JPH08328258A - Pattern formation method - Google Patents
Pattern formation methodInfo
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- JPH08328258A JPH08328258A JP7129994A JP12999495A JPH08328258A JP H08328258 A JPH08328258 A JP H08328258A JP 7129994 A JP7129994 A JP 7129994A JP 12999495 A JP12999495 A JP 12999495A JP H08328258 A JPH08328258 A JP H08328258A
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種固体素子の微細パ
ターンを形成するためのパターン形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method for forming fine patterns of various solid-state devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の固体素子の集積度及び動作速
度を向上するため、回路パターンの微細化が進んでい
る。これらの回路パターンは、基板上に形成したレジス
ト膜にパターン化された光を照射して露光部に感光反応
を誘起した後、現像してレジストパターンを形成し、こ
れをマスクとして下地の基板をエッチングすることによ
り作製される。より微細なパターンを形成するために、
露光光の短波長化が進んでおり、KrF又はArFエキ
シマレーザ(波長248nm,193nm)が使用され
るようになっている。又、さらに微細なパターンを形成
するために、X線露光法,電子線(EB)描画法,走査
トンネル顕微鏡(STM)等を用いたパターン描画法等
が研究されている。2. Description of the Related Art In order to improve the degree of integration and operation speed of solid-state elements such as LSI, circuit patterns are becoming finer. For these circuit patterns, the resist film formed on the substrate is irradiated with patterned light to induce a photosensitive reaction in the exposed portion, and then developed to form a resist pattern, which is used as a mask for the underlying substrate. It is produced by etching. To form a finer pattern,
The wavelength of exposure light is becoming shorter, and KrF or ArF excimer lasers (wavelengths 248 nm and 193 nm) are being used. Further, in order to form a finer pattern, an X-ray exposure method, an electron beam (EB) drawing method, a pattern drawing method using a scanning tunneling microscope (STM) and the like have been studied.
【0003】これらのエネルギー線に対して用いられる
レジスト及びその処理プロセスとしては、様々なものが
知られている。従来光露光で用いられてきたフェノール
樹脂系レジストは、上記短波長化にともない光吸収が増
大してパターン形成が困難となる。そこで、ArFエキ
シマレーザではアクリル樹脂を主成分とする有機レジス
トが考えられている。さらに、従来レジストの感度を向
上するために、化学増幅系レジストが開発されている。Various resists are used for these energy rays and various treatment processes are known. In the phenol resin-based resist that has been conventionally used for light exposure, light absorption increases as the wavelength becomes shorter, and pattern formation becomes difficult. Therefore, in the ArF excimer laser, an organic resist containing acrylic resin as a main component is considered. Furthermore, in order to improve the sensitivity of conventional resists, chemically amplified resists have been developed.
【0004】又、電子線やSTMを用いたnm寸法オー
ダーのパターン形成においては、上記有機系レジストに
代えて、無機系レジストを用いることが試みられてい
る。Further, in the pattern formation of nm dimension order using electron beam or STM, it has been attempted to use an inorganic resist instead of the above organic resist.
【0005】又、様々な電子デバイス上に回路パターン
を形成する場合、その下地基板は様々な凹凸や反射率を
有する。これらは均一なパターン形成の障害となるた
め、下地基板とイメージング層の間に、平坦化等のため
の中間層を設ける多層レジスト法,シリル化法等が開発
されている。When forming a circuit pattern on various electronic devices, the underlying substrate has various irregularities and reflectance. Since these impede uniform pattern formation, a multilayer resist method, a silylation method, and the like have been developed in which an intermediate layer for flattening or the like is provided between the underlying substrate and the imaging layer.
【0006】又、表面反応を用いるパターン形成法とし
て、セルフアセンブル膜(SA膜)を用いるパターン形
成プロセスが提案されている。As a pattern forming method using surface reaction, a pattern forming process using a self-assemble film (SA film) has been proposed.
【0007】以上の各種レジストプロセスについては、
例えば、レジスト材料プロセス技術,第1章,第1節
(技術情報協会刊,1991年,東京)、又はULSI
リソグラフィ技術の革新,第9章(サイエンスフォーラ
ム刊,1994年,東京)に論じられている。Regarding the above various resist processes,
For example, resist material process technology, Chapter 1, Section 1 (published by Technical Information Association, 1991, Tokyo), or ULSI
Innovative Lithography Technology, Chapter 9 (Science Forum, 1994, Tokyo).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の各方法
には次のような課題がある。ArFエキシマレーザーに
最適なアクリル樹脂系レジストは、従来のフェノール樹
脂系レジストに比べて下地のドライエッチングに対する
耐性が低い。又、これらの有機レジストの感度を向上す
る化学増幅系レジストは、一般に大気や下地からの化学
汚染に極めて敏感で不安定であるという問題がある。
又、各種無機レジストは一般に感度が低い。又、一般に
簡便なスピン塗布法で膜形成できないため、膜形成にC
VDやスパッタ等のドライデポ法を用いる必要があり、
膜形成に時間と費用を要する。又、多層レジスト法やシ
リル化表面反応法では、ドライ現像を用いるため、やは
り現像に時間と費用を要する。一方、前記SA膜を用い
るパターン形成方法は、金属めっきを必要とする、ピン
ホールが生じる等の問題がある。However, each of the above methods has the following problems. An acrylic resin-based resist most suitable for ArF excimer laser has lower resistance to dry etching of the base than a conventional phenol resin-based resist. Further, the chemically amplified resists which improve the sensitivity of these organic resists generally have a problem that they are extremely sensitive and unstable to chemical contamination from the atmosphere or the base.
Further, various inorganic resists generally have low sensitivity. In addition, since it is generally impossible to form a film by a simple spin coating method, C
It is necessary to use a dry deposition method such as VD or sputtering,
Film formation requires time and expense. Further, since the multi-layer resist method and the silylated surface reaction method use dry development, development also requires time and cost. On the other hand, the pattern forming method using the SA film has problems such as the need for metal plating and the formation of pinholes.
【0009】本発明の目的は、ArFエキシマレーザ
ー,X線,EB,STM等様々な露光方法に対応可能
で、かつ解像性能,感度,下地ドライエッチング耐性に
優れた、簡便なパターン形成方法を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a simple pattern forming method which can be applied to various exposure methods such as ArF excimer laser, X-ray, EB and STM, and which is excellent in resolution performance, sensitivity and resistance to underlying dry etching. To provide.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的は、表面処理に
よりSi−R基(但し、Rは上記エネルギー線を吸収し
て活性化する官能基)を導入した被加工基板上にレジス
ト膜を形成し、上記レジスト膜に選択的にエネルギー線
を照射して照射部のSi−R基を分解してSi原子をレ
ジスト膜中の分子と結合させ、これを現像してSi原子
と結合したレジスト膜分子を残してレジスト膜を除去す
ることによりレジストパターンを形成し、これをマスク
として上記被加工基板を加工することにより達成され
る。上記レジストとしては、Si−R′基を含むモノマ
ー又はオリゴマー又はポリマーを用いることができる。
又、ArFエキシマレーザーをエネルギー線として用い
た場合、上記R基として芳香族環を含むものを用いるこ
とにより、良好な結果が得られる。The above object is to form a resist film on a substrate to be processed into which a Si—R group (where R is a functional group which absorbs and activates the above energy rays) is introduced by surface treatment. Then, the resist film is selectively irradiated with energy rays to decompose the Si—R group in the irradiated portion to combine Si atoms with molecules in the resist film, and this is developed to form a resist film combined with Si atoms. This is achieved by forming a resist pattern by removing the resist film while leaving molecules, and processing the substrate to be processed using the resist pattern as a mask. As the resist, a monomer, an oligomer or a polymer containing a Si-R 'group can be used.
When an ArF excimer laser is used as an energy ray, good results can be obtained by using an R ring containing an aromatic ring.
【0011】[0011]
【作用】表面にOH基を有する基板表面(例えば、Si
自然酸化膜表面を加熱,脱水したもの等)をオルガノシ
ラン,シランカップリング材等で表面処理すると、図1
a又は次式で表わされるように、基板表面はSi−R基
でおおわれる(但し、表面にOH基を有する基板をX−
OHと表わすものとする)。[Function] A substrate surface having an OH group on the surface (for example, Si
When the surface of the natural oxide film is heated and dehydrated) with organosilane, silane coupling material, etc.
a or the following formula, the surface of the substrate is covered with a Si—R group (provided that the substrate having an OH group on the surface is X—
Shall be designated as OH).
【0012】X−OH→X−O−Si−R 上記表面処理した基板1上にR′−Yで表されるレジス
ト分子を含むレジスト膜2を回転塗布(図1b)する。
次に、上記基板にエネルギー線3を選択的に照射するこ
とにより、基板表面のSi−R結合が切れてラジカルS
i−が生成する(図1c)。X-OH-> X-O-Si-R A resist film 2 containing resist molecules represented by R'-Y is spin-coated on the surface-treated substrate 1 (FIG. 1b).
Next, by selectively irradiating the substrate with energy rays 3, the Si—R bond on the substrate surface is broken and radicals S are generated.
i- is generated (FIG. 1c).
【0013】X−O−Si−R→X−O−Si− 反応性に富むラジカルSi−は、レジスト分子Y−R′
と次式の様な反応をおこして結合する。例えば、 X−O−Si− + R′−Y→X−O−Si−Y 又、酸素もしくはオゾン存在下では次のようにシロキサ
ン結合が生じる。X--O--Si--R.fwdarw.X--O--Si-- Reactive radical Si-- is a resist molecule Y--R '.
And cause a reaction as shown in the following formula to bond. For example, X-O-Si- + R'-Y → X-O-Si-Y In the presence of oxygen or ozone, a siloxane bond is generated as follows.
【0014】 X−O−Si− + R′−Y→X−O−Si−O−Y 一方、エネルギー線非照射部では、表面とレジスト膜内
分子の結合は生じない(図1d)。従って、現像する
と、エネルギー線照射部にレジスト膜が残り、レジスト
パターン4が形成される(図1e)。X-O-Si- + R'-Y → X-O-Si-O-Y On the other hand, in the energy ray non-irradiated portion, the bond between the surface and the molecules in the resist film does not occur (FIG. 1d). Therefore, upon development, the resist film remains on the energy beam irradiation portion, and the resist pattern 4 is formed (FIG. 1e).
【0015】YをXに対するエッチング耐性を有する物
質とすることにより、エネルギー線照射部に形成された
レジスト膜を、下地のエッチングに対するマスクとして
用いることができる。例えば、下地基板XがSiの場
合、Y−R′をシロキサンオリゴマーもしくはポリマー
とすることにより、シロキサンの主成分である酸化シリ
コンがSiに対するエッチングマスクとして機能する。
エッチングマスクとして十分な厚さを確保するために、
レジスト分子はある程度以上の大きさを持つことが好ま
しい。By using Y as a substance having etching resistance to X, the resist film formed in the energy beam irradiation portion can be used as a mask for etching the underlying layer. For example, when the base substrate X is Si, by using Y-R 'as a siloxane oligomer or polymer, silicon oxide which is the main component of siloxane functions as an etching mask for Si.
To ensure a sufficient thickness as an etching mask,
It is preferable that the resist molecules have a certain size or more.
【0016】又、レジスト分子Y−R′自体もエネルギ
ー線照射によりラジカルを生じることができる。この場
合、基板−レジスト分子間の結合のみならず、レジスト
内分子相互間の結合が同時に生じるため、現像の後比較
的膜厚の厚いレジストパターンを得ることができる。必
要な膜厚は下地の加工膜厚,エッチング選択比等に依存
するが、厚い膜厚が必要な場合には、レジスト内分子相
互間の結合が生じることが望ましい。本方法により形成
されるレジスト膜パターンは極めて稠密な膜であり、レ
ーザー光照射によりSA膜を選択的に除去する方法のよ
うにピンホールが生じることは少ない。Also, the resist molecule Y-R 'itself can generate radicals by irradiation with energy rays. In this case, not only the bond between the substrate and the resist molecule but also the bond between the molecules in the resist simultaneously occur, so that a resist pattern having a relatively large film thickness can be obtained after development. The required film thickness depends on the processed film thickness of the underlying layer, the etching selection ratio, etc. However, when a thick film thickness is required, it is desirable that the bonds between molecules in the resist occur. The resist film pattern formed by this method is an extremely dense film, and pinholes are unlikely to occur unlike the method of selectively removing the SA film by laser light irradiation.
【0017】エネルギー線の照射方法としては、光(レ
ーザー)露光法の他に、電子線描画法,走査トンネル顕
微鏡(STM),X線露光法,X線投影露光法等、様々
な方法を適用することができる。いずれの場合において
も、パターン形成に要するエネルギー量(感度)は、基
板表面のSi−R、又はレジスト分子のSi−R′の分
解効率により決まる。従って、用いるエネルギー線に応
じて反応基をうまく選ぶことが好ましい。例えば、Ar
Fエキシマレーザーを照射する場合、Rをフェニル基と
するとフェニル基の光吸収ピークとレーザー波長がほぼ
一致して、Si−R結合の解離が極めて効率的に生じる
ため、比較的少ない露光エネルギーでパターン形成が可
能である。As the energy ray irradiation method, various methods such as an electron beam drawing method, a scanning tunneling microscope (STM), an X-ray exposure method, and an X-ray projection exposure method are applied in addition to the light (laser) exposure method. can do. In any case, the amount of energy (sensitivity) required for pattern formation is determined by the decomposition efficiency of Si-R on the substrate surface or Si-R 'of resist molecules. Therefore, it is preferable to properly select the reactive group according to the energy ray used. For example, Ar
When irradiating with an F excimer laser, when R is a phenyl group, the light absorption peak of the phenyl group and the laser wavelength almost match, and the Si—R bond dissociation occurs extremely efficiently. It can be formed.
【0018】又、エネルギー線は基板とレジスト膜の界
面まで到達しなければならない。即ち、例えばArFエ
キシマレーザーを照射する場合、レジスト膜は上記レー
ザー光を下地界面まで透過しなければならない。従っ
て、レーザー波長に強い光吸収を有するフェニル基を含
むようなレジスト材料を用いた場合、レジスト膜厚をあ
まり厚くすることは好ましくない。Further, the energy rays must reach the interface between the substrate and the resist film. That is, for example, when irradiating with an ArF excimer laser, the resist film must transmit the above laser light to the underlying interface. Therefore, when a resist material containing a phenyl group having strong light absorption at the laser wavelength is used, it is not preferable to make the resist film too thick.
【0019】ここで、基板表面のRをフェニル基とし、
又、レジスト分子たるY−R′を末端をフェニル基等で
終端した1次元のシロキサン分子と仮定する。これにA
rFエキシマレーザー光等を照射すると、光照射部のフ
ェニル基のみが離脱し、図4に示すように互いの末端が
酸素原子を介して結合して、規則的な構造の得られる可
能性がある。現像により光非照射部のシロキサン分子を
除去すれば、光照射部のみに上記規則的な構造が残るこ
とになる。なお、図4では側鎖を省略したが、側鎖にも
フェニル基を導入すれば3次元的なSi−Oのネットワ
ークを得ることもできる。このような構造は原子レベル
の規則性を有するため、パターンのエッジ等も極めて平
滑でかつ解像性に優れるものと考えられる。Here, R on the substrate surface is a phenyl group,
Further, it is assumed that the resist molecule Y-R 'is a one-dimensional siloxane molecule whose terminal ends are phenyl groups or the like. A to this
When irradiated with rF excimer laser light or the like, only the phenyl group in the light irradiation part is released, and as shown in FIG. 4, the ends of the phenyl groups may be bonded to each other via oxygen atoms, and a regular structure may be obtained. . If the siloxane molecules in the non-irradiated area are removed by development, the regular structure remains only in the unirradiated area. Although the side chain is omitted in FIG. 4, a three-dimensional Si—O network can be obtained by introducing a phenyl group into the side chain. Since such a structure has regularity at the atomic level, it is considered that the edges of the pattern are extremely smooth and have excellent resolution.
【0020】なお、表面にOH基を有する基板としては
一般に親水性基板であれば使用可能であるが、疎水性基
板の場合でも適当な表面処理、例えば酸素プラズマ処理
等を行うことによってOH基を導入することができる。As a substrate having an OH group on its surface, a hydrophilic substrate can be generally used, but even in the case of a hydrophobic substrate, an appropriate surface treatment such as oxygen plasma treatment is performed to remove the OH group. Can be introduced.
【0021】[0021]
(実施例1)Siウエハー基板をフェニルトリクロロシ
ラン溶液中に浸漬し、上記基板表面に図2aに模式的に
示すセルフアセンブル膜を形成した。図2bに模式的に
示すポリメチルシルセスキオキサン(GR650,昭和
電工社製品名)を上記基板上に回転塗布の後、100℃
で熱処理して膜厚100nmレジスト膜を形成した。上
記基板にArFエキシマレーザー露光装置(NA=0.
5)を用いて様々な寸法のパターンを露光し、その後、
メチルアルコールを用いて現像した。基板のパターン露
光部を走査型電子顕微鏡で観察した結果、レーザー露光
量200mJ/cm2 に対して、光照射部に選択的に寸法
0.2μm,厚さ50nm程度のシリコン酸化膜パター
ンが形成されたことを確認した。(Example 1) A Si wafer substrate was dipped in a phenyltrichlorosilane solution to form a self-assembled film schematically shown in Fig. 2a on the surface of the substrate. Polymethylsilsesquioxane (GR650, a product name of Showa Denko KK) schematically shown in FIG.
Then, a heat treatment was performed to form a resist film having a thickness of 100 nm. ArF excimer laser exposure device (NA = 0.
5) is used to expose patterns of various dimensions, then
Developed with methyl alcohol. As a result of observing the pattern-exposed portion of the substrate with a scanning electron microscope, a silicon oxide film pattern having a dimension of 0.2 μm and a thickness of about 50 nm is selectively formed on the light-irradiated portion for a laser exposure amount of 200 mJ / cm 2 . I confirmed that.
【0022】比較のために、フェニルトリクロロシラン
処理を、通常の光露光用レジストプロセスで用いられて
いるヘキサメチルジシラザン(HMDS,図2c)処理
に変更したところ、パターン形成に要する露光量が約1
0倍の2J/cm2 となった。又、表面処理なしで同様の
実験を行ったところ、パターン形成には5J/cm2 を要
し、しかも、現像時に形成されたパターンが剥がれてし
まった。これらの比較から、193nmの光による基板
上のSi−Ph(フェニル基)結合の効率的な解離がパ
ターン形成に大きく寄与していることは明らかである。For comparison, when the phenyltrichlorosilane treatment was changed to the hexamethyldisilazane (HMDS, FIG. 2c) treatment used in the ordinary resist process for light exposure, the exposure dose required for pattern formation was about 1
It was 0 times as high as 2 J / cm 2 . When the same experiment was conducted without surface treatment, 5 J / cm 2 was required for pattern formation, and the pattern formed during development was peeled off. From these comparisons, it is clear that the efficient dissociation of the Si-Ph (phenyl group) bond on the substrate by the light of 193 nm largely contributes to the pattern formation.
【0023】次に形成されたシリコン酸化膜パターンを
マスクとしてSi基板のドライエッチングを行った結
果、高さ0.2 μmのシリコン膜パターンが得られた。As a result of dry etching of the Si substrate using the formed silicon oxide film pattern as a mask, a silicon film pattern having a height of 0.2 μm was obtained.
【0024】本実施例ではフェニルトリクロロシラン処
理を用いたが、表面にSi−R(但しRは芳香環を含
む)を形成できるものならこれに限らない。又、レジス
トについても、他の様々なシロキサンポリマーもしくは
オリゴマーを用いることができる。例えば、図2bのメ
チル基の一部をフェニル基に代えたポリフェニルメチル
シルセスキオキサン(GR100,昭和電工社製品
名)、又は全部をフェニル基に代えたポリフェニルシル
セスキオキサン(GR950,昭和電工社製品名)を用
いても類似の結果が得られた。さらに、ポリメチルシル
セスキオキサンとポリフェニルシルセスキオキサンを適
当な割合で混合する等してもよい。但し、これらの場
合、レジスト中のSi−Phも光を吸収して分解するた
めに、レジスト分子間の重合が同時に生じる。このため
より膜厚の厚いレジストパターンが形成できる。但し、
フェニル基が増えるにつれレジストの透過率が低下して
パターン断面形状が劣化するため、必要な膜厚とパター
ン形状を考慮してフェニル基の割合を選ぶことが好まし
い。なお、図2bでは末端が水酸基で終端されている
が、これは必ずしも必要条件ではない。Although phenyltrichlorosilane treatment was used in this example, the present invention is not limited to this as long as Si-R (R includes an aromatic ring) can be formed on the surface. Also, for the resist, various other siloxane polymers or oligomers can be used. For example, polyphenylmethylsilsesquioxane (GR100, product name of Showa Denko KK) in which a part of the methyl groups in FIG. Similar results were obtained using Showa Denko's product name). Further, polymethylsilsesquioxane and polyphenylsilsesquioxane may be mixed in an appropriate ratio. However, in these cases, since Si—Ph in the resist also absorbs light and decomposes, polymerization between resist molecules simultaneously occurs. Therefore, a resist pattern having a larger film thickness can be formed. However,
As the number of phenyl groups increases, the transmittance of the resist decreases and the pattern cross-sectional shape deteriorates. Therefore, it is preferable to select the proportion of phenyl groups in consideration of the required film thickness and pattern shape. It should be noted that although the end is terminated with a hydroxyl group in FIG. 2b, this is not necessarily a necessary condition.
【0025】(実施例2)Siウエハー上に膜厚50n
mのSi酸化膜を形成した基板を100℃に加熱後、フ
ェニルメチルジシラザン(図3a)の飽和蒸気中に12
0秒放置し、上記基板表面を粗水化処理した。フェニル
メチルシラン(図3b)を上記基板上に回転塗布して膜
厚30nmのレジスト膜を形成した。その後、実施例1
同様にしてArFエキシマレーザー露光を行い、現像し
た。その結果、Si酸化膜上にシラン薄膜パターンが形
成された。上記パターンをマスクとして、フッ酸でSi
酸化膜をウェットエッチングしてSi酸化膜パターンを
形成した。(Example 2) Film thickness of 50 n on a Si wafer
After heating the substrate on which the Si oxide film of m was formed to 100 ° C., the substrate was saturated with saturated phenylmethyldisilazane (FIG.
After standing for 0 seconds, the surface of the substrate was subjected to rough water treatment. Phenylmethylsilane (FIG. 3b) was spin-coated on the substrate to form a resist film having a film thickness of 30 nm. Then, Example 1
Similarly, ArF excimer laser exposure was performed and development was performed. As a result, a silane thin film pattern was formed on the Si oxide film. Using the above pattern as a mask, hydrofluoric acid is used
The oxide film was wet-etched to form a Si oxide film pattern.
【0026】(実施例3)Siウエハー基板を100℃
に加熱後、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)の飽和蒸
気中に120秒放置し、上記基板表面を粗水化処理し
た。フェニル基を側鎖にもつポリヒドロキシベンジルシ
ルセスキオキサン(HSQ,信越シリコン商品名,図3
c)を上記基板上に回転塗布の後、100℃で熱処理し
て膜厚30nmのレジスト膜を形成した。上記基板に電
子線描画装置を用いて様々な寸法のパターンを描画し、
その後、有機アルカリ性現像液(テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド1%水溶液)を用いて現像し
た。基板のパターン露光部を走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、電子線露光量200μC/cm2 に対して、電子
線照射部に選択的に寸法50nm,厚さ20nm程度の
レジスト膜パターンが形成されたことを確認した。(Example 3) A Si wafer substrate was placed at 100 ° C.
After heating to 100 ° C., the substrate surface was left in saturated vapor of hexamethyldisilazane (HMDS) for 120 seconds to roughen the surface of the substrate. Polyhydroxybenzylsilsesquioxane having phenyl group on the side chain (HSQ, Shin-Etsu Silicon trade name, Fig. 3
After c) was spin-coated on the substrate, it was heat-treated at 100 ° C. to form a resist film having a film thickness of 30 nm. Drawing patterns of various dimensions on the above board using an electron beam drawing device,
Then, development was performed using an organic alkaline developer (tetramethylammonium hydroxide 1% aqueous solution). As a result of observing the pattern exposed portion of the substrate with a scanning electron microscope, a resist film pattern having a dimension of about 50 nm and a thickness of about 20 nm was selectively formed on the electron beam irradiated portion with respect to the electron beam exposure amount of 200 μC / cm 2 . It was confirmed.
【0027】(実施例4)実施例3同様の表面処理及び
レジスト塗布した基板を、STMを用いて描画した。さ
らに微細な、寸法10nmのレジスト膜パターンが形成
できた。Example 4 The same surface-treated and resist-coated substrate as in Example 3 was drawn using STM. A finer resist film pattern having a size of 10 nm could be formed.
【0028】この様に、本発明は様々なエネルギー線を
用いた露光方法に適用することができる。上記実施例に
は示さなかったが、波長5nmから15nm程度の軟X
線を用いて投影露光を行う方法や、波長1nm程度の軟
X線を用いてマスク近接露光を行うX線リソグラフィに
適用してもよい。又、レーザー光を用いたホログラフィ
ック露光等に適用してもよい。又、表面処理方法,レジ
スト材料及び処理プロセス,露光,エッチング等の条件
等に関しても上記のものに限定せず、本発明の主旨の範
囲内において様々に変更可能である。As described above, the present invention can be applied to exposure methods using various energy rays. Although not shown in the above embodiment, soft X with a wavelength of about 5 nm to about 15 nm
It may be applied to a method of performing projection exposure using a line or X-ray lithography for performing mask proximity exposure using a soft X-ray having a wavelength of about 1 nm. Further, it may be applied to holographic exposure or the like using laser light. Further, the surface treatment method, resist material and treatment process, conditions such as exposure and etching are not limited to those described above, and various changes can be made within the scope of the present invention.
【0029】[0029]
【発明の効果】本発明のパターン形成方法によれば、被
加工基板上にエネルギー線を選択的に照射してパターン
を形成する際、被加工基板を表面処理して表面にSi−
R基を導入した上にレジスト膜を形成し、上記レジスト
膜に選択的にエネルギー線を照射して照射部の基板表面
のSi−R基を分解してSi原子をレジスト膜中の分子
と結合させ、これを現像してSi原子と結合したレジス
ト膜分子を残してレジスト膜を除去することによりレジ
ストパターンを形成し、これをマスクとして上記被加工
基板を加工することにより、ArF,X線,EB,ST
M等様々な露光方法においても、簡便に、解像性能,感
度,下地ドライエッチング耐性に優れたパターンを形成
することができる。According to the pattern forming method of the present invention, when a pattern is formed by selectively irradiating an energy beam on a substrate to be processed, the substrate to be processed is surface-treated and Si-
A resist film is formed on top of the introduction of R groups, and the resist film is selectively irradiated with energy rays to decompose the Si—R groups on the substrate surface in the irradiated part to bond Si atoms with molecules in the resist film. Then, the resist film is developed and the resist film is removed by leaving the resist film molecules bonded to Si atoms to form a resist pattern, and the substrate to be processed is processed using the resist pattern as a mask. EB, ST
Even with various exposure methods such as M, it is possible to easily form a pattern excellent in resolution performance, sensitivity, and resistance to dry etching under the base.
【図1】本発明の原理を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図2】本発明の様々な実施例で用いられる化合物の分
子構造を示す図。FIG. 2 shows the molecular structure of compounds used in various examples of the present invention.
【図3】本発明の様々な実施例で用いられる化合物の分
子構造を示す図。FIG. 3 shows the molecular structure of compounds used in various examples of the present invention.
【図4】本発明によるパターン形成方法の一形態を示す
模式図。FIG. 4 is a schematic view showing one embodiment of a pattern forming method according to the present invention.
1…基板、2…レジスト膜、3…エネルギー線、4…レ
ジストパターン、X−O−Si−R…表面処理した基
板、R′−Y…レジスト分子、Si−…ラジカル。1 ... Substrate, 2 ... Resist film, 3 ... Energy ray, 4 ... Resist pattern, X-O-Si-R ... Surface-treated substrate, R'-Y ... Resist molecule, Si -... Radical.
Claims (9)
ー線を選択的に照射してパターンを形成する方法におい
て、表面処理により上記基板表面にSi−R基を結合さ
せる工程(但し、Rは上記エネルギー線を吸収して活性
化する官能基),上記表面処理した基板上にレジスト膜
を形成する工程,上記レジスト膜と上記基板の界面に選
択的にエネルギー線を照射して照射部の上記Si原子を
上記レジスト膜中の分子と結合させる工程,上記レジス
ト膜を現像して上記Si原子と結合したレジスト膜分子
を残してレジスト膜を除去することにより、レジストパ
ターンを形成する工程を含むことを特徴とするパターン
形成方法。1. A method of forming a pattern by selectively irradiating an energy beam on a substrate having a material to be processed on the surface thereof, wherein a step of bonding Si—R groups to the surface of the substrate by surface treatment (where R is Is a functional group that absorbs and activates the energy rays), a step of forming a resist film on the surface-treated substrate, and an interface between the resist film and the substrate is selectively irradiated with energy rays to expose the irradiation part. A step of forming a resist pattern by combining the Si atoms with molecules in the resist film, and developing the resist film to remove the resist film leaving the resist film molecules combined with the Si atoms. A pattern forming method characterized by the above.
ノマー又はオリゴマー又はポリマーを主成分とすること
を特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the resist film contains a monomer, an oligomer or a polymer containing a Si—R ′ group as a main component.
前記Si−R基がエネルギー線を吸収して解離すること
により生じることを特徴とする請求項1記載のパターン
形成方法。3. The bond between the Si atom and the resist molecule is
The pattern forming method according to claim 1, wherein the Si-R group is generated by absorbing an energy ray and dissociating.
前記Si−R′基がエネルギー線を吸収して解離するこ
とにより生じることを特徴とする請求項2記載のパター
ン形成方法。4. The bond between the Si atom and the resist molecule is
3. The pattern forming method according to claim 2, wherein the Si—R ′ group is generated by absorbing energy rays and dissociating them.
光,X線,電子線、又は集束イオンビームであることを
特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。5. The pattern forming method according to claim 1, wherein the energy rays are light having a wavelength of 260 nm or less, X rays, electron rays, or focused ion beams.
かつ上記エネルギー線はArFエキシマレーザーである
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のパターン
形成方法。6. The R group or R'group contains a benzene ring,
The pattern forming method according to claim 1 or 2, wherein the energy beam is an ArF excimer laser.
被加工材を加工する工程を含むことを特徴とする請求項
1記載のパターン形成方法。7. The pattern forming method according to claim 1, further comprising a step of processing the material to be processed using the resist pattern as a mask.
基を導入する工程を含むことを特徴とする請求項1記載
のパターン形成方法。8. The pattern forming method according to claim 1, further comprising the step of introducing a hydroxyl group into the surface of the substrate before the surface treatment.
ー線を選択的に照射してパターンを形成する方法におい
て、上記表面にセルフアセンブルモノレイヤーを形成す
る工程,上記セルフアセンブルモノレイヤー上にポリマ
ーもしくはオリゴマー膜を形成する工程,上記セルフア
センブルモノレイヤーと上記ポリマーもしくはオリゴマ
ー膜の界面にエネルギー線を選択的に照射し、上記照射
部にセルフアセンブルモノレイヤーと上記ポリマーもし
くはオリゴマーの間に化学結合を生じさせる工程,現像
して上記エネルギー線未照射部の上記ポリマーもしくは
オリゴマー膜を除去する工程、を含むことを特徴とする
パターン形成方法。9. A method for forming a pattern by selectively irradiating an energy beam on a substrate having a work material on its surface, the step of forming a self-assemble monolayer on the surface, wherein the self-assemble monolayer is formed. A step of forming a polymer or oligomer film, selectively irradiating the interface between the self-assemble monolayer and the polymer or oligomer film with an energy beam, and chemically arranging the irradiated part between the self-assemble monolayer and the polymer or oligomer. And a step of developing to remove the polymer or oligomer film in the unirradiated portion of the energy beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129994A JPH08328258A (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129994A JPH08328258A (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | Pattern formation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08328258A true JPH08328258A (en) | 1996-12-13 |
Family
ID=15023528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129994A Pending JPH08328258A (en) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | Pattern formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08328258A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005258280A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sony Corp | Disc master manufacturing method, manufacturing apparatus, and disc master |
| CN113009782A (en) * | 2014-12-23 | 2021-06-22 | Asml荷兰有限公司 | Lithographic patterning process and resist for use therein |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7129994A patent/JPH08328258A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005258280A (en) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sony Corp | Disc master manufacturing method, manufacturing apparatus, and disc master |
| CN113009782A (en) * | 2014-12-23 | 2021-06-22 | Asml荷兰有限公司 | Lithographic patterning process and resist for use therein |
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