JP2738693B2 - 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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- JP2738693B2 JP2738693B2 JP63045202A JP4520288A JP2738693B2 JP 2738693 B2 JP2738693 B2 JP 2738693B2 JP 63045202 A JP63045202 A JP 63045202A JP 4520288 A JP4520288 A JP 4520288A JP 2738693 B2 JP2738693 B2 JP 2738693B2
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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
電子ビーム直接描画により、高精度微細加工用の任意レ
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。
電子ビーム直接描画により、高精度微細加工用の任意レ
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ってい
る。近年、LSI素子のパターン寸法の微細化、またASIC
の製造に伴い、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
よる近接効果を抑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ってい
る。近年、LSI素子のパターン寸法の微細化、またASIC
の製造に伴い、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
よる近接効果を抑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課題 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、中間層に金属、特に導電率の高い金属薄膜
を用いている。例えば、SOG,SiO2のかわりに、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ため、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生じる。
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、中間層に金属、特に導電率の高い金属薄膜
を用いている。例えば、SOG,SiO2のかわりに、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ため、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生じる。
課題を解決するための手段 本発明の手段は、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、下層である高分子有機膜に1016io
ns/cm2のドーズ量の加速された水素のイオン照射を行う
ことによってこの高分子有機膜を還元し、導電率を上げ
ることにある（請求項１）。
直接描画を行う前に、下層である高分子有機膜に1016io
ns/cm2のドーズ量の加速された水素のイオン照射を行う
ことによってこの高分子有機膜を還元し、導電率を上げ
ることにある（請求項１）。
また、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、還元性のある溶液、例えばRCHO（Ｒ＝H or C
H3）、（COOH）２、H2SO3等の溶液を下層膜である高分
子有機膜上に滴下し、上記溶液を乾燥することによって
表面を還元して導電率を上げることにある（請求項
２）。
行う前に、還元性のある溶液、例えばRCHO（Ｒ＝H or C
H3）、（COOH）２、H2SO3等の溶液を下層膜である高分
子有機膜上に滴下し、上記溶液を乾燥することによって
表面を還元して導電率を上げることにある（請求項
２）。
作用 請求項１に係る本発明では、高分子有機膜にH2という
軽くて還元力のあるガスのイオン照射を行うことによっ
て、導電率を効率よく上げることができる。第３図にH+
イオン照射した高分子有機膜のシート抵抗を示す。1016
ions/cm2のドーズ量で抵抗は急激に減少し、１×108Ω
／□程度になる。すなわち、還元性のガスを用いてイオ
ン照射することによって、高分子有機膜の抵抗を効率よ
く下げることができる。
軽くて還元力のあるガスのイオン照射を行うことによっ
て、導電率を効率よく上げることができる。第３図にH+
イオン照射した高分子有機膜のシート抵抗を示す。1016
ions/cm2のドーズ量で抵抗は急激に減少し、１×108Ω
／□程度になる。すなわち、還元性のガスを用いてイオ
ン照射することによって、高分子有機膜の抵抗を効率よ
く下げることができる。
また、請求項２に係る本発明では、上記により下層で
ある高分子有機膜の表面を還元して表面の導電率を上げ
る（シート抵抗を下げる）ことができる。
ある高分子有機膜の表面を還元して表面の導電率を上げ
る（シート抵抗を下げる）ことができる。
これらの高分子有機膜上に、通常の例えば、SOG（有
機ポリシロキサン膜）と電子線レジストを塗布し露光す
ると、余分の電子は導電率の高い下層膜を伝わっていく
ので、電子のチャージ・アップはなくなり、正確な微細
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。
機ポリシロキサン膜）と電子線レジストを塗布し露光す
ると、余分の電子は導電率の高い下層膜を伝わっていく
ので、電子のチャージ・アップはなくなり、正確な微細
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。
実施例 請求項１に係る本発明の一実施例を第１図を参照して
説明する。半導体基板１（表面に絶縁膜、導体膜等が形
成されている場合が多い）上に下層膜２として高分子有
機膜を塗布し、この上から加速電圧40kV、ドーズ量１×
1016ions/cm2でH+イオンを全面一括照射した（ａ）。次
に中間層としてSOG4を、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
高分子有機膜は導電率が高くなっている。メチルイソブ
チルケトン（MIBK）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SOG4をドライエッチングし、下層膜２を
エッチングして、垂直形状の0.25μｍのラインアンドス
ペースの超微細パターンを形成することができた
（ｄ）。なお。SOG4は下層膜２のエッチングマスクとな
るものであれば他の絶縁膜でもよいが、エッチング選択
比をとる意味でシリコンを含む有機膜が望ましい。
説明する。半導体基板１（表面に絶縁膜、導体膜等が形
成されている場合が多い）上に下層膜２として高分子有
機膜を塗布し、この上から加速電圧40kV、ドーズ量１×
1016ions/cm2でH+イオンを全面一括照射した（ａ）。次
に中間層としてSOG4を、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
高分子有機膜は導電率が高くなっている。メチルイソブ
チルケトン（MIBK）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SOG4をドライエッチングし、下層膜２を
エッチングして、垂直形状の0.25μｍのラインアンドス
ペースの超微細パターンを形成することができた
（ｄ）。なお。SOG4は下層膜２のエッチングマスクとな
るものであれば他の絶縁膜でもよいが、エッチング選択
比をとる意味でシリコンを含む有機膜が望ましい。
以上のように、本実施例によれば、下層高分子有機膜
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
画を行なうと、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。
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
画を行なうと、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。
次に請求項２に係る本発明の一実施例を第２図を参照
して説明する。半導体基板１上に下層膜２を塗布し、こ
の上にアルデヒド液14を滴下し、１分間放置し、（ａ）
スピン乾燥した。次に中間層としてSOG4、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20k
V、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高分子有機膜は導電率が高
くなっているので、MIBK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
4、下層膜２をドライエッチングして、垂直形状の超微
細パターンを形成することができた（ｄ）。
して説明する。半導体基板１上に下層膜２を塗布し、こ
の上にアルデヒド液14を滴下し、１分間放置し、（ａ）
スピン乾燥した。次に中間層としてSOG4、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20k
V、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高分子有機膜は導電率が高
くなっているので、MIBK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
4、下層膜２をドライエッチングして、垂直形状の超微
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、下層膜にアルデヒ
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
画を行なうと、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（COOH）２、H2SO3等の還元性の溶液で
あればいずれでもよい。
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
画を行なうと、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（COOH）２、H2SO3等の還元性の溶液で
あればいずれでもよい。
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
の下層として用いられる高分子有機膜に還元性のある水
素ガスを用いて1016ions/cm2のドーズ量の加速されたイ
オン照射を行う、または、還元性のある溶液を滴下し、
乾燥することによって還元することによって、高分子有
機膜の導電率を向上させることができ、電子線露光時に
おける入射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正確
な微細パターンを形成することができるので、超高密度
集積回路の製造に大きく寄与することができる。
の下層として用いられる高分子有機膜に還元性のある水
素ガスを用いて1016ions/cm2のドーズ量の加速されたイ
オン照射を行う、または、還元性のある溶液を滴下し、
乾燥することによって還元することによって、高分子有
機膜の導電率を向上させることができ、電子線露光時に
おける入射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正確
な微細パターンを形成することができるので、超高密度
集積回路の製造に大きく寄与することができる。
第１図は請求項１に係る本発明の一実施例の工程断面
図、第２図は請求項２に係る本発明の一実施例の工程断
面図、第３図は下層膜にＨ＋イオン照射した時のシート
抵抗とドーズ量との関係を示した図である。 １……半導体基板、２……下層膜、3,23……Ｈ＋イオ
ン、４……SOG、5,16……PMMAレジスト、６……電子
線、14……アルデヒド液。
図、第２図は請求項２に係る本発明の一実施例の工程断
面図、第３図は下層膜にＨ＋イオン照射した時のシート
抵抗とドーズ量との関係を示した図である。 １……半導体基板、２……下層膜、3,23……Ｈ＋イオ
ン、４……SOG、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61−114527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−53023（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−57219（ＪＰ，Ａ) 「1987年（昭和62年）春季 第34回応 用物理学関係連合講演会 講演予稿集 第２分冊」 （社）応用物理学会 （1987年３月28日発行） 第415頁下欄 （29ａ−Ｎ−７：水素プラズマ処理に よるチャージアップ防止法) ”Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃ ｔｓ” Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａ ｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ （米国） Ｖｏ ｌ．87−２ （1987） Ｐ．1053 （“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｗｒｉｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａ ｍ Ｒｅｓｉｓｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｂ ｙ Ｈ▲上＋▼ｉｏｎ Ｓｈｏｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”)
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板上に高分子有機膜を塗布した
後、ドーズ量が1016ions/cm2以上の加速された水素ガス
をイオン照射することによって高分子有機膜を還元し導
電率を上げる工程と、上記高分子有機膜上に絶縁膜を形
成する工程と、上記絶縁膜上に電子線レジスト膜を塗布
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絶
縁膜をエッチングする工程と、上記絶縁膜パターンをマ
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
備えて成ることを特徴と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た
後、還元性のある溶液を上記高分子有機膜上に滴下し、
上記溶液を乾燥することによって上記高分子有機膜の導
電率を上げる工程と、上記高分子有機膜上に絶縁膜を形
成する工程と、上記絶縁膜上に電子線レジスト膜を塗布
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絶
縁膜をエッチングする工程と、上記絶縁膜パターンをマ
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
備えて成ることを特徴とする微細パターン形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63045202A JP2738693B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP63045202A JP2738693B2 (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 微細パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01218021A JPH01218021A (ja) | 1989-08-31 |
| JP2738693B2 true JP2738693B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=12712681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63045202A Expired - Fee Related JP2738693B2 (ja) | 1987-10-26 | 1988-02-26 | 微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2738693B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100407601B1 (ko) * | 2000-06-15 | 2003-12-01 | 주식회사 미뉴타텍 | 열처리 및 모세관 현상을 이용한 열경화성 고분자박막상의 미세 패턴 형성 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6053023A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-03-26 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS61114527A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Hitachi Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPS6257219A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-12 | Matsushita Electronics Corp | レジストパタ−ン形成方法 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63045202A patent/JP2738693B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ" Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ （米国） Ｖｏｌ．８７−２ （１９８７） Ｐ．１０５３ （"Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｄｉｒｅｃｔ Ｗｒｉｔｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｒｅｓｉｓｔ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｂｙ Ｈ▲上＋▼ｉｏｎ Ｓｈｏｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ"） |
| 「１９８７年（昭和６２年）春季 第３４回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集 第２分冊」 （社）応用物理学会 （１９８７年３月２８日発行） 第４１５頁下欄 （２９ａ−Ｎ−７：水素プラズマ処理によるチャージアップ防止法） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01218021A (ja) | 1989-08-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |