JPS61236552A - Mask processing - Google Patents
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.
A 産業上の利用分野
B 開示の概要
C従来の技術
D 発明が解決しようとする問題点
E 問題を解決するための手段
F実施例
F、 レジスト材料の例
F2 本発明の方法の概略
F3 露光の効果(第1.2及び3図)F4 具体的実
施例
G 発明の効果
A、産業上の利用分野
本発明は運搬可能でコンホーマブル(像に忠実)なマス
ク技術に関し、さらに具体的には一つの実施例としてノ
ボラックをベースとする像形成用マスフの不透明度を増
強する方法に関する。他の実施例では本発明はすべて水
溶性塩基で現像可能で、運般可能でコンホーマブルなマ
スクの製造方法に関する。A. Field of industrial application B. Overview of the disclosure C. Prior art D. Problem to be solved by the invention E. Means for solving the problem F. Example F. Example of resist material F.2 Outline of the method of the present invention F3. Effects (Figs. 1.2 and 3) F4 Specific Example G Effects of the Invention A, Industrial Field of Application The present invention relates to transportable and conformable (image-fidelity) mask technology, and more specifically to one Embodiments relate to a method of enhancing the opacity of a novolak-based imaging mask. In another embodiment, the present invention relates to a method of making a portable, conformable mask that is entirely developable with water-soluble bases.
B、開示の概要
本発明のマスク処理方法は、ノボラックをベースとする
マスクの不透明度を増強する。その方法は水溶塩基で現
像可能レジスト層もしくは有機溶剤で現像可能なレジス
ト層のいずれでもよい、240乃至280 nmの範囲
の波長に敏感な深紫外線レジストの下層を基板上に与え
、次にノボラック樹脂をベースとする上部レジスト層を
与え、ノボラック樹脂をベースとする上部レジスト層を
像に従って露光し、次に現像してこれを像形成用マスク
にする。次に約280乃至約310 nmの範囲の波長
を有する放射線に露光し、続いて上記像形成用マスクを
介して240乃至280 nmの波長を含む紫外光で下
のレジスト層な像に従って露光し、下層のレジスト層を
現像して像形成用マスクの像と一致する像を形成する。B. SUMMARY OF THE DISCLOSURE The mask processing method of the present invention enhances the opacity of novolak-based masks. The method involves applying an underlayer of deep UV resist sensitive to wavelengths in the range of 240 to 280 nm on the substrate, which can be either an aqueous base developable resist layer or an organic solvent developable resist layer, and then applying a novolak resin. The novolak resin based upper resist layer is imagewise exposed and then developed to form an imaging mask. then exposing the underlying resist layer to radiation having a wavelength in the range of about 280 to about 310 nm, followed by imagewise exposing the underlying resist layer through the imaging mask to ultraviolet light having a wavelength of 240 to 280 nm; The underlying resist layer is developed to form an image that corresponds to the image on the imaging mask.
基板に水溶性塩基で現像可能な材料の下層を与え、その
上に水溶性塩基で現像可能な材料の上部レジスト層を与
えるならば、全水性の系が得られる。An all-aqueous system is obtained if the substrate is provided with a bottom layer of water-soluble base-developable material and a top resist layer of water-soluble base-developable material thereon.
C0従来技術
運搬可能でコンホーマプルなマスク(PCM)技術は下
の表面の凹凸に敏感でない高いアスペクト(縦横)比の
レジスト像を形成するものとして知られている。この技
術はサブトラクティブ・エッチ及び剥離金属化方法に使
用する。この技術の基本は米国特許第4211834号
に開示しである様に、下の深紫外線(UV)レジストを
深UV光で一様に露光する時にノボラック・レジストの
像をマスクとして使用するものである。PCM技術の重
要な点は、反応性イオン・エツチングを使用しないで表
面の凹凸に敏感でない、ミクロン及びサブ・ミクロン寸
法の高いアスペクト比のレジスト像を形成するための現
在知られている唯一の方法であるという事実である。こ
の技術が望ましいのは、反応性イオン・エツチング過程
が複雑でコストが高く、再現可能な制御を保持するのが
困難であるからである。C0 Prior Art Transportable conformal mask (PCM) technology is known for forming high aspect ratio resist images that are insensitive to underlying surface irregularities. This technique is used in subtractive etch and exfoliation metallization methods. The basis of this technique, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,211,834, is to use an image of the novolac resist as a mask when uniformly exposing the underlying deep ultraviolet (UV) resist with deep UV light. . An important aspect of PCM technology is that it is the only currently known method for forming high aspect ratio resist images of micron and sub-micron dimensions that is insensitive to surface irregularities without the use of reactive ion etching. The fact is that This technique is desirable because reactive ion etching processes are complex, costly, and difficult to maintain reproducible control.
特定の増感剤と混合したノボラック樹脂はレジスト組成
に有用であり、PCM技術に使用されている。これ等の
レジストは米国特許第4078569号に説明しである
様に下層に使用される。この特許には電子線もしくは深
紫外線に感応するレジストが開示されている。ノボラッ
クをベースとするレジストを使用するPCMプロセスの
大きな限界は使用するノボラックをベースとするレジス
トが深UV領域で完全に不透明でない点にある。Novolak resins mixed with certain sensitizers are useful in resist formulations and are used in PCM technology. These resists are used in the underlying layer as described in US Pat. No. 4,078,569. This patent discloses a resist that is sensitive to electron beams or deep ultraviolet light. A major limitation of PCM processes using novolak-based resists is that the novolak-based resists used are not completely opaque in the deep UV region.
従ってこの材料には240−280nmに著しい透過1
窓1が存在する。従ってこの透過窓によってノボラック
をベースとするレジストを透過する光はPCM製造方法
で必要な全体的コントラストを制限する。従って、0.
5μmよりも厚い薄膜を必要とし、これが解像力を制限
する。この結果アスペクト比も減少し、層間の付着にも
悪影響が現われ、深UVレジストの選択がきびしくなる
。PCMの2層レジストを電子ビームで印刷する場合に
は、薄い最上部層が近接効果を減少するので、解像力が
高まり、小さな特徴部の形成が可能になる。Therefore, this material has a significant transmission of 1 at 240-280 nm.
Window 1 exists. The light transmitted through the novolac-based resist by this transmission window therefore limits the overall contrast required in the PCM manufacturing process. Therefore, 0.
Requires thin films thicker than 5 μm, which limits resolution. As a result, the aspect ratio also decreases, and interlayer adhesion is also adversely affected, making it difficult to select deep UV resists. When printing a PCM two-layer resist with an e-beam, a thin top layer reduces proximity effects, increasing resolution and allowing the formation of small features.
このPCM分野の2層レジスト・マスクの欠点を克服す
るために2つの方法が現在使用されている。第1の方法
は深UV投光の波長を注意深(沢過する事によって24
0nmよりも大きな波長を除去するものである。この方
法は240nm以下の波長に感応する深UVレジストに
限定される。Two methods are currently used to overcome this drawback of two-layer resist masks in the PCM field. The first method is to carefully adjust the wavelength of the deep UV light to 24
It removes wavelengths larger than 0 nm. This method is limited to deep UV resists sensitive to wavelengths below 240 nm.
これ等の240 nm以下で感応する深UVレジストは
アクリレート樹脂である。第2の方法は240−280
nmで不透明度を増大する材料をノボラック樹脂に添加
する事である。These deep UV resists sensitive below 240 nm are acrylate resins. The second method is 240-280
The solution is to add materials to the novolac resin that increase the opacity by nm.
240 nm以上の波長なr過して除去するのに誘電体
の鏡ケ使用する方法はいくつかの欠点がある。このr過
技術を使用しても鏡の効率が比較的低いので利用可能な
放射線の大部分が無駄になり、露光時間を増大しな(で
はなうな(なる。さらに誘電体の鏡は高価であり、製造
過程で使用するにはもろすぎる。The use of dielectric mirrors to filter out wavelengths above 240 nm has several drawbacks. Even using this radiation technique, the mirror efficiency is relatively low, so much of the available radiation is wasted, and the exposure time must be increased.Additionally, dielectric mirrors are expensive. Yes, it is too brittle to be used in the manufacturing process.
第2の方法に関連する、240 280 nmの波長を
吸収する材料をノボラック樹脂に加える方法は第1の方
法よりも望ましくない。これ等の追加の材料はレジスト
のりソグラフイの性質を劣化する。それはこの様な添加
剤によってレジスト薄膜の溶解度及び光学的性質が変化
するからである。The second method, which involves adding materials to the novolac resin that absorb wavelengths of 240 to 280 nm, is less desirable than the first method. These additional materials degrade the properties of the resist paste. This is because such additives change the solubility and optical properties of the resist thin film.
これ等の添加剤の一部は又薄膜の製造に使用するレジス
ト溶液の寿命を減少する。Some of these additives also reduce the lifetime of resist solutions used in thin film production.
深UVホトレジスタとしてポリメチル・メタクリレート
(PMMA)を使用し、これを近UVホトレジストとし
てのノボラック・レジストで覆ったPCM技術は例えば
米国特許第4211834号に開示しである様に一般に
知られている。この技法では、PCMレジストを像状に
露光し、次に上のレベルのノボラックの近UVホトレジ
ストを現像する。上のレベルのノボラック近UVホトレ
ジストはPMMAの深UVホトレジストのその後の露光
中にコンホーマルな接触マスクとして働かなげればなら
ないので、現像後に残ったノボラック樹脂の像領域はP
MMAが感応する放射線領域の波長を強く吸収しなけれ
ばならない。これによりノボラックのコンホーマプルな
マスクを介して露光される下のPMMA深UVホトレジ
ストが下の基板上の究極的にホトレジスト・パターンと
なる。PCM technology using polymethyl methacrylate (PMMA) as a deep UV photoresist and covering it with a novolak resist as a near UV photoresist is generally known, as disclosed in, for example, US Pat. No. 4,211,834. In this technique, a PCM resist is imagewise exposed and then an upper level novolak near-UV photoresist is developed. Since the top level novolac near-UV photoresist must act as a conformal contact mask during the subsequent exposure of the PMMA deep UV photoresist, the image areas of novolac resin remaining after development are P
It must strongly absorb wavelengths in the radiation range to which MMA is sensitive. This causes the underlying PMMA deep UV photoresist exposed through the novolac conformal mask to become the ultimate photoresist pattern on the underlying substrate.
マッシュウズ及びウイルモット氏は(1984年3月1
4−15日に米国カリホルニア州のサンタ・クジラで開
かれた5PIE会議光学マイクロリングラフイ■で報告
した論文「アルミニウム・エツチングに使用する単層及
び重層レジスト・パターンの安定化J (Mattew
s and Wi1mott’5tabilizat
ion of Single Layes a
ndmultilayer Re5ist Pet
terns t。Mr. Mashows and Mr. Willmott (March 1, 1984)
A paper presented at the 5PIE Conference on Optical Microlithography held in Santa Whale, California, USA on April 4-15, ``Stabilization of Single-Layer and Multilayer Resist Patterns for Aluminum Etching'' (Matthew
s and Wilmot'5tabilizat
ion of Single Lays a
ndmultilayer Re5ist Pet
terns t.
Alumimun Etc旧ug Enylrom
ent ’ at theSPIE 、Confer
ence;0ptical Microlithog
raphy m、 5anta C1ara、 Ca1
ifornia。Alumimun Etc old ug Enylrom
ent' at theSPIE, Confer
ence;0ptical Microlithog
raphy m, 5anta C1ara, Ca1
ifornia.
march 14 15.1984 ) でPCM技
法の変形及びこの変形が上述のPCM技法の改良である
事を報告している。March 14 15.1984) reported a modification of the PCM technique and that this modification was an improvement on the PCM technique described above.
この変形では、ノボラック・レジストの上層にレジスト
像を現像した後、ただし深UV PMMAレジスト層に
パターンを転写するだめの深UV線に露光する前に、特
定のUV熱処理段階を使用して上層のノボラック園脂を
架橋結合している。このUV熱処理段階は260 nm
乃至520 nm以下の波長のUV線への露光及びUV
露光中の熱処理を含む。続いてこの露光中に使用した熱
処理温度に依存して随意にハード・ベーキングを行う裏
が出来る。In this variation, after developing the resist image on the top layer of novolak resist, but before exposing the top layer to deep UV radiation to transfer the pattern to the deep UV PMMA resist layer, a specific UV heat treatment step is used to develop the top layer. Novolac resin is cross-linked. This UV heat treatment step is 260 nm
Exposure to UV radiation with wavelengths between 520 nm and below and UV
Including heat treatment during exposure. This is followed by optional hard baking depending on the heat treatment temperature used during this exposure.
しかしながら、この様な変形でも所望の性質及び特性の
すべてを有するPCMレジストを与える事は出来ていな
い。さらにこの技術ではPMMAは下層として使用され
、下層の現像に有機溶剤を使用している。UV露光を熱
処理と結合した結果、有機溶剤に不溶な境界層が形成さ
れるので下のPMMA層の有機溶剤の現像の前に不溶の
境界層を除去するためにプラズマ・エツチングの如き、
追加の段階を使用しないとPCM技術を使用する事が出
来な(なる。不溶な境界層を除去する別個の段階を必要
とし、有機溶剤現像段階を要すると云った不利益が残る
。従って使用する処理段階の数が最小で、すべてが水溶
性の現像が使用されるPCM技術の改良が要求される。However, even such modifications have not been able to provide a PCM resist having all of the desired properties and characteristics. Furthermore, in this technique, PMMA is used as a lower layer, and an organic solvent is used to develop the lower layer. The combination of UV exposure with heat treatment results in the formation of a boundary layer that is insoluble in organic solvents, so prior to organic solvent development of the underlying PMMA layer, a method such as plasma etching is used to remove the insoluble boundary layer.
PCM technology cannot be used without the use of additional steps; the disadvantages remain of requiring a separate step to remove the insoluble boundary layer and requiring an organic solvent development step. Improvements in PCM technology are needed where the number of processing steps is minimal and all aqueous development is used.
D0発明が解決しようとする問題点
本発明の目的は従来技術の欠点にかんがみ、ノボラック
・レジストの不透明度を高め、高解像度の像を効果的に
つくることができるようにすることである。D0 PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION In view of the shortcomings of the prior art, it is an object of the present invention to increase the opacity of novolac resists so that high resolution images can be produced effectively.
本発明に従えば、従来の処理中に生じた境界層の残渣を
発生することなく、PCMマスクの解像力が改良される
。In accordance with the present invention, the resolution of PCM masks is improved without the boundary layer residue created during conventional processing.
本発明に従えば、薄い像形成層の使用が可能になるから
、全体的な解像力が増強され、また、水性の現像剤で現
像可能でコストが減少し、有機溶剤の回収の必要性がな
く、環境汚染の問題を避け、作業者の安全性の問題が最
小になるPCM技術が与えられる。In accordance with the present invention, it is possible to use thinner imaging layers, thereby increasing overall resolution, and reducing costs by being developable with aqueous developers and eliminating the need for organic solvent recovery. , a PCM technology is provided that avoids environmental pollution problems and minimizes worker safety issues.
本発明に従えば、PCMの製造に広範囲の異ななるレジ
スト材料が使用出来、PCM中のレジスト像に使用出来
る露光及び放射線により大きな裕度が与えられる。According to the present invention, a wide variety of different resist materials can be used in the manufacture of PCMs, providing greater latitude in the exposure and radiation that can be used for resist images in PCMs.
E0問題点を解決するだめの手段
本発明は、簡単にいえば、上部の層としてノボラック樹
脂を含む2層構造のマスクの露光現像処理において、上
部のノボラック樹脂をベースとするレジスト層を露光現
像した後であって、下側の深UVレジスト層を露光する
前に、上部レジスト層(像形成用レジスト層)の不透明
度を高めるための中間処理を施すものである。Means to Solve the E0 Problem Simply put, the present invention is based on the method of exposing and developing the upper resist layer based on the novolac resin in the exposure and development process of a two-layer mask containing a novolac resin as the upper layer. After that, and before exposing the lower deep UV resist layer, an intermediate treatment is performed to increase the opacity of the upper resist layer (image-forming resist layer).
この不透明度促進用中間処理としては、露光現像した上
部の像形成用レジスト層を約280乃至510 nmの
波長範囲の放射線に露光するか、熱硬化処理をするか、
またはその組合せを使用することができる。しかしなが
ら、下側の深UVレジスト層として、有機溶剤で現像可
能なレジスト層を用いた場合は、上述したように、有機
溶剤に不溶な境界層が発生され、好ましくないので、こ
の場合は、上記の放射線露光が用いられる。下側の深U
Vレジスト層として、水溶性塩基で現像可能なレジスト
層を用いた場合は、紫外線露光に代えて、熱処理を使用
することも可能であるが、最良の結果は紫外線露光によ
って得られる。This opacity-promoting intermediate treatment may include exposing the exposed and developed upper imaging resist layer to radiation in the wavelength range of approximately 280 to 510 nm, or subjecting it to a heat curing treatment.
Or a combination thereof can be used. However, when a resist layer that can be developed with an organic solvent is used as the lower deep UV resist layer, a boundary layer that is insoluble in the organic solvent is generated as described above, which is undesirable. of radiation exposure is used. Lower deep U
If a water-soluble base-developable resist layer is used as the V-resist layer, it is also possible to use heat treatment instead of UV exposure, but the best results are obtained with UV exposure.
本発明において、下部の深UVレジスト層として水溶性
塩基で現像可能なレジスト層を用いた場合は、全体が水
溶性塩基で処理可能なレジスト・マスクが得られる。上
下の層は夫々異なる波長に感度を持つ必要がある。In the present invention, when a resist layer that can be developed with a water-soluble base is used as the lower deep UV resist layer, a resist mask that can be entirely processed with a water-soluble base is obtained. The upper and lower layers must each be sensitive to different wavelengths.
不透明度促進処理として約280乃至約310nmの波
長範囲の露光を用いた好ましい方法の一例を示せば、以
下のとおりである。An example of a preferred method using exposure in the wavelength range of about 280 to about 310 nm as the opacity enhancement treatment is as follows.
(a) 約240乃至約280 nmの範囲の波長に
感応する下側の深UVレジスト層(水溶性塩基又は有機
溶剤で現像可能)の上に、ノボラック樹脂をベースとす
る上側のレジスト層を形成し、(b) 上側のレジス
ト層を像状に露光し、(c) 上側レジスト層を現像
して、これを像形成マスクに変換し、
(d) 約280乃至510 amの範囲の波長を有
する放射線に像形成用マスクを露光し、
(e) この様にして得た像形成用マスクを介して下
側のレジスト層を像に従って約240乃至約280nm
の波長を含むUV光で露光し、
(f))下側レジスト層を現像して像形成用マスクの像
に一致した像を形成する。(a) Forming an upper resist layer based on a novolac resin over a lower deep UV resist layer (developable with water-soluble base or organic solvent) that is sensitive to wavelengths in the range of about 240 to about 280 nm. (b) imagewise exposing the upper resist layer; (c) developing the upper resist layer to convert it into an imaged mask; and (d) having a wavelength in the range of about 280 to 510 am. exposing the imaging mask to radiation; (e) imagewise displacing the underlying resist layer through the imaging mask thus obtained in a range of about 240 to about 280 nm;
(f)) developing the lower resist layer to form an image conforming to the image of the imaging mask;
F、実施例
第1図乃至第3図を参照すると、ノボラック樹脂の24
0乃至280 nmの波長のUV光の露光に対する光吸
収効果が示されている。第1図はノボラック樹脂、第2
図、第3図は更に増感剤(後述する)を含む場合である
。グラフかられかる様に、本発明による280−310
nmの波長のUV露光後の薄膜は300 nm以下の波
長に対して著しく不透明になる、即ち窓が閉ざされる。F. Examples Referring to FIGS. 1 to 3, 24 of the novolak resin
The light absorption effect on exposure to UV light with wavelengths from 0 to 280 nm is shown. Figure 1 is novolak resin, Figure 2
FIG. 3 shows the case where a sensitizer (described later) is further included. As can be seen from the graph, 280-310 according to the present invention
After UV exposure at wavelengths of nm, the thin film becomes significantly opaque, ie windowed, to wavelengths below 300 nm.
F、レジスト材料の例
本発明で使用できる水溶性塩基で現像可能なノボラック
樹脂の適当な例は、例えばフェノールもしくはアルキル
(C,−06) 置換及びハロゲン置換フェノール(
例クレゾール等)、レゾルシノール、ビロガールとアル
デヒドもしくはフォルムアルデヒド、アセトアルデヒド
、アセトン、アクロレイン、ベンズアルデヒド、1.3
.5−トリオキサンの様なアルデヒド前駆物質との縮合
生成物及びヒドロキシ・スチレンの付加重合体等のノボ
ラック樹脂を含む。適当な水溶性塩基で現像可能な樹脂
は約300乃至約100000好ましくは300乃至2
0000の分子量を有するものである。F. Examples of resist materials Suitable examples of water-soluble base-developable novolac resins that can be used in the present invention include, for example, phenol or alkyl (C, -06) substituted and halogen substituted phenols (
e.g. cresol), resorcinol, birogal and aldehyde or formaldehyde, acetaldehyde, acetone, acrolein, benzaldehyde, 1.3
.. Condensation products with aldehyde precursors such as 5-trioxane and novolak resins such as addition polymers of hydroxy styrene. A suitable water-soluble base developable resin has a molecular weight of about 300 to about 100,000, preferably 300 to 2
It has a molecular weight of 0,000.
本発明のこれ等の実施例に使用するノボラックをベース
とする上のレジスト層を形成するのに使用出来るノボラ
ック樹脂の組成は一般に露光用放射線に対する感光度を
増大するため、米国特許第3046118号、第304
/1121号、第3106465号、第3201239
号、第3666473号に開示されている如き例えば2
.3.4−トリヒドロキシベンゾフェノンの1−オキシ
−2−i)7ゾーtフタレン−5−スルホン酸エステル
の如き1.2−ジアゾナフトキノン−5−スルホン酸型
の光増感剤を一般に含んでいる。適切な市販のノボラッ
クをベースとするこの型のUV・ホトレジストはA21
350(アゾプレー) (Azoplate)社販売の
、ノボラック樹脂とジアゾキノン光増感剤より成るレジ
ストの商品名)及びHPR204(フント・ケミカル(
Hunt Chemical )社販売の、ノボラック
樹脂とジアゾキノン光増感剤より成るレジストの商品名
)である。もし望まれるならば本発明ではノボラック樹
脂と他の光増感剤との異なる組合せを使用した他のレジ
ストも使用出来る。例えば第2図の例では米国特許第4
398001号に説明されているポリメチルアリル・エ
ーテル−メチル・ペンテン・スルホン・バイポリマの様
7:cポリオレフィン・スルホン増感剤を含むノボラッ
ク樹脂を使用した。このクラスのノボラック組成の市販
の例はggsooop (日立社から販売されているノ
ボラック樹脂とポリ−2−メチル・ペンタン・スルホン
より成る電子ビーム・レジストの商品名)である。Because the composition of the novolac resins that can be used to form the upper novolak-based resist layer used in these embodiments of the invention generally increases the sensitivity to exposing radiation, U.S. Pat. No. 304
/No. 1121, No. 3106465, No. 3201239
No. 2, for example as disclosed in No. 3,666,473.
.. 3. Generally contains a photosensitizer of the 1,2-diazonaphthoquinone-5-sulfonic acid type, such as 1-oxy-2-i)7zophthalene-5-sulfonic acid ester of 4-trihydroxybenzophenone. . This type of UV photoresist based on a suitable commercially available novolac is A21.
350 (Azoplate) (trade name of a resist consisting of novolak resin and diazoquinone photosensitizer sold by Azoplate) and HPR204 (Hund Chemical (trade name)
This is the trade name of a resist consisting of a novolak resin and a diazoquinone photosensitizer, sold by Hunt Chemical Co., Ltd. Other resists using different combinations of novolac resins and other photosensitizers can also be used in the present invention if desired. For example, in the example shown in Figure 2, U.S. Pat.
A novolak resin containing a 7:c polyolefin sulfone sensitizer was used, such as the polymethylallyl ether-methyl pentene sulfone bipolymer described in No. 398,001. A commercially available example of this class of novolac compositions is ggsooop (trade name for an electron beam resist consisting of novolac resin and poly-2-methyl pentane sulfone sold by Hitachi).
本発明のマスクに用いられる下側の深UVレジスト層と
して使用出来る適切な材料は有機溶剤の現像剤に可溶な
材料及び水溶性塩基の現像剤に可溶な材料である。Suitable materials that can be used as the lower deep UV resist layer used in the masks of the present invention are materials that are soluble in organic solvent developers and materials that are soluble in aqueous base developers.
さらに具体的には、本発明に使用出来る有機溶剤現像剤
で現像可能なレジスト材料の適切な例はポリメチルメタ
クリレート(PMMA )ポリマ、ポリメチルイソプロ
ペニル、ポリ−t−ブチル・メタクリレート及び他のポ
リメタクリレート共重合体を含む。More specifically, suitable examples of organic solvent developer developable resist materials that can be used in the present invention include polymethyl methacrylate (PMMA) polymers, polymethyl isopropenyl, poly-t-butyl methacrylate, and other polymers. Contains methacrylate copolymer.
下側の深UVレジスト層として本発明に使用出来る水溶
性塩基現像剤で現像可能な例示的材料はメチルメタクリ
レート、メタクリル酸及びメタクリル・アンヒドライド
のターポリマの如きメタクリレート・ターポリマ(例え
ば米国特許第6087659号に開示されている)、ポ
リジメチル・グルタイミドの如き脂肪族イミド・ポリマ
、他のアクリル酸ポリマ、ポリメチル・メタクリレート
−メタクリレート酸ポリマ、ポリ−ジメチル・イタコン
酸の如きイタコン酸ポリマ及びポリ(ヒドロオキシスチ
レン)を含む。Exemplary materials developable with aqueous base developers that can be used in the present invention as the underlying deep UV resist layer include methacrylate terpolymers such as terpolymers of methyl methacrylate, methacrylic acid, and methacrylic anhydride (see, e.g., U.S. Pat. No. 6,087,659). (disclosed), aliphatic imide polymers such as polydimethyl glutaimide, other acrylic acid polymers, polymethyl methacrylate-methacrylate acid polymers, itaconic acid polymers such as poly-dimethyl itaconic acid, and poly(hydroxystyrene). including.
必要に応じて、アジド−ポリビニル・フェノール(例え
ば米国特許第4268603、第4148655号等に
開示〕(日立化学(Hi tachiChemical
)社販売のR9300ON及びRE200ON )、
9アゾキノ/・フエノリツクスもしくはノボラック(ア
ゾプレート社のA21350)の如きポジティブ及びネ
ガティブ・レジスト材料が使用出来ろ。If necessary, azide-polyvinyl phenol (for example, disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,268,603, 4,148,655, etc.) (Hitachi Chemical
R9300ON and RE200ON sold by ),
Positive and negative resist materials such as 9Azoquino/Fenoliths or Novolac (A21350 from Azoplate) can be used.
上層のレジスト層を露光する時は、必要に応じて下のレ
ジスト層を例えば染料で染める事が出来る。この染料の
適切な特性は熱的安定性及び上層のレジストを露光する
のに使用するUV光の波長を吸収する能力である。適切
な特定の例はコダック(Kodak )社から販売され
ているクマリン6、クマリン7及びクマリン30の如き
クマリン染料を含む。When exposing the upper resist layer, the lower resist layer can be dyed, for example, with a dye, if necessary. Suitable properties of this dye include thermal stability and the ability to absorb the wavelength of the UV light used to expose the overlying resist. Suitable specific examples include coumarin dyes such as Coumarin 6, Coumarin 7 and Coumarin 30 sold by Kodak.
本発明のすべて水溶性塩基で現像可能7.CP CM製
造方法の実施例で上のレジスト層を形成するのに使用出
来る適切なレジスト材料は増感剤もしくは光活性成分と
組合せて使用出来するポリマ材料である。適切なポリマ
材料はノボラック(剤層、ポリビニル・フェノールをベ
ースとするポリマ、モジくはポリマに光活性成分が添加
されている時に、照射もしくは照射と熱処理の組合せに
よってポリビニル・フェノールに変換出来るポリマかも
選択出来る。これらは約300乃至約500 nmの範
囲の波長に感応する。All of this invention can be developed with water-soluble base7. Suitable resist materials that can be used to form the upper resist layer in embodiments of the CP CM manufacturing method are polymeric materials that can be used in combination with sensitizers or photoactive components. Suitable polymeric materials may be novolacs, polymers based on polyvinyl phenol, or polymers that can be converted to polyvinyl phenol by irradiation or a combination of irradiation and heat treatment when a photoactive component is added to the polymer. These are sensitive to wavelengths in the range of about 300 to about 500 nm.
特定の例はジアゾキノン誘導体で増感したノボラック樹
脂を含む。ポリビニル・フェノール及びビス・アリル・
アジドより成る適切なレジスト材料の例は米国特許第4
268603号に説明されている。アリル・オニウム塩
の光活性成分の存在下で照射及び熱処理に応じてポリビ
ニル・フェノールに変換するポリマの例はポリ(P−タ
ート・ブトキシカルボニルオキシスチレン)、ポリ(タ
ートーフチル・P−ビニルベンゾエート)、ポリ(P−
タート−ブトキシカルボニルオキシ−2−メチルスチレ
ン)、ポリ(タート−ブチルP−イソプロフェニルオキ
シアセテート)及びポリ(タート−ブチル・メタクリレ
ート)の様に例えば米国特許第4491628号に開示
されているものである。Particular examples include novolak resins sensitized with diazoquinone derivatives. Polyvinyl phenol and bis allyl
An example of a suitable resist material comprising an azide is U.S. Pat.
No. 268,603. Examples of polymers that convert to polyvinyl phenol upon irradiation and heat treatment in the presence of photoactive moieties of allyl onium salts are poly(P-tart-butoxycarbonyloxystyrene), poly(tert-butoxycarbonyloxystyrene), poly(tert-phthyl P-vinylbenzoate), Poly (P-
tert-butoxycarbonyloxy-2-methylstyrene), poly(t-butyl P-isoprophenyloxyacetate) and poly(t-butyl methacrylate), such as those disclosed in U.S. Pat. No. 4,491,628. .
本発明のすべて水性現像可能なPCM製造方法の実施例
に使用出来る下層のための適切なレジスト材料は次の群
から選択したポリマ又はその少なく共一部を含むポリマ
である。これらのレジスト材料は約200乃至約500
nmの波長のUVに感応する。Suitable resist materials for the underlayer that can be used in embodiments of the all aqueous developable PCM manufacturing method of the present invention are polymers selected from the following groups, or polymers containing at least a covalent portion thereof: These resist materials range from about 200 to about 500
Sensitive to UV wavelengths of nm.
(1)カルボキシル酸基を含み、照射によってメチル・
メタクリレート、メタクリル酸及びメタクリル・アンヒ
ドライドのターポリマの様な水溶性塩基で現像可能にな
るポリマ。(1) Contains a carboxylic acid group and can be methylated by irradiation.
Polymers that are developable with water-soluble bases, such as terpolymers of methacrylate, methacrylic acid, and methacrylic anhydride.
(2)照射によって無水物が加水分解し、もしくは照射
後、水性の現像剤の存在下で、無水物が加水分解してメ
タクリル・アンヒドライド及びアクリル・アンヒドライ
ドの共重合体の如き酸を与える酸無水物基を含むポリマ
。(2) Acid anhydrides in which the anhydride is hydrolyzed upon irradiation, or after irradiation, in the presence of an aqueous developer, the anhydride is hydrolyzed to yield acids such as methacrylic anhydride and acrylic anhydride copolymers. A polymer containing a chemical group.
(3)照射によってポリグルタルイミド及びポリマレイ
ミドの如き水溶性塩基で現像可能になるイミド基を含む
ポリマ。(3) Polymers containing imide groups that become developable with water-soluble bases such as polyglutarimide and polymaleimide upon irradiation.
(4) 照射によって、米国特許第4491628号
に開示されている様なO−ニトロベンズアルデヒド誘導
体、光フリース転位(Photo−Friesrear
rangement )を生じ得るポリマ及びオニウム
塩−1t−ボッグ系の如きフェノールもしくはヒドロオ
キシ基を発生し得るポリマ。(4) By irradiation, O-nitrobenzaldehyde derivatives as disclosed in U.S. Pat. No. 4,491,628 undergo a Photo-Fries rearrangement.
rangement) and polymers capable of generating phenol or hydroxyl groups, such as onium salt-1t-Bog systems.
本発明の使用に適したポリマの感光度を増強するのに種
々の増感剤を使用出来る。増感剤の使用は多くの場合に
必要でない。それは(4)の群のオニウム塩−1t−プ
ログポリマを除いて、水溶性塩基で現像可能なポリマが
それ自体で感光性であるからである。全水性のレジスト
系として例示した材料の場合も、約280乃至約310
nmの波長の紫外線露光によって上側レジスト層の不
透明度を改善できる。Various sensitizers can be used to enhance the photosensitivity of polymers suitable for use in the present invention. The use of sensitizers is not necessary in many cases. This is because, with the exception of the onium salt-1t-prog polymers of group (4), the water-soluble base-developable polymers are themselves photosensitive. In the case of the materials exemplified as all-aqueous resist systems, the range is about 280 to about 310.
The opacity of the upper resist layer can be improved by exposure to ultraviolet light at nm wavelength.
F2本発明の方法の概略
上述の材料を使用して本発明の実施例に使用出来るマス
ク材料を容易に調製出来る。F2 Overview of the Method of the Invention Using the materials described above, mask materials that can be used in embodiments of the invention can be easily prepared.
具体的には、酸化ケイ素のウェハの如き基板を先ずスピ
ン・コーティングの如き通常の被覆技法を使用して、下
のレジスト層のためのレジスト材料の一様な層で約06
5乃至約5μm1好ましくは1乃至6μmの厚さに被覆
して乾燥した。これに続き下のレジスト層を約0.3乃
至約1.5μm1好ましくは0.5乃至1.0μmの厚
さの上層材料のためのレジスト層で被覆した。上部レジ
スト層を被覆するための適切な技法はスピン・コーテン
グ及びその後の乾燥である。Specifically, a substrate, such as a silicon oxide wafer, is first coated with a uniform layer of resist material for the underlying resist layer using conventional coating techniques such as spin coating.
It is coated to a thickness of 5 to about 5 μm, preferably 1 to 6 μm, and dried. This was followed by coating the lower resist layer with a resist layer for the upper layer material having a thickness of about 0.3 to about 1.5 μm, preferably 0.5 to 1.0 μm. A suitable technique for applying the top resist layer is spin coating and subsequent drying.
本発明のマスク材料が形成された後、この材料を、クロ
ム被覆ガラス・マスクを像として使用して上側レジスト
層が敏感な放射線に対し像状に露光した。この露光に使
用する放射線の適当な波長は約500 nmから約45
0 nm以下、好ましくは350 nmから440 n
m迄の範囲である。この範囲の波長の露光に使用出来る
適切な放射線源は水銀灯、水銀−キセノン灯等を含む。After the mask material of the present invention was formed, it was imagewise exposed to radiation to which the upper resist layer was sensitive using a chromium-coated glass mask as an image. The appropriate wavelength of the radiation used for this exposure is about 500 nm to about 45 nm.
0 nm or less, preferably 350 nm to 440 nm
The range is up to m. Suitable radiation sources that can be used for exposure to wavelengths in this range include mercury vapor lamps, mercury-xenon lamps, and the like.
これに代って、上層は電子ビーム放射線もしくはX線で
像状に露光する皇が出来る。上のレジスト層及び下のレ
ジスト層の放射線に対する感光度が異なる場合には、こ
の露光段階で電子ビームもしくはX線を使用する事が好
ましい。Alternatively, the upper layer can be imagewise exposed to electron beam radiation or X-rays. If the upper and lower resist layers have different sensitivities to radiation, it is preferred to use electron beams or X-rays in this exposure step.
レジスト上層の露光の後に、マスク材料をPHが約12
乃至約13を有する水溶性塩基現像剤で現像する。本発
明に使用出来る水溶性塩基現像剤の適当な例は水酸化カ
リウム、水酸化ナトリウム、水酸化テトラメチル・アン
モニウム、ケイ酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等であ
る。これ等の現像剤はアゾプレート(Azoplate
)社からAZデベロッパとして、又シップレイ(5h
iplay )社からマイクロボリット(Microp
orit) 2401として市販されている。露光の結
果、上のレジスト層の露光領域は水溶性塩基現像剤に溶
解可能になり、現像剤と接触する事によって、除去され
、これ等の除去した領域の下のレジスト層を露出する。After exposing the upper resist layer, the mask material is adjusted to a pH of approximately 12.
Develop with an aqueous base developer having a molecular weight of from about 13 to about 13. Suitable examples of water-soluble base developers that can be used in the present invention include potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethyl ammonium hydroxide, sodium silicate, sodium phosphate, and the like. These developers are Azoplate (Azoplate).
) as an AZ developer, and Shipley (5h
iplay) from Microborit (Microp)
orit) 2401. As a result of the exposure, the exposed areas of the upper resist layer become soluble in the aqueous base developer and are removed by contact with the developer, exposing the resist layer below these removed areas.
当然、この現像で除去される領域は上のレジスト層がポ
ジティブ・レジストであるか、ネガティブ・レジストで
あるかに依存する。Naturally, the area removed by this development depends on whether the overlying resist layer is a positive resist or a negative resist.
上のレジスト層のこの露光及び現象の結果として、原レ
ジスト像に対応するマスク像が上層中に形成され、上層
の下に存在する下のレジスト層のためのマスクとなる。As a result of this exposure and development of the upper resist layer, a mask image corresponding to the original resist image is formed in the upper layer and serves as a mask for the underlying resist layer underlying the upper layer.
次の段階、即ち下層をマスクするための上層中に形成さ
れるレジスト像の深UV放射線に対する不透明度を増強
する事が望まれている段階、例えば薄い(例えば厚さ約
1μm以下の)ノボラックをベースとする最上部のレジ
スト層を使用する段階で、結果の像マスクを約20°C
乃至約2006C間の温度で、約280乃至320 n
m、好ましくは280乃至310 nmの波長を有する
放射線に露光する。例えば、全面露光が使用される。こ
の波長範囲の放射線を与える適切な源は水銀−キセノン
灯、水銀灯である。この露光によって上部レジスト層の
残った像領域は深UV線に対して、即ち深UV放射線領
域の放射線に対して不透明になることが判明した。この
露光段階のための適切な露光量は約1乃至約20、好ま
しくは5乃至20ジユ一ル/Cm である。In the next step, i.e. when it is desired to enhance the opacity to deep UV radiation of the resist image formed in the upper layer for masking the lower layer, e.g. a thin (e.g. less than about 1 μm thick) novolak is applied. At the step of using the top resist layer as a base, the resulting image mask is heated to approximately 20°C.
from about 280 to 320 n at a temperature between about 2006C and about 2006C.
m, preferably to radiation having a wavelength of 280 to 310 nm. For example, a full surface exposure is used. A suitable source for providing radiation in this wavelength range is a mercury-xenon lamp, a mercury vapor lamp. It has been found that this exposure renders the remaining image areas of the upper resist layer opaque to deep UV radiation, ie to radiation in the deep UV radiation region. A suitable exposure dose for this exposure step is from about 1 to about 20, preferably from 5 to 20 joules/cm2.
上述の如く不透明にする目的のための最初の露光段階、
即ち約280乃至310の放射線に露光した後、第2の
像露光段階が行われる。この露光に適した放射線は下層
のレジスト層が感応する放射線である。例えば下のレジ
スト層が深UVレジスト層である場合、この露光のだめ
の放射線の適切な波長は約200乃至約280 nm好
ましくは200乃至240 nmの範囲にある。この範
囲の波長を有する適切な放射線源は水銀アーク灯等を含
む。an initial exposure step for the purpose of opacity as described above;
That is, after approximately 280 to 310 radiation exposures, a second imagewise exposure step is performed. The radiation suitable for this exposure is the radiation to which the underlying resist layer is sensitive. For example, if the underlying resist layer is a deep UV resist layer, a suitable wavelength for the exposing radiation is in the range of about 200 to about 280 nm, preferably 200 to 240 nm. Suitable radiation sources with wavelengths in this range include mercury arc lamps and the like.
この露光の結果、下のレジスト層は現像剤中で現像可能
になる。下のレジスト層が水溶性塩基現像剤で現像可能
な場合の適切な水溶性塩基現像剤はPHが12.5乃至
16.5を有するものである。使用出来る例示的な水溶
性塩基現像剤は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水
酸化テトラメチルアンモニウム、す/酸ナトリウム及び
ケイ酸ナトリウムの水溶液を含む。この現像に適した適
切な時間及び温度は夫々約1分乃至約10分、約10°
C乃至25°Cである。下のレジスト層が有機溶剤で現
像可能である場合には、使用するに適した現像剤はこの
分野で通常使用しているものを含む。この現像のための
適切な時間及び温度は夫々約10秒乃至約2分及び約1
0’C乃至約25°Cである。As a result of this exposure, the underlying resist layer becomes developable in a developer. When the underlying resist layer is developable with a water-soluble base developer, suitable water-soluble base developers are those having a pH of 12.5 to 16.5. Exemplary water-soluble base developers that can be used include aqueous solutions of sodium hydroxide, potassium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, sodium chloride/silicate, and sodium silicate. Appropriate times and temperatures for this development are about 1 minute to about 10 minutes and about 10 degrees Celsius, respectively.
C to 25°C. If the underlying resist layer is developable with an organic solvent, suitable developers for use include those commonly used in the art. Suitable times and temperatures for this development are about 10 seconds to about 2 minutes and about 1 minute, respectively.
0'C to about 25°C.
上述の処理の結果、基板上にマスクが形成される。As a result of the above-described processing, a mask is formed on the substrate.
F3露光の効果
図面を参照するに、例えば上のレジスト層としてノボラ
ック樹脂を使用した場合に、深UV PCM技術を使
用した本発明の方法の実施例で達成される不透明度(吸
収率E)の改良が示されている。Effect of F3 Exposure Referring to the drawings, the opacity (absorption E) achieved in an embodiment of the method of the invention using deep UV PCM technology, for example when using a novolac resin as the upper resist layer, is shown. Improvements are shown.
第1図のデータは低電力灯(250W)を使用し、5乃
至50分程度のかなり長い露光時間をかげて得た。しか
しながら、より高い電力の灯設計のものを使用すると、
処理時間は略1/10程度減少出来る。処理時間を減少
するだめの高速露光装置は入手可能である。The data in FIG. 1 was obtained using a low power lamp (250 W) with fairly long exposure times, on the order of 5 to 50 minutes. However, using higher power lamp designs;
The processing time can be reduced by about 1/10. High speed exposure equipment is available which reduces processing time.
第2図はノボラック−ポリオレフィン・スルホン増感剤
のレジストを使用して同様の変化が熱的に誘導出来る事
を示している。従ってUV露光に代えて熱処理を使用し
うるが、UV露光と熱処理を組合せれば処理時間をさら
に減少出来る。Figure 2 shows that a similar change can be induced thermally using a novolac-polyolefin sulfone sensitized resist. Therefore, heat treatment can be used instead of UV exposure, but the treatment time can be further reduced by combining UV exposure and heat treatment.
第6図はノボラック樹脂(即ち分子−Ii6000のク
レゾール−フォルムアルデヒド縮合体)及びジアゾ化ナ
フトキノン光増感剤より成るレジストの薄膜(0,5μ
m)に対する本発明の方法の効果を示す。FIG. 6 shows a thin film of resist (0.5μ
Figure 3 shows the effect of the method of the invention on m).
マスクとして0.5μmの厚さの第3図で用いたノボラ
ック・レジストを用い、これを処理した場合(この中間
処理は280 nm以下の波長を除去するためのフィル
タを使用して、300nmの波長で60mW/cm
の放射量ヲ与える高強度UV源で約3分間行った)及び
非処理の場合の各々について、アクリル・ターポリマ(
メチルメタクリレート、メタクリル・アンヒドライド及
びメタクリル酸のそル比7015:15の三元共電全体
)より成る深UVレジストを200乃至280μmの波
長の放射線で露光した(米国特許第4087569号参
照)。この露光の結果のコントラスト?:2−エトキシ
メタノールより成る現像剤中の薄膜のマスク及び非マス
ク部分の溶解率を測定する事によって測定した。280
乃至310nmの波長の放射線で中間処理したマスクを
使用したサンプルは非処理サンプルと比較して32俤の
コントラスト(露光部と非露光部の溶解間の比ンの増大
を示した。第1図<41A脂)、第2図(樹脂及びポリ
オレフィン・スルホン増感剤)及び第6図(樹脂及びナ
フトキノン・ジアジド増感剤)はこの効果が樹脂の性質
の結果であり、すべてのノボラック類似のレジスト系に
ついて一般に云えると考えられる。When processing the novolak resist used in Figure 3 with a thickness of 0.5 μm as a mask (this intermediate processing uses a filter to remove wavelengths below 280 nm, at 60mW/cm
of acrylic terpolymer (conducted for approximately 3 minutes with a high-intensity UV source providing a radiation dose of
A deep UV resist consisting of methyl methacrylate, methacrylic anhydride and methacrylic acid in a 7015:15 ratio was exposed to radiation at wavelengths between 200 and 280 μm (see US Pat. No. 4,087,569). The resulting contrast of this exposure? : Measured by measuring the dissolution rate of the mask and non-mask portions of the thin film in a developer made of 2-ethoxymethanol. 280
Samples using masks that were intermediately treated with radiation at wavelengths between 310 nm and 310 nm showed an increase in contrast (ratio between exposed and unexposed areas dissolution) of 32 bands compared to untreated samples. 41A Resin), Figure 2 (Resin and Polyolefin Sulfone Sensitizer) and Figure 6 (Resin and Naphthoquinone Diazide Sensitizer) show that this effect is a result of the properties of the resin and that all Novolac-like resist systems It is thought that this can be said in general.
本発明の上述の実施例を実施する時は、ノボラック・レ
ジストの深UV線に対するマスク能力が改良される。こ
の改良はレジストのリングラフィ上の性能を変更しない
で生ずる。この技術はノボラック上層レジストを使用す
る深UV PCM製造方法の全面露光段階中に使用す
る高価で、非効率的な誘電体績の必要をなくす。When implementing the above-described embodiments of the invention, the deep UV masking ability of the novolac resist is improved. This improvement occurs without changing the phosphorographic performance of the resist. This technique eliminates the need for expensive and inefficient dielectric materials used during the full exposure step of deep UV PCM fabrication methods using novolak overlayer resists.
本発明の実施例は本明細書に開示した例及び材料に特定
されているが、不透明化はそれ自体で約240乃至約2
80 nm間の波長に感応する下側レジスト層の露光の
ためのマスクとしてノボラツツク・レジストを使用する
任意のPCM技法に適用可能である。Although embodiments of the present invention are specific to the examples and materials disclosed herein, the opacification by itself ranges from about 240 to about 2
It is applicable to any PCM technique that uses a novolak resist as a mask for exposure of an underlying resist layer sensitive to wavelengths between 80 nm.
上のレジスト層としてノボラック樹脂を使用し、下のレ
ジスト層がポリメチル・メタクリレートの様な有機溶剤
で現像可能なレジスト層である場合には、約240乃至
280 nmの波長を含む放射線に像状に露光した後、
レジスト材料を例えばソフト・ベーキングもしくはハー
ド・ベーキングの如き熱処理といった追加の段階によっ
て材料を処理する事なく有機溶剤で現像される。これに
よって高い解像力のサブミクロン像が得られる。従って
介在する熱処理は使用されない。それは従来技術で開示
されている熱処理をこの段階で使用すると中間層の残漬
物が発生して解像力を劣化する事がわかっているからで
ある。When a novolac resin is used as the upper resist layer and the lower resist layer is an organic solvent developable resist layer such as polymethyl methacrylate, it is imagewise sensitive to radiation having wavelengths of about 240 to 280 nm. After exposure,
The resist material is developed with organic solvents without treating the material by additional steps such as thermal treatments such as soft baking or hard baking. This allows a submicron image with high resolution to be obtained. Therefore no intervening heat treatment is used. This is because it is known that if the heat treatment disclosed in the prior art is used at this stage, residual matter will be generated in the intermediate layer and the resolution will be deteriorated.
上側レジスト層にノボラックを使用し、下のレジスト層
が水溶性塩基で現像可能なレジスト層である時には、材
料は熱処理の如き追加の処理を行う事な(、直ちに現像
出来るが、もし必要ならば像に従って露光した結像用材
料に100°C乃至約200°Cの温度、好ましくは1
20乃至150°Cの温度で、約1乃至10分、好まし
くは5乃至10分間ベーキング熱処理を施す事が出来る
。不透明化のための全面UV露光硬化に代って、熱処理
と組合せて中間のプラズマ硬化処理を使用することも出
来る。この処理は米国特許g4187331号、198
1年刊ジャーナル・オプ・バキウム・サイエンス・アン
ド・テクノロジー(J、Vac。When a novolac is used for the upper resist layer and the lower resist layer is a water-soluble base developable resist layer, the material does not require additional processing such as heat treatment (it can be developed immediately, but if necessary The imagewise exposed imaging material is subjected to a temperature of 100°C to about 200°C, preferably 1
Baking heat treatment can be performed at a temperature of 20 to 150°C for about 1 to 10 minutes, preferably 5 to 10 minutes. Instead of full UV exposure curing for opacification, an intermediate plasma curing process can also be used in combination with a heat treatment. This process is described in U.S. Patent No. g4187331, 198
1st Annual Journal of Vacium Science and Technology (J, Vac.
Set、&Teeh、)19:1127のジエイ・モー
ラン(J、 Moran )及びジー・ティラー(G、
Taylor)の論文に開示されているようにレジスト
層のプラズマ硬化処理として知られているものである。Set, & Teeh, ) 19:1127 J. Moran (J, Moran) and G. Tiller (G.
This is known as a plasma hardening treatment of a resist layer, as disclosed in a paper by John Taylor.
プラズマ硬化技法については米国特許第4187331
号、米国特許第4253388号も参照されたい。マス
ク層は代表的には厚さが1.0ミクロンもしくはそれ以
下であるので、本発明の実施例にとっては、文献に報告
されている硬化方法よりもプラズマ硬化の方法がより有
効である。U.S. Pat. No. 4,187,331 for plasma curing techniques
See also US Pat. No. 4,253,388. Because the mask layer is typically 1.0 microns or less thick, plasma curing methods are more effective for embodiments of the present invention than curing methods reported in the literature.
F4具体的実施例
以下の説明ですべての部、百分率、比等はすべて特に断
わらない限り重量を単位とするものとする。F4 Specific Examples In the following description, all parts, percentages, ratios, etc. are by weight unless otherwise specified.
実施例1
厚さ5000^の熱的に成長した酸化物層を有するSi
ウェルをアクリル−・ターポリマ・レジスト(メチル・
メタクリレート、メタクリレート・アンヒドライド及び
メタクリル酸のモル比70:15:15 の三元共重合
体)の1.7μmの層で覆い、次にジアゾキノン−ノボ
ラック・ホトレジストの0.5 nmの層で覆い、80
6Cで30分間からベーキングした。上の層のレジス1
−GCA60DOステップ・アンド・レピート・カメラ
(OCA株式会社から市販されている)を使用して露光
する事によってパターン化した。その後このレジストを
0.2Nのに、OHの水溶液中で1.5分間23°Cの
温度で現像した。このパターン・マスキング層の280
310nmの波長のUV処理は280nmのカットオ
フ・フィルタを備えたマイクロライド(Microli
te)100m (フュージョン・セミコンダクタ・
システム社(Fus ion Semiconduct
orSystems Inc、)より販売されている
)を使用して遂行した。このUV処理時間は800秒で
ある。Example 1 Si with a thermally grown oxide layer 5000^ thick
Fill the wells with acrylic terpolymer resist (methyl
terpolymer of methacrylate, methacrylate anhydride and methacrylic acid in a molar ratio of 70:15:15), followed by a 0.5 nm layer of diazoquinone-novolak photoresist,
Bake at 6C for 30 minutes. Upper layer Regis 1
- Patterned by exposure using a GCA60DO step-and-repeat camera (commercially available from OCA Corporation). The resist was then developed in a 0.2N aqueous solution of OH for 1.5 minutes at a temperature of 23°C. 280 of this pattern masking layer
UV treatment at a wavelength of 310 nm was carried out using a Microlide with a 280 nm cutoff filter.
te) 100m (Fusion Semiconductor
Fusion Semiconductor
orSystems Inc.). This UV treatment time is 800 seconds.
これに続き、下の深UVレジストヲ上述のカメラを使用
して2[]0乃至240 nmの波長の光に露光し、水
酸化テトラメチルアンモニウムの希釈溶液約1重量%)
中で現像した。良好な品質のサブミクロン(0,8ミク
ロン)の像が得られた。Following this, the underlying deep UV resist was exposed to light at wavelengths between 2[]0 and 240 nm using the camera described above and exposed to a dilute solution of tetramethylammonium hydroxide (approximately 1% by weight).
I developed it inside. Submicron (0.8 micron) images of good quality were obtained.
比較例1
280乃至310 nmのUV露光処理を使用しない点
を除き実施例1と同様に処理した同じSiウェハの場合
には解像力は約1,2もしくは1.1μmに制限された
。1ミクロンの像はほとんどなく、サブミクロンの像は
得られなかった。Comparative Example 1 For the same Si wafer processed as in Example 1, except without using the 280-310 nm UV exposure process, resolution was limited to about 1, 2 or 1.1 μm. There were almost no 1 micron images, and no submicron images were obtained.
実施例2
実施例1で示した様に5000入の厚さの熱的に成長し
た酸化物層を有するSiウエノY1.7μmのアクリル
・ターポリマで被覆し、200°Cでベーキング処理し
た。この各々のウエノ・の層を実施例1の如きジアゾキ
ノン/ノボラック・ホトレジスト層で被覆した。ノボラ
ック・ホトレジスト層をカスバ(Kasper) 接点
整列器(NUV )を使用して75mJ/cm2の露光
量で像に従って露光し0、20 NのKOH水性現像剤
で現像した。Example 2 A Si Ueno Y 1.7 μm acrylic terpolymer with a thermally grown oxide layer of 5000 μm thickness was coated as described in Example 1 and baked at 200°C. Each layer of urethane was coated with a layer of diazoquinone/novolac photoresist as in Example 1. The novolak photoresist layer was imagewise exposed using a Kasper contact aligner (NUV) at a dose of 75 mJ/cm2 and developed in a 0.20 N KOH aqueous developer.
次に、パターン化した現像ノボラック・レジスト層ケ有
するウェハ’Y280nmのカットオフ・フィルタを備
えたろOU nmの光源(オプティカル・アツシエーツ
社(0ptical As5ciates、 Inc、
)製)を使用して300 nmの放射線(35mw/a
m2)に600秒間露光し、240 280nm領域に
対してノボラック樹脂像を不透明にした。The wafer with a patterned developed novolak resist layer was then exposed to a 280 nm light source (Optical Associates, Inc.) with a 280 nm cutoff filter.
) using 300 nm radiation (35 mw/a
m2) for 600 seconds to render the novolak resin image opaque to the 240-280 nm region.
この様にして得た一方のウェハな150’Cで10分間
熱的に処理し、他方のウエノ・を、同様に熱処理した後
更に180°Cで5分間熱処理した。One of the wafers thus obtained was thermally treated at 150°C for 10 minutes, and the other wafer was similarly heat-treated and then further heat-treated at 180°C for 5 minutes.
その後、下のレジスト層を、パターン化した上のノボラ
ック・レジストを通して、230nmの誘電体Q?!、
’を使用したマイクロライド(Microlite)1
00m放射線源を使用して1500mJ/ Cm2の露
光量で200乃至250 nmの波長に露光した。次に
この様にして得たサンプルの各々のアクリル・ターポリ
マ・レジスト層を0.52Nの水酸化テトラメチル・ア
ンモニウムの1 : 1.15 (体積比)希釈溶液
(アライド・コーポレーション(AlliedCorp
oration ) によって製造されているアキュリ
ス(Acculith)LMI600)で現像した。中
間層残渣物のない鮮明な像が各々に得られた。The bottom resist layer is then passed through the patterned top novolac resist to a 230 nm dielectric Q? ! ,
Microlite 1 using '
Exposure was performed using a 00m radiation source at a wavelength of 200-250 nm with an exposure dose of 1500 mJ/Cm2. The acrylic terpolymer resist layer of each of the samples thus obtained was then diluted with a 1:1.15 (by volume) solution of 0.52N tetramethyl ammonium hydroxide (Allied Corp.
Developed with Acculith LMI600 manufactured by Oration). Clear images with no interlayer residue were obtained in each case.
上述の結果は、ノボラック樹脂レジストのUV光に対す
る不透明度の改良のためにUV露光とこれに続く熱処理
と火組合せた場合は、下のアクリル・ターポリマ・レジ
スト層が鮮明に現像出来、非汚染性の水溶性塩基現像剤
による下側のアクリル・ターポリマ深UVレジスト層の
現像によって境界部の残液物がきれいに除去される事を
示している。The above results show that when UV exposure is combined with subsequent heat treatment to improve the opacity of the novolac resin resist to UV light, the underlying acrylic terpolymer resist layer can be developed clearly and is non-staining. The results show that residual liquid at the boundary can be clearly removed by developing the lower acrylic terpolymer deep UV resist layer with a water-soluble base developer.
比較例2
Siウェハに、下のレジスト層としてアクリル・ターポ
リマ・レジスト層の代わりに、ポリメチル・メタクリレ
−)(PMMA)レジスト層を使用し、PMMAを16
0°Cで30分加熱し、その後上部・のジアゾキノン−
ノボラック・レジスト層を被覆した。次にSiウニへの
各々の上のノボラック・レジスト層を実施例2に説明し
た如(像状に露光して現像した。Comparative Example 2 A polymethyl methacrylate (PMMA) resist layer was used on the Si wafer instead of the acrylic terpolymer resist layer as the lower resist layer, and PMMA was
Heat at 0°C for 30 minutes, then remove the diazoquinone from the top.
A layer of novolak resist was applied. A layer of novolac resist on each of the Si substrates was then imagewise exposed and developed as described in Example 2.
この様に現像した一つの31ウエハ(サンプル1)を1
50°Cで10分間熱的に処理し、第2の31ウエハ(
サンプル2)を150°Cで10分間、続いて180”
Cで5分間熱的に処理した。One 31 wafer (sample 1) developed in this way was
A second 31 wafer (
Sample 2) at 150°C for 10 minutes, followed by 180”
Thermal treatment was performed at C for 5 minutes.
次に下のPMMAレジスト層を実施例2で説明した様に
パターン化したノボラック樹脂を介して、マイクロライ
ド(Microlite) 100m放射線源を使用
し、1500mJ/am の露光量、260nmの波
長で露光した。The underlying PMMA resist layer was then exposed through the patterned novolac resin as described in Example 2 using a Microlite 100m radiation source at a dose of 1500 mJ/am and a wavelength of 260 nm. .
サンプル1のこの様に露光したPMMAレジスト層を7
5秒にわたってメチル・イソブチル・ケトン(MIBK
)中で現像してPMMAの露光領域を除去した。しかし
ながら、PMMA層とノボラック層間の像領域には境界
残漬物が残った。The PMMA resist layer of sample 1 exposed in this way was
Methyl isobutyl ketone (MIBK) for 5 seconds
) to remove the exposed areas of PMMA. However, boundary residue remained in the image area between the PMMA layer and the novolac layer.
MIBKでさらに25秒現像(7ても境界の残漬物は除
去出来なかった。イングロビル・アルコール(IPA)
を洗浄液として使用しても境界残渣物を除去出来ない事
がわかった。Developed with MIBK for another 25 seconds (residues on the border could not be removed even with 7. Inglobil Alcohol (IPA)
It was found that the boundary residue could not be removed even if it was used as a cleaning solution.
サンプル2についても、上述の様に露光したPMMAレ
ジスト層を90秒MIBK中で現像してPMMAを除去
したが、依然極端に高レベルの境界残漬物が残った。For Sample 2, the exposed PMMA resist layer was also developed as described above in MIBK for 90 seconds to remove the PMMA, but extremely high levels of boundary residue still remained.
実施例6
比較例2で説明したのと同じレジストで被覆したsiウ
ェハを調製し、比較例2の最初の像状の露光/現像段階
の後の熱処理を行わないで比較例2の手順に従った。2
80乃至310 nmのUV露光処理を行ない、第2の
像状の露光段階後に、P M M Aの現像′lfMI
BK中で90分間行い、境界残漬物のない鮮明な像を得
た。ノボラック・レジスト層のパターンは除去されず、
覆ったまま残されたが、若干の像の変形が生じた。Example 6 A Si wafer coated with the same resist as described in Comparative Example 2 was prepared and the procedure of Comparative Example 2 was followed without heat treatment after the initial imagewise exposure/development step of Comparative Example 2. Ta. 2
After the second imagewise exposure step, a UV exposure process of 80 to 310 nm is carried out, followed by the development of PMMA'lfMI.
The test was carried out in BK for 90 minutes, and a clear image with no border residue was obtained. Novolak resist layer pattern is not removed;
It was left covered, but some deformation of the image occurred.
MI BKに代ってアセトン、イングロビル・アルコー
ル及び水(60:40:3容量部)の混合溶媒を使用し
た点を除きこの実施例の上述の手順を使用した場合には
、ノボラック・レジスト層のバターが除去され、PMM
Aレジスト中に境界の残漬物のない像を得る事が出来た
。If the procedure described above for this example was used, except that a mixed solvent of acetone, inglovil alcohol, and water (60:40:3 parts by volume) was used in place of MI BK, the novolak resist layer Butter removed and PMM
It was possible to obtain an image with no boundary residue in the A resist.
G1発明の効果
本発明に従えば、サブミクロンの高解像度を実現でき、
PCM技法を使用する製造技術を大巾に改良出来る。Effects of the G1 Invention According to the present invention, submicron high resolution can be achieved,
Manufacturing techniques using PCM techniques can be significantly improved.
第1図は照射時間を変えた時のノボラック樹脂の吸収率
と波長の関係を示すたグラフである。第2図はノボラッ
ク樹脂及びポリオレフィン・スルホン増感剤より成るレ
ジストの吸収率と波長の関係を示すグラフである。第6
図はノボラック樹脂及びジアゾキノン増感剤より成るノ
ボラック・ホトレジストの吸収率対波長の関係を示した
グラフである。
出願人 インター+7町九ヤ・ビレネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人 弁理士 山 本
仁 朗(外1名)
本発明の効果
第1図
λ(−w)
第2図FIG. 1 is a graph showing the relationship between the absorption rate of novolak resin and wavelength when the irradiation time is changed. FIG. 2 is a graph showing the relationship between absorption rate and wavelength of a resist made of a novolac resin and a polyolefin sulfone sensitizer. 6th
The figure is a graph of absorption versus wavelength for a novolac photoresist comprising a novolac resin and a diazoquinone sensitizer. Applicant Inter + 7 Town Kuya Birenes Machines Corporation Agent Patent Attorney Yamamoto
Jin Rou (1 other person) Effects of the present invention Figure 1 λ (-w) Figure 2
Claims (1)
に感応する水溶性塩基又は有機溶剤で現像可能な下側レ
ジスト層及びノボラック樹脂をベースとする上側レジス
ト層を形成し、 (b)上記上側レジスト層を像状に露光し、 (c)上記上側レジスト層を現像してこれを像形成用マ
スクに変換し、 (d)有機溶剤で現像可能な下側レジスト層の使用に対
して熱処理を用いないことを条件として、約280乃至
約310nmの波長の紫外線に対する露光及び熱処理の
少なくとも一方の処理を上記像形成用マスクに施し、 (e)上記像形成用マスクを介して上記下側レジスト層
を約240乃至280nmの波長を含む紫外線に露光し
、 (f)上記下側レジスト層を現像して、上記像形成用マ
スクの像と一致する像を形成する、 ことを含むマスク処理方法Scope of Claims: (a) Forming on a substrate a lower resist layer that is sensitive to ultraviolet light with a wavelength of about 240 to about 280 nm and is developable with a water-soluble base or an organic solvent, and an upper resist layer based on a novolac resin. (b) imagewise exposing said upper resist layer; (c) developing said upper resist layer to convert it into an imaging mask; and (d) forming a lower resist layer developable with an organic solvent. (e) subjecting the imaging mask to at least one of exposure to ultraviolet light having a wavelength of about 280 to about 310 nm and heat treatment, provided that no heat treatment is used for use; (f) developing the lower resist layer to form an image that corresponds to the image on the imaging mask; Mask processing method including
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US72162985A | 1985-04-10 | 1985-04-10 | |
| US721629 | 1985-04-10 | ||
| US791867 | 1991-11-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236552A true JPS61236552A (en) | 1986-10-21 |
| JPH0154691B2 JPH0154691B2 (en) | 1989-11-20 |
Family
ID=24898682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61051604A Granted JPS61236552A (en) | 1985-04-10 | 1986-03-11 | Mask processing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236552A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185545A (en) * | 1988-01-18 | 1989-07-25 | Matsushita Electron Corp | Resist pattern forming method |
| JPH02183255A (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pattern forming method |
-
1986
- 1986-03-11 JP JP61051604A patent/JPS61236552A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01185545A (en) * | 1988-01-18 | 1989-07-25 | Matsushita Electron Corp | Resist pattern forming method |
| JPH02183255A (en) * | 1989-01-10 | 1990-07-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | Pattern forming method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0154691B2 (en) | 1989-11-20 |
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