JP3971088B2

JP3971088B2 - Pattern formation method

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Publication number: JP3971088B2
Application number: JP2000198469A
Authority: JP
Inventors: 康彦佐藤; 透後河内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002014474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおけるパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおいては、シリコンウェハー上に被加工膜として複数の物質を堆積し、これを所望のパターンにパターニングする工程を多く含んでいる。被加工膜のパターニングに当たっては、まず、一般にレジストと呼ばれる感光性物質を被加工膜上に堆積してレジスト膜を形成し、このレジスト膜の所定の領域に露光を施す。次いで、レジスト膜の露光部または未露光部を現像処理により除去してレジストパターンを形成し、更にこのレジストパターンをエッチングマスクとして被加工膜をドライエッチングする。
【０００３】
このようなプロセスにおいて、レジスト膜に露光を施すための露光光源としては、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザなどの紫外光が用いられているが、ＬＳＩの微細化に伴い、必要な解像度が波長以下になると、露光量裕度、フォーカス裕度などの露光プロセス裕度が不足してきている。これらのプロセスマージンを補うには、レジスト膜の膜厚を薄くして解像性を向上させることが有効であるが、一方で被加工膜のエッチングに必要なレジスト膜厚を確保できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００４】
この問題を解決するため、被加工膜上に下層膜を形成し、レジストパターンを一旦、下層膜に転写した後、下層膜パターンをエッチングマスクとして用いて被加工膜に転写するプロセスの検討が行われている。このようなプロセスにおいて、下層膜としてはエッチング耐性を有する材料が好ましく、従来、エッチング中のエネルギーを吸収し、エッチング耐性があることで知られるベンゼン環を含む樹脂が用いられてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、ＡｒＦエキシマレーザーを用いてパターン露光を行なった場合、下層膜中のべンゼン環の消衰係数が大き過ぎて、露光光の反射がかえって高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされ、ＡｒＦエキシマレーザ波長領域において効果的に反射を抑え、かつエッチング耐性を有する下層膜を用いることにより、良好な加工形状を有する被加工膜パターンを形成を可能とするパターン形成方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ナフトール誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物、またはアントラセン誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物を溶媒に溶解して調製した下層膜溶液を被加工膜上に塗布して下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対してパターン露光を行なってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを前記下層膜に転写して下層膜パターンを形成する工程と、前記下層膜パターンを前記被加工膜に転写して被加工膜パターンを形成する工程とを具備することを特徴とするパターン形成方法を提供する。
【０００８】
本発明の方法において、ナフトール誘導体として、下記式（１）により表される化合物を用いることが出来る。
【０００９】
【化６】

（式中、Ｒ_１〜Ｒ_８は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【００１０】
また、アントラセン誘導体として、下記式（２）により表される化合物を用いることが出来る。
【００１１】
【化７】

（式中、Ｒ_１〜Ｒ_１０は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【００１２】
本発明の方法において、下層膜溶液を構成する脱水縮合化合物としては、下記式（３）〜（９）により表される化合物を挙げることが出来る。
【００１３】
【化８】

【００１４】
【化９】

【００１５】
【化１０】

（式中、Ｒ_２０〜Ｒ_２９は、水素原子または水酸基を含む置換基を示し、Ｒ_３０は、炭素数１〜６のアルキレン基を示し、ｎは正の整数を示す。）
【００１６】
本発明に使用される脱水縮合化合物の平均分子量は、５００〜２００，０００であることが好ましい。
また、下層膜パターンを形成する工程は、Ｏ₂、Ｎ₂、ＣＯ、およびＣＯ₂からなる群から選ばれた少なくとも一種を含むソースガスを用いたドライエッチングにより行うことが出来る。
【００１７】
以上のように、本発明は、多環芳香族化合物を含む下層膜を用いることを特徴とする。多環芳香族化合物は、波長１９３ｎｍにおけるｋ値が高過ぎないため、レジストとの複素屈折率のずれが小さい。その結果、レジストへの露光光の反射光を好適に抑えることができるという利点を有する。また、下層膜が多環芳香族化合物を含んでいるため、被加工膜のエッチングの際に、下層膜は、エッチングマスクとして好適に作用し、寸法制御性良く被加工膜を加工することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、ウェハー基板１００上に形成された被加工膜１０１上に下層膜１０２を形成する。被加工膜１０１としては、特に限定されることはないが、例えば、ポリメタクリレート、ポリアリーレン、ポリアリーレンエーテル、カーボンなどの有機材料、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、ポリシロキサンなどの絶縁膜、アモルファスシリコン、ポリシリコン、シリコン基板などのシリコン系材料、アルミニウム、アルミニウムシリサイド、タングステン、タングステンシリサイド、カッパー、チタンナイトライドなどの金属材料などを挙げることができる。
【００２０】
下層膜１０２の膜厚は２０〜５０００ｎｍの範囲にあることが好ましい。その理由は、膜厚が２０ｎｍ以下では、被加工膜１０１のエッチングの途中で下層膜１０２が削れてなくなってしまい、被加工膜１０１を所望の寸法で加工することが困難になり、一方、膜厚が５０００ｎｍより厚いと、レジストパターンをドライエッチング法で下層膜１０２にパターン転写する際に、寸法変換差が発生し易いためである。
【００２１】
また、下層膜１０２の露光波長における消衰係数ｋは、好ましくは０．０２≦ｋ≦０．５、より好ましくは０．０５≦ｋ≦０．４の範囲にあることがよく、０．０２未満では吸収が低すぎて反射防止能が低下し、逆に０．５を越えると吸収が高くなりすぎて反射が高くなってしまうためである。
【００２２】
下層膜１０２の形成方法は、塗布法を用いることが好ましい。その理由は、ＣＶＤ法と比べると塗布法はプロセスが簡易で、プロセスコストを低く抑えることができるからである。
【００２３】
ここで、塗布法による下層膜１０２の形成方法について詳述する。まず、ナフトール誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合したノボラック化合物、またはアントラセン誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合したノボラック化合物を溶媒に溶解して下層膜溶液を調製する。
【００２４】
なお、ナフトール誘導体としては、上記式（１）により表わされる化合物を、アントラセン誘導体としては、上記式（２）により表わされる化合物を挙げることができる。
【００２５】
このようなノボラック化合物としては、上記式（３）〜（９）により表わされる樹脂を挙げることが出来る。ここで、上記式式（３）〜（９）において、Ｒ_２１〜Ｒ_２９は、水素原子または水酸基を含む置換基を示し、Ｒ_３０は、炭素数１〜６のアルキレン基であるが、Ｒ_２１〜Ｒ_２９は、炭素数１ないし６のアルキル基であることが好ましく、その理由は、溶媒に対する樹脂の溶解性が増し、塗布性が向上するためである。さらに、Ｒ_２１〜Ｒ_２９は、炭素数１ないし６のアルキレン基であることが好ましく、それは、塗布後、べーキングした段階で、ヒドロキシアルキル基中の水酸基が架橋するためである。
【００２６】
式（３）〜（９）により表わされる樹脂の分子量は、特に限定されることはないが、５００〜２００，０００が好ましい。その理由は、分子量が５００未満では、レジストの溶剤に下層膜が溶解してしまい、一方、２００，０００を超えると、溶剤に溶解しにくく、溶液材料を作成しにくくなるためである。
【００２７】
また、必要に応じて貯蔵安定性をはかるために、熱重合防止剤、被加工膜への密着性を向上させるための密着性向上剤、導電性物質、光、熱で導電性が生じる物質、塗布性を向上させるために界面活性剤を添加してもよい。上記添加剤を添加する場合、下層膜の固形分を１００重量部とすると、樹脂が７０重量部以上含まれるようにするのが好ましい。
【００２８】
樹脂を溶解する溶剤は、特に限定されることはないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロへキサノン等のケトン系溶剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパニール等のアルコール系溶剤、その他アニソール、トルエン、キシレン、ナフサ、水などを挙げることができる。
【００２９】
以上の方法で下層膜溶液を調製し、被加工膜１０１上に、例えばスピンコーテング法などで塗布した後、加熱して溶剤を気化することにより、下層膜１０２を形成することが出来る。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、必要に応じて、下層膜１０２上に中間膜１０３を形成する。中間膜１０３としては、特に限定されることはないが、無機酸化物を好適に用いることができる。無機酸化物としては、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化タングステンなどを挙げることが出来る。中間膜１０３としてポリシロキサンを用いることも出来る。
【００３１】
中間膜１０３の形成方法は、塗布法が好ましい。その理由は、ＣＶＤ法と比べると塗布法はプロセスが簡易でプロセスコストを低く抑えることができるからである。中間膜１０３の膜厚は、１０〜３０００ｎｍの範囲が好ましく、その理由は、中間膜１０３の膜厚が１０ｎｍ未満では、下層膜１０２のエッチング途中で中間膜１０３が削れてなくなり、３０００ｎｍを越えると、レジストパターンを中間膜１０３に転写する際に、加工変換差が顕著に発生してしまうためである。
【００３２】
次に、図１（ｃ）に示すように、中間膜１０３上にレジスト溶液を塗布して、加熱処埋を行い、レジスト膜１０４を形成する。レジスト膜１０４の膜厚を簿くすれば、それだけ、露光時の露光量裕度、フォーカス裕度、或は解像度を向上させることができる。そのため、レジスト膜１０４の膜厚は、中間膜１０３を寸法制御性よくエッチングできる膜厚であれば薄い方がよく、１０〜１００００ｎｍの範囲が好ましい。
【００３３】
レジストの種類は、特に限定されることはなく、目的に応じて、ポジ型またはネガ型を選択して使用することができる。具体的には、ポジ型レジストとしては、例えば、ナフトキノンジアジドとノボラック系樹脂とからなるレジスト（ＩＸ−７７０、日本合成ゴム社製）、ｔ−ＢＯＣで保護したポリビニルフェノール系樹脂と酸発生剤とからなる化学増幅型レジスト（ＡＰＥＸ−Ｅ、シップレー社製）などが挙げられる。
【００３４】
また、ネガ型のレジストとしては、例えば、ポリビニルフェノールとメラミン樹脂および光酸発生剤からなる化学増幅型レジスト（ＳＮＲ２００、シップレー社製）、ポリビニルフェノールとビスアジド化合物とからなるレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ、日立化成社製）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３５】
これらのレジスト溶液を中間膜１０３上に、例えばスピンコーテング法、ディップ法などで塗布した後、加熱して溶媒を気化させることでレジスト膜１０４を作成する。そして、レジスト膜に対してパターン露光を行い、現像することにより、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン１０５を形成する。
【００３６】
露光光源については、水銀灯のｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、或はＸｅＦ（波長＝３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長＝３０８ｎｍ），ＫｒＦ（波長＝２４８ｎｍ），ＫｒＣｌ（波長＝２２２ｎｍ），ＡｒＦ（波長＝１９３ｎｍ）、Ｆ₂（波長＝１５７ｎｍ）等のエキシマレーザーを挙げることができる。
【００３７】
本発明の方法に使用される下層膜は、露光光源として紫外光を用いた場合、反射防止膜として好適に作用するが、露光光源としては、Ｘ線、電子ビーム、イオンビームなどを用いることも可能である。露光終了後、必要に応じてポストエスクポジャーベーキングを行った後、ＴＭＡＨ、コリンなどのアルカリ現像液で現像処理を行って、レジストパターン１０５を形成する。
【００３８】
次いで、図２（ｅ）に示すように、ドライエッチング法を用いてレジスト膜パターン１０５を中間膜１０３に転写して、中間膜パタ一ン１０６を形成する。エッチング方式としては、例えば反応性イオンエッチング、マグネトロン型反応性イオンエッチング、電子ビームイオンエッチング、ＩＣＰエッチング、またはＥＣＲイオンエッチングなど、微細加工可能なものであれば、特に限定されることはない。
【００３９】
その後、図２（ｆ）に示すように、ドライエッチング法を用いて中間膜パターン１０６を下層膜１０２に転写して、下層膜パターン１０７を形成する。エッチング方式としては、中間膜１０３をエッチングしだ場合と同様のものを用いることができる。ソースガスとしては、特に限定されることはないが、例えばＯ₂、ＣＯ、ＣＯ₂などの酸素原子を含むガス、Ｈｅ、Ｎ₂、Ａｒなどの不活性ガス、Ｃｌ₂ 、ＢＣｌ₃などの塩素系ガス、その他Ｈ₂、ＮＨ_３などを使用することができ、これらのガスを混合して用いても良い。
【００４０】
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング法を用いて下層膜パターン１０７を被加工膜１０１に転写して、被加工膜パターン１０８を形成する。エッチング方式としては、中間膜１０３をエッチングした場合と同様のものを用いることができる。ソースガスとしては、特に限定されることはなく、高いマスク耐性が得られるため、被加工膜１０１を異方性良く加工することができる。
【００４１】
上述の実施形態では、下層膜１０２とレジスト膜１０４との間に中間膜１０３を介在させた場合について説明しだが、中間膜を介在させることなく、下層膜に直接、レジスト膜を形成してもよい。レジストの種類は特に限定されることはないが、下層膜とのエッチング選択比をとるために、無機原子、特にシリコン原子を含むレジストを好適に用いることができる。レジスト膜の膜厚、レジストパターン形成方法、下層膜のエッチング方法については上述の中間層を用いた場合と同様である。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の種々の実施例と比較例を示し、本発明の効果について、より具体的に説明する。
実施例１
図３（ａ）〜（ｅ）を参照して、シリコンウエハー上にＳｉＯ₂パターンを形成した例について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハー２００上に、被加工膜として、ＬＰＣＶＤ法にて膜厚５００ｎｍのＳｉＯ₂膜２０１を形成した。
【００４３】
次いで、被加工膜２０１上に、以下の（Ｓ１）〜（Ｓ４）に示す方法で、下層膜２０２を形成した。下層膜２０２の膜厚は、３００ｎｍである。分光エリプソを用いて測定した各下層膜２０２の露光波長１９３ｎｍにおける複素屈折率の測定結果を下記表２に示す。
【００４４】
（Ｓ１）：平均重量分子量１２，０００の下記式（１０−１）により表わされるノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して下層膜溶液を調製した後、スピンコーテング法を用いて被加工膜２０１上に塗布した後、２５０℃で２分間べーキングを行なって、下層膜２０２を形成した。
【００４５】
（Ｓ２）：（Ｓ１）において、平均重量分子量１０，０００の下記式（１０−２）により表わされるノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４６】
（Ｓ３）：（Ｓ１）において、平均重量分子量１１，０００の下記式（１０−３）により表わされるフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４７】
（Ｓ４）：（Ｓ１）において、平均重量分子量８，０００の下記式（１０−４）により表わされるフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４８】
【化１１】

【００４９】
次に、下層膜２０２上に、下記式（１１）により表される、平均重量分子量１２，０００の溶解抑止剤９ｇと、下記式（１２）により表される酸発生剤１ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製したレジストをスピンコーテング法で塗布した後、ホットプレートを用いて１４０℃で９０秒間ベーキングを行って、図３（ｂ）に示すように、膜厚２００ｎｍのレジスト膜２０３を形成した。
【００５０】
【化１２】

【００５１】
更に、ＡｒＦエキシマレーザーを用いて、レジスト膜２０３に対してパターン露光を行った後、１４０℃で９０秒間べーキングを行った。続いて、０．２１規定のテトラヒドロキシアンモニウムを用いて現像処理を行って、図３（ｃ）に示すように、直径０．１５μｍのコンタクトホールパターンを有するレジストパターン２０４形成した。その結果、何れの下層膜２０２上に形成したレジストパターン２０４の側壁にも、定在波による波打ち形状は見られなかった。
【００５２】
レジスト膜２０３と下層膜２０２の界面での光強度反射率を、下層膜２０２の膜厚に対して計算した。その際、計算に用いた各層の波長１９３ｎｍにおける複素屈折率は、下記表１に示す通りである。計算結果を下記表２に示す。
【００５３】
下記表２から、本実施例における何れの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、反射率は１．３％以下と低いことが分かる。従って、レジストパターンの側壁に定在波による波打ち形状が見られなかったのは、下層膜からレジスト膜への露光光の反射を充分に抑えることができたためと考えることができる。
【００５４】
次に、図３（ｄ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、レジストパターン２０４を下層膜２０２に転写して、下層膜パターン２０５を形成した。エッチャーとしては、マグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＮ₂／Ｏ₂＝１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ²、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。その結果、何れの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、図３（ｄ）に示すように、異方性良く加工を行なうことができた。
【００５５】
次に、図３（ｅ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、下層膜パターン２０５を被加工膜２０１に転写して、被加工膜パターン２０６を形成した。エッチャーとしてはマグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＣＦ₄／Ｏ₂／Ａｒ＝５／１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ²、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。
【００５６】
このようにして得た被加工膜パターン２０６のテーパー角を測定した。その結果を下記表２に示す。下記表２から、被加工膜パターン２０６のテーパー角は、いずれの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、許容値の８７°以上であり、被加工膜が異方性良く加工されていることが分かる。
【００５７】
下層膜及び被加工膜のエッチングレートを調べ、被加工膜の下層膜に対するエッチング選択比（＝被加工膜のエッチレート／下層膜のエッチレート）を算出した結果を下記表２に示す。下記表２から、いずれの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、ほぼ９．２以上もの選択比が得られており、被加工膜の良好な加工形状が得られたのは、下層膜のエッチング耐性が充分高かったためと考えられる。
【００５８】
比較例
本比較例は、実施例１において、下層膜として、以下の方法（Ｒ１）、（Ｒ２）の方法で作成した、芳香環を一つ含むノボラック系樹脂、或いはポリビニルフェノール系樹脂からなる膜を用いた場合の例である。
【００５９】
（Ｒ１）：下記式（１３―１）により表される、平均重量分子量１１，０００のノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解し、実施例１の（Ｓ１）と同様の方法で下層膜を形成した。
【００６０】
（Ｒ２）：下記式（１３―２）により表される、平均重量分子量１２，０００のポリビニルフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解し、実施例１の（Ｓ１）と同様の方法で下層膜を形成した。
【００６１】
【化１３】

【００６２】
実施例１と同様にして、シリコンウェハー上に、被加工膜としてＳｉＯ₂膜を形成した。次いで、被加工膜上に、上記（Ｒ１）、（Ｒ２）に示す方法で、下層膜を形成した。下層膜の膜厚は、３００ｎｍである。分光エリプソを用いて測定した各下層膜の露光波長１９３ｎｍにおける複素屈折率の測定結果を、下記表１に示す。
【００６３】
次に、実施例１と同様にして、レジストパターンを形成し、このレジストパターンを下層膜に転写して下層膜パターンを形成した後、下層膜パターンを被加工膜に転写して被加工膜パターンを形成した。被加工膜パターンのテーパー角を測定した結果を下記表２に示す。
【００６４】
下記表２から、何れの下層膜（Ｒ１、Ｒ２）を用いた場合も、許容値の８７°以下であり、異方性良く被加工膜を加工することができなかった。被加工膜の下層模に対するエッチング選択比を算出した結果を下記表２に示す。下記表２から、エッチング選択比は、実施例１で用いた下層膜と比べると低く、良好な被加工膜の加工形状が得られなかったのは、下層膜のエッチング耐性が充分でなかったためと考えられる。
【００６５】
実施例２
本実施例は、実施例１において、中間膜を用いた多層レジストプロセスにより、被加工膜の加工を行なった場合の実施例である。図１および図２を参照して説明する。
【００６６】
まず、図１（ａ）に示すように、実施例１と同様にして、シリコンウェハー１００上に被加工膜１０１、下層膜１０２を順次形成した。
【００６７】
次いで、平均重量分子量１２，０００の、下記式（１４）により表わされるポリシロキサン１０ｇをイソプロピルアルコール９０ｇに溶解して調製した中間膜の溶液材料を、スピンコーテング法を用いて下層膜１０２上に塗布した後、ホットプレートを用いて３００℃で９０秒間ベーキングを行なって、図１（ｂ）に示すように、中間膜１０３を形成した。
【００６８】
次に、平均重量分子量１１，０００の下記式（１５）により表わされる溶解抑止剤９ｇ、下記式（１６）により表わされる酸発生剤１ｇを乳酸エチルに溶解して調製したレジスト溶液を、スピンコーテング法を用いて中間膜１０３上に塗布した後、ホットプレートを用いて１４０℃で９０秒間べーキングを行ない、図１（ｃ）に示すように、レジスト膜１０４を形成した。
【００６９】
【化１４】

【００７０】
更に、ＡｒＦエキシマレーザーを用いてレジスト膜１０４に対してパターン露光を行った後、１４０℃で９０秒間べーキングを行った。続いて、０．２１規定のテトラヒドロキシアンモニウムを用いて現像処理を行って、図１（ｄ）に示すように、直径０．１５μｍのコンタクトホールパターンを有するレジストパターン１０５を形成した。
【００７１】
その後、ドライエッチング法を用いて、レジストパターン１０５を中間膜１０３に転写して、図２（ｅ）に示すように、中間膜パターン１０６を形成した。エッチャーとしては、マグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＣＦ₄／Ｏ₂／Ａｒ＝１０／１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ²、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。
【００７２】
次いで、ドライエッチング法を用いて、中間膜パターン１０６を下層膜１０２に転写して、図２（ｆ）に示すように、下層膜パターン１０７を形成した。使用したエッチャーおよびエッチング条件は、実施例１で下層膜をエッチングした場合と同様とした。下層膜パターン１０７の加工形状を観察したところ、実施例１と同様に、異方性良く加工することができた。
【００７３】
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、下層膜パターン１０７を被加工膜１０１に転写して、被加工膜パターン１０８を形成した。使用したエッチャーおよびエッチング条件は、実施例１で被加工膜をエッチングした場合と同様とした。
【００７４】
このようにして形成した被加工膜パターン１０８のテーパー角を測定した結果を下記表２に示す。下記表２から、何れの下層膜を用いた場合も、許容値の８７°以下で異方性良く加工することができたことがわかる。これは、本実施例で用いた下層膜のエッチング耐性が高いためと考えられる。
【００７５】
【表１】

【００７６】
【表２】

【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、下層膜として、ノボラック樹脂を用いているため、レジストへの露光光の反射光を好適に抑えることが出来るとともに、被加工膜のエッチングの際に、下層膜は、エッチングマスクとして好適に作用し、寸法制御性良く被加工膜を加工することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【符号の説明】
１００，２００…基板
１０１，２０１…被加工膜
１０２，２０２…下層膜
１０３…中間膜
１０４，２０３…レジスト膜
１０５，２０４…レジストパターン
１０６…中間膜パターン
１０７，２０５…下層膜パターン
１０８，２０６…被加工膜パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pattern forming method in a semiconductor device manufacturing process.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A semiconductor device manufacturing process includes many steps of depositing a plurality of substances as a film to be processed on a silicon wafer and patterning the same into a desired pattern. In patterning a film to be processed, first, a photosensitive material generally called a resist is deposited on the film to be processed to form a resist film, and a predetermined region of the resist film is exposed. Next, the exposed or unexposed portion of the resist film is removed by development processing to form a resist pattern, and the processed film is dry-etched using the resist pattern as an etching mask.
[0003]
In such a process, ultraviolet light such as KrF or ArF excimer laser is used as an exposure light source for exposing the resist film. However, as the LSI becomes finer, the required resolution becomes less than the wavelength. Exposure process tolerances such as exposure tolerance and focus tolerance are becoming insufficient. In order to compensate for these process margins, it is effective to improve the resolution by reducing the film thickness of the resist film, but on the other hand, it becomes impossible to secure the resist film thickness necessary for etching the film to be processed. The problem arises.
[0004]
In order to solve this problem, a lower layer film is formed on the film to be processed, the resist pattern is once transferred to the lower layer film, and then a process for transferring the lower layer film pattern to the processed film using the etching mask as an etching mask is studied. It has been broken. In such a process, a material having etching resistance is preferable as the lower layer film, and conventionally, a resin containing a benzene ring that is known to absorb energy during etching and to have etching resistance has been used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when pattern exposure is performed using an ArF excimer laser, there is a problem that the extinction coefficient of the benzene ring in the lower layer film is too large, and the reflection of the exposure light becomes higher.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by using a lower layer film that effectively suppresses reflection and has etching resistance in the ArF excimer laser wavelength region, forms a film pattern having a good processing shape. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method that enables this.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention applies a lower layer film solution prepared by dissolving a compound obtained by dehydration condensation of a naphthol derivative and formaldehyde or a compound obtained by dehydration condensation of an anthracene derivative and formaldehyde onto a film to be processed. Forming a lower layer film, forming a resist film on the lower layer film, performing a pattern exposure on the resist film to form a resist pattern, and transferring the resist pattern to the lower layer film There is provided a pattern forming method comprising the steps of: forming a lower layer film pattern; and transferring the lower layer film pattern to the processed film to form a processed film pattern.
[0008]
In the method of the present invention, a compound represented by the following formula (1) can be used as the naphthol derivative.
[0009]
[Chemical 6]

(Wherein R _{1 to} R ₈ represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms)
[0010]
Moreover, the compound represented by following formula (2) can be used as an anthracene derivative.
[0011]
[Chemical 7]

(Wherein R _{1 to} R ₁₀ represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms)
[0012]
In the method of the present invention, the dehydration condensation compound constituting the lower layer solution, the following equation (3) to compounds can be mentioned which are represented by (9).
[0013]
[Chemical 8]

[0014]
[Chemical 9]

[0015]
[Chemical Formula 10]

(In the formula, R _{20 to} R ₂₉ represent a substituent containing a hydrogen atom or a hydroxyl group, R ₃₀ represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents a positive integer.)
[0016]
The average molecular weight of the dehydration condensation compound used in the present invention is preferably 500 to 200,000.
The step of forming the lower layer film pattern can be performed by dry etching using a source gas containing at least one selected from the group consisting of O ₂ , N ₂ , CO, and CO ₂ .
[0017]
As described above, the present invention is characterized by using a lower layer film containing a polycyclic aromatic compound. Since the polycyclic aromatic compound does not have a too high k value at a wavelength of 193 nm, the deviation of the complex refractive index from the resist is small. As a result, there is an advantage that the reflected light of the exposure light to the resist can be suitably suppressed. In addition, since the lower layer film contains a polycyclic aromatic compound, the lower layer film suitably acts as an etching mask when etching the processed film, and the processed film can be processed with good dimensional controllability. It is.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0019]
First, as shown in FIG. 1A, a lower layer film 102 is formed on a film 101 to be processed formed on a wafer substrate 100. The film to be processed 101 is not particularly limited, but for example, an organic material such as polymethacrylate, polyarylene, polyarylene ether, carbon, or an insulating film such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or polysiloxane. And silicon-based materials such as amorphous silicon, polysilicon, and silicon substrate, and metal materials such as aluminum, aluminum silicide, tungsten, tungsten silicide, copper, and titanium nitride.
[0020]
The thickness of the lower layer film 102 is preferably in the range of 20 to 5000 nm. The reason for this is that when the film thickness is 20 nm or less, the lower layer film 102 cannot be removed during the etching of the film 101 to be processed, and it becomes difficult to process the film 101 to be processed with a desired dimension. This is because if the thickness is greater than 5000 nm, a dimensional conversion difference is likely to occur when the resist pattern is transferred onto the lower layer film 102 by a dry etching method.
[0021]
The extinction coefficient k at the exposure wavelength of the lower layer film 102 is preferably in the range of 0.02 ≦ k ≦ 0.5, more preferably 0.05 ≦ k ≦ 0.4. If the ratio is less than 0.5, the absorption is too low and the antireflection ability is lowered. On the other hand, if it exceeds 0.5, the absorption becomes too high and the reflection becomes high.
[0022]
The formation method of the lower layer film 102 is preferably a coating method. The reason is that the coating method is simpler than the CVD method, and the process cost can be kept low.
[0023]
Here, a method of forming the lower layer film 102 by a coating method will be described in detail. First, a novolak compound obtained by dehydration condensation of a naphthol derivative and formaldehyde or a novolak compound obtained by dehydration condensation of an anthracene derivative and formaldehyde is dissolved in a solvent to prepare an underlayer film solution.
[0024]
Examples of the naphthol derivative include compounds represented by the above formula (1), and examples of the anthracene derivative include compounds represented by the above formula (2).
[0025]
Examples of such novolak compounds include resins represented by the above formulas (3) to (9). Here, in the above formulas (3) to (9), R _{21 to} R ₂₉ represent a hydrogen atom or a substituent containing a hydroxyl group, and R ₃₀ is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. _{21 to} R ₂₉ are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, because the solubility of the resin in the solvent is increased and the coating property is improved. Further, R _{21 to} R ₂₉ are preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms because the hydroxyl group in the hydroxyalkyl group is crosslinked at the stage of baking after coating.
[0026]
The molecular weight of the resin represented by the formulas (3) to (9) is not particularly limited, but is preferably 500 to 200,000. The reason is that if the molecular weight is less than 500, the lower layer film is dissolved in the resist solvent, whereas if it exceeds 200,000, it is difficult to dissolve in the solvent and it is difficult to prepare a solution material.
[0027]
In addition, in order to achieve storage stability as necessary, a thermal polymerization inhibitor, an adhesion improver for improving adhesion to the film to be processed, a conductive substance, a substance that produces conductivity by light and heat, In order to improve applicability, a surfactant may be added. When the additive is added, it is preferable that 70 parts by weight or more of the resin is included when the solid content of the lower layer film is 100 parts by weight.
[0028]
The solvent for dissolving the resin is not particularly limited, but for example, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cellosolv solvents such as methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, Examples thereof include ester solvents such as ethyl lactate, ethyl acetate, butyl acetate and isoamyl acetate, alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropanol, and other anisole, toluene, xylene, naphtha and water.
[0029]
The lower layer film 102 can be formed by preparing the lower layer film solution by the above method, applying the solution on the workpiece film 101 by, for example, a spin coating method, and then evaporating the solvent by heating.
[0030]
Next, as shown in FIG. 1B, an intermediate film 103 is formed on the lower layer film 102 as necessary. The intermediate film 103 is not particularly limited, but an inorganic oxide can be preferably used. Examples of the inorganic oxide include titanium oxide, alumina oxide, and tungsten oxide. Polysiloxane can also be used as the intermediate film 103.
[0031]
The formation method of the intermediate film 103 is preferably a coating method. The reason is that the coating method is simpler than the CVD method, and the process cost can be kept low. The film thickness of the intermediate film 103 is preferably in the range of 10 to 3000 nm. The reason is that if the film thickness of the intermediate film 103 is less than 10 nm, the intermediate film 103 is not etched during the etching of the lower layer film 102 and exceeds 3000 nm. This is because, when the resist pattern is transferred to the intermediate film 103, a processing conversion difference is remarkably generated.
[0032]
Next, as shown in FIG. 1C, a resist solution is applied on the intermediate film 103 and subjected to heat treatment to form a resist film 104. If the film thickness of the resist film 104 is recorded, the exposure tolerance, focus tolerance, or resolution at the time of exposure can be improved accordingly. Therefore, the thickness of the resist film 104 is preferably thin as long as the intermediate film 103 can be etched with good dimension controllability, and is preferably in the range of 10 to 10,000 nm.
[0033]
The type of resist is not particularly limited, and a positive type or a negative type can be selected and used according to the purpose. Specifically, as a positive resist, for example, a resist composed of naphthoquinone diazide and a novolac resin (IX-770, manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co.), a polyvinylphenol resin protected with t-BOC and an acid generator, And chemically amplified resist (APEX-E, manufactured by Shipley Co.).
[0034]
Moreover, as a negative resist, for example, a chemically amplified resist (SNR200, manufactured by Shipley) made of polyvinylphenol, a melamine resin, and a photoacid generator, a resist (RD-2000N, Hitachi) made of polyvinylphenol and a bisazide compound. But not limited to these.
[0035]
These resist solutions are applied onto the intermediate film 103 by, for example, a spin coating method or a dip method, and then heated to vaporize the solvent, thereby forming the resist film 104. Then, pattern exposure is performed on the resist film and development is performed, thereby forming a resist pattern 105 as shown in FIG.
[0036]
As for the exposure light source, mercury lamp g-line (436 nm), i-line (365 nm), or XeF (wavelength = 351 nm), XeCl (wavelength = 308 nm), KrF (wavelength = 248 nm), KrCl (wavelength = 222 nm), ArF Excimer lasers such as (wavelength = 193 nm) and F ₂ (wavelength = 157 nm) can be mentioned.
[0037]
The underlayer film used in the method of the present invention suitably works as an antireflection film when ultraviolet light is used as an exposure light source, but an X-ray, electron beam, ion beam, or the like may be used as the exposure light source. Is possible. After the exposure is completed, post exposure baking is performed as necessary, followed by development with an alkali developer such as TMAH or choline to form a resist pattern 105.
[0038]
Next, as shown in FIG. 2E, the resist film pattern 105 is transferred to the intermediate film 103 by using a dry etching method to form an intermediate film pattern 106. The etching method is not particularly limited as long as it can be finely processed, such as reactive ion etching, magnetron type reactive ion etching, electron beam ion etching, ICP etching, or ECR ion etching.
[0039]
Thereafter, as shown in FIG. 2F, the intermediate film pattern 106 is transferred to the lower layer film 102 by using a dry etching method to form the lower layer film pattern 107. As an etching method, the same etching method as that used when the intermediate film 103 is etched can be used. As a source gas, is not particularly limited, for example O _2, CO, gas containing oxygen atoms such as CO _2, the He, an inert gas such as N _2, Ar, chlorine, such as Cl _2, BCl ₃ System gases, other H ₂ , NH _{3 and the} like can be used, and these gases may be mixed and used.
[0040]
Next, as shown in FIG. 2G, the lower layer film pattern 107 is transferred to the processed film 101 using a dry etching method to form a processed film pattern 108. As an etching method, the same etching method as that used when the intermediate film 103 is etched can be used. The source gas is not particularly limited, and high mask resistance can be obtained, so that the film to be processed 101 can be processed with good anisotropy.
[0041]
In the above-described embodiment, the case where the intermediate film 103 is interposed between the lower layer film 102 and the resist film 104 is described. However, even if the resist film is formed directly on the lower layer film without interposing the intermediate film. Good. The type of resist is not particularly limited, but a resist containing an inorganic atom, particularly a silicon atom, can be suitably used in order to obtain an etching selectivity with respect to the lower layer film. The film thickness of the resist film, the resist pattern forming method, and the etching method of the lower layer film are the same as in the case of using the above-described intermediate layer.
[0042]
【Example】
Hereinafter, various examples and comparative examples of the present invention will be shown, and the effects of the present invention will be described more specifically.
Example 1
An example in which an SiO ₂ pattern is formed on a silicon wafer will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, an SiO ₂ film 201 having a film thickness of 500 nm was formed on a silicon wafer 200 by LPCVD as a film to be processed.
[0043]
Next, the lower layer film 202 was formed on the workpiece film 201 by the method shown in the following (S1) to (S4). The film thickness of the lower layer film 202 is 300 nm. Table 2 below shows the measurement results of the complex refractive index at the exposure wavelength of 193 nm of each lower layer film 202 measured using the spectroscopic ellipso.
[0044]
(S1): 10 g of novolak resin represented by the following formula (10-1) having an average weight molecular weight of 12,000 is dissolved in 90 g of ethyl lactate to prepare an underlayer film solution, and then a film to be processed using a spin coating method After coating on 201, baking was performed at 250 ° C. for 2 minutes to form a lower layer film 202.
[0045]
(S2): In (S1), an underlayer film solution prepared by dissolving 10 g of a novolak resin represented by the following formula (10-2) having an average weight molecular weight of 10,000 in 90 g of ethyl lactate was used.
[0046]
(S3): In (S1), an underlayer film solution prepared by dissolving 10 g of a phenol resin represented by the following formula (10-3) having an average weight molecular weight of 11,000 in 90 g of ethyl lactate was used.
[0047]
(S4): In (S1), an underlayer film solution prepared by dissolving 10 g of a phenolic resin represented by the following formula (10-4) having an average weight molecular weight of 8,000 in 90 g of ethyl lactate was used.
[0048]
Embedded image

[0049]
Next, 9 g of a dissolution inhibitor represented by the following formula (11) having an average weight molecular weight of 12,000 and 1 g of an acid generator represented by the following formula (12) are added to 90 g of ethyl lactate on the lower layer film 202. A resist prepared by dissolution was applied by a spin coating method, and then baked at 140 ° C. for 90 seconds using a hot plate to form a resist film 203 having a thickness of 200 nm as shown in FIG. .
[0050]
Embedded image

[0051]
Further, pattern exposure was performed on the resist film 203 using an ArF excimer laser, and then baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds. Subsequently, development processing was performed using 0.21N tetrahydroxyammonium to form a resist pattern 204 having a contact hole pattern with a diameter of 0.15 μm, as shown in FIG. As a result, no wavy shape due to standing waves was found on the sidewalls of the resist pattern 204 formed on any lower layer film 202.
[0052]
The light intensity reflectance at the interface between the resist film 203 and the lower layer film 202 was calculated with respect to the film thickness of the lower layer film 202. At that time, the complex refractive index at a wavelength of 193 nm of each layer used in the calculation is as shown in Table 1 below. The calculation results are shown in Table 2 below.
[0053]
From Table 2 below, it can be seen that the reflectance is as low as 1.3% or lower in any of the lower layer films (S1, S2, S3, S4) in this example. Therefore, it can be considered that the wave pattern due to the standing wave was not seen on the side wall of the resist pattern because the reflection of the exposure light from the lower layer film to the resist film could be sufficiently suppressed.
[0054]
Next, as shown in FIG. 3D, the resist pattern 204 was transferred to the lower layer film 202 using a dry etching method to form the lower layer film pattern 205. As an etcher, a magnetron type reactive ion etching apparatus is used, N ₂ / O ₂ = 10/100 sccm is used as an etching gas, the degree of vacuum is 75 mT, the excitation density is 1.3 W / cm ² , and the substrate temperature is 40 ° C. Etching was performed. As a result, even when any lower layer film (S1, S2, S3, S4) was used, as shown in FIG. 3D, processing could be performed with good anisotropy.
[0055]
Next, as shown in FIG. 3E, the lower layer film pattern 205 was transferred to the processed film 201 using a dry etching method to form a processed film pattern 206. A magnetron type reactive ion etching apparatus is used as the etcher, CF ₄ / O ₂ / Ar = 5/10/100 sccm is used as the etching gas, the degree of vacuum is 75 mT, the excitation density is 1.3 W / cm ² , and the substrate temperature is 40 ° C. Etching was performed under the conditions.
[0056]
The taper angle of the film pattern 206 to be processed thus obtained was measured. The results are shown in Table 2 below. From Table 2 below, the taper angle of the film pattern 206 to be processed is an allowable value of 87 ° or more in any of the lower layer films (S1, S2, S3, S4), and the film to be processed is anisotropic. It turns out that it is processed well.
[0057]
Table 2 below shows the results of examining the etching rates of the lower layer film and the processed film and calculating the etching selection ratio of the processed film to the lower layer film (= etch rate of processed film / etch rate of the lower layer film). From Table 2 below, when any lower layer film (S1, S2, S3, S4) was used, a selection ratio of almost 9.2 or more was obtained, and a good processed shape of the film to be processed was obtained. This is probably because the etching resistance of the lower layer film was sufficiently high.
[0058]
Comparative Example This comparative example is a film made of a novolac resin containing one aromatic ring or a polyvinylphenol resin, which was prepared by the following methods (R1) and (R2) as a lower layer film in Example 1. This is an example of using.
[0059]
(R1): 10 g of a novolak resin having an average weight molecular weight of 11,000 represented by the following formula (13-1) is dissolved in 90 g of ethyl lactate, and a lower layer film is formed by the same method as (S1) of Example 1. Formed.
[0060]
(R2): 10 g of polyvinylphenol-based resin having an average weight molecular weight of 12,000 represented by the following formula (13-2) is dissolved in 90 g of ethyl lactate, and the lower layer film is formed in the same manner as (S1) of Example 1. Formed.
[0061]
Embedded image

[0062]
In the same manner as in Example 1, a SiO ₂ film was formed as a film to be processed on a silicon wafer. Next, a lower layer film was formed on the film to be processed by the method shown in the above (R1) and (R2). The film thickness of the lower layer film is 300 nm. Table 1 below shows the measurement results of the complex refractive index of each underlayer film measured using a spectroscopic ellipso at an exposure wavelength of 193 nm.
[0063]
Next, in the same manner as in Example 1, a resist pattern is formed, this resist pattern is transferred to the lower layer film to form the lower layer film pattern, and then the lower layer film pattern is transferred to the processed film to form the processed film pattern. Formed. Table 2 shows the results of measuring the taper angle of the film pattern to be processed.
[0064]
From Table 2 below, when any lower layer film (R1, R2) was used, the allowable value was 87 ° or less, and the film to be processed could not be processed with good anisotropy. The results of calculating the etching selectivity with respect to the lower layer of the film to be processed are shown in Table 2 below. From Table 2 below, the etching selectivity is lower than that of the lower layer film used in Example 1, and a good processed shape of the film to be processed was not obtained because the etching resistance of the lower layer film was not sufficient. Conceivable.
[0065]
Example 2
The present embodiment is an embodiment in which the film to be processed is processed by the multilayer resist process using the intermediate film in the first embodiment. This will be described with reference to FIGS.
[0066]
First, as shown in FIG. 1A, a processed film 101 and a lower layer film 102 were sequentially formed on a silicon wafer 100 in the same manner as in Example 1.
[0067]
Next, a solution material of an intermediate film prepared by dissolving 10 g of polysiloxane having an average weight molecular weight of 12,000 and represented by the following formula (14) in 90 g of isopropyl alcohol is applied onto the lower layer film 102 using a spin coating method. After that, baking was performed at 300 ° C. for 90 seconds using a hot plate to form an intermediate film 103 as shown in FIG.
[0068]
Next, a resist solution prepared by dissolving 9 g of a dissolution inhibitor represented by the following formula (15) having an average weight molecular weight of 11,000 and 1 g of an acid generator represented by the following formula (16) in ethyl lactate was prepared by spin coating. After coating on the intermediate film 103 using the method, baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds using a hot plate to form a resist film 104 as shown in FIG.
[0069]
Embedded image

[0070]
Further, after pattern exposure was performed on the resist film 104 using an ArF excimer laser, baking was performed at 140 ° C. for 90 seconds. Subsequently, development processing was performed using 0.21N tetrahydroxyammonium to form a resist pattern 105 having a contact hole pattern with a diameter of 0.15 μm, as shown in FIG.
[0071]
Thereafter, the resist pattern 105 was transferred to the intermediate film 103 by using a dry etching method, and an intermediate film pattern 106 was formed as shown in FIG. As the etcher, a magnetron type reactive ion etching apparatus is used, CF ₄ / O ₂ / Ar = 10/10/100 sccm is used as an etching gas, the degree of vacuum is 75 mT, the excitation density is 1.3 W / cm ² , and the substrate temperature is 40 ° C. Etching was performed under the following conditions.
[0072]
Next, the intermediate film pattern 106 was transferred to the lower layer film 102 by using a dry etching method, and the lower layer film pattern 107 was formed as shown in FIG. The etchers and etching conditions used were the same as in the case where the lower layer film was etched in Example 1. When the processed shape of the lower layer film pattern 107 was observed, it was processed with good anisotropy as in Example 1.
[0073]
Next, as shown in FIG. 2G, the lower layer film pattern 107 was transferred to the processed film 101 using a dry etching method to form a processed film pattern 108. The etchers and etching conditions used were the same as in the case of etching the film to be processed in Example 1.
[0074]
Table 2 shows the result of measuring the taper angle of the film pattern 108 thus formed. From Table 2 below, it can be seen that any of the lower layer films could be processed with good anisotropy at an allowable value of 87 ° or less. This is considered because the etching resistance of the lower layer film used in this example is high.
[0075]
[Table 1]

[0076]
[Table 2]

[0077]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, since the novolac resin is used as the lower layer film, it is possible to suitably suppress the reflected light of the exposure light to the resist and to etch the film to be processed. In addition, the lower layer film preferably acts as an etching mask and can process the film to be processed with good dimensional controllability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a pattern forming process according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pattern forming process according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 3 is a sectional view showing a pattern forming process according to another embodiment of the present invention in the order of steps.
[Explanation of symbols]
100, 200 ...

Substrate

101, 201 ...

Processed film

102, 202 ... Lower layer film 103 ...

Intermediate film

104, 203 ... Resist

film

105, 204 ... Resist pattern 106 ...

Intermediate film pattern

107, 205 ... Lower

layer film pattern

108, 206 ... Processed film pattern

Claims

Forming a lower layer film compound naphthol derivatives with formaldehyde dehydration condensation, or the lower layer film solution of the anthracene derivatives with formaldehyde and the dehydration condensation compound was prepared by dissolving in a solvent is applied onto the film to be processed,
Forming a resist film on the lower layer film;
Performing pattern exposure on the resist film to form a resist pattern;
Transferring the resist pattern to the lower layer film to form a lower layer film pattern;
Transferring the lower layer film pattern to the film to be processed to form a film pattern to be processed.

The pattern formation method according to claim 1, wherein a compound represented by the following formula (1) is used as the naphthol derivative.

(Wherein R _{1 to} R ₈ represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms)

The pattern formation method according to claim 1, wherein a compound represented by the following formula (2) is used as the anthracene derivative.

(Wherein R _{1 to} R ₁₀ represent a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms)

The dehydration condensation compound, a pattern forming method according to claim 1, characterized in that a compound represented by the following formula (3) to (9).

(In the formula, R _{20 to} R ₂₉ represent a substituent containing a hydrogen atom or a hydroxyl group, R ₃₀ represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and n represents a positive integer.)

The pattern formation method according to claim 1, wherein an average molecular weight of the dehydration condensation compound is 500 to 200,000.

_{2. The} step of forming the lower layer film pattern is performed by dry etching using a source gas containing at least one selected from the group consisting of O ₂ , N ₂ , CO, and CO _2. The pattern formation method as described in any one of.