JPH02244153A - 被覆層に生ずる反射に基づく構造寸法変動の低減方法 - 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） この発明は、例えば光りソグラフィにより基板に集積回
路を製作する際に使用されるシリコン、非晶質シリコン
を含む合金および／又はケイ化物の層上に設けられた被
覆層に形成された構造寸法の光反射に基づく変動を低減
させる方法に関するものである。

〔従来の技術〕

集積回路を製作する際には、フォトレジスト層を最上層
とする半導体成層構造をフォトマスクを通して照射する
。照射光の一部はフォトレジスト層に吸収される。光の
一部はフォトレジスト層とその下の層との境界面で反射
される。更に一部はフォトレジスト層の下に置かれた層
内に侵入し、再び境界面で部分的に反射される６層境界
で反射された光は背面から再びフォトレジスト層に入射
する。これによってフォトレジスト層が所望されない第
２照射を受けることになる。これにより干渉条件によっ
ては強度変動とそれに伴う構造寸法変動が生ずる。

従来この構造寸法変動は、集積回路の製作に際して許容
度の大きい設計とし大きな面積を使用するかあるいは設
計規則を破ることによって考慮された。この場合歩留ま
りが減少することになる。

例えば眼鏡又は対物レンズ上の誘電層の反射低減のため
誘電材料のλ／４層を使用することは公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の課題は、集積回路の製作過程に容易に挿入で
き、狭い許容差の保持と微細構造の形成を可能にする光
りソグラフィにおける反射に基づ（構造寸法変動の低減
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は冒頭に挙げた製法において、被覆層の下に反
射防止層を設けることによって達成される。

〔作用効果〕

例えばフォトレジストの被覆層の下に反射防止層を使用
することによりフォトレジスト層への光の逆反射が阻止
される。

反射防止層全体を同じ材料とすることもこの発明の枠内
にある。この材料は被覆層よりも大きな屈折率を示すも
のとする。この場合反射防止層は照射光の波長の１／４
に対応する厚さに取り付ける。この厚さを持つ５ｉｌＮ
、反射防止層をポリシリコンあるいはモリブデンを注入
した非晶質シリコンの基板に対して使用すると、６０％
の反射低減率が達成される。

このような層の採用は製造技術の点およびチップ品質の
点で常に可能であるとは言えない、５ｌｓＮ４層はシリ
コン基板に結晶欠陥を作ることがある。更にシリコン基
板上には最初から酸化シリコン層が特定の厚さに存在す
ることがあり、これを除去するかあるいは５ｌｓＮ４の
１／４波長層を析出させる前に半波長に対応する厚さに
しなければならない、この場合第１層と第２層を組合わ
せた反射防止層が使用されることになる。その被覆層の
下に１かれる第１層は被覆層よりも屈折率が大きく、第
１層の下に置かれる第２層は第１層よりも屈折率が小さ
く、第２層の下に設けられる基板は第２層よりも大きな
屈折率を示す、プログラム・サンプルについてのシミュ
レーション計算を利用してこのような２層の組合わせが
λ／４層に領た反射低減作用があることを証明できる。

第１層は例えばＳ　１０ｘ　Ｎｙ　　（ｘとｙはＯ又は
それ以上の任意の数）から成り、第２層は例えば５ｉ０
１から成る。基板は例えばシリコンである。被覆層は例
えばｓｔｏｗ又はフォトレジストである。１つのＳｉｎ
、層と１つのフォトレジスト層を組合わせた被覆層を使
用することも可能である。

〔実施例〕

次に実施例と図面によってこの発明を更に詳細に説明す
る。

第２図ないし第６図はシミュレーション計算の結果を示
す。

第１図には基板３が示されている。基板３は例えばシリ
コン、多結晶シリコン又はケイ化物から成る。基板３上
には反射防止層２が設けられる。

反射防止層２は第１層２１と第２層２２を組合わせたも
のである。第１層２１は例えばＳｉＯ，Ｎ。

から成る。ここでＸとｙは０よりも大きいかそれに等し
い任意の数である。第１層２１の化学量論組成によって
屈折率を調整することができる。

反射防止層２の上には被覆層ｌが続く、被覆層１は反射
防止層２に直接続く酸化物層１１、および酸化物層１１
の上方に設けられたフォトレジスト層１２を組合わせた
ものである。

ここで第２層２２は基板３よりも小さい屈折率であり、
第１層２１は第２層２２より大きな屈折率であり、上方
の酸化物層１１は第１層２１よりも小さい屈折率である
。

第２図に次の層厚を持つ構成の構造寸法変動に対するシ
ミニレ−シラン計算の結果を示・す、フォトレジスト層
１２の厚さは１．４７μ■、上の酸化物層１１ならびに
５ＩＩＮ、から成る第１層２１の厚さは可変、第２層２
２の厚さは２．５ｎｍである。構造寸法変動は上の酸化
物層１１の厚さの関数としてμ−単位で示されている。

第１層２１の厚さは曲線によって異なり、曲線２０１で
はＯｎｍ１曲線２１２では１１０ｎｍ、残りの曲線２０
２−２１１では番号が１つ上がる毎に１０ｎｍづつ厚く
なっている。第２図のダイアダラムから、第２層２２の
与えられた厚さに対して第１層２１の厚さにはそれぞれ
１つの最適値があり、上部酸化物層１１の厚さの変動に
基づく構造寸法変動に対して最高の安全度が確保される
ことが明らかである。

第３図は５ｋｓＮａから成る第１層２１の厚さが２０ｎ
ｍに固定され、第２層２２の厚さが０と１５ｎｍの間で
変化するときの上部酸化物層１１の厚さに対する構造寸
法変動のシミュレーシッン計算の結果を示す０曲線３１
は厚さＯｎｍに対応し、他の曲線はｌＯｎｍの整数倍だ
け大・きな厚さに対応する。従って曲線３１６は１５０
ｎｍの層の厚さに対応する。このダイアダラムから、第
１層の厚さが予め与えられているとき第２層の最適の厚
さを見出すことができることが示される。

第４図に上方の酸化物層１１の厚さに関係しての構造寸
法変動のシミエレーシ四ン計算の結果を示す、ここでも
第１層２１の固定厚さ２０ｎｍが基礎になっている。第
１層２１はこの場合Ｓｉｎ。

Ｎ、から成る。その屈折率はｎ　−１，８であり、それ
に対してＳｉ、Ｎ、の屈折率はｎ−２，０５である０曲
線によって異なるパラメータはここでも第２層２２の厚
さである。第２層の厚さは曲線４１でのＯｎｍから曲線
４１１のｌｏＯｎｍまで変化する０曲線番号が１つ増す
毎に厚さはｌＯｎｍだけ増す、この計算では１．５７μ
ｍのフォトレジスト厚さが基礎になっている。

第５図と第６図にはＸ　ａ＝＋＋　ｙ　−ＱのときのＳ
ｌｙ。

Ｎ、から成る第１層２１を基礎とする構造寸法変動に対
するシミニレ−ジョン計算の結果が示されている。この
計算では被覆層ｌがフォトレジスト層１２だけから構成
される。第５図では厚さ５ｎｍの第１層２１に対してフ
ォトレジスト層１２の厚さに関係して結果が示されてい
る。この場合第２層２２の厚さは曲線５１のＯｎｍから
曲線５５の１１２ｎｍまで変化している０曲線番号が上
昇すると厚さが増大する。比較のため第６図にはＯｎｍ
厚さの第１層２１に対して構造寸法変動をフォトレジス
ト層１２の厚さの関数として示す、この場合第２層２２
の厚さは曲線６１においてのＯｎｍから曲線６５におい
ての１．１２ｎｍまで２８ｎｍ間隔で変化している０両
方のダイアダラムを比較すると、それぞれ特定の厚さの
非晶質シリコン層とｓｌｏｗ層との組合わせから成る反
射防止層が極めて良好な反射防止作用を行うことが明ら
かである。

第７図にこの発明の方法の有効性を実証する測定結果を
示す、いくつかのチャージにおいての構造寸法が測定さ
れた。第７図には番号で表されている各チャージに対し
て構造寸法の測定範囲が示されている。測定点の７５％
は長い矩形内に収まる。平均値は横線で示される。チャ
ージ１１ないし２４は従来の方法により反射防止層無し
に作られた。チャージ２７ないし３２．３ならびに３２
．６と３４は、反射防止層無しではあるが一定の酸化物
厚さを確実にする改善された酸化物析出を利用する方法
で作られた。チャージ３２．４と３２．５は反射防止層
を使用するこの発明の方法で作られた。

この反射防止層は第２層２２としての２５ｎｍ厚さのＳ
ｉ０ｇ層と第１層２１としての２８ｎｍ厚さの５ｉｚＮ
ａ層から構成される。チャージ１１ないし２４では平均
自乗偏差が４５ｎｍである。

チャージ２７ないし３２．３ならびに３２６と３４では
平均自乗偏差は２３ｎｍとなる。チャージ３２．４と３
２．５はこの発明の方法で作られたもので、平均自乗偏
差は１３ｎｍである。この発明の方法により構造寸法変
動の徹底的な低減が達成されることを測定が明らかに証
明している。

第８図は１つのシミニレ−シラン計算の結果を示す、こ
の場合被覆層としてフォトレジスト、第１層としてＳ　
ｉ　ｓ　Ｎ４および第２層として３１０゜を含む成層系
に対し反射率即ち入射光強度に対する反射光強度の比が
計算された０反射率は第２層の厚さの関数として表され
ている０曲線群を区別するパラメータは第１層の厚さで
ある６曲線８１は厚さＯｎｍに対して、曲線８２は厚さ
１０ｎｍに対して、曲線８３は厚さ２０ｎｍに対して、
曲線８４は厚さ３０ｎｍに対して、曲線８５は厚さ４０
ｎｍに対して、曲線８６は厚さ５３ｎｍに対して計算さ
れたものである。この図面から５１３Ｎ４の第１層の予
め与えられた厚さに対して第２図のどの厚さが最小反射
率に導（かを読み取ることができる。

第９図は別のシミニレ−シラン計算の結果を示す、Ｓｔ
Ｏ，の被覆層、５ｉｚＮａの第１層および５１０８の第
２層から成るシリコン基板上の成層構造の反射率（第８
図において定義されている）が第２層の厚さの関数とし
て計算された０曲線群に対するパラメータはｆＪ１層の
厚さである０曲線９１ではＯｎｍの厚さが基本となり、
曲線９２ではｌＯｎｍ、曲線９３では２０ｎｍ、曲線９
４では３０ｎｍ、曲線９５では４０ｎｍ、曲線９６では
５３ｎｍがそれぞれ基本となる。第１層の与えられた厚
さに対して第２層の最小反射率が達成される最適厚さを
図面から求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の対象となる成層構造の断面構成を示
し、第２図ないし第ａ図は種々の成層構造に対する構造
寸法変動のシミニレ−シラン計算の結果を示す。 １・・・被覆層 ２・・・反射防止層 ３・・・基板 １１・・・酸化物層 １２・・・フォトレジスト層 ２１・・・第１層 ２２・・・第２層 ｌｕｍｌ （ｕｍｌ ＩＧ８ ＩＧ　９ ＪＪｍｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被覆層（１）の下に反射防止層（２）が設けられる
   ことを特徴とする基板に集積回路を作るときの光リソグ
   ラフィに際して使用されるシリコン、非晶質シリコン合
   金および／又はケイ化物を含む層に設けられた被覆層に
   生ずる反射に基づく構造寸法変動を低減させる方法。 ２）反射防止層（２）全体が被覆層（１）よりも大きい
   屈折率の同じ材料から成り、照射に使用される光の波長
   の１／４の厚さに設けられることを特徴とする請求項１
   記載の方法。 ３）反射防止層（２）が第１層（２１）と第２層（２２
   ）の組合わせとして設けられ、その際被覆層（１）の下
   に置かれる第１層（２１）が被覆層（１）よりも大きな
   屈折率を示し、第１層（２１）の下に置かれる第２層（
   ２２）は第１層（２１）よりも小さい屈折率を示し、第
   ２層（２２）の下に設けられた基板（３）は第２層（２
   ２）よりも大きな屈折率を示し、第２層（２２）は非吸
   収材料から成ることを特徴とする請求項１記載の方法。 ４）被覆層（１）としてフォトレジスト層が、第１層（
   ２１）として非吸収性のＳｉＯ＿ｘＮ＿ｙ（ｘ、ｙは０
   又はそれ以上の任意の数）層又は非晶質シリコンの吸収
   層が、第２層（２２）としてＳｉＯ＿２層が、基板（３
   ）としてシリコン基板が使用されることを特徴とする請
   求項３記載の方法。 ５）被覆層（１）としてフォトレジスト層が、第１層（
   ２１）として非吸収性のＳｉ＿３Ｎ＿４層が、第２層（
   ２２）としてＳｉＯ＿２層が、基板（３）としてシリコ
   ン基板が使用され、第１層（２１）の厚さが０．００４
   λ／ｎと０．０１７５λ／ｎの間あるいは０．２４２λ
   ／ｎと０．３７４λ／ｎの間にあるとき第２層（２２）
   の厚さは０λ／ｎと０．１１７λ／ｎ間であり、第１層
   （２１）の厚さが０．１７５λ／ｎと０．２３８λ／ｎ
   のとき第２層（２２）の厚さは０．０７８λ／ｎ以下（
   ここでｎは各層の屈折率）であることを特徴とする請求
   項３記載の方法。