JPS61292319A - 微細パタ−ン形成法 - Google Patents

微細パタ−ン形成法

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JPS61292319A
JPS61292319A JP13298385A JP13298385A JPS61292319A JP S61292319 A JPS61292319 A JP S61292319A JP 13298385 A JP13298385 A JP 13298385A JP 13298385 A JP13298385 A JP 13298385A JP S61292319 A JPS61292319 A JP S61292319A
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JP
Japan
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resist
pattern
electron beam
electrons
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP13298385A
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English (en)
Inventor
Akio Sugita
彰夫 杉田
Toshiaki Tamamura
敏昭 玉村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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、半導体集積素子等の製造プロセスにおいて、
微細なパターンの加工に必要な微細パターン形成法に関
するものである。
従来の技術 半導体集積素子の製造に用いられる微細パターンとくに
7μm以下のサブミクロン領域の微細パターン描画(露
光)技術に、電子ビーム露光法がある。このパターン描
画法では、加工基板上に塗布し念感エネルギー線材料(
レジストと呼ばれる)に電子ビームをパターン状に照射
し、適当な現像溶媒を用いて現像し、以後の基板加工に
必要なレジストパターンを形成する。
従来、レジスト層を露光する電子ビームでは加速電圧と
しては/ 、!t kVからj OkVが用いられてい
た。上記加速電圧領域の場合、入射電子の一部は実用的
に用いられるo、4μm −2μmの膜厚のレジスト層
を透過し加工基板に達するため、電子は基板内で散乱し
、レジスト層の非照射領域に及ぶ。
散乱電子の影輝け、2〜3μmの範囲に及ぶためサブミ
クロン領域の微細パターン描画ではコントラストが低下
し、パターン線幅の制御性・高解像度化が困難となるだ
けでなくパターン寸法による露光量の補正が必須となっ
ていた。
更に、サブミクロン以下の超微細パターン形成には、j
 OkV以上の高加速電圧(D、 F、 Kyser 
andO,H,Ting ;  J、  Vac、  
Sci、  Technol、、  /A  (/り7
り)Ipp/7!り〜/763)、とくに/ 00 k
V程度がヨイという報告(L、 D、 Jackel、
几、 E、 Howard+ P、 M。
MankiewicL   H,G、  Graigh
ead、   and  几、W、 Epworth 
 1Appl、  Phys、Lett、、  uj 
(/りr4t)pp&り1r−700>がある。しかし
この場合、tた電子ビームのエネルギーがレジスト層に
吸収される効率が低下し、照射量を多くする必要があシ
、加工基板内によシ深く高いエネルギーをもつ電子が侵
入するため、基板あるいは素子がダメージを受けやすく
なる。
このダメージの影響はパターン寸法が微細になる程大き
くなシ、ナノメータオーダの素子作製が困難になると予
想される。これに対し、、2kV(Y。
W、  Yau+  R,F、W、Pease+  A
、  人、  IranmanesL  and  K
、J。
Po1asko ;  J、  Vac、  Sci、
Technol、、  /9  (/りr/)pp10
4!−♂−10j2) 、  0.1 kV (11,
Hiraoka ; J。
Electrochem、 Soc、、  / 3 /
 (/りJ’4npp−273!−λり41−4/L)
の著しく低い加速電圧を用いた例もあるが、このような
低い電圧ではレジストの感度は大きく向上するが、■電
子ビームが外部の電気的・磁気的変化の影響をうけやす
い、■2 kVでも002μm以下のレジスト膜厚しか
露光できない、■電子ビームの輝度が低下し、十分に電
流をとシ出せない等の問題点があった。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、電子ビームでレジスト材を露光して。
超微細パターンを形成する際の電子ビームの加速電圧を
最適化することによシ、上述の欠点を解決し次微細パタ
ーン形成法を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明は、電子ビーム露光で問題となる電子の後方散乱
をなくし、基板や素子等へのダメージもない最適加速電
圧として、5kV以上r kV以下でパターン形成を行
なうことを最も主要な特徴とする。従来の電子ビーム露
光法では加速電圧が10kV以上である点が異なる。
作−玉 第1図は、本発明と従来の技術との差異を表わす図で/
はレジスト、2は加工基板である。加工基板であるシリ
コンウエノ1−上のポジ形の電子線レジストリフェニル
メタクリレートーメタクリル酸共重合体しジス)(/μ
m膜)に、加速電圧をj+ i 7.f、  タ、10
..20kV(それぞれ第1図(al、 (bl、 (
c)、 (d)、(e)、(f)、(g) )と変えて
露光した場合のパターンである。上記加速電圧の場合レ
ジスト内への電子の侵入深さはそれぞれ約0.1/−7
,0,1,3,0,r!、  /、OJ”、  /、2
に−,1,J−。
1AJ−μmである。し念がってI8kVよシ高い加速
電圧では電子の後方散乱の影響が顕著となってくる。
このため第7図(e)、 (f)、 (g)でパターン
底部が大きく広がってしまう。7 kV・ J’kVで
も若干その影響がみられる。5kV、AkVでは電子の
侵入深さが浅いので後方散乱もなくパターン底部の広が
シもない。弘kV以下の場合は5kVと同様のパターン
形状であるが深さは5kVで0.3rμm、JkVでは
約0. / J″μm と非常に浅くなる。加速電圧を
高い方が外乱の影響をうけにくく、輝度も高くなるので
著しく低い電圧は不利である。通常用いられるレジスト
の膜厚はo、3〜45μmの範囲なので、基板まで電子
lI!を到達式せないようにするには、加速電圧を膜厚
に応じて、5kV−8kVにするのが有効である。しか
しながら、この加速電圧では、・単層のレジストを基板
表面まで露光・現像することができない問題点がある。
これを解決する手法として、2層以上の多層レジストマ
スクするのが有効である。即ち、基板を加工するための
レジストマスクとなるレジスト層を下層に設け、この上
にパターン形成可能なレジスト層を上層に設ける2層レ
ジスト系、あるいはパターン形成可能な上層レジストと
下層レジストの間に、下層レジストをパターニングする
ための中間層を設ける3層レジスト系が提案されている
。2層レジスト系ではSi・Ge、Sn等の無機物を含
有し、酸素ガスの反応性イオンエツチングに対する耐性
の高いレジスト材を上層に設けてこれをマスクに酸素ガ
スの反応性イオンエツチングにより下層レジストをパタ
ーン化するもので、3層レジストに比べて工程が少なく
、高解像度が得られる有利な系である。
電子線露光で多層レジストパターン化する際には、上層
レジストを薄くしても、厚い下層レジストがパターン化
できるため、上層レジストは通常O1≠μm以下、下層
レジストはO1弘μm以上の膜厚が用いられている。
この多層レジスト系を、5kV−tkVの加速電圧の電
子線露光に適用したところ、厚いレジストに完全なレジ
ストパターンを形成できた。得られたパターン巾はパタ
ーン密度によってほとんど変化がなく、基板からの後方
散乱がないことがわかった。この結果は、基板にまった
く電子線が侵入することなく、パターン形成ができるこ
とを示している。
実施例 以下、実施例によシ本発明をさらに一層具体的に説明す
る。
〔実施例/〕
第2図は本発明の第1の実施例を説明する図で/はレジ
スト、2は加工基板、3は有機膜である。
加工基板であるシリコン基板上に有機膜としてノボラッ
ク樹脂を0.53mスピンコードし200℃で7時間ベ
ーキング、その後シリコーン系ネガ型レジスト(SN几
)kO,/ltmスピンコードする(第2図(a))。
j kVの加速電圧でレジストに0.3μmピッチのグ
レーティング状に電子線を照射したのち現像を行いレジ
ストパターンを形成する(同図(b))。レジスト・パ
ターンをマスクに酸素ガスを用いた反応性イオンエツチ
ング(0,几IB)で下の有機膜にパターン転写を行う
と、線幅0. /μmの微細なパターンが得られる(同
図(C))。このパターンをもとに以後の基板加工を行
う。J′kvでの電子の侵入距離は約O1!μmである
ので、レジス上層の下層の有機膜を0. J″μmμm
程度ことで、電子の加工基板からの後方散乱の影響を受
けないのでパターン形成が容易である。上層レジスト及
び下層レジストの各膜厚に応じて加速電圧を5kVから
8kVの範囲で選択することで上記の例のように容易に
超微細パターンの形成ができる。
C実施例λ〕 シリコン基板にモリブデンをスパッタリングによシAJ
″μmの膜厚に堆積した。この上にA2μmの膜厚にA
Z−73rOJ (シプレー社)をスピンコードし、2
00’Cで7時間ベーキングした。この上にシリコン系
ネガ型レジスト(SN几) t−0,3μmの厚さにス
ピンコードした。このSNR層VCIkVの加速電圧の
熱電界放出型電子線からの電子線を0.7μmパターン
、0.3μmスペースの格子状に露光し、キシレンを用
いてSMR層を現像し念。このSN8層をマスクとして
下層のkz−/33−OJを酸素ガスの反応性イオンエ
ツチングでバターニングしたところ、高さ7.2μm、
巾0. /μmの超微細パターンが形成できた。一方、
比較のためモリブデンが堆積されていないシリコン基板
上でパターン描画を試みたところ、全く同一条件で0.
 / l1rnの超微細パターンが形成できた。このよ
うに、重厚子で電子線散乱能の大きいモリブデン層が堆
積していても、全く同一条件でパターン形成できること
から、r kVの電子線ではモリブデン層にまで電子が
侵入していないことを示している。
発明の詳細 な説明し念ように、加速電圧fcl−kVからtkVと
し、レジスト層の下層の有機膜の膜厚を加速電圧に応じ
て適切に選ぶことによシ、入射電子は加工基板に到達す
ることなくパターン形成でき・るので、電子の後方散乱
による解像度の低下もなく、入射電子による基板・素子
へのダメージもなく容易に0. /μm程度の超微細パ
ターン形成ができる利点があり、半導体集積回路等各種
デバイス作製に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、発明の特徴と従来技術、との差異を表わした
パターンの断面図、第2図は本発明装置を用いて形成し
た〔実施例/〕の超微細パターンのプロセス図である・ 図中、/はレジスト、コは加工基板、3は有機膜を示す
。 第7区 □−、/    レン′スト −3肩@″瞠 (久) 〜l〜3 (し) 育2岱J

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電子ビームを用いてレジスト材を露光する工程を含
    む微細パターン形成法において、該電子ビームの加速電
    圧が5kVから8kVの範囲で動作させることを特徴と
    する微細パターン形成法。 2、加速電圧5kVから8kVの電子ビームを用いて露
    光するレジスト材が、少なくとも2層以上の多層構成か
    ら成り、その上層レジストが0.4μm以下の膜厚であ
    ることを特徴とする特許請求範囲第1項の微細パターン
    形成法。
JP13298385A 1985-06-20 1985-06-20 微細パタ−ン形成法 Pending JPS61292319A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607801A (en) * 1993-12-14 1997-03-04 Nec Corporation Direct patterning method of resist film using electron beam
WO2011024315A1 (ja) * 2009-08-31 2011-03-03 株式会社東芝 電子線描画用基板

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5607801A (en) * 1993-12-14 1997-03-04 Nec Corporation Direct patterning method of resist film using electron beam
WO2011024315A1 (ja) * 2009-08-31 2011-03-03 株式会社東芝 電子線描画用基板
JPWO2011024315A1 (ja) * 2009-08-31 2013-01-24 株式会社東芝 電子線描画用基板

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