JPH0375752A - パターン及びその形成方法 - Google Patents
パターン及びその形成方法Info
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- JPH0375752A JPH0375752A JP2190879A JP19087990A JPH0375752A JP H0375752 A JPH0375752 A JP H0375752A JP 2190879 A JP2190879 A JP 2190879A JP 19087990 A JP19087990 A JP 19087990A JP H0375752 A JPH0375752 A JP H0375752A
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- saturated hydrocarbon
- hydrocarbon residue
- carbon atoms
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基板上にパターンを形成するためのプロセス
に関するものであり、具体的には、酸素反応性イオンエ
ツチングに対して抵抗力のあるパターンを形成するため
のプロセスに関するものである。
に関するものであり、具体的には、酸素反応性イオンエ
ツチングに対して抵抗力のあるパターンを形成するため
のプロセスに関するものである。
酸素反応性イオンエツチングに対して、より大きな抵抗
力を有するようにするために、レジストにケイ素を混合
させることは、この技術分野では周知である。これを達
成するために、基板にレジストを付着させた後、ケイ素
をレジスト内に導入してもよい。例えば米国特許第４，
７５１．１７０号は、活性高分子層及び不活性高分子層
を含む所定のパターンをレジストで形成している。そし
て、シリル基を導入するためにパターンの活性高分子層
を深い紫外線（ｄｅｅｐ ＵＶ）で照射しながら、有機
シラン化合物と接触させる。
力を有するようにするために、レジストにケイ素を混合
させることは、この技術分野では周知である。これを達
成するために、基板にレジストを付着させた後、ケイ素
をレジスト内に導入してもよい。例えば米国特許第４，
７５１．１７０号は、活性高分子層及び不活性高分子層
を含む所定のパターンをレジストで形成している。そし
て、シリル基を導入するためにパターンの活性高分子層
を深い紫外線（ｄｅｅｐ ＵＶ）で照射しながら、有機
シラン化合物と接触させる。
あるいはまた、ケイ素を含む材料からレジストを作るこ
ともできる。例えば、米国特許第４，４８１．０４９号
は、メチルメタクリレートのケイ素誘導体を含むモノマ
ーの重合によってレジストを形成する。また、米国特許
第４．５２１．２７４号は、ホルムアルデヒド及びアセ
トアルデヒド又はそのいずれか、並びにケイ素置換のフ
ェノールを含むモノマーの縮合によってレジストを調整
する。
ともできる。例えば、米国特許第４，４８１．０４９号
は、メチルメタクリレートのケイ素誘導体を含むモノマ
ーの重合によってレジストを形成する。また、米国特許
第４．５２１．２７４号は、ホルムアルデヒド及びアセ
トアルデヒド又はそのいずれか、並びにケイ素置換のフ
ェノールを含むモノマーの縮合によってレジストを調整
する。
さらに、米国特許第４．５０７，３８４号（選択された
シロキサン重合体を含む高エネルギー放射線感光性ネガ
型レジスト）、米国特許第４，６６５．００６号（有機
ポリシロキサンのセグメントを有する放射線切断可能な
重合系を含むポジ型レジスト）、及び米国特許第４．５
６４．５７６号（アリルシリル基を有するモノマーを重
合することによって製造する重合体を含むレジスト材料
）を参照。
シロキサン重合体を含む高エネルギー放射線感光性ネガ
型レジスト）、米国特許第４，６６５．００６号（有機
ポリシロキサンのセグメントを有する放射線切断可能な
重合系を含むポジ型レジスト）、及び米国特許第４．５
６４．５７６号（アリルシリル基を有するモノマーを重
合することによって製造する重合体を含むレジスト材料
）を参照。
ケイ素を含んだ種は、大きなエツチング耐性をレジスト
に与えるが、通常「シリル化された（ｓｉｌｙｌａｔｅ
ｄ） Ｊレジストは、従来のストリッピング溶液には溶
解しない。その結果、レジスト及び基板の間にポリイミ
ド層のような剥離層を挿入するのが一般的である。しか
しながら、このことは、追加の像転写工程をプロセスに
導入することとなり、コスト高になる。さらに、シリル
化されたレジストを通してポリイミドを酸素反応性エツ
チングする際、非常に粗い表面になるために、この種の
系から得られる最小像サイズは限定される。
に与えるが、通常「シリル化された（ｓｉｌｙｌａｔｅ
ｄ） Ｊレジストは、従来のストリッピング溶液には溶
解しない。その結果、レジスト及び基板の間にポリイミ
ド層のような剥離層を挿入するのが一般的である。しか
しながら、このことは、追加の像転写工程をプロセスに
導入することとなり、コスト高になる。さらに、シリル
化されたレジストを通してポリイミドを酸素反応性エツ
チングする際、非常に粗い表面になるために、この種の
系から得られる最小像サイズは限定される。
酸素反応性イオンエツチングに対して抵抗力のあるパタ
ーン形成の別の方法が、米国特許第４，４６４．４６０
号に開示されている。この特許のプロセスによると、基
板を重合体の層でコーティングし、ポリシラン層を重合
体に付着させる。ポリシラン層を露光し、現像して、重
合体の層を部分的に露出させ、酸素反応性イオンエツチ
ングによって重合体の層を通して、ポリシランの像を転
写し、基板を部分的に露出させる。選択的に、ポリシラ
ンをレジストの層でコーティングし、三層の系にしても
よい。いくつかの利点がある一方、この技術は全く満足
できるというわけではない。やはり重合体の層を通る像
転写工程を含んでいるため、非常に粗い表面を形成して
しまうのである。
ーン形成の別の方法が、米国特許第４，４６４．４６０
号に開示されている。この特許のプロセスによると、基
板を重合体の層でコーティングし、ポリシラン層を重合
体に付着させる。ポリシラン層を露光し、現像して、重
合体の層を部分的に露出させ、酸素反応性イオンエツチ
ングによって重合体の層を通して、ポリシランの像を転
写し、基板を部分的に露出させる。選択的に、ポリシラ
ンをレジストの層でコーティングし、三層の系にしても
よい。いくつかの利点がある一方、この技術は全く満足
できるというわけではない。やはり重合体の層を通る像
転写工程を含んでいるため、非常に粗い表面を形成して
しまうのである。
米国特許第４．４２６．２４７号を参照すると、レジス
トパターンは以下のように形成される。（ａ）基板上に
有機重合物質の層を形成し、（ｂ）シリコーン層を形成
し、（ｃ）高エネルギービームを用いてシリコーン層の
表面を選択的に照射し、（ｄ）シリコーン層の表面の照
射された部分の上にグラフト重合体の膜を形成するため
にシリコーン層の表面をラジカル付加重合可能なモノマ
ーガスにさらし、（ｅ）シリコーンのパターンを形成す
るためにグラフト重合体の層をマスクとして用いて反応
性イオンエツチングを行ない、（ｆ）有機重合物質のパ
ターンを形成するためにシリコーンのパターンをマスク
として用いて反応性イオンエツチングを行なう。このプ
ロセスも、いくつかの像転写工程を伴い、粗い表面が生
じる。
トパターンは以下のように形成される。（ａ）基板上に
有機重合物質の層を形成し、（ｂ）シリコーン層を形成
し、（ｃ）高エネルギービームを用いてシリコーン層の
表面を選択的に照射し、（ｄ）シリコーン層の表面の照
射された部分の上にグラフト重合体の膜を形成するため
にシリコーン層の表面をラジカル付加重合可能なモノマ
ーガスにさらし、（ｅ）シリコーンのパターンを形成す
るためにグラフト重合体の層をマスクとして用いて反応
性イオンエツチングを行ない、（ｆ）有機重合物質のパ
ターンを形成するためにシリコーンのパターンをマスク
として用いて反応性イオンエツチングを行なう。このプ
ロセスも、いくつかの像転写工程を伴い、粗い表面が生
じる。
本発明の目的は、酸素反応性イオンエツチングに対して
抵抗力のあるパターンを基板上に形成するためのプロセ
スを提供することである。
抵抗力のあるパターンを基板上に形成するためのプロセ
スを提供することである。
本発明の目的を達成するために、（ａ）基板を感光性有
機重合体の層でコーティングし、（ｂ）その重合体の層
をアミノアルコキシシランからなる膜でコーティングし
、（ｃ）このコーティング基板を所定のパターンで露光
することによって重合体の層の露光部分を架橋又は切断
（ｓｃｉｓｓｉｏｎ）させ、（ｄ）アミノアルコキシシ
ランの膜及び重合体の層の架橋部分又は未切断部分の間
にケイ素を含む界面結合層を形成するのに十分な温度で
基板を加熱し、（ｅ）コーティング基板を溶剤と接触さ
せて前記重合体の層の未架橋部分又は切断部分及びその
上にあるアミノアルコキシシラン膜を同時に基板から除
去することによって、酸素反応性イオンエツチングに対
して抵抗力のあるパターンを形成する。
機重合体の層でコーティングし、（ｂ）その重合体の層
をアミノアルコキシシランからなる膜でコーティングし
、（ｃ）このコーティング基板を所定のパターンで露光
することによって重合体の層の露光部分を架橋又は切断
（ｓｃｉｓｓｉｏｎ）させ、（ｄ）アミノアルコキシシ
ランの膜及び重合体の層の架橋部分又は未切断部分の間
にケイ素を含む界面結合層を形成するのに十分な温度で
基板を加熱し、（ｅ）コーティング基板を溶剤と接触さ
せて前記重合体の層の未架橋部分又は切断部分及びその
上にあるアミノアルコキシシラン膜を同時に基板から除
去することによって、酸素反応性イオンエツチングに対
して抵抗力のあるパターンを形成する。
本発明の実施において、重合体の層に高解像度及び高い
縦横比を有するパターンを形成する。これは、高価で煩
わしい像転写工程を削除し、しかも粗い表面を形成せず
に達成することができる。
縦横比を有するパターンを形成する。これは、高価で煩
わしい像転写工程を削除し、しかも粗い表面を形成せず
に達成することができる。
さらに、追加の下に設ける剥離層を必要とせず、従来の
ストリッピング溶液で容易に重合体パターンを基板から
取り除くことができる。
ストリッピング溶液で容易に重合体パターンを基板から
取り除くことができる。
本発明のプロセスに従ってパターンを形成する際、まず
感光性有機重合体の層を基板上にコーティングする。好
ましい有機重合体の材料の例としては、フェノール−ホ
ルムアルデヒド・ノボラック樹脂、ポリ、メチルメタク
リレート、ポリイソプレン等のポジ型及びネガ型レジス
ト材料があげられるが、例えばチバガイギー社（ｃｉｂ
ａ−Ｇｅｉｇｙ）から市販されている「プロピ逅ド（Ｐ
ＲＯＢＩＭＩＤＥ）、という、アミン及び無水のメタク
リレートエステルの感光性ポリイミド式のような感光性
の他の材料を用いることもできる。好ましくは、有機重
合体の層はノボラック樹脂からなるものがよく、最も好
ましくは、米国特許第４．３９７，９３７号に記述され
ているような、フェノール樹脂及び増感剤として非対称
の第一又は第二脂肪族ジオールを伴う１−オキソ−２−
ジアゾナフタレン・スルホン酸のジエステルに基づくレ
ジストがよい。
感光性有機重合体の層を基板上にコーティングする。好
ましい有機重合体の材料の例としては、フェノール−ホ
ルムアルデヒド・ノボラック樹脂、ポリ、メチルメタク
リレート、ポリイソプレン等のポジ型及びネガ型レジス
ト材料があげられるが、例えばチバガイギー社（ｃｉｂ
ａ−Ｇｅｉｇｙ）から市販されている「プロピ逅ド（Ｐ
ＲＯＢＩＭＩＤＥ）、という、アミン及び無水のメタク
リレートエステルの感光性ポリイミド式のような感光性
の他の材料を用いることもできる。好ましくは、有機重
合体の層はノボラック樹脂からなるものがよく、最も好
ましくは、米国特許第４．３９７，９３７号に記述され
ているような、フェノール樹脂及び増感剤として非対称
の第一又は第二脂肪族ジオールを伴う１−オキソ−２−
ジアゾナフタレン・スルホン酸のジエステルに基づくレ
ジストがよい。
別の具体例では、Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｈｏｅｃｈｓｔ社
から市販されている「ＡＺ４３３０」という、ジアゾ−
ケトン増感剤を伴うｍ−クレゾール・ノボラック樹脂に
基づくレジストを使用する。
から市販されている「ＡＺ４３３０」という、ジアゾ−
ケトン増感剤を伴うｍ−クレゾール・ノボラック樹脂に
基づくレジストを使用する。
例えば半導体のマイクロエレクトロニクス装ｆの表面の
ようないくつかの適切な基板を使用することができる。
ようないくつかの適切な基板を使用することができる。
有機重合体材料がそこに接着できればよいので、表面の
性質は重要ではない。従って、基板は無機物の基板、有
機物の絶縁層（例えばポリイミド）等が使用できる。無
機物の基板の例としては、Ｓｔ、Ｓｉｎ、、Ｓｉｓ Ｎ
、、Ａｆ２０３又は−船釣メタラジー（例えばＡ／！、
Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ又は合金）があげられる。
性質は重要ではない。従って、基板は無機物の基板、有
機物の絶縁層（例えばポリイミド）等が使用できる。無
機物の基板の例としては、Ｓｔ、Ｓｉｎ、、Ｓｉｓ Ｎ
、、Ａｆ２０３又は−船釣メタラジー（例えばＡ／！、
Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ又は合金）があげられる。
従来の方法で有機重合体材料を基板に付着させる。代表
的には、約１．０〜４．０μｍの範囲の所定のコーティ
ング膜厚に依存して、約２．０００〜６゜０００ｒ、ｐ
劃の範囲内のスピン速度で基板上にスピンコーティング
する。好ましくは、有機重合体材料の付着後、その基板
を加熱する。当業者には明らかなように、実際の温度及
び時間は変化できるが、通常は約８０〜１３０℃の範囲
の温度で約５〜３０分間加熱する。
的には、約１．０〜４．０μｍの範囲の所定のコーティ
ング膜厚に依存して、約２．０００〜６゜０００ｒ、ｐ
劃の範囲内のスピン速度で基板上にスピンコーティング
する。好ましくは、有機重合体材料の付着後、その基板
を加熱する。当業者には明らかなように、実際の温度及
び時間は変化できるが、通常は約８０〜１３０℃の範囲
の温度で約５〜３０分間加熱する。
次に、アミノアルコキシシランゐ）らなる膜を有機重合
体の層上にコーティングする。適切なアミノアルコキシ
シランは、次式で表わされるアミノトリアルコキシシラ
ン及びそれらの混合物を含む。
体の層上にコーティングする。適切なアミノアルコキシ
シランは、次式で表わされるアミノトリアルコキシシラ
ン及びそれらの混合物を含む。
ここでＲ１は水素原子又は飽和炭化水素残基又はアミノ
置換した１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭化水
素残基；Ｒｚは２つないし６つの炭素原子を有する飽和
炭化水素残基ｍＲ’３は１つないし５つの炭素原子を有
する飽和炭化水素残基である。
置換した１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭化水
素残基；Ｒｚは２つないし６つの炭素原子を有する飽和
炭化水素残基ｍＲ’３は１つないし５つの炭素原子を有
する飽和炭化水素残基である。
好ましいアミノアルコキシシランは、Ｒ１が水素原子又
は飽和炭化水素残基又はアミノ置換した２つないし３つ
の炭素原子を有する飽和炭化水素残基で、Ｒ２が３つな
いし６つの炭素原子を有する飽和炭化水素残基で、Ｒ１
が１つないし４つの炭素原子を有する飽和炭化水素残基
である前弐で表わされるアミノトリアルコキシシラン及
びそれらの混合物を含む。
は飽和炭化水素残基又はアミノ置換した２つないし３つ
の炭素原子を有する飽和炭化水素残基で、Ｒ２が３つな
いし６つの炭素原子を有する飽和炭化水素残基で、Ｒ１
が１つないし４つの炭素原子を有する飽和炭化水素残基
である前弐で表わされるアミノトリアルコキシシラン及
びそれらの混合物を含む。
アミノアルコキシシランの特に好ましい群は、Ｔ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、Ｔ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｔ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン及びＮ−β−（アミノ
エチル）−Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン並び
にこれらの混合物である。
ノプロピルトリメトキシシラン、Ｔ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｔ−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン及びＮ−β−（アミノ
エチル）−Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン並び
にこれらの混合物である。
一般的には、１つ以上のアミノアルコキシシランの溶液
を有機重合体の層に従来のスピンコーティング技術で付
着させる。好ましくは約０．３〜１゜０μｍの膜厚の膜
が形成されるように、通常約２゜０００〜６．００ Ｏ
ｒ、ｐ、ｙｇの範囲内のスピン速度で行なう、溶液を調
整する際、いくつかの適切な溶剤を用いることができる
０例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、イソア
ミルアルコール及び同様のアルコール；例えばセロソル
ブ（メチルセロソルブ等）、ジグライム、ジオキサン、
ブチルカルビノール、ジエチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、アニソール及び同様のエーテル：例えばエチレ
ングリコール、テトラメチレングリコール、グリセリン
及び同様の多価アルコール；例えばメチルエチルケトン
、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン及び同様の
ケトンである。好ましい溶剤は、メタノール、エタノー
ル及びイソプロパノールである。−船釣には、溶液の濃
度は広い範囲で変えることができるが、好ましくは、ア
ミノアルコキシシランの体積に対する溶剤の体積は、約
１：１ないし約１：１０である。
を有機重合体の層に従来のスピンコーティング技術で付
着させる。好ましくは約０．３〜１゜０μｍの膜厚の膜
が形成されるように、通常約２゜０００〜６．００ Ｏ
ｒ、ｐ、ｙｇの範囲内のスピン速度で行なう、溶液を調
整する際、いくつかの適切な溶剤を用いることができる
０例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、イソア
ミルアルコール及び同様のアルコール；例えばセロソル
ブ（メチルセロソルブ等）、ジグライム、ジオキサン、
ブチルカルビノール、ジエチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、アニソール及び同様のエーテル：例えばエチレ
ングリコール、テトラメチレングリコール、グリセリン
及び同様の多価アルコール；例えばメチルエチルケトン
、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン及び同様の
ケトンである。好ましい溶剤は、メタノール、エタノー
ル及びイソプロパノールである。−船釣には、溶液の濃
度は広い範囲で変えることができるが、好ましくは、ア
ミノアルコキシシランの体積に対する溶剤の体積は、約
１：１ないし約１：１０である。
好ましくは、溶液を付着させた後、その基板を約９０〜
１５０℃で約５〜３０分間の加熱工程にかける。しかし
ながら、実際の条件を変えることができることは明らか
であろう。
１５０℃で約５〜３０分間の加熱工程にかける。しかし
ながら、実際の条件を変えることができることは明らか
であろう。
コーティング基板を、紫外線のような光で、あらかじめ
決められたパターンに露光する。好ましくは、約３６５
〜４５０ｎａ＋の範囲の波長を用いる。
決められたパターンに露光する。好ましくは、約３６５
〜４５０ｎａ＋の範囲の波長を用いる。
代表的には、約１００〜３００ｗｊ／ｃ４の露光量を採
用するが、露光量は有機重合体材料の特性に依存して、
他のファクター同様変えられる。露光の際、用いる材料
がネガ型又はポジ型に依存して、有機重合体の層の露光
部で架橋又は切断が起こる。
用するが、露光量は有機重合体材料の特性に依存して、
他のファクター同様変えられる。露光の際、用いる材料
がネガ型又はポジ型に依存して、有機重合体の層の露光
部で架橋又は切断が起こる。
露光の工程につづいて、コーティング基板を加熱する０
重要なことに、この工程は、膜及び重合体の層の架橋部
分又は未切断部分の間の界面において、ケイ素を含む結
合層が形成されるような温度で行なわなければならない
。好ましくは約９０〜１６０℃の範囲であり、さらに好
ましくは約９０〜１０５℃の範囲で行なう。代表的な時
間は、約５〜３０分間である。しかしながら、正確なア
ミノアルコキシシランの使用などの多くの要因に依存し
て、温度及び時間は広く変えることができる。
重要なことに、この工程は、膜及び重合体の層の架橋部
分又は未切断部分の間の界面において、ケイ素を含む結
合層が形成されるような温度で行なわなければならない
。好ましくは約９０〜１６０℃の範囲であり、さらに好
ましくは約９０〜１０５℃の範囲で行なう。代表的な時
間は、約５〜３０分間である。しかしながら、正確なア
ミノアルコキシシランの使用などの多くの要因に依存し
て、温度及び時間は広く変えることができる。
そして、コーティングされた基板を溶剤と接触させ、重
合体の層の未架橋部分又は切断部分を溶解させると同時
に、それらの部分及びその上にあるアミノアルコキシシ
ランの膜を除去する。しかしながら、重合体の層の架橋
部分又は未切断部分は溶解しないので、それらの部分及
びその上にある膜を基板上に残すこととなり、パターン
が形成される。パターンは、ケイ素を含む結合層が存在
するので、ケイ素が豊富である。
合体の層の未架橋部分又は切断部分を溶解させると同時
に、それらの部分及びその上にあるアミノアルコキシシ
ランの膜を除去する。しかしながら、重合体の層の架橋
部分又は未切断部分は溶解しないので、それらの部分及
びその上にある膜を基板上に残すこととなり、パターン
が形成される。パターンは、ケイ素を含む結合層が存在
するので、ケイ素が豊富である。
除去するために、水酸化カリウム溶液のようないくつか
の適切な現像液を使用することができる。
の適切な現像液を使用することができる。
現像後、非常に酸素反応性イオンエツチングに対して抵
抗力のある高解像度・高縦横比のパターンを得る。必要
であれば、結果として得られたパターンを８０℃の温度
でＮ−メチルピロリドンのような従来のストリッパを用
いて、容易に基板から除去することもできる。
抗力のある高解像度・高縦横比のパターンを得る。必要
であれば、結果として得られたパターンを８０℃の温度
でＮ−メチルピロリドンのような従来のストリッパを用
いて、容易に基板から除去することもできる。
本発明のプロセスを実行する際、所定の酸素反応性イオ
ンエツチングの抵抗力を持つパターンを形成するために
、露光後加熱工程を実行しなければならないことが見出
された０例えば、有機重合体の層がフェノール樹脂に基
づくレジストからなる場合、この工程を行なうとアミノ
アルコキシシランの膜及び重合体の架橋部分の間の界面
において、５ｉ−０−フェニル基が形成されるといわれ
ている。この工程を行なわなければ、結合の効果は観察
されず、結果として得られる像は、十分なエツチング抵
抗力を示さない。
ンエツチングの抵抗力を持つパターンを形成するために
、露光後加熱工程を実行しなければならないことが見出
された０例えば、有機重合体の層がフェノール樹脂に基
づくレジストからなる場合、この工程を行なうとアミノ
アルコキシシランの膜及び重合体の架橋部分の間の界面
において、５ｉ−０−フェニル基が形成されるといわれ
ている。この工程を行なわなければ、結合の効果は観察
されず、結果として得られる像は、十分なエツチング抵
抗力を示さない。
本発明の具体例を以下に示す。例において、１００Ｉｄ
のアミノアルコキシシラン溶液が、３５Ｈ１の７５ノア
ルコキシシラン、３．５ ｍの水及び６１゜５７のメタ
ノールに５滴の表面活性剤（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉ
ｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社から
市販されているｒＦｃ９３」）を加えた成分比率になる
ように調整される。
のアミノアルコキシシラン溶液が、３５Ｈ１の７５ノア
ルコキシシラン、３．５ ｍの水及び６１゜５７のメタ
ノールに５滴の表面活性剤（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉ
ｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ社から
市販されているｒＦｃ９３」）を加えた成分比率になる
ように調整される。
例１
３、５０ Ｏｒ、ｐ、ｍで３０秒間のスピンコーティン
グによって、ウェーハ上に１．６μｍの厚さのレジスト
ｌ）の層を付着させ、次に８０℃で２０分間ベークした
。そして、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液
２）の３．５０ Ｏｒ、ｐ、ｙｓで３０秒間のスピンコ
ーティングによって、０．７μｍの厚さの膜を付着させ
、続いて９０℃で１０分間ベークした。
グによって、ウェーハ上に１．６μｍの厚さのレジスト
ｌ）の層を付着させ、次に８０℃で２０分間ベークした
。そして、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液
２）の３．５０ Ｏｒ、ｐ、ｙｓで３０秒間のスピンコ
ーティングによって、０．７μｍの厚さの膜を付着させ
、続いて９０℃で１０分間ベークした。
ＣＧＡ社（Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ Ｃｏｒｐ、 Ａｍｅ
ｒｉｃａ、）のステッパーを用いて３６５ｎｓ＋におい
て露光！１５０ａ＋ｊ／ｄで３分間、コーティングした
ウェーハを露光した。露光後、このウェーハを１００℃
において１０分間ベータした。ウェーハを０．２１ Ｍ
の水酸化カリウム溶液に２．５分間接触させて現像し、
同時にレジストの未架橿部分及びその上にある膜を除去
し、像を形成した。結果として得られた像を、Ｍ Ｐ
Ｔ （Ｍｏｄｕｌｅ Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｌ１、
）社の中央ポンプツール内で、５００Ｗ出力、１００ｓ
ｅｃａ＋酸素流量及び１６．４Ｘ１０−’ａｔ＋ｓの操
作条件でエツチングした。計１０分間エツチングを行な
ったところ、エツチング速度は約４０人／分であった。
ｒｉｃａ、）のステッパーを用いて３６５ｎｓ＋におい
て露光！１５０ａ＋ｊ／ｄで３分間、コーティングした
ウェーハを露光した。露光後、このウェーハを１００℃
において１０分間ベータした。ウェーハを０．２１ Ｍ
の水酸化カリウム溶液に２．５分間接触させて現像し、
同時にレジストの未架橿部分及びその上にある膜を除去
し、像を形成した。結果として得られた像を、Ｍ Ｐ
Ｔ （Ｍｏｄｕｌｅ Ｐｌａｓｍａ Ｔｈｅｒｌ１、
）社の中央ポンプツール内で、５００Ｗ出力、１００ｓ
ｅｃａ＋酸素流量及び１６．４Ｘ１０−’ａｔ＋ｓの操
作条件でエツチングした。計１０分間エツチングを行な
ったところ、エツチング速度は約４０人／分であった。
ちなみに、シリル化していないレジストのエツチング速
度は１．２００人／分であった。
度は１．２００人／分であった。
１）フェノール樹脂及び増感剤として非対称の第一又は
第二脂肪族ジオールを伴うｌ−オキソ−２−ジアゾナフ
タレン・スルホン酸のジエステルに基づくノボラックレ
ジスト。
第二脂肪族ジオールを伴うｌ−オキソ−２−ジアゾナフ
タレン・スルホン酸のジエステルに基づくノボラックレ
ジスト。
２）ユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄ
ｅ）から市販されているｒＡｌｌｏｏＪ。
ｅ）から市販されているｒＡｌｌｏｏＪ。
例２
３、５０ Ｏｒ、ｐ劃で３０秒間のスピンコーティング
によって、ウェーハ上に４．３μｍの厚さのレジスリ）
の層を付着させ、次に８５℃で１０分間ベ一りした。そ
して、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液４）
の３．５０ Ｏｒ、ｐ、鋼で３０秒間のスピンコーティ
ングによって、０．７μｍの厚さの膜を付着させ、続い
て９０℃で１０分間ベークした。
によって、ウェーハ上に４．３μｍの厚さのレジスリ）
の層を付着させ、次に８５℃で１０分間ベ一りした。そ
して、Ｔ−アミノプロピルトリエトキシシラン溶液４）
の３．５０ Ｏｒ、ｐ、鋼で３０秒間のスピンコーティ
ングによって、０．７μｍの厚さの膜を付着させ、続い
て９０℃で１０分間ベークした。
ＧＣＡ社・のステッパーを用いて３６５ｎｍにおいて露
光量１５０ｍｊ／ｃｄで３分間、コーティングしたウェ
ーハを露光した。露光後、このウェーハを１００℃にお
いて１０分間ベータした。ウェーハを０．２１Ｍの水酸
化カリウム溶液に２５分間接触させて現像し、同時にレ
ジストの未架橋部分及びその上にある膜を除去し、像を
形成した。結果として得られた像を、ＭＰＴ社の中央ポ
ンプツール内で、５００Ｗ出力、１００ｓｃｃｍ酸素流
量及び１６．４ Ｘ ｌ Ｏ−’ａｔ−の操作条件でエ
ツチングした。
光量１５０ｍｊ／ｃｄで３分間、コーティングしたウェ
ーハを露光した。露光後、このウェーハを１００℃にお
いて１０分間ベータした。ウェーハを０．２１Ｍの水酸
化カリウム溶液に２５分間接触させて現像し、同時にレ
ジストの未架橋部分及びその上にある膜を除去し、像を
形成した。結果として得られた像を、ＭＰＴ社の中央ポ
ンプツール内で、５００Ｗ出力、１００ｓｃｃｍ酸素流
量及び１６．４ Ｘ ｌ Ｏ−’ａｔ−の操作条件でエ
ツチングした。
計１０分間エツチングを行なったところ、エツチング速
度は約４０人／分であった。ちなみに、シリル化してい
ないレジストのエツチング速度はｌ。
度は約４０人／分であった。ちなみに、シリル化してい
ないレジストのエツチング速度はｌ。
２００人／分であった。
３ ） Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｈｏｅｃｈｓｔ社から市販
されている「Ａｚ４３３０」。
されている「Ａｚ４３３０」。
４）ユニオンカーバイド社から市販されている「Ａ１１
００」。
００」。
例３
例１の手順を繰り返した。ただし、使用するアミノアル
コキシシラン溶液はＮ−β−アミノエチル−Ｔ−アごノ
プロピルトリメトキシシラン溶液Ｓ′であり、露光後ベ
ータ工程に続くコーティングしたウェーハの０．２１Ｍ
水酸化カリウム溶液との接触は、２．５分間ではなく５
分間であった。結果として得られた像をＭＰＴ社の中央
ポンプツール内で５００Ｗ出力、１００ｓｃｃｒａ酸素
流量、１６．４ＸＩＯ−’ａｔ−の操作条件でエツチン
グした。計ｌＯ分間エツチングを行なったところ、エツ
チング速度は約１５０人／分であった。ちなみに、シリ
ル化していないレジストのエツチング速度は１．２００
人／分であった。
コキシシラン溶液はＮ−β−アミノエチル−Ｔ−アごノ
プロピルトリメトキシシラン溶液Ｓ′であり、露光後ベ
ータ工程に続くコーティングしたウェーハの０．２１Ｍ
水酸化カリウム溶液との接触は、２．５分間ではなく５
分間であった。結果として得られた像をＭＰＴ社の中央
ポンプツール内で５００Ｗ出力、１００ｓｃｃｒａ酸素
流量、１６．４ＸＩＯ−’ａｔ−の操作条件でエツチン
グした。計ｌＯ分間エツチングを行なったところ、エツ
チング速度は約１５０人／分であった。ちなみに、シリ
ル化していないレジストのエツチング速度は１．２００
人／分であった。
５ ） Ｐｅｔｒａｃｈ社から市販されているｒＡＯ７
００」。
００」。
例４
例２の手順を操り返した。ただし、使用するアミノアル
コキシシラン溶液はＮ−β−アごノエチルーＴ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン溶液６）であった。結果と
して得られた像をＭＰＴ社の中央ポンプツール内で５０
０Ｗ出力、１００ｓｅｃｍ酸素流量、１６．４ Ｘ １
０−’ａｔｍの操作条件でエツチングした。計１０分間
エツチングを行なったところ、エツチング速度は約１５
０人／分であった。
コキシシラン溶液はＮ−β−アごノエチルーＴ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン溶液６）であった。結果と
して得られた像をＭＰＴ社の中央ポンプツール内で５０
０Ｗ出力、１００ｓｅｃｍ酸素流量、１６．４ Ｘ １
０−’ａｔｍの操作条件でエツチングした。計１０分間
エツチングを行なったところ、エツチング速度は約１５
０人／分であった。
ちなみにシリル化していないレジストのエツチング速度
は１．２００人／分であった。
は１．２００人／分であった。
６ ） Ｐｅｔｒａｃｈ社から市販されているｒＡＯ７
００Ｊ。
００Ｊ。
比較例１
比較のために、例１の手順を繰返した。ただし、使用す
るアミノアルコキシシラン溶液は、アミルトリエトキシ
シラン溶液７）であり、露光後ベータ工程に続いて、コ
ーティングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム
溶液に１時間接触させた。
るアミノアルコキシシラン溶液は、アミルトリエトキシ
シラン溶液７）であり、露光後ベータ工程に続いて、コ
ーティングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム
溶液に１時間接触させた。
アミルトリエトキシシラン溶液によるレジストの溶解が
起こり、結果として像は形成されなかった。
起こり、結果として像は形成されなかった。
７ ） Ｐｅｔｒａｃｈ社から市販されているｒＡＯ９
５０Ｊ。
５０Ｊ。
比較例２
比較のために、例１の手順を繰返した。ただし使用する
アミノアルコキシシラン溶液は２−シアンエチルトリエ
トキシシラン溶液１であり、露光後ベーク工程に続いて
、コーティングしたウェーハを０．２１ Ｍの水酸化カ
リウム溶液に１時間接触させた。結果として像は形成さ
れなかった。
アミノアルコキシシラン溶液は２−シアンエチルトリエ
トキシシラン溶液１であり、露光後ベーク工程に続いて
、コーティングしたウェーハを０．２１ Ｍの水酸化カ
リウム溶液に１時間接触させた。結果として像は形成さ
れなかった。
８ ） Ｐｅｔｒａｃｈ社から市販されているｒＣ３４
３３」。
３３」。
比較例３
比較のために、例１の手順を繰返した。ただし、使用す
るアミノアルコキシシラン溶液はフェニルトリエトキシ
シラン溶液”であり、露光後ベータ工程に続いて、コー
ティングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム溶
液に１時間接触させた。
るアミノアルコキシシラン溶液はフェニルトリエトキシ
シラン溶液”であり、露光後ベータ工程に続いて、コー
ティングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム溶
液に１時間接触させた。
結果として像は形成されなかった。
９ ） ｐＢｔｒａｃｈ社から市販されているｒＰＯ３
２０」。
２０」。
比較例４
比較のために、例１の手順を繰返した。ただし、使用す
るアミノアルコキシシラン溶液はビニルトリエトキシシ
ン溶液１）であり、露光後ベータ工程に続いて、コーテ
ィングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム溶液
に１時間接触させた。
るアミノアルコキシシラン溶液はビニルトリエトキシシ
ン溶液１）であり、露光後ベータ工程に続いて、コーテ
ィングしたウェーハを０．２１Ｍの水酸化カリウム溶液
に１時間接触させた。
ビニルトリエトキシシラン溶液によるレジストの溶解が
起こり、結果として像は形成されなかった。
起こり、結果として像は形成されなかった。
１０ ） Ｐｅｔｒａｃｈ社から市販されている「ｖ４
９１０」。
９１０」。
比較例５
比較のために、例１の手順を繰返した。ただし、露光後
ベーク工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
ベーク工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
比較例６
比較のために、例２の手順を繰返した。ただし、露光後
ベータ工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
ベータ工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
比較例７
比較のために、例３の手順を繰返した。ただし、露光後
ベーク工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
ベーク工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
比較例８
比較のために、例４の手順を繰返した。ただし、露光後
ベータ工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
ベータ工程は削除した。結果として良好な像であったが
、酸素反応性イオンエツチングに対する十分な抵抗力を
示さなかった。
本発明は、酸素反応性イオンエツチングに対して抵抗力
のあるパターンを基板上に形成するためのプロセスを提
供できる。
のあるパターンを基板上に形成するためのプロセスを提
供できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下記（ａ）〜（ｅ）の工程からなる基板上のパター
ン形成方法。 （ａ）前記基板を感光性有機重合体の層でコーティング
する工程。 （ｂ）前記重合体の層をアミノアルコキシシランからな
る膜でコーティングする工程。 （ｃ）前記コーティング基板を所定のパターンで露光す
ることによつて前記重合体の層の露光部分を架橋又は切
断させる工程。 （ｄ）前記アミノアルコキシシランの膜及び前記重合体
の層の架橋部分又は未切断部分の間にケイ素を含む界面
結合層を形成するのに十分な温度で前記コーティング基
板を加熱する工程。 （ｅ）前記コーティング基板を溶剤と接触させて前記重
合体の層の未架橋部分又は切断部分及びその上にある前
記アミノアルコキシシラン膜を同時に前記基板から除去
することによつて酸素反応性イオンエッチングに対して
抵抗力のあるパターンを形成する工程。 ２、前記アミノアルコキシシランが次式によつて表わさ
れるアミノトリアルコキシシランである請求項１記載の
方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここでＲ＿１は、水素原子又は飽和炭化水素残基又はア
ミノ置換した１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭
化水素残基； Ｒ＿２は、２つないし６つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； Ｒ＿３は、１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； 又はこれらの混合物。 ３、前記アミノトリアルコキシシランの式のＲ＿１、Ｒ
＿２及びＲ＿３が Ｒ＿１は、水素原子又は飽和炭化水素残基又はアミノ置
換した２つないし３つの炭素原子を有する飽和炭化水素
残基； Ｒ＿２は、３つないし６つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； Ｒ＿３は、１つないし４つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； 又はこれらの混合物である請求項２記載の方法。 ４、前記アミノトリアルコキシシランがγ−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエト
キシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン及びＮ−β−（アミノエチル
）−γ−アミノプロピルトリエトキシシランからなる群
並びにそれらの混合物から選択される請求項３記載の方
法。 ５、前記コーティング基板を約９０℃ないし約１６０℃
の範囲の温度で加熱する請求項１記載の方法。 ６、前記コーティング基板を約９０℃ないし約１０５℃
の温度で約５分間ないし約３０分間加熱する請求項５記
載の方法。 ７、前記有機重合体の層がノボラツク樹脂からなる請求
項１記載の方法。 ８、前記有機重合体の層がフェノール樹脂及び増感剤と
して非対称の第一又は第二脂肪族ジオールを伴う１−オ
キソ−２−ジアゾナフタレン・スルホン酸のジエステル
に基づくか、又はジアゾ−ケトン増感剤を伴うｍ−クレ
ゾール・ノボラック樹脂に基づくレジストからなる請求
項７記載の方法。 ９、下記（ａ）〜（ｅ）の工程からなる基板上のパター
ン形成方法。 （ａ）前記基板を感光性有機重合体の層でコーティング
する工程。 （ｂ）前記重合体の層を次式によつて表わされるアミノ
トリアルコキシシランからなる膜でコーティングする工
程。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここでＲ＿１は、水素原子又は飽和炭化水素残基又はア
ミノ置換した１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭
化水素残基； Ｒ＿２は、２つないし６つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； Ｒ＿３は、１つないし５つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； 又はこれらの混合物。 （ｃ）前記コーティング基板を所定のパターンで露光す
ることによつて前記重合体の層の露光部分を架橋又は切
断させる工程。 （ｄ）前記コーティング基板を約９０℃ないし約１６０
℃の温度で基板を加熱することによつて前記アミノトリ
アルコキシシラン膜及び前記重合体の層の架橋部分又は
未切断部分の間にケイ素を含む界面結合層を形成する工
程。 （ｅ）前記コーティング基板を溶剤と接触させて前記重
合体の層の未架橋部分又は切断部分及びその上にある前
記アミノトリアルコキシシラン膜を同時に前記基板から
除去することによつて、酸素反応性イオンエッチングに
対して抵抗力のあるパターンを形成する工程。 １０、前記アミノトリアルコキシシランの式のＲ＿１、
Ｒ＿２及びＲ＿３が Ｒ＿１は、水素原子又は飽和炭化水素残基又はアミノ置
換した２つないし３つの炭素原子を有する飽和炭化水素
残基； Ｒ＿２は、３つないし６つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； Ｒ＿３は、１つないし４つの炭素原子を有する飽和炭化
水素残基； 又はこれらの混合物である請求項９記載の方法。 １１、前記アミノトリアルコキシシランがγーアミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン及びＮ−β−（アミノエチ
ル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシランからなる
群並びにそれらの混合物から選択される請求項１０記載
の方法。 １２、前記コーティング基板を約９０℃ないし約１０５
℃の温度で約５分間ないし約３０分間加熱する請求項１
１記載の方法。 １３、前記有機重合体の層がノボラック樹脂からなる請
求項１２記載の方法。 １４、前記有機重合体の層がフェノール樹脂及び増感剤
として非対称の第一又は第二脂肪族ジオールを伴う１−
オキソ−２−ジアゾナフタレン・スルホン酸のジエステ
ルに基づくか、又はジアゾ−ケトン増感剤を伴うｍ−ク
レゾール・ノボラック樹脂に基づくレジストからなる請
求項１１記載の方法。 １５、酸素反応性イオンエッチングに対して抵抗力のあ
る請求項１記載の方法に従つて調整される基板上のパタ
ーン。 １６、酸素反応性イオンエッチングに対して抵抗力のあ
る請求項１０記載の方法に従つて調整される基板上のパ
ターン。 １７、酸素反応性イオンエッチングに対して抵抗力のあ
る請求項１４記載の方法に従つて調整される基板上のパ
ターン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/387,245 US5166038A (en) | 1989-07-27 | 1989-07-27 | Etch resistant pattern formation via interfacial silylation process |
| US387245 | 1995-02-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375752A true JPH0375752A (ja) | 1991-03-29 |
| JPH0792606B2 JPH0792606B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (1) | US5166038A (ja) |
| EP (1) | EP0410268B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0792606B2 (ja) |
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| EP1649322A4 (en) | 2003-07-17 | 2007-09-19 | Honeywell Int Inc | PLANARIZATION FILMS FOR ADVANCED MICRO-ELECTRONIC APPLICATIONS AND EQUIPMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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- 1989-07-27 US US07/387,245 patent/US5166038A/en not_active Expired - Fee Related
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1990
- 1990-07-17 EP EP90113637A patent/EP0410268B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-17 DE DE69022911T patent/DE69022911T2/de not_active Expired - Fee Related
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