JPH09304945A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH09304945A JPH09304945A JP8115997A JP11599796A JPH09304945A JP H09304945 A JPH09304945 A JP H09304945A JP 8115997 A JP8115997 A JP 8115997A JP 11599796 A JP11599796 A JP 11599796A JP H09304945 A JPH09304945 A JP H09304945A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist film
- forming method
- pattern forming
- vapor
- solvent
- 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
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】微細レジストパターンの現像後の倒れを防ぐと
ともに，大口径のウェハを用いる際に現像液の消費量が
少なく，現像むらを生じにくい新たな現像方法を提供す
る。 【解決手段】露光したレジスト膜を溶媒の蒸気に曝して
その露光部に溶媒分子を重合させるとともに，蒸気を真
空引きしてレジスト膜のポリマと溶媒の重合物を蒸発さ
せることによって現像し，ポジ型のレジストパターンを
形成する。 【効果】従来のウェット現像と比べて溶媒が飽和蒸気圧
の蒸気で導入されるため，その消費量を数ｍｌとウェッ
ト現像時の現像液と比べて十分の一以下に低減でき，蒸
気は容易に拡散するため，現像むらを低減できる。また
従来のドライ現像と比べてドライエッチング装置が不要
になる。
ともに，大口径のウェハを用いる際に現像液の消費量が
少なく，現像むらを生じにくい新たな現像方法を提供す
る。 【解決手段】露光したレジスト膜を溶媒の蒸気に曝して
その露光部に溶媒分子を重合させるとともに，蒸気を真
空引きしてレジスト膜のポリマと溶媒の重合物を蒸発さ
せることによって現像し，ポジ型のレジストパターンを
形成する。 【効果】従来のウェット現像と比べて溶媒が飽和蒸気圧
の蒸気で導入されるため，その消費量を数ｍｌとウェッ
ト現像時の現像液と比べて十分の一以下に低減でき，蒸
気は容易に拡散するため，現像むらを低減できる。また
従来のドライ現像と比べてドライエッチング装置が不要
になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光や荷電粒子線を用
いて半導体の極微細加工を行なうリソグラフィ技術に係
り，特に露光によって潜像が形成されたレジスト膜を現
像し，レジストパターンを形成する現像技術に関する。
いて半導体の極微細加工を行なうリソグラフィ技術に係
り，特に露光によって潜像が形成されたレジスト膜を現
像し，レジストパターンを形成する現像技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の製造において，リソグラフ
ィは微細化を牽引する重要な技術である。リソグラフィ
は基板上にレジストと呼ばれる放射線感光剤の膜を形成
する工程，レジスト膜に光，荷電粒子線等のエネルギー
線を露光する工程，レジスト膜を現像し所望のレジスト
パターンを得る工程からなる。このうち，現在，現像工
程で広く用いられているのがウェット現像である。本方
法はレジストポリマの分子量やあるいはレジストに含ま
れる溶解抑止剤の含有量が露光によって変化し，現像液
に対する溶解速度が変化する現象を利用する。この結
果，露光したレジスト膜を現像液に浸すことによって露
光部ないしは未露光部が選択的に溶解し，それぞれポジ
型，ネガ型のレジストパターンが形成される。
ィは微細化を牽引する重要な技術である。リソグラフィ
は基板上にレジストと呼ばれる放射線感光剤の膜を形成
する工程，レジスト膜に光，荷電粒子線等のエネルギー
線を露光する工程，レジスト膜を現像し所望のレジスト
パターンを得る工程からなる。このうち，現在，現像工
程で広く用いられているのがウェット現像である。本方
法はレジストポリマの分子量やあるいはレジストに含ま
れる溶解抑止剤の含有量が露光によって変化し，現像液
に対する溶解速度が変化する現象を利用する。この結
果，露光したレジスト膜を現像液に浸すことによって露
光部ないしは未露光部が選択的に溶解し，それぞれポジ
型，ネガ型のレジストパターンが形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のウェット現像法
は簡便かつ低コストな方法のため，現在，半導体素子の
製造で広く用いられている。一方，半導体素子のビット
単価を低減するためには集積度のさらなる向上が必要で
ある．このためには０．１μｍレベルの微細加工，なら
びにチップ面積の拡大が有効な手段となっている。さら
に，チップ面積の拡大にはウェハ１枚からのチップ取得
数を保つため，ウェハ口径を現在生産に用いられている
８インチから１２インチや１６インチに大口径化する必
要が生じている。
は簡便かつ低コストな方法のため，現在，半導体素子の
製造で広く用いられている。一方，半導体素子のビット
単価を低減するためには集積度のさらなる向上が必要で
ある．このためには０．１μｍレベルの微細加工，なら
びにチップ面積の拡大が有効な手段となっている。さら
に，チップ面積の拡大にはウェハ１枚からのチップ取得
数を保つため，ウェハ口径を現在生産に用いられている
８インチから１２インチや１６インチに大口径化する必
要が生じている。
【０００４】リソグラフィにおいて微細化やウェハの大
口径化を阻害する要因の一つがウェット現像である。ウ
ェット現像には文献１のジャパニーズ・ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス，３２巻（１９９３年），
６０５９ペ−ジに記載されているように，現像後のレジ
ストパターンの倒れの問題が指摘されている。これは，
レジストパターンが微細になるとリンス液の表面張力に
よってウェット現像後に倒れる現象で，その寸法が０．
２μｍ以下になると顕著に発生して解像度劣化の要因と
なる。一方，ウェハを大口径化すると従来のウェット現
像法では現像液の消費量やその廃液処理のコストが増大
する。さらに，現像液がウェハ全面に行き渡りにくくな
り現像むらを生ずる。
口径化を阻害する要因の一つがウェット現像である。ウ
ェット現像には文献１のジャパニーズ・ジャーナル・オ
ブ・アプライド・フィジクス，３２巻（１９９３年），
６０５９ペ−ジに記載されているように，現像後のレジ
ストパターンの倒れの問題が指摘されている。これは，
レジストパターンが微細になるとリンス液の表面張力に
よってウェット現像後に倒れる現象で，その寸法が０．
２μｍ以下になると顕著に発生して解像度劣化の要因と
なる。一方，ウェハを大口径化すると従来のウェット現
像法では現像液の消費量やその廃液処理のコストが増大
する。さらに，現像液がウェハ全面に行き渡りにくくな
り現像むらを生ずる。
【０００５】本問題を回避する方法として，現在，文献
２のソリッド・ステート・テクノロジー，１９８７年６
月号（１９８７年），９３ページに記載されているよう
に表面シリル化等を用いたドライ現像が検討されてい
る．本方法はレジスト露光部と未露光部のシリル化の違
いによるドライエッチング速度の差異を利用してレジス
トパターンを形成するもので，上記の倒れの問題を回避
できる。しかし，ドライ現像ではドライエッチングよる
レジストパターン寸法変動や，工程数，装置コスト増大
といった問題が生ずる。
２のソリッド・ステート・テクノロジー，１９８７年６
月号（１９８７年），９３ページに記載されているよう
に表面シリル化等を用いたドライ現像が検討されてい
る．本方法はレジスト露光部と未露光部のシリル化の違
いによるドライエッチング速度の差異を利用してレジス
トパターンを形成するもので，上記の倒れの問題を回避
できる。しかし，ドライ現像ではドライエッチングよる
レジストパターン寸法変動や，工程数，装置コスト増大
といった問題が生ずる。
【０００６】本発明の目的は，微細レジストパターンの
現像後の倒れを防ぐとともに，大口径のウェハを用いる
際に現像液の消費量が少なく，現像むらを生じにくい新
たな現像方法を提供することにある。
現像後の倒れを防ぐとともに，大口径のウェハを用いる
際に現像液の消費量が少なく，現像むらを生じにくい新
たな現像方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】以下，上記課題を解決す
るための手段を図１および図２を用いて説明する。図１
において１は基板，２はレジスト膜，３はエネルギー
線，４はレジスト膜２の露光部，５は溶媒の蒸気，６は
蒸気分子，７はレジスト膜２と蒸気分子６の重合物，８
は蒸気の真空引き後に基板上に形成されたレジストパタ
ーン，図２において９はレジストポリマ，１０はエネル
ギー線の露光によってレジスト膜に生じたラジカルない
しはイオンである。
るための手段を図１および図２を用いて説明する。図１
において１は基板，２はレジスト膜，３はエネルギー
線，４はレジスト膜２の露光部，５は溶媒の蒸気，６は
蒸気分子，７はレジスト膜２と蒸気分子６の重合物，８
は蒸気の真空引き後に基板上に形成されたレジストパタ
ーン，図２において９はレジストポリマ，１０はエネル
ギー線の露光によってレジスト膜に生じたラジカルない
しはイオンである。
【０００８】まず，図１（ａ）のように露光したレジス
ト膜２を（ｂ）のように蒸気５雰囲気中に曝して一定時
間保持する．すると，図２（ａ）のように蒸気分子６が
ラジカル重合，イオン重合等の反応を起こして露光部の
レジストポリマに生じたラジカルないしはイオン１０に
重合する．この際，重合物７を揮発性にすれば蒸気５を
真空引きすることによって，図２（ｂ）のように重合物
７は蒸発し，図１（ｃ）のようにポジ型のレジストパタ
ーン８が形成される．本方法によれば，溶媒が飽和蒸気
圧の蒸気で導入されるため，その消費量を数ｍｌとウェ
ット現像の現像液と比べて十分の一以下に低減できる。
さらに，蒸気はウェハ全面に拡散し易いため，現像むら
を低減することができる。
ト膜２を（ｂ）のように蒸気５雰囲気中に曝して一定時
間保持する．すると，図２（ａ）のように蒸気分子６が
ラジカル重合，イオン重合等の反応を起こして露光部の
レジストポリマに生じたラジカルないしはイオン１０に
重合する．この際，重合物７を揮発性にすれば蒸気５を
真空引きすることによって，図２（ｂ）のように重合物
７は蒸発し，図１（ｃ）のようにポジ型のレジストパタ
ーン８が形成される．本方法によれば，溶媒が飽和蒸気
圧の蒸気で導入されるため，その消費量を数ｍｌとウェ
ット現像の現像液と比べて十分の一以下に低減できる。
さらに，蒸気はウェハ全面に拡散し易いため，現像むら
を低減することができる。
【０００９】本方法では溶媒にシリコン（Ｓｉ）を含ん
だ有機化合物を用いれば，レジストポリマとの重合物は
蒸発性を帯びるため，真空引きによってポジ型のレジス
トパターンを形成することが可能になる。また，レジス
ト膜がＳｉを含んだ有機物であれば，溶媒がＳｉを含ま
ない有機化合物であっても重合物は蒸発性を帯びるた
め，同様に真空引きによってポジ型のレジストパターン
を形成することが可能になる。さらに，溶媒の有機化合
物が不飽和結合を含んでいれば，レジストポリマに生じ
たラジカルと溶媒分子の重合反応を促進できる。
だ有機化合物を用いれば，レジストポリマとの重合物は
蒸発性を帯びるため，真空引きによってポジ型のレジス
トパターンを形成することが可能になる。また，レジス
ト膜がＳｉを含んだ有機物であれば，溶媒がＳｉを含ま
ない有機化合物であっても重合物は蒸発性を帯びるた
め，同様に真空引きによってポジ型のレジストパターン
を形成することが可能になる。さらに，溶媒の有機化合
物が不飽和結合を含んでいれば，レジストポリマに生じ
たラジカルと溶媒分子の重合反応を促進できる。
【００１０】本方法によれば，露光および蒸気中の処理
を真空中や不活性ガス中の一貫処理で行うことによっ
て，レジストポリマに生じたラジカルの大気中の酸素に
よる失活を防いで重合反応を促進させることが可能とな
る。さらに，レジスト膜をプラズマ重合等で堆積させる
ことによって，レジスト膜堆積から現像までを真空中の
一貫処理で行うことが可能となる。
を真空中や不活性ガス中の一貫処理で行うことによっ
て，レジストポリマに生じたラジカルの大気中の酸素に
よる失活を防いで重合反応を促進させることが可能とな
る。さらに，レジスト膜をプラズマ重合等で堆積させる
ことによって，レジスト膜堆積から現像までを真空中の
一貫処理で行うことが可能となる。
【００１１】
実施例１ 以下，本発明の一実施例を図３および図５を用いて説明
する．図３において１０１は高周波電源，１０２は導波
管，１０３はマイクロ波，１０４は石英管，１０５はマ
グネット，１０６から１０９は真空チャンバ，１１０か
ら１１７はゲ−トバルブ，１１８から１２０はタ−ボ分
子ポンプ，１２１から１２３はロ−タリ−ポンプ，１２
４はポンプ，１２５，１２６は基板テ−ブル，１２７は
溶媒の容器，２００はイットリウム・アルミニウム・ガ
−ネット（ＹＡＧ）レ−ザ，２０１は赤外線，２０２は
集光レンズ，２０３は石英ガラスのビュ−ポ−ト，２０
４はタ−ゲット，２０５は反射型マスク，２０６，２０
７は反射鏡，２０８は極紫外線，３００はレジスト分子
のモノマ，３０１はモノマのラジカルである．図５にお
いて４００，４０１は半導体素子のゲ−トパタ−ンであ
る。
する．図３において１０１は高周波電源，１０２は導波
管，１０３はマイクロ波，１０４は石英管，１０５はマ
グネット，１０６から１０９は真空チャンバ，１１０か
ら１１７はゲ−トバルブ，１１８から１２０はタ−ボ分
子ポンプ，１２１から１２３はロ−タリ−ポンプ，１２
４はポンプ，１２５，１２６は基板テ−ブル，１２７は
溶媒の容器，２００はイットリウム・アルミニウム・ガ
−ネット（ＹＡＧ）レ−ザ，２０１は赤外線，２０２は
集光レンズ，２０３は石英ガラスのビュ−ポ−ト，２０
４はタ−ゲット，２０５は反射型マスク，２０６，２０
７は反射鏡，２０８は極紫外線，３００はレジスト分子
のモノマ，３０１はモノマのラジカルである．図５にお
いて４００，４０１は半導体素子のゲ−トパタ−ンであ
る。
【００１２】初めに０．３μｍ厚のポリシリコンの上に
０．５μｍ厚のノボラック樹脂，０．０２μｍ厚のゲル
マニウム（Ｇｅ）を堆積した基板１をゲ−トバルブ１１
０を開けてチャンバ１０６内に搬送した後，ゲ−トバル
ブ１１４を開けてポンプ１１８と１２１でチャンバ１０
６内を真空引きした。次にメチルメタクリレ−トのモノ
マ３００をマイクロ波１０３で励起してモノマのプラズ
マ３０１を生成し，０．２μｍ厚のポリメチルメタクリ
レ−ト（ＰＭＭＡ）のレジスト膜２を基板１上に堆積さ
せた。
０．５μｍ厚のノボラック樹脂，０．０２μｍ厚のゲル
マニウム（Ｇｅ）を堆積した基板１をゲ−トバルブ１１
０を開けてチャンバ１０６内に搬送した後，ゲ−トバル
ブ１１４を開けてポンプ１１８と１２１でチャンバ１０
６内を真空引きした。次にメチルメタクリレ−トのモノ
マ３００をマイクロ波１０３で励起してモノマのプラズ
マ３０１を生成し，０．２μｍ厚のポリメチルメタクリ
レ−ト（ＰＭＭＡ）のレジスト膜２を基板１上に堆積さ
せた。
【００１３】次にゲ−トバルブ１１１を開けて基板１を
チャンバ１０７内に搬送するとともにレ−ザ２００，レ
ンズ２０１，ビュ−ポ−ト２０３，アルミニウムのタ−
ゲット２０４から構成されるレ−ザプラズマＸ線源から
発生する波長が１４ｎｍの極紫外光２０８を，反射型マ
スク２０５および反射鏡２０６，２０７から構成される
縮小露光光学系を介してレジスト膜２上に結像させ，１
０ｍＪ／ｃｍ２ の露光量で最小寸法０．１μｍのゲー
トパターンを転写した。次にゲ−トバルブ１１２を開け
て基板１をチャンバ１０９内に搬送した後，ゲ−トバル
ブ１１２および１１６を閉め，容器１２９からあらかじ
め脱気しておいたビニルトリメトキシシラン（ＶＴＳ）
の蒸気５をチャンバ１０９に導入し，飽和蒸気圧で１０
分間処理してレジスト膜２の露光部分に生じたラジカル
／イオンにＶＴＳをラジカル／イオン重合させた．次に
ゲ−トバルブ１１７を開けてポンプ１２４でチャンバ１
０９内の蒸気を真空引きした後，チャンバ１０９を大気
開放しゲートバルブ１１３から基板１を取り出した。こ
の結果，基板１上に最小寸法０．１μｍのゲートのＰＭ
ＭＡレジストのパターン８が形成された。さらに，レジ
ストパターン８をマスクとして３フッ化臭化炭素（ＣＦ
３Ｂｒ）のプラズマでＧｅ層のドライエッチング，Ｇｅ
層のパターンをマスクとしてＯのプラズマでノボラック
樹脂のドライエッチング，ノボラック樹脂のパターンを
マスクとして塩素（Ｃｌ）のプラズマで基板１のドライ
エッチングをそれぞれ行った．その結果，図５に示すよ
うに基板１上に最小線幅が０．１μｍのポリシリコン・
ゲ−ト４００，４０１を形成することが可能であった。
また，基板１が１２インチウェハの場合でも，現像むら
に起因するゲ−ト４００，４０１の寸法変動を全面で±
５％以下に低減することが可能であった。
チャンバ１０７内に搬送するとともにレ−ザ２００，レ
ンズ２０１，ビュ−ポ−ト２０３，アルミニウムのタ−
ゲット２０４から構成されるレ−ザプラズマＸ線源から
発生する波長が１４ｎｍの極紫外光２０８を，反射型マ
スク２０５および反射鏡２０６，２０７から構成される
縮小露光光学系を介してレジスト膜２上に結像させ，１
０ｍＪ／ｃｍ２ の露光量で最小寸法０．１μｍのゲー
トパターンを転写した。次にゲ−トバルブ１１２を開け
て基板１をチャンバ１０９内に搬送した後，ゲ−トバル
ブ１１２および１１６を閉め，容器１２９からあらかじ
め脱気しておいたビニルトリメトキシシラン（ＶＴＳ）
の蒸気５をチャンバ１０９に導入し，飽和蒸気圧で１０
分間処理してレジスト膜２の露光部分に生じたラジカル
／イオンにＶＴＳをラジカル／イオン重合させた．次に
ゲ−トバルブ１１７を開けてポンプ１２４でチャンバ１
０９内の蒸気を真空引きした後，チャンバ１０９を大気
開放しゲートバルブ１１３から基板１を取り出した。こ
の結果，基板１上に最小寸法０．１μｍのゲートのＰＭ
ＭＡレジストのパターン８が形成された。さらに，レジ
ストパターン８をマスクとして３フッ化臭化炭素（ＣＦ
３Ｂｒ）のプラズマでＧｅ層のドライエッチング，Ｇｅ
層のパターンをマスクとしてＯのプラズマでノボラック
樹脂のドライエッチング，ノボラック樹脂のパターンを
マスクとして塩素（Ｃｌ）のプラズマで基板１のドライ
エッチングをそれぞれ行った．その結果，図５に示すよ
うに基板１上に最小線幅が０．１μｍのポリシリコン・
ゲ−ト４００，４０１を形成することが可能であった。
また，基板１が１２インチウェハの場合でも，現像むら
に起因するゲ−ト４００，４０１の寸法変動を全面で±
５％以下に低減することが可能であった。
【００１４】本実施例では波長１４ｎｍの極紫外光を用
いて露光したが，加速電圧が５０ｋＶの電子線，ガリウ
ムイオン線，ないしは重水素ランプから発生した波長が
３６５ｎｍの紫外線，エキシマレ−ザから発生した波長
が２４８ｎｍ，１９３ｎｍの紫外線を用いて露光した結
果，同様にレジスト膜の露光部分にＶＴＳをグラフト重
合させてレジストパターンパターンを形成することが可
能であった。
いて露光したが，加速電圧が５０ｋＶの電子線，ガリウ
ムイオン線，ないしは重水素ランプから発生した波長が
３６５ｎｍの紫外線，エキシマレ−ザから発生した波長
が２４８ｎｍ，１９３ｎｍの紫外線を用いて露光した結
果，同様にレジスト膜の露光部分にＶＴＳをグラフト重
合させてレジストパターンパターンを形成することが可
能であった。
【００１５】本実施例ではＰＭＭＡを用いたが，レジス
ト膜にベンジル基，シクロヘキシル基，アダマンチル基
等を含んだポリメタクリレートの誘導体を用いても同様
な処理が可能であった。また，マイクロ波を励起源とし
てレジスト膜を堆積したが，紫外線や電子線，熱を励起
源として堆積したレジスト膜や，さらに，スピン塗布法
で堆積したレジスト膜を用いても同様な処理が可能であ
った。
ト膜にベンジル基，シクロヘキシル基，アダマンチル基
等を含んだポリメタクリレートの誘導体を用いても同様
な処理が可能であった。また，マイクロ波を励起源とし
てレジスト膜を堆積したが，紫外線や電子線，熱を励起
源として堆積したレジスト膜や，さらに，スピン塗布法
で堆積したレジスト膜を用いても同様な処理が可能であ
った。
【００１６】本実施例ではレジスト膜にＰＭＭＡをＶＴ
Ｓを用いて重合を行ったが，同様な処理はビニルトリエ
トキシシラン等，ビニル基を含んだ他のモノマや，アリ
ルトリメトキシシラン等，アリル基を含んだ他のＳｉ含
有モノマを用いても可能であった。
Ｓを用いて重合を行ったが，同様な処理はビニルトリエ
トキシシラン等，ビニル基を含んだ他のモノマや，アリ
ルトリメトキシシラン等，アリル基を含んだ他のＳｉ含
有モノマを用いても可能であった。
【００１７】なお，本実施例は大気中に取り出すことな
く，チャンバ１０６から１０９内での一貫処理で，基板
１上にレジストパタ−ン８を形成することが可能であっ
た。
く，チャンバ１０６から１０９内での一貫処理で，基板
１上にレジストパタ−ン８を形成することが可能であっ
た。
【００１８】実施例２ 図３において１２８，１２９はヒータ，１３０，１３１
は電源である．本実施例では露光したＰＭＭＡのレジス
ト膜２をＶＴＳの蒸気５中で処理する際に，電源１３１
でヒータ１２９に通電してチャンバ１０９の側壁を５０
℃に保った。次にゲ−トバルブ１１７を開けてポンプ１
２４でチャンバ１０９内の蒸気を真空引きする際に，電
源１３０でヒータ１２８に通電し基板１を１００℃に昇
温した。この結果，処理中に側壁への蒸気５の吸着量が
減少するとともに，側壁と比べてレジスト膜２の温度が
相対的に低くなるためレジスト膜２表面への蒸気５の吸
着量が増加した。さらに，処理後の基板１昇温によって
蒸気５とレジスト膜２との重合物の蒸発が促進された。
この結果，処理時間を５分に短縮することが可能であっ
た。なお，本実施例ではチャンバ側を加熱したが，逆に
基板テーブルを冷却してレジスト表面への溶媒の吸着を
促進しても，同様な処理が可能であった。
は電源である．本実施例では露光したＰＭＭＡのレジス
ト膜２をＶＴＳの蒸気５中で処理する際に，電源１３１
でヒータ１２９に通電してチャンバ１０９の側壁を５０
℃に保った。次にゲ−トバルブ１１７を開けてポンプ１
２４でチャンバ１０９内の蒸気を真空引きする際に，電
源１３０でヒータ１２８に通電し基板１を１００℃に昇
温した。この結果，処理中に側壁への蒸気５の吸着量が
減少するとともに，側壁と比べてレジスト膜２の温度が
相対的に低くなるためレジスト膜２表面への蒸気５の吸
着量が増加した。さらに，処理後の基板１昇温によって
蒸気５とレジスト膜２との重合物の蒸発が促進された。
この結果，処理時間を５分に短縮することが可能であっ
た。なお，本実施例ではチャンバ側を加熱したが，逆に
基板テーブルを冷却してレジスト表面への溶媒の吸着を
促進しても，同様な処理が可能であった。
【００１９】実施例３ 図４において２０９は０．１μｍ厚のベリリウム（Ｂ
ｅ）薄膜による真空隔壁，３０２はエッチングガス，３
０３は平行平板型電極，３０４は高周波，３０５はエッ
チングガスのプラズマである。はじめに，Ｓｉ基板上に
０．２μｍ厚のポリシリコンを堆積した基板１上に０．
２μｍ厚の有機シリケートの一種であるポリメチルシル
セスキオキサンからなるレジスト膜２をスピン塗布法で
設けた。次にゲ−トバルブ１１０を開けて基板１をチャ
ンバ１０６内に搬送した後，ゲ−トバルブ１１４を開け
てポンプ１１８と１２１でチャンバ１０６内を真空引き
した。次にゲートバルブ１１４を閉め，あらかじめ脱気
しておいたアクリル酸の蒸気５をチャンバに同時に導入
した。次にレ−ザプラズマＸ線源から発生する波長が１
４ｎｍの極紫外光２０８を，マスク２０５，反射鏡２０
６，２０７，ならびに真空隔壁２０９を介してレジスト
膜２上に結像させ，１０ｍＪ／ｃｍ２ の露光量で最小
寸法が０．１μｍのゲートパターンを転写した。次に露
光後にゲートバルブ１１７を開け，ポンプ１２４でチャ
ンバ１０６内の蒸気を真空引きした結果，基板１上に最
小寸法が０．１μｍのポリメチルシルセスキオキサンの
レジストパターン８が形成された。次に基板２をチャン
バ１４１に搬送した後，Ｃｌガス３０２を導入するとと
もに平行平板電極３０３に高周波３０４を印加し，Ｃｌ
のプラズマ３０５でレジストパターン８をマスクとして
基板１のドライエッチングを行なった結果，図５に示す
ように基板１上に最小線幅が０．１μｍのポリシリコン
・ゲ−ト４００，４０１を形成することが可能であっ
た．また，基板１が１２インチウェハの場合でも，現像
むらに起因するゲ−ト４００，４０１の寸法変動を全面
で±５％以下に低減することが可能であった。
ｅ）薄膜による真空隔壁，３０２はエッチングガス，３
０３は平行平板型電極，３０４は高周波，３０５はエッ
チングガスのプラズマである。はじめに，Ｓｉ基板上に
０．２μｍ厚のポリシリコンを堆積した基板１上に０．
２μｍ厚の有機シリケートの一種であるポリメチルシル
セスキオキサンからなるレジスト膜２をスピン塗布法で
設けた。次にゲ−トバルブ１１０を開けて基板１をチャ
ンバ１０６内に搬送した後，ゲ−トバルブ１１４を開け
てポンプ１１８と１２１でチャンバ１０６内を真空引き
した。次にゲートバルブ１１４を閉め，あらかじめ脱気
しておいたアクリル酸の蒸気５をチャンバに同時に導入
した。次にレ−ザプラズマＸ線源から発生する波長が１
４ｎｍの極紫外光２０８を，マスク２０５，反射鏡２０
６，２０７，ならびに真空隔壁２０９を介してレジスト
膜２上に結像させ，１０ｍＪ／ｃｍ２ の露光量で最小
寸法が０．１μｍのゲートパターンを転写した。次に露
光後にゲートバルブ１１７を開け，ポンプ１２４でチャ
ンバ１０６内の蒸気を真空引きした結果，基板１上に最
小寸法が０．１μｍのポリメチルシルセスキオキサンの
レジストパターン８が形成された。次に基板２をチャン
バ１４１に搬送した後，Ｃｌガス３０２を導入するとと
もに平行平板電極３０３に高周波３０４を印加し，Ｃｌ
のプラズマ３０５でレジストパターン８をマスクとして
基板１のドライエッチングを行なった結果，図５に示す
ように基板１上に最小線幅が０．１μｍのポリシリコン
・ゲ−ト４００，４０１を形成することが可能であっ
た．また，基板１が１２インチウェハの場合でも，現像
むらに起因するゲ−ト４００，４０１の寸法変動を全面
で±５％以下に低減することが可能であった。
【００２０】本実施例では露光中に溶媒の蒸気に曝した
ため重合反応が同時に起こり，露光直後に蒸気を真空引
きしてもレジストパターンを形成することが可能であっ
た．本実施例では有機シリケートの一種であるポリメチ
ルシルセスキオキサンをレジスト膜に用いたが，他の有
機シリケートや，さらに，有機シラザンをレジスト膜に
用いても同様な処理が可能であった。
ため重合反応が同時に起こり，露光直後に蒸気を真空引
きしてもレジストパターンを形成することが可能であっ
た．本実施例では有機シリケートの一種であるポリメチ
ルシルセスキオキサンをレジスト膜に用いたが，他の有
機シリケートや，さらに，有機シラザンをレジスト膜に
用いても同様な処理が可能であった。
【００２１】本実施例ではアクリル酸を溶媒に用いた
が，スチレン等，不飽和結合を含んだ他の有機化合物を
溶媒に用いても同様な処理が可能であった。
が，スチレン等，不飽和結合を含んだ他の有機化合物を
溶媒に用いても同様な処理が可能であった。
【００２２】
【発明の効果】本発明によればリソグラフィにおいて，
従来のウェット現像と比べて現像液の消費量や廃液の発
生量が少なく，かつウェハ全面で現像むらが少ない現像
方法を提供することが可能となる。
従来のウェット現像と比べて現像液の消費量や廃液の発
生量が少なく，かつウェハ全面で現像むらが少ない現像
方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパターン形成方法の概念図であ
る。
る。
【図２】本発明によるパターン方法において，レジスト
膜へのモノマの重合反応を現わす概念図である。
膜へのモノマの重合反応を現わす概念図である。
【図３】本発明によるパターン形成方法の一実施形態を
現わす概念図である。
現わす概念図である。
【図４】本発明によるパターン形成方法の一実施形態を
現わす概念図である。
現わす概念図である。
【図５】本発明によるパターン形成方法を用いて，基板
上に形成したゲート構造を現わす概念図である。
上に形成したゲート構造を現わす概念図である。
１０１：高周波電源，１０２：導波管，１０３：マイク
ロ波，１０４：石英管，１０５：マグネット，１０６〜
１０９：真空チャンバ，１１０〜１１７：ゲ−トバル
ブ，１１８〜１２０：タ−ボ分子ポンプ，１２１〜１２
３：ロ−タリ−ポンプ，１２４：ポンプ，１２５，１２
６：基板テ−ブル，１２７：溶媒の容器，１２８，１２
９：ヒータ，１３０，１３１：電源，２００：ＹＡＧレ
−ザ，２０１：赤外線，２０２：集光レンズ，２０３：
石英ガラスのビュ−ポ−ト，２０４：タ−ゲット，２０
５：反射型マスク，２０６，２０７：反射鏡，２０８：
極紫外線，３００：レジスト分子のモノマ，３０１：モ
ノマのラジカル，３０２：エッチングガス，３０３：平
行平板型電極，３０４：高周波，３０５：エッチングガ
スのラジカル，４００，４０１：ポリシリコン・ゲー
ト。
ロ波，１０４：石英管，１０５：マグネット，１０６〜
１０９：真空チャンバ，１１０〜１１７：ゲ−トバル
ブ，１１８〜１２０：タ−ボ分子ポンプ，１２１〜１２
３：ロ−タリ−ポンプ，１２４：ポンプ，１２５，１２
６：基板テ−ブル，１２７：溶媒の容器，１２８，１２
９：ヒータ，１３０，１３１：電源，２００：ＹＡＧレ
−ザ，２０１：赤外線，２０２：集光レンズ，２０３：
石英ガラスのビュ−ポ−ト，２０４：タ−ゲット，２０
５：反射型マスク，２０６，２０７：反射鏡，２０８：
極紫外線，３００：レジスト分子のモノマ，３０１：モ
ノマのラジカル，３０２：エッチングガス，３０３：平
行平板型電極，３０４：高周波，３０５：エッチングガ
スのラジカル，４００，４０１：ポリシリコン・ゲー
ト。
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 Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ Ｇ０３Ｆ 7/20 ５０１ 7/40 ５２１ 7/40 ５２１ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｒ 21/3065 ５６９Ｆ 21/302 Ｈ (72)発明者 伊東 昌昭 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 斉藤 徳郎 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】基板上に光，荷電粒子線等のエネルギー線
に対して感光作用を有するレジスト膜を設ける工程，レ
ジスト膜にエネルギー線を露光して感光させる工程，レ
ジスト膜の露光部と未露光部の溶解性や蒸発性の差異を
利用してレジストパターンを現像で形成する工程からな
るリソグラフィにおいて，露光したレジスト膜を溶媒の
蒸気に曝して露光部に溶媒分子を重合させるとともに，
蒸気を真空引きしてレジスト膜と溶媒の重合物を蒸発さ
せることによって現像し，レジストパターンを形成する
ことを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項２】上記請求項１に記載のパタ−ン形成方法に
おいて，レジスト膜がポリメタクリレート，ないしは環
状炭化水素基を含んだポリメタクリレートの誘導体から
なることを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項３】上記請求項１から２に記載のパターン形成
方法において，レジスト膜がシリコン（Ｓｉ）と炭素
（Ｃ）のＳｉーＣ結合に加えて，酸素（Ｏ）とのＳｉー
Ｏ結合，ないしは窒素（Ｎ）とのＳｉーＮ結合を含んだ
有機化合物からなることを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項４】上記請求項３に記載のレジスト膜がＳｉー
Ｏ結合にアルキル基が配位した有機シリケート，ないし
はＳｉーＮ結合にアルキル基が配位した有機シラザン，
ないしはそれらの誘導体からなることを特徴とする露光
方法。 - 【請求項５】上記請求項１から４に記載のパターン形成
方法において，溶媒の蒸気が不飽和結合を含んだ有機化
合物，ないしは不飽和結合を含んだ有機シリコン（Ｓ
ｉ）化合物からなることを特徴とするパタ−ン形成方
法。 - 【請求項６】上記請求項１から５に記載のパタ−ン形成
方法において，該レジスト膜が回転塗布法，ないしはプ
ラズマ重合法で形成されることを特徴とするパターン形
成方法。 - 【請求項７】上記請求項１から６に記載のパタ−ン形成
方法において，露光に用いるエネルギー線がエキシマレ
ーザやランプによる紫外線，シンクロトロン放射やプラ
ズマによる極紫外線や軟Ｘ線，電子，イオン線であるこ
とを特徴とするパターン形成方法。 - 【請求項８】上記請求項１から７に記載のパタ−ン形成
方法において，レジスト膜の露光と溶媒の蒸気中での処
理が真空ないしは不活性ガス中で行われるとともに，真
空的に分離されていることを特徴とするパターン形成方
法。 - 【請求項９】上記請求項１から８に記載のパタ−ン形成
方法において，露光したレジスト膜を溶媒の蒸気中で処
理する際に，レジスト膜ないしはレジスト膜を形成した
基板と周囲とに温度差があり，レジスト膜ないしはレジ
スト膜を形成した基板が低い温度であることを特徴とす
るパターン形成方法。 - 【請求項１０】上記請求項１から９に記載のパターン形
成方法を可能とする装置，ならびに本発明のパターン形
成方法を製造工程に含んだ半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115997A JPH09304945A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8115997A JPH09304945A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304945A true JPH09304945A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14676303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8115997A Pending JPH09304945A (ja) | 1996-05-10 | 1996-05-10 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304945A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6372411B1 (en) | 1998-02-24 | 2002-04-16 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Polymer pattern forming method |
| JP2003515931A (ja) * | 1999-11-29 | 2003-05-07 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | ハロ打込みを用いた半導体素子の製造方法 |
| KR100661421B1 (ko) * | 2004-09-28 | 2006-12-27 | 가부시끼가이샤 도시바 | 패턴 형성 방법 |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP8115997A patent/JPH09304945A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6372411B1 (en) | 1998-02-24 | 2002-04-16 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Polymer pattern forming method |
| JP2003515931A (ja) * | 1999-11-29 | 2003-05-07 | アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド | ハロ打込みを用いた半導体素子の製造方法 |
| KR100661421B1 (ko) * | 2004-09-28 | 2006-12-27 | 가부시끼가이샤 도시바 | 패턴 형성 방법 |
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