JPH07134413A - Device manufacturing process using resist material containing fullerene - Google Patents

Device manufacturing process using resist material containing fullerene

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JPH07134413A
JPH07134413A JP6051493A JP5149394A JPH07134413A JP H07134413 A JPH07134413 A JP H07134413A JP 6051493 A JP6051493 A JP 6051493A JP 5149394 A JP5149394 A JP 5149394A JP H07134413 A JPH07134413 A JP H07134413A
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JP
Japan
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exposed
fullerene
substrate
resist
pattern
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6051493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eomu Chan-Beomu
エオム チャン−ベオム
Foster Herbert Arthur
フォスター ヘバード アーサー
Peter Kochanski Gregory
ピーター コチャンスキー グレゴリー
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AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE: To form a thin resist film by a dry method with a fullerene-contg. resist material in a lithographic process for producing a device. CONSTITUTION: A fullerene-contg. resist material is deposited on a substrate 18 by a dry method to form a thin resist film 10 on the substrate 18. This resist film 10 is selectively exposed to form an image and the film 10 is patterned by development. The pattern of the film 10 is then transferred to the inside of the substrate 18 by reactive ion etching or other applicable technique.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はデバイス作製のためのリ
ソグラフィプロセスにおけるフラーレン含有レジスト材
料の使用に係る。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the use of fullerene-containing resist materials in lithographic processes for device fabrication.

【0002】[0002]

【技術背景】リソグラフィプロセスは、しばしば集積回
路及び同様のデバイスを作製するために、用いられる。
これらのプロセスは、所望のパターンを材料中に転写す
るために、レジストとして知られる放射感受性化合物を
用いる。そのように転写されたパターンは、集積回路を
作製するために、用いられる。パターンを転写する材料
には、たとえばSiO2のようなシリコンを含む材料、たと
えばアルミニウムのような金属層、ポリシリコン及び集
積回路及び同様のデバイスが作られる他の材料が含まれ
る。パターンを転写する層は、リソグラフィプロセスを
述べる時、しばしば基板とよばれる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Lithographic processes are often used to fabricate integrated circuits and similar devices.
These processes use radiation-sensitive compounds known as resists to transfer the desired pattern into the material. The pattern so transferred is used to make an integrated circuit. Materials that transfer the pattern include materials that include silicon such as SiO 2 , metal layers such as aluminum, polysilicon and other materials from which integrated circuits and similar devices are made. The layer that transfers the pattern is often referred to as the substrate when describing the lithographic process.

【0003】レジストとして機能させるためには、化合
物はそれが放射に露出される前後で、異なる特性を持た
なければならない。放射感受性レジストのある部分のみ
を照射することにより、所望のパターンの隠れた像が、
レジスト中に生じる。この隠れた像は、基板中に転写す
べきパターンのネガ調又はポジ調の像である。
In order to function as a resist, a compound must have different properties before and after it is exposed to radiation. By illuminating only a portion of the radiation sensitive resist, a hidden image of the desired pattern
It occurs in the resist. This hidden image is a negative or positive tone image of the pattern to be transferred into the substrate.

【0004】用いる材料、パターン中の個々の形状の寸
法、ドーズ量、用いる放射の波長及び他の要因により、
リソグラフィプロセスには、様々なプロセス上の制約が
課せられる。明らかに、単一の用途毎に、完全に適した
レジストはない。しかし、より多くのレジスト組成が得
られるようになるにつれ、特定の用途に適した組成をも
つレジスト組成が得られる可能性は大きくなる。従っ
て、魅力的なプロセス特性を有する新しいレジスト組成
が、望まれる。
Depending on the material used, the size of the individual features in the pattern, the dose, the wavelength of the radiation used and other factors,
Lithography processes are subject to various process constraints. Obviously, no single resist is perfectly suitable for a single application. However, as more resist compositions are obtained, the possibility of obtaining a resist composition having a composition suitable for a specific application increases. Therefore, new resist compositions with attractive process characteristics are desired.

【0005】[0005]

【本発明の要約】フラーレン(Fullerene)膜の堆積及び
特性については、ヘバード(Hebard) ら、“フラーレン
薄膜の堆積及び特性”、アプライド・フィジックス・レ
ターズ(Appl. Phys. Lett)、59(17)、2109
頁、(1991年10月21日)のような論文で調べら
れているが、リソグラフィ薄膜中でのレジスト薄膜とし
てのそれらの用途については、認識されていない。フラ
ーレン含有薄膜は、昇華のような乾式技術を用いて、堆
積させられる。これにより、プロセスの観点から、それ
らは魅力的になっている。従って、フラーレン含有レジ
スト薄膜を用いるデバイス作製のリソグラフィプロセス
は、確かなプロセス上の利点をもっている。
SUMMARY OF THE INVENTION Fullerenes The deposition and properties of (Fullerene) film, Hebado (Hebard) et al., "Deposition and properties of fullerene thin film", Applied Physics Letters (Appl. Phys. Lett), 59 (17) 2109
Page, (October 21, 1991), but their use as resist films in lithographic films is not recognized. Fullerene-containing thin films are deposited using dry techniques such as sublimation. This makes them attractive from a process perspective. Therefore, the lithographic process for manufacturing a device using a fullerene-containing resist thin film has certain process advantages.

【0006】本発明はフラーレン含有レジスト組成を用
いるリソグラフィプロセスに係る。フラーレン含有レジ
スト、好ましくはC60レジストは、パターンを転写すべ
き材料の層上に、薄膜として堆積させる。この層は基板
とよばれる。フラーレン含有レジストは、表面上にフラ
ーレン薄膜を堆積させるための周知の技術を用いて、基
板上に堆積させる。
The present invention relates to a lithographic process using a fullerene-containing resist composition. The fullerene-containing resist, preferably a C 60 resist, is deposited as a thin film on the layer of material to which the pattern is to be transferred. This layer is called the substrate. The fullerene-containing resist is deposited on the substrate using well-known techniques for depositing fullerene thin films on surfaces.

【0007】フラーレン含有レジスト薄膜は、堆積回路
及び同様のデバイスが作られる材料を含む基板上に、レ
ジストとして堆積させる。そのような材料は、たとえば
シリコンのような半導体を含み、その上にはレジストか
らパターンを転写するレジストを堆積させる。パターン
を転写するこの層は、堆積回路型デバイスの当業者には
周知の、各種の材料でできている。そのような材料に
は、たとえばSiO2のような酸化物、たとえばSi3N4 のよ
うな他のシリコンを含む材料、たとえばアルミニウムの
ような金属、ポリシリコン等が含まれる。
Fullerene-containing resist films are deposited as resist on a substrate containing the materials from which deposition circuits and similar devices are made. Such materials include, for example, semiconductors such as silicon on which is deposited a resist that transfers a pattern from the resist. This layer that transfers the pattern is made of a variety of materials well known to those skilled in the art of deposited circuit type devices. Such materials include oxides such as SiO 2 , other silicon-containing materials such as Si 3 N 4 , metals such as aluminum, polysilicon and the like.

【0008】基板上に堆積させるフラーレン含有材料
は、約100ないし約10,000Åの厚さで、約50
0ないし約2000Åの厚さである。
The fullerene-containing material deposited on the substrate is about 100 to about 10,000Å thick and about 50
It has a thickness of 0 to about 2000Å.

【0009】フラーレン含有レジスト薄膜は、エネルギ
ー源からの放射に露出させる。エネルギー源は約0.0
1Åないし約5000Åの波長で、放射を発生する。放
射は約200Åないし約500Åの波長をもつことが、
好ましい。しかし、フラーレン含有レジスト薄膜のある
一部のみが、放射に露出される。これによりレジスト中
に、露出された薄膜の領域と、露出されない薄膜の領域
が生じる。薄膜はレジスト中に像を生成させるための許
容しうるプロセス技術を用いて、放射に露出できる。こ
れらの方法には、マスクをエネルギー源とレジスト薄膜
の間に置くことが、含まれる。マスクはそれを貫く開孔
を有し、これらの開孔はパターンを描く。別の方法にお
いては、エネルギーのビームは、レジスト薄膜の選択さ
れた部分のみに向けられる。
The fullerene-containing resist film is exposed to radiation from an energy source. Energy source is about 0.0
It emits radiation at wavelengths between 1Å and about 5000Å. Radiation can have a wavelength of about 200Å to about 500Å,
preferable. However, only some of the fullerene-containing resist film is exposed to radiation. This creates exposed thin film regions and unexposed thin film regions in the resist. The thin film can be exposed to radiation using acceptable process techniques to produce an image in the resist. These methods include placing a mask between the energy source and the resist film. The mask has apertures therethrough that describe the pattern. In another method, a beam of energy is directed only at selected portions of the resist film.

【0010】フラーレン含有レジスト薄膜は、レジスト
材料の露出された領域と露出されない領域の間に、十分
なコントラストが生じるのに十分な時間、放射に露出す
る。そのようなコントラストにより、レジスト薄膜の露
出されない部分は、現像中除去され、一方レジスト薄膜
の露出された部分は、基板上に残る。露出時間は約1分
ないし約4時間で、露出時間は約5分が好ましい。
The fullerene-containing resist film is exposed to radiation for a time sufficient to provide sufficient contrast between exposed and unexposed areas of resist material. Due to such contrast, the unexposed portions of the resist film are removed during development, while the exposed portions of the resist film remain on the substrate. The exposure time is about 1 minute to about 4 hours, preferably about 5 minutes.

【0011】フラーレン含有レジスト薄膜は、気体の存
在下で放射に露出することが好ましい。気体はレジスト
薄膜の露出された部分と結びつき、レジスト薄膜の露出
された部分と露出されない部分間のコントラストを、よ
り大きくする。他の気体も考えられるが、気体は酸素を
含むことが好ましい。気体は約380 Torr ないし約1
520 Torr で、ほぼ室温ないし約27℃の温度であ
る。気体は大気圧で大気温度であることが好ましい。
The fullerene-containing resist film is preferably exposed to radiation in the presence of gas. The gas associates with the exposed portions of the resist film and provides a greater contrast between the exposed and unexposed portions of the resist film. The gas preferably comprises oxygen, although other gases are possible. Gas is about 380 Torr to about 1
520 Torr, about room temperature to about 27 ° C. The gas is preferably at atmospheric pressure and ambient temperature.

【0012】フラーレン含有レジスト薄膜は、放射に露
出させる前に、気体を含む雰囲気中に、必要に応じて置
かれる。そのような雰囲気中に、あらかじめ置くのは、
約10分ないし約60分の時間である。この気体はレジ
ストを放射に露出する際の気体と同じか異なる。フラー
レン含有レジストを、放射に露出させる前に、処理する
気体は、塩素が好ましい。
The fullerene-containing resist film is optionally placed in an atmosphere containing a gas prior to exposure to radiation. Place in advance in such an atmosphere,
The time is about 10 minutes to about 60 minutes. This gas is the same as or different from the gas in exposing the resist to radiation. Chlorine is the preferred gas to be treated prior to exposing the fullerene-containing resist to radiation.

【0013】レジスト薄膜の露出された領域及び露出さ
れない領域によって描かれる像は、多くの異なる技術を
用いて、現像される。像はフラーレン含有レジスト材料
で被覆された基板を、フラーレン含有レジストを選択的
に溶解する有機溶媒中に置くことにより、現像される。
そのような溶媒には、アルデヒド、ケトン、アルコール
及びハロゲン化炭化水素が含まれ、その具体例にはアセ
トン、トルエン及び三塩化エタンが含まれる。フラーレ
ン含有レジスト薄膜を中で現像する溶媒は、三塩化エタ
ンが好ましい。
The image described by the exposed and unexposed areas of the resist film is developed using many different techniques. The image is developed by placing the substrate coated with the fullerene-containing resist material in an organic solvent that selectively dissolves the fullerene-containing resist.
Such solvents include aldehydes, ketones, alcohols and halogenated hydrocarbons, specific examples of which include acetone, toluene and ethane trichloride. The solvent for developing the fullerene-containing resist thin film therein is preferably ethane trichloride.

【0014】フラーレン含有レジスト薄膜中の像はま
た、空気がなく、好ましくは真空又は不活性気体中で、
熱を用いて現像される。フラーレン含有レジスト薄膜で
被覆した基板は、容器中に置かれる。容器中の空気は、
圧力が約10-6 Torr に下るまで、排気される。雰囲気
の温度は、約250℃ないし約400℃に上げられる。
被覆された基板は、減圧及び高温に、約1時間ないし約
48時間又はC60レジスト薄膜の露出されていない部分
が除去されるまで、保たれる。
The image in the fullerene-containing resist film is also air-free, preferably in vacuum or an inert gas,
Develop with heat. The substrate coated with the fullerene-containing resist thin film is placed in a container. The air in the container is
Evacuate until the pressure drops to about 10 -6 Torr. The temperature of the atmosphere is raised to about 250 ° C to about 400 ° C.
The coated substrate is held at reduced pressure and elevated temperature for about 1 hour to about 48 hours or until the unexposed portions of the C 60 resist film have been removed.

【0015】あるいは、レジスト薄膜中の隠れた像は、
急速熱アニール器を用いて、現像する。被覆された基板
は、熱アニール器中に置かれる。不活性雰囲気を、アニ
ール器中に供給する。アニール器中の温度は約360な
いし約500℃に上げられ、C60レジスト薄膜の露出さ
れない部分が除去されるまで、その温度に保たれる。
Alternatively, the hidden image in the resist film is
Develop using a rapid thermal annealer. The coated substrate is placed in a thermal annealer. An inert atmosphere is provided in the annealer. The temperature in the annealer is raised to about 360 to about 500 ° C. and held there until the unexposed portions of the C 60 resist film have been removed.

【0016】レジスト薄膜中の隠れた像はまた、被覆さ
れた基板をフォトンに露出することによっても、現像さ
れる。主要な波長が約365nmないし405nmの範囲に
ある水銀アークランプが、このフォトン照射用のエネル
ギー源として好ましい。フラーレン含有レジスト材料で
被覆した基板は、適切な容器中に置かれ、次に酸素のな
い状態で、約1時間ないし約4時間、あるいはC60レジ
スト薄膜の露出されない部分が除去されるまで、選択さ
れたエネルギー源からのフォトンに露出される。同じフ
ォトンエネルギー源を用いて、レジスト薄膜を露出し、
現像するプロセスも、考えられる。しかし、もしレジス
ト薄膜を酸素雰囲気に露出するなら、酸素雰囲気はレジ
スト薄膜が現像される前に、排気しなければならない。
Hidden images in the resist film are also developed by exposing the coated substrate to photons. A mercury arc lamp with a dominant wavelength in the range of about 365 nm to 405 nm is preferred as the energy source for this photon irradiation. The substrate coated with the fullerene-containing resist material is placed in a suitable container and then selected in the absence of oxygen for about 1 hour to about 4 hours or until the unexposed portion of the C 60 resist film is removed. Are exposed to photons from the generated energy source. Expose the resist film using the same photon energy source,
A developing process is also conceivable. However, if the resist film is exposed to an oxygen atmosphere, the oxygen atmosphere must be evacuated before the resist film is developed.

【0017】フラーレン含有レジスト中の像が、これら
の技術を用いて現像された後、現像された像は、基板中
に転写される。反応性イオンエッチングを、現像された
パターンを、基板中に転写するのに用いるのが好まし
い。
After the image in the fullerene-containing resist has been developed using these techniques, the developed image is transferred into the substrate. Reactive ion etching is preferably used to transfer the developed pattern into the substrate.

【0018】[0018]

【詳細な記述】本発明はフラーレン含有レジスト組成が
用いられるリソグラフィプロセスに係る。フラーレンの
例には、C60及びC70が含まれる。フラーレン含有レジ
スト、好ましくはC60レジストは、表面上にフラーレン
薄膜を堆積させる周知の技術を用いて、基板上に薄膜と
して堆積させる。薄膜は基板上に昇華させるのが好まし
い。熱蒸発ともよばれる昇華のプロセスは、先に引用し
たヘバード(Hebard) らの論文に、述べられている。そ
の論文で議論されている堆積技術は、この明細書中でも
参考のため含まれている。
DETAILED DESCRIPTION The present invention relates to a lithographic process in which fullerene-containing resist compositions are used. Examples of fullerenes include C 60 and C 70 . The fullerene containing resist, preferably a C 60 resist, is deposited as a thin film on a substrate using well known techniques for depositing a fullerene thin film on a surface. The thin film is preferably sublimed onto the substrate. The process of sublimation, also known as thermal evaporation, is described in the above cited paper by Hebard et al. The deposition techniques discussed in that article are included herein by reference.

【0019】基板はこの記述においても述べられている
ように、フラーレン含有レジストを堆積させる材料の層
(“パターン形成層”)及びこの層の下にある材料の層
又は複数の層(“下部層”)を含む。これらの層は集積
回路デバイスの技術に習熟した者には周知の、各種の材
料で作られる。限定するのではなく、例として、下部層
はたとえばシリコンのような半導体材料である。パター
ン形成された層は、たとえばSiO2のような酸化物、Si3N
4 のようなシリコンを含む材料、アルミニウムのような
金属、ポリシリコン等を含む各種の材料で作られる。便
宜上、基板という用語は、これら材料の単一又は複数の
層の組合せをさすものとする。基板上に堆積させたフラ
ーレン含有レジスト材料は、約100ないし10,00
0Åの厚さで、約500ないし2000Åの厚さが好ま
しい。
The substrate is, as also mentioned in this description, a layer of material on which the fullerene-containing resist is deposited ("patterning layer") and a layer or layers of material underlying this layer ("lower layer"). ")including. These layers are made of various materials well known to those skilled in the art of integrated circuit devices. By way of example, and not limitation, the bottom layer is a semiconductor material such as silicon. The patterned layer may be an oxide such as SiO 2 , Si 3 N
It is made of various materials including silicon-containing materials such as 4 , metal such as aluminum, and polysilicon. For convenience, the term substrate shall refer to the combination of single or multiple layers of these materials. The fullerene-containing resist material deposited on the substrate is about 100 to 10,000.
With a thickness of 0Å, a thickness of about 500 to 2000Å is preferred.

【0020】図1は本発明に従い、フラーレン含有レジ
スト薄膜を用いて、基板中にパターンを転写するために
とられる各種工程を、概略的に説明している。図1に示
されるように、フラーレン含有レジスト薄膜10は、
(図示されていない)エネルギー源からの放射12に露
出される。エネルギー源は、約0.1Åないし約500
0Åの波長で放射を供給する。これはスペクトルの紫外
(UV)範囲及びX線範囲の放射を含む。放射は約20
0Åないし約500Åの波長をもつことが、好ましい。
FIG. 1 schematically illustrates various steps taken to transfer a pattern into a substrate using a fullerene-containing resist film according to the present invention. As shown in FIG. 1, the fullerene-containing resist thin film 10 is
Exposed to radiation 12 from an energy source (not shown). Energy source is about 0.1Å to about 500
Provides radiation at a wavelength of 0Å. This includes radiation in the ultraviolet (UV) and X-ray range of the spectrum. Radiation is about 20
It is preferred to have a wavelength of 0Å to about 500Å.

【0021】図1は放射に対するレジスト薄膜の露出
を、概略的に示す。マスク材料14が放射源と上にフラ
ーレン含有レジスト薄膜10を堆積させる基板18の表
面の間に挿入される。基板18は図1中で単一の層とし
て描かれているが、レジスト薄膜は上述のように、多層
の材料上に堆積させることも考えられる。マスク材料1
4中には、放射源からレジスト材料10まで放射12を
透過させる開孔16がある。マスク材料中の開孔16
は、パターンを規定する。開孔の寸法は、このプロセス
により基板中に生じる形状の寸法を規定する。典型的な
場合、このプロセスにより生成する形状は、寸法が約1
ないし約4ミクロンである。しかし、寸法が1ミクロン
以下の形状も生成されることも考えられる。
FIG. 1 shows schematically the exposure of the resist film to radiation. A mask material 14 is inserted between the radiation source and the surface of the substrate 18 on which the fullerene-containing resist film 10 is to be deposited. Although the substrate 18 is depicted in FIG. 1 as a single layer, it is contemplated that the resist film may be deposited on multiple layers of material, as described above. Mask material 1
4 there is an aperture 16 that allows the radiation 12 to pass from the radiation source to the resist material 10. Openings 16 in mask material
Defines the pattern. The size of the aperture defines the size of the features created in the substrate by this process. Typically, the shape produced by this process has dimensions of about 1
To about 4 microns. However, it is also conceivable that features with dimensions less than 1 micron will also be produced.

【0022】放射源(図示されていない)からマスク開
孔16を通って、レジスト薄膜10まで放射12が透過
する時、マスクの開孔により規定されるパターンの隠れ
た像は、フラーレン含有レジスト薄膜中に規定される。
この隠れた像は、フラーレン含有レジスト薄膜10中の
露出された領域及び露出されない領域により、描かれ
る。
As the radiation 12 is transmitted from a radiation source (not shown) through the mask apertures 16 to the resist film 10, the hidden image of the pattern defined by the mask apertures is a fullerene-containing resist film. Specified in.
This hidden image is depicted by the exposed and unexposed areas in the fullerene-containing resist film 10.

【0023】図1はレジスト材料中にパターンを描画す
るために、マスク材料を用いてレジスト薄膜を露出する
ことを説明しているが、当業者は電子ビーム露出技術の
ような露出工程中で使用できる多くの技術があること
を、認識するであろう。プロセスはフラーレン含有レジ
スト薄膜を露出するための技術に、限定されない。
Although FIG. 1 illustrates exposing a thin resist film using a mask material to write a pattern in the resist material, those skilled in the art will use it during an exposure process such as an electron beam exposure technique. You will recognize that there are many technologies that can be done. The process is not limited to techniques for exposing fullerene-containing resist films.

【0024】フラーレン含有レジスト薄膜10はレジス
ト薄膜の露出された領域と露出されない領域間に、十分
なコントラストが生じるのに十分な時間、放射に露出さ
れる。そのようなコントラストにより、レジスト薄膜の
露出されない部分は、現像中除去され、一方レジスト薄
膜10の露出された部分は、基板18上に残るようにな
る。露出時間は約1分ないし約4時間で、約5分の露出
時間が好ましい。
The fullerene-containing resist film 10 is exposed to radiation for a time sufficient to provide sufficient contrast between the exposed and unexposed areas of the resist film. Due to such contrast, the unexposed parts of the resist film are removed during development, while the exposed parts of the resist film 10 remain on the substrate 18. The exposure time is about 1 minute to about 4 hours, with an exposure time of about 5 minutes being preferred.

【0025】フラーレン含有レジスト薄膜は、レジスト
薄膜の露出されない領域間に、コントラストを導入する
気体の存在下で、放射に露出させるのが好ましい。気体
は酸素を含むことが望ましいが、所望のコントラストを
導入する他の気体も考えられる。考えられる他の気体
は、酸素と同様の電子陰性度を有する元素を含む気体で
ある。
The fullerene-containing resist film is preferably exposed to radiation in the presence of a contrast-introducing gas between the unexposed areas of the resist film. The gas preferably comprises oxygen, but other gases that introduce the desired contrast are also contemplated. Other possible gases are those containing an element with an electronegativity similar to oxygen.

【0026】本出願人は特定の理論に固執することを望
まないが、気体は露出工程中、フラーレン含有薄膜を
“ドープ”すると確信される。このドーピング効果は、
気体と露出されたフラーレン含有レジスト薄膜との反応
の結果であってもなくてもよいが、フラーレン含有レジ
ストの露出された領域と露出されない領域間のコントラ
ストを、著しく大きくする。
Although the applicant does not wish to adhere to a particular theory, it is believed that the gas "dopes" the fullerene-containing thin film during the exposure process. This doping effect is
Although it may or may not be the result of the reaction of the gas with the exposed fullerene-containing resist film, it significantly increases the contrast between the exposed and unexposed areas of the fullerene-containing resist.

【0027】気体圧力は約380Torrないし約1520
Torrで、気体温度はほぼ室温から約27℃である。気体
は大気圧で、大気温度であることが望ましい。
The gas pressure is about 380 Torr to about 1520.
At Torr, the gas temperature is about room temperature to about 27 ° C. The gas is preferably at atmospheric pressure and at ambient temperature.

【0028】フラーレン含有レジスト薄膜は、放射に露
出させる前に、気体を含む雰囲気中に、必要に応じて置
かれる。そのような雰囲気中に、このようにあらかじめ
露出するのは、約10分間ないし約60分の時間であ
る。レジスト薄膜は、放射に露出する前に気体雰囲気中
に置かれると、露出中感度が増し、それによって隠れた
像をレジスト薄膜中に転写するために、レジスト薄膜を
エネルギーに露出しなければならない時間が減少する。
塩素ガスは、レジストを放射に露出させる前に処理する
好ましい気体である。
The fullerene-containing resist film is optionally placed in a gas containing atmosphere prior to exposure to radiation. Such pre-exposure in such an atmosphere is for a period of about 10 minutes to about 60 minutes. When the resist film is placed in a gas atmosphere before it is exposed to radiation, it has increased sensitivity during exposure, thereby exposing the resist film to energy in order to transfer the hidden image into the resist film. Is reduced.
Chlorine gas is the preferred gas to process before exposing the resist to radiation.

【0029】図1に概略的に示された現像工程で表わさ
れるように、レジスト薄膜の露出された領域と露出され
ない領域で描かれる像は、多くの異なる技術を用いて現
像される。像はフラーレン含有レジスト薄膜10で被覆
された基板18を、露出されないフラーレン含有レジス
ト10を選択的に溶解する(図示されていない)有機溶
媒中に落くことによって、現像される。これらの溶媒
は、アルデヒド、ケトン、アルコール及びハロゲン化炭
化水素で、その具体例にはアセトン、トルエン、メタノ
ール及びトリクロロエタンが含まれる。特に列挙した現
像溶媒は、適切な溶媒のリストを除くことを意図したも
のではない。本明細書による指針に基き、他の適切な現
像溶媒を見い出すことは、当業者の能力内のことと考え
られる。フラーレン含有レジスト薄膜を現像する溶媒
は、トリクロロエタンが望ましい。
As represented by the developing process shown schematically in FIG. 1, the image drawn in the exposed and unexposed areas of the resist film is developed using many different techniques. The image is developed by dropping the substrate 18 coated with the fullerene-containing resist film 10 into an organic solvent (not shown) that selectively dissolves the unexposed fullerene-containing resist 10. These solvents are aldehydes, ketones, alcohols and halogenated hydrocarbons, specific examples of which include acetone, toluene, methanol and trichloroethane. The specifically listed developing solvents are not intended to exclude the list of suitable solvents. It will be within the ability of one of ordinary skill in the art to find other suitable developing solvents based on the guidance provided herein. The solvent for developing the fullerene-containing resist thin film is preferably trichloroethane.

【0030】現像後、被覆された基板は、残った未現像
フラーレン含有レジスト薄膜の残留量を除去するため
に、洗浄される。露出されたフラーレン含有レジストを
溶解しない有機溶媒が、洗浄剤として好ましい。適切な
溶媒には、メタノール、エタノール、プロパノール及び
イソプロパノールが含まれる。イソプロパノールは、露
出されたフラーレン含有レジストには、ほとんど観察さ
れる効果をもたないため好ましい。しかし、洗浄剤の類
は除外されず、本明細書で示された指針に基き、他の適
切な清浄剤を見い出すことは、当業者の能力の範囲内と
考えられる。
After development, the coated substrate is washed to remove the residual amount of undeveloped fullerene-containing resist film that remains. An organic solvent that does not dissolve the exposed fullerene-containing resist is preferable as the cleaning agent. Suitable solvents include methanol, ethanol, propanol and isopropanol. Isopropanol is preferred because it has little effect on the exposed fullerene-containing resist. However, the class of detergents is not excluded and it is within the ability of one of ordinary skill in the art to find other suitable detergents based on the guidelines provided herein.

【0031】被覆された基板は、それから残留している
現像されないフラーレン含有レジストを除去するのに十
分な時間、洗浄剤中に置かれる。この工程に必要な時間
は、最小で10秒ないしそれ以下が好ましい。洗浄剤は
この工程中、撹拌するのが好ましい。
The coated substrate is then placed in a cleaning agent for a time sufficient to remove residual undeveloped fullerene-containing resist. The time required for this step is preferably at least 10 seconds or less. The detergent is preferably agitated during this step.

【0032】図1に概略的に示されるように、フラーレ
ン含有レジスト10中の隠れた像は、熱を用いても現像
される。フラーレン含有レジスト10で被覆された基板
18は、ガラス圧力容器のような雰囲気中に置かれ、そ
れから被覆基板を囲む雰囲気が除去され、基板は加熱さ
れる。容器中の圧力は被覆基板を囲む雰囲気が引き出さ
れるにつれ、大気圧以下に減少する。圧力は約10-6 T
orr まで減少する。容器中の温度は、約250℃ないし
約400℃に上げられる。被覆基板は減圧及び高温に、
約1時間ないし約48時間、又は所望の量の露出されて
いないC60が、基板から除去されるまで、保たれる。
As shown schematically in FIG. 1, the hidden image in fullerene containing resist 10 is also developed using heat. The substrate 18 coated with the fullerene-containing resist 10 is placed in an atmosphere such as a glass pressure vessel, the atmosphere surrounding the coated substrate is removed, and the substrate is heated. The pressure in the vessel decreases below atmospheric pressure as the atmosphere surrounding the coated substrate is withdrawn. Pressure is about 10 -6 T
decrease to orr. The temperature in the vessel is raised to about 250 ° C to about 400 ° C. The coated substrate is under reduced pressure and high temperature
Hold for about 1 hour to about 48 hours, or until the desired amount of unexposed C 60 is removed from the substrate.

【0033】あるいは、レジスト材料中の隠れた像は、
熱アニール器を用いても、現像される。アニール器は6
インチのシリコンウエハを含み、その上に被覆基板が置
かれる。シリコンウエハは赤外ランプで囲まれている。
被覆基板は、熱アニール器中に置かれる。アルゴンガス
のような不活性雰囲気が、アニール器中に供給される。
アニール器中の温度は、約360ないし約500℃に上
げられ、その温度に約2ないし約10分、あるいはC60
レジスト薄膜の現像されていない部分が除去されるま
で、保たれる。
Alternatively, the hidden image in the resist material is
It is also developed using a thermal annealer. Annealer is 6
An inch silicon wafer is included on which the coated substrate is placed. The silicon wafer is surrounded by infrared lamps.
The coated substrate is placed in a thermal annealer. An inert atmosphere such as argon gas is supplied into the annealer.
The temperature in the annealer is raised to about 360 to about 500 ° C., at which temperature about 2 to about 10 minutes, or C 60.
Hold until the undeveloped portion of the resist film is removed.

【0034】図1に概略的に示されるように、レジスト
材料中の像はまた、露出されたレジスト材料をフォトン
に露出することによっても、現像される。被覆基板18
は容器中に置かれ、それから雰囲気が排気される。雰囲
気は排気され、雰囲気圧力は約5×10-7Torrまで減少
する。容器はつぶれることなく、内部の真空に耐えなけ
ればならず、かつエネルギー源からのフォトンが被覆基
板内部を照射するよう、その壁を通るようにしなければ
ならない。エネルギー源は約365ないし405nmの範
囲に、主波長を有する水銀ランプであることが望まし
い。次に、被覆レジスト材料は、水銀アークランプから
の放射に、約1時間ないし約4時間、あるいはC60薄膜
の露出されていない部分が除去されるまで、露出する。
As shown schematically in FIG. 1, the image in the resist material is also developed by exposing the exposed resist material to photons. Coated substrate 18
Are placed in a container and then the atmosphere is evacuated. The atmosphere is evacuated and the atmospheric pressure is reduced to about 5 × 10 −7 Torr. The container must withstand the internal vacuum without collapsing and must pass through its walls so that photons from the energy source illuminate the interior of the coated substrate. The energy source is preferably a mercury lamp having a dominant wavelength in the range of about 365 to 405 nm. The coated resist material is then exposed to radiation from the mercury arc lamp for about 1 hour to about 4 hours, or until the unexposed portions of the C 60 film have been removed.

【0035】これらの技術の1つを用いて、隠れた像が
現像された後、現像された像は、基板中に転写される。
この転写工程も、図1に概略的に示されている。そのよ
うなパターン転写は、反応性イオンエッチングにより達
成されるであろう。反応性イオンエッチングは、デバイ
ス作製のためのリソグラフィプロセスを実施する当業者
には、周知である。
After the hidden image is developed using one of these techniques, the developed image is transferred into the substrate.
This transfer process is also shown schematically in FIG. Such pattern transfer would be achieved by reactive ion etching. Reactive ion etching is well known to those skilled in the art of performing lithographic processes for device fabrication.

【0036】たとえば、四フッ化炭素(CF4)のようなプ
ラズマ中の反応性イオンエッチングにより、レジストか
ら基板中への良好なパターン転写が行える。CF4 プラズ
マは、シリコン材料を約150Å/分の速度でエッチン
グする。例を示すと、そのようなエッチングの条件に
は、10sccmのCF4 流量及び10mTorrの圧力が含まれ
る。プラズマを発生する反応性イオンエッチング器に供
給されるパワーは、約60ワットで、供給される電流は
約200ボルトである。これらの条件下で、1500Å
の深さの溝が、約10分でシリコン中にエッチングされ
る。他の適切なプラズマ中での反応性イオンエッチング
も、考えられる。
For example, good pattern transfer from the resist into the substrate can be performed by reactive ion etching in plasma such as carbon tetrafluoride (CF 4 ). The CF 4 plasma etches silicon material at a rate of about 150Å / min. By way of example, such etching conditions include a CF 4 flow rate of 10 sccm and a pressure of 10 mTorr. The power supplied to the plasma generated reactive ion etcher is about 60 watts and the supplied current is about 200 volts. Under these conditions, 1500Å
Deep trenches are etched into the silicon in about 10 minutes. Reactive ion etching in other suitable plasmas is also envisioned.

【0037】以下の例は上述の一般的なプロセス条件の
具体例である。それらは本発明の一般的な説明を、明確
にすることを意図したものである。
The following examples are specific examples of the general process conditions described above. They are intended to clarify the general description of the invention.

【0038】〔実施例1〕 C60含有レジスト材料の現
像 C60の1735Å薄膜を、熱昇華という周知の技術を用
いて、シリコンウエハ上に堆積させた。用いたシリコン
ウエハはSi(100)で、“100”は結晶格子の方向
をさす。C60被覆ウエハは、紫外(UV)放射源を備え
たフォト露出ユニット中に置いた。C60被覆ウエハとU
V放射源の間に、マスクを挿入した。マスクは4μmの
パターンと、パターン間に6μmの間隙を有した。これ
らのパターンは、マスク材料中の開孔により、規定され
た。放射はマスク開孔を通してのみ、透過できた。マス
ク開孔と位置合せされたC60レジスト薄膜の部分のみ
が、放射に露出された。
Example 1 Development of C 60 Containing Resist Material A C 60 1735Å thin film was deposited on a silicon wafer using the well-known technique of thermal sublimation. The silicon wafer used is Si (100), and "100" indicates the direction of the crystal lattice. The C 60 coated wafer was placed in a photo exposure unit equipped with an ultraviolet (UV) radiation source. C 60 coated wafer and U
A mask was inserted between the V radiation sources. The mask had a pattern of 4 μm and a gap of 6 μm between the patterns. These patterns were defined by the openings in the mask material. Radiation could only be transmitted through the mask aperture. Only the portion of the C 60 resist film that was aligned with the mask aperture was exposed to radiation.

【0039】放射源は約365nmないし405nmの範囲
に主波長を有するUV光であった。露出パワーは17mW
/cm2 であった。C60レジスト薄膜は、大気温度におい
て1時間、大気に露出した。
The radiation source was UV light having a dominant wavelength in the range of about 365 nm to 405 nm. Exposure power is 17mW
It was / cm 2 . The C 60 resist film was exposed to the atmosphere for 1 hour at ambient temperature.

【0040】露出された後、C60被覆ウエハは、純粋な
トリクロロエタンの現像液中に、35秒間置いた。トリ
クロロエタンは露出されていないC60レジスト薄膜のほ
とんどを溶解したが、露出されたC60レジスト薄膜は、
ほとんど侵食しなかった。
After being exposed, the C 60 coated wafer was placed in pure trichloroethane developer for 35 seconds. Trichloroethane were dissolved most of the C 60 resist film not exposed but, C 60 resist film is exposed,
Almost no erosion.

【0041】現像液からC60被覆ウエハをとり出した
後、露出されないC60の残量をそれからとり除くため、
それを純粋なイソプロパノールの液中に置いた。イソプ
ロパノールは露出されないC60の残量を、約10秒で除
去したが、C60レジストの露出されない部分には、目に
見れる影響はなかった。しかし、被覆されたウエハを1
分以上イソプロパノール中に置いた後、露出されたC60
薄膜はイソプロパノールからの侵食の印を示し始めた。
After removing the C 60 coated wafer from the developer, to remove the unexposed residual amount of C 60 from it,
It was placed in a solution of pure isopropanol. Isopropanol removed the unexposed C 60 balance in about 10 seconds, but the unexposed portions of the C 60 resist had no visible effect. But one coated wafer
Exposed C 60 after placing in isopropanol for more than a minute
The film began to show signs of erosion from isopropanol.

【0042】得られた4μm線は、四フッ化炭素(CF4)
プラズマ中の反応性イオンエッチング(RIE)を用いて、
基板中に転写された。プラズマは200ボルトにおい
て、50ワットのパワーを用いて、発生させた。CF4
流速は、10mTorr圧において、10cc/分であった。
被覆された基板は、10分間エッチングされた。10分
後、約1500Åの深さの溝が、露出されたC60レジス
ト薄膜で被覆されない基板部分中に、エッチングされ
た。これはこのプラズマ中で、シリカのエッチング速度
が150Å/分であることに対応する。露出中C60像形
成層中に転写された4μmの線は、エッチングされた基
板中に、よく再現された。
The obtained 4 μm line is carbon tetrafluoride (CF 4 ).
Using reactive ion etching (RIE) in plasma,
Transferred into the substrate. The plasma was generated at 200 volts with a power of 50 watts. The flow rate of CF 4 was 10 cc / min at a pressure of 10 mTorr.
The coated substrate was etched for 10 minutes. After 10 minutes, trenches about 1500 Å deep were etched into the portion of the substrate not covered by the exposed C 60 resist film. This corresponds to an etching rate of silica of 150Å / min in this plasma. The 4 μm lines transferred into the C 60 imaging layer during exposure were well reproduced in the etched substrate.

【0043】[0043]

【実施例2】 C60レジスト薄膜の感度に対する露出圧力の効果 1000Å厚のC60レジスト薄膜を、周知の技術を用い
て、シリコンウエハ上に昇華により形成した。ウエハは
4個の等しい破片に分割した。4個の破片の各々は、放
射源とレジスト材料の間にはさまれたマスクを有するマ
スクアライナ中で、放射に別々に露出させた。各露出は
異なる気体雰囲気中で行われた。マスクアライナはサン
ノゼ、カリフォルニアにあるハイブリッド・テック・グ
ループから入手したモデル84−3光源であった。マス
クアライナは気体入力をつけ加えることにより、修正し
た。ウエハを空気以外の雰囲気中で、放射に露出する場
合には、雰囲気は気体入力を通して供給した。
Example 2 Effect of Exposure Pressure on Sensitivity of C 60 Resist Thin Film A 1000 Å thick C 60 resist thin film was formed by sublimation on a silicon wafer using a known technique. The wafer was divided into four equal pieces. Each of the four debris was separately exposed to radiation in a mask aligner with a mask sandwiched between the radiation source and the resist material. Each exposure was done in a different gas atmosphere. The Mask Aligner was a Model 84-3 light source obtained from the Hybrid Tech Group in San Jose, CA. The mask aligner was modified by adding a gas input. If the wafer was exposed to radiation in an atmosphere other than air, the atmosphere was supplied through a gas input.

【0044】被覆ウエハとマスク間の空気は排除され、
被覆ウエハが放射に露出される前に、いくつかの異る気
体雰囲気で、置きかえられた。ウエハの4個の被覆部分
のうちの3個が別々に露出された気体雰囲気は、アルゴ
ン、窒素及び酸素であった。被覆ウエハの2つの破片
は、別々に酸素雰囲気中で、放射に露出した。
Air between the coated wafer and the mask is eliminated,
The coated wafer was replaced with several different gas atmospheres before it was exposed to radiation. The gaseous atmosphere with three of the four coated portions of the wafer exposed separately was argon, nitrogen and oxygen. The two pieces of the coated wafer were exposed to radiation separately in an oxygen atmosphere.

【0045】各破片は約365nmないし405nmの範囲
に主波長を有するUV放射に、各雰囲気中で1時間露出
した。次に、露出されたウエハは、トリクロロエタンの
溶液中に置かれ、観察された。窒素及びアルゴン雰囲気
中で放射に露出させたC60レジスト薄膜は、トリクロロ
エタン溶液中でパターン現像を示したが、両方のウエハ
上の露出されたC60レジスト薄膜の実質上すべてが、6
0秒以内で溶解した。従って、アルゴンも窒素もC60
ジスト薄膜中の露出されない領域と、露出された領域間
のコントラストは、つけ加えなかった。
Each piece was exposed to UV radiation having a dominant wavelength in the range of about 365 nm to 405 nm for 1 hour in each atmosphere. The exposed wafer was then placed in a solution of trichloroethane and observed. C 60 resist films exposed to radiation in nitrogen and argon atmosphere showed pattern development in trichloroethane solution, but substantially all of the exposed C 60 resist films on both wafers were 6%.
It dissolved within 0 seconds. Therefore, neither argon nor nitrogen was added to the contrast between the exposed areas of the C 60 resist film and the exposed areas.

【0046】しかし、酸素雰囲気中で放射に露出させた
60レジスト薄膜は、他の気体中で露出させたレジスト
薄膜より、トリクロロエタンの現像溶液中に置いた時、
レジスト薄膜の露出されない領域と露出された領域間の
コントラストは、より大きかった。トリクロロエタン中
で60秒後、パターンは現像され、C60レジスト薄膜の
露出された部分は、ウエハ上に残った。
However, a C 60 resist thin film exposed to radiation in an oxygen atmosphere, when placed in a developing solution of trichloroethane, than a resist thin film exposed in another gas,
The contrast between the unexposed and exposed areas of the resist film was greater. After 60 seconds in trichloroethane, the pattern was developed and the exposed portions of the C 60 resist film remained on the wafer.

【0047】他の2個のC60薄膜は、周知の技術を用い
て、シリコンウエハ上に昇華で形成した。これらの薄膜
もまた、1000Åの厚さであった。これらのC60レジ
スト薄膜は、この例で先に述べた放射と同じ形の放射に
露出したが、1個は窒素酸素雰囲気中で露出し、他方は
ヘリウム雰囲気中で露出した。両方のウエハは、それら
を1時間放射に露出した後、トリクロロエタンの溶液中
に置いた。
The other two C 60 thin films were formed by sublimation on a silicon wafer using a well-known technique. These thin films were also 1000Å thick. These C 60 resist films were exposed to the same type of radiation as previously described in this example, one in a nitrogen oxygen atmosphere and the other in a helium atmosphere. Both wafers were placed in a solution of trichloroethane after exposing them to radiation for 1 hour.

【0048】トリクロロエタン中で60秒後、両方の試
料上のC60レジスト薄膜の露出されない領域と露出され
た領域の両方が、ほとんど完全に溶解した。従って、窒
素酸素又はヘリウムの雰囲気中でC60薄膜を放射に露出
することによっては、C60薄膜を酸素雰囲気中で放射に
露出した時観察されるような薄膜の露出された部分と露
出されない部分間のコントラストは、得られない。
After 60 seconds in trichloroethane, both the unexposed and exposed areas of the C 60 resist film on both samples were almost completely dissolved. Therefore, by exposing a C 60 thin film to radiation in an atmosphere of nitrogen, oxygen or helium, exposed and unexposed parts of the thin film as observed when the C 60 thin film is exposed to radiation in an oxygen atmosphere. No contrast between can be obtained.

【0049】[0049]

【実施例3】 放射に露出されたC60レジスト薄膜の感度に対する塩素
ガス雰囲気の効果 周知の技術を用いて、いくつかの異なるシリコンウエハ
上に、C60レジスト薄膜を、昇華により形成した。堆積
させた薄膜は1000Åの厚さであった。薄膜は1時
間、塩素ガスに露出させた。次に、各C60レジスト薄膜
は、約365nmないし405nmの範囲に主波長を有する
UV放射に露出した。マスクはエネルギー源とC60レジ
スト薄膜間にあった。マスクはそれを通して放射が通過
する開孔を有した。従って、マスク開孔と位置合せされ
たC60薄膜の部分のみが、UV放射に露出された。放射
に露出される時、薄膜のすべてが空気雰囲気中にあっ
た。
Example 3 Effect of Chlorine Gas Atmosphere on the Sensitivity of Radiation-Exposed C 60 Resist Films C 60 resist films were formed by sublimation on several different silicon wafers using known techniques. The thin film deposited was 1000Å thick. The thin film was exposed to chlorine gas for 1 hour. Each C 60 resist film was then exposed to UV radiation having a dominant wavelength in the range of about 365 nm to 405 nm. The mask was between the energy source and the C 60 resist film. The mask had apertures through which the radiation passed. Therefore, only the portion of the C 60 thin film aligned with the mask aperture was exposed to UV radiation. All of the thin film was in an air atmosphere when exposed to radiation.

【0050】塩素処理したC60レジスト薄膜は、2つの
異なる時間、すなわち5分及び1時間、放射に露出し
た。次に、露出させた薄膜は、これら薄膜の各感度とコ
ントラストを評価するために、トルエン中に置いた。5
分間露出した一方のレジスト薄膜は、現像不足であった
が、トルエン中1分後に、パターンを示した。更に15
分間トルエン中に置いた後、露出されたC60レジスト薄
膜は、なお基板上パターンは存在したが、それは荒く見
えた。
Chlorine treated C 60 resist films were exposed to radiation for two different times: 5 minutes and 1 hour. The exposed thin films were then placed in toluene to evaluate their respective sensitivity and contrast. 5
One resist film that was exposed for a minute was underdeveloped, but showed a pattern after 1 minute in toluene. 15 more
After being placed in toluene for a minute, the exposed C 60 resist film looked rough, although there was still a pattern on the substrate.

【0051】5分間放射に露出した第2のレジスト薄膜
は、トルエン中で1分間現像した前の試料より、トルエ
ン中5分間後に、より良好な現像されたパターンを示し
た。露出されないC60レジストのほとんどは、5分後に
除去されたが、レジスト薄膜の残った露出された部分
は、膨張し荒かった。
The second resist film exposed to radiation for 5 minutes showed a better developed pattern after 5 minutes in toluene than the sample before 1 minute development in toluene. Most of the unexposed C 60 resist was removed after 5 minutes, but the remaining exposed portion of the resist film was swollen and rough.

【0052】放射に1時間露出したC60レジスト薄膜
は、トルエン中10分後に、パターンを示した。露出さ
れないレジスト薄膜のほとんどは、10分後に除去され
たが、レジスト薄膜の露出された部分は残った。
The C 60 resist film exposed to radiation for 1 hour showed a pattern after 10 minutes in toluene. Most of the unexposed resist film was removed after 10 minutes, but the exposed portion of the resist film remained.

【0053】パターンは放射前に塩素ガスに露出された
60レジスト薄膜より、短い時間と少いエネルギーを用
いて、C60レジスト薄膜中に転写された。従って、C60
レジスト薄膜の感度は、それを放射に露出する前に、塩
素ガスに露出することによって、増加する。
The pattern was transferred into the C 60 resist film using a shorter time and less energy than the C 60 resist film exposed to chlorine gas prior to radiation. Therefore, C 60
The sensitivity of the resist film is increased by exposing it to chlorine gas before exposing it to radiation.

【0054】[0054]

【実施例4】 熱現像プロセスを用いたC60レジスト薄膜の現像 C60レジスト薄膜を、周知の技術を用いて、シリコンウ
エハ上に昇華形成した。レジスト薄膜は1735Å厚で
あった。C60薄膜は実施例1で述べたように、放射に露
出した。次に、被覆されたウエハ、ガラス管中に置か
れ、管中の雰囲気は6×10-7Torrの圧力に排気され
た。ガラス管は次にオーブン中に置かれ、約5時間で熱
により、徐々に350℃に上昇させた。オーブンは1時
間350℃に保たれた。1時間後、露出されたウエハ
は、オーブンからとり出された。レジスト薄膜の露出さ
れた領域に対応するパターンが、C60レジスト中で観察
された。
Example 4 Development of C 60 Resist Thin Film Using Thermal Development Process A C 60 resist thin film was formed by sublimation on a silicon wafer by using a well-known technique. The resist thin film was 1735 Å thick. The C 60 thin film was exposed to radiation as described in Example 1. The coated wafer was then placed in a glass tube and the atmosphere in the tube was evacuated to a pressure of 6 × 10 −7 Torr. The glass tube was then placed in an oven and gradually heated to 350 ° C. for about 5 hours with heat. The oven was kept at 350 ° C for 1 hour. After 1 hour, the exposed wafer was removed from the oven. A pattern corresponding to the exposed areas of the resist film was observed in the C 60 resist.

【0055】別のC60レジスト薄膜を、周知の技術を用
いて、シリコンウエハ上に昇華により形成した。薄膜は
1200Åの厚さであった。薄膜は例1で述べたよう
に、放射に露出させたが、空気雰囲気の代りに、酸素雰
囲気中で露出が行われたのが異なる。次に、露出させた
ウエハを、ガラス管中に置いた。雰囲気はガス管から排
気され、管中の圧力を約6×10-7Torrまで下げた。ガ
ラス管は約250℃に加熱したオーブン中に置いた。ガ
ラス管はオーブン中に数日間置いた。被覆ウエハをオー
ブンからとり出した時、現像されたパターンがC60レジ
スト薄膜中に、観測された。
Another C 60 resist thin film was formed by sublimation on a silicon wafer using well known techniques. The thin film was 1200Å thick. The thin film was exposed to radiation as described in Example 1, except that the exposure was done in an oxygen atmosphere instead of an air atmosphere. The exposed wafer was then placed in a glass tube. The atmosphere was evacuated from the gas tube and the pressure in the tube was reduced to about 6 × 10 −7 Torr. The glass tube was placed in an oven heated to about 250 ° C. The glass tube was placed in the oven for several days. When the coated wafer was removed from the oven, a developed pattern was observed in the C 60 resist film.

【0056】急速熱アニール器も、C60レジスト薄膜を
熱的に現像するために用いた。C60レジスト薄膜で被覆
し、実施例1で述べたように露出したいくつかのシリコ
ンウエハを、各種条件下で、急速熱アニールにより、現
像した。レジスト薄膜は1000Å厚であった。被覆ウ
エハは、赤外ランプに囲まれた石英面上のアニール器中
に、一度に置いた。
A rapid thermal annealer was also used to thermally develop the C 60 resist film. Several silicon wafers coated with a C 60 resist film and exposed as described in Example 1 were developed by rapid thermal annealing under various conditions. The resist thin film was 1000Å thick. The coated wafers were placed in one go in an annealer on a quartz surface surrounded by infrared lamps.

【0057】この技術を用いて現像した被覆ウエハの温
度は、約360℃から約500℃まで、変化させた。ア
ニール時間は2ないし10分と変化させた。最も良好な
パターンは、450℃の温度、約10分間で現像され
た。
The temperature of the coated wafers developed using this technique was varied from about 360 ° C to about 500 ° C. The annealing time was changed to 2 to 10 minutes. The best pattern was developed at a temperature of 450 ° C. for about 10 minutes.

【0058】[0058]

【実施例5】 フォトン現像技術を用いたC60レジスト薄膜の現像 周知の技術を用いて、シリコンウエハ上に、C60レジス
ト薄膜を昇華により形成した。堆積させたC60薄膜の厚
さは、930Åであった。次に、被覆ウエハは、UV露
光器中に置かれ、薄膜はUV光に1時間、露出させた。
60薄膜の一部分のみが、例1で述べたように放射に露
出されるように、放射に露出した。この例の場合、C60
薄膜の露出は、実施例1の場合の空気雰囲気ではなく、
酸素雰囲気中で行われた。
EXAMPLE 5 Using the C 60 resist film development known techniques using photon development techniques, on a silicon wafer, was formed by sublimation C 60 resist film. The thickness of the deposited C 60 thin film was 930Å. The coated wafer was then placed in a UV exposer and the film was exposed to UV light for 1 hour.
Only a portion of the C 60 thin film is to be exposed to the radiation as described in Example 1, was exposed to the radiation. In this example, C 60
The exposure of the thin film is not the air atmosphere in the case of Example 1,
It was performed in an oxygen atmosphere.

【0059】被覆ウエハは露出された後、3個の部分に
分割された。1つの部分は石英管中に置かれた。雰囲気
は約10-6Torrの圧力まで、石英管から排気され、空気
の本質的にすべてが除去された。石英管は水銀アークラ
ンプ中に置かれた。水銀アークランプは155mW/cm2
で動作し、約365nmないし405nmの範囲に主波長を
有するスペクトル分布をもった。被覆基板は4時間フォ
トン現像したが、ある程度のパターン現像は、1時間後
に観察された。露出されないC60薄膜の本質的に全部
が、4時間後に除去されたが、C60の露出された部分は
残った。
After the coated wafer was exposed, it was divided into three parts. One part was placed in a quartz tube. The atmosphere was evacuated from the quartz tube to a pressure of about 10 -6 Torr, removing essentially all of the air. The quartz tube was placed in a mercury arc lamp. Mercury arc lamp is 155mW / cm 2
, And has a spectral distribution with a dominant wavelength in the range of about 365 nm to 405 nm. The coated substrate was photon developed for 4 hours, but some pattern development was observed after 1 hour. Essentially all of the unexposed C 60 film was removed after 4 hours, but the exposed portion of C 60 remained.

【0060】[0060]

【実施例6】 C70レジスト薄膜の露出及び現像 周知の技術を用いて、シリコンウエハ上にC70レジスト
薄膜を、昇華により形成した。薄膜は実施例1で述べた
ように、UV光露光器を用いて露出した。薄膜の厚さ
は、約1000Åであった。露出時間は1時間であっ
た。C70は空気雰囲気中で、放射に露出させた。
With Example 6 C 70 resist film exposed and developed well-known techniques, the C 70 resist film on a silicon wafer, it was formed by sublimation. The thin film was exposed using a UV light exposer as described in Example 1. The thickness of the thin film was about 1000Å. The exposure time was 1 hour. C 70 is in an air atmosphere, was exposed to the radiation.

【0061】被覆基板を露出させた後、それをトリクロ
ロエタン中に置いた。パターンはC60レジスト薄膜より
速く現れたが、また速く消えた。最も良好なパターンは
現像液中3ないし4分後に観察されたが、これらのパタ
ーンのコントラストはC60レジスト薄膜で観察されたコ
ントラストほど良くなかった。
After exposing the coated substrate, it was placed in trichloroethane. The pattern appeared faster than the C 60 resist film, but disappeared faster. The best patterns were observed after 3-4 minutes in developer, but the contrast of these patterns was not as good as that observed with the C 60 resist film.

【0062】[0062]

【実施例7】 X線放射に露出されたC60レジスト薄膜の現像 周知の技術を用いて、シリコンウエハ上に、C60レジス
ト薄膜を昇華により形成した。レジストの厚さは、約1
000Åであった。1.5Åの主波長を有するX線放射
のビームを、レジスト上のある点に、約4時間向けた。
60レジスト薄膜は、空気雰囲気中で照射した。X線レ
ジストは50ボルト、250mAのパワー源を用いて、発
生させた。
Using Example 7 development known techniques C 60 resist film exposed to X-ray radiation, on a silicon wafer, was formed by sublimation C 60 resist film. Resist thickness is about 1
It was 000Å. A beam of X-ray radiation having a dominant wavelength of 1.5Å was aimed at a point on the resist for about 4 hours.
The C 60 resist thin film was irradiated in an air atmosphere. The X-ray resist was generated using a 50 volt, 250 mA power source.

【0063】次に、露出させたレジストは、トリクロロ
エタンの溶液中に置いた。約10秒後、X線放射のビー
ムをレジストに向けた点に対応して、点が現れた。C60
レジスト薄膜は、X線放射に対する感度を示した。
The exposed resist was then placed in a solution of trichloroethane. After about 10 seconds, points appeared, corresponding to the point at which the beam of X-ray radiation was directed at the resist. C 60
The resist film showed sensitivity to X-ray radiation.

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

【図1】図1はフラーレン含有レジスト材料を用いたリ
ソグラフィプロセスの概略説明である。
FIG. 1 is a schematic illustration of a lithographic process using a fullerene-containing resist material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レジスト薄膜、レジスト材料 12 放射 14 マスク材料、材料 16 開孔 18 基板 10 Resist Thin Film, Resist Material 12 Radiation 14 Mask Material, Material 16 Opening 18 Substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/027 (72)発明者 アーサー フォスター ヘバード アメリカ合衆国 07924 ニュージャーシ ィ,バーナーズヴィル,バランタイン ロ ード 104 (72)発明者 グレゴリー ピーター コチャンスキー アメリカ合衆国 08812 ニュージャーシ ィ,ダネレン,サード ストリート 324─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 21/027 (72) Inventor Arthur Foster Heberd United States 07924 New Jersey, Bernersville, Ballantyne Roh De 104 (72) Inventor Gregory Peter Kochanski United States 08812 New Jersey, Dunneren, Third Street 324

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にフラーレン含有レジスト材料を
含む像形成層を堆積する工程;第1の気体の存在下で、
像形成層の一部を、放射に露出させ、それにより像形成
層上にパターンを規定する露出された領域及び露出され
ない領域が形成される工程;及び像形成層中にパターン
を現像する工程を含むデバイス作製プロセス。
1. Depositing an imaging layer comprising a fullerene-containing resist material on a substrate; in the presence of a first gas,
Exposing a portion of the imaging layer to radiation, thereby forming exposed and unexposed areas defining a pattern on the imaging layer; and developing the pattern in the imaging layer. Device fabrication process including.
【請求項2】 像形成層中に現像されたパターンを、基
板中に転写させる工程を更に含む請求項1記載のプロセ
ス。
2. The process of claim 1 further comprising the step of transferring the developed pattern in the imaging layer into the substrate.
【請求項3】 フラーレンはC60である請求項1記載の
プロセス。
3. The process of claim 1 wherein the fullerene is C 60 .
【請求項4】 フラーレン含有像形成層は、昇華により
堆積させる請求項1記載のプロセス。
4. The process of claim 1, wherein the fullerene-containing imaging layer is deposited by sublimation.
【請求項5】 像形成層の厚さは、約100Åないし約
5000Åである請求項1記載のプロセス。
5. The process of claim 1 wherein the imaging layer thickness is from about 100Å to about 5000Å.
【請求項6】 第1の気体は電気的陰性の元素を含む請
求項1記載のプロセス。
6. The process of claim 1, wherein the first gas comprises an electronegative element.
【請求項7】 第1の気体は酸素である請求項6記載の
プロセス。
7. The process of claim 6, wherein the first gas is oxygen.
【請求項8】 像形成層は放射に露出させる前に、第2
の気体に露出させる請求項1記載のプロセス。
8. The imaging layer is provided with a second layer prior to exposure to radiation.
The process of claim 1, wherein the process is exposed to the gas.
【請求項9】 第1の気体は、第1の気体と同じか異な
る請求項8記載のプロセス。
9. The process of claim 8, wherein the first gas is the same as or different from the first gas.
【請求項10】 第2の気体は塩素である請求項9記載
のプロセス。
10. The process according to claim 9, wherein the second gas is chlorine.
【請求項11】 像形成層は1時間又はそれより短い時
間、塩素ガスに露出される請求項10記載のプロセス。
11. The process of claim 10 wherein the imaging layer is exposed to chlorine gas for 1 hour or less.
【請求項12】 パターンは有機溶媒中で現像される請
求項1記載のプロセス。
12. The process according to claim 1, wherein the pattern is developed in an organic solvent.
【請求項13】 有機溶媒はアルデヒド、ケトン、アル
コール及びハロゲン化炭化水素から成る類から選択され
る請求項12記載のプロセス。
13. The process according to claim 12, wherein the organic solvent is selected from the group consisting of aldehydes, ketones, alcohols and halogenated hydrocarbons.
【請求項14】 有機溶媒はトリクロロエタンから成る
請求項12記載のプロセス。
14. The process of claim 12 wherein the organic solvent comprises trichloroethane.
【請求項15】 パターンは上に露出されたフラーレン
含有レジストを有する基板を、約200℃ないし約50
0℃の温度に、基板から露出されないフラーレン含有レ
ジスト薄膜の本質的にすべてを除去するのに十分な時間
置くことにより、現像される請求項1記載のプロセス。
15. A pattern having a substrate having a fullerene-containing resist exposed thereon from about 200.degree. C. to about 50.
The process of claim 1 developed by exposing to a temperature of 0 ° C for a time sufficient to remove essentially all of the fullerene-containing resist film not exposed from the substrate.
【請求項16】 パターンは空気の存在下で、減圧状態
において現像される請求項15記載のプロセス。
16. The process according to claim 15, wherein the pattern is developed under reduced pressure in the presence of air.
【請求項17】 パターンはフォトン発生源からフォト
ンを発生させ、本質的に酸素が存在しない状態で、その
上にフラーレン含有レジストを有する基板を、基板から
露出されないフラーレン含有レジスト薄膜の十分な量を
除去するのに十分な長さの時間、フォトンに露出するこ
とにより現像される請求項1記載のプロセス。
17. The pattern generates photons from a photon generation source, the substrate having a fullerene-containing resist thereon in the absence of oxygen essentially, and a sufficient amount of fullerene-containing resist thin film not exposed from the substrate. The process of claim 1 developed by exposure to photons for a time sufficient to remove.
【請求項18】 フォトン発生源は約365nmないし約
405nmの範囲に主波長を有する水銀アークランプであ
る請求項17記載のプロセス。
18. The process of claim 17, wherein the photon source is a mercury arc lamp having a dominant wavelength in the range of about 365 nm to about 405 nm.
【請求項19】 パターンはエッチングにより像形成層
から基板へ転写される請求項1記載のプロセス。
19. The process of claim 1, wherein the pattern is transferred from the imaging layer to the substrate by etching.
【請求項20】 パターンは四フッ化炭素プラズマ中で
の反応性イオンエッチングにより、像形成層から基板へ
転写される請求項19記載のプロセス。
20. The process of claim 19, wherein the pattern is transferred from the imaging layer to the substrate by reactive ion etching in a carbon tetrafluoride plasma.
JP6051493A 1993-03-23 1994-03-23 Device manufacturing process using resist material containing fullerene Withdrawn JPH07134413A (en)

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