JP3031896B2 - フォトリソグラフィー法の実行過程での反射の影響の低減方法 - Google Patents
フォトリソグラフィー法の実行過程での反射の影響の低減方法Info
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Description
における露光法の間で経験する反射光線の強度を減少さ
せる方法に関するもので、詳述すれば本発明は誘導体反
射防止コーティング(DARC)層を用いてフォトリソ
グラフィー法の実行過程で遭遇する反射光線の強度を有
効に制御する方法に関するものである。
過程で、フォトマスクを透過する光線は下塗層の表面を
透過され、基板により反射されることになる。これらの
反射光線はその後、最初の露光中マスクにより遮断され
るものと考えられるフォトレジスト層の大部分を露光さ
せることになる。換言すれば反射光線は結果としてフォ
トレジスト層の大部分に好ましくない露光をもたらせフ
ォトレジスト層に化学反応を起こし、続いて現象時のフ
ォトレジスト層の剥離を起こす(好ましくないフォトレ
ジスト層の剥離はポジ型のフォトレジスト層に対し、ま
た逆にネガ型のフォトレジスト層に対しても同じであ
る)。露光工程の実行過程で反射光線のため起こるパタ
ーンの歪みは反射光線の効果として関係付けられる。
縮することによって、パターンの全体のライン幅に対す
る歪みの割合は増加し、生産性と信頼性に厳しく影響を
もたらせ、結果として好ましくない短絡とCD(限界寸
法)管理における品質の低下をもたらす。この問題点を
克服するには、反射防止層、例えば金属層中のTiN
(窒化チタン)が反射光線強度の制御に通常用いられ
る。
RC層を使用して非金属層からの反射光線の量を減らす
ことが通常なされている。光線の吸収と反射光線中の位
相変動の生成の性能のため、前記DARC層は0.25
μm技術で広範囲に用いられて、フォトリソグラフィー
法における非金属層反射の効果を抑制する。
法におけるDARC層の利用が示されている。それは基
板10、フォトレジスト層と物理的な接触はないが、パ
ターニングされる必要のある下塗層11およびハード・
マスク層12、すなわち間接フォトマスクとして役立つ
SiO2層を備える。フォトレジスト層が下塗層と物理
的接触ができず、かつ下塗層が形成される必要のある状
態にあっては、SiO 2層がハード・マスク層12とし
て先ず蒸着される。フォトレジスト層上のパターンはハ
ード・マスク層に先づ転写され、そして形成されたハー
ド・マスク層はその後間接マスクとして使用され、下塗
層11を形成する。
C層13とフォトレジスト層14がある。露光中に遠紫
外(DUV)光20が頂部から入射する。その第1の反
射光線21は前記DARC層13からの反射であり、第
2の反射光線22は基板10からの反射であって、それ
はDARC層13を透過した時、吸収と位相変動を受け
ていた。その後に第2の反射光線22が前記DARC層
13に透過して第1の反射光線21と結合して位相変動
の解除が両反射光線21と22の間に起こり、これによ
り反射光線の強度を減少させる。
れが反射光線と入射光線を図1に示すように各界面で生
成することになる。したがって理論上は反射光線21と
22の他に第3の反射光線23と第4の反射光線24が
あるはずである。しかしながら前記DUV光が図1に示
された様々の層に容易に透過できるので第3の反射光線
23と第4の反射光線24が第2の反射光線22と結合
され得る。
述のフォトリソグラフィー法における反射光線の抑制の
方法はつぎの問題点を有する。 1)ハード・マスク・フィルムの厚さが不均一である場
合、それは不均一の反射を生ずることになる。この種の
不均一な反射を従来の方法により抑制することは不可能
である。 2)DARC層上のDUV活性フォトレジスト層はそれ
が前記DARC層と物理的に接触して薄いアミノ基(N
H2)のフィルムを生成する時、化学反応を受けること
になる。これは結果としてフォトレジスト層の続いて行
われるパターニングとともに、フーティング(foot
ing)効果をもたらすことになる。 3)前記DARC層の形成中、プラズマCVDに関連し
た引続いて行われる急速加熱処理は前記ハード・マスク
層がイオンならびに熱応力の結果として物理的変化を受
けて後続のハード・マスク層のエッチング法に影響を与
える。 4)前記ハード・マスク層の頂部にあるDARC層によ
ってパターンを形成する方法は、DARC層とハード・
マスク層の除去を必要とする。前記ハード・マスク層の
エッチング法中、サイド・エッチングされて弓そり面を
形成する。
における反射光線を抑制する方法を提供して、好ましく
ない反射と関連する問題の発生を防止することにある。
本発明は、フォトリソグラフィー法の実行過程での反射
の影響を低減させる方法であって、・第1の誘導体反射
防止コーティング(DARC)層を基板上に形成する工
程と、・前記第1のDARC層上に形成されるハード・
マスク層を形成する工程と、・前記ハード・マスク層上
にフォトレジストをコーティングする工程と、・前記諸
工程に続いて行われ、フォトリソグラフィー法を進める
工程と、・反射光に吸収と位相変動に基づく強度低下を
生じさせる第2のDARC層を前記ハード・マスク層上
に形成する工程と、からなることを特徴とするものであ
り、また前記第1のDARC層がSiH4のN2Oに対
するガス流量の比を3:5に、温度を350乃至550
℃に、圧力を5.5トル乃至20トルに、かつ蒸着フィ
ルムの厚さを300乃至500オングストロームに維持
して形成され、または前記第1のDARC層がSiH4
のN2Oに対するガス流量の比を3:5に、温度を35
0乃至550℃に、圧力を5.5トル乃至20トルに、
かつ蒸着フィルムの厚さを700乃至900オングスト
ロームに維持して形成され、さらに前記第2のDARC
層がSiH4のN2Oに対するガス流量の比を3:5
に、温度を350乃至550℃に、圧力を5.5トル乃
至20トルとし、かつ蒸着フィルムの厚さを1000オ
ングストローム以下に維持して形成される反射の影響を
低減させる方法を特徴とするものである。
パターニングされることになる下塗層を形成して、DA
RC層、ハード・マスク層およびフォトレジスト層の蒸
着を続けるものである。その後、露光が行われてパター
ンを転写する。本発明と公知の方法との間の相違は、前
記DARC層がハード・マスク層の下面にあるという点
にあって逆の配置としては成り立たないものである。
方と下方の両方に蒸着して、「サンドイッチ」構造を形
成することも可能である。この方法は基板上に下塗層を
形成し、その後DARC層、ハード・マスク層および第
2のDARC層を蒸着により形成するものである。最後
にフォトレジスト層はコーティングされ、またパターン
は露光により形成される。
説明する。図1乃至図5を参照して本発明の第1の実施
例を説明すると、つぎの4つの工程からなる。すなわち
層31が基板30上に蒸着される。この下塗層は単層も
しくは多層のSi基の材料、例えばSiO2もしくはS
iN 2とすることができる。
層32が下塗層31上に蒸着されてSiH4とN2Oを
反応体として用いるプラズマCVDにより形成される。
このDARC層はSixOyNz材料から構成される。
材料組成(x、y、z)の量はプラズマCVDの間で反
応ガスの流量と処理時間を調整することにより変えてD
ARC層32の組成を達成すると、結果として入射光線
が前記DARC層32の透過時に、光学的干渉を起こし
て反射を最大限に減少させる。 本発明に係る蒸着法
は、用いられた物質の種類により処理パラメーターを変
動するものである。例えば前記SiH4のN2Oに対す
るガス流量(毎秒標準立方cm、SCCM)比が3:5
であり、温度が350乃至550℃の間の範囲、圧力が
5.5乃至20トルの間の範囲、蒸着フィルムの厚さが
300乃至500オングストロームもしくは700乃至
900オングストロームの間の範囲である時、本発明の
反射減少能力がこれらの条件の下で達成できる。しかし
ながら本発明の着想に基く時、このプラズマCVDの技
術分野における当業者ならば誰れでも上述の処理パラメ
ーターの組合わせに縛られることのない様々の組合わせ
の処理パラメーターを作製することができる。
ド・マスク層33は前記DARC層32上に蒸着され
る。このハード・マスク層の材料はCVD法により蒸着
されるSiO2、SiNx、もしくはBPSG(ホウリ
ン珪酸ガラス)とすることができる。
トレジスト層34はハード・マスク層33上にコーティ
ングされる。
の要旨である。先に述べたように、DUV光はハード・
マスク層33を容易に透過するので、パターンの歪みは
主として基板30から反射された光線が原因であると考
えられている。図5に示されているように、入射光線4
0の入口が第3の反射光線43と第4の反射光線44を
生成することになる。同様に、前記DARC層は第4の
反射光線に吸収と位相変動とを発生させて、結果として
第4の反射光線が第3の反射光線と結合する時、位相変
動が生じないことになる。この実施例では反射光線の強
度は入射光線の強度の10%以下に減少される。
見られる欠点も克服できる。図1に示された公知の方法
を参照すると、ハード・マスク層12の上方に形成され
ているDARC層13はフォトレジスト層と接触するこ
とになる。その結果として発生する問題点は次の通りで
ある。
が前記DARC層と物理的に接触するようになると化学
反応を受けて前記フォトレジスト層の特性を変化して、
続いて実施される工程により除去され難い残留物を生成
するアミノ基を形成する。この残留物は図6に脚状の構
造物として示され、またこの現象はフーティング(fo
oting)効果と呼ばれる。 2)前記DARC層の蒸着工程の間で、高温プラズマ環
境が前記ハード・マスク層の特性を変えることになる。
これはハード・マスク層のエッチング速度の低下をもた
らし、それにより生産性を低下させる。ハード・マスク
層の後工程でのエッチングも影響を受けることになる。 3)前記DARC層がハード・マスク層に蒸着された状
態で、パターンがハード・マスク層に転写された時、D
ARC層をエッチングにより除去する必要があり、これ
は工程を複雑にする。図7に示されるようにサイド・エ
ッチングにより弓そり効果49が、前記DARCならび
ハード・マスク層を別々に除去する時、極めて容易に発
生する。
ク層33に先立って蒸着されるので、このハード・マス
ク層33のフィルム特性は高温とプラズマによっては影
響されない。さらにこのDARC層32がハード・マス
ク層の下方にあるので、フォトレジスト層34はこのD
ARC層と物理的に接触することがない。したがって前
記フーティング効果を呈することがない。最後に、前記
ハード・マスク層33をエッチングする時DARC層3
2を先づエッチングにより除去する必要がないので工程
を単純化することができる。
均一なハード・マスク層の厚さと関連する不均一の反射
の問題を解決する時、ハード・マスク層上に蒸着でき
る。工程の流れは以下に述べる。 工程1:図8に示されるように、下塗層31(単層もし
くは多層構造)が基板30上に形成される。この下塗層
はSi基の材料、例えばSiO2もしくはSiNxによ
り形成される。
層50は下塗層31上に蒸着され、また前記SiH4と
N2Oを反応体として用いるプラズマCVDにより形成
される。前記DARC層はSixOyNz材料からな
る。この材料組成(x、y、z)の量は前記プラズマC
VD中の反応性ガスの流量と、プロセス時間の調整によ
り変更してDARC層50の組成を達成すると、結果と
して入射光線で、それがDARC層50に透過する時、
光学的な干渉を起して反射を最大限に減少させる。本発
明中に述べられた物質の種類により処理パラメーターを
変動できる。例えば、前記SiH4のN2Oに対する流
量(毎秒標準立方cm、SCCM)比が3:5であり、
温度が35℃乃至550℃の間の範囲、圧力が5.5乃
至20トルの間の範囲、蒸着フィルムの厚さが300乃
至500オングストロームもしくは700乃至900オ
ングストロームの間の範囲である時、本発明の反射減少
能力がこれらの条件の下で達成できる。
ード・マスク層33は前記DARC層32上に蒸着され
る。このハード・マスク層の材料はCVD工程により蒸
着させたSiO2、SiN2もしくはBPSGとするこ
とができる。
2のDARC層52はハード・マス層33の上に蒸着さ
れる。材料はSixOyNzであり、フィルム厚さは1
000オングストローム以下である。
ォトレジスト層34はウェーハ表面にコーティングされ
る。
この構造は2つのDARC層を備え、「サンドイッチ」
構造体を形成する。図12に示されているように、入射
光線40により生成された反射光線は第1のDARC層
50で結合して、第3と第4の反射光線を結合された
時、位相変動の発生を防止する。結果としての反射光線
は第2のDARC層により生成された第1と第2の反射
光線とを結合させた時、位相変動の発生がさらに防止さ
れることになる。この反射光線はこの2つのDARC層
による吸収と位相変動の結果として著しく減らし得る。
反射光線の強度は入射光線の強度の10%以下に減少し
得る。
の方法の欠点を解決するのにより有用なものである。ハ
ード・マスク層が不均一である場合、不均一の反射を生
成することになると考えられているが、本発明のこの実
施例には2つのDARC層50および52があるので、
前記不均一の反射光線の効果を第1のDARC層に透過
の後、低下させることになる。したがって不均一なハー
ド・マスク層33のフィルムの厚さが原因の不均一反射
を減少させることが可能である。
ー法の間の反射の抑制に利用できる2つの実施例を提供
している。この実施例はハード・マスク層と下塗層の構
造部材を利用しているが、本発明は異なる種類のDAR
C層を用いることで容易に実施でき、また露光構造によ
り制限されない。したがって本発明ではこの明細書で記
述された特許請求の範囲に関連するどのような利用も、
層の数、フィルム層の積層構造ならびに組成の変化に関
係なく行うことができる。
くない反射と関連する種々の問題の発生を防止すること
ができ、フォトリソグラフィー法における反射光線を抑
制する方法を提供することができるものである。
構造的断面概略図である。
明図である。
る。
る。
る。
するエッチング面を示す図である。
用に起因する弓そり面を示す図である。
説明図である。
る。
ある。
ある。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 フォトリソグラフィー法の実行過程での
反射の影響を低減させる方法であって、 ・第1の誘導体反射防止コーティング(DARC)層を
基板上に形成する工程と、 ・前記DARC層上に形成されるハード・マスク層を形
成する工程と、 ・前記ハード・マスク層上にフォトレジストをコーティ
ングする工程と、 ・前記諸工程に続いて行われ、フォトリソグラフィー法
を進める工程と、 ・反射光に吸収と位相変動に基づく強度低下を生じさせ
る第2のDARC層を前記ハード・マスク層上に形成す
る工程と、 からなることを特徴とする反射の影響を低減させる方
法。 - 【請求項2】 前記第1のDARC層がSiH4のN2
Oに対するガス流量の比を3:5に、温度を350乃至
550℃に、圧力を5.5トル乃至20トルに、かつ蒸
着フィルムの厚さを300乃至500オングストローム
に維持して形成されることを特徴とする請求項1記載の
フォトリソグラフィー法の実行過程での反射の影響の低
減方法。 - 【請求項3】 前記第1のDARC層の形成がSiH4
のN2Oに対するガス流量の比を3:5に、温度を35
0乃至550℃に、圧力を5.5トル乃至20トルに、
かつ蒸着フィルムの厚さを700乃至900オングスト
ロームに維持して形成されることを特徴とする請求項1
記載のフォトリソグラフィー法の実行過程での反射の影
響の低減方法。 - 【請求項4】 前記第2のDARC層がSiH4のN2
Oに対するガス流量の比を3:5に、温度を350乃至
550℃に、圧力を5.5トル乃至20トルとし、かつ
蒸着フィルムの厚さを1000オングストローム以下に
維持して形成されることを特徴とする請求項1記載のフ
ォトリソグラフィー法の実行過程での反射の影響の低減
方法。
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