JPH0154691B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.
A 産業上の利用分野
B 開示の概要
C 従来の技術
D 発明が解決しようとする問題点
E 問題を解決するための手段
F 実施例
F1 レジスト材料の例
F2 本発明の方法の概略
F3 露光の効果(第1,2及び3図)
F4 具体的実施例
G 発明の効果
A 産業上の利用分野
本発明は2層レジスト構造のマスクの処理方法
に関し、さらに具体的には、ノボラツク樹脂をベ
ース材とする像形成用マスクの不透明度を増強す
る方法に関する。本発明はまた、すべて水溶性塩
基で現像可能な2層レジスト構造のマスクの処理
方法に関する。A Industrial field of application B Overview of disclosure C Prior art D Problem to be solved by the invention E Means for solving the problem F Example F 1 Example of resist material F 2 Outline of the method of the present invention F 3 Effects of exposure (Figures 1, 2 and 3) F4 Specific Example G Effect of the invention A Field of industrial application The present invention relates to a method for processing a mask having a two-layer resist structure, and more specifically relates to a method for processing a mask having a two-layer resist structure. The present invention relates to a method for enhancing the opacity of an imaging mask based on. The present invention also relates to a method for processing masks of two-layer resist structure, all developable with water-soluble bases.
B 開示の概要
本発明のマスク処理方法は、ノボラツク樹脂を
ベース材とするマスクの不透明度を増強する。そ
の方法は水溶性塩基で現像可能な、200乃至
280nm未満の範囲の波長に敏感な遠紫外線レジス
トの下側層を基板上に与え、次にノボラツク樹脂
をベース材とする上側レジスト層を与え、上側レ
ジスト層を像に従つて露光し、次に現像してこれ
を像形成用マスクにする。次にこの像形成用マス
クに対して、280及至310nmの範囲の波長を有す
る紫外線に露光する処理、又は加熱乃びプラズマ
硬化の組合せの処理を施し、続いて上記像形成用
マスクを介して200及至280nm未満の波長を含む
紫外線で下側レジスト層を露光し、下側レジスト
層を現像して像形成用マスクの像と一致する像を
形成する。基板に水溶性塩基で現像可能な材料の
下側レジスト層を与え、その上に水溶性塩基で現
像可能な材料の上側レジスト層を与えるならば、
すべて水溶性のレジスト系が得られる。B. SUMMARY OF THE DISCLOSURE The mask processing method of the present invention enhances the opacity of novolak resin based masks. The method uses water-soluble base-developable, 200 to
A lower layer of deep UV resist sensitive to wavelengths in the range below 280 nm is applied on the substrate, then an upper resist layer based on novolak resin is applied, the upper resist layer is imagewise exposed, and then Develop it and use it as an image-forming mask. This imaging mask is then subjected to a treatment of exposure to ultraviolet light having a wavelength in the range of 280 to 310 nm, or a combination of heating and plasma curing, followed by a treatment of 200 nm through the imaging mask. The lower resist layer is exposed to ultraviolet light having wavelengths between and below 280 nm, and the lower resist layer is developed to form an image that corresponds to the image on the imaging mask. If the substrate is provided with a lower resist layer of water-soluble base-developable material and is provided thereon with an upper resist layer of water-soluble base-developable material,
An entirely water-soluble resist system is obtained.
C 従来技術
2層レジスト構造のマスク技術は、下の表面の
凹凸に敏感でなく、高いアスペクト比(マスクの
厚さ対最小線幅の比)のレジスト像を形成するも
のとして知られている。この技術はサブトラクテ
イブ・エツチング及びリフト・オフ金属化方法に
使用される。この技術の基本は特公昭61―13746
号に開示されている様に、下側の遠紫外線(遠
UV)レジスト層を遠UV光で一様に露光する時
にノボラツク・レジストの像をマスクとして使用
するものである。2層レジスト構造のマスク技術
の重要な点は、反応性イオン・エツチングを使用
しないで表面の凹凸に敏感でない、ミクロン及び
サブ・ミクロン寸法の高いアスペクト比のレジス
ト像を形成するための現在知られている唯一の方
法であるという事実である。この技術が望ましい
のは、反応性イオンエツチング工程が複雑でコス
トが高く、再現可能な制御を保持するのが困難で
あるからである。C. Prior Art Mask technology with a two-layer resist structure is known to be insensitive to underlying surface irregularities and to form a resist image with a high aspect ratio (ratio of mask thickness to minimum line width). This technique is used in subtractive etching and lift-off metallization processes. The basis of this technology is the Tokuko Sho 61-13746
As disclosed in the issue of
(UV) The image of the novolak resist is used as a mask when the resist layer is uniformly exposed to deep UV light. An important aspect of the two-layer resist structure mask technology is that it is currently known for forming high aspect ratio resist images with micron and sub-micron dimensions that are insensitive to surface irregularities without the use of reactive ion etching. The fact is that it is the only way. This technique is desirable because reactive ion etching processes are complex, costly, and difficult to maintain reproducible control.
特定の増感剤と混合したノボラツク樹脂はレジ
スト組成に有用であり、2層レジスト構造のマス
ク技術に使用されている。これ等のレジストは米
国特許第4078569号に説明されている様に上側レ
ジスト層に使用される。この米国特許には電子線
もしくは遠紫外線に感応するレジストが開示され
ている。ノボラツク樹脂をベース材とするレジス
トを使用する2層レジスト・プロセスの大きな限
界は、ノボラツク樹脂をベース材とするレジスト
が遠UV領域で完全に不透明でない点にある。こ
の材料には、240―280nmに著しい透過“窓”が
存在する。従つてこの透過窓のため、ノボラツク
樹脂をベース樹脂とするレジストを透過する光は
2層レジスト・プロセスで得られる全体コントラ
ストを制限する。従つて、0.5μmよりも厚い薄膜
を必要とし、これが解像力を制限する。この結果
アスペクト比も減少し、層間の付着にも悪影響が
現われ、遠UVレジストの選択がきびしくなる。
2層レジストを電子ビームで露光する場合には、
薄い上側レジスト層が近接効果を減少するので、
解像力が高まり、小さな特徴部の形成が可能にな
る。 Novolac resins mixed with certain sensitizers are useful in resist formulations and are used in mask technology for two-layer resist structures. These resists are used in the upper resist layer as described in US Pat. No. 4,078,569. This US patent discloses a resist that is sensitive to electron beams or deep ultraviolet radiation. A major limitation of the two-layer resist process using novolak resin-based resists is that the novolak resin-based resists are not completely opaque in the deep UV region. This material has a significant transmission "window" between 240 and 280 nm. Therefore, because of this transmission window, the light transmitted through the novolak resin-based resist limits the overall contrast that can be obtained with a two-layer resist process. Therefore, thin films thicker than 0.5 μm are required, which limits resolution. As a result, the aspect ratio also decreases, and interlayer adhesion is adversely affected, making the selection of far-UV resists more difficult.
When exposing a two-layer resist with an electron beam,
Because the thin upper resist layer reduces proximity effects,
Increased resolution allows formation of small features.
この2層レジスト・マスクの欠点を克服するた
めに2つの方法が現在使用されている。第1の方
法は遠UV光の波長を注意深くフイルタする事に
よつて240nmよりも大きな波長を除去するもので
ある。この方法は240nm以下の波長に感応する遠
UVレジストに限定される。これ等の240nm以下
で感応する遠UVレジストは低感度のアクリレー
ト樹脂である。第2の方法は240―280nmで不透
明度を増大する材料をノボラツク樹脂に添加する
事である。 Two methods are currently used to overcome the drawbacks of this two-layer resist mask. The first method involves carefully filtering the wavelengths of deep UV light to remove wavelengths greater than 240 nm. This method is sensitive to wavelengths below 240 nm.
Limited to UV resist. These far-UV resists sensitive below 240 nm are low-sensitivity acrylate resins. A second method is to add materials to the novolak resin that increase opacity at 240-280 nm.
240nm以上の波長をフイルタする方法はいくつ
かの欠点がある。このフイルタ技術を使用した時
は光出力が比較的低くなるので利用可能な放射線
の大部分が無駄になり、露光時間を増大しなくて
はならなくなる。さらにフイルタ装置は高価であ
る。 The method of filtering wavelengths above 240 nm has several drawbacks. When using this filter technique, the light output is relatively low, so much of the available radiation is wasted and the exposure time must be increased. Furthermore, filter devices are expensive.
第2の方法に関連する、240―280nmの波長を
吸収する材料をノボラツク樹脂に加える方法は第
1の方法よりも望ましくない。これ等の追加の材
料はレジストのリソグラフイの性質を劣化する。
それはこの様な添加剤によつてレジスト薄膜の溶
解度及び光学的性質が変化するからである。これ
等の添加剤の一部は又薄膜の製造に使用するレジ
スト溶液の寿命を減少させる。従つて、ノボラツ
ク樹脂をベース材とする上側レジスト層を用いる
遠UV光露光型の2層レジスト・マスクにおいて
は、遠UV光に対する上側ノボラツク・レジスト
層の不透明度を効果的に高めることができるのが
望ましい。 The second method, which involves adding materials to the novolak resin that absorb wavelengths between 240 and 280 nm, is less desirable than the first method. These additional materials degrade the lithographic properties of the resist.
This is because such additives change the solubility and optical properties of the resist thin film. Some of these additives also reduce the lifetime of resist solutions used in thin film production. Therefore, in a far-UV light exposure type two-layer resist mask using an upper resist layer based on novolak resin, it is possible to effectively increase the opacity of the upper novolak resist layer to far-UV light. is desirable.
遠UVフオトレジストとしてポリメチル・メタ
クリレート(PMMA)を使用し、これを近UV
フオトレジストとしてのノボラツク・レジストで
覆つた2層レジスト・マスク技術は例えば特公昭
61―13746号に開示されている様に一般に知られ
ている。この技法では、上側のノボラツク・レジ
ストを像状に露光し、次に現像する。上側のノボ
ラツク・レジストは下側のPMMAフオトレジス
トの露光のための接触マスクとして働かなければ
ならないので、現像後に残つたノボラツク樹脂の
像領域はPMMAが感応する放射線領域の波長を
強く吸収しなければならない。この場合は、上側
のノボラツク・レジスト・マスクを介して露光さ
れる下側のPMMA遠UVフオトレジストが下の
基板上の究極的なフオトレジスト・パターンとな
る。しかし特公昭61―13746号は本発明のように
上側のノボラツク・レジスト層の不透明度を高め
るための技術を教示していない。 Polymethyl methacrylate (PMMA) is used as a far-UV photoresist, and this is used as a near-UV photoresist.
For example, the two-layer resist mask technology covered with a novolak resist as a photoresist was developed by Tokko Sho.
It is generally known as disclosed in No. 61-13746. In this technique, the upper novolak resist is imagewise exposed and then developed. Since the upper novolak resist must act as a contact mask for the exposure of the lower PMMA photoresist, the image area of novolak resin remaining after development must strongly absorb wavelengths in the radiation range to which PMMA is sensitive. It won't happen. In this case, the lower PMMA deep UV photoresist exposed through the upper novolak resist mask becomes the ultimate photoresist pattern on the underlying substrate. However, Japanese Patent Publication No. 61-13746 does not teach a technique for increasing the opacity of the upper novolak resist layer as the present invention does.
D 発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は従来技術の欠点にかんがみ、ノ
ボラツク・レジストの不透明度を高め、高解像度
の像を効果的につくることができるようにするこ
とである。D. Problems to be Solved by the Invention In view of the shortcomings of the prior art, it is an object of the present invention to increase the opacity of novolak resists so that high-resolution images can be produced effectively.
E 問題点を解決するための手段
本発明は、簡単にいえば、ノボラツク樹脂をベ
ース材とする上側レジスト層を用いる2層構造の
マスクの露光現像処理において、上側レジスト層
を露光現像した後であつて、下側の遠UVレジス
ト層を露光する前に、上側レジスト層(像形成用
レジスト層)の不透明度を高めるための中間処理
を施すものである。E Means for Solving the Problems Simply put, the present invention provides a method for exposing and developing a two-layer mask using an upper resist layer based on a novolac resin, after the upper resist layer is exposed and developed. Before exposing the lower far-UV resist layer, an intermediate treatment is performed to increase the opacity of the upper resist layer (image-forming resist layer).
この不透明度促進用中間処理としては、露光現
像した上側の像形成用レジスト層を280乃至
310nmの波長範囲の紫外線に露光するか、又は加
熱とプラズマ硬化との組合せの処理を施す。 As this intermediate treatment for promoting opacity, the exposed and developed upper image-forming resist layer is
Exposure to ultraviolet light in the wavelength range of 310 nm or a combination of heating and plasma curing treatment.
本発明によれば、全体が水溶性塩基で処理可能
な2層レジスト・マスクを得ることができる。上
下の層は夫々異なる波長に感度を持つ必要があ
る。 According to the present invention, it is possible to obtain a two-layer resist mask that can be treated entirely with a water-soluble base. The upper and lower layers must each be sensitive to different wavelengths.
F 実施例
第1図乃至第3図を参照すると、ノボラツク樹
脂の240乃至280nmの波長のUV光の露光に対す
る光吸収効果が示されている。第1図はノボラツ
ク樹脂、第2図、第3図は更に増感剤(後述す
る)を含む場合である。グラフからわかる様に、
本発明による280―310nmの波長のUV露光後の
薄膜は約300nm以下の波長に対して著しく不透明
になる、即ち窓が閉ざされる。F Example Referring to FIGS. 1-3, the light absorption effect of novolac resins upon exposure to UV light in the wavelength range of 240-280 nm is illustrated. FIG. 1 shows a case in which a novolac resin is included, and FIGS. 2 and 3 show cases in which a sensitizer (described later) is further included. As you can see from the graph,
After UV exposure at wavelengths of 280-310 nm according to the present invention, thin films become significantly opaque, or windowed, to wavelengths below about 300 nm.
F1 レジスト材料の例
本発明で使用できる、水溶性塩基で現像可能な
ノボラツク樹脂の適当な例は、例えばフエノール
もしくはアルキル(C1〜C6)置換及びハロゲン
置換フエノール(例クレゾール等)、レゾルシノ
ール、又はピロガールと、アセトアルデヒド、ア
セトン、アクロレイン、ベンズアルデヒド、1,
3,5―トリオキサンの様なアルデヒド又はアル
デヒド前駆物質との縮合生成物、及びヒドロキ
シ・スチレンの付加重合体等のノボラツク樹脂を
含む。適当な水溶性塩基で現像可能な樹脂は約
300及至約100000、好ましくは300及至20000の分
子量を有するものである。Examples of F 1 resist materials Suitable examples of water-soluble base-developable novolak resins which can be used in the present invention include, for example, phenolic or alkyl (C 1 -C 6 ) substituted and halogen substituted phenols (e.g. cresol, etc.), resorcinol. , or pyrogal and acetaldehyde, acetone, acrolein, benzaldehyde, 1,
Condensation products with aldehydes or aldehyde precursors, such as 3,5-trioxane, and novolak resins, such as addition polymers of hydroxy styrene. Resins that can be developed with suitable water-soluble bases are approximately
It has a molecular weight of 300 to about 100,000, preferably 300 to 20,000.
本発明のこれ等の実施例に使用するノボラツク
樹脂をベース材とする上側レジスト層を形成する
のに使用できるノボラツク樹脂の組成は一般に露
光用放射線に対する感度を増大するため、米国特
許第3046118号、第3046121号、第3106465号、第
3201239号、第3666473号に開示されている如き光
増感剤、例えば2,3,4―トリヒドロキシベン
ゾフエノンの1―オクソ―2―ジアゾーナフタレ
ン―5―スルホン酸エステルの如き1,2―ジア
ゾナフトキノン―5―スルホン酸型の光増感剤を
一般に含んでいる。適切な市販のノボラツク樹脂
をベース材とするこの型のUVフオトレジストは
AZ1350(アゾプレート(Azoplate)社販売の、
ノボラツク樹脂とジアゾキノン光増感剤より成る
レジストの商品名)及びHPR204(フント・ケミ
カル(Hunt Chemical)社販売の、ノボラツク
樹脂とジアゾキノン光増感剤より成るレジストの
商品名)である。もし望まれるならば本発明では
ノボラツク樹脂と他の光増感剤との異なる組合せ
を使用した他のレジストも使用できる。例えば第
2図の例では米国特許第4398001号に説明されて
いるポリメチルアリル・エーテル―メチル・ペン
テン・スルホン・バイポリマの様なポリオレフイ
ン・スルホン増感剤を含むノボラツク樹脂を使用
した。このクラスのノボラツク組成の市販の例は
RE5000P(日立化成社から販売さされているノボ
ラツク樹脂とポリ―2―メチル・ペンタン・スル
ホンより成る電子ビーム・レジストの商品名)で
ある。 The composition of the novolak resins that can be used to form the novolak resin-based upper resist layer used in these embodiments of the invention generally increases the sensitivity to exposing radiation, as disclosed in U.S. Pat. No. 3046121, No. 3106465, No.
3201239, 3666473, 1,2 photosensitizers such as 1-oxo-2-diazonaphthalene-5-sulfonic acid esters of 2,3,4-trihydroxybenzophenone; -Diazonaphthoquinone-5-sulfonic acid type photosensitizers are generally included. This type of UV photoresist based on a suitable commercially available novolak resin
AZ1350 (sold by Azoplate),
HPR204 (trade name of a resist consisting of a novolac resin and a diazoquinone photosensitizer) and HPR204 (trade name of a resist consisting of a novolac resin and a diazoquinone photosensitizer, sold by Hunt Chemical). Other resists using different combinations of novolac resins and other photosensitizers can also be used in the present invention if desired. For example, the example of FIG. 2 used a novolac resin containing a polyolefin sulfone sensitizer such as the polymethylallyl ether-methyl pentene sulfone bipolymer described in U.S. Pat. No. 4,398,001. Commercial examples of this class of novolak compositions are
RE5000P (trade name of an electron beam resist made of novolac resin and poly-2-methyl pentane sulfone sold by Hitachi Chemical).
本発明のマスクに用いられる下側の遠UVレジ
スト層として使用できる適切な材料は水溶性塩基
の現像剤に可溶な材料である。 Suitable materials that can be used as the lower deep UV resist layer used in the masks of the present invention are those that are soluble in water-soluble base developers.
下側の遠UVレジスト層として本発明に使用で
きる水溶性塩基現像剤で現像可能な例示的材料は
メチルメタクリレート、メタクリル酸及びメタク
リル・アンハイドライドのターポリマの如きメタ
クリレート・ターポリマ(例えば米国特許第
3087659号に開示されている)、ポリジメチル・グ
ルタルイミドの如き脂肪族イミド・ポリマ、他の
アクリル酸ポリマ、ポリメチル・メタクリレート
―メタクリル酸ポリマ、ポリ―ジメチル・イタコ
ン酸の如きイタコン酸ポリマ、及びポリ(ヒドロ
オキシスチレン)を含む。 Exemplary materials developable with aqueous base developers that can be used in the present invention as the lower deep UV resist layer include methacrylate terpolymers, such as terpolymers of methyl methacrylate, methacrylic acid, and methacrylic anhydride (e.g., U.S. Pat.
3087659), aliphatic imide polymers such as polydimethyl glutarimide, other acrylic acid polymers, polymethyl methacrylate-methacrylic acid polymers, itaconic acid polymers such as poly-dimethyl itaconic acid, and (Hydroxystyrene).
必要に応じて、アジド―ポリビニル・フエノー
ル(例えば米国特許第4268603、第4148655号等に
開示)(日立化成社販売のR93000N及び
RE2000N)、ジアゾキノン・フエノール樹脂もし
くはノボラツク樹脂(アゾプレート社のA21350)
の如きポジテイブ及びネガテイブ・レジスト材料
を使用できる。 If necessary, azido-polyvinyl phenol (for example, disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,268,603, 4,148,655, etc.) (R93000N and
RE2000N), diazoquinone phenolic resin or novolac resin (A21350 from Azoplate)
Positive and negative resist materials can be used, such as.
上側レジスト層を露光する時は、必要に応じて
下側レジスト層を例えば染料で染める事ができ
る。この染料の適切な特性は熱的安定性及び上側
レジストを露光するのに使用するUV光の波長を
吸収する能力である。適切な特定の例はコダツク
(Kodak)社から販売されているクマリン6、ク
マリン7及びクマリン30の如きクマリン染料を含
む。 When exposing the upper resist layer, the lower resist layer can be dyed, for example, with a dye, if desired. Suitable properties of this dye are thermal stability and the ability to absorb the wavelength of the UV light used to expose the upper resist. Suitable specific examples include coumarin dyes such as Coumarin 6, Coumarin 7 and Coumarin 30 sold by Kodak.
本発明のすべて水溶性塩基で現像可能な2層レ
ジスト・マスクの実施例で上側レジスト層を形成
するのに使用できる適切なレジスト材料は、増感
剤もしくは光活性成分と組合せて使用できるポリ
マ材料である。適切なポリマ材料はノボラツク樹
脂、ポリビニル・フエノールをベース材とするポ
リマ、もしくはポリマに光活性成分が添加されて
いる時に、照射もしくは照射と熱処理の組合せに
よつてポリビニル・フエノールに変換出来るポリ
マから選択できる。これらは約300乃至約500nm
の範囲の波長に感応する。 Suitable resist materials that can be used to form the upper resist layer in all water-soluble base developable two-layer resist mask embodiments of the present invention include polymeric materials that can be used in combination with sensitizers or photoactive components. It is. Suitable polymeric materials are selected from novolak resins, polyvinyl phenol-based polymers, or polymers that can be converted to polyvinyl phenol by irradiation or a combination of irradiation and heat treatment when a photoactive component is added to the polymer. can. These are about 300 to about 500 nm
Sensitive to wavelengths in the range of .
特定の例はジアゾキノン誘導体で増感したノボ
ラツク樹脂を含む。ポリビニル・フエノール及び
ビス・アリール・アジトより成る適切なレジスト
材料の例は米国特許第4268603号に説明されてい
る。アリール・オニウム塩の光活性成分の存在下
で照射及び熱処理に応じてポリビニル・フエノー
ルに変換するポリマの例は、ポリ(P―タート・
ブトキシカルボニルオキシスチレン)、ポリ(タ
ート―ブチルP―ビニルベンゾエート)、ポリ
(P―タート―ブトキシカルボニルオキシ―2―
メチルスチレン)、ポリ(タート―ブチルP―イ
ソプロペニルオキシアセテート)及びポリ(ター
ト―ブチル・メタクリレート)の様な、例えば米
国特許第4491628号に開示されているものである。 Particular examples include novolac resins sensitized with diazoquinone derivatives. Examples of suitable resist materials comprising polyvinyl phenol and bis aryl azide are described in US Pat. No. 4,268,603. An example of a polymer that converts to polyvinyl phenol upon irradiation and heat treatment in the presence of an aryl onium salt photoactive component is poly(P-tart.
butoxycarbonyloxystyrene), poly(tert-butyl P-vinylbenzoate), poly(P-tert-butoxycarbonyloxy-2-
methylstyrene), poly(tert-butyl P-isopropenyloxyacetate) and poly(tert-butyl methacrylate), such as those disclosed in US Pat. No. 4,491,628.
本発明のすべて水性現像可能な2層レジスト・
マスクの実施例に使用できる下側層のための適切
なレジスト材料は次の群から選択したポリマはそ
の少なく共一部を含むポリマである。これらのレ
ジスト材料は約200乃至約280nmの波長のUVに
感応する。 All aqueous developable two-layer resists of the present invention.
Suitable resist materials for the underlayer that can be used in mask embodiments are polymers selected from the following groups, including at least a covalent portion thereof: These resist materials are sensitive to UV wavelengths of about 200 to about 280 nm.
(1) カルボン酸基を含み、照射によつて、メチ
ル・メタクリレート、メタクリル酸及びメタク
リル・アンハイドライドのターポリマの様な水
溶性塩基で現像可能になるポリマ。(1) Polymers containing carboxylic acid groups that, upon irradiation, become developable with water-soluble bases, such as terpolymers of methyl methacrylate, methacrylic acid, and methacrylic anhydride.
(2) 照射によつて無水物(アンハイドライド)が
加水分解し、もしくは照射後、水溶性塩基現像
剤の存在下で、無水物が加水分解して、メタク
リル・アンハイドライド及びアクリル・アンハ
イドライドの共重合体の如き酸を与える酸無水
物基を含むポリマ。(2) Anhydride (anhydride) is hydrolyzed by irradiation, or after irradiation, anhydride is hydrolyzed in the presence of a water-soluble base developer to form methacrylic anhydride and acrylic anhydride. Polymers containing acid-giving acid anhydride groups, such as copolymers.
(3) 照射によつてポリグルタルイミド及びポリマ
レイミドの如き水溶性塩基で現像可能になるイ
ミド基を含むポリマ。(3) Polymers containing imide groups that are developable with water-soluble bases such as polyglutarimide and polymaleimide upon irradiation.
(4) 照射によつて、米国特許第4491628号に開示
されている様なO―ニトロベンズアルデヒド誘
導体、光フリーズ反応(photo―Fries
rearrangement)を生じ得るポリマ及びオニウ
ム塩―“t―ボツク(t―boc)”系の如きフ
エノールもしくはヒドロキシ基を発生し得るポ
リマ。(4) By irradiation, O-nitrobenzaldehyde derivatives, photo-Fries reaction (photo-Fries) as disclosed in U.S. Pat.
polymers capable of generating phenolic or hydroxyl groups, such as the "t-boc"series;
本発明の使用に適したポリマの感光度を増強す
るのに種々の増感剤を使用できる。増感剤の使用
は多くの場合に必要でない。それは(4)の群のオニ
ウム塩―“t―ボツク”ポリマを除いて、水溶性
塩基で現像可能なポリマがそれ自体で感光性であ
るからである。 Various sensitizers can be used to enhance the photosensitivity of polymers suitable for use in the present invention. The use of sensitizers is not necessary in many cases. This is because, with the exception of the onium salt-"t-box" polymers of group (4), the water-soluble base developable polymers are themselves photosensitive.
なお、2層レジスト・マスクの下側レジスト層
としては、有機溶剤で現像するレジスト材料、例
えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)ポ
リマ、ポリメチルイソプロペニル・ケトン、ポリ
―t―ブチル・メタクリレート及び他のポリメタ
クリレート共重合体を使用することも考えられる
が、これらのレジスト材料は、ノボラツク樹脂を
ベース材とする上側レジスト層の不透明化を用い
て高解像度の鮮明な像を実現する場合には好まし
くない。即ち、第2図及び実施例2に関して後述
するように、上側ノボラツク・レジスト層の不透
明化処理に際しては、不透明化処理の効率を上げ
るため、280乃至310nmの紫外線露光と組合せて
熱処理を用いることができ、あるいは、露光現像
した上側ノボラツク・レジスト層の安定化のため
に、下側レジスト層の露光の前に熱処理をするこ
ともできるが、このように熱処理を含ませた場合
は、上側ノボラツク・レジスト層の現像後に下側
レジスト層上に残存するノボラツク樹脂(完全に
除去されないで現像領域に残つたノボラツク残留
物)が架橋反応し、上側レジスト層と下側レジス
ト層の境界部に、メチル・イソブチル・ケトン
(MIBK)のような有機溶剤に不溶な架橋ノボラ
ツク残留物を生じ、結果として、高解像度の鮮明
な像が得られなくなる。従つて、この場合は、熱
処理を用いないようにするか、又はノボラツク残
留物の除去のためにプラズマ・エツチングのよう
な追加の除去ステツプを行なうことが必要にな
り、熱処理を用いる場合はプロセスが複雑化す
る。水溶性塩基溶剤で現像可能なレジスト材料を
下側レジスト層として用いる場合は、実験の結
果、熱処理を伴う場合でも境界部の残留物が生じ
ず、高解像度の鮮明な像が得られることが判明し
た。これは、下側レジスト層として水溶性塩基溶
剤で現像可能なターポリマのようなレジスト材料
を用いた場合は、境界部には、遠UV光で露光さ
れた下側レジスト材料との混合物の形でノボラツ
ク残留物が生じ、この混合物が水溶性塩基溶剤に
可溶になるためであると思われる。非露光領域の
上側ノボラツク・レジストは上記のような混合物
にならないため、下側レジスト層の現像後も下側
レジスト層の上にそのまま残る。 The lower resist layer of the two-layer resist mask may be a resist material developed with an organic solvent, such as polymethyl methacrylate (PMMA) polymer, polymethyl isopropenyl ketone, poly-t-butyl methacrylate, and other resist materials. The use of polymethacrylate copolymers is also considered, but these resist materials are not preferred when using novolac resin-based opacification of the upper resist layer to achieve high-resolution, sharp images. . That is, as described below with respect to FIG. 2 and Example 2, when opaqueizing the upper novolak resist layer, heat treatment can be used in combination with UV exposure at 280 to 310 nm to increase the efficiency of the opaque process. Alternatively, heat treatment can be performed before exposing the lower resist layer to stabilize the exposed and developed upper novolak resist layer. After the resist layer is developed, the novolac resin remaining on the lower resist layer (novolac residue left in the developed area without being completely removed) undergoes a crosslinking reaction, forming methyl resin at the boundary between the upper resist layer and the lower resist layer. This produces crosslinked novolac residues that are insoluble in organic solvents such as isobutyl ketone (MIBK), resulting in the inability to obtain high-resolution, sharp images. Therefore, in this case, it is necessary to either not use heat treatment or to perform an additional removal step such as plasma etching to remove the novolac residue, and if heat treatment is used, the process Make it complicated. Experiments have shown that when a resist material that can be developed with a water-soluble basic solvent is used as the lower resist layer, no residue is generated at the boundary even when heat treatment is involved, and a clear image with high resolution can be obtained. did. This means that if a resist material such as a water-soluble basic solvent developable terpolymer is used as the lower resist layer, the interface will be in the form of a mixture with the lower resist material exposed to far-UV light. This is believed to be due to the formation of novolak residues, which make the mixture soluble in water-soluble basic solvents. The upper novolak resist in the unexposed areas is not mixed as described above and remains on top of the lower resist layer after development of the lower resist layer.
F2 本発明の方法の概略
上述の材料を使用して、本発明の実施例に使用
できるマスク材料を容易に調製できる。 F2 Overview of the Method of the Invention Using the materials described above, mask materials that can be used in embodiments of the invention can be easily prepared.
具体的には、表面酸化されたシリコン・ウエハ
の如き基板上に、先ずスピン・コーテイングの如
き通常の被覆技法を使用して、下側レジスト層の
ためのレジスト材料を約0.5乃至約5μm、好まし
くは1乃至3μmの一様な厚さに被覆して乾燥し
た。これに続き下側レジスト層の上に、約0.3乃
至約1.5μm、好ましくは0.5乃至1.0μm、の厚さの
上側レジスト層を被覆した。上側レジスト層を被
覆するための適切な技法はスピン・コーテイング
であり、続いて乾燥される。 Specifically, on a substrate, such as a surface-oxidized silicon wafer, resist material for the lower resist layer is first deposited, preferably from about 0.5 to about 5 μm, using conventional coating techniques such as spin coating. was coated to a uniform thickness of 1 to 3 μm and dried. This was followed by coating an upper resist layer with a thickness of about 0.3 to about 1.5 μm, preferably 0.5 to 1.0 μm, over the lower resist layer. A suitable technique for applying the upper resist layer is spin coating, followed by drying.
本発明のマスク材料が形成された後、クロム被
覆ガラス・マスタを像として使用して、上側レジ
スト層が敏感な放射線に対し像状に露光した。こ
の露光に使用する放射線の適当な波長は約300nm
から約450nm以下、好ましくは350nmから440nm
までの範囲である。この範囲の波長の露光に使用
できる適切な放射線源は水銀灯、水銀―キセノン
灯等を含む。これに代つて、上側レジスト層は電
子ビーム放射線もしくはX線で像状に露光する事
ができる。 After the mask material of the present invention was formed, it was imagewise exposed to radiation to which the upper resist layer was sensitive, using a chromium-coated glass master as an image. The appropriate wavelength of the radiation used for this exposure is approximately 300nm.
to about 450nm or less, preferably from 350nm to 440nm
The range is up to Suitable radiation sources that can be used for exposure to wavelengths in this range include mercury vapor lamps, mercury-xenon lamps, and the like. Alternatively, the upper resist layer can be imagewise exposed to electron beam radiation or to X-rays.
上側レジスト層の露光の後に、マスク材料をPH
が約12乃至約13を有する水溶性塩基現像剤で現像
する。本発明に使用できる水溶性塩基現像剤の適
当な例は水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水
酸化テトラメチル・アンモニウム、ケイ酸ナトリ
ウム、リン酸ナトリウム等である。これ等の現像
剤はアゾプレート(Azoplate)社からAZデイベ
ロツパとして、又シツブレイ(Shipley)社から
マイクロポリツト(Microporit)2401として市
販されている。露光の結果、上側レジスト層の露
光領域は水溶性塩基現像剤に溶解可能になり、現
像剤と接触する事によつて、除去され、これ等の
除去された領域の下側レジスト層を露出する。当
然、この現像で除去される領域は上側レジスト層
がポジテイブ・レジストであるか、ネガテイブ・
レジストであるかに依存する。 After exposure of the upper resist layer, the mask material is PH
is developed with a water-soluble base developer having a 12 to about 13. Suitable examples of water-soluble base developers that can be used in the present invention include potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethyl ammonium hydroxide, sodium silicate, sodium phosphate, and the like. These developers are commercially available from Azoplate as AZ Developer and from Shipley as Microporit 2401. As a result of exposure, the exposed areas of the upper resist layer become soluble in the aqueous base developer and are removed by contact with the developer, exposing the lower resist layer in these removed areas. . Naturally, in the areas removed by this development, either the upper resist layer is a positive resist or the upper resist layer is a negative resist.
Depends on the resist.
上側レジスト層のこの露光及び現像の結果とし
て、原レジスト像に対応するマスク像が上側レジ
スト層に形成され、下側レジスト層のための像形
成用マスクとなる。 As a result of this exposure and development of the upper resist layer, a mask image corresponding to the original resist image is formed in the upper resist layer and serves as an imaging mask for the lower resist layer.
次の段階、即ち、現像された上側マスク層(像
形成用マスク)の遠UV放射線に対する不透明度
を増強する段階では、結果の像マスクを約20℃乃
至200℃の温度で、280乃至320nm、好ましくは
280乃至310nmの波長を有する放射線に露光する。
例えば、全面露光が使用される。この波長範囲の
放射線を与える適切な源は水銀―キセノン灯、水
銀灯である。この露光によつて上側レジスト層の
残つた像領域は遠UV露光に対して、即ち遠UV
領域の紫外線に対して不透明になることが判明し
た。この露光段階のための適切な露光量は約1乃
至約20、好ましくは5乃至20ジユール/cm2であ
る。 The next step, which is to enhance the opacity of the developed upper mask layer (imaging mask) to deep UV radiation, involves applying the resulting image mask at a temperature of approximately 20° C. to 200° C., at a wavelength of 280 to 320 nm. Preferably
Exposure to radiation having a wavelength of 280-310 nm.
For example, a full exposure is used. Suitable sources for radiation in this wavelength range are mercury-xenon and mercury vapor lamps. This exposure reduces the remaining image area of the upper resist layer to deep UV exposure, i.e.
It was found that the area becomes opaque to ultraviolet light. A suitable exposure dose for this exposure step is about 1 to about 20, preferably 5 to 20 joules/cm 2 .
上述の不透明化のための最初の露光段階、即ち
280乃至310nmの波長の紫外線に露光した後、第
2の像露光段階が行われる。この露光に適した放
射線は下側レジスト層が感応する放射線である。
この露光のための放射線の適切な波長は200乃至
280nm未満、好ましくは200乃至240nmの範囲で
ある。この範囲の波長を有する適切な放射線源は
水銀アーク灯等を含む。 The first exposure step for opacification as described above, i.e.
After exposure to UV radiation with a wavelength of 280-310 nm, a second imagewise exposure step is performed. The radiation suitable for this exposure is the radiation to which the underlying resist layer is sensitive.
The appropriate wavelength of radiation for this exposure is 200 to
It is less than 280 nm, preferably in the range of 200 to 240 nm. Suitable radiation sources with wavelengths in this range include mercury arc lamps and the like.
この露光の結果、下側レジスト層は現像剤中で
現像可能にある。下側レジスト層のための適切な
水溶性塩基現像剤はPHが12.5乃至13.5を有するも
のである。使用できる例示的な水溶性塩基現像は
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化テト
ラメチアンモニウム、リン酸ナトリウム及びケイ
酸ナトリウムの水溶液を含む。この現像に適した
適切な時間及び温度は夫々約1分乃至約10分、約
10℃乃至25℃である。 As a result of this exposure, the lower resist layer is developable in a developer. Suitable water-soluble base developers for the lower resist layer are those with a PH of 12.5 to 13.5. Exemplary aqueous base developers that can be used include aqueous solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethyammonium hydroxide, sodium phosphate, and sodium silicate. Appropriate times and temperatures for this development are about 1 minute to about 10 minutes, and about 10 minutes, respectively.
The temperature is between 10°C and 25°C.
上述の処理の結果、基板上にマスクが形成され
る。 As a result of the above-described processing, a mask is formed on the substrate.
F3 露光の効果
図面を参照するに、例えば上側レジスト層とし
てノボラツク樹脂を使用した場合の、本発明の方
法による不透明度(吸収率ε)の改良が示されて
いる。Effect of F 3 Exposure Referring to the figures, the improvement in opacity (absorption ε) by the method of the invention is shown, for example when using a novolak resin as the upper resist layer.
第1図のデータは低電力灯(250W)を使用し、
5乃至30分程度のかなり長い露光時間をかけて得
た。しかしながら、より高い電力の灯設計のもの
を使用すると、処理時間は略1/10程度に減少でき
る。処理時間を減少するための高速露光装置は入
手可能である。 The data in Figure 1 uses a low power lamp (250W),
The images were obtained using fairly long exposure times of about 5 to 30 minutes. However, using higher power lamp designs, the processing time can be reduced by approximately a factor of 10. High speed exposure equipment is available to reduce processing time.
第2図はノボラツク/ポリオレフイン・スルホ
ン増感剤のレジストを使用して同様の変化が熱的
に誘導できる事を示している。従つてUV露光と
熱処理を組合せれば処理時間をさらに減少でき
る。 FIG. 2 shows that a similar change can be induced thermally using a novolac/polyolefin sulfone sensitizer resist. Therefore, the processing time can be further reduced by combining UV exposure and heat treatment.
第3図はノボラツク樹脂(分子量6000のクレゾ
ール―フオルムアルデヒド縮合体)及びナフトキ
ノン・ジアジド光増感剤より成るレジストの薄膜
(0.5μm)に対する本発明の方法の効果を示す。 FIG. 3 shows the effect of the method of the invention on a thin film (0.5 .mu.m) of resist consisting of a novolac resin (a cresol-formaldehyde condensate having a molecular weight of 6000) and a naphthoquinone diazide photosensitizer.
マスクとして0.5μmの厚さの第3図で用いたノ
ボラツク・レジストを用い、これを処理した場合
(この中間処理は280nm以下の波長を除去するた
めのフイルタを使用して、300nmの波長で
60mW/cm2の露光量を与える高強度UV光源で約
3分間行つた)及び非処理の場合の各々につい
て、アクリル・ターポリマ(メチルメタクリレー
ト、メタクリル・アンハイドライド及びメタクリ
ル酸のモル比70:15:15の三元共重合体)より成
る遠UVレジストを200乃至280μm未満の波長の
紫外線で露光した(米国特許第4087569号参照)。
この露光の結果のコントラストを、2―エトキシ
エタノールより成る現像剤中での薄膜のマスクさ
れた部分及びマスクされない部分の溶解率を測定
する事によつて測定した。280乃至310nmの波長
の放射線で中間処理したマスクを使用したサンプ
ルは非処理サンプルと比較して32%のコントラス
ト(露光部と非露光部の溶解度の比)の増大を示
した。第1図(樹脂)、第2図(樹脂及びポリオ
レフイン・スルホン増感剤)及び第3図(樹脂及
びナフトキノン・ジアジド増感剤)はこの効果が
樹脂の性質の結果であり、すべてのノボラツク類
似のレジスト系について一般に云えると考えられ
る。 When the novolak resist used in Figure 3 with a thickness of 0.5 μm is used as a mask and processed (this intermediate treatment uses a filter to remove wavelengths below 280 nm, it is processed at a wavelength of 300 nm)
Acrylic terpolymers (70:15 molar ratio of methyl methacrylate , methacrylic anhydride and methacrylic acid: A deep UV resist consisting of a ternary copolymer of No. 15) was exposed to ultraviolet light at wavelengths between 200 and less than 280 μm (see US Pat. No. 4,087,569).
The contrast resulting from this exposure was determined by measuring the dissolution rate of the masked and unmasked portions of the film in a developer consisting of 2-ethoxyethanol. Samples using masks that were intermediately treated with radiation at wavelengths between 280 and 310 nm showed a 32% increase in contrast (ratio of solubility between exposed and unexposed areas) compared to untreated samples. Figure 1 (resin), Figure 2 (resin and polyolefin sulfone sensitizer) and Figure 3 (resin and naphthoquinone diazide sensitizer) show that this effect is a result of the properties of the resin, and all similar to novolak. This can generally be said about resist systems.
本発明の上述の実施例を実施する時は、ノボラ
ツク・レジストの遠UV光に対するマスク能力が
改良される。この改良はレジストのリソグラフイ
上の性能を変更しないで生ずる。しかも、高価で
効率の悪いフイルタ装置を使用する必要がない。 When implementing the above-described embodiments of the present invention, the masking ability of novolak resists to deep UV light is improved. This improvement occurs without changing the lithographic performance of the resist. Moreover, there is no need to use expensive and inefficient filter devices.
本発明の実施例は本明細質に開示した例及び材
料に特定されているが、不透明化はそれ自体で約
200乃至280nm未満の波長に感応する下側レジス
ト層の露光のためのマスクとしてノボラツク・レ
ジストを使用する任意の2層レジスト・マスク技
法に適用可能である。 Although embodiments of the present invention are specific to the examples and materials disclosed herein, opacification may by itself be approximately
It is applicable to any two-layer resist mask technique that uses a novolak resist as a mask for exposure of a lower resist layer sensitive to wavelengths below 200-280 nm.
上側レジスト層にノボラツクを使用し、下側レ
ジスト層に水溶性塩基で現像可能なレジストを用
いた時は、下側レジスト層の露光後、熱処理の如
き追加の処理を行う事なく、直ちに現像できる
が、もし必要ならば、下側レジスト層の露光後、
上側レジスト層の安定化のため、100℃乃至約200
℃の温度、好ましくは120乃至150℃の温度で、約
1乃至10分、好ましくは5乃至10分間ベーキング
熱処理を施す事ができる。不透明化のための全面
UV露光硬化に代つて、熱処理と組合せてプラズ
マ硬化処理を使用することもできる。この処理は
米国特許第4187331号、1981年刊ジヤーナル・オ
ブ・バキウム・サイエンス・アンド・テクノロジ
ー(J.Vac.Sci.& Tech.)19:1127のジエイ・
モーラン(J.Moran)及びジー・テイラー(G.
Taylor)の論文に開示されているようにレジス
ト層のプラズマ硬化処理として知られているもの
である。プラズマ硬化技法については米国特許第
4187331号、米国特許第4253388号も参照された
い。マスク層は代表的には厚さが1.0ミクロンも
しくはそれ以下であるので、本発明の実施例にと
つては、文献に報告されている硬化方法よりもプ
ラズマ硬化の方法がより有効である。不透明化の
ための全面UV露光の代わりに、加熱とプラズマ
硬化との組合せの処理を用いた場合は、第2図に
示されるベーキングによる不透明化作用とプラズ
マ硬化による不透明化作用が組合され、十分な不
透明化が得られることが判明した。 When novolac is used for the upper resist layer and a resist that can be developed with a water-soluble base is used for the lower resist layer, the lower resist layer can be developed immediately after exposure without additional processing such as heat treatment. However, if necessary, after exposure of the lower resist layer,
100℃ to approx. 200℃ to stabilize the upper resist layer.
Baking heat treatment can be carried out at a temperature of 120 to 150°C, preferably for about 1 to 10 minutes, preferably 5 to 10 minutes. Full surface for opacity
Instead of UV exposure curing, plasma curing treatment can also be used in combination with heat treatment. This process is described in U.S. Patent No. 4187331, 1981 Journal of Vac. Sci. & Tech.
Moran (J.Moran) and G. Taylor (G.
This is known as a plasma hardening process for resist layers, as disclosed in the paper by John Taylor. For plasma curing techniques, U.S. Patent No.
See also US Pat. No. 4,253,388. Because the mask layer is typically 1.0 microns or less thick, plasma curing methods are more effective for embodiments of the present invention than curing methods reported in the literature. When a combination of heating and plasma curing is used instead of full-surface UV exposure for opacity, the opacity effect of baking and the opacity effect of plasma curing are combined, as shown in Figure 2, and the opacity effect is sufficient. It was found that a good opacity can be obtained.
F4 具体的実施例
以下の説明ですべての部、百分率、比等はすべ
て特に断わらない限り重量を単位とするものとす
る。 F4 Specific Examples In the following description, all parts, percentages, ratios, etc. are expressed in units of weight unless otherwise specified.
実施例 1
厚さ5000Åの熱的に成長した酸化物層を有する
シリコン・ウエハを、アクリル・ターポリマ・レ
ジスト(メチルメタクリレート、メタクリル・ア
ンハイドライド及びメタクリル酸のモル比70:
15:15の三元共重合体)の1.7μmの層で覆い、次
にジアゾキノン/ノボラツク・フオトレジストの
0.5μmの層で覆い、80℃で30分間ベーキングし
た。上側レジスト層をGCA6000ステツプ・アン
ド・リピート・カメラ(GCA社から市販されて
いる)を使用して露光する事によつてパターン化
した。その後このレジストを0.2NのKOH水溶液
中で1.5分間23℃の温度で現像した。このパター
ン化した上側レジスト層に対する280―310nmの
波長のUV露光処理は280nmのカツトオフ・フイ
ルタを備えたマイクロライト(Microlite)100m
(フユージヨン・セミコンダクタ・システム社
(Fusion Semiconductor Systems Inc.)より販
売されている)を使用して遂行した。このUV処
理時間は800秒であつた。これに続き、下側の遠
UVレジストを上述のカメラを使用して200乃至
240nmの波長の光に露光し、水酸化テトラメチル
アンモニウムの希釈溶液(約1重量%)中で現像
した。良好な品質のサブミクロン(0.8ミクロン)
の像が得られた。Example 1 A silicon wafer with a thermally grown oxide layer 5000 Å thick was coated with an acrylic terpolymer resist (methyl methacrylate, methacrylic anhydride and methacrylic acid in a molar ratio of 70:
15:15 terpolymer) followed by a 1.7 μm layer of diazoquinone/novolac photoresist.
Covered with a 0.5 μm layer and baked at 80°C for 30 minutes. The upper resist layer was patterned by exposure using a GCA6000 step-and-repeat camera (commercially available from GCA). The resist was then developed in a 0.2N KOH aqueous solution for 1.5 minutes at a temperature of 23°C. This patterned upper resist layer was exposed to UV at wavelengths of 280-310nm using a Microlite 100m with a 280nm cut-off filter.
(sold by Fusion Semiconductor Systems Inc.). The UV treatment time was 800 seconds. Following this, the lower far
UV resist 200~200 using the camera mentioned above.
It was exposed to light at a wavelength of 240 nm and developed in a dilute solution of tetramethylammonium hydroxide (approximately 1% by weight). Good quality submicron (0.8 micron)
image was obtained.
比較例 1
280乃至310nmのUV露光処理を使用しない点
を除き実施例1と同様に処理した同じシリコン・
ウエハの場合には解像度は約1.2もしくは1.1μmに
制限された。1ミクロンの像はほとんどなく、サ
ブミクロンの像は得られなかつた。Comparative Example 1 The same silicone material was treated in the same manner as in Example 1 except that 280 to 310 nm UV exposure treatment was not used.
In the case of wafers, resolution was limited to about 1.2 or 1.1 μm. There were almost no 1 micron images, and no submicron images were obtained.
実施例 2
実施例1で示した様に、5000Åの厚さの熱的に
成長した酸化物層を有するシリコン・ウエハを
1.7μmのアクリル・ターポリマで被覆し、200℃
でベーキング処理した。各ウエハの層を実施例1
の如きジアゾキノン/ノボラツク・フオトレジス
ト層で被覆した。ノボラツク・フオトレジスト層
を75mJ/cm2の露光量で像に従つて露光し、
0.20NのKOH水溶液現像剤で現像した。Example 2 A silicon wafer with a 5000 Å thick thermally grown oxide layer was prepared as shown in Example 1.
Coated with 1.7μm acrylic terpolymer and heated at 200℃
Baking treatment was performed. Example 1 Layers of each wafer
It was coated with a layer of diazoquinone/novolak photoresist such as . image-wise exposing the novolak photoresist layer with an exposure dose of 75 mJ/ cm2 ;
Developed with 0.20N KOH aqueous solution developer.
次にパターン化し現像したノボラツク・レジス
ト層を有するウエハを280nmのカツトオフ・フイ
ルタを備えた300nmの光源(オブテイカル・アツ
シエーツ社(Optical Assciates,Inc.)製)を使
用して300nmの放射線(35mW/cm2)に600秒間
露光し、240―280nm領域に対してノボラツク樹
脂像を不透明にした。 The wafer with the patterned and developed novolak resist layer was then exposed to 300 nm radiation (35 mW/cm 2 ) was exposed for 600 seconds to make the novolak resin image opaque to the 240-280 nm region.
この様にして得た一方のウエハを150℃で10分
間熱的に処理し、他方のウエハを、同様に熱処理
した後更に180℃で5分間熱処理した。 One wafer thus obtained was thermally treated at 150°C for 10 minutes, and the other wafer was similarly heat-treated and then further heat-treated at 180°C for 5 minutes.
その後、下側レジスト層を、パターン化した上
側ノボラツク・レジスト層を通して、マイクロラ
イト(Microlite)100m放射線源を使用して
1500mJ/cm2の露光量で200及至250nmの波長
(230nm)に露光した。次にこの様にして得たサ
ンプルの各々のアクリル・ターポリマ・レジスト
層を0.32Nの水酸化テトラメチル・アンモニウム
の1:1.15(体積比)希釈水溶液(アライド・コ
ーポレーシヨン(Allied Corporation)によつて
製造されているアキユリス(Acculith)
LM1600)で現像した。境界部のノボラツク樹脂
残留物のない鮮明な像が各々で得られた。 The lower resist layer is then passed through the patterned upper novolak resist layer using a Microlite 100m radiation source.
Exposure was made to a wavelength of 200 to 250 nm (230 nm) with an exposure dose of 1500 mJ/cm 2 . The acrylic terpolymer resist layer of each of the samples thus obtained was then treated with a 1:1.15 (by volume) diluted aqueous solution of 0.32N tetramethyl ammonium hydroxide (Allied Corporation). Acculith produced
LM1600). Clear images with no novolak resin residue at the borders were obtained in each case.
上述の結果は、ノボラツク樹脂レジストのUV
光に対する不透明度の改良のためにUV露光とこ
れに続く熱処理とを組合せた場合は、下側のアク
リル・ターポリマ・レジスト層を鮮明に現像で
き、しかも非汚染性の水溶性塩基現像剤による下
側のアクリル・ターポリマ遠UVレジスト層の現
像によつて境界部の残留物がきれいに除去される
事を示している。 The above results show that the UV of novolak resin resist
When UV exposure is combined with subsequent heat treatment to improve optical opacity, the underlying acrylic terpolymer resist layer can be clearly developed, yet can be easily developed using a non-staining water-based base developer. It is shown that the residue at the border can be clearly removed by developing the acrylic terpolymer deep UV resist layer on the side.
比較例 2
シリコン・ウエハに、下側レジスト層としてア
クリル・ターポリマ・レジスト層の代わりに、ポ
リムチル・メタクリレート(PMMA)レジスト
層を使用し、PMMAを160℃で30分加熱し、その
後上側のジアゾキノン/ノボラツク・レジスト層
を被覆した。次にシリコン・ウエハの各々の上の
ノボラツク・レジスト層を実施例2に説明した如
く像状に露光して現像した。Comparative Example 2 A polymethyl methacrylate (PMMA) resist layer was used on a silicon wafer instead of an acrylic terpolymer resist layer as the lower resist layer, and the PMMA was heated at 160 °C for 30 minutes, and then the upper diazoquinone/ A novolak resist layer was applied. The novolak resist layer on each of the silicon wafers was then imagewise exposed and developed as described in Example 2.
この様に現像した一つのシリコン・ウエハ(サ
ンプル1)を150℃で10分間熱的に処理し、第2
のシリコン・ウエハ(サンプル2)を150℃で10
分間、続いて180℃で5分間熱的に処理した。 One silicon wafer (sample 1) developed in this way was thermally treated at 150°C for 10 minutes, and then
silicon wafer (sample 2) at 150℃ for 10
minutes, followed by thermal treatment at 180° C. for 5 minutes.
次に下側のPMMAレジスト層を、実施例2で
説明した様に、パターン化した上側ノボラツク樹
脂レジスト層を介して、マイクロライト
(Microlite)100m放射線源を使用し、150mJ/
cm2の露光量、230nmの波長で露光した。 The lower PMMA resist layer was then exposed using a Microlite 100m radiation source through the patterned upper novolak resin resist layer as described in Example 2 at 150 mJ/
Exposure was at a wavelength of 230 nm with an exposure dose of cm 2 .
サンプル1のこの様に露光したPMMAレジス
ト層を75秒にわたつてメチル・イソブチル・ケト
ン(MIBK)中で現像してPMMAの露光領域を
除去した。しかしながら、像領域には、PMMA
層とノボラツク層間の境界部に残留物が残つた。 The exposed PMMA resist layer of Sample 1 was developed in methyl isobutyl ketone (MIBK) for 75 seconds to remove the exposed areas of PMMA. However, in the image area, PMMA
Residue remained at the interface between the layer and the novolac layer.
MIBKでさらに25秒現像しても境界部の残留物
は除去できなかつた。イソプロピル・アルコール
(IPA)を洗浄液として使用しても境界部の残留
物を除去できない事がわかつた。 Even after developing with MIBK for an additional 25 seconds, the residue at the border could not be removed. It was found that using isopropyl alcohol (IPA) as a cleaning solution did not remove the residue at the interface.
サンプル2についても、上述の様に露光した
PMMAレジスト層を90秒MIBK中で現像して
PMMAを除去したが、依然極めて高レベルの境
界残留物が残つた。 Sample 2 was also exposed as described above.
Develop the PMMA resist layer in MIBK for 90 seconds.
Although the PMMA was removed, very high levels of interfacial residue remained.
G 発明の効果
本発明に従えば、ノボラツク樹脂をベース材と
する上側レジスト層を用いる2層レジスト構造の
マスクにおいて、高解像度の鮮明なマスク像を簡
単に、経済的に、効率的に実現することができ
る。G Effects of the Invention According to the present invention, a clear mask image with high resolution can be easily, economically, and efficiently realized in a mask with a two-layer resist structure using an upper resist layer based on novolak resin. be able to.
第1図は照射時間を変えた時のノボラツク樹脂
の吸収率と波長の関係を示したグラフである。第
2図はノボラツク樹脂及びポリオレフイン・スル
ホン増感剤より成るレジストの吸収率と波長の関
係を示すグラフである。第3図はノボラツク樹脂
及びジアゾキノン増感剤より成るノボラツク・フ
オトレジストの吸収率対波長の関係したグラフで
ある。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absorption rate of novolak resin and wavelength when the irradiation time is changed. FIG. 2 is a graph showing the relationship between absorption coefficient and wavelength of a resist composed of a novolac resin and a polyolefin sulfone sensitizer. FIG. 3 is a graph of absorption versus wavelength for a novolak photoresist comprising a novolak resin and a diazoquinone sensitizer.
Claims (1)
の紫外線に感応する水溶性塩基で現像可能な下
側レジスト層及びノボラツク樹脂をベース材と
する上側レジスト層を形成し、 (b) 上記上側レジスト層を像状に露光し、 (c) 上記上側レジスト層を現像してこれを像形成
用マスクに変換し、 (d) 上記像形成用マスクに対して、280nm乃至
310nmの波長の紫外線に露光する処理、又は加
熱とプラズマ硬化との組合せの処理を施し、 (e) 上記像形成用マスクを介して上記下側レジス
ト層を200nm乃至280nm未満の波長を含む紫外
線に露光し、 (f) 上記下側レジスト層を現像して、上記像形成
用マスクの像と一致する像を形成する、 ことを含むマスク処理方法。[Scope of Claims] 1 (a) A lower resist layer developable with a water-soluble base sensitive to ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm to less than 280 nm and an upper resist layer based on a novolak resin are formed on a substrate. (b) imagewise exposing the upper resist layer; (c) developing the upper resist layer to convert it into an imaging mask;
(e) exposing the lower resist layer to ultraviolet light having a wavelength of 200 nm to less than 280 nm through the imaging mask; and (f) developing the lower resist layer to form an image that corresponds to the image of the imaging mask.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72162985A | 1985-04-10 | 1985-04-10 | |
| US721629 | 1985-04-10 | ||
| US791867 | 1985-10-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236552A JPS61236552A (en) | 1986-10-21 |
| JPH0154691B2 true JPH0154691B2 (en) | 1989-11-20 |
Family
ID=24898682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61051604A Granted JPS61236552A (en) | 1985-04-10 | 1986-03-11 | Mask processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236552A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2548268B2 (en) * | 1988-01-18 | 1996-10-30 | 松下電子工業株式会社 | Method of forming resist pattern |
| JP2863177B2 (en) * | 1989-01-10 | 1999-03-03 | 沖電気工業株式会社 | Pattern formation method |
-
1986
- 1986-03-11 JP JP61051604A patent/JPS61236552A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61236552A (en) | 1986-10-21 |
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