JPH06102673A - 反射防止膜用材料及び反射防止膜形成方法 - Google Patents

反射防止膜用材料及び反射防止膜形成方法

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JPH06102673A
JPH06102673A JP4252647A JP25264792A JPH06102673A JP H06102673 A JPH06102673 A JP H06102673A JP 4252647 A JP4252647 A JP 4252647A JP 25264792 A JP25264792 A JP 25264792A JP H06102673 A JPH06102673 A JP H06102673A
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JP
Japan
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antireflection film
group
acrylic skeleton
skeleton polymer
forming
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JP4252647A
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English (en)
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Ritsuko Nakano
律子 中野
Minoru Hirose
実 廣瀬
Satoshi Takechi
敏 武智
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、レジスト層と反射防止膜との間にイ
ンターミキシング層の発生することを防止し得る反射防
止膜用材料及び反射防止膜形成方法を提供することを目
的としている。 【構成】本発明による反射防止膜用材料においては、不
揮発成分の主材として熱架橋基を有するアクリル骨格ポ
リマーを用いることとしている。また、本発明による反
射防止膜形成方法においては、上記本発明による反射防
止膜用材料を被エッチング物上に塗布した後、この反射
防止膜用材料を加熱して熱架橋基を熱架橋させることと
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置等の製造プ
ロセスに用いられるフォトリソグラフィー技術に関し、
特にフォトレジストを露光する露光光の反射を防止する
反射防止膜の形成に用いられる反射防止膜用材料及びこ
の材料を用いて反射防止膜を形成する反射防止膜の形成
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造における、パターンを
形成すべき材料の成膜と、所望パターンの形成とが幾度
も行われる過程においては、表面に凹凸のある基板上に
レジストパターンを形成する場合が生じやすい。また、
ゲート電極を形成する層や配線を形成する層の上にレジ
ストパターンを形成する場合もある。凹凸表面上に所定
のレジストパターンを形成する場合、露光時にレジスト
層を通り抜けて基板表面に達した光は乱反射される。ま
た、ゲート電極や配線を形成する層の材料であるタング
ステンシリサイドやアルミニウム膜上にレジストパター
ンを形成する場合にも、これらの材料は光反射性である
ため、下層の膜表面で乱反射が増加する。レジスト露光
時に照射された光が基板表面で乱反射する結果として、
レジスト層の本来未露光であるべき部分にも反射光がま
わりこんでしまい(ハレーション)、レジストパターン
の線幅細りや断線などの欠陥を招く。
【0003】このため、レジスト層の正確な現像が困難
となるので、被エッチング物とフォトレジスト層との間
に露光光の反射防止膜を形成することが行われている。
これにより、露光光の反射によるハレーションを防止
し、レジスト層の正確な現像を確保するためである。そ
して、形成されたフォトレジストパターンをマスクとし
て反射防止膜と被エッチング物を選択的にドライエッチ
ングすることが行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
反射防止膜の形成材料として用いられているのは、有機
溶剤にアルカリ不溶性のアクリル系樹脂を溶かしたもの
に露光光を吸収する顔料(染料)を添加したものであっ
た。また、反射防止膜の形成方法も、反射防止膜の形成
用材料を被エッチング物上に塗布し、それに含まれる有
機溶剤を単に揮発乾燥させて反射防止膜を形成している
にすぎなかった。
【0005】このため、反射防止膜上にフォトレジスト
を塗布したときに、フォトレジストに含まれる有機溶剤
に反射防止膜の一部が溶け、レジストと反射防止膜材料
が混ったインターミキシング層が形成されしまう。この
インターミキシング層は純粋なレジスト層とも反射防止
膜とも異なる性質を示すため、レジストパターンの現像
時に除去しきれず、抜け不良、すそ引きといったレジス
トパターン形状の劣化を招く。このため、被エッチング
物のパターンニング精度が低下するという問題が生じて
いる。
【0006】そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、上
記したインターミキシング層の発生を防止し得る反射防
止膜用材料及び反射防止膜形成方法を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による反射防止膜用材料においては、不揮発
成分の主材として熱架橋基を有するアクリル骨格ポリマ
ーを用いていることが特徴となっている。また、本発明
による反射防止膜形成方法においては、上記本発明によ
る反射防止膜用材料を被エッチング物上に塗布した後、
この反射防止膜用材料を加熱して熱架橋基を熱架橋させ
ることを特徴としている。
【0008】すなわち、本発明による反射防止膜用材料
は、その不揮発成分の主材として熱架橋基を有するアク
リル骨格ポリマーを用いていることが特徴となってい
る。熱架橋基は、加熱されることにより架橋反応を生ず
るもので、例えば、エポキシ基やグリシジル基又はカル
ボキシル基とその酸塩化基の組合わせがこれに該当す
る。そして、この熱架橋基を有するアクリル骨格ポリマ
ーを溶かす溶剤及びフォトレジストを露光する露光光を
吸収する顔料等によって反射防止膜用材料が構成されて
いる。
【0009】かかる熱架橋基を有するアクリル骨格ポリ
マーの構造式を図1〜図3に示す。図1(A)に示した
構造式は、熱架橋基としてグリシジル基を有するアクリ
ル骨格ポリマーの一般式である。図中のXには水素、ア
ルキル基、又はハロゲン基が入る。この一般式で示され
るアクリル系ポリマーの具体例として図1(B)に示し
たポリグリシジルメタクリレート(PGMA)や図1
(C)に示したポリグリシジルアクリレートを挙げるこ
とができる。
【0010】図示したように、グリシジル基はエポキシ
基を含んでいるので、加熱されると、その三員環が開環
し、この開環部が他のグリシジル基の開環部と相補的に
結合する。こうして架橋されたポリマーはフォトレジス
トの溶剤に対し不溶性を示すようになる。また、図2
(A)に示した構造式は熱架橋基としてカルボキシル基
を有するアクリル骨格ポリマーの一般式であり、図2
(B)に示した構造式は熱架橋基としてカルボキシル基
の酸塩化基(COCl)を有するアクリル骨格ポリマー
の一般式であり、図2(C)に示した構造式はこれらの
バインダーポリマーとして用いられるアクリル骨格ポリ
マーの一般式である。図中のX、Y、Zにはそれぞれ水
素、アルキル基、又はハロゲン基が入り、また、Aには
アルキル基が入る。これらの一般式で示されるアクリル
系ポリマーの具体例として、それぞれ、図2(D)に示
したメタクリル酸、図2(E)に示したメタクリル酸ク
ロライド、図2(F)に示したメチルメタクリレートを
挙げることができる。
【0011】図2に示した構造式のポリマーを実際に使
用する場合には、図2(A)、(B)もしくは図3
(C)を含む共重合体として用いる。例えば、図3に示
した単一重合体のかたちで使用することができる。すな
わち、図3(A)に示したようにメタクリル酸、メタク
リル酸クロライド及びメチルメタクリレートが結合した
三元共重合体として用いることができ、図3(B)に示
したように三元共重合体とメタクリル酸及びメタクリル
酸クロライドの共重合体の混合物として用いることもで
きる。また、図3(C)に示したようにメタクリル酸及
びメチルメタクリレートの共重合体と、メタクリル酸ク
ロライド及びメチルメタクリレートの重合体との混合物
として用いることもできる。なお、図中のa、b、l、
m、nは1以上の整数である。
【0012】これらのアクリル系ポリマーを反射防止膜
用材料の不揮発成分の主材として用いた場合、カルボキ
シル基(COOH)とその酸塩化基(COCl)とが加
熱されることにより、塩化水素(HCl)を放出して結
合する。こうして架橋されたポリマーはフォトレジスト
の溶剤に対し不溶性を示すようになる。
【0013】
【作用】このように、反射防止膜用材料の不揮発成分の
主材として熱架橋基を有するアクリル系樹脂を用いると
共に、反射防止膜用材料を被エッチング物上に塗布後、
これを加熱して熱架橋基を十分に架橋させることによ
り、フォトレジストの溶剤に溶け出すことのない反射防
止膜が形成され、従来のようにレジスト層と反射防止膜
との間にインターミキシング層が生じることが防止され
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図1〜図5を
用いて説明する。図1〜図3は本発明による反射防止膜
用材料に不揮発成分の主材として用いられる熱架橋基を
有するアクリル骨格ポリマーの一般構造式及びその具体
例を示し、図4及び図5は本発明による反射防止膜形成
方法を適用してフォトレジストを露光する露光光の反射
率が高いAl層をフォトリソグラフィーによりパターン
ニングする工程を示している。
【0015】本発明による反射防止膜用材料は、その不
揮発成分の主材として熱架橋基を有するアクリル骨格ポ
リマーを用いていることが特徴となっている。熱架橋基
は、加熱されることにより架橋反応を生ずるもので、例
えば、エポキシ基やグリシジル基又はカルボキシル基と
その酸塩化基の組合わせがこれに該当する。そして、こ
の熱架橋基を有するアクリル骨格ポリマーを溶かす溶剤
及びフォトレジストを露光する露光光を吸収する顔料等
によって反射防止膜用材料が構成されている。
【0016】かかる熱架橋基を有するアクリル骨格ポリ
マーの構造式を図1〜図3に示す。図1(A)に示した
構造式は、熱架橋基としてグリシジル基を有するアクリ
ル骨格ポリマーの一般式である。図中のXには水素、ア
ルキル基、又はハロゲン基が入る。この一般式で示され
るアクリル系ポリマーの具体例として図1(B)に示し
たポリグリシジルメタクリレート(PGMA)や図1
(C)に示したポリグリシジルアクリレートを挙げるこ
とができる。
【0017】図示したように、グリシジル基はエポキシ
基を含んでいるので、加熱されると、その三員環が開環
し、この開環部が他のグリシジル基の開環部と相補的に
結合する。こうして架橋されたポリマーはフォトレジス
トの溶剤に対し不溶性を示すようになる。また、図2
(A)に示した構造式は熱架橋基としてカルボキシル基
を有するアクリル骨格ポリマーの一般式であり、図2
(B)に示した構造式は熱架橋基としてカルボキシル基
の酸塩化基(COCl)を有するアクリル骨格ポリマー
の一般式であり、図2(C)に示した構造式はこれらの
バインダーポリマーとして用いられるアクリル骨格ポリ
マーの一般式である。図中のX、Y、Zにはそれぞれ水
素、アルキル基、又はハロゲン基が入り、また、Aには
アルキル基が入る。これらの一般式で示されるアクリル
系ポリマーの具体例として、それぞれ、図2(D)に示
したメタクリル酸、図2(E)に示したメタクリル酸ク
ロライド、図2(F)に示したメチルメタクリレートを
挙げることができる。
【0018】図2に示した構造式のポリマーを実際に使
用する場合には、図2(A)、(B)もしくは図3
(C)を含む共重合体として用いる。例えば、図3に示
した単一重合体のかたちで使用することができる。すな
わち、図3(A)に示したようにメタクリル酸、メタク
リル酸クロライド及びメチルメタクリレートが結合した
三元共重合体として用いることができ、図3(B)に示
したように三元共重合体とメタクリル酸及びメタクリル
酸クロライドの共重合体の混合物として用いることもで
きる。また、図3(C)に示したようにメタクリル酸及
びメチルメタクリレートの共重合体と、メタクリル酸ク
ロライド及びメチルメタクリレートの重合体との混合物
として用いることもできる。なお、図中のa、b、l、
m、nは1以上の整数である。
【0019】これらのアクリル系ポリマーを反射防止膜
用材料の不揮発成分の主材として用いた場合、カルボキ
シル基(COOH)とその酸塩化基(COCl)とが加
熱されることにより、塩化水素(HCl)を放出して結
合する。こうして架橋されたポリマーはフォトレジスト
の溶剤に対し不溶性を示すようになる。次に、本発明に
よる反射防止膜形成方法を適用してAl等のフォトレジ
ストを露光する露光光の反射率が高い被エッチング物を
フォトリソグラフィーによりパターンニングする実施例
について、図4及び図5を参照しつつ説明する。
【0020】図4(A)に示したように、半導体基板1
上には配線用にフォトレジストを露光する露光光の反射
率が高いAl層2がスパッタ等により形成されている。
このAl層2上に露光光の反射防止膜3を200nm程
度の厚さに形成した。反射防止膜3は、本発明による反
射防止膜用材料をスピンコートした後、これを180℃
に加熱しこの温度で3分間のベークを行い、溶剤を揮発
させると共に上述した熱架橋基を十分に架橋させて形成
した。
【0021】次に、図4(B)に示したように、ポジ型
フォトレジストを反射防止膜3上に塗布して1.2μm
程度の厚さのレジスト層5を形成した。このとき、反射
防止膜3は上述したように十分に熱架橋されているの
で、レジストの溶剤に溶けることがなく、従って、イン
ターミキシング層は生じなかった。ポジ型レジストとし
て、本実施例では、OFPR800(東京応化工業製)
を用いた。
【0022】次に、図4(C)に示したように、マスク
6を介してレジスト層5の露光を行った。このときの露
光光は、g線(436nm)を使用した。そして、レジ
スト現像液を用いてレジストパターンの現像を行った。
このときも、反射防止膜3は上述したように十分に熱架
橋されているので、現像液のアルカリに溶解せず、その
まま残存する。
【0023】この後、図5(A)に示したように、レジ
ストパターン5aをマスクとして反射防止膜3をO2
IEにより異方性エッチングを行った。このとき、反射
防止膜3はアクリル骨格ポリマーにより形成されてお
り、レジストパターン5aに比べエッチングレートが高
く、レジストパターン5aに比べて十分に膜厚が薄いた
め、レジストパターン5aを劣化させることなく反射防
止膜3のエッチングを完了することができた。
【0024】つづいて、図5(B)に示したように、A
l層2を異方性エッチングすることにより、レジストパ
ターンがそのまま正確に転写されたAl配線パターン2
aを半導体基板1上に得ることができた。そして、図5
(C)に示したように、Al配線パターン2a上に残っ
たレジストパターン5a及び反射防止膜3をO2 プラズ
マによりアッシングして除去し、図5(D)に示したよ
うに、最終的なAl配線パターン2aを半導体基板1上
に形成した。
【0025】なお、上述の実施例では、露光光としてg
線(436nm)を使用したので、反射防止膜用材料に
添加される顔料として、Oplas Yellow 1
36(オリエント化学製)を用いた。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトレジストの溶剤に溶けることのない反射防止膜を
被エッチング物上に形成することができ、従来のよう
に、反射防止膜とレジスト層との間にインターミキシン
グ層が発生しない。また、反射防止膜はアクリル骨格ポ
リマーによって形成されているので、レジストの現像液
に侵されることがないと共に、レジストに比べエッチン
グレートが高く、膜厚が十分に薄いのでレジストパター
ンを劣化させることなく反射防止膜を異方性エッチング
することができる。
【0027】従って、フォトレジストのを露光する露光
光に対する反射率が高いものでも、フォトリソグラフィ
ーにより高精度にパターンニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の反射防止膜用材料に含まれる熱架橋基
を有するアクリル骨格ポリマーの構造式を示す図であ
る。
【図2】本発明の反射防止膜用材料に含まれる熱架橋基
を有するアクリル骨格ポリマーの構造式を示す図であ
る。
【図3】本発明の反射防止膜用材料に含まれる熱架橋基
を有するアクリル骨格ポリマーの構造式を示す図であ
る。
【図4】本発明の反射防止膜形成方法を適用したフォト
リソグラフィー工程の工程断面図(その1)である。
【図5】本発明の反射防止膜形成方法を適用したフォト
リソグラフィー工程の工程断面図(その2)である。
【符号の説明】 1…半導体基板 2…Al層 2a…Al配線パターン 3…反射防止膜 5…レジスト層 5a…レジストパターン 5…マスク

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトレジストを露光する露光光の反射
    を防止するために被エッチング物上に形成される反射防
    止膜に用いられる反射防止膜用材料において、 熱架橋基を有するアクリル骨格ポリマーを含むことを特
    徴とする反射防止膜用材料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の反射防止膜用材料におい
    て、 前記アクリル骨格ポリマーは、エポキシ基を有するアク
    リル骨格ポリマーを含むことを特徴とする反射防止膜用
    材料。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の反射防止膜用材料におい
    て、 前記アクリル骨格ポリマーは、グリシジル基を有するア
    クリル骨格ポリマーを含むことを特徴とする反射防止膜
    用材料。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の反射防止膜用材料におい
    て、 前記アクリル骨格ポリマーは、カルボキシル基及びこの
    酸塩化基を有するアクリル骨格ポリマーを含むことを特
    徴とする反射防止膜用材料。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の反射
    防止膜用材料を被エッチング物上に塗布した後、この反
    射防止膜用材料を加熱して前記熱架橋基を熱架橋させる
    ことにより、前記被エッチング物上に反射防止膜を形成
    することを特徴とする反射防止膜形成方法。
JP4252647A 1992-09-22 1992-09-22 反射防止膜用材料及び反射防止膜形成方法 Pending JPH06102673A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11511194A (ja) * 1995-08-21 1999-09-28 ブリューアー サイエンス インコーポレイテッド 熱硬化性反射防止性コーティングおよびその製造方法
US6255225B1 (en) * 1999-02-09 2001-07-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of forming a resist pattern, a method of manufacturing semiconductor device by the same method, and a device and a hot plate for forming a resist pattern

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS61180241A (ja) * 1985-02-06 1986-08-12 Hitachi Ltd パタ−ン形成方法

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