JPH08328258A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- pattern
- substrate
- resist film
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】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。 【効果】ＡｒＦ，Ｘ線，ＥＢ，ＳＴＭ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。
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。 【効果】ＡｒＦ，Ｘ線，ＥＢ，ＳＴＭ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。
Description
【発明の詳細な説明】
【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。
ターンを形成するためのパターン形成方法に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の原理を示す説明図。
【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。
子構造を示す図。
【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。
子構造を示す図。
【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。
模式図。
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。
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。
Claims (9)
- 【請求項１】被加工材を表面に有する基板上にエネルギ
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。 - 【請求項２】前記レジスト膜は、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。 - 【請求項３】前記Ｓｉ原子とレジスト分子との結合は、
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。 - 【請求項４】前記Ｓｉ原子とレジスト分子との結合は、
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。 - 【請求項５】前記エネルギー線は波長２６０ｎｍ以下の
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。 - 【請求項６】上記Ｒ基又はＲ′基はベンゼン環を含み、
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。 - 【請求項７】上記レジストパターンをマスクとして上記
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。 - 【請求項８】上記表面処理を行う前に、基板表面に水酸
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。 - 【請求項９】被加工材を表面に有する基板上にエネルギ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129994A JPH08328258A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129994A JPH08328258A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08328258A true JPH08328258A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15023528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129994A Pending JPH08328258A (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08328258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005258280A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sony Corp | ディスク原盤製造方法、製造装置およびディスク原盤 |
| CN113009782A (zh) * | 2014-12-23 | 2021-06-22 | Asml荷兰有限公司 | 光刻图案化工艺和在其中使用的抗蚀剂 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7129994A patent/JPH08328258A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005258280A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-09-22 | Sony Corp | ディスク原盤製造方法、製造装置およびディスク原盤 |
| CN113009782A (zh) * | 2014-12-23 | 2021-06-22 | Asml荷兰有限公司 | 光刻图案化工艺和在其中使用的抗蚀剂 |
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