ンの線幅(μm)を表し、横軸はリニヤ目盛で示したレ
ジスト膜の膜厚(nm)を表す。
ジストパターン4a,4bの線幅の寸法をそれぞれ測定
した。以上の工程を種々の膜厚の試料について繰り返
し、相関データを取得した。その結果を図3に示す。図
3において、縦軸はリニヤ目盛で示したレジストパター
ンの線幅(μm)を表し、横軸はリニヤ目盛で示したレ
ジスト膜の膜厚(nm)を表す。
【0021】図3に示す結果によれば、レジスト膜4の
膜厚約1160nm(f点),1225nm(g点)及び1255n
m(h点)で段差の上部と下部のレジストパターン4
a,4bの線幅が等しくなった。このとき、レジスト膜
厚約1160nm,1225nmで、レジストパターン線幅は約
0.55μmとなり、ほぼ設計通りの線幅が得られた。
段差の上面,下面で露光量が等しく、かつ絶対的な露光
量が適当であることを示している。
膜厚約1160nm(f点),1225nm(g点)及び1255n
m(h点)で段差の上部と下部のレジストパターン4
a,4bの線幅が等しくなった。このとき、レジスト膜
厚約1160nm,1225nmで、レジストパターン線幅は約
0.55μmとなり、ほぼ設計通りの線幅が得られた。
段差の上面,下面で露光量が等しく、かつ絶対的な露光
量が適当であることを示している。
【0022】また、レジスト膜の膜厚約1255nmでは線
幅は約0.63μmと等しくなるものの設計値に対して
線幅は広くなっている。これは、段差の上面及び下面で
露光量が等しくなるが、絶対的な露光量が不足している
ことを示している。このような条件での成膜は、パター
ン精度の面からは好ましくない。上記レジストパターン
の線幅が等しくなるレジスト膜厚は、図4においてEth
(レジスト膜を現像液で溶かしうる最小露光量)が等し
いところの2つの膜厚を表していると考えられる。図4
はレジスト膜厚に対するEthの相関を示す特性図であ
り、Ethはレジスト膜厚に対して周期的に変化するた
め、Ethが等しいところの2つの膜厚は必ず存在する。
幅は約0.63μmと等しくなるものの設計値に対して
線幅は広くなっている。これは、段差の上面及び下面で
露光量が等しくなるが、絶対的な露光量が不足している
ことを示している。このような条件での成膜は、パター
ン精度の面からは好ましくない。上記レジストパターン
の線幅が等しくなるレジスト膜厚は、図4においてEth
(レジスト膜を現像液で溶かしうる最小露光量)が等し
いところの2つの膜厚を表していると考えられる。図4
はレジスト膜厚に対するEthの相関を示す特性図であ
り、Ethはレジスト膜厚に対して周期的に変化するた
め、Ethが等しいところの2つの膜厚は必ず存在する。
【0023】なお、上記の実施例では露光量130m
j,段差150nmの場合について、調査したが、同様
な実験により、種々の段差の場合についてレジストパタ
ーン線幅が等しくなるようなレジスト膜厚を選定するこ
とができる。次に、本発明の第1の実施例に係るパター
ン形成方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法につ
いて図1(a)〜(c),図2(a),(b),図3を
参照しながら説明する。
j,段差150nmの場合について、調査したが、同様
な実験により、種々の段差の場合についてレジストパタ
ーン線幅が等しくなるようなレジスト膜厚を選定するこ
とができる。次に、本発明の第1の実施例に係るパター
ン形成方法及びこれを用いた半導体装置の製造方法につ
いて図1(a)〜(c),図2(a),(b),図3を
参照しながら説明する。
【0024】図1(a)は、レジスト膜を塗布する前の
半導体基板を示す。図中、1は半導体基板、2はLOC
OS法(選択酸化法)により半導体基板1上に選択的に
形成された段差150nmを有する酸化膜、3は半導体
基板1及び酸化膜2上に形成されたポリシリコン膜(被
パターニング体)である。以上が段差を有する基板を構
成する。
半導体基板を示す。図中、1は半導体基板、2はLOC
OS法(選択酸化法)により半導体基板1上に選択的に
形成された段差150nmを有する酸化膜、3は半導体
基板1及び酸化膜2上に形成されたポリシリコン膜(被
パターニング体)である。以上が段差を有する基板を構
成する。
【0025】まず、図1(b)に示すように、このよう
な基板上のポリシリコン膜3の上に回転塗布法によりポ
ジ型のレジスト膜(感光性膜)4を形成する。このと
き、予め平坦な基板上でレジスト膜の膜厚が約1225Åと
なるように塗布回転数等の塗布条件を決め、これと同じ
条件で実際の半導体基板1上にレジスト膜4を形成す
る。なお、この膜厚は図3のg点に相当する。即ち、段
差の上部平面上及び下部平面上でそれぞれEthが等しく
なるような膜厚となっている。
な基板上のポリシリコン膜3の上に回転塗布法によりポ
ジ型のレジスト膜(感光性膜)4を形成する。このと
き、予め平坦な基板上でレジスト膜の膜厚が約1225Åと
なるように塗布回転数等の塗布条件を決め、これと同じ
条件で実際の半導体基板1上にレジスト膜4を形成す
る。なお、この膜厚は図3のg点に相当する。即ち、段
差の上部平面上及び下部平面上でそれぞれEthが等しく
なるような膜厚となっている。
【0026】次に、図1(c)に示すように、線幅0.
55μmのマスクパターンの形成されたマスク5を用い
て、上記のようにしてポリシリコン膜3上に形成された
レジスト膜4を紫外線により露光量130mj/cm2
で露光する。このとき、レジスト膜4の膜厚はEthが等
しくなるような膜厚となっているため、段差の上部平面
上及び下部平面上でともに露光量の過不足なくレジスト
膜4が露光される。
55μmのマスクパターンの形成されたマスク5を用い
て、上記のようにしてポリシリコン膜3上に形成された
レジスト膜4を紫外線により露光量130mj/cm2
で露光する。このとき、レジスト膜4の膜厚はEthが等
しくなるような膜厚となっているため、段差の上部平面
上及び下部平面上でともに露光量の過不足なくレジスト
膜4が露光される。
【0027】次いで、図2(a)に示すように、現像液
に浸漬して露光領域のレジスト膜4を溶かす。これによ
り、設計値の幅寸法約0.55μmを有するレジストパ
ターン4a,4bが形成される。その後、図2(b)に
示すように、このレジストパターン4a,4bをマスク
として塩素系の反応ガスを用いたRIE(リアクティブ
イオンエッチング)等により下地のポリシリコン膜3を
エッチングし、除去すると、ポリシリコン膜のパターニ
ングが完了する。このとき、レジストパターン4a,4
bの幅寸法は段差の上部平面上及び下部平面上でともに
設計値の幅寸法約0.55μmとなっており、かつ線幅
が揃っているため、設計値とほぼ等しい線幅で、かつ線
幅の揃ったパターン3a,3bを得ることが出来る。こ
れにより、パターニング精度を向上させ、半導体装置の
高密度化を図ることができる。 (2)第2の実施例 上記の第1の実施例は、一般的な段差を有する基板1上
にレジストパターン4a,4bを形成する場合に適用可
能であり、段差を有する基板上に主として凹部と凸部が
適度に存在するような場合に有効であるが、下記のよう
な場合には、もっと簡単にレジスト膜厚を選定し、線幅
の揃ったパターンを形成することが可能である。
に浸漬して露光領域のレジスト膜4を溶かす。これによ
り、設計値の幅寸法約0.55μmを有するレジストパ
ターン4a,4bが形成される。その後、図2(b)に
示すように、このレジストパターン4a,4bをマスク
として塩素系の反応ガスを用いたRIE(リアクティブ
イオンエッチング)等により下地のポリシリコン膜3を
エッチングし、除去すると、ポリシリコン膜のパターニ
ングが完了する。このとき、レジストパターン4a,4
bの幅寸法は段差の上部平面上及び下部平面上でともに
設計値の幅寸法約0.55μmとなっており、かつ線幅
が揃っているため、設計値とほぼ等しい線幅で、かつ線
幅の揃ったパターン3a,3bを得ることが出来る。こ
れにより、パターニング精度を向上させ、半導体装置の
高密度化を図ることができる。 (2)第2の実施例 上記の第1の実施例は、一般的な段差を有する基板1上
にレジストパターン4a,4bを形成する場合に適用可
能であり、段差を有する基板上に主として凹部と凸部が
適度に存在するような場合に有効であるが、下記のよう
な場合には、もっと簡単にレジスト膜厚を選定し、線幅
の揃ったパターンを形成することが可能である。
【0028】即ち、段差がそのままレジスト膜の膜厚差
となるような場合である。このような場合として、凹部
の領域に比較して凸部の領域が疎に存在し、かつ凸部の
上部平面の面積が小さい場合がある。この場合、凹部の
平面上には平坦な基板上に形成されたレジスト膜の膜厚
にほぼ等しい膜厚のレジスト膜が形成され、凸部の平面
上には凹部平面上の膜厚から段差の高さを引いた膜厚の
レジスト膜が形成される。
となるような場合である。このような場合として、凹部
の領域に比較して凸部の領域が疎に存在し、かつ凸部の
上部平面の面積が小さい場合がある。この場合、凹部の
平面上には平坦な基板上に形成されたレジスト膜の膜厚
にほぼ等しい膜厚のレジスト膜が形成され、凸部の平面
上には凹部平面上の膜厚から段差の高さを引いた膜厚の
レジスト膜が形成される。
【0029】逆に、凸部の領域に比較して凹部の領域が
疎に存在し、かつ凹部の底部平面の面積が小さい場合に
も第2の実施例を適用可能である。この場合には、凸部
の平面上には平坦な基板上に形成されたレジスト膜の膜
厚にほぼ等しい膜厚のレジスト膜が形成され、凹部の平
面上には凸部平面上の膜厚に段差の高さを加えた膜厚の
レジスト膜が形成される。
疎に存在し、かつ凹部の底部平面の面積が小さい場合に
も第2の実施例を適用可能である。この場合には、凸部
の平面上には平坦な基板上に形成されたレジスト膜の膜
厚にほぼ等しい膜厚のレジスト膜が形成され、凹部の平
面上には凸部平面上の膜厚に段差の高さを加えた膜厚の
レジスト膜が形成される。
【0030】上記のような場合には、図4に示すよう
に、平坦な基板上に形成されたレジスト膜についてレジ
スト膜の膜厚に対するEth(レジスト膜を現像液で溶か
しうる最小露光量)の相関関係を取得する。図4におい
て、縦軸はEthを示し、横軸はレジスト膜の膜厚を示
す。図4に示すように、Ethはレジスト膜の膜厚に対し
て周期的に変化するため、Ethが等しくなる2つの膜厚
が存在することになる。
に、平坦な基板上に形成されたレジスト膜についてレジ
スト膜の膜厚に対するEth(レジスト膜を現像液で溶か
しうる最小露光量)の相関関係を取得する。図4におい
て、縦軸はEthを示し、横軸はレジスト膜の膜厚を示
す。図4に示すように、Ethはレジスト膜の膜厚に対し
て周期的に変化するため、Ethが等しくなる2つの膜厚
が存在することになる。
【0031】次いで、取得した相関関係に基づいて、E
thが等しくなる2つの膜厚の間で2つの膜厚の差が段差
を有する基板上の段差に等しくなるようなEthを決め
る。例えば、図4に記入した補助線L(横軸に平行な直
線)と相関曲線Cとの交点での2つの膜厚d,eの差e
−dが段差に等しくなるようなEthを選定する。次に、
平坦な基板上にレジスト膜を形成した回転塗布条件と同
じ条件で、段差を有する半導体基板上のポリシリコン膜
(被パターニング体)上にポジ型のレジストを塗布して
レジスト膜を形成する。
thが等しくなる2つの膜厚の間で2つの膜厚の差が段差
を有する基板上の段差に等しくなるようなEthを決め
る。例えば、図4に記入した補助線L(横軸に平行な直
線)と相関曲線Cとの交点での2つの膜厚d,eの差e
−dが段差に等しくなるようなEthを選定する。次に、
平坦な基板上にレジスト膜を形成した回転塗布条件と同
じ条件で、段差を有する半導体基板上のポリシリコン膜
(被パターニング体)上にポジ型のレジストを塗布して
レジスト膜を形成する。
【0032】次いで、形成されたレジスト膜に対して露
光量Eth×k(例えば、k=2とする)で露光した後、
現像してレジストパターンを形成する。上記によれば、
段差の上部平面上に形成される薄い膜厚のレジスト膜と
段差の下部平面上に形成される厚い膜厚のレジスト膜で
ともにEthが等しくなる。従って、所定の線幅が得られ
る露光量Eth×kを等しくすることができるため、段差
の上下に形成されるレジストパターンの線幅はともに揃
う。
光量Eth×k(例えば、k=2とする)で露光した後、
現像してレジストパターンを形成する。上記によれば、
段差の上部平面上に形成される薄い膜厚のレジスト膜と
段差の下部平面上に形成される厚い膜厚のレジスト膜で
ともにEthが等しくなる。従って、所定の線幅が得られ
る露光量Eth×kを等しくすることができるため、段差
の上下に形成されるレジストパターンの線幅はともに揃
う。
【0033】その後、下地のポリシリコン膜等をドライ
エッチングすると、段差の上下で横幅の揃ったゲート配
線等が形成される。以上のように、第2の実施例におい
ても、製造途中に選択酸化膜や配線層等、凹凸の存在す
る基板上に線幅の揃ったレジストパターン等を形成する
ことができる。
エッチングすると、段差の上下で横幅の揃ったゲート配
線等が形成される。以上のように、第2の実施例におい
ても、製造途中に選択酸化膜や配線層等、凹凸の存在す
る基板上に線幅の揃ったレジストパターン等を形成する
ことができる。
【0034】これにより、レジストパターン下地の被パ
ターニング体のパターニング精度を向上させ、半導体装
置の高密度化を図ることができる。なお、上記の実施例
では、露光光として紫外線を用いているが、エキシマレ
ーザその他の露光光を用いることができる。また、ポジ
型レジストを用いているが、ネガ型レジストを用いるこ
ともできる。
ターニング体のパターニング精度を向上させ、半導体装
置の高密度化を図ることができる。なお、上記の実施例
では、露光光として紫外線を用いているが、エキシマレ
ーザその他の露光光を用いることができる。また、ポジ
型レジストを用いているが、ネガ型レジストを用いるこ
ともできる。
【0035】
【発明の効果】以上のように、本発明のパターン形成方
法によれば、段差を有する基板上にEthが等しくなるよ
うな膜厚の感光性膜を形成しているので、段差の上部平
面上及び下部平面上で感光性膜の膜厚が異なっていて
も、それぞれの感光性膜に対する露光量の過不足は生じ
ない。このため、段差の上部平面上及び下部平面上に形
成されるパターンの線幅は等しくなる。
法によれば、段差を有する基板上にEthが等しくなるよ
うな膜厚の感光性膜を形成しているので、段差の上部平
面上及び下部平面上で感光性膜の膜厚が異なっていて
も、それぞれの感光性膜に対する露光量の過不足は生じ
ない。このため、段差の上部平面上及び下部平面上に形
成されるパターンの線幅は等しくなる。
【0036】また、平坦な基板上に形成された感光性膜
について感光性膜の膜厚に対するEthの相関関係を取得
し、この相関関係に基づいて、Ethが等しくなる2つの
膜厚の間で2つの膜厚の差が段差を有する基板上の段差
の寸法と等しくなるようなEthを決めた後、段差を有す
る基板上に感光性膜を形成し、露光量Eth×k(kは実
数を示す)で露光している。
について感光性膜の膜厚に対するEthの相関関係を取得
し、この相関関係に基づいて、Ethが等しくなる2つの
膜厚の間で2つの膜厚の差が段差を有する基板上の段差
の寸法と等しくなるようなEthを決めた後、段差を有す
る基板上に感光性膜を形成し、露光量Eth×k(kは実
数を示す)で露光している。
【0037】これにより、段差の上部平面上に形成され
る薄い膜厚の感光性膜と段差の下部平面上に形成される
厚い膜厚の感光性膜についてともにEthが等しくなる。
従って、所定の線幅が得られる露光量Eth×kを等しく
することができるため、形成されるパターンの線幅は揃
う。更に、本発明の半導体装置の製造方法に上記のパタ
ーン形成方法を用いることにより、このパターンをマス
クとして下地の被パターニング体をパターニングするこ
とにより、パターニング精度を向上させ、半導体装置の
高密度化を図ることができる。
る薄い膜厚の感光性膜と段差の下部平面上に形成される
厚い膜厚の感光性膜についてともにEthが等しくなる。
従って、所定の線幅が得られる露光量Eth×kを等しく
することができるため、形成されるパターンの線幅は揃
う。更に、本発明の半導体装置の製造方法に上記のパタ
ーン形成方法を用いることにより、このパターンをマス
クとして下地の被パターニング体をパターニングするこ
とにより、パターニング精度を向上させ、半導体装置の
高密度化を図ることができる。
【図1】本発明の第1の実施例に係るレジストパターン
形成方法について示す断面図(その1)である。
形成方法について示す断面図(その1)である。
【図2】本発明の第1の実施例に係るレジストパターン
形成方法について示す断面図(その2)である。
形成方法について示す断面図(その2)である。
【図3】本発明の第1の実施例に係るレジストパターン
形成方法に適用されるレジスト膜厚に対するレジストパ
ターンの線幅の相関関係について示す特性図である。
形成方法に適用されるレジスト膜厚に対するレジストパ
ターンの線幅の相関関係について示す特性図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係るレジストパターン
形成方法に適用されるレジスト膜厚に対するEthの相関
関係について示す特性図である。
形成方法に適用されるレジスト膜厚に対するEthの相関
関係について示す特性図である。
1 半導体基板(基板)、 2 酸化膜、 3 ポリシリコン膜(被パターニング体)、 3a,3b パターン、 4 レジスト膜(感光性膜)、 4a,4b レジストパターン、 5 マスク。
Claims (6)
- 【請求項1】 段差を有する基板上に感光性膜を形成
し、前記感光性膜を露光し、現像して前記感光性膜のパ
ターンを形成するパターン形成方法において、 前記段差下部平面上の前記感光性膜に対するEth(前記
感光性膜を現像液で溶かしうる最小露光量)と前記段差
上部平面上の前記感光性膜に対するEthが等しくなるよ
うな膜厚の前記感光性膜を前記段差を有する基板上に形
成し、 前記感光性膜に対して露光量Eth×k(kは1以上の正
の実数を示す)で露光することを特徴とするパターン形
成方法。 - 【請求項2】 段差を有する基板上に感光性膜を形成
し、前記感光性膜を露光し、現像して前記感光性膜のパ
ターンを形成するパターン形成方法において、 平坦な基板上に形成された感光性膜について前記感光性
膜の膜厚に対するEth(前記感光性膜を現像液で溶かし
うる最小露光量)の相関関係を取得し、前記相関関係に
基づいて、前記Ethが等しくなる2つの膜厚の間で前記
2つの膜厚の差が前記段差を有する基板上の段差の寸法
と等しくなるようなEthを決め、 前記段差を有する基板上に感光性膜を形成し、露光量E
th×k(kは1以上の正の実数を示す)で露光すること
を特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項3】 前記定数kは2であることを特徴とする
請求項1又は請求項2記載のパターン形成方法。 - 【請求項4】 前記感光性膜はレジスト膜又は感光性ポ
リイミド膜であることを特徴とする請求項1,請求項2
又は請求項3記載のパターン形成方法。 - 【請求項5】 前記感光性膜を回転塗布法により形成す
ることを特徴とする請求項1,請求項2,請求項3又は
請求項4記載のパターン形成方法。 - 【請求項6】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4又は請求項5記載のパターン形成方法を用いて被パタ
ーニング体上に感光性膜の耐エッチング性パターンを形
成し、 前記耐エッチング性パターンをマスクとして前記被パタ
ーニング体をエッチングし、除去することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15625894A JPH0822947A (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15625894A JPH0822947A (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0822947A true JPH0822947A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=15623871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15625894A Withdrawn JPH0822947A (ja) | 1994-07-07 | 1994-07-07 | パターン形成方法及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822947A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965310A (en) * | 1997-03-14 | 1999-10-12 | Nec Corporation | Process of patterning photo resist layer extending over step of underlying layer without deformation of pattern |
| KR20020097030A (ko) * | 2001-06-20 | 2002-12-31 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 및 마스크 패턴의 디자인 방법 |
-
1994
- 1994-07-07 JP JP15625894A patent/JPH0822947A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5965310A (en) * | 1997-03-14 | 1999-10-12 | Nec Corporation | Process of patterning photo resist layer extending over step of underlying layer without deformation of pattern |
| KR20020097030A (ko) * | 2001-06-20 | 2002-12-31 | 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 및 마스크 패턴의 디자인 방법 |
| JP2003005345A (ja) * | 2001-06-20 | 2003-01-08 | Nec Corp | マスクパターンの設計方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011002 |