JPS63202914A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、レジストの現像方法を判定することが出来
るパターン形成方法に関する。

（従来の技術） 近年、半導体装置の賜集稙化、開運化が非電な勢いで進
んでいる。これに伴い、半導体ウニノー上に形成される
各種回路パターンの微細化、及び高精度化が妾不される
ようになってきている。

この様な要求に応じて、槓々の改良がなされている。例
えは、リソグラフィー技術においては。

マスクをわしてレジストを路光する際に使用する光源と
して、従来の紫外線に代えで、よシ短技長のＸ線を使用
することが研究されている。また、マスクの製造方法も
、従来の光によってパターンを描画する方法から、よシ
微細化が可能な゛電子線によって描画する方法に変わり
つつある。

以下に、このようなリソグラフィー技術において用いら
れる、フォトマスクやＸ線マスクを電子線＠画ｒこよ＃
）製造する製造方法について説明する。

先ず、非光光源の波長域において透明な基板上に、蒸着
法又はスパッタ法によりマスク材となる金属膜を形成す
る。次に、この金ＦＡ編上に電子線レジストを塗布し、
遊子線でＩｇｒ望のパターンを描画する。その後、描画
されたパターンを現像して電子線レジストの一部を選択
的に除去し、レジストパターンｒ形成する。更に、残存
したレジストパターンをマスクとして、金属膜をエツチ
ングして所望のマスクパターンを形成した後、レジスト
パターンを除去してマスクを製造する。

また、リングラフイー技術を用いずに、半導体ウェハ上
に塗布された電子線レジストに電子線で直接描画して、
一層微細なパターンを得る技術本開発されている。この
′成子線描画技術においては、先ず、半導体ウェハ上に
電子線レジストを塗布し、電子線により所望のパターン
を描画する。次に、描画したパターンを現像して電子線
レジストの一部を選択的に除去し、レジストパターンを
杉成すｊ。更に、残存したレジストパターンをマスクと
して、半導体基板上の半榊体層や金尾ｊ暎にエツチング
、またはドーピング等を施して所望の回路パターン及び
素子を形成した後、レジストパターンを除去する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したように電子線レジストを用いて
微動なマスクパターンを形成する七４合には、玩像速践
に及ばず現像液温度の影響が非常に太きく、シかも現像
液としては通常ケトンやアルコール等の有機溶剤が使用
されているだめ、その気化熱により現像液の偏度分布が
不均一になりやすい。このため、現像開始から現像終点
壕での時間を予め経験的に設定しても、更に試験的に現
像を繰り返して現像の終点迄の時間を決定する心太があ
る。まだ、試験的に現像を繰り返し、より適止な時間を
見いだしたとしても、現像工程の繰り返しの間に生じる
現像液の温度変動が大きい場合には、設′定した時間が
適正でなくなってし貰う。

この他、現像速度に影響を及ばす云因としては、描画時
の電子線ドーズＭ１　レジストのロット間バラツキ、現
像液の劣化、レジスト塗布後のベーキング条件等数多く
あけられる。従って、予め設定した時間だけ現像したに
もかかわらず、十分に現像されなかったり、現像が進行
し過ぎ７辷りして、形成されるパターンの寸法がθ針値
から大きくずれ、髪求される精度を満たすことかりト當
に困難となる問題点がある。

この様な１Ｂ」照点に対して、現像工程を繰り返す間に
、ｆ′Ｆ′總Ｖこ請・づいて視像時間を徐々Ｖこ変化感
ぜるという手法が用いられているが、現像液の温度吟の
俵二動少因力；一定ではないので、確実性に乏しく、再
現性が悪く、高札′度でパターンをル成することは困に
でめる。

また、現像中のレジストパターンに、レーザー光を照則
し、反射率の変化等をオリ用して現像終点を４’Ｊ定す
る技術も研究されているが、この様な光学的な方法は、
現像液の屈折率、現像液中でのレーザー光の散乱等の影
響を受けるため信頼性の乏しいものである。

そこで、本願発明者らは、被現像物の碑電体ノ曽（フォ
トマスクであれは下地クロム層、半４体ウェハであれば
ウェハ自身）とｌ＋リー現像液中へ浸漬した現像液中で
安定な電極との間に流れる電流を測定し、−流がピーク
を示すまでの時間をあらかじめ求めた係数倍（以下％現
像係数と記す）して、適止３）を保時間を決定する方法
をすでに提呆した（特、顎昭６１−１６０２０９号） しかし、この方法では例えば描画パターン中ｅこ。

大面積の電子線照射部が存在すると電子線レジスト特有
の１近接効果”により、その大面積部の現像が早く進行
し、電流ピーク出現までの時間が、大面積部を含まない
パターンに比較し早くな如、パターン全体の現像が十分
進行しないうちに現像終点と判定してしまう場合、また
、大面積パターンを含まなくとも、小面積のパターンが
非常に近接して存在する場合にもやはり１近接効果”に
より、電流ビークが早く出浅し、パターン全体の現像が
十分進行しないうちに現像終点と判定してしまう場合の
あることが分かった。

本発明はかかる事情にＮ与てなされたものであって、高
寸法鞘度のレジストパターンを形成することが出来るパ
ターン形成力法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（間Ｍを解決するための手段） 本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であシ、等電体の表面にレジスト膜を形成する形成工程
と、とのレジス）Ｍに所定のパターンを菊画する描画工
程と、前記レジストパターンが描画された導電体を有機
溶剤を含む現像液ＶＣ浸漬し、レジストを選択的に除去
してパターンを現像する現像工程と奮具備するパターン
形成方法であって、現像液中で安定な電位を示す１極を
現像液中に浸漬して前記４＠体と前記現像液との間の靜
電各曾の変化に基く前記電極と前記導電体との間に流れ
る電流のピーク？検出する検出工程と、前記検出工程に
より検出される電流のピークが現出するまでの時間の前
後に亘る所定範囲内の時間を２Ｖ、葉として現像の終点
を判定する終点判定工程とを具備し、をらに前記レジス
ト膜には所定のパターンに加えて、前記パターンを描画
するパターン描画用電子線強度より強い電子線で前記レ
ジスト膜に描画が施されていることを特徴とする。

（作　川） 本如発Ｉｆ者等は、現像工程をξクロ的に見た場合に、
この工程は、杷祿物であるレジストが溶解し、下地の棉
′亀体（例えば、フォトマスクを構成する！！３縁体上
に形成されたマスクパターンとなる金楓層、又は、半導
体ウェハ等）が姑出する工程であることに着目し、現像
中のレジストが俗解してフォトマスク下地金Ｗ４ＩｖＪ
や、半導体ウェハ叫が露出する前後で、フォトマスク下
地金１４　層や半導体ウェハ等と現像液の界面の電気化
学的パラメータが大幅ＶＣ亥化し、その結果、゛電極と
の間に電流ピークが観鮨括れることを兄いだした。そし
てこの電流ピークの現出するまでの時間をもとに、あら
かじめ現像係数と実線に現ｆ？されるパターンの幅との
関係を灰演ｌｊして求めた係数倍することにより、適正
現像時間を定めることができる。

不発明はこのような知Ｊｉ！、Ｉ／ｃ基づいてなδれた
ものである。

（実施例） 実ＮＮ１ 以下、本発明の第１の実施例を図を参照して説明する。

Ｖ、鉄用のフォトマスクを製造するため、　１２５１萬
角の石英基板上にクロム層を′＃着した後、電子線レジ
ストとしてＰＭＭＡを塗布した。次に％電子線描画装置
によりレジストを露光させた。

ＩＰ・川したパターンは、第１図、第２図、紀３図ＶＣ
示す３祉類であシ、第１図は大面積の描画部が存在する
パターン、第２図は小面積のパターンが密に存在するパ
ターン、そして、第３図はそれらを含まないパターンを
それぞれ示している。

まず、従来例としての結果を得るために、これらのパタ
ーンを通常の電子線ドーズ量で描画した。

これら３拙の第１図、第２図、記３図に対応したマスク
をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃと名付けた。

これらのマスクを、第４図に示す装置構成により現像を
行いながら電流測定を行った。肉で現像紐 にこれら倫測定吻３及びｉｋ４け図に示すように演算増
幅器５及び帰還抵抗幅６を経てレコーダ７につなが扛て
いる。

こうして祷られた電流波形を’Ｄ”’Ｉ　５図（力、（
イ）、（つ）に示テ。

との′電流波形を基に、板状画一の導′ぼ体層（フォト
マスクであｎば下地クロム層、半導体ウェハ１であ？Ｌ
ばウェハ自＃）と同−塊像准中へ浸漬した現１永液中で
安定な成極との間に流れる電流ｒ測定し、電流がピーク
を示すｌでの時間を係数倍相、　　７、゛、　　、　　
　して、檎正現像時間？決定する方法にて現像終点を判
定し、現１寡ｒ終了畑ぜ、リンス、クロムＩωのエツチ
ングを行った。このト、現像係路１としては全て同一の
値を使用した。−まだ、複数のピークを示した唱ＯＶこ
は、最大′ｉ流値を７」（した穎゛、流のピークを判定
顔、早として用いた。

その：ｉ：ｒ＋来倚られた寸法マーク（Ｍ％　１図から
第３図のＢ部に含まれる２μｍ及び４μｍの寸法マーク
）の寸法測定結果全第１表に示す。

第１表 現像を適正に行いたいパターン（本実施例においては第
１図から第３図のＢ部）の周辺に大面積の描画部がある
場合（マスクＡ）や、小面積パターンが密に存在する場
合（マスクＢ）には、それらの部分に生ずるいわゆる１
近接効果″により、それらの部分の現像速度が寸法マー
ク部Ｃｍ１図〜輿３図のＢ部）より大きくなる。本実施
例の如く、これらの部分の面積がその他の部分の面積よ
り大きい場合には、このいわゆる１近接効果”を受けて
いる。４１１分の現像進行により生ずる電流ピークで終
点を判定してしまうため、現像を適正に行いたいパター
ン部の現像が第１表に示す如く不足の状態であるにも拘
らず、現像終了と判定してしまう。

本発明では、以下に述べる方法により上述の問題を解決
している。

本実施例で使用したパターンは前出したものと−」じ、
＠１図から第３図に示す３ａ１類であるが、図中点線で
囲った部分をパターン描画時の電子線ドーズ量の２倍の
電子線ドーズ量で描画した。これらをそれぞれり、Ｅ、
Ｆと名付けた。

このようにして作成したマスクを従来例と同じ装置構成
により現像した際に得られた電流波形を躯６図（支）、
（イ）、（つ）に示す。

この第６図と第５回とを比較すると、本発明では図中ａ
で示したピークが生じている以外は第５図と同じである
。このａの電流ピークは、本発明の高ドーズ量の電子線
で描画したパターンにより生じているものであると考え
られ、その出現する時間はパターンを第１図から第３図
に示すものまで変化ζせても影響されず一定である。

そこで１本発明では、このａの電流ピークを現体終点判
定の基準として使用し、現像を終了させ、リンス、クロ
ム層のエツチングを行うことにより第２表に示す如く、
現像を適正に行いたいパターンの周辺のパターン形状、
配置に影響されることなく、一定の現像寸法を得ること
が出来た。

第２表 実施例２ 実施例１では％第６図中のａの電流ピーク出現時間が、
パターン形状、配置に影４１甥れることなく、一定であ
ることを利用して高精度を俊求される特定の現像パター
ンの寸法精度（実施例１においてはパターンＢ）を向上
させたが、製造されるｔ′ヨとんどのフォトマスクにお
いては、フォトマスク内の各部位における現像パターン
寸法の平均値が目榊値（＝設計寸法）となるように現像
されることが望ましい。

そのためには、通常の電子線ドーズ童で描画されたパタ
ーン部による電流ピーク出現時間を基準にして適正視像
時間を算出すれば良いが、晶相Ｄｉ　　□な現像寸法を
望まれる場合には、該ノ（ターンへの、いわゆる”近接
効果”の大小によ＃）案出に使用する係数を変化させる
必要がある。

そこで、本実施例では現像開始よυ高電子線ドーズ貸描
画部による電流ピーク（第６図ａ）の出現するまでの時
間と、現像開始より通常の電子線ドーズ蓋で描画された
パターンにより発生する電流ピークの出現するまでの時
間との比が、１近接効果”を受けている場合には小さく
なり、受けていない場合には大きくなることを利用して
１近接効果”の度合を判定して、適正な現像終点判定を
行う方法を検討した。装置構成および得られる電流波形
は実施例１の躯４□□□および第６図と同じである。

但し使用したマスクは％第１図の４箇所の全面描画部の
灸々の中心部に２μｍおよび４　ｆｉｍの寸法マークを
加えたパターン（マスク名称−Ｇとする）第２図の４Ｍ
Ｐｆｔの１μｍラインアンドスペース部の各々の中心部
に２μｍおよび４μｍの寸法マークを加えたパターン（
マスク名称をＨとする）、および、第３図と同じパター
ン（マスク名称を工とする）の３糊類とした。これらを
まとめて第゛３表に示す。表においてｔｌは高電子線ド
ーズ部による亀理、 流ビーク出給時間ｓ　　ｔｚは通常′岨子線ドーズ部に
ょ乗 る電流ビーク出、１時間である。

以下余白 ′この第３表に示したように１本実施例によればｔ２／
ｌｌによりロ近接効果”の度合の判定が行えるため、パ
ターン形状、配置によりロ近接効果”を生じているパタ
ーンであっても、その各部のパターン現像寸法の１差が
うまく振シ分けられ、平均値としてのパターン現像寸法
がうまく目標値となることがわかる。

以上の説明では、本発明を実施するために、高電子縁ド
ーズ量で描いた特別のパターンを用量したが１通常、マ
スク周辺に描画されるマスク識別用の各抛文字部を高電
子線ドーズ量で（β１画することによっても、本発明を
実施することは可能である。

また、電子線ドーズ量を変化させる機能を描画装置が持
たない相合には、同一パターンを多重描画することによ
り、同様の効果を得ることが可能でめる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明のパターン形成法によれば、パ
ターン面積比率の極端に大きい場合や。

逆に小さい狗今においても、貨子劇レジストの適正現像
時間を容易に決定することが可能となシ。

魁子椋レジストを使用したパターン形成法のパターン寸
法精度の飛躍的な同上が可能となるｔより・、各種マス
ク製造工程の自動化や将来の直播プロセスの目動化をも
可能とし、七の工桑上を写するところは非常に多大なも
のがある。

４、　１１！！１１面の簡単な説明 （つ）及び第６図（力、（イ）、（つ）ｆｉ’山流の経
時変化を示した特性図である。

ｌ・・・現像槽、２・・・現像液、３・・・被測定物、
４・・・電極、５・・・演＄＃増幅器、６・・・帰還抵
抗器、７・・・レコーダ。

代理人　弁理士　則　近　姶　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第　　１　図 Ｂ：　２Ｐｎ及〆に１帆のす洪マー７ 第　　３　図 第　　２　図 第　　４　図 （ア） ７７　Ｂ く ミ ′−′　３ 礪 ダ２ 力 （アン υ　／ｌ　　　　　　　　’＞　　　　　　　　　　　
　　　　　　Ａ　　　　　　　　ＯｔＡ現　イ象　ｖｐ
シー　丁６１′（号）・）（イ） 第　　６　図 第　　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電体の表面にレジスト膜を形成する形成工程と、この
   レジスト膜に所定のパターンを描画する描画工程と、前
   記レジストパターンが描画された導電体を有機溶剤を含
   む現像液に浸漬し、レジストを選択的に除去してパター
   ンを現像する現像工程とを具備するパターン形成方法で
   あって、現像液中で安定な電位を示す電極を現像液中に
   浸漬して前記導電体と前記現像液との間の静電容量の変
   化に基く前記電極と前記導電体との間に流れる電流のピ
   ークを検出する検出工程と、前記検出工程により検出さ
   れる電流のピークが現出するまでの時間の前後に亘る所
   定範囲内の時間を基準として現像の終点を判定する終点
   判定工程とを具備し、さらに前記レジスト膜には所定の
   パターンに加えて、前記パターンを描画するパターン描
   画用電子線強度より強い電子線で前記レジスト膜に描画
   が施されていることを特徴とするパターン形成方法。