JPH02106756A - 微細パターンの形成方法 - Google Patents
微細パターンの形成方法Info
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- JPH02106756A JPH02106756A JP63260151A JP26015188A JPH02106756A JP H02106756 A JPH02106756 A JP H02106756A JP 63260151 A JP63260151 A JP 63260151A JP 26015188 A JP26015188 A JP 26015188A JP H02106756 A JPH02106756 A JP H02106756A
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Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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】
〔概要〕
半導体被処理基板上への微細パターンの形成方法に関し
、 微細パターンを精度よく、また量産工程的に形成するこ
とを目的とし、 パターン形成を行う半導体被処理基板の上に、二次電子
の影響を受ける高さまで、X線に低感度のレジスト層と
中感度のレジスト層を積層して形成し、更に、この上に
高感度のレジスト層を形成して三層構成とした後、X線
吸収体からなるマスクを通じてX線の露光を行い、同時
に同一の溶剤を用いて三層のレジスト層を現像すること
により微細パターンの形成方法を構成する。
、 微細パターンを精度よく、また量産工程的に形成するこ
とを目的とし、 パターン形成を行う半導体被処理基板の上に、二次電子
の影響を受ける高さまで、X線に低感度のレジスト層と
中感度のレジスト層を積層して形成し、更に、この上に
高感度のレジスト層を形成して三層構成とした後、X線
吸収体からなるマスクを通じてX線の露光を行い、同時
に同一の溶剤を用いて三層のレジスト層を現像すること
により微細パターンの形成方法を構成する。
本発明はX線を使用した微細バクーンの形成方法に関す
る。
る。
大量の情報を高速に処理する必要性から情報処理装置の
主体を占める半導体装置は集積化が進んでいる。
主体を占める半導体装置は集積化が進んでいる。
すなわち、半導体チップの最大面積は殆ど変わらないに
も拘らず、構成素子数は増加し、LSIよりVLSIへ
と高集積化が行われている。
も拘らず、構成素子数は増加し、LSIよりVLSIへ
と高集積化が行われている。
こ\で、集積化は単位素子の小形化により行われている
が、この小形化は半導体層形成技術や薄膜形成技術と共
に写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ)の進歩に負うと
ころが大きい。
が、この小形化は半導体層形成技術や薄膜形成技術と共
に写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ)の進歩に負うと
ころが大きい。
すなわち、半導体集積回路の形成に当たってはパターン
幅が1μm以下の所謂るサブミクロンパターンの形成が
必要であるが、光源として紫外線を使用する従来のパタ
ーン形成法では波長の点からか\る微細パターンの形成
は不可能であり、これに代わって電子線やX線のように
短波長の電離放射線が使用されるようになってきている
。
幅が1μm以下の所謂るサブミクロンパターンの形成が
必要であるが、光源として紫外線を使用する従来のパタ
ーン形成法では波長の点からか\る微細パターンの形成
は不可能であり、これに代わって電子線やX線のように
短波長の電離放射線が使用されるようになってきている
。
こ\で、X線を使用する写真蝕刻技術(以下X線リソグ
ラフィ)は波長が数人の軟XvAを紫外線の代わりに使
用し、マスクを通じてレジストを露光する方式であり、
電子ビーム露光に較べて一度に全面積の露光を行うこと
ができ、露光時間が短く、切れの良い微細パターンを作
ることができまた特別な真空を必要としない。
ラフィ)は波長が数人の軟XvAを紫外線の代わりに使
用し、マスクを通じてレジストを露光する方式であり、
電子ビーム露光に較べて一度に全面積の露光を行うこと
ができ、露光時間が短く、切れの良い微細パターンを作
ることができまた特別な真空を必要としない。
これらの利点からパターン幅が0.2〜0.3 μmの
レジストパターンの形成法としてX線リソグラフィの実
用化が進められている。
レジストパターンの形成法としてX線リソグラフィの実
用化が進められている。
〔従来の技術〕
先に記したようにX線露光は電子線に較べて各種の長所
はあるもの\、マスクと基板との隙間による回折と、基
板から発生ずる二次電子の問題がある。
はあるもの\、マスクと基板との隙間による回折と、基
板から発生ずる二次電子の問題がある。
こ−で、回折の問題はマスクと基板間の距離を適正化す
ることによって最少限度に抑制することができる。
ることによって最少限度に抑制することができる。
然し、二次電子の影響を避けることは困難である。
第3図(A、) 、 (B)はこの状態を示すもので
、同図(A)はポジ型のレジストlがスピンコード法な
どにより被覆されている被処理基板2にクルクル(Ta
)やタングステン(W)などのX線の吸収体を用いて形
成されているX線マスク3を通じてX線4を照射して露
光をさせた状態を、また同図(B)は現像液に浸して現
像した後の状態を示すもので、X線の被処理基+F1.
2との衝突により発生し、等方向に飛散する二次電子に
より、レジストパターン5で被処理基板2と接する部分
は過度の露光を受ける結果、アンダーカット6を生ずる
。
、同図(A)はポジ型のレジストlがスピンコード法な
どにより被覆されている被処理基板2にクルクル(Ta
)やタングステン(W)などのX線の吸収体を用いて形
成されているX線マスク3を通じてX線4を照射して露
光をさせた状態を、また同図(B)は現像液に浸して現
像した後の状態を示すもので、X線の被処理基+F1.
2との衝突により発生し、等方向に飛散する二次電子に
より、レジストパターン5で被処理基板2と接する部分
は過度の露光を受ける結果、アンダーカット6を生ずる
。
そして、アンダーカット6の程度は被処理基板2と露光
強度のピーク波長に依存するが、実用的な条件では片側
で0.1〜0.15μm程度となる。
強度のピーク波長に依存するが、実用的な条件では片側
で0.1〜0.15μm程度となる。
そのため、超微細なレジストパターンを形成することは
非常に困難である。
非常に困難である。
第4図はこの問題を解決するために開発された方法であ
って、レジスト層を下層7.中間層8」二層9の三層で
構成する。
って、レジスト層を下層7.中間層8」二層9の三層で
構成する。
そして、上層9はX線に対して感度が高く、且つドライ
エツチング性の優れた材料で形成し、中間層8はトライ
エ、チングを行って下層7にレジストパターンを形成す
る際にマスクとして働くもので、アルミ< i)の蒸
着膜や有機硅素化合物などで形成し、また下層7は二次
電子線を吸収する材料で構成する。
エツチング性の優れた材料で形成し、中間層8はトライ
エ、チングを行って下層7にレジストパターンを形成す
る際にマスクとして働くもので、アルミ< i)の蒸
着膜や有機硅素化合物などで形成し、また下層7は二次
電子線を吸収する材料で構成する。
そして、形成プロセスとしでは、第4図(A)に示すよ
うにX線マスク3を通じて上層9のレジストを感光させ
、現像によって同図(B)に示すように上層パターン1
0を形成した後、この上層パクーンlOをマスクとして
反応性イオンエツチング(略称RIE)を行い、同図(
C)に示すように上層パターン10を中間層8と下層7
に転写するものである。
うにX線マスク3を通じて上層9のレジストを感光させ
、現像によって同図(B)に示すように上層パターン1
0を形成した後、この上層パクーンlOをマスクとして
反応性イオンエツチング(略称RIE)を行い、同図(
C)に示すように上層パターン10を中間層8と下層7
に転写するものである。
然し、この方法は工程が複雑であって製造コストが上昇
すると云う問題がある。
すると云う問題がある。
また、第5図は別のパターン形成法を示す断面図であっ
て、同図(A)に示すように被処理基板2の上のレジス
ト層をX線に関して低感度の下層レジスト11と高感度
の上層レジス目2とで構成する。
て、同図(A)に示すように被処理基板2の上のレジス
ト層をX線に関して低感度の下層レジスト11と高感度
の上層レジス目2とで構成する。
そして、X線マスク3を用いてX線4の選択露光を行い
、被処理基板2の表面から飛程する二次電子を下層レジ
ス目1で吸収させるものである。
、被処理基板2の表面から飛程する二次電子を下層レジ
ス目1で吸収させるものである。
この方法はX線露光条件と現像条件とを適正化するとア
ンダーカットは抑制されるが、パターン断面が垂直にな
るように条件を適正化することが非常に困難であって、
同図(B)に示すように一ド層パターン13が丸みを帯
びた膨らみを生し易(、パターン精度が低下し易い。
ンダーカットは抑制されるが、パターン断面が垂直にな
るように条件を適正化することが非常に困難であって、
同図(B)に示すように一ド層パターン13が丸みを帯
びた膨らみを生し易(、パターン精度が低下し易い。
これらのことから、工程が簡単で、アンダーカットや膨
らみを生しないパターン形成法の実用化が望まれていた
。
らみを生しないパターン形成法の実用化が望まれていた
。
以上記したようにX線リソグラフィとして三層構造レジ
スト法や二層構造レジスト法が提案されているが、前者
は工程が複雑であって製造コストが高くつき、また後者
はパターン断面が垂直になるように現像条件を適正化す
ることが難しいと云う問題がある。
スト法や二層構造レジスト法が提案されているが、前者
は工程が複雑であって製造コストが高くつき、また後者
はパターン断面が垂直になるように現像条件を適正化す
ることが難しいと云う問題がある。
そごで、工程が簡単で、アンダーカットや膨らみを生し
ないパターン形成法を実用化することが課題である。
ないパターン形成法を実用化することが課題である。
土、記の課題はパターン形成を行う半導体被処理法板の
上に、二次電子の影響を受ける高さまで、X線に低感度
のレジスト層と中感度のレジスト層を積層して形成し、
更に、この上に高感度のレジスト層を形成して三層構成
とした後、X線吸収体からなるマスクを通じてX線の露
光を行い、同時に同一の溶剤を用いて三層のレジスト層
を現像することにより解決することができる。
上に、二次電子の影響を受ける高さまで、X線に低感度
のレジスト層と中感度のレジスト層を積層して形成し、
更に、この上に高感度のレジスト層を形成して三層構成
とした後、X線吸収体からなるマスクを通じてX線の露
光を行い、同時に同一の溶剤を用いて三層のレジスト層
を現像することにより解決することができる。
本発明は露光量を規定し、また二次電子の影響を受ける
高さまで下層レジストと中間層レジストを層形成するこ
とによって高精度のレジストパターンを形成するもので
ある。
高さまで下層レジストと中間層レジストを層形成するこ
とによって高精度のレジストパターンを形成するもので
ある。
第1図は本発明に係るパターン形成法を示す断面図、ま
た第2図は本発明に係るレジスト層の露光量と残膜率と
の関係図である。
た第2図は本発明に係るレジスト層の露光量と残膜率と
の関係図である。
すなわち、本発明はレジスト層をXWAに感度の高い通
常のポジ型レジストを用いて上層レジスト15とし、こ
の下に、中感度のポジ型レジストを用いて中間層レジス
トを構成し、またその下に低感度の低いポジ型レジスト
を下層レジス目7として二層構造レジストを構成する。
常のポジ型レジストを用いて上層レジスト15とし、こ
の下に、中感度のポジ型レジストを用いて中間層レジス
トを構成し、またその下に低感度の低いポジ型レジスト
を下層レジス目7として二層構造レジストを構成する。
そして、下層レジスト17と中間層レジスト16の厚さ
の和を二次電子線の影響づる高さ(0,1−0,2μm
)とし、下層レジス目7で二次電子線を主として吸収す
るようにするものである。
の和を二次電子線の影響づる高さ(0,1−0,2μm
)とし、下層レジス目7で二次電子線を主として吸収す
るようにするものである。
第2図において、縦軸は残膜率を、また横軸は露光量(
mJ/ cm2)を示しており、Doは上層レジストの
残膜率がOとなる露光量、D2は中間層レジストの残膜
率が0となる露光量、D3は下層レジストの残膜率がO
となる露光量である。
mJ/ cm2)を示しており、Doは上層レジストの
残膜率がOとなる露光量、D2は中間層レジストの残膜
率が0となる露光量、D3は下層レジストの残膜率がO
となる露光量である。
また、DlはF層しジストの解像パターン幅がX線マス
ク幅と1:1の関係を示す露光量である。
ク幅と1:1の関係を示す露光量である。
そして、Dlの露光量で露光すると、下層レジスト17
と中間層レジスト16は二次電子による露光が加わるの
で実質的には残膜率Oの状態まで露光することになり、
現像により第1図(B)に示すように垂直な断面形状を
もつレジストパターンを得ることができる。
と中間層レジスト16は二次電子による露光が加わるの
で実質的には残膜率Oの状態まで露光することになり、
現像により第1図(B)に示すように垂直な断面形状を
もつレジストパターンを得ることができる。
シリコン(Si)単結晶からなる被処理基板2のトにポ
リメチルメタクリレート(略称PMMA)を主構成材と
するポジ型レジスト(品名0EBR−1000,東京応
化製)をスピンコードして厚さが0.1 μmの下層
レジスト17を作り、200℃で5分間ヘーキングした
。
リメチルメタクリレート(略称PMMA)を主構成材と
するポジ型レジスト(品名0EBR−1000,東京応
化製)をスピンコードして厚さが0.1 μmの下層
レジスト17を作り、200℃で5分間ヘーキングした
。
続いて、中程度の感度をもつポジ型レジスト(品名CM
R,日本ゼオン製)をスビンコー1〜して厚さが0.0
5μmの中間層レジス目6を作り、200℃で5分間ヘ
ーキングを行い、更にこの上に中間層よりも低分子で高
感度のポジ型レジスト(品名CMR100、日本ゼオン
製)をスピンコードして厚さが1μmの上層レジスト1
5を作り、200℃で1’0分間(7)ベーキングを行
った。
R,日本ゼオン製)をスビンコー1〜して厚さが0.0
5μmの中間層レジス目6を作り、200℃で5分間ヘ
ーキングを行い、更にこの上に中間層よりも低分子で高
感度のポジ型レジスト(品名CMR100、日本ゼオン
製)をスピンコードして厚さが1μmの上層レジスト1
5を作り、200℃で1’0分間(7)ベーキングを行
った。
次に、環状の円形加速器であるシンクロトロン(Syn
chrotron)を用い、SR光(Synchrot
ron Radiation)を20耐/cm”の条件
で露光さゼた。
chrotron)を用い、SR光(Synchrot
ron Radiation)を20耐/cm”の条件
で露光さゼた。
次に、メチルイソブチルケトン(略称MIBK)を用い
て現像を40秒間行い、次に、イソプロピルアルコール
(略称IPA)でリンスを行うことにより最少線幅が0
.2 μ「の微細パターンを得ることができた。
て現像を40秒間行い、次に、イソプロピルアルコール
(略称IPA)でリンスを行うことにより最少線幅が0
.2 μ「の微細パターンを得ることができた。
本発明の実施により、比較的簡単な工程で二次電子によ
るアンダーカットを防止することができ、微細パターン
を精度よく形成することが可能になる。
るアンダーカットを防止することができ、微細パターン
を精度よく形成することが可能になる。
第1図は本発明に係るパターン形成法を示す断面図、
第2図は本発明に係るレジスト層の露光量と残膜率の関
係図、 第3図は単層レジストの使用例を示す断面図、第4図は
従来のパターン形成法を示す断面図、第5図は従来の別
のパターン形成法を示す断面図、 である。 図において、 2は被処理基板、 3はX線マスク、4 Le
t: X線、 6はアンダーカット、1
5は上層レジスト、 17は下層レジスト、 である。
係図、 第3図は単層レジストの使用例を示す断面図、第4図は
従来のパターン形成法を示す断面図、第5図は従来の別
のパターン形成法を示す断面図、 である。 図において、 2は被処理基板、 3はX線マスク、4 Le
t: X線、 6はアンダーカット、1
5は上層レジスト、 17は下層レジスト、 である。
Claims (1)
- パターン形成を行う半導体被処理基板の上に、二次電子
の影響を受ける高さまで、X線に低感度のレジスト層と
中感度のレジスト層を積層して形成し、更に、この上に
高感度のレジスト層を形成して三層構成とした後、X線
吸収体からなるマスクを通じてX線の露光を行い、同時
に同一の溶剤を用いて三層のレジスト層を現像すること
を特徴とする微細パターンの形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63260151A JPH02106756A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 微細パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63260151A JPH02106756A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 微細パターンの形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02106756A true JPH02106756A (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=17344019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63260151A Pending JPH02106756A (ja) | 1988-10-14 | 1988-10-14 | 微細パターンの形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02106756A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009204674A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
-
1988
- 1988-10-14 JP JP63260151A patent/JPH02106756A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009204674A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
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