JPH0786141A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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JPH0786141A
JPH0786141A JP22907693A JP22907693A JPH0786141A JP H0786141 A JPH0786141 A JP H0786141A JP 22907693 A JP22907693 A JP 22907693A JP 22907693 A JP22907693 A JP 22907693A JP H0786141 A JPH0786141 A JP H0786141A
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JP
Japan
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resist film
film
pattern
antireflection film
resist
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22907693A
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English (en)
Inventor
Satoshi Takechi
敏 武智
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置等の製造において、レジスト膜を
用いて被加工物を選択エッチングするプロセスに好適な
パターン形成方法に関し、レジスト膜のパターン精度を
劣化させることなく、そのまま転写することのできる反
射防止膜を用いたパターン形成方法を提供することを目
的とする。 【構成】 本発明のパターン形成方法は、一般式 【化1】 ただし、R1 ,R2 は水素、アリール基、アルキル基、
ハロゲン、アリサイクリック基で示される構造を有する
化合物を含む反射防止膜、レジスト膜を被エッチング物
上に成膜する工程と、前記レジスト膜を露光、現像して
レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパタ
ーンから露出した前記反射防止膜に遠紫外光を照射する
工程と、遠紫外光を照射された領域の反射防止膜を現像
する工程と、被エッチング膜を選択エッチングする工程
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パターン形成方法に関
し、特に半導体装置等の製造において、レジスト膜を用
いて被加工物を選択エッチングするプロセスに好適なパ
ターン形成方法に関する。
【0002】近年、半導体集積回路装置の高集積化等に
伴い、精密な微細パターンを安定して形成する技術が要
求されている。下地表面が高反射率の場合、レジスト膜
の露光工程における下地表面からの反射光が精度低下の
原因となる。
【0003】
【従来の技術】半導体装置の製造において、配線や電極
としてAlやW−Si等、反射率の高い材料が用いられ
ている。また、半導体基板表面には段差が生じているこ
とが多い。
【0004】反射率の高い領域を含む半導体基板上にパ
ターンを形成する場合、ホトリソグラフィの露光工程に
おいて、基板からの反射光によってレジスト膜にハレー
ションが発生する。
【0005】ハレーションが発生すると、高精度のパタ
ーンを形成することは困難である。このため、反射性の
基板の上に反射防止層を形成し、ハレーションを防止し
て安定したレジストパターンを形成する技術が開発され
ている。このような反射防止膜は、スピンコートあるい
はCVD(化学気相堆積)等によって形成されている。
【0006】反射防止膜の材料としては、アクリルエス
テル等のアルカリ不溶性材料と、ポリイミド等のアルカ
リ可溶性材料とが知られている。ホトレジストにパター
ンを形成した後、被加工物を選択的にエッチングするた
めには、反射防止膜を除去する必要がある。
【0007】アルカリ不溶性膜を用いた場合、反射防止
膜はホトレジストパターンをマスクとしてドライエッチ
ングにより、選択的にエッチングして除去する。アルカ
リ可溶性膜を用いたときは、レジストの現像にアルカリ
溶液を用い、レジスト現像に続いて反射防止膜を溶解除
去する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】アルカリ不溶性膜を反
射防止膜として用い、レジスト膜のパターニングの後、
ドライエッチングによって除去する場合は、反射防止膜
の材料とレジストとのエッチング選択比を十分高くする
ことが難しい。このため、レジストのパターンをそのま
ま反射防止膜に転写することが容易でない。また、レジ
スト層のパターンも消費されてしまう。
【0009】アルカリ可溶性膜を反射防止膜に用い、レ
ジスト現像に続いて同一または異なるアルカリ性溶液で
除去する場合は、エッチングが等方的に進むため、高精
度なパターンの転写が困難になる。
【0010】本発明の目的は、レジスト膜のパターン精
度を劣化させることなく、そのまま転写することのでき
る反射防止膜を用いたパターン形成方法を提供すること
である。
【0011】
【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、一般式
【0012】
【化2】 …(1) ただし、R1 ,R2 は水素、アリール基、アルキル基、
ハロゲン、アリサイクリック基
【0013】で示される構造を有する化合物を含む反射
防止膜、レジスト膜を被エッチング物上に成膜する工程
と、前記レジスト膜を露光、現像してレジストパターン
を形成する工程と、前記レジストパターンから露出した
前記反射防止膜に遠紫外光を照射する工程と、遠紫外光
を照射された領域の反射防止膜を現像する工程と、被エ
ッチング膜を選択エッチングする工程とを含む。
【0014】
【作用】上記一般式(1)で示される構造を有する化合
物は、一重結合と二重結合を有する共役系化合物であ
り、露光工程に用いる紫外光、遠紫外光の吸収が強い。
このため、反射防止膜としての役割を果たす。
【0015】また、この化合物は遠紫外光によって分解
する性質を有する。したがって、レジスト膜をパターニ
ングした後、遠紫外光で照射すると、照射領域の化合物
は分解し、溶液に溶解し易くなる。
【0016】レジストパターンに覆われた領域において
は、遠紫外光がレジスト層で吸収され、反射防止膜に到
達せず、反射防止膜は溶液に接しても溶解しない。この
ため、高精度の選択除去が可能である。
【0017】
【実施例】
〔実施例1〕ハロゲン化遷移金属(MoCl5 、WCl
6 等)を触媒として、アニオン重合により、下に構造を
示すフェニルアセチレンポリマーを合成した。
【0018】
【化3】
【0019】このようなポリマー合成は、たとえば増岡
らにより報告されている方法(Polymer Preprints, Jap
an. Vol. 30, No. 5, 1016 (1987) 参照)に従えばよ
い。このポリマーに、架橋剤としてビスアジド(2.6
−ビス(4′−アジドベンザル)4−メチルシクロヘキ
サノン)
【0020】
【化4】
【0021】を10重量%添加し、トルエン溶液とし
た。図1(A)に示すように、シリコン基板1上に配線
層としてAl層2をスパッタリング等によって成膜す
る。
【0022】このAl層2をパターニングするため、図
1(B)に示すように、Al層2の上に上述のように調
整した溶液をスピンコートし、反射防止膜3をたとえば
厚さ約2000Å形成する。反射防止膜3を成膜した
後、200℃で約5分間ベーキングを行ない、十分に架
橋を行なった。
【0023】次に、図1(C)に示すように、反射防止
膜3の上にノボラック系ポジ型ホトレジストを塗布し、
厚さ約1.2μm程度のレジスト膜4を形成した。この
ポジ型レジストとしては、たとえば東京応化工業から入
手できるOFPR−800(商品名)を用いることがで
きる。
【0024】次に、図1(D)に示すように、マスク5
を介して紫外光をレジスト膜4に照射し、マスク5のパ
ターンをレジスト膜4に転写する。レジスト膜4の紫外
光を照射された領域においては、レジスト中に添加され
ている添加物が変化し、レジスト膜が溶解する性質に変
化する。
【0025】露光後、図1(E)に示すように、レジス
ト膜4を現像すると、紫外線照射領域のみが溶解し、未
露光部分が残ってレジスト膜のパターンが形成される。
図1(D)の工程において、紫外光をレジスト膜4に照
射する際、反射防止膜3まで到達した光は、反射防止膜
3で効率的に吸収され、Al層2で反射して再びレジス
ト膜4に戻る光は著しく減少する。このため、ハレーシ
ョンを効率的に防止することができる。
【0026】また、反射防止膜3は、架橋剤のアジド化
合物を添加し、加熱して十分架橋を行なっているため、
不溶化している。図1(C)のレジスト膜塗布工程にお
いてインターミキシング層の発生が防止されている。ま
た、図1(E)に示すレジスト膜の現像工程において、
現像用アルカリ溶液には全く溶解しない。
【0027】次に、図1(F)に示すように、キセノン
水銀Xe−Hgランプを用いて全面を一括して約5分間
照射する。なお、Xe−Hgランプの代わりに低圧水銀
灯等、250−350nm程度の遠紫外光等を発生する
遠紫外光源を用いることも可能である。
【0028】このような遠紫外光の照射により、反射防
止膜3の遠紫外光照射を受けた領域においては、ポリマ
ー結合が分解し、溶媒に溶解する性質に変化する。レジ
スト層に覆われ、遠紫外光に照射されていない領域で
は、反射防止膜は不溶化しているので、広い範囲から溶
媒を選択できる。
【0029】次に、図1(G)に示すように、Si基板
1をキシレンに浸漬し、反射防止膜3の遠紫外光照射領
域を選択的に除去する。この際、レジスト膜4の下に配
置された反射防止膜3は、図1(F)の工程において、
レジスト膜4に遮蔽され、遠紫外光の照射を受けていな
いため、キシレンには溶解しない。このため、照射領域
のみ反射防止膜3が選択的に除去される。
【0030】このようにしてAl層2の選択エッチング
用マスクを高精度に形成した後、図1(H)に示すよう
に、Al層2をドライエッチング等により選択的にエッ
チングする。反射防止膜3は、レジスト膜4のパターン
に忠実に沿った形状にエッチングされ、レジスト膜4と
共に、エッチングマスクとして機能する。
【0031】エッチング終了後、レジスト膜4、反射防
止膜4をO2 プラズマによりアッシングし、除去する。
このようにして、図1(I)に示すような配線パターン
を得る。
【0032】〔実施例2〕実施例1と同様の方法によ
り、下に示す構造を有するプロピルアセチレンポリマー
を合成した。
【0033】
【化5】
【0034】得られたポリマーに増感剤として、下に示
す構造を有するベンゾフェノンを5重量%添加してトル
エン溶液とした。
【0035】
【化6】
【0036】図1(A)に示すように、Si基板1上に
Al層2をスパッタリング等により形成した後、上述の
ように調整した溶液をAl層2上にスピンコートし、図
1(B)に示すように、反射防止膜3を厚さ約5000
Å形成する。成膜した反射防止膜3を、120℃で約2
分間ベーキングした。
【0037】次に、ポジ型ホトレジストを反射防止膜3
上に塗布し、図1(C)に示すように、厚さ約1.2μ
m程度のレジスト膜4を形成した。ポジ型レジストとし
ては、たとえば、東京応化工業より入手できるOFPR
−800(商品名)を用いることができる。
【0038】次に、図1(D)に示すように、レジスト
膜4をマスク5を介して露光し、レジスト膜4中に潜像
を形成する。続いて、図1(E)に示すように、アルカ
リ溶液によってレジスト膜4を現像し、照射部分を除去
する。このようにしてレジストパターンが形成される。
【0039】次に、図1(F)に示すように、基板を約
80℃に加熱しながらXe−Hgランプで5分間遠紫外
照射する。遠紫外線の照射により、レジスト層4の開口
部に露出した反射防止膜3は分解し、溶解し易い性質に
変化する。加熱はこの化学変化を促進する役割を果た
す。
【0040】図1(G)に示すように、基板をメチルイ
ソブチルケトンに浸漬し、反射防止膜3の遠紫外光照射
部分を選択的に除去する。このようにして、Al層2の
上に、レジスト膜4、反射防止膜3で形成された高精度
のエッチングマスクが形成される。
【0041】次に、図1(H)に示すように、Al層2
をドライエッチングにより選択的にエッチングし、Al
の配線パターンを得る。レジスト膜4、反射防止膜3の
パターニングが高精度に行なわれるため、レジストパタ
ーンがそのまま転写された配線パターンを得ることがで
きる。
【0042】その後、図1(I)に示すように、レジス
ト膜4、反射防止膜3をO2 プラズマによりアッシング
して除去し、配線パターン2を得る。 〔実施例3〕実施例1と同様の方法により、下に構造を
示すクロロフェニルアセチレンポリマーを合成した。
【0043】
【化7】
【0044】得られたポリマーに架橋剤としてビスアジ
ド(1.3−ビス(4′−アジドベンザル)−2−プロ
パノン)
【0045】
【化8】
【0046】を5重量%添加してトルエン溶液とした。
図1(A)に示すように、シリコン基板1上にAl層2
をスパッタリング等によって形成し、続いて、図1
(B)に示すように、Al層2の上に上述のように調整
した溶液をスピンコートし、反射防止膜3を、厚さ約2
000Å形成する。反射防止膜3を形成した後、基板を
約200℃で約5分間ベーキングした。
【0047】架橋剤としてアジド化合物を添加された反
射防止膜を加熱することにより、実施例1同様、反射防
止膜3は不溶化する。次に、ポジ型ホトレジストを反射
防止膜3上に塗布し、厚さ約1.2μm程度のレジスト
膜4を形成した。ポジ型レジストとしては、たとえば東
京応化工業より入手できるOFPR−800(商品名)
を用いることができる。
【0048】次に、図1(D)に示すように、マスク5
を介してレジスト膜4を露光する。反射防止膜3はこの
露光工程において、Al層2から反射する光を低減さ
せ、ハレーションを防止する。
【0049】図1(E)に示すように、アルカリ溶液に
よってレジスト膜4を現像し、レジストパターンを得
る。図1(F)に示すように、基板を約100℃に加熱
しながらXe−Hgランプの遠紫外光をレジスト膜4、
反射防止膜3上に5分間照射する。遠紫外光はレジスト
膜4および反射防止膜4で吸収される。レジスト膜4下
に配置された反射防止膜3は、レジスト膜によって遮光
されるため、遠紫外光照射を受けない。遠紫外光を照射
された反射防止膜は分解し、可溶化する。
【0050】図1(G)に示すように、基板をキシレン
に浸漬することにより、反射防止膜3の露出部分(遠紫
外光照射部分)を選択的に除去する。レジスト膜4に覆
われている部分では、反射防止膜は不溶化したままであ
り、溶解しない。このようにして、高精度のマスクが形
成される。
【0051】続いて、図1(H)に示すように、レジス
ト膜4および反射防止膜3のマスクをエッチングマスク
とし、Al層2をドライエッチング等により選択的に除
去する。高精度のマスクが形成されているため、ホトレ
ジストパターンがそのまま転写された高精度のAl配線
パターンが得られる。
【0052】その後、図1(I)に示すように、O2
ラズマによりレジスト膜4、反射防止膜3をアッシング
により除去する。このようにして最終的なAl配線パタ
ーンが得られる。
【0053】なお、一般式(1)に示す構造を有する化
合物に、アジド化合物を添加して熱架橋させた反射防止
膜は、不溶化しているため、レジスト膜成膜時にインタ
ーミキシング層の形成をほぼ完全に防止することができ
る。
【0054】また、反射防止膜を選択的に除去する工程
において、使用可能な溶媒の選択の幅が拡がる。キシレ
ンの他、種々の溶媒を用いてことができる。また、ポジ
レジストを用いる場合を例にとって説明したが、ネガレ
ジストを用いることも可能である。ベーキングの条件等
も種々変更するこができる。
【0055】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一般式(1)で示される共役系化合物を用いることによ
り、紫外、遠紫外領域で大きな吸収を持つ反射防止膜を
形成することができる。このため、露光工程において、
ハレーションを有効に防止することができる。
【0057】また、この反射防止膜に遠紫外光を照射す
ることにより、反射防止膜は分解する。このため、適当
な溶媒を用いることにより、レジストパターンの劣化を
生じることなく、反射防止膜の選択的な除去が可能にな
る。このため、レジストパターンをそのまま被エッチン
グ物に転写することができる。
【0058】このように、光反射性基板の上においても
高精度のパターンの形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するための断面図であ
る。
【符号の説明】
1 Si基板 2 Al層 3 反射防止膜 4 レジストマスク

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 …(1) ただし、R1 ,R2 は水素、アリール基、アルキル基、
    ハロゲン、アリサイクリック基で示される構造を有する
    化合物を含む反射防止膜、レジスト膜を被エッチング物
    上に成膜する工程と、 前記レジスト膜を露光、現像してレジストパターンを形
    成する工程と、 前記レジストパターンから露出した前記反射防止膜に遠
    紫外光を照射する工程と、 遠紫外光を照射された領域の反射防止膜を現像する工程
    と、 被エッチング膜を選択エッチングする工程とを含むパタ
    ーン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記遠紫外光照射工程を加熱しながら行
    なう請求項1記載のパターン形成方法。
  3. 【請求項3】 前記反射防止膜に架橋剤、増感剤の少な
    くとも一種が添加されている請求項1ないし2記載のパ
    ターン形成方法。
JP22907693A 1993-09-14 1993-09-14 パターン形成方法 Withdrawn JPH0786141A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5920588B2 (ja) * 2010-10-14 2016-05-18 日産化学工業株式会社 ポリエーテル構造を含有する樹脂を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5920588B2 (ja) * 2010-10-14 2016-05-18 日産化学工業株式会社 ポリエーテル構造を含有する樹脂を含むリソグラフィー用レジスト下層膜形成組成物

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