JP2837063B2 - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造に用
いられる光露光によるレジストパターン形成方法に関
し、特に、位相シフト効果を用いたレジストパターン形
成方法に関するものである。
いられる光露光によるレジストパターン形成方法に関
し、特に、位相シフト効果を用いたレジストパターン形
成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、縮小投影露光装置、すなわち、ス
テッパの解像限界以上の微細なパターンを形成する方法
として位相シフト効果を用いた方法が注目されており、
その方法としては、通常、マスク上での位相シフト効果
を利用するものである。また、半導体基板上で位相シフ
ト効果を用いて、微細なパターンを形成する方法も提案
されている。この方法は、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、所望の位相
シフトパターンを形成した後、該位相シフトパターンを
含むレジスト層全面に第2の露光を行って前記位相シフ
トパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジスト
パターンを形成するものである。
テッパの解像限界以上の微細なパターンを形成する方法
として位相シフト効果を用いた方法が注目されており、
その方法としては、通常、マスク上での位相シフト効果
を利用するものである。また、半導体基板上で位相シフ
ト効果を用いて、微細なパターンを形成する方法も提案
されている。この方法は、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、所望の位相
シフトパターンを形成した後、該位相シフトパターンを
含むレジスト層全面に第2の露光を行って前記位相シフ
トパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジスト
パターンを形成するものである。
【0003】従って、上記位相シフトパターンの厚みT
sは、以下の関係式を満たすのが望ましい。 Ts=(2a−1)λ/{2(n−1)} ここで、aは自然数、λは露光波長(全面露光波長)、
nは位相シフトパターンを構成する材料の屈折率であ
る。
sは、以下の関係式を満たすのが望ましい。 Ts=(2a−1)λ/{2(n−1)} ここで、aは自然数、λは露光波長(全面露光波長)、
nは位相シフトパターンを構成する材料の屈折率であ
る。
【0004】以下、半導体基板上で位相シフト効果を用
い、単一層のレジスト表面に段差を設けて微細なパター
ンを形成する方法について説明する。まず、図6(a)
に示すように、シリコン基板41上にポジ型レジストを
スピンオン法を用いて塗布、プレベークして、レジスト
層42を形成した後、マスク43にて露光を行う。
い、単一層のレジスト表面に段差を設けて微細なパター
ンを形成する方法について説明する。まず、図6(a)
に示すように、シリコン基板41上にポジ型レジストを
スピンオン法を用いて塗布、プレベークして、レジスト
層42を形成した後、マスク43にて露光を行う。
【0005】次いで、露光後ベーク処理して現像し、図
6(b)に示すように、段差Sを有する凹凸形状のパタ
ーン42aを形成する。レジスト表面の段差Sの厚みT
sは、位相シフトパターンの凸部44に垂直方向(図6
(b)中、Hで示す矢印方向)の高さであり、上記式を
満たしていることが望ましい。そして、上記凹凸形状の
パターン42aを含む領域全面に露光を行う。この際、
位相シフトパターンの凸部44を透過する光の位相と、
位相シフトパターンの凸部44間に挟まれた凹部45を
透過する光の位相とが、ほぼ、逆位相となっているた
め、位相シフトパターンの凸部44のエッジEの下部領
域Lでは、光の振幅が互いに打ち消され、露光光の強度
が零となる。従って、レジスト層の領域Lが露光される
ことなく、現像後に、図6(c)に示すように、微細な
レジストパターン46が形成されることとなる。
6(b)に示すように、段差Sを有する凹凸形状のパタ
ーン42aを形成する。レジスト表面の段差Sの厚みT
sは、位相シフトパターンの凸部44に垂直方向(図6
(b)中、Hで示す矢印方向)の高さであり、上記式を
満たしていることが望ましい。そして、上記凹凸形状の
パターン42aを含む領域全面に露光を行う。この際、
位相シフトパターンの凸部44を透過する光の位相と、
位相シフトパターンの凸部44間に挟まれた凹部45を
透過する光の位相とが、ほぼ、逆位相となっているた
め、位相シフトパターンの凸部44のエッジEの下部領
域Lでは、光の振幅が互いに打ち消され、露光光の強度
が零となる。従って、レジスト層の領域Lが露光される
ことなく、現像後に、図6(c)に示すように、微細な
レジストパターン46が形成されることとなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法において
は、位相シフトパターン形成用のマスクとして図7
(a)のマスク43を用いて露光を行い、位相シフトパ
ターン43aを形成する。その後、全面露光を行うこと
により、位相シフトパターンの凸部44を透過する光の
位相と、凹部15を透過する光の位相とが、互いに打ち
消し合い、レジスト層の領域Lが露光されることなく、
現像後に、図7(c)に示すような、レジストパターン
46が形成される。
は、位相シフトパターン形成用のマスクとして図7
(a)のマスク43を用いて露光を行い、位相シフトパ
ターン43aを形成する。その後、全面露光を行うこと
により、位相シフトパターンの凸部44を透過する光の
位相と、凹部15を透過する光の位相とが、互いに打ち
消し合い、レジスト層の領域Lが露光されることなく、
現像後に、図7(c)に示すような、レジストパターン
46が形成される。
【0007】しかし、この時、図7(b)の凸部44の
パターン端部Ebにおいても同様の効果を生じ、図7
(c)の46Eに示したように、パターン間の短絡を生
じることがあるという課題があった。また、位相シフト
パターンを形成する際及びその後の露光の際に、全面露
光を用いるために、微細パターン形成には好適ではある
が、パッド部等の大きなパターンを形成することができ
ないという欠点があった。
パターン端部Ebにおいても同様の効果を生じ、図7
(c)の46Eに示したように、パターン間の短絡を生
じることがあるという課題があった。また、位相シフト
パターンを形成する際及びその後の露光の際に、全面露
光を用いるために、微細パターン形成には好適ではある
が、パッド部等の大きなパターンを形成することができ
ないという欠点があった。
【0008】本発明は上記のような課題に鑑みなされた
ものであり、レジストパターン端部での短絡を防止する
ことができるとともに、種々のパターン幅を有するレジ
ストパターンを形成する場合にも、比較的少ない工程数
の増加により形成することができるレジストパターンの
形成方法を提供することを目的としている。
ものであり、レジストパターン端部での短絡を防止する
ことができるとともに、種々のパターン幅を有するレジ
ストパターンを形成する場合にも、比較的少ない工程数
の増加により形成することができるレジストパターンの
形成方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上に形成されたレジスト層に、位相シフトパターン
形成用マスクを用いて第1の露光を行い、レジスト層の
表面層に、テーパー形状の端部を有する位相シフトパタ
ーンを形成した後、該位相シフトパターンを含むレジス
ト層に第2の露光を行って前記位相シフトパターンのエ
ッジ下のレジスト層に、微細なレジストパターンを形成
することからなるレジストパターンの形成方法が提供さ
れる。
基板上に形成されたレジスト層に、位相シフトパターン
形成用マスクを用いて第1の露光を行い、レジスト層の
表面層に、テーパー形状の端部を有する位相シフトパタ
ーンを形成した後、該位相シフトパターンを含むレジス
ト層に第2の露光を行って前記位相シフトパターンのエ
ッジ下のレジスト層に、微細なレジストパターンを形成
することからなるレジストパターンの形成方法が提供さ
れる。
【0010】本発明に用いる半導体基板としては特に限
定されるものではないが、シリコン基板が好ましい。ま
た、この半導体基板上にレジスト層が形成されている。
このレジスト層としては、光感光性樹脂としてポジ型フ
ォトレジスト、ネガ型フォトレジスト又はPMMA(ポ
リメチルメタアクリレート)等を挙げることができる
が、特に限定されるものではない。具体的には、その材
料としてノボラックレジン−O−キノンジアジド化合物
を挙げることができる。レジスト層は、公知の方法、例
えば、上記レジストをベースとする溶液をスピン・オン
法により塗布し、プレベークを行う方法により形成する
ことができる。プレベークの条件等は用いる材料により
適宜調整することができる。また、この場合のレジスト
の膜厚は0.63〜1.20μm程度が好ましい。さら
に、レジストの現像液は、特に限定されるものではな
く、用いるレジスト材料により適宜選択することができ
る。
定されるものではないが、シリコン基板が好ましい。ま
た、この半導体基板上にレジスト層が形成されている。
このレジスト層としては、光感光性樹脂としてポジ型フ
ォトレジスト、ネガ型フォトレジスト又はPMMA(ポ
リメチルメタアクリレート)等を挙げることができる
が、特に限定されるものではない。具体的には、その材
料としてノボラックレジン−O−キノンジアジド化合物
を挙げることができる。レジスト層は、公知の方法、例
えば、上記レジストをベースとする溶液をスピン・オン
法により塗布し、プレベークを行う方法により形成する
ことができる。プレベークの条件等は用いる材料により
適宜調整することができる。また、この場合のレジスト
の膜厚は0.63〜1.20μm程度が好ましい。さら
に、レジストの現像液は、特に限定されるものではな
く、用いるレジスト材料により適宜選択することができ
る。
【0011】本発明において、レジスト層の表面層にテ
ーパー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成す
る方法は、先端が鋭角(90°以下)の三角形状とする
か、丸みを有する位相シフトパターン形成用マスクを用
いて露光することにより可能である。また、位相シフト
パターン形成用マスクパターンの端部に露光光に対して
透過性(40〜60%)を持たせることによっても、位
相シフトパターンの端部にテーパーを形成することが可
能である。位相シフトパターン形成用マスクに透過性を
もたせる方法としては、特に限定されるものではない
が、例えば、位相シフトパターン形成用マスクとしてク
ロムを用いた場合には、透過性を持たせたい部分に酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を挙げることができる。この際、透過率はマスク端部で
もっとも大きく、内側に行くほど小さくなるように調節
することが好ましい。また、パターン端のテーパー角は
45°以下とすることが望しい。
ーパー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成す
る方法は、先端が鋭角(90°以下)の三角形状とする
か、丸みを有する位相シフトパターン形成用マスクを用
いて露光することにより可能である。また、位相シフト
パターン形成用マスクパターンの端部に露光光に対して
透過性(40〜60%)を持たせることによっても、位
相シフトパターンの端部にテーパーを形成することが可
能である。位相シフトパターン形成用マスクに透過性を
もたせる方法としては、特に限定されるものではない
が、例えば、位相シフトパターン形成用マスクとしてク
ロムを用いた場合には、透過性を持たせたい部分に酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を挙げることができる。この際、透過率はマスク端部で
もっとも大きく、内側に行くほど小さくなるように調節
することが好ましい。また、パターン端のテーパー角は
45°以下とすることが望しい。
【0012】露光の条件は、特に限定されるものではな
く、用いるレジストやその膜厚等によって適宜調節する
ことができるが、露光量としては、閾値露光量の60〜
80%が好ましく、より好ましくは70%である。ま
た、露光光の種類は、特に限定されるものではないが、
KrFエキシマレーザ(波長248nm)、i線(波長
365nm)を用いることが好ましい。
く、用いるレジストやその膜厚等によって適宜調節する
ことができるが、露光量としては、閾値露光量の60〜
80%が好ましく、より好ましくは70%である。ま
た、露光光の種類は、特に限定されるものではないが、
KrFエキシマレーザ(波長248nm)、i線(波長
365nm)を用いることが好ましい。
【0013】また、位相シフトパターンの厚みTsは、
上記露光により適宜調節することができるが、Ts=
(2a−1)λ/{2(n−1)},〔ここで、aは自
然数、λは露光波長(全面露光波長)、nは位相シフト
パターンを構成する材料の屈折率〕を満たすことが好ま
しい。また、位相変化が(1/2)×πから(3/2)
×πの範囲であっても良い。
上記露光により適宜調節することができるが、Ts=
(2a−1)λ/{2(n−1)},〔ここで、aは自
然数、λは露光波長(全面露光波長)、nは位相シフト
パターンを構成する材料の屈折率〕を満たすことが好ま
しい。また、位相変化が(1/2)×πから(3/2)
×πの範囲であっても良い。
【0014】本発明においては、上記の位相シフトパタ
ーンを含むレジスト層全面に、第2の露光を行い、公知
の現像液を用いて現像し、線幅が0.15〜0.25μ
m程度、パターン間の幅が0.35〜0.50μm程
度、膜厚が0.20〜1.00μm程度のレジストパタ
ーンを形成する。露光の条件等は上記と同様である。こ
の第2の露光により、位相シフトパターンの凸部を透過
した露光光の位相は反転し、部分的に位相シフトパター
ンの凹部を透過した露光光の位相とは逆位相になるた
め、各凸部エッジ部では凸部を透過した露光光の振幅と
凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それに
よってエッジ部における露光光の光強度は零となり、凸
部のエッジ部の下部領域が微細なレジストパターンとし
て残ることとなる。この際、所望の形状のマスクを用い
て露光することにより、線幅の異なるレジストパターン
やパッド等を形成することができる。
ーンを含むレジスト層全面に、第2の露光を行い、公知
の現像液を用いて現像し、線幅が0.15〜0.25μ
m程度、パターン間の幅が0.35〜0.50μm程
度、膜厚が0.20〜1.00μm程度のレジストパタ
ーンを形成する。露光の条件等は上記と同様である。こ
の第2の露光により、位相シフトパターンの凸部を透過
した露光光の位相は反転し、部分的に位相シフトパター
ンの凹部を透過した露光光の位相とは逆位相になるた
め、各凸部エッジ部では凸部を透過した露光光の振幅と
凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それに
よってエッジ部における露光光の光強度は零となり、凸
部のエッジ部の下部領域が微細なレジストパターンとし
て残ることとなる。この際、所望の形状のマスクを用い
て露光することにより、線幅の異なるレジストパターン
やパッド等を形成することができる。
【0015】
【作用】本発明によれば、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形
状の端部を有する位相シフトパターンを形成した後、該
位相シフトパターンを含むレジスト層に第2の露光を行
って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層
に、微細なレジストパターンを形成するので、半導体基
板上での位相シフト効果による微細なレジストパターン
が形成される。つまり、レジスト層の表面層に形成され
た位相シフトパターン全面に、第2の露光を行うことに
より、位相シフトパターンの凸部を透過した露光光の位
相は反転し、位相シフトパターンの凹部を透過した露光
光の位相とは逆位相になる。このため、各凸部のエッジ
部では凸部を透過した露光光の振幅と凹部を透過した露
光光の振幅とが打ち消し合い、エッジ部における露光光
の光強度が零となる。従って、光強度が零となる凸部の
エッジ部の下部領域におけるレジスト層部分は露光され
ず、次の工程で微細なレジストパターンとして残ること
となる。一方、位相シフトパターンの長手方向のエッジ
部では、パターンがテーパーを有している為に、そのエ
ッジ部の下部領域で露光光の光強度は零とはならず、レ
ジスト層が露光されることになり、次の工程で除去され
る。
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形
状の端部を有する位相シフトパターンを形成した後、該
位相シフトパターンを含むレジスト層に第2の露光を行
って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層
に、微細なレジストパターンを形成するので、半導体基
板上での位相シフト効果による微細なレジストパターン
が形成される。つまり、レジスト層の表面層に形成され
た位相シフトパターン全面に、第2の露光を行うことに
より、位相シフトパターンの凸部を透過した露光光の位
相は反転し、位相シフトパターンの凹部を透過した露光
光の位相とは逆位相になる。このため、各凸部のエッジ
部では凸部を透過した露光光の振幅と凹部を透過した露
光光の振幅とが打ち消し合い、エッジ部における露光光
の光強度が零となる。従って、光強度が零となる凸部の
エッジ部の下部領域におけるレジスト層部分は露光され
ず、次の工程で微細なレジストパターンとして残ること
となる。一方、位相シフトパターンの長手方向のエッジ
部では、パターンがテーパーを有している為に、そのエ
ッジ部の下部領域で露光光の光強度は零とはならず、レ
ジスト層が露光されることになり、次の工程で除去され
る。
【0016】従って、レジストパターン端部での短絡が
なく、所望の形状を有するレジストパターンが得られる
こととなる。また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第2の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンが
同時に形成されることとなる。
なく、所望の形状を有するレジストパターンが得られる
こととなる。また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第2の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンが
同時に形成されることとなる。
【0017】
【実施例】以下に本発明のレジストパターンの形成方法
の実施例を図面に基づいて説明する。 実施例1 図1(a)に示すように、Si半導体基板11をヘキサ
メチルジシラザンによる密着性改善処理、いわゆるHM
DS処理をした後、そのSi半導体基板11上に光感光
性樹脂としてポジ型フォトレジスト(ノボラックレジン
−O−キノンジアジド化合物をベースとする)の溶液を
スピン・オン法を用いて塗布した。そして、プレベ−ク
(前焼成)を行ってレジスト層12を形成した。プレベ
ークは、90℃で60秒間行い、膜厚Aが1.2μmの
レジスト層12を形成した。
の実施例を図面に基づいて説明する。 実施例1 図1(a)に示すように、Si半導体基板11をヘキサ
メチルジシラザンによる密着性改善処理、いわゆるHM
DS処理をした後、そのSi半導体基板11上に光感光
性樹脂としてポジ型フォトレジスト(ノボラックレジン
−O−キノンジアジド化合物をベースとする)の溶液を
スピン・オン法を用いて塗布した。そして、プレベ−ク
(前焼成)を行ってレジスト層12を形成した。プレベ
ークは、90℃で60秒間行い、膜厚Aが1.2μmの
レジスト層12を形成した。
【0018】続いて、このSi半導体基板11を、レジ
スト層12の上方の所定の位置に配置されたマスク13
を用いて、NA=0.45のi線(λ=365nm)ステ
ッパを用い、閾値露光量(Eth=200msec)以下の1
40msec(70mJ/cm2)の露光量で露光した。この際
用いたマスク13の平面図は、図2(a)に示したよう
に、その長手方向の端部13aを90°の鋭角三角形形
状とした。
スト層12の上方の所定の位置に配置されたマスク13
を用いて、NA=0.45のi線(λ=365nm)ステ
ッパを用い、閾値露光量(Eth=200msec)以下の1
40msec(70mJ/cm2)の露光量で露光した。この際
用いたマスク13の平面図は、図2(a)に示したよう
に、その長手方向の端部13aを90°の鋭角三角形形
状とした。
【0019】次いで、図1(b)に示したように、現像
前焼成(PEB)した後、現像液として、テトラメチル
水酸化アンモニウム(N(CH3)4OH)、いわゆるTMAHの
2.38%の希釈溶液を用いて現像し、レジスト層12
の表面層を部分的にパターニングして凹凸形状を有する
位相シフトパターン12aを形成した。この際、位相シ
フトパターン12aに形成される高さTsを有する段差
Sは凸部14の垂直方向(図示1(b)中、Hで示す矢
印の方向)の高さであり、その段差Sの高さTsは、T
s=λ/{2・(n−1)}(λ:露光波長、n:レジ
スト層の屈折率)で決定される値であり、本実施例で
は、λ=365nm,n=1.68であることから、0.
268μmであった。この時の位相シフトパターン12
aにおける凸部14のエッジ部Eaの形状は、図2
(a)に示したマスクパターン端部13aでの光のまわ
り込みによって先端部が丸まり、図2(b)に示したよ
うに、テーパーを有した形状となった。
前焼成(PEB)した後、現像液として、テトラメチル
水酸化アンモニウム(N(CH3)4OH)、いわゆるTMAHの
2.38%の希釈溶液を用いて現像し、レジスト層12
の表面層を部分的にパターニングして凹凸形状を有する
位相シフトパターン12aを形成した。この際、位相シ
フトパターン12aに形成される高さTsを有する段差
Sは凸部14の垂直方向(図示1(b)中、Hで示す矢
印の方向)の高さであり、その段差Sの高さTsは、T
s=λ/{2・(n−1)}(λ:露光波長、n:レジ
スト層の屈折率)で決定される値であり、本実施例で
は、λ=365nm,n=1.68であることから、0.
268μmであった。この時の位相シフトパターン12
aにおける凸部14のエッジ部Eaの形状は、図2
(a)に示したマスクパターン端部13aでの光のまわ
り込みによって先端部が丸まり、図2(b)に示したよ
うに、テーパーを有した形状となった。
【0020】そして、マスクを用いることなく、上記の
位相シフトパターン12aの凸部14を位相シフターと
して利用して、NA=0.45のi線ステッパを用い、
140msec(70mJ/cm2)の露光量で位相シフター1
4を含むSi半導体基板11上の全面の露光を行った。
この際、凸部14を透過した露光光の位相は反転し、位
相シフトパターン12aの凹部15を透過した露光光の
位相とは逆位相になるため、各凸部14のエッジEでは
凸部14を透過した露光光の振幅と凹部15を透過した
露光光の振幅とが打ち消し合い、それによってエッジE
における露光光の光強度は零となった(図3参照)。従
って、光強度が零となる凸部14のエッジEの下部領域
Lにおけるレジスト層部分は露光されることは無い。こ
の露光されないレジスト層部分は次の工程で微細なレジ
ストパターンとして残る。一方、パターン端部のエッジ
Eaでは、パターンがテーパーを有している為に、図3
(a)に示した用に、エッジEaの下部領域Laで露光
光の光強度は零とはならず(図3(b))この領域では
レジスト層部分は露光されることになり、この露光され
たレジスト層部分は次の工程で除去される。
位相シフトパターン12aの凸部14を位相シフターと
して利用して、NA=0.45のi線ステッパを用い、
140msec(70mJ/cm2)の露光量で位相シフター1
4を含むSi半導体基板11上の全面の露光を行った。
この際、凸部14を透過した露光光の位相は反転し、位
相シフトパターン12aの凹部15を透過した露光光の
位相とは逆位相になるため、各凸部14のエッジEでは
凸部14を透過した露光光の振幅と凹部15を透過した
露光光の振幅とが打ち消し合い、それによってエッジE
における露光光の光強度は零となった(図3参照)。従
って、光強度が零となる凸部14のエッジEの下部領域
Lにおけるレジスト層部分は露光されることは無い。こ
の露光されないレジスト層部分は次の工程で微細なレジ
ストパターンとして残る。一方、パターン端部のエッジ
Eaでは、パターンがテーパーを有している為に、図3
(a)に示した用に、エッジEaの下部領域Laで露光
光の光強度は零とはならず(図3(b))この領域では
レジスト層部分は露光されることになり、この露光され
たレジスト層部分は次の工程で除去される。
【0021】次いで、上記の位相シフトパターン12a
の形成と同様に、現像前焼成(PEB)の後、現像液と
してTMAHの2.38%の希釈溶液を用いて60秒間
現像し、ポストベイク(後焼成)を行って、Si半導体
基板11上に線幅Wが0.15μm、高さKが0.20
μm、パターン間距離Dが0.35μmの微細なレジス
トパターン16が、パターン端部で短絡することなく形
成できる(図1(c),図2(c))。
の形成と同様に、現像前焼成(PEB)の後、現像液と
してTMAHの2.38%の希釈溶液を用いて60秒間
現像し、ポストベイク(後焼成)を行って、Si半導体
基板11上に線幅Wが0.15μm、高さKが0.20
μm、パターン間距離Dが0.35μmの微細なレジス
トパターン16が、パターン端部で短絡することなく形
成できる(図1(c),図2(c))。
【0022】このように本実施例では、例えば、従来の
位相シフト法を用いない場合では0.35μm幅のライ
ンを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
0.15μm幅Wの線幅を有するレジストパターン16
を形成でき、それによって2倍以上の解像度の向上を図
ることができる。
位相シフト法を用いない場合では0.35μm幅のライ
ンを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
0.15μm幅Wの線幅を有するレジストパターン16
を形成でき、それによって2倍以上の解像度の向上を図
ることができる。
【0023】実施例2 本実施例では、パターン端にテーパーを設ける方法とし
て、位相シフター形成用マスクのパターン端に露光光に
対する透過性を持たせた方法について説明する。図4
(a)に示したように、位相シフター形成用マスクのク
ロムパターン23の端部23aに露光光に対する透過性
を持たせる。この際のクロムパターン23の線幅は0.
5μmとする。また、透過率は約50%とした。クロム
パターンに対して透過性を持たせる方法としては、酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を用いた。透過率はパターン端部で最も大きく(ほぼ1
00%)、内側ほど低くなるように傾斜を持たせた。以
下、レジストパターン形成方法に関しては、実施例1に
従った。
て、位相シフター形成用マスクのパターン端に露光光に
対する透過性を持たせた方法について説明する。図4
(a)に示したように、位相シフター形成用マスクのク
ロムパターン23の端部23aに露光光に対する透過性
を持たせる。この際のクロムパターン23の線幅は0.
5μmとする。また、透過率は約50%とした。クロム
パターンに対して透過性を持たせる方法としては、酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を用いた。透過率はパターン端部で最も大きく(ほぼ1
00%)、内側ほど低くなるように傾斜を持たせた。以
下、レジストパターン形成方法に関しては、実施例1に
従った。
【0024】実施例3 本実施例では、微細なレジストパターンと同時にパッド
部の様な大きなパターンを形成する方法に関して説明す
る。図5(a)に示すように、実施例1と同様に、膜厚
1.2μmのレジスト層12を形成した。
部の様な大きなパターンを形成する方法に関して説明す
る。図5(a)に示すように、実施例1と同様に、膜厚
1.2μmのレジスト層12を形成した。
【0025】続いて、このSi半導体基板11を、実施
例1と同様に、マスク13を用いて、NA=0.45の
i線(λ=365nm)ステッパで、閾値露光量(Eth=
200msec)以下の140msec(70mJ/cm2)の露光
量で露光を行った。次いで、現像前焼成(PEB)の
後、図5(b)に示したように、実施例1と同様の現像
液を用いて現像し、レジスト層12の表面層を部分的に
パターニングして凹凸形状を有する位相シフトパターン
12aを形成する。この際、位相シフトパターン12a
に形成される高さTsを有する段差Sは凸部14の垂直
方向(図5(b)中、Hで示す矢印の方向)の高さであ
り、その段差Sの高さTs は、実施例1と同様に、0.
268μmであった。
例1と同様に、マスク13を用いて、NA=0.45の
i線(λ=365nm)ステッパで、閾値露光量(Eth=
200msec)以下の140msec(70mJ/cm2)の露光
量で露光を行った。次いで、現像前焼成(PEB)の
後、図5(b)に示したように、実施例1と同様の現像
液を用いて現像し、レジスト層12の表面層を部分的に
パターニングして凹凸形状を有する位相シフトパターン
12aを形成する。この際、位相シフトパターン12a
に形成される高さTsを有する段差Sは凸部14の垂直
方向(図5(b)中、Hで示す矢印の方向)の高さであ
り、その段差Sの高さTs は、実施例1と同様に、0.
268μmであった。
【0026】次に、マスク33を用いて、上記の位相シ
フトパターン12aの凸部14を位相シフターとし利用
し、NA=0.45のi線ステッパーを用いて140m
sec(70mJ/cm2)の露光量で位相シフター14を含む
Si半導体基板11を露光した。この際、凸部14を透
過した露光光の位相は反転し、位相シフトパターンの凹
部を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各凸
部14のエッジEでは凸部14を透過した露光光の振幅
と凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それ
によってエッジEにおける露光光の光強度は零となる
(図3参照)。従って、光強度が零となる凸部14のエ
ッジEの下部領域Lにおけるレジスト層部分は露光され
ることは無い。この露光されないレジスト層部分は次の
工程で微細なレジストパターンとして残る。
フトパターン12aの凸部14を位相シフターとし利用
し、NA=0.45のi線ステッパーを用いて140m
sec(70mJ/cm2)の露光量で位相シフター14を含む
Si半導体基板11を露光した。この際、凸部14を透
過した露光光の位相は反転し、位相シフトパターンの凹
部を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各凸
部14のエッジEでは凸部14を透過した露光光の振幅
と凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それ
によってエッジEにおける露光光の光強度は零となる
(図3参照)。従って、光強度が零となる凸部14のエ
ッジEの下部領域Lにおけるレジスト層部分は露光され
ることは無い。この露光されないレジスト層部分は次の
工程で微細なレジストパターンとして残る。
【0027】また、マスク33で遮光されている部分の
レジスト層部分では露光されることがないため、この部
分は次の工程で大きなレジストパターンとして残る。次
いで、上記の位相シフトパターン12aの形成と同様
に、現像前焼成(PEB)の後、現像液としてTMAH
の2.38%の希釈溶液を用いて60秒間現像し、ポス
トベイク(後焼成)を行って、Si半導体基板11上に
線幅Wが0.15μm、高さKが0.20μm,パター
ン間距離Dが0.35μmの微細なレジストパターン1
6と幅W′2.0μmの太いパターン17とを同時に形
成する(図5(c))。
レジスト層部分では露光されることがないため、この部
分は次の工程で大きなレジストパターンとして残る。次
いで、上記の位相シフトパターン12aの形成と同様
に、現像前焼成(PEB)の後、現像液としてTMAH
の2.38%の希釈溶液を用いて60秒間現像し、ポス
トベイク(後焼成)を行って、Si半導体基板11上に
線幅Wが0.15μm、高さKが0.20μm,パター
ン間距離Dが0.35μmの微細なレジストパターン1
6と幅W′2.0μmの太いパターン17とを同時に形
成する(図5(c))。
【0028】このように本実施例では例えば、従来の位
相シフト法を用いない場合では0.35μmの線幅のラ
インを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
0.15μm幅の線幅を有するレジストパターン26と
従来の全面露光法では形成できなかった2.0μm幅の
線幅を有するパターン27が形成でき、それによって2
倍以上の解像度の向上とパターン自由度を達成できる。
相シフト法を用いない場合では0.35μmの線幅のラ
インを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
0.15μm幅の線幅を有するレジストパターン26と
従来の全面露光法では形成できなかった2.0μm幅の
線幅を有するパターン27が形成でき、それによって2
倍以上の解像度の向上とパターン自由度を達成できる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板上に形成さ
れたレジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを
用いて第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、テー
パー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成した
後、該位相シフトパターンを含むレジスト層に第2の露
光を行って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジス
ト層に、微細なレジストパターンを形成するので、レジ
ストパターン端部での短絡がなく、所望の形状を有する
レジストパターンを得ることができる。
れたレジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを
用いて第1の露光を行い、レジスト層の表面層に、テー
パー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成した
後、該位相シフトパターンを含むレジスト層に第2の露
光を行って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジス
ト層に、微細なレジストパターンを形成するので、レジ
ストパターン端部での短絡がなく、所望の形状を有する
レジストパターンを得ることができる。
【0030】また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第2の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンを
同時に形成することができる。従って、従来のままのマ
スク・光露光装置・レジスト材料等を用いることによ
り、半導体基板上の位相シフト効果による微細なレジス
トパターンを、あるいは微細なレジストパターンと太い
パターンとを同時に形成することができ、パターン自由
度を損うことなく、実際上の解像力を向上させることが
可能となる。
層に第2の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンを
同時に形成することができる。従って、従来のままのマ
スク・光露光装置・レジスト材料等を用いることによ
り、半導体基板上の位相シフト効果による微細なレジス
トパターンを、あるいは微細なレジストパターンと太い
パターンとを同時に形成することができ、パターン自由
度を損うことなく、実際上の解像力を向上させることが
可能となる。
【図1】この発明のレジストパターンの形成方法の第1
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
【図2】この発明の第1の実施例を説明するためのマス
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
【図3】位相シフトパターンのエッジ部の形状及び相対
光強度を示した図である。
光強度を示した図である。
【図4】この発明の第2の実施例を説明するためのマス
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
【図5】この発明のレジストパターンの形成方法の第3
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
【図6】従来のレジストパターンの形成方法による製造
工程を示す要部の概略断面図である。
工程を示す要部の概略断面図である。
【図7】従来のレジストパターンの形成方法による製造
工程を示す平面図である。
工程を示す平面図である。
11 Si半導体基板 12 レジスト層 12a 位相シフトパターン 14 位相シフトパターンの凸部 15 位相シフトパターンの凹部 16 レジストパターン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03F 7/20 - 9/02 H01L 21/30
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板上に形成されたレジスト層
に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて第1の露
光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形状の端部
を有する位相シフトパターンを形成した後、該位相シフ
トパターンを含むレジスト層に第2の露光を行って前記
位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層に、微細な
レジストパターンを形成することからなるレジストパタ
ーンの形成方法。 - 【請求項2】 位相シフトパターン形成用マスクの端部
が、鋭角3角形形状又は丸みを有した形状に形成されて
いる請求項1記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項3】 位相シフトパターン形成用マスクの端部
が、露光光に対して半透過性を有した材料で形成されて
いる請求項1記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項4】 位相シフトパターンを含むレジスト層に
第2の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用いて露
光して、線幅の異なるレジストパターンを形成する請求
項1記載のレジストパターンの形成方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5134348A JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
US08/242,082 US5480047A (en) | 1993-06-04 | 1994-05-12 | Method for forming a fine resist pattern |
KR1019940012417A KR0126234B1 (ko) | 1993-06-04 | 1994-06-02 | 미세 레지스트 패턴의 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5134348A JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06348032A JPH06348032A (ja) | 1994-12-22 |
JP2837063B2 true JP2837063B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15126263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5134348A Expired - Fee Related JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5480047A (ja) |
JP (1) | JP2837063B2 (ja) |
KR (1) | KR0126234B1 (ja) |
Families Citing this family (89)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156377A (ja) * | 1998-11-19 | 2000-06-06 | Murata Mfg Co Ltd | レジストパターン及びその形成方法並びに配線パターンの形成方法 |
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US7432634B2 (en) | 2000-10-27 | 2008-10-07 | Board Of Regents, University Of Texas System | Remote center compliant flexure device |
US6873087B1 (en) | 1999-10-29 | 2005-03-29 | Board Of Regents, The University Of Texas System | High precision orientation alignment and gap control stages for imprint lithography processes |
US6355399B1 (en) * | 2000-01-18 | 2002-03-12 | Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. | One step dual damascene patterning by gray tone mask |
AU2001273491A1 (en) | 2000-07-16 | 2002-02-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | High-resolution overlay alignment methods and systems for imprint lithography |
US6696220B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-02-24 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Template for room temperature, low pressure micro-and nano-imprint lithography |
CN1262883C (zh) * | 2000-07-17 | 2006-07-05 | 得克萨斯州大学系统董事会 | 影印用于平版印刷工艺中的自动化液体分配的方法和系统 |
EP1390975A2 (en) * | 2000-08-21 | 2004-02-25 | The Board Of Regents, The University Of Texas System | Flexure based translation stage |
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