JPH01231039A - 光脱色性層用材料及びそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体集積回路の製造に際してのレジスト上
に塗布して用いられ、レジストパターン形成時の像のコ
ントラスト増強用光脱色性層材料及びそれを用いたパタ
ーン形成方法に関するものである。

（従来の技術） 半導体集積回路の高密度化の進展に伴い、集積化すべき
回路の最小パターン寸法がますます微細化されている。

具体的には１μｍ程度あるいはサブミクロンふ下の微細
レジストパターンを高精度で形成し得る技術に対する要
求が著しく高い。

解像度を高め高精度でパターニングするための一般的な
手段であるフォトリソグラフィ技術の外、電子線、Ｘ線
あるいはイオンビームを線源とするりソグラフィ技術の
開発も盛んである。

しかし量産性、経済性及び作業性を考慮した場合、光を
用いた上記フォトリソグラフィ技術が有利である。かか
るフォトリソグラフィ技術による高解像度のレジストパ
ターン形成法に関しては多数の方法の提案がある。例え
ばコントラスト　エンハンストフォトリソグラ−７４（
Ｃｏｎｔｒａｓｔ　ＥｎｈａｎｃｅｄＰｈｏｔｏｌ　ｉ
ｔｈｏｇｒａｐｈｙ、以下ＣＥＰＬ技術と云う）によれ
ば、簡単なプロセスの付加によって高解像度のレジスト
パターンが形成されるものであるとして注目されている
（Ｉ　ＥＥＥエレクトロン　デバイスレターズ、ＩＥＥ
Ｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ　Ｌｅｔｔｅｒｓ
、　ＥＤＬ−４，１９８３Ｐ１４〜１６）。

このＣＥＰＬ技術を第２図を参照して説明する。

第２図（５）の如くシリコンウェハ１１上にパターニン
グすべき下層レジスト層１２を設け、このレジスト層１
２上にコントラスト　エンハンスト層（Ｃｏｎｔｒａｓ
ｔＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　１ａｙｅｒ）と称する薄膜
状の感光層１３　（以下ＣＥＬ膜とも云う）を設ける。

とのＣＥＬ膜は最初は露光波長に対する吸収が大きいが
、光照射によって漂白され露光量の増大によって吸収が
小さくなり透過率が高くなる材料からなる。

ところで光がフォトマスク１４を通過すると、光の回折
及びフォーカシング効果によって光源に対するマスク１
４の陰の領域に光が到達し、該フォトマスク１４の後方
の光強度分布が第２図但）のような状態になる。その結
果、フォトマスクの投影光像のコントラストが下層レジ
スト層１２のコントラスト閾値よりも低くなってしまい
、充分満足し得る解像度でのレジストのパターニングが
得難い。

ＣＥＰＬ技術では、第２図［Ｂ）のフォトマスク１４の
光像をＣＥＬ膜１３を介して下層レジスト層１２に投影
することによりレジスト層１２の選択的露光が行われる
。その結果第２図（ｑの如く、光のドーズ量（露光量）
の多いＣＥＬ膜１３の漂白された部分１３ａ１及び同少
ない未漂白の部分１３ｂが形成される。この光の強度分
布に応じた漂白の差によりＣＥＬ膜１３の透過率が部分
的に変り、理想的な場合は透過光の強度分布が第２図（
Ｄ）に示すような状態となる。即ちＣＥＬ膜１３を透過
した光はそのコントラストが増強されたこととなる。

そしてかかる光がレジスト層１２に照射されることによ
り、該レジスト層１２の選択露光が行われ、以下現像処
理を経て第２図（５）に示すようなシャープなポジ型レ
ジストパターン１２ａが形成される。

上述のようにＣＥＰＬ技術において、上記ＣＥＬ膜１３
を形成する材料の光学的性質は非常に重要であり、それ
らの選択が重要な要素をなしている。

現在一般的な光源として用いられる高圧水銀灯によるｇ
線（４３６ｎｍ）あるいはｉ線（３５６ｎｍ）に対する
光消色性色素としてジアゾニウム塩、スチルバゾリウム
塩、アリールニド四ソ塩類が良く知られている。

そして近年、光源として特定の短波長光のＫｒＦエキ？
マレーザー（波長２４８　ｎｍ）やＡｒＦエキシマレ−
ｆ−（１９３ｎｍ）を用いるフォトリソグラフィーが注
目されている。これらは光源の短波長化によって微細パ
ターン形成時の微細化がより向上されることにもとづく
ものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし一般に行われている従来のＣＥＰＬ技術において
は、上記原理の説明図を具体的な工程図として示した第
３図の（ｑ及び０）ｌの如くレジスト層１２を形成し露
光を行った後のレジスト層１２の現像前に、上記ＣＥＬ
膜１３を有機溶剤による除去工程が必要である。

これは上述のＣＥＬ膜除去の作業が加わり作業上の複雑
性を増すことになる。上記ｇ線あるいはｉ線による通常
のポジレジストプロセスにあっては、その現像時にアル
カリ水溶液による現像工程がラインに導入されているが
、更に上述のエキシマレーザ−リソグラフィーにおいて
もこれらを課題の一つとして採用し開発研究が行われて
いる。

しかしかかる特定波長光のエキシマ−リソグラフィーに
おいて使用可能であり、上述のアルカリ現像液にて直接
現像除去できるＣＥＬ膜用材料は現在全く見出されてい
ない。

本発明は、上記問題点を除去し、アルカリ現像液及び有
機溶媒に可溶であり上述のＣＥＰＬ技術において特定波
長光に対し好適な光学的特性を有し、したがって上記工
程を簡略し得る直接現像を可能とする光脱色性層材料、
及びこれを用いたパターン形成方法を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、光消色性色素として少なくとも１種又は２種
息上のａ−ジアゾカルボニル誘導体、及びバインダー樹
脂としてロジン類を用いて光脱色性層を形成するように
したものである。

この発明において、上記α−ジアゾカルボニル誘導体の
代表的な例を以下に示す。

これらは遠紫外光（１９０〜２５０　ｎｍ）に吸収を有
しかつこれらの波長光の照射によって吸収が低下する材
料である。

この発明において用いられるロジン類としては、ヘキサ
ン、シクロヘキサン、キシレンなどの低極性有機溶媒に
可溶でかつアルカリ水溶液に可溶なアビエチン酸、水添
アビエチン酸、あるいはこれらを主成分として含むガム
ロジン（中国ロジン。

米国ロジン、ポルトガルロジン、マレイン酸変性ロジン
）などがある。

この発明によるパターン形成は例えば第１図のようにし
て行われる。即ちシリコン基板あるいはＢＰＳＧ、ＰＳ
Ｇ、タングステンシリサイド、チタンシリサイド、アル
ミニウム、ポリシリコン等の被膜付きシリコン基板、又
はＧａＡｓ基板などによる下地層２１上に常法の如くレ
ジスト２２を塗布する。そしてその上に直接ＣＥＬ膜、
即ち光脱色性層２３を回転塗布する。次にフォトマスク
２４を介して遠紫外線（１９０〜２５０　ｎｍ）にて露
光を行う。

そして上記ＣＥＬ膜をはくすする工程を行うことなく、
アルカリ性水溶液を用いて上記光脱色性層２３及びレジ
スト層２２を同時に現像しパターン形成を行うのである
。

（作　　用） 本発明においては、バインダーとしてロジン類を用い、
かつ上述した特定の波長光の光消色性色素として特定さ
れたα−ジアゾカルボニル誘導体を用いたＣＥＬ膜が好
適な光学的特性を有すること、有機溶媒及びアルカリ水
溶液に可溶であることなど、上記特定波長光において優
れた性質を有し上記問題の解決に対し適切に作用するの
である。

（実　施　例） 以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

尚、現時点でアルカリ水溶液で現像可能なエキシマレー
ザ−リソグラフィー専用のレジストが存在せずしたがっ
て光吸収の露光前後の変化とばくり実験によってのみこ
れらを説明する 実施例１ 水添中国ロジン（荒用化学工業製）Ｉｇと上記例示の（
３）化合物、即ちジアゾメルドラム酸１ｇとヲクロルベ
ンゼン２０ｍ１に溶解１．．０．４５μｍと０．２μｍ
のメンブレンフィルターで濾過した後、石英基板（厚さ
１．１間）上に１２０　Ｏｒｐｍで回転塗布した。露光
前の２５０　ｎｍにおける吸収係数は７．０μｍ−１で
あった。次にこれをＣＭ−２５０コールドミラーを通過
した、遠紫外光（光強度０．１ｍＷ　／　ｃ＋＋？　）
で２０分間露光を行ない吸収係数を測定したところ０．
４μｍ−１に減少していた。この結果から波長２５０　
ｎｍにおいて充分に光消色する材料であることが確認さ
れた。

実施例２ 上記ジアゾメルドラム酸のかわりに、例示の化合物（８
）を用いた他は実施例１と全く同様にして露光実験を行
なった。露光前の吸収係数は６．０μｍ−゛、露光後の
吸収係数は０．３μｍ−１であった。

実施例３ 上記ジアゾメルドラム酸のかわりに例示の化合物（１１
）を用いた他は実施例１と全く同様にして露光実験を行
なった。！Ｅ！光前の吸収係数は６．１μｍ−“、露光
後の吸収係数は０．３５μｍ−１であった。

実施例４ アルカリ現像液によるばくり性能を検討した。

ポリビニルフェノールの水酸基のうち、５０％がトリク
ロロアセチル化されているもの（仮りにＫｒＦエキシマ
−レーザー用レジストとした）をシリコン基板上に回転
塗布して、下層レジスト層を形成した（膜厚１．２μｍ
）。このレジスト上に実施例１で調製した光脱色性要用
溶液を直接回転塗布して光脱色性層を形成した（膜厚０
．４μｍ）。次にシリコン基板の半分だけをおおい実施
例】と同様の露光を行った。これを２．３８％の水酸化
テトラメチルアンモニウム水溶液に１０秒間浸漬した後
表面観察を行なったところ露光部及び未露光部分共に光
脱色性層が溶解して消失しており、直接現像が可能であ
ることが確認し得た。

実施例５ 実施例２で調製した光脱色性要用溶液を用いた他は実施
例４と全く同様にして実験を行なったところ略同様のは
く離性を示した。

なお、この例は、バインダー（ロジン類）及びα−ジア
ゾカルボニル化合物を重量比１：　１の混合物として用
いたが、この重量比を２：　１としたものはさらに、は
く離性は向上した。逆に同重量比１：　２のものは、は
く離不充分でレジスト上に残炎が残った。

（発明の効果） 本発明は思上の説明で明らかなように、上記ＣＥＰＬ技
術におけるコントラスト増強用の光脱色性層が、光消色
性色素としてα−ジアゾカルボニル誘導体及びバインダ
ーとしてロジン類を含有する材料からなるものとしたの
で、遠紫外光の特定の波長光での上述のコントラストの
増強作用などの光学特性を好適に保つばかりでなく、有
機溶媒及びアルカリ水溶液に可溶であり、従ってアルカ
リ水溶液による直接現像を可能ならしめる等上記問題を
解消し得るのである。

そしてレジストパターン形成に際して上記エキシマレー
ザ−リソグラフィに適用可能な上記ＣＥＬ膜形成及び工
程減による作業性の向上が著しく、及びスループットの
低下が少ない等の改善が得られろ効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図１よ本発明レジストパターン形成法の工程説明図
、第２図及び第３図は従来のＣＥＰＬ技術の原理説明図
及び工程説明図である。 １１．２１・・・基板、１２，２２・・・レジスト層、
１３．２３・・・ＣＥＬ膜、１４，２４　　・マスク、
１３ａ、２３ａ−露光部、１３ｂ、２３ｂ、、、未露光
部。 この携り９月のしシズトハ゛クーン升Ｊへ工程図第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光消色性色素として少なくとも１種又は２種以上
   のα−ジアゾカルボニル誘導体、及びバインダー樹脂と
   してロジン類を含有させたことを特徴とするコントラス
   ト増強用光脱色性層用材料。
2. （２）基板上にパターン形成用のレジスト膜を形成する
   工程、 該レジスト上に、光消色性色素として少なくとも１種又
   は２種以上のα−ジアゾカルボニル誘導体、及びバイン
   ダー樹脂としてロジン類を含有する光脱色性層を形成す
   る工程、 常法の如くマスクを介して露光する工程、 上記レジスト及び光脱色性層を同時に現像する工程、 とからなるパターン形成方法。