JPH08320568A - Formation of pattern and formation of photosensitive film - Google Patents

Formation of pattern and formation of photosensitive film

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JPH08320568A
JPH08320568A JP7127769A JP12776995A JPH08320568A JP H08320568 A JPH08320568 A JP H08320568A JP 7127769 A JP7127769 A JP 7127769A JP 12776995 A JP12776995 A JP 12776995A JP H08320568 A JPH08320568 A JP H08320568A
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JP
Japan
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resist
forming method
pattern forming
pattern
film
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JP7127769A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Morisawa
拓 森澤
Hiroshi Fukuda
宏 福田
Hiroshi Shiraishi
洋 白石
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece

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Abstract

PURPOSE: To obtain high resolution performance, high dry etching resistance and excellent dimensional controllability and to make it possible to execute pattern formation with high throughput at a low cost by irradiating a silicon- contg. resist film on a substrate with light to photooxidize this film and developing the film, thereby forming resist patterns. CONSTITUTION: A photosensitive material which contains >=80wt.% compd. of polymers or oligomers having Si-O bonds and Si-arom. functional base bonds or a mixture composed thereof and is formed on a substrate 1 having a work on its front surface is selectively irradiated with the light 3 of a wavelength of <=250nm in the atm. or oxygen atmosphere, by which the exposed parts are photooxidized. This material is then developed to selectively remove the exposed parts or other parts, by which the resist patterns 8 are formed. The work is etched by using such resist patterns 8. In such a case, the resist patterns 8 of >=1:1 in the ratio of the O atoms to Si atoms are preferably used.

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、光学的リソグラフィー
装置でのパターン形成方法および感光膜形成方法に関す
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method and a photosensitive film forming method in an optical lithography apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体製造において、高集積化に
従いますます微細化したパターンが要求されてきてい
る。工業的には、薄膜形成技術と光リソグラフィーによ
って微細加工を行っている。
2. Description of the Related Art At present, in semiconductor manufacturing, finer and finer patterns are required in accordance with higher integration. Industrially, fine processing is performed by thin film forming technology and photolithography.

【0003】従来は、高圧水銀灯のi線,g線が光源と
して用いられて来ているが、最小加工寸法の向上を目指
して、露光光源の短波長化が進んできている。短波長光
源の候補としては、エキシマレーザーが最有力でありK
rFエキシマレーザー(λ=245nm)の実用化が検
討されている。更なる短波長光源としては、ArFエキ
シマレーザー(λ=193nm)が候補と考えられてい
る。
Hitherto, i-line and g-line of a high pressure mercury lamp have been used as a light source, but the wavelength of an exposure light source has been shortened in order to improve the minimum processing size. Excimer laser is the most promising candidate for short wavelength light source.
Practical application of the rF excimer laser (λ = 245 nm) is under study. An ArF excimer laser (λ = 193 nm) is considered as a candidate for a further short wavelength light source.

【0004】これらの露光に用いられるレジストとして
は一般に、フェノール樹脂と感光剤を主成分とする有機
系レジストを被加工基板上に回転塗布し、高圧水銀灯で
露光する、単層有機レジストによるパターン形成方法が
一般的である。又、感度の向上と、短波長領域での吸収
の低減するため、酸触媒反応を用いる化学増幅系レジス
トが提案されている。
As a resist used for these exposures, generally, an organic resist containing a phenol resin and a photosensitizer as main components is spin-coated on a substrate to be processed and exposed by a high pressure mercury lamp to form a pattern by a single-layer organic resist. The method is common. Further, in order to improve sensitivity and reduce absorption in a short wavelength region, a chemically amplified resist using an acid catalyzed reaction has been proposed.

【0005】また、高集積化に伴うデバイスの立体化に
よって生じる下地段差の増大,高解像度化に伴う焦点深
度の減少,基板反射による寸法変動等により生ずる問題
を改善する方法として、いわゆる多層レジストによるパ
ターン形成方法が提案されている。上記多層レジスト法
を簡便にした方法として、シリコン含有レジストを用い
る2層レジスト法が提案されている。上記シリコン含有
レジストとしては、例えばシロキサンに酸発生剤、また
は塩基発生剤を加えた化学増幅系レジスト,感光剤を含
むポリシラン膜,プラズマCVDによって形成したポリ
サイリーン膜等が知られている。
As a method for improving problems caused by an increase in the level difference of the underlayer caused by the three-dimensionalization of the device due to the high integration, a decrease in the depth of focus with the increase in resolution, and a dimensional variation due to substrate reflection, a so-called multilayer resist is used. A pattern forming method has been proposed. A two-layer resist method using a silicon-containing resist has been proposed as a simplified method of the above-mentioned multilayer resist method. As the silicon-containing resist, for example, a chemically amplified resist in which an acid generator or a base generator is added to siloxane, a polysilane film containing a photosensitizer, a polysilane film formed by plasma CVD, and the like are known.

【0006】また、ゲートや配線,容量等のパターンを
形成する際、有機レジストマスクではドライエッチ耐性
が不足する場合には、まずSiO2 膜を形成し、その上
で前記単層有機膜によってパターン形成を行い、SiO
2 膜にパターンを転写した後、これをマスクにして下地
金属の加工を行う方法(ハードマスク法)が知られてい
る。
Further, in forming a pattern of gates, wirings, capacitors, etc., when dry etching resistance is insufficient with an organic resist mask, first a SiO 2 film is formed, and then the single layer organic film is used for patterning. Forming, SiO
A method (a hard mask method) is known in which a pattern is transferred to two films and then the underlying metal is processed using this as a mask.

【0007】これらの様々な従来レジストによるパター
ン形成方法については、例えば「レジスト材料・プロセ
ス技術」技術情報協会刊の第1章1〜5節等に論じられ
ている。
These various conventional pattern forming methods using resists are discussed in, for example, "Resist Material / Process Technology" published by Technical Information Association, Chapter 1, Sections 1 to 5.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前記単層有機レジスト
によるパターン形成方法では、下地の異方性ドライエッ
チングに必要なレジスト膜厚を確保するために、微細化
に伴いレジスト形状が高アスペクト比化している。この
ため、現像時のレジストのパターン倒れ、エッチング時
におけるマイクロローディング効果等の問題が生じてい
る。さらに、露光中レジスト膜内での多重干渉により、
レジスト膜厚の変動によってパターンの寸法変動がおこ
る。また、前記フェノール樹脂系のレジストは高いドラ
イエッチ耐性を持つが、波長が、250nm以下になる
とベンゼン環の吸収が強いため、パターン形成が困難に
なる。一方、190nmまで透明なアクリル樹脂系レジ
ストは、ドライエッチング耐性に欠ける。
In the pattern formation method using the single-layer organic resist described above, in order to secure the resist film thickness necessary for anisotropic dry etching of the underlayer, the resist shape has a high aspect ratio with miniaturization. ing. Therefore, problems such as resist pattern collapse during development and microloading effect during etching occur. Furthermore, due to multiple interference in the resist film during exposure,
The dimensional variation of the pattern occurs due to the variation of the resist film thickness. Further, although the phenol resin-based resist has a high resistance to dry etching, if the wavelength is 250 nm or less, the absorption of the benzene ring is strong and pattern formation becomes difficult. On the other hand, an acrylic resin resist transparent to 190 nm lacks in dry etching resistance.

【0009】前記化学増幅系レジストでは、空気中アミ
ン等の微量のコンタミネーションにより露光後表面難溶
化層が生じる、レジスト感度が空気中放置時間に依存す
る等の問題がある。また、露光後の熱処理(PEB)に
より触媒反応をさせているため、感度や寸法がPEBの
条件の変動により大きくばらついてしまう。また、露光
部に発生した酸触媒がレジスト中を拡散してしまうた
め、パターンの形状制御性及び寸法制御性に問題があ
る。
The chemically amplified resist has problems that a surface insolubilized layer is formed after exposure due to a slight amount of contamination such as amine in the air, and the resist sensitivity depends on the standing time in the air. Further, since the catalytic reaction is caused by the heat treatment (PEB) after the exposure, the sensitivity and the size largely vary due to the fluctuation of the PEB condition. Further, since the acid catalyst generated in the exposed portion diffuses in the resist, there is a problem in pattern shape controllability and size controllability.

【0010】前記多層レジストによるパターン形成方法
では、工程の複雑化によるコスト増大とスループットの
低下,歩留まりの低下等の問題がある。また、近年、配
線工程等は平坦化プロセスの導入が検討されており、そ
の場合、反射の問題を除いては、多層の利点が全くない
ことになる。又、前記ポリシラン,ポリサイリーン等は
一般に合成が困難で、又膜形成にプラズマCVDを用い
る場合、従来のスピンコートに比べてやはりコストの増
大とスループットの低下が避けられない。さらに、前記
SiO2 ハードマスク法による金属のパターン形成は、
多層レジスト法と同様に工程が複雑でありスループット
にも問題がある。
The pattern forming method using the multi-layer resist has problems such as an increase in cost, a decrease in throughput and a decrease in yield due to the complicated process. Further, in recent years, introduction of a flattening process has been considered for the wiring process and the like, and in that case, there is no advantage of the multilayer except for the problem of reflection. Further, the polysilane, polysilene and the like are generally difficult to synthesize, and when plasma CVD is used for film formation, an increase in cost and a decrease in throughput are unavoidable as compared with the conventional spin coating. Further, the metal pattern formation by the SiO 2 hard mask method is
Similar to the multi-layer resist method, the process is complicated and there is a problem in throughput.

【0011】本発明の目的は、高い解像性能と、極めて
大きなドライエッチ耐性を有し、従って前述の単層有機
レジスト法における様々な問題点を解決できる新規なパ
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 novel pattern forming method which has high resolution performance and extremely high dry etch resistance and therefore can solve various problems in the above-mentioned single layer organic resist method. is there.

【0012】また、本発明の別の目的は、前記化学増幅
系レジストの問題点を解決し、プロセス裕度が大きく、
寸法制御性に優れたパターン形成方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to solve the problems of the chemically amplified resist, and to provide a large process latitude.
It is to provide a pattern forming method having excellent dimensional controllability.

【0013】さらに、本発明の第3の目的は前記多層レ
ジストによるパターン形成方法及び、ハードマスクによ
るパターン形成方法の問題点を解決し、工程数の少ない
低コストでスループットの高いパターン形成方法を提供
することにある。
Further, a third object of the present invention is to solve the problems of the pattern forming method using the multilayer resist and the pattern forming method using the hard mask, and to provide a pattern forming method having a small number of steps and a low cost and a high throughput. To do.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的は、被加工材を
表面に有する基板上に形成したSi−O結合およびSi
−芳香族官能基結合を持つポリマー又はオリゴマーの化
合物やその混合物を、80重量パーセント以上含む感光
性材料を、大気中もしくは酸素雰囲気中で、選択的に波
長250nm以下の光を照射して露光部を光酸化し、こ
れを現像して上記露光部もしくは、それ以外の部分を選
択的に除去してレジストパターンを形成することにより
達成される。
The above-mentioned object is to achieve Si-O bond and Si formed on a substrate having a material to be processed on its surface.
-A light-sensitive material containing 80% by weight or more of a polymer or oligomer compound having an aromatic functional group bond or a mixture thereof is selectively exposed to light having a wavelength of 250 nm or less in the air or an oxygen atmosphere to expose the exposed portion. Is photo-oxidized and developed to form a resist pattern by selectively removing the exposed portion or other portions.

【0015】上記レジストパターンを用いて上記被加工
材をエッチングすることができる。その場合Si原子数
に対するO原子数の比が1:1以上のレジストパターン
を用いることが望ましい。
The material to be processed can be etched using the resist pattern. In that case, it is desirable to use a resist pattern in which the ratio of the number of O atoms to the number of Si atoms is 1: 1 or more.

【0016】上記レジストとしては、例えば化学式1な
いし3の一般式で表わされる化合物等を用いることがで
きる。露光波長に光吸収のピークを持つ官能基を、露光
波長のエネルギーより小さい活性化エネルギーを持つ化
学結合で側鎖に導入することにより高い感度が得られ
る。また、光照射によってラジカルを発生する化合物を
加えてもよい。また、Si原子数に対するO原子数の比
が1:1以上である材料を使うことが望ましい。
As the resist, for example, compounds represented by the general formulas 1 to 3 can be used. High sensitivity can be obtained by introducing a functional group having a light absorption peak at the exposure wavelength into a side chain by a chemical bond having an activation energy smaller than the energy at the exposure wavelength. Moreover, you may add the compound which generate | occur | produces a radical by light irradiation. Further, it is desirable to use a material having a ratio of the number of O atoms to the number of Si atoms of 1: 1 or more.

【0017】[0017]

【化4】 [Chemical 4]

【0018】[0018]

【化5】 Embedded image

【0019】[0019]

【化6】 [Chemical 6]

【0020】上記露光光としては、波長250nm以下
の光、例えば、ArFエキシマレーザー又は、F2 エキ
シマレーザーを用いることができる。酸素分圧を1Torr
〜760Torrの雰囲気で行うことにより、光酸化を効率
的に行うことができる。
As the exposure light, light having a wavelength of 250 nm or less, for example, ArF excimer laser or F 2 excimer laser can be used. Oxygen partial pressure is 1 Torr
Photooxidation can be efficiently performed by performing it in an atmosphere of ˜760 Torr.

【0021】上記現像は、極性有機溶媒等のウェット現
像で行う。また、プラズマを用いたドライ現像を行って
もよい。
The above-mentioned development is carried out by wet development using a polar organic solvent or the like. Alternatively, dry development using plasma may be performed.

【0022】上記パターン露光後、加熱することにより
露光部の酸化を促進することができる。また、上記現像
の後レジストパターンを、酸素リアクティブイオンエッ
チング等を用いて、酸素プラズマ雰囲気中にさらすこと
により、レジストパターン中に残存する有機物を除去す
ることができる。300nm以下の短波長光源で照射し
ても同様の効果が得られる。
After the above pattern exposure, heating at the exposed portion can accelerate the oxidation of the exposed portion. Further, by exposing the resist pattern after the development to an oxygen plasma atmosphere by using oxygen reactive ion etching or the like, organic substances remaining in the resist pattern can be removed. Similar effects can be obtained by irradiating with a short wavelength light source of 300 nm or less.

【0023】上記エッチングは、一般的にドライエッチ
ング又は、光アシストエッチング等により行われるが、
ウエットエッチングを用いてもかまわない。なお、上記
レジスト膜は、所望のパターンの最小寸法に対してアス
ペクト比が3以下となるように形成することが好まし
い。
The above etching is generally performed by dry etching, photo-assisted etching, or the like.
Wet etching may be used. The resist film is preferably formed to have an aspect ratio of 3 or less with respect to the minimum dimension of a desired pattern.

【0024】上記被加工材は、有機物又は、金属等であ
り、平坦化加工されていることが望ましい。特に、本発
明はMOS半導体において、ゲート又は、配線又は、キ
ャパシタ等の加工に適している。
The material to be processed is an organic material, a metal or the like, and it is desirable that the material is flattened. In particular, the present invention is suitable for processing gates, wirings, capacitors, etc. in MOS semiconductors.

【0025】[0025]

【作用】本発明の作用を図1と式を用いて説明する。例
えば、ポリフェニルシルセスキオサン(以下[W−S
i]と表わす)を、被加工材を表面に有する基板上1に
回転塗布してレジスト膜2を形成する(図1(a))。
エキシマレーザー光3等で大気中もしくは酸素雰囲気中
でパターン露光を行うと、光エネルギーは上記ポリフェ
ニルシルセスキオキサン分子4中のベンゼン環5に吸収
されSi−フェニル基の結合が切断され反応性に富むラ
ジカル6(以下[W−Si]・と表わす)が生成する
(図1(b))。
The operation of the present invention will be described with reference to FIG. For example, polyphenylsilsesquiosane (hereinafter [WS
i]) is spin-coated on a substrate 1 having a material to be processed on its surface to form a resist film 2 (FIG. 1A).
When pattern exposure is performed with an excimer laser beam 3 or the like in the air or an oxygen atmosphere, the light energy is absorbed by the benzene ring 5 in the polyphenylsilsesquioxane molecule 4 and the bond of the Si-phenyl group is cleaved, resulting in reactivity. Abundant radicals 6 (hereinafter referred to as [W-Si].) Are generated (FIG. 1 (b)).

【0026】 [W−Si]+光エネルギー>[W−Si]・ 酸素分子又は、短波長光照射により生成した酸素ラジカ
ルやオゾン(以下O・と表わす)7等が上記レジスト中
に存在するため、上記ラジカルと酸素ラジカル等が反応
する。最終的に近接するポリフェニルシルセスキオキサ
ン分子が酸素原子を介して結ばれ露光部がSiO2 化す
る(図1(c))。
[W-Si] + light energy> [W-Si]. Oxygen molecules or oxygen radicals or ozone (hereinafter referred to as O.) 7 generated by irradiation with short wavelength light are present in the resist. The above radicals react with oxygen radicals. Finally, the adjacent polyphenylsilsesquioxane molecules are bonded via oxygen atoms, and the exposed portion is converted to SiO 2 (FIG. 1 (c)).

【0027】2[W−Si]・ + O・>[W−Si]
−O−[W−Si] 以上が光酸化反応のモデルである。
2 [W-Si]. + O.> [W-Si]
-O- [W-Si] The above is the model of the photooxidation reaction.

【0028】上記レジストに対するフーリエ赤外吸収ス
ペクトルの露光前,露光後の実験結果を図2に示す。露
光によりフェニル基−Siの吸収が減少する一方、Si
−Oの吸収が大きくなっており、上記の化学反応が起こ
っていることがわかる。
FIG. 2 shows the experimental results of the Fourier infrared absorption spectrum of the above resist before and after exposure. Exposure reduces the absorption of the phenyl group -Si, while Si
It can be seen that the absorption of —O is large and the above chemical reaction is occurring.

【0029】露光によりSiO2 化されたパターン部
は、Si−O結合の数が3パーセント増加して3次元ネ
ットワーク化が進むと有機溶媒やアルカリ溶媒等に不溶
になる。従って、これらの溶媒を用いて現像することに
より、ネガ型のレジストパターン8を得ることができる
(図1(d))。
The pattern portion converted into SiO 2 by exposure becomes insoluble in an organic solvent or an alkaline solvent when the number of Si—O bonds increases by 3% and three-dimensional network formation proceeds. Therefore, the negative resist pattern 8 can be obtained by developing using these solvents (FIG. 1D).

【0030】また、露光により生じたSiO2 はフッ酸
水溶液に可溶,有機物を含んだ未露光部は不溶であるの
で、フッ酸水溶液で現像するとポジ型のレジストパター
ンを得ることができる。
Further, since SiO 2 generated by exposure is soluble in the hydrofluoric acid aqueous solution and the unexposed portion containing the organic matter is insoluble, a positive resist pattern can be obtained by developing with the hydrofluoric acid aqueous solution.

【0031】上記の如く形成したSiO2 膜をマスクと
して下地をドライエッチングすると、Si−O結合の結
合エネルギーは非常に大きいため、有機物によって構成
された従来のレジストをマスクとする場合より、1桁以
上高い選択比が得られる。このため、本パターン形成方
法はドライエッチ反応性の低い金属膜の加工にも適して
いる。
When the underlying layer is dry-etched using the SiO 2 film formed as described above as a mask, the bond energy of Si--O bond is very large. Therefore, it is an order of magnitude larger than that when a conventional resist made of an organic material is used as a mask. As a result, a high selection ratio can be obtained. Therefore, this pattern forming method is also suitable for processing a metal film having low dry etching reactivity.

【0032】以上の説明では、シルセスキオキサンポリ
マー又は、オリゴマーの側鎖にベンゼン環が導入された
場合について述べたが、他にも色々な場合が考えられ
る。主にシロキサン構造を有するポリマー又は、オリゴ
マーの官能基にベンゼン環誘導体を、又は主鎖にベンゼ
ン環誘導体を適当な割合で導入するか、もしくは、ベン
ゼン環誘導体を含むポリマーと含まないポリマー、例え
ば側鎖にメチル基を有するシロキサン等を適当な割合で
混合したレジストを用いることもできる。また、露光波
長において吸収を持つラジカル発生剤X(以下[X′−
Z]とあらわす)を、上記レジストに添加したシリコン
含有レジストを用いることもできる。
In the above description, the case where a benzene ring is introduced into the side chain of the silsesquioxane polymer or oligomer has been described, but various other cases are possible. A polymer mainly having a siloxane structure, or a benzene ring derivative is introduced into the functional group of the oligomer, or a benzene ring derivative is introduced into the main chain at an appropriate ratio, or a polymer containing the benzene ring derivative and a polymer not containing the benzene ring derivative, for example, side chains. It is also possible to use a resist in which siloxane having a methyl group in the chain is mixed at an appropriate ratio. Further, a radical generator X (hereinafter [X'-
Z]) is added to the above resist.

【0033】上記ラジカル発生剤Xの入った上記レジス
トの作用について、メチルシルセスキオキサンポリマー
9を例にとり、図3と式を用いて説明する。
The action of the resist containing the radical generator X will be described using the methylsilsesquioxane polymer 9 as an example with reference to FIG. 3 and the formula.

【0034】上記ラジカル発生剤X10に入りレジスト
11を、被加工材を表面に有する基板上12に回転塗布
により膜形成を行う(図3(a))。ArFエキシマレ
ーザー光3等によりパターン露光すると露光部レジスト
膜中の上記ラジカル発生剤に光エネルギーが吸収され、
ラジカル13(以下Z・と表わす。)が発生する(図3
(b))。
A film is formed by spin coating the resist 11 in the radical generator X10 on a substrate 12 having a material to be processed on its surface (FIG. 3A). When pattern exposure is performed using ArF excimer laser light 3 or the like, light energy is absorbed by the radical generator in the exposed portion resist film,
Radicals 13 (hereinafter referred to as Z.) are generated (see FIG. 3).
(B)).

【0035】 [X′−Z]+光エネルギー>[X′]・ + Z・ 付近のメチルシルセスキオキサンポリマー分子(以下
[Y−Si]と表わす。)の側鎖のSi−CH3 結合を
切りラジカル(以下[Y−Si]・と表わす。)を生成
する(図3(c))。
[X′-Z] + light energy> [X ′] · + Z · Si—CH 3 bond in the side chain of the methylsilsesquioxane polymer molecule (hereinafter referred to as “Y-Si”) near To generate a radical (hereinafter referred to as [Y-Si].) (FIG. 3 (c)).

【0036】[Y−Si]+ Z・>[Y−Si]・ 光エネルギーにより生成した酸素分子や酸素ラジカル,
オゾン(O・と表わす)7等が化学反応を起こし、シルセ
スキオキサンポリマー間にSi−O−Si結合ができ、
露光部がSiO2 化する(図3(d))。
[Y-Si] + Z.> [Y-Si]. Oxygen molecules and oxygen radicals generated by light energy,
Ozone (denoted as O.) 7 etc. undergoes a chemical reaction to form Si-O-Si bonds between silsesquioxane polymers,
The exposed portion is converted to SiO 2 (FIG. 3 (d)).

【0037】2[Y−Si]・ + O・>[Y−Si]
−O−[Y−Si] 上記現像法を用いてネガ型14,ポジ型現像を行う(図
4(e))。本発明の趣旨を変えない範囲のシリコン含
有レジストを用いることができる。
2 [Y-Si] · + O ·> [Y-Si]
-O- [Y-Si] Negative mold 14 and positive mold development are performed using the above-mentioned developing method (FIG.4 (e)). A silicon-containing resist can be used within a range that does not change the gist of the present invention.

【0038】被加工材料や加工したい寸法に応じて、ド
ライエッチングに必要なレジスト膜厚が決まる。しか
し、好ましいドライエッチング形状を得るためには、露
光波長に対してレジストの透過率を60%以上とするこ
とが好ましい。上記のレジストは、どのような膜厚に対
しても、透過率を調整することができる。また、容易に
スピンコートが可能であり、溶剤に対する濃度を変える
ことにより所望の膜厚を得ることができる。
The resist film thickness required for dry etching is determined depending on the material to be processed and the size to be processed. However, in order to obtain a preferable dry etching shape, it is preferable that the resist has a transmittance of 60% or more with respect to the exposure wavelength. The transmittance of the above resist can be adjusted to any film thickness. In addition, spin coating can be easily performed, and a desired film thickness can be obtained by changing the concentration with respect to the solvent.

【0039】露光光源としては、ArFおよびKrFエ
キシマレーザー等が考えられるが、特に220nm以下
の波長領域においては、ベンゼン環や、二重結合を持つ
物質の吸収係数が高い。ArFエキシマレーザーの波長
(λ=193nm)は、ベンゼン環の吸収ピークとほぼ
一致する。従って、露光エネルギーはベンゼン環等に選
択的に吸収される。一方、ArFエキシマレーザーのフ
ォトンエネルギーは、約6.1eV である。上記レジス
ト膜中のベンゼン環等に吸収されたエネルギーは、Si
−Oの結合エネルギー8.3eV より小さいので、Si
−O結合を切る確率は小さい。しかし、Si−C結合の
結合エネルギーは、4.5eV ,Si−Hの結合エネル
ギーは3.24eV であるので、これらの結合を切る確
率が大きい。このため露光量を増やすにつれて、レジス
ト膜中の有機分が減少し、最後には完全にSiO2 にな
る。
ArF and KrF excimer lasers and the like can be considered as the exposure light source, but particularly in the wavelength region of 220 nm or less, the absorption coefficient of the benzene ring or a substance having a double bond is high. The wavelength of the ArF excimer laser (λ = 193 nm) almost coincides with the absorption peak of the benzene ring. Therefore, the exposure energy is selectively absorbed by the benzene ring and the like. On the other hand, the photon energy of the ArF excimer laser is about 6.1 eV. The energy absorbed by the benzene ring in the resist film is Si
Since the binding energy of -O is smaller than 8.3 eV, Si
The probability of breaking the -O bond is small. However, since the bond energy of Si-C bond is 4.5 eV and the bond energy of Si-H is 3.24 eV, the probability of breaking these bonds is high. For this reason, as the exposure amount is increased, the organic content in the resist film decreases, and finally becomes SiO 2 .

【0040】さらに、これら短波長の光、例えばArF
エキシマレーザーは、空気中の酸素分子より多量の酸素
ラジカルやオゾンを生成する。短波長光になるほど、酸
素ラジカル等の活性の高い物質を多量に生成するので、
SiO2 化がより効率的に進むものと考えられる。
Furthermore, light of these short wavelengths such as ArF is used.
The excimer laser produces more oxygen radicals and ozone than oxygen molecules in the air. The shorter the wavelength of light, the more active substances such as oxygen radicals are produced, so
It is considered that the conversion to SiO 2 proceeds more efficiently.

【0041】なお、上記露光により、上記レジスト膜中
の有機分が減少すると、体積収縮を起こす可能性があ
る。従ってレジスト内のストレスによるクラック,パタ
ーン歪み,寸法変動等を防止するため、被加工材とレジ
ストの密着性を強化する表面処理を行うことが望まし
い。
Incidentally, when the organic content in the resist film is reduced by the exposure, volume contraction may occur. Therefore, in order to prevent cracks, pattern distortions, dimensional fluctuations, and the like due to stress in the resist, it is desirable to perform surface treatment that enhances the adhesion between the workpiece and the resist.

【0042】SiO2 化されたパターン部に残存する有
機材料は必要に応じて、酸素アッシング又は、O2 リア
クティブイオンエッチング又は、熱処理すること等によ
って取り除くことが可能である。
If necessary, the organic material remaining on the SiO 2 patterned portion can be removed by oxygen ashing, O 2 reactive ion etching, heat treatment, or the like.

【0043】露光後の熱処理により有機材料を取り除く
場合、前記ラジカル発生剤から酸が発生し、これが酸触
媒となって、前記レジスト中に存在するシラノール基と
脱水縮合反応が生じる、化学増幅反応の可能性があるた
め注意が必要である。
When the organic material is removed by the heat treatment after the exposure, an acid is generated from the radical generator, which acts as an acid catalyst to cause a dehydration condensation reaction with the silanol group present in the resist, which is a chemical amplification reaction. There is a possibility that caution is required.

【0044】上記レジストはSi−O結合を持つポリマ
ー又はオリゴマー、またはSi−O結合を持つポリマー
又はオリゴマーの混合物を80重量パーセント以上含む
ため、ドライエッチング耐性が高い。特にSi原子数に
対するO原子数が1:1以上の材料は、ドライエッチン
グ耐性の向上が著しい。
Since the above resist contains 80% by weight or more of a polymer or oligomer having a Si--O bond or a mixture of polymers or oligomers having a Si--O bond, it has high dry etching resistance. In particular, a material in which the number of O atoms with respect to the number of Si atoms is 1: 1 or more, the dry etching resistance is significantly improved.

【0045】[0045]

【実施例】【Example】

(実施例1)シリコン基板上にCVDにより形成した膜
厚0.2μm のポリシリコン膜上に、ポリフェニルメチ
ルシルセスキオキサンのエチルセルソルブ5重量パーセ
ント溶液を、4000rpm,60秒の条件で回転塗布
し、その後80℃で3分熱処理して、膜厚60nm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=0.55)を用いて0.1μmから1
μmの寸法のパターンを露光した。メタノールで30秒
現像した後水洗して、100℃,40秒熱処理した。パ
ターン露光部を、走査型電子顕微鏡で観察した結果、レ
ーザー照射量40mJ/cm2に対して、寸法0.1μm,
厚さ50nm程度のレジストパターンが形成されたこと
を確認した。上記レジストパターンをマスクとして、C
2 ガスで、下地のECRμ波プラズマエッチングを行
った。上記基板の断面形状をSEMで観察した結果、ポ
リシリコンに対して上記レジストパターンの選択比は3
0程度、エッチング形状は良好であった。
Example 1 A 5% by weight solution of polyphenylmethylsilsesquioxane in ethyl cellosolve was spun on a polysilicon film having a thickness of 0.2 μm formed on a silicon substrate by CVD under the conditions of 4000 rpm and 60 seconds. After coating, it was heat-treated at 80 ° C. for 3 minutes to form a resist film having a thickness of 60 nm. On the above substrate, an ArF excimer laser exposure device (NA = 0.55) was used to change the thickness from 0.1 μm to 1
A pattern with dimensions of μm was exposed. It was developed with methanol for 30 seconds, washed with water, and heat-treated at 100 ° C. for 40 seconds. As a result of observing the pattern exposure portion with a scanning electron microscope, the dimension was 0.1 μm for a laser irradiation amount of 40 mJ / cm 2 .
It was confirmed that a resist pattern having a thickness of about 50 nm was formed. Using the resist pattern as a mask, C
In l 2 gas, it was ECRμ wave plasma etching of the underlying. As a result of observing the cross-sectional shape of the substrate with an SEM, the selection ratio of the resist pattern to polysilicon is 3
About 0, the etching shape was good.

【0046】本実施例では、ポリメチルフェニルシルセ
スキオキサンをレジストに用いたが、シロキサン結合を
持つ物質で、適当な吸収係数と感度を持つものならこれ
に限らない。吸収の強い物質と、吸収の少ない物質を混
合することによって適当な透過率に調整したレジストを
用いることもできる。
In this embodiment, polymethylphenylsilsesquioxane was used for the resist, but it is not limited to this as long as it is a substance having a siloxane bond and has an appropriate absorption coefficient and sensitivity. It is also possible to use a resist having an appropriate transmittance adjusted by mixing a substance having strong absorption and a substance having small absorption.

【0047】例えば、ArFエキシマレーザーで露光す
る場合、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の4:1の混合物によるレジスト
は、0.1μmの膜厚で70パーセントの透過率を持
ち、しかも40mJ/cm2の高い感度を持つ。
For example, when exposing with an ArF excimer laser, a resist containing a 4: 1 mixture of polymethylsilsesquioxane and polyphenylsilsesquioxane has a transmittance of 70% at a film thickness of 0.1 μm. It has a high sensitivity of 40 mJ / cm 2 .

【0048】本実施例以外のレジスト材料を用いる場
合、レジスト溶媒,レジスト溶媒に対する濃度,回転塗
布時間や回転数,現像液や現像時間等の条件を適切に選
ぶことで、より効果的なパターン形成ができる。
When a resist material other than this embodiment is used, more effective pattern formation can be achieved by appropriately selecting the conditions such as the resist solvent, the concentration with respect to the resist solvent, the spin coating time and the spin rate, the developing solution and the developing time. You can

【0049】本実施例では、ArFエキシマレーザーを
用いて露光したが、他のどのような短波長光原を用いて
もよい。エッチングガスとしてCl2 を用いたが、ポリ
シリコンのエッチングガスとして知られているガスな
ら、本実施例に捕われない。例えば、CF4(+O2),
HBr(+O2)等の弗素系や臭素系ガスを用いてもよ
い。また、本実施例と同様にして、PドープドSi基
板,シリコン基板,アモルファスシリコン等のパターン
形成を行うことができる。
In this embodiment, the ArF excimer laser was used for exposure, but any other short wavelength light source may be used. Cl 2 was used as an etching gas, but any gas known as an etching gas for polysilicon is not included in this embodiment. For example, CF 4 (+ O 2 ),
Fluorine-based or bromine-based gas such as HBr (+ O 2 ) may be used. Further, similarly to the present embodiment, it is possible to form a pattern of a P-doped Si substrate, a silicon substrate, amorphous silicon or the like.

【0050】(実施例2)ポリヒドロキシベンジルシル
セスキオキサンとトリクロロフェノール(ラジカル発生
剤)を重量比3:1で混合して、10パーセントエチル
セルソルブ溶液をつくる。Si基板上に0.1μm の熱
酸化膜を形成し、スパッタにより膜厚50nmのW膜、
その上に0.5μm のCu膜を形成した。上記レジスト
を上記基板上に2000回転,60秒で回転塗布し、膜
厚200nmのレジスト膜を形成した。その後実施例1
と同様にして、KrFエキシマレーザー露光を行い、TM
AH(テトラメチル アンモニウム ハイドロオキサイ
ド)で現像した。その結果有機物をふくむSi酸化膜の
パターンが形成された。上記パターンをマスクとして、
上記基板をCl2 ドライエッチングした。走査型電子顕
微鏡でエッチング形状を観察した結果、Cuの0.2μ
m 幅のパターンが形成できたことを確認した。
Example 2 Polyhydroxybenzylsilsesquioxane and trichlorophenol (radical generator) were mixed in a weight ratio of 3: 1 to prepare a 10% ethyl cellosolve solution. A thermal oxide film of 0.1 μm is formed on a Si substrate, and a W film with a film thickness of 50 nm is formed by sputtering.
A Cu film having a thickness of 0.5 μm was formed thereon. The resist was spin-coated on the substrate at 2000 rpm for 60 seconds to form a resist film having a film thickness of 200 nm. Then Example 1
Perform KrF excimer laser exposure in the same manner as
It was developed with AH (tetramethylammonium hydroxide). As a result, a pattern of the Si oxide film containing organic substances was formed. Using the above pattern as a mask,
The substrate was dry etched with Cl 2 . As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope, Cu of 0.2μ
It was confirmed that a pattern of m width could be formed.

【0051】本実施例では、ラジカル発生剤として、ト
リクロロフェノールを用いたが露光によってラジカルを
発生させるものであれば、これに限らない。例えば、塩
素系化合物や、臭素系化合物,沃素系化合物等が考えら
れるが、使用する化合物の吸収係数によってシリコン含
有ポリマーとの混合の比率を調整しなければならない。
本実施例に捕われず、Cuをドライエッチするガスとし
て知られているものならどれでもよい。例えばCl(+
2)等の塩素系のエッチングガスを用いることもでき
る。
In this embodiment, trichlorophenol was used as the radical generator, but it is not limited to this as long as it can generate radicals by exposure. For example, chlorine-based compounds, bromine-based compounds, iodine-based compounds and the like can be considered, but the mixing ratio with the silicon-containing polymer must be adjusted according to the absorption coefficient of the compound used.
Any gas known as a gas for dry etching Cu, which is not caught in this embodiment, may be used. For example Cl (+
It is also possible to use a chlorine-based etching gas such as O 2 ).

【0052】(実施例3)0.1μm の熱酸化膜を形成
しておいたSi基板上にスパッタにより膜厚0.5μmの
Al−Si膜を形成した。その後実施例1と同様に、レ
ジストを塗布し、露光し、現像して、レジストパターン
形成を行った後、CF4(+Cl2)をエッチングガスとし
てドライエッチを行った。走査型電子顕微鏡でエッチン
グ形状を観察した結果、0.2μm 幅のパターンが形成
できたことを確認した。
Example 3 An Al—Si film having a thickness of 0.5 μm was formed by sputtering on a Si substrate on which a thermal oxide film having a thickness of 0.1 μm had been formed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a resist was applied, exposed, and developed to form a resist pattern, and then dry etching was performed using CF 4 (+ Cl 2 ) as an etching gas. As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a width of 0.2 μm could be formed.

【0053】実施例1と同じくレジスト材料も、露光光
源についても本実施例のみに限るものではない。例え
ば、BCl3+Cl2(+CF4)等のエッチングガスを用
いることもできる。
Similar to the first embodiment, the resist material and the exposure light source are not limited to those in this embodiment. For example, an etching gas such as BCl 3 + Cl 2 (+ CF 4 ) can be used.

【0054】(実施例4)Si基板上に膜厚0.5μm
のポリイミド膜を形成した。その後実施例1と同様に、
レジストを塗布し、露光し、現像して、レジストパター
ン形成を行った後、O2 リアクティブイオンエッチング
を行った。レジストパターンとポリイミド膜の選択比は
50以上であった。走査型電子顕微鏡でエッチング形状
を観察した結果、0.2μm 幅のパターンが形成できた
ことを確認した。
Example 4 A film thickness of 0.5 μm on a Si substrate
Of polyimide film was formed. Then, as in Example 1,
A resist was applied, exposed and developed to form a resist pattern, and then O 2 reactive ion etching was performed. The selection ratio between the resist pattern and the polyimide film was 50 or more. As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a width of 0.2 μm could be formed.

【0055】本実施例と同様にして、有機膜のパターン
形成ができる。
The organic film pattern can be formed in the same manner as in this embodiment.

【0056】(実施例5)Si基板上にスパッタで膜厚
0.2μmのPt膜,その上に0.2μmのTiN膜を形
成した。その後実施例2と同様に、レジストを塗布し、
露光し、現像して、レジストパターン形成を行った後、
Cl2 エッチングガスとしてTiN膜をドライエッチン
グして、パターン転写を行った後、CF4(+O2)をエッ
チングガスとしてPtのドライエッチングを行った。レ
ジストパターンとTiNの選択比は6程度であった。走
査型電子顕微鏡でエッチング形状を観察した結果、0.
2 μm幅のパターンが形成できたことを確認した。
Example 5 A Pt film having a thickness of 0.2 μm and a TiN film having a thickness of 0.2 μm were formed on a Si substrate by sputtering. Thereafter, a resist is applied in the same manner as in Example 2,
After exposing and developing to form a resist pattern,
After the TiN film was dry-etched using Cl 2 etching gas to transfer the pattern, Pt was dry-etched using CF 4 (+ O 2 ) as an etching gas. The selection ratio between the resist pattern and TiN was about 6. As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope,
It was confirmed that a pattern having a width of 2 μm could be formed.

【0057】実施例1と同じくレジスト材料も、露光光
源についても本実施例のみに限るものではない。例え
ば、エッチングガスとして、Cl2 ,HBr等を用いる
こともできる。
As with the first embodiment, the resist material and the exposure light source are not limited to those in this embodiment. For example, Cl 2 , HBr, or the like can be used as the etching gas.

【0058】(実施例6)Si基板上に膜厚0.1μm
のSi34膜を形成した。その後実施例1と同様に、レ
ジストを塗布し、露光し、現像して、レジストパターン
形成を行った後、CF4(+O2)をエッチングガスとして
ドライエッチングを行った。走査型電子顕微鏡でエッチ
ング形状を観察した結果、0.2μm 幅のパターンが形
成できたことを確認した。
Example 6 A film thickness of 0.1 μm on a Si substrate
Si 3 N 4 film was formed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a resist was applied, exposed and developed to form a resist pattern, and then dry etching was performed using CF 4 (+ O 2 ) as an etching gas. As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a width of 0.2 μm could be formed.

【0059】(実施例7)Si基板上に膜厚0.5μm
のW膜を形成した。その後実施例1と同様に、レジスト
を塗布し、露光し、現像して、レジストパターン形成を
行った後、CF4(+O2)をエッチングガスとしてドライ
エッチングを行った。走査型電子顕微鏡でエッチング形
状を観察した結果、0.2μm 幅のパターンが形成でき
たことを確認した。レジスト膜とW膜の選択比は10程
度であった。
Example 7 A film thickness of 0.5 μm on a Si substrate
W film was formed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a resist was applied, exposed and developed to form a resist pattern, and then dry etching was performed using CF 4 (+ O 2 ) as an etching gas. As a result of observing the etching shape with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a width of 0.2 μm could be formed. The selection ratio between the resist film and the W film was about 10.

【0060】実施例1と同じくレジスト材料も、露光光
源についても本実施例のみに限るものではない。SF6
を用いてドライエッチングを行うことができるが、条件
の変更,最適化が必要である。
As in the first embodiment, the resist material and the exposure light source are not limited to those in this embodiment. SF 6
Although dry etching can be performed by using, it is necessary to change the conditions and optimize.

【0061】本実施例と同様にして、W−Si,Mo膜
等のパターン形成を行うことができる。
In the same manner as this embodiment, a pattern of W-Si, Mo film or the like can be formed.

【0062】上記各実施例においては、被加工材,レジ
ストの種類,露光方法,現像方法,エッチング方法等
を、本発明の趣旨を変更しない限りにおいて自由に変え
ることができる。その場合、レジスト膜厚,塗布条件,
エッチングガス等の条件の変更,最適化が必要である。
In each of the above embodiments, the material to be processed, the type of resist, the exposure method, the development method, the etching method, etc. can be freely changed without changing the gist of the present invention. In that case, resist film thickness, coating conditions,
It is necessary to change and optimize conditions such as etching gas.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上本発明によれば、被加工材を表面に
有する基板上に形成したシリコン含有レジスト膜に、大
気中もしくは酸素雰囲気中で選択的に光を照射して露光
部を光酸化し、これを現像して上記光酸化した部分もし
くは、それ以外の部分を選択的に除去してレジストパタ
ーンを形成し、これをマスクとして、被加工材をエッチ
ングすることにより、高い解像性能と、大きなドライエ
ッチ耐性,優れた寸法制御性を有し、かつ工程数の少な
い低コストでスループットの高いパターン形成が可能と
なる。
As described above, according to the present invention, a silicon-containing resist film formed on a substrate having a material to be processed on its surface is selectively irradiated with light in the air or an oxygen atmosphere to photo-oxidize an exposed portion. Then, this is developed to selectively remove the photooxidized portion or other portions to form a resist pattern, and by using this as a mask, the material to be processed is etched to obtain high resolution performance. In addition, it is possible to form a pattern having a high dry etch resistance, an excellent dimensional controllability, a small number of steps and a low cost and a high throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理を示す模式図。FIG. 1 is a schematic diagram showing the principle of the present invention.

【図2】ポリフェニルシルセスキオキサンの露光前後の
フーリエ赤外吸収の測定図。
FIG. 2 is a measurement diagram of Fourier infrared absorption of polyphenylsilsesquioxane before and after exposure.

【図3】本発明の原理を示す模式図。FIG. 3 is a schematic diagram showing the principle of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…被加工材を表面に有する基板、2…レジスト膜、3
…露光光、4…ポリフェニルシルセスキオキサン分子、
5…ベンゼン環、6…フェニルシルセスキオキサン分子
ラジカル、7…酸素ラジカル、又は酸素分子、又はオゾ
ン、8…レジストパターン、9…ポリメチルシルセスキ
オキサン、10…ラジカル発生剤、11…レジスト膜、
12…被加工材を表面に有する基板、13…ラジカル、
14…レジストパターン。
1 ... Substrate having work material on its surface, 2 ... Resist film, 3
... exposure light, 4 ... polyphenylsilsesquioxane molecule,
5 ... Benzene ring, 6 ... Phenylsilsesquioxane molecule radical, 7 ... Oxygen radical or oxygen molecule, or ozone, 8 ... Resist pattern, 9 ... Polymethylsilsesquioxane, 10 ... Radical generator, 11 ... Resist film,
12 ... Substrate having work material on surface, 13 ... Radical,
14 ... Resist pattern.

───────────────────────────────────────────────────── 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 G03F 7/30 G03F 7/30 7/36 7/36 7/38 512 7/38 512 7/40 521 7/40 521 H01L 21/027 H01L 21/312 C 21/3065 21/30 568 21/312 569E 569H 570 571 21/302 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display area G03F 7/30 G03F 7/30 7/36 7/36 7/38 512 7/38 512 7/40 521 7/40 521 H01L 21/027 H01L 21/312 C 21/3065 21/30 568 21/312 569E 569H 570 571 21/302 H

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被加工材を表面に有する基板上に選択的に
光を照射してパターンを形成する方法において、Si−
O結合およびSi−芳香族官能基結合を持つポリマー又
はオリゴマー、またはSi−O結合を持つポリマーとS
i−芳香族官能基結合を持つポリマー又はオリゴマーの
混合物を、80重量パーセント以上含む感光性材料を、
回転塗布法により上記基板上にレジスト膜として形成
し、大気中、または酸素雰囲気中で波長250nm以下
の光を用いて、上記レジスト膜を選択的に露光すること
により、上記露光部のSi−O結合数を3パーセント以
上増加させ、上記レジスト膜を現像して上記露光部、又
は上記露光部以外のレジスト膜を選択的に除去し、レジ
ストパターンを形成することを特徴とするパターン形成
方法。
1. A method for forming a pattern by selectively irradiating light on a substrate having a work material on its surface, comprising:
Polymer or oligomer having O bond and Si-aromatic functional group bond, or polymer having S—O bond and S
A photosensitive material containing 80% by weight or more of a mixture of polymers or oligomers having i-aromatic functional group bonds,
A resist film is formed on the substrate by a spin coating method, and the resist film is selectively exposed to light of a wavelength of 250 nm or less in the air or an oxygen atmosphere to expose the Si—O of the exposed portion. A pattern forming method comprising increasing the number of bonds by 3% or more, developing the resist film to selectively remove the exposed portion or the resist film other than the exposed portion to form a resist pattern.
【請求項2】前記レジストパターンをマスクとして前記
被加工材をエッチング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 material to be processed is etched using the resist pattern as a mask.
【請求項3】前記感光性材料の主成分たるポリマー又は
オリゴマーは、Si原子数に対するO原子数の比が1:
1以上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。
3. The polymer or oligomer as a main component of the photosensitive material has a ratio of the number of O atoms to the number of Si atoms of 1 :.
The pattern forming method according to claim 1, wherein the number is 1 or more.
【請求項4】前記現像後のレジストパターン中のSi原
子数に対するO原子数の比が1:1以上であることを特
徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the ratio of the number of O atoms to the number of Si atoms in the resist pattern after the development is 1: 1 or more.
【請求項5】前記レジストは、化学式1又は、化学式2
又は、化学式3の一般式(Rはアルコール基、又は芳香
族基、又はアルキル基、又は水酸基のいずれかであり、
同一分子中で同じとは限らない)で表わされる化合物の
いずれか、またはこれらの混合物であり、上記R中の少
なくともいずれか1つは、芳香族基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。 【化1】 【化2】 【化3】
5. The resist is represented by chemical formula 1 or chemical formula 2.
Or, the general formula of Chemical Formula 3 (wherein R is an alcohol group, an aromatic group, an alkyl group, or a hydroxyl group,
2. The compound represented by the formula (not necessarily the same in the same molecule), or a mixture thereof, wherein at least any one of R is an aromatic group. Pattern formation method. Embedded image Embedded image Embedded image
【請求項6】前記レジストは、光照射によってラジカル
を発生させる化合物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。
6. The pattern forming method according to claim 1, wherein the resist contains a compound that generates radicals by light irradiation.
【請求項7】前記レジストは、光照射によって酸、又は
塩基を発生する化合物を含まない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, wherein the resist does not contain a compound that generates an acid or a base upon irradiation with light.
【請求項8】前記露光はArFエキシマレーザー又は、
2 エキシマレーザーを光源として行われることを特徴
とする請求項6記載のパターン形成方法。
8. The exposure is an ArF excimer laser or
7. The pattern forming method according to claim 6, wherein the light source is an F 2 excimer laser.
【請求項9】前記露光は、酸素分圧を1Torr〜760To
rrの雰囲気下で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。
9. The exposure is carried out at an oxygen partial pressure of 1 Torr to 760 Ton.
The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is performed in an atmosphere of rr.
【請求項10】前記現像は、極性有機溶媒、又は非極性
有機溶媒、又はアルカリ性溶液、又は中性溶液、又は酸
性溶液のいずれかによって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。
10. The pattern forming method according to claim 1, wherein the development is performed by using a polar organic solvent, a nonpolar organic solvent, an alkaline solution, a neutral solution, or an acidic solution. .
【請求項11】前記現像は、プラズマを用いたドライ現
像により行うことを特徴とする請求項1記載のパターン
形成方法。
11. The pattern forming method according to claim 1, wherein the development is performed by dry development using plasma.
【請求項12】前記パターン露光後、前記基板を加熱す
ることを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
12. The pattern forming method according to claim 1, wherein the substrate is heated after the pattern exposure.
【請求項13】前記現像の後、前記レジストパターンを
酸素プラズマ雰囲気中にさらすことを特徴とする請求項
1記載のパターン形成方法。
13. The pattern forming method according to claim 1, wherein after the development, the resist pattern is exposed to an oxygen plasma atmosphere.
【請求項14】前記現像後、前記レジストパターンを酸
素リアクティブイオンエッチングするか、又はアッシン
グするか、又は300nm以下の光を照射することを特
徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
14. The pattern forming method according to claim 1, wherein after the development, the resist pattern is subjected to oxygen reactive ion etching, ashing, or irradiation with light of 300 nm or less.
【請求項15】前記エッチングは、ドライエッチング又
は、光アシストエッチングにより行われることを特徴と
する請求項2記載のパターン形成方法。
15. The pattern forming method according to claim 2, wherein the etching is performed by dry etching or photo-assisted etching.
【請求項16】前記基板は、平坦化加工された被加工材
を表面に有する基板であることを特徴とする請求項2記
載のパターン形成方法。
16. The pattern forming method according to claim 2, wherein the substrate is a substrate having a surface to be processed which has been flattened.
【請求項17】前記被加工材が、有機物、又は金属、又
は半導体、又はこれらの酸化物であることを特徴とする
請求項2記載のパターン形成方法。
17. The pattern forming method according to claim 2, wherein the material to be processed is an organic material, a metal, a semiconductor, or an oxide thereof.
【請求項18】前記被加工材は、MOSデバイスにおけ
るゲート又は、配線又は、キャパシタ膜のいずれかであ
ることを特徴とする請求項2記載のパターン形成方法。
18. The pattern forming method according to claim 2, wherein the material to be processed is any one of a gate, a wiring, and a capacitor film in a MOS device.
【請求項19】前記レジスト膜の主たる成分であるシリ
コン含有物は、露光波長において吸収のピークを持つ官
能基を、露光波長のエネルギーより小さい活性化エネル
ギーを持つ化学結合で側鎖に導入した感光材料であるこ
とを特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
19. The silicon-containing material, which is a main component of the resist film, has a functional group having an absorption peak at an exposure wavelength introduced into a side chain by a chemical bond having an activation energy smaller than the energy at the exposure wavelength. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is a material.
【請求項20】前記レジスト膜は、ベンゼン環又は、ベ
ンゼン環誘導体を、所望のレジスト膜厚に対して、露光
波長での透過率が60パーセント以上となるように、レ
ジストの主鎖又は、側鎖に導入したレジストであること
を特徴とする請求項1記載のパターン形成方法。
20. The resist film comprises a benzene ring or a benzene ring derivative so that the transmittance at the exposure wavelength is 60% or more with respect to a desired resist film thickness. The pattern forming method according to claim 1, which is a resist introduced into a chain.
【請求項21】前記レジスト膜は、所望のパターンの最
小寸法に対してアスペクト比が3以下となる膜厚で形成
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。
21. The pattern forming method according to claim 1, wherein the resist film is formed with a film thickness having an aspect ratio of 3 or less with respect to a minimum dimension of a desired pattern.
【請求項22】前記請求項5に記載の化学式1又は、化
学式2又は、化学式3の一般式(Rはアルコール基、又
は芳香族基、又はアルキル基、又は水酸基のいずれかで
あり、同一分子中で同じとは限らない)で表わされる化
合物のいずれか、又は混合物で、上記R中の少なくとも
いずれか1つは芳香族基である感光性材料を用いる感光
膜形成方法。
22. The chemical formula 1 or chemical formula 2 or the general formula 3 of the chemical formula 3 according to claim 5 (wherein R is an alcohol group, an aromatic group, an alkyl group or a hydroxyl group, and the same molecule) Which are not necessarily the same in the above), or a mixture thereof, wherein at least one of Rs is an aromatic group.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026652A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-08 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Film-forming composition, method for pattern formation, and three-dimensional mold
JP2011116953A (en) * 2009-11-06 2011-06-16 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Mask material composition, method for forming of impurity diffused layer, and solar cell
JP2011520242A (en) * 2008-02-20 2011-07-14 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Process sequence for patterned hard mask thin film (RFP) formation that does not require photoresist or dry etching

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