JPH1048832A - レジスト・パターン形成方法 - Google Patents
レジスト・パターン形成方法Info
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- JPH1048832A JPH1048832A JP20830296A JP20830296A JPH1048832A JP H1048832 A JPH1048832 A JP H1048832A JP 20830296 A JP20830296 A JP 20830296A JP 20830296 A JP20830296 A JP 20830296A JP H1048832 A JPH1048832 A JP H1048832A
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- Japan
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- film
- sulfur
- resist
- resist pattern
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- Pending
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学増幅系レジスト材料からなるレジスト・
パターンの形状の下地依存性を解消する。 【解決手段】 ポジ型化学増幅系レジスト膜４の下地が
ＳｉＮ膜２のようにＮ原子上の孤立電子対に由来して塩
基性を呈する膜である場合、両膜の間にイオウ系保護膜
３を介在させ、レジスト膜内にレジスト可溶化反応の酸
触媒として発生するプロトンＨ+ のＳｉＮ膜２への拡散
を防止する。レジスト膜厚方向での酸濃度が一定となる
ため、良好な矩形のレジスト・パターン４ｐが形成でき
る。イオウ系保護膜３は、Ｓ2 Ｆ2 あるいはこれにＮ2
を添加したガスを用いたプラズマＣＶＤ法で単体のイオ
ウ（Ｓ）または窒化イオウを堆積させて形成し、レジス
ト・パターン４ｐ形成後の露出部は、レジスト・パター
ン４ｐの耐熱温度範囲内で基板を加熱して昇華除去す
る。
パターンの形状の下地依存性を解消する。 【解決手段】 ポジ型化学増幅系レジスト膜４の下地が
ＳｉＮ膜２のようにＮ原子上の孤立電子対に由来して塩
基性を呈する膜である場合、両膜の間にイオウ系保護膜
３を介在させ、レジスト膜内にレジスト可溶化反応の酸
触媒として発生するプロトンＨ+ のＳｉＮ膜２への拡散
を防止する。レジスト膜厚方向での酸濃度が一定となる
ため、良好な矩形のレジスト・パターン４ｐが形成でき
る。イオウ系保護膜３は、Ｓ2 Ｆ2 あるいはこれにＮ2
を添加したガスを用いたプラズマＣＶＤ法で単体のイオ
ウ（Ｓ）または窒化イオウを堆積させて形成し、レジス
ト・パターン４ｐ形成後の露出部は、レジスト・パター
ン４ｐの耐熱温度範囲内で基板を加熱して昇華除去す
る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造等の微細加工分野で行われるレジスト・パターンの形
成方法に関し、特に化学増幅系レジスト膜を用いる場合
のパターン形状の下地依存性を解消する方法に関する。
造等の微細加工分野で行われるレジスト・パターンの形
成方法に関し、特に化学増幅系レジスト膜を用いる場合
のパターン形状の下地依存性を解消する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造分野では、デザイン・
ルールの縮小が加速度的に進行しており、次世代の６４
ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ前後、次々世代の２５６Ｍ
ＤＲＡＭでは０．２５μｍ前後の最小加工寸法を達成し
得る微細加工技術が要求されている。この微細加工実現
の鍵となる技術はフォトリソグラフィであり、そのひと
つの選択肢としてＫｒＦエキシマ・レーザ光（λ＝２４
８ｎｍ）等の遠紫外光源と化学増幅系レジストを用いた
遠紫外線リソグラフィに関する研究が盛んに行われてい
る。
ルールの縮小が加速度的に進行しており、次世代の６４
ＭＤＲＡＭでは０．３５μｍ前後、次々世代の２５６Ｍ
ＤＲＡＭでは０．２５μｍ前後の最小加工寸法を達成し
得る微細加工技術が要求されている。この微細加工実現
の鍵となる技術はフォトリソグラフィであり、そのひと
つの選択肢としてＫｒＦエキシマ・レーザ光（λ＝２４
８ｎｍ）等の遠紫外光源と化学増幅系レジストを用いた
遠紫外線リソグラフィに関する研究が盛んに行われてい
る。
【０００３】化学増幅系レジストは、露光によりレジス
ト膜内に発生した活性種が、続く露光後ベーク（ＰＥ
Ｂ）工程でベース樹脂の架橋，重合，官能基変換等のレ
ジスト反応の触媒として働くことにより、現像液に対す
る局部的な溶解度変化を生じさせるタイプのフォトレジ
スト材料である。ここで、１個の活性種はレジスト膜中
で複数個の化学反応を誘起するので、見掛け上の量子収
率は活性種発生の量子収率と活性種の拡散によって引き
起こされる反応数の積によって決まる。したがって、化
学増幅系レジストの量子収率は、せいぜい０．２〜０．
３止まりであった従来型のノボラック系レジストの量子
収率に比べて格段に高い。
ト膜内に発生した活性種が、続く露光後ベーク（ＰＥ
Ｂ）工程でベース樹脂の架橋，重合，官能基変換等のレ
ジスト反応の触媒として働くことにより、現像液に対す
る局部的な溶解度変化を生じさせるタイプのフォトレジ
スト材料である。ここで、１個の活性種はレジスト膜中
で複数個の化学反応を誘起するので、見掛け上の量子収
率は活性種発生の量子収率と活性種の拡散によって引き
起こされる反応数の積によって決まる。したがって、化
学増幅系レジストの量子収率は、せいぜい０．２〜０．
３止まりであった従来型のノボラック系レジストの量子
収率に比べて格段に高い。
【０００４】活性種としては酸と塩基の両方が知られて
いるが、最初に提案され、研究も進んでいるのは酸であ
る。この酸としては、オニウム塩やスルホン酸エステル
等の光酸発生剤（ＰＡＧ＝Photo Acid Generator）から
分解生成するＨ+ （プロトン）が最も一般的である。ポ
ジ型の化学増幅系レジストでは、アルカリ可溶性樹脂の
極性基を溶解抑止基でブロックしたベース樹脂にＰＡＧ
が混合されており、露光部においてこのＰＡＧから発生
したＨ+ が溶解抑止基の極性を変化させたり脱離させる
ことにより、溶解度変化が生ずるようになされている。
たとえば、極性基であるフェノール性水酸基をｔ−ＢＯ
Ｃ（ターシャリ・ブトキシカルボニル）基でブロックし
たレジストでは、Ｈ+ の攻撃によりフェノール性水酸基
が再生されてベース樹脂が可溶化し、イソブテンとＣＯ
2 が放出される。
いるが、最初に提案され、研究も進んでいるのは酸であ
る。この酸としては、オニウム塩やスルホン酸エステル
等の光酸発生剤（ＰＡＧ＝Photo Acid Generator）から
分解生成するＨ+ （プロトン）が最も一般的である。ポ
ジ型の化学増幅系レジストでは、アルカリ可溶性樹脂の
極性基を溶解抑止基でブロックしたベース樹脂にＰＡＧ
が混合されており、露光部においてこのＰＡＧから発生
したＨ+ が溶解抑止基の極性を変化させたり脱離させる
ことにより、溶解度変化が生ずるようになされている。
たとえば、極性基であるフェノール性水酸基をｔ−ＢＯ
Ｃ（ターシャリ・ブトキシカルボニル）基でブロックし
たレジストでは、Ｈ+ の攻撃によりフェノール性水酸基
が再生されてベース樹脂が可溶化し、イソブテンとＣＯ
2 が放出される。
【０００５】一方、ネガ型の化学増幅系レジストには、
（ａ）ｔ−ＢＯＣ基でブロックされたベース樹脂とＰＡ
Ｇの２成分系からなり、ｔ−ＢＯＣ基の脱離によりベー
ス樹脂の極性変化を生じさせるタイプ、（ｂ）ベース樹
脂，ＰＡＧ，ピナコール誘導体の３成分系からなり、ピ
ナコール転移反応による極性変化を生じさせるタイプ、
（ｃ）架橋性基を導入したベース樹脂とＰＡＧの２成分
系からなり、露光で発生した酸によりベース樹脂の分子
内架橋が進行するタイプ、および（ｄ）ベース樹脂，Ｐ
ＡＧ，架橋剤の３成分系からなり、露光で発生した酸に
よりベース樹脂と架橋剤との分子間架橋が進行するタイ
プ、がある。これらポジ型，ネガ型のいずれのタイプ
も、ＰＡＧから発生する酸としてＨ+を利用し、また反
応の結果、Ｈ+ が再生させる点で共通している。つま
り、Ｈ+は触媒作用を果たしているのである。
（ａ）ｔ−ＢＯＣ基でブロックされたベース樹脂とＰＡ
Ｇの２成分系からなり、ｔ−ＢＯＣ基の脱離によりベー
ス樹脂の極性変化を生じさせるタイプ、（ｂ）ベース樹
脂，ＰＡＧ，ピナコール誘導体の３成分系からなり、ピ
ナコール転移反応による極性変化を生じさせるタイプ、
（ｃ）架橋性基を導入したベース樹脂とＰＡＧの２成分
系からなり、露光で発生した酸によりベース樹脂の分子
内架橋が進行するタイプ、および（ｄ）ベース樹脂，Ｐ
ＡＧ，架橋剤の３成分系からなり、露光で発生した酸に
よりベース樹脂と架橋剤との分子間架橋が進行するタイ
プ、がある。これらポジ型，ネガ型のいずれのタイプ
も、ＰＡＧから発生する酸としてＨ+を利用し、また反
応の結果、Ｈ+ が再生させる点で共通している。つま
り、Ｈ+は触媒作用を果たしているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、化学増幅系
レジストの反応は上述のように触媒反応であるから、微
量の活性種でも十分に反応を促進でき、高感度であるこ
とが重要なメリットとなっている。しかしその反面、活
性種が微量であるがゆえに、ｇ線レジスト，ｉ線レジス
トといった従来型のレジストに比べ、下地膜である被加
工膜の表面の化学的性状にレジスト反応が極めて影響を
受け易く、線幅安定性に劣るという問題を抱えている。
以下、ポジ型化学増幅系レジストを用いた場合の問題点
について図７ないし図９を、またネガ型化学増幅系レジ
ストを用いた場合の問題点については図１０および図１
１を参照しながら、それぞれ説明する。
レジストの反応は上述のように触媒反応であるから、微
量の活性種でも十分に反応を促進でき、高感度であるこ
とが重要なメリットとなっている。しかしその反面、活
性種が微量であるがゆえに、ｇ線レジスト，ｉ線レジス
トといった従来型のレジストに比べ、下地膜である被加
工膜の表面の化学的性状にレジスト反応が極めて影響を
受け易く、線幅安定性に劣るという問題を抱えている。
以下、ポジ型化学増幅系レジストを用いた場合の問題点
について図７ないし図９を、またネガ型化学増幅系レジ
ストを用いた場合の問題点については図１０および図１
１を参照しながら、それぞれ説明する。
【０００７】図７は、基板２１の上に絶縁膜であるＳｉ
Ｎ膜２２が形成され、さらにこの膜の上にポジ型化学増
幅系レジスト膜２３が形成された基体（ウェハ）に対
し、フォトマスク３０を介して選択露光を行っている状
態を示したものである。なお、この露光を通常のステッ
パ（縮小投影露光装置）を用いて行う場合、フォトマス
ク３０上のパターンはウェハ上では５分の１に縮小され
るが、ここでは簡単のために両者を等倍で示す。
Ｎ膜２２が形成され、さらにこの膜の上にポジ型化学増
幅系レジスト膜２３が形成された基体（ウェハ）に対
し、フォトマスク３０を介して選択露光を行っている状
態を示したものである。なお、この露光を通常のステッ
パ（縮小投影露光装置）を用いて行う場合、フォトマス
ク３０上のパターンはウェハ上では５分の１に縮小され
るが、ここでは簡単のために両者を等倍で示す。
【０００８】上記フォトマスク３０は、露光光に対して
透明なフォトマスク基板３１上に所定パターンを有する
Ｃｒ膜からなる遮光膜パターン３２が形成されたもので
あり、この遮光膜パターン３２の開口部を透過した露光
光ｈνがポジ型化学増幅系レジスト膜２３を照射する。
この露光により、ポジ型化学増幅系レジスト膜２３には
露光部２３ｅと未露光部２３ｕの区別が生じ、露光部２
３ｅではＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が発生する。
上記プロトンＨ+ は本来、べース樹脂に結合されている
溶解抑止基の極性を変化させたり脱離させる働きをすべ
き活性種であるが、ＳｉＮ膜２２との界面付近に存在す
るＨ+ はＳｉＮ膜２２中へ拡散し、そこでトラップされ
てしまう。これは、ＳｉＮ膜２２を構成するＳｉＮ結晶
のＮ原子上の孤立電子対がブレンステッド塩基、すなわ
ちプロトン受容体として作用するためである。このた
め、ＳｉＮ膜２２との界面近傍ではプロトンＨ+ の濃度
が低下し、ベース樹脂の可溶化が十分に進行しなくな
る。
透明なフォトマスク基板３１上に所定パターンを有する
Ｃｒ膜からなる遮光膜パターン３２が形成されたもので
あり、この遮光膜パターン３２の開口部を透過した露光
光ｈνがポジ型化学増幅系レジスト膜２３を照射する。
この露光により、ポジ型化学増幅系レジスト膜２３には
露光部２３ｅと未露光部２３ｕの区別が生じ、露光部２
３ｅではＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が発生する。
上記プロトンＨ+ は本来、べース樹脂に結合されている
溶解抑止基の極性を変化させたり脱離させる働きをすべ
き活性種であるが、ＳｉＮ膜２２との界面付近に存在す
るＨ+ はＳｉＮ膜２２中へ拡散し、そこでトラップされ
てしまう。これは、ＳｉＮ膜２２を構成するＳｉＮ結晶
のＮ原子上の孤立電子対がブレンステッド塩基、すなわ
ちプロトン受容体として作用するためである。このた
め、ＳｉＮ膜２２との界面近傍ではプロトンＨ+ の濃度
が低下し、ベース樹脂の可溶化が十分に進行しなくな
る。
【０００９】このようなポジ型化学増幅系レジスト膜２
３をＰＥＢを経て現像すると、図８に示されるように、
ＳｉＮ膜２２との界面付近で裾引き形状を有するレジス
ト・パターン２３ｐが形成されてしまう。このようなレ
ジスト・パターン２３ｐをマスクとしてＳｉＮ膜２２の
異方性ドライエッチングを行うと、図９に示されるよう
に、形成されるＳｉＮ膜パターン２２ｐの線幅は設計寸
法に対して正の寸法変換差を生じたものとなる。これ
は、プラズマ中からのイオンの入射方向がウェハに対し
てほぼ垂直に制御されている異方性エッチング条件下で
は、ＳｉＮ膜パターン２２ｐの線幅がレジスト・パター
ン２３ｐの裾幅でほぼ規定されてしまうからである。な
お、上述のプロトンＨ+ 濃度がより著しく低下すると、
現像後にＳｉＮ膜２２を全く露出させることができず、
したがって異方性エッチングそのものが不可能となる場
合もある。
３をＰＥＢを経て現像すると、図８に示されるように、
ＳｉＮ膜２２との界面付近で裾引き形状を有するレジス
ト・パターン２３ｐが形成されてしまう。このようなレ
ジスト・パターン２３ｐをマスクとしてＳｉＮ膜２２の
異方性ドライエッチングを行うと、図９に示されるよう
に、形成されるＳｉＮ膜パターン２２ｐの線幅は設計寸
法に対して正の寸法変換差を生じたものとなる。これ
は、プラズマ中からのイオンの入射方向がウェハに対し
てほぼ垂直に制御されている異方性エッチング条件下で
は、ＳｉＮ膜パターン２２ｐの線幅がレジスト・パター
ン２３ｐの裾幅でほぼ規定されてしまうからである。な
お、上述のプロトンＨ+ 濃度がより著しく低下すると、
現像後にＳｉＮ膜２２を全く露出させることができず、
したがって異方性エッチングそのものが不可能となる場
合もある。
【００１０】上述のようなポジ型化学増幅系レジスト膜
のパターンの裾引き形状は、ＳｉＮ膜上のみならず、Ｔ
ｉＮ膜やＢＰＳＧ膜上でも生ずることが知られている。
ＴｉＮ膜の影響は、上述と同じく窒素原子上の孤立電子
対によるものと考えられるが、ＢＰＳＧ膜の影響につい
ては、その表面に吸着されたアンモニアによる中和作用
によるものとの報告がある。かかる裾引き形状は、活性
種を失活させる虞れがない単結晶Ｓｉ基板上では発生し
ない。
のパターンの裾引き形状は、ＳｉＮ膜上のみならず、Ｔ
ｉＮ膜やＢＰＳＧ膜上でも生ずることが知られている。
ＴｉＮ膜の影響は、上述と同じく窒素原子上の孤立電子
対によるものと考えられるが、ＢＰＳＧ膜の影響につい
ては、その表面に吸着されたアンモニアによる中和作用
によるものとの報告がある。かかる裾引き形状は、活性
種を失活させる虞れがない単結晶Ｓｉ基板上では発生し
ない。
【００１１】一方、レジスト・パターンの形状異常は、
ネガ型化学増幅系レジスト膜を用いた場合にも生ずる。
図１０は、前掲の図７に示したポジ型化学増幅系レジス
ト膜２３に替えて、ネガ型化学増幅系レジスト膜２４を
形成したウェハに対し、同じフォトマスク３０を介して
選択露光を行っている状態を示したものである。この露
光により、ネガ型化学増幅系レジスト膜２４には露光部
２４ｅと未露光部２４ｕの区別が生じ、露光部２４ｅで
はＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が発生する。
ネガ型化学増幅系レジスト膜を用いた場合にも生ずる。
図１０は、前掲の図７に示したポジ型化学増幅系レジス
ト膜２３に替えて、ネガ型化学増幅系レジスト膜２４を
形成したウェハに対し、同じフォトマスク３０を介して
選択露光を行っている状態を示したものである。この露
光により、ネガ型化学増幅系レジスト膜２４には露光部
２４ｅと未露光部２４ｕの区別が生じ、露光部２４ｅで
はＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が発生する。
【００１２】上記プロトンＨ+ は本来、べース樹脂の難
溶化または架橋を促進すべき活性種であるが、ＳｉＮ膜
２２との界面付近に存在するＨ+ はＳｉＮ膜２２中へ拡
散し、前述の理由によりトラップされてしまう。このた
め、ＳｉＮ膜２２との界面近傍ではプロトンＨ+ の濃度
が低下し、ベース樹脂の難溶化または架橋が進行しなく
なる。このようなネガ型化学増幅系レジスト膜２４をＰ
ＥＢを経て現像すると、図１１に示されるように、Ｓｉ
Ｎ膜２２との界面付近でノッチ（切欠き）形状を有する
レジスト・パターン２４ｐが形成されてしまう。
溶化または架橋を促進すべき活性種であるが、ＳｉＮ膜
２２との界面付近に存在するＨ+ はＳｉＮ膜２２中へ拡
散し、前述の理由によりトラップされてしまう。このた
め、ＳｉＮ膜２２との界面近傍ではプロトンＨ+ の濃度
が低下し、ベース樹脂の難溶化または架橋が進行しなく
なる。このようなネガ型化学増幅系レジスト膜２４をＰ
ＥＢを経て現像すると、図１１に示されるように、Ｓｉ
Ｎ膜２２との界面付近でノッチ（切欠き）形状を有する
レジスト・パターン２４ｐが形成されてしまう。
【００１３】上述のようなネガ型化学増幅系レジスト膜
のパターンのノッチ形状は、ＳｉＮ膜上のみならず、Ｓ
ＯＧ（スピン・オン・グラス）膜上でも生ずることが知
られている。これは、ＳＯＧの膜質が粗であり、活性種
の拡散を促進させ易いことが原因であると考えられてい
る。なお、かかるノッチ形状は、単結晶Ｓｉ基板上では
やはり発生しない。
のパターンのノッチ形状は、ＳｉＮ膜上のみならず、Ｓ
ＯＧ（スピン・オン・グラス）膜上でも生ずることが知
られている。これは、ＳＯＧの膜質が粗であり、活性種
の拡散を促進させ易いことが原因であると考えられてい
る。なお、かかるノッチ形状は、単結晶Ｓｉ基板上では
やはり発生しない。
【００１４】このように、従来の化学増幅系レジストを
用いたレジスト・パターニングには、レジスト・パター
ンの形状が下地である被加工膜の表面の化学的性状に依
存するという問題があった。この問題を解決するための
被加工膜表面の前処理として、酸性溶液処理や酸素プラ
ズマ処理も提案されている。しかし、前者にはクリーン
・ルーム内で装置の占有面積が大きくなり、またドライ
処理に比べてスループットが低下すること、後者には耐
酸化性を持たない被加工膜上では適用できないこと、と
いう問題が個々に存在し、所望の効果を得るには至って
いないのが現状である。そこで、本発明はこの問題を解
決し、いかなる被加工膜の上であっても高い形状安定性
と寸法安定性をもってレジスト・パターンを形成するこ
とが可能な方法を提供することを目的とする。
用いたレジスト・パターニングには、レジスト・パター
ンの形状が下地である被加工膜の表面の化学的性状に依
存するという問題があった。この問題を解決するための
被加工膜表面の前処理として、酸性溶液処理や酸素プラ
ズマ処理も提案されている。しかし、前者にはクリーン
・ルーム内で装置の占有面積が大きくなり、またドライ
処理に比べてスループットが低下すること、後者には耐
酸化性を持たない被加工膜上では適用できないこと、と
いう問題が個々に存在し、所望の効果を得るには至って
いないのが現状である。そこで、本発明はこの問題を解
決し、いかなる被加工膜の上であっても高い形状安定性
と寸法安定性をもってレジスト・パターンを形成するこ
とが可能な方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のレジスト・パタ
ーン形成方法は、被加工膜上に直接に化学増幅系レジス
ト膜を成膜するのではなく、この被加工膜の表面を予め
イオウ系保護膜でパッシベートし、活性種を失活させる
虞れのある該表面との接触を遮断した状態で露光から現
像までの一連の工程を行うことにより、上述の目的を達
成しようとするものである。このイオウ系保護膜の露出
部は、レジスト・パターンが完成された後に該パターン
に悪影響を与えない手段により選択的に除去する。
ーン形成方法は、被加工膜上に直接に化学増幅系レジス
ト膜を成膜するのではなく、この被加工膜の表面を予め
イオウ系保護膜でパッシベートし、活性種を失活させる
虞れのある該表面との接触を遮断した状態で露光から現
像までの一連の工程を行うことにより、上述の目的を達
成しようとするものである。このイオウ系保護膜の露出
部は、レジスト・パターンが完成された後に該パターン
に悪影響を与えない手段により選択的に除去する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の基本的な考え方は、化学
増幅系レジスト膜とその下地である被加工膜との間に活
性種の拡散を遮断することが可能なイオウ系保護膜を設
け、これにより被加工膜との界面近傍における活性種の
濃度低下を防止し、得られるレジスト・パターンの形状
異常を防止することにある。レジスト膜がポジ型であれ
ば裾引き形状が、ネガ型であればノッチ形状がそれぞれ
防止され、垂直壁を有するレジスト・パターンを形成す
ることができる。
増幅系レジスト膜とその下地である被加工膜との間に活
性種の拡散を遮断することが可能なイオウ系保護膜を設
け、これにより被加工膜との界面近傍における活性種の
濃度低下を防止し、得られるレジスト・パターンの形状
異常を防止することにある。レジスト膜がポジ型であれ
ば裾引き形状が、ネガ型であればノッチ形状がそれぞれ
防止され、垂直壁を有するレジスト・パターンを形成す
ることができる。
【００１７】特に、上記の活性種がＰＡＧから生成する
プロトンＨ+ のような酸である場合、少なくとも表面が
塩基性を呈する被加工膜はこの酸を失活させる虞れが大
きいので、上記のイオウ系保護膜が効果を発揮する。こ
こで、被加工膜の表面の塩基性は、塩基性の外来物質の
吸着によりもたらされるものであっても、被加工膜の材
料そのものの性質に由来するものであっても良い。吸着
される外来物質としては、クリーンルーム内に残留する
アンモニアやＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）等の
蒸気が考えられる。また、被加工膜がＳｉＮ，ＳｉＯ
Ｎ，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ等のように、結晶構造中に孤立電
子対を有する窒素原子を含む場合には、この孤立電子対
がプロトン受容体あるいは電子供与体として働くので、
被加工膜自身が塩基性を呈することになる。ただし、Ｔ
ｉＮ膜，ＴｉＯＮ膜を金属配線膜の反射防止膜として用
いるプロセスでは、この上にイオウ系保護膜を成膜して
しまうと反射防止効果が損なわれるので、本発明を適用
することはできない。
プロトンＨ+ のような酸である場合、少なくとも表面が
塩基性を呈する被加工膜はこの酸を失活させる虞れが大
きいので、上記のイオウ系保護膜が効果を発揮する。こ
こで、被加工膜の表面の塩基性は、塩基性の外来物質の
吸着によりもたらされるものであっても、被加工膜の材
料そのものの性質に由来するものであっても良い。吸着
される外来物質としては、クリーンルーム内に残留する
アンモニアやＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）等の
蒸気が考えられる。また、被加工膜がＳｉＮ，ＳｉＯ
Ｎ，ＴｉＮ，ＴｉＯＮ等のように、結晶構造中に孤立電
子対を有する窒素原子を含む場合には、この孤立電子対
がプロトン受容体あるいは電子供与体として働くので、
被加工膜自身が塩基性を呈することになる。ただし、Ｔ
ｉＮ膜，ＴｉＯＮ膜を金属配線膜の反射防止膜として用
いるプロセスでは、この上にイオウ系保護膜を成膜して
しまうと反射防止効果が損なわれるので、本発明を適用
することはできない。
【００１８】前記イオウ系保護膜は、プラズマＣＶＤ法
により成膜することができ、特にハロゲン化イオウから
プラズマ中に解離生成するイオウ系堆積物を堆積させる
ことにより形成することが好適である。このイオウ系堆
積物としては、単体のイオウあるいは窒化イオウを用い
ることができる。
により成膜することができ、特にハロゲン化イオウから
プラズマ中に解離生成するイオウ系堆積物を堆積させる
ことにより形成することが好適である。このイオウ系堆
積物としては、単体のイオウあるいは窒化イオウを用い
ることができる。
【００１９】ハロゲン化イオウとしては、ＳＦ6 （六フ
ッ化イオウ）がシリコン系材料膜のエッチング・ガスと
して古くから知られているが、本発明ではＳＦ6 よりも
プラズマ反応系のＳ／Ｘ比〔イオウ原子数とハロゲン
（Ｘ）原子数の比〕を高めることが可能な化合物を用い
てイオウの堆積効率を高める。かかるハロゲン化イオウ
とは、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ
2 ，Ｓ2 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，
ＳＢｒ2 から選ばれる少なくとも１種類の化合物であ
る。これらの化合物は、プラズマ中に遊離のＳを放出す
る。つまり、単体のイオウを堆積させることができる。
ッ化イオウ）がシリコン系材料膜のエッチング・ガスと
して古くから知られているが、本発明ではＳＦ6 よりも
プラズマ反応系のＳ／Ｘ比〔イオウ原子数とハロゲン
（Ｘ）原子数の比〕を高めることが可能な化合物を用い
てイオウの堆積効率を高める。かかるハロゲン化イオウ
とは、Ｓ2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ
2 ，Ｓ2 Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，
ＳＢｒ2 から選ばれる少なくとも１種類の化合物であ
る。これらの化合物は、プラズマ中に遊離のＳを放出す
る。つまり、単体のイオウを堆積させることができる。
【００２０】また、上記のＳ／Ｘ比は、プラズマ反応系
に水素系ガスを添加することで、一層高めることができ
る。これは、水素系ガスから解離生成したＨ（水素）を
ＨがハロゲンＸと結合し、これをＨＸ（ハロゲン化水
素）の形で系外へ除去するからである。かかる水素系ガ
スとしては、Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓ，シラン系化合物を挙げるこ
とができる。なお、Ｈ2 ＳはＨとＳの双方をプラズマ中
に放出するので、Ｓ／Ｘ比の上昇効果が極めて大きい。
に水素系ガスを添加することで、一層高めることができ
る。これは、水素系ガスから解離生成したＨ（水素）を
ＨがハロゲンＸと結合し、これをＨＸ（ハロゲン化水
素）の形で系外へ除去するからである。かかる水素系ガ
スとしては、Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓ，シラン系化合物を挙げるこ
とができる。なお、Ｈ2 ＳはＨとＳの双方をプラズマ中
に放出するので、Ｓ／Ｘ比の上昇効果が極めて大きい。
【００２１】さらに、上記のようにＳが放出されるプラ
ズマ反応系にＮが共存していれば、窒化イオウ（ＳＮ
ｘ）を堆積させることができる。窒化イオウにはＳとＮ
の組成比により様々な種類の化合物が存在するが、本発
明においてプラズマ中から主として生成させる化合物は
ポリチアジル（ＳＮ）ｘである。このポリマーは、結晶
状態ではＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−…の繰り返し構造を有する共
有結合鎖が平行に配向した構造をとり、単体のＳよりも
強固な保護膜となる。Ｎを供給するための窒素系ガスと
しては、Ｎ2 ，ＮＦ3 ，ヒドラジン等を挙げることがで
きる。ＮＨ3 はＳと結合して固体物質である硫化アンモ
ニウムを生成させるので、好ましくない。なお、窒化イ
オウを生成させるためのプラズマ中にフッ素系化学種が
共存する場合には、（ＳＮ）ｘのＳ原子上にＦ原子が結
合したフッ化チアジルも生成し得る。また、水素系化学
種が共存する系では、チアジル水素も生成し得る。さら
に、条件によっては分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均
衡な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イ
オウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したイミド型の化
合物等も生成可能である。
ズマ反応系にＮが共存していれば、窒化イオウ（ＳＮ
ｘ）を堆積させることができる。窒化イオウにはＳとＮ
の組成比により様々な種類の化合物が存在するが、本発
明においてプラズマ中から主として生成させる化合物は
ポリチアジル（ＳＮ）ｘである。このポリマーは、結晶
状態ではＳ−Ｎ−Ｓ−Ｎ−…の繰り返し構造を有する共
有結合鎖が平行に配向した構造をとり、単体のＳよりも
強固な保護膜となる。Ｎを供給するための窒素系ガスと
しては、Ｎ2 ，ＮＦ3 ，ヒドラジン等を挙げることがで
きる。ＮＨ3 はＳと結合して固体物質である硫化アンモ
ニウムを生成させるので、好ましくない。なお、窒化イ
オウを生成させるためのプラズマ中にフッ素系化学種が
共存する場合には、（ＳＮ）ｘのＳ原子上にＦ原子が結
合したフッ化チアジルも生成し得る。また、水素系化学
種が共存する系では、チアジル水素も生成し得る。さら
に、条件によっては分子内のＳ原子数とＮ原子数が不均
衡な環状窒化イオウ化合物、あるいはこれら環状窒化イ
オウ化合物のＮ原子上にＨ原子が結合したイミド型の化
合物等も生成可能である。
【００２２】ところで、上記の単体のＳや窒化イオウの
堆積は、基体（ウェハ）がこれらの昇華温度あるいは分
解温度よりも低い温度域に維持されている場合に可能で
ある。このことは逆に、基体上に堆積しているＳや窒化
イオウを、その昇華温度あるいは分解温度以上に加熱す
れば、基体上にパーティクル汚染を残すことなく、容易
にこれらを除去できることをも意味している。このとき
の加熱温度は、常圧下においてＳでおおよそ９０℃、窒
化イオウでおおよそ１３０℃であり、減圧下では一層低
くなる。この温度域は、一般的なレジスト材料のＰＥＢ
温度域と同程度である。したがって、レジスト・パター
ンを形成した後にイオウ系保護膜の露出部を選択的に除
去する際に基体の加熱を行ったとしても、レジスト・パ
ターンの形状に悪影響が及ぼされる懸念はない。
堆積は、基体（ウェハ）がこれらの昇華温度あるいは分
解温度よりも低い温度域に維持されている場合に可能で
ある。このことは逆に、基体上に堆積しているＳや窒化
イオウを、その昇華温度あるいは分解温度以上に加熱す
れば、基体上にパーティクル汚染を残すことなく、容易
にこれらを除去できることをも意味している。このとき
の加熱温度は、常圧下においてＳでおおよそ９０℃、窒
化イオウでおおよそ１３０℃であり、減圧下では一層低
くなる。この温度域は、一般的なレジスト材料のＰＥＢ
温度域と同程度である。したがって、レジスト・パター
ンを形成した後にイオウ系保護膜の露出部を選択的に除
去する際に基体の加熱を行ったとしても、レジスト・パ
ターンの形状に悪影響が及ぼされる懸念はない。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。
する。
【００２４】実施例１ 本実施例では、ＳｉＮ膜上でのポジ型化学増幅系レジス
ト膜のパターニング・プロセスについて、図１ないし図
６を参照しながら説明する。図１は、基板１の上に絶縁
膜としてたとえば厚さ約５００ｎｍのＳｉＮ膜２を成膜
し、さらにこの表面をたとえば厚さ約２０ｎｍのイオウ
系保護膜３で被覆した状態を示している。ここで、上記
ＳｉＮ膜２の成膜はたとえばＬＰＣＶＤ法により行うこ
とができ、その条件はたとえば、 ＳｉＨ2 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ ＮＨ3 流量 ２００ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０００ ＳＣＣＭ 圧力 ７０ Ｐａ 基板温度 ７６０ ℃ とした。
ト膜のパターニング・プロセスについて、図１ないし図
６を参照しながら説明する。図１は、基板１の上に絶縁
膜としてたとえば厚さ約５００ｎｍのＳｉＮ膜２を成膜
し、さらにこの表面をたとえば厚さ約２０ｎｍのイオウ
系保護膜３で被覆した状態を示している。ここで、上記
ＳｉＮ膜２の成膜はたとえばＬＰＣＶＤ法により行うこ
とができ、その条件はたとえば、 ＳｉＨ2 Ｃｌ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ ＮＨ3 流量 ２００ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 ２０００ ＳＣＣＭ 圧力 ７０ Ｐａ 基板温度 ７６０ ℃ とした。
【００２５】また、上記イオウ系保護膜３としては、こ
こではプラズマＣＶＤ法により単体のＳを堆積させた。
その堆積条件はたとえば、 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。
こではプラズマＣＶＤ法により単体のＳを堆積させた。
その堆積条件はたとえば、 Ｓ2 Ｆ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。
【００２６】次に、図２に示されるように、上記イオウ
系保護膜３の上にポジ型化学増幅系レジスト材料（和光
純薬社製；ＷＫＲ−ＰＴ１）をスピンコートし、ホット
プレート上で９０℃，９０秒間の露光前ベークを行い、
厚さ約１μｍのポジ型化学増幅系レジスト膜４を形成し
た。この状態のウェハを縮小比５：１のＫｒＦエキシマ
・レーザ・ステッパにセットし、フォトマスク１０を介
して選択露光を行った。このフォトマスク１０は、フォ
トマスク基板１１上にＣｒ膜からなる遮光膜パターン１
２が１．７５μｍ幅のライン・アンド・スペース状に形
成されたものである。この露光により、ウェハ上には
０．３５μｍ幅のライン・アンド・スペースの潜像が形
成されるが、図では簡単のためにフォトマスク上のパタ
ーンとウェハ上のパターンを等倍で示す。
系保護膜３の上にポジ型化学増幅系レジスト材料（和光
純薬社製；ＷＫＲ−ＰＴ１）をスピンコートし、ホット
プレート上で９０℃，９０秒間の露光前ベークを行い、
厚さ約１μｍのポジ型化学増幅系レジスト膜４を形成し
た。この状態のウェハを縮小比５：１のＫｒＦエキシマ
・レーザ・ステッパにセットし、フォトマスク１０を介
して選択露光を行った。このフォトマスク１０は、フォ
トマスク基板１１上にＣｒ膜からなる遮光膜パターン１
２が１．７５μｍ幅のライン・アンド・スペース状に形
成されたものである。この露光により、ウェハ上には
０．３５μｍ幅のライン・アンド・スペースの潜像が形
成されるが、図では簡単のためにフォトマスク上のパタ
ーンとウェハ上のパターンを等倍で示す。
【００２７】この選択露光では、遮光膜パターン１２の
開口部を透過した露光光ｈνがポジ型化学増幅系レジス
ト膜４を照射する。この露光により、ポジ型化学増幅系
レジスト膜４には露光部４ｅと未露光部４ｕの区別が生
じ、露光部４ｅではＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が
発生した。しかし、本発明ではＳｉＮ膜２の表面がイオ
ウ系保護膜３で被覆されているために、このプロトンＨ
+ がＳｉＮ膜２側へ拡散してそこにトラップされてしま
うことはなく、プロトンＨ+ 濃度はポジ型化学増幅系レ
ジスト膜４の膜厚方向の全体にわたって均一に保たれ
た。
開口部を透過した露光光ｈνがポジ型化学増幅系レジス
ト膜４を照射する。この露光により、ポジ型化学増幅系
レジスト膜４には露光部４ｅと未露光部４ｕの区別が生
じ、露光部４ｅではＰＡＧの分解によりプロトンＨ+ が
発生した。しかし、本発明ではＳｉＮ膜２の表面がイオ
ウ系保護膜３で被覆されているために、このプロトンＨ
+ がＳｉＮ膜２側へ拡散してそこにトラップされてしま
うことはなく、プロトンＨ+ 濃度はポジ型化学増幅系レ
ジスト膜４の膜厚方向の全体にわたって均一に保たれ
た。
【００２８】露光終了後、１００℃，９０秒間のＰＥＢ
を経て、アルカリ現像液（東京応化工業社製，ＮＭＤ−
Ｗ）を用いた６０秒間のパドル現像を行った。この結
果、図３に示されるように、ほぼ矩形の断面形状を有す
る良好なレジスト・パターン４ｐが形成された。この時
点で、各パターン間のスペースにはイオウ系保護膜３が
露出した。
を経て、アルカリ現像液（東京応化工業社製，ＮＭＤ−
Ｗ）を用いた６０秒間のパドル現像を行った。この結
果、図３に示されるように、ほぼ矩形の断面形状を有す
る良好なレジスト・パターン４ｐが形成された。この時
点で、各パターン間のスペースにはイオウ系保護膜３が
露出した。
【００２９】そこで次に、減圧チャンバ内でウェハを９
０℃に加熱し、図４に示されるようにイオウ系保護膜３
の露出部を除去した。この除去のメカニズムは昇華であ
る。昇華したイオウの粒子は減圧チャンバに接続される
排気系統に送られ、この系統に備えられた脱硫装置にト
ラップされた。したがって、ウェハ上に何らパーティク
ル汚染は発生しなかった。また、上記の加熱温度はレジ
スト材料の耐熱温度よりも低いので、すでに形成されて
いるレジスト・パターン４ｐの形状を何ら劣化させるこ
ともなかった。この結果、イオウ系保護膜３は、レジス
ト・パターン４ｐに遮蔽された部分のみがイオウ系保護
膜パターン３ｐとして残存することになる。
０℃に加熱し、図４に示されるようにイオウ系保護膜３
の露出部を除去した。この除去のメカニズムは昇華であ
る。昇華したイオウの粒子は減圧チャンバに接続される
排気系統に送られ、この系統に備えられた脱硫装置にト
ラップされた。したがって、ウェハ上に何らパーティク
ル汚染は発生しなかった。また、上記の加熱温度はレジ
スト材料の耐熱温度よりも低いので、すでに形成されて
いるレジスト・パターン４ｐの形状を何ら劣化させるこ
ともなかった。この結果、イオウ系保護膜３は、レジス
ト・パターン４ｐに遮蔽された部分のみがイオウ系保護
膜パターン３ｐとして残存することになる。
【００３０】このようにして形成されたレジスト・パタ
ーン４ｐをマスクとして、ＳｉＮ膜２のドライエッチン
グを行った。このエッチングは、たとえば有磁場マイク
ロ波プラズマ・エッチング装置を用い、次のような条件 ＣＨＦ3 流量 ５０ ＳＣＣＭ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ で行った。本発明ではレジスト・パターン４ｐが設計寸
法どおりに形成されているため、形成されたＳｉＮ膜パ
ターン２ｐの寸法変換差も許容範囲内であった。
ーン４ｐをマスクとして、ＳｉＮ膜２のドライエッチン
グを行った。このエッチングは、たとえば有磁場マイク
ロ波プラズマ・エッチング装置を用い、次のような条件 ＣＨＦ3 流量 ５０ ＳＣＣＭ マイクロ波パワー １２００ Ｗ（２．４５ＧＨｚ） ＲＦバイアス・パワー １８０ Ｗ（８００ｋＨｚ） ウェハ温度 ２０ ℃ で行った。本発明ではレジスト・パターン４ｐが設計寸
法どおりに形成されているため、形成されたＳｉＮ膜パ
ターン２ｐの寸法変換差も許容範囲内であった。
【００３１】エッチング終了後、通常のＯ2 プラズマ・
アッシングを行ってレジスト・パターン４ｐを除去し
た。このとき、このレジスト・パターン４ｐの下側のイ
オウ系保護膜３ｐも同時に除去された。この除去のメカ
ニズムは燃焼であり、ウェハ上には最終的に何ら汚染が
生じなかった。
アッシングを行ってレジスト・パターン４ｐを除去し
た。このとき、このレジスト・パターン４ｐの下側のイ
オウ系保護膜３ｐも同時に除去された。この除去のメカ
ニズムは燃焼であり、ウェハ上には最終的に何ら汚染が
生じなかった。
【００３２】実施例２ 本実施例では、イオウ系保護膜３として単体のＳの堆積
条件を変更した。ここでは、Ｓ2 Ｆ2 にＨ2 を添加して
プラズマ反応系内のＳ／Ｆ比を上昇させ、Ｓの堆積効率
を向上させた。堆積条件はたとえば、 Ｓ2 Ｆ2 流量 ４０ ＳＣＣＭ Ｈ2 流量 １０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。この他のプロセス条件は、実施例１と同じであ
る。本実施例によっても、良好な形状を有するレジスト
・パターン４ｐを形成することができた。
条件を変更した。ここでは、Ｓ2 Ｆ2 にＨ2 を添加して
プラズマ反応系内のＳ／Ｆ比を上昇させ、Ｓの堆積効率
を向上させた。堆積条件はたとえば、 Ｓ2 Ｆ2 流量 ４０ ＳＣＣＭ Ｈ2 流量 １０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。この他のプロセス条件は、実施例１と同じであ
る。本実施例によっても、良好な形状を有するレジスト
・パターン４ｐを形成することができた。
【００３３】実施例３ 本実施例では、イオウ系保護膜３として単体のＳではな
く、窒化イオウを堆積させた。ここでは、実施例１とプ
ロセスの異なる部分についてのみ説明する。イオウ系保
護膜３の堆積はプラズマＣＶＤ法により行い、その堆積
条件はたとえば Ｓ2 Ｆ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 １０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。このようにして形成される窒化イオウの主成分
は、ポリチアジル（ＳＮ）ｘであった。
く、窒化イオウを堆積させた。ここでは、実施例１とプ
ロセスの異なる部分についてのみ説明する。イオウ系保
護膜３の堆積はプラズマＣＶＤ法により行い、その堆積
条件はたとえば Ｓ2 Ｆ2 流量 ５０ ＳＣＣＭ Ｎ2 流量 １０ ＳＣＣＭ 圧力 １０〜１００ Ｐａ ＲＦパワー密度 ０．０８ Ｗ／ｃｍ2 （１３．５６ＭＨｚ） 基板温度 ７０ ℃ とした。このようにして形成される窒化イオウの主成分
は、ポリチアジル（ＳＮ）ｘであった。
【００３４】また、ポジ型化学増幅系レジスト膜４の現
像を終了した後のイオウ系保護膜３の露出部の除去は、
減圧雰囲気下でウェハを１２０℃に加熱することにより
行った。この除去のメカニズムは昇華である。本実施例
でも、ウェハ上でパーティクル汚染を発生させることな
く、良好な形状を有するレジスト・パターン４ｐを形成
することができた。なお、このイオウ系保護膜３は、窒
化膜２のドライエッチング後に行われるＯ2 プラズマ・
アッシングにより、レジスト・パターン４ｐと同時に除
去することができた。
像を終了した後のイオウ系保護膜３の露出部の除去は、
減圧雰囲気下でウェハを１２０℃に加熱することにより
行った。この除去のメカニズムは昇華である。本実施例
でも、ウェハ上でパーティクル汚染を発生させることな
く、良好な形状を有するレジスト・パターン４ｐを形成
することができた。なお、このイオウ系保護膜３は、窒
化膜２のドライエッチング後に行われるＯ2 プラズマ・
アッシングにより、レジスト・パターン４ｐと同時に除
去することができた。
【００３５】以上、本発明の具体的な実施例を３例挙げ
たが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、上述のポジ型化学増幅系レジスト材
料に替えてネガ型化学増幅系レジスト材料（シプレイ社
製，ＳＡＬ−６０１）を使用した場合には、ノッチ形状
の無い良好な矩形パターンを得ることができた。また、
本発明によるレジスト・パターン形成を、ＳｉＮ膜に替
えてＳｉＯＮ膜，ＴｉＮ膜，ＴｉＯＮ膜のように結晶構
造そのものに起因して塩基性を呈する膜の上、あるいは
ＳＯＧやＢＰＳＧ膜のように塩基性物質の表面吸着によ
り塩基性を呈する膜の上で行った場合にも、イオウ系保
護膜が良好な活性種の遮断効果を発揮し、同様に良好な
レジスト・パターンを形成することができた。この他、
イオウ系保護膜を堆積させるためのガス組成、デザイン
・ルール、各プロセスに使用する装置の種類、各プロセ
ス条件等の細部については、適宜変更や選択が可能であ
る。
たが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるもので
はない。たとえば、上述のポジ型化学増幅系レジスト材
料に替えてネガ型化学増幅系レジスト材料（シプレイ社
製，ＳＡＬ−６０１）を使用した場合には、ノッチ形状
の無い良好な矩形パターンを得ることができた。また、
本発明によるレジスト・パターン形成を、ＳｉＮ膜に替
えてＳｉＯＮ膜，ＴｉＮ膜，ＴｉＯＮ膜のように結晶構
造そのものに起因して塩基性を呈する膜の上、あるいは
ＳＯＧやＢＰＳＧ膜のように塩基性物質の表面吸着によ
り塩基性を呈する膜の上で行った場合にも、イオウ系保
護膜が良好な活性種の遮断効果を発揮し、同様に良好な
レジスト・パターンを形成することができた。この他、
イオウ系保護膜を堆積させるためのガス組成、デザイン
・ルール、各プロセスに使用する装置の種類、各プロセ
ス条件等の細部については、適宜変更や選択が可能であ
る。
【００３６】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば化学増幅系レジストに関して従来より問題と
なっていたパターン形状の下地依存性を、既存の装置を
用いた簡便かつ比較的低コストな方法で解決することが
できる。したがって本発明は、化学増幅系レジスト材料
の実用化を促進し、これにより半導体デバイスの微細化
や高集積化に大きく貢献するものである。
明によれば化学増幅系レジストに関して従来より問題と
なっていたパターン形状の下地依存性を、既存の装置を
用いた簡便かつ比較的低コストな方法で解決することが
できる。したがって本発明は、化学増幅系レジスト材料
の実用化を促進し、これにより半導体デバイスの微細化
や高集積化に大きく貢献するものである。
【図１】本発明をＳｉＮ膜上でのレジスト・パターニン
グに適用したプロセス例において、ＳｉＮ膜をイオウ系
保護膜で被覆した状態を示す模式的断面図である。
グに適用したプロセス例において、ＳｉＮ膜をイオウ系
保護膜で被覆した状態を示す模式的断面図である。
【図２】図１のイオウ系保護膜の上にポジ型化学増幅系
レジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光を
行っている状態を示す模式的断面図である。
レジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光を
行っている状態を示す模式的断面図である。
【図３】図２のポジ型化学増幅系レジスト膜のＰＥＢお
よび現像を経てレジスト・パターンを形成した状態を示
す模式的断面図である。
よび現像を経てレジスト・パターンを形成した状態を示
す模式的断面図である。
【図４】加熱により図３のイオウ系保護膜の露出部を選
択的に除去している状態を示す模式的断面図である。
択的に除去している状態を示す模式的断面図である。
【図５】図４のレジスト・パターンをマスクとしてＳｉ
Ｎ膜のドライエッチングを行った状態を示す模式的断面
図である。
Ｎ膜のドライエッチングを行った状態を示す模式的断面
図である。
【図６】図５のレジスト・パターンおよびイオウ系保護
膜パターンを除去した状態を示す模式的断面図である。
膜パターンを除去した状態を示す模式的断面図である。
【図７】ＳｉＮ膜上でレジスト・パターニングを行う従
来のプロセス例において、ポジ型化学増幅系レジスト膜
に対して選択露光を行っている状態を示す模式的断面図
である。
来のプロセス例において、ポジ型化学増幅系レジスト膜
に対して選択露光を行っている状態を示す模式的断面図
である。
【図８】図７のポジ型化学増幅系レジスト膜のＰＥＢお
よび現像を経て、裾引き形状を有するレジスト・パター
ンが形成された状態を示す模式的断面図である。
よび現像を経て、裾引き形状を有するレジスト・パター
ンが形成された状態を示す模式的断面図である。
【図９】図８のレジスト・パターンをマスクとするドラ
イエッチングにより、設計寸法より線幅の広いＳｉＮ膜
パターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
イエッチングにより、設計寸法より線幅の広いＳｉＮ膜
パターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
【図１０】ＳｉＮ膜上でレジスト・パターニングを行う
従来のプロセス例において、ネガ型化学増幅系レジスト
膜に対して選択露光を行っている状態を示す模式的断面
図である。
従来のプロセス例において、ネガ型化学増幅系レジスト
膜に対して選択露光を行っている状態を示す模式的断面
図である。
【図１１】図１０のネガ型化学増幅系レジスト膜のＰＥ
Ｂおよび現像を経て、ノッチ形状を有するレジスト・パ
ターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
Ｂおよび現像を経て、ノッチ形状を有するレジスト・パ
ターンが形成された状態を示す模式的断面図である。
１…基板 ２…ＳｉＮ膜 ２ｐ…ＳｉＮ膜パターン ３
…イオウ系保護膜 ３ｐ…イオウ系保護膜パターン ４
…ポジ型化学増幅系レジスト膜 ４ｅ…露光部 ４ｕ…未露光部 ４ｐ…レジスト・パターン １０…フ
ォトマスク
…イオウ系保護膜 ３ｐ…イオウ系保護膜パターン ４
…ポジ型化学増幅系レジスト膜 ４ｅ…露光部 ４ｕ…未露光部 ４ｐ…レジスト・パターン １０…フ
ォトマスク
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７０
Claims (9)
- 【請求項１】 被加工膜上で化学増幅系レジスト膜のパ
ターニングを行うレジスト・パターン形成方法であっ
て、 前記被加工膜をイオウ系保護膜で被覆する第１工程と、 前記イオウ系保護膜の上に化学増幅系レジスト膜を成膜
する第２工程と、 前記化学増幅系レジスト膜に対して選択露光と露光後ベ
ークと現像とを行うことにより、レジスト・パターンを
形成する第３工程と、 前記イオウ系保護膜の露出部を選択的に除去する第４工
程とを有するレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項２】 前記化学増幅系レジスト膜が光化学反応
により活性種として酸を発生させ、被加工膜の少なくと
も表面が塩基性を呈することを特徴とする請求項１記載
のレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項３】 前記被加工膜が、その結晶構造中に孤立
電子対を有する窒素原子を含むことを特徴とする請求項
２記載のレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項４】 前記イオウ系保護膜を、プラズマＣＶＤ
法により成膜することを特徴とする請求項１記載のレジ
スト・パターン形成方法。 - 【請求項５】 前記イオウ系保護膜を、ハロゲン化イオ
ウを含むガスからプラズマ中に解離生成するイオウ系堆
積物を堆積させることにより形成することを特徴とする
請求項４記載のレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項６】 前記ハロゲン化イオウは、Ｓ2 Ｆ2 ，Ｓ
Ｆ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2 Ｃｌ2 ，Ｓ
Ｃｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2 から選ばれ
る少なくとも１種類の化合物であることを特徴とする請
求項５記載のレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項７】 前記ハロゲン化イオウを含むガスは、Ｓ
2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2
Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウと、
Ｈ2 ，Ｈ2 Ｓ，シラン系化合物から選ばれる少なくとも
１種類の水素系ガスとを含むことを特徴とする請求項５
記載のレジスト・パターン形成方法。 - 【請求項８】 前記ハロゲン化イオウを含むガスは、Ｓ
2 Ｆ2 ，ＳＦ2 ，ＳＦ4 ，Ｓ2 Ｆ10，Ｓ3 Ｃｌ2 ，Ｓ2
Ｃｌ2 ，ＳＣｌ2 ，Ｓ3 Ｂｒ2 ，Ｓ2 Ｂｒ2 ，ＳＢｒ2
から選ばれる少なくとも１種類のハロゲン化イオウと、
窒素系ガスとを含み、前記イオウ系堆積物として窒化イ
オウを堆積させることを特徴とする請求項５記載のレジ
スト・パターン形成方法。 - 【請求項９】 前記イオウ系保護膜の除去は、前記レジ
スト・パターンの耐熱温度以下の温度域で基体を加熱す
ることにより、昇華または分解を通じて行うことを特徴
とする請求項１記載のレジスト・パターン形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830296A JPH1048832A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | レジスト・パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20830296A JPH1048832A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | レジスト・パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048832A true JPH1048832A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16554008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20830296A Pending JPH1048832A (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | レジスト・パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1048832A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605394B2 (en) | 2001-05-03 | 2003-08-12 | Applied Materials, Inc. | Organic bottom antireflective coating for high performance mask making using optical imaging |
| US6703169B2 (en) | 2001-07-23 | 2004-03-09 | Applied Materials, Inc. | Method of preparing optically imaged high performance photomasks |
| JP2006287236A (ja) * | 2006-04-07 | 2006-10-19 | Hoya Corp | マスクブランク、及びマスク |
| JP2011090343A (ja) * | 2011-02-04 | 2011-05-06 | Hoya Corp | マスクブランク、及びマスク |
-
1996
- 1996-08-07 JP JP20830296A patent/JPH1048832A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605394B2 (en) | 2001-05-03 | 2003-08-12 | Applied Materials, Inc. | Organic bottom antireflective coating for high performance mask making using optical imaging |
| US6703169B2 (en) | 2001-07-23 | 2004-03-09 | Applied Materials, Inc. | Method of preparing optically imaged high performance photomasks |
| US6998206B2 (en) | 2001-07-23 | 2006-02-14 | Applied Materials, Inc. | Method of increasing the shelf life of a blank photomask substrate |
| JP2006287236A (ja) * | 2006-04-07 | 2006-10-19 | Hoya Corp | マスクブランク、及びマスク |
| JP2011090343A (ja) * | 2011-02-04 | 2011-05-06 | Hoya Corp | マスクブランク、及びマスク |
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