JPH05251323A - Pattern formation - Google Patents

Pattern formation

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Publication number
JPH05251323A
JPH05251323A JP4047308A JP4730892A JPH05251323A JP H05251323 A JPH05251323 A JP H05251323A JP 4047308 A JP4047308 A JP 4047308A JP 4730892 A JP4730892 A JP 4730892A JP H05251323 A JPH05251323 A JP H05251323A
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JP
Japan
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resin film
film
pattern
layer
light
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Withdrawn
Application number
JP4047308A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Maruyama
隆司 丸山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05251323A publication Critical patent/JPH05251323A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a pattern formation method wherein the limit of the fineness of a pattern can be enhanced further in a silylating image reversal process regarding the pattern formation method by a two-layer silylating image reversal process by a method wherein, after an upper-layer photosensitive resin film has been patterned by a selective exposure operation and a development operation, a lower-layer resin film is silylated and removed selectively. CONSTITUTION:The title formation method is constituted by including the following: a process wherein a photosensitive resin film 14 on a resin film 13 on a body 12 to be patterned is patterned by a selective exposure operation and a development operation; a process wherein the surface of the resin film 13 is irradiated with a beam of light at a prescribed angle in a range which is larger than 0 deg. and smaller than 90 deg. by making use of a patterned photosensitive resin film 14a as a mask and a silylated layer 15 which contains silicon is formed on the surface layer of the resin film 13; and a process wherein a mask pattern film by the resin film 13 is formed by making use of the silylated layer 15 as a mask and a pattern composed of the body 12 to be patterned is formed by making use of the mask pattern film as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (目次) ・産業上の利用分野 ・従来の技術(図4,図5) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用 ・実施例(図1〜図3) ・発明の効果(Table of Contents) -Industrial application field-Conventional technology (Figs. 4 and 5) -Problems to be solved by the invention-Means for solving the problem-Action-Examples (Figs. 1 to 3) ) ·The invention's effect

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法に関
し、更に詳しく言えば、選択露光・現像により上層の感
光性樹脂膜をパターニングした後、下層の樹脂膜を選択
的にシリル化・除去する2層シリル化イメージリバーサ
ルプロセスによるパターン形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method, and more specifically, after patterning an upper photosensitive resin film by selective exposure and development, the lower resin film is selectively silylated and removed. The present invention relates to a pattern forming method by a two-layer silylated image reversal process.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来例の2層シリル化イメージリバーサ
ルプロセスによるパターン形成方法について図4(a)
〜(c),図5(d),(e)を参照しながら説明す
る。
2. Description of the Related Art A conventional pattern formation method by a two-layer silylation image reversal process is shown in FIG.
Description will be made with reference to (c), FIG. 5 (d), and (e).

【0004】まず、図4(a)に示すように、半導体基
板1上の被パターニング体2の上に第1のレジスト膜3
及び第2のレジスト膜4を形成する。なお、下層の第1
のレジスト膜3は上層の第2のレジスト膜4と比較して
シリル化反応速度が大きいものを用いる。
First, as shown in FIG. 4A, the first resist film 3 is formed on the object to be patterned 2 on the semiconductor substrate 1.
Then, the second resist film 4 is formed. The first lower layer
The resist film 3 used in (1) has a higher silylation reaction rate than the upper second resist film 4.

【0005】次いで、紫外線や電子ビームを用いて上層
の第2のレジスト膜4を選択露光し、現像して、上層の
第2のレジスト膜4からなる第1のレジストパターン膜
4aを形成する(図4(b))。
Then, the upper second resist film 4 is selectively exposed by using ultraviolet rays or electron beams and developed to form a first resist pattern film 4a consisting of the upper second resist film 4 ( FIG. 4B).

【0006】次に、第1のレジスト膜3を有機シラン液
又は有機シランガスに曝しながら第1のレジストパター
ン膜4aの上方から第1のレジスト膜3の表面に垂直に
光照射を行う。これにより、第1のレジストパターン膜
4aがマスクとなり、第1のレジストパターン膜4aの
形成された領域直下の領域以外の領域の下層の第1のレ
ジスト膜3の表面がシリル化され、シリル化層5が形成
される(図4(c))。
Next, while exposing the first resist film 3 to the organic silane liquid or the organic silane gas, light is vertically irradiated from above the first resist pattern film 4a onto the surface of the first resist film 3. As a result, the first resist pattern film 4a serves as a mask, and the surface of the first resist film 3 under the region other than the region immediately below the region where the first resist pattern film 4a is formed is silylated and silylated. Layer 5 is formed (FIG. 4 (c)).

【0007】次いで、前記シリル化層5をマスクとして
第1のレジストパターン膜4a及び第1のレジスト膜3
をドライエッチングにより選択的に除去し、第1のレジ
スト膜3に開口部6の形成された第2のレジストパター
ン膜3aを形成する(図5(d))。これにより、上層
の第1のレジストパターン膜4aが第1のレジスト膜3
に転写される。なお、第2のレジストパターン膜3aの
パターンイメージは上層の第1のレジストパターン膜4
aのパターンイメージとは反転したものとなるため、イ
メージリバーサルと称される。
Next, using the silylated layer 5 as a mask, the first resist pattern film 4a and the first resist film 3 are formed.
Are selectively removed by dry etching to form a second resist pattern film 3a having openings 6 formed in the first resist film 3 (FIG. 5D). As a result, the upper first resist pattern film 4a becomes the first resist film 3
Is transcribed to. The pattern image of the second resist pattern film 3a is the upper first resist pattern film 4
Since it is the reverse of the pattern image of a, it is called image reversal.

【0008】その後、第2のレジストパターン膜3aを
マスクとして被パターニング体2をエッチングにより選
択的に除去すると、開口部7が形成され、パターン形成
が終了する(図5(e))。これにより、例えば、不図
示のS/D領域層上にコンタクトホールが形成される。
After that, when the patterned body 2 is selectively removed by etching using the second resist pattern film 3a as a mask, the opening 7 is formed and the pattern formation is completed (FIG. 5 (e)). Thereby, for example, a contact hole is formed on the S / D region layer (not shown).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のパタ
ーン形成方法では、上層の第2のレジスト膜4の解像限
界による制限のため、パターンの微細化には限界があ
る。また、ドライエッチングによる第1のレジストパタ
ーン膜4aの寸法シフトが加わるため、パターンの微細
化に対して更に制約が増える。このため、パターンの微
細化が困難になるという問題がある。
By the way, in the above-mentioned pattern forming method, there is a limit to the miniaturization of the pattern because of the limitation due to the resolution limit of the upper second resist film 4. Further, the dimension shift of the first resist pattern film 4a due to the dry etching is added, so that the restriction on the miniaturization of the pattern is further increased. Therefore, there is a problem that it is difficult to make the pattern fine.

【0010】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、シリル化イメージリバーサル
プロセスにおいてパターンの微細化の限界の更なる向上
を図ることができるパターン形成方法の提供を目的とす
る。
The present invention was created in view of the problems of the prior art, and provides a pattern forming method capable of further improving the limit of pattern miniaturization in a silylated image reversal process. To aim.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、被
エッチング体上に樹脂膜及び感光性樹脂膜とを順次形成
した後、前記感光性樹脂膜を選択露光・現像によりパタ
ーニングする工程と、前記パターニングされた感光性樹
脂膜をマスクとして前記樹脂膜の表面をシリコンを含む
反応液又は反応ガスに曝すとともに、前記樹脂膜の表面
に対して0度より大きく、90度より小さい範囲の所定
の角度で光を照射し、前記所定の強度の光の達した樹脂
膜の表面層にシリコンを含むシリル化層を形成する工程
と、前記シリル化層をマスクとしてエッチングにより前
記樹脂膜を選択的に除去し、前記樹脂膜からなるマスク
パターン膜を形成する工程と、前記マスクパターン膜を
マスクとして前記被エッチング体を選択的にエッチング
し、前記被エッチング体からなるパターンを形成する工
程とを有するパターン形成方法によって達成され、第2
に、前記シリル化層の形成に用いる光として、波長の揃
った光を用いることを特徴とする請求項1記載のパター
ン形成方法によって達成され、第3に、前記シリル化層
の形成に用いる光として、方向の揃った光を用いること
を特徴とする第1又は第2の発明に記載のパターン形成
方法によって達成され、第4に、前記樹脂膜としてベン
ゼン環を含む樹脂を用い、前記シリル化層の形成に用い
る光として、波長240nm以下の遠紫外線を用いるこ
とを特徴とする第1,第2又は第3の発明に記載のパタ
ーン形成方法によって達成される。
The above-mentioned problems are, firstly, a step of forming a resin film and a photosensitive resin film on an object to be etched in order and then patterning the photosensitive resin film by selective exposure and development. And exposing the surface of the resin film to a reaction liquid or a reaction gas containing silicon using the patterned photosensitive resin film as a mask, in a range of more than 0 degrees and less than 90 degrees with respect to the surface of the resin film. The step of irradiating light at a predetermined angle to form a silylated layer containing silicon on the surface layer of the resin film to which the light of the predetermined intensity has reached, and selecting the resin film by etching using the silylated layer as a mask Of the resin film to form a mask pattern film, and the mask pattern film is used as a mask to selectively etch the object to be etched, It is achieved by the pattern forming method and a step of forming a pattern of grayed body, second
In the third aspect, the light used for forming the silylated layer is light having a uniform wavelength. Thirdly, the light used for forming the silylated layer is achieved by the pattern forming method according to claim 1. Is achieved by the pattern forming method according to the first or second invention, characterized in that light having a uniform direction is used. Fourthly, the silylation is performed by using a resin containing a benzene ring as the resin film. The pattern forming method according to the first, second or third invention is characterized in that deep ultraviolet light having a wavelength of 240 nm or less is used as the light used for forming the layer.

【0012】[0012]

【作 用】本発明のパターン形成方法によれば、シリル
化層の形成に際して、樹脂膜の表面に対して0度より大
きく、90度より小さい範囲の所定の角度で下層の樹脂
膜に光を照射しているので、パターニングされた上層の
感光性樹脂膜の残存領域の下側の樹脂膜へも斜め方向か
ら光が透過し、このため、この部分の樹脂膜もシリル化
される。このとき、光の入射角度により、パターニング
された上層の感光性樹脂膜の側壁を基準として内側横方
向に入り込む、樹脂膜中での光の透過領域の幅が変化す
るので、光の入射角度を制御することよりシリル化層の
幅を制御することができる。これにより、シリル化層を
マスクとしてエッチングにより形成される下層の樹脂膜
からなるマスクパターン膜のパターン幅を制御すること
が可能になる。
[Operation] According to the pattern forming method of the present invention, when the silylated layer is formed, light is applied to the lower resin film at a predetermined angle larger than 0 ° and smaller than 90 ° with respect to the surface of the resin film. Since the irradiation is performed, light is obliquely transmitted to the resin film below the remaining region of the patterned upper photosensitive resin film, and the resin film in this portion is also silylated. At this time, depending on the incident angle of light, the width of the light transmissive region in the resin film that enters the inside lateral direction with respect to the side wall of the patterned upper photosensitive resin film as a reference changes. By controlling, the width of the silylated layer can be controlled. As a result, it becomes possible to control the pattern width of the mask pattern film formed of the lower resin film formed by etching using the silylated layer as a mask.

【0013】また、シリル化層の形成に用いる光とし
て、少なくとも波長の揃った光及び方向の揃った光のい
ずれかの光を用いているので、下層の樹脂膜への光の透
過距離、即ち樹脂膜に形成されるシリル化層の横方向入
込み幅を再現性良く、制御することができる。
Further, as the light used for forming the silylated layer, since at least one of light having a uniform wavelength and light having a uniform direction is used, the light transmission distance to the lower resin film, that is, The lateral penetration width of the silylated layer formed on the resin film can be controlled with good reproducibility.

【0014】更に、シリル化層の形成に用いる光とし
て、波長(λ)240nm以下の遠紫外線を用いている
ので、本願発明者により計算された、よく知られた光の
透過率を示す図3に示すように、樹脂膜中での光の透過
距離を比較的短くし、実用的な膜厚の範囲で樹脂膜を形
成することができる。また、下層の樹脂膜としてベンゼ
ン環を含むもの(例えばノボラック系のレジスト膜があ
る)を用いているので、よく知られているように被パタ
ーニング体をエッチングするための反応ガスに対する耐
性を十分に保持することができる。
Further, since far ultraviolet rays having a wavelength (λ) of 240 nm or less are used as the light used for forming the silylated layer, the well-known light transmittance calculated by the inventor of the present invention is shown in FIG. As shown in (1), the resin film can be formed within a practical thickness range by making the light transmission distance in the resin film relatively short. In addition, since a resin film containing a benzene ring (for example, a novolac-based resist film) is used as the lower resin film, it is well known that the resin film has sufficient resistance to the reaction gas for etching the object to be patterned. Can be held.

【0015】[0015]

【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。本発明の実施例の2層シリル化イメー
ジリバーサルプロセスによ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。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. A pattern forming method by a two-layer silylated image reversal process according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0016】まず、図1(a)に示すように、S/D領
域層18の形成されている半導体基板11上のシリコン
酸化膜からなる絶縁膜(被パターニング体)12上に膜
厚約2μmを有するノボラック系の第1のレジスト膜
(樹脂膜)13及び膜厚約0.8μmを有するクロロメ
チルスチレン系の第2のレジスト膜(感光性樹脂膜)1
4を形成する。なお、下層の第1のレジスト膜13とし
て、上層の第2のレジスト膜14と比較してシリル化反
応速度が大きいもので、かつ絶縁膜12のエッチングの
際に用いるCF4 ガス等の反応ガスに対して耐性の良い
ベンゼン環を有するものを用いることが必要である。
First, as shown in FIG. 1A, a film thickness of about 2 μm is formed on an insulating film (patterned body) 12 made of a silicon oxide film on a semiconductor substrate 11 on which an S / D region layer 18 is formed. Novolak-based first resist film (resin film) 13 having the above and chloromethylstyrene-based second resist film (photosensitive resin film) 1 having a film thickness of about 0.8 μm
4 is formed. The lower first resist film 13 has a higher silylation reaction rate than the upper second resist film 14, and is a reaction gas such as CF 4 gas used for etching the insulating film 12. It is necessary to use a material having a benzene ring that has good resistance to.

【0017】次いで、紫外線や電子ビームを用いて上層
の第2のレジスト膜14を選択露光した後、現像して、
幅約1μmの上層の第2のレジスト膜14からなる第1
のレジストパターン膜14aを形成する(図1(b))。
Then, the upper second resist film 14 is selectively exposed using ultraviolet rays or electron beams, and then developed,
A first resist film 14 having an upper layer with a width of about 1 μm
Forming a resist pattern film 14a (FIG. 1 (b)).

【0018】次に、半導体基板11を膜形成装置のチャ
ンバ内に入れ、載置台上に載置する。続いて、半導体基
板11を回転速度50RPMで回転させながら、チャン
バ内の圧力を約400Torrに調整してシリル化剤と
しての有機クロルシランガスに曝し、第1のレジストパ
ターン膜14aの上方から第1のレジスト膜13の表面に
対して45度の方向に波長(λ)235nmの光の照射
を行う。このとき、用いられる光源は233〜238μ
mのナローバンドパスフィルタを併用したXe−Hgラ
ンプを用い、光源からでる光の方向性を±1度の範囲内
に揃えるとともに、強度を60mw/cm2 とする。更
に、フィルタにより波長235nm近辺の波長の揃った
遠紫外線(Deep UV)(光)を供給する。よく知
られた透過率を示す図3より、遠紫外線は、第1のレジ
スト膜13表面に対して45度の方向から斜め方向に第
1のレジスト膜13中に約0.3μm入り込む。これに
より、予め拡散により第1のレジスト膜13内に入り込
んでいるシリル化剤が遠紫外線の作用により第1のレジ
スト膜13中のNH基やCOOH基と反応して、光が到
達し、かつ所定の強度で照射された領域がシリル化され
る。従って、パターニングされた上層の第2のレジスト
膜14aの側壁を基準として内側に入り込む、第1のレジ
スト膜13中でのシリル化層15の横方向入込み幅Wは
約0.2μmとなる(図1(c))。
Next, the semiconductor substrate 11 is placed in the chamber of the film forming apparatus and placed on the mounting table. Then, while rotating the semiconductor substrate 11 at a rotation speed of 50 RPM, the pressure in the chamber is adjusted to about 400 Torr and exposed to an organic chlorosilane gas as a silylating agent, and the first resist pattern film 14a is exposed from above the first resist pattern film 14a. The surface of the resist film 13 is irradiated with light having a wavelength (λ) of 235 nm in the direction of 45 degrees. At this time, the light source used is 233 to 238 μ.
An Xe-Hg lamp combined with a narrow bandpass filter of m is used to align the directionality of light emitted from the light source within a range of ± 1 degree, and the intensity is set to 60 mw / cm 2 . Further, deep ultraviolet (Deep UV) (light) having a uniform wavelength around 235 nm is supplied by a filter. As shown in FIG. 3 showing a well-known transmittance, deep ultraviolet rays enter the first resist film 13 at an angle of about 0.3 μm from a direction of 45 degrees with respect to the surface of the first resist film 13. As a result, the silylating agent that has entered the first resist film 13 by diffusion in advance reacts with the NH groups or COOH groups in the first resist film 13 due to the action of far ultraviolet rays, and the light arrives, and The area irradiated with a predetermined intensity is silylated. Therefore, the lateral intrusion width W of the silylated layer 15 in the first resist film 13 which enters the inner side with reference to the side wall of the patterned second resist film 14a is about 0.2 μm (FIG. 1 (c)).

【0019】次いで、酸素ガスを用いたドライエッチン
グにより、第1のレジストパターン膜14aをエッチング
して除去するとともに、連続して、シリル化層15をマ
スクとして第1のレジスト膜13を選択的に除去し、第
1のレジスト膜13に開口部16を有する第2のレジス
トパターン膜(マスクパターン膜)13aを形成する。こ
のとき、第2のレジストパターン膜13aの開口部16の
周辺端部は、幅約1μmの第1のレジストパターン膜14
aの端部から内側横方向に0.2μm入り込んだ領域に
形成されるので、そのパターン寸法幅は約0.6μmと
なる。これにより、上層の第1のレジストパターン膜14
aが第1のレジスト膜13に転写される(図2
(d))。
Then, the first resist pattern film 14a is etched and removed by dry etching using oxygen gas, and the first resist film 13 is continuously selectively removed using the silylated layer 15 as a mask. Then, the second resist pattern film (mask pattern film) 13a having the openings 16 is formed in the first resist film 13. At this time, the peripheral edge portion of the opening 16 of the second resist pattern film 13a has a width of about 1 μm.
The pattern dimension width is about 0.6 μm because it is formed in a region inwardly extending from the end of a by 0.2 μm in the lateral direction. As a result, the upper first resist pattern film 14 is formed.
a is transferred to the first resist film 13 (see FIG. 2).
(D)).

【0020】その後、第2のレジストパターン膜13aを
マスクとしてCF4 ガス等を用いたドライエッチングに
より絶縁膜を選択的に除去し、半導体基板11のS/D
領域層18上の絶縁膜12にコンタクトホール17を形
成する。これにより、パターン形成が終了する(図2
(e))。
After that, the insulating film is selectively removed by dry etching using CF 4 gas or the like with the second resist pattern film 13a as a mask, and the S / D of the semiconductor substrate 11 is removed.
A contact hole 17 is formed in the insulating film 12 on the region layer 18. This completes the pattern formation (see FIG. 2).
(E)).

【0021】以上のように、本発明のパターン形成方法
によれば、シリル化層の形成に際して、第1のレジスト
膜13の表面に対して角度45度で下層の第1のレジス
ト膜13に遠紫外線を照射しているので、遠紫外線の入
射角度を制御することよりシリル化層15の横方向入込
み幅Wを制御することができる。これにより、シリル化
層15をマスクとして最終的に形成される下層の第1の
レジスト膜13からなる第2のレジストパターン膜13a
のパターン幅を制御することが可能になる。
As described above, according to the pattern forming method of the present invention, when the silylated layer is formed, it is separated from the surface of the first resist film 13 by an angle of 45 degrees to the lower first resist film 13. Since ultraviolet rays are radiated, the lateral entry width W of the silylated layer 15 can be controlled by controlling the incident angle of far ultraviolet rays. As a result, the second resist pattern film 13a formed of the lower first resist film 13 finally formed by using the silylated layer 15 as a mask.
It is possible to control the pattern width of.

【0022】また、シリル化層15の形成に用いる光と
して、少なくとも波長の揃った遠紫外線及び方向の揃っ
た遠紫外線のいずれかを用いているので、下層の第1の
レジスト膜13への光の透過距離、即ちシリル化層15
の横方向入込み幅Wを再現性良く、制御することができ
る。
Further, as the light used for forming the silylated layer 15, since at least one of deep ultraviolet rays having a uniform wavelength and deep ultraviolet rays having a uniform direction is used, the light to the first resist film 13 as the lower layer is used. Transmission distance of the silylated layer 15
It is possible to control the lateral insertion width W of the with good reproducibility.

【0023】更に、シリル化層15の形成に用いる光と
して、波長(λ)240nm以下の遠紫外線を用いてい
るので、第1のレジスト膜13中での光の透過距離を比
較的短くし、実用的な膜厚の範囲で第1のレジスト膜1
3を形成することができる。また、下層の第1のレジス
ト膜13としてベンゼン環を含む、ノボラック系レジス
ト膜を用いているので、シリコン酸化膜等からなる絶縁
膜12等をエッチングするための反応ガスに対する耐性
も十分に確保することができる。
Further, since far ultraviolet rays having a wavelength (λ) of 240 nm or less are used as the light used for forming the silylated layer 15, the light transmission distance in the first resist film 13 is made relatively short, The first resist film 1 within a practical thickness range
3 can be formed. Further, since a novolac-based resist film containing a benzene ring is used as the lower first resist film 13, sufficient resistance to a reaction gas for etching the insulating film 12 and the like made of a silicon oxide film or the like is secured. be able to.

【0024】なお、実施例では、シリル化層15の形成
に用いられる遠紫外線の入射角度を第1のレジスト膜1
3の表面に対して45度にしているが、第2のレジスト
パターン膜13aの寸法幅に合わせて0〜90度の任意の
角度に設定することができる。例えば、この入射角度を
小さくするほど、第1のレジストパターン膜14a下のシ
リル化層15の横方向入込み幅Wを大きくすることがで
き、これにより、第2のレジストパターン膜13aの抜き
パターン幅を小さくすることができる。
In the embodiment, the incident angle of far ultraviolet rays used for forming the silylated layer 15 is set to the first resist film 1.
Although it is set to 45 degrees with respect to the surface of No. 3, it can be set to an arbitrary angle of 0 to 90 degrees according to the dimensional width of the second resist pattern film 13a. For example, the smaller the angle of incidence is, the larger the lateral width W of the silylated layer 15 under the first resist pattern film 14a can be made. Can be made smaller.

【0025】また、シリル化層15の形成のために遠紫
外線を照射する際、第1のレジストパターン膜14aの周
縁部であって、第1のレジスト膜13と接する部分の近
傍では、第1のレジストパターン膜14a−第1のレジス
ト膜13という経路を経て光が第1のレジスト膜13に
も透過することが考えられるので、第1のレジスト膜1
3への光の透過距離を小さくしてより一層のパターン精
度の向上を図りたい場合には、種々の条件が許す限り、
第2のレジスト膜14の光の透過率を第1のレジスト膜
13の光の透過率よりも小さくすることが望ましい。
When irradiating deep ultraviolet rays to form the silylated layer 15, the first resist pattern film 14a is exposed to the first resist pattern near the peripheral portion of the first resist pattern film 14a and in contact with the first resist film 13. Since it is possible that light passes through the first resist film 13 through the resist pattern film 14a-first resist film 13 of FIG.
When it is desired to reduce the light transmission distance to 3 to further improve the pattern accuracy, as long as various conditions allow,
It is desirable that the light transmittance of the second resist film 14 be smaller than that of the first resist film 13.

【0026】更に、本発明をコンタクトホール17の形
成に適用しているが、配線層上のビアホールの形成や、
配線層の形成にも適用することが可能である。また、第
1のレジストパターン膜14aとして残しパターンを形成
し、第2のレジストパターン膜13aを抜きパターンとし
ているが、第1のレジストパターン膜として抜きパター
ンを形成し、第2のレジストパターン膜を残しパターン
とすることも可能である。
Further, although the present invention is applied to the formation of the contact holes 17, the formation of via holes on the wiring layer,
It can also be applied to the formation of a wiring layer. Further, although the remaining pattern is formed as the first resist pattern film 14a and the second resist pattern film 13a is used as the blank pattern, the blank pattern is formed as the first resist pattern film and the second resist pattern film is formed. It is also possible to use the remaining pattern.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように、本発明のパターン形成方
法によれば、シリル化に際して、パターニングされた上
層の感光性樹脂膜の側壁に対して0度より大きく、90
度より小さい範囲の所定の角度で下層の樹脂膜に光を照
射しているので、光の入射角度を制御することよりシリ
ル化層の横方向入込み幅を制御することができる。これ
により、シリル化層をマスクとして最終的に形成される
下層の樹脂膜からなるマスクパターン膜のパターン幅を
制御することが可能になる。
As described above, according to the pattern forming method of the present invention, during the silylation, it is larger than 0 degree with respect to the sidewall of the patterned upper photosensitive resin film,
Since the resin film as the lower layer is irradiated with light at a predetermined angle in the range of less than 10 degrees, the lateral entrance width of the silylated layer can be controlled by controlling the incident angle of light. This makes it possible to control the pattern width of the mask pattern film, which is finally formed of the resin film of the lower layer, using the silylated layer as a mask.

【0028】また、シリル化層の形成に用いる光とし
て、少なくとも波長の揃った光及び方向の揃った光のい
ずれかを用いているので、下層の樹脂膜への光の透過距
離、即ちシリル化層の入込み幅を再現性良く、制御する
ことができる。
As the light used for forming the silylated layer, at least either light with a uniform wavelength or light with a uniform direction is used. Therefore, the light transmission distance to the lower resin film, that is, the silylation is performed. The layer penetration width can be controlled with good reproducibility.

【0029】更に、シリル化層の形成に用いる光とし
て、波長(λ)240nm以下の遠紫外線を用いている
ので、樹脂膜中での光の透過距離を比較的短くし、実用
的な膜厚の範囲で樹脂膜を形成することができる。ま
た、下層の樹脂膜としてベンゼン環を含むものを用いて
いるので、被パターニング体をエッチングするための反
応ガスに対する耐性も十分に確保することができる。
Further, since far-ultraviolet rays having a wavelength (λ) of 240 nm or less are used as the light used for forming the silylated layer, the light transmission distance in the resin film is made relatively short, and a practical film thickness is obtained. The resin film can be formed within the range. Further, since the lower resin film containing a benzene ring is used, it is possible to sufficiently secure the resistance to the reaction gas for etching the object to be patterned.

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

【図1】本発明の実施例のパターン形成方法について説
明する断面図(その1)である。
FIG. 1 is a sectional view (No. 1) for explaining a pattern forming method according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例のパターン形成方法について説
明する断面図(その2)である。
FIG. 2 is a sectional view (No. 2) for explaining the pattern forming method according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例に用いられる各種レジスト膜の
透過率についての説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the transmittance of various resist films used in the examples of the present invention.

【図4】従来例のパターン形成方法について説明する断
面図(その1)である。
FIG. 4 is a sectional view (No. 1) for explaining a conventional pattern forming method.

【図5】従来例のパターン形成方法について説明する断
面図(その2)である。
FIG. 5 is a sectional view (No. 2) for explaining the pattern forming method of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 半導体基板、 12 絶縁膜(被パターニング体)、 13 第1のレジスト膜(樹脂膜)、 13a 第2のレジストパターン膜(マスクパターン
膜)、 14 第2のレジスト膜(感光性樹脂膜)、 14a 第1のレジストパターン膜、 15 シリル化層、 16 開口部、 17 コンタクトホール、 18 S/D領域層。
11 semiconductor substrate, 12 insulating film (patterned object), 13 first resist film (resin film), 13a second resist pattern film (mask pattern film), 14 second resist film (photosensitive resin film), 14a First resist pattern film, 15 Silylation layer, 16 Opening, 17 Contact hole, 18 S / D region layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8831−4M H01L 21/30 341 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 8831-4M H01L 21/30 341 S

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被パターニング体上に樹脂膜及び感光性
樹脂膜とを順次形成した後、前記感光性樹脂膜を選択露
光・現像によりパターニングする工程と、 前記パターニングされた感光性樹脂膜をマスクとして前
記樹脂膜の表面をシリコンを含む反応液又は反応ガスに
曝すとともに、前記樹脂膜の表面に対して0度より大き
く、90度より小さい範囲の所定の角度で光を照射し、
前記所定の強度の光の達した樹脂膜の表面層にシリコン
を含むシリル化層を形成する工程と、 前記シリル化層をマスクとしてエッチングにより前記樹
脂膜を選択的に除去し、前記樹脂膜からなるマスクパタ
ーン膜を形成する工程と、 前記マスクパターン膜をマスクとして前記被パターニン
グ体を選択的にエッチングし、前記被パターニング体か
らなるパターンを形成する工程とを有するパターン形成
方法。
1. A step of sequentially forming a resin film and a photosensitive resin film on an object to be patterned, and then patterning the photosensitive resin film by selective exposure and development, and a mask of the patterned photosensitive resin film. As the surface of the resin film is exposed to a reaction liquid or reaction gas containing silicon, the surface of the resin film is irradiated with light at a predetermined angle larger than 0 degree and smaller than 90 degrees,
A step of forming a silylated layer containing silicon on the surface layer of the resin film to which light of a predetermined intensity has reached, and selectively removing the resin film by etching using the silylated layer as a mask, And a step of forming a pattern of the patterned object by selectively etching the patterned object using the mask pattern film as a mask.
【請求項2】 前記シリル化層の形成に用いる光とし
て、波長の揃った光を用いることを特徴とする請求項1
記載のパターン形成方法。
2. The light having a uniform wavelength is used as the light used for forming the silylated layer.
The described pattern forming method.
【請求項3】 前記シリル化層の形成に用いる光とし
て、方向の揃った光を用いることを特徴とする請求項1
又は請求項2記載のパターン形成方法。
3. The light having a uniform direction is used as the light used for forming the silylated layer.
Alternatively, the pattern forming method according to claim 2.
【請求項4】 前記樹脂膜としてベンゼン環を含む樹脂
を用い、前記シリル化層の形成に用いる光として、波長
240nm以下の遠紫外線を用いることを特徴とする請
求項1,請求項2又は請求項3記載のパターン形成方
法。
4. A resin containing a benzene ring is used as the resin film, and far ultraviolet rays having a wavelength of 240 nm or less is used as light used for forming the silylated layer. Item 3. The pattern forming method according to Item 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100662945B1 (en) * 1999-04-12 2006-12-28 인피니언 테크놀로지스 노쓰 아메리카 코포레이션 Improved top layer imaging lithography for semiconductor processing

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