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JPS6026294B2 - Photo etching method - Google Patents
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JPS6026294B2 - Photo etching method - Google Patents

Photo etching method

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Publication number
JPS6026294B2
JPS6026294B2 JP52114595A JP11459577A JPS6026294B2 JP S6026294 B2 JPS6026294 B2 JP S6026294B2 JP 52114595 A JP52114595 A JP 52114595A JP 11459577 A JP11459577 A JP 11459577A JP S6026294 B2 JPS6026294 B2 JP S6026294B2
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film
post
etched
bake
photoresist film
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良一 小野
和夫 金子
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フオトェッチング方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a photoetching method.

半導体装置の製作にあたっては、その性能向上にともな
って、フオトェッチングによる微細加工が強く要求され
ている。従来、半導体装置におけるフオトェッチングに
よる微細パターンの形成には、エッチング用マスクとし
てポジ形フオトレジスト膜が使用されている。
2. Description of the Related Art In manufacturing semiconductor devices, microfabrication using photoetching is strongly required as the performance of the devices improves. 2. Description of the Related Art Conventionally, a positive photoresist film has been used as an etching mask to form fine patterns in semiconductor devices by photoetching.

しかしながら、ポジ形フオトレジスト膜は、ネガ形に比
較して、その下地膜であるアルミニウム膜等の被エッチ
ング体との密着性が劣るため、サイドエッチングがネガ
形のものに比較して悪い欠点がある。また、ポジ形フオ
トレジストは、軟化点が低いため、110oo前後のポ
ストベーク温度で行なう必要がある(140午0以上の
熱処理は不可)ことと、その後の高温熱処理を行なうこ
とができない欠点がある。このように、ポジ形フオトレ
ジストは、下地膜との接着力が弱い状態でエッチングを
行なうものであるため、下地膜である被エッチング体の
不所望の領域がエッチング液に侵されサイドエッチング
が大となり、所要のパターンを解像力よくエッチングす
ることができないという問題がある。それゆえ、本発明
の目的は、上述する諸問題を解決し、ポジ形フオトレジ
ストの耐熱性を向上すると共に、下地との接着力を強化
し、もってサイドエッチング等の微細加工にともなく悪
影響をなくして微細パターンのフオトェツチングを行な
うことができる新規なフオトヱッチング方法を提供する
ことにある。
However, positive photoresist films have poorer adhesion to the substrate to be etched, such as the underlying aluminum film, than negative photoresist films, so they have the disadvantage that side etching is worse than negative photoresist films. be. In addition, positive photoresists have a low softening point, so they must be subjected to post-baking at a temperature of around 110°C (heat treatment above 140°C is not possible), and they have the disadvantage that subsequent high-temperature heat treatment cannot be performed. . In this way, positive photoresists are etched with weak adhesion to the base film, so the undesired areas of the base film to be etched are attacked by the etching solution, resulting in large side etching. Therefore, there is a problem that a desired pattern cannot be etched with good resolution. Therefore, the purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, improve the heat resistance of positive photoresists, and strengthen the adhesion to the substrate, thereby causing adverse effects on microfabrication such as side etching. It is an object of the present invention to provide a new photoetching method capable of photoetching fine patterns without the need for photoetching.

このような目的を達成するために本発明においては、シ
ラン系プラィャよりなるカップリング剤が添加されてい
るノポラツク樹脂とジアゾキノンナフタリンスルホニル
クロラィドとの縮合物の形態のポジ形フオトレジストを
被エッチング体たるアルミニウム膜に塗膜し、露光、現
像を行なう工程と、低温で第1のポストべ−クを行なっ
たのち、それより高温の190〜240℃の熱処理温度
で第2のポストベークを行なう工程と、前記フオトレジ
ストをマスクとして、その下地膜である被エッチング体
を選択エッチングする工程とからなることを特徴とする
フオトェッチング方法とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention covers a positive photoresist in the form of a condensate of a noporak resin and diazoquinone naphthalene sulfonyl chloride to which a coupling agent consisting of a silane-based primer is added. After coating the aluminum film as an etching body, exposing and developing the film, and performing a first post-bake at a low temperature, a second post-bake is performed at a higher heat treatment temperature of 190 to 240°C. and a step of selectively etching the object to be etched, which is the underlying film, using the photoresist as a mask.

以下、本発明の一実施例である半導体装置におけるアル
ミニウム配線膜のフオトェッチング方法を工程順に図面
を参照しながら詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a photo-etching method for an aluminum wiring film in a semiconductor device, which is an embodiment of the present invention, will be described in detail in the order of steps with reference to the drawings.

‘打 スターティングマテリアルとして、素子が形成さ
れた半導体ウェーハ1表面のフィールド絶縁膜2全面に
被エッチング体であるアルミニウム配線膜3が2り机形
成されているものを用意する(第1図)。
As a starting material, a material is prepared in which two aluminum wiring films 3 to be etched are formed on the entire surface of a field insulating film 2 on the surface of a semiconductor wafer 1 on which elements are formed (FIG. 1).

このアルミニウム配線膜3は、電子ビーム蒸着により2
00qo程度の温度で設けられたもので、通常の半導体
装置における配線膜として使用されているものである。
川 ついでこの被エッチング体であるアルミニウム配線
膜3全面にフオトェッチング用マスクとなるポジ形フオ
トレジスト膜4を1.8一肌程度の膜厚をもって塗布す
る(第2図)。
This aluminum wiring film 3 is formed by electron beam evaporation.
It is provided at a temperature of about 0.00 qo and is used as a wiring film in ordinary semiconductor devices.
Kawa: Next, a positive photoresist film 4, which will serve as a photoetching mask, is applied to the entire surface of the aluminum wiring film 3, which is the object to be etched, to a film thickness of about 1.8 cm (FIG. 2).

このポジ形フオトレジスト膜4は、接着強化剤であるカ
ップリング剤を添加したものを使用する。
This positive photoresist film 4 is one to which a coupling agent, which is an adhesive strengthening agent, is added.

たとえば、ポジ形フオトレジスト膜4としてのOFPR
−2(商品名)にシラン系プラィヤである×12−41
2(商品名)を8%含有したものを使用する。‘ゥー
9ぴ○で30分程度プリベークを行なったのち、露光、
現像を行なって「不要なフオトレジスト膜4を取り除く
(第3図)。
For example, OFPR as the positive photoresist film 4
-2 (product name) is silane-based pliers ×12-41
Use one containing 8% of 2 (trade name). 'Uh
After pre-baking at 9pi○ for about 30 minutes, exposure,
Developing is performed to remove unnecessary photoresist film 4 (Fig. 3).

この工程は、周知のプロセスをもって行なうものである
This step is performed using a well-known process.

〇) ポストべ−クとして、150o○で30分間程度
の熱処理を行ない、フオトレジスト膜4を硬化させる。
〇) As a post-bake, heat treatment is performed at 150°C for about 30 minutes to harden the photoresist film 4.

ついで、190〜240qoの温度で第2のポストべ−
クを行ない、フオトレジスト膜4の下地膜であるアルミ
ニム配線膜3との接着を強化する処理を行なう。これは
30分間程度行なえばよく、本発明の特長とするもので
、ポストベークとして、一気に190〜230COでべ
−キングするとフオトレジスト膜4が軟化してしまうが
、一度150℃程度の低温で第1のポストベークを行な
い、さらにそれよりも高温である190〜240qoで
第2のポストべ−クを行なうことにより、下地との接着
強度を高めることができる。例 上記ポジ形フオトレジ
スト膜4をエッチング用マスクとして、リン酸系エッチ
ング液等のエッチヤントにより表面が露出するアルミニ
ウム配線膜3をエッチングし、微細パターンのアルミニ
ウム配線膜4を形成する(第4図)。
Next, a second postbare is heated at a temperature of 190 to 240 qo.
A process is performed to strengthen the adhesion of the photoresist film 4 to the aluminum wiring film 3, which is the underlying film. This only needs to be done for about 30 minutes, which is a feature of the present invention.If the photoresist film 4 is baked at 190 to 230 CO all at once as a post-bake, the photoresist film 4 will be softened, but once it is baked at a low temperature of about 150°C, the photoresist film 4 will be softened. By performing the first post-bake and further performing the second post-bake at a higher temperature of 190 to 240 qo, the adhesive strength with the substrate can be increased. Example Using the above positive photoresist film 4 as an etching mask, the aluminum wiring film 3 whose surface is exposed is etched with an etchant such as a phosphoric acid etchant to form a fine pattern of the aluminum wiring film 4 (FIG. 4). .

ついで、フオトレジスト膜4を剥離する。第5図は、本
発明にかかる上述したポストベーキング温度によるサイ
ドエッチ量(ポストベーク前の寸法Lからフオトレジス
ト膜4を剥離した後の配線寸法L′を差引し、たものの
半分の値)を示すものである。
Then, the photoresist film 4 is peeled off. FIG. 5 shows the side etch amount (half the value obtained by subtracting the wiring dimension L' after peeling off the photoresist film 4 from the dimension L before post-baking from the dimension L before post-baking) according to the above-mentioned post-baking temperature according to the present invention. It shows.

同図において、パラメータAは、ポジ形フオトレジスト
膜OFPR−2にカップリング剤×12一412を8%
添加したものを示し、パラメータBは、カップリング剤
×12一412を全く添加していない通常のポジ形フオ
トレジスト膜OFPR−2のものを示す。同図に示すよ
うに、後者のものは、180午○程度以上のべーキング
により軟化してしまい使用できない耐熱性の悪いもので
、したがって下地との接着力の弱いものであるが、本発
明にかかるポジ形フオトレジスト膜(カップリング剤を
含有しているもの)は、耐熱性が改善されると共に下地
との接着力が強化され、特に190〜24000のポス
トベーキング温度では、サイドエッチング量が極小にな
り、微細パターンのエッチングができるものである。ま
た、第6図〜第7図に図示するポジ形フオトレジスト膜
の赤外線吸収スペクトル図にもとづき、本発明における
目的達成の理由を説明する。
In the same figure, parameter A is 8% coupling agent x 12 - 412 to positive photoresist film OFPR-2.
Parameter B shows the normal positive photoresist film OFPR-2 to which no coupling agent ×12-412 was added. As shown in the figure, the latter has poor heat resistance and cannot be used because it becomes soft when baked for more than 180 hours, and therefore has weak adhesive strength with the base. Such a positive photoresist film (containing a coupling agent) has improved heat resistance and stronger adhesion to the substrate, and the amount of side etching is extremely small, especially at post-baking temperatures of 190 to 24,000 °C. This makes it possible to etch fine patterns. Furthermore, the reason for achieving the object of the present invention will be explained based on the infrared absorption spectrum diagrams of the positive photoresist film shown in FIGS. 6 and 7.

同図において、パラメータC,Dは、本発明にかかる第
2のポストベーク処理の前後におけるものを示す。なお
、本発明にかかるポジ形フオトレジストは、ノボラック
樹脂とジアゾキノンナフタリンスルホニルクロラィドと
の縮合物の形態をとっており、光照射を行なうと次のよ
うに分解するものである。{aー 赤外線波長1総比枕
‐1の吸収が減っている。
In the figure, parameters C and D indicate those before and after the second post-bake process according to the present invention. The positive photoresist according to the present invention is in the form of a condensate of novolac resin and diazoquinone naphthalene sulfonyl chloride, and decomposes as follows when irradiated with light. {a- Absorption of infrared wavelength 1 total ratio -1 is decreasing.

これは、の の吸収で、フオトレジストの変化を証左してし、る。This is the The absorption of the photoresist shows changes in the photoresist.

これは、恐らくの形 になっているものと考えられ、フオトレジスト膜と下地
のアルミニウム配線膜との接着を強化する。
This is considered to have a certain shape, and strengthens the adhesion between the photoresist film and the underlying aluminum wiring film.

‘bー 赤外線波長400〜1000肌‐1の吸収が第
2のポストベーク後大幅に増大する。
'b - Absorption of infrared wavelengths 400-1000 skin-1 increases significantly after the second post-bake.

これは、熱可塑性樹脂であるノポラックから熱硬化性樹
脂であるレゾールに変化しているからでポストベーキン
グ温度を高めることができる証左である。{cー 赤外
線波長600伽‐1の吸収がなくなる。これは、スルホ
ニルクロライドの一C−CI、C−Sがなくなることの
証左で、接着力の強化につながるものである。{d}
赤外線波長2700〜2900伽‐1の吸収が大幅に減
っている。
This is proof that the post-baking temperature can be increased because the thermoplastic resin Nopolac is changed to the thermosetting resin Resol. {c- Absorption of infrared wavelength 600-1 is eliminated. This is evidence that C-CI and C-S of sulfonyl chloride are eliminated, which leads to strengthening of adhesive strength. {d}
Absorption of infrared wavelengths 2,700 to 2,900 ka-1 is significantly reduced.

これは、一OHの吸収で、塑水性の−OHが減っている
ことの証左で、フオトレジスト膜が疎水性となり、耐酸
性が増し、微細加工用エッチングマスクとして良好なも
のとなる。‘e} カップリング剤をフオトレジスト膜
に添加しているため、これによる接着力の強化は、周知
の通りである。
This is evidence that the plasticity -OH is reduced by the absorption of 1-OH, and the photoresist film becomes hydrophobic and has increased acid resistance, making it suitable as an etching mask for microfabrication. 'e} Since a coupling agent is added to the photoresist film, it is well known that the adhesive force is strengthened by this.

以上、詳述したように、本発明にかかるフオトェッチン
グ方法は、被エッチング体に対して接着力を強化するカ
ップリング剤をポジ形フオトレジスに添加したものを使
用し、第2ポストベークを行なうことにより、耐熱性を
強化し、また下地との接着力を強いものにしたポジ形フ
オトレジスト膜をエッチング用マスクとしてフオトヱッ
チングを行なうものである。
As described above in detail, the photoetching method according to the present invention uses a positive photoresist to which a coupling agent that strengthens the adhesive force to the object to be etched is added, and performs a second post-bake. , photoetching is performed using a positive photoresist film with enhanced heat resistance and strong adhesion to the underlying layer as an etching mask.

そのため、サイドエッチング可及的4・ごな微細加工の
フオトェッチングができるものである。本発明は、被エ
ッチング体として種々の態様のものが適用でき、微細パ
ターンのものを製作できるフオトェッチング方法である
Therefore, it is possible to perform photo-etching with as much microfabrication as possible with side etching. The present invention is a photo-etching method that can be applied to various types of objects to be etched and that can produce fine patterns.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図は、本発明の一実施例であるフオトェッ
チング方法を工程順に示す断面図、第5図〜第7図は、
本発明を説明するための図である。 1・・・・・・半導体ウェーハー、2・・・・・・フィ
ールド絶縁膜、3・・・・・・アルミニウム配線膜、4
・・・・・・ポジ形フオトレジスト膜。 菊!図 藷z図 素三図 努4図 群ぅ図 黍5図 繁7図
FIGS. 1 to 4 are cross-sectional views showing the photo-etching method according to an embodiment of the present invention in the order of steps, and FIGS. 5 to 7 are
FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention. 1... Semiconductor wafer, 2... Field insulating film, 3... Aluminum wiring film, 4
...Positive photoresist film. chrysanthemum! Illustrations, illustrations, 3 illustrations, 4 illustrations, 5 illustrations, 7 illustrations.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シラン系プライヤよりなるカツプリング剤が添加さ
れているノボラツク樹脂とジアゾキノンナフタリンスル
ホニルクロライドとの縮合物の形態のポジ形フオトレジ
ストを被エツチング体たるアルミニウム膜に塗布し、露
光、現像を行なう工程と、低温で第1のポストベークを
行なつたのち、それより高温の190〜240℃の熱処
理温度で第2のポストベークを行なう工程と、前記フオ
トレジストをマスクとして、その下地膜である被エツチ
ング体を選択エツチングする工程とからなることを特徴
とするフオトエツチング方法。
1. A step of applying a positive photoresist in the form of a condensate of novolak resin and diazoquinone naphthalene sulfonyl chloride to which a coupling agent made of silane-based pliers is added to an aluminum film to be etched, exposing it to light, and developing it. , a step of performing a first post-bake at a low temperature and then a second post-bake at a higher heat treatment temperature of 190 to 240°C, and using the photoresist as a mask to remove the underlying film to be etched. A photo etching method comprising the step of selectively etching the body.
JP52114595A 1977-09-26 1977-09-26 Photo etching method Expired JPS6026294B2 (en)

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US4409319A (en) * 1981-07-15 1983-10-11 International Business Machines Corporation Electron beam exposed positive resist mask process
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