JPS5820422B2 - 超微細パタ−ンの形成方法 - Google Patents
超微細パタ−ンの形成方法Info
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- JPS5820422B2 JPS5820422B2 JP52132234A JP13223477A JPS5820422B2 JP S5820422 B2 JPS5820422 B2 JP S5820422B2 JP 52132234 A JP52132234 A JP 52132234A JP 13223477 A JP13223477 A JP 13223477A JP S5820422 B2 JPS5820422 B2 JP S5820422B2
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はポリメチルイソプロペニルケトンフィルム又は
ポリメチルイソプロペニルケトンとベンゾフェノン化合
物との混合物からなるフィルムに1.000〜3,50
0人の紫外線を照射して超微細パターンを形成する方法
に関する。
ポリメチルイソプロペニルケトンとベンゾフェノン化合
物との混合物からなるフィルムに1.000〜3,50
0人の紫外線を照射して超微細パターンを形成する方法
に関する。
近年、超LSIの開発を行うためにサブミクロンの精度
を持つ加工技術が注目されている。
を持つ加工技術が注目されている。
しかしながら、従来のフォトリソグラフィーでは3,5
00〜4,500人の波長の紫外線を使用しているので
光の回折等の現象を伴い、1μm以下のパターン形成は
不可能である。
00〜4,500人の波長の紫外線を使用しているので
光の回折等の現象を伴い、1μm以下のパターン形成は
不可能である。
そのため、電子ビーム露光、軟X線露光などが開発され
つつあるが、電子ビーム露光は大型コンピューターを使
用し、しかも露光時間が長くかかるのでウェハー転写に
は実用的でなく、また軟X線露光は実用的な光源がなく
、マスク合わせが非常に困難であり、その上両者とも装
置が非常に大型化し、かつ、著しく高価となるなどの欠
点がある。
つつあるが、電子ビーム露光は大型コンピューターを使
用し、しかも露光時間が長くかかるのでウェハー転写に
は実用的でなく、また軟X線露光は実用的な光源がなく
、マスク合わせが非常に困難であり、その上両者とも装
置が非常に大型化し、かつ、著しく高価となるなどの欠
点がある。
これに対し、波長のより短かい1.ooo〜3.500
人の紫外線を従来のフォトリソグラフィーで使用されて
いた3、500〜4,500人の波長の紫外線に代えて
使用できるならば、1μm以下のパターン形成も可能と
なり、従来のフォトリソグラフィー技術が使用できる上
に、光源も低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノン−水銀
灯などが利用できるため超微細の画像形成には最も実用
性に富み、また経済的である。
人の紫外線を従来のフォトリソグラフィーで使用されて
いた3、500〜4,500人の波長の紫外線に代えて
使用できるならば、1μm以下のパターン形成も可能と
なり、従来のフォトリソグラフィー技術が使用できる上
に、光源も低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノン−水銀
灯などが利用できるため超微細の画像形成には最も実用
性に富み、また経済的である。
本発明者らはこのような観点に立ち、1,000〜3,
500人の紫外線照射による超微細パターン形成技術の
研究を鋭意進めてきたが、その結果ポリメチルイソプロ
ペニルケトン力1,000〜3.500人の紫外線に対
して高い感度を有すること、さらにこのポリメチルイソ
プロペニルケトンにベンゾフェノン誘導体を加えたもの
は感度が著しく向上すると共に現像時における膨潤度が
減少しまた耐食性に優れたものになることを見出し、こ
の知見に基いて本発明を完成するに至った。
500人の紫外線照射による超微細パターン形成技術の
研究を鋭意進めてきたが、その結果ポリメチルイソプロ
ペニルケトン力1,000〜3.500人の紫外線に対
して高い感度を有すること、さらにこのポリメチルイソ
プロペニルケトンにベンゾフェノン誘導体を加えたもの
は感度が著しく向上すると共に現像時における膨潤度が
減少しまた耐食性に優れたものになることを見出し、こ
の知見に基いて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明に従えば、分子量10,000〜i、
o o o、o o oのポリメチルイソプロペニルケ
トンと、一般式 (式中のXl、X2.X3及びX4は、水素原子、ハロ
ケン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ
位もしくはバラ位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン化合物との混合物からなる
フィルムを所望に応じ溶剤蒸気で処理したのち、これに
マスクパターンを介して波長1.000〜3,500人
の紫外線を照射し、次いで現像処理することにより、超
微細パターンを形成させることができる。
o o o、o o oのポリメチルイソプロペニルケ
トンと、一般式 (式中のXl、X2.X3及びX4は、水素原子、ハロ
ケン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ
位もしくはバラ位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン化合物との混合物からなる
フィルムを所望に応じ溶剤蒸気で処理したのち、これに
マスクパターンを介して波長1.000〜3,500人
の紫外線を照射し、次いで現像処理することにより、超
微細パターンを形成させることができる。
本発明において感光材料の主成分として用いるポリメチ
ルイソプロペニルケトンは、メチルイソプロペニルケト
ンを重合させて得られる分子量10.000〜1,00
0,000の重合体である。
ルイソプロペニルケトンは、メチルイソプロペニルケト
ンを重合させて得られる分子量10.000〜1,00
0,000の重合体である。
このものに波長1,000〜3,500人の紫外線を照
射すると分解して、セロソルブ系の溶剤やシクロヘキサ
ノンなどの溶剤に容易に溶けるようになる。
射すると分解して、セロソルブ系の溶剤やシクロヘキサ
ノンなどの溶剤に容易に溶けるようになる。
このフィルムは通常、厚さ0.3〜1.0μmに調製さ
れる。
れる。
本発明方法において像形成露光に使用される光源は、波
長1,000〜3,500人の範囲の紫外線を生じるも
のであればどのようなものでもよく、例えばMgF2
t S i O2t L t Fなどからなる窓をもつ
低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノン−水銀灯などが使
用できる。
長1,000〜3,500人の範囲の紫外線を生じるも
のであればどのようなものでもよく、例えばMgF2
t S i O2t L t Fなどからなる窓をもつ
低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノン−水銀灯などが使
用できる。
また、像形成露光に際して、用いられるマスクパターン
は、波長i、ooo〜3.500人の光を透過するLi
F、MgF2.CaF2゜BaF2.Al2O3,51
02などの材料を支持体とすることにより、所要のパタ
ーンを刻設して作製することができる。
は、波長i、ooo〜3.500人の光を透過するLi
F、MgF2.CaF2゜BaF2.Al2O3,51
02などの材料を支持体とすることにより、所要のパタ
ーンを刻設して作製することができる。
この像形成露光処理は、真空下又は不活性ガス雰囲気下
で行うのが有利である。
で行うのが有利である。
この不活性ガスとしては、例えば窒素、ヘリウム、アル
ゴン、キセノンなどが用いられる。
ゴン、キセノンなどが用いられる。
像形成露光処理は、光源の大きさ、種類、マスクの種類
、ポリメチルイソプロペニルケトンの分子量、フィルム
の厚さなどによって必ずしも一定しないが、通常1秒〜
5分間の照射によって完了する。
、ポリメチルイソプロペニルケトンの分子量、フィルム
の厚さなどによって必ずしも一定しないが、通常1秒〜
5分間の照射によって完了する。
このようにして、像形成露光処理を施こしたのち、その
フィルムは現像処理に付されるが、この現像処理は、ポ
リメチルイソプロペニルケトンの非宕剤で、かつ1,0
00〜3,500人の紫外線照射による分解生成物を溶
解しうる溶剤、例えばセロソルブ系溶剤、シクロヘキサ
ノンなどにより洗い出すことによって行われる。
フィルムは現像処理に付されるが、この現像処理は、ポ
リメチルイソプロペニルケトンの非宕剤で、かつ1,0
00〜3,500人の紫外線照射による分解生成物を溶
解しうる溶剤、例えばセロソルブ系溶剤、シクロヘキサ
ノンなどにより洗い出すことによって行われる。
この洗い出し法には、浸せき、スプレー、ブラッシング
等任意の手段を用いることができる。
等任意の手段を用いることができる。
また本発明においては、感光材料のポリメチルイソプロ
ペニルケトンに対し増感剤として、一般(式中のXl、
X2.X3及びX4は、水素原子、ハロゲン原子、低級
アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ位もしくはパラ
位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン化合物を配合することが必
要である。
ペニルケトンに対し増感剤として、一般(式中のXl、
X2.X3及びX4は、水素原子、ハロゲン原子、低級
アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ位もしくはパラ
位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン化合物を配合することが必
要である。
このようなベンゾフェノン化合物の例としては、ベンゾ
フェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベン
ゾフェノン、2.4−ジクロロベンゾフェノン、 2.
4’−シ’70ロペンゾフエノン、4,4’−ジクロロ
ベンゾフェノン、4.4’−ジブロモベンゾフェノン、
4−メチルベンゾフェノン、4,4’−ジメチルベンゾ
フェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−
ジヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる
が特に好マしいのは4,4′−ジブロモベンゾフェノン
である。
フェノン、4−クロロベンゾフェノン、4−ブロモベン
ゾフェノン、2.4−ジクロロベンゾフェノン、 2.
4’−シ’70ロペンゾフエノン、4,4’−ジクロロ
ベンゾフェノン、4.4’−ジブロモベンゾフェノン、
4−メチルベンゾフェノン、4,4’−ジメチルベンゾ
フェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−
ジヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる
が特に好マしいのは4,4′−ジブロモベンゾフェノン
である。
これらのベンゾフェノン化合物は単独でもまた2種以上
を組み合わせても用いることができる。
を組み合わせても用いることができる。
このものの使用割合は、通常、ポリメチルイソプロペニ
ルケトン100重量部当りベンゾフェノン化合物25重
量部以下の範囲で選択される。
ルケトン100重量部当りベンゾフェノン化合物25重
量部以下の範囲で選択される。
このベンゾフェノン化合物の配合により、感光材料の感
度が向上する上に、さらに現像時の膨潤が少なくなるた
め、作用の強い現像液を使用でき、かつフィルムの耐エ
ツチング性が改善されるなどの利点をもたらす。
度が向上する上に、さらに現像時の膨潤が少なくなるた
め、作用の強い現像液を使用でき、かつフィルムの耐エ
ツチング性が改善されるなどの利点をもたらす。
フィルムを乾燥するに当って、高温の加熱乾燥を行うと
、ベンゾフェノン化合物の増感効果が十分発揮されない
場合もあるが、この場合はポリメチルイソプロペニルケ
トンに親和性を有する溶剤蒸気例えばシクロヘキサノン
、セロソルブアセテートなどの蒸気でフィルムを処理す
ればよい。
、ベンゾフェノン化合物の増感効果が十分発揮されない
場合もあるが、この場合はポリメチルイソプロペニルケ
トンに親和性を有する溶剤蒸気例えばシクロヘキサノン
、セロソルブアセテートなどの蒸気でフィルムを処理す
ればよい。
もちろん、低温で乾燥すれば、このようなことは起らな
い。
い。
また、ある種のベンゾフェノン化合物、例えば4,4′
−ジブロモベンゾフェノンは、高温乾燥しても、完全な
増感効果を発揮する。
−ジブロモベンゾフェノンは、高温乾燥しても、完全な
増感効果を発揮する。
本発明の好適な実施態様に従えば、例えばシリコンウェ
ハーのような基板上に、ポリメチルイソプロペニルケト
ン又はこれと前記一般式のペンツフェノン化合物との混
合物を、適当な溶剤例えばシクロヘキサノンに鼎かした
溶液を塗布、乾燥して、厚さ0.3〜1μmのレジスト
層を形成させ、次いで光源例えば波長2537人の紫外
線を放射する殺菌灯を用いて像形成露光したのち、ベー
キング処理してレジスト層中の溶剤を除去する。
ハーのような基板上に、ポリメチルイソプロペニルケト
ン又はこれと前記一般式のペンツフェノン化合物との混
合物を、適当な溶剤例えばシクロヘキサノンに鼎かした
溶液を塗布、乾燥して、厚さ0.3〜1μmのレジスト
層を形成させ、次いで光源例えば波長2537人の紫外
線を放射する殺菌灯を用いて像形成露光したのち、ベー
キング処理してレジスト層中の溶剤を除去する。
次にこのものを現像液例えばセロソルブ系溶剤及びシク
ロヘキサノンに浸せきし、露光部分を溶出させると、非
常に精密なパターンを得ることができる。
ロヘキサノンに浸せきし、露光部分を溶出させると、非
常に精密なパターンを得ることができる。
このようにして、本発明によると、市販品として容易か
つ安価に入手可能な光源例えば重水素ランプ、低圧水銀
灯(殺菌灯)を用い、サブミクロンパターンを短時間で
形成することができ、しかもこのようにして得られるパ
ターンはフッ化水素酸などによるエツチングに対しても
十分に耐えうるので、超LSIなどの製造に好適に利用
することができる。
つ安価に入手可能な光源例えば重水素ランプ、低圧水銀
灯(殺菌灯)を用い、サブミクロンパターンを短時間で
形成することができ、しかもこのようにして得られるパ
ターンはフッ化水素酸などによるエツチングに対しても
十分に耐えうるので、超LSIなどの製造に好適に利用
することができる。
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 1
分子量soo、oooのポリメチルイソプロペニルケト
ン100重量部をシクロヘキサノンに溶解して、濃度1
0重量係の溶液とし、さらに第1表に示す各種のベンゾ
フェノン化合物10重量部をこの溶液に加えたのち0.
2μmのフィルターでろ過して感光液を調製した。
ン100重量部をシクロヘキサノンに溶解して、濃度1
0重量係の溶液とし、さらに第1表に示す各種のベンゾ
フェノン化合物10重量部をこの溶液に加えたのち0.
2μmのフィルターでろ過して感光液を調製した。
この感光液をスピンナーを用いてシリコンウェハー上に
塗布し、厚さ約0.5P1のレジスト層を形成させ、こ
れをデシケータ−中において約2時間減圧乾燥した。
塗布し、厚さ約0.5P1のレジスト層を形成させ、こ
れをデシケータ−中において約2時間減圧乾燥した。
このようにして得た感光材料について、波長2537人
の紫外線を放射する市販殺菌灯を用い、5crfLの距
離から段階露光し、露光後80°Cにおいて40分間ベ
ーキング処理してレジスト層中の溶剤を完全に除去した
。
の紫外線を放射する市販殺菌灯を用い、5crfLの距
離から段階露光し、露光後80°Cにおいて40分間ベ
ーキング処理してレジスト層中の溶剤を完全に除去した
。
次いでこのシリコンウェハーをエチルセロソルブとシク
ロヘキサノンの7:3の現像液中に1分間浸せきして現
像処理したのち、1分間水洗し、残存段数より感度を測
定した。
ロヘキサノンの7:3の現像液中に1分間浸せきして現
像処理したのち、1分間水洗し、残存段数より感度を測
定した。
この結果を第1表に示す。
この表中における相対感度は増感剤を含有しないポリメ
チルイソプロペニルケトンの感度を10としたときの相
対的数値である。
チルイソプロペニルケトンの感度を10としたときの相
対的数値である。
実施例 2
ポリメチルイソプロペニルケトン100重量部と4,4
′−ジブロモベンゾフェノン10重量部からなるレジス
ト層を実施例1と同じ条件で製造した。
′−ジブロモベンゾフェノン10重量部からなるレジス
ト層を実施例1と同じ条件で製造した。
次いでベーキングの際の温度と時間とを変えてベーキン
グ処理した後の感度を測定し、その結果を第2表に示し
た。
グ処理した後の感度を測定し、その結果を第2表に示し
た。
この表から明らかなように、ベーキング処理によりレジ
スト層の感度は変化しない。
スト層の感度は変化しない。
実施例 3
実施例1で使用したと同じポリメチルイソプロペニルケ
トンとベンゾフェノン化合物とからなるレジスト層を製
造し、80°Cで40分間ベーキング処理したのち、実
施例1と同じ殺菌灯を用いて露光処理し、感度を測定し
た。
トンとベンゾフェノン化合物とからなるレジスト層を製
造し、80°Cで40分間ベーキング処理したのち、実
施例1と同じ殺菌灯を用いて露光処理し、感度を測定し
た。
この結果を第3表に示す。
また、別にベーキング処理したレジスト層に、シクロヘ
キサノン蒸気を80℃で10分間接触させたのち、露光
処理し、感度を測定した。
キサノン蒸気を80℃で10分間接触させたのち、露光
処理し、感度を測定した。
この結果は第1表と同様であった。
すなわち、ベーキングにより4,4′−ジブロモベンゾ
フェノン以外はいったん感度が低下した場合でも、シク
ロヘキサノン、セロソルブなどの良溶媒蒸気でフィルム
を処理すれば感度を回復させることができた。
フェノン以外はいったん感度が低下した場合でも、シク
ロヘキサノン、セロソルブなどの良溶媒蒸気でフィルム
を処理すれば感度を回復させることができた。
この表から明かなように、4,4’−ジブロモベンゾフ
ェノン以外の増感剤を用いた場合は、ベーキング処理し
た後の感度は低下するが宕剤蒸気処理により感度を回復
する。
ェノン以外の増感剤を用いた場合は、ベーキング処理し
た後の感度は低下するが宕剤蒸気処理により感度を回復
する。
実施例 4
分子量500,000のポリメチルイソプロペニルケト
ンの10重量係シクロヘキサノン溶液中に、ポリメチル
イソプロペニルケトン100重量部当り10重量部の4
,4′−ジブロモベンゾフェノンを加えて感光液を調製
し、これを実施例1と同様にしてシリコンウェハー上に
塗布し、80°Cで20分間ベーキング処理して厚さ約
05μmのレジスト層を形成した。
ンの10重量係シクロヘキサノン溶液中に、ポリメチル
イソプロペニルケトン100重量部当り10重量部の4
,4′−ジブロモベンゾフェノンを加えて感光液を調製
し、これを実施例1と同様にしてシリコンウェハー上に
塗布し、80°Cで20分間ベーキング処理して厚さ約
05μmのレジスト層を形成した。
次いでこのレジスト層の上に石英製マスクパターンを密
着させ、実施例1と同じ殺菌灯で1分間露光したのち、
実施例1と同じ現像液中に1分間浸せきして現像し、さ
らに1分間水洗し、乾燥することにより0.5μm巾の
パターンを精度よく得ることができた。
着させ、実施例1と同じ殺菌灯で1分間露光したのち、
実施例1と同じ現像液中に1分間浸せきして現像し、さ
らに1分間水洗し、乾燥することにより0.5μm巾の
パターンを精度よく得ることができた。
次にこのようにしてパターンを形成させたシリコンウェ
ハーを100℃において20分間ベーキング処理したの
ち、フッ化水素とフッ化アンモニウム(重量比1:6)
を含むエツチング液で7分間処理した。
ハーを100℃において20分間ベーキング処理したの
ち、フッ化水素とフッ化アンモニウム(重量比1:6)
を含むエツチング液で7分間処理した。
このようにして、マスクパターンに忠実なエツチングパ
ターンを得ることができた。
ターンを得ることができた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 分子量10,000〜1,000,000のポリメ
チルイソプロペニルケトンと、一般式 (式中のXl、X2.X3及びX4は、水素原子、ハロ
ゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ
位もしくはパラ位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン系化合物との混合物からな
るフィルムに、マスクパターンを介シて波長1,000
〜3,500への紫外線を照射し、次いで現像処理する
ことを特徴とする超微細パターンの形成方法。 2 ベンゾフェノン化合物が、ベンゾフェノン、4−ク
ロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2,
4−ジクロロベンゾフェノン、2,4’−ジクロロベン
ゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4.
4’−ジブロモベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾ
フェノン、4,4仁ジヒドロキシベンゾフエノン、4−
メチルベンゾフェノン又は4.4′ジメチルベンゾフエ
ノンである特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 真空下又は不活性ガス雰囲気下で波長1,000〜
3,500人の紫外線を照射する特許請求の範囲第1項
記載の方法。 4 分子量10,000〜1,000,000のポリメ
チルイソプロペニルケトンと、一般式 (式中のXl、X2.X3及びX4は、水素原子、ハロ
ゲン原子、低級アルキル基、低級アルコキシ基又はメタ
位もしくはパラ位に結合する水酸基である) で表わされるベンゾフェノン化合物との混合物からなる
フィルムを溶剤蒸気で処理したのち、これにマスクパタ
ーンを介して波長i、ooo〜3,500人の紫外線を
照射し、次いで現像処理することを特徴とする超微細パ
ターンの形成方法。 5 ベンゾフェノン化合物が、ベンゾフェノン、4−ク
ロロベンゾフェノン、4−ブロモベンゾフェノン、2,
4−ジクロロベンゾフェノン、2.4’−ジクロロベン
ゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,
4’−ジブロモベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェ
ノン、4.4’−ジメチルベンゾフェノン、4−ヒドロ
キシベンゾフェノン又は4,4′−ジヒドロキシベンゾ
フェノンである特許請求の範囲第4項記載の方法。 6 溶剤蒸気がシクロヘキサノン又はセロソルブアセテ
ートの蒸気である特許請求の範囲第4項記載の方法。 7 真空下又は不活性ガス雰囲気下で波長1,000〜
3,500λの紫外線を照射する特許請求の範囲第4項
記載の方法。
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