JPH07120048B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method

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JPH07120048B2
JPH07120048B2 JP62256263A JP25626387A JPH07120048B2 JP H07120048 B2 JPH07120048 B2 JP H07120048B2 JP 62256263 A JP62256263 A JP 62256263A JP 25626387 A JP25626387 A JP 25626387A JP H07120048 B2 JPH07120048 B2 JP H07120048B2
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resist film
silylated
silylation
heat treatment
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勇 小高
義昭 三村
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/265Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レジスト膜に、熱処理と光化学反応を利用し
てシリル化又は非シリル化することにより、正転写又は
反転写のパターンを形成する方法であつて、半導体や各
種デバイス用基板上に微細パターンを高精度に形成する
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] In the present invention, a positive transfer or anti-transfer pattern is formed on a resist film by silylation or non-silylation utilizing heat treatment and photochemical reaction. The present invention relates to a method for forming a fine pattern on a substrate for a semiconductor or various devices with high accuracy.

〔従来の技術〕 微細パターンを高精度に形成する方法として、従来から
多層レジスト法が開発されている。当該方法は、レジス
ト単層膜にパターン形成を行う場合に比べ、基板表面に
残存する段差に伴うレジスト膜厚の局所的な変動を起因
とするパターン形成特性への悪影響を取除くことが可能
であり、かつ像を形成する最上層のレジスト膜厚をレジ
スト単層膜に比べて薄くできるため、微細パターンまで
精度よく形成できる利点がある。しかしその反面、工程
数が複雑でかつ特殊なレジスト材料が必要である等実用
上いくつかの大きな問題点を有していた。現在多層レジ
スト法として開発されている技術には、3層レジスト法
と2層レジスト法がある。3層レジスト法は、中間層の
膜形成とその中間膜及び下層膜を加工するためのドライ
エツチングを2回行うため、プロセスが複雑で工程数が
多い等の問題点がある。それに対して2層レジスト法
は、3層レジスト法の工程数を半減させ、より実用性の
あるパターン形成法として開発されたもので、その特徴
は、上層レジストに酸素プラズマ耐性のあるシリコン含
有レジストを使用したものである。しかし、一般にポリ
マーの構成元素にシリコンを含有させた場合には、溶媒
に対する溶解性や感度、パターンの解像度等、レジスト
として必要な基本特性に影響を及ぼし、まだ実用上問題
点がある。
[Prior Art] As a method of forming a fine pattern with high accuracy, a multilayer resist method has been conventionally developed. Compared with the case where pattern formation is performed on the resist single layer film, this method can eliminate the adverse effect on the pattern formation characteristics caused by the local fluctuation of the resist film thickness due to the step remaining on the substrate surface. Since the resist film thickness of the uppermost layer forming an image can be made thinner than that of the resist single layer film, there is an advantage that even a fine pattern can be formed with high accuracy. However, on the other hand, there are some serious problems in practical use such as the number of steps is complicated and a special resist material is required. Techniques currently being developed as a multilayer resist method include a three-layer resist method and a two-layer resist method. The three-layer resist method has a problem in that the process is complicated and the number of steps is large because the intermediate layer film formation and the dry etching for processing the intermediate film and the lower layer film are performed twice. On the other hand, the two-layer resist method was developed as a more practical pattern forming method by halving the number of steps of the three-layer resist method. The feature is that the upper layer resist is a silicon-containing resist having oxygen plasma resistance. Is used. However, in general, when silicon is contained as a constituent element of a polymer, basic properties required as a resist such as solubility and sensitivity to a solvent and pattern resolution are affected, and there is still a problem in practical use.

そこで開発されたのがシリル化2層レジスト法である
(特開昭60-165041号、同61-116844号)。当該方法は、
感度、解像度とも優れた特性を持つ市販レジストをその
まま上層レジストに使用し、パターン形成後にシリル化
処理をして酸素プラズマ耐性を得るものである。したが
つて、光露光のみでなく、電子ビームやX線等の露光方
式にも適用でき、また、正転写あるいは反転写プロセス
に使用できる汎用性のある技術である。
Therefore, a silylated two-layer resist method was developed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-165041 and 61-116844). The method is
A commercially available resist having excellent characteristics in both sensitivity and resolution is used as it is as an upper layer resist, and silylation treatment is performed after pattern formation to obtain oxygen plasma resistance. Therefore, it is a versatile technique that can be applied not only to light exposure but also to an exposure method such as electron beam or X-ray, and can be used for a normal transfer or anti-transfer process.

第5図にこの従来のシリル化2層レジスト法を電子ビー
ム露光に適用した場合の正転写プロセスによるパターン
形成の一例を工程図として示す。第5図において、符号
3は基板、6は下層レジスト膜、7は上層レジスト膜、
8はシリル化層を意味する。
FIG. 5 is a process diagram showing an example of pattern formation by a positive transfer process when the conventional silylated two-layer resist method is applied to electron beam exposure. In FIG. 5, reference numeral 3 is a substrate, 6 is a lower layer resist film, 7 is an upper layer resist film,
8 means a silylated layer.

第5図(a)に示すごとく基板3上にシリル化されない
下層レジスト膜(例えばポリイミド等を200℃以上の高
温でキユアしたもの)6を塗布する。次に上層レジスト
膜7として電子ビーム露光用レジスト〔例えばポリメチ
ルメタクリレート(PMMA)、RE-5000P(日立化成社
製)、クロロメチルスチレン(CMS)等〕を薄く塗布す
る。次に上層レジスト7を電子ビーム露光装置を使用し
て露光・現像を行つて第5図(b)で示すようにパター
ン形成を行う。この後にハロゲン化アルキルシラン等の
有機シランを用いて、遠紫外光を照射すれば、第5図
(c)で示すように上層レジスト7の表層部にシリル化
層8が形成される。最後に基板全体を酸素ガスによつて
ドライエツチングすればシリル化層8をマスクに下層レ
ジスト膜6がエツチングされ第5図(d)のようにパタ
ーン形成ができる。
As shown in FIG. 5 (a), a lower layer resist film (eg polyimide cured at a high temperature of 200 ° C. or higher) 6 which is not silylated is applied onto the substrate 3. Next, as the upper resist film 7, a resist for electron beam exposure [eg polymethylmethacrylate (PMMA), RE-5000P (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), chloromethylstyrene (CMS), etc.] is thinly applied. Next, the upper layer resist 7 is exposed and developed using an electron beam exposure apparatus to form a pattern as shown in FIG. 5 (b). After that, when an organosilane such as a halogenated alkylsilane is used for irradiation with far-ultraviolet light, a silylated layer 8 is formed on the surface layer portion of the upper resist 7 as shown in FIG. 5 (c). Finally, by dry etching the entire substrate with oxygen gas, the lower layer resist film 6 is etched using the silylated layer 8 as a mask to form a pattern as shown in FIG. 5 (d).

一方、第6図に従来の電子ビーム露光に適用した場合の
反転写プロセスによるパターン形成例を工程図として示
す。第6図における符号3、6〜8は第5図と同義であ
る。
On the other hand, FIG. 6 shows, as a process diagram, an example of pattern formation by an anti-transfer process when applied to conventional electron beam exposure. Reference numerals 3 and 6 to 8 in FIG. 6 have the same meanings as in FIG.

第6図(a)に示すごとく、基板3上にシリル化できる
下層レジスト膜6(例えば200℃前後にハードベークし
たノボラツク樹脂等)を塗布する。次に上層レジスト膜
7として電子ビーム露光用レジスト〔例えばEBR-9(東
レ社製)、PMMA、フルオロブチルメタクリレート(FB
M)等〕を薄く塗布する。次に電子ビーム露光を行つ
て、現像すれば第6図(b)で示すようにパターン形成
される。この後にハロゲン化アルキルシラン雰囲気の下
でシリル化処理を行うわけであるが、ここでは上層レジ
スト膜7はシリル化されず、下層レジスト膜6のみシリ
ル化するような遠紫外光を用いることによつて選択的に
シリル化が可能となり、第6図(c)に示すように下層
レジスト膜6のみにシリル化層8が形成できる。最後に
基板全体を酸素ガス中においてドライエツチングすれ
ば、第6図(d)に示すようにシリル化層8をマスクに
シリル化されていない上層膜の残つている部分がエツチ
ングされ、反転写パターンが形成できる。以上のように
このシリル化2層レジスト法は、市販レジスト材料を用
いて、シリル化の際の遠紫外光源の波長を選択すること
によつて正転写あるいは反転写パターンが容易に形成で
きる技術である。ところで、これらの発明(特願昭60-1
65041号、同61-116844号)では、正転写パターンを形成
する場合、下層レジスト膜6としてシリル化されないポ
リイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビ
ニル等の元々不活性なポリマー材料の使用を挙げてい
る。
As shown in FIG. 6 (a), a lower layer resist film 6 capable of being silylated (for example, a novolak resin hard-baked at about 200 ° C.) is applied on the substrate 3. Next, as the upper resist film 7, a resist for electron beam exposure [for example, EBR-9 (manufactured by Toray), PMMA, fluorobutyl methacrylate (FB
M) etc.] is applied thinly. Next, electron beam exposure is performed and development is performed to form a pattern as shown in FIG. 6 (b). After this, silylation treatment is performed in a halogenated alkylsilane atmosphere, but here, by using far-ultraviolet light such that the upper resist film 7 is not silylated and only the lower resist film 6 is silylated. As a result, the silylation can be selectively carried out, and the silylation layer 8 can be formed only on the lower resist film 6 as shown in FIG. 6 (c). Finally, when the entire substrate is dry-etched in oxygen gas, the remaining portion of the unsilylated upper layer film is etched by using the silylated layer 8 as a mask as shown in FIG. Can be formed. As described above, this silylated two-layer resist method is a technique that can easily form a positive transfer or anti-transfer pattern by selecting the wavelength of the far-ultraviolet light source at the time of silylation using a commercially available resist material. is there. By the way, these inventions (Japanese Patent Application No. 60-1)
No. 65041, No. 61-116844), the use of an originally inactive polymer material such as polyimide, polyethylene, polypropylene, or polyvinyl chloride that is not silylated as the lower resist film 6 when forming a positive transfer pattern. .

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、現在のLSIプロセスにおいての適用を考えた場
合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等
は使用実績が全くなく、またポリイミドにおいても近年
半導体プロセスとして使われ始めた材料であるため、量
産プロセスに適用するには、更に十分な検討が必要であ
る。
However, when considering application in the current LSI process, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, etc. have no actual use record, and polyimide is a material that has recently begun to be used as a semiconductor process, so it is applied to mass production processes. To do so, more thorough examination is required.

このようなことから、シリル化2層レジスト法を量産プ
ロセスで使用するためには、使用実績のある材料での検
討が必要である。できれば反転写パターンに使用する材
料と同一であることがプロセス上望まれる。
For this reason, in order to use the silylated two-layer resist method in a mass production process, it is necessary to study a material with a proven track record. If possible, the same material as that used for the anti-transfer pattern is desired in the process.

本発明は、上記事情にかんがみてなされたもので、その
目的は、レジスト膜表面に光化学反応を利用して有機シ
ランを付加する場合、そのレジスト膜を選択的にシリル
化あるいは非シリル化することを可能にするレジスト膜
のパターン形成方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to selectively silylate or desilylate a resist film when an organosilane is added to the resist film surface by utilizing a photochemical reaction. Another object of the present invention is to provide a method for forming a pattern of a resist film that enables the above.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明を概説すれば、本発明はパターン形成方法に関す
る発明であつて、パターン形成したレジスト膜に対し
て、有機シラン液中又はその蒸気に接触させながら遠紫
外光でその表面を照射するパターン形成方法において、
上記レジスト膜の熱処理条件によつて該レジスト膜の表
面をシリル化あるいは非シリル化することを特徴とす
る。
Briefly describing the present invention, the present invention relates to a pattern forming method, in which a patterned resist film is irradiated with far-ultraviolet light on its surface while being in contact with an organic silane solution or vapor thereof. In the method
The surface of the resist film is silylated or non-silylated depending on the heat treatment conditions of the resist film.

前記問題点を解決するため本発明では、有機ポリマー材
料として、VLSIの量産プロセスで使用実績のあるホトレ
ジストを使用することを前提とし、その処理条件によつ
てポリマー表面をシリル化しあるいは非シリル化するこ
とを特徴とするものである。したがつて従来技術と比べ
正転写あるいは反転写プロセスにおいて同一材料の適用
が可能である。なお本発明に係る光化学反応を利用した
シリル化法に関しては、既に提案した発明(特願昭60-1
65041号、同61-116844号)の原理を更に発展させたもの
である。
In order to solve the above problems, the present invention is premised on using a photoresist, which has a proven track record in mass production of VLSI, as an organic polymer material, and silylates or desilylates the polymer surface depending on the processing conditions. It is characterized by that. Therefore, the same material can be applied in the forward transfer or anti-transfer process as compared with the conventional technique. Regarding the silylation method utilizing the photochemical reaction according to the present invention, the invention already proposed (Japanese Patent Application No. 60-1
65041, 61-116844) is a further development of the principle.

以下に本発明に関して詳しく説明する。The present invention will be described in detail below.

本発明では下層レジスト膜のポリマー材料として、VLSI
の量産に適用できる、若しくは適用しているポジ型ホト
レジストの中から幾つか選択し、これらのシリル化反応
状態を調べた。表1にノボラツク系をベースポリマーと
する各種市販レジストを示す。
In the present invention, VLSI is used as the polymer material for the lower resist film.
The silylation reaction states of these were selected from some positive photoresists applicable to or applied for mass production of. Table 1 shows various commercially available resists containing a novolak base polymer.

これらレジストの中から代表的なレジストについて熱処
理温度、熱処理時間を変えた試料を製作した。
Samples were prepared by changing the heat treatment temperature and the heat treatment time for typical resists from these resists.

次に本発明のシリル化処理方法を第1図に概要図として
示す。第1図において符号1は容器、2は有機シラン
液、3は基板、4はレジスト膜、5は蓋を意味する。容
器1の中にはジメチルクロロシラン〔(CH32SiHCl〕
の有機シラン液2が満たされている。また基板3上に
は、処理条件を変えた、各種レジスト膜4が形成してあ
る。そして容器1には石英ガラス5で蓋をし、その上面
より遠紫外光を照射してレジスト膜4をシリル化する。
次にシリル化反応状態を確認するために、酸素ガスを導
入した平行平板型スパツタエツチング装置内でリアクテ
イブイオンエツチングをし、エツチング時間に対するエ
ツチング量を測定し、非シリル化のものと比較すること
によつて調べた。この結果、レジスト膜の各処理条件と
シリル化処理条件、によつてシリル化反応に大きな差異
があることが判明した。なお、以下に各種処理条件を示
す。レジストの熱処理には、熱風循環式オーブンを使用
し、処理時間を30分、60分間とした。また処理温度は20
0℃、240℃、280℃、300℃の4種類とした。シリル化処
理は、低圧水銀灯(253.7nm)による遠紫外光を10分間
と20分間照射した。
Next, the silylation treatment method of the present invention is shown in FIG. 1 as a schematic diagram. In FIG. 1, reference numeral 1 is a container, 2 is an organic silane liquid, 3 is a substrate, 4 is a resist film, and 5 is a lid. Dimethylchlorosilane [(CH 3 ) 2 SiHCl] is in the container 1.
Is filled with the organic silane liquid 2. Further, various resist films 4 having different processing conditions are formed on the substrate 3. Then, the container 1 is covered with a quartz glass 5 and far ultraviolet light is irradiated from the upper surface thereof to silylate the resist film 4.
Next, in order to confirm the silylation reaction state, reactive ion etching is carried out in a parallel plate type sputtering etching device into which oxygen gas is introduced, and the etching amount with respect to the etching time is measured and compared with the non-silylated one. I checked it out. As a result, it was found that there is a large difference in the silylation reaction depending on the treatment conditions of the resist film and the silylation treatment conditions. Various processing conditions are shown below. A hot air circulation oven was used for heat treatment of the resist, and the treatment time was set to 30 minutes and 60 minutes. The processing temperature is 20
There are four types, 0 ° C, 240 ° C, 280 ° C and 300 ° C. For the silylation treatment, far-ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp (253.7 nm) was irradiated for 10 minutes and 20 minutes.

これらの各条件の試料について、ドライエツチング(酸
素圧力2Pa、流量50sccm、高周波出力100W)を行いエツ
チング時間2分と5分の時点でのエツチング量を求め、
非シリル化の試料のそれと比較して、シリル化反応状態
を調べた。
Dry etching (oxygen pressure 2 Pa, flow rate 50 sccm, high-frequency output 100 W) was performed on the sample under each of these conditions, and the etching amount at the etching time of 2 minutes and 5 minutes was obtained.
The silylation reaction state was investigated in comparison with that of the non-silylated sample.

第2図に代表例としてMP-1400レジストのドライエツチ
ング特性を、エツチング時間(分、横軸)とエツチング
量(μm、縦軸)との関係のグラフとして示す。丸印は
280℃、60分の熱処理、三角印は240℃、60分の熱処理、
×印は200℃、60分の熱処理をし、この後10分間シリル
化を行つたものである。なお、実線はシリル化をしない
MP-1400レジストのエツチング量である。この場合、熱
処理条件には依存しなかつた。この結果より、シリル化
時間、熱処理時間は同じでも熱処理温度によつてエツチ
ング量に大きな変化が見られることが判る。
As a typical example, FIG. 2 shows the dry etching characteristics of MP-1400 resist as a graph of the relationship between etching time (minutes, horizontal axis) and etching amount (μm, vertical axis). The circle is
Heat treatment at 280 ℃, 60 minutes, triangle mark at 240 ℃, 60 minutes,
The mark X indicates that heat treatment was performed at 200 ° C. for 60 minutes, and then silylation was performed for 10 minutes. The solid line does not silylate
This is the etching amount of the MP-1400 resist. In this case, it did not depend on the heat treatment conditions. From this result, it can be seen that even if the silylation time and the heat treatment time are the same, the etching amount greatly changes depending on the heat treatment temperature.

表2に各種レジストのシリル化反応状態をまとめた結果
を示す。表中の丸印はシリル化しなかつたもの、×印は
シリル化したもの、三角印な表面が若干シリル化してい
る状態をそれぞれ表す。
Table 2 shows the results of summarizing the silylation reaction states of various resists. The circles in the table represent those that were not silylated, the crosses represent those that were silylated, and the triangles indicate that the surface was slightly silylated.

この結果、熱処理温度240℃以下では各レジスト材料は
すべてシリル化し、1時間程度の処理時間に対してもほ
とんど変化しないことが判つた。
As a result, it was found that at the heat treatment temperature of 240 ° C. or less, all the resist materials were silylated and hardly changed with the treatment time of about 1 hour.

次に熱処理温度280℃以上では、レジスト材料によつて
シリル化の反応が若干異なつた。すなわち280℃、30分
の熱処理条件では、シリル化処理10分間の場合、レジス
ト表面が若干シリル化していることが判つた(第2図か
ら非シリル化レシストに比べエツチンググレートが悪く
なるのでわかる)。これはクレゾールノボラツク樹脂
(1H-303)とジアゾ/ノボラツク系ホトレジストの中か
らコダツク(Kodak)‐820以外のレジストについてほぼ
同じであった。またシリル化処理を20分間とした場合に
は、Kodak-820と1H-303を除くレジストはすべて十分に
シリル化することが判つた。一方、熱処理時間60分の場
合には、Kodak-809でシリル化20分間処理の場合を除き
シリル化されないことが判つた。
Next, at a heat treatment temperature of 280 ° C. or higher, the silylation reaction was slightly different depending on the resist material. That is, it was found that under the heat treatment condition of 280 ° C. for 30 minutes, the resist surface was slightly silylated when the silylation treatment was carried out for 10 minutes (see FIG. 2 because the etching grade is worse than that of the non-silylated resist). . This was almost the same for the cresol novolak resin (1H-303) and the diazo / novolak photoresists other than Kodak-820. It was also found that all resists except Kodak-820 and 1H-303 were sufficiently silylated when the silylation treatment was carried out for 20 minutes. On the other hand, it was found that when the heat treatment time was 60 minutes, silylation was not performed except when the silylation was performed for 20 minutes with Kodak-809.

また、熱処理温度300℃の場合には、熱処理時間として3
0分であればレジストはすべてシリル化されないことが
判つた。
When the heat treatment temperature is 300 ° C, the heat treatment time is 3
It was found that the resist was not silylated at 0 minutes.

なお、今回の実験では、熱処理装置として、熱風循環式
のオーブンを使用したため、処理時間が長くなつている
が、吸着式のホツトプレートを使用すれば、基板の温度
均一性も含め短時間に熱処理が可能である(量産のプロ
セスではほとんどホツトプレート式でレジストの熱処理
を行つている)。
In this experiment, the hot air circulation type oven was used as the heat treatment device, so the processing time is long.However, if the adsorption type hot plate is used, the heat treatment is performed in a short time including the temperature uniformity of the substrate. Is possible (in the mass-production process, the heat treatment of the resist is performed by the hot plate method).

ホトレジストのベースポリマーであるノボラツク樹脂の
シリル化反応は、遠紫外光の吸収によつて励起・活性化
され、ノボラツク樹脂のOH基にクロロシランが脱塩酸反
応によつてシロキサン結合してシリル化される。
The silylation reaction of the novolak resin, which is the base polymer of photoresist, is excited and activated by the absorption of far-ultraviolet light, and chlorosilane is bonded to the OH group of the novolak resin by a dehydrochlorination reaction to form a siloxane bond and silylated. .

一方、表2の結果から、熱処理温度が280℃付近で、シ
リル化されなくなる傾向を示しはじめ300℃では完全に
シリル化されない。この要因を考察すればベンゼン核に
あるOH基が熱分解を起しはじめ、クロロシランが結合し
ずらくなつてきたためと推定される。またレジストによ
つて若干シリル化反応が異なつているのは、ベンゼン核
であるベースポリマーに若干差があるものと推定され
る。
On the other hand, the results in Table 2 show that when the heat treatment temperature is around 280 ° C, it tends to be unsilylated, and at 300 ° C it is not completely silylated. Considering this factor, it is presumed that the OH group in the benzene nucleus began to undergo thermal decomposition and chlorosilane became difficult to bond. Further, the reason that the silylation reaction is slightly different depending on the resist is presumed to be that there is a slight difference in the base polymer which is a benzene nucleus.

したがつて、本実験からも明らかになつたように、市販
のホトレジスト(ベースポリマーとしてノボラツク樹
脂)の熱処理条件を変えるだけで選択的にシリル化でき
るため、これを下層レジスト膜に使用すれば同一材料で
正転写若しくは反転写パターンが実現できる。
Therefore, as is clear from this experiment, it is possible to selectively silylate by changing the heat treatment conditions of a commercially available photoresist (novolak resin as a base polymer). A normal transfer or anti-transfer pattern can be realized with the material.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが本
発明はこれら実施例に限定されない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 第3図に本発明の正転写パターンによる具体的な1実施
例を工程図として示す。符号3は基板、6は下層レジス
ト膜、7は上層レジスト膜、8はシリル化層である。
Embodiment 1 FIG. 3 shows a specific embodiment of the positive transfer pattern of the present invention as a process chart. Reference numeral 3 is a substrate, 6 is a lower resist film, 7 is an upper resist film, and 8 is a silylated layer.

本実施例の方法を実施するには、まず第3図(a)のよ
うに、基板3上に厚さ1.5μm程度のMP-1400ホトレジス
トを塗布し、下層レジスト膜6を形成する。次に300
℃、30分の熱処理を行つた後、その上に厚さ0.3μm程
度のRE-5000Pの電子ビームレジストを塗布し、90℃、10
分の熱処理を行つて上層レジスト膜7を形成する。この
後、電子ビーム露光装置で上層レジスト膜7に所望のパ
ターンを焼付け、更に現像処理を行つて、上層レジスト
膜7のパターン形成を行う。この場合、下層レジスト膜
6を十分厚く塗布したことにより、基板3の段差による
影響を軽減し、更に上層レジスト膜7を薄く塗布したこ
とにより0.2μm程度の微細パターンまで再現性よく形
成可能である。その後、ジメチルクロロシラン〔(C
H32SiHCl〕液を用いて、波長253.7nmの低圧水銀灯に
よつて約10分間照射し、シリル化処理を行つた。ここで
下層レジスト膜6は300℃で熱処理を行つているためシ
リル化されず上層レジスト膜7のみ第3図(b)に示す
ごとくシリル化層8が形成される。この後、基板3をリ
アクテイブイオンエツチング装置に移し、高周波出力10
0W、酸素圧力2Pa、流量50sccmの条件の下で下地の基板
3が十分見えるまで(残渣物がない)エツチング(約20
分間)を行い、第3図(c)に示すようにパターン形成
する。
In order to carry out the method of this embodiment, first, as shown in FIG. 3A, an MP-1400 photoresist having a thickness of about 1.5 μm is applied on the substrate 3 to form a lower resist film 6. Then 300
After heat treatment at ℃ for 30 minutes, apply an electron beam resist of RE-5000P with a thickness of about 0.3μm on it, and at 90 ℃ for 10 minutes.
The upper resist film 7 is formed by performing heat treatment for a minute. After that, a desired pattern is printed on the upper resist film 7 with an electron beam exposure apparatus, and further development processing is performed to form the pattern of the upper resist film 7. In this case, the lower layer resist film 6 is applied sufficiently thick to reduce the influence of the step of the substrate 3, and the upper layer resist film 7 is applied thinly so that a fine pattern of about 0.2 μm can be formed with good reproducibility. . Then, dimethylchlorosilane [(C
H 3 ) 2 SiHCl] solution was used to perform silylation treatment by irradiation with a low-pressure mercury lamp having a wavelength of 253.7 nm for about 10 minutes. Since the lower resist film 6 is heat-treated at 300 ° C., the lower resist film 6 is not silylated and only the upper resist film 7 has a silylated layer 8 as shown in FIG. 3B. After that, the substrate 3 is transferred to a reactive ion etching device, and high frequency output 10
Etching (no residue) until the underlying substrate 3 is fully visible under the conditions of 0 W, oxygen pressure 2 Pa, and flow rate 50 sccm.
Then, a pattern is formed as shown in FIG.

以上説明したような方法によつてパターン加工を行うな
らば上層レジスト膜7として電子ビーム用レジスト以外
の紫外線、遠紫外線用はもとより、エキシマ、X線、プ
ラズマ等のあらゆるリソグラフイ方式が使用できる利点
がある。
If pattern processing is performed by the method as described above, it is possible to use all lithographic methods such as excimer, X-ray, and plasma as well as ultraviolet rays and far ultraviolet rays other than the resist for electron beam as the upper resist film 7. There is.

実施例2 第4図に本発明の反転写パターンによる具体的な1実施
例を工程図として示す。第4図において、符号3は基
板、6は下層レジスト、7′は上層レジスト、8はシリ
ル化層を意味する。
Embodiment 2 FIG. 4 shows a specific embodiment of the anti-transfer pattern of the present invention as a process drawing. In FIG. 4, reference numeral 3 is a substrate, 6 is a lower layer resist, 7'is an upper layer resist, and 8 is a silylated layer.

本実施例の方法を実施するには、まず第4図(a)のよ
うに基板3上に厚さ1.5μm程度のMP-1400ホトレジスト
を塗布し、下層レジスト膜6を形成する。次に200℃前
後の温度で30分間熱処理を行う。
To carry out the method of this embodiment, first, as shown in FIG. 4 (a), an MP-1400 photoresist having a thickness of about 1.5 μm is applied on the substrate 3 to form a lower resist film 6. Next, heat treatment is performed at a temperature of about 200 ° C. for 30 minutes.

次に上層レジスト膜7′として電子ビーム用のEBR-9を
0.3μm程度の厚さに塗布し、190℃、30分の熱処理を行
う。この後、電子ビームで露光し、現像を行つてパター
ン形成をする。次にクロロトリエチルシラン〔(C2H5
3SiCl〕を用いて、253.7nmを有する低圧水銀灯によつて
10分間シリル化処理を行うと、EBR-9のベースポリマー
であるメタクリレートポリマーは、感光する波長が250n
m以下であるため、感光せず、そのためシリル化されな
い。一方、下層レジスト膜6は200℃前後の熱処理であ
るから十分シリル化されることになり、第4図(b)の
ように下層膜の露出している部分にシリル化層8が形成
される。この後前記実施例1と同様にリアクテイブイオ
ンエツチングを行えば第4図(c)で示すように前記実
施例1とは逆の反転写パターンが形成できる。
Next, EBR-9 for electron beam is used as the upper resist film 7 '.
It is applied to a thickness of about 0.3 μm and heat-treated at 190 ° C for 30 minutes. After that, exposure is performed with an electron beam and development is performed to form a pattern. Next, chlorotriethylsilane [(C 2 H 5 )
With 3 SiCl], Yotsute the low-pressure mercury lamp having 253.7nm
After 10 minutes of silylation treatment, the methacrylate polymer, which is the base polymer of EBR-9, has a photosensitizing wavelength of 250n.
Since it is less than m, it is not exposed to light and therefore is not silylated. On the other hand, since the lower resist film 6 is heat-treated at about 200 ° C., it is sufficiently silylated, and the silylated layer 8 is formed on the exposed portion of the lower film as shown in FIG. 4B. . After that, if reactive ion etching is performed in the same manner as in the first embodiment, an anti-transfer pattern opposite to that in the first embodiment can be formed as shown in FIG. 4 (c).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明は有機シランモノマーの光
化学反応において、パターン形成したレジスト膜の熱処
理条件を変えることによつてそのレジスト膜表面をシリ
ル化あるいは非シリル化するものである。したがつて、
同一種類のレジスト膜を用いて正転写パターンあるいは
反転写パターンが容易に形成できる。またこのレジスト
膜は量産プロセスに使用実績のある物が使えるため何ら
プロセスに悪影響を与えることがないものである。
As described above, in the photochemical reaction of an organic silane monomer, the present invention silylates or desilylates the resist film surface by changing the heat treatment conditions of the patterned resist film. Therefore,
A normal transfer pattern or an anti-transfer pattern can be easily formed using the same type of resist film. Further, this resist film does not have any bad influence on the process because it can be used for the mass production process.

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

第1図は本発明のシリル化処理方法を示す概要図、第2
図はドライエツチング特性を示すグラフ、第3図は本発
明に係る正転写パターン作成の工程図、第4図は本発明
に係る反転写パターン作成の工程図、第5図は従来の正
転写パターン作成の工程図、第6図は従来の反転写パタ
ーン作成の工程図である。 1:容器、2:有機シラン液、3:基板、4:レジスト膜、5:
蓋、6:下層レジスト膜、7,7′:上層レジスト膜、8:シ
リル化層
FIG. 1 is a schematic diagram showing the silylation treatment method of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing a dry etching characteristic, FIG. 3 is a process chart of forming a normal transfer pattern according to the present invention, FIG. 4 is a process chart of forming an anti-transfer pattern according to the present invention, and FIG. 5 is a conventional normal transfer pattern. FIG. 6 is a process chart of forming a conventional anti-transfer pattern. 1: Container, 2: Organic silane liquid, 3: Substrate, 4: Resist film, 5:
Lid, 6: lower resist film, 7, 7 ': upper resist film, 8: silylated layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パターン形成したレジスト膜に対して、有
機シラン液中又はその蒸気に接触させながら遠紫外光で
その表面を照射するパターン形成方法において、上記レ
ジスト膜の熱処理条件によつて該レジスト膜の表面をシ
リル化あるいは非シリル化することを特徴とするパター
ン形成方法。
1. A pattern forming method comprising irradiating the surface of a patterned resist film with far-ultraviolet light while being in contact with an organic silane solution or vapor thereof, depending on the heat treatment conditions of the resist film. A pattern forming method characterized by silylating or non-silylating the surface of a film.
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