JPH07283112A - レジストパターン形成方法およびその装置 - Google Patents
レジストパターン形成方法およびその装置Info
- Publication number
- JPH07283112A JPH07283112A JP6070386A JP7038694A JPH07283112A JP H07283112 A JPH07283112 A JP H07283112A JP 6070386 A JP6070386 A JP 6070386A JP 7038694 A JP7038694 A JP 7038694A JP H07283112 A JPH07283112 A JP H07283112A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- resist pattern
- forming
- chamber
- substrate
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】電離放射線によるリソグラフィ工程において、
解像度ならびにスル−プットの高いポジ型のパタ−ン形
成を可能とする、シリコン含有レジスト材料のドライ現
像方法及びその装置を提供する。 【構成】ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリ
レ−ト誘導体を用いること、さらに露光工程から現像工
程までの基板の搬送を含めた全操作を、真空中もしくは
不活性ガス中でおこない、レジスト中のシリコン原子を
酸化させずに、露光用チャンバとは別に設けた現像用チ
ャンバ内で加熱し、露光部のレジストを除去する。 【効果】従来のシリコン含有レジストのドライ現像にお
いて課題となっていた、現像感度の向上、付着物・レジ
スト残渣の低減を可能とし、高解像度で高スル−プット
を実現できる。
解像度ならびにスル−プットの高いポジ型のパタ−ン形
成を可能とする、シリコン含有レジスト材料のドライ現
像方法及びその装置を提供する。 【構成】ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリ
レ−ト誘導体を用いること、さらに露光工程から現像工
程までの基板の搬送を含めた全操作を、真空中もしくは
不活性ガス中でおこない、レジスト中のシリコン原子を
酸化させずに、露光用チャンバとは別に設けた現像用チ
ャンバ内で加熱し、露光部のレジストを除去する。 【効果】従来のシリコン含有レジストのドライ現像にお
いて課題となっていた、現像感度の向上、付着物・レジ
スト残渣の低減を可能とし、高解像度で高スル−プット
を実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造技術に
係り、特に集積回路を作製する工程の一つであるリソグ
ラフィ工程における耐ドライエッチング性に優れたレジ
ストパタ−ン形成方法およびそれを実施する装置に関す
る。
係り、特に集積回路を作製する工程の一つであるリソグ
ラフィ工程における耐ドライエッチング性に優れたレジ
ストパタ−ン形成方法およびそれを実施する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子のデザインル−ルを左
右するリソグラフィ工程において、プロセスの真空一貫
化によるスル−プットの向上や、現像液の浸透に由来す
るパタ−ン形状劣化の低減を目的として、現像のドライ
化が検討されている。酸素反応性イオンエッチング耐性
に優れたシリコン含有レジストは、次世代のＬＳＩプロ
セスで必要になると考えられる多層レジストの上層材料
として注目を集めている。このシリコン含有レジストに
ついても、酸化とドライエッチング（ネガ型）、露光と
同時に露光部を蒸発させる自己現像（ポジ型）のドライ
プロセスによるパタ−ニングが試みられている。これら
の詳細は、例えば、ジャ−ナルオブ バキュ−ム サイ
エンス テクノロジ− Ｂ８、（１９９０）第１８２０
頁から第１８２５頁、およびケミカル レビュ−ズ８
９、（１９８９）第１３５９頁から第１４１０頁に述べ
られている。これらの報告によると、特にポジ型の自己
現像の場合、感度の向上と付着物の低減が課題となって
いる。また、露光中の加熱により露光部の分解生成物の
脱離を促進し、現像感度を改善する方法が提案（１９９
３年インタ−ナショナル マイクロプロセス コンファ
レンス、予稿集第３６頁から第３７頁）されているが、
露光中の加熱は露光装置の熱膨張を引き起こしパタ−ニ
ングの精度を低下させる問題が生じる。したがって、こ
の方法はサブミクロンオ−ダのパタ−ン加工には適さな
い。
右するリソグラフィ工程において、プロセスの真空一貫
化によるスル−プットの向上や、現像液の浸透に由来す
るパタ−ン形状劣化の低減を目的として、現像のドライ
化が検討されている。酸素反応性イオンエッチング耐性
に優れたシリコン含有レジストは、次世代のＬＳＩプロ
セスで必要になると考えられる多層レジストの上層材料
として注目を集めている。このシリコン含有レジストに
ついても、酸化とドライエッチング（ネガ型）、露光と
同時に露光部を蒸発させる自己現像（ポジ型）のドライ
プロセスによるパタ−ニングが試みられている。これら
の詳細は、例えば、ジャ−ナルオブ バキュ−ム サイ
エンス テクノロジ− Ｂ８、（１９９０）第１８２０
頁から第１８２５頁、およびケミカル レビュ−ズ８
９、（１９８９）第１３５９頁から第１４１０頁に述べ
られている。これらの報告によると、特にポジ型の自己
現像の場合、感度の向上と付着物の低減が課題となって
いる。また、露光中の加熱により露光部の分解生成物の
脱離を促進し、現像感度を改善する方法が提案（１９９
３年インタ−ナショナル マイクロプロセス コンファ
レンス、予稿集第３６頁から第３７頁）されているが、
露光中の加熱は露光装置の熱膨張を引き起こしパタ−ニ
ングの精度を低下させる問題が生じる。したがって、こ
の方法はサブミクロンオ−ダのパタ−ン加工には適さな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術におけるドライエッチング耐性に優れたシリコン含
有レジストは、特に露光と同時に露光部を蒸発させる自
己現像（ポジ型）のドライプロセスによるパタ−ニング
において、露光中の加熱により露光部の分解生成物の脱
離を促進し、現像感度を改善する方法が提案されている
が、露光中の加熱は露光装置の熱膨張を引き起こしパタ
−ニングの精度を低下させるという問題があった。この
問題は、露光後に加熱を行って露光部のレジストを蒸発
させて取り除く熱現像によりパタ−ニングされる特性を
持つシリコン含有レジストを用いることにより解決でき
る。しかし、熱現像用シリコン含有レジスト材料には、
以下に示す特性が要求される。すなわち、 （１）露光後の熱処理工程で安定であること。 （２）充分なドライエッチング耐性があること。 これらの条件を満たすものとしては、ポリシラン、ケイ
素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体またはケイ素を側
鎖に含むポリメチルメタクリレート誘導体が挙げられ
る。しかし、露光により結合を切断されたシリコンは大
気中の酸素と結合するため、酸化ケイ素のネットワーク
が形成され、露光部は未露光部よりむしろレジスト材料
のフラグメントの蒸発温度が高くなる（１９９３年、国
際固体素子・材料コンファレンス、予稿集、第１５２頁
から第１５４頁）。また、メタクリレート系の高分子を
用いて真空中で熱現像を行うという例〔マイクロエレク
トロニック エンジニアリング １、（１９８３）第２
９頁から４０頁〕もあるが、この方法で露光部のレジス
トを除去しパターニングし得るレジスト中のシリコン含
有率は最高約６．４重量％（計算値）と低く、したがっ
てドライエッチング耐性は１０〜２０ｎｍ／分（第３５
頁第６行〜７行）と低い値を示している。そして、一般
にシリコン含有率の高いレジストは、露光中および露光
用装置から現像用装置への搬送中においてレジスト中の
シリコン原子の酸化が生じ易く、露光装置から取り出し
て加熱するという通常の熱現像では露光部のレジストを
蒸発し除去することができないという問題があった。
技術におけるドライエッチング耐性に優れたシリコン含
有レジストは、特に露光と同時に露光部を蒸発させる自
己現像（ポジ型）のドライプロセスによるパタ−ニング
において、露光中の加熱により露光部の分解生成物の脱
離を促進し、現像感度を改善する方法が提案されている
が、露光中の加熱は露光装置の熱膨張を引き起こしパタ
−ニングの精度を低下させるという問題があった。この
問題は、露光後に加熱を行って露光部のレジストを蒸発
させて取り除く熱現像によりパタ−ニングされる特性を
持つシリコン含有レジストを用いることにより解決でき
る。しかし、熱現像用シリコン含有レジスト材料には、
以下に示す特性が要求される。すなわち、 （１）露光後の熱処理工程で安定であること。 （２）充分なドライエッチング耐性があること。 これらの条件を満たすものとしては、ポリシラン、ケイ
素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体またはケイ素を側
鎖に含むポリメチルメタクリレート誘導体が挙げられ
る。しかし、露光により結合を切断されたシリコンは大
気中の酸素と結合するため、酸化ケイ素のネットワーク
が形成され、露光部は未露光部よりむしろレジスト材料
のフラグメントの蒸発温度が高くなる（１９９３年、国
際固体素子・材料コンファレンス、予稿集、第１５２頁
から第１５４頁）。また、メタクリレート系の高分子を
用いて真空中で熱現像を行うという例〔マイクロエレク
トロニック エンジニアリング １、（１９８３）第２
９頁から４０頁〕もあるが、この方法で露光部のレジス
トを除去しパターニングし得るレジスト中のシリコン含
有率は最高約６．４重量％（計算値）と低く、したがっ
てドライエッチング耐性は１０〜２０ｎｍ／分（第３５
頁第６行〜７行）と低い値を示している。そして、一般
にシリコン含有率の高いレジストは、露光中および露光
用装置から現像用装置への搬送中においてレジスト中の
シリコン原子の酸化が生じ易く、露光装置から取り出し
て加熱するという通常の熱現像では露光部のレジストを
蒸発し除去することができないという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、特定のシリコン含有レジストを用い、露
光部のレジストを、残渣なく、高いスル−プットで高精
度のパタ−ニングができる簡便なドライ現像方法を用い
たレジストパターン形成方法およびそれを実施する装置
を提供することにある。
題点を解消し、特定のシリコン含有レジストを用い、露
光部のレジストを、残渣なく、高いスル−プットで高精
度のパタ−ニングができる簡便なドライ現像方法を用い
たレジストパターン形成方法およびそれを実施する装置
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、電離放射線の照射により分解する性質を有
し、その分解生成物が、例えば１５０℃〜２００℃程度
以下の温度で蒸発する性質を持つポリシラン、またはケ
イ素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体、もしくはケイ
素を側鎖に含むポリメチルメタクリレート誘導体のいず
れか、あるいはそれらの共重合体または混合物をレジス
ト材料として用い、露光工程から現像工程までの基板の
搬送を含めた全操作を、酸素等の酸化性ガスが存在しな
い非酸化性の雰囲気中、例えば真空中もしくは不活性ガ
ス中で行い、シリコン含有レジストを酸化させずに、露
光用チャンバとは別に設けられた現像用チャンバ内に移
送して熱現像を行うものである。本発明のレジストパタ
−ン形成方法において用いるレジスト材料であるポリシ
ランは、例えば、（化１）の構造式に示す、ポリブチル
メチルシラン、（化２）に示す、ポリシクロヘキシルメ
チルシラン、（化３）に示す、ポリメチルフェニルシラ
ン等が挙げられる。
するために、電離放射線の照射により分解する性質を有
し、その分解生成物が、例えば１５０℃〜２００℃程度
以下の温度で蒸発する性質を持つポリシラン、またはケ
イ素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体、もしくはケイ
素を側鎖に含むポリメチルメタクリレート誘導体のいず
れか、あるいはそれらの共重合体または混合物をレジス
ト材料として用い、露光工程から現像工程までの基板の
搬送を含めた全操作を、酸素等の酸化性ガスが存在しな
い非酸化性の雰囲気中、例えば真空中もしくは不活性ガ
ス中で行い、シリコン含有レジストを酸化させずに、露
光用チャンバとは別に設けられた現像用チャンバ内に移
送して熱現像を行うものである。本発明のレジストパタ
−ン形成方法において用いるレジスト材料であるポリシ
ランは、例えば、（化１）の構造式に示す、ポリブチル
メチルシラン、（化２）に示す、ポリシクロヘキシルメ
チルシラン、（化３）に示す、ポリメチルフェニルシラ
ン等が挙げられる。
【０００６】
【化１】
【０００７】
【化２】
【０００８】
【化３】
【０００９】また、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィン
誘導体として、例えば、（化４）に示す、ポリトリメチ
ルシリルメチルスチレン、（化５）に示す、ポリトリメ
チルシリルプロピレン等があげられる。
誘導体として、例えば、（化４）に示す、ポリトリメチ
ルシリルメチルスチレン、（化５）に示す、ポリトリメ
チルシリルプロピレン等があげられる。
【００１０】
【化４】
【００１１】
【化５】
【００１２】さらに、ケイ素を側鎖に含むポリメチルメ
タクリレート誘導体として、例えば、（化６）に示す、
ポリトリメチルシリルメチルメタクリレート、（化７）
に示す、ポリペンチルジシリルメチルメタクリレート等
が挙げられる。
タクリレート誘導体として、例えば、（化６）に示す、
ポリトリメチルシリルメチルメタクリレート、（化７）
に示す、ポリペンチルジシリルメチルメタクリレート等
が挙げられる。
【００１３】
【化６】
【００１４】
【化７】
【００１５】なお、本発明のシリコン含有レジスト材料
を構成する高分子として、上記以外のＳｉ含有率が約８
重量％以上含有するポリシラン、またはケイ素を側鎖に
含むポリオレフィン誘導体、もしくはケイ素を側鎖に含
むポリメチルメタクリレート誘導体のいずれか、あるい
はそれらの共重合体または混合物を用いることができ、
真空中もしくは非酸化性の雰囲気中で、電離放射線の照
射により高分子中の原子間の結合が切断され、分子量の
小さいフラグメントが生じ、約１５０℃〜２００℃程度
以下の温度で蒸発してパターニングが可能な性質を有す
る高分子であれば良く、特に成分組成を限定するもので
はない。本発明の具体的構成は、電離放射線を露光光源
となし、露光によりレジストパタ−ンの潜像を形成した
後、露光した部分のレジスト膜を除去して所望のパタ−
ンを形成するレジストパタ−ン形成方法において、基板
上に直接、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフ
ィン誘導体およびケイ素を側鎖に含むポリメチルメタク
リレ−ト誘導体のうちから選択される少なくとも１種の
シリコン含有レジスト膜を形成する工程と、上記レジス
ト膜に電離放射線を照射してレジストパタ−ンの潜像を
形成する工程と、上記潜像を形成したレジスト膜を加熱
して露光した部分のレジストを蒸発させてレジストパタ
−ンを形成する工程を少なくとも含み、上記レジストパ
タ−ンの潜像を形成する工程と、上記レジストパタ−ン
を形成する工程とを、基板の搬送を含めた全操作を真空
中もしくは非酸化性の雰囲気中で行い、レジスト膜中の
シリコン原子を酸化させずにパターニングする方法であ
る。また本発明は、電離放射線を露光光源となし、露光
によりレジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した
部分のレジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成する
レジストパタ−ン形成方法において、基板上に、１層以
上積層した任意のレジスト材料からなる下層レジストを
介して、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体、ケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリレ−
ト誘導体のうちから選択される少なくとも１種のシリコ
ン含有レジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜に
電離放射線を照射してレジストパタ−ンの潜像を形成す
る工程と、上記潜像を形成したレジスト膜を加熱して露
光した部分のレジストを蒸発させてレジストパタ−ンを
形成する工程と、上記レジストパタ−ンをマスクとし
て、プラズマエッチング、スパッタエッチング、イオン
ビームエッチングのうちから選択される少なくとも１種
のドライエッチングにより所望の下層レジストパタ−ン
を形成する工程を少なくとも含み、上記レジストパタ−
ンの潜像を形成する工程と、上記レジストパタ−ンを形
成する工程とを、基板の搬送を含めた全操作を真空中も
しくは非酸化性の雰囲気中で行い、レジスト膜中のシリ
コン原子を酸化させずにパターニングする方法である。
そして、上記ドライエッチングは、特に酸素による反応
性イオンエッチングにより所望の下層レジストパタ−ン
を形成する方法が、より好ましい。電離放射線による露
光は、真空中もしくは不活性ガス中で行った後、大気中
に開放することなく、加熱手段を設けたステ−ジ上に移
送し、真空中もしくは不活性ガス中で加熱して、露光し
た部分のレジストを蒸発させて除去し現像する工程を用
いることが好ましい。上記のシリコン含有レジスト膜を
構成するポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリ
レ−ト誘導体中に含まれるシリコン含有率は、露光後の
熱処理工程の安定性と、充分な耐ドライエッチング性を
確保し、精度の高いパターニングを行う点から重量％で
８％以上が好ましく、シリコン含有レジスト膜を構成す
る高分子中のＳｉ原子の理論的最大含有率と本発明によ
るパターニングを可能とする点からいって、シリコン含
有率は９４重量％以下であることが好ましい。そして、
シリコン含有レジスト中に含まれるＳｉ原子の含有率の
調整は、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはポリメチルメタクリレ−ト誘導体のそれ
ぞれ合成時において容易に行うことができる。そして、
上記の本発明のＳｉ原子の含有率とすることにより、ド
ライエッチング耐性は著しく向上し、例えば１〜３ｎｍ
／分という優れたエッチング耐性が得られるものであ
る。上記レジストパタ−ン形成方法において、電離放射
線は、軟Ｘ線や波長の短い（波長２００ｎｍ以下）紫外
線などが好ましく、あるいはγ線、高速荷電粒子線、高
速中性子線などを用いることも可能である。上記レジス
トパタ−ン形成方法において、露光した部分のレジスト
を蒸発させる温度は、比較的低温の１５０℃以下である
ことが好ましく、また２００℃以下であってもよく、露
光部のレジストからＳｉ原子を含むフラグメントが充分
に蒸発する温度であり、かつレジスト材料の残渣がなく
充分に除去できる温度であれば良い。さらに本発明は、
上記したレジストパタ−ン形成方法を実施する装置に関
するものであって、基板上に形成したシリコン含有レジ
スト膜を、真空中もしくは不活性ガス中での電離放射線
照射によるレジストパタ−ン潜像の形成室と、上記レジ
ストパタ−ン潜像を形成した基板を加熱して、露光した
部分のレジストを蒸発させ現像するレジストパタ−ン形
成室を少なくとも備え、上記各室における処理条件は独
立して制御可能な構造となし、上記各室で処理を終えた
上記基板は、大気に開放することなく、次工程の上記各
室に自在に移送できる連通口を持ち、かつ各室を密閉し
得る構造の接続部を上記各室の入口部および出口部に少
なくとも設けた構造とするものである。また、本発明の
レジストパタ−ンを形成する装置は、基板上に形成した
シリコン含有レジスト膜を、真空中もしくは不活性ガス
中での電離放射線照射によるレジストパタ−ン潜像の形
成室と、上記レジストパタ−ン潜像を形成した基板を加
熱して、露光した部分のレジストを蒸発させ現像するレ
ジストパタ−ン形成室と、上記レジストパタ−ンをマス
クとして、プラズマエッチング、スパッタエッチング、
イオンビームエッチングのうちから選択される少なくと
も１種のドライエッチング手段により所望のレジストパ
タ−ンを形成するドライエッチング室を少なくとも備
え、上記各室における処理条件は独立して制御可能な構
造となし、上記各室で処理を終えた上記基板は、大気に
開放することなく、次工程の上記各室に自在に移送でき
る連通口を持ち、かつ各室を密閉し得る構造の接続部を
上記各室の入口および出口部に少なくとも設けた構造と
するものである。そして、上記ドライエッチング室は、
酸素ガスによる反応性イオンエッチング室とすることが
好ましい。本発明のレジストパタ−ンを形成する装置の
具体的構成として、例えば、レジストパタ−ン潜像の形
成室は、基板保持台と、電離放射線の照射手段と、真空
排気手段もしくはイナートガスの供給と排気手段と、基
板の入口部と出口部を少なくとも備え、レジストパタ−
ン形成室は、基板の加熱および温度調節手段と、真空排
気手段もしくはイナートガスの供給と排気手段と、基板
の入口部と出口部を少なくとも備え、酸素反応性イオン
エッチング室は、基板保持台と、高周波発生装置と対向
電極からなるプラズマ発生手段と、真空排気手段および
酸素ガスの供給手段と、基板の入口部と出口部を少なく
とも備えたレジストパタ−ン形成装置とするものであ
る。
を構成する高分子として、上記以外のＳｉ含有率が約８
重量％以上含有するポリシラン、またはケイ素を側鎖に
含むポリオレフィン誘導体、もしくはケイ素を側鎖に含
むポリメチルメタクリレート誘導体のいずれか、あるい
はそれらの共重合体または混合物を用いることができ、
真空中もしくは非酸化性の雰囲気中で、電離放射線の照
射により高分子中の原子間の結合が切断され、分子量の
小さいフラグメントが生じ、約１５０℃〜２００℃程度
以下の温度で蒸発してパターニングが可能な性質を有す
る高分子であれば良く、特に成分組成を限定するもので
はない。本発明の具体的構成は、電離放射線を露光光源
となし、露光によりレジストパタ−ンの潜像を形成した
後、露光した部分のレジスト膜を除去して所望のパタ−
ンを形成するレジストパタ−ン形成方法において、基板
上に直接、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフ
ィン誘導体およびケイ素を側鎖に含むポリメチルメタク
リレ−ト誘導体のうちから選択される少なくとも１種の
シリコン含有レジスト膜を形成する工程と、上記レジス
ト膜に電離放射線を照射してレジストパタ−ンの潜像を
形成する工程と、上記潜像を形成したレジスト膜を加熱
して露光した部分のレジストを蒸発させてレジストパタ
−ンを形成する工程を少なくとも含み、上記レジストパ
タ−ンの潜像を形成する工程と、上記レジストパタ−ン
を形成する工程とを、基板の搬送を含めた全操作を真空
中もしくは非酸化性の雰囲気中で行い、レジスト膜中の
シリコン原子を酸化させずにパターニングする方法であ
る。また本発明は、電離放射線を露光光源となし、露光
によりレジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した
部分のレジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成する
レジストパタ−ン形成方法において、基板上に、１層以
上積層した任意のレジスト材料からなる下層レジストを
介して、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体、ケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリレ−
ト誘導体のうちから選択される少なくとも１種のシリコ
ン含有レジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜に
電離放射線を照射してレジストパタ−ンの潜像を形成す
る工程と、上記潜像を形成したレジスト膜を加熱して露
光した部分のレジストを蒸発させてレジストパタ−ンを
形成する工程と、上記レジストパタ−ンをマスクとし
て、プラズマエッチング、スパッタエッチング、イオン
ビームエッチングのうちから選択される少なくとも１種
のドライエッチングにより所望の下層レジストパタ−ン
を形成する工程を少なくとも含み、上記レジストパタ−
ンの潜像を形成する工程と、上記レジストパタ−ンを形
成する工程とを、基板の搬送を含めた全操作を真空中も
しくは非酸化性の雰囲気中で行い、レジスト膜中のシリ
コン原子を酸化させずにパターニングする方法である。
そして、上記ドライエッチングは、特に酸素による反応
性イオンエッチングにより所望の下層レジストパタ−ン
を形成する方法が、より好ましい。電離放射線による露
光は、真空中もしくは不活性ガス中で行った後、大気中
に開放することなく、加熱手段を設けたステ−ジ上に移
送し、真空中もしくは不活性ガス中で加熱して、露光し
た部分のレジストを蒸発させて除去し現像する工程を用
いることが好ましい。上記のシリコン含有レジスト膜を
構成するポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリ
レ−ト誘導体中に含まれるシリコン含有率は、露光後の
熱処理工程の安定性と、充分な耐ドライエッチング性を
確保し、精度の高いパターニングを行う点から重量％で
８％以上が好ましく、シリコン含有レジスト膜を構成す
る高分子中のＳｉ原子の理論的最大含有率と本発明によ
るパターニングを可能とする点からいって、シリコン含
有率は９４重量％以下であることが好ましい。そして、
シリコン含有レジスト中に含まれるＳｉ原子の含有率の
調整は、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィ
ン誘導体またはポリメチルメタクリレ−ト誘導体のそれ
ぞれ合成時において容易に行うことができる。そして、
上記の本発明のＳｉ原子の含有率とすることにより、ド
ライエッチング耐性は著しく向上し、例えば１〜３ｎｍ
／分という優れたエッチング耐性が得られるものであ
る。上記レジストパタ−ン形成方法において、電離放射
線は、軟Ｘ線や波長の短い（波長２００ｎｍ以下）紫外
線などが好ましく、あるいはγ線、高速荷電粒子線、高
速中性子線などを用いることも可能である。上記レジス
トパタ−ン形成方法において、露光した部分のレジスト
を蒸発させる温度は、比較的低温の１５０℃以下である
ことが好ましく、また２００℃以下であってもよく、露
光部のレジストからＳｉ原子を含むフラグメントが充分
に蒸発する温度であり、かつレジスト材料の残渣がなく
充分に除去できる温度であれば良い。さらに本発明は、
上記したレジストパタ−ン形成方法を実施する装置に関
するものであって、基板上に形成したシリコン含有レジ
スト膜を、真空中もしくは不活性ガス中での電離放射線
照射によるレジストパタ−ン潜像の形成室と、上記レジ
ストパタ−ン潜像を形成した基板を加熱して、露光した
部分のレジストを蒸発させ現像するレジストパタ−ン形
成室を少なくとも備え、上記各室における処理条件は独
立して制御可能な構造となし、上記各室で処理を終えた
上記基板は、大気に開放することなく、次工程の上記各
室に自在に移送できる連通口を持ち、かつ各室を密閉し
得る構造の接続部を上記各室の入口部および出口部に少
なくとも設けた構造とするものである。また、本発明の
レジストパタ−ンを形成する装置は、基板上に形成した
シリコン含有レジスト膜を、真空中もしくは不活性ガス
中での電離放射線照射によるレジストパタ−ン潜像の形
成室と、上記レジストパタ−ン潜像を形成した基板を加
熱して、露光した部分のレジストを蒸発させ現像するレ
ジストパタ−ン形成室と、上記レジストパタ−ンをマス
クとして、プラズマエッチング、スパッタエッチング、
イオンビームエッチングのうちから選択される少なくと
も１種のドライエッチング手段により所望のレジストパ
タ−ンを形成するドライエッチング室を少なくとも備
え、上記各室における処理条件は独立して制御可能な構
造となし、上記各室で処理を終えた上記基板は、大気に
開放することなく、次工程の上記各室に自在に移送でき
る連通口を持ち、かつ各室を密閉し得る構造の接続部を
上記各室の入口および出口部に少なくとも設けた構造と
するものである。そして、上記ドライエッチング室は、
酸素ガスによる反応性イオンエッチング室とすることが
好ましい。本発明のレジストパタ−ンを形成する装置の
具体的構成として、例えば、レジストパタ−ン潜像の形
成室は、基板保持台と、電離放射線の照射手段と、真空
排気手段もしくはイナートガスの供給と排気手段と、基
板の入口部と出口部を少なくとも備え、レジストパタ−
ン形成室は、基板の加熱および温度調節手段と、真空排
気手段もしくはイナートガスの供給と排気手段と、基板
の入口部と出口部を少なくとも備え、酸素反応性イオン
エッチング室は、基板保持台と、高周波発生装置と対向
電極からなるプラズマ発生手段と、真空排気手段および
酸素ガスの供給手段と、基板の入口部と出口部を少なく
とも備えたレジストパタ−ン形成装置とするものであ
る。
【００１６】
【作用】露光用チャンバ内にシリコン含有の高分子から
なるレジストを堆積させた基板を固定し、真空中ないし
は不活性ガス雰囲気中で、軟Ｘ線等の電離放射線を照射
すると、高分子中の原子間の結合が切断され、分子量の
小さいフラグメントが生ずる。その後、露光用チャンバ
から大気中に基板を取り出すと、電離放射線照射により
結合を切断されている高分子中のシリコン原子が空気中
の酸素と反応し、酸化ケイ素のネットワ−クを形成す
る。この酸化ケイ素は熱的に安定なため、３００℃まで
加熱してもレジスト表面から脱離せず、したがって露光
部のレジストは除去されない。しかし、真空排気系を設
けた現像用チャンバを、露光用チャンバとは別に設置
し、上記両チャンバを、ゲ−トバルブまたはゲ−トバル
ブとサブチャンバで接続し、露光後の基板を大気に触れ
させずに現像用チャンバ内に搬送することにより酸化ケ
イ素の生成を防ぐことができる。そして、現像用チャン
バ内を真空ないし不活性ガス雰囲気に保ち、基板をチャ
ンバ内の加熱ステ−ジ上で加熱すれば、分子量の小さい
Ｓｉ原子を含むフラグメントは１００℃〜１５０℃で蒸
発するため、レジストの露光部のみを除去することがで
き、パターニングすることができる。また、上記の接続
された真空チャンバを用いる以外に、露光装置から現像
用チャンバのステ−ジ上への移動に、シャトル型チャン
バを用いることによっても上記と同様に酸化ケイ素の生
成を防ぐことができる。このシャトル型チャンバの利用
による酸化の抑制については、例えば、ジャパニ−ズ
ジャ−ナル オブ アプライド フィジクス３２、（１
９９３）第４８１４頁から第４８１８頁に詳しく述べら
れている。
なるレジストを堆積させた基板を固定し、真空中ないし
は不活性ガス雰囲気中で、軟Ｘ線等の電離放射線を照射
すると、高分子中の原子間の結合が切断され、分子量の
小さいフラグメントが生ずる。その後、露光用チャンバ
から大気中に基板を取り出すと、電離放射線照射により
結合を切断されている高分子中のシリコン原子が空気中
の酸素と反応し、酸化ケイ素のネットワ−クを形成す
る。この酸化ケイ素は熱的に安定なため、３００℃まで
加熱してもレジスト表面から脱離せず、したがって露光
部のレジストは除去されない。しかし、真空排気系を設
けた現像用チャンバを、露光用チャンバとは別に設置
し、上記両チャンバを、ゲ−トバルブまたはゲ−トバル
ブとサブチャンバで接続し、露光後の基板を大気に触れ
させずに現像用チャンバ内に搬送することにより酸化ケ
イ素の生成を防ぐことができる。そして、現像用チャン
バ内を真空ないし不活性ガス雰囲気に保ち、基板をチャ
ンバ内の加熱ステ−ジ上で加熱すれば、分子量の小さい
Ｓｉ原子を含むフラグメントは１００℃〜１５０℃で蒸
発するため、レジストの露光部のみを除去することがで
き、パターニングすることができる。また、上記の接続
された真空チャンバを用いる以外に、露光装置から現像
用チャンバのステ−ジ上への移動に、シャトル型チャン
バを用いることによっても上記と同様に酸化ケイ素の生
成を防ぐことができる。このシャトル型チャンバの利用
による酸化の抑制については、例えば、ジャパニ−ズ
ジャ−ナル オブ アプライド フィジクス３２、（１
９９３）第４８１４頁から第４８１８頁に詳しく述べら
れている。
【００１７】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。 〈実施例１〉図１は、本実施例において例示する本発明
のレジストパターン形成方法の工程を示す説明図であ
る。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、１
は上層レジスト、２は下層レジスト、３はシリコン基
板、４は強度がレジスト表面上で２０ｍＷ／ｃｍ2とな
る０．１μｍライン・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束、５
は上層レジストに形成された潜像、６は蒸発した上層レ
ジスト材料のフラグメント、７は上層レジストに形成さ
れたパタ−ン、８は加熱機構付きステ−ジ、９は酸素ガ
スプラズマ、１０は下層レジストに形成されたパタ−
ン、４０は酸化した上層レジストパターン、４２は蒸発
した下層レジスト材料のフラグメントである。本実施例
においては、図１（ａ）に示すように、上層レジスト１
の材料としては、０．２μｍ厚のポリトリメチルシリル
メチルメタクリレ−ト（Ｓｉ含有率１６．３重量％）を
用い、下層レジスト２の材料としては、１μｍ厚のノボ
ラック樹脂を用い、シリコン基板３の上に、スピンコ−
ト法により各々成膜を行った。また、上層レジスト１
は、成膜後に８０℃で加熱し、下層レジスト２は、成膜
後に２００℃で加熱を行った。また、軟Ｘ線束４の軟Ｘ
線の波長は１３ｎｍであった。初めに、下層レジスト２
および上層レジスト１を堆積させたシリコン基板３に、
１気圧のヘリウムガス雰囲気中で、軟Ｘ線束４を５秒間
照射した。その結果、照射部のみにおいて上層レジスト
の分解が起こり、上層レジストに潜像５が形成された
〔図１（ｂ）〕。次に、シリコン基板３を、加熱機構付
きステ−ジ８に装着し、真空中で基板温度を１２０℃ま
で上昇させた。この結果、上層レジスト１の軟Ｘ線照射
部がフラグメント６となって蒸発し、上層レジスト１に
ポジ型のパタ−ン７が形成された〔図１（ｃ）〕。次
に、図１（ｄ）に示すように、酸素反応性イオンエッチ
ングを施したところ、上層レジスト１が蒸発した部分の
下層レジスト２は、酸素ガスプラズマ９によってエッチ
ングされ、シリコン基板３上に下層レジストパタ−ン１
０が形成された。 形成された上層レジストのポジ型の
パタ−ン７は、パターンの幅が０．１μｍ以下におい
て、パターンの幅と高さの比が５以上という極めて微細
で高精度のパターニングができ、また１〜３ｎｍ／分と
いう極めて良好な耐ドライエッチング性を示し、高精度
で微細な下層レジストパタ−ン１０を高いスループット
（従来の現像液を用いる場合に比べ約１．５〜２倍）
で、容易に形成することができた。
さらに詳細に説明する。 〈実施例１〉図１は、本実施例において例示する本発明
のレジストパターン形成方法の工程を示す説明図であ
る。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）において、１
は上層レジスト、２は下層レジスト、３はシリコン基
板、４は強度がレジスト表面上で２０ｍＷ／ｃｍ2とな
る０．１μｍライン・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束、５
は上層レジストに形成された潜像、６は蒸発した上層レ
ジスト材料のフラグメント、７は上層レジストに形成さ
れたパタ−ン、８は加熱機構付きステ−ジ、９は酸素ガ
スプラズマ、１０は下層レジストに形成されたパタ−
ン、４０は酸化した上層レジストパターン、４２は蒸発
した下層レジスト材料のフラグメントである。本実施例
においては、図１（ａ）に示すように、上層レジスト１
の材料としては、０．２μｍ厚のポリトリメチルシリル
メチルメタクリレ−ト（Ｓｉ含有率１６．３重量％）を
用い、下層レジスト２の材料としては、１μｍ厚のノボ
ラック樹脂を用い、シリコン基板３の上に、スピンコ−
ト法により各々成膜を行った。また、上層レジスト１
は、成膜後に８０℃で加熱し、下層レジスト２は、成膜
後に２００℃で加熱を行った。また、軟Ｘ線束４の軟Ｘ
線の波長は１３ｎｍであった。初めに、下層レジスト２
および上層レジスト１を堆積させたシリコン基板３に、
１気圧のヘリウムガス雰囲気中で、軟Ｘ線束４を５秒間
照射した。その結果、照射部のみにおいて上層レジスト
の分解が起こり、上層レジストに潜像５が形成された
〔図１（ｂ）〕。次に、シリコン基板３を、加熱機構付
きステ−ジ８に装着し、真空中で基板温度を１２０℃ま
で上昇させた。この結果、上層レジスト１の軟Ｘ線照射
部がフラグメント６となって蒸発し、上層レジスト１に
ポジ型のパタ−ン７が形成された〔図１（ｃ）〕。次
に、図１（ｄ）に示すように、酸素反応性イオンエッチ
ングを施したところ、上層レジスト１が蒸発した部分の
下層レジスト２は、酸素ガスプラズマ９によってエッチ
ングされ、シリコン基板３上に下層レジストパタ−ン１
０が形成された。 形成された上層レジストのポジ型の
パタ−ン７は、パターンの幅が０．１μｍ以下におい
て、パターンの幅と高さの比が５以上という極めて微細
で高精度のパターニングができ、また１〜３ｎｍ／分と
いう極めて良好な耐ドライエッチング性を示し、高精度
で微細な下層レジストパタ−ン１０を高いスループット
（従来の現像液を用いる場合に比べ約１．５〜２倍）
で、容易に形成することができた。
【００１８】〈実施例２〉図２は、本発明のレジストパ
ターンを形成する装置の構成の一例を示す模式図であ
る。図において、１１、１２、１３、１４はゲ−トバル
ブ、１５は露光用チャンバ、１６は現像用チャンバ、１
７は酸素反応性イオンエッチング用チャンバ、１８、１
９、２０はタ−ボ分子ポンプ、２１、２２、２３は真空
バルブ、２４、２５はヘリウムガス、２６は酸素ガス、
２７は試料ステ−ジ、２８は温度調節機構付きステ−
ジ、２９は試料ステ−ジ、３０は高周波発生装置、３１
は対向電極、３２は加熱用ランプ、３３は強度がレジス
ト表面上で２０ｍＷ／ｃｍ2となる ０．１μｍライン
・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束、３４はシリコン基板、
３５は下層レジスト、３６は上層レジスト、３７は上層
レジストに形成されたパタ−ン、３８は蒸発した上層レ
ジスト材料のフラグメント、３９は酸素ガスプラズマ、
４０は酸化した上層レジストパターン、４１は下層レ
ジストに形成されたパタ−ン、４２は蒸発した下層レジ
スト材料のフラグメント、４３は電源を示す。本実施例
では上層レジスト３６の材料として、０．２μｍ厚のポ
リトリメチルシリルメチルスチレン（Ｓｉ含有率１４．
８重量％）、下層レジスト３５の材料として、１μｍ厚
のノボラック樹脂を用い、シリコン基板３４の上にスピ
ンコ−ト法により各々成膜を行った。また、上層レジス
ト３６は成膜後に８０℃の温度で、下層レジスト３５は
成膜後に２００℃の温度で、それぞれ加熱を行った。ま
た、本実施例で露光に用いた軟Ｘ線は、シンクロトロン
放射光源からフィルタ−を通して取り出した、波長１ｎ
ｍのＸ線であり、０．１μｍライン・アンド・スペ−ス
のパタ−ンを持つＸ線等倍露光用マスクを通して露光用
チャンバへ導かれている。初めに、ゲ−トバルブ１１を
開け、上層レジスト３６および下層レジスト３５を積層
したシリコン基板３４を試料ステ−ジ２７に装着した。
ゲ−トバルブ１１を閉じ、タ−ボ分子ポンプ１８により
露光用チャンバ１５を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気
した後、真空バルブ２１を開け、ヘリウムガス２４を導
入した。その後、ヘリウムガスの圧力が大気圧に等しく
なるまで待って、真空バルブ２１を閉じ、軟Ｘ線束３３
を５秒間照射した。この結果、照射部のみにおいて上層
レジストの分解が起こり、潜像が形成された。次に、タ
−ボ分子ポンプ１９を作動させ、現像用チャンバ１６を
１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し、真空バルブ２２を
開け、ヘリウムガス２５を大気圧に達するまで導入した
後、ゲ−トバルブ１２を開け、シリコン基板３４を現像
用チャンバ１６内に移した。その後、ゲ−トバルブ１２
を閉じ、シリコン基板３６を温度調節機構付きステ−ジ
２８に装着し、基板温度を１２０℃まで上昇させた。こ
の結果、軟Ｘ線照射によって分解したレジストの蒸発が
起こり、上層レジストにポジ型のパタ−ン３７が形成さ
れた。次に、タ−ボ分子ポンプ１９および２０によって
酸素反応性イオンエッチング用チャンバ１７ならびに現
像用チャンバ１６を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し
た後、ゲ−トバルブ１３を開け、シリコン基板３４を酸
素反応性イオンエッチング用チャンバ１７内に移し、ゲ
−トバルブ１３を閉じ、シリコン基板３４を試料ステ−
ジ２９に装着し、真空バルブ２３を開け、酸素ガス２６
を導入しつつ高周波発生装置３０を作動させ、酸素反応
性イオンエッチングを施した。その結果、上層レジスト
中のシリコン原子は酸化され、下層レジストに対してエ
ッチングマスクとして働き、上層レジスト上のポジ型の
パタ−ン３７は下層レジストに転写され、シリコン基板
３４上に下層レジストのパタ−ン４１が形成された。な
お、シリコン基板３４を加熱する際に加熱用ランプ３２
を用いることにより、全体としてスル−プットを１．５
〜２倍に上げることが可能となった。本実施例において
も、実施例１と同様に、形成された上層レジストのポジ
型のパタ−ンは、パターンの幅が０．１μｍ以下におい
て、パターンの幅と高さの比が５以上という極めて微細
で高精度のパターニングができ、また１〜３ｎｍ／分の
極めて良好な耐ドライエッチング性を示し、高精度で微
細な下層レジストパタ−ンを高いスル−プットで容易に
形成することができた。
ターンを形成する装置の構成の一例を示す模式図であ
る。図において、１１、１２、１３、１４はゲ−トバル
ブ、１５は露光用チャンバ、１６は現像用チャンバ、１
７は酸素反応性イオンエッチング用チャンバ、１８、１
９、２０はタ−ボ分子ポンプ、２１、２２、２３は真空
バルブ、２４、２５はヘリウムガス、２６は酸素ガス、
２７は試料ステ−ジ、２８は温度調節機構付きステ−
ジ、２９は試料ステ−ジ、３０は高周波発生装置、３１
は対向電極、３２は加熱用ランプ、３３は強度がレジス
ト表面上で２０ｍＷ／ｃｍ2となる ０．１μｍライン
・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束、３４はシリコン基板、
３５は下層レジスト、３６は上層レジスト、３７は上層
レジストに形成されたパタ−ン、３８は蒸発した上層レ
ジスト材料のフラグメント、３９は酸素ガスプラズマ、
４０は酸化した上層レジストパターン、４１は下層レ
ジストに形成されたパタ−ン、４２は蒸発した下層レジ
スト材料のフラグメント、４３は電源を示す。本実施例
では上層レジスト３６の材料として、０．２μｍ厚のポ
リトリメチルシリルメチルスチレン（Ｓｉ含有率１４．
８重量％）、下層レジスト３５の材料として、１μｍ厚
のノボラック樹脂を用い、シリコン基板３４の上にスピ
ンコ−ト法により各々成膜を行った。また、上層レジス
ト３６は成膜後に８０℃の温度で、下層レジスト３５は
成膜後に２００℃の温度で、それぞれ加熱を行った。ま
た、本実施例で露光に用いた軟Ｘ線は、シンクロトロン
放射光源からフィルタ−を通して取り出した、波長１ｎ
ｍのＸ線であり、０．１μｍライン・アンド・スペ−ス
のパタ−ンを持つＸ線等倍露光用マスクを通して露光用
チャンバへ導かれている。初めに、ゲ−トバルブ１１を
開け、上層レジスト３６および下層レジスト３５を積層
したシリコン基板３４を試料ステ−ジ２７に装着した。
ゲ−トバルブ１１を閉じ、タ−ボ分子ポンプ１８により
露光用チャンバ１５を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気
した後、真空バルブ２１を開け、ヘリウムガス２４を導
入した。その後、ヘリウムガスの圧力が大気圧に等しく
なるまで待って、真空バルブ２１を閉じ、軟Ｘ線束３３
を５秒間照射した。この結果、照射部のみにおいて上層
レジストの分解が起こり、潜像が形成された。次に、タ
−ボ分子ポンプ１９を作動させ、現像用チャンバ１６を
１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し、真空バルブ２２を
開け、ヘリウムガス２５を大気圧に達するまで導入した
後、ゲ−トバルブ１２を開け、シリコン基板３４を現像
用チャンバ１６内に移した。その後、ゲ−トバルブ１２
を閉じ、シリコン基板３６を温度調節機構付きステ−ジ
２８に装着し、基板温度を１２０℃まで上昇させた。こ
の結果、軟Ｘ線照射によって分解したレジストの蒸発が
起こり、上層レジストにポジ型のパタ−ン３７が形成さ
れた。次に、タ−ボ分子ポンプ１９および２０によって
酸素反応性イオンエッチング用チャンバ１７ならびに現
像用チャンバ１６を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し
た後、ゲ−トバルブ１３を開け、シリコン基板３４を酸
素反応性イオンエッチング用チャンバ１７内に移し、ゲ
−トバルブ１３を閉じ、シリコン基板３４を試料ステ−
ジ２９に装着し、真空バルブ２３を開け、酸素ガス２６
を導入しつつ高周波発生装置３０を作動させ、酸素反応
性イオンエッチングを施した。その結果、上層レジスト
中のシリコン原子は酸化され、下層レジストに対してエ
ッチングマスクとして働き、上層レジスト上のポジ型の
パタ−ン３７は下層レジストに転写され、シリコン基板
３４上に下層レジストのパタ−ン４１が形成された。な
お、シリコン基板３４を加熱する際に加熱用ランプ３２
を用いることにより、全体としてスル−プットを１．５
〜２倍に上げることが可能となった。本実施例において
も、実施例１と同様に、形成された上層レジストのポジ
型のパタ−ンは、パターンの幅が０．１μｍ以下におい
て、パターンの幅と高さの比が５以上という極めて微細
で高精度のパターニングができ、また１〜３ｎｍ／分の
極めて良好な耐ドライエッチング性を示し、高精度で微
細な下層レジストパタ−ンを高いスル−プットで容易に
形成することができた。
【００１９】〈実施例３〉本実施例について、図２を用
いて説明する。上層レジスト３６の材料として、０．２
μｍ厚のポリシクロヘキシルメチルシラン（Ｓｉ含有率
２２．２重量％）、下層レジスト３５の材料として、１
μｍ厚のノボラック樹脂を用い、シリコン基板３４の上
にスピンコ−ト法により各々成膜を行った。また、上層
レジスト３６は成膜後に８０℃の温度で、下層レジスト
３５は成膜後に２００℃の温度で、それぞれ加熱を行っ
た。また、本実施例で露光に用いた軟Ｘ線は、レ−ザプ
ラズマＸ線源から取り出した波長１３ｎｍのＸ線であ
り、反射型Ｘ線縮小リソグラフィ用光学系を経て、レジ
スト表面上で、０．１μｍライン・アンド・スペ−スの
パタ−ンを持つように露光用チャンバに導入している。
初めに、ゲ−トバルブ１１を開け、上層レジスト３６お
よび下層レジスト３５を積層したシリコン基板３４を試
料ステ−ジ２７に装着した。ゲ−トバルブ１１を閉じ、
タ−ボ分子ポンプ１８により、露光用チャンバ１５を１
×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気した後、軟Ｘ線束３３を
５秒間照射した。この結果、照射部のみにおいて上層レ
ジストの分解が起こり、潜像が形成された。次に、タ−
ボ分子ポンプ１９を作動させ、現像用チャンバ１６を１
×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し、ゲ−トバルブ１２を
開け、シリコン基板３４を現像用チャンバ１６内に移し
た。その後、ゲ−トバルブ１２を閉じ、シリコン基板３
４を温度調節機構付きステ−ジ２８に装着し、基板温度
を１５０℃まで上昇させた。この結果、軟Ｘ線照射によ
って分解したレジストの蒸発が起こり、上層レジストに
ポジ型のパタ−ン３７が形成された。次に、タ−ボ分子
ポンプ２０によって、酸素反応性イオンエッチング用チ
ャンバ１７を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気したの
ち、ゲ−トバルブ１３を開け、シリコン基板３４を酸素
反応性イオンエッチング用チャンバ１７内に移し、ゲ−
トバルブ１３を閉じ、シリコン基板３４を試料ステ−ジ
２９に装着し、真空バルブ２３を開け、酸素ガス２６を
導入しつつ高周波発生装置３０を作動させ、酸素反応性
イオンエッチングを施した。その結果、上層レジスト中
のシリコン原子は酸化され、下層レジストに対してエッ
チングマスクとして働き、上層レジスト上のポジ型のパ
タ−ン３７は下層レジストに転写され、シリコン基板３
４上に、下層レジストのパタ−ン４１が形成された。本
実施例においても、上記実施例１および２と同様に、従
来の現像液の浸透によるパターン形状の劣化を低減する
ことができ、解像度の高い超微細パタ−ンを高いスル−
プットで形成することができた。
いて説明する。上層レジスト３６の材料として、０．２
μｍ厚のポリシクロヘキシルメチルシラン（Ｓｉ含有率
２２．２重量％）、下層レジスト３５の材料として、１
μｍ厚のノボラック樹脂を用い、シリコン基板３４の上
にスピンコ−ト法により各々成膜を行った。また、上層
レジスト３６は成膜後に８０℃の温度で、下層レジスト
３５は成膜後に２００℃の温度で、それぞれ加熱を行っ
た。また、本実施例で露光に用いた軟Ｘ線は、レ−ザプ
ラズマＸ線源から取り出した波長１３ｎｍのＸ線であ
り、反射型Ｘ線縮小リソグラフィ用光学系を経て、レジ
スト表面上で、０．１μｍライン・アンド・スペ−スの
パタ−ンを持つように露光用チャンバに導入している。
初めに、ゲ−トバルブ１１を開け、上層レジスト３６お
よび下層レジスト３５を積層したシリコン基板３４を試
料ステ−ジ２７に装着した。ゲ−トバルブ１１を閉じ、
タ−ボ分子ポンプ１８により、露光用チャンバ１５を１
×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気した後、軟Ｘ線束３３を
５秒間照射した。この結果、照射部のみにおいて上層レ
ジストの分解が起こり、潜像が形成された。次に、タ−
ボ分子ポンプ１９を作動させ、現像用チャンバ１６を１
×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気し、ゲ−トバルブ１２を
開け、シリコン基板３４を現像用チャンバ１６内に移し
た。その後、ゲ−トバルブ１２を閉じ、シリコン基板３
４を温度調節機構付きステ−ジ２８に装着し、基板温度
を１５０℃まで上昇させた。この結果、軟Ｘ線照射によ
って分解したレジストの蒸発が起こり、上層レジストに
ポジ型のパタ−ン３７が形成された。次に、タ−ボ分子
ポンプ２０によって、酸素反応性イオンエッチング用チ
ャンバ１７を１×１０~2Ｐａ以下の圧力に排気したの
ち、ゲ−トバルブ１３を開け、シリコン基板３４を酸素
反応性イオンエッチング用チャンバ１７内に移し、ゲ−
トバルブ１３を閉じ、シリコン基板３４を試料ステ−ジ
２９に装着し、真空バルブ２３を開け、酸素ガス２６を
導入しつつ高周波発生装置３０を作動させ、酸素反応性
イオンエッチングを施した。その結果、上層レジスト中
のシリコン原子は酸化され、下層レジストに対してエッ
チングマスクとして働き、上層レジスト上のポジ型のパ
タ−ン３７は下層レジストに転写され、シリコン基板３
４上に、下層レジストのパタ−ン４１が形成された。本
実施例においても、上記実施例１および２と同様に、従
来の現像液の浸透によるパターン形状の劣化を低減する
ことができ、解像度の高い超微細パタ−ンを高いスル−
プットで形成することができた。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、上層に、所定量のシリ
コンを含有するレジストを用いた多層レジストをドライ
プロセスにより現像することが可能となり、短波長の電
離放射線を用いたリソグラフィによって、従来の現像液
の浸透によるパターン形状の劣化を低減することがで
き、解像度の極めて高い超微細パタ−ンを、高いスル−
プット（従来の１．５〜２．０倍）で形成することがで
きる。
コンを含有するレジストを用いた多層レジストをドライ
プロセスにより現像することが可能となり、短波長の電
離放射線を用いたリソグラフィによって、従来の現像液
の浸透によるパターン形状の劣化を低減することがで
き、解像度の極めて高い超微細パタ−ンを、高いスル−
プット（従来の１．５〜２．０倍）で形成することがで
きる。
【図１】本発明の実施例１で例示したレジストパタ−ン
形成のプロセスを示す説明図。
形成のプロセスを示す説明図。
【図２】本発明の実施例２および３で例示したレジスト
パタ−ン形成装置の構成を示す模式図。
パタ−ン形成装置の構成を示す模式図。
１…上層レジスト ２…下層レジスト ３…シリコン基板 ４…０．１μｍライン・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束 ５…上層レジストに形成された潜像 ６…蒸発した上層レジスト材料のフラグメント ７…上層レジストに形成されたパタ−ン ８…加熱機構付きステ−ジ ９…酸素ガスプラズマ １０…下層レジストに形成されたパタ−ン １１、１２、１３、１４…ゲ−トバルブ １５…露光用チャンバ １６…現像用チャンバ １７…酸素反応性イオンエッチング用チャンバ １８、１９、２０…タ−ボ分子ポンプ ２１、２２、２３…真空バルブ ２４、２５…ヘリウムガス ２６…酸素ガス ２７…試料ステ−ジ ２８…温度調節機構付きステ−ジ ２９…試料ステ−ジ ３０…高周波発生装置 ３１…対向電極 ３２…加熱用ランプ ３３…０．１μｍライン・アンド・スペ−スの軟Ｘ線束 ３４…シリコン基板 ３５…下層レジスト ３６…上層レジスト ３７…上層レジストに形成されたパタ−ン ３８…蒸発した上層レジスト材料のフラグメント ３９…酸素ガスプラズマ ４０…酸化した上層レジストパタ−ン ４１…下層レジストに形成されたパタ−ン ４２…蒸発した下層レジスト材料のフラグメント ４３…電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/36 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７２ Ａ (72)発明者 曽我 隆 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 内田 史彦 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 伊東 昌昭 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松坂 尚 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 武田 英次 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 老泉 博昭 東京都文京区湯島三丁目31番１号 株式会 社ソルテック内
Claims (10)
- 【請求項１】電離放射線を露光光源となし、露光により
レジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した部分の
レジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成するレジス
トパタ−ン形成方法において、基板上に、ポリシラン、
ケイ素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体およびケイ素
を側鎖に含むポリメチルメタクリレ−ト誘導体のうちか
ら選択される少なくとも１種のシリコン含有レジスト膜
を形成する工程と、上記レジスト膜に電離放射線を照射
してレジストパタ−ンの潜像を形成する工程と、上記潜
像を形成したレジスト膜を加熱して露光した部分のレジ
ストを蒸発させてレジストパタ−ンを形成する工程を少
なくとも含み、上記レジストパタ−ンの潜像を形成する
工程と、上記レジストパタ−ンを形成する工程とを、基
板の搬送を含めた全操作を真空中もしくは非酸化性の雰
囲気中で行い、レジスト膜中のシリコン原子を酸化させ
ずにパターニングすることを特徴とするレジストパタ−
ン形成方法。 - 【請求項２】電離放射線を露光光源となし、露光により
レジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した部分の
レジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成するレジス
トパタ−ン形成方法において、基板上に、１層以上積層
した任意のレジスト材料からなる下層レジストを介し
て、ポリシラン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィン誘
導体、ケイ素を側鎖に含むポリメチルメタクリレ−ト誘
導体のうちから選択される少なくとも１種のシリコン含
有レジスト膜を形成する工程と、上記レジスト膜に電離
放射線を照射してレジストパタ−ンの潜像を形成する工
程と、上記潜像を形成したレジスト膜を加熱して露光し
た部分のレジストを蒸発させてレジストパタ−ンを形成
する工程と、上記レジストパタ−ンをマスクとして、プ
ラズマエッチング、スパッタエッチング、イオンビーム
エッチングのうちから選択される少なくとも１種のドラ
イエッチングにより所望の下層レジストパタ−ンを形成
する工程を少なくとも含み、上記レジストパタ−ンの潜
像を形成する工程と、上記レジストパタ−ンを形成する
工程とを、基板の搬送を含めた全操作を真空中もしくは
非酸化性の雰囲気中で行い、レジスト膜中のシリコン原
子を酸化させずにパターニングすることを特徴とするレ
ジストパタ−ン形成方法。 - 【請求項３】請求項２において、ドライエッチングは、
酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングであることを
特徴とするレジストパタ−ン形成方法。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、電離放射線による露光を真空中もしくは不活性
ガス中で行った後、大気中に開放することなく、加熱手
段を設けたステ−ジ上に移送し、真空中もしくは不活性
ガス中で加熱して、露光した部分のレジストを蒸発させ
て除去し現像する工程を含むことを特徴とするレジスト
パタ−ン形成方法。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
おいて、シリコン含有レジスト膜を構成するポリシラ
ン、ケイ素を側鎖に含むポリオレフィン誘導体またはケ
イ素を側鎖に含むポリメチルメタクリレ−ト誘導体中に
含まれるシリコン含有率は、重量％で８％以上、９４％
以下とすることを特徴とするレジストパタ−ン形成方
法。 - 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項記
載のレジストパタ−ン形成方法において、電離放射線と
して軟Ｘ線を用いることを特徴とするレジストパタ−ン
形成方法。 - 【請求項７】電離放射線を露光光源となし、露光により
レジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した部分の
レジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成するレジス
トパタ−ン形成装置であって、基板上に形成したシリコ
ン含有レジスト膜を、真空中もしくは不活性ガス中での
電離放射線照射によるレジストパタ−ン潜像の形成室
と、上記レジストパタ−ン潜像を形成した基板を加熱し
て、露光した部分のレジストを蒸発させ現像するレジス
トパタ−ン形成室を少なくとも備え、上記各室における
処理条件は独立して制御可能な構造となし、上記各室で
処理を終えた上記基板は、大気に開放することなく、次
工程の上記各室に自在に移送できる連通口を持ち、かつ
各室を密閉し得る構造の接続部を上記各室の入口部およ
び出口部に少なくとも設けた構造とすることを特徴とす
るレジストパタ−ン形成装置。 - 【請求項８】電離放射線を露光光源となし、露光により
レジストパタ−ンの潜像を形成した後、露光した部分の
レジスト膜を除去して所望のパタ−ンを形成するレジス
トパタ−ン形成装置であって、基板上に形成したシリコ
ン含有レジスト膜を、真空中もしくは不活性ガス中での
電離放射線照射によるレジストパタ−ン潜像の形成室
と、上記レジストパタ−ン潜像を形成した基板を加熱し
て、露光した部分のレジストを蒸発させるレジストパタ
−ン形成室と、上記レジストパタ−ンをマスクとして、
プラズマエッチング、スパッタエッチング、イオンビー
ムエッチングのうちから選択される少なくとも１種のド
ライエッチング手段により所望のレジストパタ−ンを形
成するドライエッチング室を少なくとも備え、上記各室
における処理条件は独立して制御可能な構造となし、上
記各室で処理を終えた上記基板は、大気に開放すること
なく、次工程の上記各室に自在に移送できる連通口を持
ち、かつ各室を密閉し得る構造の接続部を上記各室の入
口部および出口部に少なくとも設けた構造とすることを
特徴とするレジストパタ−ン形成装置。 - 【請求項９】請求項８において、ドライエッチング室
は、酸素ガスによる反応性イオンエッチング室であるこ
とを特徴とするレジストパタ−ン形成装置。 - 【請求項１０】請求項７ないし請求項９のいずれか１項
において、レジストパタ−ン潜像の形成室は、基板保持
台と、電離放射線の照射手段と、真空排気手段もしくは
イナートガスの供給および排気手段と、基板の入口部と
出口部を少なくとも備え、レジストパタ−ン形成室は、
基板の加熱および温度調節手段と、真空排気手段もしく
はイナートガスの供給と排気手段と、基板の入口部と出
口部を少なくとも備え、酸素ガスによる反応性イオンエ
ッチング室は、基板保持台と、高周波発生装置と対向電
極からなるプラズマ発生手段と、真空排気手段および酸
素ガスの供給手段と、基板の入口部と出口部を少なくと
も備えたことを特徴とするレジストパタ−ン形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6070386A JPH07283112A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | レジストパターン形成方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6070386A JPH07283112A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | レジストパターン形成方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07283112A true JPH07283112A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13429958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6070386A Pending JPH07283112A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | レジストパターン形成方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07283112A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514662A (ja) * | 2008-01-29 | 2011-05-06 | ブルーワー サイエンス アイ エヌ シー． | 多重暗視野露光によるハードマスクのパターン形成のためのオントラックプロセス |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP6070386A patent/JPH07283112A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011514662A (ja) * | 2008-01-29 | 2011-05-06 | ブルーワー サイエンス アイ エヌ シー． | 多重暗視野露光によるハードマスクのパターン形成のためのオントラックプロセス |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5310624A (en) | Integrated circuit micro-fabrication using dry lithographic processes | |
| US4960675A (en) | Hydrogen ion microlithography | |
| US7144680B2 (en) | Electron beam lithography method using new material | |
| Geis et al. | Self‐developing resist with submicrometer resolution and processing stability | |
| US20210325780A1 (en) | Method for producing resist film | |
| US6465356B2 (en) | Method for forming fine patterns by thinning developed photoresist patterns using oxygen radicals | |
| Kolwicz et al. | Silver halide‐chalcogenide glass inorganic resists for X‐ray lithography | |
| JPH01154050A (ja) | パターン形成方法 | |
| JPH07283112A (ja) | レジストパターン形成方法およびその装置 | |
| Stangl et al. | Submicron lithography and DUV-master masks made by ion projection lithography | |
| JPH07134413A (ja) | フラーレン含有レジスト材料を用いたデバイス作製プロセス | |
| WO1989007285A1 (en) | Integrated circuit micro-fabrication using dry lithographic processes | |
| JP2937380B2 (ja) | 配線形成方法およびその装置 | |
| JPS6049630A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2803335B2 (ja) | レジストのアッシング方法及びその装置 | |
| Mladenov et al. | General problems of high resolution lithography | |
| JPS61203642A (ja) | ドライエツチング方法 | |
| JPH06232041A (ja) | パターン形成方法 | |
| JP3520312B2 (ja) | パターン形成方法 | |
| US4954424A (en) | Pattern fabrication by radiation-induced graft copolymerization | |
| JPH07307274A (ja) | 半導体装置の製造装置 | |
| JPS60165723A (ja) | 微細パタ−ン形成方法 | |
| JPH09312247A (ja) | パターン形成方法及びパターン形成装置 | |
| JP3035535B1 (ja) | パタ―ン形成方法及びパタ―ン形成装置 | |
| KR20220018885A (ko) | 포토레지스트 조성물 및 포토리소그래피 공정 |