JPS61131446A - レジストパタ−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】 （産業上の利用分野） この発明は半導体装置等の製造に用いられるサブミクロ
ンオーダの微細なレジストパターンを形成する方法に関
する。

（従来の技術） 近年、半導体装置等の高集積化の要求が益々高まってき
ており、これに伴ない、微細パターンの形成に関する技
術的要請も益々厳しいものとなってきている。かかる要
請に答える微細加工技術として、電子線、Ｘ線及び短波
長紫外線等の電子放射線により、レジストパターンを形
成し、然る後、イオン、プラズマ等を用いたドライエツ
チングによって、レジストパターンを精度良く基板等の
下地層に転写する方法が必要とされている。

ところで、このような微細加工に用いるレジストの特性
として、当然に嵩解像度、高感度及び高ドライエツチン
グ耐性が要求されている。しかしながら、大規模集積回
路（ＬＳＩ）等の場合には、基板を始めとするウェハの
表面は凹凸面である場合が多い、このような凹凸のある
面上でのレジスト層のパターニングは、これら凹凸によ
る反射の影響を受けるため、パターン寸法が変化を受は
易く、レジストパターンを設計通りの寸法に納めること
が困難であった。

−まだ、電子線露光の場合には、下地層側からの電子の
バックスキャタリングの影響を受は易いと共に、近接効
果の影響を受は易く、これがため、　゛パターンに劣化
をきたし、奇麗で、シャープなレジストパターンが選ら
れないという欠点があった。

これらのパターンの劣化を防止するため、多層レジスト
を用いるＰＧＭ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ　Ｃｏｎｆｏｒｍａ
ｂｌｅ　Ｍａｓｋｉｎｇ）方式が提案された（文献：　
Ｊ、Ｖａｃ、Ｔｅｃｈｎｏｌ。

１Ｂ［８１，（Ｎｏｖ、／Ｄｅｃ、１９７９）　９．１
Ｂ８９〜ｐ、１８７１）　。

この方式は簡便であると共に、微細パターンの形成に有
利である。そこで使用されているレジストは下層にポリ
メチルメタクリレートを用い、上層にＡｚ　−１３５０
（Ｓｈｊｐｌｅｐ社製の商品名）等を用いた多層構造の
フォトレジスト層である。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
このレジストで７スペクトレシオの高いパターンを作っ
たとしても、下層のポリメチルメタクリレートは耐エツ
チング性が劣るため、このレジストパターンを用いてド
ライエツチングを□行うと、パターン自体の形がくずれ
、結局は転写パターンとして奇麗で、シャープなパター
ンが得られないという欠点があった。

この発明の目的はＰＣＩ方式によるパターニングにおい
て、高解像度で、アスペクトレシオの高いパターンでし
かもドライエツチング耐性の優れたレジストパターンを
形成する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、 下地層上に短波長に感度をもつジアジド基とノボラック
樹脂とを含む感光材を塗布してレジスト層の下層を形成
する工程と、 この下層上にノボラックナフトキノンジアジドスルフォ
ン酸エステルを塗布してレジスト層の上層を形成する工
程と、 この上層に遠紫外線を選択的に照射する工程と。

この上層を有機溶媒で現像しパターニングする工程と、 この上層及び下層の露出面の全面に遠紫外線を照射する
工程と、 露出したこの下層を現像する工程と を具えることを特徴とする。

（作用） このように、この発明ではレジスト層の上層をノボラッ
クナフトキノンジアジドスルフォン酸エステル（以下、
単にＬＭＲと称する）で形成し、下層を短波長に感度を
もつジ°アジド基とノボラック樹脂とを含む感光材で形
成しているので、高解像度で７スペクトレシオが高く、
しかも、耐ドライエツチング性の高いレジストパターン
を形成することが出来、従って、下地層に奇麗でシャー
プな転写パターンを形成することが出来る。

このようなレジストパターンが得られる理由は、　ＬＭ
Ｒが遠紫外線に対し解像度が高いこと、　ＬＭＲの展開
溶媒及び現像溶媒が前述の感光材を侵さないこと、ＬＭ
Ｒが遠紫外領域で吸収が非常に大きいこと（例えば、２
５０ｎ層で１２終鳳）及びこの感光材が２５０ｎｍ付近
で光の透過が比較的良く、高感度であることに起因する
ものと考えられる。

（実施例） 以下１図面を参照してこの発明の一実施例につき説明す
る。

第１図（＾）〜（Ｅ）はこの発明のレジストパターン形
成方法の一例を説明するための工程図゛であり、各図は
この工程の主要段階でのウェハの状態を路線的に断面図
で示したものである。従って、これらの各構成成分の形
状、寸法及び配置関係はこの発明が理解出来る程度に概
略的に示しであるにすぎない。

下地層ｉを例えばＳｉ基板とし、この表面上の一部分に
は適当な層２例えば０．８路−の厚さのＳｉ０層が形成
されていて表面に段差が形成されているとする。当然の
ことであるが、この下地層ｌの表面は平担面であっても
良い、そしてこの基板の表面上にレジスト層の一部分を
構成する下Ｍ３を塗布して形成し、第１図（＾）に示す
ようなウェハを得る。この場合、下層３の材料として、
短波長に感度をもつジアジド基とノボラック樹脂とを含
む感光材を用い、これを１．５７ｚｓ程度の厚みにスピ
ンコーティングして形成する。ここで短波長とは、この
場合には２８０ａｍ程度よりも短い波長とする。また、
この感光材としては１例えば５ｈｉｐｌｅｙ社製のＡＺ
−２４００（商品名）を用いるのが好適である。然る後
、約８０℃の温度で約２０分間このウェハのベーキング
を行う。

次に、レジスト層の一部分を構成する上層４をこの下層
３の上側に塗布して形成して、レジスト層５を得、第１
図（Ｂ）に示すようなウェハを得る。この場合、この上
層４の材料としてノボラックのナフトキノンジアジドス
ルフォン酸エステル（ＩＪＲ）！用い、このｌ、ＭＲを
モノクロルベンゼンに溶解させて下層３上に０．５ル■
程度の厚さにスピンコーティングする。そして、このウ
ェハを約８０℃の温度で約２０分間ベーキングする。

次に、このＬＮＲの上層４　（ＬＭＲ層ともいう）に、
パターン溝を形成する対応箇所に不透過部８ａを有し残
りの部分を透過ｍｏｂとしたフォトマスク６を、密着さ
せ、然る後、例えば２００ｎ１〜３００ｎ麿程度の遠紫
外線ｕｖを用いて、約５０ｓＪ７＋：ｓ　”のドーズ量
で、この上層４に選択照射を行い、よって、このＬＭＲ
層４にフォトマスクパターンを転写する（第１図（Ｃ）
　）　。

次に、適当な有機溶媒を用いて、このＬＭＲ層４を現像
すると、フォトマスク６の不透過１１８ａの下側の遠紫
外線が当らなかった箇所に溝軸が形成されて下側の下層
３の表面が露出する。ナフトキノンジアジド系の感光剤
を用いる場合１通常はアルカリ現像液（水溶液）を用い
るので、Ｌ）１１層４の現像に有機溶媒を使用し、この
有機溶媒として例えｔ（酢酸エステル系、アルキルケト
ン系、シクロヘキサノン、その他の好適な有機溶剤を用
いることが出来る。

次に、必ずしも必要としないが、平行平板型プラズマエ
ツチング装置によって通常の方法で、このウェハに対し
アッシングを行う、このアッシングの条件は、例えば、
酸素ガス（０２）流量を２０５ＣＣＭとし、パワー密度
をＯ，Ｑ８Ｗ／ｃ■２とし、エチング圧（ガス圧）を５
０Ｐａとして３分間行った。

このようにして得られたウニＩ＼の残存するＬＭＲ層４
及び溝４ａ内で露出した下層３の表面の全面に対し、例
えばＫｒＦエキシマレ−てを用いて、遠紫外線ｕｖの一
括照射を行う（第１図（Ｄ）　）　、この場合にドーズ
量を例えば２００層Ｊ／Ｃ１２程度とし行った。

次に、このアルカリ現像液を用いてレジスト層５の現像
を行って、溝４ａに露出した下層３の部分を溶解除去し
、１１３ａを形成゛する（第１図（Ｅ）　）　。

これら溝４ａ及び３ａがレジストパターンのパターン溝
７である。この場合、このアルカリ現像液として１例え
ば５ｈｉｐｌｅｙ社製のＡＺ−２４０１（商品名）と水
とをｌ：４の体積比の割合で混合させた溶液を用い、約
２３℃の温度で３０秒間現像を行った。

このよにして形成されたレジストパターンを走査型電子
類Ｗｉ鏡で観察したところ、はぼ矩形状の奇麗でかつシ
ャープなレジストパターンが形成されていることが確認
されたと共に、０．５１１−■のラインアンドスペース
が解像されていることも確認された。゛ さらに、このレジストパターンは下地層１の表面の一部
分に形成されたＳｉ０層による段差の影響を受けず、パ
ターン劣化を生じていないことも確認された。

ところで、この下層３として用いた轟Ｚ−２４００゜Ｌ
ＮＲ及び従来用いられていたポリメチルメタクリレート
のそれぞれについて、プラズマ耐性を試験したところ、
次のような結果が得られた。

この試験を、酸素ガス流量を２０！９０ＣＭとし、パワ
　　　　　′−密度を０．１８１１／ｃｍ′２とし、ガ
ス圧を２０Ｐａとし及びエツチング時間を５分間とした
エツチング条件で行ったところ、ＡＺ−２４００ＪｔＯ
，５＄１１　、　ＬＭＲｌｔｏ、４棒鵬及びポリメチル
メタクリレートは１．１　％ｍという勺チング深さの結
果が得られた。この結果から、この発明に使用したレジ
スタ層は耐ドライエツチング性が少なくとも従来よりは
２倍以上向上していることが分った。

尚、上述した実施例はこの発明の一例であっ−て、これ
に限定されるものではないこと明らかである０例えば、
下地層は基板以外の他の層であっても良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明によるレ
ジストパターン形成方法によれば、レジスト材料として
、その下層に短波長に感度をもつジアジド基とノボラッ
ク樹脂とを含む感光剤を用い、かつ上層に７ボラツクの
ナフトキノンジアジドスルフォン酸エステルを用いてい
るので、高解像度で、アスペクトレシオの高いパターン
でしかもドライエツチング耐性の優れた奇麗でシャープ
なサブミクロンのオーダのレジストパターンを形成する
ことが出来る。

従って、この発明のレジストパターン形成方法は超ＬＳ
Ｉ等のような高集積化した半導体装置の製造に使用して
好適である。　　。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｅ）はこの発明のレジストパターン形
成方法を説明するための工程図である。 ｌ・・・下地層、　　　　　２・・・暦３・・・下層、
　　　　　　３ａ・・・示層の溝４・・・上層、　　　
　　　　４ａ”・上層の溝５・・・レジスト層、　　　
　６・・・フォトマスク８ａ・・・不透過部、６ｂ・・
・透過部７・・・パターン溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　下地層上に短波長に感度をもつジアジド基とノボラッ
   ク樹脂とを含む感光材を塗布してレジスト層の下層を形
   成する工程と、 該下層上にノボラックナフトキノンジアジドスルフォン
   酸エステルを塗布してレジスト層の上層を形成する工程
   と、 該上層に遠紫外線を選択的に照射する工程と、該上層を
   有機溶媒で現像しパターニングする工程と、 該上層及び下層の露出面の全面に遠紫外線を照射する工
   程と、 露出した該下層を現像する工程と を具えることを特徴とするレジストパターン形成方法。