JPH028852A - パターニング方法 - Google Patents
パターニング方法Info
- Publication number
- JPH028852A JPH028852A JP63159738A JP15973888A JPH028852A JP H028852 A JPH028852 A JP H028852A JP 63159738 A JP63159738 A JP 63159738A JP 15973888 A JP15973888 A JP 15973888A JP H028852 A JPH028852 A JP H028852A
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- JP
- Japan
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- layer
- refractive index
- resist
- pattern
- intermediate layer
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- Pending
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- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
上層はノボラック系またはフェノール系レジスト層であ
り、下層はノボランク系またはフェノール系有機物層で
ある３層レジスト膜を使用してなすパターニング方法の
改良に関し、 上層と中間層および中間層と下層との界面における反射
をなくして、パターニングの解像度を向上するよう改良
されたパターニング方法を提供することを目的とし、 下層に、露光波長に対する吸収係数の大きい有機物層（
ノボラック系レジストもしくはノボラック系樹脂または
フェノール系レジストもしくはフェノール系樹脂等）を
形成し、この下層上に、前記の有機物層の露光波長に対
する屈折率に近似した屈折率を有する酸化窒化シリコン
層よりなる中間層を形成し、この中間層上に、前記の酸
化窒化シリコン層の露光波長に対する屈折率に近似した
屈折率を有するレジスト層（ノボラック系レジストまた
はフェノール系レジスト等）よりなる上層を形成し、前
記の上・中間・下層よりなる積層体をレジスト膜として
使用してパターニングするように構成する。
り、下層はノボランク系またはフェノール系有機物層で
ある３層レジスト膜を使用してなすパターニング方法の
改良に関し、 上層と中間層および中間層と下層との界面における反射
をなくして、パターニングの解像度を向上するよう改良
されたパターニング方法を提供することを目的とし、 下層に、露光波長に対する吸収係数の大きい有機物層（
ノボラック系レジストもしくはノボラック系樹脂または
フェノール系レジストもしくはフェノール系樹脂等）を
形成し、この下層上に、前記の有機物層の露光波長に対
する屈折率に近似した屈折率を有する酸化窒化シリコン
層よりなる中間層を形成し、この中間層上に、前記の酸
化窒化シリコン層の露光波長に対する屈折率に近似した
屈折率を有するレジスト層（ノボラック系レジストまた
はフェノール系レジスト等）よりなる上層を形成し、前
記の上・中間・下層よりなる積層体をレジスト膜として
使用してパターニングするように構成する。
本発明は、上層はノボラック系またはフェノール系レジ
スト層であり、下層はノボラック系またはフェノール系
有機物層である３層レジスト膜を使用してなすパターニ
ング方法の改良に関する。
スト層であり、下層はノボラック系またはフェノール系
有機物層である３層レジスト膜を使用してなすパターニ
ング方法の改良に関する。
特に、反射光の悪影響を除去し、解像度を向上する改良
に関する。
に関する。
半導体装置の製造工程において使用されるパターニング
方法に、３１１！レジスト膜を使用する方法がある。３
７Ｉレジスト膜を使用する目的は、パターニングに見ら
れる次の３つの問題点を解決することにある。（イ）段
差を有する基板上にレジスト膜を形成し、これを露光・
現像してレジストパターンを形成する場合に、レジスト
膜の膜厚が異なるところでは、形成されるパターンの線
幅が相違する。（ロ）エツチングの選択比が十分とれな
い場合に、レジスト膜を厚く形成する必要があるが、レ
ジストの膜厚が厚いとパターン解像度が悪くなる。（ハ
）基板での露光光の反射によって解像度が低下する。
方法に、３１１！レジスト膜を使用する方法がある。３
７Ｉレジスト膜を使用する目的は、パターニングに見ら
れる次の３つの問題点を解決することにある。（イ）段
差を有する基板上にレジスト膜を形成し、これを露光・
現像してレジストパターンを形成する場合に、レジスト
膜の膜厚が異なるところでは、形成されるパターンの線
幅が相違する。（ロ）エツチングの選択比が十分とれな
い場合に、レジスト膜を厚く形成する必要があるが、レ
ジストの膜厚が厚いとパターン解像度が悪くなる。（ハ
）基板での露光光の反射によって解像度が低下する。
上記の３つの問題点を解決するため、これまでは、下層
にはノボラック系レジスト層をＩ〜２ｐ會厚にスピンコ
ードしてベーキングし、中間層にはスピンオングラス層
を０．２〜０ 、３ ｐｍ厚にスピンコードしてベーキ
ングし、上層にはノボラック系レジスト層を０．５〜０
．８ｐｍ厚にスピンコードして形成した３層レジスト膜
を使用している。パターンマスクを使用して上層のレジ
スト層を露光・現像し、薄い上層のレジスト層に高い解
像度をもってパターンを形成する。この上層に形成され
たパターンをマスクとして、４フン化炭素と酸素とを使
用して中間層のスピンオングラス層をドライエツチング
し、上層に形成されたパターンと同一のパターンを中間
層に形成する。中間層のスピンオングラス層よりなるパ
ターンをマスクとして酸素プラズマエツチングをなし、
下層のノボランク系レジスト層をエツチングし、中間層
に形成されたパターンと同一のパターンを下層に形成す
る。
にはノボラック系レジスト層をＩ〜２ｐ會厚にスピンコ
ードしてベーキングし、中間層にはスピンオングラス層
を０．２〜０ 、３ ｐｍ厚にスピンコードしてベーキ
ングし、上層にはノボラック系レジスト層を０．５〜０
．８ｐｍ厚にスピンコードして形成した３層レジスト膜
を使用している。パターンマスクを使用して上層のレジ
スト層を露光・現像し、薄い上層のレジスト層に高い解
像度をもってパターンを形成する。この上層に形成され
たパターンをマスクとして、４フン化炭素と酸素とを使
用して中間層のスピンオングラス層をドライエツチング
し、上層に形成されたパターンと同一のパターンを中間
層に形成する。中間層のスピンオングラス層よりなるパ
ターンをマスクとして酸素プラズマエツチングをなし、
下層のノボランク系レジスト層をエツチングし、中間層
に形成されたパターンと同一のパターンを下層に形成す
る。
この時、中間層のスピンオングラス層は、酸素プラズマ
エンチングに対して十分耐性があるので、下層のノボラ
ック系レジスト層のエツチング用マスクとして十分機能
する。
エンチングに対して十分耐性があるので、下層のノボラ
ック系レジスト層のエツチング用マスクとして十分機能
する。
以上の結果、基板に段差があって下層のレジスト層の厚
さが均一でない場合にも、また、選択比がとれないため
下層のレジスト層を厚く形成しなければならない場合に
も、上層の薄いレジスト層に高い解像度をもって形成さ
れたパターンが、中間層のスピンオングラス層を介して
下層のレジスト層に正確に転写形成されるので、この下
層レジスト層のパターンをマスクとして基板をエツチン
グすれば、解像度の高いパターニングができる。
さが均一でない場合にも、また、選択比がとれないため
下層のレジスト層を厚く形成しなければならない場合に
も、上層の薄いレジスト層に高い解像度をもって形成さ
れたパターンが、中間層のスピンオングラス層を介して
下層のレジスト層に正確に転写形成されるので、この下
層レジスト層のパターンをマスクとして基板をエツチン
グすれば、解像度の高いパターニングができる。
なお、下層のレジスト層のベーキング条件の選定、また
は下層のレジスト層への染料の添加によって、下層のレ
ジスト層の光吸収係数を太き（して露光光の基板への入
射量を少なくし、基板からの反射光の干渉によって形成
される定在波による解像度の低下を防止している。
は下層のレジスト層への染料の添加によって、下層のレ
ジスト層の光吸収係数を太き（して露光光の基板への入
射量を少なくし、基板からの反射光の干渉によって形成
される定在波による解像度の低下を防止している。
ところで、中間層をなすスピンオングラスの屈折率は１
．４５程度であり、上層と下層とをなすノボラック系レ
ジストの露光光に使用されるｇ線（波長４ 、３５８人
）に対する屈折率は１．６８である。このため、露光光
を入射した時、上層のレジスト層と中間層のスピンオン
グラス層との界面および中間層のスピンオングラス層と
下層のレジスト層との界面において反射が起こり、この
反射光と入射光との干渉による定在波効果が現れ、中間
層のスピンオングラス層と上層のレジスト層とに厚さの
ばらつきがあると、形成されるパターン寸法にもばらつ
きが生ずると云う欠点がある。
．４５程度であり、上層と下層とをなすノボラック系レ
ジストの露光光に使用されるｇ線（波長４ 、３５８人
）に対する屈折率は１．６８である。このため、露光光
を入射した時、上層のレジスト層と中間層のスピンオン
グラス層との界面および中間層のスピンオングラス層と
下層のレジスト層との界面において反射が起こり、この
反射光と入射光との干渉による定在波効果が現れ、中間
層のスピンオングラス層と上層のレジスト層とに厚さの
ばらつきがあると、形成されるパターン寸法にもばらつ
きが生ずると云う欠点がある。
本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、上・
中間・下層よりなる積層体をレジスト膜として使用して
なすパターニング方法において、上層と中間層および中
間層と下層との界面における反射をなくして、パターニ
ングの解像度を向上するよう改良されたパターニング方
法を提供することにある。
中間・下層よりなる積層体をレジスト膜として使用して
なすパターニング方法において、上層と中間層および中
間層と下層との界面における反射をなくして、パターニ
ングの解像度を向上するよう改良されたパターニング方
法を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記の目的は、下ＩＩ （２）に、露光波長に対する吸
収係数の大きい有機物層を形成し、この下層（２）上に
、前記の有機物層の露光波長に対する屈折率に近似した
屈折率を存する酸化窒化シリコン層よりなる中間層（３
）を形成し、この中間層（３）上に、前記の酸化窒化シ
リコン層の露光波長に対する屈折率に近似した屈折率を
有するレジスト層よりなる上層（４）を形成し、前記の
上・中間・下層（２・３・４）よりなる積層体をレジス
ト膜として使用してパターニングすることによって達成
される。
収係数の大きい有機物層を形成し、この下層（２）上に
、前記の有機物層の露光波長に対する屈折率に近似した
屈折率を存する酸化窒化シリコン層よりなる中間層（３
）を形成し、この中間層（３）上に、前記の酸化窒化シ
リコン層の露光波長に対する屈折率に近似した屈折率を
有するレジスト層よりなる上層（４）を形成し、前記の
上・中間・下層（２・３・４）よりなる積層体をレジス
ト膜として使用してパターニングすることによって達成
される。
前記の有機物層としてはノボラック系レジストもしくは
ノボラック系樹脂またはフェノール系レジストもしくは
フェノール系樹脂等が好適であり、前記のレジスト層と
してはノボラック系レジストまたはフェノール系レジス
ト等が好適である。
ノボラック系樹脂またはフェノール系レジストもしくは
フェノール系樹脂等が好適であり、前記のレジスト層と
してはノボラック系レジストまたはフェノール系レジス
ト等が好適である。
中間層３をなす酸化窒化シリコン
（ＳｉＯｘＮｙ）層は、上１１４をなすレジスト層およ
び下層２をなす有機物層と、露光波長に対する屈折率が
近似しているため、レジスト膜が上・中間・下層の３層
積層体より形成されているにも拘らず、実質的にはＩＪ
ｌからなるのと等価となり、３Ｎ内においては反射が殆
ど起こらず、しかも、下層２の有機物層は光吸収係数が
大きくなるようベーキングされているため、入射された
露光光は下ＷＪ２の有機物層で吸収されて、基板１の表
面からの反射光も殆どなくなり、定在波の効果が現れな
くなるので、解像度が向上し、パターン寸法の変動も少
なくなる。屈折率以外に中間層に要求される条件として
、（イ）低温で形成できること、（ロ）通常使用される
４７フ化炭素等で容易に異方性ドライエツチングできる
こと、（ハ）下層の有機物層のパターニングに使用され
る酸素プラズマドライエツチングに対し十分耐性がある
ことの３つが挙げられるが、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ
ｘＮｙ）はこの条件をすべて満足している。
び下層２をなす有機物層と、露光波長に対する屈折率が
近似しているため、レジスト膜が上・中間・下層の３層
積層体より形成されているにも拘らず、実質的にはＩＪ
ｌからなるのと等価となり、３Ｎ内においては反射が殆
ど起こらず、しかも、下層２の有機物層は光吸収係数が
大きくなるようベーキングされているため、入射された
露光光は下ＷＪ２の有機物層で吸収されて、基板１の表
面からの反射光も殆どなくなり、定在波の効果が現れな
くなるので、解像度が向上し、パターン寸法の変動も少
なくなる。屈折率以外に中間層に要求される条件として
、（イ）低温で形成できること、（ロ）通常使用される
４７フ化炭素等で容易に異方性ドライエツチングできる
こと、（ハ）下層の有機物層のパターニングに使用され
る酸素プラズマドライエツチングに対し十分耐性がある
ことの３つが挙げられるが、酸化窒化シリコン（ＳｉＯ
ｘＮｙ）はこの条件をすべて満足している。
以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係るパタ
ーニング方法について説明する。
ーニング方法について説明する。
第１ａ図参照
基板ｌ上にノボラック系レジストもしくはノボラック系
樹脂またはフェノール系レジストもしくはフェノール系
樹脂よりなるを機動層を２〜３ｐ層厚にスピンコードし
、約２００°Ｃにおいて約３０分間ベーキングし、露光
波長に対する吸収係数の大きい下層２を形成する。
樹脂またはフェノール系レジストもしくはフェノール系
樹脂よりなるを機動層を２〜３ｐ層厚にスピンコードし
、約２００°Ｃにおいて約３０分間ベーキングし、露光
波長に対する吸収係数の大きい下層２を形成する。
第１ｂ図参照
モノシラン（ＳｉＨ，）と酸化窒素（Ｎ、Ｏ）とアンモ
ニア（ＮＨｆｆ ）とを反応ガスとするプラズマＣＶＤ
法または光ＣＶＤ法を使用して２００’Ｃ以下において
０ 、２ ｎ厚程度のＳｉＯｘＮｙよりなる中間Ｎ３を
形成する。
ニア（ＮＨｆｆ ）とを反応ガスとするプラズマＣＶＤ
法または光ＣＶＤ法を使用して２００’Ｃ以下において
０ 、２ ｎ厚程度のＳｉＯｘＮｙよりなる中間Ｎ３を
形成する。
第１ｃ図参照
ノボランク系レジスト層またはフェノール系レジスト層
を０．４〜０ 、５ ｐｍ厚にスピンコードし、上層４
を形成する。
を０．４〜０ 、５ ｐｍ厚にスピンコードし、上層４
を形成する。
第１ｄ図参照
フォトマスク（図示せず）を使用して上１ｉ４のレジス
ト層を露光・現象してパターン４１を形成する。
ト層を露光・現象してパターン４１を形成する。
第１ｅ図参照
パターン４１をマスクとして、４フツ化炭素と酸素とを
使用して５ｉＯｘＮｙｌｉよりなる中間層３を異方性ド
ライエツチングし、ＳｉＯｘＮｙ層よりなるパターン３
１を形成する。
使用して５ｉＯｘＮｙｌｉよりなる中間層３を異方性ド
ライエツチングし、ＳｉＯｘＮｙ層よりなるパターン３
１を形成する。
第１ｒ図参照
Ｓ １ｏｘＮｙ層よりなるパターン３１をマスクとして
、酸素プラズマエツチング法を使用して下層２の有機物
層をパターニングし、パターン２１を形成する０以上の
工程を経て形成されたパターン２１をマスクとして基板
ｌをパターニングする。
、酸素プラズマエツチング法を使用して下層２の有機物
層をパターニングし、パターン２１を形成する０以上の
工程を経て形成されたパターン２１をマスクとして基板
ｌをパターニングする。
第２図参照
図は、ＳｉＯｘＮｙ層よりなる中間層３を形成する時に
使用される反応ガス中の、酸化窒素とアンモニアとの混
合ガス中の酸化窒素の混合比と、形成されるＳｉＯｘＮ
ｙ層の屈折率との関係を示す０図には、ネオンヘリウム
レーザの波長（６，３４８人）に対する屈折率を示して
いるが、露光装置で使用される波長であるｇ線（波長４
，３５８人）に対しては０．０４、ｉ線（波長３．６５
０人）に対しては０．０９だけ、この図に示す屈折率よ
り高くなることが別の測定で確認されている。ノボラッ
ク系またはフェノール系の有機物層よりなる下層２と、
ノボラック系またはフェノール系レジスト層よりなる上
層４の界面の屈折率は、ｇ線に対して約１．６８、ｉ線
に対しては約１．７２であるから、５ｉＯｘＮｙｉｌよ
りなる中間層３の屈折率を上層４のレジスト層と下層２
の有機物層とに近似させるためには、図より、酸化窒素
と、アンモニアとの混合ガス中の酸化窒素の比率を９０
％に選定すればよい、中間７１３をなす５ｔｏｘＮｙｑ
の形成時に、ＣＶＤ条件のばらつきによって屈折率が±
０．０２程度ばらつくことがあるが、ばらつきの相対値
は２％以下であり、特に問題とはならない。
使用される反応ガス中の、酸化窒素とアンモニアとの混
合ガス中の酸化窒素の混合比と、形成されるＳｉＯｘＮ
ｙ層の屈折率との関係を示す０図には、ネオンヘリウム
レーザの波長（６，３４８人）に対する屈折率を示して
いるが、露光装置で使用される波長であるｇ線（波長４
，３５８人）に対しては０．０４、ｉ線（波長３．６５
０人）に対しては０．０９だけ、この図に示す屈折率よ
り高くなることが別の測定で確認されている。ノボラッ
ク系またはフェノール系の有機物層よりなる下層２と、
ノボラック系またはフェノール系レジスト層よりなる上
層４の界面の屈折率は、ｇ線に対して約１．６８、ｉ線
に対しては約１．７２であるから、５ｉＯｘＮｙｉｌよ
りなる中間層３の屈折率を上層４のレジスト層と下層２
の有機物層とに近似させるためには、図より、酸化窒素
と、アンモニアとの混合ガス中の酸化窒素の比率を９０
％に選定すればよい、中間７１３をなす５ｔｏｘＮｙｑ
の形成時に、ＣＶＤ条件のばらつきによって屈折率が±
０．０２程度ばらつくことがあるが、ばらつきの相対値
は２％以下であり、特に問題とはならない。
以上説明せるとおり、本発明に係るパターニング方法に
おいては、下層に、露光波長に対する吸収係数の大きい
有機物層を形成し、その上に有機物層の露光波長に対す
る屈折率に近似した屈折率を有する酸化窒化シリコン層
よりなる中間層を形成し、その上に酸化窒化シリコン層
の露光波長に対する屈折率に近似した屈折率を有するレ
ジスト層よりなる上層を形成し、前記の上・中間・下層
よりなる積層体をレジスト膜として使用するので、上層
と中間層との界面および中間層と下層との界面における
゛反射は殆どなくなり、入射光は吸収係数の大きい下層
の有機物層に殆ど吸収されるので反射光による定在波効
果が現れなくなり、解像度が向上し、パターン寸法の変
動が少なくなるとともに、中間層のＩＩ＊厚の均一性に
対する許容度が大きくなる。
おいては、下層に、露光波長に対する吸収係数の大きい
有機物層を形成し、その上に有機物層の露光波長に対す
る屈折率に近似した屈折率を有する酸化窒化シリコン層
よりなる中間層を形成し、その上に酸化窒化シリコン層
の露光波長に対する屈折率に近似した屈折率を有するレ
ジスト層よりなる上層を形成し、前記の上・中間・下層
よりなる積層体をレジスト膜として使用するので、上層
と中間層との界面および中間層と下層との界面における
゛反射は殆どなくなり、入射光は吸収係数の大きい下層
の有機物層に殆ど吸収されるので反射光による定在波効
果が現れなくなり、解像度が向上し、パターン寸法の変
動が少なくなるとともに、中間層のＩＩ＊厚の均一性に
対する許容度が大きくなる。
第１ａ−１ｆ図は、本発明の一実施例に係るパターニン
グ方法の工程図である。 第２図は、反応ガス混合比と形成される５ｉＯｘＮｙＪ
ｌの屈折率との関係を示す。 基板、 下層、 下層パターン、 中間層、 中間層パターン、 上層、 上層パターン。
グ方法の工程図である。 第２図は、反応ガス混合比と形成される５ｉＯｘＮｙＪ
ｌの屈折率との関係を示す。 基板、 下層、 下層パターン、 中間層、 中間層パターン、 上層、 上層パターン。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１］下層（２）に、露光波長に対する吸収係数の大き
い有機物層を形成し、 該下層（２）上に、前記有機物層の露光波長に対する屈
折率に近似した屈折率を有する酸化窒化シリコン層より
なる中間層（３）を形成し、該中間層（３）上に、前記
酸化窒化シリコン層の露光波長に対する屈折率に近似し
た屈折率を有するレジスト層よりなる上層（４）を形成
し、前記上・中間・下層（２・３・４）よりなる積層体
をレジスト膜として使用してなす ことを特徴とするパターニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159738A JPH028852A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | パターニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159738A JPH028852A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | パターニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028852A true JPH028852A (ja) | 1990-01-12 |
Family
ID=15700190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63159738A Pending JPH028852A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | パターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH028852A (ja) |
Cited By (5)
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-
1988
- 1988-06-28 JP JP63159738A patent/JPH028852A/ja active Pending
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