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JPS6360898B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6360898B2
JPS6360898B2 JP8756681A JP8756681A JPS6360898B2 JP S6360898 B2 JPS6360898 B2 JP S6360898B2 JP 8756681 A JP8756681 A JP 8756681A JP 8756681 A JP8756681 A JP 8756681A JP S6360898 B2 JPS6360898 B2 JP S6360898B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
plasma
resist
vinyl
biphenyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP8756681A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57202532A (en
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP8756681A priority Critical patent/JPS57202532A/en
Publication of JPS57202532A publication Critical patent/JPS57202532A/en
Publication of JPS6360898B2 publication Critical patent/JPS6360898B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0755Non-macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレジストパターンの形成法に関する。
更に詳しく述べるならば、本発明は電子線、X
線、イオンビーム、Deep UV線等の放射線によ
り露光後、酸素プラズマ、アルゴンガスプラズ
マ、酸素―アルゴン混合ガスプラズマ、酸素―弗
素系ガス混合ガスプラズマなどを用いてドライ現
像することを含むネガレジストパターンの形成方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a resist pattern.
To explain in more detail, the present invention uses electron beams,
Negative resist pattern that involves dry development using oxygen plasma, argon gas plasma, oxygen-argon mixed gas plasma, oxygen-fluorine gas mixed gas plasma, etc. after exposure with radiation such as rays, ion beams, and deep UV rays. The present invention relates to a method of forming.

従来、半導体集積回路等の電子デバイスの製造
におけるレジストパターンの形成には、現像液を
用いて現像するレジストが使用されている。例え
ば、電子線ポジ型レジストのポリメチルメタクリ
レートやネガ型のポリグリシジルメタクリレート
などがある。これらの従来のレジストは現像液を
使用して現像するために、レジストが現像時に膨
潤や収縮を起し、サブミクロンのパターンを形成
することは困難である。
2. Description of the Related Art Conventionally, resists developed using a developer have been used to form resist patterns in the manufacture of electronic devices such as semiconductor integrated circuits. Examples include polymethyl methacrylate, which is a positive electron beam resist, and polyglycidyl methacrylate, which is a negative resist. Since these conventional resists are developed using a developer, the resists swell and contract during development, making it difficult to form submicron patterns.

従つて、本発明の目的はドライ現像によるレジ
ストパターンの形成を可能にし、信頼性の高い微
細レジストパターンの形成を容易にすることにあ
る。
Therefore, an object of the present invention is to enable the formation of a resist pattern by dry development and to facilitate the formation of a highly reliable fine resist pattern.

本発明によれば基板上にレジストパターンを形
成する方法が提供されるのであつて、この方法は
前記基板上に、分子構造中にビニル、アリル、シ
ンナモイル又はアクリル二重結合を含む不飽和炭
化水素結合を有する高分子材料に下記一般式: 〔上式中、Xはそれぞれメチル基、フエニル
基、ビフエニル基、フエニルアミノ基、フエノキ
シ基、ベンジル基、シアノ基、ビニル基又はアセ
トキシ基を表わし、Yは水素原子、ヒドロキシ
基、アジド基、ビニル基、エトキシ基、ブトキシ
基、フエノキシ基、ハロゲン原子、ベンジル基、
フエニル基、メチル基、t―ブチル基、ビフエニ
ル基又はアセトキシ基を表わし、Zはフエニル
基、ヒドロキシ基、ベンジル基、メチル基、t―
ブチル基、フエノキシ基、ハロゲン原子、ビフエ
ニル基又はアセトキシ基を表わす〕 で示されるシリコン化合物を1〜50重量%含有せ
しめたレジスト組成物を塗布し、このレジスト層
を電子線、X線、イオンビーム、DeeP UV線等
の放射線により露光し、次いでこれを弗素含有プ
ラズマにより表面処理するか又は加熱処理し、そ
して次いでプラズマにより現像することを特徴と
する。
According to the present invention, a method for forming a resist pattern on a substrate is provided, and the method includes forming a resist pattern on the substrate using an unsaturated hydrocarbon containing vinyl, allyl, cinnamoyl or acrylic double bonds in its molecular structure. The following general formula for polymeric materials with bonds: [In the above formula, X represents a methyl group, phenyl group, biphenyl group, phenylamino group, phenoxy group, benzyl group, cyano group, vinyl group, or acetoxy group, and Y represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an azide group, or a vinyl group. , ethoxy group, butoxy group, phenoxy group, halogen atom, benzyl group,
Represents a phenyl group, methyl group, t-butyl group, biphenyl group or acetoxy group, and Z is a phenyl group, hydroxy group, benzyl group, methyl group, t-
Butyl group, phenoxy group, halogen atom, biphenyl group, or acetoxy group] A resist composition containing 1 to 50% by weight of a silicon compound represented by the following formula is applied, and this resist layer is exposed to electron beams, X-rays, or ion beams. , DeeP is characterized by exposure to radiation such as UV radiation, followed by surface treatment or heat treatment with fluorine-containing plasma, and then development with plasma.

本発明は本件記載のポリマーに同シリコン化合
物を含有せしめたレジスト材料が電子線等の放射
線の露光後、そのまま酸素等のプラズマでドライ
現像するとポジ特性を示すが、露光後にリリーフ
ベークを行なう。あるいは弗素含有プラズマで表
面をエツチングする等の処理をした後、酸素等の
プラズマでドライ現像するとネガ特性を示すとい
う驚くべき知見に基ずくものである。
In the present invention, a resist material containing the same silicon compound in the polymer described in the present invention exhibits positive characteristics when dry-developed with plasma such as oxygen after exposure to radiation such as an electron beam, but relief baking is performed after exposure. Alternatively, this is based on the surprising finding that negative properties are exhibited when the surface is etched with fluorine-containing plasma and then dry developed with oxygen or other plasma.

本発明に使用可能な分子構造中に不飽和炭化水
素結合を有する高分子材料としては、1,3―ブ
タジエン、イソプレン等のアルカジエンの重合体
およびこれらの環化物、またはこれらのアルカジ
エンと共重合可能なモノマーとの共重合体、ジア
リルオルソフタレート、ジアリルイソフタレー
ト、ジアリルテレフタレート等のジカルボン酸ジ
アリルエステル重合体、トリアリルシアヌレー
ト、トリアリルイソシアヌレート等の重合体およ
びこれらの共重合体、ポリケイ皮酸ビニル等のシ
ンナモイル基を有する高分子材料、側鎖または末
端にアクリル基またはメタクリル基を有する高分
子材料、不飽和ポリエステル等がある。
Examples of polymeric materials having unsaturated hydrocarbon bonds in the molecular structure that can be used in the present invention include polymers of alkadienes such as 1,3-butadiene and isoprene, cyclized products thereof, or copolymerizable with these alkadienes. copolymers with such monomers, dicarboxylic acid diallyl ester polymers such as diallyl orthophthalate, diallyl isophthalate, and diallyl terephthalate, polymers such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate, and their copolymers, polycinnamic acid Examples include polymeric materials having cinnamoyl groups such as vinyl, polymeric materials having acrylic or methacrylic groups in side chains or terminals, unsaturated polyesters, and the like.

一方、本発明に使用可能な一般式で示される
シリコン化合物としてはビス(p―ビフエニル)
ジフエニルシラン、ビス(フエニルアミノ)ジメ
チルシラン、t―ブチルジメチルクロロシラン、
t―ブチルジフエニルクロロシラン、ジベンジル
ジメチルシラン、ジシアノジメチルシラン、ジフ
エニルシランジオール、テトラアセトキシシラ
ン、テトラフエノキシシラン、テトラフエニルシ
ラン、トリベンジルクロロシラン、トリフエニル
クロロシラン、トリフエニルエチルシラン、トリ
フエニルフルオロシラン、トリフエニルシラン、
トリフエニルシラノール、トリフエニルシリルア
ジド、トリフエニルビニルシラン等がある。
On the other hand, as a silicon compound represented by the general formula that can be used in the present invention, bis(p-biphenyl)
Diphenylsilane, bis(phenylamino)dimethylsilane, t-butyldimethylchlorosilane,
t-Butyldiphenylchlorosilane, dibenzyldimethylsilane, dicyanodimethylsilane, diphenylsilanediol, tetraacetoxysilane, tetraphenoxysilane, tetraphenylsilane, tribenzylchlorosilane, triphenylchlorosilane, triphenylethylsilane, triphenylchlorosilane enylfluorosilane, triphenylsilane,
Examples include triphenylsilanol, triphenylsilyl azide, and triphenylvinylsilane.

本発明のパターン形成方法は通常の方法に従
い、次の如き操作により実施することができる。
即ち、第1図イに示す如く、先ず基板1上にレジ
スト層2を形成する。例えば、スピンコート法に
よりレジスト組成液を塗布し、60〜80℃の温度で
10〜30分間プリベークする。次に、これをロに示
す如く、電子線等に露光する。次いで、このレジ
スト層を第1図のハに示す如くベーキング又は弗
素含有プラズマにより処理し、次いでこのレジス
ト層2を酸素プラズマ等によりプラズマ処理する
ことにより未露光部分が除去されて、第1図のニ
に示す如き所望のパターン3を得る。
The pattern forming method of the present invention can be carried out according to a conventional method by the following operations.
That is, as shown in FIG. 1A, first, a resist layer 2 is formed on a substrate 1. For example, apply a resist composition solution using a spin coating method and apply it at a temperature of 60 to 80℃.
Pre-bake for 10-30 minutes. Next, as shown in (B), this is exposed to an electron beam or the like. Next, this resist layer is treated with baking or fluorine-containing plasma as shown in FIG. A desired pattern 3 as shown in D is obtained.

本発明の有用な弗素含有プラズマを得るには、
例えば、CF4,C2F6,C3F8及びCF4とO2との混合
物を用いるのがよい。
To obtain the useful fluorine-containing plasma of the present invention,
For example, CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 and mixtures of CF 4 and O 2 may be used.

本発明によれば、プラズマ処理によるドライ現
像により、微細なレジストパターンを精度よく形
成することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to accurately form a fine resist pattern by dry development using plasma processing.

以下、実施例により本発明を更に説明する。 The present invention will be further explained below with reference to Examples.

実施例 1 環化ポリイソプレン1.5gにトリフエニルシラ
ン0.43g(22重量%)加え、これらを10.0gのキ
シレンに溶解し、レジスト溶液とした。これをス
ピナーによりシリコン基板に塗布した後、窒素気
流中で60℃で30分間加熱した。このレジストの膜
厚は1.20μmであつた。次に加速電圧30KVの電子
線にて照射量が1×10-4C/cm2の露光した後、平
行平板型プラズマエツチング装置内に入れ、6×
10-5Torrまで減圧し、装置内を排気した後パー
フルオロプロパン(C3F8)を導入した。C3F8
ス圧力0.08Torr、印加周波数13.56MHz、印加電
力0.33W/cm2の条件で5分間プラズマ処理した
後、6×10-5Torrまで排気し、さらに酸素ガス
圧力0.4Torr、印加電力0.33W/cm2の条件で8分
間プラズマ処理すると未露光部の膜厚が0となつ
た。この時露光部分(1×10-4C/cm2)が0.43μm
の残存膜厚を有するネガパターンが得られた。ま
た比較のため、同じ試料を種々の照射量で電子線
を露光した後、C3F8でのプラズマ処理をしない
で、同一条件の酸素プラズマで30分間処理した場
合では、露光部のレジストがエツチング除去さ
れ、20×10-4C/cm2以上の照射量で露光された部
分は膜厚が0となり、未露光部は1.11μmの残存
膜厚を有するポジ特性を示した。
Example 1 0.43 g (22% by weight) of triphenylsilane was added to 1.5 g of cyclized polyisoprene and dissolved in 10.0 g of xylene to prepare a resist solution. This was applied to a silicon substrate using a spinner, and then heated at 60° C. for 30 minutes in a nitrogen stream. The film thickness of this resist was 1.20 μm. Next, it was exposed to an electron beam with an accelerating voltage of 30 KV at a dose of 1×10 -4 C/cm 2 , and then placed in a parallel plate plasma etching device and etched at 6×
After reducing the pressure to 10 -5 Torr and evacuating the inside of the apparatus, perfluoropropane (C 3 F 8 ) was introduced. After plasma treatment for 5 minutes under the conditions of C 3 F 8 gas pressure 0.08 Torr, applied frequency 13.56 MHz, applied power 0.33 W/cm 2 , exhaust to 6 × 10 -5 Torr, and further oxygen gas pressure 0.4 Torr and applied power When plasma treatment was performed for 8 minutes at 0.33 W/cm 2 , the film thickness in the unexposed area became 0. At this time, the exposed area (1×10 -4 C/cm 2 ) is 0.43μm
A negative pattern with a residual film thickness of . For comparison, when the same sample was exposed to electron beams at various irradiation doses and then treated with oxygen plasma under the same conditions for 30 minutes without C 3 F 8 plasma treatment, the resist in the exposed area was The portions that were etched away and exposed to a dose of 20×10 −4 C/cm 2 or more had a film thickness of 0, and the unexposed portions exhibited positive characteristics with a residual film thickness of 1.11 μm.

実施例 2 実施例1と同じ試料を実施例1と同様に照射量
が2×10-4C/cm2の露光した後、窒素気流中で
100℃で30分間加熱した。次に平行板型プラズマ
エツチング装置を使用し、酸素ガス圧力
0.4Torr、印加電力0.33W/cm2、印加周波数
13.56MHzの条件で8分30秒間プラズマ処理する
と未露光部の膜厚が0となり、露光部分(2×
10-4C/cm2)が0.45μmの残存膜厚を有するネガパ
ターンが得られた。
Example 2 The same sample as in Example 1 was exposed to light at a dose of 2×10 -4 C/cm 2 in the same manner as in Example 1, and then exposed in a nitrogen stream.
Heated at 100°C for 30 minutes. Next, using a parallel plate plasma etching device, the oxygen gas pressure was
0.4Torr, applied power 0.33W/cm 2 , applied frequency
After plasma treatment for 8 minutes and 30 seconds under the condition of 13.56MHz, the film thickness of the unexposed area becomes 0 and the exposed area (2×
A negative pattern with a residual film thickness of 0.45 μm (10 −4 C/cm 2 ) was obtained.

実施例 3 実施例1と同じ試料を実施例2と同様に露光、
加熱処理した後、平行平板型プラズマエツチング
装置を使用し、アルゴンガス圧力0.3Torr、印加
電力0.33W/cm2、印加周波数13.56MHzの条件で
25分間プラズマ処理すると未露光部の膜厚が0と
なり、露光部分(2×10-4C/cm2)が0.38μmの残
存膜厚を有するネガパターンが得られた。
Example 3 The same sample as in Example 1 was exposed in the same manner as in Example 2.
After heat treatment, a parallel plate plasma etching device was used under the conditions of argon gas pressure of 0.3 Torr, applied power of 0.33 W/cm 2 , and applied frequency of 13.56 MHz.
After plasma treatment for 25 minutes, the film thickness in the unexposed area became 0, and a negative pattern was obtained in which the exposed area (2×10 −4 C/cm 2 ) had a residual film thickness of 0.38 μm.

実施例 4 ポリジアリルオルソフタレートにトリフエニル
シランを20重量%加え、シクロヘキサノンに溶解
した。これをシリコン基板にスピナーにより塗布
した後、窒素気流中で60℃/30分加熱した。この
レジストの膜厚は1.18μmであつた。次に実施例
2と同様に露光、加熱処理、ドライ現像した。た
だし、現像時間は7分30秒である。この時、未露
光部の膜厚が0となり、露光部分(2×10-4C/
cm2)が0.43μmの残存膜厚を有するネガパターン
が得られた。
Example 4 20% by weight of triphenylsilane was added to polydiallyl orthophthalate and dissolved in cyclohexanone. This was applied to a silicon substrate using a spinner, and then heated at 60° C. for 30 minutes in a nitrogen stream. The film thickness of this resist was 1.18 μm. Next, exposure, heat treatment, and dry development were carried out in the same manner as in Example 2. However, the developing time was 7 minutes and 30 seconds. At this time, the film thickness of the unexposed area becomes 0, and the exposed area (2×10 -4 C/
A negative pattern with a residual film thickness of 0.43 μm (cm 2 ) was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の方法によりレジストパターン
を形成する工程を模式的に示すフローシートであ
る。図において1は基板、2はレジスト層、そし
て3は露光部分である。
FIG. 1 is a flow sheet schematically showing the process of forming a resist pattern by the method of the present invention. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a resist layer, and 3 is an exposed portion.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 基板上にレジストパターンを形成するに当
り、前記基板上に、分子構造中にビニル、アリ
ル、シンナモイル又はアクリル二重結合を含む不
飽和炭化水素結合を有する高分子材料に下記一般
式: 〔上式中、Xはそれぞれメチル基、フエニル
基、ビフエニル基、フエニルアミノ基、フエノキ
シ基、ベンジル基、シアノ基、ビニル基又はアセ
トキシ基を表わし、Yは水素原子、ヒドロキシ
基、アジド基、ビニル基、エトキシ基、ブトキシ
基、フエノキシ基、ハロゲン原子、ベンジル基、
フエニル基、メチル基、t―ブチル基、ビフエニ
ル基又はアセトキシ基を表わし、Zはフエニル
基、ヒドロキシ基、ベンジル基、メチル基、t―
ブチル基、フエノキシ基、ハロゲン原子、ビフエ
ニル基又はアセトキシ基を表わす〕 で示されるシリコン化合物を1〜50重量%含有せ
しめたレジスト組成物を塗布し、このレジスト層
を放射線により露光し、次いでこれを弗素含有プ
ラズマにより表面処理するか又は加熱処理し、そ
して次いでプラズマにより現像することを特徴と
する方法。
[Scope of Claims] 1. When forming a resist pattern on a substrate, a polymer material having an unsaturated hydrocarbon bond containing a vinyl, allyl, cinnamoyl or acrylic double bond in its molecular structure is used on the substrate. General formula below: [In the above formula, X represents a methyl group, phenyl group, biphenyl group, phenylamino group, phenoxy group, benzyl group, cyano group, vinyl group, or acetoxy group, and Y represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an azide group, or a vinyl group. , ethoxy group, butoxy group, phenoxy group, halogen atom, benzyl group,
Represents a phenyl group, methyl group, t-butyl group, biphenyl group or acetoxy group, and Z is a phenyl group, hydroxy group, benzyl group, methyl group, t-
butyl group, phenoxy group, halogen atom, biphenyl group, or acetoxy group] A resist composition containing 1 to 50% by weight of a silicon compound represented by the following formula is applied, this resist layer is exposed to radiation, and then this resist composition is applied. A method characterized by surface treatment or heat treatment with a fluorine-containing plasma and subsequent development with a plasma.
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