(57)【要約】【課題】レジストに開口部を安定に形成することができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】半導体基板１の上に光酸発生剤又は熱酸発生剤を含む第１のレジスト２を塗布する。光学露光により第１のレジスト２に第１の開口部３を形成する。熱処理により酸４を含むシュリンク剤５を架橋反応させて第１のレジスト２の表面全体に熱硬化層６を形成する。半導体基板１及び熱硬化層６の上に第２のレジスト７を塗布する。光学露光により第２のレジスト７に第１の開口部３の上方に位置し第１の開口部３より大きい第２の開口部８を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に光酸発生剤又は熱酸発生剤を含む第１のレジストを塗布する工程と、
光学露光により前記第１のレジストに第１の開口部を形成する工程と、
熱処理により酸を含むシュリンク剤を架橋反応させて前記第１のレジストの表面全体に熱硬化層を形成する工程と、
前記半導体基板及び前記熱硬化層の上に第２のレジストを塗布する工程と、
光学露光により前記第２のレジストに前記第１の開口部の上方に位置し前記第１の開口部より大きい第２の開口部を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板、前記熱硬化層及び前記第２のレジストの上に金属膜を形成する工程と、
リフトオフにより前記第２のレジストの上の前記金属膜を除去する工程を更に備え、
前記第２のレジストとしてイメージリバーサルレジストを用いることにより前記第２の開口部をオーバーハング形状にすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２のレジストの上に第３のレジストを塗布する工程と、
光学露光により前記第３のレジストに前記第１及び第２の開口部の上方に位置し前記第１の開口部より大きく前記第２の開口部よりも小さい第３の開口部を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体基板の上にイメージリバーサルレジストからなる第１のレジストを塗布する工程と、
光学露光により前記第１のレジストにオーバーハング形状の第１の開口部を形成する工程と、
熱処理により酸を含むシュリンク剤を架橋反応させて前記第１のレジストの表面全体に熱硬化層を形成する工程と、
前記半導体基板及び前記熱硬化層の上に第２のレジストを塗布する工程と、
光学露光により前記第２のレジストに前記第１の開口部の内部に配置され前記第１の開口部より小さい第２の開口部を形成する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シュリンク剤を架橋反応させて前記熱硬化層を形成する工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記半導体基板、前記熱硬化層及び前記第２のレジストの上に金属膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の開口部の上方において前記金属膜の上に前記第２の開口部よりも大きい第３のレジストを形成する工程と、
前記第３のレジストをマスクとして用いて前記金属膜をエッチングする工程とを備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記シュリンク剤に含まれる前記酸だけでは前記シュリンク剤が十分な架橋反応を起こさないように前記酸の量が制御されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
熱酸発生剤又は光酸発生剤を含む前記シュリンク剤を用い、熱処理又は光照射により前記酸を発生させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストに微細な開口部を形成する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レジスト中に発生した酸と架橋反応するシュリンク剤を用いてレジストに微細な開口部を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シュリンク剤は酸の存在下で架橋反応を起こす材料を含有している。架橋反応した層を熱硬化層と呼ぶ。露光時にレジストから発生した酸が残存している開口部周辺に熱硬化層が形成される。また、レジストを熱処理したときにも酸が発生するため、従来の方法でもレジスト開口部以外に熱硬化層が形成されるが、開口部に比べると薄く不十分なものであった。このため、シュリンクした第１のレジストの上に第２のレジストを形成すると、両レジスト間でミキシングが発生し、第１及び第２のレジストに微細な開口部を安定に形成できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はレジストに開口部を安定に形成することができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に光酸発生剤又は熱酸発生剤を含む第１のレジストを塗布する工程と、光学露光により前記第１のレジストに第１の開口部を形成する工程と、熱処理により酸を含むシュリンク剤を架橋反応させて前記第１のレジストの表面全体に熱硬化層を形成する工程と、前記半導体基板及び前記熱硬化層の上に第２のレジストを塗布する工程と、光学露光により前記第２のレジストに前記第１の開口部の上方に位置し前記第１の開口部より大きい第２の開口部を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では酸を含むシュリンク剤を用いるため、第１のレジストの表面全体に十分に厚い熱硬化層を形成することができる。そして、厚い熱硬化層がバリアとなるため、第１のレジストと第２のレジストとの間のミキシングを抑制することができる。これにより、第１及び第２のレジストに第１及び第２の開口部を安定に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１４】実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１５】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１６】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１７】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１８】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１から図５は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図１に示すように、ＧａＡｓなどの半導体基板１の上に第１のレジスト２を塗布する。光学露光により第１のレジスト２に第１の開口部３を形成する。第１のレジスト２は例えば住友化学工業製スミレジストＰＦＩ−５８Ａ６である。なお、露光時に第１のレジスト２から発生した酸が第１の開口部３周辺に残存している。
【００１１】
次に、図２に示すように、酸４を含むシュリンク剤５を全面に塗布する。シュリンク剤５は酸４の存在下で熱処理を行うと架橋反応を起こす。ただし、シュリンク剤５に含まれる酸４だけではシュリンク剤５が十分な架橋反応を起こさないように酸４の量が制御されている。ここで、十分な架橋反応とは現像処理により除去できない程度に反応が進むことをいう。熱処理により第１のレジスト２から発生する酸が加わることでシュリンク剤５を架橋反応させて第１のレジスト２の表面全体に熱硬化層６を形成する。
【００１２】
次に、図３に示すように、半導体基板１及び熱硬化層６の上に第２のレジスト７を塗布する。光学露光により第２のレジスト７に第２の開口部８を形成する。第２の開口部８は、第１の開口部３の上方に位置し、第１の開口部３より大きくなるようにする。
【００１３】
次に、図４に示すように、半導体基板１、熱硬化層６及び第２のレジスト７の上に金属膜９を形成する。次に、図５に示すように、第１及び第２のレジスト２，７及び熱硬化層６を除去し、リフトオフにより第２のレジスト７の上の金属膜９も除去することでＴ型電極１０を形成する。
【００１４】
ここで、第１のレジスト２は光酸発生剤又は熱酸発生剤を含むため、シュリンク剤５が酸４を含まない場合でも、露光時及び熱処理時に第１のレジスト２から発生した酸により第１のレジスト２の表面に硬化層６が形成される。しかし、酸の量が不十分であるため、薄い硬化層６しか形成されず、第１のレジスト２と第２のレジスト７の間でミキシングが発生し、第１及び第２の開口部３、８を安定して形成できない。これに対して、本実施の形態では酸４を含むシュリンク剤５を用いるため、第１のレジスト２の表面全体に十分に厚い熱硬化層６を形成することができる。そして、厚い熱硬化層６がバリアとなるため、第１のレジスト２と第２のレジスト７との間のミキシングを抑制することができる。これにより、第１及び第２のレジスト２，７に第１及び第２の開口部３，８を安定に形成することができる。
【００１５】
実施の形態２．
図６及び図７は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第１のレジスト２に熱硬化層６を形成する工程までは実施の形態１と同様である。次に、図６に示すように、イメージリバーサルレジストからなる第２のレジスト７を塗布し、光学露光により第２のレジスト７に第２の開口部８を形成する。
【００１６】
次に、図７に示すように、半導体基板１、熱硬化層６及び第２のレジスト７の上に金属膜９を蒸着により形成する。その後、第１及び第２のレジスト２，７及び熱硬化層６を除去し、リフトオフにより第２のレジスト７の上の金属膜９も除去することでＴ型電極１０を形成する。
【００１７】
以上説明したように、本実施の形態では、第２のレジスト７としてイメージリバーサルレジストを用いることにより第２の開口部８をオーバーハング形状にする。これにより第２のレジスト７の上の金属膜９と第２の開口部８内の金属膜９とが分離され易くなるため、蒸着リフトオフ法によりＴ型電極１０を形成し易くなる。
【００１８】
実施の形態３．
図８及び図９は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第１のレジスト２に熱硬化層６を形成する工程までは実施の形態１と同様である。次に、図８に示すように、第２のレジスト７を塗布し、第２のレジスト７の上に第３のレジスト１１を塗布する。これらは何れもポジ型のフォトレジストであり、第２のレジスト７の方が第３のレジスト１１よりも露光感度が高くなるような組み合わせとする。光学露光により第２のレジスト７に第２の開口部８を形成し、第３のレジスト１１に第３の開口部１２を形成する。ただし、第３の開口部１２が、第１及び第２の開口部３，８の上方に位置し、第１の開口部３より大きく、第２の開口部８よりも小さくなるような条件で光学露光を行う。これにより、第２及び第３のレジスト７，１１の断面形状がオーバーハング形状となる。
【００１９】
次に、図９に示すように、全面に金属膜９を形成する。その後、第１、第２及び第３のレジスト２，７，１１及び熱硬化層６を除去し、リフトオフにより第３のレジスト１１の上の金属膜９も除去することでＴ型電極１０を形成する。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態では、オーバーハングの断面形状を持つレジストを用いることで、蒸着リフトオフ法によりＴ型電極１０を形成し易くなる。
【００２１】
実施の形態４．
図１０から図１３は、実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１０に示すように、半導体基板１の上にイメージリバーサルレジストからなる第１のレジスト２を塗布する。光学露光により第１のレジスト２にオーバーハング形状の第１の開口部３を形成する。次に、図１１に示すように、酸４を含むシュリンク剤５を塗布し、熱処理によりシュリンク剤５を架橋反応させて第１のレジスト２の表面全体に熱硬化層６を形成する。
【００２２】
次に、図１２に示すように、半導体基板１及び熱硬化層６の上に第２のレジスト７を塗布する。光学露光により第２のレジスト７に第２の開口部８を形成する。第２の開口部８は、第１の開口部３の内部に配置され、第１の開口部３より小さくなるようにする。
【００２３】
次に、図１３に示すように、全面に金属膜９を形成する。その後、第１及び第２のレジスト２，７及び熱硬化層６を除去し、リフトオフにより第２のレジスト７の上の金属膜９も除去することでＴ型電極１０を形成する。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態では、イメージリバーサルレジストを用いることで第１のレジスト２をオーバーハング形状にすることができる。このため、蒸着リフトオフ法によりＴ型電極１０を形成し易くなる。その他、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
実施の形態５．
図１４は、実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。本実施の形態では、実施の形態１〜３においてシュリンク剤５を架橋反応させて熱硬化層６を形成する工程を複数回繰り返す。これにより、第１のレジスト２の表面の熱硬化層６を厚く形成することができる。熱硬化層６が厚くなるため、第１のレジスト２の第１の開口部３を更に小さくすることができる。また、大きなミキシングのバリア効果を得られるため、第１及び第２のレジスト２，７に第１及び第２の開口部３，８を更に安定に形成することができる。なお、実施の形態４においてシュリンク剤５を架橋反応させて熱硬化層６を形成する工程を複数回繰り返しても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
実施の形態６．
図１５から図１８は、実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第１のレジスト２に熱硬化層６を形成する工程までは実施の形態１と同様である。次に、図１５に示すように、半導体基板１及び熱硬化層６の上に第２のレジスト７を塗布する。光学露光により第２のレジスト７に第１の開口部３の上方に位置し第１の開口部３より大きい第２の開口部８を形成する。
【００２７】
次に、図１６に示すように、半導体基板１、熱硬化層６及び第２のレジスト７の上に金属膜９をスパッタ法により形成する。次に、図１７に示すように、第１及び第２の開口部３，８の上方において金属膜９の上に第２の開口部８よりも大きい第３のレジスト１３を形成する。次に、図１８に示すように、第３のレジスト１３をマスクとして用いて金属膜９をミリング法などにより異方性エッチングする。これにより、第２のレジスト７をオーバーハング形状にしなくてもＴ型電極１０を形成することができる。
【００２８】
実施の形態１〜６において、酸４の代わりに熱酸発生剤又は光酸発生剤を含むシュリンク剤５を用いることができる。この場合は、熱処理及び光照射により酸４を発生させることで同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  半導体基板、２  第１のレジスト、３  第１の開口部、４  酸、５  シュリンク剤、６  熱硬化層、７  第２のレジスト、８  第２の開口部、９  金属膜、１１，１３  第３のレジスト、１２  第３の開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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