JPH0727216B2 - Pattern formation method - Google Patents

Pattern formation method

Info

Publication number
JPH0727216B2
JPH0727216B2 JP60019920A JP1992085A JPH0727216B2 JP H0727216 B2 JPH0727216 B2 JP H0727216B2 JP 60019920 A JP60019920 A JP 60019920A JP 1992085 A JP1992085 A JP 1992085A JP H0727216 B2 JPH0727216 B2 JP H0727216B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
forming method
pattern forming
layer
organic material
material layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60019920A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61180241A (en
Inventor
通晰 橋本
隆夫 岩柳
昇雄 長谷川
精一郎 白井
和也 門田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60019920A priority Critical patent/JPH0727216B2/en
Priority to KR1019850006265A priority patent/KR930010248B1/en
Publication of JPS61180241A publication Critical patent/JPS61180241A/en
Priority to US07/060,323 priority patent/US4835089A/en
Publication of JPH0727216B2 publication Critical patent/JPH0727216B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/095Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はパターン形成方法に関し、さらに詳しくは、基
板表面に段差が存在する場合においても、微細なパター
ンを高い精度で形成することのできるパターン形成方法
に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method capable of forming a fine pattern with high accuracy even when there is a step on the substrate surface. Regarding the method.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

近年、半導体集積回路の規模の増大と高密度化にともな
い、基板上に極めて微細なパターンを高い精度で形成す
ることが一層強く要求されるようになつている。周知の
ように、基板上に各種の微細なパターンを形成する場合
には、一般にホトリソグラフイと呼ばれる方法が用いら
れる。このホトリソグラフイは平滑で低反射率の基板を
用いる場合には、線幅1μm程度の良好なレジストパタ
ーンを形成することができるが、基板に凹凸もしくは段
差(本明細書では単の段差と記す)がある場合には、入
射した光が段差部で乱反射して、いわゆるハレーシヨン
が発生してパターン形状の劣化(崩れ)が生じ、良好な
レジストパターンは形成できない。また、基板段差部の
上部及び下部ではレジスト膜の膜厚が異なるために、レ
ジスト膜内での光干渉状態が変化し、線の太りまたは細
りが発生してパターン寸法の変動を起こす。基板表面の
段差によつて生じるこれらの問題を解決して良好なパタ
ーニングを行なう方法の一つとして、多層レジスト法と
よばれる方法が提案されている。
In recent years, as the scale and density of semiconductor integrated circuits have increased, it has become more and more required to form extremely fine patterns on a substrate with high accuracy. As is well known, when various fine patterns are formed on a substrate, a method generally called photolithography is used. This photolithography can form a good resist pattern having a line width of about 1 μm when a substrate having a smooth and low reflectance is used, but the substrate has irregularities or steps (hereinafter referred to as a single step). 2), the incident light is diffusely reflected at the step portion, so-called halation occurs, and the pattern shape is deteriorated (broken), so that a good resist pattern cannot be formed. Moreover, since the film thickness of the resist film is different between the upper part and the lower part of the substrate step portion, the optical interference state in the resist film is changed, the line is thickened or thinned, and the pattern dimension is changed. A method called a multi-layer resist method has been proposed as one of the methods for solving these problems caused by the steps on the substrate surface and performing good patterning.

多層レジスト法は基板の段差を吸光性の高い、厚い有機
物層で平坦化した後、その上に周知のリソグラフイ技術
を用いて、薄いレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンを上記の厚い有機物層に転写して、上記基板
の露出された部分をエツチする方法である。上記レジス
トパターンをマスクに用いて上記の厚い有機物層をエツ
チすることもできるが、両者の間に耐ドライエツチ性の
大きい薄膜を介在させ、この膜をマスクとして上記の厚
い有機物層をエツチしてもよい。
In the multi-layer resist method, the steps of the substrate are flattened with a thick organic layer having a high light absorption property, and then a thin resist pattern is formed thereon using a well-known lithographic technique. And the exposed portion of the substrate is etched. Although the thick organic material layer can be etched using the resist pattern as a mask, a thin film having a large dry etching resistance can be interposed between the two, and the thick organic material layer can be etched using this film as a mask. Good.

多層レジスト法においては、基板表面の段差は吸光性の
高い有機物層で平坦化されているため、その上に形成さ
れたホトレジスト層を通過した露光光は上記有機物層で
吸収されるので、基板表面からの光の反射や散乱に起因
する基板段差部でのハレーシヨンやレジスト膜内での光
干渉等の現象を低減させることができ、パターン形状の
崩れや寸法の変動を抑制することができる。
In the multi-layer resist method, since the step on the substrate surface is flattened by the organic layer having high light absorption, the exposure light passing through the photoresist layer formed thereon is absorbed by the organic layer, so that the substrate surface Phenomena such as halation in the stepped portion of the substrate and light interference in the resist film due to reflection and scattering of light from the substrate can be reduced, and collapse of the pattern shape and dimensional fluctuation can be suppressed.

上記段差の平坦化するための有機物層として、従来は、
ノボラツク樹脂系のポジ型レジスト、あるいは吸光性の
良い染料等を添加する方法(特開昭57-172736)が提案
されている。
Conventionally, as an organic layer for flattening the step,
A method of adding a positive resist of novolak resin or a dye having a good light absorption property (Japanese Patent Laid-Open No. 172736/1982) has been proposed.

しかしながら、上記のノボラツク樹脂系のポジ型レジス
トを下層材料として用い、縮小投影露光法の露光波長で
ある436nmあるいは405nmの光を吸収するようにするため
には、200℃以上の高温ベークが必要であり、このベー
ク温度が高いほど露光光の吸収は強くなる。しかしなが
ら、200℃以上の高温ベークを施こすと、表面の炭化が
はじまり、上層との接着性が不充分となつたり、より長
波長の位置合わせ用検出光を吸収するようになつてしま
う等の欠点があつた。
However, in order to absorb the light of 436 nm or 405 nm, which is the exposure wavelength of the reduction projection exposure method, by using the above-mentioned novolak resin-based positive resist as the lower layer material, a high temperature bake of 200 ° C. or higher is required. The higher the baking temperature, the stronger the absorption of the exposure light. However, when a high temperature bake of 200 ° C or more is applied, carbonization of the surface begins, the adhesion with the upper layer becomes insufficient, or the detection light for alignment having a longer wavelength is absorbed. There was a flaw.

一方、ポジ型レジストに染料を加えたものを、露光光吸
収性下層材料として用いる試みも報告されているが、Mi
chel M.O'Toole他著、“Linewidth Control in Project
ion Lithography Using a Multilayer Resist Process"
IEEE Electron Device誌、ED-28巻、1405頁(1981年)
に見られるごとく、染料の昇華または分解を防ぐために
は、せいぜい160℃程度までしかベーク温度を上げられ
ず、そのため下層膜の不溶化が不充分で、上層のホトレ
ジストを塗布する時に下層膜が溶解し多層構造形成が困
難となつたり、また、エツチングプロセスにおけるレジ
ストの耐性の向上をはかるために、上層と下層との間に
中間層としてスピンオングラス〔Spin-on glass(SO
G)〕を用いる場合に、下層のベーク温度を低温であつ
たために、中間層であるSOG層のベーク時に下層からの
ガスの放出があつて、そのためSOG層にクラツクが発生
し、積層膜の形成が困難になるという問題があつた。
On the other hand, an attempt to use a positive resist containing a dye as an exposure light absorbing lower layer material has been reported.
chel M.O'Toole et al., “Linewidth Control in Project
ion Lithography Using a Multilayer Resist Process "
IEEE Electron Device, ED-28, 1405 (1981)
As can be seen in Fig. 3, in order to prevent dye sublimation or decomposition, the baking temperature can be raised up to about 160 ° C at most, so that the insolubilization of the lower layer film is insufficient and the lower layer film is dissolved when the upper layer photoresist is applied. In order to make it difficult to form a multilayer structure and to improve the resistance of the resist in the etching process, a spin-on glass (SO
G)] is used, since the baking temperature of the lower layer is low, gas is released from the lower layer when the intermediate SOG layer is baked, which causes cracks in the SOG layer, and There was a problem that it was difficult to form.

これらの問題を解決するために、本発明者らは先に、芳
香族アジド化合物を多層レジストの下層有機物層に添加
しパターニングする方法(特願昭59-191448)を提案し
たが、極めて微細なパターンを高精度で形成するために
は、さらにすぐれた方法が望まれる。
In order to solve these problems, the present inventors previously proposed a method of adding an aromatic azide compound to the lower organic layer of a multi-layer resist and patterning it (Japanese Patent Application No. 59-191448). In order to form a pattern with high accuracy, an even better method is desired.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、上述した従来の多層レジスト法の欠点
を解消し、露光に用いる光に対する吸収性が大きく、位
置合わせ用の光の吸収性が小さい材料を、多層レジスト
法における下層有機物層として用いることによつて、凹
凸もしくは段差のある基板上に極めて寸法精度の高い微
細なパターンを形成する方法を提供することにある。
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional multi-layer resist method and to have a large absorptivity for light used for exposure, and a material having a low absorptivity of light for alignment as a lower organic material layer in the multi-layer resist method. The purpose of the present invention is to provide a method for forming a fine pattern with extremely high dimensional accuracy on a substrate having irregularities or steps.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

上記目的を達成するために、本発明を下層の有機物層内
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させて、加熱も
しくは全面露光処理によつて、露光に用いる光吸収性が
大きく(光の透過率小)、かつ位置合わせ用の光に対し
ては吸収性の小さな(光の透過率大)物質に変化させた
下層有機物層となし、多層レジスト法によつてパターニ
ングすることを骨子とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention contains an aromatic sulfonyl azide compound in the lower organic layer, and has a large light absorptivity to be used for exposure by heating or whole surface exposure treatment (small light transmittance). ), And a lower organic material layer that is changed to a substance having a small light absorption (high light transmittance) for alignment light, and the main point is to perform patterning by a multi-layer resist method. .

本発明者らは、種々の光吸収性化合物を探索した結果、
芳香族スルホニルアジド化合物が種々の高分子化合物
(ポリマ)膜内において、加熱(ベーク)もしくは全面
露光処理によつて分解し、ポリマと反応して、不揮発性
であり、しかも、上述の芳香族アジド化合物とは異なつ
て分解によりスペクトルがほとんど変化しないことを見
いだした。そして、これが多層レジストプロセスにおけ
る光吸収性の下層有機物層として利用できることを知見
し、本発明を完成するに至つた。
The present inventors, as a result of searching various light-absorbing compounds,
Aromatic sulfonyl azide compounds are decomposed in various polymer compound (polymer) films by heating (baking) or overall exposure treatment, react with the polymer, and are non-volatile. It was found that, unlike the compound, the spectrum hardly changed due to decomposition. Then, they have found that this can be utilized as a light-absorbing lower organic layer in a multilayer resist process, and have completed the present invention.

本発明は、段差のある基板上に有機物層を形成し、その
上部にホトレジスト層を形成させるか、あるいは上記の
有機物層とレジスト層との間に、中間層を形成させて、
周知の露光・現象処理によつて、上記レジスト層に所望
のレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
上記下層の有機物層へ転写させることによつて、上記基
板上に所望のパターンを形成する多層レジスト法におい
て、上記の基板上に形成する有機物層内に芳香族スルホ
ニルアジド化合物を含有させ、加熱もしくは全面露光処
理によつて、上層の上記レジスト層の選択的露光に用い
られる光に対する透過率を減少させ、かつマスクの位置
合わせ用の光に対しては透過率を大きくさせる点に最大
の特徴がある。
The present invention, an organic material layer is formed on a substrate having a step, and a photoresist layer is formed thereon, or an intermediate layer is formed between the organic material layer and the resist layer,
A desired resist pattern is formed on the resist layer by a known exposure / phenomenon treatment, and the resist pattern is transferred to the lower organic material layer to form a desired pattern on the substrate. In the resist method, an aromatic sulfonyl azide compound is contained in the organic material layer formed on the substrate, and the transmittance for light used for selective exposure of the upper resist layer is increased by heating or whole surface exposure treatment. The greatest feature is that the transmittance is reduced and the transmittance for the mask alignment light is increased.

本発明において、芳香族スルホニルアジド化合物を高分
子化合物(ポリマ)と混合して下層の有機物層の材料と
して用いる場合、使用する芳香族スルホニルアジド化合
物は、その吸収極大波長が上層のホトレジスト層の露光
に用いる波長に適合するように選択される。例えば、汎
用の縮小投影露光法の露光波長である436nmの光を吸収
するようにするには、吸収極大波長が350〜450nmの芳香
族スルホニルアジド化合物を選定することが望ましい。
そして、芳香族スルホニルアジド化合物としては、例え
ば第1表に示す化合物を用いることができる。
In the present invention, when an aromatic sulfonyl azide compound is mixed with a polymer compound (polymer) and used as a material for an organic layer as a lower layer, the aromatic sulfonyl azide compound used has a maximum absorption wavelength of light when exposing a photoresist layer as an upper layer. Is selected to suit the wavelength used for. For example, in order to absorb light of 436 nm which is the exposure wavelength of a general-purpose reduction projection exposure method, it is desirable to select an aromatic sulfonyl azide compound having an absorption maximum wavelength of 350 to 450 nm.
Then, as the aromatic sulfonyl azide compound, for example, the compounds shown in Table 1 can be used.

また、本発明による多層レジストプロセスにおいては、
下層の有機物層の上に、SOG層などの中間層あるいは直
接に上層であるホトレジストを塗布する。したがつて、
下層である有機物層はベークあるいは全面露光処理など
によつて、下層を構成するポリマを有機溶媒に対して不
溶化させることが必要である。このためには、芳香族ス
ルホニルアジド化合物は二官能性、すなわち、ビススル
ホニルアジド化合物であることが望ましい。しかし本明
細書において、後述するごとく、スルホニルアジド化合
物に光吸収特性を、そして溶媒に対する不溶化特性を別
種の化合物に分担させることも可能であり、例えば、芳
香族アジド化合物のような光あるいは熱によつてポリマ
を不溶化させることのできる化合物を添加することがで
きる。このようなアジド化合物としては、例えば3,3′
−ジアジドドフエニルスルホン,4,4′−ジアジドジフエ
ニルメタン,4,4′−ジアジドジフエニルエーテル,4,4′
−ジアジドジフエニルスルフイド,4,4′−ジアジドジフ
エニルジスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニルスルホ
ン,4,4′−ジアジドスチルベンなどのビスアジド化合物
が用いられる。また、下層を形成するポリマとして熱硬
化性樹脂を用いることも可能である。
Further, in the multilayer resist process according to the present invention,
An intermediate layer such as an SOG layer or a photoresist as an upper layer is directly applied on the lower organic layer. Therefore,
The organic material layer as the lower layer needs to be insoluble in the organic solvent for the polymer constituting the lower layer by baking or whole surface exposure treatment. To this end, it is desirable that the aromatic sulfonyl azide compound be bifunctional, that is, a bissulfonyl azide compound. However, in the present specification, as will be described later, it is also possible to allow the sulfonyl azide compound to share the light absorption property and the solvent insolubilization property to another kind of compound, for example, light or heat such as an aromatic azide compound. Therefore, a compound that can insolubilize the polymer can be added. Examples of such azide compounds include 3,3 ′
-Diazido dophenyl sulfone, 4,4'-diazido diphenyl methane, 4,4'-diazido diphenyl ether, 4,4 '
A bisazide compound such as -diazidodiphenyl sulfide, 4,4'-diazidodiphenyl disulfide, 4,4'-diazidodiphenyl sulfone, 4,4'-diazidostilbene is used. It is also possible to use a thermosetting resin as the polymer forming the lower layer.

本発明の多層レジストプロセスにおける下層有機物層の
材料として、熱硬化性樹脂もしくは、芳香族アジド化合
物によつて熱的あるいは光化学的に硬化または溶剤に不
溶化し得るポリマが用いられる。例えば、ノボラツク樹
脂,ポリビニルフエノールなどのフエノール樹脂,天然
ゴム,環化天然ゴムなどの変性ゴム,ポリブタジエン,
ポリイソプレン,環化ポリブタジエン,環化ポリイソプ
レン,スチレン・ブタジエンゴムなどの合成ゴム、なら
びにポリスチレン,ヨウ素ポリスチレン,ポリビニルブ
チラール,ポリエチルメタクリレート,ポリグリシジル
メタクリレート,ポリメチルイソプロペニルケトンなど
の合成高分子化合物などを用いることができる。
As a material for the lower organic material layer in the multilayer resist process of the present invention, a thermosetting resin or a polymer which can be thermally or photochemically cured or insolubilized in a solvent by an aromatic azide compound is used. For example, novolac resin, phenol resin such as polyvinyl phenol, natural rubber, modified rubber such as cyclized natural rubber, polybutadiene,
Synthetic rubbers such as polyisoprene, cyclized polybutadiene, cyclized polyisoprene, and styrene-butadiene rubber, and synthetic polymer compounds such as polystyrene, iodine polystyrene, polyvinyl butyral, polyethyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, and polymethylisopropenyl ketone Can be used.

本発明における下層有機物層内において、芳香族スルホ
ニルアジド化合物または芳香族アジド化合物と下層を構
成するポリマとを反応させ、不溶化反応を行なわしめる
ベーク処理温度は100〜300℃が好ましく、さらには140
〜250℃の温度範囲がより好ましい。また、全面露光処
理に使用する光は200〜300nmの波長範囲の光であればよ
く、上記の不溶化反応は充分に進行させることができ
る。
In the lower organic material layer in the present invention, the baking treatment temperature for reacting the aromatic sulfonyl azide compound or the aromatic azide compound and the polymer constituting the lower layer to carry out the insolubilization reaction is preferably 100 to 300 ° C., and further 140
A temperature range of up to 250 ° C is more preferred. Further, the light used for the entire surface exposure treatment may be any light in the wavelength range of 200 to 300 nm, and the above insolubilization reaction can be sufficiently advanced.

本発明の下層有機物層に用いる芳香族スルホニルアジド
化合物は、芳香族スルホン酸またはその塩を酸塩化物を
変化せしめ、これをアジ化ナトリウムなどで処理するこ
とによつて容易に得られる。通常の場合、水溶性の染料
である酸性染料あるいは直接染料は芳香族スルホン酸誘
導体であることが多く、染料には数多くの色調を有する
ものが用意されている。したがつて、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光波長および位
置合せマーク検出光の波長によつて、適当な下層有機物
層用吸光剤を、これらの多様な染料の中から選択してス
ルホニルアジド系化合物とすることによつても本発明に
適用することが可能である。
The aromatic sulfonyl azide compound used in the lower organic compound layer of the present invention can be easily obtained by changing the acid chloride of an aromatic sulfonic acid or its salt and treating it with sodium azide or the like. Usually, an acid dye or a direct dye, which is a water-soluble dye, is often an aromatic sulfonic acid derivative, and dyes having many color tones are prepared. Therefore, depending on the exposure light wavelength of the upper photoresist layer and the wavelength of the alignment mark detection light in the multi-layer resist process, a suitable light absorber for the lower organic layer is selected from these various dyes and the sulfonyl azide is selected. It is also possible to apply the present invention to a system compound.

〔発明の実施例〕Example of Invention

(実施例1) まず、本発明による多層レジストプロセスの一例を図面
に基づいてさらに詳細に説明する。第1図(a)に示す
ごとく、表面に段差を有するSi基板1上に、被加工膜で
あるAl膜2を形成した。上記段差を平坦化するために、
下層である有機物層3はポリマとして、ポリビニルフエ
ノールを用い、芳香族スルホニルアジド化合物として、
1−フエニル−3−メチル−4−(p−アジドスルホフ
エニルアゾ)−5−ピラゾロンをポリマに対して20重量
%を加え、さらに、熱架橋剤として、3,3′−ジアジド
ジフエニルスルホンをポリマに対し20重量%加え、シク
ロヘキサノンに溶解し、これをスピン塗布することによ
つて形成した。しかる後、200℃の温度で20分間ベーク
処理を施した。この段階で下層の有機物層3の露光波長
436nmの光に対する透過率は、膜厚1μm換算で0%で
あり、露光時における基板からの反射光の影響を完全に
防止することができた。次に、周知の方法で中間層4と
してケイ素化合物を塗布し、さらにその上にポジ型ホト
レジストを塗布し、ホトレジスト層5を形成した。しか
る後、第1図(b)に示すごとく、通常のホトリソグラ
フイ法によつて、所望のレジストパターン5′を形成し
た。この時レジストパターン5′の形状は良好であり、
露光光は下層の有機物層3で効率よく吸収されているこ
とが認められた。その後、第1図(c)に示すように、
レジストパターン5′をマスクとして、中間層4を選択
エツチして、中間層4からなるマスクパターン4′を形
成し、さらに、下層の有機物層3の露出部分を反応性プ
ラズマエツチング法あるいはスパツタエツチング法によ
つて順次エツチングを行ない、所望のパターンを形成さ
せた。その結果、第1図(c)に示すごとく、寸法精度
の高い、良好な形状のパターンを形成させることができ
た。
Example 1 First, an example of the multilayer resist process according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1 (a), an Al film 2 as a film to be processed was formed on a Si substrate 1 having a step on the surface. In order to flatten the step,
The organic layer 3 as the lower layer uses polyvinylphenol as a polymer and as an aromatic sulfonyl azide compound,
20 wt% of 1-phenyl-3-methyl-4- (p-azidosulfophenylazo) -5-pyrazolone was added to the polymer, and 3,3'-diazidodiphenyl was added as a thermal crosslinking agent. 20% by weight of sulfone was added to the polymer, dissolved in cyclohexanone, and spin-coated to form the sulfone. After that, baking treatment was performed at a temperature of 200 ° C. for 20 minutes. At this stage, the exposure wavelength of the lower organic layer 3
The transmittance for 436 nm light was 0% in terms of film thickness of 1 μm, and it was possible to completely prevent the influence of reflected light from the substrate during exposure. Next, a silicon compound was applied as the intermediate layer 4 by a known method, and a positive photoresist was applied on the silicon compound to form a photoresist layer 5. Thereafter, as shown in FIG. 1 (b), a desired resist pattern 5'was formed by a normal photolithography method. At this time, the shape of the resist pattern 5'is good,
It was confirmed that the exposure light was efficiently absorbed by the lower organic layer 3. After that, as shown in FIG. 1 (c),
The intermediate layer 4 is selectively etched using the resist pattern 5'as a mask to form a mask pattern 4'consisting of the intermediate layer 4, and the exposed portion of the lower organic compound layer 3 is subjected to a reactive plasma etching method or a sputtering etching. Etching was sequentially performed by the method to form a desired pattern. As a result, as shown in FIG. 1 (c), it was possible to form a pattern having a high dimensional accuracy and a good shape.

なお、本実施例の下層の有機物層3は、位置合せマーク
検出光、例えば546nmの光に対して、ベーク処理前には8
2%の透過率を示し、200℃ベーク処理後には、これが64
%に変化した。一方、上記のアジド化合物と同じ骨格を
もつ、1−フエニル−3−メチル−4−(pアジドフエ
ニルアゾ)−5−ピラゾロンでは、ベーク処理前には90
%の透過率を示すが、200℃ベーク処理によつて26%ま
で光の透過率が低下した。このように、芳香族アジド化
合物では大幅な位置合せ検出光の透過率の変化が生じる
ことが認められた。
The lower organic material layer 3 of this embodiment has an alignment mark detection light, for example, light of 546 nm, which is 8
It shows a transmittance of 2%, which is 64% after baking at 200 ° C.
% Has changed. On the other hand, 1-phenyl-3-methyl-4- (p-azidophenylazo) -5-pyrazolone, which has the same skeleton as the above-mentioned azide compound, is 90% before baking.
%, The light transmittance decreased to 26% by the 200 ° C baking treatment. As described above, it was confirmed that the aromatic azide compound significantly changes the transmittance of the alignment detection light.

(実施例2) 上記下層有機物層3の吸光剤として、実施例1で用いた
吸光剤の代りに、4−N,N−ジメチルアミノ−4′−ア
ジドスルホアゾベンゼンを用いた。その結果、ベーク処
理前および処理後における波長436nmの光の透過率は、
それぞれ、0%および1%であり、546nmの波長の光の
透過率は、それぞれ、55%および54%であつた。このよ
うに、ベーク処理によつてほとんど透過率が変化しない
ことが確認された。一方、同じ骨格を有し、アジド基が
直接ベンゼン核に結合している、4−N,N−ジメチルア
ミノ−4′−アジドアゾベンゼンにおいては、同条件
(200℃,20分)のベーク処理によつて、波長436nmの光
の透過率は、ベーク処理前で0%、処理後で1%とほと
んど変化しないが、546nmの光に対する透過率は、ベー
ク処理前で89%、処理後には37%と大幅に低下した。
(Example 2) As the light absorber for the lower organic layer 3, 4-N, N-dimethylamino-4'-azidosulfoazobenzene was used instead of the light absorber used in Example 1. As a result, the transmittance of light having a wavelength of 436 nm before and after baking is
The transmittances of light having a wavelength of 546 nm were 55% and 54%, respectively. As described above, it was confirmed that the baking hardly changed the transmittance. On the other hand, 4-N, N-dimethylamino-4'-azidoazobenzene, which has the same skeleton and whose azido group is directly bonded to the benzene nucleus, can be baked under the same conditions (200 ° C, 20 minutes). Therefore, the transmittance of light with a wavelength of 436 nm hardly changes to 0% before baking and 1% after baking, but the transmittance for light of 546 nm is 89% before baking and 37% after baking. And drastically decreased.

このように、芳香族スルホニルアジド系化合物は芳香族
アジド化合物に比べて、ベーク処理によるスペクトル変
化が小さいことが認められ、しかも、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光とマーク検出
光の透過率の比が大きく、位置合せ精度の向上がはから
れることがわかつた。
As described above, the aromatic sulfonyl azide compound was found to have a smaller spectral change due to the baking treatment than the aromatic azide compound, and moreover, the transmittance of the exposure light and the mark detection light of the upper photoresist layer in the multilayer resist process. It was found that the ratio of is large and the alignment accuracy can be improved.

(実施例3) 実施例1で用いた下層有機物層3の吸光剤の代りに、酸
性染料であるKayanol Yellow N5G(日本化薬製)をジメ
チルホルムアミド中、塩化チオニルでスルホン酸塩化物
とし、アジ化ナトリウム処理によつてスルホニルアジド
化した吸光剤を用いた。この吸光剤の赤外スペクトルは
2130cm-1にスルホニルアジド基の吸収を示す。その結
果、200℃,15分間のベーク処理の前後で、436nmの光に
対する透過率は、それぞれ2%ずつであり、546nmの光
に対する透過率は、それぞれ、98%,91%であることが
認められた。本実施例における吸光剤のベーク処理前後
のスペクトルの変化を第2図に示す。図において、
(α)はベーク処理前、(β)はベーク処理後のスペク
トルの変化を示すカーブである。このように、露光光の
光吸収性が良好で、かつ、パターン合せ検出光の透過性
の高い下層有機物層を、多層レジストプロセスに用いる
ことによつて、極めて寸法精度の高い微細なパターンを
得ることができた。
Example 3 Instead of the light absorbent of the lower organic layer 3 used in Example 1, acid dye Kayanol Yellow N5G (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was converted to sulfonic acid chloride with thionyl chloride in dimethylformamide, followed by azide. A light absorber that was sulfonylazidated by treatment with sodium iodide was used. The infrared spectrum of this absorber is
The absorption of the sulfonyl azide group is shown at 2130 cm -1 . As a result, before and after baking at 200 ° C. for 15 minutes, the transmittance for 436 nm light was 2% and the transmittance for 546 nm light was 98% and 91%, respectively. Was given. FIG. 2 shows the change in the spectrum of the light absorbent before and after the baking treatment in this example. In the figure,
(Α) is a curve showing the change in spectrum before the baking treatment, and (β) is a curve showing the change in the spectrum after the baking treatment. As described above, by using the lower organic material layer having good light absorption of exposure light and high transparency for pattern matching detection light in a multilayer resist process, a fine pattern with extremely high dimensional accuracy is obtained. I was able to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳細に説明したように、本発明による多層レジスト
プロセスにおいて、基板上に塗布する下層の有機物層内
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させるとベーク
処理、あるいは全面露光処理によつて、下層有機物層内
のポリマと反応することによつて該層内から揮発せず、
露光光の吸収性がよく、かつパターン合せ用検出光の透
過性も高く、その上、溶媒に対する不溶性の有機物層が
得られるから、光の乱反射ならびに干渉によるレジスト
パターン形状の崩れや寸法の変動がほとんどなく、した
がつて、寸法精度が高く、形状の良い優れたレジストパ
ターンが得られる。それゆえ、本発明によれば、基板表
面に凹凸や段差が存在する場合でも、極めて微細なパタ
ーンを高い寸法精度および位置精度で形成することがで
き、集積密度の高い半導体集積回路装置や磁気バブルメ
モリ装置など各種装置の製作上極めて有効である。
As described in detail above, in the multi-layer resist process according to the present invention, when an aromatic sulfonyl azide compound is contained in the lower organic compound layer to be coated on the substrate, the lower organic compound layer is formed by baking treatment or whole surface exposure treatment. Does not volatilize from within the layer by reacting with the polymer within,
It has good absorptivity for exposure light, high transparency for detection light for pattern matching, and an organic layer that is insoluble in the solvent can be obtained. As a result, an excellent resist pattern with high dimensional accuracy and good shape can be obtained. Therefore, according to the present invention, an extremely fine pattern can be formed with high dimensional accuracy and positional accuracy even if there are irregularities or steps on the surface of the substrate, and a semiconductor integrated circuit device or a magnetic bubble with high integration density can be formed. It is extremely effective in manufacturing various devices such as memory devices.

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

第1図(a),(b),(c)は本発明による多層レジ
スト法のプロセスを説明するための工程図、第2図は本
発明の実施例3における吸光剤の吸収スペクトルを示す
グラフである。 1……Si基板、2……Al膜、3……有機物層(下層)、
3′……下層パターン、4……中間層、4′……中間層
パターン、5……レジスト層(上層)、5′……レジス
トパターン。
1 (a), (b) and (c) are process drawings for explaining the process of the multilayer resist method according to the present invention, and FIG. 2 is a graph showing an absorption spectrum of a light absorbent in Example 3 of the present invention. Is. 1 ... Si substrate, 2 ... Al film, 3 ... organic material layer (lower layer),
3 '... lower layer pattern, 4 ... intermediate layer, 4' ... intermediate layer pattern, 5 ... resist layer (upper layer), 5 '... resist pattern.

フロントページの続き (72)発明者 白井 精一郎 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所コンピユータ事業本部デバイス 開発センター内 (72)発明者 門田 和也 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭57−168247(JP,A) 特開 昭54−87525(JP,A) 特開 昭59−114824(JP,A) 特公 平4−77899(JP,B2)Front page continuation (72) Inventor Seiichiro Shirai 1450, Kamimizuhoncho, Kodaira-shi, Tokyo Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. Computer Business Division (72) Inventor, Kazuya Kadota 1450, Kamimizumoto-cho, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Musashi Plant (56) References JP-A-57-168247 (JP, A) JP-A-54-87525 (JP, A) JP-A-59-114824 (JP, A) JP-B-4-77899 ( JP, B2)

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】表面に段差を有する基板上に、芳香族スル
ホニルアジド化合物と高分子化合物、もしくは芳香族ス
ルホニルアジド化合物と芳香族アジド化合物と高分子化
合物とを少なくとも含有する有機物層を形成して表面を
平坦化する工程と、上記有機物層を加熱もしくは全面露
光処理する工程と、上記有機物層上に所望の形状を有
し、かつ上記有機物層よりも耐ドライエツチング性の大
きな材料からなるマスクパターンを形成する工程と、上
記有機物層の露出された部分をドライエツチングによつ
て除去する工程とを少なくとも含むことを特徴とするパ
ターン形成方法。
1. An organic material layer containing at least an aromatic sulfonyl azide compound and a polymer compound or an aromatic sulfonyl azide compound, an aromatic azide compound and a polymer compound is formed on a substrate having a step on the surface. A step of flattening the surface, a step of heating or exposing the entire surface of the organic material layer, a mask pattern made of a material having a desired shape on the organic material layer and having a larger dry etching resistance than the organic material layer. And a step of removing the exposed portion of the organic material layer by dry etching, the pattern forming method.
【請求項2】上記マスクパターンは、上記有機物層上に
形成されたレジスト層からなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のパターン形成方法。
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the mask pattern comprises a resist layer formed on the organic material layer.
【請求項3】上記マスクパターンは、上記有機物層上に
形成された中間層からなることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のパターン形成方法。
3. The pattern forming method according to claim 1, wherein the mask pattern comprises an intermediate layer formed on the organic material layer.
【請求項4】上記芳香族スルホニルアジト化合物は、下
記の第1表に示す化合物の群から選ばれた少なくとも1
種であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
第3項のいずれか1項記載のパターン形成方法。
4. The aromatic sulfonyl azide compound is at least 1 selected from the group of compounds shown in Table 1 below.
The pattern forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the pattern forming method is a seed.
【請求項5】上記芳香族スルホニルアジド化合物は、芳
香族スルホン酸誘導体である酸性染料もしくは直接染料
をアジ化物によつて処理して得られるスルホニルアジド
系化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第3項のいずれか1項記載のパターン形成方法。
5. The aromatic sulfonyl azide compound is a sulfonyl azide compound obtained by treating an acidic dye which is an aromatic sulfonic acid derivative or a direct dye with an azide. The pattern forming method according to any one of claims 1 to 3.
【請求項6】上記芳香族アジド化合物は、3,3′−ジア
ジドジフエニルスルホン,4,4′−ジアジドジフエニルメ
タン,4,4′−ジアジドジフエニルエーテル,4,4′−ジア
ジドジフエニルスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニル
ジスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニルスルホン,4,
4′−ジアジドスチルベンの群から選ばれた少なくとも
1種であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
し第3項のいずれか1項記載のパターン形成方法。
6. The aromatic azide compound is 3,3'-diazidodiphenylsulfone, 4,4'-diazidodiphenylmethane, 4,4'-diazidodiphenyl ether, 4,4'- Diazidodiphenyl sulfide, 4,4'-diazidodiphenyl disulfide, 4,4'-diazidodiphenyl sulfone, 4,
The pattern forming method according to any one of claims 1 to 3, which is at least one selected from the group of 4'-diazidostilbenes.
【請求項7】上記高分子化合物は、ノボラツク樹脂,ポ
リビニルフエノール,天然ゴム,環化天然ゴム,ポリブ
タジエン,ポリイソプレン,環化ポリブタジエン,環化
ポリイソプレン,スチレン・ブタジエンゴム,ポリスチ
レン,ヨウ素化ポリスチレン,ポリビニルブチラール,
ポリメチルメタクリレート,ポリグリシジルメタクリレ
ート,ポリメチルイソプロペニルケトンの群から選ばれ
た少なくとも1種であることを特徴とする特許請求の範
囲第1項ないし第3項のいずれか1項記載のパターン形
成方法。
7. The polymer compound is a novolac resin, polyvinylphenol, natural rubber, cyclized natural rubber, polybutadiene, polyisoprene, cyclized polybutadiene, cyclized polyisoprene, styrene-butadiene rubber, polystyrene, iodinated polystyrene, Polyvinyl butyral,
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern forming method is at least one selected from the group consisting of polymethylmethacrylate, polyglycidylmethacrylate, and polymethylisopropenylketone. .
【請求項8】上記加熱処理は100〜300℃の温度で行なう
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ない第7項のい
ずれか1項記載のパターン形成方法。
8. The pattern forming method according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 100 to 300 ° C.
【請求項9】上記全面露光処理は波長が200〜300nmの光
を用いて行なうことを特徴とする特許請求の範囲第1項
ないし第7項のいずれか1項記載のパターン形成方法。
9. The pattern forming method according to claim 1, wherein the entire surface exposure processing is performed using light having a wavelength of 200 to 300 nm.
JP60019920A 1984-09-14 1985-02-06 Pattern formation method Expired - Lifetime JPH0727216B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60019920A JPH0727216B2 (en) 1985-02-06 1985-02-06 Pattern formation method
KR1019850006265A KR930010248B1 (en) 1984-09-14 1985-08-29 Process for pattern forming
US07/060,323 US4835089A (en) 1984-09-14 1987-06-10 Resist pattern forming process with dry etching

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60019920A JPH0727216B2 (en) 1985-02-06 1985-02-06 Pattern formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61180241A JPS61180241A (en) 1986-08-12
JPH0727216B2 true JPH0727216B2 (en) 1995-03-29

Family

ID=12012655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60019920A Expired - Lifetime JPH0727216B2 (en) 1984-09-14 1985-02-06 Pattern formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0727216B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06102673A (en) * 1992-09-22 1994-04-15 Fujitsu Ltd Material for antireflection film and formation of antireflection film
US5693691A (en) * 1995-08-21 1997-12-02 Brewer Science, Inc. Thermosetting anti-reflective coatings compositions
JP4654544B2 (en) * 2000-07-12 2011-03-23 日産化学工業株式会社 Gap fill material forming composition for lithography
US7361718B2 (en) * 2002-12-26 2008-04-22 Nissan Chemical Industries, Ltd. Alkali-soluble gap fill material forming composition for lithography
JP6404757B2 (en) 2015-03-27 2018-10-17 信越化学工業株式会社 Polymer for resist underlayer film material, resist underlayer film material, and pattern forming method
JP6853716B2 (en) 2017-03-31 2021-03-31 信越化学工業株式会社 Resist underlayer film material, pattern forming method, and resist underlayer film forming method
JP6718406B2 (en) 2017-03-31 2020-07-08 信越化学工業株式会社 Resist underlayer film material, pattern forming method, and resist underlayer film forming method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180604A (en) * 1977-12-30 1979-12-25 International Business Machines Corporation Two layer resist system
JPS57168247A (en) * 1981-04-09 1982-10-16 Fujitsu Ltd Formation of negative pattern
JPS59114824A (en) * 1982-12-21 1984-07-03 Agency Of Ind Science & Technol Flattening method of semiconductor device
JPH0477899A (en) * 1990-07-14 1992-03-11 Matsushita Electric Works Ltd Disaster preventing system

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61180241A (en) 1986-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3723670B2 (en) Frequency double hybrid photo resist
US4315984A (en) Method of producing a semiconductor device
US5455145A (en) Method of manufacturing double layer resist pattern and double layer resist structure
JPS5827653B2 (en) resist houhou
KR100581450B1 (en) Improved deep ultra violet photolithography
US4835089A (en) Resist pattern forming process with dry etching
JP3373147B2 (en) Photoresist film and pattern forming method thereof
JPH0727216B2 (en) Pattern formation method
JPH0241741B2 (en)
JPS6359246B2 (en)
GB2079481A (en) Method for the formation of surface relief patterns using deep ultraviolet radiation exposure of resist composition
JP2610402B2 (en) Method of manufacturing T-shaped gate by double exposure
WO1986001914A1 (en) Photolithography process using positive photoresist containing unbleachable light absorbing agent
JPH0376744B2 (en)
JPH0477899B2 (en)
JP2714967B2 (en) Method of forming resist pattern
KR0125315B1 (en) Method for forming fine pattern with multilayer resist
JP3421268B2 (en) Pattern formation method
JPH02156244A (en) Pattern forming method
JPH0980755A (en) Resist process and multilayered resist film
JPH0272361A (en) Electron ray resist having two-layered structure
JPS62138843A (en) Composite resist structural body
JPS6255650A (en) Formation of resin pattern onto substrate
KR100520182B1 (en) Crosslinker used for silylation and photoresist composition containing the same
JPS60116132A (en) Forming method of negative type resist pattern