JPH01154048A - 感光性組成物 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、感光性組成物に関し、詳しくはＫｒＦエキシ
マレーザに感光される感光性組成物に係わる。

（従来の技術） ＬＳＩ等の半導体装置の製造工程では、フォトエツチン
グによる微細加工技術が採用されている。この技術は、
例えばシリコン単結晶ウェハ等の基板上にフォトレジス
ト膜をスピンコーティング法等により形成し、このレジ
スト膜を露光した後、現像、リンス等の処理を施してレ
ジスバターンを形成し、更に該レジストパターンをエツ
チングマスクとして露出するウェハをエツチングするこ
とにより微細幅の線や窓を開孔する方法である。

上述したＬＳＩの製造において、ＬＳＩの高集積化に伴
い、より微細な加工技術が求められている。こうした要
望に対し、露光光源の短波長化が試みられている。その
一つとして、Ｋ　ｒ　Ｆエキシマレーザを光源とするこ
とが行われている。しがしながら、従来のフォトレジス
トではＫｒＦエキシマレーザの２４８　ｎａ＋の光に対
して吸収が大き過ぎるため、レジスト膜の表面から離れ
た部分（例えばレジスト膜が被覆された基板側の部分）
にまで該レーザを充分に到達させることができない。そ
の結果、現像後のレジストパターンの断面形状が三角形
となるため、該レジストパターンを基板等に対するエツ
チングマスクとして使用する際、該パターンに忠実なエ
ツチングパターンを基板等に転写できない問題があった
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、レジスト膜として基板等に被覆した後のＫｒＦ
エキシマレーザによる露光に際して表面から離れた部分
にまで光を充分に到達させることが可能で、良好な断面
形状を有するレジストパターンを形成し得る感光性組成
物を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、厚さ１．０μｍの膜を形成した時、２４８　
ｎｍの光に対する透過率が５０％以上のアルカリ可溶性
樹脂と、２４８　ｎｉの光に感光する感光剤とを含むこ
とを特徴とする感光性組成物である。

上記アルカリ可溶性樹脂の厚さ１．０μｍの膜を形成し
た時の２４８　ｎｍの光の透過率を上記値に限定した理
由は、その透過率を５０％未満にすると、レジスト膜へ
のＫｒＦエキシマレーザによる露光に際して表面から離
れた裏面側部分に光を充分に到達させることができなく
なり、断面が台形状をなす良好なパターン形成が困難と
なるからである。

かかるアルカリ可溶性樹脂としては、例えば上記透過率
の特性を満たすイソプロペニルフェノール、ポリビニル
フェノール、ベンゼン核にケイ素を含むアルキル基等の
ケイ素化合物を導入したポリビニルフェノール、ビニル
フェノールとスチレン、アクリロニトリル、メチルメタ
クリレート、メタクリレートの共重合体等を挙げること
ができる。

上記感光剤としては、２４８　ｎａ＋の光に感光するも
のであれば特に限定されず、例えばナフトキノンジアジ
ド化合物、アジド化合物を用いることができる。ナフト
キノンシアシト化合物としては、例えば１．２−ナフト
キノン−２−ジアジド−５−スルホン酸クロリドとフェ
ノール性水酸基を有する化合物とから合成されるスルホ
ン酸エステル等を挙げることができる。ここに用いるフ
ェノール性水酸基を有する化合物としては、例えば３．
４．５−トリヒドロキシ安息香酸エチルエステル、２．
Ｒ４−）リヒドロキシベンゾフエノン、２．４．２−．
４−−テトラヒドロキシベンゾフェノン、２．３．４−
−テトラヒドロキシベンゾフェノン、ケルセチン、モリ
ンアリザリン、キリザリン、プルプリン等を挙げること
ができる。また、前記アジド化合物としては例えば３．
３−一ジアジドジフェニルスルホン、２−メトキシ−４
′−アジドカルコン、１−（ｐ−アジドフェニル）４−
（２−フリル）−１，３−ブタジェン等を挙げることが
できる。これらの感光剤の中で、特にナフトキノンジア
ジド化合物としてビス（１，２−ナフトキノン−２−ジ
アジド−５−スルホン酸）　−２，３，４−トリヒドロ
キシベンゾフェノンエステルを、アジド化合物として１
−（ｐ−アジドフェニル）−４−（２−フリル）−１，
３−ブタジェンを用いることが望ましい。

上記感光剤は、既述したナフトキノンジアジド化合物、
アジド化合物の他に下記一般式（１）に表わされるジア
ゾ化合物を用いることができる。

但し、式中のＲ１、Ｒ２は炭素数１〜２０の置換もしく
は非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリール
基、ケイ素を含む炭素数１〜２ｏの置換もしくは非置換
のアルキル基又はケイ素を含む置換もしくは非置換のア
リール基を示す。

上記一般式（１）に導入されるＲ１１Ｒ２としてのアル
キル基への置換基は、例えばハロゲン基、不飽和基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、エーテル基
、チオエーテル基、チオエステル基等を挙げることがで
きる。同一般式（Ｉ）に導入されるＲ１、Ｒ２としての
アリール基への置換基は、例えばハロゲン基、不飽和基
、カルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、エーテ
ル基、チオエーテル基、チオエステル基、アルキル基、
アルコキシ基等を挙げることができる。かかる一般式（
Ｉ）のＲ１、Ｒ２に炭素数１〜２０の非置換もしくは置
換アルキル基、非置換もしくは置換アリール基を導入し
た感光剤としては、例えば後掲する第１表に示すもの、
又は同第１表に示す化合物とフェノール樹脂との反応物
を挙げることができる。また、同一般式（Ｉ）のＲ１、
Ｒ２にケイ素を含む炭素数ｌ〜２０の非置換もしくは置
換アルキル基、ケイ素を含む非置換もしくは置換アリー
ル基を導入した感光剤としては、例えば後掲する第２表
に示すものを挙げることができる。

上記感光剤の上記アルカリ可溶性樹脂に対する配合量は
、該樹脂１００重量部に１〜２００重量部配合すること
が望ましい。この理由は、感光剤の配合量を１重量部未
満にすると露光後の露光部と未露光部の間での溶解度を
充分にとれなくなり、かといって感光剤の配合量が２０
０重量部を越えると溶液状態の感光性組成物の調製が困
難となり、基板等への塗布性が阻害される恐れがある。

なお、本発明の感光性組成物は前記アルカリ可溶性樹脂
及び感光剤の他に必要に応じて増感剤、染料、界面活性
剤、塗膜改質のためのポリマ（例えばエポキシ樹脂、ポ
リメチルメタクリレート樹脂、プロピレンオキシド−エ
チレンオキシド共重合体、ポリスチレン、シリコーンラ
ダーポリマなど）等を配合してもよい。

次に、本発明の感光性組成物によるレジストパターンの
形成工程を説明する。

まず、基板上に有機溶剤により溶解させた本発明の感光
性組成物からなるレジスト液を回転塗布法やデイピング
法により塗布した後、１５０℃以下、好ましくは７０〜
１２０℃で乾燥してレジスト膜を形成する。ここに用い
る基板としては、例えばシリコン単結晶ウェハ単体、表
面に絶縁膜や導電膜等の各種の被膜が堆積された同ウェ
ハ又はマスクブランク等を挙げることができる。前記有
機溶剤としては、例えばシクロヘキサン、アセトン、メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
系溶媒、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテー
ト、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶媒
、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステ
ル系溶媒又はこれらの混合溶媒が好ましい。

次いで、前記レジスト膜に所望のパターンを有するマス
クを通して波長２４８　ｎｓのＫｒＦエキシマレーザを
照射して露光した後、アルカリ水溶液で現像処理して所
望のレジストパターンを形成する。

ここに用いるアルカリ水溶液としては、例えばテトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液等を挙げることが
できる。

（作用） 本発明の感光性組成物は、厚さ１．０μｍの膜を形成し
た時、２４８　ｎｓの光に対する透過率が５０％以上の
アルカリ可溶性樹脂と、２４８　ｒｖの光に感光する感
光剤とから構成されているため、基板等にレジスト膜と
して被覆した後のＫｒＦエキシマレーザでの露光に際し
て表面のみならず、基板側の部分にまで光を充分に到達
できる。その結果、露光後の現像により上面と底面との
幅がほぼ同等の良好なパターンプロファイルを有するレ
ジストパターンを形成できる。また、アルカリ水溶液で
の現像が可能となる。従って、前記レジストパターンを
エツチングマスクとして基板等をエツチングすることに
より、該レジストパターンに忠実なパターンを基板等に
転写できる。更に、アルカリ可溶性樹脂及び感光剤の少
なくとも一方としてケイ素を含むものを使用すれば露光
、現像処理により耐酸素リアクティブエツチング性（耐
酸素ＲＩＥ性）の優れたレジストパターンを形成できる
。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明す。

実施例１〜９及び比較例 後掲する第３表に示すように１．０μｍの樹脂膜とした
時の２４８　ｒｖの光の透過率が所定の値を有するアル
カリ可溶性樹脂及び感光剤をセロソルブアセテートによ
り溶解し、０．２μｍのフィルタで濾過して１０種の感
光性組成物を調製した。

次いで、前記各感光性組成物をスピンナーでシリコン単
結晶ウェハ上に塗布し、８０℃で乾燥して厚さ０．８μ
ｍのレジスト膜を形成した。つライて、これらレジスト
膜にＫｒＦエキシマレーザを光源とした縮小投影露光装
置でパターン露光した後、同第３表に示す濃度のテトラ
メチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液に
３０秒間浸漬して現像処理を施し、更に水洗してレジス
トパターンを形成した。

しかして、本実施例１〜９及び比較例の感光性組成物か
ら形成されたレジストパターンについて、電子顕微鏡を
用いてラインとスペースの幅、パターン形状及び現像後
のレジストパターンの膜減りを調べた。その結果を後掲
する同第３表に併記した。

第３表から明らかなように本発明の感光性組成物を用い
てレジスト膜の塗布、ＫｒＦエキシマレーザでの露光、
ＴＭＡＨ水溶液での現像を行なうことによって、微細な
ラインドとスペースで良好な形状を有し、更に膜減りの
ないレジストパターンを形成できることがわかる。これ
に対し、比較例の感光性組成物を用いて同様な処理を行
なって形成したレジストパターンは微細化が難しく、か
つ断面形状が三角形となり、更に当初のレジスト膜厚の
半分の０．４μｍも膜減りが生じることがわかる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によればレジスト膜として基
板等に被覆した後のＫｒＦエキシマレーザによる露光に
際して表面から離れた部分にまで光を充分に到達させる
ことが可能で、微細かつ良好な断面形状を有するレジス
トパターンを形成でき、ひいては高集積度の半導体装置
等を製造するためのフォトエツチング工程に有効に利用
し得る感光性組成物を提供できる。

ＣＨ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、厚さ１．０μｍの膜を形成した時、２４８ｎｍ
   の光に対する透過率が５０％以上のアルカリ可溶性樹脂
   と、２４８ｎｍの光に感光する感光剤とを含むことを特
   徴とする感光性組成物。
2. （２）、アルカリ可溶性樹脂は、イソプロペニルフェノ
   ール、ビニルフェノールを骨格とするポリマーであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の感光性組成
   物。
3. （３）、アルカリ可溶性樹脂は、ビニルフェノールとス
   チレンの共重合体であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の感光性組成物。
4. （４）、感光剤は、下記一般式（ I ）にて表わされる
   ジアゾ化合物であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の感光性組成物。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 但し、式中のＲ＿１、Ｒ＿２は炭素数１〜２０の置換も
   しくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアリ
   ール基、ケイ素を含む炭素数１〜２０の置換もしくは非
   置換のアルキル基又はケイ素を含む置換もしくは非置換
   のアリール基を示す。