JPS5837980B2 - フオトエツチングホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフォト・エッチング方法に関し、特に半導体集
積回路などの半導体装置の製造工程に適用して有効なフ
ォト・エッチング方法に関するものである。

フォト・エッチングプロセスは、例えば、シリコンウエ
ファーの表面に形成した酸化膜の所望位置に不純物拡散
用の窓をあける等の一連の工程である。

このプロセスを概略的に説明すると、シリコンウエファ
一表面の例えば酸化膜（Ｓ ｉ０２ ）上に感光性樹脂
液を塗布して樹脂膜を形成し、この樹脂膜上にマスクを
密着させ、該マスクを介して紫外線を照躬した後、有機
溶剤などの現像液中に浸漬して感光性樹脂膜を現像し紫
外線によって重合して不溶化した部分を残し、他を溶解
するものである。

なお上記はネガタイプの感光性樹脂液を使用した場合で
あって、ポジタイプの感光性樹脂液を使用すれば、紫外
線の照躬された部分は分解等により逆に溶解する。

このようにしてシリコンウエファーの酸化膜上に感光性
樹脂膜を設けた部分と設けない部分とを形成した後、フ
ツ酸（ＨＦ）等のエッチング液に浸漬すれば、感光性樹
脂膜が被着していない部分の酸化膜（Ｓｉ０２）は溶解
し、所望位置の酸化膜（ＳｉＯ２）に窓をあけることが
できる。

最近、半導体素イの高密吠化、高集積化が要求されてお
り、また半導体素子を小型化すればそれだけ１枚のウエ
ファより数多の半導体装置を作ることができて、歩留り
を上げることができる。

しかし従来はフォトエッチングプロセスに波長の長い紫
外線を用いていたので、感光性樹脂膜上にマスクを密着
させて重ね合せて露光する際に、紫外線がマスクの端部
で回折現象を起こして内側に回り込むために、解像度が
悪く、２〔μｍ〕の精度が限界であった。

そこで波長の長い紫外線の代わりに電イビームを使うこ
とが考えられているが、この電イビーム露光は紫外線を
照躬する場合に比して、露光時間は長くなり、また全面
露光もできない。

更に電イビームを感光性樹脂膜上に走査して露光させる
ためには真空中で行なわなければならないので、現在の
段階では大量製産工程に電イビーム露光を使用すること
は無理である。

そこで一般に使用されている電子ビームより波長は長い
が紫外線よりは波長が短いＸ線露光が考えられる。

このＸ線は物質透過力が強くガラスマスクを使用でき、
紫外線の場合と同様に露光時間が短く全面露光ができる
ので、フォト・エッチングプロセスに使用することが可
能である。

しかもＸ線の波長は（ １．２ ４／Ｖ） ＸＩ Ｏ’
Ｃ人〕で表わされ、ここで■は加圧電圧で、この加圧
電圧を１２．４［ＫＶ）にすればＸ線の波長は１〔λ〕
となり、回折現像も少なく、フォトエッチングの精度を
向上させることができる。

ところが、従来の感光性樹脂は紫外線に対する感度は良
いがＸ線に対しては余りよくない。

これはＸ線の吸収効率の悪さからくるものである。

そこで本発明は、フォトエッチングプロセスにＸ線を使
用することができるようＸ線に対して感度の良い感光性
樹脂を用いたフォト・エッチング方法を提供しようとす
るもので、その目的を達成するため本発明は、エッチン
グされる材料上に、二重結合（一Ｃ＝Ｃ−）、アジト基
（−Ｎ３）、エポキシ基（−ＯＨ−ＯＨ２）、その他高
分子化可能＼。

／な官能基を有し、重金属の微粉末が添加された感坤＊
光性樹脂層を形成し、該感光性樹脂層に選択的にＸ線を
露光する工程を翁することを特徴とするもので、以下更
に詳細に説明する。

まず、この方法に適用されるネガ型の感光性樹脂につい
て説明する。

二重結合（−Ｃ＝Ｃ−）を有した感光性樹脂、ジアクリ
レートポリマー（ＯＨ２＝ＯＨ−Ｃ！０−Ｒ−００−Ｃ
Ｈ＝ＯＨ２、但しＲはエチレングリコール、ジエチレン
クリールなどの多価アルコール残基を示す。

）に銅（Ｏｕ）の微粉末を添加してＸ線を照躬すること
、次式に示すように、重合と橋かけを同時に行なったポ
リマーができて、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）
等の有機溶媒に不溶となる。

なおここでｈはブランクの定数、γはＸ線の波長の逆数
つまり波数で、叶でＸ線のエネルギーを表わしている。

この場合、炭素（０）や、水素（Ｈ）等の軽い原子はＸ
線のエネルギーをほとんど吸収できないが、代わりに銅
（ Ｃｕ ）がＸ線のエネルギーを吸収するので、この
銅（ Ｏｕ ）の吸収したエネルギーを与えてもらって
、重合反応を行なうものである。

なお銅（ Ｏｕ ）以外のたとえばＦｅ，Ｓｎ，Ａｇ、
Ｂａ，Ｎｄ，Ａｕ等の重金属の微粉末を添加しても同様
の結果が得られる。

またアジト基（一Ｎ３）を有した感光性樹脂２．６ビス
ー（４−アジドベンジリデン）−（メチル）シクロヘキ
サノンを架橋剤としたポリイソプレン又はポリブタジエ
ン樹脂にＯｕ微粉末を添加してＸ線を照射すると次式に
示すようにニトレンができてポリマー間に架橋しＭＩＢ
Ｋ等の有機溶媒に不溶となる。

アジト基（一Ｎ３）を有した感光性樹脂の場合も上記し
たジアクリレートポリマーと同様ｌこ銅（Ｏｕ）が代わ
りにＸ線を吸収して、このＣｕよりＸ線のエネルギーを
もらって架橋するものである。

なお銅（Ｏｕ）以外の重金属を添加しても同様の結果が
得られる。

酬またエポキシ基（
−ＣＨ−ＯＨ２）を有した感光Ｖ 性樹脂エポクサイドポリブタジエンに銅（ Ｃ！ｕ ）
の微粉末を添加してＸ線を照躬すると次式に示すように
重合してＭＩＢＫ等の有機溶媒に不溶となる。

エポキシ基（ 一〇Ｈ−Ｃ；Ｈ２）を有した感光性樹＼
Ｏ 脂の場合も前記したジアクリレートポリマーと同様に銅
（Ｃｕ）が代わりにＸ線を吸収して、この銅（Ｏｕ）よ
りＸ線のエネルギーをもらって重合するものである。

なお銅（ＣＵ）以外の重金属を添加し※※ても同様の結
果が得られる。

以上はネガ型の感光性樹脂について説明したがポジ型の
感光性樹脂について説明する。

アジト基を有した感光性樹脂Ｏ−キノンアジト系化合物
に銅（Ｃ！ｕ）微粉末を添加してＸ線を照射すると次式
に示すように分解して水に溶解する。

この場合炭素（０）や水素（Ｈ）等の壓い原イはＸ線を
吸収できないので、Ｏｕが代わりにＸ線を吸収し、この
Ｏｕが吸収したエネルギーをもらって分解反応が行なわ
れる。

なお銅（ Ｏｕ ）以外の他の重金属を用いても同様の
結果が得られる。

実施例 平均分子量約１０万のポリジアクリレート（ＯＨ二ＯＨ
−００−Ｒ−００−ＯＨ二ＯＨ）−Ｒ：エチレングリコ
ール ０ １０〔ｇ〕をＢＩＢＫ等の有機溶媒に溶かし、そこへ平
均ね径約５０〔μｍ〕の銅（Ｃｕ）粉末１．３ｇを混ぜ
る。

よく攪拌した後回転塗布法で０．４〔μｍ〕厚の被膜を
シリコン基板上に作る。

そこえ８．３４［Ａ］（ＡＩＫα）の特性Ｘ線を当てる
と、銅（Ｏｕ）粉末を混入しない試料の感度９ ０ ［
’ｍＪ／７〕（ ０．４ 〔μｍ〕厚）に対して１ ０
Ｃ ｒｎ Ｊ ／ｃｒ／ｌ 〕と９倍の高感度が得ら
れた。

以上説明したように本発明の感光性樹脂は、二重結合、
アンド基、エポキシ基、その他高分イ化可能な官能基を
有した感光性樹脂にＦｅ，Ｏｕ、Ｓｎ，Ａｇ，Ｂａ，Ｎ
ｄ，Ａｕ等の重金属を添加せしめたので、感光性樹脂の
ＸＭに対する吸収効率が良くなりしたがってＸ線に対す
る感度が向上される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エッチングされる材料上に、二重結合（−Ｃ二〇一
   ）、アジト基（Ｎ３）、エポキシ基（−ＯＨ−Ｃ）−Ｉ
   ２）、その他高分子化可能な官能基＼ を有し、重金属の微粉末が添加された感光性樹脂層を形
   成し、該感光性樹脂層に選択的にＸ線を露光する工程を
   有することを特徴とするフオトエツチング方法。