JPS583373B2 - レジスト露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレジストの露光方法に関し、特に磁気バブルメ
モリ素子の製造工程に用いて好適なレジストの露光方法
に関する。

本発明に係るレジストの露光方法は、レジストを所定の
パターンを具えたマスクによりパターニングし、所望の
電子回路を得る場合、例えば半導体集積回路等の製造に
適用し得るものであるが、以下磁気バブルメモリ素子の
製造を例にとって説明する。

周知のとおり磁気バルプは大容量メモリとして実用化が
進められており、その構成は、ガーネット結晶等に適当
な外部磁界を印加することにより、多数個のバブル状磁
区を形成し、さらに磁性材からなる駆動パターンを前記
バブル状磁区上に配設し、この駆動パターンを所定のシ
ーケンスで磁化することにより該磁気バルブを任意の方
向に移動せしめ、メモリとするものである。

また、前記駆動パターン直下に予め導体パターンを配設
し、これに適当な電流パルスを適当なタイミングで印加
することにより、電磁界の作用で指定の磁気バブルを指
定の方向に移動せしめ、メモリに対する書込み、読出し
あるいは消去を可能にするものである。

なお前記駆動パターンとしてはパーマロイ蒸着膜が、前
記導体パターンとしてはＡｌ−Ｃｕ蒸着膜が通常用いら
れる。

そして、これら駆動パターンおよび導体パターンの形成
に際しては、それぞれパーマロイ蒸着膜およびＡｌ−Ｃ
ｕ蒸着膜上にレジストを塗布し、該レジスト上に所定パ
ターンを有するマスクを密着せしめたのち、露光し所定
のパターンに沿ったエッチングを行っている。

ところが、メモリの大容量化を図るべく磁気バブルの径
をさらに小さくしようとすると当然駆動パターンならび
に導体パターンの微細化を図らなければならず、前述し
た、マスクをレジストに密着させて露光するという方法
では最早パターンの微細化を図ることが困難となり、投
影露光機を用いなければその微細化を実現することが不
町能となった。

この投影露光機は、マスクを通過したパターンに沿った
平行光線を、レンズを介してレジスト上に結像するよう
にしたものである。

ただしレンズを使用するため通常の光線を使用したので
は色収差を生じパターンの微細化に支障を来たすので、
その光線としては単色光を用いなければならない。

然しながら、後に詳述するごとく、その単色光を用いた
ために、レジスト内に該単色光の定在波を生じ、該レジ
ストの厚み方向に未感光部分と感光部分の２つの層が形
成されてしまうという問題が発生した。

この結果パターンの周囲に所々レジスト残りを生じ、パ
ターンエッジがシャープでなくなるため、結局パターン
の微細化が十分に行えないという欠点が生じた。

従って本発明の目的は、単色光による露光機によりレジ
ストに露光を行う方法において、レジスト残りを殆んど
生じない、つまりパターンエッジがシャープになってパ
ターンの微細化が可能な、レジストの露光方法を提案す
ることである。

上記目的に従い本発明は、レジスト中における定在波の
発生が、該レジストおよびウエーハ（導体パターンある
いは駆動パターンが形成されるべき層間の界面における
単色光線の単一方向への反射に依存することに着目し、
この単色光線の反射が単一方向に行われないようにした
ことを特徴とするものであり、これを実現するためにウ
ェーハ表面を粗面とし、前記単色光線の前記レジスト中
への再反射に散乱を生じさせるようにしたことを特徴と
するものである。

以下図面に従って本発明を説明する。

前述したように微細パターンの形成を行なうためには、
高解像力のレンズと単色光を用いた投影露光機が有効な
手段である。

この投影露光機によるレジストの露光工程を図解的に示
したのが第１図である。

第１図において、１１はウエーハ（基板）、１２はウエ
ーハ１１の表面に塗布されたレジストである。

一方、１３は露光に供される単色光線、１４はレジスト
１２上に結像すべきパターンを具えたマスクである。

マスク１４を通過した単色光線１３は、高解像力のレン
ズ１５を介してレジスト１２上に投影され所定のパター
ンの露光を行う。

なお、本発明では磁気バブルメモリ装置の製造を例にと
って説明しているので、ウエーハ１１は磁気バルブ素子
上に、導体パターンとなるべきＡｌ−Ｃｕ蒸着膜を施し
たものであり、またその導体パターン形成後においては
、そのウエーハ１１は該導体パターン上に１駆動パター
ンとなるべきパーマロイ蒸着膜を施したものである。

この第１図に示しだ露光機によれば、例えば３μｍψと
いう微細な磁気バルブを駆動するに必要な、パターン幅
が２μｍそしてパターン間ギャップが１μｍという極め
て微細な導体パターンあるいは駆動パターンが実現可能
となる。

第１図に示した露光機では、レンズ１５における色収差
の影響を除去するため、例えば水銀ランプに使用する単
一波長のｇ−線（波長４３５８Å）からなる単色光線１
３を使用するのであるが、逆に単色光線であるが故に定
在波をレジスト１２内に生じてしまう。

このことを、図解的に示したのが第２図である。

第２図はレジスト１２とウエーハ１１の一部を拡大して
示す断面図である。

本図において、一点鎖線２１は単色光線１３の任意の一
本の光路であり、その光路２１に沿って、レジスト１２
内で且つ該レジスト１２の厚み方向に二点鎖線２２で示
す定在波を生ずる。

本図において、実線Ｏで示す基準線に対して定在波２２
の山がＩｍａｘであり、谷がＩｍｉｎであり、Ｉｍａｘ
およびＩｍｉｎはそれぞれ最高および最低露光強度を示
す。

なお、ＩｍａｘとＩｍｉｎ間の波長λ０はλ０＝λ／４
ｎで定まり、λは単色光線の波長、ｎはレジスト１２の
屈折率である。

そしてこの定在波は、レジスト１２の厚み方向に沿って
単色光エネルギーの粗密部分を形成する。

単色光エネルギーの粗密部分がレジスト１２内に形成さ
れれば、エネルギーの密部分では該レジストを良く感光
する反面、エネルギーの粗部分では未感光となってしま
う。

この結果、前述したように、前記パターンのエッジがシ
ャープでなくとり、結局パターンの微細化を図ることが
困難となる。

そこで本出願人は、レジスト中への入射光がウエーハの
レジスト塗布面において反射したとき、この反射光の径
路と前記入射光の径路とが異なるようにし、これにより
定在波が発生することを防止した。

定在波が発生しなければ、レジスト中における単色光エ
ネルギーの粗密部分が形成されずレジスト残りを生ずる
ことが無い。

前述した反射光の径路を入射光の径路に対してアトラン
ダムに異ならせる最も簡単な方法としては、ウエーハの
レジスト塗布面を粗面にすることが考えられる。

この粗面の粗さをどの位にすべきかは、実験的に最適な
値を選ぶことが出来るが、実施例では、この粗面を直径
１０００〜２０００Åのグレーン（粒子）の集合体で形
成したとき、前述した１μｍのパターンギャップが極め
て高精度に得られた。

ただし、使用した単色光の波長は４０００Åであった。

このような粗面を、レジスト塗布面にいかに形成するか
を次に説明する。

第３図は、第２図をさらに詳細に示した断面図である。

本図において；３１はウエーハの下層であり、磁気バブ
ルが形成される部分である。

３２はウエーハの上層であり、通常は絶縁膜例えばＳｉ
Ｏ２からなる。

ＳｉＯ２層３２上には、例えばＡｌ−Ｃｕ蒸着膜からな
る導電層３３が形成され後にエッチングにより導体パタ
ーンとなる。

このエッチングを行うのがレジスト層１２である。

本図において注目すべきところは導電層３３の表面であ
り、図示するごとく粗面に形成されている。

この導電層３３上の粗面は、第１に、Ａｌ−Ｃｕ蒸着膜
の蒸着条件を変えることによって得ることが出来、蒸着
時の温度を上げるか、あるいは蒸着レートを変えること
によって実現される。

第２に、導電層３３上の粗面は、ＳｉＯ２層３２の表面
を粗面にすることにより得られる。

これはＳｉＯ２層３２の粗面が、直接、導電層３３に移
るからである。

ＳｉＯ２層３２の表面を粗面にするには、例えば該Ｓｉ
Ｏ２層３２をイオン・エッチングする方法が挙げられる
。

このイオン・エッチングはいわゆる物理的エッチングで
あり、アルゴン粒子をＳｉＯ２層に加速衝突することに
より行われる。

これは一般に、ドライ・エッチングと呼ばれる。

かくして、導電層３３上には粗面が形成され、単色光線
による露光を行ってもレジスト１２中には定在波が生ぜ
ず、第４図に示すごとき導体パターンが高精度で得られ
る。

次に第４図に示した導体パターン４１の上方に駆動パタ
ーンが形成される。

このため、第５図に示すごとく、先ず絶縁膜例えばＳｉ
Ｏ２層５１が形成され、さらに駆動パターンとなるべき
パーマロイ蒸着膜５２が形成される。

５３はレジストであり、パーマロイ蒸着膜を所定のパタ
ーンに沿ってエッチングする。

レジスト５３を、その所定のパターンに沿って、単色光
により投影露光する際にも、パーマロイ蒸着膜５２の表
面すなわちレジストの塗布面は図示するととく粗面でな
ければならない。

この粗面を形成する方法としては、既に導電層３３につ
いて述べたのと同様、パーマロイ蒸着膜の蒸着条件を変
えてそのグレーンサイズを変えたり、またＳｉＯ２層５
１の表面をプラズマ・ドライ・エッチングにより粗面と
し、このＳｉＯ２層上の粗面をパーマロイ蒸着膜５２上
に移しても良い。

なお、一般に導体パターン４１のパターン密度は、駆動
パターン（パーマロイ蒸着膜５２を所定パターンでエッ
チングしたもの）のパターン密度に比して十分小であり
、パーマロイ蒸着膜５２ぱＳｉＯ２層５１を挾んでその
殆んどがＳｉＯ２層３２と相対向する。

このことを利用すれば、ＳｉＯ２層３２に前述した方法
で粗面を形成しておき、この粗面をＳｉＯ２層５１の表
面に移し、さらにはパーマロイ蒸着膜５２の表面に移す
ことが出来る。

この方法であれば、粗面の形成は一工程で済み有利であ
る。

また、第５図において、駆動パターン（図示せず）のパ
ターン密度が相当に高いことを考えると、該駆動パター
ンを形成すべきパーマロイ蒸着膜５２上のレジスト５３
のみに、単色光による投影露光が施されても良く、この
場合には導体パターン４１を形成すべき導電層３３（第
３図）にドライ・エッチングを施して該導体パターン４
１を得るようにしても良い。

そして、このときのドライ・エッチングは通常よりもオ
ーバーエッチ気味に行う。

このようにすれば、導体パターン４１の形成と同時に、
露出したＳｉＯ２層３２に目的とする粗面が形成され、
有利である。

結局、粗面は可能な限り下方にある層上に形成されるの
が有利である。

以上説明したように本発明によれば、従来、単色光によ
るレジストの露光方法において問題となつていた、レジ
スト中における単色光の定在波の発生が基本的に防止さ
れ、この定在波の発生により困難であったパターニング
の微細化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的な投影露光機によるレジストの露光工
程を図解的に示す図、第２図はレジスト中に単色光線に
よる定在波が発生している状態を示す図、第３図は第２
図をさらに詳細に示した拡大断面図であり、本発明に基
づく粗面が形成されていることを示す図、第４図は第３
図において導電層３３を所定パターンでエッチングした
状態を示す図、第５図は、第４図においてさらに絶縁層
５１、パーマロイ層５２およびレジスト５３が形成され
た状態であり、該パーマロイ層５２上に本発明に基づく
粗面が形成されていることを示す図である。 図において、１１はウエーハ（基板）、１２および５３
はレジスト、１３は単色光線、３３は表面に粗面が形成
された導電層、５２は表面に粗面が形成されたパーマロ
イ層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パターンが形成されるべき基板上に塗布されたレジ
   ストに対し、該パターンを具えたマスクならびに高解像
   力レンズを通して単色光線を照射し、該パターンを前記
   レジスト上に投影露光するレジスト露光方法であって、
   前記レジストと接すべき、前記基板の表面上に形成され
   る物質層に、前記単色光線の該レジスト内への反射を散
   乱せしめる粗面を形成することにより、該レジスト内へ
   の該単色光線の反射によって該レジスト中に生ずる定在
   波の発生を抑制するようにしたレジスト露光方法におい
   て、ここに該レジストと接すべき、前記基板上に形成さ
   れる前記物質層よりさらに下方に位置する層の表面に予
   め粗面を形成しておき、該層上に前記物質層が形成され
   るとき、該層の表面に形成されだ粗面を該物質層に移し
   て粗面を形成するようにしたことを特徴とするレジスト
   露光方法。