JPH0376744B2 - - Google Patents
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- JPH0376744B2 JPH0376744B2 JP59277952A JP27795284A JPH0376744B2 JP H0376744 B2 JPH0376744 B2 JP H0376744B2 JP 59277952 A JP59277952 A JP 59277952A JP 27795284 A JP27795284 A JP 27795284A JP H0376744 B2 JPH0376744 B2 JP H0376744B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
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- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、基板上に回転塗布した後の膜厚が
1μｍ以下であつて、紫外線（波長450nｍ以下）
に対する初期透過率が低く、紫外線に対して漂白
作用を付加させ完全に漂白した後の透過率が高く
なる〔横軸露光エネルギーＸ、縦軸透過率Ｙとし
た特性式、Ｙ＝AX＋Ｂとした場合Ａが大で、Ｂ
が小なる傾向〕性質を有し、更に水溶性であるパ
ターン形成有機膜を用いて、従来の露光方法によ
る解像度の向上を改善する微細パターン形成に関
するものである。
1μｍ以下であつて、紫外線（波長450nｍ以下）
に対する初期透過率が低く、紫外線に対して漂白
作用を付加させ完全に漂白した後の透過率が高く
なる〔横軸露光エネルギーＸ、縦軸透過率Ｙとし
た特性式、Ｙ＝AX＋Ｂとした場合Ａが大で、Ｂ
が小なる傾向〕性質を有し、更に水溶性であるパ
ターン形成有機膜を用いて、従来の露光方法によ
る解像度の向上を改善する微細パターン形成に関
するものである。
従来の技術
集積回路の高集積化、高密度化は従来のリング
ラフイ技術の進歩により増大してきた。その最小
線幅も1μｍ前後となつてきており、この加工線
幅を達成するには、高開口レンズ（高NA）を有
した縮小投影法により紫外線露光する方法、基板
上に直接描画する電子ビーム露光法、Ｘ線を用い
たプロキシミテイ露光法があげられる。しかし、
スループツトを犠牲にすることなくパターン形成
するには前者の縮小投影法により紫外線露光する
方法が最良である。しかし紫外線露光の解像度Ｒ
は、次式のレーレス則で示される。
ラフイ技術の進歩により増大してきた。その最小
線幅も1μｍ前後となつてきており、この加工線
幅を達成するには、高開口レンズ（高NA）を有
した縮小投影法により紫外線露光する方法、基板
上に直接描画する電子ビーム露光法、Ｘ線を用い
たプロキシミテイ露光法があげられる。しかし、
スループツトを犠牲にすることなくパターン形成
するには前者の縮小投影法により紫外線露光する
方法が最良である。しかし紫外線露光の解像度Ｒ
は、次式のレーレス則で示される。
Ｒ＝0.6×λ／N.A×（１＋１／ｍ） ……(1)
λ；波長
N.A；レンズ開口度
ｍ；倍率
解像度を向上するには、短波長化、高N.A化が
考えられるが、現在可能な光学系の性能は例えば
λが365nｍ（ｉ−ライン）、N.Aが0.4とすると解
像度Ｒは0.6μｍとなり、電子ビーム露光法、Ｘ線
露光の解像度より劣るとされている。
考えられるが、現在可能な光学系の性能は例えば
λが365nｍ（ｉ−ライン）、N.Aが0.4とすると解
像度Ｒは0.6μｍとなり、電子ビーム露光法、Ｘ線
露光の解像度より劣るとされている。
しかし、1983年、米国GE社のB.F.Griffingら
はパターン形成用のレジスト上に光強度プロフア
イルのコントラストを促進させるコントラスト・
エンハンスド層を積層することにより、解像度及
びパターン形状の改善を図る方法を発表した（コ
ントラスト エンハンスト フオトリソグラフ
イ，ビー．エフ．グリフイン他，アイイーイーイ
ー−イーデイー，イーデイーエル−４巻，１号，
1983年１月（Contrast Enhanced
Photolithography，B.F.Griffing et al，IEEE−
ED，VOL.−４，No.１，Jan.1983）。
はパターン形成用のレジスト上に光強度プロフア
イルのコントラストを促進させるコントラスト・
エンハンスド層を積層することにより、解像度及
びパターン形状の改善を図る方法を発表した（コ
ントラスト エンハンスト フオトリソグラフ
イ，ビー．エフ．グリフイン他，アイイーイーイ
ー−イーデイー，イーデイーエル−４巻，１号，
1983年１月（Contrast Enhanced
Photolithography，B.F.Griffing et al，IEEE−
ED，VOL.−４，No.１，Jan.1983）。
この発表によると通常の縮小投影法（λ：
436nｍ，N.A；0.32）で0.4μｍまでの解像が可能
と報告している。また、材料に関しては未だ公表
はされていない。第２図に従来のGriffingらのコ
ントラストエンハンスリソグラフイー（略、
CEL）について説明する。基板１上にレジスト
２を回転塗布する〔第２図Ａ〕。次にレジスト２
上にコントラストエンハンスドレイヤー（CEL）
３を回転塗布する〔第２図Ｂ〕。そして、縮小投
影法により選択的に紫外線４を露光し〔第２図
Ｃ〕、CEL３全体を除去する〔第２図Ｄ〕。そし
て最後に通常の現像処理を施しパターン形成を行
なう〔第２図Ｅ〕。なおGE社の出願にかかる特開
昭59−104642号に記載されたCEL工程において
も、CEL膜をトリクロロエチレンで除去したの
ちその下のレジストの露光部分を除去するという
複雑な工程が示されている。以上のようにCEL
の具備すべき条件は、コントラストエンハンスす
る特性とともに下層であるパターン形成用のレジ
ストとの溶解を防止することと、CELを除去す
る際の除去液がレジストの特性を劣化させないこ
とがあげられる。この具備すべき条件によつて材
料構成に多大なる制約をうける。さらに、CEL
の除去工程というプロセス的観点よりみて、複雑
かつ危険な工程が存在する。
436nｍ，N.A；0.32）で0.4μｍまでの解像が可能
と報告している。また、材料に関しては未だ公表
はされていない。第２図に従来のGriffingらのコ
ントラストエンハンスリソグラフイー（略、
CEL）について説明する。基板１上にレジスト
２を回転塗布する〔第２図Ａ〕。次にレジスト２
上にコントラストエンハンスドレイヤー（CEL）
３を回転塗布する〔第２図Ｂ〕。そして、縮小投
影法により選択的に紫外線４を露光し〔第２図
Ｃ〕、CEL３全体を除去する〔第２図Ｄ〕。そし
て最後に通常の現像処理を施しパターン形成を行
なう〔第２図Ｅ〕。なおGE社の出願にかかる特開
昭59−104642号に記載されたCEL工程において
も、CEL膜をトリクロロエチレンで除去したの
ちその下のレジストの露光部分を除去するという
複雑な工程が示されている。以上のようにCEL
の具備すべき条件は、コントラストエンハンスす
る特性とともに下層であるパターン形成用のレジ
ストとの溶解を防止することと、CELを除去す
る際の除去液がレジストの特性を劣化させないこ
とがあげられる。この具備すべき条件によつて材
料構成に多大なる制約をうける。さらに、CEL
の除去工程というプロセス的観点よりみて、複雑
かつ危険な工程が存在する。
発明が解決しようとする問題点
前述従来の技術のように、下層のパターン形成
用レジストとのマツチングを考慮し、互いの溶解
及び除去の際の除去液による影響を排除し、複雑
な除去工程を省略する必要がある。
用レジストとのマツチングを考慮し、互いの溶解
及び除去の際の除去液による影響を排除し、複雑
な除去工程を省略する必要がある。
問題点を解決するための手段
本発明は前記問題点を解決するために、膜厚が
1μｍ以下で、紫外線（波長450nｍ以下）に対す
る初期透過率が10％以下で、紫外線による漂白作
用を有し、完全に漂白した後の透過率が80％以下
となり、かつパターン形成用レジストの現像工程
における現像液例えばアルカリ水溶液に対して易
溶な水溶性の性質にすることにより除去と現像工
程を同時にすることを実現するパターン形成有機
膜を提供するものである。
1μｍ以下で、紫外線（波長450nｍ以下）に対す
る初期透過率が10％以下で、紫外線による漂白作
用を有し、完全に漂白した後の透過率が80％以下
となり、かつパターン形成用レジストの現像工程
における現像液例えばアルカリ水溶液に対して易
溶な水溶性の性質にすることにより除去と現像工
程を同時にすることを実現するパターン形成有機
膜を提供するものである。
作 用
発明者らの研究の結果、コントラストをエンハ
ンスするためのパターン形成有機膜の特性は次の
ように説明できる。
ンスするためのパターン形成有機膜の特性は次の
ように説明できる。
第３図にて、一般的に縮小投影法における出力
の光強度プロフアイルは、その光学レンズ系によ
り加工される。説明するとレチクル５を通し紫外
線４の露光を行つた場合〔第３図Ａ〕、回析のな
い理想的な入力光強度プロフアイルは完全な矩形
波といえ、そのコントラストＣは次式で Ｃ＝Inax−Inio／Inax＋Inio×100（％） ……(2) 示される。その時、コントラストＣは100％とな
る〔第３図Ｂ〕。その入力波形は光学レンズを通
過することで、その光学レンズ系の伝達関数によ
つて〔第３図Ｃ〕、フーリエ変換した後、出力波
形として余弦波の形状に近くなりコントラストＣ
も劣化する〔第３図Ｄ〕。このコントラストの劣
化はパターン形成例えば解像度及びパターン形状
に大きく影響する。ちなみにレジストパターン解
像に要するコントラストは、レジスト自身の特性
より60％以上とされ、コントラストＣ値が60％以
下となるとパターン形成が不能となる。
の光強度プロフアイルは、その光学レンズ系によ
り加工される。説明するとレチクル５を通し紫外
線４の露光を行つた場合〔第３図Ａ〕、回析のな
い理想的な入力光強度プロフアイルは完全な矩形
波といえ、そのコントラストＣは次式で Ｃ＝Inax−Inio／Inax＋Inio×100（％） ……(2) 示される。その時、コントラストＣは100％とな
る〔第３図Ｂ〕。その入力波形は光学レンズを通
過することで、その光学レンズ系の伝達関数によ
つて〔第３図Ｃ〕、フーリエ変換した後、出力波
形として余弦波の形状に近くなりコントラストＣ
も劣化する〔第３図Ｄ〕。このコントラストの劣
化はパターン形成例えば解像度及びパターン形状
に大きく影響する。ちなみにレジストパターン解
像に要するコントラストは、レジスト自身の特性
より60％以上とされ、コントラストＣ値が60％以
下となるとパターン形成が不能となる。
そこで、第１図に示す本発明のパターン形成有
機膜の特性曲線、つまり露光時間（露光エネルギ
ー）の小なる領域では紫外線に対する透過率が小
さく（Inioの増加が少ない）、露光エネルギーの大
なる領域では紫外線に対する透過率が大きい
（Inaxの増加が多い）傾向の膜に前述の出力波形
を通過させることによりコントラストＣ値が増大
する傾向が発見される。これを更に定量的に説明
するため、米国IBM社のF.H.Dillらの報告（キヤ
ラクタライゼーシヨン オブ ポジテイブ フオ
トレジスト，エフ．エイチ．デイル他，アイイー
イーイー−イーデイー，イーデイー−22巻，７
号，1975年７月（Characterization of Positive
Photoresist，F.H.Dill et al，IEEED−ED，
VOL.ED−22，No.７，July.1975））の中でポジレ
ジストの露光吸収項Ａにあらわされるパラメータ
を使用する。一般的にＡは Ａ＝１／ｄln〔Ｔ（∞）／Ｔ（Ｏ）〕 ……(3) 示され、コントラストエンハンスにはＡ値が大な
る傾向が望ましい。Ａを大なる傾向にするにはｄ
（膜厚）を薄く、Ｔ（Ｏ）（初期透過率）、Ｔ（∞）
（最終透過率）の比が大になることが必要である。
機膜の特性曲線、つまり露光時間（露光エネルギ
ー）の小なる領域では紫外線に対する透過率が小
さく（Inioの増加が少ない）、露光エネルギーの大
なる領域では紫外線に対する透過率が大きい
（Inaxの増加が多い）傾向の膜に前述の出力波形
を通過させることによりコントラストＣ値が増大
する傾向が発見される。これを更に定量的に説明
するため、米国IBM社のF.H.Dillらの報告（キヤ
ラクタライゼーシヨン オブ ポジテイブ フオ
トレジスト，エフ．エイチ．デイル他，アイイー
イーイー−イーデイー，イーデイー−22巻，７
号，1975年７月（Characterization of Positive
Photoresist，F.H.Dill et al，IEEED−ED，
VOL.ED−22，No.７，July.1975））の中でポジレ
ジストの露光吸収項Ａにあらわされるパラメータ
を使用する。一般的にＡは Ａ＝１／ｄln〔Ｔ（∞）／Ｔ（Ｏ）〕 ……(3) 示され、コントラストエンハンスにはＡ値が大な
る傾向が望ましい。Ａを大なる傾向にするにはｄ
（膜厚）を薄く、Ｔ（Ｏ）（初期透過率）、Ｔ（∞）
（最終透過率）の比が大になることが必要である。
この特性とともに本発明では下層レジストの現
像液あるいはリンス液に易溶性である水溶性の性
質を有しなければならない。そこで通常用いられ
るノボラツク系キノンジアジドポジレジストの紫
外線の透過率は、センシタイザーであるナフトキ
ノンジアジドスルホニルクロライドのノボラツク
樹脂に対する重量パーセントで制限されるといえ
る。本発明者らはパターン形成有機膜自身はパタ
ーンとして残存させなくても構わないため、ナフ
トキノンジアジドスルホニルクロライドの重量パ
ーセントを増加することは可能であり、アルカリ
水溶液に対しても溶解速度も増すという結果とな
る。
像液あるいはリンス液に易溶性である水溶性の性
質を有しなければならない。そこで通常用いられ
るノボラツク系キノンジアジドポジレジストの紫
外線の透過率は、センシタイザーであるナフトキ
ノンジアジドスルホニルクロライドのノボラツク
樹脂に対する重量パーセントで制限されるといえ
る。本発明者らはパターン形成有機膜自身はパタ
ーンとして残存させなくても構わないため、ナフ
トキノンジアジドスルホニルクロライドの重量パ
ーセントを増加することは可能であり、アルカリ
水溶液に対しても溶解速度も増すという結果とな
る。
更に別の方法として、ベースポリマーとして水
溶性ポリマーを使用しその溶液に紫外線に対して
退色性を有した化合物例えば退色性染料を含ませ
ることにより、コントラストエンハンス及び水溶
性の性質を付加させることができる。
溶性ポリマーを使用しその溶液に紫外線に対して
退色性を有した化合物例えば退色性染料を含ませ
ることにより、コントラストエンハンス及び水溶
性の性質を付加させることができる。
なお、パラメータＡ値は、(3)式よりコントラス
トをエンハンスするために、初期透過率10％以
下、最終透過率（漂白、退色後）80％以上でかつ
膜厚が1μｍ以下であることが好ましい。
トをエンハンスするために、初期透過率10％以
下、最終透過率（漂白、退色後）80％以上でかつ
膜厚が1μｍ以下であることが好ましい。
実施例
（その１）
ベースポリマーにノボラツク樹脂、オルトキノ
ンジアジドスルホニルクロライドと酸触媒を高
温、高圧下で合成させ、溶媒としてキシレン、エ
チルセルソルアセテート中に溶解して精製する。
この時のセンシタイザーであるオルトナフトキノ
ンジアジドスルホニルクロライドを溶液に対して
30重量パーセント以上例えば50重量パーセントに
すると前述の露光吸収項Ａ値でＴ（Ｏ）10％、Ｔ
（∞）70％、膜厚が0.5μｍで3.9と高い値を得た。
ちなみに通常のポジレジストは0.8前後と低い。
更に本精製液は経時変化やゲル化などはしなかつ
た。
ンジアジドスルホニルクロライドと酸触媒を高
温、高圧下で合成させ、溶媒としてキシレン、エ
チルセルソルアセテート中に溶解して精製する。
この時のセンシタイザーであるオルトナフトキノ
ンジアジドスルホニルクロライドを溶液に対して
30重量パーセント以上例えば50重量パーセントに
すると前述の露光吸収項Ａ値でＴ（Ｏ）10％、Ｔ
（∞）70％、膜厚が0.5μｍで3.9と高い値を得た。
ちなみに通常のポジレジストは0.8前後と低い。
更に本精製液は経時変化やゲル化などはしなかつ
た。
また、センシタイザーはジアゾ化合物を用いて
もよい。
もよい。
（その２）
ベースポリマーに水溶性ポリマー例えばプルラ
ン（林原化学研究所製）を水100c.c.に10ｇ溶解さ
せる。更に退色性を有したカチオン性染料で
450nｍから350nｍまで吸収するイエロ性のもの
を0.2ｇ程度溶解した。この際の水溶液はゲル状
あるいは不溶物はなく非常にクリーンなものであ
つた。この溶液を0.5μｍ厚に塗布した透過特性
は、Ｔ（Ｏ）５％、Ｔ（∞）60％でありＡ値は５と
高い値を示した。
ン（林原化学研究所製）を水100c.c.に10ｇ溶解さ
せる。更に退色性を有したカチオン性染料で
450nｍから350nｍまで吸収するイエロ性のもの
を0.2ｇ程度溶解した。この際の水溶液はゲル状
あるいは不溶物はなく非常にクリーンなものであ
つた。この溶液を0.5μｍ厚に塗布した透過特性
は、Ｔ（Ｏ）５％、Ｔ（∞）60％でありＡ値は５と
高い値を示した。
ベースポリマーにプルランを用いると、冷水に
溶けやすく、安定で塗布も容易であり、半導体フ
オトリソ工程に極めて有効となる。
溶けやすく、安定で塗布も容易であり、半導体フ
オトリソ工程に極めて有効となる。
当然、水溶性ポリマーは他の多糖体あるいはタ
ンパク質、ポリビニルピロリドン、ポリビニルア
ルコールなどが考えられる。
ンパク質、ポリビニルピロリドン、ポリビニルア
ルコールなどが考えられる。
発明の効果
以上要するに、この発明は従来縮小投影法の光
学系で制限されていた解像度、パターン形状の劣
化を、コントラストエンハンスしかつ、工程数が
少なくてすむ水溶性の性質を有することで、紫外
線露光の微細化への道つまり寿命を延ばすことが
でき、高価なEB露光機、Ｘ線露光機の導入の必
要性をへらすことができ、工業的価値が大きい。
学系で制限されていた解像度、パターン形状の劣
化を、コントラストエンハンスしかつ、工程数が
少なくてすむ水溶性の性質を有することで、紫外
線露光の微細化への道つまり寿命を延ばすことが
でき、高価なEB露光機、Ｘ線露光機の導入の必
要性をへらすことができ、工業的価値が大きい。
第１図は本発明のパターン形成有機膜の透過特
性を示す図、第２図Ａ〜Ｅは従来のコントラスト
エンハンスプロセスフロー断面図、第３図Ａ〜Ｄ
は縮小投影法の光学プロフアイルの変換説明図で
ある。
性を示す図、第２図Ａ〜Ｅは従来のコントラスト
エンハンスプロセスフロー断面図、第３図Ａ〜Ｄ
は縮小投影法の光学プロフアイルの変換説明図で
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ パターン形成用レジストと、このレジスト上
に塗布され、膜厚が1μｍ以下で前記レジスト露
光用のエネルギー線に対する初期透過率が10％以
下で前記エネルギー線による漂白作用を有し、漂
白後の透過率が80％以上で前記レジストの現像液
あるいはリンス液に易溶性の水溶性有機膜との積
層をなすパターン形成有機膜。 ２ 水溶性有機膜が、ノボラツク樹脂にキノンジ
アジド化合物からなるセンシタイザーの重量が30
重量パーセント以上の過剰状態である膜よりなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
パターン形成有機膜。 ３ 水溶性有機膜が、多糖体、たんぱく質、ポリ
ビニルピロリドン、ポリビニルアルコールを少な
くとも一つを含むもの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有機膜。 ４ 多糖体がプルランよりなることを特許請求の
範囲第３項記載のパターン形成有機膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277952A JPS61179434A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | パタ−ン形成有機膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59277952A JPS61179434A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | パタ−ン形成有機膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61179434A JPS61179434A (ja) | 1986-08-12 |
| JPH0376744B2 true JPH0376744B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=17590557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59277952A Granted JPS61179434A (ja) | 1984-12-26 | 1984-12-26 | パタ−ン形成有機膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61179434A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62133444A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン形成有機材料 |
| US4816380A (en) * | 1986-06-27 | 1989-03-28 | Texas Instruments Incorporated | Water soluble contrast enhancement layer method of forming resist image on semiconductor chip |
| US4871487A (en) * | 1987-01-16 | 1989-10-03 | The Dow Chemical Company | Method of making a polymeric optical waveguide by coextrusion |
| WO1988009961A1 (fr) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Agencement de structuration par photolithographie et son procede de fabrication |
| JP2674058B2 (ja) * | 1988-02-10 | 1997-11-05 | 日本電気株式会社 | パターン形成方法 |
-
1984
- 1984-12-26 JP JP59277952A patent/JPS61179434A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61179434A (ja) | 1986-08-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |