JPH0293463A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造工程のリソグラフィー工程に
用いられる、レジストパターン形成方法に係わり、特に
シリル化プロセスにより、パターンを形成するレジスト
パターン形成方法に関する。

（従来の技術） 半導体技術の進歩とともに半導体装置ひいては半導体素
子の高集積化が進められてきている。これに伴ない、素
子のパターン微細化の必要性が増々高くなり、パターン
寸法も高精度化が要求されている。前記素子のパターン
を形成するためのリソグラフィー技術として現在のレジ
ストパターン形成のプロセスでは感光性ポリマーのパタ
ーンをマスクとして反応性イオンエツチング（以下ＲＩ
Ｅと呼ぶ。）により、下地のシリコン基板等の薄膜がエ
ツチングされる。このようなリソグラフィー技術では段
差のある素子の表面に微細なレジストパターンを高アス
ペクト比でかつ寸法精度よく形成することが要求される
。しかし、前記リソグラフィー技術において従来の単層
のレジストパタ−ンによるプロセスはこれらの要求に応
じることは薙しく、多層のレジストを用いたプロセスが
増々重要なものになってきた。

前記の多層のレジストプロセスとして代表的なものに３
層レジストプロセスがある。この３層レジストプロセス
は上下レジスト層間に中間層を設けたものである。この
方法で上層から中間層および中間層から下層へのパター
ン転写は２段階のＲＩＥにより行なう、ここで前記中間
層は上下レジスト間の相互作用の防止と下層レジストに
耐ＲＩＥ性を持たせるという２つの役割を持つものが用
いられ、通常Ｓ、Ｏ，Ｇ　（Ｓｐｉｎ　Ｏｎ　ＧＱａｓ
ｓ）膜が用いられる。また、前記３層レジストプロセス
の下層レジストにより基板平坦化が行なわれ、上層の高
解像のレジストを用いて、これをパターニングすること
で下地の凹凸の影響を受けずに良好に露光現像を行なう
ことができ、高解像で寸法精度の良いレジストパターン
を形成することができる。

しかしながら、前記３層レジストプロセスは工程がかな
り複雑で量産を目的とした実用化には適さない、そこで
レジストプロセス工程の簡略化を目的とした様々なプロ
セスが検討されている。その有望なプロセスの一つにシ
リル化プロセスがある。このシリル化プロセスは単層レ
ジストで上述の３層レジストよりも工程が簡単で理想的
なレジストプロセスと言える。

代表的なシリル化プロセス（例えば、特開昭６１−１０
７３４６号公報参照。）は基材に感光性樹脂層を塗布し
、マスクを介して、紫外線などの露光線を感光性樹脂層
の所望の領域に照射して、露光部を形成し、この露光部
に対し、珪素化合物等を選択的に吸収させてシリコンを
含む感光性樹脂層、すなわち、シリル化層を形成する０
次いでＲＩＥにより露光線の照射されていない非露光部
を選択的に除去し、所望のパターンを得るというもので
ある。

しかしながら、前記シリル化プロセスでは露光部のみな
らず未露光部もシリル化される。従って、未露光部に形
成されたシリル化層を除くために、フッ素系ガスと酸素
の混合ガス、例えばＣＦ、と０２、Ｃ，Ｆ、と０２など
のガスを用いてエツチングを行なってきた。しかしなが
ら、これ等のガスの組み合わせで未露光部のシリル化層
のエツチングを行なった場合に、露光部のシリル化層も
エツチングされる。ここで、エツチング速度としては、
露光部のほうが未露光部よりも大きく、結果として露光
部のシリル化膜を未露光部以上にエツチングしてしまい
高精度のパターンを行なえないという問題があった。ま
た、酸素反応性エツチング後に残渣が生じるなどの問題
があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記した、従来のシリル化プロセスにおいて、
露光部を未露光部よりもエツチングしてしまい、高精度
なパターンを行なえないという問題点を鑑みなされたも
ので、露光部と未露光部を表層から均一に削り、露光部
のシリル化層のエツチングによる損失を未露光部よりも
少くし、高精度のシストパターンを形成する方法を提供
することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために本発明は、希ガスを用いたイ
オンエツチングを行なった後に、ドライ現像を酸素反応
性イオンエツチングにより行なうことにある。

（作用） 本発明により、シリル化層を希ガスを用いてエツチング
することにより、前記希ガスは元素の選択性がないため
、露光部、未露光部に対して均一なエツチングを行なう
ことが可能である。この結果、露光部のシリル化層の損
失を極力おさえることができ、酸素反応性イオンエツチ
ングの耐性を増大せしめ、露光部に高選択比のパターン
を形成することを可能とする。また酸素反応性イオンエ
ツチングにマグネトロン方式、ＥＣＲ方式を用いること
で残渣のないパターンを得ることを可能とする。

（実施例） 以下、本発明による一実施例を図面を用いて詳細に説明
する。第１図（ａ）〜（ｄ）は、その工程断面図である
。まず、光活性物質と混合または結合させたポリマーを
含む感光性樹脂層としてノボラック樹脂とナフトキノン
ジアジドスルホン酸エステルを重量比４：１で混合した
レジスト層をエチルセロソルブアセテートに溶解し調整
した。そして、第１図に示すようにシリコーンウェハー
■を予めヘキサメチルジシラザンの雰囲気中に１２０秒
さらして接着性向上の為の表面改質を行なった後、前記
レジスト層■を３０００ｐｐｍでシリコンウェハーにス
ピンコードし、９０℃、５分のベーキングを行なった。

このウェハーをマスク■を介し水銀ランプのｇ線（イ）
で露光した（第１図（ｂ））。■は露光部、（５ａ）は
未露光部である。次にこのウェハーをチャンバーに入れ
、内気を窒素で置換し、圧力を５　Ｔｏｒｒにしてヘキ
サメチルジシラザンを蒸気で注入し、シリル化処理を行
なった。■はシリル化した領域である（第１図（Ｃ））
。次に、減圧容器にアルゴンガスを導入し、平行平板電
極間に高周波電力を印加し、放電を起こしてプラズマ化
するＲＩＥにより、前記電極の陰極側に置かれる前記シ
リル化されたウェハー■のエツチングを５０Ｗで１分間
行なった（第１図（ｄ））。次いで酸素ガスによる反応
性イオンエツチングをＩＷ／ａＪ、４．５ｘ１０−３Ｔ
ｏｒｒの条件で行なうことにより、未露光部のパターン
が残らずに、　　０．５ｔ１ｍのシリル化された露光部
のレジストパターンが精度良く得られた（第１図（ｅ）
）。

ここで、前記実施例において、希ガスはアルゴンを用い
たが、他に周期律表第Ｏ族の元素のガスを用いても同様
の効果が得られる。

また、希ガスによるシリル化層のエツチング後の酸素に
よるＲＩＥは、磁場を用いたマグネトロンによるもので
もよく、また、ＲＩＥではなく、ＥＣＲによるエツチン
グを行なってもよい。

さらに、露光に用いるビームは可視光、紫外線。

遠紫外線、Ｘ線等の放射線または電子線、イオンビーム
等の荷電粒子線を用い得る。さらにまた、感光性樹脂層
に珪素化合物を吸収させる方法も本発明の前記実施例の
ようにシリコンを含有するガス雰囲気にさらす方法の他
にイオン注入等により行なってもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば感光性樹脂層のシリ
ル化層に対して希ガスによるエツチングを施した後に酸
素プラズマを用いたドライ現像を行なうことで、高選択
比のパターンを形成することを可能にした。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例を示す工程断
面図である。 １・・・基材　　　　　　２・・・感光性樹脂層３・・
・マスク　　　　　４・・・紫外線５・・・未露光部　
　　　６・・・シリル化層７・・・５ｉｎ２層 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　松山光之

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光活性物質と混合または結合させたポリマーを含
   む感光性樹脂層を基材に塗布する工程と、可視光・紫外
   線・遠紫外線・Ｘ線等の放射線・または電子線・イオン
   ビーム等の荷電粒子線により露光する工程と、前記感光
   性樹脂層に珪素化合物を吸収させる工程と、次いで前記
   珪素化合物が吸収された感光性樹脂層を希ガスによりイ
   オンエッチングする工程と、その後、感光性樹脂層を酸
   素プラズマを用いてドライ現像して非露光部分を選択的
   に除去し、所望のネガ・パターンを得る工程を含むレジ
   ストパターン形成方法。
2. （２）前記希ガスはアルゴンガスであることを特徴とす
   る請求項１記載のレジストパターン形成方法。