JPH10221851A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH10221851A JPH10221851A JP9026403A JP2640397A JPH10221851A JP H10221851 A JPH10221851 A JP H10221851A JP 9026403 A JP9026403 A JP 9026403A JP 2640397 A JP2640397 A JP 2640397A JP H10221851 A JPH10221851 A JP H10221851A
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- JP
- Japan
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- electron beam
- resist
- positive
- beam resist
- pattern
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 パターン形成方法に関し、ポジ型電子線レジ
ストにおける現像減膜を低減して、高解像度のパターン
を形成する。 【解決手段】 パターンを形成する基体1上に塗布する
ポジ型電子線レジスト2として、ネガ型の構造を併せ持
つレジストを用いるとともに、塗布したポジ型電子線レ
ジスト2の一番薄い部分の厚さを150〜300nmに
する。
ストにおける現像減膜を低減して、高解像度のパターン
を形成する。 【解決手段】 パターンを形成する基体1上に塗布する
ポジ型電子線レジスト2として、ネガ型の構造を併せ持
つレジストを用いるとともに、塗布したポジ型電子線レ
ジスト2の一番薄い部分の厚さを150〜300nmに
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパターン形成方法に
関するものであり、特に、ポジ型電子線レジストを用い
たパターニング工程における、現像処理工程の際のレジ
スト減膜の防止手段に特徴のあるパターン形成方法に関
するものである。
関するものであり、特に、ポジ型電子線レジストを用い
たパターニング工程における、現像処理工程の際のレジ
スト減膜の防止手段に特徴のあるパターン形成方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体デバイスのパターンの微細
化に伴い露光方法として電子線描画技術が用いられるよ
うになってきているが、この場合、パターンの解像性を
高めるためには電子線レジストの薄膜化が必要になって
いる。
化に伴い露光方法として電子線描画技術が用いられるよ
うになってきているが、この場合、パターンの解像性を
高めるためには電子線レジストの薄膜化が必要になって
いる。
【0003】例えば、フォトマスク或いはレチクルを作
製する場合には、下地が平坦な基板であるので、この基
板上に電子線レジストを塗布する場合には、容易に均一
な厚さの薄膜として形成でき、その結果、解像度の高い
遮光膜パターンを形成することができる。
製する場合には、下地が平坦な基板であるので、この基
板上に電子線レジストを塗布する場合には、容易に均一
な厚さの薄膜として形成でき、その結果、解像度の高い
遮光膜パターンを形成することができる。
【0004】なお、電子線レジストとしては、一般に、
下記の一般式、
下記の一般式、
【化3】 で表されるレジストが用いられており、一般式における
R1 が−CH3 (メチル基)の場合にはポジ型となり、
R1 が−H(水素)の場合にはネガ型となるものであ
り、ネガ型の場合には解像度をあげるために金属元素と
塩を作りやすいハロゲン元素を結合させている。
R1 が−CH3 (メチル基)の場合にはポジ型となり、
R1 が−H(水素)の場合にはネガ型となるものであ
り、ネガ型の場合には解像度をあげるために金属元素と
塩を作りやすいハロゲン元素を結合させている。
【0005】ここで、図4を参照して、従来のフォトマ
スクにおけるパターン形成方法を説明する。 図4(a)参照 まず、石英ガラス基板31上に、CrOx /Cr/Cr
Ox の三層構造にして反射率を低減させた遮光膜32を
堆積させ、次いで、ポジ型電子線レジスト33をスピン
コータを用いて塗布したのち、電子ビーム露光装置を用
いて電子線34を所定パターンに直接描画することによ
って遮光部に対応する未露光部35及び光透過部に対応
する露光部36を形成する。
スクにおけるパターン形成方法を説明する。 図4(a)参照 まず、石英ガラス基板31上に、CrOx /Cr/Cr
Ox の三層構造にして反射率を低減させた遮光膜32を
堆積させ、次いで、ポジ型電子線レジスト33をスピン
コータを用いて塗布したのち、電子ビーム露光装置を用
いて電子線34を所定パターンに直接描画することによ
って遮光部に対応する未露光部35及び光透過部に対応
する露光部36を形成する。
【0006】図4(b)参照 次いで、現像液により現像することにより露光部36の
ポジ型電子線レジスト33を除去して、未露光部35の
ポジ型電子線レジスト33からなるエッチングパターン
を形成する。
ポジ型電子線レジスト33を除去して、未露光部35の
ポジ型電子線レジスト33からなるエッチングパターン
を形成する。
【0007】図4(c)参照 次いで、エッチングパターンをマスクとして遮光膜32
をエッチング除去することにより遮光膜パターン39を
形成したのち、未露光部35のポジ型電子線レジスト3
3を除去することによりフォトマスクが得られる。
をエッチング除去することにより遮光膜パターン39を
形成したのち、未露光部35のポジ型電子線レジスト3
3を除去することによりフォトマスクが得られる。
【0008】この場合、ポジ型電子線レジスト33の厚
さt1 を十分薄くすることによって、高解像度の遮光膜
パターン39を得ることができる。
さt1 を十分薄くすることによって、高解像度の遮光膜
パターン39を得ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ポジ型電子線
レジスト33を用いた場合、従来のポジ型電子線レジス
トはレジストが現像液に対して溶解性を有するので、ポ
ジ型電子線レジスト33の厚さt1 を十分薄くすると現
像処理工程において未露光部35においても80〜15
0nm程度の減膜が生じ、未露光部35の膜厚が薄くな
りすぎるため、その後のエッチング工程に耐えられず、
遮光膜パターン39に多数のピンホール状の欠陥が発生
するという問題がある。
レジスト33を用いた場合、従来のポジ型電子線レジス
トはレジストが現像液に対して溶解性を有するので、ポ
ジ型電子線レジスト33の厚さt1 を十分薄くすると現
像処理工程において未露光部35においても80〜15
0nm程度の減膜が生じ、未露光部35の膜厚が薄くな
りすぎるため、その後のエッチング工程に耐えられず、
遮光膜パターン39に多数のピンホール状の欠陥が発生
するという問題がある。
【0010】この問題を解決するには、ポジ型電子線レ
ジストの膜厚を厚くすれば良いが、そうすると解像性が
低下し、特に、微細パターンの場合には電子線がポジ型
電子線レジストの最下部まで到達できず、エッチング処
理後の遮光膜パターンの線幅が所望の設計値よりも著し
くずれてしまうという問題が生ずる。
ジストの膜厚を厚くすれば良いが、そうすると解像性が
低下し、特に、微細パターンの場合には電子線がポジ型
電子線レジストの最下部まで到達できず、エッチング処
理後の遮光膜パターンの線幅が所望の設計値よりも著し
くずれてしまうという問題が生ずる。
【0011】図5(a)参照 例えば、ポジ型電子線レジスト33の膜厚t2 を500
nm程度とした場合、右側のパターン幅の広い露光部3
6においてはポジ型電子線レジスト33の最下部まで電
子線34が十分到達して、所望の設計値通りに露光が行
われるが、左側のパターン幅の狭い露光部36において
はポジ型電子線レジスト33の最下部まで電子線34が
十分に到達せず、露光が不十分に行われることになる。
nm程度とした場合、右側のパターン幅の広い露光部3
6においてはポジ型電子線レジスト33の最下部まで電
子線34が十分到達して、所望の設計値通りに露光が行
われるが、左側のパターン幅の狭い露光部36において
はポジ型電子線レジスト33の最下部まで電子線34が
十分に到達せず、露光が不十分に行われることになる。
【0012】図5(b)参照 そして、この様に露光されたポジ型電子線レジスト33
を現像した場合、パターン幅の広い部分においては所望
の設計値通りのエッチング用の開口部40が得られるも
のの、パターン幅の狭い部分においては断面形状がテー
パー状の開口部41が形成されることになる。
を現像した場合、パターン幅の広い部分においては所望
の設計値通りのエッチング用の開口部40が得られるも
のの、パターン幅の狭い部分においては断面形状がテー
パー状の開口部41が形成されることになる。
【0013】図5(c)参照 この様なパターンのポジ型電子線レジスト33をマスク
として遮光膜32をエッチングすると、パターン幅の広
い部分においては所望の設計値通りの光透過部42が形
成されるものの、パターン幅の狭い部分においては設計
値よりかなり幅狭の光透過部43が形成されることにな
る。
として遮光膜32をエッチングすると、パターン幅の広
い部分においては所望の設計値通りの光透過部42が形
成されるものの、パターン幅の狭い部分においては設計
値よりかなり幅狭の光透過部43が形成されることにな
る。
【0014】したがって、半導体デバイスの微細化に伴
ってパターン幅が狭くなるにつれて、設計値からのずれ
が大きくなり、所期の素子構造及び素子特性が得られな
くなるという問題が生ずる。
ってパターン幅が狭くなるにつれて、設計値からのずれ
が大きくなり、所期の素子構造及び素子特性が得られな
くなるという問題が生ずる。
【0015】さらに、半導体装置等の段差を有する基板
上にポジ型電子線レジストを塗布した場合には、凸部上
においてはポジ型電子線レジストの膜厚が薄くなり、一
方、凹部上においてはポジ型電子線レジストの膜厚が厚
くなり、表面形状に応じて膜厚分布が生ずる。
上にポジ型電子線レジストを塗布した場合には、凸部上
においてはポジ型電子線レジストの膜厚が薄くなり、一
方、凹部上においてはポジ型電子線レジストの膜厚が厚
くなり、表面形状に応じて膜厚分布が生ずる。
【0016】この場合、凸部上におけるポジ型電子線レ
ジストの厚さが現像工程における現像減膜に耐えられる
厚さにすると、凹部上におけるポジ型電子線レジストの
厚さが厚くなりすぎてパターン幅が設計値から大幅にず
れることになる。
ジストの厚さが現像工程における現像減膜に耐えられる
厚さにすると、凹部上におけるポジ型電子線レジストの
厚さが厚くなりすぎてパターン幅が設計値から大幅にず
れることになる。
【0017】逆に、凹部上におけるポジ型電子線レジス
トの厚さを設計値通りの幅が得られる厚さにした場合に
は、凸部上におけるポジ型電子線レジストの厚さが薄く
なりすぎ、現像工程における現像減膜の結果、その後の
エッチング処理に耐えられず、被エッチング物の被覆部
にピンホール状の欠陥が多数発生することになる。
トの厚さを設計値通りの幅が得られる厚さにした場合に
は、凸部上におけるポジ型電子線レジストの厚さが薄く
なりすぎ、現像工程における現像減膜の結果、その後の
エッチング処理に耐えられず、被エッチング物の被覆部
にピンホール状の欠陥が多数発生することになる。
【0018】ここで、この様な表面に段差のある場合の
パターン形成工程、例えば、半導体装置における配線層
のパターニング工程の問題点を図6を参照して説明す
る。なお、図6(a)はMOSFETの概略的構造を上
から透視して示したものであり、また、図6(b)は、
図6(a)におけるA−A’を結ぶ一点鎖線にそった断
面図であり、さらに、図6(c)の左右の図は、夫々図
6(a)におけるB−B’を結ぶ一点鎖線、及び、C−
C’を結ぶ一点鎖線に沿った断面を示すものである。
パターン形成工程、例えば、半導体装置における配線層
のパターニング工程の問題点を図6を参照して説明す
る。なお、図6(a)はMOSFETの概略的構造を上
から透視して示したものであり、また、図6(b)は、
図6(a)におけるA−A’を結ぶ一点鎖線にそった断
面図であり、さらに、図6(c)の左右の図は、夫々図
6(a)におけるB−B’を結ぶ一点鎖線、及び、C−
C’を結ぶ一点鎖線に沿った断面を示すものである。
【0019】図6(a)及び(b)参照 この場合のMOSFETの構造は極めて一般的なもので
あり、p型シリコン基板51を選択酸化して選択酸化膜
52に囲まれた素子形成領域を形成したのち、ゲート酸
化膜53及びゲート電極54を形成し、ゲート電極54
をマスクとしてP等のn型不純物をイオン注入すること
によってn型ソース・ドレイン領域55を形成する。
あり、p型シリコン基板51を選択酸化して選択酸化膜
52に囲まれた素子形成領域を形成したのち、ゲート酸
化膜53及びゲート電極54を形成し、ゲート電極54
をマスクとしてP等のn型不純物をイオン注入すること
によってn型ソース・ドレイン領域55を形成する。
【0020】次いで、全面に形成した層間絶縁膜56を
介してAl層57を堆積させたのち、このAl層57を
パターニングしてゲート電極54と直交する方向に延在
する2本の配線層を形成するために、ポジ型電子線レジ
スト58を塗布して電子線の直接描画により露光部60
及び未露光部61を形成し、次いで、現像することによ
って露光部60のポジ型電子線レジスト58を除去す
る。
介してAl層57を堆積させたのち、このAl層57を
パターニングしてゲート電極54と直交する方向に延在
する2本の配線層を形成するために、ポジ型電子線レジ
スト58を塗布して電子線の直接描画により露光部60
及び未露光部61を形成し、次いで、現像することによ
って露光部60のポジ型電子線レジスト58を除去す
る。
【0021】図6(c)参照 この場合、図6(c)の左側の図に示すように、ゲート
電極54上のポジ型電子線レジスト33の厚さとして現
像減膜を考慮したエッチング耐性を保つことのできる限
界膜厚程度にしておくと、露光部60に形成される開口
部62のパターン幅はほぼ設計値通りとなる。
電極54上のポジ型電子線レジスト33の厚さとして現
像減膜を考慮したエッチング耐性を保つことのできる限
界膜厚程度にしておくと、露光部60に形成される開口
部62のパターン幅はほぼ設計値通りとなる。
【0022】一方、図6(c)の右側の図に示すよう
に、n型ソース・ドレイン領域55上のポジ型電子線レ
ジスト33の厚さはかなり厚くなり、露光が不十分とな
って露光部に形成される開口部63の断面形状はテーパ
ー状となる。
に、n型ソース・ドレイン領域55上のポジ型電子線レ
ジスト33の厚さはかなり厚くなり、露光が不十分とな
って露光部に形成される開口部63の断面形状はテーパ
ー状となる。
【0023】したがって、この様なパターンのポジ型電
子線レジスト58をマスクとしてAl層57をエッチン
グした場合には、開口部63において十分なエッチング
が行われず、配線層間の間隔が狭くなりエッチング残渣
による短絡や、寄生容量による信号遅延の原因となる。
子線レジスト58をマスクとしてAl層57をエッチン
グした場合には、開口部63において十分なエッチング
が行われず、配線層間の間隔が狭くなりエッチング残渣
による短絡や、寄生容量による信号遅延の原因となる。
【0024】逆に、n型ソース・ドレイン領域55上の
ポジ型電子線レジスト33の厚さを解像不良が生じない
程度に薄くした場合には、上述のように、ゲート電極5
4上のポジ型電子線レジスト33の厚さが薄くなりす
ぎ、現像減膜によりエッチング工程において配線層に多
数のピンホール状の欠陥等が発生することになる。
ポジ型電子線レジスト33の厚さを解像不良が生じない
程度に薄くした場合には、上述のように、ゲート電極5
4上のポジ型電子線レジスト33の厚さが薄くなりす
ぎ、現像減膜によりエッチング工程において配線層に多
数のピンホール状の欠陥等が発生することになる。
【0025】したがって、本発明は、ポジ型電子線レジ
ストにおける現像減膜を低減して、高解像度のパターン
を形成することを目的とする。
ストにおける現像減膜を低減して、高解像度のパターン
を形成することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1(a)乃至(c)参照 (1)本発明は、パターンを形成する基体1上にポジ型
電子線レジスト2を塗布し、このポジ型電子線レジスト
2を電子線3で露光したのち、現像によって形成したポ
ジ型電子線レジスト2のパターンにより基体1をエッチ
ングするパターン形成方法において、ポジ型電子線レジ
スト2としてネガ型の構造を併せ持つレジストを用いる
とともに、塗布したポジ型電子線レジスト2の一番薄い
部分の厚さを150〜300nmにすることを特徴とす
る。
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1(a)乃至(c)参照 (1)本発明は、パターンを形成する基体1上にポジ型
電子線レジスト2を塗布し、このポジ型電子線レジスト
2を電子線3で露光したのち、現像によって形成したポ
ジ型電子線レジスト2のパターンにより基体1をエッチ
ングするパターン形成方法において、ポジ型電子線レジ
スト2としてネガ型の構造を併せ持つレジストを用いる
とともに、塗布したポジ型電子線レジスト2の一番薄い
部分の厚さを150〜300nmにすることを特徴とす
る。
【0027】この様に、ポジ型電子線レジスト2として
ネガ型の構造を併せ持つレジストを用いて現像減膜を大
幅に低減させることにより、塗布したポジ型電子線レジ
スト2の一番薄い部分の厚さを150〜300nm程度
と十分薄くすることができるので、高解像度のパターニ
ングを欠陥を発生させることなく行うことができる。
ネガ型の構造を併せ持つレジストを用いて現像減膜を大
幅に低減させることにより、塗布したポジ型電子線レジ
スト2の一番薄い部分の厚さを150〜300nm程度
と十分薄くすることができるので、高解像度のパターニ
ングを欠陥を発生させることなく行うことができる。
【0028】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、ポジ型電子線レジスト2として、下記の一般式、
て、ポジ型電子線レジスト2として、下記の一般式、
【化4】 で表されるαメチルスチレン系レジストを用いたことを
特徴とする。
特徴とする。
【0029】この様なネガ型の構造を併せ持つポジ型電
子線レジスト2としては、上記の一般式で表されるαメ
チルスチレン系レジストが有用である。
子線レジスト2としては、上記の一般式で表されるαメ
チルスチレン系レジストが有用である。
【0030】(3)また、本発明は、上記(1)または
(2)において、ポジ型電子線レジスト2を電子線3で
露光したのち、このポジ型電子線レジスト2上にスルホ
ン基を有する高分子ポリマー7の溶液を塗布し、熱処理
を行うことによりポジ型電子線レジスト2の表面に硬化
膜6を形成したことを特徴とする。
(2)において、ポジ型電子線レジスト2を電子線3で
露光したのち、このポジ型電子線レジスト2上にスルホ
ン基を有する高分子ポリマー7の溶液を塗布し、熱処理
を行うことによりポジ型電子線レジスト2の表面に硬化
膜6を形成したことを特徴とする。
【0031】この様に、ポジ型電子線レジスト2上にス
ルホン基を有する高分子ポリマー7の溶液を塗布し、熱
処理を行うことにより、ポジ型電子線レジスト2の有す
るネガ型感応基(−X)が高分子ポリマー7の溶液中の
スルホン基と反応して、ポジ型電子線レジスト2の表面
に架橋した硬化膜6が形成され、この硬化膜6が耐現像
性の保護膜として作用し、未露光部4のポジ型電子線レ
ジスト2の減膜を防止する。
ルホン基を有する高分子ポリマー7の溶液を塗布し、熱
処理を行うことにより、ポジ型電子線レジスト2の有す
るネガ型感応基(−X)が高分子ポリマー7の溶液中の
スルホン基と反応して、ポジ型電子線レジスト2の表面
に架橋した硬化膜6が形成され、この硬化膜6が耐現像
性の保護膜として作用し、未露光部4のポジ型電子線レ
ジスト2の減膜を防止する。
【0032】(4)また、本発明は、上記(3)におい
て、スルホン基を有する高分子ポリマー7の溶液が、下
記の一般式、
て、スルホン基を有する高分子ポリマー7の溶液が、下
記の一般式、
【化5】 で表されるスルホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩
と、塗布溶媒とからなる溶液であることを特徴とする。
と、塗布溶媒とからなる溶液であることを特徴とする。
【0033】この様なスルホン基を有する高分子ポリマ
ー7の溶液としては、上記の一般式で表されるスルホン
化ポリアニリン系のアンモニウム塩と、塗布溶媒、例え
ば、水とからなる溶液が有用である。
ー7の溶液としては、上記の一般式で表されるスルホン
化ポリアニリン系のアンモニウム塩と、塗布溶媒、例え
ば、水とからなる溶液が有用である。
【0034】(5)また、本発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、パターンを形成する基体1
が、表面に遮光膜を設けたフォトマスクまたはレチクル
を構成する透明絶縁基板であることを特徴とする。
(4)のいずれかにおいて、パターンを形成する基体1
が、表面に遮光膜を設けたフォトマスクまたはレチクル
を構成する透明絶縁基板であることを特徴とする。
【0035】この様に、本発明のポジ型電子線レジスト
2をフォトマスク或いはレチクルの製造工程に用いた場
合には、全体のポジ型電子線レジスト2の膜厚を解像不
良が生じない薄い膜厚で且つ均一に形成することができ
るので、高解像度の遮光膜パターンを得ることができ
る。
2をフォトマスク或いはレチクルの製造工程に用いた場
合には、全体のポジ型電子線レジスト2の膜厚を解像不
良が生じない薄い膜厚で且つ均一に形成することができ
るので、高解像度の遮光膜パターンを得ることができ
る。
【0036】(6)また、本発明は、上記(1)乃至
(4)のいずれかにおいて、パターンを形成する基体1
が、表面に絶縁層及び導電層からなる凹凸構造を有する
半導体基板であることを特徴とする。
(4)のいずれかにおいて、パターンを形成する基体1
が、表面に絶縁層及び導電層からなる凹凸構造を有する
半導体基板であることを特徴とする。
【0037】この様に、本発明のポジ型電子線レジスト
2を半導体装置の製造工程に用いた場合には、表面に凹
凸があっても、凸部上のポジ型電子線レジスト2の膜厚
をエッチング工程に耐え得る限界膜厚まで薄くすること
ができるので、凹部における膜厚も解像不良が生じない
薄い膜厚に設定することができ、全体のパターン幅を設
計値通りにすることができる。
2を半導体装置の製造工程に用いた場合には、表面に凹
凸があっても、凸部上のポジ型電子線レジスト2の膜厚
をエッチング工程に耐え得る限界膜厚まで薄くすること
ができるので、凹部における膜厚も解像不良が生じない
薄い膜厚に設定することができ、全体のパターン幅を設
計値通りにすることができる。
【0038】
【発明の実施の形態】まず、本発明の第1の実施の形態
であるフォトマスクの製造工程を図2を参照して説明す
る。 図2(a)参照 まず、石英ガラス基板11上に、CrOx /Cr/Cr
Ox の三層構造にして反射率を低減させた遮光膜12を
堆積させ、次いで、下記の一般式、
であるフォトマスクの製造工程を図2を参照して説明す
る。 図2(a)参照 まず、石英ガラス基板11上に、CrOx /Cr/Cr
Ox の三層構造にして反射率を低減させた遮光膜12を
堆積させ、次いで、下記の一般式、
【化6】 で表されるαメチルスチレン系レジストからなるポジ型
電子線レジスト13をスピンコータを用いて厚さ150
〜300nm、例えば、200nm塗布する。
電子線レジスト13をスピンコータを用いて厚さ150
〜300nm、例えば、200nm塗布する。
【0039】このαメチルスチレン系レジストにおける
メチル基、即ち、−CH3 がポジ型構造を与え、−Xが
ネガ型構造を与えるので全体としてポジ型を保つために
は、m>nである必要がある。
メチル基、即ち、−CH3 がポジ型構造を与え、−Xが
ネガ型構造を与えるので全体としてポジ型を保つために
は、m>nである必要がある。
【0040】次いで、電子ビーム露光装置を用いて電子
線14を所定パターンに直接描画することによって遮光
部に対応する未露光部15及び光透過部に対応する露光
部16を形成する。
線14を所定パターンに直接描画することによって遮光
部に対応する未露光部15及び光透過部に対応する露光
部16を形成する。
【0041】図2(b)参照 次いで、全面に、下記の一般式、
【化7】 で表されるスルホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩
を溶剤とし、水を溶媒とした高分子ポリマー溶液を塗布
し、80〜120℃、例えば、100℃で、20〜30
分、例えば、20分熱処理を行う。
を溶剤とし、水を溶媒とした高分子ポリマー溶液を塗布
し、80〜120℃、例えば、100℃で、20〜30
分、例えば、20分熱処理を行う。
【0042】この加熱処理工程において、ポジ型電子線
レジスト13の有するネガ型感応基、即ち、−Xがスル
ホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩水溶液中の一部
のスルホン基と反応してポジ型電子線レジスト13の表
面に架橋した硬化膜17を形成すると共に、スルホン化
ポリアニリン系のアンモニウム塩の架橋反応により高分
子ポリマー18が形成される。
レジスト13の有するネガ型感応基、即ち、−Xがスル
ホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩水溶液中の一部
のスルホン基と反応してポジ型電子線レジスト13の表
面に架橋した硬化膜17を形成すると共に、スルホン化
ポリアニリン系のアンモニウム塩の架橋反応により高分
子ポリマー18が形成される。
【0043】図2(c)参照 次いで、アルカリ水溶液を用いて高分子ポリマー18を
除去したのち、トルエンを用いて現像することによって
露光部16のポジ型電子線レジスト13を除去して遮光
膜12をエッチングするためのマスクパターンを形成す
る。
除去したのち、トルエンを用いて現像することによって
露光部16のポジ型電子線レジスト13を除去して遮光
膜12をエッチングするためのマスクパターンを形成す
る。
【0044】この場合、ネガ型の結合は付近に存在した
もの同士での結合になるため、ポジ型の主鎖の切断によ
る低分子化で除去可能になり、それによって露光部16
の硬化膜17を除去することができるものであり、ま
た、未露光部15においては硬化膜17が耐現像性の保
護膜として作用するために、現像中における未露光部1
5のポジ型電子線レジスト13の減膜は10〜20nm
程度に抑えることができる。
もの同士での結合になるため、ポジ型の主鎖の切断によ
る低分子化で除去可能になり、それによって露光部16
の硬化膜17を除去することができるものであり、ま
た、未露光部15においては硬化膜17が耐現像性の保
護膜として作用するために、現像中における未露光部1
5のポジ型電子線レジスト13の減膜は10〜20nm
程度に抑えることができる。
【0045】図2(d)参照 次いで、このポジ型電子線レジスト13からなるマスク
パターンをマスクとして遮光膜12をエッチング除去す
ることにより遮光膜パターン19を形成したのち、未露
光部15のポジ型電子線レジスト13を除去することに
よってフォトマスクが得られる。
パターンをマスクとして遮光膜12をエッチング除去す
ることにより遮光膜パターン19を形成したのち、未露
光部15のポジ型電子線レジスト13を除去することに
よってフォトマスクが得られる。
【0046】この場合、解像度を高めるためにポジ型電
子線レジスト13の厚さを150〜300nmとしてい
るが、硬化膜17の作用により現像減膜が10〜20n
m程度に低減され、130〜290nmの厚さのポジ型
電子線レジスト13からなるマスクパターンが残存する
ことになり、この膜厚はエッチング工程に十分耐え得る
膜厚であるので、遮光膜パターン19にピンホール等の
欠陥が発生することがない。
子線レジスト13の厚さを150〜300nmとしてい
るが、硬化膜17の作用により現像減膜が10〜20n
m程度に低減され、130〜290nmの厚さのポジ型
電子線レジスト13からなるマスクパターンが残存する
ことになり、この膜厚はエッチング工程に十分耐え得る
膜厚であるので、遮光膜パターン19にピンホール等の
欠陥が発生することがない。
【0047】次に、第3図を参照して本発明の第2の実
施の形態である半導体装置の配線層のパターニング工程
を説明する。なお、図3(a)はMOSFETの概略的
構造を上から透視して示したものであり、また、図3
(b)は、図3(a)におけるA−A’を結ぶ一点鎖線
に沿った断面図であり、さらに、図3(c)の左右の図
は、夫々図3(a)におけるB−B’を結ぶ一点鎖線、
及び、C−C’を結ぶ一点鎖線に沿った断面を示すもの
である。
施の形態である半導体装置の配線層のパターニング工程
を説明する。なお、図3(a)はMOSFETの概略的
構造を上から透視して示したものであり、また、図3
(b)は、図3(a)におけるA−A’を結ぶ一点鎖線
に沿った断面図であり、さらに、図3(c)の左右の図
は、夫々図3(a)におけるB−B’を結ぶ一点鎖線、
及び、C−C’を結ぶ一点鎖線に沿った断面を示すもの
である。
【0048】図3(a)及び(b)参照 この場合のMOSFETの構造は極めて一般的なものと
して説明するが、p型シリコン基板21を選択酸化して
選択酸化膜22に囲まれた素子形成領域を形成したの
ち、ゲート酸化膜23及びゲート電極24を形成し、ゲ
ート電極24をマスクとしてAsをイオン注入すること
によってn型ソース・ドレイン領域25を形成する。
して説明するが、p型シリコン基板21を選択酸化して
選択酸化膜22に囲まれた素子形成領域を形成したの
ち、ゲート酸化膜23及びゲート電極24を形成し、ゲ
ート電極24をマスクとしてAsをイオン注入すること
によってn型ソース・ドレイン領域25を形成する。
【0049】次いで、全面に形成した層間絶縁膜26を
介してAl層27を堆積させたのち、上記の第1の実施
の形態と同様の構成のポジ型電子線レジスト28をゲー
ト電極24上の厚さが150〜300nm、例えば、1
50nmとなるように塗布したのち、電子線の直接描画
により露光を行ってゲート電極24と直交する方向に延
在する2本の配線層を形成するためのパターンの未露光
部30を形成する。
介してAl層27を堆積させたのち、上記の第1の実施
の形態と同様の構成のポジ型電子線レジスト28をゲー
ト電極24上の厚さが150〜300nm、例えば、1
50nmとなるように塗布したのち、電子線の直接描画
により露光を行ってゲート電極24と直交する方向に延
在する2本の配線層を形成するためのパターンの未露光
部30を形成する。
【0050】次いで、上記の第1の実施の形態と同様の
構成のスルホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩水溶
液からなる高分子ポリマー溶液を塗布し、80〜120
℃、例えば、100℃で、20〜30分、例えば、20
分熱処理を行うことにより、ポジ型電子線レジスト28
の表面に架橋した硬化膜29を形成すると共に、スルホ
ン化ポリアニリン系のアンモニウム塩の架橋反応により
高分子ポリマー(図示せず)を形成する。
構成のスルホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩水溶
液からなる高分子ポリマー溶液を塗布し、80〜120
℃、例えば、100℃で、20〜30分、例えば、20
分熱処理を行うことにより、ポジ型電子線レジスト28
の表面に架橋した硬化膜29を形成すると共に、スルホ
ン化ポリアニリン系のアンモニウム塩の架橋反応により
高分子ポリマー(図示せず)を形成する。
【0051】次いで、アルカリ水溶液を用いて高分子ポ
リマーを除去したのち、トルエンを用いて現像すること
によって露光部のポジ型電子線レジスト28を除去して
Al層27をエッチングするためのマスクパターンを形
成する。
リマーを除去したのち、トルエンを用いて現像すること
によって露光部のポジ型電子線レジスト28を除去して
Al層27をエッチングするためのマスクパターンを形
成する。
【0052】図3(c)参照 この場合、図3(c)の左の図に示すように、ゲート電
極24上のポジ型電子線レジスト28の厚さは、150
〜300nm、例えば、150nmであるので、10〜
20nm程度の減膜を考慮しても130〜140nmの
厚さのポジ型電子線レジスト13が残存することにな
り、エッチング工程においてほぼ設計値通りの幅の配線
層を形成することができると共に、未露光部30下の配
線層自体が異常にエッチングされることがない。
極24上のポジ型電子線レジスト28の厚さは、150
〜300nm、例えば、150nmであるので、10〜
20nm程度の減膜を考慮しても130〜140nmの
厚さのポジ型電子線レジスト13が残存することにな
り、エッチング工程においてほぼ設計値通りの幅の配線
層を形成することができると共に、未露光部30下の配
線層自体が異常にエッチングされることがない。
【0053】また、図3(c)の右の図に示すように、
n型ソース・ドレイン領域25上のポジ型電子線レジス
ト28の厚さは400〜600nm程度と解像不良が生
じない程度の厚さまで薄くすることができるので、この
領域においてもほぼ設計値通りの幅の配線層を形成する
ことができ、全体としてほぼ均一な幅の配線層を形成す
ることができる。
n型ソース・ドレイン領域25上のポジ型電子線レジス
ト28の厚さは400〜600nm程度と解像不良が生
じない程度の厚さまで薄くすることができるので、この
領域においてもほぼ設計値通りの幅の配線層を形成する
ことができ、全体としてほぼ均一な幅の配線層を形成す
ることができる。
【0054】したがって、設計ルールが微細化しても、
エッチング不良やエッチング残渣による配線層間の短絡
や、寄生容量による信号遅延が発生することがなく、高
集積度の半導体装置を性能を向上させることができる。
エッチング不良やエッチング残渣による配線層間の短絡
や、寄生容量による信号遅延が発生することがなく、高
集積度の半導体装置を性能を向上させることができる。
【0055】以上、第1及び第2の実施の形態を説明し
てきたが、本発明は、フォトマスク或いはレチクルの製
造工程、及び、半導体装置の製造工程に限られるのでは
なく、ポジ型電子線レジストを用いた各種のパターニン
グ工程に適用されるものである。
てきたが、本発明は、フォトマスク或いはレチクルの製
造工程、及び、半導体装置の製造工程に限られるのでは
なく、ポジ型電子線レジストを用いた各種のパターニン
グ工程に適用されるものである。
【0056】また、上記の各実施の形態の説明において
は、ネガ型構造を有するポジ型電子線レジストとしてα
メチルスチレン系レジストを用いているが、この様なα
メチルスチレン系レジストに限られるものではなく、例
えば、ポリメチルメタクリレート−co−トリクロロエ
チルアクリレート(PMMA−co−TCEA)、ポリ
メチルメタクリレート−co−アクリロニトリル(PM
MA−co−AN)、或いは、ポリメタクロニトリル−
co−メチルαクロロアクリレート(PMAN−co−
MCA)を用いても良いものである。
は、ネガ型構造を有するポジ型電子線レジストとしてα
メチルスチレン系レジストを用いているが、この様なα
メチルスチレン系レジストに限られるものではなく、例
えば、ポリメチルメタクリレート−co−トリクロロエ
チルアクリレート(PMMA−co−TCEA)、ポリ
メチルメタクリレート−co−アクリロニトリル(PM
MA−co−AN)、或いは、ポリメタクロニトリル−
co−メチルαクロロアクリレート(PMAN−co−
MCA)を用いても良いものである。
【0057】また、上記の各実施の形態の説明において
は、ポジ型電子線レジスト表面に硬化膜を形成するため
に、スルホン化ポリアニリン系アンモニウム塩水溶液を
用いているが、この様なスルホン化ポリアニリン系アン
モニウム塩水溶液に限られるものではなく、スルホン基
を有するアンモニウム塩で、熱架橋により高分子ポリマ
ーを形成するものであれば何でも良いものである。
は、ポジ型電子線レジスト表面に硬化膜を形成するため
に、スルホン化ポリアニリン系アンモニウム塩水溶液を
用いているが、この様なスルホン化ポリアニリン系アン
モニウム塩水溶液に限られるものではなく、スルホン基
を有するアンモニウム塩で、熱架橋により高分子ポリマ
ーを形成するものであれば何でも良いものである。
【0058】
【発明の効果】本発明によれば、ポジ型電子線レジスト
の露光後に、その表面に架橋による硬化膜を形成して現
像工程における現像減膜を少なくすることによって、ポ
ジ型電子線レジストの膜厚をエッチング耐性を保つこと
のできる限界膜厚まで薄くすることができるので、欠陥
を発生させることなく高解像度のパターン形成を行うこ
とができ、半導体装置等の微細化に寄与するところが大
きい。
の露光後に、その表面に架橋による硬化膜を形成して現
像工程における現像減膜を少なくすることによって、ポ
ジ型電子線レジストの膜厚をエッチング耐性を保つこと
のできる限界膜厚まで薄くすることができるので、欠陥
を発生させることなく高解像度のパターン形成を行うこ
とができ、半導体装置等の微細化に寄与するところが大
きい。
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の説明図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の説明図である。
【図4】従来のパターン形成方法の説明図である。
【図5】従来のパターン形成方法の問題点の説明図であ
る。
る。
【図6】従来の配線層のパターニング工程の問題点の説
明図である。
明図である。
1 基体 2 ポジ型電子線レジスト 3 電子線 4 未露光部 5 露光部 6 硬化膜 7 高分子ポリマー 11 石英ガラス基板 12 遮光膜 13 ポジ型電子線レジスト 14 電子線 15 未露光部 16 露光部 17 硬化膜 18 高分子ポリマー 19 遮光膜パターン 21 p型シリコン基板 22 選択酸化膜 23 ゲート酸化膜 24 ゲート電極 25 n型ソース・ドレイン領域 26 層間絶縁膜 27 Al層 28 ポジ型電子線レジスト 29 硬化膜 30 未露光部 31 石英ガラス基板 32 遮光膜 33 ポジ型電子線レジスト 34 電子線 35 未露光部 36 露光部 39 遮光膜パターン 40 開口部 41 開口部 42 光透過部 43 光透過部 51 p型シリコン基板 52 選択酸化膜 53 ゲート酸化膜 54 ゲート電極 55 n型ソース・ドレイン領域 56 層間絶縁膜 57 Al層 58 ポジ型電子線レジスト 60 露光部 61 未露光部 62 開口部 63 開口部
Claims (6)
- 【請求項1】 パターンを形成する基体上にポジ型電子
線レジストを塗布し、前記ポジ型電子線レジストを電子
線で露光したのち、現像によって形成した前記ポジ型電
子線レジストのパターンにより前記基体をエッチングす
るパターン形成方法において、前記ポジ型電子線レジス
トとしてネガ型の構造を併せ持つレジストを用いるとと
もに、前記塗布したポジ型電子線レジストの一番薄い部
分の厚さを150〜300nmにすることを特徴とする
パターン形成方法。 - 【請求項2】 上記ポジ型電子線レジストとして、下記
の一般式、 【化1】 で表されるαメチルスチレン系レジストを用いたことを
特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。 - 【請求項3】 上記ポジ型電子線レジストを電子線で露
光したのち、前記ポジ型電子線レジスト上にスルホン基
を有する高分子ポリマーの溶液を塗布し、熱処理を行う
ことにより前記ポジ型電子線レジストの表面に硬化膜を
形成したことを特徴とする請求項1または2に記載のパ
ターン形成方法。 - 【請求項4】 上記スルホン基を有する高分子ポリマー
の溶液が、下記の一般式、 【化2】 で表されるスルホン化ポリアニリン系のアンモニウム塩
と、塗布溶媒とからなる溶液であることを特徴とする請
求項3記載のパターン形成方法。 - 【請求項5】 上記パターンを形成する基体が、表面に
遮光膜を設けたフォトマスクまたはレチクルを構成する
透明絶縁基板であることを特徴とする請求項1乃至4の
いずれか1項に記載のパターン形成方法。 - 【請求項6】 上記パターンを形成する基体が、表面に
絶縁層及び導電層からなる凹凸構造を有する半導体基板
であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項
に記載のパターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9026403A JPH10221851A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9026403A JPH10221851A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | パターン形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10221851A true JPH10221851A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12192598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9026403A Pending JPH10221851A (ja) | 1997-02-10 | 1997-02-10 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10221851A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6569578B2 (en) | 2000-03-03 | 2003-05-27 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method for forming photo-mask |
JP2006284894A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Cmk Corp | 画像処理装置、基板配線露光システム及び基板配線形成システム |
-
1997
- 1997-02-10 JP JP9026403A patent/JPH10221851A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6569578B2 (en) | 2000-03-03 | 2003-05-27 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Method for forming photo-mask |
JP2006284894A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Cmk Corp | 画像処理装置、基板配線露光システム及び基板配線形成システム |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051011 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060228 |