JPH0743538B2 - 配線パタ−ン形成方法 - Google Patents

配線パタ−ン形成方法

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JPH0743538B2
JPH0743538B2 JP59220663A JP22066384A JPH0743538B2 JP H0743538 B2 JPH0743538 B2 JP H0743538B2 JP 59220663 A JP59220663 A JP 59220663A JP 22066384 A JP22066384 A JP 22066384A JP H0743538 B2 JPH0743538 B2 JP H0743538B2
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幸和 上村
保孝 清水
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、IC,LSI等の半導体装置を実現するための微細
パターン形成法に関する。
〔従来の技術〕
単一半導体ウエハー上に多数の半導体素子を組込んだモ
ノリシック型集積回路では、一般にその中のすべての半
導体素子はプレーナ構造になっている。この様な半導体
装置は、不純物の選択的拡散、表面酸化膜のコンタクト
用窓明け、選択的鍍金による半導体素子間の電気的配
線、半導体表面保護のため絶縁膜の形成、および最後の
リード線取り出し用のボンディンパッド部分の配線層の
露出などの工程を経て形成される。
近年LSIなどの半導体装置の素子数の増大は、目ざまし
くそれに従い、電気的配線層パターンは微細化を余儀な
くされ、配線パターンの幅および間隔は狭くする必要に
せまられている。それ故現在のLSI等の高密度半導体装
置では、配線パターンの形成には、解像力のすぐれたポ
ジ型レジストの使用および平行平板型のプラズマエッチ
ング法が金属薄層の食刻技術として従来の隣酸系の薬品
によるウェットエッチング法にかわって用いられる様に
なって来ている。
以下図面により現在の高密度LSIの電気的配線パターン
の形成工程を説明すると、シリコン基板1上に酸化シリ
コン薄層11のコンタクト窓明け工程終了後、該酸化シリ
コン薄層11の上に真空蒸着法により、所定の厚さのアル
ミニウム薄層12を付着させる。(第1-1図) 次に該アルミニウム層上に例えばシップレイ(Shiple
y)社製のAZ1370あるいは住友化学社製のスミレジストD
F2200ポジ型フオトレジストを所定の厚さに塗布してレ
ジスト膜層13を形成する。(第1-2図)。
続いて該レジスト膜層13をマスクによる露光および現像
処理により所定の部分以外のレジスト膜を除去してレジ
ストパターン13Aを形成する(第1-3図)。次いで所定の
温度でベーク処理後、平行平板型プラズマエッチャーで
レジスト膜により被覆されない部分のアルミニウム薄層
を除去する(第1-4図)。
最後に酸素(O2)プラズマ法によりレジストパターン13
Aを除去すると、電気配線パターン12Aが完成する(第1-
5図)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら以上説明した現在の配線パターン形成方法
には次の問題点がある。
即ち、配線層の材料となるアルミニウム薄層等の金属薄
層は一般に表面反射率が高く、そのためフオトレジスト
の露光時に複反射によるレジストパターンのふちどりの
問題およびそれに伴う解像度の低下の問題が生じる。こ
のため近年および将来の配線パターンの微細化の要求に
対して限界が生じて来る。
従って当該業界では、アルミニウム薄層表面での複反射
による解像度の低下を防ぐため、染料による吸光剤入り
のフオトレジストを用いることが多くなった。しかしな
がらこのレジスト材には光の吸収による感度の低下とい
う問題があり、そのため露光処理工程の生産性が著しく
低下してしまう。
本発明は、以下の欠点を克服するためになされたもので
ありレジスト材の感度低下を来たすことなく、アルミニ
ウム薄層のごとき金属薄層表面での複反射による解像度
の低下を防ぐ新規な微細パターン形成法を提供するもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の概要はアルミニウム薄層表面に、複反射防止膜
として所定波長を吸収する特定構造の吸光剤及びアルカ
リ可溶性ノボラック樹脂を必須成分として含有する反射
防止樹脂組成物を付着させる点にあり、プラズマガスを
用いた場合には上記複反射防止膜はアルミニウム薄層の
エッチング時にエッチングマスクにならないという利点
を有する。
即ち本願発明は、 (1)金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層を付着
する工程と次にポジ型フオトレジストを塗布して露光お
よびアルカリ現像の光学処理により所定部分の該フオト
レジスト層および該樹脂層を選択的に除去する工程と、
次いで該金属薄層を選択的にエッチングする工程とを含
み該反射防止樹脂組成物がノボラック樹脂に下記一般式 で表わされる吸光剤を含有することを特徴とする配線パ
ターン形成法並びに (2)該反射防止樹脂組成物がアルカリ可溶性ノボラッ
ク樹脂及び前記一般式で表わされる吸光剤に加えてさら
にポジ型感光剤を含有し、且つ、前記金属薄層を選択的
にエッチングする工程においてエッチングをプラズマガ
スにより行うことを特徴とする配線パターン形成法であ
る。
本発明に使用されるアルカリ可溶性ノボラック樹脂とし
てはフェノール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂、ク
レゾール−ホルムアルデヒドノボラック樹脂、tert−ブ
チルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられ
る。
本発明に於いて使用される前記一般式で示される吸光剤
の具体例として次の様な化合物が挙げられる。
4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−アニリノ−メチリデ
ンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ペンテル)−3−メチルアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ペンテル)−2−メチルアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−2−メチルアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−3−メチルアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘプテル)−アニリノ−メチリデ
ンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘプテル)−2−メチルアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−アニリノ−メチリデ
ン−ジメチルマロメート、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−2−メチルアニリノ
−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N,N−ジ−n−ペンテル)−3−メチルアニリノ
−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−2−メトキシアニリ
ノ−メチリデン−マロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−2−クロロアニリノ
−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ヘキシル)−3−メトキシアニリ
ノ−メチリデンマロノニトリル、 4−(N,N−ジ−n−ペンテル)−2−クロロアニリノ
−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N,N−ジ−ベンジル)−アニリノ−メチリデン−
マロノニトリル、 より好ましく使用される吸光剤としては第1表に示す化
合物が挙げられる。
吸光剤の使用量は、過剰であると感度の低下を招き、又
少量では反射防止能が低下するため、アルカリ可溶性ノ
ボラック樹脂に対し2〜60重量%が好ましく、より好適
には3〜40重量%である。
これらの吸光剤はアルカリ可溶性ノボラック樹脂にきわ
めて溶解性が良いためプリベーキング後の塗膜中におい
ても、長時間完全に溶解し、安定した塗膜が形成され
る。特に前記した吸光剤の一般式において、R5,R6の炭
素数が4以上の吸光剤はノボラック樹脂に対する溶解性
がきわめて良好であり、R5,R6の炭素数は4〜7が望ま
しい。又これらの吸光剤は紫外線、特に紫外線のg線
(436nm)部分に強い吸収をもち、目合せ等に必要な可
視領域の光は大部分透過する結果正確なマスクの位置合
せが可能でかつ充分な反射防止効果を発揮する。
本発明の反射防止樹脂組成物はエチレングリコールモノ
エチルエーテルアセテートあるいは、シクロヘキサノン
等の溶媒に溶解させた状態で通常のホトレジストを塗布
するのと同様の方法で用いる。
又、この反射防止樹脂組成物の中に通常のポジ型レジス
トに用いるナフトキノンジアジドスルホン酸エステル又
はベンゾキノンジアジドスルホン酸エステル等のポジ型
感光剤を添加して用いても良い。
ポジ型感光剤の添加量は、アルカリ可溶性ノボラック樹
脂に対して5〜50重量%が好適である。反射防止樹脂組
成物に感光剤を含有させた場合は、現像時の反射防止樹
脂組成物と基板との密着性が向上するとともに解像度を
より高めることができる。
本発明の反射防止樹脂組成物を用いると、反射率の高い
基板上で感度低下を伴うことなく、反射による解像度の
低下を防止することができる。
又、本発明の反射防止樹脂組成物に含有する吸光剤は80
℃〜100℃でのプリベーク時の安定性にもすぐれてお
り、再現性良いパターン形成が可能となる。
以下図面を参照しながら本発明の配線パターン形成工程
を詳細に説明する。
まず第2-1図のアルミニウム薄層12上に本発明の反射防
止樹脂組成物を用いて所定の厚さの反射防止層14を形成
させる。(第2-1図) この反射防止樹脂組成物は、フオトレジストと同様に回
転塗布付法と、それに続く所定温度の加熱加工が可能で
それにより、容易に厚さ0.5μm前後の反射防止層14を
形成することができる。
次に、該反射防止層14上に例えば、住友化学工業株式会
社製のスミレジストDF2200ポジ型フオトレジスト或いは
シップレー(Shipley)社製AZ1370の様なポジ型フオト
レジストを所定の厚さに塗布する(第2-2図)。
続いて該レジスト膜層13をマスクによる選択的露光及び
アルカリ現像処理により所定の部分以外のレジスト膜及
び反射防止層を除去して、レジストパターン13Bを形成
する(第2-3図)。
上記アルカリ現像処理において反射防止層の材質は主と
してアルカリ可溶性ノボラック樹脂から成るため、ポジ
型フォトレジストに通常用いられるアルカリ現像液が使
用できる。
本発明によれば、反射防止層14により、マスクによる露
光時の複反射が防止されて、従来より格段に解像度が改
良され、レジストパターン13Bは、これまでのレジスト
パターン13A(第1-4図)にくらべてはるかに微細化する
ことが可能となる。
次いでレジストパターン13Bを所定の温度でベーク処理
後平行平板型プラズマエッチャーで反応ガスとしてハロ
ゲン化合物、例えばCCl4ガスを用い該レジストパターン
13Bをマスクにして、アルミニウム薄層12の所定の部分
をエッチングしてアルミニウムパターン層12Bを形成す
る(第2-4図)。
ハロゲン化合物を含むプラズマガスによるエッチングで
は上層のフォトレジストが除かれている部分のアルミニ
ウム層12を選択的に除去できる。反射防止層14はアルミ
ニウム層のエッチング時にエッチングマスクにならない
という利点を有する。
最後にO2プラズマ法によりレジストパターン13B即ちレ
ジスト層13および反射防止層14を除去すれば本発明によ
る電気配線パターン12Bが完成する(第2-5図)。
O2プラズマ法によるエッチングでは炭素を含む有機物が
灰化により選択的に除去される。
〔発明の効果〕
前述したように本発明による製造方法によると、反射防
止層14によりアルミニウム層表面の複反射が抑えられる
効果の他の反射防止層14の材質がノボラック樹脂を主体
とする為レジスト層13とほぼ同じ材質なので該層14はレ
ジスト層13とほぼ同等のエッチングマスクとしての機能
を有する故にこれを補完し、従って本発明においてはレ
ジスト層13を従来に比べて若干薄くすることが可能とな
りこれにより一層解像度を向上することが可能となる。
しかも該反射防止層14は通常のレジスト塗布と同様に容
易に回転塗布法により形成することが可能であり、レジ
スト塗布と同一装置を用いることが可能であり、該層14
の形成により該半導体装置の製造コストに悪影響を与え
ることはない。
以上述べたごとく、本発明による微細パターン形成法に
より電気配線層を始めとして各層パターンの微細化が可
能となり、これにより該半導体装置のチップサイズの縮
小化により、該装置の特性向上および製造コスト低減に
少なからぬ寄与をすることができる。
また本発明においては該反射防止樹脂組成物としては、
アルカリ可溶性ノボラック樹脂に前記吸光剤に加えて他
の添加物として、ナフトキノンジアジド等を主成分とす
るポジ型感光剤を微量添加することができる。
この場合はポジ型感光剤の添加により、現像後の反射防
止層14の断面形状をより垂直にし、オーバー現像の状態
を防止する効果がもたらされる。
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、
以下の実施例に制限されるものではない。
実施例−1 ノボラック樹脂アルノボルPN 430(ヘキスト社製)10g
を含むエチレングリコールモノエチルエーテルアセテー
ト溶液(ノボラック樹脂含有量10重量%)に、436nmに
主吸収波長を示す吸光剤(第1表記載の吸光剤No.1)6.
0gを添加し、反射防止組成物を調製した。これをアルミ
ニウムを蒸着したシリコン基板上に塗布し、温度90℃で
20分間プリベークして膜厚0.50μmの被膜を形成させ
た。この上にポジ型フオトレジスト(住友化学社製スミ
レジストPF-2200)を塗布して1.30μmにし、再び90℃
でプリベークした後オプトラインマスクを使用して、カ
スパーアライナーで露光し、現像液(ポジレジスト用住
友化学社製SOPD)を用いて現像した。
一方、比較のために、上記の反射防止組成物は使用せず
にポジ型フオトレジスト(住友化学社製スミレジストPF
-2200)のみを、アルミニウムを蒸着したシリコン基板
上に塗布して膜厚1.30μmにし、以降上記と同じ処法で
露光、現像を行い、両者の比較をした。その結果を第2
表に示す。
反射防止層によって、感度は低下していない。
これらのウエハーを120℃、30分間ベーク処理を行い平
行平板型プラズマエッチャー(AME社製AME-8120型)で
レジスト膜により被覆されていない部分のアルミニウム
薄膜を除去した後酸素プラズマによりレジストパターン
を除去したものにつき走査型電子顕微鏡でパターンの形
状を調べたところ、第2表で示されるように反射防止層
によって解像度の著しい改良がみられた。
実施例−2 ノボラック樹脂アルノボルPN430(ヘキスト社製)15g
と、2,3,4−トリハイドロキシベンゾフェノン−ナフト
キノン−1,2−ジアジド−5−スルホン酸−(モノ;
ジ;トリ)エステル混合物1.5gを含むエチレングリコー
ルモノエチルエーテルアセテート溶液(ノボラック樹脂
含有量10重量%)に、436nmに主吸収波長を示す吸光剤
(第1表記載の吸光剤No.1)9.0gを添加し、反射防止組
成物を調製した。これを、アルミニウムを蒸着したシリ
コン基板上に塗布し、温度90℃で20分間プリベークして
膜厚0.45μmの被膜を形成させた。この上にポジ型フオ
トレジスト(住友化学社製スミレジストPF-2200)を塗
布して膜厚1.30μmにし、再び90℃でプリベークした
後、オプトラインマスクを使用して、カスパーアライナ
ーで露光し、現像液(ポジレジスト用住友化学社製SOP
D)を用いて現像した。
一方、比較のために、上記の反射防止組成物は使用せず
にポジ型フオトレジスト(住友化学社製スミレジストPF
-2200)のみをアルミニウムを蒸着したシリコン基板上
に塗布して膜厚1.30μmにし、以降上記と同じ処法で露
光、現像プラズマエッチングを行い両者の比較をした。
その結果を第3表に示す。
反射防止層によって、感度は低下せず、走査型電子顕微
鏡でパターンの形状をみたところ、解像度の著しい改善
が認められた。
実施例−3 反射防止組成物に含有する吸光剤以外は、実施例−2と
全く同様の方法で反射防止性能を検討したところ第4表
に示す如く、各種吸光剤を含有する反射防止層によっ
て、感度は低下せず、走査型電子顕微鏡でパターンの形
状をみたところ、解像度は非常に良好であった。
【図面の簡単な説明】
第2-1図乃至第2-5図は、本願発明の配線パターンの形成
工程を示す断面図であり、第1-1図乃至第1-5図は従来技
術の配線パターンの形成工程を工程順に示した断面図で
ある。 尚、図中の番号は、以下のものを示す。 1……シリコン基板、11……酸化シリコン薄層 12……アルミニウム薄層 13……フオトレジスト膜層 14……反射防止層 12A,12B……電気配線パターン 13A,13B……レジストパターン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−63824(JP,A) 特開 昭51−58072(JP,A) 特開 昭47−38037(JP,A) 特開 昭61−93445(JP,A) 特開 昭61−13245(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層
    を付着する工程と次にポジ型フォトレジストを塗布して
    露光およびアルカリ現像の光学処理により所定部分の該
    フォトレジスト層および該樹脂層を選択的に除去する工
    程と、次いで該金属薄層を選択的にエッチングする工程
    とを含み、該反射防止樹脂組成物がアルカリ可溶性ノボ
    ラック樹脂に下記一般式 〔R1、R2:それぞれシアノ基又はCOOR7基(R7:低級ア
    ルキル基)R3、R4:それぞれ水素原子、低級アルキル、
    低級アルコキシ、低級アシルアミノ又はハロゲンから選
    ばれた基;R5、R6:それぞれアルキル、アラルキルから
    選ばれた基である。〕で表わされる吸光剤を含有するこ
    とを特徴とする配線パターン形成法。
  2. 【請求項2】金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層
    を付着する工程と次にポジ型フォトレジストを塗布して
    露光およびアルカリ現像の光学処理により所定部分の該
    フォトレジスト層および該樹脂層を選択的に除去する工
    程と次いでプラズマガスによる該金属薄層を選択的にエ
    ッチングする工程とを含み、該反射防止樹脂組成物がア
    ルカリ可溶性ノボラック樹脂に下記一般式 〔R1、R2:それぞれシアノ基又はCOOR7基(R7:低級ア
    ルキル基)R3、R4:それぞれ水素原子、低級アルキル、
    低級アルコキシ、低級アシルアミノ又はハロゲンから選
    ばれた基;R5、R6:それぞれアルキル、アラルキルから
    選ばれた基である。〕で表わされる吸光剤と、ポジ型感
    光剤とを含有することを特徴とする配線パターン形成
    法。
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