JPH02149854A - レジストパターンの形成方法 - 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］ レジストパターンの形成方法に関し、 新規なレジストパターン形成方法を実用化することを目
的とし、 放射線の照射によりプロトン酸を発生させる物質を含ん
だレジストを被処理基板上に膜形成した後、このレジス
ト膜に放射線を部分的に照射して照射位置にプロトン酸
を発生せしめ、引き続いて被処理基板を環状シロキサン
に浸漬するか或いは環状シロキサンの蒸気に曝すことに
より、プロトン酸を反応開始剤として環状シロキサンを
開環重合せしめ、加熱により未照射位置の環状シロキサ
ンを除いた後にアッシング処理を施し、照射位置のレジ
スト膜のみを残すことによりレジストパターンの形成方
法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はレジストパターンの形成方法に関する。

半導体集積回路の形成には薄膜形成技術、写真蝕刻技術
（フォトリソグラフィ）８イオン注入技術などが駆使さ
れており、これによりＩＣやＬＳＩなどが実用化されて
いる。

こ＼で、写真蝕刻技術は導電層や絶縁層を形成した被処
理基板上にスピンコード法などを用いてレジストを被覆
し、投影露光或いは密着露光を施すことにより電子回路
などのパターンをレジスト膜に転写し、ネガ型レジスト
を用いる場合は光照射部が現像液に不溶となり、ポジ型
レジストを用いる場合は光照射部が可溶となるのを利用
してレジストパターンの形成が行われている。

そしてレジストパターンを形成した被処理基板にウェッ
トエツチング或いはドライエツチングを施すことにより
露出部の導電層や絶縁層を除去することができ、これに
より微細パターンの形成が行われている。

〔従来の技術〕

半導体集積回路は集積度の向上と共に、多層配線構造が
採られるようになり、それに従って表面段差は益々大き
くなっている。

そこで、この対策として二層構造のレジストが実用化さ
れ、フェノール或いはタレゾールノボラック樹脂などか
らなる下層レジストを用いて半導体被処理基板の表面段
差を平坦化した後、この上に耐酸素（０□）ドライエツ
チング性の優れた上層レジストを形成し、この上層レジ
ストについてパターン描画を行った後、０□ガスを用い
て反応性イオンエツチング（略称ＲＩＥ）を行い、上層
レジストパターンを下層レジストに転写し、これをマス
クとして被処理基板をドライエツチングすることが行わ
れている。

こ＼で、上層レジストとしては従来よりポリシロキサン
などが用いられているが、材質が軟らがいために解像性
が上がらないことが問題である。

そこで、解像性が良く、且つ耐０□ドライエンチング性
の優れたレジストの開発が望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題］ 先に記したように二層構造レジストの上層レジストとし
てはシロキサンが用いられているが、材質が軟らかいた
めに充分な解像性を得ることができない。

そこで、解像性の優れたレジストを実用化することが課
題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は放射線の照射によりプロトン酸を発生させ
る物質を含んだレジストを被処理基板上に膜形成した後
、このレジスト膜に放射線を部分的に照射して照射位置
にプロトン酸を発生せしめ、引き続いて被処理基板を環
状シロキサンに浸漬するか或いは環状シロキサンの蒸気
に曝すことにより、プロトン酸を反応開始剤として環状
シロキサンを開環重合せしめ、加熱により未照射位置の
環状シロキサンを除いた後に酸素プラズマによりアッシ
ング処理を施し、照射位置のレジスト膜のみを残すこと
によりレジストパターンを形成することにより解決する
ことができる。

〔作用］ 接着剤や光硬化剤の構成法としてプロトン酸を用いる方
法が公知であるが、本発明はプロトン酸を反応開始剤と
して環状シロキサンを開環重合させてパターン描画グを
行うものである。

第１図は環状シロキサンの例としてヘキサメチルシクロ
トリシロキサンがプロトン酸を反応開始剤として開環重
合する反応を示している。

本発明はレジストとして放射線照射によってプロトン酸
を生ずる物質を含む樹脂を用いるもので、樹脂としてポ
リスチレン、ポリメチルメタクリレート（略称ＰＭＭＡ
）　、フェノール樹脂、２−メチルスチレン、ポリメタ
クリロニトリルのような合成樹脂を、また放射線照射に
よってプロトン酸を生ずる物質としては第２図〜第４図
に示すようなトリフェニルスルホニウム・ヘキサフロロ
フォスフエイト、トリフェニルスルホニウム・テトラフ
ロロボーレイト、ジフェニルアイオダイド・ヘキサフロ
ロフォスフエイトのようなスルフオニウム塩やアイオダ
イド塩を挙げることができる。

そして、このようなスルフオニウム塩やアイオダイド塩
を含む樹脂を被処理基板上にスピンコード法などの方法
で被覆した後に従来のように露光し、被照射部のみにプ
ロトン酸を発生させる。

次に、環状シロキサンに浸漬すると環状シロキサンがレ
ジストの中に滲み込んでゆくが、この際にレジスト中に
存在するプロトン酸が触媒作用をして環状シロキサンが
開環し、重合するものである。

一方、未露光部の環状シロキサンはそのま−の状態で存
在するが、被処理基板を１００°Ｃ程度に加熱すると容
易に蒸発するので、基板加熱により除去することができ
る。

このようにすると放射線照射位置だけにシリコーンポリ
マを含むパターンができることになり、０□ガスを用い
るＲＩＥにより精度のよいレジストパターンを作ること
ができる。

〔実施例〕

実施例１ニ レジストを構成する樹脂止してポリスチレンを用い、放
射線照射によりプロトン酸を生ずる物質としては第４図
に構造式を示すジフェニルアイオダイド・ヘキサフロロ
フォスフエイトを使用した。

そして、ポリスチレン１００重量部に対し、ジフェニル
アイオダイド・ヘキサフロロフォスフエイトを３０重量
部混合したレジスト溶液を作り、Ｓｉウェハ上に１．５
　μｍの厚さにスピンコードした。

乾燥後、マスクを通じてキセノン・水銀（Ｘｅ−Ｈｇ）
ランプで６０秒間露光した。

この後、環状構造をとるヘキサメチルシクロトリシロキ
サンに２０分に亙って浸漬した。

次に、１２０°Ｃで２０分の加熱処理を施したｓｉウェ
ハをドライエツチング装置にセットし、ｏ２の流量５０
　ＳＣＣ？ｌ、真空度０．１５　ｔｏｒｒ、電力５０Ｗ
の条件で０２ＲＩＥを１５分間行った結果、０．５μｍ
ライン・アンド・スペースのパターンを残膜率８０％で
形成することができた。

実施例２： 実施例１において、レジストとして放射線照射によりプ
ロトン酸を生じる５ＡＬ６０１−ＥＲ７（シラプレー社
製）を用い、電子線露光を行い、以後同様な処理を行っ
た結果、露光量５μＣ／ｃｍ２で０．４μｍライン・ア
ンド・スペースのパターンを得ることができた。

実施例３： 実施例１において、ポリスチレンの代わりにＰＭＭＡを
用い、ヘキサメチルシクロトリシロキサンに浸漬する代
わりにこの蒸気に１２０°Ｃで３０分に亙って曝す処理
を行う以外は先と同じ処理を行った結果、実施例１と同
様に０．５μｍライン・アンド・スペースのパターンを
残膜率８０％で形成することができた。

第２図はトリフェニルスルホニウム・へ−１４’７０口
フォスフエイトの構造式、 第３図はトリフェニルスルホニウム・テトラフロロボー
レイトの構造式、 第４図はジフェニルアイオダイド・ヘキサフロロフォス
フエイトの構造式、 である。

〔発明の効果〕

本発明の実施により高精度の微細パターンの形成が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は開環重合の説明図、 環双５ＯＡサシ　　　　　　　　　ジ０フー〕だ１）マ
ごこてｊ’ｌｌばメチル基 開ｊ衷垂合の説明図 第　１　図 と酬 采 図 ′＃−１）フェニルヌルホニウム゛デトラフＤＯ本−し
イトの本へ悉曵゛第Ｂ図 ジ゛フ二二フレアイオダイド・へ〜サフロロフオスフ這
）ｆ’＞＊’ｋＬ゛尾　Ｉ４−　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）放射線の照射によりプロトン酸を発生させる物質
   を含んだレジストを被処理基板上に膜形成した後、該レ
   ジスト膜に放射線を部分的に照射して照射位置にプロト
   ン酸を発生せしめ、引き続いて被処理基板を環状シロキ
   サンに浸漬し、前記プロトン酸を反応開始剤として環状
   シロキサンを開環重合せしめ、加熱により未照射位置の
   環状シロキサンを除いた後にアッシング処理を施し、照
   射位置のレジスト膜のみを残すことを特徴とするレジス
   トパターンの形成方法。
2. （２）請求項１記載の環状シロキサンが飽和蒸気からな
   り、被処理基板を該環状シロキサン蒸気中に曝すことに
   よりプロトン酸を反応開始剤として環状シロキサンを開
   環重合させることを特徴とする請求項１記載のレジスト
   パターンの形成方法。