JPH0469918A - X線露光方法 - Google Patents

X線露光方法

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JPH0469918A
JPH0469918A JP2182207A JP18220790A JPH0469918A JP H0469918 A JPH0469918 A JP H0469918A JP 2182207 A JP2182207 A JP 2182207A JP 18220790 A JP18220790 A JP 18220790A JP H0469918 A JPH0469918 A JP H0469918A
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JP
Japan
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ray
resist
mask
resist film
energy intensity
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Pending
Application number
JP2182207A
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English (en)
Inventor
Yoshitaka Kitamura
北村 芳隆
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/70466Multiple exposures, e.g. combination of fine and coarse exposures, double patterning or multiple exposures for printing a single feature

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (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】 〔概 要〕 X線露光方法、特にシンクロトロン放射光等を用いたX
線露光におけるレジストパターンの形成方法に関し、 欠陥を生ずるような複雑な作業工程を増やすことな(、
レジストの非露光部の現像に対する難溶性を高め、これ
によってレジスト非露光部の残膜率及びレジストパター
ンのマスク精度を高めることを目的とし、 大気中において、レジスト膜を底部まで感光させないよ
うな低エネルギー強度の第1のX線により該レジスト膜
上に全面照射を行う工程と、酸素を含まない雰囲気中に
おいて、前記レジスト膜を底部まで感光させるような高
エネルギー強度の第2のX線により、マスクを介し、前
記レジスト膜上にマスクパターンの転写露光を行う工程
とを含むか、若しくは、大気中において、レジスト膜を
底部まで感光させないような低エネルギー強度の第1の
X線により、マスクを介し、前記レジスト膜上にマスク
パターンの転写露光を行う工程と、酸素を含まない雰囲
気中において、前記レジスト膜を底部まで感光させるよ
うな高エネルギー強度の第2のX線により、前記マスク
を介し、前記レジスト膜上にマスクパターンの転写露光
を行う工程とを含む構成を有する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はX線露光方法、特にシンクロトロン放射(SR
)光等を用いたX線露光におけるレジストパターンの形
成方法に関する。
近時、半導体メモリ等の高密度、高集積化に伴い、それ
の製造工程で用いられるレジストパターンにも、サブミ
クロン乃至クォータミクロン幅のパターンが要求される
ようになってきている。
そのため、波長が短いことにより回折や干渉が起こらず
高解像度が得られるX線を用いた露光技術が注目されて
おり、量産性の高いX″MAMAリソグラフイ技術、特
にSR光をX線源に用いたX線リソグラフィ技術の開発
が進められている。
〔従来の技術〕
第3図はSR光を光源として用いたX線露光装置の基本
的構成を示す断面図で、図中、51はステージ、52は
レジストの塗布された半導体基板、53はビームダクト
(ビームライン)、54はマスク、55はベリリウム(
Be)窓(X線選択取り出し用)、56は反射ミラー、
57はX線ビーム、58はヘリウム(He)ガス容器、
59はSiC等よりなるX線取り出し窓、60は光学ア
ライメント系を示している。
このX線露光装置においては、図示されない蓄積リング
から放射されたSR光(t、sm)は、2枚のミラー5
6により交互に反射されて短波長骨がカットされ、直進
してBe窓55を透過することにより長波製分がカット
される。このBe窓55を透過したSR光即ちX線57
は、Be窓55の保護とマスク54に至るまでの減衰を
少なくするために設けられているHeの満たされたHe
ガス容器58中を通過し、X線取り出し窓59からマス
ク54上に照射され、マスク54のX線吸収体61のな
い部分を透過したX線57のみがステージ5工上に吸着
されている半導体基板52上に塗布されているレジスト
を感光させる。
従来のX線露光方法においては、上記のような露光装置
を用い、マスク54及び半導体基板52を大気中に保持
し、半導体基板52上に塗布されたレジストを底部まで
完全に感光させるのに十分なエネルギーを有するXi!
57のみを照射して露光がなされていた。
しかし上記のよう従来の露光方法においては、例えばポ
ジ型のレジストにおいて、現像に際して、非露光部の溶
解速度が速いために露光部との溶解速度の差が大きくと
れず、そのため第4図にその問題点を模式的に示すよう
に、現像後非露光部によって形成されるレジストパター
ン62の厚さtよが当初の厚さtlより大幅に薄くなる
と共に、その縁部が極端に薄くなり角63の取れた「な
まこ」型の形状になり、このレジストパターン62をマ
スクにしてエツチングする際に被エツチング物に対して
高いエツチングの選択比がとり難くなって被エツチング
物に形成されるパターンの精度が低下するという問題が
あった。(第4図の64は半導体基板) そのため、高分子物質からなり露光によって膜減りする
自己現像型難溶層をレジスト上に塗布した後に露光を行
い、この難溶層をレジストの非露光部上に残留せしめる
ことにより、レジスト非露光部の残膜率を高める方法も
試みられているが、この方法には、作業工程の複雑さか
ら欠陥の発生する確率が高まるという問題がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで本発明は、欠陥を生ずるような複雑な作業工程を
増やすことなく、レジストの非露光部の現像に対する難
溶性を高め、これによってレジスト非露光部の残膜率及
びレジストパターンのマスク精度を高めることを目的と
する。
(課題を解決づ−るための手段〕 上記課題は、人気中においで、レジスI・膜を底部まで
感光させないような低エネルギー強度の第1のX線によ
り該1.パンスト膜1に全面照射4育Iう工程と、酸素
を含にない雰囲気中にJ9い゛て、前記レジスト膜を底
、部A、で感光さセるよ・)な高ユ”、ネルギー強度の
第2のX線11こより、マスクを介し7、前記L/シス
ト膜−1−にマスクパターンの転)′露光を9jう工程
とを含む本発明によるX線露光方法、若しくは、人気中
QこJやいで、レジスト膜を底部まで感光さセないよ・
うな低エネルギー強度の第1のX線により、Jスフを介
し、前記レジスト膜Jにマスクパターンの転’1ノ露光
を行う工程と、酸素を含まない雰囲気中+、:おいで、
前記レジスト膜を底部1:で感光させるような高エネル
ギー強度の第2のX線により、前記マスクを介し、前記
レジスト膜11番こマスクパターンの転写露光!i’i
う]、程とを含む本発明によるX線露光方法によっ′ζ
解決される。
〔作 用〕
通常行われる大気中における露光!J′おい゛(は、第
5図にL1立化成のRE−500叶とい・うノボうψツ
ク糸ポジレジストの例で;]く1ように、レジス1のγ
値(露光エネルギーの変化Gご対する残膜のJ9′7さ
の変化の割合)は変わりないが、Aのカーブに4く才人
気中露光の場合、Bのカー・・プに示1酸累4゛自・ま
ない雰囲気中の露光に比べ゛(、同一・エネルギーのX
線照射におりる一定時間現像後の残膜厚さが4へ・5倍
程度に増すという現象がある。S”れは人気中の露光番
ごおいてL/レジスト現像液に対し難溶化していること
を示し°でおり、X線照射により大気中の酸素が分解し
て発生したオゾンによりレジスト・表面に難溶解層が形
成されるためと考えられている。
このことから本発明においては、レジスト膜を底部まで
感光させレジストに溶解性を+t”j″づる1規のエネ
ルギーを有するX線によるバター・ン露光を、レジスト
表面に難溶解層が形成されない酸素を含まない雰囲気(
不活性ガス或いは真空)中Uおいて行い、更に、大気中
における低エネルギー。
のX線照射を」、記パターン露光の曲名し、くは後ζ、
′行・うことにより特にJ[感光のレジスト表面に効果
的にall溶解層を形成せし2める。
これによって、非感光部の現像に対する厚さ方向の百1
性は高まって現像後の残膜率が高まり、且つ−I−7面
部に難溶解層が形成され′ζいるのでパターンの形状、
−=一方法の変化は防J、Iされる。
〔実施例〕
以下本発明を、実施例により回を参照し2其体的に説明
する。
と 第1図(21)〜(ハ)は本発明の第1の方法に係る一
実施例の工程断面図、 第2図(a)−・(IC)は本発明の第2の方法に係る
他の実施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一・符合で示す。
第1図(・1)参照 本発明の第1の方法によりエツチングマスクに用いるレ
ジストパターンを形成するに際しては、図示されない半
導体素子や絶縁膜等が形成されてなる半導体基板1十に
、通常のスピンコード法Cコより例えば厚さ1〜2μm
程度のボジレジス[(例えば、[1立化成製1?E−5
000P)膜2を塗布形成する。
第1図0))参照 次いで、この半導体基板1を前記露光装置(第3図参照
)のステー・ジ上7に載置し、大気中3において、マス
クを介さずに、レジスト膜2の表面を、レジスト膜2が
底部まで感光する所定のエネルギー・強度の20〜・3
0%程度の低エネルギー強度を有する第1のX線(X−
ray+)Lごよって全面照射する。
この第1Q)X線による全面照射によりレジスト膜2の
表向部Vは数100〜1000人程度の厚さの難溶解層
4が形成される。
第1図(C)参照 次いで、上記基板1の、J、4部の所定の位置に所定の
間隔を隔て7”、メンブレン5部にx、1吸収体による
吸収体パターン6八、6B、6C,6D等を有するX線
マスク7(第3図54に対応)を配置し、半導体基板1
の周囲を酸素を含まない雰囲気例えば100%のヘリウ
ム(He)雰囲気8にした後、レジスト膜2を底部まで
完全に感光させる所定のエネルギー強度を有する第2の
X線(X−rayz)を上記X線マスク7を介してレジ
スト膜2上に照射し、X線マスク7の吸収体パターン6
A、 6B、 6C,60等のない透光領域9の像をレ
ジスト2膜上に転写する。ここで、上記透光領域9の下
部は感光領域10となり、吸収体パターン6A、 6B
、 6C16[1等の下部は非感光領域11となる。
第1図(d)参照 次いで上記レジスト膜2をアルカリ系或いは有機系から
なる所定の現像液で所定の条件を用いて現像を行い、感
光領域10のレジスト膜を除去して半導体基板上に、レ
ジスト膜2の非感光領域11からなり上面部に難溶解層
3を有し、マスク7の吸収体パターンに対応する寸法形
状のレジストパターン 12A 、 12B 、 12
C,12D等を形成する。
上記のように本発明の方法では、この現像においてパタ
ーニングされて行く段階で現像液に対して難溶度の余り
大きくないレジスト膜2の非感光領域11の上面部が難
溶性の強い難溶解層3で覆われた状態になるので、非感
光領域11の膜厚の減少が殆どなくなると同時に、この
非感光領域11により構成されるレジストパターン12
A 、 12B 、12C212D等の寸法形状の変動
も殆ど皆無になる。
なお、上記実施例に示した本発明の第1の方法において
、第1のX線による全面照射と、第2のX線によるパタ
ーン露光とは、何れが先に行われてもよい。
次ぎに本発明に係る第2の方法を実施例により説明する
第2図(a)参照 前記実施例同様にレジスト膜2を塗布した半導体基板l
を前記露光装置のステージ(第3図51参照)上に固定
し、先ずX&9?マスク7を介し、大気中3においてレ
ジスト膜2上に、レジスト膜2を底部まで感光させる所
定エネルギー強度の20〜30%程度の低エネルギー強
度を有する第1のX線(X−ray、)を照射する。こ
のX線照射においてはX線のエネルギー強度が弱いため
にレジスト膜2底部までの吸収体パターン6A、6B、
6C16D等の転写は行われず、レジストの全面上に散
乱する弱いX線によりレジスト膜2の全域の表層部に第
1の実施例同様の難溶解層4が形成される。
第2図(b)参照 次いで半導体基板1の周囲を酸素を含まない雰囲気例え
ば100%He雰囲気8となし、レジスト2を底部まで
感光せしめるのに十分な所定の高エネルギー強度を有す
る前記実施例と同様の第2のX線(X−rayz)を、
前記X線マスク7を介しレジスト膜2面に照射してマス
ク7の吸収体パターン6A、6B、6C,6Dの像をレ
ジスト2に転写し、感光領域10と非感光領域11を形
成する。
第1cd)参照 次いで前記実施例同様の現像を行い、非感光領域11か
らなるレジストパターン12A 、12B 、 12C
112D等を形成する。この際非感光領域11の難溶解
層4が前記実施例で説明した効果を示すのでレジストパ
ターン12A 、12B 、 12C,120等の厚さ
の目減りや寸法形状の変動は殆ど発生しない。
なお、この実施例に示す本発明の第2の方法においても
、大気中における第1のX線による露光と、酸素を含ま
ない雰囲気中における第2のX線による露光とは、何れ
が先に行われても差し支えない。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、X線露光を用いてレ
ジストパターンを形成する際に、レジストパターンの厚
さの目減り及び寸法形状の変動を殆ど皆無に抑えること
ができる。
従って、上記レジストパターンを用いたレジストマスク
のエツチングの選択性が高まり、各種パターンのエツチ
ング精度が向上するので、本発明は微細パターンを形成
して高密度・高集積化される半導体装置の製造に及ぼす
効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の第1の方法に係る−実
施例の工程断面図、 第2図(a)〜CO>は本発明の第2の方法に係る他の
実施例の工程断面図、 第3図はX線露光装置の基本構成図、 第4図は従来の問題点を示す模式図 第5図はポジレジストの露光エネルギーと残膜厚さの関
係図 である。 11は非感光領域、 12A 、 1.2B 、 12c 、120はレジス
トパターン図において、 3は大気、 4は難溶解層、 5はメンブレン部、 6A、6B、6C16Dは吸収体パターン、7はX線マ
スク、 8はHe雰囲気、 9は透光領域、 10は感光領域、 + 111 + 11 i’−’“7 (、I) 木イご0肪3町2のしΣ湧jニイ升ろセめ宣絶脅゛稙工
扛シMin否り第 2  図 本発明の:A1の方法(二@ろ一実施伜一二程断面図第
  II!l X線盲、丸板’fj、、+7)基本」1八国第 刀 イ友釆め問題光、Σ示4項式図 第  4  図 /l、′ジじλト(RE−5000P戸11尤工オルぞ
−と残原厚さのマ赤第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)大気中において、レジスト膜を底部まで感光させ
    ないような低エネルギー強度の第1のX線により該レジ
    スト膜上に照射を行う工程と、 酸素を含まない雰囲気中において、前記レジスト膜を底
    部まで感光させるような高エネルギー強度の第2のX線
    により、マスクを介し、前記レジスト膜上にマスクパタ
    ーンの転写露光を行う工程とを含むことを特徴とするX
    線露光方法。
  2. (2)大気中において、レジスト膜を底部まで感光させ
    ないような低エネルギー強度の第1のX線により、マス
    クを介し、前記レジスト膜上にマスクパターンの転写露
    光を行う工程と、 酸素を含まない雰囲気中において、前記レジスト膜を底
    部まで感光させるような高エネルギー強度の第2のX線
    により、前記マスクを介し、前記レジスト膜上にマスク
    パターンの転写露光を行う工程とを含むことを特徴とす
    るX線露光方法。
JP2182207A 1990-07-10 1990-07-10 X線露光方法 Pending JPH0469918A (ja)

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