JPH0313947A - レジストパターンの形成方法 - 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】 〔概要〕 シリコーン変性のレジストに関し、 感度と解像性が優れた二層構造上層用ポジ型レジストを
提供することを目的とし、 下記一般式（１）で示されるシリコーン変性ポリビニル
フェノール樹脂、または下記一般式（２）で示されるシ
リコーン変性フェノールノボラック樹脂と、光照射によ
り酸を発生する化合物とからなるレジストを二層構造レ
ジストの上層レジストとして用い、紫外線の選択露光を
行って後、アルカリ現像を行って上層レジストのパター
ンを作り、酸素プラズマにより該上層レジストパターン
を下層レジストに転写することによりレジストパターン
ｏ形成方法を構成する。

１ また、 ・・・（３） なお、Ｒ２は炭素数が１〜４のアルキル基を示し、互い
に同一でも異なっていてもよい。

１、ｍは１〜１０００の正数、 ｎは１〜４の正数、 である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は感度と解像性に優れたポジ型レジストに関する
。

大量の情報を高速に処理する必要から半導体素子は集積
化が進んでおり、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化されている
。

こ−で、集積化は単位素子の小形化により行われており
、薄膜形成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ）
を用いて微細回路が形成されている。

すなわち、真空蒸着法、スパッタ法などの物理的な方法
や化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄ
ｅｐ。

５ｉｔｉｏｎ　　略してＣＶＤ法）のような化学的な方
法を用いて導電体や絶縁体などの薄膜を作り、これに写
真蝕刻技術を適用して選択的にエツチングを施すことに
より、導電体薄膜については導体線路の形成が、また絶
縁膜についてはバイアホールやスルーホールなどの形成
が行われている。

こ−で、集積化の向上は従来の二次元構造より回路の多
層化による三次元構造をとることにより行われているが
、眉間絶縁層の厚さが１μＩ程１度と薄いために多層化
が進むに従って集積回路表面の表面には段差を生じて凹
凸が激しくなる。

すなわち、薄膜からなる微細パターンの形成は薄膜上に
スピンコード法などによりレジストを被覆し、これに水
銀Ｕｇ）ランプのｇ線（波長４３６ｎ−）などを用いて
縮小投影露光を行い、レジストがポジ型の場合は露光部
が現像液に可溶となり、またネガ型の場合は不溶となる
のを利用してレジストパターンの形成が行われている。

然し、多層配線を形成する場合のように被処理基板上に
被覆したレジストに顕著な段差を伴う場合には微細パタ
ーンを精度よく形成することは困難である。

〔従来の技術〕

写真蝕刻技術を用いて導体線路などの微細パターンを形
成する場合、被処理基板の表面に凹凸あるいは段差が存
在すると、パターン精度は低下するが、これを打開する
方法として二層構造レジストプロセスが実用化されてい
る。

すなわち、酸素プラズマによりドライエツチングされ昌
い材料を用いて被処理基板の凹凸を平坦化した後、耐酸
素プラズマエツチング性の優れた材料を上層レジストと
して使用することにより微細パターンの形成が行われて
いる。

こ＼で、上層レジストの材料としてはシリコンＣ５１）
原子を含有するポリマーとアジド或いはビスアジド化合
物の混合体よりなるネガ型レジスト、およびＳｉ原子を
含有するアルカリ可溶性樹脂と〇−ナフトキノンアジド
誘導体との混合物よりなるポジ型レジストなどが知られ
ている。

然し、ネガ型レジストは現像時の膨潤が激しいために解
像性が充分ではなく、また、ポジ型レジストは耐酸素プ
ラズマ性が不充分で、上層パターンを下層に転写する際
にパターン幅のシフトが起こると云う問題がある。

そこで、これらの問題点を解決する二層構造上層レジス
トの開発が要望されている。

作り、酸素プラズマにより、この上層レジストパターン
を下層レジストに転写するレジストパターンの形成方法
を用いることにより解決することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

二層構造用上層レジストの必要条件は充分な耐酸素（Ｏ
ｌ）プラズマ性をもっており、また感度と解像性に優れ
ていることである。

そこで、この条件を備えたポジ型レジストを開発するこ
とが課題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は下記一般式（１）で示されるシリコーン変
性ポリビニルフェノール樹脂、または下記一般式（２）
で示されるシリコーン変性フェノールノボラック樹脂と
、光照射により酸を発生する化合物とからなるレジスト
を二層構造レジストの上層レジストとして用い、紫外線
の選択露光を行って後、アルカリ現像を行って上層レジ
ストのパターンをなお、Ｒ１は炭素数が１〜４のアルキ
ル基を示し、互いに同一でも異なっていてもよい。

１、ｍは１〜１０００の正数、 ｎは１〜４の正数、 〔作用〕 本発明はシリルエーテル結合をもつシリコーン化合物は
酸が存在するとシリルエーテル結合が切断して分解する
が、その場合でもシリコーン化合物は高い耐Ｏｆプラズ
マ性を示す点に着目したものであり、か＼る化合物とし
て（１）式に示すシリコーン変性ポリビニルフェノール
樹脂と（２）式に示すシリコーン変性フェノールノボラ
ック樹脂を用いるものである。

なお、本発明に係るこれら二つのシリコーン変性フェノ
ール樹脂の現像に際して、アルカリ現像液に対する溶解
性はシリコーン変性後の水酸基（ＯＨ基）残量によって
決定される。

すなわち、ＯＨ基残量が多い場合は、そのま＼でもアル
カリ現像液に溶けるのでポジ型レジストとして使用する
ことはできない。

また、ＯＨ基残量が少なすぎる場合はアルカリ現像液に
は不溶となるが、光照射によって発生した酸によってシ
リルエーテル結合を切断してアルカリ現像液に可溶な状
態にするためには多大の露光量が必要で、そのため低感
度となる。

そこで、本発明に係る両種のシリコーン変性フェノール
樹脂は共に適量のＯＨ基残量を備えていることが必要で
ある。

次に、感光性については紫外線を吸収すると分解して酸
を発生するものを感光剤として使用するが、これに該当
する化合物には次の二つの系列がある。

一つは一般式が、 Ａｒ　Ｈ！　Ｘ　　　　　　　　　・・・（４）で表さ
れるジアゾニウム塩およびその誘導体、ニーで、 Ａｒはアリール基、 Ｘは塩酸、臭酸、硫酸、硝酸、過塩素酸その他の酸の陰
イオン、 二つは一般式が、 （ＡｒｚＳ　）″Ｘ−・・・（５） で表されるスルホニウム塩およびその誘導体、こ−で、 Ａｒはアリール基、 Ｘは塩素、臭素、沃素その他の酸基、などが挙げられる
が、これらに限らず紫外線照射により分解して酸を発生
する化合物であれば使用することができる。

〔実施例］ 合成例１：（シリコーン変性ポリビニルフェノール樹脂
） メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）　１００　ｎｕに
ポリビニルフェノール２０ｇを加え、撹拌しながらペン
タメチルクロルジシロキサン９０ｇおよびピリジン２４
ｇを順次滴下した後、９０°Ｃで５時間加熱した。

次に、析出した塩酸塩を濾取し、反応溶液を５％水素炭
酸ナトリウム（ＮａＨＣＯｓ）水溶液およびイオン交換
水で洗浄した後、ＭＩＢＫ層を分取し、濃縮した後、ア
セトニトリル中に投下して樹脂を沈澱回収した。

そして、得られた樹脂をベンゼン５０１ｍ１に溶解し凍
結乾燥を行った。

このようにして得られたシリコーン変性ポリビニルフェ
ノール樹脂の平均重量分子量は３．５　ＸＩＯ’また分
散度は１．８であった。

実施例１：　（二層構造レジストの形成例）合成例１で
得たシリコーン変性ポリビニルフェノール樹脂１ｇをＭ
ＩＢＫ９ｇに溶解し、トリフェニルスルフオニウム塩（
ＰｈｓＳ　ＰＦ６）を０．５　ｇ添加してレジスト溶液
を作った。

次に、タレゾールノボラック系レジストＡＺ−１３５０
（ヘキスト社製）をＳｔ基板上に膜厚が２μｍとなるよ
うにスピンコードした後、２００　’Ｃで１時間の加熱
を行って硬化させ、下層レジストを形成した。

この下層レジスト上に先に調製しであるレジスト溶液を
膜厚が０．２μ請となるようにスピンコードした後、８
０°Ｃで２０分間のプリベータを行った。

次に、この膜上にマスクを介して波長が２４８ｎｍのエ
キシマレーザ（ＫｒＦ）を照射した後、アルカリ水溶液
を用いて現像し、引き続きイオン交換水にてリンス処理
を行った。

次に、被処理基板を平行平板型ドライエツチング装置に
セットし、酸素プラズマにて上層パターンを下層に転写
した。

この結果、本レジストは５１１Ｊ／ｃＩＩ＋２の露光量
で０．４　μｍのラインアンドスペースパターンを解像
することができた。

合成例２：（シリコーン変性フェノールノボラック樹脂
） メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）　１００　ｔａｎ
にフェノールノボラック２０ｇを加え、撹拌しながらペ
ンタメチルクロルジシロキサン９０ｇおよびピリジン２
４ｇを順次滴下した後、９０℃で５時間加熱・した。

次に、析出した塩酸塩を濾取し、反応溶液を５％水素炭
酸ナトリウム（ＮａＨＣＯｓ）水溶液およびイオン交換
水で洗浄した後、ＭＩＢＫ層を分取し、濃縮した後、ア
セトニトリル中に投下して樹脂を沈澱回収した。

そして、得られた樹脂をベンゼン５０ｍｆに溶解し凍結
乾燥を行った。

このようにして得られたシリコーン変性ポリビニルフェ
ノール樹脂の平均重量分子量は３．２　ＸＩＯ’また分
散度は２．１であった。

実施例２：　（二層構造レジストの形成例）合成例２で
得られたシリコーン変性フェノールノボラック樹脂１ｇ
を旧ＢＫ９ｇに溶解し、トリフェニルスルフオニウム塩
（ＰｈｓＳ　ＰＦｈ）を０．５　ｇ添加してレジスト溶
液を作った。

以後実施例１と同様にＳｔ基板上にＡＺ−１３５０レジ
ストを２μ禦の厚さとなるようにスピンコードして下層
レジスト膜を作り平坦化した後、この上に先に作ったレ
ジスト液を０．２μｍの゛厚さになるようにスピンコー
ドし、８０°Ｃで２０分間のプリベータを行った。

次に、この膜上にマスクを介して波長が２４８ｎｍのエ
キシマレーザ（’Ｋ　ｒ　Ｆ　）を照射した後、アルカ
リ水溶液を用いて現像し、引き続きイオン交換水にてリ
ンス処理を行った。

次に、Ｓｔ基板を平行平板型ドライエツチング装置にセ
ットし、酸素プラズマにて上層パターンを下層に転写し
た。

この結果、本レジストは実施例１と同様に５ｍＪｌｃ−
８の露光量で０．４μ指のラインアンドスペースパター
ンを解像することができた。

〔発明の効果〕

本発明に係るフォトレジストを二層構造レジストの上層
レジストに用いることにより、耐酸素フ。

ラズマ性に優れ、高感度で高解像性のレジストノ々ター
ンを形成することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記一般式（１）で示されるシリコーン変性ポリビニル
   フェノール樹脂、または下記一般式（２）で示されるシ
   リコーン変性フェノールノボラック樹脂と、光照射によ
   り酸を発生する化合物とからなるレジストを二層構造レ
   ジストの上層レジストとして用い、紫外線の選択露光を
   行って後、アルカリ現像を行って上層レジストのパター
   ンを作り、酸素プラズマにより該上層レジストパターン
   を下層レジストに転写することを特徴とするレジストパ
   ターンの形成方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（１） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（２） また、▲数式、化学式、表等があります▼・・・（３） なお、Ｒ＿２は炭素数が１〜４のアルキル基を示し、互
   いに同一でも異なっていてもよい。 ｌ、ｍは１〜１０００の正数、 ｎは１〜４の正数、 である。