JPH01161336A - Silicon-containing resist - Google Patents

Silicon-containing resist

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JPH01161336A
JPH01161336A JP62320414A JP32041487A JPH01161336A JP H01161336 A JPH01161336 A JP H01161336A JP 62320414 A JP62320414 A JP 62320414A JP 32041487 A JP32041487 A JP 32041487A JP H01161336 A JPH01161336 A JP H01161336A
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JP
Japan
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silicon
resist
contg
layer
alkali
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Application number
JP62320414A
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Japanese (ja)
Inventor
Shuji Hayase
修二 早瀬
Yasunobu Onishi
康伸 大西
Rumiko Horiguchi
堀口 留美子
Toru Gokochi
透 後河内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve oxygen resistant RIE and sensitivity and to enable alkaline development by constituting the title resist of an alkali-soluble resin contg. silicon, naphthoquinediazide contg. silicon and photosensitive agent selected from azide contg. silicon or specific compd. CONSTITUTION:This resist is constituted of the alkali-soluble resin contg. silicon, the naphthoquinediazide contg. silicon and the photosensitive agent selected from the azide contg. silicon or the compd. expressed by formula I. In formula I, R1-R4 denote hydrogen, substd. or unsubstd. alkyl group of 1-10C, substd. or unsubstd. aryl group or substd. or unsubstd. silyl group. The extremely high oxygen resistant RIE characteristic is thereby obtd. and the good mask effect to the dry etching of the flattened layer of the lower layer by oxygen plasma is exhibited. In addition, the alkali developability is improved and the higher sensitivity is obtd.

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、ケイ素含有レジストに関し、特に半導体装置
、フォトマスク等を製造に用いるケイ素含有レジストに
係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a silicon-containing resist, and particularly to a silicon-containing resist used for manufacturing semiconductor devices, photomasks, and the like.

(従来の技術) 高密度集積回路、磁気バブル素子、光部品製造の際の微
細加工技術として、光りソグラフイ技術と平行して電子
線、X線、イオンビーム等の電離放射線又は短波長の紫
外線等によるリソグラフィが実用化されつつある。特に
、0.5μm程度又はそれ以下の微細加工におては、後
者のりソグラフィ技術は必要不可欠となる。
(Prior technology) As a microfabrication technology for manufacturing high-density integrated circuits, magnetic bubble elements, and optical components, ionizing radiation such as electron beams, X-rays, and ion beams, or short wavelength ultraviolet rays are used in parallel with photolithography technology lithography is being put into practical use. In particular, the latter lithography technique is indispensable for microfabrication of about 0.5 μm or less.

近年、半導体装置の三次元化に伴い、相当に段差のある
半導体基板上にレジストパターンを形成し、微細加工を
行なう傾向がある。かかる場合には、レジスト膜厚をあ
る程度厚くしなければならないが、レジスト膜厚を厚く
すると逆に解像度の低下を招く問題が生じる。
In recent years, as semiconductor devices have become three-dimensional, there has been a tendency to form resist patterns on semiconductor substrates with considerable steps and to perform microfabrication. In such a case, it is necessary to increase the resist film thickness to some extent, but increasing the resist film thickness causes the problem of a decrease in resolution.

このようなことから、半導体基板上に厚い平坦化層を形
成し、こ゛の上に薄いレジスト膜を含む数層の薄膜を形
成し、上層のレジストパターンをドラエツチングに゛よ
って順次下層に転写し、形状比の高いレジストパターン
を形成するという多層プロセスが用いられつつある。通
常の多層レジストとしては、平坦化層上に耐酸素プラズ
マ性を有する中間層を形成し、この上に薄いレジスト膜
を形成するという三層系が最も多用されている。しかし
ながら、かかる方法ではレジストパターンの転写にドラ
エツチング処理を数回繰返さなければならず、工程処理
が極めて繁雑となるという問題があった。
For this reason, a thick planarization layer is formed on the semiconductor substrate, several layers including a thin resist film are formed on top of this, and the resist pattern on the upper layer is sequentially transferred to the lower layer by dry etching. , a multilayer process that forms a resist pattern with a high shape ratio is being used. As a normal multilayer resist, a three-layer system is most often used, in which an intermediate layer having oxygen plasma resistance is formed on a flattening layer, and a thin resist film is formed on this intermediate layer. However, this method has the problem that the drying process must be repeated several times to transfer the resist pattern, making the process extremely complicated.

そこで、それ自体が酸素プラズマ耐性を有するレジスト
膜を平坦化層上に形成する二層レジストプロセスが開発
されつつある。かかる酸素プラズマ耐性を有するレジス
トとしては、従来よりクロロメチル化されたポリジフェ
ニルシロキサン等が知られている。しかしながら、これ
らのレジストはベンゼン核にケイ素を多く導入した構造
のモノマーの重合体からなるため、露光後の現像工程に
おいて通常の有機溶媒を現像液として使用しなければな
らない。その結果、現像後1戸形成されるパターンへの
溶媒の浸透が生じ、パターン膨潤を招き、高精度で微細
なパターンの形成が難しいという問題があった。
Therefore, a two-layer resist process is being developed in which a resist film that itself has oxygen plasma resistance is formed on the planarization layer. As a resist having such oxygen plasma resistance, chloromethylated polydiphenylsiloxane and the like have been known. However, since these resists are composed of polymers of monomers having a structure in which a large amount of silicon is introduced into benzene nuclei, an ordinary organic solvent must be used as a developer in the development step after exposure. As a result, the solvent permeates into the pattern formed one time after development, causing the pattern to swell, making it difficult to form a fine pattern with high precision.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上聞従来の問題点を解決するためになされた
もので、耐酸素RIE性が高く、かつ高感度で更にアル
カリ現像が可能なケイ素含有レジストを提供しようとす
るものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems. This is what we are trying to provide.

[発明の構成] (問題点を解決するめたの手段) 本発明は、ケイ素を含むアルカリ可溶性樹脂と、ケイ素
を含むナフトキンジアジド、ケイ素を含むアジド又は下
記一般式(I)にて表わされる化合物から選ばれる感光
剤とからなることを特徴とするケイ素含有レジストであ
る。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a silicon-containing alkali-soluble resin, a silicon-containing naphthoquine diazide, a silicon-containing azide, or a compound represented by the following general formula (I). A silicon-containing resist characterized by comprising a photosensitizer selected from the following.

責。Responsibility.

但し、上記一般式(I)中のR1−R4は水素、炭素原
子が1−10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又は置換もしくは非置換の
シリル基を示す。
However, R1 to R4 in the above general formula (I) represent hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted silyl group.

上記ケイ素を含むアルカリ可溶性樹脂としては、特に限
定されないが、例えばノボラック樹脂のフェニル基にケ
イ素を導入した後掲する第1表の[A]に代表されるポ
リマ、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、イソプ
ロペニルフェノール樹脂のOHの一部をエーテル基、エ
ステル基でケイ素を導入した同第1表の[B]に代表さ
れるポリマ、ノボラック樹脂のアルキル基部分にケイ素
を導入した同第1表の[C]に代表されるポリマ、シロ
キサン結合にフェノール基を導入した同第1表のID]
に代表されるポリマ、アクリル樹脂、メタクリル樹脂に
ケイ素を導入した同第1表野[E]に代表されるポリマ
等を挙げることができる。
Examples of the silicon-containing alkali-soluble resin include, but are not particularly limited to, polymers represented by [A] in Table 1 listed below, which are obtained by introducing silicon into the phenyl group of novolak resin, novolak resin, vinylphenol resin, Polymers represented by [B] in Table 1 in which silicon is introduced into a portion of the OH of propenylphenol resin through ether or ester groups, and [B] in Table 1 in which silicon is introduced into the alkyl group of novolak resin. Polymers represented by [C], IDs in Table 1 with phenol groups introduced into the siloxane bonds]
Polymers typified by , acrylic resins, methacrylic resins and methacrylic resins in which silicon is introduced, typified by the first surface [E] of the same, etc. can be mentioned.

上記ケイ素を含むナフトキノンジアジド、ケイ素を含む
アジドとしては、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。
Examples of the silicon-containing naphthoquinone diazide and silicon-containing azide include those shown in Table 2 below.

上記一般式(I)に導入されるR1−R4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、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−R4としてのアリール基、
シリル基への置換基は、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、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)にて表わさ
れる化合物としては、例えば後掲する第3表に示すもの
等を挙げることができる。
Substituents to the alkyl groups as R1-R4 introduced into the above general formula (I) include, for example, a halogen group, an unsaturated group, a carbonyl group, a carboxyl group, a nitrile group, a thioether group, a thioester group, etc. can. An aryl group as R1-R4 introduced into the general formula (I),
Substituents to the silyl group include, for example, a halogen group, an unsaturated group,
Examples include carbonyl group, carboxyl group, nitrile group, thioether group, thioester group, alkyl group, and alkoxy group. Examples of the compound represented by the general formula (I) include those shown in Table 3 below.

上記感光剤の上記ケイ素を含む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lff1m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200 重ffi部を越えるとレジスト溶
液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。
The amount of the photosensitizer to be blended with the silicon-containing alkali-soluble resin is preferably 1 to 200 parts by weight per 100 parts by weight of the resin. The reason for this is that if the amount of the photosensitizer is less than 1 m part lff, it will not be possible to maintain sufficient solubility between the exposed and unexposed areas after exposure. This makes it difficult to prepare a resist solution, and the applicability to a substrate etc. may be impaired.

本発明に係わるケイ素含有レジストは、前記ケイ素を含
むアルカリ可溶性樹脂及び感光剤の他に必要に応じて紫
外線吸収剤、界面活性剤、増感剤、貯蔵安定性を図るた
めに熱重合防止剤、基板からのハレーションを防止する
ためのハレーション防止剤、基板との密着性を向上させ
るための密着性向上剤、塗膜の表面を平滑化するための
界面活性剤、或いは塗膜の改質のための他のポリマー、
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、シリコン基板単独IJ 7−等を配合するこ
とも可能である。
The silicon-containing resist according to the present invention includes, in addition to the silicon-containing alkali-soluble resin and photosensitizer, if necessary, an ultraviolet absorber, a surfactant, a sensitizer, and a thermal polymerization inhibitor for storage stability. Antihalation agents to prevent halation from the substrate, adhesion improvers to improve adhesion to the substrate, surfactants to smooth the surface of the coating film, or for modifying the coating film. other polymers,
For example, epoxy resin, polymethyl methacrylate resin,
It is also possible to blend propylene oxide-ethylene oxide copolymer, polystyrene, silicon substrate alone IJ 7-, etc.

本発明に係わるケイ素含有レジストは、溶剤に溶解した
状態で所定の基板上に直接もしくは平坦化層を介して塗
布される。かかる溶剤としては、例えばシクロヘキサノ
ン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトンなどのケトン系溶剤、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な
どのセロソルブ系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸
イソアミルなどのエステル系溶剤又はこれらの混合溶剤
等を挙げることができる。
The silicon-containing resist according to the present invention is dissolved in a solvent and applied onto a predetermined substrate directly or via a flattening layer. Examples of such solvents include ketone solvents such as cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, cellosolve solvents such as methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, and ethyl cellosolve acetate, and ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and isoamyl acetate. Alternatively, mixed solvents thereof can be used.

次に、本発明のケイ素含有レジストによるパターン形成
方法を説明する。
Next, a method of forming a pattern using a silicon-containing resist according to the present invention will be explained.

まず、基板上に高分子材料層(平坦化層)を形成する。First, a polymer material layer (planarization layer) is formed on a substrate.

ここに用いる基板としては、例えば不純物をドープした
シリコン基板単独、このシリコン基板上に酸化シリコン
層を介して多結晶シリコン膜等の導電膜を設けた半導体
基板、ブランクマスク等を挙げることができる。前記平
坦化層を構成する樹脂としては、例えば薄膜形成の可能
なあらゆる高分子材料が使用でき17通常はノボラック
系紫外線用レジストとしての0FPl?−5000、0
NPR−800H8(いずれも東京応化社製商品名) 
、HPR−204(ハント社製商品名)又は感光性シリ
コーン樹脂等が使用される。こうした平坦化層は、前記
樹脂を溶剤で溶解した溶液を基板上に例えばスピンナー
塗布し、乾燥することにより形成できる。
Examples of the substrate used here include a single silicon substrate doped with impurities, a semiconductor substrate in which a conductive film such as a polycrystalline silicon film is provided on the silicon substrate via a silicon oxide layer, and a blank mask. As the resin constituting the flattening layer, for example, any polymeric material that can be used to form a thin film can be used.17 Usually, 0FPl? as a novolac ultraviolet resist is used. -5000, 0
NPR-800H8 (all product names manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.)
, HPR-204 (trade name manufactured by Hunt Co., Ltd.) or a photosensitive silicone resin. Such a flattening layer can be formed by applying a solution in which the resin is dissolved in a solvent onto the substrate using a spinner, for example, and drying the solution.

ここに用いる溶剤としては、例えばトルエン、キシレン
、エチルセロソルブアセテート、シクロヘキサノンが好
適である。また、前記溶液には更にジアジド化合物等の
熱硬化性のような性質を高めるための添加剤を適宜配合
してもよい。前記溶液の粘度は、スピンナー等で塗布す
ることを考慮して20〜100 cps %より好まし
くは80〜100 cpsに調整することが望ましい。
Suitable solvents used here include, for example, toluene, xylene, ethyl cellosolve acetate, and cyclohexanone. Furthermore, the solution may further contain additives such as diazide compounds for enhancing properties such as thermosetting properties. The viscosity of the solution is desirably adjusted to 20 to 100 cps%, more preferably 80 to 100 cps, considering application using a spinner or the like.

更に、平坦化層の厚さ−は1〜2μm、より好ましくは
1.5〜260μmの範囲にすることが望ましい。この
理由は、平坦化層の厚さが前記範囲を逸脱すると、解像
度が低下したり、段差のある基板上での平坦化がなされ
なくなる恐れがある。なお、基板上に前記溶液を塗布し
、乾燥した後、ベーキング処理してもよい。
Furthermore, it is desirable that the thickness of the planarization layer is in the range of 1 to 2 μm, more preferably 1.5 to 260 μm. The reason for this is that if the thickness of the planarizing layer deviates from the above range, there is a risk that the resolution will decrease or that a substrate with steps may not be planarized. Note that the solution may be applied onto the substrate, dried, and then subjected to baking treatment.

このベーキング処理条件は、溶媒を蒸発させるに充分な
温度でかつ使用する平坦化層の構成樹脂のガラス転移点
を越える温度であるが、通常、50〜250℃で0.5
〜120分間、好ましくは80〜220℃で1〜90分
間行なない、感光性シリコーン樹脂の場合は通常50〜
200℃で0.5〜120分間、好ましくは80〜12
0℃で1〜60分間行なえばよい。
The baking treatment conditions are a temperature sufficient to evaporate the solvent and a temperature exceeding the glass transition point of the constituent resin of the flattening layer used.
~120 minutes, preferably at 80~220°C for 1~90 minutes, and in the case of photosensitive silicone resin, usually 50 ~
0.5 to 120 minutes at 200°C, preferably 80 to 12
It may be carried out at 0°C for 1 to 60 minutes.

次いで、前記平坦化層上に上記ケイ素を含むアルカリ可
溶性樹脂とケイ素を含むナフトキノンジアジド、ケイ素
を含むアジド又は上記一般式(I)にて表わされる化合
物から選ばれる感光剤とからなり、前記溶剤で溶解した
ケイ素含有レジストを例えばスピンナーで塗布し、乾燥
することによりレジスト層を形成する。前記ケイ素含有
レジストの粘度は、スピンナー等で塗布することを考慮
してlO〜100 cps %より好ましくは10〜8
0cpsに調整す゛ることが望ましい。更に、レジスト
層の厚さは0.1〜1.0 μm、より好ましくは0.
1〜0.8μmの範囲にすることが望ましい。この理由
は、該レジスト層の厚さが前記範囲を逸脱すると、酸素
プラズマ耐性が低下するか、解像度が低下する恐れがあ
る。なお、平坦化層上にケイ素含有レジストを塗布し、
乾燥した後、ベーキング処理してもよい。この時、溶剤
がレジスト層中に残存した場合には露光光線の散乱が増
大し、解像性の低下を招く。
Next, on the flattening layer, the silicon-containing alkali-soluble resin and a photosensitizer selected from silicon-containing naphthoquinone diazide, silicon-containing azide, or a compound represented by the general formula (I) above are applied, and the solvent is applied to the flattening layer. A resist layer is formed by applying the dissolved silicon-containing resist using, for example, a spinner and drying it. The viscosity of the silicon-containing resist is preferably 10 to 8%, more preferably 10 to 100 cps%, considering application using a spinner or the like.
It is desirable to adjust it to 0 cps. Further, the thickness of the resist layer is 0.1 to 1.0 μm, more preferably 0.1 μm to 1.0 μm.
It is desirable that the thickness be in the range of 1 to 0.8 μm. The reason for this is that if the thickness of the resist layer deviates from the above range, oxygen plasma resistance may be reduced or resolution may be reduced. Note that a silicon-containing resist is applied on the flattening layer,
After drying, baking may be performed. At this time, if the solvent remains in the resist layer, scattering of the exposure light increases, resulting in a decrease in resolution.

次いで、前記レジスト層に放射線(例えば波長385 
ni 43G nm、 313 nm、 254 nm
、の紫外線、電子線、X線等)を選択的に照射してパタ
ーン露光を行なう。このパターン露光においては、密着
、投影のいずれの露光方式が採用し得る。つづいて、露
光後のレジスト層をアルカリ水溶液で現像して露光部分
又は未露光部分を溶解除去して上層パターンを形成する
。ここに用いる一アルカリ水溶液としては、例えばテト
ロメチルアンモニウムハイドロオキシド水溶液などの有
機系アルカリ水溶液、又はアンモニウム水溶液、水酸化
ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などの無機系
水溶液等を挙げることができる。また、現像手段として
は、例えば浸漬法、スプレー法等が採用し得る。
The resist layer is then exposed to radiation (e.g. wavelength 385
ni 43G nm, 313 nm, 254 nm
, ultraviolet rays, electron beams, X-rays, etc.) is selectively irradiated to perform pattern exposure. In this pattern exposure, either a contact exposure method or a projection exposure method can be adopted. Subsequently, the exposed resist layer is developed with an alkaline aqueous solution to dissolve and remove exposed or unexposed portions to form an upper layer pattern. Examples of the monoalkali aqueous solution used here include organic alkali aqueous solutions such as tetromethylammonium hydroxide aqueous solution, and inorganic alkali aqueous solutions such as ammonium aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, and potassium hydroxide aqueous solution. Further, as the developing means, for example, a dipping method, a spray method, etc. can be adopted.

次いで、上記上層パターンをマスクとして下層の平坦化
層を酸素プラズマを用いたドライエツチング(酸素RI
E)を行なう。この時、上層バタれ、該パターンから露
出する平坦化層の10〜1o。
Next, using the upper layer pattern as a mask, the lower planarization layer is dry etched using oxygen plasma (oxygen RI).
Do E). At this time, the upper layer flaps and the flattening layer is exposed from the pattern by 10 to 10 degrees.

黴の耐酸素RIE性を有するようになる。上層パターン
から露出する平坦化層を全て酸素RIEによりエッチン
、グすることによって承適なプロファイルが得られる。
It has the oxygen RIE resistance of mold. A suitable profile is obtained by etching all of the planarization layer exposed from the upper pattern using oxygen RIE.

なお、酸素RIEによるエツチングは、通常、l X 
10−’ 〜l X 10−’ torr、、 0.0
1〜lOW/cdの条件で1〜120分間を行なえばよ
い。
Note that etching by oxygen RIE is usually performed using lX
10-' ~l x 10-' torr, 0.0
It may be carried out for 1 to 120 minutes under conditions of 1 to 1 OW/cd.

次いで、上記方法により形成されたパターンをマスクと
して基板のエツチングを行なう。エツチングは、ウェッ
トエツチング、ドライエツチングなどがか採用され、3
μm以下の微細なパターンを形成する場合にはドライエ
ツチング法が好ましい。こうしたエツチングにおいて、
残存するレジストパターンはJ −100(ナガセ化成
社製商品名)等の剥離剤や酸素ガスプラズマによって除
去する。
Next, the substrate is etched using the pattern formed by the above method as a mask. For etching, wet etching, dry etching, etc. are used.
Dry etching is preferred when forming a fine pattern of micrometers or less. In this etching,
The remaining resist pattern is removed using a stripping agent such as J-100 (trade name, manufactured by Nagase Kasei Co., Ltd.) or oxygen gas plasma.

(作用) 本発明のケイ素含有レジストは、ケイ素を含むアルカリ
可溶性樹脂とケイ素を含むナフトキノンジアジド、ケイ
素を含むアジド又は上記一般式(I)にて表わされる化
合物から選ばれる感光剤とから構成されているため、耐
酸素RIE性を著しく優れ、酸素プラズマによる下層の
平坦化層のドライエツチングに対して良好なマスク効果
を発揮できる。また、ケイ素を含むアルカリ可溶性樹脂
を一成分として含有されているため、アルカリ現像性の
も良好となる。更に、感光剤を配合することによって、
紫外線、X線、電子線に対して高感度化を図ることがで
きる。従って、耐酸素RIE性に優れ、かつ現像プロセ
スにおいて膨潤し難く、高解像性を達成でき、ひいては
二層リソグラフィプロセス適用することによって高アス
ペクト比で微細な二層パターンの形成が可能となる。
(Function) The silicon-containing resist of the present invention is composed of an alkali-soluble resin containing silicon and a photosensitizer selected from silicon-containing naphthoquinone diazide, silicon-containing azide, or a compound represented by the above general formula (I). Therefore, it has extremely excellent oxygen RIE resistance and can exhibit a good masking effect against dry etching of the underlying planarization layer caused by oxygen plasma. Furthermore, since it contains an alkali-soluble resin containing silicon as one component, it also has good alkali developability. Furthermore, by adding a photosensitizer,
High sensitivity to ultraviolet rays, X-rays, and electron beams can be achieved. Therefore, it has excellent oxygen RIE resistance, is difficult to swell in the development process, and can achieve high resolution, and furthermore, by applying a two-layer lithography process, it becomes possible to form a fine two-layer pattern with a high aspect ratio.

(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。(Example of the invention) Examples of the present invention will be described in detail below.

実施例1〜14 まず、後掲する第4表に示すケイ素含有アルカリ可溶性
樹脂及び後掲する第5表に示す感光剤を後掲する第6表
に示す割合で配合し、これらの混合物をエチルセロソル
ブアセテートにより溶解して濃度が20%の7種のケイ
素含有レジストを調製した。
Examples 1 to 14 First, the silicon-containing alkali-soluble resin shown in Table 4 below and the photosensitizer shown in Table 5 below were blended in the proportions shown in Table 6 below, and the mixture was mixed with ethyl chloride. Seven silicon-containing resists with a concentration of 20% were prepared by dissolving with cellosolve acetate.

次いで、シリコン基板上にノボラック系レジスト(東京
応化社製商品名; 0NPI?−800118)の溶液
を塗布し、乾燥した後、200℃で15分間熱処理して
厚さ2.0μmの平坦化層を形成した。つづいて、前記
シかコン基板の平坦化層上に前記各ケイ素含有レジスト
を夫々塗布、乾燥して厚さ0.6μmのレジスト層を形
成した後、後掲する第6表に示す波長の紫外線を用いて
NAが0,35、露光量が同第6表に示す条件にて露光
を行なった。。ひきつづき、露光後の各レジスト層を同
第6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)水溶液にて40秒間現像して上層パタ
ーンを形成した。
Next, a solution of novolak resist (product name: 0NPI?-800118, manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied onto the silicon substrate, dried, and then heat-treated at 200° C. for 15 minutes to form a flattening layer with a thickness of 2.0 μm. Formed. Subsequently, each of the silicon-containing resists was applied on the flattening layer of the silicon substrate and dried to form a resist layer with a thickness of 0.6 μm. Exposure was carried out using the following conditions: NA was 0.35, and the exposure amount was as shown in Table 6. . Subsequently, each exposed resist layer was developed for 40 seconds with a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution having the concentrations shown in Table 6 to form an upper layer pattern.

次いで、上層パターンが形成された各シリコン基板をド
ライエツチング装置(徳用製作所社製商品名、 I(I
RRIB)に設置し、2 X 1O−2torr、出力
0.013W/dの条件で酸素プラズマによるリアクテ
ィブイオンエツチング(RI E)を行なって上層パタ
ーンを下層の平坦化層に転写した。
Next, each silicon substrate on which the upper layer pattern was formed was etched using a dry etching device (manufactured by Tokuyo Seisakusho Co., Ltd., trade name: I).
RRIB), and reactive ion etching (RIE) using oxygen plasma was performed under the conditions of 2×1O−2 torr and output of 0.013 W/d to transfer the upper layer pattern to the lower planarization layer.

比較例1.2 まず、後掲する第4表に示すケイ素含有アルカリ可溶性
樹脂及び後掲する第5表に示す感光剤を後掲する第6表
に示す割合で配合し、これらの混合物をエチルセロソル
ブアセテートにより溶解して濃度が20%の2種のケイ
素含有レジストを調製した。
Comparative Example 1.2 First, the silicon-containing alkali-soluble resin shown in Table 4 below and the photosensitizer shown in Table 5 below were blended in the proportions shown in Table 6 below, and the mixture was mixed with ethyl Two types of silicon-containing resists were prepared by dissolving with cellosolve acetate and having a concentration of 20%.

次いで、シリコン基板上にノボラック系レジスト(東京
応化社製商品名; 0NPR−8001(S)の溶液を
塗布し、乾燥した後、200℃で15分間熱処理して厚
さ2.0μmの平坦化層を形成した。つづいて、前記シ
リコン基板の平坦化層上に前記各ケイ素含有レジストを
夫々塗布、乾燥して厚さ0.8μmの゛ レジスト層を
形成した後、後掲する第6表に示す波長の紫外線を用い
てNAが0.35、露光量が同第6表に示す条件にて露
光を行なった。。ひきつづき、露光後の各レジスト層を
同第6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)水溶液にて40秒間現像して上層パ
ターンを形成した。この後、実施例1〜14と同様な方
法により酸素リアクティブイオンエツチングを行なって
上層パターンを下層の平坦化層に転写した。
Next, a solution of novolak resist (product name: 0NPR-8001 (S) manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was applied onto the silicon substrate, dried, and then heat-treated at 200° C. for 15 minutes to form a flattened layer with a thickness of 2.0 μm. Subsequently, each of the silicon-containing resists was applied on the planarization layer of the silicon substrate and dried to form a resist layer with a thickness of 0.8 μm. Exposure was carried out using ultraviolet rays with a wavelength of NA 0.35 and the exposure amount shown in Table 6.Subsequently, each resist layer after exposure was treated with tetramethylammonium at a concentration shown in Table 6. An upper layer pattern was formed by developing with a hydroxide (TMAH) aqueous solution for 40 seconds.After this, oxygen reactive ion etching was performed in the same manner as in Examples 1 to 14 to transfer the upper layer pattern to the lower flattening layer. did.

しかして、本実施例1〜14及び比較例1.2について
上層パターンをマスクとした平坦化層の酸素プラズマに
よるRIE時における上層パターンの耐酸素RIE性、
及び上層パターンをマスクとした平坦化層の酸素プラズ
マによるRIE後における二層パターンの解像度を調べ
た。その結果を同第6表に併記した。なお、上層パター
ンの耐酸素RIE性は平坦化層に対するエツチング度合
の倍率から評価した。
Therefore, regarding Examples 1 to 14 and Comparative Example 1.2, the oxygen RIE resistance of the upper layer pattern during RIE with oxygen plasma of the planarization layer using the upper layer pattern as a mask,
The resolution of the two-layer pattern after RIE of the planarization layer using oxygen plasma using the upper layer pattern as a mask was also investigated. The results are also listed in Table 6. The oxygen RIE resistance of the upper layer pattern was evaluated from the ratio of the etching degree to the planarization layer.

後掲する第6表から明らかな如く、本発明のケイ素含有
レジストは優れた耐酸素RIE性を有し、かつアルカリ
現像により微細な上層パターンを形成できることがわか
る。また、かかる上層パターンをマスクとして酸素プラ
ズマのRIEを行なうことによって、該パターンを平坦
化層に忠実に転写でき、微細かつ高精度の二層パターン
を形成できることがわかる。これに対し、実施例2に対
応する比較例1及び実施例6に対応する比較例2のレジ
ストからなる上層パターンは優れた耐酸素RIE性を有
するが、解像性が0.45μmと低く、しかも該上層パ
ターンの幅でのパターンプロファイルが三角形状となる
ため、該パターンを平坦化層に忠実に転写することが困
難であった。
As is clear from Table 6 below, it can be seen that the silicon-containing resist of the present invention has excellent oxygen RIE resistance and can form a fine upper layer pattern by alkaline development. It is also found that by performing oxygen plasma RIE using the upper layer pattern as a mask, the pattern can be faithfully transferred to the planarization layer, and a fine and highly accurate two-layer pattern can be formed. On the other hand, the upper layer pattern made of the resist of Comparative Example 1 corresponding to Example 2 and Comparative Example 2 corresponding to Example 6 has excellent oxygen RIE resistance, but has a low resolution of 0.45 μm. Moreover, since the pattern profile in the width of the upper layer pattern is triangular, it is difficult to faithfully transfer the pattern to the flattening layer.

なお、上記実施例では二層パターンの形成方法に適用し
た例について説明したが、単層パターンの形成にも同様
に適用できる。
In addition, although the above embodiment describes an example in which the method is applied to a method for forming a two-layer pattern, the present invention can be similarly applied to the formation of a single-layer pattern.

[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明によれば優れた耐酸素RIE
性を有し、かつ放射線に対して高い感度を有し、更にア
ルカリ現像が可能で現像による膨潤の少ない高精度のパ
ターン形成が可能なケイ素含有レジストを得ることがで
き、ひいては二層リソグラフィープロセスに適用するこ
とによって高アスペクト比を有する微細な二層パターン
を簡単に形成でき、微細で高集積度の半導体装置の製造
等に有効に利用できる等顕著な効果を有する。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention provides excellent oxygen resistance to RIE.
It is possible to obtain a silicon-containing resist that has high sensitivity to radiation, can be developed with alkali, and can form highly accurate patterns with little swelling due to development. By applying this method, it is possible to easily form a fine two-layer pattern with a high aspect ratio, and it has remarkable effects such as being able to be effectively used in manufacturing fine and highly integrated semiconductor devices.

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Claims (1)

【特許請求の範囲】  ケイ素を含むアルカリ可溶性樹脂と、ケイ素を含むナ
フトキンジアジド、ケイ素を含むアジド又は下記一般式
(I)にて表わされる化合物から選ばれる感光剤とから
なることを特徴とするケイ素含有レジスト。 ▲数式、化学式、表等があります▼(I) 但し、上記一般式(I)中のR_1〜R_4は水素、炭
素原子が1〜10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又は置換もしくは非置
換のシリル基を示す。
[Scope of Claims] It is characterized by comprising an alkali-soluble resin containing silicon and a photosensitizer selected from silicon-containing naphthoquine diazide, silicon-containing azide, or a compound represented by the following general formula (I). Silicon-containing resist. ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(I) However, R_1 to R_4 in the above general formula (I) are hydrogen, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
It represents a substituted or unsubstituted aryl group or a substituted or unsubstituted silyl group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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