JPH01117032A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はパターン形成方法に関し、特に半導体集積回路
の製造工程において製造歩留りを向上し得るパターン形
成方法に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体集積回路の、たとえばＮ０８ＩＣ製造工程
において、微細なパターンあるいは表面に凹凸のあるパ
ターンが形成されている場合のフォトレジスト工程では
、３層レジスト構造を用いる方法がマツイ等によってイ
ンターナショナル・エレクトロンφデバイスイズΦミー
ティング（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　）ｌｅｅｔｉｎｇ）、１２月号
、３９５頁（１９８２年）に報告されている。

この方法を、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示す要部工程断面
図を用いて説明する。まず、第２図（ａ）に示すように
、基板１０上にフォトレジスト膜をスピン塗布法により
形成し、１００℃以上の温度で充分に焼きしめて揮発性
溶媒を除去した有機膜１２を形成する。次に有機シリカ
溶液をスピン塗布法により塗膜し、１００℃以上の温度
で充分焼きしめ、有機シリカ膜１４を形成する。さらに
パターン形成用フォトレジスト膜１６をスピン塗布法で
形成し、８０〜１００℃の温度で焼きしめる。次に第２
図（ｂ）に示すようにフォトレジスト膜１６をパターニ
ングし、所定のマスク１６ａを形成する。次に第２図（
Ｃ）に示すようにフォトレジスト膜のマスク１６ａを用
い、ウェットエツチング法あるいはガスによるドライエ
ツチング法によって有機シリカ膜１４をエツチング除去
する。ざらにドライエツチング法によって有機膜１２を
エツチング除去する。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら上述した従来の３層レジスト構造を用いる
方法では、高反射率を有する基板上にフォトレジストの
パターニングを行うと露光中に基板表面からの反射光の
散乱によって所定のマスク寸法が得られないことがあり
、また有機膜にフォトレジストを用いるため、段差基板
上で平滑な表面を得るには高温かつ長時間におよぶ熱処
理が必要で、工程の再現性および半導体装置の歩留りが
低下するという問題点があった。

本発明の目的は、以上述べたような従来の問題点を解決
し、工程の再現性がよく、半導体装置の製造歩留りの向
上したパターン形成方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、段差を有し得る高反射率の基板上に多層膜を
用いてパターン形成を行うパターン形成方法において、
前記基板上に、単一波長の光を吸収する光吸収材料を含
み、かつ前記波長外の波長２００〜３５０ｎｍの光で硬
化する平均分子量が５００〜５０００ｗｔ％の光硬化性
低分子有機物を塗布して段差表面を平滑化した後、波長
２００〜３５０ｎｍの光を照射して硬化させた低分子有
機膜を３層または２層レジストの下層膜として用いてな
ることを特徴とするパターン形成方法である。

［作用］ 基板上に単一波長に吸収を持つ光吸収材料を混合した低
分子有機膜を形成した後、前記単一波長の光を照射する
と、光吸収材料の吸収により基板表面からの反射光が抑
止され、入射光に対する基板表面からの反射散乱光の防
止が可能となる。

また、液の流動性の良好な低分子有機物を用いることに
より基板表面の段差部が容易に埋められ、平滑表面が形
成される。さらに、得られた平滑表面に光照射を行って
前記低分子有機物を硬化させることにより、上層の有機
シリカ膜との相互作用によるストレスの生じない安定な
低分子有機膜よりなる平滑表面が得られる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例の主要工程に
おける基板の断面図を模式的に示したものである。

まず、第１図（ａ）に示すように、段差が約１脚形成さ
れたＳｉ基板２０上に高反射率を有するＭ膜２２を約１
庫堆積した後、Ｍ膜２２上にフォトレジストに感応する
波長４３６ｎｍの光を吸収する光吸収材料としてオレオ
ゾルファストイエローＧＣＮ　（住友化学工業■製染料
、商品名）を平均分子１１５００ｗｔ％のポリスチレン
溶液に溶解した液をスピン塗布法により塗膜形成すると
、光吸収材料入りポリスチレン膜２４は低分子であるた
め流動性が良く、回り込みが速いため段差部が完全に埋
る。ざらに段差被覆率を向上させるため２００℃の熱処
理を行い、塗膜形成した光吸収材料入りポリスチレン膜
２４を平滑な表面にする。次に７００Ｗの水銀ランプを
用いて照射波長が２００〜３５０ｎｍになるように波長
選択フィルタで波長を選択し、光吸収材料入りポリスチ
レン膜２４に光照射２５を行い、光吸収材料入りポリス
チレン膜２４を硬化させる。

次に第１図（ｂ）に示すように有機シリカ溶液を通常の
スピン塗布法によって塗膜し、２００℃の温度で熱処理
を行って有機シリカ膜２６を形成する。

次いでポジ型フォトレジストを通常のスピン塗布法によ
って塗膜してポジ型フォトレジスト膜２８を形成し、８
０℃の温度で熱処理を行う。さらにフォトマスク３０を
通して波長４３６ｎｍの単一波長光３２を用いて照射す
ると、単一波長光３２はフォトマスクパターン３４を介
してポジ型フォトレジスト膜２８および有機シリカ膜２
６を透過して光吸収材料入りポリスチレン膜２４へ照射
される。照射された単一波長光３２は光吸収材料によっ
て吸収されるため、Ｍ膜２２表面からの反射が無くなる
。

次に第１図（Ｃ）に示すように、ポジ型フォトレジスト
膜２８の現像を行うと、フォトマスク３０に定められる
ポジ型フォトレジスト膜からなるマスク２８ａが形成さ
れる。

次に第１図（ｄ）に示すようにマスク２８ａを用い、Ｃ
Ｆ４ガスを用いたドライエツチング法により有機シリカ
膜２６をエツチング除去した後、０２ガスを用いてドラ
イエツチングし、光吸収材料入りポリスチレン膜２４を
除去して３層レジスト構造のパターン３６を形成する。

次に第１図（ｅ）に示すように３層レジスト構造のパタ
ーン３６をマスクとして用い、ガスを用いたドライエツ
チングを行って、Ｍ膜２２のパターンを形成する。

以上のような方法で形成したパターンはマスク寸法に優
れたもので、工程の再現性も良好であった。

なお、上記の実施例では、単一波長４３６０ｍの光を吸
収する材料としてオレオゾルファストイエロー　ＧＣＮ
を用いたが、波長４３６ｎｍ以外の単一波長、例えば３
６５ｎｍまたは４０５ｎｍの光を用いて、前記３６５ｎ
ｍまたは４０５ｎｍに吸収を持つ他の光吸収材料を用い
ても良い。また低分子有機膜としてポリスチレン膜を用
いたが、光照射を行うことにより硬化できる有機膜、た
とえばポリシロキサンなどを用いてもよく、また、高反
射率を有する膜としてＭ膜を用いたが、他の高反射率を
有する膜、例えばＮｏ、　Ｔａなどを用いても良い。さ
らに、単一波長光の照射装置は密着、反射、等倍投影、
縮小投影のいずれの方法を用いたものであってもよく、
また、フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用
いても本発明の方法を適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば露光時に高反射率
を有する基板表面からの反射光が無くなり、フォトマス
クで定められる微細なポジ型フォトレジストのマスクが
得られる。また低分子有機膜を塗膜するため段差部にお
いて液の流動性が良く、回り込みが速いため平滑な表面
が得られ、光照射を行って低分子有機膜を硬化するため
有機シリカ膜との相互作用によるストレスが生じない安
定な低分子有機膜表面が得られるなど、工程の再現性が
良く、半導体装置の製造歩留りを著しく向上できる効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示した要部工程断
面図、第２図は従来の３層レジスト構造によるパターン
形成方法を模式的に示した要部工程断面図である。 １０・・・基板　　　　　　　　　　１２・・・有機膜
１４、２６・・・有機シリカ膜 １６・・・フォトレジスト膜　　　　１６ａ・・・マス
ク２０・・・Ｓｉ基板　　　　　　　　　２２・・・Ｍ
膜２４・・・光吸収材料入りポリスチレン膜２５・・・
光照射 ２８・・・ポジ型フォトレジスト膜　２８ａ・・・マス
ク３０・・・フォトマスク　　　　　　３２・・・単一
波長光３４・・・フォトマスクパターン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）段差を有し得る高反射率の基板上に多層膜を用い
   てパターン形成を行うパターン形成方法において、前記
   基板上に、単一波長の光を吸収する光吸収材料を含み、
   かつ前記波長外の波長２００〜３５０ｎｍの光で硬化す
   る平均分子量が５００〜５０００ｗｔ％の光硬化性低分
   子有機物を塗布して段差表面を平滑化した後、波長２０
   ０〜３５０ｎｍの光を照射して硬化させた低分子有機膜
   を３層または２層レジストの下層膜として用いてなるこ
   とを特徴とするパターン形成方法。