JPS60211939A - 微細パタン形成法 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、微細・ぐタン形成に応用できる新規なポジ型
の微細・ぐタン形成法に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、集積回路の作製において各種基板及び被覆層のエ
ツチング加工又は不純物のドーピング加工のために、部
分的マスク材として有機物高分子重合体のレジスト組成
物を用いて微細パタンを形成させる技術が発展してきた
。レジスト組成物を用い微細パタンを形成させるために
は可視光又は紫外光を用いたフォトリゾグランイーによ
るのが通常であるが、最近は電子線、Ｘ線などの波長の
極めて短いエネルギー線を用いた高精度のマイクロリゾ
グラフィーによって加工精度の向上がはかられつつある
。このようなリソグラフィ一工程に用いられるレジスト
組成物としては、ポリ・メタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ
）、ポリフッ化アルキルメタクリレートなどの有機高分
子重合体が用いられてきた。〔松山謙太部「電子線、Ｘ
線レジスト材料」電子通信学会誌第６１巻、第８号８２
３ページ（１９７８）、及び特願昭５２−１．４６０５
号参照〕。

このような、有機高分子重合体は、あらかじめ重合によ
って高分子量化された物質を適当な溶媒に溶解し、スピ
ンコード法、或いはディップ法によって基板上に塗布し
、レジスト組成物の薄膜を形成させるものである。スピ
ンコード法或いはディツノ法を用いる場合、重合体を溶
液にするために、大量の溶輝を必要とする上に、ピンホ
ール等の欠陥が発生し易い。更に段差のついた基板にお
いては段差部の均一塗布ができない欠点を持っていた。

このために、レジスト組成物薄膜を基板上に作製するた
めに、溶媒を用いないいわゆるドライプロセスの実現が
望まれていた。

基板をレジスト組成物薄膜に作製された・ぐタンに従っ
てエツチング加工する技術も、液体エツチング剤による
レジストノ＋タンの膨潤や・ぐタンのサイドエツチング
等に起因する加工精度の低下を防ぐために、極微細バタ
ン作製にはＣＣｔ４゜ＣＦ４などのガスプラズマによっ
て基板エツチング加工を行なうドライエツチングが主流
になシつつある。

以上に述べた様に、ドライ状態での・やタン形成用レジ
スト組成物薄膜の形成は重要であシ、レジスト組成物薄
膜の露光後のパターニング及び基板加工エツチング過程
でのガスプラズマ工程において耐性の強い材料であるこ
とが望まれている。１つの解決策としては、レジスト組
成物薄膜を、基板上に低圧ガス状態で導入し、光照射、
グロー放電によって重合させることによって重合、堆積
する方法が提案されているが、組成変性によるレジスト
特性（感度、解像度）の低下、導入ガスの基板上での液
滴化付着等の問題があシ完全なドライ化を達成すること
は困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は以上述べた従来の微細バタン形成法の欠点を解
決するためになされたものであシ、微細バタンのドライ
プロセス化を可能にすることを特徴とし、その目的は、
汚染、欠陥の少ない微細バタン形成法を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は、基板上に、低分子量有機物薄膜を形成し、こ
の低分子量有機物薄膜を高エネルギー線源によって熱的
に除去して・ぐタンを生成し、この生成した・ぐタンを
マスクとして基板に微細・母タンを転写することを特徴
とする微細・ぐタン形成法である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。図は本発明による微細バタン形成法を示したものであ
る。図中、１１は加工される基板、１２は低分子量有機
物薄膜、１３は・やタン形成部、Ｉ４は基板加工部を示
す。図は本発明によるバタン形成法の工程を、順に示し
たものである。

（Ａ）　低分子量薄膜の形成 ＳｉＯ或いは表面酸化したＳｉウエノ・（Ｓｉｎ２／Ｓ
ｔ）を基板として、この基板上に低分子量有機物薄膜の
形成を行なう。用いる低分子量有機物材料としては、均
質な薄膜を形成する化合物が望ましい。耐ドライエツチ
性を向上させるＫは、構造にベンゼン環、ベンゼン縮金
環を含む有機物を用いる。例えば真空蒸着スパッタリン
グが可能な低分子量有機物材料としてフルオレセイン、
アラリン、ローダミンＢ等の色素類、クリスタルバイオ
レットラクトンマラカイトロイコゲリン等のロイコ染料
が用いられる。これらの材料は真空蒸着又はスパッタリ
ングによって基板上に均質な薄膜を形成することが知ら
れている。

ドライプロセスを考慮しなければ、従来のスヒンコート
、ディピング法も利用することができる。

（Ｂ）　低分子量薄膜の・母ターニング基板表面に形成
した低分子量の薄膜は、集光されたレーザ光、電子ビー
ムを照射される。レーザ光を照射した場合、低分子量薄
膜の吸収域がレーザ発振波長と重なる時（フルオレセイ
ン、アラリン：Ａｒレーザ（４８８ｎｍ）、ローダミン
Ｂ：Ｈｅ−Ｎｅ（６３２ｎｍ）クリスタルバイオレット
ラクト２Ｈｅ−Ｃｄ（）　３４２ｎｍ以下））、照射さ
れたエネルギーは薄膜に吸収され熱となって、薄膜は蒸
発、溶融してバタンか形成される。電子線を照射した場
合はやはシ薄膜に吸収されたエネルギーの内、発熱する
エネルギー比率の分に対応して蒸発溶融して・ぐタンが
形成できる。

電子線を用いる場合は、低分子量有機物薄膜部に吸収さ
れる電子線エネルギーを多くするたン め、通常の電子線リテグラフィーに使われるよシ低エネ
ルギー（数ｅＶ〜数百６ｖ　）のビームが用いられる。

レーデ光を照射して、低分子量有機物薄膜が蒸発、溶融
によって・ぞ夕／が形成される事実は、既に記録即時再
生形（ＤＲＡＷ）光ディスクに応用され、良好な・ぐタ
ンを形成することが知られている。

（Ｃ１基板のエツチング 次に上記（Ｂ）で得られた・やタンをマスクにして基板
のエツチングを行なう。基板がＳ　ｓ　Ｏ２である場合
はＣＦ４ガスプラズマによるドライエツチングが最も有
効である。上記（Ａ）　（Ｂ）工程で形成した低分子量
薄膜は、本工程において条件を最適化すれば、ドライエ
ツチング用のマスクとして十分実用に耐えさせることが
できる。例えばフルオレセインをマスクとして８１０２
基板をＣＦ４ゾラズマエッチングした例では、マスク材
フルオレセイン薄膜と５ｉ０２のＣＦ４ガスプラズマに
対スるエッチレートは約１＝１以下でマスク材フルオレ
セインはあまシ損傷を受けずに５ｉｏ２を・（タン加工
できる。エツチング溶液の種類によっては従来のウェッ
トエッチ法も適用できる。

（［））　薄膜の除去 低分子量薄膜は本来、溶媒可溶性のため、加工後溶媒中
に浸漬することにょシ容易に除去されるが、溶媒による
汚染等を防ぐ意味からは、Ａ　ｒ　−０２混合ガスによ
るプラズマ灰化装置で簡単にドライ状態で除去できる。

基板の加熱が許される場合であれば、真空下で加熱する
ことによっても容易に除去できる。

以下、本発明を具体的実施例にょシ更に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕 シリコンウェハ上に５ｌｏ２膜を１０００１０００１基
板に、フルオレセインを１０’Ｐａ以下の圧力で２００
０Ｘ真空蒸着した。次にＡｒレーデ（波長４８８ｎｍ　
）を１μｍ幅に絞ｊｌ１１１μｍのピッチでライン・＋
ｐンを描画した。このフルオレセイン膜を平行電極型プ
ラズマエツチング装置を用いてＣＦ４ガス流量４０ＣＣ
／９、エツチング層圧力３５Ｐａ、ＲＦ電力２００Ｗで
１ｏ分間ドライエッチしたところウェハ上の５ｔＯ２膜
は５００Ｘエツチングされ、フルオレセイン膜のマスク
部ト非マスク部で１μピツチのラインパタンで５００　
Ｘの段差が形成された。次にこの基板をプラズマ灰化装
置を用いてフルオレセインを灰化除去した所、フルオレ
セイン残膜は除去すれ５ｌｏ２ノ・ぞタン化が行なえた
。

〔実施例２〕 ８１０２基板上に、上記実施例１と同様にアラリンを１
５００Ｘ真空蒸着した。次にＡｒレーデで０．６μｍの
ラインを描画して、アラリン薄膜の一部を除去した。次
にこのアラリン膜をマスクとし、ＣＦ４カステＣＦ４圧
力３０Ｐａ、ＲＦ電力１５０Ｗで５分間ドライエッチし
たところ３００Ｘの５ｉｎ２がエツチングされ、０．６
μｍ幅のノやタンが形成できた。残部のアラリン薄膜は
、プラズマ灰化装置及びアセトン浸°漬で容易に除去で
きた。

〔実施例３〕 シリコンウェハの表面を１．００１酸化した基板を用い
てフルオレセインを１ｏｏｏＸ＾空蒸着した。この基板
上に電子線を走査して、０．５μｍのライジノリンをフ
ルオレセイン薄膜部に作製した。次にＣＦ　ガス圧力３
５　Ｐａ　、　ＲＦ電力２００Ｗで２分間ドライエッチ
した所、・リン部の５ｌｏ２酸化膜は除去されｓｉが露
出した。最後にプラズマアッシャ−でフルオレセインを
除去シ、・＋ｐン形成を終了した。

〔実施例４〕 ＳｉＯ２基板上に、ローダミンＢを２０００Ｘ蒸着した
。次にＨｅ−Ｎｅレーザを用い日−ダミンＢ薄膜部にラ
イン・リンを描画し、これをマスクとして上記実施例１
と同様の条件でドライエッチした所、ｓｉｏの・リンが
作製できた。

〔実施例５〕 シリコンウェハ上に、５００ＸのＳｉＯ２膜をつけ、こ
の基板上に２０００Ｘのり、リスタルバイオレットラク
トンをＡｒスパッタリングによって作製した。次にこの
クリスタルバイオレットラクトン上にＨｅ　−Ｃｄレー
デでパタンを描画した。

との後上記実施例１と同様の条件でドライエツチングし
一、　５１０２のパタンを作製することができた。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明による微細バタン形成法は、
リングラフイ一工程の現像工程をドライ工程化すること
ができる。このために従来避けられなかった現像時の溶
媒の大量使用、廃棄処理を全く必要としない。また、低
分子有機物薄膜のコートは真空蒸着やス・ぐツタリング
を用いた場合、膜厚の均一性に優れエツチング時の膜厚
むらによる欠陥は発生しない。また、加工する基板に段
差やエツジがある場合も、真空蒸着時の真空度調整、ス
・やツタリング条件によって格段に優れた被覆特性を持
たせることができる。更に、・ぐタンの解像度は低分子
量有機物薄膜を用いるため、・ぐタン描画用エネルギー
線源の狭幅化の限界まで向上させることができる。

特に、高分子重合体レジスト組成物で問題になる現像時
の膨潤等の解像度低下要因工程を含まないため、優れた
・ぞタン形状の加工が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における各工程での形成物を示す
断面図である。 ＩＩ・・・加工される基板、１２・・・低分子量有機物
薄膜、１３・・・バタン形成部、Ｉ４・・・基板加工部
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、低分子量有機物薄膜を形成し、この低
   分子量有機物薄膜を高エネルギー線源によって熱的に除
   去してノＺタンを生成し、この生成した・やタンをマス
   クとして基板に微細・ぐタンを転写することを特徴とす
   る微細・９タン形成法。
2. （２）低分子量有機物として、有機色素を用いることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微細・ぐタン形
   成法。