JPS61241748A - レジストパタ−ンの形成方法 - 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
長紫外線等の電離放射線により、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、当然に高解像度、高感度、耐熱性及び高ドライ
エツチング耐性が要求されている。

しかしながら、従来一般に知られているポジ型レジスト
はドライエツチング耐性が充分でなかったり、解像力が
劣っていたりして上述した要求を満足するものではない
。

また、例えば、ポジ型レジスト材料としてノボラックと
ナフトキノンジアジドとの混合物である例えばＡｚ　−
２４００（ＳＨＩＰＬＥＹ社製の商品名）を用い、その
皮膜を遠紫外線によりパターニングしても０．５　ｐ−
ｔａのパターンを得ることは難しく、シかも、耐熱性に
劣っていた。

（この発明が解決しようとする問題点）このように、従
来のポジ型レジストでは耐ドライエチング性とか、解像
力に問題あるという欠点があった。

そこで、この出願に係る発明者等は高感度でドライエツ
チング耐性に優れ、しかも、解像力も優れるレジストの
研究開発を行ったところ、レジスト材料として、ノボラ
ックのナフトキノンジアジドスルホン酸エステル（Ｌに
Ｒ）を用い、その皮膜を電離放射線で露光した後現像し
、ネガ型レジストのパターンを形成出来ることを発見し
た。この場合、電子線等の高エネルギービームを使用す
れば断面形状が矩形状の微細パターンを形成することが
出来、或いは、遠紫外線（Ｄｅｅｐ　ＵＶ）を使用すれ
ば、・す７トオフに最適なオーバーハングの断面形状を
有する高解像のパターンを形成することが出来る。そし
て、これらパターンの形成に用いる現像液は、酢酸イソ
アミル、アルキルケトン或いはシクロヘキサノン等の極
性溶媒である。

しかしながら、このネガ型レジストと現像液との組み合
わせでは、奇麗で、シャープなレジストパターンを高解
像で得るためには充分に時間を掛けて露光させる必要が
あり、従って、スルーブツトの点で充分満足するといえ
ない。

この発明の目的は、高解像度でドライエツチング耐性に
優れた特性を保持しつつ、高感度特性を宥するため露光
時間を短縮してスループットを高めることが出来るネガ
型レジストの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
上にレジストとしてノボラックのナフトキノンジアジド
スルホン酸エステルの皮膜を形成し、この皮膜を電離放
射線で選択露光し、然る後現像処理を行ってレジストパ
ターンを形成するに当り、ベンゼン又はアルキルベンゼ
ンを含有する現像液を用いてこの皮膜の現像、処理を行
ってこの皮膜の未露光部分を除去す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皮膜をノボラックの
ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル（以下、単に
ＬＭＲと称する）で形成する。この皮膜を電離放射線例
えば２００〜３００ｎｍの遠紫外線或いは電子線で露光
し、その未露光部分の除去ｔ−ベンゼン或いはアルキル
ベンゼンをｆＲエｉｆシクロヘキサンその他の適切な溶
媒に溶解させた現ｌ液で行う、この場合、アルキルベン
ゼンとしてキシレン、トルエン或いはその他これらに類
似する他のアルキルベンゼンとする。

このレジスト皮膜は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、電離
放射線に対して高感度を有しており、従って、従来より
も短い露光時間で高解像度の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る。従
って、レジストパターンの形成のスループットも従来よ
りも向上する。

また、このようなレジストパターンを用いれば、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。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の実施例につき説明する
。尚、以下の実施例をこの発明の好ましい特定の範囲内
の材料、数値的条件で詳細に説明するが、これらの条件
は単なる例示にすぎず、この発明がこれらに限定される
ものではないこと明らかである。

実Ｊｌユ この実施例では、下地層としてシリコンウェハを用い、
この上にレジスト皮膜を被着形成する。

レジスト皮膜の形成は、ノボラックのナフトキノンジア
ジドスルホン酸エステル（ＬＭＲ）を１０重量％〜４０
重量％メチルセロソルブアセテートに溶解し、その溶液
を０．２弘鳳のフィルタで濾過した後、スピンコーティ
ング法により、０．７ｇｍの厚みでウェハ上に塗布して
行った。

次に、７０℃の温度で約３０分間このＬＡＩＲ皮膜が形
成されたウェハのプリベーキングを行った。

次に、このＬＭＨに、パターン溝を形成する対応箇所に
不透過部を有し残りの部分を透過部としたフォトマスク
を、密着させるコンタクト法により、電離放射線として
例えば２００〜３００ｎｍ程度の遠紫外線を用いて、約
２０■Ｊ／ｃ■２のドーズ量で。

選択照射を行い、よって、このＬＭＲ皮膜にフォトマス
クパターンを転写した。その後、この露光済みのＬＭＲ
皮膜を有するウェハを１００℃の温度で約３０分間ベー
キングした。

次に、この実施例では、体積比でキシレン１０に対して
シクロヘキサンｌの割合の２３℃の混合液を現像液とし
て用い、このＬＭＲ皮膜を３０秒間現像した。続いて、
シクロヘキサンで１０秒間リンスを行ったところ、フォ
トマスクの不透過部の下側の遠紫外線が当らなかった未
露光箇所に溝が形成されて下地層の表面が露出し、ネガ
型のレジストパターンが形成された。

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
顕微鏡（ＳＥＸ）で観察したところ、断面形状がほぼ矩
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、０．５　ｇｒｓ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
。

１凰１」 この実施例では、実施例Ｉとほぼ同一の条件下で実験し
たが、この場合には、シリコンウェハ上に被着したＬＭ
Ｒ皮膜の膜厚を１．０１Ｌ腸とし、電離放射線として２
０ＫＶの電子線で露光を行い、そのドーズ量を２０　ｈ
　Ｃ／ｃ腸２とし、さらに、現像液として体積比でトル
エンｌＯに対してシクロヘキサン２の、２３℃の混合液
を用い、　ＳＯ秒間現像を行った後、シクロヘキサンで
１０秒間リンスを行った。

前述と同様な電子顕微鏡観察によると、０．３１Ｌ１１
のラインアンドスペースのレジストパターンが得られて
いることがわかった。

夾】ｕｌｌ この実施例では、実施例Ｉと同様なＬＭＲ皮膜の形成及
び露光を行った後１体積比でベンゼンｌＯに対してシク
ロヘキサン３の割合の２３℃の混合液を現像液として用
い、このＬＭＲ皮膜を２０秒間現像した。続いて、シク
ロヘキサンで１０秒間リンスを行ったところ０．５ル■
のラインアンドスペースのレジストパターンが得られた
。

嵐艶］ 比較例としてポジ型レジストであるＡｚ　−２４００を
シリコンウェハ上に１．０ト■の膜厚で塗布してレジス
ト皮膜を形成し、２００〜３００ｎ鳳の遠紫外線を１０
０ｍＪ／ｃｍ”のドーズ量で露光を行った。現像液とし
てキシレン、トルエン或いはベンゼンとシクロヘキサン
との混合溶液を用い、６０秒間現像を行ったところ、レ
ジストパターンは全く形成することが出来なかった。

鷹Ｊｌ立 次に、感度特性をレジスト皮膜の現像液に対する残存率
を測定して行い、その結果を第１図に示す、この測定は
ＬＭＲの皮膜をシリコンウェハ上に形成し、ドーズ量を
色々とかえ露光し、上述した実施例Ｉの条件で現像を行
った。第１図において、横軸にドーズ量（膳Ｊ／ｃ鵬２
）を取り、縦軸に残存率（％）を取って示しである。そ
して、曲線１はこの発明のレジストの残存率を示す。

曲線２は、比較のため、この発明のレジストの場合と同
一の条件で形成したＬＭＲのレジストの残存率を示す、
尚、このＬＭＨのレジストの場合には、体積比で酢酸イ
ンアミル１０に対してシクロヘキサン２の割合の混合溶
液で現像を行った。

この感度特性曲線からも明らかなように、この発明の方
法によりレジストパターンを形成する場合のドーズ量は
従来のＬＭＨの現像皮膜の場合に比べて５０〜８０％程
度で良いことが分かる。従って、この発明の方法では従
来よりも高感度であり、露光時間も約１／２程度に短縮
することが出来ることが理解出来る。

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
、ジアジド基とノボラック樹脂とを含むノボラックのナ
フトキノンジアジドスルホン酸エステルを用い、かつ、
現像液としてベンゼンまたはアルキルベンゼン含有する
溶液を用いているので、電離放射線に対して高感度を宥
しており、従って、従来のｌ／２程度の短い露光時間で
高解像度の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る。この短時間露光が可
能となるため、レジストパターンの形成のスループット
も従来よりも向上する。

このように、高感度、高解像度で、しかもドライエツチ
ング耐性の優れたレジストを用いるので、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図はこの発明の説明に供するレジストの感度特性を
示す線図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）下地層上にレジストとしてノボラックのナフトキ
   ノンジアジドスルホン酸エステルの皮膜を形成し、該皮
   膜を電離放射線で選択露光し、然る後現像処理を行って
   ネガ型のレジストパターンを形成するに当り、 ベンゼン又はアルキルベンゼンを含有する現像液を用い
   て前記皮膜の現像処理を行って該皮膜の未露光部分を除
   去することを特徴とするレジストパターンの形成方法。