JPH03145117A - 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） この発明は、電子ビームリソグラフィにおける下地段差
のある基板でのレジストパターンを形成する際に、下地
段差パターンの凹部に相当するパターンを露光して後方
散乱電子の増減を補正するようにして、パターン寸法の
変動を抑制できるようにしたレジストパターン形成方法
に関するものである。

（従来の技術） 従来、近接効果の補正方法としては、ｒ　Ｐｒｏに１−
ｍ１ｔｙ　ｅｆｆｅｃｔ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｆｏ
ｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍｌｉｔｈｏｇｒａｐｈ
ｙ　ｂｙ　ａｑｕａｔｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂａｃｋ
ｇｒｏｕｎｄｄｏｓｅＪＧ、Ｏｗｅｎ＋　Ｐ、Ｒ４ｓｓ
ｍａｎ＋　　ジャーナル　アプライド　オブ　フィゼッ
クス（Ｊ、＾ｐｐ１．Ｐｈｙｓ、　５４（６）。

１９８３、　Ｐ３５？３〜．以下、文献（１）という）
に開示されるゴースト露光法と、ｒｓｉｌｉｃｏｎ　ｔ
ｒａｎｓｆｅｒ　１ａｙｅｒｆｏｒ　ｍｕ１口１ａｙｅ
ｒ　ｒｅｓｉｓｔ　ｓｙｓｔｅｍｓＪＪ、Ｂ、Ｋｒｕｇ
ｅｒ。

Ｐ、Ｒｉａｓｍａｎ、　Ｍ、Ｓ、Ｃｈａｎｇ、　　ジャ
ーナル　ヴアキュームソサエティ　テクノロジー（Ｊ、
Ｖａｃ、Ｓｃｉ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ。

１９（４）、１９８Ｌ、　Ｐ１３２０〜．以下、文献（
２）という）に開示される多層構造レジスト法がある。

まず上記文献（１）に開示されるゴースト露光法につい
て説明する。ゴースト露光法とは、パターンの疎密に起
因する後方散乱電子の量の変化によるドーズ（放射線量
）の変化（近接効果）を、ポジネガ反転した露光を行い
、補正するものである。

これをさらに詳細に説明する。第２図は文献（１）中に
示されているゴースト露光法の説明図であり、第２図（
ａ）は所望パターンの断面図、第２図（ｂ）は露光条件
を示す概略図、第２図（Ｃ）はレジストに付着して生じ
たエネルギ密度の説明図である。

この第２図（ａ）に示すように、シリコン半導体基板ｌ
上にポジ型のレジスト２を塗布して、露光と現像を行う
と、幅５００ｎｍ７本の並列の長いラインのパターン２
１〜２？が形成される。この７本のラインのパターン２
１〜２．は非露光部分のレジスト２により分離されてお
り、各ラインのパターン２、〜２．の幅は非露光部分の
レジスト２の幅と等しくなっている。

これらのラインのパターン２．〜２．を得るために、第
２図（ｂ）に示すように、マ本の電子ビーム３１〜３．
が使用され、各電子ビーム３．〜３丁の径ｄは５００ｎ
−以下であり、照射チャージ密度は固有のレジスト−基
板７ステムに適するようにしている。

このような電子ビーム３．〜３．をレジスト２に照射す
ることにより、レジスト２で吸収されるエネルギ密度の
分布は第２図（Ｃ）に示すようになる。

この第２図（Ｃ）の急降下のカーブは水平位置の関数と
して、レジスト２に吸収された全エネルギ密度を表わし
ている。

このエネルギは前進電子とシリコン半導体基板１からの
後方散乱電子による二つの成分からなるものと考えられ
る。後方散乱電子によるエネルギの吸収は第２図（Ｃ）
では、非常に誇張して示している。

上記前進電子によるレジストにおける吸収エネルギのビ
ーク４、〜４．は全エネルギカーブ中の斜線部分で示さ
れており、この分布の幅は非常に小さく、近接する分布
はオーバラップしない。

また、各ラインの露光による散乱エネルギは第２図（Ｃ
）において横座標に示されており、パターン２１のライ
ンに対応する後方散乱エネルギ６は斜線で示され、その
幅は１ｎで、近接する後方散乱分布はオーパラシブして
いる。

これは各ラインが等しいエネルギ密度分布で輪郭を措か
れないことによる。したがって、各ラインは異なる幅で
現像される。この現象は近接効果として知られている。

なお、５はパターン露光によるバックグラウンドである
。

このように、第２図（ａ）に示されるパターン２〜２．
を得る目的で第２図（ｂ）のような露光を行うと、近接
効果のために第２図（Ｃ）に示すドーズ（放射線量）が
得られる。

そこで、第３図に示すような露光の補正を行う。

第３図（ａ）は第２図（ａ）と同様に、所望するパター
ンを示す断面図であり、第２図（ａ）と同一部分には同
一符号が付されている。

また、第３図（ｂ）は露光条件を示す概略図、第３図（
Ｃ）はレジストにおける吸収エネルギを水平位置の関数
としてプロットして示した図である。

この第３図（ａ）〜第３図（Ｃ）において、パターンの
露光に関する後方散乱電子分布は電子ビームをデフォー
カスすることにより、また照射チャージ密度を減少する
ことにより、模擬でき、この条件により行われる反転露
光が第３図（ｂ）に示されており、また°、パターンの
断面に沿って吸収されたエネルギ密度は第３図（Ｃ）に
示されている。

第４図はパターンの露光に補正露光を重畳した結果を示
しており、この第４図における４、〜４７は第２図（Ｃ
）の場合と同様レジストにおける吸収エネルギを示し、
７は補正露光バックグラウンド、８はパターン露光バッ
クグラウンド、９はパターンと補正による全バンクグラ
ウンドである。

この第４図において、後方散乱電子による全バックグラ
ウンドはパターンの断面に沿って一定であり、その結果
、各ライン（第２図（ａｌのパターン２１〜２．の各ラ
イン）は同一エネルギ分布によって輪郭が１苗かれる。

上記のように、第３図（ｂ）に示すように第２図（ｂ）
で露光したパターンとポジネガ反転をした露光を行い、
第３図（Ｃ）に示す放射線量を与えることにより、第２
図（Ｃ）ど第３図（Ｃ）の放射線量を合計すると、第４
図に示されるようにパターンに与えられる放射線量はパ
ターンの疎密によらなくなる。

次に、上記文献（２）に開示される多層構造レジスト法
について説明する。多層構造レジストはパターン形成用
ＥＢ（電子ビーム）レジストと基板との間に後方散乱電
子の発生の少ない物質で厚い層（下層膜）を形成するこ
とに特徴がある。

この文献（２）のＦｉｇ・３には、２０にｅＶの電子ビ
ームにより描かれた各種間隔で０．４Ｉｔｍのラインの
Ｓ　Ｅ　Ｍ　Ｓ！Ｊｌ微鏡写真の断面配置図が示されて
おり、後方散乱電子の影響は下層膜が存在することによ
り、大幅に低減される。

また、文献（２）のＦｉｇ・１ａには、下層膜の厚さ対
近接要素の関係が示されており、このＦｉｇ−１ａには
後方散乱電子の影響の低減の度合は、下層膜が厚い程大
きいことが示されている。

−ｉには、ゴースト露光法と多層構造レジスト法は同時
に利用されることが多い。

（発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、以上述べた文献（２）による多層構造レ
ジスト法であっても、下地段差によるレジストパターン
寸法の変動を充分に防止することができないという欠点
があった。

なぜならば多層構造レジスト法であっても、下地段差に
より下ｉ膜厚が変動するので、後方散乱電子の量が変化
し、寸法変動が生じる。

また、文献（１）に示されているゴースト露光法では、
パターンの疎密による寸法変動以外は補正できない。

この発明は、前記従来技術が持っている問題点のうち、
後方散乱電子の増減により、レジストのパターン寸法が
変動するという点について解決したパターン形成方法を
提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明は前記問題点を解決するために、パターン形成
方法において、凹部を有する下地段差パターンのある試
料基板の上に多層構造レジストを形成して、所望のパタ
ーンを電子ビームを用いて第１ｎ光量で露光する工程と
、下地段差パターンに相当する部分に第２ｎ光量で電子
ビームを用いて露光する工程とを導入したものである。

（作　用） この発明によれば、パターン形成方法において以上のよ
うな工程を導入したので、所定の要素に依存する第１ｎ
光量で下地段差パターンの部分を除いて多層構造レジス
トを所望するパターンに露光し、多層構造レジストの下
地段差パターンの凹部に相当する部分に所定の要素に依
存する値の第２露光量で露光することにより、下地段差
パターンによる後方散乱電子の増減を補正するように作
用する。したがって、前記問題点を除去できる。

（実施例） 以下、この発明のパターン形成方法の第１の実施例につ
いて、図面に基づき説明する。第１図はその一実施例の
工程断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、試料基板１１上には
、すでに深さ０．５ｐｍの凹部を有する下地段差パター
ン１２と深さｌ　Ｊｌｌの電子ビーム用アライメントマ
ーク１３が形成されている。

次に、第１図（ｂ）に示すように、この試料基板１１上
にノボラック系ホトレジストを１．５ｘｌ布し、２００
°Ｃでハードベークを行い下層膜１４を形成する。

次・に、この下層膜１４の上にＳｉを０．ｌｚｍの厚さ
でスパッタ蒸着し、中間１１５を形成する。

さらに、露光感度１０μｃ／ｃｄ（加速電圧２゜ＫｅＶ
）のＥＢ（エレクトロンビーム）ポジレジスト１６をＱ
、　５　Ｉｎａ塗布し、ベータを行う。

かくして、試料基板ｌｌ上に、下層膜１４、中間膜１５
およびＥＢポジレジスト１６とからなる多層構造レジス
トとしての３層構造レジスト１７を形成する。

この試料基板ｌｌ上に形成した３層構造レジスト１７に
対し、第１図（Ｃ）に示すように、電子ビーム１８で露
光を行う。この場合、まずパターンを形成したい領域１
９を除いて２０ＫｅＶの電子ビーム１８で露光感度ｌＯ
μｃ　／　ｃＡで露光する。この場合の電子ビーム１８
の露光量は下地段差パターン１２の高さ、有機下層膜と
しての下層膜１４の膜厚、巳Ｂレジスト１６の感度、下
地とししての試料基Ｔｌ１ｉ１，１の材質および加速電
圧などの所定の要素に依存する値である。

次に、下地段差パターン１２の凹部による後方散乱電子
の増減を補正するために、第１図（ｄ）に示すように、
下地段差パターン１２に相当する部分の３層構造レジス
ト１７を加速電圧２０ＫｅＶ、露光感度１　ａｃ／ｃ４
の電子ビーム１８で露光する。

この後に、第１図（ｅ）に示すように、ＥＢポジレジス
ト１６の現像を行うと、下地段差／＜ターン１２に相当
する部分に電子ビーム１８で露光を行わない場合に比較
して、所望のパターンに近い上層レジストパターン２０
が得られる。

また、下地段差パターン１２による後方散乱電子の増減
の補正露光を行うためのＥＢデータは下地段差パターン
１２のＥＢデータ（マスク用、ＥＢ直慣用）を流用する
。

次に、この発明の第２の実！ｌ１ｌｉ例について説明す
る。上記第１の実施例における下地段差ノくターン１２
の後方散乱電子の補正を行うための電子ビーム１８によ
る下地段差パターン１２に相当する部分の３層構造レジ
ス）１７の露光をパターンを形成したい領域１９と、下
地段差パターン１２の凹部の領域の重なる領域のみに行
う。その他の処理は上記第１の実施例と同様である。

次に、この発明の第３の実施例について説明する。この
第３の実施例では、下地段差パターン１２のエツジが急
峻な場合は、下地段差パターン１２の凹部の領域の周辺
を０．２５ｎ分だけ小さくしたパターンデータを補正露
光に用いる。他は第１の実施例と同じである。

また、下地段差パターン１２のエツジが極端の場合は０
．２５ｚｍ分だけ大きくしたパターンデータを用いる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、この発明によれば、下地
段差パターンによる後方散乱電子の増減を下地段差パタ
ーンの凹部に相当する部分に所定の要素に依存する露光
量の電子ビームで露光して補正するようにしたので、下
地段差パターンの影響を軽減し、所望のパターンにより
近いパターンが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないし第１図（ｅ）はこの発明のパターン
形成方法の第１の実施例の工程断面図、第２図は従来の
ゴースト露光法の説明図、第３図は従来のゴース）Ｒ先
決の補正を行う場合の説明図、第４図は第２図のパター
ン露光と第３図の補正露光を重畳した場合の説明図であ
る。 １１・・・試料基板、１２・・・下地段差パターン、１
３・・・電子ビーム用アライメントマーク、１４・・・
下層膜、１５・・・中間膜、１６・・・ＥＢポジレジス
ト、１７・・・３層構造レジスト、１８・・・電子ビー
ム、１９・・・パターンを形成したい領域、２０・・・
上層レジストパターン。 イ定釆のグースト１１光末没の才耐正督１→七の釈已ａ
月図第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）表面に凹部を有する下地段差パターンと電子ビー
   ム用アライメントマークを有する試料基板上に多層構造
   レジストを形成する工程と、 （ｂ）上記下地段差パターンの部分に相当する部分を除
   く上記多層構造レジストを所定要素に依存する所定の露
   光感度の電子ビームで露光する工程と、（ｃ）上記下地
   段差パターンによる後方散乱電子の増減を補正するため
   に少なくとも上記下地段差パターンの部分に相当する部
   分に所定の要素に依存する所定の露光感度による電子ビ
   ームで上記多層構造レジストを露光する工程と、 よりなるパターン形成方法。