JP2000310863A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 レジストパターンをマスク材に転写する際に
生じる寸法変換差を抑制して、寸法精度よく被加工膜を
加工可能なパターン形成方法を提供する。 【解決手段】 被加工膜上に鋳型パターンを形成する工
程、前記鋳型パターンの間に、下記一般式(CP1)ないし
(CP4)で表される繰り返し単位を有するネットワーク状
炭素重合体の少なくとも１種を含むマスク材を埋め込む
工程、前記鋳型パターンを除去してマスク材パターンを
形成する工程、及び前記マスク材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を具備す
るパターン形成方法である。 （上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素原子、置換ま
たは無置換の炭化水素基であり、Ａは多価の有機基であ
る。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、層間絶縁膜や金属配線層等の薄膜の
加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造方法においては、ウェ
ハー上に複数の材料を堆積して薄膜を形成し、各薄膜を
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ウェハー上の被加工
膜上に堆積してレジスト膜を形成し、このレジスト膜の
所定の領域に選択的に露光を施す。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、さらにこのレジストパターンを
エッチングマスクとして用いて被加工膜をドライエッチ
ングすることでなされる。

【０００３】パターン露光時に必要な解像性、露光量裕
度、あるいはフォーカス裕度をもたせるために、レジス
ト膜の膜厚を薄くする必要が生じており、そのため、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
くなってきている。こうした問題を解決するために、被
加工膜上にレジストよりもエッチング耐性があるマスク
材を形成し、レジストパターンをマスク材、被加工膜上
に順次パターン転写する方法がとられている。

【０００４】従来からマスク材として、乾式方法で成膜
できるものとして、アルミニウムなどの金属膜、および
カーボンが用いられ、湿式で成膜できるものとしては、
ポリシラン、さらにノボラック樹脂やポリヒドロキシス
チレンなどの有機樹脂が用いられてきた。これらのう
ち、乾式で成膜する金属膜やカーボンは、成膜に真空系
が必要であるため成膜コストがかかる。湿式方法で成膜
できる材料においても、ポリシランは無機原子を含むた
め被加工膜の加工終了後、残ったマスク材パターンを剥
離することが難しく、一方、有機樹脂を用いた場合に
は、レジスト並みのエッチング耐性しか得られない。

【０００５】また、特開平８−２４１８５８号公報に
は、カーボン粒子を有機樹脂に分散させた反射防止膜が
開示されている。この方法においては、カーボン粒子を
有機溶媒に分散させ、得られた混合物をウェハー基板上
に塗布することで反射防止膜の成膜を行う。この場合、
カーボン粒子が有機溶媒に溶解していないので、カーボ
ン粒子が塗膜表面に析出し、良好な塗布性が得られない
という問題があった。また、ここでは、波長２４８ｎｍ
での吸光度を向上させるとともに、薄い膜厚の反射防止
膜で下地基板からの反射を抑えるために、カーボン粒子
を有機樹脂に分散させている。そのため、紫外光領域に
高い吸収をもたせるために、カーボン原子間の結合にπ
軌道が混成したカーボン粒子を用いる必要がある。しか
しながら、π軌道が混成するとアライメント光に対して
も吸収性が増大するので、アライメント光がマスク材を
透過しない。このため、下地基板に形成した下地パター
ンの検出が困難となる。

【０００６】このように、半導体装置の製造に好適に用
いることができるマスク材は、未だ得られていないのが
現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、湿式
方法で正常に塗布できるとともに充分なエッチング耐性
を有し、しかも灰化処理で剥離することができるマスク
材を用い、レジスト膜厚を薄くした際でも被加工膜を異
方性よく加工可能なパターン形成方法を提供することを
目的とする。

【０００８】また本発明は、アライメント光に対する透
明性を付与したマスク材を用い、下地パターンに対して
高精度の位置合わせを行ってパターンを形成可能なパタ
ーン形成方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被加工膜上に、下記一般式（ＣＰ１）な
いし（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネット
ワーク状炭素重合体の少なくとも１種を含む溶液を塗布
してマスク材を形成する工程と、前記マスク材上にレジ
スト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対してパタ
ーン露光および現像処理を施し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マスク材に
転写して、マスク材パターンを形成する工程と、前記マ
スク材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パターン形成方法を
提供する。

【００１０】

【化４】

【００１１】（上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素
原子、置換または無置換の炭化水素基であり、Ａは多価
の有機基である。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。） また本発明は、位置情報を示す下地パターンを有する被
加工膜上に、下記一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）で
表される繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重合
体の少なくとも１種を含む溶液を塗布してマスク材を形
成する工程と、前記マスク材上にレジスト膜を形成する
工程と、前記レジスト膜直下の下地パターンの位置情報
を検出する工程と、前記位置情報の検出結果に基づい
て、露光するパターンの位置補正を行って、前記レジス
ト膜に対してパターン露光を行う工程と、前記パターン
露光後のレジスト膜に対して現像処理を施してレジスト
パターンを形成する工程とを具備するパターン方法を提
供する。

【００１２】

【化５】

【００１３】（上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素
原子、置換または無置換の炭化水素基であり、Ａは多価
の有機基である。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。） さらに本発明は、被加工膜上に鋳型パターンを形成する
工程、前記鋳型パターンの間に、下記一般式（ＣＰ１）
ないし（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネッ
トワーク状炭素重合体の少なくとも１種を含むマスク材
を埋め込む工程、前記鋳型パターンを除去してマスク材
パターンを形成する工程、および前記マスク材パターン
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
工程を具備するパターン形成方法を提供する。

【００１４】

【化６】

【００１５】（上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素
原子、置換または無置換の炭化水素基であり、Ａは多価
の有機基である。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。）

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のパ
タン形成方法を詳細に説明する。

【００１７】図１および図２は、本発明の第１のパター
ン形成方法の一例を表す工程断面図である。

【００１８】まず、図１（ａ）に示すように、ウェハー
基板１０上に形成された被加工膜上にマスク材１６を形
成する。被加工膜としては、例えば、例えば、酸化シリ
コン膜；窒化シリコン膜；酸窒化シリコン膜、スピンオ
ングラス；マスク等の製造の際に用いられるブランク材
などのシリコン系絶縁膜；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、カッパー、タングス
テン、タングステンシリサイド、コバルトシリサイド、
ルテニウムなどの配線材料や電極材料が挙げられるがこ
れに限定されることはない。図1（ａ）に示す例におい
ては、被加工膜は、ＴｉＮ層１２、Ｔｉ層１３および
０．５％Ｃｕ−Ａｌ層１４を含む積層構造の金属配線層
１５である。この金属配線層１５は、絶縁膜１１を介し
てウェハー基板１０上に形成されている。なお、絶縁膜
１１は、例えばＳｉＯ₂ 膜、ＴＥＯＳ酸化膜等により形
成することができ、その膜厚は３００ｎｍ程度である。

【００１９】金属配線層１５上に形成されるマスク材１
６は、上述の一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）で表さ
れる繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重合体を
含有する。

【００２０】ここで、一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ
４）で表される繰り返し単位を有するネットワーク状炭
素重合体について、詳細に説明する。

【００２１】一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）におい
て、Ｒは水素原子、ハロゲン原子、置換または無置換の
脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素基である。Ｒと
して導入され得る置換または無置換の脂肪族炭化水素基
および芳香族炭化水素基としては、例えば、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基、プロピル基、ビニル
基、アリル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、３−メ
トキシプロピル基、フェニル基、ナフチル基、ベンジル
基、フェナチル基、メトキシフェニル基、およびビフェ
ニル基などが挙げられるが特に限定されない。また、Ａ
は多価有機基であり、２価以上の有機基なら任意のもの
を用いることができる。

【００２２】一般式（ＣＰ１）で表される繰り返し単位
としては、例えば以下に示す［ＣＰ１−１］〜［ＣＰ１
−１２］が挙げられる。

【００２３】

【化７】

【００２４】

【化８】

【００２５】上記式中、ｍ，ｎは正の整数である。

【００２６】一般式（ＣＰ１）で表される繰り返し単位
を有する重合体において、ｍおよびｎは特に限定されな
いが、ｍは重合体全体に対して少なくとも１０％程度以
上であることが好ましく、ｎは重合体全体に対して少な
くとも１０％程度以上であることが好ましい。

【００２７】また、上記一般式（ＣＰ１）で表される繰
り返し単位を含む重合体は、上記一般式（ＣＰ１）のＲ
の異なる繰り返し単位を共重合成分として含有する共重
合体でもよい。以下にその具体例を挙げる。

【００２８】

【化９】

【００２９】こうした共重合体の場合、ｍ、ｎおよびｋ
は特に限定されないが、ｍは重合体全体に対して少なく
とも１０％程度以上であることが好ましく、ｎとｋとの
総和は重合体全体に対して少なくとも１０％程度以上で
あることが好ましい。

【００３０】また、一般式（ＣＰ２）で表される繰り返
し単位としては、例えば以下に示すものが挙げられる。

【００３１】

【化１０】

【００３２】

【化１１】

【００３３】上記式中、ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。

【００３４】一般式（ＣＰ２）で表される繰り返し単位
を有する重合体において、ｍ，ｎおよびｋは特に限定さ
れないが、ｍは重合体全体に対して少なくとも１０％程
度以上であることが好ましく、ｎは重合体全体に対して
少なくとも１０％程度以上であることが好ましく、ｋは
重合体全体に対して少なくとも１０％程度以上であるこ
とが好ましい。

【００３５】また、上記一般式（ＣＰ３）で表される繰
り返し単位の具体例としては、以下に示すものが挙げら
れる。

【００３６】

【化１２】

【００３７】

【化１３】

【００３８】上記式中、ｎ，ｋは正の整数である。

【００３９】さらに、上記一般式（ＣＰ４）で表される
繰り返し単位の具体例としては、以下に示すものが挙げ
られる。

【００４０】

【化１４】

【００４１】上記式中、ｎ，ｋは正の整数である。

【００４２】本発明において用いられるネットワーク状
炭素重合体は、例えば、以下のような方法で合成するこ
とができる。

【００４３】上述したネットワーク状重合体のうち、前
記一般式（ＣＰ１）で表される繰り返し単位を有する重
合体は、有機ハロゲン化物としての四ハロゲン化炭素お
よび有機モノハロゲン化物を原料として用い、マグネシ
ウムを重合剤として溶媒中で縮重合反応させることによ
り合成することができる。必要に応じて、この反応に触
媒を加えてもよい。

【００４４】四ハロゲン化炭素としては、下記一般式
（ＨＬ−１）で表される化合物が挙げられる。

【００４５】

【化１５】

【００４６】（上記一般式（ＨＬ−１）中、Ｘはハロゲ
ン原子であり、同一であっても異なっていてもよい。） Ｘとして前記一般式（ＨＬ−１）に導入され得るハロゲ
ン原子は、Ｆ、Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉが挙げられる。本発明に
おいて用い得る四ハロゲン化炭素の具体例を以下に示
す。

【００４７】

【化１６】

【００４８】また、有機モノハロゲン化物としては、下
記一般式（ＨＬ−２）で表される化合物が挙げられる。

【００４９】

【化１７】

【００５０】（上記一般式（ＨＬ−２）中、Ｒ¹ は、置
換または無置換の脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水
素基であり、Ｘはハロゲン原子である。） 上記一般式中にＲ¹ として導入され得る脂肪族炭化水素
基および芳香族炭化水素基としては、メチル基、エチル
基、プロピル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、メ
トキシプロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル
基、フェニル基、フェナチル基、ビフェニル基、ナフチ
ル基、およびアントラニル基などが挙げられるが特に限
定されない。

【００５１】また、Ｘとして導入され得るハロゲン原子
は、Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉが挙げられる。

【００５２】本発明において用い得る有機モノハロゲン
化物の具体例を以下に示す。

【００５３】

【化１８】

【００５４】また、上述したネットワーク状炭素重合体
のうち、一般式（ＣＰ２）で表される繰り返し単位を有
するものは、前述の原料に加えて有機多価ハロゲン化物
を用いて合成することができる。

【００５５】有機多価ハロゲン化物としては、下記一般
式（ＨＬ−３）で表される化合物が挙げられる。

【００５６】

【化１９】

【００５７】（上記一般式（ＨＬ−３）中、Ｒ² は置換
または無置換の脂肪族炭化水素基および芳香族炭化水素
基からなる多価有機基である。また、Ｘはハロゲン原子
である。ａは正の整数であり、ｂは２以上の正の整数で
ある。） 本発明において用い得る有機多価ハロゲン化物の例を以
下に示すが、これらに限定されない。

【００５８】

【化２０】

【００５９】上述したような四ハロゲン化炭素、有機モ
ノハロゲン化物、有機多価ハロゲン化物を原料として用
いて、本発明で用いられるネットワーク状炭素重合体を
合成するに当たっては、まず、有機溶媒中にマグネシウ
ムを所定量加えて混合物を調製し、これを溶媒の還流温
度または還流温度以下に加熱する。ここで使用し得る有
機溶媒としては、１種以上の非プロトン性溶媒が挙げら
れ、具体的には、ジエチルエーテル、ジブチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２
−ジメトキシエタン、ジグライムなどのエーテル系溶
媒；トリエチルアミン、ピリジン、テトラメチルエチレ
ンジアミンなどのアミン系溶媒；トルエンやキシレンな
どの芳香族炭化水素系溶媒と３級アミン系溶媒との混合
溶媒などが挙げられるが特に限定されない。

【００６０】一方、溶媒中に所定量の四ハロゲン化炭
素、有機モノハロゲン化物、有機多価ハロゲン化物を溶
解して溶液を調製しておく、ここで用いられる溶媒とし
ては、前述したものと同様の溶媒や混合溶媒等が挙げら
れる。

【００６１】上述のマグネシウム混合物中に、上述のハ
ロゲン化合物の溶液を還流が続く程度の温度で滴下し、
さらに溶媒還流温度または還流温度以下の温度で１〜１
００時間反応させる。

【００６２】この反応の際に触媒を加えてもよい。反応
開始の触媒としては、例えばヨウ素や１，２−ブロモエ
タンなどを添加することができ、反応促進の触媒として
は相間移動触媒や電荷移動触媒などを用いることができ
る。さらに、ポリマー生成の触媒として、ニッケル錯体
に代表される金属錯体などを添加してもよい。

【００６３】こうして得られた反応溶液を室温まで冷却
し、トルエンなどの非水溶性溶媒を加えてよく撹拌す
る。その後、希塩酸を加えて酸性とし、過剰のマグネシ
ウムを処理するとともに塩類を溶解させる。この混合溶
液を濾過して不溶成分を取り除き、不溶成分をトルエン
などの非水溶性溶媒で洗浄して前述の濾液と混合する。

【００６４】濾液からトルエンなどの非水溶性溶媒相を
分離した後、水洗する。この場合、水洗後の液が中性に
なるまで行う。このトルエンなどの非水溶性溶媒溶液を
硫酸マグネシウム等の乾燥剤で乾燥した後、減圧で濃縮
する。濃縮後の溶液をトルエンの１０倍以上のエタノー
ルを加えてポリマーを沈殿させる。

【００６５】最後に、沈殿物を濾過し、真空乾燥するこ
とにより前記一般式（ＣＰ１）または（ＣＰ２）で表さ
れる繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重合体が
得られる。

【００６６】また、抽出溶媒としてトルエンなどの溶媒
を用い、不溶成分をソックスレー抽出器で可溶性成分抽
出することによっても、本発明のネットワーク状炭素重
合体を得ることができる。あるいは、不溶成分のトルエ
ンなどの溶媒との懸濁液を超音波で抽出を行ってもよ
い。

【００６７】なお、出発原料として用いられる有機ハロ
ゲン化物によって、得られる重合体の繰り返し単位を選
択することができる。例えば、原料として化学式（ＨＬ
−１）で表される四ハロゲン化炭素と化学式（ＨＬ−
２）で表される有機モノハロゲン化物とを用いた場合に
は、一般式（ＣＰ１）で表される繰り返し単位を有する
ネットワーク状炭素重合体が得られる。また、化学式
（ＨＬ−１）で表される四ハロゲン化炭素と、化学式
（ＨＬ−２）で表される有機モノハロゲン化物と、化学
式（ＨＬ−３）で表される有機多価ハロゲン化物とを用
いた場合には一般式（ＣＰ２）で表される繰り返し単位
を有するネットワーク状炭素重合体が得られる。

【００６８】さらに、有機多価ハロゲン化物としての下
記一般式（ＨＬ−４）で表されるトリハロメタンのみを
用いた場合には、下記一般式（ＣＰ３）で表される繰り
返し単位を有するネットワーク状炭素重合体が得られ
る。

【００６９】

【化２１】

【００７０】（上記一般式中、Ｒ³ は、フッ素原子、水
素原子、置換または無置換の脂肪族炭化水素基または芳
香族炭化水素基であり、Ｒは、ハロゲン原子、水素原
子、置換または無置換の脂肪族炭化水素基または芳香族
炭化水素基である。ｎは正の整数である。） また、前記一般式（ＨＬ−４）で表されるトリハロメタ
ンと、前記一般式（ＨＬ−３）で表される有機多価ハロ
ゲン化物とを用いた場合には、下記一般式（ＣＰ４）で
表される繰り返し単位の重合体が得られる。

【００７１】

【化２２】

【００７２】（上記一般式（ＣＰ４）中、Ｒは、ハロゲ
ン原子、水素原子、置換または無置換の脂肪族炭化水素
基または芳香族炭化水素基であり、Ａは多価有機基であ
る。ｎ，ｋは正の整数である。） 上述したようなハロゲン化物（四ハロゲン化物、有機モ
ノハロゲン化物、および有機多価ハロゲン化物）は、同
時に加えてもよいし、順次段階的に加えてもよい。四ハ
ロゲン化炭素と有機モノハロゲン化物および有機多価ハ
ロゲン化物の組成比によって、得られる重合体中におけ
るＲの導入量を制御することができる。また、その際
に、各種ハロゲン化物の種類により、一般式（ＣＰ１）
〜（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を組み合わせて含
有する共重合体を合成することができる。

【００７３】一方、上述したような手法により合成した
ポリマー中には、未反応の炭素−ハロゲン（Ｃ−Ｘ）結
合が残っており、後処理の際には、その一部が水などと
反応して水酸基やカルボニル基を生成しポリマー中に存
在する。また、ポリマーの反応末端（Ｃ−ＭｇＸ）も後
処理の際に酸や水と反応してＣ−Ｈ結合を生成するた
め、ポリマー中にＣ−Ｈ結合が存在する。

【００７４】これらのＣ−ＯＨ、Ｃ−Ｘ、Ｃ＝Ｏ、Ｃ−
Ｈ結合のポリマー中の存在量は、用いる原料や溶媒など
の種類と反応時間に依存する。

【００７５】上述したような一般式（ＣＰ１）ないし
（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネットワー
ク状炭素重合体は、さらに別の単位を含んでいてもよ
い。以下のその例を示す。

【００７６】

【化２３】

【００７７】本発明で用いられるネットワーク状炭素重
合体は、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶
媒、ハロゲン系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒等の有機溶
媒に対する溶解性に優れているため、スピンコーティン
グなどの塗布方法で容易に成膜することができる。さら
に、こうしたネットワーク状炭素重合体は、充分な架橋
度を有しているので、このネットワーク状炭素重合体を
成膜して得られた膜は、機械的強度にも優れている。ま
た、本発明で用いられるネットワーク状炭素重合体は、
３００ｎｍ以下の紫外線の吸収が高いので、本発明のマ
スク材は反射防止膜として好適に用いることができる。

【００７８】マスク材１６の膜厚は、１０〜５０００ｎ
ｍが好ましく、１００〜１０００ｎｍがより好ましい。
マスク材の膜厚が１０ｎｍ未満では、後の工程で形成さ
れるマスク材パターンをエッチングマスクとして被加工
膜１５をエッチングする際に、このマスク材が全て削れ
てなくなる場合が生じる。一方、マスク材の膜厚が５０
００ｎｍより厚いと、レジストパターンをドライエッチ
ング法でマスク材にパターン転写する際に寸法変換差が
顕著に発生するおそれがある。

【００７９】マスク材１６の露光波長での複素屈折率
は、露光光の被加工膜１５からのレジストへの戻り光を
抑え、寸法制御性のよいレジストパターンを得るため
に、１．０≦ｎ≦２．５、０．０５≦ｋ≦１．０の範囲
にあることが望まれる。また、アライメント光の波長領
域でのｋ値は０．６以下であることが好ましく、０．２
以下であることがより好ましい。アライメント光の波長
領域でのｋ値が０．６を越えるとアライメント光のマス
ク材中での光学濃度が高くなり、アライメント光のマス
ク材中での透過性が低下してしまう。このため、マスク
材下層に下地パターンが形成されている場合には、この
下地パターンを検出することができなくなってしまうた
めである。

【００８０】一般式（ＣＰ１）〜（ＣＰ４）で表される
繰り返し単位中のユニットは、ネットワーク状炭素ポリ
マーの主鎖のカーボン原子間の結合にπ軌道が混成して
いないため、アライメント光に通常用いられる可視領域
の光に対する吸収がほとんどない。そのため、マスク材
中におけるこうしたネットワーク状炭素重合体の割合を
増やすことによって、アライメント光に対する透明性を
向上させることができる。また、一般式（ＣＰ１）ない
し（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネットワ
ーク状炭素重合体のマスク材中における割合を増やすこ
とによって、マスク材中のカーボン原子の含有量を増加
させ、それによってエッチング耐性を高めることができ
る。すなわち、（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）で表される
繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重合体のマス
ク材中における割合を増やすことによって、アライメン
ト光に対する透明性とエッチング耐性との２つの特性を
向上させることができる。

【００８１】マスク材１６は、溶液を塗布する方法によ
り、あるいはＣＶＤ（化学的気相蒸着法）のような気相
法により被加工膜上に成膜することができるが、塗布法
でマスク材を形成することが好ましい。この理由は、Ｃ
ＶＤ法と比較して、塗布法はプロセスコストが簡易であ
るからである。ここで、塗布法によりマスク材を形成す
る方法について説明する。

【００８２】まず、一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）
で表される繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重
合体を所定の有機溶剤に溶解して溶液材料を調製する。
用い得るネットワーク状炭素重合体の重量平均分子量は
特に限定されないが、２００〜２００，０００であるこ
とが好ましい。この理由は、分子量が２００未満である
と、レジストの溶媒にマスク材が溶解してしまい、一方
２００，０００を越えると、有機溶剤に溶解しにくく、
溶液材料を調製するのが困難になるためである。

【００８３】有機溶剤としては、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、シクロヘ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
パノ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、ナフサなどを挙げることができる。

【００８４】また、必要に応じて、被加工膜への密着性
を向上させるための密着性向上剤、被加工膜からレジス
ト膜中への反射する光を防ぐために紫外光を吸収する染
料、ポリサルフォン、ポリベンズイミダゾールなどの紫
外光を吸収するポリマー、導電性物質、光や熱で導電性
が生じる物質、ネットワーク状炭素重合体間を埋めて良
好な膜質を得るためのバインダーポリマー等を添加して
もよい。

【００８５】さらに、上述したようなネットワーク状炭
素重合体に架橋剤を配合して、組成物として用いてマス
ク材１６を形成してもよい。用い得る架橋剤としては、
分子中に炭素−炭素多重結合を２つ以上有する化合物が
挙げられ、より具体的には、ビニル基、アリル基、エチ
ニル基、１，３−ブタンジエキル基、およびプロパギル
基などが挙げられるが特に限定されない。このような多
重結合を有する化合物は、モノマー、オリゴマー、ポリ
マーのいずれの状態でもよい。

【００８６】多重結合を有する化合物は、熱または光に
よりネットワーク状炭素重合体の一部が分解し生成した
活性種との間で反応して、重合体を架橋させる。なお、
多重結合を有する化合物は、自己重合していてもよい。
分子中に炭素−炭素多重結合を２つ以上有する化合物の
具体例を以下に示すが、これらに限定されない。

【００８７】

【化２４】

【００８８】架橋剤の配合量は、ネットワーク状重合体
１００重量部に対して、０．００１〜３００重量部とす
ることが好ましく、０．１〜５０重量部がより好まし
い。

【００８９】上述した架橋剤に加えて、架橋助剤をさら
に配合してもよい。架橋助剤としては、例えばラジカル
発生剤が挙げられ、熱および光によってラジカルが発生
する化合物であれば任意のものを用いることができる。
例えば、アゾ化合物（アゾビスイソブチロニトリルな
ど）、有機過酸化物、チウラム類、シリルペルオキサイ
ド、アルキルアリールケトン、有機ハロゲン化物などが
ラジカル発生剤として挙げられるが、それらに限定され
ない。架橋助剤の配合量は、ネットワーク状重合体１０
０重量部に対して０．００１〜５０重量部、好ましくは
０．１〜２０重量部である。

【００９０】上述したように、所定のネットワーク状炭
素重合体、および場合によってはさらに別の化合物を有
機溶剤に溶解することにより、マスク材の原料となる塗
布材料が調製される。得られた塗布材料を、例えばスピ
ンコーティング法などによって被加工膜上に塗布して塗
膜を形成する。本発明において用いられるネットワーク
状炭素重合体は、繰り返し単位中に有機基を有するため
有機溶剤に溶解しやすいので、正常に塗布して成膜を行
うことができる。次いで、ホットプレート、オーブン等
を用いて塗膜を加熱して溶剤を気化することによって、
耐熱性および耐溶剤性に優れたマスク材１６が形成され
る。本発明で用いられるネットワーク状炭素重合体を含
む塗膜は、加熱によりポリマー中の炭素−ハロゲン（Ｃ
−Ｘ）結合が熱分解してポリマー間の架橋が進行して不
溶化するためである。

【００９１】なお、加熱温度は、５０〜７００℃の範囲
が好ましく、７０〜５００℃の範囲がより好ましい。５
０℃未満の場合には、溶剤が充分に気化せず、一方７０
０℃を越えると被加工膜が変質するおそれがあるからで
ある。

【００９２】加熱雰囲気は特に限定されないが、ネット
ワーク状炭素重合体が酸化されてエッチング耐性が低下
する場合には、酸素濃度１０％以下、より好ましくは１
％以下の低酸素雰囲気中で加熱を行うことが望まれる。

【００９３】さらに、塗膜に対して加熱、あるいはエネ
ルギービームを照射してもよい。この場合には、マスク
材１６中に含まれる有機基が揮発あるいは炭化するの
で、よりエッチング耐性のある膜を得ることができる。
エネルギービームとしては、例えば、紫外光、Ｘ線、電
子ビーム、イオンビームなどを挙げることができる。紫
外線を照射する場合、４５０ｎｍ以下の波長が含まれて
いることが好ましく、照射量は０．１ｍＪ／ｃｍ² 以上
が好ましい。その理由は、４５０ｎｍを越える波長、あ
るいは０．１ｍＪ／ｃｍ² 未満の照射量では有機基の揮
発または炭化を充分に進行させることができないためで
ある。電子ビームを照射する場合、加速電圧は０．１〜
１０００ｋｅＶ、照射量は０．１μＣ／ｃｍ² 〜１００
００Ｃ／ｃｍ² の範囲が好ましい。加速電圧が０．１ｋ
ｅＶ未満では表層部分のみしか電子ビームが照射され
ず、一方１０００ｋｅＶを越えると、電子ビームがマス
ク材を透過して照射効率が著しく低下してしまう。ま
た、照射量が０．１μＣ／ｃｍ²未満では有機基の揮発
または炭化を充分に進行させることができず、一方１０
０００Ｃ／ｃｍ² を越えると処理時間の増大を招いてし
まう。なお、加熱あるいはエネルギービームの照射でネ
ットワーク状炭素重合体が酸化されてエッチング耐性が
低下する場合には、加熱およびエネルギービームの照射
は酸素濃度１０％以下、より好ましくは１％以下の低酸
素濃度雰囲気で行うことが望まれる。また、エネルギー
ビームの照射と加熱とは同時に行ってもよい。

【００９４】次に、マスク材１６上にレジスト溶液をス
ピンコート法などにより塗布し、ホットプレートあるい
はオーブンなどを用いて加熱して溶媒を気化させること
により、図１（ｂ）に示すようにレジスト膜１７を形成
する。レジスト膜１７の膜厚を薄くすれば、それだけ露
光時の露光量裕度、フォーカス裕度、あるいは解像度を
向上させることができる。そのため、レジスト膜１７の
膜厚は、マスク材１６を寸法制御性よくエッチングでき
る膜厚であれば薄いほうがよく、好ましくは１０〜１
０，０００ｎｍが望ましい。１０ｎｍ未満では、マスク
材を良好な形状でエッチングすることが難しく、一方、
１０，０００ｎｍを越えると、解像度の低下を招いてし
まう。

【００９５】レジスト膜１７を形成するためのレジスト
組成物としては、可視光、紫外光などの露光によりパタ
ーニング可能な組成物であれば特に限定はされず、ポジ
型またはネガ型を選択して用いることができる。ポジ型
のレジスト組成物としては、例えば、ナフトキノンジア
ジドとノボラック樹脂とを含有するレジスト組成物（Ｉ
Ｘ−７７０、ＪＳＲ社製）、ｔ−ＢＯＣで保護したポリ
ビニルフェノール樹脂と酸発生剤とを含有する化学増幅
型レジスト組成物（ＡＰＥＸ−Ｅ、シップレー社製）、
およびターシャリブチルメタクリレートを共重合させた
ポリビニルフェノール樹脂と酸発生剤とを含有するレジ
スト組成物（ＵＶIIＨＳ、シップレー社製）などが挙げ
られる。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と光酸発生剤とを含
有する化学増幅型レジスト（ＳＮＲ２００，シップレー
社製）、およびポリビニルフェノールとビスアジド化合
物とを含有するレジスト（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。

【００９６】なお、レジストパターンをマスク材１６に
転写する際に、通常の有機レジストを用いてマスク材１
６がレジストパターンに対してエッチングされにくい場
合は、シリコンを含有したレジストを用いることが好ま
しい。この場合、シリコンの含有量はレジスト中の固形
分１００重量部に対して１〜５０重量部が好ましい。１
重量部未満では充分なエッチング耐性を得ることができ
ず、５０重量部を越えるとレジストの安定性がなくなっ
てしまう。

【００９７】次に、レジスト膜１７等が形成されたウェ
ハー基板１０にパターン露光を行う。露光光の光源とし
て、例えば紫外光、Ｘ線、電子ビーム、イオンビームな
どが挙げられる。具体的には紫外光としては、水銀灯の
ｇ線（波長＝４３６ｎｍ）、ｉ線（波長＝３６５ｎ
ｍ）、あるいはＸｅＦ（波長＝３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ
（波長＝３０８ｎｍ）、ＫｒＦ（波長＝２４８ｎｍ）、
ＫｒＣｌ（波長＝２２２ｎｍ）、ＡｒＦ（波長＝１９３
ｎｍ）、およびＦ₂ （波長＝１５１ｎｍ）等のエキシマ
レーザーが挙げられる。必要に応じて、ホットプレー
ト、オーブンなどを用いてポストエクスポージャーベー
クを行ってよい。

【００９８】次いで、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムヒドロキサイド）、コリンなどのアルカリ現像液で
現像処理を行うことにより、図１（ｃ）に示すようなレ
ジストパターン１７ａが形成される。

【００９９】得られたレジストパターン１７ａをエッチ
ングマスクとして用いて、マスク材１６をドライエッチ
ングすることによりレジストパターン１７ａをマスク材
１６に転写して、図２（ａ）に示すようなマスク材パタ
ーン１６ａ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ない。ソースガスは特
に限定されることはないが、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など
を使用することができる。

【０１００】さらに、レジストパターン１７ａおよびマ
スク材パターン１６ａをエッチングマスクとして用い
て、被加工膜としての金属配線層１５をエッチングする
ことにより、図２（ｂ）に示すような金属配線パターン
１５ａが形成される。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
イオンエッチング、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ものではな
い。

【０１０１】本発明のネットワーク状炭素重合体を用い
て形成されたマスク材１６は、スパッタリングされにく
いカーボン原子で基本骨格が構成されるため、エッチャ
ントの種類によることなく充分なエッチング耐性が得ら
れる。その結果、マスク材パターン１６ａの肩落ちや後
退を防ぐことができ、高い異方性をもって被加工膜１５
を加工することができる。この工程では、レジストパタ
ーン１７ａを除去して、マスク材パターン１６ａのみを
エッチングマスクとして用いて被加工膜１５をエッチン
グしてもよい。特に、高アスペクト比で超微細に被加工
膜１５を加工する際は、マスク材パターン１６ａを形成
した後、別装置あるいは同一装置にてマスク材パターン
１６ａ上のレジストパターン１７ａを除去し、加工の際
のエッチングマスクのアスペクト比を下げることが好ま
しい。この場合、被加工膜１５を加工する際のエッチン
グマスクとなるのは、レジストパターンが転写されたマ
スク材パターン１６ａのみであるので、アスペクト比を
小さく抑えることができ、マイクロローディング効果を
抑えることができる。

【０１０２】次に、エッチング後に残ったレジストパタ
ーン１７ａとマスク材パターン１６ａとを剥離除去し
て、図２（ｃ）に示す構造を得る。剥離方法としては、
特に限定されることはないが、本発明のネットワーク状
炭素重合体を用いて形成されたマスク材は無機原子を含
まないため、レジストパターンの剥離工程で使われてい
る方法、すなわち、アッシャーなどで酸素ラジカルを照
射する、あるいは硫酸と過酸化水素との混合液に浸漬し
て灰化することによって、レジストパターン１７ａおよ
びマスク材パターン１６ａを容易に剥離することができ
る。

【０１０３】さらに本発明では、無機原子を含む中間層
をマスク材１６とレジスト膜１７との間に形成してもよ
い。無機原子としては、特に限定されることはなく、Ｓ
ｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕなどを挙げることができる。
これらの原子が中間層固形分１００重量部に対して５〜
８０重量部含まれていることが好ましい。無機原子の含
有量が５重量部未満では中間層パターンをマスク材１６
に転写する際に中間層パターンのエッチング耐性が充分
に得られないおそれがある。一方、８０重量部を越える
と、塗布法で中間層を形成することが困難になり、プロ
セスコストの増大を招いてしまうためである。

【０１０４】中間層の膜厚は、１０〜１０００ｎｍが好
ましい。１０ｎｍ未満ではレジストパターンを中間層に
転写して得た中間層パターンをさらにマスク材に転写す
る際に、中間層パターンが削れてなくなったり、肩落ち
が生じ寸法制御性よくエッチングすることが困難とな
る。一方１０００ｎｍを越えると、レジストパターンを
寸法変換差を抑えて被加工膜に転写することが難しくな
る。

【０１０５】中間層を形成した後には、中間層を形成し
なかった場合と同様にして、中間層上にレジスト膜を形
成し、パターン露光を行ってレジストパターンを得る。

【０１０６】得られたレジストパターンをエッチングマ
スクとして用いて中間層をエッチングし、レジストパタ
ーンを中間層に転写することにより中間層パターンを形
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。

【０１０７】次に、中間層パターンをエッチングマスク
として用いてマスク材をエッチングし、レジストパター
ンを中間層に転写してマスク材パターンを得る。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イオンエッチング、またはＥＣ
Ｒ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。ソースガスについては限定さ
れることはないが、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などを使用するこ
とができる。

【０１０８】その後、中間層を形成しない場合と同様に
して、マスク材パターンをエッチングマスクとして用い
て被加工膜上にドライエッチングすることにより、マス
ク材パターンを被加工膜に転写する。本発明のネットワ
ーク状炭素重合体により形成されたマスク材は、カーボ
ン原子で基本骨格が構成されるためスパッタリングされ
にくく、エッチャントの種類によらず充分なエッチング
耐性がある。その結果、マスク材パターンの肩落ちや後
退を防ぐことができ、寸法制御性よく被加工膜を加工す
ることができる。また、レジストパターンを除去して中
間層パターンとマスク材パターンとをマスクとして用い
て被加工膜をエッチングしてもよい。

【０１０９】最後に、中間層を形成しない場合と同様に
して、エッチング後に残ったレジストパターンとマスク
材パターンとを剥離除去する。

【０１１０】以上のように、第１のパターン形成方法に
おいては、特定のネットワーク状炭素重合体を含有する
マスク材をレジスト膜の下層に形成している。本発明で
形成されるマスク材は、高いエッチング耐性を有してい
るので、レジスト膜厚を薄くしても被加工膜を異方性よ
く加工することができる。しかも、マスク材は湿式方法
で正常に塗布することができ、被加工膜を加工後には灰
化処理で剥離することができる。

【０１１１】次に、本発明の第２のパターン形成方法に
ついて、図面を参照して説明する。

【０１１２】図３および図４は、本発明の第２のパター
ン形成方法の一例を表す工程断面図である。

【０１１３】まず、図３（ａ）に示すように、ウェハー
基板２０上に形成された被加工膜２６上にマスク材２７
を形成する。被加工膜としては、前述の第１の発明のパ
ターン形成方法で説明したようなものが挙げられるが、
これらに限定されることはない。

【０１１４】図３（ａ）に示す例においては、被加工膜
２６は、絶縁膜２１および金属配線層２５を介してウェ
ハー基板２０上に形成されている。絶縁膜２１は、例え
ばＳｉＯ₂ 膜、ＴＥＯＳ酸化膜等により形成することが
でき、その膜厚は３００ｎｍ程度である。また、金属配
線層２５は、ＴｉＮ層２２、Ｔｉ層２３および０．５％
Ｃｕ−Ａｌ層２４を含む積層構造である。

【０１１５】第２のパターン形成方法においては、下地
パターンに対して位置補正を行うので、被加工膜下層に
下地パターンが形成されている。具体的には、図３
（ａ）に示されるように下地パターンは、被加工膜の下
層の金属配線層２５に設けられ、ＡＭで表されている。
こうした下地パターンは、被加工膜に形成されていても
よい。さらに、下地パターンの大きさ、形状は特に限定
されず、適宜決定することができる。

【０１１６】マスク材２７は、第１のパターン形成方法
と同様の材料を用いて、同様の手法により被加工膜２６
上に形成することができる。

【０１１７】次いで、マスク材２７上にレジスト溶液を
スピンコート法などにより塗布し、ホットプレートある
いはオーブンなどを用いて加熱して溶媒を気化させるこ
とにより、図３（ｂ）に示すようにレジスト膜２８を形
成する。レジスト膜２８を形成するためのレジスト組成
物やその形成方法、およびレジスト膜の膜厚は、第１の
パターン形成方法で説明したものと同様である。

【０１１８】第１のパターン形成方法の場合と同様の理
由から、固形分１００重量部に対して１〜５０重量部の
シリコンを含有したレジストを用いることもできる。

【０１１９】次に、図３（ｃ）に示すように、レジスト
膜２８等が形成されたウェハー基板２０に可視光を含む
アライメント光ＡＬを照射して、下地パターンＡＭの位
置情報の検出を行う。アライメント光ＡＬは、レジスト
膜２８を感光させないように照射することが好ましく、
波長範囲は３００〜８００ｎｍのいずれかの波長を含む
ことが好ましい。その理由は、３００ｎｍ未満の波長で
はレジストが感光してしまい、一方８００ｎｍを越える
波長では下地パターンが微細になると位置検出を行うこ
とが困難になるためである。

【０１２０】本発明で用いられるネットワーク状炭素重
合体は、主鎖中の炭素原子間の結合にπ結合が混成して
いないため、可視光領域での吸収が小さい。したがっ
て、下地パターンＡＭからのアライメント光の戻り光を
用いて高精度に位置検出を行うことができる。

【０１２１】次に、図４（ａ）に示すようにレジストパ
ターン２８ａを形成する。レジストパターンの形成に当
たっては、まず、上述した位置情報に基づいて、露光す
るパターンの位置補正を行ってレジスト膜２８に対して
パターン露光を行なう。露光光の光源として、例えば紫
外光、Ｘ線、電子ビーム、イオンビーム等、第１のパタ
ーン形成方法の場合と同様の光源を用いることができ
る。必要に応じて、ホットプレート、オーブンなどを用
いてポストエクスポージャーベークを行ってもよい。

【０１２２】次いでＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキサイド）、コリンなどのアルカリ現像液で現
像処理を行うことによりレジストパターン２８ａが形成
される。下地パターンＡＭの位置検出を高精度に行うこ
とができたため、下地パターンに対して高精度の重ね合
わせ精度でレジストパターン２８ａを形成することがで
きる。

【０１２３】次にレジストパターン２８ａをエッチング
マスクとして用いて、マスク材２７をドライエッチング
することによりレジストパターン２８ａをマスク材２７
に転写して、図４（ｂ）に示すようなマスク材パターン
２７ａを形成する。エッチング方式およびソースガスと
しては、第１のパターン形成方法の場合と同様のものを
用いることができる。

【０１２４】次いで、レジストパターン２８ａおよびマ
スク材パターン２７ａをエッチングマスクとして用いて
被加工膜２６をドライエッチングすることにより、図４
（ｃ）に示すようにマスク材パターン２７ａを被加工膜
２６に転写する。こうして被加工膜パターン２６ａが形
成される。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イオンエッチ
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ものではない。

【０１２５】本発明のネットワーク状炭素重合体を用い
て形成されたマスク材２７は、スパッタリングされにく
いカーボン原子で基本骨格が構成されるため、エッチャ
ントの種類によることなく充分なエッチング耐性が得ら
れる。その結果、マスク材パターン２７ａの肩落ちや後
退を防ぐことができ、高い異方性をもって被加工膜２６
を加工することができる。この工程では、レジストパタ
ーン２８ａを除去して、マスク材パターン２７ａのみを
エッチングマスクとして用いて被加工膜２６をエッチン
グしてもよい。特に、高アスペクト比で超微細に被加工
膜２６を加工する際は、マスク材パターン２７ａを形成
した後、別装置あるいは同一装置にてマスク材パターン
２７ａ上のレジストパターン２８ａを除去し、加工の際
のエッチングマスクのアスペクト比を下げることが好ま
しい。この場合、被加工膜２６を加工する際のエッチン
グマスクとなるのは、レジストパターンが転写されたマ
スク材パターン２７ａのみであるので、アスペクト比を
小さく抑えることができ、マイクロローディング効果を
抑えることができる。

【０１２６】次に、エッチング後に残ったレジストパタ
ーン２８ａとマスク材パターン２７ａとを剥離除去し
て、図４（ｄ）に示す構造を得る。剥離方法としては、
特に限定されることはないが、本発明のネットワーク状
炭素重合体を用いて形成されたマスク材は無機原子を含
まないため、レジストパターンの剥離工程で使われてい
る方法、すなわち、アッシャーなどで酸素ラジカルを照
射する、あるいは硫酸と過酸化水素との混合液に浸漬し
て灰化することによって、レジストパターン２８ａおよ
びマスク材パターン２７ａを容易に剥離することができ
る。

【０１２７】さらに第２のパターン形成方法において
も、無機原子を含む中間層をマスク材２７とレジスト膜
２８との間に形成することができる。中間層の材質およ
び膜厚は、第１のパターン形成方法の場合と同様であ
る。中間層を形成した後には、中間層を形成しなかった
場合と同様にして、中間層上にレジスト膜を形成し、下
地パターンの位置情報の検出を行った後、位置情報の検
出結果に基づいて、露光するパターンの位置補正を行っ
てレジスト膜に対してパターン露光を行ってレジストパ
ターンを得る。中間層を形成した場合も、前述の中間層
を形成しなかった場合と同様に高精度の位置合わせを行
うことができる。

【０１２８】得られたレジストパターンをエッチングマ
スクとして中間層をエッチングしてレジストパターンを
中間層に転写することにより中間層パターンを得、さら
に中間層パターンをエッチングマスクとして用いてマス
ク材をエッチングしてマスク材パターンを得る。この場
合のエッチング方式およびソースガスは、上述したもの
と同様である。

【０１２９】さらに、上述と同様の手法によりマスク材
パターンをエッチングマスクとして用いて被加工膜をド
ライエッチングすることにより、マスク材パターンを被
加工膜に転写する。本発明のネットワーク状炭素重合体
により形成されたマスク材は、カーボン原子で基本骨格
が構成されるためスパッタリングされにくく、エッチャ
ントの種類によらず充分なエッチング耐性がある。その
結果、マスク材パターンの肩落ちや後退を防ぐことがで
き、寸法制御性よく被加工膜を加工することができる。
また、レジストパターンを除去して中間層パターンとマ
スク材パターンとをマスクとして被加工膜をエッチング
してもよい。

【０１３０】最後に、中間層を形成しない場合と同様に
して、エッチング後に残ったレジストパターンとマスク
材パターンとを剥離除去する。

【０１３１】以上のように、第２のパターン形成方法に
おいては、特定のネットワーク状炭素重合体を含有する
マスク材をレジスト膜の下層に形成している。本発明で
形成されるマスク材は、高いエッチング耐性を有してい
るので、レジスト膜厚を薄くしても、被加工膜を異方性
よく加工することができる。しかも、マスク材は湿式方
法で正常に塗布することができ、被加工膜を加工後には
灰化処理で剥離することができる。

【０１３２】加えて、アライメント光に対して透明性を
有しているので、下地パターンに対して高精度の位置合
わせを行ってレジストパターンを形成することが可能と
なる。

【０１３３】次に、本発明の第３のパターン形成方法に
ついて、図面を参照して説明する。

【０１３４】図５および図６は、本発明の第３のパター
ン形成方法の一例を表す工程断面図である。

【０１３５】まず、図５（ａ）に示すように、ウェハー
基板３０上に形成された被加工膜３１上に反射防止膜３
２を形成する。被加工膜としては、前述の第１の発明の
パターン形成方法で説明したようなものが挙げられる
が、これらに限定されることはない。

【０１３６】反射防止膜３２は、以下に説明するような
材料を用いて、所定の膜厚で形成することができる。

【０１３７】次いで、反射防止膜３２上にレジスト溶液
をスピンコート法などにより塗布し、ホットプレートあ
るいはオーブンなどを用いて加熱して溶媒を気化させる
ことにより、図５（ｂ）に示すようにレジスト膜３３を
形成する。レジスト膜３３を形成するためのレジスト組
成物やその形成方法、およびレジスト膜の膜厚は、第１
のパターン形成方法で説明したものと同様である。

【０１３８】得られたレジスト膜３３に対してパターン
露光、現像処理を施して図５（ｃ）に示すようにレジス
トパターン３３ａを形成する。露光光源および現像液と
しては、すでに第１のパターン形成方法で説明したもの
を用いることができる。さらに必要に応じて現像処理に
先だって、ホットプレート、オーブンなどを用いてポス
トエクスポージャーベークを行ってもよい。

【０１３９】第３のパターン形成方法においては、こう
して得られたレジストパターン３３ａを鋳型パターンと
して用いることができる。この場合、鋳型パターンであ
るレジストパターン３３ａと被加工膜との間には、反射
防止膜や帯電防止膜等のレジスト下層膜を介在させても
よい。また、第３のパターン形成方法においては、鋳型
パターンは、反射防止膜パターンまたは犠牲膜パターン
を含んでいてもよい。

【０１４０】反射防止膜パターンを含む鋳型パターン
は、例えば、次のような方法で形成することができる。
すなわち、被加工膜上に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止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および現像処理を施し
てレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパ
ターンを前記反射防止膜パターンに転写して反射防止膜
パターンを形成する工程とを具備する方法である。反射
防止膜パターンを形成するための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、および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ず、任意の方
式で加工することができる。

【０１４１】反射防止膜を形成するための材料として
は、反射防止膜の露光波長での複素屈折率が１．０≦ｎ
≦２．５、０．０５≦ｋ≦１．０の範囲にあれば、特に
限定されることはない。例えば、酸化タングステン、酸
化チタン、酸化アルミニウムなどの酸化金属；有機基修
飾酸化タングステン、有機基修飾酸化チタン、有機基修
飾酸化アルミニウムなどの有機基修飾酸化金属；ポリシ
ラン、ポリシレン、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポ
リイミド、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリスチレ
ン、ノボラック、ポリビニルフェノールなどの有機化合
物が挙げられる。これらの化合物をアセトン、メチルエ
チルケトン、シクロヘ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、イソプロパノ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、ナフサなどの有機溶
媒に溶解して、溶液材料を調製する。得られた溶液材料
を、スピンコーティング法などでウェハー基板上に成膜
した後、ホットプレート、オーブンなどを用いて加熱し
て反射防止膜を形成する。これら塗布法で成膜できる反
射防止膜のほうが、成膜が簡易であるため好ましいが、
スパッター法、蒸着法、ＣＶＤ法などでＳｉＯ_x Ｎ_y Ｃ
_z （０≦ｘ≦５，０≦ｙ≦５，０≦ｚ≦５）、カーボン
などを成膜してもよい。また、その膜厚は特に限定され
ないが、１０〜５０００ｎｍが好ましい。反射防止膜の
膜厚が１０ｎｍ未満では反射を充分に抑制することがで
きず、一方５０００ｎｍを越えると、反射防止膜のエッ
チングの際に加工変換差が発生して、寸法制御性よく被
加工膜を加工することが困難になるからである。

【０１４２】また、犠牲膜パターンを含む鋳型パターン
は、例えば、次のような方法で形成することができる。
すなわち、被加工膜上に犠牲膜を形成する工程と、前記
犠牲膜上に反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止
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および現像処理を施してレジストパ
ターンを形成する工程と、前記レジストパターンを前記
反射防止膜および前記犠牲膜に転写して、反射防止膜パ
ターンおよび犠牲膜パターンを形成する工程とを具備す
る方法である。犠牲膜パターンを形成するためのエッチ
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、および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
れず、任意の方式で加工することができる。この場合、
反射防止膜および犠牲膜をエッチングする条件は、同一
でも異なっていてもよい。

【０１４３】犠牲膜を形成するための材料としては、レ
ジストパターンに対して高速でエッチングできるもので
あれば特に限定されることはない。レジストパターンと
犠牲膜との選択比としては、犠牲膜がレジストパターン
に対して少なくとも１．５倍以上速くエッチングできる
ことが好ましい。１．５倍未満の場合には、犠牲膜の加
工途中でレジストパターンが削れてなくなるおそれがあ
る。また、犠牲膜が露光波長に対して吸収を有してもよ
く、この場合には、犠牲膜を反射防止膜として作用させ
ることができる。このため、犠牲膜上に反射防止膜を形
成する必要がなくなり、工程簡略化の観点から好まし
い。

【０１４４】犠牲膜の材料としては、酸化タングステ
ン、酸化チタン、酸化アルミニウムなどの酸化金属；有
機基修飾酸化タングステン、有機修飾酸化チタン、有機
基修飾酸化アルミニウムなどの有機基修飾酸化金属；ポ
リシラン、ポリシレン、ポリシロキサン、ポリシラザ
ン、ポリイミド、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリス
チレン、ノボラック、ポリビニルフェノールなどの有機
化合物が挙げられる。これらの化合物を、アセトン、メ
チルエチルケトン、シクロヘ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、イソプロパノ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、ナフサな
どの有機溶媒に溶解して溶液材料を調製する。得られた
溶液材料をスピンコーティング法などでウェハー基板上
に成膜した後、ホットプレート、オーブンなどを用いて
加熱して犠牲膜を得る。これら塗布法で成膜できる犠牲
膜のほうが、成膜が簡易であるため好ましいが、スパッ
ター法、蒸着法、ＣＶＤ法などでアルミニウム、タング
ステン、カッパーなどの金属、ＳｉＯ_x Ｎ_y Ｃ_z （０≦
ｘ≦５，０≦ｙ≦５，０≦ｚ≦５）、カーボンなどを成
膜してもよい。また、犠牲膜の膜厚は、５０〜５０００
ｎｍが好ましい。犠牲膜の膜厚が５０ｎｍ未満ではアス
ペクト比の高い鋳型パターンを形成することができず、
一方５０００ｎｍを越えると、犠牲膜のエッチングの際
に加工変換差が発生して、寸法制御性よく被加工膜を加
工することが困難になるからである。

【０１４５】上述したような鋳型パターンとしてのレジ
ストパターン３３ａを形成した後、図５（ｄ）に示すよ
うに、鋳型パターン３３ａの間にマスク材３４を埋め込
む。マスク材３４の形成に当たっては、まず、前述の一
般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）で表される繰り返し単
位を有するネットワーク状炭素重合体を含有するマスク
材溶液を、所定の有機溶剤に溶解して調製する。用い得
る有機溶剤としては、レジストパターンを溶解しないも
のであれば、特に限定されることはない。具体的には、
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
ン、シクロヘ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、イソプロパノール等のア
ルコール系溶剤；その他アニソール、トルエン、キシレ
ン、ナフサなどが挙げられる。得られた溶液を鋳型パタ
ーン上に塗布して、塗膜を形成する。

【０１４６】なお、溶液をレジストパターン３３ａ上に
塗布した際に、レジストパターン上部がマスク材３４で
覆われる場合は、エッチバック、あるいは機械的化学的
研磨などを行って、レジストパターン３３ａ上部に残っ
ているマスク材３４を除去することが好ましい。

【０１４７】第３のパターン形成方法において用いられ
得るネットワーク状炭素重合体の重量平均分子量は特に
限定されないが、２００〜２００，０００が好ましい。
分子量が２００未満ではレジストの溶媒にマスク材が溶
解してしまい、一方、２００，０００を越えると、有機
溶剤に溶解しにくく、溶液材料を調製しにくくなるため
である。さらに、ネットワーク状炭素重合体は１種類に
限ることなく、数種類の化合物を混合して用いてもよ
い。

【０１４８】マスク材３４を形成するためのマスク材溶
液には、必要に応じて他の成分を配合してもよい。例え
ば、被加工膜への密着性を向上させるための密着性向上
剤、架橋剤など、第１のパターン形成方法で説明したよ
うな成分を配合することができる。

【０１４９】以上の方法で塗布材料を調製し、レジスト
パターン３３ａが形成された被加工膜上に例えばスピン
コーティング法などで溶液材料を塗布して、鋳型パター
ン間にマスク材溶液を埋め込む。本発明において用いら
れるネットワーク状炭素重合体は、繰り返し単位中に有
機基を有しているので有機溶剤に溶解しやすくなり、埋
め込みを正常に行うことができる。

【０１５０】続いて、ホットプレート、オーブンなどを
用いて加熱して溶剤を気化させて、図５（ｄ）に示すよ
うにレジストパターン３３ａ間にマスク材３４を配置す
ることができる。

【０１５１】次に、加熱、あるいはエネルギービームを
照射してレジストを分解した後、現像処理を行ってレジ
ストパターン３３ａを溶解除去することで、図６（ａ）
に示すようにマスク材パターン３４ａを形成する。加熱
する際には、ホットプレート、オーブンなどを好適用い
ることができ、温度範囲は１００〜２５０℃が好まし
い。１００℃未満ではレジストの分解が進行せず、一
方、２５０℃を越えると架橋が起こってしまう。

【０１５２】エネルギービームとしては、例えば、紫外
光、Ｘ線、電子ビーム、イオンビームなどが挙げられ
る。紫外光を照射する場合、４５０ｎｍ以下の波長が含
まれていることが好ましく、照射量は０．１ｍＪ／ｃｍ
² 以上が好ましい。その理由は、４５０ｎｍを越える波
長、あるいは０．１ｍＪ／ｃｍ² 未満の照射量ではレジ
ストの分解を充分に進行させることができないためであ
る。電子ビームを照射する場合、加速電圧は０．１〜１
０００ｋｅＶ、照射量は０．１μＣ／ｃｍ² 〜１０，０
００Ｃ／ｃｍ² の範囲が好ましい。加速電圧が０．１ｋ
ｅＶ未満では表層部分のみしか電子ビームが照射され
ず、１０００ｋｅＶを越えると電子ビームがマスク材を
透過して照射効率が著しく低下してしまう。また、照射
量が０．１μＣ／ｃｍ² 未満ではレジストの分解を進行
させることができず、１０，０００Ｃ／ｃｍ² を越える
と処理時間の増大を招いてしまう。

【０１５３】次いで、マスク材パターン３４ａをエッチ
ングマスクとして用いて、反射防止膜３２をエッチング
し、図６（ｂ）に示すような反射防止膜パターン３２ａ
を得る。除去方法は限定されることなく、ウェットエッ
チングあるいはドライエッチングなどが挙げられる。犠
牲膜を反射防止膜の下層に形成した場合にも、同様にし
て除去し、犠牲膜パターンを形成する。

【０１５４】得られた反射防止膜パターン３２ａおよび
マスク材パターン３４ａをエッチングマスクとして用い
て被加工膜３１をドライエッチングすることにより、マ
スク材パターン３４ａを被加工膜３１に転写して図６
（ｃ）に示すような被加工膜パターン３１ａを形成す
る。

【０１５５】最後に、エッチング後に残ったマスク材パ
ターン３４ａを剥離して、図６（ｄ）に示すような構造
を得る。

【０１５６】第３のパターン形成方法においては、レジ
ストパターンの間をマスク材で埋め込んでマスク材パタ
ーンを形成するので、寸法変換差を生じることなく、レ
ジストパターンをマスク材に転写することができる。し
かも、用いられるマスク材は、カーボン原子を多く含む
ことに起因して充分なドライエッチング耐性を有してお
り、異方性よく被加工膜を加工することができる。

【０１５７】なお、本発明において架橋剤として用い得
る化合物は、場合によってはその化合物単独で、あるい
はそれを主成分とした組成物として用いて、上述したよ
うなマスク材を形成することができる。具体的には、分
子中に共役多重結合または三重結合を２つ以上有する重
合体であり、この場合の共役多重結合にはベンゾシクロ
ブタン構造も含まれる。

【０１５８】共役多重結合の構造の例としては、ポリイ
ン構造、ポリアセチレン構造、ポリジアセチレン構造、
エンイン構造、キュムレン構造、およびジエン構造など
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。こ
うした構造の具体例を以下に示す。

【０１５９】

【化２５】

【０１６０】（上記一般式中、ｎは正の整数である。） こうした化合物を含む塗膜を基板上に形成し、加熱処理
を施すとともにエネルギー線を照射して架橋させること
によって、不溶化膜が形成される。エネルギー線として
は、例えば光、ＥＢ、Ｘ線などを用いることができる。
得られる不溶化膜は、反射防止能を有しエッチングマス
クとして充分な特性を有する。

【０１６１】上述したような化合物を効果的に硬化させ
るために、触媒や架橋剤を配合してもよい。触媒として
はラジカル発生剤が好ましく、架橋剤としては、多重結
合、Ｓ−Ｓ結合、Ｓ−Ｈ結合、またはＳｉ−Ｈ結合を２
つ以上有する化合物であれば特に限定されず、任意のも
のを用いることができる。

【０１６２】またさらに、本発明において架橋剤として
用い得る石油系および石炭系ピッチ材料を用いて、上述
したようなマスク材を形成することもできる。この場
合、石油系および石炭系ピッチは、特に芳香族および脂
肪族系炭化水素溶剤に可溶な成分を分離精製して用いら
れる。精製されたピッチを含む塗膜を基板上に形成し、
加熱処理を施すとともにエネルギー線を照射して架橋さ
せることによって不溶化膜が形成される。エネルギー線
としては、例えば光、ＥＢ、Ｘ線などを用いることがで
きる。得られる不溶化膜は、反射防止能を有しエッチン
グマスクとして充分な特性を有する。また、エネルギー
線の照射等を施したことによって、不溶化膜の耐熱性お
よび耐溶剤性も高められる。

【０１６３】共役多重結合を有する化合物の場合と同様
に、触媒および架橋剤を配合してもよい。触媒としては
ラジカル発生剤が好ましく、架橋剤としては、多重結
合、Ｓ−Ｓ結合、Ｓ−Ｈ結合、またはＳｉ−Ｈ結合を２
つ以上有する化合物であれば特に限定されず、任意のも
のを用いることができる。

【０１６４】こうした化合物を用いて、上述したような
第１ないし第３のパターン形成方法で説明したようなマ
スク材を形成した場合も、被加工膜を異方性よく加工す
ることができ、前述と同様の効果が得られる。

【０１６５】

【実施例】以下に、具体例を示して本発明をさらに詳細
に説明する。

【０１６６】（実施例Ｉ）本実施例においては、第１の
パターン形成方法について述べる。

【０１６７】（実施例Ｉ−１）以下、図１および図２を
参照しつつ本実施例を説明する。

【０１６８】まず、シリコンウェハー１０上に厚さ３０
０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜１１をスパッター法により形成し
た。このＳｉＯ₂ 膜１１上に、被加工膜としての金属配
線層１５をスパッター法により形成した。金属配線層１
５は、ＴｉＮ膜１２（膜厚：４０ｎｍ）、Ｔｉ膜１３
（膜厚：５ｎｍ）、０．５％−Ｃｕ−Ａｌ膜１４（膜
厚：２３０ｎｍ）、Ｔｉ膜１３（膜厚：１０ｎｍ）、お
よびＴｉＮ膜１２（膜厚：２０ｎｍ）が順次形成された
積層構造である。

【０１６９】得られた被加工膜である金属配線層１５の
上に、以下の（Ｓ１）〜（Ｓ６）に示す手法を用いて、
図１（ａ）に示したようなマスク材１６をそれぞれ形成
した。

【０１７０】（Ｓ１）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ１−１］で表される重量平均分子量１
２，０００の化合物（ｎ／ｍ＝１／１）１ｇを、クメン
９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。このマスク材
溶液を被加工膜（金属配線層）１５上にスピンコーティ
ング法により塗布した後、窒素雰囲気中（酸素濃度５０
ｐｐｍ以下）、３３０℃で６０秒間加熱してマスク材を
形成した。

【０１７１】（Ｓ２）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ１−１３］で表される重量平均分子量
１，０００の化合物（ｍ／ｎ／ｋ＝１／１／１）０．９
ｇを、クメン９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。
このマスク材溶液を用いる以外は、前述の（Ｓ１）と同
様にしてマスク材を形成した。

【０１７２】（Ｓ３）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ２−１］で表される重量平均分子量
１，０００の化合物（ｍ／ｎ／ｋ＝１／１／１）０．９
ｇを、クメン９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。
このマスク材溶液を用いる以外は、前述の（Ｓ１）と同
様にしてマスク材を形成した。

【０１７３】（Ｓ４）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ３−１］で表される重量平均分子量
１，５００の化合物０．９ｇ、および架橋剤として前記
化学式［ＬＫ−５］で表される化合物０．１ｇを、クメ
ン９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。このマスク
材溶液を用いる以外は、前述の（Ｓ１）と同様にしてマ
スク材を形成した。

【０１７４】（Ｓ５）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ３−１２］で表される重量平均分子量
１，４００の化合物（ｍ／ｎ／ｋ＝１／１／１）０．９
ｇを、クメン９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。
このマスク材溶液を用いる以外は、前述の（Ｓ１）と同
様にしてマスク材を形成した。

【０１７５】（Ｓ６）ネットワーク状炭素重合体として
前記化学式［ＣＰ４−５］で表される重量平均分子量
１，３００の化合物０．８５ｇ、架橋剤として前記化学
式［ＬＫ−５］で表される化合物０．１ｇ、および架橋
助剤としてシリルペルオキサイド０．０５ｇを、クメン
９ｇに溶解してマスク材溶液を調製した。このマスク材
溶液を用いる以外は、前述の（Ｓ１）と同様にしてマス
ク材を形成した。

【０１７６】各マスク材の膜厚は、いずれも３００ｎｍ
とした。

【０１７７】塗膜の状態を目視で観察したところ、いず
れのマスク材も正常に塗布が成されていた。さらに、原
子間力顕微鏡を用いてマスク材表面の凹凸を調べた。凹
凸の頂点と谷との差を測定した結果を下記表１に示す。

【０１７８】いずれのマスク材も、凹凸の高さは１ｎｍ
以下と測定精度以下で平坦な膜が得られた。露光光とし
て用いる波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーに対
する複素屈折率を分光エリプソを用いて測定し、その結
果を下記表１に示す。

【０１７９】

【表１】

【０１８０】いずれのマスク材も、波長１９３ｎｍの光
に対して吸収を有しているので、被加工膜からレジスト
膜への露光光の反射を抑制して反射防止膜として好適に
作用する。

【０１８１】次に、各マスク材１６上にレジスト溶液を
スピンコーティング法により塗布し、ホットプレート上
で１４０℃で９０秒間のベーキングを行って、図１
（ｂ）に示すようなレジスト膜１７を形成した。ここで
用いたレジスト溶液は、重量平均分子量１２，０００の
抑止剤樹脂としての化合物［Ｐ−１］９．９ｇと、酸発
生剤としての化合物［ＰＡＧ−１］０．１ｇとを乳酸エ
チル９０ｇに溶解してなるポジ型化学増幅型レジストで
ある。用いた化合物を以下に示す。

【０１８２】

【化２６】

【０１８３】得られたレジスト膜１７の膜厚は１５０ｎ
ｍである。

【０１８４】このレジスト膜１７に対し、ＡｒＦエキシ
マレーザーを光源とする露光装置を用いてパターン露光
を行った後、ホットプレートを用いて１４０℃で９０秒
間のベーキングを施した。ベーキング後のレジスト膜１
７に、０．２１規定のテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシドを用いて現像処理を施すことにより、図１（ｃ）
に示すような０．１３μｍのラインアンドスペースのレ
ジストパターン１７ａを形成した。

【０１８５】レジストパターン１７ａの断面形状を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、いずれのマスク
材上でも、図１（ｃ）に示されるように定在波による波
打ち形状は確認されず、下地基板からの反射が抑えられ
ていることがわかる。

【０１８６】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、マスク材１６をエッチング
してレジストパターン１７ａをマスク材に転写すること
により、図２（ａ）に示すようにマスク材パターン１６
ａを形成した。エッチング条件は、ソースガスＯ₂ ＝１
００ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密度
３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。エッチング
時間は、プラズマ発光によって検出された終点に対して
３０％のオーバーエッチングになるように設定した。

【０１８７】さらに、マグネトロン型反応性イオンプラ
ズマエッチング装置を用いて、被加工膜としての金属配
線層１５をエッチングして、マスク材パターン１６ａを
金属配線層１５に転写することにより、図２（ｂ）に示
されるような金属配線パターン１５ａを得た。エッチン
グ条件は、ソースガスＢＣｌ₃ ／Ｃｌ₂ ＝１００／３０
ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密度３．０
Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。エッチング時間
は、プラズマ発光によって検出された終点に対して３０
％のオーバーエッチングになるように設定した。

【０１８８】エッチングを途中でやめてマスク材パター
ン１６ａのエッチレートを調べた。測定結果を前記表１
にまとめた。０．５％Ｃｕ−Ａｌ膜１４のエッチレート
は５２０ｎｍ／分であり、マスク材１６のエッチレート
は０．５％Ｃｕ−Ａｌ膜１４のレートと比べて充分に遅
く、マスク材として作用し得る。

【０１８９】最後に、ダウンフロー型のアッシング装置
を用いて金属配線層１５のエッチング後に残ったマスク
材パターン１６ａを剥離して、図２（ｃ）に示す構造を
得た。エッチング条件は、Ｏ₂ ＝１００ＳＣＣＭ、真空
度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密度＝１．５Ｗ／ｃｍ²、
基板温度＝３０℃とした。その結果、残渣が残ることな
くマスク材パターンを剥離することができた。剥離後に
得られた金属酸化膜パターン断面を走査型電子顕微鏡で
観察したところ、図２（ｃ）中に定義される金属配線パ
ターン１５ａのテーパー角ＴＰは、（Ｓ１）〜（Ｓ６）
の方法で形成したマスク材２６のいずれも８５°以上あ
り許容値の８５°を満たしており、異方性よく加工する
ことができた。これは、表から分かるように本発明で用
いたマスク材のエッチング耐性が高かったためと考えら
れる。

【０１９０】（比較例Ｉ−１）前述の実施例（Ｉ−１）
の方法で形成した被加工膜上に、以下の（Ｒ１）〜（Ｒ
４）の方法を用いて膜厚３００ｎｍのマスク材を形成し
た。

【０１９１】（Ｒ１）Ａｒ雰囲気中でグラファイトカー
ボンをターゲットとしたＤＣマグネトロンスパッタリン
グ法を用いて、膜厚４００ｎｍのマスク材を被加工膜上
に形成した。この際の成膜条件は、基板温度２５０℃、
圧力４×１０^-3ｔｏｒｒ、電力密度３．５Ｗ／ｃｍ² 、
アルゴン流量４０ＳＣＣＭとした。

【０１９２】（Ｒ２）カーボンブラック０．５ｇを乳酸
エチル９ｇに分散して分散液を得、さらにこの分散液に
ポリサルフォン０．５ｇを溶解してマスク材液を調製し
た。このマスク材溶液をスピンコーティング法を用いて
被加工膜上に塗布した後、ホットプレートを用いて２０
０℃６０秒間加熱を行ってマスク材を形成した。

【０１９３】（Ｒ３）フラーレン（Ｃ₆₀）０．２ｇを乳
酸エチル９ｇに分散させて分散液を得、さらにこの分散
液に重量平均分子量１２，０００のポリヒドロキシスチ
レン０．８ｇを溶解させてマスク材液を調製した。この
マスク材溶液をスピンコーティング法を用いて被加工膜
上に塗布した後、ホットプレートを用いて２００℃で６
０秒間加熱を行ってマスク材を形成した。

【０１９４】（Ｒ４）重量平均分子量１２，０００のノ
ボラック樹脂１ｇを乳酸エチル９ｇに溶解してマスク材
溶液を調製した。このマスク材溶液をスピンコーティン
グ法を用いて被加工膜上に塗布した後、ホットプレート
を用いて３５０℃で６０秒間加熱を行ってマスク材を形
成した。

【０１９５】（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で形成した
マスク材の表面状態を目視で観察したところ、ストリエ
ーションが発生して正常な塗布を行うことができなかっ
た。また、表面の凹凸を実施例（Ｉ−１）と同様の方法
を用いて測定した結果を前述の表１にまとめた。（Ｒ
１）および（Ｒ４）の方法で形成したマスク材の表面凹
凸は測定誤差の１ｎｍ以下の平坦度が得られているもの
の、（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で形成したマスク材
表面には１０〜３０ｎｍ程度の高さの凹凸がみられ、表
面が平坦な膜を得ることができなかった。

【０１９６】（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で正常に塗
布できないのは、カーボンブラックおよびフラーレンの
有機溶媒に対する溶解性が低いからであると考えられ
る。また、波長１９３ｎｍでの複素屈折率を測定した結
果を前述の表１に示した。（Ｒ１）〜（Ｒ４）のいずれ
も、波長１９３ｎｍの光に対して吸収性を有しており、
実施例と同様に反射防止膜として作用する。

【０１９７】次に、表面凹凸のない塗膜が得られた（Ｒ
１）および（Ｒ４）の方法で形成したマスク材を用い
て、金属配線層の加工を行った。

【０１９８】まず、マスク材上にレジストパターンを形
成し、マスク材のエッチングを行ってレジストパターン
をマスク材に転写してマスク材パターンを形成した。さ
らに、金属配線層のエッチングを行ってマスク材パター
ンを金属配線層に転写した。これらの工程は、実施例
（Ｉ−１）と同様の条件で行った。エッチングを途中で
やめて、マスク材のレートを調べた結果を前述の表１に
示した。

【０１９９】実施例（Ｉ−１）で形成したマスク材は、
ノボラック樹脂の１．４倍以上のエッチング耐性を有し
ており、スパッターカーボン並みの耐性があるといえ
る。さらに、実施例（Ｉ−１）と同様の剥離方法でエッ
チング後に残ったレジストパターンおよびマスク材を剥
離した。

【０２００】剥離後に得られた金属配線層の断面を走査
型電子顕微鏡を用いて観察し、図２（ｃ）中に定義した
金属配線層のテーパー角ＴＰを前述の表１に示した。ノ
ボラック樹脂をマスク材として用いた場合のテーパー角
は許容値の８５°を下回っており、異方性よく被加工膜
を加工することができなかった。また、本発明によるネ
ットワーク状炭素重合体をマスク材として用いた場合
は、スパッターカーボン並みに異方性よく加工できてい
ることがわかる。

【０２０１】以上のようにして、湿式方法で正常に塗布
できる有機マスク材を用いた薄膜加工方法により、レジ
スト膜厚を薄くしても、被加工膜を異方性よく加工する
ことが可能になった。

【０２０２】（実施例Ｉ−２）以下、図７ないし図９を
参照して、本実施例を説明する。

【０２０３】まず、実施例（Ｉ−１）と同様にして、絶
縁膜としてのＴＥＯＳ酸化膜１１および金属配線層１５
をシリコンウェハー１０上に順次形成した。

【０２０４】得られた被加工膜である金属配線層１５の
上に、前述の実施例（Ｉ−１）で説明した（Ｓ１）〜
（Ｓ６）と同様の手法を用いて、図７（ａ）に示したよ
うなマスク材１６をそれぞれ形成した。各マスク材１６
のベーキング後の厚さは、いずれも３００ｎｍである。

【０２０５】次に、各マスク材１６上に、中間層材料と
なる溶液をスピンコーティング法により塗布し、ホット
プレート上で２５０℃で９０秒間のベーキングを行っ
て、図７（ｂ）に示すような中間層１８を形成した。中
間層の膜厚は１００ｎｍである。ここで用いた中間層材
料は、エタノール９０ｇに、下記化学式［Ｓ−１］で表
される分子量２，０００のシリコン化合物１０ｇを溶解
してなる溶液である。

【０２０６】

【化２７】

【０２０７】得られた中間層１８上にレジスト溶液をス
ピンコーティング法により塗布し、ホットプレート上で
１４０℃で９０秒間のベーキングを行って、図７（ｃ）
に示すようなレジスト膜１７を形成した。レジスト膜の
膜厚は１５０ｎｍである。ここで用いたレジスト溶液
は、重量平均分子量１２，０００の抑止剤樹脂としての
化合物［Ｐ−２］９．９ｇと、酸発生剤としての化合物
［ＰＡＧ−２］０．１ｇとを乳酸エチル９０ｇに溶解し
てなるポジ型化学増幅型レジストである。用いた化合物
を以下に示す。

【０２０８】

【化２８】

【０２０９】続いて、実施例（Ｉ−１）と同様にしてＡ
ｒＦエキシマレーザーを光源とした露光装置を用いてパ
ターン露光を行った。そして、ホットプレートを用いて
１４０℃で９０秒間のベーキングを行った後、０．２１
規定の現像液を用いて現像処理を行い、図８（ａ）に示
すような０．１３μｍのラインアンドスペースパターン
を形成した。

【０２１０】レジストパターン１７ａの断面形状を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、レジストパター
ンの側壁には定在波による波打ち形状はみられず、下地
基板からの反射が抑えられていることがわかる。

【０２１１】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、中間層１８をエッチングし
てレジストパターン１７ａを中間層に転写することによ
り、図８（ｂ）に示されるような中間層パターン１８ａ
を形成した。エッチング条件は、ソースガスＣＦ₄ ／Ｏ
₂ ／Ａｒ＝３０／１００／１００ＳＣＣＭ、真空度４０
ｍＴｏｒｒ、励起電力密度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度
３０℃とした。エッチング時間は、プラズマ発光によっ
て検出された終点に対して３０％のオーバーエッチング
になるように設定した。

【０２１２】その後、マグネトロン型反応性イオンプラ
ズマエッチング装置を用いて、マスク材１６をエッチン
グして中間層パターン１８ａをマスク材に転写すること
により、図８（ｃ）に示されるようなマスク材パターン
１６ａを形成した。エッチング条件は、ソースガスＯ₂
＝１００ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密
度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。エッチン
グ時間は、プラズマ発光によって検出された終点に対し
て３０％のオーバーエッチングになるように設定した。

【０２１３】さらに、金属配線層１５をエッチングする
ことにより、図９（ａ）に示すようにマスク材パターン
１６ａを金属配線層１５に転写し、残ったマスク材パタ
ーン１６ａを剥離して、図９（ｂ）に示すような構造を
得た。エッチングおよび剥離は、実施例（Ｉ−１）と同
様の条件で行った。剥離後に得られた金属配線層パター
ン１５ａの断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察して、
図２（ｃ）で定義した金属配線層パターンのテーパー角
ＴＰを調べたところ、実施例（Ｉ−１）と同様に異方性
よく加工することができた。これは、本発明で用いたマ
スク材のエッチング耐性が高かったためと考えられる。

【０２１４】以上のように、本発明における有機マスク
材は、湿式方法で正常に塗布することができ、しかも充
分なエッチング耐性を有しているので、被加工膜を異方
性よく加工することが可能となった。

【０２１５】（実施例II）本実施例においては、第２の
パターン形成方法について説明する。

【０２１６】（実施例II−１）以下、図３および図４を
参照しつつ本実施例を説明する。

【０２１７】まず、シリコンウェハー２０上に厚さ３０
０ｎｍのＳｉＯ₂ 膜２１をスパッター法により形成し
た。このＳｉＯ₂ 膜２１上に、金属配線層２５をスパッ
ター法により形成した。金属配線層２５は、ＴｉＮ膜２
２（膜厚：４０ｎｍ）、Ｔｉ膜２３（膜厚：５ｎｍ）、
０．５％−Ｃｕ−Ａｌ膜２４（膜厚：２３０ｎｍ）、Ｔ
ｉ膜２３（膜厚：１０ｎｍ）、およびＴｉＮ膜２２（膜
厚：２０ｎｍ）が順次形成された積層構造である。金属
配線層２５には、長さ１０μｍ、幅０．６μｍ、深さ
０．２μｍの溝パターンからなる下地パターンが合わせ
マークＡＭとして形成されている。

【０２１８】金属配線層２５上には、被加工膜としての
ＴＥＯＳ酸化膜２６をＬＰＣＶＤ法により形成した後、
機械的化学的研磨法を用いて表面が平滑な層間絶縁膜を
形成した。金属配線層２５の表面から層間絶縁膜の表面
までの深さは４００ｎｍである。

【０２１９】得られた被加工膜であるＴＥＯＳ酸化膜２
６の上に、前述の実施例（Ｉ−１）で説明した（Ｓ１）
〜（Ｓ６）と同様の手法を用いて、図３（ａ）に示した
ようなマスク材２７をそれぞれ形成した。

【０２２０】各マスク材２７のベーキング後の厚さは、
いずれも３００ｎｍである。

【０２２１】塗膜の状態を目視で観察したところ、いず
れのマスク材も正常に塗布がなされていた。さらに、原
子間力顕微鏡を用いてマスク材表面の凹凸を調べた。凹
凸の頂点と谷との差を測定した結果を下記表２に示す。

【０２２２】凹凸の高さはいずれも１ｎｍ以下であり、
測定精度以下で平坦な膜が得られた。なお、本実施例に
おいては、露光光として波長２４８ｎｍの紫外光を用
い、下地パターン検出のためのアライメント光としては
波長５１５ｎｍの可視光を用いる。これらの波長での複
素屈折率を分光エリプソを用いて測定し、測定結果を下
記表２に示す。

【０２２３】

【表２】

【０２２４】表２に示されるように、マスク材２７は、
波長２４８ｎｍの光に対しては吸収があり、被加工膜２
６からレジスト膜への露光光の反射を抑制して反射防止
膜として好適に作用する。また、マスク材２７は波長５
１５ｎｍの光に対しては透明であるので、アライメント
マークの位置情報の検出を行うことができる。

【０２２５】次に、各マスク材２７上にレジスト溶液を
スピンコーティング法により塗布し、ホットプレート上
で１１０℃で９０秒間のベーキングを行うことにより、
図３（ｂ）に示すようなレジスト膜２８を形成した。こ
こで用いたレジスト溶液は、水酸基の３０％をトリメチ
ルシリルシランで置換した重量平均分子量１２，０００
の抑止剤樹脂としてのポリビニルフェノール９．９ｇ
と、酸発生剤としてのスルフォンイミド０．１ｇとを乳
酸エチル９０ｇに溶解してなるポジ型化学増幅型レジス
トである。

【０２２６】得られたレジスト膜２８の膜厚は１５０ｎ
ｍである。

【０２２７】次に、波長５１５ｎｍの可視光をアライメ
ント光ＡＬとして用いて、図３（ｃ）に示すように合わ
せマークＡＭの位置情報の検出を行った。位置情報の検
出に当たっては、図１０に示した光学系を用いて、合わ
せマークからの反射光の検出を行った。具体的には図１
０に示されるように、アライメント光ＡＬは、レンズ５
１およびミラー５２を経て合わせマークＡＭに照射さ
れ、合わせマークからの反射光５３は、レンズ５５を経
て検出器５４に到達する。

【０２２８】その結果、可視光が下地パターン付近を走
査すると、高いコントラストで位置情報の検出ができ
た。図１１には、（Ｓ１）の方法で形成したマスク材に
ついての信号強度のプロファイルを示す。入射したアラ
イメント光の強度Ｉ₀ を検出強度Ｉで除した比率で表さ
れるゲイン（＝Ｉ／Ｉ₀ ）の値を下記表３に示す。マス
ク材のｋ値が高いほど、コントラストが低下して下地パ
ターンの検出が困難になっている。これは、マスク材を
アライメント光が透過しにくくなっているためであると
考えられる。

【０２２９】次に、位置情報の検出結果に基づいて、露
光するパターンの位置補正を行った後、ＫｒＦエキシマ
レーザーを光源とした露光装置を用いてレジスト膜２８
にパターン露光を行った。次いで、ホットプレート上で
１１０℃で９０秒間のベーキングを施した後、０．２１
規定の現像液を用いて現像処理を行って、図４（ａ）に
示すような直径０．１３μｍのコンタクトホール２８ｂ
を形成した。

【０２３０】レジストパターン２８ａの断面形状を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、レジストパター
ンの側壁には定在波による波打ち形状は見られず、下地
基板からの反射が抑えられていることがわかる。また、
下地パターンＡＭとコンタクトホールパターンとの位置
ずれ量を測定した結果を下記表３に示す。いずれのマス
ク材についても、許容範囲内の１０ｎｍ以下の精度で位
置合わせができており、ギガビット級の半導体素子の製
造に必要とされる重ね合わせ精度を実現することができ
た。

【０２３１】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、マスク材２７をエッチング
してレジストパターン２８ａをマスク材に転写すること
により、図４（ｂ）に示されるようなマスク材パターン
２７ａを形成した。エッチング条件は、ソースガスＯ₂
＝１００ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密
度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。エッチン
グ時間は、プラズマ発光によって検出された終点に対し
て３０％のオーバーエッチングになるように設定した。

【０２３２】さらに、マグネトロン型反応性イオンプラ
ズマエッチング装置を用いて、被加工膜としてのＴＥＯ
Ｓ酸化膜２６をエッチングして、マスク材パターン２７
ａをＴＥＯＳ酸化膜２６に転写することにより、図４
（ｃ）に示されるような被加工膜パターン２６ａを得
た。エッチング条件は、ソースガスＣＦ₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ
＝１００／１００／３０ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒ
ｒ、励起電力密度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃と
した。エッチング時間は、プラズマ発光によって検出さ
れた終点に対して３０％のオーバーエッチングになるよ
うに設定した。

【０２３３】エッチングを途中で止めてマスク材パター
ンのエッチレートを調べ、得られた測定結果を下記表３
に示す。

【０２３４】

【表３】

【０２３５】ＴＥＯＳ酸化膜２６のレートは３２０ｎｍ
／分であり、マスク材パターン２７ａのレートはＴＥＯ
Ｓ酸化膜のレートと比べて充分に遅い。このため、マス
ク材パターン２７ａは、エッチングマスクとして好適に
作用し得る。

【０２３６】最後に、ダウンフロー型のアッシング装置
を用いてＴＥＯＳ酸化膜のエッチング後に残ったマスク
材パターンを剥離して、図４（ｄ）に示す構造を得た。
エッチング条件は、Ｏ₂ ＝１００ＳＣＣＭ、真空度４０
ｍＴｏｒｒ、励起電力密度＝１．５Ｗ／ｃｍ²、基板温
度＝３０℃とした。その結果、残渣が残ることなくマス
ク材パターンを剥離することができた。剥離後に得られ
たＴＥＯＳ酸化膜パターン断面を走査型電子顕微鏡で観
察したところ、図４（ｄ）中に定義されるＴＥＯＳ酸化
膜パターンのテーパー角ＴＰは、（Ｓ１）〜（Ｓ６）の
方法で形成したマスク材のいずれも８６°と許容値の８
５°を満たしており、異方性よく加工することができ
た。これは、表から分かるように本発明で用いたマスク
材のエッチング耐性が高かったためと考えられる。

【０２３７】なお、本実施例においては、金属配線層２
５に位置合わせマークＡＭを形成したが、被加工膜自体
に位置合わせマークが形成されていてもよい。

【０２３８】（比較例II−１）実施例（II−１）で形成
した被加工膜上に、前述の比較例（Ｉ−１）と同様の
（Ｒ１）〜（Ｒ４）の方法を用いて膜厚３００ｎｍのマ
スク材を形成した。

【０２３９】（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で形成した
マスク材の表面状態を目視にて観察したところ、ストリ
エーションが発生して、正常な塗布を行うことができな
かった。また、表面の凹凸を実施例（II−１）と同様の
方法を用いて測定した結果を前述の表２にまとめた。
（Ｒ１）および（Ｒ４）の方法で形成したマスク材の表
面凹凸は測定誤差の１ｎｍ以下の平坦度が得られている
ものの、（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で形成したマス
ク材表面には１０〜３０ｎｍ程度の高さの凹凸がみら
れ、均一な膜厚の塗膜を得ることができなかった。

【０２４０】（Ｒ２）および（Ｒ３）の方法で正常に塗
布できないのは、カーボンブラックおよびフラーレンの
有機溶媒に対する溶解性が低いからであると考えられ
る。また、波長２４８ｎｍおよび５１５ｎｍでの複素屈
折率を測定した結果を前述の表２にまとめた。（Ｒ１）
〜（Ｒ４）のいずれも、波長２４８ｎｍの光に対して吸
収性を有しているので、これらのマスク材は実施例で形
成されたものと同様に反射防止膜として作用する。しか
しながら、（Ｒ１）〜（Ｒ３）のマスク材は、波長５１
５ｎｍの光に対しても吸収性があり、マスク材の表面で
アライメント光が吸収されるおそれがある。

【０２４１】次いで、各マスク材の上に前述の実施例
（II−１）と同様の方法を用いてレジスト膜を形成した
後、同様の方法を用いて合わせマークの位置情報の検出
を行った。実施例(II−１)と同様にして検出信号の強度
を測定してゲインを算出した結果を、前述の表３にまと
めた。表３に示されるように、（Ｒ１）〜（Ｒ３）の方
法で形成されたマスク材のコントラストは、いずれも
０．２以下であり、実施例と比較すると著しく低下して
いることがわかる。

【０２４２】さらに、実施例（II−１）と同様にして、
位置情報の検出結果をもとに、露光するパターンの位置
補正を行った後、レジスト膜に対してパターン露光を行
った。次いで、ポストエクスポージャーベーク、現像処
理を前述の実施例と同様の手法で順次行ってレジストパ
ターンを形成した。

【０２４３】下地パターンとコンタクトホールパターン
の位置ずれ量を測定した結果を、前述の表３にまとめ
た。（Ｒ１）〜（Ｒ３）のいずれの方法で形成されたマ
スク材も、許容範囲の１０ｎｍ以上の位置ずれが起こっ
ており、精度よく位置合わせを行うことができなかっ
た。

【０２４４】次に、表面凹凸ない塗膜が得られた（Ｒ
１）および（Ｒ４）の方法で形成したマスク材を用い
て、ＴＥＯＳ酸化膜の加工を行った。

【０２４５】まず、マスク材上にレジストパターンを形
成し、マスク材のエッチングを行って、レジストパター
ンをマスク材に転写してマスク材パターンを形成した。
さらに、ＴＥＯＳ酸化膜のエッチングを行ってマスク材
パターンをＴＥＯＳ酸化膜に転写した。これらの工程
は、実施例（II−１）と同様の条件で行った。エッチン
グを途中でやめて、マスク材のレートを調べた結果を前
述の表３にまとめた。

【０２４６】実施例（II−１）で形成したマスク材は、
ノボラック樹脂の１．４倍以上のエッチング耐性があ
り、スパッターカーボン並みの耐性があるといえる。さ
らに、実施例（II−１）と同様の剥離方法でエッチング
後に残ったレジストパターンおよびマスク材を剥離し
た。

【０２４７】剥離後に得られた金属配線層の断面を走査
型電子顕微鏡を用いて観察し、図４（ｄ）中に定義した
金属配線層のテーパー角ＴＰを前述の表３にまとめた。
ノボラック樹脂をマスク材として用いた場合のテーパー
角は許容値の８５°を下回っており、異方性よく被加工
膜を加工することができなかった。また、本発明による
ネットワーク状炭素重合体をマスク材として用いた場合
は、スパッターカーボン並みに異方性よく加工できてい
ることがわかる。

【０２４８】以上のように、本発明における有機マスク
材は、湿式方法で正常に塗布することができ、しかも充
分なエッチング耐性を有しているので、被加工膜を異方
性よく加工することが可能となった。

【０２４９】さらに、アライメント光に対する透明性を
付与したマスク材を用いることにより、高精度で位置合
わせを行ってレジストパターンを形成することが可能に
なった。

【０２５０】（実施例II−２）以下、図１２ないし図１
４を参照して本実施例を説明する。

【０２５１】まず、実施例（II−１）と同様にして、絶
縁膜としてのＳｉＯ₂ 膜２１、金属配線層２５および被
加工膜としてのＴＥＯＳ酸化膜２６をシリコンウェハー
２０上に順次形成した。金属配線層２５には、実施例
（II−１）の場合と同様に、長さ１０μｍ、幅０．６μ
ｍ、深さ０．２μｍの溝パターンからなる下地パターン
が合わせマークＡＭとして形成されている。

【０２５２】得られた被加工膜であるＴＥＯＳ酸化膜２
６の上に、前述の実施例（Ｉ−１）で説明した（Ｓ１）
〜（Ｓ６）と同様の手法を用いて、図１２（ａ）に示し
たようなマスク材２７をそれぞれ形成した。各マスク材
２７のベーキング後の厚さは、いずれも３００ｎｍであ
る。

【０２５３】次に、各マスク材２７上に、中間層材料と
なる溶液をスピンコーティング法により塗布し、ホット
プレート上で２５０℃で９０秒間のベーキングを行っ
て、図１２（ｂ）に示すような中間層２９を形成した。
中間層の膜厚は１００ｎｍである。ここで用いた中間層
材料は、エタノール８０ｇおよび乳酸エチル１０ｇとの
混合溶媒に重量平均分子量２，０００のシリコン化合物
（実施例Ｉ−２の[Ｓ−１]）１０ｇを溶解してなる溶液
である。アライメント光として用いる波長５１５ｎｍの
光に対する中間層の複素屈折率は、ｎ＝１．４９、ｋ＝
０．０１であり、アライメント光に対してほぼ透明であ
る。

【０２５４】次に、各中間層２９上にレジスト溶液をス
ピンコーティング法により塗布し、ホットプレート上で
１４０℃で９０秒間のベーキングを行って、図１２
（ｃ）に示すようなレジスト膜２８を形成した。ここで
用いたレジスト溶液は、水酸基の３０％をターシャリブ
トキシカルボニル基で置換した重量平均分子量１２，０
００の抑止剤樹脂としてのポリビニルフェノール９．９
ｇと、酸発生剤としてのスルフォンイミド０．１ｇとを
乳酸エチル９０ｇに溶解してなるポジ型化学増幅型レジ
ストである。得られたレジスト膜２８の膜厚は、いずれ
も１５０ｎｍである。

【０２５５】次に、実施例（II−１）と同様にして図１
３（ａ）に示すように下地パターンの位置情報の検出を
行った。その結果、実施例（II−１）の場合と同様に高
いゲインで位置情報の検出を行うことができた。

【０２５６】続いて、位置情報の検出結果に基づいて、
露光するパターンの位置補正を行った後、ＫｒＦエキシ
マレーザーを光源とした露光装置を用いてレジスト膜２
８にパターン露光を行った。次いで、ホットプレート上
で１１０℃で９０秒間のベーキングを施した後、０．２
１規定の現像液を用いて現像処理を行って、図１３
（ｂ）に示すような直径０．１３μｍのコンタクトホー
ル２８ｂを形成した。

【０２５７】レジストパターン２８ａの断面形状を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、レジストパター
ンの側壁には定在波による波打ち形状はみられず、下地
基板からの反射が抑えられていることがわかる。また、
下地パターンＡＭに対して１０ｎｍ以下の位置精度でコ
ンタクトホールパターンとの位置合わせができていた。
この結果から、ギガビット級の半導体素子の製造に必要
とされる重ね合わせ精度を実現できることがわかる。

【０２５８】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、中間層２９をエッチングし
てレジストパターン２８ａを中間層に転写することによ
り、図１３（ｃ）に示されるような中間層パターン２９
ａを形成した。エッチング条件は、ソースガスＣＦ₄ ／
Ｏ₂ ／Ａｒ＝３０／１００／１００ＳＣＣＭ、真空度４
０ｍＴｏｒｒ、励起電力密度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温
度３０℃とした。エッチング時間は、プラズマ発光によ
って検出された終点に対して３０％のオーバーエッチン
グになるように設定した。

【０２５９】続いて、マグネトロン型反応性イオンプラ
ズマエッチング装置を用いて、マスク材２７をエッチン
グして中間層パターン２９ａをマスク材に転写すること
により、図１４（ａ）に示されるようなマスク材パター
ン２７ａを形成した。エッチング条件は、ソースガスＯ
₂ ＝１００ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力
密度３．０Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。エッチ
ング時間は、プラズマ発光によって検出された終点に対
して３０％のオーバーエッチングになるように設定し
た。

【０２６０】さらに、ＴＥＯＳ酸化膜２６をエッチング
することにより、図１４（ｂ）に示すようにマスク材パ
ターン２７ａをＴＥＯＳ酸化膜に転写し、残ったマスク
材パターンを剥離して、図１４（ｃ）に示すような構造
を得た。エッチングおよび剥離は、前述の実施例（II−
１）と同様の条件で行った。剥離後に得られたＴＥＯＳ
酸化膜パターン２６ａの断面を走査型電子顕微鏡を用い
て観察して、図４（ｄ）で定義したＴＥＯＳ酸化膜パタ
ーンのテーパー角ＴＰを調べたところ、実施例（II−
１）の場合と同様に異方性よく加工することができた。
これは、本発明で用いたマスク材２７のエッチング耐性
が高かったためと考えられる。

【０２６１】本実施例のように、マスク材２７とレジス
ト膜２８との間に、アライメント光を完全に遮光しない
限り中間層２９として薄膜を形成してもよい。

【０２６２】以上の実施例に示されるように、本発明に
おける有機マスク材は、湿式方法で正常に塗布すること
ができ、しかも充分なエッチング耐性を有しているの
で、被加工膜を異方性よく加工することが可能となっ
た。加えて、本発明で形成されるマスク材は、灰化処理
で剥離することができる。

【０２６３】さらに、アライメント光に対する透明性を
付与したマスク材を用いることにより、高精度で位置合
わせを行ってレジストパターンを形成することが可能に
なった。

【０２６４】（実施例III）本実施例においては、第３
のパターン形成方法について説明する。

【０２６５】（実施例III−１）以下、図５ないし図８
を参照して本実施例を説明する。

【０２６６】まず、シリコンウェハー３０上に被加工膜
として膜厚７００ｎｍのＳｉＯ₂ 膜３１をＬＰＣＶＤ法
により形成した。

【０２６７】得られた被加工膜であるＳｉＯ₂ 膜３１上
に、図５（ａ）に示すように膜厚９０ｎｍの反射防止膜
３２を形成した。反射防止膜の形成に当たっては、ま
ず、ポリサルフォン１０ｇをシクロヘキサノン９０ｇに
溶解して、反射防止膜溶液を調製した。この溶液を被加
工膜であるＳｉＯ₂ 膜３１上にスピンコーティング法に
より塗布し、ホットプレートを用いて２２０℃で９０秒
間ベーキングを行って反射防止膜３２を形成した。

【０２６８】反射防止膜３２上にはレジスト溶液をスピ
ンコーティング法により塗布し、ホットプレート上で１
１０℃で９０秒間のベーキングを行って、図５（ｂ）に
示すようにレジスト膜３３を形成した。ここで用いたレ
ジスト溶液は、水酸基の３０％をトリメチルシリルシラ
ンで置換した重量平均分子量１２，０００の抑止剤樹脂
としてのポリビニルフェノール９．９ｇ、および酸発生
剤としてのスルフォンイミド０．１ｇを乳酸エチル９０
ｇに溶解することにより調製したポジ型化学増幅型レジ
ストである。

【０２６９】得られたレジスト膜３３の膜厚は１５０ｎ
ｍである。

【０２７０】次に、レジスト膜に対してＫｒＦエキシマ
レーザーを照射してパターン露光を行った後、ホットプ
レートを用いて１１０℃９０秒間のベーキングを施し
た。ベーキング後のレジスト膜３３は、０．２１規定の
テトラメチルアンモニウムヒドロキシドを用いて現像処
理を行うことにより、図５（ｃ）に示すような０．１５
μｍのラインアンドスペースパターン３３ａを形成し
た。

【０２７１】続いて、前述の実施例（Ｉ−１）で説明し
た（Ｓ１）〜（Ｓ６）と同様の手法を用いて、レジスト
パターン３３ａが形成されたウェハー上にスピンコーテ
ィング法を用いて塗布して、図５（ｄ）に示されるよう
にレジストパターン間をマスク材で埋め込んだ。

【０２７２】さらに、ホットプレートを用いて１６０℃
で６０秒間の加熱を行い、マスク材中の溶媒を気化させ
るとともに、レジストパターン中の溶解抑止基を分解し
た。続いて、０．２１規定のテトラメチルアンモニウム
ヒドロキサイド現像液を用いて現像処理を行うことによ
りレジストパターン３３ａを溶解除去して、図６（ａ）
に示すようなマスク材パターン３４ａを形成した。

【０２７３】本方法によれば、解像性が一般にポジ型レ
ジストより劣るネガ型レジストを用いることなく、ポジ
型レジストを用いて反転パターンを形成することができ
る。したがって、広い露光マージンを得ることが可能と
なる。

【０２７４】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、反射防止膜３２および被加
工膜３１を連続してエッチングして、マスク材パターン
３４ａを被加工膜３１に転写した。こうして、図６
（ｃ）に示すような被加工膜パターン３１ａが形成され
た。エッチング条件は、ＣＦ₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ＝３０／１
００／１５０ＳＣＣＭ、真空度４５ｍＴｏｒｒ、励起電
力密度１．５Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。

【０２７５】続いて、ダウンフロー型のアッシング装置
を用いて、被加工膜のエッチング後に残ったマスク材パ
ターンおよび反射防止膜パターンを剥離して、図６
（ｄ）に示す構造を得た。エッチング条件は、Ｏ₂ ＝１
００ＳＣＣＭ、真空度４０ｍＴｏｒｒ、励起電力密度＝
１．５Ｗ／ｃｍ²、基板温度＝３０℃とした。

【０２７６】マスク材パターンおよび反射防止膜パター
ンを剥離した後、図６（ｄ）中に定義される被加工膜パ
ターン３１ａの間隔Ｙ₁ と、図５（ｃ）中に定義される
レジストパターン３３ａの幅Ｘ₁ との差で表される寸法
変換差（＝Ｙ₁ −Ｘ₁ ）を走査型電子顕微鏡を用いて調
べた。得られた結果を下記表４にまとめる。

【０２７７】

【表４】

【０２７８】表４に示されるように、いずれの場合も寸
法変換差は４ｎｍと、許容範囲量の１５ｎｍ以下であ
り、寸法制御性よく被加工膜３１を加工することができ
た。被加工膜のエッチングを途中で止めて、マスク材と
ＳｉＯ₂ 膜とのエッチレートを調べた結果を前述の表４
にまとめた。このときのＳｉＯ₂ 膜のエッチレートは４
２０ｎｍ／分である。マスク材のエッチレートは、Ｓｉ
Ｏ₂ より充分に遅くエッチング耐性があるため、異方性
よく加工することができたと考えられる。

【０２７９】（比較例III−１）以下、図２０を参照し
て本比較例を説明する。

【０２８０】まず、図２０（ａ）に示されるように、シ
リコンウェハー１００上に、被加工膜１０１および反射
防止膜１０２を実施例（III−１）と同様の方法で順次
形成した。

【０２８１】反射防止膜１０２上には、実施例（III−
１）と同様にして、図２０（ｂ）に示すようなレジスト
膜１０３を形成した。ただし、ベーキング後のレジスト
膜１０３の膜厚は４００ｎｍである。続いて、実施例
（III−１）と同様にして、図２０（ｃ）に示されるよ
うなレジストパターン１０３ａを形成した。

【０２８２】レジストパターン１０３ａをエッチングマ
スクとして反射防止膜１０２をエッチングして、図２０
（ｄ）に示すような反射防止膜パターン１０２ａを形成
し、さらに、被加工膜１０１をエッチングして図２０
（ｅ）に示すような被加工膜パターン１０１ａを形成し
た。

【０２８３】最後に、実施例（III−１）と同様にして
エッチング後に残ったレジストパターンおよび反射防止
膜パターンを剥離除去して、図２０（ｆ）に示すような
構造を得た。

【０２８４】マスク材パターンおよび反射防止膜パター
ンを剥離した後、図２０（ｆ）中に定義される被加工膜
パターン１０１ａの幅Ｙ₂ と、図２０（ｃ）中に定義さ
れるレジストパターン１０３ａの幅Ｘ₂ との寸法差で表
される寸法変換差（＝Ｙ₂ −Ｘ₂ ）を調べた。寸法変換
差は１８ｎｍであり、許容範囲の１５ｎｍを越すことが
わかった。

【０２８５】被加工膜のエッチングを途中で止めて、レ
ジストパターンのエッチング耐性を調べたところ、レジ
ストパターンのエッチレートは７４ｎｍ／分であり、実
施例（III−１）で形成したマスク材パターンは、レジ
ストパターンと比較してエッチング耐性が高いことが確
認された。したがって、実施例（III−１）で被加工膜
を寸法制御性よく加工できたものと考えられる。

【０２８６】（実施例III−２）以下、図１５および図
１６を参照しつつ、本実施例を説明する。

【０２８７】まず、シリコンウェハー３０上に被加工膜
としての厚さ７００ｎｍのＳｉＯ₂膜３１をＬＰＣＶＤ
により形成した。

【０２８８】得られた被加工膜であるＳｉＯ₂ 膜３１上
に、図１５（ａ）に示すように膜厚３００ｎｍの反射防
止膜３２を形成した。反射防止膜の形成に当たっては、
まず、ＷＯ₃ １０ｇをメタノール９０ｇに溶解して、反
射防止膜溶液を調製した。この溶液を被加工膜であるＳ
ｉＯ₂ 膜３１上にスピンコーティング法により塗布し、
ホットプレートを用いて２２０℃で９０秒間ベーキング
を行って反射防止膜３２を形成した。

【０２８９】次に、実施例（III−１）と同様の手法を
用いて、図１５（ｂ）に示すようなレジスト膜３３を反
射防止膜３２上に形成した。ここでのレジスト膜３３の
膜厚は、１５０ｎｍである。さらに、パターン露光およ
び現像処理を施して、図１５（ｃ）に示すような０．１
５μｍのラインアンドスペースパターン３３ａを形成し
た。

【０２９０】次に、マグネトロン型反応性イオンエッチ
ング装置を用いて、反射防止膜３２をエッチングしてレ
ジストパターン３３ａを反射防止膜に転写して、図１５
（ｄ）に示すような反射防止膜パターン３２ａを形成し
た。エッチング条件は、ＣＦ ₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ＝３０／１
００／１５０ＳＣＣＭ、真空度４５ｍＴｏｒｒ、励起電
力密度１．５Ｗ／ｃｍ² 、基板温度３０℃とした。

【０２９１】反射防止膜３２は、レジストパターン３３
ａに対して１２．０倍の速度でエッチングされ、レジス
ト膜３３の膜厚を薄くしても異方性よく反射防止膜３２
をエッチングすることができた。エッチング後に残った
レジストパターン３３ａと反射防止膜パターン３２ａと
を鋳型パターンとして用いた。

【０２９２】続いて、前述の実施例（Ｉ−１）で説明し
た（Ｓ１）〜（Ｓ６）で調製したマスク材溶液を用い
て、反射防止膜パターン３２ａおよびレジストパターン
３３ａの積層構造からなる鋳型パターンが形成されたウ
ェハー上にスピンコーティング法を用いて塗布した。こ
うして、図１６（ａ）に示されるように鋳型パターン間
をマスク材で埋め込んだ。さらに、ホットプレートを用
いて１６０℃６０秒間の加熱を行い、マスク材中の溶媒
を気化させるとともに、レジストパターン中の溶解抑止
基を分解した。その後、０．２１規定のテトラメチルア
ンモニウムヒドロキサイド現像液を用いて現像処理を行
い、レジストパターン３３ａおよび反射防止膜パターン
３２ａを溶解除去して、図１６（ｃ）に示すようなマス
ク材パターン３４ａを形成した。

【０２９３】本方法によれば、解像性が一般的にポジ型
レジストよりも劣るネガ型レジストを用いることなく、
ポジ型レジストを用いて反転パターンを形成することが
でき、広い露光マージンを得ることが可能となる。ま
た、実施例（III−１）の場合よりも膜厚の厚い反射防
止膜パターン３２ａの間にマスク材３４を埋め込むの
で、レジストパターン３３ａの膜厚が薄くてもマスク材
パターン３４ａの膜厚を厚くすることができる。

【０２９４】以上のようにして得られたマスク材パター
ン３４ａをエッチングマスクとして用いて、実施例（II
I−１）と同様の条件で被加工膜３１をエッチングし、
マスク材パターン３４ａを被加工膜３１に転写した。そ
の結果、図１６（ｄ）に示されるような被加工膜パター
ン３１ａが形成された。

【０２９５】最後に、エッチング後に残ったマスク材パ
ターン３４ａを実施例（III−１）と同様の方法を用い
て剥離し、図１６（ｅ）に示すような構造を得た。剥離
後、得られた被加工膜パターン３１ａの断面を走査型電
子顕微鏡で観察したところ、実施例（III−１）の場合
と同様に高精度で加工されていることが確認された。

【０２９６】（実施例III−３）以下、図１７ないし図
１９を参照しつつ、本実施例を説明する。

【０２９７】まず、シリコンウェハー３０上に被加工膜
としての厚さ７００ｎｍのＳｉＯ₂膜３１をＬＰＣＶＤ
により形成した。

【０２９８】被加工膜であるＳｉＯ₂ 膜３１上には、犠
牲膜材料の溶液をスピンコーティング法を用いて塗布し
て、図１７（ａ）に示すような膜厚４００ｎｍの犠牲膜
３５を形成した。ここで用いた犠牲膜材料の溶液は、下
記化学式［Ｓ−２］で表される有機シリコン化合物１０
ｇをメチルイソブチルケトン９０ｇに溶解して得られた
溶液である。

【０２９９】

【化２９】

【０３００】犠牲膜３５上には、実施例（III−１）と
同様の方法で、図１７（ｂ）に示すような膜厚９０ｎｍ
の反射防止膜３２を形成し、さらに反射防止膜３２上に
は、実施例（III−２）と同様の方法により、図１７
（ｃ）に示すようなレジスト膜３３を形成した。ここで
のレジスト膜３３の膜厚は１５０ｎｍである。さらに、
パターン露光および現像処理を施して、図１７（ｄ）に
示すような０．１５μｍのラインアンドスペースパター
ン３３ａを形成した。

【０３０１】次に、マグネトロン型反応性イオンプラズ
マエッチング装置を用いて、反射防止膜３２および犠牲
膜３５を連続してエッチングして除去し、図１８（ｂ）
に示されるような反射防止膜パターン３２ａおよび犠牲
膜パターン３５ａを形成した。エッチング条件は、ＣＦ
₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ＝３０／１００／１５０ＳＣＣＭ、真空
度４５ｍＴｏｒｒ、励起電力密度１．５Ｗ／ｃｍ² 、基
板温度３０℃とした。

【０３０２】犠牲膜３５は、レジストパターン３３ａに
対して１５．０倍の速度でエッチングされ、レジストパ
ターンの膜厚を薄くしても異方性よく犠牲膜３５をエッ
チングすることができた。

【０３０３】こうして形成された犠牲膜パターン３５
ａ、反射防止膜パターン３２ａおよびエッチング後に残
ったレジストパターン３３ａを鋳型パターンとして用い
る。

【０３０４】続いて、前述の実施例（Ｉ−１）で説明し
た（Ｓ１）〜（Ｓ６）で調製したマスク材溶液を用い
て、犠牲膜パターン３５ａ、反射防止膜パターン３２ａ
およびレジストパターン３３ａの積層構造からなる鋳型
パターンが形成されたウェハー上にスピンコーティング
法を用いて塗布して、図１８（ｃ）に示されるように鋳
型パターン間をマスク材で埋め込んだ。さらに、ホット
プレートを用いて１６０℃６０秒間の加熱を行い、マス
ク材中の溶媒を気化させるとともに、レジストパターン
中の溶解抑止基を分解した。その後、０．２１規定のテ
トラメチルアンモニウムヒドロキサイド現像液を用いて
現像処理を行い、図１８（ｄ）に示すようにレジストパ
ターン３３ａを溶解除去した。

【０３０５】次に、実施例（III−１）で反射防止膜を
エッチングしたのと同様の条件で、マスク材３４をエッ
チングマスクとして用いて図１９（ａ）に示すように反
射防止膜パターン３２ａを除去した。さらに、希フッ酸
を純水で１００倍に薄めた希フッ酸液にウェハーを浸漬
して、図１９（ｂ）に示すように犠牲膜パターン３５ａ
を溶解除去し、マスク材パターン３４ａを形成した。

【０３０６】以上のようにして得られたマスク材パター
ン３４ａをエッチングマスクとして用いて、実施例（II
I−１）と同様の条件で被加工膜３１をエッチングし、
マスク材パターン３４ａを被加工膜３１に転写した。そ
の結果、図１９（ｃ）に示されるような被加工膜パター
ン３１ａが形成された。

【０３０７】最後に、エッチング後に残ったマスク材パ
ターン３４ａを実施例（III−１）と同様の方法を用い
て剥離して、図１９（ｄ）に示すような構造を得た。剥
離後、得られた被加工膜パターン３１ａの断面を走査型
電子顕微鏡で観察したところ、実施例（III−１）と同
様に高精度で加工されていることが確認された。

【０３０８】（実施例IV）本実施例においては、マスク
材の材料を変更して被加工膜の加工を行った例について
説明する。

【０３０９】（実施例IV−１）共役多重結合を有する化
合物として下記化学式で表される平均分子量１，０００
のポリ（フェニレンジアセチレン）１ｇを、キシレン９
ｇに溶解して溶液を調製した。

【０３１０】

【化３０】

【０３１１】得られた溶液を用いてマスク材を形成する
以外は、前述の実施例（Ｉ−１）と同様の手法で被加工
膜の加工を行った。その結果、実施例（Ｉ−１）の場合
と同様に被加工膜を異方性よく加工して、被加工膜パタ
ーンを形成することができた。

【０３１２】（実施例IV−２）まず、コールタールピッ
チ（軟化点１２０℃）２０ｇをトルエン２リットルに溶
解し、得られた溶液から不溶成分を濾過した後、濾液を
洗浄した。さらに、溶液を濃縮し、エタノールから再沈
殿によって平均分子量３５００の精製ピッチ５ｇを得
た。この精製ピッチ１ｇをクメン９ｇに溶解して溶液を
調製した。

【０３１３】得られた溶液を用いてマスク材を形成する
以外は、前述の実施例（Ｉ−１）と同様の手法で被加工
膜の加工を行った。その結果、実施例（Ｉ−１）の場合
と同様に被加工膜を異方性よく加工して、被加工膜パタ
ーンを形成することができた。

【０３１４】（実施例IV−３）前述の実施例（IV−２）
で得られた精製ピッチ１ｇ、およびパークミルＤ（日本
油脂製）０．１ｇをクメン９ｇに溶解して溶液を調製し
た。

【０３１５】得られた溶液を用いてマスク材を形成する
以外は、前述の実施例（Ｉ−２）と同様の手法で被加工
膜の加工を行った。その結果、実施例（Ｉ−２）の場合
と同様に異方性よく被加工膜を加工して、被加工膜パタ
ーンを形成することができた。

【０３１６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
湿式方法で正常に塗布できるとともに充分なエッチング
耐性を有し、しかも灰化処理で剥離することができるマ
スク材を用い、レジスト膜厚を薄くした際でも被加工膜
を異方性よく加工可能なパターン形成方法が提供され
る。また本発明によれば、アライメント光に対する透明
性を付与したマスク材を用い、下地パターンに対して高
精度の位置合わせを行ってパターンを形成可能なパター
ン形成方法が提供される。さらに本発明によれば、レジ
ストパターンをマスク材に転写する際に生じる寸法変換
差を抑制して、寸法精度よく被加工膜を加工可能なパタ
ーン形成方法が提供される。

【０３１７】本発明は、半導体装置を製造するための微
細加工に極めて有効に用いられ、その工業的価値は絶大
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のパターン形成方法の一例を表わす工程
断面図。

【図２】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図３】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図４】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図５】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図６】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図７】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図８】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図９】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす工
程断面図。

【図１０】アライメントの光学系を示す概略図。

【図１１】アライメント光の検出信号を示すグラフ図。

【図１２】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１３】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１４】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１５】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１６】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１７】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１８】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図１９】本発明のパターン形成方法の他の例を表わす
工程断面図。

【図２０】従来のパターン形成方法を表す工程概略図。

【符号の説明】 １０，２０，３０，１００…シリコンウェハー １１，２１…絶縁膜 １２，２２…ＴｉＮ膜 １３，２３…Ｔｉ膜 １４，２４…０．５％−Ｃｕ−Ａｌ膜 １５，２５…金属配線層 １５ａ，２５ａ…金属配線パターン １６，２７，３４…マスク材 １６ａ，２７ａ，３４ａ…マスク材パターン １７，２８，３３，１０３…レジスト膜 １７ａ，２８ａ，３３ａ，１０３ａ…レジストパターン １８，２９…中間層 １８ａ，２９ａ…中間層パターン ２６…被加工膜 ２６ａ…被加工膜パターン ３１，１０１…被加工膜 ３１ａ，１０１ａ…被加工膜 ３２，１０２…反射防止膜 ３２ａ，１０２ａ…反射防止膜パターン ３５…犠牲膜 ３５ａ…犠牲膜パターン ５１，５５…レンズ ５２…ミラー ５３…合わせマークからの反射光 ５４…検出器 ＡＭ…下地パターン ＡＬ…アライメント光 ＴＰ…テーパー角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/3213 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ 21/88 Ｄ (72)発明者 中野 義彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 早瀬 修二 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 大西 廉伸 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工膜上に、下記一般式（ＣＰ１）な
   いし（ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネット
   ワーク状炭素重合体の少なくとも１種を含む溶液を塗布
   してマスク材を形成する工程と、 前記マスク材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および現像処理を
   施し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マスク材に転写して、マス
   ク材パターンを形成する工程と、 前記マスク材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パターン形成
   方法。 【化１】 （上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素原子、置換ま
   たは無置換の炭化水素基であり、Ａは多価の有機基であ
   る。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。）
2. 【請求項２】 前記マスク材上にレジスト膜を形成する
   工程に先だって、前記マスク材上に中間層を形成する工
   程を具備し、 前記レジストパターンを前記マスク材に転写してマスク
   材パターンを形成する工程の前に、レジストパターンを
   中間層に転写して中間層パターンを形成する工程を具備
   する請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 【請求項３】 位置情報を示す下地パターンを有する被
   加工膜上に、下記一般式（ＣＰ１）ないし（ＣＰ４）で
   表される繰り返し単位を有するネットワーク状炭素重合
   体の少なくとも１種を含む溶液を塗布してマスク材を形
   成する工程と、 前記マスク材上にレジスト膜を形成する工程と、 前記レジスト膜直下の下地パターンの位置情報を検出す
   る工程と、 前記位置情報の検出結果に基づいて、露光するパターン
   の位置補正を行って、前記レジスト膜に対してパターン
   露光を行う工程と、 前記パターン露光後のレジスト膜に対して現像処理を施
   してレジストパターンを形成する工程とを具備するパタ
   ーン形成方法。 【化２】 （上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素原子、置換ま
   たは無置換の炭化水素基であり、Ａは多価の有機基であ
   る。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。）
4. 【請求項４】 前記マスク材上にレジスト膜を形成する
   工程に先だって、無機原子を含む中間層を前記マスク材
   上に形成する工程を具備する請求項３に記載のパターン
   形成方法。
5. 【請求項５】 前記位置情報の検出は、光を用いてなさ
   れる請求項３または４に記載のパターン形成方法。
6. 【請求項６】 被加工膜上に鋳型パターンを形成する工
   程、 前記鋳型パターンの間に、下記一般式（ＣＰ１）ないし
   （ＣＰ４）で表される繰り返し単位を有するネットワー
   ク状炭素重合体の少なくとも１種を含むマスク材を埋め
   込む工程、 前記鋳型パターンを除去してマスク材パターンを形成す
   る工程、および前記マスク材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を具備するパ
   ターン形成方法。 【化３】 （上記一般式中、Ｒはハロゲン原子、水素原子、置換ま
   たは無置換の炭化水素基であり、Ａは多価の有機基であ
   る。ｍ，ｎ，ｋは正の整数である。）
7. 【請求項７】 前記鋳型パターンを形成する工程は、被
   加工膜上に反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止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および現像処理を
   施し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反射防止膜パターンに転写
   して反射防止膜パターンを形成する工程とを具備する請
   求項６に記載のパターン形成方法。
8. 【請求項８】 前記鋳型パターンを形成する工程は、被
   加工膜上に犠牲膜を形成する工程と、 前記犠牲膜上に反射防止膜を形成する工程と、 前記反射防止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および現像処理を
   施し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反射防止膜および前記犠牲
   膜に転写して、反射防止膜パターンおよび犠牲膜パター
   ンを形成する工程とを具備する請求項６に記載のパター
   ン形成方法。
9. 【請求項９】 前記鋳型パターンはレジストパターンを
   含み、 前記鋳型パターンを除去する工程は、前記レジストパタ
   ーンを分解して現像処理を施し、レジストパターンを溶
   解除去することにより行われる請求項６ないし８のいず
   れか１項に記載のパターン形成方法。