JPH09166874A - Formation of pattern and production of semiconductor device - Google Patents

Formation of pattern and production of semiconductor device

Info

Publication number
JPH09166874A
JPH09166874A JP7326820A JP32682095A JPH09166874A JP H09166874 A JPH09166874 A JP H09166874A JP 7326820 A JP7326820 A JP 7326820A JP 32682095 A JP32682095 A JP 32682095A JP H09166874 A JPH09166874 A JP H09166874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
film
photosensitive
forming method
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7326820A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Morisawa
拓 森澤
Hiroshi Fukuda
宏 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP7326820A priority Critical patent/JPH09166874A/en
Publication of JPH09166874A publication Critical patent/JPH09166874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to form patterns which have high resolution performance, high dry etching resistance and excellent dimensional controllability and have high throughput with a decreased number of stages at a low cost. SOLUTION: The surface of a ground surface substrate 201 is spin coated with a photosensitive material consisting esssentially of a polymer or oligomer contg. siloxane bonds and carbon double bonds. Far UV light is selectively exposed to this material, by which the chemical bonds in the photosensitive molecules are cut to form polar groups and the polarities of the exposed parts are changed. The photosensitive material is thereafter developed and the films of the exposed parts or unexposed parts are selectively removed, by which the patterns are formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的リソグラフ
ィー装置でのパターン形成方法及び上記技術を用いた半
導体装置製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method in an optical lithography apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the above technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体装置製造では回路の高集積
化に伴い、より一層微細なパターンの形成技術が要求さ
れており、工業的には、薄膜形成技術と光リソグラフィ
ーによって微細加工が行われている。
2. Description of the Related Art At present, in the manufacture of semiconductor devices, a technique for forming finer patterns is required in accordance with higher integration of circuits. Industrially, fine processing is performed by a thin film forming technique and photolithography. ing.

【0003】従来、光リソグラフィーでは高圧水銀灯の
i線,g線が露光光源として用いられてきた。この方法
の解像度は露光波長に比例するので、一層の最小加工寸
法の向上を目指してi線より短波長のKrFエキシマレ
ーザ(λ=245nm)の実用化が進められている。ま
た近年、更に短波長の光源として、ArFエキシマレー
ザ(λ=193nm)が検討されている。
Hitherto, in photolithography, i-line and g-line of a high pressure mercury lamp have been used as an exposure light source. Since the resolution of this method is proportional to the exposure wavelength, a KrF excimer laser (λ = 245 nm) having a shorter wavelength than the i-line is being put into practical use in order to further improve the minimum processing size. Moreover, in recent years, an ArF excimer laser (λ = 193 nm) has been studied as a light source of a shorter wavelength.

【0004】一般に、g線、またはi線を光源とする露
光ではノボラック樹脂とアジド系感光剤を主成分とする
有機系レジストを被加工基板上に回転塗布し、露光,現
像する単層有機レジスト法が用いられている。一方、K
rFエキシマレーザを用いた露光では、感度の向上と露
光波長領域でのレジストの光吸収低減のため、酸触媒反
応を用いる化学増幅系レジストが用いられる。
In general, in exposure using a g-ray or i-ray as a light source, a single-layer organic resist in which an organic resist containing a novolac resin and an azide-based photosensitizer as a main component is spin-coated on a substrate to be processed, and exposed and developed. Method is used. On the other hand, K
In the exposure using the rF excimer laser, a chemically amplified resist that uses an acid-catalyzed reaction is used in order to improve the sensitivity and reduce the light absorption of the resist in the exposure wavelength region.

【0005】また、高集積化に伴うデバイスの立体化に
よって生じる下地段差の増大,高解像度化に伴う焦点深
度の減少,基板反射による寸法変動等により生ずる問題
を改善する方法として、シリコン含有レジストを上層に
用いる2層レジスト法が提案されている。シリコン含有
レジストは、ポリシロキサンに酸発生剤、または塩基発
生剤を加えた化学増幅系レジスト,感光剤を含むポリシ
ラン膜,プラズマCVDによって形成したポリサイリーン
膜等が知られている。
A silicon-containing resist is used as a method for improving the problems caused by an increase in the level difference of the underlayer caused by the three-dimensionalization of the device due to the high integration, a reduction in the depth of focus with the increase in resolution, and a dimensional variation due to substrate reflection. A two-layer resist method used for the upper layer has been proposed. As the silicon-containing resist, a chemically amplified resist obtained by adding an acid generator or a base generator to polysiloxane, a polysilane film containing a photosensitizer, a polysilene film formed by plasma CVD, and the like are known.

【0006】また、配線,容量等のパターンを加工する
際、有機レジストマスクではドライエッチ耐性が不足す
る場合には、被加工基板上に酸化シリコン膜を形成し、
単層有機レジスト法によって下地酸化シリコン膜にパタ
ーンを転写した後、転写パターンをエッチングマスクと
して下地金属等の加工を行う方法(ハードマスク法)が
知られている。
Further, when a pattern such as wiring or capacitance is processed, if the organic resist mask has insufficient dry etching resistance, a silicon oxide film is formed on the substrate to be processed,
A method (a hard mask method) is known in which a pattern is transferred to a base silicon oxide film by a single-layer organic resist method and then a base metal or the like is processed using the transfer pattern as an etching mask.

【0007】これらの様々な従来レジストによるパター
ン形成方法については、例えば「レジスト材料・プロセ
ス技術」技術情報協会刊の第1章1〜5節等に論じられ
ている。
These various conventional pattern forming methods using resists are discussed in, for example, "Resist Material / Process Technology" published by Technical Information Association, Chapter 1, Sections 1 to 5.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】単層有機レジストによ
るパターン形成方法では、下地の異方性ドライエッチン
グに必要なレジスト膜厚を確保するために、微細化に伴
いレジストパターンのアスペクト比(レジストパターン
の高さ/幅で表される値)が増大している。このため、
現像時のレジストのパターン倒れ、エッチング時におけ
るマイクロローディング効果等の問題が生じている。一
方、KrFエキシマレーザ露光で用いるフェノール樹脂
系のレジストは高いドライエッチ耐性を持つが、波長
が、200nm以下のArFエキシマレーザ露光ではベン
ゼン環の吸収が強いためパターン形成が困難になる。従
ってアクリル樹脂を用いる必要があるが、これらの材料
はドライエッチング耐性に欠けるため高アスペクト比化
の問題が一層深刻になる。さらに、単層有機レジスト法
では一般に露光中のレジスト膜内での多重干渉により、
レジスト膜厚の変動に伴いパターンの寸法変動が起こる
という問題がある。
In the pattern formation method using a single-layer organic resist, in order to secure the resist film thickness necessary for anisotropic dry etching of the underlayer, the aspect ratio of the resist pattern (resist pattern Height / width) is increasing. For this reason,
Problems such as resist pattern collapse during development and microloading effect during etching occur. On the other hand, a phenol resin-based resist used for KrF excimer laser exposure has a high dry etch resistance, but pattern formation becomes difficult in ArF excimer laser exposure with a wavelength of 200 nm or less due to strong absorption of benzene rings. Therefore, it is necessary to use an acrylic resin, but since these materials lack dry etching resistance, the problem of increasing the aspect ratio becomes more serious. Further, in the single-layer organic resist method, generally, due to multiple interference in the resist film during exposure,
There is a problem that the dimension of the pattern varies with the variation of the resist film thickness.

【0009】また、化学増幅系レジストでは、空気中ア
ミン等の微量のコンタミネーションにより露光後表面難
溶化層が生じたり、レジスト感度が空気中放置時間に依
存する等、一般に安定性に問題があるといわれている。
さらに露光後の熱処理(PEB)による触媒反応を用いるた
め、PEBの条件のわずかな変動により感度や寸法が大
きくばらついてしまう。また、露光部に発生した酸触媒
がレジスト中を拡散してしまうため、パターンの形状制
御性及び寸法制御性に問題がある。
Further, in the chemically amplified resist, there is generally a problem in stability such that a surface insoluble layer is formed after exposure due to a slight amount of contamination such as amine in the air and the resist sensitivity depends on the standing time in the air. It is said that.
Further, since the catalytic reaction by the heat treatment (PEB) after exposure is used, the sensitivity and the size greatly vary due to a slight change in the PEB condition. Further, since the acid catalyst generated in the exposed portion diffuses in the resist, there is a problem in pattern shape controllability and size controllability.

【0010】一方、多層レジストによるパターン形成方
法では、工程の複雑化によるスループットの低下、また
歩留まりの低下等によるコスト増大の問題がある。ハー
ドマスク法も、同様に工程が複雑でありコストの増大等
の問題がある。
On the other hand, the pattern forming method using the multi-layer resist has a problem that the throughput is reduced due to the complicated process, and the cost is increased due to a reduction in yield. Similarly, the hard mask method has a problem in that the process is complicated and the cost is increased.

【0011】なお、ポリシラン,ポリサイリーン等は合
成にナトリウム等の金属触媒を用いるため半導体装置へ
の汚染の問題がある。また、プラズマCVDでポリシラ
ン膜形成を行う場合、従来の回転塗布法に比べてスルー
プットの低下等によるコストの増大は避けられない。
Since polysilane, polysilene and the like use a metal catalyst such as sodium for the synthesis, there is a problem of contamination of the semiconductor device. Further, when the polysilane film is formed by plasma CVD, an increase in cost due to a decrease in throughput is inevitable as compared with the conventional spin coating method.

【0012】本発明の目的は、高い解像性能と、極めて
大きなドライエッチ耐性を有し、従って前述の単層有機
レジスト法における様々な問題点を解決できる新規なパ
ターン形成方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a novel pattern forming method which has high resolution performance and extremely high dry etch resistance, and therefore can solve various problems in the above single layer organic resist method. is there.

【0013】また、本発明の第2の目的は、化学増幅系
レジストの問題点を解決し、プロセス裕度が大きく、寸
法制御性に優れたパターン形成方法を提供することにあ
る。
A second object of the present invention is to solve the problems of the chemically amplified resist, and to provide a pattern forming method having a large process latitude and excellent dimensional controllability.

【0014】本発明の第3の目的は多層レジストによる
パターン形成方法及び、ハードマスクによるパターン形
成方法の問題点を解決し、工程数の少ない低コストでス
ループットの高いパターン形成方法を提供することにあ
る。さらにこれにより、従来より簡便な半導体装置製造
方法を提供することにある。
A third object of the present invention is to solve the problems of the pattern forming method using a multi-layer resist and the pattern forming method using a hard mask, and to provide a pattern forming method having a small number of steps and a low cost and a high throughput. is there. Furthermore, this is to provide a semiconductor device manufacturing method that is simpler than in the past.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記第1から第3の課題
は、下地基板上にシロキサン結合と炭素二重結合を含む
ポリマまたはオリゴマを主たる成分とする感光性材料を
回転塗布し、これに遠紫外光を選択的に露光することに
より感光分子中の化学結合を切断し水酸基を生成して露
光部の極性を変化させ、その後現像して露光部または未
露光部の膜を選択的に除去しパターンを形成することに
より解決される。
Means for Solving the Problems The first to third problems described above include spin-coating a photosensitive material containing a polymer or oligomer containing a siloxane bond and a carbon double bond as a main component on a base substrate by spin coating. By selectively exposing to far-ultraviolet light, the chemical bond in the photosensitive molecule is broken to generate a hydroxyl group to change the polarity of the exposed area and then developed to selectively remove the film in the exposed or unexposed area. It is solved by forming a pattern.

【0016】例えば、シロキサン結合を持つ主鎖と側鎖
に芳香族官能基を持つポリマに、ArFエキシマレーザ
光を照射すると、感光分子中のシリコン原子と芳香族官
能基の化学結合が切断し、切断部のSi原子端にOH基
が生成し、アルカリ現像によりポジ型パターンが形成で
きる。
For example, when a polymer having an aromatic functional group in the main chain and a side chain having a siloxane bond is irradiated with ArF excimer laser light, the chemical bond between the silicon atom in the photosensitive molecule and the aromatic functional group is broken, An OH group is generated at the Si atomic end of the cut portion, and a positive pattern can be formed by alkali development.

【0017】感光性材料の主成分はシリコン原子数に対
する酸素原子数の比が1以上のSi含有ポリマまたはオ
リゴマを用いることが望ましい。
As the main component of the photosensitive material, it is desirable to use a Si-containing polymer or oligomer in which the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms is 1 or more.

【0018】例えば、化学式1または、化学式2また
は、化学式3の一般式で表される化合物のいずれか、ま
たはこれらの混合物を用いることができる。
For example, any of the compounds represented by the chemical formula 1, the chemical formula 2, or the general formula of the chemical formula 3, or a mixture thereof can be used.

【0019】[0019]

【化4】 Embedded image

【0020】[0020]

【化5】 Embedded image

【0021】[0021]

【化6】 [Chemical 6]

【0022】ただし、化学式1乃至化学式3の分子中
に、側鎖に炭素二重結合を含む官能基を少なくとも一つ
持つ。
However, the molecules of Chemical Formulas 1 to 3 have at least one functional group containing a carbon double bond in the side chain.

【0023】感光性材料には、金属錯体,有機金属,金
属酸化物等、または遠紫外光照射によってラジカルを発
生させる化合物を導入,混合することができる。
A metal complex, an organic metal, a metal oxide, or a compound capable of generating radicals by irradiation with far-ultraviolet light can be introduced and mixed into the photosensitive material.

【0024】また、所望のパターン最小寸法に対してア
スペクト比が3以下となるようにパターン形成すること
が望ましい。
Further, it is desirable to form the pattern so that the aspect ratio becomes 3 or less with respect to the desired minimum pattern dimension.

【0025】なお、露光は湿度制御した環境で行われる
ことが望ましい。現像後、基板を加熱したり、または酸
素リアクティブイオンエッチング、または300nm以
下の光を照射することにより、パターンより有機物を除
去することができる。
Incidentally, it is desirable that the exposure is performed in a humidity controlled environment. After the development, the substrate can be heated, or oxygen reactive ion etching, or irradiation with light of 300 nm or less, to remove organic substances from the pattern.

【0026】第4の課題は、パターン形成方法を用いて
半導体装置を製造することにより達成される。例えば、
現像後のパターンをマスクとして有機物,金属,半導
体,金属酸化物等の下地をエッチング加工できる。特
に、MOSトランジスタ回路におけるゲートまたは、配
線、またはキャパシタの加工に適している。この際Ar
Fエキシマレーザステッパを用いて露光することが望ま
しい。エッチング後マスクを除去しても良いが、除去せ
ずにデバイス中に残せば製造工程は一層簡便になる。
The fourth object is achieved by manufacturing a semiconductor device using a pattern forming method. For example,
Using the pattern after development as a mask, it is possible to etch the base of organic matter, metal, semiconductor, metal oxide or the like. In particular, it is suitable for processing gates, wirings, or capacitors in MOS transistor circuits. At this time Ar
It is desirable to expose using an F excimer laser stepper. The mask may be removed after etching, but if it is left in the device without removing it, the manufacturing process becomes simpler.

【0027】本発明の作用を図1を用いて、側鎖のメチ
ル基とフェニル基の比率が2:1のポリメチルフェニル
シルセスキオキサン102の場合について説明する。
The operation of the present invention will be described with reference to FIG. 1 in the case of polymethylphenylsilsesquioxane 102 in which the ratio of side chain methyl groups to phenyl groups is 2: 1.

【0028】基板上に回転塗布法等により形成した膜に
エキシマレーザ光101を照射すると、露光エネルギは
シルセスキオキサン分子側鎖のベンゼン環103に主と
して吸収されて主鎖とベンゼン環の結合が切断される。
切断により生じたラジカルは水分子等と反応して切断部
に水酸基104が生成し、シルセスキオキサン分子の極
性が変化する。
When a film formed on the substrate by spin coating or the like is irradiated with excimer laser light 101, the exposure energy is mainly absorbed by the benzene ring 103 of the side chain of the silsesquioxane molecule, and the bond between the main chain and the benzene ring is formed. Be disconnected.
The radical generated by the cleavage reacts with a water molecule or the like to form a hydroxyl group 104 at the cleavage site, and the polarity of the silsesquioxane molecule changes.

【0029】この反応は以下の分析結果からも裏付けら
れる。
This reaction is supported by the following analytical results.

【0030】第1に、ポリメチルフェニルシルセスキオ
キサンのArFエキシマレーザ露光前後のフーリエ赤外
吸収スペクトル変化を調べたところ、ArF露光後に水
酸基による吸収増大が見られた。
First, when the change in Fourier infrared absorption spectrum of polymethylphenylsilsesquioxane before and after ArF excimer laser exposure was examined, an increase in absorption due to hydroxyl groups was observed after ArF exposure.

【0031】第2に、ポリメチルフェニルシルセスキオ
キサンのArFエキシマレーザ照射(約100mJ/cm
2 )前後のXPSの変化によれば、ArF露光後は炭素
原子の膜中に占める割合が10%減少し、酸素原子は1
0%増加した。一方、シリコン原子の数に変化はないの
で、露光部の膜中のベンゼン環減少と、水酸基の生成等
の酸化反応を示している。
Second, ArF excimer laser irradiation of polymethylphenylsilsesquioxane (about 100 mJ / cm 2
2 ) According to the change of XPS before and after, the ratio of carbon atoms in the film was reduced by 10% after ArF exposure, and the oxygen atoms were 1%.
It increased by 0%. On the other hand, since there is no change in the number of silicon atoms, the number of benzene rings in the film of the exposed portion is decreased and the oxidation reaction such as the generation of hydroxyl groups is shown.

【0032】第3に、ポリメチルフェニルシルセスキオ
キサンがArF露光により露光部が親水性に変化するこ
とも極性の変化を示している。
Thirdly, the polymethylphenylsilsesquioxane changes its polarity by exposing the exposed part to hydrophilicity by ArF exposure.

【0033】短波長露光により極性の変化した露光部は
アルカリ溶液で現像可能であり、このため膨潤のないポ
ジ型パターンを得ることができる。また、有機現像によ
りネガ型のパターンを得ることもできる。この現像で露
光部と未露光部に親水性と疎水性の差があることは現像
コントラストが高くなるだけでなく、膨潤の防止にも役
立つ。なお現像コントラストを向上させるため現像液濃
度を最適化することが好ましい。
The exposed portion whose polarity has been changed by the short-wavelength exposure can be developed with an alkaline solution, so that a positive pattern without swelling can be obtained. Also, a negative pattern can be obtained by organic development. The difference in hydrophilicity and hydrophobicity between the exposed area and the unexposed area in this development not only increases the development contrast, but also helps prevent swelling. It is preferable to optimize the developer concentration in order to improve the development contrast.

【0034】極性変化反応は化学増幅反応ではないので
寸法制御に優れ、かつ環境耐性を持つ化学反応である。
また、水と酸素分子の存在が反応に重要であるため湿度
や酸素分圧を制御することが望ましい。
Since the polarity change reaction is not a chemical amplification reaction, it is a chemical reaction which is excellent in size control and has environmental resistance.
Moreover, since the presence of water and oxygen molecules is important for the reaction, it is desirable to control humidity and oxygen partial pressure.

【0035】ベンゼン環は190nmを中心とする強い
吸収を持ち、ArFエキシマレーザの波長(λ=193
nm)とほぼ一致するため露光エネルギを効率よく吸収
する。ArFエキシマレーザのフォトンエネルギは約
6.1eV で、シロキサン結合のエネルギ8.3eV よ
り小さいため結合を切る確率は小さいが、シリコンと炭
素の結合(結合エネルギが4.5eV)やシリコンと水素
(結合エネルギが3.24eV)等の弱い結合を切る確率
は大きい。そのため、ArF露光により効率的に主鎖の
シリコンと側鎖が切断される。
The benzene ring has a strong absorption centered at 190 nm, and has a wavelength of the ArF excimer laser (λ = 193
(nm), so that the exposure energy is absorbed efficiently. The photon energy of the ArF excimer laser is about 6.1 eV, and the probability of breaking the bond is small because it is smaller than the siloxane bond energy of 8.3 eV, but the bond between silicon and carbon (bond energy is 4.5 eV) or silicon and hydrogen.
The probability of breaking a weak bond such as (bonding energy is 3.24 eV) is high. Therefore, the main chain silicon and side chains are efficiently cut by ArF exposure.

【0036】この説明では、ポリメチルフェニルシルセ
スキオキサンの場合について述べたが、本発明の趣旨を
変えない範囲のシリコン含有感光材料をすべて用いるこ
とができる。例えば、露光波長で強い吸収を示す炭素二
重結合を含む官能基を、主としてシロキサン構造を有す
るポリマまたはオリゴマの主鎖、または側鎖に所望の割
合で導入した感光材料を用いることもできる。また、主
としてシロキサン構造を有するポリマまたはオリゴマの
側鎖または主鎖にベンゼン環誘導体を所望の割合で導入
した感光材料を用いることが出来る。または、芳香族官
能基を含むシロキサン系ポリマと含まないシロキサン系
ポリマ等を所望の割合で混合した感光材料を用いること
もできる。また、感度を向上させるためにラジカル発生
剤を添加することも有効である。シリコン含有感光材料
は、例えばベンゼン環などの露光波長で吸収を持つ官能
基の側鎖等への導入の割合を変えて透過率を調整するこ
とにより、良好な形状のレジストパターンを得ることが
できる。
In this description, the case of polymethylphenylsilsesquioxane was described, but any silicon-containing photosensitive material can be used within the range not changing the gist of the present invention. For example, a light-sensitive material in which a functional group containing a carbon double bond that strongly absorbs at an exposure wavelength is introduced into a main chain or a side chain of a polymer or oligomer having a siloxane structure at a desired ratio can also be used. Further, a light-sensitive material in which a benzene ring derivative is introduced into a side chain or a main chain of a polymer or an oligomer having a siloxane structure at a desired ratio can be mainly used. Alternatively, a photosensitive material in which a siloxane-based polymer containing an aromatic functional group and a siloxane-based polymer not containing an aromatic functional group are mixed in a desired ratio can be used. It is also effective to add a radical generator to improve the sensitivity. For a silicon-containing photosensitive material, a resist pattern having a good shape can be obtained by adjusting the transmittance by changing the ratio of introduction of a functional group having absorption at an exposure wavelength such as a benzene ring into a side chain or the like. .

【0037】また、感光材と基板との密着性を強化する
ため、下地基板に表面処理を行うことや感光材に密着性
を向上させる材料を添加することが好ましい。
In order to enhance the adhesion between the photosensitive material and the substrate, it is preferable to subject the underlying substrate to a surface treatment and to add a material that improves the adhesion to the photosensitive material.

【0038】シロキサン結合は高いエッチング耐性を持
つためレジストパターンをマスクとしてポリシリコン等
をドライエッチング加工すると、有機物によって構成さ
れた従来のレジストをマスクとする場合より1桁以上高
い選択比が得られる。特にシリコン原子数に対する酸素
原子数の比が1以上の材料は、ドライエッチング耐性の
向上が著しい。また、さらにドライエッチング耐性を向
上させるために、上記感光材に各種金属錯体を添加して
もよい。
Since the siloxane bond has a high etching resistance, a dry etching process of polysilicon or the like using the resist pattern as a mask provides a selectivity higher than that of the case of using a conventional resist made of an organic material as a mask. In particular, a material having a ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms of 1 or more has a remarkable improvement in dry etching resistance. Further, various metal complexes may be added to the photosensitive material in order to further improve the dry etching resistance.

【0039】上記ドライエッチング耐性強化方法により
形成したパターンは、金属膜のドライエッチングマスク
にも適用できる。また、本材料は過去の2層レジスト法
における上層レジストとして用いることが可能なことは
いうまでもない。
The pattern formed by the dry etching resistance strengthening method can be applied to a dry etching mask of a metal film. Further, it goes without saying that this material can be used as an upper layer resist in the past two-layer resist method.

【0040】レジストパターン部に残存する有機成分は
酸素アッシングまたは酸素リアクティブイオンエッチン
グまたは熱処理等によって取り除くことが可能であり、
ドライエッチング耐性,吸湿性等の膜の性質を改善する
ことができる。
The organic component remaining in the resist pattern portion can be removed by oxygen ashing, oxygen reactive ion etching, heat treatment, or the like.
It is possible to improve film properties such as dry etching resistance and hygroscopicity.

【0041】本発明によって形成した上記パターンは下
地加工後、半導体装置中に残すことが可能であり、この
場合その誘電率がCVDシリコン酸化膜等に比べて小さ
いという利点がある。ただし、信頼性を確保するため、
通常のCVD膜と組み合わせて使用することが好まし
い。
The pattern formed according to the present invention can be left in the semiconductor device after the base processing, and in this case, its dielectric constant is smaller than that of the CVD silicon oxide film or the like. However, to ensure reliability,
It is preferably used in combination with an ordinary CVD film.

【0042】一方、上記レジストパターンは下地加工
後、機械的な研磨または希フッ酸等ウェット工程または
フッ素ガス系等を用いたドライエッチングにより除去す
ることができる。
On the other hand, the resist pattern can be removed by mechanical polishing or a wet process such as dilute hydrofluoric acid or dry etching using a fluorine gas system or the like after the base processing.

【0043】ハードマスク法を含めた従来の有機レジス
トを用いるパターン形成工程は、本発明のパターン形成
方法にすべて代替可能である。これにより工程数の少な
い寸法制御に優れたパターン形成が可能である。
The conventional pattern forming process using an organic resist including the hard mask method can be replaced by the pattern forming method of the present invention. As a result, it is possible to form a pattern with a small number of steps and excellent dimensional control.

【0044】本発明のパターン形成方法は、メモリまた
はマイクロプロセッサ等様々な半導体集積回路(LS
I)の製造に適用することができる。MOS半導体の場
合、LOCOSフィールド酸化のマスクに用いるシリコ
ンナイトライド膜のパターン形成や、アモルファスシリ
コン、またはメタル等のゲート材料のパターン形成,タ
ングステンや銅等の配線材料のパターン形成,コンタク
トホールの形成等様々な工程で本発明のパターン形成方
法を利用することができる。本発明の実施によれば、工
程が簡単なためスループットと歩留まりがよい利点があ
る。また、寸法制御性がよいため、ゲートの閾値電圧を
ばらつきを抑えた性能の良いLSIを製造できる。
The pattern forming method of the present invention is applied to various semiconductor integrated circuits (LS) such as a memory or a microprocessor.
It can be applied to the production of I). In the case of a MOS semiconductor, pattern formation of a silicon nitride film used as a mask for LOCOS field oxidation, pattern formation of gate material such as amorphous silicon or metal, pattern formation of wiring material such as tungsten and copper, formation of contact holes, etc. The pattern forming method of the present invention can be used in various steps. According to the implementation of the present invention, there is an advantage that throughput and yield are good because the process is simple. In addition, since the dimensional controllability is good, it is possible to manufacture an LSI with high performance in which variations in the threshold voltage of the gate are suppressed.

【0045】[0045]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(実施例1)シリコン基板上にポリメチルフェニルシル
セスキオキサン(メチル基:フェニル基=2:1)のエ
チルセルソルブ5重量%溶液を4000rpm 60秒の条
件で回転塗布し、その後、80℃で3分熱処理して、膜
厚60nmレジスト膜を形成した。ポリメチルフェニル
シルセスキオキサンは分子量1000程度のオリゴマで
スピンコートにより30〜40nm膜厚の膜形成可能で
ある。アルコール系の溶媒も使用可能なため安全性に優
れる。基板に、ArFエキシマレーザ露光装置(NA=
0.55)を用いて寸法0.13μmから1μmの各種パ
ターンを露光した。次にテトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド2.38% 水溶液で30秒現像した後水
洗して、100℃40秒熱処理した。パターン露光部
を、走査型電子顕微鏡で観察した結果、レーザ照射量4
0mJ/cm2 に対して、最小寸法0.13μm のパター
ンが形成されたことを確認した。また、周期型位相シフ
トマスクを用いた場合には、寸法80nmのパターンを
形成できた。
Example 1 A 5% by weight solution of polymethylphenylsilsesquioxane (methyl group: phenyl group = 2: 1) in ethyl cellosolve was spin-coated on a silicon substrate at 4000 rpm for 60 seconds, and then at 80 ° C. A heat treatment was performed for 3 minutes to form a resist film having a film thickness of 60 nm. Polymethylphenylsilsesquioxane is an oligomer having a molecular weight of about 1000 and can be formed into a film having a thickness of 30 to 40 nm by spin coating. Excellent safety because alcoholic solvents can be used. ArF excimer laser exposure device (NA =
0.55) was used to expose various patterns having a size of 0.13 μm to 1 μm. Next, it was developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 30 seconds, washed with water, and heat-treated at 100 ° C. for 40 seconds. As a result of observing the pattern exposure portion with a scanning electron microscope, the laser irradiation amount was 4
It was confirmed that a pattern having a minimum dimension of 0.13 μm was formed for 0 mJ / cm 2 . Further, when the periodic type phase shift mask was used, a pattern having a size of 80 nm could be formed.

【0046】本実施例では、ポリメチルフェニルシルセ
スキオキサンをレジストに用いたが、シロキサン結合を
持つ物質で適当な吸収係数と感度を持ち露光により極性
の変化する材料なら本実施例に示したものに限らない。
In this example, polymethylphenylsilsesquioxane was used for the resist. However, if it is a material having a siloxane bond and having an appropriate absorption coefficient and sensitivity and its polarity changes by exposure, it is shown in this example. Not limited to things.

【0047】本実施例により、実用的な感度でArF露
光を用いて、高いドライエッチ耐性を持つ微細パターン
を形成することができた。
According to this example, a fine pattern having a high dry etch resistance could be formed by using ArF exposure with a practical sensitivity.

【0048】(実施例2)ポリメチルシルセスキオキサ
ンと、ポリフェニルシルセスキオキサンの4:1の混合
物は、ArFエキシマレーザに対し0.1μm の膜厚で
70%の透過率を持つ。上記混合物のエチルセルソルブ
10重量%溶液を2000rpm60 秒の条件で基板は回
転塗布し、その後、80℃で3分熱処理して、膜厚16
0nmのレジスト膜を形成した。上記基板に、ArFエ
キシマレーザ露光装置(NA=0.55)を用いて寸法0.1
3μm から1μmの各種パターンを露光した。次にテ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38%
水溶液で30秒現像した後水洗して、100℃40秒熱
処理した。パターン露光部を、走査型電子顕微鏡で観察
した結果、レーザ照射量60mJ/cm2 に対して、寸法
0.13μm のパターンが形成されたことを確認した。
Example 2 A 4: 1 mixture of polymethylsilsesquioxane and polyphenylsilsesquioxane has a transmittance of 70% for an ArF excimer laser at a film thickness of 0.1 μm. A 10 wt% solution of the above mixture in ethyl cellosolve was spin-coated on the substrate at 2000 rpm for 60 seconds, and then heat-treated at 80 ° C. for 3 minutes to give a film thickness of 16
A 0 nm resist film was formed. An ArF excimer laser exposure device (NA = 0.55) was used to measure the above substrate to a size of 0.1.
Various patterns of 3 μm to 1 μm were exposed. Next, 2.38% of tetramethylammonium hydroxide
After developing with an aqueous solution for 30 seconds, it was washed with water and heat-treated at 100 ° C. for 40 seconds. As a result of observing the pattern exposed portion with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a size of 0.13 μm was formed with respect to a laser irradiation amount of 60 mJ / cm 2 .

【0049】本実施例により、ArF露光により金属加
工用ドライエッチングマスク等に用いることのできる膜
厚の厚いレジストパターンが形成できた。
According to this example, a resist pattern having a large film thickness which can be used for a dry etching mask for metal processing or the like could be formed by ArF exposure.

【0050】(実施例3)シリコン基板上にポリメチル
フェニルシルセスキオキサンとトリクロロフェノール
(ラジカル発生剤)を重量比3:1で混合して10%ブ
タノール溶液をつくり、4000rpm60 秒の条件で基
板に回転塗布し、その後80℃で3分熱処理して、膜厚
60nm感光膜を形成した。上記基板に、ArFエキシ
マレーザ露光装置(NA=0.55)を用いて0.13μ
mから1μmの寸法のパターンを露光した。その後有機
現像してネガ型パターンを形成した後、水洗して100
℃40秒熱処理した。パターン露光部を、走査型電子顕
微鏡で観察した結果、レーザ照射量10mJ/cm2 に対
して、寸法0.13μm のパターンが形成されたことを
確認した。
(Example 3) Polymethylphenylsilsesquioxane and trichlorophenol (radical generator) were mixed on a silicon substrate at a weight ratio of 3: 1 to prepare a 10% butanol solution, and the substrate was treated at 4000 rpm for 60 seconds. Was spin coated and then heat treated at 80 ° C. for 3 minutes to form a photosensitive film having a thickness of 60 nm. Using an ArF excimer laser exposure device (NA = 0.55), the above substrate was 0.13 μm.
A pattern with a size of m to 1 μm was exposed. After that, organic development is performed to form a negative pattern, followed by washing with water to 100
Heat treatment was performed at 40 ° C. for 40 seconds. As a result of observing the pattern exposed portion with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a size of 0.13 μm was formed for a laser irradiation amount of 10 mJ / cm 2 .

【0051】本実施例では高感度化のためラジカル発生
剤としてトリクロロフェノールを用いたが、露光によっ
てラジカルを発生させるものであれば本実施例にとらわ
れない。例えば、塩素系化合物や、臭素系化合物,沃素
系化合物等が考えられるが、使用する化合物の吸収係数
によってシリコン含有ポリマとの混合の比率を調整しな
ければならない。
In this embodiment, trichlorophenol was used as a radical generator for higher sensitivity, but it is not limited to this embodiment as long as it can generate radicals by exposure. For example, chlorine compounds, bromine compounds, iodine compounds and the like are conceivable, but the mixing ratio with the silicon-containing polymer must be adjusted according to the absorption coefficient of the compound used.

【0052】本実施例により、ArF露光により高感度
にレジストパターンを形成できた。
According to this example, a resist pattern could be formed with high sensitivity by ArF exposure.

【0053】(実施例4)シリコン基板上にポリメチル
フェニルシルセスキオキサンとチタンアルコキシド4:
1のブタノール5重量%溶液を3000rpm60 秒の条
件で基板に回転塗布し、その後80℃で3分熱処理し
て、膜厚40nmレジスト膜を形成した。基板に、Ar
Fエキシマレーザ露光装置(NA=0.55)を用いて
0.13μmから1μmの寸法のパターンを露光した。
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38
% 水溶液で30秒現像した後、水洗して、100℃4
0秒熱処理した。パターン露光部を、走査型電子顕微鏡
で観察した結果、レーザ照射量40mJ/cm2 に対し
て、寸法0.13μm のパターンが形成されたことを確
認した。
Example 4 Polymethylphenylsilsesquioxane and titanium alkoxide 4: on a silicon substrate:
A 5 wt% butanol solution of 1 was spin-coated on the substrate at 3000 rpm for 60 seconds, and then heat-treated at 80 ° C. for 3 minutes to form a resist film having a thickness of 40 nm. Ar on the substrate
A pattern having a size of 0.13 μm to 1 μm was exposed using an F excimer laser exposure device (NA = 0.55).
Tetramethylammonium hydroxide 2.38
% Aqueous solution for 30 seconds, then wash with water, 100 ℃ 4
Heat treatment was performed for 0 seconds. As a result of observing the pattern-exposed portion with a scanning electron microscope, it was confirmed that a pattern having a size of 0.13 μm was formed for a laser irradiation amount of 40 mJ / cm 2 .

【0054】このパターンを用いて、タングステン膜を
フッ素系ガスを用いてドライエッチングしたところ、C
VD法によって形成したシリコン酸化膜に比べて下地タ
ングステン膜に対してエッチング選択比が向上した。
When a tungsten film was dry-etched using this pattern using a fluorine-based gas, C
The etching selectivity was improved with respect to the underlying tungsten film as compared with the silicon oxide film formed by the VD method.

【0055】本実施例では、ポリメチルフェニルシルセ
スキオキサンにチタンアルコキシドを混合した材料を用
いたが、シロキサン結合を持つ物質で適当な吸収係数と
感度を持ち露光により極性の変化する材料と、ドライエ
ッチング耐性を向上させる金属含有物との混合物なら本
実施例にとらわれず使用することができる。
In this example, a material in which titanium alkoxide was mixed with polymethylphenylsilsesquioxane was used. However, a material having a siloxane bond, which has an appropriate absorption coefficient and sensitivity and whose polarity changes by exposure, A mixture with a metal-containing material that improves dry etching resistance can be used regardless of the present embodiment.

【0056】(実施例5)次に図2を用いて本発明を用
いたMOS半導体の装置の製造方法について説明する。
(Embodiment 5) Next, a method of manufacturing a MOS semiconductor device using the present invention will be described with reference to FIG.

【0057】(1)LOCOS形成 シリコン基板201を軽く熱酸化した後、基板上に膜厚
0.1μm のシリコンナイトライド(SiN)膜202
を形成した。その後実施例2に示した方法を用いてレジ
ストパターン203を形成した(図2(a))。次にこ
れをマスクとしてテトラフロロカーボン(+酸素)をエ
ッチングガスに用いてSiN膜のドライエッチングを行
いSiNのパターンを形成し、さらにフィールド酸化を
行ってLOCOS204形成を行った。その後アクティブ領域の
SiN膜,酸化シリコン膜を除去した(図2(b))。
(1) LOCOS formation After lightly oxidizing the silicon substrate 201, a silicon nitride (SiN) film 202 having a film thickness of 0.1 μm is formed on the substrate.
Was formed. After that, a resist pattern 203 was formed using the method shown in Example 2 (FIG. 2A). Next, using this as a mask, dry etching was performed on the SiN film using tetrafluorocarbon (+ oxygen) as an etching gas to form a SiN pattern, and further field oxidation was performed to form LOCOS 204. After that, the SiN film and the silicon oxide film in the active region were removed (FIG. 2B).

【0058】(2)ゲート形成 次にドライ酸化によってゲート酸化205を行った後、
酸化シリコン膜上にCVDにより膜厚0.2μmのリン
をドープしたポリシリコン膜206を形成し、この基板
上に実施例1に示した方法を用いてゲート加工用レジス
トパターン207を形成した(図2(c))。パターン
をマスクとして、塩素(+酸素)をエッチングガスとし
てECRμ波プラズマエッチングを行い下地ポリシリコ
ンゲート209を加工した(図2(d))。
(2) Gate formation Next, after performing gate oxidation 205 by dry oxidation,
A 0.2 μm-thick phosphorus-doped polysilicon film 206 was formed on the silicon oxide film by CVD, and a gate processing resist pattern 207 was formed on this substrate by the method shown in Example 1 (see FIG. 2 (c)). Using the pattern as a mask, ECR μ wave plasma etching was performed using chlorine (+ oxygen) as an etching gas to process the underlying polysilicon gate 209 (FIG. 2D).

【0059】エッチングガスとして塩素ガスを用いた
が、ポリシリコンのエッチングガスとして知られている
ガスなら、本実施例にとらわれない。例えば、臭酸(+
酸素)等の臭素系ガス、またはフッ素系ガスを用いても
よい。また、本実施例と同様にして、アモルファスシリ
コンゲート,メタルゲート等の加工を行うことができ
る。
Although chlorine gas was used as the etching gas, any gas known as an etching gas for polysilicon is not limited to this embodiment. For example, bromic acid (+
A bromine-based gas such as oxygen) or a fluorine-based gas may be used. Further, similarly to this embodiment, processing of an amorphous silicon gate, a metal gate, etc. can be performed.

【0060】(3)コンタクトホール形成 ゲート加工用レジストパターンを除去せずに通常のLD
D形成プロセスに従いソースドレイン208の形成を行
った後、シリコン酸化膜による絶縁膜を形成し平坦化2
10した。その基板上に0.7μm 膜厚のノボラック樹
脂膜211を回転塗布により形成してハードベイクし
た。その後実施例3に示した方法を用いてコンタクトホ
ール用レジストパターン212形成をした(図2
(e))。次にこれをマスクとした酸素リアクティブイ
オンエッチングにより下地ノボラック樹脂にパターンを
転写した。更にこれをマスクとしてテトラクロロカーボ
ン(+酸素)をエッチングガスに用いてシリコン酸化膜の
ドライエッチングを行いコンタクトホール213を形成
した(図2(f))。その後アッシングにより樹脂を取
り除いた。
(3) Formation of Contact Hole Normal LD without removing the resist pattern for gate processing
After forming the source / drain 208 according to the D formation process, an insulating film made of a silicon oxide film is formed and planarization 2
I did 10. A novolak resin film 211 having a thickness of 0.7 μm was formed on the substrate by spin coating and hard baking was performed. After that, a contact hole resist pattern 212 was formed using the method shown in Example 3 (FIG. 2).
(E)). Next, a pattern was transferred to the underlying novolak resin by oxygen reactive ion etching using this as a mask. Further, using this as a mask, the silicon oxide film was dry-etched using tetrachlorocarbon (+ oxygen) as an etching gas to form a contact hole 213 (FIG. 2F). After that, the resin was removed by ashing.

【0061】(4)配線形成 配線すべき層にスパッタ法により膜厚0.5μmのアル
ミニウム膜214を形成した後、実施例4に示した方法
を用いて配線用レジストパターン215を形成した(図
2(g))。次にこれをマスクとしてテトラクロロカー
ボン(+塩素)をエッチングガスに用いたドライエッチ
ングを行い配線216を形成した(図2(h))。
(4) Wiring formation After forming an aluminum film 214 having a film thickness of 0.5 μm on the layer to be wired by a sputtering method, a wiring resist pattern 215 was formed by the method shown in Example 4 (see FIG. 2 (g)). Next, using this as a mask, dry etching was performed using tetrachlorocarbon (+ chlorine) as an etching gas to form a wiring 216 (FIG. 2H).

【0062】エッチングガスは上記のものに限らず適当
に変更できる。例えばトリクロロホウ素+塩素(+テト
ラクロロカーボン)等のエッチングガスを用いることも
できる。
The etching gas is not limited to the above, and can be changed appropriately. For example, an etching gas such as trichloroboron + chlorine (+ tetrachlorocarbon) may be used.

【0063】上記と同様にして、タングステン,チタン
ナイトライド,銅等の配線パターン形成を行うことがで
きるが、エッチング方法についてはそれぞれ最適化が必
要である。
Wiring patterns of tungsten, titanium nitride, copper, etc. can be formed in the same manner as described above, but the etching methods must be optimized.

【0064】なお、ここには示さないが、本発明による
パターン形成方法はMOS半導体装置の他の構成要素、
例えばDRAMや強誘電体メモリにおけるキャパシタの
加工等に用いることができる。本発明によるレジストパ
ターンは極めてドライエッチング耐性に優れるため、こ
れをマスクとして白金−PZT−白金構造のキャパシタ
膜を一括してエッチング加工することも可能である。
Although not shown here, the pattern forming method according to the present invention is not limited to the other components of the MOS semiconductor device.
For example, it can be used for processing a capacitor in a DRAM or a ferroelectric memory. Since the resist pattern according to the present invention has extremely excellent dry etching resistance, it is possible to collectively etch the capacitor film having the platinum-PZT-platinum structure by using the resist pattern as a mask.

【0065】以上の工程を用いてMOS集積回路を製作
し、その動作を確認した。本実施例により従来と比べて
製造工程の工程数を削減できた。
A MOS integrated circuit was manufactured by using the above steps, and its operation was confirmed. According to this embodiment, the number of manufacturing steps can be reduced as compared with the conventional method.

【0066】以上、MOS LSIの基本パターンに本
発明を適用した例について述べたが、LSIの他の工程
や、さらに他の種類の半導体装置、例えばバイポーラL
SIやオプティカルエレクトロニックIC,レーザ等に
適用することもできる。
The example in which the present invention is applied to the basic pattern of the MOS LSI has been described above. However, other steps of the LSI and other types of semiconductor devices such as bipolar L are used.
It can also be applied to SI, optical electronic IC, laser and the like.

【0067】被加工材,感光材の種類,露光方法,現像
方法,エッチング方法やガス等を、本発明の趣旨を逸脱
しない限りにおいて自由に変えることができる。その場
合、レジスト膜厚,塗布条件,エッチングガス等の条件
を変更,最適化することが望ましい。
The material to be processed, the type of the photosensitive material, the exposure method, the developing method, the etching method, the gas and the like can be freely changed without departing from the spirit of the present invention. In that case, it is desirable to change and optimize the resist film thickness, coating conditions, etching gas, and other conditions.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明によれば、被加工材を表面に有す
る基板上に形成したシリコン含有レジスト膜に、選択的
に光を照射して直接的に露光部のレジスト分子中に水酸
基を生成し、これを現像して露光部または未露光部を選
択的に除去してレジストパターンを形成することによ
り、高い解像性能と、大きなドライエッチ耐性,優れた
寸法制御性を有するパターン形成が可能である。さら
に、上記パターンをマスクとしてデバイス材料をエッチ
ングすることにより工程数の少ない低コストの半導体製
造装置製造が可能になる。
According to the present invention, a silicon-containing resist film formed on a substrate having a material to be processed on its surface is selectively irradiated with light to directly generate a hydroxyl group in the resist molecule in the exposed portion. Then, by developing this and selectively removing the exposed or unexposed areas to form a resist pattern, it is possible to form a pattern with high resolution, large dry etch resistance, and excellent dimensional controllability. Is. Furthermore, by etching the device material using the pattern as a mask, it becomes possible to manufacture a low-cost semiconductor manufacturing apparatus with a small number of steps.

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

【図1】本発明の原理を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory view showing the principle of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す半導体装置製造工程の
説明図。
FIG. 2 is an explanatory view of a semiconductor device manufacturing process showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

201…シリコン基板、202…シリコンナイトライド
膜、203…LOCOSレジストパターン、204…LOC
OS、205…ゲート酸化膜、206…ゲートポリシリ
コン、207…ゲートレジストパターン、208…ソー
ス・ドレイン、209…ゲート、210…層間絶縁膜、
211…ノボラック樹脂膜、212…コンタクトホール
レジストパターン、213…コンタクトホール、214
…配線材料膜、215…配線レジストパターン、216
…配線。
201 ... Silicon substrate, 202 ... Silicon nitride film, 203 ... LOCOS resist pattern, 204 ... LOC
OS, 205 ... Gate oxide film, 206 ... Gate polysilicon, 207 ... Gate resist pattern, 208 ... Source / drain, 209 ... Gate, 210 ... Interlayer insulating film,
211 ... Novolac resin film, 212 ... Contact hole resist pattern, 213 ... Contact hole, 214
... Wiring material film, 215 ... Wiring resist pattern, 216
…wiring.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】選択的に光を照射して下地基板上にパター
ンを形成する方法において、 シロキサン結合と炭素二重結合を含むポリマまたはオリ
ゴマを主たる成分として構成する感光性材料を、上記基
板上に回転塗布法で薄膜形成する工程,上記感光性膜に
遠紫外光を選択的に露光し、露光部感光分子中の化学結
合を切断することにより上記切断部に水酸基を生成して
上記感光分子の極性を変化させる工程,上記感光性膜を
現像して上記露光部、または上記露光部以外の膜を選択
的に除去しパターンを形成する工程を含むことを特徴と
するパターン形成方法。
1. A method for forming a pattern on a base substrate by selectively irradiating light, wherein a photosensitive material composed mainly of a polymer or oligomer containing a siloxane bond and a carbon double bond is formed on the substrate. A step of forming a thin film by a spin coating method, the photosensitive film is selectively exposed to far-ultraviolet light, and a chemical bond in the exposed portion of the photosensitive molecule is cut to generate a hydroxyl group at the cut portion to form the photosensitive molecule. And a step of developing the photosensitive film to selectively remove the exposed portion or a film other than the exposed portion to form a pattern.
【請求項2】選択的に光を照射して下地基板上にパター
ンを形成する方法において、シロキサン結合を持つ主鎖
と側鎖に芳香族官能基を持つポリマまたはオリゴマを主
たる成分として構成する感光性材料を、上記基板上に回
転塗布法で薄膜形成する工程,上記感光性膜にArFエ
キシマレーザ光を選択的に露光し、上記露光部感光分子
中の主鎖と側鎖の化学結合を切断することにより上記主
鎖の切断部に水酸基を生成して上記感光分子の極性を変
化させる工程,上記感光性膜をアルカリ現像して上記露
光部を選択的に除去しパターンを形成する工程を含む請
求項1に記載のパターン形成方法。
2. A method of forming a pattern on an underlying substrate by selectively irradiating light, which comprises a main chain having a siloxane bond and a polymer or an oligomer having an aromatic functional group in a side chain as main components. Step of forming a thin film of a photosensitive material on the substrate by a spin coating method, selectively exposing the photosensitive film to ArF excimer laser light to break the chemical bonds between the main chain and side chains in the exposed molecule. Thereby forming a hydroxyl group in the cut portion of the main chain to change the polarity of the photosensitive molecule, and developing the photosensitive film with an alkali to selectively remove the exposed portion to form a pattern. The pattern forming method according to claim 1.
【請求項3】上記感光性材料の主成分たるポリマまたは
オリゴマにおいて、シリコン原子数に対する酸素原子数
の比が1以上である請求項1に記載のパターン形成方
法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the ratio of the number of oxygen atoms to the number of silicon atoms in the polymer or oligomer as the main component of the photosensitive material is 1 or more.
【請求項4】上記感光性材料の主成分たるポリマまたは
オリゴマが、化学式1,化学式2、または化学式3の一
般式で表される化合物のいずれか、またはこれらの混合
物である請求項1に記載のパターン形成方法。 【化1】 【化2】 【化3】 化学式1,化学式2または化学式3に示した分子は、側
鎖に炭素二重結合を持つ官能基を少なくとも一つ持つ。
各化学式中のRはアルコール基、またはアルキル基、ま
たは芳香族基、または芳香族誘導体基、または水酸基、
または炭素二重結合を含む官能基のいずれかである。
4. The polymer or oligomer as a main component of the photosensitive material is any of compounds represented by the general formulas of chemical formula 1, chemical formula 2, or chemical formula 3, or a mixture thereof. Pattern formation method. Embedded image Embedded image Embedded image The molecule represented by Chemical Formula 1, Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3 has at least one functional group having a carbon double bond in the side chain.
R in each chemical formula is an alcohol group, an alkyl group, an aromatic group, an aromatic derivative group, or a hydroxyl group,
Or a functional group containing a carbon double bond.
【請求項5】上記感光性材料は、金属錯体、または有機
金属、または金属酸化物の少なくとも一つを含む請求項
1に記載のパターン形成方法。
5. The pattern forming method according to claim 1, wherein the photosensitive material contains at least one of a metal complex, an organic metal, and a metal oxide.
【請求項6】上記感光性材料は、遠紫外光照射によって
ラジカルを発生させる化合物を含む請求項1に記載のパ
ターン形成方法。
6. The pattern forming method according to claim 1, wherein the photosensitive material contains a compound that generates radicals by irradiation with far-ultraviolet light.
【請求項7】所望のパターン最小寸法に対してアスペク
ト比が3以下となる膜厚の上記感光性材料膜を形成する
請求項1に記載のパターン形成方法。
7. The pattern forming method according to claim 1, wherein the photosensitive material film having a film thickness having an aspect ratio of 3 or less with respect to a desired minimum pattern dimension is formed.
【請求項8】上記露光は、湿度制御した環境で行われる
請求項1に記載のパターン形成方法。
8. The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure is performed in a humidity-controlled environment.
【請求項9】上記現像後、上記パターンより有機物を除
去する工程を含む請求項1に記載のパターン形成方法。
9. The pattern forming method according to claim 1, further comprising a step of removing organic substances from the pattern after the development.
【請求項10】上記現像後、上記基板を加熱することを
特徴とするパターン形成方法。
10. A pattern forming method comprising heating the substrate after the development.
【請求項11】上記現像後、上記パターンを酸素プラズ
マにさらす工程、または波長300nm以下の光を照射す
る工程を含む請求項1に記載のパターン形成方法。
11. The pattern forming method according to claim 1, further comprising a step of exposing the pattern to oxygen plasma or irradiating with light having a wavelength of 300 nm or less after the development.
【請求項12】上記基板が被加工材を表面に有し、上記
パターンをマスクとして上記被加工材をエッチングする
工程を含む請求項1に記載のパターン形成方法。
12. The pattern forming method according to claim 1, wherein the substrate has a work material on its surface, and includes a step of etching the work material using the pattern as a mask.
【請求項13】上記被加工材が、有機物、または金属、
または半導体、または酸化物のいずれかである請求項1
2に記載のパターン形成方法。
13. The material to be processed is an organic material or a metal,
Or a semiconductor or an oxide.
2. The pattern forming method as described in 2.
【請求項14】上記被加工材は、MOSトランジスタ回
路におけるゲート、または配線、またはキャパシタのい
ずれかである請求項12に記載のパターン形成方法。
14. The pattern forming method according to claim 12, wherein the material to be processed is any one of a gate, a wiring, and a capacitor in a MOS transistor circuit.
【請求項15】上記エッチング後、上記マスクを除去す
る工程を含む請求項12に記載のパターン形成方法。
15. The pattern forming method according to claim 12, further comprising a step of removing the mask after the etching.
【請求項16】半導体装置製造方法においてパターンを
形成すべき上記装置の表面に選択的に光を照射してパタ
ーンを形成する方法であって、 シロキサン結合と炭素二重結合を含むポリマまたはオリ
ゴマを主たる成分として構成する感光性材料を、上記基
板上に回転塗布法により薄膜形成する工程,上記感光性
膜に遠紫外光を選択的に露光し、上記ポリマまたはオリ
ゴマの化学結合を切断して極性基を生成して上記露光部
の極性を変化させる工程,上記感光性膜を現像して上記
露光部、または上記露光部以外の膜を選択的に除去しパ
ターンを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装
置製造方法。
16. A method for forming a pattern by selectively irradiating the surface of the device for forming a pattern in a semiconductor device manufacturing method, the method comprising forming a polymer or oligomer containing a siloxane bond and a carbon double bond. A step of forming a thin film of a photosensitive material as a main component on the substrate by a spin coating method, selectively exposing the photosensitive film to far-ultraviolet light, and breaking the chemical bond of the polymer or oligomer to polarize. A step of generating a group to change the polarity of the exposed portion, a step of developing the photosensitive film to selectively remove the exposed portion or a film other than the exposed portion to form a pattern. Semiconductor device manufacturing method.
【請求項17】上記現像後、上記パターンをマスクとし
て、下地デバイス材料をエッチングする工程を含む請求
項16に記載の半導体装置製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, further comprising the step of etching the underlying device material using the pattern as a mask after the development.
【請求項18】上記エッチング後、上記マスクを除去し
ない請求項16に記載の半導体装置製造方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the mask is not removed after the etching.
【請求項19】ArFエキシマレーザステッパを用いて
露光する工程を含む請求項16に記載の半導体装置製造
方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 16, further comprising the step of exposing using an ArF excimer laser stepper.
JP7326820A 1995-12-15 1995-12-15 Formation of pattern and production of semiconductor device Pending JPH09166874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7326820A JPH09166874A (en) 1995-12-15 1995-12-15 Formation of pattern and production of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7326820A JPH09166874A (en) 1995-12-15 1995-12-15 Formation of pattern and production of semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09166874A true JPH09166874A (en) 1997-06-24

Family

ID=18192082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7326820A Pending JPH09166874A (en) 1995-12-15 1995-12-15 Formation of pattern and production of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09166874A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100684A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Matsushita Electric Works Ltd Method of manufacturing light-emitting element
US7709282B2 (en) 2003-11-12 2010-05-04 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Method for producing a light emitting device
JP2014185293A (en) * 2013-03-25 2014-10-02 Mitsubishi Chemicals Corp Curable silicone resin
JP2017071646A (en) * 2017-01-16 2017-04-13 三菱化学株式会社 Curable silicone resin

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7709282B2 (en) 2003-11-12 2010-05-04 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Method for producing a light emitting device
JP2006100684A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Matsushita Electric Works Ltd Method of manufacturing light-emitting element
JP2014185293A (en) * 2013-03-25 2014-10-02 Mitsubishi Chemicals Corp Curable silicone resin
JP2017071646A (en) * 2017-01-16 2017-04-13 三菱化学株式会社 Curable silicone resin

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11822238B2 (en) Extreme ultraviolet photolithography method with developer composition
JP3822101B2 (en) Radiation-sensitive composition, pattern forming method, and semiconductor device manufacturing method
US11487207B2 (en) Extreme ultraviolet photolithography method with infiltration for enhanced sensitivity and etch resistance
JP4640657B2 (en) Use of spin-on photopatternable interlayer dielectric materials and intermediate semiconductor device structures utilizing the same
US8313889B2 (en) Double patterning method using metallic compound mask layer
JPH0456979B2 (en)
TWI488218B (en) Method of slimming radiation-sensitive material lines in lithographic applications
JP4024898B2 (en) Silicon composition, pattern forming method using the same, and electronic component manufacturing method
CN108121160B (en) Lithographic patterning method
KR100713231B1 (en) Hardmask composition coated under photoresist and process of producing integrated circuit devices using thereof
JPH09166874A (en) Formation of pattern and production of semiconductor device
US7387969B2 (en) Top patterned hardmask and method for patterning
JPH09230600A (en) Pattern forming method
KR100725794B1 (en) Hardmask composition coated under photoresist and process of producing integrated circuit devices using thereof
KR100603700B1 (en) Method to Enhance Resolution of a Chemically Amplified Photoresist
JPH08320568A (en) Formation of pattern and formation of photosensitive film
JP3063745B2 (en) Processing method of patterned resist film
JP2001176788A (en) Pattern-forming method and semiconductor device
KR100725795B1 (en) Hardmask composition coated under photoresist and process of producing integrated circuit devices using thereof
JP2001326173A (en) Pattern-forming method
JP3766235B2 (en) Pattern forming method and semiconductor device manufacturing method
TWI734194B (en) Methods for manufacturing semiconductor device
JP2020042224A (en) Pattern forming method
TWI743720B (en) Method for forming semiconductor structure
JP2008107409A (en) Photosensitive composition, method for producing patterned film using the same and semiconductor device