JPH0324550A

JPH0324550A - パターン形成方法

Info

Publication number: JPH0324550A
Application number: JP1158364A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hieda; 克彦稗田; Iwao Tokawa; 東川　巌
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1991-02-01
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JP2930971B2

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】〔発明の目的Ｊ（産業上の利用分野）本発明はパターン形或方法に関する。

（従来の技術）半導体デバイスの微細化に伴いシリコンウェーハ上に形
成される線幅はサブミクロンになって来ており、加工に
要求されるリソグラフィ技術及びレジスト材料に要求さ
れる性能はますます厳しいものになって来ている。デバ
イスの作成に要求されるリングラフィ技術に関しては、
現在のｇＮｉＡ（波長４３６ｎｍ）からｉ線（波長３６
５ｎｍ）やＫｒＦエキシマ光（波長２４８ｎｍ）などの
短波長化の傾向にある。

この傾向に対してレジスト材料の開発は進んでいるもの
の０．５．を切るローワーサブミクロンサイズのパター
ンを実現する事は容易ではない。この問題を解決する手
段として多層レジストプロセスが提案されている。

しかしながら、従来のレジストプロセスは、上層の感光
層を薄くすることによりレジストの透明性の問題を解決
することができる反面、ビンホールの発生、異なった層
間に発生する応力によるクラック発生や反り、プロセス
の複雑化、下層への転写時のパターン変換差の問題など
技術上の問題点がある。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、かかる従来の問題点を解決し得る新規かつ信
頼性に優れたパターン形成方法を提Ｏ（する事を目的と
する．〔発明の構成〕（ｉｌＭを解決するための手段）本発明は基板上にレジスト膜を塗布する工程と、このレ
ジスト膜を所望パターンに露光して露光領域を親水性に
する工程と、この親水性領域上にシリコン酸化膜をシリ
カ過飽和溶液中から析出堆積させる工程と、このシリコ
ン酸化膜を用いてレジスト膜をパターニングする工程と
を具備したパターン形或方法を提供する。

（作　用）シリカ過飽和溶液中では親水性の領域上にのみシリコン
酸化膜が堆積する。このシリコン酸化膜は緻密な構造を
有し，良好にレジスト１摸をパタニングする事ができる
。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の実施例の工程断面図
を示す．先ず、凹凸を有する基体ｌｌ上に例えば多結晶シリコン
膜１２を形成した基板を用意する。基体ｌ１は例えば素
子が形成されたシリコンウエーハ上にシリコン酸化膜を
設けたものである。

次いで、レジスト膜１３、例えば酸無水物構造を有する
樹脂である無水メタクリル酸樹脂を平担に回転塗布する
（第１図ａ）．次に、遠紫外線、ここではＫｒＦエキシマ光（波長２４
８ｎｍ）　１４をマスクを介して露光する。

この露光領域のレジストは疎水性から親水性になり親水
性レジスト層１５が形成される（第ｌ図ｂ）。

次に、この基板をシリカ過飽和溶液中に浸し、親水性の
レジスト層１５上にのみシリコン酸化膜１６？例えば３
００人程度析出堆積させる（第１図Ｃ）．シリカ過飽和
水溶液は、次のようにして作られる。

まず，４０重量％のケイ弗化水素酸（ＨｚＳｉＦｓ）水
溶液を水で希釈して３モル／Ｑのケイ弗化水素酸溶液を
作り，これにシリカ（Ｓｌ０２　）を入れ飽和させる。

そしてこの溶液レこアルミ板（ＡＱ）を浸し、シリカ過
飽和溶液を作る。ケイ弗化水素酸溶液の濃度は特に上記
値に限定されるものではない。

上記のへ反応は次式で表わされる．ＩＩ２ＳｉＦ，　＋　２１１，０→Ｓｉ０２　＋　６１
１Ｆ　　・・・ω２ＡＱ　＋６８Ｆ→２１１ＱＩｉ’，
　＋３８，　　　　・・・■＾即ち、（υ式のＨ　Ｆを％Ｑと反応させて消費させるこ
とによりＨＦ濃度が低下し、ｓｔｏｗ　Ｍの析出が生じ
る。反応温度を上げる程（１）の反応は右へ進み、Ｓｉ
Ｏ■の析出は増加する．現状の液温３５℃では３０分で３００入の堆積が生じる
。このシリコン酸化膜ｌ６は非常に１！ｊｋ密である。

次に，このシリコン酸化ＩＩＩ１６をマスクにして酸素
ガス（０２）を用いた反応性イオンエッチングによりレ
ジスト膜１３を異方性エッチングする。そして、塩素を
含むガス例えばＣＱ，ガスを用いて多結晶シリコン膜１
２を反応性イオンエツチンクにより現できるためスルー
プットが向上する。

また、原理的にレジストの表面のみを露光すればよいの
で露光に使用する光源の波長に対する透過性はさほど問
題にならず優れた解像度を容易に得る事ができる。また
レジストの表面のみの露光で良いので下記パターンから
の反射等によるレジストの細りを減少することができる
。

また、実施例で用いたドライ現像はレジスト膜厚のばら
つきによるパターン変換差を抑える上で有効である。

上記実施例ではアルミ板を浸したが、シリカ過飽和溶液
はシリカを飽和させたケイ弗化水素酸溶液に例えばホウ
酸（Ｈ，ＢＯ，）水溶液を添加するようにしても良い。

また、露光した後、すぐに基板をシリカ過飽和？液に浸
したが、所望により、露光後，大気中，１４０℃，５分
程度のベーキングを行い、その後シリカ過飽和溶液に浸
すようにしてもよい。これは、露光領域のレジストの親
水性を確実なものにする働きがある。

また、レジスト膜としてナフトキノンジアジドーノボラ
ック系のレジストを用い、露光された試料を例えばヘキ
サメチルジシラザンの減圧ガス雰囲気中で熱処理し、露
光領域のレジストをシリル化するようにして露光部レジ
ストの親水性化を促進させてもよい。

また、露光は上記ＫｒＦエキシマ光の他、ｇ線，ｉｆｉ
，Ｘ線や電子ビームを用いることもできる。

第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の他の実施例を示す断面
図である。

第２図（ａ）〜（Ｃ）までは第１図（ａ）〜（Ｃ）で説
明した方法と同じである．この後、０■ガスを用いた反応性イオンエツチン結晶シ
リコン膜１２表面にシリコン酸化膜２ｌを同様にして析
出堆積する（第２図ｄ）。

次に第２図（．）に示すようにレジスト膜ｌ３を例えば
過酸化水素（｝１２０．）液と硫酸（｝Ｉ２Ｓｏ．　）
液の混合液を用いてエッチングし、更にこのリフトオフ
により残ったシリコン酸化膜２１をマスクにして多結晶
シリコン膜１２を加工する．この様にすると，ボジ型レジストを用いてマスクと同じ
パターンに加工（反転加工）する事が可能となる．その他本発明は，その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば新規かつ信頼性に優れたパターン形成方
法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を説明する工程断面図，第２図
は本発明の他の実施例を説明する工程断面図である．

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上にレジスト膜を塗布する工程と、このレジ
スト膜を所望パターンに露光して露光領域を親水性にす
る工程と、この親水性領域上にシリコン酸化膜をシリカ
過飽和溶液中から析出堆積させる工程と、このシリコン
酸化膜を用いてレジスト膜をパターニングする工程とを
具備した事を特徴とするパターン形成方法。
（２）レジスト膜として酸無水物構造を有する樹脂を用
いる事を特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
（３）レジスト膜の露光部をシリル化する事を特徴とす
る請求項１記載のパターン形成方法。
（４）紫外線、可視光、Ｘ線又は電子線を用いて露光す
る事を特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。