JPH1092742A - Anti-reflective composition containing germanium and pattern forming method using the same - Google Patents
Anti-reflective composition containing germanium and pattern forming method using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造用の
組成物及び半導体素子の製造方法に係り、特に反射防止
用の組成物およびそれを用いたパターン形成方法に関す
る。The present invention relates to a composition for producing a semiconductor device and a method for producing a semiconductor device, and more particularly to a composition for preventing reflection and a method for forming a pattern using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体素子の製造工程中のフォ
トリソグラフィ工程では、半導体基板上に素子を形成す
るためにフォトレジストパターンをマスクとして物質層
を食刻したり、イオン注入を行ったりする。2. Description of the Related Art Generally, in a photolithography process in a semiconductor device manufacturing process, a material layer is etched or ion-implanted using a photoresist pattern as a mask in order to form a device on a semiconductor substrate.
【０００３】この際、フォトレジストパターンを形成す
るための露光工程時、物質層から反射してフォトレジス
ト膜内に入射する光により次の問題が生ずる。At this time, during the exposure step for forming a photoresist pattern, the following problem arises due to light reflected from the material layer and incident on the photoresist film.
【０００４】第一に、フォトレジスト膜内における光の
多重干渉による定在波効果（standing wave effect）に
よりフォトレジストパターンに波状のリプルが生じて確
かな線幅の制御が困難である。First, a standing wave effect due to multiple interference of light in a photoresist film causes ripples in a photoresist pattern, and it is difficult to control a reliable line width.
【０００５】第二に、半導体素子の製造工程中に発生す
る段差部位で光のバラツキにより露光されるべき部分が
露光されず、露光すべきでない部分が露光される。した
がって、パタニングされる物質層にノッチングまたはブ
リッジングが発生する。これを、図１及び図２を参照し
て説明する。[0005] Second, at a step portion generated during the manufacturing process of a semiconductor element, a portion to be exposed due to a variation in light is not exposed, and a portion not to be exposed is exposed. Therefore, notching or bridging occurs in the material layer to be patterned. This will be described with reference to FIGS.
【０００６】図１及び図２は、従来の一般的な半導体装
置のパターン形成方法を説明するための断面図である。
図１において、トランジスタなどを含む下部構造物が形
成された半導体基板１の上に絶縁層３を形成する。その
絶縁層３の上にパターンを形成しようとする物質層５及
びフォトレジスト膜を形成する。次に、フォトマスク９
を用いてフォトレジスト膜７を露光したのち、現像する
ことにより、図２に示されるフオトレジストパターン１
１を形成する。FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views for explaining a pattern forming method of a conventional general semiconductor device.
In FIG. 1, an insulating layer 3 is formed on a semiconductor substrate 1 on which a lower structure including a transistor and the like is formed. A material layer 5 for forming a pattern and a photoresist film are formed on the insulating layer 3. Next, the photomask 9
The photoresist pattern 7 shown in FIG. 2 is exposed by exposing the photoresist film 7 and then developed.
Form one.
【０００７】図１に示されるように、前記絶縁層３の表
面には下部構造物により段差が形成される。これによ
り、前記物質層５の上に塗布されるフォトレジスト膜７
は、段差の低い部位で厚く塗布されるが、段差の高い部
位では薄く塗布される。したがって、フォトレジスト７
の厚さがその全面にかけて均一でなくなる。また、フォ
トマスク９を用いた露光及び現像工程を経ながら、上述
したように光の多重干渉によりフォトレジストパターン
１１の線幅が段差により異なり、段差による光のバラツ
キによりノッチングまたはブリッジングが発生する。As shown in FIG. 1, a step is formed on the surface of the insulating layer 3 by a lower structure. Thereby, the photoresist film 7 applied on the material layer 5 is formed.
Is thickly applied at a low step portion, but is thinly applied at a high step portion. Therefore, the photoresist 7
Is not uniform over its entire surface. Further, while undergoing the exposure and development processes using the photomask 9, the line width of the photoresist pattern 11 varies due to the step due to the multiple interference of light as described above, and the notching or bridging occurs due to the unevenness of the light due to the step. .
【０００８】上述した問題点は、パターンを形成しよう
とする物質層がアルミニウムのような高反射物質で形成
されるとき、一層深刻になる。The above problem becomes more serious when the material layer for forming a pattern is formed of a highly reflective material such as aluminum.
【０００９】かかる問題を解決するため、フォトレジス
ト膜の下部に形成された物質層から反射した光がフォト
レジストの内部に入射しないように、フォトレジスト膜
と物質層との間に反射防止膜を形成する方法が提案され
ている。In order to solve such a problem, an antireflection film is provided between the photoresist film and the material layer so that light reflected from the material layer formed below the photoresist film does not enter the inside of the photoresist. Methods of forming have been proposed.
【００１０】従来の反射防止膜としては、有機物質を用
いる有機反射防止膜と、チタニウムナイトライド（Ｔｉ
Ｎｘ）またはシリコンナイトライド（ＳｉＮｘ）などを
用いる無機反射防止膜がある。Conventional antireflection films include an organic antireflection film using an organic substance and titanium nitride (Ti).
Nx) or an inorganic anti-reflection film using silicon nitride (SiNx).
【００１１】このなかでも、有機反射防止膜は、フォト
レジストパターンをマスクとして食刻またはイオン注入
工程を行った後、酸素（Ｏ2 ）プラズマを用いるフォト
レジストエッチング工程で残余有機反射防止膜とフォト
レジスト膜を容易に取り除くことができる。しかしなが
ら、有機反射防止膜はスピンコーティング方法を用いて
形成されるので、段差が形成されている部位で反射防止
膜の厚さを均一に調節することは殆ど不可能である。さ
らに、フォトレジストと有機反射防止膜との食刻選択比
が殆どなく、有機反射防止膜の食刻時にフォトレジスト
パターンの損失が避けられない。Among them, the organic anti-reflection film is formed by etching or ion implantation using a photoresist pattern as a mask, and then performing a photoresist etching process using oxygen (O 2 ) plasma to form a residual organic anti-reflection film and a photo resist. The resist film can be easily removed. However, since the organic anti-reflection film is formed using a spin coating method, it is almost impossible to uniformly control the thickness of the anti-reflection film at a portion where a step is formed. Further, there is almost no etching selectivity between the photoresist and the organic anti-reflection film, and loss of the photoresist pattern during the etching of the organic anti-reflection film is inevitable.
【００１２】一方、有機反射防止膜は上述した有機反射
防止膜の欠点は克服できるが、物質層パターンの形成
後、残余反射防止膜を容易に取り除くことができない。On the other hand, although the organic anti-reflection film can overcome the above-mentioned disadvantages of the organic anti-reflection film, the residual anti-reflection film cannot be easily removed after the formation of the material layer pattern.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、有機及び有機反射防止膜の欠点を解決して、段
差が形成された半導体基板上にも均一に形成することが
でき、他の膜質との食刻選択比の制御が容易であり、か
つ、除去しやすい反射防止用の組成物を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the drawbacks of organic and organic anti-reflection coatings and to form them uniformly on a semiconductor substrate having a step. An object of the present invention is to provide a composition for antireflection in which the etching selectivity with the film quality is easily controlled and which is easily removed.
【００１４】本発明の他の目的は、前記反射防止用の組
成物を用いたパターン形成方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a pattern forming method using the antireflection composition.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】前記目的は、反射防止膜
をゲルマニウムナイトライド（germanium nitride ）の
ようなゲルマニウム（Ｇｅ）を含む組成物で形成するこ
とにより達成される。また、前記組成物は、半導体製造
工程で多用される酸素、水素及びフッ素などの他の元素
を少なくとも一つ以上含めてもよい。The object is achieved by forming the anti-reflective coating from a composition containing germanium (Ge), such as germanium nitride. Further, the composition may include at least one or more other elements such as oxygen, hydrogen, and fluorine that are frequently used in a semiconductor manufacturing process.
【００１６】前記他の目的は、半導体基板上にパタニン
グされる物質層を形成し、前記物質層上にゲルマニウム
（Ｇｅ）を含む物質で反射防止膜を形成することにより
達成される。また、前記反射防止膜上にフォトレジスト
膜を形成し、前記フォトレジスト膜を露光・現像してフ
ォトレジストパターンを形成する。次いで、前記フォト
レジストパターンをマスクとして前記反射防止膜及び物
質層を食刻することにより、反射防止膜パターン及び物
質層パターンを順次形成し、前記フォトレジストパター
ンを取り除いた後、前記反射防止膜パターンを取り除く
と、半導体装置に用いられる物質層パターンを形成する
ことができる。The other object is achieved by forming a material layer to be patterned on a semiconductor substrate, and forming an anti-reflection film on the material layer using a material containing germanium (Ge). Also, a photoresist film is formed on the antireflection film, and the photoresist film is exposed and developed to form a photoresist pattern. Next, the anti-reflection film and the material layer are etched by using the photoresist pattern as a mask, thereby sequentially forming an anti-reflection film pattern and a material layer pattern, and removing the photoresist pattern. Is removed, a material layer pattern used for a semiconductor device can be formed.
【００１７】上述したように、ゲルマニウムナイトライ
ドのようにゲルマニウムを含む組成物で反射防止膜を形
成すると、段差のある半導体基板上にも反射防止膜を均
一に形成することができ、他の膜質との食刻選択比の制
御が容易であり、除去しやすい反射防止膜を得ることが
できる。As described above, when the anti-reflection film is formed of a composition containing germanium such as germanium nitride, the anti-reflection film can be uniformly formed on a semiconductor substrate having a step, and other film properties can be obtained. Thus, it is easy to control the etching selectivity, and an antireflection film that can be easily removed can be obtained.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施の形態を詳しく説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１９】図３は、本発明の一実施例による反射防止
膜を説明するための断面図である。図３を参照すれば、
半導体基板５０の上にトランジスタなどを含む下部構造
物（図示せず）を覆う第１物質層５２が形成されてお
り、前記第１物質層５２の上にパターンを形成しようと
する第２物質層５４が形成されている。また、前記第２
物質層５４に入射した光を反射しないようにゲルマニウ
ム（Ｇｅ）を含有する物質よりなる反射防止膜５６が前
記第２物質層５４の上に形成されており、フォトレジス
ト膜５８が前記反射防止膜５６の上に形成されている。
前記第２物質層５４のパターンの形成時に、マスクとし
て用いられるフォトレジストパターンを形成するため、
フォトマスク６０を用いて前記フォトレジスト膜５８を
露光させる。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining an anti-reflection film according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG.
A first material layer 52 covering a lower structure (not shown) including a transistor or the like is formed on a semiconductor substrate 50, and a second material layer on which a pattern is to be formed is formed on the first material layer 52. 54 are formed. In addition, the second
An anti-reflection film 56 made of a material containing germanium (Ge) is formed on the second material layer 54 so as not to reflect light incident on the material layer 54, and a photoresist film 58 is formed on the anti-reflection film. 56 is formed.
In forming a pattern of the second material layer 54, a photoresist pattern used as a mask is formed.
The photoresist film 58 is exposed using a photomask 60.
【００２０】本発明による反射防止膜５６は、他の膜質
との食刻選択比の調節が容易であり、湿式食刻により除
去しやすい特性を有するゲルマニウム（Ｇｅ）を含有す
る組成物、例えば、ゲルマニウムナイトライド（ＧｅＮ
ｘ）で形成される。前記ゲルマニウムナイトライド反射
防止膜５６は、食刻剤、例えば加熱された硫酸により容
易に取り除くことができる。したがって、残余反射防止
膜を容易に除去できない従来の無機反射防止膜の欠点を
改善することができる。The anti-reflection film 56 according to the present invention has a composition containing germanium (Ge), which is easy to adjust the etching selectivity with other film quality and easily removed by wet etching. Germanium nitride (GeN
x). The germanium nitride anti-reflection film 56 can be easily removed with an etching agent, for example, heated sulfuric acid. Therefore, the disadvantages of the conventional inorganic anti-reflection film, in which the residual anti-reflection film cannot be easily removed, can be improved.
【００２１】一方、前記ゲルマニウムナイトライド反射
防止膜内に酸素、水素、フッ素などの元素が含まれてい
てもよい。On the other hand, elements such as oxygen, hydrogen and fluorine may be contained in the germanium nitride antireflection film.
【００２２】また、本発明による前記反射防止膜５６
は、厚さを均一に形成しうる蒸着方法で形成される。し
たがって、スピンコーティング方法を用いて塗布する従
来の一般的な有機反射防止膜に比べ厚さの調節が容易で
あるため、有機反射防止膜の欠点が解消される。Further, the antireflection film 56 according to the present invention
Is formed by a vapor deposition method capable of forming a uniform thickness. Therefore, the thickness of the organic anti-reflection film can be easily adjusted as compared with the conventional organic anti-reflection film applied by using the spin coating method, so that the disadvantage of the organic anti-reflection film is eliminated.
【００２３】[0023]
【外１】 [Outside 1]
【００２４】通常、干渉型反射防止膜５６の厚さ（ｄ）
は、λ／４ｎ（ここで、λは露光波長をいい、ｎは露光
波長における反射防止膜の屈折率をいう）の奇数倍の近
傍の厚さを有しなければならなく、干渉型反射防止膜の
正確な最適の厚さは、露光波長で前記反射防止膜の屈折
率とその上下部に形成される膜の屈折率とを考慮する反
射率の計算により決められる。このように、干渉型反射
防止膜は、その厚さの調節が容易であり、均一な厚さで
蒸着可能な物質で形成されなければならない。一方、吸
収型反射防止膜が用いられる場合、反射した光が反射防
止膜を通過しながら吸収されるように十分に厚い反射防
止膜を用いるべきである。Usually, the thickness (d) of the interference type antireflection film 56
Must have a thickness in the vicinity of an odd multiple of λ / 4n (where λ denotes the exposure wavelength and n denotes the refractive index of the antireflection film at the exposure wavelength), and the interference type antireflection The exact optimal thickness of the film is determined by the calculation of the reflectivity taking into account the refractive index of the antireflection film at the exposure wavelength and the refractive indices of the films formed above and below it. As described above, the thickness of the interference type anti-reflection film should be easily adjusted, and should be formed of a material that can be deposited with a uniform thickness. On the other hand, when an absorption type anti-reflection film is used, the anti-reflection film should be thick enough so that the reflected light is absorbed while passing through the anti-reflection film.
【００２５】本発明によるゲルマニウムナイトライド反
射防止膜５６は、通常の無機反射防止膜のようにスパッ
タリングまたは化学気相蒸着法で形成される。したがっ
て、前記ゲルマニウムナイトライド反射防止膜５６は、
段差部位で均一な厚さで形成され、厚さの調節が容易で
あるため、干渉型あるいは吸収型の反射防止膜としても
用いられる。The germanium nitride anti-reflection film 56 according to the present invention is formed by sputtering or chemical vapor deposition, like a conventional inorganic anti-reflection film. Therefore, the germanium nitride antireflection film 56 is
Since it is formed with a uniform thickness at the stepped portion and the thickness can be easily adjusted, it is also used as an interference type or absorption type antireflection film.
【００２６】図４〜図９は、本発明の第１実施例による
パターン形成方法を説明するための断面図である。FIGS. 4 to 9 are sectional views for explaining a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
【００２７】図４は、フォトレジスト膜５８を形成する
段階を示す。FIG. 4 shows a step of forming a photoresist film 58.
【００２８】半導体基板５０の上にトランジスタのよう
な下部構造物（図示せず）を形成し、その上に下部構造
物を覆う第１物質層５２、例えば絶縁層を形成する。第
１物質層５２の上にパターンを形成しようとする物質を
蒸着して第２物質層５４を形成したのち、第２物質層５
４に入射した光を反射しないようにゲルマニウムを含有
する反射防止膜５６を、例えば５０〜１５０ｎｍの厚さ
で形成する。次に、前記反射防止膜５６の上にフォトレ
ジストを塗布してフォトレジスト膜５８を形成する。A lower structure (not shown) such as a transistor is formed on the semiconductor substrate 50, and a first material layer 52 covering the lower structure, for example, an insulating layer is formed thereon. A material for forming a pattern is deposited on the first material layer 52 to form a second material layer 54, and then the second material layer 5 is formed.
An anti-reflection film 56 containing germanium is formed with a thickness of, for example, 50 to 150 nm so as not to reflect the light incident on 4. Next, a photoresist is applied on the anti-reflection film 56 to form a photoresist film 58.
【００２９】ここで、前記第１物質層５２の表面には前
記下部構造物により段差が形成されており、前記パター
ンを形成しようとする第２物質層５４は、ポリシリコ
ン、金属、金属シリサイド又はポリサイドなどの高反射
物質で形成されることもある。本発明の望ましい実施例
によれば、前記反射防止膜５６は、ゲルマニウムと窒素
を含有する、例えばゲルマニウムナイトライド（ＧｅＮ
ｘ）層で形成される。ここで、前記ゲルマニウムナイト
ライド反射防止膜５６は、ゲルマニウムをターゲットと
して用い、窒素（Ｎ2 ）ガス、あるいはアルゴン（Ａ
ｒ）ガスと窒素ガスとを混合した雰囲気でＲＦスパッタ
リング法を用いて形成するか、化学気相蒸着法（ＣＶ
Ｄ）、プラズマ処理された化学気相蒸着法（ＰＥＣＶ
Ｄ）またはゾル−ゲル方法により形成することができ
る。Here, a step is formed on the surface of the first material layer 52 by the lower structure, and the second material layer 54 for forming the pattern is made of polysilicon, metal, metal silicide or It may be formed of a highly reflective material such as polycide. According to a preferred embodiment of the present invention, the anti-reflection film 56 contains germanium and nitrogen, for example, germanium nitride (GeN).
x) formed of layers. Here, the germanium nitride antireflection film 56 uses germanium as a target and uses a nitrogen (N 2 ) gas or an argon (A) gas.
r) In an atmosphere in which a gas and a nitrogen gas are mixed, the gas is formed by using an RF sputtering method or a chemical vapor deposition (CV) method.
D), plasma-treated chemical vapor deposition (PECV)
D) or a sol-gel method.
【００３０】したがって、従来のスピンコーティング方
法を用いる有機反射防止膜の工程に比べ、段差部位にお
いで均一な厚さで形成することができる。Therefore, compared with the conventional organic anti-reflection coating process using the spin coating method, the organic anti-reflection coating can be formed with a uniform thickness at the step.
【００３１】本発明によるゲルマニウムナイトライド反
射防止膜は、同一の露光波長でゲルマニウムの含量に応
じて消滅係数ｋが異なる。The germanium nitride antireflection film according to the present invention has a different extinction coefficient k according to the germanium content at the same exposure wavelength.
【００３２】一般に、反射防止膜は、露光に用いる波長
で０．０５以上の消滅係数ｋを有するべきであり、特に
０．２５〜１．０の範囲の値を有するものであれば、望
ましい。In general, the antireflection film should have an extinction coefficient k of 0.05 or more at the wavelength used for exposure, and more preferably an antireflection film having a value in the range of 0.25 to 1.0.
【００３３】実験の結果、ゲルマニウムナイトライド内
のゲルマニウムの含量が多いほど、消滅係数ｋが大きく
なる。したがって、窒素ガスの流量を調節することによ
り、露光波長における消滅係数を容易に調節することが
できる。As a result of the experiment, as the germanium content in the germanium nitride increases, the extinction coefficient k increases. Therefore, by adjusting the flow rate of the nitrogen gas, the extinction coefficient at the exposure wavelength can be easily adjusted.
【００３４】例えば、窒素ガスの流量が７７ｓｃｃｍで
あり、ＲＦパワーが１５０Ｗの条件で形成されるゲルマ
ニウムナイトライド反射防止膜の消滅係数は０．３７で
ある。この値は前記条件で蒸着されたゲルマニウムナイ
トライド反射防止膜の複素屈折率を求めた後、虚数部を
とったものである。この際、露光波長は４３６ｎｍ、３
６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍを含む４５０ｎｍ以
下の波長帯域を示す。For example, the extinction coefficient of the germanium nitride antireflection film formed under the condition that the flow rate of the nitrogen gas is 77 sccm and the RF power is 150 W is 0.37. This value is obtained by calculating the complex refractive index of the germanium nitride antireflection film deposited under the above conditions, and then taking the imaginary part. At this time, the exposure wavelength is 436 nm, 3
It shows a wavelength band of 450 nm or less including 65 nm, 248 nm, and 193 nm.
【００３５】すなわち、本発明による前記ゲルマニウム
ナイトライド反射防止膜５６の形成時、その消滅係数が
０．２５〜１．０の範囲の値を有するようにゲルマニウ
ムの含量を調節することができる。That is, when the germanium nitride anti-reflection film 56 according to the present invention is formed, the germanium content can be adjusted so that the extinction coefficient has a value in the range of 0.25 to 1.0.
【００３６】一方、前記ゲルマニウムナイトライド反射
防止膜５６は、図３を参照して述べたように、反射防止
膜の上下部に形成される膜の屈折率を考慮する反射率
（ｒ）の計算により、最小の反射率を有する厚さを求め
ることができる。本発明の一実施例により形成されたゲ
ルマニウムナイトライド反射防止膜の厚さと反射率
（ｒ）との関係を図１０に示す。On the other hand, as described with reference to FIG. 3, the germanium nitride anti-reflection film 56 calculates the reflectance (r) in consideration of the refractive indices of the films formed above and below the anti-reflection film. , The thickness having the minimum reflectance can be obtained. FIG. 10 shows the relationship between the thickness of the germanium nitride antireflection film formed according to one embodiment of the present invention and the reflectance (r).
【００３７】一方、前記反射防止膜５６を形成した後、
アニーリングのような高温熱処理を行うことにより反射
防止膜の膜質の向上を図ることができ、ＲＦプラズマ処
理を行うことにより反射防止膜の表面状態の改善を図る
こともできる。On the other hand, after forming the antireflection film 56,
By performing high-temperature heat treatment such as annealing, the quality of the antireflection film can be improved, and by performing RF plasma treatment, the surface state of the antireflection film can be improved.
【００３８】図５は、フォトレジストパターン６２を形
成する段階を示す。フォトマスク６０を用いて前記フォ
トレジスト膜５８を露光及び現像することにより、前記
反射防止膜５６の上にフォトレジストパターン６２を形
成する。FIG. 5 shows the step of forming a photoresist pattern 62. A photoresist pattern 62 is formed on the antireflection film 56 by exposing and developing the photoresist film 58 using a photomask 60.
【００３９】図６は、反射防止膜パターン５６′及び第
２物質層パターン５４′を形成する段階を示す。前記フ
ォトレジストパターン６２を食刻マスクとして前記反射
防止膜５６及び第２物質層５４を食刻することにより、
反射防止膜パターン５６′及び第２物質層パターン５
４′を順次形成する。ここで、前記ゲルマニウムナイト
ライド反射防止膜５６はフォトレジストに対して高い食
刻選択比を有するため、従来の有機反射防止膜のパタニ
ング時のフォトレジストパターンの損失を避けることが
できる。FIG. 6 shows a step of forming an anti-reflection film pattern 56 'and a second material layer pattern 54'. By etching the antireflection film 56 and the second material layer 54 using the photoresist pattern 62 as an etching mask,
Antireflection film pattern 56 'and second material layer pattern 5
4 'are sequentially formed. Here, since the germanium nitride anti-reflection film 56 has a high etching selectivity with respect to the photoresist, the loss of the photoresist pattern at the time of patterning the conventional organic anti-reflection film can be avoided.
【００４０】図７は、フォトレジストパターン６２及び
反射防止膜パターン５６′を取り除く段階を示す。前記
フォトレジストパターン６２を、例えば、酸素プラズマ
を用いたフォトレジストエッチング工程で取り除いた
後、前記反射防止膜パターン５６′を食刻剤、例えば加
熱された硫酸（Ｈ2 ＳＯ4 ）と過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）
との混合液を用いて取り除く。FIG. 7 shows the step of removing the photoresist pattern 62 and the antireflection film pattern 56 '. After removing the photoresist pattern 62 by, for example, a photoresist etching process using oxygen plasma, the anti-reflection film pattern 56 'is etched with an etching agent, for example, heated sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and hydrogen peroxide. (H 2 O 2 )
And remove with a mixture of
【００４１】一方、本発明によるパターン形成方法は、
前記第１実施例のようにパターンを形成しようとする第
２物質層５４の上に反射防止膜５６を直接形成する場合
のみならず、第２物質層５４の上に露光波長に対して透
明あるいは半透明な物質層５５を形成し、その上に反射
防止膜５６を形成する場合（図８参照）や、フォトレジ
ストパターン６２と反射防止膜５６との間に露光波長に
対して透明あるいは半透明な物質層５５を形成する場合
（図９参照）にも適用できる。ここで、露光波長に対し
て透明あるいは半透明な前記物質層５５は、不純物がト
ープされないシリコン酸化物、不純物がトープされたシ
リコン酸化物、熱酸化により成長したシリコン酸化物、
オキシナイトライド、シリコンナイトライドなどを用い
て形成することができる。On the other hand, the pattern forming method according to the present invention
In addition to the case where the anti-reflection film 56 is directly formed on the second material layer 54 on which a pattern is to be formed as in the first embodiment, the anti-reflection film 56 is transparent on the second material layer 54 with respect to the exposure wavelength. When a semi-transparent material layer 55 is formed and an anti-reflection film 56 is formed thereon (see FIG. 8), or between the photoresist pattern 62 and the anti-reflection film 56, it is transparent or translucent to the exposure wavelength. It can also be applied to the case of forming a simple material layer 55 (see FIG. 9). Here, the material layer 55 that is transparent or translucent to the exposure wavelength is a silicon oxide in which impurities are not doped, a silicon oxide in which impurities are doped, a silicon oxide grown by thermal oxidation,
It can be formed using oxynitride, silicon nitride, or the like.
【００４２】図１０は、ゲルマニウムナイトライド酸化
防止膜の厚さと反射率との関係のシミュレーション結果
を示すグラフである。図１０を参照すれば、反射防止膜
の下部に形成された第２物質層を異にする各々の場合に
対して反射防止膜の厚さに応じる反射係数を計算して示
す。ここで、実線（ａ）はタングステンシリサイド層
が、点線（ｂ）はポリシリコン層が、一点鎖線（ｃ）は
アルミニウム層が第２物質層として形成された場合を示
す。最下の反射率を有する最適の厚さとなるように反射
防止膜を形成し、これを干渉型反射防止膜として用いる
ことができる。FIG. 10 is a graph showing a simulation result of a relationship between the thickness of the germanium nitride antioxidant film and the reflectance. Referring to FIG. 10, for each case where the second material layer formed under the anti-reflection film is different, a reflection coefficient according to the thickness of the anti-reflection film is calculated and shown. Here, the solid line (a) shows the case where the tungsten silicide layer is formed, the dotted line (b) shows the case where the polysilicon layer is formed, and the dashed line (c) shows the case where the aluminum layer is formed as the second material layer. An antireflection film is formed so as to have an optimum thickness having the lowest reflectance, and this can be used as an interference type antireflection film.
【００４３】上述したように、本発明の第１実施例によ
れば、第一に、線幅の変化がなく、ノッチングもないフ
ォトレジストパターンを形成することができる。As described above, according to the first embodiment of the present invention, first, a photoresist pattern having no change in line width and no notching can be formed.
【００４４】第二に、スパッタリングまたは化学気相蒸
着法で反射防止膜を形成するので、段差部位で均一な厚
さで形成することができ、反射防止膜の厚さの調節も容
易である。したがって、スピンコーティング方法を用い
る従来の有機反射防止膜の欠点が解決される。Second, since the anti-reflection film is formed by sputtering or chemical vapor deposition, it can be formed with a uniform thickness at the step, and the thickness of the anti-reflection film can be easily adjusted. Therefore, the disadvantages of the conventional organic anti-reflection coating using the spin coating method are solved.
【００４５】第三に、フォトレジストに対する食刻選択
比が大きいので、従来の有機反射防止膜のパタニング時
のフォトレジストパターンの損失を避けることができ
る。Third, since the etching selectivity with respect to the photoresist is large, loss of the photoresist pattern at the time of patterning of the conventional organic antireflection film can be avoided.
【００４６】第四に、他の膜質に対する食刻選択比の調
節が容易であり、特定の食刻剤により除去しやすいの
で、従来の無機反射防止膜の欠点が改善される。Fourth, since the etching selectivity to other film qualities is easily adjusted and easily removed by a specific etching agent, the drawbacks of the conventional inorganic antireflection film are improved.
【００４７】図１１〜図１４は、本発明の第２実施例に
よるパターン形成方法を説明するための断面図である。FIGS. 11 to 14 are sectional views for explaining a pattern forming method according to the second embodiment of the present invention.
【００４８】本発明の第２実施例によるパターン形成方
法は、前記ゲルマニウムを含有する反射防止膜５６の上
に食刻防止層５７をさらに形成することを除いては、前
記第１実施例と同様である。第２実施例において、前記
第１実施例における同じ参照符号は同じ物質を示す。The pattern forming method according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment except that an anti-etching layer 57 is further formed on the germanium-containing anti-reflection film 56. It is. In the second embodiment, the same reference numerals in the first embodiment denote the same substances.
【００４９】図１１を参照すれば、ゲルマニウムを含有
する反射防止膜５６を形成する工程まで前記第１実施例
と同様に行った後、前記反射防止膜５６の上に絶縁物、
例えばシリコン酸化物を蒸着して食刻防止膜５７を形成
する。次に、第１実施例と同様に、フォトレジスト膜を
形成した後、これを露光・現像することにより、フォト
レジストパターン６２を形成する。Referring to FIG. 11, after performing the same steps as in the first embodiment up to the step of forming an anti-reflection film 56 containing germanium, an insulating material is formed on the anti-reflection film 56.
For example, silicon oxide is deposited to form the etching prevention film 57. Next, as in the first embodiment, a photoresist pattern is formed by exposing and developing a photoresist film after forming a photoresist film.
【００５０】ここで、前記食刻防止膜５７は、前記フォ
トレジストパターン６２を形成する写真工程で行われる
現像段階で、前記ゲルマニウムを含有する反射防止膜５
６の食刻を防ぐために形成される。In this case, the anti-etching film 57 is formed on the anti-reflection film 5 containing germanium in a developing step performed in a photographic process of forming the photoresist pattern 62.
6 is formed to prevent etching.
【００５１】この際、前記食刻防止膜５７を形成する前
に、ウェーハエッジに形成される前記反射防止膜５６を
取り除く段階を加えて前記食刻防止膜５７が前記反射防
止膜を取り囲むようにすることにより、現像段階で前記
反射防止膜５６の側面の食刻を防ぐことができる（図１
４参照）。At this time, before forming the anti-reflection film 57, a step of removing the anti-reflection film 56 formed on the wafer edge is added so that the anti-reflection film 57 surrounds the anti-reflection film. By doing so, it is possible to prevent the side surfaces of the antireflection film 56 from being etched during the development step (FIG. 1).
4).
【００５２】図１２を参照すれば、前記フォトレジスト
パターン６２を食刻マスクとして前記食刻防止膜５７、
反射防止膜５６及び第２物質層５４を食刻することによ
り、食刻防止膜パターン５７′、反射防止膜パターン５
６′及び第２物質層パターン５４′を順次形成する。Referring to FIG. 12, using the photoresist pattern 62 as an etching mask, the etching prevention film 57,
By etching the anti-reflection film 56 and the second material layer 54, the anti-reflection film pattern 57 'and the anti-reflection film pattern 5 are formed.
6 'and a second material layer pattern 54' are sequentially formed.
【００５３】図１３を参照すれば、前記フォトレジスト
パターン６２を取り除き、前記食刻防止膜パターン５
７′を、例えばＨＦを用いて取り除いた後、前記反射防
止膜パターン５６′を食刻剤、例えば加熱された硫酸
（Ｈ2 ＳＯ4 ）と過酸化水素水（Ｈ2 Ｏ2 ）との混合液
を用いて取り除く。Referring to FIG. 13, the photoresist pattern 62 is removed, and the etching prevention film pattern 5 is removed.
After removing 7 'using, for example, HF, the antireflection film pattern 56' is mixed with an etching agent, for example, a mixture of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Remove with liquid.
【００５４】前記本発明の第２実施例によれば、ゲルマ
ニウムを含有する反射防止膜５６の上に食刻防止膜５７
を形成することにより、前記反射防止膜５６が工程条件
によって水溶性で製造されても、写真工程で行われる現
像段階で食刻されることが望ましい。According to the second embodiment of the present invention, the anti-etching film 57 is formed on the anti-reflection film 56 containing germanium.
Even if the anti-reflection film 56 is manufactured to be water-soluble depending on process conditions, it is preferable that the anti-reflection film 56 be etched in a development step performed in a photographic process.
【００５５】本発明は上述した実施例に限るものでな
く、多くの変形が本発明の技術的な思想内の当分野での
通常の知識を持つ者により可能なのは明らかである。It is clear that the invention is not limited to the embodiments described above, but that many modifications are possible by a person of ordinary skill in the art within the spirit of the invention.
【００５６】[0056]
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、第一
に、一般の反射防止膜を用いる場合と同様に、フォトレ
ジスト膜の厚さ変化にもかかわらず、線幅の変化がな
く、ノッチングのないフォトレジストパターンを形成す
ることができる。第二に、スパッタリングまたは化学気
相蒸着法で反射防止膜を形成するので、段差部位でも均
一な厚さで形成することができ、反射防止膜の厚さ調節
も容易である。したがって、スピンコーティング方法を
用いる従来の有機反射防止膜の短所が改善される。第三
に、フォトレジストに対する食刻選択比が大きいため、
従来の有機反射防止膜のパタニング時のフォトレジスト
パターンの損失を避けることができる。第四に、他の膜
質に対する食刻選択比の調節が容易であり、特定の食刻
剤により容易に取り除かれるので、従来の無機反射防止
膜の欠点が抑制される。As described above, according to the present invention, first, as in the case of using a general antireflection film, the line width does not change despite the change in the thickness of the photoresist film. And a photoresist pattern without notching can be formed. Second, since the anti-reflection film is formed by sputtering or chemical vapor deposition, the anti-reflection film can be formed with a uniform thickness even at the stepped portion, and the thickness of the anti-reflection film can be easily adjusted. Therefore, the disadvantages of the conventional organic anti-reflection coating using the spin coating method are improved. Third, the etching selectivity for photoresist is large,
The loss of the photoresist pattern during patterning of the conventional organic anti-reflection film can be avoided. Fourth, the etching selectivity with respect to other film qualities can be easily adjusted and easily removed by a specific etching agent, thereby suppressing the drawbacks of the conventional inorganic antireflection coating.
【図１】従来の一般的な半導体装置のパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method of a conventional general semiconductor device.
【図２】従来の一般的な半導体装置のパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method of a conventional general semiconductor device.
【図３】本発明の一実施例による反射防止膜を説明する
ための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an anti-reflection film according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 7 is a sectional view illustrating a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第１実施例によるパターン形成方法を
説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
【図１０】本発明によるゲルマニウムナイトライド反射
防止膜の厚さと反射率との関係のシミュレーション結果
を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a simulation result of a relationship between a thickness of a germanium nitride antireflection film and a reflectance according to the present invention.
【図１１】本発明の第２実施例によるパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第２実施例によるパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第２実施例によるパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第２実施例によるパターン形成方法
を説明するための断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a pattern forming method according to a second embodiment of the present invention.
５０…半導体基板 ５２…第１物質層 ５４…第２物質層 ５５…透明あるいは半透明な物質層 ５６…反射防止層 ５７…食刻防止層 ５８…フォトレジスト膜 ６０…フォトマスク ６２…フォトレジストパターン Reference Signs List 50 semiconductor substrate 52 first material layer 54 second material layer 55 transparent or translucent material layer 56 antireflection layer 57 anti-etching layer 58 photoresist film 60 photomask 62 photoresist pattern
Claims (19)
いて、 前記組成物はゲルマニウム（Ｇｅ）を含むことを特徴と
する半導体装置製造用の反射防止組成物。1. An antireflective composition for manufacturing a semiconductor device, wherein the composition contains germanium (Ge).
を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置製
造用の反射防止組成物。2. The anti-reflective composition for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the composition contains germanium nitride.
素、水素及びフッ素よりなる群から選ばれる少なくとも
一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体装
置製造用の反射防止組成物。3. The antireflection composition according to claim 2, wherein the germanium nitride contains at least one selected from the group consisting of oxygen, hydrogen and fluorine.
成された下地膜から反射してフォトレジストに浸透する
光を減少させる反射防止膜の形成に用いられ、前記下地
膜は、ポリシリコン、金属シリサイド、アルミニウム、
アルミニウム合金及びポリサイドよりなる群から選ばれ
るいずれか一つで形成されることを特徴とする請求項１
に記載の半導体装置製造用の反射防止組成物。4. The anti-reflection composition is used for forming an anti-reflection film for reducing light that is reflected from a base film formed on a semiconductor substrate and penetrates a photoresist, wherein the base film is made of polysilicon, Metal silicide, aluminum,
2. The method according to claim 1, wherein the first electrode is formed of one selected from the group consisting of an aluminum alloy and polycide.
3. The antireflective composition for producing a semiconductor device according to item 1.
物質層を形成する段階と、 （２）前記物質層上にゲルマニウム（Ｇｅ）を含む物質
で反射防止膜を形成する段階と、 （３）前記反射防止膜上にフォトレジスト膜を形成する
段階と、 （４）前記フォトレジスト膜を露光・現像してフォトレ
ジストパターンを形成する段階と、 （５）前記フォトレジストパターンをマスクとして前記
反射防止膜及び物質層を食刻することにより、反射防止
膜パターン及び物質層パターンを順次形成する段階と、 （６）前記フォトレジストパターンを取り除く段階と、 （７）前記反射防止膜パターンを取り除く段階とを備え
ることを特徴とする半導体装置のパターン形成方法。5. A step of: (1) forming a material layer to be patterned on a semiconductor substrate; (2) forming an antireflection film using a material containing germanium (Ge) on the material layer; Forming a photoresist pattern on the anti-reflection film; (4) exposing and developing the photoresist film to form a photoresist pattern; and (5) performing the reflection using the photoresist pattern as a mask. Forming an anti-reflective coating pattern and a material layer pattern sequentially by etching the anti-reflective coating and the material layer; (6) removing the photoresist pattern; and (7) removing the anti-reflective coating pattern. A pattern forming method for a semiconductor device.
ニウムナイトライド（ＧｅＮｘ）であることを特徴とす
る請求項５に記載の半導体装置のパターン形成方法。6. The method according to claim 5, wherein the material containing germanium is germanium nitride (GeNx).
マニウムをターゲットとして用い、窒素ガス、あるいは
アルゴンガスと窒素ガスとを混合した雰囲気でＲＦスパ
ッタリング法を用いて形成することを特徴とする請求項
６に記載の半導体装置のパターン形成方法。7. The step of forming an anti-reflection film is performed by using RF sputtering in a nitrogen gas atmosphere or a mixed atmosphere of argon gas and nitrogen gas using germanium as a target. Item 7. A method for forming a pattern of a semiconductor device according to Item 6.
ＲＦスパッタリングの際、窒素ガスの流量とＲＦパワー
を調節してゲルマニウムナイトライド反射防止膜の消滅
係数を０．２５〜１．０とすることを特徴とする請求項
７に記載の半導体装置のパターン形成方法。8. The method of forming an anti-reflection film according to claim 1, wherein the extinction coefficient of the germanium nitride anti-reflection film is adjusted to 0.25 to 1.0 by adjusting a nitrogen gas flow rate and an RF power during the RF sputtering. The method of forming a pattern of a semiconductor device according to claim 7, wherein:
化学気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズマ処理された化学気
相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）及びゾル−ゲル方法よりなる群
から選ばれるいずれか一つで形成されることを特徴とす
る請求項５に記載の半導体装置のパターン形成方法。9. The anti-reflection film is formed by a sputtering method,
6. The method according to claim 5, wherein the substrate is formed by one selected from the group consisting of a chemical vapor deposition method (CVD), a plasma-treated chemical vapor deposition method (PECVD), and a sol-gel method. Pattern forming method for a semiconductor device.
ｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項５に記載
の半導体装置のパターン形成方法。10. The anti-reflection film has a thickness of 5 nm to 150 n.
6. The method according to claim 5, wherein the semiconductor device is formed with a thickness of m.
た硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いて取り除かれる
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置のパター
ン形成方法。11. The method according to claim 5, wherein the anti-reflection film pattern is removed by using a heated mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.
を特徴とする請求項５に記載の半導体装置のパターン形
成方法。12. The method according to claim 5, wherein a high-temperature heat treatment is performed after the step of forming the anti-reflection film to improve the quality of the anti-reflection film.
ることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置のパタ
ーン形成方法。13. The method according to claim 5, wherein after the step of forming the anti-reflection film, an RF plasma treatment is performed to improve a surface state of the anti-reflection film.
記段階の後、 前記パタニングされる物質層上に、露光波長に対して透
明または半透明層を形成する段階をさらに備え、 前記食刻段階は、前記フォトレジストパターンをマスク
として前記反射防止膜、透明または半透明物質層及び物
質層を順次食刻する段階を備えることにより、反射防止
膜パターン、透明および半透明層パターン及び物質層パ
ターンを形成し、 反射防止膜パターンを取り除く前記
段階の後、 前記透明または半透明層パターンを取り除く段階をさら
に備えることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置
のパターン形成方法。14. The method of claim 11, further comprising, after the forming the patterned material layer, forming a transparent or translucent layer on the patterned material layer with respect to an exposure wavelength. Forming an anti-reflection film pattern, a transparent and translucent layer pattern and a material layer pattern by sequentially etching the anti-reflection film, the transparent or translucent material layer and the material layer using the photoresist pattern as a mask. The method of claim 5, further comprising removing the transparent or translucent layer pattern after the removing the anti-reflection film pattern.
ドープされないシリコン酸化物、不純物がドープされた
シリコン酸化物、熱酸化により成長したシリコン酸化
物、オキシナイトライド及びシリコンナイトライドより
なる群から選ばれるいずれか一つで形成されることを特
徴とする請求項１４に記載の半導体装置のパターン形成
方法。15. The transparent or translucent layer is made of a group consisting of a silicon oxide not doped with impurities, a silicon oxide doped with impurities, a silicon oxide grown by thermal oxidation, oxynitride and silicon nitride. 15. The pattern forming method for a semiconductor device according to claim 14, wherein the pattern is formed by any one selected from the group consisting of:
ための食刻防止層を形成する段階をさらに備えることを
特徴とする請求項５に記載の半導体装置のパターン形成
方法。16. The method according to claim 16, further comprising, after the forming the anti-reflection film, forming an anti-etching layer on the anti-reflection film to prevent the anti-reflection film from being etched. The pattern forming method for a semiconductor device according to claim 5.
ことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置のパタ
ーン形成方法。17. The method according to claim 16, wherein the etching prevention layer is formed of an insulator.
記段階の後、 前記パタニングされる物質層上に、露光波長に対して透
明または半透明層を形成する段階をさらに備え、 前記食刻段階は、前記フォトレジストパターンをマスク
として前記食刻防止膜、反射防止膜、透明または半透明
層及び物質層を順次食刻する段階を備えることにより、
反射防止膜パターン、透明及び半透明層パターン及び物
質層パターンを形成し、 フォトレジストパターンを取り除く前記段階の後、 前記食刻防止膜パターンを取り除く段階をさらに備え、 反射防止膜パターンを取り除く前記段階の後、 前記透明または半透明層パターンを取り除く段階をさら
に備えることを特徴とする請求項１６に記載の半導体装
置のパターン形成方法。18. The method of claim 18, further comprising: after forming the material layer to be patterned, forming a transparent or translucent layer on the patterned material layer with respect to an exposure wavelength. By etching the anti-etching film, the anti-reflection film, the transparent or translucent layer and the material layer sequentially using the photoresist pattern as a mask,
Forming an anti-reflective coating pattern, a transparent and translucent layer pattern, and a material layer pattern; removing the photoresist pattern; and removing the anti-etching coating pattern; and removing the anti-reflective coating pattern. 17. The method of claim 16, further comprising removing the transparent or translucent layer pattern after the step.
る物質層を形成する段階と、 （２）前記物質層上にゲルマニウム（Ｇｅ）を含む物質
で反射防止膜を形成する段階と、 （３）前記反射防止膜上に前記反射防止膜の食刻を防止
するための食刻防止膜を形成する段階と、 （４）前記食刻防止膜上にフォトレジスト膜を形成する
段階と、 （５）前記フォトレジスト膜を露光・現像してフォトレ
ジストパターンを形成する段階と、 （６）前記フォトレジストパターンをマスクとして前記
食刻防止膜、反射防止膜及び物質層を順次食刻すること
により、食刻防止膜パターン、反射防止膜パターン及び
物質層パターンを順次に形成する段階と、 （７）前記フォトレジストパターンを取り除く段階と、 （８）前記食刻防止膜パターンを取り除く段階と、 （９）前記反射防止膜パターンを取り除く段階とを備え
ることを特徴とする半導体装置のパターン形成方法。19. A method comprising: (1) forming a material layer to be patterned on a semiconductor substrate; (2) forming an antireflection film using a material containing germanium (Ge) on the material layer; Forming an anti-etching film on the anti-reflection film to prevent the etching of the anti-reflection film; (4) forming a photoresist film on the anti-reflection film; Exposing and developing the photoresist film to form a photoresist pattern; and (6) sequentially etching the anti-etching film, the anti-reflection film and the material layer using the photoresist pattern as a mask. Sequentially forming an anti-etching film pattern, an anti-reflection film pattern and a material layer pattern; (7) removing the photoresist pattern; and (8) removing the anti-etching film pattern. If, (9) The pattern forming method of a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of removing the antireflection film pattern.
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