JP2002252165A - ホールパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 孤立ホールパターンと密集ホールパターンと
が混在し且つ密集ホールパターンのホールピッチが微細
であるレジストパターンを形成する際のスループット及
び寸法精度を向上させる。 【解決手段】 ネガ型のレジスト材料からなるレジスト
膜に対して、疎に配置される第１のホールパターンを形
成するための第１のホール用遮光部１と、該第１のホー
ル用遮光部１の周辺に配置されたダミー遮光部２と、密
に配置される第２のホールパターンを形成するための第
２のホール用遮光部３を有する第１のフォトマスクＡを
用いて第１回目のパターン露光を行なう。第１回目のパ
ターン露光が行なわれたレジスト膜に対して、ダミー遮
光部２と対応する位置に該ダミー遮光部２と同等又はそ
れよりも大きい開口部４を有する第２のフォトマスクＢ
１を用いて第２回目のパターン露光を行なう。第１回目
のパターン露光及び第２回目のパターン露光が行なわれ
たレジスト膜を現像してレジストパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス又
は液晶デバイスの製造プロセスにおいて、レジスト膜に
微細なホールパターンを形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子を用いて実現する大規
模集積回路装置（以下、ＬＳＩと称する）の微細化が進
展した結果、ＬＳＩの製造プロセスの１つであるリソグ
ラフィ工程において、パターン寸法の微細化が進み、露
光光の波長は、露光装置の波長λと開口数ＮＡとから定
義される解像限界まで達している。特に、ホールパター
ンは、半導体素子の集積度に大きく関連するため、露光
光の波長以下の寸法が要求されている。

【０００３】通常、ホールパターンの形成に用いられる
ポジ型レジストプロセスでは、フォトマスクの開口面積
が少ないため、同じ開口寸法であれば最も早く解像限界
に達する。

【０００４】一般的に解像限界のホールパターンを形成
するためには、位相シフトマスク又は斜入射照明等の超
解像技術が用いられる。また、Logic 回路等の回路パタ
ーンにおいて、孤立ホールパターンとアレイ状の密集ホ
ールパターンとの混在するパターンのように、様々なピ
ッチを持ったパターンが１チップ内に混在する場合、ホ
ールパターンのピッチによって照明の最適条件が異なる
ため、照明条件の設定が難しくなる。また、前述の超解
像技術は、通常特定のピッチで配置されるホールパター
ンにのみ有効なことが多いため、実デバイスへの適用は
難しい。

【０００５】そこで、これらの問題を解決するため、例
えば特開平４−１４６６１７号公報においては、２回露
光を行なうことによって、解像限界以下の孤立ホールパ
ターン及び密集ホールパターンを有するレジストパター
ンを形成する方法が提案されている。

【０００６】以下、図７に示すように、第１の領域に第
１のホールパターンａが疎に配置されると共に第２の領
域に第２のホールパターンｂが密に配置されてなるレジ
ストパターンｃを２回のパターン露光により形成する従
来の方法について、図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら
説明する。

【０００７】まず、図８（ａ）に示すように、基板１０
０の上に形成されたポジ型の第１のレジスト膜１０１に
対して、第１の領域に第１のホールパターンａよりも一
回り大きい透光部１０２ａを有すると共に第２の領域が
全面的に透光部１０２ｂからなる第１のフォトマスク１
０２を介して、例えばＫｒＦエキシマレーザ（波長：２
４８ｎｍ）を照射する第１回目のパターン露光を行な
う。

【０００８】次に、第１回目のパターン露光が行なわれ
た第１のレジスト膜１０１を現像して、図８（ｂ）に示
すように、第１の領域に第１のホールパターンａよりも
一回り大きい開口部１０１ａを有すると共に第２の領域
に全面的に開口部１０１ｂを有する第１のレジストパタ
ーン１０１Ａを形成した後、ＵＶキュア処理により第１
のレジストパターン１０１Ａを硬化させる。

【０００９】次に、図８（ｃ）に示すように、硬化した
第１のレジストパターン１０１Ａの上に全面に亘ってポ
ジ型の第２のレジスト膜１０３を形成した後、該ポジ型
の第１のレジスト膜１０３に対して、第１の領域に第１
のホールパターンａと対応する第１の透光部１０４ａ及
び第１のホールパターンａの周辺に配置されたダミー透
光部１０４ｂを有すると共に、第２の領域に第２のホー
ルパターンｂと対応する第２の透光部１０４ｃを有する
第２のフォトマスク１０４を介して、例えばＫｒＦエキ
シマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を照射する第２回目の
パターン露光を行なう。この場合、第２のフォトマスク
１０４には、通常では解像限界以下となるような微細な
ピッチで各透光部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃが密に
形成されている。

【００１０】次に、第２回目のパターン露光が行なわれ
た第２のレジスト膜１０３を現像して、図８（ｄ）に示
すように、第１の領域に第１のホールパターンａを有す
ると共に第２の領域に第２のホールパターンｂを有する
第２のレジストパターン１０３Ａを形成する。この場
合、第２のレジストパターン１０３Ａには、第２のフォ
トマスク１０４のダミー透光部１０４ｂと対応する開口
部ｄが形成されるが、該開口部ｄの下には第１のレジス
トパターン１０１Ａが存在しているので、開口部ｄはレ
ジスト膜を貫通する開口部ではない。

【００１１】このようにすることにより、通常のパター
ン露光では解像限界以下となる、孤立パターン（第１の
ホールパターン）ａ及び密集ホールパターン（第２のホ
ールパターン）ｂを有するレジストパターンを形成する
ことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のホールパターンの形成方法によると、第１のレジス
ト膜１０１及び第２のレジスト膜１０３を形成する必要
があると共に、これらのレジスト膜を現像して第１のレ
ジストパターン１０１Ａ及び第２のレジストパターン１
０３Ａを形成する必要があるため、レジスト膜の形成工
程及び現像工程がそれぞれ２回必要になるので、レジス
トパターンを形成する際のスループットが低下するとい
う問題がある。

【００１３】また、図８（ｃ）に示すように、第２のレ
ジスト膜１０３は第１のレジストパターン１０１Ａの上
に形成されるため、第２のレジスト膜１０３の表面が段
差形状になるので、第２のレジスト膜１０３に対するパ
ターン露光の露光光の焦点がずれ、これにより、レジス
トパターンの寸法精度が低減するという問題もある。

【００１４】前記に鑑み、本発明は、孤立ホールパター
ンと密集ホールパターンとが混在し且つ密集ホールパタ
ーンのホールピッチが微細であるレジストパターンを形
成する際のスループット及び寸法精度を向上させること
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るホールパターンの形成方法は、第１の
領域に第１のホールパターンが疎に配置されると共に第
２の領域に第２のホールパターンが密に配置されてなる
レジストパターンを形成するホールパターンの形成方法
を対象とし、ネガ型のレジスト材料からなるレジスト膜
を形成する工程と、レジスト膜に対して、第１のホール
パターンを形成するための第１のホール用遮光部と、該
第１のホール用遮光部の周辺に配置されたダミー遮光部
と、第２のホールパターンを形成するための第２のホー
ル用遮光部とを有する第１のフォトマスクを用いてパタ
ーン露光を行なう工程と、レジスト膜に対して、ダミー
遮光部と対応する位置にダミー遮光部と同等又はそれよ
りも大きい開口部を有する第２のフォトマスクを用いて
パターン露光を行なう工程と、第１のフォトマスクを用
いるパターン露光及び第２のフォトマスクを用いるパタ
ーン露光が行なわれたレジスト膜を現像してレジストパ
ターンを形成する工程とを備えている。

【００１６】本発明に係るホールパターン形成方法によ
ると、１つのレジスト膜を用いて、疎に配置された第１
のホールパターンと密に配置された第２のホールパター
ンとが混在し且つ第２のホールパターンのピッチが微細
であるレジストパターンを形成することができる。この
ため、レジスト膜の形成工程及び現像工程がそれぞれ１
回で済むので、レジストパターンを形成する際のスルー
プットが向上すると共に、第２回目のパターン露光は平
坦なレジスト膜に対して行なわれ、パターン露光の露光
光の焦点ずれを回避できるので、レジストパターンの寸
法精度が向上する。

【００１７】本発明に係るホールパターンの形成方法に
おいて、第２のホール用遮光部のピッチは、（パターン
露光の露光光の波長）／（パターン露光装置のレンズ開
口数）の値以下であることが好ましい。

【００１８】このようにすると、疎に配置される第１の
ホールパターンと、解像限界以下のピッチで密に配置さ
れる第２のホールパターンとが混在するレジストパター
ンを１つのレジスト膜を用いて形成することができる。

【００１９】本発明に係るパターン形成方法において、
第２のフォトマスクを用いるパターン露光は、第１のフ
ォトマスクを用いるパターン露光よりも先に行なわれる
ことが好ましい。

【００２０】第２のフォトマスクを用いるパターン露光
が先に行なわれる場合、レジスト材料は化学増幅型レジ
スト材料であることが好ましい。

【００２１】第２のフォトマスクを用いるパターン露光
が先に行なわれる場合には、第１回目のパターン露光と
第２回目のパターン露光との間において、第１のフォト
マスクを用いる第１回目のパターン露光の露光部で発生
した酸が拡散しても、２回のパターン露光の非露光部
（ホールパターンとなる領域）は酸の影響を受けないの
で、寸法変動のない良好なパターン形状を持つホールパ
ターンが得られる。

【００２２】本発明に係るパターン形成方法において、
第１のフォトマスクは、ハーフトーン型位相シフトマス
クであることが好ましい。

【００２３】このようにすると、光コントラストを向上
させることができるため、クロムマスクでは解像が困難
である微細なホールパターンの解像が可能になると共
に、寸法精度に優れた微細なホールパターンを形成する
ことができる。

【００２４】この場合、ハーフトーン型位相シフトマス
クの光透過率は１０％以上であることが好ましい。

【００２５】本発明においては、ネガ型のレジスト膜を
用いているため、第１のホール用遮光部、ダミー遮光部
及び第２のホール用遮光部は、いずれもホールパターン
であるから、ハーフトーン型位相シフトマスクの光透過
率を１０％以上にすることができる。また、ハーフトー
ン型位相シフトマスクの光透過率が１０％以上であるた
め、微細なホールパターンを形成することができる。

【００２６】本発明に係るパターン形成方法において、
第１のフォトマスクを用いるパターン露光は、斜入射照
明で行なわれることが好ましい。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の第１及び第２の実施形態
に係るホールパターンの形成方法は、第１の領域に第１
のホールパターンａが疎に配置されると共に第２の領域
に第２のホールパターンｂが密に配置されてなるレジス
トパターンｃ（図７を参照）を２回のパターン露光によ
り形成する方法を対象とし、図１（ａ）〜（ｃ）に示す
第１のフォトマスクＡ及び第２のフォトマスクＢ１、Ｂ
２を用いて行なわれる。尚、図１（ａ）〜（ｃ）におい
て、ハッチングを付した領域は遮光部を表わし、ハッチ
ングが付されていない領域は開口部を表わしている。こ
こで、「疎に配置される」とは、互いに隣接するホール
パターン同士が、（パターン露光の波長）／（パターン
露光装置のレンズ開口数）で求められる距離よりも大き
い距離だけ離間して配置されることを言い、「密に配置
される」とは、互いに隣接するホールパターン同士が、
（パターン露光光の波長）／（パターン露光装置のレン
ズ開口数）で求められる距離以下の距離だけ離間して配
置されることを言う。

【００２８】図１（ａ）は、第１のフォトマスクＡの平
面構造を示しており、第１のフォトマスクＡは、第１の
領域に、第１のホールパターンａと対応する第１のホー
ル用遮光部１と、該第１のホール用遮光部１の周辺に配
置されたダミー遮光部２とを有していると共に、第２の
領域に、第２のホールパターンｂと対応する第２のホー
ル用遮光部３を有している。

【００２９】図１（ｂ）は、第１タイプの第２のフォト
マスクＢ１の平面構造を示しており、第１タイプの第２
のフォトマスクＢ１は、第１の領域に、第１のフォトマ
スクＡのダミー遮光部２と対応する位置に該ダミー遮光
部２よりも一回り大きい平面形状を持つダミー開口部４
を有していると共に、第２の領域は全面に亘って遮光部
となっている。この場合、ダミー開口部４のサイズは、
０．２０μｍである。

【００３０】図１（ｃ）は、第２タイプの第２のフォト
マスクＢ２の平面構造を示しており、第２タイプの第２
のフォトマスクＢ２は、第１の領域に、第１のフォトマ
スクＡのダミー遮光部２と対応する位置に、該ダミー遮
光部２よりも一回り大きい幅（０．２０μｍ）を持つ枠
状の平面形状を持つダミー開口部５を有していると共
に、第２の領域は全面に亘って遮光部となっている。

【００３１】（第１の実施形態）以下、本発明の第１の
実施形態に係るホールパターンの形成方法について、図
２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。

【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、基板１０
の上にネガ型のレジスト膜１１を形成した後、該レジス
ト膜１１に対して、クロムマスクからなる第１のフォト
マスクＡを介して例えばＫｒＦエキシマレーザを照射す
る第１回目のパターン露光を行なう。第１回目のパター
ン露光は、第１のホール用遮光部１、ダミー遮光部２及
び第２のホール用遮光部３のサイズが０．１６μｍであ
って、これらの遮光部が０．３２μｍのパターンピッチ
でアレイ状に配置されてなるクロムマスクからなる第１
のフォトマスクＡを用いて行なうと共に、開口数ＮＡ＝
０．６５のＫｒＦステッパを用いて、第１のフォトマス
クＡに形成されているアレイ状の遮光部に最適化された
輪帯照明で行なう。

【００３３】このようにすると、図２（ａ）及び図３
（ａ）に示すように、レジスト膜１１における第１のフ
ォトマスクＡの第１のホール用遮光部１、ダミー遮光部
２及び第２のホール用遮光部３と対応する部位に非露光
部１２が形成される。

【００３４】次に、図２（ｂ）に示すように、第１回目
のパターン露光が行なわれたレジスト膜１１に対して、
クロムマスクからなる第１タイプの第２のフォトマスク
Ｂ１を介して例えばＫｒＦエキシマレーザを照射する第
２回目のパターン露光を行なう。尚、第２回目のパター
ン露光は、第１回目のパターン露光と同様、例えば開口
数ＮＡ＝０．６５のＫｒＦステッパを用いて行なう。

【００３５】このようにすると、図２（ｂ）及び図３
（ｂ）に示すように、レジスト膜１１における第２のフ
ォトマスクＢ１のダミー開口部５と対応する部位に露光
部１３が形成される。尚、レジスト膜１１におけるダミ
ー開口部５と対応しない領域は非露光部となる。

【００３６】図３（ｃ）は、第１回目のパターン露光及
び第２回目のパターン露光からなる２回のパターン露光
が行なわれたレジスト膜１１における露光部及び非露光
部のパターン形状を示しており、図３（ｃ）において、
１４ａ、１４ｂは２回のパターン露光のいずれにおいて
も非露光部となった領域を示し、１４ａは第１のホール
パターンａと対応し、１４ｂは第２のホールパターンｂ
と対応する。

【００３７】次に、２回のパターン露光が行なわれたレ
ジスト膜１１に対して、ベーキング処理及び現像処理を
行なうと、図２（ｃ）に示すようなレジストパターン１
１Ａが得られる。該レジストパターン１１Ａにおいて
は、レジスト膜１１における非露光部１４ａと対向する
部位に０．１６μｍのサイズを持つ第１のホールパター
ン１５ａが形成されていると共に、レジスト膜１１にお
ける非露光部１４ｂと対応する部位に０．１６μｍのサ
イズを持ち０．３２μｍのピッチで配置された第２のホ
ールパターン１５ｂが形成されている。

【００３８】第１の実施形態によると、第１のホール用
遮光部１、ダミー遮光部２及び第２のホール用遮光部３
が０．３２μｍのパターンピッチでアレイ状に配置され
てなる第１のフォトマスクＡを用いて行なう第１回目の
パターン露光は、アレイ状の遮光部パターンに最適化さ
れた照明条件で行なうことができるため、焦点深度を上
げることができる。

【００３９】また、第１のホールパターン１４ａ（孤立
ホールパターン）を形成するための第１のホール用遮光
部１は、第２のホールパターン１４ｂ（密集ホールパタ
ーン）を形成するための第２のホール用遮光部３と同程
度のピッチで配置されるため、パターンピッチの依存性
に起因する光近接効果を防止することができる。このた
め、孤立ホールパターンと密集ホールパターンとの間で
マスクサイズを変更するという近接効果補正の処理を行
なうことなく、孤立ホールパターンのサイズと密集ホー
ルパターンのサイズとを等しくすることができる。

【００４０】従って、１つのレジスト膜１１を用いて解
像限界以下のサイズを持つホールパターンを形成できる
ため、レジスト膜１１の形成工程及び現像工程がそれぞ
れ１回で済むので、レジストパターン１１Ａを形成する
際のスループットが向上する。

【００４１】また、第２回目のパターン露光は、平坦な
レジスト膜１１に対して行なわれるため、パターン露光
の露光光の焦点ずれを回避できるので、レジストパター
ン１１Ａの寸法精度が向上する。

【００４２】また、第２回目のパターン露光は、第１回
目のパターン露光で形成された不要なホールパターンを
消すために行なう（つまり、第１のフォトマスクＡのダ
ミー遮光部２と対応する非露光部１２を露光部に変える
ために行なう）ものであると共に、第１回目のパターン
露光において非露光部１２の周辺領域は既に露光されて
いるため、第２回目のパターン露光の露光量は、第１回
目のパターン露光の露光量に比べて低減することができ
る。

【００４３】また、第１回目のパターン露光と第２回目
のパターン露光との間でフォトマスクの位置合わせが必
要になるが、ホールパターン同士の間には通常距離のマ
ージンが見込めるため、第２のフォトマスクＢ１に形成
されるダミー開口部４のサイズを、第１のフォトマスク
Ａに形成されるダミー遮光部２のサイズよりも一回り大
きくしておくことにより、第２回目のパターン露光のア
ライメント精度が多少良くなくても、レジスト膜１１に
おける、ダミー遮光部２と対応する非露光部１２の周辺
領域に、２回とも露光されない非露光部が形成される事
態を回避することができる。

【００４４】尚、第１の実施形態においては、第２回目
のパターン露光は第１タイプの第２のフォトマスクＢ１
を用いて行なったが、これに代えて、第２タイプの第２
のフォトマスクＢ２を用いても同様の効果が得られる。

【００４５】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係るホールパターンの形成方法について、図
４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照しなが
ら説明する。

【００４６】まず、図４（ａ）に示すように、基板２０
の上にネガ型の化学増幅型レジスト膜２１を形成した
後、該レジスト膜２１に対して、クロムマスクからなる
第１タイプの第２のフォトマスクＢ１を介して例えばＫ
ｒＦエキシマレーザを照射する第１回目のパターン露光
を行なう。第１回目のパターン露光は、開口数ＮＡ＝
０．６５のＫｒＦステッパを用いて行なう。

【００４７】このようにすると、図４（ａ）及び図５
（ａ）に示すように、レジスト膜２１における第２のフ
ォトマスクＢ１のダミー開口部５と対応する部位に露光
部２２が形成される。尚、レジスト膜２１におけるダミ
ー開口部５と対応しない領域は非露光部となる。

【００４８】次に、図４（ｂ）に示すように、第１のパ
ターン露光が行なわれたレジスト膜２１に対して、第１
のフォトマスクＡを介して例えばＫｒＦエキシマレーザ
を照射する第２回目のパターン露光を行なう。第２回目
のパターン露光は、第１のホール用遮光部１、ダミー遮
光部２及び第２のホール用遮光部３が０．３０μｍのパ
ターンピッチでアレイ状に配置され且つ透過率が１６％
であるハーフトーン型の位相シフトマスクからなる第１
のフォトマスクＡを用いて、該第１のフォトマスクＡに
形成されているアレイ状のパターンに最適化された輪帯
照明で行なう。

【００４９】このようにすると、図４（ｂ）及び図５
（ｂ）に示すように、レジスト膜１１における第１のフ
ォトマスクＡの第１のホール用遮光部１、ダミー遮光部
２及び第２のホール用遮光部３と対応する部位に非露光
部２３が形成される。

【００５０】図５（ｃ）は、第１回目のパターン露光及
び第２回目のパターン露光からなる２回のパターン露光
が行なわれたレジスト膜２１における露光部及び非露光
部のパターン形状を示しており、図５（ｃ）において、
２４ａ、２４ｂは２回のパターン露光のいずれにおいて
も非露光部となった領域を示し、２４ａは第１のホール
パターンａと対応し、２４ｂは第２のホールパターンｂ
と対応する。

【００５１】次に、２回のパターン露光が行なわれたレ
ジスト膜２１に対して、ベーキング処理及び現像処理を
行なうと、図４（ｃ）に示すようなレジストパターン２
１Ａが得られる。該レジストパターン２１Ａにおいて
は、レジスト膜２１における非露光部２４ａと対向する
部位に０．１５μｍのサイズを持つ第１のホールパター
ン２５ａが形成されていると共に、レジスト膜２１にお
ける非露光部２４ｂと対応する部位に０．１５μｍのサ
イズを持ち０．３０μｍのピッチで配置された第２のホ
ールパターン２５ｂが形成されている。

【００５２】第２の実施形態によると、第１のホール用
遮光部１、ダミー遮光部２及び第２のホール用遮光部３
が０．３０μｍのパターンピッチでアレイ状に配置され
てなる第１のフォトマスクＡを用いて行なう第２回目の
パターン露光は、アレイ状の遮光部パターンに最適化さ
れた照明条件で行なうことができるため、焦点深度を上
げることができる。

【００５３】また、第１のホールパターン２４ａ（孤立
ホールパターン）を形成するための第１のホール用遮光
部１は、第２のホールパターン２４ｂ（密集ホールパタ
ーン）を形成するための第２のホール用遮光部３と同程
度のピッチで配置されるため、パターンピッチの依存性
に起因する光近接効果を防止することができるので、近
接効果補正の処理を行なうことなく、孤立ホールパター
ンのサイズと密集ホールパターンのサイズとを等しくす
ることができる。

【００５４】また、１つのネガ型のレジスト膜２１を用
いて解像限界以下のサイズを持つホールパターンを形成
できるため、レジスト膜２１の形成工程及び現像工程が
それぞれ１回で済むので、レジストパターン２１Ａを形
成する際のスループットが向上する。

【００５５】また、第２回目のパターン露光は、平坦な
レジスト膜２１に対して行なわれるため、パターン露光
の露光光の焦点ずれを回避できるので、レジストパター
ン２１Ａの寸法精度が向上する。

【００５６】また、第１回目のパターン露光は、第２回
目のパターン露光で形成される第１のフォトマスクＡの
ダミー遮光部２と対応する領域を予め露光部にしておく
ためのものであるから、第１回目のパターン露光の露光
量は、第２回目のパターン露光の露光量に比べて低減す
ることができる。

【００５７】また、第２の実施形態においては、第２回
目のパターン露光は、ハーフトーン型の位相シフトマス
クからなる第１のフォトマスクＡを用いて行なうため、
クロムマスクを用いる場合に比べて、光コントラストを
向上させることが可能になる。その理由は、ハーフトー
ン型の位相シフトマスクを用いると、遮光部での漏れ光
の振幅は開口部を通過する光に対して逆位相となり、フ
ォトマスクの遮光性が向上するので、クロムマスクを用
いる場合に比べて、フォトマスク直下の領域の光強度が
低減するからである。このため、クロムマスクでは解像
が困難である微細なホールパターンを解像することが可
能になると共に、寸法精度に優れた微細なホールパター
ンを形成することができる。

【００５８】また、ネガ型のレジスト膜２１を用いてい
るため、第１のホール用遮光部１、ダミー遮光部２及び
第２のホール用遮光部３は、いずれもホールパターンに
限定されるので、サイドローブ等におけるフォトマスク
の透過率の制限を受けないので、パターン寸法に応じた
光透過率を設定することが可能になる。このため、従来
のポジ型のレジスト膜を用いる場合に用いられている６
％程度の透過率よりも高い透過率例えば１０％以上の透
過率に設定できるので、ハーフトーン型位相シフトマス
クを用いるポジ型プロセスよりも微細なホールパターン
を形成することができる。

【００５９】第１回目のパターン露光においては、クロ
ムマスクを用いることが好ましい。その理由は、第１回
目のパターン露光においてハーフトーン型位相シフトマ
スクを用いると、漏れ光によってレジスト膜２１が全面
的に露光されるため、ネガ型のレジスト膜２１の表面の
溶解速度が低下して、ホールパターンの形状及び焦点深
度が劣化する恐れがあるからである。もっとも、漏れ光
によりレジスト膜２１が全面的に露光されることの弊害
が少ない場合には、透過率が低いハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いてもよい。

【００６０】また、第２の実施形態においては、化学増
幅型のレジスト膜２１を用いたため、第１の実施形態に
比べて微細なホールパターンを形成することができる。
この場合、第２の実施形態においては、第２のフォトマ
スクＢ１を用いて第１回目のパターン露光を行なって、
化学増幅型レジスト膜２１における第２のフォトマスク
Ｂ１のダミー開口部５と対応する部位に露光部２２を形
成しておいてから、第１のフォトマスクＡを用いて第２
回目のパターン露光を行なうため、第１回目のパターン
露光と第２回目のパターン露光との間において、露光部
２２で発生した酸が拡散しても、非露光部２４ａが酸の
影響を受けないので、寸法変動のない良好なパターン形
状を持つ第１のホールパターン２５ａが得られる。

【００６１】尚、第２の実施形態においては、第２回目
のパターン露光は第１タイプの第２のフォトマスクＢ１
を用いて行なったが、これに代えて、第２タイプの第２
のフォトマスクＢ２を用いても同様の効果が得られる。

【００６２】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係るホールパターンの形成方法について、図
６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図６（ａ）
は第１のフォトマスクＣの平面図であり、図６（ｂ）は
第２のフォトマスクＤの平面図であり、図６（ｃ）は、
第１のフォトマスクＣ及び第２のフォトマスクＤが転写
されたレジスト膜の平面図である。

【００６３】第３の実施形態は、実際の回路パターンの
一例を形成する場合である。実際の回路パターンは、図
６（ｃ）に示すように、ホールパターンがランダムに配
置されており、ホールパターンが互いに疎に配置される
第１の領域（第１のホールパターン３４ａが配置される
領域）と、ホールパターンが密に配置される第２の領域
（第２のホールパターン３４ｂが配置される領域）とに
分けられる。

【００６４】図６（ａ）に示すように、第１のフォトマ
スクＣは、第１の領域に、第１のホールパターン３４ａ
と対応する第１のホール用遮光部１と、該第１のホール
用遮光部１の周辺に配置されたダミー遮光部２とを有し
ていると共に、第２の領域に、第２のホールパターン３
４ｂと対応する第２のホール用遮光部３を有している。

【００６５】図６（ｂ）に示すように、第２のフォトマ
スクＤは、第１の領域に、第１のフォトマスクＢのダミ
ー遮光部２と対応する位置に該ダミー遮光部２よりも一
回り大きい平面形状を持つダミー開口部４を有している
と共に、第２の領域は全面に亘って遮光部となってい
る。

【００６６】まず、基板上にネガ型の化学増幅型レジス
ト膜３１を形成した後、該レジスト膜３１に対して、一
辺が０．２５μｍのダミー開口部４を有するクロムマス
クからなる第２のフォトマスクＤを介して例えばＫｒＦ
エキシマレーザを照射する第１回目のパターン露光を行
なう。第１回目のパターン露光は、開口数ＮＡ＝０．６
５のＫｒＦステッパを用いて通常照明で行なう。

【００６７】次に、第１のパターン露光が行なわれたレ
ジスト膜３１に対して、第１のフォトマスクＣを介して
例えばＫｒエキシマレーザを照射する第２回目のパター
ン露光を行なう。第２回目のパターン露光は、一辺がそ
れぞれ０．２０μｍである、第１のホール用遮光部１、
ダミー遮光部２及び第２のホール用遮光部３を有し且つ
透過率が２０％であるハーフトーン型の位相シフトマス
クからなる第１のフォトマスクＡを介して、開口数ＮＡ
＝０．６５のＫｒＦステッパを用いて通常照明で行な
う。

【００６８】図６（ｃ）は、第１回目のパターン露光及
び第２回目のパターン露光からなる２回のパターン露光
が行なわれたレジスト膜３１における露光部及び非露光
部のパターン形状を示しており、図６（ｃ）において、
３４ａ、３４ｂは２回のパターン露光のいずれにおいて
も非露光部となった領域を示している。

【００６９】次に、２回のパターン露光が行なわれたレ
ジスト膜２１に対して、ベーキング処理及び現像処理を
行なうと、サイズが０．１６μｍである開口部がランダ
ムに配置されてなる微細なホールパターンを形成するこ
とができた。

【００７０】

【発明の効果】本発明に係るホールパターン形成方法に
よると、１つのレジスト膜を用いて、疎に配置された第
１のホールパターンと密に配置された第２のホールパタ
ーンとが混在し且つホールパターンのピッチが微細であ
るレジストパターンを形成できるため、レジストパター
ンを形成する際のスループットが向上すると共に、第２
回目のパターン露光は平坦なレジスト膜に対して行なわ
れるのでレジストパターンの寸法精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の各実施形態に係る
ホールパターンの形成方法に用いられるフォトマスクの
平面図であって、（ａ）は第１のフォトマスクを示し、
（ｂ）は第１タイプの第２のフォトマスクを示し、
（ｃ）は第２タイプの第２のフォトマスクを示す。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に
係るホールパターンの形成方法の各工程を示す断面図で
ある。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に
係るホールパターンの形成方法の各工程においてレジス
ト膜に形成される露光部及び非露光部を示す平面図であ
る。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に
係るホールパターンの形成方法の各工程を示す断面図で
ある。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に
係るホールパターンの形成方法の各工程においてレジス
ト膜に形成される露光部及び非露光部を示す平面図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るホール
パターンの形成方法に用いられる第１のフォトマスクを
示し、（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係るホールパ
ターンの形成方法に用いられる第２のフォトマスクを示
し、（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るホールパタ
ーンの形成方法によりレジスト膜に形成される露光部及
び非露光部を示す平面図である。

【図７】本発明の第１及び第２の実施形態及び従来のホ
ールパターン形成方法により形成しようとするホールパ
ターンのレイアウトを示す平面図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、従来のホールパターンの形
成方法の各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

ａ 第１のホールパターン ｂ 第２のホールパターン Ａ 第１のフォトマスク Ｂ１ 第１タイプの第２のフォトマスク Ｂ２ 第２タイプの第２のフォトマスク Ｃ 第１のフォトマスク Ｄ 第２のフォトマスク １ 第１のホール用遮光部 ２ ダミー遮光部 ３ 第２のホール用遮光部 ４ ダミー開口部 ５ ダミー開口部 １０ 基板 １１ レジスト膜 １１Ａ レジストパターン １２ 非露光部 １３ 露光部 １４ａ 非露光部 １４ｂ 非露光部 １５ａ 第１のホールパターン １５ｂ 第２のホールパターン ２０ 基板 ２１ レジスト膜 ２２ 露光部 ２３ 非露光部 ２４ａ 非露光部 ２４ｂ 非露光部 ２５ａ 第１のホールパターン ２５ｂ 第２のホールパターン ３１ レジスト膜 ３４ａ 非露光部 ３４ｂ 非露光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 太一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03 5F046 AA13 AA25 BA04 CA04 CB05 CB17 CB23

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の領域に第１のホールパターンが疎
   に配置されると共に第２の領域に第２のホールパターン
   が密に配置されてなるレジストパターンを形成するホー
   ルパターンの形成方法であって、 ネガ型のレジスト材料からなるレジスト膜を形成する工
   程と、 前記レジスト膜に対して、前記第１のホールパターンを
   形成するための第１のホール用遮光部と、該第１のホー
   ル用遮光部の周辺に配置されたダミー遮光部と、前記第
   ２のホールパターンを形成するための第２のホール用遮
   光部とを有する第１のフォトマスクを用いてパターン露
   光を行なう工程と、 前記レジスト膜に対して、前記ダミー遮光部と対応する
   位置に前記ダミー遮光部と同等又はそれよりも大きい開
   口部を有する第２のフォトマスクを用いてパターン露光
   を行なう工程と、 前記第１のフォトマスクを用いるパターン露光及び前記
   第２のフォトマスクを用いるパターン露光が行なわれた
   前記レジスト膜を現像して前記レジストパターンを形成
   する工程とを備えていることを特徴とするホールパター
   ンの形成方法。
2. 【請求項２】 前記第２のホール用遮光部のピッチは、
   （パターン露光の露光光の波長）／（パターン露光装置
   のレンズ開口数）の値以下であることを特徴とする請求
   項１に記載のホールパターンの形成方法。
3. 【請求項３】 前記第２のフォトマスクを用いるパター
   ン露光は、前記第１のフォトマスクを用いるパターン露
   光よりも先に行なわれることを特徴とする請求項１に記
   載のホールパターン形成方法。
4. 【請求項４】 前記レジスト材料は化学増幅型レジスト
   材料であることを特徴とする請求項３に記載のホールパ
   ターン形成方法。
5. 【請求項５】 前記第１のフォトマスクは、ハーフトー
   ン型位相シフトマスクであることを特徴とする請求項１
   に記載のホールパターンの形成方法。
6. 【請求項６】 前記ハーフトーン型位相シフトマスクの
   光透過率は１０％以上であることを特徴とする請求項５
   に記載のホールパターンの形成方法。
7. 【請求項７】 前記第１のフォトマスクを用いるパター
   ン露光は、斜入射照明で行なわれることを特徴とする請
   求項１に記載のホールパターンの形成方法。