JP2553545B2 - パタ−ン形成方法 - Google Patents
パタ−ン形成方法Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2051—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
- G03F7/2053—Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体デバイス製造等におけるホトリソグラ
フィー技術に関するものである。さらに詳しくは、ホト
リソグラフィーにおけるレジストパターン形成に関する
ものである。
フィー技術に関するものである。さらに詳しくは、ホト
リソグラフィーにおけるレジストパターン形成に関する
ものである。
従来の技術 近年、半導体デバイス製造技術の発展に伴い、ホトリ
ソグラフィー技術も0.5ミクロンオーダーの加工技術を
要望されるようになってきている。この0.5μｍのオー
ダーを突破する技術として、装置面では、従来ステッパ
ーの短波長化，高NA化，エキシマレーザーステッパー,X
線ステッパー，あるいは直描型電子ビーム露光装置が開
発されつつある。
ソグラフィー技術も0.5ミクロンオーダーの加工技術を
要望されるようになってきている。この0.5μｍのオー
ダーを突破する技術として、装置面では、従来ステッパ
ーの短波長化，高NA化，エキシマレーザーステッパー,X
線ステッパー，あるいは直描型電子ビーム露光装置が開
発されつつある。
発明が解決しようとする問題点 ところが、従来ステッパーの高NA（レンズの開口数）
化，短波長化にも限界があり、Ｘ線ステッパーではマス
ク製作がむつかしく、電子ビーム露光ではスループット
が低い等の理由で、今のところ、エキシマーステッパが
最も要望視されている。ところが、エキシマーステッパ
ーでも問題が無いわけではない。すなわち、次のレーリ
ーの式で表わされるように、 R:解像度,k:定数0.8〜0.6 λ：露光波長,NA:レンズの開口数 同一波長で解像度を良くしようとすれば、NAを大きく
しなければならないが、NAを大きくすると式に示され
るように焦点深度（F.D）が浅くなる欠点がある。
化，短波長化にも限界があり、Ｘ線ステッパーではマス
ク製作がむつかしく、電子ビーム露光ではスループット
が低い等の理由で、今のところ、エキシマーステッパが
最も要望視されている。ところが、エキシマーステッパ
ーでも問題が無いわけではない。すなわち、次のレーリ
ーの式で表わされるように、 R:解像度,k:定数0.8〜0.6 λ：露光波長,NA:レンズの開口数 同一波長で解像度を良くしようとすれば、NAを大きく
しなければならないが、NAを大きくすると式に示され
るように焦点深度（F.D）が浅くなる欠点がある。
一方、レジストプロセス技術においても数々の方法が
提案され試みられている。例えば、多層レジスト（ML
R）法，反射コーティング（ARC）法，コントラストエン
ハンス（CEL）法，ポータブルコンフォーマブル（PCM）
法，イメージリバーサル（IR）法等がある。いずれの方
法もホトプロセスにおける焦点深度劣化をカバーする効
果はあるが、プロセスが複雑であったり、焦点深度拡大
効果が小さい等の問題があり、あまり実用的でなかっ
た。
提案され試みられている。例えば、多層レジスト（ML
R）法，反射コーティング（ARC）法，コントラストエン
ハンス（CEL）法，ポータブルコンフォーマブル（PCM）
法，イメージリバーサル（IR）法等がある。いずれの方
法もホトプロセスにおける焦点深度劣化をカバーする効
果はあるが、プロセスが複雑であったり、焦点深度拡大
効果が小さい等の問題があり、あまり実用的でなかっ
た。
すなわち、従来のレジストプロセス技術では、エキシ
マーステッパーにおける短波長化，高NA化に伴う焦点深
度劣化に十分対処できるものではなかった。
マーステッパーにおける短波長化，高NA化に伴う焦点深
度劣化に十分対処できるものではなかった。
本発明は、以上述べたような従来レジストプロセスの
欠点に鑑み開発されたホトレジストプロセス等のパター
ン形成に関するものであり、エキシマーステッパーの如
き焦点深度の浅い露光装置の性能を十分発揮できるレジ
ストプロセス技術を提供しようとするものである。
欠点に鑑み開発されたホトレジストプロセス等のパター
ン形成に関するものであり、エキシマーステッパーの如
き焦点深度の浅い露光装置の性能を十分発揮できるレジ
ストプロセス技術を提供しようとするものである。
問題点を解決するための手段 本発明のパターン形成方法は、任意の基板上に、第１
のエネルギービームに感応して化学的性質が変化する有
機薄膜を塗布する工程と、前記有機薄膜の表面近傍を前
記第１のエネルギービームで選択的に露光する工程と、
前記有機薄膜の表面の露光部に選択的に第２のエネルギ
ービームを吸収する物質を付着する工程と、前記第２の
エネルギービームで前記有機薄膜全面を露光する工程
と、前記露光された有機薄膜を現像してパターンを形成
するものである。
のエネルギービームに感応して化学的性質が変化する有
機薄膜を塗布する工程と、前記有機薄膜の表面近傍を前
記第１のエネルギービームで選択的に露光する工程と、
前記有機薄膜の表面の露光部に選択的に第２のエネルギ
ービームを吸収する物質を付着する工程と、前記第２の
エネルギービームで前記有機薄膜全面を露光する工程
と、前記露光された有機薄膜を現像してパターンを形成
するものである。
作用 本発明のレジストプロセスは、MLR,CEL,PCM,IR法等の
全ての良い点のみを利用したレジストプロセスを可能と
するものである。
全ての良い点のみを利用したレジストプロセスを可能と
するものである。
すなわち、第１次のエネルギービーム露光はたとえば
ポジレジストの表面近傍のみを使用し、選択的にdeep U
V光（例えばKrFエキシマー光;248nm）で露光し、前記レ
ジストの表面近傍のみを変性する。次に、前記変性され
た部分を第２次のエネルギービーム露光の光を吸収する
化学物質例えば染料等で選択的に染色する。続いて、第
２次のエネルギービームとしてレジストに対し透過性の
良い光例えばUV光で全面を露光し、すでに染色されてい
る部分のみを残してポジレジストを現像除去することを
特徴とする。つまり、本発明のレジストパターン形成方
法を用いれば、ポジレジストの表面近傍のごく薄い部分
のみが第１の露光で選択的に露光されるため、MLRの長
所を取り入れたことになる。また、選択的に露光された
部分を染色することにより、CELプロセスにおける密着
マスク効果が発揮される。さらに、選択的に光吸収パタ
ーンをレジスト上に形成することでPCMの長所も取り入
れたことになる。さらにまた、第２次全面露光により、
ポジレジストパターンを形成することより、IR法の効果
も取り入れることができる。
ポジレジストの表面近傍のみを使用し、選択的にdeep U
V光（例えばKrFエキシマー光;248nm）で露光し、前記レ
ジストの表面近傍のみを変性する。次に、前記変性され
た部分を第２次のエネルギービーム露光の光を吸収する
化学物質例えば染料等で選択的に染色する。続いて、第
２次のエネルギービームとしてレジストに対し透過性の
良い光例えばUV光で全面を露光し、すでに染色されてい
る部分のみを残してポジレジストを現像除去することを
特徴とする。つまり、本発明のレジストパターン形成方
法を用いれば、ポジレジストの表面近傍のごく薄い部分
のみが第１の露光で選択的に露光されるため、MLRの長
所を取り入れたことになる。また、選択的に露光された
部分を染色することにより、CELプロセスにおける密着
マスク効果が発揮される。さらに、選択的に光吸収パタ
ーンをレジスト上に形成することでPCMの長所も取り入
れたことになる。さらにまた、第２次全面露光により、
ポジレジストパターンを形成することより、IR法の効果
も取り入れることができる。
従って、本発明のレジストパターン形成方法（Dye Im
age Reversal;ダイ，イーメージ リバーサル）法（DIR
法）は、超微細なレジストパターン形成例えば、0.5μ
ｍパターン以下のレベルで効果大なるものがある。
age Reversal;ダイ，イーメージ リバーサル）法（DIR
法）は、超微細なレジストパターン形成例えば、0.5μ
ｍパターン以下のレベルで効果大なるものがある。
実 施 例 以下、本発明のレジストパターン形成方法（DIR法）
の実施例を工程断面図を用いて説明する。
の実施例を工程断面図を用いて説明する。
まず、第１図に示すように、任意の基板例えば半導体
ウエハーすなわちSiO210/Si基板１上に通常のポジレジ
スト２〔例えばAZ1400,AZ4000,AZ5200（いずれもヘキス
ト社製品）〕を１〜２μｍの厚みでコートする。次に、
第１次の露光としてdeep UV法（遠紫外のたとえばKrFエ
キシマー光）３を用いて選択的に短時間照射し、ポジレ
ジスト２の表面近傍を選択的に露光する（第２図）。こ
のとき、通常用いるこれらのポジレジスト２はメインポ
リマーがdeep UV光を大部分吸収するため、多少露光加
乗になってもポジレジスト２は0.1〜0.2μｍ程度の厚さ
の表面層のみ選択的にパターン状に露光され表面にのみ
極めて薄い露光パターン20が形成される。従って、この
工程で多層レジストと同じように、薄いレジストを重ね
て塗布し上層レジストのみを選択的に露光するのと同じ
効果が得られる。すなわち、焦点深度の浅い高解像度の
露光装置を使用でき、高解像度でシャープな0.5μｍ以
下の幅の微細パターン20が得られる。
ウエハーすなわちSiO210/Si基板１上に通常のポジレジ
スト２〔例えばAZ1400,AZ4000,AZ5200（いずれもヘキス
ト社製品）〕を１〜２μｍの厚みでコートする。次に、
第１次の露光としてdeep UV法（遠紫外のたとえばKrFエ
キシマー光）３を用いて選択的に短時間照射し、ポジレ
ジスト２の表面近傍を選択的に露光する（第２図）。こ
のとき、通常用いるこれらのポジレジスト２はメインポ
リマーがdeep UV光を大部分吸収するため、多少露光加
乗になってもポジレジスト２は0.1〜0.2μｍ程度の厚さ
の表面層のみ選択的にパターン状に露光され表面にのみ
極めて薄い露光パターン20が形成される。従って、この
工程で多層レジストと同じように、薄いレジストを重ね
て塗布し上層レジストのみを選択的に露光するのと同じ
効果が得られる。すなわち、焦点深度の浅い高解像度の
露光装置を使用でき、高解像度でシャープな0.5μｍ以
下の幅の微細パターン20が得られる。
次に、前記選択的に露光されたポジレジストの表面層
20は、感光材としてナフトキノンジアジド系の を含む試薬を含んでおり、露光のみで式の光反応が生
じる。
20は、感光材としてナフトキノンジアジド系の を含む試薬を含んでおり、露光のみで式の光反応が生
じる。
したがって、この第１次の露光で生じた−COOH基のみ
を選択的に通常のアルカリ染料（例えば赤色はフクシン
等、黄色はオーラミン等、黒色はアニリングブラック
等）で染色して染色層30を形成する（第３図）。このと
き、赤，黄，黒色のアルカリ染料は、少くとも450nm以
下の波長の光は、全て吸収する。したがって第２次の露
光に、前述のdeep UV光より長波長でたとえば450nm以下
の波長の光４を用いて全面露光すれば、レジスト２の染
色されていない部分200のみ選択的に露光される（第４
図）。すなわち、この工程で、CEL法とPCM法とIR法の３
つの効果が一度に取り入れられたことになる。
を選択的に通常のアルカリ染料（例えば赤色はフクシン
等、黄色はオーラミン等、黒色はアニリングブラック
等）で染色して染色層30を形成する（第３図）。このと
き、赤，黄，黒色のアルカリ染料は、少くとも450nm以
下の波長の光は、全て吸収する。したがって第２次の露
光に、前述のdeep UV光より長波長でたとえば450nm以下
の波長の光４を用いて全面露光すれば、レジスト２の染
色されていない部分200のみ選択的に露光される（第４
図）。すなわち、この工程で、CEL法とPCM法とIR法の３
つの効果が一度に取り入れられたことになる。
最後に、ポジ型レジストの現像液で現像することによ
り染色されていない部分200のみが除去され、IR法と同
じく、ポジ型レジストを用いてマスクパターンと反対の
0.5μｍ程度の高解像レジストパターン５が得られる
（第５図）。
り染色されていない部分200のみが除去され、IR法と同
じく、ポジ型レジストを用いてマスクパターンと反対の
0.5μｍ程度の高解像レジストパターン５が得られる
（第５図）。
なお、以上の実施例においては、第１次露光の光とし
てKrFエキシマー光、第２露光にUV光を用いる例を示し
たが、レジストの選択によっては、第１次と第２次の光
として同じ波長の光を用いることも可能である。
てKrFエキシマー光、第２露光にUV光を用いる例を示し
たが、レジストの選択によっては、第１次と第２次の光
として同じ波長の光を用いることも可能である。
また、パターンの染色にアルカリ染料を用いたが、第
２次露光光の光を吸収し、選択的に露光パターン部に付
着させることができる物質であれば染料に限定されるこ
とがないことは明らかであり、例えば、アニリン等でも
ｇ線の光を吸収するので利用可能である。
２次露光光の光を吸収し、選択的に露光パターン部に付
着させることができる物質であれば染料に限定されるこ
とがないことは明らかであり、例えば、アニリン等でも
ｇ線の光を吸収するので利用可能である。
さらに、露光された部分のみ選択的に染色する例を示
したが、逆に、露光された部分以外を染色する方法を用
いても、パターンが逆転することを除き、同じ効果が得
られることは明らかである。また、第１に次の露光の光
としてエキシマレーザ光に限らず、Ｘ線，電子ビーム，
イオンビーム等も使用可能であるとともに、第２次の露
光の光としてはｇ線に限らず、ｉ線，可視光，軟Ｘ線等
でもよい。
したが、逆に、露光された部分以外を染色する方法を用
いても、パターンが逆転することを除き、同じ効果が得
られることは明らかである。また、第１に次の露光の光
としてエキシマレーザ光に限らず、Ｘ線，電子ビーム，
イオンビーム等も使用可能であるとともに、第２次の露
光の光としてはｇ線に限らず、ｉ線，可視光，軟Ｘ線等
でもよい。
さらにまた、有機薄膜がポジ型レジストに限定される
ものでなく、ポリカーボネート樹脂等第１のエネルギー
ビームで化学反応を生じ、第２のエネルギービームを吸
収又は透過しない物質を選択的に付着できるものであれ
ば利用可能である。
ものでなく、ポリカーボネート樹脂等第１のエネルギー
ビームで化学反応を生じ、第２のエネルギービームを吸
収又は透過しない物質を選択的に付着できるものであれ
ば利用可能である。
本発明の方法では、パターン状の第１次の露光には、
レジスト表面部のみしか使用しないため、露光装置が高
NA化，短波長化され焦点深度が浅くなっても、十分使用
可能となり、装置解像度を完全に発揮できる効果があ
る。
レジスト表面部のみしか使用しないため、露光装置が高
NA化，短波長化され焦点深度が浅くなっても、十分使用
可能となり、装置解像度を完全に発揮できる効果があ
る。
すなわち、従来の多層レジストプロセス（MLR法）に
比べ、コート工程が一回で済む。さらに、レジスト除去
は１回の現像のみですむため、工程は大幅に簡略化され
る。
比べ、コート工程が一回で済む。さらに、レジスト除去
は１回の現像のみですむため、工程は大幅に簡略化され
る。
また、従来のイメージリバーサルプロセス（IR法）に
比べ熱処理工程が不要なため、プロセス安定性が良い。
比べ熱処理工程が不要なため、プロセス安定性が良い。
さらにまた、コントラストエンハンス法（CEL法）の
ごとく、レジスト上面に光漂白膜がないため、露光時間
は大幅に短縮され、コントラストも十分得られ、塗布工
程も一回で済む。
ごとく、レジスト上面に光漂白膜がないため、露光時間
は大幅に短縮され、コントラストも十分得られ、塗布工
程も一回で済む。
さらにまた、反射防止コーティング法（ARC法）に比
べ、レジスト表面付近のみしか露光されず、パターン露
光光はレジスト下部まで到達しないので、基板面よりの
反射がなくパターン解像度が大幅に向上できる。
べ、レジスト表面付近のみしか露光されず、パターン露
光光はレジスト下部まで到達しないので、基板面よりの
反射がなくパターン解像度が大幅に向上できる。
さらに、ポータブルコンフォーマブル（PCM）法に比
べ２層コートすることなく、レジスト表面に高いコント
ラストのパターン状の光吸収層を形成できるので、レジ
ストパターンの解像度を大幅に向上できる等々の効果が
ある。
べ２層コートすることなく、レジスト表面に高いコント
ラストのパターン状の光吸収層を形成できるので、レジ
ストパターンの解像度を大幅に向上できる等々の効果が
ある。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明のレジストパターン形
成方法は、従来のレジストプロセス技術に比べて大幅な
改良を行うことなく、焦点深度の浅い露光装置例えばエ
キシマーステッパーのような装置に適要して十分高い解
像度が得られる特長がある。従って今後、半導性デバイ
スの微細化が進展する過程で、ホトリソグラフィー技術
の向上に効果大なるものである。
成方法は、従来のレジストプロセス技術に比べて大幅な
改良を行うことなく、焦点深度の浅い露光装置例えばエ
キシマーステッパーのような装置に適要して十分高い解
像度が得られる特長がある。従って今後、半導性デバイ
スの微細化が進展する過程で、ホトリソグラフィー技術
の向上に効果大なるものである。
第１図〜第５図は本発明の一実施例のレジストプロセス
を説明するための工程断面図である。 １……基板、２……ポジレジスト、３……第１次deep U
V光、４……第２次露光の光、５……レジストパター
ン、30……染色層。
を説明するための工程断面図である。 １……基板、２……ポジレジスト、３……第１次deep U
V光、４……第２次露光の光、５……レジストパター
ン、30……染色層。
Claims (1)
- 【請求項１】任意の基板上に、第１のエネルギービーム
に感応して化学的に性質が変化する有機薄膜を１層塗布
する工程と、前記第１のエネルギービームで前記有機薄
膜の表面近傍を選択的に露光する工程と、前記有機薄膜
の選択的に露光された表面の露光部に第２のエネルギー
ビームを吸収する物質を付着する工程と、前記第２のエ
ネルギービームで前記有機薄膜の全面を露光する工程
と、前記全面露光された有機薄膜を現像してパターンを
形成する工程を備えたことを特徴とするパターン形成方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053302A JP2553545B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | パタ−ン形成方法 |
| DE3850151T DE3850151T2 (de) | 1987-03-09 | 1988-02-24 | Verfahren zur Herstellung von Mustern. |
| EP88301564A EP0282201B1 (en) | 1987-03-09 | 1988-02-24 | Pattern forming method |
| KR1019880002382A KR920003315B1 (ko) | 1987-03-09 | 1988-03-08 | 패턴형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62053302A JP2553545B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | パタ−ン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63220140A JPS63220140A (ja) | 1988-09-13 |
| JP2553545B2 true JP2553545B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=12938931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62053302A Expired - Fee Related JP2553545B2 (ja) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553545B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124849A (ja) * | 1986-08-08 | 1989-05-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JP2653072B2 (ja) * | 1987-12-07 | 1997-09-10 | 松下電器産業株式会社 | パターン形成方法 |
| JPH07120043B2 (ja) * | 1987-12-08 | 1995-12-20 | 松下電器産業株式会社 | レジストおよびそれを用いたパターン形成方法 |
| US5015559A (en) * | 1988-07-26 | 1991-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Process for forming a fine resist pattern |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8413395D0 (en) * | 1984-05-25 | 1984-07-04 | Ciba Geigy Ag | Production of images |
| NL8500455A (nl) * | 1985-02-18 | 1986-09-16 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting, waarbij een fotolakmasker wordt gevormd met behulp van een twee-laags-laksysteem. |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62053302A patent/JP2553545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63220140A (ja) | 1988-09-13 |
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