JP2616820B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- JP2616820B2 JP2616820B2 JP1127252A JP12725289A JP2616820B2 JP 2616820 B2 JP2616820 B2 JP 2616820B2 JP 1127252 A JP1127252 A JP 1127252A JP 12725289 A JP12725289 A JP 12725289A JP 2616820 B2 JP2616820 B2 JP 2616820B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- 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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/7045—Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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、電子ビームを用いたレジストパターンの形
成方法に関するものである。
成方法に関するものである。
（従来の技術） 半導体素子の微細化にともない、電子ビーム露光が広
く用いられるようになったが、この電子ビーム露光に
は、近接効果により、あるいは基板上の段差に基因する
レジスト膜厚の変動によりパターン精度が低下するとい
う欠点や、レジストのドライエッチ耐性が不足するとい
う欠点があり、この対策として多層レジスト法が用いら
れている。多層レジスト法には、パターン転写にドライ
エッチングを用いる方法と、紫外線露光を用いる方法
（PCM法）がある。
く用いられるようになったが、この電子ビーム露光に
は、近接効果により、あるいは基板上の段差に基因する
レジスト膜厚の変動によりパターン精度が低下するとい
う欠点や、レジストのドライエッチ耐性が不足するとい
う欠点があり、この対策として多層レジスト法が用いら
れている。多層レジスト法には、パターン転写にドライ
エッチングを用いる方法と、紫外線露光を用いる方法
（PCM法）がある。
ドライエッチングを用いる方法について、第３図
（ａ）ないし（ｄ）により説明する。第３図（ａ）ない
し（ｄ）は、ドライエッチングを用いるレジストパター
ンの形成方法を工程順に示した要部拡大断面図である。
まず、半導体基板１の上に有機膜2,塗布酸化ケイ素膜３
および電子ビームレジスト膜４を順次形成し、電子ビー
ム５を用いてパターンを露光する（第３図（ａ））。次
に、電子ビームレジスト膜４を現像し（第３図
（ｂ））、続いて、電子ビームレジスト膜４をマスクと
して弗素を含むガスによるプラズマより塗布酸化ケイ素
膜３をドライエッチングしパターンを転写する（第３図
（ｃ））。さらに、酸素雰囲気中で塗布酸化ケイ素膜３
をマスクとしてプラズマエッチングを行い有機膜２にパ
ターン転写をおこなうと、第３図（ｄ）に示すパターン
が得られる。
（ａ）ないし（ｄ）により説明する。第３図（ａ）ない
し（ｄ）は、ドライエッチングを用いるレジストパター
ンの形成方法を工程順に示した要部拡大断面図である。
まず、半導体基板１の上に有機膜2,塗布酸化ケイ素膜３
および電子ビームレジスト膜４を順次形成し、電子ビー
ム５を用いてパターンを露光する（第３図（ａ））。次
に、電子ビームレジスト膜４を現像し（第３図
（ｂ））、続いて、電子ビームレジスト膜４をマスクと
して弗素を含むガスによるプラズマより塗布酸化ケイ素
膜３をドライエッチングしパターンを転写する（第３図
（ｃ））。さらに、酸素雰囲気中で塗布酸化ケイ素膜３
をマスクとしてプラズマエッチングを行い有機膜２にパ
ターン転写をおこなうと、第３図（ｄ）に示すパターン
が得られる。
次に、パターン転写に紫外線露光を用いるレジストパ
ターンの形成方法について第４図（ａ）ないし（ｃ）に
より説明する。相４図（ａ）ないし（ｃ）は、紫外線露
光を用いるレジストパターンの形成方法を工程順に示し
た要部拡大断面図である。なお、第３図の従来例と同じ
構成部品には、同一符号を付した。まず、半導体基板１
の上に紫外線レジスト膜６および電子ビームレジスト膜
４を順次形成し、電子ビーム５を用いてパターン露光を
行う（第４図（ａ））。次に、電子ビームレジスト膜４
を所定の現像液を用いて現像したのち、紫外線７により
電子ビームレジスト膜４のパターンをマスクとして全面
に露光する（第４図（ｂ））。次に、所定の現像液を用
いて紫外線レジスト膜６を現像すると、第４図（ｃ）に
示すパターンが得られる。
ターンの形成方法について第４図（ａ）ないし（ｃ）に
より説明する。相４図（ａ）ないし（ｃ）は、紫外線露
光を用いるレジストパターンの形成方法を工程順に示し
た要部拡大断面図である。なお、第３図の従来例と同じ
構成部品には、同一符号を付した。まず、半導体基板１
の上に紫外線レジスト膜６および電子ビームレジスト膜
４を順次形成し、電子ビーム５を用いてパターン露光を
行う（第４図（ａ））。次に、電子ビームレジスト膜４
を所定の現像液を用いて現像したのち、紫外線７により
電子ビームレジスト膜４のパターンをマスクとして全面
に露光する（第４図（ｂ））。次に、所定の現像液を用
いて紫外線レジスト膜６を現像すると、第４図（ｃ）に
示すパターンが得られる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の形成方法では、ドライエッチン
グによる方法は、ドライエッチング工程により生産性が
低下するという問題があり、紫外線を用いる方法は、上
層レジスト膜と下層レジスト膜の間に、混合層が形成さ
れるという問題があった。また、電子ビームレジストに
は、高感度と高解像度を兼ね備えたものがないため、高
生産性か高解像度かの何れか一方を選択しなければなら
ないという問題があった。
グによる方法は、ドライエッチング工程により生産性が
低下するという問題があり、紫外線を用いる方法は、上
層レジスト膜と下層レジスト膜の間に、混合層が形成さ
れるという問題があった。また、電子ビームレジストに
は、高感度と高解像度を兼ね備えたものがないため、高
生産性か高解像度かの何れか一方を選択しなければなら
ないという問題があった。
本発明は上記の問題を解決するもので、生産性が高
く、解像度に優れた電子ビーム露光によるパターン形成
方法を提供するものである。
く、解像度に優れた電子ビーム露光によるパターン形成
方法を提供するものである。
（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するため、本発明は、半導体基板上
に形成した紫外線レジスト膜の上に、電子ビーム照射に
より紫外線吸収係数が増大するような有機膜（不飽和基
を有するメタクリル酸エステルを含む化合物）を形成
し、電子ビーム露光に続いて、紫外線による全面露光を
行なうものである。
に形成した紫外線レジスト膜の上に、電子ビーム照射に
より紫外線吸収係数が増大するような有機膜（不飽和基
を有するメタクリル酸エステルを含む化合物）を形成
し、電子ビーム露光に続いて、紫外線による全面露光を
行なうものである。
（作用） 上記の構成によれば、上層の有機膜は、紫外線吸収特
性が変化するだけで、通常のレジストに要求されるよう
な露光部と未露光部の溶解速度の差を生ずる必要がな
く、また、その後の工程におけるマスクとならないので
エッチング耐性も必要ではない。
性が変化するだけで、通常のレジストに要求されるよう
な露光部と未露光部の溶解速度の差を生ずる必要がな
く、また、その後の工程におけるマスクとならないので
エッチング耐性も必要ではない。
通常の高感度レジストの解像度が低い理由は、１）連
鎖反応を利用しているため、２）現像時に膨潤が発生す
るため、３）現像時に露光部と未露光部の溶解速度の差
が十分に得られないため、等が考えられる。上記の有機
膜は現像が行われないため、上記の要素のうち、２）,
3）による解像度の低下は起きない。しかも、上層の有
機膜が不飽和基を有するメタクリル酸エステルを含む化
合物であって、短波長の光による微細加工が可能にな
り、従って、解像度は比較的高く維持できる。また、基
板上の２層のレジスト膜が形成されたままの状態で紫外
線により露光されるため、レジスト膜厚に関係がなくな
り、従って、パターンの形状は良好に保たれ、高生産性
と高解像度を両立することができる。
鎖反応を利用しているため、２）現像時に膨潤が発生す
るため、３）現像時に露光部と未露光部の溶解速度の差
が十分に得られないため、等が考えられる。上記の有機
膜は現像が行われないため、上記の要素のうち、２）,
3）による解像度の低下は起きない。しかも、上層の有
機膜が不飽和基を有するメタクリル酸エステルを含む化
合物であって、短波長の光による微細加工が可能にな
り、従って、解像度は比較的高く維持できる。また、基
板上の２層のレジスト膜が形成されたままの状態で紫外
線により露光されるため、レジスト膜厚に関係がなくな
り、従って、パターンの形状は良好に保たれ、高生産性
と高解像度を両立することができる。
（実施例） 本発明の一実施例を、第１図（ａ）ないし（ｃ）およ
び第２図により説明する。
び第２図により説明する。
第１図（ａ）ないし（ｃ）は、本発明による電子ビー
ムを用いたパターン形成方法を工程順に示した要部拡大
断面図である。なお、第３図および第４図に示した従来
例と同じ構成部品には、同一符号を付して説明を進め
る。
ムを用いたパターン形成方法を工程順に示した要部拡大
断面図である。なお、第３図および第４図に示した従来
例と同じ構成部品には、同一符号を付して説明を進め
る。
まず、シリコンからなる半導体基板１の表面に、ポリ
ジメチルグルタリミド（以下PMGIと記す）を厚さ0.5μ
ｍに塗布した後、温度270℃で30分間熱処理を施して紫
外線レジスト膜６を形成し、さらに、その表面に、第２
図（ａ）に分子式を示したポリアリルメタクリレート
（以下PAMAと記す）を塗布した後、温度80℃で30分間熱
処理を施して紫外線吸収膜８を形成し２層構造とした
後、露光量２μc/cm2の電子ビーム５でパターンを描画
すると、電子ビーム５が照射されたパターンの紫外線吸
収膜８のPMMAは、２重結合が減少し低吸収部8aが形成さ
れる（第１図（ａ））。第２図（ｂ）に電子ビーム露光
前後のPAMA膜の紫外線吸光度曲線を示した。次に、中心
波長254nmの紫外線を露光量200mJ/cm2で全面照射するPA
MAは波長300nm以下の紫外線を良く吸収するが低吸収部8
aは、紫外線吸収率が低下しているので、低吸収部8aの
下の紫外線レジスト膜６に紫外線７が照射されたことに
なる（第１図（ｂ））。次にイソプロピルアルコール
（IRA）に浸漬し上層の紫外線吸収膜８を除去したの
ち、有機アルカリ現像液に１分間浸漬することにより紫
外線レジスト膜６を現像すると、第１図（ｃ）に示した
パターンが形成される。
ジメチルグルタリミド（以下PMGIと記す）を厚さ0.5μ
ｍに塗布した後、温度270℃で30分間熱処理を施して紫
外線レジスト膜６を形成し、さらに、その表面に、第２
図（ａ）に分子式を示したポリアリルメタクリレート
（以下PAMAと記す）を塗布した後、温度80℃で30分間熱
処理を施して紫外線吸収膜８を形成し２層構造とした
後、露光量２μc/cm2の電子ビーム５でパターンを描画
すると、電子ビーム５が照射されたパターンの紫外線吸
収膜８のPMMAは、２重結合が減少し低吸収部8aが形成さ
れる（第１図（ａ））。第２図（ｂ）に電子ビーム露光
前後のPAMA膜の紫外線吸光度曲線を示した。次に、中心
波長254nmの紫外線を露光量200mJ/cm2で全面照射するPA
MAは波長300nm以下の紫外線を良く吸収するが低吸収部8
aは、紫外線吸収率が低下しているので、低吸収部8aの
下の紫外線レジスト膜６に紫外線７が照射されたことに
なる（第１図（ｂ））。次にイソプロピルアルコール
（IRA）に浸漬し上層の紫外線吸収膜８を除去したの
ち、有機アルカリ現像液に１分間浸漬することにより紫
外線レジスト膜６を現像すると、第１図（ｃ）に示した
パターンが形成される。
なお、以上説明した実施例では、上層の紫外線吸収膜
８としてPAMAを、また、下層の紫外線レジスト膜６とし
てPMGIをそれぞれ用いたが、紫外線吸収膜８として、ジ
メタクリル酸エチレングリコールとポリビニルアルコー
ルの混合物を用いても良く、また、紫外線レジスト膜６
として、波長300〜500nmの紫外線に対して感度を持つ紫
外線用ホトレジストおよび、波長200〜270nmの紫外線に
対して感度をもつ紫外線レジストであるポリメチルメタ
クリレート（PMMA），ポリメチルイソプロペニルケトン
（PMIPK），クロロメチルポリスチレン（CMS）等を用い
ても良い。
８としてPAMAを、また、下層の紫外線レジスト膜６とし
てPMGIをそれぞれ用いたが、紫外線吸収膜８として、ジ
メタクリル酸エチレングリコールとポリビニルアルコー
ルの混合物を用いても良く、また、紫外線レジスト膜６
として、波長300〜500nmの紫外線に対して感度を持つ紫
外線用ホトレジストおよび、波長200〜270nmの紫外線に
対して感度をもつ紫外線レジストであるポリメチルメタ
クリレート（PMMA），ポリメチルイソプロペニルケトン
（PMIPK），クロロメチルポリスチレン（CMS）等を用い
ても良い。
（発明の効果） 本発明のレジストパターン形成方法によれば、電子ビ
ーム露光において高い生産性と高解像度を両立すること
ができる。
ーム露光において高い生産性と高解像度を両立すること
ができる。
第１図は本発明のレジストパターンの形成方法を工程順
に示した要部拡大断面図、第２図（ａ）および（ｂ）は
PAMAの化学構造式およびPAMA膜の電子ビーム露光前後の
吸光度曲線、第３図はドライエッチングによる従来のレ
ジストパターンの形成方法を工程順に示した要部拡大断
面図、第４図は紫外線露光によるレジストパターンの形
成方法を工程順に示した要部拡大断面図である。 １……半導体基板、２……有機膜、３……塗布酸化ケイ
素膜、４……電子ビームレジスト膜、５……電子ビー
ム、６……紫外線レジスト膜、７……紫外線、８……紫
外線吸収膜、8a……低吸収部。
に示した要部拡大断面図、第２図（ａ）および（ｂ）は
PAMAの化学構造式およびPAMA膜の電子ビーム露光前後の
吸光度曲線、第３図はドライエッチングによる従来のレ
ジストパターンの形成方法を工程順に示した要部拡大断
面図、第４図は紫外線露光によるレジストパターンの形
成方法を工程順に示した要部拡大断面図である。 １……半導体基板、２……有機膜、３……塗布酸化ケイ
素膜、４……電子ビームレジスト膜、５……電子ビー
ム、６……紫外線レジスト膜、７……紫外線、８……紫
外線吸収膜、8a……低吸収部。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に紫外線レジスト膜、および不飽和
基を有するメタクリル酸エステルを含む化合物であって
電子ビーム照射により紫外線吸収率が低下する紫外線吸
収膜を重ねて形成し、電子ビーム露光後に、紫外線によ
る全面露光を行うことを特徴とするレジストパターンの
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127252A JP2616820B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1127252A JP2616820B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02305434A JPH02305434A (ja) | 1990-12-19 |
| JP2616820B2 true JP2616820B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=14955452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1127252A Expired - Fee Related JP2616820B2 (ja) | 1989-05-20 | 1989-05-20 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616820B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6537118B2 (ja) * | 2013-08-07 | 2019-07-03 | 東洋合成工業株式会社 | 化学増幅フォトレジスト組成物及び装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6351636A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | パタ−ン形成方法 |
| JPH01234852A (ja) * | 1988-03-16 | 1989-09-20 | Fujitsu Ltd | 微細パターン形成方法 |
-
1989
- 1989-05-20 JP JP1127252A patent/JP2616820B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02305434A (ja) | 1990-12-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |