JPH10189410A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH10189410A
JPH10189410A JP8341622A JP34162296A JPH10189410A JP H10189410 A JPH10189410 A JP H10189410A JP 8341622 A JP8341622 A JP 8341622A JP 34162296 A JP34162296 A JP 34162296A JP H10189410 A JPH10189410 A JP H10189410A
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JP
Japan
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film
semiconductor device
photoresist layer
manufacturing
nitrogen
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JP8341622A
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English (en)
Inventor
Masaki Minami
正樹 南
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体基板上に、少なくとも窒素を含有する
反射防止膜を成膜する工程と、その反射防止膜上にフォ
トレジスト層を形成する工程とを有する半導体装置の製
造方法において、定在波効果の発生を有効に防止し得、
しかも、フォトレジスト層が裾引き形状にパターンニン
グされてしまうおそれのない製造方法を得る。 【解決手段】 半導体基板1上に少なくとも窒素を含有
する反射防止膜6を成膜する工程と、その反射防止膜6
上に窒素を含有しないバッファー膜7を成膜する工程
と、そのバッファー膜7上にフォトレジスト層8を形成
する工程とを有する。

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の製造方
法に関し、特に、フォトレジスト層の形成に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、一般
に加工すべき半導体基板、絶縁層等の上にフォトレジス
ト層を形成し、ステッパー(投影露光機)によって、そ
のフォトレジスト層に対するフォトマスク合わせ及びそ
のフォトマスクを通じての露光を行い、そのフォトレジ
スト層を現像し、そのパターニングされたフォトレジス
ト層を通じて、加工すべき半導体基板、絶縁層等をエッ
チングするフォトリソグラフィが汎用されている。
【0003】近年のVLSI(Very Large Scale Integ
rated Circuit:超大規模集積回路)、ULSI(Ultra
Large Scale Integrated Circuit: 超々大規模集積回
路)等に見られるように、半導体集積回路の高集積化及
び高性能化に伴って、最小線幅を決定するフォトリソグ
ラフィ用の露光光の波長はますます短波長化している。
現在、半導体集積回路の研究開発では、サブハーフミク
ロン領域のデザインルールのデバイスの研究開発が行わ
れており、その際使用される最先端のステッパーは、紫
外線光源に代えて、KrFエキシマレーザー光(波長が
248nm)等のレーザー光源を光源に用い、0.37〜
0.50程度のNA(numerical aperture: 開口数) の
対物レンズを備えている。
【0004】かかるレーザー光によって露光及び現像処
理されるフォトレジスト層の材料としては、紫外線によ
って露光及び現像処理されるフォトレジスト層として使
用されていたノボラックレジスト(波長が248nmの
光に対する光透過率が低い)に代わって、波長が248
nmの光に対する光透過率の高い化学増幅型レジストが
使用される。この化学増幅型レジストは、ポリマと酸発
生剤(PAG)から構成され、露光によってPAGの光
反応が起こり、その酸を触媒としてPEB(Post Exposu
re Bake:後露光焼成) 時にポリマが熱反応を起こし、ポ
リマの溶解性が変化する。このとき発生した酸は触媒と
して働くため、極く少量でポリマを反応させることがで
きる。即ち、1個のフォトンで発生した酸で、数千と言
うポリマ反応を起こさせることができ、このため、この
種レジストは化学増幅型レジストと呼ばれる。このレジ
ストは、ポリビニルフェノール(PVP)をベースとし
たポリマで、実用可能な光透過率を実現することができ
る。
【0005】このステッパーに使用される露光光として
は、単一波長のレーザー光が用いられるが、単一波長の
光を用いて露光を行うと、定在波効果と呼ばれる現象が
発生することが広く知られている。定在波が発生する原
因は、レジスト層内において露光光の多重干渉が起こる
ことによるものである。即ち、入射光と、レジスト層及
び基板界面からの反射光とが、レジスト層内で干渉を起
こすことによるものである。
【0006】その結果、レジスト層を光反応させるエネ
ルギーとなる吸収光量が、層厚に依存して変化する。こ
こで吸収光量とは、レジスト層の表面での反射や、レジ
スト膜層の下の基板での吸収や、レジスト層から出射し
た光等を除いたレジスト層自体に吸収される光の量を言
う。
【0007】この吸収光量の変化の度合いは、下地基板
の種類や基板上の段差により微妙に変化するため、露光
・現像後に得られるレジスト層のパターンの寸法の制御
が困難になってしまう。このような傾向は、各種レジス
ト層に共通なものであり、レジスト層のパターンが微細
になればなる程顕在化する。
【0008】そこで、このような定在波効果の発生を防
止する有効な方法として、反射防止膜の採用が不可欠と
なってくる。
【0009】従来、反射防止膜として各種の材料が検討
されているが、先に、反射防止膜としての有力な材料と
して、SiOx y が提案されている。このSiOx
y は、ポリSiやSiO2 、Si3 4 の中間の組成と
して、Si、O、N、Hを含有する材料で、反射防止効
果が高いことが知られている(特開平7−130598
号公報等)。
【0010】しかしながら、かかる従来のSiOx y
の反射防止膜は、N(窒素)を含有しているために、パ
ターニングの際にN(窒素)がレジスレト材料と科学変
化を起こし、レジスト層が裾引き形状にパターニングさ
れてしまうと言う欠点があることが知られている。
【0011】微細化・集積化したシリコン半導体装置
(MOS半導体デバイス)のゲート電極形成工程の場合
を例に採って、レジスト層の裾引き形状のパターニング
について説明する。1はシリコン基板、2はその上のゲ
ート酸化膜、3はその上のポリシリコン電極、4はその
上のタングステン電極、6はその上のSiOx y から
なる反射防止膜である。尚、ポリシリコン電極3及びそ
の上のタングステン電極4にて、ゲート電極5が構成さ
れる。そして、反射防止膜6上に化学増幅型レジストか
らなるフォトレジスト層をポジ型レジスト層として形成
し、これをKrFステッパーを用いて、波長が248n
mのレーザー光によって露光し、その後現像すると、現
像によって形成された孔の根元の部分に、裾引き(Slop
ing footing:スローピングフッティング)9aが発生す
る。9はパターニングされたフォトレジスト層を示す。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】かかる点に鑑み、本発
明は、半導体基板上に、少なくとも窒素を含有する反射
防止膜を成膜する工程と、その反射防止膜上にフォトレ
ジスト層を形成する工程とを有する半導体装置の製造方
法において、定在波効果の発生を有効に防止し得、しか
も、フォトレジスト層が裾引き形状にパターニングされ
てしまうおそれのない製造方法を提案しようとするもの
である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、半導体基板上に少なくとも窒素を含有す
る反射防止膜を成膜する工程と、その反射防止膜上に窒
素を含有しないバッファー膜を成膜する工程と、そのバ
ッファー膜上にフォトレジスト層を形成する工程とを有
するものである。
【0014】かかる本発明によれば、少なくとも窒素を
含有する反射防止膜と、フォトレジスト層との間に、窒
素を含有しないバッファー膜を成膜するので、定在波効
果の発生を有効に防止し得、しかも、フォトレジスト層
が裾引き形状にパターニングされてしまうおそれはなく
なる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、図1、図2及び図3を参
照して、本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法を
詳細に説明する。この実施の形態は、微細化・集積化し
たシリコン半導体装置(MOS半導体デバイス)のゲー
ト電極形成工程に、本発明を適用した場合であるが、勿
論、本発明はこれに限定されるものではない。
【0016】先ず、図2を参照するに、シリコン基板
(半導体基板)1を用意し(図2A)、その上に、例え
ば、50nm厚のゲート酸化膜(SiO2 )2を形成す
る(図2B)。このゲート酸化膜2は、例えば、縦型拡
散炉を用いて、シリコン基板1を800°Cで、30分
加熱して、その上面を熱酸化することによって形成す
る。
【0017】そのゲート酸化膜2上に、例えば、100
nm厚のポリシリコン電極3を形成する(図2C)。こ
のポリシリコン電極3の形成は、例えば、縦型減圧CV
D(Chemical Vapor Deposition :化学気相成長)装置
を用いて、SiH4 /PH3=300/200(scc
m)のガスを使用し、温度550°C、圧力350Pa
の下で行う。尚、「sccm」は、standard
(標準状態を意味し、具体的には、25°C、1気圧)
でのcc/minを意味する。
【0018】このポリシリコン電極3の上に、例えば、
100nm厚のタングステンシリコン(WSix )電極
4を形成する(図2D)。このタングステンシリコン電
極4の形成は、例えば、枚葉熱CVD装置を用いて、W
6 /SiH2 Cl2 /Ar=5/100/400(s
ccm)のガスを使用し、温度600°C、真空度1To
rr(=133Pa)の下で行う。これら電極3、4に
て、ゲート電極4が構成される。
【0019】タングステンシリコン電極4上に、例え
ば、30nm厚のSiOx y からなる反射防止膜6を
形成する(図2E)。この反射防止膜6の形成は、枚葉
プラズマCVD装置を用いて、N2 O/SiH4 =50
0/150(sccm)のガスを使用し、プラズマ電極
に加える電力200W、温度400°C、圧力300P
aの下で行う。
【0020】反射防止膜6上に、窒素(N)を含まな
い、例えば、10nm厚のSiO2 からなるバッファー
膜7を形成する(図3A)。このバッファー膜7の形成
は、例えば、縦型減圧CVD装置用い、TEOS{テト
ラエトキシシラン:Si(C25 O)4 }=300
(sccm)を用いて、温度700°C、圧力90Pa
の下で行う。
【0021】尚、バッファー層7としては、SiO2
他に、SiF、Tix y 等も可能である。
【0022】バッファー膜7上に、例えば、1μm厚の
ポジ型フォトレジスト層(化学増幅型レジストからな
る)8を形成する(図3B)。このフォトレジスト層8
は、レーザー光源を用いたステッパー、即ち、KrFエ
キシマステッパー(NAが0.37〜0.50程度の対
物レンズを備える)を用いて、マスク合わせを行い、そ
のマスク(図示を省略する)を通じてフォトレジスト層
を波長が248nmのレーザー光によって露光し、これ
を現像することにより、パターニングされたフォトレジ
スト層9を得る(図1)。このフォトレジスト層9に形
成された孔の根元には、裾引きが生じていない。
【0023】図1において、このパターニングされたフ
ォトレジスト層9を通じて、反射防止膜6及びバッファ
ー膜7を部分的にエッチング除去して、ゲート電極5の
タングステンシリコン電極4の一部を露出させ、その部
分に導線をボンディングする。
【0024】次に、上述の実施の形態の変形例を説明す
る。縦型減圧CVD装置を用い、ガスN2 O/SiH4
=500/150(sccm)を用いて、温度400°
C、圧力300Paの下で、タングステンシリコン電極
4上に、例えば、30nm厚のSiOx y からなる反
射防止膜6を形成する(図2E)。
【0025】しかる後、同じ縦型減圧CVD装置を用
い、成膜ステップの切換え、即ち、そのガスをN2 O/
SiH4 からTEOSに入れ換え、TEOS=300
(sccm)を用い、温度700°C、圧力90Paの
下で、その反射防止膜6上に、窒素(N)を含まない、
例えば、10nm厚のSiO2 からなるバッファー膜7
を形成する(図3A)。その他の工程は、上述の実施の
形態と同様であるので、重複説明は省略する。
【0026】本発明は上述の実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、本発明
製造方法によって得られる半導体装置の構成、半導体装
置の製造方法の各工程、製造装置の構成等は、種々の変
形・変更が可能であり、それらを適宜選択てきるもので
ある。
【0027】
【発明の効果】第1の本発明によれば、半導体基板上に
少なくとも窒素を含有する反射防止膜を成膜する工程
と、その反射防止膜上に窒素を含有しないバッファー膜
を成膜する工程と、そのバッファー膜上にフォトレジス
ト層を形成する工程とを有するので、定在波効果を有効
に防止し得、しかも、レジスト層が裾引き形状にパター
ニングされてしまうおそれのない半導体装置の製造方法
を得ることができる。
【0028】第2本発明によれば、第1の本発明の半導
体の製造装置において、反射防止膜を成膜する工程と、
その反射防止膜上に窒素を含有しないバッファー膜を成
膜する工程とを、1つの装置内での成膜ステップの切換
えにより順次実行するので、第1の本発明の効果に加え
て、スループット(単位時間当たりの処理量)の面から
有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法の
最終工程を示す工程図である。
【図2】本発明の実施の半導体装置の形態の製造方法の
一部の工程を示す工程図である。
【図3】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法の
一部の工程を示す工程図である。
【図4】従来例の半導体装置の製造方法の最終工程を示
す工程図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板、2 ゲート酸化膜、3 ポリシリコ
ン電極、4 タングステンシリコン電極、5 ゲート電
極、6 反射防止膜、7 バッファー膜、8フォトレジ
スト層、9 パターニングされたフォトレジスト層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に少なくとも窒素を含有す
    る反射防止膜を成膜する工程と、 該反射防止膜上に窒素を含有しないバッファー膜を成膜
    する工程と、 該バッファー膜上にフォトレジスト層を形成する工程と
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記反射防止膜を成膜する工程と、該反射防止膜上に上
    記窒素を含有しないバッファー膜を成膜する工程とを、
    1つの装置内での成膜ステップの切換えにより順次実行
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記少なくとも窒素を含有する反射防止膜は、少なくと
    も窒素を含有するSiOx y からなる膜であることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記フォトレジスト層は化学増幅型レジストからなるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記フォトレジスト層を、レーザー光にて露光した後、
    現像処理することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記フォトレジスト層はボジ型であることを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586163B1 (en) 1999-06-02 2003-07-01 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc. Method of forming fine pattern
JP2005191182A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Nec Electronics Corp 半導体装置及びその製造方法
US6992013B1 (en) * 1999-06-21 2006-01-31 Semiconductor Leading Edge Technologies, Inc. Method of forming a fine pattern using a silicon-oxide-based film, semiconductor device with a silicon-oxide-based film and method of manufacture thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586163B1 (en) 1999-06-02 2003-07-01 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc. Method of forming fine pattern
US6992013B1 (en) * 1999-06-21 2006-01-31 Semiconductor Leading Edge Technologies, Inc. Method of forming a fine pattern using a silicon-oxide-based film, semiconductor device with a silicon-oxide-based film and method of manufacture thereof
JP2005191182A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Nec Electronics Corp 半導体装置及びその製造方法

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