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JP2719465B2 - 半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造方法

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Publication number
JP2719465B2
JP2719465B2 JP3195025A JP19502591A JP2719465B2 JP 2719465 B2 JP2719465 B2 JP 2719465B2 JP 3195025 A JP3195025 A JP 3195025A JP 19502591 A JP19502591 A JP 19502591A JP 2719465 B2 JP2719465 B2 JP 2719465B2
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JP
Japan
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coating
substrate
photoresist
reflective coating
polymer precursor
Prior art date
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JP3195025A
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English (en)
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JPH04254327A (ja
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エイチ．ジンガー デビッド
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AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
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Publication date
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    • H10P76/2043—
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • H10P76/2041—
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/942—Masking
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  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ホトリソグラフィー法
による半導体製造方法に係り、特に遠紫外光を使用する
ことにより１ミクロン以下の構造を決定する半導体製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路のような半導体素子の製造工程
には、ホトリソグラフィーマスキングおよびエッチング
により半導体基板上に導体パターンを形成するステップ
がある。このステップにおいて、金属層上のホトレジス
ト層は、所望の導体パターンを決定するマスクを通して
導かれる化学線によって選択的に露光される。
【０００３】ホトレジスト層の現像後、このホトレジス
ト層は所望の導体パターンを決定する開口部を有するマ
スクを構成し、このマスクは金属層の露光部分の選択的
なエッチングを可能にし、基板上に所望の導体パターン
を形成するために使用される。通常、エッチングはプラ
ズマエッチング反応器内で行われ、イオンのプラズマが
露光された金属部分と反応し、その部分を除去する。
【０００４】回路密度の増加傾向は、ホトレジストの露
光に短波長の化学線の使用を必要とし、表面配置のさら
に高度な制御を必要とする。また、化学線のスプリアス
反射を実質的に除去することも必要となる。遠紫外光
は、サブミクロンの許容差での決定を可能とするために
十分短い波長を有する。
【０００５】一方、多くの基板は、より長い波長の光に
比べて遠紫外光を多く反射する。従って、この反射によ
るホトレジストの露光を防ぐために、反射防止被膜が金
属層とホトレジスト層との間に設けられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、反射防止被膜
を設けると、金属層のエッチングに先立って反射防止被
膜を除去する別個のステップが必要となる。半導体素子
の製造業界は非常に競争的であり、必要な製造工程の数
を減らすことが非常に重要である。また、サブミクロン
の許容差で形成されるパターンの再現性を増すことも重
要である。本発明は、金属層のエッチングに先立って反
射防止被膜を除去する別個のステップを必要とせず、全
体として処理ステップの数が減少できる半導体製造方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、ホトリソグ
ラフィー法の反射防止被膜として遠紫外光の吸光度が高
く、下の金属層と共にプラズマエッチングされ得る有機
材料を使用する。ホトレジスト層が付着されるべき反射
防止被膜の表面は平面化される。
【０００８】表面の平面化を行うために、基板表面の不
均一による最も高い部分よりも厚くなるように基板を回
転しながら流体状の有機材料を基板上に付着する。その
後、反射防止被膜を硬化させる。この平面状の表面上に
ホトレジスト材料を回転しながら付着させることによ
り、ホトレジスト層を形成する。このようにして、ホト
レジスト層は平面化され、微細な遠紫外線リソグラフィ
ーに要求される均一な厚みを有するように形成される。
【０００９】反射防止被膜として付着される流体は、硬
化することによりポリマー層を形成するポリマー先駆物
質、または液体キャリヤに溶解し、液体キャリヤの蒸発
により硬化するポリマーが使用される。下の金属層と同
時にプラズマエッチングされ得る適当な材料としていく
つかの材料が考えられる。なお、本発明の方法は、酸化
ケイ素のような非金属層をプラズマエッチングする場合
にも有用である。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。まず、半導体基板１２上に、二酸化ケイ素のよ
うな材料からなる絶縁層１３により基板から絶縁され
て、導電性の金属フィルム１１が設けられる。以下の一
連のステップにより、この金属フィルム１１上に所定の
導体パターンが形成されることになる。
【００１１】図１中のステップ１５において、金属フィ
ルム１１の上側の表面上に反射防止被膜（ＡＲＣ）を回
転しながら付着させる。すなわち表面上に流体の反射防
止被膜を付着し、次に基板を回転させることにより流体
を金属フィルム１１上に広げる。図２において、金属フ
ィルム１１の表面上に広げられた反射防止被膜１６は、
結果として少なくとも金属フィルム１１の表面上の不整
の最も高い部分より厚く、望ましくはその３倍の厚さと
なるように十分な粘度と十分な厚さとを有するものであ
る。
【００１２】後述するように、これらの要求を満たすた
めにポリマー先駆物質または液体キャリヤに溶解された
ポリマーが使用される。表面不整１７は半導体基板１２
の表面上の不整に起因するものであり、絶縁層１３、金
属フィルム１１がその不整に従って形成されるため金属
フィルム１１の上側の表面上に現れるものである。
【００１３】図１中のステップ１８では、反射防止被膜
１６を定着および硬化させる。流体の反射防止被膜１６
がポリマー先駆物質の場合、硬化は重合により行われ、
流体の反射防止被膜１６が液体キャリヤに溶解されたポ
リマーの場合、硬化は液体キャリヤの蒸発によって行わ
れる。この結果図２に示すように、反射防止被膜１６の
上表面１９は平面となる。
【００１４】図１中のステップ２０では、上表面１９を
ホトレジスト層で被覆する。反射防止被膜の場合と同様
に回転によって、ホトレジスト層が付着され広げられて
図３に示されるようなホトレジスト層２１となる。反射
防止被膜１６の上側の表面が平面化されていることによ
り、遠紫外光、すなわち非常に短波長の光による正確な
選択的露光に望ましい非常に均一な厚さを有し、かつ非
常に平面的な上表面を有するホトレジスト層２１を得る
ことが可能となる。
【００１５】図１中のステップ２３では、ホトレジスト
層２１を遠紫外光で選択的に露光する。図４に示すよう
に、ホトレジスト層２１は、マスク２５の開口部を通過
した遠紫外光２４で露光される。このホトレジスト層２
１を現像することにより、金属フィルム１１に形成され
るべき所望のパターンを決定する開口部２７がホトレジ
スト層２１に形成される。
【００１６】図１中のステップ２９では、反射防止被膜
１６と金属フィルム１１とが同時にプラズマエッチング
される。一般に、アルミニウムのような金属を異方性的
にエッチングするために、ハロゲン化合物のプラズマが
使用される。
【００１７】プラズマエッチングは、気体ＣＦ4または
ＣＣｌ4のような反応性ガスを電気的にイオン化するこ
とによってプラズマを生成する反応器内に基板を設置し
て行われる。この反応器としては、カリフォルニア州サ
ンタクララのアプライド・マテリアルズ・コーポレーシ
ョン（AppliedMaterials Corporation ）から市販され
ているモデル５０００反応器等がある。
【００１８】図５において、反射防止被膜１６はハロゲ
ンプラズマと反応する性質があるため、アルミニウム導
体からなる金属フィルム１１と共にエッチングされる。
パターンが描かれたホトレジスト層２１はこのプラズマ
によってはエッチングされず、従って反射防止被膜１６
と金属フィルム１１の両者のエッチングパターンを決定
するマスクを構成する。プラズマエッチングの後、ホト
レジスト層２１及び反射防止被膜１６がエッチングによ
って除去され、パターンの描かれた導電性の金属フィル
ム１１が残る。
【００１９】反射防止被膜１６としては、クロロベンゼ
ンに溶解されたポリブチルスルホンが使用できる。ま
た、この反射防止被膜１６は、２５０ナノメーター乃至
２８０ナノメーターの範囲の波長において高い吸光率を
示す染料またはビス（４ーアジドフェニル）エーテルの
ような紫外線吸収物質を含有する。一般に、遠紫外光と
は、波長が約３００ナノメーターより短い光である。化
学線は、反射防止被膜１６の吸収バンドに一致する波長
のものが使用される。
【００２０】また、流体の反射防止被膜として、ポリス
ルホンまたはポリアルデヒドの液体先駆物質を使用でき
る。図１中のステップ２０の硬化は、先駆物質の重合に
よって行われる。これらの材料は、ハロゲンプラズマエ
ッチングに対する耐性が低いことが知られており、熱的
または光化学的に重合され得る。
【００２１】もう一つの使用可能な反射防止被膜樹脂は
ポリ（メチル）ペンテンスルホンである。これは化学的
にポリブチルスルホンに類似しており、プラズマ雰囲気
下において不安定であり、プラズマエッチングによりエ
ッチングされる。
【００２２】本発明は、上述したようなアルミニウム導
体フィルムのリソグラフィーにおいて特に有用である
が、二酸化ケイ素のような非金属フィルムのパターンニ
ングにも使用可能であり、二酸化ケイ素のエッチングに
もプラズマが使用できる。反射防止被膜は当然に化学線
を吸収すべきものであるが、このために上述した以外の
種々の追加が成される可能性がある。しかし、反射防止
被膜に使用される材料が本質的に十分な吸光性を有する
ものであれば追加の必要はない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ホ
トリソグラフィー法の反射防止被膜として、遠紫外光の
吸光度が高く、ハロゲンプラズマと反応する性質を有す
る有機材料層を使用することにより、反射防止被膜と金
属層が同時にプラズマエッチングされるので、金属層の
エッチングに先立って反射防止被膜を除去する従来の別
個のステップを必要とせず、全体として処理ステップの
数が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すフローチャートであ
る。
【図２】図１のステップ１５、１８により反射防止被膜
が形成された半導体基板を示す断面図である。
【図３】図１のステップ２０によりホトレジスト層が形
成された半導体基板を示す断面図である。
【図４】図１のステップ２３、２６によりホトレジスト
層が露光された半導体基板を示す断面図である。
【図５】図１のステップ２９により金属フィルムに所定
のパターンが形成された半導体基板を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１１ 金属フィルム １２ 半導体基板 １３ 絶縁層 １６ 反射防止被膜 １７ 表面不整 １９ 上表面 ２１ ホトレジスト層 ２４ 遠紫外光 ２５ マスク ２７ 開口部
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/30 ５７８ (56)参考文献 特開 昭62−65425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159143（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−248525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312643（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−143819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−31229（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板表面上に、表面不整による非平面的
    な上表面を有する第一のアルミニウム層を形成するステ
    ップと、 前記第一のアルミニウム層を、前記表面不整の高さより
    大きい厚みを有する反射防止被膜で被覆するステップ
    と、 前記反射防止被膜をホトレジスト被膜で被覆するステッ
    プと、 前記反射防止被膜により実質的に反射されない約３００
    ｎｍ以下の波長の紫外線（以下「遠紫外線」という。）
    で前記ホトレジスト被膜を露光するステップと、 前記ホトレジスト被膜を現像してホトレジスト被膜パタ
    ーンを形成するステップと、 前記ホトレジスト被膜パターンを半導体素子の一部分の
    決定に使用するステップとからなる半導体製造方法にお
    いて、 前記反射防止被膜は、遠紫外線を吸収する染料と、ポリ
    スルホンまたはポリアルデヒドからなる群から選択され
    るポリマー先駆物質とからなり、該ポリマー先駆物質の
    基板上への被覆は、流体状態で基板上に付着させ、基板
    を回転させることにより基板上に広げ、ホトレジスト層
    の被覆に先立ってポリマー先駆物質を重合して、表面不
    整がほとんどないように硬化させることにより行われ、 この硬化した反射防止被膜は、遠紫外線を吸収し、かつ
    プラズマエッチングによりエッチング可能なものであ
    り、ホトレジスト被膜の露光された領域に対応する第一
    のアルミニウム層および反射防止被膜が、反応性のＣＣ
    ｌ4を含む雰囲気中で同時にエッチングされることを特
    徴とする半導体製造方法。
  2. 【請求項２】 ポリマー先駆物質がポリスルホンの先駆
    物質であることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 ポリマー先駆物質がポリアルデヒドの先
    駆物質であることを特徴とする請求項１の方法。
JP3195025A 1990-07-20 1991-07-10 半導体製造方法 Expired - Lifetime JP2719465B2 (ja)

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US555217 1990-07-20
US07/555,217 US5126289A (en) 1990-07-20 1990-07-20 Semiconductor lithography methods using an arc of organic material

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JPH04254327A JPH04254327A (ja) 1992-09-09
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