JPH0722304A - Fine pattern forming material and pattern forming method - Google Patents
Fine pattern forming material and pattern forming methodInfo
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- JPH0722304A JPH0722304A JP5163407A JP16340793A JPH0722304A JP H0722304 A JPH0722304 A JP H0722304A JP 5163407 A JP5163407 A JP 5163407A JP 16340793 A JP16340793 A JP 16340793A JP H0722304 A JPH0722304 A JP H0722304A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体デバイスの微細加工のためのフォトリ
ソグラフィ技術を用いた微細パターン形成材料と形成方
法に関するもので、高選択的ドライ現像を行なうための
シリル化を容易に行ない、良好な微細パターンを形成す
る。
【構成】 半導体シリコン基板11上の被加工膜13上
に紫外線14を照射することにより潜像15を形成し
た。これを疎水性ミセル16を形成している液相シリル
化剤の溶液に浸積させると、未露光部17にのみに疎水
性ミセル16が吸着する。これを、O2ガスでドライ現
像すると、レジストパターン18が形成される。そして
このパターン18をマスクとして、CF4ガスを用いて
エッチングすると、微細パターン19を正確に、垂直に
形成することができた。
(57) [Abstract] [Purpose] The present invention relates to a fine pattern forming material and a forming method using a photolithography technique for fine processing of a semiconductor device, which facilitates silylation for performing highly selective dry development. A good fine pattern is formed. [Structure] A latent image 15 is formed by irradiating ultraviolet rays 14 on a film 13 to be processed on a semiconductor silicon substrate 11. When this is immersed in the solution of the liquid-phase silylating agent forming the hydrophobic micelle 16, the hydrophobic micelle 16 is adsorbed only on the unexposed portion 17. When this is dry-developed with O 2 gas, a resist pattern 18 is formed. Then, by using the pattern 18 as a mask and etching with CF 4 gas, the fine pattern 19 could be formed accurately and vertically.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や集積回路
を、紫外線等のホトリソグラフィの技術を用いてパター
ン形成し製作する際に使用する微細パターン形成材料、
並びに、同材料を用いた微細パターン形成方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine pattern forming material used for patterning and manufacturing a semiconductor element or an integrated circuit by using a photolithography technique such as ultraviolet rays.
It also relates to a fine pattern forming method using the same material.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、レジストをパターニングする際、
ポジ型レジストの場合は露光部をアルカリ溶液に、また
ネガ型レジストの場合は未露光部を有機溶媒に浸積させ
溶解するといったウエット現像を行っているが、ウエッ
ト方式ではレジストの露光、未露光部の溶解速度比を利
用しているため、垂直なパターンを得るためには溶解速
度比を向上させる必要がある。しかしながら、現在、こ
のウエット方式で十分なパターンを形成できる溶解速度
比を持つレジストはなく、レジストをパターニングする
とパターンが傾きを持つといった問題が生じ、微細加工
が困難である。2. Description of the Related Art Conventionally, when patterning a resist,
Wet development is carried out by immersing the exposed part in an alkaline solution in the case of a positive type resist and by dissolving the unexposed part in an organic solvent in the case of a negative type resist, but in the wet method the resist is exposed and unexposed. Since the dissolution rate ratio of the part is used, it is necessary to improve the dissolution rate ratio in order to obtain a vertical pattern. However, at present, there is no resist having a dissolution rate ratio capable of forming a sufficient pattern by the wet method, and patterning the resist causes a problem that the pattern has an inclination, which makes microfabrication difficult.
【0003】そこで近年、この問題を解決するために、
ドライエッチング法を用いたドライ現像が考え出され
た。このドライ現像法とは、露光により潜像を形成した
レジスト表面をエッチング耐性の高いシリコン系の化合
物に変換(シリル化という)し、これをマスクとしてド
ライエッチングを行うパターン形成方法である。シリル
化することによって露光部と未露光部とのドライエッチ
ングに対する速度の差が大きくなり、未露光部をO2 ガ
スを用いて容易に現像でき、シリル化された露光部のパ
ターンのみを残すことが可能となる。このようにシリル
化されたレジストは容易にドライ現像を行うことができ
るので、ウエット現像時のようなレジストパターンの膨
潤やテーパ形状や、また、有機溶媒現像液による環境
上、人体上の問題もなく、正確で高解像度の微細パター
ンを形成することができると考えられる。Therefore, in recent years, in order to solve this problem,
Dry development using a dry etching method has been devised. The dry development method is a pattern formation method in which the resist surface on which a latent image is formed by exposure is converted into a silicon compound having high etching resistance (called silylation), and this is used as a mask for dry etching. The silylation increases the difference in speed between the exposed and unexposed areas with respect to dry etching, and the unexposed areas can be easily developed using O 2 gas, leaving only the pattern of the silylated exposed areas. Is possible. Since such a silylated resist can be easily dry-developed, it causes problems such as swelling and taper of the resist pattern as in wet development, and environmental and human problems caused by the organic solvent developer. It is considered that it is possible to form an accurate and high-resolution fine pattern.
【0004】このシリル化方法の一つに、気相シリル化
法としてジメチルシリルジメチルアミン、1,1,3,
3−テトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザ
ン、N,N−ジメチルアミノトリメチルシランなど窒素
気流下で気体状にしてレジストパターン上部に噴射して
塗布する方法がある。As one of the silylation methods, dimethylsilyldimethylamine, 1,1,3, is used as a gas phase silylation method.
There is a method in which 3-tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, N, N-dimethylaminotrimethylsilane, etc. are made into a gas under a nitrogen stream and sprayed on the upper part of the resist pattern for coating.
【0005】さらに、最近ではビス(ジメチルアミノ)
ジメチルシラン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチ
ルシクロトリシラザンなどの溶液中に浸積させることで
レジストパターン上部に塗布する液相シリル化法もとら
れている。Further, recently, bis (dimethylamino)
A liquid-phase silylation method in which the resist pattern is applied to the upper portion of the resist pattern by immersing it in a solution of dimethylsilane, 1,1,3,3,5,5-hexamethylcyclotrisilazane, or the like.
【0006】以下に従来のシリル化形成材料及び、レジ
ストパターン形成方法について説明する。The conventional silylation forming material and resist pattern forming method will be described below.
【0007】従来のシリル化材料として使用されている
シリル化剤は、気相シリル化法ではジメチルシリルジメ
チルアミン、1,1,3,3−テトラメチルジシラザ
ン、ヘキサメチルジシラザン、N,N−ジメチルアミノ
トリメチルシラン(化1)などである。The silylating agents used as conventional silylating materials are dimethylsilyldimethylamine, 1,1,3,3-tetramethyldisilazane, hexamethyldisilazane, N, N in the gas phase silylation method. -Dimethylaminotrimethylsilane (Chemical formula 1) and the like.
【0008】[0008]
【化1】 [Chemical 1]
【0009】図4は気相シリル化の方法を示すものであ
る。まず、半導体シリコン基板11上の被加工膜13に
レジスト41を塗布する(図4(a))。それを紫外線
14により露光し、潜像42を形成する(図4
(b))。次に露光後のレジストの未露光部43をホッ
トプレート44で約150℃に加熱し硬化させ、シリル
化剤が未露光部に結合しないようにする(図4
(c))。さらに前述のシリル化剤を窒素気流下で気相
シリル化剤45にし、露光部に噴射して蒸着させる(図
4(d))。そして、シリル化部分46をマスクとして
シリル化されていない部分をO2ガスによりドライ現像
し、レジストパターン47を形成する(図4(e))。
その後、このレジストパターン47をマスクとし、CF
4ガスにより、被加工膜13のエッチングを行なうこと
により微細パターン48を形成する(図4(d))。FIG. 4 shows a method of gas phase silylation. First, a resist 41 is applied to the film to be processed 13 on the semiconductor silicon substrate 11 (FIG. 4A). It is exposed to ultraviolet rays 14 to form a latent image 42 (FIG. 4).
(B)). Next, the unexposed portion 43 of the resist after exposure is heated to about 150 ° C. by the hot plate 44 and cured to prevent the silylating agent from binding to the unexposed portion (FIG. 4).
(C)). Further, the above-mentioned silylating agent is converted into the vapor phase silylating agent 45 under a nitrogen stream, and is sprayed onto the exposed portion to be vapor-deposited (FIG. 4D). Then, the unsilylated portion is dry-developed with O 2 gas using the silylated portion 46 as a mask to form a resist pattern 47 (FIG. 4E).
Then, using this resist pattern 47 as a mask, CF
The fine pattern 48 is formed by etching the film 13 to be processed with 4 gases (FIG. 4D).
【0010】また、液相シリル化法ではビス(ジメチル
アミノ)ジメチルシラン、1,1,3,3,5,5−ヘ
キサメチルシクロトリシラザン(化2)がシリル化剤と
して使用されている。In the liquid phase silylation method, bis (dimethylamino) dimethylsilane and 1,1,3,3,5,5-hexamethylcyclotrisilazane (Chemical Formula 2) are used as silylating agents.
【0011】[0011]
【化2】 [Chemical 2]
【0012】図5は液相シリル化の方法を示すものであ
る。まず、半導体シリコン基板11上の被加工膜13上
にレジスト51を塗布する(図5(a))。それを紫外
線14により露光し、潜像52を形成する(図5
(b))。次にビーカ53中で、前述の液相シリル化剤
の溶液中54に半導体シリコン基板を浸積させ、さらに
ホットプレート45により約50℃でレジストを加熱し
ながら、露光部のみにシリル化剤を吸着させる(図5
(c))。そしてシリル化部分55をマスクとしシリル
化されていない部分のレジストを、O2 ガスによりドラ
イ現像し、レジストパターン56を形成する(図5
(d))。その後、このレジストパターン56をマスク
とし、CF4ガスにより、被加工膜13のエッチングを
行ない微細パターン57を形成する(図5(e))。FIG. 5 shows a liquid phase silylation method. First, a resist 51 is applied on the film 13 to be processed on the semiconductor silicon substrate 11 (FIG. 5A). It is exposed to ultraviolet light 14 to form a latent image 52 (FIG. 5).
(B)). Next, in the beaker 53, the semiconductor silicon substrate is immersed in the solution 54 of the liquid-phase silylating agent described above, and while the resist is heated at about 50 ° C. by the hot plate 45, the silylating agent is applied only to the exposed portion. Adsorb (Fig. 5
(C)). Then, using the silylated portion 55 as a mask, the resist in the unsilylated portion is dry-developed with O 2 gas to form a resist pattern 56 (FIG. 5).
(D)). Then, the resist pattern 56 is used as a mask to etch the film to be processed 13 with CF 4 gas to form a fine pattern 57 (FIG. 5E).
【0013】以上のように構成されている従来のシリル
化方法とレジストパターン形成方法により現在線幅0.
30μmまでのパターンが形成されている。With the conventional silylation method and resist pattern forming method configured as described above, the current line width of 0.
A pattern of up to 30 μm is formed.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のレジストパターン形不方法では、気相シリル化法
では気体状態でレジストパターン上部にシリル化剤を噴
射するため、また、液相シリル化法においても溶液中に
浸積させて吸着によりシリル化するため、露光部あるい
は、未露光部のみに塗布することが困難であり、ドライ
エッチングにおける選択性という点において問題を有し
ていた。またさらに、気相シリル化法は、プロセスが大
変複雑で、簡単な液相シリル化法を用いる傾向にある。However, in the conventional resist pattern type method described above, in the vapor phase silylation method, the silylating agent is sprayed onto the upper portion of the resist pattern in a gaseous state, and the liquid phase silylation method is also used. However, since it is immersed in a solution and silylated by adsorption, it is difficult to apply it only to an exposed area or an unexposed area, and there is a problem in terms of selectivity in dry etching. Furthermore, the vapor phase silylation method has a very complicated process and tends to use a simple liquid phase silylation method.
【0015】本発明は上記従来の選択性の問題点を解決
するもので、シリル化合物を化学的に吸着させることで
シリル化合物の選択性を向上させることを目的としてい
る。The present invention solves the above-mentioned conventional problems of selectivity, and an object thereof is to improve the selectivity of the silyl compound by chemically adsorbing the silyl compound.
【0016】また、液相シリル化法を適用することで、
プロセスを簡略化することを目的としている。Further, by applying the liquid phase silylation method,
It is intended to simplify the process.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の微細パターン形成材料は、疎水基と親水基と
から成り、濃度を増加することで前記界面活性剤が急速
に会合して分子集合体であるミセルを形成しやすいシリ
コン系の界面活性剤を、レジストの上部をシリル化する
材料として使用することを特徴とするものである。また
望ましくは、前記シリコン系界面活性剤がイオン性で、
ミセルを形成した際に球状のミセルとなり、疎水性の溶
媒中で外側に向いた球状ミセルの疎水部がレジストの疎
水部に吸着することを特徴とものである。また、望まし
くは前記シリコン系界面活性剤がイオン性で、ミセルを
形成した際に球状のミセルとなり、親水性の溶媒中で外
側に向いた球状ミセルの親水部がレジストの親水部に化
学結合(水素結合)を伴って吸着することを特徴ともの
である。To achieve this object, the fine pattern forming material of the present invention comprises a hydrophobic group and a hydrophilic group, and the surfactant is rapidly associated with each other by increasing the concentration. It is characterized in that a silicon-based surfactant that easily forms micelles that are molecular aggregates is used as a material for silylating the upper part of the resist. Also preferably, the silicone-based surfactant is ionic,
When the micelles are formed, they become spherical micelles, and the hydrophobic part of the spherical micelle facing outward in a hydrophobic solvent is adsorbed to the hydrophobic part of the resist. Further, desirably, the silicone-based surfactant is ionic and becomes spherical micelles when micelles are formed, and the hydrophilic portion of the spherical micelle facing outward in a hydrophilic solvent is chemically bonded to the hydrophilic portion of the resist ( It is also characterized by adsorbing with (hydrogen bond).
【0018】また、本発明の微細パターン形成方法は、
半導体基板上の被加工膜の上に感光性高分子膜を塗布
し、レジスト膜を形成する工程と、前記レジストに露光
を行い潜像を形成する工程と、前記潜像を形成したレジ
スト膜上に疎水基と親水基とから成るシリコン系の界面
活性剤の溶液に浸積させ、露光部のレジスト上部にシリ
コン系の親水性球状ミセルを吸着させる工程と、前記シ
リコン系の親水性球状ミセルの吸着していない部分をド
ライ現像し、レジストパターンを形成する工程と、その
レジストパターンをマスクとして、CF4ガスを用い
て、被加工膜のエッチングを行ない微細パターンを形成
する工程とを備えたものである。The fine pattern forming method of the present invention is
A step of applying a photosensitive polymer film on a film to be processed on a semiconductor substrate to form a resist film, a step of exposing the resist to form a latent image, and a step of forming the latent image on the resist film. A step of immersing in a solution of a silicon-based surfactant consisting of a hydrophobic group and a hydrophilic group, and adsorbing a silicon-based hydrophilic spherical micelle on the resist upper part of the exposed portion; A step of dry-developing a non-adsorbed portion to form a resist pattern, and a step of etching a film to be processed to form a fine pattern using CF 4 gas using the resist pattern as a mask Is.
【0019】また、本発明の微細パターン形成方法は、
半導体基板上の被加工膜の上に感光性高分子膜を塗布
し、レジスト膜を形成する工程と、前記レジストに露光
を行い潜像を形成する工程と、前記潜像を形成したレジ
スト膜を疎水基と親水基とから成るシリコン系の界面活
性剤の溶液中に浸積させ、未露光部のレジスト上部にシ
リコン系の疎水性球状ミセルを吸着させる工程と、前記
シリコン系の疎水性球状ミセルの吸着していない部分を
ドライ現像し、レジストパターンを形成する工程と、そ
のレジストパターンをマスクとして、CF4ガスを用い
て、被加工膜のエッチングを行ない微細パターンを形成
する工程とを備えたものである。The fine pattern forming method of the present invention is
The step of applying a photosensitive polymer film on the film to be processed on the semiconductor substrate to form a resist film, the step of exposing the resist to form a latent image, and the resist film having the latent image formed thereon A step of immersing the silicon-based hydrophobic spherical micelle in a solution of a silicon-based surfactant composed of a hydrophobic group and a hydrophilic group, and adsorbing the silicon-based hydrophobic spherical micelle on the resist in the unexposed area; And a step of forming a resist pattern by dry developing the non-adsorbed portion of the film and a step of forming a fine pattern by etching the film to be processed with CF 4 gas using the resist pattern as a mask. It is a thing.
【0020】すなわち、疎水性と親水性の性質を備え持
ち、さらに、疎水部は疎水部、親水部は親水部に吸着す
る性質を持つミセルを、レジストパターンのシリル化材
料として適用することで、ポジ型レジストの分子の末端
が、露光部のみ親水性である水酸基に変換され、疎水性
のミセルを使用した場合は、ミセルの外側にある疎水部
がレジストの未露光部と、親水性のミセルを使用した場
合は、ミセルの外側にある親水部がレジストの露光部に
水素結合を伴って吸着する。この場合の結合は化学結合
を応用しているため、極めて選択性が高くなり、正確な
微細パターンを得ることができる。That is, by applying a micelle having a hydrophobic property and a hydrophilic property, and further having a property that the hydrophobic part is adsorbed to the hydrophobic part and the hydrophilic part is adsorbed to the hydrophilic part, as a silylation material of the resist pattern, When the ends of the positive resist molecule are converted to hydroxyl groups that are hydrophilic only in the exposed areas and hydrophobic micelles are used, the hydrophobic areas outside the micelles are the unexposed areas of the resist and the hydrophilic micelles. In the case of using, the hydrophilic part outside the micelle is adsorbed to the exposed part of the resist along with hydrogen bonding. Since the bond in this case uses a chemical bond, the selectivity becomes extremely high, and an accurate fine pattern can be obtained.
【0021】[0021]
【作用】本発明は上記の方法により、疎水性、あるいは
親水性のミセルがレジストの露光部あるいは、未露光部
と液相で化学的に高い選択性で反応することで、容易に
シリル化マスクを形成することとなる。According to the present invention, by the above method, the hydrophobic or hydrophilic micelle reacts with the exposed or unexposed portion of the resist in the liquid phase with high chemical selectivity, so that the silylated mask can be easily formed. Will be formed.
【0022】[0022]
【実施例】以下本発明の実施例を説明する前に、本発明
の概略説明を行なう。EXAMPLES Before describing the examples of the present invention, the outline of the present invention will be described.
【0023】本発明は、半導体シリコン基板上にレジス
トを塗布し、紫外線照射することでパターン形成を行
う。この時使用するレジストはポジ型のレジストで、紫
外線照射されることでアルカリ現像可能で、親水性の水
酸基を分子の末端にもつ物質に変換される。それを疎水
性の界面活性剤の分子集合体であるミセル溶液中に浸積
させた後、スピン乾燥を行うと、疎水性である露光して
いないレジスト部のみにシリコン含有ミセルが吸着す
る。また、親水性であるミセル溶液中に浸積させ、同様
にスピン乾燥を行うことで処理すると、親水性である露
光部のみにシリコン含有ミセルが水素結合を伴い吸着
し、従来方法では得られなかった未露光部、あるいは露
光部のみを高選択的にシリル化するといった方法を提供
するものである。According to the present invention, a resist is applied on a semiconductor silicon substrate and is irradiated with ultraviolet rays to form a pattern. The resist used at this time is a positive type resist, which can be alkali-developed by being irradiated with ultraviolet rays and converted into a substance having a hydrophilic hydroxyl group at the terminal of the molecule. When it is immersed in a micelle solution, which is a molecular assembly of hydrophobic surfactants, and then spin-dried, the silicon-containing micelles are adsorbed only on the hydrophobic, unexposed resist portion. In addition, when immersed in a micelle solution that is hydrophilic and treated by spin drying in the same manner, the silicon-containing micelles are adsorbed with hydrogen bonds only in the exposed areas that are hydrophilic, which cannot be obtained by the conventional method. The present invention also provides a method of highly selectively silylating unexposed areas or only exposed areas.
【0024】ここで、界面活性剤とは2つの相の界面へ
集まって界面の性質を変える物質のことで、図3(a)
に示したように疎水部31と親水部32とからなり、乳
化剤、洗剤に使用されている。この界面活性剤をある濃
度以上にすると急速に会合して分子集合体(ミセルとい
う)を形成する。この時、親水部32をミセル表面に向
け、疎水部31をミセル内部に向けて配列するものを正
ミセル(図3(b))と言い、親水性の溶媒中で形成さ
れる。またその逆のものを逆ミセル(図3(c))と言
い、疎水性の溶媒中で形成される。この原理を応用し、
露光により親水基に変換された部分33に親水性のミセ
ル21を吸着させると図3(d)に示したようになり、
また未露光部35に疎水性のミセル16を吸着させると
図3(e)に示したようになる。Here, the surfactant is a substance that gathers at the interface between two phases and changes the properties of the interface.
As shown in (1), it is composed of a hydrophobic portion 31 and a hydrophilic portion 32, and is used as an emulsifier and a detergent. When the concentration of this surfactant exceeds a certain level, it rapidly associates with each other to form a molecular assembly (called a micelle). At this time, the arrangement in which the hydrophilic portions 32 are oriented toward the micelle surface and the hydrophobic portions 31 are oriented toward the inside of the micelles is called a positive micelle (FIG. 3B) and is formed in a hydrophilic solvent. The reverse is called reverse micelle (FIG. 3 (c)), which is formed in a hydrophobic solvent. Applying this principle,
When the hydrophilic micelle 21 is adsorbed to the portion 33 that has been converted into a hydrophilic group by exposure, it becomes as shown in FIG. 3 (d),
Further, when the hydrophobic micelles 16 are adsorbed to the unexposed portion 35, it becomes as shown in FIG.
【0025】(実施例1)以下本発明の一実施例につい
て図面を参照しながら説明する。(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0026】図1は第一の実施例のレジストのシリル化
による微細パターン形成方法を示す。FIG. 1 shows a method of forming a fine pattern by silylating the resist of the first embodiment.
【0027】まず、半導体シリコン基板11上に形成さ
れた被加工膜13上に化学増幅系ポジ型レジスト12を
塗布する(図1(a))。このレジスト12に用いられ
るメインポリマーとしての高分子有機化合物や、紫外線
照射により酸を発生することができる酸発生剤は(化
3)に示すような構造のものである。First, a chemically amplified positive type resist 12 is applied on a film 13 to be processed formed on a semiconductor silicon substrate 11 (FIG. 1A). The high molecular weight organic compound used as the main polymer used in the resist 12 and the acid generator capable of generating an acid upon irradiation with ultraviolet rays have a structure shown in (Chemical Formula 3).
【0028】[0028]
【化3】 [Chemical 3]
【0029】その後、塗布したレジストに紫外線14を
照射し、メインポリマーの極性を変化させ末端を親水性
である水酸基に変換し(化3)、潜像15を形成する
(図1(b))。Then, the applied resist is irradiated with ultraviolet rays 14 to change the polarity of the main polymer to convert the terminal to a hydrophilic hydroxyl group (chemical formula 3) and form a latent image 15 (FIG. 1 (b)). .
【0030】次に、(化4)に示すような構造のシリコ
ン系界面活性剤をn−ヘプタンに5mol/cm2 ×1
010以上の濃度で溶解し、疎水性のミセルを形成した溶
液に、露光したレジストを2分間浸積した(図1
(c))。この時、疎水性のミセル16は同じく疎水性
のレジストの未露光部17に吸着する。Next, a silicon-based surfactant having a structure as shown in Chemical formula 4 was added to n-heptane at 5 mol / cm 2 × 1.
The exposed resist was immersed for 2 minutes in a solution that was dissolved at a concentration of 0 10 or more to form hydrophobic micelles (see FIG. 1).
(C)). At this time, the hydrophobic micelle 16 is adsorbed to the unexposed portion 17 of the hydrophobic resist.
【0031】[0031]
【化4】 [Chemical 4]
【0032】その後、溶媒であるn−ヘプタンを乾燥す
るため、3000rpmでスピン乾燥を30秒行った。Then, in order to dry the solvent n-heptane, spin drying was performed at 3000 rpm for 30 seconds.
【0033】そして、疎水性ミセル16をマスクとして
シリル化されていない部分のレジストを、O2 ガスを用
いてドライ現像し、レジストパターン18を形成する
(図1(d))。その後、このレジストパターン18を
マスクとし、CF4ガスを用いて被加工膜のエッチング
を行うことにより容易なプロセスで、パターン寸法に変
化がなく、垂直で正確な微細パターン19を得ることが
できた(図1(e))。Then, the resist in the unsilylated portion is dry-developed using O 2 gas using the hydrophobic micelle 16 as a mask to form a resist pattern 18 (FIG. 1 (d)). After that, by using the resist pattern 18 as a mask and etching the film to be processed using CF 4 gas, a vertical and accurate fine pattern 19 with no change in the pattern dimension could be obtained by an easy process. (FIG. 1 (e)).
【0034】なお、この時、レジストにはi線用レジス
トを使用してもよく、紫外線以外の電子ビーム等で露光
してもよい。At this time, an i-ray resist may be used as the resist, or the resist may be exposed by an electron beam other than ultraviolet rays.
【0035】(実施例2)図2は第二の実施例のレジス
トのシリル化による微細パターン形成方法を示す。(Embodiment 2) FIG. 2 shows a fine pattern forming method by silylation of a resist of the second embodiment.
【0036】まず、半導体シリコン基板11上に形成さ
れた被加工膜上13に化学増幅系ポジ型レジスト12を
塗布する(図2(a))。このレジストに用いられるメ
インポリマーとしての高分子有機化合物や、紫外線照射
により酸を発生することができる酸発生剤は(化3)に
示すような構造のものである。First, a chemically amplified positive type resist 12 is applied on the film to be processed 13 formed on the semiconductor silicon substrate 11 (FIG. 2A). A high molecular weight organic compound as a main polymer used in this resist and an acid generator capable of generating an acid upon irradiation with ultraviolet rays have a structure shown in (Chemical Formula 3).
【0037】その後、塗布したレジストに紫外線14を
照射し、メインポリマーの極性を変化させ、末端を親水
性である水酸基に変換し(化3)、潜像15を形成する
(図2(b))。After that, the applied resist is irradiated with ultraviolet rays 14 to change the polarity of the main polymer, and the terminal is converted into a hydrophilic hydroxyl group (chemical formula 3) to form a latent image 15 (FIG. 2 (b)). ).
【0038】次に、露光したレジストを(化4)に示す
ような構造のシリコン系界面活性剤を水に5mol/c
m2 ×1010以上の濃度で溶解し、親水性のミセルを形
成した溶液に2分間浸積させた(図2(c))。この
時、親水性のミセル21は同じく親水性のレジストの露
光部22に吸着する。その後、溶媒である水を乾燥する
ため、3000rpmでスピン乾燥を30秒行った。Then, the exposed resist is added with a silicon-based surfactant having a structure as shown in (Chemical Formula 4) in water at 5 mol / c.
It was dissolved at a concentration of m 2 × 10 10 or more and immersed in a solution in which hydrophilic micelles were formed for 2 minutes (FIG. 2 (c)). At this time, the hydrophilic micelle 21 is adsorbed to the exposed portion 22 of the hydrophilic resist. After that, in order to dry water as a solvent, spin drying was performed at 3000 rpm for 30 seconds.
【0039】そして、疎水性ミセル21をマスクとして
シリル化されていない部分のレジストを、O2 ガスを用
いてドライ現像し、レジストパターン23を形成する
(図2(d))。その後、このレジストパターン23を
マスクとし、CF4ガスを用いてエッチングを行うこと
により容易なプロセスで、パターン寸法に変化がなく、
垂直で正確な微細パターン24を得ることができた(図
2(e))。Then, the resist in the unsilylated portion is dry-developed using O 2 gas using the hydrophobic micelle 21 as a mask to form a resist pattern 23 (FIG. 2 (d)). After that, the resist pattern 23 is used as a mask and etching is performed by using CF 4 gas, so that the pattern dimensions are not changed by an easy process.
A vertical and accurate fine pattern 24 could be obtained (FIG. 2E).
【0040】なお、この時、レジストにはi線用レジス
トを使用してもよく、紫外線以外の電子ビーム等で露光
してもよい。At this time, an i-ray resist may be used as the resist, or the resist may be exposed to an electron beam other than ultraviolet rays.
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、ミセル
の性質を利用してレジストのシリル化を行なうため、露
光部と未露光部のシリル化の選択性が極めて高くなり、
耐ドライエッチング性もそれに伴い高くなる。従って、
エッチング時のパターン転写時における寸法シフトもな
く、高感度に垂直で正確な微細レジストパターンを容易
に形成することができる。また、溶液中でシリル化でき
ることから、プロセスも簡素化され、有機溶媒現像によ
るウエットエッチング法をとらないことから、レジスト
パターンの膨潤も見られず、また、有機溶媒を使用する
ことで引き起こされる環境上、人体上の問題もなくな
る。As described above, according to the present invention, since the silylation of the resist is carried out by utilizing the property of the micelle, the selectivity of the silylation between the exposed portion and the unexposed portion becomes extremely high.
The dry etching resistance also increases accordingly. Therefore,
It is possible to easily form a highly accurate vertical and accurate fine resist pattern without dimensional shift during pattern transfer during etching. In addition, since it can be silylated in a solution, the process is simplified, and since the wet etching method by organic solvent development is not used, swelling of the resist pattern is not seen, and the environment caused by using an organic solvent is not observed. Also, the problems on the human body are eliminated.
【0042】従って、本発明を用いることによって、容
易に欠陥の少ない、正確で垂直な高解像度のレジストパ
ターンを形成することができ、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。Therefore, by using the present invention, it is possible to easily form an accurate and vertical high-resolution resist pattern with few defects, which can greatly contribute to the manufacture of an ultrahigh-density integrated circuit.
【図1】本発明の第1の実施例における微細パターンの
形成方法の工程図FIG. 1 is a process diagram of a method for forming a fine pattern according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例における微細パターンの
形成方法の工程図FIG. 2 is a process diagram of a method for forming a fine pattern according to a second embodiment of the present invention.
【図3】(a)は界面活性剤の模式図 (b)は正ミセルの模式図 (c)は逆ミセルの模式図 (d)は露光部をシリル化する際の親水性ミセルの吸着
の模式図 (e)は露光部をシリル化する際の疎水性ミセルの吸着
の模式図3A is a schematic diagram of a surfactant, FIG. 3B is a schematic diagram of a positive micelle, FIG. 3C is a schematic diagram of a reverse micelle, and FIG. 3D is a schematic diagram of a hydrophilic micelle during silylation of an exposed part. Schematic diagram (e) is a schematic diagram of adsorption of hydrophobic micelles during silylation of exposed areas.
【図4】従来の気相シリル化法における微細パターンの
形成方法を示す工程図FIG. 4 is a process diagram showing a method for forming a fine pattern in a conventional vapor phase silylation method.
【図5】従来の液相シリル化法における微細パターンの
形成方法を示す工程図FIG. 5 is a process diagram showing a method for forming a fine pattern in a conventional liquid phase silylation method.
11 半導体シリコン基板 12 化学増幅系ポジ型レジスト 13 被加工膜 14 紫外線 16 疎水性ミセル 21 親水性ミセル 31 疎水部 32 親水部 11 Semiconductor Silicon Substrate 12 Chemically Amplified Positive Resist 13 Processed Film 14 Ultraviolet 16 Hydrophobic Micelle 21 Hydrophilic Micelle 31 Hydrophobic Part 32 Hydrophilic Part
Claims (5)
面活性剤であり、濃度を増加することで前記界面活性剤
が急速に会合して分子集合体であるミセルを形成しやす
いことを特徴とする微細パターン形成材料。1. A silicon-based surfactant comprising a hydrophobic group and a hydrophilic group, wherein increasing the concentration facilitates rapid association of the surfactant to form micelles, which are molecular aggregates. Characteristic fine pattern forming material.
ミセルを形成した際に球状のミセルとなり、疎水性の溶
媒中で外側に向いた球状ミセルの疎水部がレジストの疎
水部に吸着する請求項1記載の微細パターン形成材料。2. The silicon-based surfactant is ionic,
The fine pattern forming material according to claim 1, wherein when the micelles are formed, the micelles become spherical micelles, and the hydrophobic portion of the spherical micelle facing outward in the hydrophobic solvent is adsorbed by the hydrophobic portion of the resist.
ミセルを形成した際に球状のミセルとなり、親水性の溶
媒中で外側に向いた球状ミセルの親水部がレジストの親
水部に吸着する請求項1記載の微細パターン形成材料。3. The silicon-based surfactant is ionic,
The fine pattern forming material according to claim 1, wherein when forming micelles, the micelles become spherical micelles, and the hydrophilic portion of the spherical micelle facing outward in a hydrophilic solvent is adsorbed to the hydrophilic portion of the resist.
子膜を塗布し、レジスト膜を形成する工程と、前記レジ
ストに露光を行い潜像を形成する工程と、前記潜像を形
成したレジスト膜を、ミセルを形成した疎水基と親水基
とから成るシリコン系の界面活性剤の溶液に浸積させ、
露光部のレジスト上部に前記シリコン系の親水性球状ミ
セルを吸着させる工程と、シリコン系親水性球状ミセル
の吸着していない部分をドライ現像し、レジストパター
ンを形成する工程と、そのレジストパターンをマスクと
して被加工膜をエッチングする工程とを備えたことを特
徴とする微細パターン形成方法。4. A step of applying a photosensitive polymer film on a film to be processed on a semiconductor substrate to form a resist film, a step of exposing the resist to form a latent image, and a step of forming the latent image. The formed resist film is immersed in a solution of a silicon-based surfactant composed of micelle-forming hydrophobic groups and hydrophilic groups,
The step of adsorbing the silicon-based hydrophilic spherical micelle on the resist upper part of the exposed portion, the step of dry-developing the non-adsorbed part of the silicon-based hydrophilic spherical micelle to form a resist pattern, and the resist pattern is masked And a step of etching the film to be processed as a fine pattern forming method.
子膜を塗布し、レジスト膜を形成する工程と、前記レジ
ストに露光を行い潜像を形成する工程と、前記潜像を形
成したレジスト膜を、ミセルを形成した疎水基と親水基
とから成るシリコン系の界面活性剤の溶液に浸積させ、
未露光部のレジスト上部にシリコン系の疎水性球状ミセ
ルを吸着させる工程と、前記シリコン系疎水性球状ミセ
ルの吸着していない部分をドライ現像し、レジストパタ
ーンを形成する工程と、そのレジストパターンをマスク
として被加工膜をエッチングする工程を備えたことを特
徴とする微細パターン形成方法。5. A step of applying a photosensitive polymer film on a film to be processed on a semiconductor substrate to form a resist film, a step of exposing the resist to form a latent image, and a step of forming the latent image. The formed resist film is immersed in a solution of a silicon-based surfactant composed of micelle-forming hydrophobic groups and hydrophilic groups,
The step of adsorbing the silicon-based hydrophobic spherical micelles on the unexposed portion of the resist, the step of dry developing the non-adsorbed portion of the silicon-based hydrophobic spherical micelles to form a resist pattern, and the resist pattern A fine pattern forming method comprising a step of etching a film to be processed as a mask.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163407A JPH0722304A (en) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Fine pattern forming material and pattern forming method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5163407A JPH0722304A (en) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Fine pattern forming material and pattern forming method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722304A true JPH0722304A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15773312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5163407A Pending JPH0722304A (en) | 1993-07-01 | 1993-07-01 | Fine pattern forming material and pattern forming method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722304A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100618723B1 (en) * | 1999-08-19 | 2006-08-31 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Resist pattern forming method |
| CN108459469A (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-28 | 信越化学工业株式会社 | Pattern forming method |
-
1993
- 1993-07-01 JP JP5163407A patent/JPH0722304A/en active Pending
Cited By (7)
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| EP3367164A1 (en) | 2017-02-22 | 2018-08-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Pattern forming process |
| KR20180097144A (en) | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Pattern forming process |
| JP2018136536A (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | 信越化学工業株式会社 | Pattern formation method |
| US11256174B2 (en) | 2017-02-22 | 2022-02-22 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Pattern forming process |
| CN108459469B (en) * | 2017-02-22 | 2022-11-11 | 信越化学工业株式会社 | Pattern forming method |
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