JPH0160551B2 - - Google Patents
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- JPH0160551B2 JPH0160551B2 JP13824481A JP13824481A JPH0160551B2 JP H0160551 B2 JPH0160551 B2 JP H0160551B2 JP 13824481 A JP13824481 A JP 13824481A JP 13824481 A JP13824481 A JP 13824481A JP H0160551 B2 JPH0160551 B2 JP H0160551B2
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、大規模集積回路製造等において、
放照線感応性樹脂を半導体基板上に形成したもの
に、放射線（UV，Deep UV，EB，Xray）を所
望のパターン通り照射し、前記放射線感応性樹脂
を光化学反応させたあと、従来の湿式現像に代わ
り、プラズマ等により乾式で現像する写真蝕刻方
法に関するものである。
放照線感応性樹脂を半導体基板上に形成したもの
に、放射線（UV，Deep UV，EB，Xray）を所
望のパターン通り照射し、前記放射線感応性樹脂
を光化学反応させたあと、従来の湿式現像に代わ
り、プラズマ等により乾式で現像する写真蝕刻方
法に関するものである。
従来、写真蝕刻方法における現像方法は、ネガ
形のUV用感光性樹脂（以後レジスト）を用い、
有機溶剤現像タイプのいわゆる湿式現像が主流あ
つた。しかし溶解している時に膨潤が発生し、特
にゴム系ネガレジストは前記膨潤が激しく、この
膨潤をリンスに入れて戻す方法が採られてるが、
最小線幅は3μ位までが限界となり、解像後、寸
法制御性に劣つた。
形のUV用感光性樹脂（以後レジスト）を用い、
有機溶剤現像タイプのいわゆる湿式現像が主流あ
つた。しかし溶解している時に膨潤が発生し、特
にゴム系ネガレジストは前記膨潤が激しく、この
膨潤をリンスに入れて戻す方法が採られてるが、
最小線幅は3μ位までが限界となり、解像後、寸
法制御性に劣つた。
一方、ネガ形に代えてポジ形レジストを使用す
ることによつて解像度は向上する。これはポジ形
はまつたく膨張せず、しかも希アルカリ水溶液で
中和しながら現像を行なうからである。つまり、
ネガ形とは現像機構がまつたく異質なものである
ためである。そのため現在はポジ形が主流となり
つつある。
ることによつて解像度は向上する。これはポジ形
はまつたく膨張せず、しかも希アルカリ水溶液で
中和しながら現像を行なうからである。つまり、
ネガ形とは現像機構がまつたく異質なものである
ためである。そのため現在はポジ形が主流となり
つつある。
しかし、ポジ形レジストは一般に感度が低いた
めスループツトが低下し、また現像機構が充分解
明されていないために制御性に劣り、さらに自動
化が希アルカリ水溶液使用のために制限されるな
ど、装置的に不安定な点が多いという欠点があ
る。
めスループツトが低下し、また現像機構が充分解
明されていないために制御性に劣り、さらに自動
化が希アルカリ水溶液使用のために制限されるな
ど、装置的に不安定な点が多いという欠点があ
る。
したがつて、この発明の目的は、前記従来の欠
点すなわちネガレジストの膨潤による解像度の低
下と、ポジレジストの制御性の低さとを解消し、
超微細、高精度のパターンを得ることのできる写
真蝕刻方法を提供することである。
点すなわちネガレジストの膨潤による解像度の低
下と、ポジレジストの制御性の低さとを解消し、
超微細、高精度のパターンを得ることのできる写
真蝕刻方法を提供することである。
すなわち、この発明の写真蝕刻方法は、基板上
に均一に放射線感応性樹脂を形成する工程と、低
レベルのエネルギ照射を前記基板の全面にまたは
選択的に施す工程と、充分放射線化学反応し得る
だけのエネルギを持つ放射線を前記基板上に所望
のパターン通りに照射する工程と、酸素性雰囲気
のプラズマ中にて前記基板を現像処理する工程と
を含む方法である。
に均一に放射線感応性樹脂を形成する工程と、低
レベルのエネルギ照射を前記基板の全面にまたは
選択的に施す工程と、充分放射線化学反応し得る
だけのエネルギを持つ放射線を前記基板上に所望
のパターン通りに照射する工程と、酸素性雰囲気
のプラズマ中にて前記基板を現像処理する工程と
を含む方法である。
現在、乾式現像方法は種々なる方法が提案され
ているが、実用化にいたる方法はないといえる。
これらの方法は既存レジストを使用しプラズマガ
スの種類を考慮したものであるが、理論上露光部
と未露光部の選択比は得られない。また、露光手
段もEBのような高エネルギ照射手段が必要であ
り、従来のUV，Deep UV照射の装置では可能
でない。
ているが、実用化にいたる方法はないといえる。
これらの方法は既存レジストを使用しプラズマガ
スの種類を考慮したものであるが、理論上露光部
と未露光部の選択比は得られない。また、露光手
段もEBのような高エネルギ照射手段が必要であ
り、従来のUV，Deep UV照射の装置では可能
でない。
酸素プラズマに対する放射線レジストの灰化速
度は、放射線レジストの分子量によつて決定され
る。つまり通常の放射線、例えばUV照射した
UV用レジストの分子量の変化はさほどない。こ
こでこの発明の写真蝕刻方法によつて、低エネル
ギ照射手段（その後の放射線照射により高いエネ
ルギ）をもつて照射することにより、レジストの
低い励起状態とは別に、高いエネルギでの励起状
態あるいはイオン化状態のレジスト分子を生成さ
せ、生起する反応機構（分解あるいは重合）を発
生させることによつて分子量分布の移動を大きく
とり、その後低い領域、つまり実際の放射線化学
反応をさせて、灰化速度の差を得る訳である。ま
た、一般に使用するUV用レジストは、芳香環を
持つ化合物であり、UV光の照射を受け励起状態
になつても安定で反応を起こし難く、そのまま基
底状態にもどるという特長を持つているので、前
述のように分子量変化はほとんどなく、露光部と
未露光部との灰化速度の差は得られない。そのた
め、この発明方法によつて分子量分布を移動させ
ることにより乾式現像が実現できるのである。
度は、放射線レジストの分子量によつて決定され
る。つまり通常の放射線、例えばUV照射した
UV用レジストの分子量の変化はさほどない。こ
こでこの発明の写真蝕刻方法によつて、低エネル
ギ照射手段（その後の放射線照射により高いエネ
ルギ）をもつて照射することにより、レジストの
低い励起状態とは別に、高いエネルギでの励起状
態あるいはイオン化状態のレジスト分子を生成さ
せ、生起する反応機構（分解あるいは重合）を発
生させることによつて分子量分布の移動を大きく
とり、その後低い領域、つまり実際の放射線化学
反応をさせて、灰化速度の差を得る訳である。ま
た、一般に使用するUV用レジストは、芳香環を
持つ化合物であり、UV光の照射を受け励起状態
になつても安定で反応を起こし難く、そのまま基
底状態にもどるという特長を持つているので、前
述のように分子量変化はほとんどなく、露光部と
未露光部との灰化速度の差は得られない。そのた
め、この発明方法によつて分子量分布を移動させ
ることにより乾式現像が実現できるのである。
発明者は、種々なる放射線（UV，Deep UV，
EB（電子ビーム）、Ｘ線、IB（イオンビーム））を
レジストに対して照射し、酸素プラズマ中での灰
化速度を検討した。その結果、UV，Deep UV
などの数eVのエネルギをもつ放射線では、放射
線レジストを構成する炭素結合（Ｃ―Ｃ結合）を
切断する、つまり分子量分布を大きく変化させる
ことは不足であり、一方EBなどの高エネルギ照
射手段においてはＣ―Ｃ結合を容易に切断するこ
とが可能なために、分子量分布の移動量が大き
く、前述のように灰化速度に大きな差異が発生す
ることが認められた。この点に着目し従来の所望
のパターン通りに放射線を照射する前に、放射線
感応性レジストに全面あるいは選択的に、レジス
ト自体のエネルギ状態を基底状態から励起状態へ
と遷移させ、高分子の主鎖が切断されるか否か位
のエネルギ（数＋eV）を照射し、その後に従来
の放射線を照射し完全に放射線化学反応を起こし
た後、酸素系プラズマによつて露光部と未露光部
との灰化速度との差、つまり選択比を高く得るこ
とによつて乾式現像の実現を図るものである。
EB（電子ビーム）、Ｘ線、IB（イオンビーム））を
レジストに対して照射し、酸素プラズマ中での灰
化速度を検討した。その結果、UV，Deep UV
などの数eVのエネルギをもつ放射線では、放射
線レジストを構成する炭素結合（Ｃ―Ｃ結合）を
切断する、つまり分子量分布を大きく変化させる
ことは不足であり、一方EBなどの高エネルギ照
射手段においてはＣ―Ｃ結合を容易に切断するこ
とが可能なために、分子量分布の移動量が大き
く、前述のように灰化速度に大きな差異が発生す
ることが認められた。この点に着目し従来の所望
のパターン通りに放射線を照射する前に、放射線
感応性レジストに全面あるいは選択的に、レジス
ト自体のエネルギ状態を基底状態から励起状態へ
と遷移させ、高分子の主鎖が切断されるか否か位
のエネルギ（数＋eV）を照射し、その後に従来
の放射線を照射し完全に放射線化学反応を起こし
た後、酸素系プラズマによつて露光部と未露光部
との灰化速度との差、つまり選択比を高く得るこ
とによつて乾式現像の実現を図るものである。
つぎに、この発明の一実施例を図面とともに説
明する。第１図Ａは基板１上に放射線感応性樹脂
２を塗布し、低レベルのエネルギ照射手段３を全
面に照射する状態を示す。この後、第１図Ｂのよ
うに所望パターンのマスク５によつて通常のUV
あるいはDeep UV露光４を施こす。これにより
放射線感応性樹脂の部分２ｂは完全に放射線感応
し、部分２ａは不充分な感応状態となる。つぎに
第１図Ｃに示すように、酸素プラズマ雰囲気中に
おいて、酸素ラジカルによつて前記樹脂２の部分
２ｂを灰化する。これにより乾式現像が可能とな
る。
明する。第１図Ａは基板１上に放射線感応性樹脂
２を塗布し、低レベルのエネルギ照射手段３を全
面に照射する状態を示す。この後、第１図Ｂのよ
うに所望パターンのマスク５によつて通常のUV
あるいはDeep UV露光４を施こす。これにより
放射線感応性樹脂の部分２ｂは完全に放射線感応
し、部分２ａは不充分な感応状態となる。つぎに
第１図Ｃに示すように、酸素プラズマ雰囲気中に
おいて、酸素ラジカルによつて前記樹脂２の部分
２ｂを灰化する。これにより乾式現像が可能とな
る。
ここで、放射線感応性樹脂２の分子量分布変化
を第２図に示す。イニシヤル状態から、第１図Ａ
の工程後はＡのカーブ、第１図Ｂの工程後Deep
UVを照射した領域２ｂ部分の分子量分布はＢの
カーブとなり、灰化速度の大きいものが得られ
る。
を第２図に示す。イニシヤル状態から、第１図Ａ
の工程後はＡのカーブ、第１図Ｂの工程後Deep
UVを照射した領域２ｂ部分の分子量分布はＢの
カーブとなり、灰化速度の大きいものが得られ
る。
なお、後にこの発明の具体的な実施例を説明す
るが、この発明はその要旨を超えない限り以下の
実施例に限定されるものでない。
るが、この発明はその要旨を超えない限り以下の
実施例に限定されるものでない。
この発明における放射線感応性レジストは、ネ
ガ型とポジ型の両方に適用でき、UV，Deep
UV，EB，Xray用レジストでも適用できる。
ガ型とポジ型の両方に適用でき、UV，Deep
UV，EB，Xray用レジストでも適用できる。
この発明における低レベルのエネルギ照射手段
は、イオン照射つまり低エネルギレベルのイオン
注入法あるいはイオンビーム法によつて（エネル
ギは数KeV）ドーズする寸法と、電子ビームを
ドーズする方法、あるいは不活性ガススパツタリ
ングを施す方法とがあげられる。いずれの手段
も、各放射線感応性レジストに応じてそのＣ―Ｃ
結合を切断する位の値のエネルギを与えるもので
ある。
は、イオン照射つまり低エネルギレベルのイオン
注入法あるいはイオンビーム法によつて（エネル
ギは数KeV）ドーズする寸法と、電子ビームを
ドーズする方法、あるいは不活性ガススパツタリ
ングを施す方法とがあげられる。いずれの手段
も、各放射線感応性レジストに応じてそのＣ―Ｃ
結合を切断する位の値のエネルギを与えるもので
ある。
この発明における酸素性雰囲気のプラズマは、
酸素100％ガスとは限らず、酸素を含むガスでも
使用できる。
酸素100％ガスとは限らず、酸素を含むガスでも
使用できる。
以上のように、この発明の写真蝕刻方法は、低
レベルのエネルギ照射の後に所望パターンの高エ
ネルギ照射を行ない、プラズマ処理という乾式現
像法を採用するので、現像溶媒からの汚染が無
く、かつ照射図形を忠実に再現した超微細、高精
度なパターンを得ることができる。すなわち、従
来の湿式現像法では現像溶媒あるいは現像工程か
らの半導体基板への汚染、現像溶媒によるレジス
トの膨潤といつた問題のために、本質的に実現不
可能であつた大規模集積回路の高品質化、高歩留
化が、この発明により可能になるという効果があ
る。
レベルのエネルギ照射の後に所望パターンの高エ
ネルギ照射を行ない、プラズマ処理という乾式現
像法を採用するので、現像溶媒からの汚染が無
く、かつ照射図形を忠実に再現した超微細、高精
度なパターンを得ることができる。すなわち、従
来の湿式現像法では現像溶媒あるいは現像工程か
らの半導体基板への汚染、現像溶媒によるレジス
トの膨潤といつた問題のために、本質的に実現不
可能であつた大規模集積回路の高品質化、高歩留
化が、この発明により可能になるという効果があ
る。
実施例１ （第１図参照）
平均分子量数十万程度のポリメチルイソプロペ
ニルケトン（PMIPK）のDeep UV用レジスト
２（東京応化社製ODUR1000シリーズ）を使用
し、半導体基板１上に約1μｍ厚に均一に塗布し
た（第１図Ａ）。
ニルケトン（PMIPK）のDeep UV用レジスト
２（東京応化社製ODUR1000シリーズ）を使用
し、半導体基板１上に約1μｍ厚に均一に塗布し
た（第１図Ａ）。
ついで、25KeVドーズ量１×1013C／cm-2のヘ
リウムイオン注入３を施した後、Deep UV露光
４（360mJ／cm2）し（第１図Ｂにおいて露光領域
２ｂ、未露光領域２ａ）、最後にプラズマ発生装
置に入れ真空にした後、酸素圧を5torrとし、
150Wの高周波電力をかけてプラズマを発生させ
10分間処理した（第１図Ｃ参照）。雰囲気中にア
ルゴンガスを添加することもある。圧力は大略
0.05torrから10torrで適宜定められる。
リウムイオン注入３を施した後、Deep UV露光
４（360mJ／cm2）し（第１図Ｂにおいて露光領域
２ｂ、未露光領域２ａ）、最後にプラズマ発生装
置に入れ真空にした後、酸素圧を5torrとし、
150Wの高周波電力をかけてプラズマを発生させ
10分間処理した（第１図Ｃ参照）。雰囲気中にア
ルゴンガスを添加することもある。圧力は大略
0.05torrから10torrで適宜定められる。
処理されたレジストを観察したところ、前記
Deep UV照射した図形に反応したパターンを得
た。
Deep UV照射した図形に反応したパターンを得
た。
実施例 ２
実施例１と同一レジストを塗布形成した後、電
子ビームによつて10-6C／cm2付近のオーダで、前
記塗布形成したレジスト全面に照射し、その後、
Deep UV露光（200mJ／cm2位）し、実施例１と
同様に酸素プラズマによつて現像した。その結
果、前記Deep UV照射した図形に対応したパタ
ーンを得た。
子ビームによつて10-6C／cm2付近のオーダで、前
記塗布形成したレジスト全面に照射し、その後、
Deep UV露光（200mJ／cm2位）し、実施例１と
同様に酸素プラズマによつて現像した。その結
果、前記Deep UV照射した図形に対応したパタ
ーンを得た。
実施例 ３
実施例１と同一レジストを塗布形成した後、
0.05torrの真空度に引かれたスパツタ装置内に前
記基板を入れ、不活性ガス（Nz，He，Ar，Hz）
を導入して、塗布形成したレジスト全面に数分間
スパツタリングする。この後、実施例１と同様に
行なうと、Deep UV照射した図形に反応したパ
ターンを得た。いずれの実施例１，２，３とも
Deep UVを露光した領域２ｂ、未露光領域２ａ
の分子量分布を第２図に示したように同様であ
る。
0.05torrの真空度に引かれたスパツタ装置内に前
記基板を入れ、不活性ガス（Nz，He，Ar，Hz）
を導入して、塗布形成したレジスト全面に数分間
スパツタリングする。この後、実施例１と同様に
行なうと、Deep UV照射した図形に反応したパ
ターンを得た。いずれの実施例１，２，３とも
Deep UVを露光した領域２ｂ、未露光領域２ａ
の分子量分布を第２図に示したように同様であ
る。
第１図Ａ〜Ｃはこの発明の一実施例の工程説明
図、第２図はその放射線感応性樹脂の分子量分布
の変化を示す図である。 １…基板、２…放射線感応性樹脂、３…低レベ
ルのエネルギ照射手段、４…露光、５…マスク。
図、第２図はその放射線感応性樹脂の分子量分布
の変化を示す図である。 １…基板、２…放射線感応性樹脂、３…低レベ
ルのエネルギ照射手段、４…露光、５…マスク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に均一に放射線感応性樹脂を形成する
工程と、低レベルのエネルギ照射を前記基板の全
面にまたは選択的に施す工程と、充分放射線化学
反応し得るだけのエネルギを持つ放射線を前記基
板上に所望のパターン通りに照射する工程と、酸
素性雰囲気のプラズマ中にて前記基板を現像処理
する工程とを含む写真蝕刻方法。 ２ 前記低レベルのエネルギ照射がイオン照射で
ある特許請求の範囲第１項記載の写真蝕刻方法。 ３ 前記低レベルのエネルギ照射の手段が不活性
ガスプラズマまたはスパツタリングである特許請
求の範囲第１項記載の写真蝕刻方法。 ４ 前記低レベルのエネルギ照射の手段が電子ビ
ームである特許請求の範囲第１項記載の写真蝕刻
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138244A JPS5839779A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 写真蝕刻方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56138244A JPS5839779A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 写真蝕刻方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5839779A JPS5839779A (ja) | 1983-03-08 |
| JPH0160551B2 true JPH0160551B2 (ja) | 1989-12-22 |
Family
ID=15217435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56138244A Granted JPS5839779A (ja) | 1981-09-01 | 1981-09-01 | 写真蝕刻方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5839779A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62251748A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-02 | Hoya Corp | パタ−ン形成方法 |
| EP0909987A1 (en) * | 1990-09-26 | 1999-04-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Photolithographic processing method and apparatus |
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-
1981
- 1981-09-01 JP JP56138244A patent/JPS5839779A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5839779A (ja) | 1983-03-08 |
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