JPH02101464A - パターン形成方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体製造等のリングラフィ技術に関し、微
細パターンの形成方法に関する。

従来の技術 半導体製造のリングラフィ技術として、エキシマレーザ
を光源として用いることが提案されている。（りとえば
、Ｖ、Ｐｏｌ　ａｔ　ａｌ、Ｐｒｏｃ、ｏｆ　５ＰＩＥ
。

８３３．８（１９８６））エキシマレーザリングラフィ
は、その短波長性を生かした高解像性が期待されるが、
現状では、これに用いるレジストとして最適なものがな
く、形状の良いパターン形成が難しいＯ 第２図Ｋ、エキシマレーザを用いた従来のパターン形成
方法を説明する。疎水処理をした基板１上に、遠紫外線
ポジレジストであるＭＰ２４００（シブレイ社）を１．
２μｍ塗布し、９０℃２分のプリベークによりレジスト
膜８を得た。（第２図（ａ）　）　−ｒ　ｙ、り６を介
して選択的にＫｒＦ（２４ａｎｍ）エキシマレーザ光６
を１５０ｍＪ／ａｄ照射しくＮ、ム０．３５）（第２図
（ｂ）’）、ＭＰ２４０１２０％アルカリ現像液にて現
像を行いパターンを形成した。

（第２図（Ｃ）） 発明が解決しようとする課題 以上の方法ではレジストの光表面吸収が大きいために、
マスク６の端部から回シ込んだエキシマレーザ光が末露
光部であるべき部分まで侵食し、得られた０、４μｍの
パターン８ムは膜べりが大きく（４０〜６０％）、又、
形状が三角形に近い不良となった。

このような不良パターンは、半導体素子製造に用いられ
た場合に、素子の歩留まり低下につながり、危惧すべき
問題であった。

更には、電子ビーム露光において市販されるレジストは
、はとんど耐ドライエツチング性がないのが通常であり
、実績のあるｇ線（４３ｓｎｍ）。

１．９９（３ａｓｎｍ）　　に使用する紫外線レジスト
並みに量産工程で使用するのが非常に難しい。かつ処理
するデータ量がぼう大のため、データ反転が必要となる
が、有用なパターン反転法もないのが現状である。この
問題点はＸ線露光においても同様である。

本発明は、従来のエキシマレーザや、電子ビーム、Ｘ線
を用いたパターン形成方法でのパターン形状、解像度、
プロセス許容度を広くすることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、エキシマレーザ、電子ビーム（ＩＣＢ）やＸ
線を用いて形状の良い微細パターンを形成するために、
以下の手段を考案した。

即ち、下層に、第１の放射線感応性樹脂例えば従来より
実績ある紫外線レジスト、上層に第２の放射線例えばエ
キシマレーザ光に代表される遠紫外線、電子線やＸ線を
照射されることにより、第１の放射線に対してしゃ光性
あるいは透明性を有する第２の放射線感応性樹脂を形成
し、第２の放射線を選択的に露光し、次に第１の放射線
を全面に照射し、第１の放射線感応性樹脂の現像液によ
り、同時にかつ、選択的に現像することによる層構造放
射線感応性樹脂を用いたパターン形成方法である。

作用 本発明によれば、上層レジストに感応する第２の放射線
により、下層に感度のある第１の放射線に対して透過率
が減少もしくは増加する第２の放射線感応性樹脂が、第
１の放射線を全面露光する際に、あたかもコンタクトマ
スクの作用の働きをすることになり、形状の良いパター
ン形状と、イメージ反転、正転が容易に得られることに
なる。

更に、新しい作用としては、パターン形状、解像度を決
定ずける第２の放射線の露光は、下地基板からの散乱や
反射が防止され、また２層構造になっているため平坦度
が良くなり、遠紫外線露光に代表される焦点深度の劣化
が防止される０また、エキシマ、ＥＢ、Ｘ＠露光におい
て、第１の下層の樹脂として、紫外線レジストを用いれ
ば、実績と耐ドライエツチ性のある有用なプロセスとし
て有望である。

そして、第１の放射線の全面露光時には、コントラスト
エンハンス効果が、第２の放射線を選択的に露光した領
域に発生するため解像度も向上する０ そして、最後には、第２の放射線感応性樹脂を第１の放
射線感応性樹脂の現像液に溶解する性質にすることによ
り、同時に第１の現像液で一回の現像で済むことになる
。

ここで、例えば上層の遠紫外光により紫外領域の透過率
が減少する材料を露光時に、下層の紫外線レジストに光
（遠紫外光）が通過することが考えられるが、紫外線レ
ジストは遠紫外光に対して極端に感度が悪い（たとえば
、Ｍ　Ｐ　／　４００なる紫外線レジストのＫｒＦエキ
シマレーザ光に対する感度は１０Ｊ／ａｄ以上である）
ために、遠紫外光により下層紫外線レジストを感光させ
て、パターン形成不良につながることはない。

実施例 上層の遠紫外光により紫外領域の透過率が減少する材料
としては、ロイコ化合物を主成分としてなる膜がある。

ロイコ化合物は一般的に７オトクロミツク作用を持つ物
質として有名であるが、ここでは、トリフェニルメタン
系、フタリド系、フｋ　、ｔ　ラン系、スピロ環化合物
、テトラゾリウム塩系、複合型ロイコ色等が考えられる
。

（ＣＨ，）２Ｎ０−Ｎ＝Ｎ−Ｃ）−ＮＨ−ＧＯ−Ｃ）−
＝ＮＯ−ＣＨ０−Ｎ＝Ｒ ■ ■はアシル基で ＯＣＨ３ ＣＯＣＨ２Ｃ１５ ＣＨ３ ＣＨ，０ ＣＨ５ 等々があげられる。

第１図を用いて本発明のパターン形成方法の一実施例の
パターン形成方法の工程を説明する。

疎水処理を行った半導体等の基板１上に、紫外線レジス
トであるＭＰ１４００（シブレイ社）を１．２μｍ塗布
し、９０　”０２分のプリベークによりレジスト膜２を
得る。（第」図（＆））次に以下の組成から成る本発明
に係る材料を塗布した。この材料は水溶性のため、紫外
線レジスト２に対して重ね塗りが可能であった。そして
、８０’Ｃ，２分のベーク後０．５μｍの膜４を得た（
第１図（ｂ））。

１．３．３−）ジメチルインドリノ−６′−ニトロスピ
ロピラン　　　　　　　　　　　５！！プルラン樹脂　
　　　　　　　　　　　１０ｇ水　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　６ｏｇマスク６を介して、選択
的にＫｒＦエキシマレーザ光６を２５０　ｒｎＪ／ｃ４
照射（Ｎ、ム０．３６　）　した。

（第１図（Ｃ））この結果、レーザ光６の照射部２０は
後で照射する紫外線の不透過領域となる。紫外線である
ｇ線（４３６ｎｍ）光７を２ｓｏｍＪ／ｃｎ全面照射し
た。（第１図（ｄ））このとき照射部２ｏが光７のコン
タクトマスクとなり、光７がレジスト２に選択露光され
る。最後にＭＦ３１９アルカリ現像液（シブレイ社）に
より現像を行い、レーザ光６にて露光されたレジスト２
の部分を除去し、パターンを得た。（第１図（θ））得
られたレジストパターン２人は、アスペクト比９０′の
切り立った０、４μｍのライン・アンド・スペースパタ
ーンテあった。

なお、本実施例中で、本発明に係る材料の代わりに、市
販のアジド化合物とフェノール樹脂より成るＲＵ−１１
００Ｎ（日立化成製）を用いても同様の良好な結果が得
られた。

以上の実施例の遠紫外線であるエキシマレーザ光の代わ
りに、電子ビーム露光を選択的に、２゜ｘｅｖ、ｓｏｏ
μＣ／ｄの条件で行ない、同様の結果を得た。またエキ
シマレーザ光の代わりに、Ｘ線露光を選択的に２ｏｏｍ
Ｊ／ｄの条件で行ない、同様の結果を得た。

発明の効果 本発明の方法により、形状の良い微細レジストパターン
が得られ、素子製造の歩留捷り向上につながり工業的価
値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパターン形成方法の一実施例の工程断
面図、第２図は従来のパターン形成方法の工程断面図で
ある。 １・・・・・・基板、２・・・・・・紫外線レジス）　
（ＭＰ１４００）、４・・・・・・本発明に係る材料、
５・・・・・・マスク、６・・・・・・ＫｒＦエキシマ
レーザ光、７・・・・・・紫外光（ｇ線）、２ム・・・
・・・パターン。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に第１の放射線に感応する第１の放射線感
   応性樹脂を形成する工程と、前記第１の放射線感応性樹
   脂上に、第２の放射線に感応し、前記第１の放射線を露
   光後、前記第１の放射線に放射線しゃへい性あるいは透
   明性を有する第２の放射線感応性樹脂を形成する工程と
   、前記第２の放射線を選択的に露光する工程と、前記第
   １の放射線を前記第１、第２の層構造放射線感応性樹脂
   に全面に露光する工程、前記第１、第２の放射線感応性
   樹脂を選択的に現像除去する工程とを備えてなることを
   特徴とするパターン形成方法。
2. （２）第２の放射線感応性樹脂がロイコ化合物を有する
   樹脂であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のパターン形成方法。