JPH0383063A - パターン形成方法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、半導体製造プロセスのリソグラフィにおいて
、現像液を用いず、酸素プラズマエツチングによるドラ
イ現像によってパターンを形成せしめる技術に関する。

〔背景技術〕

従来、レジストの現像方法としては有機溶剤等を現像液
として用いるウェット現像と呼ばれる方法が行われてい
る。

しかしながら、現像液を用いた場合、現像時にレジスト
が膨潤や収縮を起こすために解像力の低下や微細パター
ンの寸法制御性の悪さ等の問題があり、その結果、歩留
り及び信頼性の低下を起こすという欠点が存在する。そ
こで、現像時に膨潤の無いドライ現像の可能なレジスト
に対する要望が高まっている。また、近午半導体プロセ
スの面から見てもＣＶＤやエツチングにおいては、プラ
ズマを用いたドライプロセスが確立されてきており、半
導体プロセス゛のプロセス全体にわたってドライ化を確
立する点からも、ドライ現像レジストプロセスが望まれ
ている。

また、一方、ＬＳＩの高集積化に伴い、ハーフミクロン
さらにそれ以下のパターン形成技術が要求されている。

微細パターンの複雑化、さらに基板の凹凸が大きくなっ
てきており、このような状況では単層レジストではカバ
ーできなくなり、多層レジスト法など新しい技術の導入
が必要不可欠となってくるものと予想されている。

近午、気根シリル化法を取り入れたドライ現像が、単層
で多層レジストに対比し得るハレーション防止効果をも
ち、さらに高反射率の段差基盤上で効果的であることが
着目されており、今後の有望な技術のひとつであるとさ
れている。

気根シリル化を用いたドライ現像プロセスとして、実用
化に近いものとしてはヨーロッパ特許１８４５６７が見
出されるが、この特許に記載されたものは、レジスト材
料として、従来のポジ型フォトレジストと同様に、Ｏ−
ナフトキノンジアジドを用いるものであるため、その感
度が十分ではない。

高感度が期待できるプロセスとしては、化学増幅系レジ
ストと気根シリル化ドライ現像プロセスを組合せる方法
があり、これは、米国特許４．５５２．８３３に記載さ
れている。この方法によれば、ポリ（ｐ−ホルミルオキ
シスチレン）、ポリ−（ｐ−ｔ−ブチルカルボニルオキ
シスチレン）などとオニウム塩を組合せたレジストを用
い、それを露光した後、シリル化を行うものであるが、
下記の如き欠点を有する。

（１）形成するのは、ネガ型のパターンに限られている
。

（２）ベースとなるポリマーが、簡単には合成できない
。

（３）酸発生剤であるオニウム塩が半導体素子に有害な
元素であるアンチモン、ヒ素等を含むため、半導体製造
用としては好ましくない。

〔発明の開示〕

本発明者らは、高感度で、かつ、解像力に優れた酸素プ
ラズマによる現像が可能なパターン形成方法につき検討
を重ねた結果、化学増幅系であるテトラヒドロピラニル
エーテル化ポリヒドロキシスチレンと光酸発生剤を組合
せたレジストを用い、これを露光した後、加熱下、気根
拡散によるシリル化を行うと、露光部と未露光部との間
にシリコン濃度や膜厚の差が生じ、その差異を利用して
酸素プラズマエツチングによりパターン形成せしめるこ
とが可能であることを見い出した。本発明はかかる知見
にもとづいてなされたものである。

すなわち、本発明は、テトラヒドロピラニルエーテル化
したポリヒドロキシスチレンと光ａ発生剤より成るレジ
スト皮膜を基板上に形成し、パターン露光後、加熱下、
気根からの拡散によるシリル化を行い、その結果生ずる
露光部と未露光部とにおけるシリコン濃度および（また
は）膜厚の差により、両者間に酸素プラズマ耐性の差異
を生じせしめその差異を利用して、酸素プラズマエツチ
ングによる現像を行うことを特徴とするパターン形成方
法を提供するものである。

以下に本発明の詳細な説明する。

レジスト中にシリコンが含有されている場合、レジスト
を酸素プラズマで処理をしても、表面において、シリコ
ンと酸素が反応してシリコン酸化物の皮膜が形成され、
はとんどエツチングされないことは周知のことであるが
、本発明の方法は、シリコンの酸素プラズマに対する耐
性を利用したドライ現像によるパターンを形成せしめる
ものである。

すなわち、本発明の方法によれば、シリル化により、レ
ジストの露光部と未露光部とにおいてシリコンの含有量
や膜厚の差異を生じさせ、その差異を利用して酸素プラ
ズマエツチングによる現像を行って、画像を形成させる
ものである。

本発明方法においては、レジスト組成物として、テトラ
ヒドロピラニルエーテル化ポリヒドロキシスチレンと光
酸発生剤よりなるものを用いる。このレジスト組成物を
用いて、その皮膜を基板上に形成させ、パターン露光を
行なうと、光酸発生剤が分解し、酸を生成する。この酸
が触媒として作用して、テトラヒドロピラニルエーテル
化ポリヒドロキシスチレンのエーテル結合が解裂し、フ
ェノール性水酸基が生皮する。

次いで、シリル化処理によりそのフェノール性水酸基が
シリル化される。続く酸素プラズマ現像により未露光部
のみが除去されネガ型のパターンが得られる。一方、本
発明方法では、シリル化剤及び光酸発生剤の種類を選択
することによりポジ型のパターンを形成することができ
る。

この場合、前記の選択的シリル化のメカニズムと異なっ
た反応が生じていると考えられるがそのメカニズムにつ
いては、現在のところ解明するに至っていない。

本発明方法に使用される光酸発生剤としては、ジフェニ
ルジスルホン等のジスルホン化合物やオニウム塩類があ
げられるが、高感度で、かつ半導体製造に有害な金属不
純物を含まないジフェニルヨードニウムトリフルオロメ
タンスルホネートはその最も好ましい例である。シリル
化に用いるシリル化剤としては、ヘキサメチルジシラザ
ン、ビス（ジメチルアミノ）メチルシラン、ヘキサメチ
ルシクロトリシラザン等があげられる。

上記のシリル化は、シリル化剤を加温してガス化して行
われるがその温度は、レジスト組成物の性質やシリル化
剤の物性に応じて適切に選択される。適切な温度を選択
することにより、良好なパターンが得られる。温度が低
すぎると全体にわたって、シリル化が進行せず、また高
すぎると露光部、未露光部共にシリル化が進行し、いず
れにせよ温度が適切でないと選択的シリル化を行うこと
ができない。本発明方法によるパターン形成の一例につ
いて以下に述べる。テトラヒドロピラニルエーテル化ポ
リヒドロキシスチレンと光酸発生剤とを溶剤に溶解した
感光液を、シリコンウェハに例えばスピンコーティング
により塗布し、レジスト皮膜を形成させる。

プリベータによる乾燥を行った後、光照射によるパター
ン露光を行なう。次いで、シリル化処理を行い、酸素プ
ラズマによるエツチングを行なうと露光部又は未露光部
が選択的にエツチング除去されてポジ型又はネガ型のパ
ターンが形成される。

本発明方法により、高感度な、酸素プラズマエツチング
による現像が可能で、また、シリル化剤及び光酸発生剤
の種類を選択することにより、ポジ型あるいはネガ型の
いずれのパターンの形成も可能なリソグラフィープロセ
スが提供されるので、その有用性は極めて大きい。

以下に本発明の実施例を掲げる。

実施例　ｌ レジストとして下記の組成によるものを調製し　Ｉこ　
。

テトラヒドロピラニルエーテル化 ポリ−ｐ−ヒドロキシスチレン　　３．ＯＫ量ｍジフェ
ニルヨードニウムトリフ ルオロメタンスルホネート　　　　　０．２〃シクロヘ
キサノン　　　　　　　　　９．０〃このレジストをシ
リコンウェハ上に０．７μ謂の厚さにスピンコードし、
９０°０，１０分のプリベーク後マスクアライナ−ＰＬ
Ａ−５２１Ｆ　（キャノン（株）製）にて０．８秒露光
し、ヘキサメチルジシラザンをシリル化剤として用い、
９５°Ｃ１５分、シリル化を行った。次に、酸素圧５０
ｍｍ　Ｔｏｒｒパワー密度０．４ｗ／ｃｍ”の条件で酸
素プラズマエツチングを７分行ったところ、０．５μ肩
の矩形性の良いネガ型パターンが形成された。

実施例　２ 実施例１で用いたレジスト組成物を用いて、実施例１に
おけると同じ操作で露光処理を露光時間０．２秒で露光
した後、シリル化剤としてヘキサメチルシクロトリシラ
ザンを用いて９５°Ｃ１３０分のシリル化を行った後、
実施例１と同様にして、酸素プラズマエツチングによる
現像を行ったところ、０．５μ扉の矩形性の良いポジ型
パターンが形成された。

実施例　３ 実施例１で用いたレジストを用い、同じく露光処理とし
て露光時間０．４秒で露光した後、シリル化剤としてビ
ス（ジメチルアミノ）メチルシランを用いて９５℃、１
０分のシリル化を行った後、実施例１と同様にして酸素
プラズマエッチングによる現像を行ったところ、矩形性
の良い０．５μ真のポジ型パターンが形成された。

実施例　４ レジストとして下記の組成のものを調製した。

ジフェニルジスルホン　　　　　　　０．２〃シクロヘ
キサノン ９、Ｑ　　　ｔｔ 実施例１におけると同様にして、スピンコード、プリベ
ークおよび１．０秒の露光を行った後、シリル化剤とし
てビス（ジメチルアミノ）メチルシランを用いて９５℃
、　１０分のシリル化した。

次いで、実施例１と同様にして、酸素プラズマエツチン
グによる現像を行ったところ、矩形性の良い０．５μ罵
のネガ型パターンが形成された。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. テトラヒドロピラニルエーテル化したポリヒドロキシス
   チレンと光酸発生剤より成るレジスト皮膜を基板上に形
   成し、パターン露光後、加熱下、気根からの拡散による
   シリル化を行い、その結果生ずる露光部と未露光部とに
   おけるシリコン濃度および（または）膜厚の差により、
   両者間に酸素プラズマ耐性の差異を生じせしめその差異
   を利用して、酸素プラズマエッチングによる現像を行う
   ことを特徴とするパターン形成方法。