JP2610898B2 - 微細パターン形成方法 - Google Patents
微細パターン形成方法Info
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- JP2610898B2 JP2610898B2 JP62269678A JP26967887A JP2610898B2 JP 2610898 B2 JP2610898 B2 JP 2610898B2 JP 62269678 A JP62269678 A JP 62269678A JP 26967887 A JP26967887 A JP 26967887A JP 2610898 B2 JP2610898 B2 JP 2610898B2
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多層レジスト法を用いて、半導体基板上に
電子ビーム直線描画により、高精度微細加工用の任意の
レジストパターンを形成する微細パターン形成方法に関
するものである。
電子ビーム直線描画により、高精度微細加工用の任意の
レジストパターンを形成する微細パターン形成方法に関
するものである。
従来の技術 従来、IC及びLSI等の製造においては、紫外線を用い
たホトリソグラフィーによってパターン形成を行なって
いる。近年LSI素子のパターン寸法の微細化、また、ASI
Cの製造に伴ない、電子ビーム直接描画技術を用いるよ
うになってきている。パターン形成に使用される電子ビ
ームレジストは一般に、耐ドライエッチ性が悪いため、
また、電子ビームの基板からの反射による近接効果によ
りパターンの解像性が悪くなるため、電子ビームリソグ
ラフィーにおいては多層レジスト法が使用されている。
多層レジスト法のうち、二層レジストは高分子有機膜上
に、それとミキシングをおこさないシリコン含有レジス
トを塗布した構造をしており、また、三層レジストは二
層レジストの高分子有機膜とレジストとの間に無機膜、
主にSiO2、または有機ポリシロキサン膜（SOG）を形成
した構造をしており、どちらも基板からの電子の反射に
よる近接効果を押える働きをしている。しかし、これら
の多層レジストでは有機膜が非常に厚いため、新たな問
題点が生じてくる。それは絶縁膜による電子のチャージ
・アップ効果である。電子が絶縁膜であるレジスト，有
機膜,SiO2中に蓄積してくると、パターンのずれ、バッ
ティングエラー，フィールドのずれ等、パターンを正確
に描画することが出来なくなってしまう。
たホトリソグラフィーによってパターン形成を行なって
いる。近年LSI素子のパターン寸法の微細化、また、ASI
Cの製造に伴ない、電子ビーム直接描画技術を用いるよ
うになってきている。パターン形成に使用される電子ビ
ームレジストは一般に、耐ドライエッチ性が悪いため、
また、電子ビームの基板からの反射による近接効果によ
りパターンの解像性が悪くなるため、電子ビームリソグ
ラフィーにおいては多層レジスト法が使用されている。
多層レジスト法のうち、二層レジストは高分子有機膜上
に、それとミキシングをおこさないシリコン含有レジス
トを塗布した構造をしており、また、三層レジストは二
層レジストの高分子有機膜とレジストとの間に無機膜、
主にSiO2、または有機ポリシロキサン膜（SOG）を形成
した構造をしており、どちらも基板からの電子の反射に
よる近接効果を押える働きをしている。しかし、これら
の多層レジストでは有機膜が非常に厚いため、新たな問
題点が生じてくる。それは絶縁膜による電子のチャージ
・アップ効果である。電子が絶縁膜であるレジスト，有
機膜,SiO2中に蓄積してくると、パターンのずれ、バッ
ティングエラー，フィールドのずれ等、パターンを正確
に描画することが出来なくなってしまう。
発明が解決しようとする問題点 上記の様に、電子線リソグラフィーにおいては、電子
線レジストの耐ドライエッチ性の低さ、電子による近接
効果等の問題点があり、多層レジストにより解決を図ろ
うとしている。しかし、多層レジスト法を用いると、レ
ジスト等の絶縁膜が厚いため、電子のチャージ・アップ
効果が顕著にあらわれてきてパターンの正確な描画が困
難になってくる。この多層レジストにおける問題点を解
決するために、中間層に金属、特に導伝率の高い金属薄
膜を用いている。例えば、SOG,SiO2にかわりSi,W,Al等
の金属薄膜を中間層として用いることにより、チャージ
アップを防ぎ正確なパターン描画を行うことができる。
しかし、レジストプロセスに金属を用いるため、コンタ
ミネーションの問題がある。また、金属をスパッタ蒸着
しなければならないのでプロセスが複雑，困難となり、
パターン形成後の金属のエッチング，金属の剥離等のプ
ロセス上の問題点、描画においては、金属薄膜があるた
め基板からの反射二次電子の減少により位置合わせが困
難になる等の問題点が発生する。
線レジストの耐ドライエッチ性の低さ、電子による近接
効果等の問題点があり、多層レジストにより解決を図ろ
うとしている。しかし、多層レジスト法を用いると、レ
ジスト等の絶縁膜が厚いため、電子のチャージ・アップ
効果が顕著にあらわれてきてパターンの正確な描画が困
難になってくる。この多層レジストにおける問題点を解
決するために、中間層に金属、特に導伝率の高い金属薄
膜を用いている。例えば、SOG,SiO2にかわりSi,W,Al等
の金属薄膜を中間層として用いることにより、チャージ
アップを防ぎ正確なパターン描画を行うことができる。
しかし、レジストプロセスに金属を用いるため、コンタ
ミネーションの問題がある。また、金属をスパッタ蒸着
しなければならないのでプロセスが複雑，困難となり、
パターン形成後の金属のエッチング，金属の剥離等のプ
ロセス上の問題点、描画においては、金属薄膜があるた
め基板からの反射二次電子の減少により位置合わせが困
難になる等の問題点が発生する。
また、従来レジストにガスプラズマを作用させ、レジ
ストから酸素を除去して炭素を残すことによって、チャ
ージアップを防止することが知られているが、この方法
ではレジストを直接ガスプラズマにさらすため、レジス
ト本来の特性を失活させるものであり、パターン形成が
不可能なことがあり、実用的でない。
ストから酸素を除去して炭素を残すことによって、チャ
ージアップを防止することが知られているが、この方法
ではレジストを直接ガスプラズマにさらすため、レジス
ト本来の特性を失活させるものであり、パターン形成が
不可能なことがあり、実用的でない。
問題点を解決するための手段 本発明は、多層レジスト法を用いて電子ビーム直接描
画を行う前に、中間層であるSOG（スピンオングラス）
である有機ポリシロキサン膜を還元することによって、
この膜の導伝率を上げて電子ビーム露光を行い、描画電
子によるチャージ、アップをなくし、正確な微細パター
ンを形成することができる方法である。
画を行う前に、中間層であるSOG（スピンオングラス）
である有機ポリシロキサン膜を還元することによって、
この膜の導伝率を上げて電子ビーム露光を行い、描画電
子によるチャージ、アップをなくし、正確な微細パター
ンを形成することができる方法である。
SOGを還元する方法として、まず、還元力のあるガス
例えばH2,CO、SO2の還元力のあるガスをイオン照射する
ことにより、導伝率を上げることができる。その後、SO
G上に通常の電子線レジストを塗布し、露光すると、余
分の電子は導伝率の高いSOGを伝わっていくので、描画
電子によるチャージ、アップはなくなり、正確な微細な
パターンを多層レジスト上に電子線を用いて描画するこ
とができる。
例えばH2,CO、SO2の還元力のあるガスをイオン照射する
ことにより、導伝率を上げることができる。その後、SO
G上に通常の電子線レジストを塗布し、露光すると、余
分の電子は導伝率の高いSOGを伝わっていくので、描画
電子によるチャージ、アップはなくなり、正確な微細な
パターンを多層レジスト上に電子線を用いて描画するこ
とができる。
また、別の還元方法として、還元性のある溶液、例え
ばRCHO（Ｒ＝Hor,CH3），（COOH）2H2SO3の還元性のあ
る溶液をSOG上に滴下し、表面を還元して導伝率を上げ
る。そうすることによって、チャージ、アップのない正
確なパターン描画を行うことができる。
ばRCHO（Ｒ＝Hor,CH3），（COOH）2H2SO3の還元性のあ
る溶液をSOG上に滴下し、表面を還元して導伝率を上げ
る。そうすることによって、チャージ、アップのない正
確なパターン描画を行うことができる。
作用 本発明は前記したプロセスにより、三層レジストの中
間層としての有機ポリシロキサン膜（SOG）にイオン照
射、または還元性溶液処理することにより、導伝率を上
げ、電子ビーム露光時のチャージアップを防ぎ、正確な
微細パターンを形成することができる。従って、前記プ
ロセスは、多層レジストを用いて電子線直接描画を行う
時、正確なパターン描画に有効に作用する。
間層としての有機ポリシロキサン膜（SOG）にイオン照
射、または還元性溶液処理することにより、導伝率を上
げ、電子ビーム露光時のチャージアップを防ぎ、正確な
微細パターンを形成することができる。従って、前記プ
ロセスは、多層レジストを用いて電子線直接描画を行う
時、正確なパターン描画に有効に作用する。
実施例 本発明の一実施例を第１図に示す。半導体基板１上に
下層膜２として高分子有機膜を塗布し、この上にSOG3を
スピンコートした。この上から加速電圧40KV,ドーズ量
１×1015ions/cm2でH+イオンを全面一括照射した
（ａ）。次に、上層レジストとしてPMMAレジスト５をス
ピンコートし、加速電圧20KV、ドーズ量100μC/cm2で電
子線露光を行った（ｂ）。H+イオン照射されたSOGは導
伝率が高くなっている。メチルイソブチルケトン（MIB
K）とイソプロピルアルコール（IPA）の混合液で60秒間
現像を行った所、正確な微細パターンがあらわれた
（ｃ）。このレジストパターン5Pをマスクとして、中間
層SOGをドライエッチングし、下層膜をエッチングし
て、垂直形状の微細パターンを形成することができた
（ｄ）。
下層膜２として高分子有機膜を塗布し、この上にSOG3を
スピンコートした。この上から加速電圧40KV,ドーズ量
１×1015ions/cm2でH+イオンを全面一括照射した
（ａ）。次に、上層レジストとしてPMMAレジスト５をス
ピンコートし、加速電圧20KV、ドーズ量100μC/cm2で電
子線露光を行った（ｂ）。H+イオン照射されたSOGは導
伝率が高くなっている。メチルイソブチルケトン（MIB
K）とイソプロピルアルコール（IPA）の混合液で60秒間
現像を行った所、正確な微細パターンがあらわれた
（ｃ）。このレジストパターン5Pをマスクとして、中間
層SOGをドライエッチングし、下層膜をエッチングし
て、垂直形状の微細パターンを形成することができた
（ｄ）。
以上のように、本実施例によれば、中間層SOG3にH+イ
オン照射した三層レジストを用いて電子線直接描画を行
うと、中間層の導伝率が向上しているので描画電子によ
るチャージアップを防ぐことができ、従って、電子ビー
ムのずれをなくすことができるので正確な微細パターン
を形成することができる。また、H+イオン以外に、還元
性のあるガスとしてCOやSO2のガスを用いることができ
る。
オン照射した三層レジストを用いて電子線直接描画を行
うと、中間層の導伝率が向上しているので描画電子によ
るチャージアップを防ぐことができ、従って、電子ビー
ムのずれをなくすことができるので正確な微細パターン
を形成することができる。また、H+イオン以外に、還元
性のあるガスとしてCOやSO2のガスを用いることができ
る。
また、40KV程度のイオン照射を行っているので、中間
層の表面のみだけではなく、0.2μｍ程度の深さまで、
導伝率を高めることが出来、プラズマでおこなうよる効
率がよく、短時間で処理を終了することができる。具体
的には、約１分の処理で表面抵抗を１×108Ω程度に低
下させることが出来る。さらに、抵抗率を低く即ち導伝
率を容易に高くする事が出来るので、描画時ドーズ量も
100μc/cm2以上の電子線露光でもチャージアップによる
パターンずれは全く発生しない。
層の表面のみだけではなく、0.2μｍ程度の深さまで、
導伝率を高めることが出来、プラズマでおこなうよる効
率がよく、短時間で処理を終了することができる。具体
的には、約１分の処理で表面抵抗を１×108Ω程度に低
下させることが出来る。さらに、抵抗率を低く即ち導伝
率を容易に高くする事が出来るので、描画時ドーズ量も
100μc/cm2以上の電子線露光でもチャージアップによる
パターンずれは全く発生しない。
次に本発明の第２の実施例を第２図に示す。半導体基
板１上に下層膜２を塗布し、この上にSOG3をスピンコー
トした。この上にアルデヒド液14を滴下し、１分間放置
し、スピン乾燥した（ａ）。次に、上層レジストとして
PMMAレジスト16をスピンコートし、加速電圧20KV、ドー
ズ量100μC/cm2で電子線露光を行った（ｂ）。アルデヒ
ド液で表面処理したSOGは導伝率が高くなっているの
で、M1BKとIPAの混合液で、60秒間現像を行った所、正
確な微細パターンがあらわれた（ｃ）。このレジストパ
ターン16Pをマスクとして中間層SOG、下層膜をドライエ
ッチングした垂直形状の微細パターンを形成することが
できた（ｄ）。
板１上に下層膜２を塗布し、この上にSOG3をスピンコー
トした。この上にアルデヒド液14を滴下し、１分間放置
し、スピン乾燥した（ａ）。次に、上層レジストとして
PMMAレジスト16をスピンコートし、加速電圧20KV、ドー
ズ量100μC/cm2で電子線露光を行った（ｂ）。アルデヒ
ド液で表面処理したSOGは導伝率が高くなっているの
で、M1BKとIPAの混合液で、60秒間現像を行った所、正
確な微細パターンがあらわれた（ｃ）。このレジストパ
ターン16Pをマスクとして中間層SOG、下層膜をドライエ
ッチングした垂直形状の微細パターンを形成することが
できた（ｄ）。
以上のように、本実施例によれば、中間層SOGにアル
デヒド液で表面処理した三層レジストを用いて電子線直
接描画を行うと、チャージアップを防ぐことができ、正
確な微細パターンを形成することができる。また、アル
デヒド液以外に還元剤として作用する（COOH）2,H2SO3
を用いることができる。
デヒド液で表面処理した三層レジストを用いて電子線直
接描画を行うと、チャージアップを防ぐことができ、正
確な微細パターンを形成することができる。また、アル
デヒド液以外に還元剤として作用する（COOH）2,H2SO3
を用いることができる。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、三層レジスト
の中間層、有機ポリシロキサン膜を還元ガスイオン照射
または還元溶剤によって還元することにより、表面導伝
率を向上させ、電子線露光時におこる描画電子のチャー
ジ、アップを防ぎ、電子ビームのずれをなくすことが出
来、正確な微細パターンを形成することが可能である。
の中間層、有機ポリシロキサン膜を還元ガスイオン照射
または還元溶剤によって還元することにより、表面導伝
率を向上させ、電子線露光時におこる描画電子のチャー
ジ、アップを防ぎ、電子ビームのずれをなくすことが出
来、正確な微細パターンを形成することが可能である。
さらに、中間層にイオン照射を行うことによって、短
時間で深い領域まで、導伝率を効率的に向上させること
ができるので、高ドーズ量の電子ビーム露光時でも描画
電子によるチャージアップを防止でき、正確な微細パタ
ーンを形成することができ、超高密度集積回路の製造に
大きく寄与ることができる。
時間で深い領域まで、導伝率を効率的に向上させること
ができるので、高ドーズ量の電子ビーム露光時でも描画
電子によるチャージアップを防止でき、正確な微細パタ
ーンを形成することができ、超高密度集積回路の製造に
大きく寄与ることができる。
第１図は本発明の第１の実施例方法の工程断面図、第２
図は同第２の実施例方法の工程断面図である。 １……半導体基板、２……下層膜、３……SOG、4,24…
…H+イオン、5,16……PMMAレジスト、６……電子線、14
……アルデヒド液。
図は同第２の実施例方法の工程断面図である。 １……半導体基板、２……下層膜、３……SOG、4,24…
…H+イオン、5,16……PMMAレジスト、６……電子線、14
……アルデヒド液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川北 憲司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 野村 登 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−262151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−105637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53023（ＪＰ，Ａ) 1987年春季第34回応用物理学会関係連 合講演会予稿集第２分冊415ページ
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に高分子有機膜を塗布し熱処
理する工程と、上記高分子有機膜上に有機ポリシロキサ
ン膜を塗布し熱処理した後、水素、一酸化炭素、亜硫酸
の還元力のあるガスを上記有機ポリシロキサン膜上に加
速電圧を与えてイオン照射し、上記ポリシロキサン膜の
導電率を上げる工程と、上記有機ポリシロキサン膜上に
電子線レジスト膜を塗布し熱処理する工程と、上記レジ
スト膜にパターンを描画し現像する工程と、上記レジス
トパターンをマスクとして上記有機ポリシロキサン膜を
エッチングする工程と、上記有機ポリシロキサンパター
ンをマスクとして、上記高分子有機膜をエッチングする
工程とを有する微細パターン形成方法。 - 【請求項２】半導体基板上に高分子有機膜を塗布し熱処
理する工程と、上記高分子有機膜上に有機ポリシロキサ
ン膜を塗布し熱処理した後、アルデヒド、シュウ酸、亜
硫酸の還元性のある溶液を上記有機ポリシロキサン膜上
に滴下し上記溶液を除去することによって、上記ポリシ
ロキサン膜の導電率を上げる工程と、上記有機ポリシロ
キサン膜上に電子線レジスト膜を塗布し熱処理する工程
と、上記レジスト膜にパターンを描画し現像する工程
と、上記レジストパターンをマスクとして上記有機ポリ
シロキサン膜をエッチングする工程と、上記有機ポリシ
ロキサンパターンをマスクとして、上記高分子有機膜を
エッチングする工程とを有する微細パターン形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269678A JP2610898B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 微細パターン形成方法 |
| KR1019880013966A KR930000293B1 (ko) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | 미세패턴형성방법 |
| US07/262,871 US4936951A (en) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | Method of reducing proximity effect in electron beam resists |
| US07/520,654 US4976818A (en) | 1987-10-26 | 1990-04-24 | Fine pattern forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62269678A JP2610898B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 微細パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01111324A JPH01111324A (ja) | 1989-04-28 |
| JP2610898B2 true JP2610898B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=17475669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62269678A Expired - Lifetime JP2610898B2 (ja) | 1987-10-26 | 1987-10-26 | 微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610898B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980031110A (ko) * | 1996-10-31 | 1998-07-25 | 김영환 | 반도체 소자의 감광막 패턴 형성방법 |
| JP2005277220A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 不純物導入方法、不純物導入装置およびこの方法を用いて形成された半導体装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105637A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | レジストパタ−ン形成方法 |
| JPS6053023A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-26 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS60262151A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 三層レジスト用中間層材料及びその利用方法 |
-
1987
- 1987-10-26 JP JP62269678A patent/JP2610898B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９８７年春季第３４回応用物理学会関係連合講演会予稿集第２分冊４１５ページ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01111324A (ja) | 1989-04-28 |
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