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JPS6219052B2 - - Google Patents
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JPS6219052B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6219052B2
JPS6219052B2 JP57080040A JP8004082A JPS6219052B2 JP S6219052 B2 JPS6219052 B2 JP S6219052B2 JP 57080040 A JP57080040 A JP 57080040A JP 8004082 A JP8004082 A JP 8004082A JP S6219052 B2 JPS6219052 B2 JP S6219052B2
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JP
Japan
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film
pattern
silicon oxide
graft polymer
oxide film
Prior art date
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Expired
Application number
JP57080040A
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Japanese (ja)
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JPS58197819A (en
Inventor
Masao Morita
Saburo Imamura
Toshiaki Tamamura
Osamu Kogure
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPS58197819A publication Critical patent/JPS58197819A/en
Publication of JPS6219052B2 publication Critical patent/JPS6219052B2/ja
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    • 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
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/38Treatment before imagewise removal, e.g. prebaking

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、気相グラフト重合法を利用し、被加
工基板上に高精度微細加工用のレジストパターン
を直接形成するパターン形成法に関する。 従来、IC及びLSI等の製造では、レジストと呼
ばれる高分子化合物等の有機組成物で被加工基板
を被覆し、高エネルギー線をパターン状に照射し
てレジストに潜像を形成し、これを現像してパタ
ーン状のレジスト膜を形成したのち、被加工基板
を腐食液に浸すことにより基板のレジストに覆わ
れていない部分を化学的にエツチングし、レジス
トを剥離することにより所望のパターンを被加工
基板に形成する湿式法が用いられてきた。 しかし、近年LSI素子の微細化に伴い、前記の
湿式法ではサイドエツチングのため十分な加工精
度がとれなくなり、四フツ化炭素、四塩化炭素等
のガスの高周波プラズマによるエツチング等のド
ライエツチング法が使用されるようになつてき
た。このためパターン形成に使用されるレジスト
材にはエネルギー線に対する高い感度、解像度と
共に、ドライエツチングに対する高い耐性が要求
されている。しかし、感度、解像度とドライエツ
チング耐性は相反する傾向にあり、これらをすべ
て満足する材料は見出されていない。 そこで原田らは特願昭56−184495号において、
被加工基板上に塗布した基材に高エネルギー線を
照射して活性点をつくり、この膜上に単量体ガス
を導入してパターン照射部に選択的にグラフト重
合させて、現像不要で直接及び乾式でパターン形
成を行う方法を提案している。しかしこの場合で
も基材層を厚くして形状比の良いレジストパター
ンを作製するためには、グラフト重合体膜を厚く
せざるを得ず、パターン部分に照射する高エネル
ギー線量も多くなり、またグラフト処理時間も長
くする必要がある。これは基板加工時間を長く
し、半導体素子製造上著しく不経済となる。 加えて、グラフト重合には方向性がないので、
長時間グラフトすることにより膜厚ばかりでな
く、線幅も広くなり、解像度の低下をもたらす。 本発明の目的は、高エネルギー線照射した基板
膜上にグラフト重合により所望のパターンを得る
方法において、そのパターンの解像性、パターン
形状、耐ドライエツチング性を大幅に改善するた
めに、グラフト重合させる基材膜に係る改良方法
を提供するにある。 すなわち本発明を概説すれば、本発明は、基板
上に高エネルギー線照射により付加重合開始可能
な活性点を生成する基材より成る膜を形成し、該
膜に高エネルギー線をパターン照射した後、該照
射膜を単量体ガス雰囲気内でパターン照射部を選
択的にグラフト重合させてパターン形状のグラフ
ト重合体膜を形成し、このグラフト重合体膜をマ
スクとしてエツチングにより基材膜に微細なパタ
ーンを形成する方法において、下層が有機高分子
材料膜から成り、上層がシリコン酸化物膜から成
る2層の基材層を用い、上層のシリコン酸化物膜
上に照射パターンの形状のグラフト重合体膜を形
成し、このグラフト重合体膜をマスクとして、グ
ラフト重合体膜に覆われていないシリコン酸化物
膜をエツチング除去し、更にこのシリコン酸化物
膜に覆われていない領域の有機高分子材料膜をエ
ツチング除去して成ることを特徴とするパターン
形成法に関する。 本発明における最も重要な点は、シリコン酸化
物膜が高エネルギー線照射により付加重合可能な
活性点を生成し、しかも有機高分子材料膜に対し
てエツチング速度の大きい酸素ガスを用いるドラ
イエツチング処理に対して全くエツチングされな
いことを見出したことである。これにより非常に
薄いシリコン酸化物膜を用いても、比較的厚い有
機高分子材料膜にパターンを転写できるため、シ
リコン酸化物膜をエツチングするのに必要なマス
クとするグラフト重合体膜も薄くてよい。このた
め、グラフト重合体膜厚を大きくすることにより
生じる解像度の低下も改善されるだけでなく、高
エネルギー線照射量の低減すなわち高感度化につ
ながり、グラフト重合処理時間の短縮にも効果が
ある。 以下、添付図面に基づいて本発明を具体的に説
明する。 図面は、本発明によるパターン形成の一具体例
を示した工程図である。 工程の(a)は有機高分子材料膜の塗布、(b)はシリ
コン酸化物膜の被着、(c)は高エネルギー線の照
射、(d)は付加重合可能な単量体ガスの導入による
グラフト重合、(e)はグラフト重合体膜パターンを
マスクとするシリコン酸化物膜のエツチング、(f)
はシリコン酸化物膜をマスクとする有機高分子材
料膜のエツチング、(g)は被加工基板のエツチン
グ、そして(g′)は被加工基板へのドーピングを
示す。しかして、符号1は被加工基板、2は有機
高分子材料膜、3はシリコン酸化物膜、4は高エ
ネルギー線、5はグラフト重合体用単量体ガス、
6はグラフト重合体膜、そして7はドーパントを
意味する。 まず被加工基板1上に1μm前後の比較的厚い
有機高分子材料膜2を塗布する(工程a)。この
上に約75nm以下の比較的薄いシリコン酸化物膜
3を形成する(工程b)。このシリコン酸化物膜
の形成は、気相中でSiH4を酸化しこれを前記有
機高分子材料膜上に被着させるCVD法
(Chemical Vapor Deposition法)、シリコンをタ
ーゲツトとした反応性スパツタリング法あるいは
高周波スパツタリング法、電子ビーム蒸着装置を
用い溶融石英を原料とした蒸着法、シリコン化合
物をアルコールに溶解した液を塗布したのちシリ
コン酸化物膜とする方法等などが用いられる。こ
うして得た2層膜をもつ基板上に、任意のパター
ン状に高エネルギー線4を照射する(工程c)。
高エネルギー線としては電子線、X線、イオンビ
ーム、遠紫外線が使える。こうして照射した基板
を空気に接触させることなく付加重合可能な単量
体ガス5雰囲気下におき、照射部に選択的にグラ
フト重合させてグラフトパターンをつくる(工程
d)。グラフト重合体膜6は照射量を増加させる
か、グラフト重合時間を長くすることにより厚く
てきるが、基材膜上層のシリコン酸化物膜をドラ
イエツチングにより除去するに十分な厚さを堆積
すればよい。例えばシリコン酸化物膜が75nmの
場合、グラフト重合体膜は150nm程度で十分で
ある。次いでこのグラフト重合体膜パターンをマ
スクとしてグラフト重合体膜に覆われていない領
域、すなわち未照射部のシリコン酸化物膜をドラ
イエツチングにより除去する(工程e)。エツチ
ングガスとしてグラフト重合体膜に比べシリコン
酸化物膜の方がより速くエツチングされるもの通
常CF4やCHF3あるいはこれにH2を添加したガス
を用いる。こうして得たパターン状のシリコン酸
化物膜をマスクとして未照射領域の有機高分子材
料膜をドライエツチングにより除去する(工程
f)。この際のエツチングガスとしては有機高分
子材料膜に比べてシリコン酸化物膜の方が遅くエ
ツチングされるもの、通常酸素が用いられる。こ
うして薄いグラフト重合体膜を用いて比較的厚い
有機高分子材料膜を所望のパターンに加工するこ
とができる。その後はこのパターン状の有機高分
子材料膜を用いて下地の被加工基板のエツチング
加工あるいはドーピング加工等を行う(工程g、
g′)。 グラフト重合させる単量体ガスとしては付加重
合が可能でガス化できる有機単量体例えばスチレ
ン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、アクリ
ロニトリル等が使用できる。 また、基材2層膜の下層に用いる有機高分子材
料膜は、シリコン酸化物膜を被着する際変質しな
いものであれば原理的に材質を選ばないが、被加
工基板の加工に際して耐性の高いもの、すなわ
ち、酸素ガス以外の反応性ガスに対するドライエ
ツチング性が高く、被加工基板への不純物混入の
可能性の少ないものがよく、例えばポリアミドイ
ミド類、ポリアミド酸類、ポリアミド酸を熱処理
して得られるポリイミド酸類、ポリスチレン及び
その誘導体、ポリパラキシリレン、アクリル酸又
はメタクリル酸とアクリル酸フエニル、メタクリ
ル酸フエニル、アクリル酸ナフチル、メタクリル
酸ナフチル等との共重合体を塗布後熱処理した
(メタ)アクリル酸−芳香族(メタ)アクリレー
ト共重合体無水物、AZ系レジスト等が使用でき
る。 以下、本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 実施例 1 熱酸化したシリコン基板上にスピンコート法で
ポリアミド酸(東レ製トレニース#2000)をスピ
ンコートにより塗布し、1.2μm厚の膜を形成す
る。この膜を300℃1時間加熱することにより1.0
μm厚のポリイミド膜を得た。この上にSiH4
化法によCVD反応装置を用いて、75nm厚のシリ
コン酸化物の被着を行つた。被着条件は、N2
6000c.c./分、O2を250c.c./分、SiH4を40c.c./分で
ガスを流し、基板温度300℃1分間であつた。次
に電子ビーム露光装置を用いて、20KVの加速電
圧で5μm幅のラインパターンを種類の露光量で
照射した。その後、空気に接触することなく10-3
トルの真空雰囲気に基板を移動し、3トルのガス
圧で精製、脱気したスチレンガスを導入し、1時
間放置して照射部へのグラフト重合を行つた。顕
微鏡観察の結果、照射部には、均一で光沢のある
ポリスチレングラフト重合体膜が形成されていた
が、未照射部には、全くグラフト重合体膜の形成
がみられなかつた。約0.15μm厚のグラフト重合
体膜を得るのに必要な電子ビーム照射量は約75μ
C/cm2であつた。 この試料を150℃、30分間空気中で加熱したの
ち、10%の水素ガスを添加した四フツ化炭素ガス
を用いてグラフト重合体膜に覆われていないシリ
コン酸化物膜を反応性スパツタエツチングにより
除去した。前記ガスによるスチレングラフト重合
体膜とシリコン酸化物膜の反応性スパツタエツチ
ング比は、約1:2で150nm厚のスチレングラ
フト重合体膜により75nmのシリコン酸化物膜を
充分にエツチング除去することが可能であつた。
次にシリコン酸化物膜に覆われていないポリイミ
ド領域を酸素ガスを用いる反応性スパツタエツチ
ングで除去した。0.03トル圧5c.c./分の酸素ガス
流量でのポリイミドとシリコン酸化物のスパツタ
エツチング速度比は100:1以上であり、1.0μm
厚のポリイミド膜を完全にエツチングしたあとも
照射部でのシリコン酸化物の膜減りはほとんどな
かつた。 次に、10%水素添加四フツ化炭素による反応性
スパツタエツチングにより、深さ1μmの酸化シ
リコンパターンを作製した。 実施例 2〜5 熱酸化したシリコン基板上に実施例1と同様に
1.0μm厚のポリイミド膜と75nm厚のシリコン酸
化物膜を形成し、同一条件で露光した。その後試
料を接触させることなく10-3トルの真空雰囲気下
におき各試料につき重合可能な単量体ガスとして
それぞれジビニルベンゼン(実施例2)アクリロ
ニトリル(実施例3)、マレイミド(実施例4)
フエニルアクリレート(実施例5)を3トルのガ
ス圧で導入し、1時間放置してグラフト重合を行
うと、いずれも照射部のみにグラフト重合体膜が
形成できた。グラフト重合体膜厚が150nmにな
るのに必要な電子ビーム照射量を表1に示した。
The present invention relates to a pattern forming method that uses a vapor phase graft polymerization method to directly form a resist pattern for high-precision microfabrication on a substrate to be processed. Conventionally, in the production of ICs and LSIs, the substrate to be processed is coated with an organic composition such as a polymer compound called a resist, and a latent image is formed on the resist by irradiating it with high-energy radiation in a pattern, which is then developed. After forming a patterned resist film, the substrate to be processed is immersed in a corrosive liquid to chemically etch the parts of the substrate not covered by the resist, and the resist is peeled off to form the desired pattern. Wet methods of forming on substrates have been used. However, with the miniaturization of LSI devices in recent years, the wet method described above cannot achieve sufficient processing accuracy due to side etching, and dry etching methods such as etching using high-frequency plasma of gases such as carbon tetrafluoride and carbon tetrachloride are now being used. It has come to be used. For this reason, resist materials used for pattern formation are required to have high sensitivity and resolution to energy rays, as well as high resistance to dry etching. However, sensitivity, resolution, and dry etching resistance tend to be contradictory, and no material has been found that satisfies all of them. Therefore, Harada et al.
The base material coated on the substrate to be processed is irradiated with high-energy rays to create active points, and a monomer gas is introduced onto this film to selectively graft polymerize to the irradiated areas of the pattern, resulting in direct polymerization without the need for development. We also propose a method of forming patterns using a dry method. However, even in this case, in order to thicken the base material layer and create a resist pattern with a good shape ratio, it is necessary to thicken the graft polymer film, which increases the amount of high-energy radiation irradiated to the pattern area, and also increases the graft polymer film thickness. It is also necessary to increase the processing time. This lengthens the substrate processing time and becomes extremely uneconomical in semiconductor device manufacturing. In addition, since graft polymerization has no directionality,
Grafting for a long time increases not only the film thickness but also the line width, resulting in a decrease in resolution. The purpose of the present invention is to perform graft polymerization in order to significantly improve the resolution, pattern shape, and dry etching resistance of the pattern in a method of obtaining a desired pattern by graft polymerization on a substrate film irradiated with high-energy rays. An object of the present invention is to provide an improved method for a base film that can be used. That is, to summarize the present invention, the present invention involves forming a film made of a base material that generates active points capable of initiating addition polymerization by irradiation with high-energy rays on a substrate, and then irradiating the film with high-energy rays in a pattern. The irradiated film is selectively graft-polymerized in the patterned irradiated areas in a monomer gas atmosphere to form a pattern-shaped graft polymer film, and this graft polymer film is used as a mask to form fine particles on the base film by etching. In the method of forming a pattern, a two-layer base material layer is used, the lower layer is made of an organic polymer material film, and the upper layer is made of a silicon oxide film, and a graft polymer in the shape of the irradiation pattern is deposited on the upper silicon oxide film. A film is formed, and using this graft polymer film as a mask, the silicon oxide film not covered by the graft polymer film is etched away, and then the organic polymer material film in the area not covered by the silicon oxide film is removed. The present invention relates to a pattern forming method characterized by etching and removing. The most important point in the present invention is that the silicon oxide film generates active sites capable of addition polymerization by irradiation with high-energy rays, and that it can be dry etched using oxygen gas, which has a high etching rate for organic polymer material films. It was discovered that there was no etching at all. As a result, even if a very thin silicon oxide film is used, a pattern can be transferred to a relatively thick organic polymer material film, so the graft polymer film used as a mask necessary for etching the silicon oxide film is also thin. good. Therefore, it not only improves the decrease in resolution caused by increasing the thickness of the graft polymer film, but also reduces the amount of high-energy ray irradiation, which leads to higher sensitivity, and is also effective in shortening the graft polymerization processing time. . Hereinafter, the present invention will be specifically described based on the accompanying drawings. The drawings are process diagrams showing a specific example of pattern formation according to the present invention. Step (a) is the application of an organic polymer material film, (b) is the deposition of a silicon oxide film, (c) is the irradiation of high-energy rays, and (d) is the introduction of a monomer gas capable of addition polymerization. (e) Etching of silicon oxide film using the graft polymer film pattern as a mask, (f)
(g) shows etching of the substrate to be processed, and (g') shows doping of the substrate to be processed. Therefore, 1 is a substrate to be processed, 2 is an organic polymer material film, 3 is a silicon oxide film, 4 is a high energy beam, 5 is a monomer gas for graft polymer,
6 means the graft polymer film, and 7 means the dopant. First, a relatively thick organic polymer material film 2 of about 1 μm is applied onto the substrate 1 to be processed (step a). A relatively thin silicon oxide film 3 of about 75 nm or less is formed on this (step b). This silicon oxide film can be formed using a CVD method (Chemical Vapor Deposition method) in which SiH 4 is oxidized in a gas phase and deposited on the organic polymer material film, a reactive sputtering method targeting silicon, or A high frequency sputtering method, a vapor deposition method using fused quartz as a raw material using an electron beam evaporator, a method of applying a solution of a silicon compound dissolved in alcohol, and then forming a silicon oxide film, etc. are used. The substrate having the two-layer film thus obtained is irradiated with high-energy rays 4 in an arbitrary pattern (step c).
Electron beams, X-rays, ion beams, and far ultraviolet rays can be used as high-energy beams. The thus irradiated substrate is placed in an atmosphere of monomer gas 5 capable of addition polymerization without being brought into contact with air, and the irradiated areas are selectively grafted to form a graft pattern (step d). The graft polymer film 6 can be thickened by increasing the irradiation dose or by lengthening the graft polymerization time, but if it is deposited to a thickness sufficient to remove the silicon oxide film on the base film by dry etching. good. For example, if the silicon oxide film is 75 nm thick, a graft polymer film of about 150 nm is sufficient. Next, using this graft polymer film pattern as a mask, the area not covered by the graft polymer film, that is, the unirradiated area of the silicon oxide film is removed by dry etching (step e). As an etching gas, a gas which etches a silicon oxide film more quickly than a graft polymer film is usually used, such as CF 4 or CHF 3 , or a gas prepared by adding H 2 thereto. Using the thus obtained patterned silicon oxide film as a mask, the organic polymer material film in the unirradiated area is removed by dry etching (step f). The etching gas used here is usually oxygen, which etches silicon oxide films more slowly than organic polymer material films. In this way, a relatively thick organic polymer material film can be processed into a desired pattern using a thin graft polymer film. After that, the patterned organic polymer material film is used to perform etching or doping on the underlying substrate to be processed (step g,
g′). As the monomer gas to be graft-polymerized, organic monomers capable of addition polymerization and gasification, such as styrene, divinylbenzene, vinyltoluene, acrylonitrile, etc., can be used. In addition, the organic polymer material film used as the lower layer of the two-layer base film can be selected from any material in principle as long as it does not change in quality when the silicon oxide film is applied. In other words, materials with high dry etching properties against reactive gases other than oxygen gas and with a low possibility of contamination of impurities into the substrate to be processed are preferable. Polyimide acids, polystyrene and its derivatives, polyparaxylylene, copolymers of acrylic acid or methacrylic acid and phenyl acrylate, phenyl methacrylate, naphthyl acrylate, naphthyl methacrylate, etc. are coated and then heat treated (meth)acrylic. Acid-aromatic (meth)acrylate copolymer anhydride, AZ-based resist, etc. can be used. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Example 1 Polyamic acid (Trainice #2000 manufactured by Toray Industries, Ltd.) is applied by spin coating onto a thermally oxidized silicon substrate to form a 1.2 μm thick film. 1.0 by heating this film at 300℃ for 1 hour.
A polyimide film with a thickness of μm was obtained. A 75 nm thick silicon oxide was deposited thereon using the SiH 4 oxidation method using a CVD reactor. The adhesion conditions are N2
Gases were flowed at 6000 c.c./min, O 2 at 250 c.c./min, and SiH 4 at 40 c.c./min, and the substrate temperature was 300° C. for 1 minute. Next, using an electron beam exposure device, a line pattern with a width of 5 μm was irradiated with various exposure doses at an accelerating voltage of 20 KV. Then 10 -3 without contact with air
The substrate was moved to a vacuum atmosphere of 3 Torr, styrene gas purified and degassed at a gas pressure of 3 Torr was introduced, and the mixture was left to stand for 1 hour to perform graft polymerization on the irradiated area. As a result of microscopic observation, a uniform and glossy polystyrene graft polymer film was formed in the irradiated area, but no graft polymer film was observed in the unirradiated area. The amount of electron beam irradiation required to obtain a graft polymer film with a thickness of approximately 0.15 μm is approximately 75 μm.
It was C/ cm2 . After heating this sample in air at 150°C for 30 minutes, the silicon oxide film not covered by the graft polymer film was reactively sputter etched using carbon tetrafluoride gas to which 10% hydrogen gas was added. It was removed by The reactive sputter etching ratio of the styrene graft polymer film and silicon oxide film using the gas is approximately 1:2, and a 75 nm silicon oxide film can be sufficiently etched away by a 150 nm thick styrene graft polymer film. It was possible.
The polyimide regions not covered by the silicon oxide film were then removed by reactive sputter etching using oxygen gas. The sputter etching speed ratio of polyimide and silicon oxide at 0.03 torr pressure and oxygen gas flow rate of 5 c.c./min is more than 100:1 and 1.0 μm
Even after completely etching the thick polyimide film, there was almost no reduction in the silicon oxide film in the irradiated area. Next, a silicon oxide pattern with a depth of 1 μm was fabricated by reactive sputter etching using 10% hydrogenated carbon tetrafluoride. Examples 2 to 5 Similar to Example 1, on a thermally oxidized silicon substrate
A 1.0 μm thick polyimide film and a 75 nm thick silicon oxide film were formed and exposed under the same conditions. Thereafter, the samples were placed in a vacuum atmosphere of 10 -3 Torr without contact with each other, and the polymerizable monomer gases for each sample were divinylbenzene (Example 2), acrylonitrile (Example 3), and maleimide (Example 4).
When phenyl acrylate (Example 5) was introduced at a gas pressure of 3 torr and allowed to stand for 1 hour to carry out graft polymerization, a graft polymer film was formed only in the irradiated areas in all cases. Table 1 shows the amount of electron beam irradiation required to make the graft polymer film thickness 150 nm.

【表】 実施例 6〜9 フエニルメタクリレートとメタクリル酸共重合
体(フエニルメタクリレート含量65%重量平均分
子量20万)のエチルセロソルブアセテート溶液を
熱酸化したシリコン基板上に1.2μm厚に塗布
し、250℃で30分空気中で加熱した。この上に、
SiH4を用いたCVD法(実施例6)、反応性スパツ
タリング(実施例7)高周波スパツタリング(実
施例8)、シリコン化合物アルコール溶液のコー
テイング(実施例9)により、シリコン酸化物膜
をそれぞれ75nm厚で被着した。以後実施例1と
同様の方法で酸化シリコンのパターンを得た。シ
リコン酸化物膜の形成条件とグラフト重合体膜生
成に必要な電子線照射量を表2に示した。
[Table] Examples 6 to 9 An ethyl cellosolve acetate solution of phenyl methacrylate and methacrylic acid copolymer (phenyl methacrylate content 65% weight average molecular weight 200,000) was applied to a thickness of 1.2 μm on a thermally oxidized silicon substrate. Heated in air at 250°C for 30 minutes. On top of this
Silicon oxide films were formed to a thickness of 75 nm by CVD using SiH 4 (Example 6), reactive sputtering (Example 7), high-frequency sputtering (Example 8), and coating with a silicon compound alcohol solution (Example 9). It was covered with Thereafter, a silicon oxide pattern was obtained in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the conditions for forming the silicon oxide film and the amount of electron beam irradiation required to form the graft polymer film.

【表】 実施例 10〜12 実施例1と同様に基材を作製し、400メツシユ
の銅製マスクを用い、Cu−L線(13.3Å)のX
線(実施例10)、500WのXe−Hgランプによる遠
紫外線(実施例11)あるいは液体Ga−イオン源
からのイオンビーム(実施例12)を照射し、実施
例1と同様の方法で熱酸化シリコンのパターンを
形成した。1時間のグラフト重合時間で、グラフ
ト重合体膜厚が150nmになる照射量を表3に示
す。
[Table] Examples 10 to 12 A base material was prepared in the same manner as in Example 1, and a Cu-L wire (13.3 Å) was
Thermal oxidation was carried out in the same manner as in Example 1 by irradiating with radiation (Example 10), deep ultraviolet rays from a 500W Xe-Hg lamp (Example 11), or ion beam from a liquid Ga-ion source (Example 12). A silicon pattern was formed. Table 3 shows the irradiation dose at which the graft polymer film thickness was 150 nm with a graft polymerization time of 1 hour.

【表】 実施例 13 実施例1と同様の条件でパターン幅のみ0.5μ
m、1μm、2μmに変化させて露光した。この
時の電子線照射量とグラフト重合体膜の線幅を表
4に示す。
[Table] Example 13 Same conditions as Example 1, pattern width only 0.5μ
Exposure was performed by changing the thickness of the film to light of m, 1 μm, and 2 μm. Table 4 shows the amount of electron beam irradiation and the line width of the graft polymer film at this time.

【表】 以上説明したように高エネルギー線照射により
付加重合可能な活性点を生成する基材を2層構造
にし、その下層に有機高分子材料膜、上層にシリ
コン酸化物膜を用いることにより、グラフト重合
体膜を厚くすることなく、形状比、解像度の高い
パターンを少ない照射量で形成できる利点があ
る。
[Table] As explained above, by forming the base material that generates active points capable of addition polymerization by high-energy ray irradiation into a two-layer structure, and using an organic polymer material film as the lower layer and a silicon oxide film as the upper layer, This method has the advantage that a pattern with high shape ratio and resolution can be formed with a small amount of radiation without increasing the thickness of the graft polymer film.

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

図面は本発明によるパターン形成の一具体例を
示した工程図である。 1:被加工基板、2:有機高分子材料膜、3:
シリコン酸化物膜、4:高エネルギー線、5:グ
ラフト重合用単量体ガス、6:グラフト重合体
膜、7:ドーパント。
The drawings are process diagrams showing a specific example of pattern formation according to the present invention. 1: Processed substrate, 2: Organic polymer material film, 3:
Silicon oxide film, 4: high energy beam, 5: monomer gas for graft polymerization, 6: graft polymer film, 7: dopant.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板上に高エネルギー線照射により付加重合
開始可能な活性点を生成する基材より成る膜を形
成し、該膜に高エネルギー線をパターン照射した
後、該照射膜を単量体ガス雰囲気内でパターン照
射部を選択的にグラフト重合させてパターン形状
のグラフト重合体膜を形成し、このグラフト重合
体膜をマスクとしてエツチングにより基材膜に微
細なパターンを形成する方法において、下層が有
機高分子材料膜から成り、上層がシリコン酸化物
膜から成る2層の基材膜を用い、上層のシリコン
酸化物膜上に照射パターンの形状のグラフト重合
体膜を形成し、このグラフト重合体膜をマスクと
して、グラフト重合体膜に覆われていないシリコ
ン酸化物膜をエツチング除去し、更にこのシリコ
ン酸化物膜に覆われていない領域の有機高分子材
料膜をエツチング除去することを特徴とするパタ
ーン形成法。
1 A film made of a base material that generates active points capable of initiating addition polymerization by irradiation with high-energy rays is formed on a substrate, and after irradiating the film with high-energy rays in a pattern, the irradiated film is placed in a monomer gas atmosphere. In this method, a pattern-shaped graft polymer film is formed by selectively graft polymerizing the pattern irradiated area, and a fine pattern is formed on the base film by etching using this graft polymer film as a mask. Using a two-layer base film consisting of a molecular material film and an upper layer consisting of a silicon oxide film, a graft polymer film in the shape of an irradiation pattern is formed on the upper silicon oxide film, and this graft polymer film is Pattern formation characterized by etching and removing the silicon oxide film that is not covered with the graft polymer film as a mask, and further etching and removing the organic polymer material film in the area that is not covered with the silicon oxide film. Law.
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