JPS63216044A - パタ−ン形成材料 - 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） 本発明は半導体素子等の微細加工用パターン形成材料に
関し、さらに詳しくは紫外光、電子線、イオンビーム及
びＸ線等の照射によるパターン形成材料に関するもので
ある。

（従来の技術） 半導体素子、磁気バブルメモリー素子などの製造におい
て電子線リングラフイーが重要な手段として用いられて
いる。電子線リングラフイーにおいては電子の散乱の影
響により、レジストの膜厚が厚い場合に解像度が低下す
ることが知られている◇そこで、高解像度のパターンを
得るためにレジストの膜厚を薄くすると、後工程におい
てレジストの耐性が不充分になるという問題がある。さ
らに電子線リソグラフィーにより加工を行う基板面は必
ずしも平坦ではなく、嘔まざまな凹凸の段差を持つこと
が多いために、これら段差を覆うために充分な膜厚を必
要としている。

これら相反する要求を、単層レジストプロセスで満足さ
せることは難しく、この問題点を解決するために、三層
構造レジストによるパターン形成方法がＢｅ１１研のＪ
ｌＭｏＭＯｒａｎらにより提案され【いる。すなわち、
三層構造レジストプロセスにおいては、下層には、酸素
のＲＩＥ（反応性イオンエツチング）で除去可能な有機
高分子膜が、中間層には、ポリシリコン、二酸化シリコ
ンなどの酸素のＲＩＥで除去しにくい無機質膜が、さら
に上層には１、パターンを形成するレジスト膜がそれぞ
れ形成される。上層レジスト膜に所望のパターンを照射
、現像して所望のパターンを得る。次Ｋ。

この上層をマスクとして、無機質膜の中間層にドライエ
ツチングでパターンを転写する。最後に、中間層パター
ンをマスクとし、酸素のＲＩＥによって、下層の有機高
分子膜にパターンを転写し、膜の厚い有機高分子膜のパ
ターンを形成する。このように三層構造レジストプロセ
スでは、工程が複雑であるうえに、中間層である無機質
膜を薄くし、ピンホールが発生しないように形成する必
要があるなどの難しい問題点をかかえている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解決し、特に段
差を有する基板の微細加工に有効で、かつ、酸素のＲＩ
Ｅで耐性を示す上記三層構造レジストプロセスの上層と
中間層の役割を兼ね備えた二層構造レジストプロセス用
パターン形成材料を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のかかる目的は、下記一般式ＣＩ）で示される構
造単位を含む重合体を含有することを特徴とするパター
ン形成材料によって達成される。

一般式（Ｉ） Ｈ３ 一←ＣＨ２−Ｃ−＋ 〔式中　ｎ　＝　０．１，２．３又は４であり、Ｒ１、
Ｒ２及びＲ３は同−又は異なり、水素又はアルキル基で
ある。〕 本発明において用いられる一般式（Ｉ）の構造単位は、
特に限定されるものでないが、具体例としては、トリス
（トリメチルシロキシ）シリルメタクリレート、トリス
（トリエチルシロキシ）シリルメタクリレート、１−〔
トリス（トリメチルシロキシ）シリルコメチルメタクリ
レート、１−Ｃトリス（トリエチルシロキシ）シリルコ
メチルメタクリレート、２−〔トリス（トリメチルシロ
キシ）シリル〕エチルメタクリレート、２−〔トリス（
トリエチルシロキシ）シリル〕エチルメタクリレート、
３−〔トリス（トリメチルシロキシ）シリル〕プロピル
メタクリレート、３−（）リス（）　ＩＪエテルシロキ
シ）シリル〕プロピルメタクリレ−）、４−（）リス（
トリメチルシロキシ）シリルコブチルメタクリレ−）、
４−（トリス（トリエチルシロキシ）シリルコブチルメ
タクリレートなどから誘導される単位が挙げられる。

本発明において用いられる重合体は、上記一般式（Ｉ）
の単独重合体及び一般式（Ｉ）とこれと町井重合性成分
との共重合体から選択される。該共重合成分としては一
般式（Ｉ）と共重合可能な単量体であれば特に限定され
るものでないが、具体例としては、アクリル酸、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸グリシジル
、アクリル酸プロピルなどのアクリル酸誘導体；メタク
リル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メ
タクリル酸グリシジル、メタクリル酸プロピルなどのメ
タクリル酸誘導体：スチレン、α−メチルスチレン、Ｐ
−メチルスチレン、クロルスチレン、クロルメチルスチ
レン、ｐ−ヒドロキシスチレンなどのスチレン誘導体；
酢酸ビニル、ビニルピリジン、アクリロニトリルなどが
挙げられる。これらの共重合成分は重合体中０〜７０重
量慢、好ましくけ２０〜５０重量％である。

なお、特開昭６０−１９４４４５号発明においては、レ
ジスト材料として一般式 ％式％ （Ｒは低級アルキル基） で示される構成単位を有する重合体が開示されている。

しかしこの重合体は本発明における重合体と比べてＳ１
含量が低いため、耐酸素ＲＩＥ性が必らずしも満足し得
るものとはいえない。

本発明のパターン形成材料は、通常有機溶剤に溶解して
用いるが、有機溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キ
シレンなどの芳香族炭化水素、トリクレン、パークレン
、クロルベンゼン、ジクロルベンゼンなどのハロゲン化
炭化水素、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチ
ルケトンなどの含酸素炭化水素などを挙げることができ
る。

（発明の効果） かくして本発明によれば、従来技術に比較して段差を有
する基板の微細加工に有効で、かつ、酸素のＲＩＥで耐
性の優れたパターン形成材料を得ることができる。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する
。なお、実施例中の部及びチはとくに断りのないかぎり
重量基準である。

実施例１ 重合缶に、３−〔トリス（トリメチルシロキシ）シリル
〕プロピルメタクリレート３０２．メチルメタクリレー
ト３０ｙおよびベンゼン４０Ｃ１’ｉ仕込み、良く混合
し、減圧脱気を行ない、ベンゾイルパーオキサイドのベ
ンゼンｆｌ液５　ｏ　ｙ　全添加した。次に重合缶を７
０℃に加温し、６０時間重合を行った。重合終了後の重
合溶液をメタノール中に投入し、重合体を析出させた。

得られた重合体を室温でベンゼンに溶解させ、メタノー
ル中に投入し、析出した重合体を室温で２４時間真空乾
燥し、乾燥重合体を得た。収率は９０％、ｄｗ＝１１０
．０００、ＭＹ／Ｍｎ　＝　２．５であった〇次いで、
上記方法で得た重合体１００部をジオキサン５００部に
溶解し、０．１μｍのミクロフィルターで濾過し、上層
用レジスト溶液を調製した。

まず、市販のポジ型フォトレジス）ＡＺ−１３５０Ｊ（
シラフレー社ｊＩｉり全シリコンウェハー上にスピナー
で塗布した後、２００℃で３０分間ベークし、厚さ１．
５μｍの下層膜を形成した。次いで上記上層用レジスト
をＡＺ−１３５０Ｊの下層膜を形成したシリコンウェハ
ー上にスピナーで塗布した後、８０℃で３０分間ベーク
し、厚さ０．５μｍの上層レジストを形成し、露光用ウ
ェハーとした。

この露光用ウェハーに、加速電圧２０　ＫＶの電子線照
射を行った後、メチルイソブチルケトンで現像し、ポジ
型パターンを得た。

この上層レジストをマスクとして、ドライエツチング装
置ＩＬＤ−４０ｊ　ＡＴ　（日電アネルバ社製）を用い
て、酸素のＲＩＥ　（圧力２　Ｘ　１０”−３ｔｏｒｒ
。

酸素流量２０８ＣＣＭ、パワー４００Ｗ、ＲＦ周波数１
３．５６ＭＨ１ｌ、電極温度１０℃）により下層膜にパ
ターンの転写を行った。

パターンの形成されたウェハーを取り出して光学顕微鏡
で検査したところ、パターンを形成した上層に覆われて
いなかった下層膜は完全に除去されていた。パターンの
形成された上層に覆われていた部分の膜厚は、膜厚計ア
ルファステップ２００（テンコー社製）で測定すると１
．８μｍ以上あり、上層レジストのパターンを忠実に反
映したパターンを形成することができた。

実施例２ 実施例１と同様の方法で５−Ｃト’）ス（トリエチルシ
ロキシ）シリル〕プロピルメタクリレート３０２、メチ
ルメタクリレート２０１、アクリル酸メチル１０１を共
重合させることにより、重合体を製造した。収率は８８
％、ＭＷ１５０，０００、Ｍｗ／Ｍｎ　＝　２．８であ
った。

次いで上記方法で得た重合体１００部をジオキサン５０
０部に溶解し、０．１μｆＦｌのミクロフィルターで濾
過し、レジスト溶液を調製した。

上記レジスト溶液を８１０２ウエハー上にスピナーで塗
布した後、８５℃で５０分間ベークし、厚さ０．８μｍ
のレジスト膜を形成し、露光用ウェハーとした。この露
光用ウェハーを遠紫外光（１００Ｗ、　Ｘ・ランプ）と
テスト用マスクを用いて露光し、メチルインブチルケト
ン／イソプロピルアルコール（４／１重量比）で現像し
ポジ型パターンを得た。このパターンの形成されたウェ
ハーを、ドライエツチング装置ＩＬＤ−４０１３Ｔを用
いて酸素のＲＩＥによりエツチングした結果、残膜率は
７０チであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式（ I ）で示される構造単位を含む重合体を含有
   することを特徴とするパターン形成材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （式中ｎ＝０、１、２、３又は４であり、Ｒ＿１、Ｒ＿
   ２及びＲ＿３は同一又は異なり、水素又はアルキル基で
   ある。）