JPH0312912A - 微細レジストパターン形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体素子製造工程等に用いられる微細レジス
トパターンの形成方法に係わり、詳しくは集束イオンビ
ームを用いたパターン形成方法に関する。

（従来の技術） 集束イオンビームを用いたレジスト露光は、現在微細パ
ターン形成手段として一般的に用いられている電子ビー
ムによるレジスト露光と比較した場合、前方及び後方散
乱による近接効果の影響を受けにくく、また感度が１〜
２程高いため、チャージアップによる影響も受けにくい
。このように集束イオンビームは電子ビームに比べ、よ
り微細加工性に優れており、現在集束イオンビーム露光
による、線幅０．１ｐｍ程度の微細レジストパターン形
成が行われている。

しかしながら、従来集束イオンビーム露光あるいは電子
ビーム露光等による微細加工に用いられているポジ型レ
ジストは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）に代
表されるメタクリレート系レジストが主である。このよ
うなメタクリレート系レジストは一般にドライエッチ耐
性が極めて弱いことが知られており、従ってこれらのレ
ジストをエッチマスクとして、基板にパターン転写を行
うことは困難であった。他方、ドライエッチ耐性に優れ
たポジ型レジストとしてノボラック系ポジ型レジストが
知られており、第４図はノボラック系ポジ型レジストを
用いた従来技術によるレジストパターン形成方法を示し
ている。まず、基板４２上にノボラック系ポジ型レジス
ト４１（シブレイ社、ＭＰ２４００；商品名）を１．０
１１ｍ塗布する（第４図（ａ））。ライでＢｅ集束イオ
ンビーム４３によってノボラック系ポジ型レジスト４１
を露光する（第４図（ｂ））。さらに水酸化カリウム飽
和水溶液現像液（シブレイ社、ＭＰ２４０１；商品名）
：純水＝１：４の現像液中にて３分間現像を行い、純水
中にて１分間リンスを行うが、この時レジストの露光部
分と未露光部分とで溶解速度に大きな差が得られないた
め、未露光部分も等方的に溶解し、レジスト膜厚の低下
及びパターン側壁のテーパー形状によるパターン形状の
悪化を引き起こす（第４図（Ｃ））。特にパターン側壁
のテーパー状のパターン形状はエツチングによるパター
ン転写の際にパターン寸法変換誤差の増大という問題を
生じていた（例えばジャパニーズ、ジャーナル、オブ。

アプライド・フィツクス２７、ｐＬ１７８０、小島ら）
。

本発明の目的は、ノボラック系ポジ型レジストを用いた
微細レジストパターン形成において、従来よりも未露光
部分のレジスト残膜率向上及びパターン形状の改善を計
ったレジストパターン形成方法を提供することにある。

（問題を解決するだめの手段） 本発明によれば、微細レジストパターン形成において、
基板にノボラック系ポジ型レジストを塗布する工程と、
前記レジストをアルカリ水溶液中に浸す工程及び、その
後前記レジストを集束イオンビームにより露光する工程
とを具備することを特徴とする微細レジストパターン形
成方法によって得られる。

（作用） 以下本発明の作用について第２図及び第３図を用いて説
明する。第２図は代表的なノボラック系ポジ型レジスト
（シブレイ社、ＭＰ２４００；商品名）について何も処
理をしていないもの、第３図はレジスト塗布後にアルカ
リ水溶液として水酸化カリウム飽和水溶液（シブレイ社
、ＭＰ２４０１；商品名）：純水＝１：４に６０秒間浸
漬処理したものについてそれぞれ前記と同一のアルカリ
水溶液現像液に対する溶解特性を示している。アルカリ
水溶液浸漬処理をしていない第２図の従来の場合は、露
光部分の溶解特性（第２図（ａ））と未露光部分の溶解
特性（第２図（ｂ））はそれぞれほぼ直線的で、露光部
分の残膜率が０％となるとき未露光部分の残膜率も６５
％程度まで低下しており、パターンに残膜率の低下及び
側壁のテーパー形状を生じていた。これに対しアルカリ
水溶液浸漬処理した第３図の場合はレジスト表面に現像
液に対して難溶化した部分が形成され、露光部分の残膜
率（第３図（Ａ））が０％になった時点でも、未露光部
分の溶解速度（第３図（Ｂ））はこの表面難溶化層によ
って低下しており、結果として未露光部分の残膜率は９
０％程度が得られる。従ってパターンには残膜率の低下
及び側壁にテーパー形状の生じることはなく、従来法よ
りもパターン形状の改善を計ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について第１図を用いて説明する
。まず、基板１２上にレジストとしてノボラック系ポジ
型レジスト１１を厚さ約１．０５１１ｍスピン塗布し、
８０００３０分間ベイクする（第１図（ａ））。次いで
塗布後の基板及びレジストを水酸化カリウム飽和水溶液
現像液：純水＝１：４のアルカリ水溶液中に１分間浸し
た後、純水中にて１分間リンスを行い８０°０１５分間
ベイクする。この時アルカリ水溶液に浸したことにより
レジストは厚さ５０ｎｍ程度溶解し、レジスト膜厚は約
１．０ｐｍとなり、表面付近には現像液に対する溶解速
度の低下した難溶化層１３が形成される（第１図（ｂ）
）。次いでＡｕ−８ｉ−Ｂｅ合金イオン源から得られる
、加速エネルギー２６０ｋｅＶ、ビーム径約０．１ｐｍ
のＢｅ集束イオンビーム１４を用いてレジストの露光を
行う（第１図（Ｃ））。この時レジストの露光量は４．
５　Ｘ　１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度とした。その後
、前記と同一のアルカリ水溶液現像液中にて４分間現像
を行い、純水で１分間リンスを行うことにより、第１図
（ｄ）に示したようなレジストパターンが形成された。

この場合、レジストパターンの形成線幅は約０．１ｐｍ
、未露光部分の残膜率は約９０％、またパターン側壁の
形状はほぼ垂直であり、従来法では得られなかった微細
かつ高い残膜率及び良好なパターン形状のレジストパタ
ーンを形成することができた。

本実施例ではレジスト及び現像液としてノボラック系ポ
ジ型レジスト（シブレイ社、ＭＰ２４００；商品名）及
び水酸化カリウム飽和水溶液現像液（シブレイ社、ＭＰ
２４０１；商品名）：純水＝１：４の組合せを用いたが
、その他のノボラック系ポジ型レジストと現像液および
現像液濃度の組合ぜを用いてもよい。

またレジストの表面に難溶化層を形成するためのアルカ
リ水溶液中への浸漬条件として、水酸化カリウム飽和水
溶液現像液（シブレイ社、ＭＰ２４０１；商品名）：純
水＝１：４．１分浸漬の条件を用いたが、これはレジス
ト表面に現像液に対する難溶化層を形成し得る条件であ
れば、他のアルカリ水溶液例えば水酸化カルシウム、水
酸化ナトリウムなどでも良いし、また浸漬時間も水溶液
の濃度、温度などによって異なる。更に本実施例ではレ
ジスト露光工程にＡｕ−８ｉ−Ｂｅ合金イオン源から得
られるＢｅ集束イオンビームを用いたが、他のＬｉ、　
Ｇａ、　Ａｕ等単体金属イオン源、Ａｕ−８ｉ、　Ｐｔ
−８ｂ、　Ｐｂ−Ｎ１−Ｂ等合金イオン源、あるいはＨ
ｅ、　Ｈ，０，Ｆ等のガスイオン源から得られるイオン
種の集束イオンビームを用いてもよい。また集束イオン
ビーム露光条件として加速エネルギーは２６０ｋｅＶ、
露光量は４．５　Ｘ　１０１２ｉｏｎｓ／ｃｍ２とした
が、これは用いるレジストに像形成反応を起こさせ、か
つイオン衝撃によるレジストの膜減りが起こらない範囲
の加速エネルギー及び露光量としてもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、微細レジストパ
ターン形成において、基板にノボラック系ポジ型レジス
トを塗布する工程と、前記基板及びレジストをアルカリ
水溶液中に浸す工程及び、その後前記レジストを集束イ
オンビームにより露光する工程とを具備することを特徴
とする微細レジストパターン形成方法によって、未露光
部分の残膜率を高められる。このため従来法によっては
得ることのできなかった、微細かつ高い未露光部分の残
膜率と垂直なパターンの側壁形状を有するレジストパタ
ーンを形成することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための基板の部分
断面図、第２図及び第３図は本発明の詳細な説明するた
めのレジストの現像液に対する溶解特性を示した図、第
４図は従来技術を説明するための基板の部分断面図であ
る。 図に於て、１１・・・ノボラック系ポジ型レジスト、１
２・・・基板、１３・・・難溶化層、１４・・・Ｂｅ集
束イオンビーム、４１・・・ノボラック系ポジ型レジス
ト、４２・・・基板、４３−Ｂｅ集束イオンビームであ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）集束イオンビーム露光による微細レジストパター
   ン形成において、基板にノボラック系ポジ型レジストを
   塗布する工程と、前記基板上のレジストをアルカリ水溶
   液中に浸す工程と、前記レジストを集束イオンビームに
   より露光する工程とを備えてなることを特徴とする微細
   レジストパターン形成方法。