JPS6362593B2 - - Google Patents

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JPS6362593B2
JPS6362593B2 JP12190380A JP12190380A JPS6362593B2 JP S6362593 B2 JPS6362593 B2 JP S6362593B2 JP 12190380 A JP12190380 A JP 12190380A JP 12190380 A JP12190380 A JP 12190380A JP S6362593 B2 JPS6362593 B2 JP S6362593B2
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resist
etching
dry etching
weight
pattern
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JP12190380A
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は半導体装置の製造において使用される
写真蝕刻用レジスト材料に関し、特にドライエツ
チングに対して耐久性のあるレジスト組成物を提
供しようとするものである。 半導体デバイスの高速化およびLSIの高集積化
に伴ない、パターンの微細化が重要な課題となつ
ている。集積回路素子の製造工程において、微細
パターンを作るために、レジストに光または電子
線を照射し、レジストの分解または架橋反応を行
なつた後、現像してパターンを形成させ、次に、
このレジストパターンをマスクとして、Si,
SiO2,Si3N4またはAlなどの基板をエツチングす
る方法が実施されている。エツチングの方法とし
て、HF―HNO3,NH4F―HF,H3PO4などの液
体中に試料を浸漬するウエツトエツチング法と、
CF4,CCl4,Arなどのプラズマあるいはイオン
を利用するドライエツチング法が知られている。
前者のウエツトエツチングの場合、エツチングが
等方的に進行し、サイドエツチやアンダーエツチ
が生じるなど、レジストマスクに忠実な微細パタ
ーンを形成することが不可能である。さらに、ウ
エツトエツチング液は有毒であり、その廃液を無
害化するために多大の処理費用を必要とするなど
の欠点がある。 これに対して、ドライエツチング法は、有毒な
廃液を出すこともなく無公害であり、さらにエツ
チング条件を選ぶことにより、サイドエツチング
ンダーカツトが生じることなく異方的にエツチン
グが進行し、マスクに忠実な微細パターンを得る
ことができる。しかしながら、この方法におい
て、レジスト材料として一般に知られているゴム
系ネガ型レジスト、フエノールノボラツク樹脂系
ポジ型レジスト、ポリメチルメタクリレート系ポ
ジ型レジスト、ポリメチルイソプロペニルケント
系ポジ型レジストなどの通常のレジスト材料は、
いずれもドライエツチング時の膜減り速度が大き
く、基板とのエツチング選択比が小さいなど、耐
ドライエツチング性に劣るという欠点を有してい
る。 本発明の目的は、このような欠点を除去し、耐
ドライエツチング性に優れたレジスト組成物を提
供することである。 本発明の特徴とするところは、感光性レジスト
組成物において、フエニル―β―ナフチルアミ
ン、α―ナフチルアミン、N,N′―ジ―第二ブ
チル―P―フエニレンジアミン、フエノチアジ
ン、N,N′―ジフエニル―P−フエニレンジア
ミン、2(2―ヒドロキシ―3′,5′―ジ―第三ブ
チルフエニル)ベンゾトリアゾール、2(2′―ヒ
ドロキシ―3′―第三ブチル―5′―メチルフエニ
ル)ベンゾトリアゾール、トリフエニルフオスフ
アイト、2―メルカプトベンゾイミダゾールのよ
うなアミン化合物およびリン化合物中から選ばれ
る少なくとも1種類を含ませたことにある。その
量はレジスト固形成分100重量部に対して1〜50
重量部とするのが実際的である。 本発明は、レジスト中にアミン化合物、リン化
合物を含有させることにより、CF4,CCl4,Ar
などを用いたプラズマあるいはイオンエツチング
に対して耐久性を付与する効果があることを見出
したものである。 レジスト中におけるアミン化合物およびリン化
合物のうちから選ばれた少なくとも1種類の含有
割合は、レジスト中の固形成分100重量部に対し
て、1〜50重量部であることが望ましい。それが
1重量部より少ない場合には耐ドライエツチング
性の効果が少なく、50重量部より多い場合には感
光特性が悪化する傾向がある。 以下に本発明について実施例をあげて詳細に説
明する。 〔実施例 1〕 ゴム系ネガ型レジスト(コダツク社製「KMR
―747」)、ポリメチルイソプロペニル系ポジ型レ
ジスト(以下PMIPと称す)、およびポリメチル
メタクリレート系ポジ型レジスト(以下PMMA
と称す)に、それぞれ第1表に示すアミン化合物
あるいはリン化合物を添加溶解して、種々のレジ
スト組成物の試料を得た。
The present invention relates to a photolithographic resist material used in the manufacture of semiconductor devices, and in particular provides a resist composition that is resistant to dry etching. As semiconductor devices become faster and LSIs become more highly integrated, pattern miniaturization has become an important issue. In the manufacturing process of integrated circuit elements, in order to create fine patterns, a resist is irradiated with light or electron beams to cause decomposition or crosslinking reactions, and then developed to form a pattern.
Using this resist pattern as a mask, Si,
Methods of etching substrates such as SiO 2 , Si 3 N 4 or Al have been implemented. Etching methods include wet etching, in which the sample is immersed in a liquid such as HF-HNO 3 , NH 4 F-HF, H 3 PO 4 ;
Dry etching methods using plasma or ions of CF 4 , CCl 4 , Ar, etc. are known.
In the case of the former wet etching, the etching progresses isotropically, resulting in side etching and underetching, making it impossible to form a fine pattern faithful to the resist mask. Further, the wet etching solution is toxic and requires a large amount of processing cost to render the waste solution harmless. On the other hand, the dry etching method is non-polluting and does not emit toxic waste liquid, and by selecting etching conditions, etching progresses anisotropically without side etching undercuts, resulting in the mask being etched. A faithful fine pattern can be obtained. However, in this method, conventional resist materials such as rubber-based negative resists, phenol novolak resin-based positive resists, polymethyl methacrylate-based positive resists, and polymethyl isopropenyl Kent-based positive resists are used. The resist material is
All of them have the drawbacks of poor dry etching resistance, such as a high film reduction rate during dry etching and a low etching selectivity with respect to the substrate. An object of the present invention is to eliminate such drawbacks and provide a resist composition with excellent dry etching resistance. The present invention is characterized in that, in the photosensitive resist composition, phenyl-β-naphthylamine, α-naphthylamine, N,N'-di-sec-butyl-P-phenylenediamine, phenothiazine, N,N'- Diphenyl-P-phenylenediamine, 2(2-hydroxy-3',5'-di-tert-butylphenyl)benzotriazole, 2(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl)benzotriazole , triphenyl phosphite, amine compounds such as 2-mercaptobenzimidazole, and phosphorus compounds. The amount is 1 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the resist solid component.
It is practical to use parts by weight. In the present invention, CF 4 , CCl 4 , Ar
It has been discovered that this material has the effect of imparting durability against plasma or ion etching using, for example. The content of at least one selected from amine compounds and phosphorus compounds in the resist is preferably 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of solid components in the resist. If it is less than 1 part by weight, the effect on dry etching resistance will be small, and if it is more than 50 parts by weight, the photosensitivity properties will tend to deteriorate. EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples. [Example 1] Rubber-based negative resist (“KMR” manufactured by Kodatsu Co., Ltd.
-747''), polymethyl isopropenyl positive resist (hereinafter referred to as PMIP), and polymethyl methacrylate positive resist (hereinafter referred to as PMMA)
Samples of various resist compositions were obtained by adding and dissolving the amine compounds or phosphorus compounds shown in Table 1, respectively.

【表】 得られたそれぞれのレジスト組成物試料を、
SiO2膜のついたシリコンウエハに塗布し、プリ
ベーク後、紫外線光、遠紫外線光あるいは電子ビ
ームを照射して露光し、つぎに現像およびポスト
ベークを行なつて、レジストパターンを有する試
料を得た。 得られたそれぞれの試料について、平行平板型
ドライエツチング装置を用いて、CF4あるいは
CCl4を使用してエツチングを行ない、エツチン
グ速度を測定した。その結果を第2表に示す。
[Table] Each resist composition sample obtained was
It was coated on a silicon wafer with a SiO 2 film, and after prebaking, it was exposed to ultraviolet light, far ultraviolet light, or an electron beam, and then developed and postbaked to obtain a sample with a resist pattern. . For each sample obtained, CF 4 or
Etching was performed using CCl 4 and the etching rate was measured. The results are shown in Table 2.

【表】【table】

〔実施例 2〕[Example 2]

ゴム系ネガ型レジスト(コダツク社製「KMR
―747」),PMIP,フエノールノボラツク樹脂ポ
ジ型レジスト(以下PNと称す)、およびPMIPを
それぞれAl膜のついたシリコンウエハに塗布し、
プリペーク後、紫外線光、遠紫外線光あるいは電
子ビームを照射して露光し、つぎに現像およびポ
ストベークを行なつて、レジストパターンを有す
るウエハを得た。 つぎに、アミン化合物あるいはリン化合物をメ
タノールに溶解し、第3表に示すメタノール溶液
を調製した。これらのメタノール中に、上述のよ
うにして得たレジストパターンを有するウエハを
10分間浸漬した後、160℃で15分間の加熱乾燥を
行なつて、それぞれの試料を得た。 得られたそれぞれの試料について、平行平板型
ドライエツチング装置を用いて、CF4あるいは
CCl4を使用してエツチングを行ない、エツチン
グ速度を測定した。その結果を第3表に示す。
Rubber-based negative resist (manufactured by Kodatsu Co., Ltd. “KMR
-747''), PMIP, phenol novolac resin positive resist (hereinafter referred to as PN), and PMIP were each applied to a silicon wafer with an Al film,
After pre-baking, the wafer was exposed to ultraviolet light, deep ultraviolet light, or an electron beam, and then developed and post-baked to obtain a wafer having a resist pattern. Next, an amine compound or a phosphorus compound was dissolved in methanol to prepare a methanol solution shown in Table 3. The wafer with the resist pattern obtained as described above was placed in these methanol.
After immersion for 10 minutes, each sample was obtained by heating and drying at 160°C for 15 minutes. For each sample obtained, CF 4 or
Etching was performed using CCl 4 and the etching rate was measured. The results are shown in Table 3.

【表】【table】

【表】 上表から明らかのように、アミン化合物あるい
はリン化合物を含有する溶液中に、パターン出し
されたレジストを浸漬し、レジスト中にアミン化
合物あるいはリン化合物を含浸することにより、
レジストのエツチング速度が減少することがわか
る。 以上のように、本発明は、通常の感光性レジス
ト組成物に、特定のアミン化合物あるいはリン化
合物を含有させることにより、耐ドライエツチン
グ性が大幅に向上させることができるものであ
る。
[Table] As is clear from the table above, by immersing a patterned resist in a solution containing an amine compound or phosphorus compound and impregnating the resist with the amine compound or phosphorus compound,
It can be seen that the etching rate of the resist decreases. As described above, according to the present invention, dry etching resistance can be significantly improved by incorporating a specific amine compound or phosphorus compound into an ordinary photosensitive resist composition.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ドライエツチングに使用される感光性レジス
ト組成物において、フエニル―β―ナフチルアミ
ン、α―ナフチルアミン、N,N′―ジ―第二ブ
チル―P―フエニレンジアミン、フエノチアジ
ン、N,N′―ジフエニル―Pフエニレンジアミ
ン、2(2′―ヒドロキシ―3′,5′―ジ―第三ブチル
フエニル)ベンゾトリアゾール、2(2′―ヒドロ
キシ―3′―第三ブチル―5′メチルフエニル)ベン
ゾトリアゾール、トリフエニルフオスフアイト、
および2―メルカプトベンゾイミダゾールの中か
ら選ばれる少なくとも1種類の化合物を含むこと
を特徴とする耐ドライエツチング用のレジスト組
成物。
1. In the photosensitive resist composition used for dry etching, phenyl-β-naphthylamine, α-naphthylamine, N,N'-di-sec-butyl-P-phenylenediamine, phenothiazine, N,N'-diphenyl- P-phenylenediamine, 2(2'-hydroxy-3',5'-di-tert-butylphenyl)benzotriazole, 2(2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'methylphenyl)benzotriazole, triphenyl phosphite,
and 2-mercaptobenzimidazole.
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