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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989001187A1
    申请号:PCT/JP1988/000691
    申请日:1988-07-11
    公开日:1989-02-09
    发明作者:Kozo Mochiji；Hiroaki Oizumi；Yasunari Soda；Taro Ogawa；Takeshi Kimura
    申请人:Hitachi, Ltd.；
    IPC主号:G03F7-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] '· 発明の名称 放射線グラ フ 卜重合反応利用パターン形成方法
    [0003] - 技 術 分 野
    [0004] 本発明は半導体装置などの製造工程において用いられる、 放射 線によるグラ フ ト重合反応を利用 したパターン形成方法に係 り、 特に耐ドライエッチング性に優れた レジス トに関するものである。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 超高密度な半導体装置などの製造工程において、 現在、 X線な どのよ う な放射線によるグラ フ ト重合反応を利用 したパターン形0 成方法が検討されてい'る。 このパターン形成方法は代表的には、 ゥエーハに塗布されたレジス ト層の所定領域に放射線を照射する 露光工程と、. モノマ一を導入してレジス ト層とモノマーと を グラ フ ト重合させるグラ フ ト重合反応工程と、 レジス ト層を現像して 所定の レジス トパターンを形成する現像工程と、 レジス トパター5 ンをマスク と してゥェ一ハの表面をエッチングするエッチングェ 程と からなつている。 このパターン形成方法の特徴はレジス 卜へ の放射線照射量が比較的小さ くても レジス ト を充分に露光できる、 言い換える と実質的にレジス 卜の高感化が図れる と ころにある。 この結果、 パターン形成工程のスピー ドアップが図れるので高ス0 ループヅ 卜が達成できる利点が得られる。
    [0007] 従来の放射線グラ フ ト重合反応を利用 したパターン形成方法は、 ' 例えば特開昭 53— 137671号公報 （対応米国特許第 4195108 号） に 記載されている。 この文献では、 レジス ト と してポリ メチルメ タ ク リ レー ト （ P M M A ) を用いた例が述べられている。 この レジ ス 卜はリ ソグラ フィの分野で広くモデルレジストと して用い られ ているものである。
    [0008] しかしながら、 この P M M Aレジストは、 形成されたレジス ト パターンをマスクにして被加工物の表面を ドライエッチングする 時、 マスクそのものもエッチングされる、 言い換える と耐ドライ エッチング性が低いと言う問題点を持っている。 それゆえ、 放射 線グラフ ト重合反応を利用したパターン形成方法の実用化のため にはレジス トの耐ドライエッチング性の改善が切望されている。
    [0009] 発 明 の 開
    [0010] 本発明の目的は耐ド'ライエッチング性を改善した放射線グラフ ト重合反応利用パターン形成方法を提供するこ と にある。
    [0011] 上記目的を達成するため、 本発明においては、 レジス トと して 放射線グラフ 卜重合反応を行なう ことができ、 かつ耐ドライェジ チング性に僅れたレジス ト材料、 すなおち、 フエ二ル基を含有す るポリメ タ ク リ レート、 あるいはポリ スチレンまたはその誘導体 を用いる。
    [0012] すなわち、 ポリ フエニルメタ ク リ レー トゃポリベンジルメ タ ク リ レートなどのフエ二ル基を含むポリメタ ク リ レー トはポリ スチ レンと同様に耐ドライエッチング性に僂れており、 現行の ドライ エッチングプロセスがそのまま利用できる。 また、 これらのポリ マーは放射線照射で発生するラジカルの寿命が長い め、 グラフ ト重合反応によるモノマーとの共重合化が可能である。
    [0013] したがって、 本発明によれば、 非常に低い露光量でレジス トの 微細なパターンが形成できると ともに、 現行のドライエッチング プロセスを利用して良好なエッチング加工が行えるので、 リ ソグ ^ ラ フィの実用化および、 信頼性向上に多大な効果がある。
    [0014] ' 図面の箇単な説明
    [0015] 第 1 A〜 1 E 図は本発明による実施例 1 を説明するための概略 5 工程図、 第 2 A〜： 2 E 図は本発明による実施例 2 を説明するため の概略工程図、 第 3 図は代表的レジス トの耐ドライェジチング特 性を示すグラ フである。
    [0016] 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 実施例 1 ：
    [0018] 0 第 1 A〜 ； L E図に実'施例 1 の工程概略を示す。 P を含んだシ リ コン酸化膜 1 が全面に被着された半導体基板 2上に レジス ト と し てポリ フエニルメ タ ク リ レー ト （ P P h M A ) 3 を厚さ l mに 塗布する。 空気を 1 %以下に抑えた窒素雰囲気中で、 所定の回路 ノヽ。ターン 7 を形成した X線マスク 4 を介して X線 1 0 を露光する 5 (第 1 A図） 。 X線 1 0 はモ リ ブデン対陰極線源 （図示せず） か らのもので主波長が 0.5 4 n m、 露光量は l O m J Zoi である。 露光後、 試料 2 を I P a以下に排気した反応室 （図示せず） に移 し、 反応室に導入したアク リル酸モノマ一 6 の蒸気と 5分間反応 させ、 グラ フ ト重合体 5 を形成させた （第 1 B図） 。 反応温度は 0 2 5 ± 0.5 °C と した。 次に、 試料 2 を現像液 （酢酸メチルセ口 ソルブ） に 3 0秒間浸漬させた （ 2 5 ± 0.5 °C )後、 乾燥させる
    [0019] ' こ と によ りネガ型の レジス トパターン 5 ' を得る （第 1 C図） 。
    [0020] 次に、 上記のよう に形成したレジス トパターン 5 をマスク に し て下地のシ リ コ ン酸化膜 1 を ドライエッチング加工 した （第 1 D 図） 。 平行平板型ドライエッチング装置を利用し、 反応ガスに C F4( 6 7 P a ) を用い、 R Fパワー 1 0 0 Wで行った結果、 シ リ コン酸化膜 1 を良好にエッチングする ことができた。 次に、 レ ジス トパターン 5 ' を除去した （第 1 E図） 。
    [0021] 実施例 2 ：
    [0022] 第 2 A〜 2 E図に実施例 2の工程概略を示す。
    [0023] アルミ ニウム膜 1 ' を全面に被着した半導体墓板 2上にレジス ト と してク ロル化ポリ メチルスチレン （ C P M S ) 3 ' を厚さ 1.5 m に塗布する。 次に、 実施例 1 と同様な方法によ り、 X 線 1 0 を レジスト 3 ' 'に露光する （第 2 A図） 。 但し、 この場合、 X線 1 0.の露光量を 5 m J Zcm2とする。 次に、 実施例 1 と同様に、 アク リル酸モノマー 6 とのグラフ 卜重合 （第 2 Β ¾) 、 および現 像処理 （第 2 C図） を行う こ と によ り レジス トパターン 5 ' を形 成した。 この後、 レジス トパターン 5 ' をマスク にして下地のァ ルミ二ゥム膜 1 ' を ドライェジチング加工した （第 2 D図） 。 ェ ヅチング装置には反応性イオンェヅチング装置を利用し、 反応ガ ス B C £ 3(5 0 P a ) を用い、 R Fパヮ一 2 0 0 Wで行った結果、 アルミ ニウム膜 1 ' を良好にエッチングする ことができた。 その 後、 レジス トパターン 5 ' を除去した （第 2 E図） 。
    [0024] 上述した 2つの実施例で用いたレジス トのエッチング 理 （シ リ コン漦化膜） における膜減り特性を第 3図に示す。 この結果か ら、 これらの レジス トの耐ドライエッチング性は現用のフオ ト レ ジス ト AZ1350 J レベルである ことが判る。
    [0025] なお、 第 3 図には比較のため従来使用のグラ フ ト重合用 レジス ト P M M Aの耐ドライエッチング特性も示してある。
    [0026] と ころで、 上述した 2つの実施例ではレジス ト と して PPhMA お よび C P M S を用いた例を示したが、 この他にポリベンジルメ タ ク リ レー ト、 ポリ （ 2 —フエニルェチルメタ ク リ レー ト） 、 ポリ (ベンズヒ ドロキシメタ ク リ レー ト） 、 ポリ （ブロモフエニルメ タ ク リ レー ト） のよう なフエ二ル基を含有するポリ メタ ク リ レー ト、 あるいはポリスチレンやその誘導体であるク ロ ロ メチル化ポ リスチレン等を用いる こと ができる。 また、 モノマーと しては実 施例で述べたアク リル酸の他に、 アク リル酸水溶液， メ タ ク リル 酸、 及びその水溶液， 'メタ ク リル酸メチル， アク リル酸メチル等 を用いる こ と ができる。 さ らに、 レジス ト材料とモノマーとのグ ラ フ ト重合反応処理 度は 1 5 °C〜 1 0 0 。Cの温度範囲であれば 良い。 さ らにまた、 放射線と して上述した X線の他に電子線， 紫 外線等を用いる こ と ができ、 電子線を用いる場合はマスク を用い ないで所定領域への露光ができる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 被加工基板 （ 1， 1 ' ， 2 ) の表面上にフエ二ル基を有する ポリ メタク リ レー ト， ポリスチレン、 上記ポリスチレンの誘導 体よ りなる群から選ばれた 1つのレジス ト材料からなる レジス ト層 （ 3， 3 ' ) を形成する塗布工程と、 上記レジス ト層の所 定領域に放射線 （ 1 0 ) を照射する露光工程と、 モノマー（6 ) を導入して上記レジス ト層と上記モノマーとをグラフ ト重合さ せるグラ フ ト重合反応工程と、 上記レジス ト層を現像して所定 のレジストパターン （ 5 ' ) を形成する現像工程と、 上記レジ ス トパターンをマス'ク と して上記被加工基板の表面を ドライエ ツチングするエッチング工程と を備える放射線グラ フ ト重合反 応利用パタ一ン形成方法。
    2. 上記ポリ メタ ク リ レー トがポリ フエニルメタ ク リ レー トある いはポリべンジルメタ ク リ レー トである第 1項の放射線グラフ ト重合反応利用パターン形成方法。
    3. 上記ポリスチレンの誘導体がク ロル化ポリ メチルスチレンあ るいはク ロ ロメチル化ポリスチレンである第 1項の放射線ダラ フ ト重合反応利用パターン形成方法。
    4. 上記モ ノマー （ 6 ) がアク リル酸， アク リル酸水溶液， メタ ク リル酸， メタ ク リル酸水溶液， メ タ ク リル酸メチル， ァク リ ル酸メチルよ りなる群から違ばれた 1つである第 1項の放射線 グラ フ ト重合反応利用パターン形成方法。
    5. 上記グラフ ト重合反応工程における反応温度が 1 5〜 1 0 0 °Cの範囲である第 1項の放射線グラ フ ト重合反応利用パタ ーン 形成方法。
    6. 上記レジス ト材料がフエ二ル基を有するポリ メ タ ク リ レー ト であ り、 かつ上記現像工程における現像液が酢酸メチルセロ ソ ルブである第 1項の放射線グラフ 卜重合反応利用パタ ーン形成 方法。
    7 . 上記露光工程において上記レジス ト層 （ 3， 3 ' ) に所定パ ターンを有するマスク （4， 7 ) を介して上記放射線 （ 1 0 ) を照射する第 1項の放射線グラ フ 卜重合反応利用パターン形成 方法。
    8. 上記放射線 （ 1 0' ) が X線である第 1項の放射線グラ フ ト重 合反応利用パタ ーン形成方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3889896D1|1994-07-07|
    EP0328655B1|1994-06-01|
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    EP0328655A1|1989-08-23|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-10-04| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988906082 Country of ref document: EP |
    1989-02-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1989-02-09| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1989-08-23| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988906082 Country of ref document: EP |
    1994-06-01| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988906082 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP62/185480||1987-07-27||
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