JPS58115435A - パタ−ン状フオトレジストの形成方法 - Google Patents
パタ−ン状フオトレジストの形成方法Info
- Publication number
- JPS58115435A JPS58115435A JP57176501A JP17650182A JPS58115435A JP S58115435 A JPS58115435 A JP S58115435A JP 57176501 A JP57176501 A JP 57176501A JP 17650182 A JP17650182 A JP 17650182A JP S58115435 A JPS58115435 A JP S58115435A
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- JP
- Japan
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- photoresist
- copolymer
- light
- pattern
- rie
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明の分野
本発明はパターン状フォトレジストの形成方法に係り、
更に具体的に云えば、遠紫外線及び中間紫外線に対する
感光性、高分解能、及び反応性イオン食刻（ＲＩＥ）に
対する大きな耐性を有している、パターン状フォトレジ
ストの形成方法に係る。
更に具体的に云えば、遠紫外線及び中間紫外線に対する
感光性、高分解能、及び反応性イオン食刻（ＲＩＥ）に
対する大きな耐性を有している、パターン状フォトレジ
ストの形成方法に係る。
先行技術
フォトレジストの使用については、当技術分野に於て周
知である。特に超小型回路の製造に於ては、ＲＩＥに対
する耐性の大きいフォトレジストを得ることが強く望ま
れることが多い。従来技術が例えば米国特許第４０８０
２４６号、第４１６２５８６号及び第４１８４９０９号
の明細書等に示されているが、それらはいずれも、本発
明の方法を用いたフォトレジスト組成物について開示し
ておらず、又本発明の方法に不可欠なベーキング工程に
ついても伺ら開示していない。
知である。特に超小型回路の製造に於ては、ＲＩＥに対
する耐性の大きいフォトレジストを得ることが強く望ま
れることが多い。従来技術が例えば米国特許第４０８０
２４６号、第４１６２５８６号及び第４１８４９０９号
の明細書等に示されているが、それらはいずれも、本発
明の方法を用いたフォトレジスト組成物について開示し
ておらず、又本発明の方法に不可欠なベーキング工程に
ついても伺ら開示していない。
本発明の要旨
本発明の方法によって、ＲＩＥに対して大きな耐、性を
有するパターン状フォトレジストが形成される。本発明
の方法は、従来技術と異なる次の２点によって特徴づけ
られる。
有するパターン状フォトレジストが形成される。本発明
の方法は、従来技術と異なる次の２点によって特徴づけ
られる。
（１） フォトレジスト材料は、メタクリロニトリル
とメタクリル酸との共重合体である。
とメタクリル酸との共重合体である。
（２）フォトレジストが、光に対してさらされる前と、
光に対してさらされてから反応性イオン食刻される前と
にベークされる。
光に対してさらされてから反応性イオン食刻される前と
にベークされる。
本発明の方法は、遠紫外線即ち２５０ ｎｍ前後の波長
の光を用いたフオ） ＩＪソグラフイに於て極めて有用
である。その様な遠紫外線が用いられた場合には、ポジ
ティブ型フォトレジストが得られる。しかしながら、そ
の振舞とは著しく対照的に、３００ ｎｍ以上の波長の
光が用いられた場合には、ネガティブ型フォトレジスト
が得られる。この予想されなかった結果は、本発明の方
法が、用いられる光の波長に応じてポジティブ型フォト
レジスト又はネガティブ型フォトレジストの使用のいず
れにも適合され得るという利点を有していることを意味
する。
の光を用いたフオ） ＩＪソグラフイに於て極めて有用
である。その様な遠紫外線が用いられた場合には、ポジ
ティブ型フォトレジストが得られる。しかしながら、そ
の振舞とは著しく対照的に、３００ ｎｍ以上の波長の
光が用いられた場合には、ネガティブ型フォトレジスト
が得られる。この予想されなかった結果は、本発明の方
法が、用いられる光の波長に応じてポジティブ型フォト
レジスト又はネガティブ型フォトレジストの使用のいず
れにも適合され得るという利点を有していることを意味
する。
本発明の方法の重要な特徴は、フォトレジストが光に対
してさらされる前と、光に対してパターン状にさらされ
そして現像されてから反応性イオン食刻される前との２
段階で行われる、ベーキング処理である。感光性を増す
ための第１ベーキング処理は、約１２０乃至約１４０℃
の温度で約１゛０乃至約３０分間続けられるべきである
。反応性イオン食刻に対する大きな耐性を与えるための
第２ベーキング処理は、約１４０乃至約１５０’Ｃの温
度で約１０乃至約３０分間続けられるべきである。
してさらされる前と、光に対してパターン状にさらされ
そして現像されてから反応性イオン食刻される前との２
段階で行われる、ベーキング処理である。感光性を増す
ための第１ベーキング処理は、約１２０乃至約１４０℃
の温度で約１゛０乃至約３０分間続けられるべきである
。反応性イオン食刻に対する大きな耐性を与えるための
第２ベーキング処理は、約１４０乃至約１５０’Ｃの温
度で約１０乃至約３０分間続けられるべきである。
本発明の方法に於て、所望ならば、フォトレジストに増
感剤を用いてもよい。増感剤としてｐ−ｔ−ブチル安臭
香酸を用いて、特に良好な結果が得られた。
感剤を用いてもよい。増感剤としてｐ−ｔ−ブチル安臭
香酸を用いて、特に良好な結果が得られた。
本発明の好実施解
共重合体の合成：
触媒として過酸化ベンゾイルを用いて、蒸留したての単
量体から共重合体が合成された。重合は、真空中で６０
乃至６５℃に於て行われた。１：１のモル比を有する、
又はより高い含有量のメタクリロエトリルを含む、メタ
クリロニトリルーメタクリル酸の共重合体が、本発明の
目的に最も適していると思われる。本明細書に示されて
いる結果は、１：１のモル比の共重合体を用いて得られ
たものである。
量体から共重合体が合成された。重合は、真空中で６０
乃至６５℃に於て行われた。１：１のモル比を有する、
又はより高い含有量のメタクリロエトリルを含む、メタ
クリロニトリルーメタクリル酸の共重合体が、本発明の
目的に最も適していると思われる。本明細書に示されて
いる結果は、１：１のモル比の共重合体を用いて得られ
たものである。
フォトレジスト膜：
共重合体がジグライム（ｄｉｇｌｙｍｅ ）中に溶解さ
れた。溶液中２０チの固形分が用いられた。フォトレジ
スト膜がシリコン・ウエノ＼上に１８０Ｏｒｐｍ で
１分間回転被覆された。それらの膜が、空気中で１２７
℃に於て１０分間プリベークされた。増感のために、フ
ォトレジスト溶液中に１０−の固形分が含まれる迄、ｔ
−ブチル安臭香酸が加えられた。
れた。溶液中２０チの固形分が用いられた。フォトレジ
スト膜がシリコン・ウエノ＼上に１８０Ｏｒｐｍ で
１分間回転被覆された。それらの膜が、空気中で１２７
℃に於て１０分間プリベークされた。増感のために、フ
ォトレジスト溶液中に１０−の固形分が含まれる迄、ｔ
−ブチル安臭香酸が加えられた。
紫外線露光：
紫外線による露光が、中圧の水銀灯（ＨａｎｏｖｉａＳ
Ｈ型−商品名、１２０ワツトの入力エネルギ）又は低圧
の水銀灯（ＧＥ殺菌灯−商品名、１５ワツト）を用いて
、石英マスク又は銅の格子ワイヤを通して行われた。遠
紫外線用フォトマスクは、３０００Å以下の光を透過さ
せない、通常のフォトマスクからの石英基板を用いて形
成された。高分解能のパターンを得るために・密着プリ
ント方法が用いられた。
Ｈ型−商品名、１２０ワツトの入力エネルギ）又は低圧
の水銀灯（ＧＥ殺菌灯−商品名、１５ワツト）を用いて
、石英マスク又は銅の格子ワイヤを通して行われた。遠
紫外線用フォトマスクは、３０００Å以下の光を透過さ
せない、通常のフォトマスクからの石英基板を用いて形
成された。高分解能のパターンを得るために・密着プリ
ント方法が用いられた。
重合体パターンの現像：
幾つかの現像剤、即ちメタノール、温められたメタノー
ル、エタノール、エタノール及び水、アセトン及び水、
が穏やかに攪拌されながらテストされた。高分解能を有
する重合体・くターンを現像するには、エタノール水溶
液が最も好ましいと思われる。
ル、エタノール、エタノール及び水、アセトン及び水、
が穏やかに攪拌されながらテストされた。高分解能を有
する重合体・くターンを現像するには、エタノール水溶
液が最も好ましいと思われる。
相対的感光性の比較：
５０μｍの線幅を有する銅の格子ワイヤを用いて、共重
合体、増感された共重合体、及びポリメタクリル酸メチ
ル（ＰＭＭＡ ）に２５４ｎｍ（低圧水銀灯）の照射が
行われた。ＰＭＭＡの膜は、クロルベンゼン溶液から回
転被覆され、そしてクロルベンゼン中で現像された。感
光性の規準は、完全な現像の後に残されたフォトレジス
トの同一の膜の厚さく〜１μｍ）を得るために要する露
光時間である。その様な露光時間の比較は、同−条件の
下で遠紫外線により露光された試料について行われた。
合体、増感された共重合体、及びポリメタクリル酸メチ
ル（ＰＭＭＡ ）に２５４ｎｍ（低圧水銀灯）の照射が
行われた。ＰＭＭＡの膜は、クロルベンゼン溶液から回
転被覆され、そしてクロルベンゼン中で現像された。感
光性の規準は、完全な現像の後に残されたフォトレジス
トの同一の膜の厚さく〜１μｍ）を得るために要する露
光時間である。その様な露光時間の比較は、同−条件の
下で遠紫外線により露光された試料について行われた。
反応性イオン食刻（ＲＩＥ）に対する耐性の測定：測定
に於て、装置はダイオード型システムに於ける直径約５
０ｃｍのターゲットを有した。このＲＩＥに対する耐性
の測定のために、１５０ワツトの動作電力に於て５００
ポルトのバイアス電位が４ 設定された。ＣＦ ４ガス圧が２．５Ｘ１０ トル
に保たれた。相対的耐食刻性が、アルミニウム又はシリ
コンのウェハ上に被覆されたフォトレジスト膜の重量損
失によって、又は終了点検出装置によって測定された。
に於て、装置はダイオード型システムに於ける直径約５
０ｃｍのターゲットを有した。このＲＩＥに対する耐性
の測定のために、１５０ワツトの動作電力に於て５００
ポルトのバイアス電位が４ 設定された。ＣＦ ４ガス圧が２．５Ｘ１０ トル
に保たれた。相対的耐食刻性が、アルミニウム又はシリ
コンのウェハ上に被覆されたフォトレジスト膜の重量損
失によって、又は終了点検出装置によって測定された。
両測定結果は、成る実験誤差内で一致する。
〈結 果〉
プリベークされた共重合体の紫外線スペクトル：プリベ
ークされた共重合体（メタクリロニトリルーメタクリル
酸）は、元の共重合体には存在していなかった、２４６
ｎｍ Ｋ於て最大値を有する新しい紫外線吸収スペク
トルを有する。この新しい紫外線吸収は感光性に基くも
のである。
ークされた共重合体（メタクリロニトリルーメタクリル
酸）は、元の共重合体には存在していなかった、２４６
ｎｍ Ｋ於て最大値を有する新しい紫外線吸収スペク
トルを有する。この新しい紫外線吸収は感光性に基くも
のである。
ＲＩＥに対する耐性：
１２０°Ｃで加熱された後の共重合体（メタクリロニト
リルーメタクリル酸）のＲＩＥに対する耐性は、ＰＭＭ
Ａ及びポリ（メチル−イソプロピル−ケトン）よりも相
当に大きい。
リルーメタクリル酸）のＲＩＥに対する耐性は、ＰＭＭ
Ａ及びポリ（メチル−イソプロピル−ケトン）よりも相
当に大きい。
相対的感光性：
２５４ ｎｍの照射の下で、共重合体（メタクリロ；ト
リルーメタクリル酸）は、重合体パターンを完全に露光
するために、ＰＭＭＡの場合の１０分の１以下の露光時
間しか要しなかった。１０％のｔ−ブチル安臭香酸で増
感された共重合体は、ＰＭＭＡの場合の１２０分の１以
下の露光時間しか要しなかった。この結果は、共重合体
がＰＭＭＡの場合の少くとも１０倍以上の高い感光性を
有し、増感された共重合体がＰＭＭＡの場合の少くとも
１２０倍以上の高い感光性を有することを意味する。
リルーメタクリル酸）は、重合体パターンを完全に露光
するために、ＰＭＭＡの場合の１０分の１以下の露光時
間しか要しなかった。１０％のｔ−ブチル安臭香酸で増
感された共重合体は、ＰＭＭＡの場合の１２０分の１以
下の露光時間しか要しなかった。この結果は、共重合体
がＰＭＭＡの場合の少くとも１０倍以上の高い感光性を
有し、増感された共重合体がＰＭＭＡの場合の少くとも
１２０倍以上の高い感光性を有することを意味する。
重合体パターン：
石英マスクを用いて、重合体のパターンが形成された。
１ミクロンの厚さを有するサブミクロンの線が形成され
ることが実証された。又、垂直な壁のプロフィール及び
僅かなアンダ・カットが生じることも実証された。
ることが実証された。又、垂直な壁のプロフィール及び
僅かなアンダ・カットが生じることも実証された。
Ｓ ｉ ０２ ／ Ｓ ｉ パターン：乾式食刻前に、
重合体パターンが、１４５℃に於てろ０分間ボースト・
ベークされた。
重合体パターンが、１４５℃に於てろ０分間ボースト・
ベークされた。
ＲＩＥにより得られた５ｉ０２／ＳＳ パターンのＳ
ＥＭ写真から、重合体パターンのスカラップ（Ｓｃａｌ
ｌｏｐ）部分がＲＩＥに対して極めて大きな耐性を有す
ることが示された。フォトレジスト・パターンがＲＩＦ
に長い間さらされて、フォトレジスト層が完全に除去さ
れた。５ｉ０２／Ｓｉ ノくターン及びその延長上のス
カラップ部分の垂直な壁のプロフィルは、重合体パター
ンの端部がＲＩＥに対して５ｉ０２／Ｓｔ パターンの
場合の少くとも２倍の耐性を有することを示している。
ＥＭ写真から、重合体パターンのスカラップ（Ｓｃａｌ
ｌｏｐ）部分がＲＩＥに対して極めて大きな耐性を有す
ることが示された。フォトレジスト・パターンがＲＩＦ
に長い間さらされて、フォトレジスト層が完全に除去さ
れた。５ｉ０２／Ｓｉ ノくターン及びその延長上のス
カラップ部分の垂直な壁のプロフィルは、重合体パター
ンの端部がＲＩＥに対して５ｉ０２／Ｓｔ パターンの
場合の少くとも２倍の耐性を有することを示している。
ＣＦ４プラズマ食刻により得られた５ｉ０２／Ｓｔパタ
ーンは、スカラップ部分を何ら有していない。
ーンは、スカラップ部分を何ら有していない。
より等方性の食刻が行われた。プラズマ中で、フォトレ
ジスト膜は極めて大きな耐食刻性を有し、上記パターン
は、５０分間のＣＦ４プラズマ食刻の後に２０分間の酸
素プラズマ食刻を施すことにより形成された。
ジスト膜は極めて大きな耐食刻性を有し、上記パターン
は、５０分間のＣＦ４プラズマ食刻の後に２０分間の酸
素プラズマ食刻を施すことにより形成された。
〈ネガティブ型フォトレジストとしての使用〉露光迄は
、前述の場合と全く同様にして、ウェハが処理された。
、前述の場合と全く同様にして、ウェハが処理された。
前述の場合と異なり、３０００Ａに於て遮断される通常
のＰｙｒｅｘ （商品名）のフォトマスクが用いられた
。２５３７．Ａによる露光に於て、パイレックスのフォ
トマスクから形成された石英マスクにアルミニウムを付
着したものが用いられた。従って、Ｐｙｒｅｘのフォト
マスクを用いて形成されたネガティブ型フォトレジスト
と、石英マスクを用いて形成されたポジティブ型フォト
レジストとは、同一のパターンを形成すべきである。Ｓ
ＥＭ写真は、同一パターンが形成されることを示した。
のＰｙｒｅｘ （商品名）のフォトマスクが用いられた
。２５３７．Ａによる露光に於て、パイレックスのフォ
トマスクから形成された石英マスクにアルミニウムを付
着したものが用いられた。従って、Ｐｙｒｅｘのフォト
マスクを用いて形成されたネガティブ型フォトレジスト
と、石英マスクを用いて形成されたポジティブ型フォト
レジストとは、同一のパターンを形成すべきである。Ｓ
ＥＭ写真は、同一パターンが形成されることを示した。
共重合体（メタクリロニトリルーメタクリル酸）は、増
感剤として、１０％のｐ−ｔ−ブチル安臭香酸を含んだ
。ベーキング前の共重合体は２８ｏｏＸ以上の紫外線吸
収を何ら示さず、紫外線吸収は専らｔ−ブチル安臭香酸
の増感剤によるものである。安臭香酸は、３０００Ｘ周
辺から５２ｏｏＸに亘って弱い吸収を有する。
感剤として、１０％のｐ−ｔ−ブチル安臭香酸を含んだ
。ベーキング前の共重合体は２８ｏｏＸ以上の紫外線吸
収を何ら示さず、紫外線吸収は専らｔ−ブチル安臭香酸
の増感剤によるものである。安臭香酸は、３０００Ｘ周
辺から５２ｏｏＸに亘って弱い吸収を有する。
パイレックスのフォトマスクを通して中圧水銀灯に５分
間さらされた後、ウェハが１０＝１のＥ ｔ ＯＨＨ２
０現像剤で数時間の間現像された。
間さらされた後、ウェハが１０＝１のＥ ｔ ＯＨＨ２
０現像剤で数時間の間現像された。
ＳＥＭ写真は、重合体が、単一工程のリフト・オフ方法
に適している、僅かにア／ダ・カットされた垂直な壁の
プロフィルを有するネガティブ型パターンを生じること
を示した。他のすべてのネガティブ型フォトレジストに
於ては、傾斜した壁のプロフィルが得られる。ポジティ
ブ型フォトレジストの場合でも、遠紫外線用フォトレジ
スト以外は、その様な垂直な壁のプロフィルを生じなか
った。
に適している、僅かにア／ダ・カットされた垂直な壁の
プロフィルを有するネガティブ型パターンを生じること
を示した。他のすべてのネガティブ型フォトレジストに
於ては、傾斜した壁のプロフィルが得られる。ポジティ
ブ型フォトレジストの場合でも、遠紫外線用フォトレジ
スト以外は、その様な垂直な壁のプロフィルを生じなか
った。
出願人 インターナシタナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 １）
次 生（外１名）
・コーポレーション代理人 弁理士 岡 １）
次 生（外１名）
Claims (1)
- フォトレジスト材料を光に対してパターン状にさらすこ
とによりパターン状フォトレジストを形成する方法に於
て、フォトレジスト材料としてメタクリロニトリルとメ
タクリル酸との共重合体を用い、そして光に対してさら
される前と後との２段階で上記フォトレジスト材料をベ
ークすることを含む、反応性イオン食刻に対する耐性が
増大されたパターン状フォトレジストの形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/330,103 US4389482A (en) | 1981-12-14 | 1981-12-14 | Process for forming photoresists with strong resistance to reactive ion etching and high sensitivity to mid- and deep UV-light |
| US330103 | 1981-12-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58115435A true JPS58115435A (ja) | 1983-07-09 |
| JPH0216911B2 JPH0216911B2 (ja) | 1990-04-18 |
Family
ID=23288323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57176501A Granted JPS58115435A (ja) | 1981-12-14 | 1982-10-08 | パタ−ン状フオトレジストの形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4389482A (ja) |
| EP (1) | EP0081633B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58115435A (ja) |
| DE (1) | DE3268140D1 (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JPH02251961A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
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| US4552833A (en) * | 1984-05-14 | 1985-11-12 | International Business Machines Corporation | Radiation sensitive and oxygen plasma developable resist |
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| DE3682395D1 (de) * | 1986-03-27 | 1991-12-12 | Ibm | Verfahren zur herstellung von seitenstrukturen. |
| DE3701569A1 (de) * | 1987-01-21 | 1988-08-04 | Basf Ag | Copolymerisate mit o-nitrocarbinolestergruppierungen, deren verwendung sowie verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen |
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