JPH08286384A - パタン形成方法及びそれに用いるフォトレジスト材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、リソグラフィー技術により微細パ
タンの形成を行う際に、基板からの反射光による干渉作
用や乱反射で起こるパタンの寸法変動や変形を低減さ
せ、１回の露光、現像でパタンが形成できるパタン形成
方法及びそれに用いる感放射線組成物を提供することに
ある。 【構成】 第１のフォトレジスト膜２上に、露光波長に
おける吸光度が第１のフォトレジスト膜よりも小さく、
かつ感度が低い第２のフォトレジスト膜３を形成した
後、露光現像を行う。 【効果】 第１のレジスト膜の吸光度が大きいことによ
り基板からの反射光が低減され、また、第１のレジスト
膜の感度が第２のレジスト膜より高いので第１のフォト
レジストのパタン寸法を第２のフォトレジストのパタン
寸法以下にでき、パタンの寸法変動や変形を低減でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイス、磁気
バブル素子、光ディスク、液晶等の製造時のリソグラフ
ィ技術を用いるパタン形成方法、それに用いるフォトレ
ジストに関する。特に基板からの反射光に起因するパタ
ンの寸法の変動を低減させるためのパタン形成方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス等の製造においては、シ
リコンウエーハなどの基板上にフォトレジスト膜を形成
し、パタン露光をした後、現像処理を施し、基板上にレ
ジストのパタンを形成させるフォトリソグラフィー技術
が用いられている。

【０００３】このフォトリソグラフィーにおいてパタン
露光光の基板表面の反射に起因する定在波効果及びハレ
ーション（基板段差からの乱反射）によるレジストパタ
ン寸法の変動、パタン変形が大きな問題となっている。

【０００４】定在波効果やハレーションを低減させる法
として、フォトレジスト膜の下層に、感光性のない光吸
収層（反射防止層）を用いる方法が知られている（特開
昭５９−９３４４８、特開昭６０−２２７２５４）。

【０００５】この方法では、反射防止層が感光性を持た
ないため、上層のフォトレジスト膜を露光、現像してパ
タンを形成後、湿式または乾式エッチングで下層の反射
防止膜を除去する。

【０００６】他の方法としては、ポータブルコンフォー
マブルマスク（ＰＣＭ）法と呼ばれる多層レジストプロ
セスが知られている。（例えば特開昭６０−２０３９４
１）。これは吸光剤を含むポリメチルイソプロペニルケ
トン（ＰＭＩＰＫ）等を下層レジストとして用い、上層
にはノボラック樹脂−キノンジアジド化合物からなるポ
ジ型レジストを用いるものである。

【０００７】この方法においては、まず第１の露光光に
より上層レジストに潜像を形成し、現像によってパタン
を下層レジスト上に形成する。パタン露光の際、下層レ
ジストは、反射防止膜として機能し、干渉作用や乱反射
を低減させる。次にパタン形成された上層レジストをマ
スクとして、第２の露光光による全面露光で下層レジス
トに潜像を形成し、上層とは異なる現像液で現像する。
その結果、上層レジストのパタンが下層レジストに転写
される。

【０００８】また特開昭６０−１４２５１５には、下層
部のフォトレジスト膜が上層部のレジスト膜に比して、
波長３５０〜５００ｎｍを吸収する物質が多く含まれる
ような多層レジストを用いて、パタンを形成する方法が
開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−９３４４
８、特開昭６０−２２７２５４に見られるような、感光
性を持たない反射防止層を用いる方法では、下層を乾式
エッチングする場合は、工程が増えスループットが低下
するという欠点があり、湿式エッチングする場合は、異
方性がないため、微細パタンの形成が難しいという欠点
がある。

【００１０】また特開昭６０−２０３９４１に見られる
ようなポータブルコンフォーマブルマスク（ＰＣＭ）法
は、２回の露光、２回の現像が必要であり、工程が複雑
であるという欠点がある。

【００１１】また特開昭６０−１４２５１５に見られる
方法では、下層部の吸収が大きいため、下層部では到達
する露光光が減少し露光量が不足する。したがって、ポ
ジ型レジストでパタン形成を行う場合は、基板表面付近
でのレジストの裾引きのために、下層部がマスクどおり
の寸法にはならず寸法制御性が悪くなる。

【００１２】本発明の目的は、従来技術の欠点を克服
し、フォトリソグラフィー技術により微細パタンの形成
を行う際に課題となっている、基板からの反射光による
定在波効果やハレーションで起こるパタンの寸法変動、
パタンの変形を低減させるパタン形成方法及びそれに用
いるフォトレジストを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に第
１のフォトレジスト膜を形成する工程、第１のフォトレ
ジスト膜上に第２のフォトレジスト膜を形成する工程、
パタン露光又はパタン露光と露光後の加熱処理により、
第１及び第２のフォトレジスト膜に潜像を形成する工
程、潜像形成後に第１及び第２のフォトレジスト膜を同
一現像液で現像する工程を含むパタン形成方法におい
て、第１のフォトレジストの露光波長における吸光度
が、第２のフォトレジスト膜の吸光度よりも大きく、現
像後の第１のフォトレジストのパタン寸法が、第２のフ
ォトレジストのパタン寸法以下となることを特徴とする
パタン形成方法により達成できる。

【００１４】ここで露光波長における吸光度としては、
第１のフォトレジスト膜は、１μｍ当たり２から６の範
囲にあり、第２のフォトレジスト膜は、１μｍ当たり
０．１から０．８の範囲にあるものが望ましい。

【００１５】第１のフォトレジスト膜の吸光度が、１μ
ｍ当たり２より小さい場合は、基板からの反射光を防ぐ
効果が十分でないので、本発明の目的に適さない。逆に
６より大きい場合は、露光光が底部まで届きにくく、パ
タンが形成できない。したがって、１μｍ当たりの吸光
度が２から６の範囲が望ましく、特に３から５の範囲が
望ましい。また、第２のフォトレジスト膜の吸光度が、
１μｍ当たり０．８を超える場合は、良好な露光プロフ
ァイルが得られないので本発明の目的には適さない。

【００１６】現像後の第１のフォトレジストのパタン寸
法は、その上にある第２のフォトレジストのパタン寸法
以下となることが望ましい。第１のフォトレジストは、
吸光度が大きく反射防止膜として機能するため、そこで
の露光光のプロファイルが悪い。したがって、得られる
パタンは矩形になりにくく、その部分の寸法制御性は悪
い。これに対して、第２のフォトレジストは、下に反射
防止膜である第１のフォトレジストがあり、それ自身の
吸光度は小さく、そこでの露光プロファイルは良く、反
射の影響もない。その結果、得られるパタンは矩形で寸
法制御性も良い。ここで第１のフォトレジストの寸法
が、第２のフォトレジストの寸法より大きいと、その後
に続く基板を加工するドライエッチングの際に、寸法制
御性が悪い第１のフォトレジストをマスクとしてエッチ
ングが行われて、基板の加工された部分の寸法制御性が
悪くなる。

【００１７】第１のフォトレジスト膜の膜厚は、第２の
フォトレジスト膜の膜厚よりも小さいものが望ましい。
また、この第１のフォトレジスト膜の膜厚は、０．０５
μｍから０．５μｍの範囲が望ましく、特に０．１μｍ
から０．３μｍが望ましい。この第１のフォトレジスト
膜の膜厚が大きすぎる場合は、その吸収のため、露光光
が底部まで届きにくく、パタン形成ができない。

【００１８】上述のように現像後の第１のフォトレジス
トのパタン寸法を、その上にある第２のフォトレジスト
の部分のパタン寸法以下にするためには、ポジ型の場
合、第１のフォトレジストの感度が、第２のフォトレジ
ストの感度よりも高い必要がある。第１のフォトレジス
トの感度が、第２のフォトレジストの感度より低い場合
は、基板付近の第１のフォトレジストが感光しにくいこ
とになり、ポジ型では現像後の第１のフォトレジストの
パタン寸法が、第２のフォトレジストのパタン寸法より
大きくなり、本発明の目的に適さない。

【００１９】また、逆に第１のフォトレジストの感度
が、第２のフォトレジストの感度に比べ高すぎる場合
は、第１のフォトレジストに対する露光が過剰になり、
パタンが倒れたり剥がれたりしやすくなる。したがっ
て、第１のフォトレジストの感度は、第２のフォトレジ
ストの感度の１倍から２０倍の範囲であるものが望まし
い。本発明のパタン形成方法で用いる第１および第２の
フォトレジストの具体例としては、芳香環を有するアル
カリ可溶性高分子化合物とキノンジアジド化合物を少な
くとも含むポジ型のフォトレジストを挙げることができ
る。

【００２０】ここで芳香環を有するアルカリ可溶性高分
子化合物としては、ノボラック樹脂、ハロゲン化ノボラ
ック樹脂、ポリビニルフェノ−ル、アセトン−ピロガロ
ール樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体などが挙
げられる。またキノンジアジド化合物としては、２，
３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒドロ
キシ化合物の１，２−ナフトキノンジアジド−５−（及
び／又は−４−）スルホニルクロリドとのエステル化合
物が挙げられる。これらのキノンジアジド化合物は単独
で、あるいは、２種以上の組合せで用いることができ
る。

【００２１】また、本発明で用いる第１および第２のフ
ォトレジストとしては、活性放射線の照射により酸を発
生する化合物、及び芳香環を有する高分子化合物を少な
くとも含み、パタン露光又はパタン露光と露光後の加熱
処理により、アルカリ可溶性が増大するポジ型のフォト
レジストを挙げることができる。

【００２２】このような材料の具体例としては、オニウ
ム塩類、スルホン酸エステル類、スルホン酸のニトロベ
ンジルエステル類などの露光により酸を発生する化合物
と、アルカリ可溶性のフェノール樹脂の水酸基をｔ−ブ
トキシカルボニル基、テトヒドロピラニル基などで保護
したものを少なくとも含む材料や、前述の露光により酸
を発生する化合物、アルカリ可溶性のフェノール樹脂、
アルカリ可溶性の低分子化合物あるいは高分子化合物の
アルカリ可溶性基をｔ−ブトキシカルボニル基、テトヒ
ドロピラニル基などで保護した化合物を少なくとも含む
材料が挙げられる。このような材料では、露光により酸
を発生する化合物の量を変えることにより、感度を調整
することが容易である。

【００２３】本発明のパタン形成方法に用いる第１のフ
ォトレジストは、上記のようなフォトレジストに以下の
ような吸光剤を添加して、露光波長における吸光度を高
めることができる。

【００２４】吸光剤としては、トリアゾール系、モノア
ゾ系、クマリン系、ピラゾロン系、イミダゾリン系、ア
ゾメチン系、スチルベン系、アセナフテン系、ベンゾフ
ェノン系、カルコン系、アントラセン系、ベンジリデン
インデン系等の材料が挙げられる。

【００２５】なお、吸光剤としてはこれらに限定される
ものではなく、露光波長におけるモル吸光係数εが、
８,０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のもので、フォト
レジストのプリベーク等の熱処理時に昇華せず、フォト
レジストの感光特性、溶解特性に悪影響を与えないもの
であれば使用することができる。

【００２６】これらの吸光剤は、単独で用いても良い
し、また２種以上混合して用いることもできる。また、
これらの吸光剤は、第１のフォトレジストに含まれる高
分子化合物に共有結合させて使用することもできる。さ
らにこれらの吸光剤は、上述の吸光度の条件を満たす範
囲で、第２のフォトレジストに含まれていても良い。

【００２７】本発明のパタン形成方法において、現像液
がアルカリ水溶液である場合、上述の吸光剤として、フ
ェノール性水酸基を有する吸光剤を用いても良い。その
ような吸光剤は、フォトレジストへの添加によりフォト
レジストの溶解速度を加速する。したがって、ポジ型の
フォトレジストの場合は、見かけ高感度化する。

【００２８】本発明のパタン形成方法で用いる第１のフ
ォトレジストと第２のフォトレジストは、全く異なる材
料であっても良い。

【００２９】例えば第１のフォトレジストとして、ポリ
ジメチルグルタルイミドとキノンジアジド化合物を少な
くとも含む材料を用いても良い。ここでポリジメチルグ
ルタルイミドは、フェノール性水酸基を有する高分子化
合物とはレジスト溶媒に対する溶解性が異なる。したが
って、第２のフォトレジストとして、フェノール性水酸
基を有する高分子化合物を用いた場合、より二層に膜が
形成しやすい。

【００３０】ここでのキノンジアジド化合物としては、
２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン等のポリヒ
ドロキシ化合物の１，２−ナフトキノンジアジド−５−
（及び／又は−４−）スルホニルクロリドとのエステル
化合物が挙げられる。これらのキノンジアジド化合物は
単独で、あるいは、２種以上の組合せで用いることがで
きる。

【００３１】このポリジメチルグルタルイミドとキノン
ジアジド化合物を少なくとも含む材料は、露光波長に吸
収を持つ吸光剤を添加することが望ましい。ここで用い
る吸光剤としては、前述した材料が挙げられる。

【００３２】なお、吸光剤としてはこれらに限定される
ものではなく、露光波長に強い吸収を有し、フォトレジ
ストのプリベーク等の熱処理時に昇華せず、フォトレジ
ストの感光特性、溶解特性に悪影響を与えないものであ
れば使用することができる。

【００３３】また第１のフォトレジストの構成成分とし
て、少なくとも以下の単量体の共重合体である高分子化
合物を用いても良い。

【００３４】１）アルキルメタクリレート及びアルキル
アクリレ−ト及びその組合せからなる群から選ばれる単
量体。

【００３５】２）メタクリレート系のカルボン酸及びア
クリレート系のカルボン酸及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００３６】上述の高分子化合物も、フェノール性水酸
基を有する高分子化合物とはレジスト溶媒に対する溶解
性が異なる。したがって、第２のフォトレジストとし
て、フェノール性水酸基を有する高分子化合物を用いた
場合、より二層に膜が形成しやすい。この場合も感光剤
として、前述のようなキノンジアジド化合物を用いるこ
とができる。また前述したような露光波長に吸収を持つ
吸光剤を添加することが望ましい。

【００３７】さらに上記高分子化合物は、上記の単量体
１）２）以外に、露光波長におけるモル吸光係数εが、
８,０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エ
ステル及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる
群から選ばれる単量体を共重合体したものであっても良
い。露光波長におけるモル吸光係数εが、８,０００
（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル及び
アクリル酸エステルは、上述のような露光波長に吸収を
持つ吸光剤をエステル化することにより合成できる。こ
のような共重合体では、吸光剤が高分子化合物の一部と
なっているため、二層に膜を形成した際に吸光剤が上層
に混入しにくい。

【００３８】さらに第１のフォトレジストが、活性放射
線による露光で酸を発生する化合物及び高分子化合物を
少なくとも含み、前記高分子化合物が少なくとも下記の
単量体の共重合体であっても良い。

【００３９】１）アルキルメタクリレート及びアルキル
アクリレ−ト及びその組合せからなる群から選ばれる単
量体。

【００４０】２）メタクリレート系のカルボン酸及びア
クリレート系のカルボン酸及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００４１】３）第３−ブチルメタクリレート及び第３
−ブチルアクリレート及びその組合せからなる群から選
ばれる単量体。

【００４２】ここで露光により酸を発生する化合物とし
ては、オニウム塩類、スルホン酸エステル類、スルホン
酸のニトロベンジルエステル類などが挙げられる。

【００４３】上記のフォトレジストでは、露光及び露光
後の加熱処理で、露光部では発生した酸により、第３−
ブチルメタクリレートあるいは第３−ブチルアクリレー
トの第３−ブチルが脱離し、メタクリル酸あるいはアク
リル酸ができるため、そこの部分のアルカリ溶解性が増
し、アルカリ現像でポジ型となる。

【００４４】この場合も、前述したような露光波長に吸
収を持つ吸光剤を添加することが望ましい。さらに上記
高分子化合物は、上記の単量体１）２）３）以外に、露
光波長におけるモル吸光係数εが、８,０００（ｌ／ｃ
ｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル及びアクリル
酸エステル及びその組合せからなる群から選ばれる単量
体を共重合体したものであっても良い。露光波長におけ
るモル吸光係数εが、８,０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）
以上のメタクリル酸エステル及びアクリル酸エステル
は、上述のような露光波長に吸収を持つ吸光剤をエステ
ル化することにより合成できる。このような共重合体で
は、吸光剤が高分子化合物の一部となっているため、二
層に膜を形成した際に吸光剤が上層に混入しにくい。

【００４５】本発明のパタン形成方法において、第１の
フォトレジストの高分子成分として上記のようなポリジ
メチルグルタルイミド、あるいはメタクリル酸エステル
及びアクリル酸エステル等の共重合体を用いる場合、第
２のフォトレジストとしては、フェノール性水酸基を有
する高分子化合物を含むもので、紫外光、遠紫外光、真
空紫外光等に感光性を有し、現像プロセスによりパタン
を形成しうる任意の材料が挙げられる。

【００４６】ここで少なくとも第２のフォトレジスト
は、レジストパタンが形成された後の基板へパタンを転
写する際に、十分なドライエッチ耐性を有していること
が望ましい。そこで露光光として紫外光、遠紫外光を用
いる場合は、芳香環を有する高分子化合物を含んでいる
ことが望ましい。

【００４７】また、本発明のパタン形成方法に用いられ
るフォトレジスト材料も、本発明の対象となる。

【００４８】本発明のフォトレジスト材料としては、ポ
リジメチルグルタルイミド、キノンジアジド化合物及び
３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ
／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤を少なくとも含む材料
で、３６５ｎｍにおける前記材料の塗膜の吸光度が１μ
ｍ当たり２から６の範囲にあることを特徴とする反射防
止効果有するフォトレジスト材料が挙げられる。

【００４９】またキノンジアジド化合物、３６５ｎｍに
おけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏ
ｌ）以上の吸光剤、及び少なくとも下記の単量体の共重
合体である高分子化合物を少なくとも含む材料で、３６
５ｎｍにおける前記材料の塗膜の吸光度が１μｍ当たり
２から６の範囲にあることを特徴とする反射防止効果有
するフォトレジスト材料も挙げられる。

【００５０】１）アルキルメタクリレート及びアルキル
アクリレ−ト及びその組合せからなる群から選ばれる単
量体。

【００５１】２）メタクリレート系のカルボン酸及びア
クリレート系のカルボン酸及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００５２】これら上述の高分子化合物は、フェノール
性水酸基を有する高分子化合物とはレジスト溶媒に対す
る溶解性が異なる。したがって、これらの材料の上で
は、フェノール性水酸基を有する高分子化合物を用いた
フォトレジスト膜を、二層に形成しやすい。

【００５３】ここで用いるキノンジアジド化合物として
は、２，３，４−トリヒドロキシベンゾフェノン等のポ
リヒドロキシ化合物の１，２−ナフトキノンジアジド−
５−（及び／又は−４−）スルホニルクロリドとのエス
テル化合物が挙げられる。これらのキノンジアジド化合
物は単独で、あるいは、２種以上の組合せで用いること
ができる。

【００５４】さらに３６５ｎｍにおけるモル吸光係数ε
が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤とし
ては、クマリン系、スチルベン系、カルコン系、アント
ラセン系、ベンジリデンインデン系等の材料が挙げられ
る。この中で、フォトレジストのプリベーク等の熱処理
時に昇華せず、フォトレジストの感光特性、溶解特性に
悪影響を与えないものが望ましい。これら吸光剤は、単
独で用いても良いし、また２種以上混合して用いること
もできる。

【００５５】さらに吸光剤を加える代わりに、上記高分
子化合物は、上記の単量体１）２）以外に、３）３６５
ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８,０００（ｌ／ｃｍ
・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル及びアクリル酸
エステル及びその組合せからなる群から選ばれる単量体
を共重合体したものであっても良い。このような共重合
体では、吸光剤が高分子化合物の一部となっているた
め、二層に膜を形成した際に吸光剤が上層に混入しにく
い。

【００５６】また上記のような吸光剤を共重合した高分
子化合物に、さらに吸光剤を添加しても良い。

【００５７】また露光により酸を発生する化合物、及び
３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが８，０００（ｌ／
ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤、及び少なくとも下記の単
量体１）２）３）の共重合体である高分子化合物を少な
くとも含む材料で、３６５ｎｍにおける前記フォトレジ
スト膜の吸光度が、１μｍ当たり２から６の範囲にある
ことを特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材
料も本発明の対象となりうる。

【００５８】１）アルキルメタクリレート及びアルキル
アクリレ−ト及びその組合せからなる群から選ばれる単
量体。

【００５９】２）メタクリレート系のカルボン酸及びア
クリレート系のカルボン酸及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００６０】３）第３−ブチルメタクリレート及び第３
−ブチルアクリレート及びその組合せからなる群から選
ばれる単量体。

【００６１】ここで露光により酸を発生する化合物とし
ては、オニウム塩類、スルホン酸エステル類、スルホン
酸のニトロベンジルエステル類などが挙げられる。必要
に応じて、これらの酸発生剤は、それを増感する増感剤
と共に用いても良い。吸光剤としては、上述のようなも
のを用いることができる上記のフォトレジストでは、露
光及び露光後の加熱処理で、露光部では発生した酸によ
り、第３−ブチルメタクリレートあるいは第３−ブチル
アクリレートの第３−ブチルが脱離し、メタクリル酸あ
るいはアクリル酸ができるため、そこの部分のアルカリ
溶解性が増し、アルカリ現像でポジ型となる。

【００６２】さらにこの場合も吸光剤を加える代わり
に、上記高分子化合物が、上記の単量体１）２）３）以
外に、４）３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８,
０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステ
ル及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体を共重合体したものであっても良い。
このような共重合体では、吸光剤が高分子化合物の一部
となっているため、二層に膜を形成した際に吸光剤が上
層に混入しにくい。

【００６３】また上記のような吸光剤を共重合した高分
子化合物に、さらに吸光剤を添加しても良い。

【００６４】また露光により酸を発生する化合物、２４
８ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃ
ｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤、少なくとも下記の単量体
１）２）３）の共重合体である高分子化合物を少なくと
も含む材料で、２４８ｎｍにおける前記フォトレジスト
膜の吸光度が、１μｍ当たり２から６の範囲にあること
を特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料も
本発明の対象となりうる。１）アルキルメタクリレート
及びアルキルアクリレ−ト及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００６５】２）メタクリレート系のカルボン酸及びア
クリレート系のカルボン酸及びその組合せからなる群か
ら選ばれる単量体。

【００６６】３）第３−ブチルメタクリレート及び第３
−ブチルアクリレート及びその組合せからなる群から選
ばれる単量体、ここで露光により酸を発生する化合物と
しては、オニウム塩類、スルホン酸エステル類、スルホ
ン酸のニトロベンジルエステル類などが挙げられる。必
要に応じて、これらの酸発生剤は、それを増感する増感
剤と共に用いても良い。吸光剤としては、アントラセン
系、ベンゾフェノン系等の材料が挙げられるが、フォト
レジストのプリベーク等の熱処理時に昇華せず、フォト
レジストの感光特性、溶解特性に悪影響を与えないもの
であれば、これらに限らない。これら吸光剤は、単独で
用いても良いし、また２種以上混合して用いることもで
きる。上述のようなものを用いることができる さらにこの場合も吸光剤を加える代わりに、上記高分子
化合物が、上記の単量体１）２）３）以外に、４）２４
８ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８,０００（ｌ／ｃ
ｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル及びアクリル
酸エステル及びその組合せからなる群から選ばれる単量
体を共重合体したものであっても良い。このような共重
合体では、吸光剤が高分子化合物の一部となっているた
め、二層に膜を形成した際に吸光剤が上層に混入しにく
い。

【００６７】また上記のような吸光剤を共重合した高分
子化合物に、さらに吸光剤を添加しても良い。

【００６８】

【作用】リソグラフィー技術によりパタン形成を行なう
際、レジスト膜に入射した光が基板界面で反射し、その
反射光が原因でレジストのパタン寸法精度の低下やパタ
ンの変形が起きる。

【００６９】本発明のパタン形成方法では、露光波長に
おける吸光度が、より大きいフォトレジスト膜を下層
に、より吸光度の小さいフォトレジスト膜を上層に用い
て、１回の露光、現像で上層下層ともパタン形成を行
う。下層の材料は、基板からの反射光を防止する反射防
止膜として働くため、上層はパタン露光により矩形にし
かも寸法精度良く加工される。これに対して、下層では
その吸収のため露光量が不足し、パタン形状が台形とな
り、解像度および寸法制御性が低下する。ポジ型レジス
トの場合、下層部が露光量不足でポジ化しなくなること
もありえる。このように下層の部分の寸法が、その上層
の部分の寸法より大きいと、その後に続くドライエッチ
ングの際に、寸法制御性が悪い下層の部分をマスクとし
てエッチングが行われる。その結果、加工された基板の
寸法制御性が悪くなる。

【００７０】本発明では、下層に吸光度は大きいもの
の、より高感度なフォトレジスト膜を用いる。そのため
下層部の形状は台形であるものの、下層部の寸法はその
上層の部分のパタン寸法以下になる。したがって、基板
のドライエッチングの際は、矩形に寸法精度良く形成さ
れた上層の寸法でエッチングされることになる。その結
果、基板からの反射が防止でき、寸法精度良くパタンが
形成される。

【００７１】

【実施例】実施例に先立ち本発明で用いた材料の合成例
について述べる。

【００７２】＜合成例１＞ ９−アントリルメチルメタ
クリレートの合成 乾燥窒素気流下、２００ｍｌフラスコ中に、９−アント
ラセンメタノール８．４ｇ、トリエチルアミン６．３
ｇ、テトラヒドロフラン６０ｍｌを入れ、氷冷しながら
そこへメタクリル酸クロリド５．７ｇのテトラヒドロフ
ラン（３０ｍｌ）を滴下した。滴下終了後、氷冷したま
ま約１時間撹拌し、その後室温で数時間撹拌した。

【００７３】次にここへジエチルエーテル約２００ｍｌ
を加え、反応の副生成物であるトリエチルアミンの塩酸
塩をろ別した。ろ液を塩酸水溶液で洗浄し、次いで炭酸
水素ナトリウム水溶液で洗浄、最後に水で洗浄した。こ
れを硫酸マグネシムで乾燥し、その後溶媒を減圧留去し
て、黄色の９−アントリルメチルメタクリレート１０ｇ
を得た。構造は１Ｈ−ＮＭＲスペクトルにより確認し
た。

【００７４】この９−アントリルメチルメタクリレート
のモル吸光係数をエタノール中で測ったところ、２４８
ｎｍでは、ε＝９５，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）、３
６５ｎｍでは、ε＝９，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）で
あった。

【００７５】ここでは、９−アントリルメチルメタクリ
レートの合成例について述べたが、合成の原料として９
−アントラセンメタノールの代わりにフェノール性水酸
基あるいはアルコール性水酸基を有する吸光剤を用いれ
ば、吸光部分を有するメタクリル酸エステルを合成でき
る。またここでメタクリル酸クロリドの代わりにアクリ
ル酸クロリドを用いれば、吸光部分を有するアクリル酸
エステルを合成できる。＜合成例２＞ メタクリル酸エ
ステル共重合体の合成 ２００ｍｌ３口フラスコに、モノマーとして減圧蒸留で
精製した第３−ブチルメタクリレ−ト３．０ｇ、メチル
メタクリレート１．５ｇ及びメタクリル酸１．５ｇを入
れ、さらに合成例１に従い合成した９−アントリルメチ
ルメタクリレート９．０ｇを加え、溶媒としてテトラヒ
ドロフラン５０ｍｌ、重合開始剤としてメタノールで再
結晶したアゾビスイソブチロニトリル１．２ｇを加え
た。これを窒素気流下で、約７０℃で加熱還流しながら
８時間重合を行った。重合後、テトラヒドロフラン１０
０ｍｌを加え、その溶液をｎ−ヘキサン約７００ｍｌに
滴下して再沈殿を行った。沈殿したポリマーをろ別、乾
燥してメタクリル酸エステル共重合体１３．５ｇを得
た。

【００７６】得られたポリマーの構造を１Ｈ−ＮＭＲス
ペクトルで確認したところ、ほぼ仕込みのモノマー組成
（モル比）である第３−ブチルメタクリレ−ト２０％、
メチルメタクリレート１０％、メタクリル酸１０％及び
９−アントリルメチルメタクリレート６０％であること
がわかった。

【００７７】本発明について、以下に示す実施例により
説明する。

【００７８】＜実施例１＞高さ０．３μｍのＳｉＯ₂の
パタンを有するシリコンウエハ上に約０．３μｍのアル
ミニウムを真空蒸着して基板とした。この基板上に、合
成例２で合成した第３−ブチルメタクリレ−ト２０％、
メチルメタクリレート１０％、メタクリル酸１０％及び
９−アントリルメチルメタクリレート６０％からなる共
重合体１００重量部、ジフェニルヨードニウムトリフレ
ート２重量部、吸光剤として自家合成した１，４−ジ
（４−ヒドロキシベンザル）アセトフェノン（３６５ｎ
ｍでの、ε＝ （ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ））３０重
量部からなる第１のフォトレジスト膜（膜厚０．２０μ
ｍ）を形成し、その上にｍ，ｐ−クレゾールノボラック
樹脂１００重量部、２，３，４−トリヒドロキシベンゾ
フェノンの１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホ
ン酸エステル２５重量部からなる第２のフォトレジスト
膜（膜厚０．８μｍ）を形成した。

【００７９】下層に形成した第１のフォトレジスト膜の
３６５ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２０μｍで０．
６０であり、膜厚１μｍでは３．０であった。これに対
して上層に用いた第２のフォトレジスト膜の吸光度は、
膜厚０．８μｍで０．３８であり、膜厚１μｍでは０．
４８であった。

【００８０】次いで５００Ｗ Ｘｅ−Ｈｇランプ（ウシ
オ電機製）および３６５ｎｍのバンドパスフィルタ（Ｓ
ｃｈｏｔｔ製）により、マスクを用いてコンタクト露光
を行った。露光後、１００℃で２分間、露光後ベークを
行った。現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド
２．３８重量％水溶液（ＮＭＤ−３、東京応化工業製）
で、２３℃で６０秒間行った後、純水で３０秒間リンス
を行なった。

【００８１】この結果、１回の現像処理により上記のレ
ジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタン
が形成された。１．０μｍのラインパタンの断面を走査
型電子顕微鏡により観察したところ、図１のようであ
り、上層部の定在波は小さかった。また、下地基板表面
の段差部分に交差するレジストパタンについても、山の
部分と谷の部分に相当する位置で、パタン寸法幅を走査
型電子顕微鏡により観察、測定したところ、その差は小
さく、反射防止効果が確認された。

【００８２】なお、上記のプロセス条件で、第１のフォ
トレジスト膜および第２のフォトレジスト膜の感度を別
々に比較したところ、現像後の残膜厚が０になる露光量
は、第１のフォトレジスト膜が５０ｍＪ／ｃｍ²が、第
２のフォトレジスト膜７０ｍＪ／ｃｍ²であり、第１の
フォトレジスト膜の方が高感度であった。

【００８３】＜実施例２＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、合成例２と同様にして合成し
た第３−ブチルメタクリレ−ト１０％、メチルメタクリ
レート８０％、およびメタクリル酸１０％からなる共重
合体１００重量部、ジフェニルヨードニウムトリフレー
ト５重量部、吸光剤として自家合成した４−ヒドロキシ
ベンジリデンインデン（３６５ｎｍでの、ε＝
（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ））３０重量部、増感剤として９
−アントラセンメタノール３重量部からなるフォトレジ
スト膜（膜厚０．２５μｍ）を用い、第２のフォトレジ
ストの代わりにｍ，ｐ−クレゾールノボラック樹脂１０
０重量部、４ｂ，５，９ｂ，１０−テトラヒドロ−２，
３，７，８−テトラヒドロキシ−５，１０−ジメチルイ
ンデノ［２，１−ａ］インデンの１，２−ナフトキノン
ジアジド−５−スルホン酸テトラエステル３０重量部か
らなるフォトレジスト膜（膜厚０．７０μｍ）を用いて
実施例１と同様の実験を行った。

【００８４】下層に形成したフォトレジスト膜の３６５
ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２５μｍで０．５８で
あり、膜厚１μｍでは２．３であった。これに対して上
層に用いたフォトレジスト膜の吸光度は、膜厚０．７μ
ｍで０．３９であり、膜厚１μｍでは０．５５であっ
た。

【００８５】次いで実施例１と同様に露光、露光後ベー
ク、現像を行った。その結果、１回の現像処理により上
記のレジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実な
パタンが形成された。１．０μｍのラインパタンの断面
を走査型電子顕微鏡により観察したところ、実施例１と
同様に図１のようであり、上層部の定在波は小さかっ
た。また、下地基板表面の段差部分に交差するレジスト
パタンについても、山の部分と谷の部分に相当する位置
で、パタン寸法幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定
したところ、その差は小さく、反射防止効果が確認され
た。

【００８６】なお、上記のプロセス条件で、第１のフォ
トレジスト膜および第２のフォトレジスト膜の感度を別
々に比較したところ、現像後の残膜厚が０になる露光量
は、第１のフォトレジスト膜が３０ｍＪ／ｃｍ²が、第
２のフォトレジスト膜６０ｍＪ／ｃｍ²であり、第１の
フォトレジスト膜の方が高感度であった。

【００８７】＜実施例３＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、合成例２と同様にして合成し
た第３−ブチルメタクリレ−ト２０％、メチルメタクリ
レート４５％、メタクリル酸１０％及び９−アントリル
メチルメタクリレート２５％からなる共重合体１００重
量部、ジフェニルヨードニウムトリフレート５重量部か
らなるフォトレジスト膜（膜厚０．２６μｍ）を用い、
第２のフォトレジストの代わりに３０％テトラヒドロピ
ラニル化ポリ（ｐ−ビニルフェノール）１００重量部、
ビス（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウムトリフロロメ
タンスルホン酸塩３重量部からなるフォトレジスト膜
（膜厚０．７０μｍ）を用いて実施例１と同様の実験を
行った。

【００８８】下層に形成したフォトレジスト膜の２４８
ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２６μｍで１．５であ
り、膜厚１μｍでは５．８であった。これに対して上層
に用いたフォトレジスト膜の吸光度は、膜厚０．７μｍ
で０．３２であり、膜厚１μｍでは０．４５であった。

【００８９】次いで５００Ｗ Ｘｅ−Ｈｇランプ（ウシ
オ電機製）および２５０ｎｍの干渉フィルタ（日本真空
光学製）により、マスクを用いてコンタクト露光を行っ
た。露光後、露光後ベークを１００℃、２分行なった。
現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド２．３８
重量％水溶液（ＮＭＤ−３、東京応化製）で、２３℃で
１２０秒間行った後、純水で３０秒間リンスを行なっ
た。

【００９０】その結果、１回の現像処理により上記のレ
ジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタン
が形成された。１．０μｍのラインパタンの断面を走査
型電子顕微鏡により観察したところ、実施例１と同様に
図１のようであり、上層部の定在波は小さかった。ま
た、下地基板表面の段差部分に交差するレジストパタン
についても、山の部分と谷の部分に相当する位置で、パ
タン寸法幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定したと
ころ、その差は小さく、反射防止効果が確認された。

【００９１】なお、上記のプロセス条件で、第１のフォ
トレジスト膜および第２のフォトレジスト膜の感度を別
々に比較したところ、現像後の残膜厚が０になる露光量
は、第１のフォトレジスト膜が１０ｍＪ／ｃｍ²が、第
２のフォトレジスト膜６０ｍＪ／ｃｍ²であり、第１の
フォトレジスト膜の方が高感度であった。

【００９２】＜実施例４＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、合成例２と同様にして合成し
た第３−ブチルメタクリレ−ト１０％、メチルメタクリ
レート８０％及びメタクリル酸１０％からなる共重合体
１００重量部、ジフェニルヨードニウムトリフレート５
重量部、吸光剤１，８，９−トリヒドロキシアントラセ
ン１０重量部からなるフォトレジスト膜（膜厚０．２６
μｍ）を用い、第２のフォトレジストの代わりに３０％
テトラヒドロピラニル化ポリ（ｐ−ビニルフェノール）
１００重量部、ビス（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウ
ムトリフロロメタンスルホン酸塩１重量部からなるフォ
トレジスト膜（膜厚０．７０μｍ）を用いて実施例１と
同様の実験を行った。

【００９３】下層に形成したフォトレジスト膜の２４８
ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２６μｍで０．６５で
あり、膜厚１μｍでは２．５であった。これに対して上
層に用いたフォトレジスト膜の吸光度は、膜厚０．７μ
ｍで０．３２であり、膜厚１μｍでは０．４５であっ
た。

【００９４】次いで５００Ｗ Ｘｅ−Ｈｇランプ（ウシ
オ電機製）および２５０ｎｍの干渉フィルタ（日本真空
光学製）により、マスクを用いてコンタクト露光を行っ
た。露光後、露光後ベークを１００℃、２分行なった。
現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド２．３８
重量％水溶液（ＮＭＤ−３、東京応化製）で、２３℃で
１２０秒間行った後、純水で３０秒間リンスを行なっ
た。

【００９５】その結果、１回の現像処理により上記のレ
ジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタン
が形成された。１．０μｍのラインパタンの断面を走査
型電子顕微鏡により観察したところ、実施例１と同様に
図１のようであり、上層部の定在波は小さかった。ま
た、下地基板表面の段差部分に交差するレジストパタン
についても、山の部分と谷の部分に相当する位置で、パ
タン寸法幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定したと
ころ、その差は小さく、反射防止効果が確認された。

【００９６】＜実施例５＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、合成例２と同様にして合成し
た第３−ブチルメタクリレ−ト４２％、メチルメタクリ
レート４２％、およびメタクリル酸１６％からなる共重
合体１００重量部、２，４’，７−トリヒドロキシ−
２，４，４−トリメチルフラバンの１，２−ナフトキノ
ンジアジド−５−スルホン酸トリエステル３０重量部、
吸光剤として自家合成した４−ヒドロキシベンジリデン
インデン３０重量部からなるフォトレジスト膜（膜厚
０．２０μｍ）を用い、第２のフォトレジストの代わり
にＯＦＰＲ８００（東京応化工業製）の膜（膜厚０．７
０μｍ）を用いて実施例１と同様の実験を行った。

【００９７】下層に形成した吸光剤入りのフォトレジス
トの３６５ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２０μｍで
０．６２であり、膜厚１μｍでは３．１であった。これ
に対して上層に用いたＯＦＰＲ８００の吸光度は、膜厚
０．７μｍで０．３９であり、膜厚１μｍでは０．５５
であった。

【００９８】次いで実施例１と同様に露光、現像を行っ
た。その結果、１回の現像処理により上記のレジスト膜
は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタンが形成さ
れた。１．０μｍのラインパタンの断面を走査型電子顕
微鏡により観察したところ、実施例１と同様に図１のよ
うであり、上層部の定在波は小さかった。また、下地基
板表面の段差部分に交差するレジストパタンについて
も、山の部分と谷の部分に相当する位置で、パタン寸法
幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定したところ、そ
の差は小さく、反射防止効果が確認された。

【００９９】＜実施例６＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、合成例２と同様に合成した第
３−ブチルメタクリレ−ト２０％、メタクリル酸１８％
及び９−アントリルメチルメタクリレート６２％からな
る共重合体１００重量部、６，７，６’，７’−テトラ
ヒドロキシ−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，
１’−スピロインダンの１，２−ナフトキノンジアジド
−５−スルホン酸テトラエステル３０重量部、吸光剤と
して自家合成した４−ヒドロキシベンジリデンインデン
２０重量部からなるフォトレジスト膜（膜厚０．２０μ
ｍ）を用い、第２のフォトレジスト膜の代わりにｍ，ｐ
−クレゾールノボラック樹脂１００重量部、２，３，４
−トリヒドロキシベンゾフェノンの１，２−ナフトキノ
ンジアジド−５−スルホン酸エステル２５重量部からな
るフォトレジスト膜（膜厚０．８μｍ）を形成した。

【０１００】下層に形成した第１のフォトレジスト膜の
３６５ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２０μｍで０．
７２であり、膜厚１μｍでは３．６であった。これに対
して上層に用いた第２のフォトレジスト膜の吸光度は、
膜厚０．８μｍで０．３８であり、膜厚１μｍでは０．
４８であった。

【０１０１】次いで実施例１と同様に露光、現像を行っ
た。その結果、１回の現像処理により上記のレジスト膜
は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタンが形成さ
れた。１．０μｍのラインパタンの断面を走査型電子顕
微鏡により観察したところ、実施例１と同様に図１のよ
うであり、上層部の定在波は小さかった。また、下地基
板表面の段差部分に交差するレジストパタンについて
も、山の部分と谷の部分に相当する位置で、パタン寸法
幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定したところ、そ
の差は小さく、反射防止効果が確認された。

【０１０２】＜実施例７＞実施例１で用いた第１のフォ
トレジスト膜の代わりに、ポリジメチルグルタルイミド
１００重量部、２，３，４，４’−テトラヒドロキシベ
ンゾフェノンの１，２−ナフトキノンジアジド−５−ス
ルホン酸テトラエステル４０重量部、吸光剤として自家
合成した４−ヒドロキシベンジリデンインデン３０重量
部からなるフォトレジスト膜（膜厚０．２０μｍ）を用
い、第２のフォトレジスト膜の代わりにｍ，ｐ−クレゾ
ールノボラック樹脂１００重量部、２，３，４−トリヒ
ドロキシベンゾフェノンの１，２−ナフトキノンジアジ
ド−５−スルホン酸エステル２５重量部からなるフォト
レジスト膜（膜厚０．８μｍ）を形成した。

【０１０３】下層に形成した第１のフォトレジスト膜の
３６５ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．２０μｍで０．
６０であり、膜厚１μｍでは３．０であった。これに対
して上層に用いた第２のフォトレジスト膜の吸光度は、
膜厚０．８μｍで０．３８であり、膜厚１μｍでは０．
４８であった。

【０１０４】次いで実施例１と同様に露光、現像を行っ
た。その結果、１回の現像処理により上記のレジスト膜
は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタンが形成さ
れた。１．０μｍのラインパタンの断面を走査型電子顕
微鏡により観察したところ、実施例１と同様に図１のよ
うであり、上層部の定在波は小さかった。また、下地基
板表面の段差部分に交差するレジストパタンについて
も、山の部分と谷の部分に相当する位置で、パタン寸法
幅を走査型電子顕微鏡により観察、測定したところ、そ
の差は小さく、反射防止効果が確認された。

【０１０５】なお、上記のプロセス条件で、第１のフォ
トレジスト膜および第２のフォトレジスト膜の感度を別
々に比較したところ、現像後の残膜厚が０になる露光量
は、第１のフォトレジスト膜が６０ｍＪ／ｃｍ²が、第
２のフォトレジスト膜７０ｍＪ／ｃｍ²であり、第１の
フォトレジスト膜の方が高感度であった。

【０１０６】＜実施例８＞高さ０．３μｍのＳｉＯ₂の
パタンを有するシリコンウエハ上に約０．３μｍのアル
ミニウムを真空蒸着して基板とした。この基板上に、
ｍ，ｐ−クレゾールノボラック樹脂１００重量部、４
ｂ，５，９ｂ，１０−テトラヒドロ−２，３，７，８−
テトラヒドロキシ−５，１０−ジメチルインデノ［２，
１−ａ］インデンの１，２−ナフトキノンジアジド−５
−スルホン酸トリエステル２５重量部、吸光剤として自
家合成した１，４−ジ（４−ヒドロキシベンザル）アセ
トフェノン３０重量部からなる感放射線組成物の膜（膜
厚約０．３０μｍ）を形成し、その上にｍ，ｐ−クレゾ
ールノボラック樹脂１００重量部、４ｂ，５，９ｂ，１
０−テトラヒドロ−２，３，７，８−テトラヒドロキシ
−５，１０−ジメチルインデノ［２，１−ａ］インデン
の１，２−ナフトキノンジアジド−５−スルホン酸エス
テル２５重量部からなる感放射線組成物の膜（膜厚約
０．８μｍ）を形成した。

【０１０７】下層に形成した吸光剤入りの感放射線組成
物の３６５ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．３μｍで
０．６６であり、膜厚１μｍでは２．２であった。これ
に対して上層に用いた感放射線組成物の吸光度は、膜厚
０．８μｍで０．４０であり、膜厚１μｍでは０．５０
であった。

【０１０８】次いで５００Ｗ Ｘｅ−Ｈｇランプ（ウシ
オ電機製）および３６５ｎｍのバンドパスフィルタ（Ｓ
ｃｈｏｔｔ製）により、マスクを用いてコンタクト露光
を行った。現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド２．３８重量％水溶液（ＮＭＤ−３、東京応化工業
製）で、２３℃で６０秒間行った後、純水で３０秒間リ
ンスを行なった。

【０１０９】この結果、１回の現像処理により上記のレ
ジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタン
が形成された。また、下地基板表面の段差部分に交差す
るレジストパタンについても、山の部分と谷の部分に相
当する位置で、パタン寸法幅を走査型電子顕微鏡により
観察、測定したところ、その差は小さく、反射防止効果
が確認された。

【０１１０】＜実施例９＞高さ０．３μｍのＳｉＯ₂の
パタンを有するシリコンウエハ上に約０．３μｍのアル
ミニウムを真空蒸着して基板とした。この基板上に、重
量平均分子量６，５００のポリ（ｐ−ビニルフェノー
ル）の水酸基の３０％テトラヒドロピラニル化した樹脂
１００重量部、ビス（ｔ−ブチルフェニル）ヨードニウ
ムトリフロロメタンスルホン酸塩３重量部、吸光剤とし
て４−ヒドロキシベンゾフェノン（２４８ｎｍでの、ε
＝１３，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ））３０重量部から
なる感放射線組成物の膜（膜厚０．３μｍ）を形成し、
その上に上記の３０％テトラヒドロピラニル化ポリ（ｐ
−ビニルフェノール）１００重量部、ビス（ｔ−ブチル
フェニル）ヨードニウムトリフロロメタンスルホン酸塩
３重量部からなる感放射線組成物の膜（膜厚０．８μ
ｍ）を形成した。

【０１１１】次いで５００Ｗ Ｘｅ−Ｈｇランプ（ウシ
オ電機製）および２５０ｎｍの干渉フィルタ（日本真空
光学製）により、マスクを用いてコンタクト露光を行っ
た。露光後、露光後ベークを１００℃、２分行なった。
現像はテトラメチルアンモニウムヒドロキシド２．３８
重量％水溶液（ＮＭＤ−３、東京応化製）で、２３℃で
１２０秒間行った後、純水で３０秒間リンスを行なっ
た。

【０１１２】下層に形成した吸光剤入りの感放射線組成
物の２４８ｎｍにおける吸光度は、膜厚０．３μｍで
０．６３であり、膜厚１μｍでは２．１であった。これ
に対して上層に用いた感放射線組成物の吸光度は、膜厚
０．８μｍで０．４０であり、膜厚１μｍでは０．５０
であった。

【０１１３】この結果、１回の現像処理により上記のレ
ジスト膜は現像され、マスクパタンにほぼ忠実なパタン
が形成された。また、下地基板表面の段差部分に交差す
るレジストパタンについても、山の部分と谷の部分に相
当する位置で、パタン寸法幅を走査型電子顕微鏡により
観察、測定したところ、その差は小さく、反射防止効果
が確認された。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によると、半導体デバイス等の製
造時、リソグラフイー技術により微細パタンの形成を行
う際に、基板からの反射光による干渉作用や乱反射で起
こるパタンの寸法変動を低減することが可能である。さ
らにそのパタン形成が、１回の露光と現像で可能なた
め、従来の多層レジスト法に比べて工程が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により形成された１μｍラインパタンの
断面図である。

【符号の説明】

１…基板 ２…第１のフォトレジスト ３…第２のフォトレジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 正市 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 上野 巧 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 筒井 謙 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 福本 佳子 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 小野塚 利彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 森内 昇 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 白井 精一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に第１のフォトレジスト膜を形成す
   る工程、前記第１のフォトレジスト膜上に第２のフォト
   レジスト膜を形成する工程、パタン露光又はパタン露光
   と露光後の加熱処理により、前記第１および第２のフォ
   トレジスト膜に潜像を形成する工程、潜像形成後に前記
   第１および第２のフォトレジスト膜を同一現像液で現像
   する工程を含むパタン形成方法において、前記第１のフ
   ォトレジストの前記露光波長における吸光度が、前記第
   ２のフォトレジスト膜の吸光度よりも大きく、前記現像
   後の前記第１のフォトレジストのパタン寸法が、前記第
   ２のフォトレジストのパタン寸法以下となることを特徴
   とするパタン形成方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のパタン形成方法におい
   て、上記第１のフォトレジスト膜の上記露光波長におけ
   る吸光度が、１μｍ当たり２から６の範囲にあり、上記
   第２のフォトレジスト膜の吸光度が、１μｍ当たり０．
   １から０．８の範囲にあることを特徴とするパタン形成
   方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のパタン形成方法にお
   いて、上記第１のフォトレジスト膜の膜厚が、上記第２
   のフォトレジスト膜の膜厚より小さいことを特徴とする
   パタン形成方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３記載のパタン形成方法にお
   いて、上記第１のフォトレジスト膜の膜厚が、０．０５
   μｍから０．５μｍの範囲にあることを特徴とするパタ
   ン形成方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至４記載のパタン形成方法にお
   いて、上記露光波長における上記第１のフォトレジスト
   の感度が、上記第２のフォトレジストの感度より高いこ
   とを特徴とするパタン形成方法。
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載のパタン形成方法にお
   いて、上記露光波長における上記第１のフォトレジスト
   の感度が、上記第２のフォトレジストの感度よりも高い
   ことを特徴とするパタン形成方法。
7. 【請求項７】請求項１乃至６記載のパタン形成方法にお
   いて、上記第１および第２のフォトレジストが、芳香環
   を有するアルカリ可溶性高分子化合物及びキノンジアジ
   ド化合物を少なくとも含むことを特徴とするパタン形成
   方法。
8. 【請求項８】請求項１乃至６記載のパタン形成方法にお
   いて、上記第１および第２のフォトレジストが、露光で
   酸を発生する化合物および芳香環を有する高分子化合物
   を少なくとも含み、上記パタン露光又は上記パタン露光
   と露光後の加熱処理により、アルカリ可溶性が増大する
   ポジ型のフォトレジストであることを特徴とするパタン
   形成方法。
9. 【請求項９】請求項１乃至６記載のパタン形成方法にお
   いて、上記第１のフォトレジストが、ポリジメチルグル
   タルイミドとキノンジアジド化合物を少なくとも含むこ
   とを特徴とするパタン形成方法。
10. 【請求項１０】請求項１乃至６記載のパタン形成方法に
    おいて、上記第１のフォトレジストが少なくとも高分子
    化合物を含み、前記高分子化合物が少なくとも、 アルキルメタクリレート及びアルキルアクリレ−ト及び
    その組合せからなる群から選ばれる単量体、又はメタク
    リレート系のカルボン酸及びアクリレート系のカルボン
    酸及びその組合せからなる群から選ばれる単量体の共重
    合体であることを特徴とするパタン形成方法。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載のパタン形成方法にお
    いて、上記第１のフォトレジストが、キノンジアジド化
    合物を含むことを特徴とするパタン形成方法。
12. 【請求項１２】請求項１乃至６記載のパタン形成方法に
    おいて、上記第１のフォトレジストが、露光で酸を発生
    する化合物及び高分子化合物を少なくとも含み、前記高
    分子化合物が少なくとも、 アルキルメタクリレート及びアルキルアクリレ−ト及び
    その組合せからなる群から選ばれる単量体、 メタクリレート系のカルボン酸及びアクリレート系のカ
    ルボン酸及びその組合せからなる群から選ばれる単量
    体、又は第３−ブチルメタクリレート及び第３−ブチル
    アクリレート及びその組合せからなる群から選ばれる単
    量体の共重合体であることを特徴とするパタン形成方
    法。
13. 【請求項１３】請求項１０乃至１２記載のパタン形成方
    法において、上記高分子化合物が上記の単量体以外に、
    上記露光波長におけるモル吸光係数εが、８，０００
    （ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル及び
    アクリル酸エステル及びその組合せからなる群から選ば
    れる単量体を含む共重合体であることを特徴とするパタ
    ン形成方法。
14. 【請求項１４】請求項９乃至１３記載のパタン形成方法
    において、上記第１のフォトレジストが、上記露光波長
    におけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍ
    ｏｌ）以上の吸光剤を含むことを特徴とするパタン形成
    方法。
15. 【請求項１５】請求項１４に記載のパタン形成方法にお
    いて、上記吸光剤がフェノ−ル性水酸基を含むことを特
    徴とするパタン形成方法。
16. 【請求項１６】請求項９乃至１５記載のパタン形成方法
    において、上記第２のフォトレジストが、フェノール性
    水酸基を有するアルカリ可溶性高分子化合物を少なくと
    も含むことを特徴とするパタン形成方法。
17. 【請求項１７】請求項９乃至１５記載のパタン形成方法
    において、上記第２のフォトレジストが、芳香環を有す
    るアルカリ可溶性高分子化合物及びキノンジアジド化合
    物を少なくとも含むことを特徴とするパタン形成方法。
18. 【請求項１８】請求項９乃至１５記載のパタン形成方法
    において、上記第２のフォトレジストが、露光で酸を発
    生する化合物および芳香環を有する高分子化合物を少な
    くとも含み、上記パタン露光又は上記パタン露光と露光
    後の加熱処理により、アルカリ可溶性が増大するポジ型
    のフォトレジストであることを特徴とするパタン形成方
    法。
19. 【請求項１９】ポリジメチルグルタルイミド、キノンジ
    アジド化合物及び３６５ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤を少
    なくとも含む材料で、３６５ｎｍにおける前記材料の塗
    膜の吸光度が１μｍ当たり２から６の範囲にあることを
    特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。
20. 【請求項２０】キノンジアジド化合物、３６５ｎｍにお
    けるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏ
    ｌ）以上の吸光剤及び少なくとも、 アルキルメタクリレート及びアルキルアクリレ−ト及び
    その組合せからなる群から選ばれる第１の単量体、又は
    メタクリレート系のカルボン酸及びアクリレート系のカ
    ルボン酸及びその組合せからなる群から選ばれる第２の
    単量体の共重合体である高分子化合物を少なくとも含む
    材料で、３６５ｎｍにおける前記材料の塗膜の吸光度が
    １μｍ当たり２から６の範囲にあることを特徴とする反
    射防止効果有するフォトレジスト材料。
21. 【請求項２１】請求項２０に記載のフォトレジスト材料
    において、上記の３６５ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤の代
    わりに、上記高分子化合物が、上記第１又は第２の単量
    体以外に、３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，
    ０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステ
    ル及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる群か
    ら選ばれる第３の単量体を共重合したものであることを
    特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。
22. 【請求項２２】請求項２０に記載のフォトレジスト材料
    において、上記高分子化合物が、上記第１又は第２の単
    量体と、３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，０
    ００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エステル
    及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる群から
    選ばれる第３の単量体の共重合体であることを特徴とす
    る反射防止効果有するフォトレジスト材料。
23. 【請求項２３】露光により酸を発生する化合物、３６５
    ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃｍ
    ・ｍｏｌ）以上の吸光剤及び少なくとも、 アルキルメタクリレート及びアルキルアクリレ−ト及び
    その組合せからなる群から選ばれる第１の単量体、 メタクリレート系のカルボン酸及びアクリレート系のカ
    ルボン酸及びその組合せからなる群から選ばれる第２の
    単量体、又は第３−ブチルメタクリレート及び第３−ブ
    チルアクリレート及びその組合せからなる群から選ばれ
    る第３の単量体の共重合体である高分子化合物を少なく
    とも含む材料で、３６５ｎｍにおける前記フォトレジス
    ト膜の吸光度が１μｍ当たり２から６の範囲にあること
    を特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。
24. 【請求項２４】請求項２３に記載のフォトレジスト材料
    において、上記の３６５ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤の代
    わりに、上記高分子化合物が、上記第１、第２又は第３
    の単量体以外に、３６５ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル
    酸エステル及びアクリル酸エステル及びその組合せから
    なる群から選ばれる第４の単量体を共重合したものであ
    ることを特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト
    材料。
25. 【請求項２５】請求項２３に記載のフォトレジスト材料
    において、上記高分子化合物が、上記第１、第２又は第
    ３の単量体と、３６５ｎｍにおけるモル吸光係数εが、
    ８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エ
    ステル及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる
    群から選ばれる第４の単量体の共重合体であることを特
    徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。
26. 【請求項２６】露光により酸を発生する化合物、２４８
    ｎｍにおけるモル吸光係数εが、８，０００（ｌ／ｃｍ
    ・ｍｏｌ）以上の吸光剤、及び少なくとも、 アルキルメタクリレート及びアルキルアクリレ−ト及び
    その組合せからなる群から選ばれる第１の単量体、 メタクリレート系のカルボン酸及びアクリレート系のカ
    ルボン酸及びその組合せからなる群から選ばれる第２の
    単量体、又は第３−ブチルメタクリレート及び第３−ブ
    チルアクリレート及びその組合せからなる群から選ばれ
    る単量体の共重合体である高分子化合物を少なくとも含
    む材料で、３６５ｎｍにおける前記フォトレジスト膜の
    吸光度が１μｍ当たり２から６の範囲にあることを特徴
    とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。
27. 【請求項２７】請求項２６に記載のフォトレジスト材料
    において、上記の２４８ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上の吸光剤の代
    わりに、上記高分子化合物が、上記第１、第２又は第３
    の単量体以外に、２４８ｎｍにおけるモル吸光係数ε
    が、８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル
    酸エステル及びアクリル酸エステル及びその組合せから
    なる群から選ばれる第４の単量体を共重合したものであ
    ることを特徴とする反射防止効果有するフォトレジスト
    材料。
28. 【請求項２８】請求項２６に記載のフォトレジスト材料
    において、上記高分子化合物が、上記第１、第２又は第
    ３の単量体と、２４８ｎｍにおけるモル吸光係数εが、
    ８，０００（ｌ／ｃｍ・ｍｏｌ）以上のメタクリル酸エ
    ステル及びアクリル酸エステル及びその組合せからなる
    群から選ばれる第４の単量体の共重合体であることを特
    徴とする反射防止効果有するフォトレジスト材料。