JPH10312066A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

レジストパターン形成方法

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JPH10312066A
JPH10312066A JP12425997A JP12425997A JPH10312066A JP H10312066 A JPH10312066 A JP H10312066A JP 12425997 A JP12425997 A JP 12425997A JP 12425997 A JP12425997 A JP 12425997A JP H10312066 A JPH10312066 A JP H10312066A
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JP
Japan
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resist
resist film
film
thickness
surface layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP12425997A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Sakurai
秀昭 桜井
Akitoshi Kumagai
明敏 熊谷
Suigen Kiyou
帥現 姜
Masamitsu Ito
正光 伊藤
Yoshihito Kobayashi
嘉仁 小林
Iwao Tokawa
巌 東川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】欠陥の少ない薄膜化レジストパターンを形成す
る。 【解決手段】石英ガラス基板10上にCr膜11が形成
されている基体上にポジレジスト12を膜厚約500n
mになるよう塗布する。(図1(a))。次いで、レジ
スト12に対してパターンの露光を行う。(図1
(b))。次いで、レジスト厚膜12の全面に対してエ
ッチング(CDE)を行い、レジスト膜厚を280nm
まで減少させる(図1(c))次いで、通常の現像と同
様に、0.21N(TMAH)を用いてレジスト12の
現像を行った(図1(d))。次いで、レジスト12を
マスクとしてクロム膜11に対してドライエッチングを
行った後(図1(e))、レジスト12を剥離する(図
1(f))。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄い膜厚のレジス
トパターンを形成するためのレジストパターン形成方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体産業や液晶産業におけるパ
ターンの微細化の進展は著しく、パターン微細化に向け
て描画装置の高精度化,高分解能化、または現像,エッ
チングといったプロセスの改良、そして高感度,高解像
性レジストの開発等が積極的に行われている。
【0003】しかし、レジストパターン微細化に伴い、
高アスペクト比によるパターン倒れやマイクロローディ
ング効果が新たな問題として浮上している。そこで近年
は、レジストパターンのアスペクト比を低くするため
に、平坦化技術の適用やエッチング条件の改善等によ
り、レジストの薄膜化を指向する動きが活発である。
【0004】しかし、レジストの薄膜化は実用的な観点
からいえば欠陥の増大という重大な問題を内包してい
る。レジスト中のダストやゲル成分、或いは回転塗布時
に巻き込む気泡などが原因と考えられるピンホール発生
が、薄膜化により顕著になるという問題がある。実際、
レジスト膜厚が薄くなるに従って、指数関数的にピンホ
ール数が増大する。
【0005】また、レジストの塗布には、主に回転塗布
方法が用いられている。しかし、回転塗布方法で薄いレ
ジスト膜を形成する場合、膜厚分布を均一に保つのが非
常に難しいという問題がある。レジストの膜厚ばらつき
は、そのままパターン寸法のばらつきに反映されて寸法
均一性の悪化を招く。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、レジ
ストの薄膜化に伴い、ピンホール数が増大するという問
題がある。また、膜厚分布が均一な薄膜化レジストを形
成することが困難であるという問題があった。本発明の
目的は、薄膜化レジストパターンの形成における欠陥の
低減及び膜厚の均一化を図り得るレジストパターン形成
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
[構成]本発明は、上記目的を達成するために以下のよ
うに構成されている。 (1) 本発明(請求項1)のレジストパターン形成方
法は、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、前記レジ
スト膜の所定領域を露光する工程と、前記レジスト膜の
表面層を均一な厚さで除去し、レジスト膜の膜厚を薄く
する工程と、薄くされた前記レジスト膜を現像する工程
とを含むことを特徴とする。 (2) 本発明(請求項2)のレジストパターン形成方
法は、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、レジスト
膜の所定領域を露光する工程と、ケミカル・ドライ・エ
ッチング(Chemical Ion Etching;CDE)によって前
記レジスト膜の表面層を均一な厚さで除去しレジストの
膜厚を薄くする工程と、薄くされた前記レジスト膜を現
像する工程とを含むことを特徴とする (3) 本発明(請求項3)のレジストパターン形成方
法は、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、前記レジ
スト膜の所望領域を露光する工程と、反応性イオン・エ
ッチング(Reactive Ion Etching;RIE)によって前
記レジスト膜の表面層を均一な厚さで除去しレジスト膜
の膜厚を薄くする工程と、前記レジスト膜を現像する工
程とを含むことを特徴とする。 (4) 本発明(請求項4)のレジストパターン形成方
法は、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、前記レジ
スト膜の所望領域を露光する第1の露光工程と、前記レ
ジスト膜の全面を露光して該レジスト膜の表面層を感光
する第2の露光工程と、前記レジスト膜の感光された表
面層を除去して薄くする第1の現像工程と、前記第1の
露光工程で定まる所望のパターンで表面層の除去された
前記レジスト膜を残す第2の現像工程とを含むことを特
徴とする (5) 本発明(請求項5)のレジストパターン形成方
法は、基体上にレジスト膜を塗布する工程と、前記レジ
スト膜の全面を露光して該レジストの表面層を感光する
第1の露光工程と、前記レジスト膜の所望領域を露光す
る第2の露光工程と、前記レジスト膜の感光された表面
層を除去し薄くする第1の現像工程と、第2の露光工程
で定まる所望のパターンで表面層の除去された前記レジ
スト膜を残す第2の現像工程とを含むことを特徴とす
る。 (6)基体上にレジストを塗布するに際し、前記レジス
ト膜の膜厚変位,ピンホールが少ない条件でレジストを
塗布することを特徴とする。
【0008】本実施形態のレジストパターン形成方法
は、これらに限定されるものではない。例えば、Crマ
スクブランクス,ウェハプロセス,位相シフトマスク制
作プロセス,或いは液晶製作工程などに適用可能であ
る。
【0009】[作用]本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。先ず、本発明の概略を説明す
る。ピンホール等の欠陥及び膜厚分布が少ない既知の条
件を用いて所望の膜厚より厚く、レジストを塗布する。
そして、所望パターンを露光した後に、レジスト表面層
を所望の膜厚になるまで除去して、薄膜化レジストを得
る。
【0010】つまり、厚膜でレジスト塗布を行うことに
より、ピンホール欠陥を抑えることができ、レジスト膜
厚の面内均一性についても面内のばらつきの小さい優れ
たレジスト膜を作成することができる。そして、欠陥等
の少ない膜をエッチングの面内均一性が一般によい条件
でCDE,又はRIEといったエッチングを行うことに
よって、レジストの薄膜化を図る。また、かかる工程に
よって新たにピンホールが生じることもない。
【0011】本発明のレジストパターン形成方法では、
レジストのエッチングレートの再現性が非常に高いこと
を利用する。エッチング時間やガス種,圧力,パワー,
流量比等のエッチング条件を制御することにより、所望
の膜厚のレジスト膜を塗布時の膜厚ばらつきいないで再
現性良く短時間で得ることが可能である。ばらつきの少
ない厚さのレジスト膜を得たい場合には、エッチングに
おいて使用されるCF4 やO2 ガスの流量、圧力を減ら
してエッチングレートを遅くし、エッチング時間を長く
する。かかる方法により、より正確な膜厚コントロール
を行うことが可能となる。
【0012】上記方法により例えば、通常のスピンコー
ト法では得ることが不可能な100nm以下の膜厚のレ
ジスト膜、また例えば面内均一性の良い50nmの厚さ
のレジスト膜を容易に得ることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。 [第1実施形態]図1は本発明の第1実施形態に係わる
レジストパターンの形成を示す工程断面図である。
【0014】先ず、6インチ石英ガラス基板10上に形
成されているCr膜11上に、レジストコーターを使用
して、電子線用化学増幅ポジレジスト12を膜厚約50
0nmになるよう回転塗布する(図1(a))。なお、
レジスト12の塗布は、ピンホール等の欠陥及び面内膜
厚分布が少ない既知の条件を用いて行う。その後、必要
に応じて、ベーキング、クーリングを行いレジスト12
中の溶剤を除去する。
【0015】次いで、電子線描画装置を用いてレジスト
12に対してパターンの描画(露光)(50keV,8
μC/cm2 )を行う(図1(b))。その後、溶解防
止基の分解反応を促進するため、ベーキング,クーリン
グを行う。
【0016】次いで、CF4 ガスとO2 ガスとを約1:
1の割合で混合したガスに対してマイクロ波放電させて
プラズマを生成し、このプラズマを用いてレジスト12
の全面に対してエッチング(CDE)を行い、レジスト
膜厚を280nmまで減少させる(図1(c))。
【0017】エッチング条件を、放電パワー300W,
全圧力20Pa,CF4 /O2 =200/200scc
mとすると、レジストのエッチングレートは16nm/
minとなった。初期のレジスト膜厚は、500nmで
あったので、例えば280nmのレジスト膜厚を得るの
に約15分エッチングを行った。
【0018】次いで、通常の現像と同様に、アルカリ現
像液、例えば0.21N TMAH(TetraMethylAmmon
iumHydrooxide )を用いてレジスト12の現像を行った
(図1(d))。次いで、レジスト12をマスクとし
て、クロム膜11に対してドライエッチングを行った後
(図1(e))、レジスト12を剥離した(図1
(f))。
【0019】薄膜化レジストと通常の厚膜レジストを用
いて形成されたL/S系パターンにおけるCr膜のパタ
ーン幅の確認を行った。パターン描画後膜厚を薄くせず
に作成したサンプルは、0.15μmまでしか解像して
いなかった。それに対し、描画後レジストの薄膜化を図
ったサンプルは0.13μmまで解像しており、解像性
が向上していることが確認できた。
【0020】また、レジストの全面検査を行った結果、
ピンホール数も0.3μmレベルのものが3個存在する
程度であった。比較のため通常の方法で作成したレジス
トマスクにでは1個あったので、両者の間に有意な差は
ほとんど生じていない。また、比較のためレジストを最
初から280nmの膜厚で塗布した場合のピンホール数
は、160個に増加するという結果が得られた。
【0021】以上述べたようにレジストを塗布した後、
必要に応じて、ベーキング,クーリングを行った後、パ
ターン描画を行い、レジストに対してCDEを行いレジ
ストを薄膜化することによって、ピンホール数を増加さ
せずパターンの解像性も向上する結果を得られた。
【0022】なお、エッチングガスは、レジストの組成
により適宜使い分ける。例えば、O2 ,NO,CO,H
2 O,NOx ,F2 ,H2 ,Cl2 ,He,Ne,Ar
等のガスを用いることができる。また、これらのガスを
混合して使用することも可能である。ガスの種類によっ
てレジストの表面状態や特性が変化することもあり得る
ので、適宜選択して使用する。
【0023】また、本実施形態のレジスト膜エッチング
工程は、CDEに限定されるものではなく、RIE等の
エッチング法を用いてもレジスト膜の薄膜化を図ること
は可能である。
【0024】[第2実施形態]本実施形態では、第1実
施形態と異なるレジスト薄膜を形成する方法について説
明する。図2は、本発明の第2実施形態に係わるレジス
トパターンの形成を示す工程断面図である。
【0025】先ず、6インチ石英ガラス基板10上に形
成されているCr膜11上に、レジストコーターを使用
して、電子線用化学増幅ポジレジスト12を膜厚約50
0nmになるよう回転塗布する(図2(a))。なお、
レジスト12の塗布は、ピンホール等の欠陥及び膜厚分
布が少ない既知の条件を用いて行う。その後、必要に応
じてベーキング、クーリングを行い、レジスト12中の
溶剤を除去する。
【0026】次いで、電子線描画装置を用いてレジスト
12に対してパターンの描画(露光)(50keV,8
μC/cm2 )を行う(図2(b))。その後、溶解防
止基の分解反応を促進するため、ベーキング,クーリン
グを行う。
【0027】次いで、電子線露光装置を用いて、50k
eV,2μC/cm2 の条件で、レジスト12を全面露
光し、表面層のみを感光させる(図2(c))。そし
て、アルカリ現像液を用いて露光されたレジスト12表
面層を除去し、レジスト12膜厚の薄膜化を図る。そし
て、アルカリ現像液でパターンの現像を行う(図2
(d))。
【0028】次いで、レジスト12をマスクとして、ク
ロム膜11に対してドライエッチングを行った後(図2
(e))、レジストを剥離する(図2(f))。現像
後、パターンの確認を行ったところ、L/S系,Hol
e系共に良好な仕上がりを示し、解像性の向上を確認す
ることができた。
【0029】また、ピンホール数についても、本実施形
態で得られた薄膜化レジスト膜ではピンホール数が平均
1個しか存在しなかった。本実施形態によれば、欠陥の
少ない条件で塗布されたレジストに対してパターンを描
画した後にレジスト表面層全面を露光して、現像するこ
とによってピンホール数が少なく、膜厚分布が均一な薄
膜化レジストを得ることができる。
【0030】なお、パターンを露光する工程と、レジス
トの全面を露光する工程について、工程順序を逆に行っ
ても同様の効果が得られる。なお、表面層を感光させず
に現像を行った場合でも、レジストの膜厚を減少させる
ことができる。しかし、現象させるには長時間現像液に
浸さなければならず、パターン寸法等が設計寸法からず
れる等の好ましくない現象が生じる本発明は上記実施形
態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態で
は、Crマスクブランクスの形成について説明したが、
ウェハプロセスや位相シフトマスク制作プロセスなどに
適用しても良い。また更には、液晶製作工程においても
適用可能である。その他、本発明は、その要旨を逸脱し
ない範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、欠
陥の少ない条件で基体上に塗布されたレジストに対して
パターンを描画した後,レジスト全面を均一にエッチン
グして薄膜化レジストを形成することによって、膜厚の
面内均一性が優れ、ピンホール数が少なく欠陥の少ない
薄膜化レジストパターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態のレジストパターン形成方法を示
す工程断面図。
【図2】第2実施形態のレジストパターン形成方法を示
す工程断面図。
【符号の説明】
10…石英ガラス基板 11…Cr膜 12…レジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正光 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 小林 嘉仁 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 東川 巌 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 前記レジスト膜の所定領域を露光する工程と、 前記レジスト膜の表面層を均一な厚さで除去し、レジス
    ト膜の膜厚を薄くする工程と、 薄くされた前記レジスト膜を現像する工程とを含むこと
    を特徴とするレジストパターン形成方法。
  2. 【請求項2】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 レジスト膜の所定領域を露光する工程と、 ケミカル・ドライ・エッチングによって前記レジスト膜
    の表面層を均一な厚さで除去しレジストの膜厚を薄くす
    る工程と、 薄くされた前記レジスト膜を現像する工程とを含むこと
    を特徴とするレジストパターン形成方法。
  3. 【請求項3】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 前記レジスト膜の所望領域を露光する工程と、 反応性イオン・エッチングによって前記レジスト膜の表
    面層を均一な厚さで除去しレジスト膜の膜厚を薄くする
    工程と、 前記レジスト膜を現像する工程とを含むことを特徴とす
    るレジストパターン形成方法。
  4. 【請求項4】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 前記レジスト膜の所望領域を露光する第1の露光工程
    と、 前記レジスト膜の全面を露光して該レジスト膜の表面層
    を感光する第2の露光工程と、 前記レジスト膜の感光された表面層を除去して薄くする
    第1の現像工程と、 前記第1の露光工程で定まる所望のパターンで表面層の
    除去された前記レジスト膜を残す第2の現像工程とを含
    むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
  5. 【請求項5】基体上にレジスト膜を塗布する工程と、 前記レジスト膜の全面を露光して該レジストの表面層を
    感光する第1の露光工程と、 前記レジスト膜の所望領域を露光する第2の露光工程
    と、 前記レジスト膜の感光された表面層を除去し薄くする第
    1の現像工程と、 第2の露光工程で定まる所望のパターンで表面層の除去
    された前記レジスト膜を残す第2の現像工程とを含むこ
    とを特徴とするレジストパターン形成方法。
  6. 【請求項6】基体上にレジスト膜を塗布するに際し、前
    記レジストの膜厚の面内変化,ピンホールが少ない条件
    でレジストを塗布することを特徴とする請求項1〜5の
    何れかに記載のレジストパターン形成方法
JP12425997A 1997-05-14 1997-05-14 レジストパターン形成方法 Pending JPH10312066A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008304689A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Toppan Printing Co Ltd パターン形成方法、インプリントモールド、フォトマスク
CN111913359A (zh) * 2020-08-05 2020-11-10 苏州科韵激光科技有限公司 一种光刻修复方法及装置

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JP2008304689A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Toppan Printing Co Ltd パターン形成方法、インプリントモールド、フォトマスク
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