JPH0346659A - Resist composition - Google Patents
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- JPH0346659A JPH0346659A JP18058589A JP18058589A JPH0346659A JP H0346659 A JPH0346659 A JP H0346659A JP 18058589 A JP18058589 A JP 18058589A JP 18058589 A JP18058589 A JP 18058589A JP H0346659 A JPH0346659 A JP H0346659A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
レジスト組成物に関し、
高感度でありかつハーフミクロンパターンヲ解像可能な
レジスト組成物を提供することを目的とし、
フェノール系樹脂の少くとも一部の水酸基が次式により
表わされるシリコン化合物:
2
■
に4
(2)
に4
(上式において、
Xはハロゲン原子を表わし、
R3はメチレン基またはアルキレン基を表わし、R2、
R3およびR4は互いに同一もしくは異なっていてもよ
く、アルキル基、アルケニル基またはフェニル基を表わ
し、そしてR2、R3及びR4のうちの少くとも1つは
それに付加した少くとも1個のビニル基またはクロロメ
チル基を有し、nは0または1以上の整数であり、モし
てmは正の整数である)で置換されたシリコン変性フェ
ノール系樹脂からなるように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The purpose of the present invention is to provide a resist composition that has high sensitivity and is capable of resolving half-micron patterns, and the present invention aims to provide a resist composition that is highly sensitive and capable of resolving half-micron patterns. A silicon compound represented by the following formula: 2 ■ 4 (2) 4 (In the above formula, X represents a halogen atom, R3 represents a methylene group or an alkylene group, R2,
R3 and R4 may be the same or different from each other and represent an alkyl group, an alkenyl group or a phenyl group, and at least one of R2, R3 and R4 has at least one vinyl group or chloro group attached thereto. The silicone-modified phenolic resin is substituted with a methyl group, n is an integer of 0 or 1 or more, and m is a positive integer.
本発明はレジスト組成物に関し、さらに詳しく述べると
、半導体用船LSIのパターン形成に有利に用いること
のできるシリコン変性フェノール系樹脂からなるレジス
ト組成物に関する。本発(3〉
明のレジスト組成物は、例えばX線リングラフィ、電子
線リングラフィなどのような電離放射線リングラフィな
らびに遠紫外線リソグラフィに適用することができる。The present invention relates to a resist composition, and more specifically, to a resist composition comprising a silicone-modified phenolic resin that can be advantageously used for pattern formation of a semiconductor ship LSI. The resist composition of the present invention (3) can be applied to ionizing radiation phosphorography such as X-ray phosphorography, electron beam phosphorography, etc., as well as deep ultraviolet lithography.
周知の通り、LSIの高集積化を実現するためには配線
線幅および配線間隔の微細化が必要である。現在市販さ
れているIMbit−DRAMの最小線幅は1.2印で
あり、またサンプル出荷され始めた4Mbit−DRA
Mの最小線幅は0.81Mである。次世代の16Mbi
t−DRAMの最小線幅は0.5nlであり、ハーフミ
クロンパターンが形成できるリングラフィ技術およびレ
ジスト材料が研究されている。As is well known, in order to achieve high integration of LSIs, it is necessary to miniaturize wiring line width and wiring spacing. The minimum line width of IMbit-DRAMs currently on the market is 1.2 marks, and 4Mbit-DRAMs that have begun to be shipped as samples.
The minimum line width of M is 0.81M. Next generation 16Mbi
The minimum line width of t-DRAM is 0.5 nl, and phosphorography techniques and resist materials that can form half-micron patterns are being researched.
X線リソグラフィは、使用する露光波長が現在使用され
ている光の波長に比べて大幅に短いため、回折現象や干
渉効果が無視できるので0.5印以下の微細パターンの
形成に有利であり、各研究機関で開発が行われている。Since the exposure wavelength used in X-ray lithography is significantly shorter than the wavelength of light currently used, diffraction phenomena and interference effects can be ignored, making it advantageous for forming fine patterns of 0.5 marks or less. Development is being carried out at various research institutions.
また、電子線リソグラフィは、ゲートアレイ型LSIに
代表されるように(4)
セミカスタム型LSIの製造には不可欠なパターン形成
方法であり、より微細なパターンがより高感度で形成で
きるレジスト材料の開発が続けられている。In addition, electron beam lithography is an indispensable pattern forming method for manufacturing semi-custom LSIs, as typified by gate array LSIs (4), and is a method for forming resist materials that can form finer patterns with higher sensitivity. Development continues.
従来の電子線レジスト材料の典型としては、ポジ型では
ポリメチルメタクリラート(PMMA)レジストが知ら
れており、またネガ型としてはポリクロロメチルスチレ
ン(CMS) レジストが知られている。PMMAレ
ジストは解像性は良いが感度が悪いこと、CMSレジス
トは感度は良いが解像性が良くない。また、高感度、高
解像性のレジストとして、ノボラック型クレゾール樹脂
を主体とし、これに架橋剤および感光剤を併用したもの
、例えばシラプレー社から商業的に入手可能な5AL−
6018R−7がある。しかし、このレジスト材料は、
レジスト溶液の形で保存した場合の安定性に乏しく、使
用のたびごとに感度が変化するという問題点を有する。As typical conventional electron beam resist materials, polymethyl methacrylate (PMMA) resist is known as a positive type, and polychloromethylstyrene (CMS) resist is known as a negative type. PMMA resist has good resolution but poor sensitivity, and CMS resist has good sensitivity but poor resolution. In addition, as a high-sensitivity, high-resolution resist, a resist based on a novolac type cresol resin and a crosslinking agent and a photosensitizer is also available, such as 5AL-5AL-1, which is commercially available from Silapray Co., Ltd.
There is 6018R-7. However, this resist material
It has the problem of poor stability when stored in the form of a resist solution, and sensitivity changes each time it is used.
さらに、最近のLSIの配線構造は高集積化された多層
配線構造となっており、下層配線の形成により生じた上
層配線部分の凸凹はますます激しく5〉
いものとなり、上層配線部分に微細なパターンを形成す
ることはますます難しくなりつつある。さらに、上記し
たようにLM−bit DRAMでの最小線幅(ま1.
2−であり、4M−bit DRAMでは0.8Jaと
パターンの線幅もますます微細となってきている。この
ような高段差基板上でもハーフミクロンのパターン形成
の可能性が期待できる方法として2層構造レジストプロ
セスが提案されている。Furthermore, the wiring structure of recent LSIs has become a highly integrated multilayer wiring structure, and the unevenness of the upper layer wiring caused by the formation of the lower layer wiring is becoming more and more severe5〉. Patterns are becoming increasingly difficult to form. Furthermore, as mentioned above, the minimum line width in LM-bit DRAM (1.
2-, and in 4M-bit DRAM, the pattern line width is 0.8 Ja, and the line width of the pattern is also becoming increasingly finer. A two-layer resist process has been proposed as a method that can be expected to form a half-micron pattern even on such a high-step substrate.
また、露光光源としては、水銀灯のg線を使用する現在
のリングラフィでは、光の干渉や回折現象が生じるため
、実用的な解像度(最小線幅)は0.6ハであり、解像
度を高めるためには使用する光の短波長化が必要である
との一般的見解から、300nm以下の波長を使用する
遠紫外線露光方法が提案されている。すなわち、約20
0〜300nmの波長を使用するエキシマレーザリング
ラフィがそれである。In addition, current phosphorography uses the g-line of a mercury lamp as an exposure light source, but because light interference and diffraction phenomena occur, the practical resolution (minimum line width) is 0.6H, and it is necessary to increase the resolution. Based on the general opinion that it is necessary to shorten the wavelength of light used to achieve this, a deep ultraviolet exposure method using a wavelength of 300 nm or less has been proposed. That is, about 20
Excimer laser phosphorography uses wavelengths from 0 to 300 nm.
本発明者らは、遠紫外線リソグラフィに適用できる2層
構造レジストプロセス用上層レジスト材料として、ラダ
ー型シリコーン樹脂にベンゾフエ(6)
ノンまたは2.2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフ
ェノンを添加してなるネガ型しジスト組底物を見い出し
、先に特許出願した(特開昭63−279245号公報
参照)。しかし、このレジスト組成物も、サブミクロン
パターンの形成に適しているというものの、最近の技術
の進歩に対応するため、より一層の改良が望まれている
。The present inventors have developed a negative material prepared by adding benzophene(6)non or 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone to a ladder-type silicone resin as an upper resist material for a two-layer resist process applicable to deep ultraviolet lithography. He discovered a molded resist assembly and filed a patent application (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-279245). However, although this resist composition is also suitable for forming submicron patterns, further improvements are desired in order to keep up with recent technological advances.
本発明の目的は、したがって、高感度でありかつハーフ
ミクロンパターンを解像可能なレジスト組成物を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a resist composition that is highly sensitive and capable of resolving half-micron patterns.
さらに詳しく述べると、本発明の第1の目的は、上記の
ようなレジスト組成物であって特に例えばX線、電子線
などのリソ、グラフィに適用できるものを提供すること
にある。More specifically, the first object of the present invention is to provide a resist composition as described above, which is particularly applicable to lithography using X-rays, electron beams, etc.
また、本発明の第2の目的は、上記のようなレジスト組
成物であって特に遠紫外線リングラフィに適用できかつ
好ましくは高段差基板上でもノ\−フミクロンパターン
を形成可能な、換言すると、(7〉
2層構造レジストプロセスの上層レジスト材料として有
用なものを提供することにある。A second object of the present invention is to provide a resist composition as described above, which is particularly applicable to deep ultraviolet phosphorography and is preferably capable of forming a micron pattern even on a high-level substrate. (7) An object of the present invention is to provide a material useful as an upper layer resist material in a two-layer resist process.
上記した目的は、本発明によれば、フェノール系樹脂の
少くとも一部の水酸基が次式により表わされるシリコン
化合物二
Rう
4
または
T?、。The above-mentioned object, according to the present invention, is a silicon compound in which at least some of the hydroxyl groups of the phenolic resin are represented by the following formula. ,.
4
(上式において、
Xは例えば塩素、臭素などのハロゲン原子を表わし、
RIはメチレン基または炭素数2以上のアルキレン基を
表わし、
R2、R3およびR4は互いに同一もしくは異なってい
てもよく、好ましくは炭素数1〜5のア(LA)
ルキル基、好ましくは炭素数1〜5のアルケニル基また
はフェニル基を表わし、そしてR2、R。4 (In the above formula, X represents a halogen atom such as chlorine or bromine, RI represents a methylene group or an alkylene group having 2 or more carbon atoms, and R2, R3 and R4 may be the same or different from each other, and are preferably represents a (LA) alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkenyl group or phenyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R2, R.
及びR1のうちの少くとも1つはそれに付加した少くと
も1個のビニル基またはクロロメチル基を有し、
nは0または1以上の整数であり、モしてmは正の整数
である)で置換されたシリコン変性フェノール系樹脂か
らなることをさらに有する、レジスト組成物によって達
成することができる。and at least one of R1 has at least one vinyl group or chloromethyl group attached thereto, n is an integer of 0 or 1 or more, and m is a positive integer) This can be achieved by a resist composition further comprising a silicone-modified phenolic resin substituted with .
ここで、レジスト組成物の主剤たる“フェノール系樹脂
″とは、従来からレジスト材料として用いられているフ
ェノール基含有のポリマーを指し、ポリビニルフェノー
ル樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ノボラック型ク
レゾール樹脂、キシレノール樹脂、その他を言う。Here, "phenolic resin", which is the main ingredient of the resist composition, refers to phenol group-containing polymers conventionally used as resist materials, such as polyvinyl phenol resin, novolac type phenol resin, novolac type cresol resin, xylenol resin. , and others.
本発明のレジスト組成物は電離放射線用ネガ型しジスト
組底物であり、したがって、X線あるいは電子線リング
ラフィに有利に適用することができる。このレジスト組
成物を例えばエキシマレーザ(波長200〜300nm
)などを用いた遠紫外線す(9)
ソグラフィに適用するためには、そのような短波長の光
に対して感度を有するようにするため、感光剤を添加す
ることが好ましい。感光剤は、22−ジメトキシ−2−
フェニルアセトフェノンおよび過酸化物(ジクミルパー
オキシドなど〉からなる群から選ばれ、遠紫外線域に感
度を有するに十分な量でレジスト組成物中に加えられる
。The resist composition of the present invention is a negative type resist composition for use with ionizing radiation, and therefore can be advantageously applied to X-ray or electron beam phosphorography. This resist composition can be used, for example, with an excimer laser (wavelength: 200 to 300 nm).
) etc. (9) For application to lithography, it is preferable to add a photosensitizer to make the material sensitive to such short wavelength light. The photosensitizer is 22-dimethoxy-2-
The resist composition is selected from the group consisting of phenylacetophenone and peroxides (such as dicumyl peroxide) and is added to the resist composition in an amount sufficient to provide sensitivity in the deep ultraviolet range.
さらに、本発明のレジスト組成物は通常単層レジストプ
ロセスにおいて有利に用いられる。かかるレジスト組成
物は、例えば、シリコン変性フェノールWider脂を
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.4重量%
水溶液に溶解することによって、有利に調製することが
できる。Furthermore, the resist compositions of the present invention are generally advantageously used in single layer resist processes. Such a resist composition includes, for example, silicone-modified phenolic Wider fat in an amount of 2.4% by weight of tetramethylammonium hydroxide.
It can be advantageously prepared by dissolving it in an aqueous solution.
本発明のレジスト組成物は、単層レジストプロセスにお
いてばかりでなくて、2層構造レジストプロセスにおい
ても上層レジスト材料として有利に用いられる。上層レ
ジスト材料として使用する場合には、材料中のシリコン
含有量を増加せしめるため、アルケニル基を含有するシ
リコーン樹脂をレジスト組成物に添加してもよい。The resist composition of the present invention can be advantageously used as an upper layer resist material not only in a single-layer resist process but also in a two-layer resist process. When used as an upper resist material, an alkenyl group-containing silicone resin may be added to the resist composition to increase the silicon content in the material.
(10)
〔作 用〕
本発明のレジストはX線リングラフィに使用してもまた
電子線リングラフィに使用しても高感度、高解像性を実
現できるレジスト組成物である。本発明で使用するレジ
ストの基本的材料はフェノール系樹脂であり、また、こ
れらの樹脂はアルカリ水溶液に溶解するため、アルカリ
現像ができ、高解像性が期待できる。しかし、これらの
樹脂は、X線または電子線に対する官能基を持たないた
め、これら電離放射線に対する感度が極めて低い。クロ
ロメチル基あるいはビニル基は電離放射線に対して感度
が高いことが知られている。一方、フェノール系樹脂が
有する水酸基はハロゲン化アルキル基或いはハロゲン化
シリル基と置換反応を起こすことが知られている。さら
にシリコン原子は炭素原子より原子番号が大きいのでX
線を吸収し易いことが知られている。このような知見に
もとづいて本発明を完成するに至った。即ち、フェノー
ル系樹脂を前式(I)及び(I[)で示すシリコン化合
物と反応させることにより、感度の高いX線(11)
または電子線ネガ型レジストが得られる。(10) [Function] The resist of the present invention is a resist composition that can realize high sensitivity and high resolution when used in X-ray phosphorography or electron beam phosphorography. The basic material of the resist used in the present invention is a phenolic resin, and since these resins are dissolved in an alkaline aqueous solution, alkaline development is possible and high resolution can be expected. However, since these resins do not have functional groups for X-rays or electron beams, their sensitivity to these ionizing radiations is extremely low. It is known that chloromethyl groups or vinyl groups are highly sensitive to ionizing radiation. On the other hand, it is known that a hydroxyl group contained in a phenolic resin causes a substitution reaction with a halogenated alkyl group or a halogenated silyl group. Furthermore, silicon atoms have a larger atomic number than carbon atoms, so
It is known that it easily absorbs radiation. The present invention was completed based on such knowledge. That is, by reacting the phenolic resin with the silicon compounds represented by formulas (I) and (I[), a highly sensitive X-ray (11) or electron beam negative resist can be obtained.
ここで、前式(I)及び(II)中のn lOJ< O
と1以上とでは変性方法が異なる。Here, n lOJ<O in the previous formulas (I) and (II)
The denaturation method is different between 1 and 1 or more.
〈1)nがOの場合のシリコン化合物(ハロゲン原子と
シリコン原子が直接結合している化合物)でフェノール
系樹脂の水酸基を変性する場合:有機溶媒にシリコン化
合物とフェノール系樹脂を溶解し、さらにトリエチルア
ミンまたはピリジンを溶解して、室温または加温して1
〜10時間撹拌する。反応終了後、反応溶液を数回水洗
した後、反応溶液を蒸発させ、その後凍結乾燥させて変
性物を得る。<1) When modifying the hydroxyl group of a phenolic resin with a silicon compound (a compound in which a halogen atom and a silicon atom are directly bonded) when n is O: Dissolve the silicon compound and phenol resin in an organic solvent, and then Dissolve triethylamine or pyridine and stir at room temperature or with heating.
Stir for ~10 hours. After the reaction is completed, the reaction solution is washed with water several times, then evaporated, and then freeze-dried to obtain a modified product.
(2)nが1以上の場合のシリコン化合物(シリコン原
子とハロゲン原子の間にアルキレン基などが存在するシ
リコン化合物〉によりフェノール系樹脂の水酸基を変性
する場合:水または有機溶媒中にシリコン化合物とフェ
ノール系樹脂を混在させ、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、tブトキシカリウムなどのアルカリ触媒を用い
て、加温しながら1〜50時間撹拌を行う。反応終了後
、(19)
反応溶液を数回水洗した後、反応溶液を蒸発させ、その
後凍結乾燥させて変性物を得る。(2) When modifying the hydroxyl group of a phenolic resin with a silicon compound (a silicon compound in which an alkylene group etc. is present between a silicon atom and a halogen atom) where n is 1 or more: When a silicon compound is added to water or an organic solvent and A phenolic resin is mixed and stirred for 1 to 50 hours while heating using an alkali catalyst such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium t-butoxy.After the reaction is completed, (19) the reaction solution is mixed several times. After washing with water, the reaction solution is evaporated and then freeze-dried to obtain a modified product.
上記(1)または(2〉の方法によりシリコン変性した
フェノール系樹脂は変性率が多すぎるとフェノール性水
酸基が少なくなり、アルカリ水溶液に溶解しなくなり、
アルカリ現像できなくなる。If the modification rate of the phenolic resin modified with silicon by the method (1) or (2) above is too high, the number of phenolic hydroxyl groups will decrease and it will not dissolve in an alkaline aqueous solution.
Alkaline development becomes impossible.
それ故、変形樹脂がアルカリ水溶液に溶解する程度に変
性を行うことが重要となる。変性樹脂がアルカリ水溶液
に溶解する範囲は水酸基の変性率が0〜40%である。Therefore, it is important to modify the deformed resin to such an extent that it dissolves in the alkaline aqueous solution. The range in which the modified resin dissolves in the alkaline aqueous solution is a hydroxyl group modification rate of 0 to 40%.
感度の点からは変性率は大きければ大きいほど良いので
あるが、アルカリ水溶液への溶解性を考慮に入れると1
0〜40%が適切である。変性率の制御は主に変性反応
の時のフェノール系樹脂の仕込み量とシリコン化合物の
仕込み量および触媒の仕込み量の三者の比率で決定され
る。From the point of view of sensitivity, the higher the denaturation rate, the better; however, taking into account the solubility in alkaline aqueous solutions, it is
0-40% is suitable. Control of the modification rate is mainly determined by the ratio of the amount of phenolic resin charged, the amount of silicone compound charged, and the amount of catalyst charged during the modification reaction.
通常フェノール系樹脂の水酸基量100g当量に対して
シリコン化合物を50g当量および触媒を50g当量添
加して反応させることにより、約25%の変性率を有す
るシリコン変性樹脂を得ることがてできる。また変性率
の定量は原子吸光分析によるシ(13)
リコン原子の定量を行うことにより求めることができる
。Usually, a silicone-modified resin having a modification rate of about 25% can be obtained by adding 50 g equivalent of a silicon compound and 50 g equivalent of a catalyst to 100 g equivalent of hydroxyl group of a phenolic resin and reacting the same. Further, the denaturation rate can be determined by quantifying Si(13) silicon atoms by atomic absorption spectrometry.
シリコン変性したフェノール系樹脂をレジストとして用
いるには例えば次のようにする。まず本変性樹脂をメチ
ルエチルケトンやメチルイソブチルケトンやエチルセロ
ソルブアセテートなどの有機溶媒に溶解する。次に、・
シリコン基板上に膜厚が1〜2JJmになるように変性
樹脂を回転塗布する。For example, the silicon-modified phenolic resin can be used as a resist in the following manner. First, the modified resin is dissolved in an organic solvent such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or ethyl cellosolve acetate. next,·
A modified resin is spin-coated onto a silicon substrate to a film thickness of 1 to 2 JJm.
約80℃で20分プリベークした後、X線照射あるいは
電子線露光を行い、パターンの潜像を形成する。After prebaking at about 80° C. for 20 minutes, X-ray irradiation or electron beam exposure is performed to form a latent image of the pattern.
次に、例えばMl−312(シラプレー社製)のような
アルカリ現像液により現像し、純水でリンスする。Next, the film is developed with an alkaline developer such as Ml-312 (manufactured by Silapray), and rinsed with pure water.
ボストベークを行い、レジストパターンの形成が終了す
る。Bost baking is performed, and the formation of the resist pattern is completed.
第1図は、2層構造レジストプロセスを工程(A>、
(B)及び(C)の順序で略本したものである。配線
2を有する基板1は、図示の通り、平坦化層として働く
下層レジスト3及び上層レジスト4を順次有する。Figure 1 shows the two-layer resist process (A>,
This is an abbreviated version in the order of (B) and (C). As shown in the figure, the substrate 1 having the wiring 2 has a lower resist 3 and an upper resist 4 functioning as a planarization layer in this order.
2層構造レジストプロセスの場合には、通常の(14)
単層レジストプロセスにおける高感度高解像性特性の他
に、平坦化層を酸素プラズマによりエツチングしてレジ
ストパターンを形成する工程を経るため、酸素プラズマ
耐性が必要である。レジスト材料中にシリコン原子を有
する化合物が存在すると酸素プラズマ耐性は向上するこ
とが知られている。またフェノール系樹脂はフェノール
性水素基を持っているためハロゲン化アルキル或いはハ
ロゲン化シリル化合物と化学反応を起こしやすい。In the case of the two-layer structure resist process, in addition to the high sensitivity and high resolution characteristics of the normal (14) single-layer resist process, the flattening layer is etched with oxygen plasma to form a resist pattern. , oxygen plasma resistance is required. It is known that the presence of a compound having silicon atoms in the resist material improves oxygen plasma resistance. Furthermore, since phenolic resins have phenolic hydrogen groups, they tend to undergo chemical reactions with halogenated alkyl or halogenated silyl compounds.
そこで本発明ではまず、フェノール系樹脂をシリコン原
子を有するハロゲン化アルキルあるいはハロゲン化シリ
ル化合物(ここでは総称してシリコン化合物と呼ぶ)に
より変性する。フェノール系樹脂の変性方法(2方法)
は前記した。Therefore, in the present invention, first, a phenolic resin is modified with an alkyl halide or a halogenated silyl compound (hereinafter collectively referred to as a silicon compound) having a silicon atom. Modification method of phenolic resin (2 methods)
was mentioned above.
さて、通常、2層構造用レジストの酸素プラズマ耐性は
平坦化層の20倍以上が必要であるとされる。すなわち
、酸素プラズマ衝撃中でエツチングされる速度が、平坦
化層がエツチングされる速度の1/20以下である必要
がある。酸素プラズマ耐性は酸素プラズマによってエツ
チングする条件(15)
(酸素ガス流量、ガス圧力、印加電力密度など)により
、大き(異なるが、シリコン変性されたフェノール系樹
脂は、平坦化層としてしばしば使用されるハードベーク
したノボラック型ポジ型フォトレジストの酸素プラズマ
耐性に比較して10倍程度のことが多い。このような場
合には酸素プラズマ耐性を向上させるために、シリコン
変性されたフェノール系樹脂にシリコーン樹脂を添加し
たものをレジスト材料とするのが良い。適用できるシリ
コーン樹脂としては、側鎖にビニル基やアリル基などの
アルケニル基を有する直鎮またはラダー型のシリコーン
樹脂が好適である。この樹脂はシリコーン変性されたフ
ェノール系樹脂と混じり合いかつ遠紫外線の照射を受け
た時互いに架橋して現像液に対して不溶化するからであ
る。Now, it is generally said that the oxygen plasma resistance of a resist for a two-layer structure is required to be at least 20 times that of the planarization layer. That is, the etching rate during oxygen plasma bombardment needs to be 1/20 or less of the etching rate of the planarization layer. Oxygen plasma resistance varies depending on the etching conditions (15) (oxygen gas flow rate, gas pressure, applied power density, etc.) (although silicon-modified phenolic resins are often used as a planarization layer). The oxygen plasma resistance is often about 10 times higher than that of hard-baked novolac-type positive photoresists.In such cases, silicone resin is added to the silicone-modified phenolic resin to improve the oxygen plasma resistance. It is preferable to use a resist material with the addition of This is because when mixed with the silicone-modified phenolic resin and irradiated with deep ultraviolet rays, they crosslink with each other and become insoluble in the developer.
シリコン変性フェノール樹脂単独でまたはシリコーン樹
脂が添加されたシリコン変性フェノール樹脂は感光剤を
使用しなくても遠紫外線に対して感度を有するが、さら
に感度を上げるため、本発明では遠紫外線用の感光剤の
併用を推奨する。適(16)
当な感光剤としては、前記した通り、2.2−ジメトキ
シ−2−フェニルアセトフェノンや過酸化物(その代表
例としてジクミルパーオキシドがある〉などがあげられ
る。A silicone-modified phenolic resin alone or a silicone-modified phenolic resin to which a silicone resin is added is sensitive to far ultraviolet rays even without the use of a photosensitizer. Concomitant use of drugs is recommended. (16) As mentioned above, suitable photosensitizers include 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone and peroxides (a typical example of which is dicumyl peroxide).
記載の桐材を用いて、次のようにしてレジスト溶液の調
製を行う。シリコン変性したフェノール樹脂またはこれ
にシリコーン樹脂および必要に応じて感光剤を添加した
レジスト材料をエチレングリコールモノメチルアセテー
トやジメチルケトンなどの有機溶媒に溶解し、レジスト
溶液とする。Using the described paulownia wood, a resist solution is prepared as follows. A resist material prepared by adding a silicone-modified phenol resin or a silicone resin and, if necessary, a photosensitizer thereto, is dissolved in an organic solvent such as ethylene glycol monomethyl acetate or dimethyl ketone to prepare a resist solution.
次に、平坦化層が形成しであるシリコン基板などの上に
このレジスト溶液を回転塗布する。プリベークを行った
後、フォトマスクを通過した遠紫外線を照射する。次に
、アルカリ水溶液あるいは有機溶剤で現像し、ポストベ
ークを行い、レジストパターンを形成する。次に、この
レジストパターンをマスクとして酸素プラズマエツチン
グにより平坦化層のパターンを形成する。配線部分をパ
ターニングするにはくレジスト+平坦化層)のパターン
をマスクとして塩素系あるいはふっ素糸のガ(17)
スによるドライエツチングあるいはウェットエツチング
を行い、配線パターンが形成できる(第1図参照)。Next, this resist solution is spin-coated onto a silicon substrate or the like on which a planarization layer is formed. After prebaking, deep ultraviolet rays that have passed through a photomask are irradiated. Next, development is performed with an alkaline aqueous solution or an organic solvent, and post-baking is performed to form a resist pattern. Next, a planarization layer pattern is formed by oxygen plasma etching using this resist pattern as a mask. To pattern the wiring part, dry etching or wet etching is performed using a chlorine-based or fluorine thread gas (17) using the pattern of the peel resist + planarization layer as a mask, and the wiring pattern can be formed (see Figure 1). .
調製例1
次の組成により、シリコン変性したノボラック型フェノ
ール樹脂を調製した。Preparation Example 1 A silicone-modified novolak phenol resin was prepared with the following composition.
水酸化ナトリウム 1.9g
エチレンクリコールモノメチルエーテル 100−上
記組成物を三つロフラスコに入れ、100℃で6時間撹
拌した。これを大量の水に投入して沈殿物を生成せしめ
、沈澱をテトラヒドロフラン(TIIF)水で3回水洗
した。次に、THF−nヘキサノで沈澱させ、1.4−
ジオキサンで凍結乾燥し、シリコン変性ノボラック型フ
ェノール樹脂を得た。Sodium hydroxide 1.9g
Ethylene glycol monomethyl ether 100 - The above composition was placed in a three-necked flask and stirred at 100°C for 6 hours. This was poured into a large amount of water to form a precipitate, and the precipitate was washed three times with tetrahydrofuran (TIIF) water. Next, it was precipitated with THF-nhexano, and 1.4-
Freeze-drying was performed with dioxane to obtain a silicone-modified novolac type phenolic resin.
この変性樹脂はアルカリ現像液であるMP−312(↑
8)
(シラプレー社製)に溶解した。また、原子吸光分析に
よれば、シリコン原子の量は5.2重量%であり、この
結果から変性率は26%と計算された。This modified resin is an alkaline developer MP-312 (↑
8) (manufactured by Silapray). Further, according to atomic absorption spectrometry, the amount of silicon atoms was 5.2% by weight, and from this result, the modification rate was calculated to be 26%.
調製例2
次の組成により、シリコン変性したポリビニルフェノー
ル樹脂を調製した。Preparation Example 2 A silicone-modified polyvinylphenol resin was prepared with the following composition.
ポリビニルフェノールI脂20.0g
(リンカ−M 丸善石油化学製〉
ピリジン 6.6gメ
チルイソブチルケトン 20〇−ポ
リビニルフェノールをメチルイソブチルケトンに溶解し
、シリコン化合物とピリジンを順次滴下した。その後、
60℃で3時間反応させた。ピリジン塩酸塩を濾別した
後、水で5回洗いさらに反応液をエバポレータで蒸発さ
せ、1.4ジオキサンで凍結乾燥させ、シリコン変性ポ
リビニルフェノール樹脂を得た。Polyvinylphenol I fat 20.0g (Linker-M, manufactured by Maruzen Petrochemical) Pyridine 6.6g Methyl isobutyl ketone 200-Polyvinylphenol was dissolved in methylisobutylketone, and a silicon compound and pyridine were sequentially added dropwise.
The reaction was carried out at 60°C for 3 hours. After pyridine hydrochloride was filtered off, the reaction solution was washed five times with water, and the reaction solution was evaporated using an evaporator and freeze-dried with 1.4 dioxane to obtain a silicon-modified polyvinylphenol resin.
この変性樹脂も調製例1と同様にアルカリ現像液に可溶
であり、また原子吸光分析によるシリコ(19)
ン原子量は5,4重量%であり、この結果から変性率は
29%と計算できた。This modified resin is also soluble in an alkaline developer as in Preparation Example 1, and the atomic weight of silicon (19) determined by atomic absorption spectrometry is 5.4% by weight, and from this result the modification rate can be calculated to be 29%. Ta.
調製例3
次の組成により、シリコン変性したノボラック型フェノ
ール樹脂を調製した。Preparation Example 3 A silicone-modified novolac type phenol resin was prepared with the following composition.
水酸化ナトリウム 3.8g
エチレングリコールモノメチルエーテル 10h+4
!上記組成物を三つロフラスコに入れ、100℃で6時
間撹拌した。これを大量の水に投入して沈澱物を生成せ
しめ、沈澱をTHF−水で3回水洗した。Sodium hydroxide 3.8g
Ethylene glycol monomethyl ether 10h+4
! The above composition was placed in a three-necked flask and stirred at 100°C for 6 hours. This was poured into a large amount of water to form a precipitate, and the precipitate was washed three times with THF-water.
次に、THF−nヘキサンで沈澱させ、1,4−ジオキ
サンで凍結乾燥し、シリコン変性ノボラック型フェノー
ル樹脂を得た。Next, it was precipitated with THF-n hexane and freeze-dried with 1,4-dioxane to obtain a silicone-modified novolac type phenol resin.
調製例4
次の組成により、シリコン変性したポリビニルフェノー
ル樹脂を調製した。Preparation Example 4 A silicone-modified polyvinylphenol resin was prepared with the following composition.
(20)
ピリジン 7.9gメ
チルイソブチルケトン 20〇−ポ
リビニルフェノールをメチルイソブチルケトンに溶解し
、シリコン化合物とピリジンを順次滴下した。その後、
60℃で3時間反応させた。ピリジン塩酸塩を濾別した
後、水で5回洗いさらに反応液をエバポレータで蒸発さ
せ、1,4ジオキサンで凍結乾燥させ、シリコン変性ポ
リビニルフェノール樹脂を得た。(20) Pyridine 7.9 g Methyl isobutyl ketone 200-Polyvinylphenol was dissolved in methyl isobutyl ketone, and the silicon compound and pyridine were sequentially added dropwise. after that,
The reaction was carried out at 60°C for 3 hours. After pyridine hydrochloride was filtered off, the reaction solution was washed five times with water, and the reaction solution was evaporated using an evaporator and freeze-dried with 1,4 dioxane to obtain a silicon-modified polyvinylphenol resin.
調製例5
次の組成により、側鎖にビニル基を有するラダー型シリ
コーン樹脂を合成した。Preparation Example 5 A ladder type silicone resin having a vinyl group in the side chain was synthesized using the following composition.
ピリジン
水
メチルイソブチルケトン
0g
0g
5O−
(21)
メチルイソブチルケトンとピリジンの入っている溶液を
一30℃に冷却し、ビニルトリクロロシランと水を順次
、所定量滴下した。その後、120℃で9時間還流させ
た。水で5回洗い、シリル化剤(トリメチルクロロシラ
ン)を75g1ピリジン100gを加え、60℃で2時
間反応させた。水洗後メタノールで樹脂を沈澱回収した
。Pyridine water Methyl isobutyl ketone 0 g 0 g 5O- (21) A solution containing methyl isobutyl ketone and pyridine was cooled to -30°C, and predetermined amounts of vinyltrichlorosilane and water were sequentially added dropwise. Thereafter, the mixture was refluxed at 120°C for 9 hours. After washing with water five times, 75 g of a silylating agent (trimethylchlorosilane) and 100 g of pyridine were added, and the mixture was reacted at 60° C. for 2 hours. After washing with water, the resin was precipitated and recovered with methanol.
実施例1
調製例1で得たシリコン変性 6.0gノボラ
ック型フェノール樹脂
メチルイソブチルケトン 20−1印の
厚さでAAの配線パターンが形成しである81基板上に
、上記組成のレジスト溶液を膜厚が1.5−になるよう
にスピンコードした。80℃で20分プリベークした後
、X線透過膜としてSiNがまた吸収体としてPdのパ
ターンが形成しであるX線用マスクを用いて、さらにX
線露光機として回転ターゲット式X線発生機5X−NR
4型(理学電機製)を用いて、コンタクト露光した。次
に、アルカリ現像液MP−312(シラプレー社製)で
3分間現像し、水でリンスした。得られたレジストバク
(22)
−ンはマスクの最小線幅である0、51−まで形状良く
解像していた。この時の露光量は3〇mJ/cnfであ
った。Example 1 Silicon-modified 6.0 g novolak type phenolic resin methyl isobutyl ketone obtained in Preparation Example 1 A resist solution having the above composition was filmed on an 81 substrate on which an AA wiring pattern was formed with a thickness of 20-1 mark. It was spin coded so that the thickness was 1.5-. After prebaking at 80°C for 20 minutes, further
Rotating target type X-ray generator 5X-NR as a ray exposure machine
Contact exposure was performed using Model 4 (manufactured by Rigaku Denki). Next, the film was developed for 3 minutes using an alkaline developer MP-312 (manufactured by Silapray), and rinsed with water. The resulting resist pattern (22) was well resolved in shape up to 0.51-, which is the minimum line width of the mask. The exposure amount at this time was 30 mJ/cnf.
実施例2
調製例2で得たシリコン変性 6.0gポリビ
ニルフェノール樹脂
メチルイソブチルケトン 20一実施例
1と同様にスピンコードして、プリベークを行った。次
に、電子線描画装置εLS−3300(エリオニクス社
製)により、電子線露光を行った。次に、アルカリ現像
液Ml−312(シラプレー社製)で3分間現像し、水
でリンスした。得られたレジストパターンは0.4ハま
で解像していた。この時の露光量は12μC/Cl11
であった。Example 2 6.0 g of silicone-modified polyvinylphenol resin methyl isobutyl ketone obtained in Preparation Example 2 was spin-coded and prebaked in the same manner as in Example 1. Next, electron beam exposure was performed using an electron beam drawing device εLS-3300 (manufactured by Elionix Co., Ltd.). Next, the film was developed for 3 minutes using an alkaline developer Ml-312 (manufactured by Silapray), and rinsed with water. The resulting resist pattern was resolved to 0.4 ha. The exposure amount at this time was 12μC/Cl11
Met.
実施例3 次の組成でレジスト溶液を調製した。Example 3 A resist solution was prepared with the following composition.
調製例3で得たシリコン藩性 5.0gノボ
ラック型フェノール 脂
調製例5で得たラダー型シリコーン樹脂 1.0gメチ
ルイソブチルケトン 40m121力
の厚さでAfの配線パターンが形成してあ(23)
るS1基板上に、平坦化層としてフォトレジストのMP
−1300(シラプレー社製)が20卯の厚さで塗布さ
れかつ200℃でベーキングされた基板を用いて、この
基板上に上記組成のレジスト溶液を0.3μの膜厚にな
るようにスピンコードした。80℃で20分間ベーキン
グを行った後、超高圧Xe−Hgランプ(ウシオ電機U
MX−500MA型)を用いて、かつフォトマスクを用
いて、遠紫外線露光を行いレジストパターンの潜像を形
成した。次にメチルイソブチルケトンで現像を行い、イ
ソプロピルアルコールでリンスした。この基板をドライ
エツチング装置(日型アネルバ製DBM−451型)に
入れ、酸素プラズマにより平坦化層のエツチングを行い
パターン化した。SEM観察によればフォトマスクの最
小線幅である0、5J=−までスペース部の残渣が無く
解像していることがわかった。なおこの時の露光量は5
0mJ/cnfであり高感度であった。5.0 g of silicon resin obtained in Preparation Example 3 Ladder-type silicone resin obtained in Preparation Example 5 1.0 g Methyl isobutyl ketone 40 m An Af wiring pattern was formed with a thickness of 121 mm (23) MP of photoresist is applied as a planarization layer on the S1 substrate.
Using a substrate coated with -1300 (manufactured by Silaplay Co., Ltd.) to a thickness of 20 μm and baked at 200°C, a resist solution having the above composition was applied to the substrate using a spin cord to a film thickness of 0.3 μm. did. After baking at 80℃ for 20 minutes, an ultra-high pressure Xe-Hg lamp (Ushio Inc.
MX-500MA model) and a photomask, deep ultraviolet exposure was performed to form a latent image of a resist pattern. Next, it was developed with methyl isobutyl ketone and rinsed with isopropyl alcohol. This substrate was placed in a dry etching device (model DBM-451, manufactured by Nikkei Anelva Co., Ltd.), and the planarization layer was etched using oxygen plasma to form a pattern. According to SEM observation, it was found that resolution was achieved up to 0.5J=-, which is the minimum line width of the photomask, without any residue in the space portion. The exposure amount at this time is 5
It was 0 mJ/cnf and had high sensitivity.
実施例4 次の組成でレジスト溶液を調製した。Example 4 A resist solution was prepared with the following composition.
(24)
メチルイソブチルケトン 4〇−以下
は実施例3と全く同様にして行った。この場合の結果も
実施例3と同様であり、フォトマスクの最小線幅である
0、5Jaまでスペース部の残渣が無く解像しているこ
とがわかった。この時の露光量は30mJ/cutであ
った。(24) Methyl isobutyl ketone 4 - The following steps were carried out in exactly the same manner as in Example 3. The results in this case were also similar to those in Example 3, and it was found that resolution was achieved with no residue in the space portion up to 0.5 Ja, which is the minimum line width of the photomask. The exposure amount at this time was 30 mJ/cut.
本発明によれば、高段差を有する基板上においテモ、ハ
ーフミクロンのレジストパターンを形成することができ
るので、16 Mbit−DRAM以降の超LSIの製
造に本発明を適用することができる。According to the present invention, a half-micron resist pattern can be formed on a substrate having a high level difference, so the present invention can be applied to the manufacture of VLSIs of 16 Mbit-DRAM and later.
第1図(A)、(B)および(C)は、本発明のレジス
ト組成物を適用できる2層構造レジストプロセスの一例
を順を追って示した断面図である。
図中、1は基板、2は配線、3は下層レジスト、(25
)
モして4は上層レジストである。FIGS. 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views sequentially showing an example of a two-layer resist process to which the resist composition of the present invention can be applied. In the figure, 1 is the substrate, 2 is the wiring, 3 is the lower resist, (25
) 4 is the upper layer resist.
Claims (1)
より表わされるシリコン化合物: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) または ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (上式において、 Xはハロゲン原子を表わし、 R_1はメチレン基またはアルキレン基を表わし、R_
2、R_3およびR_4は互いに同一もしくは異なって
いてもよく、アルキル基、アルケニル基またはフェニル
基を表わし、そしてR_2、R_3及びR_4のうちの
少くとも1つはそれに付加した少くとも1個のビニル基
またはクロロメチル基を有し、nは0または1以上の整
数であり、そして mは正の整数である)で置換されたシリコン変性フェノ
ール系樹脂からなることを特徴とするレジスト組成物。 2、遠紫外線域に感度を有するに十分な量の、2、2−
ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンおよび/また
は過酸化物からなる群から選ばれた感光剤をさらに有す
る、請求項1に記載のレジスト組成物。[Claims] 1. A silicon compound in which at least some of the hydroxyl groups of a phenolic resin are represented by the following formula: ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (I) or ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼(II) (In the above formula, X represents a halogen atom, R_1 represents a methylene group or an alkylene group, and R_
2, R_3 and R_4 may be the same or different from each other and represent an alkyl group, an alkenyl group or a phenyl group, and at least one of R_2, R_3 and R_4 has at least one vinyl group added thereto. or a chloromethyl group, n is an integer of 0 or 1 or more, and m is a positive integer). 2. Sufficient amount of 2,2- to have sensitivity in the deep ultraviolet region
The resist composition according to claim 1, further comprising a photosensitizer selected from the group consisting of dimethoxy-2-phenylacetophenone and/or peroxide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18058589A JPH0346659A (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Resist composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18058589A JPH0346659A (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Resist composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0346659A true JPH0346659A (en) | 1991-02-27 |
Family
ID=16085840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18058589A Pending JPH0346659A (en) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Resist composition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0346659A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262273A (en) * | 1992-02-25 | 1993-11-16 | International Business Machines Corporation | Photosensitive reactive ion etch barrier |
-
1989
- 1989-07-14 JP JP18058589A patent/JPH0346659A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5262273A (en) * | 1992-02-25 | 1993-11-16 | International Business Machines Corporation | Photosensitive reactive ion etch barrier |
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