JPH0669124A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
- Publication number
- JPH0669124A JPH0669124A JP22271992A JP22271992A JPH0669124A JP H0669124 A JPH0669124 A JP H0669124A JP 22271992 A JP22271992 A JP 22271992A JP 22271992 A JP22271992 A JP 22271992A JP H0669124 A JPH0669124 A JP H0669124A
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- Japan
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- antireflection film
- layer
- etched
- polymer
- pattern
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体装置の製造におけるリソグラフィー技
術利用のパターン形成方法に関し、露光時の反射防止膜
として、染料の混入が不要で且つレジスト層との界面に
インターミキシング層を生じさせないものを使って精度
よく反射防止膜を形成可能な方法を提供する。 【構成】 下式の構造単位を有する重合体を被エッチン
グ物上で加熱して形成されたものを反射防止膜として使
用する。 【化１】 （式中のＸはハロゲン又は−ＯＣＯＲ基、Ｒはアルキル
基）
術利用のパターン形成方法に関し、露光時の反射防止膜
として、染料の混入が不要で且つレジスト層との界面に
インターミキシング層を生じさせないものを使って精度
よく反射防止膜を形成可能な方法を提供する。 【構成】 下式の構造単位を有する重合体を被エッチン
グ物上で加熱して形成されたものを反射防止膜として使
用する。 【化１】 （式中のＸはハロゲン又は−ＯＣＯＲ基、Ｒはアルキル
基）
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造にお
いてフォトリソグラフィー及びエッチングを利用してパ
ターンを形成する方法に関する。
いてフォトリソグラフィー及びエッチングを利用してパ
ターンを形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造では、微細パターンは
リソグラフィー技術を用いて形成されている。微細化が
進んでいる現在では、可視光よりも波長の短い紫外線光
を用いたフォトリソグラフィーが主流になっている。
リソグラフィー技術を用いて形成されている。微細化が
進んでいる現在では、可視光よりも波長の短い紫外線光
を用いたフォトリソグラフィーが主流になっている。
【０００３】このようなフォトリソグラフィーにおいて
は、アルミニウム、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）
等の反射率の高い材料の表層を備えた基板上にパターン
を形成する場合に、露光時に基板からの反射のためレジ
スト膜にハレーションが発生して、そのため精度のよい
パターンが得られなくなってしまう。これを防ぐため
に、基板上に形成すべきレジスト膜の下に露光光源の光
を吸収して反射を抑制する性質のある反射防止膜を形成
する方法が提案されており、そして反射防止膜として
は、基材樹脂に光を吸収する染料を混合したものが使用
されている。
は、アルミニウム、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）
等の反射率の高い材料の表層を備えた基板上にパターン
を形成する場合に、露光時に基板からの反射のためレジ
スト膜にハレーションが発生して、そのため精度のよい
パターンが得られなくなってしまう。これを防ぐため
に、基板上に形成すべきレジスト膜の下に露光光源の光
を吸収して反射を抑制する性質のある反射防止膜を形成
する方法が提案されており、そして反射防止膜として
は、基材樹脂に光を吸収する染料を混合したものが使用
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】反射防止膜を利用する
従来のパターン形成方法では、反射防止膜上にフォトレ
ジスト層を形成する際にインターミキシング層ができる
ことがある。インターミキシング層は、前もって形成さ
れた反射防止膜上にレジスト材料を塗布するために用い
られる有機溶剤に反射防止膜の一部が溶解することによ
り生じるものであり、そしてこの層は後にレジストパタ
ーンの現像のために使用されるアルカリ現像液に不溶性
になるので、レジストパターニングに影響を及ぼす。そ
こで、形成された反射防止膜は溶剤に対して不溶性にな
ることが必要とされる。
従来のパターン形成方法では、反射防止膜上にフォトレ
ジスト層を形成する際にインターミキシング層ができる
ことがある。インターミキシング層は、前もって形成さ
れた反射防止膜上にレジスト材料を塗布するために用い
られる有機溶剤に反射防止膜の一部が溶解することによ
り生じるものであり、そしてこの層は後にレジストパタ
ーンの現像のために使用されるアルカリ現像液に不溶性
になるので、レジストパターニングに影響を及ぼす。そ
こで、形成された反射防止膜は溶剤に対して不溶性にな
ることが必要とされる。
【０００５】形成された反射防止膜を溶剤に不溶性にす
るこれまでの一般的方法は、反射防止膜材料を加熱する
かあるいは光を照射して架橋させることによるものであ
った。ところが、染料の耐熱性又は耐光性は一般的に十
分とは言えず、実用的な反射防止膜の実現は容易でなか
った。更に、反射防止膜材料の基材樹脂と染料との相溶
性も、効果的な反射防止膜を得る上での支障となること
があった。
るこれまでの一般的方法は、反射防止膜材料を加熱する
かあるいは光を照射して架橋させることによるものであ
った。ところが、染料の耐熱性又は耐光性は一般的に十
分とは言えず、実用的な反射防止膜の実現は容易でなか
った。更に、反射防止膜材料の基材樹脂と染料との相溶
性も、効果的な反射防止膜を得る上での支障となること
があった。
【０００６】本発明は、染料を混入する必要がなく、且
つフォトレジスト層形成時にインターミキシング層を生
じさせない材料を使って反射防止膜を精度よく形成する
ことができるパターン形成方法を提供することを目的と
する。
つフォトレジスト層形成時にインターミキシング層を生
じさせない材料を使って反射防止膜を精度よく形成する
ことができるパターン形成方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、被エッチング物上に予め形成した反射防止膜の上
にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層に
次いで形成したパターンをマスクとしてその下の反射防
止膜と被エッチング物とを選択的にエッチングすること
によりパターンを形成する方法において、反射防止膜と
して、下式で表される構造単位を有する重合体を被エッ
チング物上で加熱して形成されたものを用いることを特
徴とする。
法は、被エッチング物上に予め形成した反射防止膜の上
にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層に
次いで形成したパターンをマスクとしてその下の反射防
止膜と被エッチング物とを選択的にエッチングすること
によりパターンを形成する方法において、反射防止膜と
して、下式で表される構造単位を有する重合体を被エッ
チング物上で加熱して形成されたものを用いることを特
徴とする。
【０００８】
【化２】
【０００９】上式中のＸはハロゲン又は−ＯＣＯＲ基を
表し、アシルオキシ基−ＯＣＯＲのＲはアルキル基を表
す。このＲの炭素原子数には特別な制限はないと考えら
れるが、通常は入手のしやすさの点から、メチル基、エ
チル基、プロピル基等の低級アルキル基が都合よく使用
されよう。
表し、アシルオキシ基−ＯＣＯＲのＲはアルキル基を表
す。このＲの炭素原子数には特別な制限はないと考えら
れるが、通常は入手のしやすさの点から、メチル基、エ
チル基、プロピル基等の低級アルキル基が都合よく使用
されよう。
【００１０】また、上式中のｎは、重合体の分子量を好
ましくは５，０００〜５００，０００とするような数を
表す。ｎが小さくなって重合体の分子量が５，０００よ
り小さくなると、重合体が室温で液状になるので取扱い
が面倒になり、逆にｎが大きくなって重合体分子量が５
００，０００を超えるようになると、塗布時に使用する
溶剤に溶解しにくくなるので好ましくない。
ましくは５，０００〜５００，０００とするような数を
表す。ｎが小さくなって重合体の分子量が５，０００よ
り小さくなると、重合体が室温で液状になるので取扱い
が面倒になり、逆にｎが大きくなって重合体分子量が５
００，０００を超えるようになると、塗布時に使用する
溶剤に溶解しにくくなるので好ましくない。
【００１１】本発明の方法で使用する重合体は、任意の
方法で合成することができる。また、市販されているも
のを利用することも可能である。
方法で合成することができる。また、市販されているも
のを利用することも可能である。
【００１２】上記の式で表される重合体は、極性の強い
−ＣＮ基を有するので、極性のない又は弱い有機溶剤に
は溶解しないため、基板上に塗布する際には極性の強い
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジオキサン等を溶剤
として使用する。上式中のＸがアシルオキシ基の場合に
は、シクロヘキサノンのように相対的に極性の弱い溶剤
を使用することも可能である。
−ＣＮ基を有するので、極性のない又は弱い有機溶剤に
は溶解しないため、基板上に塗布する際には極性の強い
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジオキサン等を溶剤
として使用する。上式中のＸがアシルオキシ基の場合に
は、シクロヘキサノンのように相対的に極性の弱い溶剤
を使用することも可能である。
【００１３】配線材料の金属アルミニウムといったよう
な反射性の被エッチング物に塗布した重合体は、加熱に
より溶剤を除去するとともに不溶化することができる。
な反射性の被エッチング物に塗布した重合体は、加熱に
より溶剤を除去するとともに不溶化することができる。
【００１４】
【作用】本発明の方法で用いられる重合体は、加熱によ
り下式に示す反応で構造変化を生じ、溶剤に不溶となる
とともに共役系を形成して紫外線領域の光を吸収するよ
うになる。例えば、ポリα−シアノ酢酸ビニルを使って
形成した厚さ２０００Åの反射防止膜の紫外線領域の吸
光度は１．５程度以上となった。
り下式に示す反応で構造変化を生じ、溶剤に不溶となる
とともに共役系を形成して紫外線領域の光を吸収するよ
うになる。例えば、ポリα−シアノ酢酸ビニルを使って
形成した厚さ２０００Åの反射防止膜の紫外線領域の吸
光度は１．５程度以上となった。
【００１５】
【化３】
【００１６】上式で表されたＸの脱離は、共役系の形成
に先立ってそれよりも低い温度で起こる。脱離の起こる
温度はＸ基により、例えばＸが塩素である場合には１５
０℃よりやや高い程度で脱離が起こる。Ｘの脱離後、更
に例えば２５０℃以上の高温に加熱することによって、
共役系が形成される。
に先立ってそれよりも低い温度で起こる。脱離の起こる
温度はＸ基により、例えばＸが塩素である場合には１５
０℃よりやや高い程度で脱離が起こる。Ｘの脱離後、更
に例えば２５０℃以上の高温に加熱することによって、
共役系が形成される。
【００１７】上記の脱離は、酸が存在するとより低い温
度で起こさせることが可能である。そのため、適当な酸
発生剤を添加した溶液を使って塗布を行えば、その後の
加熱時により低温で脱離を行わせ、共役系の形成をもよ
り低温で促進させることができる。酸発生剤としては、
例えば、光の照射で酸を発生するオニウム塩のような化
合物を使用することができる。
度で起こさせることが可能である。そのため、適当な酸
発生剤を添加した溶液を使って塗布を行えば、その後の
加熱時により低温で脱離を行わせ、共役系の形成をもよ
り低温で促進させることができる。酸発生剤としては、
例えば、光の照射で酸を発生するオニウム塩のような化
合物を使用することができる。
【００１８】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
【００１９】実施例１ 図１（ａ）に示すように、シリコン基板１の上に被エッ
チング物であるアルミニウム層２をスパッタ法により
１．０μｍの膜厚で形成した。次に、式（Ｉ）で示され
る重合体として、関東化学社より入手したモノマをラジ
カル重合したポリα−シアノ酢酸ビニルの１０％ジメチ
ルホルムアミド溶液をアルミニウム層２の上にスピンコ
ートし、そして窒素雰囲気下で加熱して溶剤を除去し、
更に加熱を続けて２５０℃で１０分間保持して、図１
（ｂ）に示すように反射防止膜３を１０００Åの膜厚に
形成した。
チング物であるアルミニウム層２をスパッタ法により
１．０μｍの膜厚で形成した。次に、式（Ｉ）で示され
る重合体として、関東化学社より入手したモノマをラジ
カル重合したポリα−シアノ酢酸ビニルの１０％ジメチ
ルホルムアミド溶液をアルミニウム層２の上にスピンコ
ートし、そして窒素雰囲気下で加熱して溶剤を除去し、
更に加熱を続けて２５０℃で１０分間保持して、図１
（ｂ）に示すように反射防止膜３を１０００Åの膜厚に
形成した。
【００２０】次いで、ポジ型フォトレジストとしてＯＦ
ＰＲ８００（東京応化工業社製）を反射防止膜３の上に
塗布して、膜厚１．２μｍのフォトレジスト層４を形成
した（図１（ｃ））。この時、下層の反射防止膜は溶剤
に対して不溶化されているため、インターミキシング層
を生じさせることなくフォトレジストの塗布を行うこと
ができた。
ＰＲ８００（東京応化工業社製）を反射防止膜３の上に
塗布して、膜厚１．２μｍのフォトレジスト層４を形成
した（図１（ｃ））。この時、下層の反射防止膜は溶剤
に対して不溶化されているため、インターミキシング層
を生じさせることなくフォトレジストの塗布を行うこと
ができた。
【００２１】続いて、ｉ線を使ってマスク（図示せず）
を介してレジスト層４を露光し、そして現像によりレジ
ストパターンを形成した（図２（ａ））。そして次に、
パターニングされたフォトレジスト膜４をマスクとし、
酸素による反応性イオンエッチングを行って反射防止膜
４をエッチングした。この時には、反射防止膜３はレジ
スト膜４に比べて十分に薄く形成されているので、レジ
ストパターンを劣化させることなしに反射防止膜４のエ
ッチングを完了することができた（図２（ｂ））。
を介してレジスト層４を露光し、そして現像によりレジ
ストパターンを形成した（図２（ａ））。そして次に、
パターニングされたフォトレジスト膜４をマスクとし、
酸素による反応性イオンエッチングを行って反射防止膜
４をエッチングした。この時には、反射防止膜３はレジ
スト膜４に比べて十分に薄く形成されているので、レジ
ストパターンを劣化させることなしに反射防止膜４のエ
ッチングを完了することができた（図２（ｂ））。
【００２２】次いで、アルミニウム層２のエッチングを
行い、フォトレジストパターンがそのまま転写されたア
ルミニウム配線パターンを形成した（図２（ｃ））。続
いて、酸素プラズマによりレジスト膜４を除去し、更に
反射防止膜３を灰化させて除去して、最終的な配線パタ
ーン１０（配線幅０．５μｍ）を得た（図２（ｄ））。
行い、フォトレジストパターンがそのまま転写されたア
ルミニウム配線パターンを形成した（図２（ｃ））。続
いて、酸素プラズマによりレジスト膜４を除去し、更に
反射防止膜３を灰化させて除去して、最終的な配線パタ
ーン１０（配線幅０．５μｍ）を得た（図２（ｄ））。
【００２３】実施例２ 実施例１で使用したポリα−シアノ酢酸ビニルの溶液に
下式で表されるオニウム塩を１０％添加したものを使っ
て、反射防止膜を形成した。
下式で表されるオニウム塩を１０％添加したものを使っ
て、反射防止膜を形成した。
【００２４】
【化４】
【００２５】この場合には、２００℃の最終加熱温度で
実施例１と同様の不溶化共役反射防止膜を形成すること
ができ、そして同様の最終的配線パターンを形成するこ
とができた。
実施例１と同様の不溶化共役反射防止膜を形成すること
ができ、そして同様の最終的配線パターンを形成するこ
とができた。
【００２６】実施例３ ポリα−シアノ酢酸ビニルの代りに下式で表されるポリ
α−クロロアクリロニトリル（関東化学社より購入した
モノマをラジカル重合させて調製した）を使って、実施
例１の手順を繰返した。
α−クロロアクリロニトリル（関東化学社より購入した
モノマをラジカル重合させて調製した）を使って、実施
例１の手順を繰返した。
【００２７】
【化５】
【００２８】この場合には、塩素の脱離を１５０℃程度
の比較的低い温度で行わせることができ、そのため最終
加熱温度２００℃で良好な反射防止膜を形成することが
できた。実施例１と同様のアルミニウム配線パターンが
得られた。
の比較的低い温度で行わせることができ、そのため最終
加熱温度２００℃で良好な反射防止膜を形成することが
できた。実施例１と同様のアルミニウム配線パターンが
得られた。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
染料の添加を必要としない反射防止膜上に、インターミ
キシング層を生じさせることなくフォトレジスト層を形
成することが可能となる。そのため、反射率の高い表面
の被エッチング物上に精度よくレジストパターンを形成
することが可能になり、それに応じて被エッチング物を
精度よくエッチングして所定のパターンを形成すること
ができるようになる。
染料の添加を必要としない反射防止膜上に、インターミ
キシング層を生じさせることなくフォトレジスト層を形
成することが可能となる。そのため、反射率の高い表面
の被エッチング物上に精度よくレジストパターンを形成
することが可能になり、それに応じて被エッチング物を
精度よくエッチングして所定のパターンを形成すること
ができるようになる。
【図１】本発明の実施例の前半の工程を例示する図であ
って、（ａ）は基板上の被エッチング物層の形成、
（ｂ）は反射防止膜の形成、（ｃ）はフォトレジスト層
の形成を説明する図である。
って、（ａ）は基板上の被エッチング物層の形成、
（ｂ）は反射防止膜の形成、（ｃ）はフォトレジスト層
の形成を説明する図である。
【図２】本発明の実施例の後半の工程を例示する図であ
って、（ａ）はレジストパターンの形成、（ｂ）は反射
防止膜のパターニング、（ｃ）は配線パターンの形成、
そして（ｄ）はレジスト膜及び反射防止膜除去後の完成
配線パターンを示す図である。
って、（ａ）はレジストパターンの形成、（ｂ）は反射
防止膜のパターニング、（ｃ）は配線パターンの形成、
そして（ｄ）はレジスト膜及び反射防止膜除去後の完成
配線パターンを示す図である。
１…基板 ２…アルミニウム層 ３…反射防止膜 ４…フォトレジスト層 １０…アルミニウム配線パターン
Claims (1)
- 【請求項１】 被エッチング物上に予め形成した反射防
止膜の上にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジ
スト層に次いで形成したパターンをマスクとしてその下
の反射防止膜と被エッチング物とを選択的にエッチング
することによりパターンを形成する方法において、反射
防止膜として、下式で表される構造単位を有する重合体
を被エッチング物上で加熱して形成されたものを用いる
ことを特徴とするパターン形成方法。 【化１】 （式中のＸはハロゲン又は−ＯＣＯＲ基を表し、Ｒはア
ルキル基であり、そしてｎは重合体の分子量を５，００
０〜５００，０００とするような数を表す）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22271992A JPH0669124A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22271992A JPH0669124A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0669124A true JPH0669124A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16786839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22271992A Withdrawn JPH0669124A (ja) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669124A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5756255A (en) * | 1994-07-18 | 1998-05-26 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Undercoating composition for photolithography |
| US6255225B1 (en) * | 1999-02-09 | 2001-07-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming a resist pattern, a method of manufacturing semiconductor device by the same method, and a device and a hot plate for forming a resist pattern |
| JP2009023332A (ja) * | 2007-04-06 | 2009-02-05 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | コーティング組成物 |
-
1992
- 1992-08-21 JP JP22271992A patent/JPH0669124A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5756255A (en) * | 1994-07-18 | 1998-05-26 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Undercoating composition for photolithography |
| US5908738A (en) * | 1994-07-18 | 1999-06-01 | Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. | Undercoating composition for photolithography |
| US6255225B1 (en) * | 1999-02-09 | 2001-07-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of forming a resist pattern, a method of manufacturing semiconductor device by the same method, and a device and a hot plate for forming a resist pattern |
| JP2009023332A (ja) * | 2007-04-06 | 2009-02-05 | Rohm & Haas Electronic Materials Llc | コーティング組成物 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |