JPH0431864A - 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】 ［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５ｉ−８３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） −ｆ　Ｒ”Ｒ”Ｓ　ｉ士　−、、（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）％式％（２） （ただし、式中Ｒ″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＊ｍ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、ドライエツ
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）＋Ｒ”
Ｒ”Ｓ　ｉ士　、、、（１） （ただし、式中Ｒ”、Ｒ”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）％式％（２） （ただし、式中Ｒ”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ツチ
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わ
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。

−十Ｒ１Ｒ２Ｓｉ±　　、、、（１） （ただし、式中ＲＸ　、　Ｒ２は同種又は異種の炭素数
１〜１６の１価の有機基である） ココで、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−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５，００
０〜１００，０００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。

かかる霧光により、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） ％式％（２） （ただし、式中Ｒ２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−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が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−へブタン
、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。

この現像工程により、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番コ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ツチングして除去することができる
。このドライエツ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制限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ＴＨ
Ｆに溶解し、５％溶液とした。

この溶液をシリコンウェハ上に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。

このシリコンウェ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〕 シリコンウェハ上にノボラック系ポジ型レジストをスピ
ンコードし、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
Ｘ　ｅ　−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。

このシリコンウェ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。

このウェハをドライエツ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ツチングを施した。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
ウェ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及び比較例の結果から、本発明のパ
ターン形成方法の優れた効果が確認された。

出願人　　　信越化学工業　株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に下記構造単位（１） ▲数式、化学式、表等があります▼…（１） （ただし、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２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）Ｒ＾３ａＳｉＯ＿（
   ＿４＿−＿ａ＿）＿／＿２…（２）（ただし、式中Ｒ＾
   ３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、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。