JPH0342659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置等の製造に用いられるサ
ブミクロンオーダの微細なレジストパターンを形
成する方法に関する。

（従来の技術） 近年、半導体装置等の高集積化の要求が益々高
まつてきており、これに伴ない、微細パターンの
形成に関する技術的要請も益々厳しいものとなつ
てきている。かかる要請に答える微細加工技術と
して、電子線、Ｘ線及び短波長紫外線等の電離放
射線により、レジストパターンを形成し、然る
後、イオン、プラズマ等を用いたドライエツチン
グによつて、レジストパターンを精度良く基板等
の下地層に転写する方法が必要とされている。

ところで、このような微細加工に用いるレジス
トの特性として、当然に高解像度、高感度、耐熱
性及び高ドライエツチング耐性が要求されてい
る。

しかしながら、従来一般に知られているポジ型
レジストはドライエツチング耐性が充分でなかつ
たり、解像力が劣つていたりして上述した要求を
満足するものではない。

また、例えば、ポジ型レジスト材料としてノボ
ラツクとナフトキノンジアジドとの混合物である
例えばAz−2400（SHIPLEY社製の商品名）を用
い、その皮膜を遠紫外線によりパターニングして
も0.5μmのパターンを得ることは難しく、しか
も、耐熱性に劣つていた。

（この発明が解決しようとする問題点） このように、従来のポジ型レジストでは耐ドラ
イエチング性とか、解像力に問題あるという欠点
があつた。

そこで、この出願に係る発明者等は高感度でド
ライエツチング耐性に優れ、しかも、解像力も優
れるレジストの研究開発を行つたところ、レジス
ト材料として、ノボラツクのナフトキノンジアジ
ドスルホン酸エステル（LMR）を用い、その皮
膜を電離放射線で露光した後現像し、ネガ型レジ
ストのパターンを形成出来ることを発見した。こ
の場合、電子線等の高エネルギービームを使用す
れば断面形状が短形状の微細パターンを形成する
ことが出来、或いは、遠紫外線（Deep UV）を
使用すれば、リフトオフに最適なオーバーハング
の断面形状を有する高解像のパターンを形成する
ことが出来る。そして、これらパターンの形成に
用いる現像液は、酢酸イソアミル、アルキルケト
ン或いはシクロヘキサノン等の極性溶媒である。

しかしながら、このネガ型レジストと現像液と
の組み合わせでは、奇麗で、シヤープなレジスト
パターンを高解像で得るためには充分に時間を掛
けて露光させる必要があり、従つて、スループツ
トの点で充分満足するといえない。

この発明の目的は、高解像度でドライエツチン
グ耐性に優れた特性を保持しつつ、高感度特性を
有するため露光時間を短縮してスループツトを高
めることが出来るネガ型レジストのパターンを形
成する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれ
ば、下地層上にレジストとしてノボラツクのナフ
トキノンジアジドスルホン酸エステル皮膜を形成
し、この皮膜を電離放射線で選択露光し、然る後
現像処理を行つてレジストパターンを形成するに
当り、ベンゼン又はアルキルベンゼンを含有する
現像液を用いてこの皮膜の現像処理を行つてこの
皮膜の未露光部分を除去することを特徴とする。

（作用） このように、この発明ではレジスト皮膜をノボ
ラツクのナフトキノンジアジドスルホン酸エステ
ル（以下、単にLMRと称する）で形成する。こ
の皮膜を電離放射線例えば200〜300nmの遠紫外
線或いは電子線で露光し、その未露光部分の除去
をベンゼン或いはアルキルベンゼンを例えばシク
ロヘキサンその他の適切な溶媒に溶解させた現像
液で行う。この場合、アルキルベンゼンとしてキ
シレン、トルエン或いはその他これらに類似する
他のアルキルベンゼンとする。

このレジスト皮膜は答波長に感度をもつジアジ
ド基とノボラツク樹脂とを含む感光材で形成して
いるので、電離放射線に対して高感度を有してお
り、従つて、従来よりも答い露光時間で高解像度
のしかも耐ドライエツチング性の高いレジストパ
ターンを形成することが出来る。従つて、レジス
トパターンの形成のスル−プツトも従来よりも向
上する。

また、このようなレジストパターンを用いれ
ば、下地層に奇麗でシヤープな転写パターンを形
成することが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき
説明する。尚、以下の実施例をこの発明の好まし
い特定の範囲内の材料、数値的条件で詳細に説明
するが、これらの条件は単なる例示にすぎず、こ
の発明がこれらに限定されるものではないこと明
らかである。

実施例 この実施例では、下地層としてシリコンウエハ
を用い、この上にレジスト皮膜を被着形成する。

レジスト皮膜の形成は、ノボラツクのナフトキ
ノンジアジドスルホン酸エステル（LMR）を10
重量％〜40重量％メチルセロソルブアセテートに
溶解し、その溶液を0.2μmのフイルタで濾過した
後、スピンコーテイング法により、0.7μmの厚み
でウエハ上に塗布して行つた。

次に、70℃の温度で約30分間このLMR皮膜が
形成されたウエハのプリベーキングを行つた。

次に、このLMRに、パターン溝を形成する対
応箇所に不透過部を有し残りの部分を透過部とし
たフオトマスクを、密着させるコンタクト法によ
り、電離放射線として例えば200〜300nm程度の
遠紫外線を用いて、約20mJ／cm²のドーズ量で、
選択照射を行い、よつて、このLMR皮膜にフオ
トマスクパターンを転写した。その後、この露光
済みのLMR皮膜を有するウエハを100℃の温度で
約30分間ベーキングした。

次に、この実施例では、体積比でキシレン10に
対してシクロヘキサン１の割合の23℃の混合液を
現像液として用い、このLMR皮膜を30秒間現像
した。続いて、シクロヘキサンで10秒間リンスを
行つたところ、フオトマスクの不透過部の下側の
遠紫外線が当らなかつた未露光箇所に溝が形成さ
れて下地層の表面が露出し、ネガ型のレジストパ
ターンが形成された。

このよにして形成されたレジストパターンを走
査型電子顕微鏡（SEM）で観察したところ、断
面形状がほぼ短形状の奇麗でかつシヤープなレジ
ストパターンが形成されていることが確認された
と共に、0.5μmのラインアンドスペースが解像さ
れていることも確認された。

実施例 この実施例では、実施例とほぼ同一の条件下
で実験したが、この場合には、シリコンウエハ上
に被着したLMR皮膜の膜厚を1.0μmとし、電離
放射線として20KVの電子線で露光を行い、その
ドーズ量を20μC／cm²とし、さらに、現像液とし
て体積比でトルエン10に対してシクロヘキサン２
の、23℃の混合液を用い、60秒間現像を行つた
後、シクロヘキサンで10秒間リンスを行つた。

前述と同様な電子顕微鏡観察によると、0.3μm
のラインアンドスペースのレジストパターンが得
られていることがわかつた。

実施例 この実施例では、実施例と同様なLMR皮膜
の形成及び露光を行つた後、体積比でベンゼン10
に対してシクロヘキサン３の割合の23℃の混合液
を現像液として用い、このLMR皮膜を20秒間現
像した。続いて、シクロヘキサンで10秒間リンス
を行つたところ0.5μmのラインアンドスペースの
レジストパターンが得られた。

比較例 比較例としてポジ型レジストであるAz−2400
をシリコンウエハ上に1.0μmの膜厚で塗布してレ
ジスト皮膜を形成し、200〜300nmの遠紫外線を
100mJ／cm²のドーズ量で露光を行つた。現像液と
してキシレン、トルエン或いはベンゼンとシクロ
ヘキサンとの混合溶液を用い、60秒間現像を行つ
たところ、レジストパターンは全く形成すること
が出来なかつた。

感度特性 次に、感度特性をレジスト皮膜の現像液に対す
る残存率を測定して行い、その結果を第１図に示
す。この測定はLMRの皮膜をシリコンウエハ上
に形成し、ドーズ量を色々とかえ露光し、上述し
た実施例の条件で現像を行つた。第１図におい
て、横軸にドーズ量（mJ／cm²）を取り、縦軸に
残存率（％）を取つて示してある。そして、曲線
１はこの発明のレジストの残存率を示す。

曲線２は、比較のため、この発明のレジストの
場合と同一の条件で形成したLMRのレジストの
残存率を示す。尚、このLMRのレジストの場合
には、体積比で酢酸イソアミル10に対してシクロ
ヘキサン２の割合の混合溶液で現像を行つた。

この感度特性曲線からも明らかなように、この
発明の方法によりレジストパターンを形成する場
合のドーズ量は従来のLMRの現像皮膜の場合に
比べて50〜80％程度で良いことが分かる。従つ
て、この発明の方法では従来よりも高感度であ
り、露光時間も約1/2程度に短縮することが出来
ることが理解出来る。

尚、上述した実施例はこの発明の一例であつ
て、これに限定されるものではないこと明らかで
ある。例えば、下地層は基板以外の他の層であつ
ても良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明
によるレジストパターン形成方法によれば、レジ
スト材料として、ジアジド基とノボラツク樹脂と
を含むノボラツクのナフトキノンジアジドスルホ
ン酸エステルを用い、かつ、現像液としてベンゼ
ンまたはアルキルベンゼン含有する溶液を用いて
いるので、電離放射線に対して高感度を有してお
り、従つて、従来の1/2程度の短い露光時間で高
解像度のしかも耐ドライエツチング性の高いレジ
ストパターンを形成することが出来る。この短時
間露光が可能となるため、レジストパターンの形
成のスル−プツトも従来よりも向上する。

このように、高感度、高解像度で、しかもドラ
イエツチング耐性の優れたレジストを用いるの
で、奇麗でシヤープなサブミクロンのオーダのレ
ジストパターンを形成することが出来る。

従つて、この発明のレジストパターン形成方法
は超LSI等のような高集積化した半導体装置の製
造に使用して好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の説明に供するレジストの感
度特性を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下地層上にレジストとしてノボラツクのナフ
   トキノンジアジドスルホン酸エステルの皮膜を形
   成し、該皮膜を電離放射線で選択露光し、然る後
   現像処理を行つてネガ型のレジストパターンを形
   成するに当り、 ベンゼン又はアルキルベンゼンを含有する現像
   液を用いて前記皮膜の現像処理を行つて該皮膜の
   未露光部分を除去することを特徴とするレジスト
   パターンの形成方法。