JPS6221151A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS6221151A
JPS6221151A JP60160507A JP16050785A JPS6221151A JP S6221151 A JPS6221151 A JP S6221151A JP 60160507 A JP60160507 A JP 60160507A JP 16050785 A JP16050785 A JP 16050785A JP S6221151 A JPS6221151 A JP S6221151A
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thin film
sensitive
polymerizable monomer
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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、任意の基板上へ化学反応を用いて選択的に膜
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。
従来の技術 従来、半導体素子製造におけるレジストパターンの製造
や印刷版製造における原版となる樹脂パターンの製造に
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きた。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、ますます微細化が
要望されるようになってきている。
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。
発明が解決しようとする問題点 このような場合、レジストや樹脂そのものの特性にも大
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は、レジスト塗膜を薄くす
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
マエッチやスパッタエッチ等のドライエレチングを用い
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、一般にレジスト麺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は、塗膜が
厚くても解像度の良いもの、あるいは、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、今のところ良好なものは得られていな
い。
本発明は、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する。
問題点を解決するための手段 本発明は、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
た後、真空中で全面エネルギー線を照射した後、重合性
モノマーガスを導入し、前記パターン照射部以外の感応
性薄膜に重合性モノマーを付加重合させてパターン状の
重合膜を形成することを特徴とするものである。
さらにまた、感応性薄膜の形成手段として、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。
また、基板上に他の有機薄膜を介して、上述のパターン
を形成した後、さらに前記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写して用いることを特徴とするも
のである。
作用 本発明により、超微細パターンの形成が可能である。
実施例 以下、本発明のパターン形成方法の実施例を第１図、第
２図を用いて説明する。例えば、第１図に示す第１の実
施例では、５ｉ０２の形成されたＳｉ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＝ＣＨ−（
０Ｈ２）ｎ−８ｉｃｋ３（ｎは整数で、１０〜２０が良
い、なお、ＣＨ２＝Ｃ１ｌ−は５．０Ｘ１０　　Ｍｏｌ
／４　）濃度で溶した８０％ｎ−へキサン、１２％四塩
化炭素、８％クロロホルム合３を形成する（第１図（ａ
））。こ＼で、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（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５を
パ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
は互いに結合し合い、選択的に不活性（死活）される。
次に、第１図（ｅ）に示すように、真空中に基板を移し
全面にエネルギー線（例えば、電子線、ｒ線、遠紫外線
等）を照射し、死活されていない部分の感応基を活性化
させた後、すぐさま重合性モノマー７例えば、メチルメ
タアクリレートモノマー１〜ｓ　ｔｏｒｘ程度の蒸気中
（その他、トリメチルビニルシラン、トリブチルビニル
シラン、ジアリルメチルフェニルシラン、スチレン、ｆ
）ｙフロロエチレン、アクリロニトリル、メタアクリル
酸。
ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、マレイン酸アミド
等重合性モノマーであれば良い）を導入し、パターン状
にモノマーを付加重合９させる。この工程で薄膜パター
ン１ｏが形成されることになる（第１図（ｒ））。
なお、上記例では、シラン界面活性剤の一８ｉＣ４゜わ
ち５ｉ０２　の形成されたＳｉ基板を例に示したが、そ
の他に無機物ではＡｌ２Ｏ，、ガラス等、有機物ではポ
リビニルアルコール等がそのままで利用可能である。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・プ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、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・プロジェット膜では、密着
力は劣るが、基板表面の物質が撥水性の場合にも、累積
を撥水面が基板側になっ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、ｏ２　　プラズマ処理を行った場合には、基板表
面が酸化され、親水性を示すようになる。
そこで、第２図に示すように、基板１の上に、有機薄膜
例えば、ゴム系のホトレジストやノボラック系のホトレ
ジスト１１を塗布し、０２　　プラズマ（例えば、０．
０１　ｔｏｒｒ　、　１００Ｗ　、　３０秒）処理を行
って、処理層１１ａを形成後、シラン界面活性剤を前記
実施例と同じ方法を用いて、レジスト表面に吸着させ（
第２図（＆））、以下前記実施例と同様の工程を行ない
パターン１０を形成した（第２図（ｂ））後、まず、パ
ターン１０をマスクに０２１０％添加、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Ｓ
ｉを含む感応性薄膜６を選択的に除去し、続いてｏ２プ
ラズマあるいは、０２　反応性スパッタエツチングを行
って、レジスト１１を選択的に除去すれば１選択重合膜
のパターン１ｏをレジスト１１に転写できる（第２図（
Ｃ））。この場合、有機薄膜としてホトレジストを用い
たが、０２　　プラズマでエツチングされる物質であれ
ば、何でも良いことは明らかであろう。また、重合性モ
ノマーとしてトリメチルビニルシラン等のＳｉを含むモ
ノマーを用いれば重合パターン内にＳｉが含有され、０
２　　プラズマに対し、５ｉｎ２が形成されるので重合
膜厚をそれほど厚くしなくても、十分耐０２　プラズマ
エッチ性を確保できるので高解像が得られる利点がある
。
一方、ホトレジストにパ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ｖｒ、、ｓ　ｒ製造工程に用いられるドライエツ
チング（例えば、ＳｉＯ２やＳｌをエッチするためにＣ
Ｆ４を用いた反応性スパッタエッチフグ）に対しても十
分な耐エッチ／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、−ｃ６を一〇Ｈに置換した試薬（ＯＨ２
＝ｃｕ−（ＣＨ２）ｎ−Ｓｌ（ＯＨ）３等）やＷ−）リ
コセン酸（ＯＨ２＝ＣＨ−（０Ｈ２）２０Ｃｏｏｌ）や
、Ｗ−へブタデセン酸（ｃｕ２＝ｃｕ−（Ｃ１（２）、
４ＣＯＯＨ）や、アセチレン誘導体（ＣＨ三Ｇ−（ＯＨ
２）ｎＣＯＯＨ）　　等、両親媒性のバランスの取れた
試薬を用い、ラングミュア・プロジェット法による感応
性薄膜の形成も可能である。
なお、前述の実施例では、−５ｉｃｋ５と一〇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はない。
また、上記実施例では、化学吸着膜またはう／グミュア
ー・プロジェット膜を、パターン状に死活する方法を用
いたが、反対にこれらの膜を直接真空中でパターン状に
エネルギー線を照射して、パターｙ状に活性化した後反
応性モノマーガスを導入しても、同様のパターンが形成
できる。
発明の効果 以上述べてきたように、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、超微細パター７の
形成が可能である。さらに重合性モノマーとしてＳｉを
含むものを用いれば、耐０２　　ドライエッチ性が高い
重合膜パターンが得られる。
従って、下層として一般のホトレジストのような有機薄
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ラングミエア・プロジェ
ット法および吸着法は、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、ＶＩ、５１
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。このように本発明の方法は、超微細バター
７、特にＶＬＳＩ製造等におけるホトリソグラフィ一工
程の改良に効果大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のパターン形成方法の第１実施例を説明
するための図であり、（ａ）　、　（Ｃ）　、　（ｅ）
は半導体基板の断面図、（ｂ）　、　（ｄ）　、　（ｆ
）はそれぞれ（ａ）　、　（ｃ）　。 （６）の要部の分子レベルでの拡大図、第２図（ａ）　
、　（ｂ）　。 （Ｃ）は本発明の第２実施例における有機薄膜にパター
ンを転写する工程を説明するための断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・感応性薄膜、６，
８・・・・・・エネルギー線、１１・・・・・・有機薄
膜。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　　　ｆ−５，千秋 ２−１魯）横 ４・−どΣル基 第１図 ｒｏ−−β１月廷ハ゛ターン

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、感応基をパターン状に死
    活された感応性薄膜に真空中で全面エネルギー線を照射
    し、重合性モノマーガスを導入して前記パターン照射部
    以外の感応性薄膜上に前記重合性モノマーを重合させて
    パターン状の重合膜を形成する工程を含むパターン形成
    方法。
  2. （２）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
    形成する特許請求の範囲第１項記載のパターン形成方法
    。
  3. （３）重合性モノマーとしてＳｉを含有した物質を用い
    る特許請求の範囲第１項記載のパターン形成方法。
  4. （４）任意の基板上へ有機薄膜を介して感光性薄膜を形
    成しておき、選択的にＳｉを含む物質によるパターン状
    の重合膜を形成した後、酸素プラズマで処理することに
    より、Ｓｉを含むパターンを前記有機薄膜に転写する特
    許請求の範囲第３項記載のパターン形成方法。
  5. （５）感応性薄膜の感応基および重合性モノマーの重合
    基としてビニル基またはエチニル基を含む特許請求の範
    囲第１項記載のパターン形成方法。
  6. （６）パターン状に死活する工程と、パターン状に死活
    された、感応性薄膜に真空中で全面エネルギー線を照射
    し、重合性モノマーガスを導入する代りに、真空中でパ
    ターン状に活性化し、重合性モノマーを導入させて、パ
    ターン状の重合膜を形成する特許請求の範囲第２項記載
    のパターン形成方法。
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