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JPH0341452A - 厚い垂直壁を有するフォトレジストパターンを製造するためのマイクロリソグラフィ方法 - Google Patents

厚い垂直壁を有するフォトレジストパターンを製造するためのマイクロリソグラフィ方法

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JPH0341452A
JPH0341452A JP2144265A JP14426590A JPH0341452A JP H0341452 A JPH0341452 A JP H0341452A JP 2144265 A JP2144265 A JP 2144265A JP 14426590 A JP14426590 A JP 14426590A JP H0341452 A JPH0341452 A JP H0341452A
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photoresist
substrate
barrier layer
contrast
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JP2144265A
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アレン　リー　シードマン
Susan K Fung
スーザン　キット　フン
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Digital Equipment Corp
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Digital Equipment Corp
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Publication date
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    • G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
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    • 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
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    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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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】 マスクした基板にパターンをエツチングする際に、イオ
ンビームミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）のようないくつか
のエツチング方法においては、そうすることがのぞまし
くない場合においてさえマスクまでもがエツチングされ
る場合がある。このことは、フォトレジストマスク層が
基板より速くエツチングされるという事実によってさら
に悪化する。下層基板を保護するのに十分なほど長くフ
ォトレジスト層を残存させることを確保するための一つ
の方法は、フォトレジストをより厚くすることである。
厚いフォトレジストを有する基板にエツチングされるべ
き細い線をパターン化する際に生ずる問題は、第１図（
ａ）に示されるようにフォトレジストの（側面の）壁が
垂直でないことである。フォトレジストの基板に近い部
分の幅は、フォトレジストの上部の幅より大きい。この
結果、第１図（ｂ）に示すようにイオンビームミリング
によってフォトレジストの一部は基板と一緒にエツチン
グされてしまう。これにより、第１図（Ｃ）の点線で示
される所望の幅より細い線を基板にエツチングする結果
となる。
第一に本発明は、 ａ　基板に、好ましくは３μ以上の厚さでフォトレジス
ト化合物を塗布し、 ｂ、該フォトレジストに溶液を塗布してバリヤー層を形
成し、 ｃ、該バリヤー層にコントラスト増進化合物層を塗布し
、 ｄ、該コントラスト増進化合物層の表面に向かって基板
表面から相当上方の位置にパターンを合焦させて、工程
Ｃの生成物を該パターンに暴露し、及び ｅ　暴露コントラスト増進化合物層及びバリヤー層を剥
離し、暴露フォトレジスト層を現像する工程を含む基板
上に垂直壁を有する厚膜フォトレジストマスクを製造す
る方法に関する。好ましくは、この最終工程の後にプラ
ズマによる汚れ除去を行う。
好ましくは、コントラスト増進化合物層の表面に向かっ
て基板表面から少なくとも約７５％上方にパターンを合
焦させる第一の実施態様においては、コントラスト増進
化合物はアリールニトロン（ａｒｙｌ　ｎ１ｔｒｏｎｅ
）であり、バリヤー層はポリビニルアルコール層のよう
な、水性アルカリ可溶性であって光学的に透明なポリマ
ー層である。
また、この方法は基板をエツチングする工程及びマスク
を除去する工程をも含んでいてもよい。
好ましくは、基板のエツチングはイオンビームミリング
、スパンクー又は反応性イオンエツチングによって行う
。あるいは、レーザー又は化学的エツチングを用いても
よい。実際上、この方法は他の方法のなかでも電気めっ
き、無電気めっきや蒸発等の方法によって、フォトレジ
ストによって定められるパターン通りに物質を付着する
工程を含んでいてもよい。
第２図に示すように、高アスペクト比及び垂直な壁を有
するフォトレジストマスク（及びこれから得られる高ア
スペクト構造）を経済的に製造する方法の好ましい実施
態様は、以下に述べるようないくつかの工程を含む。
ここで、高アスペクト比とは、マスク線幅に対するフォ
トレジストの厚さの比、又はこれから得られる構造それ
自体の幅に対する該構造の厚さの比が１：１又はそれ以
上であると定義される。
第１の工程において、基板（通常はウェハーである）に
厚いフォトレジストを塗布する（１１５）好ましい実施
態様においては、ＡＺ−４６２０（商標へキスト　セラ
ニーズ社（ｌｌｏｅｃｈｓｔ　Ｃｅ１ａｎｅｓｅ）製）
を、６７５ＰＰＭの速度で操作しているスピンコーター
を用いて３０秒間ウェハーに塗布する。
このような条件下で製造されるフォトレジスト膜は約２
０μの厚さを有する。
この塗布されたウェハーを取りはずして、クリーンフー
ドの下で１０分間空気乾燥する（１２０）ウェハーを乾
燥後、３０分間９０℃で熱対流炉中でベーキングしく１
２５）　、取りはずして、室温に冷却する（１３０）。
次いで、このウェハーに、５％ポリビニルアルコール水
溶液のようなバリヤー層を塗布する（１３５）。このバ
リヤー層はフォトレジストとこれに続くコントラスト増
進層との界面混合を防ぐ。このバリヤー層を１５分間乾
燥するが、ベーキングは行なわない。再び好ましい実施
態様に戻ルト、１１０００ＲＰで操作しているスピンコ
ーターを用いてポリビニルアルコールを６０秒間ｍ布す
る結果、約１７００オングストローム厚のバリヤー層が
得られる。
次いで、このウェハーに、ＣＥＭ−３８８又はＣＥＭ−
３８８ＷＳ　（未剥離性）　（ハルズオブアメリカコー
ポレーション社　（ｔｌ＋：ｒｌｓ　ｏｆ　八ｍｅｒｉ
ｃａＣＯｒｐＯｒａｔｉ○ｎ）製）のようなコントラス
ト増進化合物を塗布する（１４０）。この化合物は不活
性流延用ポリマーに担持された光活性染料であり、これ
は有機溶媒で溶媒和され、スピンコーティングを促進す
る。この光活性染料は下記式のニトロン類として知られ
る有機化合物のクラスからのものである。
Ｒ−ＣＨ＝Ｎ（○）−Ｒ 式中、Ｒはアルキル基又は芳香族基のいずれかである。
好ましいニトロンは、ポリスチレン流延用ポリマーに担
持されたα−ジメチルアミノフェニルＮ−フェニルニト
ロンでアル。ＣＥＭ−３８８１ｍおいては、ポリマー：
染料混合物は１６重量％で溶媒であるエチルベンゼンと
組み合わされる。得られる溶液は約し８センチストーク
スの粘度を有する。
均一な露光及び現像性を確保すべく、高いトポグラフィ
−に亘って十分なかつ均一な厚さが得られるようにスピ
ンコーティングを調整しなければならない。好ましい実
施態様においては、２０００ＲＰＭに操作しているスピ
ンコーク−を用いてＣＥＭ−３８８を３０秒間塗布する
。
この塗布されたウェハーを遠心脱水するが、ベーキング
は行わない。次いでこのウェハーを露光装置に取付け、
パターンを合わせて、マスクパターンに暴露する（１４
５）。マスクパターン像の合焦中心をコントラスト増進
層の表面に向かって基板表面から好ましくは約７５％以
上上方に位置０ 付けるように、露光装置を調整する。この調整なしには
、像の焦点がぼけてしまい、垂直な壁を有するレジスト
パターンを製造することはできない。
好ましい実施態様においては、ウェハーは、好ましくは
６４００ｍｊ／ｃＩＩｔの総線量で４（１１ｎｍの波長
で暴露される。
暴露（１４５）に引き続いて、コントラスト増進層を剥
離する（１５０）。ＣＥＭ−３８８の場合は、８５容量
％のトルエンと１５容量％のアニソールとの混合物のよ
うな有機溶媒を用いることが好ましい。この溶媒を、好
ましくはぬらしと回転とを交互に繰り返してウェハーに
塗布し、次いで塗布されたウェハーを３０秒間遠心脱水
する。
しかし、ＣＥＭ−３８８ＷＳは脱イオン水を用いて剥離
される。この工程をトラックシステムの現像プログラム
中に組み込むことができる。
このフォトレジストを噴霧現像に付すか、またはポジ型
レジスト現像液中で浸漬現像する（１５５）。
レジストの厚さ、種類及び用いる暴露量によって条件が
変動する。フォトレジスト現像工程の一部■ として、バリヤー層は、剥離される。
次いで、露光／現像後のむき出し領域内の有機残留物を
取り除くために、ウェハーをプラズマ汚れ除去に付す（
１６０）。好ましい実施態様においては、これを酸素含
有プラズマ内で行う。この汚れ除去後に、任意にウェハ
ーを熱対流炉内で３０分間１３０℃で後ベーキングする
ことができる（１６５）。
次いで、得られる高アスペクト比の厚膜マスクを有する
ウェハーをエツチングする（１７０）。
基板のエツチングはイオンミリング、スパッターエツチ
ング、反応性イオンエツチングの態様で行うことができ
る。あるいは、例えばレーザーエツチング又は化学エツ
チングを用いてもよい。基板のエツチングに引き続いて
、アセトン又はこの他の適切な剥離剤を用いて、フォト
レジストマスクを剥離することができる（１８０）。し
かし、汚れ除去後に任意にベーキングを行う場合は、フ
ォトレジストマスクを剥離するためには超音波撹拌する
ことが必要となるかもしれない（１７５）。
本発明によって、非常に高いアスペクト比及び垂直な側
壁を有するコイル、極及びコンダクタ−等の薄膜デバイ
スや幾何学的形状の製造がはじめて可能になった。これ
ら薄膜デバイスや幾何学的形状はこの他の方法によって
は従来得られなかったものである。このことは、高密度
、高出力用の非常に細く厚い極及び厚く、緊密な間隔で
配置されたコンダクタ−が必要とされる、高密度用途に
おける記録ヘッドの製造において重要である。
また、本発明によって、垂直な壁を有するボンドパッド
の製造が可能となった。このことにより、向上したアル
ミナ保護膜組成物及び機械的性質が得られる結果、ボン
ドパッドのラップ処理の際に生じる保護膜の不良や抜は
出しを抑制できる。これにより、薄膜デバイスの製造に
おける歩留まりとデバイスの信頼度が高められる。また
、この方法は、この他のマイクロエレクトロニクス部品
（例えば相互接続体（ｉ　ｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）
、磁気バブル記憶装置又は半導体ボンドパッド等）の製
造に用いてもよい。
３ 注文生産による装置が必要とされず、かつ、市販の化学
物質のみが必要とされるので、本発明を実施するにはわ
ずかな追加的資本投下が必要とされるにすぎない。さら
に、この方法においては、パターンの相当の改良を達成
するために、非常にわずかな追加的工程を加えるにすぎ
ない。
この方法により、よりアグレッシブ（ａｇｇｒｅｓｓ　
１ｖｅ）でないデバイス構造においてさえ、より良い品
質のパターンが得られ、歩留りが向上する。また、この
方法により、厚く高品質の垂直なパターンが得られる一
方、非常に高められた露光ラチチュードが得られる。さ
らに、精密な寸法制御が得られる。
この他の実施態様も本発明の精神及び範囲に包含される
ものであり、本発明は特許請求の範囲によって限定され
るのみである。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は従来技術の厚いフォトレジストマスク及
び基板の断面図である。 第１開山）は、第１図（ａ）のフォトレジストに対し４ てイオンビームミリングを行った結果を示す。 第１図（Ｃ）は基板にエツチングされた線幅に対する得
られた影響を示す。 第２図は本発明の方法のフローダイヤグラムを示す。 ５

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ａ、基板に厚いフォトレジスト化合物を塗布し、
    ｂ、該フォトレジストに溶液を塗布してバリヤー層を形
    成し、 ｃ、該バリヤー層にコントラスト増進化合物層を塗布し
    、 ｄ、該コントラスト増進化合物層の表面に向かって基板
    表面から相当上方の位置にパターンを合焦させて、工程
    ｃの生成物を該パターンに暴露し、及び ｅ、暴露コントラスト増進化合物層及びバリヤー層を剥
    離し、暴露フォトレジスト層を現像する 工程を含む基板上に垂直壁を有する厚膜フォトレジスト
    マスクを製造する方法。
  2. （２）コントラスト増進化合物層の表面に向かって基板
    表面から約７５％以上上方にパターンを合焦させ、かつ
    、フォトレジストを少なくとも３μの厚さに塗布する請
    求項（１）記載の方法。
  3. （３）コントラスト増進化合物がアリールニトロンであ
    る請求項（１）記載の方法。
  4. （４）バリヤー層が水性アルカリ可溶性であり、光学的
    に透明なポリマー層である請求項（１）記載の方法。
  5. （５）バリヤー層がポリビニルアルコールからなる請求
    項（４）記載の方法。
  6. （６）工程ｃの生成物を約４０／ｎｍの波長でパターン
    に暴露する請求項（１）記載の方法。
  7. （７）基板内にパターンが得られるように基板をエッチ
    ングする工程ｆをさらに含む請求項（１）の方法。
  8. （８）マスクを除去する工程を含む請求項（７）の方法
    。
  9. （９）工程ｅの後に汚れ除去を行う請求項（１）の方法
    。
  10. （１０）基板のエッチングを、イオンミリング、スパッ
    ター、反応性イオン、レーザー又は化学的エッチングに
    より行う請求項（７）記載の方法。
  11. （１１）フォトレジストによって定められるパターン通
    りに、工程ｅの生成物上に物質を付着する工程をさらに
    含む請求項（１）記載の方法。
  12. （１２）基板と、該基板上に定められる少なくとも一つ
    の構造とを含む薄膜デバイスにおいて、該構造が高アス
    ペクト比を有する薄膜デバイス。
  13. （１３）少なくとも一つの高アスペクト比構造を有する
    薄膜デバイスであって、該構造が、コントラスト増進化
    合物を用いて該構造を形成する工程を含む方法から得ら
    れ該薄膜デバイス上に定められる少なくとも一つのアス
    ペクト比を有する薄膜デバイス。
  14. （１４）製造方法が下記の工程を含む請求項（１３）記
    載のデバイス。 ａ、基板に厚いフォトレジスト化合物を塗布し、ｂ、フ
    ォトレジストに溶液を塗布してバリヤー層を形成し、 ｃ、該バリヤー層にコントラスト増進化合物層を塗布し
    、 ｄ、該コントラスト増進化合物層の表面に向かって基板
    表面から相当上方の位置にパターンを合焦させて、工程
    ｃの生成物を該パターンに暴露し、及び ｅ、暴露コントラスト増進化合物層及びバリヤー層を剥
    離し、暴露フォトレジスト層を現像する工程。
JP2144265A 1989-06-02 1990-06-01 厚い垂直壁を有するフォトレジストパターンを製造するためのマイクロリソグラフィ方法 Expired - Lifetime JPH07113775B2 (ja)

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