JP2003131364A - フォトレジストおよびそのパターン化方法 - Google Patents
フォトレジストおよびそのパターン化方法Info
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- JP2003131364A JP2003131364A JP2002226943A JP2002226943A JP2003131364A JP 2003131364 A JP2003131364 A JP 2003131364A JP 2002226943 A JP2002226943 A JP 2002226943A JP 2002226943 A JP2002226943 A JP 2002226943A JP 2003131364 A JP2003131364 A JP 2003131364A
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/085—Photosensitive compositions characterised by adhesion-promoting non-macromolecular additives
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フォトレジストと下地との接着力を向上させ
る。 【解決手段】 半導体ディスク１にフォトマスク４を転
写するためのネガ型フォトレジスト３は、露光によって
可溶性となる不溶性の材料を含む。この可溶性の材料
は、半導体ディスク１の最上層との境界面において半導
体ディスク１の最上層と接着するために、塗布されてい
る。このような接着により、ネガ型フォトレジスト３と
下地との接着力は向上する。一方、ポジ型フォトレジス
トは、半導体ディスクにフォトマスクを転写するため
に、露光によって不溶性となる材料を含む。この可溶性
の材料は、半導体ディスクの最上層との境界面において
半導体ディスクの最上層と接着するために、塗布されて
いる。このような接着により、ポジ型フォトレジストと
下地との接着力は向上する。
る。 【解決手段】 半導体ディスク１にフォトマスク４を転
写するためのネガ型フォトレジスト３は、露光によって
可溶性となる不溶性の材料を含む。この可溶性の材料
は、半導体ディスク１の最上層との境界面において半導
体ディスク１の最上層と接着するために、塗布されてい
る。このような接着により、ネガ型フォトレジスト３と
下地との接着力は向上する。一方、ポジ型フォトレジス
トは、半導体ディスクにフォトマスクを転写するため
に、露光によって不溶性となる材料を含む。この可溶性
の材料は、半導体ディスクの最上層との境界面において
半導体ディスクの最上層と接着するために、塗布されて
いる。このような接着により、ポジ型フォトレジストと
下地との接着力は向上する。
Description
【発明の詳細な説明】本発明は、半導体基板上にパター
ン化されたフォトレジスト層を形成するための方法、な
らびに、そのような方法に用いるフォトレジストに関す
るものである。
ン化されたフォトレジスト層を形成するための方法、な
らびに、そのような方法に用いるフォトレジストに関す
るものである。
【０００１】半導体基板上の集積回路は、一般的には、
平坦化技術を用いて製造される。この平坦化を行う場
合、リソグラフィー法を用いることによって半導体ディ
スクを局部的に加工する。このフォトリソグラフィー法
では、まず、感光性が高く、薄いフィルム（いわゆるフ
ォトレジスト層）を、半導体ディスクに塗布する。続い
て、半導体基板に形成されるパターン（Struktur）を有
する適切なマスクを通して、光線をこのフォトレジスト
層に照射する。あるいは、フォトレジスト層にパターン
を潜像（Abbildung）するために、レントゲン線を用い
ることもできる。さらには、所望のパターンを、電子線
を使って直接フォトレジストに形成できる。
平坦化技術を用いて製造される。この平坦化を行う場
合、リソグラフィー法を用いることによって半導体ディ
スクを局部的に加工する。このフォトリソグラフィー法
では、まず、感光性が高く、薄いフィルム（いわゆるフ
ォトレジスト層）を、半導体ディスクに塗布する。続い
て、半導体基板に形成されるパターン（Struktur）を有
する適切なマスクを通して、光線をこのフォトレジスト
層に照射する。あるいは、フォトレジスト層にパターン
を潜像（Abbildung）するために、レントゲン線を用い
ることもできる。さらには、所望のパターンを、電子線
を使って直接フォトレジストに形成できる。
【０００２】フォトレジスト層にパターンを潜像した
後、レジストを現像してベークする。そして、このよう
にフォトレジスト層に生成されたパターンは、特殊なエ
ッチング方法を使って、その下に位置する半導体層に転
写される。なお、上記フォトレジスト層自身も、例えば
イオン注入時に、半導体層を局部的にマスクするために
使用できる。
後、レジストを現像してベークする。そして、このよう
にフォトレジスト層に生成されたパターンは、特殊なエ
ッチング方法を使って、その下に位置する半導体層に転
写される。なお、上記フォトレジスト層自身も、例えば
イオン注入時に、半導体層を局部的にマスクするために
使用できる。
【０００３】また、フォトリソグラフィー法は、ポジ型
レジスト技術とネガ型レジスト技術とに区分できる。ポ
ジ型レジスト技術の場合、露光された部分のフォトレジ
ストが、レジストを現像する際に溶解するのに対して、
非露光部分はマスクされたままである。また、ネガ型レ
ジスト技術においては、正反対のことがいえる。すなわ
ち、露光された部分は、レジストが現像された後もマス
クされたままであり、一方、非露光部分は、現像する際
に溶解する。
レジスト技術とネガ型レジスト技術とに区分できる。ポ
ジ型レジスト技術の場合、露光された部分のフォトレジ
ストが、レジストを現像する際に溶解するのに対して、
非露光部分はマスクされたままである。また、ネガ型レ
ジスト技術においては、正反対のことがいえる。すなわ
ち、露光された部分は、レジストが現像された後もマス
クされたままであり、一方、非露光部分は、現像する際
に溶解する。
【０００４】集積回路の小型化が進むと、リソグラフィ
ー法を用いて、フォトレジスト層におけるパターン幅を
より小さくすることが必要となる。この場合、パターン
化されたフォトレジスト層を、その下に位置する半導体
層をパターン化するためのエッチングマスクとして使用
するときは、層の厚さが最も薄くなるようにあらかじめ
設定する必要がある。これは、フォトレジスト層がエッ
チングに対する耐性を確実に有するためである。この結
果、構成部分の幅がより狭くなると、フォトレジストパ
ターンのアスペクト比（すなわち、個々のパターンの線
幅と高さの比）は、より不都合になる。すなわち、この
比を用いると、後続の処理工程においてレジストが倒れ
る危険が大きくなるのである。このことが、半導体層に
レジストパターンを転写する際の欠陥構造となり、結局
は欠陥性のある集積回路となってしまうのである。
ー法を用いて、フォトレジスト層におけるパターン幅を
より小さくすることが必要となる。この場合、パターン
化されたフォトレジスト層を、その下に位置する半導体
層をパターン化するためのエッチングマスクとして使用
するときは、層の厚さが最も薄くなるようにあらかじめ
設定する必要がある。これは、フォトレジスト層がエッ
チングに対する耐性を確実に有するためである。この結
果、構成部分の幅がより狭くなると、フォトレジストパ
ターンのアスペクト比（すなわち、個々のパターンの線
幅と高さの比）は、より不都合になる。すなわち、この
比を用いると、後続の処理工程においてレジストが倒れ
る危険が大きくなるのである。このことが、半導体層に
レジストパターンを転写する際の欠陥構造となり、結局
は欠陥性のある集積回路となってしまうのである。
【０００５】したがって、レジストの倒壊を防ぐため
に、半導体表面とレジストとの接着力を向上させること
が必要である。一般的には、フォトレジストと半導体表
面との接着力を確実に向上させるため、レジストを塗布
する前に、いわゆるカップリング剤（シリコンディスク
（Siliciumscheibe）の場合は通常ＨＭＤＳ（ヘキサメ
チルジシラザン））を用いて表面を蒸気中にさらす。シ
リコンディスクをＨＭＤＳを用いて蒸気中にさらすこと
によって、有機表面が生成される。なお、この表面は、
従来と同様に有機フォトレジスト層に対して大きな接触
角度（Kontaktwinkel）を作り出し、それによってフォ
トレジストとの接触面積は大きくなる。あるいはＨＭＤ
Ｓを用いる以外には、フォトレジスト層と半導体基板と
の間に、有機反射防止膜をカップリング剤として使用で
きる。なお、この反射防止膜は、ＨＭＤＳ層と同様、シ
リコンディスク上に有機表面を生じさせ、さらに、フォ
トレジスト層が露光されるときには反射を確実に減少さ
せるものである。しかし、パターン幅が特にμｍ以下で
ある場合には、このようなカップリング剤を用いても、
まだフォトレジストが倒壊する虞がある。
に、半導体表面とレジストとの接着力を向上させること
が必要である。一般的には、フォトレジストと半導体表
面との接着力を確実に向上させるため、レジストを塗布
する前に、いわゆるカップリング剤（シリコンディスク
（Siliciumscheibe）の場合は通常ＨＭＤＳ（ヘキサメ
チルジシラザン））を用いて表面を蒸気中にさらす。シ
リコンディスクをＨＭＤＳを用いて蒸気中にさらすこと
によって、有機表面が生成される。なお、この表面は、
従来と同様に有機フォトレジスト層に対して大きな接触
角度（Kontaktwinkel）を作り出し、それによってフォ
トレジストとの接触面積は大きくなる。あるいはＨＭＤ
Ｓを用いる以外には、フォトレジスト層と半導体基板と
の間に、有機反射防止膜をカップリング剤として使用で
きる。なお、この反射防止膜は、ＨＭＤＳ層と同様、シ
リコンディスク上に有機表面を生じさせ、さらに、フォ
トレジスト層が露光されるときには反射を確実に減少さ
せるものである。しかし、パターン幅が特にμｍ以下で
ある場合には、このようなカップリング剤を用いても、
まだフォトレジストが倒壊する虞がある。
【０００６】したがって本発明の目的は、フォトリソグ
ラフィー法、および、このようなフォトリソグラフィー
法に用いるためのフォトレジストを提供することにあ
る。なお、このフォトリソグラフィー法は、半導体表面
へのレジストの接着力を向上させることを保証するもの
である。
ラフィー法、および、このようなフォトリソグラフィー
法に用いるためのフォトレジストを提供することにあ
る。なお、このフォトリソグラフィー法は、半導体表面
へのレジストの接着力を向上させることを保証するもの
である。
【０００７】本目的は、請求項１の方法によるネガ型フ
ォトレジスト技術、および、請求項５のネガ型フォトレ
ジスト、および、請求項３の方法によるポジ型フォトレ
ジスト技術、および、請求項６のポジ型フォトレジスト
を用いて達成される。なお、好ましい他の形態について
は、従属請求項に示す。
ォトレジスト技術、および、請求項５のネガ型フォトレ
ジスト、および、請求項３の方法によるポジ型フォトレ
ジスト技術、および、請求項６のポジ型フォトレジスト
を用いて達成される。なお、好ましい他の形態について
は、従属請求項に示す。
【０００８】本発明によると、ネガ型フォトレジスト
は、フォトマスクを半導体ディスクの最上層に転写する
ために、露光（Belichtungsstrahlung）によって可溶性
となる（aktiviert）、不溶性の（passiviert）材料（B
estandteil）含む。可溶性の材料は、半導体ディスクの
最上層と境界面において、接着（Wechselwirkung）する
ために塗布される（auslegen）。このような接着の結
果、ネガ型フォトレジストと半導体ディスクの最上層と
の接着力は、より向上することになる。一方、本発明に
より、フォトマスクを半導体ディスクの最上層に転写す
るためのポジ型フォトレジストは、露光によって不溶性
となる材料を含む。境界面において半導体ディスクの最
上層と接着するために、上記可溶性の材料が塗布され
る。このような接着の結果、ポジ型フォトレジストと半
導体ディスクの最上層との接着力は、より向上すること
になる。
は、フォトマスクを半導体ディスクの最上層に転写する
ために、露光（Belichtungsstrahlung）によって可溶性
となる（aktiviert）、不溶性の（passiviert）材料（B
estandteil）含む。可溶性の材料は、半導体ディスクの
最上層と境界面において、接着（Wechselwirkung）する
ために塗布される（auslegen）。このような接着の結
果、ネガ型フォトレジストと半導体ディスクの最上層と
の接着力は、より向上することになる。一方、本発明に
より、フォトマスクを半導体ディスクの最上層に転写す
るためのポジ型フォトレジストは、露光によって不溶性
となる材料を含む。境界面において半導体ディスクの最
上層と接着するために、上記可溶性の材料が塗布され
る。このような接着の結果、ポジ型フォトレジストと半
導体ディスクの最上層との接着力は、より向上すること
になる。
【０００９】このような本発明によるポジ型またはネガ
型フォトレジストを用いて、リソグラフィー技術を用い
て生成された半導体基板上のレジストパターンの接着力
を、さらに向上させることが考えられる。また、フォト
レジストに備えられる他の材料は、化学結合（例えば、
半導体ディスク上の層の表面との結合）することが好ま
しい。
型フォトレジストを用いて、リソグラフィー技術を用い
て生成された半導体基板上のレジストパターンの接着力
を、さらに向上させることが考えられる。また、フォト
レジストに備えられる他の材料は、化学結合（例えば、
半導体ディスク上の層の表面との結合）することが好ま
しい。
【００１０】ネガ型フォトレジストの場合、露光するこ
とによって初めて、接着を仲介する材料を不溶性の状態
（この場合、まだ上記材料は、下側に配されている（下
地）物質（Untergrundmaterial）と接着しない）から可
溶性の状態になる（このとき、すでに接着している）こ
とによって、露光部分の接着力のみが増す。この結果、
現像工程によって非露光部分をさらに簡易に除去でき
る。これにより、ネガ型フォトレジストパターンの接着
力をより向上させ、さらに、レジスト現像の際にフォト
レジストを欠陥なくパターン化させることができる。次
に、本発明によるポジ型フォトレジストの場合、接着力
の強い材料は、以下のような特徴を有している。すなわ
ち、この材料は、露光工程によって、可溶性の状態（こ
の場合、上記材料はレジスト下地と接着する）から、不
溶性の状態（この場合、接着作用力の向上は行われない
（aufheben））になるという特徴を有しているのであ
る。これにより、現像工程の際にポジ型フォトレジスト
の露光部分を簡易に除去できるようになる。また同時
に、上記可溶性の材料は、非露光領域においてポジ型フ
ォトレジストパターンの接着力を強化でき、レジスト
（Lacklinien）の倒壊を確実に防ぐことができる。
とによって初めて、接着を仲介する材料を不溶性の状態
（この場合、まだ上記材料は、下側に配されている（下
地）物質（Untergrundmaterial）と接着しない）から可
溶性の状態になる（このとき、すでに接着している）こ
とによって、露光部分の接着力のみが増す。この結果、
現像工程によって非露光部分をさらに簡易に除去でき
る。これにより、ネガ型フォトレジストパターンの接着
力をより向上させ、さらに、レジスト現像の際にフォト
レジストを欠陥なくパターン化させることができる。次
に、本発明によるポジ型フォトレジストの場合、接着力
の強い材料は、以下のような特徴を有している。すなわ
ち、この材料は、露光工程によって、可溶性の状態（こ
の場合、上記材料はレジスト下地と接着する）から、不
溶性の状態（この場合、接着作用力の向上は行われない
（aufheben））になるという特徴を有しているのであ
る。これにより、現像工程の際にポジ型フォトレジスト
の露光部分を簡易に除去できるようになる。また同時
に、上記可溶性の材料は、非露光領域においてポジ型フ
ォトレジストパターンの接着力を強化でき、レジスト
（Lacklinien）の倒壊を確実に防ぐことができる。
【００１１】有効な実施形態では、好ましくは、まだ現
像されていないフォトレジスト層を備える半導体ディス
クを熱処理（Temperaturbehandlung）することによっ
て、露光工程後に可溶性の材料の化学反応が行われる。
これは、フォトレジストの可溶性の材料と下地との間の
化学結合を引き起こすために行われるものである。リソ
グラフィー技術のこの形態によって、フォトレジストの
取り扱いは確実に簡易になる。さらに、続く反応工程を
考慮して、フォトレジストに適した材料を選択できる。
なお、この材料を、露光により可溶化された（aktiv）
状態に最適化でき、そして、この材料は、結果として、
限定された（definiert）化学反応によって、材料にお
いて可溶性の領域によりフォトレジストをしっかりと接
着させることになる。
像されていないフォトレジスト層を備える半導体ディス
クを熱処理（Temperaturbehandlung）することによっ
て、露光工程後に可溶性の材料の化学反応が行われる。
これは、フォトレジストの可溶性の材料と下地との間の
化学結合を引き起こすために行われるものである。リソ
グラフィー技術のこの形態によって、フォトレジストの
取り扱いは確実に簡易になる。さらに、続く反応工程を
考慮して、フォトレジストに適した材料を選択できる。
なお、この材料を、露光により可溶化された（aktiv）
状態に最適化でき、そして、この材料は、結果として、
限定された（definiert）化学反応によって、材料にお
いて可溶性の領域によりフォトレジストをしっかりと接
着させることになる。
【００１２】また、他の有効な実施形態では、半導体デ
ィスクは、レジスト層の下方に位置する下地として、他
の層を備えている。なおこの層は、フォトレジストの可
溶性の材料と相互作用している同様の反応性の材料であ
る。したがって、フォトレジスト層と下地との間の化学
結合の形成をさらに改良することができ、これにより、
接着力を向上させることができる。
ィスクは、レジスト層の下方に位置する下地として、他
の層を備えている。なおこの層は、フォトレジストの可
溶性の材料と相互作用している同様の反応性の材料であ
る。したがって、フォトレジスト層と下地との間の化学
結合の形成をさらに改良することができ、これにより、
接着力を向上させることができる。
【００１３】本発明を添付図面に基づいて詳述する。図
１は、本発明による、ネガ型レジストを備えるリソグラ
フィー工程を示す図である。図２は、本発明による、ポ
ジ型レジストを備えるリソグラフィー工程を示す図であ
る。
１は、本発明による、ネガ型レジストを備えるリソグラ
フィー工程を示す図である。図２は、本発明による、ポ
ジ型レジストを備えるリソグラフィー工程を示す図であ
る。
【００１４】高集積回路を形成するために通常用いられ
る平坦化技術では、半導体ディスクは、リソグラフィー
法を用いて局部的に加工される。まず、感光性を有する
薄いフィルム（有機フォトレジスト層）上のフォトマス
クを介して、通常、半導体ディスク上の有機フォトレジ
スト層にはパターンが生成され、その後、そのパターン
は、特殊なエッチング方法を用いてその下に位置する半
導体層に転写される。例えばイオン注入の場合ように、
フォトレジスト自身も局部的なマスク化のために使用で
きるという、若干の例もある。
る平坦化技術では、半導体ディスクは、リソグラフィー
法を用いて局部的に加工される。まず、感光性を有する
薄いフィルム（有機フォトレジスト層）上のフォトマス
クを介して、通常、半導体ディスク上の有機フォトレジ
スト層にはパターンが生成され、その後、そのパターン
は、特殊なエッチング方法を用いてその下に位置する半
導体層に転写される。例えばイオン注入の場合ように、
フォトレジスト自身も局部的なマスク化のために使用で
きるという、若干の例もある。
【００１５】フォトリソグラフィー技術は、ポジ型レジ
スト技術とネガ型レジスト技術とに区分される。ポジ型
レジスト技術では、フォトレジストの露光部分は、現像
の際に溶解する。これに対して、非露光領域はマスクさ
れたまま残っている。ネガ型レジスト技術では、露光部
分は、現像後にマスクされたままであり、一方、レジス
トの非露光部分は、現像の際に溶解される。フォトレジ
ストは、通常、安定したマトリクス材料と高感度の部分
とからなる。フォトレジストには、一般的には重合体が
用いられる。また、マトリクス材を高感度の部分と共
に、非露光的な混合物として現像液につけないでおくこ
とができるように、ネガ型フォトレジストを設定する。
これとは逆に、ポジ型フォトレジストは、非露光状態に
おいて現像液によって損なわれることはない。
スト技術とネガ型レジスト技術とに区分される。ポジ型
レジスト技術では、フォトレジストの露光部分は、現像
の際に溶解する。これに対して、非露光領域はマスクさ
れたまま残っている。ネガ型レジスト技術では、露光部
分は、現像後にマスクされたままであり、一方、レジス
トの非露光部分は、現像の際に溶解される。フォトレジ
ストは、通常、安定したマトリクス材料と高感度の部分
とからなる。フォトレジストには、一般的には重合体が
用いられる。また、マトリクス材を高感度の部分と共
に、非露光的な混合物として現像液につけないでおくこ
とができるように、ネガ型フォトレジストを設定する。
これとは逆に、ポジ型フォトレジストは、非露光状態に
おいて現像液によって損なわれることはない。
【００１６】欠陥のないマスクにすること、または、半
導体ディスクをパターン化することを保証するために、
半導体ディスク上のレジストの接着力を向上させること
が必要である。このことは、高集積回路がますます小型
化し、それに基づいて半導体パターンの幅がますます狭
くなると、いっそう重要になる。
導体ディスクをパターン化することを保証するために、
半導体ディスク上のレジストの接着力を向上させること
が必要である。このことは、高集積回路がますます小型
化し、それに基づいて半導体パターンの幅がますます狭
くなると、いっそう重要になる。
【００１７】レジストを塗布する前に、半導体ディスク
の表面を、通常、いわゆるカップリング剤（シリコンの
場合は好ましくはＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザ
ン））を用いて蒸気中にさらす。このカップリング剤を
用いると、半導体表面の不溶化（Passivierung）が起こ
り、接触角度が拡大し、これによってカップリング剤上
に析出されたレジストはより安定する。また、カップリ
ング剤として、有機反射防止膜もしばしば用いられる。
なお、この反射防止膜は、露光による光が半導体表面に
おいて反射され、これによる干渉効果（Interferenzeff
ekt）に起因して露光条件が変更されることを付加的に
妨げるものである。
の表面を、通常、いわゆるカップリング剤（シリコンの
場合は好ましくはＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザ
ン））を用いて蒸気中にさらす。このカップリング剤を
用いると、半導体表面の不溶化（Passivierung）が起こ
り、接触角度が拡大し、これによってカップリング剤上
に析出されたレジストはより安定する。また、カップリ
ング剤として、有機反射防止膜もしばしば用いられる。
なお、この反射防止膜は、露光による光が半導体表面に
おいて反射され、これによる干渉効果（Interferenzeff
ekt）に起因して露光条件が変更されることを付加的に
妨げるものである。
【００１８】本発明によって、パターン化されたフォト
レジストとその下に位置する下地との接着力の向上を達
成し、レジスト現像後の機械的負荷および／または化学
的負荷によってレジストの倒壊を確実に防ぐために、フ
ォトレジストには、フォトマスクによって限定された領
域に、下地と化学結合する材料が備えられている。ネガ
型フォトレジストの場合、この反応性の材料は、境界面
において下地と接着するために初めの状態においては不
溶性であるが、露光によって初めて可溶性になるように
なっている。これにより、ネガ型フォトレジストが残っ
ている部分でさえも、化学結合（例えばネガ型フォトレ
ジストと基板との間を蒸気中にさらすこと）を確実に形
成し、それによって接着力を確実に向上させることがで
きる。続いて、従来ネガ型フォトレジストの場合のよう
に、現像工程によって残りの非露光領域を簡易に溶出
（abloesen）できる。
レジストとその下に位置する下地との接着力の向上を達
成し、レジスト現像後の機械的負荷および／または化学
的負荷によってレジストの倒壊を確実に防ぐために、フ
ォトレジストには、フォトマスクによって限定された領
域に、下地と化学結合する材料が備えられている。ネガ
型フォトレジストの場合、この反応性の材料は、境界面
において下地と接着するために初めの状態においては不
溶性であるが、露光によって初めて可溶性になるように
なっている。これにより、ネガ型フォトレジストが残っ
ている部分でさえも、化学結合（例えばネガ型フォトレ
ジストと基板との間を蒸気中にさらすこと）を確実に形
成し、それによって接着力を確実に向上させることがで
きる。続いて、従来ネガ型フォトレジストの場合のよう
に、現像工程によって残りの非露光領域を簡易に溶出
（abloesen）できる。
【００１９】逆に、ポジ型フォトレジストの場合、材料
が初めの状態においてすでに可溶性であって露光によっ
て初めて再び不溶性となるように、さらに接着させるた
めの反応性の材料を下地に塗布する。これによって、現
像後に残るポジ型フォトレジストの露光部分にのみ、反
応性の材料によって下地に対する接着力を確実に向上さ
せることができる。
が初めの状態においてすでに可溶性であって露光によっ
て初めて再び不溶性となるように、さらに接着させるた
めの反応性の材料を下地に塗布する。これによって、現
像後に残るポジ型フォトレジストの露光部分にのみ、反
応性の材料によって下地に対する接着力を確実に向上さ
せることができる。
【００２０】この場合、フォトレジストの反応性の材料
が、さらなる可溶化工程によって初めて、レジストの熱
処理が好ましくは接着力を向上させるように作用し、ま
たは、下地物質と化学的に化合（好ましくは網目状に結
合）する、接着力の強い成分を遊離させるように、上記
材料を塗布することが好ましい。また、通常フォトレジ
ストの下に配置されている接着仲介物（Haftvermittle
r）が同様に反応性の成分を含んでいるということもま
た、有効である。なおこの成分は、フォトレジストにお
いて可溶性の材料と相互作用するものである。これによ
って、さらなる接着力の向上が達成される。
が、さらなる可溶化工程によって初めて、レジストの熱
処理が好ましくは接着力を向上させるように作用し、ま
たは、下地物質と化学的に化合（好ましくは網目状に結
合）する、接着力の強い成分を遊離させるように、上記
材料を塗布することが好ましい。また、通常フォトレジ
ストの下に配置されている接着仲介物（Haftvermittle
r）が同様に反応性の成分を含んでいるということもま
た、有効である。なおこの成分は、フォトレジストにお
いて可溶性の材料と相互作用するものである。これによ
って、さらなる接着力の向上が達成される。
【００２１】この場合、露光および／または熱供給（Wa
ermezufuhr）によって可溶性の化合物が生成され、いわ
ゆる前駆体を反応性の化合物に変えることができる。例
えば以下の化合物が露光されることによって、光分解さ
れて（fotolytisch）酸が発生する。その化合物とは、
オニウム酸（Oniumsaeure）、ハロゲン化合物、スルフ
ォン酸、スルフォンエステル、ジアゾニウム塩、過ハロ
ゲン化メチルトリアジン、ジアリールヨードニウム塩
（Diaryliodoniumsalze）、トリアリールスルフォニウ
ム塩、オルトニトロベンゼンエステル、フルオログリシ
ノールスルフォン酸塩、ブロムビスフェノールＡ、ヒド
ロキサム酸、ジアゾスルフォン酸、等である。熱によっ
て発生可能な化合物（化学結合しているものを指す）
は、熱供給によって、転位、結合の分解または他の種類
の化学的可溶化が行われる化合物か、または、同様に熱
供給によって発生することが可能な化学的保護基（ベン
ジル、第３カルボニル、カルボニル、アセタール、エポ
キシ等）によって保護されている官能基を含んだ化合物
のいずれかである。
ermezufuhr）によって可溶性の化合物が生成され、いわ
ゆる前駆体を反応性の化合物に変えることができる。例
えば以下の化合物が露光されることによって、光分解さ
れて（fotolytisch）酸が発生する。その化合物とは、
オニウム酸（Oniumsaeure）、ハロゲン化合物、スルフ
ォン酸、スルフォンエステル、ジアゾニウム塩、過ハロ
ゲン化メチルトリアジン、ジアリールヨードニウム塩
（Diaryliodoniumsalze）、トリアリールスルフォニウ
ム塩、オルトニトロベンゼンエステル、フルオログリシ
ノールスルフォン酸塩、ブロムビスフェノールＡ、ヒド
ロキサム酸、ジアゾスルフォン酸、等である。熱によっ
て発生可能な化合物（化学結合しているものを指す）
は、熱供給によって、転位、結合の分解または他の種類
の化学的可溶化が行われる化合物か、または、同様に熱
供給によって発生することが可能な化学的保護基（ベン
ジル、第３カルボニル、カルボニル、アセタール、エポ
キシ等）によって保護されている官能基を含んだ化合物
のいずれかである。
【００２２】前駆体が活発な化合物との反応、および／
または、熱または光の供給によって、活発な化合物を遊
離させている間、上記前駆体は、可溶性の化合物、およ
び／または、熱または光によるエネルギー供給に対して
感度が高くなる。なお、上記前駆体自体は反応しない。
例えば、前駆体との可溶性の化合反応のために、化学的
保護基の除去、分子の転位、または、各種化学結合の分
解が行われる。
または、熱または光の供給によって、活発な化合物を遊
離させている間、上記前駆体は、可溶性の化合物、およ
び／または、熱または光によるエネルギー供給に対して
感度が高くなる。なお、上記前駆体自体は反応しない。
例えば、前駆体との可溶性の化合反応のために、化学的
保護基の除去、分子の転位、または、各種化学結合の分
解が行われる。
【００２３】反応性の化合物は、自ら化学反応するかま
たは他の反応性の化合物と化合できる官能基を備える、
単量体および／または重合体である。反応性の化合物
は、グランドポリマーの官能基化された誘導体、および
／または、重合体または単量体であることができる。な
お、これらは、通常、半導体フォトレジスト技術に用い
られるものである。例えば、通常、半導体フォトレジス
ト技術に用いられる重合体には、ノボラック、ポリ（メ
タメタクリル酸塩）、ポリ（イソプロペニルケトン）、
ポリ（ｐヒドロキシスチレン）、ポリ（アントリール
（Anthryl）メタクリル酸塩）、ポリ（ビニルメチルエ
ーテル−ｃｏ−マレイン酸無水物）、ポリ（スチレン−
ｃｏ−マレイン酸無水物）、シリコンを含んだ粉状の
（flouriniert）重合体等がある。官能基は、エネルギ
ー供給（好ましくは熱エネルギー）によって、他の官能
基と化学結合できる分子ユニットである。例えば、官能
基には、カルボニル、アミン、イミン、アミド、イミ
ド、ヒドロキシル、アシル、アミル、アセタール、セミ
アセタール、エーテル、エステル、および、フェノール
基、不飽和基（アリール、アルケン、アルキン、アリン
（arin）、シラノール基等がある。結合、閉環（Ringsc
hluss）およびσ結合の形成は、例えば反応性の化合物
の化学反応のためである。なお、上記の化学反応の結
果、フォトレジストが化学的に強化されるという点に、
本発明の意義がある。
たは他の反応性の化合物と化合できる官能基を備える、
単量体および／または重合体である。反応性の化合物
は、グランドポリマーの官能基化された誘導体、および
／または、重合体または単量体であることができる。な
お、これらは、通常、半導体フォトレジスト技術に用い
られるものである。例えば、通常、半導体フォトレジス
ト技術に用いられる重合体には、ノボラック、ポリ（メ
タメタクリル酸塩）、ポリ（イソプロペニルケトン）、
ポリ（ｐヒドロキシスチレン）、ポリ（アントリール
（Anthryl）メタクリル酸塩）、ポリ（ビニルメチルエ
ーテル−ｃｏ−マレイン酸無水物）、ポリ（スチレン−
ｃｏ−マレイン酸無水物）、シリコンを含んだ粉状の
（flouriniert）重合体等がある。官能基は、エネルギ
ー供給（好ましくは熱エネルギー）によって、他の官能
基と化学結合できる分子ユニットである。例えば、官能
基には、カルボニル、アミン、イミン、アミド、イミ
ド、ヒドロキシル、アシル、アミル、アセタール、セミ
アセタール、エーテル、エステル、および、フェノール
基、不飽和基（アリール、アルケン、アルキン、アリン
（arin）、シラノール基等がある。結合、閉環（Ringsc
hluss）およびσ結合の形成は、例えば反応性の化合物
の化学反応のためである。なお、上記の化学反応の結
果、フォトレジストが化学的に強化されるという点に、
本発明の意義がある。
【００２４】図１は、本発明によるネガ型レジストを備
えるリソグラフィー工程を示し、図２は、ポジ型レジス
ト用の同様のリソグラフィー工程を示している。この場
合、図１（ａ）および図２（ａ）に示しているような第
１工程において、半導体基板（半導体ディスク）１にカ
ップリング剤層２を形成する。一般的にはこれによっ
て、シリコンディスクを用いた場合に、真空、または、
窒素雰囲気下の雰囲気圧において、上記ディスクは、Ｈ
ＭＤＳ液の蒸気にさらされることになる。この結果、半
導体表面を蒸気中にさらすことになる。続いて、光感度
の高いフォトレジスト３を、回転塗布法によって塗布す
る。このことは、図１（ｂ）のネガ型フォトレジスト
３、および、図２（ｂ）のポジ型フォトレジスト５に示
されている。続いて、所望のレジストパターンを生成す
るために、光感度の高いフォトレジストにおいて露光工
程を実施する。
えるリソグラフィー工程を示し、図２は、ポジ型レジス
ト用の同様のリソグラフィー工程を示している。この場
合、図１（ａ）および図２（ａ）に示しているような第
１工程において、半導体基板（半導体ディスク）１にカ
ップリング剤層２を形成する。一般的にはこれによっ
て、シリコンディスクを用いた場合に、真空、または、
窒素雰囲気下の雰囲気圧において、上記ディスクは、Ｈ
ＭＤＳ液の蒸気にさらされることになる。この結果、半
導体表面を蒸気中にさらすことになる。続いて、光感度
の高いフォトレジスト３を、回転塗布法によって塗布す
る。このことは、図１（ｂ）のネガ型フォトレジスト
３、および、図２（ｂ）のポジ型フォトレジスト５に示
されている。続いて、所望のレジストパターンを生成す
るために、光感度の高いフォトレジストにおいて露光工
程を実施する。
【００２５】さらに、ネガ型フォトレジストの場合、図
１（ｃ）に示しているように、フォトマスク４が用いら
れる。なお、このフォトマスク４では、レジストパター
ンを生成するネガ型フォトレジスト層の領域は透明であ
る。また、照射される領域に位置するネガ型フォトレジ
ストが、現像液に対して不溶性になるように照射され
る。同時に、フォトレジストに含まれる不溶性の接着材
料が、可溶化される。図１（ｄ）に示した後続の熱処理
（Temperaturschritt）によって、フォトレジスト層３
の露光領域における可溶性の材料との化学反応が起こ
る。なお、上記の化学反応によって、可溶性の材料と下
地物質との間、すなわちカップリング剤層２において接
着が生じる。この結合領域３２は、下地上のレジスト領
域において、レジストの接着力を向上させるようにす
る。続いて、図１（ｅ）に示しているように、所望のレ
ジストパターン３１を形成するために、ネガ型レジスト
層３の非露光領域を現像することによって除去する。
１（ｃ）に示しているように、フォトマスク４が用いら
れる。なお、このフォトマスク４では、レジストパター
ンを生成するネガ型フォトレジスト層の領域は透明であ
る。また、照射される領域に位置するネガ型フォトレジ
ストが、現像液に対して不溶性になるように照射され
る。同時に、フォトレジストに含まれる不溶性の接着材
料が、可溶化される。図１（ｄ）に示した後続の熱処理
（Temperaturschritt）によって、フォトレジスト層３
の露光領域における可溶性の材料との化学反応が起こ
る。なお、上記の化学反応によって、可溶性の材料と下
地物質との間、すなわちカップリング剤層２において接
着が生じる。この結合領域３２は、下地上のレジスト領
域において、レジストの接着力を向上させるようにす
る。続いて、図１（ｅ）に示しているように、所望のレ
ジストパターン３１を形成するために、ネガ型レジスト
層３の非露光領域を現像することによって除去する。
【００２６】さらに、図２（ｃ）に示しているように、
ポジ型レジスト工程では、ポジ型フォトレジスト層５の
領域は、フォトマスク６を用いて露光する。上記露光工
程は、本来は現像液に対して不溶性のポジ型レジストを
可溶性にするポジ型レジストにおいて、化学反応する。
同時に、下地との接着が可能な可溶性の材料は、露光に
よって不溶性になる。上記露光工程後、図２（ｄ）に示
している化学反応は、好ましくは熱処理によって起こ
る。なお、この熱処理によって、ポジ型レジストに残存
している可溶性の材料がその下に位置するカップリング
剤層と結合し、この領域５２においてポジ型レジストの
接着力を向上させる。続いて、図２（ｅ）に示している
ように、現像液を用いてポジ型レジストの露光領域を除
去した結果、所望のレジストパターン５１が発生する。
ポジ型レジスト工程では、ポジ型フォトレジスト層５の
領域は、フォトマスク６を用いて露光する。上記露光工
程は、本来は現像液に対して不溶性のポジ型レジストを
可溶性にするポジ型レジストにおいて、化学反応する。
同時に、下地との接着が可能な可溶性の材料は、露光に
よって不溶性になる。上記露光工程後、図２（ｄ）に示
している化学反応は、好ましくは熱処理によって起こ
る。なお、この熱処理によって、ポジ型レジストに残存
している可溶性の材料がその下に位置するカップリング
剤層と結合し、この領域５２においてポジ型レジストの
接着力を向上させる。続いて、図２（ｅ）に示している
ように、現像液を用いてポジ型レジストの露光領域を除
去した結果、所望のレジストパターン５１が発生する。
【００２７】また、本発明を、半導体ディスクの表面に
ネガ型フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程
と、所定のパターンに応じてこのフォトレジスト層を露
光する露光工程と、露光後のフォトレジスト層を現像す
る現像工程とにより、上記のパターンに応じた形状のフ
ォトレジスト層を形成する方法であって、上記露光工程
において、ネガ型フォトレジスト層に含まれる、半導体
ディスクとの接着をはかるための不溶性材料を、露光に
より可溶化する工程と、半導体ディスクの最上層であ
り、フォトレジスト層における可溶化した材料と接着す
る反応性の材料を含む層と上記可溶化した不溶性材料と
を化学的に結合させる熱処理工程とをこの順に有する方
法である、と表現することもできる。
ネガ型フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程
と、所定のパターンに応じてこのフォトレジスト層を露
光する露光工程と、露光後のフォトレジスト層を現像す
る現像工程とにより、上記のパターンに応じた形状のフ
ォトレジスト層を形成する方法であって、上記露光工程
において、ネガ型フォトレジスト層に含まれる、半導体
ディスクとの接着をはかるための不溶性材料を、露光に
より可溶化する工程と、半導体ディスクの最上層であ
り、フォトレジスト層における可溶化した材料と接着す
る反応性の材料を含む層と上記可溶化した不溶性材料と
を化学的に結合させる熱処理工程とをこの順に有する方
法である、と表現することもできる。
【００２８】さらに、本発明を、半導体ディスクの表面
にポジ型フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程
と、所定のパターンに応じてこのフォトレジスト層を露
光する露光工程と、露光後のフォトレジスト層を現像す
る現像工程とにより、上記のパターンに応じた形状のフ
ォトレジスト層を形成する方法であって、上記露光工程
において、ポジ型フォトレジスト層に含まれる、半導体
ディスクとの接着をはかるための可溶性の材料を、露光
により不溶化する工程と、半導体ディスクの最上層であ
り、フォトレジスト層の非露光領域における可溶性の材
料と接着する反応性の材料を含む層と上記可溶性の材料
とを化学的に結合させる熱処理工程とをこの順に有する
方法である、と表現することもできる。
にポジ型フォトレジスト層を形成するレジスト形成工程
と、所定のパターンに応じてこのフォトレジスト層を露
光する露光工程と、露光後のフォトレジスト層を現像す
る現像工程とにより、上記のパターンに応じた形状のフ
ォトレジスト層を形成する方法であって、上記露光工程
において、ポジ型フォトレジスト層に含まれる、半導体
ディスクとの接着をはかるための可溶性の材料を、露光
により不溶化する工程と、半導体ディスクの最上層であ
り、フォトレジスト層の非露光領域における可溶性の材
料と接着する反応性の材料を含む層と上記可溶性の材料
とを化学的に結合させる熱処理工程とをこの順に有する
方法である、と表現することもできる。
【００２９】上述の説明、図面および請求項において明
らかな本発明の特徴は、本発明の様々な形態を実現する
ために、個々にも、またそれらを任意に組み合わせた場
合にも、意義がある。
らかな本発明の特徴は、本発明の様々な形態を実現する
ために、個々にも、またそれらを任意に組み合わせた場
合にも、意義がある。
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るネガ型レジス
トを備えるリソグラフィー工程を示す図である。
トを備えるリソグラフィー工程を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るポジ型レジス
トを備えるリソグラフィー工程を示す図である。
トを備えるリソグラフィー工程を示す図である。
１ 半導体基板（半導体ディスク）
２ カップリング剤層
３ ネガ型フォトレジスト
４ フォトマスク
５ ポジ型フォトレジスト
６ フォトマスク
３１ レジストパターン
５１ レジストパターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H025 AA14 AD01 AD03 CC06 CC20
FA03 FA12 FA14
2H096 AA25 BA01 BA09 BA20 EA02
FA01
5F033 QQ01 QQ04 QQ73 RR27 SS21
XX01 XX04 XX12
Claims (6)
- 【請求項１】半導体ディスクの最上層の略全面にネガ型
フォトレジスト層を形成し、パターンを潜像するために
ネガ型フォトレジスト層を部分的に露光し、現像するこ
とにより非露光領域のネガ型フォトレジスト層を除去し
て、半導体ディスク上にパターン化されたフォトレジス
ト層を形成する方法であって、 少なくとも上記ネガ型フォトレジスト層と半導体ディス
クの最上層との境界面において上記ネガ型フォトレジス
ト層に含まれる、上記最上層に接着するための不溶性の
材料の露光領域を、露光により可溶化することで、ネガ
型フォトレジストと半導体ディスクの最上層との間の接
着力を向上させることを特徴とする方法。 - 【請求項２】半導体ディスクの最上層の略全面にポジ型
フォトレジスト層を形成し、パターンを潜像するために
ポジ型フォトレジスト層を部分的に露光し、現像するこ
とにより露光領域のポジ型フォトレジスト層を除去し
て、半導体ディスク上にパターン化されたフォトレジス
ト層を形成する方法であって、 少なくとも上記ポジ型フォトレジスト層と半導体ディス
クの最上層との境界面において上記ポジ型フォトレジス
ト層に含まれる可溶性の材料により上記ポジ型フォトレ
ジスト層を上記最上層に接着させて、ポジ型フォトレジ
ストと半導体ディスクの最上層との間の接着力を向上さ
せるとともに、 上記露光により、上記材料のうち露光領域を不溶化する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項３】上記境界面において半導体ディスクの最上
層に接着させるため、露光工程後、上記材料の化学反応
を引き起こすことを特徴とする請求項１または２に記載
の方法。 - 【請求項４】上記半導体ディスクは、フォトレジスト層
における可溶性の材料と接着する反応性の材料を含む層
を、最上層として備えることを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項５】半導体ディスクとの間の接着力を向上させ
るため、半導体ディスクとの境界面に、半導体ディスク
の最上層と接着するために可溶化する材料を含み、 上記材料は、露光により、不溶性から可溶性になること
を特徴とする半導体ディスク上にフォトマスクを転写す
るためのネガ型フォトレジスト。 - 【請求項６】半導体ディスクとの間の接着力を向上させ
るため、半導体ディスクとの境界面に、半導体ディスク
の最上層と接着するための可溶性の材料を含み、 上記材料は、露光により、可溶性から不溶性になること
を特徴とする半導体ディスク上にフォトマスクを転写す
るためのポジ型フォトレジスト。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10138105A DE10138105A1 (de) | 2001-08-03 | 2001-08-03 | Fotolack und Verfahren zum Strukturieren eines solchen Fotolacks |
| DE10138105.0 | 2001-08-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003131364A true JP2003131364A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=7694253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002226943A Pending JP2003131364A (ja) | 2001-08-03 | 2002-08-05 | フォトレジストおよびそのパターン化方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030027060A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003131364A (ja) |
| DE (1) | DE10138105A1 (ja) |
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| US12504692B2 (en) | 2022-07-01 | 2025-12-23 | Lam Research Corporation | Cyclic development of metal oxide based photoresist for etch stop deterrence |
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| US4332881A (en) * | 1980-07-28 | 1982-06-01 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Resist adhesion in integrated circuit processing |
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- 2001-08-03 DE DE10138105A patent/DE10138105A1/de not_active Withdrawn
-
2002
- 2002-08-05 US US10/213,411 patent/US20030027060A1/en not_active Abandoned
- 2002-08-05 JP JP2002226943A patent/JP2003131364A/ja active Pending
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