JP2674589B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- JP2674589B2 JP2674589B2 JP29142095A JP29142095A JP2674589B2 JP 2674589 B2 JP2674589 B2 JP 2674589B2 JP 29142095 A JP29142095 A JP 29142095A JP 29142095 A JP29142095 A JP 29142095A JP 2674589 B2 JP2674589 B2 JP 2674589B2
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体や各種デバ
イスの製造プロセスにおいて、エッチング用マスク、イ
オン注入用マスク等に用いられるレジストパターンの形
成方法に関するものである。
イスの製造プロセスにおいて、エッチング用マスク、イ
オン注入用マスク等に用いられるレジストパターンの形
成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおける従来のレジ
ストパターン形成法では、基板上にレジスト層を塗布
し、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、またはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）
を用いて露光を行い、アルカリ水溶液で現像を行う方法
が用いられてきた。このような従来の方法では、下地基
板からの反射光によるレジスト形状の劣化、いわゆるハ
レーションと呼ばれる現象が大きな問題となっている。
また、下地基板の段差によりレジスト膜厚が変化すると
パターン寸法が変動する、といった定在波効果と呼ばれ
る問題もあった。これらの問題は、半導体素子を作成す
る上で、トランジスタ特性のばらつき、あるいは断線、
ショートといった問題を引き起こす。
ストパターン形成法では、基板上にレジスト層を塗布
し、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、またはＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）
を用いて露光を行い、アルカリ水溶液で現像を行う方法
が用いられてきた。このような従来の方法では、下地基
板からの反射光によるレジスト形状の劣化、いわゆるハ
レーションと呼ばれる現象が大きな問題となっている。
また、下地基板の段差によりレジスト膜厚が変化すると
パターン寸法が変動する、といった定在波効果と呼ばれ
る問題もあった。これらの問題は、半導体素子を作成す
る上で、トランジスタ特性のばらつき、あるいは断線、
ショートといった問題を引き起こす。
【０００３】このような問題を解決する方法として、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、テクニカル・ダイジェスト（International Elec
tronDevice Meeting, Technical Digest）、１９８２
年、３９１〜３９４頁に記載されているような３層レジ
ストプロセス、あるいは、ソリッド・ステイト・テクノ
ロジー（日本版）、１９９３年１１月号、２３〜２５頁
に記載されているようなレジストの下に反射防止膜を用
いる方法が挙げられる。
ンターナショナル・エレクトロン・デバイス・ミーティ
ング、テクニカル・ダイジェスト（International Elec
tronDevice Meeting, Technical Digest）、１９８２
年、３９１〜３９４頁に記載されているような３層レジ
ストプロセス、あるいは、ソリッド・ステイト・テクノ
ロジー（日本版）、１９９３年１１月号、２３〜２５頁
に記載されているようなレジストの下に反射防止膜を用
いる方法が挙げられる。
【０００４】前者の３層レジストプロセスとは、基板上
にまず第１のレジストを塗布し、かつこの上にスピン・
オン・グラス（ＳＯＧ）を塗布した後、ベーキングを行
い、さらにこの上に第２のレジストを塗布し、通常の露
光、現像を行う。ついで、フッ素系ガスを用いたプラズ
マ中で第２のレジストパターンをマスクとしてＳＯＧを
エッチングし、その後、酸素ガスを用いたプラズマ中で
ＳＯＧをマスクとして第１のレジストをエッチングす
る。ここで、第１のレジストが下地基板からの反射光を
抑える役割を果たしている。しかしながら、この方法
は、条件の異なる２段階のエッチングを必要とし工程が
複雑である上、ＳＯＧとレジストの密着性に問題があっ
た。
にまず第１のレジストを塗布し、かつこの上にスピン・
オン・グラス（ＳＯＧ）を塗布した後、ベーキングを行
い、さらにこの上に第２のレジストを塗布し、通常の露
光、現像を行う。ついで、フッ素系ガスを用いたプラズ
マ中で第２のレジストパターンをマスクとしてＳＯＧを
エッチングし、その後、酸素ガスを用いたプラズマ中で
ＳＯＧをマスクとして第１のレジストをエッチングす
る。ここで、第１のレジストが下地基板からの反射光を
抑える役割を果たしている。しかしながら、この方法
は、条件の異なる２段階のエッチングを必要とし工程が
複雑である上、ＳＯＧとレジストの密着性に問題があっ
た。
【０００５】そこで、これらの問題を解決する手段の一
つとして、特開平２−３０４９２２号公報に、ＳＯＧを
塗布する代わりに、２層レジストプロセスにおける第１
のレジストの表面のみをシリル化する方法が開示されて
いる。この方法を用いると、ＳＯＧとレジストの密着性
の問題は解決されるものの、第１のレジスト中のシリル
化された部分とシリル化されない部分でエッチングを分
けて行う必要があり、工程が複雑である、という問題は
依然として残る。
つとして、特開平２−３０４９２２号公報に、ＳＯＧを
塗布する代わりに、２層レジストプロセスにおける第１
のレジストの表面のみをシリル化する方法が開示されて
いる。この方法を用いると、ＳＯＧとレジストの密着性
の問題は解決されるものの、第１のレジスト中のシリル
化された部分とシリル化されない部分でエッチングを分
けて行う必要があり、工程が複雑である、という問題は
依然として残る。
【０００６】これに対して、反射防止膜を用いる方法
は、反射防止効果を維持したまま、３層レジストプロセ
スに比べて工程が少なくて済むという利点がある。しか
しながら、この方法は、反射防止膜をエッチングする際
に、通常の条件下では反射防止膜とレジストの選択比が
１程度と小さいため、レジスト形状が劣化してしまう、
という問題がある。
は、反射防止効果を維持したまま、３層レジストプロセ
スに比べて工程が少なくて済むという利点がある。しか
しながら、この方法は、反射防止膜をエッチングする際
に、通常の条件下では反射防止膜とレジストの選択比が
１程度と小さいため、レジスト形状が劣化してしまう、
という問題がある。
【０００７】この問題を解決する手段としては、特開昭
６４−５２１４２号公報に、反射防止膜上のレジストパ
ターン表面だけを選択的にシリル化する方法が開示され
ている。この方法によれば、シリル化されたレジストパ
ターンと、シリル化されなかった反射防止膜との選択比
は２０程度が得られ、反射防止膜をエッチングする際の
レジストパターンの形状劣化を防ぐことができる。しか
しながら、レジストパターンをシリル化することにより
その体積が膨張するため、パターン寸法が変動する、と
いう別の問題が生じる。
６４−５２１４２号公報に、反射防止膜上のレジストパ
ターン表面だけを選択的にシリル化する方法が開示され
ている。この方法によれば、シリル化されたレジストパ
ターンと、シリル化されなかった反射防止膜との選択比
は２０程度が得られ、反射防止膜をエッチングする際の
レジストパターンの形状劣化を防ぐことができる。しか
しながら、レジストパターンをシリル化することにより
その体積が膨張するため、パターン寸法が変動する、と
いう別の問題が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、３
層レジストプロセスや反射防止膜の使用によりハレーシ
ョン等の問題を解消することができるが、それらの改良
法を用いても、３層レジストプロセスの場合は工程が複
雑であるという問題、反射防止膜の場合はパターンの寸
法変動が生じるという問題が残ってしまう。
層レジストプロセスや反射防止膜の使用によりハレーシ
ョン等の問題を解消することができるが、それらの改良
法を用いても、３層レジストプロセスの場合は工程が複
雑であるという問題、反射防止膜の場合はパターンの寸
法変動が生じるという問題が残ってしまう。
【０００９】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、少ない工程数でレジストの寸法変
動が生じることなく、反射防止膜のエッチング時にレジ
スト形状の劣化を防止し得るレジストパターンの形成方
法を提供することを目的とする。
されたものであって、少ない工程数でレジストの寸法変
動が生じることなく、反射防止膜のエッチング時にレジ
スト形状の劣化を防止し得るレジストパターンの形成方
法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のレジストパターンの形成方法は、シリコ
ン基板上に有機系の反射防止膜を形成する工程と、反射
防止膜の全体をシリル化する工程と、反射防止膜上にレ
ジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に紫外線または
遠紫外線を照射する工程と、レジスト膜を現像してレジ
ストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマ
スクとして反射防止膜をシリコン酸化膜用のエッチング
ガスを含むプラズマ中でエッチングする工程、を有する
ことを特徴とするものである。
めに、本発明のレジストパターンの形成方法は、シリコ
ン基板上に有機系の反射防止膜を形成する工程と、反射
防止膜の全体をシリル化する工程と、反射防止膜上にレ
ジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に紫外線または
遠紫外線を照射する工程と、レジスト膜を現像してレジ
ストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマ
スクとして反射防止膜をシリコン酸化膜用のエッチング
ガスを含むプラズマ中でエッチングする工程、を有する
ことを特徴とするものである。
【００１１】本発明においては、反射防止膜をシリル化
することによって、反射防止膜中にシリコンが取り込ま
れたシリル化層が形成される。例えば、反射防止膜の一
種であるノボラック系樹脂をヘキサメチルジシラザンと
反応させると、下記の化１に示すように、樹脂中のＯＨ
基のＨがシリル基と置換され、このような分子構造を持
ったシリル化層が形成される。
することによって、反射防止膜中にシリコンが取り込ま
れたシリル化層が形成される。例えば、反射防止膜の一
種であるノボラック系樹脂をヘキサメチルジシラザンと
反応させると、下記の化１に示すように、樹脂中のＯＨ
基のＨがシリル基と置換され、このような分子構造を持
ったシリル化層が形成される。
【化１】
【００１２】このシリル化層のエッチング耐性はレジス
トとシリコン酸化膜の中間のような特性を示す。例え
ば、レジストをエッチングするような酸素ガスプラズマ
中でエッチングを行った場合、シリル化層はレジストほ
どエッチングされないが、シリコン酸化膜よりはエッチ
ングされる。また、シリコン酸化膜をエッチングするよ
うなフッ素ガスプラズマ中でエッチングを行った場合、
シリル化層はシリコン酸化膜ほどエッチングされない
が、レジストよりはエッチングされる。
トとシリコン酸化膜の中間のような特性を示す。例え
ば、レジストをエッチングするような酸素ガスプラズマ
中でエッチングを行った場合、シリル化層はレジストほ
どエッチングされないが、シリコン酸化膜よりはエッチ
ングされる。また、シリコン酸化膜をエッチングするよ
うなフッ素ガスプラズマ中でエッチングを行った場合、
シリル化層はシリコン酸化膜ほどエッチングされない
が、レジストよりはエッチングされる。
【００１３】したがって、レジストパターンをマスクと
して反射防止膜をエッチングする際に、フッ素ガスを含
むプラズマ中でエッチングすると、レジストはほとんど
エッチングされずに反射防止膜のみエッチングされるこ
とになり、すなわち反射防止膜とレジストとの選択比が
大きくなるため、レジスト形状の劣化は起こらない。さ
らに、反射防止膜のシリル化はレジスト膜を形成する前
に行うため、シリル化によってレジストパターンが変形
するということもない。
して反射防止膜をエッチングする際に、フッ素ガスを含
むプラズマ中でエッチングすると、レジストはほとんど
エッチングされずに反射防止膜のみエッチングされるこ
とになり、すなわち反射防止膜とレジストとの選択比が
大きくなるため、レジスト形状の劣化は起こらない。さ
らに、反射防止膜のシリル化はレジスト膜を形成する前
に行うため、シリル化によってレジストパターンが変形
するということもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１を参照して説明する。まず、図１（ａ）に示すよう
に、シリコン基板１上に、例えば光吸収用染料を含有す
るノボラック系樹脂膜からなる反射防止膜２を塗布した
後、図１（ｂ）に示すように、ヘキサメチルジシラザン
を用い、その雰囲気中で２００℃、５分間加熱すること
により反射防止膜２のシリル化を行った。なお、この条
件は反射防止膜２の全体がシリル化する条件である。
１を参照して説明する。まず、図１（ａ）に示すよう
に、シリコン基板１上に、例えば光吸収用染料を含有す
るノボラック系樹脂膜からなる反射防止膜２を塗布した
後、図１（ｂ）に示すように、ヘキサメチルジシラザン
を用い、その雰囲気中で２００℃、５分間加熱すること
により反射防止膜２のシリル化を行った。なお、この条
件は反射防止膜２の全体がシリル化する条件である。
【００１５】そして、全体がシリル化された反射防止膜
３上にレジストを塗布した後、ＫｒＦエキシマレーザス
テッパーによる露光、現像を行い、図１（ｃ）に示すよ
うなレジストパターン４を形成する。ついで、このレジ
ストパターン４をマスクとしてＲＩＥ方式のエッチング
装置を用いて反射防止膜３のエッチングを行う。この際
には、エッチングガスとしてＣＦ4 ガス（フッ素系ガ
ス）を用い、ＲＦパワー１００Ｗ、ＣＦ4 ガス流量５０
ｓｃｃｍ、基板温度−５０℃、圧力５ｍＴｏｒｒの条件
とする。すると、図１（ｄ）に示すようなパターンが形
成される。
３上にレジストを塗布した後、ＫｒＦエキシマレーザス
テッパーによる露光、現像を行い、図１（ｃ）に示すよ
うなレジストパターン４を形成する。ついで、このレジ
ストパターン４をマスクとしてＲＩＥ方式のエッチング
装置を用いて反射防止膜３のエッチングを行う。この際
には、エッチングガスとしてＣＦ4 ガス（フッ素系ガ
ス）を用い、ＲＦパワー１００Ｗ、ＣＦ4 ガス流量５０
ｓｃｃｍ、基板温度−５０℃、圧力５ｍＴｏｒｒの条件
とする。すると、図１（ｄ）に示すようなパターンが形
成される。
【００１６】本実施の形態のレジストパターンの形成方
法によれば、反射防止効果を維持したまま、ＣＦ4 ガス
で反射防止膜３をエッチングする際に、シリル化された
反射防止膜３とレジストとの選択比が大きいため、エッ
チング時のレジスト形状の劣化を防ぐことができる。実
際に、上記の方法によって得られたレジストパターンを
電子顕微鏡で観察したところ、レジスト形状の劣化のな
い、良好なパターンが形成された。
法によれば、反射防止効果を維持したまま、ＣＦ4 ガス
で反射防止膜３をエッチングする際に、シリル化された
反射防止膜３とレジストとの選択比が大きいため、エッ
チング時のレジスト形状の劣化を防ぐことができる。実
際に、上記の方法によって得られたレジストパターンを
電子顕微鏡で観察したところ、レジスト形状の劣化のな
い、良好なパターンが形成された。
【００１７】また、反射防止膜２のシリル化はレジスト
膜を形成する前に行うため、シリル化によってレジスト
が膨張することもなく、レジストパターンが変形した
り、パターン寸法が変動することもない。
膜を形成する前に行うため、シリル化によってレジスト
が膨張することもなく、レジストパターンが変形した
り、パターン寸法が変動することもない。
【００１８】さらに、形成する膜が反射防止膜とレジス
ト膜の２層のみであり、反射防止膜の全体をシリル化す
ることでこれを一括してエッチングできるため、従来の
方法に比べてパターン形成に要する工程数を少なくする
ことができる。
ト膜の２層のみであり、反射防止膜の全体をシリル化す
ることでこれを一括してエッチングできるため、従来の
方法に比べてパターン形成に要する工程数を少なくする
ことができる。
【００１９】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態では、ＫｒＦエキシマレーザで露光
を行ったが、水銀ランプのｇ線、ｉ線あるいはＡｒＦエ
キシマレーザで露光を行っても同様の効果を得ることが
できる。また、上記実施の形態ではシリル化温度を２０
０℃に設定したが、シリル化反応が進む温度であれば、
２００℃に限らず任意の温度としてよく、時間に関して
も５分間に限らず任意としてよい。ただし、これらの条
件は反射防止膜の全体がシリル化される条件とする必要
がある。
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば上記実施の形態では、ＫｒＦエキシマレーザで露光
を行ったが、水銀ランプのｇ線、ｉ線あるいはＡｒＦエ
キシマレーザで露光を行っても同様の効果を得ることが
できる。また、上記実施の形態ではシリル化温度を２０
０℃に設定したが、シリル化反応が進む温度であれば、
２００℃に限らず任意の温度としてよく、時間に関して
も５分間に限らず任意としてよい。ただし、これらの条
件は反射防止膜の全体がシリル化される条件とする必要
がある。
【００２０】また、反射防止膜としては、光吸収用染料
を含むノボラック系樹脂膜以外にも、例えばレジストそ
のものに光吸収用染料を添加したもの、あるいは染料を
含まず露光に使用する波長の光を吸収する特性を持った
樹脂等を用いることができる。シリル化工程では、ヘキ
サメチルジシラザンのようなシラザン化合物に代えてク
ロロトリメチルシラン等のクロロシラン化合物等を用い
てもよいし、気相のシリル化法に代えて液相シリル化法
を用いても同様の効果を得ることができる。
を含むノボラック系樹脂膜以外にも、例えばレジストそ
のものに光吸収用染料を添加したもの、あるいは染料を
含まず露光に使用する波長の光を吸収する特性を持った
樹脂等を用いることができる。シリル化工程では、ヘキ
サメチルジシラザンのようなシラザン化合物に代えてク
ロロトリメチルシラン等のクロロシラン化合物等を用い
てもよいし、気相のシリル化法に代えて液相シリル化法
を用いても同様の効果を得ることができる。
【００２１】さらに、反射防止膜のエッチングガスとし
てＣＦ4 を用いたが、これはシリコン酸化膜のエッチン
グに用いられているものならば任意のものでよく、例え
ばＣＨＦ3 、ＣＨＦ3 とＣＯの混合ガス等を用いてもよ
い。
てＣＦ4 を用いたが、これはシリコン酸化膜のエッチン
グに用いられているものならば任意のものでよく、例え
ばＣＨＦ3 、ＣＨＦ3 とＣＯの混合ガス等を用いてもよ
い。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
レジストパターンの形成方法によれば、シリル化された
反射防止膜とレジストとの選択比が大きいため、反射防
止膜をエッチングする際のレジスト形状の劣化を防ぐこ
とができる。また、反射防止膜のシリル化はレジストを
形成する前に行うため、シリル化によってレジストが膨
張することもなく、パターンの変形や寸法変動が防止で
き、微細なレジストパターンの形成に好適なものとな
る。さらに、従来の方法に比べてパターン形成に要する
工程数を少なくすることができる。
レジストパターンの形成方法によれば、シリル化された
反射防止膜とレジストとの選択比が大きいため、反射防
止膜をエッチングする際のレジスト形状の劣化を防ぐこ
とができる。また、反射防止膜のシリル化はレジストを
形成する前に行うため、シリル化によってレジストが膨
張することもなく、パターンの変形や寸法変動が防止で
き、微細なレジストパターンの形成に好適なものとな
る。さらに、従来の方法に比べてパターン形成に要する
工程数を少なくすることができる。
【図１】本発明の一実施の形態であるレジストパターン
の形成方法の手順を示す図である。
の形成方法の手順を示す図である。
１ シリコン基板 ２ 反射防止膜 ３ シリル化された反射防止膜 ４ レジストパターン
Claims (2)
- 【請求項１】 シリコン基板上に有機系の反射防止膜を
形成する工程と、該反射防止膜の全体をシリル化する工
程と、前記反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程
と、該レジスト膜に紫外線または遠紫外線を照射する工
程と、前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形
成する工程と、該レジストパターンをマスクとして前記
反射防止膜をシリコン酸化膜用のエッチングガスを含む
プラズマ中でエッチングする工程、を有することを特徴
とするレジストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のレジストパターンの形
成方法において、前記シリコン酸化膜用のエッチングガ
スとしてフッ素系のガスを用いることを特徴とするレジ
ストパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29142095A JP2674589B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29142095A JP2674589B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09134862A JPH09134862A (ja) | 1997-05-20 |
| JP2674589B2 true JP2674589B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=17768654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29142095A Expired - Fee Related JP2674589B2 (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2674589B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1107342C (zh) * | 1997-01-21 | 2003-04-30 | 松下电器产业株式会社 | 图案形成方法 |
| DE19937995C2 (de) | 1999-08-11 | 2003-07-03 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Strukturierung einer organischen Antireflexionsschicht |
| DE19937994C2 (de) | 1999-08-11 | 2003-12-11 | Infineon Technologies Ag | Ätzprozeß für eine Dual Damascene Strukturierung einer Isolierschicht auf einer Halbleiterstruktur |
| KR100653977B1 (ko) * | 2000-06-29 | 2006-12-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | 염기처리를 이용한 유기 하부반사방지막 공정에서의 미세패턴 형성방법 |
| DE10226603A1 (de) * | 2002-06-14 | 2004-01-08 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Strukturieren einer Siliziumschicht sowie dessen Verwendung zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung |
| DE10226604B4 (de) * | 2002-06-14 | 2006-06-01 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Strukturieren einer Schicht |
| CN104465462B (zh) * | 2014-12-16 | 2017-06-23 | 桂林电子科技大学 | 一种激光刻蚀用于磁控溅射薄膜图案化的制作方法 |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29142095A patent/JP2674589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09134862A (ja) | 1997-05-20 |
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