JP2001267230A - パターンの形成方法 - Google Patents
パターンの形成方法Info
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- 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
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度でかつ良好な形状のパターンの形成方
法を提供することを課題とする。 【解決手段】 フォトレジスト層に形成された開口部を
非感光性有機膜で埋め込み、フォトレジスト層上の非感
光性有機膜をフォトレジスト層が露出するまで全面エッ
チバックし、フォトレジスト層全面を露光及び現像して
フォトレジスト層を除去することで、所望するパターン
の非感光性有機膜を得ることにより上記の課題を解決す
る。
法を提供することを課題とする。 【解決手段】 フォトレジスト層に形成された開口部を
非感光性有機膜で埋め込み、フォトレジスト層上の非感
光性有機膜をフォトレジスト層が露出するまで全面エッ
チバックし、フォトレジスト層全面を露光及び現像して
フォトレジスト層を除去することで、所望するパターン
の非感光性有機膜を得ることにより上記の課題を解決す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パターンの形成方
法に関する。更に詳しくは、本発明は、高精度でかつ良
好な形状のパターンの形成方法に関する。
法に関する。更に詳しくは、本発明は、高精度でかつ良
好な形状のパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の高集積化、高性能化が進展
するに伴い、配線等の形成に際して高精度な微細加工が
要求され、それに伴いフォトリソグラフィー技術での高
精度なパターンの形成が重要になってきている。従来の
フォトリソグラフィー技術による半導体基板上へのパタ
ーンの形成方法を、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて簡単に
説明する。
するに伴い、配線等の形成に際して高精度な微細加工が
要求され、それに伴いフォトリソグラフィー技術での高
精度なパターンの形成が重要になってきている。従来の
フォトリソグラフィー技術による半導体基板上へのパタ
ーンの形成方法を、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて簡単に
説明する。
【０００３】まず、図２（ａ）に示すように、半導体基
板１上にフォトレジスト層２を塗布する。次に、図２
（ｂ）に示すように、マスク３を介して紫外線、電子ビ
ーム（ＥＢ）等の所定の露光光を用いて露光を行い、所
望のパターンの像をフォトレジスト層２に結像させる。
次いで、アルカリ水溶液等の現像液で現像を行うと、フ
ォトレジスト層２が溶解又は残存し、レジストからなる
パターン４が形成される。
板１上にフォトレジスト層２を塗布する。次に、図２
（ｂ）に示すように、マスク３を介して紫外線、電子ビ
ーム（ＥＢ）等の所定の露光光を用いて露光を行い、所
望のパターンの像をフォトレジスト層２に結像させる。
次いで、アルカリ水溶液等の現像液で現像を行うと、フ
ォトレジスト層２が溶解又は残存し、レジストからなる
パターン４が形成される。
【０００４】ここで、露光された部分が現像により溶解
するレジストはポジレジスト、反対に残存するレジスト
はネガレジストと呼ばれている。ｇ線及びｉ線の露光波
長を用いたフォトリソグラフィー技術においては、レジ
スト性能（解像性、焦点深度等）の高いポジレジストが
通常使用されている。
するレジストはポジレジスト、反対に残存するレジスト
はネガレジストと呼ばれている。ｇ線及びｉ線の露光波
長を用いたフォトリソグラフィー技術においては、レジ
スト性能（解像性、焦点深度等）の高いポジレジストが
通常使用されている。
【０００５】更に、より高解像度でレジストパターンを
形成する方法が、特開平９−１９０９５９号公報に記載
されている。この公報に記載された方法は、レジストパ
ターンの解像性がパターンそのものに依存することを利
用し、狭スペースやコンタクトホールを形成することを
目的とした方法である。
形成する方法が、特開平９−１９０９５９号公報に記載
されている。この公報に記載された方法は、レジストパ
ターンの解像性がパターンそのものに依存することを利
用し、狭スペースやコンタクトホールを形成することを
目的とした方法である。
【０００６】上記公報記載の方法を図３（ａ）〜（ｃ）
を用いて簡単に説明する。まず、半導体基板１１上に比
較的解像性が良好な密集ライン、孤立ライン、ピラー等
のパターンを形成する。図３（ａ）では、一例としてピ
ラーパターン１２を形成している。上記パターンの形成
は、密集ライン、孤立ライン、ピラー等のパターンのよ
うにフォトレジストの現像後の残存部がパターンとなる
場合が、コンタクトホール及び孤立スペース等のパター
ンのようにフォトレジストの現像後の溶解部がパターン
となる場合に比べて、解像性が高いことを利用してい
る。次いで、図３（ｂ）に示すように、ネガレジスト層
１３を全面に形成する。この後、全面露光と現像を行っ
てピラーパターン１２のみを除去することで、最終的に
図３（ｃ）に示すようにホールパターン１４を得ること
ができる。
を用いて簡単に説明する。まず、半導体基板１１上に比
較的解像性が良好な密集ライン、孤立ライン、ピラー等
のパターンを形成する。図３（ａ）では、一例としてピ
ラーパターン１２を形成している。上記パターンの形成
は、密集ライン、孤立ライン、ピラー等のパターンのよ
うにフォトレジストの現像後の残存部がパターンとなる
場合が、コンタクトホール及び孤立スペース等のパター
ンのようにフォトレジストの現像後の溶解部がパターン
となる場合に比べて、解像性が高いことを利用してい
る。次いで、図３（ｂ）に示すように、ネガレジスト層
１３を全面に形成する。この後、全面露光と現像を行っ
てピラーパターン１２のみを除去することで、最終的に
図３（ｃ）に示すようにホールパターン１４を得ること
ができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置の微細化を
実現するために、レジスト層の解像度を向上させること
や、フォーカスずれに対する余裕度（焦点深度）が広く
なるようにパターン形成時の各種条件を設定する必要が
ある。
実現するために、レジスト層の解像度を向上させること
や、フォーカスずれに対する余裕度（焦点深度）が広く
なるようにパターン形成時の各種条件を設定する必要が
ある。
【０００８】特に、主としてイオン注入用マスクとして
用いられるピラーパターンでは、その形状がトランジス
タ特性に大きな影響を与えるため、より精度の高いパタ
ーンを形成することが要求される。更に、微細化が進ん
だ場合、レジスト形状もシビアに制御する必要が生じて
いる。
用いられるピラーパターンでは、その形状がトランジス
タ特性に大きな影響を与えるため、より精度の高いパタ
ーンを形成することが要求される。更に、微細化が進ん
だ場合、レジスト形状もシビアに制御する必要が生じて
いる。
【０００９】しかし、上記従来技術のようなポジレジス
トを用いてピラー等のパターンを形成した場合、図４
（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように、露光時にマス
ク３の外部から回り込んだ光（回折光）の影響で、現像
後のパターンの形状が図４（ｂ−１）及び（ｂ−２）に
示すようななだらかな山形状となりやすい。
トを用いてピラー等のパターンを形成した場合、図４
（ａ−１）及び（ａ−２）に示すように、露光時にマス
ク３の外部から回り込んだ光（回折光）の影響で、現像
後のパターンの形状が図４（ｂ−１）及び（ｂ−２）に
示すようななだらかな山形状となりやすい。
【００１０】また、上記公報で述べられているように、
ホールパターンよりもピラーパターンの方が比較的解像
度が高いことは事実ではある。しかし、両者の解像度の
差は、露光光がｉ線でポジ型レジストを用いた０．３５
μｍルールの場合、０．０５μｍにすぎない。一方、フ
ォーカスずれに対する余裕度（焦点深度）は、ピラーパ
ターンの方が極度に小さい（表１参照）。この現象はパ
ターンの加工寸法が微細になればなるほど顕著なものと
なり、クォーターミクロン以降では安定した焦点深度を
保ってピラーパターンを形成することは困難である。な
お、表１中、焦点深度とは、各パターンの寸法が±０．
０５μｍで、かつパターン不良（開口不良、ショート、
断線、レジスト高さロス等）のないフォーカス範囲を意
味する。
ホールパターンよりもピラーパターンの方が比較的解像
度が高いことは事実ではある。しかし、両者の解像度の
差は、露光光がｉ線でポジ型レジストを用いた０．３５
μｍルールの場合、０．０５μｍにすぎない。一方、フ
ォーカスずれに対する余裕度（焦点深度）は、ピラーパ
ターンの方が極度に小さい（表１参照）。この現象はパ
ターンの加工寸法が微細になればなるほど顕著なものと
なり、クォーターミクロン以降では安定した焦点深度を
保ってピラーパターンを形成することは困難である。な
お、表１中、焦点深度とは、各パターンの寸法が±０．
０５μｍで、かつパターン不良（開口不良、ショート、
断線、レジスト高さロス等）のないフォーカス範囲を意
味する。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、基板上にポジ型のレジスト層を形成し、最終的にパ
ターンの形成を所望する部位に開口を有する反転マスク
を用いてフォトレジスト層を露光及び現像することで、
前記部位の基板が露出するようにフォトレジスト層に開
口部を形成し、フォトレジスト層を含む基板全面に非感
光性有機膜を塗布することで、非感光性有機膜で開口部
を埋め込み、フォトレジスト層上の非感光性有機膜をフ
ォトレジスト層が露出するまで全面エッチバックし、フ
ォトレジスト層全面を露光及び現像してフォトレジスト
層を除去することで、所望するパターンの非感光性有機
膜を得ることを特徴とする第１のパターンの形成方法が
提供される。
ば、基板上にポジ型のレジスト層を形成し、最終的にパ
ターンの形成を所望する部位に開口を有する反転マスク
を用いてフォトレジスト層を露光及び現像することで、
前記部位の基板が露出するようにフォトレジスト層に開
口部を形成し、フォトレジスト層を含む基板全面に非感
光性有機膜を塗布することで、非感光性有機膜で開口部
を埋め込み、フォトレジスト層上の非感光性有機膜をフ
ォトレジスト層が露出するまで全面エッチバックし、フ
ォトレジスト層全面を露光及び現像してフォトレジスト
層を除去することで、所望するパターンの非感光性有機
膜を得ることを特徴とする第１のパターンの形成方法が
提供される。
【００１３】更に本発明によれば、基板上にポジ型の第
１のフォトレジスト層を形成し、最終的にパターンの形
成を所望する部位に開口を有する反転マスクを用いて、
所定の波長の露光光により第１の露光及び現像すること
で、前記部位の基板が露出するように第１のフォトレジ
スト層に開口部を形成し、開口部を埋め込むように第１
のフォトレジスト層を含む基板全面に第２のフォトレジ
スト層を塗布により形成し、第１のフォトレジスト層上
の第２のフォトレジストを第１のフォトレジスト層が露
出するまで全面エッチバックし、開口部の形成に使用し
た露光光と同一の波長の露光光を、第１のフォトレジス
ト層と第２のフォトレジスト層の全面に照射して露光及
び現像することで、第１のフォトレジスト層を除去し
て、所望するパターンの第２のフォトレジスト層を得る
ことを特徴とする第２のパターンの形成方法が提供され
る。
１のフォトレジスト層を形成し、最終的にパターンの形
成を所望する部位に開口を有する反転マスクを用いて、
所定の波長の露光光により第１の露光及び現像すること
で、前記部位の基板が露出するように第１のフォトレジ
スト層に開口部を形成し、開口部を埋め込むように第１
のフォトレジスト層を含む基板全面に第２のフォトレジ
スト層を塗布により形成し、第１のフォトレジスト層上
の第２のフォトレジストを第１のフォトレジスト層が露
出するまで全面エッチバックし、開口部の形成に使用し
た露光光と同一の波長の露光光を、第１のフォトレジス
ト層と第２のフォトレジスト層の全面に照射して露光及
び現像することで、第１のフォトレジスト層を除去し
て、所望するパターンの第２のフォトレジスト層を得る
ことを特徴とする第２のパターンの形成方法が提供され
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の形成方法を
説明する。
説明する。
【００１５】まず、基板上にポジ型のフォトレジスト層
を形成する。
を形成する。
【００１６】本発明に使用することができる基板は、特
に限定されず、その上にパターンを形成することが望ま
れる基板をいずれも使用することができる。具体的に
は、半導体基板、ガラス基板、樹脂基板等が挙げられ
る。
に限定されず、その上にパターンを形成することが望ま
れる基板をいずれも使用することができる。具体的に
は、半導体基板、ガラス基板、樹脂基板等が挙げられ
る。
【００１７】また、ポジ型のフォトレジスト層は、当該
分野で通常使用されるポジ型のフォトレジスト材を用い
て形成することができる。フォトレジスト層は、０．５
〜１．５μｍの厚さを有することが好ましい。フォトレ
ジスト層の形成方法は、例えば、フォトレジスト材を含
む溶液を基板上に回転塗布する方法が挙げられる。この
方法で得られたフォトレジスト層は、所定の温度でプリ
ベークに付すことが好ましい。
分野で通常使用されるポジ型のフォトレジスト材を用い
て形成することができる。フォトレジスト層は、０．５
〜１．５μｍの厚さを有することが好ましい。フォトレ
ジスト層の形成方法は、例えば、フォトレジスト材を含
む溶液を基板上に回転塗布する方法が挙げられる。この
方法で得られたフォトレジスト層は、所定の温度でプリ
ベークに付すことが好ましい。
【００１８】次に、最終的にパターンの形成を所望する
部位に開口を有する反転マスクを用いてフォトレジスト
層を露光及び現像することで、前記部位の基板が露出す
るようフォトレジスト層に開口部を形成する。
部位に開口を有する反転マスクを用いてフォトレジスト
層を露光及び現像することで、前記部位の基板が露出す
るようフォトレジスト層に開口部を形成する。
【００１９】この工程で使用できるマスクは、クロム遮
へい板付きガラスマスク、ハーフトーン型の位相シフト
マスク等が挙げられる。後者のマスクを使用すると、位
相シフトマスクにより奏される効果（解像性の向上効
果）と本発明の効果（焦点深度の向上効果）により、更
に焦点深度の良好なパターンを形成することができる。
へい板付きガラスマスク、ハーフトーン型の位相シフト
マスク等が挙げられる。後者のマスクを使用すると、位
相シフトマスクにより奏される効果（解像性の向上効
果）と本発明の効果（焦点深度の向上効果）により、更
に焦点深度の良好なパターンを形成することができる。
【００２０】露光の光源としては、特に限定されず、紫
外線、ｉ線、ｇ線、ＫｒＦ線、ＡｒＦ線、ＥＢ等が挙げ
られる。また、露光後、フォトレジスト層をベークに付
すことが好ましい。現像に使用される現像液は、使用す
るフォトレジスト層を構成する材料に応じて適宜選択さ
れる。通常、現像液として、アルカリ水溶液が用いられ
る。
外線、ｉ線、ｇ線、ＫｒＦ線、ＡｒＦ線、ＥＢ等が挙げ
られる。また、露光後、フォトレジスト層をベークに付
すことが好ましい。現像に使用される現像液は、使用す
るフォトレジスト層を構成する材料に応じて適宜選択さ
れる。通常、現像液として、アルカリ水溶液が用いられ
る。
【００２１】上記露光及び現像により、最終的にパター
ンの形成を所望する部位のフォトレジスト層に開口部が
形成される。開口部の形状は、特に限定されず、用途に
応じた所望形状を取りえる。例えば、半導体装置の分野
では、ピラーパターン状、密集ラインパターン状、孤立
ラインパターン状等の形状が挙げられる。
ンの形成を所望する部位のフォトレジスト層に開口部が
形成される。開口部の形状は、特に限定されず、用途に
応じた所望形状を取りえる。例えば、半導体装置の分野
では、ピラーパターン状、密集ラインパターン状、孤立
ラインパターン状等の形状が挙げられる。
【００２２】なお、現像後、水分の除去のためにポスト
ベークに付すことが好ましい。
ベークに付すことが好ましい。
【００２３】次いで、フォトレジスト層を含む基板全面
に非感光性有機膜を形成することで、非感光性有機膜で
開口部が埋め込まれる。
に非感光性有機膜を形成することで、非感光性有機膜で
開口部が埋め込まれる。
【００２４】非感光性有機膜は、例えば、樹脂、溶剤、
架橋剤等からなる有機材料を含む溶液を回転塗布するこ
とにより形成することができる。非感光性有機膜は、フ
ラットな基板上に塗布した場合、０．０５〜０．５μｍ
の厚さになる条件で、基板上に塗布することが好まし
い。非感光性有機膜を塗布により形成した場合、開口部
が該膜で優先的に埋め込まれ、フォトレジスト層上には
非感光性有機膜がほとんど形成されない。
架橋剤等からなる有機材料を含む溶液を回転塗布するこ
とにより形成することができる。非感光性有機膜は、フ
ラットな基板上に塗布した場合、０．０５〜０．５μｍ
の厚さになる条件で、基板上に塗布することが好まし
い。非感光性有機膜を塗布により形成した場合、開口部
が該膜で優先的に埋め込まれ、フォトレジスト層上には
非感光性有機膜がほとんど形成されない。
【００２５】この後、非感光性有機膜をベークに付すこ
とが好ましい。ベーク温度及び時間は、フォトレジスト
層中に残存する感光材が昇華等により飛散してしまわな
い温度及び時間、非感光性有機膜が十分に熱硬化又は架
橋する温度及び時間、フォトレジスト層及び非感光性有
機膜を構成する樹脂が互いに熱移動しない温度及び時間
であれば、特に限定されない。即ち、フォトレジスト層
と非感光性有機膜を構成する樹脂が溶融しあわない温度
及び時間であれば、適宜条件を設定することができる。
とが好ましい。ベーク温度及び時間は、フォトレジスト
層中に残存する感光材が昇華等により飛散してしまわな
い温度及び時間、非感光性有機膜が十分に熱硬化又は架
橋する温度及び時間、フォトレジスト層及び非感光性有
機膜を構成する樹脂が互いに熱移動しない温度及び時間
であれば、特に限定されない。即ち、フォトレジスト層
と非感光性有機膜を構成する樹脂が溶融しあわない温度
及び時間であれば、適宜条件を設定することができる。
【００２６】次に、フォトレジスト層上の非感光性有機
膜をフォトレジスト層が露出するまで全面エッチバック
する。このエッチバックは、例えば酸素プラズマを使用
して行うことができる。また、エッチバックにより、開
口部のフォトレジスト層が３割程度深さ方向に減少す
る。
膜をフォトレジスト層が露出するまで全面エッチバック
する。このエッチバックは、例えば酸素プラズマを使用
して行うことができる。また、エッチバックにより、開
口部のフォトレジスト層が３割程度深さ方向に減少す
る。
【００２７】この後、フォトレジスト層全面を露光及び
現像してフォトレジスト層を除去することで、所望する
パターンの非感光性有機膜を得ることができる。この露
光及び現像の条件は、開口部形成時の条件と同じ条件を
採用することができる。
現像してフォトレジスト層を除去することで、所望する
パターンの非感光性有機膜を得ることができる。この露
光及び現像の条件は、開口部形成時の条件と同じ条件を
採用することができる。
【００２８】次に、本発明の第２の形成方法を説明す
る。
る。
【００２９】第２の形成方法は、第１のフォトレジスト
層に形成された開口部に埋め込まれる樹脂層（第２のフ
ォトレジスト層）を、非感光性有機膜に替えて、感光性
の樹脂層（公知のフォトレジスト層）を使用したこと以
外は、基本的に第１の形成方法と同じである。但し、第
２のフォトレジスト層が、２回目の露光時に露光光の波
長に対して吸収が大きく、露光光を透過しない樹脂から
なることが好ましい。
層に形成された開口部に埋め込まれる樹脂層（第２のフ
ォトレジスト層）を、非感光性有機膜に替えて、感光性
の樹脂層（公知のフォトレジスト層）を使用したこと以
外は、基本的に第１の形成方法と同じである。但し、第
２のフォトレジスト層が、２回目の露光時に露光光の波
長に対して吸収が大きく、露光光を透過しない樹脂から
なることが好ましい。
【００３０】例えば、ｉ線リソグラフィープロセスで主
流のノボラック樹脂をベース樹脂として含むフォトレジ
ストは、ＫｒＦエキシマレーザーからの光（波長λ＝２
４８ｎｍ）に対して吸収が大きく、５％程度しか入射光
を透過しない。
流のノボラック樹脂をベース樹脂として含むフォトレジ
ストは、ＫｒＦエキシマレーザーからの光（波長λ＝２
４８ｎｍ）に対して吸収が大きく、５％程度しか入射光
を透過しない。
【００３１】一方、ＫｒＦエキシマレーザー用のポリヒ
ドロキシスチレン（ＰＨＳ樹脂）をベース樹脂として含
むフォトレジストは、ＡｒＦエキシマレーザーからの光
（波長λ＝１９３ｎｍ）に対して吸収が大きく、入射光
をほとんど透過しない。
ドロキシスチレン（ＰＨＳ樹脂）をベース樹脂として含
むフォトレジストは、ＡｒＦエキシマレーザーからの光
（波長λ＝１９３ｎｍ）に対して吸収が大きく、入射光
をほとんど透過しない。
【００３２】つまり、フォトレジストを現像してもパタ
ーンが形成されないように露光光の波長を調節すること
により、露光してもフォトレジスト層の内部を大幅に露
光不足状態とすることができる。つまり、第２のフォト
レジスト層は反射防止膜としての機能も有する。
ーンが形成されないように露光光の波長を調節すること
により、露光してもフォトレジスト層の内部を大幅に露
光不足状態とすることができる。つまり、第２のフォト
レジスト層は反射防止膜としての機能も有する。
【００３３】より具体的には、開口部に埋め込まれる第
２のフォトレジスト層は、全く非感光性樹脂膜でなくて
も、露光光の波長が２４８ｎｍの場合、ノボラック樹脂
をベース樹脂として含むｉ線用のフォトレジスト層であ
ってもよい。同様に、露光光の波長が１９３ｎｍの場
合、ポリヒドロキシスチレンをベース樹脂として含むＫ
ｒＦエキシマレーザー用のフォトレジスト層であっても
よい。
２のフォトレジスト層は、全く非感光性樹脂膜でなくて
も、露光光の波長が２４８ｎｍの場合、ノボラック樹脂
をベース樹脂として含むｉ線用のフォトレジスト層であ
ってもよい。同様に、露光光の波長が１９３ｎｍの場
合、ポリヒドロキシスチレンをベース樹脂として含むＫ
ｒＦエキシマレーザー用のフォトレジスト層であっても
よい。
【００３４】なお、第２のフォトレジスト層は、回転塗
布法により形成し、その後ベーク処理することが好まし
い。ベーク処理の温度及び時間は、第１のフォトレジス
ト層と第２のフォトレジスト層を構成する樹脂が互いに
溶融しあわない温度及び時間に適宜設定することが望ま
しい。
布法により形成し、その後ベーク処理することが好まし
い。ベーク処理の温度及び時間は、第１のフォトレジス
ト層と第２のフォトレジスト層を構成する樹脂が互いに
溶融しあわない温度及び時間に適宜設定することが望ま
しい。
【００３５】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３６】本発明の実施例を図１（ａ）〜（ｆ）を用
いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、半導体
基板２１上に約１．０μｍのポジ型のフォトレジスト層
２２を、フォトレジスト材（ＰＦＩ−３８Ａ９；住友化
学社製）を用いて２５００ｒｐｍで回転塗布し、９０℃
で６０秒プリベークすることにより形成した。
いて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、半導体
基板２１上に約１．０μｍのポジ型のフォトレジスト層
２２を、フォトレジスト材（ＰＦＩ−３８Ａ９；住友化
学社製）を用いて２５００ｒｐｍで回転塗布し、９０℃
で６０秒プリベークすることにより形成した。
【００３７】次に、図１（ｂ）に示すように、形成を所
望するピラーパターンの部位に開口を有する反転マスク
としてのクロム遮へい板付きガラスマスク２４を用い
て、ｉ線（波長３６５ｎｍ）で、縮小投影型露光装置
（ステッパ）にて露光した。
望するピラーパターンの部位に開口を有する反転マスク
としてのクロム遮へい板付きガラスマスク２４を用い
て、ｉ線（波長３６５ｎｍ）で、縮小投影型露光装置
（ステッパ）にて露光した。
【００３８】次いで、露光後、ベーク（ＰＥＢ）を１０
０℃で６０秒行い、アルカリ水溶液（ＮＭＤ−Ｗ；東京
応化工業社製）により現像を行った。これにより、ピラ
ーパターンの形成を所望する箇所に、開口部２５を形成
することができた（図１（ｃ）参照）。この後、フォト
レジスト層２２に残留する水分を除去するために、１１
０℃で６０秒間ポストベークを行った。ここで、開口部
２５は、形成を所望するピラーパターンよりも深い焦点
深度を有していた。更に、開口部２５はテーパーが小さ
い（即ち、矩形に近い）良好な形状であった。
０℃で６０秒行い、アルカリ水溶液（ＮＭＤ−Ｗ；東京
応化工業社製）により現像を行った。これにより、ピラ
ーパターンの形成を所望する箇所に、開口部２５を形成
することができた（図１（ｃ）参照）。この後、フォト
レジスト層２２に残留する水分を除去するために、１１
０℃で６０秒間ポストベークを行った。ここで、開口部
２５は、形成を所望するピラーパターンよりも深い焦点
深度を有していた。更に、開口部２５はテーパーが小さ
い（即ち、矩形に近い）良好な形状であった。
【００３９】次に、図１（ｄ）に示すように、フォトレ
ジスト層２２を含む半導体基板２１の全面に非感光性有
機膜２６を、フラットな基板上で約０．２μｍの厚さに
なる条件で、１５００ｒｐｍで回転塗布することにより
形成した。非感光性有機膜の形成材料は、反射防止膜を
形成しうるＸＨＲＩ−１１（Brewer Science社製）を使
用した。ここで、開口部は０．９μｍ程度以上の高段差
となっているため、非感光性有機膜の形成材料は、開口
部にほとんど流れ込み、フォトレジスト層上には非感光
性有機膜がほとんど形成されなかった。具体的には、非
感光性有機膜は、開口部２５内に、厚さ０．７μｍ程度
形成され、フォトレジスト層２２上に、厚さ０．０２μ
ｍ程度形成された。この後、１００℃で６０秒間ベーク
を行った。
ジスト層２２を含む半導体基板２１の全面に非感光性有
機膜２６を、フラットな基板上で約０．２μｍの厚さに
なる条件で、１５００ｒｐｍで回転塗布することにより
形成した。非感光性有機膜の形成材料は、反射防止膜を
形成しうるＸＨＲＩ−１１（Brewer Science社製）を使
用した。ここで、開口部は０．９μｍ程度以上の高段差
となっているため、非感光性有機膜の形成材料は、開口
部にほとんど流れ込み、フォトレジスト層上には非感光
性有機膜がほとんど形成されなかった。具体的には、非
感光性有機膜は、開口部２５内に、厚さ０．７μｍ程度
形成され、フォトレジスト層２２上に、厚さ０．０２μ
ｍ程度形成された。この後、１００℃で６０秒間ベーク
を行った。
【００４０】次に、図１（ｅ）に示すように、酸素プラ
ズマを用いてフォトレジスト層２２上の非感光性有機膜
をフォトレジスト層２２が露出するまで全面エッチバッ
クした。このエッチバックにより開口部内の非感光性有
機膜は厚さが０．６μｍ程度に減少した。
ズマを用いてフォトレジスト層２２上の非感光性有機膜
をフォトレジスト層２２が露出するまで全面エッチバッ
クした。このエッチバックにより開口部内の非感光性有
機膜は厚さが０．６μｍ程度に減少した。
【００４１】次いで、マスクを用いずに、フォトレジス
ト層２２をｉ線（波長３６５ｎｍ）で、縮小投影型露光
装置（ステッパ）にて全面露光した。更にアルカリ水溶
液で現像することで、フォトレジスト層２２は全て溶解
除去され、図１（ｆ）に示すように残存する非感光性有
機膜２６によるピラーパターン２３を形成することがで
きた。
ト層２２をｉ線（波長３６５ｎｍ）で、縮小投影型露光
装置（ステッパ）にて全面露光した。更にアルカリ水溶
液で現像することで、フォトレジスト層２２は全て溶解
除去され、図１（ｆ）に示すように残存する非感光性有
機膜２６によるピラーパターン２３を形成することがで
きた。
【００４２】以上の実施例によれば、通常コンタクトホ
ールをフォトリソグラフィ技術により形成することで得
られるまで改善された焦点深度を有し、かつ良好な形状
のピラーパターンを形成することできた。
ールをフォトリソグラフィ技術により形成することで得
られるまで改善された焦点深度を有し、かつ良好な形状
のピラーパターンを形成することできた。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、従来フォトレジストの
みで形成していたパターンを、露光光の波長に対して非
感光性有機膜に置き換えることで、従来よりも更に微細
でアスペクト比が高く、十分な焦点深度を有し、良好な
形状のパターンを形成することができる。このパターン
を、エッチングマスク、注入阻止マスク等として使用す
れば、マスクとしての精度が高いことから、高精度な半
導体装置の形成が可能となる。
みで形成していたパターンを、露光光の波長に対して非
感光性有機膜に置き換えることで、従来よりも更に微細
でアスペクト比が高く、十分な焦点深度を有し、良好な
形状のパターンを形成することができる。このパターン
を、エッチングマスク、注入阻止マスク等として使用す
れば、マスクとしての精度が高いことから、高精度な半
導体装置の形成が可能となる。
【図1】本発明のパターンの形成方法の概略工程断面図
である。
である。
【図２】従来のパターンの形成方法の概略工程断面図で
ある。
ある。
【図３】従来のパターンの形成方法の概略工程断面図で
ある。
ある。
【図４】従来のパターン形成方法の問題点を示す図であ
る。
る。
１、１１、２１ 半導体基板 ２、２２ フォトレジスト層 ３、２４ マスク ４ パターン １２、２３ ピラーパターン １３ ネガレジスト層 １４ ホールパターン ２５ 開口部 ２６ 非感光性有機膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｆ 7/40 ５２１ Ｇ０３Ｆ 7/42 7/42 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５７３ Ｈ０１Ｌ 21/3065 ５０２Ｒ ５７４ 21/302 Ｊ Ｆターム(参考） 2H025 AA02 AA03 AB16 AC01 AC04 AC06 AC08 AD03 BF02 CB17 CB29 DA13 FA03 FA17 FA39 FA41 FA47 2H096 AA25 BA09 BA20 EA02 EA03 EA04 EA06 EA30 GA08 HA23 HA30 JA04 KA03 LA01 LA02 5F004 AA04 DA26 DB23 DB26 EA01 EA15 EA27 5F046 AA20 BA04 CA04 CB17 JA04 JA22 NA08 NA15 NA17 PA08
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にポジ型のフォトレジスト層を形
成し、 最終的にパターンの形成を所望する部位に開口を有する
反転マスクを用いてフォトレジスト層を露光及び現像す
ることで、前記部位の基板が露出するようにフォトレジ
スト層に開口部を形成し、 フォトレジスト層を含む基板全面に非感光性有機膜を塗
布することで、非感光性有機膜で開口部を埋め込み、 フォトレジスト層上の非感光性有機膜をフォトレジスト
層が露出するまで全面エッチバックし、 フォトレジスト層全面を露光及び現像してフォトレジス
ト層を除去することで、所望するパターンの非感光性有
機膜を得ることを特徴とするパターンの形成方法。 - 【請求項２】 非感光性有機膜が、吸光材を含む高分子
化合物膜からなり、反射防止膜として使用される請求項
１に記載の形成方法。 - 【請求項３】 非感光性有機膜により形成を所望するパ
ターンが、ピラーパターンである請求項１又は２に記載
の形成方法。 - 【請求項４】 反転マスクが、位相シフトマスクである
請求項１〜３のいずれか１つに記載の形成方法。 - 【請求項５】 フォトレジスト層が、ｉ線、ＫｒＦ線、
ＡｒＦ線又はＥＢを照射することで露光される請求項１
〜４のいずれか１つに記載の形成方法。 - 【請求項６】 基板上にポジ型の第１のフォトレジスト
層を形成し、 最終的にパターンの形成を所望する部位に開口を有する
反転マスクを用いて、所定の波長の露光光により第１の
露光及び現像することで、前記部位の基板が露出するよ
うに第１のフォトレジスト層に開口部を形成し、 開口部を埋め込むように第１のフォトレジスト層を含む
基板全面に第２のフォトレジスト層を塗布により形成
し、 第１のフォトレジスト層上の第２のフォトレジストを第
１のフォトレジスト層が露出するまで全面エッチバック
し、 開口部の形成に使用した露光光と同一の波長の露光光
を、第１のフォトレジスト層と第２のフォトレジスト層
の全面に照射して露光及び現像することで、第１のフォ
トレジスト層を除去して、所望するパターンの第２のフ
ォトレジスト層を得ることを特徴とするパターンの形成
方法。 - 【請求項７】 第１のフォトレジスト層がポリヒドロキ
シスチレンをベース樹脂として含み、第２のフォトレジ
スト層がノボラック樹脂をベース樹脂として含み、露光
光が２４８ｎｍの波長の光からなる請求項６に記載の形
成方法。 - 【請求項８】 第１のフォトレジスト層がポリメタクリ
ル酸をベース樹脂として含み、第２のフォトレジスト層
がポリヒドロキシスチレンをベース樹脂として含み、露
光光が１９３ｎｍの波長の光からなる請求項６に記載の
形成方法。
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| JP2000078406A JP3874989B2 (ja) | 2000-03-21 | 2000-03-21 | パターンの形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002037183A3 (en) * | 2000-10-24 | 2003-04-17 | Advanced Micro Devices Inc | Inverse resist coating process |
| US7202155B2 (en) | 2003-08-15 | 2007-04-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing wiring and method for manufacturing semiconductor device |
| WO2009087846A1 (ja) * | 2008-01-09 | 2009-07-16 | Renesas Technology Corp. | 半導体装置の製造方法 |
| US7575855B2 (en) | 2004-06-07 | 2009-08-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming pattern |
| JP2011141526A (ja) * | 2010-01-11 | 2011-07-21 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 高解像度有機薄膜パターンの形成方法 |
| JP2016507158A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-07 | コーニング インコーポレイテッド | ポリマーナノマスクを使用した表面ナノ複製 |
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|---|---|---|---|---|
| JP4804028B2 (ja) * | 2005-04-25 | 2011-10-26 | 東京応化工業株式会社 | ナノ構造体の製造方法 |
| KR101192752B1 (ko) * | 2005-06-24 | 2012-10-18 | 엘지디스플레이 주식회사 | 인쇄판 및 이를 이용한 패터닝 방법 |
| JP2007073684A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Toshiba Corp | パターン形成方法 |
| CN115903401B (zh) * | 2022-12-22 | 2024-03-12 | 上海铭锟半导体有限公司 | 基于刻蚀与双重光刻的超分辨率图案实现方法及装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS59155933A (ja) * | 1983-02-25 | 1984-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 微細パタ−ン形成方法 |
| US4578859A (en) * | 1984-08-22 | 1986-04-01 | Harris Corporation | Implant mask reversal process |
| JPS6170723A (ja) | 1984-09-14 | 1986-04-11 | Matsushita Electronics Corp | パタ−ン形成方法 |
| JPH01296620A (ja) * | 1988-05-24 | 1989-11-30 | Fujitsu Ltd | パターン形成方法 |
| US5756256A (en) * | 1992-06-05 | 1998-05-26 | Sharp Microelectronics Technology, Inc. | Silylated photo-resist layer and planarizing method |
| KR950004908B1 (ko) * | 1992-09-09 | 1995-05-15 | 삼성전자주식회사 | 포토 레지스트 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 |
| KR970003025B1 (ko) * | 1993-07-26 | 1997-03-13 | 대우전자 주식회사 | 노이즈 제거회로 |
| JPH09190959A (ja) | 1996-01-09 | 1997-07-22 | Toshiba Corp | レジストパタ−ンの形成方法 |
| JP3578669B2 (ja) * | 1998-07-28 | 2004-10-20 | 太陽インキ製造株式会社 | 光硬化性ガラスペースト組成物及びそれを用いた焼成物パターン形成方法 |
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-
2000
- 2000-03-21 JP JP2000078406A patent/JP3874989B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-03-06 US US09/799,113 patent/US6670106B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-08 TW TW090105403A patent/TW526536B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-03-19 KR KR10-2001-0014121A patent/KR100396193B1/ko active IP Right Grant
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