JPH0727216B2 - パタ−ン形成方法 - Google Patents
パタ−ン形成方法Info
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- JPH0727216B2 JPH0727216B2 JP60019920A JP1992085A JPH0727216B2 JP H0727216 B2 JPH0727216 B2 JP H0727216B2 JP 60019920 A JP60019920 A JP 60019920A JP 1992085 A JP1992085 A JP 1992085A JP H0727216 B2 JPH0727216 B2 JP H0727216B2
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- JP
- Japan
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- forming method
- pattern forming
- layer
- organic material
- material layer
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Classifications
-
- 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
- G03F7/095—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having more than one photosensitive layer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はパターン形成方法に関し、さらに詳しくは、基
板表面に段差が存在する場合においても、微細なパター
ンを高い精度で形成することのできるパターン形成方法
に関する。
板表面に段差が存在する場合においても、微細なパター
ンを高い精度で形成することのできるパターン形成方法
に関する。
近年、半導体集積回路の規模の増大と高密度化にともな
い、基板上に極めて微細なパターンを高い精度で形成す
ることが一層強く要求されるようになつている。周知の
ように、基板上に各種の微細なパターンを形成する場合
には、一般にホトリソグラフイと呼ばれる方法が用いら
れる。このホトリソグラフイは平滑で低反射率の基板を
用いる場合には、線幅１μｍ程度の良好なレジストパタ
ーンを形成することができるが、基板に凹凸もしくは段
差（本明細書では単の段差と記す）がある場合には、入
射した光が段差部で乱反射して、いわゆるハレーシヨン
が発生してパターン形状の劣化（崩れ）が生じ、良好な
レジストパターンは形成できない。また、基板段差部の
上部及び下部ではレジスト膜の膜厚が異なるために、レ
ジスト膜内での光干渉状態が変化し、線の太りまたは細
りが発生してパターン寸法の変動を起こす。基板表面の
段差によつて生じるこれらの問題を解決して良好なパタ
ーニングを行なう方法の一つとして、多層レジスト法と
よばれる方法が提案されている。
い、基板上に極めて微細なパターンを高い精度で形成す
ることが一層強く要求されるようになつている。周知の
ように、基板上に各種の微細なパターンを形成する場合
には、一般にホトリソグラフイと呼ばれる方法が用いら
れる。このホトリソグラフイは平滑で低反射率の基板を
用いる場合には、線幅１μｍ程度の良好なレジストパタ
ーンを形成することができるが、基板に凹凸もしくは段
差（本明細書では単の段差と記す）がある場合には、入
射した光が段差部で乱反射して、いわゆるハレーシヨン
が発生してパターン形状の劣化（崩れ）が生じ、良好な
レジストパターンは形成できない。また、基板段差部の
上部及び下部ではレジスト膜の膜厚が異なるために、レ
ジスト膜内での光干渉状態が変化し、線の太りまたは細
りが発生してパターン寸法の変動を起こす。基板表面の
段差によつて生じるこれらの問題を解決して良好なパタ
ーニングを行なう方法の一つとして、多層レジスト法と
よばれる方法が提案されている。
多層レジスト法は基板の段差を吸光性の高い、厚い有機
物層で平坦化した後、その上に周知のリソグラフイ技術
を用いて、薄いレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンを上記の厚い有機物層に転写して、上記基板
の露出された部分をエツチする方法である。上記レジス
トパターンをマスクに用いて上記の厚い有機物層をエツ
チすることもできるが、両者の間に耐ドライエツチ性の
大きい薄膜を介在させ、この膜をマスクとして上記の厚
い有機物層をエツチしてもよい。
物層で平坦化した後、その上に周知のリソグラフイ技術
を用いて、薄いレジストパターンを形成し、このレジス
トパターンを上記の厚い有機物層に転写して、上記基板
の露出された部分をエツチする方法である。上記レジス
トパターンをマスクに用いて上記の厚い有機物層をエツ
チすることもできるが、両者の間に耐ドライエツチ性の
大きい薄膜を介在させ、この膜をマスクとして上記の厚
い有機物層をエツチしてもよい。
多層レジスト法においては、基板表面の段差は吸光性の
高い有機物層で平坦化されているため、その上に形成さ
れたホトレジスト層を通過した露光光は上記有機物層で
吸収されるので、基板表面からの光の反射や散乱に起因
する基板段差部でのハレーシヨンやレジスト膜内での光
干渉等の現象を低減させることができ、パターン形状の
崩れや寸法の変動を抑制することができる。
高い有機物層で平坦化されているため、その上に形成さ
れたホトレジスト層を通過した露光光は上記有機物層で
吸収されるので、基板表面からの光の反射や散乱に起因
する基板段差部でのハレーシヨンやレジスト膜内での光
干渉等の現象を低減させることができ、パターン形状の
崩れや寸法の変動を抑制することができる。
上記段差の平坦化するための有機物層として、従来は、
ノボラツク樹脂系のポジ型レジスト、あるいは吸光性の
良い染料等を添加する方法（特開昭57-172736）が提案
されている。
ノボラツク樹脂系のポジ型レジスト、あるいは吸光性の
良い染料等を添加する方法（特開昭57-172736）が提案
されている。
しかしながら、上記のノボラツク樹脂系のポジ型レジス
トを下層材料として用い、縮小投影露光法の露光波長で
ある436nmあるいは405nmの光を吸収するようにするため
には、200℃以上の高温ベークが必要であり、このベー
ク温度が高いほど露光光の吸収は強くなる。しかしなが
ら、200℃以上の高温ベークを施こすと、表面の炭化が
はじまり、上層との接着性が不充分となつたり、より長
波長の位置合わせ用検出光を吸収するようになつてしま
う等の欠点があつた。
トを下層材料として用い、縮小投影露光法の露光波長で
ある436nmあるいは405nmの光を吸収するようにするため
には、200℃以上の高温ベークが必要であり、このベー
ク温度が高いほど露光光の吸収は強くなる。しかしなが
ら、200℃以上の高温ベークを施こすと、表面の炭化が
はじまり、上層との接着性が不充分となつたり、より長
波長の位置合わせ用検出光を吸収するようになつてしま
う等の欠点があつた。
一方、ポジ型レジストに染料を加えたものを、露光光吸
収性下層材料として用いる試みも報告されているが、Mi
chel M.O'Toole他著、“Linewidth Control in Project
ion Lithography Using a Multilayer Resist Process"
IEEE Electron Device誌、ED-28巻、1405頁（1981年）
に見られるごとく、染料の昇華または分解を防ぐために
は、せいぜい160℃程度までしかベーク温度を上げられ
ず、そのため下層膜の不溶化が不充分で、上層のホトレ
ジストを塗布する時に下層膜が溶解し多層構造形成が困
難となつたり、また、エツチングプロセスにおけるレジ
ストの耐性の向上をはかるために、上層と下層との間に
中間層としてスピンオングラス〔Spin-on glass（SO
G）〕を用いる場合に、下層のベーク温度を低温であつ
たために、中間層であるSOG層のベーク時に下層からの
ガスの放出があつて、そのためSOG層にクラツクが発生
し、積層膜の形成が困難になるという問題があつた。
収性下層材料として用いる試みも報告されているが、Mi
chel M.O'Toole他著、“Linewidth Control in Project
ion Lithography Using a Multilayer Resist Process"
IEEE Electron Device誌、ED-28巻、1405頁（1981年）
に見られるごとく、染料の昇華または分解を防ぐために
は、せいぜい160℃程度までしかベーク温度を上げられ
ず、そのため下層膜の不溶化が不充分で、上層のホトレ
ジストを塗布する時に下層膜が溶解し多層構造形成が困
難となつたり、また、エツチングプロセスにおけるレジ
ストの耐性の向上をはかるために、上層と下層との間に
中間層としてスピンオングラス〔Spin-on glass（SO
G）〕を用いる場合に、下層のベーク温度を低温であつ
たために、中間層であるSOG層のベーク時に下層からの
ガスの放出があつて、そのためSOG層にクラツクが発生
し、積層膜の形成が困難になるという問題があつた。
これらの問題を解決するために、本発明者らは先に、芳
香族アジド化合物を多層レジストの下層有機物層に添加
しパターニングする方法（特願昭59-191448）を提案し
たが、極めて微細なパターンを高精度で形成するために
は、さらにすぐれた方法が望まれる。
香族アジド化合物を多層レジストの下層有機物層に添加
しパターニングする方法（特願昭59-191448）を提案し
たが、極めて微細なパターンを高精度で形成するために
は、さらにすぐれた方法が望まれる。
本発明の目的は、上述した従来の多層レジスト法の欠点
を解消し、露光に用いる光に対する吸収性が大きく、位
置合わせ用の光の吸収性が小さい材料を、多層レジスト
法における下層有機物層として用いることによつて、凹
凸もしくは段差のある基板上に極めて寸法精度の高い微
細なパターンを形成する方法を提供することにある。
を解消し、露光に用いる光に対する吸収性が大きく、位
置合わせ用の光の吸収性が小さい材料を、多層レジスト
法における下層有機物層として用いることによつて、凹
凸もしくは段差のある基板上に極めて寸法精度の高い微
細なパターンを形成する方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明を下層の有機物層内
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させて、加熱も
しくは全面露光処理によつて、露光に用いる光吸収性が
大きく（光の透過率小）、かつ位置合わせ用の光に対し
ては吸収性の小さな（光の透過率大）物質に変化させた
下層有機物層となし、多層レジスト法によつてパターニ
ングすることを骨子とするものである。
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させて、加熱も
しくは全面露光処理によつて、露光に用いる光吸収性が
大きく（光の透過率小）、かつ位置合わせ用の光に対し
ては吸収性の小さな（光の透過率大）物質に変化させた
下層有機物層となし、多層レジスト法によつてパターニ
ングすることを骨子とするものである。
本発明者らは、種々の光吸収性化合物を探索した結果、
芳香族スルホニルアジド化合物が種々の高分子化合物
（ポリマ）膜内において、加熱（ベーク）もしくは全面
露光処理によつて分解し、ポリマと反応して、不揮発性
であり、しかも、上述の芳香族アジド化合物とは異なつ
て分解によりスペクトルがほとんど変化しないことを見
いだした。そして、これが多層レジストプロセスにおけ
る光吸収性の下層有機物層として利用できることを知見
し、本発明を完成するに至つた。
芳香族スルホニルアジド化合物が種々の高分子化合物
（ポリマ）膜内において、加熱（ベーク）もしくは全面
露光処理によつて分解し、ポリマと反応して、不揮発性
であり、しかも、上述の芳香族アジド化合物とは異なつ
て分解によりスペクトルがほとんど変化しないことを見
いだした。そして、これが多層レジストプロセスにおけ
る光吸収性の下層有機物層として利用できることを知見
し、本発明を完成するに至つた。
本発明は、段差のある基板上に有機物層を形成し、その
上部にホトレジスト層を形成させるか、あるいは上記の
有機物層とレジスト層との間に、中間層を形成させて、
周知の露光・現象処理によつて、上記レジスト層に所望
のレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
上記下層の有機物層へ転写させることによつて、上記基
板上に所望のパターンを形成する多層レジスト法におい
て、上記の基板上に形成する有機物層内に芳香族スルホ
ニルアジド化合物を含有させ、加熱もしくは全面露光処
理によつて、上層の上記レジスト層の選択的露光に用い
られる光に対する透過率を減少させ、かつマスクの位置
合わせ用の光に対しては透過率を大きくさせる点に最大
の特徴がある。
上部にホトレジスト層を形成させるか、あるいは上記の
有機物層とレジスト層との間に、中間層を形成させて、
周知の露光・現象処理によつて、上記レジスト層に所望
のレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
上記下層の有機物層へ転写させることによつて、上記基
板上に所望のパターンを形成する多層レジスト法におい
て、上記の基板上に形成する有機物層内に芳香族スルホ
ニルアジド化合物を含有させ、加熱もしくは全面露光処
理によつて、上層の上記レジスト層の選択的露光に用い
られる光に対する透過率を減少させ、かつマスクの位置
合わせ用の光に対しては透過率を大きくさせる点に最大
の特徴がある。
本発明において、芳香族スルホニルアジド化合物を高分
子化合物（ポリマ）と混合して下層の有機物層の材料と
して用いる場合、使用する芳香族スルホニルアジド化合
物は、その吸収極大波長が上層のホトレジスト層の露光
に用いる波長に適合するように選択される。例えば、汎
用の縮小投影露光法の露光波長である436nmの光を吸収
するようにするには、吸収極大波長が350〜450nmの芳香
族スルホニルアジド化合物を選定することが望ましい。
そして、芳香族スルホニルアジド化合物としては、例え
ば第１表に示す化合物を用いることができる。
子化合物（ポリマ）と混合して下層の有機物層の材料と
して用いる場合、使用する芳香族スルホニルアジド化合
物は、その吸収極大波長が上層のホトレジスト層の露光
に用いる波長に適合するように選択される。例えば、汎
用の縮小投影露光法の露光波長である436nmの光を吸収
するようにするには、吸収極大波長が350〜450nmの芳香
族スルホニルアジド化合物を選定することが望ましい。
そして、芳香族スルホニルアジド化合物としては、例え
ば第１表に示す化合物を用いることができる。
また、本発明による多層レジストプロセスにおいては、
下層の有機物層の上に、SOG層などの中間層あるいは直
接に上層であるホトレジストを塗布する。したがつて、
下層である有機物層はベークあるいは全面露光処理など
によつて、下層を構成するポリマを有機溶媒に対して不
溶化させることが必要である。このためには、芳香族ス
ルホニルアジド化合物は二官能性、すなわち、ビススル
ホニルアジド化合物であることが望ましい。しかし本明
細書において、後述するごとく、スルホニルアジド化合
物に光吸収特性を、そして溶媒に対する不溶化特性を別
種の化合物に分担させることも可能であり、例えば、芳
香族アジド化合物のような光あるいは熱によつてポリマ
を不溶化させることのできる化合物を添加することがで
きる。このようなアジド化合物としては、例えば3,3′
−ジアジドドフエニルスルホン,4,4′−ジアジドジフエ
ニルメタン,4,4′−ジアジドジフエニルエーテル,4,4′
−ジアジドジフエニルスルフイド,4,4′−ジアジドジフ
エニルジスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニルスルホ
ン,4,4′−ジアジドスチルベンなどのビスアジド化合物
が用いられる。また、下層を形成するポリマとして熱硬
化性樹脂を用いることも可能である。
下層の有機物層の上に、SOG層などの中間層あるいは直
接に上層であるホトレジストを塗布する。したがつて、
下層である有機物層はベークあるいは全面露光処理など
によつて、下層を構成するポリマを有機溶媒に対して不
溶化させることが必要である。このためには、芳香族ス
ルホニルアジド化合物は二官能性、すなわち、ビススル
ホニルアジド化合物であることが望ましい。しかし本明
細書において、後述するごとく、スルホニルアジド化合
物に光吸収特性を、そして溶媒に対する不溶化特性を別
種の化合物に分担させることも可能であり、例えば、芳
香族アジド化合物のような光あるいは熱によつてポリマ
を不溶化させることのできる化合物を添加することがで
きる。このようなアジド化合物としては、例えば3,3′
−ジアジドドフエニルスルホン,4,4′−ジアジドジフエ
ニルメタン,4,4′−ジアジドジフエニルエーテル,4,4′
−ジアジドジフエニルスルフイド,4,4′−ジアジドジフ
エニルジスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニルスルホ
ン,4,4′−ジアジドスチルベンなどのビスアジド化合物
が用いられる。また、下層を形成するポリマとして熱硬
化性樹脂を用いることも可能である。
本発明の多層レジストプロセスにおける下層有機物層の
材料として、熱硬化性樹脂もしくは、芳香族アジド化合
物によつて熱的あるいは光化学的に硬化または溶剤に不
溶化し得るポリマが用いられる。例えば、ノボラツク樹
脂，ポリビニルフエノールなどのフエノール樹脂，天然
ゴム，環化天然ゴムなどの変性ゴム，ポリブタジエン，
ポリイソプレン，環化ポリブタジエン，環化ポリイソプ
レン，スチレン・ブタジエンゴムなどの合成ゴム、なら
びにポリスチレン，ヨウ素ポリスチレン，ポリビニルブ
チラール，ポリエチルメタクリレート，ポリグリシジル
メタクリレート，ポリメチルイソプロペニルケトンなど
の合成高分子化合物などを用いることができる。
材料として、熱硬化性樹脂もしくは、芳香族アジド化合
物によつて熱的あるいは光化学的に硬化または溶剤に不
溶化し得るポリマが用いられる。例えば、ノボラツク樹
脂，ポリビニルフエノールなどのフエノール樹脂，天然
ゴム，環化天然ゴムなどの変性ゴム，ポリブタジエン，
ポリイソプレン，環化ポリブタジエン，環化ポリイソプ
レン，スチレン・ブタジエンゴムなどの合成ゴム、なら
びにポリスチレン，ヨウ素ポリスチレン，ポリビニルブ
チラール，ポリエチルメタクリレート，ポリグリシジル
メタクリレート，ポリメチルイソプロペニルケトンなど
の合成高分子化合物などを用いることができる。
本発明における下層有機物層内において、芳香族スルホ
ニルアジド化合物または芳香族アジド化合物と下層を構
成するポリマとを反応させ、不溶化反応を行なわしめる
ベーク処理温度は100〜300℃が好ましく、さらには140
〜250℃の温度範囲がより好ましい。また、全面露光処
理に使用する光は200〜300nmの波長範囲の光であればよ
く、上記の不溶化反応は充分に進行させることができ
る。
ニルアジド化合物または芳香族アジド化合物と下層を構
成するポリマとを反応させ、不溶化反応を行なわしめる
ベーク処理温度は100〜300℃が好ましく、さらには140
〜250℃の温度範囲がより好ましい。また、全面露光処
理に使用する光は200〜300nmの波長範囲の光であればよ
く、上記の不溶化反応は充分に進行させることができ
る。
本発明の下層有機物層に用いる芳香族スルホニルアジド
化合物は、芳香族スルホン酸またはその塩を酸塩化物を
変化せしめ、これをアジ化ナトリウムなどで処理するこ
とによつて容易に得られる。通常の場合、水溶性の染料
である酸性染料あるいは直接染料は芳香族スルホン酸誘
導体であることが多く、染料には数多くの色調を有する
ものが用意されている。したがつて、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光波長および位
置合せマーク検出光の波長によつて、適当な下層有機物
層用吸光剤を、これらの多様な染料の中から選択してス
ルホニルアジド系化合物とすることによつても本発明に
適用することが可能である。
化合物は、芳香族スルホン酸またはその塩を酸塩化物を
変化せしめ、これをアジ化ナトリウムなどで処理するこ
とによつて容易に得られる。通常の場合、水溶性の染料
である酸性染料あるいは直接染料は芳香族スルホン酸誘
導体であることが多く、染料には数多くの色調を有する
ものが用意されている。したがつて、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光波長および位
置合せマーク検出光の波長によつて、適当な下層有機物
層用吸光剤を、これらの多様な染料の中から選択してス
ルホニルアジド系化合物とすることによつても本発明に
適用することが可能である。
（実施例１） まず、本発明による多層レジストプロセスの一例を図面
に基づいてさらに詳細に説明する。第１図（ａ）に示す
ごとく、表面に段差を有するSi基板１上に、被加工膜で
あるAl膜２を形成した。上記段差を平坦化するために、
下層である有機物層３はポリマとして、ポリビニルフエ
ノールを用い、芳香族スルホニルアジド化合物として、
１−フエニル−３−メチル−４−（ｐ−アジドスルホフ
エニルアゾ）−５−ピラゾロンをポリマに対して20重量
％を加え、さらに、熱架橋剤として、3,3′−ジアジド
ジフエニルスルホンをポリマに対し20重量％加え、シク
ロヘキサノンに溶解し、これをスピン塗布することによ
つて形成した。しかる後、200℃の温度で20分間ベーク
処理を施した。この段階で下層の有機物層３の露光波長
436nmの光に対する透過率は、膜厚１μｍ換算で０％で
あり、露光時における基板からの反射光の影響を完全に
防止することができた。次に、周知の方法で中間層４と
してケイ素化合物を塗布し、さらにその上にポジ型ホト
レジストを塗布し、ホトレジスト層５を形成した。しか
る後、第１図（ｂ）に示すごとく、通常のホトリソグラ
フイ法によつて、所望のレジストパターン５′を形成し
た。この時レジストパターン５′の形状は良好であり、
露光光は下層の有機物層３で効率よく吸収されているこ
とが認められた。その後、第１図（ｃ）に示すように、
レジストパターン５′をマスクとして、中間層４を選択
エツチして、中間層４からなるマスクパターン４′を形
成し、さらに、下層の有機物層３の露出部分を反応性プ
ラズマエツチング法あるいはスパツタエツチング法によ
つて順次エツチングを行ない、所望のパターンを形成さ
せた。その結果、第１図（ｃ）に示すごとく、寸法精度
の高い、良好な形状のパターンを形成させることができ
た。
に基づいてさらに詳細に説明する。第１図（ａ）に示す
ごとく、表面に段差を有するSi基板１上に、被加工膜で
あるAl膜２を形成した。上記段差を平坦化するために、
下層である有機物層３はポリマとして、ポリビニルフエ
ノールを用い、芳香族スルホニルアジド化合物として、
１−フエニル−３−メチル−４−（ｐ−アジドスルホフ
エニルアゾ）−５−ピラゾロンをポリマに対して20重量
％を加え、さらに、熱架橋剤として、3,3′−ジアジド
ジフエニルスルホンをポリマに対し20重量％加え、シク
ロヘキサノンに溶解し、これをスピン塗布することによ
つて形成した。しかる後、200℃の温度で20分間ベーク
処理を施した。この段階で下層の有機物層３の露光波長
436nmの光に対する透過率は、膜厚１μｍ換算で０％で
あり、露光時における基板からの反射光の影響を完全に
防止することができた。次に、周知の方法で中間層４と
してケイ素化合物を塗布し、さらにその上にポジ型ホト
レジストを塗布し、ホトレジスト層５を形成した。しか
る後、第１図（ｂ）に示すごとく、通常のホトリソグラ
フイ法によつて、所望のレジストパターン５′を形成し
た。この時レジストパターン５′の形状は良好であり、
露光光は下層の有機物層３で効率よく吸収されているこ
とが認められた。その後、第１図（ｃ）に示すように、
レジストパターン５′をマスクとして、中間層４を選択
エツチして、中間層４からなるマスクパターン４′を形
成し、さらに、下層の有機物層３の露出部分を反応性プ
ラズマエツチング法あるいはスパツタエツチング法によ
つて順次エツチングを行ない、所望のパターンを形成さ
せた。その結果、第１図（ｃ）に示すごとく、寸法精度
の高い、良好な形状のパターンを形成させることができ
た。
なお、本実施例の下層の有機物層３は、位置合せマーク
検出光、例えば546nmの光に対して、ベーク処理前には8
2％の透過率を示し、200℃ベーク処理後には、これが64
％に変化した。一方、上記のアジド化合物と同じ骨格を
もつ、１−フエニル−３−メチル−４−（ｐアジドフエ
ニルアゾ）−５−ピラゾロンでは、ベーク処理前には90
％の透過率を示すが、200℃ベーク処理によつて26％ま
で光の透過率が低下した。このように、芳香族アジド化
合物では大幅な位置合せ検出光の透過率の変化が生じる
ことが認められた。
検出光、例えば546nmの光に対して、ベーク処理前には8
2％の透過率を示し、200℃ベーク処理後には、これが64
％に変化した。一方、上記のアジド化合物と同じ骨格を
もつ、１−フエニル−３−メチル−４−（ｐアジドフエ
ニルアゾ）−５−ピラゾロンでは、ベーク処理前には90
％の透過率を示すが、200℃ベーク処理によつて26％ま
で光の透過率が低下した。このように、芳香族アジド化
合物では大幅な位置合せ検出光の透過率の変化が生じる
ことが認められた。
（実施例２） 上記下層有機物層３の吸光剤として、実施例１で用いた
吸光剤の代りに、４−N,N−ジメチルアミノ−４′−ア
ジドスルホアゾベンゼンを用いた。その結果、ベーク処
理前および処理後における波長436nmの光の透過率は、
それぞれ、０％および１％であり、546nmの波長の光の
透過率は、それぞれ、55％および54％であつた。このよ
うに、ベーク処理によつてほとんど透過率が変化しない
ことが確認された。一方、同じ骨格を有し、アジド基が
直接ベンゼン核に結合している、４−N,N−ジメチルア
ミノ−４′−アジドアゾベンゼンにおいては、同条件
（200℃,20分）のベーク処理によつて、波長436nmの光
の透過率は、ベーク処理前で０％、処理後で１％とほと
んど変化しないが、546nmの光に対する透過率は、ベー
ク処理前で89％、処理後には37％と大幅に低下した。
吸光剤の代りに、４−N,N−ジメチルアミノ−４′−ア
ジドスルホアゾベンゼンを用いた。その結果、ベーク処
理前および処理後における波長436nmの光の透過率は、
それぞれ、０％および１％であり、546nmの波長の光の
透過率は、それぞれ、55％および54％であつた。このよ
うに、ベーク処理によつてほとんど透過率が変化しない
ことが確認された。一方、同じ骨格を有し、アジド基が
直接ベンゼン核に結合している、４−N,N−ジメチルア
ミノ−４′−アジドアゾベンゼンにおいては、同条件
（200℃,20分）のベーク処理によつて、波長436nmの光
の透過率は、ベーク処理前で０％、処理後で１％とほと
んど変化しないが、546nmの光に対する透過率は、ベー
ク処理前で89％、処理後には37％と大幅に低下した。
このように、芳香族スルホニルアジド系化合物は芳香族
アジド化合物に比べて、ベーク処理によるスペクトル変
化が小さいことが認められ、しかも、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光とマーク検出
光の透過率の比が大きく、位置合せ精度の向上がはから
れることがわかつた。
アジド化合物に比べて、ベーク処理によるスペクトル変
化が小さいことが認められ、しかも、多層レジストプロ
セスにおける上層ホトレジスト層の露光光とマーク検出
光の透過率の比が大きく、位置合せ精度の向上がはから
れることがわかつた。
（実施例３） 実施例１で用いた下層有機物層３の吸光剤の代りに、酸
性染料であるKayanol Yellow N5G（日本化薬製）をジメ
チルホルムアミド中、塩化チオニルでスルホン酸塩化物
とし、アジ化ナトリウム処理によつてスルホニルアジド
化した吸光剤を用いた。この吸光剤の赤外スペクトルは
2130cm-1にスルホニルアジド基の吸収を示す。その結
果、200℃,15分間のベーク処理の前後で、436nmの光に
対する透過率は、それぞれ２％ずつであり、546nmの光
に対する透過率は、それぞれ、98％,91％であることが
認められた。本実施例における吸光剤のベーク処理前後
のスペクトルの変化を第２図に示す。図において、
（α）はベーク処理前、（β）はベーク処理後のスペク
トルの変化を示すカーブである。このように、露光光の
光吸収性が良好で、かつ、パターン合せ検出光の透過性
の高い下層有機物層を、多層レジストプロセスに用いる
ことによつて、極めて寸法精度の高い微細なパターンを
得ることができた。
性染料であるKayanol Yellow N5G（日本化薬製）をジメ
チルホルムアミド中、塩化チオニルでスルホン酸塩化物
とし、アジ化ナトリウム処理によつてスルホニルアジド
化した吸光剤を用いた。この吸光剤の赤外スペクトルは
2130cm-1にスルホニルアジド基の吸収を示す。その結
果、200℃,15分間のベーク処理の前後で、436nmの光に
対する透過率は、それぞれ２％ずつであり、546nmの光
に対する透過率は、それぞれ、98％,91％であることが
認められた。本実施例における吸光剤のベーク処理前後
のスペクトルの変化を第２図に示す。図において、
（α）はベーク処理前、（β）はベーク処理後のスペク
トルの変化を示すカーブである。このように、露光光の
光吸収性が良好で、かつ、パターン合せ検出光の透過性
の高い下層有機物層を、多層レジストプロセスに用いる
ことによつて、極めて寸法精度の高い微細なパターンを
得ることができた。
以上詳細に説明したように、本発明による多層レジスト
プロセスにおいて、基板上に塗布する下層の有機物層内
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させるとベーク
処理、あるいは全面露光処理によつて、下層有機物層内
のポリマと反応することによつて該層内から揮発せず、
露光光の吸収性がよく、かつパターン合せ用検出光の透
過性も高く、その上、溶媒に対する不溶性の有機物層が
得られるから、光の乱反射ならびに干渉によるレジスト
パターン形状の崩れや寸法の変動がほとんどなく、した
がつて、寸法精度が高く、形状の良い優れたレジストパ
ターンが得られる。それゆえ、本発明によれば、基板表
面に凹凸や段差が存在する場合でも、極めて微細なパタ
ーンを高い寸法精度および位置精度で形成することがで
き、集積密度の高い半導体集積回路装置や磁気バブルメ
モリ装置など各種装置の製作上極めて有効である。
プロセスにおいて、基板上に塗布する下層の有機物層内
に芳香族スルホニルアジド化合物を含有させるとベーク
処理、あるいは全面露光処理によつて、下層有機物層内
のポリマと反応することによつて該層内から揮発せず、
露光光の吸収性がよく、かつパターン合せ用検出光の透
過性も高く、その上、溶媒に対する不溶性の有機物層が
得られるから、光の乱反射ならびに干渉によるレジスト
パターン形状の崩れや寸法の変動がほとんどなく、した
がつて、寸法精度が高く、形状の良い優れたレジストパ
ターンが得られる。それゆえ、本発明によれば、基板表
面に凹凸や段差が存在する場合でも、極めて微細なパタ
ーンを高い寸法精度および位置精度で形成することがで
き、集積密度の高い半導体集積回路装置や磁気バブルメ
モリ装置など各種装置の製作上極めて有効である。
第１図（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明による多層レジ
スト法のプロセスを説明するための工程図、第２図は本
発明の実施例３における吸光剤の吸収スペクトルを示す
グラフである。 １……Si基板、２……Al膜、３……有機物層（下層）、
３′……下層パターン、４……中間層、４′……中間層
パターン、５……レジスト層（上層）、５′……レジス
トパターン。
スト法のプロセスを説明するための工程図、第２図は本
発明の実施例３における吸光剤の吸収スペクトルを示す
グラフである。 １……Si基板、２……Al膜、３……有機物層（下層）、
３′……下層パターン、４……中間層、４′……中間層
パターン、５……レジスト層（上層）、５′……レジス
トパターン。
フロントページの続き (72)発明者 白井 精一郎 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所コンピユータ事業本部デバイス 開発センター内 (72)発明者 門田 和也 東京都小平市上水本町1450番地 株式会社 日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭57−168247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−87525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−114824（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−77899（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (9)
- 【請求項１】表面に段差を有する基板上に、芳香族スル
ホニルアジド化合物と高分子化合物、もしくは芳香族ス
ルホニルアジド化合物と芳香族アジド化合物と高分子化
合物とを少なくとも含有する有機物層を形成して表面を
平坦化する工程と、上記有機物層を加熱もしくは全面露
光処理する工程と、上記有機物層上に所望の形状を有
し、かつ上記有機物層よりも耐ドライエツチング性の大
きな材料からなるマスクパターンを形成する工程と、上
記有機物層の露出された部分をドライエツチングによつ
て除去する工程とを少なくとも含むことを特徴とするパ
ターン形成方法。 - 【請求項２】上記マスクパターンは、上記有機物層上に
形成されたレジスト層からなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項３】上記マスクパターンは、上記有機物層上に
形成された中間層からなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項４】上記芳香族スルホニルアジト化合物は、下
記の第１表に示す化合物の群から選ばれた少なくとも１
種であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれか１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項５】上記芳香族スルホニルアジド化合物は、芳
香族スルホン酸誘導体である酸性染料もしくは直接染料
をアジ化物によつて処理して得られるスルホニルアジド
系化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれか１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項６】上記芳香族アジド化合物は、3,3′−ジア
ジドジフエニルスルホン,4,4′−ジアジドジフエニルメ
タン,4,4′−ジアジドジフエニルエーテル,4,4′−ジア
ジドジフエニルスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニル
ジスルフイド,4,4′−ジアジドジフエニルスルホン,4,
4′−ジアジドスチルベンの群から選ばれた少なくとも
１種であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
し第３項のいずれか１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項７】上記高分子化合物は、ノボラツク樹脂，ポ
リビニルフエノール，天然ゴム，環化天然ゴム，ポリブ
タジエン，ポリイソプレン，環化ポリブタジエン，環化
ポリイソプレン，スチレン・ブタジエンゴム，ポリスチ
レン，ヨウ素化ポリスチレン，ポリビニルブチラール，
ポリメチルメタクリレート，ポリグリシジルメタクリレ
ート，ポリメチルイソプロペニルケトンの群から選ばれ
た少なくとも１種であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載のパターン形
成方法。 - 【請求項８】上記加熱処理は100〜300℃の温度で行なう
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない第７項のい
ずれか１項記載のパターン形成方法。 - 【請求項９】上記全面露光処理は波長が200〜300nmの光
を用いて行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第７項のいずれか１項記載のパターン形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019920A JPH0727216B2 (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | パタ−ン形成方法 |
| KR1019850006265A KR930010248B1 (ko) | 1984-09-14 | 1985-08-29 | 패턴 형성 방법 |
| US07/060,323 US4835089A (en) | 1984-09-14 | 1987-06-10 | Resist pattern forming process with dry etching |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60019920A JPH0727216B2 (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | パタ−ン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180241A JPS61180241A (ja) | 1986-08-12 |
| JPH0727216B2 true JPH0727216B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12012655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60019920A Expired - Lifetime JPH0727216B2 (ja) | 1984-09-14 | 1985-02-06 | パタ−ン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727216B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06102673A (ja) * | 1992-09-22 | 1994-04-15 | Fujitsu Ltd | 反射防止膜用材料及び反射防止膜形成方法 |
| US5693691A (en) * | 1995-08-21 | 1997-12-02 | Brewer Science, Inc. | Thermosetting anti-reflective coatings compositions |
| JP4654544B2 (ja) * | 2000-07-12 | 2011-03-23 | 日産化学工業株式会社 | リソグラフィー用ギャップフィル材形成組成物 |
| EP1586945B1 (en) * | 2002-12-26 | 2015-07-29 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Alkali-soluble gap filling material forming composition for lithography |
| WO2016146151A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | Dynamit Nobel Gmbh Explosivstoff- Und Systemtechnik | Non explosive bis-sulfonyl azides |
| JP6404757B2 (ja) | 2015-03-27 | 2018-10-17 | 信越化学工業株式会社 | レジスト下層膜材料用重合体、レジスト下層膜材料、及びパターン形成方法 |
| JP6853716B2 (ja) | 2017-03-31 | 2021-03-31 | 信越化学工業株式会社 | レジスト下層膜材料、パターン形成方法、及びレジスト下層膜形成方法 |
| JP6718406B2 (ja) | 2017-03-31 | 2020-07-08 | 信越化学工業株式会社 | レジスト下層膜材料、パターン形成方法、及びレジスト下層膜形成方法 |
| JP2026007334A (ja) | 2024-07-02 | 2026-01-16 | 信越化学工業株式会社 | レジスト下層膜形成用組成物、パターン形成方法、及びレジスト下層膜形成方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4180604A (en) * | 1977-12-30 | 1979-12-25 | International Business Machines Corporation | Two layer resist system |
| JPS57168247A (en) * | 1981-04-09 | 1982-10-16 | Fujitsu Ltd | Formation of negative pattern |
| JPS59114824A (ja) * | 1982-12-21 | 1984-07-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の平坦化方法 |
| JPH0477899A (ja) * | 1990-07-14 | 1992-03-11 | Matsushita Electric Works Ltd | 防災システム |
-
1985
- 1985-02-06 JP JP60019920A patent/JPH0727216B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61180241A (ja) | 1986-08-12 |
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