JP2692209B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- JP2692209B2 JP2692209B2 JP63319783A JP31978388A JP2692209B2 JP 2692209 B2 JP2692209 B2 JP 2692209B2 JP 63319783 A JP63319783 A JP 63319783A JP 31978388 A JP31978388 A JP 31978388A JP 2692209 B2 JP2692209 B2 JP 2692209B2
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- Japan
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- resist
- pattern
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- forming
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 二層構造上層レジストとして使用する有機硅素重合体
レジストに関し、 保存安定性を向上することを目的とし、 表面段差を伴う被処理基板を写真蝕刻技術を用いてパ
ターン形成するに当たり、上層レジストとして末端の水
酸基オルガノシリル化したポリオルガノシルアルキレン
ジシロキサンを使用してレジストパターンの形成方法を
構成する。
レジストに関し、 保存安定性を向上することを目的とし、 表面段差を伴う被処理基板を写真蝕刻技術を用いてパ
ターン形成するに当たり、上層レジストとして末端の水
酸基オルガノシリル化したポリオルガノシルアルキレン
ジシロキサンを使用してレジストパターンの形成方法を
構成する。
本発明は保存安定性を向上したレジストパターンの形
成方法に関する。
成方法に関する。
半導体集積回路の形成には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）が
多用されており、これらの技術の進歩によって半導体単
位素子は益々微細化されてLSIやVLSIのような集積回路
が実用化されている。
術（フォトリソグラフィ或いは電子線リソグラフィ）が
多用されており、これらの技術の進歩によって半導体単
位素子は益々微細化されてLSIやVLSIのような集積回路
が実用化されている。
すなわち、配線パターンについて言えば、被処理基板
上に形成した配線形成材料からなる薄膜の上にレジスト
を被覆し、これにマスクを通じて選択的に紫外線或いは
Ｘ線の露光を施した後に現像してレジストパターンを作
り、これにウエットエッチング或いはドライエッチング
を行って微細な配線パターンを形成する方法、或いは電
子線の径を微少に絞ってレジスト上を走査することによ
り直接に描画し、現像を行ってレジストパターンを作
り、エッチングにより微細な配線パターンを形成する方
法などが行われている。
上に形成した配線形成材料からなる薄膜の上にレジスト
を被覆し、これにマスクを通じて選択的に紫外線或いは
Ｘ線の露光を施した後に現像してレジストパターンを作
り、これにウエットエッチング或いはドライエッチング
を行って微細な配線パターンを形成する方法、或いは電
子線の径を微少に絞ってレジスト上を走査することによ
り直接に描画し、現像を行ってレジストパターンを作
り、エッチングにより微細な配線パターンを形成する方
法などが行われている。
これらのことから、耐ドライエッチング性がよく、感
度と解像性が優れ、且つ保存安定性の良いレジストの実
用化が要望されている。
度と解像性が優れ、且つ保存安定性の良いレジストの実
用化が要望されている。
LSI,VLSIのような半導体素子製造プロセスにおいて
は、回路の多層化が必要であり、この際、下層に配線パ
ターンが存在すると、この上に膜形成する絶縁層の表面
に１〜２μｍの段差を生ずることが多く、かゝる場合に
従来の単層レジスト法を適用すると微細パターンを高精
度に形成することが不可能になる。
は、回路の多層化が必要であり、この際、下層に配線パ
ターンが存在すると、この上に膜形成する絶縁層の表面
に１〜２μｍの段差を生ずることが多く、かゝる場合に
従来の単層レジスト法を適用すると微細パターンを高精
度に形成することが不可能になる。
そこで、まず下層レジストを用いて平坦化し、この上
に耐酸素ドライエッチング性の優れた上層レジストを薄
く形成してパターンニングした後、これをマスクとして
下層をドライエッチングし、微細パターンを形成する二
層構造レジストが用いられている。
に耐酸素ドライエッチング性の優れた上層レジストを薄
く形成してパターンニングした後、これをマスクとして
下層をドライエッチングし、微細パターンを形成する二
層構造レジストが用いられている。
二層構造レジストは下層レジストとしてフェノールノ
ボラック樹脂或いはクレゾールノボラック樹脂のように
弗素（F2）ガスプラズマや塩素（Cl2）ガスプラズマに
対しては耐ドライエッチング性が優れているが、酸素
（02）プラズマにより容易にドライエッチングされる材
料を例えば２μｍ程度にスピンコートして凹凸面を平坦
化し、この上に上層レジストとしてネガ型の場合は、露
光により架橋などの反応を生じ、現像剤に対して不溶と
なり、且つ02プラズマに対して耐性のある高分子材料
（ポリマ）を0.2〜0.3μｍ程度に薄く塗布することによ
り形成されている。
ボラック樹脂或いはクレゾールノボラック樹脂のように
弗素（F2）ガスプラズマや塩素（Cl2）ガスプラズマに
対しては耐ドライエッチング性が優れているが、酸素
（02）プラズマにより容易にドライエッチングされる材
料を例えば２μｍ程度にスピンコートして凹凸面を平坦
化し、この上に上層レジストとしてネガ型の場合は、露
光により架橋などの反応を生じ、現像剤に対して不溶と
なり、且つ02プラズマに対して耐性のある高分子材料
（ポリマ）を0.2〜0.3μｍ程度に薄く塗布することによ
り形成されている。
こゝで、従来、ネガ型の二層構造上層レジストとして
有機硅素重合体は耐02プラズマ性に優れていることから
第２図に構造式を示すようにラダー構造をとるポリオル
ガノシルアルキレンジシロキサンが使用されてきた。
有機硅素重合体は耐02プラズマ性に優れていることから
第２図に構造式を示すようにラダー構造をとるポリオル
ガノシルアルキレンジシロキサンが使用されてきた。
こゝで、R1とR2はそれぞれC2〜C6のアルケニル基,C1
〜C5のアルキル基またはアリール基を、R3はアルキレン
基を表し、同一でも異なっていてもよい。
〜C5のアルキル基またはアリール基を、R3はアルキレン
基を表し、同一でも異なっていてもよい。
また、m,nはそれぞれ０〜10000の正数を表し、ｍ＋ｎ
は10以上である。
は10以上である。
このポリオルガノシルアルキレンジシロキサンは上層
レジストが必要な三要素である感度，解像性および耐酸
素プラズマ性が共に優れている。
レジストが必要な三要素である感度，解像性および耐酸
素プラズマ性が共に優れている。
然し、このレジストは保存安定性が悪く、３ケ月以上
経過したものは使用できないことが問題であった。
経過したものは使用できないことが問題であった。
以上記したように二層構造の上層ネガ型レジストとし
て使用されているポリオルガノシルアルキレンジシロキ
サンは感度，解像性および耐酸素プラズマ性が共に優れ
ているが保存安定性が劣っている。
て使用されているポリオルガノシルアルキレンジシロキ
サンは感度，解像性および耐酸素プラズマ性が共に優れ
ているが保存安定性が劣っている。
そこで、この保存安定性を向上することが課題であ
る。
る。
上記の課題は、 被処理基板を写真蝕刻技術を用いてパターン成形する
に当たり、上層レジストとして、下記の構造式 ここで R1、R2、R4、R5、R6:アルキル基、アルケニル基また
はアリール基 R3:アルキレン基 ｎ、m:0〜10000の正数（ｍ＋ｎ≧10） の分子構造を含むレジストを用いたレジストパターンの
形成方法によって解決することができる。
に当たり、上層レジストとして、下記の構造式 ここで R1、R2、R4、R5、R6:アルキル基、アルケニル基また
はアリール基 R3:アルキレン基 ｎ、m:0〜10000の正数（ｍ＋ｎ≧10） の分子構造を含むレジストを用いたレジストパターンの
形成方法によって解決することができる。
上層レジストとして使用するポリオルガノシルアルキ
レンジシロキサンの保存安定性の悪いのは分子構造の末
端にOH基を有しているために、このOH基の一部が脱水縮
合反応を生じてしまうからである。
レンジシロキサンの保存安定性の悪いのは分子構造の末
端にOH基を有しているために、このOH基の一部が脱水縮
合反応を生じてしまうからである。
そこで、ポリオルガノシルアルキレンジシロキサンの
不安定な末端の−OH基を安定なオルガノシリル基に置換
することにより保存安定性を向上するものである。
不安定な末端の−OH基を安定なオルガノシリル基に置換
することにより保存安定性を向上するものである。
すなわち、末端に−OH基のあるものは、溶液中で脱水
縮合反応が起こるために高分子量化が起こり、感度の変
動や解像性の劣化などが生ずるが、末端の−OH基を第３
図に構造式を示すオルガノシリル基により置換して第１
図に示すようにオルガノシリル化したポリオルガノシル
アルキレンジシロキサンは安定なために高分子量化は起
こらず、従って溶液中に長期に亙って保存してもレジス
トの特性に変化が生ずることはない。
縮合反応が起こるために高分子量化が起こり、感度の変
動や解像性の劣化などが生ずるが、末端の−OH基を第３
図に構造式を示すオルガノシリル基により置換して第１
図に示すようにオルガノシリル化したポリオルガノシル
アルキレンジシロキサンは安定なために高分子量化は起
こらず、従って溶液中に長期に亙って保存してもレジス
トの特性に変化が生ずることはない。
こゝで、R1,R2,R4,R5,R6はそれぞれC2〜C6のアルケニ
ル基,C1〜C5のアルキル基またはアリール基を、R3はア
ルキレン基を表し、同一でも異なっていてもよい。
ル基,C1〜C5のアルキル基またはアリール基を、R3はア
ルキレン基を表し、同一でも異なっていてもよい。
また、m,nはそれぞれ０〜10000の正数を表し、ｍ＋ｎ
は10以上である。
は10以上である。
実施例1:（合成例） 四つ口フラスコの中で第４図に構造式を示すポリマ2.
0gをメチルイソブチルケトン（略称MIBK）100ccに溶解
させ、これにピリジン10cc,トリメチルクロルシラン15c
cを加え、78℃で４時間反応を行った。
0gをメチルイソブチルケトン（略称MIBK）100ccに溶解
させ、これにピリジン10cc,トリメチルクロルシラン15c
cを加え、78℃で４時間反応を行った。
反応溶液を洗浄水が中性になるまで水洗し、ロータリ
エバポレータで溶媒を濃縮した。
エバポレータで溶媒を濃縮した。
得られた固体をベンゼンに溶解し、凍結乾燥を施し、
白色のポリマ粉末を得た。
白色のポリマ粉末を得た。
このポリマの分子量をゲル浸透クロマトグラフィ（略
称GPC）にて測定したところ、重量平均分子量が8.0×10
4,また分散度は1.8であった。
称GPC）にて測定したところ、重量平均分子量が8.0×10
4,また分散度は1.8であった。
この粉末をプロトンを用いる核磁気共鳴装置（′H-NM
R）で測定した結果、水酸基がトリメチルシリル基に置
換されたことが確認された。
R）で測定した結果、水酸基がトリメチルシリル基に置
換されたことが確認された。
実施例2:（使用例） 上記の合成例で得たポリオルガノシルアルキレンジシ
ロキサンを13重量％MIBKに溶解し、孔径が0.1μｍのメ
ンブレンフィルタで濾過して上層レジスト溶液とした。
ロキサンを13重量％MIBKに溶解し、孔径が0.1μｍのメ
ンブレンフィルタで濾過して上層レジスト溶液とした。
次に、Si基板上にフェノールノボラック系樹脂からな
る下層レジスト（MP-1300シップレー社）を2.0μｍの厚
さに塗布して硬化処理を行った後、この上に先の上層レ
ジスト溶液を0.2μｍの膜厚になるように塗布し、80℃
で20分間ベーキングした。
る下層レジスト（MP-1300シップレー社）を2.0μｍの厚
さに塗布して硬化処理を行った後、この上に先の上層レ
ジスト溶液を0.2μｍの膜厚になるように塗布し、80℃
で20分間ベーキングした。
このようにして得られたレジスト膜に加速電圧20KVに
て電子線を照射した後、MIBKで60秒間現像し、次いでイ
ソプロピルアルコール（IPA）で30秒間リンス処理を行
った。
て電子線を照射した後、MIBKで60秒間現像し、次いでイ
ソプロピルアルコール（IPA）で30秒間リンス処理を行
った。
次に、試料を平行平板型のドライエッチング装置に入
れ、酸素プラズマ（2Pa,0.22W/cm2）で15分間エッチン
グを行い、上層パターンを下層に転写した。
れ、酸素プラズマ（2Pa,0.22W/cm2）で15分間エッチン
グを行い、上層パターンを下層に転写した。
この結果、電子線露光量10μC/cm2にて0.5μｍのライ
ン・アンド・スペースのパターンを解像することができ
た。
ン・アンド・スペースのパターンを解像することができ
た。
次に、上層レジスト溶液を室温で３ケ月保存し、先と
同様にパターンを形成したが、先と同様に0.5μｍのラ
イン・アンド・スペースのパターンを解像することがで
き、更に６ケ月保存したものについても同様であった。
同様にパターンを形成したが、先と同様に0.5μｍのラ
イン・アンド・スペースのパターンを解像することがで
き、更に６ケ月保存したものについても同様であった。
比較例： シリル化していないポリオルガノシルアルキレンジシ
ロキサンを13重量％MIBKに溶解し、孔径が0.1μｍのメ
ンブレンフィルタで濾過して上層レジスト溶液とした。
ロキサンを13重量％MIBKに溶解し、孔径が0.1μｍのメ
ンブレンフィルタで濾過して上層レジスト溶液とした。
この上層レジスト溶液を用い、以下は実施例２と全く
同様にしてSi基板上に二層構造レジストを作り、先と同
様にして上層レジスト層の現像と酸素プラズマエッチン
グを行って、上層パターンを下層に転写した結果、電子
線露光量10μC/cm2にて0.5μｍのライン・アンド・スペ
ースのパターンを解像することができた。
同様にしてSi基板上に二層構造レジストを作り、先と同
様にして上層レジスト層の現像と酸素プラズマエッチン
グを行って、上層パターンを下層に転写した結果、電子
線露光量10μC/cm2にて0.5μｍのライン・アンド・スペ
ースのパターンを解像することができた。
然し、このシリル化していない上層レジスト溶液を室
温で３ケ月保存し、先と同様にパターンを形成したが、
0.5μｍのライン・アンド・スペースのパターンを解像
することはできなかった。
温で３ケ月保存し、先と同様にパターンを形成したが、
0.5μｍのライン・アンド・スペースのパターンを解像
することはできなかった。
以上記したように本発明の実施により、ポリオルガノ
シルアルキレンジシロキサンレジストの優れた特性を損
なうことなく、保存安定性を向上することができ、これ
により作業性の向上によるコスト低減が可能となる。
シルアルキレンジシロキサンレジストの優れた特性を損
なうことなく、保存安定性を向上することができ、これ
により作業性の向上によるコスト低減が可能となる。
第１図は末端をオルガノシリル化したポリオルガノシル
アルキレンジシロキサンの構造式、 第２図は末端に水酸基をもつポリオルガノシルアルキレ
ンジシロキサンの構造式、 第３図はオルガノシリル基の構造式、 第４図は実施例に使用したポリマの構造式、 である。
アルキレンジシロキサンの構造式、 第２図は末端に水酸基をもつポリオルガノシルアルキレ
ンジシロキサンの構造式、 第３図はオルガノシリル基の構造式、 第４図は実施例に使用したポリマの構造式、 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−188539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−227929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−49037（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】被処理基板を写真蝕刻技術を用いてパター
ン成形するに当たり、上層レジストとして、下記の構造
式 ここで R1、R2、R4、R5、R6:アルキル基、アルケニル基または
アリール基 R3:アルキレン基 ｎ、m:0〜10000の正数（ｍ＋ｎ≧10） の分子構造を含むレジストを用いることを特徴とするレ
ジストパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319783A JP2692209B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63319783A JP2692209B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163744A JPH02163744A (ja) | 1990-06-25 |
| JP2692209B2 true JP2692209B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=18114140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63319783A Expired - Fee Related JP2692209B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692209B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61188539A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-08-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタ−ン形成方法 |
| JPS62227929A (ja) * | 1986-03-31 | 1987-10-06 | Fujitsu Ltd | レジスト材料 |
| JPS6449037A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-23 | Mitsubishi Electric Corp | Process for forming minute pattern |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63319783A patent/JP2692209B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02163744A (ja) | 1990-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |