JPH0376742B2 - - Google Patents

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JPH0376742B2
JPH0376742B2 JP59028829A JP2882984A JPH0376742B2 JP H0376742 B2 JPH0376742 B2 JP H0376742B2 JP 59028829 A JP59028829 A JP 59028829A JP 2882984 A JP2882984 A JP 2882984A JP H0376742 B2 JPH0376742 B2 JP H0376742B2
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JP
Japan
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layer
polysilane
resist
polymer
rie
Prior art date
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JP59028829A
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English (en)
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JPS6014238A (ja
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Hiraoka Hiroyuki
Kurifuoodo Hofuaa Donarudo
Denisu Miraa Robaato
Arin Bedaason Resutaa
Guranto Uiruson Kaaruton
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International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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    • 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
    • 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
    • G03F7/075—Silicon-containing compounds
    • G03F7/0754—Non-macromolecular compounds containing silicon-to-silicon bonds

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターンをなす酸素反応性イオン食刻
障壁層を形成するための方法に関する。本発明の
方法は溶解可能で注型可能なポリシランの使用を
含む。
〔背景技法〕
多重層レジストは集積回路装置の製造で見られ
る種類の複雑な図形にわつたつて高分離能レリー
フ像を形成するのに顕著な効果を有する（これに
ついては、1982年刊American Chemhcal
Society刊 Introduction to Microlithography
中のB.J.Lin著“Multilayer Resist Systetms”
なる題の章を参照されたい）。
複雑な図形にわたつて高い縦横比で高い分離能
をレリーフ像を形成するための多重層レジスト機
構の実現及び有効性はO2−RIE（反応性イオン食
刻）障壁層の使用の有効性及び容易性に依存す
る。この障壁層はO2−RIEに耐性を示し第１及び
第３の層で使用されるプロセス及び材料と両立可
能な性質を有さなければならない。従来は、スピ
ン付着ガラス及びSi3N4の如き材料が、O2−RIE
障壁層として使用されていた。しかしながら、こ
の様な材料の使用には問題がある。現在使用され
ている一つの標準の材料、登録商標名“スピン・
オン・ガラス”は溶液からスピン付着されるケイ
酸塩ガラスである。この溶液は貯蔵期間が短か
く、経時変化によつてスピンキヤステイング薄膜
中に10ミクロン程も大きい粒子状の欠陥を生ず
る。これ等の欠陥はプロセスの歩留りに多大の影
響を与える。他の通常の方法はプラズマとして付
着されるSiもしくはSi3N4の使用を含む。この方
法は有効なO2−RIE障壁層を形成するが、使用さ
れる他の薄膜との熱的不整合によつてSi3N4にひ
び割れを生じ、欠陥を生ずる。加えてSi3N4障壁
層及び最上のレジスト層間の良好な接着が困難に
なり、一般に接着促進剤を必要とし、追加の処理
段階を必要とし、製造コストを高くする。
〔本発明の開示〕
本発明に従い、パターン化された酸素反応性イ
オン食刻障壁層の形成方法が与えられる。本発明
は２層の製造段階で十分であるが、３層の装置を
形成する様に修正され得る。本発明は可溶性の、
注型可能なポリシランの障壁層を使用する。好ま
しいポリシランはジクロルジメチルシラン及びジ
クロルフエニルメチルシランの共重合化から誘導
される１：１共重合体である。他の好ましいポリ
シランはポリ（フエニルメチルシラン）である。
さらに他の好ましいポリシランはポリ（クロルヘ
キシルメチルシラン）である。ポリシランはO2
のプラズマに露らした時にポリシラン層の表面上
にSiO2の薄膜を生ずるので優れたRIE耐性を示
す。これ等の材料のケイ素及び有機材料に対する
接着性は優れている。障壁材料としてポリシラン
を使用すると上層のレジストに対して優れた接着
性を与える事ができる。なんとなればこれ等の層
はポリシランとわずかに混合するからである。こ
れ等の材料の使用に際しては表面を予備処理する
必要はない。
本発明にとつて有用なポリシランは約4000の分
子量（ｗ）及び100℃以上のガラス転移温度を
有する。
〔実施例〕
第１図を参照するに、従来技法の第１段階とし
て、代表的には、ケイ素である基板４、これを覆
う３層レジストより成る構造体が示されている。
基板４に近い層１は平坦性を与えるための重合体
層である。この層は通常的１−５ミクロン厚さを
有する。中間層もしくは障壁層である層２は本発
明では溶解可能で注型可能なポリシランより成
る。このポリシラン障壁層の使用が新規なもので
ある。層２は約0.1乃至0.5ミクロンの厚さを有す
る事が好ましい。層３はその後の像転写段階での
忠実度を与えるための許容可能な欠陥密度を保証
するに十分厚い写真食刻レジストでなければなら
ない。
第２段階において、層３は通常の如くパターン
化され、障壁層２の選択された領域が露出され
る。
第３段階において、レジストの像を障壁層２迄
転写するのにCF4−O2食刻が使用される。
第４段階において、異方性O2−RIEが使用さ
れ、障壁層２の像が重合体層１迄転写される。こ
の結果、高い縦横比及び高い分解能を有するテン
プレートが得られる。
写真食刻レジスト層３は周知の多くのレジスト
材料のうちの任意の一つでよく、ポジテイブ・レ
ジストもしくはネガテイブ・レジストのどちらで
もよく、電子ビーム、Ｘ線、イオン・ビームもし
くは紫外線のいずれに敏感なものでもよい。
有用なレジストの例にはジアゾキノンで増感さ
れたノボラツク、ポリ（スルホン）、ポリ（メチ
ルメタクリレート）及びその類似体で増感された
ノボラツクが含まれる。
ポリシランを注型するのに使用される好ましい
溶媒はトルエン、キシレン及び他の炭化水素並び
にその混合物を含む。
平坦化用重合体層である層１は周知の多くの重
合体の任意のものでよい。この層の材料ははポリ
シラン層２を注型するために選択された溶媒に不
溶でなければならない。代表的な有用な重合体は
熱硬化されたジアゾキノン・ノボラツク及び交差
結合されたビスアジド−ごむレジストである。
好ましいポリシランの１つの合成は次の如くし
て達成される。機械的撹拌器、添加用じようご及
び還流冷却器を装備するフラスコ中に乾燥トルエ
ン650ml及び新しく蒸留されたフエニルメチルジ
クロルシラン2.0モルが加えられた。混合物は加
熱されて還流を生じ、還流を保ちつつ添加用じよ
うごを通してナトリウム分散体（ミネラルスピリ
ツト中に39.3％含まれる）が徐々に添加された。
添加後、混合物は一時間還流され25℃に冷却され
た。余分なナトリウムは400mlの１：１イソプロ
パノール−エタノール混合物によつて分解され
た。８mlの水を加えた後、反応性混合物は５の
イソプロパノール中に加えられ、沈殿された重合
体がろ過され、空気乾燥された。重合体はトルエ
ン約１に再溶融され、水で10回洗われ、塩が除
去された。トルエンは硫酸ナトリウム上で乾燥さ
れ、溶媒が回転蒸発器上で除去された。重合体残
留物は86℃の温度で真空ろ中で乾燥された（濃度
55.1％で66.5ｇが得られた）。本発明によつて有
用な他のポリシランも類似の方法で調製され得
る。
本発明の代表的実施例における３層写真食刻用
構造体は２ミクロンの厚さのノボラツク・レジ
ストをスピン付着し、一時間にわたり200℃の温
度で焼く、オキシレン中に６重量％のポリ（フ
エニルメチル・シラン）を含む溶液をスピン付着
して、0.25ミクロンの厚さの膜を形成し、125℃
の温度で20分間焼く、0.50ミクロンの厚さの
AZ2400レジストをスピン付着する事によつて形
成された（登録商標名AZ2400はシツプレイ社か
ら販売されているジアゾキノン・ノボラツク型レ
ジストである）。AZ2400レジストは、高圧水銀灯
及び帯域通過光学フイルタを使用して404nmの波
長の光に100mJ／cm2の露光量で露光された。
AZ2400レジスト像は４分間にわたり５／１の希
釈率のH2O／AZ2401現像剤で現像された（登録
商標名AZ2401は上記シツプレイ社から販売され
ている現像溶液である）。ポリシランへの像転写
は200ワツトの電力20SCCM（標準温度・圧力下で
の流量cm3／分）のCF4の流れ及び140mトル（140
×10-3mHg）で動作するTegal
Plasmaline100RIE器を使用する、CF4−O2反応
イオン食刻（RIE）によつて行われた。食刻率は
1000Å／分で全食刻時間は３分である。ポリシラ
ンの像のノボラツク・レジストへの最終転写は
O2−RIE、O2の流れ（25CFM；立方フイート／
分）、100ワツトの電力及び140mトルの圧力で遂
行された。
本発明の最も好ましい実施例は通常の３重層装
置に代つて２重層装置を与える。本発明の重要な
特徴は溶解可能で注型可能なポリシランが有効な
O2−RIE食刻障壁層を与えるだけでなく、ポジテ
イブ・レジストでもある点にある。この簡単化さ
れた過程は第２図を参照する事によつて明らかに
されよう。段階１において、代表的にはケイ素で
ある基板４は重合体１、次に可溶性の注型可能な
ポリシランの順序で被覆される。段階２におい
て、ポリシラン層１は像に従つて露光されて、現
像され、重合体１の選択領域が露出される。段階
３において、ポリシラン・レジスト像を重合体層
に転写するのに異方性O2−RIEが使用され、基板
４の選択された領域が露出される。この結果第１
図に関連して説明された、相対的に複雑な過程で
形成されたものと同じ高分解能、高縦横比の像が
形成される。
２重層装置の製造にはポリシランの露光に
375nm以下の波長を使用する事が好ましい。これ
より長い波長の光を使用する露出装置を使用して
同等の構造体を得たい場合には、３層構造体が適
している。
本発明の代表的実施例において、２重層構造体
は２ミクロンの厚さのノボラツク型レジストを
スピン付着して、200℃の温度で１時間にわたり
焼成し、キシレン中に６重量％のポリ（シクロ
ヘキシル・メチル・シラン）を含む溶液から0.25
ミクロンの厚さの薄膜をスピン付着し、125℃の
温度で20分間焼成する事によつて製造される。薄
膜はUV−３モード、走査速度9000、開孔設定値
＃２に設定されたPerkin Elmer Micraline500を
使用して露光される。現像は室温のイソプロピ
ル・アルコール中で行われた。像転写は20SCCM
のO2の流れ100ワツトの使用電力及び140mトル
の圧力を使用するTegal Plasmaline100RIE器中
で達成された。結果の構造体は１ミクロン以下の
線幅の最小の像を与える事ができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術に従う３層装置の製造段階を
示した流れ図である。第２図は本発明によつて可
能な２重層装置の製造段階を示した流れ図であ
る。 １…平坦化用重合体層、２…ポリシラン層、３
…レジスト層、４…基板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ (1)基板上に重合体の層を被覆し、 (2) 上記重合体の層を溶解しない有機溶媒中に溶
    解されたポリシランの溶液を薄膜として上記重
    合体の上に被覆し、 (3) 上記ポリシランの薄膜を像に従つて放射線に
    露らし、 (4) 上記ポリシランの薄膜を溶媒に接触させる事
    によつて放射線に露らされた領域を溶解する事
    によつて現像し、 (5) 異方性酸素反応性イオン食刻を行つて基板の
    一部を露出する諸段階より成る基板上に多重層
    レジストを形成する方法。
JP59028829A 1983-06-28 1984-02-20 基板上に多重層レジストを形成する方法 Granted JPS6014238A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US508644 1983-06-28
US06/508,644 US4464460A (en) 1983-06-28 1983-06-28 Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier

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JPS6014238A JPS6014238A (ja) 1985-01-24
JPH0376742B2 true JPH0376742B2 (ja) 1991-12-06

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