JPH0572737A - 化学増幅型レジストおよびこれを用いた露光用マスクの製造方法 - Google Patents

化学増幅型レジストおよびこれを用いた露光用マスクの製造方法

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JPH0572737A
JPH0572737A JP23488391A JP23488391A JPH0572737A JP H0572737 A JPH0572737 A JP H0572737A JP 23488391 A JP23488391 A JP 23488391A JP 23488391 A JP23488391 A JP 23488391A JP H0572737 A JPH0572737 A JP H0572737A
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JP
Japan
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resist
chemically amplified
mask
amplified resist
pattern
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Pending
Application number
JP23488391A
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English (en)
Inventor
Shinji Sugihara
真児 杉原
Takahiro Ikeda
隆洋 池田
Masamitsu Ito
正光 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の第1は、高感度のレジストを提供す
ることを目的とする。 本発明の第2は、高精度のエネ
ルギー吸収体パターンを形成することを目的とする。 【構成】 本発明では、化学増幅型のレジストに中性塩
を添加したものをレジストとして用いるようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学増幅型レジストお
よびこれを用いた露光用マスクの製造方法に係り、特に
化学増幅型レジストの組成に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高密度化および
高集積化への要求が高まるにつれて、パターンサイズは
ますます微細化しつつある。この微細化したパターンサ
イズに対応するために、光の波長が短く、精度の高いX
線リソグラフィの開発が行われている。X線リソグラフ
ィは等倍転写であり、X線マスクのX線吸収体パターン
のサイズは集積回路中の素子と同サイズにしなければな
らないため、マスク形成にはサブミクロン単位の超微細
加工技術が必要とされる。
【0003】X線マスク製造の1つの工程であるレジス
トパターンの形成には、X線吸収体と同サイズの超微細
パターンの形成が必要であり、そのために高感度、高解
像度のレジストの開発が望まれている。
【0004】現在光露光用あるいは電子ビーム描画用の
高感度レジストとして、化学増幅型レジストの研究が盛
んである。中でも特に酸触媒反応を利用した化学増幅型
レジストが広く使用されている。
【0005】この化学増幅型レジストは樹脂、架橋剤、
酸発生剤からなる。そして光が照射されると、レジスト
中の樹脂が感光剤としてはたらき励起される。励起され
た樹脂との電子の交換によって酸発生剤よりハロゲン酸
が生成される。発生した酸は架橋剤に対して触媒として
働き架橋反応を起こしながら拡散する。そしてこの触媒
反応は加熱することによって加速される。このようにし
て架橋された領域はアルカリ現像液に対して不溶性とな
ってパターンを形成する。
【0006】この化学増幅型レジストは、従来のレジス
トに比べてレジストの感度はかなり向上している。しか
しながら、超微細レジストパターンの形成においては、
感度の不足による様々な障害が生じている。このような
感度の不足によりレジストが十分に感光せず、レジスト
の下部においては現像速度が低下するため、レジストの
形状が矩形とならないこと、あるいはレジストの基部が
裾をひくこと、等が問題となっている。このように超微
細パターン形成に対して現在のレジストには改良の余地
があり、高感度、高解像度のレジストの開発が望まれて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように、化学増幅
型レジストの出現によって感度は向上したものの、化学
増幅型レジストを用いても、超微細パターンの形成には
感度の不足による様々な障害が生じている。
【0008】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、化学増幅型レジストの感度を向上させるとともに、
さらにこのレジストを用いて高精度のマスクを提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明では、酸触
媒反応を利用した化学増幅型レジストの成分中に中性塩
を添加し、それによってレジストの感度を向上するよう
にしている。
【0010】また本発明の方法では、露光光を選択する
マスクパターンの形成に際し、パターン形成用のレジス
トとして、樹脂と、架橋剤と、酸発生剤と、中性塩とを
含有した化学増幅型レジストを塗布したのち、この化学
増幅型レジストをパターン露光し、さらに熱処理を行っ
た後、現像を行うことによって形成したレジストパター
ンを用いるようにしている。
【0011】
【作用】本発明者らは、酸触媒反応系に中性塩を添加す
ることにより、触媒反応が促進される点に着目し、酸触
媒反応を利用した化学増幅型レジストの成分中に適性量
の中性塩を添加した。これにより、酸による触媒反応が
促進され、架橋反応の速度が高くなるため、レジストの
高感度化をはかることができた。
【0012】また、本発明の方法では、X線、電子ビー
ム光等の露光光を用いたパターン露光のためのマスクの
エネルギー吸収体パターンを形成するに際し、酸触媒反
応を利用した化学増幅型レジストの成分中に適性量の中
性塩を添加したものをレジストとして用いてパターン露
光を行うことにより、架橋反応の速度が高くなって、レ
ジスト感度は大幅に向上するため、垂直かつ寸法誤差の
ないレジストパターンを形成することができ、これによ
って高精度のマスクを形成することができる。
【0013】ここで用いる中性塩としては、NaCl,
KCl,LiCl,BaCl2 ,SnCl2 ,NaNO
3 ,KNO3 ,Na2 SO4 等を用いるのが望ましい。
【0014】また、中性塩の添加によっておきるNa,
K等による下地基板の汚染は、Na,K等のX線透過率
が高いことから、マスクの製造に際して何等障害となる
ことはない。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【0016】図1は本発明実施例のX線マスクの製造工
程を示す断面図である。
【0017】ここではX線吸収体パターンの形成に、酸
触媒反応を利用した化学増幅型レジストの成分中に中性
塩を添加したものを用いことを特徴とするものである。
【0018】製造に際してはまず、高周波加熱方式のL
PCVD装置を用い、グラファイト表面にSiCをコ―
ティングしたサセプタ上に、両面研磨を行った厚さ60
0μm 、面方位(100)の3インチSi基板1を設置
し、100℃においてHC1ガスによりSi基板の気相
エッチングを施すことにより、Si基板上に存在する自
然酸化膜及び重金属類の汚染物を除去した。これによ
り、Si基板の表面マスク清浄化処理が完了する。
【0019】次いで、図1(a) に示す如く、シリコン原
料としてシラン(SiH4 )、炭素原料としてアセチレ
ン(C2 2)、キャリアガスとして水素(H2 )ガ
ス、添加ガスとして塩化水素(HCl)を供給しつつ、
基板温度1100℃にて、Si基板1上にSiC膜2を
1μm堆積する。
【0020】この後、さらに、Si基板1の裏面に電子
ビームを用いた真空蒸着装置を用いて、Si基板1の裏
面に膜厚0.1μm のCr膜3を堆積した。
【0021】そして、図1(b) に示すように、通常のフ
ォトリソグラフィ技術により中央部に直径20mmの開口
部を有するレジストパターン4を形成する。
【0022】次いで、図1(c) に示すように、このレジ
ストパターン4をマスクとして、硝酸第2セリウムアン
モニウム溶液を用いた液相エッチングによりCr膜3に
開口部を形成した。
【0023】この後、図1(d) に示すように、マグネト
ロンDCスパッタリング装置を用いて、SiC膜2の裏
面側に、X線吸収体として膜厚0.5μmのW膜5を堆
積する。ここでスパッタリング条件としては、電力を1
kwとし、ガス圧力を密度の大きいW膜を形成できる低
圧力側で、応力が0となる3mTorr となるようにした。
このようにして形成したW膜5の応力はシリコン基板1
の反りから測定した結果、3×107 N/m2 であった。
次にW膜5内にArイオンをエネルギー180keV,
3×1015atoms/cm2 のドーズ量でイオン注入を行い応
力を0にする。この後、W膜5上にスパッタリング法に
よりAl2 3膜6を50nm堆積させた。
【0024】そして図1(e) に示すように、シリコンか
らなる補強枠7とマスク支持体であるシリコン基板1を
直接接合により接合した。このとき補強枠7は弾性体で
ある厚さ1mmのバイトン製ゴムを敷いたステージ上に保
持し、1.0kg/cm2 の加圧力を1分間加えた。
【0025】次に図1(f) に示すように、W膜5上に、
電子ビームレジスト8として、NaClを15%添加し
たSAL601と指称される化学増幅型レジストを、膜
厚0.5μm 塗布し、N2 雰囲気中で130℃に加熱し
てレジスト中の溶媒を除去した。次に電子ビーム描画装
置によりレジスト8をドーズ量8μC/cm2 で描画し
た。そしてN2 雰囲気中で130℃に加熱し、架橋剤の
酸触媒反応を促進した後、現像を行い所望のパターン
(最小線幅0.15μm )を形成した。
【0026】次に、図1(g) に示すように、ECRプラ
ズマエッチング装置によりCl2 +H2 をエッチングガ
スとして用いて、レジスト8をマスクとしてAl2 3
膜6をエッチングした。
【0027】そして図1(h) に示すように、エッチング
ガスとしてSF6 およびCHF3 をエッチングガスとし
て用いた異方性エッチングによりAl2 3 膜6をマス
クとしてW膜5をパターニングする。印加電力は200
W,放電圧力は20mTorr とした。
【0028】次に、図1(i) に示すように、95℃に加
熱した濃度30%の水酸化カリウム溶液によりCr膜3
をマスクとしてシリコン基板1を液相でエッチングし除
去した。これにより、直径30mmの開口部を形成するこ
とができた。
【0029】以上の工程により形成したX線マスクのX
線吸収体パターンの形状をSEMにより観察したとこ
ろ、0.15μm のライン&スペースが良好に形成され
ており、エッジラフネスもなく、垂直形状のWパターン
となっていた。またX線マスクのパターン位置ずれを測
定すべく、20mm×20mmの測定領域における十字パタ
ーンのバックエッチ前と後との位置ずれを、ニコン社製
「光波3l」と指称されているレーザ干渉測長器によっ
て測定した結果、検出限界である0.01μm (3σ)
以下という格段に小さい値を達成することができた。
【0030】次に、この中性塩添加による効果を調べる
ため、まず、化学増幅型レジストXP8843中にNa
Clを0〜30%添加したものを、シリコン基板表面に
膜厚5μm となるように塗布した。
【0031】ついでこのレジストに波長313nmのUV
光を1秒間照射し、現像液に対する溶解速度の測定を行
った。
【0032】この結果を図2に示す。図2から、酸触媒
による架橋反応がNaClの添加によって促進され、濃
度10%で最大となるのがわかる。
【0033】このように適性量の中性塩を添加すること
により、架橋反応の速度が高くなるため、レジスト感度
は大幅に向上する。
【0034】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、SAL601のような電子ビ
ームレジストに限定されるものではなく、光露光用レジ
ストXP8843等、酸触媒反応を利用した化学増幅型
レジストならば適用可能である。また、マスクもX線マ
スクの他、フォトマスク,EB転写マスク等他のもので
もよい。さらにまた、マスクの形成に限定されることな
く、Na,K等のイオンの影響の無いデバイスの製造工
程等であれば、他の処理工程にも適用可能である。
【0035】また、添加する中性塩としてもNaClに
限定されることなく、KCl等他の中性塩を用いるよう
にしてもよい。
【0036】さらにまた、X線吸収体もWに限らず、T
a,Mo及びこれらの窒化物及び炭化物を用いることも
できる。X線透過性薄膜としてSiC膜を用いたが、S
iNx ,BN,ボロンド―プしたSi基板を用いること
ができる。
【0037】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、化学増幅型レジストに中性塩を添加することによ
り、感度が大幅に向上し、垂直かつ寸法誤差のないレジ
ストパターンを形成することができ、これによって高精
度のマスクを形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のX線マスクの製造工程を示す図
【図2】本発明による中性塩の添加量とレジストの溶解
速度との関係を測定した結果を示す図
【符号の説明】
1 Si基板 2 SiC膜 3 Cr膜 4 レジストパターン 5 W膜 6 Al2 3 膜 7 補強枠 8 電子ビームレジスト
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/26 7124−2H H01L 21/027

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂と、架橋剤と、酸発生剤と、中性塩
    とを含有したことを特徴とする化学増幅型レジスト。
  2. 【請求項2】 マスク支持体上に、露光光を選択するマ
    スクパターンを形成する吸収体パターン形成工程とを含
    み、 前記マスクパターン形成工程が、 パターン形成用のレジストとして、樹脂と、架橋剤と、
    酸発生剤と、中性塩とを含有した化学増幅型レジストを
    塗布する塗布工程と、 前記化学増幅型レジストをパターン露光する露光工程と
    熱処理を行う熱処理工程と、 現像工程とを含むことを特徴とする露光用マスクの製造
    方法。
JP23488391A 1991-09-13 1991-09-13 化学増幅型レジストおよびこれを用いた露光用マスクの製造方法 Pending JPH0572737A (ja)

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JP23488391A JPH0572737A (ja) 1991-09-13 1991-09-13 化学増幅型レジストおよびこれを用いた露光用マスクの製造方法

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JP (1) JPH0572737A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0619522A3 (en) * 1993-04-02 1995-07-26 Ibm Positive photoresist composition with an acid generating substance by exposure and its application.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0619522A3 (en) * 1993-04-02 1995-07-26 Ibm Positive photoresist composition with an acid generating substance by exposure and its application.

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