JPH01261636A - パターン形成法 - Google Patents

パターン形成法

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JPH01261636A JP63090833A JP9083388A JPH01261636A JP H01261636 A JPH01261636 A JP H01261636A JP 63090833 A JP63090833 A JP 63090833A JP 9083388 A JP9083388 A JP 9083388A JP H01261636 A JPH01261636 A JP H01261636A
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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IC,LSI等の半導体素子を襲造する際の電
子回路パターン等の微細なパターンをウェハ面上に転写
するリングラフィに好適なパターン形成法に関し、特に
波長1人〜150人程度のX線を用いたときのレジスト
の実効感度な高めたパターン形成法に関するものである
(従来の技術) 最近IC,LSI等のt導体素子製造用の露光装置にお
いては半導体素子の高jJ稙化に伴って。
より高分解虎の焼付けか0■能な例えば波長1人〜15
0人程度のX線を利用した露光装置が種々と提案されて
いる。
この所m、X線リングラフィは直進性、非T−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iil視光や紫外光によるリングラフィと比
べて多くのより優れた点を有している。そのため、近年
ではサブミクロン用のリングラフィやクラオーターミク
ロン用のりソグラフィの有力な[没として注目されてき
ている。X線リングラフィは11r視光や紫外光による
リングラフィに比較して多くの優位点を持っているが、
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4マスク材料の選定および加工方法の困難さ等
の問題点があった。
X線すングラフィ用としてのレジストとじては、ポジ型
として例えばポリメチルメタクツレート(PMMA)か
ある。
又、ネガ型としては例えばクロ【1メチルスチレン(C
MS)かある。
これらのレジスト材料はいずれも有機の高分子材ネ1て
あり、ボン型のレジスト材料は感度及びトライエンチン
グ耐性、ネガ型のレジスト材ネ4は現像におけるレジス
ト膜のwffIに起因する低解像性簿か問題点となって
いる。
これらの問題点のうちx&lリソプラノイにおいて特に
大さな問題点の1つに感度かある。
過密、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、これが感度の低ドを
来たしている0例えばPMMAの場合、X線としてPd
にα線を使用すると実効感1aはl 000−2000
 m J / c m ”程度である。
ここで、感I[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)かあるか、1−述と同様の条件ての実効感度
は約100 m J / c m 2である。
現在xva用レジストの実効感度をl Om J /c
 m 2以ドにするごとか望まれている。
しかしながら−股にレジストの感度を増大させることは
大変困難である。
(発明か解決しようとする問題点) 本発明は有機の高分子4I料より成るレジストとして、
従来より存在しえなかった性能1例えば奔帯電性、高熱
伝導性そして高耐ドライエツチング性等の性能を有する
新規なレジストを用いて、特にX線を用いたときのレジ
ストの実効感度を増強させた品性1tなパターン転写が
III fl:なパターン形I&法の提供を[1的とす
る。
(問題点を解決するためのL段) レジスト層にX線により照射されたパターンを転写する
際、該レジストの主たる組成物をフッ化黒鉛により構成
し、該レジストへのX線照射中に紫IA、 &l又は/
及びr+(投光線を照射して該レジスト層にパターンを
形成するようにしたごとである。
(実施例) 第113は未発明のパターン形成法をX線用露光装置に
適用したときの一実施例の概略図である。
同図においてlはX線源で例えば金IA(Pd、Rh、
Mo、W、Cn、AQ、S i等)のに、L特性線で、
波長は4〜13人程度の光を放射している。
2は補助光源で、紫外線又は可視光線を放射する光源で
5例えば木鈑灯、クセノンランプ、ブラ・ツクライト、
ハロゲンランプ等である。3は環状のマスク枠で石英、
バイレウクス、ステンレス、シリコン等から成っている
。4はX線透過膜でポリイミド、SiN、AQN、Si
C等から戊っている。5はマスクパターンてX線透過I
!+14面ヒに設けられており、Au、Pt、W、Mo
等から成っている。
6はレジストでフッ化黒鉛(CF)を主成分として構成
されている。
7はウェハでシリコン、ガリウムヒ素、ガラス等から成
っている。
本実施例ではX線源lから発生したX線によりマスクパ
ターン5を照射し、該マスクパターン5をレジスト6に
転写している。このとき、X線の照射中に補助光源2か
らの光束をX線源1と同力向からマスクパターン5を介
してレジスト6面−L;を照射している。
同図におい”Cレジスト6の斜線部はX線によるパター
ン人光部である。
第2[rは第1図でX線により照射されたマスクパター
ン5をウニへ面7−hのレジストに転写し。
該ウェハ7を現像した後のパターンの様fを示している
本実施例ではネガ型のパターンを示している。
このように本実施例ではフッ化黒鉛(CF)をト成分と
したレジスト6にX線を照射している間に紫外線(20
00−4000人)又は/及び0丁視光19(4000
〜8000人)を所定I誹照射して、これによりレジス
トの実効感度を増強させている。
本実施例におけるレジスト材#4は無機化合物て特にフ
ッ化黒鉛(CF)をt体とするもので、原理的にはX線
の照射によりフッソ(F)が分離してカーボンになる(
もどる)ものである、カーボンは導電性、高熱電導性、
高耐ドライエツチング性、アッシング性に優れており1
本発明はこの性質を利用していることを特長としている
本χ施例において紫外線や可視光線はパターン化には不
必要なのでこれらの光を例えばレジスト6面1.にマス
クのパターン5を介さずに斜方向から照射しても良い。
本実施例において紫外線及び可視光線は還元剤及びフッ
化黒鉛固有の吸収に対応したものが効果的である。
又、照射される紫外線やuT視光線の照射量はパターン
形成の為のしきい値以下であることが望ましい。
本実施例で用いるフッ化黒鉛(CF)は黒鉛(カーボン
)の超微粉末なフッ素化して作成している。このときの
粒状性は0.051L程度に分41しているか史に微細
な粒状性のものであっても良い。
フッ化jA!鉛は何らかの手段を用いて!2膜する必要
があり1例えばバインダー材に分散懸架した後、塗[1
文(ハーコートデメップコートスピンコート、スプレー
コート簿)を用いて製膜している。
バインター材車唱としてはゼラチン、カゼイン、PVA
、’PVP、CMC,ポリアクリル酸、アクリルアシド
、アラビアゴム、ナイロン、ノボラック等、木、アルコ
ール、ケトン、アルカリ水溶液 +il溶性樹脂か適し
ている。又、N像を安定させる即ち!!!度を上げる手
段の一つとしてハロゲンアクセプターを添加することも
有功である。
ハロゲンアクセプターとしてはゼラチン、カゼイン等の
vl質類、アルミニウムジ(インプロポキシド)モノメ
チルエーテルアセテート、アルミニウムジ(ブトキシド
)モノエチルアセテート、アルミニウムトリス(エチル
アセトアセテート)ffのアルミニウムキレート化合物
、アセトンセシャルバゾン、亜硝酸ソーダ、ルイス酸1
がある。
又、還元剤の添加か増感剤として有効であり。
例えばジフェニルアミン、ハイドロキノン、カテコール
、ピロガロール、P−ジメチルアミノベンズアルデヒド
、l、3ジフエニルアクリジン、クロルハイドロキノン
、アスコルビン酸、P−アミノフェノール、N−メチル
バラアミノフェノール、P−フェニレンジアミン、グリ
シン等の単剤及び複合〜1がある。
次に本発明に係るレジストの具体的な実施例を示す。
(実施例 り フッ化黒鉛40部、PVA (ポリビニルアルコール)
 20 fRl 、木40ff&、エチルアルコール1
0部をボールシルで100時間混合してレジスト乳剤を
調整した。
酸化膜を設けたシリコンウェハーににヒ記乳剤をスピン
ナーて約2μ塗1して後50℃1時間乾爆してレジスト
膜を作成した。
X線A光装21(チャンバー)の外側の石英窓を通して
補助光淵(クセノンランプ)で光照射を行った。
X線源はPd(パラジウム)のL線で特性線は4.4人
である。
パターン形成用のマスク材料はチッ化アルミニウム(A
JIN)の2pm厚、マスクパターンは、タングステン
(W)の0.6終厚である。
X線は20KV48mAで120分間、クセノン光は0
.5mW/秒をマスクパターンを介して同時にレジスト
面上に照射した。
温水40℃3分の現像により黒色のネガ型レジストパタ
ーンを得た。
従来はX線のみで照射した時はパターン形成に5時間を
要したが本実施例においては40%の2111r間てす
み約2.5倍の増感か計られた。
(実施例 2) フッカ黒鉛30.カゼインlO1水50±PA101で
411成されたバインダ材にジフェニルアミン2.パイ
トロキノン2部を添加混合した。
酸化膜を設けたシリコンウェハーLに1.記組成物をス
ピンナーて憤丁を行い約2μJソのレジスト膜を形成し
た。
X線A光チェンバー(2xlO−’torr)に補助光
源(a高圧水銀灯)をX線源の近傍に設けた。x&l源
としてRh(ロジウム)のLtiで特性線の波長は4.
6人である。
マスク材料はポリエチレンテレフタレートの6終厚、マ
スクパターンは金(Au)の0.8g厚であ6.X線は
20にV、48mAで60分間、UV光(3650,4
047,4358人)を0.1mW/秒、同時にマスク
パターンを介してレジスト面上に照射した。
NaOH,0,5%水溶液、30℃、3分の現像後、!
a色のネガ型レジストパターンを得た。
従来はX線のみを照射していたム、約3時間要していた
が、本実施例においては1時間ですみ。
約3倍、増感させることができた。
(実施例 3) レジスト材料としてフェノールノボランク10部、エチ
ルアルコール200部のバインターにフン力黒鉛20部
でM1成されたレジストをシリコンウェハー上にスピン
コードて約2終塗丁した。
実に例2と同様な条件てx&lil及び紫外光の露光を
行った。NaOH2%23℃2分の現像てネガダ1のパ
ターンか得られた。
従来は^先に3蒔間を安していたか今回は1/3の1時
間で良好な結果が11)られた。
(実施例 4) 実施例3と同様な!II成のレジストをITlいてX線
源にANのにα線、l0KV、20mA、補助光源にX
enono、3mW/sec、マスク透過膜にA交Nの
2に厚を用いた。
X線によるマスクパターンの露光時間は40分である。
実施例1と同様の現像?&1黒色のネガ型パターンかI
りられた。
(発明の効果) 本発明によればフッ化黒鉛なL成分としたレジストを用
い、X線の照射中に紫外線又は/及びi+7視光線を照
射することにより、レジストの実効感度を高めた高性能
なパターン転写が口■能なリングラフィに好適なパター
ン形成法を11!成することかできる。
【図面の簡単な説明】
+3’s1図は本発明のパターン形成法をx&l用露光
露光装置用したときの−χ実施例′R略図、第2図は第
1図に示す実施例において得られたウニへ面1−のパタ
ーンの説明図である。 図中lはXff1@、2は補助光源、3はマスク枠、4
はX線透過膜、5はマスクパターン、6はレジスト、7
はウェハである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レジスト層にX線により照射されたパターンを転
    写する際、該レジストの主たる組成物をフッ化黒鉛より
    構成し、該レジストへのX線照射中に紫外線又は/及び
    可視光線を照射して該レジスト層にパターンを形成する
    ようにしたことを特徴とするパターン形成法。
  2. (2)前記レジストへの紫外線又は/及び可視光線の照
    射量を該レジストのしきい値以下としたことを特徴とす
    る請求項1記載のパターン形成法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105353587A (zh) * 2015-12-15 2016-02-24 南方科技大学 一种纳米压印光刻胶及其制备方法

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JPS61193145A (ja) * 1985-02-21 1986-08-27 Japan Synthetic Rubber Co Ltd ネガ型レジスト
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JPH01197745A (ja) * 1988-02-02 1989-08-09 Canon Inc レジスト組成物

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