JPS6347927A - リソグラフイ法 - Google Patents

リソグラフイ法

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Publication number
JPS6347927A
JPS6347927A JP61192576A JP19257686A JPS6347927A JP S6347927 A JPS6347927 A JP S6347927A JP 61192576 A JP61192576 A JP 61192576A JP 19257686 A JP19257686 A JP 19257686A JP S6347927 A JPS6347927 A JP S6347927A
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JP
Japan
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photosensitive material
resist
fluorescent
rays
lithography
Prior art date
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Pending
Application number
JP61192576A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshie Izawa
井澤 佳江
Tsutomu Ikeda
勉 池田
Hideo Kato
日出夫 加藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP61192576A priority Critical patent/JPS6347927A/ja
Publication of JPS6347927A publication Critical patent/JPS6347927A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エネルギー線源から放射されたエネルギー線
をパターン状のマスク材が形成されたマスク材保持薄膜
を介して感光性材料に照射し、該感光性材料に前記マス
ク材のパターンを転写するリソグラフィ法に関する。
〔従来の技術〕
X線リソグラフィは直進性、非干渉性および低回折性等
のX線固有の性質に基づき、これまでの可視光や紫外光
によるリソグラフィと較べて多くのより優れた点を有し
ている。そのため、近年ではサブミクロンリソグラフィ
やクラオーク−ミクロンリソグラフィの有力な手段とし
て注目されてきている。しかし、X線リソグラフィは可
視光や紫外光によるリソグラフィに比較して多くの優位
点を持ちながらも、X線源のパワー不足、レジストの低
感度、アライメントの困難さ、マスク材料の選定および
加工方法の困難さ等から生産性が低(、従ってコストが
高いとい°う欠点があり実用化が遅れている。
ところで、これまでリソグラフィに関する文献等におい
て紹介されたものの中で号も実情のある実用レジス[・
とじてはポリメチルメタクリレート(PM〜iA)が挙
げられる。このレジストはエレクトロンビーム用しンス
トとしても実情があり、持に0.1μmに対応出来るも
のとして池に競合できるものは見当らない。しかしなが
ら、X L1リソグラフィにおいて大きな問題として残
っているのは、感度の問題である。通常、X線リソグラ
フィにおけるレジストのX線利用効率は0.3%以下と
いわれており、これが感度の低下を来たしている。例え
ばP %i M Aの場合、X線としてPdLa線を使
用すると実効感度は1000〜2000 m J / 
c m”といわれている。ここで、感度は露光時のX線
照射量で示している。すなわち、照射量が低い程高感度
である。
高感度の実用レジストとしてはクロロメチル化ポリスチ
レン(CMS、東洋ソーダ製)があるが、上述と同様の
条件での実効感度は約100mJ/cm”である。X線
リソグラフィが実用化される条件の1つとして、X線レ
ジストの実効感度を10 m J / c m2以下に
することが望まれており、そのようなX線レジストの出
現が待たれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
現在各方面で線源のパワーアップ、透過性の良いX線マ
スク、高感度レジストの3方向から生産性を上げる為の
研究が進められてきているが、数多くの制限要因から大
きな発展は早急には望めそうもない。この中でもレジス
トの感度の向上はX線がデバイスに与えるダメージから
見ても必要な条件である。これは、今後、マスクおよび
線源の性能がたとえ上ったとしても必要であり欠(べか
らざることであることは云うまでもない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、リソグラフィ
において、レジスト等の感光性材料の実効感度を増加せ
しめ、もってリソグラフィを良好に実施するために、エ
ネルギー線源から放射されたエネルギー線をパターン状
のマスク材が形成されたマスク材保持薄膜を介して感光
性材料に照射し、該感光性材料に前記マスク材のパター
ンを転写するリソグラフィ法において、前記感光性材料
の前記エネルギー線源側とは反対側に蛍光物質を配し、
前記エネルギー線に曝された前記蛍光物質から2次照射
線を発生せしめ、該2次照射線を前記エネルギー線と併
せて前記感光性材料に照射することを特徴とするリソグ
ラフィ法を提供する。
〔実施例〕
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明においては、感光性材料のエネルギー線源側とは
反対側に、該感光性材料の感光域に対応した波長域の蛍
光線(2次照射線)を発する蛍光物質を配する。
このように蛍光物質を配する最適な形態として、感光性
材料の層とウェハとの間に蛍光物質の層を設ける例が挙
げられる。蛍光物質の層の設は方としては、例えばエレ
クトロンビーミム(EB)蒸着やスパッタ蒸着などの真
空蒸着法によってウェハ上に蛍光物質を蒸着する方法が
一例として挙げられる。
又、蛍光物質を含有するリソグラフィ用塗工液をウェハ
上に塗工することにより、蛍光物質の層を設けてもよい
このようなリソグラフィ用塗工液は、X線等の主線によ
り蛍光線(2次照射線)を発する蛍光物質を含有する。
そして、X線等の主線に対する感度および光感度を有す
るリングラフィ用レジストの層が該蛍光物質層上に形成
される。
本発明のリソグラフィ法は、このようにして蛍光物質の
層の上にレジストの層を形成した後、X線等の主線をパ
ターン照射しレジストを感光せしめるが、この場合レジ
ストはマスクを透過した主線と、主線に曝された蛍光物
質から発せられる蛍光線とにより感光することになる。
リソグラフィ用塗工液は、例えば蛍光物質を水に溶解ま
たは混合し、分散剤によって水中に分散させて調製する
。この塗工液は、レジストの感光域に対応した蛍光線を
発する蛍光物質がウェハ上に均一に分散塗布できれば良
(、特に蛍光物質、分散剤等の種類は問わない。
本発明において用いられる蛍光物質の代表例としては次
のものが挙げられる。
ZnS:Ag。
ZnS : Cu、Af。
Zn25io4: Mn。
CaWo 4、 Ca2  MgSi2 07  : Ce−。
ZnO:  Zn。
Z n S  :  Cu N Y20□ S  : Tb。
Y2  SiO2:Ce。
YAf!  03  : Ce、  Ag。
ZnS  :  Ag、  Ga、  Cjl! 。
ZnS  : Zn+In2 03 、BaSi2 0
5  :  Pb。
(Sr、Ca)B407  : Eu2+、Ca2  
B5 0g  C12:  Eu”Sr4  Si3 
08 C14:  Eu”、BaMgAl!、 402
3 :  Eu2+、Ba0 ・6AI!2 03  
:  Mn。
BaSO4:  Pb。
BaFCl  :  Eu”、 La2 02 S : Tb1 Gd20□ S : Tb。
M gB407  :  Tb 。
Li2  B4 07  :  Cu。
Ba2SI2 05:Pb。
NaI  :  Tf  。
CaF2  :  Eu。
MgF2:Eu。
KCl :TI! 、 CaS  :  Bi。
a CaSiO3:  Pb。
βCaSiO3:  Pb。
BaSi2 05  :  Pb。
Zn2 5in4 :  Ti。
CaO−MgO・2Si○2:Ti。
Ca3(PO4)2  : Ce。
Ca3(PO4)2  :  Ce −Mn。
Ca3 (PO4)2  : Ti S MgWO,z
これらは単独で用いてもよいし、二種以上の混合物とし
て用いてもよい。なお、前記蛍光体材料の化学式中のコ
ロンは、コロンの右側の元素またはイオンが添加的であ
ることを示すための記号である。
リソグラフィ用塗工液に用いられる分散剤(バインダー
)としては、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコ
ール、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ゼラチ
ン、カゼイン、アラビアゴム、アセチルセルロース、ニ
トロセルロース、環化ゴム、ポリイソプレン、ポリブタ
ジェン、ノボラック樹脂、フェノール系樹脂、アクリル
系樹脂、ポリスチレン、酢酸ビニル等が挙げられる。
本発明を適用する際に特に効果の大きいエネルギー線と
してはX線が挙げられるが、γ線、真空紫外線、遠紫外
線、紫外線、エレクトロンビームおよびイオンビーム等
でも蛍光線を発生させることができ増感効果が得られる
。これらの波長域は特に制限はないが、例えばエネルギ
ー線としてX線を用いるときは、X線リソグラフィ用レ
ジストの感光域に対応した波長域の蛍光線を発する蛍光
物質を塗工液中に含有させることが必要となる。リソグ
ラフィ用レジストの感光域に対応した蛍光線の発生波長
域を考えた場合、実用的なのは200mft〜550m
μの範囲である。更にその中で効果的なのは、光リソグ
ラフィ用レジストの多くが占める。
そして蛍光体の種類が多い300mμ〜450mμの範
囲である。
なお、本発明に用いる感光性材料として、X線等の主線
に感光し、しかも使用する塗工液に含有される蛍光物質
の発する光波長域に感光性を持っているリソグラフィ用
レジストであれば全て使用可能である。
本発明においては、照射エネルギーとしてX線を用いた
場合、レジスト上にパターンを投影するのはあくまでも
X線であり、蛍光線はレジストの実効感度を増強せしめ
る役割を果たすにすぎない。
すなわち本発明は、レジスト閾値以下の照射エネルギー
の照射ではほとんど感光せず闇値を越えたところから感
光が始まるというレジストの特性に基づき、この閾値を
越えない程度の蛍光線を感度の増強用に使用しているの
である。従って、パターンを投影するための主線の出力
は蛍光線と合わせて閾値を越える程度でよく、逆に蛍光
線のエネルギー量はレジストの解像度を低下させること
のないように所定の閾値以下でなければならない。また
この閾値は、レジストの種類、厚さ、蛍光線の波長域等
により異なり一義的に決められないが、これらの条件が
定まれば実験的に求めることが可能である。
次に、図面を用いて本発明のリソグラフィ法について説
明する。
第1図は、本発明のリソグラフィ法を説明するための模
式的断面図である。同図において、1はX線源、2は環
状保持基板、3は例えば金等により形成されたパターン
状のマスク材である。また、4はポリイミド等のX線透
過膜(マスク材保持薄膜)、5はウェハ、6はレジスト
、7は蛍光物質8を含有する蛍光物質層である。
尚、同図においては、蛍光物質8を含有するリソグラフ
ィ用塗工液をウェハ上に塗工した場合を示したが、蛍光
物質層7は真空蒸着法等によって蛍光物質だけから作成
してよい。
同図において、X線源(ターゲット)lから発生したX
線はパターン状のマスク材を介してレジスト6に照射さ
れる。この時X線の曝された蛍光物質8から蛍光線が発
せられるので、レジスト6はマスクを透過したX線およ
び蛍光物質8から発せられた蛍光線によってパターンが
投影がされる。
この後、レジストを現像し、次いで蛍光物質層7を除去
液を用いて、又はリアクティブ・イオン・エツチング(
RIE)等のドライエツチングによって除去する。なお
本発明においては、蛍光物質層7を 現像と同時に除去
しても良好な現像ができる。
実施例1 蛍光物質の一例としてBaS+ 205 : Pbの微
粒子をポリビニルアルコール中に分散させ、リソグラフ
ィ用塗工液を調製した。酸化膜を設けたシリコンウェハ
上に該リソグラフィ用塗工液を約3μm厚で塗工して蛍
光物質層を形成し、次いでゴム系レジスト−0MR83
(商品名、東京応化社製)を約1μm厚で塗工した。
次にX線(RhLa線)を約3分間照射した後、所定の
現像液でレジストを現像した。
この結果、従来法では50%の残膜を得るのに約35分
の照射が必要であったが、本発明リソグラフィ法により
約1/12の照射量で十分な残膜を形成することができ
た。
実施例2 蛍光物質の一例としてBaSi 205 :Pbを真空
蒸着法によりシリコンウェハ上に蒸着し、その上にゴム
系レジスト−0MR83(商品名、東京応化社製)を約
1μm厚で塗工した。以下は実施例1と同様に行った。
その結果、実施例1と同様に良好な現像ができた。
実施例3 蛍光物質として(BaSrMg) SiO3: Pbを
真空蒸着法によりシリコンウェハ上に蒸着し、そ゛の上
にゴム系レジスト−0MR83(商品名、東京応化社製
)を約1μmで厚で塗工した。以下は実施例1と同様に
行った。その結果、良好な現象ができた。
実施例・1 蛍光物質として(BaSrMg)Si 3 : Pbの
微粒子を環化ゴム−トルエン溶液中に分散し、シリコン
ウェハ上に約1μm厚で塗工した。
更にゴム系レジスト0MR83(商品名、東京応化社製
)2μm厚に塗工し、実施例1と同様のX線照射及び現
像を行い、蛍光体層の一部を現像と同時に除去すること
により、良好なパターンを形成することができた。
実施例5 蛍光物質としてCa3 (PO4)2 :TIの微粒子
をポリビニルピロリドン溶液中に分散し、シリコンウェ
ハ上に約1μ厚で塗工した。その上にK P R−3(
商品名、コダック社製)を1μ厚に塗工し、実施例1と
同様のX線照射及び現像を行った。その結果、感度が約
4倍上がった。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のリソグラフィ法において
は、感光性材料のエネルギー線源側とは反対側に蛍光物
質を配したので、エネルギー線を照射して露光するとき
に、蛍光物質から2次照射線を発生させ感光性材料に照
射するので、感光性材料の実効感度が向上し、良好なり
ソグラフィを実施することができる。また、マスク材保
持薄膜としてX線透過率や厚さ等の厳しい条件を緩和し
てリソグラフィを実施することができる。
さらに、本発明のソリグラフィ法の優位な点は、これま
でに光感光性レジスト(可視、紫外、遠紫外レジストを
含む)として使用してきたほとんどのレジストに適用可
能なことである。現在X線レジストとして適用可能な代
表的なレジストとしてクロロメチル化ポリスチレンがあ
る。しかし、このレジストの感度を増強するために塩素
の量を増加させた場合シリコン基板との密着性が低下し
使用に耐えな(なる。このように一般には感度を増強さ
せる場合には他の重要な性能、例えば解像力、ガンマ(
コントラスト)、現像性能、密着性、液保存性等を犠牲
にせざるをえない。本発明はこれらの従来の常識を覆し
各レジストの性能を保ちつつ感度のみを増強し得るもの
であり、リソグラフィ法を実施する際に極めて有効に用
いられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のリソグラフィ法を説明するための模
式的断面図である。 1:X線源、2:環状保持基板、3:マスク材、4:マ
スク材保持薄膜、5:ウェハ、6:レジスト、7:蛍光
物質層、8:蛍光物質。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エネルギー線源から放射されたエネルギー線をパ
    ターン状のマスク材が形成されたマスク材保持薄膜を介
    して感光性材料に照射し、該感光性材料に前記マスク材
    パターンを転写するリソグラフィ法において、前記感光
    性材料の前記エネルギー線源側とは反対側に蛍光物質を
    配し、前記エネルギー線に曝された前記蛍光物質から2
    次照射線を発生せしめ、該2次照射線を前記エネルギー
    線と併せて前記感光性材料に照射することを特徴とする
    リソグラフィ法。
JP61192576A 1986-08-18 1986-08-18 リソグラフイ法 Pending JPS6347927A (ja)

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