JP2930971B2 - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JP2930971B2 JP2930971B2 JP1158364A JP15836489A JP2930971B2 JP 2930971 B2 JP2930971 B2 JP 2930971B2 JP 1158364 A JP1158364 A JP 1158364A JP 15836489 A JP15836489 A JP 15836489A JP 2930971 B2 JP2930971 B2 JP 2930971B2
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- resist
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- oxide film
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はパターン形成方法に関する。
（従来の技術） 半導体デバイスの微細化に伴いシリコンウェーハ上に
形成される線幅はサブミクロンになって来ており、加工
に要求されるリソグラフィ技術及びレジスト材料に要求
される性能はますます厳しいものになって来ている。デ
バイスの作成に要求されるリソグラフィ技術に関して
は、現在のｇ線（波長436nm）からｉ線（波長365nm）や
KrFエキシマ光（波長248nm）などの短波長化の傾向にあ
る。この傾向に対してレジスト材料の開発は進んでいる
ものの0.5μｍを切るローワーサブミクロンサイズのパ
ターンを実現する事は容易ではない。この問題を解決す
る手段として多層レジストプロセスが提案されている。
形成される線幅はサブミクロンになって来ており、加工
に要求されるリソグラフィ技術及びレジスト材料に要求
される性能はますます厳しいものになって来ている。デ
バイスの作成に要求されるリソグラフィ技術に関して
は、現在のｇ線（波長436nm）からｉ線（波長365nm）や
KrFエキシマ光（波長248nm）などの短波長化の傾向にあ
る。この傾向に対してレジスト材料の開発は進んでいる
ものの0.5μｍを切るローワーサブミクロンサイズのパ
ターンを実現する事は容易ではない。この問題を解決す
る手段として多層レジストプロセスが提案されている。
しかしながら、従来のレジストプロセスは、上層の感
光層を薄くすることによりレジストの透明性の問題を解
決することができる反面、ピンホールの発生、異なった
層間に発生する応力によるクラック発生や反り、プロセ
スの複雑化、下層への転写時のパターン変換差の問題な
ど技術上の問題点がある。
光層を薄くすることによりレジストの透明性の問題を解
決することができる反面、ピンホールの発生、異なった
層間に発生する応力によるクラック発生や反り、プロセ
スの複雑化、下層への転写時のパターン変換差の問題な
ど技術上の問題点がある。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、かかる従来の問題点を解決し得る新規かつ
信頼性に優れたパターン形成方法を提供する事を目的と
する。
信頼性に優れたパターン形成方法を提供する事を目的と
する。
（課題を解決するための手段） 本発明は、基板上に疎水性のレジスト膜を塗布する工
程と、前記レジスト膜を所望のパターンに露光して露光
領域のレジスト膜の表面を親水性にする工程と、前記レ
ジスト膜の新水性表面上にシリコン酸化膜をシリカ過飽
和溶液中から析出堆積させる工程と、前記レジスト膜の
うち表面に前記シリコン酸化膜の形成されていない部分
をエッチングすることにより前記レジスト膜をパターニ
ングする工程とを具備したことを特徴とするパターン形
成方法を提供する。
程と、前記レジスト膜を所望のパターンに露光して露光
領域のレジスト膜の表面を親水性にする工程と、前記レ
ジスト膜の新水性表面上にシリコン酸化膜をシリカ過飽
和溶液中から析出堆積させる工程と、前記レジスト膜の
うち表面に前記シリコン酸化膜の形成されていない部分
をエッチングすることにより前記レジスト膜をパターニ
ングする工程とを具備したことを特徴とするパターン形
成方法を提供する。
（作 用） シリカ過飽和溶液中では親水性のレジスト表面領域上
にのみシリコン酸化膜が堆積する。このシリコン酸化膜
は緻密な構造を有し、このシリコン酸化膜をマスクとし
て良好にレジスト膜をパターニングする事ができる。
にのみシリコン酸化膜が堆積する。このシリコン酸化膜
は緻密な構造を有し、このシリコン酸化膜をマスクとし
て良好にレジスト膜をパターニングする事ができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述する。
第１図（ａ）〜（ｄ）はこの発明の実施例の工程断面
図を示す。
図を示す。
先ず、凹凸を有する基体11上に例えば多結晶シリコン
膜12を形成した基板を用意する。基体11は例えば素子が
形成されたシリコンウェーハ上にシリコン酸化膜を設け
たものである。
膜12を形成した基板を用意する。基体11は例えば素子が
形成されたシリコンウェーハ上にシリコン酸化膜を設け
たものである。
次いで、レジスト膜13、例えば酸無水物構造を有する
樹脂である無水メタクリル酸樹脂を平坦に回転塗布する
（第１図ａ）。
樹脂である無水メタクリル酸樹脂を平坦に回転塗布する
（第１図ａ）。
次に、遠紫外線、ここではKrFエキシマ光（波長248n
m）14をマスクを介して露光する。
m）14をマスクを介して露光する。
この露光領域のレジスト表面は疎水性から新水性にな
り親水性レジスト表面層15が形成される（第１図ｂ）。
り親水性レジスト表面層15が形成される（第１図ｂ）。
次に、この基板をシリカ過飽和溶液中に浸し、親水性
のレジスト表面層15上にのみシリコン酸化膜16を例えば
300Å程度析出堆積させる（第１図ｃ）。
のレジスト表面層15上にのみシリコン酸化膜16を例えば
300Å程度析出堆積させる（第１図ｃ）。
シリカ過飽和水溶液は、次のようにして作られる。
まず、40重量％のケイ弗化水素酸（H2SiF6）水溶液を
水で希釈して３モル／のケイ弗化水素酸溶液を作り、
これにシリカ（SiO2）を入れ飽和させる。そしてこの溶
液にアルミ板（Al）を浸し、シリカ過飽和溶液を作る。
ケイ弗化水素酸溶液の農度は特に上記値に限定されるも
のではない。
水で希釈して３モル／のケイ弗化水素酸溶液を作り、
これにシリカ（SiO2）を入れ飽和させる。そしてこの溶
液にアルミ板（Al）を浸し、シリカ過飽和溶液を作る。
ケイ弗化水素酸溶液の農度は特に上記値に限定されるも
のではない。
上記の反応は次式で表わされる。
H2SiF6＋2H2O→SiO2＋6HF …（１） 2Al＋6HF→2HlF3＋3H2 …（２） 即ち、（１）式のHFをAlと反応させて消費させること
によりHF濃度が低下し、SiO2膜の析出が生じる。反応温
度を上げる程（１）の反応は右へ進み、SiO2の析出は増
加する。
によりHF濃度が低下し、SiO2膜の析出が生じる。反応温
度を上げる程（１）の反応は右へ進み、SiO2の析出は増
加する。
現状の液温35℃では30分で300Åの堆積が生じる。こ
のシリコン酸化膜16は非常に緻密である。
のシリコン酸化膜16は非常に緻密である。
次に、このシリコン酸化膜16をマスクにして酸素ガス
（O2）を用いた反応性イオンエッチングによりレジスト
膜13を異方性エッチングする。そして、塩素を含むガス
例えばCl2ガスを用いて多結晶シリコン膜12を反応性イ
オンエッチングにより加工する。
（O2）を用いた反応性イオンエッチングによりレジスト
膜13を異方性エッチングする。そして、塩素を含むガス
例えばCl2ガスを用いて多結晶シリコン膜12を反応性イ
オンエッチングにより加工する。
このように、単層レジストで微細パターンを実現でき
るためスループットが向上する。
るためスループットが向上する。
また、原理的にレジストの表面のみを露光すればよい
ので露光に使用する光源の波長に対する透過性はさほど
問題にならず優れた解像度を容易に得る事ができる。ま
たレジストの表面のみの露光で良いので下地パターンか
らの反射等によるレジストの細りを減少することができ
る。
ので露光に使用する光源の波長に対する透過性はさほど
問題にならず優れた解像度を容易に得る事ができる。ま
たレジストの表面のみの露光で良いので下地パターンか
らの反射等によるレジストの細りを減少することができ
る。
また、実施例で用いたドライ現像はレジスト膜厚のば
らつきによるパターン変換差を抑える上で有効である。
らつきによるパターン変換差を抑える上で有効である。
上記実施例ではアルミ板を浸したが、シリカ過飽和溶
液はシリカを飽和させたケイ弗化水素酸溶液に例えばホ
ウ酸（H3BO3）水溶液を添加するようにしても良い。
液はシリカを飽和させたケイ弗化水素酸溶液に例えばホ
ウ酸（H3BO3）水溶液を添加するようにしても良い。
また、露光した後、すぐに基板をシリカ過飽和溶液に
浸したが、所望により、露光後，大気中,140℃,5分程度
のベーキングを行い、その後シリカ過飽和溶液に浸すよ
うにしてもよい。これは、露光領域のレジストの親水性
を確実なものにする働きがある。
浸したが、所望により、露光後，大気中,140℃,5分程度
のベーキングを行い、その後シリカ過飽和溶液に浸すよ
うにしてもよい。これは、露光領域のレジストの親水性
を確実なものにする働きがある。
また、レジスト膜としてナフトキノンジアジド−ノボ
ラック径のレジストを用い、露光された試料を例えばヘ
キサメチルジシラザンの減圧ガス雰囲気中で熱処理し、
露光領域のレジストをシリル化するようにして露光部レ
ジストの親水性化を促進させてもよい。
ラック径のレジストを用い、露光された試料を例えばヘ
キサメチルジシラザンの減圧ガス雰囲気中で熱処理し、
露光領域のレジストをシリル化するようにして露光部レ
ジストの親水性化を促進させてもよい。
また、露光は上記KrFエキシマ光の他、ｇ線,i線,X線
や電子ビームを用いることもできる。
や電子ビームを用いることもできる。
第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の他の実施例を示す断
面図である。
面図である。
第２図（ａ）〜（ｃ）までは第１図（ａ）〜（ｃ）で
説明した方法と同じである。
説明した方法と同じである。
この後、O2ガスを用いた反応性イオンエッチングによ
りレジスト膜13を異方性エッチングし、再度、この基板
をシリカ過飽和溶液に浸け、下地多結晶シリコン膜12表
面にシリコン酸化膜21を同様にして析出堆積する（第２
図ｄ）。
りレジスト膜13を異方性エッチングし、再度、この基板
をシリカ過飽和溶液に浸け、下地多結晶シリコン膜12表
面にシリコン酸化膜21を同様にして析出堆積する（第２
図ｄ）。
次に第２図（ｅ）に示すようにレジスト膜13を例えば
過酸化水素（H2O2）液と硫酸（H2SO4）液の混合液を用
いてエッチングし、更にこのリフトオフにより残ったシ
リコン酸化膜21をマスクにして多結晶シリコン膜12を加
工する。
過酸化水素（H2O2）液と硫酸（H2SO4）液の混合液を用
いてエッチングし、更にこのリフトオフにより残ったシ
リコン酸化膜21をマスクにして多結晶シリコン膜12を加
工する。
この様にすると、ポジ型レジストを用いてマスクと同
じパターンに加工（反転加工）する事が可能となる。
じパターンに加工（反転加工）する事が可能となる。
その他本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形して実施することができる。
形して実施することができる。
本発明によれば新規かつ信頼性に優れたパターン形成
方法を提供することができる。
方法を提供することができる。
第１図は本発明の実施例を説明する工程断面図、第２図
は本発明の他の実施例を説明する工程断面図である。
は本発明の他の実施例を説明する工程断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−241225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−85526（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107346（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−258449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−3663（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300237（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−253356（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 7/38,7/038
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に疎水性のレジスト膜を塗布する工
程と、 前記レジスト膜を所望のパターンに露光して露光領域の
レジスト膜の表面を親水性にする工程と、 前記レジスト膜の新水性表面上にシリコン酸化膜をシリ
カ過飽和溶液中から析出堆積させる工程と、 前記レジスト膜のうち表面に前記シリコン酸化膜の形成
されていない部分をエッチングすることにより前記レジ
スト膜をパターニングする工程とを具備したことを特徴
とするパターン形成方法。 - 【請求項２】前記レジスト膜として酸無水物構造を有す
る樹脂を用い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】紫外線，可視光、Ｘ線又は電子線を用いて
露光する事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】前記シリカ過飽和溶液がケイ弗化水素酸を
含む水溶液であり、前記シリコン酸化膜の形成が、前記
シリカ過飽和溶液中にAlまたはホウ酸水溶液を添加する
ことにより行われ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５】前記パターニング工程の後に、露出した前
記基板表面に第２のシリコン酸化膜をシリカ過飽和溶液
中から析出堆積させる工程を更に具備したことを特徴と
する請求項１記載のパターン形成方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1158364A JP2930971B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | パターン形成方法 |
| US07/908,918 US5262282A (en) | 1989-06-22 | 1992-07-02 | Pattern forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1158364A JP2930971B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0324550A JPH0324550A (ja) | 1991-02-01 |
| JP2930971B2 true JP2930971B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=15670069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1158364A Expired - Fee Related JP2930971B2 (ja) | 1989-06-22 | 1989-06-22 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930971B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05150459A (ja) * | 1991-05-24 | 1993-06-18 | Nippon Paint Co Ltd | レジストパターンの形成方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1248402A (en) * | 1983-09-16 | 1989-01-10 | Larry E. Stillwagon | Method of making articles using gas functionalized plasma developed layer |
| US4552833A (en) * | 1984-05-14 | 1985-11-12 | International Business Machines Corporation | Radiation sensitive and oxygen plasma developable resist |
| GB8427149D0 (en) * | 1984-10-26 | 1984-12-05 | Ucb Sa | Resist materials |
| DE3764702D1 (de) * | 1986-04-24 | 1990-10-11 | Ibm | Zwei-schichten-photolack-verfahren mit deckschicht. |
| NL8700421A (nl) * | 1987-02-20 | 1988-09-16 | Philips Nv | Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting. |
| US4808511A (en) * | 1987-05-19 | 1989-02-28 | International Business Machines Corporation | Vapor phase photoresist silylation process |
| JPS643663A (en) * | 1987-06-26 | 1989-01-09 | Toshiba Corp | Forming method for fine pattern |
-
1989
- 1989-06-22 JP JP1158364A patent/JP2930971B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324550A (ja) | 1991-02-01 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |