JPS5984427A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS5984427A
JPS5984427A JP19411182A JP19411182A JPS5984427A JP S5984427 A JPS5984427 A JP S5984427A JP 19411182 A JP19411182 A JP 19411182A JP 19411182 A JP19411182 A JP 19411182A JP S5984427 A JPS5984427 A JP S5984427A
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JP
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resist
radiation
layer
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positive
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JP19411182A
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JPH03765B2 (ja
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Masaru Sasako
勝 笹子
Kazuhiko Tsuji
和彦 辻
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094Multilayer resist systems, e.g. planarising layers

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 本発明はパターン形成方法とくに放射線感応樹脂を用い
たパターン形成方法に関する。
従来例の構成とその問題点 集積回路の高集積化、高密度化は従来のリング2フイ技
術の進歩により増大してきた。その最小線幅も1μm前
後となってきておシ、この加工線幅を達成するには、高
開口レンズを有した縮小投影法により紫外線露光する方
法、基板上に直接描画する電子ビーム鋸光法;X線を用
いたプロキシミティ露光法があげられる。しかし、いず
れの方法もスループットを犠牲にすることなく良好な線
幅制御と高解像度及び良好な段差部のカバレジを同時に
得ることh必然的に凹凸が発生し、放射線感応性樹脂(
以後、レジストと略)を塗布した後では、凹凸部におけ
るレジストの膜厚差が発生し、良好な線幅制御が不可能
となる。
このことを第1図を用いて説明する。第1図は従来法に
より単層レジスト膜を段差部へ塗布し、その段差部に対
して交叉してパターニングを行なった状態を示したもの
である。第1図aは半導体基板等の基板1上に配線等の
階差物2が形成されておりその上にレジスト3が塗布さ
れた状態の断面図である。この場合、段差部2がない平
坦な基板1上のレジスト3の膜厚をtRlの厚さに塗布
した時、段差物2上のレジスト3の膜厚は、レジスト自
身の粘性と塗布時の回転数により膜厚tR2に決定され
る。この時tl””R2にすること、つまり凹凸部での
レジスト膜の膜厚差を皆無にすることは物理的に不可能
である。このようにt□1\’R2の膜厚においてパタ
ーンを形成した場合の平面図を第1図すに示す。
これは、段差物パターン2に対して直角に交叉してレジ
ストパターン3を形成すると、レジストパターン3の膜
厚tR1の位置でパターン幅がtlと決定されると、膜
厚tH2の位置ではtRl〉tR2という関係があるた
め、パターン幅はt2とでかつtl〉t2となり段差部
における寸法変換差が発生してしまう。つまり、非常に
微細パターンになると良好な線幅制御が得られず、更に
段差物2のエツジ部2aでは実質上、平坦部の膜厚tR
1より厚くなるため解像度が低下する。一般に解像度は
レジストの膜厚が薄くなればなるほど向上する。
これは放射線自身の波長によって微細間隙になると干渉
1回折現象のため入射するエネルギーが減衰してしまう
ためである。つまり段差物上のレジスト膜厚差を少なく
するために、ただ単にレジストを厚く塗布し見掛は上の
レジスト膜厚差を軽減しようとしても解像度が低下する
ためにパターン形成−ヒ好ましくない。
このような従来の単層レジストによる段差上での解像度
1寸法変換差の値を向上するために三層構造レジスト法
などが提案されている。この方法を第2図を用いて説明
する。基板1上に段差部2が形成され有機膜例えばフォ
トレジスト4が厚く塗布され(第2図a)、更に有機膜
4上に無機膜層例えばプラズマ酸化硅素膜など5を形成
後、最上層にレジスト6を薄く塗布する(第2図b)。
次にンジスト層6をパターニングしレジストパターン6
aを得る(第2図C)。レジストパターン6aを介して
ドライエツチング技術を用いて無機膜層パターン5aを
得る(第2図d)。
最後にレジストパターン6a、無 介して酸素系ガスプラズマにて有機膜パターン4aを形
成する方法である。
この三層構造レジストによるパターン形成では最上層の
レジスト6を薄く出来るため解像度が良く、しかも最下
層の有機膜層4を厚く塗布している/ζめ基板1上の段
差2の影響なくレジストパターン6aが得られるため寸
法変換差が少ない。しかしドライエツチング技術上の終
点検出や、エツチング条件が多層にわたるために難しり
、シかも工程時間が長くかかり量産上,経済上好ましく
ない0 発明の目的 そこで、従来のように単層レジストを、凹凸を有する実
際の集積回路上にパターン形成する際に障害となる、パ
ターン寸法変換差とそれに伴なう解像度の低下を防ぎ、
三層構造レジストによるパターン形成方法の経済性,量
産性上の欠点を克服するパターン形成方法を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成 本発明は、レジストの膜厚を厚く塗布しながらも、段差
部におけるパターン寸法変換差を少なくし、かつ解像度
の低下を防ぐために、レジストを2層に塗布することに
より厚く塗布しながらかつ最初に塗布したレジスト膜全
面に放射線感応させ熱処理を加えて、更に第2のレジス
ト膜を塗布する際に、第1のレジスト膜との溶解混合を
防ぐため第1のレジスト膜表面に第2のレジストを分離
し、再溶解を防止するための処理をハロゲン化合物溶液
を用いて施こし、最後に第1,第2のレジスト膜に同時
にパターンを形成しようとするパターン形成方法を提供
しようとするものである。
本発明者らは、数々なる実験から前述の放射線反応した
レジスト膜表面に、溶液を用いて、第2のレジストと分
離が可能でかつ現像性を失なわさない変質層の形成を見
い出した。前述の変質層の形成として、本発明者らは、
特願昭67−41273号にてCF4プラズマ照射にす
る方法を提案した。しかるに、この方法による変質層膜
は、基板内の均一性や、変質層形成時に現像性を失なわ
せない条件は、非常に不安定で時間的制御性に欠けてお
り、更にインラインプロセス処理には不向きであった。
そこで我々は、再現性良く、かつインラインプロセスつ
まシ、レジスト塗布装置内で処理できる変質層の形成と
して、ハロゲン化合物例えばCF  CCt F−CC
1F2.CCt3F。
41     2 CC14,SF6溶液などをスピンオン処理することに
よって変質層が形成されることを見い出した。
これはハロゲン化合物溶液をスピンオン処理することで
レジスト表面からハロゲン化合物中の特にフッ素等の元
素が膜中に拡散されるために、フッ素等による変質層が
形成されると考えられる。
実施例の説明 本発明の実施例を第3図を用いて詳細に説明する。実施
例としてポジ形レジストの特にポジ形紫外線レジスト(
以後、ポジUVレジスト)を例にとって説明する。半導
体基板等の基板1上にポジUVレジストアを配線等の段
差物2の膜厚より厚く塗布し表面を平坦にし、ソフトベ
ーキングを施こす(第3図a)。次にポジUVレジスト
7にUV光10を全面照射することによって感光したポ
ジUVレジスト7aにするC第3図b)。そして更に感
光したポジUVレジス)7aに感光反応が低下しない程
度の熱処理を行ない、更にタロゲン化合物溶液たとえば
C1’4. CCt2F *CClF2゜CCt4又は
SF6液をポジUVレジスト層7a上にスピン・オンあ
るいはディップ法において処理してポジUVレジスト変
質層7bを形成する(第3図C)。
次に第1層目のポジUVレジスト7と同タイプの第2の
ポジUVレジスト8を第1のポジUVレジストの変質層
7−b上に塗布しベーキングを施こす。この際、変質層
7bが形成されているため、第1.第2のポジUVレジ
スト7.8における第2のポジUVレジスト8の塗布時
の溶解がなく分離した形で積層形成が可能である(第3
図d)。
次にパターンを有したマスク9によシ光しゃへい第3図
h)。そして紫外線照射部以外の第2のポジUVレジス
ト8a、第1のポジUVレジスト7c、7dを残して現
像除去する(第3図f)。
これら一連の工程をえて、レジスト厚を厚く塗布しなが
らも微細パターンを、かつ段差部における寸法変換差を
少なくすることができる。
このことをもっと詳細に説明する。第4図に単層レジス
ト(ポジ形)の照射特性a1本発明にかカルパターン形
成方法によるレジストの照射特性すを示した。第4図a
は、従来例によZポジUVレジストのみの照射特性で第
1図aや第3図aに示すtRlあるいはtl を厚くし
ていくと完全に現像しうる露光エネルギETは大きくな
る。次に第4図すは、本発明にかかるパターン形成方法
による2層ポジUVレジストの照射特性で第1層、第2
層膜厚(t 1+ t 2 )  (第3図参照〕を厚
くしても完全に現像しうる露光エネルギーはほとんど変
化量がない。つまり、第1層目のポジUVレジストが感
光しているため、選択性が高く、感度の低下がないこと
を証明している。このことはレジスト厚の変動に露光エ
ネルギーが依存しないので段差部におけるレジスト厚の
変動にもかかわらず、パターン幅変動率が少ないという
ことである。本発明の実施例〔第3図参照〕と第4図の
照射特性の結果、段差物パターン2上にパターニングし
たパターン3は、従来法によると第5図の点線のごとく
なるが、本発明によるパターン形成方法を用いると第5
図の実線のごとく寸法変化が少なくなった。
実施例において、第1.第2のレジストの膜厚条件は、
下地である基板の凹凸の段差量によって定めるべきであ
る。そしてレジストの種別に関しても、X線、電子ビー
ム、イオンビーム゛、紫外線。
遠紫外線のいずれに関しても本発明を適用できることは
明確である。さらに、第1.第2のレジストとして放射
線反応機構は異なるが、同一現像液で現像可能なもので
あると好都合である。また実施例において、第3図すの
工程とCの工程が前後逆になっても本発明は可能である
ことはいうまでもない。
さらに本発明の変質層形成にもとすく具体例を第6図を
もって詳細に説明する。第6図は、横軸に第1のレジス
ト膜厚tR1,ここではAZl 470(シップレイ社
)で、縦軸には第2のレジスト同じくAZ147o (
シップレイ社)を塗布した総合膜厚tR(”tl(1+
tR2を示した。実線は単層レジストの塗布特性2点線
はさらに第2のレジスト1.0μm塗布した場合であり
、一点鎖線はtRlを1.5μm 、二点鎖線は’R1
を2.0μm厚とした時の理論値、各プロット点は実験
値である。なお変質層形成には、CC42F−CCtF
2溶媒を100秒間スピンオン処理した。第6図から理
論値に各プロット点がのっておりこれは第1.第2のレ
ジストの溶解がないことを示している。例えば、前述の
ハロゲン化合物溶液処理による変質層形成がない場合、
tRlを1.071 In 、 t R2を1.0μm
 とした時の総合膜厚tRoは、1.2μm程度に薄く
なり第1゜第2のレジストの分離はされず膜厚の均一性
は3Q係と悪くなる。本発明では、同様の膜厚条件(t
 R1; 1.Oprn 、 tl2 i 1.011
m )では、総合膜厚tROが2.0μmと2層膜厚を
合わせた厚さとなり、かつ膜厚の均一性は5チ以内と、
第1.第2のレジストの溶解がなかった。
発明の効果 以上のように本発明によると、レジストを厚く塗布する
ことで、段差部の凹凸を軽減することができ、かつその
上で段差部におけるパターン幅変動率を減少させ、解像
度、感度の低下がない。またレジスト膜厚が厚いため耐
ドライエツチング特性が良好となる。またプラズマ処理
がないためにインラインでパターン形成が可能なため量
産性。
経済性にも優れた方法である。つまシ本発明は今後の微
細化−\の半導体集積回路の製造に重要な価値を発揮す
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図aは従来の単層レジスト法による段差部ヘパター
ニングした断面図、同すは同aの平面図、第2図a −
eは従来の三層構造レジスト法の工程断面図、第3図a
 −fは本発明の一実施例にかかるパターン形成方法の
工程図、第4図a、bは従来例と本発明による照射特性
図、第5図は本発明の実施例にかかるパターン平面図、
第6図はレジスト塗布時の膜厚を示す特性図である01
・・・・・・基板、2・・・・・・段差物、7・・・・
・・ポジレジスト、7a・・・・・・感光レジスト、7
b・・・・・・変質層、8・・・・・・ポジレジスト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏男ほか1名第1図 第2図 第2図 ム 第3図 第3図 第4図 り丁 露光エネ7レギ一 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に第1の放射線感応性樹脂を塗布する工程
    と、放射線照射を行ない、前記第1の放射線感応性樹脂
    膜を放射線反応させる工程と、前記放射線反応した前記
    第1の放射線感応性樹脂にハロゲン化合物溶液にて表面
    処理をして変質層を形成する工程と、前記表面処理を施
    こした第1の放射線感応性樹脂上に、第2の放射線感応
    性樹脂を塗布し、選択的に放射線照射を行なう工程と、
    現像処理により前記第1.第2の放射線感応性樹脂膜を
    選択的に除去して放射線感応性樹脂パターンを形成する
    工程とを含むパターン形成方法。
  2. (2)第1及び第2の放射線感応性樹脂を、同一放射線
    反応機構を有するものを用いたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載のパターン形成方法。
  3. (3)第1および第2の放射性感応樹脂が、放射線反応
    機構は異なるが同一現像液で現像可能な放射性感応樹脂
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    パターン形成方法。
JP19411182A 1982-11-04 1982-11-04 パタ−ン形成方法 Granted JPS5984427A (ja)

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JPH03765B2 JPH03765B2 (ja) 1991-01-08

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6266630A (ja) * 1985-09-19 1987-03-26 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
GB2442030A (en) * 2006-09-19 2008-03-26 Innos Ltd Resist exposure and patterning process

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6266630A (ja) * 1985-09-19 1987-03-26 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
GB2442030A (en) * 2006-09-19 2008-03-26 Innos Ltd Resist exposure and patterning process

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