JPS6194041A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS6194041A
JPS6194041A JP21664184A JP21664184A JPS6194041A JP S6194041 A JPS6194041 A JP S6194041A JP 21664184 A JP21664184 A JP 21664184A JP 21664184 A JP21664184 A JP 21664184A JP S6194041 A JPS6194041 A JP S6194041A
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Kazufumi Ogawa
一文 小川
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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σ、任意の基板上へ化学反応を用い、選択的に膜
形成を行うことを特徴としたパターン形成方法に関する
ものであり、半導体素子の製造や印刷版等に利用できる
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パターンの製造方法に、基板上
に光照射により重合またげ分解する樹脂膜を形成し、光
をパターン状に照射した後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来た。ところが、これら
レジストや樹脂のパターンは、半導体素子の高密度化や
印刷物の高品質化のため、1す1す微細化が要望される
ようになって来ている。
特にVLSIの製造においてに、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、レジスト樹脂そのものの物性にも大きく作
用されるが、一般に微細なパターンを望む程、すなわち
、解像度を上げるためにげl/シスト塗布厚を薄くする
必要があった。
一方、サブミクロンパ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ッチやプラズマエッチやスパンタ
エッチ等のドライエツチングを用いなければならないが
、l/シストパターンの4ドライエツチング性を向上σ
せるためにケ、1/シ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。
従って、上記2つの要求を満足させるためにげ塗膜が厚
くても解像度が良いもの、あるいけ、塗膜が薄くても耐
ドライエツチング性が良いホトレジストを開発すれば良
いのであるが、今のところこのような材料に得られてい
ない、 発明の目的 本発明a1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を目的とした。
発明の構成 本発明に、基板上にエネルギー線(電子ビーム。
イオンビーム、光、X線、等)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、エネルギー線をパ
ターン状に照射して前記感応基の一部を選択的に死活さ
せたのち、前記感応性薄膜の感応基が残存した部分にの
み後工程で化学物質を6へ−・ 結合をせて超微細なパターン状の樹脂膜を形成すること
を特徴としたものである。さらに、前記化学物質として
、一端に前記感応基又は、感応基を変性した基と反応す
る基を持ち、他端に前記感応基と同じ働きをする感応基
を持った分子を用い、選択的に化学物質を結合させる工
程を複数回くり返すことによりパターン状の樹脂膜の厚
みを厚くしたり、さらに、結合させる分子内に耐ドライ
エツチ性の高い原子を含ませておき、耐ドライエツチ性
を向上σせることを特徴としたものでるる。
さらにまた、感応性薄膜を形成する手段として、ラング
ミュア・プロジェット法あるいは化学吸着法を用い、エ
ネルギー線感応基が基板表面に並んで露出されるように
単分子膜を累積形成しておくことにより、感度向上とと
もに超微細パターン形成を可能としたものである。
一方、基板上に他の有機薄膜を介して、上述のパターン
形成を行ない、さらに、そのパターンをマスクにして、
下層の有機薄膜の一部をエツチング除去することにより
、パターンを有機薄膜に転6 ・\ 写して用いることを特徴としたものである。
実施例の説明 以下、本発明の方法を第1,2図を用いて説明する。
例えば、第1の実施例でに、SiO2の形成されたS1
基板1上へ化学吸着法により、シラン界面活性剤例えば
、CH2=OH−(CjH2)n−8IGIs(nげ整
数で、10〜2oが良い。)を用い、基板1表面で反応
させ、CH2= CH−(CH2) n−2,0×10
−5〜5.0×10′″2Mol/lの濃度で溶した8
o%n−ヘキサン、12係四塩化炭素、8係クロロホル
ム溶液中に浸漬し、SiO2表面で、一8i−0−の結
合3を形成する(第1図a)。
ここで、シラン界面活性剤のビニル基4げ基板表面に並
んで成膜され(第1図b)、しかも、電子ビーム照射に
より、まわりのビニル基間で重合反応が生じるので、次
に、第1図Cに示すように電子ビーム6をパターン状に
照射する。すると、第7 ・\−一 1図dに示すように、電子ビーム照射された部分6のビ
ニル基の二重結合に、互に結合し合い選択的に不活性化
(死活)される。
次に、室搗でジボラン1M01/eのTMF溶液に浸漬
し、さらにNaOHO,I Mol// 、 30 %
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(第1図e、f)。
その後、さらに、CH2−CH−(CH2)n−8IC
e3を、前記と同様の反応で水酸基7と反応させて、〇 h)。すなわち、この工程でOH2= 0H−(OH2
)nターン9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シラン界面活性剤
のビニル基に水酸基を付加きせる工程と、シラン界面活
性剤を付加きせる工程とをくり返すことにより、必要な
厚みを有するシラン界面活性剤が累積した厚み30〜3
00八程度の超微細パターンが形成できる。
なお、上記例でげ、シラン界面活性剤の一8iCe5と
反応して−81−〇−結合を生じる基板、すo− なわち、5i02の形成された81基板を例にして示し
たが、その他に無機物でげ、Ae203.ガラス等、有
機物でa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が、02プラズマ処理等で基
板表面を親水化しておく方法を用いることができる。な
お、ラングミュアプロジェット膜でに、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′fXるように形成したkころで止めれれば、表
面を完全に親水性化することが可能である。
また、02プラズマ処理を行った場合に汀、基板表面が
酸化され、親水性を示すようになる。
例えば、第2図に示すように、基板1の上に有機薄膜例
えばゴム系のレジスト10を塗布し、02プラズマ(例
えば、0.01TOrr100W30秒程度)処理層1
0’を形成後、シラン界面活性剤を9べ−7 前記実施例と同じ方法を用いて、レジスト表面に吸着き
せる(第2図a)。
以下、前記実施例と同様の工程をくり返し、Slを含ん
だ界面活性剤よりなるパターン9を形成した(第2図b
)後、Siを含んだ界面活性剤のパターンをマスクに0
2プラズマでレジスト1o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(第2図C)。この場合、有機薄膜としてゴム
系のレジストを用いたが、02プラズマでエツチングさ
れる物質であれば伺んでも良いことに明らかでろろう。
なお、Slを含む界面活性剤のパターンa102プラズ
マに対し、5i02が形成されるので累積膜厚をそれほ
ど厚くしなくても、十分耐エッチ性を確保できる利点が
ある。一方、ホトレジストニハターンを転写してやれば
、ホトレジストの厚みは十分厚くしておくことができる
ので、一般にVLSI製造工程に用いられるドライエッ
チ(例えばイオンエツチングやスパッタエツチング)ニ
対しても十分な耐エツチング性のある超微細なし10、
、 。
シ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に、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−CI  を−CH基に置換した試薬(C
H2= 0H−(CH2)n−3i(OH)3等)を用
いれば、ラングミュアプロジェット法でも、感応性薄膜
を形成できる。
発明の効果 以上述べて来たように、本発明の方法を用いれば、パタ
ーン形成時のエネルギー線感応性薄膜げ単層ないし数層
の単分子累積膜で形成しておくため、超微細パターンの
形成が可能である。さらに選択膜成長反応を一8iC4
3と−CH基の反応で行うことにより、耐酸素ドライエ
ツチング性が高いパターンが得られる。従って、下層と
して有機薄膜を用いれば、酸素ドライエツチングにより
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、VLSI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、以上の実施例で汀、−3iCd3  と−〇H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汀ない。従って、本
発明の方法は、超微細パターン形成、特[VLSI製造
等におけるホトリソ工程の改良に効果大なるものである
なお、本発明の方法げ、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=c−Q=C−、−c6H4−−
04NH5−、−C,SH2+。
−C6H4−CH=CH−、−c6H,−s+、−06
H4−〇−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今後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a本発明の詳細な説明するための一実施例の工程
断面図を示し、同図a、c、 e、g[基板断面の工程
概念図、同図す、(1,f、hげそれぞれ同図a、a、
e、gの丸印A−D部の分子レベルでの拡大図、第2図
a Ncげ本発明の第2の実施例における工程断面図で
あり、第1の実施例を用いて有機薄膜にパターンを転写
する工程を説明するための概念図である。 1・・・・・・基板、2・・・・・感応性薄膜、5・・
・・・・エネルギー線、1o・・・・・・有機薄膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 手続補正書 昭和60年8 月 8p 昭和59年特許願第216641  号2発明の名称 パターン形成方法 3補正をする者 事件との関係      特  許  出  願  人
住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称 
(582)松下電器産業株式会社代表者    山  
下  俊  彦 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 6補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 図面 2へ−7 6、補正の内容 (1)明細書第7頁第13行の「分子が」を「9分子が
」に補正します。 (2)同第7頁第14行の「9が形成」を「10が形成
」に補正します。 (3)同第8頁第18行の「レジスト10」を「レジス
ト11」に補正します。 (4)同第8頁第20行の「処理層10′」を「処理層
11′」に補正します。 (5)同第9頁第4行の「パターン9」を「パターン1
0」に補正し1す。 (6)同第9頁第6行の「後、Slを含んだ」を「後、
捷ずパターン10をマスクに0210%添加のCF4 
ガス中にてプラズマ処理し、あらかじめ死活されていた
部分のStを含む感光性薄膜を選択的に除去し、Siを
含んだ」に補正します。 (7)同第9頁第6行の「レジスト10」を「レジスト
11」に補正し捷す。 (8)図面の第1図Φ)、第1図(d)、第1図(q)
、第3べ一/゛ 1図(h)、第2図(、)、第2図Φ)、第2図(C)
を別紙の通り補正します。 第1図 第1図 第2図

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する工程と、前記
    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
    パターン状に死活する工程と、前記感応性薄膜の感応基
    が残存した部分に選択的に化学物質を結合させる工程を
    含むことを特徴としたパターン形成方法。
  2. (2)化学物質として、一端に前記感応基と反応する基
    を持ち他端に前記感応基と同じ働きをする感応基を持っ
    た分子を用い、選択的に化学物質を結合させる工程を複
    数回くり返して行うことを特徴とした特許請求の範囲第
    1項記載のパターン形成方法。
  3. (3)感応性薄膜を形成する工程において、ラングミュ
    ア・プロジェット法または吸着法等により、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した特許請求の範囲第1項記載
    のパターン形成方法。
  4. (4)化学物質としてSiを含有した物質を用いること
    を特徴とした特許請求の範囲第1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Siを含む化学物質を結合させた
    後、酸素プラズマで処理することにより、Siを含む化
    学物質によるパターンを有機薄膜に転写することを特徴
    とした特許請求の範囲第4項記載のパターン形成方法。
  6. (6)エネルギー線により化学反応を生じる感応基とし
    て、ビニル基を含んだことを特徴とした特許請求の範囲
    第1項記載のパターン形成方法。
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