JP3130672B2 - フォトマスクパターンの形成方法 - Google Patents

フォトマスクパターンの形成方法

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JP3130672B2 JP04236890A JP23689092A JP3130672B2 JP 3130672 B2 JP3130672 B2 JP 3130672B2 JP 04236890 A JP04236890 A JP 04236890A JP 23689092 A JP23689092 A JP 23689092A JP 3130672 B2 JP3130672 B2 JP 3130672B2
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLSI、超LSI等の高
密度集積回路の製造に用いられるレジストパターンを形
成する方法に係り、特に高精度なレジストパターンの形
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】IC、LSI、超LSI等の半導体集積
回路は、シリコンウエハ等の基板上にレジストを塗布
し、ステッパー等により所望のパターンを露光した後、
現像、エッチング等のいわゆるリソグラフィー工程を繰
り返すことにより製造されている。
【0003】このようなリソグラフィー工程に使用され
るレジストは、半導体集積回路の高性能化、高集積化に
伴ってますます高精度化が要求される傾向にあり、例え
ば代表的なLSIであるDRAMを例にとると、1Mビ
ットDRAMで1.2μm、4MビットDRAMで0.
8μm、16MビットDRAMで0.6μm、64Mビ
ットDRAMで0.35μmとますます微細化が要求さ
れ、様々なレジストが活発に研究されている。
【0004】一般に高エネルギーの線源を用いる超微細
リソグラフィーに使用するレジスト材料には次のような
特性が要求される。 (イ)高感度であること。 (ロ)高解像度であること。 (ハ)均質な薄膜の形成が可能であること。 (ニ)高密度の微細パターン化に必須のドライエッチン
グを適用するため耐ドライエッチング性に優れること。 (ホ)現像性が優れること。
【0005】従来、上述した目的で用いるレジストとし
ては、数多くのものが開発されており、これらは、電離
放射線の照射により化学反応を起こして照射部が可溶化
するポジ型と、電離放射線の照射によって架橋反応を起
こし照射部が不溶化するネガ型とに分類される。これら
のうち、ポジ型は、一般に現像液の適性範囲が狭く、ま
た耐ドライエッチング性が弱いという欠点を有してい
る。これに対し、ネガ型レジストは、これらの点におい
て、ポジ型よりは優れているものが多い。
【0006】従来、開発されている電子線レジストにつ
いて例をあげると、ネガ型レジストにはCMS、PGM
A等がある。このレジストは、側鎖にエポキシ基の様な
重合性官能基を有し、電子線の照射により架橋反応し、
分子量が増大し、現像液に不溶化するというものであ
る。また、ポジ型レジストにはPBS、EBR−9等が
あり、これらのレジストは、電子線の照射により、ポリ
マーの主鎖が切断し、分子量が減少し現像液に可溶化す
るというものである。
【0007】また最近、高感度、高解像度、ドライエッ
チング耐性に優れた化学増幅系レジストが開発された。
このレジストは電離放射線の照射により酸発生剤からハ
ロゲン酸のような酸が発生し、それが架橋反応(ネガ
型)あるいは分解反応(ポジ型)の触媒として作用する
ため、高感度、高解像度が得られることが知られてい
る。
【0008】図2に化学増幅系ネガ型レジストのパター
ン形成工程を示す。まず、はじめに酸発生剤、架橋剤、
ノボラック樹脂の三成分から成る化学増幅系ネガ型レジ
スト21を基板22上に塗布する(A)。次に電子線等
の電離放射線23で露光し(B)、ホットプレートまた
はオーブン等で加熱処理(C)した後、現像しパターン
24を形成する(D)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】集積回路製造の際の光
リソグラフィーにおけるパターン加工用レジストにおい
てはポジ型のレジストのみで十分であるが、フォトマス
ク等の製造に用いられる電子線リソグラフィーにおいて
は描画されるべきパターンの種類に応じてレジストをポ
ジ型とネガ型と使い分けたほうが有利である。つまりク
ロム等の薄膜をガラス基板上に形成したフォトマスクを
電子線描画によってレジストパターンを形成する場合に
は、クロム等の薄膜の残留する部分が多く、除去される
部分が少ないパターンはポジ型レジストを用いた方が露
光時間が短い。逆に残留する部分が少なく、除去される
部分が多いパターンはネガ型レジストを用いた方が露光
時間は短い。通常このようなレジストは2種類必要であ
り、それぞれ専用のレジストおよびレジストの処理工程
を用いている。ここでポジ、ネガ両方のパターンが得ら
れるレジストがあれば1種類のレジストのみで済み、処
理工程も短縮できる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した、従来
のレジストが有する問題点に鑑みてなされたものであ
り、ポジ、ネガ両用のレジストパターン形成方法を提供
することを目的とする。本発明者らは、ポジ、ネガ両用
のレジストを得るべく研究した結果、化学増幅型レジス
トを露光後にアルカリで処理することにより発生した酸
を中和し、その後に基板全面を電離放射線で露光するこ
とによりイメージ反転できるポジ、ネガ型両用レジスト
を製造できることを見いだし、かかる知見に基づいて本
発明を完成させたものである。
【0011】すなわち、ネガ型の化学増幅系レジストを
用いて説明するとレジストを塗布後電離放射線にて描画
し露光部の酸発生剤から酸が発生する。次いで、露光後
ベークし、熱架橋反応することによりパターン形成がで
きる。これが通常のネガパターン形成方法であるが、本
発明のレジストパターンの形成方法は、レジストを電離
放射線にて描画し、酸を発生させた後にアンモニア等の
アルカリ性雰囲気にさらし、発生した酸を中和させる。
次に水等でリンスし、余分なアルカリを洗い流す、次に
レジスト全面を電離放射線にて露光すると、最初に電離
放射線で描画したところ以外に酸が発生し、次いで露光
後ベーク行うとその部分が架橋することにより、像を反
転させることができる。
【0012】ポジ型においても同様であり、酸発生剤か
ら発生した酸をアルカリで中和し、次いで水等でリンス
し、過剰のアルカリを洗い流し、次にレジスト全面を電
離放射線で露光すると、最初に電離放射線で描画したと
ころ以外に酸が発生し、露光後ベークを行うことによっ
て発生した酸によってレジストが現像液に溶解する形態
に変化するので、現像によって反転した像が得られる。
【0013】以下に、本発明のポジ、ネガ両用レジスト
について図面を参照して説明する。図1は化学増幅ネガ
型レジストを使用したパターン形成方法を示す。まずは
じめに、酸発生剤、架橋剤、ノボラック樹脂の三成分か
ら成る化学増幅系ネガ型レジスト1をクロム薄膜2を形
成したガラス基板3上に塗布する(A)。次に電子線等
の電離放射線4で露光し、酸5を発生させる(B)。次
にアンモニア等のアルカリ性雰囲気6、エタノールアミ
ン等のアミン、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ性の塩
類等のアルカリ性溶液に浸漬、あるいはスピンコート等
による塗布によってレジストを処理し発生した酸を中和
する(C)。中和処理に使用するアルカリ性の液のpH
は8以上であることが好ましい。
【0014】その後、水等でレジストからアルカリを除
去した後に基板全面を電離放射線7で露光(D)する
と、描画部分以外で酸5が発生する。反転露光のための
条件は、酸発生剤の感光基が感光する波長であれば良い
ので、一般のエキシマレーザ用化学増幅レジストを使用
した場合、電子線、エキシマレーザ、遠紫外線などを使
用することができる。露光量は8〜300mJ/cm2
とすることが好ましい。
【0015】次いで、ホットプレート等で加熱処理8す
る(E)。加熱は60〜180℃において、2〜30分
間行うことが好ましい。次いで、水酸化テトラメチルア
ンモニウム、リン酸ナトリウム等のアルカリで30秒な
いし10分間現像5し、像が反転したレジストパターン
9を形成する(F)。
【0016】
【作用】本発明は、微細なパターンが形成可能な化学増
幅型レジストを描画後にアルカリ処理することにより、
形成される像を反転可能としたもので、ネガ型もしくは
ポジ型レジストのいずれかのレジストを使用してパター
ンを形成する際に、ネガ型パターンおよびポジ型パター
ンの両方のパターンを形成することができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 実施例1 シプレイ社製化学増幅ネガ型レジストSNR248をク
ロム基板上に塗布し、膜厚600nmの均一なレジスト
膜を得た。次に、加速電圧20kVの電子線により露光
量2.5μC/cm2 で描画した後に、1規定のアンモ
ニア水を入れた容器の上部にレジストを液面側として、
アンモニア雰囲気に10分間さらし、次いで純水でリン
スした。次に、低圧水銀灯で10分間全面露光し、ホッ
トプレートに載置して120℃で5分間加熱処理した。
最後に2.38%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶
液で2分間現像し、純水で40秒間リンスすることによ
り、像が反転したポジパターンを形成することができ
た。
【0018】
【発明の効果】ポジ型、ネガ型のいずれかのレジストか
ら、ポジ、ネガの両者のパターンを形成が可能であり、
いずれか1種類のレジストを使用してポジ、ネガの両方
のレジストパターンが得られるので、レジストパターン
の処理工程が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレジストの形成方法を説明する図。
【図2】化学増幅系ネガ型レジストを使用したレジスト
パターンの形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
1…化学増幅系ネガ型レジスト、2…クロム薄膜、3…
ガラス基板、4…電離放射線、5…酸、6…アルカリ性
雰囲気、7…電離放射線、8…加熱処理、9…レジスト
パターン、21…化学増幅系ネガ型レジスト、22…基
板、23…電離放射線、24…パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/027 H01L 21/30 568 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/38 G03F 7/004 G03F 7/038 G03F 7/039 H01L 21/027

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトマスクパターンの形成方法におい
    て、ポジ型、ネガ型のいずれかの化学増幅系レジストを
    電離放射線によるパターンの露光後に、露光によって発
    生したレジスト中の酸をアルカリによって中和処理の後
    に、電離放射線によって全面露光し、次いで現像してパ
    ターンを形成し、ポジ型、ネガ型のいずれか一方のレジ
    ストのみから両者のパターンを形成することを特徴とす
    るフォトマスクパターンの形成方法。
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JP2015045836A (ja) * 2013-08-02 2015-03-12 富士フイルム株式会社 パターン形成方法及びそれに用いられる表面処理剤、並びに、電子デバイスの製造方法及び電子デバイス

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