JPH0475647B2 - - Google Patents
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- JPH0475647B2 JPH0475647B2 JP59068456A JP6845684A JPH0475647B2 JP H0475647 B2 JPH0475647 B2 JP H0475647B2 JP 59068456 A JP59068456 A JP 59068456A JP 6845684 A JP6845684 A JP 6845684A JP H0475647 B2 JPH0475647 B2 JP H0475647B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- pattern
- molecular weight
- fine pattern
- Prior art date
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、微細パタン形成に応用できる新規な
ポジ型の微細パタン形成法に関するものである。
ポジ型の微細パタン形成法に関するものである。
近年、集積回路の作製において各種基板及び被
覆層のエツチング加工又は不純物のドーピング加
工のために、部分的マスク材として有機物高分子
重合体のレジスト組成物を用いて微細パタンを形
成させる技術が発展してきた。レジスト組成物を
用い微細パタンを形成させるためには可視光又は
紫外光を用いたフオトリソグラフイーによるのが
通常であるが、最近は電子線、Ｘ線などの波長の
極めて短いエネルギー線を用いた高精度のマイク
ロリソグラフイーによつて加工精度の向上がはか
られつつある。このようなリソグラフイー工程に
用いられるレジスト組成物としては、ポリ・メタ
クリル酸メチル（PMMA）、ポリフツ化アルキル
メタクリレートなどの有機高分子重合体が用いら
れてきた。〔松山謙太郎「電子線、Ｘ線レジスト
材料」電子通信学会誌第61巻、第８号823ページ
（1978）、及び特願昭52−14605号参照〕。
覆層のエツチング加工又は不純物のドーピング加
工のために、部分的マスク材として有機物高分子
重合体のレジスト組成物を用いて微細パタンを形
成させる技術が発展してきた。レジスト組成物を
用い微細パタンを形成させるためには可視光又は
紫外光を用いたフオトリソグラフイーによるのが
通常であるが、最近は電子線、Ｘ線などの波長の
極めて短いエネルギー線を用いた高精度のマイク
ロリソグラフイーによつて加工精度の向上がはか
られつつある。このようなリソグラフイー工程に
用いられるレジスト組成物としては、ポリ・メタ
クリル酸メチル（PMMA）、ポリフツ化アルキル
メタクリレートなどの有機高分子重合体が用いら
れてきた。〔松山謙太郎「電子線、Ｘ線レジスト
材料」電子通信学会誌第61巻、第８号823ページ
（1978）、及び特願昭52−14605号参照〕。
このような、有機高分子重合体は、あらかじめ
重合によつて高分子量化された物質を適当な溶媒
に溶解し、スピンコート法、或いはデイツプ法に
よつて基板上に塗布し、レジスト組成物の薄膜を
形成させるものである。スピンコート法或いはデ
イツプ法を用いる場合、重合体を溶液にするため
に、大量の溶媒を必要とする上に、ピンホール等
の欠陥が発生し易い。更に段差のついた基板にお
いては段差部の均一塗布ができない欠点を持つて
いた。
重合によつて高分子量化された物質を適当な溶媒
に溶解し、スピンコート法、或いはデイツプ法に
よつて基板上に塗布し、レジスト組成物の薄膜を
形成させるものである。スピンコート法或いはデ
イツプ法を用いる場合、重合体を溶液にするため
に、大量の溶媒を必要とする上に、ピンホール等
の欠陥が発生し易い。更に段差のついた基板にお
いては段差部の均一塗布ができない欠点を持つて
いた。
このために、レジスト組成物薄膜を基板上に作
製するために、溶媒を用いないいわゆるドライプ
ロセスの実現が望まれていた。
製するために、溶媒を用いないいわゆるドライプ
ロセスの実現が望まれていた。
基板をレジスト組成物薄膜に作製されたパタン
に従つてエツチング加工する技術も、液体エツチ
ング剤によるレジストパタンの膨潤やパタンのサ
イドエツチング等に起因する加工精度の低下を防
ぐために、極微細パタン作製にはCCl4，CF4など
のガスプラズマによつて基板エツチング加工を行
なうドライエツチングが主流になりつつある。
に従つてエツチング加工する技術も、液体エツチ
ング剤によるレジストパタンの膨潤やパタンのサ
イドエツチング等に起因する加工精度の低下を防
ぐために、極微細パタン作製にはCCl4，CF4など
のガスプラズマによつて基板エツチング加工を行
なうドライエツチングが主流になりつつある。
以上に述べた様に、ドライ状態でのパタン形成
用レジスト組成物薄膜の形成は重要であり、レジ
スト組成物薄膜の露光後のパターニング及び基板
加工エツチング過程でのガスプラズマ工程におい
て耐性の強い材料であることが望まれている。１
つの解決策としては、レジスト組成物薄膜を、基
板上に低圧ガス状態で導入し、光照射、グロー放
電によつて重合させることによつて重合、堆積す
る方法が提案されているが、組成変性によるレジ
スト特性（感度、解像度）の低下、導入ガスの基
板上での液滴化付着等の問題があり完全なドライ
化を達成することは困難であつた。
用レジスト組成物薄膜の形成は重要であり、レジ
スト組成物薄膜の露光後のパターニング及び基板
加工エツチング過程でのガスプラズマ工程におい
て耐性の強い材料であることが望まれている。１
つの解決策としては、レジスト組成物薄膜を、基
板上に低圧ガス状態で導入し、光照射、グロー放
電によつて重合させることによつて重合、堆積す
る方法が提案されているが、組成変性によるレジ
スト特性（感度、解像度）の低下、導入ガスの基
板上での液滴化付着等の問題があり完全なドライ
化を達成することは困難であつた。
本発明は以上述べた従来の微細パタン形成法の
欠点を解決するためになされたものであり、微細
パタンのドライプロセス化を可能にすることを特
徴とし、その目的は、汚染、欠陥の少ない微細パ
タン形成法を提供することにある。
欠点を解決するためになされたものであり、微細
パタンのドライプロセス化を可能にすることを特
徴とし、その目的は、汚染、欠陥の少ない微細パ
タン形成法を提供することにある。
本発明は、基板上に、低分子量有機物薄膜を形
成し、この低分子量有機物薄膜を高エネルギー線
源によつて熱的に除去してパタンを生成し、この
生成したパタンをマスクとして基板に微細パタン
を転写することを特徴とする微細パタン形成法で
ある。
成し、この低分子量有機物薄膜を高エネルギー線
源によつて熱的に除去してパタンを生成し、この
生成したパタンをマスクとして基板に微細パタン
を転写することを特徴とする微細パタン形成法で
ある。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図は本発明による微細パタン形成法を
示したものである。図中、１１は加工される基
板、１２は低分子量有機物薄膜、１３はパタン形
成部、１４は基板加工部を示す。図は本発明によ
るパタン形成法の工程を、順に示したものであ
る。
説明する。図は本発明による微細パタン形成法を
示したものである。図中、１１は加工される基
板、１２は低分子量有機物薄膜、１３はパタン形
成部、１４は基板加工部を示す。図は本発明によ
るパタン形成法の工程を、順に示したものであ
る。
(A) 低分子量薄膜の形成
SiO2或いは表面酸化したSiウエハ（SiO2Si）
を基板として、この基板上に低分子量有機物薄膜
の形成を行なう。用いる低分子量有機物材料とし
ては、均質な薄膜を形成する化合物が望ましい。
耐ドライエツチ性を向上させるには、構造にベン
ゼン環、ベンゼン縮合環を含む有機物を用いる。
例えば真空蒸着スパツタリングが可能な低分子量
有機物材料としてフルオレセイン、アウリン、ロ
ーダミンＢ等の色素類、クリスタルバイオレツト
ラクトンマラカイトロイコグリン等のロイコ染料
が用いられる。これらの材料は真空蒸着又はスパ
ツタリングによつて基板上に均質な薄膜を形成す
ることが知られている。
を基板として、この基板上に低分子量有機物薄膜
の形成を行なう。用いる低分子量有機物材料とし
ては、均質な薄膜を形成する化合物が望ましい。
耐ドライエツチ性を向上させるには、構造にベン
ゼン環、ベンゼン縮合環を含む有機物を用いる。
例えば真空蒸着スパツタリングが可能な低分子量
有機物材料としてフルオレセイン、アウリン、ロ
ーダミンＢ等の色素類、クリスタルバイオレツト
ラクトンマラカイトロイコグリン等のロイコ染料
が用いられる。これらの材料は真空蒸着又はスパ
ツタリングによつて基板上に均質な薄膜を形成す
ることが知られている。
ドライプロセスを考慮しなければ、従来のスピ
ンコート、デイピング法も利用することができ
る。
ンコート、デイピング法も利用することができ
る。
(B) 低分子量薄膜のパターニング
基板表面に形成した低分子量の薄膜は、集光さ
れたレーザ光、電子ビームを照射される。レーザ
光を照射した場合、低分子量薄膜の吸収域がレー
ザ発振波長と重なる時（フルオレセイン、アウリ
ン：Arレーザ（488nm）、ローダミンＢ：He−
Ne（632nm）クリスタルバイオレツトラクトン：
He−Cd（＞342nm以下））、照射されたエネルギ
ーは薄膜に吸収され熱となつて、薄膜は蒸発、溶
融してパタンが形成される。電子線を照射した場
合はやはり薄膜に吸収されたエネルギーの内、発
熱するエネルギー比率の分に対応して蒸発溶融し
てパタンが形成できる。
れたレーザ光、電子ビームを照射される。レーザ
光を照射した場合、低分子量薄膜の吸収域がレー
ザ発振波長と重なる時（フルオレセイン、アウリ
ン：Arレーザ（488nm）、ローダミンＢ：He−
Ne（632nm）クリスタルバイオレツトラクトン：
He−Cd（＞342nm以下））、照射されたエネルギ
ーは薄膜に吸収され熱となつて、薄膜は蒸発、溶
融してパタンが形成される。電子線を照射した場
合はやはり薄膜に吸収されたエネルギーの内、発
熱するエネルギー比率の分に対応して蒸発溶融し
てパタンが形成できる。
電子線を用いる場合は、低分子量有機物薄膜部
に吸収される電子線エネルギーを多くするため、
通常の電子線リソグラフイーに使われるより低エ
ネルギー（数ev〜数ev）のビームが用いられる。
に吸収される電子線エネルギーを多くするため、
通常の電子線リソグラフイーに使われるより低エ
ネルギー（数ev〜数ev）のビームが用いられる。
レーザ光を照射して、低分子量有機物薄膜が蒸
発、溶融によつてパタンが形成される事実は既に
記録即時再生形（DRAW）光デイスクに応用さ
れ、良好なパタンを形成することが知られてい
る。
発、溶融によつてパタンが形成される事実は既に
記録即時再生形（DRAW）光デイスクに応用さ
れ、良好なパタンを形成することが知られてい
る。
(C) 基板のエツチング
次に上記(B)で得られたパタンをマスクにして基
板のエツチングを行なう。基板がSiO2である場
合はCF4ガスプラズマによるドライエツチングが
最も有効である。上記(A)(B)工程で形成した低分子
量薄膜は、本工程において条件を最適化すれば、
ドライエツチング用のマスクとして十分実用に耐
えさせることができる。例えばフルオレセインを
マスクとしてSiO2基板をCF4プラズマエツチング
した例では、マスク材フルオレセイン薄膜と
SiO2のCF4ガスプラズマに対するエツチレートは
約１：１以下でマスク材フルオレセインはあまり
損傷を受けずにSiO2をパタン加工できる。エツ
チング溶液の種類によつては従来のウエツトエツ
チ法も適用できる。
板のエツチングを行なう。基板がSiO2である場
合はCF4ガスプラズマによるドライエツチングが
最も有効である。上記(A)(B)工程で形成した低分子
量薄膜は、本工程において条件を最適化すれば、
ドライエツチング用のマスクとして十分実用に耐
えさせることができる。例えばフルオレセインを
マスクとしてSiO2基板をCF4プラズマエツチング
した例では、マスク材フルオレセイン薄膜と
SiO2のCF4ガスプラズマに対するエツチレートは
約１：１以下でマスク材フルオレセインはあまり
損傷を受けずにSiO2をパタン加工できる。エツ
チング溶液の種類によつては従来のウエツトエツ
チ法も適用できる。
(D) 薄膜の除去
低分子量薄膜は本来、溶媒可溶性のため、加工
後溶媒中に浸漬することにより容易に除去される
が、溶媒による汚染等を防ぐ意味からは、Ar−
O2混合ガスによるプラズマ灰化装置で簡単にド
ライ状態で除去できる。基板の加熱が許される場
合であれば、真空下で加熱することによつても容
易に除去できる。
後溶媒中に浸漬することにより容易に除去される
が、溶媒による汚染等を防ぐ意味からは、Ar−
O2混合ガスによるプラズマ灰化装置で簡単にド
ライ状態で除去できる。基板の加熱が許される場
合であれば、真空下で加熱することによつても容
易に除去できる。
以下、本発明を具体的実施例により更に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
るが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
〔実施例 １〕
シリコンウエハ上にSiO2膜を1000Å作製した
基板に、フルオレセインを10-4Pa以下の圧力で
2000Å真空蒸着した。次にArレーザ（波長
488nm）を1μｍ幅に絞り1μｍのピツチでライン
パタンを描画した。このフルオレセイン膜を平行
電極型プラズマエツチング装置を用いてCF4ガス
流量40c.c.／分、エツチング層圧力35Pa，RF電力
200Wで10分間ドライエツチしたところウエハ上
のSiO2膜は500Åエツチングされ、フルオレセイ
ン膜のマスク部と非マスク部で1μピツチのライ
ンパタンで500Åの段差が形成された。次にこの
基板をプラズマ灰化装置を用いてフルオレセイン
を灰化除去した所、フルオレセイン残膜は除去さ
れSiO2のパタン化が行なえた。
基板に、フルオレセインを10-4Pa以下の圧力で
2000Å真空蒸着した。次にArレーザ（波長
488nm）を1μｍ幅に絞り1μｍのピツチでライン
パタンを描画した。このフルオレセイン膜を平行
電極型プラズマエツチング装置を用いてCF4ガス
流量40c.c.／分、エツチング層圧力35Pa，RF電力
200Wで10分間ドライエツチしたところウエハ上
のSiO2膜は500Åエツチングされ、フルオレセイ
ン膜のマスク部と非マスク部で1μピツチのライ
ンパタンで500Åの段差が形成された。次にこの
基板をプラズマ灰化装置を用いてフルオレセイン
を灰化除去した所、フルオレセイン残膜は除去さ
れSiO2のパタン化が行なえた。
〔実施例 ２〕
SiO2基板上に、上記実施例１と同様にアウリ
ンを1500Å真空蒸着した。次にArレーザで0.6μ
ｍのラインを描画して、アウリン薄膜の一部を除
去した。次にこのアウリン膜をマスクとし、CF4
ガスでCF4圧力30Pa、RF電力150Wで５分間ドラ
イエツチしたところ300ÅのSiO2がエツチングさ
れ、0.6μｍ幅のパタンが形成できた。残部のアウ
リン薄膜は、プラズマ灰化装置及びアセトン浸漬
で容易に除去できた。
ンを1500Å真空蒸着した。次にArレーザで0.6μ
ｍのラインを描画して、アウリン薄膜の一部を除
去した。次にこのアウリン膜をマスクとし、CF4
ガスでCF4圧力30Pa、RF電力150Wで５分間ドラ
イエツチしたところ300ÅのSiO2がエツチングさ
れ、0.6μｍ幅のパタンが形成できた。残部のアウ
リン薄膜は、プラズマ灰化装置及びアセトン浸漬
で容易に除去できた。
〔実施例 ３〕
シリコンウエハの表面を100Å酸化した基板を
用いてフルオレセインを1000Å真空蒸着した。こ
の基板上に電子線を走査して、0.5μｍのラインパ
タンをフルオレセイン薄膜部に作製した。次に
CF4ガス圧力35Pa、RF電力200Wで２分間ドライ
エツチした所、パタン部のSiO2酸化膜は除去さ
れSiが露出した。最後にプラズマアツシヤーでフ
ルオレセインを除去し、パタン形成を終了した。
用いてフルオレセインを1000Å真空蒸着した。こ
の基板上に電子線を走査して、0.5μｍのラインパ
タンをフルオレセイン薄膜部に作製した。次に
CF4ガス圧力35Pa、RF電力200Wで２分間ドライ
エツチした所、パタン部のSiO2酸化膜は除去さ
れSiが露出した。最後にプラズマアツシヤーでフ
ルオレセインを除去し、パタン形成を終了した。
〔実施例 ４〕
SiO2基板上に、ローダミンＢを2000Å蒸着し
た。次にHe−Neレーザを用いローダミンＢ薄膜
部にラインパタンを描画し、これをマスクとして
上記実施例１と同様の条件でドライエツチした
所、SiO2のパタンが作製できた。
た。次にHe−Neレーザを用いローダミンＢ薄膜
部にラインパタンを描画し、これをマスクとして
上記実施例１と同様の条件でドライエツチした
所、SiO2のパタンが作製できた。
〔実施例 ５〕
シリコンウエハ上に、500ÅのSiO2膜をつけ、
この基板上に2000Åのクリスタルバイオレツトラ
クトンをArスパツタリングによつて作製した。
次にこのクリスタルバイオレツトラクトン上に
He−Cdレーザでパタンを描画した。この後上記
実施例１と同様の条件でドライエツチングし、
SiO2のパタンを作製することができた。
この基板上に2000Åのクリスタルバイオレツトラ
クトンをArスパツタリングによつて作製した。
次にこのクリスタルバイオレツトラクトン上に
He−Cdレーザでパタンを描画した。この後上記
実施例１と同様の条件でドライエツチングし、
SiO2のパタンを作製することができた。
以上説明した様に、本発明による微細パタン形
成法は、リソグラフイー工程の現像工程をドライ
工程化することができる。このために従来避けら
れなかつた現像時の溶媒の大量使用、廃棄処理を
全く必要としない。また、低分子有機物薄膜のコ
ートは真空蒸着やスパツタリングを用いた場合、
膜厚の均一性に優れエツチング時の膜厚むらによ
る欠陥は発生しない。また、加工する基板に段差
やエツジがある場合も、真空蒸着時の真空度調
整、スパツタリング条件によつて格段に優れた被
覆特性を持たせることができる。更に、パタンの
解像度は低分子量有機物薄膜を用いるため、パタ
ン描画用エネルギー線源の狭幅化の限界まで向上
させることができる。特に、高分子重合体レジス
ト組成物で問題になる現像時の膨潤等の解像度低
下要因工程を含まないため、優れたパタン形状の
加工が可能となる。
成法は、リソグラフイー工程の現像工程をドライ
工程化することができる。このために従来避けら
れなかつた現像時の溶媒の大量使用、廃棄処理を
全く必要としない。また、低分子有機物薄膜のコ
ートは真空蒸着やスパツタリングを用いた場合、
膜厚の均一性に優れエツチング時の膜厚むらによ
る欠陥は発生しない。また、加工する基板に段差
やエツジがある場合も、真空蒸着時の真空度調
整、スパツタリング条件によつて格段に優れた被
覆特性を持たせることができる。更に、パタンの
解像度は低分子量有機物薄膜を用いるため、パタ
ン描画用エネルギー線源の狭幅化の限界まで向上
させることができる。特に、高分子重合体レジス
ト組成物で問題になる現像時の膨潤等の解像度低
下要因工程を含まないため、優れたパタン形状の
加工が可能となる。
図は本発明の一実施例における各工程での形成
物を示す断面図である。 １１…加工される基板、１２…低分子量有機物
薄膜、１３…パタン形成部、１４…基板加工部。
物を示す断面図である。 １１…加工される基板、１２…低分子量有機物
薄膜、１３…パタン形成部、１４…基板加工部。
Claims (1)
- １ ベンゼン環又はベンゼン縮合環を有し、特定
波長の高エネルギー線を吸収するフルオレセイ
ン、アウリン、ローダミンＢを含む色素又はクリ
スタルバイオレツトラクトン、マラカイトロイコ
グリーンを含むロイコ染料から成る単一組成の低
分子量有機物マスク材層を真空蒸着もしくはスパ
ツタリングにより、基板上に形成し、前記マスク
材層に、前記特定波長の高エネルギー線を照射す
ることにより、前記マスク材層の照射部分を熱的
に除去して微細パタンを生成し、この生成した微
細パタンをマスクとして前記基板に前記微細パタ
ンを転写することを特徴とする微細パタン形成
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068456A JPS60211939A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 微細パタン形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068456A JPS60211939A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 微細パタン形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211939A JPS60211939A (ja) | 1985-10-24 |
| JPH0475647B2 true JPH0475647B2 (ja) | 1992-12-01 |
Family
ID=13374213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59068456A Granted JPS60211939A (ja) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | 微細パタン形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211939A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4221415B2 (ja) | 2006-02-16 | 2009-02-12 | 株式会社東芝 | 磁気記録媒体の製造方法 |
| JP4421582B2 (ja) | 2006-08-15 | 2010-02-24 | 株式会社東芝 | パターン形成方法 |
| JP4445538B2 (ja) | 2007-09-26 | 2010-04-07 | 株式会社東芝 | パターン形成方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5933971B2 (ja) * | 1975-08-01 | 1984-08-20 | 株式会社日立製作所 | 回路パタ−ン形成方法及びその装置 |
| JPS5711344A (en) * | 1980-06-25 | 1982-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Dry developing method |
| JPS57157241A (en) * | 1981-03-25 | 1982-09-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | Formation of resist material and its pattern |
| JPS57162330A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Kazuyuki Sugita | Dry formation of pattern or dry removal of resist pattern |
-
1984
- 1984-04-06 JP JP59068456A patent/JPS60211939A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60211939A (ja) | 1985-10-24 |
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