(57)【要約】【課題】  十分なドライエッチング耐性を有し、微細なレジストパターンを矩形形状で再現性良く形成する方法を提供する。【解決手段】  半導体装置形成プロセスにおいて、下地膜２上に第１の有機材料膜１０を形成後ベークする工程と、第１の有機材料膜１０上に第２の有機材料膜１１を形成後ベークする工程と、第２の有機材料膜１１においてフォトマスクを介して単一波長で露光しベークする工程と、第２の有機材料膜１１において現像により有機材料膜パターンを形成する工程と、有機材料膜パターンをマスクとして第１の有機材料膜１０をエッチングする工程と、有機材料膜パターンをマスクとして下地膜をエッチングしパターン形成する工程において、第１の有機材料膜は主に第２の有機材料膜の透明性の低いことに起因する有機材料膜パターンの裾引きを矩形形状に改善する程度の酸性度を有するものとする。【選択図】  図１
2005223290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工すべき下地膜上に第１の有機材料膜を形成し、その後ベークする第１のベーク工程と、前記第１の有機材料膜上に第２の有機材料膜を形成し、その後ベークする第２のベーク工程と、前記第２の有機材料膜においてフォトマスクを介して単一波長で露光し、その後ベークする第３のベーク工程と、前記第２の有機材料膜を現像により第２の有機材料膜のパターンを形成する工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記第２の有機材料膜をエッチングする工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングし所望のパターンを形成する工程とを備えたパターン形成方法において、前記第１の有機材料膜には、酸性添加剤が導入されていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
加工すべき下地膜上に第１の有機材料膜を形成し、その後ベークする第１のベーク工程と、前記第１の有機材料膜上に第２の有機材料膜を形成し、その後ベークする第２のべーク工程と、前記第２の有機材料膜においてフォトマスクを介して単一波長で露光し、その後ベークする第３のベーク工程と、前記第２の有機材料膜を現像により第２の有機材料膜のパターンを形成する工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記第１の有機材料膜をエッチングする工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングし所望のパターンを形成する工程とを備えたパターン形成方法において、前記第１の有機材料膜には、酸性添加剤が導入され、前記第２の有機材料膜は、前記下地膜をエッチングできる程度のエッチング耐性及び膜厚を有していることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
前記下地膜と前記第１の有機材料膜との間に、無機材料膜を形成してなることを特徴とする請求項１及び２記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記酸性添加剤が導入された第１の有機材料膜の酸性度は、前記第２の有機材料膜の低透明性に起因する前記有機材料膜パターンの裾引きを、矩形形状に改善できる程度であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１の有機材料膜は、前記第１の有機材料膜の上面反射を低減する程度に前記第１の有機材料膜の単一波長での透明性は低く、かつ、前記第２の有機材料膜よりエッチング耐性が低く有機膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第２の有機材料膜が、波長３６５ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストで、前記露光での単一波長が３６５ｎｍよりも短波長であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第２の有機材料膜が、波長３６５ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであって、前記露光での単一波長が２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることを特徴とする請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第２の有機材料膜がノボラック樹脂を含むことを特徴とする請求項６記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第２の有機材料膜が、波長２４８ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであって、前記露光での単一波長が２４８ｎｍよりも短波長であることを特徴とする請求項１乃至５記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記第２の有機材料膜が、波長２４８ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであつて、前記露光での単一波長が１９ｎｍまたは１５７ｎｍであることを特徴とする請求項９記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記第２の有機材料膜が、ポリヒドロキシスチレン樹脂またはアセタール樹脂を含むことを特徴とする請求項９記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
前記第２の有機材料膜が、波長１９３ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであって、前記露光での単一波長が１９３ｎｍよりも短波長であることを特徴とする請求項１乃至５記載のパターン形成方法。
【請求項１３】
前記第２の有機材料膜が、波長１９３ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであつて、前記露光での単一波長が１５７ｎｍであることを特徴とする請求項１２記載のパターン形成方法。
【請求項１４】
前記第２の有機材料膜が、アクリル樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１２記載のパターン形成方法。
【請求項１５】
前記第２の有機材料膜が、波長１５７ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであって、前記露光での単一波長が１５７ｎｍよりも短波長であることを特徴とする請求項１乃至５記載のパターン形成方法。
【請求項１６】
前記第２の有機材料膜が、波長１５７ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであって、前記露光での単一波長が１３ｎｍであることを特徴とする請求項１５記載のパターン形成方法。
【請求項１７】
前記第２の有機材料膜が、フッ素を含むことを特徴とする請求項１６記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下地膜に対して十分なドライエッチング耐性を有し、かつ、微細なレジストパターンを矩形形状で再現性良く形成可能なパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体デバイス製造においてキーテクノロジーであるリソグラフィプロセスにおいて微細パターンを形成するためには、超解像技術と呼ばれる特殊技術以外に主に以下の３つの方法が用いられてきた。
【０００３】
（１）露光波長の短波長化
（２）露光装置の高ＮＡ化
（３）感光性有機膜（フォトレジスト）材料及びプロセスの改善
【０００４】
特に、上記（１）の露光波長の短波長化は有効であり、現在まで、波長は３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍと推移してきた。しかしながら、波長を短くした場合、それまでに使用してきたレジスト材料は透明性の問題から使用できず、３６５ｎｍ波長ではノボラック樹脂、２４８ｎｍ波長ではポリヒドロキシスチレン樹脂、１９３ｎｍ波長ではアクリル樹脂、１５７ｎｍ波長ではフッ素含有樹脂をベースとしたフォトレジストが各々の光源に適用されてきた。つまり、それまでに使用してきたレジスト材料を適用した場合、下地膜をドライエッチング加工するのに十分な膜厚に設定して露光すると、露光光が十分レジスト膜下部まで十分到達できず、図３に示すように裾引き形状となってしまうため、所望の下地膜パターンが得られないという問題が生じる。特に、１９３ｎｍ波長で用いられているアクリル樹脂、１５７ｎｍ波長で用いられているフッ素含有樹脂は、その構造や組成から下地膜を加工するためのドライエッチング耐性が不足するため、上記問題が顕著になる。
【０００５】
一方、パターンを形成するレジストプロセスにおいて、ドライエッチングすべき下地膜からの反射によって下地膜上に塗布したフォトレジストの内部で多重干渉による定在波が発生し、その結果レジスト膜厚方向の露光むらを生じるという問題がある。この露光むらによって露光、現像後におけるパターンの形状劣化を引き起こし、パターン解像度を低下させる。また、膜内部の多重干渉は、膜厚変動に伴うパターン寸法変動の問題をも引き起こす。従って、下地膜からの露光光の反射を抑制するプロセスが必須となっている。現在、半導体デバイスの量産で適用されている波長２４８ｎｍのエキシマレーザーを用いたＫｒＦリソグラフィや波長１９３ｎｍのＡｒＦリソグラフィでは、有機材料をフォトレジスト下層に形成し反射を抑制する方法（Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ，：以下ＢＡＲＣ法と称する）が多く用いられている（特許文献１参照）。
【０００６】
次にＢＡＲＣ法について説明する。
図４に、従来からのＢＡＲＫ法を用いたパターン形成プロセスフローにおける工程断面図を示す。図４（ａ）では、まず、シリコン基板４１上の加工すべき下地膜４２上に、反射を防止する有機材料の反射防止膜４３を塗布し、その反射防止膜４３上にフォトレジスト４４を塗布する。
次に、図４（ｂ）では、所望のパターンが描かれたフォトマスク４５を介して露光を行う。
この後、図４（ｃ）のように、現像によって所望のフォトレジストパターン４６を形成する。
そして、この後、図４（ｄ）のように、所望のフォトレジストパターン４６によって、反射防止膜４３をエッチングすることによって反射防止膜パターン４７を形成する。
この後、図４（ｅ）のように、その所望のフォトレジストパターン４６によって、さらに下地膜４２をエッチングすることによって下地膜パターン４８を形成する。
最後に、図４（ｆ）のように、フォトレジストパターン４６及び反射防止膜パターン４７を酸素プラズマにより除去し、所望の下地膜パターン４８を得ることができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０１２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＡｒＦリソグラフィの次世代技術として期待されている、波長１５７ｎｍのＦ２リソグラフィにおいて、従来のＩ線（波長３６５ｎｍ）やＸｒＦ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦ（波長１９３ｎｍで使用されてきたレジスト材料及びレジスト膜厚では、透明性がなく光がレジスト底部まで十分到達しないため裾引き形状となり矩形にパターニングすることができない。逆に、レジスト膜厚を薄膜にすると、光は底部まで到達するが、レジストが薄膜であるためドライエッチング耐性の問題から、反射防止膜及び下地基板をドライエッチングする前にマスクであるフォトレジストがエッチングされ消滅してしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来の問題に対処してなされたものであって、Ｆ２リソグラフィにＢＡＲＣ法を適用するプロセスで、フォトレジスト及び反射防止膜に従来材料であるｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦリソグラフィで使用しているレジスト材料を用い、そのレジスト膜厚が加工すべき下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚にしても、低透明性が主起因となっているレジストパターンの裾引きを改善し矩形形状にできるパターン形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、Ｆ２リソグラフィＢＡＲＣ法を適用するプロセスで、フォトレジスト及び反射防止膜に従来材料であるｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦリソグラフィで使用しているレジスト材料を用い、そのレジスト膜厚が加工すべき下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚にしても、低透明性が主起因となっているレジストパターンの裾引きを改善して矩形形状にできる程度の酸性度を有する反射防止膜材料を適用したものである。
【００１１】
具体的には上述した特許請求の範囲の請求項１に示すように、加工すべき下地膜上に第１の有機材料膜を形成し、その後ベークする第１のベーク工程と、前記第１の有機材料膜上に第２の有機材料膜を形成し、その後ベークする第２のベーク工程と、前記第２の有機材料膜においてフォトマスクを介して単一波長で露光し、その後ベークする第３のベーク工程と、前記第２の有機材料膜を現像により第２の有機材料膜のパターンを形成する工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記第１の有機材料膜をエッチングする工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングし所望のパターンを形成する工程とを備えたパターン形成方法において、前記第１の有機材料膜には、酸性添加剤が導入されていることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１２】
また、請求項２に示すように、加工すべき下地膜上に第１の有機材料膜を形成し、その後ベークする第１のベーク工程と、前記第１の有機材料膜上に第２の有機材料膜を形成し、その後ベークする第２のベーク工程と、前記第２の有機材料膜においてフォトマスクを介して単一波長で露光し、その後ベークする第２のベーク工程と、前記第２の有機材料膜を現像により第２の有機材料膜のパターンを形成する工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記第１の有機材料膜をエッチングする工程と、前記第２の有機材料膜のパターンをマスクとして前記下地膜をエッチングし所望のパターンを形成する工程とを備えたパターン形成方法において、前記第１の有機材料膜には、酸性添加剤が導入され、前記第２の有機材料膜は、前記下地膜をエッチングできる程度のエッチング耐性及び膜厚を有していることを特徴とするパターン形成方法である。
【００１３】
なお、前記下地膜と前記第１の有機材料膜との間に、無機材料膜を形成してもよく、前記酸性添加剤が導入された第１の有機材料膜の酸性度は、前記第２の有機材料膜の低透明性に起因する前記有機材料膜パターンの裾引きを、矩形形状に改善できる程度であることが望ましい。
また、前記第１の有機材料膜は、前記第１の有機材料膜の上面反射を低減する程度に前記第１の有機材料膜の単一波長での透明性は低く、かつ、前記第２の有機材料膜よりエッチング耐性が低く有機膜であることが望ましい。
【００１４】
さらに、前記第２の有機材料膜は、波長３６５ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストで、前記露光での単一波長が３６５ｎｍよりも短波長であることが望ましく、具体的には、前記第２の有機材料膜が、波長３６５ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることが望ましく、その前記第２の有機材料膜として、ノボラック樹脂含む有機材料が挙げられる。
【００１５】
また、前記第２の有機材料膜は、波長２４８ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が２４８ｎｍよりも短波長であることが望ましく、具体的には、前記第２の有機材料膜が、波長２４８ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が１９３ｎｍまたは１５７ｎｍであることが望ましく、その前記第２の有機材料膜として、ポリヒドロキシスチレン掛脂またはアセタール樹脂を含む有機材料が挙げられる。
【００１６】
さらにまた、前記第２の有機材料膜は、波長１９３ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が１９３ｎｍよりも短波長であることが望ましく、具体的には、前記第２の有機材料膜が、波長１９３ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が１５７ｎｍであることが望ましく、その前記第２の有機材料膜として、アクリル樹脂などが挙げられる。
【００１７】
さらに、前記第２の有機材料膜は、波長１５７ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が１５７ｎｍよりも短波長であることが望ましく、具体的には、前記第２の有機材料膜が、波長１５７ｎｍでの露光に使用されているフォトレジストであった場合、前記露光での単一波長が１３ｎｍであることが望ましく、その前記第２の有機材料膜として、フッ素を含む有機材料が挙げられる。
【００１８】
（作用）
本発明を用いることによって、Ｆ２リソグラフイおいてもフッ素含有レジストを適用することなく、下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚を有し、矩形形状の微細なレジストパターンを再項性良く形成することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、Ｆ２リソグラフィにＢＡＲＣ法を適用するプロセスで、フォトレジスト及び反射防止膜に従来材料であるｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦリソグラフィで使用しているレジスト材料を用い、そのレジスト膜厚が、加工すべき下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚にしても、低透明性が主起因となっているレジストパターンの裾引きを改善し矩形形状にできる程度の酸性度を有する反射防止膜材料を適用することによって、Ｆ２リソグラフィおいてもフッ素含有レジストを適用することなく、下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚を有し、矩形形状の微細なレジストパターンを再現性良く形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形慈について説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１について、図面を参照しながら説明する。
本実施例におけるパターン形成プロセスの工程断面構造について図１に示す。
【００２１】
図１（ａ）では、加工すべき下地膜、例えば６５ｎｍ世代のトランジスタのゲート電極として用いる５０ｎｍのタングステン金属膜９上に、反射を防止するための有機材料、例えばノボラック樹脂により構成されている反射防止膜１０を２０ｎｍ膜厚で塗布し、２０５℃６０ｓｅｃの条件でベーキングする。反射防止膜１０には、スルホニル基を含む酸性添加剤（単位体積溶解溶液換算ｐＨが２．０程度）を樹脂重量に対して５％程度添加している。
【００２２】
本実施の形態において用いることのできる酸性添加剤としては、有機スルホン酸、特にノナフルオロブタンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、または、トリフェニルスルホン酸やトリフェニルヨードニウム塩に代表される酸発生剤などが挙げられる。
【００２３】
さらに反射防止膜１０上にＫｒＦリソグラフィ用のポリヒドロキシスチレンタイプのフォトレジスト１１を１２０ｎｍ膜厚で塗布し、１３０℃６０ｓｅｃの条件でベーキングする。
【００２４】
図１（ｂ）では、所望のゲートパターンを加工するために必要なフォトマスク５を介して波長が１５ｎｍのＦ２露光装置を用いて露光を行い、１３０℃９０ｓｅｃの条件でベーキングを行う。
【００２５】
図１（ｃ）では、フォトマスク５を介して露光されたフォトレジスト領域を２．３８％濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）現像液により溶解し、ゲート電極を加工するためのマスクとしてのフォトレジストパターン１２を形成する。ＫｒＦレジスト膜厚は１２０ｎｍであるため、透明性が不十分であり、本来であればフォトレジストパターン１２は裾引き形状となるが、反射防止膜１０に加えた酸性添加剤により、酸が不足しているパターン裾引き部で酸が供給されフォトレジストパターン１２は矩形形状となる。
【００２６】
この場合において、波長が１５７ｎｍの露光装置で、開口数０．８５、絞り０．３、解像度を向上させる超解像技術の一つであるレベンソン型位相シフトマスクを用いて露光した結果、レジスト膜厚が１２０ｎｍで膜減りすることなく５５ｎｍラインアンドスペースパターンを矩形に形成することができた。本実施例で用いた反射防止膜１０に加えた酸性添加剤はスルホニル基を含むものであったが、例えば水酸基やニトロ基やカルポキシル基などのｐＨが３．５以下の他の酸性基を加えても同様の効果が得られる。ただし、裾引きの度合いによって酸性基や添加量を調整する必要がある。
【００２７】
図１（ｄ）では、フォトレジストパターン１２をマスクにして、反射防止膜１０をＮ２／Ｏ２系ガスを用いてドライエッチングを行う。エッチング後、フォトレジストパターン１２の膜厚は１００ｎｍに低減した。
【００２８】
図１（ｅ）では、フォトレジストパターン１２をマスクにして下地膜であるタングステン金属膜９をＳＦ６／Ｎ２系ガスを用いてエッチングすることによってタングステン金属膜パターン１３を形成する。この場合、エッチング後のレジスト膜厚は２０ｎｍまで低減したが、矩形形状で５５ｎｍラインアンドスペースのタングステン金属膜パターン１３を形成することができた。
【００２９】
図１（ｇ）では、残っているフォトレジスト１１及び反射防止膜１０を酸素プラズマにより除去し、所望のゲート電極１４を得ることができる。
【００３０】
以上のように、１５７ｎｍ波長での露光においても、フォトレジストにフッ素含有レジストを適用することなく従来からＫｒＦリソグラフィで使用しているレジスト材料を用い、加工すべき下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚に設定しても、低透明性が主起因となっているレジストパターンの裾引きを改善し矩形形状にする酸性添加剤を含有する反射防止膜材料を適用することによって、再現性良く微細な矩形形状ゲート電極パターンを形成することができる。
【００３１】
この実施形態では、ＫｒＦリソグラフィで使用しているレジスト材料を用いたが、ＡｒＦ用レジスト或いはｉ線用レジストを用いても、ＫｒＦ用レジストを用いたときと同様な効果が得られる。この場合、ＡｒＦレジストとしては、アクリルポリマーをベースとしたレジストが挙げられ、ｉ線レジストとしては、ノボラックポリマーをベースとしたレジストが挙げられる。
【００３２】
次に、上述した実施形態におけるＦ２波長とＫｒＦ用レジストの組み合わせ、ＡｒＦ波長とＫｒＦ用レジストとの組み合わせの場合の裾引き度合いについて説明する。上記実施例に示すように、２００ｎｍ膜厚のＫｒＦ用レジストにおけるＦ２波長での透過率は５％程度であるのに対して、ＡｒＦ波長での透過率はほとんど０％に近い値となる。透過率が異なる分、同じＫｒＦレジストを用いたとしても波長によって、レジストパターンの裾引き度合いが異なり、低透過率の場合程裾引きが大きくなる。本発明の実施例では、その裾引きを改善し矩形形状にするために、レジストの下層の反射防止膜の酸性度をそれぞれの裾引きの度合いに合わせて調整するということを特徴としている。それぞれの組み合わせで、反射防止膜の具体的なＰＨは、ＰＨ１〜５程度の酸性度である。
【００３３】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。
本実施形態における微細パターン形成方法について、図２に示す。
【００３４】
図２（ａ）では、加工すべき下地基板、例えば６５ｎｍ世代のトランジスタのゲート電極として用いる５０ｎｍのタングステン金属膜９上に、タングステン金属膜を加工するためのシリコン窒化膜のような無機材料膜１５をＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＣＶＤ）法によって７０ｎｍ堆積する。シリコン窒化膜１５上に反射を防止するための有機材料である反射防止膜１０を２０ｎｍ膜厚で塗布し、２０５℃６０ｓｅｃの条件でベーキングする。反射を防止するための有機材料は、例えばポリヒドロキシスチレン樹脂により構成されており、反射防止膜１０には、架橋剤及び酸性添加剤を樹脂重量に対して５％程度添加している。前記反射防止膜１０上にＫｒＦリソグラフィ用のフォトレジスト１１を１２ｎｍ膜厚で塗布し、１３０℃６０ｓｅｃの条件でベーキングする。
【００３５】
図２（ｂ）では、所望のゲートパターンを加工するために必要なフォトマスク５を介してＦ２露光装置を用いて露光を行い、１３０℃９０ｓｅｃの条件でベーキングを行う。
【００３６】
図２（ｃ）では、フォトマスク５を介して露光されたフォトレジスト領域を２．３８％濃度のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）現像液により溶解し、ゲート電極を加工するためのマスクとしてのフォトレジストパターン１２を形成する。ＫｒＦレジスト膜厚は１２０ｎｍであるため、透明性が不十分であり、本来であればフォトレジストパターン１２は裾引き形状となるが、反射防止膜に添加した酸性添加剤の効果により矩形形状となる。
この場合、波長が１５７ｎｍの露光装置で、開口数０．８５、絞り０．３、解像度を向上させる超解像技術の一つであるレベンソン型位相シフトマスクを用いて露光した結果、レジスト膜厚１００で膜減りすることなく５５ｎｍラインアンドスペースパターンを矩形に形成することができた。
【００３７】
図２（ｄ）では、フォトレジストパターン１２をマスクにして、反射防止膜１０をＮ２／Ｏ２系ガスを用いてドライエッチングを行う。エッチング後、フォトレジストパターン１２の膜厚は１００ｎｍに低減した。
【００３８】
図２（ｅ）では、フォトレジストパターン１２をマスクにして、７０ｎｍのシリコン窒化膜１５をＣＦ４／Ｏ２／ＣＨ２Ｆ２系ガスを用いてドライエッチングを行い、シリコン窒化膜パターン１６を形成する。
【００３９】
図２（ｆ）では、シリコン窒化膜パターン１６をマスクにして加工すべき下地膜であるタングステン金属膜９をＳＦ６／Ｎ２系ガスを用いてエッチングすることによってタングステン金属膜パターン１３を形成する。この場合、エッチング後のレジスト膜厚は４０ｎｍまで低減したが、矩形形状で５５ｎｍラインアンドスペースのタングステン金属膜パターン１３を形成することができた。
【００４０】
図２（ｇ）では、残っているフォトレジスト及び反射防止膜を酸素プラズマにより除去し、所望のゲート電極１４を得ることができる。
【００４１】
以上のように、フォトレジストにフッ素含有レジストを適用することなく従来からＫｒＦリソグラフィで使用している材料を用い、下地膜をドライエッチングするのに十分な膜厚にしても、低透明性が主起因となっているレジストパターンの裾引きを改善し矩形形状にできる程度の酸性度を有する反射防止膜材料を適用することによって、再現性良く矩形形状の微細なゲート電極パターンを形成することができる。
なお、上記の場合は、反射防止膜１０とシリコン窒化膜１５のエッチングを別々の条件で実施したが、ＣＦ４／Ｏ２系ガスを用いてエッチングすることによって、フォトレジストパターン１２をマスクにして反射防止膜１０とシリコン窒化膜１５を連続してエッチング加工することが可能となる。
また、波長とレジストの関係は上述の実施形態１と同様種々の組合わせが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１を説明するためのパターン形成プロセスにおける工程断面図。
【図２】本発明の実施形態２を説明するためのパターン形成プロセスにおける工程断面図。
【図３】従来のＫｒＦリソグラフィ用厚膜レジストをＦ２リソグラフィに適用した場合のパターン形状を示す図。
【図４】従来のＢＡＲＣ法を用いたパターン形成プロセスにおける断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１  シリコン基板
２  下地基板
３  従来技術における反射防止膜
４  従来技術におけるフォトレジスト
５  フォトマスク
６  従来技術におけるフォトレジストパターン
７  従来技術における反射防止膜パターン
８  従来技術における下地膜パターン
９  タングステン金属膜
１０  本発明における反射防止膜
１１  ＫｒＦリソグラフイ用レジスト
１２  ＫｒＦリソグラフイ用レジストで形成したフォトレジストパターン
１３  タングステン金属膜で形成したタングステン金属膜パターン
１４  タングステン金属膜で形成したゲート電極
１５  シリコン窒化膜
１６  シリコン窒化膜で形成したシリコン窒化膜パターン
【図１】
2005223290.tif 000003
【図２】
2005223290.tif 000004
【図３】
2005223290.tif 000005
【図４】
2005223290.tif 000006