JPH05181280A - Resist - Google Patents

Resist

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JPH05181280A
JPH05181280A JP8307992A JP8307992A JPH05181280A JP H05181280 A JPH05181280 A JP H05181280A JP 8307992 A JP8307992 A JP 8307992A JP 8307992 A JP8307992 A JP 8307992A JP H05181280 A JPH05181280 A JP H05181280A
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修二 早瀬
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廉伸 大西
Akiko Hirao
明子 平尾
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Abstract

PURPOSE:To provide a resist having excellent dry etching resistance as well as photosensitivity and capable of forming a fine high accuracy pattern by alkali development. CONSTITUTION:This resist is prepd. with polysilane represented by formula I or 11. In the formulae I, II, each of R1-R14 is hydroxyl, H, vinyl, alkyl, alkoxy or an arom. group, at least one of R1-R5 is hydroxyl and at least one of R6-R12 is hydroxyl.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、多層レジストシステム
に好適に用いることができるレジストに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist suitable for use in a multi-layer resist system.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路を始めとする各種の微細
加工が必要な電子部品の分野では、これまでレジストを
用いたパターンの形成が広く行なわれている。このよう
なパターン形成方法としては、従来、例えばウェハ上に
一層のレジスト膜を形成するだけの所謂単層レジスト法
が一般的であった。而るに半導体集積回路の製造におい
ては、年々加工最小寸法が縮小されるに至り、この単層
レジスト法について各種の問題点が指摘されるようにな
った。
2. Description of the Related Art In the field of electronic parts, such as semiconductor integrated circuits, which require various types of fine processing, patterns have been widely formed using resists. As such a pattern forming method, conventionally, for example, a so-called single-layer resist method in which only one resist film is formed on a wafer has been generally used. In the manufacture of semiconductor integrated circuits, however, the minimum processing size has been reduced year by year, and various problems have been pointed out regarding this single-layer resist method.

【0003】すなわち半導体集積回路では、横方向の寸
法の縮小に比べてその縦方向の寸法はあまり縮小されな
いため、レジストパターンの幅に対する高さの比は大き
くとらざるを得なかった。このため、複雑な段差構造を
有するウェハ上でレジストパターンの寸法変化を抑えて
いくことは、パターンの微細化が進むに伴ってより困難
となってきた。
That is, in the semiconductor integrated circuit, the vertical dimension is not reduced so much as compared with the horizontal dimension, so that the ratio of the height to the width of the resist pattern must be large. Therefore, it has become more difficult to suppress the dimensional change of the resist pattern on the wafer having a complicated step structure as the pattern becomes finer.

【0004】更に、各種の露光方法においても、最小寸
法の縮小化に伴って別の問題が生じてきている。例え
ば、光による露光では半導体基板上の段差に基づく反射
光の干渉作用が寸法精度に大きな影響を与える。一方、
電子ビーム露光においては電子の後方散乱によって生じ
る近接効果により、微細なレジストパターンの高さと幅
の比を大きくすることができない問題があった。
Further, in various exposure methods, another problem has arisen with the reduction of the minimum size. For example, in light exposure, the interference effect of reflected light due to a step on the semiconductor substrate has a great influence on dimensional accuracy. on the other hand,
In the electron beam exposure, there is a problem that the height-to-width ratio of a fine resist pattern cannot be increased due to the proximity effect caused by backscattering of electrons.

【0005】上述した問題点を解決する一方法として、
多層レジストシステムが開発されている。かかる多層レ
ジストシステムについては、ソリッドステート・テクノ
ロジー、74(1981)[Solid State Technology 74(198
1)] に概説が記載されているが、この他にも前記システ
ムに関する多くの研究が発表されている。現在、一般的
に多く試みられている方法は、3層構造のレジストシス
テムであり、半導体基板の段差の平坦化及び基板からの
反射防止の役割を有する最下層と、該最下層をエッチン
グするためのマスクとして機能する中間層と、感光層と
しての最上層とからなっている。
As one method for solving the above-mentioned problems,
Multilayer resist systems have been developed. For such a multilayer resist system, see Solid State Technology 74 (1981) [Solid State Technology 74 (198).
1)], but many other studies have been published on this system. At present, a method that has been generally tried in many cases is a three-layer resist system, which is used for flattening the steps of a semiconductor substrate and for preventing reflection from the substrate, and for etching the bottom layer. And an uppermost layer as a photosensitive layer.

【0006】しかしながら、上記3層レジストシステム
は単層レジスト法に比べて微細なパターニングを行なう
ことができる利点を有するものの、反面パターン形成ま
での工程数が増加するという問題があった。即ち、de
epUVなどの放射線に対する感光性と酸素プラズマに
よるリアクティブイオンエッチングに対する耐性(耐酸
素RIE性)を共に満足させるようなレジストがないた
め、これらの機能を各々別々の層で持たせており、その
結果工程数が増加するという問題点があった。
However, although the above three-layer resist system has an advantage that fine patterning can be performed as compared with the single-layer resist method, it has a problem that the number of steps until pattern formation is increased. That is, de
Since there is no resist that satisfies both the sensitivity to radiation such as epUV and the resistance to reactive ion etching by oxygen plasma (oxygen RIE resistance), these functions are provided in separate layers. There is a problem that the number of processes increases.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
多層レジストシステムでは、感光性と耐酸素RIE性と
を共に満足するレジストがないため、これらの機能を有
する層を別々に形成する必要があり、ひいてはパターン
形成までの工程数が増加するという問題があった。
As described above, in the conventional multi-layer resist system, there is no resist satisfying both photosensitivity and oxygen RIE resistance. Therefore, it is necessary to separately form layers having these functions. Therefore, there is a problem that the number of steps until pattern formation is increased.

【0008】本発明はこのような問題を解決して、感光
性を有するとともにドライエッチング耐性に優れ、かつ
アルカリ現像による微細で高精度なパターン形成が可能
なレジストを提供することを目的としている。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a resist having photosensitivity and excellent dry etching resistance and capable of forming a fine and highly precise pattern by alkali development.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するためになされた本発明は、下記一般式[1]及び
[2]のいずれかで表されるポリシランからなるレジス
トである。すなわち本発明のレジストは、フェノール性
水酸基を有するアリール基が側鎖に導入されているポリ
シランからなることを特徴としている。
Means and Actions for Solving the Problems The present invention, which has been made to achieve the above object, is a resist comprising polysilane represented by any one of the following general formulas [1] and [2]. That is, the resist of the present invention is characterized by being composed of polysilane in which an aryl group having a phenolic hydroxyl group is introduced into a side chain.

【0010】[0010]

【化2】 (式中、R1 〜R14は水酸基,水素,ビニル基,アルキ
ル基,アルコキシ基または芳香族基の中より選ばれ、か
つR1 〜R5 の少なくとも1つ、及びR6 〜R12の少な
くとも1つは水酸基である。)本発明のレジストは、上
記のポリシランが光,電子線,X線等のエネルギー線照
射により分解することに基づき、エネルギー線照射部分
が現像液により選択的に溶解除去されるポジ型のレジス
トとして機能する。
[Chemical 2] (In the formula, R 1 to R 14 are selected from a hydroxyl group, hydrogen, a vinyl group, an alkyl group, an alkoxy group or an aromatic group, and at least one of R 1 to R 5 and R 6 to R 12 At least one is a hydroxyl group.) In the resist of the present invention, the polysilane is decomposed by irradiation with energy rays such as light, electron beams, and X-rays, and thus the energy-irradiated portion is selectively dissolved by a developing solution. It functions as a positive resist to be removed.

【0011】本発明において、上記ポリシランの分子量
は500 〜500000、特に1000〜30000の範囲が溶解度及び
感度の点から好ましい。このようなポリシランは、シリ
ルエーテルで保護したフェノール性の水酸基を有するジ
クロロシランをキシレン中金属ナトリウムと反応させて
容易に得ることができ、例えば、次のような方法により
合成する。m−フェノールジクロロシランの水酸基をト
リメチルシリル基で保護し、トルエンまたはキシレン中
で金属ナトリウムと反応させたのち、保護基をメタノー
ル中で可溶媒分解し、フェノール性水酸基を有するフェ
ニル基が側鎖に導入されたポリシランを得る。なお本発
明では、このようなポリシランが単独又は混合物の形で
用いられる。
In the present invention, the molecular weight of the above polysilane is preferably in the range of 500 to 500000, particularly 1000 to 30000 from the viewpoint of solubility and sensitivity. Such polysilane can be easily obtained by reacting dichlorosilane having a phenolic hydroxyl group protected by silyl ether with metallic sodium in xylene, and is synthesized by, for example, the following method. After protecting the hydroxyl group of m-phenoldichlorosilane with a trimethylsilyl group and reacting with sodium metal in toluene or xylene, the protective group is solvolytically decomposed in methanol to introduce a phenyl group having a phenolic hydroxyl group into the side chain. The obtained polysilane is obtained. In the present invention, such polysilane is used alone or in the form of a mixture.

【0012】次に、本発明のレジストを用いたパターン
形成方法について説明する。
Next, a pattern forming method using the resist of the present invention will be described.

【0013】まず、基板上に平坦化剤を塗布した後、通
常50〜250 ℃好ましくは80〜220 ℃で0.5 〜120 分好ま
しくは1〜90分乾燥させ、所望の厚さの平坦化層を形成
する。ここに用いる基板としては、例えばシリコンウェ
ハ、表面に各種の絶縁膜や電極,配線等が形成され段差
を有するシリコンウェハ、ブランクマスク等を挙げるこ
とができる。前記平坦化剤は、半導体集積回路等の製造
において支障を生じない程度の純度を有するものであれ
ばいかなるものでもよい。かかる平坦化剤としては、例
えば置換ナフトキノンジアジドとノボラック樹脂からな
るポジ型レジスト、ポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリビニルフェノール、ノボラック樹脂、ポリ
エステル、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリイミド、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビ
ニル及びポリビニルブチラール等を挙げることができ
る。これらの樹脂は、単独又は混合物の形で用いられ
る。
First, after applying a flattening agent on a substrate, it is dried at usually 50 to 250 ° C., preferably 80 to 220 ° C. for 0.5 to 120 minutes, preferably 1 to 90 minutes to form a flattening layer having a desired thickness. Form. Examples of the substrate used here include a silicon wafer, a silicon wafer having various insulating films, electrodes, wirings and the like formed on the surface thereof and having a step, a blank mask and the like. The leveling agent may be any one as long as it has such a purity that it does not hinder the manufacturing of semiconductor integrated circuits and the like. Examples of such a leveling agent include positive resists composed of substituted naphthoquinonediazide and novolac resin, polystyrene, polymethylmethacrylate, polyvinylphenol, novolac resin, polyester, polyvinyl alcohol, polyethylene, polypropylene, polyimide, polybutadiene, polyvinyl acetate and polyvinyl. Butyral and the like can be mentioned. These resins are used alone or in the form of a mixture.

【0014】次いで前記平坦化層上に、本発明のレジス
トを有機溶媒に溶解してなるレジスト溶液を塗布した
後、50〜200 ℃好ましくは80〜120 ℃で0.5 〜120 分好
ましくは1〜60分乾燥させ、所望の厚さのレジスト膜を
形成する。このとき用いられる有機溶媒としては、例え
ばトルエン、キシレン、o−ジクロロベンゼン、クロロ
ホルム、エタノール、i−プロピルアルコール、シクロ
ペンタノン、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブアセテート、アセトン、メチルエチルケ
トン、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。これら
の有機溶媒は、単独で使用しても混合物の形で使用して
もよい。前記塗布手段としては、例えばスピンナーを用
いた回転塗布法、浸漬法、噴霧法、印刷法等を採用する
ことができる。なおレジスト膜の厚さは、塗布手段、レ
ジスト溶液中のポリシラン濃度、粘度等により任意に調
整することが可能である。
Then, a resist solution prepared by dissolving the resist of the present invention in an organic solvent is applied onto the flattening layer, and then at 50 to 200 ° C., preferably 80 to 120 ° C. for 0.5 to 120 minutes, preferably 1 to 60. The film is dried for a minute to form a resist film having a desired thickness. Examples of the organic solvent used at this time include toluene, xylene, o-dichlorobenzene, chloroform, ethanol, i-propyl alcohol, cyclopentanone, cyclohexanone, methyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate. Etc. These organic solvents may be used alone or in the form of a mixture. As the coating means, for example, a spin coating method using a spinner, a dipping method, a spraying method, a printing method or the like can be adopted. The thickness of the resist film can be arbitrarily adjusted by the coating means, the polysilane concentration in the resist solution, the viscosity, and the like.

【0015】次いで、平坦化層上のレジスト膜の所望部
分を露光することにより、露光部が未露光部に比べてア
ルカリ水溶液等の現像液に対する溶解性が高くなる。こ
の露光は常法に従い、可視・赤外・紫外光線又は電子線
等のエネルギー線を照射することにより行なわれ、露光
時の最適露光量は、レジスト膜を構成する成分の種類に
もよるが、通常1mJ/cm2 〜 10J/cm2 の範囲が好まし
い。また露光にあたっては、密着露光、投影露光のいず
れの方式も採用できる。この後、アルカリ水溶液、有機
溶剤等の現像液で露光されたレジスト膜を現像処理する
ことにより、レジスト膜の露光部分が溶解除去されて所
望のパターンが形成される。なおこのような現像処理の
前には、例えばホットプレート上で50〜120 ℃、0.5 〜
15分程度の熱処理を施してもよく、一方現像処理の後
は、通常50〜120 ℃、0.5 〜120 分程度の熱処理が施さ
れる。また現像処理の際に用いられる上記のアルカリ水
溶液としては、具体的にはテトラメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、コリン等の有機アルカリ水溶液や水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ水溶液が挙
げられ、有機溶剤としては、アセトン等が例示される。
ここで前述したようなアルカリ水溶液は、15重量%以下
の濃度で用いることが好ましく、現像の方法は浸漬法、
スプレー法等特に限定されない。
Then, by exposing a desired portion of the resist film on the planarizing layer, the exposed portion becomes more soluble in a developing solution such as an alkaline aqueous solution than the unexposed portion. This exposure is performed by irradiating energy rays such as visible, infrared, and ultraviolet rays or electron rays according to a conventional method, and the optimum exposure amount at the time of exposure depends on the kinds of components constituting the resist film, Usually, the range of 1 mJ / cm 2 to 10 J / cm 2 is preferable. For exposure, either contact exposure or projection exposure can be used. Then, the exposed portion of the resist film is dissolved and removed by developing the resist film exposed with a developing solution such as an alkaline aqueous solution or an organic solvent to form a desired pattern. Before such development processing, for example, on a hot plate at 50 to 120 ° C., 0.5 to
The heat treatment may be carried out for about 15 minutes, while after the development treatment, the heat treatment is usually carried out at 50 to 120 ° C. for about 0.5 to 120 minutes. As the above-mentioned alkaline aqueous solution used in the development treatment, specifically, tetramethylammonium hydroxide, an organic alkaline aqueous solution such as choline or sodium hydroxide, an inorganic alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide, and the like, an organic solvent Examples of such are acetone and the like.
The alkaline aqueous solution as described above is preferably used at a concentration of 15% by weight or less, and the developing method is a dipping method,
The spray method is not particularly limited.

【0016】次に、形成されたパターンをマスクとして
露出する平坦化層を酸素ガスプラズマ又は適当な溶剤を
用いてエッチングする。このとき、より好ましいのは酸
素ガスプラズマを用いた酸素リアクティブイオンエッチ
ング法(酸素RIE法)であり、この場合は通常1×10
-4〜1×10-1Torr、0.01〜10w/cm2 で1〜120 分間処
理する。この際、本発明のレジストを用いて形成された
パターンは酸素RIEに曝されることによって、表面層
に二酸化ケイ素(SiO2 )又はそれに類似した膜が形
成され、露出した平坦化層の10〜100 倍の耐酸素RIE
性を有するようになる。このため、パターンから露出し
た平坦化層部分が酸素RIE法により選択的に除去さ
れ、最適なパターンプロファイルが得られる。
Next, the flattening layer exposed by using the formed pattern as a mask is etched using oxygen gas plasma or a suitable solvent. At this time, more preferable is an oxygen reactive ion etching method (oxygen RIE method) using oxygen gas plasma, and in this case, usually 1 × 10 5 is used.
-4 to 1 × 10 -1 Torr, 0.01 to 10 w / cm 2 for 1 to 120 minutes. At this time, the pattern formed using the resist of the present invention is exposed to oxygen RIE to form silicon dioxide (SiO 2 ) or a film similar thereto on the surface layer, and the exposed flattening layer 10 to 10 100 times more oxygen resistant RIE
To have sex. Therefore, the flattening layer portion exposed from the pattern is selectively removed by the oxygen RIE method, and the optimum pattern profile is obtained.

【0017】こうして得られたパターンをマスクとし
て、最後に基板のエッチングを行なう。このエッチング
手段としては、ウェットエッチング法やドライエッチン
グ法が採用されるが、3μm以下の微細なパターンを形
成する場合にはドライエッチング法が好ましい。ウェッ
トエッチング剤としては、シリコン酸化膜をエッチング
対象とする場合にはフッ酸水溶液、フッ化アンモニウム
水溶液等が、アルミニウムをエッチング対象とする場合
には、リン酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液等が、ク
ロム系膜をエッチング対象とする場合には硝酸セリウム
アンモニウム水溶液等が夫々用いられる。ドライエッチ
ング用ガスとしては、CF4 ,C2 6 ,CCl4 ,B
Cl3 ,Cl2 ,HCl,H2 等を挙げることができ
る。必要に応じてこれらのガスは組合わせて使用され
る。エッチングの条件としては、微細パターンが形成さ
れる物質の種類と用いられたレジストとの組合わせに基
づいて、反応槽内のウェットエッチング剤の濃度、ドラ
イエッチング用ガスの濃度、反応温度、反応時間等を決
定するが、特にその方法等に制限されない。
Finally, the substrate is etched by using the pattern thus obtained as a mask. As the etching means, a wet etching method or a dry etching method is adopted, but a dry etching method is preferable when forming a fine pattern of 3 μm or less. As the wet etching agent, a hydrofluoric acid aqueous solution, an ammonium fluoride aqueous solution or the like is used when the silicon oxide film is an etching target, and a phosphoric acid aqueous solution, an acetic acid aqueous solution, a nitric acid aqueous solution or the like is used when the aluminum is an etching target, When the chromium-based film is to be etched, an aqueous solution of cerium ammonium nitrate or the like is used. As the dry etching gas, CF 4 , C 2 F 6 , CCl 4 , B is used.
Examples include Cl 3 , Cl 2 , HCl, H 2 and the like. These gases are used in combination as required. The etching conditions are, based on the combination of the type of material used to form the fine pattern and the resist used, the concentration of the wet etching agent in the reaction tank, the concentration of the dry etching gas, the reaction temperature, and the reaction time. Etc., but the method is not particularly limited.

【0018】上述したエッチング後には、前記基板上に
残存する平坦化層及び本発明のレジストを用いて形成さ
れたパターンを例えばナガセ化成社製商品名:J−10
0等の剥離剤、酸素ガスプラズマ等によって除去する。
After the above-mentioned etching, a pattern formed using the flattening layer remaining on the substrate and the resist of the present invention is used as a pattern, for example, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd., trade name: J-10.
It is removed by a stripping agent such as 0, oxygen gas plasma, or the like.

【0019】以上の工程以外に、その目的に応じて更に
工程を付加することも何等差支えない。例えば、本発明
のレジストからなるレジスト膜と平坦化層又は平坦化層
と基板との密着性を向上させる目的から各液の塗布前に
行なう前処理工程、レジスト膜の現像後に現像液を除去
する目的で行なうリンス工程、ドライエッチングの前に
行なう紫外線の再照射工程等を挙げることができる。な
お、以上は本発明のレジストを多層レジストシステムに
用いる場合について示したが、本発明のレジストは従来
の単層レジストとして用いることも可能である。
In addition to the steps described above, it does not matter at all that additional steps may be added depending on the purpose. For example, in order to improve the adhesion between the resist film and the flattening layer or the flattening layer and the substrate made of the resist of the present invention, a pretreatment step performed before the application of each liquid, the developer is removed after the development of the resist film. Examples include a rinsing step performed for the purpose and an ultraviolet ray re-irradiation step performed before dry etching. In the above, the case of using the resist of the present invention in a multi-layer resist system has been described, but the resist of the present invention can also be used as a conventional single layer resist.

【0020】さらに本発明のレジストにおいては、必要
に応じて、貯蔵安定性を高めるための熱重合防止剤、基
板からのハレーションを防止するためのハレーション防
止剤、基板との密着性を向上させるための密着性向上
剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、増感剤などの添加剤や
上記ポリシラン以外のアルカリ可溶性樹脂が配合されて
もよい。
Further, in the resist of the present invention, in order to improve storage stability, a thermal polymerization inhibitor, an antihalation agent for preventing halation from the substrate, and an improvement in adhesion to the substrate, if necessary. Adhesion improvers, ultraviolet absorbers, surfactants, sensitizers and other additives, and alkali-soluble resins other than the above polysilanes may be added.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

実施例1 シリコンウェハ上に、ノボラック樹脂の酢酸セロソルブ
溶液をスピンナーで塗布し、220 ℃で1時間乾燥させて
厚さ2.0 μmの平坦化層を形成した。次いで下記構造式
[3]で表されるポリシラン20重量部をシクロヘキサノ
ン450 重量部に溶解させてレジスト溶液を調製し、これ
を前記平坦化層上にスピンナーで塗布し、90℃で2分間
乾燥させて厚さ0.4 μmのレジスト膜を形成した。
Example 1 A solution of novolac resin in cellosolve acetate was applied onto a silicon wafer with a spinner and dried at 220 ° C. for 1 hour to form a planarizing layer having a thickness of 2.0 μm. Then, 20 parts by weight of polysilane represented by the following structural formula [3] is dissolved in 450 parts by weight of cyclohexanone to prepare a resist solution, which is applied onto the planarizing layer with a spinner and dried at 90 ° C. for 2 minutes. To form a resist film having a thickness of 0.4 μm.

【0022】次に、前記レジスト膜の所定の領域を313
nmの単色光で露光した後、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシドの0.5 wt%水溶液を用いて45秒間現像し、
200℃で30分間乾燥することにより所望のパターンが形
成された。この後このパターンをマスクとして、露出し
た平坦化層のエッチングを酸素ガスプラズマ(2.0 ×10
-2Torr、0.06W/cm2 )を用いて30分間行なった結果、
線幅0.6 μmと高精度なパターンが形成された。
Next, a predetermined region of the resist film is 313
nm monochromatic light, then developed with a 0.5 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 45 seconds,
The desired pattern was formed by drying at 200 ° C. for 30 minutes. Then, using this pattern as a mask, the exposed flattening layer is etched using oxygen gas plasma (2.0 × 10
-2 Torr, 0.06W / cm 2 ) for 30 minutes,
A highly precise pattern with a line width of 0.6 μm was formed.

【0023】[0023]

【化3】 実施例2 シリコンウェハ上に実施例1と同様にして平坦化層を形
成した後、下記構造式[4]で表されるポリシランを用
いた以外は実施例1と同様のレジスト溶液を調製し、こ
れを前記平坦化層上にスピンナーで塗布して90℃で2分
間乾燥させ、厚さ0.3 μmのレジスト膜を形成した。
[Chemical 3] Example 2 After forming a planarization layer on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, a resist solution similar to that in Example 1 was prepared except that polysilane represented by the following structural formula [4] was used, This was applied onto the flattening layer with a spinner and dried at 90 ° C. for 2 minutes to form a resist film having a thickness of 0.3 μm.

【0024】次に、前記レジスト膜の所定の領域を365
nmの単色光で露光した後、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシドの0.5 wt%水溶液を用いて45秒間現像し、
200℃で30分間乾燥することにより所望のパターンが形
成された。この後このパターンをマスクとして、露出し
た平坦化層のエッチングを酸素ガスプラズマ(2.0 ×10
-2Torr、0.06W/cm2 )を用いて30分間行なった結果、
線幅0.6 μmと高精度なパターンが形成された。
Next, a predetermined region of the resist film is exposed 365 times.
nm monochromatic light, then developed with a 0.5 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 45 seconds,
The desired pattern was formed by drying at 200 ° C. for 30 minutes. Then, using this pattern as a mask, the exposed flattening layer is etched using oxygen gas plasma (2.0 × 10
-2 Torr, 0.06W / cm 2 ) for 30 minutes,
A highly precise pattern with a line width of 0.6 μm was formed.

【0025】[0025]

【化4】 実施例3 m−ブロモフェノール100 gをTHF(テトラヒドロフ
ラン)100 gに溶かした溶液を、トリメチルシリルクロ
ライド65.2gとトリエチルアミン60gのTHF溶液(40
0 g)中に滴下した。滴下終了後、反応混合物を2時間
還流した。続いて、窒素雰囲気中でろ別し、THFを常
圧で留去した後、ヘキサンを加えて析出した塩を再度ろ
別した。ろ液を濃縮後減圧蒸留(68℃/0.1 mmHg)し
て、m−トリメチルシリルオキシブロモベンゼンを得
た。(収率95%) 次に、上記m−トリメチルシリルオキシブロモベンゼン
24.5g、メチルトリクロロシラン18g、金属マグネシウ
ム2.4 g、THF200 gを混合し、触媒としてのヨウ素
を加えた後に加熱還流した。36時間還流して不溶物をろ
別した後、濃縮、減圧蒸留(105 ℃/0.1 mmHg)し
て、m−トリメチルシリルオキシフェニルメチルジクロ
ロシランを得た。(収率35%) 次いでm−トリメチルシリルオキシフェニルメチルジク
ロロシラン27.9gのTHF溶液(60g)を、2.3 gの金
属ナトリウムが分散されたTHF溶液(60g)中に110
℃で滴下した。滴下終了後110 ℃で3時間反応させ、続
いて室温に戻して不溶物をろ別した。さらにろ液を濃縮
した後、メタノール中で撹拌することにより、ポリシラ
ンが合成された。この後、得られたポリシランのメタノ
ール溶液をトルエン中に滴下し不溶分を乾燥して、ポリ
シランを精製した。(収率6.5 %)係るポリシランのN
MRスペクトル図を図1に示す。これにより、係るポリ
シランが下記構造式[5]で表されるような構造を有す
ることが確認された。
[Chemical 4] Example 3 A solution of 100 g of m-bromophenol in 100 g of THF (tetrahydrofuran) was added to a THF solution of 40 g of trimethylsilyl chloride and 60 g of triethylamine (40
0 g). After the dropping was completed, the reaction mixture was refluxed for 2 hours. Then, the mixture was filtered in a nitrogen atmosphere, THF was distilled off under normal pressure, hexane was added, and the precipitated salt was filtered off again. The filtrate was concentrated and then distilled under reduced pressure (68 ° C / 0.1 mmHg) to obtain m-trimethylsilyloxybromobenzene. (Yield 95%) Next, the above-mentioned m-trimethylsilyloxybromobenzene
24.5 g, methyltrichlorosilane 18 g, metallic magnesium 2.4 g, and THF 200 g were mixed, and iodine was added as a catalyst, followed by heating under reflux. After refluxing for 36 hours to remove insoluble matter by filtration, concentration and distillation under reduced pressure (105 ° C./0.1 mmHg) were carried out to obtain m-trimethylsilyloxyphenylmethyldichlorosilane. (Yield 35%) Next, 27.9 g of a THF solution (60 g) of m-trimethylsilyloxyphenylmethyldichlorosilane was added to a THF solution (60 g) in which 2.3 g of metallic sodium was dispersed.
Dropwise at ° C. After completion of dropping, the mixture was reacted at 110 ° C. for 3 hours, then returned to room temperature and insoluble matter was filtered off. Further, the filtrate was concentrated and then stirred in methanol to synthesize polysilane. Then, the obtained methanol solution of polysilane was dropped into toluene and the insoluble matter was dried to purify the polysilane. (Yield 6.5%) N of polysilane
The MR spectrum is shown in FIG. This confirmed that the polysilane had a structure represented by the following structural formula [5].

【0026】[0026]

【化5】 このポリシラン20gをエチルセロソルブアセテート80g
に溶解してレジスト溶液を調製し、2.0 μm,1.0 μ
m,0.5 μm,0.2 μmのポアサイズのフィルタで加圧
ろ過した後、スピンナーでシリコンウェハ上にレジスト
膜を形成した。続いて90℃で5分間熱処理を施した後、
KrFエキシマレーザステッパ(NA;0.37)で露光
(450 mJ/cm2 )、テトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドの3.5 wt%水溶液で現像してパターンを形成した。
この後、形成されたパターンを観察したところ、0.325
μmのラインとスペースの急峻なプロファイルを有する
ものであることが判った。また、このパターンをホット
プレート上で加熱してその耐熱性を評価したところ、12
0 ℃までパターン形状が変形せず、良好な耐熱性を有し
ていることが確認された。 実施例4 前記構造式[5]で表されるポリシラン(Mw;8500)
30gと、アルカリ可溶性樹脂としてm−クレゾール及び
3,4−キシレゾールをそれぞれ6:4のモル比で含有
するMw;8500のノボラック樹脂70gをアセテートセロ
ソルブ300 mろに溶解し、混合、撹拌してレジスト溶液
を調製した。次いで、この溶液を実施例3と同様にろ過
してスピンナーでシリコンウェハ上に塗布した後、100
℃で5分間乾燥して厚さ1.2 μmのレジスト膜を得た。
この後、水銀ランプを光源としたコンタクト露光機を用
いて得られたレジスト膜を露光(230 mJ/cm2 )し、テ
トラメチルアンモニウムヒドロキシドの0.79wt%水溶液
で現像したところ、0.5 μmのラインとスペースの急峻
なプロファイルを有するパターンが形成された。さらに
係るパターンをホットプレート上で加熱したところ、15
0 ℃で5分間保持してもパターン形状が変形せず、良好
な耐熱性を有していることが確認された。 実施例5 まず、実施例3におけるポリシランの合成法に準じて、
下記構造式[6]で表されるポリシランを合成した(収
率10%)。このポリシランについて、実施例3と同様の
方法でレジスト溶液を調製し、シリコンウェハ上にレジ
スト膜を形成した後、熱処理、露光、現像を順次行なっ
てパターンを形成した。この後、形成されたパターンを
を観察したところ、0.3 μmのラインとスペースの急峻
なプロファイルを有するものであることが判った。ま
た、このパターンをホットプレート上で加熱してその耐
熱性を評価したところ、150 ℃までパターン形状が変形
せず、良好な耐熱性を有していることが確認された。
[Chemical 5] 20 g of this polysilane was added to 80 g of ethyl cellosolve acetate.
To prepare a resist solution, and dissolve it in 2.0 μm, 1.0 μm
After pressure filtration with a filter having a pore size of m, 0.5 μm, and 0.2 μm, a resist film was formed on the silicon wafer with a spinner. Then, after heat treatment at 90 ℃ for 5 minutes,
A pattern was formed by exposing (450 mJ / cm 2 ) with a KrF excimer laser stepper (NA; 0.37) and developing with a 3.5 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide.
After that, when the formed pattern was observed, it was 0.325.
It was found to have a steep profile of μm lines and spaces. The heat resistance of this pattern was evaluated by heating it on a hot plate.
It was confirmed that the pattern shape did not deform up to 0 ° C and that it had good heat resistance. Example 4 Polysilane represented by the structural formula [5] (Mw; 8500)
Mw containing 30 g and m-cresol and 3,4-xyresole as an alkali-soluble resin in a molar ratio of 6: 4, 70 g of novolak resin of 8500 was dissolved in 300 m of acetate cellosolve, mixed and stirred to form a resist. A solution was prepared. Then, this solution was filtered in the same manner as in Example 3 and applied on a silicon wafer with a spinner, and then 100
The resist film having a thickness of 1.2 μm was obtained by drying at 5 ° C. for 5 minutes.
After that, the resist film obtained was exposed (230 mJ / cm 2 ) using a contact exposure machine using a mercury lamp as a light source, and developed with a 0.79 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. And a pattern having a steep profile of space was formed. Furthermore, when the pattern was heated on a hot plate, 15
It was confirmed that the pattern shape was not deformed even if it was held at 0 ° C. for 5 minutes, and that it had good heat resistance. Example 5 First, in accordance with the polysilane synthesis method in Example 3,
Polysilane represented by the following structural formula [6] was synthesized (yield 10%). With respect to this polysilane, a resist solution was prepared in the same manner as in Example 3, a resist film was formed on a silicon wafer, and then heat treatment, exposure, and development were sequentially performed to form a pattern. After that, when the formed pattern was observed, it was found that it had a steep profile of lines and spaces of 0.3 μm. Further, when this pattern was heated on a hot plate and its heat resistance was evaluated, it was confirmed that the pattern shape did not deform up to 150 ° C. and that it had good heat resistance.

【0027】[0027]

【化6】 実施例6 まず、実施例3におけるポリシランの合成法に準じて、
下記構造式[7]で表されるポリシランを合成した(収
率6.5 %)。このポリシランについて、実施例3と同様
の方法でレジスト溶液を調製し、シリコンウェハ上にレ
ジスト膜を形成した後、熱処理、露光、現像を順次行な
ってパターンを形成した。この後、形成されたパターン
を観察したところ、0.325 μmのラインとスペースの急
峻なプロファイルを有するものであることが判った。ま
た、このパターンをホットプレート上で加熱してその耐
熱性を評価したところ、130 ℃までパターン形状が変形
せず、良好な耐熱性を有していることが確認された。
[Chemical 6] Example 6 First, according to the synthesis method of polysilane in Example 3,
A polysilane represented by the following structural formula [7] was synthesized (yield 6.5%). With respect to this polysilane, a resist solution was prepared in the same manner as in Example 3, a resist film was formed on a silicon wafer, and then heat treatment, exposure, and development were sequentially performed to form a pattern. After that, when the formed pattern was observed, it was found that it had a steep profile of lines and spaces of 0.325 μm. Further, when this pattern was heated on a hot plate and its heat resistance was evaluated, it was confirmed that the pattern shape did not deform up to 130 ° C. and that it had good heat resistance.

【0028】[0028]

【化7】 実施例7 まず、実施例3におけるポリシランの合成法に準じて、
下記構造式[8]で表されるポリシランを合成した(収
率6.0 %)。このポリシランについて、実施例3と同様
の方法でレジスト溶液を調製し、シリコンウェハ上にレ
ジスト膜を形成した後、熱処理、露光、現像を順次行な
ってパターンを形成した。この後、形成されたパターン
を観察したところ、0.3 μmのラインとスペースの急峻
なプロファイルを有するものであることが判った。ま
た、このパターンをホットプレート上で加熱してその耐
熱性を評価したところ、130 ℃までパターン形状が変形
せず、良好な耐熱性を有していることが確認された。
[Chemical 7] Example 7 First, according to the synthesis method of polysilane in Example 3,
Polysilane represented by the following structural formula [8] was synthesized (yield 6.0%). With respect to this polysilane, a resist solution was prepared in the same manner as in Example 3, a resist film was formed on a silicon wafer, and then heat treatment, exposure, and development were sequentially performed to form a pattern. After that, when the formed pattern was observed, it was found that it had a steep profile of lines and spaces of 0.3 μm. Further, when this pattern was heated on a hot plate and its heat resistance was evaluated, it was confirmed that the pattern shape did not deform up to 130 ° C. and that it had good heat resistance.

【0029】[0029]

【化8】 [Chemical 8]

【0030】[0030]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば感
光性を有するとともにドライエッチング耐性に優れ、か
つアルカリ現像による微細で高精度なパターン形成が可
能なレジストを実現することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to realize a resist which has photosensitivity and is excellent in dry etching resistance, and which enables fine and highly precise pattern formation by alkali development.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例で合成されたポリシランの
NMRスペクトル図。
FIG. 1 is an NMR spectrum diagram of polysilane synthesized in an example of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 平尾 明子 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝総合研究所内Front Page Continuation (72) Inventor Akiko Hirao 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research Institute, Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式[1]及び[2]のいずれか
で表されるポリシランからなることを特徴とするレジス
ト。 【化1】 (式中、R1 〜R14は水酸基,水素,ビニル基,アルキ
ル基,アルコキシ基または芳香族基の中より選ばれ、か
つR1 〜R5 の少なくとも1つ、及びR6 〜R12の少な
くとも1つは水酸基である。)
1. A resist comprising a polysilane represented by any one of the following general formulas [1] and [2]. [Chemical 1] (In the formula, R 1 to R 14 are selected from a hydroxyl group, hydrogen, a vinyl group, an alkyl group, an alkoxy group or an aromatic group, and at least one of R 1 to R 5 and R 6 to R 12 At least one is a hydroxyl group.)
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