JPH05102021A - 有機膜の高アスペクト比微細パターン形成方法 - Google Patents
有機膜の高アスペクト比微細パターン形成方法Info
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- JPH05102021A JPH05102021A JP26355291A JP26355291A JPH05102021A JP H05102021 A JPH05102021 A JP H05102021A JP 26355291 A JP26355291 A JP 26355291A JP 26355291 A JP26355291 A JP 26355291A JP H05102021 A JPH05102021 A JP H05102021A
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】パターニングされた感光層を用いて有機膜をド
ライエッチングする方法において、感光層と有機膜との
ミキシング層の発生を防止又はなくした有機膜の高アス
ペクト比微細パターン形成方法。 【構成】半導体基板１上に有機膜層２を設け、この有機
膜表面をＤｅｅｐＵＶ照射によって改質することによ
り、この上に形成する感光層３とのミキシング層の生成
を防止する。続いて、露光・現像によりパターニングさ
れた感光層をマスクとして、酸素プラズマエッチングに
より有機膜を微細加工する。又は感光層をパターニング
した後、ＣＦ4ガスによるライトエッチングを行ない、
つづいて酸素プラズマエッチングにより有機膜を微細加
工する。最後に、感光層を除去することにより、有機膜
の高アスペクト比微細パターンが形成される。 【効果】高アスペクト比の微細有機膜パターンが精度良
く得られる。
ライエッチングする方法において、感光層と有機膜との
ミキシング層の発生を防止又はなくした有機膜の高アス
ペクト比微細パターン形成方法。 【構成】半導体基板１上に有機膜層２を設け、この有機
膜表面をＤｅｅｐＵＶ照射によって改質することによ
り、この上に形成する感光層３とのミキシング層の生成
を防止する。続いて、露光・現像によりパターニングさ
れた感光層をマスクとして、酸素プラズマエッチングに
より有機膜を微細加工する。又は感光層をパターニング
した後、ＣＦ4ガスによるライトエッチングを行ない、
つづいて酸素プラズマエッチングにより有機膜を微細加
工する。最後に、感光層を除去することにより、有機膜
の高アスペクト比微細パターンが形成される。 【効果】高アスペクト比の微細有機膜パターンが精度良
く得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、有機膜の高アスペクト
比微細パターン形成方法に関し、特に、ＶＬＳＩ、超高
速トランジスタ、磁気バブルメモリ、薄膜ディスク、薄
膜ヘッド、固体撮像素子等の製造において、有機膜の高
アスペクト比微細パターンを形成する方法に関するもの
である。
比微細パターン形成方法に関し、特に、ＶＬＳＩ、超高
速トランジスタ、磁気バブルメモリ、薄膜ディスク、薄
膜ヘッド、固体撮像素子等の製造において、有機膜の高
アスペクト比微細パターンを形成する方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子等の集積度の著しい向
上に伴ない、線幅や間隔が極めて小さいパターンを高精
度で形成する方法が望まれている。
上に伴ない、線幅や間隔が極めて小さいパターンを高精
度で形成する方法が望まれている。
【０００３】集積度の向上に伴なって、半導体素子等に
おいては多層配線構造が益々必要となり、パターニング
を施すべき半導体基板表面には、フォトリソグラフィ工
程において無視できない凹凸が現れるようになってき
た。このような凹凸が、フォトレジストを通過した露光
光を乱反射し、本来露光すべきでない部分が照射される
現象が生じる。また、下地基板からの反射光と入射光の
干渉に基づく定在波が発生する。
おいては多層配線構造が益々必要となり、パターニング
を施すべき半導体基板表面には、フォトリソグラフィ工
程において無視できない凹凸が現れるようになってき
た。このような凹凸が、フォトレジストを通過した露光
光を乱反射し、本来露光すべきでない部分が照射される
現象が生じる。また、下地基板からの反射光と入射光の
干渉に基づく定在波が発生する。
【０００４】これからの効果はいずれも解像度の低下を
もたらす要因となるため、単層のレジストを用いる従来
法では、実素子上において高解像度の微細加工を行なう
ことが困難となってきた。
もたらす要因となるため、単層のレジストを用いる従来
法では、実素子上において高解像度の微細加工を行なう
ことが困難となってきた。
【０００５】以上のような問題を解決する目的で、種々
の多層レジスト法が提案され、最近になって基板上に有
機膜層を形成して下地の凹凸を平坦化し、この上に有機
ケイ素ポリマからなる光および放射線感応性高分子で感
光層を形成する二層レジスト法が活発に研究されている
(例えば、E. Ong and E. L. Hu, Solid State Technolo
gy, 160(1984) )。
の多層レジスト法が提案され、最近になって基板上に有
機膜層を形成して下地の凹凸を平坦化し、この上に有機
ケイ素ポリマからなる光および放射線感応性高分子で感
光層を形成する二層レジスト法が活発に研究されている
(例えば、E. Ong and E. L. Hu, Solid State Technolo
gy, 160(1984) )。
【０００６】このような二層レジスト法を用いたリソグ
ラフィプロセスの概略を図１に示す。まず、図１(ａ)の
ように半導体基板１上に有機膜層２、感光層３を設け、
感光層３の所定の部分に光または放射線を照射した後、
現像により図１(ｂ)のようにパターンを形成し、次いで
酸素プラズマにより処理すると、感光層３の残っている
部分は表面がSiO2化してエッチングが進行せず、一方有
機膜層２が露出した部分では、有機膜層が酸化的にエッ
チング除去されて、図１(ｃ)の状態となる。
ラフィプロセスの概略を図１に示す。まず、図１(ａ)の
ように半導体基板１上に有機膜層２、感光層３を設け、
感光層３の所定の部分に光または放射線を照射した後、
現像により図１(ｂ)のようにパターンを形成し、次いで
酸素プラズマにより処理すると、感光層３の残っている
部分は表面がSiO2化してエッチングが進行せず、一方有
機膜層２が露出した部分では、有機膜層が酸化的にエッ
チング除去されて、図１(ｃ)の状態となる。
【０００７】このようにすれば、下地基板の凹凸は平坦
化され、感光層は、薄く均一となるため、理想的な露光
条件となり、高解像度のパターン転写が期待される。
化され、感光層は、薄く均一となるため、理想的な露光
条件となり、高解像度のパターン転写が期待される。
【０００８】また、近年、有機膜を絶縁層に用いた半導
体素子や集積回路等の多層配線構造体を製造することが
行なわれている。所で、この有機絶縁層の所定位置に導
体層間の接続のための窓を設置するために、従来のウェ
ットエッチング法に代って、ドライエッチング法が盛ん
に検討されている。ドライエッチングを用いることによ
り、深い穴でも精密に、かつ容易に開けることが可能と
なる。
体素子や集積回路等の多層配線構造体を製造することが
行なわれている。所で、この有機絶縁層の所定位置に導
体層間の接続のための窓を設置するために、従来のウェ
ットエッチング法に代って、ドライエッチング法が盛ん
に検討されている。ドライエッチングを用いることによ
り、深い穴でも精密に、かつ容易に開けることが可能と
なる。
【０００９】以上のような有機膜をドライエッチングす
る方法において、高解像度を達成するためには、以下の
条件が必要である。
る方法において、高解像度を達成するためには、以下の
条件が必要である。
【００１０】(１)有機膜層と感光層の酸素プラズマによ
るエッチングレート比が十分に大きいこと。
るエッチングレート比が十分に大きいこと。
【００１１】(２)有機膜層が、感光層の塗布溶剤、現像
溶剤、リンス溶剤によって侵されないこと。
溶剤、リンス溶剤によって侵されないこと。
【００１２】上記のようなパターン形成方法を実現する
ことを目的として、現在までに第２レジスト層用材料と
して様々なレジスト材料が提案されている(例えば、E.R
eic-hmanis,G.Smolinsky,and C.W.Wilkins,Jr.,Solid S
tate Technology 130(1985))。これらの材料は、いずれ
も有機ケイ素ポリマを含有し、材料中のSi原子が酸素プ
ラズマ処理時にSiO2化してレジスト表面に酸素プラズマ
耐性膜を形成する。この性質を利用して、図１のように
有機膜層を加工する。
ことを目的として、現在までに第２レジスト層用材料と
して様々なレジスト材料が提案されている(例えば、E.R
eic-hmanis,G.Smolinsky,and C.W.Wilkins,Jr.,Solid S
tate Technology 130(1985))。これらの材料は、いずれ
も有機ケイ素ポリマを含有し、材料中のSi原子が酸素プ
ラズマ処理時にSiO2化してレジスト表面に酸素プラズマ
耐性膜を形成する。この性質を利用して、図１のように
有機膜層を加工する。
【００１３】現行の半導体プロセスのリソグラフィ工程
においては、原理的に解像度、耐ドライエッチング性に
優れたアルカリ現像ポジ形レジストが主流となってお
り、今後ともこの傾向が持続するものと考えられる。従
って、実用性の点も考慮に入れれば、二層レジストプロ
セスとしては、解像度・感度・酸素プラズマ耐性にすぐ
れ、なおかつアルカリ現像形であるポジ形レジストを上
層レジストとして用いるプロセスが最も有望である。
においては、原理的に解像度、耐ドライエッチング性に
優れたアルカリ現像ポジ形レジストが主流となってお
り、今後ともこの傾向が持続するものと考えられる。従
って、実用性の点も考慮に入れれば、二層レジストプロ
セスとしては、解像度・感度・酸素プラズマ耐性にすぐ
れ、なおかつアルカリ現像形であるポジ形レジストを上
層レジストとして用いるプロセスが最も有望である。
【００１４】また、有機膜上に上層の感光層を形成する
際に、有機膜が感光層を形成するレジストに含まれる溶
媒によって侵かされ、ミキシングする場合が生じた。特
に、有機膜を高温で硬化できない素子の場合や高温で硬
化するとクラック等が発生する厚い有機膜の場合には、
その傾向が強く、良好なパターンが得られなかった。
際に、有機膜が感光層を形成するレジストに含まれる溶
媒によって侵かされ、ミキシングする場合が生じた。特
に、有機膜を高温で硬化できない素子の場合や高温で硬
化するとクラック等が発生する厚い有機膜の場合には、
その傾向が強く、良好なパターンが得られなかった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、解像
度・感度および酸素プラズマ耐性に極めて優れたアルカ
リ現像性ポジ形有機ケイ素レジストを上層レジストとし
て用い、下層の有機膜表面を改質することにより、上記
条件を満足するとともに、極めて実用性に優れた有機膜
の高アスペクト比微細パターン形成方法を提供すること
にある。
度・感度および酸素プラズマ耐性に極めて優れたアルカ
リ現像性ポジ形有機ケイ素レジストを上層レジストとし
て用い、下層の有機膜表面を改質することにより、上記
条件を満足するとともに、極めて実用性に優れた有機膜
の高アスペクト比微細パターン形成方法を提供すること
にある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者らは種々の材料及びプロセスを検討した結
果、感光層として側鎖のすべてあるいは一部がフェノー
ル性水酸基を有する有機基であるアルカリ可溶性ポリオ
ルガノシルセスキオキサン系重合体と感光性溶解阻害剤
とを主成分として含有する感光性組成物を用い、感光層
を塗布する前に、有機膜表面をＤｅｅｐＵＶ照射あるい
は感光層をパターニングした後、ハロゲン化炭素ガスに
よるライトエッチングすることにより、有機膜表面を改
質(硬化、エッチング)すれば良いことを見い出し、本発
明を成すに至った。
に、発明者らは種々の材料及びプロセスを検討した結
果、感光層として側鎖のすべてあるいは一部がフェノー
ル性水酸基を有する有機基であるアルカリ可溶性ポリオ
ルガノシルセスキオキサン系重合体と感光性溶解阻害剤
とを主成分として含有する感光性組成物を用い、感光層
を塗布する前に、有機膜表面をＤｅｅｐＵＶ照射あるい
は感光層をパターニングした後、ハロゲン化炭素ガスに
よるライトエッチングすることにより、有機膜表面を改
質(硬化、エッチング)すれば良いことを見い出し、本発
明を成すに至った。
【００１７】以下に本発明の有機膜の高アスペクト比微
細パターン形成方法の概略を述べる。まず、下層の有機
膜としては、市販ポジ形レジスト(例えば、シップレイ
社製ＡＺ1350J、マイクロポジット1300シリーズ、東京
応化製ＯＦＰＲ-800、ＯＦＰＲ-8600、ＰＭＥＲ等)をベ
ークしたものやポリイミド樹脂(例えば、日立化成製
ＰＩＱ等)が使用できる。
細パターン形成方法の概略を述べる。まず、下層の有機
膜としては、市販ポジ形レジスト(例えば、シップレイ
社製ＡＺ1350J、マイクロポジット1300シリーズ、東京
応化製ＯＦＰＲ-800、ＯＦＰＲ-8600、ＰＭＥＲ等)をベ
ークしたものやポリイミド樹脂(例えば、日立化成製
ＰＩＱ等)が使用できる。
【００１８】これらの有機材をスピン塗布やロールコー
タ塗布で成膜し、所定条件でベークしたものを有機膜層
とする。又、予めフィルム化したものを基板上に貼りつ
けても良い。これらの有機膜が数ミクロンから十数ミク
ロンの厚さの場合、充分高い温度でベークしても塗膜に
クラックが発生しないが、数十ミクロンから百ミクロン
の厚さになると、通常150℃以上でベークするとクラッ
クが発生する。そこで、クラックが発生しない温度(例
えば、120℃以下)でベークする。
タ塗布で成膜し、所定条件でベークしたものを有機膜層
とする。又、予めフィルム化したものを基板上に貼りつ
けても良い。これらの有機膜が数ミクロンから十数ミク
ロンの厚さの場合、充分高い温度でベークしても塗膜に
クラックが発生しないが、数十ミクロンから百ミクロン
の厚さになると、通常150℃以上でベークするとクラッ
クが発生する。そこで、クラックが発生しない温度(例
えば、120℃以下)でベークする。
【００１９】このようにして形成した有機膜表面をＸｅ
−Ｈｇランプ(500Ｗ)を用いて数分〜十数分照射し(Ｄｅ
ｅｐＵＶ強度：15〜20ｍＷ／cm2 ａｔ 254ｎｍ)、硬
化させる。(図２参照)。あるいは、後で述べる感光層を
パターニングした後、ＣＦ4ガスプラズマにより数分〜
十数分エッチングすることにより、有機膜表面を改質さ
せる。(図３参照)。感光層として例えば、日立化成製Ｒ
Ｕ-1600Ｐ(レジスト溶媒：エチルセロソルブアセテー
ト)溶液をスピン塗布などにより成膜する。次いで、上
層(感光層)に、所望のパターン露光を施し、アルカリ現
像液、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を
用いて、被照射部分のみを選択的に溶解させ、ポジ形の
レジストパターンを上層に形成する。これを酸素プラズ
マによる、ドライエッチング(O2リアクティブイオンエ
ッチングまたはO2ＲＩＥと称する。)で処理すると、上
層レジストパターンをマスクとして、下層(有機膜層)を
加工することができる。この時、目的によって下層の加
工形状を、O2ＲＩＥ中の酸素ガス圧により制御すること
が可能である。高アスペクト比の垂直形状を得るために
は、比較的低い酸素ガス圧(＜数mtorr)が望ましく、ま
た比較的高い酸素ガス圧(＞数十mtorr)では、テーパエ
ッチング形状が可能である。
−Ｈｇランプ(500Ｗ)を用いて数分〜十数分照射し(Ｄｅ
ｅｐＵＶ強度：15〜20ｍＷ／cm2 ａｔ 254ｎｍ)、硬
化させる。(図２参照)。あるいは、後で述べる感光層を
パターニングした後、ＣＦ4ガスプラズマにより数分〜
十数分エッチングすることにより、有機膜表面を改質さ
せる。(図３参照)。感光層として例えば、日立化成製Ｒ
Ｕ-1600Ｐ(レジスト溶媒：エチルセロソルブアセテー
ト)溶液をスピン塗布などにより成膜する。次いで、上
層(感光層)に、所望のパターン露光を施し、アルカリ現
像液、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を
用いて、被照射部分のみを選択的に溶解させ、ポジ形の
レジストパターンを上層に形成する。これを酸素プラズ
マによる、ドライエッチング(O2リアクティブイオンエ
ッチングまたはO2ＲＩＥと称する。)で処理すると、上
層レジストパターンをマスクとして、下層(有機膜層)を
加工することができる。この時、目的によって下層の加
工形状を、O2ＲＩＥ中の酸素ガス圧により制御すること
が可能である。高アスペクト比の垂直形状を得るために
は、比較的低い酸素ガス圧(＜数mtorr)が望ましく、ま
た比較的高い酸素ガス圧(＞数十mtorr)では、テーパエ
ッチング形状が可能である。
【００２０】また、酸素ガスに４フッ化炭素等のハロゲ
ン化炭素ガスを混合して使用しても良い。以上のような
プロセスにより、少なくともアスペクト比３以上の微細
パターンを高精度に形成することができる。
ン化炭素ガスを混合して使用しても良い。以上のような
プロセスにより、少なくともアスペクト比３以上の微細
パターンを高精度に形成することができる。
【００２１】
【作用】まず本発明で使用される有機ケイ素系の感光性
樹脂組成物(感光層)は、酸素プラズマ中でケイ素酸素化
物被膜を形成するため、酸素プラズマ耐性膜として機能
する。
樹脂組成物(感光層)は、酸素プラズマ中でケイ素酸素化
物被膜を形成するため、酸素プラズマ耐性膜として機能
する。
【００２２】即ち、半導体基板面上に適当な有機高分子
材料からなる有機膜層を形成し、この上に上記感光性樹
脂組成物からなる感光層を形成し、感光層を上述のよう
にパターニングすると、この感光層が高い酸素プラズマ
耐性を持つのでこのパターンをマスクとして、第１レジ
スト層をO2ＲＩＥによりドライエッチングすることがで
きる。
材料からなる有機膜層を形成し、この上に上記感光性樹
脂組成物からなる感光層を形成し、感光層を上述のよう
にパターニングすると、この感光層が高い酸素プラズマ
耐性を持つのでこのパターンをマスクとして、第１レジ
スト層をO2ＲＩＥによりドライエッチングすることがで
きる。
【００２３】また、有機膜上に感光層を形成する際、感
光性樹脂組成物に含まれる溶媒によって有機膜が膨潤
し、良好なパターンが得られないことがある。これは、
有機膜と感光層とがミキシングすることにより中間層が
生成し、これが感光層の現像後も露光部に残存するた
め、酸素プラズマにより穴開けできなく、良好パターン
が得られないわけである。このミキシング層を防止又は
除去するためには、有機膜表面を改質する方法が良いこ
とを見い出し、ＤｅｅｐＵＶ照射や４フッ化炭素による
ライトエッチングによる処理が効果的であることを確認
した。
光性樹脂組成物に含まれる溶媒によって有機膜が膨潤
し、良好なパターンが得られないことがある。これは、
有機膜と感光層とがミキシングすることにより中間層が
生成し、これが感光層の現像後も露光部に残存するた
め、酸素プラズマにより穴開けできなく、良好パターン
が得られないわけである。このミキシング層を防止又は
除去するためには、有機膜表面を改質する方法が良いこ
とを見い出し、ＤｅｅｐＵＶ照射や４フッ化炭素による
ライトエッチングによる処理が効果的であることを確認
した。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例のうち、いくつかにつ
いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定される
ものではない。
【００２５】(実施例１)シリコンウエハ上に有機膜層と
してＯＦＰＲ-800(東京応化製)を１０ミクロン厚にスピ
ン塗布し、120℃で30分間ベークした。次いで、Ｘｅ−
Ｈｇランプ(ランプ強度：15ｍＷ／cm2 ａｔ 254ｎｍ)
を用いて5分間ＤｅｅｐＵＶ照射した。この上に、有機
ケイ素系ポジ形フォトレジストＲＵ−1600Ｐ(日立化成
製)をスピン塗布し90℃で30分間ベークし、2ミクロン厚
に成膜した。上記感光層のパターニングは密着露光によ
り行ない、現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドの0.66ｗｔ．％水溶液を用い、2分間浸漬して現像
した。なお、本実施例では、最適露光量は100ｍＪ／cm2
ａｔ 365ｎｍであった。
してＯＦＰＲ-800(東京応化製)を１０ミクロン厚にスピ
ン塗布し、120℃で30分間ベークした。次いで、Ｘｅ−
Ｈｇランプ(ランプ強度：15ｍＷ／cm2 ａｔ 254ｎｍ)
を用いて5分間ＤｅｅｐＵＶ照射した。この上に、有機
ケイ素系ポジ形フォトレジストＲＵ−1600Ｐ(日立化成
製)をスピン塗布し90℃で30分間ベークし、2ミクロン厚
に成膜した。上記感光層のパターニングは密着露光によ
り行ない、現像液はテトラメチルアンモニウムヒドロキ
シドの0.66ｗｔ．％水溶液を用い、2分間浸漬して現像
した。なお、本実施例では、最適露光量は100ｍＪ／cm2
ａｔ 365ｎｍであった。
【００２６】次に、上記の感光層のパターンをマスクと
して、有機膜層をO2ＲＩＥ(平行平板型ＲＩＥ装置：酸
素圧 3mtorr, RFPWR 0.64 mＷ／cm2 (7MHz),約100分)
によりパターニングした。その結果、ミクロン〜サブミ
クロンレベルのパターン寸法でアスペクト比３以上の垂
直段差形状を持つレジストパターンが精度よく得られ
た。この時、感光層パターンから有機膜パターンへの寸
法変換差は0.5ミクロン以下であった。
して、有機膜層をO2ＲＩＥ(平行平板型ＲＩＥ装置：酸
素圧 3mtorr, RFPWR 0.64 mＷ／cm2 (7MHz),約100分)
によりパターニングした。その結果、ミクロン〜サブミ
クロンレベルのパターン寸法でアスペクト比３以上の垂
直段差形状を持つレジストパターンが精度よく得られ
た。この時、感光層パターンから有機膜パターンへの寸
法変換差は0.5ミクロン以下であった。
【００２７】また、O2ＲＩＥ後に残渣(スカム)の発生も
認められず、良好な有機膜パターンが得られた。
認められず、良好な有機膜パターンが得られた。
【００２８】(実施例２〜９）実施例１と同様にして、
表１，表２に示す条件で有機膜の微細加工を試みた所、
いずれにおいても高アスペクト比の垂直形状を持つ有機
膜の微細パターンを得ることができた。また、残渣や異
物の発生もなく、良好な有機膜パターンを高精度に形成
することができた。
表１，表２に示す条件で有機膜の微細加工を試みた所、
いずれにおいても高アスペクト比の垂直形状を持つ有機
膜の微細パターンを得ることができた。また、残渣や異
物の発生もなく、良好な有機膜パターンを高精度に形成
することができた。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】以下に本発明で得られた知見について詳細
を示す。
を示す。
【００３２】有機ケイ素系レジストをマスクとして十数
〜数十ミクロン以上の厚い有機膜をＯ２ＲＩＥした場
合、薄い膜厚(例えば5ミクロン厚以下)には発生しなか
った残渣が条件によりO2ＲＩＥ後に認められた。一般に
酸素ガスが低いほど残渣の発生が少なくなるが、ガス圧
が低くなるにつれて、上層の感光層と有機膜との選択比
(O2ＲＩＥのレート比)が低下する。従って、ガス圧の高
い条件(例えば、20mtorr以上)でも残渣の発生をないよ
うにすることが、量産プロセス上必要である。
〜数十ミクロン以上の厚い有機膜をＯ２ＲＩＥした場
合、薄い膜厚(例えば5ミクロン厚以下)には発生しなか
った残渣が条件によりO2ＲＩＥ後に認められた。一般に
酸素ガスが低いほど残渣の発生が少なくなるが、ガス圧
が低くなるにつれて、上層の感光層と有機膜との選択比
(O2ＲＩＥのレート比)が低下する。従って、ガス圧の高
い条件(例えば、20mtorr以上)でも残渣の発生をないよ
うにすることが、量産プロセス上必要である。
【００３３】O2ＲＩＥ後残渣が発生する原因は、O2ＲＩ
Ｅ時にスパッタされたシリコン成分が核の役割を果た
し、残渣の原因となることも考えられる。しかし、種々
検討した結果、上層感光層と下層有機膜とがミキシング
することにより、現像後も露光部にシリコン成分が残っ
ていることが主原因であることが分かった。ミキシング
層の発生を防止するためには、下地有機膜層のベーク温
度を上げれば良い。(例えばＯＦＰＲ-800、ＯＦＰＲ-86
00、ＰＭＥＲ等のポジ形フォトレジスト(いずれも東京
応化製)では、ベーク温度：150℃以上が良い。)しか
し、厚膜の場合には、150℃以上の高温でベークすると
塗膜にクラックが発生し、実用に供し得ない。
Ｅ時にスパッタされたシリコン成分が核の役割を果た
し、残渣の原因となることも考えられる。しかし、種々
検討した結果、上層感光層と下層有機膜とがミキシング
することにより、現像後も露光部にシリコン成分が残っ
ていることが主原因であることが分かった。ミキシング
層の発生を防止するためには、下地有機膜層のベーク温
度を上げれば良い。(例えばＯＦＰＲ-800、ＯＦＰＲ-86
00、ＰＭＥＲ等のポジ形フォトレジスト(いずれも東京
応化製)では、ベーク温度：150℃以上が良い。)しか
し、厚膜の場合には、150℃以上の高温でベークすると
塗膜にクラックが発生し、実用に供し得ない。
【００３４】ミキシング層の厚さ分析は、ＥＳＣＡ分析
によって行なうことができる。すなわち、アルゴンガス
によって所定時間表面をスパッタエッチングし、順次、
ＥＳＣＡにより組成分析することにより深さ方向分析が
可能となる。有機膜のベース温度を種々変えて検討した
結果、有機膜表面のシリコン原子濃度が約３at.%以下で
あれば、ミキシング層深さが０．２〜０．３ミクロンで
あり、この場合、ＤｅｅｐＵＶ照射やＣＦ4ライトエッ
チング処理をしなくてもＯ2ＲＩＥ後残渣がないことを
確認した。しかし、１２０℃ベークでは、有機膜表面の
シリコン原子濃度が約５at.%以上であり、ＤｅｅｐＵＶ
照射やＣＦ4ライトエッチング処理をしなければＯ2ＲＩ
Ｅ後残渣をなくすことは不可能であった。
によって行なうことができる。すなわち、アルゴンガス
によって所定時間表面をスパッタエッチングし、順次、
ＥＳＣＡにより組成分析することにより深さ方向分析が
可能となる。有機膜のベース温度を種々変えて検討した
結果、有機膜表面のシリコン原子濃度が約３at.%以下で
あれば、ミキシング層深さが０．２〜０．３ミクロンで
あり、この場合、ＤｅｅｐＵＶ照射やＣＦ4ライトエッ
チング処理をしなくてもＯ2ＲＩＥ後残渣がないことを
確認した。しかし、１２０℃ベークでは、有機膜表面の
シリコン原子濃度が約５at.%以上であり、ＤｅｅｐＵＶ
照射やＣＦ4ライトエッチング処理をしなければＯ2ＲＩ
Ｅ後残渣をなくすことは不可能であった。
【００３５】そこで、ＤｅｅｐＵＶ照射の影響を検討し
た結果、例えば、有機膜としてＯＦＰＲ-8600を用いた
場合、１００℃／３０分のベーク条件でもＤｅｅｐＵＶ
照射を３分以上行なうことにより、Ｏ2ＲＩＥ後残渣が
なくなることを確認した。また、ＣＦ4ガスプラズマに
よるライトエッチングの効果を検討した結果、ＥＳＣＡ
分析により求めたミキシング層に相当する厚みをエッチ
ングすることにより(通常、エッチング量：０．０５〜
０．２ミクロン)、Ｏ2ＲＩＥ後残渣の発生もなく、高い
Ｏ2ＲＩＥ選択比(２０以上)を確保できることを確認し
た。
た結果、例えば、有機膜としてＯＦＰＲ-8600を用いた
場合、１００℃／３０分のベーク条件でもＤｅｅｐＵＶ
照射を３分以上行なうことにより、Ｏ2ＲＩＥ後残渣が
なくなることを確認した。また、ＣＦ4ガスプラズマに
よるライトエッチングの効果を検討した結果、ＥＳＣＡ
分析により求めたミキシング層に相当する厚みをエッチ
ングすることにより(通常、エッチング量：０．０５〜
０．２ミクロン)、Ｏ2ＲＩＥ後残渣の発生もなく、高い
Ｏ2ＲＩＥ選択比(２０以上)を確保できることを確認し
た。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
アスペクト比の微細有機膜パターンが精度よく得られ
る。しかし、現在半導体プロセスにおいて主流を占めて
いるアルカリ現像プロセスやエッチングプロセスをその
まま適用できるので、実用上極めて有利であり、半導体
素子等の製造プロセスにとって非常に有力な技術であ
る。
アスペクト比の微細有機膜パターンが精度よく得られ
る。しかし、現在半導体プロセスにおいて主流を占めて
いるアルカリ現像プロセスやエッチングプロセスをその
まま適用できるので、実用上極めて有利であり、半導体
素子等の製造プロセスにとって非常に有力な技術であ
る。
【図１】二層レジスト法を用いたリソグラフィプロセス
の概略図である。
の概略図である。
【図２】本発明の方法を用いたリソグラフィプロセスの
概略図である。
概略図である。
【図３】本発明の方法を用いたリソグラフィプロセスの
概略図である。
概略図である。
１…半導体基板、 ２…有機高分子材料被膜(有機膜層)、 ３…光および放射線感応性高分子膜(感光層)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯部 麻郎 茨城県日立市東町四丁目13番地１号日立化 成工業株式会社山崎工場内
Claims (6)
- 【請求項１】基板上に有機膜層を設け、この有機膜層の
上に感光層を形成し、この感光層を光により所望の部分
を露光し、現像して有機膜層の所望の部分が露出したパ
ターンを形成し、露出した有機膜層の部分をドライエッ
チングにより除去することによって高アスペクト比微細
パターンを形成する方法において、感光層を形成する前
に、有機膜表面をＤｅｅｐＵＶ照射することにより有機
膜表面を硬化させ、有機膜層と感光層とのミキシングを
防止したことを特徴とする有機膜の高アスペクト比微細
パターン形成方法。 - 【請求項２】感光層が、側鎖のすべてあるいは一部がフ
ェノール性水酸基を有する有機基であるアルカリ可溶性
ポリオルガノシルセスキオキサン系重合体と感光性溶解
阻害剤と主成分として含有する感光性組成物であること
を特徴とする請求項１記載の有機膜の高アスペクト比微
細パターン形成方法。 - 【請求項３】上記露出した有機膜層の部分を除去するド
ライエッチングを、酸素プラズマ又は酸素と４フッ化炭
素との混合ガスプラズマにより行なうことを特徴とする
請求項１記載の微細パターン形成方法。 - 【請求項４】基板上に有機膜層を設け、この有機膜層の
上に感光層を形成し、この感光層を光により所望の部分
を露光し、現像して有機膜層の所望の部分が露出したパ
ターンを形成し、露出した有機膜層の部分をドライエッ
チングにより除去することによって高アスペクト比微細
パターンを形成する方法において、感光層を形成した
後、有機膜表面をハロゲン化炭素ガスによりライトエッ
チングをすることにより、有機膜層と感光層とのミキシ
ング層を除去したことを特徴とする有機膜の高アスペク
ト比微細パターン形成方法。 - 【請求項５】感光層が、側鎖のすべてあるいは一部がフ
ェノール性水酸基を有する有機基であるアルカリ可溶性
ポリオルガノシルセスキオキサン系重合体と感光性溶解
阻害剤とを主成分として含有する感光性組成物であるこ
とを特徴とする請求項４記載の有機膜の高アスペクト比
微細パターン形成方法。 - 【請求項６】上記露出した有機膜層の部分を除去するド
ライエッチングを、酸素プラズマ又は酸素と４フッ化炭
素との混合ガスプラズマにより行なうことを特徴とする
請求項４記載の微細パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26355291A JPH05102021A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 有機膜の高アスペクト比微細パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26355291A JPH05102021A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 有機膜の高アスペクト比微細パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102021A true JPH05102021A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17391135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26355291A Pending JPH05102021A (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 有機膜の高アスペクト比微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102021A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7309559B2 (en) | 2000-09-27 | 2007-12-18 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Resist pattern, process for producing same, and utilization thereof |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP26355291A patent/JPH05102021A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7309559B2 (en) | 2000-09-27 | 2007-12-18 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Resist pattern, process for producing same, and utilization thereof |
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