JPH02101468A - 微細パターン形成方法 - Google Patents
微細パターン形成方法Info
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- JPH02101468A JPH02101468A JP63255117A JP25511788A JPH02101468A JP H02101468 A JPH02101468 A JP H02101468A JP 63255117 A JP63255117 A JP 63255117A JP 25511788 A JP25511788 A JP 25511788A JP H02101468 A JPH02101468 A JP H02101468A
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- JP
- Japan
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- resist
- pattern
- resist film
- photosensitive
- fine pattern
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- Pending
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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。
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
本発明は微細パターン形成方法に関し、特に島解像度レ
ジストパターン形成方法に関するものである。
ジストパターン形成方法に関するものである。
従来の技術
半導体装置は最近ますます高密度化され、各々の素子の
微細パターンの寸法は、１ミクロン以下に及んでいる。
微細パターンの寸法は、１ミクロン以下に及んでいる。
従来このような１ミクロン以下のパターン形成法として
は、５倍あるいは１０倍の縮少投影レンズを有したステ
ッパにより、半導体１、発明の名称 微細パターン形成方法 ２、特許請求の範囲 （１）半導体基板の表面に感光基濃度が基板表面側に多
く基板付近に少ないような分布になっているレジスト膜
を形成する工程と、光露光法により前記レジスト膜上に
半導体集積回路のパターンの潜像を生成する工程と、所
定の現像液により露光されたｍＪ記潜像部の前記レジス
トを除去 ３、し前記レジストパターンを形成する工程
とを備えてなる微細パターン形成方法。
は、５倍あるいは１０倍の縮少投影レンズを有したステ
ッパにより、半導体１、発明の名称 微細パターン形成方法 ２、特許請求の範囲 （１）半導体基板の表面に感光基濃度が基板表面側に多
く基板付近に少ないような分布になっているレジスト膜
を形成する工程と、光露光法により前記レジスト膜上に
半導体集積回路のパターンの潜像を生成する工程と、所
定の現像液により露光されたｍＪ記潜像部の前記レジス
トを除去 ３、し前記レジストパターンを形成する工程
とを備えてなる微細パターン形成方法。
ｅ）半導体基板の表面にレジスト膜を塗布し、前記レジ
スト膜の表面を冷却し基板側を所定の温度でベーキング
する事によりレジスト中の感光基濃度の分布を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細パタ
ーン形成方法。
スト膜の表面を冷却し基板側を所定の温度でベーキング
する事によりレジスト中の感光基濃度の分布を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細パタ
ーン形成方法。
（３）半導体基板の表面にレジスト膜を塗布し、前記レ
ジスト中に電子線を照射する事によりレジスト中の感光
基濃度の分布を形成することを特ウェハの一表面に塗布
されたレジスト上に半導体集積回路パターンからなるレ
チクルパターンが投影されていた。
ジスト中に電子線を照射する事によりレジスト中の感光
基濃度の分布を形成することを特ウェハの一表面に塗布
されたレジスト上に半導体集積回路パターンからなるレ
チクルパターンが投影されていた。
第４図にステッパを用いた場合のレジスト中へのパター
ンの形成の様子を示す。第４図に示すようにレチクル（
マスク）４０内に形成された白黒のパターン４１は、レ
チクルパターン４１に照明光４３を入射すると光の回折
により半導体ウエノ・上のレジスト表面上では、レチク
ル上の遮光部となる黒パターン部４４へも光が入り込む
。
ンの形成の様子を示す。第４図に示すようにレチクル（
マスク）４０内に形成された白黒のパターン４１は、レ
チクルパターン４１に照明光４３を入射すると光の回折
により半導体ウエノ・上のレジスト表面上では、レチク
ル上の遮光部となる黒パターン部４４へも光が入り込む
。
発明が解決しようとする課題
こうした光の入り込みにより、レジストへの露光は口内
４２に示す光強度分布となり、十分なコントラストが得
られない。又、同時にレジストに入射した光はレジスト
内を伝搬する際レジスト中で吸収されるためレジスト上
層と下層ではレジストに与えられる光量が異なる。その
結果ステッパにより露光されたレジストを所定の現像液
で現像するとレジストパターン形状はレジスト中で吸収
された光強度分布に対応した台形形状のパターン４６が
形成され、充分な解像度が得られない等の問題があった
。
４２に示す光強度分布となり、十分なコントラストが得
られない。又、同時にレジストに入射した光はレジスト
内を伝搬する際レジスト中で吸収されるためレジスト上
層と下層ではレジストに与えられる光量が異なる。その
結果ステッパにより露光されたレジストを所定の現像液
で現像するとレジストパターン形状はレジスト中で吸収
された光強度分布に対応した台形形状のパターン４６が
形成され、充分な解像度が得られない等の問題があった
。
前記した如く、従来のステッパ（特にエキシマステッパ
）により１μｍ以下の微細パターンを形成しようとする
と、レジスト中に吸収されるパターンの潜像のコントラ
ストが良くないため充分な解像力を有するパターンが形
成されないという問題点があった。
）により１μｍ以下の微細パターンを形成しようとする
と、レジスト中に吸収されるパターンの潜像のコントラ
ストが良くないため充分な解像力を有するパターンが形
成されないという問題点があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡易な工程
により縮小投影露光によりレジスト内に形成される潜像
の改善を提供する事を目的としている。
により縮小投影露光によりレジスト内に形成される潜像
の改善を提供する事を目的としている。
課題を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、半導体ウェハの一
表面に塗布されるレジスト中の感光基の濃度がレジスト
表面に多く下層部に少ないレジストを用いる事により光
リソグラフィーにより露光された後のレジストパターン
のコントラストラ向上するものである。
表面に塗布されるレジスト中の感光基の濃度がレジスト
表面に多く下層部に少ないレジストを用いる事により光
リソグラフィーにより露光された後のレジストパターン
のコントラストラ向上するものである。
作用
本発明はレジスト中の感光基濃度をレジスト表面から下
層に向けて濃度勾配を持たせる事によりレジスト下層で
の光吸収かコントラストの良い１μｍ以下のレジストパ
ターンが精度良く形成出来る。
層に向けて濃度勾配を持たせる事によりレジスト下層で
の光吸収かコントラストの良い１μｍ以下のレジストパ
ターンが精度良く形成出来る。
実施例
本発明の第１の実施例を第１図に示す。半導体基板１上
にホトレジストであるジアゾ系レジスト２（例えば商品
名ＭＰ１．ａｏｏ）を１．５ｐｍ厚塗布する（ａＪ。半
導体基板を裏面から望ましくは９゜°Ｃ以上たとえば１
００’Ｃでベータしながら表面から望ましくは２３°Ｃ
以下の乾燥空気で冷却すると、感光基の多い部分３と感
光基の少ない部分４が形成される（１））。その結果レ
ジスト中に含まれる感光基は加熱による架橋とレジスト
中での拡散現象によシ移動し、レジスト表面の感光基濃
度はレジスト下層部よりも多くなる。そしてこのレジス
トを縮少投影露光装置により、レチクル４を用いて紫外
光ｅを約１００ ｍ Ｊ ／ ＣΔで露光する。この時
、レジストパターン内に形成されるレチクルパターンの
潜像のコントラストはレジスト表面への入射光強度のコ
ントラストより向上する。これはレジスト内での感光基
濃度が表面から下層に向って勾配があるためレジスト下
層での光強度の吸収が小さく（内部セル効果）なるから
である。
にホトレジストであるジアゾ系レジスト２（例えば商品
名ＭＰ１．ａｏｏ）を１．５ｐｍ厚塗布する（ａＪ。半
導体基板を裏面から望ましくは９゜°Ｃ以上たとえば１
００’Ｃでベータしながら表面から望ましくは２３°Ｃ
以下の乾燥空気で冷却すると、感光基の多い部分３と感
光基の少ない部分４が形成される（１））。その結果レ
ジスト中に含まれる感光基は加熱による架橋とレジスト
中での拡散現象によシ移動し、レジスト表面の感光基濃
度はレジスト下層部よりも多くなる。そしてこのレジス
トを縮少投影露光装置により、レチクル４を用いて紫外
光ｅを約１００ ｍ Ｊ ／ ＣΔで露光する。この時
、レジストパターン内に形成されるレチクルパターンの
潜像のコントラストはレジスト表面への入射光強度のコ
ントラストより向上する。これはレジスト内での感光基
濃度が表面から下層に向って勾配があるためレジスト下
層での光強度の吸収が小さく（内部セル効果）なるから
である。
そして、光βの露光部を現像除去してレジストパターン
２０を形成する（Ｃ）。
２０を形成する（Ｃ）。
次に本発明の基本原理を表わす式を示す。従来、フォト
・リングラフィにおけるフォト・レジストと照射光との
相互作用は、Ｄｉｌｌらが提唱したモデル（＠Ｃｈａｒ
ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＰｏｓｉｔｉｖａＰ
ｈｏｔｏｒｅｇｉｓｔ”、アイ・イ・イ・イ トランス
オン エレクトロン デバイスズ（ＩＴＬＩｃＩｃ Ｔ
ｒａｎｓｏｎ ＩＥｌａｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
） ｖｏｌ Ｋ Ｄ −２２。
・リングラフィにおけるフォト・レジストと照射光との
相互作用は、Ｄｉｌｌらが提唱したモデル（＠Ｃｈａｒ
ａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＰｏｓｉｔｉｖａＰ
ｈｏｔｏｒｅｇｉｓｔ”、アイ・イ・イ・イ トランス
オン エレクトロン デバイスズ（ＩＴＬＩｃＩｃ Ｔ
ｒａｎｓｏｎ ＩＥｌａｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ
） ｖｏｌ Ｋ Ｄ −２２。
＆７ Ｐ、４４５−Ｐ、 ４５２ 、 Ｊｕｌｙ １９
７５ ）が、ジアゾ系レジストの反応モデルとして広く
用いられている。これは、ジアゾ系レジストの感光基で
あるナフト・キノン・ジアジゾの濃度Ｍと、これの光吸
収効率人及び、ベース材料の光吸収効率Ｂ、及び前記感
光基の反応速度Ｇを用いて、次の様に表わす。
７５ ）が、ジアゾ系レジストの反応モデルとして広く
用いられている。これは、ジアゾ系レジストの感光基で
あるナフト・キノン・ジアジゾの濃度Ｍと、これの光吸
収効率人及び、ベース材料の光吸収効率Ｂ、及び前記感
光基の反応速度Ｇを用いて、次の様に表わす。
ここで、２はレジスト表面から垂直方向の深さ、ｔは露
光開始からの時刻である。又、工は光の強度、Ｍは感光
基の濃度である。さらに、Ｄｉｌｌらによると、パラメ
ータ人、Ｂ、Ｃは次のようになる。
光開始からの時刻である。又、工は光の強度、Ｍは感光
基の濃度である。さらに、Ｄｉｌｌらによると、パラメ
ータ人、Ｂ、Ｃは次のようになる。
となる。ここで、工ｏはレジスト表面での光強度、τ（
ｔ）はレジストの光透過率、ｄはレジストの膜厚を表わ
す。したがって、ム、Ｂ、Ｃは厚さｄのレジストに光を
照射した場合に、光の強度を測定し、その透過率の時間
変化、いわゆるブリーチング特性を測定する事によって
得られる。
ｔ）はレジストの光透過率、ｄはレジストの膜厚を表わ
す。したがって、ム、Ｂ、Ｃは厚さｄのレジストに光を
照射した場合に、光の強度を測定し、その透過率の時間
変化、いわゆるブリーチング特性を測定する事によって
得られる。
一般的に広く用いられている紫外線領域でのジアゾ系レ
ジスト、例えば商品名ＭＰ２４００（シップレイ社）に
ついて、ｍＪ記Ａ、Ｂ、Ｃのパラメータを実測すると人
＝０．２７（μｍ ］ 、 Ｂ ：＝ １．７７（
−μｍ−１］ 、 Ｃ−０，００１８Ｃｃ、Ａ／ｍＪ〕
となる。
ジスト、例えば商品名ＭＰ２４００（シップレイ社）に
ついて、ｍＪ記Ａ、Ｂ、Ｃのパラメータを実測すると人
＝０．２７（μｍ ］ 、 Ｂ ：＝ １．７７（
−μｍ−１］ 、 Ｃ−０，００１８Ｃｃ、Ａ／ｍＪ〕
となる。
上述したようにレジスト内での光の吸収と感光基濃度の
関係は（１）式で表わされるが、本発明においては（１
）式における感光基濃度の勾配を表面から底面に向って
分布させる事により、レジスト内での光強度の吸収を最
適化し現像後のレジストパターンの形状の改善が計れる
。
関係は（１）式で表わされるが、本発明においては（１
）式における感光基濃度の勾配を表面から底面に向って
分布させる事により、レジスト内での光強度の吸収を最
適化し現像後のレジストパターンの形状の改善が計れる
。
次に本発明の第２の実施例を第２図に示す。半導体基板
６上にホトレジスト（例えば商品名ＭＰ１４００）を１
．２４ｍ厚スピンコードし１００°Ｃ１２分間プリベー
クする（ａ）。次に電子ビーム照射装置により電子線９
を加速エネルギー２０ｋｅＹで１ｘ１ｏ Ｃ／ｃ遥照
射する。この時の照射量は現像液に現像されない照射量
であるが、基板からの後方散乱電子の影響により基板に
近いレジストの露光量がレジスト表面より多くその結果
感光基濃度はレジスト表面側が基板側よりも多くなって
いる。図中７が感光基濃度の多い部分、８が少ない部分
である（ｂ）。次に縮少投影露光装置により１００ｍＪ
／ｃａで露光し所望の現像液で現像すると第１の実施例
で示した如くコントラストの良いレジストパターン２１
が形成される。
６上にホトレジスト（例えば商品名ＭＰ１４００）を１
．２４ｍ厚スピンコードし１００°Ｃ１２分間プリベー
クする（ａ）。次に電子ビーム照射装置により電子線９
を加速エネルギー２０ｋｅＹで１ｘ１ｏ Ｃ／ｃ遥照
射する。この時の照射量は現像液に現像されない照射量
であるが、基板からの後方散乱電子の影響により基板に
近いレジストの露光量がレジスト表面より多くその結果
感光基濃度はレジスト表面側が基板側よりも多くなって
いる。図中７が感光基濃度の多い部分、８が少ない部分
である（ｂ）。次に縮少投影露光装置により１００ｍＪ
／ｃａで露光し所望の現像液で現像すると第１の実施例
で示した如くコントラストの良いレジストパターン２１
が形成される。
次に本発明の第３の実施例を示す。半導体基板１０上に
ホトレジスト１１（例えば商品名ＭＰ１４００）を１．
２μｍμｍビスピンコード００’Ｃで２分間プリベーク
するｅ）。この際プリベークは必らずしもする必要はな
い。その上に感光基が主成分となる水溶液１２（例えば
ポリビニルアルコール中にジアゾニウム塩を混合したも
の）を塗布し、１００’Ｃで２分間ベーギングし感光基
をレジスト中に拡散させ、感光基の多いレジスト１４と
少ないレジスト１３とする。従来の縮小投影露光伎ｆＲ
により１５０ｍＪ／ｃＪで露光し所望の現像液で現像す
る。その結果第１の実施例で示した如く解像度の良いレ
ジストパターン２２が形成される。
ホトレジスト１１（例えば商品名ＭＰ１４００）を１．
２μｍμｍビスピンコード００’Ｃで２分間プリベーク
するｅ）。この際プリベークは必らずしもする必要はな
い。その上に感光基が主成分となる水溶液１２（例えば
ポリビニルアルコール中にジアゾニウム塩を混合したも
の）を塗布し、１００’Ｃで２分間ベーギングし感光基
をレジスト中に拡散させ、感光基の多いレジスト１４と
少ないレジスト１３とする。従来の縮小投影露光伎ｆＲ
により１５０ｍＪ／ｃＪで露光し所望の現像液で現像す
る。その結果第１の実施例で示した如く解像度の良いレ
ジストパターン２２が形成される。
本実施例ではレジスト上に感光基が主成分となる水溶液
を塗布したが感光基を有機溶媒に溶かしたものを用いて
も良い。
を塗布したが感光基を有機溶媒に溶かしたものを用いて
も良い。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、きわめて容易
な工程を追加する事により縮少投影露光法におけるレジ
ストパターン内のコントラストが向上し高解像度のパタ
ーンが形成出来る事から超ＬＳＩの製造に大きく寄与す
るものである。
な工程を追加する事により縮少投影露光法におけるレジ
ストパターン内のコントラストが向上し高解像度のパタ
ーンが形成出来る事から超ＬＳＩの製造に大きく寄与す
るものである。
第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明の第１、第２
．第３の実施例のパターン形成法を示す工程断面図、第
４図は従来から行われている縮小投影露光におけるパタ
ーン形成方法を示す模式図である。 １．６，１０・・・・・・半導体基板、２，５．１１
・・・・・ホトレジスト、３．了、１４・・・・・感光
基の多い部分、４，８．１３・・・・・感光基の少ない
部分、２０．２１．２２・・・・・・露光現像後のパタ
ーン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第１
図 ４ｆ゛°−マスク上の官長、ノでター７ベーーレシスト
決面への人身１刃Ｖに分布ｅ−・虱−身↑光
．第３の実施例のパターン形成法を示す工程断面図、第
４図は従来から行われている縮小投影露光におけるパタ
ーン形成方法を示す模式図である。 １．６，１０・・・・・・半導体基板、２，５．１１
・・・・・ホトレジスト、３．了、１４・・・・・感光
基の多い部分、４，８．１３・・・・・感光基の少ない
部分、２０．２１．２２・・・・・・露光現像後のパタ
ーン。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名第１
図 ４ｆ゛°−マスク上の官長、ノでター７ベーーレシスト
決面への人身１刃Ｖに分布ｅ−・虱−身↑光
Claims (4)
- （１）半導体基板の表面に感光基濃度が基板表面側に多
く基板付近に少ないような分布になっているレジスト膜
を形成する工程と、光露光法により前記レジスト膜上に
半導体集積回路のパターンの潜像を生成する工程と、所
定の現像液により露光された前記潜像部の前記レジスト
を除去し前記レジストパターンを形成する工程とを備え
てなる微細パターン形成方法。 - （２）半導体基板の表面にレジスト膜を塗布し、前記レ
ジスト膜の表面を冷却し基板側を所定の温度でベーキン
グする事によりレジスト中の感光基濃度の分布を形成す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細パ
ターン形成方法。 - （３）半導体基板の表面にレジスト膜を塗布し、前記レ
ジスト中に電子線を照射する事によりレジスト中の感光
基濃度の分布を形成することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の微細パターン形成方法。 - （４）半導体基板の表面にレジスト膜を塗布し、前記レ
ジスト膜上に感光基が主成分となる溶液を塗布し、前記
半導体基板を加熱する事により前記感光基をレジスト中
に拡散させて、前記レジスト中に感光基濃度の分布を形
成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微
細パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63255117A JPH02101468A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 微細パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63255117A JPH02101468A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 微細パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02101468A true JPH02101468A (ja) | 1990-04-13 |
Family
ID=17274331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63255117A Pending JPH02101468A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | 微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02101468A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06332181A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-12-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | レジスト構造とその製造方法 |
| US6143478A (en) * | 1997-05-20 | 2000-11-07 | Tokyo Electron Limited | Resist processing method |
| US6238844B1 (en) * | 1998-03-11 | 2001-05-29 | Applied Materials, Inc. | Process for depositing a plasma polymerized organosilicon photoresist film |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP63255117A patent/JPH02101468A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06332181A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-12-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | レジスト構造とその製造方法 |
| US6143478A (en) * | 1997-05-20 | 2000-11-07 | Tokyo Electron Limited | Resist processing method |
| US6514073B1 (en) * | 1997-05-20 | 2003-02-04 | Tokyo Electron Limited | Resist processing method and resist processing apparatus |
| US6238844B1 (en) * | 1998-03-11 | 2001-05-29 | Applied Materials, Inc. | Process for depositing a plasma polymerized organosilicon photoresist film |
| US6589715B2 (en) | 1998-03-11 | 2003-07-08 | France Telecom | Process for depositing and developing a plasma polymerized organosilicon photoresist film |
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