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JP3414107B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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JP3414107B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3414107B2
JP3414107B2 JP03168396A JP3168396A JP3414107B2 JP 3414107 B2 JP3414107 B2 JP 3414107B2 JP 03168396 A JP03168396 A JP 03168396A JP 3168396 A JP3168396 A JP 3168396A JP 3414107 B2 JP3414107 B2 JP 3414107B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リソグラフィによ
り微細なパタ−ンを形成するに好適なパタ−ン形成方法
及び半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method suitable for forming a fine pattern by lithography and a method for manufacturing a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ULSI製造に要求される寸法精度や解
像度を満たすために必要なリソグラフィの周辺技術とし
て、基板からの露光光の反射を薄膜内光吸収や光干渉を
利用して低減する反射防止技術がある。基板から露光光
が反射すると感光性薄膜、例えばレジスト膜内で薄膜干
渉を起こし、定在波と呼ばれるレジスト膜厚方向の露光
むらと、多重干渉と呼ばれるレジスト膜厚変動に伴うパ
ターン寸法変動が生じる。前者は解像度を、後者は寸法
精度を低下させる。また基板凹凸で露光光が斜め方向や
ランダム方向に反射するハレーションにより、本来遮光
されるべき領域が感光されて所望のパターンが形成でき
ないという問題が生じる。これらの問題は基板からの反
射光の強さに依存し、反射光を低減すればするほどこれ
らの問題は低減される。そこで基板からの反射光を低減
する試みが盛んに検討されてきた。
2. Description of the Related Art As a peripheral technique of lithography required to satisfy the dimensional accuracy and resolution required for ULSI manufacturing, reflection of exposure light from a substrate is reduced by utilizing light absorption in a thin film or optical interference. There is technology. When the exposure light is reflected from the substrate, thin film interference occurs in a photosensitive thin film, for example, a resist film, and exposure unevenness in the resist film thickness direction called a standing wave and pattern dimension fluctuation caused by resist film thickness fluctuation called multiple interference occur. . The former lowers the resolution and the latter lowers the dimensional accuracy. Further, due to halation in which the exposure light is reflected in an oblique direction or a random direction due to the unevenness of the substrate, there arises a problem that a region which should be originally shielded is exposed and a desired pattern cannot be formed. These problems depend on the intensity of the reflected light from the substrate, and the more the reflected light is reduced, the less these problems are reduced. Therefore, many attempts have been made to reduce the reflected light from the substrate.

【0003】反射防止法はその原理によって大きく二つ
に分類することができる。その一つは露光光を吸収する
性質の強い、いわゆる吸光性膜を反射防止膜として用い
る方法であり、もう一つの方法は光干渉を利用して反射
防止を行う方法である。前者の代表として、レジストを
塗布する前に吸光性有機膜を基板上に塗布しておくAR
C(Anti−Reflective Coating)法がある。レジスト膜
を透過して基板に向かう光は基板面で反射する前にこの
吸光性有機膜に吸収されるため基板からレジスト膜に戻
る反射光は低減される。後者の反射防止膜の例としては
SiやTiNなどがある。WやAl等の金属上にSi,
SiOxy:HやTiN等の反射防止膜を、レジスト膜
/反射防止膜界面の反射光と、反射防止膜/基板界面か
らの反射光とがお互いに逆位相の関係になるような膜厚
に被着して、反射光を低減する。従来はこれらの方法に
よって反射防止を行ってきた。
The antireflection method can be roughly classified into two types according to its principle. One is a method of using a so-called light-absorbing film, which has a strong property of absorbing exposure light, as an antireflection film, and the other is a method of preventing reflection by utilizing optical interference. As a representative of the former, an AR in which a light-absorbing organic film is applied on a substrate before applying a resist
There is a C (Anti-Reflective Coating) method. Light that passes through the resist film and travels toward the substrate is absorbed by the light-absorbing organic film before being reflected by the surface of the substrate, so that the reflected light returning from the substrate to the resist film is reduced. Examples of the latter antireflection film include Si and TiN. Si on a metal such as W or Al,
SiO x N y : An antireflection film such as H or TiN, in which the reflected light from the interface between the resist film and the antireflection film and the reflected light from the interface between the antireflection film and the substrate have mutually opposite phases. Deposit thick to reduce reflected light. Conventionally, antireflection is performed by these methods.

【0004】なお、ARC法については1991年のプ
ロシーディング オブ エスピーアイイー(Proceeding
s of SPIE )1463巻第16頁〜第29頁および特開
昭59−93448号公報に記載されている。また光干
渉を利用した反射防止膜に関しては特開昭59−654
0号及び特開昭57−130481号公報及び1994
年のプロシーディング オブ エスピーアイイー(Proc
eedings of SPIE )2197巻第722頁〜第732頁
あるいは1982年のテクニカル ダイジェスト オブ
インターナショナル エレクトロン デバイス ミー
ティング(Technical Digests of International Elect
ron Device Meeting )第399頁〜第402頁にかけ
て記載されている。
Regarding the ARC method, the 1991 Proceeding of SP
s of SPIE) 1463, pp. 16-29 and JP-A-59-93448. Regarding the antireflection film utilizing optical interference, Japanese Patent Laid-Open No. 59-654.
No. 0 and JP-A-57-130481 and 1994.
Proceedings of the Year (Proc
eedings of SPIE) Vol. 2197, pages 722-732 or 1982 Technical Digests of International Electron Device Meeting (Technical Digests of International Elect)
ron Device Meeting) pp. 399 to 402.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の反射防止技術の
問題点を光干渉を利用した反射防止技術と、光吸収を利
用したARC技術とに分けて以下に説明する。
The problems of the conventional antireflection technique will be described below by dividing them into an antireflection technique utilizing optical interference and an ARC technique utilizing light absorption.

【0006】光干渉を利用した反射防止法ではレジスト
膜/反射防止膜界面の反射率と反射防止膜/基板界面の
反射率を同じにして各界面からの反射光をキャンセルさ
せる必要がある。レジスト膜/反射防止膜界面からの反
射光と、反射防止膜/基板界面からの反射光の位相を逆
転させる必要から、反射防止膜の膜厚をどこの場所にお
いてもある特定の一定値にする必要がある。段差のある
基板上でこれを達成することは不可能に近い。これは、
図2に示すように、たとえ均一に反射防止膜を被着でき
たとしても反射防止膜20の段差部の膜厚21は平坦部
の膜厚22より厚くなるためである。さらに基板表面層
が酸化Si膜のような透明膜である場合、酸化Si膜下
の反射性界面からの反射光と、レジスト膜/反射防止膜
界面からの反射光との位相を逆転させなければならな
い。このためには酸化Si膜を含めた精密な膜厚コント
ロ−ルを必要とするが、酸化Si膜を段差基板上の層間
膜として用いている場合、この膜厚コントロ−ルは不可
能である。これは場所によって酸化Si膜の膜厚が大き
く異なるからである。このためこのような場合には光干
渉性の反射防止膜で十分な反射防止を行なうことは不可
能である。なお、同じ反射率にするため、反射防止膜材
料の複素屈折率は基板材料(正確には基板材料の複素屈
折率)に依存して最適化する必要がある、という問題も
ある。すなわち光干渉を利用した反射防止法では反射防
止膜材料を基板材料毎に変える必要があり、汎用性に欠
けるという問題もある。
In the antireflection method utilizing optical interference, it is necessary to make the reflectance of the resist film / antireflection film interface equal to the reflectance of the antireflection film / substrate interface to cancel the reflected light from each interface. Since it is necessary to reverse the phase of the light reflected from the resist film / antireflection film interface and the light reflected from the antireflection film / substrate interface, the thickness of the antireflection film is set to a certain constant value at any place. There is a need. It is almost impossible to achieve this on a stepped substrate. this is,
This is because, as shown in FIG. 2, the film thickness 21 at the step portion of the antireflection film 20 is thicker than the film thickness 22 at the flat portion even if the antireflection film can be uniformly deposited. Furthermore, when the substrate surface layer is a transparent film such as a silicon oxide film, the phase of the light reflected from the reflective interface below the silicon oxide film and the light reflected from the resist film / antireflection film interface must be reversed. I won't. For this purpose, a precise film thickness control including the Si oxide film is required. However, when the Si oxide film is used as the interlayer film on the step substrate, this film thickness control is impossible. . This is because the film thickness of the Si oxide film varies greatly depending on the location. Therefore, in such a case, it is impossible to sufficiently prevent reflection by using the antireflection film having optical coherence. There is also a problem that the complex refractive index of the antireflection film material needs to be optimized depending on the substrate material (more precisely, the complex refractive index of the substrate material) in order to obtain the same reflectance. That is, in the antireflection method utilizing optical interference, it is necessary to change the antireflection film material for each substrate material, and there is also a problem of lacking versatility.

【0007】ARC法は塗布膜を使うため工程的に簡便
であることと、汎用性に富む、すなわち基板材料に依存
せず効果があるという利点を持つ。一方で、反射防止膜
の膜厚が厚くなり、微細パタ−ン形成に適さないという
問題点を持つ。基板に段差がある場合、段差上部では図
3に示すように反射防止膜30の段差上部での膜厚31
が段差下部の膜厚32及び平坦部の膜厚33より薄くな
るため、段差上部のことを考慮して膜厚を厚く設定して
おく必要がある。また平坦な基板上にリソグラフィを行
なう場合でも厚膜にする必要がある。反射防止膜中での
光吸収を大きくしつつその膜厚を薄くするには反射防止
膜の吸光度を高めれば良いが、吸光度が高くなると反射
防止膜とレジスト膜との界面での光反射率が高まり、結
果的に十分な反射防止効果を得ることができない。特に
吸光度を示す消衰係数が0.5を超えると急激に界面反
射が大きくなる。したがって、十分な反射防止効果を得
るには反射防止膜の膜厚を厚くする必要がある。しか
し、厚膜の反射防止膜を用いると、微細パタ−ンではパ
タ−ン幅に対する膜厚の比、すなわちアスペクトが非常
に大きくなり、反射防止膜の加工が非常に困難になると
ともに、形成したパタ−ンが倒れ、不良となる。例えば
0.2μmパタ−ンを±5%の精度で形成しようとする
と基板からの反射率を0.23%以下(エネルギ−反射
率)に抑える必要があるが、上述の吸光度と界面反射の
関係からこの反射率にするには反射防止膜の膜厚を0.
15μm以上にする必要がある。パタ−ンに対するアス
ペクト比は0.75である。さらに微細パタ−ンになる
と寸法精度もさらに高いものが要求され、それにともな
って反射率もさらに下げなければならない。したがって
反射防止膜の膜厚がさらに厚くなり、アスペクト比はさ
らに大きくなる。
Since the ARC method uses a coating film, it has advantages in that it is simple in process and is versatile, that is, it is effective regardless of the substrate material. On the other hand, there is a problem that the antireflection film becomes thick and is not suitable for forming a fine pattern. If the substrate has a step, the film thickness 31 of the antireflection film 30 on the step is 31 as shown in FIG.
Is smaller than the film thickness 32 below the step and the film thickness 33 at the flat portion, it is necessary to set the film thickness thicker in consideration of the above step. Further, it is necessary to form a thick film even when performing lithography on a flat substrate. To increase the light absorption in the antireflection film and reduce its thickness, it is sufficient to increase the absorbance of the antireflection film, but when the absorbance is increased, the light reflectance at the interface between the antireflection film and the resist film is increased. As a result, a sufficient antireflection effect cannot be obtained. In particular, when the extinction coefficient indicating the absorbance exceeds 0.5, the interface reflection rapidly increases. Therefore, in order to obtain a sufficient antireflection effect, it is necessary to increase the thickness of the antireflection film. However, when a thick antireflection film is used, the ratio of the film thickness to the pattern width, that is, the aspect becomes very large in a fine pattern, and the processing of the antireflection film becomes very difficult and formed. The pattern falls and becomes defective. For example, in order to form a 0.2 μm pattern with an accuracy of ± 5%, it is necessary to suppress the reflectance from the substrate to 0.23% or less (energy-reflectance). Therefore, in order to obtain this reflectance, the thickness of the antireflection film is set to 0.
It should be 15 μm or more. The aspect ratio with respect to the pattern is 0.75. For finer patterns, higher dimensional accuracy is required, and the reflectance must be further reduced accordingly. Therefore, the film thickness of the antireflection film is further increased, and the aspect ratio is further increased.

【0008】本発明は従来技術の以上に示したような問
題に鑑み創案されたものである。すなわち、本発明の目
的は、基板段差が大きい場合にも十分な反射防止効果が
得られ、反射率の高い基板においても基板反射の影響を
受けることなく、基板材料によらず汎用に使用でき、ま
たアスペクト比等の制限により反射防止膜の厚さを厚く
できない場合においても十分な反射防止効果を得て、寸
法精度の高い微細なパタ−ンが形成できるレジストパタ
−ン形成方法及びその際に用いる反射防止膜を提供しよ
うとするものである。
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art. That is, the object of the present invention is to obtain a sufficient antireflection effect even when the substrate step is large, without being affected by substrate reflection even in a substrate having a high reflectance, it can be used universally regardless of the substrate material, Further, a resist pattern forming method and a resist pattern forming method capable of forming a fine pattern with high dimensional accuracy by obtaining a sufficient antireflection effect even when the thickness of the antireflection film cannot be increased due to the limitation of aspect ratio and the like. It is intended to provide an antireflection film.

【0009】なお、ここでは、レジスト膜内から基板側
へ向かう光エネルギ−をI0、基板側からレジスト膜内
に出てくる光エネルギ−をIrとした時のIr/I0(反
射率)が10%以下のものを反射防止膜と呼ぶ。
[0009] Here, the light energy directed from the resist film to the substrate - a I 0, the light energy emerging from the substrate side in the resist film - I when was the I r r / I 0 (reflected A film having a ratio of 10% or less is called an antireflection film.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的は、次に示す3
つの方法の何れかにより達成することができる。
[Means for Solving the Problems]
It can be achieved in any of two ways.

【0011】第一の方法は、露光光の吸収率がレジスト
膜面側に比べ基板面側の方で大きくなる反射防止膜を被
加工基板上に形成するものである。
The first method is to form an antireflection film on the substrate to be processed, which has a higher absorptance of exposure light on the substrate surface side than on the resist film surface side.

【0012】反射防止膜内において、露光光に対する光
吸収率を変える方法としては以下の方法がある。
There are the following methods for changing the light absorptance of exposure light in the antireflection film.

【0013】(1)光吸収性の高い膜を基板上に形成し
た後その膜の表面を液体あるいは気体の薬液に曝しかつ
その薬液をその膜中に拡散させ、薬液と反応した吸光成
分を分解し、吸光度に分布を持たせる。
(1) After forming a film having a high light absorption property on a substrate, exposing the surface of the film to a liquid or gaseous chemical solution and diffusing the chemical solution into the film to decompose the light-absorbing component which has reacted with the chemical solution. And give the absorbance a distribution.

【0014】(2)光吸収性の高い膜を基板上に形成し
た後、レジスト膜を塗布形成するときに吸光性膜とレジ
スト膜とのミキシング層を発生させて、そのミキシング
層に光吸収性の変化を持たせる。
(2) After a film having a high light absorption property is formed on a substrate, a mixing layer of the light absorption film and the resist film is generated when the resist film is formed by coating, and the light absorption property is generated in the mixing layer. Have a change.

【0015】(3)反射防止膜がCVD(Chemical Vap
our Deposition)によって形成される膜で、この膜の成
膜途中で成膜条件(ガス組成など)を変えることによっ
て光吸収性を変える。
(3) The antireflection film is formed by CVD (Chemical Vap).
A film formed by our deposition, and the light absorption is changed by changing the film formation conditions (gas composition etc.) during the film formation.

【0016】(4)反射防止膜がスパッタ法で形成され
る膜で、この膜の成膜途中で雰囲気ガス組成を変えるこ
とによって光吸収性を変える。
(4) The antireflection film is a film formed by the sputtering method, and the light absorption is changed by changing the composition of the atmosphere gas during the film formation of this film.

【0017】(5)熱により揮発する性質を持つ吸光剤
を含んだ膜を基板上に形成した後、熱処理を加える。
(5) After forming a film containing a light absorbent having a property of volatilizing by heat on a substrate, heat treatment is applied.

【0018】(6)被加工基板上に、パタ−ン露光光を
吸収する性質を持ち、かつある波長の光(吸収調整光)
も吸収し、加えて吸収調整光に反応してパタ−ン露光光
を吸収する性質が失われてゆく性質を持つ膜を形成し、
その後面内全面に吸収調整光を照射し、該膜の表層部に
おけるパタ−ン露光光吸収率が深部より小さな反射防止
膜を形成する。
(6) Light having a certain wavelength (absorption adjusting light) having the property of absorbing pattern exposure light on the substrate to be processed.
To form a film having the property of absorbing the pattern exposure light as well as absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjusting light.
Then, the entire surface is irradiated with absorption adjusting light to form an antireflection film having a smaller pattern exposure light absorptance in the surface layer portion of the film than in the deep portion.

【0019】(7)被加工基板上に、パタ−ン露光光を
吸収する性質を持ち、かつある波長の光(吸収調整光)
も吸収し、加えて吸収調整光後熱処理を加えるとパタ−
ン露光光を吸収する性質が失われてゆく性質を持つ膜を
形成し、面内全面に吸収調整光を照射する。その後熱処
理を行って、該膜の表層部におけるパタ−ン露光光吸収
率が深部より小さな反射防止膜を形成する。
(7) Light of a certain wavelength (absorption adjusting light) having the property of absorbing the pattern exposure light on the substrate to be processed.
It also absorbs the light, and in addition to the absorption-adjusting light, the heat
A film having the property of absorbing the exposure light is gradually lost, and the entire surface is irradiated with the absorption adjusting light. Thereafter, heat treatment is performed to form an antireflection film having a pattern exposure light absorptance in the surface layer portion of the film smaller than that in the deep portion.

【0020】第二の方法は、上層及び下層からなる二層
反射膜を基板上に形成するものである。上層膜は露光光
に対する干渉膜で、下層膜は上層膜に比べ露光光吸収率
が高い遮光膜とする。ここで、当該膜の露光光に対する
透過率がエネルギ−比で10%以下のものを遮光膜と呼
ぶ。
The second method is to form a two-layer reflective film consisting of an upper layer and a lower layer on a substrate. The upper layer film is an interference film against the exposure light, and the lower layer film is a light shielding film having a higher exposure light absorption rate than the upper layer film. Here, a film having an energy ratio of 10% or less with respect to exposure light is called a light-shielding film.

【0021】第三の方法は、上層及び下層からなる二層
膜を基板上に形成し、上層膜は露光光に対する干渉膜
で、下層膜は露光光を反射する膜とするものである。上
層膜は一層膜とすることも、多層膜とすることもでき
る。ここで、空気中で露光光を50%以上(エネルギ−
比)反射するものを反射膜と呼ぶ。
The third method is to form a two-layer film consisting of an upper layer and a lower layer on a substrate, the upper layer film being an interference film against exposure light, and the lower layer film being a film reflecting exposure light. The upper layer film may be a single layer film or a multilayer film. Here, the exposure light is 50% or more (energy
What is reflected is called a reflective film.

【0022】従来法で反射防止膜の吸光度を上げても反
射率が下がらないは、反射防止膜の吸光度上昇にともな
って、反射防止膜とレジスト膜との界面の反射率が高ま
るためである。反射防止膜及びレジスト膜の複素屈折率
をそれぞれn1−ik1,n2−ik2とすると、反射防止
膜を通過する光はexp(−4πk1d/λ)で減衰する
が、一方で((n1−n2)2+(k1−k2)2)/((n1
+n2)2+(k1+k2)2)の反射がレジスト膜と基板と
の界面で発生する。吸光度を示すk1が大きくなると反
射防止膜とレジスト膜との界面の反射が大きくなる。な
お、dはレジストの膜厚で、λは露光の波長である。k
1,k2はそれぞれの材料の消衰係数とも呼ぶ。
The reason why the reflectance does not decrease even if the absorbance of the antireflection film is increased by the conventional method is that the reflectance of the interface between the antireflection film and the resist film increases as the absorbance of the antireflection film increases. If the complex refractive indices of the antireflection film and the resist film are n 1 -ik 1 and n 2 -ik 2 , respectively, the light passing through the antireflection film is attenuated by exp (-4πk 1 d / λ), while ((n 1 -n 2) 2 + (k 1 -k 2) 2) / ((n 1
+ N 2 ) 2 + (k 1 + k 2 ) 2 ) reflection occurs at the interface between the resist film and the substrate. When k 1 indicating the absorbance becomes large, the reflection at the interface between the antireflection film and the resist film becomes large. Note that d is the film thickness of the resist, and λ is the wavelength of exposure. k
1 and k 2 are also called the extinction coefficient of each material.

【0023】本発明の第1の方法では、反射防止膜の吸
光率をその表面から徐々に変えることによって高い吸光
度を得ながらもレジスト膜/反射防止膜界面の反射を防
止して、高い反射防止効果を得るものである。すなわ
ち、レジスト膜から反射防止膜にかけて消衰係数kを徐
々に変えることによって、kが変わることによって生じ
る反射を低減する。kが変わるごとに反射が僅かながら
生じるが、その反射面が少しずつずれるためその反射光
の位相が少しずつ変わって打消し合う作用が働く。その
ためトータルとしての反射は小さくなる。反射防止膜の
消衰係数が大きくても界面の反射がこの理由によって小
さくなるため、高い反射防止効果を得ることができる。
反射防止膜の消衰係数を界面反射の制約なしに大きくで
きるので、この反射防止膜を用いると反射率の高い基板
でも、また上層膜が透明膜である基板においても十分な
反射防止が行える。
According to the first method of the present invention, by gradually changing the absorptivity of the antireflection film from the surface thereof, the reflection at the interface of the resist film / antireflection film is prevented while a high absorbance is obtained, so that a high antireflection property is obtained. It is an effect. That is, by gradually changing the extinction coefficient k from the resist film to the antireflection film, the reflection caused by the change of k is reduced. Although a slight amount of reflection occurs each time k is changed, the reflecting surface is slightly shifted, and the phase of the reflected light is gradually changed to cancel each other. Therefore, the total reflection is small. Even if the extinction coefficient of the antireflection film is large, the reflection at the interface is reduced for this reason, and thus a high antireflection effect can be obtained.
Since the extinction coefficient of the antireflection film can be increased without restriction of interfacial reflection, use of this antireflection film can sufficiently prevent reflection even on a substrate having a high reflectance or a substrate whose upper layer film is a transparent film.

【0024】またこの界面反射防止には一種の干渉現象
を利用しているが、干渉現象としては反射防止膜の上面
側のある厚みの部分のみを利用しているので反射防止膜
の膜厚が変化してもある厚さ以上であれば十分な反射防
止効果を得ることができる。したがって基板段差の影響
を受けることがない。しかも反射光の位相が徐々に変わ
るため平均化効果が働き、消衰係数分布の変化に対する
反射率の変化は小さいものになる。このことによって、
安定に反射防止を行うことができる。
Further, a kind of interference phenomenon is used for preventing the interface reflection. However, as the interference phenomenon, since only a portion having a certain thickness on the upper surface side of the antireflection film is used, the film thickness of the antireflection film is Even if the thickness is changed, a sufficient antireflection effect can be obtained if the thickness is not less than a certain value. Therefore, it is not affected by the substrate step. Moreover, since the phase of the reflected light gradually changes, the averaging effect works, and the change in the reflectance with respect to the change in the extinction coefficient distribution becomes small. By this,
Antireflection can be stably performed.

【0025】一方、従来の干渉現象を利用した反射防止
膜はレジスト膜/反射防止膜界面からの反射光と反射防
止膜/基板界面からの反射光を干渉させるため、反射防
止膜全体の膜厚が変化すると十分な反射光低減効果を得
ることができず、基板段差の影響を大きく受けていた。
なお、本反射防止膜において吸収率が変わる部分の膜厚
は、その膜厚内の反射防止膜の平均的な屈折率(実部)
をnA ,露光の波長をλとすると、λ/4nA 以上確保
することが望ましい。特にλ/4nA の奇数倍であるこ
とが望ましい。またkを深さ方向にそって徐々に変える
方法として、連続的に変える方法と少しずつステップ状
に変える方法があるが、拡散現象やミキシング現象を利
用する場合は連続的に変える方が工程的に容易である。
On the other hand, since the conventional antireflection film utilizing the interference phenomenon interferes with the reflected light from the resist film / antireflection film interface and the reflected light from the antireflection film / substrate interface, the total thickness of the antireflection film is However, if the value of (1) changes, a sufficient effect of reducing reflected light cannot be obtained, and the influence of the substrate step is greatly affected.
The film thickness of the portion where the absorptance changes in this antireflection film is the average refractive index (real part) of the antireflection film within that film thickness.
Is n A and the exposure wavelength is λ, it is desirable to secure λ / 4n A or more. Particularly, it is desirable that it is an odd multiple of λ / 4n A. Also, as a method of gradually changing k along the depth direction, there are a method of continuously changing and a method of gradually changing in a stepwise manner. However, when a diffusion phenomenon or a mixing phenomenon is used, it is a stepwise process to change continuously. Easy to.

【0026】課題を解決するための手段のところで述べ
た(6)および(7)の方法では、パタ−ン露光光及び
ある光(吸収調整光と呼ぶことにする)を吸収する性質
を持ち、かつ吸収調整光に反応してパタ−ン露光光を吸
収する性質が失われてゆく反射防止膜を基板上に形成し
た後、面内全面に吸収調整光を照射する。吸収調整光は
反射防止膜中で減衰し、吸収調整光進行方向に対してラ
ンバ−ト−ベ−ルの法則にしたがった減衰分布をその表
面を起点に持つ。それと同時に、反射防止膜の表面を起
点にパタ−ン露光光に対する吸収分布も生まれる。すな
わち、図5の吸収特性曲線51が示すように、表面の位
置を0、反射防止膜の膜厚をdとすると、表面側、すな
わち位置0ではパタ−ン露光光の吸収が弱く、深さ方向
に進むにつれて吸収が高まってゆく吸収の分布が反射防
止膜の中に生まれる。この分布は表面側を起点とするた
め、図3に示すように基板に段差があって反射防止膜の
膜厚が場所によって異なっても変わらない。すなわち段
差上部の膜厚が薄い場所(図3の34)と下部の膜厚の
厚い場所(図3の35)に対するパタ−ン露光光吸収分
布は図6に示すようにほとんど変わらない。吸収調整光
が透過する深さd0までの光吸収分布が変わらず、それ
より深い場所では一定の光吸収となる。ここで図6中の
1,d2は反射防止膜の表面を0としたときの34及び
35の場所における基板面の位置で、膜厚31及び32
と同じ値である。正確には、膜厚方向に対して変わらな
いのではなく、光の進行方向に対して吸収分布が変わら
ない。例えば、基板段差の影響などを受けて反射防止膜
表面がスロ−プを持つ場合、図4に示すように吸収調整
光41は反射防止膜の表面で屈折するため、その屈折方
向に対し同じ吸収分布が得られる。ここで図4中の42
は段差を持つ基板、43は吸光度(消衰係数)が変わっ
た(吸収勾配を持つ)反射防止層の部分、44は一定の
吸光度を持つ反射防止層の部分である。パタ−ン露光光
も反射防止膜界面で屈折するため、パタ−ン露光光に対
して均一な吸収分布が得られ、段差に依存せず反射を低
減できる。
The methods (6) and (7) described in the means for solving the problems have the property of absorbing the pattern exposure light and certain light (to be referred to as absorption adjusting light). In addition, after forming an antireflection film on the substrate which loses the property of absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjusting light, the entire surface is irradiated with the absorption adjusting light. The absorption adjusting light is attenuated in the antireflection film, and has an attenuation distribution according to the Lambert-Beer's law with respect to the traveling direction of the absorption adjusting light from the surface thereof as a starting point. At the same time, an absorption distribution for the pattern exposure light is also generated starting from the surface of the antireflection film. That is, as shown by the absorption characteristic curve 51 in FIG. 5, assuming that the position of the surface is 0 and the film thickness of the antireflection film is d, the absorption of the pattern exposure light is weak at the surface side, that is, the position 0, and the depth is small. A distribution of absorption is created in the antireflection film, with absorption increasing in the direction. Since this distribution starts from the surface side, it does not change even if there is a step on the substrate and the film thickness of the antireflection film varies depending on the location as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the pattern exposure light absorption distributions are almost the same for the places where the film thickness is thin above the step (34 in FIG. 3) and the places where the film thickness is thick below (35 in FIG. 3). The light absorption distribution does not change up to the depth d 0 where the absorption adjusting light is transmitted, and the light absorption is constant at a deeper place. Here, d 1 and d 2 in FIG. 6 are the positions of the substrate surface at the positions 34 and 35 when the surface of the antireflection film is 0, and the film thicknesses 31 and 32 are
Is the same value as. To be exact, the absorption distribution does not change in the film thickness direction, but does not change in the light traveling direction. For example, when the surface of the antireflection film has a slop due to the influence of the step of the substrate, the absorption adjusting light 41 is refracted on the surface of the antireflection film as shown in FIG. The distribution is obtained. 42 in FIG. 4 here
Is a substrate having a step, 43 is a portion of the antireflection layer having a changed absorbance (extinction coefficient) (having an absorption gradient), and 44 is a portion of the antireflection layer having a constant absorbance. Since the pattern exposure light is also refracted at the interface of the antireflection film, a uniform absorption distribution can be obtained for the pattern exposure light, and the reflection can be reduced without depending on the step.

【0027】このプロセスによってレジスト膜から反射
防止膜にかけて消衰係数kを徐々に変えることができ、
kが急激に変わることによって生ずる反射が低減する。
kが変わるごとに反射が僅かながら生ずるが、その反射
面が少しずつずれるためその反射光の位相が少しずつ変
わって打消し合う作用が働く。そのためト−タルとして
の反射は小さくなる。反射防止膜の消衰係数が大きくて
も界面の反射がこの理由によって小さくなるため、高い
反射防止効果を得ることができる。反射防止膜の消衰係
数を界面反射の制約なしに大きくできるので、この反射
防止膜を用いると反射率の高い基板においても、また上
層膜が透明膜である基板においても十分な反射防止が行
なえる。またこの界面反射防止には一種の干渉現象を利
用しているが、干渉現象としては反射防止膜の上面側の
ある厚みの部分をのみを利用しているので反射防止膜の
膜厚が変化してもある厚さ以上であれば十分な反射防止
効果を得ることができる。しかもその干渉効果として利
用している厚みは上述のように光の進行方向に対し十分
コントロ−ルされるので、反射防止率は高い。したがっ
て基板段差の影響を受けることがない。一方、従来の干
渉現象を利用した反射防止膜はレジスト膜/反射防止膜
界面からの反射光と反射防止膜/基板界面界面からの反
射光を干渉させるため、反射防止膜全体の膜厚が変化す
ると十分な反射光低減効果を得ることができず、基板段
差の影響を大きく受けていた。なお、本反射防止膜にお
いて吸収率が変わる部分の膜厚(図4中の43及び図6
中の位置0からd0の範囲)は、その膜厚内の反射防止
膜の平均的な屈折率(実部)をnA,露光光の波長をλ
とすると、λ/4nA以上確保することが望ましい。特
にλ/4nAの奇数倍であることが望ましい。
By this process, the extinction coefficient k can be gradually changed from the resist film to the antireflection film,
The reflection caused by the sudden change of k is reduced.
Although a slight amount of reflection occurs each time k is changed, the reflecting surface is slightly displaced, and the phase of the reflected light is gradually changed to cancel each other. Therefore, the total reflection is small. Even if the extinction coefficient of the antireflection film is large, the reflection at the interface is reduced for this reason, and thus a high antireflection effect can be obtained. Since the extinction coefficient of the antireflection film can be increased without the restriction of interface reflection, this antireflection film can provide sufficient antireflection even on a substrate with high reflectance and a substrate whose upper layer film is a transparent film. It Although a kind of interference phenomenon is used for this interface reflection prevention, the thickness of the antireflection film changes because the interference phenomenon uses only a certain thickness on the upper surface side of the antireflection film. However, if it has a certain thickness or more, a sufficient antireflection effect can be obtained. Moreover, since the thickness used as the interference effect is sufficiently controlled in the traveling direction of light as described above, the antireflection rate is high. Therefore, it is not affected by the substrate step. On the other hand, the conventional antireflection film utilizing the interference phenomenon causes the reflected light from the resist film / antireflection film interface and the reflected light from the interface of the antireflection film / substrate interface to interfere with each other, so that the thickness of the entire antireflection film changes. Then, a sufficient reflected light reducing effect cannot be obtained, which is greatly affected by the substrate step. The thickness of the antireflection film at the portion where the absorptance changes (43 in FIG. 4 and FIG.
In the range of position 0 to d 0 ), the average refractive index (real part) of the antireflection film within the film thickness is n A , and the wavelength of the exposure light is λ.
Then, it is desirable to secure λ / 4n A or more. Particularly, it is desirable that it is an odd multiple of λ / 4n A.

【0028】パタ−ン露光光を吸収する性質を持ち、か
つ吸収調整光に反応してパタ−ン露光光を吸収する性質
が失われてゆく反射防止膜は、光が当たるとともに透明
になってゆくいわゆるブリ−チング特性を有する吸光剤
を有機膜中に分散させることによって得ることができ
る。又は吸収調整光を吸収し、この光を吸収した後熱処
理や薬品による化学処理を施すことによってパタ−ン露
光光を吸収する性質を失う物質を有機膜中に加えた膜を
用いることによって得ることができる。
The antireflection film, which has the property of absorbing the pattern exposure light and loses the property of absorbing the pattern exposure light in response to the absorption adjusting light, becomes transparent as the light strikes. It can be obtained by dispersing a light absorber having a so-called breaching property in the organic film. Alternatively, it is obtained by using a film in which a substance that absorbs the absorption adjusting light and loses the property of absorbing the pattern exposure light by heat treatment or chemical treatment after the absorption of this light is added to the organic film. You can

【0029】第二の方法において、下層膜は露光光の吸
収率が高いため基板から反射してくる光を遮断する。し
たがって反射率の高い基板、および透明膜が介在する基
板においても十分な反射防止効果が得られる。この基板
からの反射光の遮断は干渉でなく光吸収効果を利用して
いるため、基板材料によらない。しかし一般には、薄膜
で基板からの反射光を十分遮断するような吸収膜を用い
ると、その反射防止膜の屈折率虚部(消衰係数)が高ま
り、レジスト膜/反射防止膜界面の反射率が高まって、
十分な反射防止効果が得られない。本方法ではこの問題
を上層の干渉膜で解決する。すなわちレジスト膜/上層
反射防止膜界面からの反射光と、上層反射防止膜/下層
反射防止膜界面からの反射光をお互いが打ち消すように
(お互いの位相が逆転するような膜厚に上層膜厚を設定
して)干渉させる。この上層反射防止膜による界面反射
低減と、下層反射防止膜による基板からの反射光低減に
より、上記課題は解決される。
In the second method, since the lower layer film has a high absorptance of the exposure light, it blocks the light reflected from the substrate. Therefore, a sufficient antireflection effect can be obtained even on a substrate having a high reflectance and a substrate on which a transparent film is interposed. The blocking of the reflected light from the substrate does not depend on the substrate material because it utilizes not the interference but the light absorption effect. However, in general, when an absorption film that is a thin film and sufficiently blocks the reflected light from the substrate is used, the imaginary part (extinction coefficient) of the refractive index of the antireflection film is increased, and the reflectance of the resist film / antireflection film interface is increased. Is increasing
A sufficient antireflection effect cannot be obtained. In this method, this problem is solved by the upper interference film. That is, the reflected light from the resist film / upper layer antireflection film interface and the reflected light from the upper layer antireflective film / lower layer antireflective film interface should cancel each other (the upper layer film thickness should be such that their phases are reversed). Interference). The above problem can be solved by reducing the interface reflection by the upper antireflection film and by reducing the reflected light from the substrate by the lower antireflection film.

【0030】第三の方法において、反射防止膜は上層膜
と下層膜からなるが、下層膜面で露光光を反射させるこ
とにより反射光の位相制御と強度制御が行える。すなわ
ち、反射面が基板面ではなく下層膜面となるため、基板
の光学定数や透明膜の有無に関わらず反射光は一定の位
相と強度を持つ。そしてこの反射光を上層の干渉膜でカ
ットする。すなわち、レジスト膜/上層反射防止膜界面
からの反射光と、上層反射防止膜/下層反射防止膜界面
からの反射光を互いが打ち消すように(互いの位相が逆
転するような膜厚に上層膜厚を設定して)干渉させる。
上層の干渉膜で反射光をカットできるのは反射光の位相
と強度が一定にできたためであり、これは反射膜を導入
したことにより達成される。反射防止を行うにあたって
反射膜を導入したことに本発明の特徴がある。
In the third method, the antireflection film is composed of an upper layer film and a lower layer film, but the phase and intensity of the reflected light can be controlled by reflecting the exposure light on the surface of the lower layer film. That is, since the reflection surface is not the substrate surface but the lower layer film surface, the reflected light has a constant phase and intensity regardless of the optical constant of the substrate and the presence or absence of the transparent film. Then, this reflected light is cut by the upper interference film. That is, the reflected light from the resist film / upper layer antireflection film interface and the reflected light from the upper layer antireflective film / lower layer antireflective film interface are canceled by each other (the upper layer film having a film thickness such that their phases are reversed). Interfere (set the thickness).
The reason why the reflected light can be cut by the upper interference film is that the phase and intensity of the reflected light can be made constant, and this is achieved by introducing the reflective film. The present invention is characterized in that a reflection film is introduced to prevent reflection.

【0031】図28に反射率(振幅比)に対する線幅精
度の一例を示す。なお、振幅反射率の自乗がエネルギ−
反射率である。反射率を下げることにより、高精度の加
工が可能となる。特に、反射率(振幅比)が0.2(エ
ネルギ−比で4%)では約25nmの線幅精度が得ら
れ、0.25μm加工プロセスに適用できる。
FIG. 28 shows an example of line width accuracy with respect to reflectance (amplitude ratio). The square of the amplitude reflectance is the energy
It is the reflectance. Higher precision processing is possible by lowering the reflectance. In particular, when the reflectance (amplitude ratio) is 0.2 (4% in energy ratio), a line width accuracy of about 25 nm is obtained, which is applicable to a 0.25 μm processing process.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(実施例1)以下、本発明の実施例を工程図である図1
を用いて説明する。まず図1(a)に示すように基板1
上にニトロンを含む有機物を塗布し、有機膜2を形成し
た。塗布膜厚は0.2 μmとした。ここで、この図には
基板に段差が形成されていないが、段差があってもよ
い。次に図1(b)に示すように上記有機膜2が形成され
た基板1をHCl含有ガス3中に曝した。HClに曝し
ている時間は2分とした。この処理によって塩化水素
(HCl)ガスは有機膜2中におよそ0.15μmの深
さまで浸透した。ここで、界面反射防止のための吸収率
変化基準深さλ/4nA はi線(波長365nm)の場
合約0.05μm であり、この実施例における深さはそ
のおよそ3倍(奇数倍)である。なお、有機膜2のnA
はおよそ1.65 である。HClが浸透した場所のニト
ロンにはそのHCl濃度に応じて環化反応が起り、i線
に対する吸光度が減少した。HClの濃度は有機膜2の
表面に多いので、有機膜2の表面の吸光率が小さく、深
さ方向にそって連続的に吸光率が高まるi線用反射防止
膜を基板上に形成することができた。
(Embodiment 1) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
Will be explained. First, as shown in FIG. 1A, the substrate 1
An organic material containing nitrone was applied on top to form an organic film 2. The coating film thickness was 0.2 μm. Here, although a step is not formed on the substrate in this figure, a step may be provided. Next, as shown in FIG. 1B, the substrate 1 on which the organic film 2 was formed was exposed to the HCl-containing gas 3. The time of exposure to HCl was 2 minutes. By this treatment, hydrogen chloride (HCl) gas penetrated into the organic film 2 to a depth of about 0.15 μm. Here, the reference depth λ / 4n A for changing the absorptance for preventing the interfacial reflection is about 0.05 μm in the case of the i-line (wavelength 365 nm), and the depth in this embodiment is about 3 times (odd times) the depth. Is. In addition, n A of the organic film 2
Is about 1.65. A cyclization reaction occurred in the nitrone at the place where HCl penetrated, depending on the HCl concentration, and the absorbance for i-line decreased. Since the concentration of HCl is high on the surface of the organic film 2, an i-line antireflection film having a small absorptivity on the surface of the organic film 2 and having a continuous absorptance along the depth direction should be formed on the substrate. I was able to.

【0033】なお、ここではHClガスを用いた場合を
示したが、HCl水溶液を用いることもできる。この両
者の違いの一つは有機膜に対する浸透深さであって、ガ
スの場合は深く、水溶液の場合は浅い。深さの設定によ
って使いわけることができる。例えば、ArFエキシマ
レ−ザ光(波長193nm)を露光光として用いる場合
には、極微細パターン形成が求められ、従って反射防止
膜も特に薄くする必要がある。このような場合には水溶
液が有利である。
Although the case where HCl gas is used is shown here, an aqueous HCl solution can also be used. One of the differences between the two is the penetration depth into the organic film, which is deep in the case of gas and shallow in the case of aqueous solution. It can be used properly by setting the depth. For example, when ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the exposure light, it is necessary to form an extremely fine pattern, and therefore the antireflection film also needs to be particularly thin. In such a case, an aqueous solution is advantageous.

【0034】その後、図1(c)に示すようにレジスト
膜4を塗布,ベークし、通常の方法でマスク5を介して
露光光6をレジスト膜4に照射した。ここでは露光光と
してi線を用いた。なお、図ではマスクを近接させて露
光した場合を示したが、レンズやミラーを介して露光し
てもよい。次に図1(d)に示すように通常の方法に従
って現像を行って、レジストパターン4aを形成した。
その後、図1(e)に示すようにレジストパターン4a
をマスクに反射防止膜2’をエッチングして、反射防止
膜2’の加工を含んだレジストパターン7を基板上に形
成した。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, a resist film 4 was applied and baked, and exposure light 6 was applied to the resist film 4 through a mask 5 by a usual method. Here, i-line was used as the exposure light. Note that, although the drawing shows the case where the masks are brought close to each other for exposure, the exposure may be performed through a lens or a mirror. Next, as shown in FIG. 1D, the resist pattern 4a was formed by developing according to a usual method.
After that, as shown in FIG. 1E, the resist pattern 4a is formed.
The antireflection film 2 ′ was etched using the above as a mask to form a resist pattern 7 including the processing of the antireflection film 2 ′ on the substrate.

【0035】本反射防止法を用いて形成したレジストパ
ターンはARC法等従来の反射防止法を用いた場合に比
べ約10%寸法精度が高かった。
The resist pattern formed by using this antireflection method had a dimensional accuracy of about 10% higher than that obtained by using a conventional antireflection method such as the ARC method.

【0036】本方法の特徴の一つは装置的に簡便でかつ
除去し易い塗布有機膜を用いた方法であることと、ガス
あるいは溶液の有機膜への拡散長を変えることにより吸
収係数変化領域を制御でき、種々の露光方式に容易に適
用できることである。
One of the features of this method is that it is a method using a coated organic film that is simple and easy to remove from the device, and that the absorption coefficient change region is changed by changing the diffusion length of gas or solution into the organic film. That is, it can be easily applied to various exposure methods.

【0037】(実施例2)本発明の第2の実施例を図7
を用いて説明する。まず図7(a)に示すように基板上
に有機膜72を塗布し、熱処理を加えた。熱処理温度は
100℃とし、塗布膜厚は平坦面上で0.08μm とし
たが、基板段差の影響で薄い場所の膜厚は0.05μ
m、厚い場所では0.15μmであった。基板としては
段差の形成されているSiウェハ70上に0.2μm 厚
さのAl膜71(Si2%含有)を被着したものを用
い、有機膜としてはノボラック樹脂を用いた。なお、こ
こでは基板に段差が形成されている場合を示すが、段差
がなくてもよい。
(Embodiment 2) A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
Will be explained. First, as shown in FIG. 7A, the organic film 72 was applied on the substrate and heat-treated. The heat treatment temperature was 100 ° C., and the coating film thickness was 0.08 μm on the flat surface.
m was 0.15 μm in a thick place. As the substrate, a Si wafer 70 having a step formed with an Al film 71 (containing 2% of Si) having a thickness of 0.2 μm was used, and a novolac resin was used as the organic film. Note that here, a case where a step is formed on the substrate is shown, but the step may not be provided.

【0038】次に図7(b)に示すように上記有機膜7
2上にレジスト膜73を塗布した。レジストはPMMA
(Polymethylmethacrylate)を用い、塗布後に200℃
の熱処理を加えた。この時PMMAとノボラック樹脂の
ミキシング層74がレジスト膜73と有機膜72の界面
に形成された。ミキシング層の厚さは約0.035μm
であって、ArFエキシマレ−ザ光に対する界面反射防
止のための吸収率変化基準深さλ/4nA と同じであっ
た。基板に段差があり、有機膜72の膜厚が場所によっ
て変わっていたものの、このミキシング層の厚さは一定
であった。
Next, as shown in FIG. 7B, the organic film 7 is formed.
A resist film 73 was applied onto the top surface of No. 2. The resist is PMMA
(Polymethylmethacrylate), 200 ℃ after coating
The heat treatment of was added. At this time, a mixing layer 74 of PMMA and novolac resin was formed at the interface between the resist film 73 and the organic film 72. The thickness of the mixing layer is about 0.035 μm
That is, it was the same as the reference depth λ / 4n A for changing the absorptance for preventing interface reflection with respect to ArF excimer laser light. Although there was a step on the substrate and the film thickness of the organic film 72 varied depending on the location, the thickness of this mixing layer was constant.

【0039】このミキシング層のレジスト膜面側はPM
MAライクであり、有機膜面側はノボラックライクであ
った。PMMAのArFエキシマレ−ザ光に対する消衰
係数は0.018 であり、熱処理したノボラック樹脂のそれ
は約1である。ミキシング層の消衰係数は上面(レジス
ト膜面)側で約0.02 、下面(有機膜)側で約1であ
りその間連続的に消衰係数が変わっていた。その後、図
7(c)に示すように、通常の方法でマスク75を介し
て露光光76をレジスト膜73に照射した。ここでは露
光光としてArFエキシマレ−ザ光を用いた。この時、
有機膜72とミキシング層74との二層で反射防止膜と
して機能する。なお、図ではマスクを近接させて露光し
た場合を示したが、レンズやミラーを介して露光しても
よい。
The resist film surface side of this mixing layer is PM
It was MA-like, and the organic film surface side was novolak-like. The extinction coefficient of PMMA for ArF excimer laser light is 0.018, and that of heat-treated novolak resin is about 1. The extinction coefficient of the mixing layer was about 0.02 on the upper surface (resist film surface) side and about 1 on the lower surface (organic film) side, and the extinction coefficient changed continuously during that time. After that, as shown in FIG. 7C, the resist film 73 was irradiated with the exposure light 76 through the mask 75 by a usual method. Here, ArF excimer laser light was used as the exposure light. At this time,
The two layers of the organic film 72 and the mixing layer 74 function as an antireflection film. Note that, although the drawing shows the case where the masks are brought close to each other for exposure, the exposure may be performed through a lens or a mirror.

【0040】次に図7(d)に示すように通常の方法に
従って現像を行って、レジストパターン73aを形成し
た。その後、図7(e)に示すようにレジストパターン7
3aをマスクに反射防止膜であるミキシング層74と有
機膜72をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレ
ジストパターン77を基板上に形成した。
Next, as shown in FIG. 7 (d), the resist pattern 73a was formed by development in accordance with a usual method. After that, as shown in FIG.
The mixing layer 74, which is an antireflection film, and the organic film 72 were etched using 3a as a mask to form a resist pattern 77 including the antireflection film processing on the substrate.

【0041】本反射防止法を用いて0.15μm のパタ
ーンを形成したところ10%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.08μm のARC型反射防止法(従来反
射防止法)を用いた場合には、吸収係数を最適化しても
寸法精度は20%であった。ARC膜の膜厚を厚くする
とエッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ
ーンが倒れるという不良が発生した。
When a 0.15 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 10% was obtained. On the other hand, when the ARC type antireflection method (conventional antireflection method) having a film thickness of 0.08 μm was used, the dimensional accuracy was 20% even if the absorption coefficient was optimized. When the thickness of the ARC film is increased, a dimensional shift occurs during etching and the resist pattern collapses, which is a defect.

【0042】なお、ミキシング層74を用いたときのも
う一つの利点はミキシング層74が接着層の役割をし、
パターン倒れ(剥がれ)をおこしにくいことである。
Another advantage of using the mixing layer 74 is that the mixing layer 74 functions as an adhesive layer,
It is difficult to cause pattern collapse (peeling).

【0043】この方法のポイントはミキシング層74を
形成することである。PMMAレジストに代わって、下
記のように、他のレジストを用いることもできる。上記
方法に従ってミキシング層74を形成した後、DUV照
射及び現像によってPMMAレジストを除去した。その
後通常の方法に従ってレジスト膜をミキシング層上に形
成し、ベ−クした。その後露光及び現像を行なった。そ
してミキシング層及び有機膜をエッチングして反射防止
膜加工を含んだレジストパタ−ンを形成した。
The point of this method is to form the mixing layer 74. Other resists can be used in place of the PMMA resist, as described below. After forming the mixing layer 74 according to the above method, the PMMA resist was removed by DUV irradiation and development. Then, a resist film was formed on the mixing layer according to a usual method and baked. After that, exposure and development were performed. Then, the mixing layer and the organic film were etched to form a resist pattern including an antireflection film processing.

【0044】(実施例3)本発明の第3の実施例を図8
を用いて説明する。まず図8(a)に示すように段差の
形成されているSiウェハ80上に0.3μm 厚さのA
l膜81(Si2%含有)を被着し、さらにその上にP
SG(燐添加ガラス)膜82を被着した基板を用意した。
ここで、基板段差の影響でPSG膜の膜厚は薄い場所で
0.3μm、厚い場所では0.6μm であった。なお、
PSG膜はKrFエキシマレ−ザ光(波長248nm)
に対し透明である。
(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention is shown in FIG.
Will be explained. First, as shown in FIG. 8 (a), an A wafer having a thickness of 0.3 μm is formed on a Si wafer 80 having steps.
1 film 81 (containing 2% of Si) is deposited, and P is further formed thereon.
A substrate having an SG (phosphorus added glass) film 82 adhered thereon was prepared.
Here, the thickness of the PSG film was 0.3 μm in the thin place and 0.6 μm in the thick place due to the influence of the substrate step. In addition,
The PSG film is KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).
Transparent to.

【0045】次に図8(b)に示すようにPSG膜上に
SiOxNyHz膜83をプラズマCVD法で形成した。SiOxNy
Hz膜成膜にはシランと亜酸化窒素の混合ガスを用い、成
膜中に混合ガス比を変えた。SiOxNyHz膜の膜厚は0.0
8μm とし、図11に示すように最初KrFエキシマ
レ−ザ光に対して消衰係数が1.5になるような混合ガ
ス比で被着し、その後、混合ガス比を徐々に変え、レジ
スト表面側の消衰係数が0.02となるように被着し
た。CVD膜であるため、基板に段差があるにもかかわ
らず一様な膜厚で膜を被着することができた。これがC
VD法を用いたときの利点である。直線的に消衰係数を
変えることによって光吸収による基板からの反射光低減
と、消衰係数の差によって生じる光反射のバランスがと
れ、膜厚が薄いにもかかわらず反射を十分低減できた。
また後で述べるように、本実施例ではレジスト膜側界面
の反射防止膜の消衰係数をレジストの消衰係数と同じに
した。このことによりレジスト膜界面での反射を十分に
抑えることができた。この界面での消衰係数の差が大き
いと、この界面での反射が大きくなる。
Next, as shown in FIG.
The SiOxNyHz film 83 was formed by the plasma CVD method. SiOxNy
A mixed gas of silane and nitrous oxide was used for forming the Hz film, and the mixed gas ratio was changed during the film formation. SiOxNyHz film thickness is 0.0
8 μm, and as shown in FIG. 11, the deposition was performed at a mixed gas ratio such that the extinction coefficient was 1.5 with respect to the KrF excimer laser light, and then the mixed gas ratio was gradually changed to the resist surface side. The extinction coefficient was 0.02. Since it is a CVD film, it was possible to deposit the film with a uniform film thickness, even though there was a step on the substrate. This is C
This is an advantage when using the VD method. By changing the extinction coefficient linearly, the reduction of the reflected light from the substrate due to the absorption of light and the light reflection caused by the difference of the extinction coefficient were balanced, and the reflection could be sufficiently reduced despite the thin film thickness.
Further, as described later, in this example, the extinction coefficient of the antireflection film on the resist film side interface was made the same as the extinction coefficient of the resist. As a result, reflection at the resist film interface could be sufficiently suppressed. If the difference in extinction coefficient at this interface is large, the reflection at this interface becomes large.

【0046】次に図8(c)に示すようにSiOxNyHz膜8
3からなる反射防止膜上にレジスト膜84塗布した。レ
ジストはXP89131(シップレー商品名)を用いた。このレ
ジストのKrFエキシマレ−ザ光に対する消衰係数は
0.02 であり、SiOxNyHz膜表面の消衰係数と等しかっ
た。その後、図8(d)に示すように、通常の方法でマ
スク85を介して露光86をレジスト膜84に照射し
た。ここでは露光としてKrFエキシマレ−ザ光を用い
た。図には示していないがこの露光にはレンズの開口数
が0.45 の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実
験条件であり、例えばマスクと基板とを数ミクロンに近
接させて行うプロキシミティ露光などを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 8C, the SiOxNyHz film 8 is formed.
A resist film 84 was applied on the antireflection film of No. 3. XP89131 (Shipley brand name) was used as the resist. The extinction coefficient of this resist against KrF excimer laser light was 0.02, which was equal to the extinction coefficient of the SiOxNyHz film surface. After that, as shown in FIG. 8D, the resist film 84 was irradiated with the exposure 86 through the mask 85 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used for the exposure. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a lens numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is an experimental condition, and for example, proximity exposure may be used in which the mask and the substrate are brought close to each other by several microns.

【0047】次に図8(e)に示すように通常の方法に
よって現像を行って、レジストパターン84aを形成し
た。その後、図8(f)に示すようにレジストパターン8
4aをマスクにSiOxNyHz反射防止膜83をエッチングし
て、反射防止膜加工を含んだレジストパターン87を基
板上に形成した。
Next, as shown in FIG. 8 (e), development was performed by a normal method to form a resist pattern 84a. After that, as shown in FIG.
The SiOxNyHz antireflection film 83 was etched using 4a as a mask to form a resist pattern 87 including the antireflection film processing on the substrate.

【0048】本反射防止法を用いて0.25μm のパタ
ーンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.08μm の従来型CVD型反射防止膜及
び従来のARC型反射防止膜を用いた場合には、吸収係
数をいかに最適化しても寸法精度を10%より改善する
ことはできなかった。
When a pattern of 0.25 μm was formed by using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film and the conventional ARC type antireflection film having a thickness of 0.08 μm are used, the dimensional accuracy can be improved from 10% no matter how the absorption coefficient is optimized. There wasn't.

【0049】本実施例では基板界面側最下部で消衰係数
が1.5になるように反射防止膜を被着した。但しこの
消衰係数は1.5に限るものではなく、図23に示すよ
うに消衰係数が0.6以上で反射防止効果が強くなり、
特に1以上2以下でその効果は顕在化する。1以上の場
合は反射防止膜および基板構造、材料依存性も小さいと
いう特長を持つ。消衰係数が1のときは膜厚が50nm
以上あればその反射率は振幅比でいって0.1以下、エ
ネルギ−比でいって1%以下になる。
In this example, an antireflection film was applied so that the extinction coefficient was 1.5 at the lowermost portion on the interface side of the substrate. However, this extinction coefficient is not limited to 1.5, and as shown in FIG. 23, when the extinction coefficient is 0.6 or more, the antireflection effect becomes strong,
In particular, the effect becomes noticeable when it is 1 or more and 2 or less. When it is 1 or more, it has a feature that it is less dependent on the antireflection film, the substrate structure and the material. When the extinction coefficient is 1, the film thickness is 50 nm
If it is above, the reflectance becomes 0.1 or less in terms of amplitude ratio and 1% or less in terms of energy ratio.

【0050】また、本実施例の下置き反射防止膜と、レ
ジスト膜上面に干渉膜を形成し寸法精度を向上させるい
わゆる上面反射と組み合わせると寸法精度は更に向上す
る。
Further, the dimensional accuracy is further improved by combining the underlaying antireflection film of this embodiment with so-called upper surface reflection for forming an interference film on the upper surface of the resist film to improve dimensional accuracy.

【0051】(実施例4)本発明の第4の実施例を図9
を用いて説明する。まず図9(a)に示すように段差の
形成されているSiウェハ90上に0.2μm 厚さのW
膜91を被着し、さらにその上にSOG(Spin on Glas
s)膜92を被着した基板を用意した。ここで、基板段
差の影響でSOGの膜厚は薄い場所で0.2μm、厚い
場所では0.5μmであった。なお、SOG膜はKrF
エキシマレ−ザ光(波長248nm)に対し透明であ
る。
(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
Will be explained. First, as shown in FIG. 9A, a W having a thickness of 0.2 μm is formed on a Si wafer 90 having steps.
A film 91 is deposited, and SOG (Spin on Glas
s) A substrate having a film 92 deposited thereon was prepared. Here, the SOG film thickness was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The SOG film is made of KrF.
It is transparent to excimer laser light (wavelength 248 nm).

【0052】次に図9(b)に示すようにSOG膜上に
SiNx膜93を、Siをターゲットとし、雰囲気ガス
をArとN2 の混合ガスとしたDCスパッタ法で形成し
た。SiNx膜の膜厚は0.07μmとし、最初の0.042
μm(図9の93a)をKrFエキシマレ−ザ光に対し
て消衰係数が2.8 になるような混合ガス比で被着し、
その後、混合ガス比を徐々に変え、残りの0.028μ
m(図9の93b)を被着した。この残りの0.028μ
mの被着においては、消衰係数が2.8からはじまっ
て、最後にそれが0.02 になるよう消衰係数分布を持
つようにした。この膜はスパッタ法によるので装置内発
塵等が少なく、低欠陥な膜となった。これがスパッタ法
を用いたときの利点である。
Next, as shown in FIG. 9B, a SiNx film 93 was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of a mixed gas of Ar and N 2 . The thickness of the SiNx film is 0.07 μm, and the first 0.042
.mu.m (93a in FIG. 9) was deposited on the KrF excimer laser light with a mixed gas ratio such that the extinction coefficient was 2.8.
After that, gradually change the mixed gas ratio to obtain the remaining 0.028μ.
m (93b in FIG. 9) was deposited. This remaining 0.028μ
For the m coating, the extinction coefficient starts from 2.8 and finally has an extinction coefficient distribution so that it becomes 0.02. Since this film is formed by the sputtering method, it is a film with few defects such as dust in the apparatus and low defects. This is an advantage when using the sputtering method.

【0053】このSiNx膜の平均的な屈折率(実部)
はKrFエキシマレ−ザ光の場合2.2 であった。した
がってこの光に対する界面反射防止のための吸収率変化
基準深さλ/4nA は約0.028μm であって、Si
Nx膜の消衰係数の変化している部分の膜厚とほぼ等し
い。
Average refractive index of this SiNx film (real part)
Was 2.2 for KrF excimer laser light. Therefore, the reference depth λ / 4n A for changing the absorptance for preventing the interface reflection with respect to this light is about 0.028 μm, and
It is almost equal to the film thickness of the portion where the extinction coefficient of the Nx film is changing.

【0054】次に図9(c)に示すように上記SiNx
膜93(93aと93b)からなる反射防止膜上にレジ
スト膜94塗布した。レジストとしてはXP89131(シップ
レー商品名)を用いた。このレジストのKrFエキシマ
レ−ザ光に対する消衰係数は0.02 であり、SiNx
膜表面の消衰係数と等しかった。
Next, as shown in FIG. 9C, the SiNx
A resist film 94 was applied on the antireflection film composed of the films 93 (93a and 93b). XP89131 (Shipley brand name) was used as the resist. The extinction coefficient of this resist for KrF excimer laser light is 0.02, and SiNx
It was equal to the extinction coefficient of the film surface.

【0055】その後、図9(d)に示すように、通常の
方法でマスク95を介して露光光96をレジスト膜94
に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシマレ−
ザ光を用いた。図には示していないがこの露光にはレン
ズの開口数が0.5 の縮小投影露光法を用いた。但しこ
れは一実験条件であり、例えばプロキシミティ露光など
を用いてもよい。次に図9(e)に示すように通常の方
法によって現像を行って、レジストパターン94aを形
成した。その後、図9(f)に示すようにレジストパタ
ーン94aをマスクにSiNx反射防止膜93をエッチ
ングして、反射防止膜加工を含んだレジストパターン9
7を基板上に形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 9D, the exposure light 96 is exposed to the resist film 94 through the mask 95 by a usual method.
Was irradiated. Here, the exposure light is KrF excimer ray.
The light was used. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a numerical aperture of a lens of 0.5 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure may be used. Next, as shown in FIG. 9 (e), the resist pattern 94a was formed by developing by a normal method. After that, as shown in FIG. 9F, the SiNx antireflection film 93 is etched using the resist pattern 94a as a mask to form the resist pattern 9 including the antireflection film processing.
7 was formed on the substrate.

【0056】本反射防止法を用いて0.25μm のパタ
ーンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.07μm の従来型CVD型反射防止膜及
び従来のARC型反射防止膜を用いた場合には、吸収係
数を最適化しても寸法精度を10%より改善することは
できなかった。
When a 0.25 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film and the conventional ARC type antireflection film having a thickness of 0.07 μm are used, the dimensional accuracy cannot be improved from 10% even if the absorption coefficient is optimized. It was

【0057】実施例3と実施例4から分かるように、S
iOxNyHzにおけるxとyを、またSiNxにおけ
るxを変えることにより、KrFエキシマレ−ザ光やi
線光に対して屈折率(実部)と消衰係数の両者を変える
ことができる。xとyの変化を、CVD法で形成された
SiOxNyHz膜とスパッタで形成されたSiNx膜
もついて図27に示す。一般に、シリコンリッチな膜は
高い消衰係数を有している。zが0.02未満の時、屈
折率はzの変化に対して影響が少ない。
As can be seen from Example 3 and Example 4, S
By changing x and y in iOxNyHz and x in SiNx, KrF excimer laser light and i can be obtained.
Both the refractive index (real part) and the extinction coefficient can be changed for linear light. The change in x and y is shown in FIG. 27 for the SiOxNyHz film formed by the CVD method and the SiNx film formed by the sputtering. Generally, silicon-rich films have a high extinction coefficient. When z is less than 0.02, the refractive index has little influence on the change of z.

【0058】(実施例5)本発明の実施例を工程図であ
る図10を用いて説明する。まず図10(a)に示すよ
うに基板101上に反射防止膜となる有機膜102を塗
布した。塗布膜厚は0.1 μmとした。この有機膜はノ
ボラック樹脂にアントラセンを吸光剤として加えたもの
である。ここで、この図には基板に段差が形成されてい
ないが、段差があってもよい。有機膜102を塗布後1
00℃の熱処理を加えた。この熱処理により有機膜表面
付近に存在するアントラセンは揮発し、吸光剤の分布が
生じた。すなわち、基板面側では吸光剤が多く、表面側
では吸光剤が少なくなった。
(Embodiment 5) An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10 which is a process chart. First, as shown in FIG. 10A, an organic film 102 serving as an antireflection film was applied onto a substrate 101. The coating film thickness was 0.1 μm. This organic film is made by adding anthracene to a novolac resin as a light absorbent. Here, although a step is not formed on the substrate in this figure, a step may be provided. After applying the organic film 102 1
A heat treatment of 00 ° C was applied. By this heat treatment, anthracene existing near the surface of the organic film was volatilized and a distribution of the light absorber was generated. That is, there was a large amount of the light absorbing agent on the substrate surface side and a small amount of the light absorbing agent on the surface side.

【0059】次に図10(b)に示すように吸光剤の分
布が生じた有機膜102’が形成された基板101上に
水溶性レジスト膜103を塗布した。その後、図10
(c)に示すように通常の方法でマスク104を介して
露光光105をレジスト膜103に照射した。ここでは
露光光としてKrFエキシマレーザ光を用いた。なお、
図ではマスクを近接させて露光した場合を示したが、レ
ンズやミラーを介して露光してもよい。次に図10
(d)に示すように通常の方法に従って現像を行って、
レジストパターン103aを形成した。その後、図10
(e)に示すようにレジストパターン103aをマスク
に反射防止膜102’をエッチングして、反射防止膜加
工を含んだレジストパターン106を基板上に形成し
た。
Next, as shown in FIG. 10B, a water-soluble resist film 103 was applied on the substrate 101 on which the organic film 102 'having the distribution of the light absorber was formed. After that, FIG.
As shown in (c), the resist film 103 was irradiated with the exposure light 105 through the mask 104 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. In addition,
Although the drawing shows the case where the masks are brought close to each other, the exposure may be performed via a lens or a mirror. Next, FIG.
As shown in (d), the development is performed according to the usual method,
A resist pattern 103a was formed. After that, FIG.
As shown in (e), the antireflection film 102 'was etched using the resist pattern 103a as a mask to form a resist pattern 106 including the antireflection film processing on the substrate.

【0060】本反射防止法を用いて形成したレジストパ
ターンはARC法等従来の反射防止法を用いた場合に比
べ約10%寸法精度が高かった。
The resist pattern formed by using this antireflection method had a dimensional accuracy of about 10% higher than that obtained by using a conventional antireflection method such as the ARC method.

【0061】なお、ここで吸光剤として用いたアントラ
センに代えてアントラセン誘導体を用いることもでき
る。すなわち結合基を水素に代えて、メチル基,メトキ
シ基,エチル基、或いは塩素などに代えることもでき
る。この場合揮発し易さが結合基によって変わるため、
結合基を代えることによって有機膜やレジスト膜の熱処
理条件に幅を持たせることが可能となる。
An anthracene derivative may be used in place of the anthracene used as the light absorber here. That is, the bonding group may be replaced with hydrogen, and may be replaced with a methyl group, a methoxy group, an ethyl group, chlorine or the like. In this case, the volatility varies depending on the bonding group,
By changing the bonding group, it becomes possible to give the organic film or the resist film a wide range of heat treatment conditions.

【0062】本方法の特徴の一つは装置的に簡便な塗布
機とベーク炉で最適な反射防止膜が得られることであ
る。
One of the features of this method is that an optimum antireflection film can be obtained with a coating machine and a baking oven which are simple in terms of equipment.

【0063】(実施例6)以下、本発明の実施例を工程
図である図12を用いて説明する。まず図12(a)に
示すように基板上に有機膜112を塗布し、熱処理を加
えた。熱処理温度は100℃とした。塗布膜厚は平坦面
上で0.1μmとしたが、基板段差の影響で薄い場所の
膜厚は0.06μm、厚い場所では0.18μmであっ
た。界面反射防止のための吸収率変化基準深さλ/4n
Aは、パタ−ン露光光としてi線(波長365nm)を
用いたため、約0.05μmであり、有機膜の膜厚より
薄い。有機膜112としてはブリ−チングする吸光剤で
あるニトロンを使った。基板としては段差の形成されて
いるSiウェハ110上に0.2μm厚さのAl膜11
1(Si2%含有)を被着したものを用いた。
(Embodiment 6) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 12 which is a process chart. First, as shown in FIG. 12A, an organic film 112 was applied on a substrate and heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C. The coating film thickness was 0.1 μm on the flat surface, but the film thickness was 0.06 μm in a thin place and 0.18 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. Absorption rate change reference depth λ / 4n to prevent interface reflection
A is about 0.05 μm, which is thinner than the film thickness of the organic film, because i-line (wavelength 365 nm) was used as the pattern exposure light. As the organic film 112, nitrone, which is a light absorbing agent for bleaching, was used. As a substrate, an Al film 11 having a thickness of 0.2 μm is formed on a Si wafer 110 having steps.
1 (containing 2% Si) was used.

【0064】次に図12(b)に示すようにウェハ全面
にi線113を照射した。この全面露光光(吸収調整
光)113によって有機膜112に表面側が透明で、厚
み方向に進むほど吸光度が増す吸光度分布を持つ層11
4が形成された。吸収調整光としてi線を用いたのはこ
こで用いた吸光材の特性によるもので、材料が変われば
それに合わせて全面露光光の波長を変えることはいうま
でもない。全面露光光113と後で述べるパタ−ン露光
光117の光の波長が一致したのはこの吸光剤を用いた
ためであり、吸光剤が変わればそれに伴って全面露光光
の波長も、またパタ−ン露光光の波長も変わるのはいう
までもない。
Next, as shown in FIG. 12B, the entire surface of the wafer was irradiated with i-line 113. The surface 11 is transparent to the organic film 112 by this whole-surface exposure light (absorption adjusting light) 113, and the layer 11 has an absorbance distribution in which the absorbance increases in the thickness direction.
4 was formed. The i-line is used as the absorption adjusting light because of the characteristics of the light absorbing material used here, and it goes without saying that the wavelength of the whole surface exposure light is changed according to the change of the material. The light wavelengths of the overall exposure light 113 and the pattern exposure light 117 described later coincided with each other because this light absorbent was used. If the light absorbent changes, the wavelength of the overall exposure light also changes. It goes without saying that the wavelength of the exposure light also changes.

【0065】次に図12(c)に示すように表面側に光
吸収分布を持つ層114のある上記有機膜112上にレ
ジスト膜115を塗布して形成後、通常の方法でマスク
116を介して露光光117をレジスト膜115に照射
した。前述のようにここでは露光光としてi線を用い
た。なお、図ではマスクを近接させて露光した場合を示
したが、レンズやミラ−を介して露光してもよい。その
場合の装置構成を図13に示す。
Next, as shown in FIG. 12 (c), a resist film 115 is applied and formed on the organic film 112 having a layer 114 having a light absorption distribution on the surface side, and then, a mask 116 is interposed by a usual method. Exposure light 117 was applied to the resist film 115. As described above, the i-line is used as the exposure light here. Although the drawing shows the case where the masks are brought close to each other, the exposure may be performed through a lens or a mirror. The apparatus configuration in that case is shown in FIG.

【0066】図13の光源501から発する光は、フラ
イアイレンズ502、コンデンサレンズ503、505
及びミラーを介してマスク506を照明する。マスク5
06上には異物付着によるパタン転写不良を防止するた
めのペリクル507が設けられている。マスク506上
に描かれたマスクパタンは、投影レンズ508を介して
試料基板であるウエハ509上に投影される。なお、マ
スク506はマスク位置制御手段517で制御されたマ
スクステージ518上に載置され、その中心と投影レン
ズ508の光軸とは正確に位置合わせがなされている。
ウエハ509は、試料台510上に真空吸着されてい
る。試料台510は、投影レンズ508の光軸方向すな
わちZ方向に移動可能なZステージ511上に載置さ
れ、さらにXYステージ512上に搭載されている。Z
ステージ511及びXYステージ512は、主制御系5
19からの制御命令に応じてそれぞれの駆動手段51
3、514によって駆動されるので、所望の露光位置に
移動可能である。その位置はZステージ511に固定さ
れたミラー516の位置として、レーザ測長機515で
正確にモニタされている。
Light emitted from the light source 501 shown in FIG. 13 is a fly-eye lens 502 and condenser lenses 503 and 505.
And illuminate the mask 506 via the mirror. Mask 5
A pellicle 507 is provided on 06 to prevent pattern transfer failure due to adhesion of foreign matter. The mask pattern drawn on the mask 506 is projected onto a wafer 509 which is a sample substrate via a projection lens 508. The mask 506 is placed on the mask stage 518 controlled by the mask position control means 517, and the center thereof and the optical axis of the projection lens 508 are accurately aligned.
The wafer 509 is vacuum-adsorbed on the sample table 510. The sample table 510 is mounted on a Z stage 511 that is movable in the optical axis direction of the projection lens 508, that is, the Z direction, and is further mounted on an XY stage 512. Z
The stage 511 and the XY stage 512 are the main control system 5
Each drive means 51 according to the control command from 19
Since it is driven by 3, 514, it can be moved to a desired exposure position. The position is accurately monitored by the laser length measuring machine 515 as the position of the mirror 516 fixed to the Z stage 511.

【0067】また、ウエハ509の表面位置は、検出光
発生部520、検出光523、受光部521から構成さ
れる焦点位置検出手段で計測される。次に図12(d)
に示すように通常の方法に従って現像を行って、レジス
トパタ−ン115aを形成した。
Further, the surface position of the wafer 509 is measured by the focus position detecting means composed of the detection light generating section 520, the detection light 523 and the light receiving section 521. Next, FIG. 12 (d)
As shown in FIG. 5, the resist pattern 115a was formed by developing according to a usual method.

【0068】その後図12(e)に示すようにレジスト
パタ−ン115aをマスクに層114を含む有機膜11
2からなる反射防止膜をエッチングして、反射防止膜加
工を含んだレジストパタ−ン118を基板上に形成し
た。本反射防止法を用いて0.35μmのパタ−ンを形
成したところ5%の寸法精度が得られた。一方、膜厚が
0.1μmの市販のARC型反射防止法(従来反射防止
法)を用いた場合の寸法精度は10%であった。従来の
ARC膜の膜厚を厚くするとエッチング時に寸法シフト
が入り、またレジストパタ−ンが倒れるという不良が発
生した。
After that, as shown in FIG. 12E, the organic film 11 including the layer 114 with the resist pattern 115a as a mask.
The antireflection film of No. 2 was etched to form a resist pattern 118 including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.35 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, the dimensional accuracy was 10% when a commercially available ARC type antireflection method (conventional antireflection method) having a film thickness of 0.1 μm was used. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern collapses.

【0069】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
を説明する。まず実施例6と同様に基板上に有機膜を塗
布し、熱処理を加えた。熱処理温度は100℃とした。
塗布膜厚は平坦面上で0.1μmとしたが、基板段差の
影響で薄い場所の膜厚は0.06μm、厚い場所では0.
18μmであった。界面反射防止のための吸収率変化基
準深さλ/4nAは、パタ−ン露光光としてh線(波長
405nm)を用いたため、約0.06μmであり、有
機膜の膜厚より薄い。有機膜としてはブリ−チングする
吸光剤であるニトロンを使った。基板としては段差の形
成されているSiウェハ上に5nmの厚さの酸化膜、
0.15μm厚さのポリシリコン膜および0.2μm厚さ
の酸化膜を順次積層したものを用いた。酸化膜の厚さは
図2で説明したように段差の影響を受けて場所によって
変わっている。
(Embodiment 7) A seventh embodiment of the present invention will be described below. First, in the same manner as in Example 6, an organic film was applied on the substrate and heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C.
The coating film thickness was 0.1 μm on the flat surface, but due to the step difference of the substrate, the film thickness was 0.06 μm in a thin place and 0.1 μm in a thick place.
It was 18 μm. The absorptance change reference depth λ / 4n A for preventing interfacial reflection is about 0.06 μm, which is thinner than the film thickness of the organic film, because the h-line (wavelength 405 nm) was used as the pattern exposure light. As the organic film, nitrone, which is a light absorber for bleaching, was used. As a substrate, an oxide film with a thickness of 5 nm is formed on a Si wafer having steps.
A polysilicon film having a thickness of 0.15 μm and an oxide film having a thickness of 0.2 μm were sequentially laminated and used. The thickness of the oxide film is affected by the step as described with reference to FIG. 2 and varies depending on the location.

【0070】次にウェハ全面にi線を照射した。この全
面露光光(吸収調整光)によって有機膜の表面側に表面
が透明で、厚み方向に進むほど吸光度が増す吸光度分布
を持つ層が形成された。その後このウェハを酸雰囲気に
曝した。ここでは塩化水素ガス雰囲気に曝し表面が改質
された有機膜からなる反射防止膜を形成した。この処理
を行うことによって、ニトロンは光照射によってブリ−
チングしない物質に変わる。すなわち、吸収調整光によ
って有機膜をブリ−チングさせて膜の吸光度分布をつく
ったあと、酸雰囲気処理によってこの吸光度分布を定着
させ、その後行われるパタ−ン露光光に対して吸光度分
布が変わらない膜にした。
Next, the entire surface of the wafer was irradiated with i-line. This whole-surface exposure light (absorption adjusting light) formed a layer on the surface side of the organic film, which had a transparent surface and an absorbance distribution in which the absorbance increased in the thickness direction. The wafer was then exposed to an acid atmosphere. Here, an antireflection film made of an organic film whose surface was modified by exposure to a hydrogen chloride gas atmosphere was formed. By carrying out this treatment, the nitrone is illuminated by light irradiation.
Change to a substance that does not ching. That is, after the organic film is bleached with the absorption adjusting light to form the absorbance distribution of the film, the absorbance distribution is fixed by the acid atmosphere treatment, and the absorbance distribution does not change with respect to the pattern exposure light performed thereafter. Made into a membrane.

【0071】次に上記有機膜上にレジスト膜を塗布して
形成後、通常の方法でマスクを介してパタ−ン露光光を
レジスト膜に照射した。前述のようにここではパタ−ン
露光光としてh線を用いた。
Then, after forming a resist film on the organic film by coating, the resist film was irradiated with a pattern exposure light through a mask by a usual method. As described above, the h-line is used as the pattern exposure light here.

【0072】その後レジストパタ−ンをマスクに上記反
射防止膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレ
ジストパタ−ンを基板上に形成した。本反射防止法を用
いて0.4μmのパタ−ンを形成したところ5%の寸法
精度が得られた。一方、膜厚が0.1μmの市販のAR
C型反射防止法(従来反射防止法)を用いた場合の寸法
精度は10%であった。従来のARC膜の膜厚を厚くす
るとエッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパ
タ−ンが倒れるという不良が発生した。
Then, the antireflection film was etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.4 μm pattern was formed by using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, a commercially available AR with a film thickness of 0.1 μm
The dimensional accuracy was 10% when the C-type antireflection method (conventional antireflection method) was used. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern collapses.

【0073】本実施例では、有機膜としてニトロンを用
いたが、ニトロンに代えてジアゾナフトキノンを吸光剤
に用い、それにベ−スポリマを加えた有機膜を用いるこ
ともできる。またジアゾニウム塩とフェノ−ルの混合物
を有機膜に用い、ブリ−チング特性の定着ガスとしてア
ルカリ蒸気、例えばアンモニアガスなどを用いることも
できる。
Although nitrone was used as the organic film in this example, it is also possible to use an organic film in which diazonaphthoquinone is used as a light absorber instead of nitrone, and a base polymer is added thereto. It is also possible to use a mixture of a diazonium salt and phenol for the organic film and use an alkali vapor such as ammonia gas as a fixing gas having breaching characteristics.

【0074】(実施例8)以下、本発明の第8の実施例
を説明する。まず基板上に有機膜を塗布形成し、熱処理
を加えた。熱処理温度は100℃とした。塗布膜厚は平
坦面上で0.08μmとしたが、基板段差の影響で薄い
場所の膜厚は0.05μm、厚い場所では0.15μmで
あった。界面反射防止のための吸収率変化基準深さλ/
4nAは、パタ−ン露光光としてKrFエキシマレ−ザ
光(波長248nm)を用いたため、約0.035μm
であり、有機膜の膜厚より薄い。有機膜としてはノボラ
ック樹脂にインデンビスアジドを添加したものを使っ
た。ただしインデンビスアジドに限らず他の芳香族アジ
ドを用いることもできる。基板としては段差の形成され
ているSiウェハ上に膜厚10nmの酸化膜、0.1μ
m厚さのタングステンポリサイド膜、さらにその上に
0.15μm膜厚の酸化膜を被着したものを用いた。
(Embodiment 8) An eighth embodiment of the present invention will be described below. First, an organic film was formed by coating on the substrate and heat treatment was applied. The heat treatment temperature was 100 ° C. The coating film thickness was 0.08 μm on the flat surface, but the film thickness was 0.05 μm in the thin portion and 0.15 μm in the thick portion due to the influence of the substrate step. Absorption rate change reference depth λ / to prevent interfacial reflection
4n A was about 0.035 μm because KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) was used as the pattern exposure light.
And is thinner than the film thickness of the organic film. As the organic film, a novolak resin to which indene bis azide was added was used. However, not only indene bis azide but also other aromatic azide can be used. As a substrate, an oxide film with a film thickness of 10 nm, 0.1 μm, is formed on a Si wafer on which steps are formed.
A m-thickness tungsten polycide film was further used, on which a 0.15 μm-thickness oxide film was deposited.

【0075】次にウェハ全面に波長308nmの光を照
射した。その後250℃の熱処理を行った。インデンビ
スアジドは308nmの光を吸収し、表面側からこの光
と反応したインデンビスアジドの分布ができる。反応を
起こさなかったインデンビスアジドはその後の熱処理に
よって248nmの光に対する強い吸収特性を示す。し
たがって熱処理後は、248nmの光を底部側は強く、
表面側はレジスト膜程度に吸収する膜が形成できた。
Next, the entire surface of the wafer was irradiated with light having a wavelength of 308 nm. After that, heat treatment at 250 ° C. was performed. Indenbis azide absorbs light of 308 nm, and distribution of indenbis azide reacted with this light is generated from the surface side. The indenbis azide that did not react shows a strong absorption property for the light of 248 nm by the subsequent heat treatment. Therefore, after heat treatment, light of 248 nm is strong on the bottom side,
A film that absorbs as much as a resist film could be formed on the surface side.

【0076】次に上記有機膜上にレジスト膜を塗布によ
り形成後、通常の方法でマスクを介してパタ−ン露光光
をレジスト膜に照射した。前述のようにここでは露光光
としてKrFエキシマレ−ザ光を用いた。次に通常の方
法に従って現像を行って、レジストパタ−ンを形成し
た。その後そのレジストパタ−ンをマスクに改質した上
記有機膜からなる反射防止膜をエッチングして、反射防
止膜加工を含んだレジストパタ−ンを基板上に形成し
た。本反射防止法を用いて0.25μmのパタ−ンを形
成したところ5%の寸法精度が得られた。
Next, after forming a resist film on the above organic film by coating, the resist film was irradiated with a pattern exposure light through a mask by a usual method. As described above, KrF excimer laser light is used as the exposure light here. Next, the resist pattern was formed by developing according to a usual method. After that, the antireflection film made of the above organic film modified by using the resist pattern as a mask was etched to form a resist pattern including an antireflection film processing on the substrate. When a 0.25 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained.

【0077】一方、膜厚が0.1μmの市販のARC型
反射防止法(従来反射防止法)を用いた場合の寸法精度
は8%であった。従来のARC膜の膜厚を厚くするとエ
ッチング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ−ン
が倒れるという不良が発生した。本技術を用いてロジッ
クLSIのゲ−トを形成したところ寸法精度5%が得ら
れ、高速動作のロジックLSIを作製することができ
た。
On the other hand, the dimensional accuracy was 8% when the commercially available ARC type antireflection method (conventional antireflection method) having a film thickness of 0.1 μm was used. When the thickness of the conventional ARC film is increased, a dimension shift occurs during etching, and the resist pattern collapses. When a gate of a logic LSI was formed using this technique, a dimensional accuracy of 5% was obtained, and a high-speed operation logic LSI could be manufactured.

【0078】(実施例9)次に第9の実施例として、本
発明のレジストパタ−ン形成方法を使って半導体メモリ
素子を作製した。図14に素子の製造の主な工程を示す
断面図である。図14(a)に示すように、P型のSi
半導体171を基板に用い、その表面に公知の素子分離
技術を用い素子分離領域172を形成する。
(Embodiment 9) Next, as a ninth embodiment, a semiconductor memory device was manufactured by using the resist pattern forming method of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view showing the main steps of manufacturing the element. As shown in FIG. 14A, P-type Si
The semiconductor 171 is used as a substrate, and an element isolation region 172 is formed on the surface of the substrate by a known element isolation technique.

【0079】次に、例えば厚さ150nmの多結晶Si
膜と厚さ200nmのSiO2膜を積層した構造を形成
する(この多結晶Si膜はワード線173として機能す
る)。さらに化学気相成長法を用いて例えば150nm
のSiO2を被着し、異方的に加工してワード線の側壁
にSiO2のサイドスペーサ174を形成する。
Next, for example, polycrystalline Si having a thickness of 150 nm is used.
A structure in which a film and a SiO 2 film having a thickness of 200 nm are stacked is formed (this polycrystalline Si film functions as the word line 173). Furthermore, using a chemical vapor deposition method, for example, 150 nm
SiO 2 is deposited and anisotropically processed to form side spacers 174 of SiO 2 on the sidewalls of the word lines.

【0080】次に、通常の方法でn拡散層175を形成
する。次に図14(b)に示すように、通常の工程を経
て多結晶Si又は高融点金属シリサイド、あるいはこれ
らの積層膜などから成るデータ線176を形成する。
Next, the n diffusion layer 175 is formed by a usual method. Next, as shown in FIG. 14B, a data line 176 made of polycrystalline Si or refractory metal silicide, or a laminated film of these is formed through a normal process.

【0081】次に図14(c)に示すように、通常の工
程を経て多結晶Siからなる蓄積電極178を形成す
る。その後、Ta25、Si34、SiO2、強誘電
体、あるいはこれらの複合膜などを被着し、キャパシタ
用絶縁膜179を形成する。ひきつづき多結晶Si、高
融点金属、高融点金属シリサイド、あるいはAl、Cu
等の低抵抗な導体を被着しプレート電極180を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 14C, a storage electrode 178 made of polycrystalline Si is formed through a normal process. After that, Ta 2 O 5 , Si 3 N 4 , SiO 2 , a ferroelectric substance, or a composite film thereof is deposited to form a capacitor insulating film 179. Continued polycrystalline Si, refractory metal, refractory metal silicide, or Al, Cu
A plate electrode 180 is formed by depositing a low resistance conductor such as.

【0082】次に図14(d)に示すように、通常の工
程を経て配線181を形成する。次に通常の配線層形成
工程やパッシベーション工程を経てメモリ素子を作製し
た。なを、ここでは、代表的な製造工程のみを説明した
が、これ以外は通常の素子製造工程を用いた。また、各
工程の順番が前後しても本発明は適用できる。
Next, as shown in FIG. 14D, the wiring 181 is formed through a normal process. Next, a memory element was manufactured through a normal wiring layer forming process and a passivation process. However, here, only the typical manufacturing process was described, but other than this, the normal device manufacturing process was used. The present invention can be applied even if the order of each step is changed.

【0083】上記素子製造工程におけるリソグラフィ工
程ではほとんどの工程に実施例6で示した反射防止法を
適用したが、たとえば、反射光による寸法精度の低下が
問題にならない工程には本発明は必ずしも適用する必要
は無い。パッシベーション工程での導通孔形成工程や、
パタンが大きなイオン打ち込みマスク形成用のパタン形
成工程には本発明は適用しなかった。
Although the antireflection method shown in the sixth embodiment is applied to most of the steps in the lithographic process in the above-mentioned device manufacturing process, the present invention is not necessarily applied to the process in which the deterioration of the dimensional accuracy due to the reflected light does not matter. There is no need to do it. Conducting hole forming process in passivation process,
The present invention was not applied to the pattern forming step for forming an ion implantation mask having a large pattern.

【0084】またワ−ド線173の形成に後述の実施例
13の反射防止法を用いると反射防止膜が自動的に除去
されるので肯定的にも有利である。なお、ここでは実施
例6と13について述べたが、他の方法を用いてもよ
い。
When the word line 173 is formed by using the antireflection method of Embodiment 13 described later, the antireflection film is automatically removed, which is also positively advantageous. Although the sixth and thirteenth embodiments have been described here, other methods may be used.

【0085】次に、リソグラフィで形成したパタンにつ
いて説明する。図15は製造したメモリ素子を構成する
代表的なパタンのメモリ部のパタン配置を示す。図15
(a)は作製した第1の素子のパタンの一例を示す。1
82がワード線、183がデータ線、184がアクティ
ブ領域、185が蓄積電極、186が電極取り出し孔の
パタンである。リソグラフィ工程の中から微細パタンの
解像が必要な工程に本発明を用いた。図15(a)に示
したパタンではすべてのパタンの形成に本発明を用い
た。また、図15(b)は作製した第2の素子のパタン
の一例を示す。187がワード線、188がデータ線、
189がアクティブ領域、190が蓄積電極、191が
電極取り出し孔のパタンである。この例においても、こ
こに示したパタンすべての形成に本発明を用いた。ここ
に示したパタン形成以外でも最小設計ルールを用いてい
る工程では本発明を用いた。
Next, a pattern formed by lithography will be described. FIG. 15 shows a pattern layout of a memory portion of a typical pattern that constitutes a manufactured memory device. Figure 15
(A) shows an example of the pattern of the produced 1st element. 1
Reference numeral 82 is a word line, 183 is a data line, 184 is an active region, 185 is a storage electrode, and 186 is a pattern of electrode extraction holes. The present invention is used in a process requiring resolution of a fine pattern from the lithography process. In the pattern shown in FIG. 15 (a), the present invention was used to form all patterns. Further, FIG. 15B shows an example of the pattern of the manufactured second element. 187 is a word line, 188 is a data line,
189 is an active region, 190 is a storage electrode, and 191 is a pattern of electrode extraction holes. Also in this example, the present invention was used to form all of the patterns shown here. The present invention was used in the process using the minimum design rule other than the pattern formation shown here.

【0086】本発明を用いて作製した素子の特性は、従
来法を用いて作製した素子の特性と比較すると特性が良
好であった。具体的にはワード線の線幅のばらつきが小
さいことから、データの読みだしスピードが速く特性が
安定している。蓄積電極の面積のばらつきが小さいこと
からデータの保持特性が安定している。等の特性の改善
が実現できた。また、素子の良品取得歩留まりも従来法
では40%以下であったのが、70%以上に向上でき
た。明らかな改善効果が得られた。
The characteristics of the element manufactured by using the present invention were good as compared with the characteristics of the element manufactured by the conventional method. Specifically, since the variation in the width of the word lines is small, the data reading speed is fast and the characteristics are stable. Since the variation of the area of the storage electrode is small, the data retention characteristic is stable. It was possible to improve the characteristics such as. Further, the yield of yielding good products of elements was 40% or less in the conventional method, but could be improved to 70% or more. A clear improvement effect was obtained.

【0087】本実施例ではメモリLSIについて示した
が、ロジックLSIでも動作速度の安定及び向上がはか
れ、良品歩留まりも向上した。その最大の理由はゲ−ト
寸法制御性向上である。
Although the memory LSI is shown in this embodiment, the operation speed of the logic LSI is stable and improved, and the yield of non-defective products is also improved. The biggest reason is the improvement of the gate size controllability.

【0088】(実施例10)実施例8において有機膜に
吸収調整光を照射する前に、図16に示すように有機膜
192上に屈折率がレジスト膜とほぼ同じでかつ吸収調
整光に対して透明な膜193をコ−ティングした。ここ
ではそのコ−ティング膜としてポリビニルピロリドンを
用いた。このコ−ティング膜を通して吸収調整光194
を上記有機膜に照射した。この光照射後、コ−ティング
膜を除去し、レジスト塗布以降実施例8と同様の処理を
行なってレジストパタ−ンを形成した。ポリビニルピロ
リドンの除去は水洗によって行なった。有機膜として非
水溶性の膜を用いた場合、この水洗は該有機膜に変質や
膜べりといったダメ−ジを与えない。この工程により、
コ−ティング膜193と有機膜192の界面での吸収調
整光の屈折角θはレジスト膜と有機膜との界面でのパタ
−ン露光光の屈折角と一致する。すなわち、基板段差が
大きい場合にもこの工程により反射防止層内の光吸収分
布をパタ−ン露光の進行方向に沿って同じにすることが
でき、反射防止層内での光干渉のコントロ−ルがより精
密に行え、反射がより小さくなる。本実施例では基板段
差を実施例8に比べて0.1μm大きくしたが、段差が
大きくなったにもかかわらず0.35μmパタ−ンを4.
5%の精度で形成することができた。
(Embodiment 10) Before irradiating the organic film with absorption adjusting light in Example 8, as shown in FIG. 16, the organic film 192 had substantially the same refractive index as the resist film, and the absorption adjusting light was absorbed. And a transparent film 193 was coated. Here, polyvinylpyrrolidone was used as the coating film. Absorption adjusting light 194 passes through this coating film.
Was irradiated to the organic film. After this light irradiation, the coating film was removed, and after resist coating, the same treatment as in Example 8 was performed to form a resist pattern. The polyvinylpyrrolidone was removed by washing with water. When a water-insoluble film is used as the organic film, this washing with water does not give damage to the organic film such as alteration or film slippage. By this process,
The refraction angle θ of the absorption adjusting light at the interface between the coating film 193 and the organic film 192 matches the refraction angle of the pattern exposure light at the interface between the resist film and the organic film. That is, even when the substrate step is large, the light absorption distribution in the antireflection layer can be made the same along the traveling direction of the pattern exposure by this step, and the control of the light interference in the antireflection layer can be performed. Can be performed more precisely and the reflection is smaller. In this embodiment, the substrate step is increased by 0.1 μm as compared with the eighth embodiment, but the 0.35 μm pattern is increased by 4.
It could be formed with an accuracy of 5%.

【0089】本実施例では、コ−ティング膜を用いて屈
折角θの調整を行なったが、コ−ティング膜を用いる代
わりに液体を用いることも可能である。すなわち、ウェ
ハを液体に浸して吸収調整光を照射し、屈折角θの調整
を行なうことも可能である。吸収調整光に対する液体の
屈折率がパタ−ン露光光に対するレジスト膜の屈折率に
近い場合、レジスト膜と有機膜との界面のパタ−ン露光
光の屈折角と、その液体と有機膜との界面での吸収調整
光の屈折角がほぼ等しくなり、反射防止膜内での光干渉
の制御がより精密に行なえる。液体としては水や油など
を用いることができる。液体を用いたときの特長は、カ
バ−膜の塗布や除去といった工程が不要で、処理工程が
簡便になることである。
In this embodiment, the refraction angle θ was adjusted using the coating film, but it is also possible to use a liquid instead of using the coating film. That is, it is possible to adjust the refraction angle θ by immersing the wafer in a liquid and irradiating it with absorption adjusting light. When the refractive index of the liquid for the absorption adjusting light is close to the refractive index of the resist film for the pattern exposure light, the refraction angle of the pattern exposure light at the interface between the resist film and the organic film and the liquid and the organic film The refraction angles of the absorption adjusting light at the interface become almost equal, and the light interference in the antireflection film can be controlled more precisely. Water or oil can be used as the liquid. The feature of using a liquid is that the process of coating and removing the cover film is not required, and the process is simple.

【0090】(実施例11)以下、本発明の工程を、図
17を用いて説明する。まず図17(a)に示すように
段差の形成されているSiウェハ201上に0.2μm
厚さのW膜202を被着し、さらにその上にSOG(Sp
in on Glass )203を被着した基板を用意した。ここ
で、基板段差の影響でSOGの膜厚は薄い場所で0.2
μm 、厚い場所では0.5μm であった。なお、SO
G膜はKrFエキシマレ−ザ光(波長248nm)に対
し透明である。
(Embodiment 11) The process of the present invention will be described below with reference to FIG. First, as shown in FIG. 17A, 0.2 μm is formed on the Si wafer 201 on which a step is formed.
A W film 202 having a thickness is deposited, and SOG (Sp
A substrate on which (in on glass) 203 was adhered was prepared. Here, due to the influence of the substrate step, the SOG film thickness is 0.2 at a thin place.
μm, and 0.5 μm in a thick place. In addition, SO
The G film is transparent to KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).

【0091】次に図17(b)に示すようにSOG膜上
にSi膜204(遮光反射防止膜)をSiをターゲット
とし、雰囲気ガスをArとしたDCスパッタ法で形成し
た。この Si膜の膜厚は0.025μm とした。
Next, as shown in FIG. 17B, a Si film 204 (light-shielding antireflection film) was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of Ar. The thickness of this Si film was 0.025 μm.

【0092】この膜のKrFエキシマレ−ザ光に対する
屈折率(実部)は2.3,消衰係数は2.8であった。こ
の膜のKrFエキシマレ−ザ光の透過率は3%以下(エ
ネルギー比)であり、基板からの反射光はこの膜を往復
してレジスト膜に戻るので十分な遮光膜となる。
The refractive index (real part) of this film with respect to KrF excimer laser light was 2.3, and the extinction coefficient was 2.8. The transmittance of KrF excimer laser light of this film is 3% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate reciprocates through this film and returns to the resist film, so that it becomes a sufficient light-shielding film.

【0093】その後このSi膜の上に膜厚0.025μ
mのSiNx膜205(干渉反射防止膜)をSiをター
ゲットとし雰囲気ガスをN2 とArガスとしたDCスパ
ッタ法で形成した。ここでこのSiNx 膜のKrFエキ
シマレ−ザ光に対する屈折率(実部)がSiNx膜20
5膜内で一様に2.3,消衰係数が0.6となるようにガ
ス混合比を調整した。
Thereafter, a film thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
The SiN x film 205 (interference reflection preventing film) of m was formed by the DC sputtering method using Si as a target and N 2 and Ar gas as atmosphere gas. Here, the refractive index (real part) of the SiN x film with respect to the KrF excimer laser light is the SiN x film 20.
The gas mixture ratio was adjusted so that the extinction coefficient was 2.3 uniformly in the five films.

【0094】この膜厚及び屈折率が干渉膜としての反射
防止条件である。このSiNx /Si二層膜が反射防止
膜であり、この二層膜により露光光であるKrFエキシ
マレ−ザ光の反射率は場所によらず(SOGの膜厚や段
差の影響によらず)0.01%以下(エネルギー比)とほ
とんど無反射にすることができた。なお、この二層膜は
スパッタ法によるので、アンモニアなどの化学増幅系レ
ジストの特性を劣化させる成分を含まない。このため組
み合わせられるレジストの選択範囲が広がる。これがス
パッタ法を用いたときの利点である。
The film thickness and the refractive index are antireflection conditions for the interference film. This SiN x / Si two-layer film is an antireflection film, and the reflectance of KrF excimer laser light, which is exposure light, does not depend on the location due to this two-layer film (irrespective of the influence of the SOG film thickness and steps). Almost no reflection was possible at 0.01% or less (energy ratio). Since this two-layer film is formed by the sputtering method, it does not contain a component such as ammonia that deteriorates the characteristics of the chemically amplified resist. Therefore, the selection range of resists to be combined is widened. This is an advantage when using the sputtering method.

【0095】また、ここではSi膜形成チャンバとSi
x 膜形成チャンバが別のスパッタ装置を用いた。別チ
ャンバとすることで所望のガス混合比が安定に得られ
た。しかし一つのチャンバでこの2種類の膜を形成する
こともできる。いうまでもないことであるが、チャンバ
を共有すると装置コストを下げることができる。
Further, here, the Si film forming chamber and Si
The N x film forming chamber used another sputtering apparatus. By using another chamber, a desired gas mixing ratio was stably obtained. However, it is also possible to form these two types of films in one chamber. Needless to say, sharing the chamber can reduce the cost of the device.

【0096】次に図17(c)に示すように上記SiN
x 膜205上にレジスト膜206を塗布した。このレジ
スト膜のKrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率(実
部)は1.8 ,消衰係数は0.02である。その後図1
7(d)に示すように、通常の方法でマスク207を介
して露光光208をレジスト膜206に照射した。ここ
では露光光としてKrFエキシマレ−ザ光を用いた。図
には示していないが、この露光にはレンズの開口数が
0.45 の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実験
条件であり、例えばプロキシミティ露光などを用いても
よい。
Next, as shown in FIG. 17C, the SiN
A resist film 206 was applied on the x film 205. The refractive index (real part) of this resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. Then Figure 1
As shown in FIG. 7 (d), the resist film 206 was irradiated with the exposure light 208 through the mask 207 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a lens numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure may be used.

【0097】次に図17(e)に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン206aを形
成した。その後図17(f)に示すようにレジストパタ
ーン206aをマスクにSiNx反射防止膜205及び
Si膜204をエッチングして、反射防止膜加工を含ん
だレジストパターン209を基板上に形成した。
Next, as shown in FIG. 17E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 206a. After that, as shown in FIG. 17F, the SiNx antireflection film 205 and the Si film 204 were etched using the resist pattern 206a as a mask to form a resist pattern 209 including the antireflection film processing on the substrate.

【0098】本反射防止法を用いて0.25μm のパタ
ーンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.05μm の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を10%より
改善することはできなかった。またこの反射防止膜を介
してアライメントのためのパターン検出を行ったとこ
ろ、十分なパターン検出信号が得られた。これはこの反
射防止膜がKrFエキシマレ−ザ光に対しては十分な遮
光性を有するが、パターン検出光である540nmより
長い波長の光に対して透過率95%以上が得られるため
である。これがSiNx /Si二層反射防止膜を用いた
ときの一つの特徴である。
When a pattern of 0.25 μm was formed by using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized. When pattern detection for alignment was performed through this antireflection film, a sufficient pattern detection signal was obtained. This is because this antireflection film has a sufficient light shielding property for KrF excimer laser light, but a transmittance of 95% or more is obtained for light having a wavelength longer than 540 nm which is pattern detection light. This is one of the features when the SiN x / Si two-layer antireflection film is used.

【0099】ここではSi膜の膜厚を0.025μm と
した場合を示したがSi膜はこの膜厚に限らずこれより
厚ければよい。またSiNx 膜の膜厚に対する反射率の
変化を示した図18から明らかなようにSiNx 膜の膜
厚を0.017から0.039μmの範囲に制御すること
により、従来反射防止膜以上の反射防止効果が得られ
る。
Although the case where the thickness of the Si film is 0.025 μm is shown here, the Si film is not limited to this thickness and may be thicker than this. Further, as is clear from FIG. 18 showing the change of the reflectance with respect to the film thickness of the SiN x film, by controlling the film thickness of the SiN x film in the range of 0.017 to 0.039 μm, the conventional An antireflection effect is obtained.

【0100】(実施例12)本発明の第12の実施例を
図19を用いて説明する。まず図19(a)に示すよう
に段差の形成されているSiウェハ221上に0.3μ
m 厚さのAl膜222(Si2%含有)を被着し、さ
らにその上にPSG(燐添加ガラス)223を被着した
基板を用意した。ここで、基板段差の影響でPSGの膜
厚は薄い場所で0.3μm 、厚い場所では0.6μm で
あった。なお、PSG膜はKrFエキシマレ−ザ光に対
し透明である。
(Embodiment 12) A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 19A, 0.3 μm is formed on the Si wafer 221 having a step.
A substrate was prepared in which an Al film 222 (containing 2% of Si) having a thickness of m 2 was deposited, and PSG (phosphorus-doped glass) 223 was further deposited thereon. Here, the PSG film thickness was 0.3 μm in a thin place and 0.6 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The PSG film is transparent to the KrF excimer laser light.

【0101】次に図19(b)に示すようにPSG膜上
にSiOxyz 膜224をプラズマCVD法で形成し
た。SiOxyz 膜成膜にはシランと亜酸化窒素の混
合ガスを用い、KrFエキシマレ−ザ光に対する消衰係
数が1.8となるような混合ガス比を用いた。この時の
屈折率(実部)は2.2 であった。膜厚は0.025μ
m とした。この膜のKrFエキシマレ−ザ光の透過率
は10%以下(エネルギー比)であり、基板からの反射
光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮光
膜となる。
Next, as shown in FIG. 19B, a SiO x N y H z film 224 was formed on the PSG film by a plasma CVD method. A mixed gas of silane and nitrous oxide was used for the formation of the SiO x N y H z film, and a mixed gas ratio with which the extinction coefficient for KrF excimer laser light was 1.8 was used. The refractive index (real part) at this time was 2.2. The film thickness is 0.025μ
m. The transmittance of KrF excimer laser light of this film is 10% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate goes back and forth through this film and returns to the resist film, so that it becomes a sufficient light-shielding film.

【0102】その後この遮光膜224の上に膜厚0.0
27μmのSiOxyz膜225をプラズマCVD法
で形成した。SiOxyz 膜成膜には膜224と同様
シランと亜酸化窒素の混合ガスを用いたが、この場合は
KrFエキシマレ−ザ光に対する消衰係数が膜225中
で一様に0.7となるような混合ガス比を用いた。この
時の屈折率(実部)は2.1であった。CVD膜である
ため、基板に段差があるにもかかわらず一様な膜厚で膜
を被着することができ、膜厚コントロール性が高い。こ
れがCVD法を用いたときの利点である。
Thereafter, a film thickness of 0.0 is formed on the light shielding film 224.
A 27 μm SiO x N y H z film 225 was formed by plasma CVD. A mixed gas of silane and nitrous oxide was used for the formation of the SiO x N y H z film as in the case of the film 224. In this case, the extinction coefficient for KrF excimer laser light is uniformly 0. A mixed gas ratio of 7 was used. The refractive index (real part) at this time was 2.1. Since it is a CVD film, the film can be deposited with a uniform film thickness even if there is a step on the substrate, and the film thickness controllability is high. This is an advantage when using the CVD method.

【0103】膜224と225からなる二層反射防止膜
により、KrFエキシマレ−ザ光の反射率は場所によら
ず0.02% 以下(エネルギー比)とほとんど無反射に
することができた。
By the two-layer antireflection film composed of the films 224 and 225, the reflectance of KrF excimer laser light was 0.02% or less (energy ratio) irrespective of the location, which was almost non-reflection.

【0104】次に図19(c)に示すように、上記Si
xyz 膜225上にレジスト膜226を塗布した。
ここで用いたレジスト膜のKrFエキシマレ−ザ光に対
する屈折率は1.8 ,消衰係数は0.02 である。その
後図19(d)に示すように、通常の方法でマスク22
7を介して露光光228をレジスト膜226に照射し
た。ここでは露光光としてKrFエキシマレ−ザ光を用
いた。図には示していないが、この露光にはレンズの開
口数が0.45 の縮小投影露光法を用いた。但しこれは
一実験条件であり、例えばプロキシミティ露光などを用
いてもよい。
Next, as shown in FIG.
A resist film 226 was applied on the O x N y H z film 225.
The resist film used here has a refractive index of 1.8 and an extinction coefficient of 0.02 for KrF excimer laser light. Thereafter, as shown in FIG. 19D, the mask 22 is formed by a normal method.
The resist film 226 was irradiated with the exposure light 228 through the No. 7 film. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a lens numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure may be used.

【0105】次に図19(e)に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン226aを形
成した。その後図19(f)に示すようにレジストパタ
ーン226aをマスクにSiOxyz 反射防止膜22
4,225をエッチングして、反射防止膜加工を含んだ
レジストパターン229を基板上に形成した。
Next, as shown in FIG. 19E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 226a. Thereafter, as shown in FIG. 19F, the SiO x N y H z antireflection film 22 is formed using the resist pattern 226a as a mask.
4, 225 were etched to form a resist pattern 229 including antireflection film processing on the substrate.

【0106】本反射防止法を用いて0.25μm のパタ
ーンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.052μm の従来型CVD型反射防止膜
を用いた場合には、吸収係数をいかに最適化しても寸法
精度を10%より改善することはできなかった。
When a 0.25 μm pattern was formed by using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional CVD type antireflection film having a thickness of 0.052 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% no matter how the absorption coefficient was optimized.

【0107】(実施例13)以下、本発明の実施例を工
程図である図20を用いて説明する。まず図20(a)
に示すようにSiウェハ231上に厚さ4.5nm の酸
化膜232(ゲート酸化膜)を形成し、さらにその上に
厚さ0.3μm のポリシリコン膜233を形成した。そ
してリンをポリシリコンに拡散させてポリシリコンを導
電膜とした。さらにその上に膜厚0.2μmのHLD(H
igh temperature Low pressureDecomposition)膜23
4を形成した。
(Embodiment 13) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 20, which is a process chart. First, FIG. 20 (a)
As shown in FIG. 3, an oxide film 232 (gate oxide film) having a thickness of 4.5 nm was formed on the Si wafer 231, and a polysilicon film 233 having a thickness of 0.3 μm was further formed thereon. Then, phosphorus was diffused into polysilicon to form polysilicon as a conductive film. On top of that, an HLD (H
igh temperature Low pressure Decomposition) film 23
4 was formed.

【0108】その後図20(b)に示すようにHLD膜
234上に厚さ0.025 μmのSi膜235(遮光
膜)を、Siをターゲットとし雰囲気ガスをArとした
DCスパッタ法で形成した。この膜のKrFエキシマレ
−ザ光に対する屈折率は2.3 ,消衰係数は2.8 であ
った。実施例1と同様この膜のKrFエキシマレ−ザ光
の透過率は3%以下(エネルギー比)であり、基板から
の反射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分
な遮光膜となる。遮光膜となるこのSi膜はこれより厚
くてもよかった。
After that, as shown in FIG. 20B, a Si film 235 (light-shielding film) having a thickness of 0.025 μm is formed on the HLD film 234 by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of Ar. . The refractive index of this film for KrF excimer laser light was 2.3, and the extinction coefficient was 2.8. As in Example 1, the transmittance of KrF excimer laser light of this film is 3% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate travels back and forth through this film to return to the resist film, so that it becomes a sufficient light-shielding film. . This Si film serving as the light-shielding film may be thicker than this.

【0109】その後このSi膜の上に膜厚0.025μ
m のSiNx 膜236(干渉反射防止膜)をSiをタ
ーゲットとし雰囲気ガスをN2 とArガスとしたDCス
パッタ法で形成した。ここでも実施例11と同様にこの
SiNx 膜のKrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率
(実部)が2.3,消衰係数が0.6となるようにガス混
合比を調整した。Si膜235とSiNx膜236の二
層膜で反射防止膜となる。その後上記SiNx 膜236
上にレジスト膜237を塗布形成した。このレジスト膜
のKrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率(実部)は
1.8,消衰係数は0.02である。
Thereafter, a film thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
The SiN x film 236 (interference reflection preventing film) of m 2 was formed by the DC sputtering method using Si as a target and using N 2 and Ar gas as atmosphere gas. Here, as in Example 11, the gas mixture ratio was adjusted such that the SiN x film had a refractive index (real part) of 2.3 with respect to KrF excimer laser light and an extinction coefficient of 0.6. The two-layer film including the Si film 235 and the SiNx film 236 serves as an antireflection film. After that, the SiN x film 236 is formed.
A resist film 237 was applied and formed thereon. The refractive index (real part) of the resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02.

【0110】次に図20(c)に示すように、通常の方
法でマスク238を介して露光光239をレジスト膜2
37に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシマ
レ−ザ光を用いた。図には示していないがこの露光には
レンズの開口数が0.45 の縮小投影露光法を用いた。
但しこれは一実験条件であり、例えばプロキシミティ露
光などを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 20C, the resist film 2 is exposed to the exposure light 239 through the mask 238 by a usual method.
Irradiate 37. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a lens numerical aperture of 0.45 was used for this exposure.
However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure may be used.

【0111】次に図20(d)に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン237aを形
成した。その後図20(e)に示すようにレジストパタ
ーン237aをマスクにSiNx 反射防止膜236,S
i膜235及びHLD膜234をエッチングして、Si
x パターン236a,Siパターン235a及びHL
Dパターン234aを形成した。その後図20(f)に
示すようにレジストパターン237aを通常の方法で除
去した。
Next, as shown in FIG. 20D, development was performed by a usual method to form a resist pattern 237a. Thereafter, as shown in FIG. 20E, the SiN x antireflection film 236, S is formed using the resist pattern 237a as a mask.
The i film 235 and the HLD film 234 are etched to form Si.
N x pattern 236a, Si pattern 235a and HL
D pattern 234a was formed. After that, as shown in FIG. 20F, the resist pattern 237a was removed by a usual method.

【0112】その後図20(g)に示すようにSiNx
パターン236a,Siパターン235a及びHLDパ
ターン234aをマスクにポリシリコン膜233をエッ
チングしてゲート配線パターン233aを形成した。こ
の時膜厚が薄くてかつポリシリコンとのエッチレート差
が少ないSi膜235a及びSiNx 膜236aはこの
エッチングの際に同時に除去された。このように、特別
の除去工程なしにこの反射防止膜を除去できることがこ
の材料を用いたときの一つの特長である。この特長はポ
リシリコンゲート配線膜の場合だけではなく、タングス
テンシリサイド膜,タングステンポリサイド膜あるいは
ポリシリコンを含めたそれらの積層膜を用いた場合にも
得られる。
[0112] Then SiN as shown in Figure 20 (g) x
The polysilicon film 233 was etched using the pattern 236a, the Si pattern 235a and the HLD pattern 234a as a mask to form a gate wiring pattern 233a. At this time, the Si film 235a and the SiN x film 236a, which have a small film thickness and a small etching rate difference from polysilicon, were simultaneously removed during this etching. Thus, it is one of the features when this material is used that the antireflection film can be removed without a special removal process. This feature can be obtained not only in the case of the polysilicon gate wiring film, but also in the case of using a tungsten silicide film, a tungsten polycide film, or a laminated film thereof including polysilicon.

【0113】本方法により0.25μm 幅のゲート配線
パターンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。
一方、膜厚が0.05μm の従来型反射防止膜を用いた
場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を10%よ
り改善することはできなかった。
When a gate wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by this method, a dimensional accuracy of 5% was obtained.
On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.

【0114】(実施例14)実施例11と同様に段差の
形成されているSiウェハ上に0.2μm 厚さのW膜を
被着し、さらにその上にSOG(Spin on Glass)を被着
した基板を用意した。ここで、基板段差の影響でSOG
の膜厚は薄い場所で0.2μm 、厚い場所では0.5μ
m であった。なお、SOG膜はi線(波長365n
m)に対し透明である。
(Embodiment 14) As in Embodiment 11, a 0.2 μm-thick W film is deposited on a Si wafer having steps, and SOG (Spin on Glass) is further deposited thereon. The prepared substrate was prepared. Here, due to the influence of the substrate step, SOG
The film thickness is 0.2μm in thin places and 0.5μ in thick places
was m. The SOG film is i-line (wavelength 365n
It is transparent to m).

【0115】次にSOG膜上にSi膜(遮光反射防止膜)
をSiをターゲットとし、雰囲気ガスをArとしたDC
スパッタ法で形成した。このSi膜の膜厚は0.025
μmとした。この膜のi線に対する屈折率(実部)は
4.6,消衰係数は2.7であった。この膜のi線の透過
率は10%以下(エネルギー比)であり、基板からの反
射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮
光膜となる。
Next, a Si film (light-shielding antireflection film) is formed on the SOG film.
With Si as the target and Ar as the atmospheric gas
It was formed by the sputtering method. The thickness of this Si film is 0.025
μm. The refractive index (real part) of the film with respect to i-line was 4.6, and the extinction coefficient was 2.7. The i-line transmittance of this film is 10% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate travels back and forth through this film to return to the resist film, so that it becomes a sufficient light-shielding film.

【0116】その後このSi膜の上に膜厚0.029μ
mのSiNx膜(干渉反射防止膜)をSiをターゲット
とし雰囲気ガスをN2 とArガスとしたDCスパッタ法
で形成した。ここでこのSiNx膜のi線に対する屈折
率(実部)が2.8,消衰係数が0.4 となるようにガ
ス混合比を調整した。この膜厚及び屈折率が干渉膜とし
ての反射防止条件である。このSiNx /Si二層膜か
らなる反射防止膜により、露光光であるi線の反射率は
場所によらず(SOGの膜厚や段差の影響によらず)
0.2% 以下(エネルギー比)とほとんど無反射にする
ことができた。
Then, a film thickness of 0.029 μm is formed on the Si film.
A SiN x film (interference reflection preventing film) of m was formed by a DC sputtering method using Si as a target and N 2 and Ar gas as atmosphere gases. Here, the gas mixture ratio was adjusted so that the refractive index (real part) for the i-line of this SiN x film was 2.8 and the extinction coefficient was 0.4. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film. With this anti-reflection film composed of the SiN x / Si bilayer film, the reflectance of the i-line, which is the exposure light, does not depend on the location (irrespective of the film thickness of the SOG or the step difference).
Almost no reflection was possible at 0.2% or less (energy ratio).

【0117】次に上記SiNx 膜上にレジスト膜を塗布
形成した。このレジスト膜のi線に対する屈折率(実
部)は1.7,消衰係数は0.00である。その後通常の
方法でマスクを介して露光光をレジスト膜に照射した。
ここでは露光光としてi線を用いた。次に通常の方法に
よって現像を行って、レジストパターンを形成した。
Next, a resist film was formed by coating on the SiN x film. The refractive index (real part) of the resist film with respect to i-line is 1.7, and the extinction coefficient is 0.00. Then, the resist film was irradiated with the exposure light through a mask by a usual method.
Here, i-line was used as the exposure light. Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern.

【0118】その後レジストパターンをマスクにSiN
x 反射防止膜及びSi膜をエッチングして、反射防止膜
加工を含んだレジストパターンを基板上に形成した。
After that, using the resist pattern as a mask, SiN
The antireflection film and the Si film were etched to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate.

【0119】本反射防止法を用いて0.35μm のパタ
ーンを形成したところ、5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.05μm の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を15%より
改善することはできなかった。なおここではSiNx
の膜厚として0.029μmの場合を示したが、膜厚を
0.1μm と厚くできる場合にはその屈折率を2.6,
消衰係数を0.2とすることにより、反射率を0.1%
とさらに小さくすることができた。
When a 0.35 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 15% even if the absorption coefficient was optimized. The case where the SiN x film has a thickness of 0.029 μm is shown here, but when the film thickness can be increased to 0.1 μm, the refractive index thereof is 2.6.
By setting the extinction coefficient to 0.2, the reflectance is 0.1%
And I was able to make it even smaller.

【0120】(実施例15)段差の形成されているSi
ウェハ上に0.2μm 厚さのW膜を被着し、さらにその
上にHLDを1μm被着した基板を用意した。そしてC
MP(ChemicalMechanical Polishing)によってその表
面を平坦にした。表面は平坦となったが、基板段差の影
響でHLDの膜厚は薄い場所で0.5μm,厚い場所で
0.75μmある。なお、HLD膜はi線(波長365
nm)に対し透明である。
(Embodiment 15) Si in which a step is formed
A W film having a thickness of 0.2 μm was deposited on the wafer, and HLD was further deposited thereon to a thickness of 1 μm to prepare a substrate. And C
The surface was flattened by MP (Chemical Mechanical Polishing). Although the surface became flat, the film thickness of the HLD was 0.5 μm in a thin place and 0.75 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. Note that the HLD film has an i-line (wavelength 365
nm) is transparent.

【0121】次にHLD膜上にSi膜(遮光反射防止膜)
をSiをターゲットとし、雰囲気ガスをArとしたDC
スパッタ法で形成した。このSi膜の膜厚は0.025
μmとした。この膜のi線に対する屈折率(実部)は
4.6,消衰係数は2.7であった。この膜のi線の透過
率は10%以下(エネルギー比)であり、基板からの反
射光はこの膜を往復してレジスト膜に戻るので十分な遮
光膜となる。
Next, a Si film (light-shielding antireflection film) is formed on the HLD film.
With Si as the target and Ar as the atmospheric gas
It was formed by the sputtering method. The thickness of this Si film is 0.025
μm. The refractive index (real part) of the film with respect to i-line was 4.6, and the extinction coefficient was 2.7. The i-line transmittance of this film is 10% or less (energy ratio), and the reflected light from the substrate travels back and forth through this film to return to the resist film, so that it becomes a sufficient light-shielding film.

【0122】その後このSi膜の上にARCであるBA
RL−i(ヘキスト社商品名)を塗布し、通常の熱処理
を行った。膜厚は0.06μm とした。このBARL−
iのi線に対する消衰係数は0.41 であった。上層反
射防止膜の消衰係数は下層反射防止膜の消衰係数より小
さい。このBARL−i/Si二層膜からなる反射防止
膜により、露光光であるi線の反射率は場所によらず1
%以下(エネルギー比)とほとんど無反射にすることが
できた。
After that, BA that is ARC is formed on the Si film.
RL-i (Hoechst trade name) was applied, and ordinary heat treatment was performed. The film thickness was 0.06 μm. This BARL-
The extinction coefficient of i with respect to the i line was 0.41. The extinction coefficient of the upper antireflection film is smaller than that of the lower antireflection film. With the antireflection film formed of the BARL-i / Si bilayer film, the reflectance of the i-line as the exposure light is 1
% Or less (energy ratio), almost no reflection was achieved.

【0123】次に上記BARL−i膜上にレジスト膜を
塗布形成した。このレジスト膜のi線(波長365n
m)に対する屈折率(実部)は1.7,消衰係数は0.0
0である。その後通常の方法でマスクを介して露光光を
レジスト膜に照射した。ここでは露光光としてi線を用
いた。次に通常の方法によって現像を行って、レジスト
パターンを形成した。その後レジストパターンをマスク
にBARL−i膜及びSi膜をエッチングして、反射防
止膜加工を含んだレジストパターンを基板上に形成し
た。
Next, a resist film was formed by coating on the BARL-i film. I line of this resist film (wavelength 365n
The refractive index (real part) for m) is 1.7, and the extinction coefficient is 0.0
It is 0. Then, the resist film was irradiated with the exposure light through a mask by a usual method. Here, i-line was used as the exposure light. Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern. After that, the BARL-i film and the Si film were etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including an antireflection film processing on the substrate.

【0124】本反射防止法を用いて0.4μm のパター
ンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一方、
膜厚が0.06μm のBARL−iだけではその反射率
は16%あり、膜厚が0.025μm のSi膜だけでは
その反射率を40%にしかできなかった。すなわち従来
の一層反射防止膜ではこの例のような反射防止効果は得
られなかった。なお、この二層反射防止膜では、BAR
L−iの膜厚が0.04μmとさらに薄くても反射率は10
%以下になった。
When a 0.4 μm pattern was formed by using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. on the other hand,
The reflectance was 16% only with BARL-i having a thickness of 0.06 μm, and the reflectance could be only 40% with only the Si film having a thickness of 0.025 μm. That is, the conventional one-layer antireflection film could not obtain the antireflection effect as in this example. In addition, in this two-layer antireflection film, BAR
Even if the film thickness of L-i is as thin as 0.04 μm, the reflectance is 10
Fell below%.

【0125】(実施例16)以下、本発明の実施例を工
程図である図21を用いて説明する。まず図21(a)
に示すように段差の形成されているSiウェハ311上
に0.2μm 厚さのW膜312を被着し、さらにその上
にSOG(Spin on Glass )313を被着した基板を用
意した。ここで、基板段差の影響でSOGの膜厚は薄い
場所で0.2μm 、厚い場所では0.5μm であった。
なお、SOG膜はKrFエキシマレ−ザ光(波長248n
m)に対し透明である。
(Embodiment 16) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 21, which is a process chart. First, FIG. 21 (a)
As shown in (1), a substrate was prepared by depositing a W film 312 having a thickness of 0.2 μm on a Si wafer 311 having a step formed thereon, and further depositing an SOG (Spin on Glass) 313 thereon. Here, due to the influence of the substrate step, the SOG film thickness was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place.
The SOG film is a KrF excimer laser light (wavelength: 248n).
It is transparent to m).

【0126】次に図21(b)に示すようにSOG膜上
にSi膜314(反射膜)をSiをターゲットとし、雰
囲気ガスをArとしたDCスパッタ法で形成した。Si
膜の膜厚は0.025μmとした。なお、ここではAr
とN2の混合ガスを用いたがArに限るものではなく、
他の不活性ガス、例えば、XeやKrでもよい。膜のK
rFエキシマレ−ザ光に対する屈折率(実部)は2.
3、消衰係数は2.8であった。この膜はKrFエキシ
マレ−ザ光を97%以上(エネルギ比)反射する反射膜
である。その後、このSi膜の上に膜厚0.025μm
のSiNx膜315(干渉反射防止膜)を、Siをター
ゲットとし雰囲気ガスをN2 とArガスとしたDCスパ
ッタ法で形成した。
Next, as shown in FIG. 21B, a Si film 314 (reflection film) was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of Ar. Si
The film thickness was 0.025 μm. Here, Ar
Although a mixed gas of N 2 and N 2 was used, it is not limited to Ar,
Other inert gas such as Xe or Kr may be used. Membrane K
The refractive index (real part) for rF excimer laser light is 2.
3, the extinction coefficient was 2.8. This film is a reflective film that reflects 97% or more (energy ratio) of KrF excimer laser light. After that, a film thickness of 0.025 μm is formed on the Si film.
The SiN x film 315 (interference antireflection film) was formed by the DC sputtering method using Si as a target and N 2 and Ar gas as atmosphere gas.

【0127】ここで、このSiNx膜のKrFエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率(実部)が2.3、消衰係数が
0.6 となるようにガス混合比を調整した。この膜厚及
び屈折率が干渉膜としての反射防止条件である。
The gas mixture ratio was adjusted so that the SiN x film had a refractive index (real part) of 2.3 and an extinction coefficient of 0.6 with respect to KrF excimer laser light. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film.

【0128】このSiNx/Si 二層膜からなる反射防
止膜により、露光光であるKrFエキシマレ−ザ光のレ
ジスト膜に対する反射率は場所によらず(SOGの膜厚
や段差の影響によらず)0.01%以下(エネルギ比)
とほとんど無反射にすることができた。なお、ここでは
Si膜形成チャンバとSiNx 膜形成チャンバが別のス
パッタ装置を用いた。別チャンバとすることで所望のガ
ス混合比が安定に得られた。しかし一つのチャンバでこ
の2種類の膜を形成することもできる。このように、チ
ャンバを共有すると装置コストを下げることができる。
With this antireflection film composed of the SiN x / Si bilayer film, the reflectance of the KrF excimer laser light, which is the exposure light, with respect to the resist film does not depend on the location (irrespective of the influence of the SOG film thickness or the step difference). ) 0.01% or less (energy ratio)
And I could make it almost non-reflective. In addition, here, the Si film forming chamber and the SiN x film forming chamber used different sputtering devices. By using another chamber, a desired gas mixing ratio was stably obtained. However, it is also possible to form these two types of films in one chamber. In this way, sharing the chamber can reduce the cost of the apparatus.

【0129】また本実施例では、N2 やArガス雰囲気
中で形成したスパッタ膜のため、膜中にアンモニア等酸
触媒反応を利用した化学増幅系レジストと相互作用を起
こす物質を含まない。1994年のプロシーディング
オブ エスピーアイイー(Proceedings of SPIE )第2
195巻422から446頁で報告されているような、
基板界面部で生じるレジストパターン形状異常等の不良
が発生しにくいという特長があった。
Further, in this embodiment, since the sputtered film is formed in the N 2 or Ar gas atmosphere, the film does not contain any substance that interacts with the chemically amplified resist utilizing the acid catalytic reaction such as ammonia. 1994 Proceedings
Proceedings of SPIE No. 2
195, pp. 422-446,
It had the feature that defects such as abnormal resist pattern shapes that occurred at the substrate interface were unlikely to occur.

【0130】次に図21(c)に示すようにSiNx
315上にレジスト膜316を塗布した。このレジスト
膜のKrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率(実部)は
1.8 、消衰係数は0.02 である。その後、図21
(d)に示すように、通常の方法でマスク317を介し
て露光光318をレジスト膜316に照射した。ここで
は露光光としてKrFエキシマレ−ザ光を用いた。図に
は示していないがこの露光にはレンズの開口数が0.4
5 の縮小投影露光法を用いた。但しこれは一実験条件
であり、例えばプロキシミティ露光などを用いてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 21C, a resist film 316 was applied on the SiN x film 315. The refractive index (real part) of the resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. After that, FIG.
As shown in (d), the resist film 316 was irradiated with the exposure light 318 through the mask 317 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although not shown in the figure, the numerical aperture of the lens is 0.4 for this exposure.
5 reduction projection exposure method was used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure may be used.

【0131】次に図21(e)に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン316aを形
成した。その後、図21(f)に示すようにレジストパタ
ーン316aをマスクにSiNx 反射防止膜315及び
Si膜314の2層膜からなる反射防止膜をエッチング
して、反射防止膜加工を含んだレジストパターン319
を基板上に形成した。エッチング膜厚がSiNx反射防
止膜315とSi膜314を合わせても0.05μmと
薄いため、エッチング時の寸法シフトは認められなかっ
た。
Next, as shown in FIG. 21E, development was performed by a usual method to form a resist pattern 316a. After that, as shown in FIG. 21F, the antireflection film composed of the two-layer film of the SiN x antireflection film 315 and the Si film 314 is etched using the resist pattern 316a as a mask, and the resist pattern including the antireflection film processing is etched. 319
Was formed on the substrate. Since the etching film thickness was as thin as 0.05 μm even when the SiN x antireflection film 315 and the Si film 314 were combined, no dimensional shift was observed during etching.

【0132】本実施例の反射防止法を用いて0.25μ
m のパターンを形成したところ5%の寸法精度が得ら
れた。一方、膜厚が0.05μm の従来型反射防止膜を
用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を1
0%より改善することはできなかった。またこの2層膜
からなる反射防止膜を介してアライメントのためのパタ
ーン検出を行ったところ、十分なパターン検出信号が得
られた。これはこの反射防止膜がKrFエキシマレ−ザ
光に対しては十分な遮光性を有するが、パターン検出光
である540nmより長い波長の光に対して透過率95%
以上が得られるためである。これがSiNx/Si二層
反射防止膜を用いたときの一つの特長である。
Using the antireflection method of this embodiment, 0.25 μ
When the m 2 pattern was formed, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film with a thickness of 0.05 μm is used, the dimensional accuracy is 1 even if the absorption coefficient is optimized.
It could not be improved from 0%. Further, when pattern detection for alignment was performed through the antireflection film composed of this two-layer film, a sufficient pattern detection signal was obtained. This antireflection film has a sufficient light shielding property for KrF excimer laser light, but has a transmittance of 95% for light having a wavelength longer than 540 nm which is pattern detection light.
This is because the above can be obtained. This is one of the features when using the SiN x / Si two-layer antireflection film.

【0133】ここではSi膜の膜厚を0.025μm と
した場合を示したがSi膜はこの膜厚に限らずこれより
厚ければよい。またSiNx 膜の膜厚に対する反射率の
変化を示した図22から明らかなように、SiNx 膜の
膜厚を0.017から0.039μmの範囲に制御するこ
とにより、従来の反射防止膜以上の反射防止効果が得ら
れる。
Although the case where the thickness of the Si film is 0.025 μm is shown here, the Si film is not limited to this thickness and may be thicker than this. Further, as is clear from FIG. 22 showing the change in reflectance with respect to the film thickness of the SiN x film, by controlling the film thickness of the SiN x film in the range of 0.017 to 0.039 μm, the conventional antireflection film can be obtained. The above antireflection effect is obtained.

【0134】(実施例17)以下、本発明の実施例を工
程図である図26を用いて説明する。まず図26(a)
に示すように基板上に有機膜352を塗布し、熱処理を
加えた。熱処理温度は150℃とした。塗布膜厚は平坦
面上で0.15μmとしたが、基板段差の影響で薄い場
所の膜厚は0.08μm、厚い場所では0.23μmであ
った。有機膜352としてはブリ−チングする膜である
メタクリル酸−メタクリル酸9−アントリルメチル共重
合体を使った。基板としては段差の形成されているSi
ウェハ350上に0.2μm厚さのW膜351を被着し
たものを用いた。
(Embodiment 17) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the process chart of FIG. First, FIG. 26 (a)
The organic film 352 was applied on the substrate as shown in FIG. The heat treatment temperature was 150 ° C. The coating film thickness was 0.15 μm on the flat surface, but the film thickness was 0.08 μm in the thin place and 0.23 μm in the thick place due to the influence of the substrate step. As the organic film 352, a methacrylic acid-methacrylic acid 9-anthrylmethyl copolymer, which is a film for bleaching, was used. Si with a step formed on the substrate
A wafer 350 on which a W film 351 having a thickness of 0.2 μm was deposited was used.

【0135】次に図26(b)に示すように上記有機膜
352上にレジスト膜353を通常の工程で塗布し、露
光前ベ−クを行なった。
Next, as shown in FIG. 26B, a resist film 353 was applied on the organic film 352 by a usual process, and a pre-exposure bake was performed.

【0136】次に図26(c)に示すように通常の方法
でマスク355を介して露光光356をレジスト膜35
3に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシマレ
−ザ光を用いた。なお、図ではマスクを近接させて露光
した場合を示したが、レンズやミラ−を介して露光して
もよい。このとき露光光は有機膜352に達し、有機膜
の露光された部分の表面側がブリ−チングして、露光光
に対し表面が透明で底部に行くほど光吸収が大きくなる
領域354が有機膜352に形成された。このことによ
って自動的に、表面側の吸収が低く、基板側で高いとい
う吸収分布が有機膜内に形成されるので、この有機膜を
反射防止膜として用いることができる。
Next, as shown in FIG. 26C, the exposure light 356 is exposed to the resist film 35 through the mask 355 in the usual manner.
Irradiate 3. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although the drawing shows the case where the masks are brought close to each other, the exposure may be performed through a lens or a mirror. At this time, the exposure light reaches the organic film 352, the surface side of the exposed portion of the organic film is bleached, and a region 354 where the surface is transparent to the exposure light and the light absorption increases toward the bottom is formed in the organic film 352. Formed in. This automatically forms an absorption distribution in the organic film in which the absorption on the surface side is low and the absorption on the substrate side is high, so that this organic film can be used as an antireflection film.

【0137】次に図26(d)に示すように通常の方法
に従って現像を行って、レジストパタ−ン353aを形
成した。
Next, as shown in FIG. 26 (d), development was carried out according to a usual method to form a resist pattern 353a.

【0138】その後図26(e)に示すようにレジスト
パタ−ン353aをマスクに上記有機膜からなる反射防
止膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレジス
トパタ−ン357を基板上に形成した。本反射防止法を
用いて0.25μmのパタ−ンを形成したところ5%の
寸法精度が得られた。
After that, as shown in FIG. 26E, the antireflection film made of the above organic film was etched using the resist pattern 353a as a mask to form a resist pattern 357 including the antireflection film processing on the substrate. . When a 0.25 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained.

【0139】一方、膜厚が0.15μmの市販のARC
型反射防止法(従来反射防止法)を用いた場合の寸法精
度は8%であった。ARC膜の膜厚を厚くするとエッチ
ング時に寸法シフトが入り、またレジストパタ−ンが倒
れるという不良が発生した。
On the other hand, a commercially available ARC having a film thickness of 0.15 μm
The dimensional accuracy was 8% when the mold antireflection method (conventional antireflection method) was used. When the thickness of the ARC film is increased, a dimensional shift occurs during etching and the resist pattern collapses.

【0140】この方法の特徴は、特別な処理を施すこと
なく、自動的に反射防止膜内に光吸収分布を持たせるこ
とが可能なことである。このため、この方法は工程の短
縮、コストの低減に大きな効果がある。
The feature of this method is that it is possible to automatically provide a light absorption distribution in the antireflection film without performing any special treatment. Therefore, this method is very effective in shortening the process and reducing the cost.

【0141】(実施例18)以下、本発明の実施例を工
程図である図24を用いて説明する。まず図24(a)
に示すようにSiウェハ341上に厚さ4.5nm の酸
化膜342(ゲート酸化膜)形成し、さらにその上に厚
さ0.2μm のW膜343を形成した。さらにその上に
膜厚0.2μmのHLD(High temperature Low pressur
eDecomposition)膜344を形成した。その後、図24
(b)に示すように、HLD膜344上に厚さ0.02
μmのW膜345(反射膜)を被着した。この膜のKr
Fエキシマレ−ザ光に対する屈折率は3.40、消衰係
数は2.85であった。この膜は空気中においてKrF
エキシマレ−ザ光を50%以上(エネルギ比)反射させ
る反射膜である。反射膜となるこのW膜はこれより厚く
てもよかった。
(Embodiment 18) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the process chart of FIG. First, FIG. 24 (a)
As shown in FIG. 3, an oxide film 342 (gate oxide film) having a thickness of 4.5 nm was formed on a Si wafer 341, and a W film 343 having a thickness of 0.2 μm was further formed thereon. Furthermore, HLD (High temperature Low pressur
An eDecomposition) film 344 was formed. After that, FIG.
As shown in (b), a thickness of 0.02 is formed on the HLD film 344.
A μm W film 345 (reflection film) was deposited. Kr of this film
The refractive index with respect to F excimer laser light was 3.40, and the extinction coefficient was 2.85. This film has KrF in the air.
It is a reflective film that reflects excimer laser light by 50% or more (energy ratio). This W film, which is a reflection film, may be thicker than this.

【0142】その後、このW膜の上に膜厚0.028μ
mのSiNx膜346(干渉反射防止膜)をSiをターゲ
ットとし雰囲気ガスをN2 とArガスとしたRFスパッ
タ法で形成し、W膜とSiNx膜との2層膜からなる反
射防止膜とした。このSiNx膜のKrFエキシマレ−
ザ光に対する屈折率(実部)が2.3、消衰係数が0.6
となるようにガス混合比を調整した。その後、SiNx
膜346上にレジスト膜347を塗布した。このレジス
ト膜のKrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率(実部)
は1.8、消衰係数は0.02である。
Thereafter, a film thickness of 0.028 μ is formed on the W film.
The SiN x film 346 (interference antireflection film) of m is formed by an RF sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of N 2 and Ar gas to form an antireflection film composed of a two-layer film of a W film and a SiN x film. did. KrF excimer of this SiN x film
The light has a refractive index (real part) of 2.3 and an extinction coefficient of 0.6.
The gas mixture ratio was adjusted so that Then SiN x
A resist film 347 was applied on the film 346. Refractive index of this resist film for KrF excimer laser light (real part)
Is 1.8 and the extinction coefficient is 0.02.

【0143】次に、図24(c)に示すように、通常の
方法でマスク348を介して露光光349をレジスト膜
347に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシ
マレ−ザ光を用いた。図には示していないがこの露光に
はレンズの開口数が0.45の縮小投影露光法を用い
た。但しこれは一実験条件であり、例えば、プロキシミ
ティ露光などを用いてもよい。
Next, as shown in FIG. 24C, the resist film 347 was irradiated with the exposure light 349 through the mask 348 by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. Although not shown in the figure, a reduction projection exposure method with a lens numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.

【0144】次に図24(d)に示すように通常の方法
によって現像を行って、レジストパターン347aを形
成した。その後、図24(e)に示すようにレジストパタ
ーン347aをマスクにSiNx 反射防止膜346,W
反射膜345及びHLD膜344をエッチングして、S
iNx ,W反射膜及びHLDよりなるパターン3410
を形成した。この時のエッチングレートの比はレジスト
膜1に対して、SiNx 膜は3、W反射膜は1.3 及び
HLD膜は3であった。
Next, as shown in FIG. 24D, development was performed by a usual method to form a resist pattern 347a. Then, as shown in FIG. 24E, the SiN x antireflection film 346, W is formed using the resist pattern 347a as a mask.
By etching the reflection film 345 and the HLD film 344, S
Pattern 3410 composed of iN x , W reflective film and HLD
Was formed. The etching rate ratio at this time was 3 for the SiN x film, 1.3 for the W reflective film and 3 for the HLD film with respect to the resist film 1.

【0145】その後、図24(f)に示すようにレジス
トパターン347aを通常の方法で除去した。その後、
図24(g)に示すようにSiNx 、W反射膜及びHL
Dよりなるパターン3410をマスクにW膜343をS
6 ガスを用いてエッチングしてゲート配線パターン3
43aを形成した。この時のエッチングレートの比はW
膜1に対して、SiNxは1.2、HLD膜は1であっ
た。従って膜厚が薄いW反射膜及びSiNx 干渉性反射
防止膜はこのエッチングの際に同時に除去された。ここ
ではエッチング装置としてマイクロ波エッチング装置を
用いた。但し、これは一実験条件であり、他の方法を用
いてエッチングしてもよい。またここではエッチングガ
スとしてSF6を用いた。但し、これは一実験条件であ
り、例えば、CF4,NF3等のガスを用いてエッチング
してもよい。
After that, the resist pattern 347a was removed by a usual method as shown in FIG. afterwards,
As shown in FIG. 24 (g), SiN x , W reflection film and HL
The W film 343 is masked with the pattern 3410 made of D as a mask.
Gate wiring pattern 3 by etching using F 6 gas
43a was formed. The etching rate ratio at this time is W
With respect to the film 1, the SiN x was 1.2 and the HLD film was 1. Therefore, the thin W reflective film and the SiN x interference antireflection film were simultaneously removed during this etching. Here, a microwave etching device was used as the etching device. However, this is one experimental condition, and etching may be performed by using another method. SF 6 is used as the etching gas here. However, this is an experimental condition, and for example, etching may be performed using a gas such as CF 4 or NF 3 .

【0146】特別の除去工程なしにこの反射防止膜を除
去できることがこの材料を用いたときの一つの特長であ
る。この特長はWゲート配線膜の場合だけではなく、タ
ングステンシリサイド膜,タングステンポリサイド膜あ
るいはポリシリコンを含めたそれらの積層膜を用いた場
合にも得られる。本方法により0.25μm 幅のゲート
配線パターンを形成したところ5%の寸法精度が得られ
た。一方、膜厚が0.05μmの従来型反射防止膜を用いた
場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を10%よ
り改善することはできなかった。
One of the features of using this material is that the antireflection film can be removed without any special removing process. This feature can be obtained not only in the case of the W gate wiring film, but also in the case of using a tungsten silicide film, a tungsten polycide film, or a laminated film thereof including polysilicon. When a gate wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by this method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.

【0147】(実施例19)ゲートが形成されている段
差ウェハ上に厚さ0.3μm のSOG膜(層間絶縁及び
平坦化膜)を形成し、さらにその上に厚さ0.4μm の
Al膜(Si2%含有)を形成した。さらにその上に膜
厚0.2μmのHLD(High temperatureLow pressure
Decomposition)膜を形成した。その後、HLD膜上に厚
さ0.04μmAl膜(反射膜)を被着した。この膜の
KrFエキシマレ−ザ光に対する屈折率は0.19、消
衰係数は2.94であった。この膜は空気中においてK
rFエキシマレ−ザ光を90%以上(エネルギ比)反射
させる反射膜である。反射膜となるこのAl膜はこれよ
り厚くてもよかった。
(Example 19) A SOG film (interlayer insulation and planarization film) having a thickness of 0.3 μm was formed on a stepped wafer having a gate formed thereon, and an Al film having a thickness of 0.4 μm was further formed thereon. (Si2% content) was formed. On top of that, HLD (High temperature Low pressure) with a film thickness of 0.2 μm is formed.
Decomposition) film was formed. Then, a 0.04 μm thick Al film (reflection film) was deposited on the HLD film. This film had a refractive index of 0.19 and an extinction coefficient of 2.94 for KrF excimer laser light. This film is K in air
It is a reflective film that reflects 90% or more (energy ratio) of rF excimer laser light. This Al film, which becomes the reflection film, may be thicker than this.

【0148】その後、このAl膜の上に膜厚0.019
μmのSiOxyz膜をプラズマCVD法で形成した。S
iOxyz 膜の成膜には、シランと亜酸化窒素の混合
ガスを用いた。この場合はKrFエキシマレ−ザ光に対
する消衰係数が0.9 となるような混合ガス比を用い
た。この時の屈折率(実部)は2.48 であった。CV
D膜であるため、基板に段差があるにもかかわらず一様
な膜厚で膜を被着することができ、膜厚コントロール性
が高い。これがCVD法を用いたときの利点である。
Thereafter, a film thickness of 0.019 is formed on the Al film.
A μm SiO x N y H z film was formed by the plasma CVD method. S
A mixed gas of silane and nitrous oxide was used for forming the iO x N y H z film. In this case, a mixed gas ratio was used such that the extinction coefficient for KrF excimer laser light was 0.9. The refractive index (real part) at this time was 2.48. CV
Since it is a D film, the film can be deposited with a uniform film thickness even if there is a step on the substrate, and the film thickness controllability is high. This is an advantage when using the CVD method.

【0149】その後、SiOxyz 膜上にレジスト膜
を塗布形成した。このレジストのKrFエキシマレ−ザ
光に対する屈折率(実部)は1.8、消衰係数は0.02
である。次に通常の方法でマスクを介して露光光をレジ
ストに照射した。ここでは露光光としてKrFエキシマ
レ−ザ光を用いた。この露光にはレンズの開口数が0.
45 の縮小投影露光法を用いた。但し、これは一実験
条件であり、例えば、プロキシミティ露光などを用いて
もよい。次に通常の方法によって現像を行って、レジス
トパターンを形成した。
After that, a resist film was formed by coating on the SiO x N y H z film. The refractive index (real part) of this resist to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02.
Is. Next, the resist was irradiated with exposure light through a mask by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. For this exposure, the numerical aperture of the lens is 0.
45 reduced projection exposure method was used. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used. Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern.

【0150】その後、レジストパターンをマスクにSi
xyz 膜とAl反射膜の2層膜からなる反射防止膜
及びHLD膜をエッチングして、SiOxyz 膜、A
l膜及びHLD膜よりなるパターンを形成した。その
後、レジストパターンを通常の方法で除去した。その
後、SiOxyz膜、Al膜及びHLD膜よりなるパ
ターンをマスクに0.4μmのAl膜をエッチングして
Al配線パターンを形成した。この時、膜厚が薄いAl
反射膜及びSiOxyz 干渉性膜の2層膜からなる反
射防止膜はこのエッチングの際に同時に除去された。特
別の除去工程なしにこの反射防止膜を除去できることが
この材料を用いたときの一つの特長である。
Then, using the resist pattern as a mask, Si
The antireflection film and the HLD film, which are a two-layer film of an O x N y H z film and an Al reflective film, are etched to form a SiO x N y H z film, A
A pattern composed of an I film and an HLD film was formed. Then, the resist pattern was removed by a usual method. After that, the Al wiring pattern was formed by etching the Al film having a thickness of 0.4 μm using the pattern composed of the SiO x N y H z film, the Al film and the HLD film as a mask. At this time, the thin Al film
The antireflection film consisting of the reflection film and the two-layer film of the SiO x N y H z interference film was simultaneously removed during this etching. One of the features of using this material is that the antireflection film can be removed without any special removal process.

【0151】これらの反射防止の効果はAl配線膜の場
合だけではなく、Ti膜,Ta膜あるいはPt膜を用い
た場合にも得られるが、Al膜は特にその材料自体の反
射率が高いため、他の材料に比べて効果が大きい。本実
施例の方法により0.25μm 幅の配線パターンを形成
したところ、5%の寸法精度が得られた。
These antireflection effects can be obtained not only in the case of the Al wiring film but also in the case of using the Ti film, the Ta film or the Pt film. However, since the Al film has a particularly high reflectance of the material itself. , Is more effective than other materials. When a wiring pattern having a width of 0.25 μm was formed by the method of this embodiment, a dimensional accuracy of 5% was obtained.

【0152】一方、膜厚が0.05μm の従来型反射防
止膜を用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精
度を10%より改善することはできなかった。
On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% even if the absorption coefficient was optimized.

【0153】(実施例20)実施例16と同様に段差の
形成されているSiウェハ上に0.2μm 厚さのAl膜
を被着し、さらにその上にSOG(Spin on Glass )膜
を被着した基板を用意した。ここで、基板段差の影響で
SOG膜の膜厚は薄い場所で0.2μm 、厚い場所では
0.5μmであった。なお、SOG膜はKrFエキシマ
レ−ザ光(波長248nm)に対し透明である。次にS
OG膜上にAl膜(反射膜)を被着した。このAl膜の
膜厚は0.041μm とした。この膜のKrFエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率(実部)は0.19、消衰係数
は2.94であった。この膜は空気中においてKrFエ
キシマレ−ザ光の反射率が90%以上(エネルギ比)の
反射膜である。その後、このAl膜の上に膜厚0.01
9μmのSiNx膜(干渉反射防止膜)をSiをターゲ
ットとし雰囲気ガスをN2とArガスとしたDCスパッ
タ法で形成し、Al膜とSiNx膜の2層膜からなる反
射防止膜とした。ここでこのSiNx膜のKrFエキシ
マレ−ザ光に対する屈折率(実部)が2.48、消衰係
数が0.9となるようにガス混合比を調整した。この膜
厚及び屈折率が干渉膜としての反射防止条件である。
(Embodiment 20) As in Embodiment 16, an Al film having a thickness of 0.2 μm is deposited on a Si wafer having steps formed thereon, and an SOG (Spin on Glass) film is further deposited thereon. The attached substrate was prepared. Here, the thickness of the SOG film was 0.2 μm in a thin place and 0.5 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The SOG film is transparent to KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Then S
An Al film (reflection film) was deposited on the OG film. The thickness of this Al film was 0.041 μm. The refractive index (real part) of the film with respect to KrF excimer laser light was 0.19, and the extinction coefficient was 2.94. This film is a reflective film having a reflectance of KrF excimer laser light in the air of 90% or more (energy ratio). After that, a film thickness of 0.01 is formed on the Al film.
A 9 μm SiN x film (interference antireflection film) was formed by a DC sputtering method using Si as a target and N 2 and Ar gas as atmosphere gases, to form an antireflection film composed of a two-layer film of an Al film and a SiN x film. Here, the gas mixture ratio was adjusted so that the SiN x film had a refractive index (real part) to KrF excimer laser light of 2.48 and an extinction coefficient of 0.9. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film.

【0154】このSiNx/Al 二層膜からなる反射防
止膜により露光光であるKrFエキシマレ−ザ光のレジ
スト膜に対する反射率は場所によらず(SOGの膜厚や
段差の影響によらず)0.01%以下(エネルギ比)と
ほとんど無反射にすることができた。次にSiNx 膜上
にレジスト膜を塗布形成した。レジスト膜のKrFエキ
シマレ−ザ光に対する屈折率(実部)は1.8、消衰係
数は0.02である。その後、通常の方法でマスクを介
して露光光をレジスト膜に照射した。ここでは露光光と
してKrFエキシマレ−ザ光を用いた。この露光にはレ
ンズの開口数が0.45 の縮小投影露光法を用いた。但
し、これは一実験条件であり、例えば、プロキシミティ
露光などを用いてもよい。
By the antireflection film formed of the SiN x / Al bilayer film, the reflectance of the KrF excimer laser light, which is the exposure light, with respect to the resist film does not depend on the location (irrespective of the influence of the SOG film thickness and steps). Almost no reflection was possible at 0.01% or less (energy ratio). Next, a resist film was formed by coating on the SiN x film. The refractive index (real part) of the resist film with respect to KrF excimer laser light is 1.8, and the extinction coefficient is 0.02. Then, the resist film was irradiated with the exposure light through a mask by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. A reduction projection exposure method with a numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.

【0155】次に通常の方法によって現像を行って、レ
ジストパターンを形成した。その後、レジストパターン
をマスクにSiNx 反射防止膜及びAl膜をエッチング
して、反射防止膜加工を含んだレジストパターンを基板
上に形成した。本反射防止法を用いて0.25μm のパ
ターンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、Al膜の膜厚に対する反射率の変化を示した図25
から明らかなように、Al膜の膜厚が0.04μm以上
の場合、十分な反射防止効果が得られる。
Next, development was carried out by a usual method to form a resist pattern. After that, the SiN x antireflection film and the Al film were etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.25 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, FIG. 25 showing changes in reflectance with respect to the film thickness of the Al film.
As is clear from the above, when the thickness of the Al film is 0.04 μm or more, a sufficient antireflection effect can be obtained.

【0156】膜厚が0.06μm の従来型反射防止膜を
用いた場合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を1
0%より改善することはできなかった。なお、Al反射
膜の代わりにPt膜を用いることもできた。
When a conventional antireflection film having a thickness of 0.06 μm is used, the dimensional accuracy is 1 even if the absorption coefficient is optimized.
It could not be improved from 0%. A Pt film could be used instead of the Al reflective film.

【0157】(実施例21)実施例16と同様に段差の
形成されているSiウェハ上に0.3μm 厚さのW膜
(Si2%含有)を被着し、さらにその上にPSG(燐
添加ガラス)を被着した基板を用意した。ここで、基板
段差の影響でPSGの膜厚は薄い場所で0.3μm 、厚
い場所では0.6μm であった。なお、PSG膜はKr
Fエキシマレ−ザ光に対し透明である。次にPSG膜上
にW膜を被着した。このW膜のKrFエキシマレ−ザ光
に対する屈折率(実部)は3.4、消衰係数が2.85であ
った。膜厚は0.02μmとした。この膜の空気中にお
けるKrFエキシマレ−ザ光の反射率は50%以上(エ
ネルギ比)であった。
(Example 21) As in Example 16, a 0.3 μm thick W film (containing 2% of Si) was deposited on a Si wafer having steps, and PSG (phosphorus added) was further deposited on the W film. A substrate coated with (glass) was prepared. Here, the PSG film thickness was 0.3 μm in a thin place and 0.6 μm in a thick place due to the influence of the substrate step. The PSG film is made of Kr
It is transparent to F excimer laser light. Next, a W film was deposited on the PSG film. The W film had a refractive index (real part) of 3.4 with respect to KrF excimer laser light and an extinction coefficient of 2.85. The film thickness was 0.02 μm. The reflectance of KrF excimer laser light in the air of this film was 50% or more (energy ratio).

【0158】その後、この反射膜の上に膜厚0.034
μm のSiOxyz 膜をプラズマCVD法で形成
し、W膜とSiOxNyHz膜の2層膜からなる反射防
止膜とした。SiOxyz 膜成膜にはシランと亜酸化
窒素の混合ガスを用いて行った。この場合、KrFエキ
シマレ−ザ光に対する消衰係数が0.6 となるような混
合ガス比を用いた。この時の屈折率(実部)は2.08 で
あった。CVD膜であるため、基板に段差があるにもか
かわらず一様な膜厚で膜を被着することができ、膜厚コ
ントロール性が高い。これがCVD法を用いたときの利
点である。SiOxyz/W 二層膜からなる反射防止
膜によりKrFエキシマレ−ザ光のレジスト膜に対する
反射率は場所によらず0.01% 以下(エネルギ比)と
ほとんど無反射にすることができた。
Then, a film thickness of 0.034 is formed on the reflective film.
A μm SiO x N y H z film was formed by a plasma CVD method to form an antireflection film consisting of a two-layer film of a W film and a SiOxNyHz film. The SiO x N y H z film was formed using a mixed gas of silane and nitrous oxide. In this case, a mixed gas ratio was used such that the extinction coefficient for KrF excimer laser light was 0.6. The refractive index (real part) at this time was 2.08. Since it is a CVD film, the film can be deposited with a uniform film thickness even if there is a step on the substrate, and the film thickness controllability is high. This is an advantage when using the CVD method. The antireflection film composed of the SiO x N y H z / W bilayer film makes the reflectivity of KrF excimer laser light to the resist film 0.01% or less (energy ratio) regardless of the location, which makes the film almost non-reflective. did it.

【0159】次にSiOxyz 膜上にレジスト膜を塗
布形成した。ここで用いたレジスト膜のKrFエキシマ
レ−ザ光に対する屈折率は1.8、消衰係数は0.02で
ある。その後、通常の方法でマスクを介して露光光をレ
ジスト膜に照射した。ここでは露光光としてKrFエキシ
マレ−ザ光を用いた。この露光にはレンズの開口数が
0.45 の縮小投影露光法を用いた。但し、これは一実
験条件であり、例えば、プロキシミティ露光などを用い
てもよい。
Next, a resist film was formed by coating on the SiO x N y H z film. The resist film used here has a refractive index of 1.8 with respect to KrF excimer laser light and an extinction coefficient of 0.02. Then, the resist film was irradiated with the exposure light through a mask by a usual method. Here, KrF excimer laser light was used as the exposure light. A reduction projection exposure method with a numerical aperture of 0.45 was used for this exposure. However, this is one experimental condition, and for example, proximity exposure or the like may be used.

【0160】次に通常の方法によって現像を行って、レ
ジストパターンを形成した。その後、レジストパターン
をマスクにSiOxyz 膜とW膜とからなる反射防止
膜をエッチングして、反射防止膜加工を含んだレジスト
パターンを基板上に形成した。本反射防止法を用いて
0.25μm のパターンを形成したところ5%の寸法精
度が得られた。一方、膜厚が0.054μm の従来型C
VD型反射防止膜を用いた場合には、吸収係数をいかに
最適化しても寸法精度を10%より改善することはでき
なかった。
Next, development was carried out by a usual method to form a resist pattern. Then, the antireflection film composed of the SiO x N y H z film and the W film was etched using the resist pattern as a mask to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.25 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, the conventional C with a film thickness of 0.054 μm
When the VD type antireflection film was used, the dimensional accuracy could not be improved from 10% no matter how the absorption coefficient was optimized.

【0161】(実施例22)実施例16と同様に段差の
形成されているSiウェハ上に0.2μm 厚さのW膜を
被着し、さらにその上にSOG(Spin on Glass )を被
着した基板を用意した。ここで、基板段差の影響でSO
Gの膜厚は薄い場所で0.2μm 、厚い場所では0.5
μm であった。なお、SOG膜はi線(波長365n
m)に対し透明である。次にSOG膜上にSi膜(反射
膜)をSiをターゲットとし、雰囲気ガスをArとした
DCスパッタ法で形成した。このSi膜の膜厚は0.0
25μmとした。この膜のi線に対する屈折率(実部)
は4.6、消衰係数は2.7であった。この膜の空気中に
おけるi線の反射率は50%以上(エネルギ比)であ
る。
(Embodiment 22) As in Embodiment 16, a 0.2 μm-thick W film is deposited on a Si wafer having steps, and SOG (Spin on Glass) is further deposited thereon. The prepared substrate was prepared. Here, due to the influence of the substrate step, SO
The thickness of G is 0.2 μm in a thin place and 0.5 in a thick place.
was μm. The SOG film is i-line (wavelength 365n
It is transparent to m). Next, a Si film (reflection film) was formed on the SOG film by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of Ar. The thickness of this Si film is 0.0
It was set to 25 μm. Refractive index of this film for i-line (real part)
Was 4.6 and the extinction coefficient was 2.7. The reflectance of i-line in the air of this film is 50% or more (energy ratio).

【0162】その後、このSi膜の上に膜厚0.029
μmのSiNx膜(干渉膜)をSiをターゲットとし雰
囲気ガスをN2 とArガスとしたDCスパッタ法で形成
し、Si膜とSiNx膜の2層膜からなる反射防止膜と
した。ここでSiNx膜のi線に対する屈折率(実部)
が2.8、消衰係数が0.4 となるようにガス混合比を
調整した。この膜厚及び屈折率が干渉膜としての反射防
止条件である。このSiNx/Si 二層膜からなる反射
防止膜により露光光であるi線光のレジスト膜に対する
反射率は場所によらず(SOGの膜厚や段差の影響によ
らず)0.2%以下(エネルギ比)とほとんど無反射に
することができた。
Thereafter, a film thickness of 0.029 is formed on the Si film.
A SiN x film (interference film) of μm was formed by a DC sputtering method using Si as a target and an atmosphere gas of N 2 and Ar gas to form an antireflection film composed of a two-layer film of a Si film and a SiN x film. Here, the refractive index of the SiN x film for i-line (real part)
Was adjusted to 2.8 and the extinction coefficient was 0.4. This film thickness and refractive index are the antireflection conditions for the interference film. The reflectance of the i-ray light, which is the exposure light, with respect to the resist film is 0.2% or less irrespective of the location (irrespective of the SOG film thickness or the step difference) by the antireflection film including the SiN x / Si bilayer film. (Energy ratio) and almost no reflection was possible.

【0163】次にSiNx 膜上にレジスト膜を塗布形成
した。このレジスト膜のi線に対する屈折率(実部)は
1.7、消衰係数は0.00である。その後、通常の方法
でマスクを介して露光光をレジスト膜に照射した。ここ
では露光光としてi線を用いた。次に通常の方法によっ
て現像を行って、レジストパターンを形成した。
Next, a resist film was formed by coating on the SiN x film. The refractive index (real part) of the resist film with respect to i-line is 1.7, and the extinction coefficient is 0.00. Then, the resist film was irradiated with the exposure light through a mask by a usual method. Here, i-line was used as the exposure light. Next, development was performed by a usual method to form a resist pattern.

【0164】その後、レジストパターンをマスクにSi
x 膜及びSi膜からなる反射防止膜をエッチングし
て、反射防止膜加工を含んだレジストパターンを基板上
に形成した。本反射防止法を用いて0.35μm のパタ
ーンを形成したところ5%の寸法精度が得られた。一
方、膜厚が0.05μm の従来型反射防止膜を用いた場
合には、吸収係数を最適化しても寸法精度を15%より
改善することはできなかった。なおここではSiNx
の膜厚として0.029μm の場合を示したが、膜厚を
0.1μmと厚くできる場合にはその屈折率を2.6、消
衰係数を0.2とすることにより、反射率を0.1%とさ
らに小さくすることができた。
Then, using the resist pattern as a mask, Si
The antireflection film composed of the N x film and the Si film was etched to form a resist pattern including the antireflection film processing on the substrate. When a 0.35 μm pattern was formed using this antireflection method, a dimensional accuracy of 5% was obtained. On the other hand, when the conventional antireflection film having a thickness of 0.05 μm was used, the dimensional accuracy could not be improved from 15% even if the absorption coefficient was optimized. Although the thickness of the SiN x film is 0.029 μm here, the refractive index should be 2.6 and the extinction coefficient should be 0.2 if the thickness can be increased to 0.1 μm. As a result, the reflectance could be further reduced to 0.1%.

【0165】[0165]

【発明の効果】反射防止膜加工時のアスペクト比の問題
なく、かつ透明膜が介在する基板、金属膜のような反射
率の高い基板など種々な基板に対し極めて高い反射防止
効果が得られる。本方法により微細で高精度なレジスト
パターンが形成できる。このため作る素子の歩留まりや
信頼性が向上する。さらにロジックLSI などへ応用する
とその高い寸法精度でゲートを作ることができ、その動
作速度が上がる。
EFFECTS OF THE INVENTION An extremely high antireflection effect can be obtained on various substrates such as a substrate having a transparent film interposed therebetween and a substrate having a high reflectance such as a metal film without any problem of the aspect ratio during processing of the antireflection film. By this method, a fine and highly accurate resist pattern can be formed. Therefore, the yield and reliability of the element to be manufactured are improved. Furthermore, when applied to logic LSIs, gates can be made with high dimensional accuracy and their operating speed is increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の工程を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a process of a first embodiment of the present invention.

【図2】従来法(干渉性反射防止法)の問題点を示す概
念図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a problem of a conventional method (coherent antireflection method).

【図3】従来法(ARC法)の問題点を示す概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram showing problems of the conventional method (ARC method).

【図4】本発明の反射防止膜の特徴を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing characteristics of the antireflection film of the present invention.

【図5】本発明の反射防止膜中の光吸収特性を示す特性
図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing light absorption characteristics in the antireflection film of the present invention.

【図6】本発明の反射防止膜中の光吸収特性を示す特性
図。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing light absorption characteristics in the antireflection film of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の工程を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a process of the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例の工程を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a process of the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施例の工程を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a process of the fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施例の工程を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a process of the fifth embodiment of the present invention.

【図11】実施例3における反射防止膜の光吸収の特性
図。
11 is a characteristic diagram of light absorption of the antireflection film in Example 3. FIG.

【図12】本発明の第6の実施例を示す工程図。FIG. 12 is a process drawing showing a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明を実現する投影露光装置の構成を示す
構成図。
FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus which realizes the present invention.

【図14】本発明の半導体素子の製造方法を示す断面
図。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図15】本発明の半導体素子を構成する主なパタンの
平面図。
FIG. 15 is a plan view of main patterns forming a semiconductor device of the present invention.

【図16】第10の実施例の特徴を示す概念図。FIG. 16 is a conceptual diagram showing the features of the tenth embodiment.

【図17】本発明の第11の実施例を示す工程図。FIG. 17 is a process drawing showing the eleventh embodiment of the present invention.

【図18】実施例11における反射防止効果を示す特性
図。
FIG. 18 is a characteristic diagram showing an antireflection effect in Example 11.

【図19】本発明の第12の実施例を示す工程図。FIG. 19 is a process drawing showing a twelfth embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第13の実施例を示す工程図。FIG. 20 is a process drawing showing a thirteenth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第16の実施例を示す工程図。FIG. 21 is a process drawing showing the 16th embodiment of the present invention.

【図22】実施例16における反射防止効果を示す特性
図。
22 is a characteristic diagram showing the antireflection effect in Example 16. FIG.

【図23】消衰係数と反射率との関係を示す図。FIG. 23 is a diagram showing a relationship between extinction coefficient and reflectance.

【図24】本発明の第18の実施例を示す工程図。FIG. 24 is a process drawing showing the eighteenth embodiment of the present invention.

【図25】実施例20における反射防止効果を示す特性
図。
FIG. 25 is a characteristic diagram showing an antireflection effect in Example 20.

【図26】本発明の第17の実施例を示す工程図。FIG. 26 is a process drawing showing the 17th embodiment of the present invention.

【図27】SiOxNyHz膜のxやy及びSiNxの
xの変化に伴う屈折率と消衰係数の変化を示す図。
FIG. 27 is a diagram showing changes in refractive index and extinction coefficient with changes in x and y of a SiOxNyHz film and x of SiNx.

【図28】反射率に対する寸法精度の一例を示す図。FIG. 28 is a diagram showing an example of dimensional accuracy with respect to reflectance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2…有機膜、3…HClガス、4…レジス
ト、4a…レジストパターン、5…マスク、6…露光、
7…反射防止膜加工を含んだレジストパターン。20…
反射防止膜、21…段差部での反射防止膜の膜厚、22
…平坦部での反射防止膜の膜厚、30…反射防止膜(A
RC膜)、31…ARC膜の膜厚、32…ARC膜の膜
厚、33…平坦部でのARC膜の膜厚、34…段差上
部、35…段差下部。41…吸収調整光、42…基板、
43…吸収勾配を持つ反射防止部、44…一定の光吸収
を持つ反射防止部、51…反射防止膜の吸光特性、61
…段差上部に形成された反射防止膜の吸光特性、62…
段差下部に形成された反射防止膜の吸光特性。110…
Siウェハ、111…Al膜、112…有機膜、113
…全面露光光(吸収調整光)、114…透明化した層、
115…レジスト、115a…レジストパタ−ン、11
6…マスク、117…露光光、118…反射防止膜加工
を含んだレジストパタ−ン、172…素子分離領域、1
73,182,187…ワード線、176,183,1
88…データ線、180…プレート電極、178,18
5,190…蓄積電極。508…投影レンズ、512…
XYステージ、501…光源、506…マスク、509
…ウェーハ、201…Siウェハ、202…W、203
…SOG、204…Si膜(下層反射防止膜)、205
…SiNx 膜(上層反射防止膜)、206,226,2
37…レジスト、206a,226a,237a…レジ
ストパターン、207,227,238…マスク、20
8,228,239…露光光、、209,229…反射
防止膜加工を含んだレジストパターン、221,231
…Siウェハ、222…Al、223…PSG、22
4,225…SiOxyz 膜、232…酸化膜、、2
33…ポリシリコン、233a…ゲート配線パターン
(ポリシリコンパターン)、234…HLD膜、234a
…HLDパターン、235…Si膜、235a…Siパ
ターン、236…SiNx 膜、236a…SiNx パタ
ーン、311…Siウェハ、312…W、313…SO
G、314…Si膜(反射膜)、315…SiNx
(反射防止膜)、316…レジスト、316a…レジス
トパターン、317…マスク、318…露光光、319
…レジストパターン。
1 ... Substrate, 2 ... Organic film, 3 ... HCl gas, 4 ... Resist, 4a ... Resist pattern, 5 ... Mask, 6 ... Exposure,
7 ... A resist pattern including antireflection film processing. 20 ...
Antireflection film, 21 ... Film thickness of antireflection film at step, 22
... the thickness of the antireflection film in the flat portion, 30 ... the antireflection film (A
RC film), 31 ... ARC film thickness, 32 ... ARC film thickness, 33 ... ARC film thickness at flat portion, 34 ... step upper portion, 35 ... step lower portion. 41 ... Absorption adjusting light, 42 ... Substrate,
43 ... Antireflection part having absorption gradient, 44 ... Antireflection part having constant light absorption, 51 ... Absorption characteristic of antireflection film, 61
... Absorption characteristics of the antireflection film formed on the step, 62 ...
Absorption characteristics of the antireflection film formed under the step. 110 ...
Si wafer, 111 ... Al film, 112 ... Organic film, 113
... entire exposure light (absorption adjusting light), 114 ... transparent layer,
115 ... resist, 115a ... resist pattern, 11
6 ... Mask, 117 ... Exposure light, 118 ... Resist pattern including antireflection film processing, 172 ... Element isolation region, 1
73, 182, 187 ... Word line, 176, 183, 1
88 ... Data line, 180 ... Plate electrode, 178, 18
5, 190 ... Storage electrode. 508 ... Projection lens, 512 ...
XY stage, 501 ... Light source, 506 ... Mask, 509
... Wafer, 201 ... Si wafer, 202 ... W, 203
... SOG, 204 ... Si film (lower antireflection film), 205
... SiN x film (upper antireflection film), 206, 226, 2
37 ... Resist, 206a, 226a, 237a ... Resist pattern, 207, 227, 238 ... Mask, 20
8, 228, 239 ... Exposure light, 209, 229 ... Resist pattern including anti-reflection film processing, 221, 231
... Si wafer, 222 ... Al, 223 ... PSG, 22
4, 225 ... SiO x N y H z film, 232 ... Oxide film, 2
33 ... Polysilicon, 233a ... Gate wiring pattern
(Polysilicon pattern), 234 ... HLD film, 234a
... HLD pattern, 235 ... Si film, 235a ... Si pattern, 236 ... SiN x film, 236a ... SiN x pattern, 311 ... Si wafer, 312 ... W, 313 ... SO
G, 314 ... Si film (reflection film), 315 ... SiN x film (antireflection film), 316 ... Resist, 316a ... Resist pattern, 317 ... Mask, 318 ... Exposure light, 319
... resist pattern.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/314 H01L 21/314 M 21/30 574 (56)参考文献 特開 平7−326608(JP,A) 特開 平6−138664(JP,A) 特開 平5−43540(JP,A) 特開 昭62−136027(JP,A) 特開 平4−234109(JP,A) 特開 平6−242596(JP,A) 特表 平8−501190(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/11 503 H01L 21/312 H01L 21/314 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/314 H01L 21/314 M 21/30 574 (56) Reference JP-A-7-326608 (JP, A) JP-A 6-138664 (JP, A) JP-A-5-43540 (JP, A) JP-A-62-136027 (JP, A) JP-A-4-234109 (JP, A) JP-A-6-242596 (JP, A) A) Tokuyo HEI 8-501190 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/11 503 H01L 21/312 H01L 21/314

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 露光光に対して透明である薄膜が形成され
た基板上に、 反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上に感光
性薄膜を形成する工程と、前記感光性薄膜に所望のパタ
ーンを露光する工程と、露光を行った前記感光性薄膜を
現像する工程とを備え、 前記反射防止膜は、前記露光光に対して膜厚方向に光吸
収率が勾配を有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。
1. A step of forming an antireflection film on a substrate on which a thin film transparent to exposure light is formed, a step of forming a photosensitive thin film on the antireflection film, and the photosensitive thin film. And a step of developing the exposed photosensitive thin film, wherein the antireflection film has a light absorption coefficient gradient in the film thickness direction with respect to the exposure light. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】 請求項1において、前記露光光に対する前
記反射防止膜の光吸収率は、前記感光性薄膜面側に比べ
前記基板面側の方が大きいことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a light absorptance of the antireflection film with respect to the exposure light is larger on the substrate surface side than on the photosensitive thin film surface side. .
【請求項3】 請求項1において、前記反射防止膜は、熱
処理により膜表面から揮発する吸光剤を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the antireflection film contains a light absorbing agent that volatilizes from the film surface by heat treatment.
【請求項4】 請求項1において、前記反射防止膜を形成
する工程は、前記露光光および吸収調整光を吸収する性
質を持ち、かつ前記吸収調整光を照射した後に熱処理を
加えることで前記露光光に対して吸収能力が落ちる性質
も持つ薄膜を基板に被着する工程と、前記吸収調整光を
前記薄膜に照射し、前記薄膜の表面側における前記露光
光の吸収率を前記薄膜の深部より小さくする工程とを含
むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the step of forming the antireflection film has a property of absorbing the exposure light and the absorption adjusting light, and the exposure is performed by applying a heat treatment after the irradiation of the absorption adjusting light. The step of depositing a thin film also having a property that the absorption capacity for light is reduced on the substrate, irradiating the thin film with the absorption adjusting light, and the absorption rate of the exposure light on the surface side of the thin film from the deep part of the thin film. And a step of reducing the size of the semiconductor device.
【請求項5】 露光光に対して透明である薄膜が形成され
た基板上に、 ニトロンを含む薄膜を形成する工程と、前記薄膜上に吸
収調整光を照射する工程と、前記薄膜を塩化水素ガス雰
囲気に置く工程と、その後、前記薄膜上に感光性薄膜を
形成する工程と、前記感光性薄膜に所望のパターンを露
光光により露光する工程と、露光を行った前記感光性薄
膜を現像する工程とを有することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
5. A substrate on which a thin film is formed is transparent to exposure light, a step of forming a thin film containing nitrone, irradiating the absorption adjustment light on the thin film, the thin film hydrogen chloride Placing in a gas atmosphere, then forming a photosensitive thin film on the thin film, exposing the photosensitive thin film to a desired pattern with exposure light, and developing the exposed photosensitive thin film A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項6】 露光光に対して透明である薄膜が形成され
た基板上に、 ジアゾニウム塩とフェノールを含む薄膜を形成する工程
と、前記薄膜上に吸収調整光を照射する工程と、前記薄
膜をアルカリ蒸気雰囲気に置く工程と、その後、前記薄
膜上に感光性薄膜を形成する工程と、前記感光性薄膜に
所望のパターンを露光光により露光する工程と、露光を
行った前記感光性薄膜を現像する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A thin film formed on a substrate which is transparent to exposure light, a step of forming a thin film containing a diazonium salt and phenol, comprising the steps of irradiating the absorption adjust light on the thin film, the thin film In an alkali vapor atmosphere, then forming a photosensitive thin film on the thin film, exposing the photosensitive thin film with a desired pattern by exposure light, and exposing the exposed photosensitive thin film. And a step of developing the semiconductor device.
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