JPH02151030A - パターン形成方法 - Google Patents
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- JPH02151030A JPH02151030A JP1268309A JP26830989A JPH02151030A JP H02151030 A JPH02151030 A JP H02151030A JP 1268309 A JP1268309 A JP 1268309A JP 26830989 A JP26830989 A JP 26830989A JP H02151030 A JPH02151030 A JP H02151030A
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
- G03F7/405—Treatment with inorganic or organometallic reagents after imagewise removal
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、一般に集積回路や配線などの半導体構成要素
の作成に関し、より具体的には、相互接続メタラジを画
定するためのMLR(多色レジスト)法用ポリマー下層
の改良に関する。より具体的な態様では、本発明は、ポ
リマー構造網中に含ふっ素セグメントを有する基板上の
ポリマー・コーティングを覆う、シリル化フォトレジス
ト材料または含ケイ素フォトレジスト材料を利用した2
層構造など、簡単な方法による基板上でのパターン画定
に関する。
の作成に関し、より具体的には、相互接続メタラジを画
定するためのMLR(多色レジスト)法用ポリマー下層
の改良に関する。より具体的な態様では、本発明は、ポ
リマー構造網中に含ふっ素セグメントを有する基板上の
ポリマー・コーティングを覆う、シリル化フォトレジス
ト材料または含ケイ素フォトレジスト材料を利用した2
層構造など、簡単な方法による基板上でのパターン画定
に関する。
B、従来技術及びその問題点
集積回路の作成において、高密度半導体技術及び実装技
術のどちらにおいても、標準のMLR法に勝る大きな利
点を提供する工程単純化技術は、標準の方法によるレジ
ストのパターン付は後に、有機シリコン反応剤で処理し
て、フォトレジスト・マスクをo2耐性にするものであ
る。次いで、シリル化レジスト・マスクを使って、反応
性イオン・エッチングなどの02プラズマ処理によって
基板を覆った下層のポリマー・コーティングにパターン
付けする。シリル化法の使用により、比較的薄いレジス
ト層を使用することが可能になり、別にマスク層を設け
る必要はなくなる。というのは、シリル化レジスト層は
、続いてリフトオフによって相互接続メタラジを付着さ
せるため、下層のポリマー材料を02反応性イオン・エ
ッチング(0□RIE)して、基板をパターン通りに露
光させる間に、有効なマスクとして機能するからである
。
術のどちらにおいても、標準のMLR法に勝る大きな利
点を提供する工程単純化技術は、標準の方法によるレジ
ストのパターン付は後に、有機シリコン反応剤で処理し
て、フォトレジスト・マスクをo2耐性にするものであ
る。次いで、シリル化レジスト・マスクを使って、反応
性イオン・エッチングなどの02プラズマ処理によって
基板を覆った下層のポリマー・コーティングにパターン
付けする。シリル化法の使用により、比較的薄いレジス
ト層を使用することが可能になり、別にマスク層を設け
る必要はなくなる。というのは、シリル化レジスト層は
、続いてリフトオフによって相互接続メタラジを付着さ
せるため、下層のポリマー材料を02反応性イオン・エ
ッチング(0□RIE)して、基板をパターン通りに露
光させる間に、有効なマスクとして機能するからである
。
使用するフォトレジスト材料を薄くすると、下層のポリ
マー材料上のパターンの鮮鋭度をより細く改善すること
ができる。別法として、シリコンを含む放射線感受性ポ
リマー層をポリマー下層上の0□RIE耐性作像層とし
て利用することにより、工程の単純化を行なうことがで
きる。この場合は、標準のりソグラフィ技術によって上
部層中にパターンを画定し、次いで含シリコン層をマス
クとして使って、02反応性イオン・エッチングにより
、下層中にレジスト・パターンを複製する。こうしたシ
リル化技術は、周知であり、米国特許第4552833
号、米国特許出願第720781号、米国特許出願第7
13370号、米国特許出願第713509号に記載さ
れている。
マー材料上のパターンの鮮鋭度をより細く改善すること
ができる。別法として、シリコンを含む放射線感受性ポ
リマー層をポリマー下層上の0□RIE耐性作像層とし
て利用することにより、工程の単純化を行なうことがで
きる。この場合は、標準のりソグラフィ技術によって上
部層中にパターンを画定し、次いで含シリコン層をマス
クとして使って、02反応性イオン・エッチングにより
、下層中にレジスト・パターンを複製する。こうしたシ
リル化技術は、周知であり、米国特許第4552833
号、米国特許出願第720781号、米国特許出願第7
13370号、米国特許出願第713509号に記載さ
れている。
溶解法を用いるシリル化法では、宵機シランの均一な溶
液ができるが、シリル化中にポリマー・フィルムが腐食
されないように選択した溶媒にシリル化反応剤を溶かし
た溶液に、スタック全体を漬ける。この技術を実際に利
用して、樹脂母材中に必要なシリコン成分を導入するに
は、レジスト層は、フェノール樹脂(またはノヴオラッ
ク樹脂)の場合のような残渣反応基を有するポリマー相
を含まなければならず、同時に下層ポリマーは不活性で
シリル化工程に耐性でなければならない。PMDA−O
DA (ピロメリット酸ジアンハイドライド−オキシジ
アニリン)や、デュポン社(E。
液ができるが、シリル化中にポリマー・フィルムが腐食
されないように選択した溶媒にシリル化反応剤を溶かし
た溶液に、スタック全体を漬ける。この技術を実際に利
用して、樹脂母材中に必要なシリコン成分を導入するに
は、レジスト層は、フェノール樹脂(またはノヴオラッ
ク樹脂)の場合のような残渣反応基を有するポリマー相
を含まなければならず、同時に下層ポリマーは不活性で
シリル化工程に耐性でなければならない。PMDA−O
DA (ピロメリット酸ジアンハイドライド−オキシジ
アニリン)や、デュポン社(E。
1、 duPont de Nemours Co、
)から市販されているビラリン(Pyralin) P
I 2540など通常のポリイミドは、不可避的に除
去不能なRIE残渣の形成をもたらし、またポリマーを
高温で硬化させた後に共通溶媒に溶けないためリフトオ
フに使用できないので、適切でないことが判明している
。
)から市販されているビラリン(Pyralin) P
I 2540など通常のポリイミドは、不可避的に除
去不能なRIE残渣の形成をもたらし、またポリマーを
高温で硬化させた後に共通溶媒に溶けないためリフトオ
フに使用できないので、適切でないことが判明している
。
他方、チバ=ガイギー社(Ciba−Geigy )の
XU−218などの可溶性ボリイミ、ドの使用は、薄い
(2−3μ未満の)フィルムに限られている。これより
も厚いと、これらのフィルムは、溶媒浸漬工程でシリル
化条件で亀裂及び小熱れを起こすからである。
XU−218などの可溶性ボリイミ、ドの使用は、薄い
(2−3μ未満の)フィルムに限られている。これより
も厚いと、これらのフィルムは、溶媒浸漬工程でシリル
化条件で亀裂及び小熱れを起こすからである。
また、上記のポリマー及びICIインダストリーズ社の
ポリスルホンなどその他の従来技術によるポリマーの0
2反応性イオン・エッチングも、除去不能なRIE残渣
の形成をもたらす。溶解シリル化法を使用する場合、5
0ないし70%の過剰エツチングによっても除去できな
いRIE残渣が生じるという問題があった。これはいく
つかの形をとるが、その結果生じる一つの状態は、「グ
ラス(grass) J形成と呼ばれるものである。こ
れは、エツチングされたポリマーの下の基板の通常なら
露出する表面から上に延び、基板表面から生えた「草」
のように見えるポリマーの薄い軸部がある、ポリマーが
不均一にエツチングされたものである。これらの薄い軸
部に埋め込まれたシリコンの粒子が、表面が完全には清
浄化されなかった他の類似の状態と共に、その原因とな
っていると思われる。
ポリスルホンなどその他の従来技術によるポリマーの0
2反応性イオン・エッチングも、除去不能なRIE残渣
の形成をもたらす。溶解シリル化法を使用する場合、5
0ないし70%の過剰エツチングによっても除去できな
いRIE残渣が生じるという問題があった。これはいく
つかの形をとるが、その結果生じる一つの状態は、「グ
ラス(grass) J形成と呼ばれるものである。こ
れは、エツチングされたポリマーの下の基板の通常なら
露出する表面から上に延び、基板表面から生えた「草」
のように見えるポリマーの薄い軸部がある、ポリマーが
不均一にエツチングされたものである。これらの薄い軸
部に埋め込まれたシリコンの粒子が、表面が完全には清
浄化されなかった他の類似の状態と共に、その原因とな
っていると思われる。
こうした残渣は、後のメタライゼーション・ステップで
基板金属または金属間接点と干渉して、接触抵抗や金属
付着に関して多くの問題を生じるので、望ましくない。
基板金属または金属間接点と干渉して、接触抵抗や金属
付着に関して多くの問題を生じるので、望ましくない。
C1問題点を解決するための手段
本発明によれば、作像レジスト・シリル化法を利用して
ポリマーの02反応性イオン・エッチングを行なってエ
ツチング・マスクを生成することにより、下層のポリマ
ー・フィルムを通して基板上に残渣のない均一な亀裂の
ないパターンを得るための技術が提供される。この技術
は、含ふっ素ポリマー下層と、フェノール樹脂やノヴオ
ラック樹脂を含むレジスト層及びナフトキノンジアジド
スルホン酸エステルなどの放射線感受性化合物とを利用
するものである。AZ1350Jは、フェノール樹脂(
ノヴオラック)とナフトキノン−1゜2−ジアジド−5
−スルホン酸エステルをベースとする通常のポジティブ
・フォトレジストの代表例である。含ふっ素ポリマー下
層を利用することにより、エツチング後に、ポリマー層
の亀裂や機械的特性の低下といった問題なしに、「グラ
ス」その他の残渣のない、清浄なイメージ転写が達成さ
れる。
ポリマーの02反応性イオン・エッチングを行なってエ
ツチング・マスクを生成することにより、下層のポリマ
ー・フィルムを通して基板上に残渣のない均一な亀裂の
ないパターンを得るための技術が提供される。この技術
は、含ふっ素ポリマー下層と、フェノール樹脂やノヴオ
ラック樹脂を含むレジスト層及びナフトキノンジアジド
スルホン酸エステルなどの放射線感受性化合物とを利用
するものである。AZ1350Jは、フェノール樹脂(
ノヴオラック)とナフトキノン−1゜2−ジアジド−5
−スルホン酸エステルをベースとする通常のポジティブ
・フォトレジストの代表例である。含ふっ素ポリマー下
層を利用することにより、エツチング後に、ポリマー層
の亀裂や機械的特性の低下といった問題なしに、「グラ
ス」その他の残渣のない、清浄なイメージ転写が達成さ
れる。
D、実施例
本発明によれば、イメージを形成し下層構造に転写する
ための改善された技術が提供される。第1図ないし第5
図は、追加のSi3N4不動態化層によるポリマーの絶
縁を用いて多段金属構造を作成する、本発明の実施例の
一つを概略的に示したものである。第1図は、その上に
平坦化ポリマー・コーティング12を設け、層12の上
面に窒化シリコンのエッチ・ストップ層14を形成した
、通常の方式で作成したシリコン・ウェハ10を示す。
ための改善された技術が提供される。第1図ないし第5
図は、追加のSi3N4不動態化層によるポリマーの絶
縁を用いて多段金属構造を作成する、本発明の実施例の
一つを概略的に示したものである。第1図は、その上に
平坦化ポリマー・コーティング12を設け、層12の上
面に窒化シリコンのエッチ・ストップ層14を形成した
、通常の方式で作成したシリコン・ウェハ10を示す。
層12のポリマーは、デュポン社からプラリンの商標で
市販されているPMDA−〇DAから誘導したポリイミ
ドであり、標準の技術、たとえばJ。
市販されているPMDA−〇DAから誘導したポリイミ
ドであり、標準の技術、たとえばJ。
S、 Logan他の1983年1月4日付は米国特許
第4367119号明細書「エッチ・ストップを組み込
んだ平坦な多段金属プロセス(PlanarMulti
−Level Metal Process with
Build−In EtchStop) Jに記載さ
れている、プラズマ増強化学蒸着(PECVD)によっ
て、窒化シリコン層をプラズマ付着することができる。
第4367119号明細書「エッチ・ストップを組み込
んだ平坦な多段金属プロセス(PlanarMulti
−Level Metal Process with
Build−In EtchStop) Jに記載さ
れている、プラズマ増強化学蒸着(PECVD)によっ
て、窒化シリコン層をプラズマ付着することができる。
シリコン基板及びその作成は当技術で周知であり、本発
明の一部ではない。他の基板や基板上の層も利用するこ
とができる。
明の一部ではない。他の基板や基板上の層も利用するこ
とができる。
第2図に示すように、含ふっ素ポリマー、たとえばフッ
化ポリイミド16を窒化シリコン層14の上に塗布し、
硬化させる。若干の例では、このフッ化ポリマー層16
は平坦化層12の役割を果たすことができる。その場合
、ポリマー層16を基板10に直接塗布し、層12と1
4は省略する。
化ポリイミド16を窒化シリコン層14の上に塗布し、
硬化させる。若干の例では、このフッ化ポリマー層16
は平坦化層12の役割を果たすことができる。その場合
、ポリマー層16を基板10に直接塗布し、層12と1
4は省略する。
含ふっ素ポリマー16の上面に、フォトレジスト材料の
居を塗布する。光活性化合物と7ヴオラツク樹脂または
ポリビニルフェノール型樹脂とを含む2成分系をベース
とするものなど、通常のどんなフォトレジストでも使用
できる。2成分系のポジティブ型フォトレジスト組成物
の代表例は、ノヴオラック樹脂中にキノンジアジド型感
光剤を含む、AZ型処法である。もう一つの高感度のポ
ジティブに作用する樹脂処決の範Iiは、ポリオレフィ
ン・スルホン・ノヴオラックをベースとする組成物であ
る。第3図を見るとわかるように、フォトレジスト18
を適切な波長の放射線、たとえば紫外線にイメージ通り
に露光して、フォトレジスト中に所望のイメージを作成
し、フォトレジストを現像して露光部分を除去し、下層
のフッ化ポリイミドを露出させる。パターン付きフォト
レジスト層のシリル化に使用できる代表的な有機シリコ
ン・モノマーには、次のものがある。
居を塗布する。光活性化合物と7ヴオラツク樹脂または
ポリビニルフェノール型樹脂とを含む2成分系をベース
とするものなど、通常のどんなフォトレジストでも使用
できる。2成分系のポジティブ型フォトレジスト組成物
の代表例は、ノヴオラック樹脂中にキノンジアジド型感
光剤を含む、AZ型処法である。もう一つの高感度のポ
ジティブに作用する樹脂処決の範Iiは、ポリオレフィ
ン・スルホン・ノヴオラックをベースとする組成物であ
る。第3図を見るとわかるように、フォトレジスト18
を適切な波長の放射線、たとえば紫外線にイメージ通り
に露光して、フォトレジスト中に所望のイメージを作成
し、フォトレジストを現像して露光部分を除去し、下層
のフッ化ポリイミドを露出させる。パターン付きフォト
レジスト層のシリル化に使用できる代表的な有機シリコ
ン・モノマーには、次のものがある。
N、N−ジエチルアシノトリメチルシランヘキサメチル
ジシラザン 1.1,3.3−テトラメチルジシラザンヘキサメチル
シクロトリシラザン ジメチルジクロロシラン ジビニルテトラメチルジシラザン トリメチルトリビニルシクロトリシラザンこれらの物質
は有機溶媒中に5−20重量%まで溶解して、シリル化
溶液を形成する。有機溶媒としては、20−65°Cで
5−30分間シリル化する間に含ふっ素の下層またはフ
ォトレジスト・フィルムに損傷を起こさないような有機
溶媒を選択する。本発明の含ふっ素子層と両立する代表
的な溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシーレン、ヘキサ
ン、ペンタンまたはそれらの混合物、もしくはそれらに
、n−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、n−プロピルアミン、ジグリム、γ
−ブチロラクトンなどより極性の強い溶媒1〜5%を加
えたものである。得られたスタックを、次にたとえば官
能基のついたシランなどのシリル化剤3−15%を非極
性溶媒に溶かした溶液に漬けることによってシリル化し
て、フォトレジスト成分の活性部位との反応によって有
機シリコン・セグメントを導入し、パターン付けしたフ
ォトレジストを、02反応性イオン・エッチングによっ
てパターンを下層に転写するための有効なマスクに変換
させる。次に、第4図に示すように0□反応性イオン・
エッチングを行なって、含ふっ素ポリイミドの露光領域
を除去する。
ジシラザン 1.1,3.3−テトラメチルジシラザンヘキサメチル
シクロトリシラザン ジメチルジクロロシラン ジビニルテトラメチルジシラザン トリメチルトリビニルシクロトリシラザンこれらの物質
は有機溶媒中に5−20重量%まで溶解して、シリル化
溶液を形成する。有機溶媒としては、20−65°Cで
5−30分間シリル化する間に含ふっ素の下層またはフ
ォトレジスト・フィルムに損傷を起こさないような有機
溶媒を選択する。本発明の含ふっ素子層と両立する代表
的な溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシーレン、ヘキサ
ン、ペンタンまたはそれらの混合物、もしくはそれらに
、n−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、n−プロピルアミン、ジグリム、γ
−ブチロラクトンなどより極性の強い溶媒1〜5%を加
えたものである。得られたスタックを、次にたとえば官
能基のついたシランなどのシリル化剤3−15%を非極
性溶媒に溶かした溶液に漬けることによってシリル化し
て、フォトレジスト成分の活性部位との反応によって有
機シリコン・セグメントを導入し、パターン付けしたフ
ォトレジストを、02反応性イオン・エッチングによっ
てパターンを下層に転写するための有効なマスクに変換
させる。次に、第4図に示すように0□反応性イオン・
エッチングを行なって、含ふっ素ポリイミドの露光領域
を除去する。
この含ふっ素ポリマー下層の他と区別する特徴は、残渣
または「グラス」がなく亀裂のないRIEエッチ・パタ
ーンをもたらすことである。これは、ICIポリスルホ
ンやチバ=ガイギー社のプロピミド(probiiid
e) X U −284など標準のポリイミド下層に勝
る独自の利点である。本発明によれば、好ましい含ふっ
素ポリマーは、下記に示すようなジアンハイドライドま
たはジアミンあるいはその両方を含むヘキサフルオロイ
ソプロピリデン(C(CF3)2)基から誘導したポリ
イミドである(完全にイミド化されたポリマーの構造)
。
または「グラス」がなく亀裂のないRIEエッチ・パタ
ーンをもたらすことである。これは、ICIポリスルホ
ンやチバ=ガイギー社のプロピミド(probiiid
e) X U −284など標準のポリイミド下層に勝
る独自の利点である。本発明によれば、好ましい含ふっ
素ポリマーは、下記に示すようなジアンハイドライドま
たはジアミンあるいはその両方を含むヘキサフルオロイ
ソプロピリデン(C(CF3)2)基から誘導したポリ
イミドである(完全にイミド化されたポリマーの構造)
。
ただし、上式で
R” −C(CF3)2、(CF2)1〜6.0.5
1SO2、c。
1SO2、c。
R’ = C(CF3)2、(CF2)1〜6.0.
51So2、c。
51So2、c。
R”= 、CF3、H
このクラスの特定の物質は、下記に示すような2.2−
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)へキサフルオロ
プロパンのジアンハイドライド(6−FDA)及びオキ
シジ7二!J ン(ODA)から誘導される。
ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)へキサフルオロ
プロパンのジアンハイドライド(6−FDA)及びオキ
シジ7二!J ン(ODA)から誘導される。
ただし、上式中、1)では基板にスピン塗布が行なわれ
、2)では加熱が行なわれる。
、2)では加熱が行なわれる。
ポリアミン酸の処決は、約15−20%の固形物を10
−20%の炭化水素溶媒を加えたNMPに溶かしたもの
が、デュポン社からRC2588の部名で市販されてい
る。関連する含ふっ素ポリイミドであるデュポン社の樹
脂NR150も使用できる。
−20%の炭化水素溶媒を加えたNMPに溶かしたもの
が、デュポン社からRC2588の部名で市販されてい
る。関連する含ふっ素ポリイミドであるデュポン社の樹
脂NR150も使用できる。
下層用のRC2581及び関連するふっ素原子を6個含
tllJ?−4−ft、PMDA−ODAやBTDA−
ODAなどふっ素を含まないポリイミ、ドとは違って、
6−FDAから誘導したポリイミドを200−250°
Cで硬化したフィルムは、依然としてNMPに可溶であ
り、したがって、多層金属法及び多層レジスト法でリフ
トオフに使用できることが判明した。これらのフィルム
は、300℃以上で硬化した後、溶媒耐性を示す。した
がって、含ふっ素ポリイミド、代表的にはRC2566
及びその関連物質は、下層として使用するのに秀れてい
ることがわかる。判明した主な利点は次の通りである。
tllJ?−4−ft、PMDA−ODAやBTDA−
ODAなどふっ素を含まないポリイミ、ドとは違って、
6−FDAから誘導したポリイミドを200−250°
Cで硬化したフィルムは、依然としてNMPに可溶であ
り、したがって、多層金属法及び多層レジスト法でリフ
トオフに使用できることが判明した。これらのフィルム
は、300℃以上で硬化した後、溶媒耐性を示す。した
がって、含ふっ素ポリイミド、代表的にはRC2566
及びその関連物質は、下層として使用するのに秀れてい
ることがわかる。判明した主な利点は次の通りである。
(1)現像後のシリル化ステップを伴う2層レジスト法
での02反応性イオン・エッチングによって、残渣なし
にまたは「グラス」なしにパターンが転写される。
での02反応性イオン・エッチングによって、残渣なし
にまたは「グラス」なしにパターンが転写される。
(2)標準のMLR法と同様に、下層及びレジスト層の
上にスピンオンRIEバリアを使用する3層法での02
反応性イオン・エッチングによって、残渣なしにまたは
「グラス」なしにパターンが転写される。
上にスピンオンRIEバリアを使用する3層法での02
反応性イオン・エッチングによって、残渣なしにまたは
「グラス」なしにパターンが転写される。
(3)シリル化、0□反応性イオン・エッチング、及び
NMPなどの溶媒中でのリフトオフに関する加ニステッ
プで、厚さ12ミクロンまでの下層が亀裂するという問
題がない。
NMPなどの溶媒中でのリフトオフに関する加ニステッ
プで、厚さ12ミクロンまでの下層が亀裂するという問
題がない。
(4)金属リフトオフ、イオン注入パターン転写、その
他の製造工程で下層として一般に使用でき、性能が改善
される。
他の製造工程で下層として一般に使用でき、性能が改善
される。
窒化シリコンまたは、無機、を機金属、育機の2重不動
態化層を下引で使用する場合、次に第5図に示すような
通常のCF4またはCF4+02反応性イオン・エッチ
ングによってそれを除去し、続いてスパッタリングまた
は蒸着によってメタライズし、次にNMP中でリフトオ
フを行なって、清浄なはっきり画定された接着力の大き
い秀れた品質のメタライゼーシロン・パターンを得るこ
とができる。
態化層を下引で使用する場合、次に第5図に示すような
通常のCF4またはCF4+02反応性イオン・エッチ
ングによってそれを除去し、続いてスパッタリングまた
は蒸着によってメタライズし、次にNMP中でリフトオ
フを行なって、清浄なはっきり画定された接着力の大き
い秀れた品質のメタライゼーシロン・パターンを得るこ
とができる。
?I I
清浄なシリコン・ウェハを、水またはエタノールと水の
混合物に溶かした0、1%のγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン・カップリング剤で表面処理し、続いてデ
ュポン社から市販されているPMDA−ODAから誘導
したポリアミン酸を平坦化コーティングとしてスピン・
コーティングし、不活性雰囲気中で85℃で15分間、
続いて200°Cで25分間、次に300°Cで30分
間、最後に400°Cで40分間の硬化/焼成サイクル
にかける。これによって、最終厚さ5.5ミクロンのコ
ーティングが得られる。厚さ約250O入の窒化シリコ
ンをプラズマ付着した後、基板を200″Cに10分間
加熱し、再度水またはエタノールと水の混合物に溶かし
たγ−アミノプロピルトリエトキシシランの0.1%溶
液で下塗りした。
混合物に溶かした0、1%のγ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン・カップリング剤で表面処理し、続いてデ
ュポン社から市販されているPMDA−ODAから誘導
したポリアミン酸を平坦化コーティングとしてスピン・
コーティングし、不活性雰囲気中で85℃で15分間、
続いて200°Cで25分間、次に300°Cで30分
間、最後に400°Cで40分間の硬化/焼成サイクル
にかける。これによって、最終厚さ5.5ミクロンのコ
ーティングが得られる。厚さ約250O入の窒化シリコ
ンをプラズマ付着した後、基板を200″Cに10分間
加熱し、再度水またはエタノールと水の混合物に溶かし
たγ−アミノプロピルトリエトキシシランの0.1%溶
液で下塗りした。
デュポン社から市販されている含ふっ素ポリマーRC2
566商用処法は、N−メチルピロリドン(NMP)に
溶かした20%固形物の形で得られるが、下塗りした基
板にこれをスピン・コーティングし、85°Cに25分
間、150°Cに20分間、230″Cに30分間の焼
成サイクルにかけて、厚さ3−4ミクロンのフィルムを
形成した。フィルムの厚さがもっと厚い(8−10ミク
ロン)場合、第1のコーティングは僅か150 ”Cに
焼成することができ、希釈したポリマーRC2566の
第2のコーティングを塗布し、続いて85°Cで25分
間、200℃で25分間、最後に230 ”Cで30分
間の焼成サイクルにかけて、厚さ8ミクロンの層を得た
。高分子全のRC2566処法を使用すると、−回のコ
ーティングで厚さ8−10ミクロンのコーティングが形
成できる。
566商用処法は、N−メチルピロリドン(NMP)に
溶かした20%固形物の形で得られるが、下塗りした基
板にこれをスピン・コーティングし、85°Cに25分
間、150°Cに20分間、230″Cに30分間の焼
成サイクルにかけて、厚さ3−4ミクロンのフィルムを
形成した。フィルムの厚さがもっと厚い(8−10ミク
ロン)場合、第1のコーティングは僅か150 ”Cに
焼成することができ、希釈したポリマーRC2566の
第2のコーティングを塗布し、続いて85°Cで25分
間、200℃で25分間、最後に230 ”Cで30分
間の焼成サイクルにかけて、厚さ8ミクロンの層を得た
。高分子全のRC2566処法を使用すると、−回のコ
ーティングで厚さ8−10ミクロンのコーティングが形
成できる。
ある種の実装で必要な、たとえば1012ミクロンのよ
り厚い下層では、高粘性材料を使って一回ノコーティン
グで厚いフィルムを形成しても、低粘性材料で数回コー
ティングを行ない、コーティングの間に130−150
°Cで硬化を行なってもよい。
り厚い下層では、高粘性材料を使って一回ノコーティン
グで厚いフィルムを形成しても、低粘性材料で数回コー
ティングを行ない、コーティングの間に130−150
°Cで硬化を行なってもよい。
230−250°Cでの焼成/硬化サイクルの後に所望
の厚さの下層が形成されると、通常のポジティブ・フォ
トレジスト処決であるシラプリー社の1450Bを30
00rpmで30−45秒間スピン・コーティングし、
85°Cで30分間焼成して、厚さ約0.8ミクロンの
レジスト層を形成した。次にこのレジストを中葉外線に
22−25秒間イメージ通りに露光した。露光したイメ
ージを次に1:4.5AZ現像剤(シラプリー社より市
販)で浸漬現像し、脱イオン水で完全に洗浄して、85
°Cで10分間焼成した。
の厚さの下層が形成されると、通常のポジティブ・フォ
トレジスト処決であるシラプリー社の1450Bを30
00rpmで30−45秒間スピン・コーティングし、
85°Cで30分間焼成して、厚さ約0.8ミクロンの
レジスト層を形成した。次にこのレジストを中葉外線に
22−25秒間イメージ通りに露光した。露光したイメ
ージを次に1:4.5AZ現像剤(シラプリー社より市
販)で浸漬現像し、脱イオン水で完全に洗浄して、85
°Cで10分間焼成した。
パターン付けしたレジストを、1%NMPを含むキシレ
ンに溶かした28−42℃のヘキサメチルシクロトリシ
ラザン(HMCTS)の10%溶液に15分間漬けてシ
リル化し、キシレンで洗浄した。別法として、パターン
付けしたレジストを、キシレンに溶かした35℃のジビ
ニルテトラメチルジシラザンとr−アミノプロピルトリ
エトキシシラン(10:1)の6%溶液に15分間漬け
て、シリル化することもできる。シリル化に続いて、0
2反応性イオン・エッチングを行なって、含ふっ素ポリ
イミド下層にパターンを転写する。このエツチングは、
GCA反応性イオン・エッチング装置で、300ワツト
、圧力31ミクロン、0゜約28secmでシリル化レ
ジスト層をエッチ・マスクとして使って、毎分1700
人のRC2566ポリイミドのエツチング速度で行なう
ことができる。一般に、この方法は、リフトオフ・プロ
フィールが望ましい場合、十分なオーバーハングを得る
ために、約50−70%の過剰エツチングが必要である
。この段階で、ポリイミド・コーティングに亀裂その他
の損傷は起こらず、得られるイメージは清浄で「グラス
」その他の残渣を含まない。
ンに溶かした28−42℃のヘキサメチルシクロトリシ
ラザン(HMCTS)の10%溶液に15分間漬けてシ
リル化し、キシレンで洗浄した。別法として、パターン
付けしたレジストを、キシレンに溶かした35℃のジビ
ニルテトラメチルジシラザンとr−アミノプロピルトリ
エトキシシラン(10:1)の6%溶液に15分間漬け
て、シリル化することもできる。シリル化に続いて、0
2反応性イオン・エッチングを行なって、含ふっ素ポリ
イミド下層にパターンを転写する。このエツチングは、
GCA反応性イオン・エッチング装置で、300ワツト
、圧力31ミクロン、0゜約28secmでシリル化レ
ジスト層をエッチ・マスクとして使って、毎分1700
人のRC2566ポリイミドのエツチング速度で行なう
ことができる。一般に、この方法は、リフトオフ・プロ
フィールが望ましい場合、十分なオーバーハングを得る
ために、約50−70%の過剰エツチングが必要である
。この段階で、ポリイミド・コーティングに亀裂その他
の損傷は起こらず、得られるイメージは清浄で「グラス
」その他の残渣を含まない。
窒化シリコンは、通常のCF、反応性イオン・エッチン
グによってエツチングすることができる。希望する場合
、緩衝HF浸漬液中での清浄化と脱イオン水による洗浄
というポスト・エツチング・ステップを使って、残った
シリル化フォトレジストをさらに除去することができる
。
グによってエツチングすることができる。希望する場合
、緩衝HF浸漬液中での清浄化と脱イオン水による洗浄
というポスト・エツチング・ステップを使って、残った
シリル化フォトレジストをさらに除去することができる
。
続いてA Q / CuまたはCuをブランケット蒸着
し、さらに常法通り70−85°CのNMPに1−2時
間漬けてリフトオフ・ステンシルを除去すると、秀れた
品質の金属パターンが得られた。
し、さらに常法通り70−85°CのNMPに1−2時
間漬けてリフトオフ・ステンシルを除去すると、秀れた
品質の金属パターンが得られた。
u
シリコン・ウェハに、接着促進剤としてのγ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン0.1%溶液を下塗りした。
ロピルトリエトキシシラン0.1%溶液を下塗りした。
次いで、含ふっ素ポリマー処決であるRC25E!6
(デュポン)をスピン・コーティングし、220℃で3
0分間焼成して、厚さ約1゜2ミクロンのフィルムを形
成した。キノンジアジド感光剤を加えた、ノヴオラック
樹脂をベースとする通常のポジティブ・フォトレジスト
AZ1350Jを厚さ約0.8ミクロンに塗布し、85
’Cで30分間焼成した。レジストを近紫外線(365
nm)でパターン通り露光し、95°Cで5分間後焼成
した。露光したレジストを0.17NのKOHで現像し
、脱イオン水で洗浄した。それに続いて、55℃の10
%へキサメチルシクロトリシラザン(HMCTS)と9
0%キシレン中で15分間シリル化を行ない、キシレン
で洗浄し、窒素気流で乾燥した。次いで、アプライド・
マテリアルズ社(Applied Materials
Co)製の8100型エツチング装置で、電力800
ワツト、圧力8ミリトル、酸素流量31secmsアル
ゴン流ffi13secmで、反応性イオン・エッチン
グを行なった。次に、下層材料をエツチングした。それ
に続いて、70′CのN−メチルピロリドン中でストリ
ップ操作を行ない、さらに濃硫酸/硝酸混合物で最終清
浄化を行ない、続いて洗浄した。その結果、エツチング
した領域に残渣ポリマー とくに「ガラス」様残渣のな
い基板が得られた。
(デュポン)をスピン・コーティングし、220℃で3
0分間焼成して、厚さ約1゜2ミクロンのフィルムを形
成した。キノンジアジド感光剤を加えた、ノヴオラック
樹脂をベースとする通常のポジティブ・フォトレジスト
AZ1350Jを厚さ約0.8ミクロンに塗布し、85
’Cで30分間焼成した。レジストを近紫外線(365
nm)でパターン通り露光し、95°Cで5分間後焼成
した。露光したレジストを0.17NのKOHで現像し
、脱イオン水で洗浄した。それに続いて、55℃の10
%へキサメチルシクロトリシラザン(HMCTS)と9
0%キシレン中で15分間シリル化を行ない、キシレン
で洗浄し、窒素気流で乾燥した。次いで、アプライド・
マテリアルズ社(Applied Materials
Co)製の8100型エツチング装置で、電力800
ワツト、圧力8ミリトル、酸素流量31secmsアル
ゴン流ffi13secmで、反応性イオン・エッチン
グを行なった。次に、下層材料をエツチングした。それ
に続いて、70′CのN−メチルピロリドン中でストリ
ップ操作を行ない、さらに濃硫酸/硝酸混合物で最終清
浄化を行ない、続いて洗浄した。その結果、エツチング
した領域に残渣ポリマー とくに「ガラス」様残渣のな
い基板が得られた。
■工
この場合、RC2568下層と、ポリオレフィン・スル
ホン・ノヴオラックをベースとする樹脂を利用した。レ
ジストを電子線(5μC/Cm2)で露光してパターン
付けし、水性塩基で洗浄した。
ホン・ノヴオラックをベースとする樹脂を利用した。レ
ジストを電子線(5μC/Cm2)で露光してパターン
付けし、水性塩基で洗浄した。
55°CのHMCTSの5%キシレン溶液中で5分間シ
リル化を行ない、次いで0□反応性イオン・エッチング
によって下層にパターンを転写し、緩衝HFで15秒間
処理し、続いて脱イオン水で洗浄した。
リル化を行ない、次いで0□反応性イオン・エッチング
によって下層にパターンを転写し、緩衝HFで15秒間
処理し、続いて脱イオン水で洗浄した。
この方法は、酸化シリコン、ポリシリコンなどの他の基
板や、さらにはタングステンなどの金属にも使用されて
きた。
板や、さらにはタングステンなどの金属にも使用されて
きた。
含ふっ素ポリイミドが、シリル化を用いる工程で下層ポ
リマーとして非常に有効な理由は、完全には理解できな
い。しかし、それはいくつかの相関連する現象や機構の
結果であると考えられる。
リマーとして非常に有効な理由は、完全には理解できな
い。しかし、それはいくつかの相関連する現象や機構の
結果であると考えられる。
第一に、レジストのシリル化には、シリル化反応剤と、
ノヴオラックなどのレジスト・ポリマー母材上の遊離の
水酸基(−OH)などの活性部位が反応して、02反応
性イオン・エッチングに耐性なパターン付けした樹脂層
を含むシリコンをもたらすことが必要であることに留意
されたい。同様に、下層のポリマー層に活性部位が存在
する場合、有機シリコン反応剤は、これらの部位で反応
して、下層のポリマー中にシリコンを導入し、これが0
□反応性イオン・エッチングでRIE残渣をもたらすも
のと思われる。含ふっ素ポリイミドは通常のポリイミド
よりも接近可能な部位が少ないと思われる。しかし、シ
リル化中またはその後のエツチング中に若干のシリコン
部分がポリイミド層に導入される場合でも、ふっ素が存
在すると、ポリイミドに含有されるシリコンをエツチン
グによって除去する(ガスを形成する)反応剤が生じる
。
ノヴオラックなどのレジスト・ポリマー母材上の遊離の
水酸基(−OH)などの活性部位が反応して、02反応
性イオン・エッチングに耐性なパターン付けした樹脂層
を含むシリコンをもたらすことが必要であることに留意
されたい。同様に、下層のポリマー層に活性部位が存在
する場合、有機シリコン反応剤は、これらの部位で反応
して、下層のポリマー中にシリコンを導入し、これが0
□反応性イオン・エッチングでRIE残渣をもたらすも
のと思われる。含ふっ素ポリイミドは通常のポリイミド
よりも接近可能な部位が少ないと思われる。しかし、シ
リル化中またはその後のエツチング中に若干のシリコン
部分がポリイミド層に導入される場合でも、ふっ素が存
在すると、ポリイミドに含有されるシリコンをエツチン
グによって除去する(ガスを形成する)反応剤が生じる
。
しかし、ポリイミド・フィルム構造の一部であるふっ素
は局在しており、一般にシリル化レジスト材料がエッチ
・マスクとして機能するのに悪影響を与えるのに十分な
ふっ素を雰囲気中に生成しない。また、エツチング特性
に影響を与えず、たとえば等方、性エツチング成分を増
加させることはない。とはいえ、どのような機構を伴っ
ていようと、含ふっ素ポリイミドは、本発明で述べたよ
うな独自の性能上の利点をもたらすことが判明している
。
は局在しており、一般にシリル化レジスト材料がエッチ
・マスクとして機能するのに悪影響を与えるのに十分な
ふっ素を雰囲気中に生成しない。また、エツチング特性
に影響を与えず、たとえば等方、性エツチング成分を増
加させることはない。とはいえ、どのような機構を伴っ
ていようと、含ふっ素ポリイミドは、本発明で述べたよ
うな独自の性能上の利点をもたらすことが判明している
。
また、上記の例は本発明の様々な実施例を例示したもの
にすぎず、本発明は上記の特定のステップ及び材料だけ
に限定されるものではないことを了解されたい。たとえ
ば、他のシリル化技術やシリル化剤も使用できる。たと
えば、ケミカル・アブストラクト(Chemical
Abstracts) 、V o 1 。
にすぎず、本発明は上記の特定のステップ及び材料だけ
に限定されるものではないことを了解されたい。たとえ
ば、他のシリル化技術やシリル化剤も使用できる。たと
えば、ケミカル・アブストラクト(Chemical
Abstracts) 、V o 1 。
104.43197のR,Morganl及び米国特許
第4552833号明細書に記載されているような、他
の溶液シリル化剤が使用できる。また、1985年9月
4日付けの英国特許第2154330号に記載されてい
るような、蒸気シリル化を実施することもできる。
第4552833号明細書に記載されているような、他
の溶液シリル化剤が使用できる。また、1985年9月
4日付けの英国特許第2154330号に記載されてい
るような、蒸気シリル化を実施することもできる。
どの技術を使用するかは、レジストの種類に応じて変わ
る。AZやポリオレフィン・スルホン・ノヴオラック型
などのポジティブ・レジストを利用する場合、露光した
領域は、拡散速度が相対的に速いため、シリル化を受け
る。たとえば、J6Vieの論文「プラズマ現像可能樹
脂の形成の原理及びサブミクロ7級リングラフィの乾式
現像にとっての重要性(A Pr1nciple of
Formation ofPlasma Devel
opable Re5ins and Importa
nce t。
る。AZやポリオレフィン・スルホン・ノヴオラック型
などのポジティブ・レジストを利用する場合、露光した
領域は、拡散速度が相対的に速いため、シリル化を受け
る。たとえば、J6Vieの論文「プラズマ現像可能樹
脂の形成の原理及びサブミクロ7級リングラフィの乾式
現像にとっての重要性(A Pr1nciple of
Formation ofPlasma Devel
opable Re5ins and Importa
nce t。
Dry Development of Submic
ron Lithography) J、サイエンス・
テクニカルm (ScienceTechn ica
l )、19 (2) 、1981年8月、p。
ron Lithography) J、サイエンス・
テクニカルm (ScienceTechn ica
l )、19 (2) 、1981年8月、p。
2591を参照のこと。ある種のネガティブ・レジスト
の場合、露光した領域が優先的にシリル化される。次い
で、上記のように02反応性イオン・エッチングを行な
う。
の場合、露光した領域が優先的にシリル化される。次い
で、上記のように02反応性イオン・エッチングを行な
う。
E8発明の効果
本発明に従い、作像レジスト・シリル化法を利用してポ
リマーの0□反応性イオン・エッチングを行なってエツ
チング・マスクを生成することにより、下層のポリマー
・フィルムを通して基板上に残渣のない均一な亀裂のな
いパターンを得ることができる。
リマーの0□反応性イオン・エッチングを行なってエツ
チング・マスクを生成することにより、下層のポリマー
・フィルムを通して基板上に残渣のない均一な亀裂のな
いパターンを得ることができる。
第1図ないし第5図は、本発明の方法の様々なステップ
の概略断面図である。 10・・・・シリコン・ウェハ、12・・・・平坦化ポ
リマー・コーティング層、14・・・・窒化シリコン・
エッチ・ストップ層、16・・・・フッ化ポリイミドF
l、18=−・・フォトレジスト。 第1図 第4図 第5図 第3図
の概略断面図である。 10・・・・シリコン・ウェハ、12・・・・平坦化ポ
リマー・コーティング層、14・・・・窒化シリコン・
エッチ・ストップ層、16・・・・フッ化ポリイミドF
l、18=−・・フォトレジスト。 第1図 第4図 第5図 第3図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板を準備するステップと、 含ふっ素構造セグメントを含むポリマー材料層を基板に
付着し、上記材料を硬化するステップと、上記材料層の
上にレジスト層を塗布するステップと、 上記レジスト層のフォトレジスト材料をイメージ通り露
光し現像して、上記の下にあるポリマー材料をイメージ
通り露出させるステップと、上記ポリマー材料上に残っ
たフォトレジスト材料をシリル化するステップと、 露出した下のポリマー領域を反応性イオン・エッチング
して、シリル化したレジストをエッチング・バリアとし
て用いてパターンを下の基板まで転写するステップと、 を含む、フォトリソグラフィ技術によって基板上にパタ
ーンを形成するパターン形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US258530 | 1988-10-17 | ||
US07/258,530 US4978594A (en) | 1988-10-17 | 1988-10-17 | Fluorine-containing base layer for multi-layer resist processes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02151030A true JPH02151030A (ja) | 1990-06-11 |
JPH0642471B2 JPH0642471B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=22980966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1268309A Expired - Lifetime JPH0642471B2 (ja) | 1988-10-17 | 1989-10-17 | パターン形成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4978594A (ja) |
EP (1) | EP0364740B1 (ja) |
JP (1) | JPH0642471B2 (ja) |
DE (1) | DE68926143T2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100524811B1 (ko) * | 1996-06-27 | 2006-01-27 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체장치의미세패턴형성방법 |
JP2011091349A (ja) * | 2009-09-28 | 2011-05-06 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 表面処理剤及び表面処理方法 |
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-
1988
- 1988-10-17 US US07/258,530 patent/US4978594A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-09-16 EP EP89117153A patent/EP0364740B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-16 DE DE68926143T patent/DE68926143T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-17 JP JP1268309A patent/JPH0642471B2/ja not_active Expired - Lifetime
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DE68926143D1 (de) | 1996-05-09 |
JPH0642471B2 (ja) | 1994-06-01 |
US4978594A (en) | 1990-12-18 |
EP0364740A3 (en) | 1991-05-02 |
EP0364740A2 (en) | 1990-04-25 |
EP0364740B1 (en) | 1996-04-03 |
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