JP3013337B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method

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JP3013337B2
JP3013337B2 JP10021092A JP2109298A JP3013337B2 JP 3013337 B2 JP3013337 B2 JP 3013337B2 JP 10021092 A JP10021092 A JP 10021092A JP 2109298 A JP2109298 A JP 2109298A JP 3013337 B2 JP3013337 B2 JP 3013337B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイス等の
製造プロセスにおける微細加工技術に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine processing technique in a manufacturing process of a semiconductor device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスは微細化の一途を
たどり、0.15μm以下のデザインルールを持つパタ
ーンの形成技術が必要となってきており、ArFエキシ
マレーザ(波長:193nm)を用いたリソグラフィの
開発の重要性が高まっている。従来の化学増幅型のレジ
ストを用いると、焦点深度が小さいために実用的な解像
度が低いという課題がある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices have been steadily miniaturized, and a technique for forming a pattern having a design rule of 0.15 μm or less has become necessary. Lithography using an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) has been required. The importance of development is growing. When a conventional chemically amplified resist is used, there is a problem that the practical resolution is low because the depth of focus is small.

【0003】そこで、焦点深度を向上させるために表面
解像プロセスが有望視されている。表面解像プロセスと
しては、例えば、Macromoleculesの第25巻の195 頁に示
されているように、露光されると酸を発生し得るレジス
トよりなるレジスト膜の表面に選択的にポリシロキサン
膜を形成した後、レジスト膜に対してポリシロキサン膜
をマスクとしてドライエッチングを行なって、レジスト
パターンを形成する方法が提案されている。
Therefore, a surface resolution process is expected to improve the depth of focus. In the surface resolution process, for example, as shown in Macromolecules, Vol. 25, p. 195, a polysiloxane film is selectively formed on the surface of a resist film made of a resist that can generate an acid when exposed. After that, a method of forming a resist pattern by performing dry etching on the resist film using a polysiloxane film as a mask has been proposed.

【0004】以下、前記のレジストパターンの形成方法
について図4を参照しながら説明する。
Hereinafter, a method of forming the resist pattern will be described with reference to FIG.

【0005】露光されると酸を発生し得るレジストとし
て、[化1]に示すような、1,2,3,4−テトラヒ
ドロナフチリデンイミノ−p−スチレンスルホナート
(NISS)とメタクリル酸メチル(MMA)との共重
合体を使用する例について説明する。
As a resist capable of generating an acid upon exposure, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (NISS) and methyl methacrylate (Methyl methacrylate) as shown in [Chemical Formula 1] An example using a copolymer with MMA) will be described.

【0006】[0006]

【化1】 Embedded image

【0007】まず、図4(a)に示すように、シリコン
基板10の上に形成された、露光されると酸を発生し得
るレジストよりなるレジスト膜11に対してマスク12
を用いてArFエキシマレーザ13を照射すると、レジ
スト膜11における露光部11aに酸が発生する。
First, as shown in FIG. 4A, a mask 12 is formed on a resist film 11 formed on a silicon substrate 10 and made of a resist capable of generating an acid when exposed.
When an ArF excimer laser 13 is irradiated using the method, an acid is generated in the exposed portion 11 a of the resist film 11.

【0008】次に、レジスト膜11の表面に、水蒸気及
びメチルトリエトキシシランの蒸気14を導入すると、
図4(b)に示すように、レジスト膜11の露光部11
aにおいては、発生した酸が触媒となってメチルトリエ
トキシシランの加水分解と脱水縮合とが起こって、露光
部11aの表面にポリシロキサン層15が形成される。
Next, when water vapor and vapor 14 of methyltriethoxysilane are introduced into the surface of the resist film 11,
As shown in FIG. 4B, the exposed portion 11 of the resist film 11
In a, the generated acid serves as a catalyst to cause hydrolysis and dehydration condensation of methyltriethoxysilane, and a polysiloxane layer 15 is formed on the surface of the exposed portion 11a.

【0009】次に、ポリシロキサン層15をマスクとし
てレジスト膜11に対してO2 プラズマ16を用いてド
ライエッチングを行なうと、図4(c)に示すように、
ネガ型のレジストパターン17が形成されるというもの
である。
Next, when the resist film 11 is dry-etched using the O 2 plasma 16 by using the polysiloxane layer 15 as a mask, as shown in FIG.
In this case, a negative resist pattern 17 is formed.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記のパタ
ーン形成方法においては、O2 プラズマ16によるドラ
イエッチング中の熱の影響により、図4(c)に示すよ
うに、レジストパターン17のパターン形状が劣化する
という問題がある。これは、前記のレジストのガラス転
移温度が110℃程度であって低いために、レジスト膜
の耐熱性が低いことが原因である。
However, in the above-described pattern forming method, the pattern shape of the resist pattern 17 is changed due to the influence of heat during the dry etching by the O 2 plasma 16 as shown in FIG. There is a problem of deterioration. This is because the glass transition temperature of the resist is as low as about 110 ° C., and the heat resistance of the resist film is low.

【0011】メタクリル酸メチル(MMA)を含む共重
合体よりなる樹脂は、重合が容易ではあるが、耐熱性が
低いという問題がある。
A resin made of a copolymer containing methyl methacrylate (MMA) is easy to polymerize, but has a problem of low heat resistance.

【0012】前記に鑑み、本発明は、化学増幅型レジス
トよりなるレジスト膜の耐熱性を向上させることによ
り、パターン形状の劣化を防止することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to prevent the deterioration of the pattern shape by improving the heat resistance of a resist film composed of a chemically amplified resist.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のパタ
ーン形成方法は、化学増幅型レジストを半導体基板上に
塗布してレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に対
してパターン露光する工程と、レジスト膜の表面に金属
アルコキシドを供給して、レジスト膜の露光部の表面に
金属酸化膜を形成する工程と、金属酸化膜をマスクとし
てレジスト膜に対してドライエッチングを行なってレジ
ストパターンを形成する工程とを備えたパターン形成方
法を前提とし、化学増幅型レジストは、露光により酸を
発生させる第1の基と、芳香環族又は脂環族を有する第
2の基とを含む重合体から成る。
A first pattern forming method according to the present invention comprises a step of applying a chemically amplified resist on a semiconductor substrate to form a resist film, and a step of pattern-exposing the resist film. Supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film to form a metal oxide film on the exposed surface of the resist film; and performing dry etching on the resist film using the metal oxide film as a mask to form a resist pattern. The chemical amplification type resist is a polymer including a first group that generates an acid upon exposure and a second group having an aromatic or alicyclic group. Consists of

【0014】第1のパターン形成方法によると、化学増
幅型レジストを構成する重合体が露光により酸を発生さ
せる第1の基を含むため、パターン露光すると第1の基
が分解して酸が発生し、発生した酸が触媒となってレジ
スト膜の露光部に選択的に金属酸化膜が形成される。ま
た、化学増幅型レジストを構成する重合体が芳香環族又
は脂環族を有し耐熱性に優れた第2の基を含むため、レ
ジスト膜の耐熱性が向上している。
According to the first pattern forming method, since the polymer constituting the chemically amplified resist contains the first group which generates an acid upon exposure, the first group is decomposed upon pattern exposure to generate an acid. Then, the generated acid acts as a catalyst to selectively form a metal oxide film on the exposed portion of the resist film. Further, since the polymer constituting the chemically amplified resist contains a second group having an aromatic or alicyclic group and having excellent heat resistance, the heat resistance of the resist film is improved.

【0015】第1のパターン形成方法において、第2の
基は、酸雰囲気下で分解して親水性基となることが好ま
しい。
In the first pattern forming method, the second group is preferably decomposed in an acid atmosphere to become a hydrophilic group.

【0016】第1のパターン形成方法において、第2の
基は、酸雰囲気下で分解してフェノール性水酸基となる
ことが好ましい。
In the first pattern forming method, the second group is preferably decomposed into a phenolic hydroxyl group in an acid atmosphere.

【0017】第1のパターン形成方法において、第2の
基は疎水性であることが好ましい。
In the first pattern forming method, the second group is preferably hydrophobic.

【0018】第1のパターン形成方法において、第2の
基は、ベンジル基、イソボルニル基、ノルボニル基、ア
ダマンチル基又はトリシクロデカニル基を有することが
好ましい。
In the first pattern forming method, the second group preferably has a benzyl group, an isobornyl group, a norbornyl group, an adamantyl group or a tricyclodecanyl group.

【0019】本発明に係る第2のパターン形成方法は、
化学増幅型レジストを半導体基板上に塗布してレジスト
膜を形成する工程と、レジスト膜に対してパターン露光
する工程と、レジスト膜の表面に金属アルコキシドを供
給して、レジスト膜の露光部の表面に金属酸化膜を形成
する工程と、金属酸化膜をマスクとしてレジスト膜に対
してドライエッチングを行なってレジストパターンを形
成する工程とを備えたパターン形成方法を前提とし、化
学増幅型レジストは炭素の結晶体を含む。
The second pattern forming method according to the present invention comprises:
A step of applying a chemically amplified resist on a semiconductor substrate to form a resist film, a step of pattern-exposing the resist film, and supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film to form a surface of an exposed portion of the resist film. A method of forming a metal oxide film on the substrate, and a step of forming a resist pattern by performing dry etching on the resist film using the metal oxide film as a mask. Including crystals.

【0020】第2のパターン形成方法によると、化学増
幅型レジストが露光により酸を発生させる酸発生剤を含
むため、パターン露光すると酸発生剤から酸が発生し、
発生した酸が触媒となってレジスト膜の露光部に選択的
に金属酸化膜が形成される。また、化学増幅型レジスト
は、炭素の結晶体を含んでいるため、レジスト膜の耐熱
性が向上している。
According to the second pattern formation method, since the chemically amplified resist contains an acid generator that generates an acid upon exposure, an acid is generated from the acid generator upon pattern exposure,
The generated acid serves as a catalyst to selectively form a metal oxide film on the exposed portion of the resist film. Further, since the chemically amplified resist contains a carbon crystal, the heat resistance of the resist film is improved.

【0021】第2のパターン形成方法において、炭素の
結晶体はフラーレンから成ることが好ましい。
In the second pattern forming method, the carbon crystal is preferably made of fullerene.

【0022】本発明に係る第3のパターン形成方法は、
露光されると酸を発生する酸発生剤を含む化学増幅型レ
ジストを半導体基板上に塗布してレジスト膜を形成する
第1の工程と、レジスト膜に対してパターン露光する第
2の工程と、レジスト膜の表面に金属アルコキシドを供
給して、レジスト膜の露光部の表面に金属酸化膜を形成
する第3の工程と、レジスト膜を全面に亘って架橋させ
る第4の工程と、金属酸化膜をマスクとしてレジスト膜
に対してドライエッチングを行なってレジストパターン
を形成する第5の工程とを備えている。
A third pattern forming method according to the present invention comprises:
A first step of forming a resist film by applying a chemically amplified resist containing an acid generator that generates an acid when exposed to a semiconductor substrate, and a second step of performing pattern exposure on the resist film; A third step of supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film to form a metal oxide film on the exposed surface of the resist film, a fourth step of crosslinking the resist film over the entire surface, and a metal oxide film Forming a resist pattern by performing dry etching on the resist film using the mask as a mask.

【0023】第3のパターン形成方法によると、化学増
幅型レジストが露光により酸を発生させる酸発生剤を含
むため、パターン露光すると酸発生剤から酸が発生し、
発生した酸が触媒となってレジスト膜の露光部に選択的
に金属酸化膜が形成される。レジスト膜を架橋させてい
るため、レジスト膜の耐熱性が向上している。
According to the third pattern formation method, since the chemically amplified resist contains an acid generator that generates an acid upon exposure, an acid is generated from the acid generator upon pattern exposure,
The generated acid serves as a catalyst to selectively form a metal oxide film on the exposed portion of the resist film. Since the resist film is crosslinked, the heat resistance of the resist film is improved.

【0024】第3のパターン形成方法において、第4の
工程は、レジスト膜に対して金属酸化膜を透過する光を
全面に亘って照射する工程と、レジスト膜に対して加熱
処理を行なう工程とを含むことが好ましい。
In the third pattern forming method, the fourth step includes a step of irradiating the entire surface of the resist film with light transmitted through the metal oxide film, and a step of performing a heat treatment on the resist film. It is preferable to include

【0025】第3のパターン形成方法の第4の工程にお
いてレジスト膜に照射する光は、遠紫外線又は紫外線で
あることが好ましい。
In the fourth step of the third pattern forming method, the light applied to the resist film is preferably far ultraviolet light or ultraviolet light.

【0026】第3のパターン形成方法における化学増幅
型レジストは、露光により酸を発生させる基と、酸雰囲
気下で分解してカルボキシル基となる基とを含む重合体
から成ることが好ましい。
The chemically amplified resist in the third pattern forming method is preferably made of a polymer containing a group that generates an acid upon exposure and a group that is decomposed into a carboxyl group in an acid atmosphere.

【0027】本発明に係る第4のパターン形成方法は、
露光されると酸を発生する酸発生剤を含むレジストを半
導体基板上に塗布してレジスト膜を形成する第1の工程
と、レジスト膜に対してパターン露光する第2の工程
と、レジスト膜の表面に金属アルコキシドを供給して、
レジスト膜の露光部の表面に金属酸化膜を形成する第3
の工程と、レジスト膜に対して非金属のイオンビームを
全面に照射することにより、レジスト膜を全面に亘って
硬化させる第4の工程と、金属酸化膜をマスクとしてレ
ジスト膜に対してドライエッチングを行なってレジスト
パターンを形成する第5の工程とを備えている。
According to a fourth pattern forming method of the present invention,
A first step of applying a resist containing an acid generator that generates an acid when exposed to a semiconductor substrate to form a resist film, a second step of pattern-exposing the resist film, Supply metal alkoxide to the surface,
Third step of forming a metal oxide film on the exposed surface of the resist film
A fourth step of irradiating the entire surface of the resist film with a non-metal ion beam to cure the resist film, and a dry etching of the resist film using the metal oxide film as a mask. And a fifth step of forming a resist pattern.

【0028】第4のパターン形成方法によると、化学増
幅型レジストが露光により酸を発生させる酸発生剤を含
むため、パターン露光すると酸発生剤から酸が発生し、
発生した酸が触媒となってレジスト膜の露光部に選択的
に金属酸化膜が形成される。レジスト膜に対して非金属
のイオンビームを照射しているため、レジスト膜が硬化
してレジスト膜の耐熱性が向上している。
According to the fourth pattern formation method, since the chemically amplified resist contains an acid generator that generates an acid upon exposure, an acid is generated from the acid generator upon pattern exposure,
The generated acid serves as a catalyst to selectively form a metal oxide film on the exposed portion of the resist film. Since the resist film is irradiated with the non-metal ion beam, the resist film is cured and the heat resistance of the resist film is improved.

【0029】第4のパターン形成方法の第4の工程にお
いてレジスト膜に照射するイオンビームは、水素イオ
ン、酸素イオン又は炭素イオンのイオンビームであるこ
とが好ましい。
In the fourth step of the fourth pattern forming method, the ion beam applied to the resist film is preferably an ion beam of hydrogen ions, oxygen ions or carbon ions.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
の第1の実施形態に係るパターン形成方法について、図
1(a)〜(c)を参照しながら説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c).

【0031】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
2]で示されるような、1,2,3,4−テトラヒドロ
ナフチリデンイミノ−p−スチレンスルフォナート(N
ISS)と、t−ブトキシカルボニル基(t−BOC:
保護基)で保護されたビニルフェノールとの共重合体を
ダイグライムに溶解したものを用いた。
As a chemically amplified resist material, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (N
ISS) and a t-butoxycarbonyl group (t-BOC:
A copolymer obtained by dissolving a copolymer with vinylphenol protected with a protecting group) in diglyme was used.

【0032】[0032]

【化2】 Embedded image

【0033】まず、図1(a)に示すように、シリコン
基板100の上に、前記のレジスト材料をスピンコート
した後、該レジスト材料を90℃の温度下において90
秒間プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜101を
形成した。その後、マスク102を用いてArFエキシ
マレーザ103を照射することにより、レジスト膜10
1にマスク102のパターンを露光した。このようにす
ると、レジスト膜101の露光部101aにおいては、
[化3]に示すように、NISSが分解してスルホン酸
が発生したが、未露光部101bにおいては酸は発生し
ていない。
First, as shown in FIG. 1A, after the above-mentioned resist material is spin-coated on a silicon substrate 100, the resist material is heated at a temperature of 90.degree.
By pre-baking for 2 seconds, a resist film 101 having a film thickness of 1 μm was formed. Thereafter, the resist film 10 is irradiated with an ArF excimer laser 103 by using a mask 102.
1 was exposed to the pattern of the mask 102. By doing so, in the exposed portion 101a of the resist film 101,
As shown in [Formula 3], NISS was decomposed to generate sulfonic acid, but no acid was generated in the unexposed portion 101b.

【0034】[0034]

【化3】 Embedded image

【0035】その後、レジスト膜101に対して100
℃の温度下で60秒間の加熱処理を行なうと、レジスト
膜101の露光部101aにおいては、[化4]に示す
ように、スルホン酸の作用によりビニルフェノールから
t−BOCが脱離してフェノール性水酸基が生じた。
After that, 100 times for the resist film 101
When the heat treatment is performed at a temperature of 60 ° C. for 60 seconds, in the exposed portion 101 a of the resist film 101, as shown in [Chem. Hydroxyl groups were formed.

【0036】[0036]

【化4】 Embedded image

【0037】レジスト膜101の露光部101aにおい
ては、パターン露光により発生したスルホン酸によって
親水性に変化しているが、加熱処理により生じたフェノ
ール性水酸基によって親水性度がより高くなった。
In the exposed portion 101a of the resist film 101, the hydrophilicity was changed by sulfonic acid generated by pattern exposure, but the degree of hydrophilicity was further increased by phenolic hydroxyl groups generated by heat treatment.

【0038】次に、図1(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気1
04をレジスト膜101の表面に供給して、レジスト膜
101の露光部101aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層105を形成した。このとき、強い親
水性に変化している露光部101aに水が選択的に吸収
されるため、非常に高い選択性でポリシロキサン層10
5を形成することができた。
Next, as shown in FIG. 1 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and vapor of methyltriethoxysilane 1
04 was supplied to the surface of the resist film 101 to selectively form a polysiloxane layer 105 as a metal oxide film on the exposed portion 101a of the resist film 101. At this time, since the water is selectively absorbed by the exposed portion 101a which has changed to a strong hydrophilicity, the polysiloxane layer 10 has a very high selectivity.
5 could be formed.

【0039】次に、図1(c)に示すように、レジスト
膜101に対してポリシロキサン層105をマスクにし
て、O2 プラズマ106を用いてエッチングを行なう
と、垂直形状を有するレジストパターン107が形成さ
れた。O2 プラズマ106によるエッチングは、平行平
板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、圧力が
0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエッチン
グ条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 1C, the resist film 101 is etched using an O 2 plasma 106 by using the polysiloxane layer 105 as a mask. Was formed. The etching using the O 2 plasma 106 was performed using a parallel plate type RIE apparatus under the conditions of 900 W power, 0.7 Pa pressure, and 40 sccm O 2 gas flow rate.

【0040】第1の実施形態によると、t−ブトキシカ
ルボニル基(t−BOC)で保護されたビニルフェノー
ルを有する化学増幅型のレジスト材料を用いており、ビ
ニルフェノールは熱的に安定な芳香環族を多く有してい
るので、レジスト材料の耐熱性が向上している。従っ
て、O2 プラズマ106によるエッチング中におけるレ
ジスト膜101の熱による変形を防止することができる
ので、良好なパターン形状を持つレジストパターン10
7を得ることができる。
According to the first embodiment, a chemically amplified resist material having vinyl phenol protected with a t-butoxycarbonyl group (t-BOC) is used, and vinyl phenol is a thermally stable aromatic ring. Since the resist material has many groups, the heat resistance of the resist material is improved. Accordingly, it is possible to prevent the resist film 101 from being deformed by heat during the etching by the O 2 plasma 106, so that the resist pattern 10 having a good pattern shape can be prevented.
7 can be obtained.

【0041】また、第1の実施形態によると、レジスト
膜101の露光部101aにおいては、スルホン酸の作
用によりt−BOCが脱離してフェノール性水酸基が生
じるため、レジスト膜101における露光部101aと
未露光部101bとの親水性のコントラストが極めて高
くなるので、露光部101aの表面に形成されるポリシ
ロキサン層105の選択性が向上する。
According to the first embodiment, in the exposed portion 101a of the resist film 101, t-BOC is eliminated by the action of sulfonic acid to generate a phenolic hydroxyl group. Since the hydrophilicity contrast with the unexposed portion 101b becomes extremely high, the selectivity of the polysiloxane layer 105 formed on the surface of the exposed portion 101a is improved.

【0042】尚、第1の実施形態においては、化学増幅
型のレジスト材料として、[化2]で示される重合体を
用いたが、NISSに代えて、露光により酸が発生する
他の基を用いてもよい。
In the first embodiment, the polymer represented by Chemical Formula 2 is used as the chemically amplified resist material. Instead of NISS, another group that generates an acid upon exposure is used. May be used.

【0043】また、保護基としては、t−BOCを用い
たが、これに代えて、テトラヒドロピラニル基、3−オ
クソヘキシル基又はエトキシエチル基等のアセタール系
の保護基を用いてもよい。
Although t-BOC was used as the protecting group, an acetal-based protecting group such as a tetrahydropyranyl group, a 3-oxohexyl group or an ethoxyethyl group may be used instead.

【0044】また、酸の作用により保護基が脱離するフ
ェノール誘導体に代えて、トリシクロデカニル等の脂環
族を含む、酸の作用により保護基が脱離する誘導体を用
いてもよい。
In place of the phenol derivative from which a protecting group is eliminated by the action of an acid, a derivative containing an alicyclic group such as tricyclodecanyl or the like, from which the protecting group is eliminated by the action of an acid, may be used.

【0045】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although an ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0046】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although the RIE apparatus is used as the etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively coupled plasma may be used instead. Alternatively, the etching gas may be replaced with O 2 gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0047】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態について説明する。第2の実施形態は、第1の
実施形態とレジスト材料が異なるのみであって、基本的
なプロセスは、加熱処理を除いて第1の実施形態と同様
であるから、図1(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。
(Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is different from the first embodiment only in the resist material, and the basic process is the same as that of the first embodiment except for the heat treatment. This will be described with reference to FIG.

【0048】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
5]で示されるような、1,2,3,4−テトラヒドロ
ナフチリデンイミノ−p−スチレンスルフォナート(N
ISS)とメチルスチレンとの共重合体をダイグライム
に溶解したものを用いた。
As the chemically amplified resist material, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (N
ISS) and a copolymer of methylstyrene dissolved in diglyme were used.

【0049】[0049]

【化5】 Embedded image

【0050】第1の実施形態と同様に、シリコン基板1
00の上に、前記のレジスト材料をスピンコートした
後、該レジスト材料を90℃の温度下において90秒間
プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜101を形成
した。その後、マスク102を用いてレジスト膜101
にArFエキシマレーザ103を照射してパターン露光
すると、第1の実施形態と同様に、レジスト膜101の
露光部101aにおいては、NISSが分解してスルホ
ン酸が発生した。
As in the first embodiment, the silicon substrate 1
After spin-coating the above-mentioned resist material on the film No. 00, the resist material was pre-baked at a temperature of 90 ° C. for 90 seconds to form a 1 μm-thick resist film 101. After that, using the mask 102, the resist film 101 is formed.
Was irradiated with an ArF excimer laser 103 to perform pattern exposure, as in the first embodiment, in the exposed portion 101a of the resist film 101, the NISS was decomposed and sulfonic acid was generated.

【0051】次に、図1(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気1
04をレジスト膜101の表面に供給して、レジスト膜
101の露光部101aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層105を形成した。このとき、親水性
に変化している露光部101aに水が選択的に吸収され
るため、レジスト膜101の露光部101aに選択的に
ポリシロキサン層105を形成することができた。
Next, as shown in FIG. 1 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and a vapor of methyltriethoxysilane 1
04 was supplied to the surface of the resist film 101 to selectively form a polysiloxane layer 105 as a metal oxide film on the exposed portion 101a of the resist film 101. At this time, water was selectively absorbed by the exposed portions 101a that changed to hydrophilic, so that the polysiloxane layer 105 could be selectively formed on the exposed portions 101a of the resist film 101.

【0052】次に、図1(c)に示すように、レジスト
膜101に対してポリシロキサン層105をマスクにし
て、O2 プラズマ106を用いてエッチングを行なう
と、垂直形状を有するレジストパターン107が形成さ
れた。O2 プラズマ106によるエッチングは、平行平
板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、圧力が
0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエッチン
グ条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 1C, the resist film 101 is etched using an O 2 plasma 106 with the polysiloxane layer 105 as a mask. Was formed. The etching using the O 2 plasma 106 was performed using a parallel plate type RIE apparatus under the conditions of 900 W power, 0.7 Pa pressure, and 40 sccm O 2 gas flow rate.

【0053】第2の実施形態によると、メチルスチレン
を有する化学増幅型のレジスト材料を用いており、該メ
チルスチレンは熱的に安定な芳香環族を多く有している
ので、レジスト材料の耐熱性が向上している。従って、
2 プラズマ106によるエッチング中におけるレジス
ト膜101の熱による変形を防止することができるの
で、良好なパターン形状を持つレジストパターン107
を得ることができる。
According to the second embodiment, a chemically amplified resist material containing methylstyrene is used. Since methylstyrene has many thermally stable aromatic rings, the resist material has a high heat resistance. Has improved. Therefore,
Since the resist film 101 can be prevented from being deformed by heat during etching by the O 2 plasma 106, the resist pattern 107 having a favorable pattern shape can be prevented.
Can be obtained.

【0054】また、第2の実施形態によると、疎水性の
メチルスチレンを有する化学増幅型のレジスト材料を用
いているため、レジスト膜101の未露光部101bは
強い疎水性に維持されるので、未露光部101bにはポ
リシロキサン層105が形成されない。従って、レジス
トパターン107を形成した後のシリコン基板100の
上にポリシロキサン層105からなる残渣が残らない。
According to the second embodiment, since the chemically amplified resist material having hydrophobic methyl styrene is used, the unexposed portion 101b of the resist film 101 is maintained at a strong hydrophobic property. The polysiloxane layer 105 is not formed on the unexposed portion 101b. Therefore, no residue of the polysiloxane layer 105 remains on the silicon substrate 100 after the formation of the resist pattern 107.

【0055】尚、第2の実施形態においては、化学増幅
型のレジスト材料として、[化5]で示される重合体を
用いたが、NISSに代えて、露光により酸が発生する
他の基を用いてもよい。
In the second embodiment, the polymer represented by Chemical Formula 5 is used as the chemically amplified resist material. However, instead of NISS, another group that generates an acid upon exposure is used. May be used.

【0056】また、メチルスチレンに代えて、アダマン
チル基、イソボルニル基、ノルボニル基又はトリシクロ
デカニル基等の脂環基を含む、疎水性の基を用いてもよ
い。
Further, instead of methylstyrene, a hydrophobic group containing an alicyclic group such as an adamantyl group, an isobornyl group, a norbornyl group or a tricyclodecanyl group may be used.

【0057】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although an ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0058】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although an RIE apparatus was used as an etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively coupled plasma may be used instead. Alternatively, an O 2 gas may be used as an etching gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0059】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態について説明する。第3の実施形態は、第1の
実施形態とレジスト材料が異なるのみであって、基本的
なプロセスは第1の実施形態と同様であるから、図1
(a)〜(c)を参照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment differs from the first embodiment only in the resist material, and the basic process is the same as that of the first embodiment.
This will be described with reference to (a) to (c).

【0060】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
6]で示されるような、1,2,3,4−テトラヒドロ
ナフチリデンイミノ−p−スチレンスルフォナート(N
ISS)とテトラヒドロピラニルメチルメタクリレート
(THPMA)とメチルスチレンとの重合体をダイグラ
イムに溶解したものを用いた。
As a chemically amplified resist material, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (N
ISS), a polymer of tetrahydropyranylmethyl methacrylate (THPMA) and methylstyrene dissolved in diglyme was used.

【0061】[0061]

【化6】 Embedded image

【0062】第1の実施形態と同様に、シリコン基板1
00の上に、前記のレジスト材料をスピンコートした
後、該レジスト材料を90℃の温度下において90秒間
プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜101を形成
した。その後、マスク102を用いてレジスト膜101
にArFエキシマレーザ103を照射してパターン露光
すると、第1の実施形態と同様に、レジスト膜101の
露光部101aにおいては、NISSが分解してスルホ
ン酸が発生した。
As in the first embodiment, the silicon substrate 1
After spin-coating the above-mentioned resist material on the film No. 00, the resist material was pre-baked at a temperature of 90 ° C. for 90 seconds to form a resist film 101 having a thickness of 1 μm. After that, using the mask 102, the resist film 101 is formed.
Was irradiated with an ArF excimer laser 103 to perform pattern exposure, as in the first embodiment, in the exposed portion 101a of the resist film 101, the NISS was decomposed and sulfonic acid was generated.

【0063】次に、レジスト膜101に対して100℃
の温度下において60秒間の加熱処理を行なうと、レジ
スト膜101の露光部101aにおいては、スルホン酸
の作用によりTHPMAが分解してカルボン酸が発生し
た。レジスト膜101の露光部101aにおいては、パ
ターン露光により発生したスルホン酸によって親水性に
変化しているが、加熱により生じたカルボン酸によって
親水性度がより高くなった。
Next, the resist film 101 is heated at 100 ° C.
In the exposed portion 101a of the resist film 101, THPMA was decomposed by the action of sulfonic acid to generate carboxylic acid at a temperature of 60 ° C. for 60 seconds. In the exposed portion 101a of the resist film 101, the hydrophilicity was changed by sulfonic acid generated by pattern exposure, but the degree of hydrophilicity became higher by carboxylic acid generated by heating.

【0064】次に、図1(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気1
04をレジスト膜101の表面に供給して、レジスト膜
101の露光部101aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層105を形成した。このとき、強い親
水性に変化している露光部101aに水が選択的に吸収
されるため、非常に高い選択性でポリシロキサン層10
5を形成することができた。
Next, as shown in FIG. 1 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and methyltriethoxysilane vapor 1
04 was supplied to the surface of the resist film 101 to selectively form a polysiloxane layer 105 as a metal oxide film on the exposed portion 101a of the resist film 101. At this time, since the water is selectively absorbed by the exposed portion 101a which has changed to a strong hydrophilicity, the polysiloxane layer 10 has a very high selectivity.
5 could be formed.

【0065】次に、図1(c)に示すように、レジスト
膜101に対してポリシロキサン層105をマスクにし
て、O2 プラズマ106を用いてエッチングを行なう
と、垂直形状を有するレジストパターン107が形成さ
れた。O2 プラズマ106によるエッチングは、平行平
板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、圧力が
0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエッチン
グ条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 1C, when the resist film 101 is etched using the O 2 plasma 106 with the polysiloxane layer 105 as a mask, a resist pattern 107 having a vertical shape is formed. Was formed. The etching using the O 2 plasma 106 was performed using a parallel plate type RIE apparatus under the conditions of 900 W power, 0.7 Pa pressure, and 40 sccm O 2 gas flow rate.

【0066】第3の実施形態によると、メチルスチレン
を有する化学増幅型のレジスト材料を用いており、メチ
ルスチレンは熱的に安定な芳香環族を多く有しているの
で、レジスト材料の耐熱性が向上している。従って、O
2 プラズマ106によるエッチング中におけるレジスト
膜101の熱による変形を防止することができるので、
良好なパターン形状を持つレジストパターン107を得
ることができる。
According to the third embodiment, a chemically amplified resist material containing methyl styrene is used. Since methyl styrene has many thermally stable aromatic rings, the heat resistance of the resist material is high. Is improving. Therefore, O
(2) Since deformation of the resist film 101 due to heat during etching by the plasma 106 can be prevented,
The resist pattern 107 having a good pattern shape can be obtained.

【0067】また、第3の実施形態によると、レジスト
膜101の露光部101aにおいては、スルホン酸の作
用によりTHPMAが分解してカルボン酸が生じるた
め、レジスト膜101の露光部101aと未露光部10
1bとの親水性のコントラストが極めて高くなるので、
露光部101aの表面に形成されるポリシロキサン層1
05の選択性が向上する。
According to the third embodiment, in the exposed portion 101a of the resist film 101, THPMA is decomposed by the action of sulfonic acid to generate carboxylic acid, so that the exposed portion 101a of the resist film 101 and the unexposed portion 10
Since the contrast of hydrophilicity with 1b becomes extremely high,
Polysiloxane layer 1 formed on the surface of exposed portion 101a
05 has improved selectivity.

【0068】また、第3の実施形態によると、疎水性の
メチルスチレンを有する化学増幅型のレジスト材料を用
いているため、レジスト膜101の未露光部101bは
強い疎水性に維持されるので、未露光部101bにはポ
リシロキサン層105が形成されない。従って、レジス
トパターン107を形成した後のシリコン基板100の
上にポリシロキサン層105からなる残渣が残らない。
According to the third embodiment, since the chemically amplified resist material having hydrophobic methyl styrene is used, the unexposed portion 101b of the resist film 101 is maintained to be strongly hydrophobic. The polysiloxane layer 105 is not formed on the unexposed portion 101b. Therefore, no residue of the polysiloxane layer 105 remains on the silicon substrate 100 after the formation of the resist pattern 107.

【0069】尚、第3の実施形態においては、化学増幅
型のレジスト材料として、[化6]で示される重合体を
用いたが、NISSに代えて、露光により酸が発生する
他の基を用いてもよい。
In the third embodiment, the polymer represented by Chemical Formula 6 is used as the chemically amplified resist material. Instead of NISS, another group that generates an acid upon exposure is used. May be used.

【0070】また、酸の作用により保護基が脱離するT
HPMAに代えて、3−オクソヘキシル基、イソプロピ
ルオキシ基又はアセタール系の保護基を有し、酸の作用
により保護基が脱離する基を用いてもよい。
Further, T, from which the protecting group is eliminated by the action of an acid,
Instead of HPMA, a group having a 3-oxohexyl group, an isopropyloxy group or an acetal-based protecting group, from which the protecting group is eliminated by the action of an acid may be used.

【0071】また、メチルスチレンに代えて、アダマン
チル基、イソボルニル基、ノルボニル基又はトリシクロ
デカニル基等の脂環基を含む、疎水性の基を用いてもよ
い。
In place of methylstyrene, a hydrophobic group containing an alicyclic group such as an adamantyl group, an isobornyl group, a norbornyl group or a tricyclodecanyl group may be used.

【0072】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although an ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0073】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although the RIE apparatus is used as the etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively coupled plasma may be used instead of the RIE apparatus, and the etching gas may be replaced with O 2 gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0074】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態について説明する。第4の実施形態は、第1の
実施形態とレジスト材料が異なるのみであって、基本的
なプロセスは、加熱処理を除いて第1の実施形態と同様
であるから、図1(a)〜(c)を参照しながら説明す
る。
(Fourth Embodiment) Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described. The fourth embodiment is different from the first embodiment only in the resist material, and the basic process is the same as that of the first embodiment except for the heat treatment. This will be described with reference to FIG.

【0075】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
1]で示されるような、1,2,3,4−テトラヒドロ
ナフチリデンイミノ−p−スチレンスルフォナート(N
ISS)とメタクリル酸メチル(MMA)との共重合体
と5重量%のフラーレンC60とをダイグライムに溶解し
たものを用いた。
As the chemically amplified resist material, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (N
ISS) and a fullerene C 60 in the copolymer and 5 wt% of methyl methacrylate (MMA) was prepared by dissolving in diglyme.

【0076】第1の実施形態と同様に、シリコン基板1
00の上に、前記のレジスト材料をスピンコートした
後、該レジスト材料を90℃の温度下において90秒間
プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜101を形成
した。その後、マスク102を用いてレジスト膜101
にArFエキシマレーザ103を照射してパターン露光
すると、第1の実施形態と同様に、レジスト膜101の
露光部101aにおいては、NISSが分解してスルホ
ン酸が発生した。
As in the first embodiment, the silicon substrate 1
After spin-coating the above-mentioned resist material on the film No. 00, the resist material was pre-baked at a temperature of 90 ° C. for 90 seconds to form a 1 μm-thick resist film 101. After that, using the mask 102, the resist film 101 is formed.
Was irradiated with an ArF excimer laser 103 to perform pattern exposure, as in the first embodiment, in the exposed portion 101a of the resist film 101, the NISS was decomposed and sulfonic acid was generated.

【0077】次に、図1(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気1
04をレジスト膜101の表面に供給して、レジスト膜
101の露光部101aに選択的にポリシロキサン層1
05を形成した。このとき、親水性に変化している露光
部101aに水が選択的に吸収されるため、レジスト膜
101の露光部101aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層105を形成することができた。
Next, as shown in FIG. 1 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and vapor of methyltriethoxysilane 1
04 is supplied to the surface of the resist film 101 to selectively expose the polysiloxane layer 1 to the exposed portions 101a of the resist film 101.
05 was formed. At this time, water is selectively absorbed by the exposed portion 101a that has changed to hydrophilic, so that the polysiloxane layer 105 as a metal oxide film can be selectively formed on the exposed portion 101a of the resist film 101. Was.

【0078】次に、図1(c)に示すように、レジスト
膜101に対してポリシロキサン層105をマスクにし
て、O2 プラズマ106を用いてエッチングを行なう
と、垂直形状を有するレジストパターン107が形成さ
れた。O2 プラズマ106によるエッチングは、平行平
板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、圧力が
0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエッチン
グ条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 1C, the resist film 101 is etched using an O 2 plasma 106 with the polysiloxane layer 105 as a mask, whereby a resist pattern 107 having a vertical shape is formed. Was formed. The etching using the O 2 plasma 106 was performed using a parallel plate type RIE apparatus under the conditions of 900 W power, 0.7 Pa pressure, and 40 sccm O 2 gas flow rate.

【0079】第4の実施形態によると、化学増幅型のレ
ジスト材料にフラーレンC60を添加しており、該フラー
レンC60は耐熱性に優れているので、レジスト材料の耐
熱性が向上している。従って、O2 プラズマ106によ
るエッチング中におけるレジスト膜101の熱による変
形を防止することができるので、良好なパターン形状を
持つレジストパターン107を得ることができる。
According to the fourth embodiment, fullerene C 60 is added to a chemically amplified resist material, and since the fullerene C 60 is excellent in heat resistance, the heat resistance of the resist material is improved. . Accordingly, since the resist film 101 can be prevented from being deformed by heat during the etching by the O 2 plasma 106, the resist pattern 107 having a good pattern shape can be obtained.

【0080】尚、第4の実施形態においては、化学増幅
型のレジスト材料として、[化1]で示される重合体を
用いたが、NISSに代えて、露光により酸が発生する
他の基を用いてもよい。
In the fourth embodiment, the polymer represented by Chemical Formula 1 was used as the chemically amplified resist material. However, instead of NISS, another group that generates an acid upon exposure is used. May be used.

【0081】また、化学増幅型のレジスト材料にフラー
レンC60を添加したが、これに代えて、フラーレンC70
又はダイヤモンド粒子を添加してもよい。
[0081] Further, although the addition of fullerene C 60 in the resist material of chemical amplification type, instead of this, the fullerene C 70
Alternatively, diamond particles may be added.

【0082】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although an ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0083】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although an RIE apparatus was used as the etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively coupled plasma may be used instead. Alternatively, an O 2 gas may be used as an etching gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0084】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態について、図2(a)〜(d)を参照しながら
説明する。
(Fifth Embodiment) Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (d).

【0085】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
7]で示されるような、1,2,3,4−テトラヒドロ
ナフチリデンイミノ−p−スチレンスルフォナート(N
ISS)とテトラヒドロピラニルメチルメタクリレート
(THPMA)との共重合体をダイグライムに溶解した
ものを用いた。
As a chemically amplified resist material, 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (N
A copolymer of ISS) and tetrahydropyranylmethyl methacrylate (THPMA) dissolved in diglyme was used.

【0086】[0086]

【化7】 Embedded image

【0087】まず、図2(a)に示すように、シリコン
基板200の上に、前記のレジスト材料をスピンコート
した後、該レジスト材料を90℃の温度下において90
秒間プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜201を
形成した。その後、マスク202を用いてArFエキシ
マレーザ203を照射することにより、レジスト膜20
1にマスク202のパターンを露光した。このようにす
ると、レジスト膜201の露光部201aにおいては、
NISSが分解してスルホン酸が発生したが、未露光部
201bにおいては酸は発生していない。
First, as shown in FIG. 2A, the above-mentioned resist material is spin-coated on a silicon substrate 200, and then the resist material is heated at a temperature of 90.degree.
By pre-baking for 2 seconds, a resist film 201 having a thickness of 1 μm was formed. After that, the resist film 20 is irradiated with an ArF excimer laser 203 using a mask 202.
1 was exposed to the pattern of the mask 202. In this way, in the exposed portion 201a of the resist film 201,
Although the NISS was decomposed to generate sulfonic acid, no acid was generated in the unexposed portion 201b.

【0088】その後、レジスト膜201に対して90℃
の温度下で60秒間の加熱処理を行なうと、レジスト膜
201の露光部201aにおいては、スルホン酸の作用
によりTHPMAが分解してカルボン酸が生じた。この
とき、レジスト膜101の露光部101aにおいては、
パターン露光により発生したスルホン酸によって親水性
に変化しているが、加熱処理により生じたカルボン酸に
よって親水性度がより高くなった。
Thereafter, the resist film 201 is heated at 90 ° C.
In the exposed portion 201a of the resist film 201, THPMA was decomposed by the action of sulfonic acid to produce carboxylic acid at a temperature of 60 seconds for 60 seconds. At this time, in the exposed portion 101a of the resist film 101,
The hydrophilicity was changed by sulfonic acid generated by pattern exposure, but the degree of hydrophilicity was increased by carboxylic acid generated by heat treatment.

【0089】次に、図2(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気2
04をレジスト膜201の表面に供給して、レジスト膜
201の露光部201aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層205を形成した。
Next, as shown in FIG. 2 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and methyltriethoxysilane vapor 2
04 was supplied to the surface of the resist film 201, and a polysiloxane layer 205 as a metal oxide film was selectively formed on the exposed portion 201a of the resist film 201.

【0090】次に、図2(c)に示すように、水銀ラン
プを用いて254nmを中心波長とするDeep UV
光206をレジスト膜201の全面に照射した後、レジ
スト膜201に対して110℃の温度下で2分間の加熱
処理を行なって、レジスト膜207を全面に亘って架橋
させた。尚、Deep UV光206は波長が長いの
で、レジスト膜207は全面に架橋する。
Next, as shown in FIG. 2C, a Deep UV having a center wavelength of 254 nm using a mercury lamp.
After irradiating the entire surface of the resist film 201 with light 206, the resist film 201 was subjected to a heat treatment at 110 ° C. for 2 minutes to crosslink the resist film 207 over the entire surface. Since the deep UV light 206 has a long wavelength, the resist film 207 is cross-linked over the entire surface.

【0091】このときの架橋反応は[化8]に示すとお
りである。すなわち、レジスト膜201に全面に亘って
Deep UV光206を照射すると、第1の反応が起
こり、NISSが分解してスルホン酸が発生し、その
後、レジスト膜201を加熱すると、第2の反応が起こ
り、スルホン酸の作用によりTHPMAが分解してカル
ボン酸が発生した。このとき、100℃以上の高い温度
で加熱するので、第3の反応が引き続いて起こり、カル
ボン酸はその近傍に存在する他のカルボン酸と架橋反応
して高分子が生成される。
The crosslinking reaction at this time is as shown in [Formula 8]. That is, when the resist film 201 is irradiated with the Deep UV light 206 over the entire surface, a first reaction occurs, the NISS is decomposed to generate sulfonic acid, and then, when the resist film 201 is heated, the second reaction occurs. Then, the action of sulfonic acid decomposed THPMA to generate carboxylic acid. At this time, since heating is performed at a high temperature of 100 ° C. or more, the third reaction occurs continuously, and the carboxylic acid undergoes a cross-linking reaction with another carboxylic acid present in the vicinity thereof to generate a polymer.

【0092】[0092]

【化8】 Embedded image

【0093】次に、図2(d)に示すように、架橋した
レジスト膜207に対してポリシロキサン層205をマ
スクにして、O2 プラズマ208を用いてエッチングを
行なうと、垂直形状を有するレジストパターン209が
形成された。O2 プラズマ106によるエッチングは、
平行平板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、
圧力が0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエ
ッチング条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 2D, the cross-linked resist film 207 is etched using the polysiloxane layer 205 as a mask and using O 2 plasma 208 to obtain a resist having a vertical shape. A pattern 209 was formed. Etching by O 2 plasma 106
Using a parallel plate type RIE device, the power is 900W,
The etching was performed under a pressure of 0.7 Pa and an O 2 gas flow rate of 40 sccm.

【0094】第5の実施形態によると、ポリシロキサン
層205を形成した後にレジスト膜201を架橋させる
ので、化学増幅型のレジスト材料の耐熱性が向上してい
る。従って、O2 プラズマ208によるエッチング中に
おけるレジスト膜207の熱による変形を防止すること
ができるので、良好なパターン形状を持つレジストパタ
ーン209を得ることができる。
According to the fifth embodiment, since the resist film 201 is cross-linked after the polysiloxane layer 205 is formed, the heat resistance of the chemically amplified resist material is improved. Accordingly, since the resist film 207 can be prevented from being deformed by heat during etching by the O 2 plasma 208, a resist pattern 209 having a good pattern shape can be obtained.

【0095】尚、第5の実施形態においては、[化7]
で示される重合体を用いたが、THPMAに代えて、3
−オクソヘキシル基、イソプロピルオキシ基又はアセタ
ール系の保護基を有し、酸の作用により保護基が脱離し
てカルボン酸が発生する基を用いてもよいし、エポキシ
基等を有する化学増幅型のレジスト材料を用いてもよ
い。
In the fifth embodiment, [Formula 7]
Was used, but instead of THPMA, 3
-Having an oxohexyl group, an isopropyloxy group or an acetal-based protecting group, a group in which the protecting group is eliminated by the action of an acid to generate a carboxylic acid, or a chemically amplified type having an epoxy group or the like; A resist material may be used.

【0096】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although an ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0097】また、架橋反応を起こさせるために、25
4nmを中心波長とするDeepUV光をレジスト膜2
01に照射したが、これに代えて、I線又はg線よりな
る光を照射してもよい。
In order to cause a crosslinking reaction, 25
Deep UV light having a center wavelength of 4 nm is applied to the resist film 2
However, instead of this, light consisting of I-line or g-line may be applied.

【0098】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although the RIE apparatus was used as the etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively coupled plasma may be used instead of the RIE apparatus, and the etching gas may be replaced with O 2 gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0099】(第6の実施形態)以下、本発明の第6の
実施形態について、図3(a)〜(d)を参照しながら
説明する。
(Sixth Embodiment) Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0100】化学増幅型のレジスト材料としては、[化
1]で示される1,2,3,4−テトラヒドロナフチリ
デンイミノ−p−スチレンスルフォナート(NISS)
とメタクリル酸メチル(MMA)との共重合体をダイグ
ライムに溶解したものを用いた。
The chemically amplified resist material includes 1,2,3,4-tetrahydronaphthylideneimino-p-styrenesulfonate (NISS) represented by the following chemical formula (1).
A copolymer of methacrylic acid and methyl methacrylate (MMA) dissolved in diglyme was used.

【0101】まず、図3(a)に示すように、シリコン
基板300の上に、前記のレジスト材料をスピンコート
した後、該レジスト材料を90℃の温度下において90
秒間プリベークして、膜厚1μmのレジスト膜301を
形成した。その後、マスク302を用いてArFエキシ
マレーザ303を照射することにより、レジスト膜30
1にマスク302のパターンを露光した。このようにす
ると、レジスト膜301の露光部301aにおいては、
NISSが分解してスルホン酸が発生したが、未露光部
301bにおいては酸は発生していない。
First, as shown in FIG. 3A, the above-mentioned resist material is spin-coated on a silicon substrate 300, and then the resist material is heated at a temperature of 90.degree.
By pre-baking for 2 seconds, a resist film 301 having a thickness of 1 μm was formed. After that, the resist film 30 is irradiated with an ArF excimer laser 303 using the mask 302.
1, the pattern of the mask 302 was exposed. By doing so, in the exposed portion 301a of the resist film 301,
Although the NISS was decomposed to generate sulfonic acid, no acid was generated in the unexposed portion 301b.

【0102】次に、図3(b)に示すように、30℃の
温度下で水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気3
04をレジスト膜301の表面に供給して、レジスト膜
301の露光部301aに選択的に金属酸化膜としての
ポリシロキサン層305を形成した。
Next, as shown in FIG. 3 (b), at a temperature of 30 ° C., steam and vapor of methyltriethoxysilane 3
04 was supplied to the surface of the resist film 301, and a polysiloxane layer 305 as a metal oxide film was selectively formed on the exposed portion 301a of the resist film 301.

【0103】次に、図3(c)に示すように、水素イオ
ンビーム306を加速電圧50keVでレジスト膜30
1の全面に照射して、レジスト膜307を硬化させた。
Next, as shown in FIG. 3C, a hydrogen ion beam 306 is applied to the resist film 30 at an acceleration voltage of 50 keV.
Irradiation was performed on the entire surface of No. 1 to cure the resist film 307.

【0104】次に、図3(d)に示すように、架橋した
レジスト膜307に対してポリシロキサン層305をマ
スクにして、O2 プラズマ308を用いてエッチングを
行なうと、垂直形状を有するレジストパターン309が
形成された。O2 プラズマ106によるエッチングは、
平行平板型のRIE装置を用いて、パワーが900W、
圧力が0.7Pa、O2 ガスの流量が40sccmのエ
ッチング条件で行なった。
Next, as shown in FIG. 3D, the cross-linked resist film 307 is etched using the polysiloxane layer 305 as a mask and using O 2 plasma 308 to obtain a resist having a vertical shape. A pattern 309 was formed. Etching by O 2 plasma 106
Using a parallel plate type RIE device, the power is 900W,
The etching was performed under a pressure of 0.7 Pa and an O 2 gas flow rate of 40 sccm.

【0105】第6の実施形態によると、ポリシロキサン
層305を形成した後に、レジスト膜301に水素イオ
ンビーム306を照射するので、レジスト膜307は緻
密になって硬化するので、化学増幅型のレジスト材料の
耐熱性が向上している。従って、O2 プラズマ308に
よるエッチング中におけるレジスト膜307の熱による
変形を防止することができるので、良好なパターン形状
を持つレジストパターン309を得ることができる。
According to the sixth embodiment, since the resist film 301 is irradiated with the hydrogen ion beam 306 after forming the polysiloxane layer 305, the resist film 307 becomes dense and hardened. The heat resistance of the material is improved. Accordingly, since the resist film 307 can be prevented from being deformed by heat during etching by the O 2 plasma 308, a resist pattern 309 having a good pattern shape can be obtained.

【0106】尚、第6の実施形態においては、水素イオ
ンビーム306をレジスト膜301に照射したが、これ
に代えて、他の非金属のイオンビームを照射してもよ
い。
Although the resist film 301 is irradiated with the hydrogen ion beam 306 in the sixth embodiment, another non-metal ion beam may be irradiated instead.

【0107】また、パターン露光にはArFエキシマレ
ーザを用いたが、これに代えて、I線、KrFエキシマ
レーザ、X線又は電子ビームを用いてもよい。
Although the ArF excimer laser is used for pattern exposure, an I-ray, a KrF excimer laser, an X-ray, or an electron beam may be used instead.

【0108】また、エッチング装置としては、RIE装
置を用いたが、これに代えて、誘導結合型プラズマ等の
高密度プラズマ装置を用いてもよいし、エッチングガス
としては、O2 ガスに代えて、O2 ガスにSO2 ガス又
はHeガス等が添加されたガスを用いてもよい。
Although the RIE apparatus was used as the etching apparatus, a high-density plasma apparatus such as an inductively-coupled plasma may be used instead, and the etching gas may be replaced with O 2 gas. A gas obtained by adding SO 2 gas, He gas, or the like to O 2 gas may be used.

【0109】[0109]

【発明の効果】第1のパターン形成方法によると、化学
増幅型レジストを構成する重合体が芳香環族又は脂環族
を有し耐熱性に優れた第2の基を含み、レジスト膜の耐
熱性が向上しているため、金属酸化膜をマスクにしてド
ライエッチングを行なってレジストパターンを形成して
も、レジストパターンが熱による変形を起こさないの
で、アスペクト比が高くて且つ矩形状の断面を有するパ
ターンが得られる。
According to the first pattern forming method, the polymer constituting the chemically amplified resist contains a second group having an aromatic or alicyclic group and having excellent heat resistance, and the heat resistance of the resist film is improved. Even if a resist pattern is formed by performing dry etching using a metal oxide film as a mask, the resist pattern does not deform due to heat, so that the aspect ratio is high and a rectangular cross section is formed. Is obtained.

【0110】第1のパターン形成方法において、第2の
基が酸雰囲気下で分解して親水性基になると、レジスト
膜の露光部が親水性に変化して水を吸収しやすくなるた
め、レジスト膜の露光部に形成される金属酸化膜の選択
性が向上する。
In the first pattern forming method, when the second group is decomposed in an acid atmosphere to become a hydrophilic group, the exposed portion of the resist film changes to hydrophilic and easily absorbs water. The selectivity of the metal oxide film formed on the exposed portion of the film is improved.

【0111】第1のパターン形成方法において、第2の
基が酸雰囲気下で分解してフェノール性水酸基になる
と、レジスト膜の露光部には、パターン露光により第1
の基から発生した酸と、第2の基が酸雰囲気下で分解し
て生成されたフェノール性水酸基とが存在するので、レ
ジスト膜の露光部が大きく親水性に変化して水を吸収し
やすくなるため、レジスト膜の露光部に形成される金属
酸化膜の選択性が一層向上する。
In the first pattern forming method, when the second group is decomposed into a phenolic hydroxyl group in an acid atmosphere, the exposed portion of the resist film is exposed to the first group by pattern exposure.
Since the acid generated from the group and the phenolic hydroxyl group generated by the decomposition of the second group in an acid atmosphere are present, the exposed portion of the resist film greatly changes to hydrophilicity and easily absorbs water. Therefore, the selectivity of the metal oxide film formed on the exposed portion of the resist film is further improved.

【0112】第1のパターン形成方法において、第2の
基が疎水性であると、レジスト膜の未露光部は疎水性で
あって水を吸収しないため、レジスト膜の未露光部には
金属酸化膜が形成されないので、レジストパターンが形
成されている基板上に金属酸化膜からなる残渣が発生す
る事態を防止できる。
In the first pattern forming method, when the second group is hydrophobic, the unexposed portion of the resist film is hydrophobic and does not absorb water. Since no film is formed, it is possible to prevent a situation in which a residue made of a metal oxide film is generated on the substrate on which the resist pattern is formed.

【0113】第1のパターン形成方法において、第2の
基がベンジル基、イソボルニル基、ノルボニル基、アダ
マンチル基又はトリシクロデカニル基を有すると、レジ
スト膜の未露光部は強疎水性であるため、レジストパタ
ーンが形成されている基板上に金属酸化膜からなる残渣
が発生する事態を確実に防止できる。
In the first pattern forming method, when the second group has a benzyl group, an isobornyl group, a norbornyl group, an adamantyl group or a tricyclodecanyl group, the unexposed portion of the resist film is strongly hydrophobic. Moreover, it is possible to reliably prevent a situation in which a residue made of a metal oxide film is generated on the substrate on which the resist pattern is formed.

【0114】第2のパターン形成方法によると、化学増
幅型レジストが炭素の結晶体を含んでおり、レジスト膜
の耐熱性が向上しているため、金属酸化膜をマスクにし
てドライエッチングを行なってレジストパターンを形成
しても、レジストパターンが熱による変形を起こさない
ので、アスペクト比が高くて且つ矩形状の断面を有する
パターンが得られる。
According to the second pattern formation method, since the chemically amplified resist contains carbon crystals and the heat resistance of the resist film is improved, dry etching is performed using the metal oxide film as a mask. Even if a resist pattern is formed, a pattern having a high aspect ratio and a rectangular cross section can be obtained because the resist pattern does not deform due to heat.

【0115】第2のパターン形成方法において、炭素の
結晶体がフラーレンから成ると、レジスト膜の耐熱性が
一層向上すると共に均一なレジスト膜を形成することが
できる。
In the second pattern forming method, when the carbon crystal is made of fullerene, the heat resistance of the resist film is further improved and a uniform resist film can be formed.

【0116】第3のパターン形成方法によると、レジス
ト膜が架橋しており、レジスト膜の耐熱性が向上してい
るため、金属酸化膜をマスクにしてドライエッチングを
行なってレジストパターンを形成しても、レジストパタ
ーンが熱による変形を起こさないので、アスペクト比が
高くて且つ矩形状の断面を有するパターンが得られる。
According to the third pattern formation method, since the resist film is cross-linked and the heat resistance of the resist film is improved, dry etching is performed using the metal oxide film as a mask to form a resist pattern. Also, since the resist pattern is not deformed by heat, a pattern having a high aspect ratio and a rectangular cross section can be obtained.

【0117】第3のパターン形成方法において、第4の
工程が、レジスト膜に対して光を照射する工程とレジス
ト膜に対して加熱処理を行なう工程とを含むと、レジス
ト膜に架橋反応を確実に起こさせることができる。
In the third pattern forming method, when the fourth step includes a step of irradiating the resist film with light and a step of performing a heat treatment on the resist film, the crosslinking reaction to the resist film is ensured. Can be awakened.

【0118】第3のパターン形成方法の第4の工程にお
いてレジスト膜に照射する光が遠紫外線又は紫外線であ
ると、レジスト膜に架橋反応を確実に起こさせることが
できる。
In the fourth step of the third pattern forming method, when the light irradiated to the resist film is far ultraviolet light or ultraviolet light, a cross-linking reaction can be reliably caused in the resist film.

【0119】第3のパターン形成方法における化学増幅
型レジストが、露光により酸を発生させる基と、酸雰囲
気下で分解してカルボキシル基となる基とを含む重合体
から成ると、レジスト膜に架橋反応を確実に起こさせる
ことができる。
When the chemically amplified resist in the third pattern formation method is made of a polymer containing a group that generates an acid upon exposure and a group that is decomposed into a carboxyl group in an acid atmosphere, the resist film is crosslinked. The reaction can be reliably caused.

【0120】第4のパターン形成方法によると、レジス
ト膜に対して非金属のイオンビームを照射して硬化させ
ており、レジスト膜の耐熱性が向上しているため、金属
酸化膜をマスクにしてドライエッチングを行なってレジ
ストパターンを形成しても、レジストパターンが熱によ
る変形を起こさないので、アスペクト比が高くて且つ矩
形状の断面を有するパターンが得られる。
According to the fourth pattern forming method, the resist film is cured by irradiating the resist film with a non-metallic ion beam, and the heat resistance of the resist film is improved. Even if a resist pattern is formed by performing dry etching, a pattern having a high aspect ratio and a rectangular cross section can be obtained because the resist pattern does not deform due to heat.

【0121】第4のパターン形成方法の第4の工程にお
いてレジスト膜に照射するイオンビームが、水素イオ
ン、酸素イオン又は炭素イオンのイオンビームである
と、レジスト膜を、エッチングにより除去可能な程度に
硬化させることができるので、レジスト膜の耐熱性が向
上する。
In the fourth step of the fourth pattern forming method, when the ion beam irradiated on the resist film is an ion beam of hydrogen ions, oxygen ions or carbon ions, the resist film is removed to such an extent that the resist film can be removed by etching. Since it can be cured, the heat resistance of the resist film is improved.

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

【図1】(a)〜(c)は本発明の第1〜第4の実施形
態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図であ
る。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing respective steps of a pattern forming method according to first to fourth embodiments of the present invention.

【図2】(a)〜(d)は本発明の第5の実施形態に係
るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing each step of a pattern forming method according to a fifth embodiment of the present invention.

【図3】(a)〜(d)は本発明の第6の実施形態に係
るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating respective steps of a pattern forming method according to a sixth embodiment of the present invention.

【図4】(a)〜(c)は従来のパターン形成方法の各
工程を示す断面図である。
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing steps of a conventional pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 シリコン基板 101 レジスト膜 101a 露光部 101b 未露光部 102 マスク 103 ArFエキシマレーザ 104 水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気 105 ポリシロキサン層 106 O2 プラズマ 107 レジストパターン 200 シリコン基板 201 レジスト膜 201a 露光部 201b 未露光部 202 マスク 203 ArFエキシマレーザ 204 水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気 205 ポリシロキサン層 206 Deep UV光 207 架橋したレジスト膜 208 O2 プラズマ 209 レジストパターン 300 シリコン基板 301 レジスト膜 301a 露光部 301b 未露光部 302 マスク 303 ArFエキシマレーザ 304 水蒸気及びメチルトリエトキシシランの蒸気 305 ポリシロキサン層 306 水素イオンビーム 307 硬化したレジスト膜 308 O2 プラズマ 309 レジストパターン100 silicon substrate 101 the resist film 101a exposed portion 101b unexposed portion 102 mask 103 ArF excimer laser 104 water vapor and steam 105 polysiloxane layer of methyltriethoxysilane 106 O 2 plasma 107 resist pattern 200 silicon substrate 201 the resist film 201a exposed portion 201b Not exposure unit 202 mask 203 ArF steam 205 polysiloxane layer of the excimer laser 204 steam and methyltriethoxysilane 206 Deep UV light 207 cross-linked resist film 208 O 2 plasma 209 resist pattern 300 silicon substrate 301 the resist film 301a exposed portion 301b unexposed portion 302 Mask 303 ArF excimer laser 304 Water vapor and vapor of methyltriethoxysilane 305 Polysiloxy Sun layer 306 Hydrogen ion beam 307 Hardened resist film 308 O 2 plasma 309 Resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/30 568 21/302 H (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/039 G03F 7/004 G03F 7/36 G03F 7/38 H01L 21/027 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI H01L 21/3065 H01L 21/30 568 21/302 H (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7 / 039 G03F 7/004 G03F 7/36 G03F 7/38 H01L 21/027 H01L 21/3065

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 化学増幅型レジストを半導体基板上に塗
布してレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に
対してパターン露光する工程と、前記レジスト膜の表面
に金属アルコキシドを供給して、前記レジスト膜の露光
部の表面に金属酸化膜を形成する工程と、前記金属酸化
膜をマスクとして前記レジスト膜に対して、酸素を含む
ガスを用いたプラズマによってドライエッチングを行な
ってレジストパターンを形成する工程とを備え、 前記化学増幅型レジストは、露光により酸を発生させる
第1の基と、芳香環族又は脂環族を有する疎水性の第2
の基とを含む重合体から成ることを特徴とするパターン
形成方法。
A step of applying a chemically amplified resist on a semiconductor substrate to form a resist film, a step of pattern-exposing the resist film, and supplying a metal alkoxide to a surface of the resist film; Forming a metal oxide film on the surface of the exposed portion of the resist film, and using the metal oxide film as a mask, the resist film containing oxygen.
Forming a resist pattern by performing dry etching with plasma using a gas , wherein the chemically amplified resist has a first group that generates an acid upon exposure, and a hydrophobic group having an aromatic or alicyclic group. Sex second
A pattern forming method comprising a polymer containing
【請求項2】 前記第2の基は、酸雰囲気下で分解して
親水性基となることを特徴とする請求項1に記載のパタ
ーン形成方法。
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the second group is decomposed in an acid atmosphere to become a hydrophilic group.
【請求項3】 前記第2の基は、酸雰囲気下で分解して
フェノール性水酸基となることを特徴とする請求項1に
記載のパターン形成方法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the second group is decomposed into a phenolic hydroxyl group in an acid atmosphere.
【請求項4】 前記第2の基は、ベンジル基を有する
とを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the second group has a benzyl group .
【請求項5】 前記第2の基は、イソボルニル基、ノル
ボニル基、アダマンチル基又はトリシクロデカニル基を
有することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成
方法。
5. The pattern forming method according to claim 1, wherein the second group has an isobornyl group , a norbornyl group, an adamantyl group, or a tricyclodecanyl group.
【請求項6】 露光されると酸を発生させる酸発生剤を
含む化学増幅型レジストを半導体基板上に塗布してレジ
スト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対してパタ
ーン露光する工程と、前記レジスト膜の表面に金属アル
コキシドを供給して、前記レジスト膜の露光部の表面に
金属酸化膜を形成する工程と、前記金属酸化膜をマスク
として前記レジスト膜に対して、酸素を含むガスを用い
プラズマによってドライエッチングを行なってレジス
トパターンを形成する工程とを備え、 前記化学増幅型レジストは、炭素の結晶体を含むことを
特徴とするパターン形成方法。
6. A step of applying a chemically amplified resist containing an acid generator that generates an acid when exposed to light on a semiconductor substrate to form a resist film, and a step of pattern-exposing the resist film. Supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film to form a metal oxide film on the surface of the exposed portion of the resist film; and supplying a gas containing oxygen to the resist film using the metal oxide film as a mask. Use
And forming a resist pattern by dry etching by plasma, the chemically amplified resist, a pattern forming method, which comprises a crystal of carbon.
【請求項7】 前記炭素の結晶体は、フラーレンから成
ることを特徴とする請求項6に記載のパターン形成方
法。
7. The pattern forming method according to claim 6, wherein the carbon crystal is made of fullerene.
【請求項8】 露光されると酸を発生させる酸発生剤を
含む化学増幅型レジストを半導体基板上に塗布してレジ
スト膜を形成する第1の工程と、 前記レジスト膜に対してパターン露光する第2の工程
と、 前記レジスト膜の表面に金属アルコキシドを供給して、
前記レジスト膜の露光部の表面に金属酸化膜を形成する
第3の工程と、 前記レジスト膜を全面に亘って架橋させる第4の工程
と、 前記金属酸化膜をマスクとして前記レジスト膜に対し
て、酸素を含むガスを用いたプラズマによってドライエ
ッチングを行なってレジストパターンを形成する第5の
工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方
法。
8. A first step of applying a chemically amplified resist containing an acid generator that generates an acid when exposed to a semiconductor substrate to form a resist film, and pattern-exposing the resist film. A second step, supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film;
A third step of forming a metal oxide film on the surface of the exposed portion of the resist film, a fourth step of cross-linking the resist film over the entire surface, and using the metal oxide film as a mask for the resist film. , by plasma using a gas containing oxygen fifth of forming a resist pattern by dry-etching
Pattern forming method comprising the steps of:
Law.
【請求項9】 前記第4の工程は、前記レジスト膜に対
して前記金属酸化膜を透過する光を全面に亘って照射す
る工程と、前記レジスト膜に対して加熱処理を行なう工
程とを含むことを特徴とする請求項8に記載のパターン
形成方法。
9. The fourth step includes a step of irradiating the entire surface of the resist film with light transmitted through the metal oxide film, and a step of performing a heat treatment on the resist film. The pattern forming method according to claim 8, wherein:
【請求項10】 前記第4の工程において前記レジスト
膜に照射する光は、遠紫外線又は紫外線であることを特
徴とする請求項9に記載のパターン形成方法。
10. The pattern forming method according to claim 9, wherein the light irradiated on the resist film in the fourth step is far ultraviolet light or ultraviolet light.
【請求項11】 前記化学増幅型レジストは、露光によ
り酸を発生させる基と、酸雰囲気下で分解してカルボキ
シル基となる基とを含む重合体から成ることを特徴とす
る請求項9に記載のパターン形成方法。
11. The chemical amplification type resist according to claim 9, wherein the chemically amplified resist comprises a polymer containing a group that generates an acid upon exposure and a group that is decomposed in an acid atmosphere to become a carboxyl group. Pattern formation method.
【請求項12】 露光されると酸を発生させる酸発生剤
を含む化学増幅型レジストを半導体基板上に塗布してレ
ジスト膜を形成する第1の工程と、 前記レジスト膜に対してパターン露光する第2の工程
と、 前記レジスト膜の表面に金属アルコキシドを供給して、
前記レジスト膜の露光部の表面に金属酸化膜を形成する
第3の工程と、 前記レジスト膜に対して非金属のイオンビームを全面に
照射することにより、前記レジスト膜を全面に亘って硬
化させる第4の工程と、 前記金属酸化膜をマスクとして前記レジスト膜に対し
て、酸素を含むガスを用いたプラズマによりドライエッ
チングを行なってレジストパターンを形成する第5の工
程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
12. A first step of applying a chemically amplified resist containing an acid generator that generates an acid when exposed to a semiconductor substrate to form a resist film, and pattern-exposing the resist film. A second step, supplying a metal alkoxide to the surface of the resist film;
A third step of forming a metal oxide film on the surface of the exposed portion of the resist film; and irradiating the resist film with a non-metallic ion beam over the entire surface, thereby curing the resist film over the entire surface. A fourth step of forming a resist pattern by performing dry etching on the resist film using the metal oxide film as a mask with the plasma using a gas containing oxygen to form a resist pattern. Characteristic pattern formation method.
【請求項13】 前記第4の工程において前記レジスト
膜に照射するイオンビームは、水素イオン、酸素イオン
又は炭素イオンのイオンビームであることを特徴とする
請求項12に記載のパターン形成方法。
13. The pattern forming method according to claim 12, wherein the ion beam applied to the resist film in the fourth step is an ion beam of hydrogen ions, oxygen ions, or carbon ions.
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