(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナフトール誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物、またはアントラセン誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物を溶媒に溶解して調製した下層膜溶液を被加工膜上に塗布して下層膜を形成する工程と、
前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対してパターン露光を行なってレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを前記下層膜に転写して下層膜パターンを形成する工程と、
前記下層膜パターンを前記被加工膜に転写して被加工膜パターンを形成する工程と
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記ナフトール誘導体として、下記式（１）により表される化合物を用いることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【化１】
0003971088.tif 000013
（式中、Ｒ１  〜Ｒ８  は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【請求項３】
前記アントラセン誘導体として、下記式（２）により表される化合物を用いることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【化２】
0003971088.tif 000014
（式中、Ｒ１  〜Ｒ１０は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【請求項４】
前記脱水縮合化合物は、下記式（３）〜（９）により表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【化３】
0003971088.tif 000015
【化４】
0003971088.tif 000016
【化５】
0003971088.tif 000017
（式中、Ｒ２０〜Ｒ２９は、水素原子または水酸基を含む置換基を示し、Ｒ３０は、炭素数１〜６のアルキレン基を示し、ｎは正の整数を示す。）
【請求項５】
前記脱水縮合化合物の平均分子量は、５００〜２００，０００であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記下層膜パターンを形成する工程が、Ｏ2 、Ｎ2 、ＣＯ、およびＣＯ2 からなる群から選ばれた少なくとも一種を含むソースガスを用いたドライエッチングでなされることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造プロセスにおけるパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおいては、シリコンウェハー上に被加工膜として複数の物質を堆積し、これを所望のパターンにパターニングする工程を多く含んでいる。被加工膜のパターニングに当たっては、まず、一般にレジストと呼ばれる感光性物質を被加工膜上に堆積してレジスト膜を形成し、このレジスト膜の所定の領域に露光を施す。次いで、レジスト膜の露光部または未露光部を現像処理により除去してレジストパターンを形成し、更にこのレジストパターンをエッチングマスクとして被加工膜をドライエッチングする。
【０００３】
このようなプロセスにおいて、レジスト膜に露光を施すための露光光源としては、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザなどの紫外光が用いられているが、ＬＳＩの微細化に伴い、必要な解像度が波長以下になると、露光量裕度、フォーカス裕度などの露光プロセス裕度が不足してきている。これらのプロセスマージンを補うには、レジスト膜の膜厚を薄くして解像性を向上させることが有効であるが、一方で被加工膜のエッチングに必要なレジスト膜厚を確保できなくなってしまうという問題が生じる。
【０００４】
この問題を解決するため、被加工膜上に下層膜を形成し、レジストパターンを一旦、下層膜に転写した後、下層膜パターンをエッチングマスクとして用いて被加工膜に転写するプロセスの検討が行われている。このようなプロセスにおいて、下層膜としてはエッチング耐性を有する材料が好ましく、従来、エッチング中のエネルギーを吸収し、エッチング耐性があることで知られるベンゼン環を含む樹脂が用いられてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、ＡｒＦエキシマレーザーを用いてパターン露光を行なった場合、下層膜中のべンゼン環の消衰係数が大き過ぎて、露光光の反射がかえって高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされ、ＡｒＦエキシマレーザ波長領域において効果的に反射を抑え、かつエッチング耐性を有する下層膜を用いることにより、良好な加工形状を有する被加工膜パターンを形成を可能とするパターン形成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】
上記課題を解決するため、本発明は、ナフトール誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物、またはアントラセン誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合した化合物を溶媒に溶解して調製した下層膜溶液を被加工膜上に塗布して下層膜を形成する工程と、前記下層膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に対してパターン露光を行なってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを前記下層膜に転写して下層膜パターンを形成する工程と、前記下層膜パターンを前記被加工膜に転写して被加工膜パターンを形成する工程とを具備することを特徴とするパターン形成方法を提供する。
【０００８】
本発明の方法において、ナフトール誘導体として、下記式（１）により表される化合物を用いることが出来る。
【０００９】
【化６】
0003971088.tif 000002
（式中、Ｒ１  〜Ｒ８  は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【００１０】
また、アントラセン誘導体として、下記式（２）により表される化合物を用いることが出来る。
【００１１】
【化７】
0003971088.tif 000003
（式中、Ｒ１  〜Ｒ１０は、水素原子、水酸基、炭素数１〜６のアルキレン基、または炭素数１〜６のヒドロキシアルキル基を示す）
【００１２】
本発明の方法において、下層膜溶液を構成する脱水縮合化合物としては、下記式（３）〜（９）により表される化合物を挙げることが出来る。
【００１３】
【化８】
0003971088.tif 000004
【００１４】
【化９】
0003971088.tif 000005
【００１５】
【化１０】
0003971088.tif 000006
（式中、Ｒ２０〜Ｒ２９は、水素原子または水酸基を含む置換基を示し、Ｒ３０は、炭素数１〜６のアルキレン基を示し、ｎは正の整数を示す。）
【００１６】
本発明に使用される脱水縮合化合物の平均分子量は、５００〜２００，０００であることが好ましい。
また、下層膜パターンを形成する工程は、Ｏ2 、Ｎ2 、ＣＯ、およびＣＯ2 からなる群から選ばれた少なくとも一種を含むソースガスを用いたドライエッチングにより行うことが出来る。
【００１７】
以上のように、本発明は、多環芳香族化合物を含む下層膜を用いることを特徴とする。多環芳香族化合物は、波長１９３ｎｍにおけるｋ値が高過ぎないため、レジストとの複素屈折率のずれが小さい。その結果、レジストへの露光光の反射光を好適に抑えることができるという利点を有する。また、下層膜が多環芳香族化合物を含んでいるため、被加工膜のエッチングの際に、下層膜は、エッチングマスクとして好適に作用し、寸法制御性良く被加工膜を加工することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１（ａ）に示すように、ウェハー基板１００上に形成された被加工膜１０１上に下層膜１０２を形成する。被加工膜１０１としては、特に限定されることはないが、例えば、ポリメタクリレート、ポリアリーレン、ポリアリーレンエーテル、カーボンなどの有機材料、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、ポリシロキサンなどの絶縁膜、アモルファスシリコン、ポリシリコン、シリコン基板などのシリコン系材料、アルミニウム、アルミニウムシリサイド、タングステン、タングステンシリサイド、カッパー、チタンナイトライドなどの金属材料などを挙げることができる。
【００２０】
下層膜１０２の膜厚は２０〜５０００ｎｍの範囲にあることが好ましい。その理由は、膜厚が２０ｎｍ以下では、被加工膜１０１のエッチングの途中で下層膜１０２が削れてなくなってしまい、被加工膜１０１を所望の寸法で加工することが困難になり、一方、膜厚が５０００ｎｍより厚いと、レジストパターンをドライエッチング法で下層膜１０２にパターン転写する際に、寸法変換差が発生し易いためである。
【００２１】
また、下層膜１０２の露光波長における消衰係数ｋは、好ましくは０．０２≦ｋ≦０．５、より好ましくは０．０５≦ｋ≦０．４の範囲にあることがよく、０．０２未満では吸収が低すぎて反射防止能が低下し、逆に０．５を越えると吸収が高くなりすぎて反射が高くなってしまうためである。
【００２２】
下層膜１０２の形成方法は、塗布法を用いることが好ましい。その理由は、ＣＶＤ法と比べると塗布法はプロセスが簡易で、プロセスコストを低く抑えることができるからである。
【００２３】
ここで、塗布法による下層膜１０２の形成方法について詳述する。まず、ナフトール誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合したノボラック化合物、またはアントラセン誘導体とホルムアルデヒドを脱水縮合したノボラック化合物を溶媒に溶解して下層膜溶液を調製する。
【００２４】
なお、ナフトール誘導体としては、上記式（１）により表わされる化合物を、アントラセン誘導体としては、上記式（２）により表わされる化合物を挙げることができる。
【００２５】
このようなノボラック化合物としては、上記式（３）〜（９）により表わされる樹脂を挙げることが出来る。ここで、上記式式（３）〜（９）において、Ｒ２１〜Ｒ２９は、水素原子または水酸基を含む置換基を示し、Ｒ３０は、炭素数１〜６のアルキレン基であるが、Ｒ２１〜Ｒ２９は、炭素数１ないし６のアルキル基であることが好ましく、その理由は、溶媒に対する樹脂の溶解性が増し、塗布性が向上するためである。さらに、Ｒ２１〜Ｒ２９は、炭素数１ないし６のアルキレン基であることが好ましく、それは、塗布後、べーキングした段階で、ヒドロキシアルキル基中の水酸基が架橋するためである。
【００２６】
式（３）〜（９）により表わされる樹脂の分子量は、特に限定されることはないが、５００〜２００，０００が好ましい。その理由は、分子量が５００未満では、レジストの溶剤に下層膜が溶解してしまい、一方、２００，０００を超えると、溶剤に溶解しにくく、溶液材料を作成しにくくなるためである。
【００２７】
また、必要に応じて貯蔵安定性をはかるために、熱重合防止剤、被加工膜への密着性を向上させるための密着性向上剤、導電性物質、光、熱で導電性が生じる物質、塗布性を向上させるために界面活性剤を添加してもよい。上記添加剤を添加する場合、下層膜の固形分を１００重量部とすると、樹脂が７０重量部以上含まれるようにするのが好ましい。
【００２８】
樹脂を溶解する溶剤は、特に限定されることはないが、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロへキサノン等のケトン系溶剤、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパニール等のアルコール系溶剤、その他アニソール、トルエン、キシレン、ナフサ、水などを挙げることができる。
【００２９】
以上の方法で下層膜溶液を調製し、被加工膜１０１上に、例えばスピンコーテング法などで塗布した後、加熱して溶剤を気化することにより、下層膜１０２を形成することが出来る。
【００３０】
次に、図１（ｂ）に示すように、必要に応じて、下層膜１０２上に中間膜１０３を形成する。中間膜１０３としては、特に限定されることはないが、無機酸化物を好適に用いることができる。無機酸化物としては、酸化チタン、酸化アルミナ、酸化タングステンなどを挙げることが出来る。中間膜１０３としてポリシロキサンを用いることも出来る。
【００３１】
中間膜１０３の形成方法は、塗布法が好ましい。その理由は、ＣＶＤ法と比べると塗布法はプロセスが簡易でプロセスコストを低く抑えることができるからである。中間膜１０３の膜厚は、１０〜３０００ｎｍの範囲が好ましく、その理由は、中間膜１０３の膜厚が１０ｎｍ未満では、下層膜１０２のエッチング途中で中間膜１０３が削れてなくなり、３０００ｎｍを越えると、レジストパターンを中間膜１０３に転写する際に、加工変換差が顕著に発生してしまうためである。
【００３２】
次に、図１（ｃ）に示すように、中間膜１０３上にレジスト溶液を塗布して、加熱処埋を行い、レジスト膜１０４を形成する。レジスト膜１０４の膜厚を簿くすれば、それだけ、露光時の露光量裕度、フォーカス裕度、或は解像度を向上させることができる。そのため、レジスト膜１０４の膜厚は、中間膜１０３を寸法制御性よくエッチングできる膜厚であれば薄い方がよく、１０〜１００００ｎｍの範囲が好ましい。
【００３３】
レジストの種類は、特に限定されることはなく、目的に応じて、ポジ型またはネガ型を選択して使用することができる。具体的には、ポジ型レジストとしては、例えば、ナフトキノンジアジドとノボラック系樹脂とからなるレジスト（ＩＸ−７７０、日本合成ゴム社製）、ｔ−ＢＯＣで保護したポリビニルフェノール系樹脂と酸発生剤とからなる化学増幅型レジスト（ＡＰＥＸ−Ｅ、シップレー社製）などが挙げられる。
【００３４】
また、ネガ型のレジストとしては、例えば、ポリビニルフェノールとメラミン樹脂および光酸発生剤からなる化学増幅型レジスト（ＳＮＲ２００、シップレー社製）、ポリビニルフェノールとビスアジド化合物とからなるレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ、日立化成社製）などが挙げられるが、これらに限定されることはない。
【００３５】
これらのレジスト溶液を中間膜１０３上に、例えばスピンコーテング法、ディップ法などで塗布した後、加熱して溶媒を気化させることでレジスト膜１０４を作成する。そして、レジスト膜に対してパターン露光を行い、現像することにより、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン１０５を形成する。
【００３６】
露光光源については、水銀灯のｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、或はＸｅＦ（波長＝３５１ｎｍ）、ＸｅＣｌ（波長＝３０８ｎｍ），ＫｒＦ（波長＝２４８ｎｍ），ＫｒＣｌ（波長＝２２２ｎｍ），ＡｒＦ（波長＝１９３ｎｍ）、Ｆ2 （波長＝１５７ｎｍ）等のエキシマレーザーを挙げることができる。
【００３７】
本発明の方法に使用される下層膜は、露光光源として紫外光を用いた場合、反射防止膜として好適に作用するが、露光光源としては、Ｘ線、電子ビーム、イオンビームなどを用いることも可能である。露光終了後、必要に応じてポストエスクポジャーベーキングを行った後、ＴＭＡＨ、コリンなどのアルカリ現像液で現像処理を行って、レジストパターン１０５を形成する。
【００３８】
次いで、図２（ｅ）に示すように、ドライエッチング法を用いてレジスト膜パターン１０５を中間膜１０３に転写して、中間膜パタ一ン１０６を形成する。エッチング方式としては、例えば反応性イオンエッチング、マグネトロン型反応性イオンエッチング、電子ビームイオンエッチング、ＩＣＰエッチング、またはＥＣＲイオンエッチングなど、微細加工可能なものであれば、特に限定されることはない。
【００３９】
その後、図２（ｆ）に示すように、ドライエッチング法を用いて中間膜パターン１０６を下層膜１０２に転写して、下層膜パターン１０７を形成する。エッチング方式としては、中間膜１０３をエッチングしだ場合と同様のものを用いることができる。ソースガスとしては、特に限定されることはないが、例えばＯ2 、ＣＯ、ＣＯ2 などの酸素原子を含むガス、Ｈｅ、Ｎ2 、Ａｒなどの不活性ガス、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 などの塩素系ガス、その他Ｈ2 、ＮＨ３  などを使用することができ、これらのガスを混合して用いても良い。
【００４０】
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング法を用いて下層膜パターン１０７を被加工膜１０１に転写して、被加工膜パターン１０８を形成する。エッチング方式としては、中間膜１０３をエッチングした場合と同様のものを用いることができる。ソースガスとしては、特に限定されることはなく、高いマスク耐性が得られるため、被加工膜１０１を異方性良く加工することができる。
【００４１】
上述の実施形態では、下層膜１０２とレジスト膜１０４との間に中間膜１０３を介在させた場合について説明しだが、中間膜を介在させることなく、下層膜に直接、レジスト膜を形成してもよい。レジストの種類は特に限定されることはないが、下層膜とのエッチング選択比をとるために、無機原子、特にシリコン原子を含むレジストを好適に用いることができる。レジスト膜の膜厚、レジストパターン形成方法、下層膜のエッチング方法については上述の中間層を用いた場合と同様である。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の種々の実施例と比較例を示し、本発明の効果について、より具体的に説明する。
実施例１
図３（ａ）〜（ｅ）を参照して、シリコンウエハー上にＳｉＯ2 パターンを形成した例について説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハー２００上に、被加工膜として、ＬＰＣＶＤ法にて膜厚５００ｎｍのＳｉＯ2 膜２０１を形成した。
【００４３】
次いで、被加工膜２０１上に、以下の（Ｓ１）〜（Ｓ４）に示す方法で、下層膜２０２を形成した。下層膜２０２の膜厚は、３００ｎｍである。分光エリプソを用いて測定した各下層膜２０２の露光波長１９３ｎｍにおける複素屈折率の測定結果を下記表２に示す。
【００４４】
（Ｓ１）：平均重量分子量１２，０００の下記式（１０−１）により表わされるノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して下層膜溶液を調製した後、スピンコーテング法を用いて被加工膜２０１上に塗布した後、２５０℃で２分間べーキングを行なって、下層膜２０２を形成した。
【００４５】
（Ｓ２）：（Ｓ１）において、平均重量分子量１０，０００の下記式（１０−２）により表わされるノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４６】
（Ｓ３）：（Ｓ１）において、平均重量分子量１１，０００の下記式（１０−３）により表わされるフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４７】
（Ｓ４）：（Ｓ１）において、平均重量分子量８，０００の下記式（１０−４）により表わされるフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製した下層膜溶液を用いた。
【００４８】
【化１１】
0003971088.tif 000007
【００４９】
次に、下層膜２０２上に、下記式（１１）により表される、平均重量分子量１２，０００の溶解抑止剤９ｇと、下記式（１２）により表される酸発生剤１ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解して調製したレジストをスピンコーテング法で塗布した後、ホットプレートを用いて１４０℃で９０秒間ベーキングを行って、図３（ｂ）に示すように、膜厚２００ｎｍのレジスト膜２０３を形成した。
【００５０】
【化１２】
0003971088.tif 000008
【００５１】
更に、ＡｒＦエキシマレーザーを用いて、レジスト膜２０３に対してパターン露光を行った後、１４０℃で９０秒間べーキングを行った。続いて、０．２１規定のテトラヒドロキシアンモニウムを用いて現像処理を行って、図３（ｃ）に示すように、直径０．１５μｍのコンタクトホールパターンを有するレジストパターン２０４形成した。その結果、何れの下層膜２０２上に形成したレジストパターン２０４の側壁にも、定在波による波打ち形状は見られなかった。
【００５２】
レジスト膜２０３と下層膜２０２の界面での光強度反射率を、下層膜２０２の膜厚に対して計算した。その際、計算に用いた各層の波長１９３ｎｍにおける複素屈折率は、下記表１に示す通りである。計算結果を下記表２に示す。
【００５３】
下記表２から、本実施例における何れの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、反射率は１．３％以下と低いことが分かる。従って、レジストパターンの側壁に定在波による波打ち形状が見られなかったのは、下層膜からレジスト膜への露光光の反射を充分に抑えることができたためと考えることができる。
【００５４】
次に、図３（ｄ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、レジストパターン２０４を下層膜２０２に転写して、下層膜パターン２０５を形成した。エッチャーとしては、マグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＮ2 ／Ｏ2 ＝１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ2 、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。その結果、何れの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、図３（ｄ）に示すように、異方性良く加工を行なうことができた。
【００５５】
次に、図３（ｅ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、下層膜パターン２０５を被加工膜２０１に転写して、被加工膜パターン２０６を形成した。エッチャーとしてはマグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＣＦ4 ／Ｏ2 ／Ａｒ＝５／１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ2 、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。
【００５６】
このようにして得た被加工膜パターン２０６のテーパー角を測定した。その結果を下記表２に示す。下記表２から、被加工膜パターン２０６のテーパー角は、いずれの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、許容値の８７°以上であり、被加工膜が異方性良く加工されていることが分かる。
【００５７】
下層膜及び被加工膜のエッチングレートを調べ、被加工膜の下層膜に対するエッチング選択比（＝被加工膜のエッチレート／下層膜のエッチレート）を算出した結果を下記表２に示す。下記表２から、いずれの下層膜（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）を用いた場合も、ほぼ９．２以上もの選択比が得られており、被加工膜の良好な加工形状が得られたのは、下層膜のエッチング耐性が充分高かったためと考えられる。
【００５８】
比較例
本比較例は、実施例１において、下層膜として、以下の方法（Ｒ１）、（Ｒ２）の方法で作成した、芳香環を一つ含むノボラック系樹脂、或いはポリビニルフェノール系樹脂からなる膜を用いた場合の例である。
【００５９】
（Ｒ１）：下記式（１３―１）により表される、平均重量分子量１１，０００のノボラック系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解し、実施例１の（Ｓ１）と同様の方法で下層膜を形成した。
【００６０】
（Ｒ２）：下記式（１３―２）により表される、平均重量分子量１２，０００のポリビニルフェノール系樹脂１０ｇを乳酸エチル９０ｇに溶解し、実施例１の（Ｓ１）と同様の方法で下層膜を形成した。
【００６１】
【化１３】
0003971088.tif 000009
【００６２】
実施例１と同様にして、シリコンウェハー上に、被加工膜としてＳｉＯ2 膜を形成した。次いで、被加工膜上に、上記（Ｒ１）、（Ｒ２）に示す方法で、下層膜を形成した。下層膜の膜厚は、３００ｎｍである。分光エリプソを用いて測定した各下層膜の露光波長１９３ｎｍにおける複素屈折率の測定結果を、下記表１に示す。
【００６３】
次に、実施例１と同様にして、レジストパターンを形成し、このレジストパターンを下層膜に転写して下層膜パターンを形成した後、下層膜パターンを被加工膜に転写して被加工膜パターンを形成した。被加工膜パターンのテーパー角を測定した結果を下記表２に示す。
【００６４】
下記表２から、何れの下層膜（Ｒ１、Ｒ２）を用いた場合も、許容値の８７°以下であり、異方性良く被加工膜を加工することができなかった。被加工膜の下層模に対するエッチング選択比を算出した結果を下記表２に示す。下記表２から、エッチング選択比は、実施例１で用いた下層膜と比べると低く、良好な被加工膜の加工形状が得られなかったのは、下層膜のエッチング耐性が充分でなかったためと考えられる。
【００６５】
実施例２
本実施例は、実施例１において、中間膜を用いた多層レジストプロセスにより、被加工膜の加工を行なった場合の実施例である。図１および図２を参照して説明する。
【００６６】
まず、図１（ａ）に示すように、実施例１と同様にして、シリコンウェハー１００上に被加工膜１０１、下層膜１０２を順次形成した。
【００６７】
次いで、平均重量分子量１２，０００の、下記式（１４）により表わされるポリシロキサン１０ｇをイソプロピルアルコール９０ｇに溶解して調製した中間膜の溶液材料を、スピンコーテング法を用いて下層膜１０２上に塗布した後、ホットプレートを用いて３００℃で９０秒間ベーキングを行なって、図１（ｂ）に示すように、中間膜１０３を形成した。
【００６８】
次に、平均重量分子量１１，０００の下記式（１５）により表わされる溶解抑止剤９ｇ、下記式（１６）により表わされる酸発生剤１ｇを乳酸エチルに溶解して調製したレジスト溶液を、スピンコーテング法を用いて中間膜１０３上に塗布した後、ホットプレートを用いて１４０℃で９０秒間べーキングを行ない、図１（ｃ）に示すように、レジスト膜１０４を形成した。
【００６９】
【化１４】
0003971088.tif 000010
【００７０】
更に、ＡｒＦエキシマレーザーを用いてレジスト膜１０４に対してパターン露光を行った後、１４０℃で９０秒間べーキングを行った。続いて、０．２１規定のテトラヒドロキシアンモニウムを用いて現像処理を行って、図１（ｄ）に示すように、直径０．１５μｍのコンタクトホールパターンを有するレジストパターン１０５を形成した。
【００７１】
その後、ドライエッチング法を用いて、レジストパターン１０５を中間膜１０３に転写して、図２（ｅ）に示すように、中間膜パターン１０６を形成した。エッチャーとしては、マグネトロン型反応性イオンエッチング装置を用い、エッチングガスとしてＣＦ4 ／Ｏ2 ／Ａｒ＝１０／１０／１００ｓｃｃｍを用い、真空度７５ｍＴ、励起密度１．３Ｗ／ｃｍ2 、基板温度４０℃の条件で、エッチングを行なった。
【００７２】
次いで、ドライエッチング法を用いて、中間膜パターン１０６を下層膜１０２に転写して、図２（ｆ）に示すように、下層膜パターン１０７を形成した。使用したエッチャーおよびエッチング条件は、実施例１で下層膜をエッチングした場合と同様とした。下層膜パターン１０７の加工形状を観察したところ、実施例１と同様に、異方性良く加工することができた。
【００７３】
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング法を用いて、下層膜パターン１０７を被加工膜１０１に転写して、被加工膜パターン１０８を形成した。使用したエッチャーおよびエッチング条件は、実施例１で被加工膜をエッチングした場合と同様とした。
【００７４】
このようにして形成した被加工膜パターン１０８のテーパー角を測定した結果を下記表２に示す。下記表２から、何れの下層膜を用いた場合も、許容値の８７°以下で異方性良く加工することができたことがわかる。これは、本実施例で用いた下層膜のエッチング耐性が高いためと考えられる。
【００７５】
【表１】
0003971088.tif 000011
【００７６】
【表２】
0003971088.tif 000012
【００７７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によると、下層膜として、ノボラック樹脂を用いているため、レジストへの露光光の反射光を好適に抑えることが出来るとともに、被加工膜のエッチングの際に、下層膜は、エッチングマスクとして好適に作用し、寸法制御性良く被加工膜を加工することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係るパターン形成プロセスを工程順に示す断面図。
【符号の説明】
１００，２００…基板
１０１，２０１…被加工膜
１０２，２０２…下層膜
１０３…中間膜
１０４，２０３…レジスト膜
１０５，２０４…レジストパターン
１０６…中間膜パターン
１０７，２０５…下層膜パターン
１０８，２０６…被加工膜パターン
【図１】
0003971088.tif 000018
【図２】
0003971088.tif 000019
【図３】
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