JPS6364771B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6364771B2 JPS6364771B2 JP56027481A JP2748181A JPS6364771B2 JP S6364771 B2 JPS6364771 B2 JP S6364771B2 JP 56027481 A JP56027481 A JP 56027481A JP 2748181 A JP2748181 A JP 2748181A JP S6364771 B2 JPS6364771 B2 JP S6364771B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- layer
- resist layer
- forming
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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
- G03F7/075—Silicon-containing compounds
- G03F7/0757—Macromolecular compounds containing Si-O, Si-C or Si-N bonds
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子線、Ｘ線、イオンビームなどの電
離放射線を用いたリソグラフイー用のレジスト材
料に係り、Al、Al合金、SiO2などの半導体用配
線材料、基板のドライエツチングによる加工を容
易にするポジパターン形成方法に関する。
離放射線を用いたリソグラフイー用のレジスト材
料に係り、Al、Al合金、SiO2などの半導体用配
線材料、基板のドライエツチングによる加工を容
易にするポジパターン形成方法に関する。
電子線、Ｘ線、イオンビーム用レジストとして
はポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリｎ
−ブチルメタクリレートなどのメタクリル酸エス
テル系レジストポリ−１−ブテンスルホン
（PBS）、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリ
ロニトリルなどが提案されている。しかし、Al、
Al合金、SiO2等の半導体配線材料、絶縁層など
をドライエツチングするにはその耐性が不足し、
被加工層を完全にエツチングする以前にレジスト
がなくなつたり、パターンが細つたり、虫くい状
態になつたりする。したがつてより耐性の高いレ
ジスト材料が要求されている。耐ドライエツチン
グ性を向上するには芳香族環を多量に含む分子構
造にすれば良いことがわかつているが、これによ
り感度が著しく低下するという相反則があり、現
在感度と耐ドライエツチング性を同時に満足する
ようなレジストはない。
はポリメチルメタクリレート（PMMA）、ポリｎ
−ブチルメタクリレートなどのメタクリル酸エス
テル系レジストポリ−１−ブテンスルホン
（PBS）、ポリメタクリルアミド、ポリメタクリ
ロニトリルなどが提案されている。しかし、Al、
Al合金、SiO2等の半導体配線材料、絶縁層など
をドライエツチングするにはその耐性が不足し、
被加工層を完全にエツチングする以前にレジスト
がなくなつたり、パターンが細つたり、虫くい状
態になつたりする。したがつてより耐性の高いレ
ジスト材料が要求されている。耐ドライエツチン
グ性を向上するには芳香族環を多量に含む分子構
造にすれば良いことがわかつているが、これによ
り感度が著しく低下するという相反則があり、現
在感度と耐ドライエツチング性を同時に満足する
ようなレジストはない。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、シ
リコン樹脂を酸素プラズマ中に置くとその表面が
SiO2に変化し、全エツチングされない。この現
象を利用し、一般のポジ型レジストに混合し耐酸
素プラズマ性をもたせた。このシリコン樹脂の入
つたポジ型レジストを上層、下層にO2プラズマ
にてエツチング可能な耐ドライエツチング性の高
い物質を塗布した二層構造とし、上層部のレジス
トパターンを下層部にO2プラズマエツチングし
て転写し、この下層部の対プラズマ性をもつて被
加工層を加工する方法を提供するものである。シ
リコン樹脂の添加量は１〜10wt％であり、1wt％
以下ではその効果が少なく、10wt％以上では本
来のポジ型レジストの解像性をそこなう。またシ
リコン樹脂は使用するレジストの感度より低感度
であること、また現像液によつて抽出されないよ
うな現像法にすることが必要である。
リコン樹脂を酸素プラズマ中に置くとその表面が
SiO2に変化し、全エツチングされない。この現
象を利用し、一般のポジ型レジストに混合し耐酸
素プラズマ性をもたせた。このシリコン樹脂の入
つたポジ型レジストを上層、下層にO2プラズマ
にてエツチング可能な耐ドライエツチング性の高
い物質を塗布した二層構造とし、上層部のレジス
トパターンを下層部にO2プラズマエツチングし
て転写し、この下層部の対プラズマ性をもつて被
加工層を加工する方法を提供するものである。シ
リコン樹脂の添加量は１〜10wt％であり、1wt％
以下ではその効果が少なく、10wt％以上では本
来のポジ型レジストの解像性をそこなう。またシ
リコン樹脂は使用するレジストの感度より低感度
であること、また現像液によつて抽出されないよ
うな現像法にすることが必要である。
以下本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明のパターン形成方法を示す工程
断面図であり、第１図ａの如く、Al、Al合金、
SiO2等の被加工層２を形成した基板１上に酸素
プラズマでエツチング可能な他のエツチヤントに
対して耐性が大きい、例えばポリスチレン、ポリ
ビニルカルバゾール、フエノール樹脂、ポリイミ
ド、環化ポリイソプレン等から成る第１のレジス
ト層３を塗布する。次いでその上にポジ型レジス
トとポリシルセスキオキサンとの混合物から成る
第２のレジスト層４を乾燥後の膜厚が0.3〜0.7μ
ｍとなるようにスピンコート法により塗布する。
次いで第１図ｂの如く、第２のレジスト層４のみ
を露光現像する。次いで酸素プラズマ中でエツチ
ングすることにより第２のレジスト層４で覆われ
ない第１のレジスト層の露出部分が酸素プラズマ
によりエツチング除去された第１図ｃの如きパタ
ーンが形成される。次いでエツチヤントにより第
１図ｄの如く、被加工層２をエツチング除去し、
パターニングを行なうものである。
断面図であり、第１図ａの如く、Al、Al合金、
SiO2等の被加工層２を形成した基板１上に酸素
プラズマでエツチング可能な他のエツチヤントに
対して耐性が大きい、例えばポリスチレン、ポリ
ビニルカルバゾール、フエノール樹脂、ポリイミ
ド、環化ポリイソプレン等から成る第１のレジス
ト層３を塗布する。次いでその上にポジ型レジス
トとポリシルセスキオキサンとの混合物から成る
第２のレジスト層４を乾燥後の膜厚が0.3〜0.7μ
ｍとなるようにスピンコート法により塗布する。
次いで第１図ｂの如く、第２のレジスト層４のみ
を露光現像する。次いで酸素プラズマ中でエツチ
ングすることにより第２のレジスト層４で覆われ
ない第１のレジスト層の露出部分が酸素プラズマ
によりエツチング除去された第１図ｃの如きパタ
ーンが形成される。次いでエツチヤントにより第
１図ｄの如く、被加工層２をエツチング除去し、
パターニングを行なうものである。
次に本発明のパターン形成法に用いるレジスト
について説明する。
について説明する。
(1) 上層の第２層目レジストとポリシルセスキオ
キサン 下記一般式（）で表わされるポリシルセス
キオキサンは、 〔ただし、ｎ：重合度 R1：Ｈ又はフエニル基又はアルキ
ル基（Ｃ＝１〜４）又はCN基から
選ばれた一種以上の基 R2：フエニル基又はアルキル基
（Ｃ＝１〜４）又はCN基から選ば
れた一種以上の基を表わす。〕 電子線等のエネルギー線の被照射により架橋
する材料であるため添加に際しては、基本とな
るポジ型レジストの感度よりも低くいものを選
択しなければならない。そのためには下記一般
式（）のR1、R2にフエニル基が付いたもの、
あるいは分子量を低くして感度を低めるなどが
必要である。
キサン 下記一般式（）で表わされるポリシルセス
キオキサンは、 〔ただし、ｎ：重合度 R1：Ｈ又はフエニル基又はアルキ
ル基（Ｃ＝１〜４）又はCN基から
選ばれた一種以上の基 R2：フエニル基又はアルキル基
（Ｃ＝１〜４）又はCN基から選ば
れた一種以上の基を表わす。〕 電子線等のエネルギー線の被照射により架橋
する材料であるため添加に際しては、基本とな
るポジ型レジストの感度よりも低くいものを選
択しなければならない。そのためには下記一般
式（）のR1、R2にフエニル基が付いたもの、
あるいは分子量を低くして感度を低めるなどが
必要である。
第２図はポジ型レジスト材料とポリシルセス
キオキサン（シリコン樹脂）の露光量と残存膜
厚の関係を示すグラフであり、系従軸に正規化
した残存膜厚を横軸に露光量でプロツトしたも
のである。
キオキサン（シリコン樹脂）の露光量と残存膜
厚の関係を示すグラフであり、系従軸に正規化
した残存膜厚を横軸に露光量でプロツトしたも
のである。
本発明においては、各材料の特性曲線がまじ
わることがないことが原則的に必要である。
わることがないことが原則的に必要である。
(2) 上層の第二層目と下層の第一層目の現像条件
下層の第１層目に使用しうる材料は、酸素プ
ラズマによつてエツチング可能な物質であり、
耐ドライエツチング性に優れたものを使用す
る。たとえば、フエノール樹脂、ポリスチレ
ン、ポリビニルカルバゾール、ポリイミド樹
脂、環化ポリイソプレンからなるフオトレジス
トなどが好ましい。ただし、上層の第２層目を
現像液にて現像するために第１層目樹脂層を溶
解しないような現像条件を選択すること、ある
いは第１層目樹脂として第２層目レジストの現
像液に溶解しないものを選ぶこと、あるいは第
１層目樹脂を硬化処理して不溶化することなど
が必要である。また、第２層目レジストの現像
としては混入されているシリコン樹脂が抽出さ
れないようにレジストの膨潤性の少ない成分を
選ぶことが必要である。
ラズマによつてエツチング可能な物質であり、
耐ドライエツチング性に優れたものを使用す
る。たとえば、フエノール樹脂、ポリスチレ
ン、ポリビニルカルバゾール、ポリイミド樹
脂、環化ポリイソプレンからなるフオトレジス
トなどが好ましい。ただし、上層の第２層目を
現像液にて現像するために第１層目樹脂層を溶
解しないような現像条件を選択すること、ある
いは第１層目樹脂として第２層目レジストの現
像液に溶解しないものを選ぶこと、あるいは第
１層目樹脂を硬化処理して不溶化することなど
が必要である。また、第２層目レジストの現像
としては混入されているシリコン樹脂が抽出さ
れないようにレジストの膨潤性の少ない成分を
選ぶことが必要である。
(3) 本シリコン樹脂の特徴
SiOリツチ（他の線状型よりも）であるた
めに耐O2プラズマ性にすぐれる。
めに耐O2プラズマ性にすぐれる。
溶解性にすぐれており、通常用いられるレ
ジストの溶媒現像液と相溶する。また、樹脂
との相溶性良好である。
ジストの溶媒現像液と相溶する。また、樹脂
との相溶性良好である。
実施例 １
シリコンウエーハに被加工層のAlを1μｍ着け、
この上に下層の第１層目レジスト層としてポリス
チレンを1.2μｍ塗布した。120℃、60分間加熱し
た後、さらにこの上に上層の第２層目ポジ型レジ
ストとしてメチルメタクリレートと2.2.3.4.4.4−
ヘキサフルオロブチルメタクリレートとの共重合
体（共重合比１対１モル％、＝６×105、
Mw／＝2.5）に一般式（）で示されるシリ
コン樹脂（R1：Ｈ／C2H5＝２／１、R2：CH3／
C6H5＝２／１、＝２×103、／＝2.7）
を5wt％混合したものを0.5μｍ塗布した。そして
80℃で20分間加熱した後、電子線露光装置にて
（露光量７×10-6C／cm2、20kV）にて1μｍのライ
ン＆スペースパターンを描画した。これをエチル
セロソルブ（30vol％）とイソプロピルアルコー
ル（70vol％）とからなる現像液にて60秒間現像
し、レジストパターンを得た。次に、平行平板型
ドライエツチング装置を用い、酸素圧力
0.4Torr、印加電力0.25W／cm2、印加周波数
13.56MHzのプラズマ条件にて12分間エツチング
してスチレン層をエツチングした。これにより第
２層目レジスト層はほとんどエツチングされず、
レジストパターンが第１のレジスト層であるスチ
レン層に転写された。次に、エツチヤントを
CCl4に変え、0.04Torr、0.25W／cm2の条件で10分
間エツチングすることにより被加工層のAlが完
全に上部第１層と同じサイズにてエツチングされ
た。
この上に下層の第１層目レジスト層としてポリス
チレンを1.2μｍ塗布した。120℃、60分間加熱し
た後、さらにこの上に上層の第２層目ポジ型レジ
ストとしてメチルメタクリレートと2.2.3.4.4.4−
ヘキサフルオロブチルメタクリレートとの共重合
体（共重合比１対１モル％、＝６×105、
Mw／＝2.5）に一般式（）で示されるシリ
コン樹脂（R1：Ｈ／C2H5＝２／１、R2：CH3／
C6H5＝２／１、＝２×103、／＝2.7）
を5wt％混合したものを0.5μｍ塗布した。そして
80℃で20分間加熱した後、電子線露光装置にて
（露光量７×10-6C／cm2、20kV）にて1μｍのライ
ン＆スペースパターンを描画した。これをエチル
セロソルブ（30vol％）とイソプロピルアルコー
ル（70vol％）とからなる現像液にて60秒間現像
し、レジストパターンを得た。次に、平行平板型
ドライエツチング装置を用い、酸素圧力
0.4Torr、印加電力0.25W／cm2、印加周波数
13.56MHzのプラズマ条件にて12分間エツチング
してスチレン層をエツチングした。これにより第
２層目レジスト層はほとんどエツチングされず、
レジストパターンが第１のレジスト層であるスチ
レン層に転写された。次に、エツチヤントを
CCl4に変え、0.04Torr、0.25W／cm2の条件で10分
間エツチングすることにより被加工層のAlが完
全に上部第１層と同じサイズにてエツチングされ
た。
実施例 ２
実施例１と同一プロセスをとる。但し、上層の
第２層目レジストとしてメチルメタクリレート
（94mol％）とメタクリル酸（5.5mol％）とメタ
クリル酸クロリド（0.5mol％）の三元系共重合
体に一般式（）のR1がＨ／C2H5＝２／１、R2
がC6H5であるシリコン樹脂（＝1.5×103、
Mw／＝1.8）5wtを加えた組成のポジ型レジ
ストを用いる。加熱温度は140℃、30分間で、現
像方法はメチルイソブチルケトン３分間とする。
電子線の露光量は１×105C／cm2、20kVである。
0.5μｍライン＆スペースを解像する。また下層の
第１層目レジスト層としてはフエノール樹脂を用
いる。160℃で60分間加熱処理をする。膜厚、エ
ツチングは実施例１と同じ条件で行ない、実施例
１と同様の結果を得た。
第２層目レジストとしてメチルメタクリレート
（94mol％）とメタクリル酸（5.5mol％）とメタ
クリル酸クロリド（0.5mol％）の三元系共重合
体に一般式（）のR1がＨ／C2H5＝２／１、R2
がC6H5であるシリコン樹脂（＝1.5×103、
Mw／＝1.8）5wtを加えた組成のポジ型レジ
ストを用いる。加熱温度は140℃、30分間で、現
像方法はメチルイソブチルケトン３分間とする。
電子線の露光量は１×105C／cm2、20kVである。
0.5μｍライン＆スペースを解像する。また下層の
第１層目レジスト層としてはフエノール樹脂を用
いる。160℃で60分間加熱処理をする。膜厚、エ
ツチングは実施例１と同じ条件で行ない、実施例
１と同様の結果を得た。
本発明によれば通常のポジ型レジスト材料にポ
リシルセスキオキサンを混入したレジストを上層
の第２層目に用いることによつて、ドライエツチ
ング耐性の大きい下層の第１層目樹脂にレジスト
パターンを転写することが可能となり、この第１
層目樹脂をマスクとして被加工層のドライエツチ
ングを容易に行なえるようになる。
リシルセスキオキサンを混入したレジストを上層
の第２層目に用いることによつて、ドライエツチ
ング耐性の大きい下層の第１層目樹脂にレジスト
パターンを転写することが可能となり、この第１
層目樹脂をマスクとして被加工層のドライエツチ
ングを容易に行なえるようになる。
第１図は本発明のパターン形成方法の工程断面
図であり、第２図はポジ型レジストとシリコン樹
脂の露光量と残存膜厚の関係を示すグラフであ
る。 １：基板、２：被加工層、３：下層の第１層目
レジスト層、４：上層の第２層目レジスト層。
図であり、第２図はポジ型レジストとシリコン樹
脂の露光量と残存膜厚の関係を示すグラフであ
る。 １：基板、２：被加工層、３：下層の第１層目
レジスト層、４：上層の第２層目レジスト層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子線、Ｘ線、イオンビーム用ポジ型レジス
トに下記一般式(1)で表されるポリシルセスキオキ
サンを混合したレジスト材料に電子線、Ｘ線、イ
オンビーム等のエネルギー線のうちいずれかを照
射し、露光現像してポジ型パターンを形成するこ
とを特徴とするポジパターン形成方法。 〔ただし、ｎ：重合度 R1：Ｈ又はフエニル基又はアルキル
基（Ｃ＝１〜４）又はCN基から選
ばれた一種以上の基 R2：フエニル基又はアルキル基（Ｃ
＝１〜４）又はCN基から選ばれた
一種以上の基を表す。〕 ２ 被加工基板上に酸素プラズマでエツチング可
能な第１のレジスト層を形成する工程、次いでそ
の上に電子線、Ｘ線、イオンビーム用ポジ型レジ
ストにポリシルセスキオキサンを混合した第２の
レジスト層を形成する工程、電子線、Ｘ線、イオ
ンビーム等のエネルギー線を照射し第２のレジス
ト層を露光する工程、露光部分を現像除去し第２
のレジスト層をパターニングする工程、次いで上
記基板を酸素プラズマ中で第２のレジスト層をマ
スクに第１のレジスト層をエツチングしパターニ
ングする工程、レジスト層をマスクに被加工基板
をパターニングする工程を有することを特徴とす
るポジパターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56027481A JPS57141641A (en) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | Formation of positive pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56027481A JPS57141641A (en) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | Formation of positive pattern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57141641A JPS57141641A (en) | 1982-09-02 |
| JPS6364771B2 true JPS6364771B2 (ja) | 1988-12-13 |
Family
ID=12222308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56027481A Granted JPS57141641A (en) | 1981-02-26 | 1981-02-26 | Formation of positive pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57141641A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5965430A (ja) * | 1982-10-06 | 1984-04-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS62502071A (ja) * | 1985-03-07 | 1987-08-13 | ヒュ−ズ・エアクラフト・カンパニ− | イオンビ−ムと電子ビ−ムリソグラフイのためのポリシロキサンレジスト |
-
1981
- 1981-02-26 JP JP56027481A patent/JPS57141641A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57141641A (en) | 1982-09-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4808511A (en) | Vapor phase photoresist silylation process | |
| JP4336310B2 (ja) | ハードマスク層としてのシリコン含有反射防止層及びその形成方法 | |
| MacDonald et al. | Advances in the design of organic resist materials | |
| US4405708A (en) | Method of applying a resist pattern on a substrate, and resist material mixture | |
| US4481279A (en) | Dry-developing resist composition | |
| WO2003050613A2 (en) | Method and apparatus for modification of chemically amplified photoresist by electron beam exposure | |
| JP2003195521A (ja) | フォトレジストパターンの形成方法及び半導体素子 | |
| JPS60115222A (ja) | 微細パタ−ン形成方法 | |
| WO1985005470A1 (en) | Bilevel resist | |
| US5856071A (en) | Resist material including si-containing resist having acid removable group combined with photo-acid generator | |
| JP2707785B2 (ja) | レジスト組成物およびパターン形成方法 | |
| US5079131A (en) | Method of forming positive images through organometallic treatment of negative acid hardening cross-linked photoresist formulations | |
| US4701342A (en) | Negative resist with oxygen plasma resistance | |
| JP2901044B2 (ja) | 三層レジスト法によるパターン形成方法 | |
| JPS60254035A (ja) | パタ−ン形成方法 | |
| JPS63292128A (ja) | シリル化ポリ（ビニル）フェノールフォトレジスト | |
| JPS58207041A (ja) | 放射線感応性高分子レジスト | |
| JPH08193167A (ja) | 感光性樹脂組成物 | |
| JPS6364772B2 (ja) | ||
| JPS6098431A (ja) | パタン形成材料及びパタン形成方法 | |
| JPS60260946A (ja) | パタ−ン形成用材料及びパタ−ン形成方法 | |
| JPS61289345A (ja) | リソグラフイ用レジスト | |
| EP0334906B1 (en) | Silicon-containing negative resist material, and process for its use in patterning substrates | |
| JPH05265210A (ja) | レジスト組成物及びそれを用いるパターン形成方法 | |
| JPS59121042A (ja) | ネガ型レジスト組成物 |