JP2001176788A

JP2001176788A - パターン形成方法および半導体装置

Info

Publication number: JP2001176788A
Application number: JP36222099A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morisawa; 拓森澤; Hiroshi Fukuda; 宏福田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-21
Filing date: 1999-12-21
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた反射防止効果とレジストに対する高いエ
ッチング選択比を有する反射防止膜を提供する。【解決手段】被加工基板上にＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｏ結
合、Ｓｉ−Ｈ結合のいずれかを含む塗布型無機反射防止
膜を挿んでレジスト膜を形成し、２００nm以下の光を用
いて露光することによりレジストパターンを形成し、さ
らにこれをマスクとして下地基板をエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的投影露光装
置を用いたパターン形成方法および上記技術を用いた半
導体装置の製造方法に関するもので、特にＭＯＳ半導体
装置製造方法に適している。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造では回路の高集積化とス
ループットを両立するパターンの形成技術として、波長
２４８nmのＫｒＦエキシマレーザ等の遠紫外光を用いた
光リソグラフィー技術が用いられている。この方法はマ
スクパターンを通過した光を投影光学系を介して被加工
基体上に形成したレジスト膜に投影露光し、これに所定
の現像処理を行って、パターンを形成するものである。
転写パターンの解像度を向上するために、上記光源の波
長は短波長化されてきており、波長１９３nmのＡｒＦエ
キシマレーザの導入が検討されている。

【０００３】このような光リソグラフィー技術では、被
加工基体上とレジスト膜の界面における光反射によりレ
ジスト膜内での光の多重干渉が生じる。このためレジス
ト膜厚の変動により現像後のパターンの寸法変動が生じ
ることが問題となっている。

【０００４】上記の問題を低減するために、上記基体と
レジスト膜の間に各種反射防止膜を挿むことが検討され
ている。上記反射防止膜として、ケミカルベーパーデポ
ジション（ＣＶＤ）法等で形成したＳｉＯＮ膜等の無機
膜を用いる無機ＣＶＤ反射防止膜（ＢＡＲＬ：Bottom
Anti Reflective Layer）法が知られている。さらに
上記反射防止膜用膜として塗布有機膜を用いる方法（Ｂ
ＡＲＣ法：Bottom Anti Reflective Coating）も用
いられている。また、上記被加工基体上に回転塗布によ
りポリフェニルシルセスキオキサン膜を反射防止膜とし
て形成する方法も検討されている。

【０００５】上記の方法を含む様々な従来レジストパタ
ーン形成方法については、例えば「レジスト材料・プロ
セス技術」技術情報協会刊等に論じられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ＣＶＤ−ＳｉＯＮ
膜を用いた反射防止膜形成方法は、ウェハー上に均一な
膜厚で膜形成することがウェハーの大口径化にしたがっ
て難しくなる。また高価な膜形成装置を必要とするとい
う問題もあった。

【０００７】一方、有機膜を用いるＢＡＲＣ法では、露
光現像して作成したレジストパターンをマスクとしてＢ
ＡＲＣ膜をドライエッチングする際にレジストパターン
が劣化するため、レジストの膜厚を厚くする必要があ
り、この場合十分な解像度が得られない、あるいはパタ
ーンが倒れてしまう等の問題があった。

【０００８】さらに、上記ポリフェニルシルセスキオキ
サンを用いる材料プロセスは、有機Ｓｉ系の材料である
ので、剥離の際微少粒子等の異物が発生し易いといった
問題があった。

【０００９】本発明の目的は、以上の問題を解決し、均
一性、プロセス裕度に優れ、かつ異物発生の少ない反射
防止膜を用いたパターン形成方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段を図１を用いて説明する。下地基体１０３上にＳ
ｉ−Ｈ結合、もしくはＳｉ−Ｎ結合の少なくとも一つを
含む無機ポリマーまたは無機オリゴマーを用いて、回転
塗布により無機薄膜１０１を形成した後、上記無機薄膜
上にレジスト膜１０２を形成し（図１ａ）、波長２００
nm以下の光１０４を用いて上記レジスト膜を選択的に所
定領域１０５に露光し（図１ｂ）、その後現像して露光
部１０５または未露光部の膜を選択的に除去してパター
ン１０６を形成する（図１ｃ）。

【００１１】つぎに上記パターンをエッチングマスクと
して上記無機薄膜へパターン転写して無機薄膜パターン
１０７を形成し（図１ｄ）、上記無機薄膜と上記レジス
ト膜パターンを用いて上記下地基体をエッチング加工し
て基体パターン１０８を形成し（図１ｅ）、しかる後、
上記レジストパターンを除去して所望のパターン１０９
を得る（図１ｆ）。

【００１２】上記Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合の少なく
とも１つを有する無機回転塗布材料として、ヒドロキシ
シロキサザンや、ヒドロキシシラザン、ヒドロシルセス
キオキサン等のポリマー、オリゴマー、共重合体、また
はこれらの混合物を用いることができる。特に、化学式
１の一般式で表される化学構造を含む化合物、または上
記化合物を含む無機混合物を用いると、さらに優れた結
果が得られる。

【００１３】

【化２】

【００１４】ここで、上記化学式１中のＲは水素基また
は水酸基または無機物塩基の何れかを表し、各官能基が
同じである必要は無い。

【００１５】上記有機レジストから無機膜と、無機膜か
ら基体へのパターン転写は、同一エッチング装置中で連
続して行うことも可能である。

【００１６】本方法で形成した無機反射防止膜の除去に
おいては、機械的研磨、化学的機械研磨（ＣＭＰ）、希
フッ酸や強アルカリ等によるウェット工程、またはフッ
素ガス系等を用いたドライエッチング等を用いることが
できる。

【００１７】また、エッチングにより形成した下地基体
の溝部に配線材料等を埋め込み、しかる後にその表面を
研磨加工し、表面を平坦化すると同時に上記無機膜を除
去するか、または配線材料平坦化の後上記無機薄膜を除
去する等してもよい。

【００１８】本方法は、塗布型無機オリゴマーまたはポ
リマーを用いて反射防止膜を形成することを特徴として
いる。Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合の少なくとも一つを
含む無機ポリマーまたは無機オリゴマーを用いて、無機
反射防止膜を形成した場合、ＣＦ系エッチングガス等を
用いることによりレジストパターンと上記反射防止膜の
間のエッチング選択比を得ることが容易である。よっ
て、パターン形成するレジスト膜厚を前記ＢＡＲＣを用
いる場合と比べて薄膜化できる。レジスト膜厚を薄膜化
は、解像度の向上や、プロセス裕度の向上に寄与する。

【００１９】なお、上記無機膜の厚さは、回転塗布によ
り均一に形成するため３０nm以上５００nm以下が望まし
い。

【００２０】本方法は、回転塗布により薄膜を形成する
ため、前記ＢＡＲＬ法に比べて、（１）膜形成中に異物
が発生しにくい、（２）高価な装置を用いない、（３）
平坦な大口径ウェハー上に、均質な膜を均一な膜厚で形
成することが容易である等の利点がある。なぜなら、本
方法を用いて形成した無機Ｓｉ反射防止膜は、有機分を
含まないため、ＣＭＰ法、ドライプロセス等の方法で剥
離した際、微粒子の発生を低減することが可能であるた
めである。このため、前記フェニルシルセスキオキサン
等により形成した有機Ｓｉ系反射防止膜を用いる方法に
比べて、欠陥の少ないパターン形成が可能となる。

【００２１】下地基板とレジスト界面の反射率Ｒは、基
板とレジストの複素屈折率の差をＵ１とし、基板とレジ
ストの複素屈折率の和をＵ２とすると、Ｒは、（｜Ｕ１
｜／｜Ｕ２｜）の二乗で表せる。多くの真空紫外露光用
レジストは、露光波長に対して、膜厚１μm当たり５０
％程度の透過率と１．５前後の屈折率を有している。こ
れらのレジストとほぼ同じ程度の屈折率かつ、吸収の大
きい材料を、反射防止膜に選択することによって、反射
率Ｒを小さくすることができる。

【００２２】また、反射防止膜内の干渉を用いることに
よっても、形成した反射防止膜のＲを小さくすることが
できる。上記反射防止膜内での干渉により、反射防止膜
のＲは、反射防止膜の膜厚の関数でもある。そのため、
最適な膜厚の反射防止膜を形成することにより、優れた
反射防止効果が得られる。

【００２３】一般的に露光する波長に対して反射防止膜
は２／μm以上の吸収を有することが望ましい。よっ
て、本材料系は、２００nm以下の露光波長において光学
的に反射防止材料としての性能に優れている。また、組
成を変更することによりレジストの光学パラメータに対
応して最適化することも可能である。

【００２４】本方法に用いるＳｉ−Ｈ結合、またはＳｉ
−Ｎ結合は、波長２００nm以下の光に対して強い光吸収
を示す。図５にポリヒドロシラザンの光吸収の測定結果
を示す。図５からも明らかなように、波長２２０nmから
吸収が急に大きくなり、波長２００nmでは、１５／μm
以上の非常に強い吸収を示す。よって、これらの材料を
用いることにより、本方法を露光波長２００nm以下の光
源を有する投影露光装置と組み合わせるのに適してい
る。適用する光源としては、ＡｒＦエキシマレーザおよ
びＦ２エキシマレーザを用いることが望ましい。

【００２５】本発明の反応機構をポリヒドロシロキサザ
ンの場合について説明する。ポリヒドロシロキサザンを
回転塗布して熱を加えると、反応活性の高いＳｉ−Ｈ基
が空気中の水分子や酸素分子と反応して、シラノール結
合を生成する。シラノール結合は、比較的不安定なため
熱等により脱水しＳｉ−Ｏ結合を生成する。特に酸の存
在下では上記反応は極めて速く行われる。そのため上記
プロセスにおいては、空気中の酸素分子と水分子の存
在、膜中の酸のコントロール等が反応の制御において重
要である。

【００２６】また、プロセス温度を２００度以上にする
とＳｉ−Ｈ結合が壊れ、空気中の酸素分子や、水分と反
応してＳｉ−Ｏ結合を生成する。このためＳｉ−Ｈ結合
とＳｉ−Ｏ結合の比率をプロセスによって容易にコント
ロールできる利点がある。

【００２７】上記ポリヒドロシロキサザンは波長２２０
nm以上の光に対しては透明であるが、波長２００nm以下
の光に対しては吸収が強くなり、ＡｒＦエキシマレーザ
の波長（１９３nm）では殆ど光を透過しない（吸収率係
数＝１５／μm）。一方、Ｓｉ−Ｏ結合はＡｒＦエキシ
マレーザに対して透明であるで、熱処理の温度を変える
ことによって、吸収率を変化させることが可能である。

【００２８】さらに、上記ポリヒドロシロキサザンはＳ
ｉ−Ｏ結合とＳｉ−Ｎ結合の比率を変えることによって
屈折率の制御ができる。上記Ｓｉ−Ｈ結合からＳｉ−Ｏ
結合を生成する化学変化は屈折率の変化も伴うので、屈
折率をプロセスによっても制御することができる。

【００２９】以上をまとめると、上記無機薄膜を使用す
ることにより、下地基体からの反射とレジスト膜の膜内
多重干渉による寸法変動の影響を抑えられる。無機薄膜
の膜厚、上部レジスト膜厚に応じて、膜の吸収率、屈折
率を最適化することができる。

【００３０】以上の説明では、ポリヒドロシロキサザン
の場合について述べたが、本発明の趣旨を変えない範囲
のＳｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｈ結合、もしくはＳｉ−Ｏ結合
等を含有する塗布用無機材料をすべて用いることができ
る。また、本発明の趣旨を変えない範囲での上記以外の
結合を含んでよいことは言うまでもない。

【００３１】また、上記感光材と上記基体との密着性を
強化するため、下地基体に表面処理を行うことや上記感
光材に密着性を向上させる材料を添加することが好まし
い。さらに、上記レジストに遠紫外光照射によってラジ
カルを発生させる化合物を導入、混合することは熱プロ
セスの高速化、安定化に有効である。

【００３２】特に、上層レジストが化学増幅系レジスト
である場合には、酸発生剤を添加、または酸性材料を添
加する等によって、上記無機膜の熱プロセスの高速化と
同時に上記レジストパターンの裾引き等の問題を解決す
ることができる。

【００３３】上記現像後、基体を２００度以上に加熱す
る、または酸素アッシングや酸素リアクティブイオンエ
ッチング等により酸素プラズマにさらす、または波長３
００nm以下の光を照射する等によって、上記無機膜のＳ
ｉＯ₂化を促進してドライエッチング耐性、吸湿性等の
膜の性質を改善することができる。

【００３４】一方、窒素雰囲気中や還元雰囲気中で加熱
することにより、反射防止膜パターンをシリコンナイト
ライド化することも可能であり、これによりドライエッ
チング耐性、吸湿性等の膜の性質を改善することができ
る。

【００３５】形成された上記ＳｉＯＮパターンは、上記
レジストパターンに対して、高い選択比が得られる場合
がある。また、上記ＳｉＯ_xＮ_yパターンをマスクとして
下地ポリシリコン等をドライエッチング加工すると、有
機物によって構成された従来レジストをマスクとする場
合より高い選択比が得られる場合がある。

【００３６】有機レジストを用いるパターン形成工程に
は、上記本発明のパターン形成方法が適用可能である。
これにより寸法制御に優れたパターン形成が可能であ
る。

【００３７】本発明のパターン形成方法は、メモリーま
たはマイクロプロセッサー等様々な半導体集積回路（Ｌ
ＳＩ）の製造に適用することができる。ＭＯＳ半導体の
場合、アモルファスシリコンまたはメタル等のゲート材
料のパターン形成、ダマシン用Ｓｉ溝形成、スルーホー
ルの形成等様々なパターン形成工程で本発明の方法を利
用することができる。

【００３８】本発明の方法において形成される上記無機
層のパターンは、下地加工後には除去してもよいが、除
去せずに半導体装置中に残せば製造工程が一層簡便にな
る。この場合、その誘電率がＣＶＤシリコン酸化膜等に
比べて小さい、上記パターン中に有機分を含まない等の
利点がある。また、デバイスの構造上等の理由により、
通常のＣＶＤ膜や有機ポリイミド膜と組み合わせて使用
することも可能である。本発明は工程が簡単なためスル
ープットと歩留まりがよい利点がある。

【００３９】

【発明の実施の形態】（実施例１）ポリヒドロシルセス
キオキサンとポリヒドロシラザンを２：３の割合で混合
物し、上記混合物のエチルセルソルブ１０重量パーセン
ト溶液を、２０００ｒｐｍ、６０秒の条件で、表面に７
０nm程度の段差を有するＳｉ基板上に回転塗布した。そ
の後、１２０℃で３分熱処理して、膜厚５０nmの反射防
止膜を形成した。なお、上記反射防止膜のＡｒＦエキシ
マレーザ光に対する透過率は約０．１μmの膜厚で５パ
ーセントであった。

【００４０】上記反射防止膜上に、ＡｒＦ露光用ポジ型
レジスト膜を回転塗布により形成し、ＡｒＦエキシマレ
ーザ露光装置（開口率ＮＡ＝０．６０）を用いて寸法
０．１３μmから１μmの各種パターンを露光した。

【００４１】パターン露光部を、走査型電子顕微鏡で観
察した結果、レーザ照射量２２ｍＪ／ｃｍ²に対して、
寸法０．１３μmのパターンが形成されたことを確認し
た。また、寸法測長ＳＥＭにより上記形成したパターン
の寸法測定したところ、段差部でも所望の寸法に対して
１０％以内の寸法精度でパターンが形成できた。これに
より、本方法による無機薄膜の基板界面からの反射防止
の効果も確認できた。

【００４２】（実施例２）つぎに本発明をＭＯＳ集積回
路のゲート加工工程に適用した例について図２を用いて
説明する。熱酸化を行ったＳｉ基板２０１上に膜厚２０
０nmのポリＳｉ層２０２／ＷＳｉ層２０３をＣＶＤ法に
より形成した。上記膜上にポリヒドロシロキサザンのキ
シレン溶液（濃度１５重量パーセント）を２０００ｒｐ
ｍ、６０秒の条件で回転塗布し、その後２００℃で１分
熱処理して、膜厚７０nm反射防止膜２０４を形成した。

【００４３】このとき、波長１９３nmの光に対する上記
膜の反射率は３％程度であった。また、ポリヒドロシロ
キサザンは回転塗布により膜厚３０〜１０００nmの均一
な薄膜が形成可能であった。

【００４４】つぎに、膜厚３００nmのＡｒＦ露光用ポジ
型レジスト膜２０５を回転塗布により形成した。上記基
板に、ＡｒＦエキシマレーザ露光装置（ＮＡ＝０．６
０）を用いて寸法０．１１μmから１μmの各種パターン
を露光した後、所定の熱処理およびウェット現像により
パターン露光部を取り除きパターン２０６を形成した。
レーザ照射量２０ｍＪ／ｃｍ²に対して、最小寸法０．
１３μmのパターンを形成されたことを走査型電子顕微
鏡で確認した。また、周期型位相シフトマスクを用いた
場合には、周期２００nmで寸法７０nmのパターンを形成
できた。

【００４５】つぎに、上記レジストパターンをＣ₂Ｆ₆＋
Ｏ₂＋Ｈｅのエッチングガスを用いて上記ポリヒドロシ
ロキサザン膜へドライエッチングにより転写した。この
際の上記ＡｒＦ露光用レジストに対する、ポリヒドロシ
ロキサザン膜のエッチング速度は３倍程度であった。

【００４６】さらに下地ポリＳｉの膜を、上記パターン
をマスクとしてＣｌ₂＋Ｏ₂のエッチングガスによりドラ
イエッチングしてパターン２０７を形成した。この際、
上記反射防止膜パターンはハードマスクとしての役割も
果たしており、寸法変動を少なく下地ポリＳｉ膜に転写
することを可能にしている。上記双方のパターン転写の
場合に、高選択性や加工形状の矩形性を向上するために
添加するＯ₂エッチングガスの比率を多くすると、エッ
チング後の加工されたパターンのエッジラフネスが大き
くなる傾向にあった。

【００４７】上記ＡｒＦ露光用レジストを酸素アッシン
グで取り除くと、上記反射防止膜も酸化され、密度の小
さい比較的ポーラスなＳｉＯ₂膜に変化した。そのた
め、化学的機械研磨（ＣＭＰ）法で容易に剥離すること
ができた。剥離後、異物検査機により異物数を測定した
ところ、０．８個／８インチウェハであった。

【００４８】本実施例では、ポリヒドロシロキサザンを
反射防止膜に用いたが、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合、
Ｓｉ−Ｏ結合のいずれかを有する無機材料で回転塗布で
き、同様の効果が得られる材料なら本実施例に示したも
のに限らない。また、シラザン系材料を用いる場合には
シラザン結合から生成するアンモニアが、上層レジスト
膜への解像性を損なう場合があるので、熱処理の時間を
材料に応じて最適化する必要がある。

【００４９】エッチングガスとして塩素ガスを用いた
が、ポリシリコンのエッチングガスとして用いられるガ
スであれば、本実施例にとらわれず使用できる。例えば
臭酸（＋酸素）等の臭素系ガス、またはフッ素系ガスを
用いてもよい。また、本実施例と同様にして、ポリメタ
ルシリコンゲート、メタルゲート、またはこれらのゲー
トのキャップ材となるＳｉ酸化膜、Ｓｉ窒化膜等の加工
を行うこともできる。

【００５０】本実施例により、塗布型無機反射防止膜を
用いて微細ゲートパターンを形成することができた。上
記無機反射防止膜は、上層のレジスト膜とのエッチング
選択比にすぐれ、かつ剥離による微細粒子の発生が低減
できた。

【００５１】（実施例３）つぎに本発明を半導体装置製
造の配線工程に用いられるデュアルダマシン工程に適用
した実施例を、図３を用いて説明する。

【００５２】配線間を絶縁物で充填した配線パターン３
０１を表面に有する半導体装置基体上に、膜厚５０nmシ
リコンナイトライド膜３０２を形成し、さらにその上に
ＣＶＤ法を用いて厚さ７００nmのＳｉＯ₂膜３０３を形
成した。上記ＳｉＯ₂膜上に、膜厚７０nmのポリヒドロ
シロキサザン膜３０４を回転塗布法により形成した（図
３ａ）。

【００５３】つぎに、厚さ４００nmのＡｒＦ露光用ポジ
型レジスト膜３０５を回転塗布により形成した。ＡｒＦ
露光装置（ＮＡ＝０．６）を用いて公知のリソグラフィ
工程により上記Ｃｕ配線パターン上に位置合わせされた
径０．１５μmのレジストホールパターン３０６を形成
した（図３ｂ）。

【００５４】つぎに上記レジストホールパターン３０６
をマスクに、ＣＦ系エッチングガスを用いてポリヒドロ
シロキサザン膜３０４と下地ＳｉＯ₂膜３０３をエッチ
ングした。さらに、残ったレジストパターンを酸素アッ
シングにより除去した（図３ｃ）。

【００５５】つぎに、ポリヒドロシロキサザン膜は残し
たままで、その上に膜厚３５０nmのＡｒＦ露光用ポジ型
レジスト膜３０７を再び塗布した（図３ｄ）。ＡｒＦ露
光装置を用いて、幅０．１５μmの配線パターンを露光
し、上記の工程で加工したホールパターン上に配線部の
形状を有するレジストパターン３０８を形成した（図３
ｅ）。

【００５６】上記配線パターンを用いて上記下地ＳｉＯ
₂膜３０３を深さ３００nmだけエッチングした。その
後、ＡｒＦ露光用レジスト膜を酸素アッシングにより除
去した（図３ｆ）。上記ホール底部のシリコンナイトラ
イド膜とポリヒドロシロキサザン反射防止膜を同時にド
ライエッチングにより除去した。このため本方法の工程
は非常に簡便であった。

【００５７】上記のホールと配線溝の一体となったＳｉ
Ｏ₂の加工物３０９の溝部分に、Ｃｕをメッキ法により
埋め込み、しかる後ＣＭＰ法により、ホールと配線溝部
以外の基板表面に存在する余分なＣｕを除去した。以上
によりＣｕ配線３１０を形成した（図３ｇ）。

【００５８】上記実施例中では、ポリヒドロシロキサザ
ン膜３０４の剥離を、底部のシリコンナイトライド膜３
０２の除去と同時に行っているが、本発明の趣旨を変え
ない範囲で、剥離の手順、方法を変更することが可能で
ある。例えば、ポリヒドロシロキサザン膜３０４は、Ｃ
ｕ膜３１０をＣＭＰする際に、同時に剥離することも可
能である。また、ポリヒドロシロキサザン膜３０４に強
い酸素アッシングを適用すると、膜質がポーラスにな
り、ＣＭＰ法を適用した場合、下地ＳｉＯ₂膜との選択
比向上を図ることができる。

【００５９】ただし、本実施例では、ポリヒドロシロキ
サザン膜とシリコンナイトライド膜を同時に除去するよ
うにドライエッチング条件を設定したので工程が簡便で
あった。

【００６０】上記実施例中では、同じポリヒドロシロキ
サザン膜を２回のレジスト露光工程時の反射防止膜とし
て共通に用いているため、工程が簡略であった、レジス
トパターン形成を行うたびに別々に反射防止膜を形成し
てもよい。また、上記パターン形成する場合、形成する
パターンに、密着性、解像性、プロセス裕度等が、最適
化されたＡｒＦ露光用レジストを用いることが望まし
い。

【００６１】Ｓｉ−Ｎ結合を含む材料を用いる際には、
レジスト膜を形成する前に、酸素アッシング工程等を適
用することにより密着性を向上させることができる。

【００６２】本実施例により本発明を用いてデュアルダ
マシン法による配線パターンを形成することができた。

【００６３】（実施例４）つぎに図４を用いて本発明を
用いたＭＯＳ半導体の装置の製造方法について説明す
る。なお、以下の説明は、ＭＯＳ半導体装置製造プロセ
スの主要な工程と本発明の関連を示すためのものであ
り、したがって製造工程の全てについて述べたものでは
ない。

【００６４】（１）素子分離の形成まず、シリコン基体４０４上に窒化シリコン膜４０３を
形成した後、実施例１とほぼ同様の方法を用いて、製造
するＭＯＳ集積回路の活性層部分にレジストパターン４
０１を形成した（図４ａ）。つぎにこれをマスクとし
て、反射防止層４０２、窒化シリコン膜４０３、さらに
シリコン基体４０４をエッチングし、形成された溝部分
に酸化シリコンを埋め込んだ。つぎに、上記溝部のうち
広い領域の部分に通常の方法で窒化シリコン膜を形成
し、しかる後に基板表面をＣＭＰ法を用いて平坦化し、
さらに窒化シリコン膜を除去していわゆる浅溝分離（Ｓ
ＧＩ）４０５による素子分離を形成した（図４ｂ）。

【００６５】（２）ゲート形成つぎに、所定のウエル形成、ゲート絶縁膜形成、チャン
ネル形成等を行った後、ゲート絶縁膜上にポリシリコン
膜４０６、ＴｉＮ膜４０７、Ｗ膜４０８からなるゲート
多層膜を形成し、さらに窒化シリコン膜４０９、酸化シ
リコン膜４１０を積層した。

【００６６】この積層膜上に実施例２とほぼ同様の方法
を用いてレジストパターン４１１を形成し（図４ｃ）、
これをマスクとして窒化シリコン膜４０９、酸化シリコ
ン膜４１０をエッチングし、さらにその下の積層ゲート
膜をエッチングし、ゲートパターン４１２を形成した
（図４ｄ）。

【００６７】（３）コンタクトホール形成つぎに、所定のイオン打ち込み、ＬＤＤサイドウオール
４１３形成、ソース、ドレイン部のサリサイド形成、酸
化シリコンによる層間絶縁膜形成、絶縁膜表面平坦化の
後、実施例１とほぼ同様の方法を用いてコンタクトホー
ル部分を開口とするレジストパターン４１４を形成（図
４ｅ）し、これをマスクに層間絶縁膜をエッチングし
た。レジストパターン４１４を除去した後、Ｗプラグ４
１５を埋め込み、さらに表面を平坦化して所望のコンタ
クトホールを形成した（図４ｆ）。

【００６８】（４）配線形成つぎに、この上に、実施例３に示した方法を用いて、い
わゆるデュアルダマシン法を用いたＣｕ配線（図示略）
を形成した。

【００６９】以上の工程を用いてＭＯＳ集積回路を製作
し、その動作を確認した。本実施例により製造したＭＯ
Ｓ集積回路は、回路寸法の均一性に優れるため、従来に
比べて性能に優れ、かつ、従来製造方法と比べて製造工
程の工程数が削減されるため、製造コストも低減でき
た。

【００７０】なお、ここには示さないが、本発明による
パターン形成方法はＭＯＳ半導体装置の他の構成要素、
例えばＤＲＡＭや強誘電体メモリーにおけるキャパシタ
ーの加工等にも用いることができる。

【００７１】以上、ＭＯＳＬＳＩの基本パターンに本発
明を適用した例について述べたが、本発明は上記実施例
にとらわれず、ＬＳＩの他の工程や、他の種類の材質の
半導体装置、例えばバイポーラＬＳＩやガリウム砒素系
半導体、半導体レーザ等のオプトエレクトロニック素子
などの微細構造作製等に適用することができる。その場
合、被加工材、感光材の種類、露光方法、現像方法、エ
ッチング方法やガス等は変更されるが、これにともな
い、本発明による反射防止材料の組成および処理条件等
は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて最適化する
ことが望ましい。

【００７２】

【発明の効果】以上本発明によれば、被加工材を主表面
に有する基体上に回転塗布により形成したＳｉ−Ｈ結
合、Ｓｉ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｏ結合のいずれかを含む反射
防止膜を用いてリソグラフィ工程を行うことにより、優
れた反射防止効果とレジストに対する高いエッチング選
択比を有する反射防止膜を提供する。高い解像性能と、
優れた寸法制御が可能となりＬＳＩの性能が向上すると
共に製造歩留まりが向上し、コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の工程を示す断面図。

【図２】本発明の一実施例の工程を示す断面図。

【図３】本発明の一実施例の工程を示す断面図。

【図４】本発明の一実施例の工程を示す断面図。

【図５】本発明の反射膜の光学特性を示す測定図。

【符号の説明】

１０１…無機反射防止膜、１０２…レジスト膜、１０３
…下地基体、１０４…光源、１０５…露光部、１０６…
レジストパターン、１０７…エッチング後パターン、１
０８…基体エッチング後パターン、１０９…レジスト除
去後パターン、２０１…シリコン基板、２０２…ポリＳ
ｉ膜、２０３…ＷＳｉ膜、２０４…無機反射防止膜、２
０５…レジスト膜、２０６…レジストパターン、２０７
…ゲートパターン、３０１…配線パターン、３０２…シ
リコンナイトライド膜、３０３…ＳｉＯ２膜、３０４…
ポリヒドロシロキサザン塗布型無機反射防止膜、３０５
…ＡｒＦ露光用レジスト膜、３０６…レジストホールパ
ターン、３０７…ＡｒＦ露光用レジスト膜、３０８…レ
ジスト配線パターン、３０９…ＳｉＯ２絶縁膜パター
ン、３１０…Ｃｕ配線パターン、４０１…レジストパタ
ーン、４０２…無機反射防止層、４０３…窒化シリコン
膜、４０４…シリコン基体、４０５…浅溝分離部、４０
６…ポリシリコン膜、４０７…チタンナイトライド膜、
４０８…タングステン膜、４０９…窒化シリコン膜、４
１０…酸化シリコン膜、４１１…レジストパターン、４
１２…ゲートパターン、４１３…ＬＤＤサイドウォー
ル、４１４…レジストパターン、４１５…タングステン
プラグ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/336

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機薄膜を、回転塗布法により被加工基体
上に形成する第１の工程、上記無機薄膜上にレジスト膜
を形成する第２の工程、放射光を用いて選択的に上記レ
ジスト膜に露光し、現像して上記露光部、または上記露
光部以外の膜を選択的に除去し、パターンを形成する第
３の工程、上記パターンをマスクとして上記無機薄膜お
よび上記被加工基体をエッチングする第４の工程を含む
ことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】Ｓｉ−Ｎ結合、またはＳｉ−Ｈ結合を少な
くとも１つ以上を含む無機薄膜を、回転塗布法により被
加工基体上に形成する第１の工程、上記無機薄膜上にレ
ジスト膜を形成する第２の工程、波長２００nm以下の光
を用いて選択的に上記レジスト膜に露光し、現像して上
記露光部、または上記露光部以外の膜を選択的に除去
し、パターンを形成する第３の工程、上記パターンをマ
スクとして上記無機薄膜および上記被加工基体をエッチ
ングする第４の工程を含むことを特徴とするパターン形
成方法。
【請求項３】上記第３の工程において、波長２００nm以
下の光がＡｒＦエキシマレーザ光またはＦ２レーザ光で
あることを特徴とする請求項２記載のパターン形成方
法。
【請求項４】上記無機薄膜が、第３の工程で露光する波
長に対して２／μm以上の吸収を有することを特徴とす
る請求項２記載のパターン形成方法。
【請求項５】前記レジスト膜の主成分たるポリマーまた
はオリゴマーが、化学式１で表される化学構造を含む化
合物または上記化合物を含む混合物であることを特徴と
する請求項２記載のパターン形成方法。【化１】ここで、上記化学式中のＲは水素基または水酸基または
無機物塩基の何れかを表し、各官能基が同じである必要
は無い。
【請求項６】上記請求項１〜５のパターン形成方法のい
ずれかを用いて製造したことを特徴とする半導体装置。