JPH067545B2 - パタ−ン形成方法 - Google Patents
パタ−ン形成方法Info
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- JPH067545B2 JPH067545B2 JP59078471A JP7847184A JPH067545B2 JP H067545 B2 JPH067545 B2 JP H067545B2 JP 59078471 A JP59078471 A JP 59078471A JP 7847184 A JP7847184 A JP 7847184A JP H067545 B2 JPH067545 B2 JP H067545B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pattern
- thin film
- film
- pattern forming
- forming method
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C5/00—Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
- G03C5/56—Processes using photosensitive compositions covered by the groups G03C1/64 - G03C1/72 or agents therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C1/00—Photosensitive materials
- G03C1/72—Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705
- G03C1/73—Photosensitive compositions not covered by the groups G03C1/005 - G03C1/705 containing organic compounds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はパターン形成方法に係り、特に高解像度を有
し、かつ加工寸法バラツキを抑制するに適したパターン
形成方法に関する。
し、かつ加工寸法バラツキを抑制するに適したパターン
形成方法に関する。
従来のパターン形成方法においては、シリコンウエハな
どの基板上に感光性組成物の溶液を回転塗布して該組成
物の薄膜を形成し、これを現像処理して所望のパターン
形成していた。ところで半導体の高集積化に伴なつて１
μｍ以下の微細なパターンが要求されている。これを達
成するためには、感光性組成物層をうすくする必要があ
るが、回転塗布法では欠陥なしに０．１μｍ以下の薄膜
を形成することは困難である。
どの基板上に感光性組成物の溶液を回転塗布して該組成
物の薄膜を形成し、これを現像処理して所望のパターン
形成していた。ところで半導体の高集積化に伴なつて１
μｍ以下の微細なパターンが要求されている。これを達
成するためには、感光性組成物層をうすくする必要があ
るが、回転塗布法では欠陥なしに０．１μｍ以下の薄膜
を形成することは困難である。
また半導体での配線の多層化にともない、あらかじめパ
ターンを形成してある。段差を有する基板上に感光性組
成物層をもうける必要がある。しかし回転塗布法では段
差を有する表面にそつて均一な厚さに膜を形成すること
は不可能である。
ターンを形成してある。段差を有する基板上に感光性組
成物層をもうける必要がある。しかし回転塗布法では段
差を有する表面にそつて均一な厚さに膜を形成すること
は不可能である。
更に従来のレジストパターン形成技術において、現像後
のレジストパターンの寸法バラツキを抑制する（寸法精
度を向上する）ためには、露光装置の解像度を向上する
こと、および現像条件の厳密な制御が主に必要である。
しかし、高解像度化に伴い露光装置にかかわるコストの
増加は避けられず、量産技術としての問題が生じる。ま
た、現像条件を制御するにしても、現像にかかわる化学
種の流れや拡散についての制御はほとんで不可能である
から、早晩、現像寸法のバラツキの程度がパターン幅に
比して無視し得なくなることは明らかである。
のレジストパターンの寸法バラツキを抑制する（寸法精
度を向上する）ためには、露光装置の解像度を向上する
こと、および現像条件の厳密な制御が主に必要である。
しかし、高解像度化に伴い露光装置にかかわるコストの
増加は避けられず、量産技術としての問題が生じる。ま
た、現像条件を制御するにしても、現像にかかわる化学
種の流れや拡散についての制御はほとんで不可能である
から、早晩、現像寸法のバラツキの程度がパターン幅に
比して無視し得なくなることは明らかである。
有機薄膜を得る他の方法としてLangmuir−Blodgett法
（ＬＢ法）が知られている。これは単分子層を展開させ
た水面上で基板を上下させ、単分子膜を基板上に順次移
しとる方法である。こうして作製された０．１μｍ以下
の薄膜に電子線を照射して微細パターンを形成すること
も可能であり、Mol.Cryst.Liq.Cryst.96 353('83)やJ.M
aterials Sci.18 2603('83)などにその記載がある。
（ＬＢ法）が知られている。これは単分子層を展開させ
た水面上で基板を上下させ、単分子膜を基板上に順次移
しとる方法である。こうして作製された０．１μｍ以下
の薄膜に電子線を照射して微細パターンを形成すること
も可能であり、Mol.Cryst.Liq.Cryst.96 353('83)やJ.M
aterials Sci.18 2603('83)などにその記載がある。
ところがこの方法で得られたパターンには欠陥が多く、
それらの欠陥にな二種類があつた。第一は空気中の塵埃
によるものである。ＬＢ法では基板をゆつくり上下させ
るために基板は長時間空気中にさらされる。クラス１０
のクリーンルームで上記実験を行なつたが、膜形成中に
空気中の塵埃が基板に付着したものと推察される。
それらの欠陥にな二種類があつた。第一は空気中の塵埃
によるものである。ＬＢ法では基板をゆつくり上下させ
るために基板は長時間空気中にさらされる。クラス１０
のクリーンルームで上記実験を行なつたが、膜形成中に
空気中の塵埃が基板に付着したものと推察される。
第二の欠陥は基板として用いたＳｉウエハの腐食による
ものであり、従来の回転塗布法では存在しなかつたもの
である。３回蒸留した水を用いて膜形成を行なつたが、
それでも電解質の混入が避けられず、これによつてＳｉ
が腐食したと考えられる。
ものであり、従来の回転塗布法では存在しなかつたもの
である。３回蒸留した水を用いて膜形成を行なつたが、
それでも電解質の混入が避けられず、これによつてＳｉ
が腐食したと考えられる。
以上の結果からＬＢ法を半導体プロセスに適用するには
量産性の点で問題が多いことがわかつた。更に、このＬ
Ｂ法もまた段差を有する基板上への膜形成は困難であ
る。
量産性の点で問題が多いことがわかつた。更に、このＬ
Ｂ法もまた段差を有する基板上への膜形成は困難であ
る。
本発明の目的は従来技術の問題点を克服し、高い寸法精
度を有する微細パターン形成方法を提供することにあ
る。更に段差を有する基板上においても同様のパターン
形成を実現する方法を提供することにある。
度を有する微細パターン形成方法を提供することにあ
る。更に段差を有する基板上においても同様のパターン
形成を実現する方法を提供することにある。
本発明者らの一部は、界面活性物質の真空蒸着によつて
Langmuir.Blodgett法によるものと同等の配向膜が得ら
れることを見出し本発明を得た。真空蒸着法は薄膜を得
るには格好な手段であり、また膜中で各分子が配向して
いるために電子線，Ｘ線あるいは紫外光の照射によつて
膜中での構造変化がすみやかに進行する。更に真空中で
膜形成するために塵埃の影響や基板の腐食による欠陥発
生の恐れがないという利点も有している。
Langmuir.Blodgett法によるものと同等の配向膜が得ら
れることを見出し本発明を得た。真空蒸着法は薄膜を得
るには格好な手段であり、また膜中で各分子が配向して
いるために電子線，Ｘ線あるいは紫外光の照射によつて
膜中での構造変化がすみやかに進行する。更に真空中で
膜形成するために塵埃の影響や基板の腐食による欠陥発
生の恐れがないという利点も有している。
〔発明の実施例〕 実施例１ 膜厚０．１mmのタンタルボートへの抵抗加熱によつて下
に示すω位に二重結合を有する一価カルボン酸（ω−tr
icosenoic acid）をＳｉ基板上に真空蒸着した。
に示すω位に二重結合を有する一価カルボン酸（ω−tr
icosenoic acid）をＳｉ基板上に真空蒸着した。
ＣＨ２＝ＣＨ（ＣＨ２）２０ＣＯＯＨ 真空装置内の真空度は１．５×１０−３Paであり、Ｓｉ
ウエハは支持台と共に１００rpmで回転させて膜厚の均
一化を図った。ウエハとボートとの最短距離は１０cmで
ある。蒸着に際しては水晶振動子の固有振動数の変化を
モニタし、蒸着速度が一定になるようにボートに流す電
流値を制御した。６０分かけて蒸着した後、装置内を大
気圧にもどしてウエハをとり出した。
ウエハは支持台と共に１００rpmで回転させて膜厚の均
一化を図った。ウエハとボートとの最短距離は１０cmで
ある。蒸着に際しては水晶振動子の固有振動数の変化を
モニタし、蒸着速度が一定になるようにボートに流す電
流値を制御した。６０分かけて蒸着した後、装置内を大
気圧にもどしてウエハをとり出した。
同時に有機薄膜を作製した複数のウエハのうち、一枚に
ついて多重干渉法で膜厚を測定したところ、０．３５μ
ｍであつた。他の一枚についてＸ線回折を行なつたとこ
ろ、配向性を示す回折パターンが得られた。残りの試料
に対して電子線描画装置により解像度テストパターンを
描画した。照射量は１μｃ／cm2である。描画を終えた
試料をエタノールで現像したところ、公称０．２５μｍ
ライン−０．２５μｍスペースの最小くり返しパターン
までパターンが形成されていた。走査型電子顕微鏡で観
察した限りでは、得られたパターンには欠陥が存在しな
かつた。
ついて多重干渉法で膜厚を測定したところ、０．３５μ
ｍであつた。他の一枚についてＸ線回折を行なつたとこ
ろ、配向性を示す回折パターンが得られた。残りの試料
に対して電子線描画装置により解像度テストパターンを
描画した。照射量は１μｃ／cm2である。描画を終えた
試料をエタノールで現像したところ、公称０．２５μｍ
ライン−０．２５μｍスペースの最小くり返しパターン
までパターンが形成されていた。走査型電子顕微鏡で観
察した限りでは、得られたパターンには欠陥が存在しな
かつた。
公称０．５μｍの孤立ラインについて、寸法精度に及ぼ
す現像時間の影響を調べた。結果を第１図に示す。横軸
はエタノールへの浸漬時間であり、同一ウエハ内の５０
点について測定したライン幅の平均値をたて軸に示し
た。現像時間２０秒以上では寸法バラツキは同一ウエハ
内で0.027μmであり、また平均ライン幅の現像時間依存
性が小さい。従つて本発明によつて寸法精度が従来技術
に比べて約１桁向上し、また現像時間の裕度も大きくな
つている。
す現像時間の影響を調べた。結果を第１図に示す。横軸
はエタノールへの浸漬時間であり、同一ウエハ内の５０
点について測定したライン幅の平均値をたて軸に示し
た。現像時間２０秒以上では寸法バラツキは同一ウエハ
内で0.027μmであり、また平均ライン幅の現像時間依存
性が小さい。従つて本発明によつて寸法精度が従来技術
に比べて約１桁向上し、また現像時間の裕度も大きくな
つている。
上記結果の理由は次の様に考えられる。蒸着膜において
は、各分子が基板に垂直な方向に配向している。従つて
該薄膜を溶剤に浸漬した際に、溶剤の膜中への浸透速度
には異方性がある。即ち分子軸にそつた厚み方向への浸
透速度は大きいが、画内方向へは容媒が浸透しにくい。
そのために寸法精度が向上すると共に、現像時間依存性
が小さいと考えられる。
は、各分子が基板に垂直な方向に配向している。従つて
該薄膜を溶剤に浸漬した際に、溶剤の膜中への浸透速度
には異方性がある。即ち分子軸にそつた厚み方向への浸
透速度は大きいが、画内方向へは容媒が浸透しにくい。
そのために寸法精度が向上すると共に、現像時間依存性
が小さいと考えられる。
実施例２ 実施例１で蒸着に用いたω−トリコセン酸は公知の方法
で合成したが、合成の一段階毎に精製をくり返して得た
ものである。精製という過程を経ずに合成して得られた
ω−トリコセン酸を用いて実施例１と同様にパターンを
形成し、実施例１と同じ結果を得た。本実施例で用いた
ωトリコセン酸は不純物を含むが、不純物によると思わ
れる記録感度や解像度の低下は認められなかつた。
で合成したが、合成の一段階毎に精製をくり返して得た
ものである。精製という過程を経ずに合成して得られた
ω−トリコセン酸を用いて実施例１と同様にパターンを
形成し、実施例１と同じ結果を得た。本実施例で用いた
ωトリコセン酸は不純物を含むが、不純物によると思わ
れる記録感度や解像度の低下は認められなかつた。
実施例３ 実施例１と同様の方法で形成したＳｉウエハ上の一価カ
ルボン酸の蒸着膜に対し、電子線描画装置により解像度
テストパターンを描画した。照射量は０．５μｃ／cm2
であり、薄膜表面層のみが反応する照射量である。
ルボン酸の蒸着膜に対し、電子線描画装置により解像度
テストパターンを描画した。照射量は０．５μｃ／cm2
であり、薄膜表面層のみが反応する照射量である。
描画を終えた５枚の試料を、円筒型プラズマ処理装置内
に設置し、Ｏ２：ＣＦ４＝９：１の混合ガスを導入して
圧力を２００Ｐａに設定した後、13.56ＭＨｚの高周波
電圧を印加してプラズマを発生させ、現像処理を２分間
行なつた。
に設置し、Ｏ２：ＣＦ４＝９：１の混合ガスを導入して
圧力を２００Ｐａに設定した後、13.56ＭＨｚの高周波
電圧を印加してプラズマを発生させ、現像処理を２分間
行なつた。
現像後、形成されたパターンの残存膜厚を測定したとこ
ろ、０．４１μｍであつた。現像されたパターンのうち
では公称０．２μｍライン−０．２μｍスペースの繰り
返しパターンが最小であつた。公称０．５μｍの独立ラ
インについて、寸法精度を側長用走査型電子顕微鏡で測
定した結果、１ウエハ内５０点につき０．４８±0.021
μｍ（平均値±標準偏差×３），ウエハ５枚につき0.47
0±0.029μｍの値が得られた。
ろ、０．４１μｍであつた。現像されたパターンのうち
では公称０．２μｍライン−０．２μｍスペースの繰り
返しパターンが最小であつた。公称０．５μｍの独立ラ
インについて、寸法精度を側長用走査型電子顕微鏡で測
定した結果、１ウエハ内５０点につき０．４８±0.021
μｍ（平均値±標準偏差×３），ウエハ５枚につき0.47
0±0.029μｍの値が得られた。
従来技術によれば、寸法バラツキ（寸法測定値の標準偏
差の３倍を以て評価する。）は、同様な条件下で０．２
μｍ程度であつたので、本発明により、それが約１桁抑
制されて、格段に寸法精度が向上したことは明らかであ
る。
差の３倍を以て評価する。）は、同様な条件下で０．２
μｍ程度であつたので、本発明により、それが約１桁抑
制されて、格段に寸法精度が向上したことは明らかであ
る。
円筒型プラズマ処理装置においては、プラズマの分布が
不均一であるのが通常であるにもかかわらず、同一ウエ
ハ内におけるバラツキも、複数のウエハ間にわたるバラ
ツキもきわめて小さいことは、本発明の方法によれば現
像条件に対する制御が緩やかであつても、高精度の加工
が可能であることを示している。
不均一であるのが通常であるにもかかわらず、同一ウエ
ハ内におけるバラツキも、複数のウエハ間にわたるバラ
ツキもきわめて小さいことは、本発明の方法によれば現
像条件に対する制御が緩やかであつても、高精度の加工
が可能であることを示している。
実施例１の場合と同様に、プラズマによる現像プロセス
の場合においても現像の異方性が生じ、このために寸法
精度が向上したと考えられる。
の場合においても現像の異方性が生じ、このために寸法
精度が向上したと考えられる。
前述の実施例においては電子線照射によつてパターンを
形成したが、照射源としてはこれに限られるものではな
く、紫外線，Ｘ線，イオン線なども適用可能である。
形成したが、照射源としてはこれに限られるものではな
く、紫外線，Ｘ線，イオン線なども適用可能である。
レジストを構成するために真空蒸着が供される有機物と
してはあらゆるものが用いられる。ただし高い記録感度
を得るためには該有機化合物が、その一端に極性基を有
し、他端に疎水基を有する界面活性物質であり、かつ分
子内に一つ以上の不飽和結合あるいは４級炭素を含むこ
とが望ましい。
してはあらゆるものが用いられる。ただし高い記録感度
を得るためには該有機化合物が、その一端に極性基を有
し、他端に疎水基を有する界面活性物質であり、かつ分
子内に一つ以上の不飽和結合あるいは４級炭素を含むこ
とが望ましい。
不飽和結合を有する界面活性物質としては、ω−トリコ
セン酸やジアセチレンモノカルボン酸などの不飽和モノ
カルボン酸及びその金属塩、α−オクタデシルアクリル
酸などのアクリル酸の長鎖誘導体、オクタデシルアクリ
レートやオクタデシルメタアクリレートなどのアクリル
酸やメタアクリル酸のエステルなどがあげられる。
セン酸やジアセチレンモノカルボン酸などの不飽和モノ
カルボン酸及びその金属塩、α−オクタデシルアクリル
酸などのアクリル酸の長鎖誘導体、オクタデシルアクリ
レートやオクタデシルメタアクリレートなどのアクリル
酸やメタアクリル酸のエステルなどがあげられる。
また、光分解に伴い構造異性化をするたとえば、Ｏ−キ
ノンジアジド化合物の長鎖誘導体も本発明の実施に良好
な材料である。
ノンジアジド化合物の長鎖誘導体も本発明の実施に良好
な材料である。
本発明による効果を以下に列記する。
（１）本発明によれば感光性組成物層の膜厚を小さくで
きるため、解像度の高いパターンが得られる。従来の回
転塗布法では０．２μｍ幅が限界であつたが、0.095μ
ｍの膜厚の蒸着膜から０．１５μｍ幅のパターンが得ら
れた。膜厚を小さくすることによつてより微細なパター
ンの形成も可能である。
きるため、解像度の高いパターンが得られる。従来の回
転塗布法では０．２μｍ幅が限界であつたが、0.095μ
ｍの膜厚の蒸着膜から０．１５μｍ幅のパターンが得ら
れた。膜厚を小さくすることによつてより微細なパター
ンの形成も可能である。
（２）感光性組成物層が膜厚方向に配向しているため現
像に異方性があり、寸法精度が従来技術に比べて約１桁
向上する。
像に異方性があり、寸法精度が従来技術に比べて約１桁
向上する。
（３）真空という清浄な雰囲気内で膜を形成するため欠
陥の少ないパターンが形成される。欠陥の発生ひん度は
従来技術と同程度かそれ以下であり、ＬＢ法に比べる
と、１桁以上、向上している。
陥の少ないパターンが形成される。欠陥の発生ひん度は
従来技術と同程度かそれ以下であり、ＬＢ法に比べる
と、１桁以上、向上している。
（４）不純物を含む蒸着材料からも、高感度でパターン
が形成される。ＬＢ法で配向膜を形成する際には、膜中
に不純物が含まれると配向が乱され感度が低下する。従
つて充分に精製した材料を用いて膜を形成する必要があ
る。それに反して真空蒸着する際には、蒸気圧の高い不
順物は最初に蒸発し、蒸気圧の低い不順物はボートに残
る。従つて真空蒸着法では精製しながら膜を形成するこ
とになり、単一成分の薄膜が得られる。
が形成される。ＬＢ法で配向膜を形成する際には、膜中
に不純物が含まれると配向が乱され感度が低下する。従
つて充分に精製した材料を用いて膜を形成する必要があ
る。それに反して真空蒸着する際には、蒸気圧の高い不
順物は最初に蒸発し、蒸気圧の低い不順物はボートに残
る。従つて真空蒸着法では精製しながら膜を形成するこ
とになり、単一成分の薄膜が得られる。
（５）実施例３に示したとおり、潜像形成のための照射
エネルギーとしてはレジスト表面層が反応するのに充分
な量であれば良いから、従来法における必要照射量の１
／２以下の照射量で良く、レジスト感度が向上したと同
等の効果が得られる。
エネルギーとしてはレジスト表面層が反応するのに充分
な量であれば良いから、従来法における必要照射量の１
／２以下の照射量で良く、レジスト感度が向上したと同
等の効果が得られる。
第１図は寸法精度に及ぼす現像時間の影響を表わすグラ
フである。
フである。
Claims (3)
- 【請求項１】感光性有機薄膜層への露光により薄膜内に
潜像を形成し、これを現像によってパターン化するパタ
ーン形成方法において、被加工基板上への該有機薄膜の
形成が有機化合物の真空蒸着法によることを特徴とする
パターン形成方法。 - 【請求項２】上記有機薄膜を構成とする有機化合物が、
１分子内に親水基と疎水基とを有する両親媒性のもので
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
ーン形成方法。 - 【請求項３】上記現像プロセスが、酸素を主成分とする
低温ガスプラズマ雰囲気でのプラズマ処理であることを
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078471A JPH067545B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | パタ−ン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59078471A JPH067545B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | パタ−ン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60222848A JPS60222848A (ja) | 1985-11-07 |
| JPH067545B2 true JPH067545B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=13662927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59078471A Expired - Lifetime JPH067545B2 (ja) | 1984-04-20 | 1984-04-20 | パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH067545B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0233747B1 (en) * | 1986-02-10 | 1992-12-02 | LOCTITE (IRELAND) Ltd. | Vapor deposited photoresists of anionically polymerizable monomers |
| JP2648144B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-08-27 | 科学技術振興事業団 | 完全ドライリソグラフィー方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58112794A (ja) * | 1981-12-28 | 1983-07-05 | Ricoh Co Ltd | 光学的情報記録媒体 |
-
1984
- 1984-04-20 JP JP59078471A patent/JPH067545B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60222848A (ja) | 1985-11-07 |
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