JP2001351861A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィによ
り微細なパタ−ンを形成するに好適なパタ−ン形成方法
及び半導体装置の製造方法に関する。The present invention relates to a pattern forming method suitable for forming fine patterns by lithography and a method of manufacturing a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＵＬＳＩ製造に要求される寸法精度や解
像度を満たすために必要なリソグラフィの周辺技術とし
て、基板からの露光光の反射を薄膜内光吸収や光干渉を
利用して低減する反射防止技術がある。基板から露光光
が反射すると感光性薄膜、例えばレジスト膜内で薄膜干
渉を起こし、定在波と呼ばれるレジスト膜厚方向の露光
むらと、多重干渉と呼ばれるレジスト膜厚変動に伴うパ
ターン寸法変動が生じる。前者は解像度を、後者は寸法
精度を低下させる。また基板凹凸で露光光が斜め方向や
ランダム方向に反射するハレーションにより、本来遮光
されるべき領域が感光されて所望のパターンが形成でき
ないという問題が生じる。これらの問題は基板からの反
射光の強さに依存し、反射光を低減すればするほどこれ
らの問題は低減される。そこで基板からの反射光を低減
する試みが盛んに検討されてきた。2. Description of the Related Art As a peripheral technology of lithography required to satisfy dimensional accuracy and resolution required for ULSI manufacturing, anti-reflection which reduces reflection of exposure light from a substrate by utilizing light absorption and light interference in a thin film. There is technology. When exposure light is reflected from the substrate, thin-film interference occurs in a photosensitive thin film, for example, a resist film, and uneven exposure in a resist film thickness direction called a standing wave and a pattern dimension change caused by a resist film thickness change called a multiple interference occur. . The former reduces the resolution and the latter reduces the dimensional accuracy. Further, a problem arises in that a halation in which the exposure light is reflected in an oblique direction or a random direction due to the unevenness of the substrate exposes a region to be originally shielded and a desired pattern cannot be formed. These problems depend on the intensity of the reflected light from the substrate, and the lower the reflected light, the more these problems are reduced. Therefore, attempts to reduce the reflected light from the substrate have been actively studied.
【０００３】反射防止法はその原理によって大きく二つ
に分類することができる。その一つは露光光を吸収する
性質の強い、いわゆる吸光性膜を反射防止膜として用い
る方法であり、もう一つの方法は光干渉を利用して反射
防止を行う方法である。前者の代表として、レジストを
塗布する前に吸光性有機膜を基板上に塗布しておくＡＲ
Ｃ（Anti−Reflective Coating）法がある。レジスト膜
を透過して基板に向かう光は基板面で反射する前にこの
吸光性有機膜に吸収されるため基板からレジスト膜に戻
る反射光は低減される。後者の反射防止膜の例としては
ＳｉやＴｉＮなどがある。ＷやＡｌ等の金属上にＳｉ，
ＳｉＯxＮy：ＨやＴｉＮ等の反射防止膜を、レジスト膜
／反射防止膜界面の反射光と、反射防止膜／基板界面か
らの反射光とがお互いに逆位相の関係になるような膜厚
に被着して、反射光を低減する。従来はこれらの方法に
よって反射防止を行ってきた。[0003] The antireflection method can be roughly classified into two according to its principle. One is a method using a so-called light-absorbing film having a strong property of absorbing exposure light as an anti-reflection film, and the other is a method of performing anti-reflection using light interference. As a representative of the former, AR in which a light-absorbing organic film is applied on a substrate before applying a resist
There is a C (Anti-Reflective Coating) method. The light passing through the resist film and traveling toward the substrate is absorbed by the light absorbing organic film before being reflected on the substrate surface, so that the reflected light returning from the substrate to the resist film is reduced. Examples of the latter antireflection film include Si and TiN. Si on metal such as W or Al,
The anti-reflection film such as SiOxNy: H or TiN is coated with a film thickness such that the reflected light at the resist film / anti-reflection film interface and the reflected light from the anti-reflection film / substrate interface have an anti-phase relationship with each other. To reduce reflected light. Conventionally, antireflection has been performed by these methods.
【０００４】なお、ＡＲＣ法については１９９１年のプ
ロシーディング オブ エスピーアイイー（Proceeding
s of SPIE ）１４６３巻第１６頁〜第２９頁および特開
昭５９−９３４４８号公報に記載されている。また光干
渉を利用した反射防止膜に関しては特開昭５９−６５４
０号及び特開昭５７−１３０４８１号公報及び１９９４
年のプロシーディング オブ エスピーアイイー（Proc
eedings of SPIE ）２１９７巻第７２２頁〜第７３２頁
あるいは１９８２年のテクニカル ダイジェストオブ
インターナショナル エレクトロン デバイス ミーテ
ィング（Technical Digests of International Electro
n Device Meeting ）第３９９頁〜第４０２頁にかけて
記載されている。[0004] The ARC method is described in Proceeding of SPI in 1991.
s of SPIE), 1463, pages 16 to 29 and JP-A-59-93448. Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-654 discloses an antireflection film utilizing optical interference.
No. 0 and JP-A-57-130481 and 1994.
Of the Year of Proceedings of Espai (Proc
eedings of SPIE) 2197, pages 722 to 732 or the Technical Digest of 1982
Technical Digests of International Electro Devices
n Device Meeting) It is described from page 399 to page 402.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の反射防止技術の
問題点を光干渉を利用した反射防止技術と、光吸収を利
用したＡＲＣ技術とに分けて以下に説明する。The problems of the conventional anti-reflection technique will be described below by dividing it into an anti-reflection technique utilizing light interference and an ARC technique utilizing light absorption.
【０００６】光干渉を利用した反射防止法ではレジスト
膜／反射防止膜界面の反射率と反射防止膜／基板界面の
反射率を同じにして各界面からの反射光をキャンセルさ
せる必要がある。レジスト膜／反射防止膜界面からの反
射光と、反射防止膜／基板界面からの反射光の位相を逆
転させる必要から、反射防止膜の膜厚をどこの場所にお
いてもある特定の一定値にする必要がある。段差のある
基板上でこれを達成することは不可能に近い。これは、
図２に示すように、たとえ均一に反射防止膜を被着でき
たとしても反射防止膜２０の段差部の膜厚２１は平坦部
の膜厚２２より厚くなるためである。さらに基板表面層
が酸化Ｓｉ膜のような透明膜である場合、酸化Ｓｉ膜下
の反射性界面からの反射光と、レジスト膜／反射防止膜
界面からの反射光との位相を逆転させなければならな
い。このためには酸化Ｓｉ膜を含めた精密な膜厚コント
ロ−ルを必要とするが、酸化Ｓｉ膜を段差基板上の層間
膜として用いている場合、この膜厚コントロ−ルは不可
能である。これは場所によって酸化Ｓｉ膜の膜厚が大き
く異なるからである。このためこのような場合には光干
渉性の反射防止膜で十分な反射防止を行なうことは不可
能である。なお、同じ反射率にするため、反射防止膜材
料の複素屈折率は基板材料（正確には基板材料の複素屈
折率）に依存して最適化する必要がある、という問題も
ある。すなわち光干渉を利用した反射防止法では反射防
止膜材料を基板材料毎に変える必要があり、汎用性に欠
けるという問題もある。In the anti-reflection method utilizing light interference, it is necessary to cancel the reflected light from each interface by making the reflectance at the resist film / anti-reflection film interface and the reflectance at the anti-reflection film / substrate interface the same. Since it is necessary to reverse the phases of the reflected light from the resist film / antireflection film interface and the reflected light from the antireflection film / substrate interface, the thickness of the antireflection film is set to a specific constant value everywhere. There is a need. It is nearly impossible to achieve this on a stepped substrate. this is,
As shown in FIG. 2, even if the antireflection film can be uniformly applied, the thickness 21 of the step portion of the antireflection film 20 is larger than the thickness 22 of the flat portion. Further, when the substrate surface layer is a transparent film such as a Si oxide film, the phases of the reflected light from the reflective interface under the Si oxide film and the reflected light from the resist film / antireflection film interface must be reversed. No. For this purpose, a precise film thickness control including a silicon oxide film is required. However, when the silicon oxide film is used as an interlayer film on a stepped substrate, this film thickness control is impossible. . This is because the thickness of the Si oxide film varies greatly depending on the location. For this reason, in such a case, it is impossible to perform sufficient antireflection with the optical interference antireflection film. In order to obtain the same reflectance, there is also a problem that the complex refractive index of the antireflection film material needs to be optimized depending on the substrate material (more precisely, the complex refractive index of the substrate material). That is, in the anti-reflection method using light interference, it is necessary to change the anti-reflection film material for each substrate material, and there is also a problem of lack of versatility.
【０００７】ＡＲＣ法は塗布膜を使うため工程的に簡便
であることと、汎用性に富む、すなわち基板材料に依存
せず効果があるという利点を持つ。一方で、反射防止膜
の膜厚が厚くなり、微細パタ−ン形成に適さないという
問題点を持つ。基板に段差がある場合、段差上部では図
３に示すように反射防止膜３０の段差上部での膜厚３１
が段差下部の膜厚３２及び平坦部の膜厚３３より薄くな
るため、段差上部のことを考慮して膜厚を厚く設定して
おく必要がある。また平坦な基板上にリソグラフィを行
なう場合でも厚膜にする必要がある。反射防止膜中での
光吸収を大きくしつつその膜厚を薄くするには反射防止
膜の吸光度を高めれば良いが、吸光度が高くなると反射
防止膜とレジスト膜との界面での光反射率が高まり、結
果的に十分な反射防止効果を得ることができない。特に
吸光度を示す消衰係数が０.５を超えると急激に界面反
射が大きくなる。したがって、十分な反射防止効果を得
るには反射防止膜の膜厚を厚くする必要がある。しか
し、厚膜の反射防止膜を用いると、微細パタ−ンではパ
タ−ン幅に対する膜厚の比、すなわちアスペクトが非常
に大きくなり、反射防止膜の加工が非常に困難になると
ともに、形成したパタ−ンが倒れ、不良となる。例えば
０．２μｍパタ−ンを±５％の精度で形成しようとする
と基板からの反射率を０.２３％以下（エネルギ−反射
率）に抑える必要があるが、上述の吸光度と界面反射の
関係からこの反射率にするには反射防止膜の膜厚を０.
１５μｍ以上にする必要がある。パタ−ンに対するアス
ペクト比は０.７５である。さらに微細パタ−ンになる
と寸法精度もさらに高いものが要求され、それにともな
って反射率もさらに下げなければならない。したがって
反射防止膜の膜厚がさらに厚くなり、アスペクト比はさ
らに大きくなる。The ARC method has the advantages that it is simple in process because it uses a coating film and that it is versatile, that is, it is effective independent of the substrate material. On the other hand, there is a problem that the film thickness of the antireflection film becomes large and is not suitable for forming a fine pattern. When the substrate has a step, the film thickness 31 above the step of the antireflection film 30 is formed above the step as shown in FIG.
Is thinner than the film thickness 32 at the lower part of the step and the film thickness 33 at the flat part, it is necessary to set the film thickness thicker in consideration of the upper part of the step. Even when lithography is performed on a flat substrate, it is necessary to make the film thick. To increase the light absorption in the anti-reflection film and reduce its film thickness, the absorbance of the anti-reflection film may be increased, but when the absorbance increases, the light reflectance at the interface between the anti-reflection film and the resist film increases. As a result, a sufficient antireflection effect cannot be obtained. In particular, when the extinction coefficient indicating the absorbance exceeds 0.5, the interface reflection sharply increases. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the antireflection film in order to obtain a sufficient antireflection effect. However, when a thick anti-reflection film is used, the ratio of the film thickness to the pattern width, that is, the aspect, becomes very large in a fine pattern, so that the processing of the anti-reflection film becomes very difficult, and the film is formed. The pattern falls and becomes defective. For example, in order to form a 0.2 μm pattern with an accuracy of ± 5%, it is necessary to suppress the reflectance from the substrate to 0.23% or less (energy reflectance). In order to obtain this reflectance, the thickness of the antireflection film should be set to 0.1.
It is necessary to be 15 μm or more. The aspect ratio with respect to the pattern is 0.75. In the case of finer patterns, higher dimensional accuracy is required, and accordingly, the reflectance must be further reduced. Therefore, the thickness of the antireflection film is further increased, and the aspect ratio is further increased.
【０００８】本発明は従来技術の以上に示したような問
題に鑑み創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、基板段差が大きい場合にも十分な反射防止効果が
得られ、反射率の高い基板においても基板反射の影響を
受けることなく、基板材料によらず汎用に使用でき、ま
たアスペクト比等の制限により反射防止膜の厚さを厚く
できない場合においても十分な反射防止効果を得て、寸
法精度の高い微細なパタ−ンが形成できるレジストパタ
−ン形成方法及びその際に用いる反射防止膜を提供しよ
うとするものである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. That is, the object of the present invention is to obtain a sufficient anti-reflection effect even when the substrate step is large, without being affected by substrate reflection even in a substrate having a high reflectance, it can be used for general purposes regardless of the substrate material, Further, even when the thickness of the antireflection film cannot be increased due to the limitation of the aspect ratio or the like, a sufficient antireflection effect can be obtained and a fine pattern with high dimensional accuracy can be formed. It is intended to provide an antireflection film.
【０００９】なお、ここでは、レジスト膜内から基板側
へ向かう光エネルギ−をＩ0、基板側からレジスト膜内
に出てくる光エネルギ−をＩrとした時のＩr／Ｉ0（反
射率）が１０％以下のものを反射防止膜と呼ぶ。In this case, Ir / I0 (reflectance) is 10 when the light energy from the inside of the resist film toward the substrate side is I0 and the light energy from the substrate side into the resist film is Ir. % Or less is called an antireflection film.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的は、次に示す３
つの方法の何れかにより達成することができる。The above object is achieved by the following three methods.
This can be accomplished in one of two ways.
【００１１】第一の方法は、露光光の吸収率がレジスト
膜面側に比べ基板面側の方で大きくなる反射防止膜を被
加工基板上に形成するものである。The first method is to form an antireflection film on a substrate to be processed, in which the absorptance of exposure light is higher on the substrate surface side than on the resist film surface side.
【００１２】反射防止膜内において、露光光に対する光
吸収率を変える方法としては以下の方法がある。As a method of changing the light absorption rate for exposure light in the antireflection film, there is the following method.
【００１３】（１）光吸収性の高い膜を基板上に形成し
た後その膜の表面を液体あるいは気体の薬液に曝しかつ
その薬液をその膜中に拡散させ、薬液と反応した吸光成
分を分解し、吸光度に分布を持たせる。(1) After forming a film having a high light-absorbing property on a substrate, the surface of the film is exposed to a liquid or gaseous chemical solution, and the chemical solution is diffused into the film to decompose light-absorbing components reacted with the chemical solution. And make the absorbance have a distribution.
【００１４】（２）光吸収性の高い膜を基板上に形成し
た後、レジスト膜を塗布形成するときに吸光性膜とレジ
スト膜とのミキシング層を発生させて、そのミキシング
層に光吸収性の変化を持たせる。(2) After forming a highly light-absorbing film on a substrate, a coating layer is formed between the light-absorbing film and the resist film when a resist film is applied and formed, and the light-absorbing film is formed on the mixing layer. Have a change.
【００１５】（３）反射防止膜がＣＶＤ（Chemical Vap
our Deposition）によって形成される膜で、この膜の成
膜途中で成膜条件（ガス組成など）を変えることによっ
て光吸収性を変える。(3) The antireflection film is made of a CVD (Chemical Vap).
The light absorption is changed by changing film forming conditions (such as gas composition) during the film formation.
【００１６】（４）反射防止膜がスパッタ法で形成され
る膜で、この膜の成膜途中で雰囲気ガス組成を変えるこ
とによって光吸収性を変える。(4) The anti-reflection film is a film formed by a sputtering method. The light absorption is changed by changing the composition of the atmosphere gas during the film formation.
【００１７】（５）熱により揮発する性質を持つ吸光剤
を含んだ膜を基板上に形成した後、熱処理を加える。(5) After forming a film containing a light absorbing agent having a property of volatilizing by heat on a substrate, a heat treatment is applied.
【００１８】（６）被加工基板上に、パタ−ン露光光を
吸収する性質を持ち、かつある波長の光（吸収調整光）
も吸収し、加えて吸収調整光に反応してパタ−ン露光光
を吸収する性質が失われてゆく性質を持つ膜を形成し、
その後面内全面に吸収調整光を照射し、該膜の表層部に
おけるパタ−ン露光光吸収率が深部より小さな反射防止
膜を形成する。(6) Light having a property of absorbing pattern exposure light on a substrate to be processed and having a certain wavelength (absorption adjustment light)
To form a film that has the property of absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjusting light and losing the property of absorbing the pattern exposure light,
Thereafter, the entire surface of the film is irradiated with absorption adjusting light to form an antireflection film having a pattern exposure light absorptivity at the surface portion of the film smaller than that at the deep portion.
【００１９】（７）被加工基板上に、パタ−ン露光光を
吸収する性質を持ち、かつある波長の光（吸収調整光）
も吸収し、加えて吸収調整光後熱処理を加えるとパタ−
ン露光光を吸収する性質が失われてゆく性質を持つ膜を
形成し、面内全面に吸収調整光を照射する。その後熱処
理を行って、該膜の表層部におけるパタ−ン露光光吸収
率が深部より小さな反射防止膜を形成する。(7) Light having a property of absorbing pattern exposure light on a substrate to be processed and having a certain wavelength (absorption adjustment light)
And heat treatment after absorption adjustment light is applied.
A film having the property of absorbing the exposure light is lost, and the entire surface of the film is irradiated with the absorption adjusting light. Thereafter, a heat treatment is performed to form an antireflection film having a pattern exposure light absorption rate in the surface layer portion of the film smaller than that in the deep portion.
【００２０】第二の方法は、上層及び下層からなる二層
反射膜を基板上に形成するものである。上層膜は露光光
に対する干渉膜で、下層膜は上層膜に比べ露光光吸収率
が高い遮光膜とする。ここで、当該膜の露光光に対する
透過率がエネルギ−比で１０％以下のものを遮光膜と呼
ぶ。The second method is to form a two-layer reflecting film consisting of an upper layer and a lower layer on a substrate. The upper film is an interference film for exposure light, and the lower film is a light shielding film having a higher exposure light absorption rate than the upper film. Here, a film having a transmittance of 10% or less in energy ratio to exposure light of the film is referred to as a light shielding film.
【００２１】第三の方法は、上層及び下層からなる二層
膜を基板上に形成し、上層膜は露光光に対する干渉膜
で、下層膜は露光光を反射する膜とするものである。上
層膜は一層膜とすることも、多層膜とすることもでき
る。ここで、空気中で露光光を５０％以上（エネルギ−
比）反射するものを反射膜と呼ぶ。The third method is to form a two-layer film consisting of an upper layer and a lower layer on a substrate, wherein the upper layer is an interference film for exposure light, and the lower layer is a film for reflecting exposure light. The upper layer film can be a single layer film or a multilayer film. Here, the exposure light is increased by 50% or more (air energy) in air.
The one that reflects the ratio) is called a reflection film.
【００２２】従来法で反射防止膜の吸光度を上げても反
射率が下がらないは、反射防止膜の吸光度上昇にともな
って、反射防止膜とレジスト膜との界面の反射率が高ま
るためである。反射防止膜及びレジスト膜の複素屈折率
をそれぞれｎ1−ｉｋ1，ｎ2−ｉｋ2とすると、反射防止
膜を通過する光はexp（−４πｋ1ｄ／λ）で減衰する
が、一方で（（ｎ1−ｎ2)2＋（ｋ1−ｋ2)2）／（（ｎ1
＋ｎ2)2＋（ｋ1＋ｋ2)2）の反射がレジスト膜と基板と
の界面で発生する。吸光度を示すｋ1が大きくなると反
射防止膜とレジスト膜との界面の反射が大きくなる。な
お、ｄはレジストの膜厚で、λは露光の波長である。ｋ
1，ｋ2はそれぞれの材料の消衰係数とも呼ぶ。The reason why the reflectance does not decrease even if the absorbance of the antireflection film is increased in the conventional method is that the reflectance at the interface between the antireflection film and the resist film increases with the increase in the absorbance of the antireflection film. Assuming that the complex refractive indices of the antireflection film and the resist film are n1−ik1 and n2−ik2, light passing through the antireflection film is attenuated by exp (−4πk1d / λ), while ((n1−n2)) 2+ (k1-k2) 2) / ((n1
+ N2) 2+ (k1 + k2) 2) reflection occurs at the interface between the resist film and the substrate. As k1 indicating the absorbance increases, the reflection at the interface between the antireflection film and the resist film increases. Here, d is the film thickness of the resist, and λ is the wavelength of the exposure. k
1, k2 is also called the extinction coefficient of each material.
【００２３】第１の方法において、反射防止膜の吸光率
をその表面から徐々に変えることによって高い吸光度を
得ながらもレジスト膜／反射防止膜界面の反射を防止し
て、高い反射防止効果を得るものである。すなわち、レ
ジスト膜から反射防止膜にかけて消衰係数ｋを徐々に変
えることによって、ｋが変わることによって生じる反射
を低減する。ｋが変わるごとに反射が僅かながら生じる
が、その反射面が少しずつずれるためその反射光の位相
が少しずつ変わって打消し合う作用が働く。そのためト
ータルとしての反射は小さくなる。反射防止膜の消衰係
数が大きくても界面の反射がこの理由によって小さくな
るため、高い反射防止効果を得ることができる。反射防
止膜の消衰係数を界面反射の制約なしに大きくできるの
で、この反射防止膜を用いると反射率の高い基板でも、
また上層膜が透明膜である基板においても十分な反射防
止が行える。In the first method, the reflection at the interface between the resist film and the antireflection film is prevented while obtaining a high absorbance by gradually changing the absorbance of the antireflection film from the surface thereof, thereby obtaining a high antireflection effect. Things. That is, by gradually changing the extinction coefficient k from the resist film to the antireflection film, the reflection caused by changing k is reduced. Each time k changes, the reflection slightly occurs, but the reflection surface slightly shifts, so that the phase of the reflected light changes little by little to cancel each other out. Therefore, the total reflection is small. Even if the extinction coefficient of the anti-reflection film is large, the reflection at the interface is reduced for this reason, so that a high anti-reflection effect can be obtained. Since the extinction coefficient of the anti-reflection film can be increased without the restriction of interfacial reflection, even if the anti-reflection film is used, even if the substrate has a high reflectance,
Further, even on a substrate whose upper layer is a transparent film, it is possible to sufficiently prevent reflection.
【００２４】またこの界面反射防止には一種の干渉現象
を利用しているが、干渉現象としては反射防止膜の上面
側のある厚みの部分のみを利用しているので反射防止膜
の膜厚が変化してもある厚さ以上であれば十分な反射防
止効果を得ることができる。したがって基板段差の影響
を受けることがない。しかも反射光の位相が徐々に変わ
るため平均化効果が働き、消衰係数分布の変化に対する
反射率の変化は小さいものになる。このことによって、
安定に反射防止を行うことができる。Although a kind of interference phenomenon is used for the anti-reflection at the interface, only a certain thickness portion on the upper surface side of the anti-reflection film is used as the interference phenomenon. A sufficient anti-reflection effect can be obtained if the thickness is not less than a certain thickness. Therefore, there is no influence of the substrate step. In addition, since the phase of the reflected light changes gradually, an averaging effect works, and the change in the reflectance with respect to the change in the extinction coefficient distribution becomes small. This allows
It is possible to stably prevent reflection.
【００２５】一方、従来の干渉現象を利用した反射防止
膜はレジスト膜／反射防止膜界面からの反射光と反射防
止膜／基板界面からの反射光を干渉させるため、反射防
止膜全体の膜厚が変化すると十分な反射光低減効果を得
ることができず、基板段差の影響を大きく受けていた。
なお、本反射防止膜において吸収率が変わる部分の膜厚
は、その膜厚内の反射防止膜の平均的な屈折率（実部）
をｎA ，露光の波長をλとすると、λ／４ｎA 以上確保
することが望ましい。特にλ／４ｎA の奇数倍であるこ
とが望ましい。またｋを深さ方向にそって徐々に変える
方法として、連続的に変える方法と少しずつステップ状
に変える方法があるが、拡散現象やミキシング現象を利
用する場合は連続的に変える方が工程的に容易である。On the other hand, the conventional antireflection film utilizing the interference phenomenon causes the reflected light from the interface between the resist film / antireflection film and the reflected light from the antireflection film / substrate interface to interfere with each other. When the value changes, a sufficient reflected light reduction effect cannot be obtained, and the effect of the substrate step is greatly affected.
The film thickness of the portion where the absorptance changes in the present antireflection film is the average refractive index (real part) of the antireflection film within the film thickness.
Is nA and the wavelength of exposure is λ, it is desirable to secure λ / 4nA or more. In particular, it is desirable to be an odd multiple of λ / 4nA. As a method of gradually changing k along the depth direction, there is a method of continuously changing and a method of gradually changing k in a stepwise manner. When a diffusion phenomenon or a mixing phenomenon is used, it is more process-wise to change continuously. Easy to do.
【００２６】課題を解決するための手段のところで述べ
た（６）および（７）の方法では、パタ−ン露光光及び
ある光（吸収調整光と呼ぶことにする）を吸収する性質
を持ち、かつ吸収調整光に反応してパタ−ン露光光を吸
収する性質が失われてゆく反射防止膜を基板上に形成し
た後、面内全面に吸収調整光を照射する。吸収調整光は
反射防止膜中で減衰し、吸収調整光進行方向に対してラ
ンバ−ト−ベ−ルの法則にしたがった減衰分布をその表
面を起点に持つ。それと同時に、反射防止膜の表面を起
点にパタ−ン露光光に対する吸収分布も生まれる。すな
わち、図５の吸収特性曲線５１が示すように、表面の位
置を０、反射防止膜の膜厚をｄとすると、表面側、すな
わち位置０ではパタ−ン露光光の吸収が弱く、深さ方向
に進むにつれて吸収が高まってゆく吸収の分布が反射防
止膜の中に生まれる。この分布は表面側を起点とするた
め、図３に示すように基板に段差があって反射防止膜の
膜厚が場所によって異なっても変わらない。すなわち段
差上部の膜厚が薄い場所（図３の３４）と下部の膜厚の
厚い場所（図３の３５）に対するパタ−ン露光光吸収分
布は図６に示すようにほとんど変わらない。吸収調整光
が透過する深さｄ0までの光吸収分布が変わらず、それ
より深い場所では一定の光吸収となる。ここで図６中の
ｄ1，ｄ2は反射防止膜の表面を０としたときの３４及び
３５の場所における基板面の位置で、膜厚３１及び３２
と同じ値である。正確には、膜厚方向に対して変わらな
いのではなく、光の進行方向に対して吸収分布が変わら
ない。例えば、基板段差の影響などを受けて反射防止膜
表面がスロ−プを持つ場合、図４に示すように吸収調整
光４１は反射防止膜の表面で屈折するため、その屈折方
向に対し同じ吸収分布が得られる。ここで図４中の４２
は段差を持つ基板、４３は吸光度（消衰係数）が変わっ
た（吸収勾配を持つ）反射防止層の部分、４４は一定の
吸光度を持つ反射防止層の部分である。パタ−ン露光光
も反射防止膜界面で屈折するため、パタ−ン露光光に対
して均一な吸収分布が得られ、段差に依存せず反射を低
減できる。The methods (6) and (7) described in Means for Solving the Problems have the property of absorbing the pattern exposure light and certain light (referred to as absorption adjustment light), Further, after forming an antireflection film on the substrate which loses the property of absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjustment light, the entire surface of the surface is irradiated with the absorption adjustment light. The absorption adjusting light is attenuated in the antireflection film, and has an attenuation distribution according to the Lambert-Beer law with respect to the traveling direction of the absorption adjusting light from its surface as a starting point. At the same time, an absorption distribution for the pattern exposure light is generated starting from the surface of the antireflection film. That is, as shown by the absorption characteristic curve 51 in FIG. 5, assuming that the surface position is 0 and the thickness of the antireflection film is d, the pattern exposure light is weakly absorbed at the surface side, that is, at position 0, and the depth is small. An absorption distribution is created in the antireflection film, in which the absorption increases as the light travels in the direction. Since this distribution starts from the surface side, it does not change even if the thickness of the antireflection film varies depending on the location due to the step in the substrate as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the pattern exposure light absorption distribution at the portion where the film thickness is above the step (34 in FIG. 3) and at the portion where the film thickness is below the step (35 in FIG. 3) hardly changes. The light absorption distribution up to the depth d0 through which the absorption adjustment light passes does not change, and constant light absorption occurs at a place deeper than that. Here, d1 and d2 in FIG. 6 are the positions of the substrate surface at the positions of 34 and 35 when the surface of the antireflection film is 0, and the film thicknesses 31 and 32 are shown.
Has the same value as To be precise, the absorption distribution does not change in the light traveling direction, but not in the film thickness direction. For example, when the surface of the anti-reflection film has a slope due to the influence of the step of the substrate, etc., the absorption adjusting light 41 is refracted on the surface of the anti-reflection film as shown in FIG. A distribution is obtained. Here, 42 in FIG.
Denotes a substrate having a step, 43 denotes an antireflection layer portion having a changed absorbance (extinction coefficient) (having an absorption gradient), and 44 denotes an antireflection layer portion having a constant absorbance. Since the pattern exposure light is also refracted at the antireflection film interface, a uniform absorption distribution is obtained for the pattern exposure light, and the reflection can be reduced without depending on the step.
【００２７】このプロセスによってレジスト膜から反射
防止膜にかけて消衰係数ｋを徐々に変えることができ、
ｋが急激に変わることによって生ずる反射が低減する。
ｋが変わるごとに反射が僅かながら生ずるが、その反射
面が少しずつずれるためその反射光の位相が少しずつ変
わって打消し合う作用が働く。そのためト−タルとして
の反射は小さくなる。反射防止膜の消衰係数が大きくて
も界面の反射がこの理由によって小さくなるため、高い
反射防止効果を得ることができる。反射防止膜の消衰係
数を界面反射の制約なしに大きくできるので、この反射
防止膜を用いると反射率の高い基板においても、また上
層膜が透明膜である基板においても十分な反射防止が行
なえる。またこの界面反射防止には一種の干渉現象を利
用しているが、干渉現象としては反射防止膜の上面側の
ある厚みの部分をのみを利用しているので反射防止膜の
膜厚が変化してもある厚さ以上であれば十分な反射防止
効果を得ることができる。しかもその干渉効果として利
用している厚みは上述のように光の進行方向に対し十分
コントロ−ルされるので、反射防止率は高い。したがっ
て基板段差の影響を受けることがない。一方、従来の干
渉現象を利用した反射防止膜はレジスト膜／反射防止膜
界面からの反射光と反射防止膜／基板界面界面からの反
射光を干渉させるため、反射防止膜全体の膜厚が変化す
ると十分な反射光低減効果を得ることができず、基板段
差の影響を大きく受けていた。なお、本反射防止膜にお
いて吸収率が変わる部分の膜厚（図４中の４３及び図６
中の位置０からｄ0の範囲）は、その膜厚内の反射防止
膜の平均的な屈折率（実部）をｎA，露光光の波長をλ
とすると、λ／４ｎA以上確保することが望ましい。特
にλ／４ｎAの奇数倍であることが望ましい。By this process, the extinction coefficient k can be gradually changed from the resist film to the antireflection film.
The abrupt change in k reduces reflections.
Each time k changes, the reflection slightly occurs, but the reflection surface slightly shifts, so that the phase of the reflected light slightly changes to cancel each other. Therefore, the reflection as the total becomes small. Even if the extinction coefficient of the anti-reflection film is large, the reflection at the interface is reduced for this reason, so that a high anti-reflection effect can be obtained. Since the extinction coefficient of the antireflection film can be increased without restriction of interfacial reflection, sufficient antireflection can be performed using this antireflection film even on a substrate having a high reflectance or a substrate having a transparent upper film. You. In addition, a kind of interference phenomenon is used to prevent interfacial reflection, but as the interference phenomenon uses only a certain thickness on the top surface of the antireflection film, the thickness of the antireflection film changes. If the thickness is more than a certain thickness, a sufficient antireflection effect can be obtained. Moreover, the thickness used as the interference effect is sufficiently controlled in the light traveling direction as described above, so that the antireflection ratio is high. Therefore, there is no influence of the substrate step. On the other hand, the conventional anti-reflection film utilizing the interference phenomenon causes the reflected light from the interface between the resist film / anti-reflection film and the light reflected from the interface between the anti-reflection film / substrate interface to interfere with each other. As a result, a sufficient effect of reducing the reflected light cannot be obtained, and the influence of the step on the substrate is greatly affected. The film thickness of the portion where the absorptance changes in the antireflection film (43 in FIG. 4 and FIG. 6)
In the range from 0 to d0, the average refractive index (real part) of the antireflection film within the film thickness is nA, and the wavelength of the exposure light is λ.
In this case, it is desirable to secure λ / 4 nA or more. In particular, it is desirable to be an odd multiple of λ / 4nA.
【００２８】パタ−ン露光光を吸収する性質を持ち、か
つ吸収調整光に反応してパタ−ン露光光を吸収する性質
が失われてゆく反射防止膜は、光が当たるとともに透明
になってゆくいわゆるブリ−チング特性を有する吸光剤
を有機膜中に分散させることによって得ることができ
る。又は吸収調整光を吸収し、この光を吸収した後熱処
理や薬品による化学処理を施すことによってパタ−ン露
光光を吸収する性質を失う物質を有機膜中に加えた膜を
用いることによって得ることができる。The antireflection film, which has the property of absorbing the pattern exposure light and loses the property of absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjusting light, becomes transparent as the light strikes. It can be obtained by dispersing a light absorbing agent having a so-called bleaching property in an organic film. Alternatively, it can be obtained by using a film in which a substance that loses the property of absorbing pattern exposure light by absorbing heat, absorbing heat, and then performing a heat treatment or a chemical treatment with a chemical is added to the organic film. Can be.
【００２９】第二の方法において、下層膜は露光光の吸
収率が高いため基板から反射してくる光を遮断する。し
たがって反射率の高い基板、および透明膜が介在する基
板においても十分な反射防止効果が得られる。この基板
からの反射光の遮断は干渉でなく光吸収効果を利用して
いるため、基板材料によらない。しかし一般には、薄膜
で基板からの反射光を十分遮断するような吸収膜を用い
ると、その反射防止膜の屈折率虚部（消衰係数）が高ま
り、レジスト膜／反射防止膜界面の反射率が高まって、
十分な反射防止効果が得られない。本方法ではこの問題
を上層の干渉膜で解決する。すなわちレジスト膜／上層
反射防止膜界面からの反射光と、上層反射防止膜／下層
反射防止膜界面からの反射光をお互いが打ち消すように
（お互いの位相が逆転するような膜厚に上層膜厚を設定
して）干渉させる。この上層反射防止膜による界面反射
低減と、下層反射防止膜による基板からの反射光低減に
より、上記課題は解決される。In the second method, since the lower layer film has a high absorptance of exposure light, it blocks light reflected from the substrate. Therefore, a sufficient antireflection effect can be obtained even on a substrate having a high reflectance and a substrate having a transparent film interposed. The blocking of the reflected light from the substrate utilizes not the interference but the light absorption effect, and therefore does not depend on the substrate material. However, in general, when an absorption film that sufficiently blocks the reflected light from the substrate is used, the imaginary part (extinction coefficient) of the refractive index of the antireflection film increases, and the reflectance at the resist film / antireflection film interface increases. Is growing,
A sufficient anti-reflection effect cannot be obtained. In this method, this problem is solved by an upper interference film. That is, the reflected light from the resist film / upper anti-reflection film interface and the reflected light from the upper anti-reflection film / lower anti-reflection film interface cancel each other out (the upper film thickness is set so that the phases are reversed. Set) to cause interference. The above problem can be solved by reducing the interface reflection by the upper antireflection film and reducing the reflected light from the substrate by the lower antireflection film.
【００３０】第三の方法において、反射防止膜は上層膜
と下層膜からなるが、下層膜面で露光光を反射させるこ
とにより反射光の位相制御と強度制御が行える。すなわ
ち、反射面が基板面ではなく下層膜面となるため、基板
の光学定数や透明膜の有無に関わらず反射光は一定の位
相と強度を持つ。そしてこの反射光を上層の干渉膜でカ
ットする。すなわち、レジスト膜／上層反射防止膜界面
からの反射光と、上層反射防止膜／下層反射防止膜界面
からの反射光を互いが打ち消すように（互いの位相が逆
転するような膜厚に上層膜厚を設定して）干渉させる。
上層の干渉膜で反射光をカットできるのは反射光の位相
と強度が一定にできたためであり、これは反射膜を導入
したことにより達成される。反射防止を行うにあたって
反射膜を導入したことに本発明の特徴がある。In the third method, the antireflection film is composed of an upper film and a lower film. The phase and intensity of the reflected light can be controlled by reflecting the exposure light on the lower film surface. That is, since the reflection surface is not the substrate surface but the lower film surface, the reflected light has a constant phase and intensity regardless of the optical constant of the substrate or the presence or absence of the transparent film. Then, the reflected light is cut by the upper interference film. That is, the reflected light from the resist film / upper anti-reflection film interface and the reflected light from the upper anti-reflection film / lower anti-reflection film interface cancel each other out (the upper film has a film thickness such that the phases are reversed. (Set thickness) to cause interference.
The reflected light can be cut by the upper interference film because the phase and intensity of the reflected light can be made constant, and this is achieved by introducing the reflective film. The feature of the present invention resides in that a reflection film is introduced to prevent reflection.
【００３１】図２８に反射率（振幅比）に対する線幅精
度の一例を示す。なお、振幅反射率の自乗がエネルギ−
反射率である。反射率を下げることにより、高精度の加
工が可能となる。特に、反射率（振幅比）が０．２（エ
ネルギ−比で４％）では約２５ｎｍの線幅精度が得ら
れ、０．２５μｍ加工プロセスに適用できる。FIG. 28 shows an example of the line width accuracy with respect to the reflectance (amplitude ratio). Note that the square of the amplitude reflectance is the energy
The reflectance. By lowering the reflectance, high-precision processing becomes possible. In particular, when the reflectivity (amplitude ratio) is 0.2 (4% in energy ratio), a line width accuracy of about 25 nm is obtained, and the present invention can be applied to a 0.25 μm processing process.
【００３２】特に、上層及び下層からなる二層膜を基板
上に形成し、上層膜は露光光に対する干渉膜で、下層膜
は露光光を反射するアルミニューム膜とすると有効であ
る。上層膜は一層膜とすることも、多層膜とすることも
できる。ここで、空気中で露光光を５０％以上（エネル
ギ−比）反射するものを反射膜と呼ぶ。In particular, it is effective to form a two-layer film consisting of an upper layer and a lower layer on a substrate, wherein the upper layer is an interference film for exposure light and the lower layer is an aluminum film which reflects exposure light. The upper layer film can be a single layer film or a multilayer film. Here, a film that reflects exposure light by 50% or more (energy ratio) in air is called a reflection film.
【００３３】[0033]
【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の実施
例を工程図である図１を用いて説明する。まず図１
（ａ）に示すように基板１上にニトロンを含む有機物を
塗布し、有機膜２を形成した。塗布膜厚は０.２ μｍと
した。ここで、この図には基板に段差が形成されていな
いが、段差があってもよい。次に図１(ｂ)に示すように
上記有機膜２が形成された基板１をＨＣｌ含有ガス３中
に曝した。ＨＣｌに曝している時間は２分とした。この
処理によって塩化水素（ＨＣｌ）ガスは有機膜２中にお
よそ０.１５μｍの深さまで浸透した。ここで、界面反
射防止のための吸収率変化基準深さλ／４ｎA はｉ線
（波長３６５ｎｍ）の場合約０.０５μｍ であり、この
実施例における深さはそのおよそ３倍（奇数倍）であ
る。なお、有機膜２のｎA はおよそ１.６５ である。Ｈ
Ｃｌが浸透した場所のニトロンにはそのＨＣｌ濃度に応
じて環化反応が起り、ｉ線に対する吸光度が減少した。
ＨＣｌの濃度は有機膜２の表面に多いので、有機膜２の
表面の吸光率が小さく、深さ方向にそって連続的に吸光
率が高まるｉ線用反射防止膜を基板上に形成することが
できた。(Embodiment 1) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, Figure 1
As shown in (a), an organic material containing nitrones was applied on the substrate 1 to form an organic film 2. The coating thickness was 0.2 μm. Here, in this figure, no step is formed on the substrate, but there may be a step. Next, as shown in FIG. 1B, the substrate 1 on which the organic film 2 was formed was exposed to an HCl-containing gas 3. The time of exposure to HCl was 2 minutes. By this treatment, hydrogen chloride (HCl) gas permeated into the organic film 2 to a depth of about 0.15 μm. Here, the absorptivity change reference depth λ / 4nA for preventing interface reflection is about 0.05 μm in the case of i-line (wavelength 365 nm), and the depth in this embodiment is about three times (odd number). is there. Note that nA of the organic film 2 is about 1.65. H
A cyclization reaction occurred in the nitrones where Cl had penetrated according to the HCl concentration, and the absorbance against i-line decreased.
Since the concentration of HCl is high on the surface of the organic film 2, an anti-reflection film for i-line is formed on the substrate where the light absorption on the surface of the organic film 2 is small and the light absorption is continuously increased along the depth direction. Was completed.
【００３４】なお、ここではＨＣｌガスを用いた場合を
示したが、ＨＣｌ水溶液を用いることもできる。この両
者の違いの一つは有機膜に対する浸透深さであって、ガ
スの場合は深く、水溶液の場合は浅い。深さの設定によ
って使いわけることができる。例えば、ＡｒＦエキシマ
レ−ザ光（波長１９３ｎｍ）を露光光として用いる場合
には、極微細パターン形成が求められ、従って反射防止
膜も特に薄くする必要がある。このような場合には水溶
液が有利である。Although the case where HCl gas is used is shown here, an aqueous HCl solution can be used. One of the differences between the two is the depth of penetration into the organic film, which is deep for gas and shallow for aqueous solutions. You can use differently by setting the depth. For example, when ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as exposure light, it is necessary to form an extremely fine pattern, and therefore the antireflection film needs to be particularly thin. In such a case, an aqueous solution is advantageous.
【００３５】その後、図１（ｃ）に示すようにレジスト
膜４を塗布，ベークし、通常の方法でマスク５を介して
露光光６をレジスト膜４に照射した。ここでは露光光と
してｉ線を用いた。なお、図ではマスクを近接させて露
光した場合を示したが、レンズやミラーを介して露光し
てもよい。次に図１（ｄ）に示すように通常の方法に従
って現像を行って、レジストパターン４ａを形成した。
その後、図１（ｅ）に示すようにレジストパターン４ａ
をマスクに反射防止膜２’をエッチングして、反射防止
膜２’の加工を含んだレジストパターン７を基板上に形
成した。Thereafter, as shown in FIG. 1C, a resist film 4 was applied and baked, and the resist film 4 was irradiated with exposure light 6 through a mask 5 by a usual method. Here, i-line was used as exposure light. Although the drawing shows a case where the exposure is performed with the mask brought close to the mask, the exposure may be performed via a lens or a mirror. Next, as shown in FIG. 1D, development was performed according to a usual method to form a resist pattern 4a.
Thereafter, as shown in FIG.
The resist pattern 7 including the processing of the anti-reflection film 2 'was formed on the substrate by etching the anti-reflection film 2' using the mask as a mask.
【００３６】本反射防止法を用いて形成したレジストパ
ターンはＡＲＣ法等従来の反射防止法を用いた場合に比
べ約１０％寸法精度が高かった。The resist pattern formed by using the present antireflection method had a dimensional accuracy approximately 10% higher than that obtained by using a conventional antireflection method such as the ARC method.
【００３７】本方法の特徴の一つは装置的に簡便でかつ
除去し易い塗布有機膜を用いた方法であることと、ガス
あるいは溶液の有機膜への拡散長を変えることにより吸
収係数変化領域を制御でき、種々の露光方式に容易に適
用できることである。One of the features of this method is that the method uses a coated organic film which is simple and easy to remove in terms of equipment, and that the absorption coefficient change region is obtained by changing the diffusion length of gas or solution into the organic film. And can be easily applied to various exposure methods.
【００３８】（実施例２）本発明の第２の実施例を図７
を用いて説明する。まず図７（ａ）に示すように基板上
に有機膜７２を塗布し、熱処理を加えた。熱処理温度は
１００℃とし、塗布膜厚は平坦面上で０.０８μｍ とし
たが、基板段差の影響で薄い場所の膜厚は０.０５μ
ｍ、厚い場所では０.１５μｍであった。基板としては
段差の形成されているＳｉウェハ７０上に０.２μｍ 厚
さのＡｌ膜７１（Ｓｉ２％含有）を被着したものを用
い、有機膜としてはノボラック樹脂を用いた。なお、こ
こでは基板に段差が形成されている場合を示すが、段差
がなくてもよい。(Embodiment 2) FIG. 7 shows a second embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7A, an organic film 72 was applied on a substrate and heat-treated. The heat treatment temperature was 100 ° C., and the thickness of the applied film was 0.08 μm on the flat surface.
m, 0.15 μm in thick places. As the substrate, an Al film 71 (containing 2% of Si) having a thickness of 0.2 μm was applied on a Si wafer 70 having a step, and a novolak resin was used as an organic film. Although a case where a step is formed on the substrate is shown here, the step may not be present.
【００３９】次に図７（ｂ）に示すように上記有機膜７
２上にレジスト膜７３を塗布した。レジストはＰＭＭＡ
（Polymethylmethacrylate）を用い、塗布後に２００℃
の熱処理を加えた。この時ＰＭＭＡとノボラック樹脂の
ミキシング層７４がレジスト膜７３と有機膜７２の界面
に形成された。ミキシング層の厚さは約０.０３５μｍ
であって、ＡｒＦエキシマレ−ザ光に対する界面反射防
止のための吸収率変化基準深さλ／４ｎA と同じであっ
た。基板に段差があり、有機膜７２の膜厚が場所によっ
て変わっていたものの、このミキシング層の厚さは一定
であった。Next, as shown in FIG.
2 was coated with a resist film 73. Resist is PMMA
(Polymethylmethacrylate), 200 ℃ after coating
Heat treatment was applied. At this time, a mixing layer 74 of PMMA and novolak resin was formed at the interface between the resist film 73 and the organic film 72. The thickness of the mixing layer is about 0.035 μm
And the same as the absorptivity change reference depth λ / 4nA for preventing interfacial reflection of ArF excimer laser light. Although the substrate had a step and the thickness of the organic film 72 varied depending on the location, the thickness of the mixing layer was constant.
【００４０】このミキシング層のレジスト膜面側はＰＭ
ＭＡライクであり、有機膜面側はノボラックライクであ
った。ＰＭＭＡのＡｒＦエキシマレ−ザ光に対する消衰
係数は0.018 であり、熱処理したノボラック樹脂のそれ
は約１である。ミキシング層の消衰係数は上面（レジス
ト膜面）側で約０.０２ 、下面（有機膜）側で約１であ
りその間連続的に消衰係数が変わっていた。その後、図
７（ｃ）に示すように、通常の方法でマスク７５を介し
て露光光７６をレジスト膜７３に照射した。ここでは露
光光としてＡｒＦエキシマレ−ザ光を用いた。この時、
有機膜７２とミキシング層７４との二層で反射防止膜と
して機能する。なお、図ではマスクを近接させて露光し
た場合を示したが、レンズやミラーを介して露光しても
よい。The resist film surface side of this mixing layer is PM
It was MA-like, and the organic film surface side was novolak-like. The extinction coefficient of PMMA for ArF excimer laser light is 0.018, and that of the heat-treated novolak resin is about 1. The extinction coefficient of the mixing layer was about 0.02 on the upper surface (resist film surface) side and about 1 on the lower surface (organic film) side, during which the extinction coefficient was continuously changed. Thereafter, as shown in FIG. 7C, the resist film 73 was irradiated with exposure light 76 through a mask 75 by a usual method. Here, ArF excimer laser light was used as exposure light. At this time,
The two layers of the organic film 72 and the mixing layer 74 function as an antireflection film. Although the drawing shows a case where the exposure is performed with the mask brought close to the mask, the exposure may be performed via a lens or a mirror.
【００４１】次に図７（ｄ）に示すように通常の方法に
従って現像を行って、レジストパターン７３ａを形成し
た。その後、図７(ｅ)に示すようにレジストパターン７
３ａをマスクに反射防止膜であるミキシング層７４と有
機膜７２をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレ
ジストパターン７７を基板上に形成した。Next, as shown in FIG. 7D, development was carried out according to a usual method to form a resist pattern 73a. Thereafter, as shown in FIG.
Using the mask 3a as a mask, the mixing layer 74 and the organic film 72, which are antireflection films, were etched to form a resist pattern 77 including antireflection film processing on the substrate.
【００４２】本反射防止法を用いて０.１５μｍ のパタ
ーンを形成したところ１０％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０８μｍ のＡＲＣ型反射防止法（従来反
射防止法）を用いた場合には、吸収係数を最適化しても
寸法精度は２０％であった。ＡＲＣ膜の膜厚を厚くする
とエッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ
ーンが倒れるという不良が発生した。When a 0.15 μm pattern was formed using the present antireflection method, a dimensional accuracy of 10% was obtained. On the other hand, when the ARC type anti-reflection method (the conventional anti-reflection method) having a thickness of 0.08 μm was used, the dimensional accuracy was 20% even if the absorption coefficient was optimized. When the thickness of the ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and a defect that the resist pattern falls down occurs.
【００４３】なお、ミキシング層７４を用いたときのも
う一つの利点はミキシング層７４が接着層の役割をし、
パターン倒れ（剥がれ）をおこしにくいことである。Another advantage of using the mixing layer 74 is that the mixing layer 74 functions as an adhesive layer,
That is, it is difficult to cause pattern collapse (peeling).
【００４４】この方法のポイントはミキシング層７４を
形成することである。ＰＭＭＡレジストに代わって、下
記のように、他のレジストを用いることもできる。上記
方法に従ってミキシング層７４を形成した後、ＤＵＶ照
射及び現像によってＰＭＭＡレジストを除去した。その
後通常の方法に従ってレジスト膜をミキシング層上に形
成し、ベ−クした。その後露光及び現像を行なった。そ
してミキシング層及び有機膜をエッチングして反射防止
膜加工を含んだレジストパタ−ンを形成した。The point of this method is to form a mixing layer 74. Instead of the PMMA resist, other resists can be used as described below. After forming the mixing layer 74 according to the above method, the PMMA resist was removed by DUV irradiation and development. Thereafter, a resist film was formed on the mixing layer according to a usual method and baked. Thereafter, exposure and development were performed. Then, the mixing layer and the organic film were etched to form a resist pattern including antireflection film processing.
【００４５】（実施例３）本発明の第３の実施例を図８
を用いて説明する。まず図８（ａ）に示すように段差の
形成されているＳｉウェハ８０上に０.３μｍ 厚さのＡ
ｌ膜８１（Ｓｉ２％含有）を被着し、さらにその上にＰ
ＳＧ(燐添加ガラス)膜８２を被着した基板を用意した。
ここで、基板段差の影響でＰＳＧ膜の膜厚は薄い場所で
０.３μｍ、厚い場所では０.６μｍ であった。なお、
ＰＳＧ膜はＫｒＦエキシマレ−ザ光（波長２４８ｎｍ）
に対し透明である。(Embodiment 3) FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 8A, a 0.3 μm thick A
1 film 81 (containing 2% of Si),
A substrate on which an SG (phosphorus-doped glass) film 82 was applied was prepared.
Here, the thickness of the PSG film was 0.3 μm in a thin place and 0.6 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. In addition,
PSG film is KrF excimer laser light (wavelength 248 nm)
Transparent to
【００４６】次に図８（ｂ）に示すようにＰＳＧ膜上に
SiOxNyHz膜８３をプラズマＣＶＤ法で形成した。SiOxNy
Hz膜成膜にはシランと亜酸化窒素の混合ガスを用い、成
膜中に混合ガス比を変えた。SiOxNyHz膜の膜厚は０.０
８μｍ とし、図１１に示すように最初ＫｒＦエキシマ
レ−ザ光に対して消衰係数が１．５になるような混合ガ
ス比で被着し、その後、混合ガス比を徐々に変え、レジ
スト表面側の消衰係数が０.０２となるように被着し
た。ＣＶＤ膜であるため、基板に段差があるにもかかわ
らず一様な膜厚で膜を被着することができた。これがＣ
ＶＤ法を用いたときの利点である。直線的に消衰係数を
変えることによって光吸収による基板からの反射光低減
と、消衰係数の差によって生じる光反射のバランスがと
れ、膜厚が薄いにもかかわらず反射を十分低減できた。
また後で述べるように、本実施例ではレジスト膜側界面
の反射防止膜の消衰係数をレジストの消衰係数と同じに
した。このことによりレジスト膜界面での反射を十分に
抑えることができた。この界面での消衰係数の差が大き
いと、この界面での反射が大きくなる。Next, as shown in FIG.
An SiOxNyHz film 83 was formed by a plasma CVD method. SiOxNy
For the Hz film formation, a mixed gas of silane and nitrous oxide was used, and the mixed gas ratio was changed during the film formation. The thickness of the SiOxNyHz film is 0.0
8 .mu.m, and as shown in FIG. 11, first, a KrF excimer laser beam is applied at a mixed gas ratio such that the extinction coefficient becomes 1.5, and thereafter, the mixed gas ratio is gradually changed to obtain a resist surface side. Was applied such that the extinction coefficient was 0.02. Since the film was a CVD film, the film could be deposited with a uniform film thickness even though the substrate had steps. This is C
This is an advantage when the VD method is used. By linearly changing the extinction coefficient, reduction of the reflected light from the substrate due to light absorption and light reflection caused by the difference of the extinction coefficient were balanced, and the reflection was sufficiently reduced despite the thin film thickness.
Further, as will be described later, in this embodiment, the extinction coefficient of the antireflection film at the interface on the resist film side is set to be the same as the extinction coefficient of the resist. As a result, reflection at the interface of the resist film could be sufficiently suppressed. If the difference between the extinction coefficients at this interface is large, the reflection at this interface will increase.
【００４７】次に図８（ｃ）に示すようにSiOxNyHz膜８
３からなる反射防止膜上にレジスト膜８４塗布した。レ
ジストはXP89131(シップレー商品名）を用いた。このレ
ジストのＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する消衰係数は
０.０２ であり、SiOxNyHz膜表面の消衰係数と等しかっ
た。その後、図８（ｄ）に示すように、通常の方法でマ
スク８５を介して露光８６をレジスト膜８４に照射し
た。ここでは露光としてＫｒＦエキシマレ−ザ光を用い
た。図には示していないがこの露光にはレンズの開口数
が０.４５ の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実
験条件であり、例えばマスクと基板とを数ミクロンに近
接させて行うプロキシミティ露光などを用いてもよい。Next, as shown in FIG. 8C, the SiOxNyHz film 8 is formed.
The resist film 84 was applied on the antireflection film made of No.3. The resist used was XP89131 (Shipley brand name). The extinction coefficient of this resist against KrF excimer laser light was 0.02, which was equal to the extinction coefficient of the SiOxNyHz film surface. Thereafter, as shown in FIG. 8D, an exposure 86 was applied to the resist film 84 through a mask 85 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure. Although not shown, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like in which a mask and a substrate are brought close to several microns may be used.
【００４８】次に図８（ｅ）に示すように通常の方法に
よって現像を行って、レジストパターン８４ａを形成し
た。その後、図８(ｆ)に示すようにレジストパターン８
４ａをマスクにSiOxNyHz反射防止膜８３をエッチングし
て、反射防止膜加工を含んだレジストパターン８７を基
板上に形成した。Next, as shown in FIG. 8E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 84a. Thereafter, as shown in FIG.
Using the mask 4a as a mask, the SiOxNyHz antireflection film 83 was etched to form a resist pattern 87 including antireflection film processing on the substrate.
【００４９】本反射防止法を用いて０.２５μｍ のパタ
ーンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０８μｍ の従来型ＣＶＤ型反射防止膜及
び従来のＡＲＣ型反射防止膜を用いた場合には、吸収係
数をいかに最適化しても寸法精度を１０％より改善する
ことはできなかった。When a 0.25 μm pattern was formed using the present antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film and the conventional ARC type antireflection film having a thickness of 0.08 μm are used, the dimensional accuracy can be improved from 10% even if the absorption coefficient is optimized. Did not.
【００５０】本実施例では基板界面側最下部で消衰係数
が１．５になるように反射防止膜を被着した。但しこの
消衰係数は１．５に限るものではなく、図２３に示すよ
うに消衰係数が０．６以上で反射防止効果が強くなり、
特に１以上２以下でその効果は顕在化する。１以上の場
合は反射防止膜および基板構造、材料依存性も小さいと
いう特長を持つ。消衰係数が１のときは膜厚が５０ｎｍ
以上あればその反射率は振幅比でいって０．１以下、エ
ネルギ−比でいって１％以下になる。In this embodiment, an antireflection film is applied so that the extinction coefficient becomes 1.5 at the lowermost portion on the interface side of the substrate. However, the extinction coefficient is not limited to 1.5, and as shown in FIG.
In particular, the effect becomes apparent at 1 or more and 2 or less. In the case of one or more, there is a feature that the dependency on the antireflection film and the substrate structure and the material is small. When the extinction coefficient is 1, the film thickness is 50 nm.
Above this, the reflectance is 0.1 or less in terms of the amplitude ratio and 1% or less in terms of the energy ratio.
【００５１】また、本実施例の下置き反射防止膜と、レ
ジスト膜上面に干渉膜を形成し寸法精度を向上させるい
わゆる上面反射と組み合わせると寸法精度は更に向上す
る。The dimensional accuracy is further improved by combining the underlaying antireflection film of this embodiment with a so-called top-surface reflection in which an interference film is formed on the resist film to improve dimensional accuracy.
【００５２】（実施例４）本発明の第４の実施例を図９
を用いて説明する。まず図９（ａ）に示すように段差の
形成されているＳｉウェハ９０上に０.２μｍ 厚さのＷ
膜９１を被着し、さらにその上にＳＯＧ(Spin on Glas
s）膜９２を被着した基板を用意した。ここで、基板段
差の影響でＳＯＧの膜厚は薄い場所で０.２μｍ、厚い
場所では０.５μｍであった。なお、ＳＯＧ膜はＫｒＦ
エキシマレ−ザ光（波長２４８ｎｍ）に対し透明であ
る。(Embodiment 4) FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 9A, a 0.2 μm thick W
A film 91 is applied, and SOG (Spin on Glas
s) A substrate having the film 92 was prepared. Here, the thickness of the SOG film was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The SOG film is made of KrF
It is transparent to excimer laser light (wavelength 248 nm).
【００５３】次に図９（ｂ）に示すようにＳＯＧ膜上に
ＳｉＮｘ膜９３を、Ｓｉをターゲットとし、雰囲気ガス
をＡｒとＮ2 の混合ガスとしたＤＣスパッタ法で形成し
た。SiNx膜の膜厚は０.０７μｍとし、最初の０.０４２
μｍ（図９の９３ａ）をＫｒＦエキシマレ−ザ光に対し
て消衰係数が２.８ になるような混合ガス比で被着し、
その後、混合ガス比を徐々に変え、残りの０.０２８μ
ｍ(図９の９３ｂ）を被着した。この残りの０.０２８μ
ｍの被着においては、消衰係数が２.８からはじまっ
て、最後にそれが０.０２ になるよう消衰係数分布を持
つようにした。この膜はスパッタ法によるので装置内発
塵等が少なく、低欠陥な膜となった。これがスパッタ法
を用いたときの利点である。Next, as shown in FIG. 9B, a SiNx film 93 was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and using an atmosphere gas of a mixed gas of Ar and N2. The thickness of the SiNx film is 0.07 μm, and the first 0.042
μm (93a in FIG. 9) is applied at a mixed gas ratio such that the extinction coefficient is 2.8 with respect to KrF excimer laser light.
Thereafter, the mixed gas ratio was gradually changed, and the remaining 0.028 μm
m (93b in FIG. 9). This remaining 0.028μ
For the deposition of m, the extinction coefficient started from 2.8 and finally had an extinction coefficient distribution so that it became 0.02. Since this film was formed by the sputtering method, there was little dust generation in the apparatus and the film had a low defect. This is an advantage when the sputtering method is used.
【００５４】このＳｉＮｘ膜の平均的な屈折率（実部）
はＫｒＦエキシマレ−ザ光の場合２.２ であった。した
がってこの光に対する界面反射防止のための吸収率変化
基準深さλ／４ｎA は約０.０２８μｍ であって、Ｓｉ
Ｎｘ膜の消衰係数の変化している部分の膜厚とほぼ等し
い。Average refractive index of this SiNx film (real part)
Was 2.2 in the case of KrF excimer laser light. Therefore, the absorptivity change reference depth λ / 4nA for preventing the interface reflection against this light is about 0.028 μm,
It is almost equal to the film thickness of the portion where the extinction coefficient of the Nx film changes.
【００５５】次に図９（ｃ）に示すように上記ＳｉＮｘ
膜９３（９３ａと９３ｂ）からなる反射防止膜上にレジ
スト膜９４塗布した。レジストとしてはXP89131(シップ
レー商品名）を用いた。このレジストのＫｒＦエキシマ
レ−ザ光に対する消衰係数は０.０２ であり、ＳｉＮｘ
膜表面の消衰係数と等しかった。Next, as shown in FIG.
A resist film 94 was applied on the antireflection film composed of the films 93 (93a and 93b). XP89131 (Shipley trade name) was used as a resist. The extinction coefficient of this resist against KrF excimer laser light was 0.02, and SiNx
It was equal to the extinction coefficient of the film surface.
【００５６】その後、図９（ｄ）に示すように、通常の
方法でマスク９５を介して露光光９６をレジスト膜９４
に照射した。ここでは露光光としてＫｒＦエキシマレ−
ザ光を用いた。図には示していないがこの露光にはレン
ズの開口数が０.５ の縮小投影露光法を用いた。但しこ
れは一実験条件であり、例えばプロキシミティ露光など
を用いてもよい。次に図９（ｅ）に示すように通常の方
法によって現像を行って、レジストパターン９４ａを形
成した。その後、図９（ｆ）に示すようにレジストパタ
ーン９４ａをマスクにＳｉＮｘ反射防止膜９３をエッチ
ングして、反射防止膜加工を含んだレジストパターン９
７を基板上に形成した。Thereafter, as shown in FIG. 9D, exposure light 96 is applied to the resist film 94 through a mask 95 by a usual method.
Irradiation. Here, KrF excimer laser is used as the exposure light.
The light was used. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.5 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used. Next, as shown in FIG. 9E, development was performed by an ordinary method to form a resist pattern 94a. Thereafter, as shown in FIG. 9F, the SiNx anti-reflection film 93 is etched using the resist pattern 94a as a mask, and the resist pattern 9 including the anti-reflection film processing is etched.
7 was formed on the substrate.
【００５７】本反射防止法を用いて０.２５μｍ のパタ
ーンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０７μｍ の従来型ＣＶＤ型反射防止膜及
び従来のＡＲＣ型反射防止膜を用いた場合には、吸収係
数を最適化しても寸法精度を１０％より改善することは
できなかった。When a 0.25 μm pattern was formed by using the antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film and the conventional ARC type antireflection film having a thickness of 0.07 μm are used, the dimensional accuracy cannot be improved more than 10% even if the absorption coefficient is optimized. Was.
【００５８】実施例３と実施例４から分かるように、Ｓ
ｉＯｘＮｙＨｚにおけるｘとｙを、またＳｉＮｘにおけ
るｘを変えることにより、ＫｒＦエキシマレ−ザ光やｉ
線光に対して屈折率（実部）と消衰係数の両者を変える
ことができる。ｘとｙの変化を、ＣＶＤ法で形成された
ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜とスパッタで形成されたＳｉＮｘ膜
もついて図２７に示す。一般に、シリコンリッチな膜は
高い消衰係数を有している。ｚが０．０２未満の時、屈
折率はｚの変化に対して影響が少ない。As can be seen from the third and fourth embodiments, S
By changing x and y in iOxNyHz and x in SiNx, KrF excimer laser light and i
Both the refractive index (real part) and the extinction coefficient for line light can be changed. FIG. 27 shows changes in x and y for the SiOxNyHz film formed by the CVD method and the SiNx film formed by the sputtering. Generally, a silicon-rich film has a high extinction coefficient. When z is less than 0.02, the refractive index has little effect on changes in z.
【００５９】（実施例５）本発明の実施例を工程図であ
る図１０を用いて説明する。まず図１０（ａ）に示すよ
うに基板１０１上に反射防止膜となる有機膜１０２を塗
布した。塗布膜厚は０.１ μｍとした。この有機膜はノ
ボラック樹脂にアントラセンを吸光剤として加えたもの
である。ここで、この図には基板に段差が形成されてい
ないが、段差があってもよい。有機膜１０２を塗布後１
００℃の熱処理を加えた。この熱処理により有機膜表面
付近に存在するアントラセンは揮発し、吸光剤の分布が
生じた。すなわち、基板面側では吸光剤が多く、表面側
では吸光剤が少なくなった。(Embodiment 5) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 10A, an organic film 102 serving as an antireflection film was applied on a substrate 101. The coating film thickness was 0.1 μm. This organic film is obtained by adding anthracene as a light absorbing agent to a novolak resin. Here, in this figure, no step is formed on the substrate, but there may be a step. After applying the organic film 102, 1
A heat treatment at 00 ° C. was applied. By this heat treatment, anthracene existing near the surface of the organic film was volatilized, and a distribution of the light absorbing agent occurred. That is, the amount of the light absorbing agent was large on the substrate surface side, and the amount of the light absorbing agent was small on the surface side.
【００６０】次に図１０（ｂ）に示すように吸光剤の分
布が生じた有機膜１０２’が形成された基板１０１上に
水溶性レジスト膜１０３を塗布した。その後、図１０
（ｃ）に示すように通常の方法でマスク１０４を介して
露光光１０５をレジスト膜１０３に照射した。ここでは
露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光を用いた。なお、
図ではマスクを近接させて露光した場合を示したが、レ
ンズやミラーを介して露光してもよい。次に図１０
（ｄ）に示すように通常の方法に従って現像を行って、
レジストパターン１０３ａを形成した。その後、図１０
（ｅ）に示すようにレジストパターン１０３ａをマスク
に反射防止膜１０２’をエッチングして、反射防止膜加
工を含んだレジストパターン１０６を基板上に形成し
た。Next, as shown in FIG. 10B, a water-soluble resist film 103 was applied on the substrate 101 on which the organic film 102 'in which the distribution of the light absorbing agent was formed was formed. Then, FIG.
As shown in (c), the resist film 103 was irradiated with exposure light 105 via a mask 104 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. In addition,
Although the figure shows a case where the exposure is performed with the mask brought close to the mask, the exposure may be performed via a lens or a mirror. Next, FIG.
Developing according to the usual method as shown in (d),
A resist pattern 103a was formed. Then, FIG.
As shown in (e), the anti-reflection film 102 'was etched using the resist pattern 103a as a mask to form a resist pattern 106 including anti-reflection film processing on the substrate.
【００６１】本反射防止法を用いて形成したレジストパ
ターンはＡＲＣ法等従来の反射防止法を用いた場合に比
べ約１０％寸法精度が高かった。The dimensional accuracy of the resist pattern formed by using the present anti-reflection method was about 10% higher than that obtained by using the conventional anti-reflection method such as the ARC method.
【００６２】なお、ここで吸光剤として用いたアントラ
センに代えてアントラセン誘導体を用いることもでき
る。すなわち結合基を水素に代えて、メチル基，メトキ
シ基，エチル基、或いは塩素などに代えることもでき
る。この場合揮発し易さが結合基によって変わるため、
結合基を代えることによって有機膜やレジスト膜の熱処
理条件に幅を持たせることが可能となる。The anthracene derivative may be used in place of the anthracene used as the light absorbing agent. That is, the bonding group may be replaced with hydrogen, and may be replaced with a methyl group, a methoxy group, an ethyl group, or chlorine. In this case, the volatility depends on the bonding group,
By changing the bonding group, it is possible to provide a wide range of heat treatment conditions for the organic film and the resist film.
【００６３】本方法の特徴の一つは装置的に簡便な塗布
機とベーク炉で最適な反射防止膜が得られることであ
る。One of the features of the present method is that an optimum antireflection film can be obtained with a simple applicator and a baking furnace in terms of equipment.
【００６４】（実施例６）以下、本発明の実施例を工程
図である図１２を用いて説明する。まず図１２（ａ）に
示すように基板上に有機膜１１２を塗布し、熱処理を加
えた。熱処理温度は１００℃とした。塗布膜厚は平坦面
上で０.１μｍとしたが、基板段差の影響で薄い場所の
膜厚は０.０６μｍ、厚い場所では０.１８μｍであっ
た。界面反射防止のための吸収率変化基準深さλ／４ｎ
Aは、パタ−ン露光光としてｉ線（波長３６５ｎｍ）を
用いたため、約０.０５μｍであり、有機膜の膜厚より
薄い。有機膜１１２としてはブリ−チングする吸光剤で
あるニトロンを使った。基板としては段差の形成されて
いるＳｉウェハ１１０上に０.２μｍ厚さのＡｌ膜１１
１（Ｓｉ２％含有）を被着したものを用いた。Embodiment 6 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 12A, an organic film 112 was applied on a substrate, and heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C. The coating thickness was 0.1 μm on the flat surface, but the thickness was 0.06 μm in a thin place and 0.18 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. Absorbance change reference depth λ / 4n for preventing interface reflection
A is about 0.05 μm because i-line (wavelength 365 nm) is used as the pattern exposure light, which is smaller than the thickness of the organic film. As the organic film 112, nitrone, which is a light absorbing agent for bleaching, was used. As a substrate, an Al film 11 having a thickness of 0.2 μm is formed on a Si wafer 110 on which a step is formed.
1 (containing 2% of Si) was used.
【００６５】次に図１２（ｂ）に示すようにウェハ全面
にｉ線１１３を照射した。この全面露光光（吸収調整
光）１１３によって有機膜１１２に表面側が透明で、厚
み方向に進むほど吸光度が増す吸光度分布を持つ層１１
４が形成された。吸収調整光としてｉ線を用いたのはこ
こで用いた吸光材の特性によるもので、材料が変われば
それに合わせて全面露光光の波長を変えることはいうま
でもない。全面露光光１１３と後で述べるパタ−ン露光
光１１７の光の波長が一致したのはこの吸光剤を用いた
ためであり、吸光剤が変わればそれに伴って全面露光光
の波長も、またパタ−ン露光光の波長も変わるのはいう
までもない。Next, as shown in FIG. 12B, the entire surface of the wafer was irradiated with i-line 113. The surface 11 is transparent to the organic film 112 by the entire surface exposure light (absorption adjustment light) 113, and the absorbance distribution increases in the thickness direction.
4 was formed. The reason why the i-line is used as the absorption adjusting light is due to the characteristics of the light absorbing material used here, and it goes without saying that if the material changes, the wavelength of the overall exposure light is changed accordingly. The light wavelength of the overall exposure light 113 coincides with the wavelength of the pattern exposure light 117 to be described later because this light absorbing agent was used. If the light absorbing agent changes, the wavelength of the overall exposure light and the pattern also change. Needless to say, the wavelength of the exposure light also changes.
【００６６】次に図１２（ｃ）に示すように表面側に光
吸収分布を持つ層１１４のある上記有機膜１１２上にレ
ジスト膜１１５を塗布して形成後、通常の方法でマスク
１１６を介して露光光１１７をレジスト膜１１５に照射
した。前述のようにここでは露光光としてｉ線を用い
た。なお、図ではマスクを近接させて露光した場合を示
したが、レンズやミラ−を介して露光してもよい。その
場合の装置構成を図１３に示す。Next, as shown in FIG. 12C, a resist film 115 is applied on the organic film 112 having a layer 114 having a light absorption distribution on the surface side, and then formed through a mask 116 by an ordinary method. Exposure light 117 was applied to the resist film 115. As described above, i-line was used as exposure light here. Although the drawing shows the case where the exposure is performed with the mask brought close to the mask, the exposure may be performed through a lens or a mirror. FIG. 13 shows the device configuration in that case.
【００６７】図１３の光源５０１から発する光は、フラ
イアイレンズ５０２、コンデンサレンズ５０３、５０５
及びミラーを介してマスク５０６を照明する。マスク５
０６上には異物付着によるパタン転写不良を防止するた
めのペリクル５０７が設けられている。マスク５０６上
に描かれたマスクパタンは、投影レンズ５０８を介して
試料基板であるウエハ５０９上に投影される。なお、マ
スク５０６はマスク位置制御手段５１７で制御されたマ
スクステージ５１８上に載置され、その中心と投影レン
ズ５０８の光軸とは正確に位置合わせがなされている。
ウエハ５０９は、試料台５１０上に真空吸着されてい
る。試料台５１０は、投影レンズ５０８の光軸方向すな
わちＺ方向に移動可能なＺステージ５１１上に載置さ
れ、さらにＸＹステージ５１２上に搭載されている。Ｚ
ステージ５１１及びＸＹステージ５１２は、主制御系５
１９からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段５１
３、５１４によって駆動されるので、所望の露光位置に
移動可能である。その位置はＺステージ５１１に固定さ
れたミラー５１６の位置として、レーザ測長機５１５で
正確にモニタされている。The light emitted from the light source 501 in FIG. 13 includes a fly-eye lens 502, condenser lenses 503 and 505.
And illuminate the mask 506 via a mirror. Mask 5
A pellicle 507 for preventing pattern transfer failure due to adhesion of foreign matter is provided on the reference numeral 06. The mask pattern drawn on the mask 506 is projected via a projection lens 508 onto a wafer 509 as a sample substrate. The mask 506 is placed on the mask stage 518 controlled by the mask position control means 517, and the center of the mask 506 and the optical axis of the projection lens 508 are accurately aligned.
The wafer 509 is vacuum-sucked on the sample stage 510. The sample stage 510 is mounted on a Z stage 511 movable in the optical axis direction of the projection lens 508, that is, in the Z direction, and further mounted on an XY stage 512. Z
The stage 511 and the XY stage 512 include the main control system 5
The respective driving means 51 according to the control command from
Since they are driven by 3, 514, they can be moved to a desired exposure position. The position is accurately monitored by the laser length measuring device 515 as the position of the mirror 516 fixed to the Z stage 511.
【００６８】また、ウエハ５０９の表面位置は、検出光
発生部５２０、検出光５２３、受光部５２１から構成さ
れる焦点位置検出手段で計測される。次に図１２（ｄ）
に示すように通常の方法に従って現像を行って、レジス
トパタ−ン１１５ａを形成した。The surface position of the wafer 509 is measured by a focus position detecting means composed of a detection light generator 520, a detection light 523, and a light receiver 521. Next, FIG.
As shown in (1), development was carried out according to a usual method to form a resist pattern 115a.
【００６９】その後図１２（ｅ）に示すようにレジスト
パタ−ン１１５ａをマスクに層１１４を含む有機膜１１
２からなる反射防止膜をエッチングして、反射防止膜加
工を含んだレジストパタ−ン１１８を基板上に形成し
た。本反射防止法を用いて０.３５μｍのパタ−ンを形
成したところ５％の寸法精度が得られた。一方、膜厚が
０.１μｍの市販のＡＲＣ型反射防止法（従来反射防止
法）を用いた場合の寸法精度は１０％であった。従来の
ＡＲＣ膜の膜厚を厚くするとエッチング時に寸法シフト
が入り、またレジストパタ−ンが倒れるという不良が発
生した。Thereafter, as shown in FIG. 12E, the organic film 11 including the layer 114 is formed using the resist pattern 115a as a mask.
2 was etched to form a resist pattern 118 including anti-reflection film processing on the substrate. When a pattern of 0.35 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when a commercially available ARC type antireflection method (conventional antireflection method) having a thickness of 0.1 μm was used, the dimensional accuracy was 10%. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern falls down.
【００７０】（実施例７）以下、本発明の第７の実施例
を説明する。まず実施例６と同様に基板上に有機膜を塗
布し、熱処理を加えた。熱処理温度は１００℃とした。
塗布膜厚は平坦面上で０.１μｍとしたが、基板段差の
影響で薄い場所の膜厚は０.０６μｍ、厚い場所では０.
１８μｍであった。界面反射防止のための吸収率変化基
準深さλ／４ｎAは、パタ−ン露光光としてｈ線（波長
４０５ｎｍ）を用いたため、約０.０６μｍであり、有
機膜の膜厚より薄い。有機膜としてはブリ−チングする
吸光剤であるニトロンを使った。基板としては段差の形
成されているＳｉウェハ上に５ｎｍの厚さの酸化膜、
０.１５μｍ厚さのポリシリコン膜および０.２μｍ厚さ
の酸化膜を順次積層したものを用いた。酸化膜の厚さは
図２で説明したように段差の影響を受けて場所によって
変わっている。(Embodiment 7) Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described. First, an organic film was applied on a substrate in the same manner as in Example 6, and a heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C.
The coating thickness was 0.1 μm on the flat surface, but the thickness was 0.06 μm in a thin place due to the influence of the step of the substrate, and 0.1 μm in a thick place.
It was 18 μm. The absorptivity change reference depth λ / 4 nA for preventing interfacial reflection is about 0.06 μm because the h-ray (wavelength 405 nm) is used as the pattern exposure light, and is smaller than the thickness of the organic film. Nitron, which is a light absorbing agent for bleaching, was used as the organic film. As a substrate, an oxide film having a thickness of 5 nm is formed on a Si wafer having a step formed thereon,
A layer obtained by sequentially laminating a polysilicon film having a thickness of 0.15 μm and an oxide film having a thickness of 0.2 μm was used. As described with reference to FIG. 2, the thickness of the oxide film varies depending on the location under the influence of the step.
【００７１】次にウェハ全面にｉ線を照射した。この全
面露光光（吸収調整光）によって有機膜の表面側に表面
が透明で、厚み方向に進むほど吸光度が増す吸光度分布
を持つ層が形成された。その後このウェハを酸雰囲気に
曝した。ここでは塩化水素ガス雰囲気に曝し表面が改質
された有機膜からなる反射防止膜を形成した。この処理
を行うことによって、ニトロンは光照射によってブリ−
チングしない物質に変わる。すなわち、吸収調整光によ
って有機膜をブリ−チングさせて膜の吸光度分布をつく
ったあと、酸雰囲気処理によってこの吸光度分布を定着
させ、その後行われるパタ−ン露光光に対して吸光度分
布が変わらない膜にした。Next, the entire surface of the wafer was irradiated with i-line. The whole surface exposure light (absorption adjustment light) formed on the surface side of the organic film a layer having a transparent surface and an absorbance distribution in which the absorbance increased in the thickness direction. Thereafter, the wafer was exposed to an acid atmosphere. Here, an antireflection film made of an organic film whose surface was modified by exposure to a hydrogen chloride gas atmosphere was formed. By performing this treatment, the nitrone is bleached by light irradiation.
Changes to a substance that does not ching. That is, after the organic film is bleached by the absorption adjusting light to form an absorbance distribution of the film, the absorbance distribution is fixed by an acid atmosphere treatment, and the absorbance distribution does not change with respect to the pattern exposure light performed thereafter. Made into a membrane.
【００７２】次に上記有機膜上にレジスト膜を塗布して
形成後、通常の方法でマスクを介してパタ−ン露光光を
レジスト膜に照射した。前述のようにここではパタ−ン
露光光としてｈ線を用いた。Next, after a resist film was formed on the organic film by coating, the resist film was irradiated with pattern exposure light through a mask by a usual method. As described above, h-rays were used here as the pattern exposure light.
【００７３】その後レジストパタ−ンをマスクに上記反
射防止膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレ
ジストパタ−ンを基板上に形成した。本反射防止法を用
いて０.４μｍのパタ−ンを形成したところ５％の寸法
精度が得られた。一方、膜厚が０.１μｍの市販のＡＲ
Ｃ型反射防止法（従来反射防止法）を用いた場合の寸法
精度は１０％であった。従来のＡＲＣ膜の膜厚を厚くす
るとエッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパ
タ−ンが倒れるという不良が発生した。Thereafter, the antireflection film was etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.4 .mu.m pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, a commercially available AR having a thickness of 0.1 μm
The dimensional accuracy when the C-type antireflection method (conventional antireflection method) was used was 10%. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern falls down.
【００７４】本実施例では、有機膜としてニトロンを用
いたが、ニトロンに代えてジアゾナフトキノンを吸光剤
に用い、それにベ−スポリマを加えた有機膜を用いるこ
ともできる。またジアゾニウム塩とフェノ−ルの混合物
を有機膜に用い、ブリ−チング特性の定着ガスとしてア
ルカリ蒸気、例えばアンモニアガスなどを用いることも
できる。In this embodiment, nitrone is used as the organic film. However, diazonaphthoquinone may be used as a light absorbing agent instead of nitrone, and an organic film to which a base polymer is added may be used. Alternatively, a mixture of a diazonium salt and phenol may be used for the organic film, and an alkali vapor such as an ammonia gas may be used as a fixing gas having a bleaching characteristic.
【００７５】（実施例８）以下、本発明の第８の実施例
を説明する。まず基板上に有機膜を塗布形成し、熱処理
を加えた。熱処理温度は１００℃とした。塗布膜厚は平
坦面上で０.０８μｍとしたが、基板段差の影響で薄い
場所の膜厚は０.０５μｍ、厚い場所では０.１５μｍで
あった。界面反射防止のための吸収率変化基準深さλ／
４ｎAは、パタ−ン露光光としてＫｒＦエキシマレ−ザ
光（波長２４８ｎｍ）を用いたため、約０.０３５μｍ
であり、有機膜の膜厚より薄い。有機膜としてはノボラ
ック樹脂にインデンビスアジドを添加したものを使っ
た。ただしインデンビスアジドに限らず他の芳香族アジ
ドを用いることもできる。基板としては段差の形成され
ているＳｉウェハ上に膜厚１０ｎｍの酸化膜、０.１μ
ｍ厚さのタングステンポリサイド膜、さらにその上に
０.１５μｍ膜厚の酸化膜を被着したものを用いた。Embodiment 8 Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described. First, an organic film was applied and formed on a substrate, and heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C. The coating film thickness was 0.08 μm on the flat surface, but the film thickness was 0.05 μm in a thin place and 0.15 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. Absorbance change reference depth λ / to prevent interfacial reflection
4 nA is about 0.035 μm because KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is used as the pattern exposure light.
Which is thinner than the thickness of the organic film. As the organic film, a film obtained by adding indenbis azide to a novolak resin was used. However, not limited to indene bis azide, other aromatic azides can be used. As a substrate, an oxide film having a thickness of 10 nm and a thickness of 0.1 μm was formed on a Si wafer having a step.
An m-thick tungsten polycide film, on which a 0.15 μm-thick oxide film was further deposited, was used.
【００７６】次にウェハ全面に波長３０８ｎｍの光を照
射した。その後２５０℃の熱処理を行った。インデンビ
スアジドは３０８ｎｍの光を吸収し、表面側からこの光
と反応したインデンビスアジドの分布ができる。反応を
起こさなかったインデンビスアジドはその後の熱処理に
よって２４８ｎｍの光に対する強い吸収特性を示す。し
たがって熱処理後は、２４８ｎｍの光を底部側は強く、
表面側はレジスト膜程度に吸収する膜が形成できた。Next, the entire surface of the wafer was irradiated with light having a wavelength of 308 nm. Thereafter, a heat treatment at 250 ° C. was performed. Indenbis azide absorbs light at 308 nm, and distribution of inden bis azide reacted with this light is formed from the surface side. The indene bis azide which did not react shows a strong absorption characteristic for light of 248 nm by the subsequent heat treatment. Therefore, after heat treatment, light of 248 nm is strong on the bottom side,
On the surface side, a film was formed which could absorb as much as a resist film.
【００７７】次に上記有機膜上にレジスト膜を塗布によ
り形成後、通常の方法でマスクを介してパタ−ン露光光
をレジスト膜に照射した。前述のようにここでは露光光
としてＫｒＦエキシマレ−ザ光を用いた。次に通常の方
法に従って現像を行って、レジストパタ−ンを形成し
た。その後そのレジストパタ−ンをマスクに改質した上
記有機膜からなる反射防止膜をエッチングして、反射防
止膜加工を含んだレジストパタ−ンを基板上に形成し
た。本反射防止法を用いて０.２５μｍのパタ−ンを形
成したところ５％の寸法精度が得られた。Next, after forming a resist film on the organic film by coating, the resist film was irradiated with pattern exposure light through a mask by a usual method. As described above, KrF excimer laser light was used here as exposure light. Next, development was performed according to a usual method to form a resist pattern. Thereafter, the modified anti-reflection film made of the organic film was etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the anti-reflection film processing on the substrate. When a pattern of 0.25 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained.
【００７８】一方、膜厚が０.１μｍの市販のＡＲＣ型
反射防止法（従来反射防止法）を用いた場合の寸法精度
は８％であった。従来のＡＲＣ膜の膜厚を厚くするとエ
ッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ−ン
が倒れるという不良が発生した。本技術を用いてロジッ
クＬＳＩのゲ−トを形成したところ寸法精度５％が得ら
れ、高速動作のロジックＬＳＩを作製することができ
た。On the other hand, when a commercially available ARC type antireflection method having a film thickness of 0.1 μm (conventional antireflection method) was used, the dimensional accuracy was 8%. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern falls down. When a gate of a logic LSI was formed using the present technology, a dimensional accuracy of 5% was obtained, and a logic LSI operating at high speed could be manufactured.
【００７９】（実施例９）次に第９の実施例として、本
発明のレジストパタ−ン形成方法を使って半導体メモリ
素子を作製した。図１４に素子の製造の主な工程を示す
断面図である。図１４（ａ）に示すように、Ｐ型のＳｉ
半導体１７１を基板に用い、その表面に公知の素子分離
技術を用い素子分離領域１７２を形成する。Embodiment 9 Next, as a ninth embodiment, a semiconductor memory device was manufactured by using the method for forming a resist pattern according to the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view showing main steps of manufacturing the element. As shown in FIG. 14A, P-type Si
An element isolation region 172 is formed on the surface of the semiconductor 171 by using a known element isolation technique.
【００８０】次に、例えば厚さ１５０ｎｍの多結晶Ｓｉ
膜と厚さ２００ｎｍのＳｉＯ2膜を積層した構造を形成
する（この多結晶Ｓｉ膜はワード線１７３として機能す
る）。さらに化学気相成長法を用いて例えば１５０ｎｍ
のＳｉＯ2を被着し、異方的に加工してワード線の側壁
にＳｉＯ2のサイドスペーサ１７４を形成する。Next, for example, a polycrystalline Si having a thickness of 150 nm
A structure is formed by laminating a film and a 200 nm thick SiO2 film (this polycrystalline Si film functions as a word line 173). Further, using a chemical vapor deposition method, for example, 150 nm
SiO2 is deposited and processed anisotropically to form SiO2 side spacers 174 on the side walls of the word lines.
【００８１】次に、通常の方法でｎ拡散層１７５を形成
する。次に図１４（ｂ）に示すように、通常の工程を経
て多結晶Ｓｉ又は高融点金属シリサイド、あるいはこれ
らの積層膜などから成るデータ線１７６を形成する。Next, an n diffusion layer 175 is formed by a usual method. Next, as shown in FIG. 14B, a data line 176 made of polycrystalline Si, a high-melting-point metal silicide, or a laminated film thereof is formed through a normal process.
【００８２】次に図１４（ｃ）に示すように、通常の工
程を経て多結晶Ｓｉからなる蓄積電極１７８を形成す
る。その後、Ｔａ2Ｏ5、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2、強誘電
体、あるいはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ
用絶縁膜１７９を形成する。ひきつづき多結晶Ｓｉ、高
融点金属、高融点金属シリサイド、あるいはＡｌ、Ｃｕ
等の低抵抗な導体を被着しプレート電極１８０を形成す
る。Next, as shown in FIG. 14C, a storage electrode 178 made of polycrystalline Si is formed through a normal process. Thereafter, Ta2 O5, Si3 N4, SiO2, a ferroelectric material, or a composite film thereof is applied to form an insulating film 179 for a capacitor. Polycrystalline Si, refractory metal, refractory metal silicide, or Al, Cu
A low-resistance conductor such as that described above is applied to form the plate electrode 180.
【００８３】次に図１４（ｄ）に示すように、通常の工
程を経て配線１８１を形成する。次に通常の配線層形成
工程やパッシベーション工程を経てメモリ素子を作製し
た。なを、ここでは、代表的な製造工程のみを説明した
が、これ以外は通常の素子製造工程を用いた。また、各
工程の順番が前後しても本発明は適用できる。Next, as shown in FIG. 14D, a wiring 181 is formed through a normal process. Next, a memory element was manufactured through a normal wiring layer forming step and a passivation step. Here, only a typical manufacturing process has been described, but a normal device manufacturing process is used for the other steps. Further, the present invention can be applied even if the order of each step is changed.
【００８４】上記素子製造工程におけるリソグラフィ工
程ではほとんどの工程に実施例６で示した反射防止法を
適用したが、たとえば、反射光による寸法精度の低下が
問題にならない工程には本発明は必ずしも適用する必要
は無い。パッシベーション工程での導通孔形成工程や、
パタンが大きなイオン打ち込みマスク形成用のパタン形
成工程には本発明は適用しなかった。Although the antireflection method described in Embodiment 6 was applied to most of the lithography steps in the above-described element manufacturing process, the present invention is not necessarily applied to, for example, a step in which a decrease in dimensional accuracy due to reflected light does not matter. There is no need to do it. A conductive hole forming step in the passivation step,
The present invention was not applied to a pattern forming step for forming an ion implantation mask having a large pattern.
【００８５】またワ−ド線１７３の形成に後述の実施例
１３の反射防止法を用いると反射防止膜が自動的に除去
されるので肯定的にも有利である。なお、ここでは実施
例６と１３について述べたが、他の方法を用いてもよ
い。If the anti-reflection method of the thirteenth embodiment described later is used for forming the word line 173, the anti-reflection film is automatically removed, which is also advantageous. Although the sixth and thirteenth embodiments have been described here, other methods may be used.
【００８６】次に、リソグラフィで形成したパタンにつ
いて説明する。図１５は製造したメモリ素子を構成する
代表的なパタンのメモリ部のパタン配置を示す。図１５
（ａ）は作製した第１の素子のパタンの一例を示す。１
８２がワード線、１８３がデータ線、１８４がアクティ
ブ領域、１８５が蓄積電極、１８６が電極取り出し孔の
パタンである。リソグラフィ工程の中から微細パタンの
解像が必要な工程に本発明を用いた。図１５（ａ）に示
したパタンではすべてのパタンの形成に本発明を用い
た。また、図１５（ｂ）は作製した第２の素子のパタン
の一例を示す。１８７がワード線、１８８がデータ線、
１８９がアクティブ領域、１９０が蓄積電極、１９１が
電極取り出し孔のパタンである。この例においても、こ
こに示したパタンすべての形成に本発明を用いた。ここ
に示したパタン形成以外でも最小設計ルールを用いてい
る工程では本発明を用いた。Next, a pattern formed by lithography will be described. FIG. 15 shows a pattern arrangement of a memory portion of a typical pattern constituting a manufactured memory element. FIG.
(A) shows an example of the pattern of the manufactured first element. 1
82 is a word line, 183 is a data line, 184 is an active area, 185 is a storage electrode, and 186 is a pattern of an electrode extraction hole. The present invention was used in a step requiring resolution of a fine pattern among lithography steps. In the pattern shown in FIG. 15A, the present invention was used for forming all patterns. FIG. 15B shows an example of a pattern of the manufactured second element. 187 is a word line, 188 is a data line,
189 is an active region, 190 is a storage electrode, and 191 is a pattern of an electrode extraction hole. Also in this example, the present invention was used to form all the patterns shown here. The present invention is used in processes using the minimum design rule other than the pattern formation shown here.
【００８７】本発明を用いて作製した素子の特性は、従
来法を用いて作製した素子の特性と比較すると特性が良
好であった。具体的にはワード線の線幅のばらつきが小
さいことから、データの読みだしスピードが速く特性が
安定している。蓄積電極の面積のばらつきが小さいこと
からデータの保持特性が安定している。等の特性の改善
が実現できた。また、素子の良品取得歩留まりも従来法
では４０％以下であったのが、７０％以上に向上でき
た。明らかな改善効果が得られた。The characteristics of the device manufactured using the present invention were better than those of the device manufactured using the conventional method. More specifically, since the variation in word line width is small, the data reading speed is high and the characteristics are stable. Since the variation in the area of the storage electrode is small, the data retention characteristics are stable. Improvements in characteristics such as In addition, the yield of obtaining non-defective products of the element was improved from 40% or less by the conventional method to 70% or more. A clear improvement effect was obtained.
【００８８】本実施例ではメモリＬＳＩについて示した
が、ロジックＬＳＩでも動作速度の安定及び向上がはか
れ、良品歩留まりも向上した。その最大の理由はゲ−ト
寸法制御性向上である。In this embodiment, the memory LSI is shown. However, the operation speed of the logic LSI can be stabilized and improved, and the yield of non-defective products can be improved. The biggest reason is the improvement of the gate size controllability.
【００８９】（実施例１０）実施例８において有機膜に
吸収調整光を照射する前に、図１６に示すように有機膜
１９２上に屈折率がレジスト膜とほぼ同じでかつ吸収調
整光に対して透明な膜１９３をコ−ティングした。ここ
ではそのコ−ティング膜としてポリビニルピロリドンを
用いた。このコ−ティング膜を通して吸収調整光１９４
を上記有機膜に照射した。この光照射後、コ−ティング
膜を除去し、レジスト塗布以降実施例８と同様の処理を
行なってレジストパタ−ンを形成した。ポリビニルピロ
リドンの除去は水洗によって行なった。有機膜として非
水溶性の膜を用いた場合、この水洗は該有機膜に変質や
膜べりといったダメ−ジを与えない。この工程により、
コ−ティング膜１９３と有機膜１９２の界面での吸収調
整光の屈折角θはレジスト膜と有機膜との界面でのパタ
−ン露光光の屈折角と一致する。すなわち、基板段差が
大きい場合にもこの工程により反射防止層内の光吸収分
布をパタ−ン露光の進行方向に沿って同じにすることが
でき、反射防止層内での光干渉のコントロ−ルがより精
密に行え、反射がより小さくなる。本実施例では基板段
差を実施例８に比べて０.１μｍ大きくしたが、段差が
大きくなったにもかかわらず０.３５μｍパタ−ンを４.
５％の精度で形成することができた。(Embodiment 10) Before irradiating the organic film with the absorption adjusting light in Example 8, as shown in FIG. Thus, a transparent film 193 was coated. Here, polyvinylpyrrolidone was used as the coating film. The absorption adjusting light 194 passes through this coating film.
Was irradiated on the organic film. After this light irradiation, the coating film was removed, and after the resist application, the same processing as in Example 8 was performed to form a resist pattern. The removal of polyvinylpyrrolidone was performed by washing with water. In the case where a water-insoluble film is used as the organic film, the washing does not damage the organic film such as deterioration or film thinning. By this process,
The refraction angle θ of the absorption adjusting light at the interface between the coating film 193 and the organic film 192 matches the refraction angle of the pattern exposure light at the interface between the resist film and the organic film. In other words, even when the step of the substrate is large, the light absorption distribution in the antireflection layer can be made uniform along the traveling direction of the pattern exposure by this step, and the control of light interference in the antireflection layer can be achieved. Is performed more precisely, and the reflection is smaller. In this embodiment, the step height of the substrate is 0.1 μm larger than that of the eighth embodiment, but the 0.35 μm pattern is increased by 4.degree.
It could be formed with an accuracy of 5%.
【００９０】本実施例では、コ−ティング膜を用いて屈
折角θの調整を行なったが、コ−ティング膜を用いる代
わりに液体を用いることも可能である。すなわち、ウェ
ハを液体に浸して吸収調整光を照射し、屈折角θの調整
を行なうことも可能である。吸収調整光に対する液体の
屈折率がパタ−ン露光光に対するレジスト膜の屈折率に
近い場合、レジスト膜と有機膜との界面のパタ−ン露光
光の屈折角と、その液体と有機膜との界面での吸収調整
光の屈折角がほぼ等しくなり、反射防止膜内での光干渉
の制御がより精密に行なえる。液体としては水や油など
を用いることができる。液体を用いたときの特長は、カ
バ−膜の塗布や除去といった工程が不要で、処理工程が
簡便になることである。In this embodiment, the refraction angle θ is adjusted by using a coating film, but a liquid can be used instead of using a coating film. That is, it is also possible to adjust the refraction angle θ by immersing the wafer in the liquid and irradiating the wafer with the absorption adjustment light. When the refractive index of the liquid with respect to the absorption adjustment light is close to the refractive index of the resist film with respect to the pattern exposure light, the refraction angle of the pattern exposure light at the interface between the resist film and the organic film, and the relationship between the liquid and the organic film. The refraction angles of the absorption adjusting light at the interface become substantially equal, and the light interference in the antireflection film can be controlled more precisely. Water, oil, or the like can be used as the liquid. The advantage of using a liquid is that a process such as coating and removal of a cover film is not required, and the processing process is simplified.
【００９１】（実施例１１）以下、本発明の工程を、図
１７を用いて説明する。まず図１７（ａ）に示すように
段差の形成されているＳｉウェハ２０１上に０.２μｍ
厚さのＷ膜２０２を被着し、さらにその上にＳＯＧ（Sp
in on Glass ）２０３を被着した基板を用意した。ここ
で、基板段差の影響でＳＯＧの膜厚は薄い場所で０.２
μｍ 、厚い場所では０.５μｍ であった。なお、ＳＯ
Ｇ膜はＫｒＦエキシマレ−ザ光（波長２４８ｎｍ）に対
し透明である。Embodiment 11 Hereinafter, the steps of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 17A, 0.2 μm
A W film 202 of a thickness is deposited, and SOG (Sp
in on Glass) A substrate having 203 attached was prepared. Here, the thickness of the SOG is 0.2 at a place where the thickness of the SOG is thin due to the influence of the substrate step.
μm, and 0.5 μm in thick places. Note that SO
The G film is transparent to KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm).
【００９２】次に図１７（ｂ）に示すようにＳＯＧ膜上
にＳｉ膜２０４（遮光反射防止膜）をＳｉをターゲット
とし、雰囲気ガスをＡｒとしたＤＣスパッタ法で形成し
た。この Ｓｉ膜の膜厚は０.０２５μｍ とした。Next, as shown in FIG. 17B, a Si film 204 (light-shielding anti-reflection film) was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and using an atmosphere gas of Ar. The thickness of this Si film was 0.025 μm.
【００９３】この膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する
屈折率（実部）は２.３，消衰係数は２.８であった。こ
の膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光の透過率は３％以下（エ
ネルギー比）であり、基板からの反射光はこの膜を往復
してレジスト膜に戻るので十分な遮光膜となる。The refractive index (real part) of this film to KrF excimer laser light was 2.3, and the extinction coefficient was 2.8. The transmittance of this film to KrF excimer laser light is 3% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, thus providing a sufficient light-shielding film.
【００９４】その後このＳｉ膜の上に膜厚０.０２５μ
ｍのＳｉＮx膜２０５（干渉反射防止膜）をＳｉをター
ゲットとし雰囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＤＣスパ
ッタ法で形成した。ここでこのＳｉＮx 膜のＫｒＦエキ
シマレ−ザ光に対する屈折率（実部）がＳｉＮｘ膜２０
５膜内で一様に２.３，消衰係数が０.６となるようにガ
ス混合比を調整した。Thereafter, a thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
An mN SiNx film 205 (interference antireflection film) was formed by DC sputtering using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases. Here, the refractive index (real part) of this SiNx film with respect to KrF excimer laser light is
The gas mixture ratio was adjusted so that 2.3 and the extinction coefficient became 0.6 uniformly in the five films.
【００９５】この膜厚及び屈折率が干渉膜としての反射
防止条件である。このＳｉＮx ／Ｓｉ二層膜が反射防止
膜であり、この二層膜により露光光であるＫｒＦエキシ
マレ−ザ光の反射率は場所によらず（ＳＯＧの膜厚や段
差の影響によらず）０.０１％以下(エネルギー比）とほ
とんど無反射にすることができた。なお、この二層膜は
スパッタ法によるので、アンモニアなどの化学増幅系レ
ジストの特性を劣化させる成分を含まない。このため組
み合わせられるレジストの選択範囲が広がる。これがス
パッタ法を用いたときの利点である。The film thickness and the refractive index are the antireflection conditions for the interference film. This SiNx / Si bilayer film is an anti-reflection film, and the reflectivity of the KrF excimer laser light as exposure light is 0 regardless of the location (irrespective of the thickness of the SOG or the step) due to this bilayer film. Almost non-reflection could be achieved at 0.01% or less (energy ratio). Since this two-layer film is formed by a sputtering method, it does not contain a component such as ammonia which degrades the characteristics of the chemically amplified resist. Therefore, the selection range of the resist to be combined is widened. This is an advantage when the sputtering method is used.
【００９６】また、ここではＳｉ膜形成チャンバとＳｉ
Ｎx 膜形成チャンバが別のスパッタ装置を用いた。別チ
ャンバとすることで所望のガス混合比が安定に得られ
た。しかし一つのチャンバでこの２種類の膜を形成する
こともできる。いうまでもないことであるが、チャンバ
を共有すると装置コストを下げることができる。Here, the Si film forming chamber and the Si film
The Nx film forming chamber used another sputtering apparatus. By using a separate chamber, a desired gas mixing ratio was obtained stably. However, these two types of films can be formed in one chamber. Needless to say, sharing the chamber can reduce the apparatus cost.
【００９７】次に図１７（ｃ）に示すように上記ＳｉＮ
x 膜２０５上にレジスト膜２０６を塗布した。このレジ
スト膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率（実
部）は１.８ ，消衰係数は０.０２である。その後図１
７（ｄ）に示すように、通常の方法でマスク２０７を介
して露光光２０８をレジスト膜２０６に照射した。ここ
では露光光としてＫｒＦエキシマレ−ザ光を用いた。図
には示していないが、この露光にはレンズの開口数が
０.４５ の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実験
条件であり、例えばプロキシミティ露光などを用いても
よい。Next, as shown in FIG.
A resist film 206 was applied on the x film 205. The refractive index (real part) of this resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. Then Figure 1
As shown in FIG. 7D, the resist film 206 was irradiated with exposure light 208 through a mask 207 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although not shown in the figure, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【００９８】次に図１７（ｅ）に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン２０６ａを形
成した。その後図１７（ｆ）に示すようにレジストパタ
ーン２０６ａをマスクにＳｉＮｘ反射防止膜２０５及び
Ｓｉ膜２０４をエッチングして、反射防止膜加工を含ん
だレジストパターン２０９を基板上に形成した。Next, as shown in FIG. 17E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 206a. Thereafter, as shown in FIG. 17F, the SiNx anti-reflection film 205 and the Si film 204 were etched using the resist pattern 206a as a mask to form a resist pattern 209 including the anti-reflection film processing on the substrate.
【００９９】本反射防止法を用いて０.２５μｍ のパタ
ーンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１０％より
改善することはできなかった。またこの反射防止膜を介
してアライメントのためのパターン検出を行ったとこ
ろ、十分なパターン検出信号が得られた。これはこの反
射防止膜がＫｒＦエキシマレ−ザ光に対しては十分な遮
光性を有するが、パターン検出光である５４０ｎｍより
長い波長の光に対して透過率９５％以上が得られるため
である。これがＳｉＮx ／Ｓｉ二層反射防止膜を用いた
ときの一つの特徴である。When a 0.25 μm pattern was formed using the present antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved more than 10% even if the absorption coefficient was optimized. When a pattern for alignment was detected through the antireflection film, a sufficient pattern detection signal was obtained. This is because the antireflection film has a sufficient light-shielding property with respect to KrF excimer laser light, but has a transmittance of 95% or more for light having a wavelength longer than 540 nm, which is pattern detection light. This is one of the characteristics when the SiNx / Si bilayer antireflection film is used.
【０１００】ここではＳｉ膜の膜厚を０.０２５μｍ と
した場合を示したがＳｉ膜はこの膜厚に限らずこれより
厚ければよい。またＳｉＮx 膜の膜厚に対する反射率の
変化を示した図１８から明らかなようにＳｉＮx 膜の膜
厚を０.０１７から０.０３９μｍの範囲に制御すること
により、従来反射防止膜以上の反射防止効果が得られ
る。Here, the case where the thickness of the Si film is 0.025 μm has been described, but the Si film is not limited to this film thickness, but may be thicker. Further, as is apparent from FIG. 18 showing the change of the reflectance with respect to the thickness of the SiNx film, by controlling the thickness of the SiNx film in the range of 0.017 to 0.039 μm, the antireflection film more than the conventional antireflection film is obtained. The effect is obtained.
【０１０１】（実施例１２）本発明の第１２の実施例を
図１９を用いて説明する。まず図１９（ａ）に示すよう
に段差の形成されているＳｉウェハ２２１上に０.３μ
ｍ 厚さのＡｌ膜２２２（Ｓｉ２％含有）を被着し、さ
らにその上にＰＳＧ（燐添加ガラス）２２３を被着した
基板を用意した。ここで、基板段差の影響でＰＳＧの膜
厚は薄い場所で０.３μｍ 、厚い場所では０.６μｍ で
あった。なお、ＰＳＧ膜はＫｒＦエキシマレ−ザ光に対
し透明である。Embodiment 12 A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 19A, 0.3 μm is formed on a Si wafer 221 having a step formed thereon.
A substrate having an m-thick Al film 222 (containing 2% of Si) deposited thereon and a PSG (phosphorus-doped glass) 223 deposited thereon was further prepared. Here, the thickness of the PSG film was 0.3 μm in a thin place and 0.6 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. The PSG film is transparent to KrF excimer laser light.
【０１０２】次に図１９（ｂ）に示すようにＰＳＧ膜上
にＳｉＯxＮyＨz 膜２２４をプラズマＣＶＤ法で形成し
た。ＳｉＯxＮyＨz 膜成膜にはシランと亜酸化窒素の混
合ガスを用い、ＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する消衰係
数が１.８となるような混合ガス比を用いた。この時の
屈折率（実部）は２.２ であった。膜厚は０.０２５μ
ｍ とした。この膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光の透過率
は１０％以下（エネルギー比）であり、基板からの反射
光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮光
膜となる。Next, as shown in FIG. 19B, a SiOxNyHz film 224 was formed on the PSG film by a plasma CVD method. For the formation of the SiOxNyHz film, a mixed gas of silane and nitrous oxide was used, and the mixed gas ratio was such that the extinction coefficient with respect to KrF excimer laser light was 1.8. At this time, the refractive index (real part) was 2.2. The film thickness is 0.025μ
m. The KrF excimer laser light transmittance of this film is 10% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, so that a sufficient light-shielding film is obtained.
【０１０３】その後この遮光膜２２４の上に膜厚０.０
２７μｍのＳｉＯxＮyＨz膜２２５をプラズマＣＶＤ法
で形成した。ＳｉＯxＮyＨz 膜成膜には膜２２４と同様
シランと亜酸化窒素の混合ガスを用いたが、この場合は
ＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する消衰係数が膜２２５中
で一様に０.７となるような混合ガス比を用いた。この
時の屈折率（実部）は２.１であった。ＣＶＤ膜である
ため、基板に段差があるにもかかわらず一様な膜厚で膜
を被着することができ、膜厚コントロール性が高い。こ
れがＣＶＤ法を用いたときの利点である。Thereafter, a film thickness of 0.0 is formed on the light shielding film 224.
A 27 μm SiOxNyHz film 225 was formed by a plasma CVD method. As in the case of the film 224, a mixed gas of silane and nitrous oxide was used for forming the SiOxNyHz film. In this case, the extinction coefficient with respect to the KrF excimer laser light becomes uniform in the film 225. A mixed gas ratio was used. At this time, the refractive index (real part) was 2.1. Since it is a CVD film, the film can be deposited with a uniform film thickness even though the substrate has steps, and the film thickness controllability is high. This is an advantage when the CVD method is used.
【０１０４】膜２２４と２２５からなる二層反射防止膜
により、ＫｒＦエキシマレ−ザ光の反射率は場所によら
ず０.０２％ 以下（エネルギー比）とほとんど無反射に
することができた。With the two-layer anti-reflection film composed of the films 224 and 225, the reflectivity of the KrF excimer laser light was 0.02% or less (energy ratio) almost irrespective of the location, regardless of the location.
【０１０５】次に図１９（ｃ）に示すように、上記Ｓｉ
ＯxＮyＨz 膜２２５上にレジスト膜２２６を塗布した。
ここで用いたレジスト膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対
する屈折率は１.８ ，消衰係数は０.０２ である。その
後図１９（ｄ）に示すように、通常の方法でマスク２２
７を介して露光光２２８をレジスト膜２２６に照射し
た。ここでは露光光としてＫｒＦエキシマレ−ザ光を用
いた。図には示していないが、この露光にはレンズの開
口数が０.４５ の縮小投影露光法を用いた。但しこれは
一実験条件であり、例えばプロキシミティ露光などを用
いてもよい。Next, as shown in FIG.
A resist film 226 was applied on the OxNyHz film 225.
The resist film used here has a refractive index of 1.8 for KrF excimer laser light and an extinction coefficient of 0.02. Thereafter, as shown in FIG.
7, exposure light 228 was applied to the resist film 226. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although not shown in the figure, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１０６】次に図１９（ｅ）に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン２２６ａを形
成した。その後図１９（ｆ）に示すようにレジストパタ
ーン２２６ａをマスクにＳｉＯxＮyＨz 反射防止膜２２
４，２２５をエッチングして、反射防止膜加工を含んだ
レジストパターン２２９を基板上に形成した。Next, as shown in FIG. 19E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 226a. Thereafter, as shown in FIG. 19F, the SiOxNyHz antireflection film 22 is formed using the resist pattern 226a as a mask.
4, 225 was etched to form a resist pattern 229 including an anti-reflection coating on the substrate.
【０１０７】本反射防止法を用いて０.２５μｍ のパタ
ーンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０５２μｍ の従来型ＣＶＤ型反射防止膜
を用いた場合には、吸収係数をいかに最適化しても寸法
精度を１０％より改善することはできなかった。When a 0.25 μm pattern was formed using the present antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film having a thickness of 0.052 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.
【０１０８】（実施例１３）以下、本発明の実施例を工
程図である図２０を用いて説明する。まず図２０（ａ）
に示すようにＳｉウェハ２３１上に厚さ４.５ｎｍ の酸
化膜２３２（ゲート酸化膜）を形成し、さらにその上に
厚さ０.３μｍ のポリシリコン膜２３３を形成した。そ
してリンをポリシリコンに拡散させてポリシリコンを導
電膜とした。さらにその上に膜厚０.２μｍのＨＬＤ（H
igh temperature Low pressure Decomposition）膜２３
４を形成した。Embodiment 13 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG.
As shown in (1), an oxide film 232 (gate oxide film) having a thickness of 4.5 nm was formed on a Si wafer 231, and a polysilicon film 233 having a thickness of 0.3 μm was further formed thereon. Then, phosphorus was diffused into polysilicon to make polysilicon a conductive film. Furthermore, a 0.2 μm-thick HLD (H
igh temperature Low pressure Decomposition) film 23
4 was formed.
【０１０９】その後図２０（ｂ）に示すようにＨＬＤ膜
２３４上に厚さ０.０２５ μｍのＳｉ膜２３５（遮光
膜）を、Ｓｉをターゲットとし雰囲気ガスをＡｒとした
ＤＣスパッタ法で形成した。この膜のＫｒＦエキシマレ
−ザ光に対する屈折率は２.３ ，消衰係数は２.８ であ
った。実施例１と同様この膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光
の透過率は３％以下（エネルギー比）であり、基板から
の反射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分
な遮光膜となる。遮光膜となるこのＳｉ膜はこれより厚
くてもよかった。Thereafter, as shown in FIG. 20B, a 0.025 μm-thick Si film 235 (light-shielding film) was formed on the HLD film 234 by a DC sputtering method using Si as a target and using an atmosphere gas of Ar. . The refractive index of this film with respect to KrF excimer laser light was 2.3, and the extinction coefficient was 2.8. As in the first embodiment, the transmittance of this film for KrF excimer laser light is 3% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, thus providing a sufficient light-shielding film. . This Si film serving as a light shielding film may be thicker.
【０１１０】その後このＳｉ膜の上に膜厚０.０２５μ
ｍ のＳｉＮx 膜２３６（干渉反射防止膜）をＳｉをタ
ーゲットとし雰囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＤＣス
パッタ法で形成した。ここでも実施例１１と同様にこの
ＳｉＮx 膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率
（実部）が２.３，消衰係数が０.６となるようにガス混
合比を調整した。Ｓｉ膜２３５とＳｉＮｘ膜２３６の二
層膜で反射防止膜となる。その後上記ＳｉＮx 膜２３６
上にレジスト膜２３７を塗布形成した。このレジスト膜
のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率（実部）は
１.８，消衰係数は０.０２である。Thereafter, a thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
An mN SiNx film 236 (interference anti-reflection film) was formed by DC sputtering using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases. Here, as in Example 11, the gas mixture ratio was adjusted so that the refractive index (real part) of the SiNx film with respect to KrF excimer laser light was 2.3 and the extinction coefficient was 0.6. The two-layer film of the Si film 235 and the SiNx film 236 forms an anti-reflection film. Thereafter, the SiNx film 236 is formed.
A resist film 237 was formed thereon by coating. The refractive index (real part) of this resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02.
【０１１１】次に図２０（ｃ）に示すように、通常の方
法でマスク２３８を介して露光光２３９をレジスト膜２
３７に照射した。ここでは露光光としてＫｒＦエキシマ
レ−ザ光を用いた。図には示していないがこの露光には
レンズの開口数が０.４５ の縮小投影露光法を用いた。
但しこれは一実験条件であり、例えばプロキシミティ露
光などを用いてもよい。Next, as shown in FIG. 20C, exposure light 239 is applied to the resist film 2 through a mask 238 by a usual method.
37 were irradiated. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although not shown, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used for this exposure.
However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１１２】次に図２０（ｄ）に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン２３７ａを形
成した。その後図２０（ｅ）に示すようにレジストパタ
ーン２３７ａをマスクにＳｉＮx 反射防止膜２３６，Ｓ
ｉ膜２３５及びＨＬＤ膜２３４をエッチングして、Ｓｉ
Ｎx パターン２３６ａ，Ｓｉパターン２３５ａ及びＨＬ
Ｄパターン２３４ａを形成した。その後図２０（ｆ）に
示すようにレジストパターン２３７ａを通常の方法で除
去した。Next, as shown in FIG. 20D, development was performed by a usual method to form a resist pattern 237a. Thereafter, as shown in FIG. 20 (e), using the resist pattern 237a as a mask, the SiNx antireflection film 236, S
The i film 235 and the HLD film 234 are etched to
Nx pattern 236a, Si pattern 235a and HL
A D pattern 234a was formed. Thereafter, as shown in FIG. 20F, the resist pattern 237a was removed by an ordinary method.
【０１１３】その後図２０（ｇ）に示すようにＳｉＮx
パターン２３６ａ，Ｓｉパターン２３５ａ及びＨＬＤパ
ターン２３４ａをマスクにポリシリコン膜２３３をエッ
チングしてゲート配線パターン２３３ａを形成した。こ
の時膜厚が薄くてかつポリシリコンとのエッチレート差
が少ないＳｉ膜２３５ａ及びＳｉＮx 膜２３６ａはこの
エッチングの際に同時に除去された。このように、特別
の除去工程なしにこの反射防止膜を除去できることがこ
の材料を用いたときの一つの特長である。この特長はポ
リシリコンゲート配線膜の場合だけではなく、タングス
テンシリサイド膜，タングステンポリサイド膜あるいは
ポリシリコンを含めたそれらの積層膜を用いた場合にも
得られる。Thereafter, as shown in FIG.
The polysilicon film 233 was etched using the pattern 236a, the Si pattern 235a, and the HLD pattern 234a as a mask to form a gate wiring pattern 233a. At this time, the Si film 235a and the SiNx film 236a, which are thin and have a small difference in etch rate from polysilicon, were simultaneously removed during this etching. As described above, one of the features of using this material is that the antireflection film can be removed without a special removing step. This feature can be obtained not only in the case of the polysilicon gate wiring film but also in the case of using a tungsten silicide film, a tungsten polycide film, or a laminated film thereof including polysilicon.
【０１１４】本方法により０.２５μｍ 幅のゲート配線
パターンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。
一方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防止膜を用いた
場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１０％よ
り改善することはできなかった。When a gate wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by this method, dimensional accuracy of 5% was obtained.
On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved more than 10% even if the absorption coefficient was optimized.
【０１１５】（実施例１４）実施例１１と同様に段差の
形成されているＳｉウェハ上に０.２μｍ 厚さのＷ膜を
被着し、さらにその上にＳＯＧ(Spin on Glass）を被着
した基板を用意した。ここで、基板段差の影響でＳＯＧ
の膜厚は薄い場所で０.２μｍ 、厚い場所では０.５μ
ｍ であった。なお、ＳＯＧ膜はｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）に対し透明である。(Example 14) A W film having a thickness of 0.2 μm is deposited on a Si wafer having a step as in Example 11, and SOG (Spin on Glass) is further deposited thereon. A prepared substrate was prepared. Here, SOG due to the influence of the substrate step
Has a thickness of 0.2 μm in thin places and 0.5 μm in thick places.
m. Note that the SOG film is made of i-line (wavelength 365n).
m) is transparent.
【０１１６】次にＳＯＧ膜上にＳｉ膜(遮光反射防止膜)
をＳｉをターゲットとし、雰囲気ガスをＡｒとしたＤＣ
スパッタ法で形成した。このＳｉ膜の膜厚は０.０２５
μｍとした。この膜のｉ線に対する屈折率（実部）は
４.６，消衰係数は２.７であった。この膜のｉ線の透過
率は１０％以下（エネルギー比）であり、基板からの反
射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮
光膜となる。Next, a Si film (light-shielding anti-reflection film) is formed on the SOG film.
DC with Si as the target and the atmospheric gas as Ar
It was formed by a sputtering method. The thickness of this Si film is 0.025.
μm. The refractive index (real part) of this film for i-line was 4.6, and the extinction coefficient was 2.7. The i-line transmittance of this film is 10% or less (energy ratio), and the light reflected from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, so that a sufficient light-shielding film is obtained.
【０１１７】その後このＳｉ膜の上に膜厚０.０２９μ
ｍのＳｉＮx膜（干渉反射防止膜）をＳｉをターゲット
とし雰囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＤＣスパッタ法
で形成した。ここでこのＳｉＮx膜のｉ線に対する屈折
率（実部）が２.８，消衰係数が０.４ となるようにガ
ス混合比を調整した。この膜厚及び屈折率が干渉膜とし
ての反射防止条件である。このＳｉＮx ／Ｓｉ二層膜か
らなる反射防止膜により、露光光であるｉ線の反射率は
場所によらず（ＳＯＧの膜厚や段差の影響によらず）
０.２％ 以下（エネルギー比）とほとんど無反射にする
ことができた。Thereafter, a thickness of 0.029 μm is formed on the Si film.
An mN SiNx film (interference antireflection film) was formed by DC sputtering using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases. Here, the gas mixture ratio was adjusted so that the refractive index (real part) of the SiNx film with respect to the i-line was 2.8 and the extinction coefficient was 0.4. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film. Due to the anti-reflection film composed of the SiNx / Si bilayer film, the reflectance of the i-line as the exposure light does not depend on the place (independent of the thickness of the SOG or the step).
Almost no reflection was achieved at 0.2% or less (energy ratio).
【０１１８】次に上記ＳｉＮx 膜上にレジスト膜を塗布
形成した。このレジスト膜のｉ線に対する屈折率（実
部）は１.７，消衰係数は０.００である。その後通常の
方法でマスクを介して露光光をレジスト膜に照射した。
ここでは露光光としてｉ線を用いた。次に通常の方法に
よって現像を行って、レジストパターンを形成した。Next, a resist film was applied on the SiNx film. The refractive index (real part) of this resist film with respect to the i-line is 1.7, and the extinction coefficient is 0.00. Thereafter, the resist film was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner.
Here, i-line was used as exposure light. Next, development was performed by an ordinary method to form a resist pattern.
【０１１９】その後レジストパターンをマスクにＳｉＮ
x 反射防止膜及びＳｉ膜をエッチングして、反射防止膜
加工を含んだレジストパターンを基板上に形成した。After that, using the resist pattern as a mask, the SiN
x The anti-reflection film and the Si film were etched to form a resist pattern including anti-reflection film processing on the substrate.
【０１２０】本反射防止法を用いて０.３５μｍ のパタ
ーンを形成したところ、５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１５％より
改善することはできなかった。なおここではＳｉＮx膜
の膜厚として０.０２９μｍの場合を示したが、膜厚を
０.１μｍ と厚くできる場合にはその屈折率を２.６，
消衰係数を０.２とすることにより、反射率を０.１％
とさらに小さくすることができた。When a 0.35 μm pattern was formed using the present antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when a conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 15% even if the absorption coefficient was optimized. Although the case where the thickness of the SiNx film is 0.029 μm is shown here, when the thickness can be increased to 0.1 μm, the refractive index is set to 2.6,
By setting the extinction coefficient to 0.2, the reflectance is 0.1%.
And could be even smaller.
【０１２１】（実施例１５）段差の形成されているＳｉ
ウェハ上に０.２μｍ 厚さのＷ膜を被着し、さらにその
上にＨＬＤを１μｍ被着した基板を用意した。そしてＣ
ＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）によってその
表面を平坦にした。表面は平坦となったが、基板段差の
影響でＨＬＤの膜厚は薄い場所で０.５μｍ，厚い場所
で０.７５μｍある。なお、ＨＬＤ膜はｉ線（波長３６
５ｎｍ）に対し透明である。(Embodiment 15) Si having steps formed thereon
A substrate was prepared in which a W film having a thickness of 0.2 μm was deposited on the wafer, and an HLD was deposited thereon with a thickness of 1 μm. And C
The surface was flattened by MP (Chemical Mechanical Polishing). Although the surface became flat, the thickness of the HLD was 0.5 μm in a thin place and 0.75 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. The HLD film is made of an i-ray (wavelength 36
5 nm).
【０１２２】次にＨＬＤ膜上にＳｉ膜(遮光反射防止膜)
をＳｉをターゲットとし、雰囲気ガスをＡｒとしたＤＣ
スパッタ法で形成した。このＳｉ膜の膜厚は０.０２５
μｍとした。この膜のｉ線に対する屈折率（実部）は
４.６，消衰係数は２.７であった。この膜のｉ線の透過
率は１０％以下（エネルギー比）であり、基板からの反
射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮
光膜となる。Next, a Si film (light-shielding anti-reflection film) is formed on the HLD film.
DC with Si as the target and the atmospheric gas as Ar
It was formed by a sputtering method. The thickness of this Si film is 0.025.
μm. The refractive index (real part) of this film for i-line was 4.6, and the extinction coefficient was 2.7. The i-line transmittance of this film is 10% or less (energy ratio), and the light reflected from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, so that a sufficient light-shielding film is obtained.
【０１２３】その後このＳｉ膜の上にＡＲＣであるＢＡ
ＲＬ−ｉ（ヘキスト社商品名）を塗布し、通常の熱処理
を行った。膜厚は０.０６μｍ とした。このＢＡＲＬ−
ｉのｉ線に対する消衰係数は０.４１ であった。上層反
射防止膜の消衰係数は下層反射防止膜の消衰係数より小
さい。このＢＡＲＬ−ｉ／Ｓｉ二層膜からなる反射防止
膜により、露光光であるｉ線の反射率は場所によらず１
％以下（エネルギー比）とほとんど無反射にすることが
できた。Thereafter, ARC BA is formed on the Si film.
RL-i (trade name of Hoechst) was applied and subjected to normal heat treatment. The thickness was 0.06 μm. This BARL-
The extinction coefficient of i with respect to the i-line was 0.41. The extinction coefficient of the upper antireflection film is smaller than that of the lower antireflection film. Due to the antireflection film composed of the BARL-i / Si bilayer film, the reflectance of i-line as exposure light is 1 regardless of the location.
% Or less (energy ratio), and almost no reflection was achieved.
【０１２４】次に上記ＢＡＲＬ−ｉ膜上にレジスト膜を
塗布形成した。このレジスト膜のｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）に対する屈折率（実部）は１.７，消衰係数は０.０
０である。その後通常の方法でマスクを介して露光光を
レジスト膜に照射した。ここでは露光光としてｉ線を用
いた。次に通常の方法によって現像を行って、レジスト
パターンを形成した。その後レジストパターンをマスク
にＢＡＲＬ−ｉ膜及びＳｉ膜をエッチングして、反射防
止膜加工を含んだレジストパターンを基板上に形成し
た。Next, a resist film was applied on the BARL-i film. The i-line (wavelength 365n) of this resist film
m) has a refractive index (real part) of 1.7 and an extinction coefficient of 0.0
0. Thereafter, the resist film was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner. Here, i-line was used as exposure light. Next, development was performed by an ordinary method to form a resist pattern. Thereafter, the BARL-i film and the Si film were etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including anti-reflection film processing on the substrate.
【０１２５】本反射防止法を用いて０.４μｍ のパター
ンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一方、
膜厚が０.０６μｍ のＢＡＲＬ−ｉだけではその反射率
は１６％あり、膜厚が０.０２５μｍ のＳｉ膜だけでは
その反射率を４０％にしかできなかった。すなわち従来
の一層反射防止膜ではこの例のような反射防止効果は得
られなかった。なお、この二層反射防止膜では、ＢＡＲ
Ｌ−ｉの膜厚が0.04μｍとさらに薄くても反射率は１０
％以下になった。When a pattern of 0.4 μm was formed by using the antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. on the other hand,
The BARL-i having a thickness of 0.06 μm alone had a reflectance of 16%, and the Si film having a thickness of 0.025 μm alone could achieve a reflectance of only 40%. That is, the conventional single-layer antireflection film could not obtain the antireflection effect as in this example. In this two-layer antireflection film, BAR
Even if the film thickness of Li is as thin as 0.04 μm, the reflectance is 10
%.
【０１２６】（実施例１６）以下、本発明の実施例を工
程図である図２１を用いて説明する。まず図２１（ａ）
に示すように段差の形成されているＳｉウェハ３１１上
に０.２μｍ 厚さのＷ膜３１２を被着し、さらにその上
にＳＯＧ（Spin on Glass ）３１３を被着した基板を用
意した。ここで、基板段差の影響でＳＯＧの膜厚は薄い
場所で０.２μｍ 、厚い場所では０.５μｍ であった。
なお、ＳＯＧ膜はＫｒＦエキシマレ−ザ光（波長248ｎ
ｍ）に対し透明である。Embodiment 16 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG.
As shown in FIG. 7, a substrate was prepared in which a W film 312 having a thickness of 0.2 μm was deposited on a Si wafer 311 having a step, and an SOG (Spin on Glass) 313 was further deposited thereon. Here, the thickness of the SOG film was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place due to the influence of the substrate step.
The SOG film is made of KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).
m) is transparent.
【０１２７】次に図２１（ｂ）に示すようにＳＯＧ膜上
にＳｉ膜３１４（反射膜）をＳｉをターゲットとし、雰
囲気ガスをＡｒとしたＤＣスパッタ法で形成した。Ｓｉ
膜の膜厚は０.０２５μｍとした。なお、ここではＡｒ
とＮ2の混合ガスを用いたがＡｒに限るものではなく、
他の不活性ガス、例えば、ＸｅやＫｒでもよい。膜のＫ
ｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率（実部）は２.
３、消衰係数は２.８であった。この膜はＫｒＦエキシ
マレ−ザ光を９７％以上（エネルギ比）反射する反射膜
である。その後、このＳｉ膜の上に膜厚０.０２５μｍ
のＳｉＮx膜３１５（干渉反射防止膜）を、Ｓｉをター
ゲットとし雰囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＤＣスパ
ッタ法で形成した。Next, as shown in FIG. 21B, a Si film 314 (reflection film) was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and using an atmosphere gas of Ar. Si
The thickness of the film was 0.025 μm. Here, Ar
Although a mixed gas of N2 and N2 was used, it is not limited to Ar,
Other inert gas, for example, Xe or Kr may be used. Membrane K
The refractive index (real part) for rF excimer laser light is 2.
3. The extinction coefficient was 2.8. This film reflects KrF excimer laser light at 97% or more (energy ratio). Thereafter, a thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
The SiNx film 315 (interference anti-reflection film) was formed by a DC sputtering method using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases.
【０１２８】ここで、このＳｉＮx膜のＫｒＦエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率（実部）が２.３、消衰係数が
０.６ となるようにガス混合比を調整した。この膜厚及
び屈折率が干渉膜としての反射防止条件である。The gas mixture ratio was adjusted so that the refractive index (real part) of the SiNx film with respect to KrF excimer laser light was 2.3 and the extinction coefficient was 0.6. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film.
【０１２９】このＳｉＮx／Ｓｉ 二層膜からなる反射防
止膜により、露光光であるＫｒＦエキシマレ−ザ光のレ
ジスト膜に対する反射率は場所によらず（ＳＯＧの膜厚
や段差の影響によらず）０.０１％以下（エネルギ比）
とほとんど無反射にすることができた。なお、ここでは
Ｓｉ膜形成チャンバとＳｉＮx 膜形成チャンバが別のス
パッタ装置を用いた。別チャンバとすることで所望のガ
ス混合比が安定に得られた。しかし一つのチャンバでこ
の２種類の膜を形成することもできる。このように、チ
ャンバを共有すると装置コストを下げることができる。With the antireflection film made of the SiNx / Si bilayer film, the reflectance of the KrF excimer laser light, which is the exposure light, to the resist film does not depend on the location (irrespective of the SOG film thickness or the step). 0.01% or less (energy ratio)
And could be made almost non-reflective. Here, different sputtering apparatuses were used for the Si film forming chamber and the SiNx film forming chamber. By using a separate chamber, a desired gas mixing ratio was obtained stably. However, these two types of films can be formed in one chamber. As described above, the apparatus cost can be reduced by sharing the chamber.
【０１３０】また本実施例では、Ｎ2 やＡｒガス雰囲気
中で形成したスパッタ膜のため、膜中にアンモニア等酸
触媒反応を利用した化学増幅系レジストと相互作用を起
こす物質を含まない。１９９４年のプロシーディング
オブ エスピーアイイー（Proceedings of SPIE ）第２
１９５巻４２２から４４６頁で報告されているような、
基板界面部で生じるレジストパターン形状異常等の不良
が発生しにくいという特長があった。In this embodiment, since the sputtered film is formed in an atmosphere of N 2 or Ar gas, the film does not contain a substance which interacts with a chemically amplified resist utilizing an acid-catalyzed reaction such as ammonia. 1994 Proceedings
Proceedings of SPIE 2nd
As reported in 195: 422-446,
There is a feature that defects such as abnormalities in the resist pattern shape occurring at the substrate interface are unlikely to occur.
【０１３１】次に図２１（ｃ）に示すようにＳｉＮx 膜
３１５上にレジスト膜３１６を塗布した。このレジスト
膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率（実部）は
１.８、消衰係数は０.０２ である。その後、図２１
（ｄ）に示すように、通常の方法でマスク３１７を介し
て露光光３１８をレジスト膜３１６に照射した。ここで
は露光光としてＫｒＦエキシマレ−ザ光を用いた。図に
は示していないがこの露光にはレンズの開口数が０.４
５ の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実験条件
であり、例えばプロキシミティ露光などを用いてもよ
い。Next, a resist film 316 was applied on the SiNx film 315 as shown in FIG. The refractive index (real part) of this resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. Then, FIG.
As shown in (d), the resist film 316 was irradiated with exposure light 318 through a mask 317 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although not shown, the numerical aperture of the lens is 0.4 for this exposure.
5, the reduced projection exposure method was used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１３２】次に図２１（ｅ）に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン３１６ａを形
成した。その後、図２１(ｆ)に示すようにレジストパタ
ーン３１６ａをマスクにＳｉＮx 反射防止膜３１５及び
Ｓｉ膜３１４の２層膜からなる反射防止膜をエッチング
して、反射防止膜加工を含んだレジストパターン３１９
を基板上に形成した。エッチング膜厚がＳｉＮx反射防
止膜３１５とＳｉ膜３１４を合わせても０.０５μｍと
薄いため、エッチング時の寸法シフトは認められなかっ
た。Next, as shown in FIG. 21E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 316a. Thereafter, as shown in FIG. 21F, the two-layered anti-reflection film of the SiNx anti-reflection film 315 and the Si film 314 is etched using the resist pattern 316a as a mask to form a resist pattern 319 including the anti-reflection film processing.
Was formed on the substrate. Since the thickness of the etched film was as thin as 0.05 μm even when the SiNx antireflection film 315 and the Si film 314 were combined, no dimensional shift was observed during the etching.
【０１３３】本実施例の反射防止法を用いて０.２５μ
ｍ のパターンを形成したところ５％の寸法精度が得ら
れた。一方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防止膜を
用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１
０％より改善することはできなかった。またこの２層膜
からなる反射防止膜を介してアライメントのためのパタ
ーン検出を行ったところ、十分なパターン検出信号が得
られた。これはこの反射防止膜がＫｒＦエキシマレ−ザ
光に対しては十分な遮光性を有するが、パターン検出光
である５４０nmより長い波長の光に対して透過率９５％
以上が得られるためである。これがＳｉＮx／Ｓｉ二層
反射防止膜を用いたときの一つの特長である。By using the anti-reflection method of this embodiment, 0.25 μm
When a pattern of m was formed, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional anti-reflection film having a thickness of 0.05 μm is used, the dimensional accuracy is 1 even if the absorption coefficient is optimized.
It was not possible to improve from 0%. When pattern detection for alignment was performed via the antireflection film composed of the two-layer film, a sufficient pattern detection signal was obtained. This is because this antireflection film has a sufficient light-shielding property for KrF excimer laser light, but has a transmittance of 95% for light having a wavelength longer than 540 nm, which is pattern detection light.
This is because the above can be obtained. This is one of the features when using a SiNx / Si bilayer antireflection film.
【０１３４】ここではＳｉ膜の膜厚を０.０２５μｍ と
した場合を示したがＳｉ膜はこの膜厚に限らずこれより
厚ければよい。またＳｉＮx 膜の膜厚に対する反射率の
変化を示した図２２から明らかなように、ＳｉＮx 膜の
膜厚を０.０１７から０.０３９μｍの範囲に制御するこ
とにより、従来の反射防止膜以上の反射防止効果が得ら
れる。Here, the case where the thickness of the Si film is set to 0.025 μm has been described, but the Si film is not limited to this film thickness, but may be thicker. Further, as is apparent from FIG. 22 showing the change in the reflectance with respect to the thickness of the SiNx film, by controlling the thickness of the SiNx film in the range of 0.017 to 0.039 μm, the thickness of the conventional antireflection film is improved. An antireflection effect is obtained.
【０１３５】（実施例１７）以下、本発明の実施例を工
程図である図２６を用いて説明する。まず図２６（ａ）
に示すように基板上に有機膜３５２を塗布し、熱処理を
加えた。熱処理温度は１５０℃とした。塗布膜厚は平坦
面上で０.１５μｍとしたが、基板段差の影響で薄い場
所の膜厚は０.０８μｍ、厚い場所では０.２３μｍであ
った。有機膜３５２としてはブリ−チングする膜である
メタクリル酸−メタクリル酸９−アントリルメチル共重
合体を使った。基板としては段差の形成されているＳｉ
ウェハ３５０上に０.２μｍ厚さのＷ膜３５１を被着し
たものを用いた。Embodiment 17 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG.
The organic film 352 was applied on the substrate as shown in FIG. The heat treatment temperature was 150 ° C. The coating thickness was 0.15 μm on the flat surface, but the thickness was 0.08 μm in a thin place and 0.23 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. As the organic film 352, a methacrylic acid / 9-anthrylmethyl methacrylate copolymer, which is a film to be bleached, was used. As a substrate, a stepped Si
A wafer 350 having a W film 351 with a thickness of 0.2 μm adhered thereto was used.
【０１３６】次に図２６（ｂ）に示すように上記有機膜
３５２上にレジスト膜３５３を通常の工程で塗布し、露
光前ベ−クを行なった。Next, as shown in FIG. 26B, a resist film 353 was applied on the organic film 352 by a usual process, and a pre-exposure bake was performed.
【０１３７】次に図２６（ｃ）に示すように通常の方法
でマスク３５５を介して露光光３５６をレジスト膜３５
３に照射した。ここでは露光光としてＫｒＦエキシマレ
−ザ光を用いた。なお、図ではマスクを近接させて露光
した場合を示したが、レンズやミラ−を介して露光して
もよい。このとき露光光は有機膜３５２に達し、有機膜
の露光された部分の表面側がブリ−チングして、露光光
に対し表面が透明で底部に行くほど光吸収が大きくなる
領域３５４が有機膜３５２に形成された。このことによ
って自動的に、表面側の吸収が低く、基板側で高いとい
う吸収分布が有機膜内に形成されるので、この有機膜を
反射防止膜として用いることができる。Next, as shown in FIG. 26C, exposure light 356 is applied to the resist film 35 through a mask 355 by an ordinary method.
3 were irradiated. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although the drawing shows the case where the exposure is performed with the mask brought close to the mask, the exposure may be performed through a lens or a mirror. At this time, the exposure light reaches the organic film 352, and the surface side of the exposed portion of the organic film is bleached, and the region 354 where the surface is transparent to the exposure light and the light absorption increases as going to the bottom is increased. Formed. As a result, an absorption distribution is automatically formed in the organic film in which absorption on the surface side is low and absorption on the substrate side is high, so that this organic film can be used as an antireflection film.
【０１３８】次に図２６（ｄ）に示すように通常の方法
に従って現像を行って、レジストパタ−ン３５３ａを形
成した。Next, as shown in FIG. 26 (d), development was carried out according to a usual method to form a resist pattern 353a.
【０１３９】その後図２６（ｅ）に示すようにレジスト
パタ−ン３５３ａをマスクに上記有機膜からなる反射防
止膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレジス
トパタ−ン３５７を基板上に形成した。本反射防止法を
用いて０.２５μｍのパタ−ンを形成したところ５％の
寸法精度が得られた。Thereafter, as shown in FIG. 26 (e), the antireflection film made of the above organic film was etched using the resist pattern 353a as a mask to form a resist pattern 357 including the antireflection film processing on the substrate. . When a pattern of 0.25 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained.
【０１４０】一方、膜厚が０.１５μｍの市販のＡＲＣ
型反射防止法（従来反射防止法）を用いた場合の寸法精
度は８％であった。ＡＲＣ膜の膜厚を厚くするとエッチ
ング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ−ンが倒
れるという不良が発生した。On the other hand, a commercially available ARC having a thickness of 0.15 μm
The dimensional accuracy when the mold anti-reflection method (conventional anti-reflection method) was used was 8%. When the thickness of the ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern falls down.
【０１４１】この方法の特徴は、特別な処理を施すこと
なく、自動的に反射防止膜内に光吸収分布を持たせるこ
とが可能なことである。このため、この方法は工程の短
縮、コストの低減に大きな効果がある。A feature of this method is that the light absorption distribution can be automatically provided in the antireflection film without performing any special processing. For this reason, this method is very effective in shortening the process and reducing the cost.
【０１４２】（実施例１８）以下、本発明の実施例を工
程図である図２４を用いて説明する。まず図２４（ａ）
に示すようにＳｉウェハ３４１上に厚さ４.５ｎｍ の酸
化膜３４２（ゲート酸化膜）形成し、さらにその上に厚
さ０.２μｍ のＷ膜３４３を形成した。さらにその上に
膜厚０.２μｍのＨＬＤ(High temperature Low pressur
e Decomposition)膜３４４を形成した。その後、図２４
（ｂ）に示すように、ＨＬＤ膜３４４上に厚さ０.０２
μｍのＷ膜３４５（反射膜）を被着した。この膜のＫｒ
Ｆエキシマレ−ザ光に対する屈折率は３.４０、消衰係
数は２.８５であった。この膜は空気中においてＫｒＦ
エキシマレ−ザ光を５０％以上（エネルギ比）反射させ
る反射膜である。反射膜となるこのＷ膜はこれより厚く
てもよかった。(Embodiment 18) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG.
As shown in (1), an oxide film 342 (gate oxide film) having a thickness of 4.5 nm was formed on a Si wafer 341, and a W film 343 having a thickness of 0.2 μm was further formed thereon. Furthermore, a 0.2 μm thick HLD (High temperature Low pressur
e Decomposition) film 344 was formed. Then, FIG.
As shown in (b), a thickness of 0.02 is formed on the HLD film 344.
A μm W film 345 (reflection film) was applied. Kr of this film
The refractive index to F excimer laser light was 3.40 and the extinction coefficient was 2.85. This film is KrF
It is a reflection film that reflects excimer laser light by 50% or more (energy ratio). This W film serving as a reflection film may be thicker than this.
【０１４３】その後、このＷ膜の上に膜厚０.０２８μ
ｍのＳｉＮx膜３４６(干渉反射防止膜)をＳｉをターゲ
ットとし雰囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＲＦスパッ
タ法で形成し、Ｗ膜とＳｉＮｘ膜との２層膜からなる反
射防止膜とした。このＳｉＮx膜のＫｒＦエキシマレ−
ザ光に対する屈折率（実部）が２.３、消衰係数が０.６
となるようにガス混合比を調整した。その後、ＳｉＮx
膜３４６上にレジスト膜３４７を塗布した。このレジス
ト膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率（実部）
は１.８、消衰係数は０.０２である。Thereafter, a thickness of 0.028 μm is formed on the W film.
An mN SiNx film 346 (interference antireflection film) was formed by RF sputtering using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases, thereby forming an antireflection film consisting of a two-layer film of a W film and a SiNx film. KrF excimer laser of this SiNx film
The refractive index (real part) for the light is 2.3 and the extinction coefficient is 0.6
The gas mixture ratio was adjusted so that Then, SiNx
A resist film 347 was applied on the film 346. Refractive index of this resist film to KrF excimer laser light (real part)
Is 1.8 and the extinction coefficient is 0.02.
【０１４４】次に、図２４（ｃ）に示すように、通常の
方法でマスク３４８を介して露光光３４９をレジスト膜
３４７に照射した。ここでは露光光としてＫｒＦエキシ
マレ−ザ光を用いた。図には示していないがこの露光に
はレンズの開口数が０.４５の縮小投影露光法を用い
た。但しこれは一実験条件であり、例えば、プロキシミ
ティ露光などを用いてもよい。Next, as shown in FIG. 24C, the resist film 347 was irradiated with exposure light 349 through a mask 348 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１４５】次に図２４（ｄ）に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン３４７ａを形
成した。その後、図２４(ｅ)に示すようにレジストパタ
ーン３４７ａをマスクにＳｉＮx 反射防止膜３４６，Ｗ
反射膜３４５及びＨＬＤ膜３４４をエッチングして、Ｓ
ｉＮx ，Ｗ反射膜及びＨＬＤよりなるパターン３４１０
を形成した。この時のエッチングレートの比はレジスト
膜１に対して、ＳｉＮx膜は３、Ｗ反射膜は１.３ 及び
ＨＬＤ膜は３であった。Next, as shown in FIG. 24D, development was performed by a usual method to form a resist pattern 347a. Thereafter, as shown in FIG. 24 (e), using the resist pattern 347a as a mask,
By etching the reflection film 345 and the HLD film 344, S
Pattern 3410 made of iNx, W reflection film and HLD
Was formed. At this time, the ratio of the etching rate to the resist film 1 was 3 for the SiNx film, 1.3 for the W reflection film, and 3 for the HLD film.
【０１４６】その後、図２４（ｆ）に示すようにレジス
トパターン３４７ａを通常の方法で除去した。その後、
図２４（ｇ）に示すようにＳｉＮx 、Ｗ反射膜及びＨＬ
Ｄよりなるパターン３４１０をマスクにＷ膜３４３をＳ
Ｆ6 ガスを用いてエッチングしてゲート配線パターン３
４３ａを形成した。この時のエッチングレートの比はＷ
膜１に対して、ＳｉＮxは１.２、ＨＬＤ膜は１であっ
た。従って膜厚が薄いＷ反射膜及びＳｉＮx 干渉性反射
防止膜はこのエッチングの際に同時に除去された。ここ
ではエッチング装置としてマイクロ波エッチング装置を
用いた。但し、これは一実験条件であり、他の方法を用
いてエッチングしてもよい。またここではエッチングガ
スとしてＳＦ6を用いた。但し、これは一実験条件であ
り、例えば、ＣＦ4，ＮＦ3等のガスを用いてエッチング
してもよい。Thereafter, as shown in FIG. 24F, the resist pattern 347a was removed by a usual method. afterwards,
As shown in FIG. 24 (g), SiNx, W reflection film and HL
Using the pattern 3410 made of D as a mask,
Gate wiring pattern 3 by etching using F6 gas
43a was formed. The etching rate ratio at this time is W
The film 1 was 1.2 for SiNx and 1 for the HLD film. Therefore, the thin W reflection film and the SiNx interference anti-reflection film were removed at the same time during this etching. Here, a microwave etching apparatus was used as an etching apparatus. However, this is an experimental condition, and etching may be performed using another method. Here, SF6 was used as an etching gas. However, this is one experimental condition, and for example, etching may be performed using a gas such as CF4 and NF3.
【０１４７】特別の除去工程なしにこの反射防止膜を除
去できることがこの材料を用いたときの一つの特長であ
る。この特長はＷゲート配線膜の場合だけではなく、タ
ングステンシリサイド膜，タングステンポリサイド膜あ
るいはポリシリコンを含めたそれらの積層膜を用いた場
合にも得られる。本方法により０.２５μｍ 幅のゲート
配線パターンを形成したところ５％の寸法精度が得られ
た。一方、膜厚が0.05μｍの従来型反射防止膜を用いた
場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１０％よ
り改善することはできなかった。One of the advantages of using this material is that the antireflection film can be removed without a special removing step. This feature can be obtained not only in the case of the W gate wiring film but also in the case of using a tungsten silicide film, a tungsten polycide film, or a stacked film thereof including polysilicon. When a gate wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by this method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.
【０１４８】（実施例１９）ゲートが形成されている段
差ウェハ上に厚さ０.３μｍ のＳＯＧ膜（層間絶縁及び
平坦化膜）を形成し、さらにその上に厚さ０.４μｍ の
Ａｌ膜（Ｓｉ２％含有）を形成した。さらにその上に膜
厚０.２μｍのＨＬＤ（High temperature Low pressure
Decomposition)膜を形成した。その後、ＨＬＤ膜上に
厚さ０.０４μｍＡｌ膜（反射膜）を被着した。この膜
のＫｒＦエキシマレ−ザ光に対する屈折率は０.１９、
消衰係数は２.９４であった。この膜は空気中において
ＫｒＦエキシマレ−ザ光を９０％以上（エネルギ比）反
射させる反射膜である。反射膜となるこのＡｌ膜はこれ
より厚くてもよかった。(Embodiment 19) An SOG film (interlayer insulating and planarizing film) having a thickness of 0.3 μm is formed on a stepped wafer on which a gate is formed, and an Al film having a thickness of 0.4 μm is further formed thereon. (Containing 2% of Si). Furthermore, a 0.2 μm-thick HLD (High temperature Low pressure)
Decomposition) film was formed. Thereafter, an Al film (reflection film) having a thickness of 0.04 μm was deposited on the HLD film. The refractive index of this film against KrF excimer laser light was 0.19,
The extinction coefficient was 2.94. This film is a reflection film that reflects KrF excimer laser light in air at 90% or more (energy ratio). This Al film serving as a reflection film may be thicker than this.
【０１４９】その後、このＡｌ膜の上に膜厚０.０１９
μｍのＳｉＯxＮyＨz膜をプラズマCVD法で形成した。Ｓ
ｉＯxＮyＨz 膜の成膜には、シランと亜酸化窒素の混合
ガスを用いた。この場合はＫｒＦエキシマレ−ザ光に対
する消衰係数が０.９ となるような混合ガス比を用い
た。この時の屈折率（実部）は２.４８ であった。ＣＶ
Ｄ膜であるため、基板に段差があるにもかかわらず一様
な膜厚で膜を被着することができ、膜厚コントロール性
が高い。これがＣＶＤ法を用いたときの利点である。Thereafter, a film thickness of 0.019 is formed on the Al film.
A μm SiOxNyHz film was formed by a plasma CVD method. S
A mixed gas of silane and nitrous oxide was used for forming the iOxNyHz film. In this case, a mixed gas ratio was used such that the extinction coefficient for KrF excimer laser light was 0.9. The refractive index (real part) at this time was 2.48. CV
Since it is a D film, the film can be deposited with a uniform film thickness even though there are steps on the substrate, and film thickness controllability is high. This is an advantage when the CVD method is used.
【０１５０】その後、ＳｉＯxＮyＨz 膜上にレジスト膜
を塗布形成した。このレジストのＫｒＦエキシマレ−ザ
光に対する屈折率（実部）は１.８、消衰係数は０.０２
である。次に通常の方法でマスクを介して露光光をレジ
ストに照射した。ここでは露光光としてＫｒＦエキシマ
レ−ザ光を用いた。この露光にはレンズの開口数が０.
４５ の縮小投影露光法を用いた。但し、これは一実験
条件であり、例えば、プロキシミティ露光などを用いて
もよい。次に通常の方法によって現像を行って、レジス
トパターンを形成した。Thereafter, a resist film was applied on the SiOxNyHz film. The resist has a refractive index (real part) of 1.8 for KrF excimer laser light and an extinction coefficient of 0.02.
It is. Next, the resist was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. For this exposure, the numerical aperture of the lens is 0,0.
45 reduced projection exposure methods were used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used. Next, development was performed by an ordinary method to form a resist pattern.
【０１５１】その後、レジストパターンをマスクにＳｉ
ＯxＮyＨz 膜とＡｌ反射膜の２層膜からなる反射防止膜
及びＨＬＤ膜をエッチングして、ＳｉＯxＮyＨz 膜、Ａ
ｌ膜及びＨＬＤ膜よりなるパターンを形成した。その
後、レジストパターンを通常の方法で除去した。その
後、ＳｉＯxＮyＨz膜、Ａｌ膜及びＨＬＤ膜よりなるパ
ターンをマスクに０.４μｍのＡｌ膜をエッチングして
Ａｌ配線パターンを形成した。この時、膜厚が薄いＡｌ
反射膜及びＳｉＯxＮyＨz 干渉性膜の２層膜からなる反
射防止膜はこのエッチングの際に同時に除去された。特
別の除去工程なしにこの反射防止膜を除去できることが
この材料を用いたときの一つの特長である。Then, using the resist pattern as a mask,
The anti-reflection film and the HLD film, which are a two-layer film of an OxNyHz film and an Al reflection film, are etched to form a SiOxNyHz film,
A pattern consisting of an L film and an HLD film was formed. After that, the resist pattern was removed by an ordinary method. Thereafter, the Al film having a thickness of 0.4 μm was etched using the pattern composed of the SiOxNyHz film, the Al film and the HLD film as a mask to form an Al wiring pattern. At this time, the thin Al
The anti-reflection film composed of a two-layer film of a reflection film and a SiOxNyHz interference film was removed at the same time during this etching. One of the advantages of using this material is that the antireflection film can be removed without a special removal step.
【０１５２】これらの反射防止の効果はＡｌ配線膜の場
合だけではなく、Ｔｉ膜，Ｔａ膜あるいはＰｔ膜を用い
た場合にも得られるが、Ａｌ膜は特にその材料自体の反
射率が高いため、他の材料に比べて効果が大きい。本実
施例の方法により０.２５μｍ幅の配線パターンを形成
したところ、５％の寸法精度が得られた。These antireflection effects can be obtained not only in the case of an Al wiring film but also in the case of using a Ti film, a Ta film, or a Pt film. However, since the Al film has a particularly high reflectance, its material itself is high. The effect is greater than other materials. When a wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by the method of this embodiment, dimensional accuracy of 5% was obtained.
【０１５３】一方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防
止膜を用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精
度を１０％より改善することはできなかった。On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.
【０１５４】（実施例２０）実施例１６と同様に段差の
形成されているＳｉウェハ上に０.２μｍ 厚さのＡｌ膜
を被着し、さらにその上にＳＯＧ（Spin on Glass ）膜
を被着した基板を用意した。ここで、基板段差の影響で
ＳＯＧ膜の膜厚は薄い場所で０.２μｍ 、厚い場所では
０.５μｍであった。なお、ＳＯＧ膜はＫｒＦエキシマ
レ−ザ光（波長２４８ｎｍ)に対し透明である。次にＳ
ＯＧ膜上にＡｌ膜（反射膜）を被着した。このＡｌ膜の
膜厚は０.０４１μｍ とした。この膜のＫｒＦエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率（実部）は０.１９、消衰係数
は２.９４であった。この膜は空気中においてＫｒＦエ
キシマレ−ザ光の反射率が９０％以上（エネルギ比）の
反射膜である。その後、このＡｌ膜の上に膜厚０.０１
９μｍのＳｉＮx膜（干渉反射防止膜）をＳｉをターゲ
ットとし雰囲気ガスをＮ2とＡｒガスとしたＤＣスパッ
タ法で形成し、Ａｌ膜とＳｉＮｘ膜の２層膜からなる反
射防止膜とした。ここでこのＳｉＮx膜のＫｒＦエキシ
マレ−ザ光に対する屈折率（実部）が２.４８、消衰係
数が０.９となるようにガス混合比を調整した。この膜
厚及び屈折率が干渉膜としての反射防止条件である。(Example 20) As in Example 16, an Al film having a thickness of 0.2 μm was deposited on a Si wafer having a step, and an SOG (Spin on Glass) film was further deposited thereon. The attached substrate was prepared. Here, the thickness of the SOG film was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The SOG film is transparent to KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm). Then S
An Al film (reflection film) was deposited on the OG film. The thickness of this Al film was 0.041 μm. The refractive index (real part) of this film with respect to KrF excimer laser light was 0.19, and the extinction coefficient was 2.94. This film has a reflectance of 90% or more (energy ratio) for KrF excimer laser light in air. Thereafter, a film thickness of 0.01 is formed on the Al film.
A 9 .mu.m SiNx film (interference antireflection film) was formed by DC sputtering using Si as a target and N2 and Ar gases as atmosphere gases to obtain an antireflection film composed of a two-layer film of an Al film and a SiNx film. The gas mixture ratio was adjusted so that the refractive index (real part) of the SiNx film with respect to KrF excimer laser light was 2.48 and the extinction coefficient was 0.9. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film.
【０１５５】このＳｉＮx／Ａｌ 二層膜からなる反射防
止膜により露光光であるＫｒＦエキシマレ−ザ光のレジ
スト膜に対する反射率は場所によらず（ＳＯＧの膜厚や
段差の影響によらず）０.０１％以下（エネルギ比）と
ほとんど無反射にすることができた。次にＳｉＮx 膜上
にレジスト膜を塗布形成した。レジスト膜のＫｒＦエキ
シマレ−ザ光に対する屈折率（実部）は１.８、消衰係
数は０.０２である。その後、通常の方法でマスクを介
して露光光をレジスト膜に照射した。ここでは露光光と
してＫｒＦエキシマレ−ザ光を用いた。この露光にはレ
ンズの開口数が０.４５ の縮小投影露光法を用いた。但
し、これは一実験条件であり、例えば、プロキシミティ
露光などを用いてもよい。The reflectivity of the KrF excimer laser light, which is the exposure light, to the resist film by the antireflection film made of the SiNx / Al bilayer film is 0 irrespective of the location (irrespective of the SOG film thickness or the step). Almost non-reflection could be achieved at 0.01% or less (energy ratio). Next, a resist film was applied and formed on the SiNx film. The refractive index (real part) of the resist film for KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. Thereafter, the resist film was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. For this exposure, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１５６】次に通常の方法によって現像を行って、レ
ジストパターンを形成した。その後、レジストパターン
をマスクにＳｉＮx 反射防止膜及びＡｌ膜をエッチング
して、反射防止膜加工を含んだレジストパターンを基板
上に形成した。本反射防止法を用いて０.２５μｍ のパ
ターンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、Ａｌ膜の膜厚に対する反射率の変化を示した図２５
から明らかなように、Ａｌ膜の膜厚が０.０４μｍ以上
の場合、十分な反射防止効果が得られる。Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern. Thereafter, the SiNx antireflection film and the Al film were etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a pattern of 0.25 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, FIG. 25 shows a change in reflectance with respect to the thickness of the Al film.
As is clear from the above, when the thickness of the Al film is 0.04 μm or more, a sufficient antireflection effect can be obtained.
【０１５７】膜厚が０.０６μｍ の従来型反射防止膜を
用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１
０％より改善することはできなかった。なお、Ａｌ反射
膜の代わりにＰｔ膜を用いることもできた。When a conventional antireflection film having a thickness of 0.06 μm is used, the dimensional accuracy can be reduced to 1 even if the absorption coefficient is optimized.
It was not possible to improve from 0%. Note that a Pt film could be used instead of the Al reflection film.
【０１５８】（実施例２１）実施例１６と同様に段差の
形成されているＳｉウェハ上に０.３μｍ 厚さのＷ膜
（Ｓｉ２％含有）を被着し、さらにその上にＰＳＧ(燐
添加ガラス)を被着した基板を用意した。ここで、基板
段差の影響でＰＳＧの膜厚は薄い場所で０.３μｍ 、厚
い場所では０.６μｍ であった。なお、ＰＳＧ膜はＫｒ
Ｆエキシマレ−ザ光に対し透明である。次にＰＳＧ膜上
にＷ膜を被着した。このＷ膜のＫｒＦエキシマレ−ザ光
に対する屈折率(実部)は３.４、消衰係数が２.８５であ
った。膜厚は０.０２μｍとした。この膜の空気中にお
けるＫｒＦエキシマレ−ザ光の反射率は５０％以上（エ
ネルギ比）であった。(Example 21) A W film (containing 2% of Si) having a thickness of 0.3 μm was deposited on a Si wafer having a step as in Example 16, and PSG (phosphorus addition) was further formed thereon. Glass) was prepared on a substrate. Here, the thickness of the PSG film was 0.3 μm in a thin place and 0.6 μm in a thick place due to the influence of the step of the substrate. The PSG film is made of Kr
Transparent to F excimer laser light. Next, a W film was deposited on the PSG film. The refractive index (real part) of the W film to KrF excimer laser light was 3.4 and the extinction coefficient was 2.85. The thickness was 0.02 μm. The reflectance of this film in the air for KrF excimer laser light was 50% or more (energy ratio).
【０１５９】その後、この反射膜の上に膜厚０.０３４
μｍ のＳｉＯxＮyＨz 膜をプラズマＣＶＤ法で形成
し、Ｗ膜とＳｉＯｘＮｙＨｚ膜の２層膜からなる反射防
止膜とした。ＳｉＯxＮyＨz 膜成膜にはシランと亜酸化
窒素の混合ガスを用いて行った。この場合、ＫｒＦエキ
シマレ−ザ光に対する消衰係数が０.６ となるような混
合ガス比を用いた。この時の屈折率(実部)は２.０８ で
あった。ＣＶＤ膜であるため、基板に段差があるにもか
かわらず一様な膜厚で膜を被着することができ、膜厚コ
ントロール性が高い。これがＣＶＤ法を用いたときの利
点である。ＳｉＯxＮyＨz／Ｗ 二層膜からなる反射防止
膜によりＫｒＦエキシマレ−ザ光のレジスト膜に対する
反射率は場所によらず０.０１％ 以下（エネルギ比）と
ほとんど無反射にすることができた。Thereafter, a film thickness of 0.034 is formed on the reflective film.
A μm SiOxNyHz film was formed by a plasma CVD method to form an antireflection film composed of a two-layer film of a W film and a SiOxNyHz film. The SiOxNyHz film was formed using a mixed gas of silane and nitrous oxide. In this case, a mixed gas ratio was used such that the extinction coefficient for KrF excimer laser light was 0.6. At this time, the refractive index (real part) was 2.08. Since it is a CVD film, the film can be deposited with a uniform film thickness even though the substrate has steps, and the film thickness controllability is high. This is an advantage when the CVD method is used. The reflectivity of the KrF excimer laser light to the resist film was 0.01% or less (energy ratio) almost irrespective of the location by the anti-reflection film composed of the SiOxNyHz / W bilayer film, regardless of the location.
【０１６０】次にＳｉＯxＮyＨz 膜上にレジスト膜を塗
布形成した。ここで用いたレジスト膜のＫｒＦエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率は１.８、消衰係数は０.０２で
ある。その後、通常の方法でマスクを介して露光光をレ
ジスト膜に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシ
マレ−ザ光を用いた。この露光にはレンズの開口数が
０.４５ の縮小投影露光法を用いた。但し、これは一実
験条件であり、例えば、プロキシミティ露光などを用い
てもよい。Next, a resist film was applied on the SiOxNyHz film. The refractive index of the resist film used for KrF excimer laser light is 1.8 and the extinction coefficient is 0.02. Thereafter, the resist film was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner. Here, KrF excimer laser light was used as exposure light. For this exposure, a reduced projection exposure method in which the numerical aperture of the lens was 0.45 was used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.
【０１６１】次に通常の方法によって現像を行って、レ
ジストパターンを形成した。その後、レジストパターン
をマスクにＳｉＯxＮyＨz 膜とＷ膜とからなる反射防止
膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレジスト
パターンを基板上に形成した。本反射防止法を用いて
０.２５μｍ のパターンを形成したところ５％の寸法精
度が得られた。一方、膜厚が０.０５４μｍ の従来型Ｃ
ＶＤ型反射防止膜を用いた場合には、吸収係数をいかに
最適化しても寸法精度を１０％より改善することはでき
なかった。Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern. Thereafter, using the resist pattern as a mask, the antireflection film composed of the SiOxNyHz film and the W film was etched to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a pattern of 0.25 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, the conventional C having a thickness of 0.054 μm
When the VD type antireflection film was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10%, no matter how the absorption coefficient was optimized.
【０１６２】（実施例２２）実施例１６と同様に段差の
形成されているＳｉウェハ上に０.２μｍ 厚さのＷ膜を
被着し、さらにその上にＳＯＧ（Spin on Glass ）を被
着した基板を用意した。ここで、基板段差の影響でＳＯ
Ｇの膜厚は薄い場所で０.２μｍ 、厚い場所では０.５
μｍ であった。なお、ＳＯＧ膜はｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）に対し透明である。次にＳＯＧ膜上にＳｉ膜（反射
膜）をＳｉをターゲットとし、雰囲気ガスをＡｒとした
ＤＣスパッタ法で形成した。このＳｉ膜の膜厚は０.０
２５μｍとした。この膜のｉ線に対する屈折率（実部）
は４.６、消衰係数は２.７であった。この膜の空気中に
おけるｉ線の反射率は５０％以上（エネルギ比）であ
る。(Example 22) A W film having a thickness of 0.2 µm is deposited on a Si wafer having a step as in Example 16, and SOG (Spin on Glass) is further deposited thereon. A prepared substrate was prepared. Here, the SO
The thickness of G is 0.2 μm in a thin place and 0.5 in a thick place.
μm 2. Note that the SOG film is made of i-line (wavelength 365n).
m) is transparent. Next, a Si film (reflection film) was formed on the SOG film by DC sputtering using Si as a target and an atmosphere gas of Ar. The thickness of this Si film is 0.0
The thickness was 25 μm. Refractive index of this film for i-line (real part)
Was 4.6 and the extinction coefficient was 2.7. The i-line reflectance of this film in air is 50% or more (energy ratio).
【０１６３】その後、このＳｉ膜の上に膜厚０.０２９
μｍのＳｉＮx膜（干渉膜）をＳｉをターゲットとし雰
囲気ガスをＮ2 とＡｒガスとしたＤＣスパッタ法で形成
し、Ｓｉ膜とＳｉＮｘ膜の２層膜からなる反射防止膜と
した。ここでＳｉＮx膜のｉ線に対する屈折率（実部）
が２.８、消衰係数が０.４ となるようにガス混合比を
調整した。この膜厚及び屈折率が干渉膜としての反射防
止条件である。このＳｉＮx／Ｓｉ 二層膜からなる反射
防止膜により露光光であるｉ線光のレジスト膜に対する
反射率は場所によらず（ＳＯＧの膜厚や段差の影響によ
らず）０.２％以下（エネルギ比）とほとんど無反射に
することができた。Thereafter, a film thickness of 0.029 was formed on the Si film.
A μm SiNx film (interference film) was formed by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of N2 and Ar gas to obtain an antireflection film composed of a two-layer film of a Si film and a SiNx film. Here, the refractive index of the SiNx film with respect to the i-line (real part)
Was adjusted to 2.8 and the extinction coefficient to 0.4. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film. Due to the antireflection film made of the SiNx / Si bilayer film, the reflectivity of i-line light as exposure light to the resist film is 0.2% or less irrespective of the location (irrespective of the thickness of the SOG or the step). Energy ratio) and almost no reflection.
【０１６４】次にＳｉＮx 膜上にレジスト膜を塗布形成
した。このレジスト膜のｉ線に対する屈折率（実部）は
１.７、消衰係数は０.００である。その後、通常の方法
でマスクを介して露光光をレジスト膜に照射した。ここ
では露光光としてｉ線を用いた。次に通常の方法によっ
て現像を行って、レジストパターンを形成した。Next, a resist film was applied on the SiNx film. The refractive index (real part) of this resist film with respect to the i-line is 1.7, and the extinction coefficient is 0.00. Thereafter, the resist film was irradiated with exposure light through a mask in a usual manner. Here, i-line was used as exposure light. Next, development was performed by an ordinary method to form a resist pattern.
【０１６５】その後、レジストパターンをマスクにＳｉ
Ｎx 膜及びＳｉ膜からなる反射防止膜をエッチングし
て、反射防止膜加工を含んだレジストパターンを基板上
に形成した。本反射防止法を用いて０.３５μｍ のパタ
ーンを形成したところ５％の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が０.０５μｍ の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を１５％より
改善することはできなかった。なおここではＳｉＮx膜
の膜厚として０.０２９μｍ の場合を示したが、膜厚を
０.１μｍと厚くできる場合にはその屈折率を２.６、消
衰係数を０.２とすることにより、反射率を０.１％とさ
らに小さくすることができた。After that, using the resist pattern as a mask,
The anti-reflection film made of the Nx film and the Si film was etched to form a resist pattern including the anti-reflection film processing on the substrate. When a pattern of 0.35 μm was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when a conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 15% even if the absorption coefficient was optimized. Although the case where the thickness of the SiNx film is 0.029 μm is shown here, when the thickness can be increased to 0.1 μm, the refractive index is set to 2.6 and the extinction coefficient is set to 0.2. And the reflectivity could be further reduced to 0.1%.
【０１６６】[0166]
【発明の効果】反射防止膜加工時のアスペクト比の問題
なく、かつ透明膜が介在する基板、金属膜のような反射
率の高い基板など種々な基板に対し極めて高い反射防止
効果が得られる。本方法により微細で高精度なレジスト
パターンが形成できる。このため作る素子の歩留まりや
信頼性が向上する。さらにロジックLSI などへ応用する
とその高い寸法精度でゲートを作ることができ、その動
作速度が上がる。According to the present invention, an extremely high antireflection effect can be obtained on various substrates such as a substrate having a transparent film and a substrate having a high reflectance such as a metal film without any problem of the aspect ratio at the time of processing the antireflection film. By this method, a fine and highly accurate resist pattern can be formed. Therefore, the yield and reliability of the device to be manufactured are improved. Furthermore, when applied to logic LSIs and the like, gates can be manufactured with high dimensional accuracy, and the operating speed increases.
【図１】本発明の第１の実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a process of a first embodiment of the present invention.
【図２】従来法（干渉性反射防止法）の問題点を示す概
念図。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a problem of a conventional method (coherent reflection prevention method).
【図３】従来法（ＡＲＣ法）の問題点を示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a problem of the conventional method (ARC method).
【図４】本発明の反射防止膜の特徴を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing characteristics of the antireflection film of the present invention.
【図５】本発明の反射防止膜中の光吸収特性を示す特性
図。FIG. 5 is a characteristic diagram showing light absorption characteristics in the antireflection film of the present invention.
【図６】本発明の反射防止膜中の光吸収特性を示す特性
図。FIG. 6 is a characteristic diagram showing light absorption characteristics in the antireflection film of the present invention.
【図７】本発明の第２の実施例の工程を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a step of the second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第３の実施例の工程を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a step of the third embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第４の実施例の工程を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a step of the fourth embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第５の実施例の工程を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a step of the fifth embodiment of the present invention.
【図１１】実施例３における反射防止膜の光吸収の特性
図。FIG. 11 is a characteristic diagram of light absorption of an antireflection film in Example 3.
【図１２】本発明の第６の実施例を示す工程図。FIG. 12 is a process chart showing a sixth embodiment of the present invention.
【図１３】本発明を実現する投影露光装置の構成を示す
構成図。FIG. 13 is a configuration diagram illustrating a configuration of a projection exposure apparatus that implements the present invention.
【図１４】本発明の半導体素子の製造方法を示す断面
図。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.
【図１５】本発明の半導体素子を構成する主なパタンの
平面図。FIG. 15 is a plan view of main patterns constituting the semiconductor device of the present invention.
【図１６】第１０の実施例の特徴を示す概念図。FIG. 16 is a conceptual diagram showing features of the tenth embodiment.
【図１７】本発明の第１１の実施例を示す工程図。FIG. 17 is a process chart showing an eleventh embodiment of the present invention.
【図１８】実施例１１における反射防止効果を示す特性
図。FIG. 18 is a characteristic diagram showing an antireflection effect in the eleventh embodiment.
【図１９】本発明の第１２の実施例を示す工程図。FIG. 19 is a process chart showing a twelfth embodiment of the present invention.
【図２０】本発明の第１３の実施例を示す工程図。FIG. 20 is a process chart showing a thirteenth embodiment of the present invention.
【図２１】本発明の第１６の実施例を示す工程図。FIG. 21 is a process chart showing a sixteenth embodiment of the present invention.
【図２２】実施例１６における反射防止効果を示す特性
図。FIG. 22 is a characteristic diagram showing an antireflection effect in Example 16.
【図２３】消衰係数と反射率との関係を示す図。FIG. 23 is a graph showing the relationship between the extinction coefficient and the reflectance.
【図２４】本発明の第１８の実施例を示す工程図。FIG. 24 is a process chart showing an eighteenth embodiment of the present invention.
【図２５】実施例２０における反射防止効果を示す特性
図。FIG. 25 is a characteristic diagram showing an antireflection effect in Example 20.
【図２６】本発明の第１７の実施例を示す工程図。FIG. 26 is a process chart showing a seventeenth embodiment of the present invention.
【図２７】ＳｉＯｘＮｙＨｚ膜のｘやｙ及びＳｉＮｘの
ｘの変化に伴う屈折率と消衰係数の変化を示す図。FIG. 27 is a diagram showing changes in the refractive index and the extinction coefficient with changes in x and y of the SiOxNyHz film and x of SiNx.
【図２８】反射率に対する寸法精度の一例を示す図。FIG. 28 is a diagram showing an example of dimensional accuracy with respect to reflectance.
１…基板、２…有機膜、３…ＨＣｌガス、４…レジス
ト、４ａ…レジストパターン、５…マスク、６…露光、
７…反射防止膜加工を含んだレジストパターン、２０…
反射防止膜、２１…段差部での反射防止膜の膜厚、２２
…平坦部での反射防止膜の膜厚、３０…反射防止膜（Ａ
ＲＣ膜）、３１…ＡＲＣ膜の膜厚、３２…ＡＲＣ膜の膜
厚、３３…平坦部でのＡＲＣ膜の膜厚、３４…段差上
部、３５…段差下部。４１…吸収調整光、４２…基板、
４３…吸収勾配を持つ反射防止部、４４…一定の光吸収
を持つ反射防止部、５１…反射防止膜の吸光特性、６１
…段差上部に形成された反射防止膜の吸光特性、６２…
段差下部に形成された反射防止膜の吸光特性、１１０…
Ｓｉウェハ、１１１…Ａｌ膜、１１２…有機膜、１１３
…全面露光光（吸収調整光）、１１４…透明化した層、
１１５…レジスト、１１５ａ…レジストパタ−ン、１１
６…マスク、１１７…露光光、１１８…反射防止膜加工
を含んだレジストパタ−ン、１７２…素子分離領域、１
７３，１８２，１８７…ワード線、１７６，１８３，１
８８…データ線、１８０…プレート電極、１７８，１８
５，１９０…蓄積電極、５０８…投影レンズ、５１２…
ＸＹステージ、５０１…光源、５０６…マスク、５０９
…ウェーハ、２０１…Ｓｉウェハ、２０２…Ｗ、２０３
…ＳＯＧ、２０４…Ｓｉ膜（下層反射防止膜）、２０５
…ＳｉＮx 膜（上層反射防止膜）、２０６，２２６，２
３７…レジスト、２０６ａ，２２６ａ，２３７ａ…レジ
ストパターン、２０７，２２７，２３８…マスク、２０
８，２２８，２３９…露光光、２０９，２２９…反射防
止膜加工を含んだレジストパターン、２２１，２３１…
Ｓｉウェハ、２２２…Ａｌ、２２３…ＰＳＧ、２２４，
２２５…ＳｉＯxＮyＨz 膜、２３２…酸化膜、２３３…
ポリシリコン、２３３ａ…ゲート配線パターン(ポリシ
リコンパターン)、２３４…ＨＬＤ膜、２３４ａ…ＨＬ
Ｄパターン、２３５…Ｓｉ膜、２３５ａ…Ｓｉパター
ン、２３６…ＳｉＮx 膜、２３６ａ…ＳｉＮx パター
ン、３１１…Ｓｉウェハ、３１２…Ｗ、３１３…ＳＯ
Ｇ、３１４…Ｓｉ膜（反射膜）、３１５…ＳｉＮx 膜
（反射防止膜）、３１６…レジスト、３１６ａ…レジス
トパターン、３１７…マスク、３１８…露光光、３１９
…レジストパターン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Organic film, 3 ... HCl gas, 4 ... Resist, 4a ... Resist pattern, 5 ... Mask, 6 ... Exposure,
7 ... resist pattern including anti-reflection film processing, 20 ...
Anti-reflection film, 21 ... thickness of anti-reflection film at stepped portion, 22
... Thickness of antireflection film on flat portion, 30 ... Antireflection film (A
RC film), 31: ARC film thickness, 32: ARC film thickness, 33: ARC film thickness in flat portion, 34: step upper portion, 35: step lower portion. 41: absorption adjustment light, 42: substrate,
43: an anti-reflection part having an absorption gradient; 44, an anti-reflection part having a constant light absorption; 51, an absorption characteristic of an anti-reflection film;
... light absorption characteristics of the antireflection film formed on the upper part of the step, 62 ...
The light absorption characteristics of the anti-reflection film formed under the step, 110 ...
Si wafer, 111: Al film, 112: Organic film, 113
... Overall exposure light (absorption adjustment light), 114 ... Transparent layer,
115 ... resist, 115a ... resist pattern, 11
Reference numeral 6: mask, 117: exposure light, 118: resist pattern including anti-reflection film processing, 172: element isolation region, 1
73,182,187 ... word line, 176,183,1
88: data line, 180: plate electrode, 178, 18
5,190 ... storage electrode, 508 ... projection lens, 512 ...
XY stage, 501: light source, 506: mask, 509
... Wafer, 201 ... Si wafer, 202 ... W, 203
... SOG, 204 ... Si film (lower antireflection film), 205
... SiN x film (upper antireflection film), 206, 226, 2
37 resist, 206a, 226a, 237a resist pattern, 207, 227, 238 mask, 20
8, 228, 239 exposure light, 209, 229 resist pattern including antireflection film processing, 221, 231 ...
Si wafer, 222 ... Al, 223 ... PSG, 224
225 ... SiO x N y H z film, 232 ... oxide film, 233 ...
Polysilicon, 233a ... gate wiring pattern (polysilicon pattern), 234 ... HLD film, 234a ... HL
D pattern, 235 ... Si film, 235a ... Si pattern, 236 ... SiN x film, 236a ... SiN x pattern, 311 ... Si wafer, 312 ... W, 313 ... SO
G, 314: Si film (reflection film), 315: SiN x film (anti-reflection film), 316: resist, 316a: resist pattern, 317: mask, 318: exposure light, 319
... resist pattern.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７４ (72)発明者 浅井 尚子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2H025 AA00 AB16 AC04 AC08 DA34 DA40 FA03 FA14 FA39 FA47 2H096 AA00 AA25 CA05 CA06 EA03 EA04 HA11 JA04 LA01 5F046 CA04 PA03 PA04 PA07 PA08 PA09 PA12 5F058 BA20 BD01 BD04 BD07 BD15 BF07 BF23 BF30 BJ02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/318 H01L 21/30 574 (72) Inventor Naoko Asai 1-280, Higashi-Koigabo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term in Hitachi Central Research Laboratory (reference) 2H025 AA00 AB16 AC04 AC08 DA34 DA40 FA03 FA14 FA39 FA47 2H096 AA00 AA25 CA05 CA06 EA03 EA04 HA11 JA04 LA01 5F046 CA04 PA03 PA04 PA07 PA08 PA09 PA12 5F058 BA20 BD01 BD04 BD07BD15 BF
Claims (4)
は金属含有膜を含む被加工膜を形成する工程と、前記被
加工膜上に露光光に対して透明な第１の薄膜を形成する
工程と、前記第１の薄膜上に第２及び第３の薄膜を形成
する工程と、前記第３の薄膜上に感光性薄膜を形成する
工程と、前記感光性薄膜を選択的に露光光に晒す工程
と、前記感光性薄膜を現像する工程と、前記感光性薄膜
が除去された領域の前記金属膜あるいは金属含有膜を露
出させる工程と、前記感光性薄膜を除去する工程とを備
え、前記第２の薄膜はAl（アルミニューム）膜であり、
前記第３の薄膜が前記露光光に対して干渉膜であること
を特徴とする半導体装置の製造方法。1. A step of forming a film to be processed including at least one metal film or a metal-containing film on a substrate, and a step of forming a first thin film transparent to exposure light on the film to be processed. Forming a second and a third thin film on the first thin film, forming a photosensitive thin film on the third thin film, and selectively exposing the photosensitive thin film to exposure light. A step of developing the photosensitive thin film, a step of exposing the metal film or the metal-containing film in a region where the photosensitive thin film has been removed, and a step of removing the photosensitive thin film. The thin film 2 is an Al (aluminum) film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the third thin film is an interference film with respect to the exposure light.
光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein said exposure light is a laser light.
D(High temperature Low pressure Deposition)膜また
はSOG(Spin on Glass)膜であることを特徴とする半導体
装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the first thin film is HL.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a D (High temperature Low pressure Deposition) film or a SOG (Spin on Glass) film.
OxNyHz膜またはSiNx膜であることを特徴とする半導体装
置の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the third thin film is made of Si.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is an OxNyHz film or a SiNx film.
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