JPS63116151A

JPS63116151A - パタン形成方法

Info

Publication number: JPS63116151A
Application number: JP26191986A
Authority: JP
Inventors: Toru Gokochi; 透後河内; Haruaki Watanabe; 渡辺　治昭; Tsukasa Tada; 宰多田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-05-20

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はバタン形成方法に係り、更に詳しくは半導体、
フォトマスク等を製造するための放射線用ポジ型レジス
トのバタン形成における現像過程に関する。

（従来の技術）高密度集積回路、磁気バルブ素子、光部品製造の際の微
細加工技術の開発が、近年かなり広範囲に行われてきて
いる。特に感光線として電子線、Ｘ線、短波長の紫外線
を用いた場合、選択されるポジ型レジスト材料としては
、メタクリル酸エステル系高分子、あるいはα−クロロ
アクリル酸ニスチル系高分子材料が有用である。これら
のポジ型高分子レジスト材料は０．５ｔ１１ｓ−１，０
μｓレベルのバタン形成を高感度で達成し、半導体製造
用フォトマスクや前述の半導体部品製造用のレジスト材
料として実用化されてきている。これらのレジスト材料
は通常適当な組成比の混合有機溶媒によって現像を行う
、適当な現像液を選択することは、解像度を向上するう
えで重要な因子となる。

混合有機溶媒による現像は、レジスト膜の露光部分と未
露光部分との間の溶解度差を利用して行うものである。

したがって、形成されたバタンの膜減りや膨潤が生じや
すく、高解像度のバタン形成を行ううえで限界があった
。これは特に使用するレジスト材料の有機溶材に対する
溶解性が高い場合に顕著であった。

（発明が解決しようとする問題点）以上のように放射線用のレジストのバタン形成では、現
像工程において膨潤および膜減りのため解像度が悪いと
いう問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、
シリコン原子をエステル側鎖に有するアクリル系レジス
トから通常のアクリル系レジストに至るまで、現像工程
において膨潤および膜減りが無く、高解像度のバタン形
成方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段と作用）本発明は下記一
般式（１）％式％（）（式中Ｒ１はメチル基あるいは塩素原子を示し、Ｒ２は
水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基、ハロゲン化さ
れた炭素数１〜１０のアルキル基あるいは高分子全体の
少なくとも５重量％以上のシリコン原子を含む１価の炭
化水素基を示す）で表わされるビニル系単量体単独の重
合体あるいは他の放射線分解型ビニル系単量体との共重
合体から成る放射線用ポジ型レジストを用いたバタン形
成方法において、塩基性化合物を０．１重量％以上含む
現象液を用いて現像する工程を具備したことを特徴とす
るバタン形成方法である。

シリコン原子を含む一価の炭化水素としては、例えば等を挙げることができる。この炭化水素基中に含まれる
脂肪族系炭化水素の数が増加するに従って、露光による
架橋反応が促進されるため脂肪族系炭化水素数は６以内
が望ましい。

また、放射線分解型ビニル系モノマーとしては、トリフ
ルオロエチルα−クロロアクリレート、テトラフルオロ
プロピルα−クロロアクリレート。

トリフルオロイソプロピルα−クロロアクリレート、ペ
ンタフルオロプロピルα−クロロアクリレフート、ヘキサ墾ルオロブチルα−クロロアクリレート、
ヘプタフルオロブチルα−クロロアクリレート、　ｔｅ
ｔ−ブチルα−クロロアクリレート、メチルα−クロロ
アクリレート、α−クロロアクリル酸、フェニルα−ク
ロロアクリレート、メチルメタクリレート、ｔ−ブチル
メタクリレート、メタクリル酸、フェニルメタクリレー
ト、トリフルオロエチルメタクリレート、テトラフルオ
ロプロピルメタクリレート、ペンタフルオロプロピルメ
タクリレート、ヘキサフルオロブチルメタクリレート、
ヘプタフルオロブチルメタクリレート、メチルイソプロ
ペニルケトン、メタクリルニトリル。

イソプロペニルアセテートが挙げられる。

本発明で用いられる塩基性化合物としては、水溶液がア
ルカリ性を示すものであればよく、格別に限定されるも
のではない０例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨのような無機ア
ルカリのヒドロキシ塩、有機アルカリのヒドロキシ塩等
が挙られる。半導体上のバタン形成の際には有機アルカ
リのヒドロキシ塩が好ましい、このような化合物として
、下記一般式％式％（ここでＲｔ＝Ｒｔ−Ｒｚ−Ｒ４は同一であっても、異
なっていても良く、水素あるいは炭素数１〜１０のアル
キル基あるいはヒドロキシ化されたアルキル基、フェニ
ル基を含むアルキル基でもかまわない、）ものが挙げら
れる１例えば、テトラチルアンモニウムヒドロキサイド
、テトラエチルアンモニウムヒドロキサイド、テトラブ
チルアンモニウムヒドロキサイド、コリンあるいはＲ１
−Ｒ４に水素原子を含む場合は、アンモニア、メチルア
ミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、シクロヘチ
シルアミン、アニリンのような１級〜８級アミンに水を
加えたもの等である。さらには、ピリジン、ピロールの
ようなアルカリ化合物でもよい。

本発明で用いられる現像液は、前述のような塩基性化合
物をアルコール系溶媒、水あるいはそれらの混合液に溶
解させたものである。アルコール系溶媒としては、メタ
ノール、エタノール、プロパツール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノセール、メチルセロソルブル、エチル租ルソルブル。

エチレングリコール、グリセリン等があげられる。

本発明の現像液の塩基性化合物の含有量は０．１重量％
以上好ましくは１重量％以上である。０．１重量％未満
の場合、現像に著しく時間を要する。また、塩基性化合
物の含有量が増加するに従い現像速度が速くなるため１
重量％以上であることが好ましい。

含量の上限は、そのアルカリ化合物の溶媒に対する飽和
点であるが、未露光部分の加水分解反応の抑制という点
から２０％以下が望ましい。アルコール系溶媒には、現
像速度を高めるために、解像度が低下しない範囲で、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、イソアミ
ン酢酸、酢酸エチル、シクロヘキサノン、トルエン、キ
シレン等の有機溶媒を含有させることも可能である。

本発明のバタン形成方法１よ、レジスト膜および二層レ
ジスト膜を１例えばスピンコード法によって基板上に形
成しくこの時の膜厚（あるいは上層の膜厚）は通常０．
２〜１．０．である）、ベーキング処理後、電子線ある
いはＸ線、短波長の紫外線等で露光した後、前述のよう
な現像液中にさらして行う。

現像時間は露光量が増大する（架橋反応が生じない範囲
で）に従って減少し、さらには溶液の温度が増加するに
従って増大するがバタン部分の加水分解反応が促進され
るので５０℃以下が望ましい。

通常現像時間は０．５〜３０分である。

このような現像操作後、必要な場合にはレジスト露光部
の残液を洗い流す、この場合、水洗による洗浄が好まし
く１通常のアルコールによる洗浄と併用あるいはアルコ
ールに水を加えた洗浄を行なうことができる。

（従来の技術）ｉ）実施例１ポリ（γ−トリメチルシリルメチルα−クロロアクリレ
ート）の単重合体（Ｍ讐は２　Ｘ　１０’）０．２ｍを
トルエンに溶解した後、スピンコード法によってシリコ
ンウェハー上に０．５．ｎ　［厚で塗布した後、１９０
℃で３０分間Ｎ１中でベーキングした。その後加速電圧
２０にＶ、露光量２０μＣの電子線で露光し、メタノー
ル：エチルセロソルブ＝１：１の混合液に５重量％のテ
トラメチルアンモニウムヒドロキサイドを溶解した現像
液を用いて２分１５秒現像し、メタノール、水にて順次
洗浄、乾燥した結果、殆ど直角状の高いアスペクト比の
パターンが形成された。解像性は０．４μのラインとス
ペースのくり返しパターンが解像できた。

ｎ）実施例２ γトリメチルシリルメチルα−クロロアクリレートとγ
トリフルオロエチルα−クロロアクリレートの１７：３
（重量比）の共重合体（Ｍｙは３．２×１０５）を実施
例１と同様にして、塗布、露光し、メタノール：イソプ
ロピルアルコール＝１：１の混合故に５重量％のテトラ
メチルアンモニウムヒドロサイドを溶解した現像液を用
いて、２分１５秒現像し、メタノール、水にて順次洗浄
・乾燥した結果、直角状の高いアスペクト比のパターン
が形成された。０．３μ　のラインとスペースのくりか
えしパターンが解像できた。

合体（Ｍｙ＝１．５Ｘ１０’）を実施例１と同様にして
塗布、露光し、水：エタノール＝１＝４の混合液に５重
量％のコリンを溶解した現像液を用いて、２分間現像し
、水、エタノール；１：１の混合液で洗浄、乾燥した結
果、直角状の高いアスペクト比のパターンが形成された
。０．１４のラインとスペースのくりかえしパターンが
解像できた。

リフルオロエチレンα−クロロアクリレートの１７：３
（重量比）の共重合体（Ｍｖ＝２．３ｘｌＯ’）を実施
例１と同様にして塗布、露光し、水：エタノール＝１：
９の混合液に５重量％のコリンを溶解した現像液を用い
て２分間現像し、水：エタノール＝１＝１の混合液で洗
浄、乾燥した結果、直角状の高いアスペクト比のパター
ンが形成された。

０．４μｍのラインとスペースのくりかえしパターンが
解像できた。

Ｖ）実施例５ γ−トリフルオロエチルα−クロロアクリレートの単重
合体（Ｍｖ＝　３　Ｘ　１０”）を実施例１と同様にし
て塗布、露光し、イソプロピルアルコールに１０重量％
のテトラメチルアンモニウムヒドロキサイドを溶解した
現像液を用いて１０分間現像した後、イソプロピルアル
コール、水で順次洗浄、乾燥した結果、直角状の高いア
スペクト比のパターンが形成された。０．３４のライン
とスペースのくりかえしパターンが解像できた。

ト腹を１．６μｓ膜厚で塗布し、２００℃で１時間ベー
キング処理を行なった。さらにその上に実施例１と同様
にし、ポリ（γ−トリメチルシリルメチルα−クロロア
クリレート）膜厚を０．細１厚で形成し、１９０℃で３
０分間ベーキングし、これらの二層レジストを実施例１
と同様に露光し上層を現像してパターンを形成した。そ
の後、出カフ００Ｗ、酸素圧０．０５　トルの平行平板
型ドライエツチング装置内にさらし、上層のパターンを
下層レジストに転写した。エツチング時間２０分で上層
のパターンは完全に下層に転写された。このようにして
膜厚約２μｓ、　０．４ｇｅのラインとスペースのくり
かえしパターンを形成することができた。

形成し、上層を実施例２と同様に現像した。実施例６と
同条件ドライエツチングを行なった結果。

２０分間のエツチングによって膜厚約２ＡＩＩＭ、０．
３／ｓのラインとスペースのくりかえしパターンを形成
することができた。

ｖｆｉ）比較例 γトリメチルシリルメチルメタクリレートの単重合体（
Ｍｗ＝１．５Ｘ１０’）を実施例１と同様にして塗布、
露光し、水：エタノール＝１＝４の混合液を用いて２分
間現像し、水：エタノール＝１：１の混合液で洗浄、乾
燥したが微細なパターンは形成できなかった。

〔発明の効果〕

本発明のバタン形成方法によれば現像工程における膨潤
および膜減りが無く、高解像度のパタンを形成すること
ができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記一般式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中Ｒ＿１はメチル基あるいは塩素原子を示し、Ｒ＿
２は水素原子、炭素数１〜１０のアルキル基、ハロゲン
化された炭素数１〜１０のアルキル基あるいは高分子全
体の少なくとも５重量％以上のシリコン原子を含む１価
の炭化水素基を示す）で表わされるビニル系単量体単独の重合体あるいは他の
放射線分解型ビニル系単量体との共重合体から成る放射
線用ポジ型レジストを用いたパタン形成方法において、
塩基性化合物を０．１重量％以上含む現象液を用いて現
像する工程を具備したことを特徴とするパタン形成方法
。
（２）前記現像液が塩基性化合物を１重量％以上含有し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパタン
形成方法。