JPS61125019A - 集積回路製造方法及びその方法に使用する光導電性フオトレジスト複合体 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は集積回路の製造方法に関するもので、特に製造
中に電荷の蓄積によって、金属、絶縁体および集積回路
装置が破損することを減少させる光導電性（フォトコン
ダクテブ）フォトレジスト（感光性耐食膜）の使用を特
徴とする集積回路製造方法に関するものである。

Ｂ、開示の概要 高集積密度の集積回路の製造中に、加工雰囲気中に於て
集積回路中間製品（チップまたはウェーハ）にかかる高
電位のために生ずる電荷の蓄積は、先導ｔｆｉ（フォト
コンダクテブ）フォトレジスト（感光性耐食膜）の使用
により減少させることができる。フォトレジストによる
バターニング工程で、集積回路の劣化が生ずるおそれが
あるが、これは光導電性のフォトレジスト複合体を使用
し、高電圧加工中にこの光導電性フォトレジストを基準
電位のドレインに接続することにより防止することがで
きる。ＡＺ１３５０．ＡＺｉ４５０Ｊ。

ＡＺ１３５０ＳＦ等、通常のケトン系フォトレジストを
含む光硬化性複合剤に、光導電性複合剤となるアミン、
ジアゾビシクロオクタン（ＤＡＢＣＯ）またはイオン化
ポテンシャルの低い他の１級、２級もしくは３級アミン
を配合する。高電圧加工操作中に、集積回路に光導電性
を生じるが光硬化性効果を生じない波長の光を照射する
と、電荷はウェーハを取付ける通常の手段を通って陰極
に流れる。

Ｃ１従来技術 米国特許第４２３８５５９号明細書には、リフト・オフ
法に用いるくぼんだ側壁分有するリリーフ・マスクを形
成するための、一方が他方より現像液に対する溶解性が
高い２層の複合レジストが開示されている。

米国特許第４２５９４３０号明細書には、感光性ジアゾ
化合物と、熱で活性化されるフリー・ラジカル・イニシ
ェークを含むレジストの組成を開示している。

米国特許第４３０．７１７８号明細書には、マグネシラ
ｂ塩で処理した後、酸素プラズマで現像するフェノール
ホルムアルデヒド・ノボラック樹脂とジアゾケトンのレ
ジストが開示されている。

米国特許第４４１４３１４号明細書−は、下に光吸収皮
膜を設けたフォトレジストが開示されている。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 これらの従来技術の特徴は、方法が複雑なことである。

いずれの従来技術、または従来技術を組合わせたもので
も、集積回路製作中に集積回路中間製品（未完成チップ
またはウェーハ）に電荷が蓄積するのを防ぐために、光
導電性フォトレジストを使用する発明については開示さ
れていない。

半導体集積回路装置の製造に一般に用いるフォトレジス
トは、すぐれた絶縁体であり、そのため反応性イオン・
エツチング（ＲＩＥ）またはプラズマ・エツチング等、
高電圧を用いる工程中に、電荷が蓄積し易い。本願出願
時点では、集積回路の生産には、金属や半導体をエツチ
ングして精密な形状を作成する工程の管理のため、多く
のフォトレジストによるパターニング工程を用いている
。

金属のエツチングは容易であり、半導体のエツチングも
困難ではないが、絶縁体のエツチングは非常に困難であ
る。一般には絶縁体をエツチングせｆ　Ｋ　、パターン
をステンシル・マスクに変換して、絶縁体のパターンを
ステンシル・マスクを通して蒸着させる方法がとられて
いる。エツチングによる絶縁体のバターニングは少しし
か行われず、ステンシルを用いる方法が一般的である。

産業の発展にともない、集積度が高度化する傾向にある
ので、高度集積装置に必要な皮膜は、精度の高いもので
なければならず、絶縁体のバターニングも、ステンシル
によるより、エツチングを用いることを考慮することが
必要になる。このような絶縁体のバターニングには、反
応性イオン・エツチング（ＲＩＥ）およびプラズマ・エ
ツチングが適している。これらの方法は高電圧を必要と
し、真空中で行われることも多いため、集積回路の表面
に電荷が蓄積して、集積回路中間製品に破損を生じるこ
とがある。このような破損は初期のもので、実際の障害
は数カ月後に起ることもある。

電荷の蓄積によって生じる障害のメカニズムには、「ｓ
Ｉｏバンブ」、「抵抗の断線」、「ブラック・デス（黒
死病）」と呼ばれる腐食、その他の異常が含まれる。電
荷の蓄積はまた、フォトレジストの電子線バターニング
の精度にも影響を与え、陰極線管の偏向板と同様な方法
で、電子線の焦点がぼける。

半導体（およびその他の）装置の製造に通常用いるフォ
トレジストは、すぐれた絶縁体である。

現在では、リフト・オフ、またはＲＩ　Ｅ／プラズマ・
エツチングによる減法バターニング等、多くのバターニ
ングでフォトレジストを使用している。

金属の蒸着は通常電子線蒸着、または原料を入れたるつ
ぼの電子線加熱により行う。金属と金属の接触が重要な
場合、または金属と金属、絶縁体と金属の接着を改善す
るためには、通常プラズマ予備洗滌を行う。これらの各
工程はレジストに電荷を蓄積させ、この電荷が下の材料
および回路のいずれか、または両方を破損することがあ
る。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明の目的は、光導電性フォトレジストと、集積回路
製造中シζ装置に蓄積する電荷を除去する手段とを提供
することにある。

本発明の特徴は、光導電性フォトレジストにある。

Ｆ、実施例 第１図は、集積回路の製造工程として典型的な反応性イ
オン・エツチング室内で加工中の、集積回路の例を示す
。説明の便宜上、本発明の光導電性フォトレジストは拡
大して示し、集積回路上の他の層は省略しである。

集積回路２上の光導電性フォトレジスト層１は集積回路
を置いた電極３へ、電荷を逃がす効果がある。加工室４
には他の電極５、および加工に必要な他の標準的な装置
が設けられている。フラッド・ランプおよびバターニン
グ用ビーム発生器も省略されている。バターニング用ビ
ーム発生器は、通常標準型の電子線発生器であるが、代
りにレーザその他のパターン照射装置を用いてもよい。

第２〜４図は、電荷の蓄積による故障のメカニズムを示
す。第２図はｒｓＩｏバンブ」を示す図で、中間製品上
のＳＩＯ絶縁体に設けたメタライゼーションによるパタ
ーン６には、機械強度および電導塵を阻害するＳＩＯバ
ンプ７がある。第３図は「抵抗の断線」を示す図で、中
間製品上のメタライゼーション領域９を接続する抵抗材
料８に不連続が生じている。第４図は「ブラック・デス
」を示す図で、中間製品上のメタライゼーション領域１
０に、腐食しん暗色の斑点１）が見られる。

光導電性の７オトレジストを得るには、感光性化合物と
してジアゾケトンを含む通常のフォトレジスト（たとえ
ばＡＺ１３５０、ＡＺ　ｌ　４５０　Ｊ。

ＡＺ１３５０ＳＦ等）に、イオン化電位の低いアミンで
あるジアゾビシクロオクタン（ＤＡＢＣＯ）を光導電剤
として配合する。他のイオン化電位の低いアミン（１級
、２級、３級アミンを含む）は、感光性化合物のケトン
基と結合して、電荷移動錯体を形成する。この錯体は光
を受けると皮膜を導電性にする。このフォトレジストは
、業界で用いる一般の装置で露光する場合には通常の特
性と保つが、プラズマ放電、ＲＩＥ、電子線蒸着、スパ
ッタ付着等では光導電性材料が通常のウェーハ取付手段
を介して電荷を陰極）ζ運び去る。電荷は半導体基板を
通して、基準電位（通常接地）の電極）ζ放散し、電荷
の蓄積が除去される。装置の性質および集積回路中間製
品の特性により、光導電性のフォトレジスト複合体を、
導電性金属クリップまたはプローブにより接地するのが
効果的な場合もある。

試験機で、通常の７オトレジストを被覆した抵抗器は、
ＳＩＯ蒸着中にウェーハからはがれるが、光導電性レジ
ストで被覆した同一のウェーハは損傷を示さない。通常
のレジストで被覆した金属線は、粒子の成長が著しいが
、光導電性レジストで被覆した同一の線は損傷を示さな
い。光導電性フォトレジストの使用により、工程中のウ
ェーハの帯電によって生ずる多くの問題が解消する。

工程中に光導電性フォトレジストを使用して、工程中に
生じる電荷を電極を通って逃がすことにより、電荷の蓄
積に関連するＳＩＯバンプ、抵抗の断線、プラック・デ
ス等の故障メカニズムが減少する。光導電性によって、
有害な副作用を生じることはない。

本実施例における光導電性フォトレジストは、下記の方
法により調製する。

０．５〜５重量％のＤＡＢＣＯ（または他のアミン）を
、フォトレジスト複合剤として使用する市販のレジスト
溶液と混和性のある適当な溶剤に溶解して、光導電性複
合剤を調製する。ＡＺ１３５０ＳＦ、１３５０Ｊまたは
１４５０Ｊ用の溶剤は、市販のＡＺシンナである。アミ
ンと溶剤の光導電性複合剤を、フォトレジスト複合剤溶
液に攪拌しながら（超音波または機械的攪拌）徐々）ζ
添加する。得られた溶液は、レジストにアミンが完全に
分散するよう、１〜２時間攪拌しなければならない。こ
の光導光性フォトレジスト複合剤溶液は、通常の７オト
レジスト溶液より色が濃い。次に溶液を濾過して沈澱物
を除去し、光導電性フォトレジスト複合剤溶液を得る。

光導電性フォトレジスト複合剤を用いて集積回路を製造
する工程は下記のとおりである。

光導電性フォトレジスト複合剤溶液を通常の方法により
ウェーハ（または他の集積回路中間製品）に、所定の厚
みにスピン・コートする。

この光導電性フォトレジスト複合体層を、市販の標準型
露光装置を用いて露光する。次に、通常のレジスト現像
装置を用いて、レジスト・パターンを現像する。光導電
性フォトレジスト複合体の吸収波長は通常より長いため
、露出・現像条件が多少異なる。ＤＡＢＤＯを添加した
ＡＺ１３５０３Ｆによる光導電性フォトレジスト複合体
の場合は、一定の露光に対して、ＡＺ１３５０５Ｆのみ
の通常の現像時間より短かくする。このように工程上の
パラメータをわずかに調節する以外は、光導電性フォト
レジストは、標準の７オトレジストとして使用すること
ができる。

光導電性フォトレジストの光導電性ピークと、光硬化性
ピークの波長は異なる。このため、チップまたはウェー
ハ表面をフラッド・ライト（光導電性波長）で照射し、
必要な導電性を生ずるフォトンを得ることにより、光硬
化性に影響を与えずに光導電性を別途に制御することが
できる。これは（フォトレジストに関して）暗室の着色
光とほぼ同じで、無害な波長の照明が得られる。逆に、
フォトレジスト露光用の光は、用途の必要性に応じて、
ゼロからかなりの光導電性まで、限定された光導電性が
得られる能力を有するものを選択することもできる。

吸収の波長は、アミンのイオン化ポテンシャルト、アク
セプタ化合物（フォトレジスト中のジアゾケトン）の電
子親和力の差で決定される。この特性により、光導電性
に対する最適な波長に合わせて特定の光源を用いること
が可能となる。これによって、クリーン・ルーム内の黄
色光の状態で７オトレジストが導電性となり、静電気に
よる装置の破損を防止することができる。また、各種の
帯域の光源のみ使用できる場合にも使用が可能である。

このような状態は、電子線露出装置中に生ずる。

一般に、光導導体が、光導電性フォトレジスト複合体の
他の成分と相溶性をないのでなければ、入手可能なフォ
トレジストはいずれも、光導電性複合剤と共に、本発明
による光導電性フォトレジスト複合体として使用するこ
とができる。光導電性複合剤が、不都合な反応を生じた
り、フォトレジストの露光に必要な光をさえ切ったりし
ない限り、実施例の光導電性材料以外の材料も代用する
ことができる。

Ｇ９発明の効果 本発明の利点は、製造工程を続行しながら、蓄積した電
荷を自動的に除去するために、製造工程中に光電導性を
必要とする時点に正確に合わせて必要な光電導性を与え
ることができることである。

かくて、集積回路製造中に生じる電荷を逃がすことによ
り電荷の蓄積に起因する５１０バンプ、抵抗の断線、ブ
ラック・デス等の障害メカニズムの発生を減少または除
去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、製造工程中の光導電性フォトレジストの使用
方法を示す図である。 第２〜４図は、電荷の蓄積により生ずる各種の障害のメ
カニズムを示す図で、それぞれｒｓＩ。 １・・・・フォトレジスト層、２・・・・集積回路、３
・・・・電極、４・・・・加工室、５・・・・電極、′
６・・・・パターン、７・・・・ＳＩＯバンブ、８・・
・・抵抗材料、１）・・・・腐食した暗色の斑点。 出願人インターナショナル・ビジネス・マシーノズ・コ
ーポレーション復代理人　弁理士　　篠　　　１）　　
文　　　雄第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）集積回路中間体上にフォトレジスト層を設け、次
   にパターニングを行う集積回路製造方法において、 （ａ）露光すると光導電性及び光硬化性を呈する光導電
   性フォトレジスト複合体層を集積回路中間製品に付着し
   、 （ｂ）上記の光導電性フォトレジスト複合体層を、基準
   電位のドレインに接続し、 （ｃ）上記光導電性フォトレジストの付着された集積回
   路中間製品に対し、、高電圧の環境下でパターニング処
   理を行うことを特徴とする集積回路製造方法。
2. （２）ケトンを含むフォトレジスト複合剤及び上記ケト
   ンと反応して電荷転送複合体を形成するアミンを含有し
   たことを特徴とする、 高電圧の環境下でパターニング処理する集積回路製造方
   法で使用するための光導電性フォトレジスト複合体。