JPH0792683A - 放射線感光材料 - Google Patents
放射線感光材料Info
- Publication number
- JPH0792683A JPH0792683A JP5236116A JP23611693A JPH0792683A JP H0792683 A JPH0792683 A JP H0792683A JP 5236116 A JP5236116 A JP 5236116A JP 23611693 A JP23611693 A JP 23611693A JP H0792683 A JPH0792683 A JP H0792683A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- radiation
- sensitive material
- pattern
- exposure
- ionizing radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電離放射線によるリソグラフィ工程におい
て、反応性イオンエッチング耐性を有する放射線感光材
料膜上への、解像度ならびにスループットの高いパター
ン形成を可能とする放射線感光材料を供することを目的
とする。 【構成】 本発明は、電離放射線照射により分解ならび
に蒸発する性質を有する、シリル基を側鎖に導入したポ
リオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ないしはそ
れらの共重合体の高分子を放射線感光材料として用いて
露光と同時に露光部の放射線感光材料を除去することを
特徴とする。 【効果】 従来のドライ現像において問題となる、放射
線感光材料の残渣、再付着を低減し、工程簡略化、高解
像度化、高スループットを実現する。
て、反応性イオンエッチング耐性を有する放射線感光材
料膜上への、解像度ならびにスループットの高いパター
ン形成を可能とする放射線感光材料を供することを目的
とする。 【構成】 本発明は、電離放射線照射により分解ならび
に蒸発する性質を有する、シリル基を側鎖に導入したポ
リオレフィン、ポリメチルメタクリレート、ないしはそ
れらの共重合体の高分子を放射線感光材料として用いて
露光と同時に露光部の放射線感光材料を除去することを
特徴とする。 【効果】 従来のドライ現像において問題となる、放射
線感光材料の残渣、再付着を低減し、工程簡略化、高解
像度化、高スループットを実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造技術に
係り、特にリソグラフィ工程におけるドライ現像用放射
線感光材料に関するものである。
係り、特にリソグラフィ工程におけるドライ現像用放射
線感光材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、リソグラフィ工程では、放射線感
光材料の塗布を行った基板を露光後に現像液中に浸し、
露光部ないし未露光部の溶解によりそれぞれポジ型、ネ
ガ型のパターンを得るウエット現像方式が広く用いられ
ている。しかし、要求される加工寸法の微細化にともな
い、放射線感光材料の剥離・倒れ・膨潤といった形状劣
化の防止、さらには分子サイズを反映したパターンの粗
さの低減が重要な課題となりつつある。また、放射線感
光材料薄膜の多層化にともないプロセスの工程数が増加
するため、リソグラフィ工程の簡略化も要求されてい
る。
光材料の塗布を行った基板を露光後に現像液中に浸し、
露光部ないし未露光部の溶解によりそれぞれポジ型、ネ
ガ型のパターンを得るウエット現像方式が広く用いられ
ている。しかし、要求される加工寸法の微細化にともな
い、放射線感光材料の剥離・倒れ・膨潤といった形状劣
化の防止、さらには分子サイズを反映したパターンの粗
さの低減が重要な課題となりつつある。また、放射線感
光材料薄膜の多層化にともないプロセスの工程数が増加
するため、リソグラフィ工程の簡略化も要求されてい
る。
【０００３】これらに対する解決策のひとつとして現像
工程のドライ化が挙げられる。ドライ現像の詳細につい
ては、例えば、「超ＬＳＩ技術第６巻半導体プロセスそ
の２」（西澤潤一編、工業調査会刊）第281から第286頁
において論じられているが、露光と同時に、分解した露
光部の放射線感光材料を蒸発させ取り去るという露光現
像は最も簡便なドライ現像方法のひとつである。
工程のドライ化が挙げられる。ドライ現像の詳細につい
ては、例えば、「超ＬＳＩ技術第６巻半導体プロセスそ
の２」（西澤潤一編、工業調査会刊）第281から第286頁
において論じられているが、露光と同時に、分解した露
光部の放射線感光材料を蒸発させ取り去るという露光現
像は最も簡便なドライ現像方法のひとつである。
【０００４】ドライ現像に関し、酸素雰囲気中で露光を
行い、ＰＭＭＡレジストの露光部を露光と同時に除去
し、パターン形成を行った例（特開 平01-192116）があ
るが、放射線感光材料膜が単層であるため、厚い膜を全
て露光現像で除去しなくてはならず、スループットが極
めて低いという問題がある。また、酸素と反応して容易
に除去されうるＰＭＭＡのような放射線感光材料はドラ
イエッチング耐性が低いため、実用に供するのは極めて
困難である。
行い、ＰＭＭＡレジストの露光部を露光と同時に除去
し、パターン形成を行った例（特開 平01-192116）があ
るが、放射線感光材料膜が単層であるため、厚い膜を全
て露光現像で除去しなくてはならず、スループットが極
めて低いという問題がある。また、酸素と反応して容易
に除去されうるＰＭＭＡのような放射線感光材料はドラ
イエッチング耐性が低いため、実用に供するのは極めて
困難である。
【０００５】一方、高いドライエッチング耐性を有する
ドライ現像用材料としてシリコン含有の高分子が検討さ
れている。シリコン原子を主鎖あるいは側鎖に含む高分
子は優れた酸素プラズマ反応性イオンエッチング耐性を
有するため、多層レジストの上層材料として有力な物質
である。代表的なシリコン含有の高分子であるポリシラ
ンの真空中ならびに大気中における露光現像に関して
は、例えば、ケミカルレビューズ89，（1989）第1359頁
から第1410頁において、詳しく論じられている。しか
し、このポリシランを上層に用いた多層レジストのドラ
イ現像プロセスでは、ポリシランの感度が低く、さらに
残渣・付着物が発生するという問題があった。
ドライ現像用材料としてシリコン含有の高分子が検討さ
れている。シリコン原子を主鎖あるいは側鎖に含む高分
子は優れた酸素プラズマ反応性イオンエッチング耐性を
有するため、多層レジストの上層材料として有力な物質
である。代表的なシリコン含有の高分子であるポリシラ
ンの真空中ならびに大気中における露光現像に関して
は、例えば、ケミカルレビューズ89，（1989）第1359頁
から第1410頁において、詳しく論じられている。しか
し、このポリシランを上層に用いた多層レジストのドラ
イ現像プロセスでは、ポリシランの感度が低く、さらに
残渣・付着物が発生するという問題があった。
【０００６】これらの問題に対して、露光中に反応ガス
を導入し、放射線感光材料の除去を促進するという方法
を本願発明者らが先に提案した（特願平05-018421
号）。しかしながら、この方法を実際のプロセスに適用
した場合においては、感度が必ずしも十分とはいえない
場合がある。またコストの面からも、より露光感度、現
像感度の高い、ドライ現像用シリコン含有放射線感光材
料の開発が望まれる。
を導入し、放射線感光材料の除去を促進するという方法
を本願発明者らが先に提案した（特願平05-018421
号）。しかしながら、この方法を実際のプロセスに適用
した場合においては、感度が必ずしも十分とはいえない
場合がある。またコストの面からも、より露光感度、現
像感度の高い、ドライ現像用シリコン含有放射線感光材
料の開発が望まれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ポリシランの光照射に
よる露光現像においては、反応性が低く、残渣・付着物
が発生するという問題があった。本発明の目的は、上記
従来法におけるシリコン含有高分子の低分解性ならびに
残渣・付着物の問題を解決し、解像度ならびにスループ
ットに優れた、新しいドライ現像用シリコン含有放射線
感光材料を提供することにある。
よる露光現像においては、反応性が低く、残渣・付着物
が発生するという問題があった。本発明の目的は、上記
従来法におけるシリコン含有高分子の低分解性ならびに
残渣・付着物の問題を解決し、解像度ならびにスループ
ットに優れた、新しいドライ現像用シリコン含有放射線
感光材料を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、電離放射
線照射による分解性が高く、さらにその分解生成物の揮
発性が高い、シリル基を側鎖に導入したポリオレフィ
ン、ポリメチルメタクリレート、ないしはそれらの共重
合体であるシリコン含有高分子を用いることによって達
成される。
線照射による分解性が高く、さらにその分解生成物の揮
発性が高い、シリル基を側鎖に導入したポリオレフィ
ン、ポリメチルメタクリレート、ないしはそれらの共重
合体であるシリコン含有高分子を用いることによって達
成される。
【０００９】
【作用】基板表面上に形成された、シリル基を側鎖に導
入したポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、な
いしはそれらの共重合体であるシリコン含有高分子から
なる放射線感光材料薄膜に電離放射線を照射すると、内
殻電子の励起を初期反応として結合の破断が生ずる。炭
素、炭化水素、ないし酸素からなるフラグメントは高い
揮発性を有するため、容易に蒸発される。また、ポリシ
ラン、ポリシラン誘導体の場合と異なり、シリコン原子
が揮発性の高い炭化水素のみと結合しているため、シリ
コンを含むフラグメントも容易に分離・蒸発する。
入したポリオレフィン、ポリメチルメタクリレート、な
いしはそれらの共重合体であるシリコン含有高分子から
なる放射線感光材料薄膜に電離放射線を照射すると、内
殻電子の励起を初期反応として結合の破断が生ずる。炭
素、炭化水素、ないし酸素からなるフラグメントは高い
揮発性を有するため、容易に蒸発される。また、ポリシ
ラン、ポリシラン誘導体の場合と異なり、シリコン原子
が揮発性の高い炭化水素のみと結合しているため、シリ
コンを含むフラグメントも容易に分離・蒸発する。
【００１０】上記の電離放射線を、マスクを介して基板
上に部分的に照射することにより、ウエット現像を用い
ずに所望の放射線感光材料のパターンを形成することが
可能となる。
上に部分的に照射することにより、ウエット現像を用い
ずに所望の放射線感光材料のパターンを形成することが
可能となる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
従って説明する。
従って説明する。
【００１２】図１、図２において、１は波長が４．５ｎ
ｍから２０ｎｍで強度が０．１Ｗ／ｃｍ2のシンクロト
ロン放射光による軟Ｘ線、２は０．５μｍライン・アン
ド・スペースのパターンを有する反射型マスク、３、４
はマスクパターンの５分の１縮小を可能とする反射鏡、
５は０．１μｍライン・アンド・スペースの軟Ｘ線束、
６は光学系を内蔵した真空チャンバ、７は試料ステージ
を内蔵した真空チャンバ、８はゲートバルブ、９はター
ボ分子ポンプ、１０はステージ、１１はシリコン基板、
１２は下層の放射線感光材料膜、１３は１２の上に堆積
した放射線感光材料、１４は分解・蒸発した放射線感光
材料のフラグメント、１５は放射光照射後、形成された
パターン、１６は酸素ガスプラズマ、１７は酸素ガスプ
ラズマにより酸化した放射線感光材料のパターン、１８
はプラズマエッチングにより下層の放射線感光材料膜に
形成されたパターンである。本実施例では下層の放射線
感光材料膜１２の材料として１μｍ厚のノボラック樹
脂、放射線感光材料１３として０．２μｍ厚のポリトリ
メチルシリルメチルスチレンを用い、シリコン基板１１
の上にスピンコート法により各々成膜を行った。また、
下層の放射線感光材料１２は成膜後に２００℃で加熱を
行った。
ｍから２０ｎｍで強度が０．１Ｗ／ｃｍ2のシンクロト
ロン放射光による軟Ｘ線、２は０．５μｍライン・アン
ド・スペースのパターンを有する反射型マスク、３、４
はマスクパターンの５分の１縮小を可能とする反射鏡、
５は０．１μｍライン・アンド・スペースの軟Ｘ線束、
６は光学系を内蔵した真空チャンバ、７は試料ステージ
を内蔵した真空チャンバ、８はゲートバルブ、９はター
ボ分子ポンプ、１０はステージ、１１はシリコン基板、
１２は下層の放射線感光材料膜、１３は１２の上に堆積
した放射線感光材料、１４は分解・蒸発した放射線感光
材料のフラグメント、１５は放射光照射後、形成された
パターン、１６は酸素ガスプラズマ、１７は酸素ガスプ
ラズマにより酸化した放射線感光材料のパターン、１８
はプラズマエッチングにより下層の放射線感光材料膜に
形成されたパターンである。本実施例では下層の放射線
感光材料膜１２の材料として１μｍ厚のノボラック樹
脂、放射線感光材料１３として０．２μｍ厚のポリトリ
メチルシリルメチルスチレンを用い、シリコン基板１１
の上にスピンコート法により各々成膜を行った。また、
下層の放射線感光材料１２は成膜後に２００℃で加熱を
行った。
【００１３】初めにステージ１０にシリコン基板１１を
装着した後、バルブ８を開け、ターボ分子ポンプ９によ
りチャンバ７を１×１０-6Ｐａ以下の圧力に排気した。
引き続いて、軟Ｘ線束５を５秒間照射した。この結果、
照射部のみにおいて、ポリトリメチルシリルメチルスチ
レンの分解・蒸発が起こり、図２（ａ)、(ｂ)に示すよ
うな過程を経て、図２（ｃ）に示すようにパターン１５
が形成された。さらに酸素を用いて反応性イオンエッチ
ングを行うと、図２（ｄ）に示すように、酸素ガスプラ
ズマ１６が放射線感光材料のパターン中のシリコンを酸
化させ、二酸化ケイ素を生じさせた。そのため二酸化ケ
イ素を含んだ放射線感光材料のパターン１７はエッチン
グマスクとして働き、（ｅ）のように高さ１μｍ、アス
ペクト比１０の下層の放射線感光材料膜のパターン１８
を得ることが可能であった。
装着した後、バルブ８を開け、ターボ分子ポンプ９によ
りチャンバ７を１×１０-6Ｐａ以下の圧力に排気した。
引き続いて、軟Ｘ線束５を５秒間照射した。この結果、
照射部のみにおいて、ポリトリメチルシリルメチルスチ
レンの分解・蒸発が起こり、図２（ａ)、(ｂ)に示すよ
うな過程を経て、図２（ｃ）に示すようにパターン１５
が形成された。さらに酸素を用いて反応性イオンエッチ
ングを行うと、図２（ｄ）に示すように、酸素ガスプラ
ズマ１６が放射線感光材料のパターン中のシリコンを酸
化させ、二酸化ケイ素を生じさせた。そのため二酸化ケ
イ素を含んだ放射線感光材料のパターン１７はエッチン
グマスクとして働き、（ｅ）のように高さ１μｍ、アス
ペクト比１０の下層の放射線感光材料膜のパターン１８
を得ることが可能であった。
【００１４】なお、放射線感光材料１３として、０．２
μｍ厚のポリトリメチルシリルメチルメタクリレートを
用いても同様の効果が得られた。
μｍ厚のポリトリメチルシリルメチルメタクリレートを
用いても同様の効果が得られた。
【００１５】このとき、軟Ｘ線束５の照射量は、放射線
感光材料１３として０．２μｍ厚のポリシクロヘキシル
メチルシランを用いた場合の１０分の１で済み、スルー
プットが大幅に改善された。
感光材料１３として０．２μｍ厚のポリシクロヘキシル
メチルシランを用いた場合の１０分の１で済み、スルー
プットが大幅に改善された。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、Ｘ線、紫外線、あるい
は電子線によるリソグラフィにおいて、現像プロセスの
ドライ化が可能になる。このドライプロセスによって、
放射線感光材料の剥離・倒れ・膨潤を低減し、解像度の
高い超微細パターンを形成することができる。また、ウ
エット現像処理が不用となるため、現像液中の炭化物や
金属イオンによるウエハの汚染防止が可能となる。さら
に反応性の向上や工程数の削減により高スループット化
が可能となる。
は電子線によるリソグラフィにおいて、現像プロセスの
ドライ化が可能になる。このドライプロセスによって、
放射線感光材料の剥離・倒れ・膨潤を低減し、解像度の
高い超微細パターンを形成することができる。また、ウ
エット現像処理が不用となるため、現像液中の炭化物や
金属イオンによるウエハの汚染防止が可能となる。さら
に反応性の向上や工程数の削減により高スループット化
が可能となる。
【図１】本発明によるパターン形成方法の概念図であ
る。
る。
【図２】本発明におけるパターン形成反応の概念図であ
り、電離放射線の照射開始時からプラズマエッチング後
のパターンが形成された状態までを表す。
り、電離放射線の照射開始時からプラズマエッチング後
のパターンが形成された状態までを表す。
１：シンクロトロン放射光による軟Ｘ線、２：０．５μ
ｍライン・アンド・スペースのパターンを有する反射型
マスク、３、４：マスクパターンの５分の１縮小を可能
とする反射鏡、５：０．１μｍライン・アンド・スペー
スの軟Ｘ線束、６：光学系を内蔵した真空チャンバ、
７：試料ステージを内蔵した真空チャンバ、８：ゲート
バルブ、９：ターボ分子ポンプ、１０：試料ステージ、
１１：シリコン基板、１２：下層の放射線感光材料膜、
１３：１２の上に堆積した放射線感光材料、１４：分解
・蒸発した放射線感光材料のフラグメント、１５：放射
光照射後、上層の放射線感光材料上に形成されたパター
ン、１６：酸素ガスプラズマ、１７：酸化した上層の放
射線感光材料、１８：反応性イオンエッチングにより下
層の放射線感光材料に形成されたパターン。
ｍライン・アンド・スペースのパターンを有する反射型
マスク、３、４：マスクパターンの５分の１縮小を可能
とする反射鏡、５：０．１μｍライン・アンド・スペー
スの軟Ｘ線束、６：光学系を内蔵した真空チャンバ、
７：試料ステージを内蔵した真空チャンバ、８：ゲート
バルブ、９：ターボ分子ポンプ、１０：試料ステージ、
１１：シリコン基板、１２：下層の放射線感光材料膜、
１３：１２の上に堆積した放射線感光材料、１４：分解
・蒸発した放射線感光材料のフラグメント、１５：放射
光照射後、上層の放射線感光材料上に形成されたパター
ン、１６：酸素ガスプラズマ、１７：酸化した上層の放
射線感光材料、１８：反応性イオンエッチングにより下
層の放射線感光材料に形成されたパターン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 太郎 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 武田 英次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 橘 浩昭 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 松本 睦良 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】電離放射線を露光光源とし、露光と同時に
放射線感光材料を分解・蒸発させ、所望のパターンを得
るドライ現像方法において、基板に直接ないしは一層以
上の積層材料を介して形成すると共に、電離放射線照射
により露光部を分解・蒸発させることが可能な、シリル
基を側鎖に導入したポリオレフィン、シリル基を側鎖に
導入したポリメチルメタクリレート、ないしはそれらの
共重合体を用いた放射線感光材料。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の放射線感光
材料において、露光光源とする電離放射線に紫外線、Ｘ
線、電子線を用いることを特徴とする放射線感光材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236116A JPH0792683A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 放射線感光材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236116A JPH0792683A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 放射線感光材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792683A true JPH0792683A (ja) | 1995-04-07 |
Family
ID=16995982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5236116A Pending JPH0792683A (ja) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | 放射線感光材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792683A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014521111A (ja) * | 2011-07-08 | 2014-08-25 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィパターニングプロセスおよび同プロセス内で使用するレジスト［関連出願の相互参照］［０００１］本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年７月８日出願の米国仮特許出願第６１／５０５，７６８号の利益を主張する。 |
-
1993
- 1993-09-22 JP JP5236116A patent/JPH0792683A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014521111A (ja) * | 2011-07-08 | 2014-08-25 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィパターニングプロセスおよび同プロセス内で使用するレジスト［関連出願の相互参照］［０００１］本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年７月８日出願の米国仮特許出願第６１／５０５，７６８号の利益を主張する。 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5310624A (en) | Integrated circuit micro-fabrication using dry lithographic processes | |
| US5948570A (en) | Process for dry lithographic etching | |
| US7985513B2 (en) | Fluorine-passivated reticles for use in lithography and methods for fabricating the same | |
| JPH0340936B2 (ja) | ||
| US6984472B2 (en) | Exposure method and apparatus | |
| JPH0261736B2 (ja) | ||
| Dressick et al. | Proximity x-ray lithography of siloxane and polymer films containing benzyl chloride functional groups | |
| US7144680B2 (en) | Electron beam lithography method using new material | |
| KR0170558B1 (ko) | 반도체장치의 제조방법 | |
| KR900001238B1 (ko) | 레지스트막 건조현상 방법 및 장치 | |
| JPH06232041A (ja) | パターン形成方法 | |
| JPS63253356A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH065664B2 (ja) | 電子リソグラフイ−マスクの製造方法及びその装置 | |
| JPH0792683A (ja) | 放射線感光材料 | |
| US12543542B2 (en) | Patterning method using secondary resist surface functionalization for mask formation | |
| JPS58186935A (ja) | パタ−ン形成法 | |
| JPH09312247A (ja) | パターン形成方法及びパターン形成装置 | |
| WO1989007285A1 (en) | Integrated circuit micro-fabrication using dry lithographic processes | |
| JPH07134413A (ja) | フラーレン含有レジスト材料を用いたデバイス作製プロセス | |
| JPH08320574A (ja) | パタ−ン形成方法 | |
| JP3605485B2 (ja) | フオトマスク用エッチング装置 | |
| JP2937380B2 (ja) | 配線形成方法およびその装置 | |
| JP2842909B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| JPH0667408A (ja) | 位相シフトマスクの白欠陥修正方法 | |
| JPH09304945A (ja) | パターン形成方法 |