JPS62245250A - レジストパタ−ン形成方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 電子ビーム露光用レジストにフォトクロミック材を混入
することにより、通常のパターン露光十現像処理により
ネガ型またはポジ型の該レジストにおけるパターン露光
に対する正転パターンを得、パターン露光＋熱処理十全
面露光＋現像処理により該レジストにおけるパターン露
光に対する反転パターンを得る方法で、これにより１種
類のレジストを用いこれをポジ型或いはネガ型に使い別
けることを可能にして、電子ビームリソグラフィ工程の
簡略化を図る。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレジストパターンの形成方法に係り、特に１種
類のＥＢレジストによりネガ型及びポジ型のレジストパ
ターンを形成する方法に関する。

ＬＳＩ等極度に微細化、高集積化される半導体ｔＣを製
造する際には高精度を存する多数枚のフォトマスクが用
いられる。

この高精度フォトマスクのパターン形成には、解像力の
優れた電子ビーム露光技術が用いられるが、この際マス
クによってレジストの使い分けが必要になり、工程が複
雑になって作業ミス等も発生し勝ちになるので、工程の
簡略化が要望されている。

〔従来の技術〕

電子ビーム露光（以後ＥＢ露光と略称する）においては
、コンピュータから露光装置に入力されるデータにより
、例えばベクタスキャン等の方式でパターンの描画露光
がなされる。

そこで該露光においては、データ・サイズが小さい程高
速描画が可能になってスループットの向上が図れるので
、露光装置には一つのパターンに対して正転、反転に関
係なくデータ・サイズの小さい方のデータが与えらて描
画露光がなされる。

そのため従来は、レジストの種類をその都度変えること
によって正転、反転いずれかのパターンの選択がなされ
ており、工程が複雑になると共に、レジスト塗布や現像
等に使用する装置数が増え、更には作業ミスも増加して
製造歩留りの低下を招いていた。

また一方、以後のプロセスに適した密着性あるいは解像
力が得られるために、レジストの種類をネガ型あるいは
ポジ型に規定したい場合も生ずるが、このような時従来
は、上記描画速度を無視しレジストの型にあったデータ
サイズの大きいパターンデータが作成され、これによっ
てパターンの描画露光がなされていたので、製造手番の
増大、生産能力の減少等の問題も生じていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようとする問題点は、ＥＢ露光において
上記のように、レジストの種類を必要に応じて露光の都
度変えることによって生じていた工程の複雑化、装置数
の増大、製造ミスの増大等である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は第１図に示す原理図のように、被加工基板
上にフォトクロミンク材を混入した電子ビーム露光用レ
ジスト層を形成する工程（１）と、該レジスト層の一部
領域を電子ビームにより選択的に露光して該露光領域に
含まれるフォトクロミック材を発色せしめる１次露光即
ちパターン露光の工程（２）と、該１次露光（２）を終
わったレジスト層をそのまま現像（３）して前記１次露
光パターンに対応する正転パターンを形成（４）する工
程と、該１次露光（２）を終わった該レジスト層に熱処
理（５）を施した後、電子ビームを全面に照射する２次
露光（６）を行い、しかる後現像（７）を行って１次露
光パターンに対する反転パターンを形成（８）する工程
とを含む本発明によるレジストパターン形成方法によっ
て解決される。

〔作　用〕

即ち本発明は　電子ビーム露光用レジストにフォトクロ
ミンク材を混入することにより、通常のパターン露光（
２）十現像処理（３）によりネガ型またはポジ型の該レ
ジストにおけるパターン露光に対する正転パターン（４
）を得、パターン露光（２）＋熱処理（５）千金面露光
（６）十現像処理（７）により該レジストにおけるパタ
ーン露光に対する反転パターン（８）を得る方法で、こ
れにより１種類のレジストを用いこれをポジ型或いはネ
ガ型に使い別けることを可能にして、電子ビームリソグ
ラフィ工程の簡略化を図ったレジストパターンの形成方
法であり、これによって製造装置の削減、作業ミスの減
少による歩留りの向上、製造手番の短縮等が図られる。

〔実施例〕

以下本発明を図示実施例により、具体的に説明する。

第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の方法の第１の実施例を
示す工程断面図で、第３図（ａ）〜（ｆ）は本発明の方
法の第２の実施例を示す工程断面図である。

企図を通じ同一対象物は同一符合で示す。

ポジ型のレジストを用いるＥＢ露先に本発明の方法を適
用する例について、第２図（ａ）〜（ｆ）を参照して説
明する。

第２図（ａ）参照 先ず、例えば遮光膜を有するガラス基板（マスク形成用
ブランク板）等の被加工基板ｌｌ上に、フォトクロミッ
ク材を含有せしめた例えばポリメタクリル酸メチル（Ｐ
ＭＭＡ）等のポジ型ＥＢレジスト（以下ポジレジストと
略称する）層１２を通常のスピンコード法により通常と
同様の１〜１．５μｍ程度の厚さに塗布する。

なおここで、フォトクロミック材には一般用途に多く用
いられているスピロピラン系のフォトクロミンク材（発
色色調−茶色）が使用され、そのポジレジスト層への混
入量は、通常の粘度５〜３０ｃｐの液に対して１〜２ｗ
ｔ％程度で充分である。

第２図（ｂｌ参照 次いで、上記ポジレジスト層１２に、例えばベクタスキ
ャン方式により、該レジスト層１２の底部に達するエネ
ルギー強度を有する電子ビームＥＢを用いて所定形状の
パターンを描画露光し、１次感光領域１３Ａを形成する
。このパターンの描画露光を１次露光と称する。

該１次露光により感光領域１３Ａのフォトクロミック材
が茶色に発色して、該レジスト層１２内に発色ポジレジ
ストパターン１４が形成される。

第２図（Ｃ）参照 次いで、正転パターンを形成する際には、上記１次露光
を終わったポジレジスト層１２をその侭通常通り現像処
理して該１次感光領域１３４即ち発色レジストパターン
１４を選択的に溶解除去し、描画露光パターンに対応す
る形状を有する正転パターン即ちポジパターン１５を形
成する。この正転パターン１５はポジレジストの場合、
図示のように開孔パターンになる。

第２図（ｄｌ参照 また別に、反転パターンを形成しようとする際には、上
記１次露光を終わって描画露光パターンに対応する形状
の前記発色レジストパターン１４が形成されたポジレジ
スト層１２を、９０〜２００℃程度の温度で５〜３０分
程度程度間熱処理する。

該熱処理によって、発色しているフォトクロミンク材が
イオン化し、これによって励起されてその近傍のポジレ
ジストもイオン化して架橋が進み、該発色レジストパタ
ーン１４は現像液に不溶性の架橋発色ポジレジストパタ
ーン１１４となる。

第２図（８１参照 次いで上記熱処理の終わったポジレジスト層１２に、そ
の底部まで到達するエネルギー強度の電子ビームＨＢま
たは遠紫外（Ｄ−ＵＶ）光を用いて全面描画露光である
２次露光を行う。この全面露光において発色したフォト
クロミック材を有する架橋発色レジストパターン１１４
部は感光せず、その他の領域に該２次露光で感光した２
次感光領域１６が形成される。

第２図（ｆ）参照 次いで上記２次露光の終わったレジスト層１２を通常通
り現像する。この現像処理により前述の架橋発色レジス
トパターン１１４は溶解しないが、その他の２次感光領
域１６は溶解除去されて、基板１１上に架橋発色レジス
トパターン１１４よりなる反転パターン１７即ちネガパ
ターンが形成される。

この反転パターン１７はポジレジストの場合、図示のよ
うに台状パターンになる。

次ぎに、ネガ型のレジストを用いるＥ８露光に本発明の
方法を適用する例について、第３図（ａｌ〜（ｆｌを参
照して説明する。

第３図（ａｌ参照 先ず、例えば第１の実施例同様の被加工基板ｌｌ上に、
フォトクロミック材を含有せしめた例えばポリメタクリ
ル酸グリシル（ＰＧＭＡ）等のネガ型ＥＢレジスト（以
下ネガレジストと略称する）層１Ｂを通常と同様の１−
１．５μｍ程度の厚さに塗布形成する。

なお、フォトクロミンク材にはポジレジストと同様に、
一般用途に多く用いられているスピロピラン系のフォト
クロミンク材（発色色調−茶色）が使用され、そのネガ
レジスト層への混入量は、通常の粘度５〜３０ｃｐの液
に対して１〜２ｗｔ％程度で充分である。

第３図（ｂｌ参照 次いで、上記ネガレジスト層Ｉ８に、第１の実施例同様
該しジス（層１２の底部に達するエネルギー強度を有す
る電子ビームＥＢを用いて所定形状のパターンを描画露
光しく１次露光）、該領域に１次感光領域１９Ａを形成
する。

該１次露光により１次感光領域１９Ａのフォトクロミッ
ク材が茶色に発色して該レジスト層Ｉ８内に発色ネガレ
ジストパターン２０が形成される。

この１次感光領域１９＾即ち発色ネガレジストパターン
２０は、上記露光のエネルギーにより架橋し、現像液に
不溶性となる。

なお１９Ｂは未感光領域を示す。

第３図（Ｃ１参照 次いで、正転パターンを形成する際には、上記１次露光
を終わったネガレジスト層１８を、その侭通常通り現像
処理して該１次露光における未感光領域１９Ｂを選択的
に溶解除去し、前記発色ネガレジストパターン２０より
なり描画露光パターンに対応する形状を有する正転パタ
ーン即ちネガパターン２１を形成する。

この正転パターン２１はネガレジストの場合、図示のよ
うに台状パターンになる。

第３図（ｄ）参照 また別に、反転パターンを形成しようとする際には、上
記１次露光を終わって描画露光パターンに対応する形状
の前記発色ネガレジストパターン２０が形成されたネガ
レジスト層１８を、９０〜２００　’Ｃ程度の温度で５
〜３０分程度程度間熱処理する。

この熱処理によって、前記１次露光で１次感光領域１９
Ａ即ち発色ネガレジストパターン２０内に形成された架
橋は切り離され、該発色レジストパターン２０は現像液
に溶解性の発色ネガレジストパターン１２０となる。

第３図（ｅ）参照 次いで上記熱処理の終わったポジレジスト層１８に、そ
の底部まで到達するエネルギー強度の電子ビームｆｉＢ
またはＤ−υＶ光を用いて全面描画露光である２次露光
を行う。この全面露光において発色したフォトクロミン
ク材を有する発色レジストパターン１２０部は感光せず
、その他の領域に感光し架橋した２次感光領域２２が形
成される。

第３図（ｆ）参照 次いで、上記２次露光の終わったレジスト層１８を通常
通り現像する。この現像処理により上記２次露光で架橋
した２次感光゛領域２２は溶解せず、前記熱処理で鎖が
切れ且つ２次露光で発色フォトクロミック材により感光
しなかった発色ネガレジストパターン１２０部は溶解す
る。そして１次露光パターンに対する反転パターン２３
即ちポジパターンが形成される。

この反転パターン２３はネガレジストの場合、図示のよ
うに開孔パターンになる。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明の方法によれば、１種類の電子
ビーム露光用レジストを用いて正転パターン及び反転パ
ターンを形成することができる。

即ち、電子ビーム露光用ポジレジストを用いてポジパタ
ーン及びネガパターンを、又電子ビーム露光用ネガレジ
ストを用いてネガパターン及びポジパターンをそれぞれ
形成することができる。

従って、１種類のレジストを用いこれをポジ型或いはネ
ガ型に使い別けて露光を行うことができるので電子ビー
ムリソグラフィ工程が簡略化され、電子ビームリングラ
フィ工程における製造装置の削減、作業ミスの減少によ
る歩留りの向上、製造手番の短縮等が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の原理図、 第２図＋ａｌ〜（ｆ）は本発明の方法の第１の実施例を
示す工程断面図、 第３図（ａｌ〜（ｆｌは本発明の方法の第２の実施例を
示す工程断面図である。 図において、 ｌはフォトクロミンク材混入レジスト層形成、２は１次
露光（パターン露光）、 ３は現像、 ４は正転パターン、 ５は熱処理、 ６は２次露光（全面露光）、 ７は現像、 ８は反転パターン、 １１は被加工基板、 １２はポジ型ＥＢレジスト、 １３Ａは１次感光領域、 １３Ｂは未感光領域、 工４は発色ポジレジストパターン、 １５はポジレジストの正転パターン （ポジパターン） １６は２次感光領域、 １７はポジレジストの反転パターン （ネガパターン） １１４は架橋発色ポジレジストパターンを示す 墓１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加工基板上にフォトクロミック材を混入した電子ビー
   ム露光用レジスト層を形成する工程（１）と、 該レジスト層の一部領域を電子ビームにより選択的に露
   光して該露光領域に含まれるフォトクロミック材を発色
   せしめる１次露光の工程（２）と、該１次露光（２）を
   終わったレジスト層をそのまま現像（３）して前記１次
   露光パターンに対応する正転パターンを形成（４）する
   工程と、 該１次露光（２）を終わった該レジスト層に熱処理（５
   ）を施した後、電子ビームを全面に照射する２次露光（
   ６）を行い、しかる後現像（７）を行って１次露光パタ
   ーンに対する反転パターンを形成（８）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。