JPH05216232A - レジスト組成物とレジストパターンの形成方法 - Google Patents

レジスト組成物とレジストパターンの形成方法

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JPH05216232A
JPH05216232A JP4017983A JP1798392A JPH05216232A JP H05216232 A JPH05216232 A JP H05216232A JP 4017983 A JP4017983 A JP 4017983A JP 1798392 A JP1798392 A JP 1798392A JP H05216232 A JPH05216232 A JP H05216232A
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JP
Japan
Prior art keywords
resist
pattern
upper layer
alkali
dry etching
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4017983A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoko Kobayashi
倫子 小林
Shunichi Fukuyama
俊一 福山
Yoshiyuki Okura
嘉之 大倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジスト組成物とレジストパターンの形成方
法に関し、解像性と耐ドライエッチング性に優れたレジ
ストを実用化することを目的とする。 【構成】 アルカリ可溶性樹脂とアルコキシメチルメラ
ミンと酸発生剤とよりなるレジストにシリカゾルを添加
してレジスト組成物を作り、このレジストを二層構造の
上層レジストとして使用し、紫外線の選択露光を行って
後、アルカリ現像を施して上層レジストパターンを作
り、この上層レジストパターンをマスクとしてドライエ
ッチングを行い、このパターンを下層レジストに転写す
ることを特徴としてレジストパターンの形成方法を構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は解像性と耐ドライエッチ
ング性に優れたレジスト組成物とレジストパターンの形
成方法に関する。
【0002】大量の情報を高速に処理する必要から情報
処理装置は小型化と大容量化が進められており、この装
置の主体を構成する半導体装置は大容量化が進んでLSI
やVLSIが実用化されているが、更に集積化が進んでULSI
の開発が進められている。
【0003】こゝで、集積化は主として単位素子の小形
化により行われているために電極や配線は益々微細化し
ており、最小線幅としてサブミクロン(Sub-micrn) が使
用されている。
【0004】また、集積化に伴い、配線の交叉( クロス
オーバ) が不可避であり、そのために集積回路の形成が
行われている基板面には微細な段差が数多く存在してお
り、この微細な段差は配線の多層化が進行するに従って
益々顕著になっている。
【0005】さて、集積回路の形成は薄膜形成技術, 写
真蝕刻技術( フォトリソグラフィ),イオン注入技術など
が使用されているが、微細パターンの形成には薄膜形成
技術と写真蝕刻技術が使用されている。
【0006】すなわち、被処理基板上に形成してある薄
膜上にスピンコート法などによりレジストを被覆し、投
影露光を行って微細パターンを選択露光し、レジストが
ポジ型の場合は露光部が現像液に可溶性となり、一方、
ネガ型の場合は不溶性となるのを利用してレジストパタ
ーンを作り、これをマスクとしてドライエッチングを行
うことにより微細パターンが作られている。
【0007】然し、段差を伴う被処理基板に対しては、
この方法で微細パターンを形成することは不可能であ
り、この段差の影響を無くして微細パターンを形成する
方法として二層レジスト法が用いられている。
【0008】本発明は二層構造の上層レジストに関する
ものである。
【0009】
【従来の技術】二層構造レジスト法は凹凸を伴う被処理
基板上にフェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラ
ック樹脂よりなる下層レジストを1〜5μm の厚さに塗
布して段差を平坦化した後、この上に上層レジストを0.
1 〜1 μm 程度と薄く塗布するものである。
【0010】そして、投影露光などの方法により選択的
露光と現像とを行って上層レジストをパターンニングし
た後、このレジストパターンをマスクとして下層レジス
トを酸素( O2) プラズマによりドライエッチングを行
い、レジストパターンを形成している。
【0011】かゝる二層構造レジスト法は従来の単層レ
ジスト法に較べると、上層レジストを格段に薄く形成で
きるために、高い解像性を実現することができる。その
ためには上層レジストがO2プラズマに対して充分な耐性
を備えていることが必要であり、この観点からシリコー
ン系の樹脂または硅素(Si)含有の有機樹脂などが検討さ
れている。
【0012】例えば、ポリ-p- クロロメチルフェニルフ
ェニルシロキサン, ポリアリルシルセスキオキサン, ポ
リビニルシルセスキオキサンなどが該当する。然し、こ
れらの有機硅素重合体( シリコーン) レジストは露光後
の現像に有機溶媒を使用することから膨潤が避けられ
ず、そのために解像性が低下し、サブミクロン(Sub-mic
ron)パターンを安定して形成できないと云う問題があっ
た。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ULSIやVLSIの開発には
凹凸のある基板上に微細パターンを形成するため、二層
構造レジストの使用が不可欠であるが、従来の上層レジ
ストは現像に有機溶媒を使用するため膨潤による解像性
の低下が避けられない。
【0014】そこで、この問題の解決が課題である。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題はアルカリ可
溶性樹脂とアルコキシメチルメラミンと酸発生剤とより
なるレジストにシリカゾルを添加してレジスト組成物を
作り、このレジストを二層構造の上層レジストとして使
用し、紫外線の選択露光を行って後、アルカリ現像を施
して上層レジストパターンを作り、この上層レジストパ
ターンをマスクとしてドライエッチングを行い、このパ
ターンを下層レジストに転写することを特徴としてレジ
ストパターンの形成方法を構成することにより解決する
ことができる。
【0016】
【作用】化学増幅型レジストは組成物中に酸発生剤を含
んでおり、電離放射線の照射により酸発生剤から生じた
少量のプロトン酸(H+ ) による触媒作用により、架橋
または分解反応を生じるため感度が高い。
【0017】また、基材樹脂としてアルカリ可溶性樹脂
を使用するため、アルカリ現像が可能となり、膨潤が生
じないために解像性が高い。然し、大部分の化学増幅型
レジストは硅素原子を含まないためにO2プラズマ耐性が
なく、上層レジストとしては使用できない。
【0018】また、硅素原子を含むものもあるが、極め
て性能が不安定で実際には使用できないと云う問題があ
った。然し、発明者等はアルカリ可溶性樹脂とアルコキ
シメチルメラミンと酸発生剤とよりなるレジストがアル
カリ現像が可能なネガ型のレジストであることから、こ
のレジストにシロキサン結合をもつシリカゾルを加えて
レジスト組成物を作り、このレジストを二層構造の上層
レジストとして使用するものである。
【0019】すなわち、フェノールノボラック或いはク
レゾールノボラックのようなノボラック樹脂或いはポリ
ビニルフェノールのようなアルカリ可溶性樹脂と、オニ
ウム塩,ニトロベンジルエステル,スルホン酸エステル
のような酸発生剤と、架橋剤であり一般式(1) で示され
るアルコキシメラミンとからなる化学増幅型レジストは
公知である。
【0020】例えば、特開昭63-231442(IBM),J.Nakamur
a 他 J.Photopolymer Science andTechnology Vol. 4.
No.1 P.83 (1991) など
【0021】
【化1】
【0022】但し、Rは炭素数が1〜5のアルキル基 すなわち、光照射により酸発生剤から発生するプロトン
酸(H+ ) を反応開始剤とし、アルカリ可溶性樹脂のOH
基とアルコキシメラミンのアルコキシ基とが結合してア
ルコールとなって脱離することから、アルカリ可溶性樹
脂をアルカリ水溶液に溶けにくゝしている。
【0023】本発明はこのレジストにシロキサン結合(S
i-O)をもつシリカゾル( コロイド状シリカ) を添加して
ドライエッチング耐性をもたせるものである。然し、シ
リカゾルはアルカリ不溶性のために多量な添加はレジス
トの解像性を低下させる。
【0024】そこで、シリカゾルの添加量を5〜重量50
%、好ましくは10〜40重量%に抑えるものである。こゝ
で、添加量が5重量%以下ではO2プラズマ耐性の向上に
は効果がなく、また50重量%以上の添加は解像性を低下
させる。
【0025】
【実施例】
実施例1:(O2プラズマ耐性の評価) ポリビニルフェノール ・・・・・・・・・0.6 g メトキシメチルメラミン・・・・・・・・・・0.2 g トリス(トリクロロメチル)トリアジン・・・0.1 g シリカゾル(高純度品) ・・・・・・・0.1 g
(10重量%) を5gのメチルイソブチルケトン( 略称MIBK) 溶解して
後、0.2 μm のメンブレンフィルタで濾過してレジスト
を作った。
【0026】このレジストをSiウエハ上にスピンコート
法を用いて1μm の厚さになるように塗布し、80℃で20
分間乾燥( ブリベーク) した。また、比較としてフェノ
ールノボラック系レジストMP-1300(シプレィ社製) を同
様に1μm の厚さになるように塗布した後、200 ℃で1
時間乾燥( ブリベーク) した。
【0027】この二種類のウエハをドライエッチング装
置にセットし、0.20W/cm2 の条件でO2プラズマにより
ドライエッチングを行い、膜厚の経時変化を測定した。
その結果、本発明を適用したレジストはMP-1300 に較べ
約40倍のドライエッチング耐性をもっていることが判っ
た。 実施例2:Siウエハ上にスピンコート法を用いてフェノ
ールノボラック系レジストMP-1300 を2μm の厚さにな
るように塗布し、200 ℃で1時間乾燥して下層レジスト
を形成した。
【0028】次に、この上に実施例1で形成したレジス
トを同様な方法で0.3 μm の厚さとなるように塗布し、
80℃で20分間に亙って乾燥した。次に、マスクを介して
i線(波長356nm)を60mJ/ cm2 の露光量で照射して露光
させた後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド( 略称TMAH) の2.4 %水溶液で30秒現像し、水で30秒
間に亙って洗浄した。
【0029】このようにして得られたレジストパターン
を走査電子顕微鏡( 略称SEM)で観察したところ0.4 μm
のライン・アンド・スペースを解像することができた。
次に、このSiウエハをドライエンチング装置にセット
し、出力0.20W/cm2 の条件でO2プラズマにより15分に
亙ってドライエッチングを行い上層パターンを下層に転
写した。
【0030】このレジストパターンをSEMで観察したと
ころ0.4 μm のライン・アンド・スペースを解像してお
り、また、アンダーカットも無かった。 比較例1:実施例1においてシリカゾルの添加量を60重
量%とした以外は全く同様にしてレジストを作った。
【0031】このレジストを上層レジストとして使用
し、実施例2と同様な条件で上層レジストパターンを形
成した後、O2プラズマによりドライエッチングを行い上
層パターンを下層に転写した。
【0032】このようにして得られたレジストパターン
をSEMで観察したところ、非露光部分に現像残が発生し
ており、0.4 μm のライン・アンド・スペースを解像で
きなかった。
【0033】
【発明の効果】本発明の実施により感度,解像性に優
れ、またO2プラズマ耐性のよい二層構造上層用ネガ型レ
ジストを実用化することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/075 501 7/26 511 7124−2H H01L 21/027 21/302 H 7353−4M

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ可溶性樹脂とアルコキシメチル
    メラミンと酸発生剤とよりなるレジストに、シリカゾル
    を添加してなることを特徴とするレジスト組成物。
  2. 【請求項2】 前記シリカゾルの添加量が5〜50重量
    %、好ましくは10〜40重量%であることを特徴とする請
    求項1記載のレジスト組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のレジストを二層構造の上
    層レジストとして使用し、紫外線の選択露光を行って
    後、アルカリ現像を施して上層レジストパターンを作
    り、該上層レジストパターンをマスクとしてドライエッ
    チングを行い、該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。
JP4017983A 1992-02-04 1992-02-04 レジスト組成物とレジストパターンの形成方法 Withdrawn JPH05216232A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002110509A (ja) * 2000-09-27 2002-04-12 Fujitsu Ltd 電子デバイスの製造方法
US6783914B1 (en) 2000-02-25 2004-08-31 Massachusetts Institute Of Technology Encapsulated inorganic resists
JP2006037058A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Chem Co Ltd 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品
US7482625B2 (en) * 2004-11-10 2009-01-27 Electronics And Telecommunications Research Institute Composition for thermosetting organic polymeric gate insulating layer and organic thin film transistor using the same

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JP2006037058A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Chem Co Ltd 印刷インキ組成物、凸版反転オフセット法、レジストパターンの形成法、電子部品の製造法及び電子部品
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Effective date: 19990518