JP3257245B2 - Method of forming fine pattern - Google Patents

Method of forming fine pattern

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JP3257245B2
JP3257245B2 JP10368294A JP10368294A JP3257245B2 JP 3257245 B2 JP3257245 B2 JP 3257245B2 JP 10368294 A JP10368294 A JP 10368294A JP 10368294 A JP10368294 A JP 10368294A JP 3257245 B2 JP3257245 B2 JP 3257245B2
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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、微細パターンの形成方
法に係り、さらに詳しくは、高反射基板上に、透明膜を
成膜し、この透明膜の上にレジスト膜を成膜し、レジス
ト膜のフォトリソグラフィー加工を行い、微細パターン
を形成する際に、ウェーハ面内におけるパターンの線幅
変動を防止することができる方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a fine pattern, and more particularly, to a method for forming a transparent film on a highly reflective substrate and forming a resist film on the transparent film. The present invention relates to a method capable of preventing line width fluctuation of a pattern in a wafer surface when forming a fine pattern by performing photolithography processing of a film.

【0002】[0002]

【従来の技術】光リソグラフィにおいて微細なパターン
を形成する際、線幅の変動は大きな問題である。近年、
デザインルールの縮小に伴い、線幅のばらつきが増大す
る傾向にある。線幅のばらつきの要因としては、下地基
板の段差、パターンの疎密性などが考えられる。デザイ
ンルールの縮小に伴い、光リソグラフィにおける露光波
長は、g線(436nm)→i線(365nm)→Kr
Fエキシマレーザ(248nm)と短波長化されてき
た。
2. Description of the Related Art When forming a fine pattern in optical lithography, a variation in line width is a serious problem. recent years,
Line width variations tend to increase with the reduction in design rules. Factors of the line width variation include a step of the underlying substrate and the density of the pattern. With the reduction in design rules, the exposure wavelength in photolithography is g-line (436 nm) → i-line (365 nm) → Kr
The wavelength has been shortened to F excimer laser (248 nm).

【0003】露光波長の短波長化に伴い、図7に示すよ
うに、レジスト2へ入射する入射光と、その入射光によ
るレジスト2と下地基板4との界面からの反射光とが、
レジスト中で干渉を起こす、いわゆる定在波効果が顕著
な問題となる。露光波長の短波長化において、定在波効
果が顕著になる原因は、多重干渉の周期が小さくなるこ
とと、基板反射率が高くなることに起因している。図8
に示すように、g線からKrFエキシマへと露光波長の
短波長化に伴い、レジスト膜厚の変化による線幅の変動
は大きくなる。これは多重干渉(定在波効果)の影響が
大きくなるためである。したがって、下地基板に段差な
どが形成してあると、レジスト膜の膜厚が変化し、線幅
にばらつきが生じるおそれがある。
With the shortening of the exposure wavelength, as shown in FIG. 7, incident light incident on the resist 2 and reflected light from the interface between the resist 2 and the base substrate 4 due to the incident light are:
The so-called standing wave effect that causes interference in the resist becomes a significant problem. The cause of the standing wave effect becoming remarkable when the exposure wavelength is shortened is that the period of the multiple interference is reduced and the reflectance of the substrate is increased. FIG.
As shown in (1), as the exposure wavelength becomes shorter from the g-line to the KrF excimer, the variation in the line width due to the change in the resist film thickness increases. This is because the influence of multiple interference (standing wave effect) increases. Therefore, if a step or the like is formed on the base substrate, the thickness of the resist film changes, and there is a possibility that the line width varies.

【0004】パターンの線幅変動を抑える手法として、
図9,10に示すような反射防止技術が知られている。
図9に示す技術では、下地基板4の上に形成されたレジ
スト膜2の上に、透明性の有機膜6を形成することによ
り、位相打ち消し作用により、レジスト膜2の膜厚が変
化した場合でもレジスト膜2の内部で吸収される光量を
一定にし、線幅の変動を抑制している。図10に示す技
術では、下地基板4とレジスト膜2との間に、吸収性の
反射防止膜8を介在させることで、光吸収作用および位
相打ち消し作用により、レジスト膜2の膜厚が変化した
場合でもレジスト膜2の内部で吸収される光量を一定に
し、線幅の変動を抑制している。
As a method of suppressing line width fluctuation of a pattern,
An anti-reflection technique as shown in FIGS. 9 and 10 is known.
In the technique shown in FIG. 9, a transparent organic film 6 is formed on a resist film 2 formed on a base substrate 4 so that the film thickness of the resist film 2 changes due to a phase canceling action. However, the amount of light absorbed inside the resist film 2 is kept constant, and the fluctuation of the line width is suppressed. In the technique shown in FIG. 10, the thickness of the resist film 2 is changed by the light absorbing function and the phase canceling function by interposing the absorptive antireflection film 8 between the base substrate 4 and the resist film 2. Even in such a case, the amount of light absorbed inside the resist film 2 is kept constant, and the fluctuation of the line width is suppressed.

【0005】高反射の下地基板の場合には、図11
(A)に示すように下地基板4の上に反射防止膜が設け
られていない場合よりも、図11(B)に示すように反
射防止膜8が設けられている方が、段差10において、
様々な方向に反射する反射光の光量が小さくなり、線幅
変動防止およびハレーション防止という意味で有利にな
る。すなわち、線幅変動防止およびハレーション防止と
いう観点からは、下地基板とレジスト膜との間に反射防
止膜を介在させることが好ましい。
In the case of a highly reflective base substrate, FIG.
In the case where the anti-reflection film 8 is provided as shown in FIG. 11B, the step 10 in the step 10 has a greater effect than when the anti-reflection film is not provided on the base substrate 4 as shown in FIG.
The amount of reflected light reflected in various directions is reduced, which is advantageous in terms of preventing line width fluctuation and preventing halation. That is, from the viewpoint of preventing line width fluctuation and preventing halation, it is preferable to interpose an antireflection film between the underlying substrate and the resist film.

【0006】高反射性の下地基板の上に透明膜を成膜
し、その上層のレジスト膜をパターニングする場合に
は、図12(A),(B)に示すように、二種類の方法
がある。図12(A)に示す方法では、下地基板4の上
に成膜された透明膜12の上に反射防止膜8を設け、そ
の上にレジスト膜2を成膜している。図12(B)に示
す方法では、下地基板4の上に反射防止膜8を設け、そ
の上に透明膜12を成膜し、その上にレジスト膜2を成
膜している。
When a transparent film is formed on a highly reflective base substrate and the upper resist film is patterned, there are two methods as shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B). is there. In the method shown in FIG. 12A, an antireflection film 8 is provided on a transparent film 12 formed on a base substrate 4, and a resist film 2 is formed thereon. In the method shown in FIG. 12B, an antireflection film 8 is provided on a base substrate 4, a transparent film 12 is formed thereon, and a resist film 2 is formed thereon.

【0007】光学的な光の位相の打ち消しの観点では、
透明膜12と下地基板4との間に反射防止膜8を成膜し
た方が、透明膜の膜厚などのばらつきによるウェーハ面
内での線幅変動は小さくなる。
In terms of optical phase cancellation,
When the anti-reflection film 8 is formed between the transparent film 12 and the base substrate 4, the line width variation in the wafer surface due to the variation in the thickness of the transparent film and the like is reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、透明膜
12と下地基板4との間に反射防止膜8を成膜した場合
には、透明膜12を反射防止膜8の上に成膜する際の温
度あるいは雰囲気条件により、反射防止膜が変質してし
まうおそれがある。そのため、反射防止機能を有する膜
として、有機膜や変質の可能性のある膜は成膜すること
は困難である。
However, when the anti-reflection film 8 is formed between the transparent film 12 and the base substrate 4, it is difficult to form the transparent film 12 on the anti-reflection film 8. Depending on the temperature or atmospheric conditions, the antireflection film may be deteriorated. Therefore, it is difficult to form an organic film or a film having a possibility of deterioration as a film having an antireflection function.

【0009】また、レジスト膜2と透明膜12との間に
反射防止膜8を成膜すると、透明膜12の膜厚などのば
らつきによる影響が大きくなり、パターンの線幅変動が
大きくなる。下記の表1に、反射防止膜がレジスト膜と
透明膜との間に形成された場合と、透明膜と下地基板と
の間に形成された場合とで、透明膜の膜厚のばらつきに
対するレジスト膜に吸収される光量のばらつきを示す。
レジスト膜に吸収される光量のばらつきは、パターンの
線幅のばらつきに対応する。
When the anti-reflection film 8 is formed between the resist film 2 and the transparent film 12, the influence of variations in the thickness of the transparent film 12, etc. becomes large, and the line width of the pattern becomes large. Table 1 below shows the resist against the variation in the thickness of the transparent film between the case where the antireflection film was formed between the resist film and the transparent film and the case where it was formed between the transparent film and the base substrate. The variation in the amount of light absorbed by the film is shown.
The variation in the amount of light absorbed by the resist film corresponds to the variation in the line width of the pattern.

【0010】[0010]

【表1】 [Table 1]

【0011】表1に示すように、下地基板と透明膜との
間に反射防止膜を形成すると、透明膜のばらつきが±6
%に対し、吸収量のばらつきは±2.7%である。しか
しながら、透明膜の上層に反射防止膜を形成すると、透
明膜のばらつきが±3.8%でも、吸収量のばらつきは
±4.1%にもなる。すなわち、吸収量のばらつきを低
減する観点からは、下地基板と透明膜との間に反射防止
膜を形成する方が好ましい。
As shown in Table 1, when an antireflection film is formed between the base substrate and the transparent film, the dispersion of the transparent film is ± 6.
%, The variation of the absorption amount is ± 2.7%. However, when an antireflection film is formed on the transparent film, even if the dispersion of the transparent film is ± 3.8%, the dispersion of the absorption amount is ± 4.1%. That is, from the viewpoint of reducing the variation in the absorption amount, it is preferable to form an antireflection film between the base substrate and the transparent film.

【0012】ところが、前述したように、透明膜と下地
基板との間に反射防止膜を成膜した場合には、透明膜を
反射防止膜の上に成膜する際の温度あるいは雰囲気条件
により、反射防止膜が変質してしまうおそれがある。そ
の結果、有効な反射防止効果が得られないおそれがあ
る。
However, as described above, when an anti-reflection film is formed between a transparent film and an underlying substrate, the temperature or the atmosphere conditions at the time of forming the transparent film on the anti-reflection film depends on the conditions. The antireflection film may be deteriorated. As a result, an effective antireflection effect may not be obtained.

【0013】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、高反射性の下地基板の表面に形成される透明膜のば
らつきによらず、パターンの線幅変動を極力防止できる
微細パターンの形成方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a method of forming a fine pattern capable of minimizing a line width variation of a pattern irrespective of variations in a transparent film formed on the surface of a highly reflective base substrate. The purpose is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】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形成方法は、高反射基
板上に、透明膜を成膜し、この透明膜の上にレジスト膜
を成膜し、レジスト膜のフォトリソグラフィー加工を行
い、微細パターンを形成する方法において、上記基板と
透明膜との間に、光学的に吸収性の高い高吸収膜を配置
し、しかもレジスト膜の下層または上層に反射防止膜を
設け、露光を行う。
In order to achieve the above object, a method for forming a fine pattern according to the present invention comprises forming a transparent film on a highly reflective substrate, and forming a resist film on the transparent film. In the method of forming a film, performing a photolithography process on the resist film, and forming a fine pattern, a high-absorbing film having high optical absorption is disposed between the substrate and the transparent film, and the lower layer of the resist film is formed. Alternatively, an antireflection film is provided as an upper layer, and exposure is performed.

【0015】高反射性の基板としては、たとえばタング
ステンシリサイド膜、タングステン膜、アルミニウム
膜、アルミニウム合金膜、あるいはポリシリコン膜など
が成膜された単結晶シリコン基板などが例示される。透
明膜としては、特に限定されず、酸化シリコン膜、窒化
シリコン膜などを例示することができる。その成膜方法
は、特に限定されず、減圧CVD法、SOG法、TEO
S−CVD法などを例示することができる。なお、透明
膜とは、実質的に透明であれば良く、本発明では、半透
明膜をも含む概念で用いる。
Examples of the highly reflective substrate include a single crystal silicon substrate on which a tungsten silicide film, a tungsten film, an aluminum film, an aluminum alloy film, a polysilicon film, or the like is formed. The transparent film is not particularly limited, and examples thereof include a silicon oxide film and a silicon nitride film. The method for forming the film is not particularly limited, and includes a low pressure CVD method, a SOG method,
An S-CVD method or the like can be exemplified. Note that the transparent film only needs to be substantially transparent, and in the present invention, the concept includes a semi-transparent film.

【0016】上記高吸収膜として、k×d=0〜600
〔nm〕の吸収膜を用いることが好ましい。ただし、k
は消衰係数、dは膜厚である。プラズマCVD法により
成膜したSiOx y :H、SiC、Six y :H膜
はその候補となる。k×dが大きいと経済的でなく、k
×dが小さいと吸収膜としての機能が低下する。
As the above high absorption film, k × d = 0 to 600
It is preferable to use an [nm] absorbing film. Where k
Is the extinction coefficient, and d is the film thickness. SiO x N y film was formed by a plasma CVD method: H, SiC, Si x N y: H film becomes the candidate. If k × d is large, it is not economical and k
When xd is small, the function as an absorbing film is reduced.

【0017】上記レジスト膜と透明膜との間に位置する
反射防止膜として、反射防止効果が最大となるように光
学定数および膜厚が選択されたSiOx y :H、Si
C、Six y :H、非晶質カーボンのうちのいずれか
を用いることができる。この反射防止膜の膜厚および光
学定数は、反射防止効果が最適になるように選択され
る。反射防止効果を最適にするための手法としては、本
出願人が特願平5−350386号などで先に提案して
いる定在波効果を最小にするための手法などを採用する
ことができる。特に、SiOx y :H膜は、その成膜
条件を変化させることにより光学定数を幅広く変化させ
ることができるので、最適な反射防止効果が得られる反
射防止膜を得易いので好ましい。
As an anti-reflection film located between the resist film and the transparent film, SiO x N y : H, Si whose optical constant and film thickness are selected so as to maximize the anti-reflection effect.
C, Si x N y: H , can be used any one of amorphous carbon. The thickness and the optical constant of the antireflection film are selected so that the antireflection effect is optimized. As a method for optimizing the anti-reflection effect, a method for minimizing the standing wave effect proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 5-350386 or the like can be adopted. . In particular, the SiO x N y : H film is preferable because the optical constant can be changed widely by changing the film forming conditions, and it is easy to obtain an anti-reflection film having an optimum anti-reflection effect.

【0018】上記レジスト膜と透明膜との間に位置する
反射防止膜として、反射防止効果が最適となるように膜
厚が選択されたTiONまたはTiNのいずれかを用い
ることもできる。この反射防止膜の膜厚は、反射防止効
果が最適になるように選択される。
As the anti-reflection film located between the resist film and the transparent film, either TiON or TiN whose film thickness is selected so as to optimize the anti-reflection effect can be used. The thickness of the antireflection film is selected so that the antireflection effect is optimized.

【0019】上記反射防止膜として、有機系反射防止膜
を用いることもできる。上記透明膜として、SiO2
たはSiNのいずれかを用いることができる。
As the antireflection film, an organic antireflection film can be used. Either SiO 2 or SiN can be used as the transparent film.

【0020】[0020]

【作用】本発明に係る微細パターンの形成方法では、基
板と透明膜との間に、光学的に吸収性の高い高吸収膜を
配置する。高吸収膜を形成することで、高反射基板から
の反射を軽減することができる。この高吸収膜は、透明
膜の成膜時の温度または雰囲気条件により光学的条件が
変化するが、透明膜の上に反射防止膜を設け、その膜厚
および/または光学定数を選択することで、高吸収膜、
透明膜および反射防止膜の三層のトータルでの反射防止
効果を最適化することができる。その結果、透明膜の膜
厚などが仮にばらついたとしても、レジスト膜での定在
波効果を抑制し、微細パターンの線幅変動を抑制するこ
とができる。
In the method for forming a fine pattern according to the present invention, a high optically absorbing high absorption film is disposed between the substrate and the transparent film. By forming the high absorption film, reflection from the high reflection substrate can be reduced. The optical conditions of this high absorption film vary depending on the temperature or atmospheric conditions at the time of formation of the transparent film. However, by providing an antireflection film on the transparent film and selecting its thickness and / or optical constant. , High absorption membrane,
The total antireflection effect of the three layers of the transparent film and the antireflection film can be optimized. As a result, even if the thickness of the transparent film varies, the standing wave effect in the resist film can be suppressed, and the line width variation of the fine pattern can be suppressed.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明に係る微細パターンの形成方法
について、実施例に基づき説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されない。実施例1 本実施例では、図1に示すように、高反射性の下地基板
20上に、光学的に高吸収性の高吸収膜22を成膜し
た。高反射性の下地基板20としては、本実施例では、
バルクのタングステンシリサイドを用いた。タングステ
ンシリサイドの光学定数は、λ=248nmの波長の光
において、n=1.93±0.2、k=2.73±0.
2であった。
EXAMPLES Hereinafter, the method for forming a fine pattern according to the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 In this example, as shown in FIG. 1, a high absorption film 22 having high optical absorption was formed on a highly reflective base substrate 20. In the present embodiment, as the highly reflective base substrate 20,
Bulk tungsten silicide was used. The optical constants of tungsten silicide are n = 1.93 ± 0.2 and k = 2.73 ± 0.
It was 2.

【0022】高吸収膜22としては、SiOx y :H
(水素を含む窒酸化珪素)膜を用いた。このSiOx
y :H膜は、プラズマCVDにより成膜した。その膜厚
dは、80.7±2.0nmであった。また、その光学
定数は、λ=248nmの波長の光において、n=2.
1±0.2、k=0.52±0.05であった。
As the high absorption film 22, SiO x N y : H
A (hydrogen-containing silicon oxynitride) film was used. This SiO x N
The y : H film was formed by plasma CVD. The thickness d was 80.7 ± 2.0 nm. Further, the optical constant is n = 2.
1 ± 0.2 and k = 0.52 ± 0.05.

【0023】次に、この高吸収膜22の上に、透明膜2
4を成膜した。透明膜24としては、減圧CVD法によ
り成膜した膜厚0.17μm の酸化シリコン膜を用い
た。この透明膜24の光学定数は、n=1.52±0.
2、k=0.0±0.05であった。
Next, on this high absorption film 22, the transparent film 2
4 was formed. As the transparent film 24, a 0.17 μm-thick silicon oxide film formed by a low pressure CVD method was used. The optical constant of the transparent film 24 is n = 1.52 ± 0.
2, k = 0.0 ± 0.05.

【0024】この透明膜24の成膜時の温度および雰囲
気条件により、その下層に位置する化学的非量論的な組
成の高吸収膜22が変質し、その光学定数が、n=1.
65±0.2、k=0.66±0.05に変化する。次
に、本実施例では、透明膜24の上に、反射防止膜26
を成膜した。本実施例では、この反射防止膜26として
は、化学的非量論的組成によりその光学定数を制御する
ことができるSiOx y :H膜を用いた。このSiO
x y :H膜は、プラズマCVDにより成膜した。成膜
の際には、その上に成膜されるレジスト膜での定在波効
果を最小限に最適化するように、透明膜24および高吸
収膜22の膜厚および光学定数を考慮して、反射防止膜
26の光学定数および膜厚を、n=2.10±0.2、
k=0.56±0.05、膜厚d=12.8nm±2n
mとした。その際の最適化条件を下記の表2に示す。
Depending on the temperature and the atmospheric conditions at the time of forming the transparent film 24, the high-absorption film 22 having a chemical non-stoichiometric composition located thereunder is altered, and its optical constant is n = 1.
65 ± 0.2, k = 0.66 ± 0.05. Next, in this embodiment, the antireflection film 26 is formed on the transparent film 24.
Was formed. In this embodiment, an SiO x N y : H film whose optical constant can be controlled by a chemical non-stoichiometric composition is used as the antireflection film 26. This SiO
The xNy : H film was formed by plasma CVD. At the time of film formation, the film thickness and optical constants of the transparent film 24 and the high absorption film 22 are taken into consideration so as to minimize the standing wave effect in the resist film formed thereon. , The optical constant and the film thickness of the antireflection film 26, n = 2.10 ± 0.2
k = 0.56 ± 0.05, film thickness d = 12.8 nm ± 2n
m. The optimization conditions at that time are shown in Table 2 below.

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】反射防止膜26の上にレジスト膜28を成
膜し、透明膜24の膜厚のばらつきを±5%変化させた
場合に、レジスト膜に吸収される光量のばらつきを求め
た。結果を図2に示す。図2に示すように、SiO2
ら成る透明膜24のばらつきが±5%であっても、レジ
スト膜の膜厚を変化させた場合のレジスト膜に吸収され
る吸収光量のばらつきは±3.23%であった。したが
って、ウェーハ面内における線幅変動は小さくなる。
When a resist film 28 was formed on the antireflection film 26 and the variation in the thickness of the transparent film 24 was changed by ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film was determined. The results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, even when the variation of the transparent film 24 made of SiO 2 is ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film when the thickness of the resist film is changed is ± 3. 23%. Therefore, the line width variation in the wafer plane is reduced.

【0027】比較例1 図3に示すように、前記実施例1と異なり、透明膜24
aの上に反射防止膜を設けることなく、レジスト膜28
aを成膜した。比較例1では、図3(A)に示すよう
に、高反射性の下地基板20a上に、反射防止膜22a
としてのSiOx y :H膜を成膜した。高反射性の下
地基板20aとしては、本実施例では、バルクのタング
ステンシリサイドを用いた。タングステンシリサイドの
光学定数は、λ=248nmの波長の光において、n=
BR>1.93±0.2、k=2.73±0.2であっ
た。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 As shown in FIG.
a without providing an anti-reflection film on
a was formed. In Comparative Example 1, as shown in FIG. 3A, an antireflection film 22a is formed on a highly reflective base substrate 20a.
As a SiO x N y : H film. In this embodiment, bulk tungsten silicide is used as the highly reflective base substrate 20a. The optical constant of tungsten silicide is such that n = 248 nm for light having a wavelength of 248 nm.
BR> 1.93 ± 0.2, k = 2.73 ± 0.2.

【0028】SiOx y :H膜は、プラズマCVDに
より成膜した。その膜厚dは、29.0±2.0nmで
あった。また、その光学定数は、λ=248nmの波長
の光において、n=2.1±0.2、k=0.52±
0.05であった。次に、この反射防止膜22aの上
に、透明膜24aを成膜した。透明膜24aとしては、
減圧CVD法により成膜した膜厚0.17μm の酸化シ
リコン膜を用いた。この透明膜24の成膜時の温度(7
00℃以上)および雰囲気条件により、その下層に位置
する化学的非量論的な組成の反射防止膜22aが変質
し、その光学定数が、n=1.65±0.2、k=0.
66±0.05に変化した。したがって、図3(A)に
示す比較例1のように、反射防止膜22aを透明膜24
aと下地基板20との間に設けた場合には、良好な反射
防止効果が得られない。
The SiO x N y : H film was formed by plasma CVD. The thickness d was 29.0 ± 2.0 nm. In addition, the optical constants are n = 2.1 ± 0.2 and k = 0.52 ± 2 for light of wavelength λ = 248 nm.
It was 0.05. Next, a transparent film 24a was formed on the antireflection film 22a. As the transparent film 24a,
A 0.17 μm-thick silicon oxide film formed by a low pressure CVD method was used. The temperature at which the transparent film 24 was formed (7
(00 ° C. or higher)) and the atmospheric conditions, the antireflection film 22 a of a lower layer, which has a chemical non-stoichiometric composition, is altered, and its optical constants are n = 1.65 ± 0.2 and k = 0.
66 ± 0.05. Therefore, as in Comparative Example 1 shown in FIG.
When provided between a and the base substrate 20, a good antireflection effect cannot be obtained.

【0029】比較例2 比較例2では、図3(B)に示すように、高反射性の下
地基板20a上に、透明膜24aを成膜し、その上に反
射防止膜22aおよびレジスト膜28aを設けた。
Comparative Example 2 In Comparative Example 2, as shown in FIG. 3B, a transparent film 24a was formed on a highly reflective base substrate 20a, and an antireflection film 22a and a resist film 28a were formed thereon. Was provided.

【0030】高反射性の下地基板20aとしては、本実
施例では、バルクのタングステンシリサイドを用いた。
タングステンシリサイドの光学定数は、λ=248nm
の波長の光において、n=1.93±0.2、k=2.
73±0.2であった。透明膜24aとしては、減圧C
VD法により成膜した膜厚0.17μm の酸化シリコン
膜を用いた。
In this embodiment, bulk tungsten silicide is used as the highly reflective base substrate 20a.
The optical constant of tungsten silicide is λ = 248 nm
, N = 1.93 ± 0.2, k = 2.
73 ± 0.2. As the transparent film 24a, a reduced pressure C
A 0.17 μm-thick silicon oxide film formed by the VD method was used.

【0031】反射防止膜22aとしては、SiO
x y :H膜を用いた。SiOx y :H膜は、プラズ
マCVDにより成膜した。成膜の際には、その上に成膜
されるレジスト膜28aでの定在波効果を最小限に最適
化するように、透明膜24aおよび基板20の膜厚およ
び光学定数を考慮して、反射防止膜22aの光学定数お
よび膜厚を、n=2.09±0.2、k=0.68±
0.05、膜厚d=0.023μm ±0.002μm と
した。
The anti-reflection film 22a is made of SiO
An xNy : H film was used. The SiO x N y : H film was formed by plasma CVD. At the time of film formation, the film thickness and optical constants of the transparent film 24a and the substrate 20 are taken into consideration so as to minimize the standing wave effect in the resist film 28a formed thereon, The optical constant and the film thickness of the antireflection film 22a are set as n = 2.09 ± 0.2 and k = 0.68 ±
0.05 and the thickness d = 0.023 μm ± 0.002 μm.

【0032】反射防止膜22aの上にレジスト膜28a
を成膜し、透明膜24aの膜厚のばらつきを±5%変化
させた場合に、レジスト膜28aに吸収される光量のば
らつきを求めた。結果を図4に示す。図4に示すよう
に、SiO2 から成る透明膜24aのばらつきが±5%
の場合に、レジスト膜の膜厚を変化させた場合のレジス
ト膜に吸収される吸収光量のばらつきは±5.74%で
あった。
A resist film 28a is formed on the antireflection film 22a.
Was formed, and when the variation in the thickness of the transparent film 24a was changed by ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film 28a was obtained. FIG. 4 shows the results. As shown in FIG. 4, the dispersion of the transparent film 24a made of SiO 2 is ± 5%.
In the case of (1), the variation in the amount of light absorbed by the resist film when the thickness of the resist film was changed was ± 5.74%.

【0033】この比較例2と前記実施例1とを比較すれ
ば、実施例1の場合には、吸収光量のばらつきを±3.
23%に低減できることが確認された。したがって、実
施例1では、比較例2に比較し、ウェーハ面内における
線幅変動は小さくなる。実施例2 図1に示す反射防止膜を下記の方法で成膜した以外は、
実施例1と同様にして反射防止処理を行い、微細パター
ンを形成した。
Comparing the second comparative example with the first embodiment, the first embodiment shows that the variation in the amount of absorbed light is ± 3.
It was confirmed that it could be reduced to 23%. Therefore, in Example 1, the line width variation in the wafer surface is smaller than in Comparative Example 2. Example 2 Except that the antireflection film shown in FIG. 1 was formed by the following method,
An antireflection treatment was performed in the same manner as in Example 1 to form a fine pattern.

【0034】本実施例では、反射防止膜としての化学的
非量論組成の膜を用いて光学定数を変化させる成膜法と
して、SiO2 をターゲットとし、NH3 、N2 、N2
Oガスを用いる反応成スパッタ法により成膜する方法、
またはSiNをターゲットとし、O2 ガスを用いる反応
性スパッタ法を用いた。
[0034] In this embodiment, as a deposition method for changing the optical constant with the film of chemical non-stoichiometric composition as an antireflection film, a SiO 2 as a target, NH 3, N 2, N 2
A method of forming a film by a reactive sputtering method using O gas,
Alternatively, a reactive sputtering method using SiN as a target and using O 2 gas was used.

【0035】実施例3 図1に示す高吸収膜22および反射防止膜26の膜厚お
よび光学定数を、下記の表3に示すようにして、反射防
止効果の最適化を図り、実施例1と同様にして微細パタ
ーンを形成した。
Example 3 The film thickness and optical constants of the high absorption film 22 and the antireflection film 26 shown in FIG. 1 are shown in Table 3 below to optimize the antireflection effect. Similarly, a fine pattern was formed.

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】反射防止膜26は、SiH4 、N2 、N2
Oガス系を用いてプラズマCVDにより成膜した。反射
防止膜26の上にレジスト膜28を成膜し、透明膜24
の膜厚のばらつきを±5%変化させた場合に、レジスト
膜に吸収される光量のばらつきを求めた。結果を図5に
示す。図5に示すように、SiO2 から成る透明膜24
のばらつきが±5%であっても、レジスト膜の膜厚を変
化させた場合のレジスト膜に吸収される吸収光量のばら
つきは±1.85%であった。したがって、ウェーハ面
内における線幅変動は小さくなる。
The antireflection film 26 is made of SiH 4 , N 2 , N 2
A film was formed by plasma CVD using an O gas system. A resist film 28 is formed on the antireflection film 26, and the transparent film 24 is formed.
When the variation in film thickness was changed by ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film was determined. FIG. 5 shows the results. As shown in FIG. 5, the transparent film 24 made of SiO 2
Even when the variation of the resist film was ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film when the thickness of the resist film was changed was ± 1.85%. Therefore, the line width variation in the wafer plane is reduced.

【0038】実施例4 図1に示す反射防止膜を下記の方法で成膜した以外は、
実施例3と同様にして反射防止処理を行い、微細パター
ンを形成した。本実施例では、反射防止膜としての化学
的非量論組成の膜を用いて光学定数を変化させる成膜法
として、SiO2 をターゲットとし、NH3 、N2 、N
2 Oガスを用いる反応成スパッタ法により成膜する方
法、またはSiNをターゲットとし、O2 ガスを用いる
反応性スパッタ法を用いた。
Example 4 Except that the antireflection film shown in FIG. 1 was formed by the following method,
An antireflection treatment was performed in the same manner as in Example 3 to form a fine pattern. In this embodiment, as the film formation method of changing the optical constant with the film of chemical non-stoichiometric composition as an antireflection film, a SiO 2 as a target, NH 3, N 2, N
A method of forming a film by a reactive sputtering method using 2 O gas or a reactive sputtering method using O 2 gas with SiN as a target was used.

【0039】実施例5 図1に示す反射防止膜26として有機系の膜を用いると
共に、高吸収膜22および反射防止膜26の膜厚および
光学定数を、下記の表4に示すようにして、反射防止効
果の最適化を図り、実施例1と同様にして微細パターン
を形成した。
EXAMPLE 5 An organic film was used as the antireflection film 26 shown in FIG. 1, and the film thickness and optical constants of the high absorption film 22 and the antireflection film 26 were set as shown in Table 4 below. The antireflection effect was optimized, and a fine pattern was formed in the same manner as in Example 1.

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】反射防止膜26の上にレジスト膜28を成
膜し、透明膜24の膜厚のばらつきを±5%変化させた
場合に、レジスト膜に吸収される光量のばらつきを求め
た。結果を図6に示す。図6に示すように、SiO2
ら成る透明膜24のばらつきが±5%であっても、レジ
スト膜の膜厚を変化させた場合のレジスト膜に吸収され
る吸収光量のばらつきは±2.04%であった。したが
って、ウェーハ面内における線幅変動は小さくなる。
When a resist film 28 was formed on the antireflection film 26 and the variation in the thickness of the transparent film 24 was changed by ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film was determined. FIG. 6 shows the results. As shown in FIG. 6, even if the variation of the transparent film 24 made of SiO 2 is ± 5%, the variation in the amount of light absorbed by the resist film when the thickness of the resist film is changed is ± 2. 04%. Therefore, the line width variation in the wafer plane is reduced.

【0042】実施例6 図1に示す高吸収膜22として、n=3.1±0.3、
k=0.24±0.05のSiC膜、またはn=2.4
±0.3、k=0.56±0.05のSixy :H膜
を、プラズマCVDまたはスパッタ法により成膜した。
SiCは、SiH 4 、C22 系のガスを用い、Six
y :Hは、SiH4 、N2 系ガスを用いて成膜した。
その上に成膜される透明膜24としては、SiO2 また
はSiNを用いた。透明膜の成膜時の熱により、高吸収
膜が改質され、その光学定数が変化した。 透明膜24
の上に成膜される反射防止膜26としては、SiH4
NH 3 、N2 、N2 Oガスを用いてプラズマCVDによ
り成膜されるSiOxy:H膜、Ar、C22 系ガ
スを用いてプラズマCVDにより成膜される非晶質カー
ボン膜、SiH 4 、N2 系ガスを用いてプラズマCVD
により成膜されるSixy 膜、または反応性スパッタ
により成膜されるこれらの膜のいずれかを用いた。また
有機系膜も反射防止膜として用いることができる。
Embodiment 6 As the high absorption film 22 shown in FIG. 1, n = 3.1 ± 0.3,
SiC film with k = 0.24 ± 0.05, or n = 2.4
± 0.3, k = a 0.56 ± 0.05 Si x N y: H film was formed by plasma CVD or sputtering.
SiC is SiH 4 , C 2 H 2 -based gas and Si x
N y : H was formed using SiH 4 and N 2 -based gas.
As the transparent film 24 formed thereon, SiO 2 or SiN was used. The heat at the time of forming the transparent film modified the high absorption film and changed its optical constant. Transparent film 24
SiH 4 ,
NH 3 , SiO x N y is deposited by plasma CVD using N 2, N 2 O gas: H film, Ar, amorphous carbon film formed by plasma CVD using a C 2 H 2 based gas, SiH 4 Plasma CVD using N 2 based gas
Either a Si x N y film formed by sputtering or a film formed by reactive sputtering was used. An organic film can also be used as an antireflection film.

【0043】これらのいずれかの膜を、反射防止効果が
最適となるような膜厚または光学定数の条件で、透明膜
の上に成膜し、その上にレジスト膜28を成膜し、実施
例1と同様にして微細パターンを形成した。
One of these films is formed on a transparent film under the conditions of a film thickness or an optical constant so that the antireflection effect is optimized, and a resist film 28 is formed thereon. A fine pattern was formed in the same manner as in Example 1.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、透明膜の膜厚などが仮にばらついたとしても、レジ
スト膜での定在波効果を抑制し、微細パターンの線幅変
動を抑制することができる。
As described above, according to the present invention, even if the thickness of the transparent film varies, the standing wave effect in the resist film is suppressed, and the line width variation of the fine pattern is reduced. Can be suppressed.

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

【図1】図1は本発明の一実施例に係る反射防止技術の
要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of an antireflection technique according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の実施例1における反射防止効果
を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an antireflection effect according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図3(A),(B)は本発明の比較例に係る反
射防止技術の要部断面図である。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of main parts of an antireflection technique according to a comparative example of the present invention.

【図4】図4は本発明の比較例に係る反射防止効果を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing an antireflection effect according to a comparative example of the present invention.

【図5】図5本発明の他の実施例に係る反射防止効果を
示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing an anti-reflection effect according to another embodiment of the present invention.

【図6】図6は本発明の他の実施例に係る反射防止効果
を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an anti-reflection effect according to another embodiment of the present invention.

【図7】図7はレジスト内部での多重干渉を示す概略図
である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing multiple interference inside a resist.

【図8】図8は短波長化に伴うパターン線幅変動の増大
を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing an increase in fluctuation of a pattern line width with a decrease in wavelength.

【図9】図9は反射防止膜をレジスト膜の上に設けた場
合の要部断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of an essential part when an anti-reflection film is provided on a resist film.

【図10】図10は反射防止膜をレジストの下層に設け
た場合の要部断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a main part when an antireflection film is provided below a resist.

【図11】図11(A),(B)は段差部分での反射光
の状態を示す要部断面図である。
FIGS. 11A and 11B are cross-sectional views of a main part showing a state of reflected light at a step portion.

【図12】図12(A),(B)は従来例に係る反射防
止技術の要部断面図である。
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional views of a main part of an antireflection technique according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20… 基板 22… 高吸収膜 24… 透明膜 26… 反射防止膜 28… レジスト膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Substrate 22 ... High absorption film 24 ... Transparent film 26 ... Antireflection film 28 ... Resist film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−234109(JP,A) 特開 平5−114559(JP,A) 特開 平5−299338(JP,A) 特開 平4−188730(JP,A) 特開 昭63−202915(JP,A) 特開 平5−343314(JP,A) 特開 平6−84848(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-234109 (JP, A) JP-A-5-114559 (JP, A) JP-A-5-299338 (JP, A) JP-A-4-234 188730 (JP, A) JP-A-63-202915 (JP, A) JP-A-5-343314 (JP, A) JP-A-6-84848 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 高反射基板上に、透明膜を成膜し、この
透明膜の上にレジスト膜を成膜し、レジスト膜のフォト
リソグラフィー加工を行い、微細パターンを形成する方
法において、 上記基板と透明膜との間に、光学的に吸収性の高い高吸
収膜を配置し、しかもレジスト膜の下層または上層に反
射防止膜を設け、露光を行うことを特徴とする微細パタ
ーンの形成方法。
1. A method for forming a fine pattern by forming a transparent film on a highly reflective substrate, forming a resist film on the transparent film, performing photolithography on the resist film, and forming a fine pattern. A highly optically absorbing high absorption film is disposed between the resist film and the transparent film, and an antireflection film is provided below or above the resist film, and exposure is performed.
【請求項2】 上記高吸収膜の消衰係数kと膜厚d〔n
m〕との積で0〜600を満足する膜を用いる請求項1
に記載の微細パターンの形成方法。
2. The extinction coefficient k and the thickness d [n of the high absorption film
m], and a film satisfying 0 to 600 in a product with [m] is used.
3. The method for forming a fine pattern according to 1.
【請求項3】 上記高吸収膜がSiOx y :H、Si
C、Six y :Hのいずれかである請求項1に記載の
微細パターンの形成方法。
3. The high-absorbing film is made of SiO x N y : H, Si
C, Si x N y: method of forming a fine pattern according to claim 1 is either H.
【請求項4】 上記レジスト膜と透明膜との間に位置す
る反射防止膜として、消衰係数kと膜厚d〔nm〕との
積で0〜100を満足する膜を用いることを特徴とする
請求項1〜3のいずれかに記載の微細パターンの形成方
法。
4. A film that satisfies 0 to 100 as a product of an extinction coefficient k and a film thickness d [nm] as an antireflection film located between the resist film and the transparent film. The method for forming a fine pattern according to claim 1.
【請求項5】 上記レジスト膜と透明膜との間に位置す
る反射防止膜として、反射防止効果が最適となるように
光学定数および膜厚が選択されたSiOx y :H、S
iC、Six y :H、非晶質カーボンのうちのいずれ
かが用いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
かに記載の微細パターンの形成方法。
5. A method according to claim 1, wherein said transparent film is located between said resist film and said transparent film.
As an anti-reflection film to optimize the anti-reflection effect
SiO with selected optical constant and film thicknessxN y: H, S
iC, SixNy: Any of H and amorphous carbon
5. The method according to claim 1, wherein
Or a method for forming a fine pattern.
【請求項6】 上記レジスト膜と透明膜との間に位置す
る反射防止膜として、反射防止効果が最適となるように
膜厚が選択されたTiONまたはTiNのいずれかが用
いられることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の微細パターンの形成方法。
6. An anti-reflection film located between the resist film and the transparent film, wherein one of TiON and TiN whose film thickness is selected such that an anti-reflection effect is optimal is used. The method for forming a fine pattern according to claim 1.
【請求項7】 上記反射防止膜が、レジスト膜と透明膜
の間またはレジスト膜の上部に位置する有機系反射防止
膜である請求項1〜4のいずれかに記載の微細パターン
の形成方法。
7. The method for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the antireflection film is an organic antireflection film located between the resist film and the transparent film or above the resist film.
【請求項8】 上記透明膜が、SiO2 またはSiNの
いずれかである請求項1〜7のいずれかに記載の微細パ
ターンの形成方法。
8. The method according to claim 1, wherein the transparent film is made of one of SiO 2 and SiN.
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