JPH034899B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は高い耐プラズマ性を有したレジスト
材料及びこれを用いた微細パターン形成方法に関
するものである。 （従来の技術） 従来、半導体基板をパターニングする方法とし
て、三層レジスト構造のパターニング法がある。
第２図はこの三層レジスト構造のパターニング法
の工程断面図である。以下、この図面を参照して
従来の技術を説明する。 まず、主に有機質からなる第１のレジスト材を
半導体基板１上を平坦化するため、この基板１上
に２〜4μmの厚さで塗布し、第１レジスト層２を
形成する（第２図ａ）、次にSi等の無機膜または
Al等の金属膜である中間層３を数百Å〜0.2μm程
度に形成する（第２図ｂ）。さらにその上に感光
性レジスト材を厚さ0.2〜1.0μmに塗布し、第２レ
ジスト層４を形成する（第２図ｃ）。この第２レ
ジスト層４を露光、現像してパターンを形成し
（第２図ｄ）、このパターンをマスクとして中間層
３をパターニングする（第２図ｅ）。そして最後
にパターニングされた第２レジスト層４および中
間層３をマスクとして酸素プラズマを利用したリ
アクテイブイオンエツチング（R.I.E.）により第
１レジスト層２のパターニングが行われる（第２
図ｆ）。ここで、第２レジスト層４は耐プラズマ
性が低いため、R.I.E.のマスクとはならないが中
間層３は耐プラズマ性が高いため酸素プラズマの
R.I.E.にもほとんどエツチングされずに残つてお
り、マスクとしての役割をはたす。なお第２図ｇ
は基板１のエツチング状態を示したものである。 上述した３層レジスト構造のパターニング法の
利点としては次のようなものがあげられる。すな
わち、近年のICの高集積化により金属多層膜等
の技術が要求され、半導体集積回路表面（基板表
面）には0.5〜4μmにも達する段差が生じる。こ
の段差はレジスト膜を塗布する時に膜厚の不均一
部分を発生させるばかりでなく、露光の際に露光
エネルギーが反射し、パターンの幅が変動する。
３層レジスト構造のパターニング法ではこのよう
な段差を除去するため第１レジスト層を形成し
て、基板表面を平坦化してから上層の中間層、第
２レジスト層をパターニングしているため高精度
にパターニングが行なえる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の方法は３層を積層し、こ
の層を順番にエツチングするため、工程が複雑で
あり、また、スループツトが低いという欠点があ
つた。 （問題点を解決するための手段） 発明者等はかかる問題を解決すべく研究を重
ね、従来のレジスト溶液に、その固形成分との合
計で重量比５〜50％のトリメチルシリルトリルを
添加物として加えたレジスト材料を用いることが
微細パターンの形成に有効であることを見出し
た。 又、具体的には微細パターン形成方法におい
て、第１レジスト層が形成されて平坦化した基板
上に上述のレジストを塗布して第２レジスト層を
形成し、この第２レジスト層をパターニング後こ
のパターンをマスクとして第１レジスト層をパタ
ーニングし、最後に第２レジスト層のパターンを
マスクとして基板をプラズマエツチングすること
を特徴とするものである。 （作用） 従来のレジスト溶液に添加物である上記トリメ
チルシリルニトリルを加えることによつて耐プラ
ズマ性が著しく向上する。ここで、トリメチルシ
リルニトリルがどのように作用するか必らずしも
詳らかではないが、トリメチルシリルニトリル中
のSiが耐プラズマ性を向上させているものと思わ
れる。 （実施例） 本発明によるレジスト材料は、ポジ形レジスト
溶液（以下ベース材溶液という）にこの溶液の固
形成分との合計で重量比５〜50％のトリメチルシ
リルニトリルを加えて得ることができる。 ベース材溶液としては感光性樹脂を有機溶媒に
溶かしたものが用いられる。ここで、感光性樹脂
としてはフエノールホルムアルデヒドエステル，
フエノール性水酸基をもつたフエノール樹脂と感
光剤としてのナフトキノンジアジドスルホン酸誘
導体とを重量比で１：2.5〜3.0に混合した混合物
などがある。また、有機溶媒としてはセルソルブ
アセテート，メチルエチルケトン，キシレン，ｎ
−ブチルアセテートを単独または混合して用いる
ことができる。 さらに、ベース材溶液としては市販のポジ形レ
ジストを使うことができる。具体的には、
“AZ1350J”，“AZ1470”（ヘキスト社製），
“MP1400”（シツプレー社製），“KPR820”（コダ
ツク社製），“HPR206”（ハント・ケミカル社製）
“CFR800”，“ONPR830”（東京応化社製）など
があげられる。 従来のポジ形レジストはプラズマエツチングに
対するエツチングレートが2000〜3000Å／min.
であるが、本発明のレジストは500Å／min.以下
であり、プラズマエツチングに対してマスクとな
るものである。 実施例 １ 次式のフエノールホルムアルデヒド樹脂 と、次式の感光剤

【式】 （Ｒは水酸基を含む化合物） とを重量比１：2.5〜１：３の割合にて混合した。 この実施例では上述のフエノールホルムアルデ
ヒドの重合数ｎが４，５，16の三種類を用いた。 この混合物をセルソルブアセテートに溶解しレ
ジスト溶液を調製し、これにトリメチルシリルニ
トリルを添加した。トリメチルシリルニトリルの
量は前述した混合物との合計からの重量比で示し
た。 このようにして調製されたレジスト材料を0.5
〜1.0μmの厚さでウエハー上にスピン塗布し、50
℃で30分間ベークした。その後ウエハーを紫外線
で露光し、現像液（アルカリ希釈溶液）で１分間
デイツプ現像した。このようにして得られたパタ
ーンは0.7μm幅であり、解像力は従来のレジスト
と同様以上の優れたものであつた。 第３図はこの実施例のトリメチルシリルニトリ
ルの重量比に対するエツチレートを示した図であ
る。この図からわかるように、トリメチルシリル
ニトリルの重量比が５〜50％の範囲でエツチレー
トは500Å／min.であり、良好な結果を示してい
る。特にｎ＝15の場合、トリメチルシリルニトリ
ルの重量が５〜50％付近でエツチレートが50Å／
min.程度を示しており、十分な耐プラズマ性を
有していた。 実施例 ２ 次式のフエノールホルムアルデヒドエステル、 を感光性樹脂として用いた。この実施例では上記
フエノールホルムアルデヒドエステルの重合数ｎ
が３，50000，100000の三種類を用いた。 このフエノールホルムアルデヒドエステルをキ
シレンに溶解して、レジスト溶液を調製し、トリ
メチルシリルニトリルを添加した。トリメチルシ
リルニトリルの量は実施例１と同様に、フエノー
ルホルムアルデヒドとの合計からの重量比で示し
た。 実施例２のレジスト材料を用いた実施例１と同
様にしてパターンを得た。得られたパターンは実
施例１と同様に0.7μm幅であり、解像力はやはり
優れたものであつた。 第４図は実施例２のトリメチルシリルニトリル
重量比に対するエツチレートを示した図である。
トリメチルシリルニトリルの重量比が２〜50％の
範囲でエツチレートは実験例１同様500Å／min.
以下を示しており、この実施例のレジスト材料が
良好な耐プラズマ性を有しているのがわかる。特
にｎ＝50000の場合、27〜40％付近でエツチレー
トが70Å／min.程度と非常に良好な耐プラズマ
性を有していた。 実施例 ３ 実施例３は市販のレジスト材料を用いた例であ
る。市販のレジスト材料、例えばAZ1350J，
AZ1470（以上ヘキスト社），MP1400（シツプレー
社），KPR820（コダツク社），HPR206（ハント
社），OFPR800，ONPR830（以上東京応化(株)）に
トリメチルシリルニトリルを添加してレジスト材
料を調整した。 このレジスト材料に対して実施例１と同様のテ
ストを行なつたところ同様の良好な結果が得られ
た。 上述したようこの発明のレジスト材料による微
細パターン形成方法を第１図を用いて説明する。 まず、基板１１上に２〜5μmの厚さで第１レジ
スト層１２を塗布する（第１図ａ）。この第１レ
ジストは従来と同様基板１１の平坦化を目的とし
て塗布するものであり、塗布後、150℃で30分間
ベークされる。次にこの第１レジスト１上に本発
明のレジスト材料を第２レジスト層１３として
0.5〜1.0μm厚にスピン塗布する（第１図ｂ）。そ
の後第２レジスト層１３を50℃で30分間ベークし
てから紫外線により所望のパターンを露光し、約
１分間現像液（アルカリ希釈溶液）に浸漬した。
これにより第２レジストパターン１３Ａが得られ
る（第１図ｃ）。 次に第２レジストパターン１３Ａをマスクとし
て第１レジスト層１２を酸素プラズマを利用た
R.I.E.によつてエツチングした（第１図ｄ）。更
に基板１１をF₂プラズマを利用したR.I.E.によつ
てエツチングした状態を第１図ｆに示した。 （発明の効果） 上述したように、本発明は従来のような中間層
を必要としない２層レジスト構造のパターン形成
方法であるため、１層分の塗布およびパターニン
グの工程が省略でき著しく作業性がよく、低コス
トでしかも精度のよいパターンの形成が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例の工程を説明す
るための断面図、第２図は従来のパターン形成方
法の工程を説明するための断面図、第３図は本発
明の一実施例のトリメチルシリルニトリルの重量
比に対するエツチレートを示した図、第４図は本
発明の他の実施例のトリメチルシリルニトリルの
重量比に対するエツチレートを示した図である。 １，１１…基板、２，１２…第１レジスト層、
３…中間層、４，１３…第２レジスト層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポジ形レジストパターンの材料であるレジス
   ト溶液に、この溶液の固形成分との合計で重量比
   ５〜50％のトリメチルシリルニトリルを加えたこ
   とを特徴とするレジスト材料。 ２ 前記レジスト溶液は、感光性樹脂と、有機溶
   媒とからなる特許請求の範囲第１項記載のレジス
   ト材料。 ３ 前記感光性樹脂は、フエノール性水酸基を有
   するフエノール樹脂と、感光剤とからなる特許請
   求の範囲第２項記載のレジスト材料。 ４ 前記感光性樹脂と前記感光剤との比が１：
   2.5〜１：３である特許請求の範囲第３項記載の
   レジスト材料。 ５ 前記フエノール樹脂は で示されるフエノールホルムアルデヒド樹脂であ
   る特許請求の範囲第３項記載のレジスト材料。 ６ 前記感光剤は 【式】 （Ｒは水酸基を含む化合物）で示されるナフトキ
   ノンジアジドスルホン酸誘導体である特許請求の
   範囲第３項記載のレジスト材料。 ７ 前記感光性樹脂は、 で示されるフエノノールホルムアルデヒドエステ
   ルである特許請求の範囲第２項記載のレジスト材
   料。 ８ 前記有機溶媒は、セルソルブアセテート、メ
   チルエチルケトン、キシレンまたはｎ−ブチルア
   セテートのうちの１つまたは２つ以上の混合溶媒
   である特許請求の範囲第２項記載のレジスト材
   料。 ９ 基体上に第１レジスト層を塗布して基体上を
   平坦化させる工程と、 この平坦化した基体上に、ポジ型レジストパタ
   ーンの材料であるレジスト溶液に、この溶液の固
   形成分との合計で５〜50％のトリメチルシリルニ
   トリルを加えたレジスト材料を塗布して第２レジ
   スト層を形成する工程と、 この第２レジスト層をパターニングして第２の
   レジストパターンを得る工程と、 この第２のレジストパターンをマスクとして第
   １レジスト層をパターニングする工程と、 この後第２のレジストパターをマスクとして前
   記基体をプラズマエツチングする工程とを有する
   ことを特徴とする微細パターン形成方法。 １０ 前記第２レジスト層の厚さは0.5〜1.0μmで
   ある特許請求の範囲第９項記載の微細パターン形
   成方法。