JPS5953841A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS5953841A
JPS5953841A JP16384982A JP16384982A JPS5953841A JP S5953841 A JPS5953841 A JP S5953841A JP 16384982 A JP16384982 A JP 16384982A JP 16384982 A JP16384982 A JP 16384982A JP S5953841 A JPS5953841 A JP S5953841A
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JP
Japan
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plasma
layer
pattern
contg
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP16384982A
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English (en)
Inventor
Yuichi Kokado
雄一 小角
Makoto Kito
鬼頭 諒
Yoshinori Honda
好範 本田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Priority to EP83301686A priority patent/EP0090615B1/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C5/00Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
    • G03C5/08Photoprinting; Processes and means for preventing photoprinting

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路やバブルメモリー等の微細パタ
ーンの形成方法に係り、特にレジスト被膜形成および現
像を乾式で行なうパターン形成方法に関する。
半導体の微細加工等に用いるレジストには有機高分子材
料が用いられておシ、該高分子を溶剤に溶かしたレジス
ト液を基板上に回転塗布しプリベータを経てレジスト膜
を形成している。
また、該高分子が光または電子線、X線、・fオンビー
ム等の放射線を照射した部分と未照射の部分とで溶剤に
対する溶解性が異なることを利用して湿式現像によシバ
ターンが形成されている。しかしながら、これらの湿式
1程では多量の浴剤ン必要とし、また工程管理が難しく
、さらにレジ、41・の膨潤によるパターン8’/1度
の劣化管の問題があるため、溶剤を用いない乾式法の開
発が期荀され又いる。そこで、プラズマ重合によシレジ
スト被膜を形成し、02プラズマ現像を行ってパタニン
を形成する一員した乾式リソグラフィが森田らによシ報
告されたが(森田らジャーナル−iブ・アプライドのフ
ィジックス(J、 ApplSp’yJP、 )s1@
、5938頁(1980年))、レジストの感度が悪く
、かつ光または放射線の照射部と未照射部とでプラズマ
現像速度の差が小さいためにその後の選択的エツチング
に耐えるだけの膜厚を得ることが困難′t7ある。
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたも
ので、その目的は高感j1[のレジスト被、嘆を形成し
、膜減シのほとんどない[/シストパターンを形成し得
る乾式のパターン形成方法を提供することにある。
なお前記したように、光、 JOB等を照射したレジス
トを単に02プラズマ等で処理′rるだけではごく町い
膜厚のパターンしか形成できない。そこで、膜減りを小
さく一ツーるにはレジストを2層m1告とt、、、J:
層のプラズマ曳[7;速、1魚な下層のプラズマ現像速
度より小さくするのがよい。特に上層をSiを含む層と
すれば、Ozプノ(マに触れると5 i、02を生じて
02プラズマにほとんど分離嘔れなくなるため、下層を
そのまま残J−ことができることがわかった。また、レ
ジスト感度向上のためにけEE、X線、イオンビーム等
に感応性の高い基を有する化合物を用いるのがよい。以
上のことから5iを含む有tA化合物と反応性の高い官
能基を有する有機化合物との混合ガスのプラズマ重合に
ついて検討した結果、エポキシ基を有する化合物が特に
高感度であることを見出した。
一、+−7,Cわち1本発明のパターン形成方法eま、
基板上に少なくとも一層の有機薄膜(下層)を形成し、
該薄1M 、J:、に5iを含む有機化合物とエポキシ
基を合む有機化合物との混合ガスのプラズマ重合により
最上層のノ2×マ重a被JIKを形成し該被膜に光丑た
は放射線を照射してプラズマ現像を行なうことを特徴と
している。
以下に本発11Jによるパターン形成力法を図に基づい
又詳細に脱明づ−る。第1図<A)〜(E)は本発明に
係るパターン形成を説明するだめの概略工程図である。
最初に、本発明のパターン形成方法の基本的構成を第1
図によシ説明する。まず、クリコンウェハまたtよりロ
ム蒸着ガラス等の基板1の被加工面上に有機薄膜の第1
層(下層)2を形成しく第1図(,4))、次いで、プ
ラズマ発生装置内に該基板を設置し、所定の5iを含む
有機化合物とエポキシを自む化合物との混合ガスを該装
置内に導入して放電を開始し、第2層(上層)3を第1
M2上に堆積場ぜる(B)。この2W4膜に光またはE
ll等の放射線4を屓望のノくターンにて照射しくC)
、プラズマ発生装置内でまずフッ素を含むガスのプラズ
マによシ上層6を現像しい、次いで02を含むプラズマ
によ、!l)l/T45のノ(ターンのない部分の”F
層2を除去する(勾。なお、第1図(C)と向で示−r
ニオ〒の間に、100℃〜200℃の温度の範茜内での
基板の加熱工程を入れてもよい。
上記の工程で得られる本発明によるノ(ターンは現像さ
れて残った上層乙の下の下層2がそのまま残るので、リ
ソグラフィにおける次工程の選択的エツチングに耐える
だけの十分な強度を有する膜を残丁ことが司能である。
なお1本発明のパターン形成方法において、上層6のブ
ラズ=重合に用いるSLを含む有機化合物としては、室
温で気体もl、 < i、を液体のもので沸点が200
℃以下のものが好ましく、たとえば1)テトラメヂルシ
ラン、テトラピニルシランビニルトリメヂルンラン、ジ
ビニルジメチルシラン、トリビニルメチルシラン、ジア
リルジメチルシラン、テトラ、】、チルシシン、テトラ
メトキシンラン、ビニルトリメトキシシラR+  、1
3 ン等の、一般式ノ(2〕SL、I?、(R1〜R心C1
H5ON、Ctからなる基)で表わ嘔れるシラン化合物 2)へキサメチルジシロキサン、1,5−ジビニル−1
,+、5.5−テトラメチルジシロギサン等のシロキサ
ン類 5)″′Sキサメチルジ7ラザン等のシラザン類などの
うちから選ぶのがよい。
また、エポキシ基を含む有機化合物としては好ましくは
同一分子内にビニル基、アリル基等。
の二lj結合かノ・ロゲン元累を禿むものがよく。
たとえば、 ブタジェンモノオキシド、グリシジルメタンリレート、
アリルグリシジルエーテル、エピ(ロロヒドリン、エビ
グロモヒドリン、または上記の化合物の肪導体から選ぶ
のがよい。
一方、下層の膜け02プラズマで除去されるものであれ
ばよ<、c、n、O,A’、 S、 F、 C4Br、
 I等の元素で構成される高分子化合物がよい。下層の
形成方法は回転塗布法によってもよいが、プラズマ重合
を用いれば全工程を乾式化できるので最も好ましい。
また、プラズマ重合に用いるプラズマ発生装置は基板表
面のダメージの少ない高周波またはマイクロ波放亀型、
あるいは放電部と重合部が分離嘔れている型のものがよ
い。なお放電の電力はエポキシ基の分解が起らないよう
に小石くする必要があり、好ましくは5σP′以下、爆
らに好ましくは1〜20IVの範囲がよい。一方プラズ
マ現像に用いる装置は平行千板市極型、バレル型高周波
蒔導型のいずれでもよいが、微細なパターンを精度よ〈
す5像するには平行平板電極型の装置においてガス圧な
0.ITorr程度とする反応性スパックエツチングの
条件で行なうのが好ましい。
さらに上層5をプラズマ現像するためのガスとしてはC
Fa、CCL Fs、CCL2 F2 、(’2 Fe
等のフッ素を含むガスのうちいずれか、またはそれとA
r、 lie、 Na、Xg、02、N2等との混合ガ
スを用いることができる。また下層のプラズマ現像には
02または02とΔr、Htt、 Ng、 Xe、N2
等との混合ガスを用いることができる。
次に上記の本発明によるパターン形成方法の具体的な実
施例について詳述する。
実施例1、シ!3:板1(第1図)としてクロム蒸着ガ
ラス板を用い、該基板1を高周波平行平板電極型プラズ
マ発生装置内に設置する。次にこの装置内にスチレンを
流量+ Oc c/miルにて流入させ)J ス’fE
 ヲl)、151’orr トL テ放tX力50Fに
て20分間放遊り= yzs続させ、基板1上に浮式1
.1μmのボリスチレ>’J惜(下層2)を形成したく
第1図(A)。
次に同−装置内を排気した後、アリルグリシジ    
□ルエーテルとテ)9メチルシランの容積比1:1の混
合ガスを該装置内に導入し、内圧を(3,210rtに
保ち、電力10Fにて2分間プラズマ重合を行ない、上
層6を形成した(句。なお、上層3の膜厚け0.1μm
であった。この2層レジストをlX10 ’〜I X 
+ OCL adの電子線(4)でパターン描画した後
(C)、平行乎板厄極型プラズマエツチング装置におい
てCF41021:lの混合ガスプラズマによって上層
6の現像を行なった(至)。ここで電力100Fで5分
間プラズマを発生させた後放醒を止め1反応器内を排気
し、次いで02がU15Torrの条件で100tVに
て10分間下層2のプラズマ現像を行なった(E)。電
子線量5xlOCAII以−ヒでtま電子線照射部の下
層2は全C残り、未照射部は除去6れてネガ形パターン
が形成された。なお、成子線量4x1o  C/cfI
以下ではパターンが形成されなかっlこ。
実施例2. シリコンウェハを基板1とし、上記実施例
1と同様な手順で2層レジストを形成した(第1図((
イ)、(1゜ただし、上層6のプラズマ重合に用いるガ
スはグリシジルメタクリレートとテトラビニルシランの
1=1の混合ガスとしガス圧は0.12Torr、放電
電力J、放電時間2分とした。また、実施例1と同一条
件で阻子線描画(C)、上層す、像(イ)、下層現像(
F″)したところ、lX10 の9以上でネガパターン
が形成された。
実施例5. シリコンウェハを基板1とし、メチルメタ
クリレ−1・をガス圧I1.2Torr、 l;、力8
011’(1)条件で30分間プシズマ■合8ぜ、次い
でブタジェンモノオキシドとへキサメチルジシラザンの
混合比5:1のガスをガス圧o、5 T o r r、
 hカ20Fにて5分間プラズマ重合爆ぜた。ここて下
層2の膜厚け1.3μ71L 、h層3の膜厚け0.2
μ扉であった(第1図(イ)、 (13) )。また、
上記実施例1と同様にl子線描画しくC)、現像した七
ころ(p、(E))、2層レジストの感度け4 X +
 OC72tiであった。なお同一条件にてl子線描画
した後、基板を1513℃で30分間熱処理しく(C)
と(間の間の工程)、現像した場Hの感度ば2X10 
 CLcriであった。
実施例4. シリコンウェハ(基板1)上に回転塗布に
よりポリイミドの厚さ1μmの下層2を形成しく4)、
上N&3け実施例2と同様に形成しβ)、遠紫外光を2
 Or、qノ照射した後(C)、実施例1と同様にプラ
ズマ現像を行なった((p)、(El)。ただし下層2
の現像時間は50分であった。なお、露光部のみポリイ
ミド層((E)の下層2)が完全に残シ、ネガ形パター
ンが形成場れた。
以上説明l−たように本発明のパターン形成方法は、最
上層をSiを含む有機化合物とエボキク基を含む有機化
合物との混合ガスのプラズマ重合により形成する構成な
ので、高感度のレジスト被膜を形成することができ、か
つプラズマ現像による膜減、りを極めて小さくすること
ができまた乾式で行なうので、リソグラフィ工程を簡略
化することができ、加工精度を向上させることができる
という顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
喜;図体!罫は本発明のパターン形成方法の概略工程図
である。 1・・・基板、      2・・・第1層(下層)、
3・・・第2層(上層)、4・・・光または放射線。 代理人弁理士 薄 1)利 9.%、。 (A)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 基板上に少なくとも一層の有機薄膜(下層)を形
    成し、該薄膜上に5iを含む有機化合物とエポキシ基を
    含む有機化合物との混合ガスのプラズマ重合によジ最上
    層のプラズマ重合被膜を形成し、これらの被膜に光また
    は放射線を照射してプラズマ現像を行なうことを特徴、
    とするパターン形成方法。 2、特許請求の範囲第1項記載のパターン形成方法にお
    いて、上記最上層はFを含むガスによって、また上記下
    層は02を含むガスによってプラズマ現像を行なうこと
    を特徴とするパターン形成方法。
JP16384982A 1982-03-26 1982-09-22 パタ−ン形成方法 Pending JPS5953841A (ja)

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US06/478,666 US4560641A (en) 1982-03-26 1983-03-25 Method for forming fine multilayer resist patterns
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6276723A (ja) * 1985-09-30 1987-04-08 Matsushita Electronics Corp 基板上へのレジストパタ−ン形成方法
JPS63172155A (ja) * 1987-01-09 1988-07-15 Minolta Camera Co Ltd レジスト膜及びそのレジストパタ−ンの形成方法
JPS63297435A (ja) * 1987-05-29 1988-12-05 Hitachi Ltd パタ−ンの形成方法
JPH01234841A (ja) * 1988-03-16 1989-09-20 Fujitsu Ltd パターン形成方法
JPH03180033A (ja) * 1989-12-08 1991-08-06 Mitsubishi Electric Corp パターン形成方法
JPH073578B2 (ja) * 1985-02-04 1995-01-18 アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー スピン―オン・ガラスレジンを用いたデバイス製作方法及びそれにより形成されたデバイス

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