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感光性材料の積層構造および微細パターン形成方法

国内特許コード P05A008173
整理番号 TDU-043
掲載日 2006年1月27日
出願番号 特願2003-204102
公開番号 特開2005-019930
登録番号 特許第4225544号
出願日 平成15年6月25日(2003.6.25)
公開日 平成17年1月20日(2005.1.20)
登録日 平成20年12月5日(2008.12.5)
発明者
  • 堀内 敏行
  • 鈴木 義隆
  • 塩見 隆
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 感光性材料の積層構造および微細パターン形成方法
発明の概要 【課題】本発明の課題は、リソグラフィにより形成できるパターンの寸法を微細化し、かつ、パターンの配置密度を大幅に高めることである。
【解決手段】下層感光性材料の表面に、該下層感光性材料の露光波長の光に対して透過性が良いパターンを、該パターンを通った光の位相が該パターンが存在しない部分を通った光と大略反転するような膜厚で位相シフタとして形成し、その上から露光光線を照射して下層感光性材料を露光する。位相シフタは、下層感光性材料上に上層感光性材料を付すか、中間層非感光性材料と上層感光性材料を付して形成する。位相シフタの輪郭位置でだけ下層感光性材料に照射される光の強度が低くなるため、微細パターンを形成することができ、位相シフタの両側にパターンができるのでパターン密度を倍加することができる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


半導体集積回路や光素子などの微細パターンを製作する際には、シリコンウエハなどの被露光基板上にレジストなどの感光性材料を付し、投影露光、密着露光、近接露光、直接描画などの方法により光、X線、電子線、イオンビームなどを所定の形状に照射して前記感光性材料を露光し、露光後に現像を施すことによりポジ形感光性材料の感光部またはネガ形材料の未感光部を除去するリソグラフィと呼ばれる方法が用いられている。



工業的に量産に使われている代表的な露光方法は投影露光という方法であり、レチクルなどの原図基板を用意し、該原図基板上のパターンを投影レンズなどの投影光学系を介して被露光基板上に付した感光性材料に投影露光転写する。



密着露光や近接露光は、投影露光技術が開発される以前に使われていた代表的な露光技術である。現在も一部で使われているが、投影光学系によって縮小転写ができる投影露光と異なり等倍転写であるため、被露光基板上に付した感光性材料に転写すべきパターンと同じ微細度のパターンを持つ原図基板が必要であり、縮小投影用のパターン寸法の大きい原図基板に比して製作が困難で高価となる。また、該原図基板と感光性材料を付した被露光基板が接触して感光性材料が原図基板に転移し、露光時に欠陥となることが多い。



直接描画は、原図基板を用いず、被露光基板上に付した感光性材料を整形した光、電子線、イオンなどのビームで走査露光し、該感光性材料を任意のパターン形状に露光する方法である。原図基板を用いる上記の他の方法と比べると露光に要する時間が長くなる欠点がある。

産業上の利用分野


本発明は、半導体集積回路や光素子などを構成する微細パターン形状をシリコンウエハなどの被露光基板上に付したレジストなどの感光性材料に形成するために用いるリソグラフィ技術に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
露光波長λの下層感光性材料の表面に、露光雰囲気の屈折率をn0、Nを0または正の整数とする時、該露光波長λの光に対する屈折率がn1で前記の露光波長λの光に対して透過性が良く、前記露光波長λの露光光線にも感光し且つ露光波長が前記下層感光性材料の露光波長λより長い上層感光性材料を大略t=(2N+1)λ/2(n1-n0)の膜厚で付したことを特徴とする感光性材料の積層構造

【請求項2】
下層感光性材料の表面に、該下層感光性材料の露光光線に対して透過性が良く且つ非感光性の中間層非感光性材料を、前記中間層非感光性材料を該露光波長の光が透過する際に該中間層非感光性材料がない部分を通過する光と大略位相が反転する膜厚で付し、露光光線の波長が前記下層感光性材料の露光波長と異なる上層感光性材料を該中間層非感光性材料の上に付したことを特徴とする感光性材料の積層構造

【請求項3】
露光波長λの下層感光性材料の表面に付した、露光雰囲気の屈折率をn0、Nを0または正の整数とする時、該露光波長λの光に対する屈折率がn1で透過性が良く、露光波長が前記下層感光性材料の露光波長λより長くされて膜厚が大略t=(2N+1)λ/2(n1-n0)の上層感光性材料のパターンを透過位相シフタとして前記下層感光性材料および前記透過位相シフタとして用いる上層感光性材料のパターンを露光し、前記上層感光性材料のパターンの輪郭位置に下層感光性材料の微細パターンを形成することを特徴とする微細パターン形成方法

【請求項4】
下層感光性材料の表面に、該下層感光性材料の露光波長の光に対して透過性が良く且つ非感光性の中間層非感光性材料を、前記中間層非感光性材料を該露光波長の光が透過する際に該中間層非感光性材料がない部分を通過する光と大略位相が反転する膜厚で付し、露光光線の波長が前記下層感光性材料露光波長と異なり且つ該露光光線に対する透過性が低い上層感光性材料を該中間層非感光性材料の上に付した感光性材料の積層構造を用い、前記上層感光性材料を露光・現像して得た該上層感光性材料のパターンをマスキング材として中間層非感光性材料をエッチングして中間層非感光性材料のパターンを形成する工程と、該中間層非感光性材料のパターンを透過位相シフタとして前記下層感光性材料を露光して前記中間層非感光性材料のパターンの輪郭位置に下層感光性材料の微細パターンを形成する工程とを有することを特徴とする微細パターン形成方法
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003204102thum.jpg
出願権利状態 登録
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