JPH0529205A

JPH0529205A - 微細パターン形成材料およびパターン形成方法

Info

Publication number: JPH0529205A
Application number: JP3180836A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Hashimoto; 和彦橋本; Masataka Endo; 政孝遠藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】二層のレジスト層と電子ビームリソグラフィ
によって微細レジストパターンを形成する。【構成】半導体シリコン基板１１上に下層膜として高
分子有機膜１２を２μｍ厚塗布し、２２０℃、２０分間
ベーキングを行う。この上に上層レジスト膜材料とをエ
チルセロソルブアセテート溶液に溶解した物質を、上層
電子線レジスト１３として０．３μｍ厚塗布し、９０
℃、２０分間のベーキングを行う。次に、加速電圧２０
ｋＶ，ドーズ量１０μＣ／cm²で電子ビーム描画を行
い、ベーキングを行った後、このウェハを有機アルカリ
水溶液で１分間現像を行うと、正確で微細なポジ型レジ
ストパターン１３Ｐを得ることができる。さらに、この
レジストパターン１３Ｐをマスクとして下層膜１２のエ
ッチングを行う。上層基材はポリ（アーヒドロキシフェ
ニールシラン）である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や集積回路
を、電子ビームリソグラフィー技術を用いてパターン形
成して製作する際に使用する微細パターン形成材料、な
らびに、同材料を用いた微細パターン形成方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ及びＬＳＩ等の製造において
は、紫外線を用いたホトリソグラフィーによってパター
ン形成を行っている。素子の微細化に伴い、ステッパー
レンズの高開口数化、短波長光源の使用等が進められて
いるが、それによって、焦点深度が浅くなるという欠点
がある。また、ＬＳＩ素子のパターン寸法の微細化、Ａ
ＳＩＣの製造等に伴い、電子ビームリソグラフィーが用
いられるようになってきている。この電子ビームリソグ
ラフィーによる微細パターン形成には電子線レジストは
欠くことのできないものである。その中で、ポジ型電子
線レジストであるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）は最も解像性の良いものとして知られているが、低
感度であることが欠点である。それ故、近年ポジ型電子
線レジストの感度を高める多くの報告が行われており、
例えば、ポリメタクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル
とメタクリル酸との共重合体、メタクリル酸とアクリロ
ニトリルとの共重合体、メタクリル酸メチルとイソブチ
レンとの共重合体、ポリブテン−１−スルホン、ポリイ
ソプロペニルケトン、含フッ素ポリメタクリレート等の
ポジ型電子線レジストが発表されている。これらのレジ
ストはいずれも、側鎖に電子吸引性基を導入、または、
主鎖に分解しやすい結合を導入することによって、電子
ビームによる主鎖切断が容易におこるようにしたレジス
トであり、高感度化をねらったものであるが、解像度と
感度の両方を十分に満たしたものであるとはいえない。
また、耐ドライエッチ性、耐熱性も十分良好なものであ
るとはいえないため、ドライエッチング用のマスクとし
ては使用しにくく、その利用は限られている。

【０００３】また、このようなＰＭＭＡをベースとした
一成分系ポリマーを使用したポジ型レジストを現像する
には、有機溶媒を必要とし、現像時にレジスト膜が有機
溶媒現像液中で膨潤してしまうことがある。従って、パ
ターンの分解能は低下し、場合によってはパターンがゆ
がみ、使用できなくなってしまう。さらに、有機溶媒現
像液は環境上、健康上有害であり、さらに、引火性の点
でも望ましくない。

【０００４】近年、化学増幅という概念を導入して、ポ
ジ型電子線レジストの感度を高める開発が行われてい
る。このレジストは、電子ビームを照射した際に酸を発
生することができるフォト酸発生剤と、この酸により反
応するポリマーと、マトリックスポリマーとしてのノボ
ラック樹脂とから成る三成分系物質をポジ型電子線レジ
ストとして用いるものである。電子ビームを照射した際
に酸を発生することができるフォト酸発生剤としては、
ハロゲン化有機化合物、オニウム塩等が挙げられる。ハ
ロゲン化有機化合物としては例えば、１，１−ビス［ｐ
−クロロフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン、
１，１−ビス［ｐ−メトキシフェニル］−２，２，２，
−トリクロロエタン、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニ
ル］−２，２−ジクロロエタン、２−クロロ−６−（ト
リクロロメチル）ピリジン等が挙げられる。また、オニ
ウム塩としては、トリフェニルスルフォニウム塩、ジフ
ェニルヨウドニウム塩等が挙げられる。これらの化合物
は電子ビームが照射されることによって、強酸であるル
イス酸を発生する。この酸によって反応するポリマーと
しては、以下のような構造（化１）をしたものがある。

【０００５】

【化１】

【０００６】これらのポリマーは、発生した酸によって
以下のような分解反応（化２）を起こす。

【０００７】

【化２】

【０００８】この分解反応を進行させるためには、描画
後にすぐ熱処理を行う必要があり、上記のような反応が
進行してポリマー側鎖の分解反応が進む。すなわち、電
子ビーム描画を行うことによって、酸発生剤からルイス
酸が発生し、この酸によってアルカリ不溶性のポリマー
はアルカリ可溶性となり、ポジ型のパターンを形成する
ことができる。

【０００９】また、電子ビームリソグラフィーにおいて
は、電子ビームレジストの耐ドライエッチ性、耐熱性の
悪さ、電子の前方散乱、後方散乱のための近接効果によ
るパターン精度への影響等の欠点がある。これらの欠点
をおぎなうために、レジストの働きを感光層と平坦化層
とに分けた多層レジスト法は非常に有効な方法である。
（図５）は電子ビームリソグラフィーにおける従来の三
層レジストプロセスを説明する図である。近接効果を抑
えるために下層膜５１として、高分子有機膜を２〜３μ
ｍ厚塗布し、熱処理を行う（図５（ａ））。さらに、こ
の上に中間層５２としてＳｉＯ₂等の無機膜、あるいは
ＳＯＧ（スピンオングラス）等の無機高分子膜を０．２
μｍ厚塗布し、さらに、この上に上層レジスト５３とし
てＰＭＭＡ等の電子線レジストを０．５μｍ厚塗布する
（図５（ｂ））。このレジスト膜上から電子ビーム５４
によるパターンの描画を行った後、有機溶媒専用現像液
で現像を行い、レジストパターン５３Ｐを得る（図５
（ｃ））。次に、このレジストパターン５３Ｐをマスク
として、中間層５２のドライエッチングを行い、さら
に、この中間層をマスクとして下層膜５１のドライエッ
チングを行い、パターンの転写を行う（図５（ｄ））。
以上のような多層レジストプロセスを用いることによっ
て、微細なパターンを高アスペクト比で形成することが
できる。しかし、このような三層レジストプロセスで
は、工程がより複雑となり、欠陥の発生も多くなり、ま
た、中間層と下層膜とのエッチングに対する選択比が小
さい場合、パターン転写時における寸法シフトが０．１
μｍ以上大きくなる等の問題があり、実用的であるとは
いえない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように三層レ
ジストプロセスは有効な方法であるが、複雑な工程、パ
ターン転写時のレジスト寸法の変動等の問題点がある。
電子ビームリソグラフィーの場合、入射電子はレジスト
内部で散乱を行い、さらに、基板に達した電子は後方散
乱を行い、再びレジスト中へ戻ってきてしまい、レジス
トを感光する。このような近接効果の影響によりパター
ン精度が大きく劣化するため、厚い下層膜を塗布し、後
方散乱電子を抑制する必要がある。そこで、下層膜のマ
スクと、レジスト層との働きを同時にもった二層レジス
トプロセス用シリコン含有レジスト、無機レジスト等が
開発されている。例えば、主鎖にシロキサン結合を有し
た物、ラダー型ポリシロキサン、カルコゲナイドガラス
型無機レジスト等があるが、まだ十分に耐ドライエッチ
性を向上させることができず、また、感度も解像度も悪
く、実用にはほど遠いものである。これらのレジスト
は、現像液として有機溶媒を用いているので、レジスト
の感度変動寸法変動も大きく、プロセス余裕度も少な
く、現像時に膨潤が起こり、レジストパターンを正確に
形成することができず、また、環境汚染、人体への有害
性等の問題もある。本発明者らは、これらの課題を解決
するために、高感度シリコン含有電子線レジスト、ま
た、これらを用いた微細パターン形成方法を完成した。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の微細パターン形
成材料は、主鎖にＳｉ−Ｓｉ結合を含み、側鎖に置換さ
れた水酸基を含んだ、アルカリ水溶液に溶解することが
できないポリシラン系樹脂と、電子ビームが照射される
ことによって酸を発生することができる酸発生剤とから
成ることを特徴とするものである。そして、望ましく
は、ポリシラン系樹脂がラダー型ポリシラン重合体であ
ることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明の微細パターン形成方法は、
半導体基板上に、高分子有機膜を塗布し熱処理する工程
と、上記高分子有機膜上に、主鎖にＳｉ−Ｓｉ結合を含
み、側鎖に置換された水酸基を含んだ、アルカリ水溶液
に溶解することができないポリシラン系樹脂と、電子ビ
ームが照射されることによって酸を発生することができ
る酸発生剤とから成る感光性溶液を塗布し熱処理する工
程と、電子ビームを用いてパターンを描画した後、熱処
理を行い、発生した酸とポリシラン系樹脂の側鎖との分
解反応を促進させ、描画された領域のポリシラン系樹脂
をアルカリ可溶性とした後、アルカリ水溶液を用いて現
像を行い、ポジ型のレジストパターンを形成する工程
と、このレジストパターンをマスクとして、高分子有機
膜をエッチングする工程とを備えて成ることを特徴とす
る方法を提供するものである。

【００１３】さらに、また、本発明は、主鎖にＳｉ−Ｏ
結合を含み、側鎖に置換された水酸基を含んだ、アルカ
リ水溶液に溶解することができないポリシリコーン系樹
脂と、電子ビームが照射されることによって酸を発生す
ることができる酸発生剤とから成ることを特徴とするも
のである。そして、望ましくは、ポリシリコーン系樹脂
がラダー型ポリシリコーン重合体であることを特徴とす
るものである。

【００１４】また、本発明の微細パターン形成方法は、
半導体基板上に、高分子有機膜を塗布し熱処理する工程
と、上記高分子有機膜上に、主鎖にＳｉ−Ｏ結合を含
み、側鎖に置換された水酸基を含んだ、アルカリ水溶液
に溶解することができないポリシリコーン系樹脂と、電
子ビームが照射されることによって酸を発生することが
できる酸発生剤とから成る感光性溶液を塗布し熱処理す
る工程と、電子ビームを用いてパターンを描画した後、
熱処理を行い、発生した酸とポリシリコーン系樹脂の側
鎖との分解反応を促進させ、描画された領域のポリシリ
コーン系樹脂をアルカリ可溶性とした後、アルカリ水溶
液を用いて現像を行い、ポジ型のレジストパターンを形
成する工程と、このレジストパターンをマスクとして、
高分子有機膜をエッチングする工程とを備えて成ること
を特徴とする方法を提供するものである。

【００１５】すなわち、ポリシリコン樹脂をメインポリ
マーとして用い、このポリマーの側鎖に酸によって分解
する物で置換された水酸基を配置し、電子ビームが照射
されることによって酸を発生することができる酸発生剤
を加えることによって、安定したレジストパターンを形
成することができる。また、電子ビームに対して高感度
に反応することができる酸発生剤を含んでいるので、少
ない照射ドーズ量で発生した酸とポリシリコン樹脂の側
鎖との分解反応が進行し、ポリシリコン樹脂は側鎖に水
酸基を所有するものとなり、アルカリ水溶液に溶解する
ことができるようになるので、現像液としてアルカリ水
溶液を用いることができ、現像時における膨潤もおこら
ず、高感度に、高解像度にポジ型のレジストパターンを
形成することができる。さらに、ポリシリコン樹脂とし
てラダー型ポリシリコーン重合体、または、ラダー型ポ
リシラン重合体を用いることによって、耐ドライエッチ
性の高いレジストパターンを得ることができ、このレジ
ストパターンをマスクとして、下層膜をエッチングして
パターン転写を行うときの寸法シフトを少なくすること
ができ、容易に、高精度に微細レジストパターンを形成
することができる。

【００１６】

【作用】本発明は、前記したシリコン含有電子線レジス
ト、及び、それらを用いたレジストプロセスにより、容
易にコントラストの高い、正確な高解像度の微細レジス
トパターンを形成することができる。特に、従来のポジ
型レジストに比べて、感度も高く、解像度も高く、レジ
ストパターンを安定して得ることができる。また、マト
リックスポリマーであるポリシリコン樹脂が、描画後の
酸との反応によって、アルカリ水溶液に溶解することが
できるようになるので、現像液としてアルカリ水溶液を
使用することができ、現像時における膨潤も起きず、正
確にポジ型のレジストパターンを形成することができ
る。さらに、二層レジストプロセスを用いることによっ
て、レジストプロセス工程を簡略化することができ、ま
た、ラダー型ポリシリコン樹脂を使用することによっ
て、耐ドライエッチ性が高く、エッチング時のパターン
転写における寸法シフトもなく、高感度にアルカリ水溶
液を現像液として用いることができ、正確な微細レジス
トパターンを、容易に形成することができる。従って、
本発明を用いることによって、容易に、欠陥の少ない、
正確で高解像度な微細レジストパターン形成に有効に作
用する。

【００１７】

【実施例】まず、本発明の概要を述べる。本発明は、主
鎖にＳｉ−Ｓｉ結合、または、Ｓｉ−Ｏ結合を含み、側
鎖に酸によって分解を起こす置換された水酸基を含ん
だ、アルカリ水溶液に溶解することができないポリシリ
コン樹脂と、電子ビームが照射された際に、酸を発生す
ることができる酸発生剤とから成る多成分系物質をポジ
型電子線レジストとして用いることによって、上記のよ
うな課題を解決しようというものである。特に、ポリシ
リコン樹脂がラダー型ポリシリコーン重合体か、また
は、ラダー型ポリシラン重合体であることが望ましい。
すなわち、ここで用いられるメインポリマーとしてのポ
リシリコン樹脂は、アルカリ不溶性の物質でなければな
らない。例えば、（化３）

【００１８】

【化３】

【００１９】のような化合物はアルカリ不溶性である。
また、電子ビームを照射した際に酸を発生することがで
きる酸発生剤としては、ハロゲン化有機化合物、オニウ
ム塩等が挙げられる。ハロゲン化有機化合物としては例
えば、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］−２，２，
２−トリクロロエタン、１，１−ビス［ｐ−メトキシフ
ェニル］−２，２，２，−トリクロロエタン、１，１−
ビス［ｐ−クロロフェニル］−２，２−ジクロロエタ
ン、２−クロロ−６−（トリクロロメチル）ピリジン等
が挙げられる。また、オニウム塩としては、トリフェニ
ルスルフォニウム塩、ジフェニルヨウドニウム塩等が挙
げられ、以下のような構造（化４）をしている。

【００２０】

【化４】

【００２１】これらの化合物は電子ビームが照射される
ことによって、強酸であるルイス酸を発生する。この発
生した酸によって、メインポリマーであるポリシリコン
樹脂と以下のような分解反応（化５）が起こる。

【００２２】

【化５】

【００２３】上記のような反応が進行してポリシリコン
樹脂の側鎖に水酸基が形成され、アルカリ可溶性の物質
に転移する。すなわち、電子ビーム描画を行うことによ
って、酸発生剤から酸が発生し、この酸がポリシリコン
樹脂の側鎖と反応してポリシリコン樹脂をアルカリ可溶
性に変える。従って、ポリシリコン樹脂はもともとアル
カリ不溶性であるので、描画されない領域は、アルカリ
現像液に溶解せず、描画された領域は、水酸基が形成さ
れているのでアルカリ水溶液に対して溶解し、ポジ型の
レジストパターンを容易に、正確に形成することができ
る。これらのシリコン含有物質を二層レジストの上層レ
ジストとして使用することによって、多層レジストを容
易に形成することができ、工程が簡略化され、耐ドライ
エッチ性が十分高く、パターン転写時のエッチングによ
る寸法シフトもなく、また感度も十分高く、現像液とし
て有機アルカリ水溶液を使用することができるので、現
像時の膨潤もなく、環境上、人体上に対しても問題はな
く、容易に正確にポジ型微細レジストパターンを形成す
ることができる。

【００２４】（実施例１）以下、本発明の一実施例の微
細パターン形成材料について説明する。

【００２５】１．０ｇの１，１−ビス［ｐ−クロロフェ
ニル］−２，２，２−トリクロロエタンからなる酸発生
剤と、１５ｇのｔ−ブトキシカルボニル基で置換された
ラダー型ポリ（ｐ−ヒドロキシフェニルシラン）とをエ
チルセロソルブアセテート溶液に溶解し、混合物を製造
した。この混合物を２５℃で６０分間ゆるやかにかくは
んし、不溶物をろ別し、均一な溶液にした。この溶液を
半導体シリコン基板上に滴下し、２０００ｒｐｍで１分
間スピンコートを行った。このウェハを９０℃、２０分
間のベーキングを行い、０．５μｍ厚のレジスト膜を得
ることができた。このレジスト膜に加速電圧２０ｋＶ、
ドース量１〜３００μＣ／ｃｍ²で電子ビーム描画を行
い、１００゜Ｃ、１０分間のベーキングを行った後、通
常の有機アルカリ水溶液で１分間現像を行うことによっ
て得られたパターンにおいて、レジストの残膜率と照射
ドーズ量との関係を示した感度曲線を、（図２）に示
す。この感度曲線より、このレジスト膜の感度は５μＣ
／ｃｍ²程度であることがわかる。

【００２６】また、このレジスト膜に加速電圧２０ｋ
Ｖ，ドーズ量１０μＣ／ｃｍ²で電子ビーム描画を行
い、１００゜Ｃ、１０分間のベーキングを行った後、こ
のレジストを有機アルカリ水溶液で１分間現像を行った
ところ、正確で微細なポジ型レジストパターンが得られ
た。この時得られた最高解像度は、０．２μｍラインア
ンドスペースであり、高解像度の微細レジストパターン
が得られることがわかった。以上のように、本実施例
によれば、酸発生剤と、ラダー型ポリシラン樹脂をメイ
ンポリマーとして用いることによって、安定して、高感
度に、高解像度に微細ポジ型レジストパターンを形成す
ることができる。

【００２７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
の微細パターン形成材料について説明する。

【００２８】実施例１と同様にして、１．０ｇのトリフ
ェニルスルフォニウム塩からなる酸発生剤と、１５ｇの
ｔ−ブトキシカルボニル基で置換されたポリ（ｐ−ヒド
ロキシフェニルシルセスキオキサン）とをセロソルブア
セテート溶液に溶解し、混合物を製造した。この混合物
を２５℃で６０分間ゆるやかにかくはんし、不溶物をろ
別し、均一な溶液にした。この溶液を半導体シリコン基
板上に滴下し、２０００ｒｐｍで１分間スピンコートを
行った。このウェハを９０℃、２０分間のベーキングを
行い、０．５μｍ厚のレジスト膜を得ることができた。
次に、加速電圧３０ｋＶ，ドーズ量１〜３００μＣ／ｃ
ｍ²で電子ビーム描画を行い、１００゜Ｃ、１０分間の
ベーキングを行った後、このレジストを有機アルカリ水
溶液で１分間現像を行うことによって得られたパターン
において、レジストの残膜率と照射ドーズ量との関係を
示した感度曲線を、（図４）に示す。この感度曲線よ
り、このレジスト膜の感度は４μＣ／ｃｍ²程度である
ことがわかる。

【００２９】また、このレジスト膜に加速電圧３０ｋ
Ｖ，ドーズ量１０μＣ／ｃｍ²で電子ビーム描画を行
い、１００゜Ｃ、１０分間のベーキングを行った後、こ
のレジストを有機アルカリ水溶液で１分間現像を行った
ところ、正確で微細なポジ型レジストパターンが得られ
た。この時得られた最高解像度は、０．２μｍラインア
ンドスペースであり、高解像度の微細レジストパターン
が得られた。

【００３０】以上のように、本実施例によれば、酸発生
剤と、ラダー型ポリシリコン樹脂をメインポリマーとし
て用いることによって、安定して、高感度に、高解像度
に微細ポジ型レジストパターンを形成することができ
る。

【００３１】（実施例３）以下本発明の一実施例の微細
パターン形成方法について、図面を参照しながら説明す
る。

【００３２】（図１）は本発明の実施例における微細パ
ターン形成方法の工程断面図を示すものである。半導体
シリコン基板１１上に下層膜１２として高分子有機膜を
２μｍ厚塗布し、２２０℃、２０分間ベーキングを行っ
た（図１（ａ））。この上に実施例１で得られた物質を
上層電子線レジスト１３として０．３μｍ厚塗布し、９
０℃、２０分間のベーキングを行った（図１（ｂ））。
次に、加速電圧２０ｋＶ，ドーズ量１０μＣ／cm²で電
子ビーム１４を用いて描画を行った後、１００゜Ｃ、１
０分間のベーキングを行った。このウェハを有機アルカ
リ水溶液で１分間現像を行ったところ、正確で微細なポ
ジ型レジストパターン１３ｐを得ることができた（図１
（ｃ））。このレジストパターン１３ｐをマスクとして
下層膜１２のエッチングを行ったところ、０．２μｍラ
インアンドスペースの微細レジストパターンを正確に垂
直に得ることができた（図１（ｄ））。この時のレジス
ト膜と下層膜とのエッチングにおける選択比は、５０以
上であるので、パターン転写時のエッチングにおける寸
法シフトは０．０５μｍ以下であり、上層レジストパタ
ーンを正確に転写できることがわかる。

【００３３】以上のように、本実施例によれば、酸発生
剤と、酸によってアルカリ可溶性となるラダー型ポリシ
ラン樹脂をメインポリマーとして用いたシリコン含有レ
ジストを、二層レジストの上層レジストとして用いるこ
とによって、安定して、高感度に、高解像度に微細なポ
ジ型レジストパターンを形成することができる。

【００３４】また、この二成分以外に、溶解抑制剤とし
てノボラック樹脂等が含まれていても良い。

【００３５】（実施例４）以下本発明の第２の実施例の
微細パターン形成方法について、図面を参照しながら説
明する。

【００３６】（図３）は本発明の実施例における微細パ
ターン形成方法の工程断面図を示すものである。半導体
シリコン基板１１上に下層膜３１として高分子有機膜を
２μｍ厚塗布し、２２０℃、２０分間ベーキングを行っ
た（図３（ａ））。この上に実施例２で得られた物質を
上層電子線レジスト３２として０．３μｍ厚塗布し、９
０℃、２０分間のベーキングを行った（図３（ｂ））。
次に、加速電圧３０ｋＶ，ドーズ量１０μＣ／cm²で電
子ビーム３３を用いて描画を行った後、このウェハを有
機アルカリ水溶液で１分間現像を行ったところ、正確で
微細なポジ型レジストパターン３２ｐを得ることができ
た（図３（ｃ））。このレジストパターン３２ｐをマス
クとして下層膜３１のエッチングを行ったところ、０．
２μｍラインアンドスペースの微細レジストパターンを
正確に垂直に得ることができた（図３（ｄ））。この時
のレジスト膜と下層膜とのエッチングにおける選択比
は、５０以上であるので、パターン転写時のエッチング
における寸法シフトは０．０５μｍ以下であり、上層レ
ジストパターンを正確に転写できることがわかる。

【００３７】以上のように、本実施例によれば、酸発生
剤と、酸によってアルカリ可溶性となるラダー型ポリシ
リコン樹脂をメインポリマーとして用いたシリコン含有
レジストを、二層レジストの上層レジストとして用いる
ことによって、安定して、高感度に、高解像度に微細な
ポジ型レジストパターンを形成することができる。

【００３８】また、この二成分以外に、溶解抑制剤とし
てノボラック樹脂等が含まれていても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主鎖にＳｉ−Ｏ結合、または、Ｓｉ−Ｓｉ結合を含み、
側鎖に置換された水酸基を含んだ、アルカリ水溶液に溶
解することができないラダー型ポリシラン重合体、また
は、ラダー型ポリシリコーン重合体と、電子ビームが照
射した際に、酸を発生することができる酸発生剤とから
成る多成分系物質を二層用ポジ型電子線レジストとして
用いることによって、高感度で高解像度、耐ドライエッ
チ性の高い、ポジ型微細レジストパターンを形成するこ
とができる。さらに、描画後熱処理を必要とするが、膜
厚を薄くすることができるため、描画後の放置時間にほ
とんど依存しない、安定したレジストパターンを形成す
ることができる。また、有機アルカリ水溶液を現像液と
して用いることができるので、現像時の膨潤もなく、環
境上、人体上にも問題はなく、容易に微細レジストパタ
ーンを形成することができる。また、このシリコン含有
レジストはパターン転写時のエッチングにおける耐ドラ
イエッチ性が十分高いので、二層レジストの上層レジス
トとして使用することによって、容易に、高精度に、寸
法シフトのない、高アスペクト比の微細レジストパター
ンを形成することができ、超高密度集積回路の製造に大
きく寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における微細パターン形
成方法の工程断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における微細パターン形
成材料のドーズ量と残膜率との関係を表す感度曲線であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例における微細パターン形
成方法の工程断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例における微細パターン形
成材料のドーズ量と残膜率との関係を表す感度曲線であ
る。

【図５】従来の三層レジストプロセスを用いた場合の微
細パターン形成方法の工程断面図である。

【符号の説明】

１１半導体シリコン基板１２下層膜１３上層レジスト１４電子ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主鎖にＳｉ−Ｓｉ結合を含み、側鎖に置換
された水酸基を含んだ、アルカリ水溶液に溶解すること
ができないポリシラン系樹脂と、電子ビームが照射され
ることによって酸を発生することができる酸発生剤とか
ら成ることを特徴とする微細パターン形成材料。
【請求項２】前記ポリシラン系樹脂がラダー型ポリシラ
ン重合体であることを特徴とする請求項１記載の微細パ
ターン形成材料。
【請求項３】半導体基板上に、高分子有機膜を塗布し熱
処理する工程と、上記高分子有機膜上に、主鎖にＳｉ−
Ｓｉ結合を含み、側鎖に置換された水酸基を含んだ、ア
ルカリ水溶液に溶解することができないポリシラン系樹
脂と、電子ビームが照射されることによって酸を発生す
ることができる酸発生剤とから成る感光性溶液を塗布し
熱処理する工程と、電子ビームを用いてパターンを描画
した後、熱処理を行い、発生した酸とポリシラン系樹脂
の側鎖との分解反応を促進させ、描画された領域のポリ
シラン系樹脂をアルカリ可溶性とした後、アルカリ水溶
液を用いて現像を行い、ポジ型のレジストパターンを形
成する工程と、このレジストパターンをマスクとして、
上記高分子有機膜をエッチングする工程とを備えて成る
ことを特徴とする微細パターン形成方法。
【請求項４】主鎖にＳｉ−Ｏ結合を含み、側鎖に置換さ
れた水酸基を含んだ、アルカリ水溶液に溶解することが
できないポリシリコーン系樹脂と、電子ビームが照射さ
れることによって酸を発生することができる酸発生剤と
から成ることを特徴とする微細パターン形成材料。
【請求項５】前記ポリシリコーン系樹脂がラダー型ポリ
シリコーン重合体であることを特徴とする請求項４記載
の微細パターン形成材料。
【請求項６】半導体基板上に、高分子有機膜を塗布し熱
処理する工程と、上記高分子有機膜上に、主鎖にＳｉ−
Ｏ結合を含み、側鎖に置換された水酸基を含んだ、アル
カリ水溶液に溶解することができないポリシリコーン系
樹脂と、電子ビームが照射されることによって酸を発生
することができる酸発生剤とから成る感光性溶液を塗布
し熱処理する工程と、電子ビームを用いてパターンを描
画した後、熱処理を行い、発生した酸とポリシリコーン
系樹脂の側鎖との分解反応を促進させ、描画された領域
のポリシリコーン系樹脂をアルカリ可溶性とした後、ア
ルカリ水溶液を用いて現像を行い、ポジ型のレジストパ
ターンを形成する工程と、このレジストパターンをマス
クとして、上記高分子有機膜をエッチングする工程とを
備えて成ることを特徴とする微細パターン形成方法。