JP2815024B2 - 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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- JP2815024B2 JP2815024B2 JP1292220A JP29222089A JP2815024B2 JP 2815024 B2 JP2815024 B2 JP 2815024B2 JP 1292220 A JP1292220 A JP 1292220A JP 29222089 A JP29222089 A JP 29222089A JP 2815024 B2 JP2815024 B2 JP 2815024B2
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Materials For Photolithography (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】 〔概 要〕 レジストパターンの形成方法に関し、 三層レジストプロセスの工程数の減少化および歩留り
の向上を目的とし、 シリル化用樹脂組成物を基板上に塗布し、該樹脂を全
面シリル化後露光し、異方性エッチングを行うように構
成する。
の向上を目的とし、 シリル化用樹脂組成物を基板上に塗布し、該樹脂を全
面シリル化後露光し、異方性エッチングを行うように構
成する。
本発明は、レジストパターンの形成方法に関し、更に
詳しくはシリル化プロセスを利用した微細なポジ形レジ
ストパターンの形成方法に関する。
詳しくはシリル化プロセスを利用した微細なポジ形レジ
ストパターンの形成方法に関する。
近年半導体装置の光集積化に伴い、より微細なパター
ン形成技術が要求されている。従来は、ノボラック系フ
ォトレジストを単層にてウェハー上に塗布し、縮小投影
露光後、アルカリ水溶液にて現像することによりパター
ンをウェハー上に転写してきた。しかしながらこのよう
なウェット現像プロセスでは現像が等方性に進行する
為、高アスペクト比のレジストパターンの形成が難し
く、特に基板に段差がある場合では段差の上部（レジス
ト膜が薄い部分）と段差の底部（レジスト膜が厚い部
分）でのレジスト膜厚の違いから線幅制御が難しいとい
う問題が生じている。このため異方性現像プロセスが要
求されてきている。
ン形成技術が要求されている。従来は、ノボラック系フ
ォトレジストを単層にてウェハー上に塗布し、縮小投影
露光後、アルカリ水溶液にて現像することによりパター
ンをウェハー上に転写してきた。しかしながらこのよう
なウェット現像プロセスでは現像が等方性に進行する
為、高アスペクト比のレジストパターンの形成が難し
く、特に基板に段差がある場合では段差の上部（レジス
ト膜が薄い部分）と段差の底部（レジスト膜が厚い部
分）でのレジスト膜厚の違いから線幅制御が難しいとい
う問題が生じている。このため異方性現像プロセスが要
求されてきている。
異方性現像プロセスとして、従来ドライエッチングを
利用した三層レジストプロセスが知られている（第２図
参照）。
利用した三層レジストプロセスが知られている（第２図
参照）。
すなわち、このプロセスにおいては、基板１上に下層
２のレジスト（例えばノボラック樹脂）をスピンコート
し、次いでプリベークし、中間層３としてSOG（スピン
オングラス）をスピンコートし、次いで熱処理する。更
に上層４にフォトレジストをスピンコートし三層構造の
膜を形成する。
２のレジスト（例えばノボラック樹脂）をスピンコート
し、次いでプリベークし、中間層３としてSOG（スピン
オングラス）をスピンコートし、次いで熱処理する。更
に上層４にフォトレジストをスピンコートし三層構造の
膜を形成する。
従来このような三層構造のレジスト膜の露光／現像プ
ロセスにおいては、上層４のレジストをパターニング
し、そのパターンをマスクとして中間層３（SOG）をド
ライエッチングする。次いで中間層３をマスクとして下
層２の例えばノボラック樹脂をO2−RIE（リアクティブ
イオンエッチング）にてエッチングを行ないレジストパ
ターン５を形成する。
ロセスにおいては、上層４のレジストをパターニング
し、そのパターンをマスクとして中間層３（SOG）をド
ライエッチングする。次いで中間層３をマスクとして下
層２の例えばノボラック樹脂をO2−RIE（リアクティブ
イオンエッチング）にてエッチングを行ないレジストパ
ターン５を形成する。
しかしこの、三層レジストプロセスは下層２のノボラ
ック樹脂にて基板段差を平坦化し、その平坦化層を異方
性エッチングのO2−RIEによりエッチングするので高ア
スペクト比のパターンが形成出来るが、工程数が多いと
いうデメリットがある。
ック樹脂にて基板段差を平坦化し、その平坦化層を異方
性エッチングのO2−RIEによりエッチングするので高ア
スペクト比のパターンが形成出来るが、工程数が多いと
いうデメリットがある。
従って三層レジストプロセスは工程数の増加によりコ
スト高となり更に工数の増加によるウェハー上へのゴミ
付着等が発生し歩留りの低下が生じていた。
スト高となり更に工数の増加によるウェハー上へのゴミ
付着等が発生し歩留りの低下が生じていた。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、 下記の工程： シリル化反応のサイトとなり得る部分を分子内に有す
るシリル化可能な樹脂と、露光時にプロトンを発生し、
前記樹脂のシリル化物のシリル基の解離を促進すること
のできる酸発生剤とを含むレジスト組成物（以下、「シ
リル化用樹脂組成物」あるいは「レジスト材料」ともい
う）を基板上に塗布し、 形成されたレジスト膜をシリル化剤で処理して、レジ
スト膜の表面部分にシリル化領域を形成し、 前記レジスト膜を前記酸発生剤のプロトン発生を惹起
し得る光に選択的に露光し、そして 前記レジスト膜を異方性エッチング法によりエッチン
グして、その露光領域を選択的に除去すること、 を含んでなることを特徴とするレジストパターンの形成
方法にある。
ので、 下記の工程： シリル化反応のサイトとなり得る部分を分子内に有す
るシリル化可能な樹脂と、露光時にプロトンを発生し、
前記樹脂のシリル化物のシリル基の解離を促進すること
のできる酸発生剤とを含むレジスト組成物（以下、「シ
リル化用樹脂組成物」あるいは「レジスト材料」ともい
う）を基板上に塗布し、 形成されたレジスト膜をシリル化剤で処理して、レジ
スト膜の表面部分にシリル化領域を形成し、 前記レジスト膜を前記酸発生剤のプロトン発生を惹起
し得る光に選択的に露光し、そして 前記レジスト膜を異方性エッチング法によりエッチン
グして、その露光領域を選択的に除去すること、 を含んでなることを特徴とするレジストパターンの形成
方法にある。
このために、本発明においてはシリル化用樹脂組成物
として、一旦シリル化した樹脂組成物のシリル基が露光
によって解離するような樹脂組成物を使用する。かかる
樹脂組成物としては、シリル化反応のサイトとなる部分
を有する樹脂と、光を照射することによってシリル化し
た樹脂の解離を促進する酸発生剤とを含有するような樹
脂組成物を用いることができる。
として、一旦シリル化した樹脂組成物のシリル基が露光
によって解離するような樹脂組成物を使用する。かかる
樹脂組成物としては、シリル化反応のサイトとなる部分
を有する樹脂と、光を照射することによってシリル化し
た樹脂の解離を促進する酸発生剤とを含有するような樹
脂組成物を用いることができる。
ところで、本発明方法におけるシリル化用樹脂組成物
を構成する樹脂としてはノボラック樹脂を用いるが、他
のフェノール樹脂や、ポリビニルフェノール樹脂等も使
用可能である。
を構成する樹脂としてはノボラック樹脂を用いるが、他
のフェノール樹脂や、ポリビニルフェノール樹脂等も使
用可能である。
本発明の樹脂組成物を構成するノボラック樹脂とは、
フェノール類とホルムアルデヒドを酸性触媒で縮合させ
て得られる可溶可融性樹脂をいう。更に、本発明におけ
るフェノール類とは、置換基を有しないフェノール並び
にC1〜C3アルキル基で置換されたフェノールをいう。置
換基は１個でもあるいは複数個（２〜４個）であっても
よい。このようなアルキル置換されたフェノールは、例
えばクレゾール、あるいはキシレノールである。更に、
このようなクレゾールあるいはキシレノールは、各々異
性体（例えば、Ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−
クレゾール）を単独で、もしくは各異性体を所定割合で
用いることができる。
フェノール類とホルムアルデヒドを酸性触媒で縮合させ
て得られる可溶可融性樹脂をいう。更に、本発明におけ
るフェノール類とは、置換基を有しないフェノール並び
にC1〜C3アルキル基で置換されたフェノールをいう。置
換基は１個でもあるいは複数個（２〜４個）であっても
よい。このようなアルキル置換されたフェノールは、例
えばクレゾール、あるいはキシレノールである。更に、
このようなクレゾールあるいはキシレノールは、各々異
性体（例えば、Ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−
クレゾール）を単独で、もしくは各異性体を所定割合で
用いることができる。
従って、本発明におけるノボラック樹脂としては、例
えば、フェノールとホルムアルデヒドを酸触媒で縮合し
て得られたノボラック、あるいはｍ−クレゾール/p−ク
レゾールとホルムアルデヒドとの共縮合物、あるいはま
たｍ−クレゾール/p−クレゾール/3.5−キシレノールと
ホルムアルデヒドとの共縮合物が好ましく使用される。
えば、フェノールとホルムアルデヒドを酸触媒で縮合し
て得られたノボラック、あるいはｍ−クレゾール/p−ク
レゾールとホルムアルデヒドとの共縮合物、あるいはま
たｍ−クレゾール/p−クレゾール/3.5−キシレノールと
ホルムアルデヒドとの共縮合物が好ましく使用される。
また、本発明方法において用いられる樹脂組成物を構
成する酸発生剤は、露光工程において酸（プロトン）を
発生する化合物を意味する。このような酸発生剤として
は、例えば2,4−ビス（トリクロロメチル）−６−フェ
ニル−Ｓ−トリアジン、4,4′−ジターシャリブチルジ
フェニルヨードニウムクロロホスフェイト、1,2−ナフ
トキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル化合物等
が好ましく用いられる。
成する酸発生剤は、露光工程において酸（プロトン）を
発生する化合物を意味する。このような酸発生剤として
は、例えば2,4−ビス（トリクロロメチル）−６−フェ
ニル−Ｓ−トリアジン、4,4′−ジターシャリブチルジ
フェニルヨードニウムクロロホスフェイト、1,2−ナフ
トキノンジアジド−４−スルホン酸のエステル化合物等
が好ましく用いられる。
他の酸発生剤を用いても良い。また、レジスト溶剤と
してもECA、酢酸エステル、PGMEA、シクロヘキサノン等
の他の溶剤を用いても良い。更に、必要に応じてレジス
ト中に吸光剤として染料を加えることも可能である。ち
なみに、ｇ−line（露光波長436nm）及びｉ−line（露
光波長365nm）のレジストを高反射率基板（例えばAl
等）で使用する場合、露光光が基板の凹凸で乱反射し未
露光部分になるべきレジストが露光されてしまう。これ
を防ぐ為に、吸光剤として露光反応に寄与しない染料を
加えることが一般的である。
してもECA、酢酸エステル、PGMEA、シクロヘキサノン等
の他の溶剤を用いても良い。更に、必要に応じてレジス
ト中に吸光剤として染料を加えることも可能である。ち
なみに、ｇ−line（露光波長436nm）及びｉ−line（露
光波長365nm）のレジストを高反射率基板（例えばAl
等）で使用する場合、露光光が基板の凹凸で乱反射し未
露光部分になるべきレジストが露光されてしまう。これ
を防ぐ為に、吸光剤として露光反応に寄与しない染料を
加えることが一般的である。
したがって、本発明方法を高反射率基板に適応する場
合も、ｇ−line及びｉ−lineレジストと同様に染料を加
えることが出来る。
合も、ｇ−line及びｉ−lineレジストと同様に染料を加
えることが出来る。
染料としてはKayaset Yellow,Kayaset Flavin,Kayali
ght（いづれも日本化薬社製）、Oil Yellow（シラド化
学社製）、Aizen Collor（保土ヶ谷化学社製）、Kaycol
l（親日曹化工社製）、Tinuvin（チバガイギー社製）、
等が好ましく使用できる。
ght（いづれも日本化薬社製）、Oil Yellow（シラド化
学社製）、Aizen Collor（保土ヶ谷化学社製）、Kaycol
l（親日曹化工社製）、Tinuvin（チバガイギー社製）、
等が好ましく使用できる。
更に本発明方法におけるエッチング手法もO2−RIEに
限りものでは無く、ECRエッチング等も可能であり、そ
の際のガス系もO2以外にN2,Ar等のガスを加えることも
可能である。
限りものでは無く、ECRエッチング等も可能であり、そ
の際のガス系もO2以外にN2,Ar等のガスを加えることも
可能である。
本発明方法においては、特に樹脂組成物６を基板１に
塗布した後、プリベークし、ウェハー全面のシリル化を
行う（第１図（ｂ））。７はシリル化された樹脂（レジ
スト）を示す。シリル化は、ウェハーをHMDS（ヘキサメ
チレンジシラザン）の気相中に入れてレジストの表面全
体がシリル化されるように行う。この処理において、レ
ジスト中のノボラック樹脂の−OH基が、HMDS処理により
−Ｏ−Si（Me）３に置換されるのでレジストの表面及び
表層付近がシリル化されることとなる。
塗布した後、プリベークし、ウェハー全面のシリル化を
行う（第１図（ｂ））。７はシリル化された樹脂（レジ
スト）を示す。シリル化は、ウェハーをHMDS（ヘキサメ
チレンジシラザン）の気相中に入れてレジストの表面全
体がシリル化されるように行う。この処理において、レ
ジスト中のノボラック樹脂の−OH基が、HMDS処理により
−Ｏ−Si（Me）３に置換されるのでレジストの表面及び
表層付近がシリル化されることとなる。
露光工程においては、プロトン（H+）８が発生するの
でシリル基が解離する。未露光部はそのままシリル基が
残存する（第１図（ｃ））。
でシリル基が解離する。未露光部はそのままシリル基が
残存する（第１図（ｃ））。
更に説明すると、UV,DUVまたはEBにて露光を行なうと
露光領域では酸発生剤からプロトン（H+）８が発生す
る。プロトンが発生すると置換されていた−Si（Me）３
が解離する。その結果、シリル化された未露光領域とシ
リル化されていない（シリル基が解離した）露光領域が
形成される。
露光領域では酸発生剤からプロトン（H+）８が発生す
る。プロトンが発生すると置換されていた−Si（Me）３
が解離する。その結果、シリル化された未露光領域とシ
リル化されていない（シリル基が解離した）露光領域が
形成される。
レジストに吸着したシリル基は高いO2−RIE耐性を持
つ。従って、このような基板をO2−RIEにてエッチング
すると未露光部はエッチングされず、露光部のみエッチ
ングされ、三層レジストプロセス同様のシャープなポジ
形のレジストパターンが少ない工程数で形成出来る。
つ。従って、このような基板をO2−RIEにてエッチング
すると未露光部はエッチングされず、露光部のみエッチ
ングされ、三層レジストプロセス同様のシャープなポジ
形のレジストパターンが少ない工程数で形成出来る。
実施例１ 本発明方法におけるシリル化用レジスト樹脂組成物と
して、ｍ−クレゾール/p−クレゾール/3,5−キシレノ
ールの共縮合物100g露光による酸発生剤としての2,4
−ビス（トリクロロメチル）−６−フェニル−Ｓ−トリ
アジン5gを用い、300gの乳酸エチルに溶解した。
して、ｍ−クレゾール/p−クレゾール/3,5−キシレノ
ールの共縮合物100g露光による酸発生剤としての2,4
−ビス（トリクロロメチル）−６−フェニル−Ｓ−トリ
アジン5gを用い、300gの乳酸エチルに溶解した。
上記の通り調整したレジスト樹脂組成物をシリコンウ
ェハー上に約１μｍ厚にスピンコートし、90℃のホット
プレート上で90秒プリベークを行なった。
ェハー上に約１μｍ厚にスピンコートし、90℃のホット
プレート上で90秒プリベークを行なった。
次いで1kg/cm2のHMDSガス中でウェハーを120℃に加熱
しながら５分間のHMDS処理を行ない、レジストを全面シ
リル化した。
しながら５分間のHMDS処理を行ない、レジストを全面シ
リル化した。
次いで、縮小投影露光装置NSR−i6Aにてパターンを転
写した。
写した。
その後O2−RIEを行ないレジストパターンを得た。そ
の結果、0.35μｍのシャープな微細ポジ形パターンを形
成することができた。
の結果、0.35μｍのシャープな微細ポジ形パターンを形
成することができた。
実施例２ 本発明方法におけるレジスト材料を構成する、ノボ
ラック樹脂としてｍ−クレゾール/p−クレゾールの共縮
合物（Mw＝約7000）100g露光による酸発生剤として、
4,4′−ジターシャリブチルジフェニルヨードニウムク
ロロホスフェイト、5g（約4.7wt％）を用いて300gの乳
酸エチルに溶解した。上記の通り調整したレジスト材料
をシリコンウェハー上に約１μｍ厚にスピンコートし、
90℃のホットプレート上で90秒でプリベークを行なっ
た。次いで1kg/cm2のHMDSガス中でウェハーを120℃に加
熱しながら５分間のHMDS処理を行ない、レジストを全面
シリル化した。そして縮小投影露光装置NSR−i6Aにてパ
ターンを転写した。
ラック樹脂としてｍ−クレゾール/p−クレゾールの共縮
合物（Mw＝約7000）100g露光による酸発生剤として、
4,4′−ジターシャリブチルジフェニルヨードニウムク
ロロホスフェイト、5g（約4.7wt％）を用いて300gの乳
酸エチルに溶解した。上記の通り調整したレジスト材料
をシリコンウェハー上に約１μｍ厚にスピンコートし、
90℃のホットプレート上で90秒でプリベークを行なっ
た。次いで1kg/cm2のHMDSガス中でウェハーを120℃に加
熱しながら５分間のHMDS処理を行ない、レジストを全面
シリル化した。そして縮小投影露光装置NSR−i6Aにてパ
ターンを転写した。
その後O2−RIEを行ないレジストパターンを得た。そ
の結果、0.35μｍのシャープな微細ポジ形パターンを形
成することができた。
の結果、0.35μｍのシャープな微細ポジ形パターンを形
成することができた。
以上説明したように本発明は構成されるものであるか
ら、シャープな微細ポジ形パターンの形成が可能とな
る。更に三層レジストプロセスと比較して工程数が少な
くなくなり、半導体の高集積化及び低コスト化を図るこ
とが可能となる。
ら、シャープな微細ポジ形パターンの形成が可能とな
る。更に三層レジストプロセスと比較して工程数が少な
くなくなり、半導体の高集積化及び低コスト化を図るこ
とが可能となる。
第１図は本発明方法の一実施例を説明する工程図であ
る。 第２図は、従来方法の一実施例を示す工程図である。 １……半導体基板、６……樹脂組成物、 ７……シリル化された樹脂、 ８……プロトン。
る。 第２図は、従来方法の一実施例を示す工程図である。 １……半導体基板、６……樹脂組成物、 ７……シリル化された樹脂、 ８……プロトン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−197132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−24248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−96655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−211144（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−186935（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140749（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−91632（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−154058（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G03F 7/38,7/36,7/039
Claims (1)
- 【請求項１】下記の工程： シリル化反応のサイトとなり得る部分を分子内に有する
シリル化可能な樹脂と、露光時にプロトンを発生し、前
記樹脂のシリル化物のシリル基の解離を促進することの
できる酸発生剤とを含むレジスト組成物を基板上に塗布
し、 形成されたレジスト膜をシリル化剤で処理して、レジス
ト膜の表面部分にシリル化領域を形成し、 前記レジスト膜を前記酸発生剤のプロトン発生を惹起し
得る光に選択的に露光し、そして 前記レジスト膜を異方性エッチング法によりエッチング
して、その露光領域を選択的に除去すること、 を含んでな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 |
|---|---|---|---|
| JP1292220A JP2815024B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292220A JP2815024B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03154062A JPH03154062A (ja) | 1991-07-02 |
| JP2815024B2 true JP2815024B2 (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=17779063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1292220A Expired - Fee Related JP2815024B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2815024B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2549317B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1996-10-30 | ホーヤ株式会社 | レジストパターンの形成方法 |
| JP4759894B2 (ja) * | 2001-09-20 | 2011-08-31 | 住友ベークライト株式会社 | フォトレジスト組成物 |
| JP7213642B2 (ja) * | 2018-09-05 | 2023-01-27 | 東京エレクトロン株式会社 | レジスト膜の製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57211144A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | Formation of micropattern |
| JPS5891632A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-05-31 | Oki Electric Ind Co Ltd | 微細パタ−ン形成方法 |
| GB8611229D0 (en) * | 1986-05-08 | 1986-06-18 | Ucb Sa | Forming positive pattern |
| JPS6396655A (ja) * | 1986-10-14 | 1988-04-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パタ−ン形成方法 |
| JPH01186935A (ja) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
| JPH02140749A (ja) * | 1988-11-22 | 1990-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 微細パターン形成方法 |
-
1989
- 1989-11-13 JP JP1292220A patent/JP2815024B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03154062A (ja) | 1991-07-02 |
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