JPS5877230A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 、亨発明はパターン形成方法ｖｃ関し、秤しくは。

イオン線による照射と紫外１１１照射を併用することに
より、極めて微細なパターンｔ−高い！＃度で形成する
ことのできる。パターン形成方法に関する。

周知のように、各種半導体装置などの微細ノ（ターンは
５通常、ホトリソグラフィーとよばれる技術によって形
成される。

この技術は、パターンを形成すべき膜や基板などの上に
被着されたレジスト膜の所ｊｉ１部分く、紫外線、＃Ｌ
子線もしくはＸ４ｉｉ１１などを照射した後、現像し、
得られたレジストパターンをマスクに用いてエツチング
を行なうことにより、所Ａのバク１ンを形成するもので
ある。

レジスト膜中で散乱した如、あるいは、加工すべき基板
や膜などから反射するため、得られるレジストパターン
の精度が著しく低丁してしまう。

その丸め、従来は、レジスト膜の膜厚を薄くして、上記
散乱や反射の影響を減少させることが、ａｍなレジスト
パターンの形成に必要であった。

しかし、レジストパターンの膜厚が薄いと、レジストパ
ターンをマスクに用いてエツチングを行なうのが困癲に
なり、とくにドライエツチングを行なう場合は、ドライ
エツチングにｘ４しＣ十分な耐性を持つレジストが極め
て少ないため、レジスト膜の膜厚を薄くすると、ドライ
エツチングによる加工が不可能になってしまう。

紫外！−？電子線のかわ〕に、イオン線によってレジス
ト膜の照射を行なうと、紫外線や一子一を用−九場合よ
シも、上記散乱や反射は、はるかに少ないので、レジス
ト膜の膜厚をめまり博くする必要はなく、微細パターン
の形成には極めて有利で娶る。

たとえば、厚さ１２５μｍのＰＭＭＡ　（ポリメチルメ
タクリレイト）膜にイオン線を照射して、幅が０．５７
μｍのパターンを形成したとい９報告もりり（Ｒ，Ｌ、
セリジャー、池、ジャーナルオフバキュームサイエンス
１ンドテクノロジー巻、６号１６１０頁，　ｌ５ＨＩＯ
年）、厚いレジスト膜を高いアスペクト比で露光するこ
とが可能である。

このような４！ｉ長は、高集積密度の半導体装置の形成
に極めて肩用であるが、イオン線を用いるリソグラフィ
ー技術をＡ開化するためには、レジストの特性が極めて
ｉＬ要で６る。

ナなわら、１１ｉｔ細パターンを形成するためには、エ
ツチング液を用いるウェットエツチングにかわって、エ
ツチング液を用いず，Ａ方性エッチの可能なドライエツ
チングを使用する必要があるが。

ドライエッチに対する耐性が十分大きいノジスト材料が
見出されていないため、散乱や反射が少なく，４ＩＬＩ
ａハターン形成に好適でのるという，イオン線のイする
特長を十分に利用するには至っていない。

たとえば、上目ＣＰＭＭＡをレジスト膜に用いて、Ｉル
ｉニクム膜をドライエッチする１曾．ＢＣｊ。

を反応ガスとして用い，圧力’０．２）−ル、出力６０
０Ｗという標準的な条件でエッチフグを行なうと．ＰＭ
ＭＡは変質して，レジストパ′ターンの形状はくずれて
しｔｔｎ，ことに、レジスト膜に形成されていた礼状の
バター／の場合は，パターンが全くつぶれてしまうなど
、ナルミニクム成のエツチング用マス）としては、全く
使用で１１ないことが確かめられた。

４：発明の目的はＪ上記従来の問題１ｔ４犬し，イオン
線ｔＶシスト旗に照射し、＃．細Ｉ（ター／をト。

ライエッチフグによってｄ度よく形成できるようなパタ
ーン形成方法を提供することでらる。

王妃目的を達成する丸めに１本発明は、イＡ°ン線の選
択照射と紫外線の全面照射を併用することにより、ポジ
形レジストを見かけ上％耐ドライエツチング性の大きい
ネガ形レジストとしくｉｊｌ！用して、パターンを形成
するもので弗る。

以下，実施例を用いて本−Ａ明を詳細に説明する。

ポジ形レジストで弗るＡＺ１３５０Ｊ　（ｄａ＆名、シ
ップレイ社製）を１通常の方ｆｚｙｃヨッテＶ蟲ＪＪ／
ウエーノ１上に，厚さ１μｍ塗布してとシスト膜を形成
した。

９（１’．１０分間のベークを行１つた醜、１８０Ｋｅ
Ｖ＆ＣＭ速した水素イオｙｔ、３．　２　Ｘ　１０’　
Ｃ／ｃｍ”照射し，さらｖＣ．紫外光を全面に照射した
後、１ルカリ性現像液によって現像して，ネガ形のＶシ
ストパターンを形成した・ 入Ｚ１３５０Ｊは０．１μｍ以下というすぐれた分解能
を有しているため、イオン流を細く絞ることによりて、
０．１μｍ以下の）（ターン１を形成することも一■能
であり，上記処理条件によりＣ１幅０．５μｍのライン
・スペースの微ＪＩＬ／ジストノ（ターンを。

高い精度で形成で＠た。

このようＶζ．ＡＺ１３５０Ｊなど、７ツプＶイ社製の
，いわゆる入Ｚ系各種レジストに１オンミツｋｍ射した
後，現像すれば，微細なレジスト膜くターンを、高い精
度で形成できる。

周知のように，ＡＺ１３５０Ｊなど、シップレイ社Ａの
ＡＺ系Ｖシストは，ポジ形レジストでらるが、本発明で
は、見かけ上、ネガ形レジストとしての特性を示す。

すなわら、ＡＺ系Ｖシストを塗布して形成したレジスト
膜に，たとえば水素イオンなどのイオン線を照射すると
，レジストの感光基が破壊され。

紫外光に不感となるとともにアルカリ性ｆＡ１液に対し
て不溶化する。

ＡＺ系ホトレジストの感光剤で必る、オルソナ７トキノ
ンアジドの有するＩシト結合は破壊されるが、カルボン
酸の生成が起らない之め、紫外線には感光しなくなると
ともに、アルカリ系ｍ濃液には不溶となる。

一方、イオン？ｍの照射を受けなかシた部分は、紫外線
の露光によってカルボン酸が生成されるため、アルカリ
性現像ｉ＆ｃ町溶となる。

したがって、レジスト膜の所望部分にイオン線を選択的
に照射した後、紫外光を全面に照射して。

アルカリ性現像液によって現像すれば、イオン線で照射
された部分のみが残！り、ｄの部分は除去されて、ネガ
形のレジストパターンが形成さ４する。

イオン線をレジストパターン形成のための照射に用いる
と、レジストによる数置が小さいので、微細加工がｏＴ
能である。厚ｉレジス１４が開用できるなどの利点がめ
り、加えて、成子ｄＡｔ−用いたときよプも、感度が約
１桁［高いので、走責速Ｒｆ：早くできるという％実用
上大暑な特長もＭしている。

また、得られるレジストパターンは、イオン繍照射によ
って、不安定なレジストの１Ｉｌｌ績部分が除去されて
いるため、プラズマなどの＃卓に対する耐力が著しく向
上する。しかも、上記のように。

厚い膜厚のレジスト膜を使用することが可能なので、上
記レジストパターンは、ドライエツチングにおける極め
てずぐれ九マスクとして使用できる。

その九め、極めて微細レジストパターンの形成とドライ
エツチングにおける耐力の増大と−う、従来の方法では
解決できなかりたＪｔ要な１１題が。

本発明によって同時に解決することが可能にな如。

ドライエツチングによる微細パターンの形成が、極めて
容易に行なえるようになった。

実施ｎｉ 本発明において、水素イオンの照射量は、広い輯囲から
選択で龜る。

４１図は、基板上に形成された膜厚１μｍのＡＺ１３５
０Ｊｇに、水素４　オンを１８０　ＫｅＶ４Ｃ／１０速
して照射し、紫外光を全面に照射した・訛に現像したと
きの、水素イオン照射量と現像後（残る膜厚との関係を
示す。

７４１図から明らかなように、照射量が、はぼＬ６Ｘ１
０−”Ｃ／ｃＷＩ”以上になると、ｉｊＬ　＊　釦こホ
トレジストが残るようにな）、はぼ３．２ＸＩＯ−・０
７ｃｍ”　ＩＫ−なると、塗布されたホトレジスト膜と
ほぼ等しい膜厚のホトレジスト膜が残るが、ホトレジス
ト膜のはじめの膜厚が異なっても同様で６つた。

本実４丙では、１．６　Ｘ　１０−”　０７ｃｍ”以上
の照射量で、−明なホトレジストパターンを得ることが
でき、はじめの膜厚が異なっても、同様の結果が得られ
た。

実施例２ ！ｓ２図は、ｇ厚ＩＡｍｏｈｚｌｓｓｏａｍｏｔ−ｔｒ
ａｍ分にイオン線を照射し１照射ｊｉ１３Ｌ２Ｘ１Ｇ−
＠Ｃ％ｃｍ勺。

全面に紫外光ｔ−照射した後に現像したときに、残った
永トレジスト属〇膜厚とイオン照射量の関係を示す。

第２図から明らかなように、イオンエネルギーがほぼ５
０　ＫｅＶ以上になると、魂像恢にホトレジストが残る
ようになプ、はぼ７０　ＫｅＶ以上の加速エネルギーで
ホトレジスト膜を照射すれば、膜厚の減少は認められず
、塗布さｎ＊ホトレジスト膜がそのまま残る。

現像による膜厚減少を防止するに要するイオンエネルギ
ーは、イオン線を照射す８る前の塗布膜厚にほぼ比例す
る。

たとえば、イオン照射前の塗布膜厚が１μｍのときに１
ｇ厚を減少させずに残すために要するイオンエネルギー
は、上記のように、はぼ７０ＫｅＶ以上であるが、塗布
膜厚がほぼ２μｍの場合は。

約１４０　Ｋ＠Ｖ以上のイオン線をホトレジスト−に＠
射すれば、現像による膜厚減少を防止できる。

実験によれば、塗布されたホ）Ｌ／レジスト膜膜厚ｔｒ
＠ｍと現像による膜厚減少を防止するのに必要な、水素
イオン加速エネルギーＥ、ｌＩ、の関には。

Ｅ　＠ＭＷ　（ＫｅｙＪ　中１４　ｔ　ｅｔａ　（ｎｍ
）　　　　　　（１）という関係のあることが見出さｎ
た。

ナなわら、ホトレジスト膜厚が０．７μｍ（７ＱＱｎｍ
）であれば、照射エネルギーは、はぼ５０　ＫｅＶであ
る。

照射されたイオン櫨が、水素イオン以外のものでらると
きは、式（υの係数が変るのみで、同様に比例関係が成
立するから、その４Ｉ会の関係も、実験によって容易に
求めることができる。

また、適切な照射量も、イオン檎に工って着干異なるが
、いずれも、第１図に示した水系の揚台に虜似した関係
かめるので、実験によって容易に知ることができる。

実施例３ まず、第３図囚に示すように、Ｐ！！１１０Ω・副（１
００）面のシリコンウェーハｌ上に１通常のスピン塗布
によって、ＡＺ１３５ＵＪＪｔ、厚さ１＃ｍｉＣ＊布し
てホトレジスト膜２を形成し、９０Ｃ，２０分間プリベ
ークする。

つぎに％第３図■に示すように、上記ホトレジストｇ４
２の所望部分４に、水素イオン（８勺３をイオンエネル
ギ−１８０ＫｅＶで３．２　Ｘ　１０−’　Ｃ／ｌｒｎ
”（２Ｘ１０”ｃＩｎ−”）照射した。・″、・第３図
（Ｑに示すように、上記ホトレジスト膜２の全面に、紫
外線５を照射する。上妃水索イオン３を照射された部分
４は、水系イオン照射にょうて感光基が破壊されている
ので、紫外線照射にぶって溶解度は増大しないが、水素
イオンを照射されていない部分は、＃外線に感光して現
１液に可溶となる。

この工程における紫外−照射量は、水素イオンを照射さ
れなかった部分が現像によって、完全に除去されればよ
く、はぼ８０〜３００　Ｊ　／ｃｒｓ”の範囲から通ば
れる。本、実施例では約１００ｍＪ／ｃＩＮ”とした。

水系イオン線および紫外線を照射した後、１３０Ｃ１３
０分間の露光後ベークを行ない、ＭＥ３１２（商品名、
米１シップＶイ社襄）を現儂献に用いてｉｊ４像を行な
うと、嬉３図０に示したように、紫外−のかを照射され
先部分Ｉは？！！解して除去され、水素イオンを照射さ
れた部分４のみがウエーノＳ１上に残った。

上記実施例では、ホ・、トレジストとして、いずれもＡ
Ｚ１３６０Ｊを用い九が、本発明において使用できるホ
トレジストはムＺ１３５０Ｊの今ではなく、たとえばＡ
Ｚ１４５０など、クツプレイ社製のＡＺ系ホトレジスト
や０ＦＰＲ８００（商品名、１ｉＩＬ京追化工業製）な
ど、多くのホトレジストを使用できる。

すなわち１本発明は、ホトレジストの有する感光基をイ
オン線照射によって破壊し、＊外線に感光しないように
することによって、ポジ形ホトレジストを、見かけ上ネ
ガ形ホ）Ｌ／シストのように使用するものであるから、
たとえばジアゾ化合物のよう１こ、イオン線の照射によ
りて破壊さｎる感光基を持りた谷櫨ポジ形ホトレジスト
を使用することができる。

また、照射するイオンとしては、上−己実施例に用い九
Ｈ０のみではなく、Ｈ；、ｓ、。もしくはＬｌ、′を用
匹ることができる。これよシ貞いイオンを用−ると、照
射に要するエネルギーが増力口ｒるなど（たとえばＢ９
を厚さ１μｍのノジスト編に露光するのに、約２００　
ＫｅＶのエネルギーが必要でめる）、夫用土の問題があ
るが、たとえばＢ、。Ｂ　＊　’ｔ’　Ｃ＊　、　Ｎ　
＊　、　Ｏ＊イオンなど、上記イオンよシ若干ムいイオ
ンを照射することも可能で心る。

上記説明ρ為ら明らかなように１本発明によれば。

数置や反射が少ないイオン線の照射を紫外線の照射と併
用しているため、従来は困−で６″′：）九、膜厚の厚
い微細なホトレジストパターンを形成することができ、
しかも、得られるホトレジストノ（ターンは、耐ドライ
エツチングが極めて大きいので。

これを用−゛Ｃドライエツチングを支障５４行ない、所
望の微細パターンを高い精度で形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ水素イオン照射量２よび
イオンエネルギーと現像後に残るホトレジスト膜の膜厚
との関係を示す曲線図、第３図は本発明の一実施例を示
す工楊図でるる。 １・・・クリコンウェーハ、２・・・ホトレジスト膜、
３・・・水素イオン−１４・・・水素イオン線で照射さ
れた部分、５・・・紫外線、６・・・紫外線のみで照射
された蔦　１　　図 市　　Ｚ　　図 ４７嬰エフ１Ｌｉ”　　（ｋｅ（１） ％、３　　　図　（Ａン 薗　３　図（Ｂ） １〜　　３　　５ｇ　　＜ｃノ ＋ｉ↓＋＋ｉ＋＋に５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程を含むパターン形成方法 （１）ポジ形ホトレジスト膜の所望部分にイア／線を選
   択的に照射する工程。 （２）　　上記ホトレジスト膜の全面に紫外線を照射す
   る工程。 （３）　　上記ホトレジスト膜を現像して上記紫外線の
   みを照射された部分を除去する工程。 求の範囲第１項もしくは第２項記載のパターン形成方法
   。