JPH01169448A - 二層構造電子線レジスト用下層レジスト - Google Patents
二層構造電子線レジスト用下層レジストInfo
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- JPH01169448A JPH01169448A JP33385187A JP33385187A JPH01169448A JP H01169448 A JPH01169448 A JP H01169448A JP 33385187 A JP33385187 A JP 33385187A JP 33385187 A JP33385187 A JP 33385187A JP H01169448 A JPH01169448 A JP H01169448A
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- polymer
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
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〕
二層構造をとる電子線レジストの下層レジストに関し、
露光する際に生ずる電荷蓄積を解消してパターンの位置
ずれを低減することを目的とし、ベーキング処理により
溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポリマに変化する
と共に、分子構造が共役二重結合構造へと変化して抵抗
率が低下する平坦化材料を用いて下層レジストを構成す
る。
ずれを低減することを目的とし、ベーキング処理により
溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポリマに変化する
と共に、分子構造が共役二重結合構造へと変化して抵抗
率が低下する平坦化材料を用いて下層レジストを構成す
る。
本発明は二層構造電子線レジストに係り、特に作業性の
向上と電子蓄積を無くした下層レジストの改良に関する
。
向上と電子蓄積を無くした下層レジストの改良に関する
。
大量の情報を高速に処理する情報処理技術の進歩と共に
、半導体装置は大容量化が行われてＬＳＩやＶＬＳＩが
実用化されているが、これらは何れも単位素子の小形化
により実現されている。
、半導体装置は大容量化が行われてＬＳＩやＶＬＳＩが
実用化されているが、これらは何れも単位素子の小形化
により実現されている。
すなわち、各単位素子を形成する電極面積や素子相互を
連絡する配線パターン幅は極度に微小化したものが用い
られており、最小パターン幅として１μｍ以下のものが
使用されている。
連絡する配線パターン幅は極度に微小化したものが用い
られており、最小パターン幅として１μｍ以下のものが
使用されている。
さて、ＩＣ，ＬＳＩなど半導体集積回路を初めとし、表
面波フィルタなど微細な電子回路は殆どの場合に薄膜形
成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子
線リソグラフィ）を用いて形成されている。
面波フィルタなど微細な電子回路は殆どの場合に薄膜形
成技術と写真蝕刻技術（フォトリソグラフィ或いは電子
線リソグラフィ）を用いて形成されている。
いま、最も微細化が進んでいる半導体集積回路について
説明すると、半導体基板（ウェハ）の上に感光性レジス
ト（フォトレジスト）をスピンコードして薄膜を作り、
選択露光により必グとする位置を窓開けし、イオン注入
法などにより半導体領域を作り、フォトレジストを除去
した後、化学気相成長法などを用いてウェハの全面に絶
縁層を形成している。
説明すると、半導体基板（ウェハ）の上に感光性レジス
ト（フォトレジスト）をスピンコードして薄膜を作り、
選択露光により必グとする位置を窓開けし、イオン注入
法などにより半導体領域を作り、フォトレジストを除去
した後、化学気相成長法などを用いてウェハの全面に絶
縁層を形成している。
次に、この絶縁層にフォトレジスト被覆と選択露光およ
びドライエツチングからなる写真蝕刻技術を適用して電
極位置を窓開けし、このウェハの上に真空蒸着法やスパ
ッタ法などの薄膜形成技術を用いて導体金属の薄膜を作
り、先と同様に写真蝕刻技術を用い、各単位素子毎に例
えばＸ方向の微細な配線パターンを形成する。
びドライエツチングからなる写真蝕刻技術を適用して電
極位置を窓開けし、このウェハの上に真空蒸着法やスパ
ッタ法などの薄膜形成技術を用いて導体金属の薄膜を作
り、先と同様に写真蝕刻技術を用い、各単位素子毎に例
えばＸ方向の微細な配線パターンを形成する。
次に、この上に先と同様に薄膜形成技術を用いて絶縁層
を形成した後、コンタクトホールを大開けし、この上に
導体金属を蒸着して薄膜を形成した後、写真蝕刻技術を
用い、各単位素子毎に例えばＹ方向の微細な配線パター
ンを形成する。
を形成した後、コンタクトホールを大開けし、この上に
導体金属を蒸着して薄膜を形成した後、写真蝕刻技術を
用い、各単位素子毎に例えばＹ方向の微細な配線パター
ンを形成する。
このように薄膜形成技術と写真蝕刻技術とにより微細パ
ターンが形成されているが、最小パターン幅が１μｍ未
満まで微細化が進んできたため露光光源として紫外線に
代わって電子線が使用されるようになった。
ターンが形成されているが、最小パターン幅が１μｍ未
満まで微細化が進んできたため露光光源として紫外線に
代わって電子線が使用されるようになった。
すなわち、紫外線露光による微細パターンの形成は波長
による制限から１μｍ程度に限られるのに対し、電子線
の波長は加速電圧により異なるもの＼、０．１人程度と
格段に短いためにサブミクロン領域の微細パターンの形
成が可能となる。
による制限から１μｍ程度に限られるのに対し、電子線
の波長は加速電圧により異なるもの＼、０．１人程度と
格段に短いためにサブミクロン領域の微細パターンの形
成が可能となる。
次に、集積回路の配線パターンの形成には例えばＸ方向
配線パターンとＹ方向配線パターンとの立体交叉が必要
となるが、交叉部には顕著な段差が生じており、そのた
め平坦面と同様な方法で写真蝕刻技術を適用すると配線
パターン幅が狭いために段差によるレジスト膜厚の変動
を生じ、均一なパターンが得られないと云う問題がある
。
配線パターンとＹ方向配線パターンとの立体交叉が必要
となるが、交叉部には顕著な段差が生じており、そのた
め平坦面と同様な方法で写真蝕刻技術を適用すると配線
パターン幅が狭いために段差によるレジスト膜厚の変動
を生じ、均一なパターンが得られないと云う問題がある
。
そこで、この解決法として、二層構造のレジストを用い
、下層レジストでウェハ表面部の平坦化を行い、この上
に電子線レジストを塗布して電子線を照射し、選択露光
する写真蝕刻技術が開発されている。
、下層レジストでウェハ表面部の平坦化を行い、この上
に電子線レジストを塗布して電子線を照射し、選択露光
する写真蝕刻技術が開発されている。
本発明はこの平坦化用下層レジストの改良に関するもの
である。
である。
下層レジストは高い段差を伴う被加工層を平坦化するの
が目的であり、そのため１〜２μ−の膜厚を必要とする
が、このレジストの必要条件は弗素ガスプラズマ或いは
塩素ガスプラズマに対して耐ドライエツチング性の優れ
た材料であることの他に作業性がよく、短時間の処理に
より形成できることが必要である。
が目的であり、そのため１〜２μ−の膜厚を必要とする
が、このレジストの必要条件は弗素ガスプラズマ或いは
塩素ガスプラズマに対して耐ドライエツチング性の優れ
た材料であることの他に作業性がよく、短時間の処理に
より形成できることが必要である。
そして、下層レジストとして一般にフェノール・ノボラ
ック樹脂が使用されている。
ック樹脂が使用されている。
然し、問題は電子線露光に当たって電荷蓄積によりパタ
ーンの位置ずれが起こることである。
ーンの位置ずれが起こることである。
すなわち、電子線露光においては照射した電子線により
上層レジストが感光するが、この際にかなりの量の電子
線が上層レジストを貫通して下層レジストにまで達する
。
上層レジストが感光するが、この際にかなりの量の電子
線が上層レジストを貫通して下層レジストにまで達する
。
こ＼で、電子は負に帯電しているために下層レジストの
中に電荷の蓄積（チャーシア゛ツブ）が起ると、電子線
を走査して微小な間隔を隔て〜微細なパターンを選択露
光する場合に下地の負電荷により電子線が曲げられパタ
ーンの位置ずれを生ずることである。
中に電荷の蓄積（チャーシア゛ツブ）が起ると、電子線
を走査して微小な間隔を隔て〜微細なパターンを選択露
光する場合に下地の負電荷により電子線が曲げられパタ
ーンの位置ずれを生ずることである。
この解決法として下層レジストに導電性をもたせて電荷
の蓄積をなくする方法がよいが、未だ有効な実施法は確
立していない。
の蓄積をなくする方法がよいが、未だ有効な実施法は確
立していない。
以上記したように段差のある被加工層上に微小線幅の導
体パターンを形成するには二層構造の電子線し゛シスト
を使用することが必要である。
体パターンを形成するには二層構造の電子線し゛シスト
を使用することが必要である。
然し、電子線レジストの使用に当たってフェノール・ノ
ボラック樹脂をはじめ一般の樹脂組成物は絶縁体である
ためチャージアップの現象があり、これによるパターン
の位置ずれが問題となる。
ボラック樹脂をはじめ一般の樹脂組成物は絶縁体である
ためチャージアップの現象があり、これによるパターン
の位置ずれが問題となる。
また、この傾向は二層構造レジストにおける平坦化層の
膜厚が厚く、パターンが微細になるほど顕著である。
膜厚が厚く、パターンが微細になるほど顕著である。
上記の問題は高い段差を含む被処理基板上に下層レジス
トを塗布して平坦化した後、上層に電子線レジストを塗
布して露光を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパタ
ーンの形成を行うのに使用する下層レジストが、ベーキ
ング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポ
リマに変化すると共に、分子構造が共役二重結合構造へ
と変化して抵抗率が低下する材料からなる下層レジスト
の使用により解決することができる。
トを塗布して平坦化した後、上層に電子線レジストを塗
布して露光を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパタ
ーンの形成を行うのに使用する下層レジストが、ベーキ
ング処理により溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポ
リマに変化すると共に、分子構造が共役二重結合構造へ
と変化して抵抗率が低下する材料からなる下層レジスト
の使用により解決することができる。
二層構造をとる電子線レジストの下層レジストとして使
用する平坦化材料の必要条件として、導電性をもちチャ
ージアップを生じないこと、の他に、 ■ 塗布性が良いこと。
用する平坦化材料の必要条件として、導電性をもちチャ
ージアップを生じないこと、の他に、 ■ 塗布性が良いこと。
■ この下層レジストが、その上に塗布される上層レジ
ストの溶剤には溶けないこと。
ストの溶剤には溶けないこと。
が必要である。
すなわち、被加工層の上に下層レジストを塗布して平坦
化するスピンコート工程でば溶剤に溶けて平坦なレジス
ト層が形成されることが必要であるが、この上に上層レ
ジストがスピンコードされる場合には溶剤には不溶性で
上下のレジストが混じり合わないことが必要である。
化するスピンコート工程でば溶剤に溶けて平坦なレジス
ト層が形成されることが必要であるが、この上に上層レ
ジストがスピンコードされる場合には溶剤には不溶性で
上下のレジストが混じり合わないことが必要である。
また、当然下層レジストは導電性をもっていることが必
要である。
要である。
発明者等は実験の結果、導電性は１０−” Ｓ −ｃｍ
−１程度あれば充分であり、これは共役二重結合をもつ
ポリマで実現できることを見出した。
−１程度あれば充分であり、これは共役二重結合をもつ
ポリマで実現できることを見出した。
第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこのような導電性を示すポリマ
の一例の構造式である。
の一例の構造式である。
本発明はこのように共役二重結合をもつポリマは溶剤に
対して不溶性であるが、加熱して脱塩酸などをさせて共
役二重結合をもつポリマとする前の状態では溶剤可溶性
である特徴に着目し、溶剤可溶性の状態のポリマを下層
レジストの構成剤としてスピンコードし、その後基板加
熱を行ってポリマを共役二重結合をもつポリマに構造変
換させるものである。
対して不溶性であるが、加熱して脱塩酸などをさせて共
役二重結合をもつポリマとする前の状態では溶剤可溶性
である特徴に着目し、溶剤可溶性の状態のポリマを下層
レジストの構成剤としてスピンコードし、その後基板加
熱を行ってポリマを共役二重結合をもつポリマに構造変
換させるものである。
このような方法をとることにより被加工層に対して作業
性がよく、またチャージアップの無い電子線レジスト用
下層レジストを実用化することができる。
性がよく、またチャージアップの無い電子線レジスト用
下層レジストを実用化することができる。
実施例１：
第２図（イ）に構造式を示すα−クロロ・アクリロニト
リル５０ｇをチオ硫酸アンモニウム０．５ｇを開始剤に
用い、５０℃で約１８時間に亙って重合した結果、分子
量が約５０万で（ロ）の構造式を示すポリマ約２０ｇを
得ることができた。
リル５０ｇをチオ硫酸アンモニウム０．５ｇを開始剤に
用い、５０℃で約１８時間に亙って重合した結果、分子
量が約５０万で（ロ）の構造式を示すポリマ約２０ｇを
得ることができた。
このポリマをＮ−Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶解して
６重量％の溶液とし、スピンコード法により被加工層の
上に塗布し、これを窒素（Ｎ２）雰囲気中で２００℃、
６０分に亙ってベーキングした結果、塩化水素（Ｉ（Ｃ
１）の離脱が行われて被加工層の上に厚さが１．５μ−
で（ハ）の構造式を示すポリマが形成された。
６重量％の溶液とし、スピンコード法により被加工層の
上に塗布し、これを窒素（Ｎ２）雰囲気中で２００℃、
６０分に亙ってベーキングした結果、塩化水素（Ｉ（Ｃ
１）の離脱が行われて被加工層の上に厚さが１．５μ−
で（ハ）の構造式を示すポリマが形成された。
そして、このポリマの構造変化を赤外吸収スペクトルに
より確認した。
より確認した。
次に、チャージアップによる位置ずれの有無を調べる方
法として、この上にポリメチルメタクリレート（略称Ｐ
ＭＭＡ）を０．４５μｍの厚さに塗布し、位置ずれ測定
用のバーニヤパターンを露光現像して調べた結果、パタ
ーンの位置ずれは認められなかった。
法として、この上にポリメチルメタクリレート（略称Ｐ
ＭＭＡ）を０．４５μｍの厚さに塗布し、位置ずれ測定
用のバーニヤパターンを露光現像して調べた結果、パタ
ーンの位置ずれは認められなかった。
実施例２：
゛７，８−ベンゾトリ、シクロ（４，２，２，０）デカ
−３，７，９−トリエンをＪｏｈｎ、Ｈ，Ｅｄｗａｒｄ
ｓ等の方法（Ｐｏｌｙｍｏｒ： ３９５． Ｖｏｌ、２
５＋ Ｍａｒｃｈ、 １９８４）に従って重合し、この
重合物のモノクロールベンゼン溶液を被加工層の上にス
ピンコードして塗膜をつくり、これを加熱して厚さが１
．５μｍで第１図（Ｂ）に示すような共役二重結合をも
つポリマを作った。
−３，７，９−トリエンをＪｏｈｎ、Ｈ，Ｅｄｗａｒｄ
ｓ等の方法（Ｐｏｌｙｍｏｒ： ３９５． Ｖｏｌ、２
５＋ Ｍａｒｃｈ、 １９８４）に従って重合し、この
重合物のモノクロールベンゼン溶液を被加工層の上にス
ピンコードして塗膜をつくり、これを加熱して厚さが１
．５μｍで第１図（Ｂ）に示すような共役二重結合をも
つポリマを作った。
このポリマの電導率はＩＱ−１１５、ｃＩｍ−１である
。
。
この上に上層レジストとしてＰＨＭＡを０．４５μｍの
厚さに塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像して
パターンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められな
かった。
厚さに塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像して
パターンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められな
かった。
実施例３：
Ｋａｎｂｅ等の方法（Ｊ、Ｐｏ１ｙ＋ｓｏｒ ５ｃｉｅ
ｎｃｅ ： １０５Ｂ＋ ６＋ １９６８）に従って合
成したポリ（ｐ−フェニレン エチレン）スルホニウム
塩を用い、この重合物のジメチルホルムアミド溶液を被
加工層の上にスピンコードして塗膜をつくり、これを加
熱して厚さが１．５μ−で第１図（Ｃ）に示すような共
役二重結、合をもつポリマを作った。
ｎｃｅ ： １０５Ｂ＋ ６＋ １９６８）に従って合
成したポリ（ｐ−フェニレン エチレン）スルホニウム
塩を用い、この重合物のジメチルホルムアミド溶液を被
加工層の上にスピンコードして塗膜をつくり、これを加
熱して厚さが１．５μ−で第１図（Ｃ）に示すような共
役二重結、合をもつポリマを作った。
このポリマの電導率は１０−”Ｓ−ｃｍ−’である。
この上に上層レジストとしてＰＨＭＡを０．４５μｍの
厚さに塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像して
パターンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められな
かった。
厚さに塗布して後、バーニヤパターンを露光・現像して
パターンの位置ずれを調べたが、位置ずれは認められな
かった。
比較例：
下層レジストの構成剤として従来のようにフェノール・
ノボラック樹脂（商品名： ０ＦＰＲ−８００）を用い
、被加工層の上にスピンコードした後に１８０℃で加熱
して厚さが１．５μｍの下層レジストを作り、この上に
ＰＭＭＡを０．４５μｍの厚さに塗布した。
ノボラック樹脂（商品名： ０ＦＰＲ−８００）を用い
、被加工層の上にスピンコードした後に１８０℃で加熱
して厚さが１．５μｍの下層レジストを作り、この上に
ＰＭＭＡを０．４５μｍの厚さに塗布した。
そして、バーニヤパターンを露光・現像してパターンの
位置ずれを調べた結果、０．４μｍの位置ずれが認めら
れた。
位置ずれを調べた結果、０．４μｍの位置ずれが認めら
れた。
本発明の実施により作業性が良く、かつチャージアンプ
による位置ずれのない電子線レジスト用下層レジストを
実用化することができる。
による位置ずれのない電子線レジスト用下層レジストを
実用化することができる。
第１図は実施例に使用したポリマの構造式、第２図は実
施例１に示す反応を説明する構造式、である。
施例１に示す反応を説明する構造式、である。
Claims (1)
- 高い段差を含む被処理基板上に下層レジストを塗布し
て平坦化した後、上層に電子線レジストを塗布して露光
を行い、写真蝕刻技術を用いてレジストパターンの形成
を行うのに使用する下層レジストが、ベーキング処理に
より溶剤可溶性のポリマから溶剤不溶性のポリマに変化
すると共に、分子構造が共役二重結合構造へと変化して
抵抗率が低下する材料からなることを特徴とする二層構
造電子線レジスト用下層レジスト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333851A JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62333851A JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01169448A true JPH01169448A (ja) | 1989-07-04 |
| JP2555657B2 JP2555657B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=18270652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62333851A Expired - Lifetime JP2555657B2 (ja) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | 二層構造電子線レジスト用下層レジスト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2555657B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0222657A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Hitachi Ltd | パターン形成方法および半導体装置製造方法 |
| JPH02251961A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105637A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | レジストパタ−ン形成方法 |
| JPS61105544A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタン形成用材料及びパタン形成方法 |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP62333851A patent/JP2555657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59105637A (ja) * | 1982-12-09 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | レジストパタ−ン形成方法 |
| JPS61105544A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | パタン形成用材料及びパタン形成方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0222657A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Hitachi Ltd | パターン形成方法および半導体装置製造方法 |
| JPH02251961A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | パターン形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2555657B2 (ja) | 1996-11-20 |
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