JPH01106049A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH01106049A JPH01106049A JP62264504A JP26450487A JPH01106049A JP H01106049 A JPH01106049 A JP H01106049A JP 62264504 A JP62264504 A JP 62264504A JP 26450487 A JP26450487 A JP 26450487A JP H01106049 A JPH01106049 A JP H01106049A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
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Classifications
-
- 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
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体製造工程等におけるパターン形成方法に
関する。
関する。
従来の技術
半導体素子の微細化に伴い、フォ） ＩＪソグラフィに
おけるレジストパターンはその形状の高コントラストと
高解像性が要求される。
おけるレジストパターンはその形状の高コントラストと
高解像性が要求される。
このような要求に応じるために、コントラスト・二ンハ
ンスト・リングラフィ（ＣＫＬ）技術が開発され〔たと
えばＧｒｉｆｆ：Ｌｎｇ ｅｔ ａｌ、、 フイイー
イーイー トランザクションズエレクトロンデバイスレ
ターズ（ＩＩＣＩ！ＲＴｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。
ンスト・リングラフィ（ＣＫＬ）技術が開発され〔たと
えばＧｒｉｆｆ：Ｌｎｇ ｅｔ ａｌ、、 フイイー
イーイー トランザクションズエレクトロンデバイスレ
ターズ（ＩＩＣＩ！ＲＴｒａｎｓ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。
Ｄｅｖ、ｔ＋ｅｔｔ、）Ｖｏｌ、ｘｎｈ−４，Ｐ、１４
（１９８３））又、そのＣＲＬ技術を工程的に簡略化し
た水溶性ＣＫＬ材料を用いた技術も開発されている〔た
とえば、Ｍ、８ａｓａｇｏ ｅｔ ａｌ、、テクニカル
ダイジェストオブブイエルエスアイシンボ（Ｔｅｃｈ、
Ｄｉｇ。
（１９８３））又、そのＣＲＬ技術を工程的に簡略化し
た水溶性ＣＫＬ材料を用いた技術も開発されている〔た
とえば、Ｍ、８ａｓａｇｏ ｅｔ ａｌ、、テクニカル
ダイジェストオブブイエルエスアイシンボ（Ｔｅｃｈ、
Ｄｉｇ。
ｏｒ ＶＬＳＩ Ｓｙｍｐｏ）Ｐ、 ７ｅ（１ｅ８ｓ
）］。
）］。
ＯＩＬ技術は、レジスト上に塗布した光退色性の試薬を
含むＯＷＬ材料１００の働きにより、マスフ通過後のコ
ントラストの低下した入射光１０１のコントラストを向
上させて出力光１０２を出力させるものであり（第３図
）、その結果レジストはコントラストの向上した光で露
光され、形状・解像度の良好なパターンが形成されるこ
とになる。
含むＯＷＬ材料１００の働きにより、マスフ通過後のコ
ントラストの低下した入射光１０１のコントラストを向
上させて出力光１０２を出力させるものであり（第３図
）、その結果レジストはコントラストの向上した光で露
光され、形状・解像度の良好なパターンが形成されるこ
とになる。
ところが、０．５μｍ付近のパターン形成においては、
必ずしもＣＥＬ技術は十分なものとは言えなくなってく
る。
必ずしもＣＥＬ技術は十分なものとは言えなくなってく
る。
第４図を用いて、従来の［Ｌ技術を用いたパターン形成
方法について説明する。
方法について説明する。
半導体基板１上に、ポジレジスト（シブレイ社製ＭＰＳ
−１４００）２を塗布し９０℃２分のホットプレート・
プリベーク後１．２μｍ厚のレジスト膜を得た（第４図
人）。つぎに、水溶性ＣΣＬ材料３を前記ポジレジスト
上に０．３μｍ厚となるように塗布した。なお、水溶性
ＣＥＬ材料のは、以下の通り調整した。
−１４００）２を塗布し９０℃２分のホットプレート・
プリベーク後１．２μｍ厚のレジスト膜を得た（第４図
人）。つぎに、水溶性ＣΣＬ材料３を前記ポジレジスト
上に０．３μｍ厚となるように塗布した。なお、水溶性
ＣＥＬ材料のは、以下の通り調整した。
このとき、ＣＥＬ効果を表わすＡ値（たとえばＭ、Ｓａ
ｓａｇｏ ａｔ ａｌ、、ｐｒｏｃ、ｏｆ）は１０．０
となり、ＣＩＣＬ材料の効果としては十分高いものとな
った（第４図Ｂ）。つぎに、縮小投影露光装置（ステッ
パ）によるｇ線（４３ｅｎｍ）の紫外光４をマスク６を
介して選択的に、前記レジスト２と水溶性ＣＩＣＬ膜３
上に露光した。なおこのとき用いたステッパのレンズ開
口数は０．４２ 、要したエネルギーは２００ｍＪ／ｄ
であった（第４図Ｃ）。
ｓａｇｏ ａｔ ａｌ、、ｐｒｏｃ、ｏｆ）は１０．０
となり、ＣＩＣＬ材料の効果としては十分高いものとな
った（第４図Ｂ）。つぎに、縮小投影露光装置（ステッ
パ）によるｇ線（４３ｅｎｍ）の紫外光４をマスク６を
介して選択的に、前記レジスト２と水溶性ＣＩＣＬ膜３
上に露光した。なおこのとき用いたステッパのレンズ開
口数は０．４２ 、要したエネルギーは２００ｍＪ／ｄ
であった（第４図Ｃ）。
最後に、アルカリ現像液（シブレイ社製ＭＦ−３１４）
の６０秒間パルド現象により水溶性ＣＥＬ膜３を除去す
ると同時にレジスト２のパターンを形成した。得られた
パターンは２Ｂとなった（第４図Ｄ）。パターン２Ｂは
、マスク設計値であった０、５μｍからはパターン寸法
が０．１μｍ減少し、また膜減シも０．３μｍ起こり、
パターン形状についてもアスペクト比が６６°というも
のであった。
の６０秒間パルド現象により水溶性ＣＥＬ膜３を除去す
ると同時にレジスト２のパターンを形成した。得られた
パターンは２Ｂとなった（第４図Ｄ）。パターン２Ｂは
、マスク設計値であった０、５μｍからはパターン寸法
が０．１μｍ減少し、また膜減シも０．３μｍ起こり、
パターン形状についてもアスペクト比が６６°というも
のであった。
発明が解決しようとする問題点
このようなパターン寸法変動や膜減り大のパターンは、
その後の工程であるエツチングやイオン注入での不良原
因となり、半導体素子の歩留まり低下につながる。
その後の工程であるエツチングやイオン注入での不良原
因となり、半導体素子の歩留まり低下につながる。
また、このようなＣＥＬを用いたパターン形成方法にお
いては同一露光量でのマスク忠実性（マスク寸法に対す
るレジスト寸法）が悪く、第５図の如く、ｏ、ｅμｍが
１：１となる２００ｍＪ／ｄの条件下では、これ以上の
大きい寸法は解像せず、又、これ以下のパターンは寸法
が減少し、０．６μｍマスク寸法のものは０．４μｍと
なった。このようなマスク忠実性の悪いフォトリソプロ
セスは大小さ１ざまな寸法のパターンが存在する実デバ
イスにおいては、使用が難しい。
いては同一露光量でのマスク忠実性（マスク寸法に対す
るレジスト寸法）が悪く、第５図の如く、ｏ、ｅμｍが
１：１となる２００ｍＪ／ｄの条件下では、これ以上の
大きい寸法は解像せず、又、これ以下のパターンは寸法
が減少し、０．６μｍマスク寸法のものは０．４μｍと
なった。このようなマスク忠実性の悪いフォトリソプロ
セスは大小さ１ざまな寸法のパターンが存在する実デバ
イスにおいては、使用が難しい。
又、このようなＣＥＬｉ用いたプロセスにおいては、パ
ターンが逆台形になるという現象があり、これは後のエ
ツチング工程を考えるとパターン寸法変動がより大とな
り危惧すべき問題であった。
ターンが逆台形になるという現象があり、これは後のエ
ツチング工程を考えるとパターン寸法変動がより大とな
り危惧すべき問題であった。
本発明は、従来のＣＩＣＬ技術では解決できない０６μ
ｍ付近のパターン解像性の不良およびマスク忠実性の不
良を解決することを目的とする。
ｍ付近のパターン解像性の不良およびマスク忠実性の不
良を解決することを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は従来の問題点を解決するために、水溶性ＣＩＥ
Ｌ材料を用いた露光後ＣＥＬ膜を除去し、しかるのち遠
紫外線を下地基板を加熱しながら照射し、その後、現像
液によりＣＥＬ膜を除去すると同時にレジストを現像す
ることを特徴とする。
Ｌ材料を用いた露光後ＣＥＬ膜を除去し、しかるのち遠
紫外線を下地基板を加熱しながら照射し、その後、現像
液によりＣＥＬ膜を除去すると同時にレジストを現像す
ることを特徴とする。
作用
本発明の方法は、遠紫外線照射によってレジスト表面が
硬化するために、現像液に対する現像速度が表面で遅く
なり、パターン形状が向上するという効果（たとえば、
奥田他、昭和６２年春季応用物理学会予稿集（１９８７
）をＣΣＬ効果と組み合わせたものであり、いずれの効
果だけでは達成できない顕著な結果が得られるものであ
る。即ち、光コントラストの向上とレジスト側からの現
像速度制御によるコントラスト向上作用の組み合わせに
より、レジストパターンは０．５μｍ付近まで鮮明にマ
スクパターンを再現できることを本発明者らは見出した
。
硬化するために、現像液に対する現像速度が表面で遅く
なり、パターン形状が向上するという効果（たとえば、
奥田他、昭和６２年春季応用物理学会予稿集（１９８７
）をＣΣＬ効果と組み合わせたものであり、いずれの効
果だけでは達成できない顕著な結果が得られるものであ
る。即ち、光コントラストの向上とレジスト側からの現
像速度制御によるコントラスト向上作用の組み合わせに
より、レジストパターンは０．５μｍ付近まで鮮明にマ
スクパターンを再現できることを本発明者らは見出した
。
このような著しいパターン形状向上作用については以下
の如く考察することができる。即ち、通常の露光後の遠
紫外線照射を行う方法では、元来の入射光のコントラス
トが悪いために、０．６μｍ付近のパターンの形状は、
従来例で述べたＣＥＬのみを用いた場合と同様である。
の如く考察することができる。即ち、通常の露光後の遠
紫外線照射を行う方法では、元来の入射光のコントラス
トが悪いために、０．６μｍ付近のパターンの形状は、
従来例で述べたＣＥＬのみを用いた場合と同様である。
コントラストの向上した光と、未露光部のレジスト表面
の現像による膜ベリ（肩だれ）を防止する効果の融合に
より、もともとフォトリングラフィでは解像が不可能な
０．５μｍ付近のレジストパターンを形状良く解像する
ことができる。また、この作用により、同時にマスク忠
実性の向上が理解できる。
の現像による膜ベリ（肩だれ）を防止する効果の融合に
より、もともとフォトリングラフィでは解像が不可能な
０．５μｍ付近のレジストパターンを形状良く解像する
ことができる。また、この作用により、同時にマスク忠
実性の向上が理解できる。
又、遠紫外線照射は、任意のエネルギー量で良いが好ま
しくはレジスト表面を硬化させすぎないように、１００
ｍＪ／−Ｊ 以下とすることが望ましい。
しくはレジスト表面を硬化させすぎないように、１００
ｍＪ／−Ｊ 以下とすることが望ましい。
又、遠紫外線照射時の下地基板からの加熱は、遠紫外線
によるレジスト表面硬化の速度を上げる役割をしており
１００℃前後が望ましい。なお、下地基板加熱がない場
合は、それに応じて遠紫外線照射時間を長くすれば良く
、本発明のパターン形成方法としての性能は全く同様で
ある。
によるレジスト表面硬化の速度を上げる役割をしており
１００℃前後が望ましい。なお、下地基板加熱がない場
合は、それに応じて遠紫外線照射時間を長くすれば良く
、本発明のパターン形成方法としての性能は全く同様で
ある。
遠紫外線の波長についても任意であり、Ｘｓ−Ｈｇラン
プから発せられるものやエキシマレーザ光（ムｒＦ （
１ｓ３ｎｍ ）、ＫｒＦ（２＋ｓｎｍ）、ＸｅＯｌ（３
ｏｓｎｍ）など）などが有用である。
プから発せられるものやエキシマレーザ光（ムｒＦ （
１ｓ３ｎｍ ）、ＫｒＦ（２＋ｓｎｍ）、ＸｅＯｌ（３
ｏｓｎｍ）など）などが有用である。
なお、本発明の露光波長は任意であり、それに適したＣ
ＫＬ材料を選択すれば良い。又、ＣＫＬ材料は非水溶性
であっても全く、本発明の効果は変化がなく、非水溶性
ＯＲＬ材料を適用しても良い。
ＫＬ材料を選択すれば良い。又、ＣＫＬ材料は非水溶性
であっても全く、本発明の効果は変化がなく、非水溶性
ＯＲＬ材料を適用しても良い。
実施例
第１図を用いて、本発明のパターン形成方法について説
明する。
明する。
半導体基板１上に、ポジレジスト（シブレイ社製ＭＰＳ
−１４００）２を塗布し、９０℃２分のホットプレート
・プリベーク後１．２μｍ厚のレジスト膜を得た（第１
図ム）。つぎに水溶性ＣＫＬ材料３を前記ポジレジスト
上に０．３μｍ厚となるように塗布した。なお、水溶性
ＯＷＬ材料の組成は、たとえば従来用いたものと同様で
あり、以下の如きである（第１図Ｂ）。
−１４００）２を塗布し、９０℃２分のホットプレート
・プリベーク後１．２μｍ厚のレジスト膜を得た（第１
図ム）。つぎに水溶性ＣＫＬ材料３を前記ポジレジスト
上に０．３μｍ厚となるように塗布した。なお、水溶性
ＯＷＬ材料の組成は、たとえば従来用いたものと同様で
あり、以下の如きである（第１図Ｂ）。
つぎに、縮小投影露光装置（ステッパ）によるｇ線（４
３６ｍｍ）の紫外線４をマスク６を介して選択的に、前
記レジスト２と水溶性ＣＩＥＬ膜３上に露光した。なお
、このとき用いたステッパの開口数はｏ、４２、要した
エネルギーは２００ｍ Ｊ ／、−、ｉであった（第１
図Ｃ）。そして、水により水溶性ＣＩＣＬ膜を除去した
（第１図Ｄ）。この後、Ｘｓ−Ｈｇランプから発せられ
る遠紫外線を、１００℃に下地基板を加熱しながら１秒
間照射した。このときの遠紫外線の照射密度は５０ ｍ
Ｗ／ｃｄであった（第１図ＩＣ）。最後に、アルカリ現
像液（シブレイ社製Ｍ、Ｆ−３１４）の６０秒間パドル
現像により水溶性ＣＥＬ膜を除去すると同時にレジスト
２のパターン２ムを形成した（第１図Ｆ）。得られたパ
ターン２ムは、マスク設計値通りの０．６μｍのパター
ン寸法で、膜減りも全く起こらず、又、そのパターン形
状についてもアスペクト比が８６°以上という良好なパ
ターンであった。
３６ｍｍ）の紫外線４をマスク６を介して選択的に、前
記レジスト２と水溶性ＣＩＥＬ膜３上に露光した。なお
、このとき用いたステッパの開口数はｏ、４２、要した
エネルギーは２００ｍ Ｊ ／、−、ｉであった（第１
図Ｃ）。そして、水により水溶性ＣＩＣＬ膜を除去した
（第１図Ｄ）。この後、Ｘｓ−Ｈｇランプから発せられ
る遠紫外線を、１００℃に下地基板を加熱しながら１秒
間照射した。このときの遠紫外線の照射密度は５０ ｍ
Ｗ／ｃｄであった（第１図ＩＣ）。最後に、アルカリ現
像液（シブレイ社製Ｍ、Ｆ−３１４）の６０秒間パドル
現像により水溶性ＣＥＬ膜を除去すると同時にレジスト
２のパターン２ムを形成した（第１図Ｆ）。得られたパ
ターン２ムは、マスク設計値通りの０．６μｍのパター
ン寸法で、膜減りも全く起こらず、又、そのパターン形
状についてもアスペクト比が８６°以上という良好なパ
ターンであった。
また、２００＋１１Ｊ／ｃＪ で０．５ ｔｌｍから
０．８ ｐｍまでのレジストライン・アンド・スペース
寸法が１＝１に得られ、マスク忠実性は著しく向上した
（第２図）。
０．８ ｐｍまでのレジストライン・アンド・スペース
寸法が１＝１に得られ、マスク忠実性は著しく向上した
（第２図）。
又、従来ＣＩＬ使用の際の問題点の１つであったパター
ンの逆台形現象についても、本発明の方法によれば全く
皆無となった。これは、ＣＩＣＬと遠紫外線照射のくみ
合わせにより、現像が異方的に進みやすくなったためで
あると考えられる。
ンの逆台形現象についても、本発明の方法によれば全く
皆無となった。これは、ＣＩＣＬと遠紫外線照射のくみ
合わせにより、現像が異方的に進みやすくなったためで
あると考えられる。
発明の効果
本発明のパターン形成方法により、通常のフォトリング
ラフィに使用するステッパにより０．６μｍ付近のレジ
ストパターンが高精度・高コントラストおよび高マスク
忠実度で得られる。これにより半導体製造工程の歩留ま
りが向上し、工業的価値が高い。
ラフィに使用するステッパにより０．６μｍ付近のレジ
ストパターンが高精度・高コントラストおよび高マスク
忠実度で得られる。これにより半導体製造工程の歩留ま
りが向上し、工業的価値が高い。
第１図番−一は本発明のパターン形成方法の一実施例の
工程断面図、第２図は本発明の方法によるマスク忠実性
を示す特性図、第３図はＣＥＬ技術の原理の説明図、第
４図参；※は従来のパターン形成方法の工程断面図、第
６図は従来のパターン形成方法によるマスク忠実性を示
す特性図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・ポジレジス
ト、３・・・９５．水溶性ＣＥＬ材料、４・・・・・・
紫外光（４３ｅｎｍ）、６・・・・・・マスク、６・・
・・・・遠紫外線、２人・・・・・・レジストパターン
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｆ・
−＋庫体ｔ−，販 ２−ポジレジスト ３− 水溶性Ｃ，ＥＬ材糾 ４−°紫外光（４３＆ｎｍ） 第１図 ５−マスク ２Ａ・−・ レジストパターン ７Ｊ１図 第２図 レジスト寸法（μｍ） ！卯−ＣＥＬ膜 凭３図 １０２°”−ＣＥＬ出力光／
１００ ↓
工程断面図、第２図は本発明の方法によるマスク忠実性
を示す特性図、第３図はＣＥＬ技術の原理の説明図、第
４図参；※は従来のパターン形成方法の工程断面図、第
６図は従来のパターン形成方法によるマスク忠実性を示
す特性図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・ポジレジス
ト、３・・・９５．水溶性ＣＥＬ材料、４・・・・・・
紫外光（４３ｅｎｍ）、６・・・・・・マスク、６・・
・・・・遠紫外線、２人・・・・・・レジストパターン
。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｆ・
−＋庫体ｔ−，販 ２−ポジレジスト ３− 水溶性Ｃ，ＥＬ材糾 ４−°紫外光（４３＆ｎｍ） 第１図 ５−マスク ２Ａ・−・ レジストパターン ７Ｊ１図 第２図 レジスト寸法（μｍ） ！卯−ＣＥＬ膜 凭３図 １０２°”−ＣＥＬ出力光／
１００ ↓
Claims (4)
- （１）基板上に感光性レジストを塗布する工程と、光退
色性を有する水溶性膜を塗布する工程と、選択的に露光
を行う工程と、前記水溶性膜を除去する工程と、前記基
板を加熱しながら遠紫外線照射後アルカリ現像により前
記レジストを現像する工程とを備えて成るパターン形成
方法。 - （２）光退色性を有する水溶性材料が、プルランを含む
特許請求の範囲第１項に記載のパターン形成方法。 - （３）光退色性を有する水溶性材料が、ジアゾ化合物を
含む特許請求の範囲第１項に記載のパターン形成方法。 - （４）遠紫外線が、Ｘｅ−Ｈｇランプ又はエキシマレー
ザより発せられる光である特許請求の範囲第１項に記載
のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264504A JPH01106049A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264504A JPH01106049A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01106049A true JPH01106049A (ja) | 1989-04-24 |
Family
ID=17404155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264504A Pending JPH01106049A (ja) | 1987-10-20 | 1987-10-20 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01106049A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648199A (en) * | 1994-06-24 | 1997-07-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming a resist pattern utilizing an acid water-soluble material overlayer on the resist film |
| US7622246B2 (en) | 2006-09-22 | 2009-11-24 | Massachusetts Institute Of Technology | Contrast enhancing layers |
| US8080364B2 (en) | 2003-05-09 | 2011-12-20 | Panasonic Corporation | Pattern formation method |
| US8158338B2 (en) | 2008-07-08 | 2012-04-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Resist sensitizer |
| US8323866B2 (en) | 2008-07-08 | 2012-12-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Inorganic resist sensitizer |
-
1987
- 1987-10-20 JP JP62264504A patent/JPH01106049A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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