JPH0521227B2

JPH0521227B2 -

Info

Publication number: JPH0521227B2
Application number: JP14542984A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Iida
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1984-07-13
Filing date: 1984-07-13
Publication date: 1993-03-23
Also published as: JPS6125140A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明はエネルギー感応性高分子材料、詳しく
は電子線、Ｘ線、イオンビーム、深紫外光又は紫
外光に感応する高分子材料に関する。（従来技術とその問題点）近年、半導体装置の素子特性の向上ならびに高
機能化はきわめて著しいが、その利用分野の拡大
とともに、なお一層の性能向上が要求されてい
る。その実現は、回路上の工夫やチツプサイズの
大型化等でもある程度可能であるが、最も効果的
な方法は素子の微細化にある事が知られている。
従来このような加工は紫外光を照射してレジスト
パターンを形成するフオトリソグラフイーの技術
が用いられていたが、加工精度に光の波長オーダ
ーの限界があるため深紫外線、Ｘ線、電子線など
を用いた微細加工が重要になつてきた。これらの新しい露光技術に関する研究の結果、
レジストの膜厚を薄くし、かつ均一にした状態で
露光しないと、これらの新技術を用いても散乱現
象や現像プロセスのバラツキのため1μｍ以下の
寸法の加工は困難であることがわかつてきた。し
かしながら実際にはデバイス製作工程に応じて基
板には順次複雑な段差が形成されていくため、十
分に解像度が向上するほどに、レジストを薄くす
ることは、レジストの段差部へのまわりつき上不
可能であつた。そこで、米国のベル研究所のジエー・エム・モ
ラン氏等がジヤーカレ・オブ・バキユーム・サイ
エンス・アンド・テクノロジー、第16巻、1620ペ
ージからの論文で述べているような三層構造レジ
ストプロセスが提案された。この方法は、きわめて有効な方法であるがプロ
セスが複雑なため、さらに特願昭57−090639号明
細書に示したように二層化の試みがなされた。該
発明においては、シリコーン樹脂のガラス転移点
向上のためフエニル基の導入が行われているが、
150℃以上のガラス転移点を実現することは困難
であり、リフラクトリーメタル等高融点金属のリ
フトオフ・プロセス等、一部のプロセスには使い
にくい欠点があつた。（発明の効果）本発明は二層レジストプロセスに使用可能なシ
リコーン樹脂系レジストで、ガラス転移点が150
℃以上う高く、高温プロセスにも使用可能な高分
子レジスト及びプロセスを提供することにある。（発明の概要）本発明は下記、（）、（）、（）及び（）
の一般式で表わされる構造単位よりなるエネルギー線感応性高分子レジストであ
つて、式中Ｘはハロゲン、

【式】−Ｏ−CH₂CH＝CHR、− NH−CH₂CH＝CHR、

【式】または

【式】であり、Ｒ、R′、R″は水素又はアルキキ基であ
り、ｎは１〜５の値であり、前記構造単位（）
に（―CH₂X）が複数個結合している場合にはＸは
同一又は異なる置換基であつて、前記構造単位
（）、（）及び（）の数の和が50以上であり、
前記構造単位（）と（）の合計数の全構造単
位数に対する割合が80％以下であり、構造単位
（）に対する（）の数の割合は10〜30％であ
り、構造単位（）の全構造単位数に対する割合
は５〜10％であることを特徴としたエネルギー感
応性高分子レジストである。シリコーン樹脂にフエニル基を導入すること
で、ガラス転移点が向上することは、既に知られ
ていたが、ナフチル基を導入することで、より効
率よくガラス転移点を向上できることを発見し、
二層レジストプロセス等に使用しやすいレジスト
材料を提供できる。（実施例）メチルフエニルシリコーンとメチル、ナフチル
シリコーンとジメチルシリコーンの共重合体で重
合度500〜2500であるシリコーン樹脂のフエニル
基をクロルメチルメチルエーテルでクロルメチル
化した後、酢酸イソアミル溶液にしてレジスト液
とした。シリコーンの合成はエチルエーテル中で
前記に対応したクロロシラン化合物を加水分解し
水酸化アンモニウムにより重合させている。第１
図から第４図は、本発明のレジストを半導体デバ
イス製作の一工程であるゲート配線形成工程に用
いる場合を説明するための図面で、該半導体デバ
イスの概略断面を順次示した図である。１１はシリコン基板、１２はアイソレーシヨン
用シリコン酸化膜、１３はゲート酸化膜である。
まず、表面平坦化用の下地有機膜としてノボラツ
ク樹脂１４を膜厚１〜5μｍとなるように回転塗
布する。１５が本発明のレジストの一例である前
記溶液を膜厚0.2μｍ〜1μｍとなるように回転塗布
したものである。（第１図）その後、例えば加速電圧20KVの電子線を照射
量約５×10^-6クローン／cm²となるように選択照射
して、酢酸イソアミルにより現像し、ネガ型パタ
ーンを得る。ついで0.1Torr〜0.01Torr程度の酸
素雰囲気中での反応性スパツタエツチングによ
り、下地有機膜を異方的に加工する。（第２図）
フエニル基をクロルメチル化したジメチル、メチ
ルナフチルシリコーン膜１５の耐酸素プラズマ性
はノボラツク樹脂の約10倍ありエツチングのマス
クとして充分な耐性を示すことがわかつた。その
後、高融点金属、例えばモリブデン膜３１を真空
蒸着法により堆積する。本発明のレジストは耐熱
性も高く、高融点金属を蒸着しても変質せず下地
有機膜の保護材としても働く。（第３図）ついで加温したアセント溶液に浸漬すると下地
有機膜が溶解しいわゆる、リフトオフ、プロセス
により所望のゲート配線パターン４１を残して、
不用部の高融点金属及びレジストは除去される。以上、詳しく述べたように、シリコーン構造で
耐酸素プラズマ性をよくし、ナフタレン環により
ガラス転移点を高くし、クロルメチル化で感度を
向上したベンゼン環により露光特性を調整した高
解像度ネガ型レジストが得られたわけであるが、
前記、実施例は例示的なものであつてナフタレン
基によるガラス転移点の向上は各組成割合につい
て得られるため、耐プラズマ性、感度、解像度の
調整を目的として各構成要素の置換基を変化でき
ることは明確である。本発明において構造単位（）、（）、（）、
（）の数の和を50以上とするのは、基板への塗
布において均一な膜を形成させるためである。構造単位（）の割合を５〜10％にするのは、
数十％までは多いほどガラス転位温度が高くなる
が、多すぎると感度が低下するためである。構造単位（）に対する（）の割合を10〜30
％にするのは、下限は感度を確保したいため、上
限は分散を小さくしたいからである。構造単位（）、（）、（）だけだと基板への
接着性、塗布性が悪くなるので全構造単位に対す
る（）＋（）の割合を最大80％、（）を最大
10％におさえ、残りを構造単位（）としてい
る。またＸとしてハロゲン、

【式】−Ｏ−CH₂CH＝CHR、− NH−CH₂CH＝CHRを用いたときは電子線、Ｘ
線、イオンブーム、深紫外に感応するが、

【式】

【式】は紫外線に感応する。また、構造単位（）の置換基を選択すること
により、電子線以外のエネルギー線、例えばＸ
線、遠紫外線、紫外線に用いるのに通した改良が
可能なことも明確である。（発明の効果）本発明の高ガラス転移点、高耐酸素プラズマ性
レジストの開発により、二層レジストプロセス等
がきわめて簡便になり、超LSI製造に不可欠なサ
ブミクロン露光が現実のものとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明の高ガラス転移点、
耐プラズマ性エネルギー線感応性高分子レジスト
の有効性を説明するための半導体デバイス製造の
主要工程における該デバイスの概略断面を順次示
す図である。図中の番号は以下のものを示す。、１１：半導
体基板、１２：素子分離用酸化膜、１３：ゲート
酸化膜、１４：平坦化用下地有機膜、１５：本発
明の高ガラス転移点・耐プラズマ性レジスト膜、
３１：高融点金属、４１：リフトオフプロセスに
よりパターン化したゲート配線金属膜。

Claims

【特許請求の範囲】１下記（）、（）、（）及び（）の一般式
で表わされる構造単位よりなるエネルギー線感応性高分子レジストであ
つて、式中Ｘはハロゲン、
【式】−Ｏ−CH₂CH＝CHR、− NH−CH₂CH＝CHR、
【式】または【式】であり、Ｒ、R′、R″は水素又はアルキル基であ
り、ｎは１〜５の値であり、前記構造単位（）
に（―CH₂X）が複数個結合している場合にはＸは
同一又は異なる置換基であつて、前記構造単位
（）、（）及び（）の数の和が50以上であり、
前記構造単位（）と（）の合計数の全構造単
位数に対する割合が80％以下であり、構造単位
（）に対する（）の数の割合は10〜30％であ
り、構造単位（）の全構造単位数に対する割合
は５〜10％であることを特徴としたエネルギー感
応性高分子レジスト。