JPH07142347A - 反射防止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法 - Google Patents
反射防止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法Info
- Publication number
- JPH07142347A JPH07142347A JP28651493A JP28651493A JPH07142347A JP H07142347 A JPH07142347 A JP H07142347A JP 28651493 A JP28651493 A JP 28651493A JP 28651493 A JP28651493 A JP 28651493A JP H07142347 A JPH07142347 A JP H07142347A
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- Japan
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- forming
- fine pattern
- carbon
- photoresist
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 下地からの反射を防止し、レジストパターン
の解像度を向上しつつ、工程数の増加や処理時間の長時
間化をもたらさないホトリソプロセスのための反射防止
用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法を提供
する。 【構成】 半導体集積回路装置の微細パターン形成方法
において、下地基板１を形成する工程と、該下地基板１
上に水溶性のホトレジスト密着材に分散材とともに微粉
カーボンを混合した密着材５をコーティングする工程
と、該密着材５上にホトレジスト６を形成する工程と、
ホトリソを行い前記下地基板１からの反射光を低減する
工程とを施す。
の解像度を向上しつつ、工程数の増加や処理時間の長時
間化をもたらさないホトリソプロセスのための反射防止
用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法を提供
する。 【構成】 半導体集積回路装置の微細パターン形成方法
において、下地基板１を形成する工程と、該下地基板１
上に水溶性のホトレジスト密着材に分散材とともに微粉
カーボンを混合した密着材５をコーティングする工程
と、該密着材５上にホトレジスト６を形成する工程と、
ホトリソを行い前記下地基板１からの反射光を低減する
工程とを施す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路装置の
製造プロセスにおけるパターン形成方法、特に光露光技
術を用いて微細パターンを形成する方法に関するもので
ある。
製造プロセスにおけるパターン形成方法、特に光露光技
術を用いて微細パターンを形成する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、’９３年度，春季応用物理学会講演予稿集 Ｎ
ｏ．２，３０ａ−Ｌ−２や、同じく３０ａ−Ｌ−４に記
載されるものがあった。すなわち、半導体集積回路装置
の製造プロセスにおける微細パターンの形成プロセスに
おいては、現在ｉ線ステッパーと呼ばれる露光方式が主
流である。また、その次世代方式としては、ＤＶＶ光で
あるエキシマレーザを用いたものが有力であるといわれ
ている。
例えば、’９３年度，春季応用物理学会講演予稿集 Ｎ
ｏ．２，３０ａ−Ｌ−２や、同じく３０ａ−Ｌ−４に記
載されるものがあった。すなわち、半導体集積回路装置
の製造プロセスにおける微細パターンの形成プロセスに
おいては、現在ｉ線ステッパーと呼ばれる露光方式が主
流である。また、その次世代方式としては、ＤＶＶ光で
あるエキシマレーザを用いたものが有力であるといわれ
ている。
【０００３】近年必要とされる解像パターンがサブハー
フミクロンレベルと、非常に微細になり、露光に用いる
光の波長と同程度のパターンになってきている。そのた
め、パターン解像が難しくなっている。その対策とし
て、下地パターンの上に反射防止膜と呼ばれる膜を形成
し、その上にホトレジストを回転塗布してパターニング
を行う技術が開発されている。
フミクロンレベルと、非常に微細になり、露光に用いる
光の波長と同程度のパターンになってきている。そのた
め、パターン解像が難しくなっている。その対策とし
て、下地パターンの上に反射防止膜と呼ばれる膜を形成
し、その上にホトレジストを回転塗布してパターニング
を行う技術が開発されている。
【０００４】この反射防止膜とは、露光の際に入射して
くる光の反射率を低減し、ハレーションの抑制や下地形
状の依存性を低減することを目的とするものであり、そ
れにより、微細パターンを安定に形成しようとするもの
である。その一つとて、上記文献に開示したようなアモ
ルファスカーボン膜がある。他にＴｉＮ，ＴｉＷ等の膜
もよく知られているが、これらの膜は下地がアルミ等の
メタルの場合に多用されており、上記文献に示されるよ
うなゲート加工の場合では、加工や除去の問題からアモ
ルファスカーボンが有力とされている。
くる光の反射率を低減し、ハレーションの抑制や下地形
状の依存性を低減することを目的とするものであり、そ
れにより、微細パターンを安定に形成しようとするもの
である。その一つとて、上記文献に開示したようなアモ
ルファスカーボン膜がある。他にＴｉＮ，ＴｉＷ等の膜
もよく知られているが、これらの膜は下地がアルミ等の
メタルの場合に多用されており、上記文献に示されるよ
うなゲート加工の場合では、加工や除去の問題からアモ
ルファスカーボンが有力とされている。
【０００５】この反射防止膜としてのアモルファスカー
ボン膜の生成方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法及びスパッタ
法の２つの方法がある。
ボン膜の生成方法としては、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法及びスパッタ
法の２つの方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた方法においては、工程数の増加、及びアモルファス
カーボンの除去性の問題があった。すなわち、反射防止
膜としてのアモルファスカーボン膜は、ＣＶＤ又はスパ
ッタ法を用いて、下地、例えば、ゲート用多結晶シリコ
ン膜の上に生成する。そのためのＣＶＤ又はスパッタを
行う工程数が増加する。
べた方法においては、工程数の増加、及びアモルファス
カーボンの除去性の問題があった。すなわち、反射防止
膜としてのアモルファスカーボン膜は、ＣＶＤ又はスパ
ッタ法を用いて、下地、例えば、ゲート用多結晶シリコ
ン膜の上に生成する。そのためのＣＶＤ又はスパッタを
行う工程数が増加する。
【０００７】また、通常パターン加工が終わった後、こ
のアモルファスカーボン膜は不要となるため、ホトレジ
スト膜と同時に除去される。一般に、ホトレジスト膜の
除去は、酸素プラズマを用いたアッシング及び酸を用い
た洗浄により除去されるが、ＣＶＤ又はスパッタ法によ
り生成したアモルファスカーボン膜は、酸素プラズマを
用いたアッシング除去に、従来のホトレジストのみの場
合に比較して、より多くの時間を要する。場合によって
は、１．５倍の時間を要することもある。
のアモルファスカーボン膜は不要となるため、ホトレジ
スト膜と同時に除去される。一般に、ホトレジスト膜の
除去は、酸素プラズマを用いたアッシング及び酸を用い
た洗浄により除去されるが、ＣＶＤ又はスパッタ法によ
り生成したアモルファスカーボン膜は、酸素プラズマを
用いたアッシング除去に、従来のホトレジストのみの場
合に比較して、より多くの時間を要する。場合によって
は、１．５倍の時間を要することもある。
【０００８】このように、ＣＶＤ又はスパッタ法を用い
て生成したアモルファスカーボン膜を、反射防止膜とし
て、微細パターンを形成する場合には、工程数の増加及
び処理時間の増加という問題があり、処理のスループッ
トが低減することになる。本発明は、以上述べた工程数
の増加、及び処理時間の長時間化という問題点を除去す
るために、下地からの反射を防止し、レジストパターン
の解像度を向上しつつ、工程数の増加や処理時間の長時
間化をもたらさない、ホトリソプロセスのための反射防
止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法を提
供することを目的とする。
て生成したアモルファスカーボン膜を、反射防止膜とし
て、微細パターンを形成する場合には、工程数の増加及
び処理時間の増加という問題があり、処理のスループッ
トが低減することになる。本発明は、以上述べた工程数
の増加、及び処理時間の長時間化という問題点を除去す
るために、下地からの反射を防止し、レジストパターン
の解像度を向上しつつ、工程数の増加や処理時間の長時
間化をもたらさない、ホトリソプロセスのための反射防
止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法を提
供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、半導体集積回路装置の微細パターン形成
のホトリソにあたりレジスト下に形成される反射防止用
密着材であって、水溶性のホトレジスト密着材に分散材
とともに微粉カーボンを混合した密着材を用いるように
したものである。
成するために、半導体集積回路装置の微細パターン形成
のホトリソにあたりレジスト下に形成される反射防止用
密着材であって、水溶性のホトレジスト密着材に分散材
とともに微粉カーボンを混合した密着材を用いるように
したものである。
【００１０】また、半導体集積回路装置の微細パターン
形成方法において、下地基板を形成する工程と、該下地
基板上に水溶性のホトレジスト密着材に分散材とともに
微粉カーボンを混合した密着材をコーティングする工程
と、該密着材上にホトレジストを形成する工程と、ホト
リソを行い前記下地基板からの反射光を低減する工程と
を施すようにしたものである。
形成方法において、下地基板を形成する工程と、該下地
基板上に水溶性のホトレジスト密着材に分散材とともに
微粉カーボンを混合した密着材をコーティングする工程
と、該密着材上にホトレジストを形成する工程と、ホト
リソを行い前記下地基板からの反射光を低減する工程と
を施すようにしたものである。
【００１１】
【作用】本発明は、上記したように、半導体集積回路装
置の製造プロセスのホトリソ工程において、レジストと
下地の密着性を向上させるためのコーティング材中に、
微細カーボン粉体を均一に混合し、そのコーティング材
を下地基板上にコーティングする。
置の製造プロセスのホトリソ工程において、レジストと
下地の密着性を向上させるためのコーティング材中に、
微細カーボン粉体を均一に混合し、そのコーティング材
を下地基板上にコーティングする。
【００１２】したがって、ホトレジストの下地基板との
密着性を向上するとともに、そのコーティング材中に含
まれるカーボンにより、露光時の下地基板からの光の反
射率を低減し、微細パターンを安定に得ることができ
る。
密着性を向上するとともに、そのコーティング材中に含
まれるカーボンにより、露光時の下地基板からの光の反
射率を低減し、微細パターンを安定に得ることができ
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す微細
パターン形成工程断面図（その１）、図２はその微細パ
ターン形成工程断面図（その２）である。まず、図１
（ａ）に示すように、下地Ｓｉ基板１には、フィールド
酸化膜２が形成され、アクティブ領域にはゲート絶縁膜
３が形成され、基板の全面にゲート多結晶シリコン膜４
が堆積される。ここで、例えば、ゲート絶縁膜３の膜厚
は７０〜２００Å、ゲート多結晶シリコン膜４の膜厚は
１５００〜５０００Åである。
がら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す微細
パターン形成工程断面図（その１）、図２はその微細パ
ターン形成工程断面図（その２）である。まず、図１
（ａ）に示すように、下地Ｓｉ基板１には、フィールド
酸化膜２が形成され、アクティブ領域にはゲート絶縁膜
３が形成され、基板の全面にゲート多結晶シリコン膜４
が堆積される。ここで、例えば、ゲート絶縁膜３の膜厚
は７０〜２００Å、ゲート多結晶シリコン膜４の膜厚は
１５００〜５０００Åである。
【００１４】次に、図１（ｂ）に示すように、そのゲー
ト多結晶シリコン膜４上にカーボン入り密着材５をコー
ティングする。ここで、例えば、カーボン入り密着材５
の膜厚は１００〜２００Åである。次に、図１（ｃ）に
示すように、カーボン入り密着材５上にホトレジスト６
をコーティングする。ここで、例えば、ホトレジスト６
の膜厚は９０００〜１５０００Åである。
ト多結晶シリコン膜４上にカーボン入り密着材５をコー
ティングする。ここで、例えば、カーボン入り密着材５
の膜厚は１００〜２００Åである。次に、図１（ｃ）に
示すように、カーボン入り密着材５上にホトレジスト６
をコーティングする。ここで、例えば、ホトレジスト６
の膜厚は９０００〜１５０００Åである。
【００１５】次に、図１（ｄ）に示すように、露光機に
よりホトレジスト６を露光する。７が露光されたホトレ
ジストを示す。ここで、露光量は現像後にレジスト下部
において、所望の寸法が得られる所定の露光量とする。
この露光、現像等のプロセスは使用するレジストにより
異なる。また、その詳細は本発明に直接関係ないので省
略する。
よりホトレジスト６を露光する。７が露光されたホトレ
ジストを示す。ここで、露光量は現像後にレジスト下部
において、所望の寸法が得られる所定の露光量とする。
この露光、現像等のプロセスは使用するレジストにより
異なる。また、その詳細は本発明に直接関係ないので省
略する。
【００１６】次に、図２（ａ）に示すように、現像を行
う。すると、露光されたホトレジスト７が溶解除去され
ると同時に、その下にあるカーボン入り密着材５の殆ど
が溶解するが、カーボンは溶解しないで残存する。次
に、図２（ｂ）に示すように、エッチングにより不要な
多結晶シリコン膜４を除去する。この際に、図２（ａ）
で残存したカーボンも容易に除去される。ここで、例え
ば、エッチングはＣｌ2 ５０〜１００ＳＣＣＭに略１０
％の酸素を添加したものを使用する。圧力５〜５０ｍｔ
ｏｒｒ、ＲＦパワー３０〜２００Ｗ、マイクロ波パワー
１００〜５００ｍＡで、有磁場マイクロ波エッチング装
置を用いて行う。ここで、微量の酸素を添加するのは、
図２（ｂ）での残存カーボン除去効率をよくするため、
及び下地ゲート絶縁膜３とのエッチング選択比を向上す
るためである。
う。すると、露光されたホトレジスト７が溶解除去され
ると同時に、その下にあるカーボン入り密着材５の殆ど
が溶解するが、カーボンは溶解しないで残存する。次
に、図２（ｂ）に示すように、エッチングにより不要な
多結晶シリコン膜４を除去する。この際に、図２（ａ）
で残存したカーボンも容易に除去される。ここで、例え
ば、エッチングはＣｌ2 ５０〜１００ＳＣＣＭに略１０
％の酸素を添加したものを使用する。圧力５〜５０ｍｔ
ｏｒｒ、ＲＦパワー３０〜２００Ｗ、マイクロ波パワー
１００〜５００ｍＡで、有磁場マイクロ波エッチング装
置を用いて行う。ここで、微量の酸素を添加するのは、
図２（ｂ）での残存カーボン除去効率をよくするため、
及び下地ゲート絶縁膜３とのエッチング選択比を向上す
るためである。
【００１７】下地酸化膜とのエッチング選択比が十分な
場合には、酸素ではなくＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ2 Ｆ1 等
のフロロカーボンガスを微量添加しても、図２（ａ）の
残存カーボンの除去性は向上する。また、必要ならば、
残存カーボンの除去をかねたファーストステップエッチ
ングと、下地ゲート絶縁膜３との選択比を向上するため
のセカンドステップエッチングとに分割してもよい。い
ずれにしても、残存カーボンの除去は容易である。
場合には、酸素ではなくＣＦ4 ，ＣＨＦ3 ，Ｃ2 Ｆ1 等
のフロロカーボンガスを微量添加しても、図２（ａ）の
残存カーボンの除去性は向上する。また、必要ならば、
残存カーボンの除去をかねたファーストステップエッチ
ングと、下地ゲート絶縁膜３との選択比を向上するため
のセカンドステップエッチングとに分割してもよい。い
ずれにしても、残存カーボンの除去は容易である。
【００１８】次に、図２（ｃ）に示すように、酸素によ
るアッシング及び硫酸系溶液による洗浄により、ホトレ
ジスト６ａ及びカーボン入り密着材５ａを除去し、多結
晶シリコン膜４ａの微細パターンを形成する。ここで、
レジスト除去は、通常の処理で全く問題ない。このよう
なプロセスにより、カーボン入り密着材を、下地多結晶
シリコン膜上にコーティングした後、ホトレジストをコ
ーティングして露光を行うと、露光時のハレーションや
定在波による悪影響は、密着材中に含まれるカーボンに
より、大幅に緩和される。
るアッシング及び硫酸系溶液による洗浄により、ホトレ
ジスト６ａ及びカーボン入り密着材５ａを除去し、多結
晶シリコン膜４ａの微細パターンを形成する。ここで、
レジスト除去は、通常の処理で全く問題ない。このよう
なプロセスにより、カーボン入り密着材を、下地多結晶
シリコン膜上にコーティングした後、ホトレジストをコ
ーティングして露光を行うと、露光時のハレーションや
定在波による悪影響は、密着材中に含まれるカーボンに
より、大幅に緩和される。
【００１９】したがって、露光のマージンは大幅に増大
する。この際、その効果は密着材中に含まれるカーボン
量及びコーティング膜厚によって決まってくる。その設
定は下地の平坦度及び多結晶シリコンの表面状態によっ
て、その条件を選定すれば良い。カーボン入り密着材に
ついて述べると、通常用いられているカーボンの入って
いない密着材は、商品名ＨＭＤＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙ
ｌｄｉｓｉｌａｎｅ：ヘキサ・メチレン・ジ・シラザ
ン）のような水溶性のものに、単純にカーボン粉を混合
しても、カーボン粉は沈降してしまい、均一なコーティ
ングはできない。
する。この際、その効果は密着材中に含まれるカーボン
量及びコーティング膜厚によって決まってくる。その設
定は下地の平坦度及び多結晶シリコンの表面状態によっ
て、その条件を選定すれば良い。カーボン入り密着材に
ついて述べると、通常用いられているカーボンの入って
いない密着材は、商品名ＨＭＤＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙ
ｌｄｉｓｉｌａｎｅ：ヘキサ・メチレン・ジ・シラザ
ン）のような水溶性のものに、単純にカーボン粉を混合
しても、カーボン粉は沈降してしまい、均一なコーティ
ングはできない。
【００２０】したがって、分散材と呼ばれる材料ととも
に混合することにより、沈降を防ぐことが必要である。
ここで、例えば、分散材の組成は、酢酸エチル（ＣＨ3
ＣＯＯＣ2 Ｈ5 ）であり、カーボン粉の沈降を防ぐ機能
を有する。また、密着材に対する分散材及びカーボンの
混合比は、各々１０〜２５％、２〜１０％とする。
に混合することにより、沈降を防ぐことが必要である。
ここで、例えば、分散材の組成は、酢酸エチル（ＣＨ3
ＣＯＯＣ2 Ｈ5 ）であり、カーボン粉の沈降を防ぐ機能
を有する。また、密着材に対する分散材及びカーボンの
混合比は、各々１０〜２５％、２〜１０％とする。
【００２１】分散材を混合することにより、カーボン粒
子は溶液中に均一に混合し、試料ウエハに塗布したとき
にカーボンが均一にコーティングできる。また、カーボ
ン粉は粉径２０Å程度で、できるだけ小さく、かつ粉粒
を揃えるほど良い。更に、分散材も水溶性のものとす
る。また、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、そ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
子は溶液中に均一に混合し、試料ウエハに塗布したとき
にカーボンが均一にコーティングできる。また、カーボ
ン粉は粉径２０Å程度で、できるだけ小さく、かつ粉粒
を揃えるほど良い。更に、分散材も水溶性のものとす
る。また、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、そ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、カーボン入り密着材をホトレジストコーティン
グ前に下地にコーティングすることにより、露光時の下
地表面からの光の反射によるハレーションや定在波の影
響を低減し、露光マージンを拡大し、良好なホトリソパ
ターンを得ることができる。
よれば、カーボン入り密着材をホトレジストコーティン
グ前に下地にコーティングすることにより、露光時の下
地表面からの光の反射によるハレーションや定在波の影
響を低減し、露光マージンを拡大し、良好なホトリソパ
ターンを得ることができる。
【００２３】また、カーボンを密着在中に混合して、下
地基板上にコーティングするため、スパッタ等により、
下地基板上にカーボンを成膜する方法に比べて、工程数
が少なくなり、工程を簡単にすることができる。更に、
コーティングされるカーボンは、微粉であり、スパッタ
等により成膜されるカーボンに対して除去が容易であ
る。
地基板上にコーティングするため、スパッタ等により、
下地基板上にカーボンを成膜する方法に比べて、工程数
が少なくなり、工程を簡単にすることができる。更に、
コーティングされるカーボンは、微粉であり、スパッタ
等により成膜されるカーボンに対して除去が容易であ
る。
【図１】本発明の実施例を示す微細パターン形成工程断
面図（その１）である。
面図（その１）である。
【図２】本発明の実施例を示す微細パターン形成工程断
面図（その２）である。
面図（その２）である。
１ 下地Ｓｉ基板 ２ フィールド酸化膜 ３ ゲート絶縁膜 ４，４ａ 多結晶シリコン膜 ５，５ａ カーボン入り密着材 ６，６ａ ホトレジスト ７ 露光されたホトレジスト
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体集積回路装置の微細パターン形成
のホトリソにあたりレジスト下に形成される反射防止用
密着材であって、 水溶性のホトレジスト密着材に分散材とともに微粉カー
ボンを混合した密着材を用いることを特徴とする反射防
止用密着材。 - 【請求項２】 半導体集積回路装置の微細パターン形成
方法において、 （ａ）下地基板を形成する工程と、 （ｂ）該下地基板上に水溶性のホトレジスト密着材に分
散材とともに微粉カーボンを混合した密着材をコーティ
ングする工程と、 （ｃ）該密着材上にホトレジストを形成する工程と、 （ｄ）ホトリソを行い前記下地基板からの反射光を低減
する工程とを施すことを特徴とする微細パターン形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28651493A JPH07142347A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 反射防止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28651493A JPH07142347A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 反射防止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142347A true JPH07142347A (ja) | 1995-06-02 |
Family
ID=17705399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28651493A Withdrawn JPH07142347A (ja) | 1993-11-16 | 1993-11-16 | 反射防止用密着材及びそれを用いた微細パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07142347A (ja) |
-
1993
- 1993-11-16 JP JP28651493A patent/JPH07142347A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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