JPH0864492A - Antireeflection film and pattern forming method using this film - Google Patents
Antireeflection film and pattern forming method using this filmInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス製造等の
微細加工に適用される反射防止膜およびこれを用いたパ
ターン形成方法に関し、特にコンフォーマル成膜が可能
な有機化合物からなる反射防止膜と、これを用いて高精
度に線幅制御を行うことが可能なパターン形成方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antireflection film applied to fine processing such as semiconductor device manufacturing and a pattern forming method using the same, and particularly to an antireflection film made of an organic compound capable of conformal film formation. The present invention relates to a pattern forming method capable of performing line width control with high accuracy by using this.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の高集積化が加速度的に進行
するに伴い、その最小加工寸法も急速に縮小されてい
る。たとえば、量産ラインに移行されている現世代の1
6MDRAMの最小加工寸法は約0.5μmであるが、
次世代の64MDRAMでは0.35μm以下、次々世
代の256MDRAMでは0.25μm以下に縮小され
るとみられている。2. Description of the Related Art As the degree of integration of semiconductor devices progresses at an accelerating rate, the minimum processing size thereof is rapidly reduced. For example, one of the current generation that has been moved to a mass production line
The minimum processing size of 6MDRAM is about 0.5 μm,
The next-generation 64M DRAM is expected to be reduced to 0.35 μm or less, and the next-generation 256M DRAM is expected to be reduced to 0.25 μm or less.
【0003】この微細化度は、マスク・パターンを形成
するフォトリソグラフィ工程の解像度に大きく依存して
いる。0.35μm〜0.25μm(ディープ・サブミ
クロン)クラスの加工では、KrFエキシマ・レーザ光
(波長248nm)等の遠紫外光源が必要となる。しか
し、このような単色光を用いるプロセスではハレーショ
ンや定在波効果によるコントラストや解像度の低下が顕
著に現れるため、下地材料膜からの反射光を弱める目的
で反射防止膜を用いることが不可欠になると考えられて
いる。This degree of miniaturization largely depends on the resolution of a photolithography process for forming a mask pattern. In the processing of 0.35 μm to 0.25 μm (deep submicron) class, a far-ultraviolet light source such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) is required. However, in such a process using monochromatic light, the contrast and the resolution are remarkably deteriorated by the halation and standing wave effects, so that it is indispensable to use the antireflection film for the purpose of weakening the light reflected from the underlying material film. It is considered.
【0004】反射防止膜には大別して、その成膜方法あ
るいは膜の性状に因み、スピンコート型とコンフォーマ
ル成膜型とがある。このうち比較的少ない工程数で安価
に使用できる反射防止膜は、前者のスピンコート型であ
る。The antireflection film is roughly classified into a spin coating type and a conformal film forming type, depending on the film forming method or the properties of the film. Of these, the antireflection film that can be used inexpensively with a relatively small number of steps is the former spin coating type.
【0005】スピンコート型の反射防止膜は、露光波長
域で十分な光吸収を有する染料を含有する有機ポリマー
を主体とするものであり、スピンコータを用いて下地材
料膜の上に塗布され、ベーキングを経て形成される。フ
ォトレジストのパターニングは、この上で行われる。ス
ピンコート型の反射防止膜には、レジスト現像液に可溶
であって現像時に同時にパターニングされるタイプ(た
とえば、東京応化工業社製SWK−436)と、レジス
ト現像後にO2 プラズマRIEにより除去されてパター
ン形成されるタイプ(たとえば、ブリュワー・サイエン
ス社製DUV−11)とがある。いずれのタイプも、そ
の光吸収能によって下地材料膜からの反射を緩和するこ
とができる。The spin coat type antireflection film is mainly composed of an organic polymer containing a dye having a sufficient light absorption in the exposure wavelength region, and is coated on a base material film by using a spin coater and baked. Is formed through. The patterning of the photoresist is done on this. The spin-coat type antireflection film is a type that is soluble in a resist developer and is patterned at the same time during development (for example, SWK-436 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), and is removed by O 2 plasma RIE after resist development. There is a type in which a pattern is formed (for example, DUV-11 manufactured by Brewer Science Co., Ltd.). Both types can alleviate the reflection from the underlying material film due to its light absorbing ability.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
スピンコート型の反射防止膜は、スピンコータで成膜さ
れるために下地材料膜の段差に起因する膜厚変動を生じ
易く、その反射防止効果が基板上でばらつくため、結果
的にフォトレジスト・パターンの線幅変動を招き易いと
いう問題がある。特に、レジスト現像液に可溶なタイプ
のものでは膜の厚い部分に比べて薄い部分で速く溶解が
進み、線幅が細くなる傾向がある。However, since the above spin-coat type antireflection film is formed by a spin coater, a film thickness variation due to a step in the underlying material film is apt to occur, and the antireflection effect thereof is not provided. Since there are variations on the substrate, there is a problem that the line width of the photoresist pattern is likely to be changed as a result. In particular, in the case of the type that is soluble in the resist developing solution, the dissolution progresses faster in the thin portion of the film than in the thick portion, and the line width tends to become narrow.
【0007】したがって、スピンコート型反射防止膜を
用いて優れた寸法安定性を達成するためには、基板表面
が十分に平坦化されていることが必要である。しかし、
DRAMやSRAM等のメモリ素子にみられるごとく、
近年の半導体デバイスでは多層配線の採用に起因して基
板の表面段差が増大する傾向にあり、平坦化が半導体プ
ロセスのあらゆる段階において常に容易であるとは限ら
ない。Therefore, in order to achieve excellent dimensional stability by using the spin coat type antireflection film, it is necessary that the surface of the substrate is sufficiently flattened. But,
As you can see in memory devices such as DRAM and SRAM,
In recent semiconductor devices, the surface steps of the substrate tend to increase due to the adoption of multilayer wiring, and planarization is not always easy at every stage of the semiconductor process.
【0008】これに対し、コンフォーマル成膜型の反射
防止膜であれば膜厚変動の問題は根本的に解決される
が、このタイプの従来の反射防止膜は無機化合物をCV
DやPVD等の手法にて成膜したものが多く、有機化合
物を利用したものは少ない。しかし、化合物の多様性を
利用してプロセスの選択幅を広げる上では、有機化合物
からなるコンフォーマル成膜型の反射防止膜を開発する
意義は大きい。On the other hand, in the case of a conformal film type antireflection film, the problem of film thickness variation is fundamentally solved, but in the conventional antireflection film of this type, an inorganic compound is used as CV.
Many are formed by methods such as D and PVD, and few are formed using organic compounds. However, in order to broaden the process selection range by utilizing the variety of compounds, it is significant to develop a conformal film type antireflection film made of an organic compound.
【0009】そこで本発明は、コンフォーマル成膜が可
能な有機化合物からなる反射防止膜、およびこれを用い
て寸法精度の高いパターン形成方法を提供することを目
的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an antireflection film made of an organic compound capable of conformal film formation and a pattern forming method using the same with high dimensional accuracy.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトレジス
ト溶媒よりも高い極性を有する溶媒に可溶であり、かつ
150〜450nmの波長域で光吸収を示す有機化合物
からなる反射防止膜をもって上述の目的を達するもので
ある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has an antireflection film made of an organic compound which is soluble in a solvent having a higher polarity than a photoresist solvent and absorbs light in a wavelength range of 150 to 450 nm. To achieve the purpose of.
【0011】ここで、上記フォトレジスト溶媒として一
般に用いられている溶媒の代表例としては、エチルセロ
ソルブアセテート(ECA)、乳酸エチル(EL)、ピ
ルビン酸エチル(EP)、酢酸ブチル(BA)、プロピ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート(PM
A)、エチル−3−エトキシプロピオネート(EE
P)、あるいはこれらの混合溶媒がある。Here, typical examples of the solvent generally used as the photoresist solvent are ethyl cellosolve acetate (ECA), ethyl lactate (EL), ethyl pyruvate (EP), butyl acetate (BA), propylene. Glycol monomethyl ether acetate (PM
A), ethyl-3-ethoxypropionate (EE
P), or a mixed solvent thereof.
【0012】したがって、これより高い極性を有する溶
媒としては、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチ
ル、アセトン、エタノール、メタノール、水を例示する
ことができる。本発明の反射防止膜を構成する有機化合
物は、これらの高極性溶媒にのみ可溶であるため、フォ
トレジスト材料を塗布する工程では何ら溶出しない。Therefore, examples of the solvent having a higher polarity include tetrahydrofuran (THF), ethyl acetate, acetone, ethanol, methanol and water. The organic compound that constitutes the antireflection film of the present invention is soluble only in these highly polar solvents and therefore does not elute at all in the step of applying the photoresist material.
【0013】上記の波長域にはg線(436nm),i
線(365nm)等の高圧水銀ランプの輝線スペクト
ル、およびXeCl(308nm),KrF(248n
m),ArF(193nm)等のエキシマ・レーザ光が
含まれる。In the above wavelength range, g-line (436 nm), i
Emission line spectrum of high pressure mercury lamp such as X-ray (365 nm), XeCl (308 nm), KrF (248 n)
m), ArF (193 nm) or other excimer laser light is included.
【0014】また、上記有機化合物としては、無金属ア
ルコキシ置換フタロシアニン、無金属アルキル置換フタ
ロシアニン、無金属ハロゲン置換フタロシアニン、無金
属無置換フタロシアニンのいずれか用いることができ
る。なお、これらのフタロシアニン系化合物において
は、置換基の種類や組み合わせにもとづいて様々な光吸
収スペクトルを示す化合物を分子設計することが可能で
あり、これにより特定の露光波長における光吸収能を様
々に変化させることができる。As the organic compound, any of metal-free alkoxy-substituted phthalocyanine, metal-free alkyl-substituted phthalocyanine, metal-free halogen-substituted phthalocyanine, and metal-free unsubstituted phthalocyanine can be used. Incidentally, in these phthalocyanine compounds, it is possible to molecularly design compounds showing various light absorption spectra based on the kind and combination of the substituents, whereby the light absorption ability at a specific exposure wavelength can be varied. Can be changed.
【0015】本発明はまた、上述の反射防止膜のいずれ
かを気相成長法により下地材料膜の上に成膜する工程
と、この反射防止膜上にフォトレジスト・パターンを形
成する工程と、このフォトレジスト・パターンをマスク
として前記反射防止膜と前記下地材料膜とを順次異方的
にエッチングする工程と、前記フォトレジスト・パター
ンと前記反射防止膜とを除去する工程とを有するパター
ン形成方法をもって上述の目的を達するものである。The present invention also includes the step of forming one of the above-described antireflection films on the base material film by a vapor deposition method, and the step of forming a photoresist pattern on the antireflection film. A pattern forming method including a step of anisotropically etching the antireflection film and the underlying material film sequentially using the photoresist pattern as a mask, and a step of removing the photoresist pattern and the antireflection film. With that, the above-mentioned purpose is achieved.
【0016】ここで、上記反射防止膜と上記下地材料膜
の異方的なエッチングは、典型的にはRIE(反応性イ
オン・エッチング)により、各膜用に最適化された条件
を用いて順次行うことができる。特に、上記反射防止膜
は有機化合物からなる膜であるため、酸素系プラズマを
用いれば容易に除去することができる。Here, the anisotropic etching of the antireflection film and the underlying material film is typically performed by RIE (reactive ion etching) under conditions optimized for each film. It can be carried out. In particular, since the antireflection film is a film made of an organic compound, it can be easily removed by using oxygen plasma.
【0017】さらに、エッチング・マスクとしての役割
を終了した前記フォトレジスト・パターンと前記反射防
止膜とを除去する工程では、上記反射防止膜がどのフタ
ロシアニン系化合物を用いて構成されるかにより、除去
方法が異なる。Further, in the step of removing the photoresist pattern and the antireflection film that have finished their roles as etching masks, the removal is performed depending on which phthalocyanine compound is used for the antireflection film. The method is different.
【0018】すなわち、フォトレジスト・パターンを有
機系レジスト剥離液を用いて除去したい場合には、無金
属アルコキシ置換フタロシアニンおよび無金属アルキル
置換フタロシアニンが使用可能である。この場合の有機
系レジスト剥離液としては、クレゾールやフェノールを
主体とする剥離液が知られている。That is, when it is desired to remove the photoresist pattern using an organic resist stripper, a metal-free alkoxy-substituted phthalocyanine and a metal-free alkyl-substituted phthalocyanine can be used. As the organic resist stripping solution in this case, a stripping solution mainly containing cresol or phenol is known.
【0019】また、無機系レジスト剥離液を用いる場合
には、上述の2者に加えて無金属ハロゲン置換フタロシ
アニンを用いることができる。ここで、かかるフタロシ
アニン系化合物としては、無金属全フッ素置換フタロシ
アニンが代表的である。この場合の無機系レジスト剥離
液としては、熱濃硫酸、発煙硝酸、硫酸−過酸化水素混
合溶液等の酸化力の強い剥離液を用いることができる。When an inorganic resist stripper is used, a metal-free halogen-substituted phthalocyanine can be used in addition to the above two. Here, as such a phthalocyanine compound, a metal-free perfluorinated phthalocyanine is typical. In this case, as the inorganic resist stripping solution, a stripping solution having a strong oxidizing power such as hot concentrated sulfuric acid, fuming nitric acid or a sulfuric acid-hydrogen peroxide mixed solution can be used.
【0020】さらに、アッシングを行う場合には、有機
物質はすべて燃焼反応により除去されてしまうので、い
ずれのフタロシアニン系化合物からなる反射防止膜を用
いて良い。Further, when ashing is performed, since all the organic substances are removed by the burning reaction, an antireflection film made of any phthalocyanine compound may be used.
【0021】ところで、本発明に採用される前記気相成
長法としては真空蒸着法、プラズマ重合法、分子線エピ
タキシーが候補に挙げられるが、蒸着法が最も実用的で
ある。真空蒸着法における蒸発源の加熱方法には、大別
して抵抗加熱法と電子ビーム加熱法とがあるが、有機化
合物の真空蒸着の場合には前者の抵抗加熱法が用いられ
ることが多い。By the way, as the vapor phase growth method adopted in the present invention, a vacuum vapor deposition method, a plasma polymerization method and a molecular beam epitaxy are mentioned as candidates, but the vapor deposition method is the most practical. The heating method of the evaporation source in the vacuum evaporation method is roughly classified into a resistance heating method and an electron beam heating method. In the case of vacuum evaporation of an organic compound, the former resistance heating method is often used.
【0022】[0022]
【作用】本発明の反射防止膜は、フォトレジスト溶媒よ
りも高い極性を有する溶媒に可溶な有機化合物にて構成
されるため、フォトレジスト塗膜より先に形成される反
射防止膜、すなわち、いわゆる下置き型の反射防止膜と
して利用することができ、定在波とハレーションの原因
を根本から断つことができる。また、この有機化合物と
して150〜450nmの波長域に光吸収を持つ無金属
フタロシアニン系化合物を用いると、g線リソグラフ
ィ、i線リソグラフィ、エキシマ・レーザ・リソグラフ
ィにおいて良好な反射防止効果を得、解像度を向上させ
ることができる。Since the antireflection film of the present invention is composed of an organic compound soluble in a solvent having a polarity higher than that of the photoresist solvent, the antireflection film formed prior to the photoresist coating film, that is, It can be used as a so-called bottom type antireflection film, and the causes of standing waves and halation can be fundamentally cut off. When a metal-free phthalocyanine compound having light absorption in the wavelength range of 150 to 450 nm is used as the organic compound, a good antireflection effect is obtained in g-line lithography, i-line lithography, excimer laser lithography, and resolution is improved. Can be improved.
【0023】上記反射防止膜は、真空蒸着法によりコン
フォーマルに堆積可能であるため、基板の全面において
反射防止効果を均一化することができる。しかも、この
反射防止膜のうちフォトレジスト・パターンから表出す
る部分は、異方性エッチングにより除去されるため、フ
ォトレジスト・パターンの形成段階における線幅変動は
ほぼ抑制できる。Since the antireflection film can be conformally deposited by the vacuum deposition method, the antireflection effect can be made uniform over the entire surface of the substrate. Moreover, since the portion of the antireflection film exposed from the photoresist pattern is removed by anisotropic etching, it is possible to substantially suppress the line width variation in the step of forming the photoresist pattern.
【0024】さらに、下地材料膜のパターニング終了後
は、用いた無金属フタロシアニン系化合物の種類に応じ
て上記反射防止膜を有機系または無機系レジスト剥離液
による剥離、もしくはアッシングのいずれかを行って容
易に除去することができるため、従来プロセスとの整合
性も良く、基板上に汚染を残す虞れがない。After the patterning of the underlying material film, the antireflection film is either stripped with an organic or inorganic resist stripping solution or ashed depending on the type of the metal-free phthalocyanine compound used. Since it can be easily removed, it has good compatibility with conventional processes, and there is no risk of leaving contamination on the substrate.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。EXAMPLES Specific examples of the present invention will be described below.
【0026】実施例1 本実施例では、無金属フタロシアニン系化合物からなる
反射防止膜について説明する。 Example 1 In this example, an antireflection film made of a metal-free phthalocyanine compound will be described.
【0027】図1に、この反射防止膜が形成された基板
の一部を示す。この図は、0.8μm幅のライン・アン
ド・スペース(L/S)に起因する段差を有する5イン
チ径の基板1上に、コンフォーマルな下地材料膜2およ
び反射防止膜3とが順次形成され、さらに基体の全面が
フォトレジスト膜4で平坦化された状態を示している。FIG. 1 shows a part of the substrate on which the antireflection film is formed. In this figure, a conformal base material film 2 and an antireflection film 3 are sequentially formed on a substrate 1 having a diameter of 5 inches having a step due to a line and space (L / S) having a width of 0.8 μm. In addition, the entire surface of the substrate is planarized with the photoresist film 4.
【0028】ここで、上記下地材料膜2は、たとえば厚
さ約100nmのポリシリコン膜からなる。また、上記
反射防止膜3は、厚さ約50nmのフタロシアニンもし
くはその誘導体の真空蒸着膜である。さらに、上記フォ
トレジスト膜4は、たとえば厚い部分の膜厚が約1μm
のネガ型化学増幅系レジスト(シプレー社製XP884
3)からなるものである。上記反射防止膜3はレジスト
溶媒に不溶であるため、その上にフォトレジスト材料を
塗布する過程でも何ら溶解や変形を来さず、コンフォー
マル形状を保っている。Here, the base material film 2 is made of, for example, a polysilicon film having a thickness of about 100 nm. The antireflection film 3 is a vacuum-deposited film of phthalocyanine or its derivative having a thickness of about 50 nm. Further, the photoresist film 4 has, for example, a thick portion with a thickness of about 1 μm.
Negative type chemically amplified resist (made by Shipley, XP884
3). Since the antireflection film 3 is insoluble in the resist solvent, it does not dissolve or deform at all in the process of applying the photoresist material thereon, and maintains the conformal shape.
【0029】上記無金属フタロシアニン系化合物として
は、次の化1(一般式)で示されるフタロシアニン,テ
トラメトキシフタロシアニンおよびテトラ−t−ブチル
フタロシアニン、ならびに化2で示されるドデカフルオ
ロフタロシアニンの計4種類の化合物を用いた。As the metal-free phthalocyanine compound, there are four kinds of phthalocyanine, tetramethoxyphthalocyanine and tetra-t-butylphthalocyanine represented by the following chemical formula 1 (general formula), and dodecafluorophthalocyanine represented by the chemical formula 2 in total. The compound was used.
【0030】[0030]
【化1】 Embedded image
【0031】[0031]
【化2】 Embedded image
【0032】本実施例で用いた化合物は、化1に示され
る置換基R1 〜R4 が全て等しく、これらがH(水素原
子)であればフタロシアニン、−OCH3 基であればテ
トラメトキシフタロシアニン、−C(CH3 )3 基であ
ればテトラ−t−ブチルフタロシアニンである。ただ
し、化1において、置換基R1 〜R4 は各環のβ位のい
ずれか一方、すなわち2位か3位、6位か7位、10位
か11位、および14位か15位を置換するが、この組
み合わせは1種類には定まらない。これは、フタロシア
ニン系化合物の合成時の出発物質が上記の置換基R1 〜
R4 を4位に結合したフタロニトリル誘導体であり、該
フタロニトリル誘導体4分子が縮合反応を起こす際に各
分子の表裏を反転させた組み合わせが可能だからであ
る。この合成は、該当するフタロニトリル誘導体を40
0℃以上で数時間溶融し、この溶融物をソックスレー抽
出器とTHFを用いて抽出した後、抽出液を濃縮し、残
分を減圧下で昇華精製することにより行うことができ
る。In the compound used in this example, the substituents R 1 to R 4 shown in Chemical formula 1 are all the same, and if these are H (hydrogen atoms), they are phthalocyanine, and if they are --OCH 3 groups, they are tetramethoxyphthalocyanine. is tetra -t- butyl phthalocyanine as long as -C (CH 3) 3 group. However, in the chemical formula 1, the substituents R 1 to R 4 have one of the β positions of each ring, that is, the 2 or 3 position, the 6 or 7 position, the 10 or 11 position, and the 14 or 15 position. Although they are replaced, this combination is not defined as one type. This is because the starting material during the synthesis of the phthalocyanine-based compound is the above substituent R 1
This is because it is a phthalonitrile derivative in which R 4 is bonded to the 4-position, and when four molecules of the phthalonitrile derivative cause a condensation reaction, a combination in which the front and back of each molecule are inverted is possible. This synthesis was carried out using the corresponding phthalonitrile derivative in 40
It can be carried out by melting at 0 ° C. or higher for several hours, extracting the melt with a Soxhlet extractor and THF, concentrating the extract, and subjecting the residue to sublimation purification under reduced pressure.
【0033】一方、ドデカフルオロフタロシアニンはこ
のような直接合成はできないが、市販のフタロシアニン
をフッ素化する方法で合成することができる。On the other hand, dodecafluorophthalocyanine cannot be directly synthesized as described above, but can be synthesized by a method of fluorinating commercially available phthalocyanine.
【0034】実施例2 本実施例では、上記反射防止膜3としてテトラメトキシ
フタロシアニンの真空蒸着膜を用いた下地材料膜パター
ンの形成方法について、図1ないし図5を参照しながら
説明する。 Example 2 In this example, a method of forming a base material film pattern using a vacuum deposition film of tetramethoxyphthalocyanine as the antireflection film 3 will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
【0035】まず、前述の図1に示される基体を準備し
た。上記反射防止膜3は、蒸着温度350〜400℃、
真空度0.067Paの条件下で抵抗加熱蒸着を行うこ
とにより成膜した。First, the substrate shown in FIG. 1 was prepared. The antireflection film 3 has a vapor deposition temperature of 350 to 400 ° C.
A film was formed by performing resistance heating vapor deposition under the condition of a vacuum degree of 0.067 Pa.
【0036】上記フォトレジスト膜4は、ネガ型化学増
幅系レジスト(シプレー社製XP8843)をスピンコ
ートした後、110℃,90分間のプリベークを行って
形成した。The photoresist film 4 was formed by spin-coating a negative chemically amplified resist (XP8843 manufactured by Shipley Co., Ltd.) and then prebaking at 110 ° C. for 90 minutes.
【0037】次に、KrFエキシマ・レーザ・ステッパ
(NA=0.42)を用いて0.3μmのライン・アン
ド・スペース露光用のパターンを投影した。続いて14
0℃,90秒間にて露光後ベークを行った後、市販のア
ルカリ現像液(東京応化社製NMD−W)を希釈してT
MAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイ
ド)濃度を1.9%に下げた現像液を用いて60秒間の
パドル現像を行い、さらに110℃,120秒間のポス
トベークを行った。Next, a pattern for line and space exposure of 0.3 μm was projected using a KrF excimer laser stepper (NA = 0.42). Then 14
After post-exposure bake at 0 ° C. for 90 seconds, a commercially available alkaline developer (NMD-W manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) is diluted to give T.
Paddle development was performed for 60 seconds using a developer having a MAH (tetramethylammonium hydroxide) concentration lowered to 1.9%, and postbaking was performed at 110 ° C. for 120 seconds.
【0038】以上の操作により、図2に示されるような
フォトレジスト・パターン4aを形成した。このフォト
レジスト・パターン4aの線幅を測長SEM(走査型電
子顕微鏡)を用いて測定したところ、段差上下間の寸法
差はわずかに0.003μm(デザイン・ルールの1
%)であり、極めて精度の高いパターニングが行われて
いることがわかった。これは、真空蒸着法によりコンフ
ォーマル成膜された上記反射防止膜3が、基体の全面に
わたって均一な反射防止効果を発揮したためである。By the above operation, the photoresist pattern 4a as shown in FIG. 2 was formed. When the line width of this photoresist pattern 4a was measured using a length measuring SEM (scanning electron microscope), the dimensional difference between the top and bottom of the step was only 0.003 μm (design rule 1).
%), And it was found that patterning with extremely high precision was performed. This is because the antireflection film 3 conformally formed by the vacuum vapor deposition method exhibited a uniform antireflection effect over the entire surface of the substrate.
【0039】次に、O2 ガスを用いたRIEを行い、図
3に示されるように反射防止膜3の表出部をエッチング
した。これにより、フォトレジスト・パターン4aの下
に反射防止膜パターン3aが残った。なお、このエッチ
ングは異方的に短時間で行われるため、フォトレジスト
・パターン4aの後退(いわゆる膜減り)を最小限に抑
えることができた。Next, RIE using O 2 gas was performed to etch the exposed portion of the antireflection film 3 as shown in FIG. As a result, the antireflection film pattern 3a remained under the photoresist pattern 4a. Since this etching is anisotropically performed in a short time, the receding (so-called film loss) of the photoresist pattern 4a could be minimized.
【0040】次に、たとえば有磁場マイクロ波プラズマ
・エッチング装置とHBr/O2 混合ガスを用いてポリ
シリコン膜からなる下地材料膜2をエッチングし、図4
に示されるように下地材料膜パターン2aを形成した。Next, the underlying material film 2 made of a polysilicon film is etched by using, for example, a magnetic field microwave plasma etching apparatus and a HBr / O 2 mixed gas, and then, as shown in FIG.
A base material film pattern 2a was formed as shown in FIG.
【0041】次に、無機系レジスト剥離液であるRAス
トリッパ(発煙硝酸)を用いて剥離処理を行ったとこ
ろ、図5に示されるように、フォトレジスト・パターン
4aと反射防止膜パターン3aとを同時に除去すること
ができた。Next, a stripping process was performed using an RA stripper (fuming nitric acid) which is an inorganic resist stripping solution. As shown in FIG. 5, the photoresist pattern 4a and the antireflection film pattern 3a were removed. It could be removed at the same time.
【0042】実施例3 本実施例では、反射防止膜3の構成材料としてテトラ−
t−ブチルフタロシアニンを用い、実施例2と同様のパ
ターン形成を行った。 Example 3 In this example, tetra-
The same pattern formation as in Example 2 was performed using t-butyl phthalocyanine.
【0043】ここで、テトラ−t−ブチルフタロシアニ
ンの真空蒸着は、一例として蒸着温度250〜350
℃、真空度0.067Paの条件で行った。この後、実
施例2と同様にして露光、現像を行ったところ、形成さ
れたフォトレジスト・パターン4aの段差上下における
寸法差は約0.003μmと極めて小さく抑えられた。
さらに、反射防止膜と下地材料膜のRIEを行い、クレ
ゾールを主体とする有機系レジスト剥離液を用いてフォ
トレジスト・パターン4aを剥離した。このとき、上記
反射防止膜パターン3aも同時に除去することができ
た。Here, the vacuum deposition of tetra-t-butylphthalocyanine is performed by using a deposition temperature of 250 to 350 as an example.
C., and the degree of vacuum was 0.067 Pa. After that, when exposure and development were performed in the same manner as in Example 2, the dimensional difference above and below the step of the formed photoresist pattern 4a was suppressed to a very small value of about 0.003 μm.
Further, RIE of the antireflection film and the underlying material film was performed, and the photoresist pattern 4a was peeled off using an organic resist peeling liquid mainly composed of cresol. At this time, the antireflection film pattern 3a could also be removed at the same time.
【0044】実施例4 本実施例では、反射防止膜3の構成材料としてドデカフ
ルオロフタロシアニンを用い、実施例2と同様のパター
ン形成を行った。 Example 4 In this example, dodecafluorophthalocyanine was used as the constituent material of the antireflection film 3, and the same pattern formation as in Example 2 was performed.
【0045】ここで、ドデカフルオロフタロシアニンの
真空蒸着は、一例として蒸着温度250〜300℃、真
空度0.067Paの条件で行った。この後、実施例2
と同様にして露光、現像を行ったところ、形成されたフ
ォトレジスト・パターン4aの段差上下における寸法差
は約0.004μmと極めて小さく抑えられた。さら
に、反射防止膜3と下地材料膜2のRIEを行い、アッ
シングを行ってフォトレジスト・パターン4aと反射防
止膜パターン3aを同時に除去した。Here, the vacuum deposition of dodecafluorophthalocyanine was carried out, for example, under the conditions of a deposition temperature of 250 to 300 ° C. and a degree of vacuum of 0.067 Pa. After this, Example 2
When exposure and development were performed in the same manner as in, the dimensional difference above and below the step of the formed photoresist pattern 4a was suppressed to a very small value of about 0.004 μm. Further, RIE of the antireflection film 3 and the base material film 2 was performed, and ashing was performed to remove the photoresist pattern 4a and the antireflection film pattern 3a at the same time.
【0046】なお、上記ドデカフルオロフタロシアニン
からなる本実施例の反射防止膜パターン3aは、上記ア
ッシングの他、発煙硝酸によっても除去できたが、クレ
ゾールを主体とする有機系レジスト剥離液では除去する
ことができなかった。The antireflection film pattern 3a of the present embodiment made of the above-mentioned dodecafluorophthalocyanine could be removed by fuming nitric acid in addition to the above ashing, but it should be removed by an organic resist stripper mainly composed of cresol. I couldn't.
【0047】比較例 本比較例では、以上の実施例2ないし実施例4に対する
比較として、O2 プラズマRIEにより除去されるタイ
プのスピンコート型反射防止膜(ブリュワー・サイエン
ス社製DUV−11)を用い、フォトレジスト・パター
ンを形成した。このプロセスを、図6および図7を参照
しながら説明する。 Comparative Example In this comparative example, as a comparison with Examples 2 to 4 described above, a spin coat type antireflection film (DUV-11 manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) of the type that is removed by O 2 plasma RIE is used. Used to form a photoresist pattern. This process will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【0048】本比較例では、ポリシリコン膜からなる下
地材料膜2の形成までは上述のように行った後、図6に
示されるようなスピンコート型の反射防止膜5を塗布形
成し、しかる後にフォトレジスト膜4で基体表面を平坦
化した。ここで、上記スピンコート型反射防止膜5はフ
ロー形状を示し、段差上部では薄く、段差下部では厚く
形成されている。In this comparative example, the formation of the base material film 2 made of a polysilicon film is performed as described above, and then the spin coat type antireflection film 5 as shown in FIG. 6 is formed by coating. After that, the surface of the substrate was flattened with a photoresist film 4. Here, the spin coat type antireflection film 5 has a flow shape and is formed thin at the upper part of the step and thicker at the lower part of the step.
【0049】この状態でKrFエキシマ・レーザ露光お
よび現像処理を同様に行ったところ、図7に示されるよ
うにフォトレジスト・パターン4bが形成されたが、そ
の線幅は段差上部で0.32μm、段差下部で0.29
5μmであり、段差上下の寸法差は0.025μm(デ
ザイン・ルールの8%以上)にも達していることがわか
った。なお、図7ではこの寸法差を誇張して表現してあ
る。かかる大きな寸法差が発生したのは、反射防止膜5
の薄い領域における反射防止効果が相対的に不足するた
めに段差上部においてフォトレジスト膜4に吸収される
光量が多くなり、ネガ型フォトレジストの架橋反応が余
分に進行して線幅を太らせたからである。When KrF excimer laser exposure and development were similarly performed in this state, a photoresist pattern 4b was formed as shown in FIG. 7, but the line width was 0.32 μm above the step, 0.29 below the step
It was 5 μm, and it was found that the dimensional difference between the top and bottom of the step reached 0.025 μm (8% or more of the design rule). In FIG. 7, this dimensional difference is exaggeratedly expressed. Such a large dimensional difference is caused by the antireflection film 5
Since the antireflection effect in the thin region is relatively insufficient, the amount of light absorbed by the photoresist film 4 increases in the upper part of the step, and the crosslinking reaction of the negative photoresist progresses excessively to thicken the line width. Is.
【0050】以上、本発明を4例の実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。Although the present invention has been described based on the four examples, the present invention is not limited to these examples.
【0051】たとえば、反射防止膜の構成材料として用
いられるフタロシアニン系化合物の種類とその除去方法
の組み合わせは、上述の例に限られず、テトラメトキシ
フタロシアニンからなる反射防止膜をクレゾールを主体
とする有機系レジスト剥離液を用いて剥離しても、ある
いはドデカフルオロフタロシアニンを発煙硝酸等の無機
系レジスト剥離液を用いて剥離しても良い。さらに、実
施例では述べなかったが、無金属無置換フタロシアニン
を用いた場合には、アッシングを行ってこれを除去する
ことができる。For example, the combination of the type of phthalocyanine-based compound used as a constituent material of the antireflection film and the method of removing the same is not limited to the above-mentioned example, and an antireflection film made of tetramethoxyphthalocyanine is used as an organic compound mainly containing cresol. Stripping may be performed using a resist stripping solution, or dodecafluorophthalocyanine may be stripped using an inorganic resist stripping solution such as fuming nitric acid. Further, although not mentioned in the examples, when metal-free unsubstituted phthalocyanine is used, it is possible to remove it by performing ashing.
【0052】この他、基体の構成、真空蒸着条件、現像
条件、ドライエッチング装置の種類、エッチング・ガス
の種類等も、適宜変更可能である。In addition, the structure of the substrate, the vacuum deposition conditions, the developing conditions, the type of dry etching apparatus, the type of etching gas, etc. can be changed as appropriate.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すれば有機化合物からなるコンフォーマルの反
射防止膜を利用して解像度の高いフォトリソグフィを行
うことが可能となる。しかも、無金属フタロシアニン系
化合物の多様性を利用して様々な光学特性を有する反射
防止膜を設計することも可能となり、プロセスの選択幅
が拡大する。As is apparent from the above description, by applying the present invention, it is possible to perform photolithography with high resolution by using a conformal antireflection film made of an organic compound. Moreover, it becomes possible to design an antireflection film having various optical characteristics by utilizing the diversity of the metal-free phthalocyanine-based compound, and the process selection range is expanded.
【0054】本発明は、フォトリソグラフィの高解像度
化を通じて半導体デバイスの高集積化、高性能化、高信
頼化、高歩留り化に大きく貢献するものである。The present invention greatly contributes to higher integration, higher performance, higher reliability, and higher yield of semiconductor devices through higher resolution of photolithography.
【図1】 本発明のパターン形成方法の一実施例におい
て、段差を有する基板上にコンフォーマルなポリシリコ
ン層と反射防止膜、および平坦なフォトレジスト膜を形
成した状態を示す模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a conformal polysilicon layer, an antireflection film, and a flat photoresist film are formed on a substrate having steps in an embodiment of the pattern forming method of the present invention. is there.
【図2】 露光、現像により図1のフォトレジスト膜を
パターニングした状態を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state where the photoresist film of FIG. 1 is patterned by exposure and development.
【図3】 図2の反射防止膜の表出部を異方性エッチン
グした状態を示す模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the exposed portion of the antireflection film of FIG. 2 is anisotropically etched.
【図4】 図3の下地材料膜の表出部を異方性エッチン
グした状態を示す模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state where the exposed portion of the base material film of FIG. 3 is anisotropically etched.
【図5】 図4のフォトレジスト・パターンおよび反射
防止膜パターンを除去して下地材料膜パターンを完成し
た状態を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the photoresist pattern and the antireflection film pattern of FIG. 4 are removed to complete a base material film pattern.
【図6】 比較例として、基板の段差を反映したコンフ
ォーマルな下地材料膜上に従来のスピンコート型の反射
防止膜とフォトレジスト膜とを形成した状態を示す模式
的断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing, as a comparative example, a state in which a conventional spin-coat type antireflection film and a photoresist film are formed on a conformal base material film that reflects the steps of the substrate.
【図7】 図6のフォトレジスト膜のパターニングを行
い、フォトレジスト・パターンに線幅変動が生じた状態
を示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the photoresist film of FIG. 6 is patterned and a line width variation occurs in the photoresist pattern.
1 基板 2 下地材料膜 2a 下地材料膜パターン 3 反射防止膜 3a 反射防止膜パターン 4 フォトレジスト膜 4a フォトレジスト・パターン 1 Substrate 2 Base Material Film 2a Base Material Film Pattern 3 Antireflection Film 3a Antireflection Film Pattern 4 Photoresist Film 4a Photoresist Pattern
Claims (9)
する溶媒に可溶であり、かつ150〜450nmの波長
域で光吸収を示す有機化合物からなる反射防止膜。1. An antireflection film made of an organic compound that is soluble in a solvent having a higher polarity than that of a photoresist solvent and that absorbs light in a wavelength range of 150 to 450 nm.
フタロシアニンである請求項1記載の反射防止膜。2. The antireflection film according to claim 1, wherein the organic compound is a metal-free alkoxy-substituted phthalocyanine.
タロシアニンである請求項1記載の反射防止膜。3. The antireflection film according to claim 1, wherein the organic compound is a metal-free alkyl-substituted phthalocyanine.
タロシアニンである請求項1記載の反射防止膜。4. The antireflection film according to claim 1, wherein the organic compound is a metal-free halogen-substituted phthalocyanine.
アニンである請求項1記載の反射防止膜。5. The antireflection film according to claim 1, wherein the organic compound is a metal-free unsubstituted phthalocyanine.
3のいずれか1項に記載の反射防止膜を気相成長法によ
り成膜する工程と、 前記反射防止膜上にフォトレジスト・パターンを形成す
る工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記反射
防止膜と前記下地材料膜とを順次異方的にエッチングす
る工程と、 有機系レジスト剥離液を用いて前記フォトレジスト・パ
ターンと前記反射防止膜とを除去する工程とを有するパ
ターン形成方法。6. A step of forming the antireflection film according to any one of claims 1 to 3 on a base material film by a vapor phase growth method, and a photoresist film on the antireflection film. A step of forming a pattern; a step of anisotropically sequentially etching the antireflection film and the underlying material film using the photoresist pattern as a mask; and a photoresist pattern using an organic resist stripping solution. And a step of removing the antireflection film.
4のいずれか1項に記載の反射防止膜を気相成長法によ
り成膜する工程と、 前記反射防止膜上にフォトレジスト・パターンを形成す
る工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記反射
防止膜と前記下地材料膜とを異方的にエッチングする工
程と、 無機系レジスト剥離液を用いて前記フォトレジスト・パ
ターンと前記反射防止膜とを除去する工程とを有するパ
ターン形成方法。7. A step of forming the antireflection film according to any one of claims 1 to 4 on the base material film by a vapor phase growth method, and a photoresist film on the antireflection film. A step of forming a pattern; a step of anisotropically etching the antireflection film and the underlying material film using the photoresist pattern as a mask; and a step of forming the photoresist pattern and the photoresist using an inorganic resist stripping solution. And a step of removing the antireflection film.
5のいずれか1項に記載の反射防止膜を気相成長させる
工程と、 前記反射防止膜上にフォトレジスト・パターンを形成す
る工程と、 前記フォトレジスト・パターンをマスクとして前記反射
防止膜と前記下地材料膜とを異方的にエッチングする工
程と、 アッシングを行って前記フォトレジスト・パターンと前
記反射防止膜とを除去する工程とを有するパターン形成
方法。8. A step of vapor-depositing the antireflection film according to any one of claims 1 to 5 on a base material film, and forming a photoresist pattern on the antireflection film. A step of anisotropically etching the antireflection film and the underlying material film using the photoresist pattern as a mask, and a step of removing the photoresist pattern and the antireflection film by ashing A method for forming a pattern having:
項6ないし請求項8のいずれか1項に記載のパターン形
成方法。9. The pattern forming method according to claim 6, wherein the vapor phase growth method is a vacuum vapor deposition method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19403494A JPH0864492A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Antireeflection film and pattern forming method using this film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19403494A JPH0864492A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Antireeflection film and pattern forming method using this film |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0864492A true JPH0864492A (en) | 1996-03-08 |
Family
ID=16317842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19403494A Withdrawn JPH0864492A (en) | 1994-08-18 | 1994-08-18 | Antireeflection film and pattern forming method using this film |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0864492A (en) |
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-
1994
- 1994-08-18 JP JP19403494A patent/JPH0864492A/en not_active Withdrawn
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