이층형 반사방지막을 사용한 포토레지스트 패턴의 형성방법 document_id A220623052571

반도체 장치의 제조에서, 포토레지스트를 사용한 리소그라피에 의한 미세가공이 행해지고 있다. 미세가공은, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판상에 포토레지스트의 박막을 형성하고, 그 위에 디바이스 패턴이 그려진 마스크 패턴을 사이에 넣어 자외선 등의 활성광선을 조사하고, 현상하여, 얻어진 포토레지스트 패턴을 보호막으로 하여 기판을 에칭처리하는 것에 의해 기판 표면에 상기 패턴에 대응하는 미세 요철을 형성하는 가공법이다. 그러나, 최근 디바이스의 고집적도화가 진행되고, 사용되는 노광광도 KrF 엑시머레이저(파장 248㎚)에서 ArF 엑시머레이저(파장 193㎚)로 단파장화되는 경향에 있다. 그러나, 이들 포토리소그라피 공정은 기판에서의 노광광의 반사에 의한 정재파의 영향이나, 기판의 단차에 의한 노광 광의 난반사의 영향에 의해 포토레지스트 패턴의 치수 정밀도가 저하하는 문제가 발생한다. 여기서 이 문제를 해결하고자, 포토레지스트와 기판 사이의 반사방지막(Bottom anti-reflective coating)을 설치하는 방법이 광범위하게 검토되고 있다. 이들 반사방지막은 그 위에 도포되는 포토레지스트와의 인터믹싱을 방지하기 위해, 열가소성 조성물을 사용하여 형성되는 것이 많다. 그 결과, 반사방지막은 포토레지스트 현상액에 불용으로 되고, 반도체 기판가공에 우선하는 반사방지막의 제거는 드라이 에칭으로 행해질 것이 필요하다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 그러나, 반사방지막의 드라이 에칭에 의한 제거와 동시에, 포토레지스트도 에칭되어 제거되고, 그 때문에, 기판가공에 필요한 포토레지스트의 막 두께의 확보가 어렵게 된다는 문제가 발생한다. 특히, 해상성 향상을 목적으로서, 박막의 포토레지스트가 사용되는 경우에, 이것은 특히 중대한 문제로 된다. 또, 반도체 장치 제조에 있어서의 이온주입공정은 포토레지스트 패턴을 주형으로서 반도체 기판에 불순물을 도입하는 공정이고, 기판 표면에 손상을 주는 것을 피하기 위해, 포토레지스트 패턴 형성에 따라서는 드라이 에칭 공정을 행할 수 없다. 그 때문에, 이온주입공정에 의한 포토레지스트 패턴의 형성에 있어서는 드라이 에칭에 의한 제거를 필요로 하는 반사방지막을 포토레지스트의 하층으로 사용할 수 없었다. 지금까지, 이온주입공정에서 주형으로 사용되는 포토레지스트 패턴은, 그 선폭이 넓고, 기판에서의 노광광의 반사에 의한 정재파의 영향이나, 기판의 단차에 의한 노광광의 난반사의 영향을 받는 것이 작았기 때문에, 염료를 넣은 포토레지스트나 포토레지스트 상층에 반사방지막을 사용함으로써 반사에 의한 문제는 해결되었다. 그러나, 최근의 미세화에 따라 이온주입공정에서 사용되는 포토레지스트에도 미세한 패턴이 필요로 되기 시작하여, 포토레지스트 상층의 반사방지막이 필요하게 되었다. 이와 같은 것에서, 포토레지스트용 현상액으로 용해하고, 포토레지스트와 동시에 현상제거할 수 있는 반사방지막의 개발이 요구되었다. 지금까지도 포토레지스트와 동시에 현상제거할 수 있는 반사방지막에 대한 검토가 이루어지고 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 특허문헌 3, 특허문헌 4, 특허문헌 5, 특허문헌 6 참조.). 그런데, 이들 반사방지막은 통상, 일층으로 사용되고 있고, 그리하여 반사방지막의 현상액에 대한 용해속도는 기본적으로 균일하다. 그 때문에, 현상액에 노출되어 있는 시간이 길어지게 되는 포토레지스트 하층의 반사방지막의 상부는 현상에 의해 제거되는 부분이 많아지는 경향이다. 즉, 현상에 의해, 반도체 기판상에, 동시에 구형상의 포토레지스트 및 반사방지막을 부여하는 것이 요구되나, 반사방지막을 일층으로 사용한 경우에는 용해속도가 균일하기 때문에, 그 상부는 현상에 의해 제거되는 부분이 많게 되고, 그 결과 포토레지스트 하의 반사방지막의 형상이 사다리꼴로 되는 경향이 있다. 이 때문에 이들의 반사방지막은 미세가공에서의 적용성이 충분하지 않고, 또, 패턴간에 잔사가 생기는 등의 문제를 포함하는 것이었다. 특허문헌 1: 미국특허 제6156479호 명세서 특허문헌 2: 특허 제2686898호 공보 특허문헌 3: 일본특허공개 평9-78031호 공보 특허문헌 4: 일본특허공개 평11-72925호 공보 특허문헌 5: 국제공개 제03/057678호 팜플렛 특허문헌 6: 국제공개 제03/058345호 팜플렛