JPS6350020A - パタ−ン形成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、集積回路を始めとする各種の固体デバイスの
製造においてなされるパターン形成方法に関する。

（従来技術および発明が解決しようとする問題点）集積
回路は年々大規模・高集積となシ、そのため回路製造技
術や用いる材料も次々に新しいものが研究・開発されて
きている。次の一般式に示すオルガノポリシロキサン、
所顛シリコーン樹脂も新たなＬＳＩ用材料の一つとして
着目されているものである。

？ （Ｒは、メチル、フェニルの様な有機基）シリコーン樹
脂の最も大きな特徴は、スピン塗布出来る高分子形態を
有していながら、カーＭンを主鎖に持つ通常の有機高分
子とは異なった優れた絶縁性、耐熱性、耐酸化性（酸素
グラズマ耐性）を示すことである。そのため、表面平坦
化がなされる絶縁膜として、また、三層しｒ　９　　） シストの中間層の如き多層レジスト用材料としてＬＳＩ
製作上多いに適用されてきている。シリコーン樹脂絶縁
膜を例にとり、その形成工程を説明すると、 第１図ａ　％　ｆに示す様に、先ず配線金属２が形成さ
れた基板１（ａ）の上に、シリコーン樹脂３をスピン塗
布形成する（ｂ）。スピン塗布形成の方法は、通常のレ
ジストの被膜形成と同様に、樹脂滴下、スピン回転、ベ
ーキングの工程ニジなされる。滴下量は基板上すべてに
樹脂が覆われる程度で、通常２〜５ｃｃ、スピン回転数
、回転時間は必要な膜厚に形成出来る程度で、通常１０
００〜４０００　ｒｐｍ、１０〜３０秒、ベーキングは
レジストを溶解した溶媒が揮発する程度性なえば良く、
通常１００〜２００°０である。次に、＋４１）の如く
、シリコーン樹脂３の上にパタン形成のための紫外線、
Ｘ線、あるいは電子線レジスト４をスぎン塗布する。所
望のマスクあるいはデータを用いて紫外線、′Ｘ線、あ
るいは電子線を照射し、任意の溶媒で現像することによ
り、レジスト４のパタンを形成する（ｄ）。続いて、形
成したレジスト４のパタンをマスクにして、ＣＦ４等の
ガスプラズマによりシリコーン樹脂３をドライエツチン
グし、さらにレジスト４の／ぞタンを除去する（、）。

この後、例えば２層目の配線金属５を形成する（ｆ）。

このようなシリコーン樹脂を絶縁膜に用いた場合、シリ
コーン樹脂表面は平坦化されているため、第２図に示す
如く通常の５１０２絶縁膜６を用いた時に生ずる段差部
での配線金属の断線部分７はなくなる。また、５１０２
絶縁膜は真空装置内でのスノ々ツタリングで形成される
のに対し、シリコーン樹脂はスピン塗布形成であるため
形成時間の著しい短縮を図ることが出来る。

このように、シリコーン樹脂絶縁膜は種々の利点を持ち
、ＶＬＳ　Ｉに必須となる多層金属配線工程に有効な材
料であるが、シリコーン樹脂上にレジストを塗布した場
合、高温加熱してシリコーン樹脂を十分架橋させない限
り、レジストの溶媒（例えば、東京応化製フォトレジス
ト０ＦＰＲ−８００ハ、溶媒はエチルセロソルブアセテ
ート）に対する溶解性から、第３図に示す如くシリコー
ン樹脂上に塗布したレジストがシリコーン樹脂を溶かし
て混合層８を形成するとともに、レジスト膜厚がむらに
なる問題を生じさせていた。

その結果、第１図ｄの様な良好なレジストノ臂タンある
いはｅの様な良好なシリコーン樹脂ノ臂タンが形成出来
ない問題があった。また、逆に、高温加熱した場合には
シリコーン樹脂膜にひび割れが発生する問題を有してい
た。

一方、三層レジストの中間層にシリコーン樹脂を用いた
場合でも、三層膜がスピン塗布のみで連続形成出来るた
め、形成工程簡略化の利点を生み出すが、下層レジスト
上にシリコーン樹脂を塗布した後、シリコーン樹脂上に
露光すべきレジストを形成するわけであるから、絶縁膜
として用いた場合同様三層レジストの場合もシリコーン
樹脂上にレジストが良好に形成出来ない問題が生じてい
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記のような、シリコーン樹脂上にレジスト
が形成出来ない欠点を解決するために提案されたもので
、本発明によシ安定な絶縁膜ノ４タンあるいは三層レジ
スト膜ぐタンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は加工すべき基板上
にシリコーン樹脂を形成する工程と、前記シリコーン樹
脂の上に当該シリコーン樹脂が難溶の極性溶媒を塗布す
る工程と、前記極性溶媒を塗布したシリコーン樹脂上に
紫外線、Ｘ線或は電子線に感光するレジストを塗布する
工程を含むことを特徴とするパターン形成方法を発明の
要旨とするものである。

シリコーン樹脂の溶媒に対する溶解性を下げるには、熱
あるいは架橋剤によシリコーン樹脂を架橋させ、分子量
を増大させる必要がある。

しかしながら、過度の架橋は体積収縮を引き起こし、膜
の割れの原因となる。わずかの量の架橋は溶解性を若干
低下させるものの、レジスト塗布時のレジスト膜むらは
免れない。若干の膜むらでも微細・９ターン形成には大
きな影響となる。本発明は、わずかの架橋で均一なレジ
スト膜を形成することを特徴とする。具体的には、シリ
コーン樹脂をわずかに架橋させた後、レゾストを塗布す
る前にシリコーン樹脂の溶けにくい溶媒を塗布すること
である。この溶媒の塗布は通常スピン塗布するが他の方
法でも良い。スピン塗布によシ溶媒はシリコーン樹脂の
表面に浸透し拡散したもののみが残る。シリコーン樹脂
の溶媒は、溶媒が樹脂内部に拡散しながら生じる。従っ
て、溶媒の樹脂内部への拡散を抑制させてやるだけで、
溶解の速度を減少させてやることが出来る。レジスト塗
布前の溶媒塗布は、拡散抑制をねらったものである。す
なわち、レジスト塗布前にシリコーン樹脂が難溶の溶媒
（Ａ）を樹脂上に塗布させてやれば、樹脂内部にこの溶
媒（Ａ）が拡散する。この状態で、エチルセロソルブア
セテートの如き樹脂が可溶の溶媒（Ｂ）を有したレジス
トを塗布しても、既に内部は溶媒（Ａ）が拡散されてい
るため溶媒（Ｂ）は拡散しに＜＜Ｖる。その結果、殆ど
溶解せずに均一な膜厚でレジストを塗布することが出来
るものである。用いる溶媒（Ａ）は、シリコーン樹脂を
溶解しにくいものであればどの様なものでも良いが、フ
ォトレジストの溶媒の殆どは極性溶媒が用いられている
ため、相互競、和性の点から上記溶媒（Ａ）は極性溶媒
が良い。さらには、特に高分子を溶解しにくいメタノー
ルやエタノール等のアルコール類、メチルイソブチルケ
トンやメチルエチルケトン等のケトン類あるいはこれら
の混合液が好ましい。

また、上記説明は、シリコーン樹脂をわずかに架橋させ
た場合について述べたが、架橋させなくてもシリコーン
樹脂難溶の溶媒を適用出来れば、本発明は「わずかの架
橋」を必要としない。

以下に実施例に従って本発明の詳細な説明する。

なお実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱
しない範囲で棟々の変更あるいは改良を行ないうろこと
は言うまでもない。

（実施例１） モリブデンから成るｉ９タンを有するシリコン基板上に
、メチルビニルポリシロキサンから成るシリコーン樹脂
２μｍ厚をスピン塗布し、オープン中１５０°０．２０
分加熱した。この後、メタノールを５　ｃｃ滴下し、３
００　ｒｐｍ７５秒＋３００Ｏｒｐｍ７２０秒でスピン
した。次に、東京応化製フォトレジスト０ＦＰＲ−８０
０を０．１μｍ厚形成し、所望のマスクｉ４タンを用い
て４３６　ｎｍの紫外光により０ＦＰＲ−８００を縮小
投影露光した。アルカリ現像液により現像した後、ＣＦ
４のガスプラズマを用い、０．３Ｗ／Ｃ！ｌｌ、　ＣＦ
４５０　ｓｅｃｍ、　　１００　Ｐａの圧力下でレジス
トパタンをマスクにシリコーンｍ脂ヲエッチｙグした。

その結果、良好な絶縁膜パタンを得た。

（実施例２） アルミニウム薄膜パタンを有するシリコン基板上に実施
例１と同様にシリコーン樹脂２μｍ厚を形成した後、メ
チルイソブチルケトンを５ｅａ滴下した後、実施例１と
同様の条件でスピンした。次に、東京応化製フォトレジ
スト０ＦＰＲ−８００を１μｍ厚形成し、実施例１と同
様にＯＦＰ　Ｒ−８００を露光・現像し、１μｍ径のレ
ジストパタンを形成した。ＣＦ４のガスプラズマを用い
、０．３Ｗ／Ｃ１／ｌ　、　ＣＦ４５０　ｓｅｃｍ　、
　Ｚｏｏ　Ｐａのアンダーカットの入る条件で０．５μ
ｍ厚エツチングした後圧力を５０Ｐ＆にさげてアンダー
カットの入らない条件で残シのシリコーン樹脂を１．５
μｍエツチングした。その結果、上部にテーパのついた
１μｍ径の良好な絶縁膜パタンを得た。

（実施例３） ０．５μｍ膜厚のアルミニウム薄膜を堆積させたシリコ
ン基板に東京応化製フォトレジスト０ＦＰＲ−８００を
２μｍ厚塗布し、２４０℃、３０分加熱した後、メチル
ポリンロキサンから成るシリコーン樹脂を０．２μｍ厚
塗布し、２４０℃、３０分加熱した。

次に、メタノールを５ｃｃ滴下後、実施例１と同様にス
ピンした。この後、東京応化製フォトレジスト０ＦＰＲ
−８００を１　μｍ厚塗布し、３６５　ｎｍの紫外線で
縮小投影露光、現像を行ない０．８μｍ幅の配線パタン
を形成した。０．３Ｗ／ｃＩ／ｌ、　　Ｉ　Ｐａの条件
下で、ＣＦ４に２０％Ｈ２を混合したガスによりシリコ
ーン樹脂を、酸素ガスによりその下の２μｍＪ’ｌＥ　
０ＦＰＲ−８００をプラズマエツチングした。この三層
レジストパタンをマスクにアルミニウム薄膜をＢＣｌＳ
とＣＣｔ　４の混合ガスプラズマによりエツチングし、
良好な０．８μｍ幅・母タンを得た。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によればシリコーン樹脂上
にレジストを形成した時に生じていた問題を解決するこ
とが出来る。この結果、レジストに塗布むらが生じず、
良好に微細パタンを形成することが出来、良好な多層配
線用絶縁膜、あるいは多層レジストが形成出来る効果を
示す。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ　”＝　ｆは、シリコン樹脂絶縁膜の形成工程
を示す断面図であり、第２図は、シリコーン樹脂の変わ
シにＳｌＯ□絶縁膜を用いた場合の断面図であシ、第３
図はレジストがシリコーン樹脂を溶かして混合層を形成
することを示す図である。 １・・・基板、２・・・配線金属、３・・・シリコーン
樹脂、４・・・レジスト、５・・・配線金属、６・・・
５ＩＯ２絶縁膜、７・・・断線部分、８・・・混合層。 第１図 ／ニ ー： ノー−゛ 一］ Ｑ’） ２　　　　第２図 □ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工すべき基板上にシリコーン樹脂を形成する工
   程と、前記シリコーン樹脂の上に当該シリコーン樹脂が
   難溶の極性溶媒を塗布する工程と、前記極性溶媒を塗布
   したシリコーン樹脂上に紫外線、Ｘ線或は電子線に感光
   するレジストを塗布する工程を含むことを特徴とするパ
   ターン形成方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のパターン形成方法に
   おいて、前記極性溶媒がアルコール類であることを特徴
   とするパターン形成方法。