JP3339153B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微細パターンの製造方
法およびこの方法を用いた半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体集積回路の研究開発におい
て、サブハーフミクロン領域のデザインルールデバイス
が研究開発されている。これらデバイス開発において用
いられるフォトリソグラフィー技術において、現在、最
先端のステッパー（縮小投影露光機）は、ＫｒＦエキシ
マレーザー光（２４８ｎｍ）を光源に用い、０．３７〜
０．５０程度の開口数（ＮＡ）のレンズを搭載している
（例えば、ニコンＮＳＲ１５０５ＥＸ１、キャノンＦＰ
Ａ４５００）。これらステッパーを用いて、サブハーフ
ミクロン（０．５μｍ以下）領域のデザインルールデバ
イスの研究開発が研究されている。

【０００３】ステッパーは、単一波長の光を露光光源に
用いている。単一波長で露光を行う場合には、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、レジスト膜内で露光用光の光
干渉が起こることによる。すなわち、図１に示すよう
に、入射光Ｐと、レジストＰＲと基板Ｓとの界面からの
反射光Ｒとが、レジストＲＲの膜内で干渉を起こすこと
による。

【０００４】その結果として、図２に示すごとく、レジ
ストに吸収される光量（縦軸）が、レジスト膜厚（横
軸）に依存して変化する。なお本明細書中、レジストに
吸収される光量とは、表面反射や、基板でのでの吸収
や、レジストから出射した光の量などを除いた、レジス
ト自体に吸収される光の量をいう。かかる吸収光量が、
レジストを光反応させるエネルギーとなる。

【０００５】なお、図２は、シリコン基板の上にレジス
ト膜（ＸＰ８８４３）を成膜し、レジスト膜の膜厚によ
る吸収光量の変化を調べた結果である。露光用光として
は、λ＝２４８ｎｍのＫｒＦを仮定した。また、吸収光
量変化の度合いは、図３と図４との比較からも理解され
るように、下地基板の種類により異なる。図２，３，４
において、レジストとしてはいずれもＸＰ８８４３（シ
プレー社）を用いているが、下地は各々Ｓｉ、Ａ１−Ｓ
ｉ、Ｗ−Ｓｉである。すなわち、下地（基板）の光学定
数（ｎ，ｋ）およびレジストの光学定数（ｎ，ｋ）によ
り定まる多重干渉を考慮した複素振幅反射率（Ｒ）によ
り、吸収光量の変化の度合いは定まる。（（Ｒ）は実数
部と虚数部とをもつベクトル量である）。

【０００６】さらに、実デバイスにおいては、図５に略
示するように、基板Ｓ面には必ず凹凸が存在する。たと
えば、基板Ｓには、所定パターンのポリシリコン膜など
が形成されることがあり、ポリシリコン等の凸部Ｉｎが
存在する。このため、レジストＰＲを塗布した際、レジ
スト膜厚は、段差の上部と下部とで異なることになる。
つまり凸部Ｉｎ上のレジスト膜厚ｄ_PR2 は、それ以外の
レジスト膜厚ｄ_PR1 よりも小さくなる。

【０００７】定在波効果は、レジスト膜厚により異なる
ことは前記説明したとおりであり、このため、定在波効
果の影響を受けることにより、レジストに吸収される光
量の変化も、各々変わって来る。その結果、露光、現像
後に得られるレジストパターンの寸法が、段差の上部と
下部とで、異なってしまう。

【０００８】上記定在波効果のパターン寸法に及ぼす影
響は、同一波長、同一開口数のステッパーを用いた場
合、パターンが細かければ細かいほど顕著化し、どの種
類のレジストについても、共通に見られる現象である。
半導体装置等のデバイス作製時のフォトリソグラフィー
工程におけるレジストパターンの寸法精度は、一般に±
５％である。トータルでは±５％よりも緩くても実用可
とは考えられるが、フォーカスその他の、他の要因によ
るバラツキも生ずることを考え合わせれば、レジスト露
光時におけるパターン精度は、この±５％以内に収める
ことが望まれる。この±５％の寸法精度を達成するため
には、定在波効果の低減が必須である。

【０００９】図６に、レジスト膜内での吸収光量の変動
（横軸）に対する、レジストパターンの寸法変動（縦
軸）を示す。図６から明らかなように、たとえば０．３
５μｍルールのデバイスの作製を行うには、レジスト膜
の吸収光量の変動は、レンジ６％以下であることが要求
される。

【００１０】さらに、実際の半導体デバイス作成時にお
いては、段差構造を有し、かつ図７に示すように、反射
率が異なる複数の領域Ａ，Ｂが形成された下地基板上
に、一回の露光で、微細なレジストパターンが良好に安
定して形成できることが要求される。なお、図７におい
て、符号２は、シリコン基板、符号４はポリシリコン
膜、符号６はタングステンシリサイド膜、符号８は酸化
シリコン膜、符号１０はレジスト膜、符号１２はフォト
マスクを示す。図７に示す例では、酸化シリコン膜８を
フォトマスク１２を用いてパターン加工する例を示し、
領域Ａと領域Ｂとでは、下地基板からの反射率が相違す
る。

【００１１】図８に示すように、下地基板からの反射率
が異なると、当然レジスト膜の吸収光量は異なる。この
ような状況においても、一回の露光で、微細なレジスト
パターンを良好に、しかも安定して形成するためには、
レジスト膜の吸収光量の変動は、たとえ下地基板からの
反射率が基板の膜面で異なる領域があるとしても、上記
レンジは６％以下であることが要求される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した要求に答える
べく、現在各方面で反射防止技術の検討が精力的に行わ
れている。本発明者は、レジスト膜の吸収光量の変動
を、例えばレンジ６％以下とする手段について、鋭意検
討した結果、タングステンシリサイドなどの高融点金属
シリサイド、Ａｌ−Ｓｉなどの金属、およびポリシリコ
ンなどのシリコン系材料の上に、ＳｉＣ、ＳｉＯ_x 、Ｓ
ｉ_x Ｏ_y Ｎ_z 、Ｓｉ_z Ｎ_y などの反射防止膜を成膜し、
その上からレジスト膜を成膜することで、定在波効果を
低減できることを見い出している。

【００１３】しかしながら、これらの反射防止膜の材料
は、あくまで反射防止を施すべき基板材料に対して合わ
せ込まれて決定される。当然、実際のデバイス作成時に
おいては、一回の露光量域内で、段差構造を有し、かつ
反射率がマスクパターンの場所場所において異なるよう
な基板上に、マスクパターンを形成しなければならない
場合がある。この場合には、反射率が場所場所において
異なることに起因して、レジスト膜の吸収光量が、マス
クパターンの場所場所において異なり、結果として、レ
ジスト膜の吸収光量の変動をレンジ６％以下にさせるこ
とができない。

【００１４】段差構造を有し、かつ反射率が場所場所で
異なる下地基板上に、良好なマスクパターンを形成する
ための従来技術としては、多層レジスト法、さらにはマ
スクを複数枚に分けて、すなわち複数回の露光でパター
ン形成を行う方法が知られている。

【００１５】ただし、多層レジスト法に関しては、プロ
セスの複雑さ故に、また、複数回の露光法に関しては、
位置合わせ精度に対する要求がきわめて厳しくなる故
に、半導体デバイスの製造プロセスなどで要求される、
微細パターンの形成方法にはなり得ない。

【００１６】そこで、段差構造を有し、かつ反射率が異
なる複数の異なる高反射領域を有する下地基板上におい
ても、一回の露光で、微細なレジストパターンを、良好
に、しかも安定して形成することができる反射防止技術
の確立が望まれている。本発明は、上記実情に鑑みてな
され、相互に異なる光学条件を有する少なくとも二つの
領域を含む下地基板上に、一回の露光で、微細なレジス
トパターンを、良好に、しかも安定して形成することが
できる微細パターンの製造方法およびそれを用いた半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、
被加工膜上に、フォトリソグラフィー工程に用いる露光
用光の波長に対して光吸収性が高く、高融点金属、高融
点金属化合物および高融点金属シリサイドのうちのいず
れかの材料で構成される高吸収膜を形成する工程と、こ
の高吸収膜上に反射防止膜を形成する工程と、この反射
防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、このレジスト
膜をフォトリソグラフィー法により所定のパターンに加
工する工程と、上記所定パターンのレジスト膜をマスク
として、上記反射防止膜、高吸収膜および被加工膜を所
定パターンにエッチング加工し、被加工膜にホールを形
成する工程と、上記ホール内に入り込むように、上記反
射防止膜上に、高融点金属、高融点金属化合物および高
融点金属シリサイドのうちのいずれかの材料で構成され
る下地膜を形成する工程と、上記下地膜が形成された上
記ホール内に、導電性プラグ層を埋め込み形成する工程
と、その後、全面エッチバック法により、上記ホール内
部以外の下地膜、反射防止膜、高吸収膜および導電性プ
ラグ層の上方一部をエッチチング加工する工程と、を含
む。

【００２１】本発明では、ｉ線（３６５ｎｍ）、または
それよりも短波長の光、たとえばｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ
エキシマレーザを光源に用いて、下地基板上に、微細パ
ターンを作成する際に、一回の露光で、微細なレジスト
パターンを、良好に、しかも安定して形成するために、
まず、当該下地基板上に、高吸収膜を形成する。この高
吸収膜は、フォトリソグラフィー工程に用いる露光用光
の波長に対して光吸収性の高い膜であり、この膜を形成
することで、光学条件が相違する領域（しかも双方共に
比較的高反射の領域）が形成された下地基板からの反射
光を２％以下にすることができる。この高吸収膜を下地
基板上に形成することで、光学条件が相違する領域から
反射される反射光は、共に２％以下となり、下地基板を
単一種類の基板とみなすことができる。

【００２２】露光用光に対し、光学条件が相違する領域
から反射される反射光を、共に２％以下にするような高
吸収膜の決定は、以下の手段を用いて行った。 （I）光学条件が相違する領域を、それぞれ単一の基板
とみなし、これら複数の基板のそれぞれに対して、レジ
スト膜内での露光用光の多重干渉を考慮した、レジスト
を光反応させるエネルギーとなるレジストに吸収される
光量を求める。吸収光量の度合は、それぞれの基板の光
学定数（ｎ，ｋ）により異なる。

【００２３】（II）光学定数が異なる複数の基板のそれ
ぞれに対して、当該基板上に、高吸収成膜（ｋ＞０）が
あると仮定して、その高吸収膜の膜厚を除々に増加させ
て域、レジスト膜内での露光用光の多重干渉を考慮した
レジスト膜に吸収される光量を求める。

【００２４】（III）上記（II）で求めた光学定数の異
なる複数の基板上に、高吸収膜があると仮定して求め
た、それぞれの基板に対する、レジスト膜内部の吸収光
量の変動結果に於て、それぞれの結果が同一となるよう
な、高吸収膜の光学定数および膜厚を求める。

【００２５】（IV）上記（III）で得た条件を有する実
際の材質の膜を、本発明における高吸収膜として用い
る。 上記（I）〜（IV）の手段を用いて、本発明において使
用することができる高吸収膜を探したところ、ｎ＝０．
５〜７、ｋ＝１．５〜３．５である単結晶シリコン、多
結晶シリコン、非晶質シリコン、ドープトシリコンなど
のシリコン系材料が望ましいことが判明した。このよう
なシリコン系材料の高吸収膜の膜厚は、９．５〜４０ｎ
ｍで用いることが好ましいことが判明した。

【００２６】また、タングステンまたはチタンなどの高
融点金属または高融点金属の化合物、特に、チタンナイ
トライド、チタンオキシナイトライドなどのチタン系材
料が望ましいことが判明した。このような高融点金属ま
たは高融点金属の化合物は、露光用光に対して、ｎ＝
０．５〜３．０、ｋ＝０．５〜３．０の光学定数を有す
る。また、この高融点金属または高融点金属の化合物で
構成される高吸収膜の膜厚は、１５〜１２０ｎｍで用い
ることが好ましいことが判明した。

【００２７】また、タングステンシリサイドなどの高融
点金属シリサイド系材料が望ましいことが判明した。こ
の高融点金属シリサイド系材料は、露光用光に対して、
ｎ＝０．５〜４．５、ｋ＝１．５〜３．５の光学定数を
有する。また、この高融点金属シリサイドで構成される
高吸収膜の膜厚は、８〜３０ｎｍで用いることが好まし
いことが判明した。

【００２８】このような材料の高吸収膜を、相互に異な
る光学条件を有する少なくとも二つの領域を含む下地基
板上に形成することで、下地基板からの反射率を２％以
下に抑えることができ、光学的には、下地基板を単一種
類の基板としてみなすことが可能になる。

【００２９】本発明では、このような高吸収膜の上に、
反射防止膜を形成する。反射防止膜の決定は、以下の手
段を用いて行った。 （I）任意に定めたある膜厚のレジストの膜厚に対し、
反射防止膜の光学条件（ｎ，ｋ）を連続的に変化させ
（ただし、反射防止膜の膜厚は固定しておく）た際のレ
ジスト膜内で吸収される吸収光量の等高線を求める。

【００３０】（II）上記（I）で求めた各レジスト膜の
膜厚におけるレジスト内部の吸収光量の等高線の結果に
おいて、吸収光量の差が最小になる共通領域を見い出
し、この共通領域により限定される光学条件を、（I）
において定めた反射防止膜の膜厚における光学条件
（ｎ，ｋ）とする。

【００３１】（III）反射防止膜の膜厚を変化させて、
上記（I），（II）の操作を繰り返し行い、反射防止膜
の各膜厚に対する各最適条件の光学定数（ｎ，ｋ）を求
める。 （IV）上記（III）で得られた最適条件の光学定数を有
する実際の材質の反射防止膜を見い出す。

【００３２】次に、図面を参照して、本発明に用いられ
る反射防止膜の包括的条件を決定する上記手段（I）〜
（IV）について、より具体的に説明する。 定在波効果の極大値間、または極小値間のレジスト膜
厚は、レジストの屈折率をｎ_PRとし、露光用光の波長を
λとすると、λ／４ｎで与えられる（図９参照）。

【００３３】レジストと下地基板との間に、反射防止
膜ＡＲＬを過程して、その膜厚さｄ _arl ，光学定数をｎ
_arl ，ｋ_arl とする。 図９におけるある１点（例えば、定在波効果が極大と
なる膜厚）の膜厚に着目すると、反射防止膜の膜厚さｄ
_arl を固定してｎ_arl ，ｋ_arl を変化させた場合、その
点におけるレジスト膜の吸収光量は変化する。この変化
する軌跡、すなわち吸収光量の等高線を求めると、図１
０に示すようになる。

【００３４】他の異なったレジスト膜厚ｄ_PRについ
て、少なくとも定在波効果を極大もしくは極小にする膜
厚を基準にして、λ／８ｎ_PR間隔で４ケ所に対して、
を繰り返し行うと、図１０に対応した図１１〜図１３が
得られる（図１０〜図１３は、反射防止膜厚を２０ｎｍ
に規定し、レジスト膜厚を各々９８５ｎｍ、１０００ｎ
ｍ、１０１８ｎｍ、１０３５ｎｍとした結果を示す）。
以上は、上記手段（I）に該当する。

【００３５】図１０〜図１３の各々グラフの共通領域
は、反射防止膜の特定の膜厚について、レジスト膜厚が
変化しても、レジスト膜内での吸収光量が変化しない領
域を示している。すなわち、上記共通領域は、定在波効
果を最小にする、反射防止効果が最も高い領域である。
よって、かかる共通領域を見い出す。共通領域を見い出
すのは、例えば簡便には、各図（グラフ）を重ね合わせ
て、共通領域をとることにより、行うことができる（も
ちろん、コンピュータでの共通領域の検索により行って
もよい）。これは上記手段（II）に該当する。

【００３６】次に、反射防止膜の膜厚ｄを連続的に変
化させて上記を繰り返す。たとえば最初のステッ
プのまでは、ｄ＝２０ｎｍとして操作を行ったとする
と、ｄを変えて、上記を繰り返し行う。これにより、定
在波効果を最小にするような反射防止膜の膜厚ｄ_arl 、
光学定数ｎ_arl ，ｋ_arl の条件を特定できる。これは上
記手段（III）に該当する。

【００３７】上記で特定した反射防止膜の満たすべ
き条件（膜厚、光学定数）を満足するような膜の種類
を、露光用光における各膜種の光学定数を測定すること
により、見い出す。これは手段（IV）に該当する。上記
手法は、全ての波長、全ての下地基板に対して、原理的
に適用可能である。

【００３８】上記（I）〜（IV）の手段で、本発明に係
る方法で好適に用いることができる反射防止膜について
検討したところ、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜またはＳｉ_X Ｎ_y 膜
が特に適切であることが判明した。すなわち、高吸収膜
として、上記材料を用いた場合には、反射防止膜として
は、ｎ＝１．８〜２．６、ｋ＝０．１〜０．８の光学定
数を有する有機膜もしくは無機膜、特に、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ
_z 膜（水素Ｈを含有してもよい）またはＳｉ_X Ｎ_y膜
を、２０〜１５０ｎｍの膜厚で用いることが好ましいこ
とが判明した。

【００３９】これらＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜またはＳｉ_X Ｎ_y
膜は、各種ＣＶＤ法により容易に成膜することができ
る。たとえば、これら膜は、平行平板型プラズマＣＶＤ
法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波を用いて、シラ
ン系ガスと酸素および窒素を含むガスと（たとえばＳｉ
Ｈ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ ）の混合ガス、またはシラン系ガスと
窒素を含むガス（たとえばＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ）の混合ガ
スとを用いて成膜することができる。また、その際に、
バッファガスとして、アルゴンＡｒガスなどを用いるこ
とができる。

【００４０】たとえば、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜は、図１４に
示すように、製膜時の条件、特にシラン系ガスの流量比
に応じて、得られる膜の光学定数（ｎ，ｋ）を、ｎが
１．５〜２．７の範囲、ｋが０．１〜０．８の範囲で自
由に変えることができるので、特定の下地基板のための
反射防止膜として要求される光学定数の値を持つ反射防
止膜を容易に作ることができる。

【００４１】また、これらＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜またはＳｉ
_X Ｎ_y 膜は、レジストをマスクとして、ＣＦ₄ 、ＣＨＦ
₃ 、Ｃ₂ Ｆ₆ 、Ｃ₄ Ｆ₈ 、ＳＦ₆ 、Ｓ₂ Ｆ₂ 、ＮＦ₃ 系
ガスをエッチャントとし、Ａｒを添加してイオン性を高
めたＲＩＥにより、容易にエッチングすることができ
る。そのＲＩＥは、約２Ｐａ程度の圧力下で、１０〜１
００Ｗ程度のパワーをかけて行うことが好ましい。ま
た、ＲＩＥ時のガスの流量は、特に限定されないが、５
〜７０ＳＣＣＭであることが好ましい。

【００４２】また、パターンが転写された高吸収性膜を
マスクとして、下地基板にパターンを転写した後は、フ
ッ素系のガスを用いたエッチバック法により、シリコン
系、高融点金属系、高融点金属化合物系または高融点金
属シリサイド系の高吸収性膜は、容易に除去することが
できる。

【００４３】上述した本発明に係る微細パターンの製造
方法では、段差を有し、しかも光学条件が相違する複数
の領域を有する下地基板上であっても、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）よりも短波長の光、たとえばｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ
エキシマレーザを光源に用いて、一回の露光で、微細な
レジストパターンを、良好に、しかも安定して形成する
ことができる。

【００４４】本発明に係る微細パターンの製造方法は、
特に、微細パターンを有する半導体装置の製造方法に対
して好適に用いることができる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、本
発明の範囲内で種々に改変することができる。実施例１ この実施例は、本発明を、ｉ線（３６５ｎｍ）よりも短
波長の光、例えばｉ線，ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマリソグ
ラフィーを用いて半導体を製造する際に、反射率の異な
る複数の高反射層領域を有する一枚の下地基板上に、微
細なマスクパターンを転写する半導体製造工程におい
て、この下地基板全面に成膜する高吸収膜として、多結
晶シリコン、アモルファスシリコン、ドープドポリシリ
コン等のシリコン系材料を用いた例である。

【００４６】本実施例の半導体製造方法では、まず、図
１５に示すように、たとえばシリコンウェーハなどで構
成された半導体基板２０上に、ゲート絶縁層を介して、
ポリシリコン層２２およびタングステンシリサイド２４
から成るポリサイド構造のゲート電極を形成する。その
上に、酸化シリコン膜等の透明絶縁膜２６を成膜する。
この透明絶縁膜２６において、タングステンシリサイド
２４の上部に位置する領域Ａと、半導体基板２０の表面
に形成される不純物拡散層の上部に位置する領域Ｂとで
は、フォトマスク３０を用いて露光を行う際に、下地基
板２５（ポリシリコン膜２２、タングステンシリサイド
膜２４および透明絶縁膜２６が形成された半導体基板２
０）の光学条件が相違する。

【００４７】そこで、本実施例では、透明絶縁膜２６の
上に、まず、高吸収膜３２を全面に成膜する。本実施例
では、高吸収膜３２としては、ポリシリコン、非晶質シ
リコン、ドープトシリコンなどのシリコン系材料を用い
る。ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、Ａｒ
Ｆ（１９３ｎｍ）における多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−
Ｓｉ）、非晶質シリコン（α−Ｓｉ）の光学定数（屈折
率ｎ）および吸収係数α（ｌ／ｎｍ）は、下の表１の通
りである。

【００４８】

【表１】

【００４９】厚みｄの膜の透過率Ｔは、入射光量Ｉ₀ 、
透過光量をＩとし、波長をλとし、膜の吸収係数をα
（＝４πｋ／λ）とすると、 Ｔ（＝Ｉ₀ ／Ｉ）＝ｅｘｐ（−αｄ）で与えられる。す
なわち、透過率Ｔは、吸収係数が大きいほど、そして膜
が厚いほど小さくなり、１／ｅ² 程度で透過率は１３．
５％程度となる。入射光は、該膜と下層膜界面での反射
率をＲ（＝１０〜８０％）とするとＩ×Ｒの光が該膜へ
と反射する。したがって、一回の反射で戻ってくる反射
光成分は、入射光量を１とすると、０．１３５（＝１／
ｅ² ）×（０．１〜０．８）（＝Ｒ）×０．１３５（＝
１／ｅ ² ）＝０．００１８〜０．０１４程度に減衰す
る。すなわち、１／ｅ² 程度に光を減衰するような膜を
用いることにより、もはや反射光は全く無視できるレベ
ルとなる。

【００５０】したがって、このような条件を満足する高
吸収膜を、下地基板の全面に成膜すれば、いかに反射率
の異なる複数の高反射層を有する下地基板上において
も、該基板は、同一の反射率のみを有する単一基板と等
価となる。上記高吸収性膜として、多結晶シリコン、非
晶質シリコン、ドープトポリシリコン等のシリコン系材
料を用いる場合、上記表１より、αｄ≧２を満たすため
には、ｄ＝９．５〜４０ｎｍの膜厚で用いれば良いこと
が分かる。

【００５１】図１６に、シリコン基板上に４０ｎｍの膜
厚のポリシリコン膜を成膜し、該膜上にレジストを塗布
した際の定在波効果を示す。レジストとしては、ＸＰ８
８４３を用いた。レジストのｎ_PRおよびｋ_PRは、それぞ
れ１．８０２および０．０１０７であった。ポリシリコ
ン膜のｎ_polyおよびｋ_polyは、それぞれ１．６８および
３．２７であった。半導体基板のｎ_sub およびｋ
_sub は、それぞれ１．５７２および３．５８３であっ
た。露光用光としては、波長λが２４８ｎｍのＫｒＦを
用いた。

【００５２】図１７に、タングステンシリサイド上に、
やはり４０ｎｍの膜厚のポリシリコン膜を成膜し、該膜
上にレジストを塗布した際の定在波効果を示す。レジス
トとしては、ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ_PRお
よびｋ_PRは、それぞれ１．８０２および０．０１０７で
あった。ポリシリコン膜のｎ_polyおよびｋ_polyは、それ
ぞれ１．６８および３．２７であった。タングステンシ
リサイドのｎ_WSi およびｋ_WSi は、それぞれ１．９６お
よび２．６９であった。露光用光としては、波長λが２
４８ｎｍのＫｒＦを用いた。

【００５３】両図において、横軸に、レジスト膜厚、縦
軸に、レジストを実際に感光させる成分であるレジスト
吸収光量を取っている。図１６と図１７とを比較する
と、同一の結果となっている。すなわち、いかに反射率
の異なる複数の高反射層領域を有する下地基板上におい
ても、膜厚９．５〜４０ｎｍの多結晶シリコン、非晶質
シリコン、ドープドポリシリコン等のシリコン系材料を
下地基板全面に成膜することにより、該下地基板は同一
の反射のみを有する基板と実質的に等価となる。

【００５４】したがって、図１５に示すように、光学条
件が相違する領域Ａ，Ｂが形成された下地基板２５上
に、本実施例の高吸収層３２を全面に設けることで、そ
の下地基板２５を、光学的に単一の基板と同様に扱うこ
とが可能になることが証明された。

【００５５】高吸収層３２の表面には、図１５に示すレ
ジスト膜２８を直接または反射防止膜３４を介して成膜
する。その後、フォトマスク３０を用いて、レジスト膜
２８をパターン加工すれば、定在波効果を最小にして、
レジスト膜２８を高精度で微細パターンに加工すること
ができる。

【００５６】図１８は、下地基板として、シリコン基板
およびタングステンシリサイドのそれぞれの上に、高吸
収膜として９．５〜４０ｎｍのポリシリコンを成膜し、
その上に、反射防止膜として、２０〜１５０ｎｍの膜厚
のＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素Ｈを含有）を成膜し、その上
にレジスト膜を成膜した場合、その定在波効果を示す。
図１８から明らかなように、下地基板の種類に拘らず、
定在波効果を双方ともに同様に最小限にできることが確
認された。

【００５７】なお、図１８に示す実験において、レジス
トとしては、ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ_PRお
よびｋ_PRは、それぞれ１．８０２および０．０１０７で
あった。ポリシリコン膜のｎ_polyおよびｋ_polyは、それ
ぞれ１．６８および３．２７であった。タングステンシ
リサイドのｎ_WSi およびｋ_WSi は、それぞれ１．９６お
よび２．６９であった。半導体基板のｎ_sub およびｋ
_sub は、それぞれ１．５７２および３．５８３であっ
た。Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜のｎ_arl およびｋ_arl は、それぞ
れ２．１５および０．６７であった。

【００５８】露光用光としては、波長λが２４８ｎｍの
ＫｒＦを用いた。また、Ｓｉ_X Ｏ_yＮ_z 膜は、平行平板
型プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしく
はバイアスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ
波（２．４５ＧＨｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂
の混合ガスを用いて成膜した。

【００５９】実施例２ この実施例２では、高吸収膜として、チタンナイトライ
ド、チタンオキシナイトライド、などのチタン系材料を
用いた以外は、実施例１と同様にして、本発明の有効性
を証明した。

【００６０】ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）におけるＴｉＮ、ＴｉＯＮ
の光学定数（屈折率ｎ）および吸収係数α（ｌ／ｎｍ）
は、下の表２の通りである。

【００６１】

【表２】

【００６２】上記表２より、実施例１と同様にして、チ
タンナイトライド、チタンオキシナイトライド、などの
チタン系材料において、αｄ≧２を満たすためには、ｄ
＝１５〜１２０ｎｍの膜厚で用いれば良いことが分か
る。図１９に、シリコン基板上に１２０ｎｍの膜厚のチ
タンナイトライドＴｉＮ膜を成膜し、該膜上にレジスト
を塗布した際の定在波効果を示す。レジストとしては、
ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ_PRおよびｋ_PRは、
それぞれ１．８０２および０．０１０７であった。Ｔｉ
Ｎ膜のｎ_TiN およびｋ_TiN は、それぞれ２．１９および
１．６であった。半導体基板のｎ_sub およびｋ_sub は、
それぞれ１．５７および３．５８であった。露光用光と
しては、波長λが２４８ｎｍのＫｒＦを用いた。

【００６３】図２０に、タングステンシリサイド上に、
やはり１２０ｎｍの膜厚のＴｉＮ膜を成膜し、該膜上に
レジストを塗布した際の定在波効果を示す。レジストと
しては、ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ_PRおよび
ｋ_PRは、それぞれ１．８０２および０．０１０７であっ
た。ＴｉＮ膜のｎ_TiN およびｋ_TiN は、それぞれ２．１
９および１．６であった。タングステンシリサイドのｎ
_WSi およびｋ_WSi は、それぞれ１．９６および２．６９
であった。露光用光としては、波長λが２４８ｎｍのＫ
ｒＦを用いた。

【００６４】両図において、横軸に、レジスト膜厚、縦
軸に、レジストを実際に感光させる成分であるレジスト
吸収光量を取っている。図１９と図２０とを比較する
と、同一の結果となっている。すなわち、いかに反射率
の異なる複数の高反射層領域を有する下地基板上におい
ても、膜厚１５〜１２０ｎｍのＴｉＮ，ＴｉＯＮ等のチ
タン系材料を下地基板全面に成膜することにより、該下
地基板は同一の反射のみを有する基板と実質的に等価と
なる。

【００６５】したがって、図１５に示すように、光学条
件が相違する領域Ａ，Ｂが形成された下地基板２５上
に、本実施例の高吸収層３２を全面に設けることで、そ
の下地基板２５を、光学的に単一の基板と同様に扱うこ
とが可能になることが証明された。

【００６６】高吸収層３２の表面には、図１５に示すレ
ジスト膜２８を直接または反射防止膜３４を介して成膜
する。その後、フォトマスク３０を用いて、レジスト膜
２８をパターン加工すれば、定在波効果を最小にして、
レジスト膜２８を高精度で微細パターンに加工すること
ができる。

【００６７】実施例３ この実施例３では、高吸収膜として、タングステン、タ
ングステンシリサイドなどの高融点金属または高融点金
属シリサイド系材料を用いた以外は、実施例１と同様に
して、本発明の有効性を証明した。

【００６８】ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）におけるＷ，ＷＳｉの光学
定数（屈折率ｎ）および吸収係数α（ｌ／ｎｍ）は、下
の表３の通りである。

【００６９】

【表３】

【００７０】上記表３より、実施例１と同様にして、タ
ングステン、タングステンシリサイドなどの高融点金属
または高融点金属シリサイド系材料において、αｄ≧２
を満たすためには、ｄ＝８〜３０ｎｍの膜厚で用いれば
良いことが分かる。図２１に、シリコン基板上に３０ｎ
ｍの膜厚のタングステンシリサイドＷＳｉ膜を成膜し、
該膜上にレジストを塗布した際の定在波効果を示す。レ
ジストとしては、ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ
_PRおよびｋ_PRは、それぞれ１．８０２および０．０１０
７であった。ＷＳｉ膜のｎ_WSi およびｋ_WSi は、それぞ
れ１．９６および２．６９であった。半導体基板のｎ
_sub およびｋ_sub は、それぞれ１．５７および３．５８
であった。露光用光としては、波長λが２４８ｎｍのＫ
ｒＦを用いた。

【００７１】図２２に、タングステンシリサイド上に、
やはり３０ｎｍの膜厚のＷＳｉ膜を成膜し、該膜上にレ
ジストを塗布した際の定在波効果を示す。レジストとし
ては、ＸＰ８８４３を用いた。レジストのｎ_PRおよびｋ
_PRは、それぞれ１．８０２および０．０１０７であっ
た。ＷＳｉ膜のｎ_WSi およびｋ_WSi は、それぞれ１．９
６および２．６９であった。露光用光としては、波長λ
が２４８ｎｍのＫｒＦを用いた。

【００７２】両図において、横軸に、レジスト膜厚、縦
軸に、レジストを実際に感光させる成分であるレジスト
吸収光量を取っている。図２１と図２２とを比較する
と、同一の結果となっている。すなわち、いかに反射率
の異なる複数の高反射層領域を有する下地基板上におい
ても、膜厚８〜３０ｎｍのＷ，ＷＳｉ等の高融点金属ま
たは高融点金属シリサイド系材料を下地基板全面に成膜
することにより、該下地基板は同一の反射のみを有する
基板と実質的に等価となる。したがって、図１５に示す
ように、光学条件が相違する領域Ａ，Ｂが形成された下
地基板２５上に、本実施例の高吸収層３２を全面に設け
ることで、その下地基板２５を、光学的に単一の基板と
同様に扱うことが可能になることが証明された。

【００７３】高吸収層３２の表面には、図１５に示すレ
ジスト膜２８を直接または反射防止膜３４を介して成膜
する。その後、フォトマスク３０を用いて、レジスト膜
２８をパターン加工すれば、定在波効果を最小にして、
レジスト膜２８を高精度で微細パターンに加工すること
ができる。

【００７４】実施例４ 本実施例４では、図２３に示すように、実際に半導体装
置に微細パターンを製造する方法について説明する。図
２３（Ａ）に示すように、たとえばシリコンウェーハな
どで構成された半導体基板２０上に、ゲート絶縁層を介
して、ポリシリコン層２２およびタングステンシリサイ
ド２４から成るポリサイド構造のゲート電極を形成す
る。その上に、被加工膜として、酸化シリコン膜等の透
明絶縁膜２６を成膜する。この透明絶縁膜２６におい
て、タングステンシリサイド２４の上部に位置する領域
と、半導体基板２０の表面に形成される不純物拡散層の
上部に位置する領域とでは、露光を行う際に、下地基板
２５（ポリシリコン膜２２、タングステンシリサイド膜
２４および透明絶縁膜２６が形成された半導体基板２
０）の光学条件が相違する。

【００７５】そこで、本実施例では、透明絶縁膜２６の
上に、まず、高吸収膜３２を全面に成膜する。本実施例
では、高吸収膜３２としては、実施例１と同様に、ポリ
シリコン、非晶質シリコン、ドープトシリコンなどのシ
リコン系材料を用いる。高吸収膜３２の膜厚は、たとえ
ば４０ｎｍである。膜厚４０ｎｍの多結晶シリコン、非
晶質シリコン、ドープドポリシリコン等のシリコン系材
料を、下地基板２５の全面に成膜することにより、該下
地基板２５は同一の反射のみを有する基板と実質的に等
価となる。

【００７６】次に、その高吸収膜３２の表面に、反射防
止膜３４を成膜する。反射防止膜３４としては、たとえ
ば３０ｎｍ程度の膜厚のＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素Ｈを含
有）またはＳｉ_X Ｎ_y 膜を、平行平板型プラズマＣＶＤ
法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣＲ
プラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波（２．４５ＧＨ
ｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガスを用い
て成膜した。

【００７７】次に、この反射防止膜３４の上に、レジス
ト膜２８を成膜した。レジスト膜２８としては、ＸＰ８
８４３を用いた。次に、フォトマスクを用いて露光を行
い、レジスト２８に微細パターン４０ａ，４０ｂを形成
した。露光用光としては、波長λが２４８ｎｍのＫｒＦ
を用いた。

【００７８】その際に、高吸収膜３２および反射防止膜
３４をレジスト膜２８の下層側に位置させることで、下
地基板２５に光学条件が相違する領域が形成されていて
も、定在波効果の影響をほとんどなくすことができ、安
定して良好な微細パターン４０ａ，ｂを形成することが
できた。

【００７９】次に、本実施例では、図２３（Ｂ）に示す
ように、微細パターン４０ａ，４０ｂが形成されたレジ
スト膜２８をマスクとして、反射防止層３４および高吸
収層３２をエッチングした。エッチングに際しては、Ｃ
ＨＦ₃ （５０〜１００SCCM）＋Ｏ₂ （３０SCCM）などの
フッ素ガスを用い、２Ｐａ程度の圧力下で、１００〜１
０００Ｗ程度のパワーをかけ、イオン性を高めたＲＩＥ
（リアクティブイオンエッチング）を行った。

【００８０】次に、図２３（Ｃ）に示すように、レジス
ト２８を酸素プラズマを用いて除去した。次に、図２３
（Ｃ）に示す状態で、下地基板２５の全面をエッチバッ
ク処理した。エッチバック処理に際しては、フッ素ガス
を用い、２Ｐａ程度の圧力下で、１０〜１００Ｗ程度の
パワーをかけ、イオン性を高めたＲＩＥによりエッチバ
ックを行った。このエッチバックにより、図２３
（Ｄ），（Ｅ）に示すように、Ｓｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜または
Ｓｉ_X Ｎ_y 膜で構成される反射防止膜３４およびシリコ
ン系材料で構成される高吸収膜３２が、下地の透明絶縁
膜２６と共にエッチング加工される。エッチバック処理
は、タングステンシリサイド層２４および半導体基板２
０の表面に到達する微細コンタクトホール４２ａ，４２
ｂが形成された時点で終了する。

【００８１】上記エッチバック処理が終了した時点でも
って、反射率の異なる複数の高反射層を有する下地基板
２５上に、微細なマスクパターンを一回の露光で形成し
たこととなる。実施例５ 本実施例５では、図２３に示すように、実際に半導体装
置に微細パターンを製造する方法について説明する。こ
の実施例５では、実施例４と比較し、高吸収膜３２とし
て、チタンナイトライド、チタンオキシナイトライドな
どのチタン系材料膜（１００ｎｍ）で構成し、図２３
（Ｂ）に示す工程でのチタン系材料の高吸収膜３２のエ
ッチング加工時に、塩素系ガスを用いてＲＩＥし、図２
３（Ｃ）〜（Ｅ）に示す工程のエッチバック処理で、Ｃ
ＨＦ₃ （５０〜１００SCCM）＋Ｃ₂Ｆ₂ （３０SCCM）な
どのフッ素ガスを用いた以外は、実施例４と同様にし
て、半導体装置の製造を行った。

【００８２】なお、図２３（Ｃ）〜（Ｄ）に示す工程と
でのエッチングの選択比は、ＳｉＯ ₂ ／ＳｉＯ_x Ｎ_y ：
Ｈ＝３〜８程度、ＳｉＯ₂ ／ＴｉＮ＝３〜８程度であっ
た。このエッチバックは、ゲート電極、およびアクティ
ブ層である半導体基板の表面に夫々にエッチングが到達
した時点で終了する。

【００８３】上記エッチングが終了した時点でもって、
反射率の異なる複数の高反射層を有する下地基板上に、
微細なマスクパターンを一回の露光で形成することがで
きる。実施例６ 本実施例６では、図２３に示すように、実際に半導体装
置に微細パターンを製造する方法について説明する。こ
の実施例６では、実施例４と比較し、高吸収膜３２とし
て、タングステン、タングステンシリサイド等の高融点
金属または高融点金属シリサイド系材料膜（３０ｎｍ）
で構成し、図２３（Ｂ）に示す工程での高融点金属また
は高融点金属系シリサイド系材料の高吸収膜３２のエッ
チング加工時に、塩素系ガスを用いてＲＩＥし、図２３
（Ｃ）〜（Ｅ）に示す工程のエッチバック処理で、ＣＨ
Ｆ₃ （５０〜１００SCCM）＋Ｃ₂ Ｆ₂ （３０SCCM）など
のフッ素ガスを用いた以外は、実施例４と同様にして、
半導体装置の製造を行った。

【００８４】本実施例でも、反射率の異なる複数の高反
射層を有する下地基板上に、微細なマスクパターンを一
回の露光で形成することができる。実施例７ 本実施例７では、図２４に示すように、実際に半導体装
置に微細パターンを製造する方法について説明する。

【００８５】図２４（Ａ）に示すように、たとえばシリ
コンウェーハなどで構成された半導体基板２０上に、ゲ
ート絶縁層を介して、ポリシリコン層２２およびタング
ステンシリサイド２４から成るポリサイド構造のゲート
電極を形成する。その上に、被加工膜として、酸化シリ
コン膜等の透明絶縁膜２６を成膜する。この透明絶縁膜
２６において、タングステンシリサイド２４の上部に位
置する領域と、半導体基板２０の表面に形成される不純
物拡散層の上部に位置する領域とでは、露光を行う際
に、下地基板２５（ポリシリコン膜２２、タングステン
シリサイド膜２４および透明絶縁膜２６が形成された半
導体基板２０）の光学条件が相違する。

【００８６】そこで、本実施例では、透明絶縁膜２６の
上に、まず、高吸収膜３２を全面に成膜する。本実施例
では、高吸収膜３２としては、実施例２と同様に、チタ
ンナイトライド、チタンオキシナイトライドなどのチタ
ン系材料を用いる。高吸収膜３２の膜厚は、たとえば１
００ｎｍである。膜厚１００ｎｍのチタン系材料の高吸
収膜３２を、下地基板２５の全面に成膜することによ
り、該下地基板２５は同一の反射のみを有する基板と実
質的に等価となる。

【００８７】次に、その高吸収膜３２の表面に、反射防
止膜３４を成膜する。反射防止膜３４としては、たとえ
ば１００ｎｍ程度の膜厚のＳｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素Ｈを
含有）またはＳｉ_X Ｎ_y 膜を、平行平板型プラズマＣＶ
Ｄ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣ
ＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波（２．４５Ｇ
Ｈｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガスを用
いて成膜した。

【００８８】次に、この反射防止膜３４の上に、レジス
ト膜２８を成膜した。レジスト膜２８としては、ＸＰ８
８４３を用いた。次に、フォトマスクを用いて露光を行
い、レジスト２８に微細パターン４０ａ，４０ｂを形成
した。露光用光としては、波長λが２４８ｎｍのＫｒＦ
を用いた。

【００８９】その際に、高吸収膜３２および反射防止膜
３４をレジスト膜２８の下層側に位置させることで、下
地基板２５に光学条件が相違する領域が形成されていて
も、定在波効果の影響をほとんどなくすことができ、安
定して良好な微細パターン４０ａ，ｂを形成することが
できた。

【００９０】次に、本実施例では、図２３（Ｂ）に示す
ように、微細パターン４０ａ，４０ｂが形成されたレジ
スト膜２８をマスクとして、反射防止層３４、高吸収層
３２、および透明絶縁膜２６を順次エッチングした。Ｓ
ｉ_X Ｏ_y Ｎ_z 膜（水素Ｈを含有）またはＳｉ_X Ｎ_y 膜で
構成される反射防止層３４のエッチングに際しては、Ｓ
₂ Ｆ₂ （５〜３０SCCM）、Ｃ₄ Ｆ₈ （３０〜７０SCCM）
＋ＣＨＦ₃ （１０〜３０SCCM）、ＣＨＦ₃ （５０〜１０
０SCCM）＋Ｏ ₂ （３〜２０SCCM）などのフッ素ガスを用
い、２Ｐａ程度の圧力下で、１００〜１０００Ｗ程度の
パワーをかけ、イオン性を高めたＲＩＥ（リアクティブ
イオンエッチング）を行った。

【００９１】チタン系の高吸収膜３２のエッチングは、
塩素系ガスを用いて行った。透明絶縁膜２６のエッチン
グは、Ｓ₂ Ｆ₂ （５〜３０SCCM）、Ｃ₄ Ｆ₈ （３０〜７
０SCCM）＋ＣＨＦ₃ （１０〜３０SCCM）、ＣＨＦ₃ （５
０〜１００SCCM）＋Ｏ₂ （３〜２０SCCM）などのフッ素
ガスを用い、２Ｐａ程度の圧力下で、１００〜１０００
Ｗ程度のパワーをかけ、イオン性を高めたＲＩＥ（リア
クティブイオンエッチング）により行った。このエッチ
ングは、タングステンシリサイド膜２４を有するゲート
電極の表面、および半導体基板２０のアクティブ層の表
面にエッチングが到達した状態で終了する。このエッチ
ングにより、透明絶縁膜２６には、微細パターンのコン
タクトホール４２ａ，４２ｂが形成された。

【００９２】次に、図２４（Ｃ）に示すように、レジス
ト２８を酸素プラズマを用いて除去した。次に、図２４
（Ｃ）に示す状態で、その下地基板２５の表面に、図２
４（Ｄ）に示すように、コンタクトホール４２ａ，４２
ｂ内に入り込むように、チタン膜４６およびチタンナイ
トライド膜４８を夫々２ｎｍ、３０ｎｍ程度成膜した。
これは選択タングステンを用いて配線構造を形成する際
の密着層となる層である。

【００９３】その後、タングステンによる選択成長法を
用いて、コンタクトホール４２ａ，４２ｂ内に、タング
ステンで構成される導電性プラグ層４４ａ，４４ｂを埋
め込んだ。その後、タングステンで構成される導電性プ
ラグ層４４ａ，４４ｂをフッソ系のガスを用いて、エッ
チバックした後に、チタン膜４６、チタンナイトライド
膜４８、ＳｉＯ_x Ｎ_y ：ＨもしくはＳｉ_x Ｎ_y などで構
成される反射防止層３４、およびチタン系高吸収膜３２
を、塩素系のガスを用いて、除去した。

【００９４】その結果、図２５（Ｆ）に示すように、微
細パターンのコンタクトホール４２ａ，４２ｂ内に導電
性プラグ層４４ａ，４４ｂが埋め込み形成された半導体
装置を得ることができた。実施例８ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｏ_y Ｎ_z 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜
を形成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体
装置上に微細パターンを形成した。

【００９５】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の
混合ガス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ混合ガスを用い
て、反射防止膜を成膜した。

【００９６】実施例９ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｏ_y Ｎ_z 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜
を形成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体
装置上に微細パターンを形成した。

【００９７】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の
混合ガス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ混合ガスを用い、
バッファガスとしてＡｒを用いて反射防止膜を成膜し
た。

【００９８】実施例１０ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｏ_y Ｎ_z 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜
を形成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体
装置上に微細パターンを形成した。

【００９９】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲＣＶＤ法、もしくはバイアスＥＣ
ＲＣＶＤ法を利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ ＋Ｎ₂ の混合ガ
ス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ混合ガスを用いて成膜し
た。

【０１００】実施例１１ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｏ_y Ｎ_z 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜
を形成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体
装置上に微細パターンを形成した。

【０１０１】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂
＋Ｎ₂ の混合ガス、もしくはＳｉＨ₄ ＋Ｎ₂ Ｏ混合ガス
を用い、バッファガスとしてＡｒを用いて成膜した。

【０１０２】実施例１２ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｎ_y 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜を形
成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体装置
上に微細パターンを形成した。

【０１０３】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋ＮＨ₃ 混合ガ
ス、もしくはＳｉＨ₂ Ｃ１₂ ＋ＮＨ3混合ガスを用いて
反射防止膜を成膜した。

【０１０４】実施例１３ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｎ_y 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜を形
成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体装置
上に微細パターンを形成した。

【０１０５】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、マイクロ波
（２．４５ＧＨｚ）を用いて、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂ 混合ガ
ス、もしくは、ＳｉＨ₂ Ｃ１₂ ＋ＮＨ₃ 混合ガスを用
い、バッファガスとしてＡｒを用いて、反射防止膜を成
膜した。

【０１０６】実施例１４ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｎ_y 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜を形
成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体装置
上に微細パターンを形成した。

【０１０７】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、ＳｉＨ₄ ＋ＮＨ
₃ 混合ガス、もしくは、ＳｉＨ₂ Ｃ１₂ ＋ＮＨ₃ 混合ガ
スを用いて、反射防止膜を成膜した。

【０１０８】実施例１５ 本実施例では、上記実施例１〜実施例７で示した、Ｓｉ
_x Ｎ_y 膜を、以下の手法により成膜して反射防止膜を形
成した以外は、これら実施例と同様にして、半導体装置
上に微細パターンを形成した。

【０１０９】すなわち、本実施例では、平行平板型プラ
ズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、もしくはバイ
アスＥＣＲプラズマＣＶＤ法を利用し、ＳｉＨ₄ ＋Ｏ₂
混合ガス、もしくは、ＳｉＨ₂ Ｃ１₂ ＋ＮＨ₃ 混合ガス
を用い、バッファガスとしてＡｒを用いて、反射防止膜
を成膜した。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、段差を有し、しかも光学条件が相違する複数の領域
を有する下地基板上であっても、ｉ線（３６５ｎｍ）よ
りも短波長の光、たとえばｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシ
マレーザを光源に用いて、一回の露光で、微細なレジス
トパターンを、良好に、しかも安定して形成することが
できる。

【０１１１】本発明に係る微細パターンの製造方法は、
特に、微細パターンを有する半導体装置の製造方法に対
して好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はレジスト膜内での光の干渉を示す概略図
である。

【図２】図２はシリコン基板上の定在波効果を示す図で
ある。

【図３】図３はアルミニウムシリサイド上の定在波効果
を示す図である。

【図４】図４はタングステンシリサイド上の定在波効果
を示す図である。

【図５】図５は段差による定在波効果への影響を推定す
る図である。

【図６】図６は吸収光量の変動とパターン寸法変動との
関係を示すグラフである。

【図７】図７は反射率が相違する領域が複数形成された
下地基板上への微細パターンの形成における問題点を示
す断面図である。

【図８】図８は下地基板の反射率が相違するとレジスト
の吸収量が相違することを示すグラフである。

【図９】図９はシリコン基板上の定在波効果を示す図で
ある。

【図１０】図１０は反射防止膜の膜厚を固定して、光学
定数ｎ，ｋを変化させた場合の吸収光量の等高線を示す
図である。

【図１１】図１１は他の異なったレジスト膜厚につい
て、図１０と同様な吸収光量の等高線を示す図である。

【図１２】図１２は他の異なったレジスト膜厚につい
て、図１０と同様な吸収光量の等高線を示す図である。

【図１３】図１３は他の異なったレジスト膜厚につい
て、図１０と同様な吸収光量の等高線を示す図である。

【図１４】図１４は製造条件を変化させた場合のＳｉ_x
Ｏ_y Ｎ_z の光学定数の変化を示すグラフである。

【図１５】図１５は半導体装置の透明絶縁膜に微細パタ
ーンを形成する場合の断面図である。

【図１６】図１６はシリコン基板上にポリシリコン膜を
成膜した場合の定在波効果を示す図である。

【図１７】図１７はタングステンシリサイド上にポリシ
リコン膜を成膜した場合の定在波効果を示す図である。

【図１８】図１８はシリコン基板またはタングステンシ
リサイド上にポリシリコン膜を成膜し、その上にＳｉ_X
Ｏ_y Ｎ_z 膜を成膜した場合の定在波効果の低減を示すグ
ラフである。

【図１９】図１９はシリコン基板上にチタン系膜を成膜
した後の定在波効果を示す図である。

【図２０】図２０はタングステンシリサイド上にチタン
系膜を成膜した後の定在波効果を示す図である。

【図２１】図２１はシリコン基板上にタングステンシリ
サイド膜を成膜した後の定在波効果を示す図である。

【図２２】図２２はタングステンシリサイド上にタング
ステンシリサイド膜を成膜した後の定在波効果を示す図
である。

【図２３】図２３（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施例に係
る半導体装置の製造過程を示す要部断面図である。

【図２４】図２４（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の他の実施例
に係る半導体装置の製造過程を示す要部断面図である。

【図２５】図２５（Ｆ）は図２４（Ｅ）の続きの工程を
示す要部断面図である。

【符号の説明】

２０… 半導体基板 ２２… ポリシリコン膜 ２４… タングステンシリサイド膜 ２５… 下地基板 ２６… 透明絶縁膜 ２８… レジスト膜 ３２… 高吸収膜 ３４… 反射防止膜 ４２ａ，４２ｂ… コンタクトホール ４４ａ，４４ｂ… 導電性プラグ層

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に異なる光学条件を有する少なくとも
   二つの領域が形成されるように、半導体基板の表面に形
   成された被加工膜上に、フォトリソグラフィー法により
   所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジストをマ
   スクとして、エッチングを行い、上記被加工膜を加工す
   る工程を有する半導体装置の製造方法であって、 上記被加工膜上に、上記フォトリソグラフィー工程に用
   いる露光用光の波長に対して光吸収性の高い高吸収膜を
   形成する工程と、 この高吸収膜上に反射防止膜を形成する工程と、 この反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、 このレジスト膜をフォトリソグラフィー法により所定の
   パターンに加工する工程と、 上記所定パターンのレジスト膜をマスクとして、上記反
   射防止膜および高吸収膜を所定パターンにエッチング加
   工する工程と、 上記レジスト膜を除去した後に、上記反射防止膜および
   所定パターンの高吸収層をマスクとして、上記被加工膜
   をエッチング加工する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】相互に異なる光学条件を有する少なくとも
   二つの領域が形成されるように、半導体基板の表面に形
   成された被加工膜上に、フォトリソグラフィー法により
   所定パターンのレジスト膜を形成し、このレジストをマ
   スクとして、エッチングを行い、上記被加工膜を加工す
   る工程を有する半導体装置の製造方法であって、 上記被加工膜上に、上記フォトリソグラフィー工程に用
   いる露光用光の波長に対して光吸収性が高く、高融点金
   属、高融点金属化合物および高融点金属シリサイドのう
   ちのいずれかの材料で構成される高吸収膜を形成する工
   程と、 この高吸収膜上に反射防止膜を形成する工程と、 この反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、 このレジスト膜をフォトリソグラフィー法により所定の
   パターンに加工する工程と、 上記所定パターンのレジスト膜をマスクとして、上記反
   射防止膜、高吸収膜および被加工膜を所定パターンにエ
   ッチング加工し、被加工膜にホールを形成する工程と、 上記ホール内に入り込むように、上記反射防止膜上に、
   高融点金属、高融点金属化合物および高融点金属シリサ
   イドのうちのいずれかの材料で構成される下地膜を形成
   する工程と、 上記下地膜が形成された上記ホール内に、導電性プラグ
   層を埋め込み形成する工程と、 その後、全面エッチバック法により、上記ホール内部以
   外の下地膜、反射防止膜、高吸収膜および導電性プラグ
   層の上方一部をエッチチング加工する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。