JPS6238456A - Formation of pattern by dry development - Google Patents
Formation of pattern by dry developmentInfo
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- JPS6238456A JPS6238456A JP17734085A JP17734085A JPS6238456A JP S6238456 A JPS6238456 A JP S6238456A JP 17734085 A JP17734085 A JP 17734085A JP 17734085 A JP17734085 A JP 17734085A JP S6238456 A JPS6238456 A JP S6238456A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、LSI等の半導体デバイス作製プロセスにお
いて使用するレジストパターンの形成方法、特に湿式の
現像を必要としないレジストパターンの形成方法に関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a resist pattern used in a process for manufacturing semiconductor devices such as LSI, and particularly to a method for forming a resist pattern that does not require wet development.
従来の技術
従来、ICおよびLSI等の製造では、レジストと呼ば
れる高分子化合物等の有機組成物で被加工基板を被覆し
、高エネルギー線をパターン状に照射してレジストに潜
像を形成し、これを適当な溶媒に浸漬したり、溶媒を噴
霧することなどにより、高エネルギー線照射部分を溶解
、あるいは残存させることによりパターン状のレジスト
膜を形成する湿式現像法が用いられてきた。しかし、近
年LSI素子の微細化に伴い、前記の湿式現像ではレジ
ストの膨潤などにより十分な加工精度をとることが困難
になってきている。さらに、有機溶剤を用いる関係から
、その廃液処理の問題や、自動化が困難といったことが
問題となっている。そこで、溶剤を使わずにレジストを
現像するドライ現像法が提案されている。Conventional Technology Conventionally, in the production of ICs and LSIs, a substrate to be processed is coated with an organic composition such as a polymer compound called a resist, and a latent image is formed on the resist by irradiating it with high-energy radiation in a pattern. A wet development method has been used in which a patterned resist film is formed by immersing the resist in a suitable solvent or spraying the resist with a solvent, thereby dissolving or leaving the high-energy ray irradiated portion. However, in recent years, with the miniaturization of LSI elements, it has become difficult to achieve sufficient processing precision in the wet development due to swelling of the resist and the like. Furthermore, since organic solvents are used, there are problems in waste liquid treatment and difficulty in automation. Therefore, a dry development method has been proposed in which the resist is developed without using a solvent.
G、N、ティラー(G、 N、 Taylor)らは、
有機高分子化合物であるポリジクロロプロピルアクリレ
ート中に、高エネルギー線を照射することによりこの重
合体と反応し、該重合体内に取り込まれる単量体を混入
させてレジスト層とし、高エネルギー線照射後、試料を
真空下で加熱することにより、未照射部のレジスト層か
ら単量体を除去し、こののち、プラズマエツチングによ
り未照射部のレジストをエツチング除去し、レジストパ
ターンを形成する方法を提案している〔ジャーナル オ
ブジ エレクトロケミカル ソサイエティ (Jour
nalof the旧ectrochemical 5
ociety) 、 127.2665(1980)
、およびジャーナル オブ バキュームサイエンス ア
ンド テクノロジー(Journal ofVacuu
m 5cience and Technology)
、 19.872(1981)参照〕。G. N. Taylor et al.
Polydichloropropyl acrylate, which is an organic polymer compound, is mixed with a monomer that reacts with the polymer by irradiating it with high-energy rays and is incorporated into the polymer to form a resist layer, and after irradiating the high-energy rays, proposed a method in which monomers are removed from the resist layer in unirradiated areas by heating the sample under vacuum, and then the resist in the unirradiated areas is etched away by plasma etching to form a resist pattern. Journal of the Electrochemical Society (Jour
nalof the old electrochemical 5
ociety), 127.2665 (1980)
, and Journal of Vacuum Science and Technology.
m 5science and Technology)
, 19.872 (1981)].
また、この方法と類似の考えで、多くのドライ現像法が
開発されている。例えば、滓出等は、ポリイソプロペニ
ルケトンを重合材料とし、これにビスアジド類を添加し
たものを提案し〔ジャーナル 才ブ バキューム サイ
エンス アンドテクノロジー(Journal of
Vacuum 5cience and Techno
logy) 、 19.1351(1981)参照〕
、米田等は、メタクリル酸系重合体にシラン類を添加し
たものを提案している〔第42回応用物理学会学術講演
会予稿集、 9a−G−4、第354頁(1981)
参照〕しかしながら、これらの方法では、現像をドライ
プロセスで行なっているものの、レジスト材料を基板に
塗布する点で、湿式法を使わざるをえない。また、画部
分とも基材重合体が同一であるために未照射部と照射パ
ターン部のドライ現像時のエツチング選択比が、十分に
大きくとれず、したがって未照射部の膜減りが大きく、
形状比の良いパターンを形成できない欠点がある。Furthermore, many dry development methods have been developed based on ideas similar to this method. For example, for sludge, we proposed using polyisopropenyl ketone as a polymer material and adding bisazides to it [Journal of Vacuum Science and Technology (Journal of Vacuum Science and Technology)].
Vacuum 5science and Techno
19.1351 (1981)]
, Yoneda et al. proposed a methacrylic acid polymer with silanes added [Proceedings of the 42nd Annual Conference of the Japan Society of Applied Physics, 9a-G-4, p. 354 (1981)
[Reference] However, although these methods perform development using a dry process, a wet method must be used to apply the resist material to the substrate. Furthermore, since the base polymer is the same for both the image area and the irradiated pattern area, the etching selection ratio during dry development between the unirradiated area and the irradiated pattern area cannot be sufficiently large, and therefore the film loss in the unirradiated area is large.
There is a drawback that a pattern with a good shape ratio cannot be formed.
更に、玉野等は、プラズマ重合によりメタクリル系の重
合体を乾式法によってレジスト膜とし、これにパターン
照射後、ドライ現像を行なう方法を提案している〔高分
子論文集、38. 657 (1981)参照〕。こ
の方法では、レジストプロセスの完全ドライ化が可能で
あるが、基材重合体が同一であるため、やはり照射部と
未照射部のエツチング選択比が十分でなく、ドライ現像
を行なうと、パターン部に大幅な膜減りが生じるので、
プロセス導入し得るだけの実用性を有していない。Furthermore, Tamano et al. have proposed a method in which a methacrylic polymer is formed into a resist film by a dry method using plasma polymerization, and then dry development is performed after pattern irradiation [Kobunshi Ronshu, 38. 657 (1981)]. With this method, it is possible to completely dry the resist process, but since the base polymer is the same, the etching selectivity between the irradiated and non-irradiated areas is still insufficient, and if dry development is performed, the pattern area A significant film reduction occurs, so
It is not practical enough to be introduced into the process.
これらの方法とは全く異なった考えに基き、H。Based on a completely different idea from these methods, H.
イト−(H,Ito)らは、ドライ現像レジストを提案
している。彼らは、末端処理したポリフタルアルデヒド
に、高エネルギー線を照射した場合にルイス酸あるいは
ブレンステッド酸を生じるオニウム塩を加えることによ
り、高エネルギー線照射部分のポリフタルアルデヒドが
選択的に分解し蒸発するため、自己現像が可能であるこ
とを見いだした。Ito et al. (H, Ito) have proposed a dry development resist. They added an onium salt that produces a Lewis acid or Brønsted acid when irradiated with high-energy rays to end-treated polyphthalaldehyde, thereby selectively decomposing and evaporating the polyphthalaldehyde in the portions irradiated with high-energy rays. Therefore, we discovered that self-development is possible.
この方法は、レジスト材料を基板に塗布する点では、湿
式法を使わざるをえないが、現像工程が全くいらないと
いう点では、優れた方法である〔ポリマーエンジニアリ
ング アンド サイエンス(Polymer Bng
ineering and 5cience)
、 23. 1012(1983)参照〕。Although this method requires the use of a wet method in terms of applying the resist material to the substrate, it is an excellent method in that it does not require any development process [Polymer Engineering and Science (Polymer Bng.
inering and 5science)
, 23. 1012 (1983)].
一方、レジストパターンを形成したのち基板を加工する
際には、被加工基板を腐食液に浸すことにより基板のレ
ジストに覆われていない部分を化学的にエツチングし、
レジストを剥離することにより所望のパターンを被加工
基板上に形成する湿式法が用いられて来た。しかし、近
年LSI素子の微細化に伴い、前記の湿式法ではサイド
エッチラグのため十分な加工精度がとれなくなり、四フ
ッ化炭素、四塩化炭素等のガスの高周波プラズマによる
エツチング等のドライエツチング法が使用されるように
なってきた。このため、パターン形成に使用されるレジ
スト材に対しては、エネルギー線に対する高い感度並び
に解像性と共に、ドライエツチングに対する高い耐性が
要求されるようになってきた。しかし、前記の自己現像
形レジストの場合、感度を向上させるとそれだけ分解し
やすくなるため、ドライエツチング耐性は低下してしま
うという欠点がある。On the other hand, when processing a substrate after forming a resist pattern, the parts of the substrate not covered by the resist are chemically etched by immersing the substrate in a corrosive solution.
A wet method has been used in which a desired pattern is formed on a substrate to be processed by peeling off the resist. However, in recent years, with the miniaturization of LSI elements, the wet method described above cannot achieve sufficient processing accuracy due to side etch lag, and dry etching methods such as etching using high-frequency plasma of gases such as carbon tetrafluoride and carbon tetrachloride are being used. has come to be used. For this reason, resist materials used for pattern formation are required to have high sensitivity and resolution to energy rays as well as high resistance to dry etching. However, in the case of the above-mentioned self-developing type resist, there is a drawback that as the sensitivity is improved, the resistance to dry etching is lowered because it becomes easier to decompose.
また、LSI素子の微細化に伴う別の重要な問題は、素
子の配線の寸法を小さくしていくと、配線抵抗が増大し
、素子の高速化が図れないため、配線の厚みを大きくす
る必要があり、これによって加工基板面にかなりの段差
が生じる。このような段差を有する基板面の加工を行な
うには、かなり厚いレジスト層を用いる必要がある。し
かしながら、厚いレジスト層を使用するとドライ現像に
時間がかかる、厚みの違いから焦点があわなくなり、解
像性が低下するといった問題が生じる。Another important problem associated with the miniaturization of LSI devices is that as the dimensions of the device wiring become smaller, the wiring resistance increases, making it impossible to increase the speed of the device, so it is necessary to increase the thickness of the wiring. This creates a considerable level difference on the surface of the processed substrate. In order to process a substrate surface having such a step difference, it is necessary to use a fairly thick resist layer. However, when a thick resist layer is used, problems arise such as dry development takes time, and the difference in thickness causes the resist to be out of focus, resulting in a decrease in resolution.
この問題を解決するために、レジストを一層ではなく多
層化することにより、膜厚が大きく、しかも微細な高形
状比パターンを形成する方法が提案されている。すなわ
ち、第1層目に有機高分子膜を厚く形成し、その上に第
2層としての薄膜のレジスト層を形成した後、第2層の
レジスト膜に高エネルギー線を照射し、パターン形成後
えられるパターンをマスクとして、第1層の有機高分子
を異方性エツチングすることにより、高形状比のパター
ンを得ようというものである。しかし、前記のドライ現
像レジストでは異方性エツチングに用いる酸素プラズマ
耐性が低く、第2層の有機高分子をエツチングする際の
マスクとはならなかった。In order to solve this problem, a method has been proposed in which a resist is formed in multiple layers instead of in one layer to form a thick, fine pattern with a high shape ratio. That is, after forming a thick organic polymer film as the first layer and forming a thin resist layer as the second layer on top of it, the second resist film is irradiated with high energy rays, and after pattern formation. Using the obtained pattern as a mask, the organic polymer of the first layer is anisotropically etched to obtain a pattern with a high shape ratio. However, the dry development resist described above had low resistance to oxygen plasma used in anisotropic etching, and could not be used as a mask when etching the organic polymer of the second layer.
発明が解決しようとする問題点
上記のように、LSI素子等の微細化に伴い微細精密加
工を可能とするフォ) IJソゲラフイー技術が必要と
っている。即ち、LSI素子等の微細化を実現するため
には被加工基板上に設計通りの寸法精度で所定のパター
ンを形成する必要がある。Problems to be Solved by the Invention As mentioned above, with the miniaturization of LSI elements, etc., there is a need for IJ Sogelafy technology that enables fine precision processing. That is, in order to realize miniaturization of LSI elements and the like, it is necessary to form a predetermined pattern on a substrate to be processed with dimensional accuracy as designed.
ところが従来の湿式現像法ではレジストの膨潤などの問
題があり、十分な加工精度を達成できなかった。そこで
ドライエツチング法が注目され、上記のような各種ドラ
イ現像レジストが提案されている。However, conventional wet development methods have problems such as swelling of the resist, making it impossible to achieve sufficient processing accuracy. Therefore, the dry etching method has attracted attention, and various dry development resists as described above have been proposed.
しかしながら、上記レジストは後に行われる異方性エツ
チングに用いられる酸素プラズマに対する耐性が低く、
被加工基板のドライエツチング用マスクとして実用化す
るには不十分であった。However, the above-mentioned resist has low resistance to the oxygen plasma used in the anisotropic etching that will be performed later.
This was insufficient for practical use as a mask for dry etching of substrates to be processed.
更に微細化に関連して、配線の厚みを増大させて、配線
抵抗の減少を図る必要があるが、これは被加工基板面に
大きな段差を生ずることになり、これに伴う精度低下の
問題がある。これはレジストを多層化し、上層レジスト
をまずパターン化し、これをマスクとして下層レジスト
のパターン化を行うことにより解決できると考えられる
が、ここでも上層レジストの酸素プラズマ耐性の問題が
あり、今のところ十分な解決策とはなっていない。Furthermore, in connection with miniaturization, it is necessary to increase the thickness of the wiring and reduce the wiring resistance, but this creates a large step on the surface of the processed substrate, which causes the problem of reduced accuracy. be. It is thought that this problem can be solved by multi-layering the resist, first patterning the upper layer resist, and using this as a mask to pattern the lower layer resist, but this also has the problem of oxygen plasma resistance of the upper layer resist, and so far It's not a sufficient solution.
従って、上記従来法における諸問題点を解決し、被加工
基板の微細精密加工を可能とする方法を開発することは
LSI素子等を微細化する上で極めて重要であり、その
ような技術の出現に対する要求がある。Therefore, it is extremely important to solve the problems of the above conventional methods and to develop a method that enables micro-precision processing of substrates to be processed, in order to miniaturize LSI elements, etc., and the emergence of such technology is essential. There is a demand for
そこで本発明の目的は、高エネルギー線照射により自己
現像ができ、しかも2層レジストの第2層として使用す
るのに十分な酸素プラズマ耐性を有するレジスト材を用
いて微細パターンを形成する方法を提供することにある
。Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming fine patterns using a resist material that can be self-developed by high-energy ray irradiation and has sufficient oxygen plasma resistance to be used as the second layer of a two-layer resist. It's about doing.
問題点を解決するための手段
本発明者等は、上記のようなレジスト材およびパターン
形成方法の現状に鑑みて、新規なレジストパターン形成
方法を開発すべく種々検討した結果、レジストパターン
形成用材料として特定の置換アセチレンを重合もしくは
共重合して得られる有機高分子に増感剤を添加して使用
することが掻めて有効であることを見いだし、本発明を
完成した。Means for Solving the Problems In view of the current state of resist materials and pattern forming methods as described above, the inventors have conducted various studies to develop a new resist pattern forming method, and have developed a material for resist pattern forming. The present invention has been completed based on the discovery that it is extremely effective to add a sensitizer to an organic polymer obtained by polymerizing or copolymerizing a specific substituted acetylene.
即ち、本発明のレジストパターン形成方法は、下記一般
式(I):
R,−C≡C−R2(1)
(式中R1はシリル基または置換シリル基であり、R2
は水素原子、飽和または不飽和脂肪族基、芳香族基、置
換芳香族基、シリル基または置換シリル基からなる群か
ら選ばれる1種を示し、互いに同じでも異なっていても
よい)で表わされる置換アセチレン化合物の中から選ば
れる少なくとも1種を重合あるいは共重合させることに
より得られるケイ素含有レジスト材料の膜を被加工基板
上に形成し、該レジスト膜に高エネルギー線を照射し、
照射部分のレジスト材料を分解・蒸発させることにより
、被加工基板上にレジストパターンを形成することを特
徴とする。That is, the resist pattern forming method of the present invention uses the following general formula (I): R, -C≡C-R2 (1) (wherein R1 is a silyl group or a substituted silyl group, and R2
represents one type selected from the group consisting of a hydrogen atom, a saturated or unsaturated aliphatic group, an aromatic group, a substituted aromatic group, a silyl group, or a substituted silyl group, which may be the same or different from each other) forming a film of a silicon-containing resist material obtained by polymerizing or copolymerizing at least one selected from substituted acetylene compounds on a substrate to be processed; irradiating the resist film with high-energy rays;
It is characterized by forming a resist pattern on the substrate to be processed by decomposing and evaporating the resist material in the irradiated area.
また、上記被加工基板上に2層のレジスト膜を形成し、
次いで上層レジストを露出、描画、現像して得られる上
層レジストパターンを保護膜として、下層のレジスト膜
をドライエツチングして被加工基板上にレジストパター
ンを形成するに際して、上層レジストとして、上記ケイ
素含有レジスト材料を用いることによっても同様にドラ
イ現像によるパターンを形成することができる。Further, a two-layer resist film is formed on the substrate to be processed,
Next, when forming a resist pattern on the substrate to be processed by dry etching the lower resist film using the upper resist pattern obtained by exposing, drawing, and developing the upper resist as a protective film, the above-mentioned silicon-containing resist is used as the upper resist. Similarly, a pattern can be formed by dry development by using a material.
上記ケイ素含有レジスト材料のケイ素の含有量は10重
量%以上であることが好ましい。したがって、重合また
は共重合に使用する置換アセチレン化合物の少なくとも
1種がシリル基を含み、得られる重合体中のケイ素の含
有量が少なくとも10重量%となるように単量体の選択
を行なう必要があり、このようにパターン形成材料を構
成することにより、十分な耐プラズマ性を有するレジス
トを得ることができる。The silicon content of the silicon-containing resist material is preferably 10% by weight or more. Therefore, it is necessary to select monomers so that at least one substituted acetylene compound used in polymerization or copolymerization contains a silyl group, and the silicon content in the resulting polymer is at least 10% by weight. By configuring the pattern forming material in this way, a resist having sufficient plasma resistance can be obtained.
上記一般式(I)の置換アセチレン化合物におけるシリ
ル基または置換シリル基としては、トリメチルシリル基
、ジメチルエチルシリル基、ジエチルメチルシリル基、
トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジメ
チル−n−へキシルシリル基、1−()リメチルシリル
)−メチルジメチルシリル基、1−()リメチルシリル
)−エチルジメチルシリル基などがあげられる。アルキ
ル基としては、直鎖状のアルキル基、例えばメチル、エ
チル、ブチル、ヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル
、ヘキサデシルの各基および分岐状アルキル基、例えば
t−ブチル、1−メチルプロピル、2−メチルプロピル
、2−メチルブチノベネオペンチル、1−メチルペンチ
ル、2−メチルペンチル、4−メチルペンチル、2−エ
チルヘキシルの各基などがあげられる。更に、不飽和脂
肪族基としてはビニル基、アリル基などを挙げることが
できる。Examples of the silyl group or substituted silyl group in the substituted acetylene compound of general formula (I) include trimethylsilyl group, dimethylethylsilyl group, diethylmethylsilyl group,
Examples include triethylsilyl group, dimethylphenylsilyl group, dimethyl-n-hexylsilyl group, 1-()limethylsilyl)-methyldimethylsilyl group, and 1-()limethylsilyl)-ethyldimethylsilyl group. Examples of the alkyl group include linear alkyl groups such as methyl, ethyl, butyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, and hexadecyl, and branched alkyl groups such as t-butyl, 1-methylpropyl, and 2-methyl. Examples include propyl, 2-methylbutynobeneopentyl, 1-methylpentyl, 2-methylpentyl, 4-methylpentyl, and 2-ethylhexyl groups. Further, examples of the unsaturated aliphatic group include a vinyl group and an allyl group.
また、置換および未置換芳香族基としては、フェニル基
、メチルフェニル基、クロロメチルフェニル基、などが
あげられる。Further, examples of substituted and unsubstituted aromatic groups include phenyl group, methylphenyl group, chloromethylphenyl group, and the like.
これらケイ素含有アセチレンの具体例としては、1−)
ジメチルシリル−1−プロピン、1−(トリメチルシリ
ル)−エチルジメチル−1−プロピンなどがあげられる
。Specific examples of these silicon-containing acetylenes include 1-)
Examples include dimethylsilyl-1-propyne and 1-(trimethylsilyl)-ethyldimethyl-1-propyne.
また、これらのケイ素含有置換アセチレンと共重合しう
るアセチレン単量体としては、t−ブチルアセチレン、
2−オクチンなどのアルキルアセチレン、1−メチル−
2−フェニルアセチレン、1−クロロ−2−フェニルア
セチレンなどのアリールアセチレンなどがあげられる。In addition, examples of acetylene monomers that can be copolymerized with these silicon-containing substituted acetylenes include t-butylacetylene,
Alkylacetylenes such as 2-octyne, 1-methyl-
Examples include arylacetylenes such as 2-phenylacetylene and 1-chloro-2-phenylacetylene.
置換アセチレン重合体は白色−淡黄色の繊維状または粉
末状の固体である。その分子量は重量平均分子量(光散
乱法)で通常1000以上である。The substituted acetylene polymer is a white to pale yellow fibrous or powdery solid. Its molecular weight is usually 1000 or more as measured by weight average molecular weight (light scattering method).
本発明の方法において有用な上記ケイ素含有しシスト材
料は高エネルギー線によりドライ現像するのに有効であ
り、該高エネルギー線としては、例えば遠紫外線、X−
線などを例示できる。The silicon-containing cyst material useful in the method of the present invention is effective for dry development with high energy radiation, such as deep ultraviolet, X-
Examples include lines.
また、本発明で使用するケイ素含有レジスト材料は増感
剤を含むことができ、これによって高エネルギー線に対
するレジスト材料の感度を高めることができる。The silicon-containing resist material used in the present invention can also contain a sensitizer, which can increase the sensitivity of the resist material to high-energy radiation.
このような、増感剤としては(i)ベンゾフェノン系(
ii )ベンゾイン系(iii )アセトフェノン系(
iv)チオキサントン系(V)アントラキノン系などの
三重項増感剤を使用することができる。Such sensitizers include (i) benzophenone (
ii) Benzoin type (iii) Acetophenone type (
iv) Triplet sensitizers such as thioxanthone type (V) anthraquinone type can be used.
具体的には以下の通りである。Specifically, the details are as follows.
(1) ベンゾフェノン系
(4,4′ジクロロベンゾフエノン)
カヤキュア(Kayacure) M B P(2)
ベンゾイン系
(3)アセトフェノン系
〔三菱油化サンドレイ(SANDR八Y)]へ4)チオ
キサントン系
1r1
カヤキュアPTX、カヤキュアDITX(5) アン
トラキノン系
○
CH
(三菱油化PDO)
CH,/ \CH3
上記本発明のレジストにおいては、主にケイ素含有率が
重要であり、置換基R3およびR2におけるアルキル基
等の種類、鎖長等は余り重要ではない。ただし、例えば
アルキル基の炭素数が多くなるとケイ素含有率は低下す
るので、重合または共重合の際の単量体の選択には注意
を要する。また、増感剤の添加量も少なすぎては高エネ
ルギー線に対する感度が低下し、多すぎては耐プラズマ
性を低下させてしまうため、好ましくは5−40重量%
の範囲にあることが望ましい。しかし、いずれにしても
得られるレジスト中のケイ素含有率を10重里%以上と
することがパターン形成材料に十分な対プラズマ性を付
与させるために不可欠である。(1) Benzophenone type (4,4' dichlorobenzophenone) Kayacure M B P (2)
Benzoin type (3) Acetophenone type [Mitsubishi Yuka Sandray (SANDR 8Y)] 4) Thioxanthone type 1r1 Kayacure PTX, Kayacure DITX (5) Anthraquinone type ○ CH (Mitsubishi Yuka PDO) CH, / \CH3 The above invention In the resist, the silicon content is mainly important, and the types of alkyl groups in the substituents R3 and R2, chain length, etc. are not so important. However, for example, as the number of carbon atoms in the alkyl group increases, the silicon content decreases, so care must be taken in selecting monomers during polymerization or copolymerization. Furthermore, if the amount of the sensitizer added is too small, the sensitivity to high energy rays will decrease, and if it is too large, the plasma resistance will be reduced, so it is preferably 5-40% by weight.
It is desirable that it be within the range of . However, in any case, it is essential that the silicon content in the resulting resist be 10% or more in order to impart sufficient plasma resistance to the pattern forming material.
作用
本発明によるレジストは、紫外線、遠紫外線、X線など
に対し、ポジ形として機能する。Function: The resist according to the present invention functions as a positive type against ultraviolet rays, deep ultraviolet rays, X-rays, and the like.
また、多層レジストを使用する被加工基板の微細加工に
おいては、上層のレジストパターンを保護マスクとして
下層の有機高分子膜の酸素プラズマによるエツチングが
行なわれるので、該上層レジストは酸素プラズマに対す
る十分な耐性を有する必要がある。In addition, in microfabrication of a substrate to be processed using a multilayer resist, the upper layer resist pattern is used as a protective mask to etch the lower organic polymer film with oxygen plasma, so the upper layer resist has sufficient resistance to oxygen plasma. It is necessary to have
本発明のレジスト材料の酸素プラズマ耐性はケイ素の含
有率によって決定され、一般式(I)で示される単量体
から得られる重合体、共重合体からなるレジストの酸素
プラズマによるエツチング速度は、ケイ素含有率が少な
くとも10重潰%であれば、殆どゼロになることがわか
っている。したがって、単量体の選択はケイ素含有率が
10重量%以上となるように行なわれる。The oxygen plasma resistance of the resist material of the present invention is determined by the silicon content. It is known that if the content is at least 10%, it becomes almost zero. Therefore, the monomers are selected so that the silicon content is 10% by weight or more.
また、この発明のレジスト材料によるパターン形成方法
においては、まず、必要に応じて被加工基板上に有機高
分子膜を形成する。この有機高分子膜は芳香族含有ポリ
マーあるいは各種公知のホトレジストでよく、例えばシ
ブレイ(Shipley)社のAZシリーズ、東京応化
部の0FPRSTPR。Further, in the pattern forming method using a resist material of the present invention, an organic polymer film is first formed on a substrate to be processed, if necessary. This organic polymer film may be an aromatic-containing polymer or various known photoresists, such as AZ series from Shipley, 0FPRSTPR from Tokyo Ohkabu.
03RS OMRなどの各シリーズを例示することがで
きる。この有機高分子膜の形成は、これらを適当な溶剤
に溶解させ、得られる溶液をスピンコード法、スプレィ
法等により塗布することにより行なわれる。さらに、プ
ラズマ重合法等を用い、ドライプロセスで有機高分子膜
を形成してもよい。Examples include each series such as 03RS OMR. The organic polymer film is formed by dissolving these in a suitable solvent and applying the resulting solution by a spin code method, a spray method, or the like. Furthermore, an organic polymer film may be formed in a dry process using a plasma polymerization method or the like.
次いで、上記有機高分子膜の第1層上にあるいは被加工
基板上に直接、本発明のケイ素含有レジスト膜(増感剤
を含んでもよい)を形成する。これは第1層と同様にレ
ジスト材料を適当な溶剤に溶解させ、得られる溶液をス
ピンコード法、スプレィ法等により塗布することにより
行なわれる。Next, the silicon-containing resist film (which may contain a sensitizer) of the present invention is formed directly on the first layer of the organic polymer film or on the substrate to be processed. Similar to the first layer, this is done by dissolving the resist material in a suitable solvent and applying the resulting solution by a spin code method, a spray method, or the like.
また、蒸着法を用い、レジストをドライプロセスで形成
してもよい。Alternatively, the resist may be formed by a dry process using a vapor deposition method.
得られた単層もしくは多層レジストは次にパターン形成
工程に付される。まず、ケイ素含有レジスト膜単層の場
合には、必要に応じてマスク合わせを行ない、このマス
クを通して高エネルギー線を照射することにより、照射
部分のケイ素含有レジスト材料を分解、蒸発させ、マス
クパターンを焼きつけて、被加工基板の加工用マスクパ
ターンを得ることができる。The resulting single layer or multilayer resist is then subjected to a patterning step. First, in the case of a single-layer silicon-containing resist film, the mask is aligned as necessary, and high-energy rays are irradiated through this mask to decompose and evaporate the silicon-containing resist material in the irradiated area, forming a mask pattern. By baking, a mask pattern for processing the substrate to be processed can be obtained.
また、多層レジストである場合には、第1段階としてま
ず上層レジストとしてのケイ素含有レジスト膜に上記の
ようにしてマスクパターンを焼き付けて、下層レジスト
パターン形成用マスクを形成する。次いで、第2段階と
して有機高分子膜のエツチングを行なうが、この操作は
上記のケイ素含有レジスト膜のパターンをマスクとして
酸素プラズマエツチングにより実施する。この酸素プラ
ズマエツチングによる有機高分子膜のエツチングは、従
来のホトエツチング操作による基板のエツチング加工の
終了後に行なわれるレジスト膜の剥離の際に利用される
プラズマアッシングとまったく同一の技術であり、現象
的には酸素プラズマ中に生じた原子状酸素と高分子との
化学反応による高分子の低分子化および低分子樹脂の酸
化による二酸化炭素力よび水への分解・気化作用を用い
たものである。Further, in the case of a multilayer resist, as a first step, a mask pattern is first baked onto a silicon-containing resist film as an upper layer resist as described above to form a mask for forming a lower resist pattern. Next, as a second step, the organic polymer film is etched, and this operation is carried out by oxygen plasma etching using the pattern of the silicon-containing resist film as a mask. This etching of an organic polymer film by oxygen plasma etching is exactly the same technology as plasma ashing, which is used to peel off a resist film after the completion of etching processing of a substrate by conventional photoetching operations, and is phenomenologically This method uses the chemical reaction between the atomic oxygen generated in oxygen plasma and the polymer to reduce the polymer to a lower molecular weight, and the oxidation of the low-molecular resin by the carbon dioxide force and its decomposition and vaporization into water.
この操作は、例えば円筒形プラズマエツチング装置、平
行平板形プラズマエツチング装置により反応性ガス、す
なわちエツチングガスとして酸°素を使用して実施する
ことができる。This operation can be carried out, for example, in a cylindrical plasma etching apparatus, a parallel plate plasma etching apparatus, using oxygen as the reactive gas, ie the etching gas.
このように本発明の方法によれば、微細レジストパター
ン形成において解像性の低下の原因となる湿式現像を行
なわないため、高精度のパターンを形成できる。さらに
、このレジストパターンをマスクとして基板の加工が行
なわれるが、加工法としてはスパッタエツチング、ガス
プラズマエツチング、イオンビームエツチングなどのド
ライエツチング法を利用することができる。As described above, according to the method of the present invention, a highly accurate pattern can be formed because wet development, which causes a decrease in resolution, is not performed in forming a fine resist pattern. Further, the substrate is processed using this resist pattern as a mask, and dry etching methods such as sputter etching, gas plasma etching, and ion beam etching can be used as the processing method.
本発明のレジスト膜を含む単層または多層膜レジスト法
によるエツチング処理は、レジスト膜の剥離操作によっ
て完了する。このレジスト膜の剥離は単に第1層の有機
高分子材料の溶解処理によって実施することができる。Etching processing using a single-layer or multi-layer resist method containing the resist film of the present invention is completed by stripping the resist film. The resist film can be peeled off simply by dissolving the organic polymer material of the first layer.
この有機高分子材料は任意のホトレジストであり、かつ
上記ホトエツチング操作においてなんら変質(硬化等)
されていないので、各公知のホトレジスト自体の有機溶
媒を使用することができる。あるいは、プラズマアッシ
ング等の処理により、溶媒を使用することなく剥離する
ことも可能である。This organic polymer material is any photoresist, and is not subject to any alteration (hardening, etc.) during the above photoetching operation.
Since this is not the case, the organic solvent of each known photoresist itself can be used. Alternatively, it is also possible to peel off without using a solvent by treatment such as plasma ashing.
実施例
以下、実施例ならびに製造例によって本発明を更に具体
的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例により何
隻制限されない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Production Examples, but the scope of the present invention is not limited by these Examples.
製造例
1−トリメチルシリル−1−プロピン112gをトルエ
ン1pに溶解させ、これに触媒として5塩化タンタル8
gを添加し、80℃で24時間反応させた。反応液をメ
タノール中に注ぎ、白色の高分子を得た。Production Example 1 - 112 g of trimethylsilyl-1-propyne was dissolved in 1 p of toluene, and 8 g of tantalum pentachloride was added as a catalyst.
g was added thereto and reacted at 80°C for 24 hours. The reaction solution was poured into methanol to obtain a white polymer.
製造例2〜6
製造例1において、1−トリメチルシリル−1−プロピ
ンに代えて1−ジメチルエチルシリル−1−プロピン(
製造例2)、1−ジメチルフェニルシリル−1−プロピ
ン(製造例3)、1−ジメチルクロロメチルシリル−1
−プロピン(製造例4)、1−()リメチルシリル)−
メチルジメチルシリル−1−プロピン(製造例5)、l
−(トリメチルシリル)エチルジメチルシリル−1−プ
ロピ/(製造例6)を用いて同様に白色の高分子を得た
。Production Examples 2 to 6 In Production Example 1, 1-dimethylethylsilyl-1-propyne (
Production Example 2), 1-dimethylphenylsilyl-1-propyne (Production Example 3), 1-dimethylchloromethylsilyl-1
-Propyne (Production Example 4), 1-()limethylsilyl)-
Methyldimethylsilyl-1-propyne (Production Example 5), l
A white polymer was similarly obtained using -(trimethylsilyl)ethyldimethylsilyl-1-propy/(Production Example 6).
実施例1
製造例1により得られた高分子1gと2−エチルアント
ラキノン0.1gをキシレン100m1に溶解し、シリ
コンウェハに約0.2μmの厚さで塗布し、100℃で
30分間窒素気流中でプリベークした。Example 1 1 g of the polymer obtained in Production Example 1 and 0.1 g of 2-ethylanthraquinone were dissolved in 100 ml of xylene, coated on a silicon wafer to a thickness of about 0.2 μm, and heated at 100° C. for 30 minutes in a nitrogen stream. I pre-baked it.
次に、このウェハにマスクを重ね、500Wのキセノン
−水銀ランプを光源とする遠紫外線マスクアライナ−(
キャノン製PLA 521)を用いて遠紫外線を30分
パターン照射したところ、遠紫外線照射部分の高分子が
分解してポジ形の0,5μmのライン/スペースのパタ
ーンが形成できた。Next, a mask was placed on this wafer, and a deep ultraviolet mask aligner (
When a pattern of deep ultraviolet rays was irradiated for 30 minutes using Canon's PLA 521), the polymer in the far ultraviolet irradiated area was decomposed and a positive 0.5 μm line/space pattern was formed.
さらに、平行平板形反応性イオンエツチング装置で、酸
素ガスをエッチャントガスとして使用して、エツチング
を行った(印加パワー10W、エツチング室内圧10m
Torr)。この条件では該高分子のエツチング速度は
5nm/分以下であり、またΔZレジスト(シブレイ社
)のエツチング速度は1100n/分であった。Further, etching was performed using a parallel plate reactive ion etching apparatus using oxygen gas as an etchant gas (applied power 10 W, etching chamber pressure 10 m
Torr). Under these conditions, the etching rate of the polymer was 5 nm/min or less, and the etching rate of ΔZ resist (Sibley) was 1100 n/min.
実施例2
製造例2〜6で得られた高分子をそれぞれ実施例1の方
法に従って、遠紫外線でパターン形成に必要な露光時間
、酸素ガスによるエツチング速度を測定したところ、結
果は以下の第1表に示すようになった。Example 2 The exposure time required for pattern formation with deep ultraviolet rays and the etching rate with oxygen gas were measured for the polymers obtained in Production Examples 2 to 6 according to the method of Example 1, and the results were as follows: Now shown in the table.
実施例3
実施例1において2−二チルアントラキノンに代えて、
チオキサ7トン、ジベンゾフラン、4゜4゛ジクロロベ
ンゾフエノン、PDO(三菱油化)サンドレイ(SAN
DRAY :三菱油化)を用いて遠紫外線でパターン形
成に必要な露光時間を測定したところ、結果は以下の第
2表に示すようになった。Example 3 In place of 2-ditylanthraquinone in Example 1,
7 tons of thioxa, dibenzofuran, 4゜4゛dichlorobenzophenone, PDO (Mitsubishi Yuka) Sandray (SAN)
When the exposure time required for pattern formation was measured using deep ultraviolet rays using DRAY (Mitsubishi Yuka), the results were shown in Table 2 below.
実施例4
実施例1において、2−エチルアントラキノンの添加量
を0.05 g、0.2g、0.4gとして遠紫外線で
パターン形成に必要な露光時間と酸素ガスによるエツチ
ング速度を測定したところ、結果は以下の第3表に示す
ようになった。Example 4 In Example 1, when the amount of 2-ethylanthraquinone added was 0.05 g, 0.2 g, and 0.4 g, the exposure time necessary for pattern formation with deep ultraviolet rays and the etching rate with oxygen gas were measured. The results are shown in Table 3 below.
第3表
実施例5
シリコンウェハAZ1350レジスト(シブレイ社)を
2μmの厚さに塗布し、100℃で30分間プリベーク
した。このΔZレジスト上に製造例1で得られたポリマ
ーと2−エチルアントラキノンからなるレジストを実施
例1と同様の操作で約0.2μmの厚さに塗布し、10
0℃で30分間プリベークした。Table 3 Example 5 Silicon wafer AZ1350 resist (Sibley) was applied to a thickness of 2 μm and prebaked at 100° C. for 30 minutes. A resist consisting of the polymer obtained in Production Example 1 and 2-ethylanthraquinone was applied onto this ΔZ resist to a thickness of about 0.2 μm in the same manner as in Example 1.
Prebaked at 0°C for 30 minutes.
ブリベータ後、マスクをかさね遠紫外線マスクアライナ
−で30分間露光した。その結果、ΔZレジスト上に0
.5μmのライン&スペースパターンが形成できた。そ
の後、酸素ガスをエッチャントとして平行平板形反応性
イオンエツチングを行なった。25分のエツチングによ
り、パターンに覆われていない部分のAZレジストは完
全に消失し、0.5μmライン&スペースで厚さが2.
1μmのパターンが形成できた。さらに、このパターン
はアセトンによりたやすく剥離できた。After blivating, the mask was placed over the mask and exposed to deep ultraviolet mask aligner for 30 minutes. As a result, 0 on the ΔZ resist
.. A 5 μm line and space pattern was formed. Thereafter, parallel plate reactive ion etching was performed using oxygen gas as an etchant. After 25 minutes of etching, the AZ resist in the areas not covered by the pattern completely disappeared, leaving 0.5 μm lines and spaces with a thickness of 2.5 μm.
A pattern of 1 μm could be formed. Furthermore, this pattern could be easily peeled off with acetone.
発明の詳細
な説明したように本発明によるケイ素含有レジスト材料
あるいはこれと増感剤からなるレジストを用いたパター
ン形成方法は、遠紫外線、X−線などに対してポジ形の
特性を示す。しかも露光中に照射部分が蒸発し、湿式の
現像をすることなくパターンが形成できる、いわゆる自
己現像が可能である。したがって、現像時の膨潤などの
湿式現像での問題がない。As described in detail, the pattern forming method using a silicon-containing resist material according to the present invention or a resist composed of the same and a sensitizer exhibits positive characteristics with respect to deep ultraviolet rays, X-rays, and the like. Moreover, the irradiated area evaporates during exposure, allowing for so-called self-development, in which a pattern can be formed without wet development. Therefore, there are no problems with wet development such as swelling during development.
また、ケイ素を含有するため酸素エツチング耐性が高く
、したがって下層に厚い有機ポリマーを有する2居レジ
ストの上層レジストとしても使用できる。2層レジスト
として使用した場合、膜厚は薄くてよいので、解像性が
あがる。また、段差を有する基板上に著しく形状比の高
いサブミクロンパターンを形成することもできる。Furthermore, since it contains silicon, it has high resistance to oxygen etching, and therefore can be used as an upper layer resist of a two-layer resist having a thick organic polymer in the lower layer. When used as a two-layer resist, the film thickness may be thin, so resolution is improved. Further, it is also possible to form a submicron pattern with a significantly high shape ratio on a substrate having steps.
以上のことは半導体素子等の製造において、掻めて大き
な効果をもたらすものと期待することができる。The above can be expected to bring about significant effects in the manufacture of semiconductor devices and the like.
Claims (5)
_2は水素原子、飽和または不飽和脂肪族基、芳香族基
、置換芳香族基、シリル基または置換シリル基からなる
群から選ばれる1種を示し、互いに同じでも異なってい
てもよい) で表わされる置換アセチレン化合物の中から選ばれる少
なくとも1種を重合あるいは共重合させることにより得
られるケイ素含有レジスト材料の膜を被加工基板上に形
成し、該レジスト膜に高エネルギー線を照射し、照射部
分のレジスト材料を分解・蒸発させることにより、被加
工基板上にレジストパターンを形成することを特徴とす
るドライ現像によるパターンの形成方法。(1) The following general formula (I): R_1-C≡C-R_2(I) (In the formula, R_1 is a silyl group or a substituted silyl group, and R
_2 represents one type selected from the group consisting of a hydrogen atom, a saturated or unsaturated aliphatic group, an aromatic group, a substituted aromatic group, a silyl group, or a substituted silyl group, and may be the same or different from each other) A film of a silicon-containing resist material obtained by polymerizing or copolymerizing at least one substituted acetylene compound selected from substituted acetylene compounds is formed on a substrate to be processed, and the resist film is irradiated with high-energy rays, and the irradiated portions are A method for forming a pattern by dry development, characterized in that a resist pattern is formed on a substrate to be processed by decomposing and evaporating a resist material.
れており、その上層レジスト膜として、上記ケイ素含有
レジスト材料を用い、これをドライ現像して得られる上
記上層レジストパターンを保護マスクとして、下層レジ
スト膜をドライエッチングすることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のドライ現像によるパターンの形成
方法。(2) A two-layer resist film is formed on the substrate to be processed, and the silicon-containing resist material is used as the upper resist film, and the upper resist pattern obtained by dry developing it is used as a protective mask. 2. The method of forming a pattern by dry development according to claim 1, wherein the lower resist film is dry-etched.
10重量%以上であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項または第2項に記載のドライ現像によるパターン
の形成方法。(3) The method for forming a pattern by dry development according to claim 1 or 2, wherein the silicon content of the silicon-containing resist material is 10% by weight or more.
I )のケイ素含有アセチレン単量体と、ケイ素を含まな
いアセチレン単量体との共重合体である特許請求の範囲
第3項記載のドライ現像によるパターンの形成方法。(4) The silicon-containing resist material has the general formula (
4. The method for forming a pattern by dry development according to claim 3, which is a copolymer of the silicon-containing acetylene monomer (I) and the silicon-free acetylene monomer.
増感剤を含むことを特徴とする特許請求の範囲第3項ま
たは第4項記載のドライ現像によるパターンの形成方法
。(5) The method for forming a pattern by dry development according to claim 3 or 4, wherein the silicon-containing resist material contains 5 to 40% by weight of a sensitizer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17734085A JPS6238456A (en) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | Formation of pattern by dry development |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17734085A JPS6238456A (en) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | Formation of pattern by dry development |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6238456A true JPS6238456A (en) | 1987-02-19 |
Family
ID=16029252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17734085A Pending JPS6238456A (en) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | Formation of pattern by dry development |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6238456A (en) |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP17734085A patent/JPS6238456A/en active Pending
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