JPH05206005A - パターン化構造物の形成方法 - Google Patents

パターン化構造物の形成方法

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JPH05206005A
JPH05206005A JP4205116A JP20511692A JPH05206005A JP H05206005 A JPH05206005 A JP H05206005A JP 4205116 A JP4205116 A JP 4205116A JP 20511692 A JP20511692 A JP 20511692A JP H05206005 A JPH05206005 A JP H05206005A
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cross
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energy source
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ディバイスの上に高解像度のサブミク
ロンおよびサブ半ミクロン大の構造物を形成させる方
法、つまりパターン化された構造物を形成する方法を提
供する。 【構成】 基板上のレジストは単一層として形成され、
部分の発生特性を変えるために第１のエネルギー源に対
して選択露出によりレジストをパターン化させる段階
と、露出されない厚さのある量を残す段階と、レジスト
を発生させる段階とを含むパターン化構造物の形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は一般に、パターン化構
造物の形成方法、特にリトグラフ法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体業界は、より高密な電子デバイス
を得るために絶えず努力している。業界がより高密度化
を達成するためにミクロン、サブミクロンおよび一様な
サブ半ミクロンの大きさの構造物に移るにつれて、その
ような精密な構造物を創るのにリトグラフ法を改良する
必要性が増大している。
【０００３】在来のリトグラフ法に関する問題点の中に
は、レジストの厚い層を通るレジストの露出の一様性の
欠如、およびレジストの下の反射性メタライズ表面によ
るレジストの層の内部の散乱光といった問題がある。こ
れらの問題は、オンセットで不都合に定められたパター
ンを作ることによって解決問題の損失を複雑にする傾向
がある。
【０００４】露出したエッチ・レジストにおける像発生
の標準方法は、サブ半ミクロンの構造物を作る要求の達
成に失敗する。エッチ・レジストの水分発生はしばし
ば、構造物の側壁上に正勾配の傾斜を作り、それによっ
て乾性エッチ工程中に下にある薄膜への像移転のコント
ラストが低下する。これは、レジストと膜材料との間の
無限エッチ・レート選択度がより低いことによる。つま
り、半導体デバイスの上に高解像度のサブミクロンおよ
びサブ半ミクロン大の構造物を形成させる方法が必要で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これはパターン化され
た構造物を形成する方法である。本方法には、ある厚さ
を持つ単一層のレジストを基板上に形成する段階と、レ
ジストの一部の現像特性を変えるために第１のエネルギ
ー源に対する選択露出によってレジストをパターン化さ
せる段階と、露出されない部分の厚さの量を残す段階
と、レジストを作る段階とが含まれる。
【０００６】
【問題を解決するための手段】なるべく、現像段階は第
２のエネルギー源および現像試薬によって行われること
が望ましく、レジストはアクリルを基礎としており、露
出部の厚さ量が残るのを防ぐために染料がレジスト内に
含有され、現像試薬には酸素または水素が含まれ、パタ
ーン化段階は酸素のない環境で生じ、窒素パージは酸素
のない環境を作るのに用いられ、基板は多重層を有して
いる。拡散試薬は、現像段階の前にレジストの不変形領
域内に拡散される。拡散試薬にはシリコンが含まれた
り、チタンが含まれたりすることがある。
【０００７】これは基板と、基板上のレジストの層と、
レジストにあるエネルギー吸収染料とを含むディバイス
でもある。
【０００８】
【実施例】サブミクロン大の構造物の高解像度を達成す
る方法には、撮像工具の数字アパーチャを増加させる段
階またはエッチ・レジストを露出させるのに用いられる
光の波長を減少させる段階あるいはその両段階が含まれ
る。いずれの場合にも、像の被写界深度はエッチ・マス
ク膜および表面地形の厚さの寸法よりも小となるように
される。その結果、マスタ・レチクルから投影された像
の移転は、露出フィールドのいろいろな区域に受け入れ
ることのできないひずみを生じさせる。
【０００９】多層レジストのような、これらの問題に打
ち勝つ方法が提案された。これは、ある形のエッチ・マ
スクの表面層を「敏感にさせること」を意味するので、
撮像工具はレジストの表面上に正確な像を投影するだけ
で事が足りる。したがって、被写界深度は特性表面地形
より大きくなることだけで事が足りる。しかし、これは
生産環境では良く受け入れられなかった。工程の複雑
さ、微粒子発生および精確な寸法制御ならびに一様性の
乏しさが欠点として挙げられた。
【００１０】像発生の方法と両立し得る表面撮像法は、
パターンのサブミクロンおよびサブ半ミクロン構造物を
成功させるのに必要である。表面撮像は、光学撮像工具
と組み合わされる基本の被写界深度制限に打ち勝つため
に必要である。表面撮像動作は、工程条件の小さな変化
に対して複雑であったり敏感であったりしてはならない
ことが望ましい。両立し得る像現像法は、露出像がレジ
ストの残りに忠実に移転されることを保証するために必
要である。これは順次、像を下にある基板に忠実に移転
する構造物を作るように行われることが望ましい。
【００１１】サブミクロンおよびサブ半ミクロンのリト
グラフ要求条件を果たす環式現像方法と共に表面撮像露
出方法が開示されている。一層のレジスト１２は、図１
に示されるようにパターン化されて基板１０の上に付着
されている。レジスト１２は、ＰＡＣ（ホト・フクチブ
・コンパウンド）とも呼ばれる増感剤を含む必要がな
い。図２を参照すると、マスク１４はレジスト１２の表
面の選択された領域１８の上のレジスト１２を交差結合
するために、ディープＵＶ露出工具のようなエネルギー
源１６にレジスト１２を選択露出させるのに用いられ
る。交差結合は、本質的に酸素のない環境で行われるこ
とが望ましい。酸素のない環境を実現させるのに用いら
れる１つの方法は、窒素パージ法である。
【００１２】第１好適実施例が図３に示されている。こ
の実施例では、レジスト１２をエネルギー源１６と共に
交差結合してから、構造物は交差結合されなかった。レ
ジスト１２の表面において、領域２０に拡散するブラン
ケット試薬に露出される。交差結合された領域１８は、
試薬に対する拡散バリヤとして働く。１つの例として、
ＨＭＤＳのような周囲を含むシリコンが使用される。
【００１３】図４を参照すると、レジスト１２は適度な
ホト支援のエッチ工程（またはＥＣＲのような他の「適
度な」弱エネルギー・エッチ工程）によってハイ・コン
トラストで作られた異方性ドライであることが望まし
く、それは例えば、表面の接着を破壊し得るエネルギー
源として試薬および光源２２としての酸素含有源を意味
する。拡散領域２０はエッチ・マスクとして働き、エネ
ルギー源／試薬エッチにより影響されるのは最小限であ
る。破壊光２４（または他のエネルギー源）により発生
される「垂下接合」は、酸素含有試薬（またはその製品
あるいはその両方）と反応して交差結合されている領域
１８にあるレジストを除去する。合成パターンは正のト
ーンを示す。そのような弱エネルギー処理は、交差結合
の領域と非交差結合の領域との間ですぐれたエッチ・レ
ート選択度を示すので、構造物の受入れ可能なＣＤ（ク
リティカル・ディメンション）制御および一様性が達成
されて、下にある膜への良好な像転移が発生される。
【００１４】第２の好適実施例では、図１および図２に
示される上述の第１好適実施例からの工程段階は、表面
またはレジスト１２に交差結合された領域１８を作るよ
うに続けられる。この第２の好適実施例では、構造物は
拡散試薬に露出されない。その代わりに、構造物は図５
に示される現像段階に直接進む。レジスト１２は、良好
なホト支援式エッチ工程（またはＥＣＲのような他の
「良好」な弱エネルギー・エッチ工程）によって強いコ
ントラストで作られた異方性ドライであることが望まし
いが、これらは例えば試薬および表面接合を破ることが
できるエネルギー源として試薬および光源２２のような
酸素含有源を意味する。破壊光２４（または他のエネル
ギー源）により発生される「垂下結合」は、酸素含有試
薬（またはその製品もしくはその両方）と反応して、交
差結合されない領域２０にあるレジストを取り除く。交
差結合はエッチ・マスクとして働き、この実施例の合成
パターンは負のトーンである。再度述べれば、そのよう
な弱エネルギー処理は交差結合領域と非交差結合領域と
の間ですぐれたエッチ・レート選択度を示すので、受け
入れられるＣＤ制御および構造物の一様性が達成され
て、下にある膜への良好な像転移用の垂直側壁が発生さ
れる。
【００１５】上述の実施例に使用できるレジストは数多
くある。選択は、使用されたエネルギー源２２および選
ばれた実施例によってのみ制限される。第１実施例の場
合には、交差結合領域１８がエッチされ、したがって使
用されるレジスト１２は拡散バリヤとして働き、エッチ
ングに対して抵抗する必要はない。これによってレジス
トおよびレジストに拡散される材料の選択次第で、極め
て弱いエネルギー源２２を使用することができる。第２
実施例では、交差結合領域１８はエッチ・マスクとして
働き、したがってエッチングに対して一段と抵抗しなけ
ればならない。１例として、アクリルを基礎としたレジ
ストが使用されるが、これは交差結合されたときに、極
めて硬くかつエッチングに対して抵抗するようになる。
交差結合により生じた変換の深さを制限しかつ比較的強
い露出でさえ被写体深度の問題を回避するために、レジ
ストに染料が含有されることがある。染料は光子吸収染
料であることが望ましい。選択されたエネルギー源の強
度は、レジスト１２の交差結合領域１８に要求されるエ
ッチングに対する抵抗の度合に直接影響を及ぼす。
【００１６】これらの実施例は、例えばＵＶ光学撮像工
具によって露出された領域１８にあるレジスト１２の表
面を交差結合することによって表面撮像を利用する。交
差結合の深さは数千Å以上になるとは思われず、１００
Å程度と思われる。これらの実施例はドライ発生をも利
用して、良好なＣＤ制御および一様性について強い像コ
ントラストの垂直側壁を作り、また下にある膜の中への
良好な像転移に合うエッチ・レジスト構造物を作る。
【００１７】この単一層工程は、多層技法の工程の複雑
さまたは従来技術の表面撮像工程の場合のように、試薬
拡散プロファイルに伴う工程変化に対する感度を受けな
い。さらに、それが標準のリトグラフ法よりも工程およ
び化学の面でより簡単であるのは、それがレジストに含
有される増感剤を必要としないからである。高エッチ・
レート選択度の結果として、この工程は選択度不良から
生じる鈍いコントラストによって悩まされない。
【００１８】好適実施例は上記に詳しく説明された。言
うまでもなく、本発明の範囲は説明されたものと違った
実施例をも包含するが、それは特許請求の範囲内であ
る。例えば、レジストを露出して作るのに用いられるエ
ネルギー源は、イオン、電子または光子のような多くの
物であることができる。同様に、発生段階に用いられる
酸素含有試薬は、例えば、水素またはアンモニアのよう
な水素遊離源と置き替えることができる。第１好適実施
例における拡散試薬アンビエントとして説明されている
が、アンビエントを含むチタンのような他の材料でもよ
い。交差結合は、所望のエッチまたは拡散特性あるいは
その両方が得られるような方法でレジスト材料を変える
任意な方法に置き替えることができる。包含という語
は、本発明の範囲を考慮するに当たって非排出性と解す
べきである。
【００１９】
【発明の効果】この発明は例示の実施例に関して説明さ
れたが、この説明は制限の意味に解釈するようにはされ
ていない。例示の実施例のいろいろな変形および組合せ
と共に、他の実施例も、説明を読んだ当業者にとっては
明白であると思う。したがって請求の範囲は任意なその
ような変形や実施例を包含するようにされている。
【００２０】以上の説明に関してさらに以下の項を開示
する。
【００２１】（１）基板上にある厚さをもった単一層の
レジストを形成する段階と、そのレジストの一部の現像
特性を変えるために該レジストを第１のエネルギー源に
対して選択的に露出させて該レジストをパターンし、露
出されなかった部分の厚さの量を残す段階と、前記レジ
ストを現像させる段階と、を含む、ことを特徴とするパ
ターン化構造物の形成方法。
【００２２】（２）前記現像段階が第２のエネルギー源
および現像試薬によって行われる、ことを特徴とする第
（１）項記載の方法。
【００２３】（３）前記第１および第２のエネルギー源
はいずれも紫外線の光である、ことを特徴とする第
（２）項記載の方法。
【００２４】（４）前記レジストがアクリルを基礎とす
る、ことを特徴とする第（１）項記載の方法。
【００２５】（５）前記レジストは合成剤を含まない、
ことを特徴とする第（１）項記載の方法。
【００２６】（６）前記厚さの量の露出が露出されない
ままになるのを防止するために、前記レジストに染料が
含まれる、ことを特徴とする第（１）項記載の方法。
【００２７】（７）前記現像する試薬が酸素を含む、こ
とを特徴とする第（２）項記載の方法。
【００２８】（８）前記現像する試薬が水素を含む、こ
とを特徴とする第（２）項記載の方法。
【００２９】（９）前記パターン化段階は酸素のない環
境に生じる、ことを特徴とする第（１）項記載の方法。
【００３０】（１０）窒素パージが前記酸素のない環境
を作るのに用いられる、ことを特徴とする第（９）項記
載の方法。
【００３１】（１１）前記基板は多層を有する、ことを
特徴とする第（１）項記載の方法。
【００３２】（１２）拡散試薬は前記現像段階より前
に、前記レジストの変形されない領域に拡散される、こ
とを特徴とする第（１）項記載の方法。
【００３３】（１３）現像する特性の前記変形化は交差
結合によって行われる、ことを特徴とする第（１）項記
載の方法。
【００３４】（１４）前記拡散試薬はシリコンを含む、
ことを特徴とする第（１２）項記載の方法。
【００３５】（１５）前記拡散試薬はチタンを含む、こ
とを特徴とする第（１２）項記載の方法。
【００３６】（１６）基板と、前記基板上のレジスト層
と、前記レジストにあるエネルギー吸収染料とを含む、
ことを特徴とするデバイス。
【００３７】（１７）前記エネルギーは光子である、こ
とを特徴とする第（１６）項記載のデバイス。
【００３８】（１８）これはパターン化された構造物を
形成する方法である。本方法には、ある厚さを持つ層１
２を基板１０の上に単層のレジスト１２を形成する段階
と、レジストの一部の現像特性を変えるために第１のエ
ネルギー源１６に対して選択露出によりレジストをパタ
ーン化させる段階と、露出されない厚さのある量を残す
段階と、レジストを発生させる段階とが含まれる。また
これは、基板と、基板上のレジストの層と、レジストに
あるエネルギー吸収染料とを含むデバイスであってもよ
い。他の方法および構造物も開示されている。
【００３９】〔注意〕（ｃ）著作権、 *Ｍ* テキサス・
インスツルメンツ株式会社１９９１年。この特許書類の
開示の一部は著作権およびマスク作業保護を受ける材料
を含む。著作権およびマスク作業のオーナーは特許商標
局の特許ファイルまたは記録に見られるような特許書類
または特許開示のどれでも１つによってファクシミリ再
生に対し異議を持たないが、他の点ではすべての著作権
およびマスク作業の権利をすべて留保する。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板上のレジスト層形成の断面図。
【図２】交差リンク領域形成の断面図。
【図３】本発明の第１好適実施例における試薬露出の断
面図。
【図４】本発明の第１好適実施例のパターン化の断面
図。
【図５】本発明の第２好適実施例のパターン化の断面
図。特に明示される場合のほか、異なる図にある対応す
る数字および符号は対応する部品を表わす。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ レジスト １４ マスク １６ エネルギー源 １８ 領域 ２０ 領域 ２２ 光源 ２４ 破裂光

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上にある厚さをもった単一層のレジ
    ストを形成する段階と、該レジストの一部の現像特性を
    変えるために該レジストを第１のエネルギー源に対して
    選択的に露出させて該レジストをパターン化し、露出さ
    れなかった部分は前記厚さの量を残す段階と、前記レジ
    ストを現像させる段階と、を含むことを特徴とするパタ
    ーン化構造物の形成方法。
JP4205116A 1991-07-31 1992-07-31 パターン化構造物の形成方法 Pending JPH05206005A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US73869991A 1991-07-31 1991-07-31
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EP (1) EP0525721B1 (ja)
JP (1) JPH05206005A (ja)
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DE (1) DE69208769T2 (ja)
TW (1) TW208089B (ja)

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KR930003288A (ko) 1993-02-24
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