JPH04195054A - フォトレジスト材料及びレジストパターン形成方法 - Google Patents

フォトレジスト材料及びレジストパターン形成方法

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JPH04195054A
JPH04195054A JP2326364A JP32636490A JPH04195054A JP H04195054 A JPH04195054 A JP H04195054A JP 2326364 A JP2326364 A JP 2326364A JP 32636490 A JP32636490 A JP 32636490A JP H04195054 A JPH04195054 A JP H04195054A
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JP
Japan
Prior art keywords
exposure
photoresist
film thickness
resist pattern
resist
Prior art date
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Pending
Application number
JP2326364A
Other languages
English (en)
Inventor
Taku Kasuga
春日 卓
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Landscapes

  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明はレジストパターン形成方法に関する。 本発明は、例えば、電子材料(半導体装置や薄膜磁気ヘ
ッドなど)を製造する際のフォトリソグラフィー技術)
において、レジストパターンを形成する場合などに利用
することができる。
【発明の概要】
本発明のフォトレジスト材料は、露光中に膜厚変化また
は屈折率変化する構成としたものであり、また、本発明
のレジストパターン形成方法は、反射性の下地上に形成
したフォトレジストを露光してレジストパターンを形成
するレジストパターン形成法において、露光中にフォト
レジストの膜厚あるいはフォトレジストの屈折率を変化
させる構成としたものであり、各発明はこれにより、定
在効果の低減を可能ならしめたものである。
【従来の技術及び解決すべき問題点】
反射性の下地上にフォトレジスト膜を形成して、該フォ
トレジスト膜を露光し現像することによりレジストパタ
ーンを形成する場合、下地の反射性が大きいと、レジス
ト膜厚の変化によって露光に寄与する工矛ルギーが変わ
り、これがレジストの感度の変動をもたらし、形成され
るパターン寸法の変動をもたらすことがある。例えば、
アルミニウム等の金属が下地基体であると、これは高反
射性であり、この上にフォトレジストをコーティングし
た場合、露光光のレジスト表面の反射と基板界面からの
反射の光の干渉効果によってレジスト膜内に蓄積される
エネルギーはレジスト膜厚の微小な変化によって大きく
変動する。これは一般に「定在波効果」として知られて
いる。金属基体のみならず、Si基板等についても、反
射性を有するものであれば程度の差はあれ、定在波効果
の問題がある。理想的には、レジストの膜厚をd、露光
光の波長をλとすると、 n (式1) のとき、レジストへの蓄積エネルギーが最大となり、 n (式2) のとき、レジストの蓄積エネルギーが最小となる。 この差は、レジストの感度の変化として現れ、結果的に
パターン寸法変動として現れる。実際の被加工物、例え
ば溝(グループ)付きの磁気薄膜や半導体基板等の実際
のデバイス構造では、例えば図3で示したように下地1
 (基板等)は平坦でなく、段差を有するのが一般的で
あり、レジストの膜厚は下地段差によって変化する。こ
のためもし図3のレジスト2の膜厚d1が(式l)の条
件にあてはまり、d2が(式2)の条件にあてはまる場
合、段差にまたがってパターン形成を行うと、寸法変動
が避けられない。 このような寸法変動は、平面上で見ると例えば図4 (
A)に示すように必要な幅よりも太くなった部分aをも
たらしたり、図4(B)に示すように必要な幅よりも細
(なった部分すをもたらしてしまう。 下地層の形状によっては、それにより更に定在波による
影響が複雑になることがある。 従来からこのような定在波効果によるパターン変動への
対策として、下地である高反射基板上に露光光を吸収す
るような薄膜を設けていわゆる反射防止膜としたり、あ
るいはレジストそのものの吸収率を増加させるべく例え
ば染料を含有させていわゆるグイ入りレジストとして用
いたりしてきた。しかし、前者の反射防止膜を用いる場
合にはエツチング工程が複雑になったり、反射防止膜の
剥離工程を設けたりしなければならない。また、後者ノ
ダイ入りレジストを用いるような場合、染料を入れるこ
とにより反射を抑制できるが同時に露光光の入射をもさ
またげることになるのでレジストパターンの形状は悪化
し、レジスト断面形状劣化は避けられない。
【発明の目的] 本出願の各発明は上記従来技術の問題点を解決して、反射性の下地上に膜形成しても定在波効果などによるパターン形状劣化等が生じないフォトレジスト材料を提供することを目的とし、また、このようなパターン形状劣化等が生じないレジストパターン形成方法を提供することを目的とする。 【問題点を解決するための手段】
本出願の請求項1の発明は、露光中に膜厚変化する構成
としたことを特徴とするフォトレジスト材料である。 本出願の請求項2の発明は、露光中に屈折率変化する構
成としたことを特徴とするフォトレジスト材料である。 本出願の請求項3の発明は、反射性の下地上に形成した
フォトレジストを露光してレジストパターを形成するレ
ジストパターン形成方法において、露光中にフォトレジ
スI〜の膜厚を変化させることを特徴とするレジストパ
ターン形成方法である。 本出願の請求項4の発明は、反射性の下地上に形成した
フォトレジストを露光してレジストパターンを形成する
レジストパターン形成方法において、露光中にフォトレ
ジストの屈折率を変化させることを特徴とするレジスト
パターン形成方法である。 本出願の各発明は、上記の構成をとることにより、各発
明の目的を達成したものである。
【作 用】
本出願の各発明は、露光中、例えば露光される微小時間
tの間に、レジスト膜内蓄積エネルギーを決定するパラ
メータであるd(膜厚)(請求項1゜3に係る発明)、
もしくはレジスト屈折率n (1求項2,4に係る発明
)を変化させ、これによって膜厚例えば段差によるレジ
スト膜厚の変化にかかわらずレジスト膜内に蓄積される
工茅ルギーを一定に保ち、−様の感度、例えば段差上下
での一様の感度を得るようにしたものである。即ち例え
ば屈折率nを一定とし、膜厚dを変化させる場合(請求
項1に係るフォトレジストを用いて請求項3に係るレジ
ストパターン形成方法を採用する場合)について、後に
詳述する実施例−1を示す図1の例示を用いて説明する
と、次の通りである。 例えば図の如く段差上にパターンを形成する場合、図の
d+、dzを d1=(2m+1)λ/4n d2=2mλ/4n とすると、微小露光時間tの間に膜厚を一様にΔdだけ
減少させるようにし、このときΔdをλ/4nになるよ
うにコントロールする。そうすると膜厚の減少によって
、段差上はd、’ =2mλ/4n、それ以外では(2
m−λ)λ/4nとなり、段差上では蓄積エネルギーが
最小になる膜厚に変化する。それ以外では最大となる。 結果的に、との部分でも蓄積される露光エネルギーは一
様となる。 即ち、露光の進行中に蓄積エネルギーの最大・最小が逆
転するように膜減りがなされるようにすれば、全体とし
ては平均化され、同エネルギーで露光されたことになる
。このため、段差のある下地上でも、段差がなかったの
と同条件となる露光を行えるのである。 膜厚dを一定にし、屈折率nを変化させる場合(請求項
2に係るフォトレジストを用いて請求項3に係るレジス
トパターン形成方法を採用する場合)も同様である。即
ち、微小露光時間tに屈折率をΔnだけ変化させるとと
もに、このとき、Δnを −n  (m=o、  1.2.3−−−−−−−)2
m+1 となるようにすると、露光時間内に段差上下で均一な蓄
積エネルギーを得ることができ、定在波効果による感度
変動を防止できる。 露光中に膜厚変化するフォトレジスト材料は、露光それ
自体により膜厚変化する材料でもよく、または、露光と
同時に施すことができる加熱やその他エネルギー印加(
例えば電磁波印加)等により膜厚変化する材料でもよい
。例えば、露光によって、あるいは露光に伴う現象、あ
るいは上記のように露光と併用して施すことができる現
象によって、膜減りする材料を使用することができる。 また、露光中に強制的に膜減りさせる手段、例えば露光
中に02プラズマ等で膜厚を減少させる手段を用いるこ
ともできる。 代表的には、 ■露光によって分解、気化する物質を含有する材料。 ■各種エネルギー印加、例えば加熱や、その他の電磁波
印加、コロナ放電等によって気化する物質を含有する材
料。 ■電圧印加により体積変化する圧電性物質を含有する材
料等を挙げることができる。 露光とその他の現象とを併用する場合は、露光と該現象
とを交互に時分割的に行ってもよい。例えば、レーザ光
はパルス的に照射するものであるので、これを露光光と
し、そのパルスの各間隙時に電磁波照射等の他の現象を
与えるようにすることができる。 例えば、下記式〔1〕で示される無水フタルアルデヒド
系ポリマーで化合物は、エキシマレーザ光(波長248
nm)の照射により分解気化するので、この化合物を含
有するフォトレジスト(例えばこの化合物を数10重量
%添加したフォトレジスト)を用いることができる。ま
た、この化合物はそれ自体がフォトレジストとしての作
用を有するので、この化合物自体をフォトレジストとし
て用いてもよい。勿論、他のフォトレジストの位置の併
用は防げない。 以下余白
【化学式】
一般式〔1] 一般式〔1]中、Rはアルキル基、アリール基等を表す
。例えばRのアルキル基としては、メチル基、エチル基
、プロピル基、ブチル基特にn−ブチル基が好ましい。 露光中に屈折率変化するフォトレジスト材料についでも
、露光波長の光の照射それ自体のみならず、加熱やその
他の電磁波印加等、上記した各種の現象によって屈折率
変化するものを用いることができる。例えば、 ■露光その他の現象により化学変化することによって、
屈折率変化する材料。 ■露光その他の現象により物理的性質が変わり、これに
より屈折変化する材料。 を使用できる。 例えば、下記−船蔵(23(3:lで表される化金物は
、露光により化学変化し、屈折率変化するもので、本発
明を具体化する際に使用できる。
【化学式2] 一般式〔2] 一般式〔3〕 R−(−5i−)ll−R 一般式(2)(3)において、R’、R”、Rは、アル
キル基、またはアリール基を表す。アルキル基は好まし
くは低級アルキル基、より好ましくはメチル基、エチル
基である。アリール基は、好ましくはフェニル基である
。 一般式〔2〕において、R1、RZは結合して環講造、
例えばシクロヘキサン環等の脂肪族環を形成してもよい
。 一般式〔2〕で表される物質は、光照射によりN原子が
離脱して化学変化し、溶解性の変化をもたらし、同時に
屈折率も変化する。 −船蔵〔3〕で表される物質は、光照射により分解し、
同時に屈折率も変化する。 屈折率変化をもたらす物質は、露光時間の間に、前記し
たΔ■だけ屈折率が変化するように添加する。適切な量
は、膜厚や、露光光の波長によって変わるので、適宜に
設定すればよい。 【発明の効果】 本出願の請求項1の発明に係るフォトレジスト材料は、
露光中に膜厚変化するので、露光中のこの膜厚変化を定
在波効果をもたらす蓄積エネルギーの最大最小が逆転す
る変化に設定することにより、−様の露光がなされるよ
うに構成でき、これにより形状の劣化のないレジストパ
ターンを得ることができる。 本出願の請求項2の発明に係るフォトレジスト材料は、
露光中に屈折率変化するので、露光中のこの屈折率変化
を定在波長効果をもたらす蓄積エネルギーの最大最小が
逆転する変化に設定することにより、−様の露光がなさ
れるように構成でき、これにより形状の劣化のないレジ
ストパターンを得ることができる。 本出願の請求項3の発明に係るレジストパターン形成方
法は、反射性の下地上に形成したフォトレジストを露光
してレジストパターンを形成するに際し、露光中にフォ
トレジストの膜厚を変化させるようにしたので、この膜
厚変化を定在波効果をもたらす蓄積エネルギーの最大最
小が逆転する変化に設定することにより、−様の露光が
なされるように構成でき、これ乙こより形状の劣化のな
いレジストパターンを得ることができる 本出願の請求項4の発明に係るレジストパターン形成方
法は、反射性の下地上に形成したフォトレジストを露光
してレジストパターンを形成するに際し、露光中にフォ
トレジストの屈折率を変化させるようにしたので、この
屈折率変化を定在波効果をもたらす蓄積エネルギーの最
大最小が逆転する変化に設定することにより、−様の露
光がなされるように構成でき、これにより形状の劣化の
ないレジストパターンを得ることができる本出願の各発
明は、各波長に対して最適条件を設定する等のことによ
り、あらゆる波長の露光光を用いる場合に適用できる。
【実施例】
以下実施例について説明する。但し当然ではあるが、本
出願の各発明は以下述べる実施例により限定されるもの
ではない。 実施例−1 この実施例は、本出願の請求項1,3の発明を具体化し
たものである。特に、図1に示す如く、下地1が高反射
性基板であり、がっ、段差を有することによりフォトレ
ジスト2の膜厚が図にd、。 d2で示すようにばらつく場合に、この発明を適用した
。本発明では、露光により膜厚が変化するフォトレジス
ト材料として、−船蔵[1]で表される化合物であって
、Rがn−ブチル基である化合物を用い、それを他の適
宜のレジスト材料に数10重量%添加して含有せしめ、
本実施例に用いるフォトレジスト材料を得た。なお上記
化合物については、旧RO5HI ITOet、 al
、“Chemical Am−plification
 in the Design of  Dry De
velopingResist MaterraIs”
 POLYMERENGINEERING ANDSC
IENSE 、 DECEMBEER,1983,Vo
l、23.No、18に記載がある。 このフォトレジスト材料を用いて、エキシマレーザ光(
波長248 nm)で露光し、バターニングを行うよう
にした。このフォトレジスト材料は、この露光光の照射
により分解気化して、レジスト膜の膜厚が変化する。よ
って本実施例では、この膜厚変化Δdが前記したように
丁度定在波効果を打ち消すようになるように制御して、
実施した。 この結果定在波動が抑えられたバターニングを達成でき
た。 本実施例によれば、高反射基板段差上のフォトリソグラ
フィーのバターニングであっても、定在波効果を原理的
になくすことができるので、特別な反射防止工程や、ダ
イレジストを用いなくとも、寸法制御性良くパターン形
成ができる。よって、16メガビツトクラスのSRAM
や、64メガビツトクラスのDRAMに必要な高段差上
での加工についても、有効である。 実施例−2 この実施例は、本出願の請求項2,4の発明を具体化し
たものである。本例では、露光により屈折率が変化する
フォトレジスト材料として、−船蔵[2]で表される化
合物である下記化合物を含有する材料を用いた。
【化学式3】 %式% 本実施例ではこの化合物を、ポリビニルフェノール系レ
ジスト材料と混合して用いた。含有量は、露光条件に応
じて、露光中に定在波効果が打ち消される屈折率変化が
なされ得る量に設定した。 この結果、定在波効果が抑えられたパターニングを達成
できた。 その他、実施例−1と同様の効果を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例−1を被パターニング材の断面図で示す
ものである。
【図2】問題点を示す図である。
【図3】問題点を示す図である。 、
【図4】問題点を示す図である。
【符号の説明】
1  下地 2  フォトレジスト [図 1]TEtイダ11−1 [図41間類店、と二す回

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 露光中に膜厚変化する構成としたことを特徴ととするフ
    ォトレジスト材料。
  2. 【請求項2】 露光中に屈折率変化する構成としたことを特徴とするフ
    ォトレジスト材料。
  3. 【請求項3】 反射性の下地上に形成したフォトレジストを露光してレ
    ジストパターンを形成するレジストパターン形成方法に
    おいて、 露光中にフォトレジストの膜厚を変化させることを特徴
    とするレジストパターン形成方法。
  4. 【請求項4】 反射性の下地上に形成したフォトレジストを露光してレ
    ジストパターンを形成するレジストパターン形成方法に
    おいて、 露光中にフォトレジストの屈折率を変化させることを特
    徴とするレジストパターン形成方法。
JP2326364A 1990-11-28 1990-11-28 フォトレジスト材料及びレジストパターン形成方法 Pending JPH04195054A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07169676A (ja) * 1993-12-15 1995-07-04 Nec Corp 露光方法および露光装置
WO2014178279A1 (ja) * 2013-05-01 2014-11-06 Jsr株式会社 凹パターンを有する基材の製造方法、組成物、導電膜の形成方法、電子回路および電子デバイス

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JPWO2014178279A1 (ja) * 2013-05-01 2017-02-23 Jsr株式会社 凹パターンを有する基材の製造方法、組成物、導電膜の形成方法、電子回路および電子デバイス

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