JPS59152629A - パタン形成方法 - 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、集積回路を始めとする各種の固体デバイスの
製造において、基板上に高精度、微細レジストバタン？
形成するリングラフィの方法に関するもので、特に多層
レジストによるバタン形成方法に関するものである。

半導体集椙回路この製造においてＧま、年々高集積化が
進められており、それに伴い高精度・微細７７１工が要
求されている。リングラフィの方法についても、近紫外
光を用いた稲小投影露光、電子線１ｕ接描画あるいはＸ
線露光と多様な帳開倉呈している。しかしながら、業子
製造過程において生ずる基板段差は基板上ＶＣ塗布した
レジスト層の層厚を変ｇＪＪさせ、これは露光方法σ〕
■何に依らずレジストバタン寸法精度を低下ざ甘る間誼
をおこしていた・：ｆに、バタン寸法が微細化するに従
って、’３’ｅ露光の場合ｒＧ：ｊ基板からの反射ｙｃ
、による定在波効果が、電子媚露元の場合にもやはり基
板からの反射ｍ子による近従効来が形成バタン精度の主
要な劣化安置となりつつあり、これに対する対画が急務
となっている。

これらの問題の解決策として２１９１あるいは３ＲＩｊ
構成からなる、いわゆる多層レジストσ）提案がある。

多層レジスト技術については詳述はぎけるものの、要は
下層として厚く形成する有機高分子層により基徐段差ｒ
実効的に平１且化し、かつ上層レジストに基板面から隔
てることにより上記ｇ）　問題ｔ−除去しようとするも
のである０バタン杉成は、上層レジストｖｃ形成した憂
稍度バタン倉ドライエツチングの方法を用い、３層の場
合は中間層にいったんバタン転写し７Ｓ：後、２層の場
合は直接下層の有機高分子層に転写することによりを己
れる０このように、多層レジスト技術は形成バタンの精
度、倣細性、ドライエツチング耐性等に関しては、従来
の単層レジスト孜術の欠点？全面的に除去した優れた技
術であるが、実用性の観点からは尚。

改良ｔ−要するコ、３の欠Ａ？有するものである。

特に従来１）ＭＬ層レジスト工程に比較すると、多層レ
ジストのバタン形成工程数が（ψめで多く、従って・バ
タン形成に良時間？要し、ウェハスルーアットが低いこ
とが最大の問題点である。さらには、例えば従来から提
案されている８ｉ（Ｊ、、Ｓｉ、ＡＪ等の無機材料を中
間層とする３層レジスト技術において待に顕著であるか
、これらの中間層を形成するための、真孕蒸着、スパッ
タあるいはプラスマＣＶＵ等の簀空装置、これらの中【
８１層全エツチングするためのドライエツチング装置と
、それぞれ高額な装置が必要となり、プロセスコスト上
の問題も有してい７Ｓ：Ｑ ２層構成では上記の四囲はかなり軽減され、特に下層の
有機高分子層上ｖｃ有機高分子レジストと噴虐する、い
わゆる、ｆ機／Ｍ機２層レジストでは、コ層ともスピン
搬布法で形成されるためスループットも高く、上記のよ
うな装置類も不要である。

しかしながら、この有機／有機２層レジストに関する従
来の提案は大部分が２層材料間の浴液に対する溶解速度
の違いを利用してバタン形成するもの、ｐＩ！言すれば
、いわゆるウニ１ツト処坤によりバタン形成されるもの
であり、穿ってドライエツチング技術の高精度特性と全
面的に採用しに３１曽レジストの場合に比してバタン精
度あるいは倣細性の点で劣ることは否めない。また、上
層レジストとマスクとして下層をドライエツチングして
バタン形成する有機／有機２層レジストの提案もあるが
、これは２層材料組合せの選択の幅が狭く、己らｔ／ｃ
はドライエツチングの速度差が大きくできず、その結果
、゛ドｌ曽有Ｗ品分子のエツチング中に上層レジストが
著しく膜減りするという欠点が生じていた。そのためバ
タン寸法変換差が大さくなり一さらに厚い上層レジスト
となることによりバタンの解像度が低下するという欠点
が生じていた〇本発明は、高解像度で喰細なバタンの形
成が可能で、かつ工程数が少なく処理方法が簡便な２層
レジストによるバタン形成方法を提供するもので、具体
的ＶＣは２層しジストリＦＪ９ｆｉ有０品分子材料とし
てオルカッポリシロキサンｔａ用すること？特徴とする
。

′　以下、本発明を図示する実施例ｖｃ基ついて説明す
る。

；Ｍ／１図（ａｌ〜（ｄｌは、本発明バタンノ１ぞ成方
法の主要１″桿？工梅順に示した概略断面図であ６゜本
発明では、第１図（ａｌ　Ｋ示す様に、先ずバタンが形
成きレルヘさ基板ｌ上にオルガノポリシロキー＋ｒ　ン
層２を形成し、吹に第１図（ｂｌＶｃ示す様にレジスト
層８ヲ鵠層する。オルガノポリシロキサン層２とレジス
ト層８の積層で、不発ＩＪ＃リコ層レジスト番となる。

ここでレジスト層としては、ａ用される露光手段に応じ
てホトレジスト、ｍ子標レジスト、あるいはＸ竪しジス
トが随時選択される。次に、第を図（Ｃ１に示す様に、
所舅のバタンでの露光、現像処ｊｇ４ｔ″なしてレジス
ト層８に所望のバタン？形成し、次にバタン形成゛した
レジストＰｆＪｋマスクに、トライエツチングの方法に
よりオルカッポリシロキサン）ｔｌｙｔ−工）チングし
て、本発明の゛パタンＪｒ或は完了する。ざらに、基＆
に所望のバタン？形成するには、図示はこれを４＃Ｉす
るも、上記の様にバタン形成した２　１ｋｌレジストを
マスクとして基板？エツチング加工し・最５！１ｖｃＡ
層レジストの各層ｔ−順次あるいは同時に剥Ｉｇ除去す
れば良い。

表１に・実験に使用した各補オルガノポリシロキサンの
フェニル基含有４、有機基金、ｆ４、硬化傍横？示す。

衣　　　　　　工　　　　１ 使用したオルガノポリシロキサンの構造とエツチング速
度表中７エ＝／ｌ／基含有率は化学構造式で表わされる
ＸとＹの比（Ｘ／Ｙ）である０７エ二ル基以外の有機基
は一部分σノビニル基と除くと大部分がメチル基である
０又、併せてＯＦ、ガスと用いて反不性イオンエッチン
グト施こした際のエツチング速度を示す◎エツチング条
件＆ｘｃ！４流１政ｓ　ｏ　ｓｃｃｍ　、圧力ＱＯｉ′
１１ｏｒｒ−高向波ｇ　ｌ’Ｊ１０（ｆｉＮである。

ところで、本発明の要点は、オルガノポリシロキーケン
の材料選択？適格に行なうことにより・通常の有機高分
子レジストに比較して九分大ざいドライエツチング速度
が得られることと見出し−これにより厚いオルガノボリ
シ四キサンＷｔｒｔ比較的薄い有機高分子レジスト層を
マスクとして募Ｍ度にドライエツチングすることである
。すなわち、通常良く用いられるシブレー社製ホトレジ
スト（ＡＺ−／ｌｌ−００）の同条件でのエツチング速
度がコｇ　ｏ　１７ｎｕｓであることから、１列えはオ
ルガノポリシロキサン八ではその３倍以上のエツチング
速度があることがわかる。第２図は、エツチングガス（
Ｃｋ’＜　）　ＶＣＨｘ　ｋ混合してエッチン゛グした
時のＨ！ｉＭ、合比とエツチング速度の＠熱である。Ｈ
。

と混合することによりオルガノポリシロキサン、ＡＺ−
／１Ａ００ともエツチング速度は低下するが、弘θ％混
合するとＡＺ−／１１００は殆どエツチングされずにオ
ルガノポリシロキサンのみをエツチングすることが可能
となる０従って、上層に公知の高ｌ感度、高野１家度レ
ジスト、下層にオルガノポリシロキサンと用い、ｃＦ、
１−Ｈ，混−介ガスでドライエツチングすることにより
、上層レジストが膜減りすることなく畝細レジストパタ
ンを形成でさる〇−万、表１に示す如く、オルガノポリ
シロキサンとしては、エツチング速度の点からフェニル
基を含甲ないものの方が良い。これＧ：ｔ−フェニル基
がｃ　Ｉ！’、プラズマ耐性金もっためである。又、表
１から明らかな妬くオルガノポリシロキサンの４ｉ機基
含′４ｉ率は少ない方が良く、例えば３７　ｗｔ％　以
下であることが本発明には好適である。−万、同じ有機
基金４（２４ｗ１％）でもＢ（縮合反応：架辱点が８ｉ
−Ｕ）とＣ（付加反応：架橋点か８ｉ−Ｃ）ではＢの方
かエツチング速度が速い。これはＣＦ。

では８ｉ−（Ｊの万が８ｉ−Ｃよりもエツチングが連い
ことに起因している。従って、オルガノポリシロキサン
としては、有機基含有率が等しくても―合反応で硬化す
るものの方が好適である。尚、上層レジスト材料として
ハ、・要は、オルガノポリシロキサン層上ｖｃ接滑性よ
く均一に塗布でさればすべて本発明に好］＠であるがレ
ジストリ種類によりハガレや割れが生じる場合がある。

こｊ″ｌｃ′ｉｌｃ′ｉオルガノポリシロキサ２表面存
在するためである。この問題？解決するためには、表面
の有機基４除去すればよく、そのためにはオルガノポリ
シロキサン表面ｔｒｉ禦プラズマ処理すれば良い。この
場合□、試料にかかる温度の意力）ら円筒型のものより
もｌ平行平版型のエツチングｇは倉出しくる方が％−ｒ
−しい。この酸素１ラズマ処ＩＪＩＡＫより現在公知の
レジストは大部分本発明に適用で８イ）。

次に、具体的な実験例を挙げる。

電極材料としてアルミニウムを形成した３インチ基板上
にオルガノポリシロキサンＡｋ／ｐｍ　　スピン塗布し
、菫素雰囲気Ｆｔｓσ℃で／　！１８　ｆｔ！’　７Ｊ
１１熱した。その備、平行平板型エツチング装置により
ｔθｏＷ、１ｇ素流敏ｓ　ｇ　ｓｃｃｍ　、圧力ａθ／
Ｔ：ｏｒｒの条件でｌθ分ｍｌ酸素プラズマ処理した後
、ＡＺ−／　＃　００　ｆ　Ｏ，！　／’ｍ　スピン塗
布し１こ。９０℃で６分間加熱処理便、紫外＠露光、現
像と行なってＡＺレジストバタンと形成した。辰いて、
１０θＷ・Ｃ１”４４０％＋Ｈ！ＩＡＯ％ｌ昆合カスｔ
　Ｏｓｃｃｍ　。

０．０　／　’Ｌ’ｏｒｒの条件でオルガノポリシロキ
サンをエーツチングし、２層レジストバタン全形成し７
１：。

この後ＣＣＩ、ガスプラズマによりアルミニウムとドラ
イエツチングし、シロキサン除去剤（ＩＺＩえば商品名
ウレンルプラズマ）ｆｒ：用いて不要ＶＣなった２層し
ジスト？除去し、所望のアルミニウムバタンを形成した
。

尚、本実施例ではオルガノポリシロキサンのエツチング
ガスにＣＦ４＋Ｈ，２用いたが、”フン素？含むガスで
あればＣＦ４に限定されるものではない〇又、上層レジ
□スト露光時の基板からの光反射？抑えるため、オルガ
ノポリ１シロ牛サン中に元吸収材等？含有せしめること
は、本発明？・例えばアルミニウム等の光反射の強い基
板のバタン形成ＶＣｉｎ用する際に、いわゆる定在波の
効果＋ｌ！″除去し、品精度のバタン形成に特に有効で
ある、 以上説明したように、本発明バタン形成方法は・λ層し
ジストリ下層にオルガノポリシロキサンｒ用いること？
特赦とし、これにより２層レジストの両層ともスピン塗
布可能なことか−、ウェハスループットが品＜、かつ従
来の３層レジストの妬く高額の矛理装ｆｆｔを必要とし
ない。ざらには、上層レジストｔ−ｍ減すさせることな
くオルガノポリシロキサン？エツチングでさることから
、形成バタンの寸法精度が昼い０！１″た、上層レジス
ト膜厚金薄くできることから、高解像度レジストバタン
か形成できる。

これらの結果、本発明？用いて大容尉集積回路脚遺に不
可欠なサブミクロンレジストパタン？募ｉｌ＃度に形成
することかでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、２層しジスト形成工俣と示す概略助面図、第
２図はＯＦ、へのＨ２の混合Ｎｔと、オルガノポリシロ
キサン及びＡＺ−ｔｔＡｏｏホトレジストのエツチング
速度の関係を示す図であるＯｌ・・・・・基板、２・・
・・・・オルガノポリシロ干すン層、８・・・・・・レ
ジスト層、４・・・・・２層レジスト。 第Ｆ　’ｔ、””を 第２図 １−１２　　’、Ｌ什九　（％）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　７１１工すべさ基板上にオルガノポリシロキサン層
   、レジスト層を順次晴欝し、次に該レジスト層に対する
   露光、現像処理により該レジスト層に所定のバタン？形
   成［−１次いで上記バタン形成したレジスト層ｔマスク
   に上記オルガノポリシロ”キ、サン層をエツチングする
   こと？特鹸とするバタン形成方法０ ２　　Ｑ（１５レジスト層形成目ｉ！にオルガノポリシ
   ロキサン層表面を醗當プラズマ処理することとｒ＃徴と
   する特ｔｒａｙθ求の範囲第１項記載のバタン形成方法
   。