| 【発明の名称】 |
半導体装置の製造方法および有機反射防止膜組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】関野 士郎
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| 【要約】 |
【課題】微細パターンの形成における生産性向上、信頼性向上を図ることができるように改良された半導体装置の製造方法を提供することを主要な目的とする。
【解決手段】半導体基板１，２の上に、光吸収色素を含む有機反射防止膜３を形成し、その上にレジストパターン４ａを形成する。有機反射防止膜３中の光吸収色素を昇華させる。レジストパターン４ａを用いて、半導体基板１，２をエッチングする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体基板の上に、光吸収色素を含む有機反射防止膜を形成する工程と、前記有機反射防止膜を介在させて前記半導体基板の上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストをパターニングし、レジストパターンを形成する工程と、前記有機反射防止膜中の前記光吸収色素を昇華させる工程と、前記レジストパターンを用いて、前記半導体基板をエッチングする工程と、を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項２】 前記有機反射防止膜は、アントラセンメタノールが化学結合されたベースポリマーを含む、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】 前記ベースポリマー中には、さらに、アントラセンメタノールが添加物として添加されている、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】 アントラセンメタノールが化学結合されたベースポリマーを含む有機反射防止膜組成物。
【請求項５】 前記ベースポリマーには、さらにアントラセンメタノールが添加物として添加されている、請求項４に記載の有機反射防止膜組成物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に半導体装置の製造方法に関するものであり、より特定的には、反射防止膜のエッチングレートを向上させ、微細パターンの形成を容易にすることができるように改良された、半導体装置の製造方法に関する。この発明は、また、反射防止膜のエッチングレートを向上させ、微細パターンの形成を容易にすることができるように改良された有機反射防止膜組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造において、微細パターンの形成は、写真製版を行なうことにより行なわれる。写真製版は、回路パターンが描画されたマスクのパターンを通して、チップや基板上に塗布された感光性フォトレジストを露光し、現像し、レジストパターンを形成し、このパターンの形状をチップや基板に転写するための工程である。
【０００３】パターンが微細化しているため、写真製版によるパターンの転写は、露光光の波長を短くするだけでは困難になってきている。パターンの形成が阻害される要因の１つに、フォトレジストが塗布される下地基板の段差からのハレーションがある。下地基板の表面状態も要因となる。また、多層構造を有する基板の下層パターンからのハレーションにより、レジストパターンに欠陥が生じる場合がある。したがって、レジストパターンを、回路パターンが描画されたマスクどおりに転写するためには、下地からの反射を抑制することが重要となってきている。
【０００４】そこで、下地からの反射を抑制するために、フォトレジストと下地基板との間に、有機材料を用いた反射防止膜の層を形成することが提案されている。
【０００５】図５は、従来の、有機反射防止膜を用いる半導体装置の製造方法の順序の各工程における半導体装置の断面図である。
【０００６】図５（ａ）を参照して、下地基板１の上に被エッチング膜２を形成する。被エッチング膜２の上に、スピンコート、あるいはディップコートにより、有機反射防止膜組成物を塗布し、有機反射防止膜３を成膜する。
【０００７】次に、有機反射防止膜３の上に、スピンコートあるいはディップコートにより、ポジ型あるいはネガ型のフォトレジスト組成物を塗布し、フォトレジスト４を成膜する。
【０００８】図５（ｂ）を参照して、マスク５のパターンをフォトレジスト４に転写するため、基板１上のパターン形成領域上の適切な位置に、マスク５を配置し、マスク５上よりＵＶ光などの適切な波長の光６を照射することにより、フォトレジスト４のパターン形成領域を選択的に露光する。
【０００９】このとき、下地基板の膜質、段差、下層構造からの反射光は、有機反射防止膜３によって吸収され、下地の状態に対する依存性が小さい写真製版が可能となる。
【００１０】図５（ｃ）を参照して、アルカリ現像液を用いてフォトレジストの現像を行なう。これによって、レジストパターン４ａを形成する。この従来例は、ポジ型フォトレジストを用いた例で、露光部分７がアルカリ可溶となる。ネガ型フォトレジストを用いた場合には、これとは逆に、未露光部分がアルカリ可溶となる。
【００１１】図５（ｄ）を参照して、レジストパターン４ａをマスクとして、開口部分の有機反射防止膜３と被エッチング膜２をエッチングすることにより、所望のパターンを得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、図５（ｃ）と（ｄ）を参照して、フォトレジスト４と有機反射防止膜３とのドライエッチングに対する耐エッチングレートの差が小さいため、有機反射防止膜３のドライエッチングの段階でレジストパターン４ａが水平方向にエッチングされ、所望のパターンおよび寸法を得ることが非常に困難であった。
【００１３】有機反射防止膜３は、主にベース樹脂、光吸収色素、溶媒、界面活性剤からなる。有機反射防止膜３の基板１への成膜はスピンコートあるいはディップコートにて行なわれる。
【００１４】光吸収色素は、ベース樹脂の主鎖に含まれる場合、樹脂の側鎖として存在する場合、あるいはモノマーとして溶液中に存在する場合がある。
【００１５】ＫｒＦ光を用いたリソグラフィの場合、アントラセンは、ＫｒＦ光付近の波長に対して吸収を持つため、特開平８−６２８３５号公報に開示されているようなアントラセン誘導体を有する吸収色素が用いられることが多い。
【００１６】さて、有機反射防止膜３のエッチングレートは、その上に形成されるフォトレジスト４のエッチングレートに対して、できる限り大きい必要がある。
【００１７】ＫｒＦ光の吸収色素として用いられる、たとえば図２（ａ）、（ｂ）に示すアントラセン誘導体などの吸収色素のエッチングレートは、ベースポリマーのエッチングレートに比べて非常に小さいことが一般的である。エッチングレートの低い色素を含む有機反射防止膜をエッチングし、微細パターンを形成する場合には、フォトレジスト４と有機反射防止膜３とのエッチングレートの差を大きくする必要がある。
【００１８】吸収色素は、被エッチング膜表面や下層のレイヤーからの反射を抑える効果があるため、有機反射防止膜３の成分中への吸収色素の添加量を減らすことは、反射防止効果の低減につながり、微細パターンの形成を困難にする。
【００１９】それゆえに、この発明の目的は、微細パターンの形成を容易にすることができるように改良された半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００２０】この発明の他の目的は、また、そのような微細パターンの形成を容易にすることができるように改良された有機反射防止膜組成物を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る半導体装置の製造方法においては、まず半導体基板の上に、光吸収色素を含む有機反射防止膜を形成する。上記有機反射防止膜を介在させて上記半導体基板の上にフォトレジスト膜を形成する。上記フォトレジストをパターニングし、レジストパターンを形成する。上記有機反射防止膜中の上記光吸収色素を昇華させる。上記レジストパターンを用いて、上記半導体基板をエッチングする。
【００２２】請求項２に係る半導体装置の製造方法においては、上記有機反射防止膜として、アントラセンメタノールが化学結合されたベースポリマーを含むものを用いる。
【００２３】請求項３に係る半導体装置の製造方法においては、上記ベースポリマー中には、さらにアントラセンメタノールが添加物として添加されている。
【００２４】請求項４に係る有機反射防止膜組成物は、アントラセンメタノールが化学結合されたベースポリマーを含む。
【００２５】請求項５に係る有機反射防止膜組成物においては、上記ベースポリマーには、さらにアントラセンメタノールが添加物として添加されている。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
【００２７】図１（ａ）を参照して、下地基板１の上に被エッチング膜２を形成する。被エッチング膜２の上に、光吸収色素を含む有機反射防止膜３を形成する。有機反射防止膜３を介在させて、被エッチング膜２の上にフォトレジスト４を形成する。
【００２８】図１（ｂ）を参照して、フォトレジスト４を、マスク５を用いて、露光光６で露光する。
【００２９】図１（ｃ）を参照して、フォトレジスト４を現像し、レジストパターン４ａを形成する。
【００３０】図１（ｄ）を参照して、有機反射防止膜３中の光吸収色素を昇華させる。図中、８は色素が昇華した部分を表わしている。
【００３１】図１（ｄ）と（ｅ）を参照して、レジストパターン４ａを用いて、有機反射防止膜３と被エッチング膜２とをエッチングする。
【００３２】この発明によれば、図１（ｄ）を参照して、レジストパターン４ａが形成された後に、ベークを行ない、有機反射防止膜３中の、エッチングレートの低い色素を昇華させることにより、有機反射防止膜３のエッチングレートを向上させる。したがって、有機反射防止膜３のエッチングレートが向上する。その結果、レジストパターン４ａが水平方向にエッチングされず、所望のパターンおよび寸法を得ることができるようになる。
【００３３】
【実施例】以下、この発明の実施例を、図について説明する。
【００３４】有機反射防止膜のベースポリマーとしてビニル樹脂を用いる。ここでは、アクリル樹脂を用いる。溶媒あるいは担体として、塗布性を上げるために、表面のエネルギーが低いシクロヘキサノン、シクロペンタノンといった環状ケトン等を用いる。
【００３５】図３を参照して、図２（ｂ）に示すアントラセンメタノールを、有機反射防止膜の吸収色素としてポリマーに結合させる。結合の態様は、エステル結合またはエーテル結合である。アントラセンメタノールのポリマーに対する結合エネルギーは低いことから、アントラセンメタノールを容易に昇華させることが可能となる。
【００３６】図１（ａ）を参照して、下地基板１はＷＳｉ膜で構成され、被エッチング膜２はテトラエトキシシラン膜（ＴＥＯＳ）である。
【００３７】有機反射防止膜３の基板１への成膜は、通常スピンコート、ディップコート、その他の方法を用いて行なわれ、基板１へ均一な膜厚で塗布される。
【００３８】図１（ｂ）と（ｃ）を参照して、上記３成分からなる有機反射防止膜３を成膜し、その上層に信越化学製ＫｒＦエキシマレジストＳＥＰＲ−４０７を塗布し、ＫｒＦ光を用いた写真製版処理を行なうことにより、約０．３０μｍの露光部分と未露光部分が交互に繰返される１：１の Line & Spaceの微細パターン４ａを形成する。
【００３９】従来の方法を用いた場合、有機反射防止膜のエッチングレートが小さいため、フォトレジスト等の選択比が小さく、図５（ｄ）に示すように、レジストパターン４ａが水平方向に細る可能性がある。
【００４０】一方、本実施例によれば、図１（ｄ）を参照して、写真製版後に有機反射防止膜３中の色素を昇華させるためのベークを行なう。
【００４１】図４は、エッチングレートの変化を示す図であり、横軸は、ベークの時間を表わしており、縦軸はエッチングレートを表わしている。□印は、６０℃でベークを行なった場合であり、△印は１８０℃でベークを行なった場合である。
【００４２】図４を参照して、１８０℃／１２０秒でベークを行なうと、エッチング時間が約２０％短縮された。ひいては、図１（ｅ）を参照して、エッチング前後の寸法変動が従来の３０ｎｍから２４ｎｍに低減された。
【００４３】なお、図２（ｂ）に示すアントラセンメタノールモノマーを、有機反射防止膜中に添加した場合には、さらに色素を容易に昇華させることが見出された。
【００４４】今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、有機反射防止膜の吸収色素を昇華させる工程を含むので、有機反射防止膜のエッチングレートが大きくなり、ひいてはエッチング時間が短縮され、ひいては写真製版後とエッチング後における寸法変動が小さくなる。これによって、半導体などの微細パターンの形成における生産性向上、信頼性向上を図ることができるという効果を奏する。
【００４６】請求項２に係る発明によれば、ベーキングにより、エッチングレートの遅い色素を容易に昇華させることができる。
【００４７】請求項３に係る半導体装置の製造方法によれば、ベースポリマーに、さらにアントラセンメタノールが添加物として添加されているので、昇華させることがさらに容易となる。
【００４８】請求項４に係る有機反射防止膜組成物によれば、アントラセンメタノールが化学結合されたベースポリマーを含むので、エッチングレートの大きい色素を、容易に昇華させることができる、有機反射防止膜が得られる。
【００４９】請求項５に係る有機反射防止膜組成物によれば、ベースポリマーには、さらにアントラセンメタノールが添加物として添加されているので、エッチングレートの高い色素を、さらに容易に昇華させることができるようになる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２３日（２０００．３．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４７４６
【弁理士】
【氏名又は名称】深見 久郎 （外４名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６４９９８（Ｐ２００１−２６４９９８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８２０５７（Ｐ２０００−８２０５７） |
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