JPS5840333B2 - Microcircuit manufacturing method - Google Patents

Microcircuit manufacturing method

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Publication number
JPS5840333B2
JPS5840333B2 JP55003704A JP370480A JPS5840333B2 JP S5840333 B2 JPS5840333 B2 JP S5840333B2 JP 55003704 A JP55003704 A JP 55003704A JP 370480 A JP370480 A JP 370480A JP S5840333 B2 JPS5840333 B2 JP S5840333B2
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JP
Japan
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resist
minutes
etching
cross
metal ions
Prior art date
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JP55003704A
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Japanese (ja)
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JPS55132041A (en
Inventor
ジエームズ・エコノミー
ジエームズ・リチヤード・リアラ
レスター・アーリン・ペダースン
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は微小回路の製造方法に係る。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method of manufacturing a microcircuit.

本発明の目的は、レジストの食刻に対する耐性を増しそ
して形成された装置の形状寸法の密度を増すことである
It is an object of the present invention to increase the resist's resistance to etching and to increase the density of the features of the formed device.

従来に於て、電子ビーム食刻及びプラズマ食刻は、例え
ばjournal of Vacuum Sciene
eTechnology 、第14巻、第1号、第26
6頁(1977年)及びElectronics、第8
9頁乃至98頁(1977年5月12日)に記載されて
いる如く、周知の技術である。
Conventionally, electron beam etching and plasma etching are performed, for example, in the Journal of Vacuum Science
eTechnology, Volume 14, No. 1, No. 26
6 (1977) and Electronics, No. 8
This is a well-known technique as described on pages 9 to 98 (May 12, 1977).

しかしながら、従来に於けるリソグラフィ用レジスト系
は、超小型回路の製造に於ける乾式プラズマ食刻処理に
対して限界に近い耐食刻性しか有していないことが解っ
た。
However, conventional lithographic resist systems have been found to have marginal etching resistance against dry plasma etching processes in the manufacture of microcircuits.

これ迄、非パターン領域に於ける望1しくない食刻から
基板を適切に保護するためには厚いレジスト層が用いら
れねばならなかった。
Heretofore, thick resist layers have had to be used to adequately protect the substrate from unwanted etching in non-patterned areas.

従って、形成される装置の形状寸法の密度が限定され、
整合に於ても悪影響が生じた。
Therefore, the geometrical density of the formed device is limited,
There was also a negative impact on alignment.

本発明による方法は、レジストの厚さを相当に減少させ
、従来技術に於ける厚さの1/10乃至2/3の厚さし
か必要としない。
The method according to the invention significantly reduces the resist thickness, requiring only 1/10 to 2/3 of the thickness of the prior art.

本発明による方法に於ける交叉結合それ自体は、例えば
米国特許第4007047号の明細書に示されている如
く、周知である。
Cross-linking as such in the method according to the invention is well known, for example as shown in US Pat. No. 4,007,047.

しかしながら、上記特許明細書は、金属イオンを用いた
処理については伺ら提案していない。
However, the above patent specification does not propose any treatment using metal ions.

本発明による方法に於ては、始めにレジストの被膜が回
転被覆、ベーキング、露光及び現像の如き従来の手段に
よって形成される。
In the method according to the invention, a coat of resist is first formed by conventional means such as spin coating, baking, exposure and development.

それから、レジストがその特定のレジストに適した手段
によって更に交叉結合される。
The resist is then further cross-linked by means appropriate to that particular resist.

その手段は、例えば、予めプラズマに曝すとと又は酸と
ホルムアルデヒドとの溶液で処理することであり得る。
The means may be, for example, prior exposure to plasma or treatment with a solution of acid and formaldehyde.

この交叉結合の後、レジストの表面が、反応性金属イオ
ン、即ち該レジストと化学的に反応する金属イオン、を
含む溶液に接触される。
After this cross-linking, the surface of the resist is contacted with a solution containing reactive metal ions, ie, metal ions that chemically react with the resist.

この接触に於て、金属イオンがレジスト中に取入れられ
る。
In this contact, metal ions are incorporated into the resist.

その結果、上記レジストは、一般に用いられているプラ
ズマ食刻方法及び反応性イオン食刻方法による食刻に対
して、より大きな耐性を得る。
As a result, the resist has greater resistance to etching by commonly used plasma etching and reactive ion etching methods.

本発明による方法を施されたレジスト系の表面は、金属
イオンが浸透する深さを変化させることが出来、これに
より食刻に対する耐性の程度を制御しそしてそれに付随
して食刻プロフィルを制御する手段が達成される。
The surface of a resist system subjected to the method according to the invention can vary the depth of penetration of metal ions, thereby controlling the degree of resistance to etching and concomitantly controlling the etching profile. Means are achieved.

ナトリウム及びカリウムが最も好渣しい金属イオンであ
る。
Sodium and potassium are the most preferred metal ions.

特に金属水酸化物の水溶液が好ましい。Particularly preferred is an aqueous solution of metal hydroxide.

オた、Mg++、Mn++、Co丹、及びA、7−1−
++の如き第■、■、■、■、■及び■族から選択され
た他の反応性金属イオンも用いられ得る。
Ota, Mg++, Mn++, Cotan, and A, 7-1-
Other reactive metal ions selected from groups 1, 2, 2, 2, 2, and 2, such as ++, may also be used.

これは、始めに交叉結合された系を例えば水酸化ナトリ
ウム又は水酸化カリウムで処理し、それから多価金属イ
オンとの交換を生ぜしめることによって達成される。
This is achieved by first treating the cross-linked system with, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide, which then causes exchange with polyvalent metal ions.

本発明による方法は、広範囲の任意のレジストに適用さ
れ、特に置換可能女水素、例えばカルボン酸の基、アル
コールの基及びアミンの基、を含むレジストに適用され
得る。
The method according to the invention can be applied to a wide variety of any resists, especially those containing substitutable female hydrogens, such as carboxylic acid groups, alcohol groups and amine groups.

キレート、酸無水物、及びそれらに関連する系も又、金
属イオンの導入を容易にし得る構造体である。
Chelates, acid anhydrides, and their related systems are also structures that can facilitate the introduction of metal ions.

特に、この方法は、フェノール−、ホルムアルデヒド樹
脂又はその誘導体から成る樹脂を用いそしてメタクリル
酸及び/若しくは無水メタクリル酸の重合体及び共重合
体を用いて、極めて良好な結果を達成した。
In particular, this process has achieved very good results with resins consisting of phenol-formaldehyde resins or derivatives thereof and with polymers and copolymers of methacrylic acid and/or methacrylic anhydride.

特に、メタクリル酸メチル、メタクリル酸、及び無水メ
タクリル酸の三元共重合体は著しく良好な結果を達成し
た。
In particular, terpolymers of methyl methacrylate, methacrylic acid, and methacrylic anhydride achieved significantly better results.

金属を含むレジストを除くためには幾つかの異なる方法
の中の任意の方法が用いられ、例えば酸素による灰化の
後に水又は希薄な酸による洗浄を行うことによってレジ
スト及び金属の両方が除去される。
Any of several different methods may be used to remove resist containing metal, such as oxygen ashing followed by water or dilute acid cleaning to remove both resist and metal. Ru.

又、金属イオンを除去するために直接希薄な酸で処理す
ることも可能である。
It is also possible to directly treat with dilute acid to remove metal ions.

実施例 1 光に対して活性の化合物を有する、厚さ2μmのm−ク
レゾール/ホルムアルデヒド樹脂の3つの被膜が2酸化
シリコン表面を有するウェハ上に回転被覆され、80℃
に於て15分間加熱され、それから130℃に於て30
分間加熱された。
Example 1 Three coatings of 2 μm thick m-cresol/formaldehyde resin with photoactive compounds were spin coated onto a wafer with a silicon dioxide surface and heated at 80°C.
heated for 15 minutes at
heated for minutes.

これらの被膜の中の2つの被膜が塩酸/ホルムアルデヒ
ドの水溶液中で85℃に於て15分間反応されることに
よって交叉結合された。
Two of these coatings were cross-linked by reacting in an aqueous solution of hydrochloric acid/formaldehyde at 85° C. for 15 minutes.

その一方の交叉結合された被膜が25弼の水酸化す)
IJウムの水溶液中に1分間浸漬された。
One of the cross-linked films is 25 hydroxide)
It was immersed in an aqueous solution of IJum for 1 minute.

それから、上記の3つのすべての被膜が170’C乃至
180℃の温度に於て30分間加熱された。
All three coatings were then heated at a temperature of 170'C to 180C for 30 minutes.

それから、それらの3つの被膜が8%の酸素と92優の
四弗化炭素とのプラズマ中で0.55 Torr 及び
200ワツトの高周波電力に於て食刻された。
The three coatings were then etched in an 8% oxygen and 92% carbon tetrafluoride plasma at 0.55 Torr and 200 watts of radio frequency power.

本発明による方法に従って金属イオンで処理された被膜
は、他の2つの被膜が毎分640人の食刻速度を示した
のに対して、毎分340人の食刻速度を示した。
The coating treated with metal ions according to the method according to the invention exhibited an etching rate of 340 people per minute while the other two coatings showed an etching rate of 640 people per minute.

実施例 2 2つの石英の円板上に実施例1に於て用いられたレジス
トと同様な約2μmのレジストが被覆された。
Example 2 Two quartz disks were coated with approximately 2 μm of resist similar to the resist used in Example 1.

それらの内板が85℃に於て30分間加熱され、それか
ら標準的現像剤中に2分間浸漬され、水で5分間洗浄さ
れた。
The inner plates were heated at 85° C. for 30 minutes, then immersed in standard developer for 2 minutes and rinsed with water for 5 minutes.

一方の円板は実施例1の場合の如く交叉結合され、25
%の水酸化ナトリウムの水溶液中に浸漬され、そして水
の中に簡単に浸された後、乾燥された。
One of the discs was cross-coupled as in Example 1 and 25
% sodium hydroxide solution and briefly immersed in water, then dried.

上記両円板が185乃至190℃の温度に於て30分間
加熱され、それから2極形式の四弗化炭素プラズマ中で
食刻された。
Both discs were heated for 30 minutes at a temperature of 185-190°C and then etched in a bipolar carbon tetrafluoride plasma.

処理されなかった被膜と処理された被膜との食刻速度比
は、100μHgの圧力及び50ワツトの高周波電力に
於て1.48であり、100μHgの圧力及び100ワ
ツトの高周波電力に於て1,31であり、20μHgの
圧力及び50ワツトの高周波電力に於て2.16であっ
た。
The etching rate ratio of the untreated coating to the treated coating was 1.48 at 100 μHg pressure and 50 watts of RF power, and 1.48 at 100 μHg pressure and 100 watts of RF power 31 and 2.16 at a pressure of 20 μHg and RF power of 50 Watts.

実施例 3 シリコン・ウェハがメタクリル酸、メタクリル酸メチル
、及び無水メタクリル酸の三元共重合体で回転被覆され
た。
Example 3 A silicon wafer was spin coated with a terpolymer of methacrylic acid, methyl methacrylate, and methacrylic anhydride.

その被覆されたウェハが炉中で空気中に於て180℃で
30分間加熱された。
The coated wafer was heated in an oven in air at 180° C. for 30 minutes.

それから、トルエン中に於けるジフェニルジクロルシラ
ンの25%V/V溶液中に15分間浸漬された。
It was then immersed in a 25% V/V solution of diphenyldichlorosilane in toluene for 15 minutes.

次に、トルエン中で洗浄され、それからホット・プレー
ト上で80乃至90℃の温度に於て10分間加熱された
It was then washed in toluene and then heated on a hot plate for 10 minutes at a temperature of 80-90°C.

それから、ウェハが0.1規定の水酸化す) IJウム
の水溶液中に浸漬され、それから脱イオン水中に浸され
た。
The wafer was then immersed in an aqueous solution of 0.1N hydroxide and then in deionized water.

次に、回転乾燥され、120°Cに於て30分間加熱さ
れた。
It was then spin dried and heated at 120°C for 30 minutes.

プラズマ食刻が、0.55 Torrの圧力及び200
ワツトの高周波電力に於て四弗化炭素/酸素の放電中で
行われた。
Plasma etching was carried out at a pressure of 0.55 Torr and 200
Watts radio frequency power in a carbon tetrafluoride/oxygen discharge.

処理された被膜の場合に、三元共重合体の除去に於て著
しい減少が見られた。
A significant reduction in terpolymer removal was observed in the case of the treated coatings.

30分間に4000人の厚さしか除去されなかったが、
処理されなかった被膜の場合には約20分間に2μmの
厚さが除去された。
Only 4,000 people thick was removed in 30 minutes,
In the case of untreated coatings, a thickness of 2 μm was removed in about 20 minutes.

約30分の後、処理された被膜の食刻速度は毎分約90
0人に増加したが、この速度は、毎分約2400λであ
った処理されていない三元共重合体の平衡食刻速度(e
quilibrium etch rate )よりも
1だ遅かった。
After about 30 minutes, the etching rate of the treated coating was about 90 per minute.
0, but this rate was higher than the equilibrium etching rate (e
quilibrium etch rate).

上記プラズマ食刻条件の下では、2μmのシリコンが1
0分以下で除去され、2μmの5in2が約30分間で
除去された。
Under the above plasma etching conditions, 2 μm of silicon becomes 1
It was removed in less than 0 minutes, and 5 in 2 of 2 μm was removed in about 30 minutes.

これは本発明による方法が有用であることを示している
This shows that the method according to the invention is useful.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板上に、交差結合を形成できるレジスト層を形成
し、上記レジストにリソグラフィ処理を施してレジスト
・パターンを形成し、次に上記レジストをプラズマ処理
又は酸とホルムアルデヒドとの溶液で処理する事により
交叉結合させ、その後該レジストの表面を水酸化ナトリ
ウム又は水酸化カリウムを含む水溶液に曝して上記レジ
ストの反応性イオン食刻又はプラズマ食刻に対する耐性
を増加させ、上記基板を反応性イオン食刻又はプラズマ
食刻する工程を含む、微小回路の製造方法。
1. Forming a resist layer capable of forming cross-links on a substrate, performing a lithographic process on the resist to form a resist pattern, and then treating the resist with a plasma treatment or a solution of acid and formaldehyde. cross-linking and then exposing the surface of the resist to an aqueous solution containing sodium hydroxide or potassium hydroxide to increase the resistance of the resist to reactive ion etching or plasma etching, and A method of manufacturing a microcircuit including a plasma etching process.
JP55003704A 1979-03-30 1980-01-18 Microcircuit manufacturing method Expired JPS5840333B2 (en)

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US2529279A 1979-03-30 1979-03-30

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JPS55132041A JPS55132041A (en) 1980-10-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52152173A (en) * 1976-06-14 1977-12-17 Tokyo Ouka Kougiyou Kk Method of hardening aqueousssoluble resist pattern

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