JPH0222659A - 半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
半導体デバイスの製造方法Info
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- JPH0222659A JPH0222659A JP11882889A JP11882889A JPH0222659A JP H0222659 A JPH0222659 A JP H0222659A JP 11882889 A JP11882889 A JP 11882889A JP 11882889 A JP11882889 A JP 11882889A JP H0222659 A JPH0222659 A JP H0222659A
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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
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (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】
(技術分野)
本“発明は、基板上に放射線感応性材料の層を設け、核
層をパターンに従って照射し、次いで前記層をシリル化
反応が所望のパターンに従って生起するように有機ケイ
素化合物によって処理し、しかる後にプラズマを使用し
て前記層を現像することにより、半導体デバイスを製造
する方法に関するものである。
層をパターンに従って照射し、次いで前記層をシリル化
反応が所望のパターンに従って生起するように有機ケイ
素化合物によって処理し、しかる後にプラズマを使用し
て前記層を現像することにより、半導体デバイスを製造
する方法に関するものである。
(背景技術)
このような方法は欧州特許出願(BP)第184567
号に記載されており、この特許出願にはノボラックとジ
アゾナフトキノン化合物との混合物が放射線感応性材料
(レジスト)の−例として記載されている。気態の有機
ケイ素化合物によって行われるシリル化反応の選択性は
照射区域における透過性の増大に基づく。有機ケイ素化
合物とフェノール性水酸基との反応の結果として、ノボ
ラック重合体中にケイ素含有有機基が組み入れられる。
号に記載されており、この特許出願にはノボラックとジ
アゾナフトキノン化合物との混合物が放射線感応性材料
(レジスト)の−例として記載されている。気態の有機
ケイ素化合物によって行われるシリル化反応の選択性は
照射区域における透過性の増大に基づく。有機ケイ素化
合物とフェノール性水酸基との反応の結果として、ノボ
ラック重合体中にケイ素含有有機基が組み入れられる。
酸素含有プラズマ中でレジスト材料を現像すると、酸化
ケイ素層が形成し、この層は下側の層をエツチングから
保護する。従って、パターンに従って照射された区域は
エツチングされない(ネガティブプロセス)。
ケイ素層が形成し、この層は下側の層をエツチングから
保護する。従って、パターンに従って照射された区域は
エツチングされない(ネガティブプロセス)。
この既知方法の欠点はシリル化を受けるフェノール性水
酸基が照射区域および未照射区域の両方に存在している
ことである。選択性は比率的小さく、これは選択性が照
射区域における透過性の増大によって生じる速度の差の
みに基づいているからである。
酸基が照射区域および未照射区域の両方に存在している
ことである。選択性は比率的小さく、これは選択性が照
射区域における透過性の増大によって生じる速度の差の
みに基づいているからである。
本発明の目的は小さいデイテールを正確にエラグするこ
とができるような侵れた選択性(−層良好なコントラス
ト)、すなわち高解像度を有する冒頭に記載した半導体
デバイスの製造方法を提供することである。
とができるような侵れた選択性(−層良好なコントラス
ト)、すなわち高解像度を有する冒頭に記載した半導体
デバイスの製造方法を提供することである。
(発明の開示)
本発明においては、有機ケイ素化合物にアンモニアまた
はアミン蒸気を添加したことによるシリル化反応の改善
された選択性を特徴とする冒頭に記載した方法によって
本発明の目的を達成する。
はアミン蒸気を添加したことによるシリル化反応の改善
された選択性を特徴とする冒頭に記載した方法によって
本発明の目的を達成する。
驚くべきことには、本発明においては前記添加によって
照射区域におけるケイ素含有有機基の組入れが゛著しく
促進されるが、未照射区域においてはこの基の組入れが
少ないままであることを見い出した。選択性が改善され
るので、優れたパターン鮮明度すなわち解像度が達成さ
れる。
照射区域におけるケイ素含有有機基の組入れが゛著しく
促進されるが、未照射区域においてはこの基の組入れが
少ないままであることを見い出した。選択性が改善され
るので、優れたパターン鮮明度すなわち解像度が達成さ
れる。
シリル化反応はへキサメチルジシラザン(HMDS)、
トリメチルシリルジメチルアミン、テトラクロロシラン
、トリメチルクロロシランまたは欧州特許出願([EP
)第184567号においてこのために挙げられてる有
機ケイ素化合物のうちの1種以上を使用して行うことが
できる。
トリメチルシリルジメチルアミン、テトラクロロシラン
、トリメチルクロロシランまたは欧州特許出願([EP
)第184567号においてこのために挙げられてる有
機ケイ素化合物のうちの1種以上を使用して行うことが
できる。
本発明方法の一例ではアミンとしてジメチルアミンを使
用する。また、使用するアミンの蒸気圧がプロセス条件
下に所望の作用が達成されるような値である場合には、
他のアミンも使用することができる。適当なアミンは例
えばモノメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチル
アミンおよびジエチルアミンである。
用する。また、使用するアミンの蒸気圧がプロセス条件
下に所望の作用が達成されるような値である場合には、
他のアミンも使用することができる。適当なアミンは例
えばモノメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチル
アミンおよびジエチルアミンである。
本発明においては、シリル化反応中におけるアンモニア
またはアミンの容積パーセントは重要でないことを見い
出した。
またはアミンの容積パーセントは重要でないことを見い
出した。
本発明方法の適当な例においては、放射線感応性材料は
ノボラックおよびジアゾナフトキノン化合物を含有して
いる。
ノボラックおよびジアゾナフトキノン化合物を含有して
いる。
本発明方法の他の例においては、放射線感応性材料はポ
リヒドロキシスチレン(ポリビニルフェノール)および
ジアゾナフトキノン化合物を含有している。
リヒドロキシスチレン(ポリビニルフェノール)および
ジアゾナフトキノン化合物を含有している。
(実施例)
次に本発明を図面を参照して例について説明する。
第1a図に示すように、ケイ素ウェハ1を回転法によっ
て厚さ1.7 μmの放射線感応性層2で被覆した。こ
の例においては、UCB社から市販されているレジスト
材料プラスマスク (Plasmask、 商品名)
を使用した。このレジスト材料は次式:(式中のnは約
75.Rはアルキル基を示す)で表わされるノボラック
のほかに放射線感応性成分として次式: (式中のR1は次式: で表わされるジアゾナフトキノン基を示す)で表わされ
るベンゾフェノン化合物のトリエステルを含有している
。この材料を回転法で被覆させた後に、生成した層を空
気循環炉内で90℃の温度において30分間維持した。
て厚さ1.7 μmの放射線感応性層2で被覆した。こ
の例においては、UCB社から市販されているレジスト
材料プラスマスク (Plasmask、 商品名)
を使用した。このレジスト材料は次式:(式中のnは約
75.Rはアルキル基を示す)で表わされるノボラック
のほかに放射線感応性成分として次式: (式中のR1は次式: で表わされるジアゾナフトキノン基を示す)で表わされ
るベンゾフェノン化合物のトリエステルを含有している
。この材料を回転法で被覆させた後に、生成した層を空
気循環炉内で90℃の温度において30分間維持した。
また、本発明方法は、例えば、放射線感応性層をケイ素
基板に直接被着させずに重合体層例えばプラナリゼーシ
ョン(planarization)層に被着させる二
層システムにおいて使用することができる。
基板に直接被着させずに重合体層例えばプラナリゼーシ
ョン(planarization)層に被着させる二
層システムにおいて使用することができる。
高圧水銀放電灯(全照射線量約150mJ/cm2.波
長300〜5001m)を使用してマスク3を経てレジ
スト材料を照射した。照射を矢印4によって示した。
長300〜5001m)を使用してマスク3を経てレジ
スト材料を照射した。照射を矢印4によって示した。
このようにしてパターンに従って照射された区域5が形
成した。
成した。
次いで、生成した層を反応器内で140℃の温度まで加
熱した。1O−3Paの圧力まで排気した後に次式: %式% で表わされるヘキサメチルジシラヂン(HMDS)を液
体貯蔵容器から反応器内に圧力が1842 Pa (H
MDSの飽和蒸気圧)になるまで供給することによりシ
リル化工程を行った(第1b図参照)。次いで、アンモ
゛ニアを反応器内に全圧が2148 Pa (この時
アンモニアガスの分圧は306 Paである)になるま
で導入した。放射線感応性層の位置6にケイ素含有分子
群が組み入れられた。
熱した。1O−3Paの圧力まで排気した後に次式: %式% で表わされるヘキサメチルジシラヂン(HMDS)を液
体貯蔵容器から反応器内に圧力が1842 Pa (H
MDSの飽和蒸気圧)になるまで供給することによりシ
リル化工程を行った(第1b図参照)。次いで、アンモ
゛ニアを反応器内に全圧が2148 Pa (この時
アンモニアガスの分圧は306 Paである)になるま
で導入した。放射線感応性層の位置6にケイ素含有分子
群が組み入れられた。
第1C図は平行板反応性イオンエツチング装置において
酸素プラズマを使用して現像した後の結果を示す。ケイ
素含存材料は酸化ケイ素層7に変化し、この層は下側の
材料をエツチングから保護した。プラズマエツチングの
際にアンダーエツチングは起らなかった。
酸素プラズマを使用して現像した後の結果を示す。ケイ
素含存材料は酸化ケイ素層7に変化し、この層は下側の
材料をエツチングから保護した。プラズマエツチングの
際にアンダーエツチングは起らなかった。
レジストの未照射部分と照射部分との間の選択性・は、
シリル化反応後に918 cm−’における赤外吸収を
測定することにより測定した。この周波数はフェニル基
−酸素原子−ケイ素原子の結合の吸収バンドに相当する
。測定された吸収は放射線感応性層に組み入れられたケ
イ素量に正比例する。吸収は30分のシリル化後に測定
した。シリル化に先立って約150mJ/cm’の照射
線量で照射を行った。
シリル化反応後に918 cm−’における赤外吸収を
測定することにより測定した。この周波数はフェニル基
−酸素原子−ケイ素原子の結合の吸収バンドに相当する
。測定された吸収は放射線感応性層に組み入れられたケ
イ素量に正比例する。吸収は30分のシリル化後に測定
した。シリル化に先立って約150mJ/cm’の照射
線量で照射を行った。
また30分のシリル化時間の後にレジストの未照射部分
について吸収を測定した。選択性はレジストの照射部分
の吸収をレジストの未照射部分の吸収で除した商である
。
について吸収を測定した。選択性はレジストの照射部分
の吸収をレジストの未照射部分の吸収で除した商である
。
シリル化ノボラックについての測定結果を第1表の第1
欄に示す。
欄に示す。
第1表
化反応中にアンモニアを添加すると選択性が約50%改
善されることが分る。
善されることが分る。
実施例2
実施例1におけると同様にして、ケイ素ウェハをレジス
ト材料であるシブレイ (Shipley、商品名)N
42306によって被覆した。この材料は次式:比較例
として、シリル化反応中にアンモニアを添加せずに同様
な実験を行った。この比較例の結果を第1表の第2欄に
示す。第1表から、シリル(式中のnは約400の数値
を示す)で表わされるポリヒドロキシ スチレン(ポリ
ビニル フェノール)および放射線感応性成分として前
記式(2)で表わされるベンゾフェノン化合物のトリエ
ステルを含有している。次いでこの重合体層に実施例1
におけると同様な処理を行った。比較例として、シリル
化合物中にアンモニアを添加させに同様な実験を行った
。シリル化ポリヒドロキシスチレンについてのIR吸収
の測定結果を第2表に示す。
ト材料であるシブレイ (Shipley、商品名)N
42306によって被覆した。この材料は次式:比較例
として、シリル化反応中にアンモニアを添加せずに同様
な実験を行った。この比較例の結果を第1表の第2欄に
示す。第1表から、シリル(式中のnは約400の数値
を示す)で表わされるポリヒドロキシ スチレン(ポリ
ビニル フェノール)および放射線感応性成分として前
記式(2)で表わされるベンゾフェノン化合物のトリエ
ステルを含有している。次いでこの重合体層に実施例1
におけると同様な処理を行った。比較例として、シリル
化合物中にアンモニアを添加させに同様な実験を行った
。シリル化ポリヒドロキシスチレンについてのIR吸収
の測定結果を第2表に示す。
第2表
シリル化ノボラックについてのIR膜吸収測定結果を第
3表の第1欄に示す。
3表の第1欄に示す。
第3表
第2表から、ポリヒドロキシスチレンの場合にはシリル
化反応中にアンモニアを添加したことによる選択性の改
善はノボラックの場合より極めて大きく、約10倍であ
ることが分る。アンモニアを添加しない場合にはこのシ
ストを使用する限りシリル化反応の選択性は不満足なも
のである。
化反応中にアンモニアを添加したことによる選択性の改
善はノボラックの場合より極めて大きく、約10倍であ
ることが分る。アンモニアを添加しない場合にはこのシ
ストを使用する限りシリル化反応の選択性は不満足なも
のである。
実施例3
実施例1を繰り返した。ただし、アンモニアガスの代り
にジメチルアミン(DMA)を反応器内に導入した。照
射線量は約150mJ/cm2 とし、シリル化時間は
20分とした。
にジメチルアミン(DMA)を反応器内に導入した。照
射線量は約150mJ/cm2 とし、シリル化時間は
20分とした。
比較例として、シリル化反応中にDMAを添加せずに同
様な実験を行った。この比較例の結果を第3表の第2欄
に示す。第3表から、シリル化反応中にDMAを添加す
ると選択性が約50%改善されることが分る。
様な実験を行った。この比較例の結果を第3表の第2欄
に示す。第3表から、シリル化反応中にDMAを添加す
ると選択性が約50%改善されることが分る。
第2の比較例として同じ条件下にアンモニアガスをDM
Aの代わりに使用した。この実験の結果を第3表の第3
欄に示す。この場合においても、選択性は約50%改善
された。
Aの代わりに使用した。この実験の結果を第3表の第3
欄に示す。この場合においても、選択性は約50%改善
された。
本発明方法により高解像度を有する半導体デバイスを極
めて正確に製造することができ、0.4μm幅の所望の
パターンに従ってトラックを形成することができること
が分った。
めて正確に製造することができ、0.4μm幅の所望の
パターンに従ってトラックを形成することができること
が分った。
第1a図、第1b図および第1C図はそれぞれ本発明方
法の各工程を示す説明図である。 1・・・ケイ素ウェハ(基板) 2・・・放射線感応性層 3・・・マスク 4・・・放射方向を示す矢印 5・・・照射された区域 6・・・ケイ素含有分子群が組み入れられた位置7・・
・二酸化ケイ素層 1/1
法の各工程を示す説明図である。 1・・・ケイ素ウェハ(基板) 2・・・放射線感応性層 3・・・マスク 4・・・放射方向を示す矢印 5・・・照射された区域 6・・・ケイ素含有分子群が組み入れられた位置7・・
・二酸化ケイ素層 1/1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板上に放射線感応性材料の層を設け、該層をパタ
ーンに従って照射し、次いで前記層をシリル化反応が所
望のパターンに従って生起するように有機ケイ素化合物
によって処理し、しかる後にプラズマを使用して前記層
を現像することにより、半導体デバイスを製造するに当
り、 前記有機ケイ素化合物にアンモニアまたは アミン蒸気を添加することにより前記シリル化反応の選
択性を増大させることを特徴とする半導体デバイスの製
造方法。 2、アミンとしてジメチルアミンを使用する請求項1記
載の方法。 3、前記放射線感応性材料がノボラックおよびジアゾナ
フトキノン化合物を含有している請求項1または2記載
の方法。 4、前記放射線感応性材料がポリヒドロキシスチレンお
よびジアゾナフトキノン化合物を含有している請求項1
または2記載の方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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