JP3085775B2 - レジストパターン形成方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法Info
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- JP3085775B2 JP3085775B2 JP6334392A JP6334392A JP3085775B2 JP 3085775 B2 JP3085775 B2 JP 3085775B2 JP 6334392 A JP6334392 A JP 6334392A JP 6334392 A JP6334392 A JP 6334392A JP 3085775 B2 JP3085775 B2 JP 3085775B2
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- Japan
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- resist
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- Silicon Polymers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレジストパターンの形成
方法に関し、更に詳しくは現像などによって解像性が低
下することのない高解像性のレジストパターンを形成す
る方法に関する。
方法に関し、更に詳しくは現像などによって解像性が低
下することのない高解像性のレジストパターンを形成す
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、磁気バブルメモリ素子、表
面バブルメモリ素子などの微細パターンを持つ電子回路
素子の形成には、従来からレジストプロセスが多用され
ている。近年、各種電子回路素子の高集積化に伴い、配
線の多層化による基板表面の高段差化が進んでいる。こ
のため、従来の単層レジストプロセスでは充分な解像性
が得られなくなってきている。そこで有機樹脂を下層に
形成して基板段差を平坦化し、その上にレジスト層を薄
く形成し、上層のみをパターニングした後、酸素プラズ
マによって上層パターンを下層に転写する２層レジスト
法が検討されている。この２層レジスト法は、下層が基
板段差を平坦化するとともに基板からの光反射を防止
し、また上層レジストを薄くできることから、従来の単
層レジストに比べ、解像性を著しく向上させることがで
きる。
面バブルメモリ素子などの微細パターンを持つ電子回路
素子の形成には、従来からレジストプロセスが多用され
ている。近年、各種電子回路素子の高集積化に伴い、配
線の多層化による基板表面の高段差化が進んでいる。こ
のため、従来の単層レジストプロセスでは充分な解像性
が得られなくなってきている。そこで有機樹脂を下層に
形成して基板段差を平坦化し、その上にレジスト層を薄
く形成し、上層のみをパターニングした後、酸素プラズ
マによって上層パターンを下層に転写する２層レジスト
法が検討されている。この２層レジスト法は、下層が基
板段差を平坦化するとともに基板からの光反射を防止
し、また上層レジストを薄くできることから、従来の単
層レジストに比べ、解像性を著しく向上させることがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記した２層レジスト
法の上層レジストでは、酸素プラズマ耐性が要求される
ために、レジスト材料として、有機ケイ素重合体が用い
られる。有機ケイ素重合体に基づくネガ型の２層レジス
トは既に知られており、クロロメチルフェニル基を有す
るポリシロキサンやメチル基を有するラダーポリシロキ
サンなどが市販されている。しかしながら、これらネガ
型のレジストには、一般に、架橋によって分子量を増加
させ、ケトン系、アルコール系などの有機溶媒で現像す
るために、パターンの膨潤が起こり、解像性が低下する
という問題があった。従って、本発明は露光によって分
子量が増加しない、分解型のポジ型２層レジストにより
高解像性のレジストパターンを形成する方法を開発する
ことを目的とする。
法の上層レジストでは、酸素プラズマ耐性が要求される
ために、レジスト材料として、有機ケイ素重合体が用い
られる。有機ケイ素重合体に基づくネガ型の２層レジス
トは既に知られており、クロロメチルフェニル基を有す
るポリシロキサンやメチル基を有するラダーポリシロキ
サンなどが市販されている。しかしながら、これらネガ
型のレジストには、一般に、架橋によって分子量を増加
させ、ケトン系、アルコール系などの有機溶媒で現像す
るために、パターンの膨潤が起こり、解像性が低下する
という問題があった。従って、本発明は露光によって分
子量が増加しない、分解型のポジ型２層レジストにより
高解像性のレジストパターンを形成する方法を開発する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、ケイ素
−ベンゼン環結合を分子中に有する下記一般式（Ｉ）、
（II）又は（III)で表されるポリマーから成るレジスト
材料を露光してケイ素−ベンゼン環結合を切断し、ポジ
型レジストとして機能させることによってレジストパタ
ーンを形成する方法が提供される。
−ベンゼン環結合を分子中に有する下記一般式（Ｉ）、
（II）又は（III)で表されるポリマーから成るレジスト
材料を露光してケイ素−ベンゼン環結合を切断し、ポジ
型レジストとして機能させることによってレジストパタ
ーンを形成する方法が提供される。
【０００５】ケイ素−ベンゼン環結合を分子中に有する
ポリマーは、光照射によってＣ＝Ｏ、ＯＨなどが発生す
る。これはベンゼン環の分解、ケイ素−ベンゼン環結合
又はその周囲の結合の切断が露光により起こっていると
考えられる。これによって溶解性が変化して、各種極性
溶媒への溶解度が増加し、ポジ型のレジストとして機能
するようになるので、本発明はかかる現象を利用して解
像性の低下しないポジ型レジストパターンを形成するこ
とに成功したものである。本発明方法において用いるケ
イ素−ベンゼン環を分子中に有するポリマーは以下の式
（Ｉ）、（II）及び（III)で表されるポリマーである。
ポリマーは、光照射によってＣ＝Ｏ、ＯＨなどが発生す
る。これはベンゼン環の分解、ケイ素−ベンゼン環結合
又はその周囲の結合の切断が露光により起こっていると
考えられる。これによって溶解性が変化して、各種極性
溶媒への溶解度が増加し、ポジ型のレジストとして機能
するようになるので、本発明はかかる現象を利用して解
像性の低下しないポジ型レジストパターンを形成するこ
とに成功したものである。本発明方法において用いるケ
イ素−ベンゼン環を分子中に有するポリマーは以下の式
（Ｉ）、（II）及び（III)で表されるポリマーである。
【０００６】
【化４】
【０００７】（式中、Ｒ1 〜Ｒ4 は、それぞれ独立に炭
素数１〜８の低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３
のアルキル基、フェニル基、Ｒ5 は水素又はトリオルガ
ノシリル基、好ましくはオルガノ基が炭素数１〜６の低
級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、
フェニル基のトリオルガノシリル基を示し、ｎは５〜10
000 、好ましくは10〜1000の整数を示す）。
素数１〜８の低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３
のアルキル基、フェニル基、Ｒ5 は水素又はトリオルガ
ノシリル基、好ましくはオルガノ基が炭素数１〜６の低
級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、
フェニル基のトリオルガノシリル基を示し、ｎは５〜10
000 、好ましくは10〜1000の整数を示す）。
【０００８】
【化５】
【０００９】（式中、Ｒ6 〜Ｒ11は、それぞれ独立に、
炭素数１〜８の低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜
３のアルキル基、フェニル基、Ｒ12は水素又はトリオル
ガノシリル基、好ましくはオルガノ基が炭素数１〜６の
低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル
基、フェニル基のトリオルガノシリル基を示し、ｎ及び
ｏはそれぞれ独立に５〜10000 、好ましくは10〜1000の
整数を示す）。
炭素数１〜８の低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜
３のアルキル基、フェニル基、Ｒ12は水素又はトリオル
ガノシリル基、好ましくはオルガノ基が炭素数１〜６の
低級炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル
基、フェニル基のトリオルガノシリル基を示し、ｎ及び
ｏはそれぞれ独立に５〜10000 、好ましくは10〜1000の
整数を示す）。
【００１０】
【化６】
【００１１】（式中、Ｒ0 は水素、炭素数１〜８、好ま
しくは１〜３の低級アルキル基又はSiO3/2を示すが、Ｒ
0 のうちの少なくとも２つはSiO3/2であり、またＲ13、
Ｒ14及びＲ15は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の低級
炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、フ
ェニル基を示し、ｐ及びｑはそれぞれ独立に５〜 1000
0、好ましくは10〜1000の整数であり、ｐ／ｑは好まし
くは10／90〜90／10、更に好ましくは30／70〜70／30で
ある）。
しくは１〜３の低級アルキル基又はSiO3/2を示すが、Ｒ
0 のうちの少なくとも２つはSiO3/2であり、またＲ13、
Ｒ14及びＲ15は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の低級
炭化水素基、好ましくは炭素数１〜３のアルキル基、フ
ェニル基を示し、ｐ及びｑはそれぞれ独立に５〜 1000
0、好ましくは10〜1000の整数であり、ｐ／ｑは好まし
くは10／90〜90／10、更に好ましくは30／70〜70／30で
ある）。
【００１２】なお、ここで示す低級炭化水素基およびト
リオルガノシリル基のＳｉに結合する炭化水素基は、光
照射により架橋反応を起こしにくいものが望ましい。特
に好ましいものとしては、例えばメチル基、エチル基等
の低級アルキル基、フェニル基などの低級アリール基を
挙げることができる。またｍ，ｎ，ｏ，ｐ及びｑの数は
５〜10000 が適当であり、これより少ないと耐熱性に難
があり、逆に多いとポジ化が起こりにくい。
リオルガノシリル基のＳｉに結合する炭化水素基は、光
照射により架橋反応を起こしにくいものが望ましい。特
に好ましいものとしては、例えばメチル基、エチル基等
の低級アルキル基、フェニル基などの低級アリール基を
挙げることができる。またｍ，ｎ，ｏ，ｐ及びｑの数は
５〜10000 が適当であり、これより少ないと耐熱性に難
があり、逆に多いとポジ化が起こりにくい。
【００１３】本発明のレジストパターンの形成方法は一
般的なポジ型レジストパターンの形成方法に従った方法
によることができる。即ち、適当な基板上に有機ポリマ
ーを塗布し、ハードベークして基板上に第一層の有機樹
脂層を形成し、その上に本発明に従って、ケイ素−ベン
ゼン環結合を分子中に有するポリマーを含むレジスト材
料を塗布して、露光してケイ素−ベンゼン環結合を切断
し、適当な溶媒（例えば有機アルカリ水溶液、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール
系、アセトン、ＭＩＢＫなどのケトン系など）で現像し
て上層のみに所望のポジ型パターンを形成せしめる。露
光光源としてＵＶ、ＤＵＶ、Ｘ線、電子線、イオンビー
ム等を挙げることができるが、架橋反応を抑える意味で
はＵＶ、ＤＵＶの使用が望ましい。その後、例えば酸素
プラズマによって上層パターンを下層に転写することに
よって所望のパターンを得ることができる。
般的なポジ型レジストパターンの形成方法に従った方法
によることができる。即ち、適当な基板上に有機ポリマ
ーを塗布し、ハードベークして基板上に第一層の有機樹
脂層を形成し、その上に本発明に従って、ケイ素−ベン
ゼン環結合を分子中に有するポリマーを含むレジスト材
料を塗布して、露光してケイ素−ベンゼン環結合を切断
し、適当な溶媒（例えば有機アルカリ水溶液、メタノー
ル、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール
系、アセトン、ＭＩＢＫなどのケトン系など）で現像し
て上層のみに所望のポジ型パターンを形成せしめる。露
光光源としてＵＶ、ＤＵＶ、Ｘ線、電子線、イオンビー
ム等を挙げることができるが、架橋反応を抑える意味で
はＵＶ、ＤＵＶの使用が望ましい。その後、例えば酸素
プラズマによって上層パターンを下層に転写することに
よって所望のパターンを得ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明をこれらの実施例に限定するものでな
いことはいうまでもない。
明するが、本発明をこれらの実施例に限定するものでな
いことはいうまでもない。
【００１５】実施例１ 側鎖にフェニル基、末端にジメチルフェニルシリル基を
有する線状シルフェニレンシロキサンポリマー10重量部
を溶媒 M113K（メチルイソブチルケトン）100重量部に
溶解し、ポアサイズ 0.1μm のメンブランフィルタで濾
過してレジスト溶液を調整した。Ｓｉウェハ上にAZ−13
50フォトレジスト (シプレー) を１μmの膜厚でスピン
コートし、200 ℃で１時間ハードベークした後、その上
で調製したレジスト溶液を 0.1μm の膜厚でスピンコー
トし、80℃で１分間プリベークした。得られたレジスト
膜にフィルターを通して高圧水銀ランプに、フィルター
を通して 250nmの光を照射し、エタノールで現像を行っ
た。その後、上層パターンをＯ2 −ＲＩＥ（酸素リアク
ティブイオンエッチング）で酸素ガス圧 2.6Pa、ガス流
量10sccm、印加周波数13.56MHz、印加電力密度0.22Ｗ／
cm2 の条件にて下層に転写した。得られたパターンは、
200mJ／cm2 の露光量で 0.8μm のライン＆スペース
（Ｌ／Ｓ）パターンを解像した。
有する線状シルフェニレンシロキサンポリマー10重量部
を溶媒 M113K（メチルイソブチルケトン）100重量部に
溶解し、ポアサイズ 0.1μm のメンブランフィルタで濾
過してレジスト溶液を調整した。Ｓｉウェハ上にAZ−13
50フォトレジスト (シプレー) を１μmの膜厚でスピン
コートし、200 ℃で１時間ハードベークした後、その上
で調製したレジスト溶液を 0.1μm の膜厚でスピンコー
トし、80℃で１分間プリベークした。得られたレジスト
膜にフィルターを通して高圧水銀ランプに、フィルター
を通して 250nmの光を照射し、エタノールで現像を行っ
た。その後、上層パターンをＯ2 −ＲＩＥ（酸素リアク
ティブイオンエッチング）で酸素ガス圧 2.6Pa、ガス流
量10sccm、印加周波数13.56MHz、印加電力密度0.22Ｗ／
cm2 の条件にて下層に転写した。得られたパターンは、
200mJ／cm2 の露光量で 0.8μm のライン＆スペース
（Ｌ／Ｓ）パターンを解像した。
【００１６】実施例２ 側鎖にフェニル基、末端にジメチルフェニルシリル基を
有するラダー型シルフェニレンシロキサンポリマーを用
いた以外は、実施例１と同様にしてパターンを形成し
た。得られたパターンは 250mJ／cm2 の露光量で 0.8μ
m のＬ／Ｓパターンを解像した。
有するラダー型シルフェニレンシロキサンポリマーを用
いた以外は、実施例１と同様にしてパターンを形成し
た。得られたパターンは 250mJ／cm2 の露光量で 0.8μ
m のＬ／Ｓパターンを解像した。
【００１７】実施例３ 末端にジフェニルメチルシリル基を有する３次元網状シ
ルフェニレンシロキサンポリマーを用いた以外は、実施
例１と同様にしてパターンを形成した。得られたパター
ンは 230mJ／cm2 の露光量で 0.8μm のＬ／Ｓパターン
を解像した。
ルフェニレンシロキサンポリマーを用いた以外は、実施
例１と同様にしてパターンを形成した。得られたパター
ンは 230mJ／cm2 の露光量で 0.8μm のＬ／Ｓパターン
を解像した。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
膨潤による解像性低下を起こすことなく、解像性の良好
なレジストパターンをポジ型２層用上層レジストを用い
て形成することができる。。これにより、半導体集積回
路における高スループット化及び大幅な歩留り向上が期
待できる。
膨潤による解像性低下を起こすことなく、解像性の良好
なレジストパターンをポジ型２層用上層レジストを用い
て形成することができる。。これにより、半導体集積回
路における高スループット化及び大幅な歩留り向上が期
待できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 麻奈美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−12545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−153931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−61744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−239243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61831（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−25744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−8839（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−226747（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−84435（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−110464（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/075 G03F 7/039 C08G 77/14 H01L 21/027
Claims (1)
- 【請求項１】 ケイ素−ベンゼン環結合を分子中に有す
る下記一般式（Ｉ）、（II）又は（III)で表わされるポ
リマーから成るレジスト材料を露光してケイ素−ベンゼ
ン環結合を切断し、ポジ型レジストとして機能させるこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法： 【化１】 （式中、Ｒ1 〜Ｒ4 は、それぞれ独立に、炭素数１〜８
の低級炭化水素基、Ｒ5は水素又はトリオルガノシリル
基を示し、ｍは５〜10000 の整数を示す） 【化２】 （式中、Ｒ6 〜Ｒ11は、それぞれ独立に、炭素数１〜８
の低級炭化水素基、Ｒ12は水素又はトリオルガノシリル
基を示し、ｎ及びｏはそれぞれ独立に５〜10000の整数
を示す） 【化３】 （式中、Ｒ0 は、それぞれ独立に、水素、炭素数１〜８
の低級アルキル基又はSiO3/2を示すが、Ｒ0 のうちの少
なくとも２つはSiO3/2であり、またＲ13，Ｒ14及びＲ15
は、それぞれ独立に、炭素数１〜８の低級炭化水素基を
示し、ｐ及びｑは、それぞれ独立に、５〜10000 の整数
を示す）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334392A JP3085775B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | レジストパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334392A JP3085775B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | レジストパターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05265218A JPH05265218A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3085775B2 true JP3085775B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=13226507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334392A Expired - Lifetime JP3085775B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | レジストパターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3085775B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4373082B2 (ja) | 2001-12-28 | 2009-11-25 | 富士通株式会社 | アルカリ可溶性シロキサン重合体、ポジ型レジスト組成物、レジストパターン及びその製造方法、並びに、電子回路装置及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP6334392A patent/JP3085775B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05265218A (ja) | 1993-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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