JPH0318179B2 - - Google Patents

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JPH0318179B2
JPH0318179B2 JP58224644A JP22464483A JPH0318179B2 JP H0318179 B2 JPH0318179 B2 JP H0318179B2 JP 58224644 A JP58224644 A JP 58224644A JP 22464483 A JP22464483 A JP 22464483A JP H0318179 B2 JPH0318179 B2 JP H0318179B2
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JP
Japan
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resist
layer
pattern
upper layer
forming
Prior art date
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JP58224644A
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English (en)
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JPS60116132A (ja
Inventor
Yasuhiro Yoneda
Masashi Myagawa
Kota Nishii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/095Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (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】
(a) 発明の技術分野 本発明はアスペクト比の大きなネガパターンを
形成するレジスト材料および形成方法に関する。 (b) 技術の背景 近来半導体素子,磁気バブルメモリ素子などの
電子回路素子においては小形化と高密度化は益々
進んでおり、単位素子寸法およびパターン幅は極
度に微細化している。こゝで微細パターンの形成
には薄膜形成技術と写真蝕刻技術(ホトリソグラ
フイ)が使用されている。 この写真蝕刻技術はホトレジストによるパター
ン形成技術とエツチング技術とを用いるもので、
被処理基板上にスピンコート法によりレジスト膜
を形成し、これに投影露光或は密着露光を施して
ホトレジストを感光せしめて後現像してレジスト
パターンを形成し、化学エツチング或はドライエ
ツチングにより被処理基板を選択エツチングする
ものである。 こゝでホトレジストには光照射部が現像液に対
し不溶となるネガ型と光照射部が可溶となるポジ
型とがある。 本発明は2層構成をとるネガ型レジストに関す
るものである。 (c)従来技術と問題点 IC,LSIなどの半導体素子は極度に微細化した
パターン形成が行われているが、バイポーラIC
の製造に当つては大きな段差を伴うパターン形成
が行われることが多い。すなわち半導体基板上に
設けられた絶縁層に穴開けしてコンタクトホール
を作り、このコンタクトホールを通じて絶縁層上
に形成した導体パターンと半導体基板内に作られ
ている拡散層などの半導体領域とを回路接続し、
順次このように多層化して立体回路が作られるこ
とが多い。 こゝで導体パターンの幅は1〔μm〕或いはそれ
以下の所謂るサブミクロンパターンが用いられる
など微少化されているが導体パターンの高さは通
過する電流値により、規制され導体幅に比例して
低くすることは許されずそのためこの上に絶縁層
を設けて層絶縁を行つた場合、絶縁層の表面に劇
しい凹凸を生ずることが避けられない。 第1図はかゝる状態を模式的に示すもので大き
な段差をもつ基板1の上に真空蒸着などの方法で
金属膜2を形成しこれをエツチングして導体パタ
ーンなどを形成する場合、スピンコート法で被覆
したホトレジスト層3の膜厚は段差の上特に段差
の端部4では薄くなるために、露光及び現像処理
が終了した後ドライエツチングを行つてホトレジ
ストの開口部5に現われている金属膜2をエツチ
ングする場合段差の端部4などホトレジスト層3
の薄い部分がエツチングされて露出し易く、その
ため充分な加工ができないと云う問題がしばしば
生ずる。この対策として基板上の段差の影響が無
くなる程厚くホトレジストを塗布して平担化し露
光現像を行つてパターン形成する方法もあるがこ
の場合は著しく解像性が低下すると云う本質的な
問題があり用いられない。 そこでホトレジストの耐ドライエツチング性を
向上させると共にアスペクト比の高いレジストパ
ターンを形成する方法が研究されている。この方
法は2層構造をとり上層には例えばノボラツク樹
脂とキノンジアジド化合物とからなるポジ型レジ
スト例えばAZ−1350Jなどを用い、一方下層には
耐ドライエツチング性の高いポリマーを用いるも
のである。 参考文献 1 E.Reichmanis他:Photopoymers Princip
es Process and Materias Technica
Paper,Society of Pastics and
Engineers,INC P.83,(1982) 2 G.Wison他 同上P,99(1982) 然しこれらのレジストはポジ型であり、ネガ型
レジストを用いた2層構造のレジストの出現が
望まれていた。 (d) 発明の目的 本発明の目的は段差の大きなパターン上にアス
ペクト比の大きなネガ型パターンを形成するため
の材料および方法を提供することを目的とする。 (e) 発明の構成 本発明の目的は被処理基板上に上部層が芳香族
系或いは複素環式ビニルポリマーを主材とするネ
ガ型レジストを、また下部層に遠紫外光の照射に
より分子鎖が切断するポリマーと2層構造からな
るレジスト膜を形成し、該レジスト膜に電離放射
線を照射後に現像して上部層レジストのパターン
を形成し、次に上部層レジストの吸収極大付近の
遠紫外光で全面照射した後現像して開口部の下部
層レジストを溶解しアスペクト比の高いレジスト
膜を得ることを特徴とするネガ型パターンの形成
方法により実現することができる。 (f) 発明の実施例 本発明は耐熱性,耐ドライエツチング性および
解像性に優れたネガ型レジストを上部層とし下部
層には上部層が極大の吸収を示す波長の遠紫外光
によつて分子鎖が切断されるポリマを用いること
によりアスペクト比の高いネガ型パターンを作る
ものである。 本発明に係るネガ型レジストは芳香族系或は複
素環式のビニルポリマーで波長200〜300〔nm〕で
大きな吸収スペクトルを示すものに限定される。 例えばポリビニルフタラジン,ポリビニルアン
トラセン,ポリビニルアクリジン,ポリビニルフ
エナジンなどがこれである。 こゝでフタラジン,アントラセン,アクリジ
ン,フエナジンなどは第1表に示すように200〜
300〔nm〕の波長領域で大きな分子吸光係数をも
つ。
【表】 従つてこれらの化合物を側鎖とするビニルポリ
マは各化合物の吸収極大附近で大きな分子吸光係
数をもつ。そのためこれらのポリマーにλ
(max)附近の紫外光を照射すると透過光の強度
は大きく減衰し下部層の材料は殆んど感光しな
い。 具体的には上部層のレジストの膜厚を500〔nm〕
とすると分子吸光係数εの値が50000の場合には
10分の1、またεの値が160000の場合には3000分
の1程度の光しか通過しない。従つて下部層へは
光が到達しないと見做してよい。 然しこれらのポリマーは電子線,X線,柴外線
などに対して著しく低感度であるか或は非感光性
であるため、ネガ型レジストとして使用するには
これらのエネルギ線に官能する感光剤を添加する
必要がある。 こゝで感光剤としてフエニルアジド化合物また
はフエニルスルホニルアジド化合物のようなアジ
ド化合物の添加がよい。すなわちフエニルアジド
化合物としては4,4′−シアジドカルコン、2,
6−ビス−(4′,アジドベンザル)−4メチルシク
ロヘキサン、4,4′−ジアジドスチルベン、2,
6−ビス−(4′−アジドスチリル)−アセトンなど
がまたフエニルスルホニルアジド化合物としては
1,3−ベンゼンジスルホニルアジド、トルエン
−2,4−ジスルホニルアジド、4−アミノ−6
−クロロ−mベンゼンスルホニルアジド、4,
4′−ジベンゼンスルホニルアジド、4,4′−オキ
シ−ジベンゼンスルホニルアジドなどが挙げられ
る。これらアジド化合物の添加量は2〜15重量
〔%〕の範囲が適当であり、2重量〔%〕以下で
は効果が乏しく、また15重量〔%〕以上加えても
その効果は向上しない。 また下部層に使用される波長200〜300〔nm〕の
遠紫外光によつて分子鎖が切断されるポリマーと
してはポリメチルイソプロペニルケトン,ポリフ
エニルイソプロペニルケトン,ポリグリシジルメ
タクリレート,ポリグリシジルメタクリレートと
スチレンとの共重合体,ポリメチルメタクリレー
トまたは発明者等が出願し特公昭56−37539で開
示されているポリメチルメタクリレート,ポリフ
エニルメタクリレート,ポリベンジルメタクリレ
ートなどを主材とした架橋型レジストなどもこの
目的に適する。 以外本発明を実施例について説明する。 第2図〜第4図は本発明に係る方法によりレジ
ストパターンを形成する工程図である。 すなわち高さ0.8〔μm〕のアルミニウム(A)
パターン6が形成されたシリコン(Si)基板7の
上にメチルメタクリレート67.5モル〔%〕、フエ
ニルメタクリレート30モル〔%〕、メタクリル酸
2.0モル〔%〕、メタクリル酸クロリド0.5〔%〕か
らなる共重合体を厚さ1.5〔μm〕に塗布して後180
〔℃〕の温度で15〔分〕加熱して加橋したポリマー
層8を形成した。 次にこの上に平均分子量が約100000のポリビニ
ルアントラセンに4,4′−ジアジドカルコンを9
重量〔%〕添加したレジストをスピンコート法に
より0.5〔μm〕の膜厚に塗布し、80〔℃〕の温度で
20〔分〕加熱して上部層のレジスト膜9を形成し
た。(第2図) 次にレジストパターン形成法としては10〔μc/
cm2〕の露光量で電子線10を照射した後テトラヒ
ドロフランにて現像して上部層のレジストパター
ン11を得た。(第3図) 次に220〔nm〕附近に最大強度をもつ紫外光を
200〔mJ/cm2〕の露光量にて基板7の全面に互つ
て照射した後メチルイソブチルケトンに浸漬して
レジスト開口部の下部ポリマー層8を溶解するこ
とによりアスペクト比の高いネガパターンを得る
ことができた。(第4図) また厚さ0.8〔μm〕のAパターン6の上にお
いても解像力の高いパターンを得ることができ
た。 なおポリビニルアントラセンはフレオン
(CF4)や四塩化炭素(CC4)などのガスを使用
するドライエツチングに対する耐蝕性が優れてお
り、Aパターン6およびSi基板7を充分加工す
ることができた。 (g) 発明の効果 本発明は多層構成をとる微細パターンの形成に
際しては段差のために精度の高いパターン形成が
困難であるのを解消するためになされたもので2
層形成の本発明に係るネガ型レジストを使用する
ことによりアスペクト比の高いレジスト膜を作る
ことができ、これにより高精度のパターン形成が
可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は段差のある基板上にパターン形成する
際の問題点を説明する断面図、第2図〜第4図は
本発明に係るレジストパターンの形成工程を説明
する断面図。 図において1は基板、2は金属膜、3はホトレ
ジスト層、4は段差の端部、6はアルミニウム、
7はシリコン基板、8はポリマー層、9は上部層
レジスト膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被処理基板上に上部層が芳香族或いは複素環
    式ビニルポリマーを主材とし、分子吸光係数が
    50000以上を示すネガ型レジストを、また下部層
    に遠紫外光の照射により分子鎖が切断するポリマ
    ーと2層構造からなるレジスト膜を形成し、該レ
    ジスト膜に電離放射線を照射後に現像して上部層
    レジストパターンを形成し、次に上部層レジスト
    の吸収極大付近の遠紫外光で全面照射した後現像
    して開口部の下部層レジストを溶解しアスペクト
    比の高いレジスト膜を得ることを特徴とするネガ
    型レジストパターンの形成方法。
JP58224644A 1983-11-29 1983-11-29 ネガ型レジストパタ−ンの形成方法 Granted JPS60116132A (ja)

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