JPS63231338A - 微細パタ−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】 〔概　要〕 本発明は、シリコーン変成したアルカリ可溶性樹脂とキ
ノンジアジド化合物との混合系からなる二層構造用ポジ
型レジストを用いて、微細パターンを形成する方法に関
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高い段差のある基板に微細パターンを形成で
きる微細パターン形成方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子、磁気バブルメモリ素子、表面波フィルタ素
子など微細パターンを持つ電子回路素子の形成には薄膜
形成技術と写真食刻技術が多用されている。すわわち、
真空蒸着法、スパッタ法などの物理的方法あるいは化学
気相成長法などの化学的方法で被処理基板上に導電層、
絶縁層などの薄膜を形成した後、スピンコード法などの
方法でレジストを被覆し、これにマスクを通じて紫外線
の照射を行って感光せしめ、露光部が現像液に対して溶
解度の差を生じるのを利用してレジストパターンが形成
されている。このレジストパターンをマスクに用いて、
ウェットエツチング或いはドライエツチングを行って被
加工基板上に微細な導体パターンや絶縁層パターンなど
を形成している。

しかし、超ＬＳＩなどのような半専体素子製造プロセス
においては配線の多層化が行われているため基板表面に
１〜２μｍの段差が生じており、そのため先に説明した
ような単層レジスト法では微細パターンを高精度で形成
することは困難となっている。

高段差を持つ基板上に精度よく微細パターンを形成する
方法として、二層構造レジスト法が提案されている。こ
の方法は、フッソガスプラズマ或いは塩素ガスプラズマ
に対し耐ドライエツチング性の高い有機樹脂を下層に形
成して基板面を平坦化し、この上に感光性を持つ上層レ
ジストを薄く形成する方法である。ここで上層レジスト
をうずく形成する理由は、レジスト膜厚を薄くするほど
解像性が向上することによる。

このような二層構造レジストとして、ポリジメチルシロ
キサンのようなシリコーン樹脂がネガ型レジストとして
検討されているが、ポジ型レジストに関する検討はなく
その開発が望まれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、耐酸素プラズマ性に優れ、高感度であるとと
もに高い解像性を備えたポジ型レジスト材料を見出し、
これを二層構造用レジストとして用いて、微細パターン
を形成する方法を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、基板上に有機樹脂を塗布し、その上に
シリコーン変成アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化
合物とからなるフォトレジストを塗布した後、紫外線に
よりパターンに露光し、アルカリ性現像液で現像し、次
いで酸素プラズマにより有機樹脂層をエツチングするこ
とからなる、微細パターンの形成方法が提供される。

本発明に用いられるフォトレジストは、好ましくは、可
溶性に優れるフェノールノボラック樹脂、クレゾールノ
ボラック樹脂、ポリビニルフェノールまたはα−メチル
ビニルフェノール樹脂に、シリコーン変成剤として下記
式、 〔上式中、Ｒはメチルまたはエチルを表し、ｎは４〜８
の整数である〕 で示される化合物を付加せしめて耐酸素プラズマ性を向
上させ、これを上層レジストの基材とし、これにキノン
ジアジド化合物を感光剤として添加することによりポジ
型の特性を付与したものである。このようにして得られ
るシリコーン変成アルカリ可溶性樹脂の代表例としては
、下記式で示されるようなものがある。

上式中、Ｒ′は水素またはメチルを表し、ｎは４〜８の
整数であり、Ｍｅはメチルを表す。

本発明に有用なキノンジアジド化合物の例としては、ビ
スフェノールＡナフトキノンジアジドスルホン酸エステ
ル、２．３．４−テトラヒドロキシベンゾキノンナフト
キノンジアジドスルホン酸エステルなどのナフトキノン
ジアジドのスルホン酸エステル化合物がある。そして、
このようなキノンジアジド化合物の添加量は、シリコー
ン変成アルカリ可溶性樹脂の１００重量部に対して５〜
３０重量部であるのが好ましい。

本発明の方法を、添付図面を参照しながら、更に説明す
る。第１図は、本発明方法の一例を順を追って示した略
示断面図である。

本発明に従い、基板１上に有機樹脂層２を設け、その上
にフォトレジスト層３を形成する（第１図ａ）。これを
紫外線によりパターン露光しく第１図ｂ）、次いで現像
して露光域３ａを除去すると、未露光域３ｂが上層レジ
ストパターンとして残留する（第１図Ｃ）。次いで、酸
素プラズマエッチングに付して更に有機樹脂２をエツチ
ングして下層樹脂膜２ｂを残留させて基板１上に所望の
樹脂パターンを得る。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に説明する。

育成孤 フェノールノボラック樹脂（分子量Ｍ　ｗ　＝　１００
０、水酸基当１１０１）９０　ｇをジメチルスルホキシ
ド１００ｇとトルエン１００ｇとからなる混合溶媒に溶
解した後、水酸化ナトリウム１２ｇを水１５ｇに溶解し
た水溶液を添加し、１４０℃で２時間還流した。

その後反応系内の水を共沸脱水により完全に除去した。

これに下記の分子式で示されるシリコーンモノマ１３５
ｇを３０分かけて滴下した後、１５０〜１６０℃で６時
間還流した。その後反応物をメチルイソブチルケトンと
水で１０回洗浄した後、シクロヘキサンで沈澱させ、固
体として回収した。得られたシリコーン変成ノボラック
樹脂の収量は約８０ｇであった。赤外分析より８０５　
、１０００〜１１２０゜１２６０ｃｍ−’にジメチルシ
リコーンに帰因する吸収があり、シリコーン変成されて
いることが確認された。また生成物中のシリコン原子の
含有量は約１０４％であった。なお他のアルカリ可溶性
樹脂に対しても同様な合成方法でシリコーン変成をする
ことができた。

合成例で合成したシリコーン変成フェノールノボラック
樹脂にビスフェノールＡナフトキノンジアジドスルホン
酸エステルを２０−ｔ％混合し、シクロヘキサノンに溶
解して本発明に係るフォトレジスト液を調製した。次い
で、まず、シリコン基板上に）ＩＰ−１３５０（ハント
ケミカル社製）をスピンコード法により塗布し、２００
℃で１時間加熱し、厚さが２．０μｍの下層平坦化層を
作った。次にこの上に上記のフォトレジスト液をスピン
コードし、窒素気流中８０℃で２０分間プリベークし、
０，４μｍの上層レジスト層を形成した。この試料を３
６５ｎｍの紫外線を用い、ソフトコンタクトによるマス
ク露光を行った。ついでアルカリ現像液ＭＦ−３１２（
シソプレー社製）と脱イオン水の１対１．５の現像液に
１分間浸漬した後、脱イオン水にて３０秒間リンス処理
を行い、上層パターンを形成した。

次いで被処理基板を平行平板型ドライエツチング装置（
日型アネルバ社製）にセットし、エツチングガスとして
酸素を３Ｐａのガス圧力とし、印加電力密度０．１６Ｗ
／ｃｎｌで３０分間エツチングし、上層レジストパター
ンを下層平坦化層に転写した。

この結果、本レジストの感度は６０ｍＪ／ｃｎ！で０．
５μｍのライン／スペースを解像した。なお、本レジス
トの酸素プラズマに対するエツチングレートは８０人／
　ｍ　ｉ　ｎであり、下層平坦化層に対して１２分の１
のレートであった。

〔発明の効果〕

以上記したように、本発明に用いるレジストは高解像性
であり、また耐酸素プラズマ性にも優れている。それ故
に、本発明に係る方法によれば、高段差が存在する場合
でも微細パターンの形成が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法の一例を順を追って示した黙示断
面図である。 １・・・基板、　　　　２・・・有機樹脂層、３・・・
レジスト層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、基板上に有機樹脂を塗布し、その上にシリコーン変
   成アルカリ可溶性樹脂とキノンジアジド化合物とからな
   るフォトレジストを塗布した後、紫外線によりパターン
   を露光し、アルカリ性現像液で現像し、次いで酸素プラ
   ズマにより有機樹脂層をエッチングすることからなる、
   微細パターンの形成方法。