JPH0661138A - 二層構造レジストを有する基板およびその製造方法 - Google Patents

二層構造レジストを有する基板およびその製造方法

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JPH0661138A
JPH0661138A JP21427192A JP21427192A JPH0661138A JP H0661138 A JPH0661138 A JP H0661138A JP 21427192 A JP21427192 A JP 21427192A JP 21427192 A JP21427192 A JP 21427192A JP H0661138 A JPH0661138 A JP H0661138A
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resist
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radiation
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layer structure
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JP21427192A
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Tsutomu Ichijo
力 一條
Jun Tsukamoto
遵 塚本
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】(1) 基板とレジストとの間に、可溶性炭素体を
主成分とする薄膜が介在することを特徴とする二層構造
レジストを有する基板。 (2) 基板と感放射線性レジストとの間に、可溶性炭素体
を主成分とする薄膜を介在させることを特徴とする二層
構造感放射線性レジスト及びその製造方法。 【効果】本発明により、レジストの膜の厚み変動などに
かかわらず、所望のパターンが形成される感放射線性レ
ジストを有する基板を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術】本発明は二層構造レジストを有する基板
およびその製造方法に関わり、特に半導体製造における
リソフラフィプロセスにおいて基板からの放射線反射を
低減することにより、微細かつ加工性の安定したレジス
トパターンを与える二層構造レジストを有する基板に関
わる。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】これまでに半導体製造
においては、半導体の大容量化に伴い、より微細な加工
技術を要求され続けている。その微細加工にはリソグラ
フィ技術を用いるのが一般的である。
【0003】ここで一般的なリソグラフィ技術について
説明する。半導体基板の上に感放射線性レジストを製膜
し、所望のレジストパターンをマスク材として、エッチ
ング、不純物拡散、イオン注入、蒸着などのプロセスを
行ない、この工程を繰り返して半導体の製造を行なう。
【0004】レジストパターンの大きさとしては現在
0.5μm程度のものが工業的に実用化されつつあり、
さらに微細化が要求されている。レジストパターンの微
細化の手法としては、例えば放射線として、単一波長の
光を用い、原図であるフォトマスクを縮小投影すること
によりパターン露光する方法があげられる。特に微細加
工の目的で、光の短波長化が要求され、既に波長436
nmで照射する技術が確立し、また365nm、さらに
波長300nm以下の遠紫外線領域の光で照射する技術
の開発検討が行なわれている。
【0005】このようなリフォグラフィー技術では以下
に示す問題点を有している。まず基板からの反射に起因
して、感放射線性レジスト膜中で放射線の干渉が起き、
その結果、感放射線性レジストの厚みの変動により、感
放射線性レジスト膜へ付与される放射線のエネルギー量
が変動する特性を有することになる。すなわち感放射線
性レジストの微細な厚みの変化により得られるレジスト
パターンの寸法が変化しやすくなる。さらに加工の微細
化の目的で放射線を短波長化させるに従い、基板からの
放射線反射は一般的には増大し、この特性は顕著に生じ
てくる。またレジスト層の厚みの変化は、感放射線性レ
ジスト材料の経時またはロット間差による特性変化、感
放射線性レジストの塗布条件の変動により引起こされ、
また基板に段差が存在する場合にも段差部分に厚みの変
化が生じる。この様にレジスト層の厚みの変動によるレ
ジストパターンの寸法変化は、製造時のプロセス許容度
を縮小させることになり、より微細な加工への傷害とな
っている。
【0006】また、基板が高反射性であり、かつ段差が
複雑に配置されている場合には、放射線の乱反射が発生
するため、所望のレジストパターンから局部的に形状が
変化しやすいという問題がある。
【0007】かような問題点を解消するために、基板に
おける反射を抑止する方法が提案される。例えば基板に
低反射性の無機化合物を蒸着処理し反射防止膜を形成
後、リソグラフィーをおこなう方法であるが、無機物で
あるため剥離の工程が複雑であること、また半導体製造
のプロセスには、半導体特性への影響を懸念し、かよう
な処理が認められないものが存在しているため、本方法
は限られたプロセスに用いられているのみである。
【0008】また、炭素粒子を分散させた溶液を基板上
に塗布し、加熱処理して下層膜とする方法も挙げられ
る。この場合炭素を主成分としているため、上記に示し
たような無機化合物を下層とした場合の、剥離の困難さ
および半導体特性への悪影響は低減されるが、原料の炭
素粒子の大きさが、所望の膜厚みよりも大きく、均一な
薄膜を形成できない問題がある。
【0009】同様に有機化合物を基板上に設け、加熱処
理することにより光反射率を低下させ下層膜とする方法
も挙げられるが、その場合熱処理温度が高いことが一般
的であり、半導体特性の変化、基板の形状変化などの悪
影響が及ぼされる問題がある。
【0010】一方、例えば特開昭63−138353号
に示されるように、樹脂と放射線吸収材とからなり、か
つ上層の感放射線性レジストの現像液に可溶な反射防止
用有機材料の膜を下層とし、感放射線性レジストを上層
とした二層構造レジストを形成し、放射線照射の後、現
像操作により、上層をパターン形成すると同時に、現像
により得られる上層のパターンの開口部も現像し、レジ
ストパターンを得る方法が提案されているが、一般的に
上層と下層との現像液に対する溶解速度が異なるため、
下層部分がアンダーカットされたり、裾残りされたレジ
ストパターン形状が得られやすく、プロセスのコントロ
ールが非常に難しいという問題があった。
【0011】そのほか、有機化合物を下層とし、上層も
しくは中層としてケイ素などの無機化合物を含有するレ
ジストを被覆した後、無機化合物を含有する層をパター
ン形成し、そのパターンをマスクとして、パターン開口
部から下層を異方性エッチングによりレジストパターン
を形成する二層もしくは三層レジスト法が提案されてい
る。この方法によれば、確かに上に示した問題点は生じ
にくくなるが、無機化合物を使用しているため、剥離の
プロセス制御が難しいという問題を新たに生じてしま
う。
【0012】本発明は、上記の問題点を解消しようとす
るものであり、所望のレジストパターンから形状が変移
することが抑止された二層構造レジストを有する基板、
および剥離あるいは加熱温度などの製造プロセス条件の
許容幅が拡大された製造方法を提供するこどかできる。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は下記の構成を有する。
【0014】「(1) 基板とレジストとの間に、可溶性炭
素体を主成分とする薄膜が介在することを特徴とする二
層構造レジストを有する基板。
【0015】(2) 基板上に可溶性炭素体を主成分として
なる薄膜を設け、次いで感放射線性レジストを設けるこ
とを特徴とする二層構造感放射線性レジストを有する基
板の製造方法。」 以下、本発明を詳細に説明する。
【0016】本発明に示す二層構造レジスト基板におい
て、パターン形成プロセスについて概要を説明する。基
板上に可溶性炭素体を主成分とする薄膜(以下、下層レ
ジストという)を形成した後、パターン形成しうるレジ
スト(以下上層レジストという)を製膜し、二層構造レ
ジストとする。次いでパターン形成用の放射線あるいは
電子線などを照射した後、現像操作を行ない、上層レジ
ストのパターンを形成する。次に上層レジストをマスク
として、酸素プラズマなどを用いてエッチングにより、
上層レジストの開口部の下層レジストを除去し、二層構
造レジストのパターンを形成する。
【0017】本発明で用いられる基板としては、特に限
定されるものではなく、リソグラフィプロセスで用いら
れる材料から任意に選ばれる。本発明は特に半導体集積
回路の製造プロセスにおいて効果的に用いられ、その場
合、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム化合
物、インジウム化合物などの半導体特性を有する基材、
またはこれらの基材に、不純物拡散、窒化物、酸化物、
絶縁膜、導電層、配線などがパターン加工されたもの
が、基板として例示される。また、フォトマスク、フラ
ットパネルディスプレイの製造プロセスにおいても有効
であり、例えば、ガラス、プラスチックなどの透明性を
有する基材上に、金属、薄膜半導体などが加工処理され
たものも好ましく用いられる。
【0018】以下下層レジストを構成する可溶性炭素体
について説明する。
【0019】可溶性炭素体を主成分としてなる下層レジ
ストは、炭素含有率が高いため、基板へのエッチング時
のマスクとして用いられる際、エッチング耐性が優れて
おり、またエッチングプロセス終了後、酸素プラズマで
容易に剥離することができる特徴を有している。
【0020】ここで言う可溶性炭素体とは、炭素原子の
みからなる分子であり、これらの分子の中で特にカーボ
ンクラスターC60、C70が好ましく使用される。合成法
としては、ヘリウムなどの不活性ガスを含む減圧下にお
いて、黒鉛の通電加熱法、炭素電極間のアーク放電法な
どで合成する方法、あるいは高圧の不活性ガス気流中で
レーザーによって黒鉛を気化し、それを凝縮する方法な
どがあるが、いずれの方法も好ましく用いられる。この
ようにして得られたスス状炭素体は種々の炭素化合物を
含むので、さらに、溶剤に分散させ濾過により不溶物を
除去する方法やクロマトグラフィー法による抽出する方
法で、生成することが好ましい。
【0021】ここで、下層レジストを形成する方法とし
ては、可溶性炭素体を溶剤に溶解または分散させた溶液
を調製し、スピンコート、浸漬、ロールコーティング、
スリットダイコーティングなどの公知のコーティング方
法により溶液を基板上に製膜し、加熱、減圧などの方法
により、溶剤を気化させ、下層レジストとする方法が好
ましい。ここで溶剤としては可溶性炭素体を溶解または
分散しうる公知のものから選ばれ、例えばベンゼン、ト
ルエン、ヘキサン、二硫化炭素などが挙げられる。また
溶液には、樹脂、界面活性剤などコーティング特性改良
の目的で種々の添加物を加えることができる。
【0022】感放射線性レジストとして用いる場合、下
層レジストの反射率としては、高いと上層膜の厚みの変
動により、得られるパターンの寸法の変動が大きくなる
傾向があることから、感放射線性レジストをパターン形
成する放射線の、基板上での下層レジストの反射率が空
気に対して、30%以下であることが好ましく、さらに
は20%、さらには10%以下であることが好ましい。
【0023】下層レジストの厚みは、任意であるが、薄
すぎると反射防止効果が小さくなり、かつ段差のある基
板への被覆性に問題がある傾向があり、また厚すぎると
最終的に得られる二層構造のレジストパターンの解像性
が悪化する場合があることから、0.01〜50μm、
さらには0.02μm〜10μmであることが好まし
い。
【0024】上層レジストとしては、放射線である光、
X線などの電磁波、電子ビーム、イオンビームなどを用
いて、パターンを形成しうる任意のレジストが選ばれ
る。
【0025】感放射線性レジストとしては、放射線に対
する感受性を有するものであれば限定されることなく用
いられるが、例えば感光性の成分として、キノンジアジ
ド系化合物、ナフトキノンジアジド化合物、アジド化合
物、ビスアジド化合物などを含有する感放射線性レジス
ト、また放射線照射により酸を発生する化合物と、その
酸により分子量の変動または官能基の変換が行なわれる
化合物とからなる、いわゆる化学増幅型感放射線性レジ
スト、その他放射線照射により分子の増減や化合物の官
能基の反応が行なわれる化合物からなる感放射線性レジ
ストが挙げられる。ここでパターン形成用の放射線とし
ては、特に限定されるものではなく、リソグラフィー技
術において従来用いられる放射線から任意に選ばれ、中
でも、電磁波が好適に用いられ、さらには150nm以
上の波長を有する電磁波が有効である。例えば、波長が
約436nm、約405nm、約365nm、約254
nmなどの水銀灯輝線、約365nm、約248nm、
約193nmなどのレーザー光などが挙げられる。
【0026】また、電子線としては、1keV から100
keV のエネルギーを有するものが好ましく用いられる。
【0027】上層レジストの膜厚みは、任意であるが、
薄すぎると下層レジストのエッチングに耐えられない傾
向があり、また厚すぎると最終的に得られる二層構造の
レジストパターンの解像性が悪化する場合があることか
ら、0.01〜10μm、さらには0.02μm〜5μ
mであることが好ましい。
【0028】上層レジストを下層レジスト上に設ける方
法としては、スピンコート、浸漬、ロールコーティン
グ、スリットダイコーティングなどの公知のコーティン
グ方法により上層レジストの溶液を基板上に製膜し、次
いで、加熱、減圧などの方法により、溶剤を気化させ上
層レジストとする方法が好ましく用いられる。
【0029】なお、本発明において下層レジストと上層
レジストとの間に、種々の目的で中間層を設けることも
任意である。
【0030】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。
【0031】実施例 ヘリウムガス100Torr雰囲気中で黒鉛電極間にア
ーク放電を発生させることにより、蒸発した炭素ガスか
らスス状炭素体を得た。この時の放電条件は、電圧20
V、放電電流200〜500Aであった。このススをベ
ンゼンに溶解した後、分取用高速液体クロマトグラフィ
を用いてカーボンクラスターC60を精製分離した。この
ようにして得られたC60をベンゼンに溶解することによ
り下層レジスト用溶液を調製した。
【0032】次に、シリコンウエハ上に上記溶液をスピ
ンコーティングし、ホットプレート上で、150℃5分
間加熱処理し、可溶性炭素体からなる、厚み0.2μm
の下層レジストを製膜した。
【0033】該下層レジストの薄膜が形成された基板の
反射率(入射角12゜)を日立製作所製自記分光光度計
(U−3410)にて測定したところ、500nm〜2
30nmの波長の範囲で約3%であった。
【0034】下層レジストが被覆された基板上に、ナフ
トキノンジアジド化合物、ノボラック樹脂および溶剤を
含有する、東レ(株)製ポジ型フォトレジスト“PR−
α2000”をスピンコートした後、ホットプレート上
で、100℃、60秒間加熱処理することにより上層レ
ジストを製膜した。(株)ニコン製i線(波長365n
m)ステッパーを用いて、パターン露光した後、ホット
プレート上で、120℃、60秒加熱処理した。その
後、テトラアンモニウムヒドロキシドの2.4%水溶液
で現像することにより、上層レジストのパターン形成を
行なった。
【0035】次に酸素プラズマで、上層レジストパター
ンをマスクとして、下層レジストの異方性エッチングを
行なった結果、優れたパターン形状の二層構造のレジス
トパターンを得た。
【0036】ここで、上層レジストの膜厚みを1.0μ
mから1.2μmの間で0.02μm刻みで変動させ、
複数の二層構造レジストパターンを得た。設計上1μm
の幅が得られるレジストパターンに注目して、幅寸法を
測定した。その結果測定した上層レジストの膜厚み変動
による最大値と最小値の差は0.06μmとわずかであ
った。
【0037】比較例1 シリコンウエハ上に、東レ(株)製ポジ型フォトレジス
ト“PR−α2000”をスピンコートし、実施例1と
同様の加熱処理、露光、現像条件で、レジストパターン
形成を行なった。
【0038】ここで、レジストの膜厚みを1.0μmか
ら1.2μmの間で、0.02μm刻みで変動させ、複
数のレジストパターンを形成し、設計上1μmの幅のラ
インが得られるレジストパターンに注目して、幅寸法を
測定した。その結果、測定したレジストの膜厚みによる
寸法の最大値と最小値の差は0.13μmと大であっ
た。
【0039】
【発明の効果】本発明により、レジストの膜の厚み変動
などにかかわらず、所望のパターンが形成される感放射
線性レジストを有する基板を提供することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板とレジストとの間に、可溶性炭素体を
    主成分とする薄膜が介在することを特徴とする二層構造
    レジストを有する基板。
  2. 【請求項2】可溶性炭素体がカーボンクラスターC60
    たはC70を主成分とすることを特徴とする請求項1記載
    の二層構造レジストを有する基板。
  3. 【請求項3】基板上に可溶性炭素体を主成分としてなる
    薄膜を設け、次いでレジストを設けることを特徴とする
    請求項1記載の二層構造感放射線性レジストを有する基
    板の製造方法。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177231B1 (en) * 1996-06-07 2001-01-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Resist material and fabrication method thereof
KR20110085910A (ko) 2010-01-19 2011-07-27 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 하층막 형성 방법, 및 패턴 형성 방법
KR20110091479A (ko) 2010-02-05 2011-08-11 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 레지스트 하층막 재료, 레지스트 하층막 형성 방법, 패턴 형성 방법, 풀러렌 유도체
US9076738B2 (en) 2010-08-23 2015-07-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Composition for resist underlayer film, process for forming resist underlayer film, patterning process, and fullerene derivative
JP2017021337A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料、パターン形成方法、及び化合物
WO2017137142A1 (en) 2016-02-11 2017-08-17 AZ Electronic Materials (Luxembourg) S.à.r.l. A polymer, composition, forming sacrificial layer and method for semiconductor device therewith
JP2021062992A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 株式会社日本触媒 炭素材料含有材料の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6177231B1 (en) * 1996-06-07 2001-01-23 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Resist material and fabrication method thereof
KR20110085910A (ko) 2010-01-19 2011-07-27 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 레지스트 하층막 형성용 조성물, 레지스트 하층막 형성 방법, 및 패턴 형성 방법
US8603732B2 (en) 2010-01-19 2013-12-10 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist underlayer film-forming composition, process for forming resist underlayer film and patterning process
KR20110091479A (ko) 2010-02-05 2011-08-11 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 레지스트 하층막 재료, 레지스트 하층막 형성 방법, 패턴 형성 방법, 풀러렌 유도체
US8835092B2 (en) 2010-02-05 2014-09-16 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist underlayer film composition, process for forming resist underlayer film, patterning process and fullerene derivative
US9076738B2 (en) 2010-08-23 2015-07-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Composition for resist underlayer film, process for forming resist underlayer film, patterning process, and fullerene derivative
JP2017021337A (ja) * 2015-07-14 2017-01-26 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料、パターン形成方法、及び化合物
WO2017137142A1 (en) 2016-02-11 2017-08-17 AZ Electronic Materials (Luxembourg) S.à.r.l. A polymer, composition, forming sacrificial layer and method for semiconductor device therewith
JP2021062992A (ja) * 2019-10-16 2021-04-22 株式会社日本触媒 炭素材料含有材料の製造方法

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