JPH08240913A - 感光膜パターン形成方法 - Google Patents

感光膜パターン形成方法

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JPH08240913A JP7264275A JP26427595A JPH08240913A JP H08240913 A JPH08240913 A JP H08240913A JP 7264275 A JP7264275 A JP 7264275A JP 26427595 A JP26427595 A JP 26427595A JP H08240913 A JPH08240913 A JP H08240913A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、従来のＤＥＳＩＲＥ工程の
際に発生するスウェルリング、外方拡散、変形の問題点
を解消した半導体素子の感光膜パターン形成方法を提供
することにある。 【構成】 本発明のＤＥＳＩＲＥ工程ではシリコン注入
工程を別途に行わず、感光膜上部にシリコン系が含まれ
た単量体を塗布した後、シリコン単量体を露光させる。
すると、下部の化学増幅型感光膜で発生するＨ＋とシリ
コン単量体が重合しポリマーが形成されるが、これは一
般的な現像溶液では除去されない特性を有する。従っ
て、シリコン単量体膜は一般的な現像溶液で現像でき
る。後続する酸素プラズマ工程で前記化学増幅型感光膜
をエッチングする際には、シリコンを含むポリマーはエ
ッチングされずむしろその上部に薄い酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2 ）が形成されてエッチングマスクとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子の感光膜
パターン形成方法に関し、特にＤＥＳＩＲＥ（ｄｉｆｆ
ｕｓｉｏｎ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｓｉｌｙｌａｔｅｄ
ｒｅｓｉｓｔ）工程でシリコン注入工程を別途に行なわ
なくても良い感光膜パターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＤＥＳＩＲＥ工程で感光膜パター
ンを形成する工程段階を図１（Ａ）乃至図１（Ｃ）を参
考して詳細に説明する。
【０００３】図１（Ａ）は、下部層１の上部に化学増幅
型感光膜（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｈ
ｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）３を塗布した後、マスク４を用い
て前記感光膜３の一定部分を露光させた断面図である。
この図で参照番号５は露光域を示す。
【０００４】図１（Ｂ）は、シリレーション工程で露光
域５にシリコンを注入し形成された感光膜６を示した断
面図である。
【０００５】図１（Ｃ）は、酸素プラズマ現像工程を行
いシリコンが注入された露光域６のシリコンと酸素が反
応して生成するシリコン酸化膜７が形成されるようにす
ると共に、非露光域の感光膜３をエッチングして感光膜
パターン３′を形成した断面図である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＤＥＳ
ＩＲＥ工程では工程間の遅延時間（ｄｅｌａｙ ｔｉｍ
ｅ）のためＨ2 Ｏにより加水分解が起り、シリコンが外
に抜け出すようになって（ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏ
ｎ）臨界値（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）
が変化する問題点がある。
【０００７】しかし、ディメティルシリコン（ｄｉｍｅ
ｔｈｙｌ ｓｉｌｉｃｏｎ）を含む化合物を用いた場
合、又はＴＭＤＳ（ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓ
ｉｌａｚａｎｅ）トリメティルシリコンを含む化合物
（ＨＭＤＳ：ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ ｄｉｓｉｌａｚａ
ｎｅ）を用いた場合、トリメティルのバルク（ｂｕｌｋ
ｉｎｅｓｓ）によりスウェルリング（ｓｗｅｌｌｉｎ
ｇ）現像が発生し、そのためパターンディフォメーショ
ン（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を誘発させパターン充実
度が低下する問題点を有する。
【０００８】従って、本発明の目的は上述したスウェル
リング、外方拡散（ｏｕｔ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）、変
形（ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の問題点を解消し、シリ
コン注入工程を経ず簡単な工程でシリコン注入効果を得
ることができる半導体素子の感光膜パターン形成方法を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的の達成のための
本発明の感光膜パターン形成方法は、下部層上部に化学
増幅型感光膜を塗布する段階と、その上部にシリコン系
単量体膜を塗布する段階と、マスクを用いた露光工程で
前記単量体膜を露光し露光域の単量体膜をポリマー膜に
変える段階と、現像工程で前記単量体膜の非露光域を除
去する段階と、酸素プラズマ現像工程を行うことによ
り、ポリマー膜に含まれたシリコンと酸素が反応してマ
スクに用いられる酸化膜が形成されるようにすると共
に、感光膜の非露光域がエッチングされ感光膜パターン
が形成されるようにする段階とを含むことを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】前記した本発明の構成によりシリコン単量体膜
を露光させると、下部の化学増幅型感光膜で発生するＨ
＋によりシリコン単量体が重合されポリマーが形成され
る。このポリマーは一般的な現像溶液で除去されない特
性を有すると共に、後続する酸素プラズマ現像工程によ
り表面に薄い酸化膜（ＳｉＯ2 ）が形成されるため、感
光膜エッチングの際のマスクとして用いることができ
る。
【００１１】
【実施の形態】以下、添付した図面を参考にして本発明
の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）は、本発明の一
実施形態により感光膜パターンを形成する段階を示した
ものである。
【００１３】図２（Ａ）は、下部層１上部に化学増幅型
感光膜３を塗布した後、その上部にシリコン系単量体膜
２を塗布し、マスク４を用いた露光工程で前記単量体膜
２を露光させ露光領域の単量体膜２がシリコンを含むポ
リマー膜５に変ることを示した断面図である。前記ポリ
マー５は露光の際、下部の感光膜に含まれたＰＡＧ（ｐ
ｈｏｔｏ ａｃｉｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）で酸（Ｈ
＋）が発生し上部のシリコン系単量体膜２と重合して形
成されたものである。
【００１４】図２（Ｂ）は、一般的な現像液で現像工程
を進め前記非露光域の単量体膜２を除去し、露光域のポ
リマー膜５を残したものを示したものである。
【００１５】図２（Ｃ）は、酸素プラズマ現像工程を行
いポリマー膜５に含まれたシリコンと酸素が反応してマ
スクとして用いられるシリコン酸化膜７が形成されるよ
うにすると共に、非露光域の感光膜３をエッチングして
感光膜パターン３′を形成した断面図である。
【００１６】前記した化学増幅型感光膜は、遠紫外線
（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）、電子ビー
ム、Ｘ−Ｒａｙ等を用いて露光することができる。本発
明の実施例ではネガティブ型を用いたが、ポジティブ型
も用いることができる。
【００１７】図３の（ａ）、（ｂ）は本発明に用いられ
るシリコン系単量体の分子構造を示した図で、Ｒはアル
キル（ａｌｋｙｌ）又はアロマチィック（ａｒｏｍａｔ
ｉｃ）である。
【００１８】図４の（ａ）、（ｂ）は酸（Ｈ＋）と図３
の（ａ）、（ｂ）に示したシリコン系単量体が重合し形
成されるポリマーの分子構造を示した図である。
【００１９】
【発明の効果】前記した本発明によると、従来のＤＥＳ
ＩＲＥ工程でシリコン注入の後、工程間の遅延時間（ｄ
ｅｌａｙ ｔｉｍｅ）のためＨ2 Ｏにより加水分解が生
じシリコンが外に抜け出すようになって臨界値（ｃｒｉ
ｔｅｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）が変化する問題と、
パターン充実度が低下する問題を解決することができ
る。また、シリコン注入工程を経ず簡単な工程でシリコ
ン注入効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は、従来のＤＥＳＩＲＥ工程
により感光膜パターンを形成する段階を示した断面図。
【図２】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の一実施形態であ
るＤＥＳＩＲＥ工程により感光膜パターンを形成する段
階を示した断面図。
【図３】本発明に用いられる単量体の分子構造式を示し
た図。
【図４】本発明により形成されるポリマーの分子構造式
を示した図。
【符号の説明】
１…シリコン基板、２…単量体膜、３…感光膜、４…マ
スク、５…露光域、６…シリコンが含まれた感光膜、７
…シリコン酸化膜、８…ポリマー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６９Ｈ ５７３

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下部層上部に化学増幅型感光膜を塗布す
    る段階と、 その上部にシリコン系単量体膜を塗布する段階と、 マスクを用いた露光工程で前記単量体膜を露光し、露光
    域の単量体膜をポリマー膜に変える段階と、 現像工程で前記単量体膜の非露光域を除去する段階と、 酸素プラズマ現像工程を行うことにより、前記ポリマー
    膜に含まれたシリコンと酸素が反応してマスクとして用
    いられる酸化膜が形成されるようにすると共に、前記感
    光膜の非露光域がエッチングされ感光膜パターンが形成
    されるようにする段階とを含むことを特徴とする感光膜
    パターン形成方法。
  2. 【請求項２】 前記化学増幅型感光膜は、遠紫外線（Ｄ
    ｅｅｐ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）、電子ビーム又はＸ
    −Ｒａｙを用いて露光させることを特徴とする請求項１
    記載の感光膜パターン形成方法。
  3. 【請求項３】 前記化学増幅型感光膜は、ポジティブ又
    はネガティブ型を用いることを特徴とする請求項１又は
    請求項２記載の感光膜パターン形成方法。
  4. 【請求項４】 前記シリコン系単量体の分子構造は であることを特徴とする請求項１記載の感光膜パターン
    形成方法。
  5. 【請求項５】 前記シリコン系単量体膜の分子構造は であることを特徴とする請求項１記載の感光膜パターン
    形成方法。
  6. 【請求項６】 前記ポリマーは露光の際、下部の前記感
    光膜に含まれたＰＡＧ（ｐｈｏｔｏ ａｃｉｄ ｇｅｎ
    ｅｒａｔｏｒ）から酸（Ｈ＋）が発生して上部の前記シ
    リコン系単量体膜と重合し形成されることを特徴とする
    請求項１記載の感光膜パターン形成方法。
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