[go: up one dir, main page]

JPH10189426A - Formation of resist pattern - Google Patents

Formation of resist pattern

Info

Publication number
JPH10189426A
JPH10189426A JP35082796A JP35082796A JPH10189426A JP H10189426 A JPH10189426 A JP H10189426A JP 35082796 A JP35082796 A JP 35082796A JP 35082796 A JP35082796 A JP 35082796A JP H10189426 A JPH10189426 A JP H10189426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
sion
resist pattern
thickness
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35082796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Nakano
博之 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP35082796A priority Critical patent/JPH10189426A/en
Publication of JPH10189426A publication Critical patent/JPH10189426A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fluctuation of line width by depositing an inorganic antireflection film thicker than the size of grains in an underlying layer on the underlying layer, polishing the antireflection film until an optimal thickness is attained and then forming a resist pattern on the antireflection film thereby reducing dependency on the underlying layer. SOLUTION: Step coverage is improved by depositing SiON 14, as an antireflection film, by CVD on W 12 deposited on a substrate 10 at a large grain size. Surface of the SiON 14 is not planarized but morphology corresponding to the irregularities of W grains 12 in the underlying layer is preserved. The SiON 14 is then polished flatly by CMP, or the like, and a photoresist is deposited on the SiON 14 and a resist pattern 16 is formed. According to the arrangement, the amplitude of standing wave in the photoresist can be substantially nullified and fluctuation in the line width of pattern can be suppressed at the time of exposure resulting in the formation of a resist pattern having dimensions just defined by a mask.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レジストパターン
の形成方法に関し、更に詳細には、下地依存性が小さ
く、微細線幅の均一なパターンを有するレジストパター
ンをグレインの大きい下地層上に形成する方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a resist pattern, and more particularly, to a method for forming a resist pattern having a pattern with a small dependency on the base and a uniform fine line width on a base layer with a large grain. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光リソグラフィ技術を使って配線構造の
微細なパターンを形成する際、線幅が変動して、所定線
幅のパターンを均一に基板上に形成することが難しく、
これが半導体装置の製造上で大きな問題になっている。
しかも、近年、デザインルールの縮小化に伴い、所定線
幅に対するパターンの線幅変動率が増大している。線幅
がばらつく要因としては、基板上の下地層の段差及びパ
ターンの疎密性などが考えられる。ところで、デザイン
ルールの縮小化に伴い、光リソグラフィの露光波長は、
g線(436nm)→i線(365nm)→KrFエキ
シマレーザー光(248nm)と短波長化されて来てい
る。そのため、図6に示すように、フォトレジスト膜内
で多重干渉が生じ、パターンの線幅の変動が生じる。多
重干渉は、露光時、フォトレジスト膜への入射光と基板
からの反射光が干渉し、定在波が発生する現象である。
多重干渉の効果、即ち定在波の発生の効果として、フォ
トレジスト膜の膜厚変動に伴い、線幅が変動する。その
効果は、露光波長の短波長化に応じて大きくなる。これ
は、露光波長の短波長化に従って、多重干渉の周期が小
さくなること、基板反射率が高くなることに起因してい
る。一方、フォトレジスト膜の膜厚が基板の下地層の段
差に合わせて変動する。従って、レジストパターンの形
成の際、短い波長で露光するフォトリソグラフィの方
が、パターンの線幅にばらつきが生じるのである。例え
ば、レジスト膜厚が変化した際の線幅の変動は、図7に
示すように、g線よりKrFエキシマレーザー光の方
が、所定のマスク寸法に対して大きくなる。
2. Description of the Related Art When forming a fine pattern of a wiring structure using an optical lithography technique, a line width fluctuates, and it is difficult to uniformly form a pattern having a predetermined line width on a substrate.
This has become a major problem in the manufacture of semiconductor devices.
Moreover, in recent years, with the reduction in design rules, the line width variation rate of a pattern with respect to a predetermined line width has increased. Factors that may cause the line width to vary include the step of the underlying layer on the substrate and the density of the pattern. By the way, along with the miniaturization of design rules, the exposure wavelength of optical lithography
The wavelength has been shortened from g-line (436 nm) → i-line (365 nm) → KrF excimer laser light (248 nm). Therefore, as shown in FIG. 6, multiple interference occurs in the photoresist film, and the line width of the pattern fluctuates. Multiple interference is a phenomenon in which, at the time of exposure, light incident on a photoresist film and light reflected from a substrate interfere with each other to generate a standing wave.
As an effect of the multiple interference, that is, an effect of the generation of the standing wave, the line width varies with the variation of the thickness of the photoresist film. The effect increases as the exposure wavelength becomes shorter. This is because the shorter the exposure wavelength, the shorter the cycle of multiple interference and the higher the substrate reflectance. On the other hand, the thickness of the photoresist film fluctuates according to the level difference of the base layer of the substrate. Therefore, when forming a resist pattern, the line width of the pattern is more varied in the case of photolithography in which exposure is performed at a shorter wavelength. For example, as shown in FIG. 7, the change in the line width when the resist film thickness changes is larger for the KrF excimer laser light than for the g-line for a predetermined mask dimension.

【0003】パターンの線幅変動を抑える対策の1つと
して、図8(a)及び(b)に示すような反射防止技術
を適用する方法もある。これは、フォトレジスト膜上、
又はフォトレジスト膜と基板との間に光吸収性の有機膜
または無機膜を形成し、膜内の光の吸収と位相差による
打ち消しを利用することにより、フォトレジスト膜の膜
厚が変化した時にフォトレジスト膜内で吸収される光量
を一定にし、線幅の変動を抑える方法である。また、別
の反射防止技術としては、フォトレジスト膜上に例えば
n(屈折率)=1.3の透明性の有機膜を成膜し、有機
膜による光の吸収と位相差による打ち消しにより、フォ
トレジスト膜内に吸収される光の量を一定にし、線幅の
変動を抑える方法もある。尚、段差がある高反射性基板
を用いる場合、図9(a)に示すように、フォトレジス
ト膜の下に吸収性の反射防止膜を形成した方が、反射防
止膜が無い場合(図9(b)参照)に比べて、様々な方
向へ向かう光量が小さくなり、線幅変化及びハレーショ
ンの観点から有利である。
As one of the measures for suppressing the line width variation of a pattern, there is a method of applying an anti-reflection technique as shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). This is on the photoresist film,
Or, by forming a light-absorbing organic film or inorganic film between the photoresist film and the substrate, and utilizing the absorption of light in the film and cancellation by the phase difference, when the thickness of the photoresist film changes. This is a method in which the amount of light absorbed in the photoresist film is kept constant and fluctuations in line width are suppressed. As another anti-reflection technique, for example, a transparent organic film of n (refractive index) = 1.3 is formed on a photoresist film, and the organic film absorbs light and cancels out the light by a phase difference. There is also a method in which the amount of light absorbed in the resist film is kept constant to suppress fluctuations in line width. When a highly reflective substrate having a step is used, as shown in FIG. 9A, it is better to form an absorptive anti-reflection film under a photoresist film when there is no anti-reflection film (FIG. 9A). Compared with (b), the amount of light traveling in various directions is smaller, which is advantageous from the viewpoint of line width change and halation.

【0004】現在、配線用の材料としては、通常、A
l、Al/Si合金、Al/Cu合金、またはWが用い
られている。Wは、図10(a)に示すAl系の合金と
比較して、図10(b)に示すように、表面のモホロジ
ーが悪く、フォトレジスト膜の底面寸法が安定しない。
また、化学増幅フォトレジストを用いた場合、Wとの密
着性が悪いため、レジスト剥がれが生じるので、W層と
フォトレジスト膜との間に双方を密着させるための密着
膜が必要となる。そこで、密着性を改善するための膜と
して、例えば、通常のCVD装置で成膜可能なSiON
のような無機膜が使用されている。また、SiON膜
は、成膜条件を調節することにより、図11に示すよう
な最適の複素屈折率になるようにコントロールできるた
め、種々の基板下地層に対する反射防膜として使用する
ことができる。図11は、横軸は複素屈折率の実部を、
縦軸には複素屈折率の虚部を取っていて、丸印が露光波
長248nmの時のAl合金及びWに対するそれぞれ最
適な複素屈折率である。
At present, as a material for wiring, usually, A
1, Al / Si alloy, Al / Cu alloy, or W is used. As shown in FIG. 10 (b), W has poor surface morphology and the bottom dimension of the photoresist film is not stable as compared with the Al-based alloy shown in FIG. 10 (a).
Also, when a chemically amplified photoresist is used, the adhesion between the W layer and the photoresist film is required because the adhesion between the W layer and the photoresist film is poor because of poor adhesion to W. Therefore, as a film for improving the adhesion, for example, a SiON film that can be formed by a normal CVD apparatus is used.
An inorganic film such as that described above is used. Further, the SiON film can be controlled so as to have an optimum complex refractive index as shown in FIG. 11 by adjusting the film forming conditions, and thus can be used as an antireflection film for various substrate base layers. In FIG. 11, the horizontal axis represents the real part of the complex refractive index,
The imaginary part of the complex refractive index is taken on the vertical axis, and circles indicate the optimum complex refractive indexes for the Al alloy and W at the exposure wavelength of 248 nm.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、配線層として
Wを使用する際には、以上のように、SiON膜のよう
な膜を反射防止膜として又は反射防止膜兼W膜用密着膜
として用いることが、大変有効である。しかし、グレイ
ンの大きいW膜上にこのようなCVD膜、例えばSiO
N膜を反射防止膜として成膜した場合、SiON膜は、
図12(a)に示すように、ステップカバレージが良好
であるため、Wのモホロジーを改善することなく、却っ
てW上のモホロジーを保存してしまう。そのため、Si
ON膜上にフォトレジスト膜を成膜し、パターニングし
た際には、図12(b)に示すように、現像後も基板の
W粒とW粒との間の凹部にフォトレジストなどが残存す
ることが多い。このため、残存フォトレジストを除去す
るには更なる除去工程等が余分に必要になり、またフォ
トレジストが残存したままでは、後の工程に支障が生じ
る。
Therefore, when W is used as a wiring layer, as described above, a film such as a SiON film is used as an antireflection film or as an antireflection film and an adhesion film for a W film. This is very effective. However, such a CVD film such as SiO 2 is formed on the W film having a large grain.
When the N film is formed as an anti-reflection film, the SiON film is
As shown in FIG. 12A, since the step coverage is good, the morphology on W is saved without improving the morphology of W. Therefore, Si
When a photoresist film is formed on the ON film and patterned, as shown in FIG. 12B, the photoresist and the like remain in the recesses between the W grains of the substrate even after development, as shown in FIG. Often. For this reason, an extra removal step or the like is additionally required to remove the remaining photoresist, and if the photoresist remains as it is, the subsequent steps will be hindered.

【0006】そこで、本発明の目的は、W膜等のグレイ
ンの大きい下地層上であっても、下地依存性が小さく、
しかも線幅変動が少ないレジストパターンを形成する方
法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a low underlayer dependency even on an underlayer having a large grain such as a W film.
Further, it is an object of the present invention to provide a method for forming a resist pattern having a small line width variation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、フォトレジ
ストを残存させないためには、膜厚の厚いSiON膜を
CVD法等で成膜し、次いでCMP等の方法を用いてS
iON膜を研磨して平坦化し、その際に残存させるSiO
N膜の膜厚をコントロールすることにより、レジストパ
ターンを形成する際の反射防止膜としての条件を最適化
することができると考えた。そして、本発明者は、これ
により、Wのモホロジーによるハレーション等の影響の
ない良好なレジストパターンが得られると着想し、実験
によりこれを確認して、本発明を完成するに到った。
In order to prevent the photoresist from remaining, the inventor of the present invention forms a thick SiON film by a CVD method or the like, and then forms an SIO film by a method such as CMP.
Polishing and flattening the iON film and leaving SiO 2 at that time
It was considered that by controlling the thickness of the N film, the conditions as an antireflection film when forming a resist pattern could be optimized. The inventor of the present invention conceived that a good resist pattern free from the influence of halation or the like due to the morphology of W could be obtained, and confirmed this through experiments to complete the present invention.

【0008】上記目的を達成するために、以上の知見に
基づいて、本発明に係るレジストパターンの形成方法
は、タングステン(W)等の大きな粒径のグレインを表
面に有する基板下地層上にレジストパターンを作成する
際、下地層のグレインの粒径よりも膜厚の厚い無機反射
防止膜を下地層上に成膜する成膜工程と、反射防止の効
果上から最適な膜厚まで反射防止膜を研磨する研磨工程
と、次いで、反射防止膜上にレジストパターンを形成す
る工程とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, based on the above findings, a method of forming a resist pattern according to the present invention provides a method of forming a resist on a substrate underlayer having a large grain size such as tungsten (W) on its surface. When forming a pattern, a film-forming step of forming an inorganic anti-reflective film having a thickness larger than the grain size of the underlying layer on the under-layer, and an anti-reflective film from an anti-reflective effect to an optimum film thickness. And a step of subsequently forming a resist pattern on the anti-reflection film.

【0009】反射防止の効果上から最適な膜厚とは、研
磨した残りの反射防止膜が、フォトリソグラフィの露光
の際、最適な反射防止条件を示す反射防止膜の厚さを言
い、具体的には、フォトレジスト膜に露光した際に、フ
ォトレジスト膜内の定在波の振幅がゼロ近くなるような
膜厚である。最適な反射防止膜の膜厚は、フォトリソグ
ラフィの露光波長、反射防止膜の複素屈折率に依存する
ので、実験等により予め求めておく。反射防止膜を厚め
に成膜し、次いで研磨することにより、最適な膜厚の反
射防止膜を形成することができる。好適には、下地層上
に成膜する反射防止膜の厚さは、下地層のグレインの大
きさに等しい厚さと所定の膜厚と研磨しろとを加えた和
であって、例えば下地層がタングステン(W)の場合に
は、100nm程度で良い。反射防止膜は、SiON、
Si x y、ポリシリコン及びα−Si(アモルファス・
シリコン)のいずれでも良く、またそれに類するもので
も良い。また、研磨工程では、CMPにより研磨しても
良く、若しくはドライエッチング又はウエットエッチン
グによるエッチバックでも良い。
The optimum film thickness from the viewpoint of the antireflection effect refers to the thickness of the antireflection film that shows the optimum antireflection conditions when the remaining polished antireflection film is exposed by photolithography. Is such that the amplitude of the standing wave in the photoresist film becomes close to zero when the photoresist film is exposed. The optimum thickness of the anti-reflection film depends on the exposure wavelength of photolithography and the complex refractive index of the anti-reflection film, and is determined in advance by experiments or the like. An anti-reflection film having an optimum thickness can be formed by forming a thick anti-reflection film and then polishing. Preferably, the thickness of the antireflection film formed on the underlayer is the sum of a thickness equal to the size of the grains of the underlayer, a predetermined thickness, and a polishing margin. In the case of tungsten (W), it may be about 100 nm. The anti-reflection film is made of SiON,
Si x N y, polysilicon and alpha-Si (amorphous
(Silicon), or similar. In the polishing step, polishing may be performed by CMP, or etching back by dry etching or wet etching may be performed.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例1 本実施例は、本発明に係るレジストパターンの形成方法
の実施例であって、反射防止膜としてSiON膜を使用
し、フォトレジスト膜の露光の際に波長248nmのK
rFエキシマレーザー光を使用した例である。図1
(a)から(d)は、本実施例の工程毎の基板断面の模
式図である。図1(a)に示すように平均粒径10nm
程度の大きなグレイン粒径で、基板10上に成膜された
W膜12上に、図1(b)に示すように、膜厚100n
mで複素屈折率の実部nが2.1で、虚部kが0.56
のSiON膜14を反射防止膜として成膜した。その
際、成膜装置としてP−CVD装置、反応ガスとしてS
iH4、N2O、及びHe を使用し、反応ガスのガス比
は、所定の複素屈折率のSiON膜を成膜できるような
比率を予め実験等により求めておいた。W膜の粒径は平
均して10nm程度であるから、100nmのSiON
膜14を成膜することにより、SiON膜でW膜12を
完全に覆うことができた。尚、W膜12の複素屈折率の
nは、n=3.37、kはk=2.87であった。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings by way of examples. Embodiment 1 This embodiment is an embodiment of a method for forming a resist pattern according to the present invention, in which a SiON film is used as an anti-reflection film and a K film having a wavelength of 248 nm is used when exposing a photoresist film.
This is an example using rF excimer laser light. FIG.
(A) to (d) are schematic diagrams of a substrate cross section for each step of the present embodiment. As shown in FIG. 1A, the average particle size is 10 nm.
As shown in FIG. 1B, a film having a thickness of about 100 n was formed on the W film 12 formed on the substrate 10 with a large grain size.
m, the real part n of the complex refractive index is 2.1, and the imaginary part k is 0.56.
Was formed as an anti-reflection film. At that time, a P-CVD device as a film forming device and S as a reaction gas were used.
Using iH 4 , N 2 O, and He, the gas ratio of the reaction gas was determined in advance by experiments or the like so that a SiON film having a predetermined complex refractive index could be formed. Since the average particle diameter of the W film is about 10 nm, a 100 nm SiO
By forming the film 14, the W film 12 could be completely covered with the SiON film. The complex refractive index n of the W film 12 was n = 3.37, and k was k = 2.87.

【0011】SiON膜14は、CVD法により成膜さ
れているためにステップカバレージが良好であって、そ
の結果、SiON膜14の表面は平準化されていず、下
地層のW膜12のグレインの凹凸に応じたモホロジーを
温存している。そこで、図1(c)に示すように、CM
P(chemical mechanical polish)等の平坦化手法を用い
てSiON膜14を平均膜厚33nmまで研磨した。続
いて、SiON膜14上にフォトレジスト膜を成膜し、
次いで、KrFエキシマレーザー光を使用したフォトリ
ソグラフィにより、図1(d)に示すように、レジスト
パターン16を形成した。
Since the SiON film 14 is formed by the CVD method, the step coverage is good, and as a result, the surface of the SiON film 14 is not leveled, and the grain of the W film 12 of the underlayer is formed. The morphology according to the unevenness is preserved. Therefore, as shown in FIG.
The SiON film 14 was polished to an average film thickness of 33 nm using a flattening method such as P (chemical mechanical polish). Subsequently, a photoresist film is formed on the SiON film 14,
Next, as shown in FIG. 1D, a resist pattern 16 was formed by photolithography using KrF excimer laser light.

【0012】このように、SiON膜上にフォトレジス
ト膜を成膜した基板では、図2に示すように、KrFエ
キシマレーザー光(248nm)を用いて露光した際、
フォトレジスト膜内の定在波の振幅をほとんどゼロに抑
えることができた。従って、露光の際にパターンの線幅
が変動するのを抑制できるので、マスク寸法通りのレジ
ストパターンを形成できる。また、SiON膜の表面
は、研磨により平坦化されて、良好なモホロジーとな
り、フォトレジスト膜を現像した際、図12(b)に示
すようにグレインの間の凹部にフォトレジストが残留す
るようなこともなく、また、下地依存性のない良好な形
状のレジストパターンを得ることができた。図2及び後
述する図4中、実線は、反射防止膜としてSiON膜を
有する実施例1又は2の場合のグラフであって、フォト
レジスト膜での吸収率、即ち線幅変動性が、フォトレジ
スト膜の膜厚の増大に応じて増大し、線幅がばらつかず
均一であることを示している。一方、点線は、SiON
膜を有しない場合のグラフであって、フォトレジスト膜
での吸収率が、フォトレジスト膜の膜厚の増大に応じて
変動しつつ増大し、線幅がばらつくことを示している。
As shown in FIG. 2, when a photoresist film is formed on a SiON film, the substrate is exposed to light using KrF excimer laser light (248 nm).
The amplitude of the standing wave in the photoresist film could be suppressed to almost zero. Therefore, a change in the line width of the pattern at the time of exposure can be suppressed, so that a resist pattern having the same dimensions as the mask can be formed. In addition, the surface of the SiON film is flattened by polishing to have a good morphology, and when the photoresist film is developed, the photoresist remains in the recesses between the grains as shown in FIG. Also, a resist pattern having a good shape without dependence on the underlayer was obtained. 2 and FIG. 4 to be described later, the solid line is a graph in the case of Example 1 or 2 having a SiON film as an anti-reflection film, and the absorptance in the photoresist film, that is, the line width variability, The thickness increases with an increase in the thickness of the film, indicating that the line width does not vary and is uniform. On the other hand, the dotted line indicates the SiON
FIG. 4 is a graph in the case of having no film, showing that the absorptance in the photoresist film increases while fluctuating as the thickness of the photoresist film increases, and that the line width varies.

【0013】更に、SiON膜の膜厚のマージンを確認
するため、SiON膜の複素屈折率の実部nを2.1に
固定し、虚部kとSiON膜の膜厚dを変化させた時の
フォトレジスト膜内のKrFエキシマレーザー光の定在
波低減効果を測定し、その結果を図3に示した。図3及
び後述の図5では、横軸にSiON膜の複素屈折率の虚
部kを取り、縦軸にSiON膜の膜厚を取り、等高線が
中に向かうに従って定在波の振幅が小さくなる。図3か
ら判る通り、フォトレジスト膜内の定在波の振幅が0に
等しくなる最適なSiON膜の条件は、実施例1で設定
したn=2.1、k=0.56及び膜厚d=33nmで
ある。また、これに加えて、n=2.1、k=0.3
2、膜厚d=92nmの時にも、定在波がほぼ0にな
り、最適値が存在することが判った。従って、実施例1
の改変例として、SiONを150nm成膜(n=2.
1,k=0.32で)した後に、CMP等の研磨を用い
て92nmの膜厚にすることにより、定在波は0にする
ことが可能である。図3に示すように、KrFエキシマ
レーザー光の定在波を3%以内に抑えるためには、nが
2.1±0.2、kが0.48〜0.67、SiONの
膜厚が30〜35nm、またはnが2.1、kが0.2
5〜0.40、SiONの膜厚が86〜95nmにする
ことが必要である。SiONの複素屈折率及び膜厚がこ
の範囲になるように、CVD法による成膜条件及びCM
Pによる研磨条件を設定することなより、平坦でかつ、
最適な反射防止条件が得られ、フォトレジスト残りのな
い良好なレジストパターンを得ることができる。
Further, in order to confirm the margin of the thickness of the SiON film, the real part n of the complex refractive index of the SiON film is fixed at 2.1, and the imaginary part k and the thickness d of the SiON film are changed. The effect of reducing the standing wave of KrF excimer laser light in the photoresist film was measured, and the results are shown in FIG. In FIG. 3 and FIG. 5 to be described later, the imaginary part k of the complex refractive index of the SiON film is plotted on the horizontal axis, the thickness of the SiON film is plotted on the vertical axis, and the amplitude of the standing wave becomes smaller as the contour lines move toward the center. . As can be seen from FIG. 3, the optimum conditions for the SiON film in which the amplitude of the standing wave in the photoresist film is equal to 0 are n = 2.1, k = 0.56, and the film thickness d set in Example 1. = 33 nm. In addition, n = 2.1 and k = 0.3
2. When the film thickness d was 92 nm, the standing wave was almost zero, and it was found that there was an optimum value. Therefore, Example 1
As a modification example, a 150 nm thick SiON film is formed (n = 2.
After setting (1, k = 0.32), the standing wave can be reduced to 0 by polishing to a thickness of 92 nm using polishing such as CMP. As shown in FIG. 3, in order to keep the standing wave of the KrF excimer laser beam within 3%, n is 2.1 ± 0.2, k is 0.48 to 0.67, and the thickness of the SiON is 30 to 35 nm, or n is 2.1 and k is 0.2
It is necessary that the thickness of the SiON be 5 to 0.40 and the thickness of the SiON be 86 to 95 nm. The film forming conditions by the CVD method and the CM are set so that the complex refractive index and the film thickness of the SiON fall within these ranges.
By setting polishing conditions by P, it is flat and
Optimal anti-reflection conditions can be obtained, and a good resist pattern with no remaining photoresist can be obtained.

【0014】実施例2 本実施例は、本発明に係るレジストパターンの形成方法
の別の実施例であって、反射防止膜としてSiON膜を
使用し、フォトレジスト膜の露光の際に波長193nm
のArFエキシマレーザ光を使用した例である。実施例
1と同様にして、図1(a)に示すような平均粒径10
nm程度の大きいグレイン粒径で、基板10に形成され
たW膜12上に、図1(b)に示すように、膜厚100
nmで複素屈折率の実部nが1.85で、虚部kが0.
57のSiON膜14を成膜した。その際、成膜装置と
してP−CVD装置、反応ガスとしてSiH4、N2O、
及びHe を使用し、反応ガスのガス比は、所定の複素屈
折率のSiON膜を成膜できるような比率を予め実験等
により求めておいた。W膜12の粒径は平均して10n
m程度であるから、膜厚100nmのSiON膜14を
成膜することにより、SiON膜でW膜12を完全に覆
うことができる。なお、W膜12の複素屈折率のnは、
n=0.93、k=1.02であった。
Embodiment 2 This embodiment is another embodiment of the method for forming a resist pattern according to the present invention, in which a SiON film is used as an anti-reflection film and a wavelength of 193 nm is used when exposing a photoresist film.
It is an example of using the A r F excimer laser beam. In the same manner as in Example 1, an average particle size of 10 as shown in FIG.
As shown in FIG. 1B, a film having a large grain diameter of about nm is formed on the W film 12 formed on the substrate 10 as shown in FIG.
In nm, the real part n of the complex refractive index is 1.85 and the imaginary part k is 0.
57 SiON films 14 were formed. At that time, a P-CVD device as a film forming device, SiH 4 , N 2 O as a reaction gas,
Using He and He, the gas ratio of the reaction gas was determined in advance by experiments or the like so that a SiON film having a predetermined complex refractive index could be formed. The average particle size of the W film 12 is 10 n.
m, the W film 12 can be completely covered with the SiON film by forming the SiON film 14 with a thickness of 100 nm. Note that the complex refractive index n of the W film 12 is
n = 0.93 and k = 1.02.

【0015】次いで、図1(c)に示すように、CMP
等の平坦化手法を用いてSiON膜14を平均膜厚17
nmまで研磨した。続いて、SiON膜14上にフォト
レジスト膜を成膜し、次いで、ArFエキシマレーザ光
を使用して、図1(d)に示すように、フォトリソグラ
フィによりレジストパターン16を形成した。
Next, as shown in FIG.
The SiON film 14 has an average film thickness of 17
polished to nm. Subsequently, a photoresist film on the SiON film 14, and then, using the A r F excimer laser light, as shown in FIG. 1 (d), to form a resist pattern 16 by photolithography.

【0016】このように、SiON膜上にフォトレジス
ト膜を成膜した基板では、図4に示すように、ArFエ
キシマレーザ光(193nm)を用いて露光した際、フ
ォトレジスト膜内の定在波の振幅をほとんどゼロに抑え
ることができた。従って、露光の際にパターンの線幅が
変動するのを抑制できるので、マスク寸法通りのレジス
トパターンを形成できる。また、SiON膜の表面は、
研磨により平坦化されて、良好なモホロジーとなり、フ
ォトレジスト膜を現像した際、図12(b)に示すよう
にグレインの間の凹部にフォトレジストが残留するよう
なこともなく、また、下地依存性のない良好な形状のレ
ジストパターンを得ることができた。
[0016] Thus, in the substrate by forming a photoresist film on a SiON film, as shown in FIG. 4, when the light exposure using the A r F excimer laser light (193 nm), a constant in the photoresist film The amplitude of the standing wave could be suppressed to almost zero. Therefore, a change in the line width of the pattern at the time of exposure can be suppressed, so that a resist pattern having the dimensions of the mask can be formed. Also, the surface of the SiON film is
The surface is flattened by polishing to obtain a good morphology. When the photoresist film is developed, the photoresist does not remain in the recesses between the grains as shown in FIG. It was possible to obtain a resist pattern having a good shape without any property.

【0017】更に、SiONの膜厚のマージンを確認す
るため、SiON膜の複素屈折率のnを1.85に固定
し、kと膜厚dを変化させた時のフォトレジスト膜内の
rFエキシマレーザ光の定在波低減効果を測定し、そ
の結果を図5に示した。図5から判る通り、定在波をほ
ぼ0に出来る最適なSiON膜の条件は、実施例2で採
用した条件、即ちn=1.85、k=0.57、膜厚d
=17nmである。また、この条件に加えて、n=1.
85、k=0.30、膜厚d=70nm付近でも、定在
波がほぼ0になり、最適値が存在することが判った。従
って、実施例2の改変例として、n=1.85、k=
0.30のSiONを150nm成膜した後に、CMP
等の研磨法を用いて70nmの膜厚にすることにより、
定在波は0にすることが可能である。図5に示すよう
に、ArFエキシマレーザ光の定在波を3%以内に抑え
るためには、nが1.85±0.2、kが0.43〜
0.80、SiONの膜厚が14〜22nm、またはn
が1.85±0.2、kが0.25〜0.37、SiO
Nの膜厚が65〜73nmにすることが必要である。S
iONの複素屈折率及び膜厚がこの範囲になるように、
CVD法による成膜条件及びCMPによる研磨条件を設
定することなより、平坦でかつ、最適な反射防止条件が
得られ、フォトレジスト残りのない良好なレジストパタ
ーンを得ることができる。
Furthermore, in order to confirm the margin of the film thickness of SiON, fixing the n of the complex refractive index of the SiON film to 1.85, A r in the photoresist film when changing the k and the thickness d The effect of reducing the standing wave of the F excimer laser light was measured, and the results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, the optimum condition of the SiON film that can make the standing wave almost zero is the condition adopted in Example 2, that is, n = 1.85, k = 0.57, and the film thickness d.
= 17 nm. In addition to this condition, n = 1.
Even at around 85, k = 0.30, and film thickness d = 70 nm, the standing wave was almost zero, and it was found that there was an optimum value. Therefore, as a modification of the second embodiment, n = 1.85 and k =
After depositing a 150 nm thick SiON of 0.30, the CMP
By making the film thickness of 70 nm using a polishing method such as
The standing wave can be set to zero. As shown in FIG. 5, in order to suppress the standing waves A r F excimer laser beam within 3%, n is 1.85 ± 0.2, k is 0.43~
0.80, SiON film thickness of 14-22 nm, or n
Is 1.85 ± 0.2, k is 0.25-0.37, SiO
It is necessary that the film thickness of N be 65 to 73 nm. S
In order for the complex refractive index and the film thickness of iON to be within this range,
By setting the film forming conditions by the CVD method and the polishing conditions by the CMP, flat and optimal anti-reflection conditions can be obtained, and a good resist pattern with no remaining photoresist can be obtained.

【0018】実施例3 本実施例は、本発明に係るレジストパターンの形成方法
の更に別の実施例であって、反射防止膜としてポリシリ
コン膜を使用し例である。本実施例では、実施例1及び
2と同様にして、248nmの波長に対して、n=1.
14、k=2.29の複素屈折率を有し、かつ下地層の
W膜のグレイン粒径より厚い膜厚のポリシリコン膜を反
射防止膜として成膜する。成膜温度、成膜装置等のポリ
シリコン膜の成膜条件を変えることにより、膜の緻密程
度及び結晶化率を変えることができ、複素屈折率をコン
トロールすることが可能となる。次いで、最適な反射防
止条件が得られるように、実施例1、2と同様にCMP
等を用いてポリシリコン膜を研磨する。これにより、ポ
リシリコン膜のグレイン中にレジスト残りが無い、良好
なレジストパターンを得ることが可能である。
Embodiment 3 This embodiment is still another embodiment of the method for forming a resist pattern according to the present invention, and uses a polysilicon film as an antireflection film. In this embodiment, as in the first and second embodiments, n = 1.
14. A polysilicon film having a complex refractive index of k = 2.29 and a thickness larger than the grain size of the W film of the underlayer is formed as an antireflection film. By changing the film forming conditions such as the film forming temperature and the film forming apparatus, the degree of denseness and the crystallization ratio of the film can be changed, and the complex refractive index can be controlled. Next, CMP was performed in the same manner as in Examples 1 and 2 so that optimal antireflection conditions were obtained.
The polysilicon film is polished by using the method described above. This makes it possible to obtain a good resist pattern in which no resist remains in the grains of the polysilicon film.

【0019】実施例4 本実施例は、本発明に係るレジストパターンの形成方法
の更に別の実施例であって、反射防止膜としてSi x
y膜を使用した例である。Si x y膜も、実施例1〜3
と同様に、Si x y膜の成膜条件を適当に設定するこ
とにより、Si x y膜の複素屈折率を調整することが
できる。よって、最適な複素屈折率を有するSi x y
膜をW膜上に反射防止膜として成膜し、次いで実施例1
と同様に所定膜厚にまで研磨し、Si x y膜上にレジ
ストパターンを形成する。これにより、実施例1〜3と
同様に、Si x y膜のグレイン中にレジスト残りのな
い、良好なレジストパターンを得ることが可能である。
[0019] Example 4 This example is a further embodiment of the method for forming a resist pattern according to the present invention, Si x N as an antireflection film
This is an example using a y film. Si x N y film also, Examples 1 to 3
Similarly, by setting the film formation conditions of the Si x N y film appropriately, it is possible to adjust the complex refractive index of Si x N y film. Therefore, Si x N y having optimal complex refractive index
A film was formed as an anti-reflection film on the W film,
Polished to a predetermined thickness as well as to form a resist pattern on Si x N y film. Thus, in the same manner as in Example 1-3, a resist remaining free into the grains of the Si x N y film, it is possible to obtain a good resist pattern.

【0020】実施例1〜4は、KrFエキシマレーザー
光及びArFエキシマレーザ光を使用したエキシマリソ
グラフィについてのものであるが、当然、g線、i線を
用いたリソグラフィにも本発明を適用することができ
る。
[0020] Examples 1-4, but is for excimer lithography using KrF excimer laser beam and A r F excimer laser beam, of course, apply the present invention is also applicable to lithography using g-line, i-line can do.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明の構成によれば、タングステン
(W)等の大きいグレインからなる基板下地層上にレジ
ストパターンを形成する際、下地層のグレインの粒径よ
りも厚い膜厚の無機反射防止膜を成膜し、次いで所定の
最適膜厚まで反射防止膜を研磨することにより、(1)
ウェーハ面内において高精度に線幅制御が可能になり、
(2)形状が良好で、焦点深度が大きく、しかも露光マ
ージンが大きい、エッチングパターンとして最適なレジ
ストパターンパターンが形成できる。また、下地層のモ
ホロジーに依存しないので、基板表面でのレジスト残り
は発生しない。
According to the structure of the present invention, when a resist pattern is formed on a substrate underlayer made of a large grain such as tungsten (W), the inorganic reflection layer having a thickness larger than the grain size of the grains of the underlayer. By forming an anti-reflection film and then polishing the anti-reflection film to a predetermined optimum film thickness, (1)
High-precision line width control is possible within the wafer plane,
(2) An optimal resist pattern can be formed as an etching pattern having a good shape, a large depth of focus, and a large exposure margin. In addition, since there is no dependence on the morphology of the underlayer, no resist remains on the substrate surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)から(d)は、本発明に係るレジス
トパターンの形成方法の実施例1及び2の工程毎の基板
断面の模式図である。
FIGS. 1A to 1D are schematic views of a cross section of a substrate in each step of Embodiments 1 and 2 of a method for forming a resist pattern according to the present invention.

【図2】フォトレジスト膜の膜厚とフォトレジスト膜内
の光吸収率との関係で、フォトレジスト膜内での波長2
48nmの定在波の低減効果を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the thickness of a photoresist film and the light absorptance in the photoresist film.
It is a graph which shows the reduction effect of a 48-nm standing wave.

【図3】SiON膜の複素屈折率の虚部と膜厚とを変え
た際の波長248nmの定在波の低減効果を示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing the effect of reducing a standing wave having a wavelength of 248 nm when the imaginary part of the complex refractive index and the thickness of the SiON film are changed.

【図4】フォトレジスト膜の膜厚とフォトレジスト膜内
の光吸収率との関係で、フォトレジスト膜内での波長1
93nmの定在波の低減効果を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of a photoresist film and the light absorptance in the photoresist film.
It is a graph which shows the reduction effect of a 93 nm standing wave.

【図5】SiON膜の複素屈折率の虚部と膜厚とを変え
た際の波長193nmの定在波の低減効果を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the effect of reducing a standing wave having a wavelength of 193 nm when the imaginary part of the complex refractive index and the thickness of the SiON film are changed.

【図6】フォトレジスト膜内の多重干渉を説明する概念
図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating multiple interference in a photoresist film.

【図7】線幅変動と露光波長との関係を説明するグラフ
である。
FIG. 7 is a graph illustrating a relationship between a line width variation and an exposure wavelength.

【図8】図8(a)及び(b)は、それぞれ、反射防止
技術を説明するための概念図である。
FIGS. 8A and 8B are conceptual diagrams for explaining an anti-reflection technique, respectively.

【図9】図9(a)及び(b)は、それぞれ、反射防止
膜の効果を説明するための概念図である。
FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams for explaining the effect of the antireflection film.

【図10】図10(a)及び(b)は、それぞれ、Al
合金膜及びW膜のモホロジーを説明するための概念図で
ある。
FIGS. 10 (a) and (b) respectively show Al
It is a conceptual diagram for explaining the morphology of an alloy film and a W film.

【図11】複素屈折率の最適条件を説明するグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph illustrating an optimum condition of a complex refractive index.

【図12】図12(a)及び(b)は、それぞれ、フォ
トレジストの残留を説明する概念図である。
FIGS. 12A and 12B are conceptual diagrams for explaining the remaining photoresist, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……基板、12……W膜、14……SiON膜、1
6……レジストパターン。
10 ... substrate, 12 ... W film, 14 ... SiON film, 1
6. Resist pattern.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タングステン(W)等の大きな粒径のグ
レインを表面に有する基板下地層上にレジストパターン
を作成する際、 下地層のグレインの粒径よりも膜厚の厚い無機反射防止
膜を下地層上に成膜する成膜工程と、 反射防止の効果上から最適な膜厚まで反射防止膜を研磨
する研磨工程と、 次いで、反射防止膜上にレジストパターンを形成する工
程とを有することを特徴とするレジストパターンの形成
方法。
When forming a resist pattern on a substrate underlayer having a large grain size such as tungsten (W) on its surface, an inorganic antireflection film having a thickness larger than the grain size of the underlayer grain is provided. A film forming step of forming a film on the underlayer, a polishing step of polishing the anti-reflection film to an optimum thickness from the viewpoint of anti-reflection effect, and a step of forming a resist pattern on the anti-reflection film A method for forming a resist pattern.
【請求項2】 反射防止膜が、SiON、Si x y、ポ
リシリコン及びα−Siのいずれかからなることを特徴
とする請求項1に記載のレジストパターンの形成方法。
2. A reflection preventing film, SiON, Si x N y, method of forming a resist pattern according to claim 1, characterized in that it consists of one of polysilicon and alpha-Si.
【請求項3】 研磨工程では、CMPにより研磨するこ
とを特徴とする請求項1又は2に記載のレジストパター
ンの形成方法。
3. The method according to claim 1, wherein in the polishing step, polishing is performed by CMP.
【請求項4】 研磨工程では、エッチバックにより反射
防止膜を減厚することを特徴とする請求項1又は2に記
載のレジストパターンの形成方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the polishing step, the thickness of the antireflection film is reduced by etch-back.
JP35082796A 1996-12-27 1996-12-27 Formation of resist pattern Pending JPH10189426A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35082796A JPH10189426A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Formation of resist pattern

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35082796A JPH10189426A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Formation of resist pattern

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10189426A true JPH10189426A (en) 1998-07-21

Family

ID=18413159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35082796A Pending JPH10189426A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Formation of resist pattern

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10189426A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073709A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Sony Corp Multilayered antireflection coating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006073709A (en) * 2004-09-01 2006-03-16 Sony Corp Multilayered antireflection coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3506240B2 (en) Lithography structure
US5968324A (en) Method and apparatus for depositing antireflective coating
US6214637B1 (en) Method of forming a photoresist pattern on a semiconductor substrate using an anti-reflective coating deposited using only a hydrocarbon based gas
JPH1092740A (en) Manufacture of semiconductor device
US5437961A (en) Method of manufacturing semiconductor device
US20050064298A1 (en) Multilayer coatings for EUV mask substrates
JPH0955351A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2000195791A (en) Method of reducing resist reflectance in lithography
Ogawa et al. Practical resolution enhancement effect by new complete antireflective layer in KrF excimer laser lithography
JP2897569B2 (en) Method for determining conditions of antireflection film used in forming resist pattern, and method for forming resist pattern
US6177235B1 (en) Antireflection treatment of reflective surfaces
JPH07106224A (en) Pattern formation method
JP3031896B2 (en) Method for reducing the influence of reflection during the execution of photolithography
JP2000299282A (en) Arc for improved cd control
JPH10189426A (en) Formation of resist pattern
JP3248353B2 (en) Anti-reflection coating design method
JP2000106343A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3339156B2 (en) Method for manufacturing fine pattern and method for manufacturing semiconductor device
JP2953349B2 (en) Resist pattern forming method, antireflection film forming method, antireflection film, and semiconductor device
JPH09171952A (en) Formation of resist pattern and production of semiconductor device employing it
JP3620978B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US20050106472A1 (en) Alternating phase mask built by additive film deposition
JPH06224118A (en) Fine pattern formation method
JP2897692B2 (en) Resist pattern forming method, antireflection film forming method, antireflection film, and semiconductor device
JPH1131650A (en) Antireflection film, substrate to be processed, method for manufacturing substrate to be processed, method for manufacturing fine pattern, and method for manufacturing semiconductor device