JP2738131B2 - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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JP2738131B2
JP2738131B2 JP2137682A JP13768290A JP2738131B2 JP 2738131 B2 JP2738131 B2 JP 2738131B2 JP 2137682 A JP2137682 A JP 2137682A JP 13768290 A JP13768290 A JP 13768290A JP 2738131 B2 JP2738131 B2 JP 2738131B2
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滋 森
基夫 福島
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高集積半導体等を製造する場合に採用され
るパターン形成方法に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
従来からポリシラン、即ちSi−Si結合を主鎖とするシ
リコン誘導体は、遠紫外光の照射により主鎖の分解を生
じ、ポジ型のレジストとなり得ることが知られている。
そこで、このポリシランを用いシリコン基板等にポジ型
パターンを形成することが考えられる。
しかしながら、ポリシランの主鎖は遠紫外線等の照射
により、分解すると同時に空気中の酸素などと反応し、
シロキサン結合を形成するなどして残留するが、現像溶
媒としてn−ヘキサン,n−ヘプタン,メチルシクロヘキ
サンなどの脂肪族炭化水素系溶媒やメタノール,エタノ
ール,イソプロピルアルコールなどの低級アルコール類
を単独で又は混合溶媒として用いた場合、これらの溶媒
はシロキサンに対しては貧溶媒であるため、上記のシロ
キサン結合部分が残留し、解像度やアスペクト比に劣る
パターンとなってしまう。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ポリシラ
ンを用いて解像度及びアスペクト比に優れたパターンを
形成することができ、高集積半導体等の製造に好適に採
用されるパターン形成方法を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ね
た結果、下記構造単位(1) R1R2Si ・・・(1) (ただし、式中R1,R2は同種又は異種の炭素数1〜16の
1価の有機基である) を有するポリシラン層をシリコン等の基板に形成し、露
光した後、現像液として下記一般式(2) (ただし、式中R3は置換又は非置換の1価炭化水素基、
aは2〜3の正数である) で示される低分子量ポリシロキサンを主成分とする現像
液で現像することにより、露光によって残留したポリシ
ロキサンを確実にかつ速やかに溶解除去する一方、この
現像液は非露光部分のポリシランを溶解しないため、優
れた解像度、アスペクト比をもって微細なパターンを形
成し得ることを見い出した。またこの場合、ポリシラン
層を形成する前に基板上にノボラック系レジスト材料等
の高分子材料層を形成し、その上に上記方法に従ってポ
リシラン層を形成し、露光し、現像した後、ドライエッ
チングを施すことにより、解像度、アスペクト比に優れ
た二層パターンを形成することもできることを知見し、
本発明を完成したものである。
従って、本発明は、基板上に下記構造単位(1) R1R2Si ・・・(1) (ただし、式中R1,R2は同種又は異種の炭素数1〜16の
1価の有機基である) を有するポリシラン層を形成する工程と、このポリシラ
ン層の所要部分に活性放射線を露光する工程と、露光
後、ポリシラン層を下記一般式(2) (ただし、式中R3は置換又は非置換の1価炭化水素基、
aは2〜3の正数である) で示される低分子量ポリシロキサンを主成分とする現像
液で現像して、上記ポリシラン層の活性放射線露光部分
を除去する工程とを含むことを特徴とするパターン形成
方法、及び、基板上に高分子材料層を形成する工程と、
この高分子材料層上に上記の方法に従ってポリシラン層
を形成する工程、露光工程、現像工程を順次施した後、
現像工程で露出した部分の高分子材料層をドライエッチ
ングする工程とを含むことを特徴とするパターン形成方
法を提供する。
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のパターン形成方法は、まず基板にポリシラン
層を形成する工程を行う。この場合基板としては、特に
制限はないが、例示すると不純物をドープしたシリコン
基板、このシリコン基板から作製した半導体基板、ブラ
ンクマスク等を挙げることができる。また、この基板に
ポリシラン層を形成する前に必要により基板上に高分子
材料層を形成することができる。この高分子材料層を形
成する高分子材料としては、薄膜を形成し得る材料であ
ればよく、特に制限はないが、ノボラック系の紫外線用
レジスト材料などが好適に用いられる。
上記基板又は高分子材料層上に形成されるポリシラン
層は、下記構造単位(1)で示される。
R1R2Si ・・・(1) (ただし、式中R1,R2は同種又は異種の炭素数1〜16の
1価の有機基である) ここで、上記式(1)中のR1,R2としては、メチル
基,エチル基,プロピル基,n−ヘキシル基などのアルキ
ル基、ビニル基,アリル基,ヘキセニル基などのアルケ
ニル基、シクロヘキシル基,シクロヘプチル基などのシ
クロアルキル基、フェニル基,トリル基,キシリル基な
どのアリール基、ベンジル基,フェニルエチル基などの
アラルキル基、クロロフェニル基,テトラクロロフェニ
ル基,クロロメチル基などのハロゲン置換一価炭化水素
基が例示される。このR1,R2は同種でも異種であっても
構わないが、特にはメチル基とフェニル基との組み合わ
せ、あるいはフェニル基同士の組み合わせ、メチル基と
n−ヘキシル基との組み合わせ、n−ヘキシル基同士の
組み合わせなどが好ましい。なお、このポリシランの分
子量は、1,000〜1,000,000、特に5,000〜100,000である
ことが好ましい。
このポリシラン層を基板上に形成する方法としては、
上記ポリシランをテトラヒドロフラン(THF),トルエ
ン,キシレン等の有機溶媒に溶解し、基板上に塗布する
方法を好適に採用し得る。また、このポリシラン層の厚
さは、その目的等に応じて種々選定されるが通常0.01〜
1μm、特に0.1〜0.5μmである。
次に、上記ポリシラン層を形成した後、適宜なマスク
を用いて、このポリシラン層の所望部分に活性放射線を
照射する工程を行う。
上記活性放射線としてはポリシランを分解し得るもの
であればいかなるものでもよく、紫外線、遠紫外線、X
線、電子線などが挙げられるが、特に取り扱いやすさ、
操作の簡便さから紫外線、遠紫外線が望ましい。
かかる露光により、露光部分のポリシランが分解し、
ポリシロキサンが残留する一方、非露光部分のポリシラ
ンは分解されずに残るが、本発明は、露光後の工程とし
てこの露光部分を溶解除去する現像工程を行う。この場
合に用いる現像液としては、下記一般式(2) (ただし、式中R3は置換又は非置換の1価炭化水素基、
aは2〜3の正数である) で示される低分子量ポリシロキサンを主成分とするもの
が用いられる。ここで、上記式(2)のR3としては、メ
チル基,エチル基,プロピル基,n−ヘキシル基などのア
ルキル基、ビニル基,アリル基,ヘキセニル基などのア
ルケニル基、シクロヘキシル基,シクロヘプチル基など
のシクロアルキル基、トリル基,フェニル基,キシリル
基などのアリール基、ベンジル基,フェニルエチル基な
どのアラルキル基、クロロフェニル基,テトラクロロフ
ェニル基,クロロメチル基などのハロゲン置換一価炭化
水素基が例示される。また、aは2〜3の正数である。
この低分子量ポリシロキサンは、上記活性放射線の露
光により生じたポリシロキサンは溶解するが、非露光部
分のポリシランは溶解しないものでもあり、これは線
状、環状のいずれの構造でもよい。またその重合度は10
以下であることが望ましい。この低分子量ポリシロキサ
ンとしては、特に限定されるものではないが、ヘキサメ
チルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサ
ンなどが溶解性も大きく、かつ揮発性も大きいことから
好ましく用いられる。この低分子量ポリシロキサンは単
独で用いても、また2種以上を混合してもよい。また、
n−ヘキサン,n−ヘプタン,メチルシクロヘキサンなど
の脂肪族炭化水素系溶媒や、メタノール,エタノール,
イソプロピルアルコールなどの低級アルコール類を適宜
混合してもよいが、その量は露光により残留したポリシ
ロキサンの溶解性を妨げない程度とする必要がある。
本発明のパターン形成方法は、上述したように基板上
に上記ポリシラン層を形成し、このポリシラン層に活性
放射線を照射し、上記現像液で現像するものである。
この現象工程により、ポリシラン層の露光部分が溶解
除去され、非露光部分が溶解されずに残って所望のパタ
ーンが形成される。
なお、上述したように基板上に高分子材料層を形成し
た後、その上にポリシラン層を形成した場合は、上記ポ
リシラン層の露光部分の除去により表面に露呈した高分
子材料層をドライエッチングして除去することができ
る。このドライエッチングの方法としては、酸素プラズ
マによる方法などが好適に採用される。
なお、以上のようにパターンを形成した後は、公知の
所用の工程を用いて高集積半導体等を常法により製造す
ることができる。
〔発明の効果〕
本発明のパターン形成方法によれば、微細なパターン
をポリシランを用いて解像度よく、しかも優れたアスペ
クト比で形成することができる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説
明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではな
い。
〔実施例1〕 分子量約10000のメチルフェニルポリシランをTHFに溶
解し、5%溶液とした。
この溶液をシリコンウエハ上に0.2μmの厚さになる
ように塗布し、乾燥し、さらに80℃で5分間ベーキング
した後、露光源として500WのXe−Heランプを用い、石英
ガラス製マスクを密着させてコンタクト露光を行った。
このシリコンウエハをヘキサメチルジシロキサン/オ
クタメチルシクロテトラシロキサン=7/3(容量比)の
混合液からなる現像液に25℃で30秒間浸漬して現像を行
った。この結果、0.6μmのラインアンドスペースのポ
ジ型パターンを解像することができた。
〔実施例2〕 シリコンウエハ上にノボラック系ポジ型レジストをス
ピンコートし、200℃でベークして厚さ1.5μmの平坦化
層を形成し、次いで実施例1で調製したポリシラン溶液
をこの平坦化層の上に塗布し、乾燥し、さらに80℃で5
分間ベーキングした後、露光源として500WのXe−Heラン
プを用い、石英ガラス製マスクを密着させ、コンタクト
露光を行った。
このシリコンウエハをヘキサメチルジシロキサン/オ
クタメチルシクロテトラシロキサン=7/3(容量比)の
混合液からなる現像液に25℃で30秒間浸漬して現像を行
い、ポジ型パターンを平坦化層上に形成した。
このウエハをドライエッチング装置に配置し、酸素ガ
ス圧力4Pa,RF出力500Wの条件で平坦化層に対し酸素プラ
ズマによるドライエッチングを施した。この結果、上層
のポジ型パターンが下層の平坦化層に完全に転写され、
巾0.5μm、厚さ1.7μmの二層パターンを形成できた。
〔比較例1〕 現像液としてエタノール/トルエン=9/1(容量比)
の混合液を用いた以外は実施例1と同様にしてシリコン
ウエハにポジ型パターンを形成したところ、ラインは広
がり、スペースは狭まって十分な解像度が得られなかっ
た。
上記の実施例1,2及び比較例の効果から、本発明のパ
ターン形成方法の優れた効果が確認された。
フロントページの続き (72)発明者 福島 基夫 神奈川県川崎市高津区坂戸100―1 信 越化学工業株式会社コーポレートリサー チセンター内 (72)発明者 田部井 栄一 神奈川県川崎市高津区坂戸100―1 信 越化学工業株式会社コーポレートリサー チセンター内 (56)参考文献 特開 昭61−151536(JP,A) 特開 昭60−119550(JP,A) 特開 昭62−73270(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に下記構造単位(1) R1R2Si ・・・(1) (ただし、式中R1,R2は同種又は異種の炭素数1〜16の
    1価の有機基である) を有するポリシラン層を形成する工程と、このポリシラ
    ン層の所要部分に活性放射線を露光する工程と、露光
    後、ポリシラン層を下記一般式(2) (ただし、式中R3は置換又は非置換の1価炭化水素基、
    aは2〜3の正数である) で示される低分子量ポリシロキサンを主成分とする現像
    液で現像して、上記ポリシラン層の活性放射線露光部分
    を除去する工程とを含むことを特徴とするパターン形成
    方法。
  2. 【請求項2】基板上に高分子材料層を形成する工程と、
    この高分子材料層上に請求項1記載の方法に従ってポリ
    シラン層を形成する工程、露光工程、現像工程を順次施
    した後、現像工程で露出した部分の高分子材料層をドラ
    イエッチングする工程とを含むことを特徴とするパター
    ン形成方法。
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