JP2008218580A

JP2008218580A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2008218580A
Application number: JP2007052061A
Authority: JP
Inventors: Minoru Inomoto; 実井ノ本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】解像度以下の線幅の形成が可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】受ける光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、低光量及び高光量の露光で現像液に対して不溶（可溶）となり、中間光量の露光で現像液に対して可溶（不溶）となるレジストに対して露光及び現像を行い、レジストにおいて中間光量の露光を受けた部分のみを除去する（残す）。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光光量に応じて、現像液に対して可溶または不溶となるレジストを用いたパターン形成工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

一般に、光強度（露光光量）に対して線形な反応を示すレジストを用いてパターニングする場合、レイリーの式（Ｒ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）；Ｒは解像する最小線幅、ｋ１≧０．２５、λは光の波長、ＮＡは開口数）で決定される線幅までしか解像することができない。

しかし、特許文献１には、露光量の増加に伴いその極性がポジ型からネガ型に変化するレジストを用いて、マスクパターンよりも微細なパターンを形成する方法が開示されている。

図２（ａ）に示すように、そのようなレジスト１０２に対して、周期パターンを設けたフォトマスク１０３を用いて露光を行うと、最も強い光が照射される領域（高露光量領域）１０２ａと、最も弱い光が照射される領域（低露光量領域）１０２ｃは現像液に対して不溶化し、マスク１０３のパターンエッジに位置する中間露光量領域１０２ｂは現像液に対して可溶化する。

そして、現像を行うことにより、図２（ｂ）に示すように、中間露光量領域１０２ｂのみが除去され、結果として、マスク１０３上の周期パターンの空間周波数の２倍の空間周波数を持つ微細周期レジストパターンが被露光基板１０１上に形成される。

また、特許文献１によれば、露光量の増加に伴いその極性がネガ型からポジ型に変化するレジストを用いて露光を行うことも開示されている。その場合、前述の場合とは逆に、最も強い光が照射される領域（高露光量領域）と最も弱い光が照射される領域（低露光量領域）は現像液に対して可溶化し、マスクのパターンエッジに位置する中間露光量領域は現像液に対して不溶化し、現像すると中間露光量領域のみが残され、この場合でも結果としてマスク上の周期パターンの空間周波数の２倍の空間周波数を持つ微細周期レジストパターンが被露光基板上に形成される。
特開平８−２５０３９５号公報

本発明は、解像度以下の線幅の形成が可能な半導体装置の製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、受ける光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、前記低光量及び前記高光量の露光で現像液に対して不溶となり、前記中間光量の露光で現像液に対して可溶となるレジストに対して露光及び現像を行い、前記レジストにおいて前記中間光量の露光を受けた部分のみを除去するパターン形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、受ける光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、前記低光量及び前記高光量の露光で現像液に対して可溶となり、前記中間光量の露光で現像液に対して不溶となるレジストに対して露光及び現像を行い、前記レジストにおいて前記中間光量の露光を受けた部分のみを残すパターン形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、解像度以下の線幅の形成が可能な半導体装置の製造方法が提供される。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図である。

まず、図１（ａ）に表すように、半導体基板または半導体基板上に形成された被加工膜１上（全面）にレジスト３を形成する。

そして、本実施形態では、図１（ａ）に表すマスク１１を透過した光をレジスト３上に露光させた後、そのレジスト３を現像して選択的に除去することで、所望のパターン（例えばラインアンドスペースパターン）にパターニングされたレジストが得られ、このレジストを用いて被加工膜１が加工される。

マスク１１は透光性を有する基材１２に対して、複数のライン状の遮光膜（ハーフトーン膜も含む）１３が周期的に形成された構造を有する。

レジスト３は、露光光量に対して非線形な反応を示す。本実施形態では、露光光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、低光量及び高光量で露光されると現像液に対して不溶となり、中間光量で露光されると現像液に対して可溶となるレジストを用いている。

このようなレジスト３に対してマスク１１を用いて露光を行う。レジスト３が受けた光量分布を図１（ｂ）に示す。本明細書において、「低光量」は、図１（ｂ）において光量Ｌ１より小さい（または以下の）光量を表し、「高光量」はＬ１より大きな光量Ｌ２より大きい（または以上の）光量を表し、中間光量はＬ１とＬ２との間の（またはＬ１以上Ｌ２以下の）光量を表す。

レジスト３において、マスク１１の遮光膜１３に重なる部分には低光量の露光がなされ、遮光膜１３が形成されていない部分に重なる部分には高光量の露光がなされ、遮光膜１３のエッジ１３ａ及びその近傍に重なる部分には中間光量の露光がなされる。

そして、上記露光を受けたレジスト３を現像液を用いて現像を行うと、図１（ｃ）に表されるように、中間光量で露光された部分のみが現像液に対して溶解して除去され、高光量で露光された部分３ｃ及び低光量で露光された部分３ａは残される。

結果として、露光光量に対して非線形な反応を示すレジスト３を用いることで、レイリーの式で決定される解像限界以下のラインアンドスペース、すなわちマスク１１のパターン周期の１／２の周期のラインアンドスペースパターンが得られる。

なお、レジスト３として、低光量及び高光量で露光されると現像液に対して不溶となり、中間光量で露光されると現像液に対して可溶となるものを用いると、露光後の現像により、図１（ｄ）に表されるように、高光量で露光された部分３ｃ及び低光量で露光された部分３ａは現像液に対して溶解して除去され、中間光量で露光された部分３ｂのみが残される。

この場合でも、レイリーの式で決定される解像限界以下のラインアンドスペース、すなわちマスク１１のパターン周期の１／２の周期のラインアンドスペースパターンが得られる。

前述したように所望のパターン（ラインアンドスペースパターン）にパターニングされたレジストが得られると、このレジストを用いて被加工膜１のエッチングを行って、被加工膜１をパターニングする。被加工膜１のパターニング後、レジストを除去し、被加工膜１に酸化処理、熱処理、不純物導入処理などの各種処理、または被加工膜１の上にさらに他の膜を積層する工程等が必要に応じて適宜行われて、半導体装置の製造が進められていく。

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるパターン形成方法を示す模式図。従来例のパターン形成方法を示す模式図。

符号の説明

１…被加工膜、３…レジスト、３ａ…低光量露光部分、３ｂ…中間光量露光部分、３ｃ…高光量露光部分、１１…マスク、１２…基材、１３…遮光膜

Claims

受ける光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、前記低光量及び前記高光量の露光で現像液に対して不溶となり、前記中間光量の露光で現像液に対して可溶となるレジストに対して露光及び現像を行い、前記レジストにおいて前記中間光量の露光を受けた部分のみを除去するパターン形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
受ける光量が小さい順に低光量、中間光量、高光量とした場合、前記低光量及び前記高光量の露光で現像液に対して可溶となり、前記中間光量の露光で現像液に対して不溶となるレジストに対して露光及び現像を行い、前記レジストにおいて前記中間光量の露光を受けた部分のみを残すパターン形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。