JP3918488B2 - 配線形成法 - Google Patents
配線形成法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3918488B2 JP3918488B2 JP2001311167A JP2001311167A JP3918488B2 JP 3918488 B2 JP3918488 B2 JP 3918488B2 JP 2001311167 A JP2001311167 A JP 2001311167A JP 2001311167 A JP2001311167 A JP 2001311167A JP 3918488 B2 JP3918488 B2 JP 3918488B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antireflection film
- film
- wiring
- layer
- resist layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＳＩ等の微細配線を形成するに好適な配線形成法に関し、特にＴｉＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜をレジスト層の下に敷く反射防止膜として用いることにより配線パターニングの寸法精度の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高反射率の配線材層の上にホトリソグラフィ処理により所望のパターンを有するレジスト層を形成する際には、配線材層からの光反射を抑制してパターン転写精度を向上させるために、レジスト層の下（配線材層の上）に反射防止膜を敷くことが知られている。そして、この種の反射防止膜としては、ＴｉＯＮ，ＴｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮ等の無機系の単層膜が用いられることもあるが、塗布等で簡単に成膜可能な有機系の単層膜が用いられることもある（例えば、特開昭６１−２３１１８２号公報、特開昭６２−６２５２３号公報、特開昭６２−６３４２７号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
反射防止膜としてＴｉＯＮ（又はＴｉＮ）の単層膜を用いる場合、レジストの遠紫外線露光に用いられるＫｒＦエキシマレーザ光の波長（２４８ｎｍ）に対して反射防止効果が十分でないという問題点がある。
【０００４】
図１３には、ＷＳｉ２（タングステンシリサイド）層上に設けたＴｉＯＮ膜Ｐについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
ＴｉＯＮの屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．２８，ｋ＝１．５
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
ＴｉＯＮ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。
【０００５】
図１３によれば、膜厚を最適化しても反射率が３０％程度までしか低下せず、十分な反射防止効果が得られないことがわかる。
【０００６】
反射防止膜としてＳｉＯＮ（又はＳｉＮ）の単層膜を用いる場合、成膜のためにＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）装置を必要とするため簡便さに欠けること、理想的な屈折率及び消衰係数を持つ膜を作成しようとすると膜厚均一性とスループットとを両立させるのが困難になることなどの問題点がある。
【０００７】
反射防止膜として有機系の単層膜を用いる場合、配線パターニングの寸法精度が低下するという問題点がある。
【０００８】
図１２には、ＷＳｉ２層上に設けた有機系の反射防止膜Ｑについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
膜Ｑの屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝１．６５４，ｋ＝０．２３
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
膜Ｑ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。ここで、膜Ｑは、後述するアクリル酸樹脂膜に相当する。
【０００９】
図１２によれば、例えばＡのような膜厚範囲では膜厚の変化に対する反射率の変動が大きいことがわかる。通常、配線を形成すべき面は凹凸状をなしており、このよな面上に回転塗布法等により有機系反射防止膜を形成するので、反射防止膜の膜厚は、段差の上下で相当に異なる。このような場合にＡのような膜厚範囲で有機系反射防止膜を形成すると、反射率の変動が大きすぎて微細パターンの転写精度が低下する。そこで、反射率の変動が小さいＢのような膜厚範囲で有機系反射防止膜を形成する。Ｂのような膜厚範囲では、反射防止膜の厚さが１００ｎｍ前後と大きくなる。
【００１０】
有機系反射防止膜は、レジストと同系統の有機系材料からなっている。有機膜のドライエッチングには酸素を主体とするエッチングガスを用いることが多い。レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理を有機系反射防止膜に施すと、反射防止膜が加工されるのは勿論であるが、レジスト層も加工される。前述したＢのような膜厚範囲では、反射防止膜の厚さが大きいので、エッチングに要する時間が長くなる。このため、エッチングによるレジスト層の寸法シフト量（細り量）が大きくなり、配線パターニングの寸法精度が低下する。
【００１１】
前述したように凹凸状の面に回転塗布法等により有機系反射防止膜を形成した場合、段差の上下で反射防止膜の厚さが異なる。レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理を反射防止膜に施す際に段差の上下で反射防止膜を完全に除去するためには、反射防止膜が比較的薄い段差上部で配線材層が露呈した後も、反射防止膜が比較的厚い段差下部で配線材層が露呈するまでオーバーエッチングを行なう必要がある。このため、レジスト層の寸法シフト量が一層大きくなり、配線パターニングの寸法精度が一層低下する。
【００１２】
この発明の目的は、配線パターニングの寸法精度を向上させることができる新規な配線形成法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の配線形成法は、基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とをマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、少なくとも前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部を除去して少なくとも前記配線材層の残存部を配線層として残存させる工程とを含み、前記有機系材料が、
【化７】
・・・（１）
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
【化８】
・・・（２）
又は、
【化９】
・・・（３）
からなり、化学式（１）におけるモル分率ｘを１０〜８０％とし、また、モル分率ｙを２０〜９０％としたものである。
【００１４】
第１の配線形成法によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を敷いたので、第２の反射防止膜の厚さを小さくすることができる。このため、レジスト層をマスクとして第２の反射防止膜をドライエッチングする際にはエッチング時間を短縮することができる。従って、レジスト層の寸法シフト量を低減し、配線パターニングの寸法精度を向上させることができる。
【００１５】
この発明に係る第２の配線形成法は、基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記第１の反射防止膜の残存部をそのまま残存させるように前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去する工程と、前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去した後、前記第１の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記第１の反射防止膜の残存部のパターンに対応して残存させることにより前記配線材層の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とを含む積層を配線層として残存させる工程とを含み、前記有機系材料が、
【化１０】
・・・（１）
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
【化１１】
・・・（２）
又は、
【化１２】
・・・（３）
からなり、化学式（１）におけるモル分率ｘを１０〜８０％とし、また、モル分率ｙを２０〜９０％としたものである。
【００１６】
第２の配線形成法によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を敷いたので、第１の配線形成法と同様に配線パターニングの寸法精度を向上させることができる。
【００１７】
その上、レジスト層と第２の反射防止膜の残存部とを除去した後、第１の反射防止膜の残存部をマスクとして配線材層をパターニングして配線層を形成するようにしたので、レジスト層としては、第１及び第２の反射防止膜をエッチングするときにマスクとして機能するだけの薄いもので足りる。レジスト塗布工程でレジスト層を薄く形成しておくと、レジスト層に配線パターンを転写する際に解像度及び焦点深度が改善される。従って、レジスト層には微細な配線パターンを精度よく転写することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜８は、この発明の第１の実施形態に係る配線形成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（８）を順次に説明する。
【００１９】
（１）シリコン等の半導体基板１０の表面を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜１２の上に配線材層１４を形成する。配線材層１４としては、例えばポリＳｉ層にＷＳｉ２層を重ねた積層（ＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイド層）を形成することができる。
【００２０】
（２）配線材層１４の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６をスパッタ法等により形成する。反射防止膜１６の厚さは、一例として約４０ｎｍとすることができる。
【００２１】
（３）反射防止膜１６の上に有機系材料からなる第２の反射防止膜（有機系反射防止膜）１８を回転塗布法等により形成する。反射防止膜１８の厚さは、一例として約３５ｎｍとすることができる。第２の反射防止膜１８を構成する有機系材料としては、次の化学式（１）に示すようなアクリル酸樹脂を用いた。このアクリル酸樹脂は、側鎖に波長２４８ｎｍの光を効果的に吸収する有機化合物を有するものであり、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる露光処理に好適である。
【００２２】
【化１３】
・・・（１）
ここで、Ｒは、波長２４８ｎｍの光を効果的に吸収する有機化合物であり、例えば、次の化学式（２）又は化学式（３）に示されるものである。
【００２３】
【化１４】
・・・（２）
【化１５】
・・・（３）
この化学式（３）において、ベンゼン環の中央から外方へ突出した線は、ベンゼン環のどこに結合してもよいことを意味する。
【００２４】
上記した化学式（１）において、ｘ，ｙはいずれもモル分率を表わすもので、ｘ＝１０〜８０％、ｙ＝２０〜９０％である。
【００２５】
（４）反射防止膜１８の上にホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層２０ａ〜２０ｃを形成する。すなわち、反射防止膜１８の上に回転塗布法等によりレジスト層を形成した後、ＫｒＦエキシマレーザ光を光源とする遠紫外線露光装置を用いてホトマスクからレジスト層に配線パターンを転写する。このとき、反射防止膜１６，１８の積層膜が膜１６と配線材層１４との界面からの光反射を抑制するので、レジスト層へのパターン転写の精度が向上する。レジスト層２０ａ〜２０ｃの厚さは、０．５μｍ以上あればよい。
【００２６】
図１２には、ＷＳｉ２層上に設けた積層膜Ｒについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、積層膜Ｒは、上記した反射防止膜１６に相当するＴｉＯＮ膜と、このＴｉＯＮ膜に重ねて形成され、上記した反射防止膜１８に相当する有機系反射防止膜とからなっている。また、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
膜１６相当のＴｉＯＮ膜の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．２８，ｋ＝１．５
膜１８相当の有機膜の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝１．６５４，ｋ＝０．２３
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
ＴｉＯＮ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。また、ＴｉＯＮ膜の膜厚は４０ｎｍで固定とし、反射防止膜１８に相当する有機膜の膜厚は０〜１５０ｎｍの範囲で変化させた。ＴｉＯＮ膜の膜厚を４０ｎｍに固定したのは、これ以上の膜厚としても効果が同じであるためである。図１２において、横軸の膜厚値５０、１００、１５０は、有機系反射防止膜Ｑについてはそのままでよいが、積層膜ＲについてはＴｉＯＮ膜の膜厚４０ｎｍを加えてそれぞれ９０、１４０、１９０と読み替えるものする。
【００２７】
図１２によれば、Ａ及びＢのいずれの膜厚範囲においても、有機系反射防止膜Ｑに比べて積層膜Ｒの方が膜厚の変化に対する反射率の変動が小さく、しかもＡのような膜厚範囲では、有機系反射防止膜Ｑに比べて積層膜Ｒの方が反射率が低いことがわかる。
【００２８】
第１の実施形態では、Ｂのような膜厚範囲で膜１６，１８の積層膜を形成したので、配線材層１４の表面の凹凸等により積層膜の厚さが変動しても、反射率の変動が小さく、パターン転写精度が良好となる。積層膜を薄くしたいときは、Ａのような膜厚範囲で膜１６，１８の積層膜を形成してもよい。
【００２９】
レジスト層の露光処理が終わった後、レジスト層に現像処理を施すことにより所望の配線パターンに対応するパターンを有するレジスト層２０ａ〜２０ｃを得る。
【００３０】
（５）レジスト層２０ａ〜２０ｃをマスクとする異方性のドライエッチング処理により反射防止膜１８を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して反射防止膜１８の部分１８ａ〜１８ｃを残存させる。反射防止膜１８のドライエッチングは、酸素及び／又は窒素のプラズマあるいは塩素プラズマを用いて行なうことができる。
【００３１】
一例として、図１１に示すようなＥＣＲ（エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス）型プラズマエッチャを用いて反射防止膜１８をドライエッチングする。
【００３２】
図１１のエッチャにおいて、エッチング室３０の底部には、半導体基板１０のような被処理ウエハ３４を保持するウエハステージ３２が設けられている。ウエハテージ３２に設けられた冷媒路３２ａには、図示しない冷媒循環系により冷媒が循環的に供給され、それによってウエハステージ３２の温度が所定値に維持されるようになっている。ウエハステージ３２と接地点との間には、１３．５６ＭＨｚの高周波電源ＲＦが接続される。
【００３３】
エッチング室３０の下部に設けられた排気管３６は、図示しない排気系に接続される。エッチング室３０は、排気管３６を介して排気されることにより真空状態とされる。
【００３４】
エッチング室３０には、ガス導入管３８を介してエッチングガスＥＧが供給される。エッチング室３０の周囲に設けた電磁コイル４０ａ，４０ｂにより軸方向の磁界Ｂをかけると共に図示しないマグネトロンからエッチング室３０に２．４５ＧＨｚのマイクロ波ＭＰを供給することによりエッチング室３０内にエッチングガスのプラズマが発生され、このプラズマにより被処理ウエハ３４の表面でエッチングが進行する。
【００３５】
図１１のエッチャを用いて反射防止膜１８をエッチングする場合、エッチング条件は、一例として、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２＝２０ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることができる。また、エッチング条件の他の例としては、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｏ２／Ｃｌ２＝２０／５ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：＋５〜＋２０℃
としてもよい。
【００３６】
（６）レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃとをマスクとする異方性のドライエッチング処理により反射防止膜１６を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して反射防止膜１６の部分１６ａ〜１６ｃを残存させる。反射防止膜１６のドライエッチングは、塩素を含むガス（Ｃｌ２，ＨＣｌなどを含むガス）のプラズマを用いて行なうことができる。
【００３７】
一例として、図１１のエッチャを用いてＴｉＮからなる反射防止膜１６をドライエッチングする場合、エッチング条件は、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２＝２５ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることができる。また、エッチング条件の他の例としては、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２／Ｏ２＝２５／１ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：＋５〜＋２０℃
としてもよい。
【００３８】
（７）レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃと反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃとをマスクとする異方性のドライエッチング処理により配線材層１４を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して配線材層１４の部分１４ａ〜１４ｃを残存させる。配線材層１４のドライエッチングは、塩素又は臭素を含むガス（Ｃｌ２，ＨＣｌ，Ｂｒ２，ＨＢｒなどを含むガス）と酸素との混合ガスのプラズマを用いて行うことができる。
【００３９】
一例として、図１１のエッチャを用いてＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイドからなる配線材層１４をドライエッチングする場合、エッチング条件は、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２／Ｏ２＝２５／９ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：１４００Ｗ
高周波パワー：４０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることもできる。
【００４０】
（８）レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃを酸素プラズマによるアッシング処理及び／又はアミン系溶剤による薬液処理により除去し、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃと反射防止膜１６の残存部１４ａ〜１４ｃとの各々の積層をそれぞれ配線層２２ａ〜２２ｃとして残存させる。
【００４１】
ここで、アッシング処理は、マイクロ波ダウンフローアッシャを用いて行なうことができ、アッシング条件は、
ガス流量：Ｏ２／Ｎ２Ｏ＝６／０．５ｓｌｍ
圧力：４Ｔｏｒｒ
マイクロ波パワー：４００Ｗ
基板ステージ温度：２００〜２４０℃
処理時間：６０秒
とすることができる。Ｎ２Ｏガスは不使用としてもよい。
【００４２】
また、アミン系溶剤による薬液処理は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ［Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ］：Ｃ２Ｈ６ＯＳ）及びモノエタノールアミン（Ｍｏｎｏｅｔｈｎｏｌａｍｉｎｅ：Ｃ２Ｈ７ＮＯ）を用いて行なうことができる。すわなち、ジメチルスルホキシド３０％＋モノエタノールアミン７０％の混合液を８５〜９０℃に加熱し、この加熱混合液を用いて１０分間の基板洗浄を行なうことができる。
【００４３】
他の除去方法としては、Ｈ２ＳＯ２／Ｈ２Ｏ２による薬液処理を用いてもよい。この薬液処理では、レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃの他、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをも除去することができる。この場合は、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃがいずれも配線層として残される。
【００４４】
上記した第１の実施形態によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜１８の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６を敷いたので、第２の反射防止膜１８を薄くすることができる。上記したように膜１６の厚さを４０ｎｍとし且つ膜１８の厚さを３５ｎｍとすると、図１２の積層膜Ｒの厚さは７５ｎｍとなり、図１２において７５ｎｍの積層膜Ｒと同程度の反射率が得られる反射防止膜Ｑの厚さは約１１０ｎｍとなる。すなわち、有機系反射防止膜１８の厚さは、有機系反射防止膜Ｑを単層で用いる場合に比べて半分以下となり、図５の工程におけるエッチング時間も半分以下となる。従って、２０ａ等のレジスト層の寸法シフト量が低減され、配線パターニングの寸法精度が向上する。
【００４５】
十分な反射防止効果を得るためには、反射防止膜の反射率が３％以下で且つ反射率の変動が小さい膜厚範囲に入っているのが望ましい。積層膜Ｒの場合、膜厚７５ｎｍのときにこの条件を満たしている。
【００４６】
図９及び図１０は、この発明の第２の実施形態に係る配線形成法を示すものである。第２の実施形態において、図９の前までの工程は、図１〜６に関して前述したものと同様である。ただし、レジスト層２０ａ〜２０ｃは、反射防止膜１８，１６をドライエッチングする際にマスクとして機能する程度に薄く形成すればよく、０．３μｍ以上あればよい。
【００４７】
図９の工程では、図６の工程に続いて、レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃを酸素プラズマによるアッシング処理及び／又はアミン系溶剤による薬液処理により除去し、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃはそのまま残存させる。
【００４８】
図１０の工程では、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをマスクとする異方性ドライエッチング処理により配線材層１４を選択的に除去して残存部１６ａ〜１６ｃのパターンに対応して配線材層１４の部分１４ａ〜１４ｃを残存させる。配線材層１４のドライエッチングは、図７の工程に関して前述したと同様にして行なうことができる。この結果、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃと反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃとの各々の積層がそれぞれ配線層２２ａ〜２２ｃとして残される。
【００４９】
上記した第２の実施形態によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜１８の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６を敷いたので、第１の実施形態と同様に配線パターニングの寸法精度が向上する。
【００５０】
その上、レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃとを除去した後、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをマスクとして配線材層１４をパターニングするようにしたので、レジスト塗布工程でレジスト層を薄く形成することができる。このため、レジスト層に配線パターンを転写する際には、解像度及び焦点深度が改善され、レジスト層に微細な配線パターンを精度よく転写することができる。従って、微細配線を歩留りよく形成可能となる。
【００５１】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、配線材層１４の材料としては、ＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイドに限らず、他の型のポリサイド，Ｗ，ＭｏＳｉ２，ポリＳｉ等を用いてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＴｉＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜をレジスト層の下に敷く反射防止膜として使用することにより有機系反射防止膜を薄く形成可能としたので、有機系反射防止膜をエッチングする際にレジスト層の寸法シフト量を低減可能となり、配線パターニングの寸法精度を向上可能となる効果が得られる。また、有機系反射防止膜をアクリル酸樹脂で構成したので、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる露光処理で十分な反射防止効果が得られる効果もある。
【００５３】
その上、レジスト層と有機系反射防止膜の残存部とを除去した後、ＴｉＮ膜の残存部をマスクとして配線材層をエッチングすると、レジスト層を薄く形成可能となり、レジスト層への微細な配線パターンの転写精度が向上し、配線形成歩留りが向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態に係る配線形成法における配線材層形成工程を示す基板断面図である。
【図２】 図１の工程に続く第１の反射防止膜の形成工程を示す基板断面図である。
【図３】 図２の工程に続く第２の反射防止膜の形成工程を示す基板断面図である。
【図４】 図３の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図５】 図４の工程に続く第２の反射防止膜のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図６】 図５の工程に続く第１の反射防止膜のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図７】 図６の工程に続く配線材層のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図８】 図７の工程に続くレジスト層及び第２の反射防止膜の除去工程を示す基板断面図である。
【図９】 この発明の第２の実施形態に係る配線形成法において図６の工程に続くレジスト層及び第２の反射防止膜の除去工程を示す基板断面図である。
【図１０】 図９の工程に続く配線材層のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１１】 この発明の実施に用いられるＥＣＲ型プラズマエッチャを示す断面図である。
【図１２】 有機系反射防止膜Ｑと、ＴｉＯＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜Ｒとについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示すグラフである。
【図１３】 ＴｉＯＮ膜Ｐについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：半導体基板、１２：絶縁膜、１４：配線材層、１６，１８：反射防止膜、２０ａ〜２０ｃ：レジスト層、２２ａ〜２２ｃ：配線層。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＳＩ等の微細配線を形成するに好適な配線形成法に関し、特にＴｉＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜をレジスト層の下に敷く反射防止膜として用いることにより配線パターニングの寸法精度の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、高反射率の配線材層の上にホトリソグラフィ処理により所望のパターンを有するレジスト層を形成する際には、配線材層からの光反射を抑制してパターン転写精度を向上させるために、レジスト層の下（配線材層の上）に反射防止膜を敷くことが知られている。そして、この種の反射防止膜としては、ＴｉＯＮ，ＴｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＮ等の無機系の単層膜が用いられることもあるが、塗布等で簡単に成膜可能な有機系の単層膜が用いられることもある（例えば、特開昭６１−２３１１８２号公報、特開昭６２−６２５２３号公報、特開昭６２−６３４２７号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
反射防止膜としてＴｉＯＮ（又はＴｉＮ）の単層膜を用いる場合、レジストの遠紫外線露光に用いられるＫｒＦエキシマレーザ光の波長（２４８ｎｍ）に対して反射防止効果が十分でないという問題点がある。
【０００４】
図１３には、ＷＳｉ２（タングステンシリサイド）層上に設けたＴｉＯＮ膜Ｐについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
ＴｉＯＮの屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．２８，ｋ＝１．５
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
ＴｉＯＮ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。
【０００５】
図１３によれば、膜厚を最適化しても反射率が３０％程度までしか低下せず、十分な反射防止効果が得られないことがわかる。
【０００６】
反射防止膜としてＳｉＯＮ（又はＳｉＮ）の単層膜を用いる場合、成膜のためにＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）装置を必要とするため簡便さに欠けること、理想的な屈折率及び消衰係数を持つ膜を作成しようとすると膜厚均一性とスループットとを両立させるのが困難になることなどの問題点がある。
【０００７】
反射防止膜として有機系の単層膜を用いる場合、配線パターニングの寸法精度が低下するという問題点がある。
【０００８】
図１２には、ＷＳｉ２層上に設けた有機系の反射防止膜Ｑについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
膜Ｑの屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝１．６５４，ｋ＝０．２３
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
膜Ｑ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。ここで、膜Ｑは、後述するアクリル酸樹脂膜に相当する。
【０００９】
図１２によれば、例えばＡのような膜厚範囲では膜厚の変化に対する反射率の変動が大きいことがわかる。通常、配線を形成すべき面は凹凸状をなしており、このよな面上に回転塗布法等により有機系反射防止膜を形成するので、反射防止膜の膜厚は、段差の上下で相当に異なる。このような場合にＡのような膜厚範囲で有機系反射防止膜を形成すると、反射率の変動が大きすぎて微細パターンの転写精度が低下する。そこで、反射率の変動が小さいＢのような膜厚範囲で有機系反射防止膜を形成する。Ｂのような膜厚範囲では、反射防止膜の厚さが１００ｎｍ前後と大きくなる。
【００１０】
有機系反射防止膜は、レジストと同系統の有機系材料からなっている。有機膜のドライエッチングには酸素を主体とするエッチングガスを用いることが多い。レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理を有機系反射防止膜に施すと、反射防止膜が加工されるのは勿論であるが、レジスト層も加工される。前述したＢのような膜厚範囲では、反射防止膜の厚さが大きいので、エッチングに要する時間が長くなる。このため、エッチングによるレジスト層の寸法シフト量（細り量）が大きくなり、配線パターニングの寸法精度が低下する。
【００１１】
前述したように凹凸状の面に回転塗布法等により有機系反射防止膜を形成した場合、段差の上下で反射防止膜の厚さが異なる。レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理を反射防止膜に施す際に段差の上下で反射防止膜を完全に除去するためには、反射防止膜が比較的薄い段差上部で配線材層が露呈した後も、反射防止膜が比較的厚い段差下部で配線材層が露呈するまでオーバーエッチングを行なう必要がある。このため、レジスト層の寸法シフト量が一層大きくなり、配線パターニングの寸法精度が一層低下する。
【００１２】
この発明の目的は、配線パターニングの寸法精度を向上させることができる新規な配線形成法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１の配線形成法は、基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とをマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、少なくとも前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部を除去して少なくとも前記配線材層の残存部を配線層として残存させる工程とを含み、前記有機系材料が、
【化７】
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
【化８】
又は、
【化９】
からなり、化学式（１）におけるモル分率ｘを１０〜８０％とし、また、モル分率ｙを２０〜９０％としたものである。
【００１４】
第１の配線形成法によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を敷いたので、第２の反射防止膜の厚さを小さくすることができる。このため、レジスト層をマスクとして第２の反射防止膜をドライエッチングする際にはエッチング時間を短縮することができる。従って、レジスト層の寸法シフト量を低減し、配線パターニングの寸法精度を向上させることができる。
【００１５】
この発明に係る第２の配線形成法は、基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、前記第１の反射防止膜の残存部をそのまま残存させるように前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去する工程と、前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去した後、前記第１の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記第１の反射防止膜の残存部のパターンに対応して残存させることにより前記配線材層の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とを含む積層を配線層として残存させる工程とを含み、前記有機系材料が、
【化１０】
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
【化１１】
又は、
【化１２】
からなり、化学式（１）におけるモル分率ｘを１０〜８０％とし、また、モル分率ｙを２０〜９０％としたものである。
【００１６】
第２の配線形成法によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を敷いたので、第１の配線形成法と同様に配線パターニングの寸法精度を向上させることができる。
【００１７】
その上、レジスト層と第２の反射防止膜の残存部とを除去した後、第１の反射防止膜の残存部をマスクとして配線材層をパターニングして配線層を形成するようにしたので、レジスト層としては、第１及び第２の反射防止膜をエッチングするときにマスクとして機能するだけの薄いもので足りる。レジスト塗布工程でレジスト層を薄く形成しておくと、レジスト層に配線パターンを転写する際に解像度及び焦点深度が改善される。従って、レジスト層には微細な配線パターンを精度よく転写することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜８は、この発明の第１の実施形態に係る配線形成法を示すもので、各々の図に対応する工程（１）〜（８）を順次に説明する。
【００１９】
（１）シリコン等の半導体基板１０の表面を覆うシリコンオキサイド等の絶縁膜１２の上に配線材層１４を形成する。配線材層１４としては、例えばポリＳｉ層にＷＳｉ２層を重ねた積層（ＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイド層）を形成することができる。
【００２０】
（２）配線材層１４の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６をスパッタ法等により形成する。反射防止膜１６の厚さは、一例として約４０ｎｍとすることができる。
【００２１】
（３）反射防止膜１６の上に有機系材料からなる第２の反射防止膜（有機系反射防止膜）１８を回転塗布法等により形成する。反射防止膜１８の厚さは、一例として約３５ｎｍとすることができる。第２の反射防止膜１８を構成する有機系材料としては、次の化学式（１）に示すようなアクリル酸樹脂を用いた。このアクリル酸樹脂は、側鎖に波長２４８ｎｍの光を効果的に吸収する有機化合物を有するものであり、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる露光処理に好適である。
【００２２】
【化１３】
ここで、Ｒは、波長２４８ｎｍの光を効果的に吸収する有機化合物であり、例えば、次の化学式（２）又は化学式（３）に示されるものである。
【００２３】
【化１４】
【化１５】
この化学式（３）において、ベンゼン環の中央から外方へ突出した線は、ベンゼン環のどこに結合してもよいことを意味する。
【００２４】
上記した化学式（１）において、ｘ，ｙはいずれもモル分率を表わすもので、ｘ＝１０〜８０％、ｙ＝２０〜９０％である。
【００２５】
（４）反射防止膜１８の上にホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層２０ａ〜２０ｃを形成する。すなわち、反射防止膜１８の上に回転塗布法等によりレジスト層を形成した後、ＫｒＦエキシマレーザ光を光源とする遠紫外線露光装置を用いてホトマスクからレジスト層に配線パターンを転写する。このとき、反射防止膜１６，１８の積層膜が膜１６と配線材層１４との界面からの光反射を抑制するので、レジスト層へのパターン転写の精度が向上する。レジスト層２０ａ〜２０ｃの厚さは、０．５μｍ以上あればよい。
【００２６】
図１２には、ＷＳｉ２層上に設けた積層膜Ｒについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示す。この場合、積層膜Ｒは、上記した反射防止膜１６に相当するＴｉＯＮ膜と、このＴｉＯＮ膜に重ねて形成され、上記した反射防止膜１８に相当する有機系反射防止膜とからなっている。また、シミュレーション条件は、
光の波長：２４８ｎｍ
膜１６相当のＴｉＯＮ膜の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．２８，ｋ＝１．５
膜１８相当の有機膜の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝１．６５４，ｋ＝０．２３
ＷＳｉ２の屈折率ｎ，消衰係数ｋ：ｎ＝２．５，ｋ＝３．１５
ＴｉＯＮ／ＷＳｉ２界面での反射率：５４．９％
とした。また、ＴｉＯＮ膜の膜厚は４０ｎｍで固定とし、反射防止膜１８に相当する有機膜の膜厚は０〜１５０ｎｍの範囲で変化させた。ＴｉＯＮ膜の膜厚を４０ｎｍに固定したのは、これ以上の膜厚としても効果が同じであるためである。図１２において、横軸の膜厚値５０、１００、１５０は、有機系反射防止膜Ｑについてはそのままでよいが、積層膜ＲについてはＴｉＯＮ膜の膜厚４０ｎｍを加えてそれぞれ９０、１４０、１９０と読み替えるものする。
【００２７】
図１２によれば、Ａ及びＢのいずれの膜厚範囲においても、有機系反射防止膜Ｑに比べて積層膜Ｒの方が膜厚の変化に対する反射率の変動が小さく、しかもＡのような膜厚範囲では、有機系反射防止膜Ｑに比べて積層膜Ｒの方が反射率が低いことがわかる。
【００２８】
第１の実施形態では、Ｂのような膜厚範囲で膜１６，１８の積層膜を形成したので、配線材層１４の表面の凹凸等により積層膜の厚さが変動しても、反射率の変動が小さく、パターン転写精度が良好となる。積層膜を薄くしたいときは、Ａのような膜厚範囲で膜１６，１８の積層膜を形成してもよい。
【００２９】
レジスト層の露光処理が終わった後、レジスト層に現像処理を施すことにより所望の配線パターンに対応するパターンを有するレジスト層２０ａ〜２０ｃを得る。
【００３０】
（５）レジスト層２０ａ〜２０ｃをマスクとする異方性のドライエッチング処理により反射防止膜１８を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して反射防止膜１８の部分１８ａ〜１８ｃを残存させる。反射防止膜１８のドライエッチングは、酸素及び／又は窒素のプラズマあるいは塩素プラズマを用いて行なうことができる。
【００３１】
一例として、図１１に示すようなＥＣＲ（エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス）型プラズマエッチャを用いて反射防止膜１８をドライエッチングする。
【００３２】
図１１のエッチャにおいて、エッチング室３０の底部には、半導体基板１０のような被処理ウエハ３４を保持するウエハステージ３２が設けられている。ウエハテージ３２に設けられた冷媒路３２ａには、図示しない冷媒循環系により冷媒が循環的に供給され、それによってウエハステージ３２の温度が所定値に維持されるようになっている。ウエハステージ３２と接地点との間には、１３．５６ＭＨｚの高周波電源ＲＦが接続される。
【００３３】
エッチング室３０の下部に設けられた排気管３６は、図示しない排気系に接続される。エッチング室３０は、排気管３６を介して排気されることにより真空状態とされる。
【００３４】
エッチング室３０には、ガス導入管３８を介してエッチングガスＥＧが供給される。エッチング室３０の周囲に設けた電磁コイル４０ａ，４０ｂにより軸方向の磁界Ｂをかけると共に図示しないマグネトロンからエッチング室３０に２．４５ＧＨｚのマイクロ波ＭＰを供給することによりエッチング室３０内にエッチングガスのプラズマが発生され、このプラズマにより被処理ウエハ３４の表面でエッチングが進行する。
【００３５】
図１１のエッチャを用いて反射防止膜１８をエッチングする場合、エッチング条件は、一例として、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２＝２０ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることができる。また、エッチング条件の他の例としては、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｏ２／Ｃｌ２＝２０／５ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：＋５〜＋２０℃
としてもよい。
【００３６】
（６）レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃとをマスクとする異方性のドライエッチング処理により反射防止膜１６を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して反射防止膜１６の部分１６ａ〜１６ｃを残存させる。反射防止膜１６のドライエッチングは、塩素を含むガス（Ｃｌ２，ＨＣｌなどを含むガス）のプラズマを用いて行なうことができる。
【００３７】
一例として、図１１のエッチャを用いてＴｉＮからなる反射防止膜１６をドライエッチングする場合、エッチング条件は、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２＝２５ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることができる。また、エッチング条件の他の例としては、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２／Ｏ２＝２５／１ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：６００Ｗ
高周波パワー：６０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：＋５〜＋２０℃
としてもよい。
【００３８】
（７）レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃと反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃとをマスクとする異方性のドライエッチング処理により配線材層１４を選択的に除去してレジスト層２０ａ〜２０ｃのパターンに対応して配線材層１４の部分１４ａ〜１４ｃを残存させる。配線材層１４のドライエッチングは、塩素又は臭素を含むガス（Ｃｌ２，ＨＣｌ，Ｂｒ２，ＨＢｒなどを含むガス）と酸素との混合ガスのプラズマを用いて行うことができる。
【００３９】
一例として、図１１のエッチャを用いてＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイドからなる配線材層１４をドライエッチングする場合、エッチング条件は、
室内圧力：１ｍＴｏｒｒ
ガス流量：Ｃｌ２／Ｏ２＝２５／９ｓｃｃｍ
マイクロ波パワー：１４００Ｗ
高周波パワー：４０Ｗ
ウエハステージ冷媒温度：−２０〜＋２０℃
とすることもできる。
【００４０】
（８）レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃを酸素プラズマによるアッシング処理及び／又はアミン系溶剤による薬液処理により除去し、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃと反射防止膜１６の残存部１４ａ〜１４ｃとの各々の積層をそれぞれ配線層２２ａ〜２２ｃとして残存させる。
【００４１】
ここで、アッシング処理は、マイクロ波ダウンフローアッシャを用いて行なうことができ、アッシング条件は、
ガス流量：Ｏ２／Ｎ２Ｏ＝６／０．５ｓｌｍ
圧力：４Ｔｏｒｒ
マイクロ波パワー：４００Ｗ
基板ステージ温度：２００〜２４０℃
処理時間：６０秒
とすることができる。Ｎ２Ｏガスは不使用としてもよい。
【００４２】
また、アミン系溶剤による薬液処理は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ［Ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ］：Ｃ２Ｈ６ＯＳ）及びモノエタノールアミン（Ｍｏｎｏｅｔｈｎｏｌａｍｉｎｅ：Ｃ２Ｈ７ＮＯ）を用いて行なうことができる。すわなち、ジメチルスルホキシド３０％＋モノエタノールアミン７０％の混合液を８５〜９０℃に加熱し、この加熱混合液を用いて１０分間の基板洗浄を行なうことができる。
【００４３】
他の除去方法としては、Ｈ２ＳＯ２／Ｈ２Ｏ２による薬液処理を用いてもよい。この薬液処理では、レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃの他、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをも除去することができる。この場合は、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃがいずれも配線層として残される。
【００４４】
上記した第１の実施形態によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜１８の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６を敷いたので、第２の反射防止膜１８を薄くすることができる。上記したように膜１６の厚さを４０ｎｍとし且つ膜１８の厚さを３５ｎｍとすると、図１２の積層膜Ｒの厚さは７５ｎｍとなり、図１２において７５ｎｍの積層膜Ｒと同程度の反射率が得られる反射防止膜Ｑの厚さは約１１０ｎｍとなる。すなわち、有機系反射防止膜１８の厚さは、有機系反射防止膜Ｑを単層で用いる場合に比べて半分以下となり、図５の工程におけるエッチング時間も半分以下となる。従って、２０ａ等のレジスト層の寸法シフト量が低減され、配線パターニングの寸法精度が向上する。
【００４５】
十分な反射防止効果を得るためには、反射防止膜の反射率が３％以下で且つ反射率の変動が小さい膜厚範囲に入っているのが望ましい。積層膜Ｒの場合、膜厚７５ｎｍのときにこの条件を満たしている。
【００４６】
図９及び図１０は、この発明の第２の実施形態に係る配線形成法を示すものである。第２の実施形態において、図９の前までの工程は、図１〜６に関して前述したものと同様である。ただし、レジスト層２０ａ〜２０ｃは、反射防止膜１８，１６をドライエッチングする際にマスクとして機能する程度に薄く形成すればよく、０．３μｍ以上あればよい。
【００４７】
図９の工程では、図６の工程に続いて、レジスト層２０ａ〜２０ｃ及び反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃを酸素プラズマによるアッシング処理及び／又はアミン系溶剤による薬液処理により除去し、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃはそのまま残存させる。
【００４８】
図１０の工程では、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをマスクとする異方性ドライエッチング処理により配線材層１４を選択的に除去して残存部１６ａ〜１６ｃのパターンに対応して配線材層１４の部分１４ａ〜１４ｃを残存させる。配線材層１４のドライエッチングは、図７の工程に関して前述したと同様にして行なうことができる。この結果、配線材層１４の残存部１４ａ〜１４ｃと反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃとの各々の積層がそれぞれ配線層２２ａ〜２２ｃとして残される。
【００４９】
上記した第２の実施形態によれば、有機系材料からなる第２の反射防止膜１８の下にＴｉＮからなる第１の反射防止膜１６を敷いたので、第１の実施形態と同様に配線パターニングの寸法精度が向上する。
【００５０】
その上、レジスト層２０ａ〜２０ｃと反射防止膜１８の残存部１８ａ〜１８ｃとを除去した後、反射防止膜１６の残存部１６ａ〜１６ｃをマスクとして配線材層１４をパターニングするようにしたので、レジスト塗布工程でレジスト層を薄く形成することができる。このため、レジスト層に配線パターンを転写する際には、解像度及び焦点深度が改善され、レジスト層に微細な配線パターンを精度よく転写することができる。従って、微細配線を歩留りよく形成可能となる。
【００５１】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、配線材層１４の材料としては、ＷＳｉ２／ポリＳｉ型のポリサイドに限らず、他の型のポリサイド，Ｗ，ＭｏＳｉ２，ポリＳｉ等を用いてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ＴｉＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜をレジスト層の下に敷く反射防止膜として使用することにより有機系反射防止膜を薄く形成可能としたので、有機系反射防止膜をエッチングする際にレジスト層の寸法シフト量を低減可能となり、配線パターニングの寸法精度を向上可能となる効果が得られる。また、有機系反射防止膜をアクリル酸樹脂で構成したので、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いる露光処理で十分な反射防止効果が得られる効果もある。
【００５３】
その上、レジスト層と有機系反射防止膜の残存部とを除去した後、ＴｉＮ膜の残存部をマスクとして配線材層をエッチングすると、レジスト層を薄く形成可能となり、レジスト層への微細な配線パターンの転写精度が向上し、配線形成歩留りが向上する効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態に係る配線形成法における配線材層形成工程を示す基板断面図である。
【図２】 図１の工程に続く第１の反射防止膜の形成工程を示す基板断面図である。
【図３】 図２の工程に続く第２の反射防止膜の形成工程を示す基板断面図である。
【図４】 図３の工程に続くレジスト層形成工程を示す基板断面図である。
【図５】 図４の工程に続く第２の反射防止膜のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図６】 図５の工程に続く第１の反射防止膜のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図７】 図６の工程に続く配線材層のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図８】 図７の工程に続くレジスト層及び第２の反射防止膜の除去工程を示す基板断面図である。
【図９】 この発明の第２の実施形態に係る配線形成法において図６の工程に続くレジスト層及び第２の反射防止膜の除去工程を示す基板断面図である。
【図１０】 図９の工程に続く配線材層のドライエッチング工程を示す基板断面図である。
【図１１】 この発明の実施に用いられるＥＣＲ型プラズマエッチャを示す断面図である。
【図１２】 有機系反射防止膜Ｑと、ＴｉＯＮ膜に有機系反射防止膜を重ねた積層膜Ｒとについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示すグラフである。
【図１３】 ＴｉＯＮ膜Ｐについてコンピュータシミュレーションで求めた反射率の膜厚依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：半導体基板、１２：絶縁膜、１４：配線材層、１６，１８：反射防止膜、２０ａ〜２０ｃ：レジスト層、２２ａ〜２２ｃ：配線層。
Claims (2)
- 基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、
前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、
前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、
前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、
前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とをマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、
少なくとも前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部を除去して少なくとも前記配線材層の残存部を配線層として残存させる工程とを含み、
前記有機系材料が、
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
又は、
からなり、
化学式（１）におけるモル分率ｘが１０〜８０％、また、モル分率ｙが２０〜９０％である配線形成法。 - 基板の一方の主面を覆う絶縁膜の上に配線材層を形成する工程と、
前記配線材層の上にＴｉＮからなる第１の反射防止膜を形成する工程と、
前記第１の反射防止膜に重ねて有機系材料からなる第２の反射防止膜を形成する工程と、
前記第１及び第２の反射防止膜を含む積層膜の上にＫｒＦエキシマレーザを用いたホトリソグラフィ処理により所望の配線パターンに従ってレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第２の反射防止膜を選択的に除去して前記第２の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、
前記レジスト層及び前記第２の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記第１の反射防止膜を選択的に除去して前記第１の反射防止膜を前記レジスト層のパターンに対応して残存させる工程と、
前記第１の反射防止膜の残存部をそのまま残存させるように前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去する工程と、
前記レジスト層と前記第２の反射防止膜の残存部とを除去した後、前記第１の反射防止膜の残存部をマスクとする異方性のドライエッチング処理により前記配線材層を選択的に除去して前記配線材層の一部を前記第１の反射防止膜の残存部のパターンに対応して残存させることにより前記配線材層の残存部と前記第１の反射防止膜の残存部とを含む積層を配線層として残存させる工程とを含み、
前記有機系材料が、
で表されるアクリル酸樹脂であると共に、化学式（１）における側鎖Ｒが、
又は、
からなり、
化学式（１）におけるモル分率ｘが１０〜８０％、また、モル分率ｙが２０〜９０％である配線形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001311167A JP3918488B2 (ja) | 1997-07-02 | 2001-10-09 | 配線形成法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-191985 | 1997-07-02 | ||
| JP19198597 | 1997-07-02 | ||
| JP2001311167A JP3918488B2 (ja) | 1997-07-02 | 2001-10-09 | 配線形成法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20125398A Division JP3358547B2 (ja) | 1997-07-02 | 1998-07-01 | 配線形成法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124518A JP2002124518A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3918488B2 true JP3918488B2 (ja) | 2007-05-23 |
Family
ID=26507023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001311167A Expired - Fee Related JP3918488B2 (ja) | 1997-07-02 | 2001-10-09 | 配線形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3918488B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6867063B1 (en) * | 2002-09-30 | 2005-03-15 | Advanced Micro Devices, Inc. | Organic spin-on anti-reflective coating over inorganic anti-reflective coating |
| JP4742943B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2011-08-10 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| KR100628249B1 (ko) | 2005-09-13 | 2006-09-27 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 형성 방법 |
| JP4715544B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| JP4715543B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| JP4715542B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| JP4715541B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| JP4715540B2 (ja) * | 2006-02-16 | 2011-07-06 | ソニー株式会社 | 反射防止膜及び露光方法 |
| US20100130017A1 (en) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Axcelis Technologies, Inc. | Front end of line plasma mediated ashing processes and apparatus |
-
2001
- 2001-10-09 JP JP2001311167A patent/JP3918488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002124518A (ja) | 2002-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6645851B1 (en) | Method of forming planarized coatings on contact hole patterns of various duty ratios | |
| US6541164B1 (en) | Method for etching an anti-reflective coating | |
| US8293430B2 (en) | Method for etching a molybdenum layer suitable for photomask fabrication | |
| US5986344A (en) | Anti-reflective coating layer for semiconductor device | |
| US7846843B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device using a spacer as an etch mask for forming a fine pattern | |
| JP4861987B2 (ja) | 膜スタックをエッチングするための方法およびシステム | |
| JP2001526463A (ja) | 基板から有機反射防止皮膜をエッチングするためのシステムと方法 | |
| WO2004001799A2 (en) | Method for fabricating a gate structure of a field effect transistor | |
| JP3003657B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20070082296A1 (en) | Method of forming micro-patterns using multiple photolithography process | |
| US5665641A (en) | Method to prevent formation of defects during multilayer interconnect processing | |
| KR100295426B1 (ko) | 배선형성방법 | |
| JP3918488B2 (ja) | 配線形成法 | |
| JP5524362B2 (ja) | 基板処理方法 | |
| US6051369A (en) | Lithography process using one or more anti-reflective coating films and fabrication process using the lithography process | |
| US6900139B1 (en) | Method for photoresist trim endpoint detection | |
| US7297607B2 (en) | Device and method of performing a seasoning process for a semiconductor device manufacturing apparatus | |
| JP2002289592A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20070161255A1 (en) | Method for etching with hardmask | |
| JP3358547B2 (ja) | 配線形成法 | |
| US7195716B2 (en) | Etching process and patterning process | |
| US6924196B1 (en) | Anti-reflective coating and process using an anti-reflective coating | |
| US6686129B2 (en) | Partial photoresist etching | |
| KR100546721B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| KR950009291B1 (ko) | 시릴화된 레지스트의 박리방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061222 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20061222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070123 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070205 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110223 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120223 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130223 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140223 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |