JPS5984428A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS5984428A
JPS5984428A JP57194112A JP19411282A JPS5984428A JP S5984428 A JPS5984428 A JP S5984428A JP 57194112 A JP57194112 A JP 57194112A JP 19411282 A JP19411282 A JP 19411282A JP S5984428 A JPS5984428 A JP S5984428A
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JP
Japan
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resist
radiation
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positive
pattern
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JP57194112A
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JPH035654B2 (ja
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Masaru Sasako
勝 笹子
Kazuhiko Tsuji
和彦 辻
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/094Multilayer resist systems, e.g. planarising layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパターン形成方法とくに放射線感応性樹脂を用
いたパターン形成方法に関する。
従来例の構成とその問題点 集積回路の高集積化、高〜密度化は従来のリングラフィ
技術の進歩により増大してきた。その最小線幅も1μm
前後となってきており、この加工線幅を達成するには、
高開口レンズを有した縮小投影法によシ紫外線露光する
方法、基板上に直接描画する電子ビーム露光法、X線を
用いたグロキンミティ露光法があげられる。しかし、い
ずれの方法もスループットを犠牲にすることなく良好な
線幅制御と高解像度及び良好な段差部のカバレジを同時
に得ることは困難である。特に実際の集積回路上におい
ては必然的に凹凸が発生し、放射線感応性樹脂(以後、
レジストと略)を塗布した後では、凹凸部におけるレジ
ストの膜厚差が発生し、良好な線幅制御が不可能となる
このことを第1図を用いて説明する。第1図は従来法に
より単層レジスト膜を段差部へ塗布し、その段差部に対
して交叉してパターニングを行なった状態を示したもの
である。第1図aは半導体基板等の基板1上に配線等の
段差物2が形成されておりその上にレジスト3が塗布さ
れた状態の断面図である。この場合、段差物2がない平
坦な基板1上のレジスト3の膜厚をtRlの厚さに塗布
した時、段差物2上のレジスト3の膜厚は、レジスト自
身の粘性と塗布時の回転数により膜厚tR2に決定され
る。この時tR1””R2にすること、つまり凹凸部で
のレジスト膜の膜厚差を皆無にすることは物理的に不可
能である。このようにtR1\tR2の膜厚においてパ
ターンを形成した場合の平面図を第1図すに示す。
これは、段差物パターン2に対して直角に交叉してレジ
ストパターン3を形成すると、レジストパターン3の膜
厚tR4の位置ではパターン幅がtl と決定されると
、膜厚tl(2の位置ではtRl〉tR2という関係が
あるためパターン1陥はt2とでかつtl〉t2となり
段差部における寸法変換差が発生してしまう。つまり、
非常に微測パターンになると良好な線1龍制御が得られ
ず、更に段差物2のエツジ部2aでは実質上、平坦部の
膜厚tR1より厚くなるため解像度が低下する。一般に
解像度はレジストの膜厚が薄くなればなるほど向上する
これは放射線自身の波長によって微細間隙になると干渉
1回折現象のため入射するエネルギーが減衰してしまう
ためである。つまり段差物上のレジスト膜厚差を少なく
するために、ただ単にレジストを厚く塗布し見掛は上の
レジスト膜厚差を軽減しようとしても解像度が低下する
ためにパターン形成上好ましくない。
このような従来の単層レジストによる段差上での解像度
2寸法変換差の値を向上するために三層構造レジスト法
などが提案されている。この方法を第2図を用いて説明
する。基板1上に段差部2が形成され有機膜2例えばフ
ォトレジスト4が厚く塗布され(第2図a)、更に有機
膜4上に無機膜層例えばプラズマ酸化硅素膜なと5を形
成後最上層にレジスト6を薄く塗布する(第2図b)。
次にレジスト層6をパターニングしレジストパターン6
aを得る(第2図C)。レジストパターン6aを介して
ドライエツチング技術を用いて無機膜層パターン6aを
得る(第2図d)。
最後にレジストパターン6a、無機膜層5aを介して酸
素系ガスプラズマにて有機膜パターン4aを形成する方
法である。
この三層構造レジストによるパターン形成では最上層の
レジスト6を薄く出来るため解像度か良く、しかも最下
層の有機膜層4を厚く塗布しているため基板1上の段差
2の影響なくレジストパターン6aが得られるため寸法
変換差が少ない0しかしドライエツチング技術上の終点
検出や、エツチング条件が多層にわたるため難しくしか
も、工程時間が長くかかり量産上、経済上好ましくない
発明の目的 そこで、従来のように単層レジストを凹凸を有する実際
の集積回路上にパターン形成する際に障害となる、パタ
ーン寸法変換差とそれに伴なう解像度の低下を防ぎ、三
層構造レジストによるパターン形成方法の経済性、量産
性上の欠点を克服するパターン形成方法を提供すること
を目的とする。
発明の構成 本発明は、レジストの膜厚を厚く塗布しながらも、段歩
部におけるパターン寸法変換差を少なくし、かつ解像度
の低下を防ぐために、レジストを2層に塗布することに
より厚く塗布しながらかつ最初に塗布したレジスト膜全
面に放射線感応させ更に第1のレジスト膜との溶解混合
を防ぐため第1のレジスト膜表面に第2のレジストを分
離するためのMl、第2の処理を施こし、しかるのち第
2のレジストを塗布し、最後に第1.第2のレジスト膜
を同時にパターンを形成しようとするパターン形成方法
を提供しようとするものである。
本発明者らは、数々なる実験から前述の放射線反応した
レジスト膜表面に、第2のレジストと分離が可能でかつ
現像性を失なわさない変質層の形成を見い出した。前述
の変質層形成として本発明者らは特願昭57−4127
3号にて、CF4などのハロゲン化合物プラズマによる
照射を提案した。
このプラズマによって形成された変質ノー上はレジスト
塗布を均一に行うことが難しいことが判明した。そこで
本発明者らは、ハロゲン化合物プラズマ照射後、更に酸
素などの不活性ガスプラズマ照射をすることで、第1.
第2のレジスト分離が可能でかつ第1のレジストの現像
性が失なわれないことを見い出i〜だ。更に第2のレジ
ストの塗布性が均一に得られることがわかった。これは
レジスト上にフッ素による変質層を形成したあと、第2
の処理として、不活性ガス、特に酸素プラズマにて照射
すると前述の変質層表面が改質つまり元のレジスト組成
に戻るためだと考えられる。
実施例の説明 本発明の実施例を第3図を用いて詳細に説明する。実施
例としてポジ形レジスト、特にポジ形紫外1fl&レジ
スト(以後、ポジUVレジスト)を例にとって説明する
。半導体基板等の基板1上にポジUVレジスト7を厚く
塗布し表面を平坦にし、ソフトベーキングを施こす(第
3図a)。次にポジUVレジスト7にUVVB2全面照
射し感光したσVレジス)7aにする(第3図b)。そ
して更に感光したポジUVレジス)7a表面全面にノ・
ロゲン系ガスプラズマ例えばフッ素系ガスプラズマ9で
照射を行ないポジUVレジスト変質層7bを形成する(
第3図C)。
次に酸素を含むガスあるいは不活性ガスプラズマ10に
てポジUVレジスト変質層7b表面に第2の表面処理を
施こしポジUVレジスト復帰層7Cを形成する(第3図
d)。次に第1層目のポジUVレジスト7と同タイプの
第2のポジUVレジスト11を第1のポジUVレジスト
の復帰層7c上に塗布しベーキングを施こす。この際、
変質層7bが形成されているため、第1.第2のポジU
Vレジスト7.11における第2のポジUVレジスト1
1の塗布時の溶解がなく分離した形で積層形成が可能で
かつ第1の変質層7b上に第2の変質層7Cが形成され
ているため第2のポジUVレジスト11の塗布特性が良
好である(第3図e)。
次にパターンを有したマスク12により光じゃへい部で
あるクロム部12a以外に紫外線を用いて選択的に、第
1.第2のポジUVレジストを照射する(第3図f)。
そして紫外線照射以外の第2のポジUVレジスト部分1
1 A、第1のポジUVレジスト7a 、7b 、7c
を残して現像除去する(第3図q)。これら一連の工程
をえて、レジスト厚を厚く塗布しながらも微細・くター
ンをかつ段差部における寸法変換差を少なくすることが
できる。
このことをもっと詳細に説明する。第4図に単層レジス
ト(ポジ形)の照射特性a1本発明ニ少かるパターン形
成方法によるレジストの照射特性すを示した。第4図a
は、第1の実施例で説明した第1層目のポジUVレジス
トのみの照射特性で第3図aに示すtl を厚くしてい
くと完全に現像しうる露光エネルギETは大きくなる。
次に第4図すは、本発明にかかるパターン形成方法によ
る2層ポジUVレジストの照射特性で第1層、第2層膜
厚(t1+t2)〔第3図参照〕を厚くしても完全に現
像しうる露光エネルギはほとんど変化量がない。つまり
、第1層目のポジUVレジストが感光しているため、選
択性が旨く、感度の低下がないことを証明している。こ
のことはレジスト厚の変動に露光エネルギーが依存しな
いので段差部におけるレジスト厚の変動にもかかわ、ら
ず、パターン幅変動率が少ないということである0本発
明の実施例〔第3図参照〕と第4図の照射特性の結果、
段差切ハターン2上にバターニングしたパターン3は、
従来法によると第5図の点線のごとくなるが、本発明に
よるパターン形成方法を用いると第6図の実線のごとく
寸法変化が少なくなった0いずれの実施例においても第
1.第2のレジストの膜厚条件は、下地である基板の凹
凸の段差量によって定めるべきである。そしてレジスト
の種別に関しても、X線、電子ビーム、イオンビーム。
紫外線、遠紫外線のいずれに関しても本発明を適用でき
ることは明確である。またMlの実施例における説明に
おいて、第3図すの工程とc、dの工程が前後逆になっ
ても本発明は可能であることはいうまでもない。すなわ
ち、工程c、dののちbの工程を実施してもよい。
さらに、本発明である第1.第2の変質層の実施例につ
いて説明する。第1のレジスト例えばAZ1470  
(シッグL/イ社製)を1.0 pro塗布し、第1の
変質層をCF4プラズマにて、2.5torr。
20VV、1分間施こして形成し、第2の変質層を、酸
素プラズマにて1soW、0.5torrで5秒間節こ
し、第2のレジストAZ1470  (シップレイ社製
)を1.0μm塗布したのちの総合膜厚を測定した結果
、1.9μmでほぼ第1.第2のレジストの分離が可能
で更に膜厚の均一性は6係以内と良好であった。
発明の効果 以上のように本発明によると、レジスト厚を厚く塗布す
ることで、段差部の凹凸を軽減することができ、かつそ
の上で段差部におけるパターン幅変動率を減少させ、解
像度、感度の低下がない0またレジスト膜厚が厚いため
耐ドライエツチング特性が良好となる。つまり本発明は
今後の微細化への半導体集積回路の製造に重要な価値を
発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図aは従来の単層レジスト法による段差部ヘパター
ニングした断面図、同bl′i同aの平面図、第2図a
 −eは従来の三層構造レジスト法の工程図、第3図a
〜qは本発明の一実施例にかかるパターン形成方法の工
程図、第4図a、bは従来例と本発明による照射特性図
、第5図は本発明の実施例にかかるパターン平面図であ
る。 1・・・・・・基板、7・・・・・・ホトレジスト、7
a・・・・・・感光したレジスト、7b・・・・・・変
質層、7C・・・・・・復帰層、8・・・・・・フッ素
系ガスプラズマ、9・・・・・・不活性ガスプラズマ。 笛1図 第2図 /         2 第2図 2 (C) ! 3図 第3図 第3図 第4図 雷光工午ルキ゛− 雷光1イルキ“− 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に第1の放射線感応性樹脂を塗布する工程
    と、放射線照射を行ない前記第1の放射線感応性樹脂膜
    を放射線反応させ、前記放射線反応した前記第1の放射
    線感応性樹脂に第1の表面処理をして変質層を形成し、
    前記第1の表面処理を施こして形成した変質層表面に更
    に第2の表面処理を施こす工程と、前記第1.第2の表
    面処理を施した前記第1の放射線感応性樹脂上に、第2
    の放射線感応性樹脂を塗布し、選択的に放射線照射を行
    なう工程と、現像処理によシ前記第1.第2の放射線感
    応性樹脂膜を選択的に除去して放射線感応性樹脂パター
    ンを形成する工程とを備えたことパを特徴とするパター
    ン形成方法。
  2. (2)第1及び第2の放射線感応性樹脂を同一放射線反
    応機構を有するものを用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載のパターン形成方法。
  3. (3)ハロゲン系ガスプラズマによって第1の放射線感
    応性樹脂に第1の表面処理を施こすことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載のパターン形成方法。
  4. (4)酸素、窒素又はアルゴンガスプラズマによって第
    2の表面処理を施こすことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載のパターン形成方法0
JP57194112A 1982-11-04 1982-11-04 パタ−ン形成方法 Granted JPS5984428A (ja)

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JPH035654B2 JPH035654B2 (ja) 1991-01-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006316995A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Eads Space Transportation Gmbh 機械式回転駆動装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006316995A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Eads Space Transportation Gmbh 機械式回転駆動装置

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