JPH06333817A - Fine pattern formation - Google Patents
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- JPH06333817A JPH06333817A JP12126593A JP12126593A JPH06333817A JP H06333817 A JPH06333817 A JP H06333817A JP 12126593 A JP12126593 A JP 12126593A JP 12126593 A JP12126593 A JP 12126593A JP H06333817 A JPH06333817 A JP H06333817A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や集積回路
を製作する際の、微細パターン形成方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fine pattern forming method for manufacturing semiconductor devices and integrated circuits.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、ＩＣ及びＬＳＩ等の製造において
は、紫外線または遠紫外線を用いたホトリソグラフィー
によってパターン形成を行っている。その中で、遠紫外
線により露光する場合、酸化膜、窒化膜、メタル等の基
板からの反射は、より長波長の光を用いる場合よりもは
るかに大きく、基板に段差がある場合や、表面に凹凸が
ある場合には、その影響を受け易く、正確なパタ−ン転
写が困難になる。この様な反射の影響を抑制するため、
従来ＴｉＮ等の無機膜や、樹脂と染料より成る有機膜を
反射防止膜として用いていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of ICs and LSIs, pattern formation is performed by photolithography using ultraviolet rays or deep ultraviolet rays. Among them, when exposed to deep ultraviolet rays, the reflection from the substrate such as an oxide film, a nitride film, and a metal is much larger than that when using light of a longer wavelength, and there is a step on the substrate or the surface. If there is unevenness, it is easily affected by the unevenness, making accurate pattern transfer difficult. In order to suppress the influence of such reflection,
Conventionally, an inorganic film such as TiN or an organic film composed of a resin and a dye has been used as an antireflection film.
【０００３】図４に従来の反射防止膜を用いた場合のパ
タ−ン形成方法を示す。半導体基板上１にＴｉＮ等の無
機材料を堆積、または染料を含む有機材料を塗布するこ
とにより反射防止膜８を形成した後、感光性樹脂を塗布
しレジスト膜４を形成する（図４（ａ））。レジスト膜
を露光した後現像し、レジストパタ−ンを形成した後
（図４（ｂ））、ＲＩＥにより反射防止膜のエッチング
を行う（図４（ｃ））。ここで、無機材料の堆積工程
は、スループット、コスト的にも不利であると同時に、
膜により得られる反射率は限られており、後に示すよう
に、反射率が低すぎるために問題が生じる場合もある。
一方、有機材料を用いた場合、膜形成はスピンコートで
行うためプロセスは簡便であるが、この場合、段差基板
に均一に膜を形成することは不可能であり、必ず膜厚に
ムラが生じる。この様な膜厚のムラは、特に薄膜の場
合、反射率のムラにつながり易く、パタ−ン精度に悪影
響を与える。また厚膜にすると、除去の最にレジストの
寸法シフトが生じ易くなる。また、反射率の調整はある
程度膜厚調整により行うことができるが、一様に塗布で
きる膜厚には限りがあり、極端な薄膜化は不可能であ
る。さらにまた、有機高分子膜を使用する場合、レジス
ト膜との間に中間混合層が形成され易く、パタ−ン形成
に悪影響を与える。FIG. 4 shows a pattern forming method using a conventional antireflection film. After depositing an inorganic material such as TiN on the semiconductor substrate 1 or applying an organic material containing a dye to form an antireflection film 8, a photosensitive resin is applied to form a resist film 4 (see FIG. )). After exposing the resist film and developing it to form a resist pattern (FIG. 4B), the antireflection film is etched by RIE (FIG. 4C). Here, the deposition process of the inorganic material is disadvantageous in terms of throughput and cost, and at the same time,
The reflectance obtained by the film is limited, and as will be shown later, the reflectance may be too low, which may cause a problem.
On the other hand, when an organic material is used, the film formation is performed by spin coating, so the process is simple, but in this case it is not possible to form a film uniformly on the stepped substrate, and the film thickness will always be uneven. . Such unevenness of the film thickness, especially in the case of a thin film, tends to lead to unevenness of the reflectance, which adversely affects the pattern accuracy. In addition, when the film is thick, the dimension shift of the resist is likely to occur during the removal. Further, the reflectance can be adjusted to some extent by adjusting the film thickness, but the film thickness that can be applied uniformly is limited, and it is impossible to make the film extremely thin. Furthermore, when the organic polymer film is used, an intermediate mixed layer is easily formed between the organic polymer film and the resist film, which adversely affects the pattern formation.
【０００４】また、上記のようなプロセス上の問題点以
外にも、基板からの反射を抑制すること自体がレジスト
パタ−ン形成に与える影響がある。上記の様に、基板反
射を抑制しなければ正確なパタ−ンの転写は困難であ
り、反射防止膜を形成することにより、レジストパタ−
ンはマスクに忠実なものとなるものの、極端に基板反射
をなくすとレジストの底部が露光され難くなり、ネガ型
レジストではアンダーカット、ポジ型レジストではテー
パが生じ、解像度が低下するという問題があった。In addition to the above-mentioned problems in the process, the suppression of reflection from the substrate itself has an influence on the resist pattern formation. As described above, accurate pattern transfer is difficult unless the substrate reflection is suppressed, and the resist pattern is formed by forming an antireflection film.
Although the mask is faithful to the mask, if the substrate reflection is extremely eliminated, the bottom of the resist becomes difficult to be exposed, and there is a problem that undercut occurs in negative resist and taper occurs in positive resist, which lowers resolution. It was
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように、反射防
止膜を使用するレジストプロセスは、特に露光光に遠紫
外線を用い、高透明性レジストで、高反射基板上にレジ
ストパタ−ンを形成する場合、欠かせないプロセスにな
りつつあるが、プロセスの複雑化、エッチング時の寸法
シフトという大きな問題がある。また、反射率の極端な
低下による解像度の低下、パタ−ン形状の劣化も深刻な
課題である。さらに、有機材料のスピンコートによる反
射防止膜は、段差基板上に一様な膜厚で形成することが
困難であるために、レジストパタ−ンの寸法ばらつき、
さらにはエッチング時の寸法シフト量のばらつきが大き
くなるという問題があった。As described above, in the resist process using the antireflection film, deep ultraviolet rays are used as the exposure light, and the resist pattern is formed on the highly reflective substrate with a highly transparent resist. In this case, it is becoming an indispensable process, but there are major problems such as complication of the process and dimensional shift during etching. Further, deterioration of resolution due to extreme decrease of reflectance and deterioration of pattern shape are also serious problems. Furthermore, since it is difficult to form an antireflection film by spin coating of an organic material with a uniform film thickness on a stepped substrate, dimensional variations in the resist pattern,
Further, there is a problem that the variation in the dimension shift amount during etching becomes large.
【０００６】これらの問題を解決するために、簡便なプ
ロセスで、適度な反射率を与える反射防止膜を、段差基
板上に一様に形成し、殆ど寸法シフトを起こさずに除去
することが可能な微細パターン形成方法を完成した。In order to solve these problems, it is possible to uniformly form an antireflection film giving an appropriate reflectance on a stepped substrate by a simple process and remove it without causing a dimensional shift. The fine pattern forming method was completed.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の微細パターン形
成方法は、芳香環あるいは二重結合を含み、遠紫外線を
吸収することが可能である有機化合物を気体状態とし、
半導体基板を前記気体雰囲気中で処理することにより、
前記半導体基板上に有機単分子膜または有機多分子膜か
らなる第１層すなわち反射防止膜を形成する工程と、感
光性樹脂を塗布することにより第２層を形成する工程
と、遠紫外線により露光した後現像処理することにより
レジストパターンを形成する工程とを備えた方法を提供
するものである。The method for forming a fine pattern of the present invention is a method in which an organic compound containing an aromatic ring or a double bond and capable of absorbing deep ultraviolet rays is brought into a gas state,
By processing the semiconductor substrate in the gas atmosphere,
A step of forming a first layer made of an organic monomolecular film or an organic polymolecular film, that is, an antireflection film on the semiconductor substrate; a step of forming a second layer by applying a photosensitive resin; And a step of forming a resist pattern by performing development processing after the above.
【０００８】そして、望ましくは、反射防止膜を形成す
る化合物がＮ−Ｎ,Ｎ−Ｈ,Ｎ−Ｓｉ,Ｓ−Ｓ,Ｓ−Ｈ結合
の何れかを含み、あるいは分解してこれらの結合を形成
することにより、これらの物質が半導体基板と化学吸着
により結合することを特徴とするものである。Preferably, the compound forming the antireflection film contains any of N--N, N--H, N--Si, SS, S--H bonds, or is decomposed to form these bonds. When formed, these substances are bound to the semiconductor substrate by chemisorption.
【０００９】また、本発明の微細パタ−ン形成方法は、
分子中に芳香環、あるいは二重結合を含み、遠紫外線を
吸収することが可能であり、かつ水酸基、または、カル
ボキシル基を含みアルカリ水溶液に可溶な有機化合物を
気体状態とし、半導体基板を前記気体雰囲気中で処理す
ることにより、前記半導体基板上に有機単分子膜または
有機多分子膜からなる第１層、すなわち反射防止膜を形
成する工程と、感光性樹脂を塗布した後熱処理を行い、
第２層を形成する工程と、遠紫外線により第２層を露光
する工程と、アルカリ水溶液で現像することにより第２
層にレジストパタ−ンを形成すると同時に第１層の露出
した部分を除去する工程とを備えた方法を提供するもの
である。Further, the fine pattern forming method of the present invention is
The aromatic ring, or a double bond in the molecule, capable of absorbing far-ultraviolet light, and having a hydroxyl group, or a carboxyl group, and an organic compound soluble in an alkaline aqueous solution are put into a gas state, and the semiconductor substrate is By processing in a gas atmosphere, a step of forming a first layer composed of an organic monomolecular film or an organic polymolecular film, that is, an antireflection film on the semiconductor substrate, and performing a heat treatment after applying a photosensitive resin,
A step of forming the second layer, a step of exposing the second layer with deep ultraviolet rays, and a step of developing the second layer with an alkaline aqueous solution.
Forming a resist pattern on the layer and simultaneously removing the exposed portion of the first layer.
【００１０】また、本発明の微細パタ−ン形成方法は、
分子中に芳香環、あるいは二重結合を含み、遠紫外線を
吸収することが可能な有機化合物を気体状態とし、半導
体基板を前記気体雰囲気中で処理することにより、半導
体基板上に有機単分子膜または有機多分子膜からなる第
１層、すなわち反射防止膜を形成する工程と、感光性樹
脂を塗布した後熱処理を行い、第２層を形成する工程
と、遠紫外線により第２層を露光する工程と、アルカリ
水溶液で現像することにより第２層にレジストパタ−ン
を形成する工程と、第２層のレジストパタ−ンをマスク
として、プラズマ、または反応性イオンエッチングによ
り、第１層のエッチングを行う工程とを備えた方法を提
供するものである。Further, the fine pattern forming method of the present invention is
An organic monomolecular film is formed on a semiconductor substrate by treating an organic compound containing an aromatic ring or a double bond in the molecule and capable of absorbing far ultraviolet rays into a gas state and treating the semiconductor substrate in the gas atmosphere. Alternatively, a step of forming a first layer composed of an organic multi-layer film, that is, an antireflection film, a step of applying a photosensitive resin and then performing a heat treatment to form a second layer, and exposing the second layer to deep ultraviolet rays Step, forming a resist pattern on the second layer by developing with an alkaline aqueous solution, and etching the first layer by plasma or reactive ion etching using the resist pattern of the second layer as a mask And a method including the steps.
【００１１】さらにまた、本発明の微細パタ−ン形成方
法は、上記第２層のレジストパタ−ンをマスクとして、
プラズマ、または反応性イオンエッチングにより、第１
層のエッチングと同時に基板のエッチングを行うことを
特徴とする方法を提供するものである。Furthermore, the fine pattern forming method of the present invention uses the resist pattern of the second layer as a mask.
First by plasma or reactive ion etching
It is intended to provide a method characterized in that the substrate is etched at the same time as the layer is etched.
【００１２】[0012]
【作用】本発明によれば、前記した微細パターン形成方
法により、均一な膜厚で、適度な反射率を与える反射防
止膜を容易に形成でき、容易に除去できるため、マスク
から基板への、正確で、高精度なパタ−ンの転写を容易
に行うことができる。特に、反射防止膜を構成する分子
は、芳香環、または共役二重結合等の遠紫外線を吸収す
る原子団を含むため、十分に遠紫外線を吸収することが
できる。According to the present invention, since the antireflection film having a uniform film thickness and providing an appropriate reflectance can be easily formed and easily removed by the above-described fine pattern forming method, it is possible to remove the film from the mask to the substrate. Accurate and highly accurate pattern transfer can be easily performed. In particular, since the molecule constituting the antireflection film contains an aromatic ring or an atomic group such as a conjugated double bond that absorbs far ultraviolet rays, it can sufficiently absorb far ultraviolet rays.
【００１３】また、反射防止膜を形成する化合物とし
て、Ｎ−Ｎ,Ｎ−Ｈ,Ｎ−Ｓｉ,Ｓ−Ｓ,Ｓ−Ｈ結合を含む
化合物を用いれば、第１層は基板に一様に吸着し、さら
に続けると、第１層上に次々と堆積する。堆積を続ける
と膜厚が厚くなり、反射率は低下しているので、適当な
膜厚で堆積をやめれば、適度な反射率を与える反射防止
膜を形成することができる。この様にして、均質な薄膜
を形成することにより、基板反射の影響を抑制し、しか
も反射率を下げ過ぎないことが可能になる。If a compound containing N--N, N--H, N--Si, S--S, S--H bonds is used as the compound for forming the antireflection film, the first layer is uniformly formed on the substrate. When it is adsorbed and further continued, it is successively deposited on the first layer. Since the film thickness becomes thicker and the reflectance decreases as the deposition is continued, if the deposition is stopped with an appropriate film thickness, an antireflection film giving an appropriate reflectance can be formed. By thus forming a uniform thin film, it becomes possible to suppress the influence of substrate reflection and prevent the reflectance from being lowered too much.
【００１４】また、反射防止膜の除去方法としては、予
め材料中に水酸基、カルボキシル基等のアルカリ水溶液
に対する溶解性を与える置換基を含ませておくことによ
り、現像の際に、同時にアルカリ水溶液に溶解する。ま
た、ドライエッチングによる除去を行う場合も、膜厚が
薄いために容易に除去できると同時に、膜厚が均一であ
るので、寸法シフト、あるいは寸法シフト量のバラツキ
がほとんど発生しない。このことは、反射防止膜のみを
単独で除去する場合も、同時に基板をエッチングする場
合も同様である。As a method for removing the antireflection film, a substituent such as a hydroxyl group or a carboxyl group which imparts solubility to an alkaline aqueous solution is contained in the material in advance, so that the alkaline aqueous solution can be simultaneously removed during development. Dissolve. Further, when the film is removed by dry etching, the film thickness is thin, so that the film can be easily removed. At the same time, the film thickness is uniform, so that the dimension shift or the variation in the dimension shift amount hardly occurs. This is the same both when the antireflection film alone is removed and when the substrate is simultaneously etched.
【００１５】[0015]
【実施例】まず、本発明の概要を述べる。本発明は、酸
化膜、窒化膜、金属等の基板上に、遠紫外線を用いてパ
タ−ン形成する際に、基板に単分子膜または多分子膜か
らなる反射防止膜を形成し、基板反射を抑制することに
より、上記の様な課題を解決しようとするものである。
ここで、反射防止膜を形成する材料は、薄膜で露光光を
十分吸収できるものでなければならない。そのため、分
子中に芳香環等の共役二重結合を多く含む化合物が望ま
しい。また、単分子膜、または多分子膜を安定して形成
するために、Ｎ−Ｎ，Ｎ−Ｈ、Ｎ−Ｓｉ，Ｓ−Ｓ，Ｓ−
Ｈ結合等を有し、基板に吸着することができる化合物が
望ましい。さらに、化合物は常温で液体であり、容易に
気体となるものでなくてはならない。例えば、（化１）
の様な物質は、上記の性質を合わせ持つ。ここでＲ1〜
Ｒ6は、置換基を含んでもよいアルキル基、フェニル基
などであり、Ｒ1〜Ｒ6の少なくとも一つは芳香環を含
む。First, the outline of the present invention will be described. The present invention forms an antireflection film consisting of a monomolecular film or a polymolecular film on a substrate when forming a pattern using deep ultraviolet rays on a substrate such as an oxide film, a nitride film, or a metal, and reflects the substrate. By suppressing the above, it is intended to solve the above problems.
Here, the material forming the antireflection film must be a thin film that can sufficiently absorb the exposure light. Therefore, a compound containing many conjugated double bonds such as aromatic rings in the molecule is desirable. Further, in order to stably form a monomolecular film or a polymolecular film, N-N, N-H, N-Si, S-S, S-
A compound having an H bond or the like and capable of adsorbing to the substrate is desirable. Further, the compound must be a liquid at room temperature and easily become a gas. For example,
Substances such as have the above properties together. Where R 1 ~
R 6 is an alkyl group which may have a substituent, a phenyl group or the like, and at least one of R 1 to R 6 contains an aromatic ring.
【００１６】[0016]
【化１】 [Chemical 1]
【００１７】また、化合物を気体状態にする手段として
は、加熱、減圧、バブリング等があり、何れの方法を用
いても、また、これらを組み合わせても同様の効果が得
られる。Further, as a means for bringing the compound into a gas state, there are heating, decompression, bubbling and the like, and the same effect can be obtained by using any method or by combining these methods.
【００１８】一方、前記のようにして形成した反射防止
膜を取り除く方法としては、現像時に同時に除去する場
合、現像後、反射防止膜をプラズマあるいはＲＩＥによ
り除去する場合、また、プラズマあるいはＲＩＥにより
反射防止膜を除去する際に、基板を同時にドライエッチ
ングする場合がある。On the other hand, as a method of removing the antireflection film formed as described above, the antireflection film is removed at the same time during development, the antireflection film is removed by plasma or RIE after development, and the antireflection film is reflected by plasma or RIE. When removing the protective film, the substrate may be dry-etched at the same time.
【００１９】現像時に同時に除去する場合、反射防止膜
を構成する化合物は、（化２）の様に、水酸基、あるい
はカルボキシル基を有し、アルカリ可溶性であることが
望ましい。また、アルカリ水溶液との水和力よりも、基
板との結合が弱いものでなければならない。ここでＲ7
〜Ｒ10は、置換基を含んでもよいアルキル基、フェニル
基などを示す。When simultaneously removed during development, the compound constituting the antireflection film preferably has a hydroxyl group or a carboxyl group as shown in Chemical formula 2 and is alkali-soluble. Further, the bond with the substrate must be weaker than the hydration power with the alkaline aqueous solution. Where R 7
To R 10 represent an alkyl group which may have a substituent, a phenyl group or the like.
【００２０】[0020]
【化２】 [Chemical 2]
【００２１】プラズマあるいはＲＩＥにより除去する場
合、反射防止膜の構成には制約はない。プラズマ、ＲＩ
Ｅには、酸素系のガスを用いることにより、基板に影響
を与えずに反射防止膜をエッチングすることが可能であ
る。なお、反射防止膜の膜厚は、数ｎｍ〜数十ｎｍであ
るため、エッチングに要する時間は数十秒で良く、レジ
ストパタ−ンの寸法シフトをほとんど起こさない。ま
た、同時に基板のエッチングを行う場合も、反射防止膜
の膜厚が薄いため、通常基板をドライエッチングする条
件で容易に除去され、レジストパタ−ンの寸法シフトを
起こさない。When removing by plasma or RIE, there is no restriction on the structure of the antireflection film. Plasma, RI
By using an oxygen-based gas for E, it is possible to etch the antireflection film without affecting the substrate. Since the thickness of the antireflection film is several nm to several tens of nm, the time required for etching may be several tens of seconds, and the dimension shift of the resist pattern hardly occurs. Further, even when the substrate is etched at the same time, since the antireflection film is thin, it is easily removed under the condition that the substrate is dry-etched, and the dimension shift of the resist pattern does not occur.
【００２２】（実施例１）以下、本発明の一実施例の微
細パターン形成方法について図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の一実施例に於ける工程断面図であ
る。(Embodiment 1) A fine pattern forming method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A to 1D are process sectional views in one embodiment of the present invention.
【００２３】半導体基板１を（化３）の気体雰囲気２中
で６０秒間処理し（図１（ａ））、厚さ１０ｎｍの反射
防止膜３を得た。反射防止膜を形成した半導体基板の２
４８ｎｍの遠紫外線に対する反射率は、３５％であり、
反射防止膜形成前の反射率が７２％であったので、十分
に基板からの反射を抑制できた。The semiconductor substrate 1 was treated in the gas atmosphere 2 of (Chemical Formula 3) for 60 seconds (FIG. 1A) to obtain an antireflection film 3 having a thickness of 10 nm. 2 of the semiconductor substrate which formed the antireflection film
The reflectance for deep UV of 48 nm is 35%,
Since the reflectance before forming the antireflection film was 72%, the reflection from the substrate could be sufficiently suppressed.
【００２４】[0024]
【化３】 [Chemical 3]
【００２５】その後、１.０μｍのレジスト膜４を形成
し、マスク５を通してＫｒＦエキシマレーザ光６を照射
した後（図１（ｂ））、現像することにより、垂直な形
状のレジストパタ−ンを、段差部のハレーションの影響
を受けずに安定して形成することができた（図１
（ｃ））。After that, a resist film 4 having a thickness of 1.0 μm is formed, irradiated with KrF excimer laser light 6 through a mask 5 (FIG. 1B), and then developed to form a vertical resist pattern. Stable formation was possible without being affected by halation on the stepped portion (Fig. 1
(C)).
【００２６】以上のように、本実施例によれば、高反射
の半導体基板を反射防止膜形成材料のガス雰囲気中で処
理することにより反射防止膜３が形成でき、この反射防
止膜３で反射を抑制することにより、段差上でも安定し
てレジストパタ−ンを形成することができる。As described above, according to this embodiment, the antireflection film 3 can be formed by processing the highly reflective semiconductor substrate in the gas atmosphere of the antireflection film forming material, and the antireflection film 3 reflects the light. By suppressing the above, the resist pattern can be stably formed even on the step.
【００２７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
の微細パタ−ン形成方法について、図面を参照しながら
説明する。図２は、本発明の第２の実施例における工程
断面図である。(Second Embodiment) A fine pattern forming method according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A to 2D are process cross-sectional views in the second embodiment of the present invention.
【００２８】半導体基板１を（化４）の気体雰囲気２中
で９０秒間処理し（図２（ａ））、厚さ１５ｎｍの反射
防止膜３を得た。反射防止膜を形成した半導体基板の２
４８ｎｍの遠紫外線に対する反射率は、３０％であり、
反射防止膜形成前の反射率が７６％であったので、十分
に基板からの反射を抑制できた。The semiconductor substrate 1 was treated in the gas atmosphere 2 of (Chemical Formula 4) for 90 seconds (FIG. 2A) to obtain an antireflection film 3 having a thickness of 15 nm. 2 of the semiconductor substrate which formed the antireflection film
The reflectance for deep UV of 48 nm is 30%,
Since the reflectance before the formation of the antireflection film was 76%, the reflection from the substrate could be sufficiently suppressed.
【００２９】[0029]
【化４】 [Chemical 4]
【００３０】その後、１.０μｍのレジスト膜４を形成
し、マスク５を通してＫｒＦエキシマレーザ光７を照射
した後（図２（ｂ））、ＴＭＡＨ２.３８％の有機アル
カリ水溶液により、１分間の現像処理を行ったところ、
垂直な形状のレジストパタ−ンが形成されると同時に、
反射防止膜も除去することができた。この際、段差部の
ハレーションの影響は観察されなかった（図２
（ｃ））。After that, a resist film 4 having a thickness of 1.0 μm is formed and irradiated with KrF excimer laser light 7 through a mask 5 (FIG. 2 (b)), and then developed for 1 minute by an aqueous solution of TMAH 2.38% in an organic alkali. After processing,
At the same time as a vertical resist pattern is formed,
The antireflection film could also be removed. At this time, the effect of halation on the step portion was not observed (Fig. 2
(C)).
【００３１】以上のように、本実施例によれば、高反射
の半導体基板を水酸基を含む反射防止膜形成材料のガス
雰囲気中で処理することにより反射防止膜３が形成で
き、この反射防止膜３で反射を抑制することにより、段
差上でも安定してレジストパタ−ンを形成することがで
き、特別なプロセスを加えることなく、寸法シフトもな
く、反射防止膜を除去することができる。As described above, according to this embodiment, the antireflection film 3 can be formed by treating the highly reflective semiconductor substrate in the gas atmosphere of the antireflection film forming material containing a hydroxyl group. By suppressing the reflection in step 3, the resist pattern can be stably formed even on the step, and the antireflection film can be removed without adding a special process and without dimensional shift.
【００３２】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
の微細パタ−ン形成方法について説明する。(Third Embodiment) A fine pattern forming method according to a third embodiment of the present invention will be described below.
【００３３】実施例１と同様に、反射防止膜３を形成し
た後、レジスト膜４を形成し、露光、現像を行うことに
よりレジストパタ−ンを形成した後、Ｏ2ガス系ＲＩＥ
により３０秒間の処理を行ったところ、反射防止膜３を
容易に除去することができた。この際レジストパタ−ン
の寸法シフトは殆ど発生しなかった。In the same manner as in Example 1, after forming the antireflection film 3, the resist film 4 is formed, and the resist pattern is formed by performing exposure and development, and then O 2 gas RIE.
When the treatment was performed for 30 seconds, the antireflection film 3 could be easily removed. At this time, the dimension shift of the resist pattern hardly occurred.
【００３４】以上のように、本実施例によれば、ガス雰
囲気中で処理することにより形成した反射防止膜３は、
レジストパタ−ン形成後、Ｏ2ＲＩＥにより容易に、寸
法シフトを起こさずに除去することができる。As described above, according to this embodiment, the antireflection film 3 formed by processing in the gas atmosphere is
After the resist pattern is formed, it can be easily removed by O 2 RIE without causing a dimensional shift.
【００３５】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
の微細パタ−ン形成方法について図面を参照しながら説
明する。図３は、本発明の第４の実施例における工程断
面図である。(Fourth Embodiment) A fine pattern forming method according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 3A to 3D are process cross-sectional views in the fourth embodiment of the present invention.
【００３６】実施例１と同様に、半導体基板１上に反射
防止膜３を形成した後、レジスト膜４を形成し、露光、
現像を行うことによりレジストパタ−ンを形成した後
（図３（ａ））、塩素ガス系ＲＩＥによるドライエッチ
ングを行ったところ、寸法シフトは反射防止膜のない場
合と殆ど変わりなく被エッチング膜７のエッチングを行
うことができ、基板段差によるハレイションの影響のな
いパタ−ンを形成することができた（図３（ｂ））。Similar to the first embodiment, after the antireflection film 3 is formed on the semiconductor substrate 1, the resist film 4 is formed, exposed,
After forming a resist pattern by developing (FIG. 3 (a)), dry etching by chlorine gas type RIE showed that the dimension shift was almost the same as in the case without the antireflection film. It was possible to perform etching, and it was possible to form a pattern that was not affected by halation due to the step difference in the substrate (FIG. 3B).
【００３７】以上のように、本実施例によれば、ガス雰
囲気中で処理することにより形成した反射防止膜３は、
レジストパタ−ン形成後、通常通りのエッチング処理を
行う際に容易に除去され、寸法シフト等の悪影響を殆ど
与えない。As described above, according to this embodiment, the antireflection film 3 formed by processing in the gas atmosphere is
After the resist pattern is formed, it is easily removed when the usual etching process is performed, and there is almost no adverse effect such as dimensional shift.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高反射率を持つ段差基板上に、芳香環、あるいは二重結
合を含み、遠紫外線を吸収することができる有機化合物
を用いることにより、反射防止膜を形成でき、段差部の
乱反射による影響を緩和できる。特に、膜形成材料を気
相状態とし、半導体基板に吸着、あるいは堆積させるプ
ロセスを用いるため、従来の樹脂を用いて、スピンコー
トを行う反射防止膜の様に、段差の影響を受けることな
く、均一な膜厚で形成でき、かつ薄膜化も可能である。As described above, according to the present invention,
An antireflective film can be formed by using an aromatic ring or an organic compound that contains a double bond and can absorb far ultraviolet rays on a stepped substrate with high reflectance, and mitigates the effect of irregular reflection at the stepped portion. it can. In particular, since the process of adsorbing or depositing the film forming material on the semiconductor substrate is used in the vapor phase state, it is possible to use the conventional resin without being affected by the step like the antireflection film for spin coating. It can be formed with a uniform film thickness and can be thinned.
【００３９】また、分子中に、Ｎ−Ｎ,Ｎ−Ｈ,Ｎ−Ｓ
ｉ,Ｓ−Ｓ,Ｓ−Ｈ結合の何れかを含むことにより、分子
が基板に化学吸着を起こすことにより、より安定して反
射防止膜を形成することができる。さらにまた、反射率
は膜厚により容易に制御することが可能である。従っ
て、適当な反射率を与える反射防止膜を安定して形成す
ることが可能であるため、反射率を低減し過ぎることに
よるレジストパタ−ンの形状劣化、解像度の低下を防ぐ
ことができる。In the molecule, N--N, N--H, N--S
By including any of i, S—S, and S—H bonds, the molecules cause chemisorption on the substrate, so that the antireflection film can be formed more stably. Furthermore, the reflectance can be easily controlled by the film thickness. Therefore, it is possible to stably form an antireflection film that gives an appropriate reflectance, so that it is possible to prevent the deterioration of the shape of the resist pattern and the deterioration of the resolution due to the excessive reduction of the reflectance.
【００４０】さらに、膜厚が均一であるため基板反射
率、エッチング時の寸法シフト量にもばらつきがなく、
安定して、レジストパタ−ン、あるいはエッチング後の
パタ−ンの形成が可能となる。また、薄膜であるため
に、除去時の寸法シフトが殆ど問題にならない。またこ
の反射膜形成の工程は、従来レジストコート前に行って
いるＨＭＤＳ（へキサメチルジシラザン）の気相処理と
殆ど同じであり、非常に容易に行うことができ、さら
に、反射防止膜形成材料中に水酸基、カルボキシル基等
の水素結合可能な基を含ませることにより、現像液であ
る有機アルカリ水溶液に対し可溶となり、現像と同時に
除去を行うことが可能となるため、特別なプロセスを必
要としない。また、ドライエッチングにより除去を行う
場合も、容易に行うことができ、さらに同時に基板のエ
ッチングを行えば通常通りにエッチングが可能であるた
め、特別な除去工程を行う必要がない。従って、本発明
を用いることにより、反射防止膜を用いた、高反射基板
への遠紫外線による微細パタ−ン形成に有効に作用す
る。Furthermore, since the film thickness is uniform, there is no variation in the substrate reflectance and the amount of dimensional shift during etching.
It is possible to stably form a resist pattern or a pattern after etching. Further, since it is a thin film, dimensional shift at the time of removal hardly poses a problem. The process of forming the reflection film is almost the same as the gas phase treatment of HMDS (hexamethyldisilazane) which is conventionally performed before resist coating, and can be performed very easily. By including a group capable of hydrogen bonding such as hydroxyl group and carboxyl group in the material, it becomes soluble in the organic alkaline aqueous solution which is the developing solution and can be removed at the same time as the development. do not need. Also, the removal by dry etching can be easily performed, and if the substrate is etched at the same time, the etching can be performed as usual, so that no special removal step is required. Therefore, the use of the present invention effectively acts on the formation of a fine pattern by a deep ultraviolet ray on a highly reflective substrate using an antireflection film.
【図１】本発明の第１の実施例における微細パターン形
成方法の工程断面図FIG. 1 is a process sectional view of a fine pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２の実施例における微細パターン形
成方法の工程断面図FIG. 2 is a process sectional view of a fine pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第４の実施例における微細パターン形
成方法の工程断面図FIG. 3 is a process sectional view of a fine pattern forming method according to a fourth embodiment of the present invention.
【図４】従来の微細パタ−ン形成方法の工程断面図FIG. 4 is a process sectional view of a conventional method for forming a fine pattern.
１ 半導体シリコン基板 ２ 反射防止膜材料ガス ３ 反射防止膜 ４ レジスト ５ マスク ６ 遠紫外線 ７ 被エッチング膜 ８ 従来の反射防止膜 1 Semiconductor Silicon Substrate 2 Antireflection Film Material Gas 3 Antireflection Film 4 Resist 5 Mask 6 Far Ultraviolet 7 Etched Film 8 Conventional Antireflection Film
Claims (5)
線を吸収することが可能な有機化合物を気体状態とし、
半導体基板を前記気体雰囲気中で処理することにより、
前記半導体基板上に有機単分子膜または有機多分子膜か
らなる第１層を形成する工程と、 感光性樹脂を塗布した後熱処理することにより第２層を
形成する工程と、 遠紫外線により露光した後、現像処理することによりレ
ジストパターンを形成する工程とを備えた微細パターン
形成方法。1. An organic compound containing an aromatic ring or a double bond and capable of absorbing far ultraviolet rays is changed to a gas state,
By processing the semiconductor substrate in the gas atmosphere,
Forming a first layer composed of an organic monomolecular film or an organic polymolecular film on the semiconductor substrate; forming a second layer by applying a heat treatment after applying a photosensitive resin; and exposing to deep ultraviolet rays. After that, a fine pattern forming method including a step of forming a resist pattern by developing.
Ｎ−Ｈ,Ｎ−Ｓｉ,Ｓ−Ｓ,Ｓ−Ｈ結合の何れかを含み、
あるいは分解してこれらの基を発生することにより、単
分子膜、または多分子膜の最下層が半導体基板と化学吸
着により結合することを特徴とする請求項１記載の微細
パタ−ン形成方法。2. The organic compound constituting the first layer is N--N,
Including any of N-H, N-Si, S-S, S-H bonds,
2. The method for forming a fine pattern according to claim 1, wherein the lowermost layer of the monomolecular film or the polymolecular film is bonded to the semiconductor substrate by chemisorption by decomposing and generating these groups.
み、遠紫外線を吸収することが可能であり、かつ水酸
基、または、カルボキシル基を含みアルカリ水溶液に可
溶な有機化合物を気体状態とし、半導体基板を前記気体
雰囲気中で処理することにより、前記半導体基板上に有
機単分子膜または有機多分子膜からなる第１層を形成す
る工程と、 感光性樹脂を塗布した後熱処理を行い、第２層を形成す
る工程と、 遠紫外線により第２層を露光する工程と、 アルカリ水溶液で現像することにより第２層にレジスト
パタ−ンを形成すると同時に第１層の露出した部分を除
去する工程とを備えた微細パタ−ン形成方法。3. An organic compound containing an aromatic ring or a double bond in the molecule, capable of absorbing far-ultraviolet light, and having a hydroxyl group or a carboxyl group and soluble in an alkaline aqueous solution is brought into a gas state. A step of forming a first layer of an organic monomolecular film or an organic polymolecular film on the semiconductor substrate by processing the semiconductor substrate in the gas atmosphere, and performing a heat treatment after applying a photosensitive resin, A step of forming a second layer, a step of exposing the second layer to deep ultraviolet rays, and a step of forming a resist pattern on the second layer by developing with an alkaline aqueous solution and simultaneously removing the exposed portion of the first layer And a fine pattern forming method comprising:
み、遠紫外線を吸収することが可能な有機化合物を気体
状態とし、半導体基板を前記気体雰囲気中で処理するこ
とにより、前記半導体基板上に有機単分子膜または有機
多分子膜からなる第１層を形成する工程と、 感光性樹脂を塗布した後熱処理を行い、第２層を形成す
る工程と、 遠紫外線により第２層を露光する工程と、 アルカリ水溶液で現像することにより第２層にレジスト
パタ−ンを形成する工程と、 第２層をマスクとして、プラズマ、または反応性イオン
エッチングにより、第１層のエッチングを行う工程とを
備えた微細パタ−ン形成方法。4. A semiconductor substrate obtained by treating an organic compound containing an aromatic ring or a double bond in a molecule and capable of absorbing far ultraviolet rays into a gas state and treating the semiconductor substrate in the gas atmosphere. A step of forming a first layer made of an organic monomolecular film or an organic multimolecular film on the top, a step of applying a heat treatment after applying a photosensitive resin to form a second layer, and exposing the second layer by far ultraviolet rays And a step of forming a resist pattern on the second layer by developing with an alkaline aqueous solution, and a step of etching the first layer by plasma or reactive ion etching using the second layer as a mask. A fine pattern forming method provided.
ングを行うことを特徴とする請求項４記載の微細パタ−
ン形成方法。5. The fine pattern according to claim 4, wherein the etching of the substrate is performed simultaneously with the etching of the first layer.
Forming method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12126593A JPH06333817A (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Fine pattern formation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12126593A JPH06333817A (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Fine pattern formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06333817A true JPH06333817A (en) | 1994-12-02 |
Family
ID=14806977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12126593A Pending JPH06333817A (en) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | Fine pattern formation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06333817A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053378A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-21 | Clariant International Ltd. | Pattern forming method |
| US9379019B2 (en) | 2014-10-06 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing a semiconductor device |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP12126593A patent/JPH06333817A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999053378A1 (en) * | 1998-04-08 | 1999-10-21 | Clariant International Ltd. | Pattern forming method |
| US9379019B2 (en) | 2014-10-06 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Methods of manufacturing a semiconductor device |
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