JP3117429B2

JP3117429B2 - 多層基板構造

Info

Publication number: JP3117429B2
Application number: JP10231729A
Authority: JP
Inventors: キャサリナ・イー・ベイビッチ; ティモシィ・アラン・ブルナー; アレッサンドロ・シーザー・キャレガリ; アルフレッド・グリル; クリストファー・ブイ・ジャーネス; ヴィシュナバイ・ヴィッタルバイ・パテル
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: JPH11150115A; KR100301272B1; SG74649A1; MY132894A; TW468209B; KR19990023841A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、集積回路（ＩＣ）
を製造するのに有用な構造、特に、複数の層を有する構
造、さらには、二層レジスト系に用いられる無定形炭素
膜をベースにした調整可能な厚い下部層被膜を有する構
造、およびその構造を製造するのに有用な方法を開示す
る。

【０００２】

【従来の技術】論理チップおよびメモリチップのデバイ
ス寸法が約０．２５μｍ以下になると、現在用いられて
いる単一層レジストは、一般の露光装置では役に立たな
い。紫外線（ＵＶ）および遠紫外線（ＤＵＶ）波長にお
ける基板の反射は、限界寸法（ＣＤ）公差を厳しく制限
する定在波効果およびレジスト・ノッチングを生じるこ
とは周知である。ノッチングは、基板トポグラフィ、お
よびレジスト上の露光エネルギーに局部的な変化を生じ
させる不均一な基板反射率によって生じる。定在波は、
薄膜干渉（ＴＦＩ）、すなわち、レジストの厚さ方向に
おける光強度の周期的な変動である。これら光の変動
は、レジストの平坦化が下側のトポグラフィによって異
なる厚さを与えるために生じる。薄膜干渉は、単一層の
ホトレジスト・プロセスのＣＤ制御に支配的な役割を果
たし、光学位相の微小変動による有効露光線量の大きな
変動を生じさせる。

【０００３】線幅制御は、有効なマイクロリソグラフィ
・プロセスの最も重要な要件の一つである。典型的な基
準は、描画された線幅を目標値の１０％以内としなけれ
ばならないことである。線幅の変動を生じさせる多くの
プロセス変数がある。図１７は、レジストの線幅が露光
エネルギーによってどのように変動するかのシミュレー
ションを示している。約１０ｍＪ／ｃｍ²の露光エネル
ギーは、０．２５μｍという目標寸法にかなり近い線を
描画する。８．５ｍＪ／ｃｍ²の不足露光状態は、０．
４μｍの線を描画し、１２．５ｍＪ／ｃｍ²の過露光状
態は、０．１４μｍの線を描画する。±１０％の基準内
で所望の０．２５μｍの線を描画する唯一の方法は、露
光エネルギーを注意深く制御することである。

【０００４】残念なことには、ホトレジスト内の露光エ
ネルギーに影響を与え得る多くのプロセス要因がある。
このような露光変動の最も重要な原因は、“Ｏｐｔｉｍ
ｉｚａｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｒｅｓｉｓｔｐｒｏｃｅｓｓｅ
ｓ”，（Ｔ．Ｂｒｕｎｎｅｒ，ＳＰＩＥＰｒｏｃｅｅ
ｄｉｎｇｓＶｏｌ．１４６６，ｐ．２９７，１９９
１）に記載されているように、薄膜干渉効果によるもの
である。半導体製造に用いられる薄膜、例えば、チッ化
シリコンまたは酸化シリコンは厚さにある程度の変動を
有し、これが、レジストの中に入る露光エネルギーの変
動につながる。ホトレジストが厚さの変動する酸化シリ
コンの上にある場合は、シミュレーションによって示さ
れるように、何がどのように変動するかについて考えて
みよう。図１８は、ウエハの全反射率を、酸化物（層＃
１）の厚さの関数として示している。５０％の最大反射
率と約２０％の最小反射率とを有する、意味のある正弦
波変動が観察される。図１９は、計算されたレジストの
線幅を、酸化物の厚さの関数として示しており、線幅が
厚さの小さな変動によって大きな影響を受けることを示
している。図１８と図１９とを比較すると、レジストの
反射が小さいと線幅が小さく（過露光）、レジストの反
射が大きいと線幅が大きい（不足露光）ことを示してい
る。基本的なメカニズムは、薄膜干渉が、レジスト内の
露光エネルギーを、酸化物の厚さによって変動させると
いうものである。

【０００５】反射防止膜（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｏ
ｒＣｏａｔ）すなわちＡＲＣは、このような影響を少
なくするのに用いられる。そこで、炭素ＡＲＣを有する
一例を考える。図２０は、上部のレジスト，ＡＲＣ層＃
１，酸化物層＃２，およびシリコン基板を有する薄膜ス
タックを示している。図２１は、レジストの反射率を、
酸化物の厚さの関数として示している。ＡＲＣの存在
は、反射率を酸化物の厚さとは殆ど無関係の約８％にす
る。これは、酸化物の厚さがかなり変動しても、露光エ
ネルギーは変動しないことを示している。予想したよう
に、図２２における線幅対酸化物厚さ曲線は殆ど平坦で
ある。データの全範囲は、±１０％の線幅制御基準に容
易に適合する。

【０００６】現在の半導体プロセスは、厚さが変動する
多くの薄膜を有することがあり、また、ホトレジスト膜
自体も厚さが変動する。ＡＲＣ層は、一般に、プロセス
スタックの多くの層の厚さに依存する線幅の減少に適用
できる。この特許出願で与えられる炭素ＡＲＣは、詳細
に説明されるように、特に、魅力的な手段である。

【０００７】これら問題を克服するために、ここでは、
多層レジスト系が開示されている。この方法では、ＵＶ
−ＤＵＶを吸収する第１の厚い下部のポリマー層が基板
上にスピン塗布される。この層は、下側の構造を平坦化
して薄膜干渉を小さくする効果と、基板の反射（ノッチ
ング）を弱める効果とを有している。第２の薄いＳｉ含
有レジスト層が、上部にスピン塗布される。この薄い層
は、高解像度のイメージ形成層として用いられ、また、
レジスト現像後に、酸素反応性イオンエッチングのため
の転写パターン層として用いられる。下部層は、現像液
に侵されず、レジストの上部層は、そのＳｉ成分の故に
酸素プラズマによってエッチングされない。このプロセ
スは、例５でより詳細に説明する。多層レジスト技術に
ついての概要は、“Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃｓｉｌｉｃｏ
ｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｒｅｓｉｓｔｍａｔｅｒ
ｉａｌ”，Ｒ．Ｄ．ＭｉｌｌｅｒａｎｄＧ．Ｍ．Ｗ
ａｌｌｒａｆｆ，ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌ
ｓｆｏｒＯｐｔｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ，Ｖｏｌ．４，９５−１２７（１９９４）により知
ることができる。現在用いられている下部層は、“Ｂｉ
ｌａｙｅｒｒｅｓｉｓｔａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒ
１９３ｎｍｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”，Ｓｃｈａ
ｅｄｅｌｙｅｔａｌ．，Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ−Ｉｎ
ｔ．Ｓｏｃ．Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．（ＵＳＡ）Ｖｏｌ．２７
２４１９９６，ｐ３４４−５４に示されている、ノボ
ラックレジストである。この“スピン塗布（ｓｐｉｎ
ｏｎ）”ポリマー材料に関連する主な問題は、サブミク
ロン構造上への劣ったコンフォーマリティ（ｃｏｎｆｏ
ｒｍａｌｉｔｙ）と、劣った光学的調整可能性と、イメ
ージ形成レジストとの界面において限界寸法（ＣＤ）の
変動を生じる化学的相互作用である。

【０００８】厚い単一層レジストが二層の代わりに用い
られると、レジストパターンの機械的破壊が生じること
が、“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈ
ｅｒｅｓｉｓｔｐａｔｔｅｒｎｃｏｌｌａｐｓｅ
ｉｎａｃｈｅｍｉｃａｌｌｙａｍｐｌｉｆｉｅｄ
ｒｅｓｉｓｔ”，Ｃｈａ−ＷｏｎＫｏｈ，Ｃｈｅｏ
ｕｌ−ＫｙｕＢｏｋ，ａｎｄＫｉＨｏＢａｉｋ，
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ１９９６Ｐｒｏｃ．ｐ２９５−３
０２，Ｓ．ＤｉｅｇｏＣａ．１９９６に示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
されたレジストを提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、複数層からなる改良
されたレジストを提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、下部層が厚い調整可
能な層である複数の層を有するレジストを提供すること
にある。

【００１２】本発明の目的は、蒸着による下部平坦化層
の形成を提供することにある。蒸着膜は、二層および三
層のレジスト系で用いると、スピン塗布ポリマーと比較
して、はるかに増大した光学的純度および調整可能性を
有する。

【００１３】本発明の他の目的は、二層／三層のレジス
ト系におけるＤＵＶ（３６５，２４８，１９３ｎｍ）下
部層を形成するのに必要な光学的特性を有するａ−Ｃ：
Ｈ膜を蒸着することによって付着する方法を提供するこ
とにある。これらの膜は、幅広い光学的調整可能性を有
する、すなわち、ｎおよびｋは、プロセス条件を変更す
ることによって変えることができる。これらの膜は、容
易に異方的にパターンニングすることができ、酸素プラ
ズマによって除去することができる。この方法は、半導
体産業で現在用いられている製造装置に容易に拡張する
ことができる。

【００１４】本発明の他の目的は、Ａｒ／炭化水素／ヘ
リウム／水素／フルオロカーボン／窒素／酸素の混合ガ
ス内で蒸着による付着を行うことにある。好適には、炭
化水素は、シクロヘキサンまたはアセチレンであり、好
適には、フルオロカーボンは、ヘキサフルオロベンゼン
である。より大きい屈折率は、プラズマチャンバ内のヘ
キサフルオロベンゼン（ＨＦＢ）の流れを制限または排
除することによって得られる。より小さい屈折率は、Ｈ
ＦＢの流れを増大し、炭化水素ガスの流れを制限または
排除することによって得られる。大きい吸光係数ｋは、
高いカソードバイアス電圧を用いて膜を付着することに
よって得られる。より小さいｋの値は、バイアス電圧を
減少することによって得られる。微妙な光学的調整可能
性は、適切な流量の窒素および／または酸素を用いるこ
とによって達成することができる。水素は、光学的特性
と膜耐久性とを調整するのに用いられる。

【００１５】本発明の他の目的は、基板およびレジスト
／下部層の界面とに発生する反射を小さくするのに最適
化された光学的特性を有する、二層レジスト系における
下部層として用いられる無定形炭素膜を蒸着によって付
着する方法を提供することにある。この下部層は、厚い
平坦化反射防止膜（ＡＲＣ）として働き、さらに、薄膜
干渉を小さくする。プロセスガス化学物質およびプロセ
スパラメータは、一般に、必要な光学的特性を達成する
ように個々に最適化される。

【００１６】本発明の他の目的は、改良された反射防止
膜を形成するために、屈折率ｎおよび吸光係数ｋが膜の
深さにわたって変化する厚いＡＲＣ層を蒸着によって付
着する方法を提供することにある。一例として、ＡＲＣ
層が異なる光学的特性を有する３つの異なる層に分割さ
れることを示す。この層は非常に低い反射率と、プロセ
スの変動に対して大きい公差とを有することが示され
る。また、この付着技術は、“ＳＰＩＥＶｏｌ．２７
２６，ｐ．５７３（１９９６）”にＴａｎａｋａ等によ
り記載されているような、光学的特性が膜の深さにわた
って連続的に変化する層に適用することができる。さら
に重要なことには、技術的に厚いＡＲＣ層のｎおよびｋ
が隣接する層のｎおよびｋに完全に一致すると、反射は
なくなり、ＣＤ制御を著しく改良する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の広い形態は、多
層レジスト系およびその製造方法である。

【００１８】本発明の特定の形態は、多層レジスト系、
および調整可能な光学的特性を有するａ−Ｃ：Ｘ：Ｈ
（Ｘは、フッ素，窒素，酸素，Ｓｉである）の蒸着によ
る製造方法を提供する。得られた炭素膜は、ダイヤモン
ド・ライク・カーボンまたは、無定形炭素と呼ばれるも
のよりなる。

【００１９】本発明による方法および構造のまたさらに
他の特定の形態は、一回の付着あたり約１ｓｃｃｍのよ
うな任意の少量の窒素および／または酸素を有する炭化
水素／フルオロカーボン／水素プラズマから、蒸着によ
って水素添加炭素膜を付着することである。ここで製造
される膜は、３６５，２４８，１９３ｎｍの波長で独立
して調整できる屈折率ｎおよび吸光係数ｋを有し、厚い
平坦化反射防止膜に極めて有効である。さらに、本発明
によって形成される膜は、トポグラフィにコンフォーマ
ルに付着することができ、多層レジスト系における下部
層として用いられるときに、酸素および／またはフッ素
の反応性イオンエッチング・プロセスで容易にパターニ
ングまたは除去することができ、従って、チップ製造の
ためのパターニングを容易にする。

【００２０】本発明による方法および構造のさらに他の
特定の形態は、蒸着によって無定形炭素膜を付着するこ
とであり、これは、炭化水素ガス，フルオロカーボンガ
ス，水素ガス，任意の少量の酸素ガスおよび／または窒
素ガスを予め混合する工程と、カソードおよび基板を含
む反応チャンバを用意する工程と、上記混合ガスをチャ
ンバ内に導入する工程と、カソードにＲＦバイアス電位
を与えてプラズマを生成し、蒸着によって基板上にａ−
Ｃ：Ｘ：Ｈ膜を付着する工程とを含んでいる。

【００２１】本発明による構造および方法のまた他の特
定の形態は、混合ガスを用いることによって無定形炭素
膜を付着することである。混合ガスは、ヘキサフルオロ
ベンゼン，水素，シクロヘキサン，アセチレンを含み
（これらはＨｅまたはＡｒで希釈し、または希釈しなく
てもよい）、蒸着によって膜を反応的に付着する。この
方法を用いることによって屈折率ｎおよび吸光係数ｋ
を、ＵＶおよびＤＵＶの波長において独立して光学的に
調整することができる。さらに、特に、ＵＶおよびＤＵ
Ｖの屈折率ｎおよび吸光係数ｋは、３６５，２４８およ
び１９３ｎｍの波長において、それぞれ約１．４〜約
２．１および約０．１〜約０．６に調整することができ
る。従って、これらの膜は、二層レジスト系において厚
い平坦化下部層として用いられるのに必要な全ての要件
を満たしている。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明は、構造と、その構造を製
造する方法に関する。構造は、多層、好適には、二層／
三層レジスト系において平坦化かつ光学的に調整可能な
厚い下部ＡＲＣとして用いられる高品質の水素添加炭素
膜を、炭化水素および／またはフッ素化炭化水素（フル
オロカーボン）プラズマにより、蒸着する方法によって
作製される。本発明によって作製される膜は、基板およ
びイメージ形成ホトレジストの光学的特性に適合するよ
うに、任意で膜厚に沿って変化する（ｇｒａｄｅｄ）、
調整可能な屈折率および吸光係数を有する。本発明によ
って作製される膜のＵＶおよびＤＵＶにおける光学的特
性およびリソグラフィック・フィーチャは、Ｒ．Ｄ．Ｍ
ｉｌｌｅｒおよびＧ．Ｍ．ＷａｌｌｒａｆｆによってＡ
ｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＯｐｔｉ
ｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．４，
９５−１２７（１９９４）に報告されたジアゾナフトキ
ノン−ノボラック型ホトレジストのような他のポリマー
膜によって得られるものよりもはるかに優れている。従
って、本発明の厚い平坦化無定形炭素膜で被覆されたＳ
ｉ基板は、薄膜干渉、並びにＵＶおよびＤＵＶ波長にお
ける基板反射率を非常に減少し、その結果、ＣＤ制御を
改良する。

【００２３】図１は、本発明の無定形炭素膜を付着する
のに用いることができるＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学
的気相蒸着）付着装置８を示す図である。この装置は、
反応器チャンバ１０を備え、このチャンバは、図示され
ていない真空ポンプから反応器チャンバ１０を分離する
スロットルバルブ１１を有する。カソード１９は、反応
器チャンバ１０に取り付けられ、誘電体スペーサ２７に
よって反応器チャンバから絶縁されている。このカソー
ド１９は、抵抗ヒータ１７を備える。基板１５は、カソ
ード１９の内側端に固定される。カソード１９は、調整
できる無線周波数源１４に電気的に接続され、カソード
１９と無線周波数源１４との間のインピーダンスは、マ
ッチング・ボックス１３を用いることによって整合され
る。電気的な戻りアースは、反応器チャンバ１０に接続
されるプレート１６により与えられる。

【００２４】また、反応器チャンバ１０は、シャワーヘ
ッド１２を経てチャンバ１０内に種々のガス材料を導入
するための管路２０，２１，２２，２３，２４，２５，
２６を有する。例えば、炭化水素ガスおよび予め混合さ
れた炭化水素混合ガスは、管路２５および２６を経て反
応器チャンバ１０内に導入される。フッ素添加炭素ガス
および水素ガスは、それぞれ管路２１および２０を経て
チャンバ１０内に導入される。反応性ガスである酸素お
よび窒素は、それぞれ管路２３および２２を経てチャン
バ１０内に導入され、一方、基板をクリーニングするＡ
ｒガスは、管路２４を経て導入される。

【００２５】本発明で用いられる炭化水素ガスは、次の
ような全ての炭化水素化合物とすることができる。ま
ず、ガス状であることが可能であることと、次に、本発
明のプロセスによって用いられる反応条件でプラズマを
形成することができることである。炭化水素という用語
は、化合物を形成する分子が炭素原子および水素原子の
みを含むことを意味する。本発明の一実施例によると、
飽和または不飽和の炭化水素化合物が、本発明のプロセ
スによって用いることができる。定義によれば、飽和炭
化水素化合物は、分子が炭素の一重結合のみを含む化合
物であるが、不飽和化合物は、分子が炭素の二重または
三重結合を含む化合物である。

【００２６】本発明の特に好適な実施例では、無定形炭
素膜を形成するのに用いられる好適な反応性炭化水素お
よびフルオロカーボンのガスは、不活性ガスで任意に希
釈されたシクロヘキサンおよびヘキサフルオロベンゼン
（ＨＦＢ）である。さらに、シクロヘキサン／アセチレ
ン／メタンのような炭化水素ガスの混合物を、本発明の
反応性炭化水素ガスとして用いることができることを理
解すべきである。

【００２７】本発明で用いられるガスは、約９５．５％
以上の純度を有する。好適な実施例では、ガスは、約９
８．５〜約９９．９９％の範囲の純度を有する。最も好
適には、ガスは、９９．９９％以上の純度を有する。

【００２８】炭化水素ガス，フルオロカーボンガス，水
素ガス，ヘリウムガス，アルゴンガスは、まず、約１ｍ
Ｔｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒのアルゴン，水素，炭化
水素，フルオロカーボンおよびヘリウムの全圧を与える
のに十分な流量で別個の流量コントローラを通過させる
ことによって、チャンバ内に導入される。最も有効な無
定形炭素膜を与えるには、アルゴン，水素，炭化水素，
ヘリウムの混合ガスの圧力は、約１〜５００ｍＴｏｒｒ
であることが好ましい。また、上述した条件は、アルゴ
ン，水素，ヘキサフルオロベンゼン，炭化水素，ヘリウ
ムを、１個または２個または３個のガスシリンダ内で、
所望のガス濃度を与える全ての可能な組み合わせで予め
混合することによって得ることができる。より好適に
は、アルゴンガス，水素ガス，フルオロカーボンガス，
炭化水素ガスは、別個の流量コントローラを経てチャン
バ内に導入される。

【００２９】本発明の無定形炭素膜で被覆できる適切な
基板は、プラスチック，金属，種々の種類のガラス，磁
気ヘッド，電子チップ，電子回路基板，半導体デバイス
などを含む。被覆される基板は、基板が反応器チャンバ
装置内に配置できるならば、いかなる形状または寸法で
あってもよい。従って、ある寸法を持つ規則的または不
規則的な形状の物体を、本発明で用いることができる。
より好適には、基板は、半導体デバイスの製造に用いら
れるＳｉ基板である。基板は、反応器装置の反応性スパ
ッタリング・チャンバの内側のカソードホルダー上に設
けられる。次に、反応器チャンバは、気密封止され、約
１×１０^-3〜約１×１０^-7Ｔｏｒｒの範囲の圧力まで排
気される。上述した所望の圧力範囲まで反応器チャンバ
を排気した後、次に、基板は、２５〜４００℃の温度ま
で加熱される。最も好適には、基板は、全付着プロセス
を通して約５０〜約２００℃の一定温度に保持される。

【００３０】用いられる基板材料は、無定形炭素膜を付
着する前に、チャンバ上のＲＦカソードを用いて、ＲＦ
スパッタ・クリーニングをする、あるいはしなくともよ
い。本発明によって用いられる適切なクリーニング技術
は、水素，アルゴン，酸素，窒素，またはそれらの混合
ガスによるＲＦプラズマ・クリーニングを含み、これ
は、単独または適切な一連の組み合わせで行われる。

【００３１】必要な排気圧を達成した後、混合ガスが、
約１〜１０００ｓｃｃｍの流量で反応器チャンバ内に導
入される。より好適には、反応ガスの流量は、１〜１０
０ｓｃｃｍであり、水素ガスの流量は、１〜１００ｓｃ
ｃｍである。最も好適には、シクロヘキサンガスの流量
は、約５ｓｃｃｍである。ガスは、約５〜２００ｍＴｏ
ｒｒの圧力で反応器チャンバ内に導入される。本発明の
他の形態では、この混合ガスは、約１００ｍＴｏｒｒの
圧力で導入される。

【００３２】付着時に、ＲＦバイアスを、カソード上に
設けられた基板に供給した。カソードのＤＣ自己バイア
ス電圧は、炭素付着プロセスを通して−１０〜−１００
０Ｖの範囲であった。この自己バイアス電圧は、ＲＦ電
力をカソードに供給することによって得られた。無線周
波数インピーダンスの整合は、ＲＦマッチング・ボック
スを用いることによって得られた。最も好適には、基板
に供給されるＲＦバイアス電圧は、実験を通して−３０
０Ｖに維持された。さらに好適には、基板に加えられた
電力密度は、０．００５〜５Ｗ／ｃｍ²である。最も好
適には、本発明によって用いられる電力密度は、付着プ
ロセスを通して０．６２Ｗ／ｃｍ²に維持される。

【００３３】無定形炭素膜は、基板上に実質的に連続す
る被覆が得られるような速度で、基板上に付着される。
特に、前述したプロセス・パラメータを用いることによ
って、無定形炭素膜は、約２０〜４０００Å／分の速度
で基板上に付着される。最も好適には、無定形炭素膜の
基板上への付着速度は、約１６００Å／分の速度であ
る。

【００３４】本発明によると、基板上に付着された無定
形炭素膜の厚さは、１０００〜５００００Åである。よ
り好適には、無定形炭素膜の厚さは、３０００〜７００
０Åである。バイアス電圧，ガス流量，圧力のようなプ
ロセス・パラメータを変えることによって、膜の光学定
数を変えることができる。ここでは、膜の光学定数は、
屈折率ｎおよび吸光係数ｋとして定義される。従って、
ＡｒまたはＨｅ中にシクロヘキサンまたはアセチレンを
単に希釈することによって、あるいは、シクロヘキサン
をＨＦＢ／水素との混合ガス（表１）に変えることによ
って、定義された光学定数を有する基板を作製すること
が可能である。本発明によって作製された二層レジスト
系応用における下部層としての無定形炭素膜の好適な光
学定数は、３６５と２４８と１９３ｎｍの波長では、ｋ
＝０．１〜０．６およびｎ＝１．４０〜２．１の範囲に
ある。

【００３５】主として、本発明によって形成された無定
形炭素膜は、ＵＶ（３６５ｎｍ）およびＤＵＶ（２４８
および１９３ｎｍ）用二層レジスト系応用に用いられる
理想的な厚い平坦化下部反射防止被膜として用いること
ができる。“スピン塗布ポリマー（ｓｐｉｎｏｎｐ
ｏｌｙｍｅｒ）”と比較して炭素ＡＲＣの利点は、著し
く改良された光学的純度および調整可能性と完全性を有
して、コンフォーマルに付着することができ、これによ
り、ライン幅制御および集積回路の性能を高めることが
できることである。

【００３６】光学的リソグラフィにおける有効な露光線
量は、薄膜干渉のために、レジスト厚さにより周期的に
変化することは周知である。スイング比Ｓは、干渉最大
厚さと干渉最小厚さとの間の露光変化の比として定義さ
れる。Ｓは、特定のレジストプロセスの品質の基本的な
測度である。スイング比をほぼ０まで減少することによ
って、レジストプロセスは、レジストによる光学的位相
の変動および付着された膜厚の非均一性を許容すること
ができる。スイング比は、次の式によって計算すること
ができる。

【００３７】

【数１】Ｒ₁は、レジスト／空気の界面における反射率であり、
Ｒ₂は、上部レジスト／ＡＲＣの界面における反射率で
ある。αはレジストの吸光係数であり、Ｄはレジストの
厚さである。本発明では、我々は、最適化された下部層
ＡＲＣに対して二層レジストプロセスを用いてＲ₂を小
さくすることによってスイング比を減少させることに主
に関心を持っている。上記パラメータの重要性を説明す
る図を、図２に示す。一般に、二重レジスト系は、下部
層の光学的パラメータ（ｎおよびｋ）と最適厚さとを決
めるようにモデル化することができる。これを達成する
ためには、全ての膜構造の光学定数を知ることが、スイ
ング比の減少率を計算するために必要である。

【００３８】一般に、ＡＲＣの厚さｄは、膜の光吸収に
依存して３０００〜７０００Åの間で変動する。吸光係
数ｋは、０．１１〜０．５の間で変動する。より一般的
には、ｋの値は、スイング比の減少率１０に対してＤＵ
Ｖでは０．１１〜０．３であった。屈折率ｎは、１．４
〜２．１の間で変動する。より一般的には、ｎの値は、
ＤＵＶでは１．６５〜１．９０の間であった。

【００３９】本発明の範囲を説明するために以下の例が
与えられる。これらの例は説明のためにのみ与えられ、
本発明は、これに限定されるものではない。

【００４０】例１以下の例は、二層系の最適な下部層パラメータを得るた
めの計算を示す。パラメータは、レジスト／下部層の界
面における反射を減少するように最適化される。計算
は、Ｏｐｔｉｃｓ，ｂｙＥ．Ｈｅｃｈｔａｎｄ
Ａ．Ｚａｊａｃ，ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｉｎ１９７９
ｂｙＷｉｌｅｙ，ｐａｇｅｓ３１２〜３１３のよ
うな標準のテキストブックに示されているフレネル係数
を用いるアルゴリズムに基づく。これらのシミュレーシ
ョンは、多くの異なる構造に拡張することができ、以下
に与えられる例によって制限されない。この例でシミュ
レートされた構造を、図３および図４に示す。

【００４１】基板は、シリコンであり、その上部には任
意のＳｉＯ₂層を有し（図４）、その上に厚い下部層と
イメージ形成レジストが設けられている。この実験にお
けるパラメータは、酸化物厚さと、下部層の光学定数ｎ
およびｋと、膜厚ｄとである。イメージ形成レジストの
屈折率ｎ，吸光係数ｋ，および膜厚ｄは、一定であり、
ｎ＝１．７８，ｋ＝０．０１８，およびｄ＝２０００Å
によって与えられる。この例では、３つの異なる下部層
ＡＲＣの厚さ、ｄ＝３０００，５０００，７０００Åが
シミュレートされる。

【００４２】二層系の品質は、式（１）で定義されるス
イング比の大きさの減少に寄与する低い（Ｒ₂）基板反
射率によって決められる。また、図３は、３０００Åの
厚さの下部層（ＡＲＣ）のｎ（ＡＲＣ層の）およびｋ
（ＡＲＣ層の）の関数で、シミュレートされた基板反射
率の等高プロット（定数Ｒ₂の等高線）を示す。例え
ば、横線ｋ＝０．２４は、最悪のケースである幾つかの
反射率等高線０．００７と交差する。２４８ｎｍにおけ
るＳｉの反射率は約０．７であり、スイング比の減少率
（０．７／０．００７）^0.5＝１０が得られる。図３お
よび図４は、スイング比減少率１０に対して、約１．６
５〜約１．９６の広い範囲の屈折率の値が許容される。
より大きいスイング比減少率が必要ならば、１．８５に
近い屈折率の値が望ましい。一般に、これらのシミュレ
ーションにより、最適値に近いｋ（ＡＲＣ）値の範囲
が、スイング比を一桁以上減少させることによって得ら
れる。図４は、酸化物厚さの反射率等高線をｋ（ＡＲ
Ｃ）の関数で示す。上述したように、ｋ＝０．２４にお
いて、Ｒ₂≦０．００７であり、スイング比減少率１０
となる。

【００４３】図５，図６（図３，図４に対応する）は、
５０００Åの厚さの下部層に対するシミュレーション結
果を示す。上述したと同じ論法に従い、スイング比減少
率１５となるＲ₂≦０．００３に対して、好ましいｎ
（ＡＲＣ）およびｋ（ＡＲＣ）の値は、それぞれ１．７
０〜１．９０および０．１５〜０．２２の範囲にある。
同様に、図７，図８（図３，図４に対応する）は、スイ
ング比減少率２５が、それぞれ約１．８４および約０．
１１のｎ値およびｋ値を有する７０００Åの厚さのＡＲ
Ｃについて得ることができることを示す。これらの等高
線プロットは、重要なスイング比減少率（≧１０）を得
るために、広い範囲のｎ値およびｋ値を選択することが
できることを示し、また、上記の数字は説明のために与
えられたものであることに留意すべきである。最後に、
より高度の平坦化を実現する、すなわち薄膜干渉を小さ
くするためには、下部ＡＲＣ層は、好適には、５０００
Å以上の厚さでなければならない。

【００４４】例２この例では、非常に小さいスイング比の値を有するより
広いプロセス・ウィンドウを、厚い下部層の光学的特性
を調整することによってどのようにして得ることができ
るかを示している。ｎ＝１．８３およびｋ＝０．２９５
を有する約１５０Å厚さの薄い接着層が、まず、Ｓｉ上
に付着される（図１８の表１を参照のこと）。好適には
フッ素化炭素膜である第２の層が、上部に付着される。
この層は、約５０００Åの厚さである。この場合、接着
層は、厚いＡＲＣ層のフッ素がＳｉ基板またはＳｉＯ₂
を侵すことを防止する。一般に、フッ素化炭素膜のより
小さい屈折率は、Ｓｉの屈折率およびＳｉＯ₂の屈折率
を整合させるのに役立つ。ｎ＝約１．７８の屈折率およ
びｋ＝約０．２１の吸光係数を有する第３の層は、イメ
ージ形成レジストの光学定数によりよく一致するように
上部に付着される。この構造についてのシミュレートさ
れた反射率等高線を、図９および図１０に示す。この調
整可能な構造を、図５，図６の単一層と比較すると、プ
ロセス・ウィンドウの大きな改良が得られる。調整可能
な構造の反射率等高線０．００１を囲む領域は、図５，
図６の単一層よりも約１けた（ｏｎｅｏｒｄｅｒｏ
ｆｍａｇｎｉｔｕｄｅ）大きい。従って、約２７のス
イング比減少率は、例１と同じ論法を用いて計算するこ
とができる。表１（図１８）は、低い屈折率および高い
吸光係数の広い範囲を、フッ素化炭素膜を用いることに
よって達成できることを示す。

【００４５】例３以下の例は、水素添加およびフッ素添加された無定形炭
素膜（厚い下部層ＡＲＣとして用いられる）を、基板
上、好適にはＳｉ上に、シクロヘキサンガスまたはＨＦ
Ｂ内でプラズマ強化化学的気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）によ
って付着するプロセスを示す。この膜は、例１および例
２でシミュレートされたものと同様の光学的特性を有す
る。

【００４６】この実験は、５インチ（１２．７ｃｍ）ま
たは８インチ（２０．３ｃｍ）の丸いＳｉ基板上に無定
形炭素膜を付着するように行われた。予備洗浄された基
板は、図１のカソード上に配置される前に、残留粒子を
除去するために、（濾過された）窒素ガスでブロー乾燥
された。その後、このシステムは、約１×１０^-8Ｔｏｒ
ｒ以下のベース圧力まで排気された。基板は、炭素膜の
Ｓｉ基板への良好な接着を保証するために、１００ｍＴ
ｏｒｒのＡｒ圧力、０．４Ｗ／ｃｍ²の電力密度で１分
間スパッタ・クリーニングされた。無定形炭素膜が、２
５ｓｃｃｍの流量のシクロヘキサンガスから付着され
た。カソードの電力密度は、−３１７Ｖの負の自己バイ
アスを生じる０．６２Ｗ／ｃｍ²であり、圧力は１００
ｍＴｏｒｒであった。全付着プロセスの際、基板は５９
℃に保持された。フッ素添加膜が付着されなければなら
ない場合は、シクロヘキサンガスをヘキサフルオロベン
ゼン／水素の混合ガスで置き換えることができる。用い
られたプロセスパラメータの一覧を表１（図１８）に示
す。本発明のプロセスに使用されるガスは、約９９．９
９％以上の純度を有する。無定形炭素膜は、約２１５Å
／分の速度で基板上に付着された。

【００４７】例４以下の例は、シクロヘキサンガスから蒸着によって付着
された無定形炭素膜の光学定数ｎ（ＡＲＣ）およびｋ
（ＡＲＣ）をどのように測定するかを示す。この測定方
法は、種々の異なるプロセスに適用することができ、上
記２つの例によって限定されることはない。

【００４８】光学定数は、ｎ＆ｋＴｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ，Ｓ．Ｃｌａｒａ，Ｃａによって製造されたｎ＆ｋ
Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて測定された。この装置および
動作の説明は、米国特許第４，９０５，１７０号明細書
に示されている。それらは、広帯域分光測定器に基づい
た方法と、ＦｏｒｏｕｈｉおよびＢｌｏｏｍｅｒ（Ｐｈ
ｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，３８，ｐｐ．１８６５−１８７４，
１９８８）によって導かれた光学定数の式とを用いてい
る。それらの分析は、屈折率ｎおよび吸光係数ｋについ
ての物理的モデルに基づき、半導体および誘電体膜の広
い分野に適用することができ、遠紫外線−近赤外線波長
の範囲で有効である。材料のｎ（λ）およびｋ（λ）
（λは波長）スペクトルは、直接に測定することができ
ないが、反射率測定値Ｒ（λ）のデコンボルーション
（ｄｅ−ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）により決定される。
この測定可能な量は、膜厚と、膜および基板の光学定数
とに依存している。“ｎ＆ｋ法”は、反射率測定値をア
ンカップルする、正確で迅速な非破壊的な方法を与え
る。理論的反射率と測定された反射率とを比較するアル
ゴリズムを生成できる。この比較により、膜厚と、ｎ
（λ）およびｋ（λ）スペクトルとを決定することがで
きる。

【００４９】図１１および図１３は、例３の方法によっ
て付着された厚いＡＲＣとして用いられる無定形炭素層
の、ｎ＆ｋＡｎａｌｙｚｅｒによって測定された反射
スペクトル（９００〜１９０ｎｍ）を示す。分析された
膜は、約５０００および１００００Åの厚さである。対
応するｎ値およびｋ値は、図１２および図１４にプロッ
トされている。これらの特定の例では、２４８ｎｍで
は、ｎは約１．８０〜約１．８２、ｋは約０．２２〜約
０．２５変動し、これは、例１の反射率分析と矛盾しな
い。図１２および図１４のｎ＆ｋスペクトルは、受け入
れられる値ｎおよびｋが、例１で説明されたように、１
９３および３６５ｎｍでも得られることを示している。
最後に、計算された透過率曲線（図１１および図１３）
は、５００〜７００ｎｍの透過率が、１００００Åの厚
さの膜では２０〜７０％、５０００Åの厚さの膜では３
２〜８０％変動することを示している。これらの透過率
の値は、半導体チップの多層製造における適切なマーク
アライメントに対して受け入れられる。

【００５０】例５この例は、上述した二層レジスト系を用いて、０．２５
μｍ以下のデバイス・フィーチャを形成する方法を示
す。図１５は、製造プロセスのフローを示す。まず、例
３で説明したように、約３０００Å以上の厚い無定形炭
素膜が、それぞれ約１．８および０．３の光学定数ｎお
よびｋを有するＳｉ基板上に付着される。薄い約２００
０Åの好適にはシリコンを含むホトレジストが、上部に
スピン塗布され、９０℃で９０秒間ベークされる（図１
５（Ａ））。レジストは、ノボラック，ポリヒドロキシ
スチレン，置換されたポリヒドロキシスチレンポリシラ
ン，ポリシロキサン，ポリシルセスキオキサンなどであ
り、その特殊な例では、ポリ（４−ヒドロキシベンジル
シルセスキオキサン），ポリ（シクロヘキシルメチルシ
ラン），ポリメチルシロキサンを含む２，１，５−ナフ
タキノンなどである。シリコンを含むレジストは、Ｎｉ
ｋｏｎＥＸＸステッパを用いて約３８ｍＪの線量で２
４８ｎｍの放射線に露光され、１２０℃で９０秒間ポス
トベークされる。次に、レジストは、ＣＤ２６Ｓｈｉ
ｐｌｅｙ現像液で３０秒間現像される（図１５
（Ｂ））。最後に、無定形炭素膜が、２５ｍＴｏｒｒの
圧力で１５分間５０Ｗで酸素プラズマ内で反応性イオン
エッチングされる。ここで、シリコンを含むレジスト
は、酸素含有プラズマでエッチングされないのでエッチ
ングマスクとして働く（図１５（Ｃ））。エッチングさ
れた二層構造をＳＥＭで観測すると、シリコンを含むレ
ジストと厚い下部ＡＲＣとの間の境界がはっきり見え
る。下部炭素ＡＲＣは、異方的にエッチングされ、これ
により壁を垂直に保持することに留意すべきである。２
５０ｎｍのレジストラインによって、描画されたより細
かいラインは、約１７５ｎｍでアスペクト比は３以上で
ある（図１７）。基板上に発生した“グラス（ｇｒａｓ
ｓ）”は、酸素プラズマエッチングの際、シリコンを含
むレジストの汚染から生じ、非常に低密度のフッ素を含
むプラズマに極めて短い時間露光することによって、ま
たは酸素ＲＩＥの前により長時間の現像を用いることに
よって除去することができる。

【００５１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）少なくとも一つの主面を有する基板と、複数の表
面層と、少なくとも一つの蒸着された反射防止膜とを有
する構造。（２）前記反射防止膜は、エネルギー活性材料の層で被
覆された下部層であることを特徴とする、上記（１）に
記載の構造。（３）前記基板は、半導体，ポリマー，ガラス，金属、
およびそれらの組み合わせよりなる群から選択されたこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の構造。（４）前記エネルギー活性材料は、ドライシート形状の
シリコン含有ホトレジストであることを特徴とする、上
記（２）に記載の構造。（５）前記エネルギー活性材料と前記下部層との界面の
反射率が約０．００１であることを特徴とする、上記
（２）に記載の構造。（６）スイング比減少率が、少なくとも約１／２５以上
であることを特徴とする、上記（２）に記載の構造。（７）前記基板は、シリコンよりなる半導体であること
を特徴とする、上記（３）に記載の構造。（８）前記エネルギー活性材料は、ＵＶ波長に感応する
組成物，ＤＵＶ波長に感応する組成物，ＵＶおよびＤＵ
Ｖ波長に感応する組成物、およびそれらの組み合わせよ
りなる群から選択されたこと特徴とする、上記（２）に
記載の構造。（９）前記反射防止膜の屈折率および吸光係数が、前記
反射防止膜と前記基板との間の第１の界面と、前記反射
防止膜と前記エネルギー活性材料との間の第２の界面と
において、前記エネルギー活性材料と前記基板との屈折
率および吸光係数にほぼ一致するように、微細に調整さ
れることを特徴とする、上記（２）に記載の構造。（１０）前記反射防止膜は、炭素を含む材料よりなるこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の構造。（１１）前記反射防止膜は、連続的に変化する屈折率に
よって、および連続的に変化する吸光係数によって、厚
さおよび光学的非均一性がほぼ一様であることを特徴と
する、上記（９）に記載の構造。（１２）前記屈折率は、３６５，２４８，および１９３
ｎｍの波長で、約１．４〜約２．１の間で調整可能であ
ることを特徴とする、上記（９）に記載の構造。（１３）前記吸光係数は、３６５，２４８、および１９
３ｎｍの波長で、約０．１〜約０．６の間で調整可能で
あることを特徴とする、上記（９）に記載の構造。（１４）前記屈折率は、前記基板の前記主面の屈折率に
ほぼ一致するように、前記第１の界面において約１．５
に調整され、前記第２の界面に接触する前記エネルギー
活性材料の屈折率に一致するように、前記第２の界面に
おいて約１．８に調整されることを特徴とする、上記
（９）に記載の構造。（１５）前記吸光係数が、前記基板の前記主面の吸光係
数に一致するように、前記第１の界面において約０．５
に調整され、前記第２の界面に接触する前記エネルギー
活性材料の吸光係数に一致するように、前記第２の界面
において約０．１に調整されることを特徴とする、上記
（９）に記載の構造。（１６）前記蒸着材料が、ダイアモンド・ライク・カー
ボン（ＤＬＣ），フッ素添加ダイアモンド・ライク・カ
ーボン（ＦＤＬＣ），フッ素および水素添加ダイアモン
ド・ライク・カーボン（ＦＨＤＬＣ），窒素添加ダイア
モンド・ライク・カーボン（ＮＤＬＣ），フッ素および
水素添加無定形炭素，フッ素添加無定形炭素，フッ素添
加四面体状炭素，窒素添加無定形炭素，窒素および水素
添加無定形炭素，窒素添加四面体状炭素、およびそれら
の組合わせよりなる群から選択されたことを特徴とす
る、上記（１）に記載の構造。（１７）前記蒸着材料は、ドーパントを含むことを特徴
とする、上記（１６）に記載の構造。（１８）前記蒸着材料は、酸素，フッ素，およびそれら
の組合わせを含むガスによる反応性イオンエッチングに
よってパターニング、および除去可能であることを特徴
とする、上記（１０）に記載の構造。（１９）前記反射防止膜は、均一な厚さの単一層膜より
なり、前記単一層膜は、３６５，２４８，および１９３
ｎｍの波長で、約１．４２〜約２．１の範囲の屈折率
と、約０．１〜約０．６の範囲の吸光係数とを有するこ
とを特徴とする、上記（１７）に記載の構造。（２０）前記反射防止膜は、２４８ｎｍの波長で、約
１．６〜１．９の範囲の屈折率と、約０．２２の吸光係
数と、３００ｎｍの均一な厚さとを有することを特徴と
する、上記（１０）に記載の構造。（２１）約１０のスイング比減少率を有することを特徴
とする、上記（２０）に記載の構造。（２２）前記反射防止膜は、２４８ｎｍの波長で、約
１．６〜１．９の範囲の屈折率と、約０．１５の吸光係
数と、５００ｎｍの均一な厚さとを有することを特徴と
する、上記（１０）に記載の構造。（２３）約５のスイング比減少率を有することを特徴と
する、上記（２２）に記載の構造。（２４）前記反射防止膜は、２４８ｎｍの波長で、約
１．６〜１．９の範囲の屈折率と、約０．１２の吸光係
数と、７００ｎｍの均一な厚さとを有することを特徴と
する、上記（１０）に記載の構造。（２５）約２５のスイング比減少率を有することを特徴
とする、上記（２４）に記載の構造。（２６）前記グレーデッド屈折率は、約１．４〜約２．
１であることを特徴とする、上記（１１）に記載の構
造。（２７）前記グレーデッド吸光係数は、約０．６〜約
０．１２であることを特徴とする、上記（１１）に記載
の構造。（２８）前記反射防止膜は、基板上で約１０〜約１００
００ｎｍの均一な厚さを有することを特徴とする、上記
（１１）に記載の構造。（２９）厚い下部反射防止層の第１の層が、約１．５〜
１．７の範囲の屈折率と、約０．２５〜０．４５の範囲
の吸光係数と、約３００〜７００ｎｍの厚さとを有し、
基板の第１の主面上に付着されたことを特徴とする二層
構造。（３０）前記厚い下部反射防止層の前記二つの層は、Ｄ
ＬＣ，ＦＤＬＣ，ＦＨＤＬＣ，ＮＤＬＣ，フッ素および
水素添加無定形炭素，フッ素添加無定形炭素，フッ素添
加四面体状炭素，窒素添加無定形炭素，窒素および水素
添加無定形炭素，窒素添加四面体状炭素、およびそれら
の組合わせよりなることを特徴とする、上記（２９）に
記載の二層構造。（３１）前記厚い下部反射防止層の材料が、酸素，シリ
コン，またはそれらの組合わせよりなる群から選択され
たドーパントを含むことを特徴とする、上記（３０）に
記載の二層構造。（３２）前記厚い下部反射防止層の第２の層が、約１．
８の屈折率と、約０．２１の吸光係数と、約２０〜約１
００ｎｍの厚さとを有し、前記基板の第２の主面上に付
着され、感光性材料を被覆されたことを特徴とする、上
記（２９）に記載の二層構造。（３３）厚い下部反射防止層の少なくとも一つの層内の
屈折率および吸光係数が、前記層の厚さを通じて低い値
からより高い値まで連続的に変化することを特徴とする
多層構造。（３４）約１．８の屈折率と、約０．３の吸光係数と、
約２〜約３０ｎｍの厚さとを有する厚い下部反射防止層
の少なくとも一つの層を有することを特徴とする、上記
（３３）に記載の多層構造。（３５）約１．５〜１．９の範囲の屈折率と、約０．１
５〜０．５の範囲の吸光係数と、約１００〜約１０００
ｎｍの厚さとを有する厚い下部反射防止層の少なくとも
一つの追加層を有することを特徴とする、上記（３３）
に記載の多層構造。（３６）約１．８の屈折率と、約０．２１の吸光係数
と、約１００〜約１０００Åの厚さとを有する厚い下部
反射防止層の少なくとも一つの追加層を有することを特
徴とする、上記（３３）に記載の多層構造。（３７）屈折率が、約１．９から約１．５までスムーズ
にグレーデッドである厚い下部反射防止層の少なくとも
一つの層を有することを特徴とする、上記（３３）に記
載の多層構造。（３８）吸光係数が約０．１５から約０．５までスムー
ズにグレーデッドである厚い下部反射防止層の少なくと
も一つの層を有することを特徴とする、上記（３３）に
記載の多層構造。（３９）基板上に付着された反射防止層膜を製造する方
法において、前記反射防止層膜の付着のために、チャン
バの電極上に基板を設ける工程と、前記チャンバを排気
する工程と、前記基板を予備洗浄して、前記基板を加熱
する工程と、前記反射防止層を形成するガスを導入する
工程と、反射防止層を付着するのに十分な電力密度およ
び／または時間で、前記チャンバを励起して、被覆され
た基板を形成する工程と、前記チャンバから前記被覆さ
れた基板を取り出す工程と、を含むことを特徴とする製
造方法。（４０）前記基板が、半導体基板であることを特徴とす
る、上記（３９）に記載の製造方法。（４１）前記チャンバは、反応性スパッタリング・チャ
ンバよりなることを特徴とする、上記（３９）に記載の
製造方法。（４２）前記チャンバを排気する工程は、前記チャンバ
を約１０^-3〜約１０^-7Ｔｏｒｒまで排気することを含む
ことを特徴とする、上記（３９）に記載の製造方法。（４３）前記基板を加熱する工程は、約２５℃〜約４０
０℃の温度まで前記基板を加熱することを含むことを特
徴とする、上記（３９）に記載の製造方法。（４４）前記基板を予備洗浄する工程は、前記基板をＲ
Ｆスパッタ・クリーニングすることを含むことを特徴と
する、上記（３９）に記載の製造方法。（４５）前記蒸着された厚い下部反射防止層を形成する
ガスを導入する工程は、ヘキサフルオロベンゼン（ＨＦ
Ｂ）ガスを導入することを含むことを特徴とする、上記
（３９）に記載の製造方法。（４６）前記ＨＦＢガスを導入する工程は、炭化水素ガ
スを導入し、その相対量を調整することをさらに含み、
前記厚い下部反射防止層における屈折率が、ＨＦＢの相
対量増大によってより小さくなることを特徴とする、上
記（４５）に記載の製造方法。（４７）付着の際に、水素，酸素，およびそれらの組み
合わせよりなる群から選択されたドーパントレベルのガ
スを前記チャンバ内に導入する工程をさらに含むことを
特徴とする、上記（４５）に記載の製造方法。（４８）基板を設ける工程と、前記基板上に厚い下部反
射防止層を付着する工程と、シリコン含有ホトレジスト
を上部にスピン塗布する工程と、前記レジストを９０℃
で９０秒間ベークする工程と、前記レジストをホトマス
クを通してＤＵＶ露光し、前記レジストを１２０℃で９
０秒間ポストベークする工程と、前記ホトレジストを現
像して、パターニングされたレジスト構造を形成する工
程と、前記パターニングされたレジスト構造をエッチン
グマスクとして、酸素および／またはフッ素含有プラズ
マで、前記厚い下部反射防止層を反応性イオンエッチン
グして、高アスペクト比を有する２５０ｎｍ以下のライ
ンを形成する工程と、を含むことを特徴とする製造方
法。（４９）前記基板は、磁気ヘッド，電子チップ，回路基
板，および半導体デバイスよりなる群から選択されたこ
とを特徴とする、上記（１）に記載の構造。（５０）パターニングされた反射防止膜を有する面を有
することを特徴とする構造。（５１）前記エネルギー活性材料は、電磁放射線，粒子
ビーム，および熱よりなる群から選択されたエネルギー
に感応することを特徴とする、上記（２）に記載の構
造。（５２）前記粒子ビームは、電子ビームであることを特
徴とする、上記（５１）に記載の構造。（５３）前記ドーパントは、酸素，シリコン，およびそ
れらの組合わせよりなる群から選択されたことを特徴と
する、上記（１７）に記載の構造。（５４）前記加熱する工程は、光学的，抵抗的，および
それらの組み合わせよりなる群から選択された手段によ
ることを特徴とする、上記（３９）に記載の製造方法。（５５）前記反射防止層膜が、約１００〜約１００００
ｎｍの厚い下部反射防止層膜の合計厚さでは、約２〜約
２００ｎｍ／分の速度で付着されることを特徴とする、
上記（３９）に記載の製造方法。（５６）前記少なくとも一つの蒸着された反射防止膜
は、所定の屈折率のプロファイル，所定の吸光係数のプ
ロファイル，および所定の厚さを有することを特徴とす
る、上記（１）に記載の構造。（５７）前記少なくとも一つの蒸着された反射防止膜
は、プラズマ付着，スパッタ付着，イオンビーム付着，
蒸着，およびそれらの組み合わせにより付着された膜よ
りなる群から選択されたことを特徴とする、上記（１）
に記載の構造。（５８）前記少なくとも一つの蒸着された反射防止膜
は、微細に光学的に調整されることを特徴とする、上記
（１）に記載の構造。（５９）前記チャンバを励起する工程は、プラズマ付
着，スパッタ付着，イオンビーム付着，蒸着、およびそ
れらの組み合わせよりなる群から選択されたプロセスに
よって前記反射防止層膜を付着することであることを特
徴とする、上記（３９）に記載の製造方法。（６０）ドーパントを導入する工程をさらに含むことを
特徴とする、上記（３９）に記載の製造方法。（６１）前記反射防止層膜を、制御された厚さ，屈折
率、および吸光係数を有するように付着することを特徴
とする、上記（３９）に記載の製造方法。（６２）前記屈折率および前記吸光係数の少なくとも一
方は、非均一なプロファイルを有することを特徴とす
る、上記（１）に記載の構造。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するのに有用な蒸着装置の概略図
である。

【図２】スイング比の定義を示す図である。

【図３】３００ｎｍの下部層についてｎおよびｋの関数
で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を示す図であ
る。

【図４】３００ｎｍの下部層についてｋおよびＳｉＯ₂
の厚さの関数で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を
示す図である。

【図５】５００ｎｍの下部層についてｎおよびｋの関数
で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を示す図であ
る。

【図６】５００ｎｍの下部層についてｋおよびＳｉＯ₂
厚さの関数で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を示
す図である。

【図７】７００ｎｍの下部層についてｎおよびｋの関数
で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を示す図であ
る。

【図８】７００ｎｍの下部層についてｋおよびＳｉＯ₂
厚さの関数で反射率等高線（反射率Ｒ₂の等高線）を示
す図である。

【図９】約５００ｎｍの厚さの調整可能な下部層につい
てｎおよびｋの関数で反射率等高線（反射率Ｒ₂）を示
す図である。

【図１０】多層レジストの構造を示す概略図である。

【図１１】例４に説明されたような約５００ｎｍの厚さ
の炭素層の測定された反射率と計算された透過率とを示
す図である。

【図１２】図１１に対応する計算されたｎおよびｋの値
を示す図である。

【図１３】例４に説明された約１０００ｎｍ厚さの炭素
層の測定された反射率と計算された透過率とを示す図で
ある。

【図１４】図１３に対応する計算されたｎおよびｋ値を
示す図である。

【図１５】レジストの二層系のプロセスフローを示す図
である。

【図１６】本発明によるサンプルの光学的特性を示す表
１である。

【図１７】レジストの線幅が露光エネルギーによってど
のようにして変動するかというシミュレーションを示す
図である。

【図１８】ウエハの全反射率を、酸化物（層＃１）の厚
さの関数として示す図である。

【図１９】計算されたレジストの線幅を、酸化物の厚さ
の関数として示す図であり、線幅は、厚さの小さな変動
によって大きく影響を受けることを説明する図である。

【図２０】上部のＡＲＣ層＃１と酸化物層＃２とシリコ
ン基板との上にレジストを有する薄膜スタックを示す図
である。

【図２１】レジストの反射率を酸化物の厚さの関数とし
て示す図である。

【図２２】線幅対酸化物の厚さの曲線を示す図である。

【符号の説明】

８ＰＥＣＶＤ付着装置１０チャンバ１１スロットルバルブ１２シャワーヘッド１３マッチボックス１４ＲＦ電力１５基板１６プレート１７抵抗ヒータ１９カソード２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６管路２７誘電体スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ティモシィ・アラン・ブルナーアメリカ合衆国 06877 コネティカット州リッジフィールドウェストモアランドロード 27 (72)発明者アレッサンドロ・シーザー・キャレガリアメリカ合衆国 10566 ニューヨーク州ヨークタウンハイツハノーヴァーストリート 756 (72)発明者アルフレッド・グリルアメリカ合衆国 10605 ニューヨーク州ホワイトプレインズオーヴァールックロード 85 (72)発明者クリストファー・ブイ・ジャーネスアメリカ合衆国 10952 ニューヨーク州モンシィレギナロード 24 (72)発明者ヴィシュナバイ・ヴィッタルバイ・パテルアメリカ合衆国 10598 ニューヨーク州ヨークタウンハイツウィロウェイストリート 2289 (56)参考文献特開平７−263309（ＪＰ，Ａ) 特開平５−308049（ＪＰ，Ａ) 特開平８−107051（ＪＰ，Ａ) 特開平７−201825（ＪＰ，Ａ) 特開平７−161609（ＪＰ，Ａ) 特開平８−320574（ＪＰ，Ａ) 特開平６−196400（ＪＰ，Ａ) 特開平８−55790（ＪＰ，Ａ) 特開平８−327539（ＪＰ，Ａ) 特開平２−244153（ＪＰ，Ａ) 特開平７−273010（ＪＰ，Ａ) 特開平８−274023（ＪＰ，Ａ) 特許3004002（ＪＰ，Ｂ２) 特表昭62−502071（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/11 C01B 31/00 C23C 14/06 H01L 21/027 H01L 21/3205

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ａ−Ｃ：Ｘ：Ｈ反射防止コーティン
グ層を、シリコン基板とレジスト層との間に配置した基
板構造であって、Ｘはフッ素、窒素、酸素、又はＳｉで
あり、（ｂ）３６５，２４８，及び１９３ｎｍの光において、（ｃ）上記反射防止コーティング層の屈折率が、１．４
乃至２．１の範囲であり、（ｄ）上記反射防止コーティング層の吸光係数が０．１
乃至０．６の範囲であり、（ｅ）上記屈折率に勾配があり、（ｆ）上記シリコン基板と、上記反射防止コーティング
との間にＳｉＯ_２層が設けられており、（ｇ）上記反射防止コーティングが、上記レジスト層の
下に設けられ屈折率が１．７８であり吸光係数が０．２
１であり厚さが２５ｎｍである上層と、該上層の下に形
成され厚さが５００ｎｍであるフッ素化炭素の中間層
と、該中間層及び上記ＳｉＯ _２層の間に設けられ屈折率
が１．８３であり吸光係数が０．２９５であり厚さが１
５ｎｍである接着層とを含むことを特徴とする基板構
造。
【請求項２】（ａ）ａ−Ｃ：Ｘ：Ｈ反射防止コーティン
グ層を、シリコン基板とレジスト層との間に配置した基
板構造であって、Ｘはフッ素、窒素、酸素、又はＳｉで
あり、（ｂ）３６５，２４８，及び１９３ｎｍの光において、（ｃ）上記反射防止コーティング層の屈折率が、１．４
乃至２．１の範囲であり、（ｄ）上記反射防止コーティング層の吸光係数が０．１
乃至０．６の範囲であり、（ｅ）上記屈折率に勾配があり（ｆ）上記反射防止コーティングが、上記レジスト層の
下に設けられ屈折率が１．７８であり吸光係数が０．２
１であり厚さが２５ｎｍである上層と、該上層の下に形
成され厚さが５００ｎｍであるフッ素化炭素の中間層
と、該中間層及び上記シリコン基板の間に設けられ屈折
率が１．８３であり吸光係数が０．２９５であり厚さが
１５ｎｍである接着層とを含むことを特徴とする基板構
造。
【請求項３】上記レジスト層は、シリコンを含むレジス
トであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の基板構造。