JPS6364893B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は写真蝕刻技術用レジスト膜の堆積方法
に関するものである。

半導体デバイスの大規模化及び微小化に伴いそ
の製造プロセスはより複雑さ、精密さの度合を増
してきた。製造プロセスの重要な基幹技術の一つ
である写真蝕刻技術においても、同様であり、単
にレジストパターンの微小化にとどまらず、その
断面形状の制御も重要となつてきた。

一般的には垂直なパターンが用いやすいため、
パターンのすそをなくすように制御する必要があ
るが、リフト・オフプロセスにおいては逆台形が
望まれるしドライエツチングを用いたテーパーエ
ツチングには順台形が望まれる等である。

ところで、最近電子ビーム露光法がその微細加
工性のため着目されマスク製作方法等として実用
化されてきた。この方法においては電子線のレジ
スト中での散乱及び基板からの反射レジストパタ
ーンに与える影響が大きいことがわかつてきた。
そこで、モンテカルロ法等を用いてレジスト中で
の照射エネルギー分布の計算が行われるようにな
り、電子ビームの入射点から横方向及び深さ方向
の分布形状が明らかになつてきた。その結果を利
用して、照射エネルギー分布が所望の形になるよ
うに露光パターンを修正することで露光パターン
の形状はある程度制御できるようになつたが、深
さ方向については、この方法では積極的な補正は
できず、したがつてレジスト端部角度の制御は行
えなかつた。

本発明の目的は電子線の加速電圧や照射量を変
えることなく、プロセスに合せてレジスト端部の
角度を調整する方法を提供することにある。

発明者はレジストの感度は組成及び分子量の関
数であることに着目し、モンテカルロ法により予
測される照射エネルギー分布と所望のレジスト端
部角度を比較し、膜厚方向にレジストの組成や分
子量を連続的に変化させると、レジストの膜厚方
向の感度がかわり、ほぼ所望の形状にできること
を利用したものである。

すなわち、本発明の要旨は、高周波で励起した
貴ガスと高分子モノマーガスとを交流させるか、
または高分子モノマーガス雰囲気に高周波を印加
するかして、重合反応を行わせるプラズマ重合に
よつて堆積させる写真蝕刻技術に用いるレジスト
膜の堆積方法において、高周波出力もしくは真空
度またはモノマー組成を連続的に変化させ、堆積
レジスト膜の膜厚方向組成や重合度を連続的に変
化させることにより堆積膜の電子線感度を膜厚方
向に連続的に変化することを特徴とする写真蝕刻
技術用レジスト膜の堆積方法にある。

すなわち、本発明は高周波、例えば13MHzで活
性化したアルゴン等の貴ガスとスチレン等の高分
子モノマーガスを真空度約0.01Torr〜約1Torrで
交流させ重合を開始し、その下流の基板にレジス
トを堆積したり、同程度の真空度のモノマーガス
を平行平板型電極構造に導入し、高周波でプラズ
マ重合を開始させ、電極の一方においた基板にレ
ジスト膜を堆積する方法においてRF出力が真空
度、そしてモノマー組成等の堆積条件を連続的に
変化させ、それに対応して堆積レジスト膜の膜厚
方向組成や重合度を連続的に変化させることで、
膜厚方向のレジスト膜感度ひいてはレジスト端部
形状を所望のようにすることを可能とする写真蝕
刻技術のレジスト膜堆積方法である。

本発明方法によれば、レジストの膜厚方向の感
度を自由に変えられるため、電子線照射条件を一
定としたままでも、レジストパターンの端部形状
を自由に変化することができる。またプラズマ重
合を用いるために、塗布法とことなり、溶剤や水
分等の不純物の影響を受けにくいし、堆積条件、
例えば高周波出力の自動連続変化もきわめて容易
であり、簡単なプログラム制御で膜組成を所望の
状態に形成することができる効果がある。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第１図は本発明による堆積方向に重合度の異
つたレジスト膜を堆積するための装置の一例の説
明用断面図を示す。高分子膜源として用いてよい
特性を示したのは、ネガ型レジスト用としてスチ
レンモノマーであり、ポジ型としてメチルメタク
リル酸である。水冷装置１０８で冷却して放電時
の試料電極１０２の温度が30〜100℃になるよう
にして、対向電極１０３との間に高周波、例えば
13MHzを高周波印加装置１０４によつて印加す
る。

モノマー１０７はノズル１０５より、試料極上
のサンプル１０１に向つて放出され、チエンバー
１０６の下部にある排気系１０９へと導かれる。
スチレンの流量としては１〜100ml／minが都合
よく、真空度としては0.01〜1Torrがプラズマの
安定性がよい。堆積速度はRFパワー，真空度，
モノマー流量により異なるが、本条件範囲でRF
パワーを0.1〜15mW／cm²にした時50〜5000Å／
minが得られる。

堆積膜の性質はガス流量や真空度でも変化する
がRFパワーで重合度を調節するのが最も実行し
やすい。第２図は第１図の装置における堆積条件
とレジスト感度の関係を示す図であり、図はスチ
レンモノマー流量５ml／minで真空度を0.1Torr
とした時のRFパワー条件と20kV加速電子線によ
るレジスト感度の関係を示す。現像条件はアセト
ンとエチルアルコール１対１の溶液で30秒間処理
である。RFパワーが高くなるに従つて重合が進
みネガ型レジストとしての感度が向上しているの
がわかる。15mW／cm²附近の部分を破線で示して
あるのは、この附近になると副次反応が顕著とな
りコントラストが悪くなり始めるからである。

いずれにしてもRF条件で比較的容易にレジス
ト感度を１桁以上調節できることがわかる。

したがつて、膜の堆積中にRFパワーを順次変
化させてゆくと膜厚方向に感度の異るレジストを
堆積できることがわかる。第３図は、本発明に使
用する組成変化膜の形成に好都合な堆積装置の一
例の説明用断面図である。ボンベ３０１より導入
されたArは高周波印加装置３０２で活性化され
排気系３０６へ向つて輸送される。一方、二種の
反応試薬がボンベ３０３及び３０４から組成比を
調整されて導入され３０５の部分で活性化された
Arと３０８の部分で交流し、反応エネルギーを
受けとり、重合を開始し試料３０７上へ堆種す
る。

３０３と３０４へ重合度の異るプレポリマーを
入れたり、異つたモノマーを入れておけば、その
導入時の比率を変化させることで試料上への堆積
膜の組成を変化できることがわかる。

次に膜厚方向での組成変化の決定方法を示す。
第４図は電子線露光におけるレジスト中の照射エ
ネルギー分布の一例を示す図であり、基板４０１
に塗布したレジスト膜４０２に電子線を照射した
時の、エネルギー等高線４０３〜４０６を示す。
４０３から４０６へと照射エネルギーは低くなつ
ている。そこで、もしレジストの感度が４０４に
対応する程度であると現像プロフアイルは、第５
図５０１の如く、なだらかな形状となる。なお、
第５図は単一感度レジスト膜で得られる現像パタ
ーンの一例を示す図である。そこで、もし第４図
で破線で示したような垂直なレジストパターンを
得たいとすると、破線と照射エネルギ等高線の交
点膜厚を求める。第６図は膜厚方向に感度の異る
多層構造レジストを堆積した断面図である。第６
図に６０１〜６０４で示した如く、それぞれに対
応した感度のレジスト膜を前述したように堆積条
件を変化させることで連続的に堆積する。第７図
は第６図の感度の異る多層構造レジストの現像プ
ロフアイルを示す図である。この多層構造レジス
ト膜を現像すると第７図に示したようにだんだん
を有するが、ほぼ垂直なパターンが得られること
がわかる。説明の都合で、多層構造レジスト膜を
用いたためだんだんが発生したが、プラズマ重合
では多重塗布方式と異り、連続的に組成を変化で
きるため実際にはこのようなだんだんは発生せ
ず、垂直なプロフアイルが得られる。

ここでは垂直なレジストプロフアイルについて
だけ説明したが、他の形状のプロフアイルを得た
い時も同様な考え方で制御できることは明らかで
あるし電子線露光以外の他の露光方法で本発明が
可能であることも明確である。

以上説明したとおり、本発明によれば、電子線
等の加速電圧や照射量を変えることなく、プロセ
スに合せて、レジスト端部の角度を調整すること
ができ、半導体デバイスの大規模化及び微小化に
伴い要望されている重要課題を果すことが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による膜厚方向に重合度の異つ
たレジスト膜を堆積するための装置の一例の説明
用断面図であり、第２図は第１図の装置における
堆積条件とレジスト感度の関係を示す図である。
第３図は、本発明に使用する組成変化膜の形成に
好都合な堆積装置の一例の断面図である。第４図
は電子線露光におけるレジスト中の照射エネルギ
ー分布の一例を示す図、第５図は単一感度レジス
ト膜で得られる現像パターンの一例を示す図。第
６図は膜厚方向に感度の異る多層構造レジスト膜
を堆積した断面図であり、第７図は第６図の感度
の異る多層構造レジスト膜の現像プロフアイルを
示す図である。 図において、１０１……サンプル、１０２……
試料電極、１０３……対向電極、１０４……高周
波印加装置、１０５……ノズル、１０６……チエ
ンバー、１０７……反応ガス、１０８……水冷装
置、１０９……排気系、３０１……アルゴンガス
ボンベ、３０２……高周波印加装置、３０３……
反応ガス１、３０４……反応ガス２、３０５５…
…アルゴンプラズマ発生部分、３０６……排気
系、３０７……サンプル、３０８……反応ガスと
励起アルゴンの交流部分、４０１……基板、４０
２……レジスト、４０３……エネルギー等高線
１、４０４……エチルギー等高線２、４０５……
エチルギー等高線３、４０６……エネルギー等高
線４、５０１……現像レジストパターン、６０１
……レジスト膜１、６０２……レジスト２、６０
３……レジスト３、６０４……レジスト膜４、で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高周波で励起した貴ガスと高分子モノマーガ
   スとを交流させるかまたは高分子モノマーガス雰
   囲気に高周波を印加するかして、重合反応を行わ
   せるプラズマ重合によつて堆積させる写真蝕刻技
   術に用いるレジスト膜の堆積方法において、高周
   波出力もしくは真空度またはモノマー組成を連続
   的に変化させ、堆積レジスト膜の膜厚方向組成や
   重合度を連続的に変化させ堆積膜の電子線感度を
   膜厚方向に連続的に変化することを特徴とする写
   真蝕刻技術用レジスト膜の堆積方法。