JPS62144161A - レジストパタ−ン形成方法 - Google Patents

レジストパタ−ン形成方法

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JPS62144161A
JPS62144161A JP28426285A JP28426285A JPS62144161A JP S62144161 A JPS62144161 A JP S62144161A JP 28426285 A JP28426285 A JP 28426285A JP 28426285 A JP28426285 A JP 28426285A JP S62144161 A JPS62144161 A JP S62144161A
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JP
Japan
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resist
film
resist pattern
temp
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP28426285A
Other languages
English (en)
Inventor
Kei Kirita
桐田 慶
Toshiaki Shinozaki
篠崎 俊昭
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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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS62144161A publication Critical patent/JPS62144161A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は高精度のレジストパターンを形成する方法に関
する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
超LSIを始めとして、半導体素子の集積密度が高まる
につれて、微細にして且つ高精度のパターン形成技術(
リソグラフィ技術)が□要求されている。特に、1μm
以下の寸法のパターンを加工する、謂るサブミクロンリ
ングラフィにおいては、半導体基板上の被加工物をエツ
チング加工するために、微細加工に適した、ドライエツ
チング技術が必須になっている。
通常、半導体基板上の被加工物(酸化膜、金に膜、半導
体膜など)を所定のパターンにエツチング加工する場合
には、被加工物上にレジストパターンを形成し、該レジ
ストパターンをエツチング加工時の耐蝕性マスクとして
用いている。この場合、マスクとなるレジストパターン
の寸法りとエツチング加工後の被加工物パターンの寸法
L′との差ΔL(△l、=L−L’:寸法変換差)を出
来るだけ小さくすることが、高精度パターンを形成する
ための、車装なポイントになる。
ドライエツチングによって被加工物をエツチング加工す
る場合、上記寸法変換差ΔLを小さくするためには、被
加工物上のレジストパターンの断面形状を垂直壁状にす
ることが必要である。
垂直壁状の断面を有するレジストパターンを得るために
は、一般に、レジストの所定領域に光、電子線、X線な
どの放射線を大検に照射して、コントラストの高いレジ
スト現像処理を行なう必要がある。このことはリングラ
フィの生産性即ちスルーブツトの低下を生ゼしぬる原因
になっていた。
一方、ドライエツチング加工の困難な被加工物のパター
ンを半導体基板上に形成する場合には、予め基板上にマ
スクとなる反転させたレジストパターンを形成しておき
、レジストパターンを含ム基板全面上に被加工物を蒸着
法等で被着した後、該レジストパターン及びレジストパ
ターン上の蒸着物を除去し、直接基板上に被着している
蒸着物を残す、謂るリフトオフ法が用いられる。
リフトオフ法においては、基板上の蒸着物とリフトオフ
マスク上の蒸着物とを完全に段切れさせるため、リフト
オフマスクパターンの断面をオーバーハング形状にする
必要がある。リフトオフマスクとして用いるレジストパ
ターンの断面をオーバーハング形状にする必要がある。
リフトオフマスクとして用いるレジストパターンの断面
をオーバーハング状にする方法が、これまで、種々考案
されているが、殆どの場合、多層レジスト法などの複雑
なプロセスを必要としていた。
〔発明の目的〕
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、垂直壁状
若しくはオーバーハング状の断面形状な持つレジストパ
ターンを簡便な手段にて形成する方法を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明のレジストパターンの形成方法は、基板上にレジ
ストを第1の膜厚1 >に形成する工程、該レジスト膜
を該レジストのガラス転移温度Tgを越える温度’I’
l (T+ >Tg)で所定の時間ベークシタ後、T 
g J: リ低イR終冷tlil r7A 度’f’c
 (T+ >’l’g>TC)まで急速に冷却する工程
、該第1の膜厚t、のレジスト膜上に該レジストを第2
の膜厚t2に形成する工程、前記基板の全体を該ガラス
転移温度Tgを越えない所定温度T2で所定の時間ベー
クした後、最終冷却温度Tc (Tg)’r、 >’L
” c)まで冷却する工程、前記レジスト膜(膜厚”t
l+t2)に所定波長の電磁波或いは所定エネルギーの
粒子線を選択的に照射(露光とも云う)する工程、該レ
ジスト膜に所定の現像処理を施こす工程、とからなる。
1〔発明の効果〕 本発明によれば、レジストに対する露光服を窩めたり、
複雑な多層レジストシステムを使うことなく、同一のレ
ジスト材料でベーク、冷却処理の異なる積層レジス) 
bQを形成するだけの1珀単な手段で、框直壁状若しく
はオーバーハング状の断mノ形状を持つレジストパター
ンを形成することができる。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例として、ポジ型電子線感応レジストで
ある、ポリメチルメタクリレートを用いた場合の垂直壁
状の断面形状を持つレジストパターンを形成する方法に
ついて、第1図を参照して説明する。
まず、第1図(a)の工程で基板11上に形成された被
加工膜12の上に、周知の回転塗布法にて、所定の膜厚
t1(例えば0.3μm)のポリメチルメタクリレート
レジスト膜13を形成し、本レジストのガラス転移温度
110°Cを越える温度T+  (例えば180°C)
で1時間程度ベークした後、冷媒浸漬や冷媒スプレーな
どの手段で該レジスト膜を温度T1から最終冷却温度T
c (例えば室温〜20°C)まで冷却速度r、(例え
ば30°C/秒以上)にて冷却する。
次に、第1図(b)工程で、先のレジスト膜13上に所
定Mltt2 (例えば07μm)のポリメチルメタク
リレートレジスト膜14を塗布形成し、本レジストのガ
ラス転移温度よりも低い温1丈Tz(例えば1000C
)で1時1’!−1程度ベータした後、通常の自然放冷
などの方法で該レジスト膜を温度l112から最総冷却
温度Tc(例えば室温〜20°C)まで冷却する。次に
第1図(q工程で、前記具なったベーク・冷却プロセス
を経たレジスト膜13.14に対し、所定のパターンを
露光する。電子線露光の場合の露光条件として、例えば
、加速電工20KV、照射量20μc/cm”などが選
ばれた。そして第1図(d)工程で、レジスト1111
3.14に、メチルイソブチルケトン(MIBK)を現
像液として用いて、所定の現像処理を施こすと、略框直
壁状の断面形状を持つレジストパターンが得られた。
本発明は、レジストをガラス転移温度を越える温度でベ
ークした後、室温(〜20°C)などの最終冷却温度ま
で、該レジストを急述冷却すると、レジストの感度が高
くなる、即ちレジストの現像液に対する溶解性が高くな
ると云う、発明者等の知見に基ずくものである。
ts+tz(例えば0.3+0.7=1μm)  に相
当する膜厚のポリメチルメタクリレートレジスト膜を従
来の方法でベーク・冷却(例えば180°C−1時間ベ
ーク、自然放冷)し、上記実施例と同様の露光・現像処
理を施こすと、第2図に示すような、裾引き状の断面形
状を持つレジストパターンしか得られなかった。裾引き
部分を除去して垂直壁状の断面を得るために、レジスト
パターンを酸素プラズマでエツチングする手段が常用さ
れているが、この場合には第2図の破線で示すようにレ
ジストパターンの寸法が変化する問題を伴なっている。
断面が垂直壁状になるように、所定寸法通りのレジスト
パターンを従来の方法で形成しようとすると、多大な露
光−1(例えば、ポリメチルメタクリレートレジストの
場合、電子線照射量としては、加速電圧20KVで、1
00μC/Cm!以上が必要)が必要であった。しかる
に、本発明の実施例のように、レジストの膜厚方向にお
いて、レジストの現像液に対する溶解性をベーク・冷却
プロセスのみで制御すれば、少ない露光源で所定寸法通
りの、無直壁状の断面形状を有するレジストパターンが
容易に伽られる。
上記実施例において、レジスト膜に対する露光条件や現
像条件が変わっても、膜y8i、t1及びt2の組み合
わせを最適化することにより、垂直壁状のレジストパタ
ーンを容易に形成することができる。
更に、上記実施例において、レジスト膜厚t11t、や
、夫々のMISのレジスト膜に施こすベーク・冷却プロ
セスを適宜組み合わせることにより、第3図に示すオー
バーハング状の断面形状を有するレジストパターンも容
易に形成することができる。
オーバーハング状の断面を持つレジストパターンを得る
ために、従来常用されてきた方法は、タイプ(ポジ型、
ネガ型)や現像液に対する溶解性の異なる複数棟のレジ
ストから成る多ps m造のレジストシステムを利用す
る方法であった。この方法は、複雑な露光・現像プロセ
スを必要とする上に、Q種しジスト間の接着界面に、現
像液に対して溶けにくい混合物層を形成したり、種々の
問題を含んでいた。本発明の場合は、使用するレジスト
のベーク冷却プロセスを制御するだけで、複数極のレジ
ストを同時に使用する必要はないので、上述の如き問題
もなく、従来よりも簡略比されたプロセスでオーバーハ
ング状の断面形状を持つレジストパターンが得られるこ
とになる。
上記実施例では、レジストとしてホ′リメチルメタクリ
レートを用いたが、他に、ポリメチルイソプロペニルケ
トンやポリ2.2.2−)リフルオロエチル2−クロロ
アクリレート、ケリヘキサフルオロブチルメタクリレー
トなど、ム尤によって露光部分の溶解性(現像溶媒に対
する溶解性)が増加する性質を持つレジスト材料の大部
分は、本発明の実施に適用可能である。
露光用の光源は、実施例の如ぎ電子線に限定されるもの
ではなく、可視光線、紫外線、遠紫外線、X緑、イオン
線など所定波長の電磁波や所定エネルギーの粒子線を、
適宜選択することができる。
また、上記実施例では、t、とt、の2tII+のレジ
スト膜厚を設定したが目的、状況に応じて、2種以上の
膜厚を設定し、1固々の膜厚のレジスト族に所定のベー
タ、冷却プロセスを加えても良い。
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で細々変
形。応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を、説明するための工程断面図
、第2図は従来のレジストパターン形成の問題点を説明
するためのレジストパターン断面図、第3図は本発明の
他の効果を説明するためのレジストパターン断面図であ
る。図において、11・・基板、     12・・・
被加工膜13・・レジスト膜、14・・・レジスト膜、
21・・・基板、22・・・被加工膜、23・・レジス
ト膜、31・・・基板、32・・被加工膜、33・・・
レジス)!、34・・・レジスト膜。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同      竹  花  喜久み 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板上に第1の膜厚t_1のレジスト膜を形成する工程
    と、このレジスト膜を該レジストのガラス転移温度Tg
    を越える温度T_1(T_1>Tg)で所定の時間ベー
    クした後、Tgより低い最終冷却温度Tc(T_1>T
    g>Tc)まで急速冷却する工程と、前記第1の膜厚t
    _1のレジスト膜上に第2の膜厚t_2のレジスト膜を
    形成する工程と、前記基板の全体を前記ガラス転移温度
    Tgを越えない温度T_2で所定の時間ベークした後、
    前記最終冷却温度Tc(Tg>T_2>Tc)まで冷却
    する工程と、前記レジスト膜(膜厚t_1+t_2)に
    所定波長の電磁波或いは所定エネルギーの粒子線を選択
    的に照射する工程と、前記レジスト膜に所定の現像処理
    を施こす工程とからなることを特徴とするレジストパタ
    ーン形成方法。
JP28426285A 1985-12-19 1985-12-19 レジストパタ−ン形成方法 Pending JPS62144161A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011666A3 (en) * 1999-08-11 2001-08-16 Adc Telecommunications Inc Method of etching a wafer layer using multiple layers of the same photoresistant material and structure formed thereby
CN102231045A (zh) * 2011-06-28 2011-11-02 上海宏力半导体制造有限公司 光刻方法及半导体器件

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