JPH0812842B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
- Publication number
- JPH0812842B2 JPH0812842B2 JP63179570A JP17957088A JPH0812842B2 JP H0812842 B2 JPH0812842 B2 JP H0812842B2 JP 63179570 A JP63179570 A JP 63179570A JP 17957088 A JP17957088 A JP 17957088A JP H0812842 B2 JPH0812842 B2 JP H0812842B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- resist
- resist pattern
- pattern
- forming
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Electron Beam Exposure (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子ビーム露光を用いたレジストパターン
の形成方法に関するものである。
の形成方法に関するものである。
従来の技術 半導体装置のパターンが微細化されるにつれて、電子
ビーム露光がレジストパターンの形成に採用されるよう
になってきた。また、解像度の向上および基板の凹凸の
影響に軽減を意図してレジスト膜を多層構造とする配慮
も払われてきている。さらに、多層構造レジスト膜を使
用した電子ビーム露光においては、下層レジスト膜の膜
厚が大であると基板およびレジスト膜が絶縁体か半絶縁
体であるため入射電子により下層レジスト膜が帯電し、
電子ビームが曲げられて描画パターンの位置ずれが発生
するため、多層のレジスト膜の間に導電性を持つシリコ
ン（Si）薄膜を配置し、下層レジスタ膜の帯電を防止す
る対策が講じられている。しかし、この方法では、多層
構造のレジスト膜の間に本来は不必要である導電性のSi
薄膜を形成しなければならず、また、Si薄膜の形成のた
めにプラズマCVDあるいは蒸着などの処理を施す必要が
あり、これらの工程が、塗布，熱処理工程などからなる
ホトレジスト工程と比べて複雑である。
ビーム露光がレジストパターンの形成に採用されるよう
になってきた。また、解像度の向上および基板の凹凸の
影響に軽減を意図してレジスト膜を多層構造とする配慮
も払われてきている。さらに、多層構造レジスト膜を使
用した電子ビーム露光においては、下層レジスト膜の膜
厚が大であると基板およびレジスト膜が絶縁体か半絶縁
体であるため入射電子により下層レジスト膜が帯電し、
電子ビームが曲げられて描画パターンの位置ずれが発生
するため、多層のレジスト膜の間に導電性を持つシリコ
ン（Si）薄膜を配置し、下層レジスタ膜の帯電を防止す
る対策が講じられている。しかし、この方法では、多層
構造のレジスト膜の間に本来は不必要である導電性のSi
薄膜を形成しなければならず、また、Si薄膜の形成のた
めにプラズマCVDあるいは蒸着などの処理を施す必要が
あり、これらの工程が、塗布，熱処理工程などからなる
ホトレジスト工程と比べて複雑である。
そこで、工程の複雑なSi薄膜に代って、塗布により形
成できる、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム膜の
導電性有機薄膜を多層レジストのどれか１層とする方法
が行われている。
成できる、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム膜の
導電性有機薄膜を多層レジストのどれか１層とする方法
が行われている。
発明が解決しようとする課題 しかし、ポリスチレンスルフオン酸アンモニウム膜は
有機溶剤に対する耐性が低いという欠点を持っている。
そのため、第２図に示すような、Si基板１の上にポリス
チレンスルフオン酸アンモニウム酸２と塗布により形成
される酸化膜である塗布酸化膜３およびポリメチルメタ
クリレート（PMMA）膜４を順次形成した３層レジスト膜
には応用できない。なぜなら、塗布酸化膜３を塗布する
際に、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム膜２が溶
解し、両者たがいに混合してしまうからである。
有機溶剤に対する耐性が低いという欠点を持っている。
そのため、第２図に示すような、Si基板１の上にポリス
チレンスルフオン酸アンモニウム酸２と塗布により形成
される酸化膜である塗布酸化膜３およびポリメチルメタ
クリレート（PMMA）膜４を順次形成した３層レジスト膜
には応用できない。なぜなら、塗布酸化膜３を塗布する
際に、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム膜２が溶
解し、両者たがいに混合してしまうからである。
課題を解決するための手段 本発明のレジストパターンの形成方法は、基板上にど
れか１層を、ポリスチレンスルホン酸のアニオン基と正
電荷を帯びた基との塩およびポリビニールアルコールか
らなる高分子膜とした多層構造レジスト膜を形成した
後、同多層構造レジスト膜に電子ビーム露光処理を施す
ことによってレジストパターンを形成するものである。
れか１層を、ポリスチレンスルホン酸のアニオン基と正
電荷を帯びた基との塩およびポリビニールアルコールか
らなる高分子膜とした多層構造レジスト膜を形成した
後、同多層構造レジスト膜に電子ビーム露光処理を施す
ことによってレジストパターンを形成するものである。
作用 本発明のレジストパターンの形成方法によれば、導電
性の高分子膜を用いているため下層レジストの帯電を防
止することができるとともに、この導電性高分子膜と他
の塗布膜との混合を防止することができる。
性の高分子膜を用いているため下層レジストの帯電を防
止することができるとともに、この導電性高分子膜と他
の塗布膜との混合を防止することができる。
実施例 以下に第１図を参照して本発明のレジストパターンの
形成方法について詳しく説明する。
形成方法について詳しく説明する。
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明のレジストパターン
の形成方法によりレジストパターンが形成される過程を
説明する工程断面図である。まず、第１図（ａ）で示す
ように、Si基板１の表面上にポリスチレンスルフオン酸
のアニオン基と正電荷を帯びた基との塩からなる高分子
膜、例えば、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウムと
ポリビニールアルコールを重量比で3:2に混合した高分
子膜５を２μｍの厚さに塗布したのち、200℃の温度
で、30分間熱処理を施す。ついで、塗布酸化膜３を0.2
μｍの厚さに塗布し、さらに、200℃の温度で、15分間
熱処理を施す。最後に、PMMA膜４を0.5μｍの厚さに塗
布し170℃の温度で、30分間熱処理を行い、３層レジス
ト膜を形成する。ところで、ポリスチレンスルホン酸ア
ンモニウムとポリビニールアルコールからなる高分子膜
５は、導電性を有し、しかも水溶性である。このため、
塗布前の管理が容易であるとともに、塗布も容易であ
る。また、有機溶剤に対する耐性が高く、この上に、塗
布酸化膜を塗布しても互いに混合することがない。
の形成方法によりレジストパターンが形成される過程を
説明する工程断面図である。まず、第１図（ａ）で示す
ように、Si基板１の表面上にポリスチレンスルフオン酸
のアニオン基と正電荷を帯びた基との塩からなる高分子
膜、例えば、ポリスチレンスルフォン酸アンモニウムと
ポリビニールアルコールを重量比で3:2に混合した高分
子膜５を２μｍの厚さに塗布したのち、200℃の温度
で、30分間熱処理を施す。ついで、塗布酸化膜３を0.2
μｍの厚さに塗布し、さらに、200℃の温度で、15分間
熱処理を施す。最後に、PMMA膜４を0.5μｍの厚さに塗
布し170℃の温度で、30分間熱処理を行い、３層レジス
ト膜を形成する。ところで、ポリスチレンスルホン酸ア
ンモニウムとポリビニールアルコールからなる高分子膜
５は、導電性を有し、しかも水溶性である。このため、
塗布前の管理が容易であるとともに、塗布も容易であ
る。また、有機溶剤に対する耐性が高く、この上に、塗
布酸化膜を塗布しても互いに混合することがない。
このようにして３層構造のレジスト膜を形成したの
ち、80μC/cm2の露光量で電子ビーム露光処理を施し、
さらに、メチルイソブチルケトンの現像液で１分間現像
することによって、第１図（ｂ）で示すPMMA膜パターン
６を形成する。
ち、80μC/cm2の露光量で電子ビーム露光処理を施し、
さらに、メチルイソブチルケトンの現像液で１分間現像
することによって、第１図（ｂ）で示すPMMA膜パターン
６を形成する。
次に、PMMA膜パターン６をマスクとしてC3F8ガスを用
いた反応性イオンエッチングにより塗布酸化膜３をエッ
チングする。続いて、パターン形成された塗布酸化膜３
をマスクにしてO2ガスを用いた反応性イオンエッチング
により、ポリスチレンスルフオン酸アンモニウムとポリ
ビニールアルコールとからなる高分子膜５とPMMA膜パタ
ーン６をエッチングして第１図（ｃ）に示す高分子膜パ
ターン７を形成する。
いた反応性イオンエッチングにより塗布酸化膜３をエッ
チングする。続いて、パターン形成された塗布酸化膜３
をマスクにしてO2ガスを用いた反応性イオンエッチング
により、ポリスチレンスルフオン酸アンモニウムとポリ
ビニールアルコールとからなる高分子膜５とPMMA膜パタ
ーン６をエッチングして第１図（ｃ）に示す高分子膜パ
ターン７を形成する。
以上の過程を経て形成されたレジストパターンでは、
±0.1μｍ（３σ）の高い重ね合せ精度が得られた。な
お、ポリスチレンスルホン酸アンモニウムとポリビニー
ルアルコールからなる高分子膜５の部分を通常の絶縁性
のホトレジスト、たとえば、ノボラック系ポジ形ホトレ
ジスト膜とした場合、形成されたレジストパターンの重
ね合せ精度は、帯電による位置ずれのために、±0.7μ
ｍ（３σ）の低い精度であった。
±0.1μｍ（３σ）の高い重ね合せ精度が得られた。な
お、ポリスチレンスルホン酸アンモニウムとポリビニー
ルアルコールからなる高分子膜５の部分を通常の絶縁性
のホトレジスト、たとえば、ノボラック系ポジ形ホトレ
ジスト膜とした場合、形成されたレジストパターンの重
ね合せ精度は、帯電による位置ずれのために、±0.7μ
ｍ（３σ）の低い精度であった。
ところで、上記のポリスチレンスルホン酸アンモニウ
ムは、ポリスチレンスルホン酸のアニオン基と正電荷を
帯びた基との塩からなるもので、イオン伝導性を有す
る。さらに、ポリスチレンスルホン酸アンモニウムとポ
リビニールアルコールからなる高分子膜もイオン伝導性
を有する。この膜は、膜厚が２μｍで、200℃の温度で
の熱処理条件では、１×108Ω／□のシート抵抗が得ら
れている。この結果、電子ビーム露光時に入射する電子
を放電させるのに十分な低い抵抗値であり、入射電子が
帯電することはない。また、ポリビニールアルコールお
よびポリスチレンスルホン酸アンモニウムのアンモニウ
ム基は、窒素，酸素，水素とから構成され、金属を含ま
ないため、半導体基板を汚染するおそれがなく、半導体
装置の製造工程におけるレジストパターンの形成に特に
好適である。もちろん、アンモニウム基以外の他の正電
荷を帯びた基を用いることもできる。
ムは、ポリスチレンスルホン酸のアニオン基と正電荷を
帯びた基との塩からなるもので、イオン伝導性を有す
る。さらに、ポリスチレンスルホン酸アンモニウムとポ
リビニールアルコールからなる高分子膜もイオン伝導性
を有する。この膜は、膜厚が２μｍで、200℃の温度で
の熱処理条件では、１×108Ω／□のシート抵抗が得ら
れている。この結果、電子ビーム露光時に入射する電子
を放電させるのに十分な低い抵抗値であり、入射電子が
帯電することはない。また、ポリビニールアルコールお
よびポリスチレンスルホン酸アンモニウムのアンモニウ
ム基は、窒素，酸素，水素とから構成され、金属を含ま
ないため、半導体基板を汚染するおそれがなく、半導体
装置の製造工程におけるレジストパターンの形成に特に
好適である。もちろん、アンモニウム基以外の他の正電
荷を帯びた基を用いることもできる。
なお、以上説明した実施例では、３層レジスト構造を
例示したが、この例に限られるものではなく、たとえ
ば、上層がSi系レジスト膜で下層が本発明に用いる高分
子膜の２層レジスト構造などの多層レジスト構造であっ
てもよい。
例示したが、この例に限られるものではなく、たとえ
ば、上層がSi系レジスト膜で下層が本発明に用いる高分
子膜の２層レジスト構造などの多層レジスト構造であっ
てもよい。
このように、多層構造レジスト膜のどれか１層にポリ
スチレンスルホン酸のアニオン基と正電荷を帯びた基と
の塩およびポリビニールアルコールからなる高分子膜が
用いられていればよい。
スチレンスルホン酸のアニオン基と正電荷を帯びた基と
の塩およびポリビニールアルコールからなる高分子膜が
用いられていればよい。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のレジストパ
ターンの形成方法によれば、入射電子によるレジスト膜
の帯電を排除した電子ビーム露光が可能となり、このた
め、電子ビームが曲げられることがなく、パターン歪み
およびパターンの位置ずれのないレジストパターンを形
成することができる。
ターンの形成方法によれば、入射電子によるレジスト膜
の帯電を排除した電子ビーム露光が可能となり、このた
め、電子ビームが曲げられることがなく、パターン歪み
およびパターンの位置ずれのないレジストパターンを形
成することができる。
また、本発明に用いた高分子膜が水溶性でしかも有機
溶剤に対する耐性が高いため、塗布前の管理および塗布
が容易であるとともに、この導電性高分子膜とこれに接
する他の層との混合を防止することができ、多種の構造
と多層レジスト膜を形成することができる。
溶剤に対する耐性が高いため、塗布前の管理および塗布
が容易であるとともに、この導電性高分子膜とこれに接
する他の層との混合を防止することができ、多種の構造
と多層レジスト膜を形成することができる。
第１図は本発明のレジストパターンの形成方法の実施例
を示すレジストパターンが形成される過程の工程断面
図、第２図は従来例による多層レジスト法を示す断面図
である。 １……Si基板、３……塗布酸化膜、４……ポリメチルメ
タクリレート（PMMA）膜、５……ポリスチレンスルホン
酸アンモニウムとポリビニールアルコールからなる高分
子膜、６……PMMAレジストパターン、７……高分子膜パ
ターン。
を示すレジストパターンが形成される過程の工程断面
図、第２図は従来例による多層レジスト法を示す断面図
である。 １……Si基板、３……塗布酸化膜、４……ポリメチルメ
タクリレート（PMMA）膜、５……ポリスチレンスルホン
酸アンモニウムとポリビニールアルコールからなる高分
子膜、６……PMMAレジストパターン、７……高分子膜パ
ターン。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に、どれか１層をポリスチレンスル
ホン酸のアニオン基と正電荷を帯びた基との塩およびポ
リビニールアルコールからなる高分子膜とした多層構造
レジスト膜を形成した後、同多層構造レジスト膜に電子
ビーム露光処理を施すことを特徴とするレジストパター
ンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63179570A JPH0812842B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63179570A JPH0812842B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0229654A JPH0229654A (ja) | 1990-01-31 |
| JPH0812842B2 true JPH0812842B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=16068049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63179570A Expired - Lifetime JPH0812842B2 (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0812842B2 (ja) |
-
1988
- 1988-07-19 JP JP63179570A patent/JPH0812842B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0229654A (ja) | 1990-01-31 |
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