JPS6014238A - 基板上に多重層レジストを形成する方法 - Google Patents
基板上に多重層レジストを形成する方法Info
- Publication number
- JPS6014238A JPS6014238A JP59028829A JP2882984A JPS6014238A JP S6014238 A JPS6014238 A JP S6014238A JP 59028829 A JP59028829 A JP 59028829A JP 2882984 A JP2882984 A JP 2882984A JP S6014238 A JPS6014238 A JP S6014238A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- polysilane
- substrate
- resist
- polymer
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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
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
-
- 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
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/075—Silicon-containing compounds
- G03F7/0754—Non-macromolecular compounds containing silicon-to-silicon bonds
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Electron Beam Exposure (AREA)
- Silicon Polymers (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】
本発明はパターンをなす酸素反応性イオン食刻障壁層を
形成するための方法に関する。本発明の方法は溶解可能
で注型可能なポリシランの使用を含む。
形成するための方法に関する。本発明の方法は溶解可能
で注型可能なポリシランの使用を含む。
多重層レジストは集積回路装置の製造で見られる種類の
複雑な図形にわったって高分離能レリーフ像を形成する
のに顕著な効果を有する(これについては、1982年
刊American ChemicalSociety
刊Introduction to Microlit
hograpl+y中のB、J、Lin著”Multi
layer Re5ist Systems”なる題の
章を参照されたい)。
複雑な図形にわったって高分離能レリーフ像を形成する
のに顕著な効果を有する(これについては、1982年
刊American ChemicalSociety
刊Introduction to Microlit
hograpl+y中のB、J、Lin著”Multi
layer Re5ist Systems”なる題の
章を参照されたい)。
複雑な図形にわたって高い縦横比で高い分解能をレリー
フ像を形成するための多重層レジスト機構の実現及び有
効性は02−RIE (反応性イオン食刻)障壁層の使
用の有効性及び容易性に依存する。この障壁層は02−
RIEに耐性を示し第1及び第3の層で使用されるプロ
セス及び材料と両立可能な性質を有さなければならない
。従来は、スピン付着ガラス及びSi3N4の如き材料
が、02−RIE障壁層として使用されていた。しかし
ながら、この様な材料の使用には問題がある。
フ像を形成するための多重層レジスト機構の実現及び有
効性は02−RIE (反応性イオン食刻)障壁層の使
用の有効性及び容易性に依存する。この障壁層は02−
RIEに耐性を示し第1及び第3の層で使用されるプロ
セス及び材料と両立可能な性質を有さなければならない
。従来は、スピン付着ガラス及びSi3N4の如き材料
が、02−RIE障壁層として使用されていた。しかし
ながら、この様な材料の使用には問題がある。
現在使用されている一つの標準の材料、登録商標名“ス
ピン・オン・ガラス″は溶液からスピン付着されるケイ
酸塩ガラスである。この溶液は貯蔵期間が短かく、経時
変化によってスピンキャスティング薄膜中に10ミクロ
ン程も大きい粒子状の欠陥を生ずる。これ等の欠陥はプ
ロセスの歩留りに多大の影響を与える。他の通常の方法
はプラズマとして付着されるStもしくはS i 3
N 4の使用を含む。この方法は有効な02−RIE障
壁層を形成するが、使用される他の薄膜との熱的不整合
によってSi3N4にひび割れを生じ、欠陥を生ずる。
ピン・オン・ガラス″は溶液からスピン付着されるケイ
酸塩ガラスである。この溶液は貯蔵期間が短かく、経時
変化によってスピンキャスティング薄膜中に10ミクロ
ン程も大きい粒子状の欠陥を生ずる。これ等の欠陥はプ
ロセスの歩留りに多大の影響を与える。他の通常の方法
はプラズマとして付着されるStもしくはS i 3
N 4の使用を含む。この方法は有効な02−RIE障
壁層を形成するが、使用される他の薄膜との熱的不整合
によってSi3N4にひび割れを生じ、欠陥を生ずる。
加えてSi3N4障壁層及び最上のレジスト層間の良好
な接着が困難になり、一般に接着促進剤を必要とし、追
加の処理段階を必要とし、製造コストを高くする。
な接着が困難になり、一般に接着促進剤を必要とし、追
加の処理段階を必要とし、製造コストを高くする。
本発明に従い、パターン化された酸素反応性イオン食刻
障壁層の形成方法が与えられる。本発明は2層の製造段
階で十分であるが、3層の装置を形成する様に修正され
得る。本発明は可溶性の、しいポリシランはジクロルジ
メチルシラン及びジクロルフェニルメチルシランの共重
合化から誘導される1:1共重合体である。他の好まし
いポリシランはポリ(フェニルメチルシラン さらに他の好ましいポリシランはポリ(クロルヘキシル
メチルシラン)である。ポリシランは02のプラズマに
露らした時にポリシラン層の表面上にS i O 2の
薄膜を生ずるので優れたRIE耐性を示す。これ等の材
料のケイ素及び有機材料に対する接着性は優れている。
障壁層の形成方法が与えられる。本発明は2層の製造段
階で十分であるが、3層の装置を形成する様に修正され
得る。本発明は可溶性の、しいポリシランはジクロルジ
メチルシラン及びジクロルフェニルメチルシランの共重
合化から誘導される1:1共重合体である。他の好まし
いポリシランはポリ(フェニルメチルシラン さらに他の好ましいポリシランはポリ(クロルヘキシル
メチルシラン)である。ポリシランは02のプラズマに
露らした時にポリシラン層の表面上にS i O 2の
薄膜を生ずるので優れたRIE耐性を示す。これ等の材
料のケイ素及び有機材料に対する接着性は優れている。
障壁材料としてポリシランを使用すると上層のレジスト
に対して優れた接着性を与える事ができる。なんとなれ
ばこれ等の層はポリシランとわずかに混合するからであ
る。
に対して優れた接着性を与える事ができる。なんとなれ
ばこれ等の層はポリシランとわずかに混合するからであ
る。
これ等の材料の使用に際しては表面を予備処理する必要
はない。
はない。
本発明にとって有用なポリシランは約4000の分子量
(「W)及び!OO’C以上のガラス転移温度を有する
。
(「W)及び!OO’C以上のガラス転移温度を有する
。
3−
〔実施例〕
第1図を参照するに、従来技法の第1段階として、代表
的には、ケイ素である基板4、これを覆う3層レジスト
より成る構造体が示されている。
的には、ケイ素である基板4、これを覆う3層レジスト
より成る構造体が示されている。
基板4に近い層1は平坦性を与えるための重合体層であ
る。この層は通常的1−5ミクロン厚さを有する。中間
層もしくは障壁層である層2は本発明では溶解可能で注
型可能なポリシランより成る。
る。この層は通常的1−5ミクロン厚さを有する。中間
層もしくは障壁層である層2は本発明では溶解可能で注
型可能なポリシランより成る。
このポリシラン障壁層の使用が新規なものである。
層2は約0.1乃至0.5ミクロンの厚さを有する事が
好ましい。層3はその後の像転写段階での忠実度を与え
るための許容可能な欠陥密度を保証するに十分厚い写真
食刻レジストでなければならない。
好ましい。層3はその後の像転写段階での忠実度を与え
るための許容可能な欠陥密度を保証するに十分厚い写真
食刻レジストでなければならない。
第2段階において、層3は通常の如くパターン化され、
障壁層2の選択された領域が露出される。
障壁層2の選択された領域が露出される。
第3段階において、レジストの像を障壁層2迄転写する
のにCF4−02食刻が使用される。
のにCF4−02食刻が使用される。
第4段階において、異方性02−RIEが使用され,障
壁層2の像が重合体層1迄転写される。
壁層2の像が重合体層1迄転写される。
4−
この結果、高い縦横比及び高い分解能を有するテンプレ
ートが得られる。
ートが得られる。
写真食刻レジスト層3は周知の多くのレジスト材料のう
ちの任意の−っでよく、ポジティブ・レジストもしくは
ネガティブ・レジストのどちらでもよく、電子ビーム、
X線、イオン・ビームもしくは紫外線のいずれに敏感な
ものでもよい。
ちの任意の−っでよく、ポジティブ・レジストもしくは
ネガティブ・レジストのどちらでもよく、電子ビーム、
X線、イオン・ビームもしくは紫外線のいずれに敏感な
ものでもよい。
有用なレジストの例にはジアゾキノンで増感されたノボ
ラック、ポリ(スルホン)、ポリ(メチルメタクリレー
ト)及びその類似体で増感されたノボラックが含まれる
。
ラック、ポリ(スルホン)、ポリ(メチルメタクリレー
ト)及びその類似体で増感されたノボラックが含まれる
。
ポリシランを注型するのに使用される好ましい溶媒はト
ルエン、キシレン及び他の炭化水素並びにその混合物を
含む。
ルエン、キシレン及び他の炭化水素並びにその混合物を
含む。
平坦化用重合体層である層lは周知の多くの重合体の任
意のものでよい。この層の材料はポリシラン層2を注型
するために選択された溶媒に不溶でなければならない。
意のものでよい。この層の材料はポリシラン層2を注型
するために選択された溶媒に不溶でなければならない。
代表的な有用な重合体は熱硬化されたジアゾキノン・ノ
ボラック及び交差結合されたビスアジド−ごむレジスト
である。
ボラック及び交差結合されたビスアジド−ごむレジスト
である。
好ましいポリシランの1つの合成は次の如くして達成さ
れる。機械的攪拌器、添加用じょうご及び還流冷却器を
装備するフラスコ中に乾燥トルエン650 rn Q及
び新しく蒸留されたフェニルメチルジクロルシラン2.
0モルが加えられた。混合物は加熱されて還流を生じ、
還流を保ちつつ添加用じょうごを通してナトリウム分散
体(ミネラルスピリット中に39.3%含まれる)が徐
々に添加された。添加後、混合物は一時間還流され25
℃に冷却された。余分なナトリウムは400 m Qの
1:1イソプロパノ−ルーエタノール混合物によって分
解された。8 rn Q、の水を加えた後、反応性混合
物は5Qのイソプロパツール中に加えられ、沈殿された
重合体がろ過され、空気乾燥された。
れる。機械的攪拌器、添加用じょうご及び還流冷却器を
装備するフラスコ中に乾燥トルエン650 rn Q及
び新しく蒸留されたフェニルメチルジクロルシラン2.
0モルが加えられた。混合物は加熱されて還流を生じ、
還流を保ちつつ添加用じょうごを通してナトリウム分散
体(ミネラルスピリット中に39.3%含まれる)が徐
々に添加された。添加後、混合物は一時間還流され25
℃に冷却された。余分なナトリウムは400 m Qの
1:1イソプロパノ−ルーエタノール混合物によって分
解された。8 rn Q、の水を加えた後、反応性混合
物は5Qのイソプロパツール中に加えられ、沈殿された
重合体がろ過され、空気乾燥された。
重合体はトルエン約1υに再溶融され、水で10回洗わ
れ、塩が除去された。トルエンは硫酸ナトリウム上で乾
燥され、溶媒が回転蒸発器上で除去された。重合体残留
物は86℃の温度で真空ろ中で乾燥された(濃度55.
1%で66.5gが得られた)。本発明によって有用な
他のポリシランも類似の方法で調製され得る。
れ、塩が除去された。トルエンは硫酸ナトリウム上で乾
燥され、溶媒が回転蒸発器上で除去された。重合体残留
物は86℃の温度で真空ろ中で乾燥された(濃度55.
1%で66.5gが得られた)。本発明によって有用な
他のポリシランも類似の方法で調製され得る。
本発明の代表的実施例における3層写真食刻用構造体は
02ミクロンの厚さのノボラック・レジストをスピン付
着し、一時間にわたり200℃の温度で焼く、■オキシ
シン中に6重量%のポリ(フェニルメチル・シラン)を
含む溶液をスピン付着して、0.25ミクロンの厚さの
膜を形成し、125℃の温度で20分間焼く、00.5
0ミクロンの厚さのAZ2400レジストをスピン付着
する事によって形成された(登録商標名AZ2400は
シップレイ社から販売されているジアゾキノン・ノボラ
ック型レジストである)。AZ2400レジストは、高
圧水銀灯及び帯域通過光学フィルタを使用して404n
mの波長の光に100m J / cJIの露光量で露
光された。AZ2400レジスト像は4分間にわたり5
/1の希釈率のH20/AZ2401現像剤で現像され
た(登録商標名AZ2401は上記シップレイ社から販
売されている現像溶液である)。ポリシランへの像転写
は200ワツトの電力208CCM(標準温度・7− 圧力下での流量27分)のCF4の流れ及び140mト
ル(140X10−” mHg)で動作するTegal
Plasmaline 100 RI E器を使用す
る、CF4−O2反応イオン食刻(RIE)によって行
われた。食刻率は1000人/分で全食刻時間は3分で
ある。ポリシランの像のノボラック・レジストへの最終
転写は02− RI E 、 02の流れ(25CFM
;立方フィー87分)、iooワットの電力及び140
mトルの圧力で遂行された。
02ミクロンの厚さのノボラック・レジストをスピン付
着し、一時間にわたり200℃の温度で焼く、■オキシ
シン中に6重量%のポリ(フェニルメチル・シラン)を
含む溶液をスピン付着して、0.25ミクロンの厚さの
膜を形成し、125℃の温度で20分間焼く、00.5
0ミクロンの厚さのAZ2400レジストをスピン付着
する事によって形成された(登録商標名AZ2400は
シップレイ社から販売されているジアゾキノン・ノボラ
ック型レジストである)。AZ2400レジストは、高
圧水銀灯及び帯域通過光学フィルタを使用して404n
mの波長の光に100m J / cJIの露光量で露
光された。AZ2400レジスト像は4分間にわたり5
/1の希釈率のH20/AZ2401現像剤で現像され
た(登録商標名AZ2401は上記シップレイ社から販
売されている現像溶液である)。ポリシランへの像転写
は200ワツトの電力208CCM(標準温度・7− 圧力下での流量27分)のCF4の流れ及び140mト
ル(140X10−” mHg)で動作するTegal
Plasmaline 100 RI E器を使用す
る、CF4−O2反応イオン食刻(RIE)によって行
われた。食刻率は1000人/分で全食刻時間は3分で
ある。ポリシランの像のノボラック・レジストへの最終
転写は02− RI E 、 02の流れ(25CFM
;立方フィー87分)、iooワットの電力及び140
mトルの圧力で遂行された。
本発明の最も好ましい実施例は通常の3重層装置に代っ
て2重層装置を与える。本発明の重要な特徴は溶解可能
で注型可能なポリシランが有効な02−RIE食刻障壁
層を与えるだけでなく、ポジティブ・レジストでもある
点にある。この簡単化された過程は第2図を参照する事
によって明らかにされよう。段階1において、代表的に
はケイ素である基板4は重合体1、次に可溶性の注型可
能なポリシランの順序で被覆される。段階2において、
ポリシラン層1は像に従って露光されて、現像され、重
合体1の選択領域が露出される。段8− 階3において、ポリシラン・レジスト像を重合体層に転
写するのに異方性02−RIEが使用され、基板4の選
択された領域が露出される。この結果第1図に関連して
説明された、相対的に複雑な過程で形成されたものと同
じ高分解能、高縦横比の像が形成される。
て2重層装置を与える。本発明の重要な特徴は溶解可能
で注型可能なポリシランが有効な02−RIE食刻障壁
層を与えるだけでなく、ポジティブ・レジストでもある
点にある。この簡単化された過程は第2図を参照する事
によって明らかにされよう。段階1において、代表的に
はケイ素である基板4は重合体1、次に可溶性の注型可
能なポリシランの順序で被覆される。段階2において、
ポリシラン層1は像に従って露光されて、現像され、重
合体1の選択領域が露出される。段8− 階3において、ポリシラン・レジスト像を重合体層に転
写するのに異方性02−RIEが使用され、基板4の選
択された領域が露出される。この結果第1図に関連して
説明された、相対的に複雑な過程で形成されたものと同
じ高分解能、高縦横比の像が形成される。
2重層装置の製造にはポリシランの露光に375nm以
下の波長を使用する事が好ましい。これより長い波長の
光を使用する露出装置を使用して同等の構造体を得たい
場合には、3層構造体が適している。
下の波長を使用する事が好ましい。これより長い波長の
光を使用する露出装置を使用して同等の構造体を得たい
場合には、3層構造体が適している。
本発明の代表的実施例において、2重層構造体は02ミ
クロンの厚さのノボラック型レジストをスピン付着して
、200℃の温度で1時間にわたり焼成し、■キシレン
中に6重量%のポリ(シクロヘキシル・メチル・シラン
)を含む溶液から0゜25ミクロンの厚さの薄膜をスピ
ン付着し、125℃の温度で20分間焼成する事によっ
て製造される。薄膜はUV−3モード、走査速度900
0、開孔設定値#2に設定されたPerkin E1m
erMicraline 500を使用して露光される
。現像は室温のイソプロピル・アルコール中で行われた
。
クロンの厚さのノボラック型レジストをスピン付着して
、200℃の温度で1時間にわたり焼成し、■キシレン
中に6重量%のポリ(シクロヘキシル・メチル・シラン
)を含む溶液から0゜25ミクロンの厚さの薄膜をスピ
ン付着し、125℃の温度で20分間焼成する事によっ
て製造される。薄膜はUV−3モード、走査速度900
0、開孔設定値#2に設定されたPerkin E1m
erMicraline 500を使用して露光される
。現像は室温のイソプロピル・アルコール中で行われた
。
像転写は208CCMの02の流れ100ワツトの使用
電力及び140mトルの圧力を使用するTegal P
lasmaline 100 RI E器中で達成され
た。結果の構造体は1ミクロン以下の線幅の最小の像を
与える事ができる。
電力及び140mトルの圧力を使用するTegal P
lasmaline 100 RI E器中で達成され
た。結果の構造体は1ミクロン以下の線幅の最小の像を
与える事ができる。
第1図は従来技術に従う3層装置の製造段階を示した流
れ図である。第2図は本発明によって可能な2重層装置
の製造段階を示した流れ図である。 1・・・・平坦化用重合体層、2・・・・ポリシラン層
、3・・・・レジスト層、4・・・・基板。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人 弁理士 澤 1) 俊 夫 FIG、2 第1頁の続き 0発 明 者 レスター・アリン・ベダーソンアメリカ
合衆国カリフォルニア 州サンノゼ・クリ−・コート76 6番地 0発 明 者 カールトン・グランド・ウィルソン アメリカ合衆国カリフォルニア 州サンノゼ・バーディング・ア ベニュー896番地
れ図である。第2図は本発明によって可能な2重層装置
の製造段階を示した流れ図である。 1・・・・平坦化用重合体層、2・・・・ポリシラン層
、3・・・・レジスト層、4・・・・基板。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人 弁理士 澤 1) 俊 夫 FIG、2 第1頁の続き 0発 明 者 レスター・アリン・ベダーソンアメリカ
合衆国カリフォルニア 州サンノゼ・クリ−・コート76 6番地 0発 明 者 カールトン・グランド・ウィルソン アメリカ合衆国カリフォルニア 州サンノゼ・バーディング・ア ベニュー896番地
Claims (5)
- (1)基板上に重合体の層を被覆し、
- (2)上記重合体の層を溶解しない有機溶媒中に溶解さ
れたポリシランの溶液を薄膜として上記重合体の層上に
被覆し。 - (3)上記ポリシランの薄膜を像に従って放射線に露ら
し、 - (4)上記ポリシランの薄膜を溶媒に接触させる事によ
って放射線に露らされた領域を溶解する事によって現像
し、 - (5)異方性酸素反応性イオン食刻を行って基板の一部
を露出する諸段階より成る基板上に多重層レジストを形
成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US508644 | 1983-06-28 | ||
US06/508,644 US4464460A (en) | 1983-06-28 | 1983-06-28 | Process for making an imaged oxygen-reactive ion etch barrier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6014238A true JPS6014238A (ja) | 1985-01-24 |
JPH0376742B2 JPH0376742B2 (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=24023509
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59028829A Granted JPS6014238A (ja) | 1983-06-28 | 1984-02-20 | 基板上に多重層レジストを形成する方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4464460A (ja) |
EP (1) | EP0130338B1 (ja) |
JP (1) | JPS6014238A (ja) |
DE (1) | DE3470965D1 (ja) |
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JPS62153852A (ja) * | 1985-12-27 | 1987-07-08 | Toshiba Corp | 感光性組成物 |
JPS63129622A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-02 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS63184746A (ja) * | 1984-04-05 | 1988-07-30 | アメリカ合衆国 | 基板表面にポジ像を形成する方法 |
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US7026099B2 (en) | 2002-04-24 | 2006-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pattern forming method and method for manufacturing semiconductor device |
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US4892617A (en) * | 1984-08-22 | 1990-01-09 | American Telephone & Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Processes involving lithographic materials |
JPS61144639A (ja) * | 1984-12-19 | 1986-07-02 | Hitachi Ltd | 放射線感応性組成物及びそれを用いたパタ−ン形成法 |
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