JPH02132446A - 微細レジストパターンの形成方法 - Google Patents
微細レジストパターンの形成方法Info
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- JPH02132446A JPH02132446A JP1195101A JP19510189A JPH02132446A JP H02132446 A JPH02132446 A JP H02132446A JP 1195101 A JP1195101 A JP 1195101A JP 19510189 A JP19510189 A JP 19510189A JP H02132446 A JPH02132446 A JP H02132446A
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- 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
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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
本発明は半導体デバイス製造等におけるホトリソグラフ
ィー技術に関するものである。さらに詳しくは、ホトリ
ソグラフィーにおける微細レジストパターン形成に関す
るものである。近年、半導体デバイス製造技術の発展に
伴い、ホトリソグラフィー技術も０．５ミクロンオーダ
ーの加工技術を要望されるようになってきている。この
０．５μｍのオーダーを突破する技術として、装置面で
は、従来ステッパーの短波長化，高ＮＡ化，エキシマレ
ーザーステッパー，Ｘ線ステッパー，あるいは直描型電
子ビーム露光装置が開発されつつある。
ィー技術に関するものである。さらに詳しくは、ホトリ
ソグラフィーにおける微細レジストパターン形成に関す
るものである。近年、半導体デバイス製造技術の発展に
伴い、ホトリソグラフィー技術も０．５ミクロンオーダ
ーの加工技術を要望されるようになってきている。この
０．５μｍのオーダーを突破する技術として、装置面で
は、従来ステッパーの短波長化，高ＮＡ化，エキシマレ
ーザーステッパー，Ｘ線ステッパー，あるいは直描型電
子ビーム露光装置が開発されつつある。
発明が解決しようとする課題
ところが、従来ステッパーの高ＮＡ（レンズの開口数）
化，短波長化にも限界があり、Ｘ線ステッパーではマス
ク製作がむつかしく、電子ビーム露光ではスループット
が低い等の理由で、今のところ、エキシマーステッパが
最も有望視されている。
化，短波長化にも限界があり、Ｘ線ステッパーではマス
ク製作がむつかしく、電子ビーム露光ではスループット
が低い等の理由で、今のところ、エキシマーステッパが
最も有望視されている。
ところが、エキシマーステッパーでも問題が無いわけで
はない。すなわち、 次のレーリーの式（１）で 表わされるように λ Ｒ：解像度，ｋ：定数０．８〜０．６ λ：露光波長，ＮＡ：レンズの開口数 同一波長で解像度を良くしようとすれば、ＮＡを大きく
しなければならないが、ＮＡを大きくすると式（２）に
示されるように焦点深度（Ｆ．Ｄ）が浅くなる欠点があ
る。
はない。すなわち、 次のレーリーの式（１）で 表わされるように λ Ｒ：解像度，ｋ：定数０．８〜０．６ λ：露光波長，ＮＡ：レンズの開口数 同一波長で解像度を良くしようとすれば、ＮＡを大きく
しなければならないが、ＮＡを大きくすると式（２）に
示されるように焦点深度（Ｆ．Ｄ）が浅くなる欠点があ
る。
λ
一方、レジストプロセス技術においても数々の方法が提
案され試みられている。例えば、多層レジスト（ＭＬＲ
）法，反射コーティング（ＡＲＣ）法，コントラストエ
ンハンス（ＣＥＬ）法，ボータプルコンフォーマプル（
ＰＣＭ）法，イメージリバーサル（ＩＲ）法等がある。
案され試みられている。例えば、多層レジスト（ＭＬＲ
）法，反射コーティング（ＡＲＣ）法，コントラストエ
ンハンス（ＣＥＬ）法，ボータプルコンフォーマプル（
ＰＣＭ）法，イメージリバーサル（ＩＲ）法等がある。
いずれの方法もホトプロセスにおける焦点深度劣化をカ
バーする効果はあるが、プロセスが複雑であったり、焦
点深度拡大効果が小さい等の問題があり、あまり実用的
でなかった。すなわち、従来のレジストプロセス技術で
は、エキシマーステッパーにおける短波長化，高ＮＡ化
に伴う焦点深度劣化に十分対処できるものではなかった
。また、本発明者である小川一文は、特願昭［ｉ２−５
３３０２号で、レジストの表面に第１のエネルギービー
ムを選択照射して露光層を形成し、この表面露光層に第
２のエネルギービームを吸収する物質（染料）を付着さ
せ、全面を第２のエネルギービームで露光して表面層部
分でこの第２のエネルギービームを吸収し、レジストを
現像して表面露光層の形成されていないレジスト部分を
除去する方法を提案した。しかしながら、この特願昭８
２−５３３０２号ではノボラック系樹脂にナフトキノン
ジアジド系の感光材料を混合したレジストを用いる例が
開示されている。しかしながら、ここで開示されたレジ
ストでは、感光材料が混合されているため、第１のエネ
ルギービームで露光後、インデンカルボン酸が生じ染色
は可能となるが、アルカリ性染料で染色すると感光材料
が溶け出し、表面が荒れるとい問題が生じることが判明
した。
バーする効果はあるが、プロセスが複雑であったり、焦
点深度拡大効果が小さい等の問題があり、あまり実用的
でなかった。すなわち、従来のレジストプロセス技術で
は、エキシマーステッパーにおける短波長化，高ＮＡ化
に伴う焦点深度劣化に十分対処できるものではなかった
。また、本発明者である小川一文は、特願昭［ｉ２−５
３３０２号で、レジストの表面に第１のエネルギービー
ムを選択照射して露光層を形成し、この表面露光層に第
２のエネルギービームを吸収する物質（染料）を付着さ
せ、全面を第２のエネルギービームで露光して表面層部
分でこの第２のエネルギービームを吸収し、レジストを
現像して表面露光層の形成されていないレジスト部分を
除去する方法を提案した。しかしながら、この特願昭８
２−５３３０２号ではノボラック系樹脂にナフトキノン
ジアジド系の感光材料を混合したレジストを用いる例が
開示されている。しかしながら、ここで開示されたレジ
ストでは、感光材料が混合されているため、第１のエネ
ルギービームで露光後、インデンカルボン酸が生じ染色
は可能となるが、アルカリ性染料で染色すると感光材料
が溶け出し、表面が荒れるとい問題が生じることが判明
した。
ころしたレジストの表面荒れは、微細レジストパターン
形成にとって不都合となる。
形成にとって不都合となる。
本発明は、以上述べたような従来レジストプロセスの欠
点に鑑み開発されたホトレジストプロセス等のパターン
形成に関するものであり、エキシマーステッパーの如き
焦点深度の浅い露光装置の性能を十分発揮できるレジス
トプロセス技術を提供しようとするものである。さらに
また、本発明は、単層のレジストを用いて、あたかも微
細パターン形成に宵利な２層コートレジストの機能を発
揮する方法を提供することを目的とする。そして、本発
明は、レジスト表面への露光，染色等を行ってもレジス
ト表面の荒れが生じず、微細で高精度なレジストパター
ンの形成を可能とするより改良された方法を提供するこ
とを目的とする。
点に鑑み開発されたホトレジストプロセス等のパターン
形成に関するものであり、エキシマーステッパーの如き
焦点深度の浅い露光装置の性能を十分発揮できるレジス
トプロセス技術を提供しようとするものである。さらに
また、本発明は、単層のレジストを用いて、あたかも微
細パターン形成に宵利な２層コートレジストの機能を発
揮する方法を提供することを目的とする。そして、本発
明は、レジスト表面への露光，染色等を行ってもレジス
ト表面の荒れが生じず、微細で高精度なレジストパター
ンの形成を可能とするより改良された方法を提供するこ
とを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明はレジストのベースポリマーに、第１のエネルギ
ービームに感応してアミン基あるいはスルホン酸基に変
化する感応基が化学結合されているものを用いる。すな
わち、本発明は、半導体等の基板上に、第１のエネルギ
ービームに感応してアミノ基またはスルホンサン基に変
化する感応基がベースポリマーに化学結合するレジスト
を塗布する工程と、前記レジストの表面近傍を前記第１
のエネルギービームで選択的に露光して前記表面近傍に
表面露光層を形成する工程と、前記レジストの表面露光
層に選択的に第２のエネルギービームを吸収する物質を
付着する工程と、前記第２のエネルギービームを前記レ
ジスト全面に照射し、前記表面露光層で前記第２のエネ
ルギービームを吸収し、前記表面露光層の形成されてい
ない前記レジスト部分を露光する工程と、前記露光され
たレジスト部分を現像除去して前記レジストのパターン
を形成する微細レジストパターン形成方法を提供するも
のである。
ービームに感応してアミン基あるいはスルホン酸基に変
化する感応基が化学結合されているものを用いる。すな
わち、本発明は、半導体等の基板上に、第１のエネルギ
ービームに感応してアミノ基またはスルホンサン基に変
化する感応基がベースポリマーに化学結合するレジスト
を塗布する工程と、前記レジストの表面近傍を前記第１
のエネルギービームで選択的に露光して前記表面近傍に
表面露光層を形成する工程と、前記レジストの表面露光
層に選択的に第２のエネルギービームを吸収する物質を
付着する工程と、前記第２のエネルギービームを前記レ
ジスト全面に照射し、前記表面露光層で前記第２のエネ
ルギービームを吸収し、前記表面露光層の形成されてい
ない前記レジスト部分を露光する工程と、前記露光され
たレジスト部分を現像除去して前記レジストのパターン
を形成する微細レジストパターン形成方法を提供するも
のである。
たとえば、本発明のパターン形成方法は、半導体等の基
板上に、第１のエネルギービームに感応してアミノ基あ
るいはスルホン酸基に変化する感応基が化学結合されて
いるレジスト， 例えば一〇−０−Ｎ＝Ｃ二基あるいは Ｓ０２ ０ Ｃ Ｃ Ｇ一基を含むボリマーを
塗布し、Ｃ 前記レジストの表面近傍のみを前記第１のエネルギービ
ームで選択的に露光して表面近傍に表面露光層を形成し
、表面露光層に選択的に第２のエネルギービームを吸収
する物質染料等を付着し前記第２のエネルギービームで
前記レジスト全面を露光し、前記露光されたレジストを
現像してパターンを形成し、第１のエネルギービームで
露光したパターンのネガ型パターンを得るものである。
板上に、第１のエネルギービームに感応してアミノ基あ
るいはスルホン酸基に変化する感応基が化学結合されて
いるレジスト， 例えば一〇−０−Ｎ＝Ｃ二基あるいは Ｓ０２ ０ Ｃ Ｃ Ｇ一基を含むボリマーを
塗布し、Ｃ 前記レジストの表面近傍のみを前記第１のエネルギービ
ームで選択的に露光して表面近傍に表面露光層を形成し
、表面露光層に選択的に第２のエネルギービームを吸収
する物質染料等を付着し前記第２のエネルギービームで
前記レジスト全面を露光し、前記露光されたレジストを
現像してパターンを形成し、第１のエネルギービームで
露光したパターンのネガ型パターンを得るものである。
作用
本発明のレジストプロセスは、ＭＬＲ．ＣＥＬ，ＰＣＭ
，ＩＲ法等の全ての良い点のみを利用したレジストプロ
セスを可能とするものである。すなわち、第１次のエネ
ルギービーム露光はたとえば上述したボジレジストの表
面近傍のみを使用し、選択的にｄｅｅｐＵＶ光（例えば
ｋｒｐエキシマー光；２４３ｎｍ）で露光し、前記レジ
ストの表面近傍のみを変性する。次に、前記変性された
部分を第２次のエネルギービーム露光の光を吸収する化
学物質例えば染料等で選択的に染色する。続いて、第２
次のエネルギービームとしてポジレジストに対し透過性
の良い光例えばＵＶ光で全面を露光し、すでに染色され
ている部分のみを残してポジレジストを現像除去するこ
とを特徴とする。つまり、本発明のレジストパターン形
成方法を用いれば、ホシレジストの表面近傍のごく薄い
部分のみが第１の露光で選択的に露光されるため、ＭＬ
Ｒの長所を取り入れたことになる。また、選択的に露光
された部分を染色することにより、表面染色部がマスク
となる。したがって、ＣＥＬプロセスにおける密着マス
ク効果（レジスト上に密着してマスクが形成されること
により解像度が同上する）が発揮される。さらに、選択
的に光吸収パターンをレジスト上に形成することでＰＣ
Ｍの長所も取り入れたことになる。さらにまた。第２次
全面露光により、ボジレジストパターンを形成すること
より、■Ｒ法の効果も取り入れることができる。さらに
本発明は、レジストとしてペースポリマー内にアミノ基
またはスルホンサン基に変化する感応基が化学結合され
ているものを用いるため、着色すなわち染色性にすぐれ
、染色時に染色基が溶出することがなく、また表面荒れ
も生じることがなく、確実に微細なレジストパターンを
実現することが可能となる。従って、前述した特願昭［
ｉ２−５３３０２号で提案されたレジストパターン形成
方法（Ｄｙｅ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｖｅｒｓａｌ ：ダイ
，イーメージ リバーサル）法（ＤＩＲ法）において、
本発明は超微細なレジストパターン形成例えば、０．５
μｍパターン以下のレベルで効果大なるものがある。
，ＩＲ法等の全ての良い点のみを利用したレジストプロ
セスを可能とするものである。すなわち、第１次のエネ
ルギービーム露光はたとえば上述したボジレジストの表
面近傍のみを使用し、選択的にｄｅｅｐＵＶ光（例えば
ｋｒｐエキシマー光；２４３ｎｍ）で露光し、前記レジ
ストの表面近傍のみを変性する。次に、前記変性された
部分を第２次のエネルギービーム露光の光を吸収する化
学物質例えば染料等で選択的に染色する。続いて、第２
次のエネルギービームとしてポジレジストに対し透過性
の良い光例えばＵＶ光で全面を露光し、すでに染色され
ている部分のみを残してポジレジストを現像除去するこ
とを特徴とする。つまり、本発明のレジストパターン形
成方法を用いれば、ホシレジストの表面近傍のごく薄い
部分のみが第１の露光で選択的に露光されるため、ＭＬ
Ｒの長所を取り入れたことになる。また、選択的に露光
された部分を染色することにより、表面染色部がマスク
となる。したがって、ＣＥＬプロセスにおける密着マス
ク効果（レジスト上に密着してマスクが形成されること
により解像度が同上する）が発揮される。さらに、選択
的に光吸収パターンをレジスト上に形成することでＰＣ
Ｍの長所も取り入れたことになる。さらにまた。第２次
全面露光により、ボジレジストパターンを形成すること
より、■Ｒ法の効果も取り入れることができる。さらに
本発明は、レジストとしてペースポリマー内にアミノ基
またはスルホンサン基に変化する感応基が化学結合され
ているものを用いるため、着色すなわち染色性にすぐれ
、染色時に染色基が溶出することがなく、また表面荒れ
も生じることがなく、確実に微細なレジストパターンを
実現することが可能となる。従って、前述した特願昭［
ｉ２−５３３０２号で提案されたレジストパターン形成
方法（Ｄｙｅ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｖｅｒｓａｌ ：ダイ
，イーメージ リバーサル）法（ＤＩＲ法）において、
本発明は超微細なレジストパターン形成例えば、０．５
μｍパターン以下のレベルで効果大なるものがある。
実施例
以下、本発明のレジストパターン形成方法（ＤＩＲ法）
の実施例を工程断面図を用いて説明する。
の実施例を工程断面図を用いて説明する。
まず、第１図に示すように、任意の基板例えば半導体ウ
エハーすなわちＳＩ０２１０／Ｓｌ （シリコンウエハ
ー上にＳＩ０２膜が形成されたもの）基板１上に−Ｃ−
０−Ｎ＝Ｃ：基を含むベースポリマーとナクトトキノン
ジアジド基を含む感光材 およびペンゾフェノンを含むレジスト２＼ＣＨ３
・・・ ・・・ ・・・ ・・・（３）ｍ，ｎは整数
（例えば、ｍ＝Ｌｎ：＝１）で表わされるボリマーと １ｌ 混ぜ、ジルロロエタン溶媒に溶してレジストとしたもの
（Ｒｌは置換基を表わす）を１〜２μｍの厚みでコート
する。次に、第１次の露光としてｄｅｅｐ ＵＶ光（遠
紫外のたとえばｋｒＦエキシマー光）３を用いてマスク
１００を介して選択的に短時間照射し、ボジレジスト２
の表面近傍のみを選択的にたとえば１μｍあるいはそれ
以下のパターンを露光する（第２図）。このとき、前述
のレジスト２のベースポリマーはｄｅｅｐＵＶ光を大部
分吸収するため、多少露光過乗になってもレジスト２は
０．１〜０．２μｍ程度の厚さの表面層のみ選択的にパ
ターン状に露光され表面にのみ極めて薄い露光パターン
表面層２０が形成される。従って、この工程で多層レジ
ストと同じように、薄いレジストを重ねて塗布し上層レ
ジストのみを選択的に露光するのと同じ効果が得られる
。すなわち、焦点深度の浅い高解像度の露光装置を使用
でき（例えば、エキシマレーザステッパーで焦点深度は
１．５μｍくらい）、高解像度でシャープな０．５μｍ
以下の幅の微細パターン２０が得られる。次に、前記選
択的に露光されたレジストの表面層パターン２０は、ボ
リマーとして−Ｃ−０−Ｎ＝ｃ−１：基を含んでおり、
露光のみで次の式（４）の光反応が生じる。
エハーすなわちＳＩ０２１０／Ｓｌ （シリコンウエハ
ー上にＳＩ０２膜が形成されたもの）基板１上に−Ｃ−
０−Ｎ＝Ｃ：基を含むベースポリマーとナクトトキノン
ジアジド基を含む感光材 およびペンゾフェノンを含むレジスト２＼ＣＨ３
・・・ ・・・ ・・・ ・・・（３）ｍ，ｎは整数
（例えば、ｍ＝Ｌｎ：＝１）で表わされるボリマーと １ｌ 混ぜ、ジルロロエタン溶媒に溶してレジストとしたもの
（Ｒｌは置換基を表わす）を１〜２μｍの厚みでコート
する。次に、第１次の露光としてｄｅｅｐ ＵＶ光（遠
紫外のたとえばｋｒＦエキシマー光）３を用いてマスク
１００を介して選択的に短時間照射し、ボジレジスト２
の表面近傍のみを選択的にたとえば１μｍあるいはそれ
以下のパターンを露光する（第２図）。このとき、前述
のレジスト２のベースポリマーはｄｅｅｐＵＶ光を大部
分吸収するため、多少露光過乗になってもレジスト２は
０．１〜０．２μｍ程度の厚さの表面層のみ選択的にパ
ターン状に露光され表面にのみ極めて薄い露光パターン
表面層２０が形成される。従って、この工程で多層レジ
ストと同じように、薄いレジストを重ねて塗布し上層レ
ジストのみを選択的に露光するのと同じ効果が得られる
。すなわち、焦点深度の浅い高解像度の露光装置を使用
でき（例えば、エキシマレーザステッパーで焦点深度は
１．５μｍくらい）、高解像度でシャープな０．５μｍ
以下の幅の微細パターン２０が得られる。次に、前記選
択的に露光されたレジストの表面層パターン２０は、ボ
リマーとして−Ｃ−０−Ｎ＝ｃ−１：基を含んでおり、
露光のみで次の式（４）の光反応が生じる。
・・・・・・・・・・・・（４）シたがって、この第１
次の露光で生じた ０ ＮＨ２基のみを選択的に通常の酸性染料（例えば
赤色はＢａｓｉｏ Ｒｅｄ，黄色はＫａｙａｈｏｒｌ
Ｙｅｌｌｏｗ３ＲＬ （いずれも日本化薬（株）製〕や
ｃｈｉｂａ Ｃ旧吋ｒａｎｃｅＢｌｕｅ ８Ｇ （チバ
ガイ二社製〕等）でＰＨ５．Ｅｆ，８０℃程度でＩＯ分
間染色して染色層３０を確実かつ容易に形成することが
できる（第３図）。このとき、赤，黄，青色等の酸性染
料は、少くとも３Ｂ５ｎｍ以下の波長の光は大部分吸収
する。染色された部分と染色されない部分の造過率の比
は、波長３１１ｉ５ｎｍにおいてＩ／１０以下が確保さ
れた。したがって第２次の露光に、前述のａｅｅｐＵＶ
光より長波長でたとえば３６５ｎｍ以下の波長の光（超
高圧水銀ランプのｉ線）４を用いて全面露光すれば、染
色層３０の部分では光４は吸収されてその下に達せず、
レジスト２の染色されていない部分２００のみ選択的に
露光される（第４図）。すなわち、この工程で、ＣＥＬ
法とＰＣＭ法とＩＲ法の３つの効果が一度に取り入れら
れたことになる。なお、このとき、本発明の方法に用い
るレジストでは、ｋ，Ｆエキシマレーザ光に感応してア
ミン基あるいはスルホン酸基に変化する感光基が直接ベ
ースポリマー内に化学結合されているため、染色等の着
色時全く感光物質が溶出することがなく極めてシャープ
なレジストパターンが得られる。最後に、アルカリ性の
レジスト現像液で現像することにより染色されていない
部分２００のみを除去すれば、ＩＲ法と同じくマスクパ
ターンと反対の０．５μｍ程度のラインアンドスペース
を有する高解像レジストパターン５が得られた（第５図
）。
次の露光で生じた ０ ＮＨ２基のみを選択的に通常の酸性染料（例えば
赤色はＢａｓｉｏ Ｒｅｄ，黄色はＫａｙａｈｏｒｌ
Ｙｅｌｌｏｗ３ＲＬ （いずれも日本化薬（株）製〕や
ｃｈｉｂａ Ｃ旧吋ｒａｎｃｅＢｌｕｅ ８Ｇ （チバ
ガイ二社製〕等）でＰＨ５．Ｅｆ，８０℃程度でＩＯ分
間染色して染色層３０を確実かつ容易に形成することが
できる（第３図）。このとき、赤，黄，青色等の酸性染
料は、少くとも３Ｂ５ｎｍ以下の波長の光は大部分吸収
する。染色された部分と染色されない部分の造過率の比
は、波長３１１ｉ５ｎｍにおいてＩ／１０以下が確保さ
れた。したがって第２次の露光に、前述のａｅｅｐＵＶ
光より長波長でたとえば３６５ｎｍ以下の波長の光（超
高圧水銀ランプのｉ線）４を用いて全面露光すれば、染
色層３０の部分では光４は吸収されてその下に達せず、
レジスト２の染色されていない部分２００のみ選択的に
露光される（第４図）。すなわち、この工程で、ＣＥＬ
法とＰＣＭ法とＩＲ法の３つの効果が一度に取り入れら
れたことになる。なお、このとき、本発明の方法に用い
るレジストでは、ｋ，Ｆエキシマレーザ光に感応してア
ミン基あるいはスルホン酸基に変化する感光基が直接ベ
ースポリマー内に化学結合されているため、染色等の着
色時全く感光物質が溶出することがなく極めてシャープ
なレジストパターンが得られる。最後に、アルカリ性の
レジスト現像液で現像することにより染色されていない
部分２００のみを除去すれば、ＩＲ法と同じくマスクパ
ターンと反対の０．５μｍ程度のラインアンドスペース
を有する高解像レジストパターン５が得られた（第５図
）。
なお、以上の実施例においては、露光前のべ−スボリマ
ーのスペクトルが第６図ａ，また３０秒露光後ｃｈｉｂ
ａ ｃｈｌｏｒａｎｅ Ｂｌｕｅ ８Ｇで染色したもの
のスペクトルが第６図ｂに示すような分光特性のため、
第１次露光の光としてｋ，Ｆエキシマー光、第２次露光
にＵＶ光（ｉ線）を用いる例を示したが、感光材の選択
によっては、第１次と第２次の光として同じ波長の光を
用いることも可能である。また、パターンの染色に酸性
染料を用いたが、第２次露光の光を吸収し、選択的に露
光パターン部に付着させることができる物質であれば染
料に限定されることがないことは明らかである。例えば
、第１次露光に光を用い、染料の代りに重金属（Ｐｂや
Ａｕ等）を含む試薬を反応させた後第２次露光にＳＯＲ
光等のＸ線を用いることも可能である。さらに、露光さ
れた部分のみ選択的に染色する例を示したが、逆に、露
光された部分以外を染色する方法を用いても、パターン
が逆転することを除き、同じ効果が得られることは明ら
かである。また、第１に次の露光の光としてエキシマレ
ーザ光に限らず、Ｘ線，電子ビーム，イオンビーム等も
使用可能であるとともに、第２次の露光の光としてはｇ
線に限らず、ｉ線，可視光，軟Ｘ線等が使用できる。
ーのスペクトルが第６図ａ，また３０秒露光後ｃｈｉｂ
ａ ｃｈｌｏｒａｎｅ Ｂｌｕｅ ８Ｇで染色したもの
のスペクトルが第６図ｂに示すような分光特性のため、
第１次露光の光としてｋ，Ｆエキシマー光、第２次露光
にＵＶ光（ｉ線）を用いる例を示したが、感光材の選択
によっては、第１次と第２次の光として同じ波長の光を
用いることも可能である。また、パターンの染色に酸性
染料を用いたが、第２次露光の光を吸収し、選択的に露
光パターン部に付着させることができる物質であれば染
料に限定されることがないことは明らかである。例えば
、第１次露光に光を用い、染料の代りに重金属（Ｐｂや
Ａｕ等）を含む試薬を反応させた後第２次露光にＳＯＲ
光等のＸ線を用いることも可能である。さらに、露光さ
れた部分のみ選択的に染色する例を示したが、逆に、露
光された部分以外を染色する方法を用いても、パターン
が逆転することを除き、同じ効果が得られることは明ら
かである。また、第１に次の露光の光としてエキシマレ
ーザ光に限らず、Ｘ線，電子ビーム，イオンビーム等も
使用可能であるとともに、第２次の露光の光としてはｇ
線に限らず、ｉ線，可視光，軟Ｘ線等が使用できる。
実施例２
上記実施例１において、光照射によりアミノ基を生じる
ボリマーを用いる代りにボリマーとして光照射によりス
ルホン酸基を生じるポリマー０−Ｃ−Ｈ ＣＨａ （ ｍ ＋ ｎは整数、例えば、ｍ ” １ ＋ ｎ
＝ １ ）で表わされるポリマーとナフトキノンジアジ
ド基を含む感光材を用いれば −ＳＯａＨ基（スルホンサン基）とＨ３Ｃ − Ｃ −
Ｑ＝ ＣＨ２に分解されるので、このスルホン酸基を
フクシンやオーラミン等のアルカリ染料でＰ Ｈ ９
．８０℃程度で１θ分間程度染色することにより同様の
プロセスが使用可能であった。
ボリマーを用いる代りにボリマーとして光照射によりス
ルホン酸基を生じるポリマー０−Ｃ−Ｈ ＣＨａ （ ｍ ＋ ｎは整数、例えば、ｍ ” １ ＋ ｎ
＝ １ ）で表わされるポリマーとナフトキノンジアジ
ド基を含む感光材を用いれば −ＳＯａＨ基（スルホンサン基）とＨ３Ｃ − Ｃ −
Ｑ＝ ＣＨ２に分解されるので、このスルホン酸基を
フクシンやオーラミン等のアルカリ染料でＰ Ｈ ９
．８０℃程度で１θ分間程度染色することにより同様の
プロセスが使用可能であった。
発明の効果
本発明の方法では、パターン状の第１次の露光には、レ
ジスト表面部のみしか使用しないため、露光装置が高Ｎ
Ａ化、短波長化され焦点深度が浅くなっても、十分使用
可能となり、装置解像度を完全に発揮できる効果がある
。すなわち、従来の多層レジストプロセス（ＭＬＲ法）
に比べ、コート工程が一面で済む。さらに、レジスト除
去は１回の現像のみですむため、工程は大幅に簡略化さ
れる。また、従来のイメージリバーサルプロセス（ＩＲ
）法に比べ熱処理工程が不要なため、プロセス安定性が
良い。さらにまた、コントラストエンハンス法（ＣＥＬ
法）のごとく、レジスト上面に光漂白膜がないため、露
光時間は大幅に短縮され、コントラストも十分得られ、
塗布工程も一回で済む。さらにまた、反射防止コーティ
ング法（ＡＲＣ法）に比べ、レジスト表面付近のみしか
露光されず、パターン露光光はレジスト下部まで到達し
ないので、基板面よりの反射がなくパターン解像度が大
幅に向上できる。さらに、ポータブルコンフォーマブル
（ＰＣＭ）法に比べ２層コートすることなく、レジスト
表面に高いコントラストのパターン状の光吸収層を形成
できるので、レジストパターンの解像度を大幅に向上で
きる。また、感光基は、直接ベースポリマー内に化学結
合されているため、染色学の着色時に全く溶出すること
がなく、レジストパターンの表面荒れが生じず、高精度
な微細レジストパターンの形成に好都合である等々の効
果がある。
ジスト表面部のみしか使用しないため、露光装置が高Ｎ
Ａ化、短波長化され焦点深度が浅くなっても、十分使用
可能となり、装置解像度を完全に発揮できる効果がある
。すなわち、従来の多層レジストプロセス（ＭＬＲ法）
に比べ、コート工程が一面で済む。さらに、レジスト除
去は１回の現像のみですむため、工程は大幅に簡略化さ
れる。また、従来のイメージリバーサルプロセス（ＩＲ
）法に比べ熱処理工程が不要なため、プロセス安定性が
良い。さらにまた、コントラストエンハンス法（ＣＥＬ
法）のごとく、レジスト上面に光漂白膜がないため、露
光時間は大幅に短縮され、コントラストも十分得られ、
塗布工程も一回で済む。さらにまた、反射防止コーティ
ング法（ＡＲＣ法）に比べ、レジスト表面付近のみしか
露光されず、パターン露光光はレジスト下部まで到達し
ないので、基板面よりの反射がなくパターン解像度が大
幅に向上できる。さらに、ポータブルコンフォーマブル
（ＰＣＭ）法に比べ２層コートすることなく、レジスト
表面に高いコントラストのパターン状の光吸収層を形成
できるので、レジストパターンの解像度を大幅に向上で
きる。また、感光基は、直接ベースポリマー内に化学結
合されているため、染色学の着色時に全く溶出すること
がなく、レジストパターンの表面荒れが生じず、高精度
な微細レジストパターンの形成に好都合である等々の効
果がある。
以上述べてきたように、本発明のレジストパターン形成
方法は、従来のレジストプロセス技術に比べて大幅な改
良を行うことなく、焦点深度の浅い露光装置例えばエキ
シマーステッパーやＸ線ステッパーのような装置に適要
して十分高い解像度が得られる特長がある。従って今後
、半導性デバイスの微細化が進展する過程で、ホトリソ
グラフィー技術の向上に効果大なるものである。
方法は、従来のレジストプロセス技術に比べて大幅な改
良を行うことなく、焦点深度の浅い露光装置例えばエキ
シマーステッパーやＸ線ステッパーのような装置に適要
して十分高い解像度が得られる特長がある。従って今後
、半導性デバイスの微細化が進展する過程で、ホトリソ
グラフィー技術の向上に効果大なるものである。
第１図〜第５図は本発明の一実施例のレジストプロセス
を説明するための工程断面図、第６図は本発明の一実施
例でレジストに用いたメインボリマーの分光特性を示す
図である。 １・・・・８１基板、２・・・・ボジレジスト、ＩＯ・
・・・Ｓｔ０２、３・・・・ｄｅｅｐＵ Ｖ光、２０・
・・・パターン状に露光された部分。
を説明するための工程断面図、第６図は本発明の一実施
例でレジストに用いたメインボリマーの分光特性を示す
図である。 １・・・・８１基板、２・・・・ボジレジスト、ＩＯ・
・・・Ｓｔ０２、３・・・・ｄｅｅｐＵ Ｖ光、２０・
・・・パターン状に露光された部分。
Claims (6)
- （１）基板上に、第１のエネルギービームに感応してア
ミノ基またはスルホンサン基に変化する感応基がベース
ポリマーに化学結合されているレジストを塗布する工程
と、前記レジストの表面近傍を前記第１のエネルギービ
ームで選択的に露光して前記表面近傍に表面露光層を形
成する工程と、前記レジストの表面露光層に選択的に第
２のエネルギービームを吸収する物質を付着する工程と
、前記第２のエネルギービームを前記レジスト全面に照
射し、前記表面露光層で前記第２のエネルギービームを
吸収し、前記表面露光層の形成されていない前記レジス
ト部分を露光する工程と、前記露光されたレジスト部分
を現像除去して前記レジストのパターンを形成する工程
とを備えたことを特徴とした微細レジストパターンの形
成方法。 - （２）レジストが▲数式、化学式、表等があります▼基
または ▲数式、化学式、表等があります▼基を含むポリマーよ
りなること を特徴とした特許請求の範囲第１項記載の微細レジスト
パターンの形成方法。 - （３）エネルギービームを吸収する物質が染料であるこ
とを特徴とした特許請求の範囲第２項記載の微細レジス
トパターンの形成方法。 - （４）第１および第２のエネルギービームが紫外線であ
ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の微細レ
ジストパターンの形成方法。 - （５）第１エネルギービームの波長が第２のエネルギー
ビームの波長より短いことを特徴とした特許請求の範囲
第１項記載の微細レジストパターンの形成方法。 - （６）第１のエネルギービームが遠紫外エキシマー光で
あることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の微細
レジストパターンの形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-185970 | 1988-07-26 | ||
| JP18597088 | 1988-07-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02132446A true JPH02132446A (ja) | 1990-05-21 |
| JP2543195B2 JP2543195B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=16180063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1195101A Expired - Fee Related JP2543195B2 (ja) | 1988-07-26 | 1989-07-26 | 微細レジストパタ―ンの形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5015559A (ja) |
| JP (1) | JP2543195B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6376154B2 (en) | 1996-02-26 | 2002-04-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pattern forming material and pattern forming method |
| JP2006167937A (ja) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Toppan Printing Co Ltd | パターン毎に版深が異なる刷版用凹版及びその製造方法 |
| JP2010251385A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-11-04 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
| JP2011102976A (ja) * | 2009-10-15 | 2011-05-26 | Sumitomo Chemical Co Ltd | レジスト組成物 |
| WO2015125788A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 東京エレクトロン株式会社 | 光増感化学増幅型レジスト材料及びこれを用いたパターン形成方法、半導体デバイス、リソグラフィ用マスク、並びにナノインプリント用テンプレート |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5330862A (en) * | 1991-06-07 | 1994-07-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming resist mask pattern by light exposure having a phase shifter pattern comprising convex forms in the resist |
| DE69208769T2 (de) * | 1991-07-31 | 1996-07-18 | Texas Instruments Inc | Hochauflösendes lithographisches Verfahren |
| EP0559934A1 (en) * | 1992-03-11 | 1993-09-15 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for deep UV image reversal patterning |
| US20050272179A1 (en) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Andrew Frauenglass | Three-dimensional lithographic fabrication technique |
| DE102008054219A1 (de) * | 2008-10-31 | 2010-05-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Organisches strahlungsemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines organischen strahlungsemittierenden Bauelements |
| TWI499863B (zh) * | 2010-01-12 | 2015-09-11 | Sumitomo Chemical Co | 光阻組成物 |
Citations (5)
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| JPS60260947A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-24 | チバ‐ガイギー アクチエンゲゼルシヤフト | 画像形成方法 |
| JPS61189640A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-23 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 半導体装置の製造方法 |
| JPS62245251A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-26 | Fujitsu Ltd | レジストパタ−ン形成方法 |
| JPS63220140A (ja) * | 1987-03-09 | 1988-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPH01149040A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4810601A (en) * | 1984-12-07 | 1989-03-07 | International Business Machines Corporation | Top imaged resists |
-
1989
- 1989-07-14 US US07/379,864 patent/US5015559A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-07-26 JP JP1195101A patent/JP2543195B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6376154B2 (en) | 1996-02-26 | 2002-04-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pattern forming material and pattern forming method |
| US6387598B2 (en) | 1996-02-26 | 2002-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pattern forming material and pattern forming method |
| US6387592B2 (en) | 1996-02-26 | 2002-05-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Pattern forming material and pattern forming method |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2543195B2 (ja) | 1996-10-16 |
| US5015559A (en) | 1991-05-14 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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