JPH07201825A - Manufacture of micro-pattern and manufacture of semiconductor device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing micro-patterns whereby a good mask pattern can be transferred and provided a method for manufacturing semiconductor devices, by so determining an inorganic film having both an antireflection effect and the quality of an inorganic mask that the good and stable mask pattern can be formed without any increase of the number of its manufacturing processes. CONSTITUTION:On a substrate 18, an antireflection film 20 made of an inorganic film is formed, and on this antireflection film 20 a resist film 24 is formed, and further, this resist film 24 is exposed to i-line or light having a shorter wavelength than i-line. Subsequently, a mask pattern 26 is transferred on the resist film 24, and by the use of the resist film 24 as a mask whereon the mask pattern 26 is transferred, the antireflection film 20 is etched, and thereby, the mask pattern 26 is transferred to the antireflection film 20. Then, by the use of the antireflection film 20 as a mask whereon the mask pattern 26 is transferred, the substrate 18 whereon a metallic wiring layer is formed is etched, and the mask pattern 26 is transferred to the substrate 18.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、微細パターンの製造方
法およびこの方法を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a fine pattern and a method of manufacturing a semiconductor device using this method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】現在、半導体集積回路の研究開発におい
て、サブハーフミクロン領域のデザインルールデバイス
が研究開発されている。これらデバイス開発において使
用されるフォトリソグラフィー技術においては、ステッ
パー（縮小投影露光機）と呼ばれる単一波長の光を露光
光源に用いた露光装置が使用されている。2. Description of the Related Art Currently, in the research and development of semiconductor integrated circuits, design rule devices in the sub-half micron region are being researched and developed. In the photolithography technology used in the development of these devices, an exposure apparatus called a stepper (reduction projection exposure machine) using light of a single wavelength as an exposure light source is used.

【０００３】単一波長で露光を行う場合には、定在波効
果と呼ばれる現象が発生することが広く知られている。
定在波が発生する原因は、レジスト膜内で露光光の多重
干渉が起こることによる。すなわち、図１に示すよう
に、入射光Ｐと、レジシトＰＲと基板Ｓとの界面からの
反射光Ｒとが、レジスト膜内で干渉を起こすことによ
る。その結果として、図２に示すごとく、レジストに吸
収される光量（縦軸）が、レジスト膜厚（横軸）に依存
して変化する。なお、本明細書中、レジストに吸収され
る光量とは、レジスト表面での表面反射や、基板での吸
収や、レジストから射出した光などを除いた、レジスト
自体に吸収される光の量を示す。かかる吸収光量が、レ
ジストを光反応させるエネルギーとなる。It is widely known that a phenomenon called a standing wave effect occurs when exposure is performed with a single wavelength.
The cause of the standing wave is that multiple interference of exposure light occurs in the resist film. That is, as shown in FIG. 1, the incident light P and the reflected light R from the interface between the resist PR and the substrate S cause interference in the resist film. As a result, as shown in FIG. 2, the amount of light absorbed by the resist (vertical axis) changes depending on the resist film thickness (horizontal axis). In the present specification, the amount of light absorbed by the resist is the amount of light absorbed by the resist itself, excluding surface reflection on the resist surface, absorption by the substrate, light emitted from the resist, and the like. Show. The absorbed light amount becomes energy for photoreacting the resist.

【０００４】なお、図２は、シリコン基板の上にレジス
ト膜（ＸＰ８８４３）を成膜し、レジスト膜の膜厚によ
る吸収光量の変化を調べた結果である。露光用光として
は、λ＝２４８ｎｍのＫｒＦを仮定した。また、吸収光
量変化の度合いは、図３と図４との比較からも理解され
るように、下地基板の種類により異なる。図２、３、４
において、レジストはいずれもＸＰ８８４３（シプレー
社）を用いているが、下地はそれぞれＳｉ、Ａｌ−Ｓ
ｉ、Ｗ−Ｓｉである。すなわち、下地（基板）の光学定
数（ｎ，ｋ）およびレジスト膜の光学定数（ｎ，ｋ）に
より定まる多重干渉を考慮した複素振幅反射率（Ｒ）に
より、吸収光量の変化の度合いは定まる（（Ｒ）は実数
部と虚数部をと持つベクトル量であることを示す）。FIG. 2 shows the results of investigating the change in absorbed light amount depending on the film thickness of the resist film (XP8843) formed on the silicon substrate. KrF of λ = 248 nm was assumed as the exposure light. Further, the degree of change in the absorbed light amount differs depending on the type of the base substrate, as can be understood from the comparison between FIGS. 3 and 4. 2, 3, 4
In the above, as the resist, XP8843 (Chipley Co., Ltd.) is used, but the bases are Si and Al-S, respectively.
i, W-Si. That is, the degree of change in the absorbed light amount is determined by the complex amplitude reflectance (R) in consideration of multiple interference determined by the optical constants (n, k) of the base (substrate) and the optical constants (n, k) of the resist film ( (R) indicates a vector quantity having a real part and an imaginary part).

【０００５】さらに、 実デバイスにおいては、図５に
示すように、基板面には必ず凹凸が存在する。例えば、
ポリシリコン等の凸部Ｉｎが存在する。このため、レジ
スト膜ＲＰを塗布した際、レジスト膜の厚さは、段差の
上部と下部とで異なることになる。つまり、凸部Ｉｎ上
のレジスト膜厚ｄ_PR2 は、それ以外の部分のレジスト膜
厚ｄ_PR1 よりも薄くなる。Furthermore, in an actual device, as shown in FIG. 5, unevenness is always present on the substrate surface. For example,
There is a convex portion In such as polysilicon. Therefore, when the resist film RP is applied, the thickness of the resist film is different between the upper part and the lower part of the step. That is, the resist film thickness d _PR2 on the convex portion In becomes thinner than the resist film thickness d _PR1 on the other portions.

【０００６】定在波効果は、レジスト膜厚により異なる
ことは、前記説明したとうりであり、このため、定在波
効果の影響を受けることによるレジストに吸収される光
量の変化も、各々変わってくる。この結果、露光、現象
後に得られるレジストパターンの寸法が、段差の上部と
下部とで異なってしまう。定在波効果のパターン寸法に
及ぼす影響は、同一波長、同一開口数のステッパーを用
いた場合、パターンが細かければ細かいほど顕著化し、
どの種のレジストについても、共通に見られる現象であ
る。As described above, the standing wave effect differs depending on the resist film thickness. Therefore, the change in the amount of light absorbed by the resist due to the influence of the standing wave effect also changes. Come on. As a result, the dimensions of the resist pattern obtained after the exposure and the phenomenon are different between the upper part and the lower part of the step. The effect of the standing wave effect on the pattern size becomes more remarkable as the pattern becomes finer when steppers with the same wavelength and the same numerical aperture are used.
This phenomenon is common to all kinds of resists.

【０００７】半導体デバイス作製時のフォトリソグラフ
ィー工程におけるレジストパターンの寸法精度は、一般
に±５％である。この±５％の寸法精度を達成するため
には、定在波効果の低減が必須である。図６にレジスト
膜内での吸収光量の変動（横軸）に対する、レジストパ
ターンの寸法変動（縦軸）を示す。図６から明らかなよ
うに、たとえば０．３５μｍルールのデバイスの作製を
行うには、レジスト膜の吸収光量の変動は、レンジ６％
以下であることが要求される。The dimensional accuracy of the resist pattern in the photolithography process at the time of manufacturing a semiconductor device is generally ± 5%. In order to achieve the dimensional accuracy of ± 5%, it is essential to reduce the standing wave effect. FIG. 6 shows the dimensional variation of the resist pattern (vertical axis) with respect to the variation of the amount of absorbed light in the resist film (horizontal axis). As is clear from FIG. 6, in order to manufacture a device having a rule of 0.35 μm, for example, the fluctuation of the absorbed light amount of the resist film is in the range of 6%.
The following is required:

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した要求にこたえ
るべく、現在各方面で反射防止技術の検討が精力的に行
われている。その結果、反射防止膜が必要不可欠とされ
ている高融点金属シリサイド（例えばＷ−Ｓｉ）、金属
（例えばＡ１−Ｓｉ）、シリコン系材料（たとえばＰｏ
ｌｙ−Ｓｉ）上の優れた反射防止材料として、ＳｉＣ，
ＳｉＯ_x ，Ｓｉ_xＯ_y Ｎ_z ，Ｓｉ_x Ｎ_y が、本発明者に
よって、見い出されている。In order to meet the above-mentioned demands, the antireflection technique is now being actively studied in various fields. As a result, a refractory metal silicide (for example, W-Si), a metal (for example, A1-Si), and a silicon-based material (for example, Po) for which an antireflection film is essential.
As an excellent antireflection material on ly-Si), SiC,
_{SiO x, Si x O y N} z, Si x N y is, by the present inventors, have been found.

【０００９】実際のデバイス作製時において、半導体マ
スクパターンをレジストに転写し、転写されたレジスト
をマスクにして、ＳｉＣ，ＳｉＯ_x ，Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ，
Ｓｉ_x Ｎ_y 等の反射防止膜、および高融点金属シリサイ
ド（例えばＷ−Ｓｉ）、金属（例えばＡ１−Ｓｉ）、シ
リコン系材料（たとえばＰｏｌｙ−Ｓｉ）を、エッチン
グすることにより、半導体基板を作製していく。その
際、エッチング時にレジストと被加工層との間に選択比
が取れないと、寸法制御性が劣化する。During actual device fabrication, the semiconductor mask pattern is transferred to a resist, and the transferred resist is used as a mask to form SiC, SiO _x , Si _x O _y N _z ,
A semiconductor substrate is manufactured by etching an antireflection film such as Si _x N _y , a refractory metal silicide (for example, W-Si), a metal (for example, A1-Si), and a silicon-based material (for example, Poly-Si). I will do it. At that time, if a selection ratio cannot be obtained between the resist and the layer to be processed during etching, the dimensional controllability is deteriorated.

【００１０】このため、選択比が特に問題となる金属層
エッチングにおいては、レジストの厚みを厚くする、も
しくは、被加工層上の反射防止膜上に、さらに、プラズ
マテオス（Ｐ−ＴＥＯＳ）等の酸化膜系の無機膜を成膜
して、パターンが転写されたレジストをマスクに、酸化
膜にパターンを転写し、その後レジストを除去し、転写
された酸化膜をマスクに、金属層をエッチングする、い
わゆる無機マスク法を用いている。Therefore, in the metal layer etching in which the selection ratio is particularly problematic, the thickness of the resist is increased, or on the antireflection film on the layer to be processed, further, plasma TEOS (P-TEOS) or the like is used. An inorganic oxide film is formed, the pattern is transferred to the mask as a mask, the pattern is transferred to the oxide film, and then the resist is removed, and the transferred oxide film is used as a mask to etch the metal layer. The so-called inorganic mask method is used.

【００１１】ただし、レジストの膜厚を厚くする際に
は、解像性能の低下が問題となり、また、Ｐ−ＴＥＯＳ
等を用いた無機マスク法では、プロセスの複雑さゆえ
に、半導体デバイスの量産技術にはなり得ない。よっ
て、エッチング時にレジストと被加工層との間に選択比
が大きく取れない下地基板上、特に配線材料上への半導
体マスクパターン作製においては、早急に何らかの対策
が必要不可欠である。However, when the film thickness of the resist is increased, the deterioration of the resolution performance becomes a problem, and the P-TEOS
The inorganic mask method using the above, etc. cannot be a mass production technology for semiconductor devices because of the complexity of the process. Therefore, some measure is urgently necessary in the preparation of a semiconductor mask pattern on a base substrate where a large selection ratio cannot be obtained between a resist and a layer to be processed during etching, particularly on a wiring material.

【００１２】本発明は、上記実情に鑑みてなされ、工程
数を増加させることなく良好に安定したマスクパターン
を形成できるように、反射防止効果と無機マスクとを兼
ね備える無機膜を決定し、これにより良好なマスクパタ
ーンの転写を可能にする微細パターンの製造方法および
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an inorganic film having both an antireflection effect and an inorganic mask is determined so that a stable mask pattern can be formed favorably without increasing the number of steps. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a fine pattern and a method for manufacturing a semiconductor device, which enable good transfer of a mask pattern.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明に係る微細パターンの製造方法
は、下地基板上に、無機膜で構成された反射防止膜を形
成する工程と、この反射防止膜上に、レジスト膜を形成
する工程と、このレジスト膜に対し、ｉ線またはｉ線よ
りも短波長の光を用いて、露光を行い、レジスト膜にマ
スクパターンを転写する工程と、このマスクパターンが
転写されたレジスト膜をマスクとして、上記反射防止膜
をエッチング加工し、反射防止膜にマスクパターンを転
写する工程と、このマスクパターンが転写された反射防
止膜をマスクとして、下地基板をエッチング加工し、下
地基板にマスクパターンを転写する工程とを有する。In order to achieve the above object, the method for producing a fine pattern according to the present invention comprises a step of forming an antireflection film composed of an inorganic film on a base substrate, A step of forming a resist film on the antireflection film, and a step of exposing the resist film using an i-line or light having a shorter wavelength than the i-line to transfer a mask pattern to the resist film The step of etching the antireflection film by using the resist film having the mask pattern transferred as a mask to transfer the mask pattern to the antireflection film and the step of using the antireflection film having the mask pattern transferred as a mask Etching the substrate and transferring the mask pattern to the underlying substrate.

【００１４】上記反射防止膜は、窒素を少なくとも含む
シリコン系膜（たとえばＳｉ_x Ｏ_yＮ_z 、Ｓｉ_z Ｎ_y ）
で構成されることが好ましい。上記反射防止膜は、その
屈折率（ｎ）が１．７以上２．４以下であり、その消衰
係数（ｋ）が０．８５以下であり、その膜厚が１００〜
５００ｎｍであることが好ましい。The antireflection film is a silicon-based film containing at least nitrogen (eg, Si _x O _y N _z , Si _z N _y ).
It is preferable that The antireflection film has a refractive index (n) of 1.7 or more and 2.4 or less, an extinction coefficient (k) of 0.85 or less, and a thickness of 100 to 100.
It is preferably 500 nm.

【００１５】上記下地基板の表面は、配線層あるいはゲ
ート電極などの導電層で構成してある。下地基板の表面
が、配線層あるいはゲート電極などの導電層で構成され
る場合には、そのエッチング加工に際して、塩素系のガ
スを用いることが好ましい。上記レジスト膜は、反射防
止膜をマスクとして、下地基板をエッチング加工する際
には、取り除かれていることが好ましい。なぜなら、レ
ジスト膜が付いたまま下地基板の加工を行うと、エッチ
ング加工時に、レジスト膜に含まれる炭素Ｃが、下地基
板の加工に悪影響を与えるおそれがあるからである。The surface of the base substrate is composed of a wiring layer or a conductive layer such as a gate electrode. When the surface of the base substrate is composed of a wiring layer or a conductive layer such as a gate electrode, it is preferable to use a chlorine-based gas during the etching process. The resist film is preferably removed when the underlying substrate is etched using the antireflection film as a mask. This is because if the base substrate is processed with the resist film attached, carbon C contained in the resist film may adversely affect the processing of the base substrate during the etching process.

【００１６】本発明に係る微細パターンの製造方法は、
半導体装置の製造過程に好ましく用いることができる。
本発明は、ｉ線（３６５ｎｍ）または、それよりも短波
長の光、例えばｉ線、ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマレーザー
を光源に用いて半導体デバイスを作成する際、反射防止
効果と無機マスクとを兼ね備える無機膜を金属層上に形
成することにより、工程数を増加させることなく、良好
に安定したマスクパターンが形成できる。The method of manufacturing a fine pattern according to the present invention is
It can be preferably used in the manufacturing process of semiconductor devices.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is an inorganic material having both an antireflection effect and an inorganic mask when producing a semiconductor device using i-ray (365 nm) or light having a shorter wavelength, for example, i-ray, KrF, ArF excimer laser as a light source. By forming the film on the metal layer, a favorable and stable mask pattern can be formed without increasing the number of steps.

【００１７】反射防止効果と無機マスクとを兼ね備える
無機膜の決定に際しては、以下の手段を用いて行った。 （I）任意に定めたある膜厚のレジストの膜厚に対し、
反射防止膜の光学条件（ｎ，ｋ）を連続的に変化させ
（ただし、反射防止膜の膜厚は固定しておく）た際のレ
ジスト膜内で吸収される吸収光量の等高線を求める。The following means was used to determine an inorganic film having both an antireflection effect and an inorganic mask. (I) For the film thickness of a resist with a certain film thickness,
A contour line of the amount of light absorbed in the resist film when the optical condition (n, k) of the antireflection film is continuously changed (however, the film thickness of the antireflection film is fixed) is obtained.

【００１８】（II）上記（I）で求めた各レジスト膜の
膜厚におけるレジスト内部の吸収光量の等高線の結果に
おいて、吸収光量の差が最小になる共通領域を見い出
し、この共通領域により限定される光学条件を、（I）
において定めた反射防止膜の膜厚における光学条件
（ｎ，ｋ）とする。(II) From the result of the contour line of the absorbed light amount inside the resist in the film thickness of each resist film obtained in (I) above, a common region where the difference in the absorbed light amount is minimized is found, and is limited by this common region. Optical condition
The optical condition (n, k) in the film thickness of the antireflection film determined in 1.

【００１９】（III）反射防止膜の膜厚を変化させて、
上記（I），（II）の操作を繰り返し行い、反射防止膜
の各膜厚に対する各最適条件の光学定数（ｎ，ｋ）を求
める。 （IV）上記（III）で得られた最適条件の光学定数を有
する実際の材質の反射防止膜を見い出す。(III) By changing the film thickness of the antireflection film,
The above operations (I) and (II) are repeated to obtain the optical constants (n, k) under the respective optimum conditions for the respective thicknesses of the antireflection film. (IV) Find an antireflection film of an actual material having an optical constant of the optimum condition obtained in (III) above.

【００２０】次に、図面を参照して、本発明に用いられ
る反射防止膜の包括的条件を決定する上記手段（I）〜
（IV）について、より具体的に説明する。 定在波効果の極大値間、または極小値間のレジスト膜
厚は、レジストの屈折率をｎ_PRとし、露光用光の波長を
λとすると、λ／４ｎで与えられる（図７参照）。Next, referring to the drawings, the above-mentioned means (I) for determining the comprehensive conditions of the antireflection film used in the present invention will be described.
(IV) will be described more specifically. The resist film thickness between the maximum and minimum values of the standing wave effect is given by λ / 4n, where n _PR is the refractive index of the resist and λ is the wavelength of the exposure light (see FIG. 7).

【００２１】レジストと下地基板との間に、反射防止
膜ＡＲＬを過程して、その膜厚さｄ_arl ，光学定数をｎ
_arl ，ｋ_arl とする。 図７におけるある１点（例えば、定在波効果が極大と
なる膜厚）の膜厚に着目すると、反射防止膜の膜厚さｄ
_arl を固定してｎ_arl ，ｋ_arl を変化させた場合、その
点におけるレジスト膜の吸収光量は変化する。この変化
する軌跡、すなわち吸収光量の等高線を求めると、図８
に示すようになる。An antireflection film ARL is formed between the resist and the base substrate to obtain a film thickness d _arl and an optical constant n.
_{Let arl} and k _arl . Focusing on the film thickness at a certain point (for example, the film thickness at which the standing wave effect is maximized) in FIG. 7, the film thickness d of the antireflection film is obtained.
_{When arl} is fixed and _narl and _karl are changed, the amount of light absorbed by the resist film at that point changes. Obtaining this changing trajectory, that is, the contour line of the absorbed light amount,
As shown in.

【００２２】他の異なったレジスト膜厚ｄ_PRについ
て、少なくとも定在波効果を極大もしくは極小にする膜
厚を基準にして、λ／８ｎ_PR間隔で４ケ所に対して、
を繰り返し行うと、図８に対応した図９〜図１１が得ら
れる（図８〜図１１は、反射防止膜厚を２０ｎｍに規定
し、レジスト膜厚を各々９８５ｎｍ、１０００ｎｍ、１
０１８ｎｍ、１０３５ｎｍとした結果を示す）。以上
は、上記手段（I）に該当する。For other different resist film thicknesses d _PR , at least with respect to the film thickness at which the standing wave effect is maximized or minimized, at four positions at λ / 8n _PR intervals,
9 to 11 corresponding to FIG. 8 are obtained (FIGS. 8 to 11 define the antireflection film thickness to 20 nm and the resist film thicknesses to 985 nm, 1000 nm, 1 nm, respectively).
018 nm and 1035 nm are shown). The above corresponds to the above means (I).

【００２３】図８〜図１１の各々グラフの共通領域
は、反射防止膜の特定の膜厚について、レジスト膜厚が
変化しても、レジスト膜内での吸収光量が変化しない領
域を示している。すなわち、上記共通領域は、定在波効
果を最小にする、反射防止効果が最も高い領域である。
よって、かかる共通領域を見い出す。共通領域を見い出
すのは、例えば簡便には、各図（グラフ）を重ね合わせ
て、共通領域をとることにより、行うことができる（も
ちろん、コンピュータでの共通領域の検索により行って
もよい）。これは上記手段（II）に該当する。The common region in each of the graphs of FIGS. 8 to 11 shows a region in which the amount of absorbed light in the resist film does not change even if the resist film thickness changes for a specific film thickness of the antireflection film. . That is, the common region is a region having the highest antireflection effect that minimizes the standing wave effect.
Therefore, we find such a common area. The common area can be found, for example, simply by superposing the figures (graphs) and taking the common area (of course, the common area may be searched by a computer). This corresponds to the above means (II).

【００２４】次に、反射防止膜の膜厚ｄを連続的に変
化させて、上記を繰り返す。たとえば最初のステ
ップのまでは、ｄ＝２０ｎｍとして操作を行ったとす
ると、ｄを変えて、上記を繰り返し行う。これにより、
定在波効果を最小にするような反射防止膜の膜厚
ｄ_arl 、光学定数ｎ_arl ，ｋ_arl の条件を特定できる。
これは上記手段（III）に該当する。Next, the thickness d of the antireflection film is continuously changed and the above is repeated. For example, if the operation is performed with d = 20 nm until the first step, d is changed and the above is repeated. This allows
The conditions of the film thickness d _{arl of the} antireflection film and the optical constants n _arl and k _arl that minimize the standing wave effect can be specified.
This corresponds to the above means (III).

【００２５】上記で特定した反射防止膜の満たすべ
き条件（膜厚、光学定数）を満足するような膜の種類
を、露光用光における各膜種の光学定数を測定すること
により、見い出す。これは手段（IV）に該当する。上記
手法は、全ての波長、全ての下地基板に対して、原理的
に適用可能である。The kind of film satisfying the conditions (film thickness, optical constant) to be satisfied by the antireflection film specified above is found by measuring the optical constant of each film type in the exposure light. This corresponds to means (IV). The above method can be applied in principle to all wavelengths and all underlying substrates.

【００２６】上記（I）〜（IV）の手段で、本発明に係
る方法で好適に用いることができる無機膜を兼ねた反射
防止膜について検討したところ、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜また
はＳｉ_X Ｎ_y 膜が特に適切であることが判明した。すな
わち、下地基板の表面に、単結晶シリコン、多結晶シリ
コン、アモルファスシリコン、ドープドポリシリコン等
のシリコン系膜、ダングステン、タングステンシリサイ
ド等の高融点金属シリサイド系膜、アルミニウム、アル
ミシリコン、アルミシリコンカッパ、アルミカッパ等の
金属配線膜が形成してある場合には、その上に成膜され
る無機膜を兼ねた反射防止膜としては、ｎ＝１．７〜
２．４、ｋ≦０．８５（好ましくは０．１≦ｋ≦０．
６）の光学定数を有するは無機膜、特に、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ
_z 膜（水素Ｈを含有してもよい）またはＳｉ_X Ｎ_y 膜
を、１００〜５００ｎｍの膜厚で用いることが好ましい
ことが判明した。[0026] was examined for the above (I) by means of ~ (IV), an anti-reflection film which also serves as an inorganic film which can be suitably used in the process according to the present invention, Si _X O _y N _z film or Si _{X Ny} films have been found to be particularly suitable. That is, on the surface of the base substrate, a silicon-based film such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, or doped polysilicon, a refractory metal silicide-based film such as dangsten or tungsten silicide, aluminum, aluminum silicon, aluminum silicon kappa. When a metal wiring film such as aluminum kappa is formed, the antireflection film also functioning as an inorganic film formed thereon has n = 1.7 to
2.4, k ≦ 0.85 (preferably 0.1 ≦ k ≦ 0.
An inorganic film having an optical constant of 6), particularly Si _X O _y N
It has been found to be preferable to use a _z film (which may contain hydrogen H) or a Si _x N _y film with a film thickness of 100 to 500 nm.

【００２７】ｋを上記範囲とするのは、ｋが０．８５よ
り越えると、反射防止膜としての膜厚を薄くできるが、
無機膜としての機能が低下する傾向にあり、ｋが余りに
小さいと、反射防止膜としての機能を維持するためには
膜厚が厚くなりすぎる傾向にあるからである。このこと
は、次の関係式から導かれる。すなわち、波長をλと
し、膜の吸収係数をα（＝４πｋ／λ）、膜の屈折率の
虚数部をｋとすると、膜の透過率Ｔは、入射光量をＩ
₀ 、透過光をＩとすると、Ｔ（＝Ｉ／Ｉ₀ ）＝ｅｘｐ
（−αｄ）で与えられる。When k exceeds 0.85, the film thickness of the antireflection film can be reduced so that k falls within the above range.
This is because the function as an inorganic film tends to decrease, and when k is too small, the film thickness tends to be too thick to maintain the function as an antireflection film. This is derived from the following relational expression. That is, when the wavelength is λ, the absorption coefficient of the film is α (= 4πk / λ), and the imaginary part of the refractive index of the film is k, the transmittance T of the film is the incident light quantity I
₀ and transmitted light is I, T (= I / I ₀ ) = exp
It is given by (-αd).

【００２８】また、膜の吸収率Ａは、Ａ＝Ｉ₀ −Ｉ＝Ｉ
₀ −Ｉ₀ Ｔ＝Ｉ₀ ×（１−Ｔ）で与えられる。すなわ
ち、膜の吸収率Ａは透過率Ｔが小さいほど大きく、そし
て透過率Ｔは、吸収係数α（＝４πｋ／λ）が大きくか
つ膜厚ｄが厚いほど小さくなる。The absorption rate A of the film is A = I ₀ -I = I
It is given by ₀ −I ₀ T = I ₀ × (1−T). That is, the absorptance A of the film increases as the transmissivity T decreases, and the transmissivity T decreases as the absorption coefficient α (= 4πk / λ) increases and the film thickness d increases.

【００２９】これらＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜またはＳｉ_X Ｎ_y
膜は、各種ＣＶＤ法により容易に成膜することができ
る。たとえば、これら膜は、平行平板型プラズマＣＶＤ
法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波を用いて、シラ
ン系ガスと酸素および窒素を含むガスと（たとえばＳｉ
Ｈ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ ）の混合ガス、またはシラン系ガスと
窒素を含むガス（たとえばＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ）の混合ガ
スとを用いて成膜することができる。また、その際に、
バッファガスとして、アルゴンＡｒガスなどを用いるこ
とができる。These Si _X O _y N _z films or Si _X N _y
The film can be easily formed by various CVD methods. For example, these films are parallel plate plasma CVD
Method, ECR plasma CVD method, or bias ECR
Using a plasma CVD method and a microwave, a silane-based gas and a gas containing oxygen and nitrogen (for example, Si
Film formation can be performed using a mixed gas of H ₄ + O ₂ + N ₂ ) or a mixed gas of a silane-based gas and a gas containing nitrogen (for example, SiH ₄ + N ₂ O). Also, at that time,
Argon Ar gas or the like can be used as the buffer gas.

【００３０】たとえば、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素Ｈを含
有する場合があり、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z：Ｈ膜とも称する）
は、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、製膜時の条
件、特にシラン系ガスの流量比に応じて、例えば波長２
４８ｎｍの波長帯において、屈折率の実数部ｎは、ほぼ
２．１程度で一定値をとり、屈折率の虚数部ｋは、シラ
ン系ガスの流量比を変化させることにより、任意にコン
トロールできる。そのため、特定の下地基板のための反
射防止膜として要求される光学定数の値を持つ反射防止
膜を容易に作ることができる。For example, a Si _x O _y N _z film (which may contain hydrogen H and is also referred to as a Si _x O _y N _z : H film).
As shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B), a wavelength of, for example, 2
In the wavelength band of 48 nm, the real part n of the refractive index has a constant value of about 2.1, and the imaginary part k of the refractive index can be arbitrarily controlled by changing the flow rate ratio of the silane-based gas. Therefore, an antireflection film having an optical constant value required as an antireflection film for a specific underlying substrate can be easily formed.

【００３１】たとえば、Ｗ−Ｓｉ基板を下地基板として
用いる場合には、ｎ＝２．１２、ｋ＝０．５４、ｄ＝２
９ｎｍの反射防止膜が最適であり、定在波効果を最小限
にすることができる。また、Ａ１−Ｓｉ基板を下地基板
として用いる場合には、ｎ＝２．０９、ｋ＝０．８７、
ｄ＝２４ｎｍの反射防止膜が最適であり、定在波効果を
最小限にすることができる。Ｓｉ基板を下地基板として
用いる場合には、ｎ＝２．０、ｋ＝０．５５、ｄ＝３２
ｎｍの反射防止膜が最適であり、定在波効果を最小限に
することができる。For example, when a W-Si substrate is used as a base substrate, n = 2.12, k = 0.54, d = 2.
A 9 nm antireflection film is optimal and can minimize the standing wave effect. When the A1-Si substrate is used as a base substrate, n = 0.09, k = 0.87,
An antireflection film with d = 24 nm is optimal, and the standing wave effect can be minimized. When using a Si substrate as a base substrate, n = 2.0, k = 0.55, d = 32
An antireflection film of nm is optimal, and the standing wave effect can be minimized.

【００３２】これらの条件のＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、
無機膜兼反射防止膜として、それぞれタングステンシリ
サイド上、アルミシリコン、単結晶シリコン上に成膜
し、それらの定在波効果を、それらを用いない場合に比
較して示した結果を、図１３、図１４、図１５に示す。
これら図１３〜１５に示すように、適切な条件のＳｉ_x
Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、無機膜兼反射防止膜として用いるこ
とで、定在波効果を抑制することができ、反射防止効果
を達成することができる。The Si _x O _y N _z : H film under these conditions is
As an inorganic film and an antireflection film, films formed on tungsten silicide, aluminum silicon, and single crystal silicon, respectively, and the standing wave effects thereof were compared and shown in FIG. This is shown in FIGS. 14 and 15.
As shown in FIGS. 13 to 15, Si _{x under} appropriate conditions
By using the O _y N _z : H film as the inorganic film and the antireflection film, the standing wave effect can be suppressed and the antireflection effect can be achieved.

【００３３】また、これらＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜またはＳｉ
_X Ｎ_y 膜は、レジストをマスクとして、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ
₃ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、Ｃ₄ Ｆ₈ 、ＳＦ₆ 、Ｓ₂ Ｆ₂ 、ＮＦ₃ 系
ガスをエッチャントとし、Ａｒを添加してイオン性を高
めたＲＩＥにより、容易にエッチングすることができ
る。そのＲＩＥは、約２Ｐａ程度の圧力下で、１０〜１
００Ｗ程度のパワーをかけて行うことが好ましい。ま
た、ＲＩＥ時のガスの流量は、特に限定されないが、５
〜７０ＳＣＣＭであることが好ましい。Further, these Si _X O _y N _z films or Si
_{The XNy} film uses CF ₄ and CHF as a mask for the resist.
It can be easily etched by RIE in which ₃ , C ₂ F ₆ , C ₄ F ₈ , SF ₆ , S ₂ F ₂ , and NF ₃ gas is used as an etchant and Ar is added to increase the ionicity. The RIE is 10 to 1 under a pressure of about 2 Pa.
It is preferable to apply a power of about 00W. The flow rate of the gas during RIE is not particularly limited, but is 5
It is preferably ˜70 SCCM.

【００３４】このように、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、酸
化膜と同様のフッソ系ガスにより容易にエッチングする
ことができるので、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を厚膜化（１
００〜５００ｎｍ）して、金属層上に形成することによ
り、反射防止膜と無機マスクとを同時に兼ね備えること
ができる。しかも、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、酸化シリ
コン膜に比較し、下地基板のエッチング加工時のエッチ
レートが、約１／３であり、無機膜として同じ機能を酸
化シリコン膜で構成させる場合に比較し、膜厚を約１／
３にすることができる。As described above, since the Si _X O _y N _z : H film can be easily etched by the same fluorine-containing gas as the oxide film, the Si _X O _y N _z : H film is thickened ( 1
(0 to 500 nm) and formed on the metal layer, the antireflection film and the inorganic mask can be simultaneously provided. Moreover, the Si _X O _y N _z : H film has an etching rate of about 1/3 when etching the base substrate as compared with the silicon oxide film, and the silicon oxide film has the same function as the inorganic film. Compared with the case, the film thickness is about 1 /
It can be set to 3.

【００３５】本発明では、ｉ線、またはそれよりも短波
長の光、例えばｉ線、ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマレーザー
を用いて、段差構造を有する金属配線上の半導体マスク
パターンを形成において、反射防止効果と無機マスク機
能とを兼ね備える無機膜兼反射防止膜を、下地基板上に
形成することにより、工程数を増加させることなく良好
に安定したマスクパターンが形成することができる。In the present invention, the antireflection effect is obtained when the semiconductor mask pattern on the metal wiring having the step structure is formed by using the i-line or light having a shorter wavelength, for example, the i-line, KrF or ArF excimer laser. By forming an inorganic film / antireflection film having both an inorganic mask function and an inorganic mask function on a base substrate, a favorable and stable mask pattern can be formed without increasing the number of steps.

【００３６】[0036]

【実施例】以下本発明の実施例について、具体的に説明
する。ただし、本発明は以下の実施例により限定される
ものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することが
できる。EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. However, the present invention is not limited to the following examples and can be variously modified within the scope of the present invention.

【００３７】実施例１ この実施例は、本発明をｉ線（３６５ｎｍ）またはそれ
よりも短波長の光、たとえばｉ線、ＫｒＦ，ＡｒＦエキ
シマレーザーを用いて、段差構造を有する金属配線（導
電層）上の半導体マスクパターン形成において、工程数
を増加させることなく良好に安定したマスクパターンを
形成するために、反射防止効果と無機マスクとを兼ね備
える無機膜として、本発明者により見い出されたＳｉ_x
Ｏ_y Ｎ_z：Ｈ膜を金属層上に用いた例である。 Example 1 In this example, the present invention is applied to a metal wiring (conductive layer) having a step structure using light of i-line (365 nm) or light having a shorter wavelength, for example, i-line, KrF, ArF excimer laser. ) In the above semiconductor mask pattern formation, Si _x found by the present inventor as an inorganic film having both an antireflection effect and an inorganic mask in order to form a favorable and stable mask pattern without increasing the number of steps.
This is an example in which an O _y N _z : H film is used on a metal layer.

【００３８】本実施例の製造方法は、図１６（Ａ）〜
（Ｄ）および図１７（Ｅ），（Ｆ）に示すように、たと
えばＡｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ
等の金属配線材料層上に、半導体マスクパターンを形成
する半導体製造工程において好適に用いることができ
る。ただし、本実施例における考え方は、当然、基板種
類やレジスト種類や高反射層の種類を問わずに好適に適
用することができる。The manufacturing method of this embodiment is shown in FIG.
As shown in (D) and FIGS. 17 (E) and (F), for example, Al, Al-Si, Al-Si-Cu, Al-Cu.
It can be suitably used in a semiconductor manufacturing process of forming a semiconductor mask pattern on a metal wiring material layer such as. However, the concept in the present embodiment can naturally be suitably applied regardless of the type of substrate, the type of resist, or the type of high reflection layer.

【００３９】図１６，１７に示す実施例について詳細に
説明する。本実施例では、まず図１６（Ａ）に示すよう
に、半導体基板２の表面に、ゲート絶縁層を介して、ポ
リシリコン層４およびタングステンシリサイド６から成
るポリサイド構造のゲート電極８を形成する。その上
に、酸化シリコン膜等の層間絶縁膜１０を成膜する。層
間絶縁膜１０の膜厚は、特に限定されないが、たとえば
３００〜６００ｎｍ、好ましくは５００ｎｍ程度であ
る。The embodiment shown in FIGS. 16 and 17 will be described in detail. In this embodiment, first, as shown in FIG. 16A, a gate electrode 8 having a polycide structure including a polysilicon layer 4 and a tungsten silicide 6 is formed on the surface of a semiconductor substrate 2 with a gate insulating layer interposed. An interlayer insulating film 10 such as a silicon oxide film is formed thereon. The film thickness of the interlayer insulating film 10 is not particularly limited, but is, for example, 300 to 600 nm, preferably about 500 nm.

【００４０】次に、この層間絶縁膜１０に、微細パター
ンのコンタクトホール１２ａ，１２ｂを形成する。この
微細パターンのコンタクトホール１２ａ，１２ｂは、本
発明者によって開発された方法により形成されるが、本
発明とは直接の関係がないので、その詳細な説明は省略
するが、その方法を簡単に述べる。Next, contact holes 12a and 12b having a fine pattern are formed in the interlayer insulating film 10. The fine pattern contact holes 12a and 12b are formed by the method developed by the present inventor, but since they are not directly related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted, but the method will be briefly described. Describe.

【００４１】すなわち、層間絶縁膜１０において、タン
グステンシリサイド６の上部に位置する領域と、半導体
基板２の表面に形成される不純物拡散層の上部に位置す
る領域とでは、フォトマスクを用いて露光を行う際に、
下地基板（ポリシリコン膜４、タングステンシリサイド
膜６および層間絶縁膜１０が形成された半導体基板２）
の光学条件が相違する。光学条件が相違する領域に、一
回の露光で、微細パターンを形成することは従来では困
難であった。That is, in the interlayer insulating film 10, the region located above the tungsten silicide 6 and the region located above the impurity diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate 2 are exposed using a photomask. When doing
Base substrate (semiconductor substrate 2 on which polysilicon film 4, tungsten silicide film 6 and interlayer insulating film 10 are formed)
Optical conditions are different. Conventionally, it has been difficult to form a fine pattern in a region where optical conditions are different by a single exposure.

【００４２】そこで、層間絶縁膜１０の上に、まず、高
吸収膜を全面に成膜する。高吸収膜としては、ｎ＝０．
５〜７、ｋ＝１．５〜３．５である単結晶シリコン、多
結晶シリコン、非晶質シリコン、ドープトシリコンなど
の膜厚９．５〜４０ｎｍのシリコン系材料を用いること
ができる。また、タングステンまたはチタンなどの高融
点金属または高融点金属の化合物、特に、チタンナイト
ライド、チタンオキシナイトライドなどのチタン系材料
も用いることができる。このような高融点金属または高
融点金属の化合物は、露光用光に対して、ｎ＝０．５〜
３．０、ｋ＝０．５〜３．０の光学定数を有する。ま
た、この高融点金属または高融点金属の化合物で構成さ
れる高吸収膜の膜厚は、１５〜１２０ｎｍで用いること
が好ましい。また、タングステンシリサイドなどの高融
点金属シリサイド系材料も用いることができる。この高
融点金属シリサイド系材料は、露光用光に対して、ｎ＝
０．５〜４．５、ｋ＝１．５〜３．５の光学定数を有す
る。また、この高融点金属シリサイドで構成される高吸
収膜の膜厚は、８〜３０ｎｍで用いることが好ましい。Therefore, first, a high absorption film is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 10. As a high absorption film, n = 0.
It is possible to use a silicon-based material having a film thickness of 9.5 to 40 nm, such as single crystal silicon having 5 to 7 and k = 1.5 to 3.5, polycrystalline silicon, amorphous silicon, and doped silicon. Further, a refractory metal such as tungsten or titanium or a compound of a refractory metal, in particular, a titanium-based material such as titanium nitride or titanium oxynitride can also be used. Such a refractory metal or a compound of a refractory metal is n = 0.5 to
It has an optical constant of 3.0 and k = 0.5 to 3.0. The thickness of the high absorption film made of the refractory metal or the compound of the refractory metal is preferably 15 to 120 nm. A refractory metal silicide material such as tungsten silicide can also be used. This refractory metal silicide material is n =
It has optical constants of 0.5 to 4.5 and k = 1.5 to 3.5. Further, it is preferable that the high absorption film made of the high melting point metal silicide has a film thickness of 8 to 30 nm.

【００４３】このような高吸収膜を形成することで、そ
の下地基板を、光学的に単一の基板と同様に扱うことが
可能になる。その後、高吸収膜の表面に、レジスト膜を
反射防止膜を介して成膜する。その後、フォトマスクを
用いて、レジスト膜をパターン加工すれば、定在波効果
を最小にして、レジスト膜を高精度で微細パターンに加
工することができる。その後、そのレジスト膜で層間絶
縁膜１０をエッチング加工することで、微細パターンの
コンタクトホール１２ａ，１２ｂを形成することができ
る。By forming such a high absorption film, the underlying substrate can be treated optically as if it were a single substrate. After that, a resist film is formed on the surface of the high absorption film via the antireflection film. After that, if the resist film is patterned using a photomask, the standing wave effect can be minimized and the resist film can be processed into a fine pattern with high accuracy. Then, by etching the interlayer insulating film 10 with the resist film, the contact holes 12a and 12b having a fine pattern can be formed.

【００４４】次に、本実施例では、各コンタクトホール
１２ａ，１２ｂ内に、選択成長法などを用いて、タング
ステンなどの埋め込みプラグ層１４ａ，１４ｂを形成す
る。次に、埋め込みプラグ層１４ａ，１４ｂが形成され
た層間絶縁層１０の上に、チタンナイトライド（Ｔｉ
Ｎ）などの下地層１６を成膜する。下地層１６は、たと
えばスパッタリングまたはＣＶＤ法により成膜され、そ
の膜厚は、特に限定されないが、５０〜１５０ｎｍ、好
ましくは１００ｎｍ程度である。Next, in this embodiment, buried plug layers 14a and 14b of tungsten or the like are formed in the contact holes 12a and 12b by the selective growth method or the like. Next, titanium nitride (Ti) is formed on the interlayer insulating layer 10 on which the embedded plug layers 14a and 14b are formed.
The underlayer 16 such as N) is formed. The underlayer 16 is formed by, for example, a sputtering method or a CVD method, and the film thickness thereof is not particularly limited, but is 50 to 150 nm, preferably about 100 nm.

【００４５】次に、下地層１６の上に、導電層としての
Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｃｕ等の
金属配線層１８を成膜する。この金属配線１８は、たと
えばスパッタリング法あるいはＣＶＤ法などで成膜さ
れ、その膜厚が、好ましくは、３００〜５００ｎｍ、さ
らに好ましくは約４００ｎｍ程度である。Next, a metal wiring layer 18 of Al, Al-Si, Al-Si-Cu, Al-Cu or the like is formed as a conductive layer on the underlayer 16. The metal wiring 18 is formed by, for example, a sputtering method or a CVD method, and its film thickness is preferably 300 to 500 nm, more preferably about 400 nm.

【００４６】本実施例の方法は、この金属配線層１８を
所定の微細パターンに加工するための方法であり、以下
の方法が採用される。すなわち、図１６（Ａ）に示すよ
うに、金属配線層１８の上に、本実施例に係る無機膜を
兼ねた反射防止膜２０として、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素
Ｈを含有；以下、「Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜」とも称す
る）を成膜する。この反射防止膜２０は、特に限定され
ないが、その屈折率（ｎ）が１．７以上２．４以下であ
り、その消衰係数（ｋ）が０．８５以下である。この反
射防止膜の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは１
００〜５００ｎｍ、さらに好ましくは２００ｎｍ程度で
ある。The method of this embodiment is a method for processing the metal wiring layer 18 into a predetermined fine pattern, and the following method is adopted. That is, as shown in FIG. 16 (A), a Si _X O _y N _z film (containing hydrogen H; below) is formed on the metal wiring layer 18 as an antireflection film 20 which also functions as an inorganic film according to the present embodiment. , "Si _X O _y N _z : H film"). The antireflection film 20 is not particularly limited, but its refractive index (n) is 1.7 or more and 2.4 or less, and its extinction coefficient (k) is 0.85 or less. The thickness of this antireflection film is not particularly limited, but is preferably 1
It is about 00 to 500 nm, more preferably about 200 nm.

【００４７】Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波を用
いて、シラン系ガスと酸素および窒素を含むガスと（た
とえばＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂）の混合ガス、またはシラ
ン系ガスと窒素を含むガス（たとえばＳｉＨ₄ ＋Ｎ
₂Ｏ）の混合ガスとを用いて成膜することができる。The Si _X O _y N _z : H film is formed by using a parallel plate plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, or a bias ECR plasma CVD method, and using a microwave to remove a silane-based gas and oxygen and nitrogen. A mixed gas of a gas containing (for example, SiH ₄ + O ₂ + N ₂ ) or a gas containing a silane-based gas and nitrogen (for example, SiH ₄ + N)
It is possible to form a film by using a mixed gas of ₂ O).

【００４８】このＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、成膜する際
のガス流量比をコントロールすることにより、たとえば
図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、波長２４８ｎｍの
波長帯において、屈折率の実数部ｎは、ほぼ２．１程度
で一定値をとり、屈折率の虚数部ｋは、シリコンを含ん
だガスの流量比を変化させることにより、任意にコント
ロールすることができる。This Si _x O _y N _z : H film is controlled in the wavelength band of 248 nm as shown in FIGS. 12A and 12B by controlling the gas flow rate ratio at the time of film formation. The real part n of the refractive index has a constant value of about 2.1, and the imaginary part k of the refractive index can be arbitrarily controlled by changing the flow rate ratio of the gas containing silicon.

【００４９】反射防止膜２０の、さまざまな膜厚に応じ
た最適屈折率条件は、発明が解決しようとする課題の項
で前述したように、下地基板の光学条件に応じて、定在
波効果を最小にするように、一義に定めることができ
る。下地基板の条件に対し、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、
シリコンを含んだガスの流量比を変化させることによ
り、屈折率の虚数部ｋをコントロールして、さまざまな
下地基板の種類に対して合わせ込むことができる。As described above in the section of the problem to be solved by the invention, the optimum refractive index condition of the antireflection film 20 according to various film thicknesses depends on the standing wave effect depending on the optical condition of the underlying substrate. Can be set uniquely so as to minimize. For the condition of the base substrate, the Si _x O _y N _z : H film is
By changing the flow rate ratio of the gas containing silicon, the imaginary part k of the refractive index can be controlled and adjusted to various types of base substrates.

【００５０】たとえば、Ａｌ−Ｓｉの金属配線層１８を
加工する場合には、その上に成膜される無機膜兼反射防
止膜２０としては、ｎ＝２．０８およびｋ＝０．８５の
光学定数を有する膜厚ｄ＝２５ｎｍのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：
Ｈ膜を用いる。Ａｌ−Ｓｉ上に、無機膜兼反射防止膜と
して、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を用いた場合の反射防止効
果（定在波効果）を図１８に示す。図１８に示すよう
に、無機膜兼反射防止膜２０を設けないで、Ａｌ−Ｓｉ
上に、直接レジスト膜（ＸＰ８８４３）を成膜した場合
の定在波効果（曲線Ａ）に比較し、ｎ＝２．０８および
ｋ＝０．８５の光学定数を有する膜厚ｄ＝２５ｎｍのＳ
ｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を介して、レジスト膜（ＸＰ８８４
３）を成膜した場合の定在波効果（曲線Ｂ）は、極力防
止され、そのバラツキは、±０．４８％以下に抑えるこ
とができる。すなわち、ｎ＝２．０８およびｋ＝０．８
５の光学定数を有する膜厚ｄ＝２５ｎｍのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ
_z ：Ｈ膜の有効な反射防止効果が確認された。For example, when the metal wiring layer 18 of Al--Si is processed, the inorganic film / antireflection film 20 formed on the metal wiring layer 18 is an optical film having n = 2.08 and k = 0.85. Si _x O _y N _z with a constant film thickness d = 25 nm:
An H film is used. FIG. 18 shows the antireflection effect (standing wave effect) when a Si _x O _y N _z : H film is used as an inorganic film and an antireflection film on Al—Si. As shown in FIG. 18, without providing the inorganic film / antireflection film 20, Al-Si
Compared to the standing wave effect (curve A) in the case where a resist film (XP8843) is directly formed on the above, S with a film thickness d = 25 nm having optical constants of n = 2.08 and k = 0.85.
i _x O _y N _z : H film, the resist film (XP884
The standing wave effect (curve B) when the film 3) is formed is prevented as much as possible, and its variation can be suppressed to ± 0.48% or less. That is, n = 2.08 and k = 0.8
Si _x O _y N with a film thickness d = 25 nm having an optical constant of 5
The effective antireflection effect of the _z : H film was confirmed.

【００５１】なお、図１８に示す実験で用いたＳｉ_x Ｏ
_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、ＳｉＨ₄ ガスとＮ₂ Ｏガスとを用いて
ＣＶＤ法により成膜され、その流量比は、ＳｉＨ₄ ／Ｎ
₂ Ｏが０．８３であった。また、露光用光としては、Ｋ
ｒＦを用いた。レジストのｎ_PRおよびｋ_PRは、それぞれ
１．８０１および０．０１１であった。また、Ａｌ−Ｓ
ｉ基板のｎ_sub およびｋ_sub は、それぞれ０．０８９お
よび２．３５４であった。The Si _x O used in the experiment shown in FIG.
_{The yN z} : H film is formed by a CVD method using SiH ₄ gas and N ₂ O gas, and its flow rate is SiH ₄ / N.
₂ O was 0.83. Also, as the exposure light, K
rF was used. The resist n _PR and k _PR were 1.801 and 0.011, respectively. Also, Al-S
The i substrate n _sub and k _sub were 0.089 and 2.354, respectively.

【００５２】反射防止膜としての同様の効果は、膜の吸
収量を支配している屈折率の虚数部ｋを小さくし、小さ
くしたぶん膜厚を増加させることにより得られることが
できる。図１９には、Ａｌ−Ｓｉ基板上に、無機膜兼反
射防止膜として、ｎ＝２．０４、ｋ＝０．２２５のＳｉ
_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、ｄ＝２０５ｎｍの膜厚で成膜し、
該膜上にレジスト（ＸＰ８８４３）を塗布した際の定在
波効果を、曲線Ｂ’で示す。なお、無機膜兼反射防止膜
を設けないで、直接レジスト膜を成膜した場合の定在波
効果を曲線Ａ’で示す。図に示すように、無機膜兼反射
防止膜を用いることで、ほぼ完全に定在波効果は打ち消
されている。The same effect as the antireflection film can be obtained by decreasing the imaginary part k of the refractive index which governs the absorption amount of the film, and increasing the film thickness by making it smaller. In FIG. 19, Si of n = 2.04 and k = 0.225 is used as an inorganic film and an antireflection film on an Al-Si substrate.
_x O _y N _z : H film is formed with a film thickness of d = 205 nm,
A standing wave effect when a resist (XP8843) is applied on the film is shown by a curve B ′. A standing wave effect when a resist film is directly formed without providing an inorganic film / antireflection film is shown by a curve A ′. As shown in the figure, the standing wave effect is almost completely canceled by using the inorganic film / antireflection film.

【００５３】図１９に示す実験で用いたＳｉ_x Ｏ
_y Ｎ_z ：Ｈ膜は、ＳｉＨ₄ ガスとＮ₂ Ｏガスとを用いて
ＣＶＤ法により成膜され、その流量比は、ＳｉＨ₄ ／Ｎ
₂ Ｏが０．７５であった。また、露光用光としては、Ｋ
ｒＦ（波長λ＝２４８ｎｍ）を用いた。レジストのｎ_PR
およびｋ_PRは、それぞれ１．８０１および０．０１１で
あった。また、Ａｌ−Ｓｉ基板のｎ_sub およびｋ
_sub は、それぞれ０．０８９および２．３５４であっ
た。Si _x O used in the experiment shown in FIG.
_{The yN z} : H film is formed by a CVD method using SiH ₄ gas and N ₂ O gas, and its flow rate is SiH ₄ / N.
₂ O was 0.75. Also, as the exposure light, K
rF (wavelength λ = 248 nm) was used. Resist the n _PR
And k _PR were 1.801 and 0.011, respectively. In addition, n _sub and k of the Al-Si substrate
_{The sub} was 0.089 and 2.354, respectively.

【００５４】図１８および図１９に示す曲線Ｂ，Ｂ’と
なるような条件で、無機膜兼反射防止膜２０を、図１６
（Ａ）に示すように、金属配線層１８の上に成膜した
後、この上にレジスト膜２４を成膜する。レジスト膜２
４としては、特に限定されないが、たとえばｎ_PRおよび
ｋ_PRが、それぞれ１．８０２および０．０１０７である
ＸＰ８８４３、あるいはその他のレジスト膜が用いられ
る。このレジスト膜２４は、たとえばスピンコート法に
より成膜される。このレジスト膜２４の膜厚は、特に限
定されないが、好ましくは６００〜１２００ｎｍ、さら
に好ましくは１０００ｎｍ程度である。このレジスト膜
２４が成膜される下地層部分に、多少の段差が形成され
ていたとしても、前述したように、無機膜兼反射防止膜
２０が、定在波効果を最小限にしているので、形成すべ
きパターン寸法の誤差は、最小限に抑えることができ
る。Under the condition that the curves B and B'shown in FIGS. 18 and 19 are obtained, the inorganic film / antireflection film 20 is formed as shown in FIG.
As shown in (A), after forming a film on the metal wiring layer 18, a resist film 24 is formed thereon. Resist film 2
Although 4 is not particularly limited, for example, XP8843 having n _PR and k _PR of 1.802 and 0.0107, respectively, or another resist film is used. The resist film 24 is formed by, for example, a spin coat method. The thickness of the resist film 24 is not particularly limited, but is preferably 600 to 1200 nm, more preferably about 1000 nm. Even if some level difference is formed in the base layer portion where the resist film 24 is formed, the inorganic film / antireflection film 20 minimizes the standing wave effect as described above. The error of the pattern dimension to be formed can be minimized.

【００５５】次に、本実施例では、レジスト膜２４に対
し、微細パターンを形成するために、ｉ線またはそれ以
下の短波長を用いた露光装置により、露光工程を行い、
図１６（Ｂ）に示すように、レジスト膜２４に微細パタ
ーン２６を形成する。その際に、本実施例では、加工す
べき金属配線層１８の上に、無機膜兼反射防止膜２０を
形成し、その上にレジスト膜２４を成膜してあるので、
定在波効果を最小限に抑制した状態で、レジスト膜２４
の微細加工が可能である。したがって、レジスト膜２４
に対し、高精度の微細パターン２６を、良好に、しかも
安定して形成することができる。Next, in this embodiment, in order to form a fine pattern on the resist film 24, an exposure process is carried out by an exposure apparatus using a short wavelength of i-line or less,
As shown in FIG. 16B, a fine pattern 26 is formed on the resist film 24. At this time, in this embodiment, since the inorganic film / antireflection film 20 is formed on the metal wiring layer 18 to be processed, and the resist film 24 is formed thereon,
With the standing wave effect suppressed to a minimum, the resist film 24
It is possible to perform fine processing. Therefore, the resist film 24
On the other hand, the highly accurate fine pattern 26 can be formed favorably and stably.

【００５６】その後、微細パターン２６に加工されたレ
ジスト膜２４をマスクとして、図１６（Ｃ）に示すよう
に、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜で構成される無機膜兼反射防
止膜２０を、所定の微細パターン２８にエッチング加工
する。エッチング加工に際しては、ＣＨＦ₃ （５０〜１
００SCCM）＋Ｏ₂ （３０SCCM）などのフッ素系ガスを用
い、２Ｐａ程度の圧力下で、１００〜１０００Ｗ程度の
パワーをかけ、イオン性を高めたＲＩＥ（リアクティブ
イオンエッチング）を行う。Thereafter, using the resist film 24 processed into the fine pattern 26 as a mask, as shown in FIG. 16C, an inorganic film / antireflection film 20 composed of a Si _x O _y N _z : H film is formed. , A predetermined fine pattern 28 is etched. When etching, CHF ₃ (50-1
00SCCM) + O ₂ (30 SCCM) or the like is used, and RIE (reactive ion etching) with enhanced ionicity is performed by applying a power of about 100 to 1000 W under a pressure of about 2 Pa.

【００５７】次に、図１６（Ｄ）に示すように、レジス
ト膜２４を、酸素プラズマなどで除去する。なお、本発
明では、このレジスト膜２４は、必ずしも除去すること
なく、次工程のエッチング工程を行っても良いが、この
レジスト膜２４を除去した方が、次工程でのエッチング
によるパターン加工が良好になる傾向にある。なぜな
ら、レジスト膜が付いたまま下地基板の加工を行うと、
エッチング加工時に、レジスト膜に含まれる炭素Ｃが、
下地基板の加工に悪影響を与えるおそれがあるからであ
る。Next, as shown in FIG. 16D, the resist film 24 is removed by oxygen plasma or the like. In the present invention, the resist film 24 may not necessarily be removed and the etching process of the next step may be performed. However, if the resist film 24 is removed, pattern processing by etching in the next step is better. Tends to become. Because, if the base substrate is processed with the resist film attached,
During the etching process, the carbon C contained in the resist film
This is because there is a risk of adversely affecting the processing of the base substrate.

【００５８】次に、本実施例では、微細パターン２８が
形成された無機膜兼反射防止膜２０をマスクとして、少
なくとも塩素系を含むガスを用いて、図１７（Ｅ）に示
すように、反射防止膜２０および金属配線層１８および
下地層１６を同時にエッチング加工し、金属配線層１８
およびその下地層１６に、半導体マスクパターンを転写
し、微細パターン３０を形成する。塩素系ガスに対する
Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜（反射防止膜２０）のエッチング
レートは、約３００ｎｍ程度であり、金属配線層１８の
エッチングレートは、約７００ｎｍ程度である。金属配
線層１８の厚みは、４００ｎｍ程度であるので、１７０
ｎｍ程度以上の厚みのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を無機膜兼
反射防止膜２０として用いることにより、金属配線層１
８に、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜で構成される無機マスクに
より、半導体マスクパターンが転写され、微細パターン
３０を安定して良好に形成することができる。無機膜と
しての反射防止膜２０は、微細パターン３０の形成と同
時に除去される。Next, in this embodiment, as shown in FIG. 17E, a gas containing at least chlorine is used as a mask with the inorganic film / antireflection film 20 on which the fine pattern 28 is formed as a mask. The prevention film 20, the metal wiring layer 18, and the base layer 16 are simultaneously etched to form the metal wiring layer 18
Then, the semiconductor mask pattern is transferred to the underlayer 16 and the fine pattern 30 is formed. The etching rate of the Si _x O _y N _z : H film (antireflection film 20) with respect to the chlorine-based gas is about 300 nm, and the etching rate of the metal wiring layer 18 is about 700 nm. Since the thickness of the metal wiring layer 18 is about 400 nm, 170
By using a Si _x O _y N _z : H film having a thickness of about nm or more as the inorganic film / antireflection film 20, the metal wiring layer 1
8, the semiconductor mask pattern is transferred by the inorganic mask composed of the Si _x O _y N _z : H film, and the fine pattern 30 can be stably and favorably formed. The antireflection film 20 as an inorganic film is removed at the same time when the fine pattern 30 is formed.

【００５９】すなわち、被加工層である金属配線層１８
の膜厚の半分程度以上の膜厚のＳｉ _x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を
用いることにより、半導体マスクパターンを、良好に転
写することができる。本実施例の製造方法では、金属配
線層１８のエッチングと同時に、無機マスク兼反射防止
膜２０であるＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜の膜厚を低減するこ
とができ（あるいはＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を完全に除去
することができ）、金属配線層１８上の段差を、さらに
増大させることはない。That is, the metal wiring layer 18 which is the layer to be processed.
Of about half the thickness of _xO_yN_z: H film
By using it, the semiconductor mask pattern can be transferred well.
Can be copied. In the manufacturing method of this embodiment, the metal distribution
At the same time as etching the line layer 18, it also functions as an inorganic mask and prevents reflection
Si film 20_xO_yN_z: To reduce the thickness of H film
And (or Si_xO_yN_z: Completely remove H film
Can be performed), and the step on the metal wiring layer 18
It does not increase.

【００６０】また、本実施例の製造方法では、必要不可
欠な反射防止膜２０が無機マスクを兼用することができ
るので、本実施例の製造プロセスは、従来の製造プロセ
スに比較し、工程数を全く増加させない。金属配線層１
８に微細パターンを形成した後には、たとえば図１７
（Ｆ）に示すように、酸化シリコンなどで構成される層
間絶縁層３２を成膜した後、この層間絶縁層３２に微細
パターンのコンタクトホール３４を形成する。この微細
パターンのコンタクトホールは、前述した高吸収層およ
び反射防止膜を用いた製法により形成することができ
る。Further, in the manufacturing method of this embodiment, since the indispensable antireflection film 20 can also serve as an inorganic mask, the manufacturing process of this embodiment requires a smaller number of steps than the conventional manufacturing process. Do not increase at all. Metal wiring layer 1
After forming the fine pattern in FIG.
As shown in (F), after forming the interlayer insulating layer 32 made of silicon oxide or the like, a contact hole 34 having a fine pattern is formed in the interlayer insulating layer 32. The contact hole having the fine pattern can be formed by the manufacturing method using the above-described high absorption layer and the antireflection film.

【００６１】その後、コンタクトホール３４に、タング
ステンの選択成長などで、埋め込みプラグ層３６を形成
し、その上に、上層側金属配線層３８を形成する。この
上層側金属配線層３８を微細パターンに加工する場合に
も、本発明の実施例を適用することができる。Thereafter, a buried plug layer 36 is formed in the contact hole 34 by selective growth of tungsten or the like, and an upper metal wiring layer 38 is formed thereon. The embodiment of the present invention can also be applied to the case where the upper metal wiring layer 38 is processed into a fine pattern.

【００６２】実施例２ 本実施例では、上記実施例１で示した、無機膜兼反射防
止膜としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、以下の手法によ
り成膜した以外は、実施例１と同様にして、半導体装置
に微細パターンを形成した。 Example 2 This example is different from Example 1 except that the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and the antireflection film was formed by the following method. In the same manner as in 1, a fine pattern was formed on the semiconductor device.

【００６３】すなわち、本実施例では、Ｓｉ_x Ｏ
_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣ
ＶＤ法を利用し、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を用い
て、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガス、もしくはＳｉＨ
₄ ＋Ｎ₂ Ｏの混合ガスを用いて成膜した。That is, in this embodiment, Si _x O
_{yN z} : H film is formed by parallel plate plasma CVD method, ECR
Plasma CVD method or bias ECR plasma C
Using the VD method and microwave (2.45 GHz), mixed gas of SiH ₄ + O ₂ + N ₂ or SiH
_The film was formed using a mixed gas of ₄ + N ₂ O.

【００６４】実施例３ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、以下の手法により成
膜した以外は、実施例１と同様にして、半導体装置に微
細パターンを形成した。 Example 3 In this example, Example 1 was repeated except that the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1 was formed by the following method. Similarly to the above, a fine pattern was formed on the semiconductor device.

【００６５】すなわち、本実施例では、Ｓｉ_x Ｏ
_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法、バイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を用いて、Ｓｉ
Ｈ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂
Ｏの混合ガスを用い、バッファガスとしてＡｒを用いて
成膜した。That is, in this embodiment, Si _x O
_{yN z} : H film is formed by parallel plate plasma CVD method, ECR
Plasma CVD method, bias ECR plasma CVD method is used, and microwave (2.45 GHz) is used.
Mixed gas of H ₄ + O ₂ + N ₂ or SiH ₄ + N ₂
A film was formed using a mixed gas of O and Ar as a buffer gas.

【００６６】実施例４ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、以下の手法により成
膜した以外は、実施例１と同様にして、半導体装置に微
細パターンを形成した。 Example 4 In this example, Example 1 was repeated except that the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1 was formed by the following method. Similarly to the above, a fine pattern was formed on the semiconductor device.

【００６７】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲＣＶＤ
法、もしくはバイアスＥＣＲＣＶＤ法を利用し、ＳｉＨ
₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ
の混合ガスを用いて成膜した。That is, in this embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by parallel plate plasma CVD method, ECRCVD method.
Method or bias ECRCVD method, SiH
Mixed gas of ₄ + O ₂ + N ₂ or SiH ₄ + N ₂ O
The film was formed using the mixed gas of.

【００６８】実施例５ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を、以下の手法により成
膜した以外は、実施例１と同様にして、半導体装置に微
細パターンを形成した。 Example 5 In this example, Example 1 was repeated except that the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1 was formed by the following method. Similarly to the above, a fine pattern was formed on the semiconductor device.

【００６９】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガス、もしくはＳ
ｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏの混合ガスを用い、バッファガスとして
Ａｒを用いて成膜した。That is, in this embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by using a parallel plate plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, or a bias ECR plasma CVD method, and a mixed gas of SiH ₄ + O ₂ + N ₂ is used. Or S
A film was formed using a mixed gas of iH ₄ + N ₂ O and Ar as a buffer gas.

【００７０】実施例６ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜の代わりに、Ｓｉ_x Ｎ_y
を用い、それを、以下の手法により成膜した以外は、実
施例１と同様にして、半導体装置に微細パターンを形成
した。 Example 6 In this example, instead of the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1, Si _x N _{y was used.}
A fine pattern was formed on the semiconductor device in the same manner as in Example 1 except that the film was formed by the following method.

【００７１】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を用いて、Ｓｉ
Ｈ₄ ＋ＮＨ₃ 混合ガス、もしくはＳｉＨ₂ Ｃｌ2＋ＮＨ₃
混合ガスを用いて成膜した。That is, in the present embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by utilizing the parallel plate plasma CVD method, the ECR plasma CVD method, or the bias ECR plasma CVD method, and by using the microwave (2.45 GHz). , Si
H ₄ + NH ₃ mixed gas or SiH ₂ Cl ₂ + NH ₃
A film was formed using a mixed gas.

【００７２】実施例７ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜の代わりに、Ｓｉ_x Ｎ_y
を用い、それを、以下の手法により成膜した以外は、実
施例１と同様にして、半導体装置に微細パターンを形成
した。 Example 7 In this example, instead of the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1, Si _x N _{y was used.}
A fine pattern was formed on the semiconductor device in the same manner as in Example 1 except that the film was formed by the following method.

【００７３】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を用いて、Ｓｉ
Ｈ₄ ＋Ｏ₂ 混合ガス、もしくはＳｉＨ₂ Ｃｌ2＋ＮＨ₃
混合ガスを用い、バッファガスとしてＡｒを用いて成膜
した。That is, in this embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by using the parallel plate plasma CVD method, the ECR plasma CVD method, or the bias ECR plasma CVD method, and by using the microwave (2.45 GHz). , Si
H ₄ + O ₂ mixed gas or SiH ₂ Cl ₂ + NH ₃
A mixed gas was used and a film was formed using Ar as a buffer gas.

【００７４】実施例８ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜の代わりに、Ｓｉ_x Ｎ_y
を用い、それを、以下の手法により成膜した以外は、実
施例１と同様にして、半導体装置に微細パターンを形成
した。 Example 8 In this example, instead of the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and the antireflection film shown in Example 1, Si _x N _{y was used.}
A fine pattern was formed on the semiconductor device in the same manner as in Example 1 except that the film was formed by the following method.

【００７５】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ 混合ガス、もしくはＳｉＨ₂ Ｃ
ｌ2＋ＮＨ₃ 混合ガスを用いて成膜した。That is, in this embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by using the parallel plate plasma CVD method, the ECR plasma CVD method, or the bias ECR plasma CVD method, and the SiH ₄ + O ₂ mixed gas or SiH _{2 is used.} C
It was deposited with l2 + NH ₃ mixed gas.

【００７６】実施例９ 本実施例では、実施例１で示した、無機膜兼反射防止膜
としてのＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜の代わりに、Ｓｉ_x Ｎ_y
を用い、それを、以下の手法により成膜した以外は、実
施例１と同様にして、半導体装置に微細パターンを形成
した。 Example 9 In this example, instead of the Si _x O _y N _z : H film as the inorganic film and antireflection film shown in Example 1, Si _x N _{y was used.}
A fine pattern was formed on the semiconductor device in the same manner as in Example 1 except that the film was formed by the following method.

【００７７】すなわち、本実施例では、無機膜兼反射防
止膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマ
ＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を
利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ 混合ガス、もしくはＳｉＨ₂ Ｃ
ｌ2＋ＮＨ₃ 混合ガスを用い、バッファガスとしてＡｒ
を用いて成膜した。That is, in this embodiment, the inorganic film / antireflection film is formed by using a parallel plate plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, or a bias ECR plasma CVD method, and a SiH ₄ + O ₂ mixed gas or SiH _{2 is used.} C
using l2 + NH ₃ mixed gas, Ar as a buffer gas
Was used to form a film.

【００７８】[0078]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
微細パターンの製造方法によれば、エッチングの際の寸
法変換差が問題となる金属層エッチングにおいても、工
程数を増加させることなく無機マスク法を用いて、マス
クパターンが微細なものであっても、良好に安定したマ
スクパターンを形成できる。本発明に係る微細パターン
の製造方法は、微細パターンが形成される半導体装置の
製造方法に対して好適に用いることができる。As described above, according to the method for manufacturing a fine pattern according to the present invention, even in the metal layer etching in which the dimensional conversion difference at the time of etching is a problem, the number of steps can be increased without increasing the number of steps. By using the mask method, a stable and stable mask pattern can be formed even if the mask pattern is minute. The method for manufacturing a fine pattern according to the present invention can be suitably used for the method for manufacturing a semiconductor device in which a fine pattern is formed.

【００７９】本発明によれば、ｉ線、またはそれよりも
短波長の光、例えばｉ線、ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマレー
ザーを用いて、段差構造を有する金属配線上の半導体マ
スクパターンを形成において、反射防止効果と無機マス
ク機能とを兼ね備える無機膜兼反射防止膜を、下地基板
上に形成することにより、工程数を増加させることなく
良好に安定したマスクパターンが形成することができ
る。According to the present invention, when the semiconductor mask pattern on the metal wiring having the step structure is formed by using the i-line or light having a shorter wavelength, for example, the i-line, KrF or ArF excimer laser. By forming the inorganic film / antireflection film having both the prevention effect and the inorganic mask function on the base substrate, a favorable and stable mask pattern can be formed without increasing the number of steps.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】図１はレジスト膜内での光の干渉を示す概略図
である。FIG. 1 is a schematic diagram showing light interference in a resist film.

【図２】図２はシリコン基板上の定在波効果を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a standing wave effect on a silicon substrate.

【図３】図３はアルミニウムシリサイド上の定在波効果
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a standing wave effect on aluminum silicide.

【図４】図４はタングステンシリサイド上の定在波効果
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a standing wave effect on tungsten silicide.

【図５】図５は段差による定在波効果への影響を推定す
る図である。FIG. 5 is a diagram for estimating the influence of a step on the standing wave effect.

【図６】図６は吸収光量の変動とパターン寸法変動との
関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fluctuation of the amount of absorbed light and the fluctuation of the pattern dimension.

【図７】図７はシリコン基板上の定在波効果を示す図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a standing wave effect on a silicon substrate.

【図８】図８は反射防止膜の膜厚を固定して、光学定数
ｎ，ｋを変化させた場合の吸収光量の等高線を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing contour lines of the amount of absorbed light when the film thickness of the antireflection film is fixed and the optical constants n and k are changed.

【図９】図９は他の異なったレジスト膜厚について、図
８と同様な吸収光量の等高線を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing contour lines of the amount of absorbed light similar to FIG. 8 for other different resist film thicknesses.

【図１０】図１０は他の異なったレジスト膜厚につい
て、図８と同様な吸収光量の等高線を示す図である。10 is a diagram showing contour lines of absorbed light amount similar to FIG. 8 for other different resist film thicknesses.

【図１１】図１１は他の異なったレジスト膜厚につい
て、図８と同様な吸収光量の等高線を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing contour lines of absorbed light amount similar to FIG. 8 for other different resist film thicknesses.

【図１２】図１２（Ａ），（Ｂ）は製造条件を変化させ
た場合のＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z の光学定数の変化を示すグラフ
である。12A and 12B are graphs showing changes in optical constants of Si _x O _y N _z when manufacturing conditions are changed.

【図１３】図１３はタングステンシリサイド下地基板上
に、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を成膜た場合の反射防止効果
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an antireflection effect when a Si _x O _y N _z : H film is formed on a tungsten silicide base substrate.

【図１４】図１４はアルミシリコンシリサイド基板上に
Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を成膜した場合の反射防止効果を
示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an antireflection effect when a Si _x O _y N _z : H film is formed on an aluminum silicon silicide substrate.

【図１５】図１５はシリコン基板上にＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：
Ｈ膜を成膜した場合の反射防止効果を示す図である。FIG. 15 shows Si _x O _y N _z on a silicon substrate:
It is a figure which shows the antireflection effect at the time of forming a H film.

【図１６】図１６（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施例に
係る半導体装置の製造過程を示す要部断面図である。16A to 16D are cross-sectional views of the essential part showing the manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図１７】図１７（Ｅ），（Ｆ）は図１６（Ｄ）の続き
の製造過程を示す要部断面図である。17 (E) and 17 (F) are cross-sectional views of the essential part showing the manufacturing process continued from FIG. 16 (D).

【図１８】図１８はアルミシリコンシリサイド下地基板
上にＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を成膜したことによる反射防
止効果を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an antireflection effect by forming a Si _x O _y N _z : H film on an aluminum silicon silicide base substrate.

【図１９】図１９はアルミシリコンシリサイド下地基板
上にＳｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜を成膜したことによる反射防
止効果を示し、図１８に比較し、Ｓｉ_x Ｏ_y Ｎ_z ：Ｈ膜
の光学条件および膜厚を変化させている図である。FIG. 19 shows the antireflection effect of depositing a Si _x O _y N _z : H film on an aluminum silicon silicide base substrate. Compared to FIG. 18, a Si _x O _y N _z : H film is formed. FIG. 6 is a diagram in which the optical conditions and the film thickness are changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２… 半導体基板 ４… ポリシリコン膜 ６… タングステンシリサイド膜 ８… ゲート電極 １０… 層間絶縁膜 １８… 金属配線層 ２０… 無機膜兼反射防止膜 ２４… レジスト膜 ２６，２８，３０… 微細パターン 2 ... Semiconductor substrate 4 ... Polysilicon film 6 ... Tungsten silicide film 8 ... Gate electrode 10 ... Interlayer insulating film 18 ... Metal wiring layer 20 ... Inorganic film / antireflection film 24 ... Resist film 26, 28, 30 ... Fine pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/40 ５２１ Ｈ０１Ｌ 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Office reference number FI technical display location G03F 7/40 521 H01L 21/027

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 下地基板上に、無機膜で構成された反射
防止膜を形成する工程と、 この反射防止膜上に、レジスト膜を形成する工程と、 このレジスト膜に対し、ｉ線またはｉ線よりも短波長の
光を用いて、露光を行い、レジスト膜にマスクパターン
を転写する工程と、 このマスクパターンが転写されたレジスト膜をマスクと
して、上記反射防止膜をエッチング加工し、反射防止膜
にマスクパターンを転写する工程と、 このマスクパターンが転写された反射防止膜をマスクと
して、下地基板をエッチング加工し、下地基板にマスク
パターンを転写する工程とを有する微細パターンの製造
方法。1. A step of forming an antireflection film made of an inorganic film on a base substrate, a step of forming a resist film on the antireflection film, and an i line or an i line with respect to the resist film. Exposure to light with a wavelength shorter than the line to transfer the mask pattern to the resist film, and the resist film to which this mask pattern has been transferred is used as a mask to etch the antireflection film to prevent reflection A method of manufacturing a fine pattern, comprising: a step of transferring a mask pattern to a film; and a step of etching a base substrate using the antireflection film having the mask pattern transferred as a mask to transfer the mask pattern to the base substrate. 【請求項２】 上記反射防止膜は、窒素を少なくとも含
むシリコン系膜で構成される請求項１に記載の微細パタ
ーンの製造方法。2. The method of manufacturing a fine pattern according to claim 1, wherein the antireflection film is a silicon-based film containing at least nitrogen. 【請求項３】 上記反射防止膜は、その屈折率（ｎ）が
１．７以上２．４以下であり、その消衰係数（ｋ）が
０．８５以下であり、その膜厚が１００〜５００ｎｍで
ある請求項１または２に記載の微細パターンの製造方
法。3. The antireflection film has a refractive index (n) of 1.7 or more and 2.4 or less, an extinction coefficient (k) of 0.85 or less, and a thickness of 100 to 100. The method for producing a fine pattern according to claim 1, which has a thickness of 500 nm. 【請求項４】 上記下地基板の表面が、導電層である請
求項１〜３のいずれかに記載の微細パターンの製造方
法。4. The method for producing a fine pattern according to claim 1, wherein the surface of the base substrate is a conductive layer. 【請求項５】 上記請求項１〜４のいずれかに記載の微
細パターンの製造方法が、半導体装置の製造過程に用い
られる半導体装置の製造方法。5. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the method of manufacturing a fine pattern according to claim 1 is used in a manufacturing process of a semiconductor device.