JPH05267158A - 三層レジスト法によるパターン形成方法 - Google Patents
三層レジスト法によるパターン形成方法Info
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- JPH05267158A JPH05267158A JP6262292A JP6262292A JPH05267158A JP H05267158 A JPH05267158 A JP H05267158A JP 6262292 A JP6262292 A JP 6262292A JP 6262292 A JP6262292 A JP 6262292A JP H05267158 A JPH05267158 A JP H05267158A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡便な三層レジスト法によるパターン形成方
法を提供する。 【構成】 シリコン基板11上に、下層レジスト層13
を形成する。この下層13上に、アルコキシ基を有する
ポリ(シロキサン)誘導体例えばポリ(ジ−t−ブトキ
シシロキサン)と加熱によって酸を発生する酸発生剤例
えばビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロアン
チモネートとを含有する樹脂組成物をスピンコートして
から加熱処理して中間層としてのSiO2 膜15を形成
する。この中間層15上に、上層レジスト層17を形成
する。この層17に、電子線による露光、さらに現像を
行なってパターニングをし、次に中間層に対してCHF
3 −RIEを行なった後、下層に対してO2 −RIEを
行なう。
法を提供する。 【構成】 シリコン基板11上に、下層レジスト層13
を形成する。この下層13上に、アルコキシ基を有する
ポリ(シロキサン)誘導体例えばポリ(ジ−t−ブトキ
シシロキサン)と加熱によって酸を発生する酸発生剤例
えばビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロアン
チモネートとを含有する樹脂組成物をスピンコートして
から加熱処理して中間層としてのSiO2 膜15を形成
する。この中間層15上に、上層レジスト層17を形成
する。この層17に、電子線による露光、さらに現像を
行なってパターニングをし、次に中間層に対してCHF
3 −RIEを行なった後、下層に対してO2 −RIEを
行なう。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置などの製
造、特に能動素子、配線パターンの形成に用いられる三
層レジスト法によるパターン形成方法に関するものであ
る。
造、特に能動素子、配線パターンの形成に用いられる三
層レジスト法によるパターン形成方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路(IC)の高集積化と高
速化を図るため、ICの製造に当たっては配線の微細
化、多層化が進められている。しかし、微細化による配
線抵抗の増加を防止するため配線のアスペクト比は高く
される傾向にありそしてこのような配線が多層化される
ので、被加工基板上の段差はますます大きくなる。した
がって、このような段差を有する被加工基板上に例えば
縮小投影露光装置を用いてレジストパターンを形成する
場合、上記段差が露光装置の焦点深度の範囲を越えるよ
うになるので、従来のような一層のレジストを用いたパ
ターニング方法では所望のパターンを形成できなくなる
恐れがある。特に、サブミクロンの領域においては、開
口数の大きいレンズを装備した縮小投影露光装置が用い
られる傾向があり焦点深度がますます浅くなるため、こ
の問題はさらに顕著になる。
速化を図るため、ICの製造に当たっては配線の微細
化、多層化が進められている。しかし、微細化による配
線抵抗の増加を防止するため配線のアスペクト比は高く
される傾向にありそしてこのような配線が多層化される
ので、被加工基板上の段差はますます大きくなる。した
がって、このような段差を有する被加工基板上に例えば
縮小投影露光装置を用いてレジストパターンを形成する
場合、上記段差が露光装置の焦点深度の範囲を越えるよ
うになるので、従来のような一層のレジストを用いたパ
ターニング方法では所望のパターンを形成できなくなる
恐れがある。特に、サブミクロンの領域においては、開
口数の大きいレンズを装備した縮小投影露光装置が用い
られる傾向があり焦点深度がますます浅くなるため、こ
の問題はさらに顕著になる。
【0003】そこで、これを解決する技術として、例え
ば文献a「ジャーナル オブ バキューム サイエンス
テクノロジー(Journal of vacuum
Science Technology)、第16
巻、第6号、1620〜1624頁、1979年11月
/12月」に開示の、三層レジスト法と称される技術が
あった。
ば文献a「ジャーナル オブ バキューム サイエンス
テクノロジー(Journal of vacuum
Science Technology)、第16
巻、第6号、1620〜1624頁、1979年11月
/12月」に開示の、三層レジスト法と称される技術が
あった。
【0004】この三層レジスト法では、例えば、段差を
有する被加工基板上に形成された金属層から配線パター
ンを形成する場合次のような手順がとられる。
有する被加工基板上に形成された金属層から配線パター
ンを形成する場合次のような手順がとられる。
【0005】まず、被加工基板上の金属層上に熱硬化性
樹脂が厚く(1.5〜3μm厚)塗布される。次に、こ
れが熱硬化されて下層とされる。この下層により被加工
基板の段差が平坦化される。次に、この下層上に、中間
層として、酸素プラズマによるエッチングに対し高い耐
性を有するSiO2 の薄層(0.1μm厚)が、200
℃の加熱によりスパッタ法により形成される。次にこの
中間層上に、上層としての感光性樹脂層が形成され、こ
れが露光及び現像されて感光性樹脂層のパターンが得ら
れる。次に、このパターンをマスクとして、CHF3 ガ
スを用いた反応性イオンエッチングにより、中間層がパ
ターニングされる。その後、この中間層のパターンをマ
スクとして、酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング
(O2 −RIE)により下層のエッチングが行なわれ
る。これにより高アスペクト比の三層レジストパターン
が得られる。そして、これをマスクとして被加工基板上
の下地金属層がエッチングされて所望の配線パターンが
形成される。
樹脂が厚く(1.5〜3μm厚)塗布される。次に、こ
れが熱硬化されて下層とされる。この下層により被加工
基板の段差が平坦化される。次に、この下層上に、中間
層として、酸素プラズマによるエッチングに対し高い耐
性を有するSiO2 の薄層(0.1μm厚)が、200
℃の加熱によりスパッタ法により形成される。次にこの
中間層上に、上層としての感光性樹脂層が形成され、こ
れが露光及び現像されて感光性樹脂層のパターンが得ら
れる。次に、このパターンをマスクとして、CHF3 ガ
スを用いた反応性イオンエッチングにより、中間層がパ
ターニングされる。その後、この中間層のパターンをマ
スクとして、酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング
(O2 −RIE)により下層のエッチングが行なわれ
る。これにより高アスペクト比の三層レジストパターン
が得られる。そして、これをマスクとして被加工基板上
の下地金属層がエッチングされて所望の配線パターンが
形成される。
【0006】三層レジスト法の利点は、厚い平坦化層
(下層)の上に感光性樹脂層のパターンを形成するた
め、感光性樹脂層のパターニングの際に基板上の段差の
影響を受けることがなく、従って、寸法変動なしに高ア
スペクト比の微細パターンを形成できることである。
(下層)の上に感光性樹脂層のパターンを形成するた
め、感光性樹脂層のパターニングの際に基板上の段差の
影響を受けることがなく、従って、寸法変動なしに高ア
スペクト比の微細パターンを形成できることである。
【0007】なお、中間層としては、例えばOCD(東
京応化工業(株)製)なる名称で市販されているSiO
2 系被膜形成用塗布液を用いることもできる。文献aに
記載の方法では中間層を形成するためスパッタ装置が必
要でありまたそのために工程が複雑であったが、OCD
を用いる場合はスピンコートによって膜の形成ができる
ため極めて簡便である。
京応化工業(株)製)なる名称で市販されているSiO
2 系被膜形成用塗布液を用いることもできる。文献aに
記載の方法では中間層を形成するためスパッタ装置が必
要でありまたそのために工程が複雑であったが、OCD
を用いる場合はスピンコートによって膜の形成ができる
ため極めて簡便である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
OCDを用いて膜形成を行なう場合、450℃という高
温(カタログ記載の推奨温度)が必要なため下地への影
響がある。また、成膜時に当該膜にクラックが生じ易い
という問題点があった。
OCDを用いて膜形成を行なう場合、450℃という高
温(カタログ記載の推奨温度)が必要なため下地への影
響がある。また、成膜時に当該膜にクラックが生じ易い
という問題点があった。
【0009】この発明はこのような点に鑑みなされたも
のであり、従って、この発明の目的は、中間層の形成を
スピンコート法により行なえ然も下地への熱による影響
を従来より低減できる三層レジスト法によるパターン形
成方法を提供することにある。
のであり、従って、この発明の目的は、中間層の形成を
スピンコート法により行なえ然も下地への熱による影響
を従来より低減できる三層レジスト法によるパターン形
成方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この発明の三層レジスト法によるパターン形成方法
によれば、中間層形成材として、アルコキシ基を有する
ポリ(シロキサン)誘導体と、加熱により酸を発生する
酸発生剤とを含有する組成物を用いる。さらに下層上に
前述の組成物の層を形成する工程と、該組成物の層に対
して熱処理をする工程と、該熱処理済みの組成物の層上
に上層を形成する工程とを含むことを特徴とする。な
お、下層及び上層各々の構成材料は特に限定されない。
め、この発明の三層レジスト法によるパターン形成方法
によれば、中間層形成材として、アルコキシ基を有する
ポリ(シロキサン)誘導体と、加熱により酸を発生する
酸発生剤とを含有する組成物を用いる。さらに下層上に
前述の組成物の層を形成する工程と、該組成物の層に対
して熱処理をする工程と、該熱処理済みの組成物の層上
に上層を形成する工程とを含むことを特徴とする。な
お、下層及び上層各々の構成材料は特に限定されない。
【0011】この発明の実施に当たり、前述のポリ(シ
ロキサン)誘導体を、式(3)で示される重合体、式
(4)で示される重合体、および前記式(3)で示され
る重合体と前記式(4)で示される重合体との共重合体
よりなる群から選択される一つまたは複数のものとする
のがよい(ただし、式(3)中および式(4)中、
R1、R2 、R3 およびR4 は、アルキル基を表わし、
これらは同一でも異なっていてもよい。また、R5 は、
主に溶剤中での当該ポリ(シロキサン)誘導体の保存安
定性を確保できるあらゆる基を表わし、例えばトリメチ
ルシリル(TMS)基などであり、また、mおよびnは
正の整数を表わす。)。
ロキサン)誘導体を、式(3)で示される重合体、式
(4)で示される重合体、および前記式(3)で示され
る重合体と前記式(4)で示される重合体との共重合体
よりなる群から選択される一つまたは複数のものとする
のがよい(ただし、式(3)中および式(4)中、
R1、R2 、R3 およびR4 は、アルキル基を表わし、
これらは同一でも異なっていてもよい。また、R5 は、
主に溶剤中での当該ポリ(シロキサン)誘導体の保存安
定性を確保できるあらゆる基を表わし、例えばトリメチ
ルシリル(TMS)基などであり、また、mおよびnは
正の整数を表わす。)。
【0012】
【化2】
【0013】また、この発明の実施に当たり、ポリ(シ
ロキサン)誘導体の重量平均分子量を、500〜100
000の範囲とするのが好ましい。重量平均分子量が5
00より小さいと、皮膜(SiO2 )の形成時間が長く
必要であり実用的でなく、重量平均分子量が10000
0より大きいものはその合成を分子量の制御性よく行な
うことが難しいからである。
ロキサン)誘導体の重量平均分子量を、500〜100
000の範囲とするのが好ましい。重量平均分子量が5
00より小さいと、皮膜(SiO2 )の形成時間が長く
必要であり実用的でなく、重量平均分子量が10000
0より大きいものはその合成を分子量の制御性よく行な
うことが難しいからである。
【0014】このようなポリ(シロキサン)誘導体の一
部については、この出願に係る出願人による特願平4−
17588号公報に記載の化合物である。また、このよ
うなポリ(シロキサン誘導体)の一部のものの合成方法
についてもこの出願に係る出願人による特願平4−02
0889号公報に記載されている。
部については、この出願に係る出願人による特願平4−
17588号公報に記載の化合物である。また、このよ
うなポリ(シロキサン誘導体)の一部のものの合成方法
についてもこの出願に係る出願人による特願平4−02
0889号公報に記載されている。
【0015】一方、酸発生剤として、次に挙げるような
ものを使用することができる。例えば、下記の式(I)
〜(IV)で示されるスルホニウム塩、下記の式(V)
および(VI)で示されるヨードニウム塩、下記の式
(VII)で示されるアンモニウム塩、下記の式(VI
II)および(IX)で示されるピリジニウム塩、下記
の式(X)で示されるp−トルエンスルホナート、下記
の式(XI)で示されるトリクロロメチル置換トリアジ
ン、並びに、下記の式(XII)で示される、トリクロ
ロメチル基を少なくとも1個有するトリクロロメチル置
換ベンゼンなどである。これらは、塩酸より強い酸を発
生するので好適である。
ものを使用することができる。例えば、下記の式(I)
〜(IV)で示されるスルホニウム塩、下記の式(V)
および(VI)で示されるヨードニウム塩、下記の式
(VII)で示されるアンモニウム塩、下記の式(VI
II)および(IX)で示されるピリジニウム塩、下記
の式(X)で示されるp−トルエンスルホナート、下記
の式(XI)で示されるトリクロロメチル置換トリアジ
ン、並びに、下記の式(XII)で示される、トリクロ
ロメチル基を少なくとも1個有するトリクロロメチル置
換ベンゼンなどである。これらは、塩酸より強い酸を発
生するので好適である。
【0016】
【化3】
【0017】
【化4】
【0018】
【化5】
【0019】
【化6】
【0020】ただし、式(I)〜(VI)中、X- は、
BF4 、AsF6 、SbF6 、ClO4 、またはCF3
SO3 を表わし、また、式(III)、(IV)、(V
II)および(VII)中、R6 、R7 、R8 、R9 お
よびR10は、それぞれアルキル基を表わす。また、式
(X)中、Rは、下記の式(A)または(B)で示され
る基を表わし、式(XI)中、Rは、CCl3 、または
下記の式(C)、(D)、(E)、(F)あるいは
(G)で示される基を表わし、式(XII)中、R1は
ClまたはHを表わし、かつR2 はClまたはCCl3
を表わす。
BF4 、AsF6 、SbF6 、ClO4 、またはCF3
SO3 を表わし、また、式(III)、(IV)、(V
II)および(VII)中、R6 、R7 、R8 、R9 お
よびR10は、それぞれアルキル基を表わす。また、式
(X)中、Rは、下記の式(A)または(B)で示され
る基を表わし、式(XI)中、Rは、CCl3 、または
下記の式(C)、(D)、(E)、(F)あるいは
(G)で示される基を表わし、式(XII)中、R1は
ClまたはHを表わし、かつR2 はClまたはCCl3
を表わす。
【0021】
【化7】
【0022】上述の酸発生剤は、市販されているか、ま
たは、例えばジェイ・ブイ・クリベロ(J.V.Cri
vello)等による方法[ジャーナル オブ ポリマ
ーサイエンス、ポリマー ケミストリー エディション
(J.Polymer Sci.,Polymer C
hem. Ed.) 18,2677頁(1980)]
や、ティー エンドー(T.Endo)等による方法
[ジャーナル オブポリマー サイエンス、ポリマー
ケミストリー エディション 23.359頁(198
5)]により合成することができる。
たは、例えばジェイ・ブイ・クリベロ(J.V.Cri
vello)等による方法[ジャーナル オブ ポリマ
ーサイエンス、ポリマー ケミストリー エディション
(J.Polymer Sci.,Polymer C
hem. Ed.) 18,2677頁(1980)]
や、ティー エンドー(T.Endo)等による方法
[ジャーナル オブポリマー サイエンス、ポリマー
ケミストリー エディション 23.359頁(198
5)]により合成することができる。
【0023】これらの酸発生剤は、用いる組成物の重量
に対し0.01〜50重量%の範囲、好ましくは0.0
5〜30重量%の範囲の量で添加するのがよい。この範
囲より少ないと成膜に高温を必要とし、この範囲より多
いと中間層が脆弱になるからである。
に対し0.01〜50重量%の範囲、好ましくは0.0
5〜30重量%の範囲の量で添加するのがよい。この範
囲より少ないと成膜に高温を必要とし、この範囲より多
いと中間層が脆弱になるからである。
【0024】更に、この発明の実施に当たり、中間層形
成過程における加熱温度を、40〜400℃の範囲、好
ましくは60〜250℃の範囲とする。40℃以下では
加熱による反応が進まず、また40℃以下の低い温度で
反応する酸発生剤の系のものは、保存性の悪いものがで
きることがある。一方、400℃以上の高い温度では、
下地基板に対して影響がでる可能性がある。加熱手段
は、特に限定されない。加熱手段としては、例えばオー
ブン、ホットプレートなどを挙げることができる。
成過程における加熱温度を、40〜400℃の範囲、好
ましくは60〜250℃の範囲とする。40℃以下では
加熱による反応が進まず、また40℃以下の低い温度で
反応する酸発生剤の系のものは、保存性の悪いものがで
きることがある。一方、400℃以上の高い温度では、
下地基板に対して影響がでる可能性がある。加熱手段
は、特に限定されない。加熱手段としては、例えばオー
ブン、ホットプレートなどを挙げることができる。
【0025】
【作用】この発明の構成によれば、アルコキシ基を有す
るポリ(シロキサン)誘導体と酸発生剤とを溶剤に溶か
すことにより中間層形成材の塗布液を調製出来る。用い
得る溶剤としては、例えば、モノクロロベンゼン、2−
メトキシ酢酸エチル、キシレン、ジオキサン、メチルイ
ソブチルケトン、酢酸イソアミルなど、種々のものを挙
げることができる。この塗布液は下層上に例えば回転塗
布法により塗布でき、これにより下層上に、アルコキシ
基を有するポリ(シロキサン)誘導体と酸発生剤とを含
有する組成物の層が形成できる。
るポリ(シロキサン)誘導体と酸発生剤とを溶剤に溶か
すことにより中間層形成材の塗布液を調製出来る。用い
得る溶剤としては、例えば、モノクロロベンゼン、2−
メトキシ酢酸エチル、キシレン、ジオキサン、メチルイ
ソブチルケトン、酢酸イソアミルなど、種々のものを挙
げることができる。この塗布液は下層上に例えば回転塗
布法により塗布でき、これにより下層上に、アルコキシ
基を有するポリ(シロキサン)誘導体と酸発生剤とを含
有する組成物の層が形成できる。
【0026】次に、この組成物の層が加熱されるので、
この組成物中の酸発生剤より酸が生じる。この酸はポリ
(シロキサン)誘導体のアルコキシ基を脱離させるの
で、ポリ(シロキサン)誘導体ではシラノールが生じ
る。シラノールは縮合し易くまたこのシラノールにはこ
の発明に係る加熱処理の熱が及ぶので、シラノールの縮
合が容易に起こるため、中間層形成材の層はSiO2 と
なりO2 −RIE耐性に優れる中間層が得られる。
この組成物中の酸発生剤より酸が生じる。この酸はポリ
(シロキサン)誘導体のアルコキシ基を脱離させるの
で、ポリ(シロキサン)誘導体ではシラノールが生じ
る。シラノールは縮合し易くまたこのシラノールにはこ
の発明に係る加熱処理の熱が及ぶので、シラノールの縮
合が容易に起こるため、中間層形成材の層はSiO2 と
なりO2 −RIE耐性に優れる中間層が得られる。
【0027】次に、この中間層の上に適当なレジストを
回転塗布し、かつ、このレジストを適当な放射線源によ
り露光を行ないさらに現像を行ない、上層のパターンを
得る。この上層のパターンを用いて、例えばCHF3 −
RIEにより中間層のエッチングを行ない中間層のパタ
ーンを形成する。その後、この中間層のパターンをマス
クとして、例えばO2 −RIEにより下層のエッチング
を行ない、高アスペクト比の三層レジストパターンが得
られる。
回転塗布し、かつ、このレジストを適当な放射線源によ
り露光を行ないさらに現像を行ない、上層のパターンを
得る。この上層のパターンを用いて、例えばCHF3 −
RIEにより中間層のエッチングを行ない中間層のパタ
ーンを形成する。その後、この中間層のパターンをマス
クとして、例えばO2 −RIEにより下層のエッチング
を行ない、高アスペクト比の三層レジストパターンが得
られる。
【0028】また、中間層形成材中の酸発生剤を適正な
ものとすることにより酸発生が起こる温度を適正化でき
るので、中間層形成材をSiO2 化するための温度を下
地に影響のない温度(例えば40〜400℃好ましくは
60〜250℃)にできる。上述において例示したオニ
ウム塩、p−トルエンスルホナートまたは、トリクロロ
メチル基を少なくとも1個有する芳香族化合物はこのよ
うな酸発生剤として好適である。
ものとすることにより酸発生が起こる温度を適正化でき
るので、中間層形成材をSiO2 化するための温度を下
地に影響のない温度(例えば40〜400℃好ましくは
60〜250℃)にできる。上述において例示したオニ
ウム塩、p−トルエンスルホナートまたは、トリクロロ
メチル基を少なくとも1個有する芳香族化合物はこのよ
うな酸発生剤として好適である。
【0029】
【実施例】以下、この発明の、三層レジスト法によるパ
ターン形成方法の実施例について説明する。なお、以下
の説明中で述べる、使用材料及びその量、処理時間、温
度、その他の数値的条件は、この発明の範囲内の好適例
にすぎない。従って、この発明は、これら条件にのみ限
定されるものでない。
ターン形成方法の実施例について説明する。なお、以下
の説明中で述べる、使用材料及びその量、処理時間、温
度、その他の数値的条件は、この発明の範囲内の好適例
にすぎない。従って、この発明は、これら条件にのみ限
定されるものでない。
【0030】1.中間層形成材のO2 −RIE耐性テス
ト 1−1.ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)/トリフ
ェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ OT
f- ) 重量平均分子量が20000のポリ(ジ−t−ブトキシ
シロキサン)(式(3)中、R1 およびR2 がt−ブチ
ル(Bu)基であり、かつ、R5 がTMS基であるも
の。)190g(1mol)と、酸発生剤としてのトリ
フェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ OTf
- )8.25g(0.02mol)とを、モノクロロベ
ンゼン1780g中に溶解し、それを0.2μm孔メン
ブレンフィルターで濾過して、中間層形成材の塗布液を
調製する。
ト 1−1.ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)/トリフ
ェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ OT
f- ) 重量平均分子量が20000のポリ(ジ−t−ブトキシ
シロキサン)(式(3)中、R1 およびR2 がt−ブチ
ル(Bu)基であり、かつ、R5 がTMS基であるも
の。)190g(1mol)と、酸発生剤としてのトリ
フェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ OTf
- )8.25g(0.02mol)とを、モノクロロベ
ンゼン1780g中に溶解し、それを0.2μm孔メン
ブレンフィルターで濾過して、中間層形成材の塗布液を
調製する。
【0031】シリコン基板上にフォトレジスト(シプレ
ー社製 MP2400(商品名)を使用)を回転塗布
し、オーブン中で200℃にて、1時間加熱して硬化さ
せ、膜厚1.5μmの下層レジスト層を形成する。この
上に、上記調製した塗布液を回転塗布して膜厚0.2μ
mの中間層形成剤の層を形成し、次に、ホットプレート
上で、180℃にて2分間加熱する。この加熱処理によ
り中間層形成材の層はSiO2 膜になる。なお、中間層
形成材の層がSiO2 膜になったか否かの確認は、本項
の実験とは別途に、シリコン基板上に中間層形成材の層
を直接形成し、この層の加熱処理前後のIRスペクトル
による分析により行なった。
ー社製 MP2400(商品名)を使用)を回転塗布
し、オーブン中で200℃にて、1時間加熱して硬化さ
せ、膜厚1.5μmの下層レジスト層を形成する。この
上に、上記調製した塗布液を回転塗布して膜厚0.2μ
mの中間層形成剤の層を形成し、次に、ホットプレート
上で、180℃にて2分間加熱する。この加熱処理によ
り中間層形成材の層はSiO2 膜になる。なお、中間層
形成材の層がSiO2 膜になったか否かの確認は、本項
の実験とは別途に、シリコン基板上に中間層形成材の層
を直接形成し、この層の加熱処理前後のIRスペクトル
による分析により行なった。
【0032】次に、この処理済みの基板に対し、DEM
451平行平板型ドライエッチャー(日電アネルバ社
製)を用いて、O2 −RIEを20分間行なう。エッチ
ング条件は、酸素(O2 )ガス圧1.0Pa、O2 ガス
流量20SCCM、RFパワー密度0.12W/cm2
であった。
451平行平板型ドライエッチャー(日電アネルバ社
製)を用いて、O2 −RIEを20分間行なう。エッチ
ング条件は、酸素(O2 )ガス圧1.0Pa、O2 ガス
流量20SCCM、RFパワー密度0.12W/cm2
であった。
【0033】エッチング後のSiO2 膜(中間層形成材
の層から得たもの)の膜減り量を、膜厚計(タリステッ
プ、テーラーホブソン社製)を用いて測定したところ、
膜減りは観察されなかった。また、クラックも生じてい
なかった。
の層から得たもの)の膜減り量を、膜厚計(タリステッ
プ、テーラーホブソン社製)を用いて測定したところ、
膜減りは観察されなかった。また、クラックも生じてい
なかった。
【0034】1−2.ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサ
ン)/ビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロア
ンチモネート((4−t−BuPh)2 I+ Sb
F6 - ) 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)(式(3)
中、R1 およびR2 がt−Bu基であり、かつ、R5 が
TMS基であるもの。)を用い、酸発生剤として(4−
t−BuPh)2I+ SbF6 - )(式(V)で示され
る化合物のPh基のそれぞれパラの位置に、t−Bu基
が入り、かつ、X- がSbF6 - であるもの。)を用
い、中間層形成材の層の加熱温度を200℃とした以外
は、1−1項に記載の条件と同様な条件で実験を行な
う。
ン)/ビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロア
ンチモネート((4−t−BuPh)2 I+ Sb
F6 - ) 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)(式(3)
中、R1 およびR2 がt−Bu基であり、かつ、R5 が
TMS基であるもの。)を用い、酸発生剤として(4−
t−BuPh)2I+ SbF6 - )(式(V)で示され
る化合物のPh基のそれぞれパラの位置に、t−Bu基
が入り、かつ、X- がSbF6 - であるもの。)を用
い、中間層形成材の層の加熱温度を200℃とした以外
は、1−1項に記載の条件と同様な条件で実験を行な
う。
【0035】この実施例において、O2 −RIEによる
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
【0036】1−3.ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサ
ン)/ベンゾイントシレート 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)(式(3)
中、R1 およびR2 がt−Bu基であり、かつ、R5 が
TMS基であるもの。)を用い、酸発生剤としてベンゾ
イントシレート(式(X)中、Rが式(A)で示される
基であるもの。)を用い、中間層形成材の層の加熱温度
を200℃とした以外は、1−1項に記載の条件と同様
な条件で実験を行なう。
ン)/ベンゾイントシレート 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)(式(3)
中、R1 およびR2 がt−Bu基であり、かつ、R5 が
TMS基であるもの。)を用い、酸発生剤としてベンゾ
イントシレート(式(X)中、Rが式(A)で示される
基であるもの。)を用い、中間層形成材の層の加熱温度
を200℃とした以外は、1−1項に記載の条件と同様
な条件で実験を行なう。
【0037】この実施例において、O2 −RIEによる
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
【0038】1−4.ポリ(ジメトキシシロキサン)/
トリフェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ O
Tf- ) 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジメトキシシロキサン)(式(3)中、R1
およびR2 がメチル基であり、かつ、R5 がTMS基で
あるもの。)を用い、酸発生剤としてトリフェニルスル
ホニウムトリフレート(式(I)中、X- がCF3 SO
3 - であるもの。)を用い、中間層形成材の層の加熱温
度を250℃とした以外は、1−1項に記載の条件と同
様な条件で実験を行なう。
トリフェニルスルホニウムトリフレート(Ph3 S+ O
Tf- ) 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(ジメトキシシロキサン)(式(3)中、R1
およびR2 がメチル基であり、かつ、R5 がTMS基で
あるもの。)を用い、酸発生剤としてトリフェニルスル
ホニウムトリフレート(式(I)中、X- がCF3 SO
3 - であるもの。)を用い、中間層形成材の層の加熱温
度を250℃とした以外は、1−1項に記載の条件と同
様な条件で実験を行なう。
【0039】この実施例において、O2 −RIEによる
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
【0040】1−5.ポリ(t−ブトキシシルセスキオ
キサン)/トリフェニルスルホニウムトリフレート 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(t−ブトキシシルセスキオキサン)(式
(4)中、R3 およびR4 がt−Bu基であり、かつ、
R5 がTMS基であるもの。)を用い、酸発生剤として
トリフェニルスルホニウムトリフレート(式(I)中、
Xは前と同じ基である。)を用い、中間層形成材の層の
加熱温度を180℃とした以外は、1−1項に記載の条
件と同様な条件で実験を行なう。
キサン)/トリフェニルスルホニウムトリフレート 1−1項の構成において、ポリ(シロキサン)誘導体と
してポリ(t−ブトキシシルセスキオキサン)(式
(4)中、R3 およびR4 がt−Bu基であり、かつ、
R5 がTMS基であるもの。)を用い、酸発生剤として
トリフェニルスルホニウムトリフレート(式(I)中、
Xは前と同じ基である。)を用い、中間層形成材の層の
加熱温度を180℃とした以外は、1−1項に記載の条
件と同様な条件で実験を行なう。
【0041】この実施例において、O2 −RIEによる
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
膜減り及びクラックは、観察されなかった。
【0042】2.三層レジスト法によるパターン作成 図1の(A)〜(C)、および図2の(A)〜(C)
は、それぞれ、この発明の三層レジストパターン形成方
法の実施例の説明に供する工程図で、各図は、要部断面
図で示してある。なお、説明に用いる各図は、この発明
が理解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状及び配
置関係を概略的に示してあるにすぎない。
は、それぞれ、この発明の三層レジストパターン形成方
法の実施例の説明に供する工程図で、各図は、要部断面
図で示してある。なお、説明に用いる各図は、この発明
が理解できる程度に、各構成成分の大きさ、形状及び配
置関係を概略的に示してあるにすぎない。
【0043】図1の(A)に示すように、シリコン(S
i)基板11上に、この場合、フォトレジスト、MP2
400(シプレー社製、商品名)を回転塗布し、その後
この試料をオーブン中で200℃にて、1時間加熱して
硬化させ、膜厚2.0μmの下層レジスト層13を形成
する。
i)基板11上に、この場合、フォトレジスト、MP2
400(シプレー社製、商品名)を回転塗布し、その後
この試料をオーブン中で200℃にて、1時間加熱して
硬化させ、膜厚2.0μmの下層レジスト層13を形成
する。
【0044】次に、図1の(B)に示すように、この下
層レジスト層13上に、実施例1−1の項において調製
した塗布液を、膜厚が0.2μmとなるように回転塗布
し、その後、この試料をホットプレート上で180℃に
て、2分間加熱することにより、SiO2 膜(中間層)
15を形成する。
層レジスト層13上に、実施例1−1の項において調製
した塗布液を、膜厚が0.2μmとなるように回転塗布
し、その後、この試料をホットプレート上で180℃に
て、2分間加熱することにより、SiO2 膜(中間層)
15を形成する。
【0045】次に、図1の(C)に示すように、この中
間層15の上に、この場合SAL601−ER7(シプ
レー社製、商品名)による上層レジスト層17を膜厚が
0.4μmとなるように形成する。
間層15の上に、この場合SAL601−ER7(シプ
レー社製、商品名)による上層レジスト層17を膜厚が
0.4μmとなるように形成する。
【0046】次に、この上層レジスト層17を電子線に
より選択的に露光する。その際の露光量を、3μC/c
m2 とする。この電子線露光を行なったものに、115
℃の温度にて、1分間ポストエクスポージャーベークを
行なう。その後、これを、0.27TMAH(テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド)溶液中に5分間浸漬
し、更に水の中に5分間浸漬してから、ホットプレート
上で60℃にて、1分間のベークを行なって上層パター
ン17aを得た(図2(A))。
より選択的に露光する。その際の露光量を、3μC/c
m2 とする。この電子線露光を行なったものに、115
℃の温度にて、1分間ポストエクスポージャーベークを
行なう。その後、これを、0.27TMAH(テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド)溶液中に5分間浸漬
し、更に水の中に5分間浸漬してから、ホットプレート
上で60℃にて、1分間のベークを行なって上層パター
ン17aを得た(図2(A))。
【0047】次に、この上層パターン17aをマスクと
し、ドライエッチャーDEM451(日電アネルバ社
製)を用い、中間層15に対してCHF3 −RIEを行
なう。中間層パターン15aが形成される(図2の
(B))。エッチング条件は、CHF3 ガス圧を10P
a、CHF3 ガス流量を50SCCM、CF4 ガス流量
を50SCCM、RFパワー密度を100W/cm2 と
し、エッチングを5分間行なう。これに引き続き、下層
13に対してO2 −RIEを35分間行なう。下層パタ
ーン13aが形成される(図2の(C))。エッチング
条件は、O2 ガス圧を1.0Pa、O2 ガス流量を20
SCCM、RFパワー密度を0.12W/cm2 とし
た。
し、ドライエッチャーDEM451(日電アネルバ社
製)を用い、中間層15に対してCHF3 −RIEを行
なう。中間層パターン15aが形成される(図2の
(B))。エッチング条件は、CHF3 ガス圧を10P
a、CHF3 ガス流量を50SCCM、CF4 ガス流量
を50SCCM、RFパワー密度を100W/cm2 と
し、エッチングを5分間行なう。これに引き続き、下層
13に対してO2 −RIEを35分間行なう。下層パタ
ーン13aが形成される(図2の(C))。エッチング
条件は、O2 ガス圧を1.0Pa、O2 ガス流量を20
SCCM、RFパワー密度を0.12W/cm2 とし
た。
【0048】このようにして得られたレジストパターン
(13a,15a,17aの積層体部分)の断面を、走
査型電子顕微鏡(SEM)により観察した結果、0.5
μmのラインアンドスペースパターン(L/S)がアス
ペクト比4で、かつ、矩形の形状に形成されていること
が分かった。
(13a,15a,17aの積層体部分)の断面を、走
査型電子顕微鏡(SEM)により観察した結果、0.5
μmのラインアンドスペースパターン(L/S)がアス
ペクト比4で、かつ、矩形の形状に形成されていること
が分かった。
【0049】上述においては、この発明の三層レジスト
法によるパターン形成方法の実施例について説明した
が、この発明は、上述の実施例に制約されるものではな
い。
法によるパターン形成方法の実施例について説明した
が、この発明は、上述の実施例に制約されるものではな
い。
【0050】例えば、上述の実施例では、ポリ(シロキ
サン)誘導体として、ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサ
ン)、ポリ(ジメトキシシロキサン)、およびポリ(t
−ブトキシシルセスキオキサン)を用い、酸発生剤とし
てビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロアンチ
モネート、ベンゾイントシレート、およびトリフェニル
スルホニウムトリフレートを用いていたが、これらは単
なる一例にすぎない。ポリ(シロキサン)誘導体を上記
の式(1)または式(2)で示されるもの等の他の好適
なものとし、かつ、酸発生剤を上記の式(I)〜式(X
II)で示されるもの等の他の好適なものとした場合
も、実施例と同様の効果を得ることができる。
サン)誘導体として、ポリ(ジ−t−ブトキシシロキサ
ン)、ポリ(ジメトキシシロキサン)、およびポリ(t
−ブトキシシルセスキオキサン)を用い、酸発生剤とし
てビス(4−t−ブチルフェニル)ヘキサフロロアンチ
モネート、ベンゾイントシレート、およびトリフェニル
スルホニウムトリフレートを用いていたが、これらは単
なる一例にすぎない。ポリ(シロキサン)誘導体を上記
の式(1)または式(2)で示されるもの等の他の好適
なものとし、かつ、酸発生剤を上記の式(I)〜式(X
II)で示されるもの等の他の好適なものとした場合
も、実施例と同様の効果を得ることができる。
【0051】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の三層レジスト法によるパターン形成方法によれ
ば、アルコキシ基を有するポリ(シロキサン)誘導体
と、加熱によって酸を発生する酸発生剤とを含有する組
成物を中間層形成材として用いているので、下層上にこ
の組成物の層を回転塗布(スピンコート)法で形成でき
る。さらに、この組成物の層を熱処理するので、中間層
としてのSiO2 層が得られる。したがって、O2 −R
IE耐性が高い中間層を簡単に形成できる。
の発明の三層レジスト法によるパターン形成方法によれ
ば、アルコキシ基を有するポリ(シロキサン)誘導体
と、加熱によって酸を発生する酸発生剤とを含有する組
成物を中間層形成材として用いているので、下層上にこ
の組成物の層を回転塗布(スピンコート)法で形成でき
る。さらに、この組成物の層を熱処理するので、中間層
としてのSiO2 層が得られる。したがって、O2 −R
IE耐性が高い中間層を簡単に形成できる。
【0052】また、組成物に対する熱処理温度は、上述
のOCD(従来のSiO2 系被膜形成材)の場合に比べ
低くて済む(実施例の温度でいえば200℃程度低くて
済む)ので、下地への熱の影響も低減できる。
のOCD(従来のSiO2 系被膜形成材)の場合に比べ
低くて済む(実施例の温度でいえば200℃程度低くて
済む)ので、下地への熱の影響も低減できる。
【図1】(A)〜(C)は、この発明の三層レジスト法
によるパターン形成方法の実施例の説明に供する工程図
である。
によるパターン形成方法の実施例の説明に供する工程図
である。
【図2】(A)〜(C)は、この発明の三層レジスト法
によるパターン形成方法の実施例の説明に供する図1に
続く工程図である。
によるパターン形成方法の実施例の説明に供する図1に
続く工程図である。
11:Si基板 13:下層レジスト層 13a:下層パターン 15:中間層(SiO2 膜) 15a:中間層パターン 17:上層レジスト層 17a:上層パターン
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/075 511 7/26 511 7124−2H
Claims (8)
- 【請求項1】 三層レジスト法によるパターン形成方法
であって、 中間層形成材として、アルコキシ基を有するポリ(シロ
キサン)誘導体と、加熱により酸を発生する酸発生剤と
を含有する組成物を用い、及び、 下層上に前記組成物の層を形成する工程と、 該組成物の層に対して熱処理をする工程と、 該熱処理済みの組成物の層上に上層を形成する工程とを
含むことを特徴とする三層レジスト法によるパターン形
成方法。 - 【請求項2】 ポリ(シロキサン)誘導体を、式(1)
で示される重合体、式(2)で示される重合体、および
式(1)で示される重合体と式(2)で示される重合体
との共重合体よりなる群から選択される一つまたは複数
のものとしたことを特徴とする請求項1記載の三層レジ
スト法によるパターン形成方法(ただし、式(1)およ
び式(2)中、R1 、R2 、R3 およびR4 は、アルキ
ル基を表わし、これらは同一でも異なっていてもよく、
かつ、mおよびnは正の整数を表わす。)。 【化1】 - 【請求項3】 ポリシロキサン誘導体を、重量平均分子
量が500〜100000の範囲のものとしたことを特
徴とする請求項1または2記載の三層レジスト法による
パターン形成方法。 - 【請求項4】 酸発生剤として、オニウム塩を用いるこ
とを特徴とする請求項1記載の三層レジスト法によるパ
ターン形成方法。 - 【請求項5】 酸発生剤として、p−トルエンスルホナ
ートを用いることを特徴とする請求項1記載の三層レジ
スト法によるパターン形成方法。 - 【請求項6】 酸発生剤として、トリクロロメチル基を
少なくとも1個有する芳香族化合物を用いることを特徴
とする請求項1記載の三層レジスト法によるパターン形
成方法。 - 【請求項7】 酸発生剤の添加量を、使用される組成物
の0.01〜50重量%の範囲としたことを特徴とする
請求項1、または4〜6のいずれかに記載の三層レジス
ト法によるパターン形成方法。 - 【請求項8】 熱処理温度を、40〜400℃の範囲と
したことを特徴とする請求項1記載の三層レジスト法に
よるパターン形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6262292A JPH05267158A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 三層レジスト法によるパターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6262292A JPH05267158A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 三層レジスト法によるパターン形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05267158A true JPH05267158A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13205607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6262292A Withdrawn JPH05267158A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 三層レジスト法によるパターン形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05267158A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6743885B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Resin composition for intermediate layer of three-layer resist |
US7871761B2 (en) | 2006-08-01 | 2011-01-18 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist lower layer material, resist lower layer substrate comprising the material and method for forming pattern |
JP2011146535A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Renesas Electronics Corp | 多層レジストのパターン形成方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
CN102420113A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-04-18 | 上海华力微电子有限公司 | 一种避免光刻机被硅片背面金属沾污的方法 |
US8349533B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-01-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist lower-layer composition containing thermal acid generator, resist lower layer film-formed substrate, and patterning process |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP6262292A patent/JPH05267158A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6743885B2 (en) | 2001-07-31 | 2004-06-01 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Resin composition for intermediate layer of three-layer resist |
US7871761B2 (en) | 2006-08-01 | 2011-01-18 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist lower layer material, resist lower layer substrate comprising the material and method for forming pattern |
US8349533B2 (en) | 2008-11-07 | 2013-01-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Resist lower-layer composition containing thermal acid generator, resist lower layer film-formed substrate, and patterning process |
JP2011146535A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Renesas Electronics Corp | 多層レジストのパターン形成方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
CN102420113A (zh) * | 2011-04-29 | 2012-04-18 | 上海华力微电子有限公司 | 一种避免光刻机被硅片背面金属沾污的方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |