JP2555657B2 - 二層構造電子線レジスト用下層レジスト - Google Patents
二層構造電子線レジスト用下層レジストInfo
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- JP2555657B2 JP2555657B2 JP62333851A JP33385187A JP2555657B2 JP 2555657 B2 JP2555657 B2 JP 2555657B2 JP 62333851 A JP62333851 A JP 62333851A JP 33385187 A JP33385187 A JP 33385187A JP 2555657 B2 JP2555657 B2 JP 2555657B2
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- electron beam
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (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】 〔概要〕 二層構造をとる電子線レジストの下層レジストに関
し、 露光する際に生ずる電荷蓄積を解消してパターンの位
置ずれを低減することを目的とし、 ベーキング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不
溶性のポリマに変化すると共に、分子構造が共役二重結
合構造へと変化して抵抗率が低下する平坦化材料を用い
て下層レジストを構成する。
し、 露光する際に生ずる電荷蓄積を解消してパターンの位
置ずれを低減することを目的とし、 ベーキング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不
溶性のポリマに変化すると共に、分子構造が共役二重結
合構造へと変化して抵抗率が低下する平坦化材料を用い
て下層レジストを構成する。
本発明は二層構造電子線レジストに係り、特に作業性
の向上と電子蓄積を無くした下層レジストの改良に関す
る。
の向上と電子蓄積を無くした下層レジストの改良に関す
る。
大量の情報を高速に処理する情報処理技術の進歩と共
に、半導体装置は大容量化が行われてLSIやVLSIが実用
化されているが、これらは何れも単位素子の小形化によ
り実現されている。
に、半導体装置は大容量化が行われてLSIやVLSIが実用
化されているが、これらは何れも単位素子の小形化によ
り実現されている。
すなわち、各単位素子を形成する電極面積や素子相互
を連絡する配線パターン幅は極度に微小化したものが用
いられており、最小パターン幅として１μｍ以下のもの
が使用されている。
を連絡する配線パターン幅は極度に微小化したものが用
いられており、最小パターン幅として１μｍ以下のもの
が使用されている。
さて、IC,LSIなど半導体集積回路を初めとし、表面波
フィルタなど微細な電子回路は殆どの場合に薄膜形成技
術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子線リ
ソグラフィ）を用いて形成されている。
フィルタなど微細な電子回路は殆どの場合に薄膜形成技
術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子線リ
ソグラフィ）を用いて形成されている。
いま、最も微細化が進んでいる半導体集積回路につい
て説明すると、半導体基板（ウエハ）の上に感光性レジ
スト（フォトレジスト）をスピンコートして薄膜を作
り、選択露光により必要とする位置を窓開けし、イオン
注入法などにより半導体領域を作り、フォトレジストを
除去した後、化学気相成長法などを用いてウエハの全面
に絶緑層を形成している。
て説明すると、半導体基板（ウエハ）の上に感光性レジ
スト（フォトレジスト）をスピンコートして薄膜を作
り、選択露光により必要とする位置を窓開けし、イオン
注入法などにより半導体領域を作り、フォトレジストを
除去した後、化学気相成長法などを用いてウエハの全面
に絶緑層を形成している。
次に、この絶縁層にフォトレジスト被覆と選択露光お
よびドライエッチングからなる写真蝕刻技術を適用して
電極位置を窓開けし、このウエハの上に真空蒸着法やス
パッタ法などの薄膜形成技術を用いて導体金属の薄膜を
作り、先と同様に写真蝕刻技術を用い、各単位素子毎に
例えばＸ方向の微細な配線パターンを形成する。
よびドライエッチングからなる写真蝕刻技術を適用して
電極位置を窓開けし、このウエハの上に真空蒸着法やス
パッタ法などの薄膜形成技術を用いて導体金属の薄膜を
作り、先と同様に写真蝕刻技術を用い、各単位素子毎に
例えばＸ方向の微細な配線パターンを形成する。
次に、この上に先と同様に薄膜形成技術を用いて絶縁
層を形成した後、コンタクトホールを穴開けし、この上
に導体金属を蒸着して薄膜を形成した後、写真蝕刻技術
を用い、各単位素子毎に例えばＹ方向の微細な配線パタ
ーンを形成する。
層を形成した後、コンタクトホールを穴開けし、この上
に導体金属を蒸着して薄膜を形成した後、写真蝕刻技術
を用い、各単位素子毎に例えばＹ方向の微細な配線パタ
ーンを形成する。
このように薄膜形成技術と写真蝕刻技術とにより微細
パターンが形成されているが、最小パターン幅が１μｍ
未満まで微細化が進んできたため露光光源として紫外線
に代わって電子線が使用されるようになった。
パターンが形成されているが、最小パターン幅が１μｍ
未満まで微細化が進んできたため露光光源として紫外線
に代わって電子線が使用されるようになった。
すなわち、紫外線露光による微細パターンの形成は波
長による制限から１μｍ程度に限られるのに対し、電子
線の波長は加速電圧により異なるものゝ、0.1Å程度と
格段に短いためにサブミクロン領域の微細パターンの形
成が可能となる。
長による制限から１μｍ程度に限られるのに対し、電子
線の波長は加速電圧により異なるものゝ、0.1Å程度と
格段に短いためにサブミクロン領域の微細パターンの形
成が可能となる。
次に、集積回路の配線パターンの形成には例えばＸ方
向配線パターンとＹ方向配線パターンとの立体交叉が必
要となるが、交叉部には顕著な段差が生じており、その
ため平坦面と同様な方法で写真蝕刻技術を適用すると配
線パターン幅が狭いために段差によるレジスト膜厚の変
動を生じ、均一なパターンが得られないと云う問題があ
る。
向配線パターンとＹ方向配線パターンとの立体交叉が必
要となるが、交叉部には顕著な段差が生じており、その
ため平坦面と同様な方法で写真蝕刻技術を適用すると配
線パターン幅が狭いために段差によるレジスト膜厚の変
動を生じ、均一なパターンが得られないと云う問題があ
る。
そこで、この解決法として、二層構造のレジストを用
い、下層レジストでウエハ表面部の平坦化を行い、この
上に電子線レジストを塗布して電子線を照射し、選択露
光する写真蝕刻技術が開発されている。
い、下層レジストでウエハ表面部の平坦化を行い、この
上に電子線レジストを塗布して電子線を照射し、選択露
光する写真蝕刻技術が開発されている。
本発明はこの平坦化用下層レジストの改良に関するも
のである。
のである。
下層レジストは高い段差を伴う被加工層を平坦化する
のが目的であり、そのため１〜２μｍの膜厚を必要とす
るが、このレジストの必要条件は弗素ガスプラズマ或い
は塩素ガスプラズマに対して耐ドライエッチング性の優
れた材料であることの他には作業性がよく、短時間の処
理により形成できることが必要である。
のが目的であり、そのため１〜２μｍの膜厚を必要とす
るが、このレジストの必要条件は弗素ガスプラズマ或い
は塩素ガスプラズマに対して耐ドライエッチング性の優
れた材料であることの他には作業性がよく、短時間の処
理により形成できることが必要である。
そして、下層レジストとして一般にフェノール・ノボ
ラック樹脂が使用されている。
ラック樹脂が使用されている。
然し、問題は電子線露光に当たって電荷蓄積によりパ
ターンの位置ずれが起こることである。
ターンの位置ずれが起こることである。
すなわち、電子線露光においては照射した電子線によ
り上層レジストが感光するが、この際にかなりの量の電
子線が上層レジストを貫通して下層レジストにまで達す
る。
り上層レジストが感光するが、この際にかなりの量の電
子線が上層レジストを貫通して下層レジストにまで達す
る。
こゝで、電子は負に帯電しているために下層レジスト
の中に電荷の蓄積（チャージアップ）が起ると、電子線
を走査して微小な間隔を隔てゝ微細なパターンを選択露
光する場合に下地の負電荷により電子線が曲げられパタ
ーンの位置ずれを生ずることである。
の中に電荷の蓄積（チャージアップ）が起ると、電子線
を走査して微小な間隔を隔てゝ微細なパターンを選択露
光する場合に下地の負電荷により電子線が曲げられパタ
ーンの位置ずれを生ずることである。
この解決法として下層レジストに導電性をもたせて電
荷の蓄積をなくする方法がよいが、未だ有効な実施法は
確立していない。
荷の蓄積をなくする方法がよいが、未だ有効な実施法は
確立していない。
以上記したように段差のある被加工層上に微小線幅の
導体パターンを形成するには二層構造の電子線レジスト
を使用することが必要である。
導体パターンを形成するには二層構造の電子線レジスト
を使用することが必要である。
然し、電子線レジストの使用に当たってフェノール・
ノボラック樹脂をはじめ一般の樹脂組成物は絶縁体であ
るためチャージアップの現象があり、これによるパター
ンの位置ずれが問題となる。
ノボラック樹脂をはじめ一般の樹脂組成物は絶縁体であ
るためチャージアップの現象があり、これによるパター
ンの位置ずれが問題となる。
また、この傾向は二層構造レジストにおける平坦化層
の膜厚が厚く、パターンが微細になるほど顕著である。
の膜厚が厚く、パターンが微細になるほど顕著である。
上記の問題は高い段差を含む被処理基板上に下層レジ
ストを塗布して平坦化した後、上層に電子線レジストを
塗布して露光を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパ
ターンの形成を行うのに使用する下層レジストが、ベー
キング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性の
ポリマに変化すると共に、分子構造が共役二重結合構造
へと変化して抵抗率が低下する材料からなる下層レジス
トの使用により解決することができる。
ストを塗布して平坦化した後、上層に電子線レジストを
塗布して露光を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパ
ターンの形成を行うのに使用する下層レジストが、ベー
キング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性の
ポリマに変化すると共に、分子構造が共役二重結合構造
へと変化して抵抗率が低下する材料からなる下層レジス
トの使用により解決することができる。
二層構造をとる電子線レジストの下層レジストとして
使用する平坦化材料の必要条件として、導電性をもちチ
ャージアップを生じないこと、の他に、 塗布性が良いこと。
使用する平坦化材料の必要条件として、導電性をもちチ
ャージアップを生じないこと、の他に、 塗布性が良いこと。
この下層レジストが、その上に塗布される上層レジ
ストの溶剤には溶けないこと。
ストの溶剤には溶けないこと。
が必要である。
すなわち、被加工層の上に下層レジストを塗布して平
坦化するスピンコート工程でば溶剤に溶けて平坦なレジ
スト層が形成されることが必要であるが、この上に上層
レジストがスピンコートされる場合には溶剤には不溶性
で上下のレジストが混じり合わないことが必要である。
坦化するスピンコート工程でば溶剤に溶けて平坦なレジ
スト層が形成されることが必要であるが、この上に上層
レジストがスピンコートされる場合には溶剤には不溶性
で上下のレジストが混じり合わないことが必要である。
また、当然下層レジストは導電性をもっていることが
必要である。
必要である。
本発明者等は実験の結果，導電性は10-10S・cm-1程度
あれば充分であり、これは共役二重結合をもつポリマで
実現できることを見出した。
あれば充分であり、これは共役二重結合をもつポリマで
実現できることを見出した。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこのような導電性を示すポル
マの一例の構造式である。
マの一例の構造式である。
本発明はこのように共役二重結合をもつポリマは溶剤
に対して不溶性であるが、加熱して脱塩酸などをさせて
共役二重結合をもつポリマとする前の状態では溶剤可溶
性である特徴に着目し、溶剤可溶性の状態のポリマを下
層レジストの構成剤としてスピンコートし、その後基板
加熱を行ってポリマを共役二重結合をもつポリマに構造
変換させるものである。
に対して不溶性であるが、加熱して脱塩酸などをさせて
共役二重結合をもつポリマとする前の状態では溶剤可溶
性である特徴に着目し、溶剤可溶性の状態のポリマを下
層レジストの構成剤としてスピンコートし、その後基板
加熱を行ってポリマを共役二重結合をもつポリマに構造
変換させるものである。
このような方法をとることにより被加工層に対して作
業性がよく、またチヤージアップの無い電子線レジスト
用下層レジストを実用化することができる。
業性がよく、またチヤージアップの無い電子線レジスト
用下層レジストを実用化することができる。
実施例1: 第２図（イ）に構造式を示すα−クロロ・アクリロニ
トリル50gをチオ硫酸アンモニウム0.5gを開始剤に用
い、50℃で約18時間に亙って重合した結果、分子量が約
50万で（ロ）の構造式を示すポリマ約20gを得ることが
できた。
トリル50gをチオ硫酸アンモニウム0.5gを開始剤に用
い、50℃で約18時間に亙って重合した結果、分子量が約
50万で（ロ）の構造式を示すポリマ約20gを得ることが
できた。
このポリマをＮ−Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解し
て６重量％の溶液とし、スピンコート法により被加工層
の上に塗布し、これを窒素（N2）雰囲気中で200℃,60分
に亙ってベーキングした結果、塩化水素（HCl）の離脱
が行われて被加工層の上に厚さが1.5μｍで（ハ）の構
造式を示すポリマが形成された。
て６重量％の溶液とし、スピンコート法により被加工層
の上に塗布し、これを窒素（N2）雰囲気中で200℃,60分
に亙ってベーキングした結果、塩化水素（HCl）の離脱
が行われて被加工層の上に厚さが1.5μｍで（ハ）の構
造式を示すポリマが形成された。
そして、このポリマの構造変化を赤外吸収スペクトル
により確認した。
により確認した。
次に、チャージアップによる位置ずれの有無を調べる
方法として、この上にポリメチルメタクリレート（略称
PMMA）を0.45μｍの厚さに塗布し、位置ずれ測定用のバ
ーニヤパターンを露光現像して調べた結果、パターンの
位置ずれは認められなかった。
方法として、この上にポリメチルメタクリレート（略称
PMMA）を0.45μｍの厚さに塗布し、位置ずれ測定用のバ
ーニヤパターンを露光現像して調べた結果、パターンの
位置ずれは認められなかった。
実施例2: 7,8−ベンゾトリシクロ〔4.2.2.0〕デカ−3,7,9−ト
リエンをJohn.H.Edwards等の方法（Polymor:395,Vol.2
5,March,1984）に従って重合し、この重合物のモノクロ
ールベンゼン溶液を被加工層の上にスピンコートして塗
膜をつくり、これを加熱して厚さが1.5μｍで第１図
（Ｂ）に示すような共役二重結合をもつポリマを作っ
た。
リエンをJohn.H.Edwards等の方法（Polymor:395,Vol.2
5,March,1984）に従って重合し、この重合物のモノクロ
ールベンゼン溶液を被加工層の上にスピンコートして塗
膜をつくり、これを加熱して厚さが1.5μｍで第１図
（Ｂ）に示すような共役二重結合をもつポリマを作っ
た。
このポリマの電導率は10-11S・cm-1である。
この上に上層レジストとしてPMMAを0.45μｍの厚さに
塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像してパター
ンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められなかっ
た。
塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像してパター
ンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められなかっ
た。
実施例3: Kanbe等の方法（J.Polymor Science:1058,6,1968）に
従って合成したポリ（ｐ−フェニレン エチレン）スル
ホニウム塩を用い、この重合物のジメチルホルムアミド
溶液を被加工層の上にスピンコートして塗膜をつくり、
これを加熱して厚さが1.5μｍで第１図（Ｃ）に示すよ
うな共役二重結合をもつポリマを作った。
従って合成したポリ（ｐ−フェニレン エチレン）スル
ホニウム塩を用い、この重合物のジメチルホルムアミド
溶液を被加工層の上にスピンコートして塗膜をつくり、
これを加熱して厚さが1.5μｍで第１図（Ｃ）に示すよ
うな共役二重結合をもつポリマを作った。
このポリマの導電率は10-11S・cm-1である。
この上に上層レジストとしてPMMAを0.45μｍの厚さに
塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像してパター
ンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められなかっ
た。
塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像してパター
ンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められなかっ
た。
比較例： 下層レジストの構成剤として従来のようにフェノール
・ノボラック樹脂（商品名:OFPR−800）を用い、被加工
層の上にスピンコートした後に180℃で加熱して厚さが
1.5μｍの下層レジストを作り、この上にPMMAを0.45μ
ｍの厚さに塗布した。
・ノボラック樹脂（商品名:OFPR−800）を用い、被加工
層の上にスピンコートした後に180℃で加熱して厚さが
1.5μｍの下層レジストを作り、この上にPMMAを0.45μ
ｍの厚さに塗布した。
そして、バーニヤパターンを露光・現像してパターン
の位置ずれを調べた結果、0.4μｍの位置ずれが認めら
れた。
の位置ずれを調べた結果、0.4μｍの位置ずれが認めら
れた。
本発明の実施により作業性が良く、かつチャージアッ
プによる位置ずれのない電子線レジスト用下層レジスト
を実用化することができる。
プによる位置ずれのない電子線レジスト用下層レジスト
を実用化することができる。
第１図は実施例に使用したポリマの構造式、 第２図は実施例１に示す反応を説明する構造式、 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−105637（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105542（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】高い段差を含む被処理基板上に下層レジス
トを塗布して平坦化した後、上層に電子線レジストを塗
布して露光を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパタ
ーンの形成を行うのに使用する下層レジストが、ベーキ
ング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポ
リマに変化すると共に、分子構造が共役二重結合構造へ
と変化して抵抗率が低下する材料からなることを特徴と
する二層構造電子線レジスト用下層レジスト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333851A JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333851A JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169448A JPH01169448A (ja) | 1989-07-04 |
| JP2555657B2 true JP2555657B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=18270652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62333851A Expired - Lifetime JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2555657B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2551632B2 (ja) * | 1988-07-11 | 1996-11-06 | 株式会社日立製作所 | パターン形成方法および半導体装置製造方法 |
| JPH02251961A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105637A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | レジストパタ−ン形成方法 |
| JPS61105544A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタン形成用材料及びパタン形成方法 |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62333851A patent/JP2555657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01169448A (ja) | 1989-07-04 |
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