JPH02257624A - Formation of resist pattern - Google Patents

Formation of resist pattern

Info

Publication number
JPH02257624A
JPH02257624A JP1079413A JP7941389A JPH02257624A JP H02257624 A JPH02257624 A JP H02257624A JP 1079413 A JP1079413 A JP 1079413A JP 7941389 A JP7941389 A JP 7941389A JP H02257624 A JPH02257624 A JP H02257624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
resist
graft
resist composition
polymer film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1079413A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Shibata
剛 柴田
Makoto Nakase
中瀬 真
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1079413A priority Critical patent/JPH02257624A/en
Publication of JPH02257624A publication Critical patent/JPH02257624A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance a high resolution property and a dry-etching-resistant property by a method wherein, after a pattern has been exposed and a resist composition pattern has been formed, high-energy radiant rays are irradiated and a resist pattern whose surface is covered with a polymer film containing an aromatic ring is formed. CONSTITUTION:A nitrocellulose thin film 2 is formed on the surface of a silicon substrate 1; the thin film 2 is irradiated with an argon fluoride excimer laser beam 4; nitrocellulose in a part irradiated with the laser is decomposed and removed; a pattern 2 of the nitrocellulose thin film is formed. Then, the substrate 1 is irradiated with an electron beam 5 in the air; an active radical 6 which can start addition polymerization is generated on the pattern 2, coupled with oxygen in the air and transformed into a hydroperoxide and a diperoxide which are comparatively stable at room temperature. After that, a styrene monomer gas 7 is introduced and heated; a graft polymerization reaction is caused; a graft polymer film 8 of styrene is formed on the pattern. Since an aromatic ring is introduced in this manner, a dry-ecthing-resistant property is enhanced sharply; when a resist pattern is formed, high resolution can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、レジストパターン形成方法に係り、特にレジ
ストパターンの解像性と耐ドライエツチング性の向上に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to a resist pattern forming method, and particularly to improving the resolution and dry etching resistance of a resist pattern.

(従来の技術) 半導体集積回路の高密度化に伴い、素子および配線がま
すます微細化するにつれて、レジストパターンの形成に
際しては、より一層の1蓬解像性が要求されてきている
(Prior Art) As the density of semiconductor integrated circuits increases, and as elements and interconnections become increasingly finer, even higher resolution is required when forming resist patterns.

現在、微細パターンの形成に際しては、投影露光方式の
採用が必須となってきているが、かかる方式により得ら
れる解像力は便宜的に 解像カーm×露光光の波長/投影レンズの開口数・・・
・・・・・・(式) (ここでmはレジスト組成物自身の性質やプロセスの制
御性によって決まる定数である。)で与えられる。
Currently, when forming fine patterns, it has become essential to adopt a projection exposure method, but the resolution obtained by such a method is conveniently calculated as: resolution curve m x wavelength of exposure light / numerical aperture of projection lens.・
It is given by (Formula) (where m is a constant determined by the properties of the resist composition itself and the controllability of the process).

このため、リソグラフィーの分野では、−層の高解像化
をはかる1つの手段として露光光として、短波長で光強
度の大きいエキシマ1ノ−ザ光を用いるエキシマレーザ
リソグラフィの開発が積極的に進められている。
For this reason, in the field of lithography, the development of excimer laser lithography, which uses excimer laser light with a short wavelength and high light intensity as exposure light, is actively progressing as a means of achieving high resolution of layers. It is being

ところで、半導体集積回路の製造工程においては、レジ
ストパターン自身が下地基板をドライエツチングにより
加工する際のマスクとしての本来の機能を果たす必要が
あることから、レジスト組成物には、上述1.たような
高解像性と共にドライエツチングに対する高い耐性も併
せて要求される。
By the way, in the manufacturing process of semiconductor integrated circuits, it is necessary for the resist pattern itself to fulfill its original function as a mask when dry etching the underlying substrate. In addition to such high resolution, high resistance to dry etching is also required.

例えば、下地の被加工物質がシリコン系の基板である場
合には、通常、エツチングガスとして、CF4およびC
HF3系のガスが使用されるが、このようなガスに対し
ては芳香環を多く含むレジストパターン組成物が高いド
ライエツチング性を有することが経験的に知られている
For example, when the underlying material to be processed is a silicon-based substrate, CF4 and C are usually used as the etching gas.
Although HF3-based gas is used, it is empirically known that resist pattern compositions containing a large number of aromatic rings have high dry etching properties with respect to such gases.

これまですでに高解像度化の進められているポリメチル
メタクリレートおよびポリメチルグルウタルイミド等の
主鎖切断型のレジスト組成物は、レジストパターンとし
てのパターン精度は極めて良好でありながら、いずれも
その骨格中に芳香環を含まないため、耐ドライエツチン
グ性が劣り、十分に実用に供するものではなかった。
Main chain cleavage type resist compositions such as polymethyl methacrylate and polymethyl glutarimide, which have already been improved in resolution, have extremely good pattern accuracy as resist patterns, but both Since it does not contain an aromatic ring, it has poor dry etching resistance and cannot be put to practical use.

一方、芳香環を含むレジスト組成物には本質的に波長が
260 ns以下であるような短波長の露光光に対する
透過率が極めて低いという欠点がある。
On the other hand, resist compositions containing aromatic rings inherently have a drawback of extremely low transmittance to exposure light having a short wavelength of 260 ns or less.

このため、レジストパターンの精度を上げるため、ノボ
ラック系樹脂からなるポジ型レジストパターン組成物を
フッ化クリプトン(K r F)エキシマレーザ光(波
長248 nm)でパターン露光した場合、レジスト膜
の表面近傍で大部分の光が吸収されてしまう結果、現像
後に得られるパターンは三角形状をなすことになる。こ
のような形状のレジストパターンは、その後のドライエ
ツチング工程において加工精度を著しく低下させる原因
となる。
Therefore, in order to improve the precision of the resist pattern, when a positive resist pattern composition made of a novolac resin is pattern-exposed with krypton fluoride (KrF) excimer laser light (wavelength 248 nm), the As a result, the pattern obtained after development is triangular in shape. A resist pattern having such a shape causes a significant decrease in processing accuracy in the subsequent dry etching process.

このように、現段階では、高い耐ドライエツチング性を
維持し、かつ短波長の露光光に対して十分な透過率を有
するようなレジスト組成物は見出だされていない。
Thus, at present, no resist composition has been found that maintains high dry etching resistance and has sufficient transmittance for short wavelength exposure light.

このような背景から、近年グラフト重合を利用した全く
新しい概念のパターン形成方法が注目を集めている。グ
ラフト重合体とは、第1の高分子の途中から枝となる第
2の高分子を接ぎ木したような構造式をなすもので、第
1及び第2の高分子の性質の両方を兼ね備えた性質を示
すものである。
Against this background, a completely new pattern forming method using graft polymerization has been attracting attention in recent years. A graft polymer has a structural formula in which a second polymer, which serves as a branch, is grafted from the middle of a first polymer, and has properties that combine the properties of both the first and second polymers. This shows that.

この性質を利用して、レジストパターンの形成にもグラ
フト重合体が用いられ始めている。
Taking advantage of this property, graft polymers are beginning to be used in the formation of resist patterns.

その1つに、エツチングされ易い高分子膜に対しパター
ン状に高エネルギー線を照射して、グラフト重合開始可
能な活性点を形成し、次いでこれを中心としてパターン
状にエツチングされ難いグラフト重合体膜を形成した後
、このグラフト重合体膜をマスクとして下層の高分子膜
をエツチングするパターン形成方法が提案されている(
特願昭56−184495号)。
One method is to irradiate a polymer film that is easily etched with high-energy rays in a pattern to form active points that can initiate graft polymerization, and then form a graft polymer film that is difficult to etch into a pattern around these active points. A pattern forming method has been proposed in which after forming a graft polymer film, the underlying polymer film is etched using the graft polymer film as a mask (
(Patent Application No. 184495/1982).

しかしながら、この方法では、グラフト重合膜と下層の
高分子膜とのエツチング速度差が十分でなかったため、
高い選択比を得ることが出来ず、その結果レジストの膜
厚を大きくすると、解像度が低下するという問題があっ
た。
However, with this method, the difference in etching rate between the graft polymer film and the underlying polymer film was not sufficient.
It is not possible to obtain a high selectivity, and as a result, when the resist film thickness is increased, there is a problem in that the resolution decreases.

また、最近、下地の高分子膜をシリコーン樹脂層と有機
高分子層との2層構造膜で構成し、」二層のシリコーン
樹脂層の上に高エネルギーの放射線を照射しパターン状
にグラフト重合体膜を形成した後、まずこのグラフト重
合体膜をマスクとしてシリコーン樹脂層をCF4ガスに
よりエツチングし、残ったシリコーン樹脂層をマスクと
して最下層の有機高分子膜を酸素ガスによりエツチング
するようにしたレジストパターン形成方法も提案されて
いる(特公昭62−33737号)。
Recently, the underlying polymer film has been constructed with a two-layer structure consisting of a silicone resin layer and an organic polymer layer. After forming the combined film, the silicone resin layer was first etched with CF4 gas using this graft polymer film as a mask, and the organic polymer film at the bottom layer was etched with oxygen gas using the remaining silicone resin layer as a mask. A resist pattern forming method has also been proposed (Japanese Patent Publication No. 33737/1983).

この方法によれば、前記方法に比べてエツチング選択比
は向上するものの所望のレジストパターンを得るために
2度にわたるドライエツチングを必要とするなど、工程
が複雑で量産を目的とした実用化には不向きであった。
Although this method improves the etching selectivity compared to the above method, it requires two dry etching steps to obtain the desired resist pattern, making the process complicated and impractical for mass production purposes. It was not suitable.

また、上記2つのパターン形成方法では、いずれもグラ
フト重合開始可能な活性点をつくるために電子線等の高
エネルギー放射線をパターン状に照射する必要があり、
これも処理能力を低下させる原因となっていた。
In addition, in both of the above two pattern forming methods, it is necessary to irradiate high-energy radiation such as an electron beam in a pattern in order to create active sites that can initiate graft polymerization.
This also caused a reduction in processing capacity.

(発明が解決しようとする課題) このように、短波長露光光を用いるエキシマレーザリソ
グラフィには未だ実用に供し得るレジストパターン組成
物が見出されておらず、また、従来のグラフト重合を利
用するパターン形成方法には、膜厚の増大に伴う解像度
の低下や工程の複雑さによる処理能力の低下等の問題が
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, a resist pattern composition that can be put to practical use in excimer laser lithography using short wavelength exposure light has not yet been found, and it is difficult to use conventional graft polymerization. The pattern forming method has problems such as a decrease in resolution due to an increase in film thickness and a decrease in throughput due to the complexity of the process.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、高解像性
と高度の耐ドライエツチング性とを併せて実現すること
のできるレジストパターンの形成方法を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for forming a resist pattern that can achieve both high resolution and high dry etching resistance.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) そこで本発明では、グラフト化可能なレジスト組成物を
塗布し、このレジスト組成物に対し、露光光として短波
長紫外光等のエネルギー線を用いてパターン露光し、パ
ターンを形成したのち、該パターンに対し、高エネルギ
ー放射線を照射してグラフト重合開始可能な活性点をつ
くり、この活性点を中心としてパターンをグラフト重合
せしめ、芳香環を含むグラフト重合体膜からなるレジス
トパターンを形成するようにしている。
(Means for Solving the Problems) Therefore, in the present invention, a graftable resist composition is applied, and this resist composition is pattern-exposed using energy rays such as short wavelength ultraviolet light as exposure light. After forming a pattern, the pattern is irradiated with high-energy radiation to create active points capable of initiating graft polymerization, and the pattern is graft-polymerized around these active points to form a graft polymer film containing aromatic rings. A resist pattern is formed.

ここで、活性点の形成に際しては、酸素雰囲気中で高エ
ネルギー放射線を照射してグラフト重合開始可能な活性
点を一旦パーオキサイド基の形で捕捉せしめ、余分の酸
素を除去した後加熱し該活性点を再生するようにし、こ
の後、グラフト重合せしめるようにしても良い。
When forming active sites, active sites that can initiate graft polymerization are captured in the form of peroxide groups by irradiation with high-energy radiation in an oxygen atmosphere, and after removing excess oxygen, heating is performed to activate the active sites. The points may be regenerated and then graft polymerized.

(作用) そこで本発明では、まず芳香環を含まず高解像度を有す
る主鎖切断型のレジスト組成物を用いてパターンを形成
した後、このパターンに対してグラフト重合反応を生ぜ
しめ、芳香環を導入せしめるようにしているため、耐ド
ライエツチング性を大幅に向上することができる。
(Function) Therefore, in the present invention, first, a pattern is formed using a main chain cleavage type resist composition that does not contain aromatic rings and has high resolution, and then a graft polymerization reaction is caused to this pattern to remove the aromatic rings. Since this method allows for the introduction of the oxide, the dry etching resistance can be greatly improved.

また、パターンの形成とグラフト重合開始のための活性
点の生成とをそれぞれ異なる光もしくは高エネルギー放
射線に担わせることができるため、レジストパターンの
形成に際しては、高解像度を得ることのできる短波長紫
外光による一括パターン転写を適用することが可能とな
る。一方、グラフト重合開始のための活性点の生成に際
しては、高エネルギー放射線をレジストパターン全面に
照射すれば良く、−括パターン転写が困難であるという
高エネルギー放射線照射自体の問題点も解消される。
In addition, since pattern formation and generation of active sites for initiating graft polymerization can be performed using different types of light or high-energy radiation, short-wavelength ultraviolet light, which can provide high resolution, can be used to form resist patterns. It becomes possible to apply batch pattern transfer using light. On the other hand, when generating active sites for initiating graft polymerization, it is sufficient to irradiate the entire surface of the resist pattern with high-energy radiation, and the problem of high-energy radiation irradiation itself, such as difficulty in transferring the negative pattern, is also solved.

また、酸素雰囲気中で高エネルギー放射線を照射してグ
ラフト重合開始可能な活性点を一旦バーオキサイド基の
形で捕捉せしめ、余分の酸素を除去した後加熱し該活性
点を再生するようにし、この後、グラフト重合せしめる
ようにすれば、高エネルギー放射線の照射を空気中で行
うことができるため、処理能力が向上する。
In addition, high-energy radiation is irradiated in an oxygen atmosphere to temporarily capture active sites capable of initiating graft polymerization in the form of peroxide groups, and after removing excess oxygen, the active sites are regenerated by heating. If the graft polymerization is then carried out, the irradiation with high-energy radiation can be performed in the air, which improves the throughput.

さらに、本発明の方法によれば、パターン形成用のレジ
ストとして露光により分解除去される自己現像型のレジ
ストを使用するようにすれば、溶液現像工程をも省略す
ることができ、処理工程を大幅に簡略化することができ
る。
Furthermore, according to the method of the present invention, if a self-developing resist that is decomposed and removed by exposure is used as a pattern-forming resist, the solution development step can also be omitted, which greatly reduces the processing steps. It can be simplified to

(実施例) 以下、本発明の実施例のレジストパターンの形成方法に
ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
(Example) Hereinafter, a method for forming a resist pattern according to an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、第1図(a)に示すごとく、シリコン基板を被処
理基板1とし、この表面に、重量平均分子量が約5万で
15重量パーセントの窒素を有するニトロセルロースの
10重量パーセントアミルアセテート溶液をスピンナー
を用いて回転ff14000 rpa+で回転塗布し、
ホットプレ−ト上で80℃。
First, as shown in FIG. 1(a), a silicon substrate is used as the substrate to be processed 1, and a 10 weight percent amyl acetate solution of nitrocellulose having a weight average molecular weight of about 50,000 and containing 15 weight percent of nitrogen is applied to the surface of the silicon substrate. Spin coating using a spinner with a rotation ff14000 rpa+,
80°C on a hot plate.

20分間のプリベークを行い、膜厚1μlのニトロセル
ロース薄膜2を形成する。
Prebaking is performed for 20 minutes to form a nitrocellulose thin film 2 with a thickness of 1 μl.

このニトロセルロース薄膜に対し、第1−図(b)に示
すごとく、フォトマスク3を介して波長193 nw、
パルス幅Ionsのフッ化アルゴンエキシマレーザ光4
を光源とする露光装置を用いて所望のマスクパターンを
一括転写することにより、レーザ照射部のニトロセルロ
ースを分解除去せ17め、第1図(c)に示すごとく、
最小線幅0.35μmのニトロセルロース薄膜のパター
ン2を形成する。
As shown in FIG. 1(b), a wavelength of 193 nw was applied to this nitrocellulose thin film through a photomask 3.
Argon fluoride excimer laser beam with pulse width Ions 4
By collectively transferring the desired mask pattern using an exposure device using a light source, the nitrocellulose in the laser irradiated area is decomposed and removed, as shown in FIG. 1(c).
A pattern 2 of a nitrocellulose thin film having a minimum line width of 0.35 μm is formed.

このときの露光量は120sJ/clfであった。The exposure amount at this time was 120 sJ/clf.

次に、第1図(d)に示すごとく、この基板に対し空気
中で3μC/cdで電子線5を照射し、パターン2」二
に付加重合開始可能な活性ラジカル6を生成する。この
とき、生成された活性ラジカルは速やかに空気中の酸素
と結合して常温で比較的安定なハイドロパーオキサイド
およびシバ−オキサイドに変化した。
Next, as shown in FIG. 1(d), this substrate is irradiated with an electron beam 5 at 3 μC/cd in air to generate active radicals 6 capable of initiating addition polymerization in the pattern 2'. At this time, the generated active radicals quickly combined with oxygen in the air and changed into hydroperoxide and shiver oxide, which are relatively stable at room temperature.

この後、第1図(e)に示すごとく、被加工基板を10
  Torrの反応容器中に設置17、圧力10T。
After this, as shown in FIG. 1(e), the substrate to be processed is
Placed in a reaction vessel of Torr 17, pressure 10T.

「rでスチレン単量体ガス7を導入し、400℃乃至1
20℃で30分間加熱し、グラフト重合反応を生ぜしめ
該パターンの上部にスチレンのグラフト重合体膜8を形
成する。
"Styrene monomer gas 7 is introduced at r, and the temperature is
It is heated at 20° C. for 30 minutes to cause a graft polymerization reaction and form a styrene graft polymer film 8 on the pattern.

この様にしてグラフト重合が終了すると、減圧下で余分
なスチレン単量体ガスを除去し、第1図(f)に示すご
とく、膜厚0.2μIの均一なグラフト重合体H8を有
するレジストパターンRを得ることができた。
When the graft polymerization is completed in this way, excess styrene monomer gas is removed under reduced pressure, and a resist pattern having a uniform graft polymer H8 with a film thickness of 0.2 μI is formed as shown in FIG. 1(f). I was able to get R.

このようにして形成されたレジストパターンRをマスク
としてシリコン基板をCF4ガスを用いたプラズマエツ
チング法により選択的にエツチング除去し、例えばトレ
ンチを形成する場合のレジストパターンのエツチング耐
性を測定した。
Using the resist pattern R thus formed as a mask, the silicon substrate was selectively etched away by a plasma etching method using CF4 gas, and the etching resistance of the resist pattern when forming, for example, a trench was measured.

この方法は、例えば、基板表面にトレンチを形成し、ト
レンチ内にキャパシタを形成するトレンチ型のDRAM
の形成に際してしばしば用いられる方法である。
This method is applicable, for example, to a trench-type DRAM in which a trench is formed on the substrate surface and a capacitor is formed within the trench.
This is a method often used in the formation of

このエツチング条件としては、13. 56Ml1zの
高周波電場を印加した高真空条件のもと圧力1゜2 T
orr、ガス流量33CCMとした。
The etching conditions are 13. Under high vacuum conditions with a high frequency electric field of 56 Ml1z applied, the pressure was 1°2 T.
orr, and the gas flow rate was 33 CCM.

このレジストパターンとシリコン基板とのエツチング選
択比(シリコン基板のエツチング速度/レジストパター
ンのエツチング速度)のグラフト重合体膜の膜厚依存性
を第2図に示す。
FIG. 2 shows the dependence of the etching selectivity between the resist pattern and the silicon substrate (etching rate of the silicon substrate/etching rate of the resist pattern) on the thickness of the graft polymer film.

この結果かられかるように、ニトロセルロース薄膜のレ
ジストパターン上に形成されたスチレンのグラフト重合
体膜が厚(なるほど、エツチング選択比が向」二するこ
とが確認された。
As can be seen from these results, it was confirmed that the styrene graft polymer film formed on the resist pattern of the nitrocellulose thin film was thicker (I see, the etching selectivity was improved).

また、膜厚0.2μ信のグラフト重合体膜の場合、エツ
チング選択比は約10であった。
Further, in the case of a graft polymer film having a film thickness of 0.2 μm, the etching selectivity was about 10.

このように、本発明の方法によって形成したレジストパ
ターンは、高精度でかつ耐ドライエツチング性の高いも
のとなっている。
As described above, the resist pattern formed by the method of the present invention has high precision and high dry etching resistance.

なお、この実施例では、露光により分解除去せしめられ
るような自己現像型のレジストを用いるようにしたが、
露光後現像工程で不要部のレジストを溶出する通常のレ
ジストを用いても良いことはいうまでもない。
In this example, a self-developing resist that can be decomposed and removed by exposure was used.
It goes without saying that a normal resist that dissolves unnecessary portions of the resist in the post-exposure development process may be used.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.

まず、前記実施例と同様にして、シリコン基板を被処理
基板とし、この表面に、重量平均分子量が約9万のポリ
メチルビニルケトン(PMVK)薄膜を、厚さ0.8μ
頂となるように塗布し、ホットプレート上で80℃、2
0分間のプリベークを行う。
First, in the same manner as in the previous example, a silicon substrate was used as the substrate to be processed, and a thin film of polymethyl vinyl ketone (PMVK) having a weight average molecular weight of about 90,000 was coated on the surface to a thickness of 0.8 μm.
Apply it on top and heat it on a hot plate at 80℃ for 2 hours.
Pre-bake for 0 minutes.

このポリメチルビニルケトン薄膜に対し、加速電圧2K
eVのアルゴンイオンビームをパターン状に照射し、照
射部のポリメチルビニルケトン薄膜を分解除去し、最小
線幅0.4μmのパターンを形成する。このときの照射
エネルギーは1O−6C/cdであった。
For this polymethyl vinyl ketone thin film, an accelerating voltage of 2K
An eV argon ion beam is irradiated in a pattern to decompose and remove the polymethyl vinyl ketone thin film in the irradiated area, forming a pattern with a minimum line width of 0.4 μm. The irradiation energy at this time was 1O-6C/cd.

この後、前記実施例の場合と同様にしてスチレンのグラ
フト重合体膜を形成する。このときのグラフト重合条件
は、被加工基板を1.OTorrの反応容器中に設置し
、圧力10Torrでスチレン単量体ガスを導入し、1
1.0℃で40分間加熱し、グラフト重合反応を生せし
め該パターンの上部にスチレンのグラフト重合体膜を形
成する。
Thereafter, a styrene graft polymer film is formed in the same manner as in the previous example. The graft polymerization conditions at this time were as follows: 1. It was placed in an OTorr reaction vessel, and styrene monomer gas was introduced at a pressure of 10 Torr.
It is heated at 1.0° C. for 40 minutes to cause a graft polymerization reaction and form a styrene graft polymer film on the pattern.

このようにして形成されるグラフト重合体膜の膜厚は約
0.15μ−であった。
The thickness of the graft polymer film thus formed was about 0.15 .mu.-.

このようにして形成されたレジストパターンをマスクと
して下地のシリコン基板をエツチングした場合、エツチ
ング選択比は約7.5であり、十分に実用に供し得る程
度の耐ドライエツチング性を有していることがわかる。
When the underlying silicon substrate is etched using the resist pattern thus formed as a mask, the etching selectivity is approximately 7.5, and the etching resistance is sufficient for practical use. I understand.

また、前記2つの実施例においては、グラフト重合反応
を生ぜしめるに際(−、グラフト化可能なレジストパタ
ーンに対し空気中で電子線を照射し、パターン上に付加
重合開始可能な活性ラジカルを生成するようにしている
ため、活性ラジカルは速やかに空気中の酸素と結合して
常温で比較的安定なハイドロパーオキサイドおよびシバ
−オキサイドに変化し、加熱によりオキサイド基を切断
し、グラフト重合反応を生ぜしめるようにしたが、真空
中で電子線を照射し、パターン上に付加重合開始可能な
活性ラジカルを生成すると共に加熱し、グラフト重合反
応を生ぜしめ該パターンの上部にグラフト重合体膜を形
成するようにしてもよい。
In addition, in the above two examples, when causing the graft polymerization reaction (-, the resist pattern that can be grafted is irradiated with an electron beam in the air to generate active radicals that can initiate addition polymerization on the pattern). As a result, the active radicals quickly combine with oxygen in the air and change into hydroperoxide and siber oxide, which are relatively stable at room temperature, and when heated, the oxide groups are cleaved and a graft polymerization reaction occurs. The pattern is irradiated with an electron beam in a vacuum to generate active radicals capable of initiating addition polymerization on the pattern, and is heated to cause a graft polymerization reaction to form a graft polymer film on the top of the pattern. You can do it like this.

このように、真空中でグラフト重合反応を行う場合を、
本発明の第3の実施例として説明する。
In this way, when performing a graft polymerization reaction in vacuum,
This will be explained as a third embodiment of the present invention.

前記第1の実施例と同様にして形成したニトロセルロー
ス薄膜のパターン2を形成する。
A pattern 2 of a nitrocellulose thin film is formed in the same manner as in the first embodiment.

次に、この基板を反応容器中に設置し、真空中で3μC
/cdで電子線5を照射し、パターン2上に付加重合開
始可能な活性ラジカル6を生成する。
Next, this substrate was placed in a reaction vessel and heated at 3 μC in vacuum.
The pattern 2 is irradiated with an electron beam 5 at /cd to generate active radicals 6 capable of initiating addition polymerization.

この後、反応容器内に、圧力10Torrでスチレン単
量体ガスを導入し、40℃乃至120℃で30分間加熱
し、グラフト重合反応を生ぜしめ該パターンの上部にス
チレンのグラフト重合体膜8を形成する。
After that, styrene monomer gas is introduced into the reaction vessel at a pressure of 10 Torr, and heated at 40°C to 120°C for 30 minutes to cause a graft polymerization reaction, and a styrene graft polymer film 8 is formed on the top of the pattern. Form.

この様にしてグラフト重合が終了すると、減圧下で余分
なスチレン単量体ガスを除去し、前記第1の実施例の場
合と同様に、膜厚0,2μ■の均一なグラフト重合体膜
8を有する耐エツチング性の優れたレジストパターンR
を得ることができた。
When the graft polymerization is completed in this way, excess styrene monomer gas is removed under reduced pressure, and a uniform graft polymer film 8 with a thickness of 0.2 μι is formed as in the first embodiment. Resist pattern R with excellent etching resistance
was able to obtain.

この方法では、真空下で電子線を照射したのち、空気に
触れさせることなく、スチレン単量体ガスを導入し、加
熱することにより、グラフト重合反応を生ぜしめるよう
にしなければならない。
In this method, after electron beam irradiation under vacuum, styrene monomer gas must be introduced without exposure to air and heated to cause a graft polymerization reaction.

なお、前記実施例では、パターン形成用の露光光として
はエキシマレーザ光およびイオンビームを用いるように
したが、これらに限定されることなくシンクロトロン放
射光からのX線など、高解像度のパターン形成をおこな
うことのできる他のエネルギー線を用いても良いことは
いうまでもない。
In the above embodiments, excimer laser light and ion beams are used as exposure light for pattern formation, but the exposure light is not limited to these, and high-resolution pattern formation such as X-rays from synchrotron radiation can also be used. It goes without saying that other energy rays that can perform this may also be used.

また、放射線照射による付加重合開始可能な活性点の生
成に際しては、電子線に限定されることなく、β線もし
くは他の高エネルギー放射線を用いてもよい。
Further, when generating active sites capable of initiating addition polymerization by irradiation with radiation, it is not limited to electron beams, and β-rays or other high-energy radiations may be used.

また、活性点の種類と1.でも付加重合を開始できるも
のであればラジカル以外の種すなわちアニオンやカチオ
ン等のイオン種を用いるようにしても良い。この場合は
高エネルギーの放射線照射に際し、酸素が存在していて
も良い。
Also, the types of active points and 1. However, species other than radicals, ie, ionic species such as anions and cations, may be used as long as they can initiate addition polymerization. In this case, oxygen may be present during high-energy radiation irradiation.

さらに、グラフト重合させる単量体としては、スチレン
単量体ガスを用いたが必ずしもガスを用いる必要はなく
、また、4ヒドロキシスチレン、ケイ皮酸ビニル等の芳
香環を含む化合物の中から適宜選択可能である。特に4
ヒドロキシスチレンを用いた場合、グラフト重合体膜中
で水酸基よる水素結合系が生成し易く、これがポリマー
の主鎖切断反応を抑制するため、最終的に得られるレジ
ストパターンは、スチレンを用いた場合以上に耐ドライ
エツチング性の高いものとなる。
Furthermore, although styrene monomer gas was used as the monomer to be graft-polymerized, it is not necessary to use a gas, and the monomer can be appropriately selected from compounds containing aromatic rings such as 4-hydroxystyrene and vinyl cinnamate. It is possible. Especially 4
When hydroxystyrene is used, a hydrogen bond system due to hydroxyl groups is easily generated in the graft polymer film, and this suppresses the main chain scission reaction of the polymer, so the resist pattern that is finally obtained is higher than that when styrene is used. It has high dry etching resistance.

また、ケイ皮酸ビニルを用いた場合には、グラフト重合
膜形成後のレジストパターンに紫外光を照射し、ケイ皮
酸の二量化反応を生起せしめることにより、耐ドライエ
ツチング性のみならず、耐熱性をも大幅に向上させるこ
とが可能となる。
In addition, when vinyl cinnamate is used, the resist pattern after the graft polymerization film is formed is irradiated with ultraviolet light to cause a dimerization reaction of cinnamic acid, which improves not only dry etching resistance but also heat resistance. It is also possible to significantly improve performance.

加えて、パターンをグラフト重合せ1.めるための芳香
環を含む化合物としては、実施例で用いた単量体のみな
らず二量体あるいは三量体などを用いるようにしても良
い。
In addition, graft polymerization of the pattern 1. As the compound containing an aromatic ring for binding, not only the monomers used in the examples, but also dimers, trimers, etc. may be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明してきたように、本発明の方法によれば、レジ
ストパターンの形成に際し、まず基板上にグラフト化可
能なレジスト組成物からなる膜を形成し、パターン露光
を行いレジスト組成物パターンを形成した後、このレジ
スト組成物パターンに対し、高エネルギーの放射線を照
射し、付加重合開始可能な活性点を形成し、この活性点
を中心と(2て芳香族化合物よりなる単量体をグラフト
重合させ、表面が芳香環を含む重合体膜で被覆されたレ
ジストパターンを形成するようにしているため、高解像
性と耐ドライエツチング性の向上をはかることが可能と
なる。
As explained above, according to the method of the present invention, when forming a resist pattern, a film made of a graftable resist composition is first formed on a substrate, and pattern exposure is performed to form a resist composition pattern. After that, this resist composition pattern is irradiated with high-energy radiation to form active points capable of initiating addition polymerization. Since a resist pattern whose surface is covered with a polymer film containing aromatic rings is formed, it is possible to improve high resolution and dry etching resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(a)乃至第1図(f)は本発明の第1の実施例
の方法によるレジストパターンの形成工程を示す図、第
2図は第1図に示した方法で形成したレジストパターン
とシリコン基板とのエツチング選択比のグラフト重合体
膜の膜厚依存性を示す図である。 1・・・シリコン基板、2・・・ニトロセルロース薄膜
3・・・フォトマスク、4・・・エキシマレーザ光、5
・・・電子線、6・・・活性ラジカル、7・・・スチレ
ン単量体ガス、8・・・グラフト重合体膜。 噌十へ′も交り≦七
1(a) to 1(f) are diagrams showing the process of forming a resist pattern by the method of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a resist pattern formed by the method shown in FIG. 1. FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the etching selectivity between the silicon substrate and the graft polymer film on the thickness of the graft polymer film. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Silicon substrate, 2... Nitrocellulose thin film 3... Photomask, 4... Excimer laser light, 5
...Electron beam, 6...Active radical, 7...Styrene monomer gas, 8...Graft polymer film. To 100' also intersects ≦7

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被処理基板表面に、グラフト化可能なレジスト組
成物を塗布するレジスト塗布工程と、 このレジスト組成物に対し、露光光として短波長紫外光
等のエネルギー線を用いたパターン露光を行い該レジス
ト組成物パターンを形成するパターン露光工程と、 前記レジスト組成物パターンに対し、高エネルギー放射
線を照射し、グラフト重合開始可能な活性点を形成する
放射線照射工程と、 前記活性点を中心としてレジスト組成物パターンに対し
、芳香族化合物をグラフト重合せしめ芳香環を含むグラ
フト重合体膜からなるレジストパターンを形成するグラ
フト重合工程とを含むことを特徴とするレジストパター
ン形成方法。
(1) A resist coating step in which a graftable resist composition is applied to the surface of the substrate to be processed, and this resist composition is subjected to pattern exposure using energy rays such as short wavelength ultraviolet light as exposure light. a pattern exposure step of forming a resist composition pattern; a radiation irradiation step of irradiating the resist composition pattern with high-energy radiation to form active points capable of initiating graft polymerization; and forming a resist composition around the active points. 1. A method for forming a resist pattern, comprising a graft polymerization step of graft polymerizing an aromatic compound onto an aromatic pattern to form a resist pattern made of a graft polymer film containing an aromatic ring.
(2)被処理基板表面に、グラフト化可能なレジスト組
成物を塗布するレジスト塗布工程と、 このレジスト組成物に対し、露光光として短波長紫外光
等のエネルギー線を用いたパターン露光を行い該レジス
ト組成物パターンを形成するパターン露光工程と、 前記レジスト組成物パターンに対し、酸素の存在下で高
エネルギー放射線を照射し、グラフト重合開始可能な活
性点を形成すると共にこれをパーオキサイド基の形で捕
捉する放射線照射工程と、酸素を除去した後加熱し前記
パーオキサイド基を分解させグラフト重合開始可能な活
性点を再生する加熱工程と、 芳香族化合物を導入し、前記活性点を中心としてレジス
ト組成物パターンに対し、グラフト重合せしめ、芳香環
を含むグラフト重合体膜からなるレジストパターンを形
成するグラフト重合工程とを含むことを特徴とするレジ
ストパターン形成方法。
(2) A resist coating step in which a graftable resist composition is applied to the surface of the substrate to be processed, and this resist composition is subjected to pattern exposure using energy rays such as short-wavelength ultraviolet light as exposure light. a pattern exposure step for forming a resist composition pattern; irradiating the resist composition pattern with high-energy radiation in the presence of oxygen to form active sites capable of initiating graft polymerization and converting the active sites into peroxide group forms; a heating step in which oxygen is removed and then heated to decompose the peroxide groups and regenerate active sites capable of initiating graft polymerization; and an aromatic compound is introduced and the resist is A method for forming a resist pattern, comprising the step of graft polymerizing a composition pattern to form a resist pattern made of a graft polymer film containing an aromatic ring.
JP1079413A 1989-03-30 1989-03-30 Formation of resist pattern Pending JPH02257624A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1079413A JPH02257624A (en) 1989-03-30 1989-03-30 Formation of resist pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1079413A JPH02257624A (en) 1989-03-30 1989-03-30 Formation of resist pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02257624A true JPH02257624A (en) 1990-10-18

Family

ID=13689182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1079413A Pending JPH02257624A (en) 1989-03-30 1989-03-30 Formation of resist pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02257624A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054458A3 (en) * 2001-01-08 2003-03-27 Ibm Method for the manufacture of micro structures

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002054458A3 (en) * 2001-01-08 2003-03-27 Ibm Method for the manufacture of micro structures
US6946390B2 (en) 2001-01-08 2005-09-20 International Business Machines Corporation Photolithographic production of trenches in a substrate
DE10197137B4 (en) * 2001-01-08 2008-07-31 International Business Machines Corp. Process for the production of microstructures
CN100418011C (en) * 2001-01-08 2008-09-10 国际商业机器公司 Method for manufacturing microstructure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4590149A (en) Method for fine pattern formation on a photoresist
JP2004304097A (en) Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
US4649100A (en) Production of resist images, and a suitable dry film resist
JPS6360891B2 (en)
TW505976B (en) Method for forming micro-pattern of semiconductor device
EP0366460A2 (en) Process for production of semiconductor device
JPS6147641A (en) Formation of resist pattern
JPH02257624A (en) Formation of resist pattern
US4960676A (en) Method for forming pattern by using graft copolymerization
JPS6219051B2 (en)
JPH09312247A (en) Pattern forming method and pattern forming apparatus
JPS6376438A (en) Pattern formation method
JPH0241740B2 (en)
JPS5886726A (en) Forming method for pattern
JPS58136029A (en) Formation of pattern
JPS61294433A (en) High resolution photosensitive resin composition and manufacture of submicron pattern using the same
EP0328655B1 (en) Pattern-forming process utilizing radiation-induced graft polymerization reaction
JPS5961928A (en) Pattern formation
JP2823246B2 (en) Pattern formation method
JPS5860537A (en) Dry type pattern forming method
JP3563138B2 (en) Pattern forming method using photosensitive resin composition
JPH0160551B2 (en)
JPH03182758A (en) Formation of rugged pattern
JPS63215040A (en) Method of hardening resist
JP3035535B1 (en) Pattern forming method and pattern forming apparatus