JPS6386518A - 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） 本発明は、電子線照射によって半導体基板あるいはマス
クにパターンを形成するパターン形成方法に関する。

（従来の技術） ゛１′導体集積回路の製造においては、その高密度化に
伴い微細なパターンを形成する技術か安水されている。

このため、パターン形成を行なう１′導体基板あるいは
マスク等の披加工板の表面にレジストを塗布し、このレ
ジスト膜に電子線を照射して露光し７、露光部分又は非
露光部分を現像液で溶解させるノＪ法が行なわれている
。

第１４図はかかる方法により半ノ９体基板にパターン形
成を行なっている状態の側面図である。ＸＹステージ７
」二にカセット６か固定され、表面にレシスＩ・膜（図
示せず）が形成された半導体基板５がカセット６に固定
されている。半導体基板５−Ｌ方には外部からの放射線
を遮断する遮蔽板８か設けられ、さらにその」１方に電
子線用の対物レンズ１および対物レンズ絞り３か設けら
れている。

電ｒ線２は対物レンズ１および対物レンズ絞り３を通っ
て？１′１体動板５に達するが、ＸＹステージ７か水・
トノｊ向に移動制御されており、これにより電子線２が
半導体基板５全面に走査されるようになっている。この
走査により半導体基板５上のレジスト膜か露光され、そ
の後レジスト膜が現象液により現象される。なお、かか
る現象に際し、ポジ型レジストの場合には露光部分が溶
解除去され、ネガ型レジストの場合には非露光部分が溶
解除去されるものである。

しかしなから、電子線照射によるパターン形成の場合に
は、電子線のかぶり効果が問題となる。

このかぶり効果を第１４図で説明すると、半導体基板５
に照射された電子線２はレジスト膜を感光させるか、そ
の一部は半導体基板５の表面で反射し、反射電ｒ線４が
遮蔽板８と半導体基板５の間でエネルギーを消失するま
で反射を繰り返す。このため、同図の直径Ｌ（一般にＬ
＝２０ｍｍ稈度である）の部分か反射電子による露光の
影響を受けることになり、電子のかぶり効果が生じ、こ
れによりパターンの寸法変動を及はす原因となる。

第１５図に電子のかぶり効果に起因するパターンの寸法
変動を測定した結果を示す。同図（ａ）は形成しようと
するオリジナルパターンであり、白い部分は露光部分、
黒い部分は非露光部分を示す。パターン中央には直径６
０ｍｍの円形の露光パターンか位置し、その中央から右
へ向って一定幅（約１０μｍ）のストライブ状の露光パ
ターンか形成されている。このようなパターンが電ｒ線
照射によるレジストパターン形成方法で実際に半導体基
板１−に形成されると、電子線のかぶり効果によって・
ｊ法ｚ１差が生じる。いま、寸法誤差を、形成されたス
トライブパターンの白い部分の幅によって表すことにす
る。即ち、第１５図（ａ）に示すオリジナルストライブ
パターンの白の部分の幅をＷとし、実際に半導体基板１
”に形成されたストライブパターンの白い部分の幅をＷ
′として、この差Δｗ＝ｗ’　−ｗをパターンの司法誤
差としてみる。第１５図（ｂ）は、このパターン寸法誤
差ΔＷをパターンの位置について測定した結果を示すグ
ラフである。パターンの位置とは、第１５図（ａ）のス
トライブパターンの横方向位置を示す。

なお、寸法誤差は現像条件により異なるが、ここでは第
１５図（ａ）の円形パターンの円周上に位置するストラ
イブパターンの白い部分の＝を法誤差ΔＷか０になるよ
うに現象条件を設定しである。

第１５図（ｂ）に７バすように、結果は円形パターンの
中心に近つく稈、幅が広くなり（ΔＷ　＞　Ｏ）、逆に
遠ざかる稈、幅が狭くなる（ΔＷｈｏ）。これは円形パ
ターンの中心は、まわりがほとんど露光部分（白い部分
）であるため電子のかぶり効果の影響を強く受けるのに
対し、中心から遠さかるとまわりがほとんど非露光部分
（黒い部分）となるため、電子のかふり効果の影響が弱
くなるからである。

第１６図は実際に半導体チップにレジストパターンを形
成させるのに用いるパターンマスクを示す図である。パ
ターンマスク９は一辺１２０＋＋＋ｎ＋程度の正方形の
マスクであり、中央部分にオリジナルパターン１０が形
成されている。このオリジナルパターン１０は同一の４
つのパターン１０−１〜１０−４により構成されている
。なお、ここでＸは電−ｒ−線走査方向を、ＹはＸＹス
テージの移動方向を小ず。このようなパターンマスク９
を用いて電子線照射を行ない、レジストパターンを形成
させると前述した電子線のかぶり効果によってパターン
１０の中央部分と周縁部分とては、τ」法誤差か生じて
Ｌまう。即ち、パターンマスク９の中で露光部分はパタ
ーン１０の内部にのみ存在するので、パターン１０の周
縁部分のｈが電子のかぶり効果の影響が弱くなるのであ
る。従って、レジストパターン形成後、゛１′導体ウェ
ハをグイシングして、各Ｔ１９体チップに分割した場合
、第１６図のＡ点のパターンとＢ点のパターンとの間に
寸法誤差か生１７てしまうことになる。パターン１０が
はとんと露光部分により構成されている場合は、電子線
１（り（射が適正焦点で行なわれたとしても、Ａ点とＢ
点との間で０．２μｍ　Ｉ！Ｉ′ＷのＸＪ法誤差が生じ
てしまう。焦点かずれているとこの・Ｊ′法差は０．７
μｍ稈度にも達する。

（発明か解決しようとする問題点） 以１．のように従来の電子線照射では、電子線のかぶり
効果によって」法誤差か生じ、寸法精度が低下する。こ
のことは益々高密度化が要求される半導体装置の製造に
おいて重大な問題となっている。

このような電子線のかぶり効果を低減させるため、遮蔽
板８の構造を変更する工夫がなされているが、このため
の加工か複雑であると共に完全に電子線かぶり効果をな
くすることはできない。又、遮蔽板８の祠質を反射係数
の小さなベリリウム、炭素等に変更する工夫もなされて
いるが、磁気シールドが不完全となる外に、ベリリウム
の場合には毒性が強く、炭素の場合には発塵するという
問題点を自゛している。

不発明は１−記事情を考慮してなされ、簡１ｊなノＪ。

法で電子のかぶり効果を低減させることかできるパター
ン形成り法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するだめの手段） 」二記目的を達成するため、本発明は、電子線のかぶり
効果による露光量のばらつきを均一化する＝　　７　− 補止を現象前に行なうようにしたものである。

すなわち、本発明のパターン形成方法は、被加工板の表
面に形成されたレジスト膜に電子線を照射してパターン
を露光させた後、レジスト膜を現象するパターン形成方
法において、前記電子線による露光後に、補正パターン
が形成された補正用マスクを介して前記レジスト膜に紫
外線を照射してレジスト膜の露光部を均一化し、その後
に現像することを特徴とする。また本発明のパターン形
成ｈ゛法はレジスト膜の膜減り速度を一定にするような
補正パターンが形成された補正用マスクを介してレジス
ト膜にプラズマ照射し、その後に現象を行なうことを特
徴とする。

（作　用） 補正用マスクを介して紫外線を照射すると、補ｉｌＥ用
マスクの補正パターンにより紫外線の遮断および通過か
行なわれ、レジスト膜か露光する。この補正パターンは
電子線のかぶり効果による露光量を均一化するように形
成されており、紫外線照射によってレジスト膜は中心部
の露光量と、周縁部の露光はとか１１！−均化される。

一方、プラズマ照射によってレジスト膜はエツチングさ
れるが、補正用マスクが電子線のかぶり効果による露光
量の相違、すなわち現像時におけるレジスト膜の膜減り
速度の相違を均一にするように形成されており、プラズ
マ照射後は膜減り速度が一定化される。

（実施例） 以下、本発明をさらに具体的に説明する。

本発明の一実施例によるパターン形成方法は、レジスト
膜に電子線を照射してパターンを露光させる一Ｌ：程と
、電子線照射による電子線のかぶり効果を補正するＬ程
と、レジスト膜を現象させる工程とからなっている。

第１工程である露光上程に際しては、マスクあるいは半
導体基板等の被加工板表面にレジストが塗布されて電子
線照射が行なわれる。レジストとしては、目的に応じて
トリフルオロエチル−α−クロロアクリレート等のポジ
型レジストあるいはネガ型レジストが選択される。なお
、この電子線照射は従来と同様な装置および方法で行な
うことができるため、詳細な説明を省略し、概略を述べ
る。

第１７図は電子線の走査を示す平面図であり、第１８図
はその拡大平面図である。メインパターン１１を露光す
るにはＸＹステージを水平方向に往復移動させると共に
対物レンズをステージの往復移動と直交方向に走査させ
る。これにより、レジスト膜には所定のパターンが形成
される。第１７図（ｂ）の１２は？に合レティクル、第
１７図（ｂ）の１′３は標準となるマスターマスクであ
り、第１８図中、１４はアライメントマークである。

このような電子線照射によりレジスト膜に吸収されるエ
ネルギである露光層は第５図のようにパターン１１の中
央部分で最も大きく、周辺部に向って次第に小さくなっ
ている。従って、パターン１１内に露光量のばらつきが
生じており、これを補正するため第２［−稈に供されて
いる。

第２−■程は補正露光を行なう工稈である。すなわち、
第１１′程の電子線照射によって生じた電子線のかふり
効果を補正するものである。この補正露光に際しては、
補正用マスクを介して紫外線をレジスト膜に照射するこ
とで行なわれる。第１図は補正用マスク１５の一例の斜
視図である。石英ガラス板１５ａ１−面にクロム薄膜か
らなる補１］兄パターン１５ｂか形成されている。補正
パターン１５ｂはクロム薄膜の膜厚か中央部で密に、周
縁部に向かうに従って疎になっており、電子線のかぶり
効果によるレジスト膜の露光量と反比例するように形成
されている。すなわち、第２図（ａ）で示すように、パ
ターンの中央部分での紫外線による補正露光量か零に近
く、周縁部分での補正露光量がこれに比べて人きくなる
ように膜厚が形成され、このため、膜厚は同図（ｂ）で
示す曲線に一致するように形成される。このような補正
用マスク１５は第３図で示すように、被加］二板１６の
レジスト膜に密着させ、この状態で紫外光１７を照射す
る。この照射によってレジスト膜の補１Ｆ露光が行なわ
れるから、レジスト膜に吸収されるエネルギー、すなわ
ち露光量は第４図に示すように均一化され、ＮＪ法誤差
を小さくすることができる。

なお、この紫外線照射においては、被加工板１６の電子
線描画時の露光状態及びパターンの中央部と周縁部との
露光量のばらつきに応じて補正パターン１５ｂの膜ｊψ
゛又は紫外線１７の照射礒が変更される。

第５図は以りの補正露光に使用される装置の概略図であ
る。上部が開放されたフレーム３３内に°　コントロー
ラ２４によって制御されるモータ３４か設けられ、モー
タ３４の駆動によってチャック３０が昇降するようにな
っている。波力旧り板１６はこのチャック３０に装管さ
れて補正露光が行なわれる。補正露光を行なう補正用マ
スク１５は被加工板１６上方に設けられたマスクホルダ
２８に取り付けられており、マスクホルダ２８は昇降コ
ントローラ２１によって制御されるエレベータ２５によ
ってトド動調節が行なわれる。又、補正用マスク１５の
さらに１一方には電源２２に接続された水銀灯２６か設
けられて紫外線照射が行なわれるようになっている。な
お、紫外線は通常、波Ｊｉ　２７　（１ｍｍのものが使
用される。３］はフレーム＝　　１２　− ３３上部に取り付けられたノズルであり、リザーバー３
２に分画充填された現像液およびリンス液を被加Ｉ′、
板１６にスプレーする。２３はこのノズルへの供給を切
り換えるバルブを制御するバルブコントローラである。

以上のように補正露光が行なわれた被加工板１６は、次
に現像液によって現像が行なわれる。この現像液はレジ
ストの種類によって選択され、例えば、トリフルオロエ
チル−α−クロロアクリレートの場合にはＭＩＢＫが使
用され、露光部分の除去が行なわれる。

第６図ないし第９図は本発明の他の実施例によるパター
ン形成方法を示している。補正用マスク１５の石英ガラ
ス板１５ａにクロム薄膜からなる補ｆ、　パターン１５
ｂか形成されるか、この補正パターン１５ｂは膜厚が均
一となっている。この補正用マスク１５は第７図および
第８図に示すように、電子線描画が終了した被加１−板
６のレジスト膜１８上に一定間隔りを有して配置され、
この状態で紫外光１７か照射される。補正用マスク１５
を介して入射した紫外光１７は補正パターン１、５　ｂ
により回折、散乱され、一部はパターンＦ部の領域にま
で達する。この方法による面内の露光はと補正用マスク
間の間隔との関係を第９図に小ず。被加工板１６と補正
用マスク１５との間隔を０にすると、パターン以外のみ
露光されるが、間隔りが大きくなるに従い、露光領域か
パターンの内側に広がる。従って、この特性を利用し、
描画■、νの露光状態とパターン周辺部での露光計の不
均一に応じて間隔りを調整し、補正露光を行なうことに
よりレンストの露光量が均一化される。

第１（］図は被加工板１６のレジスト膜のコーナ一部分
か不均一な領域１９となっている場合を示１、ている。

このような場合にも領域１つに合わせた補ＩＴＩパター
ンの補正用マスクを使用し、紫外線照射による露光量を
レジスト膜の膜厚に合わせることにより露光の補正を行
なうことができる。

第１１図ないし第１３図は本発明のさらに他の実施例に
よるパターン形成方法を示している。この方法は７ｈ了
線照射工稈と現像工程との間にプラズマ照射工程を行な
うものである。このプラズマ照射は前述した補止露光の
代わりに行なわれるものであり、このプラズマ照射工程
においても補正マスク４０が使用される。補正マスク４
０の補正パターンは第１２図に示すように、中心部から
描かれる同心固状のリング部４１と中心部から放射状に
延びる直線部４２とからなる蜘の巣状をな【７、その開
口比が中心部から周辺部に向って漸増するようになって
いる。電子線照射工程を終了【また披加１−板１６はこ
の補正用マスク４０を介して行なわれたプラズマ照射に
より、パターンの中心部と周縁部とのレジスト膜の膜減
り速度が一定化され、電子線のかぶり効果に起因する寸
法誤差が補正される。ここで、プラズマ装置の一例を第
１１図に示す。反応ガス取入口５２と排気口５３とが形
成された反応室５１内に基板電極５４と対向電極５５と
か定間隔を有して配設され、基板電極５４１−に電子線
描画か終了した被加工板１６が載置される。対向電極５
５はローパスフィルタおよび高周波電源５７に接続され
、基板電極５４は接地されており、これらの電極５５．
５４間に補正用マスフ４０が設けられている。反応室５
１内には反応ガスとして例えばウェットエアーが供給さ
れ、真空度が例えば０　、　５　ｔｏｒｒの環境下で例
えば出力１５０Ｗでプラズマ照射が行なわれる。レジス
ト膜の膜減り速度は第１３図に示すように、このプラズ
マ照射の時間に比例するから、電子線照射による露光量
のばらつきに合わせてプラズマ照射時間を調整すること
によって、膜減り速度のばらつきを均一にすること′か
でき、・１法誤差か小さくなる。

本発明は［記実施例に限らず種々の変形が可能である。

例えば第１２図に示す補正マスク４０のパターンは第１
２図に示されたように４角形ではなく、いかなる形状で
もよい。また、補正パターンは第１図、第６図に示すパ
ターンに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以］−のとおり本発明によると、補正用マスクを介した
補正露光又はプラズマ照射を行なって、電子線のかふり
効果を補正したから、寸法誤差か小さくなり、正確なパ
ターンを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用される補正用マスクの一例の斜視
図、第２図は同補正用マスクによる露光計と補正パター
ンの膜厚との関係を示す特性図、第３図は補正露光の状
態を示す斜視図、第４図は補正露光後の露光はを示す特
性図、第５図は補正露光装置の概略図、第６図は補正用
マスクの他の例の斜視図、第７図および第８図はその補
正露光の状態を示す斜視図および側面図、第９図はその
露光４の変化を示す特性図、第１０図は補正露光が行な
われる被加工板の一例の平面図、第１１図はプラズマ装
置の一例の概略図、第１２図はプラズマ装置に使用され
る補正用マスクの部分平面図、第１３図はプラズマ照射
時間とレジスト膜の膜減り速度の関係を示す特性図、第
１４図は電子線照射を示す側面図、第１５図は電子のか
ぶり効果の影響をテストするためのパターンとパターン
寸法誤差を示す説明図、第１６図はレジストパターンを
形成するのに用いるマスクパターンの説明図、第１７図
は電子線描画の方法を示す説明図、第１８図は電子線描
画によってレジスト膜に吸収される露光量のばらつきを
示す説明図である。 ２・・・電子線、５，１６・・・被加圧板、１５・・・
補＋Ｔ（用マスク、１７・・・紫外線、１８・・・レジ
スト膜、４０・・・ｈｌｉ市用マスク。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 マスク断面１ｑ置 マスク断面イ０嘗 第１０図 １■ 第１１図 第１２図 第１３図 へ１０ロー−一一一一一−−−−−−−つ第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被加工板の表面に形成されたレジスト膜に電子線を
   照射してパターンを露光させた後、前記レジスト膜を現
   象するパターン形成方法において、 前記電子線による露光後に、補正パターンが形成された
   補正用マスクを介して前記レジスト膜に紫外線を照射し
   てレジスト膜の露光量を均一化し、その後現象を行なう
   ことを特徴とするパターン形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 前記電子線による露光量と補償するように補正パターン
   の膜厚が形成された補正用マスクを前記レジスト膜に密
   着させて紫外線を照射することを特徴とするパターン形
   成方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の方法において、 均一の膜厚を補正パターンが形成された補正用マスクを
   前記レジスト膜と間隔を有して配置して紫外線を照射す
   ることを特徴とするパターン形成方法。 ４、被加工板の表面に形成されたレジスト膜に電子線を
   照射してパターンを露光させた後、前記レジスト膜を現
   象するパターン形成方法において、 前記レジスト膜の膜減り速度を一定にするように補正パ
   ターンが形成された補正用マスクを介して前記レジスト
   膜にプラズマ照射し、その後現象を行なうことを特徴と
   するパターン形成方法。