JP2570803B2 - パターン形成法 - Google Patents
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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- Toxicology (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はIC、LSI等の半導体素子を製造する際の電子
回路パターン等の微細なパターンをウエハ面上に転写す
るリソグラフィに好適なパターン形成法に関し、特に波
長1Å〜150Å程度のX線を用いたときのレジストの実
効感度を高めたパターン形成法に関するものである。
回路パターン等の微細なパターンをウエハ面上に転写す
るリソグラフィに好適なパターン形成法に関し、特に波
長1Å〜150Å程度のX線を用いたときのレジストの実
効感度を高めたパターン形成法に関するものである。
(従来の技術) 最近IC、LSI等の半導体素子製造用の露光装置におい
ては半導体素子の高集積化に伴って、より高分解能の焼
付けが可能な例えば波長1Å〜150Å程度のX線を利用
した露光装置が種々と提案されている。
ては半導体素子の高集積化に伴って、より高分解能の焼
付けが可能な例えば波長1Å〜150Å程度のX線を利用
した露光装置が種々と提案されている。
この所謂、X線リソグラフィは直進性、非干渉性およ
び低回析性等のX線固有の性質に基づき、これまでの可
視光線や紫外線光によるリソブラフィと比べて多くのよ
り優れた点を有している。そのため、近年ではサブミク
ロン用のリソブラフィやクウォーターミクロン用のリソ
グラフィの有力な手段として注目されてきている。X線
リソグラフィは可視光線や紫外線光によるリソグラフィ
に比較して多くの優位点を持っているが、X線源のパワ
ー不足、レジストの低感度、アライメントの困難さ、マ
スク材料の選定および加工法の困難さ等の問題点があっ
た。
び低回析性等のX線固有の性質に基づき、これまでの可
視光線や紫外線光によるリソブラフィと比べて多くのよ
り優れた点を有している。そのため、近年ではサブミク
ロン用のリソブラフィやクウォーターミクロン用のリソ
グラフィの有力な手段として注目されてきている。X線
リソグラフィは可視光線や紫外線光によるリソグラフィ
に比較して多くの優位点を持っているが、X線源のパワ
ー不足、レジストの低感度、アライメントの困難さ、マ
スク材料の選定および加工法の困難さ等の問題点があっ
た。
X線リソグラフィ用としてのレジストとしては、ポジ
型として例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)があ
る。
型として例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)があ
る。
又、ネガ型としては例えばクロロメチルスチレン(CM
S)がある。
S)がある。
これらのレジスト材料はいずれも有機の高分子材料で
あり、ポジ型のレジスト材料は感度及びドライエッチン
グ耐性、ネガ型のレジスト材料は現像におけるレジスト
膜の膨潤に起因する低解像性等が問題点となっている。
あり、ポジ型のレジスト材料は感度及びドライエッチン
グ耐性、ネガ型のレジスト材料は現像におけるレジスト
膜の膨潤に起因する低解像性等が問題点となっている。
これらの問題点のうちX線リソグライフィにおいて特
に大きな問題点の1つに感度がある。
に大きな問題点の1つに感度がある。
通常、X線リソグライフィにおけるレジストのX線利
用効率は0.3%以下といわれており、これが感度の低下
を来たしている。例えばPMMAの場合、X線としてPdKa線
を使用する実効感度は1000〜2000mJ/cm2程度である。
用効率は0.3%以下といわれており、これが感度の低下
を来たしている。例えばPMMAの場合、X線としてPdKa線
を使用する実効感度は1000〜2000mJ/cm2程度である。
ここで、感度は露光時のX線照射量で示している。す
なわち、照射量が低い程度感度である。高感度のレジス
トとクロロメチル化ポリスチレン(CMS、東洋ソーダ
製)であるが、上述と同様の条件で実効感度は約100mJ/
cm2である。
なわち、照射量が低い程度感度である。高感度のレジス
トとクロロメチル化ポリスチレン(CMS、東洋ソーダ
製)であるが、上述と同様の条件で実効感度は約100mJ/
cm2である。
現在X線用レジストの実効感度を10mJ/cm2以下にする
ことが望まれている。
ことが望まれている。
しかしながら一般にレジストの感度を増大させること
は大変困難である。
は大変困難である。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は有機の高分子材料より成るレジストとして、
従来より存在しえなかった性能、例えば非帯電性、高熱
伝導性そして高耐ドライエッチング性等の性能を有する
新規なレジストを用いて、特にX線を用いたときのレジ
ストの実効感度を増強させた高性能なパターン転写が可
能なパターン形成法の提供を目的とする。
従来より存在しえなかった性能、例えば非帯電性、高熱
伝導性そして高耐ドライエッチング性等の性能を有する
新規なレジストを用いて、特にX線を用いたときのレジ
ストの実効感度を増強させた高性能なパターン転写が可
能なパターン形成法の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) レジスト層にX線により照射されたパターンを転写す
る際、該レジストの主たる組成物をフッ化黒鉛より構成
し、該レジストへのX線照射中に紫外線又は/及び可視
光線を照射して該レジスト層にパターンを形成するよう
にしたことである。
る際、該レジストの主たる組成物をフッ化黒鉛より構成
し、該レジストへのX線照射中に紫外線又は/及び可視
光線を照射して該レジスト層にパターンを形成するよう
にしたことである。
(実施例) 第1図は本発明のパターン形成法をX線用露光装置に
適用したときの一実施例の概略図である。
適用したときの一実施例の概略図である。
同図において1はX線源で例えば金属(Pd、Rh、Mo、
W、Cn、Al、Si等)のK、L特性線で、波長は4〜13Å
程度の光を放射している。
W、Cn、Al、Si等)のK、L特性線で、波長は4〜13Å
程度の光を放射している。
2は補助光源で、紫外線又は可視光線を放射する光源
で、例えば水銀灯、クセノンランプ、ブラックライト、
ハロゲンランプ等である。3は環状のマスク枠で石英、
パイレックス、ステンレス、シリコン等から成ってい
る。4はX線透過膜でポリイミド、SiN、AlN、SiC等か
ら成っている。5はマスクパターンでX線透過膜4面上
に設けられており、Au、Pt、W、Mo等から成っている。
で、例えば水銀灯、クセノンランプ、ブラックライト、
ハロゲンランプ等である。3は環状のマスク枠で石英、
パイレックス、ステンレス、シリコン等から成ってい
る。4はX線透過膜でポリイミド、SiN、AlN、SiC等か
ら成っている。5はマスクパターンでX線透過膜4面上
に設けられており、Au、Pt、W、Mo等から成っている。
6はレジストでフッ化黒鉛(CF)を主成分として構成
されている。
されている。
7はウエハでシリコン、ガリウムヒ素、ガラス等から
成っている。
成っている。
本実施例ではX線源1から発生したX線によりマスク
パターン5を照射し、該マスクパターン5をレジスト6
に転写している。このとき、X線の照射中に補助光源2
からの光束をX線源1と同方向からマスクパターン5を
介してレジスト6面上を照射している。
パターン5を照射し、該マスクパターン5をレジスト6
に転写している。このとき、X線の照射中に補助光源2
からの光束をX線源1と同方向からマスクパターン5を
介してレジスト6面上を照射している。
同図においてレジスト6の斜線部はX線によるパター
ン露光部である。
ン露光部である。
第2図は第1図でX線により照射されたマスクパター
ン5をウエハ面7上のレジストに転写し、該ウエハ7を
現像した後のパターンの様子を示している。
ン5をウエハ面7上のレジストに転写し、該ウエハ7を
現像した後のパターンの様子を示している。
本実施例ではネガ型のパターンの示している。
このように本実施例ではフッ化黒鉛(CF)を主成分と
したレジスト6にX線を照射している間に紫外線(2000
〜4000Å)又は/及び可視光線(4000〜8000Å)を所定
量照射して、これによりレジストの実効感度を増強させ
ている。
したレジスト6にX線を照射している間に紫外線(2000
〜4000Å)又は/及び可視光線(4000〜8000Å)を所定
量照射して、これによりレジストの実効感度を増強させ
ている。
本実施例におけるレジスト材料は無機化合物で特にフ
ッ化黒鉛(CF)を主体とするもので、原理的にはX線の
照射によりフッソ(F)が分離してカーボンになる(も
どる)ものである。カーボンは導電性、高熱電導性、高
耐ドライエッチング性、アッシング性に優れており、本
発明はこの性質を利用していることを特長としている。
ッ化黒鉛(CF)を主体とするもので、原理的にはX線の
照射によりフッソ(F)が分離してカーボンになる(も
どる)ものである。カーボンは導電性、高熱電導性、高
耐ドライエッチング性、アッシング性に優れており、本
発明はこの性質を利用していることを特長としている。
本実施例において紫外線や可視光線はパターン化に不
必要なのでこれらの光を例えばレジスト6面上にマスク
のパターン5を介さずに斜方向から照射しても良い。
必要なのでこれらの光を例えばレジスト6面上にマスク
のパターン5を介さずに斜方向から照射しても良い。
本実施例において紫外線及び可視光線は還元剤及びフ
ッ化黒鉛固有の吸収に対応したものが効果的である。
ッ化黒鉛固有の吸収に対応したものが効果的である。
又、照射される紫外線や可視光線の照射量はパターン
形成の為のしきい値以下であることが望ましい。
形成の為のしきい値以下であることが望ましい。
本実施例で用いるフッ化黒鉛(CF)は黒鉛(カーボ
ン)の超微粉末をフッ素化して作成している。このとき
の粒状性は0.05μ程度に分布しているが更に微細な粒状
性のものであっても良い。
ン)の超微粉末をフッ素化して作成している。このとき
の粒状性は0.05μ程度に分布しているが更に微細な粒状
性のものであっても良い。
フッ化黒鉛は何らかの手段を用いて製膜する必要があ
り、例えばバインダー材に分散懸架した後、塗工手段
(バーコート、デメップコート、スピンコート、スプレ
ーコート等)を用いて製膜している。
り、例えばバインダー材に分散懸架した後、塗工手段
(バーコート、デメップコート、スピンコート、スプレ
ーコート等)を用いて製膜している。
バインダー材料としてはゼラチン、カゼイン、PVR、P
VP、CMC、ポリアクリル酸、アクリルアシド、アラビア
ゴム、ナイロン、ノボラック等、水、アルコール、ケト
ン、アルカリ水溶液、可溶性樹脂が適している。又、潜
像を安定させる即ち感度を上げる手段の一つとしてハロ
ゲンアクセプターを添加することも有効である。
VP、CMC、ポリアクリル酸、アクリルアシド、アラビア
ゴム、ナイロン、ノボラック等、水、アルコール、ケト
ン、アルカリ水溶液、可溶性樹脂が適している。又、潜
像を安定させる即ち感度を上げる手段の一つとしてハロ
ゲンアクセプターを添加することも有効である。
ハロゲンアクセプターとしてはゼラチン、カゼイン等
の膠質類、アルミニウムジ(イソプロポキシド)モノメ
チルエーテルアセテート、アルミニウムジ(プトキシ
ド)モノエチルアセテート、アルミニウムトリス(エチ
ルアセトアセテート)等のアルミニウムキレート化合
物、アセトンセシヤルバゾン亜硝酸ソーダ、ルイス等が
ある。
の膠質類、アルミニウムジ(イソプロポキシド)モノメ
チルエーテルアセテート、アルミニウムジ(プトキシ
ド)モノエチルアセテート、アルミニウムトリス(エチ
ルアセトアセテート)等のアルミニウムキレート化合
物、アセトンセシヤルバゾン亜硝酸ソーダ、ルイス等が
ある。
又、還元剤の添加が増感剤として有効であり、例えば
ジフェニルアミン、ハイドロキノン、カテコール、ピロ
ガロール、P−ジメチルアミノベンズアルデヒド、1,3
ジフェニルアクリジン、クロルハイドロキノン、アスコ
ルビン酸、P−アミノフェノール、N−メチルパラアミ
ノフェノール、P−フェニレンジアミン、グリシン等の
単剤及び複合剤がある。
ジフェニルアミン、ハイドロキノン、カテコール、ピロ
ガロール、P−ジメチルアミノベンズアルデヒド、1,3
ジフェニルアクリジン、クロルハイドロキノン、アスコ
ルビン酸、P−アミノフェノール、N−メチルパラアミ
ノフェノール、P−フェニレンジアミン、グリシン等の
単剤及び複合剤がある。
次に本発明に係るレジストの具体的な実施例を示す。
(実施例 1) フッ化黒鉛40部、PVA(ポリビニルアルコール)20
部、水40部、エチルアルコール10部をボールシルで100
時間混合してレジスト乳剤を調整した。
部、水40部、エチルアルコール10部をボールシルで100
時間混合してレジスト乳剤を調整した。
酸化膜を設けたシリコンウエハー上に上記乳剤をスピ
ンナーで約2μ塗工して後50℃1時間乾燥してレジスト
膜を作成した。
ンナーで約2μ塗工して後50℃1時間乾燥してレジスト
膜を作成した。
X線露光装置(チャンバー)の外側の石英窓を通して
補助光源(クセノンランプ)で光照射を行った。
補助光源(クセノンランプ)で光照射を行った。
X線源はPd(パラジウム)のL線で特性線は4.4Åで
ある。
ある。
パターン形成用のマスク材料はチッ化アルミニウム
(AlN)の2μm厚、マスクパターンは、タングステン
(W)の0.6μ厚である。
(AlN)の2μm厚、マスクパターンは、タングステン
(W)の0.6μ厚である。
X線は20KV48mAで120分間、クセノン光は0.5mWをマス
クパターンを介して同時にレジスト面上に照射した。
クパターンを介して同時にレジスト面上に照射した。
温水40℃3分の現像により黒色のネガ型レジストパタ
ーンを得た。
ーンを得た。
従来はX線のみで照射した時はパターン形成に5時間
を要したが本実施例においては40%の2時間ですみ約2.
5倍の増感が計られた。
を要したが本実施例においては40%の2時間ですみ約2.
5倍の増感が計られた。
(実施例 2) フッカ黒鉛30、カゼイン10、水50±PA10部で構成され
たバインダ材にジフェニルアミン2、ハイドロキノン2
部を添加混合した。
たバインダ材にジフェニルアミン2、ハイドロキノン2
部を添加混合した。
酸化膜を設けたシリコンウエハー上に上記組成物をス
ピンナーで塗工を行い約2μ厚のレジスト膜を形成し
た。
ピンナーで塗工を行い約2μ厚のレジスト膜を形成し
た。
X線露光チェンバー(2×10-3torr)に補助光源(超
高圧水銀灯)をX線源の近傍に設けた。X線源としてRh
(ロジウム)のL線で特性線の波長は4.6Åである。
高圧水銀灯)をX線源の近傍に設けた。X線源としてRh
(ロジウム)のL線で特性線の波長は4.6Åである。
マスク材料はポリエチレンテレフタレートの6μ厚、
マスクパターンは金(Au)の0.8μ厚である。X線は20K
V、48mAで60分間、UV光(3650、4047、4358Å)を0.1mW
/秒、同時にマスクパターンを介してレジスト面上に照
射した。
マスクパターンは金(Au)の0.8μ厚である。X線は20K
V、48mAで60分間、UV光(3650、4047、4358Å)を0.1mW
/秒、同時にマスクパターンを介してレジスト面上に照
射した。
NaOH、0.5%水溶液、30℃、3分の現像後、黒色のネ
ガ型レジストパターンを得た。
ガ型レジストパターンを得た。
従来はX線のみを照射していた為、約3時間要してい
たが、本実施例においては1時間ですみ、約3倍、増感
させることができた。
たが、本実施例においては1時間ですみ、約3倍、増感
させることができた。
(実施例 3) レジスト材料としてフェノールノボラック10部、エチ
ルアルコール200部のバインダーにフッカ黒鉛20部で組
成されたレジストをシリコンウエハー上にスピンコート
で約2μ塗工した。
ルアルコール200部のバインダーにフッカ黒鉛20部で組
成されたレジストをシリコンウエハー上にスピンコート
で約2μ塗工した。
実施例2と同様な条件でX線及び紫外光の露光を行っ
た。NaOH2%23℃2分の現像でネガ型のパターンが得ら
れた。
た。NaOH2%23℃2分の現像でネガ型のパターンが得ら
れた。
従来は露光に3時間を要していたが今回は1/3の1時
間で良好な結果が得られた。
間で良好な結果が得られた。
(実施例 4) 実施例3と同様な組成のレジストを用いてX線源にAl
のKα線、10KV、20mA、補助光源にXenon0.3mW、マスク
ウー透過膜にAlNの2μ厚を用いた。
のKα線、10KV、20mA、補助光源にXenon0.3mW、マスク
ウー透過膜にAlNの2μ厚を用いた。
X線によるマスクパターンの露光時間は40分である。
実施例1と同様の現像後、黒色のネガ型パターンが得
られた。
られた。
(発明の効果) 本発明によればフッ化黒鉛を主成分としたレジストを
用い、X線の照射中に紫外線又は/及び可視光線を照射
することにより、レジストの実効感度を高めた高性能な
パターン転写が可能なリソグラフィに好適なパターン形
成法を達成することができる。
用い、X線の照射中に紫外線又は/及び可視光線を照射
することにより、レジストの実効感度を高めた高性能な
パターン転写が可能なリソグラフィに好適なパターン形
成法を達成することができる。
第1図は本発明のパターン形成法をX線用露光装置に適
用したときの一実施例の概略図、第2図は第1図に示す
実施例において得られたウエハ面上のパターンの説明図
である。 図中1はX線源、2は補助光源、3はマスク枠、4はX
線透過膜、5はマスクパターン、6はレジスト、7はウ
エハである。
用したときの一実施例の概略図、第2図は第1図に示す
実施例において得られたウエハ面上のパターンの説明図
である。 図中1はX線源、2は補助光源、3はマスク枠、4はX
線透過膜、5はマスクパターン、6はレジスト、7はウ
エハである。
Claims (2)
- 【請求項1】レジスト層にX線により照射されたパター
ンを転写する際、該レジストの主たる組成物をフッ化黒
鉛より構成し、該レジストへのX線照射中に紫外線又は
/及び可視光線を照射して該レジスト層にパターンを形
成するようにしたことを特徴とするパターン形成法。 - 【請求項2】前記レジストへの紫外線又は/及び可視光
線の照射量を該レジストのしきい値以下としたことを特
徴とする請求項1記載のパターン形成法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63090833A JP2570803B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | パターン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63090833A JP2570803B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | パターン形成法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01261636A JPH01261636A (ja) | 1989-10-18 |
JP2570803B2 true JP2570803B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14009587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63090833A Expired - Fee Related JP2570803B2 (ja) | 1988-04-13 | 1988-04-13 | パターン形成法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2570803B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105353587B (zh) * | 2015-12-15 | 2019-12-20 | 南方科技大学 | 一种纳米压印光刻胶及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61193145A (ja) * | 1985-02-21 | 1986-08-27 | Japan Synthetic Rubber Co Ltd | ネガ型レジスト |
JPS61209434A (ja) * | 1985-03-14 | 1986-09-17 | Mitsui Toatsu Chem Inc | レジスト用重合体 |
JPH01197745A (ja) * | 1988-02-02 | 1989-08-09 | Canon Inc | レジスト組成物 |
-
1988
- 1988-04-13 JP JP63090833A patent/JP2570803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01261636A (ja) | 1989-10-18 |
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