JPS5865432A - ポリメチルメタクリレ−トのエツチング法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリメチルメタクリレートの層の選定された部
分をエツチングする方法に関する。

半導体工業においては、集積回路の製造に使用される材
料の種々の皮膜及び層にパターン付けする方法に輻射線
に感光性のレジストが一般的に用いられている。か＼る
方法の一つにおいては、加工処理されるべき集積回路の
基板又はウェハにポリメチルメタクリレートのようなレ
ジスト材料の厚い下部層を塗布しそしてノボラック樹脂
及び光活性化合物を含有するアジドレジスト、たとえば
米国、マサチューセソツ州、ニュートン在のシップレイ
（５ｈｉｐｌｅｙ　）社から供給されるＡＺ／’ｌ−！
；ＯＢ型のアジドレジストのような別のレジスト材料の
薄い上部層を該下部層の上に形成する。ポリメチルメタ
クリレートの厚い下部層の下面はウェハの形相に一致し
そしてその上面は実質的に平らである。

この二層レジストの上部層をそれが感光性であるが下部
層は感光しない比較的高波長帯の紫外線の所望のパター
ンをもつ輻射線に露出する。上部層の露出された部分を
適当な溶剤又は現像液によって除去して上部層の定着部
分を残留させる。ついで、ポリメチルメタクリレートレ
ジストの下部層を上部層の開放部を通じて該下部層が感
光性であるが上部層は不透明である比較的低波長帯又は
泥波長帯め紫外線に露光させる。その後、下部層の露光
部分を適当な溶剤又は現像液、たとえばインプロパツー
ルで稀釈されたメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）に
よって除去して後にウェハの加工に使用される下部層の
定着部分を残留させる。高度の解像を達成させるために
は、この現像液は泥波長帯の紫外線に露光されたポリメ
チルメタクリレートを露光されないポリメチルメタクリ
レートよりも著しくより速やかに溶解しなければならな
い。さらに、完全な現像の達成に要する時間が適度なも
の、たとえば７分以下であることが望ましい。

二層レジスト技術に使用される現像液についてはレジス
トの露光された物質対露光されない物質の現像速度の比
＋　Ｄｒが大であることが重要である。

ポリメチルメタクリレートの層の現像はその表面から内
部に向って進行するので、層の表面に近い部分はその現
像時間の大部分については露光されない物質の現像速度
で横方向に現像される。この結果完全に露光された層又
は皮膜中にｔａｎ　（／ρ「）に等しい壁角度が与えら
れる。このために必要な現像液は壁角度がきわめて小さ
い、すなわちほとんど垂直な壁になるような比り、をも
つものであり、それによってレジストの厚い皮膜又は層
中に高解像能パターンが形成され得る。別の一要件は現
像液がポリメチルメタクリレートの層の表面に使用され
る薄いパターン付与層と適合性であることである。適合
性を達成するためには、現像液はパターン付与層を完全
に除去するか又はそれに全く影響を与えないものでなけ
ればならない。ポリメチルメタクリレート現像液による
パターン付与層の軟化及びその結果生ずる歪みは許容し
得ないものである。

゛レート用の現像液として使用されてきた。ＭＩＢＫ現
像液についての現像速度比Ｄｒは１０θよシ大きいもの
であり得る。しかしながら、ＭＩＢＫ現像液の使用にお
いてはポリメチルメタクリレート層とＭＩＢＫ現像液中
に比較的不溶性であるパターン付与層との界面に不溶性
層が形成されるので問題が生ずる。か＼る界面層の存在
は不均一な現像をもたらし、その結果不均一な線の幅及
び輪郭を生ずる。この界面層はレジストの二層の成分、
すなわち一方はポリメチルメタクリレートに基づくレジ
ストであり、他方はアセテート溶剤を用いるノボラック
樹脂に基づくレジストである二成分が、それらの溶液か
ら二層を形成する工程において相互に反応することによ
って形成されるものと考えられる。ポリメチルメタクリ
レートとノボラック重合体はからみ合わされるようにな
るものと考えられる。したがって、界面層中におけるノ
ボラック重合体はポリメチルメタクリレートによってノ
ボラック現像液から保護され、また界面層中におけるポ
リメチルメタクリレート重合体はノボラック重合体によ
ってポリメチルメタクリレート現像液から保護されてそ
の結果前述したごとき不均一な現像がもたらされる。

本発明は慣用の現像液について上述した問題を回避する
ポリメチルメタクリレート用の現像液の提供を意図する
ものである。

本発明の方法の実施に当たり、その一実施態様によれば
、まずパターン付けされるべき表面をもつ基板を用意−
する。この基板の該表面にポリメチルメタクリレートの
第一の層を形成する。ついでポリメチルメタクリレート
の第一の層上にノボラック樹脂を含有するレジストの第
二の層を形成すを第二の層中に形成させてそれによって
被覆されないポリメチルメタクリレートの第一の層の部
分を露出させる。第二の層及びポリメチルメタクリレー
トの第一の層の露出部分にポリメチルメタクリレートが
感光性である輻射線をポリメチルメタクリレートの露出
部分が解重合するに足る時間照射する。ついで第−及び
第二の層をアセトンの溶゛液に浸漬してポリメチルメタ
クリレートの第一の層の露光部分及びレジストの第二の
層を除去する。

本発明の特、徴とするところを特許請求の範囲に要約し
て示す。さらに本発明の構成及び操作方法をその目的及
び利点とともによりよく理解せしめるために、本発明を
図面を参照しつつさらに説明する。

第１図に示した各グラフはポジメチルメタクリレート層
にそれが感光性のジュール／７で表わした線量の輻射線
を照射した後に本発明のアセトン現像液を用いて現像し
た場合の現像時間に対するポリメチルメタクリレート層
の除去厚を示すものである。

第２図はアセトン一部及びイソプロパツール／部の溶液
からなる現像液を用いた場合のポリメチルメタクリレー
ト層のミクロ７７秒で表わした平均現像速度をポリメチ
ルメタクリレートが感光性の輻射線のジュール／ｃｒＩ
で表わした照射線量の関数として示したグラフである。

現像速度は２０秒の現像時間の平均値を表わす。

つぎに本発明を特定の実施例によってさらに説明する。

シリコン半導体材料の基板の表面に二酸化珪素の層を形
成させた基板を用意する。ポリメチルメタクリレート（
デュポン社製エルバサイト（Ｅｌｖａｃｉｔｅ　）　２
０’ｌ／　）　ｇ重量部及びトルエン９２重量部から・
なるポリメチルメタクリレートの溶液を二酸化珪素層の
表面上に塗布して沈着させる。ついでこの基板を約！；
０００ｒｐｍの速度で約２０秒間回転させて二酸化珪素
層の表面上に約０ｇミクロンの厚みのポリメチルメタク
リレートからなる第一のレジスト層を形成させる。その
後、基板を約７７０℃の温度に２０分間加熱してポリメ
チルメタクリレートの層中に残留するトルエンを完全に
除去しかつ二酸化珪素層の表面へのポジメチルメタクリ
レート層の接合を強化させる。加熱温度は重合体の認め
得る分解が生起する温度より低く選定すべきである。

ついで、米国、マサチューセノツ州、ニュートン在のシ
ップレイ社から販売されているＡＺ／１Ｉ５０Ｂ型のア
ジドフォトレジスト材料をポリメチルメタ、クリレート
層の表面に沈着させる。アジドレジストは、本質的に、
アルカリ性溶剤又は現像液中に可溶性であるノボラック
樹脂、輻射線によって活性化されるまでアルカリ性溶剤
中のノボラック樹脂中への溶解を抑制する感光性化合物
、たとえばジアゾナフトキノン、レジスト用の適当な溶
剤、たとえばセロソルブアセテート及び皮膜形成性添加
剤、染料及び可塑剤のような少量成分からなる。

ついで基板を約ＡＯＯ０ｒｐｍの速度で約７５秒間回転
させてポリメチルメタクリレートの第一のレジスト層の
上に約０３ミクロン厚の第二の層を形成させる。

その後、基板を約９Ｓ℃の温度に７分間加熱して残留す
る溶剤を完全に除去する。

第二のレジスト層を約り０５〜約９３乙面の範囲の波長
帯のあるパターンをもつ輻射線に露光して第二のレジス
ト層中に露光部すなわち照射部と非露光部の対応するパ
ターンを形成させる。第ニレジスト層の露光部を基板及
びレジスト層をシップレイＭＦ　−３！；／現像液のよ
うな適当な現像液中に浸漬することによって除去して該
層中に除去された部分と残留部分とのパターンを形成さ
せる。

ついで、基板に約２００〜約２３０　ｒｒｎの泥波長帯
の紫外線を照射すると、この紫外線は第ニレジスト層の
除去されない残留部分によって阻止されまた第ニレジス
ト層の除去された部分を貫通してポリメチルメタクリレ
ートの第一レジスト層に衝突する。ポリメチルメタクリ
レートはこの輻射線の波長帯に感光性であるので、ポリ
メチルメタクリレート物質の分裂又は解重合が生起する
。第一レジスト層はθ乙ｇジュール１０１の比エネルギ
ー密度の輻射線を受ける。その後、第−及び第二の層を
アセトンコ部及びイソプロノ（ノール／部からなる溶液
中に２０秒間浸漬してポリメチルメタクリレートの層の
露光部分及びレジストの第二の薄層を除去する。ポリメ
チルメタクリレートの第一層の露光部分及び第ニレジス
ト層はアセトンの溶液に浸漬することによって除去され
るがこれらの層は別の手段、たとえばアセトン溶液の噴
霧によ、つても除去することができる。

第１図には実験に基づくグラフ／／〜／乙が示されてお
り、各グラフはポリメチルメタクリレートの各層につい
てのものである。各グラフはポリメチルメタクリレート
層に２／’Ｉ　−２３０ｎｍの波長帯の輻射線のジーー
ル／Ｃｆｌで表わした各線量を照射した後に、アセトン
コ部及びイソプロノくノール／部からなるアセトン現像
液を用いて現像した場合、現像又は除去処理時間に対す
る鎗すメチルメタクリレートの除去厚を示す。グラフ／
／は輻射線を照射しない場合の除去厚を示す。グラフ／
／〜／乙によって表わされる照射線量はそれぞれ０１θ
／ｇ１θ何、θ１．ｇ、ｉ／２及び１２ｇジュール／ｄ
である。したがって、アセトンコ部及びイソプロノ（ノ
ール／部からなる現像液を用いてポリメチルメタクリレ
ートの特定の厚みの層を除去するに要する時間は施され
る輻射線の線量に関係する。

第２図はアセトン２部及びインプロパツール／部からな
るアセトン現像液を用いた場合のポリメチルメタクリレ
ート層の平均現像速度を２／←２３０ｎｍの波長帯の紫
外線の照射線量の関数として示すグラフである。現像速
度は２０秒の現像時間の平均値である。現像速度と照射
線量との関係は一次関数的である。したがって、ポリメ
チルメタクリレートの第一レジスト層中に急勾配の壁を
与えるためには高い線量が使用されるであろう。所定の
露光について除去されるべき所望の層厚は露光されたレ
ジストの全部分について良好な現像の達成を保証するた
めに過現像されるべきである。

第１図のグラフは現像時間の関数としてのポリメチルメ
タクリレートの除去量をアセトン用の稀釈剤、特にイン
プロパツールについて、しかもアセトンに対する特定割
合のインプロパツールについて示しているが、他の割合
の該溶剤も使用し得るものである。該溶剤をより多割合
で使用すれば所与の厚みのポリメチルメタクリレートを
除去するためにより長い現像時間を必要とするであろう
。

逆により高濃度のアセトン溶液を用いれば、より短時間
で所与の厚みのポリメチルメタクリレートを除去し得る
であろう。

アセトン用の稀釈剤としてインプロパツールの使用を説
明したが、他の溶剤、たとえばエタノールも使用し得る
。

前述したごときアジドレジストとポリ゛メチルメタクリ
レートレジストとの界面層を除去する溶剤の提供に加え
て、本発明のアセトン溶剤は慣用の現像液であるメチル
インブチルケトンよりも著しくより高速度で現像された
レジストを除去し、それによって集積回路の加工所要時
間を低減せしめ得る。

本発明の現像液はポリメチルメタクリレートの第一層と
ノボラック樹脂を含むレジストの第二層とからなる二層
レジストに特に好ましく適用し得るが、本発明の現像液
はポリメチルメタクリレートからなる単一層レシストに
も同様に適用し得るものである。この場合には、現像液
は慣用の現像液よりもより速やかに輻射線に露光するこ
とによって形成されたパターンの現像を達成せしめ得る
。

以上本発明を特定の実施態様について説明したが、前述
したごとき種々の変形は当業者によって容易になし得る
ものであること、したがって本発明はか＼るすべての変
形及び修正を包含するものであることが理解されるべき
である。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ）　　ポリメチルメタクリレートの第一の層を形成
   すべき表面をもつ基板を用意し、該表面にポリメチルメ
   タクリレートの第一の層を形成させ、該ポリメチルメタ
   クリレートの第一の層の上にノボラック樹脂を含有する
   レジストの第二の層を形成させ、該第二の層中に該第−
   の層に対すると実質的に同一である第二のパターンを形
   成させてそれによって被覆されないポリメチルメタクリ
   レートの該第−の層の部分を露出させ、該第二の層及び
   ポリメチルメタクリレートの該第−の層の露出された部
   分にポリメチルメタクリレートが感光性である輻射線を
   ポリメチルメタクリレートの該露出部分を実質的に解重
   合させるに足る時間照射せしめ、そして該第−及び第二
   の層をアセトンを含有する溶剤中で処理してポリメチル
   メタクリレートの該第−の層の該露出部分及びレジスト
   の該第二の層を除去することからなる基板の表面に形成
   されたポリメチルメタクリレートの第一の層中に第一の
   パターンを形成する方法。 （２）′　該第−の層が該第二の層より実質的に厚みが
   大である特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）　　該溶液がアセトン及びイソＺ°ロバノールを
   含有する特許請求の範囲第１項記載の方法。 （４）該溶液が容量基準でアセトンユ部及びイソプロパ
   ツール／部からなる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）該第−及び第二の層をアセトンの醪液中に浸漬し
   てポリメチルメタクリレートの該第−の層の該露出部分
   及びレジストの該第二の層を除去する特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 （６）　　ポリメチルメタクリレートの層を形成すべき
   表面をもつ基板を用意し、該表面上にポリメチルメタク
   リレートの層を形成させ、該ポリメチルメタクリレート
   層にポリメチルメタクリレートが感光性でありかつ所望
   のパターンと実質的に同一のパターンをもつ輻射線を該
   パターンの輻射線に露出された該ポリメチルメタクリレ
   ート層の部分が実質的に解重合するに足る時間照射せし
   め、そして該ポリメチルメタクリレート層をアセトンを
   含有する溶液中で処理して該ポリメチルメタクリレート
   層の解重合した部分を除去しそれによって該層中に該所
   望のパターンを形成させることからなる基板の表面に形
   成されたポリメチルメタクリレートの層中にパターンを
   形成する方法。