JPS6364771B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6364771B2
JPS6364771B2 JP56027481A JP2748181A JPS6364771B2 JP S6364771 B2 JPS6364771 B2 JP S6364771B2 JP 56027481 A JP56027481 A JP 56027481A JP 2748181 A JP2748181 A JP 2748181A JP S6364771 B2 JPS6364771 B2 JP S6364771B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
layer
resist layer
forming
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP56027481A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57141641A (en
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP56027481A priority Critical patent/JPS57141641A/en
Publication of JPS57141641A publication Critical patent/JPS57141641A/en
Publication of JPS6364771B2 publication Critical patent/JPS6364771B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/075Silicon-containing compounds
    • G03F7/0757Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線、X線、イオンビームなどの電
離放射線を用いたリソグラフイー用のレジスト材
料に係り、Al、Al合金、SiO2などの半導体用配
線材料、基板のドライエツチングによる加工を容
易にするポジパターン形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to resist materials for lithography using ionizing radiation such as electron beams, X-rays, and ion beams . The present invention relates to a positive pattern forming method that facilitates processing by dry etching.

電子線、X線、イオンビーム用レジストとして
はポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリn
−ブチルメタクリレートなどのメタクリル酸エス
テル系レジストポリ−1−ブテンスルホン
(PBS)、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリ
ロニトリルなどが提案されている。しかし、Al、
Al合金、SiO2等の半導体配線材料、絶縁層など
をドライエツチングするにはその耐性が不足し、
被加工層を完全にエツチングする以前にレジスト
がなくなつたり、パターンが細つたり、虫くい状
態になつたりする。したがつてより耐性の高いレ
ジスト材料が要求されている。耐ドライエツチン
グ性を向上するには芳香族環を多量に含む分子構
造にすれば良いことがわかつているが、これによ
り感度が著しく低下するという相反則があり、現
在感度と耐ドライエツチング性を同時に満足する
ようなレジストはない。
Polymethyl methacrylate (PMMA) and polyn are used as resists for electron beams, X-rays, and ion beams.
- Methacrylic acid ester-based resists such as butyl methacrylate, poly-1-butenesulfone (PBS), polymethacrylamide, polymethacrylonitrile, and the like have been proposed. However, Al,
The resistance is insufficient for dry etching semiconductor wiring materials such as Al alloys and SiO 2 , and insulating layers.
Before the layer to be processed is completely etched, the resist may run out, or the pattern may become thin or blurry. Therefore, resist materials with higher resistance are required. It is known that dry etching resistance can be improved by creating a molecular structure that contains a large amount of aromatic rings, but there is a reciprocity law in which this significantly reduces sensitivity. There is no resist that will satisfy you at the same time.

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、シ
リコン樹脂を酸素プラズマ中に置くとその表面が
SiO2に変化し、全エツチングされない。この現
象を利用し、一般のポジ型レジストに混合し耐酸
素プラズマ性をもたせた。このシリコン樹脂の入
つたポジ型レジストを上層、下層にO2プラズマ
にてエツチング可能な耐ドライエツチング性の高
い物質を塗布した二層構造とし、上層部のレジス
トパターンを下層部にO2プラズマエツチングし
て転写し、この下層部の対プラズマ性をもつて被
加工層を加工する方法を提供するものである。シ
リコン樹脂の添加量は1〜10wt%であり、1wt%
以下ではその効果が少なく、10wt%以上では本
来のポジ型レジストの解像性をそこなう。またシ
リコン樹脂は使用するレジストの感度より低感度
であること、また現像液によつて抽出されないよ
うな現像法にすることが必要である。
The present invention has been made in view of the above points, and when silicone resin is placed in oxygen plasma, its surface changes.
It changes to SiO 2 and is not completely etched. Taking advantage of this phenomenon, it was mixed into a general positive resist to give it oxygen plasma resistance. This positive resist containing silicone resin has a two-layer structure in which the upper layer and the lower layer are coated with a material with high dry etching resistance that can be etched with O 2 plasma, and the resist pattern on the upper layer is coated with O 2 plasma etching on the lower layer. The object of the present invention is to provide a method for processing a layer to be processed using the plasma-resistant properties of the lower layer. The amount of silicone resin added is 1 to 10wt%, and 1wt%
If it is less than 10wt%, the effect will be small, and if it is more than 10wt%, the original resolution of the positive resist will be impaired. Furthermore, the sensitivity of the silicone resin must be lower than that of the resist used, and the developing method must be such that it will not be extracted by the developer.

以下本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

第1図は本発明のパターン形成方法を示す工程
断面図であり、第1図aの如く、Al、Al合金、
SiO2等の被加工層2を形成した基板1上に酸素
プラズマでエツチング可能な他のエツチヤントに
対して耐性が大きい、例えばポリスチレン、ポリ
ビニルカルバゾール、フエノール樹脂、ポリイミ
ド、環化ポリイソプレン等から成る第1のレジス
ト層3を塗布する。次いでその上にポジ型レジス
トとポリシルセスキオキサンとの混合物から成る
第2のレジスト層4を乾燥後の膜厚が0.3〜0.7μ
mとなるようにスピンコート法により塗布する。
次いで第1図bの如く、第2のレジスト層4のみ
を露光現像する。次いで酸素プラズマ中でエツチ
ングすることにより第2のレジスト層4で覆われ
ない第1のレジスト層の露出部分が酸素プラズマ
によりエツチング除去された第1図cの如きパタ
ーンが形成される。次いでエツチヤントにより第
1図dの如く、被加工層2をエツチング除去し、
パターニングを行なうものである。
FIG. 1 is a process sectional view showing the pattern forming method of the present invention. As shown in FIG. 1a, Al, Al alloy,
A layer made of polystyrene , polyvinylcarbazole, phenolic resin, polyimide, cyclized polyisoprene, etc., which is highly resistant to other etchants that can be etched with oxygen plasma, is placed on the substrate 1 on which the layer 2 to be processed, such as SiO 2 , is formed. A resist layer 3 of No. 1 is applied. Next, a second resist layer 4 made of a mixture of a positive resist and polysilsesquioxane is applied thereon to a film thickness of 0.3 to 0.7 μm after drying.
Coating is performed by spin coating so that the thickness becomes m.
Then, as shown in FIG. 1b, only the second resist layer 4 is exposed and developed. Next, by etching in oxygen plasma, a pattern as shown in FIG. 1c is formed in which the exposed portions of the first resist layer that are not covered with the second resist layer 4 are etched away by the oxygen plasma. Next, as shown in FIG. 1d, the layer 2 to be processed is etched away using an etchant.
It is used for patterning.

次に本発明のパターン形成法に用いるレジスト
について説明する。
Next, the resist used in the pattern forming method of the present invention will be explained.

(1) 上層の第2層目レジストとポリシルセスキオ
キサン 下記一般式()で表わされるポリシルセス
キオキサンは、 〔ただし、n:重合度 R1:H又はフエニル基又はアルキ
ル基(C=1〜4)又はCN基から
選ばれた一種以上の基 R2:フエニル基又はアルキル基
(C=1〜4)又はCN基から選ば
れた一種以上の基を表わす。〕 電子線等のエネルギー線の被照射により架橋
する材料であるため添加に際しては、基本とな
るポジ型レジストの感度よりも低くいものを選
択しなければならない。そのためには下記一般
式()のR1、R2にフエニル基が付いたもの、
あるいは分子量を低くして感度を低めるなどが
必要である。
(1) Upper second layer resist and polysilsesquioxane Polysilsesquioxane represented by the following general formula () is: [However, n: degree of polymerization R 1 : H or one or more groups selected from phenyl group or alkyl group (C = 1 to 4) or CN group R 2 : phenyl group or alkyl group (C = 1 to 4) or represents one or more groups selected from CN groups. ] Since it is a material that crosslinks when exposed to energy rays such as electron beams, when adding it, it is necessary to select a material whose sensitivity is lower than that of the basic positive resist. For this purpose, the following general formula () with phenyl groups attached to R 1 and R 2 ,
Alternatively, it is necessary to lower the sensitivity by lowering the molecular weight.

第2図はポジ型レジスト材料とポリシルセス
キオキサン(シリコン樹脂)の露光量と残存膜
厚の関係を示すグラフであり、系従軸に正規化
した残存膜厚を横軸に露光量でプロツトしたも
のである。
Figure 2 is a graph showing the relationship between exposure amount and residual film thickness for positive resist materials and polysilsesquioxane (silicon resin), with the normalized residual film thickness on the system minor axis and the exposure amount as a function of the horizontal axis. It was plotted.

本発明においては、各材料の特性曲線がまじ
わることがないことが原則的に必要である。
In the present invention, it is basically necessary that the characteristic curves of each material do not mix.

(2) 上層の第二層目と下層の第一層目の現像条件 下層の第1層目に使用しうる材料は、酸素プ
ラズマによつてエツチング可能な物質であり、
耐ドライエツチング性に優れたものを使用す
る。たとえば、フエノール樹脂、ポリスチレ
ン、ポリビニルカルバゾール、ポリイミド樹
脂、環化ポリイソプレンからなるフオトレジス
トなどが好ましい。ただし、上層の第2層目を
現像液にて現像するために第1層目樹脂層を溶
解しないような現像条件を選択すること、ある
いは第1層目樹脂として第2層目レジストの現
像液に溶解しないものを選ぶこと、あるいは第
1層目樹脂を硬化処理して不溶化することなど
が必要である。また、第2層目レジストの現像
としては混入されているシリコン樹脂が抽出さ
れないようにレジストの膨潤性の少ない成分を
選ぶことが必要である。
(2) Development conditions for the second upper layer and the first lower layer The material that can be used for the first lower layer is a substance that can be etched by oxygen plasma.
Use a material with excellent dry etching resistance. For example, photoresists made of phenolic resin, polystyrene, polyvinylcarbazole, polyimide resin, and cyclized polyisoprene are preferred. However, in order to develop the upper second layer with a developer, it is necessary to select development conditions that do not dissolve the first resin layer, or to use a developer for the second resist as the first layer resin. It is necessary to select a material that does not dissolve in the water, or to cure the first layer resin to make it insolubilized. Furthermore, when developing the second layer resist, it is necessary to select components that have low resist swelling properties so that the silicone resin mixed therein is not extracted.

(3) 本シリコン樹脂の特徴 SiOリツチ(他の線状型よりも)であるた
めに耐O2プラズマ性にすぐれる。
(3) Features of this silicone resin Because it is rich in SiO (more than other linear types), it has excellent O 2 plasma resistance.

溶解性にすぐれており、通常用いられるレ
ジストの溶媒現像液と相溶する。また、樹脂
との相溶性良好である。
It has excellent solubility and is compatible with commonly used resist solvent developers. It also has good compatibility with resins.

実施例 1 シリコンウエーハに被加工層のAlを1μm着け、
この上に下層の第1層目レジスト層としてポリス
チレンを1.2μm塗布した。120℃、60分間加熱し
た後、さらにこの上に上層の第2層目ポジ型レジ
ストとしてメチルメタクリレートと2.2.3.4.4.4−
ヘキサフルオロブチルメタクリレートとの共重合
体(共重合比1対1モル%、=6×105
Mw/=2.5)に一般式()で示されるシリ
コン樹脂(R1:H/C2H5=2/1、R2:CH3
C6H5=2/1、=2×103、/=2.7)
を5wt%混合したものを0.5μm塗布した。そして
80℃で20分間加熱した後、電子線露光装置にて
(露光量7×10-6C/cm2、20kV)にて1μmのライ
ン&スペースパターンを描画した。これをエチル
セロソルブ(30vol%)とイソプロピルアルコー
ル(70vol%)とからなる現像液にて60秒間現像
し、レジストパターンを得た。次に、平行平板型
ドライエツチング装置を用い、酸素圧力
0.4Torr、印加電力0.25W/cm2、印加周波数
13.56MHzのプラズマ条件にて12分間エツチング
してスチレン層をエツチングした。これにより第
2層目レジスト層はほとんどエツチングされず、
レジストパターンが第1のレジスト層であるスチ
レン層に転写された。次に、エツチヤントを
CCl4に変え、0.04Torr、0.25W/cm2の条件で10分
間エツチングすることにより被加工層のAlが完
全に上部第1層と同じサイズにてエツチングされ
た。
Example 1 A layer of Al to be processed was applied to a silicon wafer to a thickness of 1 μm,
On top of this, polystyrene was coated to a thickness of 1.2 μm as a lower first resist layer. After heating at 120℃ for 60 minutes, methyl methacrylate and 2.2.3.4.4.4-
Copolymer with hexafluorobutyl methacrylate (copolymerization ratio 1:1 mol%, = 6×10 5 ,
Mw/=2.5) is a silicone resin represented by the general formula () (R 1 :H/C 2 H 5 =2/1, R 2 :CH 3 /
C 6 H 5 =2/1, =2×10 3 , /=2.7)
A 0.5 μm thick mixture of 5 wt% was applied. and
After heating at 80° C. for 20 minutes, a 1 μm line and space pattern was drawn using an electron beam exposure device (exposure amount: 7×10 −6 C/cm 2 , 20 kV). This was developed for 60 seconds with a developer consisting of ethyl cellosolve (30 vol%) and isopropyl alcohol (70 vol%) to obtain a resist pattern. Next, using a parallel plate type dry etching device, the oxygen pressure was
0.4Torr, applied power 0.25W/cm 2 , applied frequency
The styrene layer was etched under plasma conditions of 13.56 MHz for 12 minutes. As a result, the second resist layer is hardly etched,
The resist pattern was transferred to the first resist layer, the styrene layer. Next, add
By changing to CCl 4 and etching for 10 minutes under the conditions of 0.04 Torr and 0.25 W/cm 2 , the Al layer to be processed was completely etched to the same size as the upper first layer.

実施例 2 実施例1と同一プロセスをとる。但し、上層の
第2層目レジストとしてメチルメタクリレート
(94mol%)とメタクリル酸(5.5mol%)とメタ
クリル酸クロリド(0.5mol%)の三元系共重合
体に一般式()のR1がH/C2H5=2/1、R2
がC6H5であるシリコン樹脂(=1.5×103
Mw/=1.8)5wtを加えた組成のポジ型レジ
ストを用いる。加熱温度は140℃、30分間で、現
像方法はメチルイソブチルケトン3分間とする。
電子線の露光量は1×105C/cm2、20kVである。
0.5μmライン&スペースを解像する。また下層の
第1層目レジスト層としてはフエノール樹脂を用
いる。160℃で60分間加熱処理をする。膜厚、エ
ツチングは実施例1と同じ条件で行ない、実施例
1と同様の結果を得た。
Example 2 The same process as Example 1 is used. However, as the second upper layer resist, a ternary copolymer of methyl methacrylate (94 mol%), methacrylic acid (5.5 mol%), and methacrylic acid chloride (0.5 mol%) is used, and R 1 in the general formula () is H. /C 2 H 5 = 2/1, R 2
is C 6 H 5 (=1.5×10 3 ,
A positive resist with a composition containing Mw/=1.8) 5wt is used. The heating temperature is 140°C for 30 minutes, and the developing method is methyl isobutyl ketone for 3 minutes.
The exposure amount of the electron beam was 1×10 5 C/cm 2 and 20 kV.
Resolves 0.5μm lines and spaces. Furthermore, a phenol resin is used as the first resist layer which is the lower layer. Heat treatment at 160℃ for 60 minutes. The film thickness and etching were performed under the same conditions as in Example 1, and the same results as in Example 1 were obtained.

本発明によれば通常のポジ型レジスト材料にポ
リシルセスキオキサンを混入したレジストを上層
の第2層目に用いることによつて、ドライエツチ
ング耐性の大きい下層の第1層目樹脂にレジスト
パターンを転写することが可能となり、この第1
層目樹脂をマスクとして被加工層のドライエツチ
ングを容易に行なえるようになる。
According to the present invention, by using a resist in which polysilsesquioxane is mixed into a normal positive resist material as the second upper layer, a resist pattern can be formed on the first layer resin with high dry etching resistance. It became possible to transfer the
Dry etching of the processed layer can be easily performed using the layer resin as a mask.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のパターン形成方法の工程断面
図であり、第2図はポジ型レジストとシリコン樹
脂の露光量と残存膜厚の関係を示すグラフであ
る。 1:基板、2:被加工層、3:下層の第1層目
レジスト層、4:上層の第2層目レジスト層。
FIG. 1 is a process sectional view of the pattern forming method of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the exposure amount and the remaining film thickness of a positive resist and silicone resin. 1: Substrate, 2: Layer to be processed, 3: Lower first resist layer, 4: Upper second resist layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電子線、X線、イオンビーム用ポジ型レジス
トに下記一般式(1)で表されるポリシルセスキオキ
サンを混合したレジスト材料に電子線、X線、イ
オンビーム等のエネルギー線のうちいずれかを照
射し、露光現像してポジ型パターンを形成するこ
とを特徴とするポジパターン形成方法。 〔ただし、n:重合度 R1:H又はフエニル基又はアルキル
基(C=1〜4)又はCN基から選
ばれた一種以上の基 R2:フエニル基又はアルキル基(C
=1〜4)又はCN基から選ばれた
一種以上の基を表す。〕 2 被加工基板上に酸素プラズマでエツチング可
能な第1のレジスト層を形成する工程、次いでそ
の上に電子線、X線、イオンビーム用ポジ型レジ
ストにポリシルセスキオキサンを混合した第2の
レジスト層を形成する工程、電子線、X線、イオ
ンビーム等のエネルギー線を照射し第2のレジス
ト層を露光する工程、露光部分を現像除去し第2
のレジスト層をパターニングする工程、次いで上
記基板を酸素プラズマ中で第2のレジスト層をマ
スクに第1のレジスト層をエツチングしパターニ
ングする工程、レジスト層をマスクに被加工基板
をパターニングする工程を有することを特徴とす
るポジパターン形成方法。
[Claims] 1. A resist material prepared by mixing a positive resist for electron beams, X-rays, ion beams, and polysilsesquioxane represented by the following general formula (1) with electron beams, X-rays, ion beams, etc. A method for forming a positive pattern, comprising irradiating with any one of energy rays, exposing and developing the pattern to form a positive pattern. [However, n: degree of polymerization R 1 : H or one or more groups selected from phenyl group or alkyl group (C = 1 to 4) or CN group R 2 : phenyl group or alkyl group (C
=1 to 4) or one or more groups selected from CN groups. 2. Forming a first resist layer that can be etched with oxygen plasma on the substrate to be processed, and then forming a second resist layer on top of which polysilsesquioxane is mixed with a positive resist for electron beams, X-rays, and ion beams. a step of forming a second resist layer, a step of exposing the second resist layer by irradiating it with an energy beam such as an electron beam, an X-ray, an ion beam, and a step of developing and removing the exposed portion;
a step of etching and patterning the first resist layer using the second resist layer as a mask on the substrate in oxygen plasma; and a step of patterning the substrate to be processed using the resist layer as a mask. A positive pattern forming method characterized by the following.
JP56027481A 1981-02-26 1981-02-26 Formation of positive pattern Granted JPS57141641A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56027481A JPS57141641A (en) 1981-02-26 1981-02-26 Formation of positive pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56027481A JPS57141641A (en) 1981-02-26 1981-02-26 Formation of positive pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57141641A JPS57141641A (en) 1982-09-02
JPS6364771B2 true JPS6364771B2 (en) 1988-12-13

Family

ID=12222308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56027481A Granted JPS57141641A (en) 1981-02-26 1981-02-26 Formation of positive pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS57141641A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5965430A (en) * 1982-10-06 1984-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
KR900002364B1 (en) * 1984-05-30 1990-04-12 후지쓰가부시끼가이샤 Pattern forming material
KR900005404B1 (en) * 1985-03-07 1990-07-28 휴우즈 에어크라프트 캄파니 Polysiloxane resist for ion beam and electron beam lithography

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57141641A (en) 1982-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4808511A (en) Vapor phase photoresist silylation process
JP4336310B2 (en) Silicon-containing antireflection layer as hard mask layer and method for forming the same
MacDonald et al. Advances in the design of organic resist materials
US20030108818A1 (en) Method and apparatus for modification of chemically amplified photoresist by electron beam exposure
US4481279A (en) Dry-developing resist composition
JP2003195521A (en) Forming method for photoresist pattern and semiconductor element
WO1985005470A1 (en) Bilevel resist
JP2707785B2 (en) Resist composition and pattern forming method
US5079131A (en) Method of forming positive images through organometallic treatment of negative acid hardening cross-linked photoresist formulations
US4701342A (en) Negative resist with oxygen plasma resistance
JP2901044B2 (en) Pattern formation method by three-layer resist method
JPS6364771B2 (en)
JPS58207041A (en) Radiosensitive polymer resist
EP0285025A2 (en) Silylated poly(vinyl)phenol resists
JPS60254035A (en) Formation of pattern
JPH08193167A (en) Photosensitive resin composition
JPS6364772B2 (en)
JPS6098431A (en) Pattern forming material and formation of pattern
JPS60260946A (en) Pattern forming material and formation of pattern
EP0334906B1 (en) Silicon-containing negative resist material, and process for its use in patterning substrates
JPH05265210A (en) Resist composition and pattern forming using it
JPS59121042A (en) Negative type resist composition
JPH0145610B2 (en)
JPS61289345A (en) Resist for lithography
JPH0474434B2 (en)