JPH06273943A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH06273943A JPH06273943A JP5064957A JP6495793A JPH06273943A JP H06273943 A JPH06273943 A JP H06273943A JP 5064957 A JP5064957 A JP 5064957A JP 6495793 A JP6495793 A JP 6495793A JP H06273943 A JPH06273943 A JP H06273943A
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- resist
- pattern
- silylation
- silylated layer
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリル化によるパターン形成において、高選
択性のドライ現像を実現し、良好な形状のパターンを形
成する。 【構成】 Ｓｉ基板１１上に塗布したレジスト１２をＫ
ｒＦエキシマレーザ１３により露光した。露光後にレジ
スト１２を加熱して、レジスト１２の未露光部を架橋さ
せた。その後、レジスト１２を加熱しながら、３分間
（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５をレジスト１２
に接触させて、レジスト１２の露光部にシリル化層１６
を形成した。このときシリル化は（化５）のＯＨ基によ
り連鎖反応が生じ、ポリシロキサンとなる。ドライ現像
としてＯ2ＲＩＥを用いて、表面荒れがなく、エッジラ
フネスの無い良好なパターンが形成できた。 【化１】
択性のドライ現像を実現し、良好な形状のパターンを形
成する。 【構成】 Ｓｉ基板１１上に塗布したレジスト１２をＫ
ｒＦエキシマレーザ１３により露光した。露光後にレジ
スト１２を加熱して、レジスト１２の未露光部を架橋さ
せた。その後、レジスト１２を加熱しながら、３分間
（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５をレジスト１２
に接触させて、レジスト１２の露光部にシリル化層１６
を形成した。このときシリル化は（化５）のＯＨ基によ
り連鎖反応が生じ、ポリシロキサンとなる。ドライ現像
としてＯ2ＲＩＥを用いて、表面荒れがなく、エッジラ
フネスの無い良好なパターンが形成できた。 【化１】
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの微細
加工のためのリソグラフィ技術に関するものであり、特
に、レジストの表面解像を利用したパターン形成方法に
関するものである。
加工のためのリソグラフィ技術に関するものであり、特
に、レジストの表面解像を利用したパターン形成方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】フォトリソグラフィ技術は、レチクルを
用いて、ステップアンドリピートでパターンを縮小投影
するためスループットが高く、かつ微細パターン形成が
可能であることから、ＬＳＩの量産に不可欠な技術であ
る。光の波長をλ、レンズの開口数をＮＡとすると、フ
ォトリソグラフィの解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ1λ／ＮＡの関
係式が成り立つ。ただし、ｋ1はレジスト材料、プロセ
スに依存する定数である。この関係式からわかるよう
に、微細化がすすむにつれ、より短波長の光源を用いた
フォトリソグラフィが必要とされている。現在、Ｉ線
（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）
を光源にしたステッパを用いて、単層レジストプロセス
により超ＬＳＩの開発が行われている。しかしながら、
単層レジストプロセスはバルクの反応を使っているた
め、高解像性、高焦点余裕度が望めず、また定在波効果
による寸法ばらつきなどの問題点がある。これらの問題
点を解決するために、レジストの表面の反応を利用した
表面解像プロセス、中でもシリル化プロセスの必要性が
高まっている。本発明は、このシリル化プロセスに関す
るものであるが、従来のシリル化プロセスによるパター
ン形成法を図を用いて説明する。例えば、Fedor Coopma
ns et al, Proc. of SPIE, 631, 34(1986)参照。
用いて、ステップアンドリピートでパターンを縮小投影
するためスループットが高く、かつ微細パターン形成が
可能であることから、ＬＳＩの量産に不可欠な技術であ
る。光の波長をλ、レンズの開口数をＮＡとすると、フ
ォトリソグラフィの解像度Ｒは、Ｒ＝ｋ1λ／ＮＡの関
係式が成り立つ。ただし、ｋ1はレジスト材料、プロセ
スに依存する定数である。この関係式からわかるよう
に、微細化がすすむにつれ、より短波長の光源を用いた
フォトリソグラフィが必要とされている。現在、Ｉ線
（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）
を光源にしたステッパを用いて、単層レジストプロセス
により超ＬＳＩの開発が行われている。しかしながら、
単層レジストプロセスはバルクの反応を使っているた
め、高解像性、高焦点余裕度が望めず、また定在波効果
による寸法ばらつきなどの問題点がある。これらの問題
点を解決するために、レジストの表面の反応を利用した
表面解像プロセス、中でもシリル化プロセスの必要性が
高まっている。本発明は、このシリル化プロセスに関す
るものであるが、従来のシリル化プロセスによるパター
ン形成法を図を用いて説明する。例えば、Fedor Coopma
ns et al, Proc. of SPIE, 631, 34(1986)参照。
【０００３】従来のパターン形成方法の工程断面図を図
３に示す。Ｓｉ基板１１上にノボラック樹脂を主樹脂と
して用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布する（図
３（ａ））。マスク１４上にＫｒＦエキシマレーザ１３
を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１２に
転写する（図３（ｂ））。露光後にレジスト１２を１６
０℃で３分間加熱して、レジスト１２の未露光部を架橋
させる。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱しなが
ら、３分間ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）蒸気３
１をレジスト１２に接触させて、レジスト１２の露光部
にシリル化層１６を形成する（図３（ｃ））。このと
き、露光部はＨＭＤＳ蒸気１５とレジスト１２との表面
反応が反応式（化２）で示すように進み、レジスト１２
中を拡散してシリル化層１６を形成する。一方、未露光
部はＨＭＤＳ蒸気１５の導入の前にレジスト１２を加熱
して樹脂を架橋させてあるため、未露光部においてはＨ
ＭＤＳ蒸気１５と反応するＯＨ基が存在しないのでシリ
ル化層は形成されない。このようにして露光部が選択的
にシリル化される。以上のようにシリル化した後、Ｏ 2
のプラズマを用いた異方性エッチングであるＯ2ＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）１７によりレジスト１２を
エッチングする（図３（ｄ））。このとき、未露光部に
おいてはレジストのエッチングが進み、露光部において
はシリル化層１６中のＣやＨは化学スパッタが生じ、Ｓ
ｉやＯは化学スパッタが生じないため相対的にシリル化
層１６中のＳｉの濃度が高くなり、結果としてシリル化
層１６の表層ではＳｉとＯだけが残りシリコン酸化膜３
２を形成する。このシリコン酸化膜３２がＯ2ＲＩＥ１
７を用いたドライ現像のマスクとなりパターン形成され
る（図３（ｅ））。
３に示す。Ｓｉ基板１１上にノボラック樹脂を主樹脂と
して用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布する（図
３（ａ））。マスク１４上にＫｒＦエキシマレーザ１３
を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１２に
転写する（図３（ｂ））。露光後にレジスト１２を１６
０℃で３分間加熱して、レジスト１２の未露光部を架橋
させる。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱しなが
ら、３分間ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）蒸気３
１をレジスト１２に接触させて、レジスト１２の露光部
にシリル化層１６を形成する（図３（ｃ））。このと
き、露光部はＨＭＤＳ蒸気１５とレジスト１２との表面
反応が反応式（化２）で示すように進み、レジスト１２
中を拡散してシリル化層１６を形成する。一方、未露光
部はＨＭＤＳ蒸気１５の導入の前にレジスト１２を加熱
して樹脂を架橋させてあるため、未露光部においてはＨ
ＭＤＳ蒸気１５と反応するＯＨ基が存在しないのでシリ
ル化層は形成されない。このようにして露光部が選択的
にシリル化される。以上のようにシリル化した後、Ｏ 2
のプラズマを用いた異方性エッチングであるＯ2ＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）１７によりレジスト１２を
エッチングする（図３（ｄ））。このとき、未露光部に
おいてはレジストのエッチングが進み、露光部において
はシリル化層１６中のＣやＨは化学スパッタが生じ、Ｓ
ｉやＯは化学スパッタが生じないため相対的にシリル化
層１６中のＳｉの濃度が高くなり、結果としてシリル化
層１６の表層ではＳｉとＯだけが残りシリコン酸化膜３
２を形成する。このシリコン酸化膜３２がＯ2ＲＩＥ１
７を用いたドライ現像のマスクとなりパターン形成され
る（図３（ｅ））。
【０００４】
【化２】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成で
は、Ｏ2ＲＩＥを用いたドライ現像の初期段階に、露光
部に形成されたシリル化層中のＣやＨは化学スパッタさ
れ、第２段階で化学スパッタされずに残ったＳｉとＯに
より、シリル化層の表層にＯ2ＲＩＥに対してエッチレ
ートの遅いシリコン酸化膜が形成され、第３段階でこの
ように露光部に形成されたシリコン酸化膜をマスクにし
てネガ形のパターンが形成される。このドライ現像の第
１段階ではドライ現像の選択性が悪く、第２段階のシリ
コン酸化膜形成により高選択性となる。従って、第１段
階における化学スパッタによりシリル化層表面がかなり
の損傷を受けることになり、最終的に形成されたパター
ンの表面荒れやエッジラフネスの原因となる。以上のよ
うに、従来のプロセスでは、ドライ現像の選択性が悪い
ため、パターンの表面荒れやエッジラフネスが生じると
いう問題点を有していた。
は、Ｏ2ＲＩＥを用いたドライ現像の初期段階に、露光
部に形成されたシリル化層中のＣやＨは化学スパッタさ
れ、第２段階で化学スパッタされずに残ったＳｉとＯに
より、シリル化層の表層にＯ2ＲＩＥに対してエッチレ
ートの遅いシリコン酸化膜が形成され、第３段階でこの
ように露光部に形成されたシリコン酸化膜をマスクにし
てネガ形のパターンが形成される。このドライ現像の第
１段階ではドライ現像の選択性が悪く、第２段階のシリ
コン酸化膜形成により高選択性となる。従って、第１段
階における化学スパッタによりシリル化層表面がかなり
の損傷を受けることになり、最終的に形成されたパター
ンの表面荒れやエッジラフネスの原因となる。以上のよ
うに、従来のプロセスでは、ドライ現像の選択性が悪い
ため、パターンの表面荒れやエッジラフネスが生じると
いう問題点を有していた。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するもので、高
選択性のドライ現像を実現することにより、良好なパタ
ーン形状の得られるシリル化法を用いたパターン形成方
法を提供することを目的としている。
選択性のドライ現像を実現することにより、良好なパタ
ーン形状の得られるシリル化法を用いたパターン形成方
法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、半導体基板上にレジストを塗布する工程と、前記
レジストを露光する工程と、前記レジストを加熱処理す
る工程と、前記レジスト表面に一般式が（化１）で示さ
れる構造のシリコン化合物を気相あるいは液相で接触さ
せて前記レジストにシリル化層を選択的に形成する工程
と、前記シリル化層をマスクとして前記レジストをエッ
チングする工程とを備えたものである。また望ましく
は、（化１）のＲ1がＮＨ基であることを特徴とする。
前記シリル化層をマスクとして前記レジストをエッチン
グする工程は酸素プラズマを用いてエッチングすること
を特徴とする。
法は、半導体基板上にレジストを塗布する工程と、前記
レジストを露光する工程と、前記レジストを加熱処理す
る工程と、前記レジスト表面に一般式が（化１）で示さ
れる構造のシリコン化合物を気相あるいは液相で接触さ
せて前記レジストにシリル化層を選択的に形成する工程
と、前記シリル化層をマスクとして前記レジストをエッ
チングする工程とを備えたものである。また望ましく
は、（化１）のＲ1がＮＨ基であることを特徴とする。
前記シリル化層をマスクとして前記レジストをエッチン
グする工程は酸素プラズマを用いてエッチングすること
を特徴とする。
【０００８】本発明のパターン形成方法は、半導体基板
上にレジストを塗布する工程と、前記レジストをＡｒＦ
エキシマレーザを用いて露光する工程と、前記レジスト
表面に一般式が（化１）で示される構造のシリコン化合
物を気相あるいは液相で接触させて前記レジストにシリ
ル化層を選択的に形成する工程と、前記シリル化層をマ
スクとして前記レジストをエッチングする工程とを備え
たものである。また望ましくは、（化１）のＲ1がＮＨ
基であることを特徴とする。前記シリル化層をマスクと
して前記レジストをエッチングする工程は酸素プラズマ
を用いてエッチングすることを特徴とする。
上にレジストを塗布する工程と、前記レジストをＡｒＦ
エキシマレーザを用いて露光する工程と、前記レジスト
表面に一般式が（化１）で示される構造のシリコン化合
物を気相あるいは液相で接触させて前記レジストにシリ
ル化層を選択的に形成する工程と、前記シリル化層をマ
スクとして前記レジストをエッチングする工程とを備え
たものである。また望ましくは、（化１）のＲ1がＮＨ
基であることを特徴とする。前記シリル化層をマスクと
して前記レジストをエッチングする工程は酸素プラズマ
を用いてエッチングすることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明では、半導体基板上にレジスト塗布し、
レジストを露光し、レジストを加熱処理することによっ
てレジストの未露光部を架橋させ、レジスト表面に一般
式が（化１）で示される構造のシリコン化合物を気相あ
るいは液相で接触させて前記レジストの露光部分にシリ
ル化層を形成する。このとき、露光部は一般式が（化
１）で示される構造のシリコン化合物とレジスト中のＯ
Ｈ基との表面反応が反応式（化３）で示すように進む。
レジストを露光し、レジストを加熱処理することによっ
てレジストの未露光部を架橋させ、レジスト表面に一般
式が（化１）で示される構造のシリコン化合物を気相あ
るいは液相で接触させて前記レジストの露光部分にシリ
ル化層を形成する。このとき、露光部は一般式が（化
１）で示される構造のシリコン化合物とレジスト中のＯ
Ｈ基との表面反応が反応式（化３）で示すように進む。
【００１０】
【化３】
【００１１】シリル化された部分にＯＨ基が存在するた
めシリル化反応が連鎖的生じ、（化４）に示すようにポ
リシロキサンが形成される。
めシリル化反応が連鎖的生じ、（化４）に示すようにポ
リシロキサンが形成される。
【００１２】
【化４】
【００１３】特に、（化１）のＲ1がＮＨ基であるよう
なシリコン化合物を用いることにより、シリコン化合物
の（化３）の反応におけるＳｉ−Ｒ1の結合の切断を容
易にし、シリル化速度を速くすることができる。このよ
うにして露光部にポリシロキサンから成るシリル化層が
形成される。また、反応形態が連鎖反応であるため、シ
リル化層はＳｉ濃度が高く、次工程のエッチングにおい
て十分なマスクとなり得る。一方、未露光部は前工程に
おいてレジストを加熱して樹脂を架橋させてあるため、
未露光部においてはシリコン化合物と反応するＯＨ基が
存在しないのでシリル化層は形成されない。このように
して露光部が選択的にシリル化される。以上のようにシ
リル化した後、Ｏ2のプラズマを用いてレジストをエッ
チングし、ドライ現像する。このとき、未露光部におい
てはレジストのエッチングが進み、露光部においてはＳ
ｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリル化層は化学
スパッタが生じにくくなり、露光部におけるエッチレー
トが低くなる。従って、従来問題になっていたドライ現
像の選択性が向上し、化学スパッタによるシリル化層表
面の損傷の問題が無くなり、最終的に形成されたパター
ンの表面荒れやエッジラフネスが無く、良好なパターン
が形成される。
なシリコン化合物を用いることにより、シリコン化合物
の（化３）の反応におけるＳｉ−Ｒ1の結合の切断を容
易にし、シリル化速度を速くすることができる。このよ
うにして露光部にポリシロキサンから成るシリル化層が
形成される。また、反応形態が連鎖反応であるため、シ
リル化層はＳｉ濃度が高く、次工程のエッチングにおい
て十分なマスクとなり得る。一方、未露光部は前工程に
おいてレジストを加熱して樹脂を架橋させてあるため、
未露光部においてはシリコン化合物と反応するＯＨ基が
存在しないのでシリル化層は形成されない。このように
して露光部が選択的にシリル化される。以上のようにシ
リル化した後、Ｏ2のプラズマを用いてレジストをエッ
チングし、ドライ現像する。このとき、未露光部におい
てはレジストのエッチングが進み、露光部においてはＳ
ｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリル化層は化学
スパッタが生じにくくなり、露光部におけるエッチレー
トが低くなる。従って、従来問題になっていたドライ現
像の選択性が向上し、化学スパッタによるシリル化層表
面の損傷の問題が無くなり、最終的に形成されたパター
ンの表面荒れやエッジラフネスが無く、良好なパターン
が形成される。
【００１４】また特に、露光にＡｒＦエキシマレーザを
用いると、ＡｒＦエキシマレーザ照射によりレジスト露
光部が架橋され、レジスト表面に一般式が（化１）で示
される構造のシリコン化合物を気相あるいは液相で接触
させてレジストの未露光部分にシリル化層を形成する。
このときの反応過程は上述した場合と同様であり、ドラ
イ現像において高選択性を実現するため、良好なパター
ンが形成される。ただし、上述した場合と違うところは
未露光部にシリル化層が形成され、パターンが反転して
いるところである。このように露光にＡｒＦエキシマレ
ーザを用いると、露光後からシリル化の間の加熱処理が
不必要で、工程数が減少するという利点がある。
用いると、ＡｒＦエキシマレーザ照射によりレジスト露
光部が架橋され、レジスト表面に一般式が（化１）で示
される構造のシリコン化合物を気相あるいは液相で接触
させてレジストの未露光部分にシリル化層を形成する。
このときの反応過程は上述した場合と同様であり、ドラ
イ現像において高選択性を実現するため、良好なパター
ンが形成される。ただし、上述した場合と違うところは
未露光部にシリル化層が形成され、パターンが反転して
いるところである。このように露光にＡｒＦエキシマレ
ーザを用いると、露光後からシリル化の間の加熱処理が
不必要で、工程数が減少するという利点がある。
【００１５】従って、本発明を用いることによって、シ
リル化を用いたレジストの表面解像によるフォトリソグ
ラフィにおいて、高選択性のドライ現像を実現すること
により、良好なパターン形状が得られるので、シリル化
法を用いた微細パターン形成に有効に作用する。
リル化を用いたレジストの表面解像によるフォトリソグ
ラフィにおいて、高選択性のドライ現像を実現すること
により、良好なパターン形状が得られるので、シリル化
法を用いた微細パターン形成に有効に作用する。
【００１６】
【実施例】 （実施例１）以下本発明の一実施例のパターン形成方法
について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の第一の実施例におけるパターン形成方法の工程断面図
を示すものである。
について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の第一の実施例におけるパターン形成方法の工程断面図
を示すものである。
【００１７】Ｓｉ基板１１上にノボラック樹脂を主樹脂
として用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布した
（図１（ａ））。マスク１４上にＫｒＦエキシマレーザ
１３を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１
２に転写した（図１（ｂ））。露光後にレジスト１２を
１６０℃で３分間加熱して、レジスト１２の未露光部を
架橋させた。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱し
ながら、３分間（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５
をレジスト１２に接触させて、レジスト１２の露光部に
耐酸素プラズマ性のシリル化層１６を厚さ４００ｎｍ形
成した（図１（ｃ））。
として用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布した
（図１（ａ））。マスク１４上にＫｒＦエキシマレーザ
１３を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１
２に転写した（図１（ｂ））。露光後にレジスト１２を
１６０℃で３分間加熱して、レジスト１２の未露光部を
架橋させた。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱し
ながら、３分間（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５
をレジスト１２に接触させて、レジスト１２の露光部に
耐酸素プラズマ性のシリル化層１６を厚さ４００ｎｍ形
成した（図１（ｃ））。
【００１８】
【化５】
【００１９】このときのシリル化反応を説明すると、
（化５）で示されるシリル化剤のＮＨ基が解離し、レジ
スト１２の主成分であるノボラック樹脂のＯＨ基と反応
する。反応したシリル化剤にはＯＨ基を含んでいるた
め、シリル化された側鎖は連鎖反応的にシリル化反応が
生じ、樹脂の側鎖にポリシロキサンが成長し、結果とし
てポリシロキサンから成るシリル化層１６が形成され
た。以上のようにシリル化した後、Ｏ2プラズマを用い
たＯ2ＲＩＥ１７によりレジスト１２をエッチングした
（図１（ｄ））。このときのエッチング条件は、平行平
板形ＲＩＥを用いて、Ｏ 2を流量４０ＳＣＣＭで流し、
圧力０．７Ｐａ、パワー９００Ｗで行った。以上のよう
にして、垂直形状でかつ表面荒れのない良好なネガ形の
レジストパターン１８が形成できた（図１（ｅ））。
（化５）で示されるシリル化剤のＮＨ基が解離し、レジ
スト１２の主成分であるノボラック樹脂のＯＨ基と反応
する。反応したシリル化剤にはＯＨ基を含んでいるた
め、シリル化された側鎖は連鎖反応的にシリル化反応が
生じ、樹脂の側鎖にポリシロキサンが成長し、結果とし
てポリシロキサンから成るシリル化層１６が形成され
た。以上のようにシリル化した後、Ｏ2プラズマを用い
たＯ2ＲＩＥ１７によりレジスト１２をエッチングした
（図１（ｄ））。このときのエッチング条件は、平行平
板形ＲＩＥを用いて、Ｏ 2を流量４０ＳＣＣＭで流し、
圧力０．７Ｐａ、パワー９００Ｗで行った。以上のよう
にして、垂直形状でかつ表面荒れのない良好なネガ形の
レジストパターン１８が形成できた（図１（ｅ））。
【００２０】以上のように、本実施例によれば、露光部
においてはＳｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリ
ル化層が形成され、化学スパッタが生じにくくなり、Ｏ
2ＲＩＥに対する露光部のエッチレートが低くなる。従
って、従来問題になっていたドライ現像の選択性が向上
し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の問題が
無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒れやエ
ッジラフネスが無く、良好なパターンが形成された。
においてはＳｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリ
ル化層が形成され、化学スパッタが生じにくくなり、Ｏ
2ＲＩＥに対する露光部のエッチレートが低くなる。従
って、従来問題になっていたドライ現像の選択性が向上
し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の問題が
無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒れやエ
ッジラフネスが無く、良好なパターンが形成された。
【００２１】なお、本実施例において、シリル化剤は
（化５）で示されるものを用いたが、（化５）における
ＮＨ基の代わりに、例えばベンゼン環などを用いてもよ
い。また、シリル化に気相反応を用いたが、シリル化剤
をキシレンの溶媒に溶かして液相で反応してもよい。ド
ライ現像の方法に、Ｏ2プラズマによるＲＩＥを用いた
が、ＥＣＲエッチング等を用いてもよい。露光光源に、
ＫｒＦエキシマレーザを用いたが、ｉ線あるいはｇ線を
用いてもよい。
（化５）で示されるものを用いたが、（化５）における
ＮＨ基の代わりに、例えばベンゼン環などを用いてもよ
い。また、シリル化に気相反応を用いたが、シリル化剤
をキシレンの溶媒に溶かして液相で反応してもよい。ド
ライ現像の方法に、Ｏ2プラズマによるＲＩＥを用いた
が、ＥＣＲエッチング等を用いてもよい。露光光源に、
ＫｒＦエキシマレーザを用いたが、ｉ線あるいはｇ線を
用いてもよい。
【００２２】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
におけるパターン形成方法の工程断面図を示す。
におけるパターン形成方法の工程断面図を示す。
【００２３】Ｓｉ基板１１上にノボラック樹脂を主樹脂
として用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布した
（図２（ａ））。マスク１４上にＡｒＦエキシマレーザ
２１を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１
２に転写した（図２（ｂ））。短波長の光であるＡｒＦ
エキシマレーザによりノボラック樹脂の架橋反応が生
じ、露光部においてシリル化反応が阻止されることにな
る。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱しながら、
３分間（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５をレジス
ト１２に接触させて、レジスト１２の露光部に耐酸素プ
ラズマ性のシリル化層１６を厚さ４００ｎｍ形成した
（図２（ｃ））。このときのシリル化反応を説明する
と、（化５）で示されるシリル化剤のＮＨ基が解離し、
レジスト１２の主成分であるノボラック樹脂のＯＨ基と
反応する。反応したシリル化剤にはＯＨ基を含んでいる
ため、シリル化された側鎖は連鎖反応的にシリル化反応
が生じ、樹脂の側鎖にポリシロキサンが成長し、結果と
してポリシロキサンから成るシリル化層１６が形成され
た。以上のようにシリル化した後、Ｏ2プラズマを用い
たＯ2ＲＩＥ１７によりレジスト１２をエッチングした
（図２（ｄ））。このときのエッチング条件は、平行平
板形ＲＩＥを用いて、Ｏ2を流量４０ＳＣＣＭで流し、
圧力０．７Ｐａ、パワー９００Ｗで行った。以上のよう
にして、垂直形状でかつ表面荒れのない良好なポジ形の
レジストパターン１８が形成できた（図２（ｅ））。
として用いたレジスト１２を膜厚１．２μｍ塗布した
（図２（ａ））。マスク１４上にＡｒＦエキシマレーザ
２１を照射して、マスク１４上のパターンをレジスト１
２に転写した（図２（ｂ））。短波長の光であるＡｒＦ
エキシマレーザによりノボラック樹脂の架橋反応が生
じ、露光部においてシリル化反応が阻止されることにな
る。その後、レジスト１２を１６０℃に加熱しながら、
３分間（化５）で示されるシリル化剤蒸気１５をレジス
ト１２に接触させて、レジスト１２の露光部に耐酸素プ
ラズマ性のシリル化層１６を厚さ４００ｎｍ形成した
（図２（ｃ））。このときのシリル化反応を説明する
と、（化５）で示されるシリル化剤のＮＨ基が解離し、
レジスト１２の主成分であるノボラック樹脂のＯＨ基と
反応する。反応したシリル化剤にはＯＨ基を含んでいる
ため、シリル化された側鎖は連鎖反応的にシリル化反応
が生じ、樹脂の側鎖にポリシロキサンが成長し、結果と
してポリシロキサンから成るシリル化層１６が形成され
た。以上のようにシリル化した後、Ｏ2プラズマを用い
たＯ2ＲＩＥ１７によりレジスト１２をエッチングした
（図２（ｄ））。このときのエッチング条件は、平行平
板形ＲＩＥを用いて、Ｏ2を流量４０ＳＣＣＭで流し、
圧力０．７Ｐａ、パワー９００Ｗで行った。以上のよう
にして、垂直形状でかつ表面荒れのない良好なポジ形の
レジストパターン１８が形成できた（図２（ｅ））。
【００２４】以上のように、本実施例によれば、未露光
部においてＳｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリ
ル化層が形成され、化学スパッタが生じにくくなり、Ｏ
2ＲＩＥに対する未露光部のエッチレートが低くなる。
従って、従来問題になっていたドライ現像の選択性が向
上し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の問題
が無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒れや
エッジラフネスが無く、良好なパターンが形成された。
また本実施例のように露光にＡｒＦエキシマレーザを用
いると、露光後からシリル化の間の加熱処理が不必要
で、工程数が減少するという利点がある。
部においてＳｉ濃度の高いポリシロキサンから成るシリ
ル化層が形成され、化学スパッタが生じにくくなり、Ｏ
2ＲＩＥに対する未露光部のエッチレートが低くなる。
従って、従来問題になっていたドライ現像の選択性が向
上し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の問題
が無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒れや
エッジラフネスが無く、良好なパターンが形成された。
また本実施例のように露光にＡｒＦエキシマレーザを用
いると、露光後からシリル化の間の加熱処理が不必要
で、工程数が減少するという利点がある。
【００２５】なお、本実施例において、シリル化剤は
（化５）で示されるものを用いたが、（化５）における
ＮＨ基の代わりに、例えばベンゼン環などを用いてもよ
い。また、シリル化に気相反応を用いたが、シリル化剤
をキシレンの溶媒に溶かして液相で反応してもよい。ド
ライ現像の方法に、Ｏ2プラズマによるＲＩＥを用いた
が、ＥＣＲエッチング等を用いてもよい。
（化５）で示されるものを用いたが、（化５）における
ＮＨ基の代わりに、例えばベンゼン環などを用いてもよ
い。また、シリル化に気相反応を用いたが、シリル化剤
をキシレンの溶媒に溶かして液相で反応してもよい。ド
ライ現像の方法に、Ｏ2プラズマによるＲＩＥを用いた
が、ＥＣＲエッチング等を用いてもよい。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
形成方法によれば、Ｓｉ濃度の高いポリシロキサンから
成るシリル化層をレジスト表面に選択的に形成するた
め、ドライ現像時における化学スパッタが生じにくくな
る。従って、従来問題になっていたドライ現像の選択性
が向上し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の
問題が無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒
れやエッジラフネスが無く、良好なパターンが形成され
る。また特に、露光光にＡｒＦエキシマレーザを用いる
ことにより、露光部を選択的に架橋することができるた
め、露光光源を他の波長の光を用いた場合の露光後から
シリル化の間の加熱処理の工程が不要であり、工程数を
短縮することができる。従って、本発明を用いることに
よって、シリル化を用いたレジストの表面解像によるフ
ォトリソグラフィにおいて、高選択性のドライ現像を実
現することにより、良好なパターン形状が得られるため
微細パターン形成に有効に作用するので、超高密度集積
回路の製造に大きく寄与することができる。
形成方法によれば、Ｓｉ濃度の高いポリシロキサンから
成るシリル化層をレジスト表面に選択的に形成するた
め、ドライ現像時における化学スパッタが生じにくくな
る。従って、従来問題になっていたドライ現像の選択性
が向上し、化学スパッタによるシリル化層表面の損傷の
問題が無くなり、最終的に形成されたパターンの表面荒
れやエッジラフネスが無く、良好なパターンが形成され
る。また特に、露光光にＡｒＦエキシマレーザを用いる
ことにより、露光部を選択的に架橋することができるた
め、露光光源を他の波長の光を用いた場合の露光後から
シリル化の間の加熱処理の工程が不要であり、工程数を
短縮することができる。従って、本発明を用いることに
よって、シリル化を用いたレジストの表面解像によるフ
ォトリソグラフィにおいて、高選択性のドライ現像を実
現することにより、良好なパターン形状が得られるため
微細パターン形成に有効に作用するので、超高密度集積
回路の製造に大きく寄与することができる。
【図１】本発明の第１の実施例におけるパターン形成方
法の工程断面図
法の工程断面図
【図２】本発明の第２の実施例におけるパターン形成方
法の工程断面図
法の工程断面図
【図３】従来のパターン形成方法の工程断面図
１１ Ｓｉ基板 １２ レジスト １３ ＫｒＦエキシマレーザ １４ マスク １５ シリル化剤蒸気 １６ シリル化層 １７ Ｏ2ＲＩＥ １８ レジストパターン ２１ ＡｒＦエキシマレーザ ３１ ＨＭＤＳ蒸気 ３２ シリコン酸化膜
Claims (6)
- 【請求項１】半導体基板上にレジストを塗布する工程
と、前記レジストを露光する工程と、前記レジストを加
熱処理する工程と、前記レジスト表面に一般式が（化
１）で示される構造のシリコン化合物を気相あるいは液
相で接触させて前記レジストにシリル化層を選択的に形
成する工程と、前記シリル化層をマスクとして前記レジ
ストをエッチングする工程とを備えたパターン形成方
法。 【化１】 - 【請求項２】請求項１記載の（化１）のＲ1がＮＨ基で
あることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項３】請求項１記載のシリル化層をマスクとして
前記レジストをエッチングする工程は酸素プラズマを用
いてエッチングすることを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項４】半導体基板上にレジストを塗布する工程
と、前記レジストをＡｒＦエキシマレーザを用いて露光
する工程と、前記レジスト表面に一般式が（化１）で示
される構造のシリコン化合物を気相あるいは液相で接触
させて前記レジストにシリル化層を選択的に形成する工
程と、前記シリル化層をマスクとして前記レジストをエ
ッチングする工程とを備えたパターン形成方法。 - 【請求項５】請求項４記載の（化１）のＲ1がＮＨ基で
あることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項６】請求項４記載のシリル化層をマスクとして
前記レジストをエッチングする工程は酸素プラズマを用
いてエッチングすることを特徴とするパターン形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06495793A JP3257126B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06495793A JP3257126B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273943A true JPH06273943A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3257126B2 JP3257126B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=13273042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06495793A Expired - Fee Related JP3257126B2 (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257126B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1038757C (zh) * | 1991-02-04 | 1998-06-17 | 帝国化学工业公司 | 聚合物薄膜 |
| KR100476378B1 (ko) * | 1997-06-26 | 2005-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 탑표면이미지프로세스에의해형성된레지스트패턴제거방법 |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP06495793A patent/JP3257126B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1038757C (zh) * | 1991-02-04 | 1998-06-17 | 帝国化学工业公司 | 聚合物薄膜 |
| KR100476378B1 (ko) * | 1997-06-26 | 2005-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 탑표면이미지프로세스에의해형성된레지스트패턴제거방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3257126B2 (ja) | 2002-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |