JPS61138254A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS61138254A
JPS61138254A JP25932784A JP25932784A JPS61138254A JP S61138254 A JPS61138254 A JP S61138254A JP 25932784 A JP25932784 A JP 25932784A JP 25932784 A JP25932784 A JP 25932784A JP S61138254 A JPS61138254 A JP S61138254A
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Kazufumi Ogawa
一文 小川
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体素子の製造や印刷版等に利用するため
、任意の基板上へ化学反応を用い、選択的に膜形成を行
なう、パターン形成方法に関するものである。
(従来例の構成とその問題点) 従来、半導体素子製造や印刷版製造におけるレジストパ
ターンや原版となる樹脂ノ9ターンの製造方法は、基板
上に光照射により重合、または分解する樹脂膜を形成し
、光をパターン状に照射したのち、現像して任意のパタ
ーンを形成する方法が一般に用いられてきた。しかし、
これらレジストや樹脂の・ンターンは、半導体素子の高
密度化や印刷物の高品質化のため、ますます微細化が要
望されている。
特にVLSIの製造においては、サブミクロンのレジス
トパターンを精度良く作成する必要が生じてきた。この
ような場合、レノスト樹脂そのものの物性にも犬きく作
用されるが、一般に微細なパターンを望むほど、すなわ
ち解像度をあげるためには、レノスト塗布厚を薄くする
必要があった。一方、サブミクロン・4ターンともなる
と湿式エツチングは利用できず、イオンエツチングやプ
ラズマエッチンクヤスノぐツタエツチング等ノドライエ
ツチングを用いなければならないが、レジストパターン
の耐ドライエツチング性を向上させるためには、レジス
ト材料にもよるが、一般にレジスト塗膜を厚くしておく
必要があった。
したがって、上記2つの要求を満足させるためには、塗
膜が厚くても解像度が良いもの、ある(・は、塗膜が薄
くても耐ドライエツチング性が良いホトレノストを開発
すればよいのであるが、今のところそのような材料は得
られていない。
(発明の目的) 本発明の目的は、従来の欠点を解消し、高解像度、耐エ
ツチング性のすぐれた樹脂パターンを形成する方法を提
供することである。
(発明の構成) 本発明のパターン形成方法は、任意の基板上にエネルギ
ー線により化学反応を生じる感応基を含んだ感応性薄膜
を形成し、この感応性薄膜にエネルギー線をパターン照
射して感応基をパターン状に死活化または活性化させた
のち、残存した部分に選択的に化学物質を結合させてパ
ターンを形成する方法において、前記化学物質として両
端に塩素を結合した直鎖状シロキサン分子を用いたもの
である。
また、表面が親水性の基板を用い、感応性薄膜として、
一端にビニル基またはシアノ基他端にクロルシラン基を
有する直鎖状炭化水素を用い、前記基板に化学吸着反応
で感応基が基板表面に並んで露出されるように単分子状
の感応性薄膜を形成するものである。
また、クロルシラン基の代シに、シラノール基等の親水
基をもつ直鎖状炭化水素を用い、ラングミュアブロジェ
ット法により感応性薄膜を形成するものである。
また、表面が疎水性の基板を用い、プラズマ処理、ある
いは界面活性剤のコーティングや吸着等によシ表面を親
水化する工程をもつものである。
また、任意の基板上へ有機薄膜を介して感応性薄膜を形
成しておき、選択的にシロキサン分子を結合させたのち
、酸素プラズマで処理することにより、シロキサン分子
による・4ターンを有機薄膜に転写するものである。
また、結合反応後、残存したシロキサン分子の一端の塩
素を水酸基に置換する工程と、前記水酸基にさらに両端
に塩素を結合した直鎖状シロキサン分子を結合反応させ
る工程を少なくとも1回以上行なうものである。
(実施例の説明) 本発明の実施例を第1図および第2図に基づいて説明す
る。
第1図は第1の実施例を示す。同図(、)において、S
 s O2の形成されたSi基板1の上に化学吸着法に
より、シラン界面活性剤(たとえば、 CH2=CH−
(CH2)n−8iCt3 (nは整数で、10ないし
2o))を用い、いし5.OX 10  Mol /−
eの濃度で溶かした80%n−ヘキサン、12%四塩化
炭素、8チクロロホ3を形成する。ここで第1図(b)
に示すように、シラン界面活性剤のビニル基4は基板表
面に並んで成膜される。そして、電子ビーム照射によシ
まわシのビニル基間で重合反応が生じるので、つぎに、
第1図(c)に示すように、電子ビーム5を・4ターン
状に照射する。すると、第1図(d)に示すように電子
ビーム5で照射された部分6のビニル基の二重結合は、
互いに結合しあい、選択的に不活性化(死活化)される
つぎに、第1図(、)および(f)で示すように室温で
ジ?ランI Mo1AのTHF溶液に浸漬し、さらにN
aOH0,I Mal/43.304 H2O2水溶液
に浸漬し、未照射部のビニル基に水酸基7を付加する。
その後、さらに第1図(g)および(h)に示すように
、(nは整数)等の両端に塩素を結合しだ直鎖状・シロ
キサン(以下、シロキサン分子と(・う)を、上記と同
様の反応で水酸化基7と反応させて一5t−O−の結合
8を形成する。すなわち、この工程で、シロキサン分子
9が選択的に1層結合した薄膜パターン10が形成され
たことになる。
以下同様に表面に並んで形成されたーS i −CL 
(クロルシラン基)を加水分解し、−8i−OH(’/
 ランール基)に変換する工程と、シロキサン分子を付
カロさせる工程をくり返えすことにより、必要な厚さを
有するシロキサン分子が累積しく厚さ数十にないし数百
k)の超微細Aターン力;形成できる。
なお、上記例ではシラン界面活性剤の一5iCt3して
示したが、その他に無機物ではAt203、ガラス等、
有機物ではポリビニルアルコール等が利用可能である。
また基板表面が撥水性を示す他の物質で被われている場
合には、ラングミュアブロジェット膜を形成して基板表
面に全面親水性基を並べるか、02fラズマ処理等で基
板表面を親水化しておくか、界面活性剤をコーディング
あるいは吸着させる方法を用いることができる。なお、
ラングミュアブロジェット膜では、密着力は劣るが、基
板表面物質が撥水性の場合でも、累積を撥水面が基板側
になるように形成したところで止めれば、表面を完全に
親水性化することが可能である。
また、02fラズマ処理を行なった場合には、基板表面
が酸化され、親水性を示すようになる。
さらにまた、エネルギー線感応基としては、上記のビニ
ル基のほか、アセチレン基、シアノ基等でもよい。
一方、逆にエネルギー線感応基を持つ感応性薄膜だ特定
のガラス雰囲気中で・やターン照射し、部分的に、後工
程のシロキサン分子と反応する活性基に変換させる方法
がある。たとえば、0□がスやH2Oがス雰囲気中で電
子ビームをパターン状に照射し感応膜のビニル基に直接
水酸基を付加させてツクターン状に活性化させてからシ
ロキサン分子を付加させる方法を用いることもできる。
第2の実施例として、第1の実施例に示した方法を有機
薄膜を形成した基板上で行ない、第1の実施例で形成し
たパターンを有機薄膜に転写するものである。
第2図にその実施例を示す。同図(、)に示すように基
板1の上に有機薄膜たとえばゴム系のレノスト11を塗
布し、0□プラズマ(たとえば、0.01Torr 1
00W30秒)処理層11′を形成し、シラン界面活性
剤を第1実施例と同じ方法を用いて、レノスト表面に吸
着させる。つぎに第1実施例と同様の工程をくり返えし
、第2図(b)に示すようにSiを含んだ界面活性剤よ
りなるパターン10を形成したのち、第2図(c)に示
すようにSiを含んだ界面活性剤のノ々ターンをマスク
に02プラズマレジスト11 、11’をエツチングす
ることにより、界面活性剤のパターンをホトレジストに
転写することができる。この場合有機薄膜としてゴム系
のレノストを用いたが、0□プラズマでエツチングされ
る物質であればなんでもよい。なお、Siを含む界面活
性剤の/Jパターン、02プラズマに対シ、S iO2
が形成されるので、累積膜厚をそれほど厚くしなくとも
、十分耐エツチング性を確保できる利点がある。一方、
ホトレジストにパターンを転写すれば、ホトレジストの
厚さは十分厚くしておくことができるので、一般にVL
SIfi造工程に用いられるドライエツチング(たとえ
ば、イオンエツチングやスノクツタエノチング)に対し
ても十分な耐エツチング性のある超微細なレジスト・パ
ターンとして利用できる。
なお、上記2つの実施例においては、感応性薄膜として
、シリコン界面活性剤を吸着反応させる方法を示したが
、あらかじめ−Ctを一〇H基に置換した試薬(CH2
= CH−(CH2)n−8t(OH)3等)を用いれ
ば、ラングミュアブロジェット法でも感応性薄膜を形成
することができる。
(発明の効果) 本発明によれば、パターン形成時のエネルギー線感応性
薄膜は単層ないし数層の単分子累積膜で形成しておくた
め、超微細A?ターンの形成が可能である。さらに選択
膜成長反応をシロキサン分子の付加反応で行なうことに
より、耐酸性ドライエツチング性が高いA’ターンが得
られる。したがって、下層として有機薄膜を用℃・れば
、酸素ドライエツチングによシ有機薄膜へのパターン転
写が容易である。
また感応性薄膜形成に用いるLB法、および化学吸着法
は、基板表面との界面反応で進行するため、基板段差に
それほど影響を受けず、VLS I素子上のような段差
が多い基板に利用する場合大きな効果がある。
なお、以上の実施例では−S r CZsと−OHの界
面反応を例に示したが、同様な反応機構を示す物質で゛
あれば、これらに限定されるものではない。従って、本
発明の方法は、超微細パターン形成、特にVLS I製
造等におけるホトリン工程の改良に効果大なるものであ
る。
なお、本発明の方法は、上記実施例に示したシラン界面
活性剤分子内の直鎖状CH2結合の間又は側鎖として機
能性分子例えば−CミC−C=−。
−CH−、−C4NH3−、−C4SH2−、−C6I
(4−CH=CH−。
−CH−8−、−C6I(4−0−等のπ共役ポリマー
を形成する分子を含めた試薬を用いることにより分子デ
バイス製造技術としても応用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例のパターン形成方法の工程
断面図で、(a) 、 (c) 、 (6) 、 (g
)は基板断面図、(b) 、 (d) 、 (f) 、
 (h)はそれぞれ(a) 、 (c) 、 (e) 
、 (g)のA。 B、C,D部の拡大図、第2図(a) 、 (b) 、
 (c)は本発明の第2実施例のパターン形成方法の工
程を示す断面図である。 1・・・基板、2・・・感応性膜、3,8・・・Siの
結合、4・・・ビニル基、5・・・電子ビーム;6・・
・照射部分、7・・・水酸基、9・・・シロキサン分子
、10・・・薄膜パターン、11 、11’・・・有機
薄膜。 第1図 (a) Δ 、4 (c) (d)5 第1図 (e) (f)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)任意の基板上にエネルギー線により化学反応を生
    じる感応基を含んだ感応性薄膜を形成し、該感応性薄膜
    にエネルギー線をパターン照射して、感応基をパターン
    状に死活化または活性化させたのち、残存した部分に選
    択的に化学物質を結合させてパターンを形成する方法に
    おいて、前記化学物質として両端に塩素を結合した直鎖
    状シロキサン分子を用いたことを特徴とするパターン形
    成方法。
  2. (2)表面が親水性の基板を用い感応性薄膜として、一
    端にビニル基またはシアノ基を、他端にクロルシラン基
    を有する直鎖状炭化水素を用い、前記基板に化学吸着反
    応で感応基が基板表面に並んで露出されるように単分子
    状の感応性薄膜を形成することを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載のパターン形成方法。
  3. (3)クロルシラン基の代りにシラノール基等の親水基
    をもつ直鎖状炭化水素を用い、ラングミュアブロジェッ
    ト法により感応性薄膜を形成することを特徴とする特許
    請求の範囲第(2)項記載のパターン形成方法。
  4. (4)表面が疎水性の基板を用い、プラズマ処理あるい
    は界面活性剤のコーティングや吸着等により表面を親水
    性化する工程を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    (2)項記載のパターン形成方法。
  5. (5)任意の基板上へ有機薄膜を介して感応性薄膜を形
    成しておき、選択的にシロキサン分子を結合させたのち
    、酸素プラズマで処理することにより、シロキサン分子
    によるパターンを有機薄膜に転写することを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項記載のパターン形成方法。
  6. (6)結合反応後、残存したシロキサン分子の一端の塩
    素を水酸基に置換する工程と、前記水酸基にさらに両端
    に塩素を結合した直鎖状シロキサン分子を結合反応させ
    る工程を少なくとも1回以上行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項記載のパターン形成方法。
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