JPS61189639A - 陰画レジスト像を形成する方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は陰画レリーフ像を形成する方法に関するもので
ある。

Ｂ。開示の概要 陽イオン重合およびプラズマ・エッチングを使用するこ
とにより、陰画レリーフ像を形成する方法を開示する。

Ｃ０従来技術 米国特許第４４２６２４７号明細書に、マイクロ・パタ
ーンを得るための多段法が開示されている。

米国特許第４１７５９６３号明細書に、陽イオン重合を
用いる方法が開示されている。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 上述の従来技術は、ラジカル付加グラフト重合を用い、
また、本発明の工程とは異なる工程を用いており、しか
もレリーフ像の作成については開示していない。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明によれば、下記の工程を行うことにより陰画トー
ンのレリーフ像が形成される。

（１）基板に陽イオン性フオトイニシエータの皮膜をコ
ーティングする。

（２）開始剤の皮膜を、像にしたがって露光し、陽イオ
ン開始剤分子を生成させる。

（３）次に皮膜を、陽イオン重合をし易い単量体に接触
させ、耐プラズマ・エッチング性の重合体を形成させる
。

（４）次に皮膜をプラズマ雰囲気中に置く。皮膜の露光
しない部分はプラズマ処理によりエツチングされるが、
露光した部分はエツチングされない。

これにより、高解像度の陰画トーンのレリーフ像が得ら
れる。

基板は性質が無機性であっても有機性であってもよい。

この方法は、たとえば半導体基板に直接、または有機重
合体の平坦化層等のエツチング可能な基板をコーティン
グした半導体基板に実施することができる。

Ｆ、実施例 基板（シリコン等）にエツチング可能な皮膜たとえば陽
イオン性フオトイニシエータを（少くとも表面に）含有
する重合体層をコーティングする。

次に、フオトイニシエータを像に従って放射線に露出し
た後、重合する単量体に接触させる。次に皮膜をプラズ
マ・エッチングすると、陰画トーンのレリーフ像を形成
する。

本発明で用いる方法は、数種の形態をとりうる。

コーティングの工程は、下記の方法により行うことがで
きる。すなわち、（ａ）純粋なイニシエータを溶液にし
て、スピン・コーティング、スプレィ、またはローラで
直接基板に塗布する方法、（ｂ）ある種のイニシエータ
を、真空中で直接蒸発させ、またはスパッタリングによ
り塗布する方法、または（Ｃ）イニシエータを担体（ホ
スト）の重合体に混合して、通常のコーティング法によ
り塗布する方法等が用いられる。

基板の材質はシリコンが好ましい。シリコン酸化物また
は窒化物も有用である。

露出は、イニシエータの構造および周知の染料感光剤の
使用により、Ｘ線から可視光線まで広範囲の電磁スペク
トル、または電子線により行うことができる。

露出は１周囲条件で行うことができ、露出した基板また
は皮膜は１重合可能な単量体と接触させる前は１通常の
大気条件で輸送および保管することができる。この方法
は真空中で行う必要はない、単量体は陽イオン重合をし
易いものでな、νればならない。接触工程中に、重合体
が露出領域の表面上に成長するが、この工程は気相また
は溶液中で行うことができる。この工程で、厚みが数オ
ングストロームから数ミクロンの範囲の皮膜が成長する
。有機全屈単量体が特に有用であり、特にプラズマ・エ
ッチングに抵抗性の強い重合体を生成する。

基板または平坦化重合体皮膜の重合体が成長しなかった
部分をエツチングするため、乾式エツチングを用いる。

乾式エツチングは、酸素またはハロゲン化炭素プラズマ
等のプラズマ、もしくは反応性イオン・エツチング（Ｒ
ＩＥ）を使用する。

本発明で使用する方法は、従来技術と比較していくつか
の明白な利点を有する。ラジカル法による放射グラフテ
ィングが、この点について用いられて来た。この方法は
酸素に対して鋭敏で、したかって反応性ラジカル種を守
るため、真空中または不活性雰囲気中で行わなければな
らない。本発明の陽イオン性イニシエータ分子は酸素に
対して鋭敏でなく、したがって通常の周囲条件下で実施
することができる。ラジカル・グラフティング法は、放
湯線に対して鋭敏な重合体を使用する必要があり、この
方法ではグラフト重合した重合体が放射線に対して鋭敏
な重合体に共有結合する。本発明では、ホスト重合体は
必要なく、使用する場合は、放射に対する感度ではなく
、最適なコーティング、平坦化および接着特性により選
択することができる。

本発明の組成はまた、多くの形態をとることができる。

陽イオン性フオトイニシエータは、既知のどのものを用
いてもよい、これらには、トリアリールスルホニウム塩
、ジアリールヨードニウム塩に染料感光剤を添加したも
のまたは添加しないもの、アリール・ジアゾニウム塩、
トリハロメチルトリアゼン、その他が含まれるが、これ
らに限定されるものではない。本発明に用いられるホス
ト重合体は多数あり１例として、ポリスチレン、ポリパ
ラメトキシスチレン、ポリカーボネート、ブトバール等
がある。重合可能な単量体には、エポキシ化物、ビニル
エーテル、置換スチレン、αメチルスチレン、シクロシ
ロキサン等の化合物が含まれるが、これらに限定される
ものではない。

本発明に用いる有機金属元素としては、シリコン。

ゲルマニウム、スズ等が含まれるが、これらに限定され
るものではない。

死重に肛失産五 シリコン基板１にフォトレジスト皮膜２を４μの厚みに
スピン・コーティングし、２００℃で２時間焼付けを行
った。この有機基板に、トリフェニル・スルホニウム・
ヘキサフルオロ、アルセネート（１〜２５重量％）を含
有するポリ・パラメトキシスチレン（イニシエータ）の
層３を０．２μの厚みにスピン・コーティングした。マ
スクを通して皮膜を通常の実験室の大気条件で、２５４
ｎｍの放射（線量４　ｍ　Ｊ　／　ｃｉ　）に露出した
。露出した皮膜を、減圧にした反応溶器移し、γ−グリ
シドオキシプロピルトリメトキシシランを満たし、１０
分間放置した。次に容器を排気した後Ｎ２を満たし、皮
膜を取り出してテガル平行板エツチング装置に移した。

１００ワツトのＲ，Ｆ、５０ミリトル、酸素２０ＳＣＣ
Ｍの条件で、２時間後に、レリーフ像が完全に現像され
た。露出部分の厚みを減することなく、高品質の像が得
られた。

第２の好ましい実施例では、シリコン・ウェーハ上で硬
化させた厚み４μのフォトレジスト皮膜に、ジ（パラ−
ｔ−ブチルフェニル）フェニルスルホニウム・ヘキサフ
ルオロ・アルセネートを２０重量％含有するポリ・パラ
メトキシスチレン（イニシエータ）の皮膜を０．５μの
厚みにコーティングした。生成した構造を、線量１４ｍ
Ｊ／ｄの深紫外線に、像に従って露出した。次に４ビニ
ルフェニル−ｔ−ブチルジメチルシリル・エーテルの５
％石油エーテル溶液に１分間浸漬した後取出し、空気流
で乾燥した後１００℃で５分間焼付けた。上記のように
酸素プラズマ現像を行い（８０分）、露出部分の厚みを
減することなく、高亘像度、高アスペクト比のマスクの
像を得た。

Ｇ８発明の効果 本発明の方法により、半導体製造に有益な高解像度、高
アスペクト比のレリーフ構造を容易に形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の工程を順次に示す工程図である。 １・・・・基板、２・・・・フォトレジスト皮膜、３・
・・・イニシエータの層。 出願人　　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 復代理人　　弁理士　　篠　　１）　文　　雑像に従フ
Ｔ；へ、忠 ↓ 重合体の成長 ↓ エツｆレグ ↓ マクドナルド　　　　　　ベニュ ０発　明　者　　カールトン・グラン　　　アメ１ノド
・ウィルソン　　　　　グ・ア カ合衆国カリフォルニア州すンノゼ、ヘスター・アー１
６２旙地 力合衆国カリフォルニア州すンノゼ、ノ１−デインベニ
ュ−８９幡地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板に、陽イオン性フオトイニシエータを含有する皮膜
   をコーティングし、 この皮膜を像に従つて放射線に露出して、これにより皮
   膜の露出部分に陽イオン性イニシエータを形成し、 露出した皮膜を陽イオン感受性単量体で処理して、耐プ
   ラズマ・エッチング性の重合体の皮膜を形成し、 レジスト像をプラズマでエッチングすることにより現像
   することを特徴とする陰画レジスト像を形成する方法。