JPS61179535A - Layered structure resist and pattern forming method applying it - Google Patents

Layered structure resist and pattern forming method applying it

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JPS61179535A
JPS61179535A JP60015949A JP1594985A JPS61179535A JP S61179535 A JPS61179535 A JP S61179535A JP 60015949 A JP60015949 A JP 60015949A JP 1594985 A JP1594985 A JP 1594985A JP S61179535 A JPS61179535 A JP S61179535A
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water
photosensitive resin
pattern
resist
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勝 笹子
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政孝 遠藤
Kenichi Takeyama
竹山 健一
Noboru Nomura
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    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

Abstract

PURPOSE:To exclude the effects caused by the removing liquid in the process of melting and removing of the contrast enhanced layer and the resist and omit the complicated removing process, by forming the laminated structure of the photosensitive resin and the soluble organic film which is layered on the photosensitive resin, contains the diazo compound with bleaching or discoloring property caused by radiation and is removed by the developer of photosensitive resin. CONSTITUTION:The laminated structure is formed with the photosensitive resin and the soluble organic film which is laminated on the photosensitive resin for pattern forming, and added bleaching or discoloring property caused by radiation. In the deionized water of 100cc, for example, 10g weight of pullulan being polysaccharide and about 0.2g weight of diazo compound with bleaching for the wave length region from 436nm to 365nm are dissolved. This aqueous solution is in gelled state or insoluble so that it contains no precipitate and is very clean. On the ordinary resist of 1.5mum thickness, this aqueous solution is spread to form a 0.5mum thick film and the two-layered structure is completed.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は放射線たとえば紫外線に対して漂白作用を付
加させ完全に漂白した後の透過率が高くなる〔横軸露光
エネルギ(3)、縦軸透過率(7)とした特性式、Y=
AX+Bとした場合Aが大で、Bが小なる傾向〕性質を
有し、更に水溶性であるパタ−ン形成有機膜を用いて、
従来の露光方法による解像度の向上を改善する微細パタ
ーン形成に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application This invention adds a bleaching action to radiation, such as ultraviolet rays, and increases the transmittance after complete bleaching [horizontal axis: exposure energy (3), vertical axis: transmittance] The characteristic equation (7), Y=
When AX + B, A tends to be large and B tends to be small.
The present invention relates to fine pattern formation that improves the resolution achieved by conventional exposure methods.

従来の技術 集積回路の高集積化、高密度化は従来のりソグラフィ技
術の進歩により増大してきた。その最小線幅も1μm前
後となってきており、この加工線幅を達成するには、高
開口レンズ(高NA)を有した縮小投影法により紫外線
露光する方法、基板上に直線描画する電子ビーム露光法
、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、スループットを犠牲にすることなくパターン形成
するには前者の縮小投影法により紫外線露光する方法が
最良である。しかし紫外線露光の解像度Rは、次式のレ
ーレス則で示される。
BACKGROUND OF THE INVENTION The high degree of integration and density of integrated circuits has increased due to advances in conventional lithography technology. The minimum line width has become around 1 μm, and in order to achieve this processed line width, there are two methods: ultraviolet exposure using a reduction projection method with a high aperture lens (high NA), and an electron beam that draws a straight line on the substrate. Examples include exposure method and proximity exposure method using X-rays. However, in order to form a pattern without sacrificing throughput, the former method of ultraviolet exposure using a reduction projection method is best. However, the resolution R of ultraviolet exposure is expressed by the following Rayles law.

R−〇、6×λハ、Ax(1+1/m)  ・・・・・
・・・・ (1)λ;波長 N、A ;レンズ開口度 m;倍率 解像度を向上するには、短波長化、高N、A化が考えら
れるが、現在可能な光学系の性能は例えば、波長ノが3
66nm(i−ライン)、N、Aが0.4 とすると解
像度Rは0.6μmとなり、電子ビーム露光法、X線露
光の解像度より劣るとされている。
R-○, 6×λc, Ax (1+1/m)...
...... (1) λ; wavelength N, A; lens aperture m; magnification In order to improve the resolution, shorter wavelength, higher N, and A can be considered, but the performance of currently available optical systems is, for example , the wavelength is 3
When 66 nm (i-line) and N and A are 0.4, the resolution R is 0.6 μm, which is said to be inferior to the resolution of electron beam exposure and X-ray exposure.

しかし、1983年、米国GE社のB 、F 、Gr 
if fingらはパターン形成用のレジスト上に光強
度プロファイルのコントラストを促進させるコントラス
ト・エンハンスド層を積層することにより、解像度及び
パターン形状の改善を図る方法を発表した( Cont
rast Enhancecl Photolitho
giaphy。
However, in 1983, GE's B, F, Gr.
If fing et al. announced a method to improve the resolution and pattern shape by laminating a contrast-enhanced layer that promotes the contrast of the light intensity profile on the resist for pattern formation (Cont.
last Enhancecl Photolitho
Giaphy.

B 、F 、Griffing at al 、工EE
E −ED 、VOL 。
B,F,Griffing at al,Eng.
E-ED, VOL.

EDL−4,A 1 、 Jan 、1983 )。彼
らによると通常の縮小投影法(λ; 436 nm 、
 N 、 A ; 0.32)で0.4μmまでの解像
が可能と報告している。
EDL-4, A1, Jan, 1983). According to them, the normal reduced projection method (λ; 436 nm,
It is reported that resolution of up to 0.4 μm is possible with N, A; 0.32).

発明者らの研究の結果、コントラストをエンハンスする
だめのパターン形成有機膜の特性は次のようでなければ
ならないことが判明した。
As a result of research by the inventors, it has been found that the characteristics of a patterned organic film to enhance contrast must be as follows.

第3図にて、まず、光による露光たとえば一般的に縮小
投影法における問題点について述べる。
Referring to FIG. 3, first, problems in light exposure, such as the reduction projection method in general, will be described.

縮小投影露光法における出力の光強度プロファイルは、
その光学レンズ系により加工される。説明するとレチク
ル5を通し露光4した場合〔第3図A〕、回折のない理
想的な入力光強度プロファイルは完全な矩形波といえ、
そのコントラストCは次式で 示される。その時、コントラストCは100%となる〔
第3図B〕。その入力波形は光学レンズを通過すること
で、その光学レンズ系の伝達関数によって〔第3図C〕
、フーリエ変換された後、出力波形として余弦波の形状
に近くなりコントラストCも劣化する。このコントラス
トの劣化はパターン形状、例えば解像度及びパターン形
状に大きく影響する。ちなみにレジストパターン解像に
項二′ 一′なりパターン形成が不能となる。
The output light intensity profile in the reduction projection exposure method is
Processing is performed using the optical lens system. To explain, when exposure 4 is performed through the reticle 5 [Fig. 3A], the ideal input light intensity profile without diffraction can be said to be a perfect rectangular wave.
The contrast C is expressed by the following formula. At that time, contrast C becomes 100% [
Figure 3B]. The input waveform passes through an optical lens and is determined by the transfer function of the optical lens system [Figure 3C]
, after being Fourier transformed, the output waveform becomes close to the shape of a cosine wave, and the contrast C also deteriorates. This deterioration of contrast greatly affects pattern shape, such as resolution and pattern shape. Incidentally, if the resist pattern resolution becomes 2' or 1', pattern formation becomes impossible.

そこで、第4図に示す特性曲線、つまり露光時間(露光
エネルギー)の小なる領域では紫外線に対する透過率が
小さく(111!1ioの増加が少ない)、露光エネル
ギーの大なる領域では紫外線に対する透過率が大きい(
I!na!の増加が多い)傾向のレジスト膜を用い、こ
の膜に前述の第3図りに示す出力波形を通過させること
によりコントラストC値が増大する傾向が発見される。
Therefore, in the characteristic curve shown in Figure 4, in the region where the exposure time (exposure energy) is small, the transmittance to ultraviolet rays is small (the increase in 111!1io is small), and in the region where the exposure energy is large, the transmittance to ultraviolet rays is small. big(
I! Na! By using a resist film with a tendency of increasing the contrast C value and passing the output waveform shown in the third diagram above through this film, it was discovered that the contrast C value tends to increase.

これを更に定量的に説明するため、米国IBM社のF、
H,Dtllらの報告(Characterizati
on of Po5itivePhctcresist
、 F、H,Dill et al、 IEEE −E
D、 VOL、 ED−22,A7. Tuly、 1
975 )の中でポジレジストの露光吸収項Aにあられ
されるパラメータを使用する。一般的にAは示され、コ
ントラストエンハンスにはA値が犬なる傾向が望ましい
。Aを犬なる傾向にするにはd(膜厚)を薄く、T (
0) (初期透過率)、T(→(最終透過率)の比が犬
になることが必要である。
In order to explain this more quantitatively, we will discuss IBM's F,
A report by H., Dtll et al. (Characterizati
on of Po5itivePhctcrist
, F.H., Dill et al., IEEE-E
D, VOL, ED-22, A7. Tuly, 1
975), the parameters given in the exposure absorption term A of the positive resist are used. Generally, A is indicated, and it is desirable that the A value tends to be small for contrast enhancement. To make A have a dog-like tendency, d (film thickness) should be made thin and T (
0) (initial transmittance), T(→(final transmittance)) must be in the same ratio.

ところで、前記GE社の発表ではコントラストエンハン
スド層の材料に関しては未だ公表はされていない。第2
図を用いて従来のGE社のGriffingらのコント
ラストエンハンスドリソグラフィー(略、CEL )を
用いたパターン形成プロセスについて説明する。基板1
上にレジスト2を回転塗布する〔第2図a〕。次にレジ
スト2上にコントラストエンハンスドレイヤー(CEL
)3を回に塗布する〔第2図b〕。そして、縮小投影法
により選択的に紫外線露光4する〔第2図C〕。このと
き、レジスト2の一部も選択露光される。そして、CE
L3全体を除去する〔第2図d〕。そして最後に通常の
現像処理を施こしレジスト2のパターン形成を行なう〔
第2図E〕。以上のような方法ではCELの具備すべき
条件は、コントラストエンハンスする特性とともに下層
であるパターン形成用のレジスト2との溶解を防止する
ことと、CEL3を除去する際の除去液がレジスト2の
特開を劣化させないことがあげられる。この具備すべき
条件によって材料構成に多大なる別約をうける。さらに
、CELの除去工程というプロセス的観点よりみて、複
雑かつ危険な工程が存在する。
By the way, in the above-mentioned announcement by GE, the material of the contrast enhanced layer has not yet been disclosed. Second
A conventional pattern forming process using contrast enhanced lithography (abbreviated as CEL) by GE's Griffin et al. will be described with reference to the drawings. Board 1
Resist 2 is applied by rotation on top (Fig. 2a). Next, apply a contrast enhanced layer (CEL) on resist 2.
) Apply 3 times (Fig. 2b). Then, it is selectively exposed to ultraviolet light 4 using a reduction projection method (FIG. 2C). At this time, a part of the resist 2 is also selectively exposed. And C.E.
Remove the entire L3 [Figure 2d]. Finally, a normal development process is performed to form a resist 2 pattern.
Figure 2 E]. In the method described above, the conditions that CEL must have are that it has the property of enhancing contrast, that it prevents dissolution with the underlying pattern forming resist 2, and that the removal liquid used to remove CEL 3 has the characteristics of resist 2. One of the advantages is that it does not deteriorate the opening. This condition that must be met imposes significant restrictions on the material composition. Furthermore, from a process point of view, the CEL removal step is complicated and dangerous.

発明が解決しようとする問題点 本発明は、下層のパターン形成用レジスト(感光性樹脂
)とのマツチングを考慮し、コントラストエンハンスド
層とレジストとの溶解及び除去の際の除去液による影響
を排除し、複雑な除去工程を省略することを目的とする
Problems to be Solved by the Invention The present invention takes into account matching with the underlying pattern forming resist (photosensitive resin) and eliminates the influence of the removal liquid when dissolving and removing the contrast enhanced layer and the resist. , the purpose is to omit the complicated removal process.

問題点を解決するだめの手段 本発明は前記問題点を解決するために、通常の感光性樹
脂上に、放射線たとえば紫外線による漂白あるいは退色
作用を有し、完全に漂白した後の透過幾本がたとえばs
o%以下となり、かつパターン形成用レジスト(感光性
樹脂)の現像工程における現像液例えばアルカリ水溶液
に対して易溶な水溶性の性質を有するパターン形成有機
膜を形成した層構造を用いるものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a bleaching or fading effect on a conventional photosensitive resin by radiation, such as ultraviolet rays, so that the number of transmitted lines after complete bleaching is For example, s
0% or less, and uses a layered structure in which a pattern-forming organic film is formed which has a water-soluble property that is easily soluble in a developer such as an alkaline aqueous solution in the development process of a pattern-forming resist (photosensitive resin). .

作  用 本発明に用いるパターン形成用有機膜では下層の感光性
樹脂の現像液あるいはリンス液に易溶性である水溶性の
性質を有しなければならない。そこてたとえば通常用い
られるノボラック系キノンンジアジドポジレジストの紫
外線の透過率はセンシタイザ−であるナフトキノンジア
ジドスルホニルクロライドのノボラック樹脂に対する重
量バーセントで制限されるといえる。本発明者らはパタ
ーン形成有機膜自身はパターンとして残存させなくても
かまわないため、ナフトキノンジアジドスルホニルクロ
ライドの重量パーセント増加することは可能であり、ア
ルカリ水溶液に対しても溶解速度も増すという結果とな
ることを見い出した。
Function The organic film for pattern formation used in the present invention must have water-soluble properties that are easily soluble in the developer or rinse solution of the underlying photosensitive resin. For example, it can be said that the ultraviolet transmittance of a commonly used novolac-based quinonediazide positive resist is limited by the weight percent of naphthoquinonediazide sulfonyl chloride, which is a sensitizer, relative to the novolac resin. The present inventors found that since the pattern-forming organic film itself does not need to remain as a pattern, it is possible to increase the weight percentage of naphthoquinonediazide sulfonyl chloride, and as a result, the dissolution rate also increases in an alkaline aqueous solution. I discovered something.

更に別の方法として、ペースポリマーとして水溶性ポリ
マーを使用しその溶液に紫外線に対して退色性あるいは
漂白作用を有した化合物例えば退色性染料を含ませるこ
とによる有機膜により、コントラストエンハンス及び水
溶性の性質を付加させることができる。
Yet another method is to use a water-soluble polymer as a pace polymer and to add a compound having a bleaching or bleaching effect to ultraviolet rays, such as a bleaching dye, to create an organic film for contrast enhancement and water-soluble polymerization. Properties can be added.

前述の退色作用あるいは漂白作用を有したパターン形成
有機膜を使用して、第1の発明として下層にレジスト(
感光性樹脂)、上層に水溶性で放射線に対し漂白作用あ
るいは退色作用を付加した有機膜からなる積層構造であ
る層構造レジスト。
As the first invention, a resist (
A layered resist with a laminated structure consisting of a photosensitive resin) and an organic film on the upper layer that is water-soluble and has a bleaching or fading effect against radiation.

第2の発明として下層にレジスト、中間層に水溶性有機
膜、上層に水溶性で放射線に対し漂白作用あるいは退色
作用を付加したパターン形成有機膜からなる積層構造で
ある層構造レジストを提供する。
A second invention provides a layered resist having a laminated structure consisting of a resist as a lower layer, a water-soluble organic film as an intermediate layer, and a pattern-forming organic film as an upper layer that is water-soluble and has a bleaching or fading action against radiation.

更に第3の発明として、第1の発明の層構造レジストを
用いて選択的に露光し、前記選択的に露光したレジスト
上水溶性有機膜の二層構造を同時に現像し、現像後、退
色性あるいは漂白性を有した化合物を含む水溶性有機膜
は除去されることを特徴とするパターン形成方法、また
第4の発明として、第2の発明の層構造レジストを用い
て選択的に露光し、前記選択的に露光したレジスト上水
溶性有機膜上パターン形成有機膜の三層構造を同時に現
像し、現像後パターン形成有機膜と水溶性有機膜は除去
されることを特徴とするパターン形成方法を提供する。
Furthermore, as a third invention, the layered structure resist of the first invention is selectively exposed, and the two-layer structure of the water-soluble organic film on the selectively exposed resist is simultaneously developed, and after development, the fading property is reduced. Alternatively, a pattern forming method characterized in that a water-soluble organic film containing a bleaching compound is removed, and as a fourth invention, selectively exposing using the layered resist of the second invention, A pattern forming method characterized in that the selectively exposed three-layer structure of the resist, the water-soluble organic film, and the pattern-forming organic film is simultaneously developed, and after development, the pattern-forming organic film and the water-soluble organic film are removed. provide.

本箱3,4の発明のポイントはいわゆるコントラストを
エンハンスする層をあらかじめ除去する工程はなく、下
層のバターニングするレジストの現像液によって同時に
除去される点である。
The key point of the inventions in Bookcases 3 and 4 is that there is no step of removing the so-called contrast-enhancing layer in advance, but that it is simultaneously removed by the developer of the underlying patterning resist.

本発明の特徴は水溶性でかつ漂白あるいは退色し゛ ′い。The feature of the present invention is that it is water soluble and does not bleach or fade. 'stomach.

実施例 (その1) ペースポリマーとしての水溶性ポリマーには、例えば多
糖体、たんばく質、ポリビニルピロリドン、ボニビニル
アルコールなどがあげられるが、本実施例では、多糖体
であるプルラン(林原生物化学研究所製)を脱イオン水
100(!eに10g溶解させたものを用いる。更に4
36 nmから366nmの波長域に対して漂白作用を
有したジアゾ化合物を0.2g程度溶解した。この際の
水溶液はゲル状あるいは不溶物で沈殿物はなく非常にク
リーンなものであった。この水溶液を、通常のレジスト
を1.6μmに塗布形成した上に0.5μm塗布積層し
た2層構造とした。
Example (Part 1) Examples of water-soluble polymers used as a pace polymer include polysaccharides, proteins, polyvinylpyrrolidone, and bonivinyl alcohol. Use 10 g of deionized water (made by the Institute) dissolved in 100 g of deionized water (!e.
Approximately 0.2 g of a diazo compound having a bleaching effect in the wavelength range from 36 nm to 366 nm was dissolved. The aqueous solution at this time was gel-like or insoluble, with no precipitates and was very clean. This aqueous solution was made into a two-layer structure in which a normal resist was coated to a thickness of 1.6 μm and then a layer of 0.5 μm was coated.

なお、塗布膜とした有機膜のA値は6と高い値を示した
。この値はジアゾ化合物の添加により10以上まで可能
であった。
Note that the A value of the organic film used as a coating film was as high as 6. This value could be increased to 10 or more by adding a diazo compound.

次に前述の作製したパターン形成有機膜を使用したパタ
ーン形成方法を第4図を用いて説明する。
Next, a pattern forming method using the pattern-forming organic film prepared above will be explained with reference to FIG.

半導体等の基板1上にレジスト2を1.0〜2.0μm
厚に塗布形成する〔第1図A〕。次にレジス2上に前に
説明した水溶性で放射線に対し漂白作用あるいは退色作
用を付加したパターン形成有機膜6を積層する〔第1図
B〕。この際下層であるレジスト2と上層のパターン形
成有機膜6との溶解はまったく観察されなかった。次に
紫外線による縮小投影露光法4により選択的に露光を施
こす〔第1図C)。この時、第3図に説明したように入
射光はフーリエ変換されコントラスト値Cは劣化し、例
えば436 nmのN、A にューメリカルアパーチャ
)0.32であると、0.6μmラインアンドスペース
のマスクを通過したあとコントラストC値はso%であ
り、通常解像はしない。しかしパターン形成有機膜6の
Aパラメータを6とした場合、パターン形成有機膜5を
通過したコントラスト50%の入射光はコントラスト7
0チにエンハンスされ、下層のレジスト層2に入る結果
となった。その後、レジスト2の現像液例えばアルカリ
現像液により現像する際にパターン形成有榊随5仝仕は
隠我f111−千1.イ前=p預倫を引きつづき行うと
、通常のコントラストをエンハンスした入射光により感
光したレジスト2の一部を現像除去する〔第1図D〕。
A resist 2 with a thickness of 1.0 to 2.0 μm is placed on a substrate 1 such as a semiconductor.
Coat and form thickly [Fig. 1A]. Next, the pattern-forming organic film 6, which is water-soluble and has a bleaching or fading action against radiation, is laminated on the resist 2 (FIG. 1B). At this time, no dissolution between the lower layer resist 2 and the upper layer pattern forming organic film 6 was observed. Next, selective exposure is performed using ultraviolet rays using a reduction projection exposure method 4 (FIG. 1C). At this time, as explained in Fig. 3, the incident light undergoes Fourier transformation and the contrast value C deteriorates. After passing through the space mask, the contrast C value is so%, and there is no normal resolution. However, when the A parameter of the pattern-forming organic film 6 is set to 6, the incident light with a contrast of 50% passing through the pattern-forming organic film 5 has a contrast of 7.
As a result, it was enhanced to zero and entered the resist layer 2 below. Thereafter, when developing the resist 2 with a developer such as an alkaline developer, the pattern formation process is performed using the Inga f111-11. By continuing to carry out the step 1 = p exposure, a part of the resist 2 exposed to the normal contrast-enhanced incident light is developed and removed [FIG. 1D].

この結果0.5μmのラインアンドスペースを鮮明に解
像することが出来た。
As a result, it was possible to clearly resolve lines and spaces of 0.5 μm.

なお、露光波長に関して、有機膜の漂白作用あるいは退
色作用のマツチングを行なうことにより任意に選定する
ことは本発明のかぎりでない。
Note that the present invention does not limit the scope of the present invention to arbitrarily select the exposure wavelength by matching the bleaching action or fading action of the organic film.

以上のように、本発明に用いるパターン形成有機膜は水
溶性の機能を有することでプロセスが非常に容易になり
、スループットが向上し、露光時間あるいは現像時間の
変化に対しても安定したパターン形成できることがわか
った。
As described above, the pattern-forming organic film used in the present invention has a water-soluble function, which greatly facilitates the process, improves throughput, and enables stable pattern formation even with changes in exposure time or development time. I found out that it can be done.

(その2) ベースポリマーにノボラック樹脂、オルトナフトキノン
ジアジドスルホニルクロライドと酸触媒を高温高圧下で
合成させ、溶媒としてキシレン。
(Part 2) Synthesize the base polymer with novolak resin, orthonaphthoquinonediazide sulfonyl chloride, and an acid catalyst under high temperature and pressure, and use xylene as the solvent.

エチルセルソルブアセテート中に溶解させ精製する。こ
の時のセンシタイザ−であるオルトナフトキノンジアジ
ドスルホニルクロライドを溶液に対して30重量パーセ
ント以上例えば50重量バーセントにすると充分大きな
透過特性を得た。前述のAパラメータで4付近を示した
。この水容液を基板上に1.5μm塗布されたレジスト
およびこの上に塗布形成された水溶性有機膜例えばプル
ラン水溶液にて0.6μmに塗布形成された膜上に、0
.5μm厚にパターン形成有機膜として塗布積層した。
Purify by dissolving in ethyl cellosolve acetate. When the sensitizer, orthonaphthoquinonediazide sulfonyl chloride, was added to the solution in an amount of 30% by weight or more, for example, 50% by weight, sufficiently large permeation characteristics were obtained. The above-mentioned A parameter was around 4. This aqueous solution was applied to a resist coated to a thickness of 1.5 μm on a substrate and a water-soluble organic film coated thereon to a thickness of 0.6 μm using a pullulan aqueous solution.
.. A pattern-forming organic film was coated and laminated to a thickness of 5 μm.

すなわち、この結果、基板上に、通常のレジスト、水溶
性有機膜、上記パターン形成用有機膜の3層構造となる
That is, as a result, a three-layer structure consisting of a normal resist, a water-soluble organic film, and the above pattern-forming organic film is formed on the substrate.

次に、前記3層構造を用いたパターン形成方法を第5図
を用いて説明する。
Next, a pattern forming method using the three-layer structure will be explained with reference to FIG.

半導体等の基板1上にレジスト2を1.Q〜2.071
1n厚に塗布形成する〔第5図A〕。次に水溶性有機膜
6例えば多糖体であるプルラン水溶液をリフトオフ用と
して塗布形成する。この時の膜厚はパターン形成に影響
のないように0.1〜0.3μm程度とした〔第5図B
〕。次に実施例その2で前述したオルトナフトキノンジ
アジド過剰なノボラック樹脂7を0.3〜1.0μm程
度に形成した後〔第5図C)、紫外線を所望のパターン
通り鈍露光する。次にオルトナフトキノンジアジド過剰
なノボラック樹脂7.水溶性有機[8,レジスト2をア
ルカリ現像液にて同時に現像しパターン形成する〔第6
図D〕。この時パターン形成能力のない水溶性有機膜6
が除去されると同時に最上層であるオルトナフトキノン
ジアジド過剰なノボラック有脂7はリフトオフされ、最
終的にはレジスト2のみのパターンとなった。この時0
.6μmのラインアンドスペースが鮮明に解像きせるこ
とができた。
1. A resist 2 is placed on a substrate 1 such as a semiconductor. Q~2.071
It is coated to a thickness of 1n (Fig. 5A). Next, a water-soluble organic film 6, for example, an aqueous solution of pullulan, which is a polysaccharide, is applied and formed for lift-off. The film thickness at this time was approximately 0.1 to 0.3 μm so as not to affect pattern formation [Fig. 5B
]. Next, after forming the novolac resin 7 containing excess orthonaphthoquinonediazide described in Example 2 to a thickness of about 0.3 to 1.0 .mu.m (FIG. 5C), blunt exposure to ultraviolet rays is carried out in a desired pattern. Next, novolak resin with excess orthonaphthoquinone diazide7. Water-soluble organic [8, resist 2 is simultaneously developed with an alkaline developer to form a pattern [6th]
Figure D]. At this time, a water-soluble organic film 6 without pattern forming ability
At the same time as the resist 2 was removed, the uppermost layer, the novolac fat 7 containing excess orthonaphthoquinone diazide, was lifted off, resulting in a pattern consisting only of the resist 2. At this time 0
.. 6 μm lines and spaces could be clearly resolved.

本発明の実施に際し、レジスト2は水あるいはアルカリ
などの水溶液系の現像液に現像される性質のものを使用
すればよく、例えば通常使用するジアゾ系のポジ形レジ
ストが代表的なものである。
In carrying out the present invention, the resist 2 may be one that can be developed with an aqueous developer such as water or an alkali, and for example, a commonly used diazo positive type resist is a typical example.

さらに水溶性有機膜6は漂白、退色作用を有しタハター
ン形成有機膜5を用いてもよい。
Furthermore, the water-soluble organic film 6 has a bleaching and fading effect, and a Tahatern-forming organic film 5 may be used.

発明の効果 以上のように、この発明は従来縮小投影法の光学系で制
限されていた解像度パターン形状の劣化を、コントラス
トエンハンスしかつ、工程数が少なくてすむ水溶性の性
質を有する有機膜を用いることで、紫外線露光の微細化
への道つまり寿命を延ばすことができ、高価なEB露光
機、X線露光機の導入の必要性をへらすことができ、工
業的価値が大きい。
Effects of the Invention As described above, this invention improves the contrast by reducing the deterioration of the resolution pattern shape, which was limited by the optical system of the conventional reduction projection method, and uses a water-soluble organic film that requires fewer steps. By using this method, it is possible to make ultraviolet ray exposure finer, that is, extend its life, and it is possible to reduce the need for introducing expensive EB exposure machines and X-ray exposure machines, which is of great industrial value.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A、Dは本発明の一実施例のパターン形成工程断
面図、第2図A−Eは従来のコントラストエンハンスプ
ロセスフローMl、第s図A〜Dは縮小投影法の光学プ
ロファイルの変換説明図、第4図は本発明のパターン形
成有機膜の透過特性図、第6図A−Dは本発明の他の実
施例の層構造レジストを用いたパターン形成断面図であ
る。 1・・・・・・基板、2・・・・・・レジスト(感光性
樹脂)、6.7・・・・・・パターン形成有機膜、6・
・・・・・水溶性有機膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 第3図 第4図 露光時間1秒)−+ 第5図 手続補正書 昭和61年2月26日 昭和6o年特許願第 16949  号2発明の名称 層構造レジストおよびこれを用いたパターン形4防試3
 MffEゆt6□         ′4′査事¥1
、との関係      特  許  出  願  人住
 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称 (
582)松下電器産業株式会社代表者    谷  井
  昭  雄 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 5補正の対象 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙のとおり補正しま
す。 (2)明細書7ペ一ジ7行目の「第2図a」を「第2図
A」に補正します。 (3)同7ページ9行目の「第2図bJを「第2図B」
に補正します。  − (4)同7ページ12行目の「第2図d」を「第2図D
Jに補正します。 (6)同7ページ14行目の「以上のようなJをつぎの
とおり補正します。 「なおGE社の出願にかかる特開昭59−104642
号に記載されたCEL工程においても、CEL膜をトリ
クロロエチレンで全面除去したのちその下のレジストの
露光部分を除去するという複雑な工程が示されている。 以上のような」 (6)明細書11ペ一ジ3行目の「レジスト上」を「レ
ジストとjに補正します。 l−P\ 百1つR−一・zベア々口小「〒台上り九−
41の次に以下の文章を挿入します。 「漂白あるいは退色作用を発揮させる物質としてジアゾ
化合物を用いると、光の吸収効率が良く、水に対する溶
解性が高く反応速度も早い。 また、プルランとの相溶性が特にすぐれている。 さらに、ペースポリマーとしてプルランを用いると、冷
水に溶けやすく、安定で塗布も容易であり、半導体フォ
トリソ工程に極めて有効である。」 (8)同17ページ1行目の「しかつ」を「用としての
性能にすぐれかつ」に補正します。 特許請求の範囲 (1)感光性樹脂と、前記感光性樹脂上に形成され、放
射線に対し漂白作用あるいは退色作用を有するを特徴と
する層構造レジスト。 (2)有機膜がプルランを含むものであることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の層構造レジスト。 五感光性樹脂上に形成された前記樹脂の現像液で除去さ
れる第1の水溶性有機膜、更に前記第1旦水溶性有機膜
上に形成され、水溶性で放射線に対し漂白作用あるいは
退色作用を有し、前記感光性樹脂の現像液で除去される
第2の水溶性有機膜からなる積層構造を有することを特
徴とする層構造レジスト。 (4)基板に感光性樹脂を塗布する工程、前記感光性樹
脂上に退色性あるいは漂白性を有した化合物を含む水溶
性有機膜を形成する工程、前記感光性樹脂と前記退色性
あるいは漂白性を有した化合物を含む水溶性有機膜に選
択的に露光する工程、前記選択的に露光した感光性樹脂
およびこの上の水溶性有機膜の積層構造を前記感光性樹
脂の現像液にて現像することにより、前記退色性あるい
は漂白性を有した化合物を含む水溶性有機膜と前記感光
性樹脂の一部を除去することを特徴とするパターン形成
方法。 (5)基板に感光性樹脂を塗布する工程、前記感光性樹
脂上に第1の水溶性有機膜を形成する工程、前記第1の
水溶性有機膜上に第2の水溶性有機膜を形成する工程、
前記第2の水溶性有機膜を選択的に露光する工程、前記
選択的に露光した感光性樹脂およびこの上の前記第1と
第2の水溶性有機膜の三層構造を同時に現像することに
より、前記第1および第2の水溶性有機膜および前記感
光性樹脂の一部を除去することを特徴とするパターン形
成方法。
FIGS. 1A and 1D are cross-sectional views of the pattern forming process according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A to 2E are conventional contrast enhancement process flows M1, and FIGS. 4 is a transmission characteristic diagram of a patterned organic film of the present invention, and FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views of pattern formation using a layered resist according to another embodiment of the present invention. 1...Substrate, 2...Resist (photosensitive resin), 6.7...Pattern forming organic film, 6.
...Water-soluble organic film. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person 2nd
Figure 3 Figure 4 Exposure time 1 second) - + Figure 5 Procedural amendment document February 26, 1985 Patent Application No. 16949 2 Name of the invention Layered structure resist and pattern form using the same 4 Defense test 3
MffEyut6□ '4' Examiner ¥1
Relationship with Patent Application Address 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Name (
582) Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Representative Akio Tanii 4 Agent 571 Address 1006 Oaza Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 5 Subject of amendment 6, Contents of amendment (1) Patent in the specification The scope of claims will be amended as shown in the attached sheet. (2) Correct "Figure 2 a" on page 7, line 7 of the specification to "Figure 2 A." (3) On page 7, line 9, “Figure 2 bJ is “Figure 2 B.”
will be corrected. - (4) Change “Figure 2 d” on page 7, line 12 to “Figure 2 D”
Correct to J. (6) On page 7, line 14, ``The above J is amended as follows.
The CEL process described in this issue also involves a complicated process in which the entire CEL film is removed with trichlorethylene and then the exposed portion of the resist underneath is removed. (6) Correct "on the register" on the 3rd line of page 11 of the statement to "on the register". Platform nine-
Insert the following sentence after 41. "When a diazo compound is used as a substance that exerts a bleaching or fading effect, it has good light absorption efficiency, high solubility in water, and a fast reaction rate. In addition, it has particularly good compatibility with pullulan. When pullulan is used as a polymer, it dissolves easily in cold water, is stable, and is easy to apply, making it extremely effective in semiconductor photolithography processes.'' (8) ``Shikatsu'' in the first line of page 17 of the same page is replaced with ``performance as a material.'' It is corrected to "excellent". Claims (1) A layered resist comprising a photosensitive resin and a layered resist formed on the photosensitive resin and having a bleaching effect or a fading effect against radiation. (2) The layered resist according to claim 1, wherein the organic film contains pullulan. A first water-soluble organic film formed on the photosensitive resin and removed by a developer of the resin; 1. A layered resist having a laminated structure comprising a second water-soluble organic film that has an action and is removed by a developer of the photosensitive resin. (4) A step of applying a photosensitive resin to a substrate, a step of forming a water-soluble organic film containing a compound having discoloration or bleaching properties on the photosensitive resin, and a step of forming a water-soluble organic film containing a compound having discoloration or bleaching properties between the photosensitive resin and the discoloration or bleaching properties. a step of selectively exposing a water-soluble organic film containing a compound with A pattern forming method characterized in that the water-soluble organic film containing the compound having color fading or bleaching properties and a part of the photosensitive resin are removed. (5) A step of applying a photosensitive resin to a substrate, a step of forming a first water-soluble organic film on the photosensitive resin, and a step of forming a second water-soluble organic film on the first water-soluble organic film. The process of
selectively exposing the second water-soluble organic film, and simultaneously developing the three-layer structure of the selectively exposed photosensitive resin and the first and second water-soluble organic films thereon; . A pattern forming method, comprising removing a portion of the first and second water-soluble organic films and the photosensitive resin.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)感光性樹脂と、前記感光性樹脂上に形成された水
溶性で放射線に対し漂白作用あるいは退色作用を付加し
たパターン形成有機膜との積層構造を有することを特徴
とする層構造レジスト。
(1) A layered resist having a laminated structure of a photosensitive resin and a water-soluble pattern-forming organic film formed on the photosensitive resin and having a bleaching or fading effect against radiation.
(2)感光性樹脂上に形成された水溶性有機膜、更に前
記水溶性有機膜上に形成された、水溶性で放射線に対し
漂白作用あるいは退色作用を付加したパターン形成有機
膜からなる積層構造を有することを特徴とする層構造レ
ジスト。
(2) Laminated structure consisting of a water-soluble organic film formed on a photosensitive resin, and a pattern-forming organic film that is water-soluble and has a bleaching or fading effect against radiation, further formed on the water-soluble organic film. A layered resist characterized by having.
(3)基板に感光性樹脂を塗布する工程、前記感光性樹
脂上に退色性あるいは漂白性を有した化合物を含む水溶
性有機膜を形成する工程、前記感光性樹脂と前記退色性
あるいは漂白性を有した化合物を含む水溶性有機膜に選
択的に露光する工程、前記選択的に露光した感光性樹脂
およびこの上の水溶性有機膜の二層構造を同時に現像す
る工程、前記現像工程後、前記退色性あるいは漂白性を
有した化合物を含む水溶性有機膜を除去することを特徴
とするパターン形成方法。
(3) A step of applying a photosensitive resin to a substrate, a step of forming a water-soluble organic film containing a compound having discoloration or bleaching properties on the photosensitive resin, and a step of forming a water-soluble organic film containing a compound having discoloration or bleaching properties between the photosensitive resin and the discoloration or bleaching properties. a step of selectively exposing a water-soluble organic film containing a compound having the following: a step of simultaneously developing the two-layer structure of the selectively exposed photosensitive resin and the water-soluble organic film thereon; after the developing step, A pattern forming method characterized by removing the water-soluble organic film containing the compound having discoloration or bleaching properties.
(4)基板に感光性樹脂を塗布する工程、前記感光性樹
脂上に水溶性有機膜を形成する工程、前記水溶性有機膜
上にパターン形成有機膜を形成する工程、前記パターン
形成有機膜に選択的に露光する工程、前記選択的に露光
した感光性樹脂およびこの上の水溶性有機膜とパターン
形成有機膜の三層構造を同時に現像する工程、前記現像
工程後、前記パターン形成有機膜、前記水溶性有機膜を
除去することを特徴とするパターン形成方法。
(4) a step of applying a photosensitive resin to a substrate; a step of forming a water-soluble organic film on the photosensitive resin; a step of forming a pattern-forming organic film on the water-soluble organic film; a step of selectively exposing to light, a step of simultaneously developing the selectively exposed photosensitive resin and a three-layer structure of a water-soluble organic film thereon and a pattern-forming organic film; after the developing step, the pattern-forming organic film; A pattern forming method characterized by removing the water-soluble organic film.
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