JPH0990640A

JPH0990640A - パターン形成方法

Info

Publication number: JPH0990640A
Application number: JP7251188A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Kondo; 洋文近藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】微細かつ高精度なパターン、および合わせ精
度の高いパターンを形成することができ、同時に環境問
題の改善、コストの低減化をはかる。【解決手段】レジスト膜を形成し、これの上に極性基
としてカルボン酸アミン塩基を持つパーフルオロポリエ
ーテル化合物膜による反射防止膜を形成し、その後パタ
ーン露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、磁気
記録装置、光磁気記録装置等の各種電子、電気、磁気装
置の製造過程における微細加工、微細処理に適用して好
適なパターン形成方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】各種半導体装置例えば半導体集積回路を
始めとして磁気記録装置、光磁気記録装置等の各種電
子、電気、磁気装置の高密度、小型化の要求に伴ってそ
の微細化の要求が益々高まっている。これに伴って、こ
れら装置の製造過程において、より微細加工、微細処理
とさらにその高精度化の必要性が高まっている。

【０００３】通常一般のパターン形成、例えばパターン
エッチング等の微細加工においてそのエッチングマスク
として用いるレジストのパターン形成は、フォトリソグ
ラフィによっている。ところが、このフォトリソグラフ
ィにおいては、そのフォトレジストに対する露光光とし
て特に単色光を用いる場合、その光の干渉の問題があっ
て、パターン形成の高精度化に制限がある。

【０００４】光干渉による寸法精度の低下を低減する方
法としては、多層レジスト法（例えば特開昭５１−１０
７７５号参照）あるいは、反射防止膜を形成するいわゆ
るＡＲＣ法（例えば特開昭５９−９３４４８号参照）な
どが提案されている。しかしながら、多層レジスト法に
おいては、レジスト層を２層あるいは３層形成し、その
後順次パターン転写を行って、マスクとなるレジストパ
ターンを形成させるため、工程数が多くなり、その結果
スループットが低くなるという問題がある。また、多層
レジスト法による場合においても、各層の界面からの反
射光の存在によって、寸法精度の向上は必ずしも充分で
はない。一方、ＡＲＣ法においては、レジスト層の下部
に形成した反射防止膜を現像によりウェットエッチング
するに際して生じるサイドエッチ量が大でこれによる寸
法精度の低下の問題がある。

【０００５】更に、フォトレジストに対するパターン露
光に際しての露光マスクの位置合わせに関する問題があ
る。単色光を利用した合わせ方式としては、ＴＴＬ（Ｔ
ｈｒｏｕｇｈｔｈｅＬｅｎｓｅ）方式、その光干渉
を利用したフレネルゾーン合わせ方式等が知られてい
る。これらの方法は、スループット等にすぐれているな
どの利点を有するものの、充分なパターン精度が得難い
という問題がある。

【０００６】すなわち、これら位置合わせ方式において
は、レジスト形成面例えば被加工基体面に形成した位置
合わせ用ターゲットパターンを単色光あるいは準単色光
を照射してそのターゲットパターンから反射光を検出す
る方法では、レジスト膜と基体面との界面からの光の反
射によって、パターン検出光がレジスト膜内で光干渉を
起し、検出光強度および位相が変化し、パターン検出信
号が乱され、合わせ精度の低下を来たす。また、レジス
ト膜が、ターゲットパターンに対して非対称な膜厚で塗
布される場合、ターゲットの位置が実際の位置からシフ
トした位置で検出され、誤検出を生じる。また、レジス
ト膜の膜厚によっては、ターゲットパターン部とその他
の部分との反射光強度がほとんど等しくなり、ターゲッ
トパターンのコントラストが著しく低下し、ターゲット
パターンの検出が極めて困難になるという問題がある。

【０００７】この問題の解決をはかるものとして、例え
ばフレネルゾーンパターン検出方式において、ターゲッ
トパターン形状の最適化の検討がなされている（ＳＰＩ
Ｅ，４７０巻１２２〜１３５頁（１９８４）参照）。ま
た、２波長検出の検討もなされている（特公昭５８−３
０７３６号参照）。しかし、いずれの場合も光干渉によ
るパターン検出信号の乱れを防止し、検出が困難になる
ことを防止するには不充分である。

【０００８】これに対して、光干渉によるパターン検出
信号の乱れを防止し、ターゲットパターンの検出が困難
になることを防止するためフォトレジスト膜あるいはＸ
線レジスト膜上に市販のパーフルオロポリエーテル化合
物膜を形成することの提案がなされた（特開昭６２−
６２５２０号（以下参考資料１という）参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の、レジスト膜例
えばフォトレジスト膜あるいはＸ線レジスト膜上に、市
販のパーフルオロポリエーテル化合物膜による反射防止
膜を形成させるパターン形成方法は、この反射防止膜に
よってレジスト膜への入射光量の損失を来すことなく、
レジスト膜表面での反射光を低減化し、レジスト膜内で
の光多重干渉によるパターン寸法精度の低下を防止しで
きるものであり、また、光干渉による位置合せパターン
すなわちターゲットパターンの検出信号の乱れを防止
し、この位置合せパターンの検出を確実に行うことがで
きるものである。

【００１０】しかしながら、これに用いられている市販
のパーフルオロポリエーテル化合物は、フレオン（フッ
素化塩素化炭素）、あるいはパーフルオロ炭素といった
フッ素系溶剤にしか溶解しないために、環境あるいはコ
ストの観点から問題がある。

【００１１】本発明は、このような問題の解決をはかる
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明におい
ては、市販のパーフルオロポリエーテル化合物の溶解性
に関する問題を解決し、安価な溶剤に溶解するパーフル
オロポリエーテル化合物を開発し、これによって、上述
した諸問題の解決、すなわち簡便な方法で微細かつ高精
度なパターン、および露光パターンの位置合わせ精度、
したがって最終的に得るパターンの位置精度の向上をは
かることができるパターン形成方法を提供するに至った
ものである。

【００１３】本発明によるパターン形成方法は、レジス
ト膜の形成工程と、このレジスト膜上に、下記一般式１
もしくは一般式２で示される極性基としてカルボン酸ア
ミン塩基を持つパーフルオロポリエーテル化合物膜によ
る反射防止膜を形成する工程と、この反射防止膜を通じ
てレジスト膜をパターン露光する工程と、レジストを現
像する工程とをとる。

【００１４】（一般式１）Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃

【００１５】（一般式２）Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺Ｏ^-ＣＯ−Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁
Ｒ₂Ｒ₃

【００１６】但し、上記一般式１および２において、Ｒ
_fはパーフルオロポリエーテル基を示し、Ｒ₁、Ｒ₂、
Ｒ₃は水素あるいは炭化水素を示し、その中の少なくと
も一つは炭素数１０以上の炭化水素を示す。

【００１７】本発明方法では、フッ素系以外の有機溶剤
に溶解する一般式１および２で示される、極性基として
カルボン酸アミン塩基をもつパーフルオロポリエーテル
化合物膜によって反射防止膜を構成するので、パターン
形成において、フッ素系有機溶剤を用いる場合における
環境汚染を来すことなく、パーフルオロポリエーテル化
合物膜を反射防止膜として用いることによる微細かつ高
精度なパターンの形成とパターンの合わせ精度の向上を
はかることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明によるパターン形成方法の
実施の形態を説明する。本発明によるパターン形成方法
を実施する基本的構成は、図１にその概略断面図を示す
ように、レジスト膜の形成面例えば基板１上に、レジス
ト膜２例えばフォトレジスト膜あるいはＸ線レジスト膜
を被着形成し、これの上に、下記一般式１および一般式
２で示される新規なパーフルオロポリエーテル化合物膜
よりなる反射防止膜３を被着形成する。

【００１９】（一般式１）Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃

【００２０】（一般式２）Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺Ｏ^-ＣＯ−Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁
Ｒ₂Ｒ₃

【００２１】但し、上記一般式１および２において、Ｒ
_fはパーフルオロポリエーテル基を示し、Ｒ₁、Ｒ₂、
Ｒ₃は水素あるいは炭化水素を示し、その中の少なくと
も一つは炭素数１０以上の炭化水素を示す。

【００２２】この一般式１および一般式２で示される新
規なパーフルオロポリエーテル化合物は、長鎖炭化水素
を分子構造中に持つためにフッ素系以外の有機溶剤例え
ばアルコールを含有する混合溶剤に溶解する。

【００２３】また、このパーフルオロポリエーテル化合
物膜は、前記参考資料１に記載された市販のパーフルオ
ロポリエーテル化合物膜と同様に、可視光に吸収を持た
ず、また屈折率も炭化水素を含むにも関わらず約１．３
５と低いことから、レジストに対する反射防止膜として
有効な膜となる。

【００２４】すなわち、この透明な反射防止膜により入
射光の損失無しにレジスト表面での反射光を低減し、レ
ジスト膜内での光多重干渉によるパターン寸法精度の低
下を防止する。またパターン検出信号の劣化を低減する
ものである。

【００２５】以下このパターン寸法精度の低下の防止お
よびパターン検出信号の劣化の低減化がはかられること
についての原理を詳細に説明するが、その基本的原理
は、前記参考資料１の記載と同様である。

【００２６】先ず、寸法精度向上の原理を説明すると、
基板１から反射してくる光と入射光との干渉など逆方向
に進む光同士の干渉はレジスト膜厚方向の光強度分布を
変化させ、レジスト膜２の断面形状を波打たせる”定在
波”と呼ばれる現象を引き起こすが、レジスト膜２に吸
収される全光量は変化せず寸法精度に与える影響は少な
い。

【００２７】一方、レジスト膜２の上面から反射してく
る光と入射光など同方向に進む光同士の場合を考える
と、レジスト膜２の膜厚に応じてその光同士の位相差が
変化するため、レジスト膜２の膜厚が変化すると、レジ
スト膜２内でのこれらの光干渉光の光強度は増減する。
つまりレジスト膜２の膜厚に応じてオーバー露光あるい
はアンダー露光になり、その結果寸法精度が低下する。

【００２８】したがって、この寸法精度を向上させるた
めには、同方向に進行する反射光を低減すればよい。つ
まり、レジスト膜２の上面での反射光を低減すれば充分
である。このとき、露光光の減衰無しにレジスト膜２の
上面からの反射光を低減することができるために吸収係
数の小さい光干渉を利用した反射防止膜３をレジスト上
に形成する。すなわち、図１に示すように基板１から反
射防止膜３へ向かう光１１の反射防止膜３とレジスト膜
２との界面２ａからの反射光１２と外気と反射防止膜３
との界面２ｂからの反射光１３を干渉させて反射光を充
分小さくする。なお、この場合透過光の光量は、入射光
の光量に近づき、無反射になったとき、光量の損失が無
くなって完全に透過することになる。

【００２９】ここで、反射防止膜の原理からレジスト膜
２の露光光に対する屈折率をｎ、露光光の波長をλとす
ると、反射防止膜３の屈折率ｎ_aをｎ^1/2、その膜厚を
λ／４ｎ_aの奇数倍に近づけるほど、この反射防止膜３
の反射率（振幅比）は低減する。ところで、レジスト膜
２が、フェノールノボラック樹脂系のレジスト膜である
場合は、その屈折率は、約１．７程度であるので、この
とき反射防止膜３に求められる最適な屈折率は、約１．
３程度である。そして、上述したように本発明方法で適
用するパーフルオロポリエーテル化合物の屈折率は、約
１．３５であるので、これによって形成した反射防止膜
３によれば、レジスト膜２の上面の反射率は大幅に低減
することができるものであり、これに伴って寸法精度が
向上するものである。

【００３０】次に合わせ精度向上の原理を説明する。こ
の場合、レジスト膜２内での光が多量に干渉すると、基
板１から反射してくる反射光もその影響を受け、前述し
たと同様の原理で、パターン検出精度が低下する。この
問題を解決するために、本発明による前述の反射防止膜
３をレジスト上に形成して外気とレジスト膜との界面の
反射光を低減し完全透過面化する。

【００３１】そして、パーフルオロポリエーテル化合物
による反射防止膜３は、可視領域で透明であり、その屈
折率によりレジスト上面をほぼ完全透明化することがで
きる。この場合においても、パターン検出の際のパーフ
ルオロポリエーテル化合物膜の最適な膜厚は、パターン
検出光の波長λ_pの１／４ｎ_aすなわち約λ_p／５．４
である。

【００３２】また、レジスト膜上へのパーフルオロポリ
エーテル化合物のオーバーコートにより合わせ検出信号
は、レジスト膜内光干渉によるノイズに乱されることの
ない良好なものとなり、合わせ精度が向上する。

【００３３】更に、本発明によるパターン形成方法の実
施例を詳細に説明する。この場合、例えば微細加工、あ
るいは微細処理例えば選択的に半導体基板例えばＳｉ基
板に不純物のイオン注入等を行うためのレジスト膜をパ
ターン化する場合を、図２〜図６を参照して詳細に説明
する。

【００３４】この例では、図２に示すように、半導体Ｓ
ｉ基板１上に、フォトレジスト、Ｘ線レジスト等のレジ
スト膜２を被着形成する。このレジスト膜２の形成は、
通常の方法すなわち例えば液状レジストを回転塗布法に
よって所要の膜厚に塗布し、その後９０℃、１０分間の
ベーキングを行い溶媒を蒸発させることによって形成す
ることができる。

【００３５】この例では、Ｓｉ基板１のレジスト膜２の
被着面には、予め例えば位置合わせパターンとなる凹凸
パターン１ａが形成されている。

【００３６】このパターン１ａの高さは、例えば約０．
１〜０．６μｍとした。レジスト膜２は、例えばＭＰ１
３００（シップレー社商品名）を用い、その膜厚は、基
板１の平坦面上での膜厚が約１μｍとなるように形成し
た。

【００３７】図３に示すように、レジスト膜２上に、上
述した末端に極性基をもつパーフルオロポリエーテル化
合物を、６５〜１００ｎｍの膜厚で塗布した。末端に極
性基をもつパーフルオロポリエーテル化合物としては、
極性基として長鎖アミノ基を有するカルボン酸塩によっ
て構成することが好ましいが、これに限られるものでは
ない。また、このような末端に極性基を持つパーフルオ
ロポリエーテル化合物の分子量は、特に限定されるので
はないが、安定性、取り扱いやすさなどの点から、数平
均分子量で５００〜１０，０００、さらに好ましくは
１，０００〜５，０００のものが使用される。

【００３８】本発明におけるパーフルオロポリエーテル
の繰り返し単位Ｒ_fの構造を、下記構造式１〜３に示す
が、何等これに限られるものではない。単官能のパーフ
ルオロポリエーテルとしては以下に示すものがある。

【００３９】（構造式１）Ｆ（ＣＦ₂ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ）_n

【００４０】（構造式２）（構造式３）

【００４１】多官能のパーフルオロポリエーテルして
は、（ＯＣ₂Ｆ₄）_p（ＯＣＦ₂）_qがある。

【００４２】ここで上記パーフルオロポリエーテルの化
学構造式１〜３中のｌ、ｍ、ｎ、ｋ、ｐ、ｑは１以上の
整数を示す。またｍ／ｎ、およびｐ／ｑについては０．
５〜２．０程度が好ましい。

【００４３】このようにして本発明では、新規に開発し
たパーフルオロポリエーテル化合物からなる反射防止膜
３をレジスト膜２上に形成した後に、図４に示すよう
に、波長４３６ｎｍの露光光による通常のパターン露光
を行った。

【００４４】その後、図５に示すように、ヘキサンとエ
タノール（５％）との混合溶媒を用いて反射防止膜３を
除去した。この混合溶媒は、レジスト膜２を溶かさず、
変質も起こさなかった。この反射防止膜３の除去方法と
しては、炭化水素系溶剤以外ではフレオン等のフッ素化
塩素化炭素を用いることができるが、これらの場合に
は、オゾン破壊係数が０ではないので、環境的に問題が
ある。

【００４５】また分子量が低いパーフルオロポリエーテ
ル化合物、あるいはパーフルオロ炭素を使用することが
可能であるが、この場合は価格が高く工業上実用的では
ない。

【００４６】その後、図６に示すように、レジスト膜２
に対する現像を行った。このようにすることによって基
板１上には、レジスト膜２による所定のパターンが形成
される。

【００４７】因みに、パーフルオロポリエーテル化合物
からなる反射防止膜３を形成することなくレジスト膜２
のパターン化を行った場合、パターン寸法精度は約０．
１５μｍであったが、上述の本発明方法の実施例による
ときは、その寸法精度の変動量を約０．０５μｍ以下と
することができた。

【００４８】なお、上述した実施例では、レジスト膜２
に対する露光を波長４３６ｎｍの露光光によって行った
が、これに限られるものでなく、例えばこの露光光とし
て、波長４０５ｎｍの露光光を用いる場合には、パーフ
ルオロポリエーテル化合物膜による反射防止膜３の膜厚
を約６０〜８５ｎｍとし、波長３６５ｎｍの露光光を用
いる場合には反射防止膜３の膜厚を約５５〜８５ｎｍに
するものであり、このようにすることにより、その寸法
精度変動量を上述の実施例と同様に０．０５μｍ以内に
することができた。

【００４９】また、上述した例では、レジスト膜２の膜
厚を、約１μｍとしたがこの厚さに限られるものではな
く、基板１のパターン１ａの段差をカバーできる膜厚で
あればよい。また、凹凸パターン１ａの段差に関して
も、上述の０．１μｍ〜０．６μｍに限定する必要はな
い。

【００５０】また、上述した例では、パターン形成のレ
ジスト膜の被着形成面すなわち基板１が、Ｓｉ基板であ
る場合であったが、言うまでもなく基板１は、Ｓｉ基板
に限られるものではなく、例えばＰＳＧ（リンシリケー
トガラス）、ＳｉＯ₂、Ｗ、Ａｌ、ポリイミド等の樹脂
基板、ＳｉＮ、ＧａＡｓ等の基板である場合等に適用し
て同様の効果を得ることができる。

【００５１】また、パターン化を行うレジスト膜２とし
ては、上述の例に限られるものではなく、例えばＯＦＰ
Ｒ８００、ＯＦＰＲ８３０、ＯＦＰＲ５０００（いずれ
も東京応化社製商品名）、ＡＺ１３５０（マイクロポジ
ット社製商品名）、ＨＰＲ２４０（Ｈｕｎｔ社製商品
名）等のフェノールノボラック樹脂系レジスト、ＲＤ２
０００Ｎ、ＲＵ１０００Ｎ（いずれも日立化成工業社製
商品名）、ＭＰ２３（シップレー社製商品名）等のポリ
ビニルフェノール樹脂系レジスト、ＫＴＲＦ（コダック
社製商品名）、ＣＢＲ（日本合成ゴム社製商品名）等の
環化ゴム系レジスト等レのジストを用いることができ
る。

【００５２】また、上述した実施例において、そのレジ
スト膜２に対するパターン露光に際し、基板１に形成し
た例えば凹凸パターンを位置合わせパターンとして用い
てそのパターン露光のための露光マスクの位置合わせを
行うようにすることができる。すなわち、この場合、上
述の実施例において、そのレジスト膜２に対する露光光
と同じ波長の光を用いてマスク合わせを行った。このと
きの位置合わせパターンすなわちターゲットパターンと
しては、凹パターン、凸パターン、ダブルスリットパタ
ーン、格子状パターン、ドットパターン、孔パターン等
を用い、各々についてパターン信号を観察し、また合わ
せ精度を評価した。その結果、レジスト塗布むらによる
検出信号波形の非対称性、光干渉による信号強度の低下
コントラストの低下を低減することができ、マスクの位
置合わせすなわちパターンの合わせ精度が向上した。

【００５３】次に、寸法精度のパーフルオロポリエーテ
ル化合物の膜厚に対する依存性を測定した。この測定
は、平坦な基板１上にレジスト膜２を約１．０μｍの厚
さに塗布した試料を複数用意した。このときのレジスト
膜の膜厚のばらつきは、約０．０５μｍ以内であった。
その後１枚の試料に関してはそのまま波長４３６ｎｍの
光で露光し、他の試料に関しては、レジスト膜２上に、
上述した本発明によるパーフルオロポリエーテル化合物
の反射防止膜３の膜厚を、各試料ごとに０〜１６０ｎｍ
まで変化して形成した。

【００５４】これら各試料に関して、それぞれ露光現像
して形成したレジストパターンについて、その寸法のば
らつきを測定した。図７はその測定結果を示し、この図
７からわかるように、通常の方法では約０．１６μｍあ
った寸法のばらつきを、本発明方法によって低減化する
ことができ、特にパーフルオロポリエーテル化合物によ
る反射防止膜３の膜厚を８０ｎｍとしたときに寸法のば
らつきが最小の値の０．０１５μｍ以内にすることがで
きた。

【００５５】なお、この測定においては、そのレジスト
膜の膜厚を１．０μｍとしたが、この膜厚に限定される
ものではないことは言うまでもない。また露光波長も４
３６ｎｍに限られるものではなく、例えば４０５ｎｍや
３６５ｎｍの露光光とすることが可能であり、また、単
波長に限らず多波長の露光光を用いることもできる。

【００５６】更に、本発明によるパターン形成方法の他
の実施例を、図８〜図１１を参照して説明する。この例
では、パターン化するレジスト膜が、図８に示すよう
に、下層のレジスト層２２と、これの上に中間層６を介
して上層のレジスト層３２が形成された３層構造とした
場合である。

【００５７】この例では、図８で示すように、レジスト
膜の形成面に、最大約１．５μｍの段差までの各種段差
を有する凹凸パターンが形成されている基板１上に、レ
ジスト例えばＭＰ１３００をスピンコートすなわち回転
塗布法によって塗布し、その後約２００℃３０分間のベ
ーキングを行って下層レジスト膜２２を形成した。その
膜厚は平坦面上で約２．０μｍとした。この場合、上述
したベーキングによって下層レジスト２２の表面の段差
は緩和された。

【００５８】この下層レジスト層２２上に、中間層６と
してＳＯＧ（ＳｐｉｎｏｎＧｌａｓｓ）を約０．１
８μｍの膜厚で形成した。このＳＯＧは、東京応化社製
のＯＣＤを用いた。

【００５９】この中間層６上に、上層レジスト層３２と
して、例えばＭＰ１３００を塗布した。

【００６０】次に、この上層レジスト層３２上に、前述
の本発明によるパーフルオロポリエーテル化合物からな
る反射防止膜３を形成した。その膜厚は、約６８ｎｍと
した。

【００６１】その後、波長３６５ｎｍの露光光を用いて
パターン露光を行い、その後図９に示すように、パーフ
ルオロポリエーテル化合物の反射防止膜３を除去し、上
層レジスト層に対する現像処理を行ってこのレジスト層
３２のパターン化を行った（図９の３２ｐ）。

【００６２】次に、図１０に示すように、図９中に示し
たパターン化されたレジスト層３２ｐをエッチングマス
クとして、ドライエッチングを行って、中間層６のパタ
ーン化すなわち上層レジスト層のパターンの中間層６に
対する転写を行った（図１０の６ｐ）。

【００６３】図１１に示すように、図１０中に示した中
間層６に転写されたパターン６ｐをエッチングマスクと
して、下層レジスト層２２のパターン化を行う。このよ
うにして、３層構造のレジストのパターンを形成した
（図１１の２２ｐ）。

【００６４】この場合においても、パーフルオロポリエ
ーテル化合物の反射防止膜のない通常の３層構造のレジ
ストで、約０．０４μｍあった寸法ばらつきを、反射防
止膜３を形成することによって０．０１μｍ以下に改善
できた。

【００６５】なお、この実施例において、基板１はＳｉ
基板によって構成することもできるが、Ｓｉ基板に限ら
れるものではなく、各種基板例えばＧａＡｓ等の半導体
基板、ガラス、樹脂等の絶縁基板を用いる場合にも適用
できるものであることは云うまでもなく、また、基板１
として、これの上に、Ａｌ等の金属膜、ＳｉＯ₂等の絶
縁膜、ポリイミド等の有機膜、Ｇｅ等の半導体膜が被着
されていても問題はない。また、基板１における段差
も、上述の例に限られるものではない。

【００６６】また、この３層構造レジスト膜のパターン
形成方法において、下層および上層のレジスト膜２２お
よび３２の各材料および膜厚は、上述した例に限られる
ものではなく、一般に多層構造レジストの下層および上
層レジスト膜として使用できるレジストは問題なく使用
することができる。

【００６７】中間層６の材料も、上述した例に限られる
ものではなく、一般に中間層として用いられている材
料、例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、等の絶縁膜、有機Ｔｉ等
の金属化合物、Ｗ等の金属、Ｓｉ等の半導体も用いるこ
とができる。

【００６８】また、その露光光は、波長が３６５ｎｍの
である場合に限られるものではない。

【００６９】更に、上述した例では、３層構造のレジス
トの場合を示したが２層構造レジストの場合も同様に効
果があった。

【００７０】また、前述した実施例では、レジストに対
するパターン露光に際しての位置合わせパターンの検出
のための検出光として、レジストに対する露光光と同一
波長の光を用いた場合であるが、この検出光を露光光と
は異なる波長の例えば水銀のｅ線（５４６ｎｍ）、ｄ線
（５７７ｎｍ）、ＨｅＮｅレーザー光（６３３ｎｍ）等
を用いることもできる。この場合、パターン検出信号
は、反射防止膜の無い場合に比べ良好となり、合わせ精
度も向上した。特にパーフルオロポリエーテル化合物の
反射防止膜の膜厚をパターン検出光の波長λ_pの１／
５．４、すなわち、ｅ線、ｄ線、ＨｅＮｅ光のそれぞれ
に対し約１０１ｎｍ、１０７ｎｍ、１１７ｎｍに設定し
たとき合わせ検出信号は最も良好となり、合わせ精度が
向上した。

【００７１】位置合わせ検出光としては、ｅ線、ｄ線、
ＨｅＮｅ光に限られるものではなく、他の単色光あるい
は多色光でも同様の効果が得られた。

【００７２】なお、マスクアライメントに関しては、Ｒ
Ｅ−５０００Ｐ（日立化成社製商品名）のようなＸ線に
感度を持つレジストを用いることができる。

【００７３】また、前述の３層構造によるレジストパタ
ーンの形成においても、そのパターン露光の位置合わせ
のための検出光として、水銀のｅ線、ｄ線、ＨｅＮｅ光
を用いてマスクアライメントを行うことができる。この
場合においても、基板１に形成する位置合わせパターン
すなわちターゲットパターンは、凹パターン、凸パター
ン、ダブルスリットパターン、格子状パターン、孔パタ
ーンとし、これら各々の場合について検討した。この場
合においも、その露光光と異波長の光を用いてパターン
検出を行うことにより、パターン検出光強度を充分に得
ることができた。そして、この場合においても、本発明
による反射防止膜３の形成によりパターン検出信号の非
対称性、コントラストの低下を改善することができた。

【００７４】特に多層レジストの場合は、レジスト上面
の平坦度が高いために、反射防止膜の膜厚が均一にな
り、その結果単層レジストに比べ低減効果が大きかっ
た。更にパーフルオロポリエーテル化合物の膜厚をパタ
ーン検出光の波長λ_pの１／５．４、すなわちｅ線、ｄ
線、ＨｅＮｅ光それぞれに対して約１０１ｎｍ、１０７
ｎｍ、１１７ｎｍにしたときパターン検出信号波形は直
接基板を検出した場合とほぼ同等に良好なものとなり、
レジストによる光干渉の影響を排除することができた。
その結果、合わせ精度は従来の約０．３μｍから約０．
２μｍへ向上し、ほぼ装置起因の合わせ精度まで、合わ
せ精度を向上することができた。

【００７５】なお、この実施例においてはｅ線、ｄ線、
ＨｅＮｅ光を用いたが、下層レジストを透過する光であ
れば原理的に他の波長の光でも同様に効果がある。

【００７６】また、本発明形成方法は、フレネルゾーン
パターンが形成されている基板に適用することができ
る。この例では、基板例えばＳｉ基板上にレジストを塗
布し、その後このレジスト膜上に、本発明によるパーフ
ルオロポリエーテル化合物膜による反射防止膜を、膜厚
約１１７ｎｍに塗布した。その後、ＨｅＮｅレーザー光
を用いてパターン位置検出および合焦点位置検出を行っ
た。パーフルオロポリエーテル化合物よりなる反射防止
膜を形成することによりパターン位置検出および合焦点
位置検出信号はシャープになり、検出精度が向上した。

【００７７】この場合においても検出光はＨｅＮｅレー
ザー光に限らず、他の単色光を用いることができる。ま
た単層レジストのかわりに多層レジストを用いることも
できる。またフレネルゾーンパターンに限らず、回折格
子パターンのように干渉あるいは回折を利用した合わせ
ターゲットパターンを用いて実験した結果、パーフルオ
ロポリエーテル化合物膜をレジスト上にオーバーコート
した方法は極めて有効であった。

【００７８】また、上述した各例において、パーフルオ
ロポリエーテル化合物膜による反射防止膜３をレジスト
２上に形成した後、約９０℃１０分間のベーキングを行
った。この熱処理によりパーフルオロポリエーテル化合
物膜厚の経時変化は低減し、パーフルオロポリエーテル
化合物膜形成後の放置時間余裕度が向上した。

【００７９】なお、この熱処理条件は、上記の例に限ら
れるものではなく、レジストの感光特性および現像特性
を劣化させない範囲であればよい。

【００８０】また、本発明における反射防止膜のパーフ
ルオロポリエーテル化合物膜としては、表１に示す各パ
ーフルオロポリエーテル化合物１〜１４を用いて同様に
効果を得ることができた。

【００８１】

【表１】

【００８２】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、末端に
カルボキシル基を持つパーフルオロポリエーテルの長鎖
アミン塩を反射防止膜として用いることにより、参考資
料１で開示されたパターン形成方法と同様に、簡便な方
法で寸法精度の高いパターンを形成することができる。
また精度の高い合わせパターン検出を行うことができる
ので合わせ精度が向上する。

【００８３】そして、このように寸法精度および合わせ
精度を向上をはかることができることから、各種半導体
装置等の始めとする電子装置、電気装置、磁気装置、光
磁気装置等の各種装置の製造過程での微細加工、微細処
理、したがってこれら電子装置、電気装置、磁気装置、
光磁気装置等の各種装置の高密度微細化を達成すること
ができる。

【００８４】また、上記参考資料１に開示の市販のパー
フルオロポリエーテル化合物が、フッ素系溶剤にしか溶
解しないのに対して、本発明方法における反射防止膜
は、前述したように、フッ素系溶剤以外の微量のアルコ
ールを含有する炭化水素系溶剤に溶解するために、その
取扱いが簡便、容易であり、またこの溶剤が安価である
ことから、コストの低減化をはかることができ、工業的
に大きな効果を有する。

【００８５】また、フッ素系溶剤の使用を回避できるこ
とから、環境問題の改善をはかることができるという効
果を有する。

【００８６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理の説明に供する基本形構成図
である。

【図２】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図３】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図４】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図５】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図６】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図７】本発明の効果を示す曲線図である。

【図８】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図９】本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す一工程図である。

【図１０】本発明によるパターン形成方法の一実施例を
示す一工程図である。

【図１１】本発明によるパターン形成方法の一実施例を
示す一工程図である。

【符号の説明】

１基板１ａ基板の凹凸パターン２レジスト膜２ａ反射防止膜とレジスト膜との界面２ｂ外気と反射防止膜との界面２ｐレジストパターン３反射防止膜４マスク５露光光６中間層６ｐ中間層に転写されたパターン１１基板から反射防止膜へ向かう光１２反射防止膜とレジスト膜との界面から基板へ向
かう反射光１３外気と反射防止膜との界面から基板へ向かう反
射光１４外気へ向かう透過光２２下層レジスト層２２ｐ下層レジスト層に転写されたパターン３２上層レジスト層３２ｐ上層レジスト層に転写されたパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６６５７４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レジスト膜の形成工程と、該レジスト膜上に、下記一般式１もしくは一般式２で示
される極性基としてカルボン酸アミン塩基を持つパーフ
ルオロポリエーテル化合物膜による反射防止膜を形成す
る工程と、該反射防止膜を通じて上記レジスト膜をパターン露光す
る工程と、上記レジストを現像する工程とをとることを特徴とする
パターン形成方法。（一般式１）Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃ （一般式２）Ｒ₁Ｒ₂Ｒ₃Ｎ⁺Ｏ^-ＣＯ−Ｒ_f−ＣＯＯ^-ＨＮ⁺Ｒ₁
Ｒ₂Ｒ₃ 但し、Ｒ_fはパーフルオロポリエーテル基を示す。
Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は水素あるいは炭化水素を示し、その
中の少なくとも一つは炭素数１０以上の炭化水素を示
す。
【請求項２】上記レジスト膜の形成面に位置合わせパ
ターンが形成され、上記パターン露光に当って、上記位
置合わせパターンの検出光を照射して、反射光によって
上記位置合わせパターンの位置を検出して上記パターン
露光を行うことを特徴とする請求項１に記載のパターン
形成方法。
【請求項３】上記レジスト膜に対するパターン露光光
の波長をλとするとき、上記反射防止膜の膜厚が、ほぼ
λ／５．４の奇数倍とされたことを特徴とする請求項１
に記載のパターン形成方法。
【請求項４】上記位置合わせパターンの検出光の波長
をλ_pとするとき、上記反射防止膜の膜厚がほぼλ_p／
５．４の奇数倍とされたことを特徴とする請求項１に記
載のパターン形成方法。
【請求項５】上記反射防止膜の形成後に、熱処理を行
うことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方
法。
【請求項６】上記反射防止膜の形成後に、熱処理を行
うことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方
法。