JP2624168B2 - パターン形成方法および電子線描画装置 - Google Patents
パターン形成方法および電子線描画装置Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はパターン形成方法および
電子線描画装置に係わり、特に電子ビームを照射して化
学増幅系レジストにパターンを形成する方法および化学
増幅系レジストにパターンを形成する電子線描画装置に
関する。
電子線描画装置に係わり、特に電子ビームを照射して化
学増幅系レジストにパターンを形成する方法および化学
増幅系レジストにパターンを形成する電子線描画装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】高集積化するLSIの微細パターン形成
にはリソグラフィ技術の進歩が不可欠であり、紫外線、
遠紫外線、電子線、X線等の露光方法と、高感度、高解
像度が得られる化学増幅系レジストが検討されている。
にはリソグラフィ技術の進歩が不可欠であり、紫外線、
遠紫外線、電子線、X線等の露光方法と、高感度、高解
像度が得られる化学増幅系レジストが検討されている。
【0003】化学増幅系レジストは、酸を発生する物質
を含み、露光工程で電子ビームが照射されたレジストの
箇所において電子ビームのエネルギーで酸が発生する。
を含み、露光工程で電子ビームが照射されたレジストの
箇所において電子ビームのエネルギーで酸が発生する。
【0004】この発生した酸が触媒となって架橋、開
裂、分解等の反応が連鎖的に起こり、分子量の大きさが
変化する(ポジ型では分子量の大きさが小さくなり、ネ
ガ型では分子量の大きさが大きくなる)。そして上記レ
ジストの架橋、開裂、分解の反応により、さらに新たな
酸が発生し、その酸により連鎖的にさらに架橋、開裂、
分解の反応が進む。
裂、分解等の反応が連鎖的に起こり、分子量の大きさが
変化する(ポジ型では分子量の大きさが小さくなり、ネ
ガ型では分子量の大きさが大きくなる)。そして上記レ
ジストの架橋、開裂、分解の反応により、さらに新たな
酸が発生し、その酸により連鎖的にさらに架橋、開裂、
分解の反応が進む。
【0005】その後、露光工程を完了した半導体ウエハ
は電子線描画装置の真空チャンバから大気中に取り出さ
れ、熱処理を加えて上記反応をさらに促進させて電子ビ
ームが照射されたレジストの箇所の分子量をさらに変化
させる。この熱処理はポストベークあるいはポストイク
スポージャベーク(Post Exposure Ba
ke,以下、PEB、と称す)といわれる。
は電子線描画装置の真空チャンバから大気中に取り出さ
れ、熱処理を加えて上記反応をさらに促進させて電子ビ
ームが照射されたレジストの箇所の分子量をさらに変化
させる。この熱処理はポストベークあるいはポストイク
スポージャベーク(Post Exposure Ba
ke,以下、PEB、と称す)といわれる。
【0006】PEBにより十分の反応が終了した後、現
像工程でレジストの不要部分を除去する。レジストの分
子量の小さい部分は現像液に可溶であり、現像液に溶け
て除去されてレジストパターンが形成される。すなわち
ポジ型では電子ビームが照射されたレジストの箇所が溶
けて除去され、ネガ型では電子ビームが照射されないレ
ジストの箇所が溶けて除去される。
像工程でレジストの不要部分を除去する。レジストの分
子量の小さい部分は現像液に可溶であり、現像液に溶け
て除去されてレジストパターンが形成される。すなわち
ポジ型では電子ビームが照射されたレジストの箇所が溶
けて除去され、ネガ型では電子ビームが照射されないレ
ジストの箇所が溶けて除去される。
【0007】このように化学増幅系レジストはわずかな
電子線(電子ビーム)により酸を発生させ、かつこれを
触媒として架橋、開裂、分解の反応をより増大させるこ
とができるので、従来のキノンジアジト系感光剤とノボ
ラック樹脂との組み合わせからなるレジストに比べ高い
感度が実現できる。
電子線(電子ビーム)により酸を発生させ、かつこれを
触媒として架橋、開裂、分解の反応をより増大させるこ
とができるので、従来のキノンジアジト系感光剤とノボ
ラック樹脂との組み合わせからなるレジストに比べ高い
感度が実現できる。
【0008】またこのようにわずかな電子線により高感
度を実現できる為にレジスト材料に選択の幅ができて、
高解像性の材料を選択することができる。したがって化
学増幅系レジストは高解像度のレジストでもある。
度を実現できる為にレジスト材料に選択の幅ができて、
高解像性の材料を選択することができる。したがって化
学増幅系レジストは高解像度のレジストでもある。
【0009】しかしながら上記したように、電子ビ−ム
露光後に真空チャンバから大気中に取り出してPEBの
熱処理により十分に反応を促進しなければならないが、
この時、真空チャンバから出た半導体ウエハの露光され
た化学増幅系レジストは大気中の空気と触れることによ
り、その表面に発生してある酸が空気と反応して酸の触
媒としての働きをしなくなる。この現象を酸の失活とい
う。
露光後に真空チャンバから大気中に取り出してPEBの
熱処理により十分に反応を促進しなければならないが、
この時、真空チャンバから出た半導体ウエハの露光され
た化学増幅系レジストは大気中の空気と触れることによ
り、その表面に発生してある酸が空気と反応して酸の触
媒としての働きをしなくなる。この現象を酸の失活とい
う。
【0010】この酸の失活現象の空気中の原因物質は、
以前はO2 やCO2 といわれていたが、最近では塩基成
分や水分であることが判ってきた。
以前はO2 やCO2 といわれていたが、最近では塩基成
分や水分であることが判ってきた。
【0011】この酸の失活が起きると、架橋、開裂、分
解の反応が進まず、分子量の変化が起きなくなり、これ
によりレジスト膜の表面付近での現像液による溶解速度
を変化させ、レジスト形状の劣化を引き起こす。
解の反応が進まず、分子量の変化が起きなくなり、これ
によりレジスト膜の表面付近での現像液による溶解速度
を変化させ、レジスト形状の劣化を引き起こす。
【0012】すなわち、ポジ型レジストでは除去したい
部分にレジストが残り、ネガ型レジストでは除去すべき
ではないところまで除去されてしまうという現象が起
る。したがって、ポジ型レジストでは断面形状がT字型
(余分なところが残り)、ネガ型レジストでは凸字型
(必要なところまで除去される)になり、微細パターン
を形成することができない。そしてこのような現象によ
る解像度の低下は、露光からPEBまでの経過時間に依
存することが知られている。
部分にレジストが残り、ネガ型レジストでは除去すべき
ではないところまで除去されてしまうという現象が起
る。したがって、ポジ型レジストでは断面形状がT字型
(余分なところが残り)、ネガ型レジストでは凸字型
(必要なところまで除去される)になり、微細パターン
を形成することができない。そしてこのような現象によ
る解像度の低下は、露光からPEBまでの経過時間に依
存することが知られている。
【0013】この様な問題に対し特開平4−20484
8号公報では、レジスト表面における酸の失活を防ぐた
めに、レジスト表面に水溶性高分子膜を保護膜として用
いる方法を提案している。このプロセスフローを図7に
示す。
8号公報では、レジスト表面における酸の失活を防ぐた
めに、レジスト表面に水溶性高分子膜を保護膜として用
いる方法を提案している。このプロセスフローを図7に
示す。
【0014】すなわち、半導体基板21上に化学増幅系
レジスト22を塗布した半導体ウエハ5(図7(A))
をプレベークした後、レジスト22と混合しない水溶性
高分子材料を保護膜70として塗布し(図7(B))、
電子ビーム6をレジスト22の選択的部分22Aに保護
膜70を通して照射する露光工程(図7(C))の後
に、保護膜70で被覆した状態で真空チャンバから大気
に取り出し、PEBの前に保護膜70を除去し(図7
(D))、PEBの熱処理を行ない(図7(E))、現
像により電子ビームが照射したレジストの部分を除去し
た箇所22Bを有するレジストパターンを得るものであ
る。
レジスト22を塗布した半導体ウエハ5(図7(A))
をプレベークした後、レジスト22と混合しない水溶性
高分子材料を保護膜70として塗布し(図7(B))、
電子ビーム6をレジスト22の選択的部分22Aに保護
膜70を通して照射する露光工程(図7(C))の後
に、保護膜70で被覆した状態で真空チャンバから大気
に取り出し、PEBの前に保護膜70を除去し(図7
(D))、PEBの熱処理を行ない(図7(E))、現
像により電子ビームが照射したレジストの部分を除去し
た箇所22Bを有するレジストパターンを得るものであ
る。
【0015】このように図7は、水溶性高分子膜の存在
によってレジストを直接大気に接触させないようにし
て、レジスト表面からの酸の失活を防いでパターンを形
成する方法である。
によってレジストを直接大気に接触させないようにし
て、レジスト表面からの酸の失活を防いでパターンを形
成する方法である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの様に
レジスト材料以外に保護膜を用いる方法においては、従
来のプロセスに比べ、この保護膜の塗布および除去の2
工程が追加されるから工程が長くなるという問題が生じ
る。
レジスト材料以外に保護膜を用いる方法においては、従
来のプロセスに比べ、この保護膜の塗布および除去の2
工程が追加されるから工程が長くなるという問題が生じ
る。
【0017】また、電子線描画ではレジスト内での電子
の散乱によって解像度が影響されることから、レジスト
と保護膜により両者を足し併せた膜厚がレジストのみの
場合に比較して厚くなり、電子の散乱がそれだけ多くな
り、解像度が低下する。このことからレジスト上に保護
膜のような他の膜を付加する方法はレジスト本来の解像
性を低下させることになる。
の散乱によって解像度が影響されることから、レジスト
と保護膜により両者を足し併せた膜厚がレジストのみの
場合に比較して厚くなり、電子の散乱がそれだけ多くな
り、解像度が低下する。このことからレジスト上に保護
膜のような他の膜を付加する方法はレジスト本来の解像
性を低下させることになる。
【0018】したがって本発明は、露光工程においてレ
ジスト上に保護膜を塗布形成することなく、また解像度
を低下させることなく、化学増幅系レジストを用いて安
定にパターンが形成ができる方法およびそれを実現する
ことができる電子線描画装置を提供することを目的とす
る。
ジスト上に保護膜を塗布形成することなく、また解像度
を低下させることなく、化学増幅系レジストを用いて安
定にパターンが形成ができる方法およびそれを実現する
ことができる電子線描画装置を提供することを目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、化学増
幅系レジストに電子ビームを照射して該レジストのパタ
ーンを形成するパターン形成方法において、前記電子ビ
ームの照射の前および後に前記レジストの表面に酸性ガ
スを吸着させるパターン形成方法にある。前記酸性ガス
は、HClガス、HBrガス、H2 SO4 ガスもしくは
H2 O2 ガスであることが好ましい。あるいは本発明の
特徴は、化学増幅系レジストに電子ビームを照射して該
レジストのパターンを形成するパターン形成方法におい
て、前記電子ビームの照射中に前記レジストの表面に酸
性ガスを吸着させるパターン形成方法にある。
幅系レジストに電子ビームを照射して該レジストのパタ
ーンを形成するパターン形成方法において、前記電子ビ
ームの照射の前および後に前記レジストの表面に酸性ガ
スを吸着させるパターン形成方法にある。前記酸性ガス
は、HClガス、HBrガス、H2 SO4 ガスもしくは
H2 O2 ガスであることが好ましい。あるいは本発明の
特徴は、化学増幅系レジストに電子ビームを照射して該
レジストのパターンを形成するパターン形成方法におい
て、前記電子ビームの照射中に前記レジストの表面に酸
性ガスを吸着させるパターン形成方法にある。
【0020】本発明の他の特徴は、半導体ウエハを載置
し、この半導体ウエハに電子ビームを照射する電子光学
系を設けた露光チャンバを有する電子線露光装置におい
て、前記露光チャンバに酸性ガスを導入する手段を有す
ること電子線描画装置にある。
し、この半導体ウエハに電子ビームを照射する電子光学
系を設けた露光チャンバを有する電子線露光装置におい
て、前記露光チャンバに酸性ガスを導入する手段を有す
ること電子線描画装置にある。
【0021】このように電子線露光装置内に酸性ガスを
導入することにより、真空状態の露光装置内で化学増幅
系レジストの表面に酸性ガスが吸着させられる。これに
より、空気中で失活した化学増幅系レジストの酸機能を
吸着した酸で補うことができ、現像液中で化学増幅系レ
ジストの表面の溶解速度の低下を防ぐことが可能とな
る。また、工程数を増加させることなく、解像度及び寸
法精度の高いパターンが形成できる。
導入することにより、真空状態の露光装置内で化学増幅
系レジストの表面に酸性ガスが吸着させられる。これに
より、空気中で失活した化学増幅系レジストの酸機能を
吸着した酸で補うことができ、現像液中で化学増幅系レ
ジストの表面の溶解速度の低下を防ぐことが可能とな
る。また、工程数を増加させることなく、解像度及び寸
法精度の高いパターンが形成できる。
【0022】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を説明する。
【0023】図1は本発明の第1の実施例のパターン形
成方法に用いる電子描画装置の概要を示す図である。ス
テージ8および電子光学系7を有する露光チャンバ1は
真空ポンプ系(図示省略)により高真空度の真空状態に
なっている。電子光学系7は電子銃、電子レンズ、偏向
器を含みそこから発せられた電子ビ−ム6によりステー
ジ上の半導体ウエハ5を選択的に露光する。
成方法に用いる電子描画装置の概要を示す図である。ス
テージ8および電子光学系7を有する露光チャンバ1は
真空ポンプ系(図示省略)により高真空度の真空状態に
なっている。電子光学系7は電子銃、電子レンズ、偏向
器を含みそこから発せられた電子ビ−ム6によりステー
ジ上の半導体ウエハ5を選択的に露光する。
【0024】露光チャンバ1に隣接してステージ9を有
するウエハ交換チャンバ2が設けられている。真空ポン
プ系(図示省略)により真空に粗引きされているウエハ
交換チャンバ2に酸化ガス供給源3から塩化水素(HC
l)ガスがバルブ15を介してにガスライン4によって
導入されているから、このウエハ交換チャンバ2は塩化
水素(HCl)ガス23が充填した低真空度の真空状態
になっている。
するウエハ交換チャンバ2が設けられている。真空ポン
プ系(図示省略)により真空に粗引きされているウエハ
交換チャンバ2に酸化ガス供給源3から塩化水素(HC
l)ガスがバルブ15を介してにガスライン4によって
導入されているから、このウエハ交換チャンバ2は塩化
水素(HCl)ガス23が充填した低真空度の真空状態
になっている。
【0025】また電子描画装置の外部の大気中に載置さ
れたウエハキャリア11に半導体基板表面上に化学増幅
系レジストが塗布された半導体ウエハ8が複数枚収納さ
れている。
れたウエハキャリア11に半導体基板表面上に化学増幅
系レジストが塗布された半導体ウエハ8が複数枚収納さ
れている。
【0026】またウエハ交換チャンバ12の外壁には開
閉動作を行なうゲートバルブ12が設けられ、ウエハキ
ャリア11から半導体ウエハ5を矢印10Aの方向に搬
送させてウエハ交換チャンバ2内のステージ9上に載置
し、またステージ9上から半導体ウエハ5を矢印10D
の方向に搬送させてウエハキャリア11に収納できるよ
うになっている。
閉動作を行なうゲートバルブ12が設けられ、ウエハキ
ャリア11から半導体ウエハ5を矢印10Aの方向に搬
送させてウエハ交換チャンバ2内のステージ9上に載置
し、またステージ9上から半導体ウエハ5を矢印10D
の方向に搬送させてウエハキャリア11に収納できるよ
うになっている。
【0027】同様に、露光チャンバ1とウエハ交換チャ
ンバ2間の隔壁には開閉動作を行なうゲートバルブ13
が設けられ、ウエハ交換チャンバ2から半導体ウエハ5
を矢印10Bの方向に搬送させてウエハ交換チャンバ2
内のステージ9上から露光チャンバ1のステージ8上に
載置し、またステージ8上から半導体ウエハ5を矢印1
0Cの方向に搬送させてステージ9上に載置にできるよ
うになっている。
ンバ2間の隔壁には開閉動作を行なうゲートバルブ13
が設けられ、ウエハ交換チャンバ2から半導体ウエハ5
を矢印10Bの方向に搬送させてウエハ交換チャンバ2
内のステージ9上から露光チャンバ1のステージ8上に
載置し、またステージ8上から半導体ウエハ5を矢印1
0Cの方向に搬送させてステージ9上に載置にできるよ
うになっている。
【0028】この電子描画装置はウェハ交換チャンバを
有しているので量産に適しており、半導体ウエハの搬送
移動および載置、バルブ15,12,13の開閉、電子
ビーム露光等は全て制御系(図示省略)により自動的に
行うことができる。また、酸性ガスをウエハ交換チャン
バに導入し、露光チャンバに導入していないから、露光
チャンバ内の汚染や腐食が防止でき、また露光チャンバ
内の真空度の低下による電子ビームに対する悪影響が防
止できる。さらに化学増幅系レジストは電子ビ−ム露光
の前後に酸性ガスに晒されるからその表面に必要十分の
酸性ガスが吸着される。これによりポストベークまでの
空気中における期間に、露光で発生した表面の酸が触媒
作用を失なっても表面に吸着した酸で十分に補償される
から酸の失活防止がより確実なものとなる。潜像の形成
はあくまでも露光により発生した酸に依存するものであ
り、この酸性ガスによる酸の吸着は表面状態の補償であ
るからこの酸の吸着によりパターン形成そのものに支障
を生じることはない。また酸性ガスによる酸はレジスト
の表面に吸着させるだけで内部に浸透させるものではな
いからその吸着時間は厳密に制御する必要はないが、こ
の図1の装置を用いた場合のように、前のウエハが電子
ビーム露光している時間および後のウエハが電子ビーム
露光している時間に酸性ガスに晒しておくのが適切であ
る。
有しているので量産に適しており、半導体ウエハの搬送
移動および載置、バルブ15,12,13の開閉、電子
ビーム露光等は全て制御系(図示省略)により自動的に
行うことができる。また、酸性ガスをウエハ交換チャン
バに導入し、露光チャンバに導入していないから、露光
チャンバ内の汚染や腐食が防止でき、また露光チャンバ
内の真空度の低下による電子ビームに対する悪影響が防
止できる。さらに化学増幅系レジストは電子ビ−ム露光
の前後に酸性ガスに晒されるからその表面に必要十分の
酸性ガスが吸着される。これによりポストベークまでの
空気中における期間に、露光で発生した表面の酸が触媒
作用を失なっても表面に吸着した酸で十分に補償される
から酸の失活防止がより確実なものとなる。潜像の形成
はあくまでも露光により発生した酸に依存するものであ
り、この酸性ガスによる酸の吸着は表面状態の補償であ
るからこの酸の吸着によりパターン形成そのものに支障
を生じることはない。また酸性ガスによる酸はレジスト
の表面に吸着させるだけで内部に浸透させるものではな
いからその吸着時間は厳密に制御する必要はないが、こ
の図1の装置を用いた場合のように、前のウエハが電子
ビーム露光している時間および後のウエハが電子ビーム
露光している時間に酸性ガスに晒しておくのが適切であ
る。
【0029】次に図1の電子描画装置を用いた本発明の
第1の実施例のパターン形成方法を図2を参照して説明
する。
第1の実施例のパターン形成方法を図2を参照して説明
する。
【0030】まず図2(A)に示すように、半導体ウエ
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を膜厚0.7μmに塗布し、プリベークとして
90℃で60秒間ホットプレートによるベークを行な
う。このプリベークが完了した半導体ウエハ5がウエハ
キャリア11に収納されている。
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を膜厚0.7μmに塗布し、プリベークとして
90℃で60秒間ホットプレートによるベークを行な
う。このプリベークが完了した半導体ウエハ5がウエハ
キャリア11に収納されている。
【0031】次に図2(B)に示すように、電子描画装
置のウエハ交換チャンバ2に搬送された半導体ウエハ
は、ウエハ交換チャンバ2内のステージ9上において化
学増幅系レジスト22の表面を低真空度の真空中でHC
lガス23に晒してこの表面にHClを吸着する。
置のウエハ交換チャンバ2に搬送された半導体ウエハ
は、ウエハ交換チャンバ2内のステージ9上において化
学増幅系レジスト22の表面を低真空度の真空中でHC
lガス23に晒してこの表面にHClを吸着する。
【0032】次に図2(C)に示すように、露光チャン
バ1内のステージ8上において、高真空の真空中で化学
増幅系レジスト22の選択的部分22Aに電子ビーム6
を照射する。表面にHClガスを吸着してあっても露光
に何ら支障はない。
バ1内のステージ8上において、高真空の真空中で化学
増幅系レジスト22の選択的部分22Aに電子ビーム6
を照射する。表面にHClガスを吸着してあっても露光
に何ら支障はない。
【0033】次に図2(D)に示すように、電子ビ−ム
露光が完了した半導体ウエハ5は再度ウエハ交換チャン
バ2内のステージ9上においてその化学増幅系レジスト
22の表面を低真空度の真空中でHClガス23に晒し
てこの表面にHClを吸着する。
露光が完了した半導体ウエハ5は再度ウエハ交換チャン
バ2内のステージ9上においてその化学増幅系レジスト
22の表面を低真空度の真空中でHClガス23に晒し
てこの表面にHClを吸着する。
【0034】次に図2(E)に示すように、半導体ウエ
ハ5を大気中に取り出してウエハキャリア11に収納し
た半導体ウエハ5をホットプレートにより、ポストベー
クのPEBとして100℃で60秒間の熱処理を行う。
PEBで吸着した酸性ガスのHClの酸も含めたレジス
トの酸により反応が促進する。また、このPEBで所定
の反応が完了するから、PEBから現像までの期間は酸
の失活の問題は関係ない。
ハ5を大気中に取り出してウエハキャリア11に収納し
た半導体ウエハ5をホットプレートにより、ポストベー
クのPEBとして100℃で60秒間の熱処理を行う。
PEBで吸着した酸性ガスのHClの酸も含めたレジス
トの酸により反応が促進する。また、このPEBで所定
の反応が完了するから、PEBから現像までの期間は酸
の失活の問題は関係ない。
【0035】次に図2(F)に示すように、所定の有機
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。表面にHClガスを吸着してあっても露
光に何ら支障はない。また、余剰の酸は現像液に溶けて
除去される。
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。表面にHClガスを吸着してあっても露
光に何ら支障はない。また、余剰の酸は現像液に溶けて
除去される。
【0036】上述したように、工程(A)、(E)、
(F)が大気中の工程であり、工程(B)、(C)、
(D)が低真空度、高真空度の真空中の工程である。
(F)が大気中の工程であり、工程(B)、(C)、
(D)が低真空度、高真空度の真空中の工程である。
【0037】上記プロセスによりレジスト表面での現像
液に対する難溶層発生によるT字型などの形状劣化のな
い垂直な0.25μm幅のレジストパターンをウエハ内
およびウエハ間の線幅精度0.02μm以内で得ること
ができた。
液に対する難溶層発生によるT字型などの形状劣化のな
い垂直な0.25μm幅のレジストパターンをウエハ内
およびウエハ間の線幅精度0.02μm以内で得ること
ができた。
【0038】したがってこの化学増幅系レジストパター
ンをマスクとしてその下の導電膜や絶縁膜をエッチング
することにより、精度のよいファイン導電膜パターンや
絶縁膜パターンが得られる。
ンをマスクとしてその下の導電膜や絶縁膜をエッチング
することにより、精度のよいファイン導電膜パターンや
絶縁膜パターンが得られる。
【0039】図3は本発明の実施例の電子描画装置の概
要を示す図である。尚、図3において図1と同一もしく
は類似の箇所は同じ符号で示してあるので重複する説明
は省略する。
要を示す図である。尚、図3において図1と同一もしく
は類似の箇所は同じ符号で示してあるので重複する説明
は省略する。
【0040】図3の実施例では、酸性ガス供給源3から
バルブ16を通してガスライン4により露光チャンバ1
に酸性ガスであるHClガスを導入している。このよう
に露光チャンバに導入しているから、図1のようなウエ
ハ交換チャンバが存在しない簡素化された電子描画装置
でも本発明を適用することができる。この場合は露光チ
ャンバ1の外壁に開閉動作を行なうゲートバルブ14が
設けられ、大気中から半導体ウエハ5を矢印10Eの方
向に搬送移動させて露光チャンバ1内のステージ8上に
載置し、またステージ8上から半導体ウエハ5を矢印1
0Fの方向に搬送移動させて大気中に取り出してポスト
ベークのPEB熱処理を行なうことができる。また露光
チャンバ1は真空ポンプ系(図示省略)で真空引きがで
きるようになっている。
バルブ16を通してガスライン4により露光チャンバ1
に酸性ガスであるHClガスを導入している。このよう
に露光チャンバに導入しているから、図1のようなウエ
ハ交換チャンバが存在しない簡素化された電子描画装置
でも本発明を適用することができる。この場合は露光チ
ャンバ1の外壁に開閉動作を行なうゲートバルブ14が
設けられ、大気中から半導体ウエハ5を矢印10Eの方
向に搬送移動させて露光チャンバ1内のステージ8上に
載置し、またステージ8上から半導体ウエハ5を矢印1
0Fの方向に搬送移動させて大気中に取り出してポスト
ベークのPEB熱処理を行なうことができる。また露光
チャンバ1は真空ポンプ系(図示省略)で真空引きがで
きるようになっている。
【0041】次に図3の電子描画装置を用いた本発明の
第2の実施例のパターン形成方法を図4を参照して説明
する。
第2の実施例のパターン形成方法を図4を参照して説明
する。
【0042】まず図4(A)に示すように、半導体ウエ
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5が露光チャンバ1のステージ
8上に載置させる。
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5が露光チャンバ1のステージ
8上に載置させる。
【0043】次に図4(B)に示すように、バルブ16
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入し
かつ真空ポンプ系で露光チャンバを真空引きすることに
より所定のHClガスを含む所定の真空度にした状態
で、化学増幅系レジスト22の選択的部分22Aに電子
ビーム6を照射する。
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入し
かつ真空ポンプ系で露光チャンバを真空引きすることに
より所定のHClガスを含む所定の真空度にした状態
で、化学増幅系レジスト22の選択的部分22Aに電子
ビーム6を照射する。
【0044】次に図4(C)に示すように、電子ビ−ム
露光が完了した半導体ウエハ5は大気中に取り出されて
ホットプレート上に載置されて、100℃で60秒間の
PEB熱処理を行う。
露光が完了した半導体ウエハ5は大気中に取り出されて
ホットプレート上に載置されて、100℃で60秒間の
PEB熱処理を行う。
【0045】次に図4(D)に示すように、所定の有機
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンが得る。
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンが得る。
【0046】この実施例のプロセスでは、HClガス濃
度と真空度との制御を正確にしなければならないという
難点があるが、酸の吸着と電子ビーム露光とを同時に行
なっているから全体の作業時間が短縮できるというメリ
ットを有する。
度と真空度との制御を正確にしなければならないという
難点があるが、酸の吸着と電子ビーム露光とを同時に行
なっているから全体の作業時間が短縮できるというメリ
ットを有する。
【0047】次に図3の電子描画装置を用いた本発明に
関係のある技術のパターン形成方法を図5を参照して説
明する。
関係のある技術のパターン形成方法を図5を参照して説
明する。
【0048】まず図5(A)に示すように、半導体ウエ
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5が露光チャンバ1のステージ
8上に載置させる。
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5が露光チャンバ1のステージ
8上に載置させる。
【0049】次に図5(B)に示すように、バルブ16
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入
し、かつ真空ポンプ系で露光チャンバを真空引きするこ
とにより、低真空度の真空状態でHClガス23を化学
増幅系レジスト22の表面に吸着させる。
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入
し、かつ真空ポンプ系で露光チャンバを真空引きするこ
とにより、低真空度の真空状態でHClガス23を化学
増幅系レジスト22の表面に吸着させる。
【0050】次に図5(C)に示すように、バルブ5を
閉にしてHClガスの供給を停止して高真空度の真空状
態として、化学増幅系レジスト22の選択的部分22A
に電子ビーム6を照射する。
閉にしてHClガスの供給を停止して高真空度の真空状
態として、化学増幅系レジスト22の選択的部分22A
に電子ビーム6を照射する。
【0051】次に図5(D)に示すように、電子ビ−ム
露光が完了した半導体ウエハ5を大気中に取り出して、
ホットプレート上に載置して100℃で60秒間のPE
Bを行う。
露光が完了した半導体ウエハ5を大気中に取り出して、
ホットプレート上に載置して100℃で60秒間のPE
Bを行う。
【0052】次に図5(E)に示すように、所定の有機
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。
【0053】次に図3の電子描画装置を用いた本発明に
関係のある他の技術のパターン形成方法を図6を参照し
て説明する。
関係のある他の技術のパターン形成方法を図6を参照し
て説明する。
【0054】まず図6(A)に示すように、半導体ウエ
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5を露光チャンバ1のステージ
8上に載置する。
ハ5として半導体基板21上にポジ型の化学増幅系レジ
スト22を塗布し、プリベークとして90℃で60秒間
ホットプレートによるベークを行なう。このプリベーク
が完了した半導体ウエハ5を露光チャンバ1のステージ
8上に載置する。
【0055】次に図6(B)に示すように、バルブ16
を閉にしてHClガスの供給を停止して高真空度の真空
状態として、化学増幅系レジスト22の選択的部分22
Aに電子ビーム6を照射する。
を閉にしてHClガスの供給を停止して高真空度の真空
状態として、化学増幅系レジスト22の選択的部分22
Aに電子ビーム6を照射する。
【0056】次に図6(C)に示すように、バルブ16
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入し
かつ真空系で露光チャンバを真空引きすることにより低
真空度の真空状態でHClガス23を露光が完了した化
学増幅系レジスト22の表面に吸着させる。
を開にしてHClガス23を露光チャンバ1内に導入し
かつ真空系で露光チャンバを真空引きすることにより低
真空度の真空状態でHClガス23を露光が完了した化
学増幅系レジスト22の表面に吸着させる。
【0057】次に図6(D)に示すように、電子ビ−ム
露光が完了した半導体ウエハ5を大気中に取り出して、
ホットプレート上に載置して100℃で60秒間のPE
Bを行う。
露光が完了した半導体ウエハ5を大気中に取り出して、
ホットプレート上に載置して100℃で60秒間のPE
Bを行う。
【0058】次に図6(E)に示すように、所定の有機
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。
アルカリ現像液により現像処理を行って、電子ビ−ムが
照射した部分を除去した箇所22Bを有するレジストパ
ターンを得る。
【0059】図5および図6のプロセスを図4の実施例
のプロセスと比較すると、酸の吸着と電子ビーム露光と
を別のステップで行なうから全体の時間がそれだけ長く
なるが、電子ビームに真空度による影響を与えることな
く高真空度で露光を行うことができ、また所定のHCl
ガスの吸着を容易に行なうことができる。
のプロセスと比較すると、酸の吸着と電子ビーム露光と
を別のステップで行なうから全体の時間がそれだけ長く
なるが、電子ビームに真空度による影響を与えることな
く高真空度で露光を行うことができ、また所定のHCl
ガスの吸着を容易に行なうことができる。
【0060】また図3の電子描画装置において、バルブ
16を閉にして高真空度の真空状態で電子ビーム露光を
行い、電子ビーム露光の前と後の両時点においてバルブ
16を開にしてHClガス23を導入して低真空度の真
空状態で化学増幅系レジスト22の表面にHClガス2
3を吸着させることもできるが、この実施例のプロセス
は図2の第1の実施例のプロセスと同じになるから説明
を省略する。
16を閉にして高真空度の真空状態で電子ビーム露光を
行い、電子ビーム露光の前と後の両時点においてバルブ
16を開にしてHClガス23を導入して低真空度の真
空状態で化学増幅系レジスト22の表面にHClガス2
3を吸着させることもできるが、この実施例のプロセス
は図2の第1の実施例のプロセスと同じになるから説明
を省略する。
【0061】上記実施例では、酸発生剤と酸分解性ポリ
マーから成るポジ型の化学増幅系レジストを例示して説
明したが、酸発性剤と酸反応性モノマーと酸重合性ポリ
マーから成るネガ型の化学増幅系レジスト、例えば商品
名SAL601−ER7(シップレー社製)の場合も同
様に本発明が適用できることは明らかである。
マーから成るポジ型の化学増幅系レジストを例示して説
明したが、酸発性剤と酸反応性モノマーと酸重合性ポリ
マーから成るネガ型の化学増幅系レジスト、例えば商品
名SAL601−ER7(シップレー社製)の場合も同
様に本発明が適用できることは明らかである。
【0062】また上記実施例では酸性ガスとしてHCl
(塩化水素)ガスを例示して説明したが、この他にHB
rガス、H2 SO4 ガスもしくはH2 O2 ガスを本発明
の酸性ガスとして適用することも可能である。
(塩化水素)ガスを例示して説明したが、この他にHB
rガス、H2 SO4 ガスもしくはH2 O2 ガスを本発明
の酸性ガスとして適用することも可能である。
【0063】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電子ビー
ムを用いて化学増幅系レジストのパターンを形成する電
子線描画装置において、酸性ガスを導入するガスライン
を設けることにより真空状態の電子線描画装置内で酸性
ガスを化学増幅系レジストの表面に吸着させることがで
きる。したがって、露光を完了して装置から外気中に取
り出されてからPEB熱処理を行うまでの空気中の期間
において、露光により発生した表面の酸が空気に接して
触媒作用を失っても表面に吸着した酸によりこれを補償
することができ露光部分の酸の失活が防止されたことに
なる。したがってPEBで充分の反応が行われ、これに
より現像工程で所定の断面形状のレジストパターンが得
られる。
ムを用いて化学増幅系レジストのパターンを形成する電
子線描画装置において、酸性ガスを導入するガスライン
を設けることにより真空状態の電子線描画装置内で酸性
ガスを化学増幅系レジストの表面に吸着させることがで
きる。したがって、露光を完了して装置から外気中に取
り出されてからPEB熱処理を行うまでの空気中の期間
において、露光により発生した表面の酸が空気に接して
触媒作用を失っても表面に吸着した酸によりこれを補償
することができ露光部分の酸の失活が防止されたことに
なる。したがってPEBで充分の反応が行われ、これに
より現像工程で所定の断面形状のレジストパターンが得
られる。
【0064】また本発明は真空状態の電子線描画装置内
で酸性ガスを化学増幅系レジストの表面に吸着させるパ
ターン形成方法であるから、従来行われていた保護膜の
塗布およびその剥離除去等の工程を付加する必要がな
い。したがって、短期間のレジストプロセスを実現する
ことができ、さらに微細かつ寸法精度の良いパターン形
成を可能にする。
で酸性ガスを化学増幅系レジストの表面に吸着させるパ
ターン形成方法であるから、従来行われていた保護膜の
塗布およびその剥離除去等の工程を付加する必要がな
い。したがって、短期間のレジストプロセスを実現する
ことができ、さらに微細かつ寸法精度の良いパターン形
成を可能にする。
【図1】本発明の第1の実施例のパターン形成方法に用
いる電子線描画装置の概要を示す図である。
いる電子線描画装置の概要を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施例のパターン形成方法を示
す断面図である。
す断面図である。
【図3】本発明の実施例の電子線描画装置の概要を示す
図である。
図である。
【図4】本発明の第2の実施例のパターン形成方法を示
す断面図である。
す断面図である。
【図5】本発明に関係のある技術のパターン形成方法を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図6】本発明に関係のある他の技術のパターン形成方
法を示す断面図である。
法を示す断面図である。
【図7】従来技術のパターン形成方法を示す断面図であ
る。
る。
1 露光チャンバ 2 ウエハ交換チャンバ 3 酸性ガス供給源 4 ガスライン 5 半導体ウエハ 6 電子ビーム 7 電子光学系 8,9 ステージ 10A,10B,10C,10D,10E,10F
半導体ウエハの搬送方向 11 ウエハキャリア 12,13,14 ゲートバルブ 15,16 バルブ 21 半導体基板 22 化学増幅系レジスト 22A 化学増幅系レジストに電子ビームが照射され
た部分 22B 化学増幅系レジストが現像により除去された
箇所 23 HClガス 70 保護膜
半導体ウエハの搬送方向 11 ウエハキャリア 12,13,14 ゲートバルブ 15,16 バルブ 21 半導体基板 22 化学増幅系レジスト 22A 化学増幅系レジストに電子ビームが照射され
た部分 22B 化学増幅系レジストが現像により除去された
箇所 23 HClガス 70 保護膜
Claims (4)
- 【請求項1】 化学増幅系レジストに電子ビームを照射
して該レジストのパターンを形成するパターン形成方法
において、前記電子ビームの照射の前および後に前記レ
ジストの表面に酸性ガスを吸着させることを特徴とする
パターン形成方法。 - 【請求項2】 前記酸性ガスは、HClガス、HBrガ
ス、H2 SO4 ガスもしくはH2 O2 ガスであることを
特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。 - 【請求項3】 化学増幅系レジストに電子ビームを照射
して該レジストのパターンを形成するパターン形成方法
において、前記電子ビームの照射中に前記レジストの表
面に酸性ガスを吸着させることを特徴とするパターン形
成方法。 - 【請求項4】 半導体ウエハを載置しこの半導体ウエハ
に電子ビームを照射する電子光学系を設けた露光チャン
バを有する電子線描画装置において、前記露光チャンバ
に酸性ガスを導入する手段を有することを特徴とする電
子線描画装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6084240A JP2624168B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | パターン形成方法および電子線描画装置 |
KR1019950009474A KR0169029B1 (ko) | 1994-04-22 | 1995-04-21 | 패턴 형성 방법과 이에 사용된 전자빔 노광 시스템 |
TW084103942A TW306020B (ja) | 1994-04-22 | 1995-04-21 | |
US08/843,313 US5792590A (en) | 1994-04-22 | 1997-04-15 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6084240A JP2624168B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | パターン形成方法および電子線描画装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07297098A JPH07297098A (ja) | 1995-11-10 |
JP2624168B2 true JP2624168B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=13824948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6084240A Expired - Lifetime JP2624168B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | パターン形成方法および電子線描画装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5792590A (ja) |
JP (1) | JP2624168B2 (ja) |
KR (1) | KR0169029B1 (ja) |
TW (1) | TW306020B (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US6780461B2 (en) | 1998-09-14 | 2004-08-24 | Asml Holding N.V. | Environment exchange control for material on a wafer surface |
US6309804B1 (en) * | 1998-09-21 | 2001-10-30 | Philips Semiconductor, Inc. | Reducing contamination induced scumming, for semiconductor device, by acid treatment |
US6372658B1 (en) * | 1998-09-21 | 2002-04-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. (Kpenv) | Reducing contamination induced scumming, for semiconductor device, by ashing |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04204848A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 微細パターン形成方法 |
JPH06252040A (ja) * | 1993-02-23 | 1994-09-09 | Mitsubishi Electric Corp | レジストパターン形成方法及びレジスト表面酸処理装置 |
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1994
- 1994-04-22 JP JP6084240A patent/JP2624168B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-04-21 KR KR1019950009474A patent/KR0169029B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-04-21 TW TW084103942A patent/TW306020B/zh active
-
1997
- 1997-04-15 US US08/843,313 patent/US5792590A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW306020B (ja) | 1997-05-21 |
KR0169029B1 (ko) | 1999-02-01 |
KR950030214A (ko) | 1995-11-24 |
JPH07297098A (ja) | 1995-11-10 |
US5792590A (en) | 1998-08-11 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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