JPH0758684B2 - パターン形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】本発明は、パターン形成方法、特に、フ
ォトリソグラフィー技術を用いるパターン形成方法に関
する。

【０００２】近年の半導体装置の高集積化と微細化に伴
い、サブハーフミクロンあるいはクォーターミクロンと
いった微細なパターニングが要求されている。この要求
に応えるものとして、従来から集積回路装置を製造する
ために使用されていたｇ線（４３６ｎｍ）ステッパに代
わって、より短波長のｉ線（３６５ｎｍ）ステッパやＫ
ｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）ステッパが有望視さ
れている。

【０００３】ところで、フォトレジスト膜を露光する
際、被加工体であるタングステンシリサイド（ＷＳｉ）
膜，ポリシリコン膜，アルミニウム膜等の表面から露光
光が反射されると、この反射光によってフォトレジスト
膜が露光されて、レジストパターンを精度よく形成する
ことができないという問題があり、この問題を解決する
ためには、被加工体の表面からの反射される露光光を吸
収するか、被加工体の表面からの反射を低減することが
必要である。

【０００４】

【従来の技術】従来、フォトリソグラフィー技術を用い
たパターン形成方法においては、被加工体の表面で反射
する露光光としてのｇ線を吸収するために、染料を入れ
たフォトレジストを用いたり、多層レジスト法を用いて
被加工体の表面からの露光光の反射による干渉効果を防
いでいた。

【０００５】ところが、反射光を吸収する染料を入れた
フォトレジスト膜を用いると、フォトレジスト膜の解像
度が低下し、また、露光光がフォトレジスト膜を透過す
る途中で吸収されるため、フォトレジスト膜を露光し現
像した後のレジストパターンの垂直方向の断面形状が悪
化し台形になるという問題を生じる。

【０００６】また、被加工体の上に耐エッチング性のレ
ジスト膜を形成し、その上にエッチングレートが異な
る、例えばＳＯＧ膜を形成し、さらにその上にフォトレ
ジスト膜を形成して、最上層のフォトレジスト膜を、Ｓ
ＯＧ膜を反射防止膜として露光し現像してパターニング
し、このパターンをマスクにしてＳＯＧ膜をエッチング
し、このＳＯＧ膜をマスクにして下層の耐エッチング性
のレジスト膜をＯ₂ のＲＩＥによってエッチングし、こ
のＳＯＧ膜をＨＦによってエッチング除去してパターン
を形成する多層レジスト法（この場合は３層レジスト
法）によると、工程が複雑化しコストの上昇を招くため
量産に不向きであるという問題を生じる。

【０００７】従来から上記の問題を解決するために、フ
ォトレジスト膜の下にａ−Ｓｉ膜やＴｉＮ膜を反射防止
膜として形成することが提案され実用に供されていた。

【０００８】図２１（Ａ）〜（Ｃ），図２２（Ｄ），
（Ｅ）は、従来のパターン形成方法の説明図である。こ
のパターン形成方法においては、露光光としてｇ線を用
い、このｇ線に対する反射防止膜としてＴｉＮ膜やａ−
Ｓｉ膜が用いられている。

【０００９】この図において、３１は基板、３２は被加
工体、３２ａは被加工体パターン、３３は反射防止膜、
３３ａは反射防止膜パターン、３４はフォトレジスト
膜、３４ａはレジストパターン、３５は露光マスク、３
６は露光光である。

【００１０】第１工程（図２１（Ａ）参照） 基板３１の上に形成された例えば絶縁膜からなる被加工
体３２の上に、ＴｉＮ膜やａ−Ｓｉ膜からなる反射防止
膜３３を形成した後、この反射防止膜３３の上に、フォ
トレジスト膜３４を形成する。続いて露光マスク３５に
よってフォトレジスト膜３４にｇ線である露光光３６を
選択的に照射する。このとき、ＴｉＮ膜あるいはａ−Ｓ
ｉ膜からなる反射防止膜３３はフォトレジスト膜３４を
通過して反射防止膜３３に達したｇ線である露光光３６
の反射を有効に防止する。

【００１１】第２工程（図２１（Ｂ）参照） 次に、フォトレジスト膜３４を現像して耐エッチング性
のレジストパターン３４ａを形成する。このように、露
光光３６の被加工体の表面からの反射が防止されるた
め、フォトレジスト膜３４には必要な領域のみ露光光３
６が照射され、これを現像することによって精度が高い
レジストパターン３４ａが形成される。

【００１２】第３工程（図２１（Ｃ）参照） その後、このレジストパターン３４ａをマスクにして選
択的に反射防止膜３３をエッチングし除去して反射防止
膜パターン３３ａを形成する。

【００１３】第４工程（図２２（Ｄ）参照） 次いで、レジストパターン３４ａおよび反射防止膜パタ
ーン３３ａをマスクにして選択的に被加工体３２をエッ
チングし除去する。

【００１４】第５工程（図２２（Ｅ）参照） 続いて、レジストパターン３４ａおよび反射防止膜パタ
ーン３３ａを除去すると、被加工体３２，パターン３２
ａが形成される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ＴｉＮ膜や
ａ−Ｓｉ膜を反射防止膜として用いると、被加工体のパ
ターンの微細化を行うため、露光光としてｇ線よりも波
長が短いｉ線やＫｒＦエキシマレーザ等を用いると、そ
の物質自身のもつ光学定数によって、反射防止膜の反射
防止効果が低下する。そのため、さらに微細で、かつ精
度の高いレジストパターン、ひいては微細で、かつ精度
の高い被加工体パターンが形成できないという問題があ
る。

【００１６】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、露光光としてｉ線（３６５ｎｍ）やＫｒ
Ｆエキシマレーザ（２４８ｎｍ）を使用する場合に、露
光光の被加工体からの反射を防止して、精度よく容易に
パターン形成を行う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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記問題は、被加工体上
に非晶質（アモルファス）カーボン（ａ−Ｃ）膜を形成
し、この非晶質カーボン膜の上に感光性膜を形成し、こ
の感光性膜を選択的に露光し現像して耐エッチング性の
レジストパターンを形成し、この耐エッチング性のレジ
ストパターンをマスクにして非晶質カーボン膜を選択的
にエッチングし、この耐エッチング性のレジストパター
ンと非晶質カーボン膜のパターンをマスクにして被加工
体を選択的にエッチングすることによって解決される。

【００１８】この場合、非晶質カーボン膜を、原料ガス
としてメタンガス，エチレンガス，アセチレンガスまた
はそれらの混合ガスを用いてＣＶＤ法によって形成する
と、被加工体の表面に凹凸があっても、均一な厚さの非
晶質カーボン膜を形成することができる。

【００１９】また、非晶質カーボン膜の膜厚を１００Å
〜１０００Åの範囲にすると、充分な反射防止効果を得
ることができ、レジストパターンを形成した後に容易に
除去することができる。

【００２０】

【作用】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明のパターン形成
方法の原理説明図である。この図において、１は被加工
体、２はａ−Ｃ反射防止膜、３はフォトレジスト膜、４
はｉ線，ＫｒＦエキシマレーザ等の露光光である。図１
（Ａ）は、ＷＳｉ，ポリシリコン，Ａｌの被加工体１の
上に直接フォトレジスト膜３を形成し、このフォトレジ
スト膜３に露光マスクを通したｉ線またはＫｒＦエキシ
マレーザの露光光４を照射する従来のパターン形成方法
であり、露光光４は被加工体１の表面で乱反射されてフ
ォトレジスト膜３を照射するため、解像度の高いパター
ンを形成することができない。

【００２１】図１（Ｂ）は、ＷＳｉ，ポリシリコン，Ａ
ｌ等の被加工体１の上にａ−Ｃ反射防止膜２を形成し、
その上にフォトレジスト膜３を形成し、このフォトレジ
スト膜３に露光マスクを通したｉ線またはＫｒＦエキシ
マレーザの露光光４を照射する本発明のパターン形成方
法であり、露光光４はａ−Ｃ反射防止膜２と被加工体１
の表面で僅かに乱反射されるが、このａ−Ｃ反射防止膜
２によって吸収されるため、反射光強度を実質上無視で
きる程度に弱くすることができる。

【００２２】このように、本発明においては、被加工体
上にａ−Ｃ反射防止膜を形成することにより露光光の反
射を低減するから、被加工体の材料の光学的性質に関わ
らず微細なレジストパターンを形成することができる。

【００２３】また、本発明によると、ａ−Ｃ反射防止膜
の消衰係数ｋとその厚さを調節することによって露光フ
ォーカス深度を深くすることができる。さらに、ａ−Ｃ
反射防止膜の膜厚がそれほど厚くなくても反射防止効果
があり、ａ−Ｃ反射防止膜が有機被膜であるため、レジ
ストパターンを形成した後に不要な領域のａ−Ｃ反射防
止膜を簡単にエッチングまたは剥離して除去することが
できる。

【００２４】図２（Ａ）〜（Ｃ），図３（Ａ）〜（Ｃ）
は、シミュレーションによる現像後のレジストパターン
の断面図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は露光光として波
長３６５ｎｍのｉ線を用いた場合、図２（Ａ）〜（Ｃ）
は露光光として波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ
を用いた場合を示している。

【００２５】そしてそれぞれ、ＷＳｉ膜からなる被加工
体の上に膜厚４００Åのａ−Ｃ反射防止膜を介してフォ
トレジスト膜を形成した場合（ＷＳｉ膜／ａ−Ｃ膜），
膜厚４００ÅのＴｉＮ反射防止膜を介してフォトレジス
ト膜を形成した場合（ＷＳｉ膜／ＴｉＮ膜），反射防止
膜を介さないでフォトレジスト膜を形成した場合（ＷＳ
ｉ膜）に、ネガ型のフォトレジスト膜の中央部に選択的
に帯状の露光光を照射し、現像して形成されるレジスト
パターンの断面形状を示している。

【００２６】またこの図において、各図の中の複数のラ
インは露光光のエネルギーの違いによる形状の差を示
し、露光光のエネルギーが強い程断面形状の立ち上がり
がよいことを示している。

【００２７】このシミュレーションの結果によると、本
発明のＷＳｉ膜／ａ−Ｃ膜の断面の側壁の形状は、ＷＳ
ｉ膜／ＴｉＮ膜，ＷＳｉ膜の場合の側壁の凹凸に比較す
ると滑らかで、露光光の被加工体表面上での反射がａ−
Ｃ反射防止膜によって低減されて定在波による光の干渉
が少ないことがわかる。

【００２８】図４および図５は、反射防止膜の消衰係数
と屈折率と反射防止膜の界面での反射率の相関関係図で
ある。図４は露光光の波長が３６５ｎｍのｉ線の場合、
図５は露光光の波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレー
ザの場合を示している。いずれの場合も、反射防止膜を
持たないＷＳｉ被加工体からの反射率が大きく、ＴｉＮ
反射防止膜を形成したときの反射率はそれに比較して著
しく小さく、ａ−Ｃ反射防止膜を形成したときの反射率
はさらに小さいことが示されている。

【００２９】このように、ａ−Ｃ反射防止膜は、短い波
長の露光光を吸収してフォトレジスト膜側には殆ど反射
しないから、フォトレジスト膜を通過してａ−Ｃ反射防
止膜に達した露光光の反射を有効に防止することができ
る。

【００３０】図６（Ａ），（Ｂ），図７（Ａ），（Ｂ）
は、露光光の波長と屈折率および消衰係数との相関関係
図である。図６（Ａ），（Ｂ）は反射防止膜としてａ−
Ｃ膜を用いた場合、図７（Ａ），（Ｂ）はＴｉＮ膜を用
いた場合を示している。この図に見られるように、露光
光として波長３６５ｎｍのｉ線を用いた場合は、ａ−Ｃ
膜の屈折率はＴｉＮ膜より若干小さい程度であるが、波
長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用いた場合は著
しく小さいこと、露光光として波長３６５ｎｍのｉ線を
用いた場合も波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを
用いた場合も、ａ−Ｃ膜の消衰係数はＴｉＮ膜より著し
く小さいことが分かる。

【００３１】また、下記の表１は、露光光の波長が３６
５ｎｍ（ｉ線），２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）
の場合におけるａ−Ｃ反射防止膜，ＴｉＮ反射防止膜、
およびＷＳｉ膜，フォトレジスト膜の屈折率（ｎ）およ
び消衰係数（ｋ）を示したものであるが、ａ−Ｃ反射防
止膜は、従来反射防止膜として使用されていたＴｉＮ膜
等に比較して消衰係数（ｋ）が小さく、ｉ線およびＫｒ
Ｆエキシマレーザの露光光に対して、反射防止効果が大
きいことがわかる。

【００３２】

【表１】

【００３３】以上のような本発明のパターン形成方法に
よると、露光光の波長が３６５ｎｍ（ｉ線），２４８ｎ
ｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）と短くなる場合に、露光光
の反射を有効に防止することができ、その結果、定在波
の発生を低減して形状のよいレジストパターン、ひいて
は、精度の高い被加工体パターンを形成することができ
る。

【００３４】また、露光光の反射を防止するために、従
来のような多層レジスト法を用いる必要がなく、被加工
体とフォトレジスト膜との間に単にａ−Ｃ反射防止膜を
介在させるだけであるから、精度の高いレジストパター
ンを容易に形成することができる。さらに、ａ−Ｃ反射
防止膜は１００Å〜１０００Åと薄い膜厚で反射防止効
果があるため、ａ−Ｃ反射防止膜を薄く形成することに
より、精度の高い加工を容易に行うことができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （第１実施例）図８（Ａ）〜（Ｃ），図９（Ｄ），
（Ｅ）は、第１実施例のパターン形成方法の説明図であ
る。この図において、１１は基板、１２は被加工体、１
２ａは被加工体パターン、１３はａ−Ｃ反射防止膜、１
３ａはａ−Ｃ反射防止膜パターン、１４はフォトレジス
ト膜、１４ａはレジストパターン、１５は露光マスク、
１６はｉ線またはＫｒＦエキシマレーザ等の露光光であ
る。この説明図によってこの実施例のパターン形成方法
を説明する。

【００３６】第１工程（図８（Ａ）参照） まず、メタンガス，エチレンガスまたはこれらの混合ガ
スをグロー放電してプラズマ化するＣＶＤ法により、ガ
ス圧約０．１Ｔｏｒｒ，直流電圧２ｋＶ，電流密度６ｍ
Ａ／ｃｍ² の条件で、基板１１の上に形成された、例え
ば膜厚約２０００ÅのＷＳｉ膜からなる被加工体１２の
上に、膜厚約４００Åのａ−Ｃ反射防止膜１３を形成
し、その上に、膜厚約８０００Åのフォトレジスト膜１
４を形成する。次いで、露光マスク１５を通して、フォ
トレジスト膜１４に選択的に、ｉ線（λ＝３６５ｎｍ）
またはＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）の露光
光１６を照射する。

【００３７】第２工程（図８（Ｂ）参照） フォトレジスト膜１４を現像してレジストパターン１４
ａを形成する。第２工程の露光において、露光光１６の
被加工体の表面における反射がａ−Ｃ反射防止膜によっ
て有効に防止されるので、フォトレジスト膜１４には必
要な領域のみに露光光１６が照射されるため、現像によ
り形成されるレジストパターン１４ａは精度のよいもの
となる。

【００３８】第３工程（図８（Ｃ）参照） このレジストパターン１４ａをマスクにして選択的にａ
−Ｃ反射防止膜１３をＯ₂ ガスを用いた反応性イオンエ
ッチング（ＲＩＥ）によってエッチングして除去してａ
−Ｃ反射防止膜パターン１３ａを形成する。このとき、
ａ−Ｃ反射防止膜１３は４００Å程度と薄いため、短時
間で精度のよい加工を容易に行うことができる。

【００３９】第４工程（図９（Ｄ）参照） Ｏ₂ ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）に
よってレジストパターン１４ａおよびａ−Ｃ反射防止膜
パターン１３ａをマスクにして選択的に被加工体１２を
エッチングして除去して被加工体パターン１２ａを形成
する。

【００４０】第５工程（図９（Ｅ）参照） Ｏ₂ プラズマを用いてレジストパターン１４ａおよびａ
−Ｃ反射防止膜パターン１３ａを同時に除去すると、目
的とする被加工体パターン１２ａの形成が完了する。

【００４１】（第２実施例）図１０は、第２実施例のサ
ンプルウェハの構成図である。この図において、２１は
シリコン基板、２２はＬＯＣＯＳ酸化膜、２３はポリシ
リコン膜、２４はＷＳｉ膜、２５はａ−Ｃ反射防止膜、
２６はネガ型化学増幅型レジスト膜である。

【００４２】このサンプルウェハにおいては、シリコン
基板２１の表面を選択的に酸化して厚さの８０００Åの
ＬＯＣＯＳ酸化膜２２を形成して段差を作り、その上に
厚さ４００Åのポリシリコン膜２３を形成し、その上に
厚さ６００ÅのＷＳｉ膜２４を形成し、その上に厚さ３
５０Åのａ−Ｃ反射防止膜２５を形成し、その上にネガ
型化学増幅型レジスト膜２６を形成している。

【００４３】図１１は、第２実施例のサンプルウェハの
断面のＳＥＭ写真である。この図は、図１０のサンプル
ウェハの構成図において破線の矩形で示した部分の断面
を示す操作型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）であるが、
この写真に示されているように、厚膜部分と薄膜部分に
ほぼ一様な厚さで（コンフォーマル）ａ−Ｃ反射防止膜
（白い層状の部分）が形成されている。

【００４４】なお、この実施例の成膜方法によるとａ−
Ｃ反射防止膜２５の、ａ−Ｃには水素（Ｈ）が添加され
る（ａ−Ｃ：Ｈ）。

【００４５】この実施例におけるａ−Ｃ反射防止膜の成
膜条件は下記のとおりであった。 １．プラズマＣＶＤ法 ２．基板温度：３００℃ ３．導入ガス：アセチレン ４．流量：１００ｍｌ／ｍｉｎ ５．供給電力周波数：２００ｋＨｚ ６．平行平板電極間距離：５０ｍｍ ７．チャンバー圧力：０．３Ｔｏｒｒ ８．蒸着時間：７０秒

【００４６】また、ａ−Ｃ反射防止膜の屈折率ｎと消衰
係数ｋを分光エリプソで測定した結果は下記の表２，表
３のとおりであった。最初の一連の実験は、平行板電極
の間隔を５０ｍｍに固定し、供給電力の周波数を１３．
５６ＭＨｚ、電力を２５Ｗにし、原料ガスとその供給量
を変化して測定した。表２は基板を加熱しない場合につ
いて測定した結果を示しており、広い範囲の成長条件に
わたって殆ど透明で、屈折率ｎがほぼ１．６５で消衰係
数ｋがほぼ０．０５のａ−Ｃ反射防止膜が形成されるこ
とを示している。次の一連の実験は、原料ガスとしてア
セチレンを加え、供給電力の周波数と基板温度を変化し
て実験した。その結果は、表３に示されているが、周波
数を１３．５６ＭＨｚから２００ＫＨｚに低下すると、
屈折率ｎと消衰係数ｋが大きく変化することを示し、原
料ガスをメタンから不飽和エチレンやエチレンガスに変
え、基板の温度を１００℃，２００℃，３００℃と変え
た場合、消衰係数ｋが増大することを示している。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】図１２（Ａ），（Ｂ）は、平坦なシリコン
基板上のレジストパターンのライン幅の測定結果を示す
図である。図１２（Ａ）は平坦なシリコン基板の上にａ
−Ｃ反射防止膜を形成した上にフォトレジスト膜を形成
した場合、図１２（Ｂ）は平坦なシリコン基板の上に直
接フォトレジスト膜を形成した場合に、０．３５μｍラ
インアンドスペースパターンの露光を行い、現像した後
のライン幅を測定した結果を示している。

【００５０】なお、露光後のフォトレジスト膜は、再ベ
ーク後、テトラメチルアンモニウム水酸化物のアルカリ
水溶液（ＴＭＡＨ）によって現像された。

【００５１】これらの図から、平坦なシリコン基板の上
にａ−Ｃ反射防止膜を形成した上にフォトレジスト膜を
形成した場合（図１２（Ａ））は、露光光強度を選択す
ると（この場合５０．４０ｍＪ／ｃｍ² ）、フォーカス
点（０．０μｍ）からずれてもライン幅をほぼ一定に保
つことができるが、平坦なシリコン基板の上にａ−Ｃ反
射防止膜を形成しないで直接フォトレジスト膜を形成し
た場合（図１２（Ｂ））は、フォーカス点（０．０μ
ｍ）からずれると、露光光強度を選択してもフォーカス
がぼけてライン幅が太くなることを示している。

【００５２】換言すると、ａ−Ｃ反射防止膜を形成した
上にフォトレジスト膜を形成した場合は、露光光強度が
５０．４０ｍＪ／ｃｍ² のとき、−０．６から＋０．６
までの１．２μｍにわたってライン幅は０．３５μｍ±
５％であり、ａ−Ｃ反射防止膜を形成しないで直接フォ
トレジスト膜を形成した場合は、露光光強度が４２．０
０ｍＪ／ｃｍ² のとき、−０．６から−０．０までの
０．６μｍにわたってライン幅は０．３５μｍ±５％で
あるから、ａ−Ｃ反射防止膜を介在させることによって
フォーカス深度を２倍程度に広くすることができる。

【００５３】なお、アセチレンガスを用い、供給電力の
周波数を２００ＫＨｚとし、基板温度を３００℃として
ＣＶＤ成長したａ−Ｃ反射防止膜の理想条件下でのＯ₂
ＲＩＥによるエッチングレートは２０００Å／ｍｉｎで
あった。このエッチングにおいて５０％オーバーエッチ
ングすると０．３５μｍのラインが約０．０３μｍ細く
なる。

【００５４】図１３（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例のレ
ジストパターンのＳＥＭ写真（１）である。この図は、
０．３５μｍのラインアンドスペースとホールを有し、
横方向に延びる２条の高さ０．４μｍの段差部分を横切
って形成されているレジストパターンのＳＥＭ写真であ
る。いずれも、ＫｒＦエキシマステッパ（ＮＡ＝０．４
５，σ＝０．５）を用いて露光している。

【００５５】図１３（Ａ）は、被加工体の上にａ−Ｃ反
射防止膜を形成しなかった場合であるが、ＬＯＣＯＳ酸
化膜がない部分でフォトレジスト膜が厚くなり、基板か
らの反射によって、また、レジスト膜厚の変動によって
感度の違いが生じるためライン幅が広くなり、隣接する
ラインの間隔が狭くなっている状態が観察される。そし
て、ホールパターンをみると、ホールの直径がフォトレ
ジスト膜が厚い部分で縮小し、部分的に消失している状
態が観察される。

【００５６】図１３（Ｂ）は、被加工体の上にａ−Ｃ反
射防止膜が形成されている場合であるが、厚膜部分にお
いてもライン幅に変化がなく直線状のラインアンドスペ
ースパターンが形成されている状態が観察される。ま
た、ホールパターンをみても、ホールの直径が完全に同
一である状態が観察される。

【００５７】図１４（Ａ），（Ｂ）は、第２実施例のレ
ジストパターンのＳＥＭ写真（２）である。この図は、
０．２５μｍのラインアンドスペースを有し、横方向に
延びる１条の高さ０．４μｍの段差部分を横切って形成
されているレジストパターンのＳＥＭ写真である。いず
れも、ＫｒＦエキシマステッパ（ＮＡ＝０．４５，σ＝
０．５）を用いて露光している。

【００５８】図１４（Ａ）は、被加工体の上にａ−Ｃ反
射防止膜を形成しなかった場合で、フォトレジスト膜の
厚膜部分において、ライン幅が広くなって隣接ラインと
接近している状態が観察される。

【００５９】図１４（Ｂ）は、被加工体の上にａ−Ｃ反
射防止膜が形成されている場合で、フォトレジスト膜の
厚膜部分においてもライン幅に変化がなく直線状のライ
ンアンドスペースが形成されている状態が観察される。
なお、ライン幅がスペース幅より広いように観察される
が、レジストパターンが逆テーパー型にエッチングされ
るため、レジストパターンの被加工体に接する部分で
は、ライン幅とスペース幅は等間隔になっている。

【００６０】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施例のレ
ジストパターン形成工程を示すＳＥＭ写真である。図１
５（Ａ）は、０．３５μｍのラインアンドスペースのレ
ジストパターニング後の断面のＳＥＭ写真である。レジ
ストパターンの断面形状が若干逆テーパになっているこ
とがわかる。

【００６１】図１５（Ｂ）は、ａ−Ｃ反射防止膜をエッ
チング除去した後の断面のＳＥＭ写真である。この場
合、レジストパターンが若干逆テーパになっているた
め、ａ−Ｃ反射防止膜の幅はレジストパターンの最も広
い部分で転写されている。

【００６２】図１５（Ｃ）は、被加工体である厚さ６０
０ÅのＷＳｉ膜と厚さ４００Åのポリシリコン膜をエッ
チング除去した後の断面のＳＥＭ写真である。この場
合、被加工体であるＷＳｉ膜とポリシリコン膜の幅は、
ａ−Ｃ反射防止膜の幅で転写されている。

【００６３】なお、通常のレジストのアッシング条件下
で酸素プラズマを用いてａ−Ｃ反射防止膜をレジスト膜
とともに除去することができた。

【００６４】図１６は、レジスト膜中の一次元光強度分
布図である。この図において、横軸はフォトレジスト膜
の深さを示し、縦軸は光強度を示している。そして、こ
の図の光強度の最大値（Ｉ_max ）と最小値（Ｉ_min ）の
差が定在波振幅である。

【００６５】図１７，図１８，図１９は、ａ−Ｃ反射防
止膜の消衰係数と定在波振幅の関係図である。図１７は
ａ−Ｃ反射防止膜／ＷＳｉ構造、図１８はａ−Ｃ反射防
止膜／Ｓｉ構造、図１９はａ−Ｃ反射防止膜／Ａｌ構造
について、ａ−Ｃ反射防止膜の消衰係数（ｋ）と定在波
振幅の関係を、ａ−Ｃ反射防止膜の膜厚を変えて示して
いる。

【００６６】図１７においては、レジスト膜の消衰係数
（ｋ）を１．８、厚さを０．６９μｍ、ａ−Ｃ反射防止
膜の消衰係数（ｋ）を１．８と仮定している。その結果
は、ａ−Ｃ反射防止膜の厚さが１００Åであると、消衰
係数（ｋ）をどのような値にしても定在波振幅を低減す
る上で特に有効でないこと、および、ａ−Ｃ反射防止膜
の厚さが３００Å以上あると最も有効な消衰係数（ｋ）
の値を発見できること、ａ−Ｃ反射防止膜の厚さが３０
０Åより大きくてもａ−Ｃ反射防止膜の反射防止効果は
顕著に増大しないことを示している。

【００６７】図１８は、シリコン基板を用いた場合の、
図１７と同様な結果を示しているが、諸数値は、ほぼＷ
Ｓｉ基板の場合と同様であった。図１９は、Ａｌ基板を
用いた場合の、図１７と同様な結果を示しているが、Ａ
ｌ基板に対しては、ａ−Ｃ反射防止膜の厚さが３００Å
のとき最適の消衰係数（ｋ）の値が発見できる。このよ
うに、膜の厚さが３００Å以上のａ−Ｃ反射防止膜はす
べての基板に対して充分な反射防止効果を奏することが
示されている。

【００６８】図２０は、レジスト膜厚と定在波振幅の関
係図である。この図は、被加工体の上に直接レジスト膜
を形成した場合と、ＷＳｉ被加工体の上に厚さ３００Å
と４００Åのａ−Ｃ反射防止膜を形成した場合のレジス
ト膜厚と定在波振幅の関係を示している。被加工体の上
に直接レジスト膜を形成した場合は、レジスト膜厚が変
わると定在波振幅が大きく変化し、かつ、その値が大き
いが、被加工体の上に厚さ３００Åまたは４００Åのａ
−Ｃ反射防止膜を形成した場合は、レジスト膜厚が変わ
っても定在波振幅が殆ど変化せず、かつ、その値が著し
く小さいことが示されている。

【００６９】以上のように、この実施例のパターン形成
方法によれば、露光光の波長が３６５ｎｍ（ｉ線）から
２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）と短くなる場合に
露光光の反射を有効に防止することができ、そのため、
定在波の発生を低減して断面形状のよいレジストパター
ン、ひいては精度の良い被加工体のパターンを形成する
ことができる。

【００７０】また、露光光の反射を防止するために、従
来技術の一例のような多層レジスト法を用いる必要がな
く、被加工体とフォトレジスト膜との間に単に薄いａ−
Ｃ反射防止膜を介在させるだけであるから、精度の良い
パターン形成を容易に行うことができる。

【００７１】なお、この実施例ではａ−Ｃ反射防止膜の
膜厚を４００Åとしているが、反射防止効果を考慮して
１００Å以上にすることが望ましく、また、膜厚の上限
は、形成工程および除去工程を考慮して１０００Å以下
にすることが望ましい。

【００７２】このように、ａ−Ｃ反射膜は１００Å〜１
０００Åと薄い膜厚で反射防止効果があるため、ａ−Ｃ
反射防止膜を薄く形成することにより、精度のよい加工
を容易に行うことができる。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパターン
形成方法によれば、露光光の波長が３６５ｎｍ（ｉ
線），２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）と小さくな
る場合でも被加工体表面からの露光光の反射を有効に防
止することができ、これにより定在波を低減して断面形
状のよいレジストパターンの形成が可能となり、ひいて
は精度の良い被加工体のパターンを形成することができ
る。

【００７４】また、露光光の反射を防止するために、従
来のような多層レジスト法を用いる必要がなく、被加工
体と感光性膜との間に単にａ−Ｃ膜を介在させればよい
ので、精度の良いパターン形成を容易に行うことができ
る。

【００７５】さらに、ａ−Ｃ膜は１００Å〜１０００Å
と薄い膜厚で反射防止効果があるため、ａ−Ｃ膜の膜厚
を薄く形成することにより、反射防止膜の形成、そのエ
ッチングおよびアッシング等が精度よく容易に行うこと
ができるため、高集積回路の製造技術分野において寄与
するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明のパターン形成方法の
原理説明図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はシミュレーションによる現像
後のレジストパターンの断面図（１）である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）はシミュレーションによる現像
後のレジストパターンの断面図（２）である。

【図４】反射防止膜の消衰係数と屈折率と反射防止膜の
界面での反射率の相関関係図（１）である。

【図５】反射防止膜の消衰係数と屈折率と反射防止膜の
界面での反射率の相関関係図（２）である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は露光光の波長と屈折率および
消衰係数との相関関係図（１）である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）は露光光の波長と屈折率および
消衰係数との相関関係図（２）である。

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は第１実施例のパターン形成方
法の説明図（１）である。

【図９】（Ｄ），（Ｅ）は第１実施例のパターン形成方
法の説明図（２）である。

【図１０】第２実施例のサンプルウェハの構成図であ
る。

【図１１】第２実施例の非晶質炭素（ａ−Ｃ）の薄膜の
断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１２】（Ａ），（Ｂ）は平坦なシリコン基板上のレ
ジストパターンのライン幅の測定結果を示す図である。

【図１３】（Ａ），（Ｂ）は第２実施例のシリコン基板
の上に形成された微細なレジストパターンの走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真（１）である。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）は第２実施例のシリコン基板
の上に形成された微細なレジストパターンの走査型電子
顕微鏡（ＳＥＭ）写真（２）である。

【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）は第２実施例のシリコン基板
の上に形成された微細なレジストパターンの断面の走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図１６】レジスト膜中の一次元光強度分布図である。

【図１７】ａ−Ｃ反射防止膜の消衰係数と定在波振幅の
関係図（１）である。

【図１８】ａ−Ｃ反射防止膜の消衰係数と定在波振幅の
関係図（２）である。

【図１９】ａ−Ｃ反射防止膜の消衰係数と定在波振幅の
関係図（３）である。

【図２０】レジスト膜厚と定在波振幅の関係図である。

【図２１】（Ａ）〜（Ｃ）は従来のパターン形成方法の
説明図（１）である。

【図２２】（Ｄ），（Ｅ）は従来のパターン形成方法の
説明図（２）である。

【符号の説明】

１ 被加工体 ２ ａ−Ｃ反射防止膜 ３ フォトレジスト膜 ４ ｉ線，ＫｒＦエキシマレーザ等の露光光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工体上に非晶質カーボン膜を形成す
   る工程と、該非晶質カーボン膜の上に感光性膜を形成す
   る工程と、該感光性膜を選択的に露光し現像して耐エッ
   チング性のレジストパターンを形成する工程と、該耐エ
   ッチング性のレジストパターンをマスクにして該非晶質
   カーボン膜を選択的にエッチングする工程と、該耐エッ
   チング性のレジストパターンと非晶質カーボン膜のパタ
   ーンをマスクにして該被加工体を選択的にエッチングす
   る工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。
2. 【請求項２】 非晶質カーボン膜を、原料ガスとしてメ
   タンガス，エチレンガス，アセチレンガスまたはそれら
   の混合ガスを用いるＣＶＤ法によって形成することを特
   徴とする請求項１に記載されたパターン形成方法。
3. 【請求項３】 非晶質カーボン膜を１００Å〜１０００
   Åの厚さに形成することを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載されたパターン形成方法。