DE3853305T2 - Verfahren zur Herstellung von feinsten Strukturen in Lacken durch Elektronen- oder Röntgenstrahllithographie. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von feinsten Strukturen in Lacken durch Elektronen- oder Röntgenstrahllithographie.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines feinen Resistmusters auf einem Halbleitersubstrat. Insbesondere betrifft sie eine Lithographietechnik, die einen Elektronenstrahl oder Röntgenstrahl in einem Belichtungsprozeß für eine Resistschicht auf dem Substrat verwendet.
  • Die gebräuchlichste Lithographietechnik nach dem Stand der Technik verwendet ultraviolettes Licht, um eine auf einem Halbleitersubstrat gebildete Resistschicht zu belichten. Die Ultraviolettlichttechnik hat jedoch Auflösungsbeschränkungen und ist nicht zur Bildung eines Resistmusters geeignet, das Abmessungen von weniger als ein Mikron hat. Mit dem Trend zu höherer Integration von Halbleitervorrichtungen hat sich der Bedarf für die Bildung von Mustern entwickelt, die Geometrien bis hinunter in den Submikronbereich haben. Dieser Bedarf wurde teilweise durch Elektronenstrahl-(EB) oder Röntgenlithographie erfüllt.
  • Bei der Elektronenstrahllithographie wird ein Elektronenstrahl mit einem Energieniveau von etwa 20 bis 30 KeV (Kiloelektronenvolt) an eine Resistschicht angelegt, die eine Dicke von etwa 1 Mikrometer hat und auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Der Elektronenstrahl hat jedoch auch nach dem Durchdringen durch die Resistschicht genug Energie, daß die Elektronen mit dem Substrat unter der Resistschicht kollidieren und weiter in dieses eindringen. Die eindringenden Elektronen verlieren ihre Energie und es tritt eine Vorwärts- und Rückwärtsstreuung von Elektronen auf, so daß die Resistschicht einer zusätzlichen Belichtung insbesondere durch rückwärtsgestreute Elektronen ausgesetzt ist. Da die Streuungsrichtungen der Elektronen isotrop sind, wird der dem Musterrand der Resistschicht benachbarte Abschnitt durch die gestreuten Elektronen beeinflußt, obgleich dieser Abschnitt nicht direkt von dem Primärelektronenstrahl belichtet wird. Die indirekte Belichtung durch die gestreuten Elektronen verursacht eine Verschlechterung der Musterpräzision oder mit anderen Worten eine Verschlechterung des Kontrastes oder eine Unschärfe des Musters ähnlich einer "Unschärfe" in der Photographie.
  • Fig. 1(a) und 1(b) zeigen eine Schnittdarstellung, die darstellt, wie eine Resistschicht 1 des negativen Typs, die auf einem Halbleitersubstrat 2 ausgebildet ist, von einem Elektronenstrahl EB in einem Bereich belichtet wird, der eine Breite W hat, und entwickelt wird. Im folgenden wird ein Elektronenstrahlresist des negativen Typs der Einfachheit halber als negativer EB-Resist bezeichnet. Nach dem Entwikkeln der Resistschicht 1 wird ein Muster 1' erhalten, das eine exakte Abmessung W auf der Oberfläche der gemusterten Resistschicht und eine Breite hat, die beinahe gleich ist der Abmessung des Musters, das vom Elektronenstrahl überstrichen wurde, jedoch bedingt durch die gestreuten Elektronen ein allmählich und nach außen zur Oberfläche des Substrats 2 hin verlaufendes Profil hat. Wenn eine positive EB-Resistschicht 1 verwendet wird, ist das Resistmuster 1', das ausgebildet wird, umgekehrt, wie in Fig. 2 dargestellt.
  • Bei der Röntgenlithographie kollidieren die Röntgenstrahlen mit dem Substrat nach dem Durchdringen der Resistschicht, wobei sie die Emission von Elektronen (Photonen) von der Substratoberfläche erzeugen. In ähnlicher Weise wird die Resistschicht von gestreuten Photonen belichtet, was zu einer Verringerung des Kontrastes oder einer Unschärfe des Resistmusters, wie in Fig. 1(b) und Fig. 2 dargestellt und für die EB-Lithographie erläutert, führt. Diese Phänomene sind besonders verstärkt, wenn SOR (Synchrotron-Orbitalstrahlung) als eine Röntgenquelle verwendet wird, insbesondere wenn eine sehr kurze Wellenlänge, wie z.B. weniger als ein Ångström (0,1 nm) verwendet wird.
  • Verschiedene Verfahren wurden nach dem Stand der Technik entwickelt, um vorstehendes Problem zu lösen. Gemäß einem Verfahren wird die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls gesteuert. Wenn die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls erhöht wird, dringt das Elektron tiefer in das Substrat ein und die rückwärtsgestreuten Elektronen aus einem derartigen tiefen Abschnitt im Substrat haben weniger Energie und die Effekte auf die Resistschicht werden abgemildert. Die Verwendung eines Elektronenstrahls mit höherer Spannung ist daher bevorzugt, um eine verringerte Musterunschärfe zu erzielen.
  • Ein anderes Verfahren ist es, ein Mehrschichtresistsystem auf zutragen, bei dem mehrere Resistschichten aufgetragen und auf dem Substrat laminiert werden, wobei die obere Resistschicht als eine gegenüber dem Elektronenstrahl empfindliche Schicht verwendet wird und die untere Resistschicht eine vergleichsweise größere Dicke als die der oberen Schicht hat und als ein Puffer oder als eine Absorptionsschicht für gestreute Elektronen verwendet wird.
  • Die vorstehenden Verfahren entsprechen der allgemeinen Technik, sowohl für die EB- als auch die Röntgenstrahllithographie. Es existieren noch andere Verfahren zur Verbesserung, es ist jedoch stets ein Problem, die Auflösung zu verbessern und dabei die Unschärfe bei der EB- oder Röntgenstrahllithographie zu vermeiden.
  • Die DE-A-29 27 242, das IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 24, Nr. 11A, April 1982, S. 5549, die EP-A-0 209 152 und die US-A-4 298 803 zeigen Belichtungsverfahren in zwei Schritten auf, bei welchen ein Elektronenstrahl- oder Röntgenstrahl-Resistmaterial mit ungemustertem UV-Licht vorbelichtet oder nachbelichtet wird.
  • Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer Resistschicht auf einem Substrat vorgeschlagen, wobei eine Resistschicht auf dem Substrat vorgesehen wird und wenigstens zwei Belichtungsschritten unterzogen wird, einschließlich eines Elektronenstrahl-/Röntgenstrahlbelichtungsschrittes und eines Belichtungsschrittes mit ultravioletter Strahlung, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß
  • die Resistschicht durch Auftragen einer gemischten Lösung von (a) elektronenstrahl-/röntgenstrahlempfindlichen Resistmaterial und (b) ultraviolette Strahlung absorbierendem Material auf dem Substrat vorgesehen wird, und dadurch, daß
  • die Resistschicht selektiv mit Elektronenstrahlen/Röntgenstrahlen mit einer Gesamtbestrahlungsdichte belichtet wird, die geringer ist als diejenige, die eine chemische Reaktion der gesamten Dicke der Resistschicht verursachen würde, und in der Weise, daß dadurch erzeugte rückwärtsgestreute Elektronen keine chemische Reaktion in Resistbereichen außerhalb des Bereiches der selektiven Belichtung verursachen und
  • die gesamte Oberfläche der Resistschicht mit ultravioletter Strahlung für einen Zeitraum belichtet wird, der kürzer ist als die Mindestdauer, die erforderlich wäre, um eine Reaktion der Resistschicht herbeizuführen, wenn sie allein mit ultravioletter Strahlung belichtet würde, jedoch in Kombination mit der Elektronenstrahl-/Röntgenstrahlbelichtung für die gesamte Dicke des Bereiches der selektiven Belichtung ausreichend ist, um diese einer chemischen Reaktion zu unterziehen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung schafft ein Verfahren zur Bildung eines Resistmusters, bei dem die Verschlechterung der Auflösung aufgrund von rückwärtsgestreuten Elektronen oder Photonen in der EB- oder Röntgenlithographie vermieden wird.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung schafft ebenfalls ein derartiges Verfahren, das in der herkömmlichen Vorrichtung verwendet werden kann, die für die EB- oder Röntgenstrahllithographie verwendet wird, und das aus einfachen Arbeitsschritten besteht.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung: (1) wird ein EB- oder Röntgenstrahlresistmaterial verwendet, das mit ultraviolette Strahlung absorbierendem Material gemischt ist; (2) wird die Resistschicht selektiv mit einem EB-Strahl oder Röntgenstrahlen belichtet, die ein Energieniveau unter demjenigen haben, das in der herkömmlichen EB- oder Röntgenstrahlbelichtung zum Erzielen einer chemischen Reaktion der Resistschicht verwendet wird; und (3) wird die gesamte Oberfläche der Resistschicht ferner mit ultravioletter Strahlung belichtet, die ein Energieniveau unterhalb der Mindestmenge von Strahlung hat, die erforderlich ist, daß die Resistschicht eine Photoreaktion zeigt.
  • Der selektiv belichtete Bereich der Resistschicht erhält sowohl die Belichtung durch ultraviolette Strahlung (abgekürzt als UV-Strahlung) als auch durch Eb- oder Röntgenstrahlen, die ausreicht, daß das Resistmaterial eine chemische Reaktion, wie z.B. eine Vernetzungsreaktion zeigt. In dem Bereich außerhalb des Bereiches der selektiven Belichtung wird jedoch ein wesentlicher Teil der UV-Strahlung in dem oberen Abschnitt der Resistschicht absorbiert, insbesondere nahe der Oberfläche derselben, und nur sehr wenig UV-Strahlung kann die Grenzfläche mit dem Halbleitersubstrat erreichen. Die nicht von EB- oder Röntgenstrahlung belichtete Resistschicht erhält nicht genug Energie, um eine chemische Reaktion zu zeigen, obgleich sie einer Menge von rückwärtsgestreuten Elektronen ausgesetzt ist. Als Folge davon wird der Kontrast oder die Auflösung beträchtlich verbessert und das Unschärfephänomen des Resistmusters kann vermieden werden.
  • Das vorstehende Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Reihenfolge der UV-Strahlungs- und EB-/Röntgenstrahlbelichtungen beschränkt. Die Belichtung durch UV-Strahlung kann vor oder nach der Belichtung durch EB-/Röntgenstrahlung angelegt werden und dasselbe Resultat kann erzielt werden.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
  • Fig. 1a und 1b Schnittdarstellungen sind, die ein Verfahren nach dem Stand der Technik darstellen, bei dem eine Resistschicht des negativen Typs auf einem Substrat gebildet wird und mit einem EB über einem Bereich mit einer Breite W belichtet wird und anschließend entwickelt wird;
  • Fig. 2 eine Schnittdarstellung ist, die ein Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt, bei dem eine positive EB- Resistschicht gebildet, belichtet und entwickelt wird, anstelle der negativen EB-Resistschicht, die in Fig. 1 verwendet wird, was zu der Bildung eines gegenüber dem in Fig. 1b gezeigten Muster umgekehrten Musters führt;
  • Fig. 3 eine typische Beziehung zwischen der Dicke der Restresistschicht nach der Entwicklung und der gesamten Elektronenladungsdichte zeigt, die während der EB-Belichtung angelegt wurde, bei Verwendung des Resistmaterials gemäß vorliegender Erfindung;
  • Fig. 4 ebenfalls eine typische Beziehung zwischen der Dicke der Restresistschicht nach der Entwicklung und der Belichtungsperiode durch eine herkömmliche UV-Strahlungsquelle zeigt, unter Verwendung desselben Resistmaterials wie das in Fig. 3; und
  • Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung von drei Resistmustern zeigt, von welchen die Musterprobe 1 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildet wird und die Musterproben 2 und 3 unter Verwendung des Resistmaterials nach dem Stand der Technik gebildet werden, wie nachfolgend beschrieben.
  • Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen der Dicke der Restresistschicht und der Gesamtelektronenladungsdichte, die während der EB-Belichtung angelegt wurde, wenn die Resistschicht unter Verwendung eines negativen Resistmaterials, gemischt mit einem UV-Strahlung absorbierenden Material, verwendet wird und mit einem EB belichtet und anschließend entwickelt wird. Fig. 3 zeigt eine typische Kurve zum Zweck der allgemeinen Erläuterung der Charakteristiken des negativen Resistmaterials gemäß vorliegender Erfindung. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist eine Gesamtladungsdichte größer als Fth erforderlich, damit wenigstens ein Teil der Resistschicht nach dem Belichtungs- und Entwicklungsschritt verbleibt, oder in anderen Worten, daß das Resistmaterial teilweise die chemische Reaktion zeigt. In der Praxis wird eine Gesamtladungsdichte Fa verwendet.
  • Das beschriebene Resistmaterial zeigt eine ähnliche Reaktionscharakteristik, wenn es mit UV-Strahlung belichtet wird. Fig. 4 zeigt eine typische Kurve der Meßwerte. In dieser Figur zeigt die Abzisse die Bestrahlungszeitdauer während der Belichtung unter Verwendung einer herköinmlichen UV- Strahlungsquelle. Die Kurve zeigt eine ähnliche Tendenz wie die in Fig. 3 gezeigte; in Fig. 4 bezeichnet jedoch Tth die Mindestdauer, damit die Resistschicht wenigstens zum Teil nach der Entwicklung verbleibt. Um die herkömmliche Dicke der Resistschicht zu erzielen, ist die Dauer Ta für den Belichtungsprozeß unter Verwendung der UV-Strahlung alleine erforderlich.
  • Bei dem EB-Belichtungsprozeß wird der Wert Fth nur wenig durch die Veränderung der Beschleunigungsspannung beeinflußt. Wenn die Beschleunigungsspannung gesteigert wird, verschiebt sich die Kurve nach links, wie durch die in unterbrochener Linie dargestellte Kurve (a) in Fig. 3 gezeigt. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird die Gesamtladungsdichte der EB-Bestrahlung auf die Belichtungsfläche unter Verwendung einer konstanten Beschleunigungsspannung E KEV in der Weise gesteuert, daß die Menge der rückwärtsgestreuten Elektronen zu dem nahen Abschnitt der Resistschicht außerhalb der Belichtungsfläche auf ein Niveau niedriger als Fth verringert wird. In diesem Fall wird mit anderen Worten die Gesamtladungsdichte auf die belichtete Fläche gewöhnlich weniger als Fa und es ist daher nicht genug Ladungsdichte vorhanden, daß die Gesamtdicke der Resistschicht einer ausreichenden chemischen Reaktion unterzogen wird, damit der Resist nach der Entwicklung verbleibt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird dieser Mangel an Elektronenladung durch Anlegen der UV-Strahlung auf der gesamten Oberfläche der Resistschicht ohne eine Maske ergänzt. Die Dauer der Bestrahlung in der ergänzenden UV-Strahlungsbelichtung ist kürzer als Tth, was in Fig. 4 dargestellt ist. Daher zeigt die Resistschicht, die nicht dem vorstehend beschriebenen, vorangehenden EB unterzogen wurde oder nicht nachfolgend eine weitere Belichtung erhält, keine Reaktion in Lithographieprozessen.
  • Im Falle von Röntgenstrahlbelichtung hat der Röntgenstrahlresist ähnliche Eigenschaften wie die unter Bezug auf den EB-Resist beschriebenen und daher kann eine Kurve ähnlich der in Fig. 3 gezeigten erzielt werden, mit der Ausnahme, daß die Abszisse durch die gesamte Röntgenstrahlbestrahlungsdichte ersetzt wird. Diese Belichtungsprozesse sind beinahe dieselben wie die vorstehend erläuterten, mit der Ausnahme, daß die EB-Belichtung durch die Röntgenstrahlbelichtung ersetzt wird.
    • (1) Ausführungsform 1
  • Chlormethyliertes Polystyrol (abgekürzt CMS) wurde als negativer EB-Resist verwendet und p-Azidoacetophenon wurde als das UV-Strahlen absorbierende Material verwendet. Eine Xylol-Lösung, die 20 bis 30 Gewichtsprozent CMS und 10 Gewichtsprozent p-Azidoacetophenon enthielt, wurde zur Beschichtung des Resistmaterials verwendet. Das Resistmaterial wurde auf das Substrat mit einer Dicke von 1,2 um durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren aufgetragen und 20 Minuten lang bei 80ºC getrocknet.
  • Das Substrat wurde anschließend einer tiefen UV-Strahlungsbelichtung aus einer 500 Watt Xe-Hg-Lampe unter Verwendung eines Belichtungsgerätes Modell PLA-500F, hergestellt von CANON, unterzogen. Die gesamte Oberfläche der Resistschicht wurde mit der UV-Strahlung ohne Maske belichtet und der Belichtungszeitraum wurde mit 0,5 bis 1 Sekunde gewählt, entsprechend einem Wert, der niedriger ist als Tth in Fig. 4, und die Belichtung wurde durch einen Aluminiumspiegel gesteuert. Anschließend wurde die Resistschicht selektiv mit einem 20 KeV Eiektronenstrahl durch Schwenken des EB belichtet, wodurch das Muster gebildet wurde. Die Gesamtladungsdichte des EB wurde bei etwa 2 x 10&supmin;&sup5; Coul/cm² gehalten. Der Einfachheit halber wird das durch dieses Verfahren nach der Entwicklung erzielte Muster Musterprobe 1 genannt.
  • Zu Vergleichszwecken wurde eine Resistlösung, die nur CMS, das allgemein nach dem Stand der Technik verwendete Material, enthielt, vorgesehen und auf das Substrat in derselben Weise aufgetragen. Als erster Vergleichstest wurde das Substrat nur der EB-Belichtung unterzogen, wobei die Gesamtladungsdichte auf 3 x 10&supmin;&sup5; Coul/cm² gehalten wurde, unter Verwendung derselben Beschleunigungsspannung wie für Musterprobe 1. Diese Probe wird nach der Entwicklung Musterprobe 2 genannt.
  • Nachfolgend wurde unter Verwendung derselben Resistlösung aus CMS die Resistschicht auf ein weiteres Substrat aufgetragen. Dieses Substrat wurde zunächst mit tiefer UV- Strahlung belichtet und anschließend mit der EB-Belichtung unter denselben Bedingungen wie den für Musterprobe 1 verwendeten belichtet. Diese Musterprobe wird nach der Entwicklung Musterprobe 3 genannt.
  • Schnittdarstellungen der vorstehenden drei Musterproben sind schematisch in Fig. 5 dargestellt. Musterprobe 2 und Musterprobe 3 haben niedrigere nach außen verlaufende Gefälle und die Breite W derselben auf der Substratoberfläche ist um etwa 0,3 um erhöht: Diese Verformung verursacht eine Reduzierung des Kontrastes oder eine Unschärfe der gebildeten Muster in der Lithographie. Darüberhinaus ist die Dicke der Musterprobe 3 auf 0,7 um verringert gegenüber einer normalen Dicke von mehr als 1,0 um der Musterproben 1 und 2. Dies zeigt, daß in der Musterprobe 3 die Gesamtenergie der Belichtungen mit UV-Strahlung und EB ungenügend ist.
  • Im Vergleich der drei Verfahren zur Bildung von Resistmustern zeigt das für die Musterprobe 1 angewendete Verfahren, bei dem das neue Resistmaterial und das Belichtungsverfahren gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, die zufriedenstellendste Form zur Erzielung einer hohen Auflösung.
    • (2) Ausführungsform 2
  • Als das UV-Strahlung absorbierende Material wurde p-Azidobenzoesäure gemischt mit chlormethyliertem Polystyrol (CMS) verwendet. Eine Lösung dieser Materialien wurde bei der Resistbeschichtung verwendet und die auf dem Substrat gebildete Resistschicht wurde unter denselben Bedingungen wie bei Ausführungsform 1 verarbeitet und belichtet. Nach Vergleichstests wurden beinahe dieselben Resultate wie für Musterprobe 1 in der Ausführungsform 1 erzielt. Dies zeigt, daß CMS-Resistmaterial gemischt mit p-Azidobenzoesäure als das UV-Strahlung absorbierende Material zur Erzielung einer hohen Auflösung wirksam ist.
    • (3) Ausführungsform 3
  • In derselben Weise wie bei Ausführungsform 2 wurde CMS- Resistmaterial gemischt mit 3-Sulfonylazidobenzoesäure verwendet, anstelle der p-Azidobenzoesäure in Ausführungsform 2. Dieselben Vergleichstests wurden unter Verwendung dieses Resistmaterials durchgeführt. Die Testergebnisse zeigen, daß 3-Sulfonylazidobenzoesäure ebenfalls als UV-Strahlung absorbierendes Material gemischt mit dem CMS-Resist wirksam ist.
    • (4) Ausführungsform 4
  • Als das negative EB-Resistmaterial wurde Polydiarylorthophthalat (abgekürzt als PDOP) verwendet. p-Azidoacetophenon wurde als das UV-Strahlung absorbierende Material gemischt mit PDOP verwendet. Eine Lösung dieser Materialien wurde als Beschichtungsmaterial zur Bildung der Resistschicht verwendet. Dieselben Tests, wie bei den vorstehenden Ausführungsformen angewendet, wurden durchgeführt und als Ergebnis wurde festgestellt, daß p-Azidoacetophenon gemischt mit PDOP ebenfalls ein effektives Resistmaterial zum Erzielen einer hohen Auflösung ist.
    • (5) Ausführungsform 5
  • Als der positive EB-Resist wurde Polymethylmethacrylat (abgekürzt PMMA) verwendet. p-Azidoacetophenon als UV-Strahlung absorbierendes Material wurde mit PMMA gemischt und diese Kombination dieser beiden Materialien erwies sich als effektiv zur Erzielung einer hohen Auflösung.
    • (6) Ausführungsform 6
  • Bei dieser Ausführungsform wurden Tests unter Verwendung desselben Resistmaterials und derselben Belichtungsbedingungen wie denjenigen zur Erzielung der Musterprobe 1 bei Ausführungsform 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß das Substrat zur einfallenden UV-Strahlung mit einem Winkel von 30 bis 70 Grad geneigt war. Die Zunahme der Musterbreite W wurde weiter verringert, was zu einer weiteren Verbesserung der Auflösung führte. Dieses Kippen des Substrates während der Belichtung ist auch in dem Fall des Erhaltens der Musterproben 2 oder 3 wirksam, bei welchen Resistmaterial nach dem Stand der Technik verwendet wird, das kein UV-Strahlung absorbierendes Material umfaßt.
    • (7) Ausführungsform 7
  • Weitere Tests wurden unter Verwendung von Röntgenstrahlen anstelle eines EB und mit Verwendung derselben Resistmaterialien, die bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wurden, durchgeführt. Die Röntgenstrahlen wurden auf die Resistschicht durch eine Röntgenstrahlenmaske aufgestrahlt. Als Röntgenstrahlenquelle wurde eine elektronenstrahlangeregte (20 KeV Beschleunigungsspannung) Quelle zum Erzeugen von Al-K Alphastrahlung verwendet. Obgleich eine elektronenstrahlangeregte Röntgenstrahlenquelle in dieser Ausführungsform verwendet wurde, kann SOR ebenfalls als eine andere Röntgenstrahlenquelle verwendet werden. Die Bestrahlungsenergie auf die Resistschicht betrug 500 mJ/cm². Die Bedingungen für die UV-Strahlungsbelichtung waren dieselben wie die in Ausführungsform 1 angewendeten. Sehr ähnliche Ergebnisse wurden bei der Verbesserung der Auflösung erzielt.
    • (8) Ausführungsform 8
  • Wenn UV-Strahlung mit einer längeren Wellenlänge als 280 nm bei dem UV-Strahlungsbelichtungsprozeß in Ausführungsform 1 ausgefiltert wird, wird die Zunahme der Musterbreite weiter verringert, was zu einer Verbesserung des Kontrasts und der Auflösung führt.
  • Das Resistmaterial, wie z.B. CMS, PDOP oder PMMA, das in den vorstehenden Ausführungsformen verwendet wurde, weist Empfindlichkeit im tiefen UV-Wellenlängenbereich kürzer als 300 nm auf. Daher wurde Material, wie z.B. p-Azidoacetophenon, p-Azidobenzoesäure oder 3-Sulfonylazidobenzoesäure, das jeweils einen hohen Absorptionskoeffizienten in dem Wellenlängenbereich von 200 bis 300 nm hat, als UV-Strahlung absorbierendes Material verwendet, das mit den vorstehend beschriebenen Resistmaterialien gemischt wurde.
  • Wenn das EB- oder Röntgenstrahlenresistmaterial mit einer Empfindlichkeit nahe 365 nm oder 436 nm Wellenlänge, z.B. OMR-83 oder OFPR, hergestellt von TOKYO OUKA KOGYO, verwendet wird, ist eine UV-Strahlungsbelichtung mit einer Spitzenenergieverteilung um die vorstehend genannte Wellenlänge sehr wirksam und gute Resultate können erzielt werden.
  • Bei allen vorstehend aufgezeigten Ausführungsformen wird die EB- oder Röntgenstrahlenbelichtung nach der Belichtung durch UV-Strahlung auf die gesamte Substratoberfläche durchgeführt. Diese Reihenfolge der Belichtung kann jedoch umgekehrt werden, so daß die Resistschicht zunächst selektiv mit EB- oder Röntgenstrahlen belichtet wird und nachfolgend mit UV-Strahlung über ihre gesamte Oberfläche belichtet wird. Es hat sich bestätigt, daß dieselben Resultate bezüglich Verbesserungen, der Auflösung erzielt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt sein, ohne von Gedanken oder wesentlichen Eigenschaften derselben abzuweichen. Die hier aufgezeigten Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als erläuternd und nicht als einschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung von den beigefügten Ansprüchen eher als durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird, und alle Veränderungen, die innerhalb des Umfanges der Ansprüche liegen, sind daher von dieser zu umfassen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat, bei dem eine Resistschicht auf dem Substrat vorgesehen wird und wenigstens zwei Belichtungsschritten unterzogen wird, einschließlich eines Elektronenstrahl-/Röntgenstrahlbelichtungsschrittes und eines Belichtungsschrittes mit ultravioletter Strahlung, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Resistschicht durch Auftragen einer gemischten Lösung von (a) elektronenstrahl-/röntgenstrahlempfindlichem Resistmaterial und (b) ultraviolette Strahlung absorbierendem Material auf dem Substrat vorgesehen wird, und daß
die Resistschicht selektiv mit Elektronenstrahlen/Röntgenstrahlen mit einer Gesamtbestrahlungsdichte belichtet wird, die geringer ist als diejenige, die eine chemische Reaktion der gesamten Dicke der Resistschicht verursachen würde, und in der Weise, daß dadurch erzeugte rückwärtsgestreute Elektronen keine chemische Reaktion in Resistbereichen außerhalb des Bereiches der selektiven Belichtung verursachen, und
die gesamte Oberfläche der Resistschicht mit ultravioletter Strahlung für einen Zeitraum belichtet wird, der kürzer ist als die Mindestdauer, die erforderlich wäre, um eine Reaktion der Resistschicht zu induzieren, wenn sie allein mit ultravioletter Strahlung belichtet würde, jedoch in Kombination mit der Elektronenstrahl-/Röntgenstrahlbelichtung für die gesamte Dicke des Bereiches der selektiven Belichtung ausreichend ist, um diese einer chemischen Reaktion zu unterziehen.
2. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Resistschicht zunächst mit Elektronenstrahlen/Röntgenstrahlen belichtet wird und anschließend mit ultravioletter Strahlung belichtet wird.
3. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Resistschicht zunächst mit ultravioletter Strahlung belichtet wird und anschließend mit Elektronenstrahlen/Röntgenstrahlen belichtet wird.
4. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem p- Azidoacetophenon als das ultraviolette Strahlung absorbierende Material und chlormethyliertes Polystyrol (CMS) als das Resistmaterial verwendet wird.
5. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem p-Azidobenzoesäure als das ultraviolette Strahlung absorbierende Material verwendet wird und chlormethyliertes Polystyrol (CMS) als das Resistmaterial verwendet wird.
6. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem 3-Sulfonylazidobenzoesäure als das ultraviolette Strahlung absorbierende, Material verwendet wird und chlormethyliertes Polystyrol (CMS) als das Resistmaterial verwendet wird.
7. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem p-Azidoacetophenon als das ultraviolette Strahlung absorbierende Material und Polydiarylorthophthalat (PDOP) als das Resistmaterial verwendet wird.
8. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem p-Azidoacetophenon als das ultraviolette Strahlung absorbierende Material verwendet wird und Polymethylmethacrylat (PMMA) als das Resistmaterial verwendet wird.
9. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Substrat gegen die einfallende ultraviolette Strahlung während des Belichtungsschrittes mit ultravioletter Strahlung geneigt wird.
10. Verfahren zur Bildung eines Resistmusters auf einem Substrat nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei dem die in diesem Belichtungsschritt verwendete ultraviolette Strahlung gefiltert wird, um ultraviolette Strahlung mit einer längeren Wellenlänge als 280 nm auszuschließen.
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