JPS5979249A - パタ−ン形成方法 - Google Patents

パタ−ン形成方法

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JPS5979249A
JPS5979249A JP57190545A JP19054582A JPS5979249A JP S5979249 A JPS5979249 A JP S5979249A JP 57190545 A JP57190545 A JP 57190545A JP 19054582 A JP19054582 A JP 19054582A JP S5979249 A JPS5979249 A JP S5979249A
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洋一 中村
Cho Yamamoto
山本 兆
Takashi Komine
小峰 孝
Akira Yokota
晃 横田
Hisashi Nakane
中根 久
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C5/00Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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】 本発明はパターン形成方法に関し、さらに詳しくは、相
異なる2種類の放射線に感応し、かつ一方の放射線照射
では現像液に溶解せず、他方の放射線照射では現像液に
溶解することによるか、又は紫外線照射量の多少によっ
てネガ型及びポジ型双方のパターンが形成可能なレジス
トのパターン形成方法に関するものである。
近年、半導体集積回路の微細化や高集積化などに伴い、
微細加工技術もますます高度化、複雑化され、それに用
いる材料も従来にない厳しい特性やあるいは新しい機能
や特性などが要求されつつある。例えばリソグラフィー
に用いるレジストにおいては、適用される放射線の種類
が紫外線から遠紫外線、電子線あるいはX線へと広はん
にわたり、まだ適用される工程が湿式から乾式へと開発
実用化されるにつれて、要求される性質や特性も感度、
解像力、純度、接着性などの従来の項目のみでは不十分
となシ、別に耐プラズマ性、耐熱性。
耐溶剤性など新しい項目や従来問題とならなかった項目
が要求されるようになシ、これらの要求を渦した新規な
物質や新しい組成を有する材料、あるいはそのパターン
形成方法などの開発が要求されている。
本発明者らは、このような事情に鑑み、新しい機能や性
質を有する優れたレジストやそのパターン形成方法を開
発すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至
った。
すなわち、本発明は、相異なる2種類の放射線照射に感
応1−1かつ一方の放射線照射では現像液に溶解せず、
他方の放射線照射では現像液に溶解することによるか、
又は紫外線照射量の多少によってネガ型及びポジ型双方
のパターンが形成可能なレジストのパターンを形成する
に当シ、先ずネガ型レジストパターンを形成しうる放射
線を用いて放射線パターンを照射し1次いでポジ型レジ
ストパターンを形成しうる放射線を全面照射したのち、
現像を行うことによってネガ型しジスしくターンを形成
することを特徴とするノーターン形成方法、及び前記の
ネガ型及びポジ型双方のパターンが形成可能なレジスト
のパターンを形成するに当シ、先ずポジ型レジストパタ
ーンを形成しうる放射線を選択的に照射したのち現像し
、さらにネガ型レジストパターンを形成しうる放射線を
全面照射すると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。
本発明方法において用いるレジストとしては。
一般式 (式中(7) 、Aはo、s、s2.so2又1d: 
CH2ノ腺了又は置換基、Xは水素原子又は塩素原子で
ある)で表わされるビスアジド化合物及びO−ナフトキ
ノンジアジド系ポジ型レジストを実質的Cて含有する感
光性組成物を好ましく挙げることができる。
前記の一般式(1)で示されるビスアジド化合物(ハ。
分光波長200〜330nmの遠紫外線(Deep U
V)照射で感光する架橋性化合物であって、例えば、4
.4′−ジアジドジフェニルエーテル、4.4’−ジア
ジドジフェニルスルフィド、  4.4’−ジアジドジ
フェニルスルホニ/、  3.3’−ジアジドジフェニ
ル哀ルホン、4.4’−ジアジドジフェニルメタン、3
.3’−ジクロロ−4,4仁ジアジドジフエニルメタン
4.4′−ジアジドジフェニルジスルフィドなどを挙げ
ることができ、これらは単独で用いてもよいし、あるい
は2種以−L混合して用いてもよい。まだ。
AiJ 記のビスアジド化合物の中で特に4,4′−ジ
アジドジフェニルスルフィドが、ネガ型として感度が高
くて、γ饋や解像度が[1ている点で好適である。
まだ、前記の感光性組成物に含廟されるO−ナフトキノ
ンジアジド系ポジ型レジストは、ホルムアルデヒドとフ
ェノール類から得られるノボラック樹脂などと、O−ナ
フトキノンジアジド誘導体とから製造され、分光波長2
00〜500nmの紫外線(UV)によって感光、可溶
化するポジ型レジストであって、市販のもの、例えば0
FPRシリーズ(東京応化工業(株)製)、AZシリー
ズ(ヘキスト社製)、KPRシリーズ(コダック社製)
、HPRシリーズ()・ントケミカル社製)、マイクロ
ポジット(シプレー社製)などを利用することができる
とのO−ナフトキノンジアジド系ポジ型レジストと前記
の一般式mで表わされるビスアジド化合物との混合割合
は、使用目的や性能などを考慮して選択されるが1通常
O−ナフトキノンジアジド系ポジ型レジストの固形分1
00重量部に対して、ビスアジド化合物が0.1〜50
重量部の範囲であることが望ましく、さらに好ましくは
10〜20重量部の範囲である。
本発明方法において用いる感光性組成物fd:、通常の
紫外線露光ではポジ型の性質を示すが、過剰の紫外線露
光ではネガ型の性質を示し、一方遠紫外線露光では極め
て高感度のネガ型レジストとなる。
とのLうな性質の具体的な1例として、0−ナフトキノ
ンジアジド−ノボラック系ポジ型レジスト溶液から成る
0FPR−800(東京応化工業■製)に、その固形分
に対し4.4′−ジアジドジフェニルスルフィド0重量
%(A)、5重量%(B)、1o重量%(C)、15重
量多(D)又は20重量係(E)をそれぞれ溶解した本
発明の感光性組成物に、次のようにして紫外線及び遠紫
外線を露光して得られた感度曲線を第1図及び第2図に
示す。すなわち、前記の感光性組成物をスピンナーを用
いてシリコンウエノ・−上に塗布したのち、乾燥器で8
5℃の温度において30分間プレベークして膜厚的1.
3μmのレジスト膜を形成し、その上に紫外線露光の場
合はガラス製ステップタブレットを介してPLA−50
0F露光機(キャノン(株)製)により露光j7たのち
、遠紫外線露光の場合は石英製ステップタブレットを用
いてPLA−520F露光機(キャノン(株)製)によ
り露光し、さらに紫外線で全面露光したのち、テトラメ
チルアンモニウムヒドロキシド水溶液から成る0FPR
−800用現像液NMI)−3(東京応化工業(株)製
)を用いて23℃の温度で1分間現像し、各ステップの
残存膜率を測定して感度曲線を得だ。
これらの図から判るように、本発明に使用される感光性
組成物は、通常の紫外線露光では先ずJfジ型パターン
を形成し、過剰の紫外線露光ではネガ型パターンを形成
する。一方遠紫外線露光ではネガ型パターンを形成する
。これは、ポジ型であるナフトキノンジアジド系レジス
トの分光感度波長が200〜500nm 、ネガ型であ
るビスアジド化合物のそれが200〜330nmである
のに対し、紫外線露光の照射波長が280〜600nm
 1遠紫外線露光のそれが200〜330nm 1石英
及びガラスの透過波長がそれぞれ150〜11000n
及び300〜11000nであって、紫外線に対してポ
ジ型のナフトキノンジアジド系レジストの感度が十分k
(高しへのに対し、ネガ型であるビスアジド化合物の感
度が極めて低いこと、一方遠紫外線に対してはポジ型の
ナフトキノンジアジド系レジストの感度が十分に低く、
ネガ型であるビスアジド化合物の感度が十分に高いとと
に起因する。
次に本発明のパターン形成法についてその実施態様の1
例を示すと、先ずスピンナーなどを用いてンリコンウエ
ノ・−のような基板−トに前記の感光性組成物を塗布し
たのち、乾燥して厚さ0.1〜2μmのレジスト膜を形
成する。
次に、ポジ型レジストパターンを形成する場合には、こ
のレジスト膜上にガラス製マスクなどを介して紫外線を
照射して像形成露光を行ったのち、無機アルカリ水溶液
又は有機アルカリ水溶液から成る通常のポジ型レジスト
用現像液で現像してポジ型レジストパターンを得5次い
で遠紫外線で全面露光して架橋させることによって耐熱
性、耐溶剤性のあるポジ型レジストパターンを形成する
一方、ネガ型レジストパターンを形成する場合には、前
記のレジスト膜上に石英マスクなどを介して遠紫lA線
を照射して露光を行ったのち、紫外線でポジ型となる露
光量を全面に照射し、次いで前記のポジ型レジスト用の
現像液で現像すると、遠紫外、腺と紫外線の両方を露光
した部分は現像液に溶解せず、遠紫線に未露光で紫外線
のみ照射された部分は溶解してネガ型レジストパターン
が形成される。
また、ネガ型レジストパターンを形成する別の方法とし
て、前記のレジスト膜上にマスクを介して紫外線照射で
ネガ型に々る程度の多量の紫外線を照射して露光を行゛
りたのち、紫外線でポジ型となるような照射量を全面露
光し、次いで前記のポジ型レジスト用現像液で現像する
ことによっても。
ネガ型レジストパターンを形成しうる。
本発明のパターン形成方法によれば、耐熱性や耐溶剤性
に優れだポジ型又はネガ型の倒れか、若しくはその双方
のレジストパターンを形成することができる。
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 ナフトキノンジアジド−ノボラック系レジスト溶液から
成るoFpR−soo (東京応化工業(株)製)に、
その固形分に対し、4.4’−ジアジドジフェニルスル
フィド15重量係を添加して溶解したのち、孔径0,2
μmのフィルターでろ過して感光性組成物を調製した。
この組成物をスピンナーを用いてシリコンウェハー上に
塗布し、乾燥器で85℃、30分間ブレベークして膜厚
約1.3μmのレジスト層を形成した。このシリコンウ
ェハーにガラス基板のクロムテストチャートを介し、キ
ャノン(株)製PLA−500F露光機を扇いて紫外線
を10秒間露光1〜だのち、テトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液から成る0FPR−800用現像液
NMD−3(東京応化工業(株)製)を用いて23℃、
1分間現像した。この結果テストチャートに忠実なポジ
型レジストパターンが得られ、0.5μmまで解像でき
た。
実施例2 実施例1と同様にしてレジスト層を形成したシリコンウ
ェハーに、石英基板のクロムテストチャートを介し、キ
ャノン(株)製PLA−500F露光機を用いて遠紫外
線を1〜2秒間露光したのち、まったくパターンのない
ガラス基板を介して紫外線をio秒間全面露光した。次
いで実施例1と同様の方法で現像したところ、0.75
μmまで解像したネガ型レジストパターンが得られた。
実施例3 実施例1と同様に露光、現像処理してパターニングした
シリコンウェハー2枚を準備し、1枚のみを遠紫外線で
10秒間全面露光した。これとは別ニ、ビスアジド化合
物を含まない0FPR−800で2枚パターニングし、
その1枚のみ遠紫外線を10秒間全面露光した。この4
枚のシリコンウェハーを250℃のベーク炉で20分間
ポストベークした。その結果を表に示す。
表 表から明らかなように、本発明の感光性組成物を用い、
後露光したパターンは極めて優れた耐熱性を示した。
実施例4 実施例】と同様にしてパターニングしたソリコンウニ・
・−に遠紫外線を10秒間全面露光した。
このレジストパターンは0FPR−800のみを用いた
パターンよりもメチルエチルケトンなどの良溶剤に溶解
しにくくなり、耐溶剤性が向上していた。
実施例5 実施例1と同様にして得たレジスト層に、線中2μmの
ライン・アンド・スペースパターンを有スルガラス基板
のクロムテストチャー1を介して紫外線を30秒間露光
した。次いでアライメント装置ff VCよってシリコ
ーンウェハーを距離2μm−スらし、同じクロムテスト
チャートを介して紫外線を30秒間露光1−た。その後
、実施例1と同様にして現像を行ったところ、1μmの
ライン・アンド−スペースが得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発BAK用いた感光性組成物に紫外線を照射
したときの露光時間と残膜率との関係を示すグラフであ
見第2図は同じく遠紫外線を照射したときの露光時間と
残膜率との関係を示すグラフである。 特許出願人  東京応化工業株式会社 代理人 阿 形  明

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 相異なる2種類の放射線照射に感応し、かつ一方の
    放射線照射では現像液に溶解せず、他方の放射線照射で
    は現像液に溶解することによるか、又は紫外線照射量の
    多少によってネガ型及びポジ型双方のパターンが形成可
    能なレジストのパターンを形成するに当り、先ずネガ型
    レジストパターンを形成しうる放射線を用いて放射線パ
    ターンを照射し、次いでポジ型レジストパターンを形成
    しうる放射線を全面照射したのち、現像を行うことによ
    ってネガ型レジストパターンを形成することを特徴とす
    るパターン形成方法。 2 レジストが一般式 (式中のAはo、s、s2.so2又はCH2の原子又
    は置換基、又は水素原子又は塩素原子である)で表わさ
    れるビスアジド化合物及びO−ナフトキノンジアジド系
    ポジ型レジヌトを実質的に含有する感光性組成物である
    特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 ビスアジド化合物が4,4仙ジアジドジフエニルエ
    ーテル、4.4’−ジアジドジフェニルスルフィド、4
    .4’−ジアジドジフェニルスルホン、3.3’−ジア
    ジドジフェニルスルホン、  4.4’−ジアジドジフ
    ェニルメタン% 3,3Lジクロロ−4,4′−ジアジ
    ドジフェニルメタン、  4.4’−ジアジドジフェニ
    ルジスルフィドから成る群の中から選ばれた少なくとも
    1種の化合物である特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 相異なる2種類の放射線照射に感応し、かつ一方の
    放射線照射では現像液に溶解せず、他方の放射線照射で
    は現像液に溶解することによるか。 又は紫外線照射量の多少によってネガ型及びポジ型双方
    のパターンが形成可能なレジストのパターンを形成する
    に当り、先ずポジ型レジストパターンを形成1〜うる放
    射線を選択的に照射したのち現像し、さらにネガ型レジ
    ストパターンを形成しうる放射線を全面照射することを
    特徴とするパターン形成方法。 5 レジストが一般式 C式中のAはO、S 、 S2 、 S02又は0H2
    O原子又は置換基、Xは水素原子又は塩素原子である)
    で表わされるビスアジド化合物及び0−ナフトキノンジ
    アジド系ポジ型レジストを実質的K 含有fる感光性組
    成物である特許請求の範囲第4項記載の方法。 6 ビスアジド化合物が4,4′−ジアジドジフェニル
    エーテル+4.4’−ジアジドジフェニルスルフィ)”
    、  4.4’−ジアジドジフェニルスルボン、  3
    .3’−ジアジドジフェニルスルホン、4.4’−ジア
    ジドジフェニルメタン、3.3’−ジクロロ−4,4′
    −ジアジドジフェニルメタン、4.4’−ジアジドジフ
    ェニルジスルフィドから成る群の中から選ばれた少なく
    とも1種である特許請求の範囲第5項記載の方法。
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US07/161,213 US4797348A (en) 1982-10-13 1988-02-17 Method of forming a positive resist pattern in photoresist of o-naphthoquinone diazide and bisazide with UV imaging exposure and far UV overall exposure

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