JP2888683B2 - 光露光によるレジストマスクパターン形成方法 - Google Patents
光露光によるレジストマスクパターン形成方法Info
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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マスクパターン形成方法
に係る。
いられる光露光によるレジストマスクパターン形成方法
に係る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年生
産されている超ＬＳＩ半導体装置ではシリコン基板上に
サブミクロンオーダーのトランジスタや配線が多数集積
されている。これらの微細なパターンの形成には、シリ
コン基板上に塗布された光感光性樹脂（レジスト）膜に
マスクパターンを縮小転写（通常１／５倍）する事によ
りサブミクロンオーダーのパターンを形成する光露光技
術が使用されている。
産されている超ＬＳＩ半導体装置ではシリコン基板上に
サブミクロンオーダーのトランジスタや配線が多数集積
されている。これらの微細なパターンの形成には、シリ
コン基板上に塗布された光感光性樹脂（レジスト）膜に
マスクパターンを縮小転写（通常１／５倍）する事によ
りサブミクロンオーダーのパターンを形成する光露光技
術が使用されている。
【０００３】現在量産がなされている１ＭｂｉｔのＤＲ
ＡＭや４ＭｂｉｔのＤＲＡＭにおける最小線幅はそれぞ
れ１．２μｍ、０．８μｍが用いられている。これらを
生産する光露光装置（ステッパ）は大部分がｇ線と呼ば
れる超高圧水銀ランプから発する波長４３６ｎｍの輝線
を用いており、一部ではｉ線と呼ばれる同ランプから発
する波長３６５ｎｍの輝線の利用も始まっている。
ＡＭや４ＭｂｉｔのＤＲＡＭにおける最小線幅はそれぞ
れ１．２μｍ、０．８μｍが用いられている。これらを
生産する光露光装置（ステッパ）は大部分がｇ線と呼ば
れる超高圧水銀ランプから発する波長４３６ｎｍの輝線
を用いており、一部ではｉ線と呼ばれる同ランプから発
する波長３６５ｎｍの輝線の利用も始まっている。
【０００４】将来生産が予定される１６ＭｂｉｔのＤＲ
ＡＭや６４ＭｂｉｔのＤＲＡＭでは使用される最小線幅
はそれぞれ０．６〜０．５μｍ、０．４〜０．３μｍと
予想されている。これらの半導体装置を量産するにはそ
れぞれの最小線幅のレジストマスクを形成する必要があ
り、そのためにはより解像度の高い光露光技術の開発が
求められている。露光光の短波長化により解像度の向上
を図るためｇ線に代えてｉ線、更に波長の短い２４８ｎ
ｍのクリプトン・フッ素エキシマーレーザーの利用が検
討されている。
ＡＭや６４ＭｂｉｔのＤＲＡＭでは使用される最小線幅
はそれぞれ０．６〜０．５μｍ、０．４〜０．３μｍと
予想されている。これらの半導体装置を量産するにはそ
れぞれの最小線幅のレジストマスクを形成する必要があ
り、そのためにはより解像度の高い光露光技術の開発が
求められている。露光光の短波長化により解像度の向上
を図るためｇ線に代えてｉ線、更に波長の短い２４８ｎ
ｍのクリプトン・フッ素エキシマーレーザーの利用が検
討されている。
【０００５】ところが実際には、これらの露光装置を利
用した露光技術ではシリコン基板上での光像のコントラ
ストはパターンのサイズが波長のサイズに近づくにつ
れ、パターン端部での光の回折により光像のコントラス
トが悪くなり、解像度としては、露光装置のレンズの開
口数ＮＡと露光波長とによって決まる限界解像度に比べ
て遙かに悪い解像度しか実現できていない。
用した露光技術ではシリコン基板上での光像のコントラ
ストはパターンのサイズが波長のサイズに近づくにつ
れ、パターン端部での光の回折により光像のコントラス
トが悪くなり、解像度としては、露光装置のレンズの開
口数ＮＡと露光波長とによって決まる限界解像度に比べ
て遙かに悪い解像度しか実現できていない。
【０００６】この問題を解決するために最近、露光光の
位相を反転させ光像のコントラストを改善する位相シフ
ト法という方法が提案されており、マスク技術に専ら利
用されている。この位相シフト法とは、マスク上のパタ
ーン構造を改良し光像のコントラストを高め、実用解像
度を改良する方法であり、この技術では位相シフトマス
クと呼ばれるマスクが使用される。
位相を反転させ光像のコントラストを改善する位相シフ
ト法という方法が提案されており、マスク技術に専ら利
用されている。この位相シフト法とは、マスク上のパタ
ーン構造を改良し光像のコントラストを高め、実用解像
度を改良する方法であり、この技術では位相シフトマス
クと呼ばれるマスクが使用される。
【０００７】その位相シフトマスクの一例を図２４に示
す。４１は露光波長に対して透明な石英基板であり、４
３は露光光を遮るクロム薄膜である。４２はその露光光
に対して透明な薄膜（位相シフト膜）であり、その膜厚
Ｔｓは露光光の屈折率ｎと露光波長λと次の関係にあ
る。 Ｔｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝ （１）式 この条件は薄膜４２を透過した露光光の位相がちょうど
半波長（１８０度）だけずれるように設定されている。
開口部４９は通常、マスクの開口部に対応しており、こ
の位相シフトマスクではその周辺に単独では解像しな
い、微細な開口部４０、４０が位相シフト膜４２を伴っ
て配置されている。
す。４１は露光波長に対して透明な石英基板であり、４
３は露光光を遮るクロム薄膜である。４２はその露光光
に対して透明な薄膜（位相シフト膜）であり、その膜厚
Ｔｓは露光光の屈折率ｎと露光波長λと次の関係にあ
る。 Ｔｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝ （１）式 この条件は薄膜４２を透過した露光光の位相がちょうど
半波長（１８０度）だけずれるように設定されている。
開口部４９は通常、マスクの開口部に対応しており、こ
の位相シフトマスクではその周辺に単独では解像しな
い、微細な開口部４０、４０が位相シフト膜４２を伴っ
て配置されている。
【０００８】この位相シフトマスクでは開口部４９を透
過した光と開口部４０、４０を透過した光の位相が１８
０度異なるため、開口部４９から周辺部へ回折した光波
と開口部４０、４０からの光波が打ち消し合い、投影面
では開口部４９から周辺部への光の染みだしが抑制さ
れ、投映像のコントラストが改善される。この様に図２
４のごとき位相シフトマスクではレジストに投影される
イメージのコントラストが改善されるため、実用解像度
は向上する。しかし図２４のごときマスクを製造するた
めには電子ビーム描画装置によりクロムパターンを形成
するための第１のレジスト像を描画した後、位相シフト
膜を規定するための第２のレジスト像を形成しなければ
ならない。長時間を要する電子ビーム描画を２度行う必
要がある上に第１のパターンに第２のパターンを高精度
に重ね合わせる必要があり、マスク作製は技術的に困難
度が増すと同時にコストが高くなってしまう。
過した光と開口部４０、４０を透過した光の位相が１８
０度異なるため、開口部４９から周辺部へ回折した光波
と開口部４０、４０からの光波が打ち消し合い、投影面
では開口部４９から周辺部への光の染みだしが抑制さ
れ、投映像のコントラストが改善される。この様に図２
４のごとき位相シフトマスクではレジストに投影される
イメージのコントラストが改善されるため、実用解像度
は向上する。しかし図２４のごときマスクを製造するた
めには電子ビーム描画装置によりクロムパターンを形成
するための第１のレジスト像を描画した後、位相シフト
膜を規定するための第２のレジスト像を形成しなければ
ならない。長時間を要する電子ビーム描画を２度行う必
要がある上に第１のパターンに第２のパターンを高精度
に重ね合わせる必要があり、マスク作製は技術的に困難
度が増すと同時にコストが高くなってしまう。
【０００９】これらの問題点を改良する為に図２５に示
す位相シフトマスクが提案されている。５１は露光波長
に対して透明な石英基板であり、５３は露光光を遮るク
ロム薄膜である。５２は位相シフト膜となるレジスト膜
であり、その膜厚Ｔs は（１）式の関係を満たしてい
る。このマスクの作製工程では電子ビーム描画装置で図
示していないレジストで開口部５９を形成した後、クロ
ム膜５３をエッチングし、開口部５９でのクロム膜を除
去した後、位相シフト膜であるレジスト膜５２を塗布
し、透明基板５１側から遠紫外線によりクロム膜５３を
マスクとして露光することにより位相シフト膜５２に開
口部５９を形成する。その後、位相シフト膜５２下のク
ロム膜をエッチングすることでクロム膜５３の開口部５
４は位相シフト膜５２の開口部５９より大きくなり、ク
ロム膜５３の周辺部にはレジスト膜５２が覆いかぶさっ
た領域５０が形成される。開口部５９を透過した光と領
域５０を透過した光の位相は１８０度異なっているた
め、投影像において両者が重なる場合には互いに打ち消
し合うため、開口部５９から周辺部への光の染みだしは
抑制される。従って、結像面での光の強度分布は非常に
シャープとなり、実用解像度を向上する事ができる。こ
のマスク作製法では電子ビーム露光装置の描画回数は増
えないが、マスク作製工程は繁雑である。また、位相シ
フト膜として残されたレジスト膜は脆い材料であるた
め、マスク上のゴミを除去するための洗浄を実施するこ
とが困難であり、実用的な方法ではない。
す位相シフトマスクが提案されている。５１は露光波長
に対して透明な石英基板であり、５３は露光光を遮るク
ロム薄膜である。５２は位相シフト膜となるレジスト膜
であり、その膜厚Ｔs は（１）式の関係を満たしてい
る。このマスクの作製工程では電子ビーム描画装置で図
示していないレジストで開口部５９を形成した後、クロ
ム膜５３をエッチングし、開口部５９でのクロム膜を除
去した後、位相シフト膜であるレジスト膜５２を塗布
し、透明基板５１側から遠紫外線によりクロム膜５３を
マスクとして露光することにより位相シフト膜５２に開
口部５９を形成する。その後、位相シフト膜５２下のク
ロム膜をエッチングすることでクロム膜５３の開口部５
４は位相シフト膜５２の開口部５９より大きくなり、ク
ロム膜５３の周辺部にはレジスト膜５２が覆いかぶさっ
た領域５０が形成される。開口部５９を透過した光と領
域５０を透過した光の位相は１８０度異なっているた
め、投影像において両者が重なる場合には互いに打ち消
し合うため、開口部５９から周辺部への光の染みだしは
抑制される。従って、結像面での光の強度分布は非常に
シャープとなり、実用解像度を向上する事ができる。こ
のマスク作製法では電子ビーム露光装置の描画回数は増
えないが、マスク作製工程は繁雑である。また、位相シ
フト膜として残されたレジスト膜は脆い材料であるた
め、マスク上のゴミを除去するための洗浄を実施するこ
とが困難であり、実用的な方法ではない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】以上の様にこれまで提案
されている位相シフト法の活用技術は、マスク技術に限
られておりマスク作製工程が繁雑になり実用的な観点か
らは大きな問題点をもっているため、位相シフト法の更
に有効で簡単な応用活用技術が求められている。
されている位相シフト法の活用技術は、マスク技術に限
られておりマスク作製工程が繁雑になり実用的な観点か
らは大きな問題点をもっているため、位相シフト法の更
に有効で簡単な応用活用技術が求められている。
【００１１】これらの問題点を解決するため、この発明
によれば、半導体基板上に設けられたレジスト層の上部
に、レジスト層又は露光光に対して透明な薄膜による凸
部からなりかつ露光光の位相を反転する位相シフターパ
ターンを形成し、該位相シフターパターンを含む半導体
基板の表面を全面露光し、前記位相シフターパターンの
エッジ下部の位置に、微細なレジストパターンを形成す
ることからなる光露光によるレジストマスクパターン形
成方法が提供される。すなわち、この発明は、半導体基
板上にレジスト層を塗布した後、そのレジスト層自体の
上層部に、あるいはそのレジスト層の上面に凸状の位相
シフターパターンを形成し、続いて、この位相シフター
パターンのエッジ下の位置に、微細なレジストマスクパ
ターンを形成するものである。なお、上記位相シフター
パターン（露光光に対して透明な薄膜パターン）の厚み
は（１）式を満たしていることが望ましい。
によれば、半導体基板上に設けられたレジスト層の上部
に、レジスト層又は露光光に対して透明な薄膜による凸
部からなりかつ露光光の位相を反転する位相シフターパ
ターンを形成し、該位相シフターパターンを含む半導体
基板の表面を全面露光し、前記位相シフターパターンの
エッジ下部の位置に、微細なレジストパターンを形成す
ることからなる光露光によるレジストマスクパターン形
成方法が提供される。すなわち、この発明は、半導体基
板上にレジスト層を塗布した後、そのレジスト層自体の
上層部に、あるいはそのレジスト層の上面に凸状の位相
シフターパターンを形成し、続いて、この位相シフター
パターンのエッジ下の位置に、微細なレジストマスクパ
ターンを形成するものである。なお、上記位相シフター
パターン（露光光に対して透明な薄膜パターン）の厚み
は（１）式を満たしていることが望ましい。
【００１２】この発明において、（ｉ）位相シフターパ
ターンを形成する場合と、（ii）全面露光を行って位相
シフターパターンを有する半導体基板上に位相シフト効
果を利用した微細なレジストマスクパターンを形成する
２つの場合に露光が行われる。その露光量については、
実験結果としては、たとえば、図１〜図３に示すこの発
明の第１の実施例では、レジスト層１２が厚みが１．２
μｍで形成されている場合、上記（ｉ）の露光量は閾値
露光量（露光時間２００ｍｓｅｃ）の６０〜８０％が好
ましく、最も好ましい値としては７０％（１４０ｍｓｅ
ｃ）である。
ターンを形成する場合と、（ii）全面露光を行って位相
シフターパターンを有する半導体基板上に位相シフト効
果を利用した微細なレジストマスクパターンを形成する
２つの場合に露光が行われる。その露光量については、
実験結果としては、たとえば、図１〜図３に示すこの発
明の第１の実施例では、レジスト層１２が厚みが１．２
μｍで形成されている場合、上記（ｉ）の露光量は閾値
露光量（露光時間２００ｍｓｅｃ）の６０〜８０％が好
ましく、最も好ましい値としては７０％（１４０ｍｓｅ
ｃ）である。
【００１３】また、上記（ii）の露光量としては、約１
４０msecが適当であった。一方、露光光として、ＫｒＦ
レーザーを用いた場合も上記（ｉ）の露光量は閾値露光
量エネルギーの７０％が好ましい。この発明の第２の実
施例以下ではレジスト層やそのレジスト層とは異なる材
料の別のレジスト層である露光光に対して透明な薄膜の
厚みに対応した露光量で露光が行われる。
４０msecが適当であった。一方、露光光として、ＫｒＦ
レーザーを用いた場合も上記（ｉ）の露光量は閾値露光
量エネルギーの７０％が好ましい。この発明の第２の実
施例以下ではレジスト層やそのレジスト層とは異なる材
料の別のレジスト層である露光光に対して透明な薄膜の
厚みに対応した露光量で露光が行われる。
【００１４】ただし、上記の露光量の値は特定の条件の
場合である。即ち、図１〜図３に示す第１の実施例で
は、（ｉ）の場合の露光量は、（ii）の場合の露光波長
λとレジスト層１４の屈折率ｎで決まる凸部１４ａ（図
２参照）の厚さと、レジスト感度、現像条件等に大きく
依存する。また、（ii）の全面露光が行われる際の露光
量は、その大小により最終的に得られる微細なレジスト
マスクパターンの線幅Ｄ（図３参照）を制御することが
でき、同じくレジスト感度、現像条件に大きく依存す
る。
場合である。即ち、図１〜図３に示す第１の実施例で
は、（ｉ）の場合の露光量は、（ii）の場合の露光波長
λとレジスト層１４の屈折率ｎで決まる凸部１４ａ（図
２参照）の厚さと、レジスト感度、現像条件等に大きく
依存する。また、（ii）の全面露光が行われる際の露光
量は、その大小により最終的に得られる微細なレジスト
マスクパターンの線幅Ｄ（図３参照）を制御することが
でき、同じくレジスト感度、現像条件に大きく依存す
る。
【００１５】この発明における微細なレジストマスクパ
ターンの形成過程のあらすじを図１〜図３に示す第１の
実施例を用いて簡単に述べる。図２において、上記
（１）式を満たす凸部１４ａの段差Ｓが形成された後、
全面露光を行う。この際、凸部１４ａを透過する光の位
相は凸部１４ａを通過した後は凹部１４ｂを通過した光
の位相とは反転し、凹部１４ｂを透過した光の位相とは
逆位相になるため、段差Ｓの各エッジ部Ｅでは、凸部１
４ａを透過した光の振幅と凹部１４ｂを透過した光の振
幅とが打ち消し合い、光強度はゼロとなる（図２３参
照）。従って、各エッジ部Ｅの下部の領域Ｌのレジスト
が露光されず、例えばポジレジストの場合では、パター
ン１５が形成される（図３参照）。このパターン１５が
微細なレジストマスクパターンとなる。
ターンの形成過程のあらすじを図１〜図３に示す第１の
実施例を用いて簡単に述べる。図２において、上記
（１）式を満たす凸部１４ａの段差Ｓが形成された後、
全面露光を行う。この際、凸部１４ａを透過する光の位
相は凸部１４ａを通過した後は凹部１４ｂを通過した光
の位相とは反転し、凹部１４ｂを透過した光の位相とは
逆位相になるため、段差Ｓの各エッジ部Ｅでは、凸部１
４ａを透過した光の振幅と凹部１４ｂを透過した光の振
幅とが打ち消し合い、光強度はゼロとなる（図２３参
照）。従って、各エッジ部Ｅの下部の領域Ｌのレジスト
が露光されず、例えばポジレジストの場合では、パター
ン１５が形成される（図３参照）。このパターン１５が
微細なレジストマスクパターンとなる。
【００１６】図１８で示すように符号Ｘ1,Ｘ2 を凸部１
４ａの表面領域とし、符号Ｙ1,Ｙ2 , Ｙ3 を凹部１４ｂ
の表面領域を示しているとした場合、第１の実施例での
Ｘ1,Ｘ2 及びＹ1,Ｙ2 , Ｙ3 において受ける光量の位相
及び光強度をそれぞれの露光工程において示したものが
図１９〜図２３である。図２２において、凸部１４ａを
透過した光の位相は反転し、凹部１４ｂを透過した光の
位相とは逆位相になっていることが分かる。また、図２
３は図１８におけるβ面での光強度を示し、図２３から
段差Ｓの各エッジ部Ｅでは光の振幅がゼロとなることか
ら、光の振幅の２乗の大きさで定義される光強度はゼロ
となっていることが分かる。
４ａの表面領域とし、符号Ｙ1,Ｙ2 , Ｙ3 を凹部１４ｂ
の表面領域を示しているとした場合、第１の実施例での
Ｘ1,Ｘ2 及びＹ1,Ｙ2 , Ｙ3 において受ける光量の位相
及び光強度をそれぞれの露光工程において示したものが
図１９〜図２３である。図２２において、凸部１４ａを
透過した光の位相は反転し、凹部１４ｂを透過した光の
位相とは逆位相になっていることが分かる。また、図２
３は図１８におけるβ面での光強度を示し、図２３から
段差Ｓの各エッジ部Ｅでは光の振幅がゼロとなることか
ら、光の振幅の２乗の大きさで定義される光強度はゼロ
となっていることが分かる。
【００１７】この発明におけるレジスト層としては、光
感光性樹脂としてのポジ型フォトレジストが用いられ、
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。この際、ノボ
ラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物をベ−スとす
る溶液をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク
（前焼成）を行ってレジスト層を形成した。また、ノボ
ラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物とは異なる材
料としてはＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）や
ネガ型ノボラックレジストを挙げることができる。これ
ら材料を用いた場合でもこれら材料をベ−スとする溶液
をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼
成）を行えば良い。
感光性樹脂としてのポジ型フォトレジストが用いられ、
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。この際、ノボ
ラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物をベ−スとす
る溶液をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク
（前焼成）を行ってレジスト層を形成した。また、ノボ
ラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物とは異なる材
料としてはＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）や
ネガ型ノボラックレジストを挙げることができる。これ
ら材料を用いた場合でもこれら材料をベ−スとする溶液
をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼
成）を行えば良い。
【００１８】この発明は、レジスト層の上部に露光光の
位相を反転する位相シフターパターンを設け、全面露光
して微細なレジストマスクパターンを形成するものであ
る。この発明の第１の実施例では、レジスト層の上層部
のみを部分的にパターン形成し、前記部分的パターンの
凸部のレジスト層自体を、露光光の位相を反転する位相
シフターパターンとして、全面露光を行いレジスト自身
の自己位相シフト効果により前記凸部のエッジ下部に微
細なレジストマスクパターンを形成したものである。
位相を反転する位相シフターパターンを設け、全面露光
して微細なレジストマスクパターンを形成するものであ
る。この発明の第１の実施例では、レジスト層の上層部
のみを部分的にパターン形成し、前記部分的パターンの
凸部のレジスト層自体を、露光光の位相を反転する位相
シフターパターンとして、全面露光を行いレジスト自身
の自己位相シフト効果により前記凸部のエッジ下部に微
細なレジストマスクパターンを形成したものである。
【００１９】この際、レジスト層の上層部のみの前記部
分的パターンを、マスクを用い光露光により形成してい
る。この発明の第２の実施例では、レジスト層の上にレ
ジスト層とは異なる材料の別のレジスト層である露光光
に対して透明な薄膜パターンを積層形成し、その透明薄
膜パターンを前記露光光の位相を反転する位相シフター
パターンとして全面露光を行い、位相シフト効果により
位相シフターパターンのエッジ下部に微細なレジストマ
スクパターンを形成したものである。
分的パターンを、マスクを用い光露光により形成してい
る。この発明の第２の実施例では、レジスト層の上にレ
ジスト層とは異なる材料の別のレジスト層である露光光
に対して透明な薄膜パターンを積層形成し、その透明薄
膜パターンを前記露光光の位相を反転する位相シフター
パターンとして全面露光を行い、位相シフト効果により
位相シフターパターンのエッジ下部に微細なレジストマ
スクパターンを形成したものである。
【００２０】この際、露光光の位相を反転する位相シフ
ターパターンであり露光光に対して透明な前記薄膜パタ
ーンを、マスクを用いた光露光により形成している。こ
の発明の第３の実施例では、レジスト層の上に、そのレ
ジスト層の現像液に可溶で、かつ露光光に対して透明な
中間層を介して、レジスト層とは異なる材料の別のレジ
スト層である露光光に対して透明な薄膜パターンを積層
形成した後、その透明薄膜パターンを前記露光光の位相
を反転する位相シフターパターンとして全面露光を行
い、位相シフト効果により前記透明薄膜パターンのエッ
ジ下部に微細なレジストマスクパターンを形成したもの
である。
ターパターンであり露光光に対して透明な前記薄膜パタ
ーンを、マスクを用いた光露光により形成している。こ
の発明の第３の実施例では、レジスト層の上に、そのレ
ジスト層の現像液に可溶で、かつ露光光に対して透明な
中間層を介して、レジスト層とは異なる材料の別のレジ
スト層である露光光に対して透明な薄膜パターンを積層
形成した後、その透明薄膜パターンを前記露光光の位相
を反転する位相シフターパターンとして全面露光を行
い、位相シフト効果により前記透明薄膜パターンのエッ
ジ下部に微細なレジストマスクパターンを形成したもの
である。
【００２１】この発明の第４の実施例では、レジスト層
を現像処理し、レジスト層表面に現像液難可溶化層を形
成した後、位相シフターパターンとして露光光に対して
透明な薄膜パターンを形成したものである。この発明の
第５の実施例では、レジスト層に紫外線を照射し、レジ
スト層表面を現像液難溶化した後、位相シフターパター
ンとして露光光に対して透明な薄膜パターンを形成した
ものである。
を現像処理し、レジスト層表面に現像液難可溶化層を形
成した後、位相シフターパターンとして露光光に対して
透明な薄膜パターンを形成したものである。この発明の
第５の実施例では、レジスト層に紫外線を照射し、レジ
スト層表面を現像液難溶化した後、位相シフターパター
ンとして露光光に対して透明な薄膜パターンを形成した
ものである。
【００２２】
【作用】本発明では、従来のマスク・光露光装置・レジ
スト材料等を用い、レジスト層の上部に、位相シフト層
をパターン形成した位相シフターパターンを設けること
により、半導体基板上での位相シフト効果による微細な
レジストマスクパターンを形成できるため、パターン形
成には時間的にもコスト的にも有効で、製造工程に対し
ても実用的である。
スト材料等を用い、レジスト層の上部に、位相シフト層
をパターン形成した位相シフターパターンを設けること
により、半導体基板上での位相シフト効果による微細な
レジストマスクパターンを形成できるため、パターン形
成には時間的にもコスト的にも有効で、製造工程に対し
ても実用的である。
【００２３】
【実施例】レジスト層自体の上層部のみを部分的に除去
し、レジスト層の表面を凹凸形状に形成し、その凸部分
を露光光の位相を反転する位相シフト層（位相シフター
パターン）とする本発明の第１の実施例を図１〜図３に
従って説明をする。図１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ＨＭＤＳ処理をした後、その上に光感光性樹脂
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−スとする）の溶液をスピン
・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行っ
てレジスト層１２を形成する。
し、レジスト層の表面を凹凸形状に形成し、その凸部分
を露光光の位相を反転する位相シフト層（位相シフター
パターン）とする本発明の第１の実施例を図１〜図３に
従って説明をする。図１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ＨＭＤＳ処理をした後、その上に光感光性樹脂
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−スとする）の溶液をスピン
・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行っ
てレジスト層１２を形成する。
【００２４】この際、プリベイクの条件は６０ｓｅｃで
９０℃であり、膜厚Ａが１．２μｍのレジスト層１２を
形成した。続いて、このＳｉ半導体基板１１を、レジス
ト層１２の上方に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／cm 2 ）の露光量で露光を行った
（図１参照）。
９０℃であり、膜厚Ａが１．２μｍのレジスト層１２を
形成した。続いて、このＳｉ半導体基板１１を、レジス
ト層１２の上方に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／cm 2 ）の露光量で露光を行った
（図１参照）。
【００２５】現像前焼成（ＰＥＢ）の後、次に、現像液
として、tetra methyl ammonium hydroxide 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の上層部を部分的にパタ−ニン
グして凹凸形状を有する部分的パターン１４を形成する
（図２参照）。この際、部分的パターン１４に形成され
る高さＴｓを有する段差Ｓは凸部１４ａの垂直方向（図
示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、Ｔｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波
長、ｎ：レジスト層の屈折率）で決定される値で本実施
例ではλ＝３６５ｎｍ，ｎ＝１．６８であることから、
０．２６８μｍである。
として、tetra methyl ammonium hydroxide 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の上層部を部分的にパタ−ニン
グして凹凸形状を有する部分的パターン１４を形成する
（図２参照）。この際、部分的パターン１４に形成され
る高さＴｓを有する段差Ｓは凸部１４ａの垂直方向（図
示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、Ｔｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波
長、ｎ：レジスト層の屈折率）で決定される値で本実施
例ではλ＝３６５ｎｍ，ｎ＝１．６８であることから、
０．２６８μｍである。
【００２６】次に、マスクを用いることなく、上記の部
分的パターン１４の凸部１４ａを位相シフタ−として利
用して、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０
ｍsec （７０ｍＪ／cm2 ）の露光量で位相シフタ−１４
ａを含むＳｉ基板１１上の全面の露光を行った（図２参
照）。この際、凸部１４ａを透過した露光光の位相は反
転し、部分的パターン１４の凹部１４ｂを透過した露光
光の位相とは逆位相になるため、各凸部１４ａのエッジ
Ｅでは凸部１４ａを透過した露光光の振幅と凹部１４ｂ
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２３
参照）。従って、光強度が零となる凸部１４ａ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
で微細なレジストマスクパターンとして残る。
分的パターン１４の凸部１４ａを位相シフタ−として利
用して、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０
ｍsec （７０ｍＪ／cm2 ）の露光量で位相シフタ−１４
ａを含むＳｉ基板１１上の全面の露光を行った（図２参
照）。この際、凸部１４ａを透過した露光光の位相は反
転し、部分的パターン１４の凹部１４ｂを透過した露光
光の位相とは逆位相になるため、各凸部１４ａのエッジ
Ｅでは凸部１４ａを透過した露光光の振幅と凹部１４ｂ
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２３
参照）。従って、光強度が零となる凸部１４ａ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
で微細なレジストマスクパターンとして残る。
【００２７】次いで、上記の部分的パターン１４の形成
と同様に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液としてＴ
ＭＡＨの２．３８％の希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現
像し、ポストベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基
板１１上に幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０μｍ
のラインＤからなる微細なレジストマスクパターン１５
を形成する（図３参照）。
と同様に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液としてＴ
ＭＡＨの２．３８％の希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現
像し、ポストベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基
板１１上に幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０μｍ
のラインＤからなる微細なレジストマスクパターン１５
を形成する（図３参照）。
【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幅のラインＤを有するレジストマスクパターン
１５を形成でき、それによって倍以上の解像度の向上を
図ることができる。なお、最初の露光で形成される凹凸
パターンの段差は（１）式を満たすことが望ましいが、
位相変化が（１／２）×πから（３／２）×πの範囲で
あっても良い。又、段差は急峻であることが望ましいが
傾斜を有していたもパターン形成は可能である。
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幅のラインＤを有するレジストマスクパターン
１５を形成でき、それによって倍以上の解像度の向上を
図ることができる。なお、最初の露光で形成される凹凸
パターンの段差は（１）式を満たすことが望ましいが、
位相変化が（１／２）×πから（３／２）×πの範囲で
あっても良い。又、段差は急峻であることが望ましいが
傾斜を有していたもパターン形成は可能である。
【００２９】本実施例では単一層のレジスト膜の上層部
を位相シフターパターンとして用いたが、レジスト膜を
異なる材料の２層構造として、その上部のレジスト膜に
位相シフターパターンを形成して用いても良い。その実
施例が第２の実施例である。又、最初の露光光と後の露
光光の波長が異なっても良い。図４〜図６は半導体基板
上に設けたレジスト層の上に、露光光に対して透明な薄
膜パターンを形成することにより、露光光の位相を反転
する位相シフト層をパターン形成する本発明の第２の実
施例を示す。
を位相シフターパターンとして用いたが、レジスト膜を
異なる材料の２層構造として、その上部のレジスト膜に
位相シフターパターンを形成して用いても良い。その実
施例が第２の実施例である。又、最初の露光光と後の露
光光の波長が異なっても良い。図４〜図６は半導体基板
上に設けたレジスト層の上に、露光光に対して透明な薄
膜パターンを形成することにより、露光光の位相を反転
する位相シフト層をパターン形成する本発明の第２の実
施例を示す。
【００３０】図４に示すように、Ｓｉ半導体基板２１の
ＨＭＤＳ処理をした後、その上に光感光性樹脂としてポ
ジ型フォトレジストの溶液をスピン・オン法を用いて塗
布し、プリベイク（前焼成）を行ってレジスト層２２を
形成する。この際、光感光性樹脂として上記第１の実施
例で用いたのと同様の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−スとする）
のＥＣＡ（エチルセロメルブアセテート）溶液をスピン
・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を６０
sec , ９０℃の条件で行ってレジスト層２２を形成す
る。
ＨＭＤＳ処理をした後、その上に光感光性樹脂としてポ
ジ型フォトレジストの溶液をスピン・オン法を用いて塗
布し、プリベイク（前焼成）を行ってレジスト層２２を
形成する。この際、光感光性樹脂として上記第１の実施
例で用いたのと同様の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−スとする）
のＥＣＡ（エチルセロメルブアセテート）溶液をスピン
・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を６０
sec , ９０℃の条件で行ってレジスト層２２を形成す
る。
【００３１】続いて、レジスト層２２の全面上に光感光
性樹脂としてポジ型フォトレジストの溶液をスピン・オ
ン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行ってレ
ジスト層２２とは異なる材質の透明薄膜２３を形成する
（図４参照）。この際、透明薄膜２３として用いる光感
光性樹脂としては、レジスト層２２で使用したＥＣＡ
（エチルセロメルブアセテート）溶液のレジストとは異
なり、乳酸エチル溶液のレジストをスピン・オン法を用
いて塗布し、プリベイク（前焼成）を９０sec , ６０℃
の条件で行って透明薄膜２３を形成する。
性樹脂としてポジ型フォトレジストの溶液をスピン・オ
ン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行ってレ
ジスト層２２とは異なる材質の透明薄膜２３を形成する
（図４参照）。この際、透明薄膜２３として用いる光感
光性樹脂としては、レジスト層２２で使用したＥＣＡ
（エチルセロメルブアセテート）溶液のレジストとは異
なり、乳酸エチル溶液のレジストをスピン・オン法を用
いて塗布し、プリベイク（前焼成）を９０sec , ６０℃
の条件で行って透明薄膜２３を形成する。
【００３２】続いて、このＳｉ半導体基板２１を、透明
薄膜２３の上方に所定の位置に配置されたマスク２４を
用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、閾値露
光量（Ｅth＝２００ｍsec ）以下の１４０ｍsec（７０
ｍＪ／cm2 ）の露光量で露光を行った（図４参照）。現
像後焼成（ＰＥＢ）の後、次に、ＴＭＡＨの２．３８％
の希釈溶液を用いて現像し、透明薄膜２３をパタ−ニン
グして透明薄膜パターン（位相シフターパターン）２５
を形成する（図５参照）。
薄膜２３の上方に所定の位置に配置されたマスク２４を
用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、閾値露
光量（Ｅth＝２００ｍsec ）以下の１４０ｍsec（７０
ｍＪ／cm2 ）の露光量で露光を行った（図４参照）。現
像後焼成（ＰＥＢ）の後、次に、ＴＭＡＨの２．３８％
の希釈溶液を用いて現像し、透明薄膜２３をパタ−ニン
グして透明薄膜パターン（位相シフターパターン）２５
を形成する（図５参照）。
【００３３】透明薄膜パターン２５に形成される段差Ｓ
の高さＴｓは透明薄膜パターン２５の垂直方向（図示Ｈ
で示す矢印の方向）の高さであり、その高さＴｓはＴｓ
＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波長、ｎ：透明薄
膜の屈折率）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０．２６８μ
ｍである。
の高さＴｓは透明薄膜パターン２５の垂直方向（図示Ｈ
で示す矢印の方向）の高さであり、その高さＴｓはＴｓ
＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波長、ｎ：透明薄
膜の屈折率）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０．２６８μ
ｍである。
【００３４】次に、マスクを用いることなく、上記の透
明薄膜パターン２５を位相シフタ−として利用して、Ｎ
Ａ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０ｍsec （７
０ｍＪ／cm2 ）の露光量で位相シフタ−２５を含むＳｉ
基板２１上の全面の露光を行った（図５参照）。この
際、透明薄膜パターン２５を透過した露光光の位相は反
転し、透明薄膜パターン２５，２５間の空間領域２６を
透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各パター
ン２５のエッジＥではパターン２５を透過した露光光の
振幅と領域２６を透過した露光光の振幅とが打ち消し合
い、エッジＥにおける露光光の光強度は零となる。従っ
て、光強度が零となる各パターン２５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
なレジストマスクパターンとして残る。
明薄膜パターン２５を位相シフタ−として利用して、Ｎ
Ａ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０ｍsec （７
０ｍＪ／cm2 ）の露光量で位相シフタ−２５を含むＳｉ
基板２１上の全面の露光を行った（図５参照）。この
際、透明薄膜パターン２５を透過した露光光の位相は反
転し、透明薄膜パターン２５，２５間の空間領域２６を
透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各パター
ン２５のエッジＥではパターン２５を透過した露光光の
振幅と領域２６を透過した露光光の振幅とが打ち消し合
い、エッジＥにおける露光光の光強度は零となる。従っ
て、光強度が零となる各パターン２５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
なレジストマスクパターンとして残る。
【００３５】次いで、上記の透明薄膜パターン２５の形
成と同様に、現像後焼成（ＰＥＢ）の後、現像液として
ＴＭＡＨの希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現像し、ポス
トベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板２１上に
上記第１の実施例の図３のレジストマスクパターン１５
と同様の約０．１５μｍのラインＤからなる微細なレジ
ストマスクパターン２７を形成する（図６参照）。
成と同様に、現像後焼成（ＰＥＢ）の後、現像液として
ＴＭＡＨの希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現像し、ポス
トベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板２１上に
上記第１の実施例の図３のレジストマスクパターン１５
と同様の約０．１５μｍのラインＤからなる微細なレジ
ストマスクパターン２７を形成する（図６参照）。
【００３６】このように本実施例ではレジスト層２２と
透明薄膜２３からなる上下２層のレジスト層の積層構造
を形成して透明薄膜パターン２５を位相シフタ−パター
ンとして利用したので、微細な０．１５μｍのラインＤ
のレジストマスクパターン２７を形成でき、それによっ
て倍以上の解像度の向上を図ることができる。図７〜図
９はレジスト層と露光光に対して透明な薄膜パターンと
の間に、露光光に対して透明で、かつ上記レジスト層の
現像液に可溶な、レジスト層と薄膜パターンとの緩衝層
である中間層（中間緩衝層）を設けた本発明の第３の実
施例を示す。
透明薄膜２３からなる上下２層のレジスト層の積層構造
を形成して透明薄膜パターン２５を位相シフタ−パター
ンとして利用したので、微細な０．１５μｍのラインＤ
のレジストマスクパターン２７を形成でき、それによっ
て倍以上の解像度の向上を図ることができる。図７〜図
９はレジスト層と露光光に対して透明な薄膜パターンと
の間に、露光光に対して透明で、かつ上記レジスト層の
現像液に可溶な、レジスト層と薄膜パターンとの緩衝層
である中間層（中間緩衝層）を設けた本発明の第３の実
施例を示す。
【００３７】すなわち、マスク２４を用いて透明薄膜２
３を露光して位相シフタ−パターンを形成する際に、レ
ジスト層２２と透明薄膜２３からなる上下２層のレジス
ト層間での干渉を避けるようにしたものである。図７に
おいて、Ｓｉ半導体基板２１のＨＭＤＳ処理をした後、
その上に光感光性樹脂としてポジ型フォトレジストの溶
液をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼
成）を行ってレジスト層２２を形成する。
３を露光して位相シフタ−パターンを形成する際に、レ
ジスト層２２と透明薄膜２３からなる上下２層のレジス
ト層間での干渉を避けるようにしたものである。図７に
おいて、Ｓｉ半導体基板２１のＨＭＤＳ処理をした後、
その上に光感光性樹脂としてポジ型フォトレジストの溶
液をスピン・オン法を用いて塗布し、プリベイク（前焼
成）を行ってレジスト層２２を形成する。
【００３８】この際、プリベイクの条件は６０sec 、９
０℃であり、膜厚Ａが１．２μｍのレジスト層２２を形
成した。続いて、中間層３１の材料として水溶性のバリ
アコ−ト材、例えばポリビニルアルコ−をレジスト層２
２の全面にスピンオン法を用いて塗布し、中間層３１を
形成する。この際、膜厚Ｃが０．０８μｍの中間層３１
を形成した。
０℃であり、膜厚Ａが１．２μｍのレジスト層２２を形
成した。続いて、中間層３１の材料として水溶性のバリ
アコ−ト材、例えばポリビニルアルコ−をレジスト層２
２の全面にスピンオン法を用いて塗布し、中間層３１を
形成する。この際、膜厚Ｃが０．０８μｍの中間層３１
を形成した。
【００３９】続いて、中間層３１の全面上に光感光性樹
脂としてポジ型フォトレジストの溶液をスピン・オン法
を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行って透明薄
膜２３を形成する（図７参照）。また、プリベイクの条
件は６０ｓｅｃ、９０℃であり、膜厚Ｂが０．２６８μ
ｍの透明薄膜２３を形成した。
脂としてポジ型フォトレジストの溶液をスピン・オン法
を用いて塗布し、プリベイク（前焼成）を行って透明薄
膜２３を形成する（図７参照）。また、プリベイクの条
件は６０ｓｅｃ、９０℃であり、膜厚Ｂが０．２６８μ
ｍの透明薄膜２３を形成した。
【００４０】続いて、このＳｉ半導体基板２１を、透明
薄膜２３の上方に所定の位置に配置されたマスク２４を
用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０
ｍsec （７０ｍＪ／cm2 ）の露光量で露光を行った（図
７参照）。現像後焼成（ＰＥＢ）の後、次に、ＴＭＡＨ
の希釈溶液を用いて現像し、ポストベイク（後焼成）を
行って、透明薄膜２３をパタ−ニングして透明薄膜パタ
ーン（位相シフターパターン）２５を形成する（図８参
照）。
薄膜２３の上方に所定の位置に配置されたマスク２４を
用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、１４０
ｍsec （７０ｍＪ／cm2 ）の露光量で露光を行った（図
７参照）。現像後焼成（ＰＥＢ）の後、次に、ＴＭＡＨ
の希釈溶液を用いて現像し、ポストベイク（後焼成）を
行って、透明薄膜２３をパタ−ニングして透明薄膜パタ
ーン（位相シフターパターン）２５を形成する（図８参
照）。
【００４１】この際、ポストベイクの条件は９０ｓｅ
ｃ，９０℃に設定した。また、透明薄膜パターン２５に
形成される段差Ｓの高さＴｓは透明薄膜パターン２５の
垂直方向（図示Ｈで示す矢印の方向）の高さであり、そ
の高さＴｓはＴｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光
波長、ｎ：透明薄膜の屈折率）で決定される値で本実施
例ではλ＝３６５ｎｍ、ｎ＝１．６８であることから
０．２６８μｍである。
ｃ，９０℃に設定した。また、透明薄膜パターン２５に
形成される段差Ｓの高さＴｓは透明薄膜パターン２５の
垂直方向（図示Ｈで示す矢印の方向）の高さであり、そ
の高さＴｓはＴｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光
波長、ｎ：透明薄膜の屈折率）で決定される値で本実施
例ではλ＝３６５ｎｍ、ｎ＝１．６８であることから
０．２６８μｍである。
【００４２】次に、マスクを用いることなく、上記の透
明薄膜パターン２５を位相シフタ−として利用して、Ｎ
Ａ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、閾値露光量（Ｅth
＝２００ｍsec ）以下の１４０ｍsec （７０ｍＪ／c
m2 ）の露光量で位相シフタ−パターン２５を含むＳｉ
基板２１上の全面の露光を行った（図８参照）。この
際、透明薄膜パターン２５を透過した露光光の位相は反
転し、透明薄膜パターン２５，２５間の空間領域２６を
を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各パタ
ーン２５のエッジＥではパターン２５を透過した露光光
の振幅と領域２６を透過した露光光の振幅とが打ち消し
合い、エッジＥにおける露光光の光強度は零となる。従
って、光強度が零となる各パターン２５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
なレジストマスクパターンとして残る。
明薄膜パターン２５を位相シフタ−として利用して、Ｎ
Ａ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、閾値露光量（Ｅth
＝２００ｍsec ）以下の１４０ｍsec （７０ｍＪ／c
m2 ）の露光量で位相シフタ−パターン２５を含むＳｉ
基板２１上の全面の露光を行った（図８参照）。この
際、透明薄膜パターン２５を透過した露光光の位相は反
転し、透明薄膜パターン２５，２５間の空間領域２６を
を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各パタ
ーン２５のエッジＥではパターン２５を透過した露光光
の振幅と領域２６を透過した露光光の振幅とが打ち消し
合い、エッジＥにおける露光光の光強度は零となる。従
って、光強度が零となる各パターン２５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
なレジストマスクパターンとして残る。
【００４３】次いで、上記の透明薄膜パターン２５の形
成と同様に、焼成（ＰＥＢ）後、現像液としてＴＭＡＨ
の希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現像し、ポストベイク
（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板２１上に約０．１
５μｍのラインＤからなる微細なレジストマスクパター
ン２７を形成する（図９参照）。このように本実施例で
はレジスト層２２と透明薄膜２３からなる上下２層のレ
ジスト層間での干渉を避けるために、現像液に可溶な中
間層３１を形成したものである。
成と同様に、焼成（ＰＥＢ）後、現像液としてＴＭＡＨ
の希釈溶液を用いて６０ｓｅｃ間現像し、ポストベイク
（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板２１上に約０．１
５μｍのラインＤからなる微細なレジストマスクパター
ン２７を形成する（図９参照）。このように本実施例で
はレジスト層２２と透明薄膜２３からなる上下２層のレ
ジスト層間での干渉を避けるために、現像液に可溶な中
間層３１を形成したものである。
【００４４】図１０〜図１３はプリベイク（前焼成）し
たレジスト層２２の表面をアルカリ水溶液に暴露してレ
ジスト層２２の表面に現像液難溶化層を形成した後透明
薄膜パターンを形成するようにした本発明の第４の実施
例を示す。プリベイク（前焼成）したノボラック系のレ
ジスト層２２は露光前に現像液のＴＭＡＨの希釈溶液
（２．３８％）であるアルカリ水溶液に暴露させると弱
いカップリング反応がレジスト層２２中のレジンとＰＡ
Ｃとの間で起こり、現像液難溶化層（図示せず）が形成
され、これがレジスト層２２に積層される透明薄膜２３
とのバリア層として機能するようにしたものである（図
１０参照）。
たレジスト層２２の表面をアルカリ水溶液に暴露してレ
ジスト層２２の表面に現像液難溶化層を形成した後透明
薄膜パターンを形成するようにした本発明の第４の実施
例を示す。プリベイク（前焼成）したノボラック系のレ
ジスト層２２は露光前に現像液のＴＭＡＨの希釈溶液
（２．３８％）であるアルカリ水溶液に暴露させると弱
いカップリング反応がレジスト層２２中のレジンとＰＡ
Ｃとの間で起こり、現像液難溶化層（図示せず）が形成
され、これがレジスト層２２に積層される透明薄膜２３
とのバリア層として機能するようにしたものである（図
１０参照）。
【００４５】図１４〜図１７はプリベイク（前焼成）し
たレジスト層２２の表面に紫外線を照射してレジスト層
２２の表面に現像液難溶化層を形成した後透明薄膜パタ
ーンを形成するようにした本発明の第５の実施例を示
す。プリベイク（前焼成）したノボラック系のレジスト
層２２は露光前に紫外線を照射すると弱いカップリング
反応がレジスト層２２中のレジン間で起こり、現像液難
溶化層（図示せず）が形成され、これがレジスト層２２
に積層される透明薄膜２３とのバリア層として機能する
ようにしたものである（図１４参照）。
たレジスト層２２の表面に紫外線を照射してレジスト層
２２の表面に現像液難溶化層を形成した後透明薄膜パタ
ーンを形成するようにした本発明の第５の実施例を示
す。プリベイク（前焼成）したノボラック系のレジスト
層２２は露光前に紫外線を照射すると弱いカップリング
反応がレジスト層２２中のレジン間で起こり、現像液難
溶化層（図示せず）が形成され、これがレジスト層２２
に積層される透明薄膜２３とのバリア層として機能する
ようにしたものである（図１４参照）。
【００４６】
【発明の効果】以上の様に発明に従えば、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、半導体基板上での位相シフト効果による微細なレジ
ストマスクパターンが形成でき、実際上の解像度が向上
する。
マスク・光露光装置・レジスト材料等を用いることによ
り、半導体基板上での位相シフト効果による微細なレジ
ストマスクパターンが形成でき、実際上の解像度が向上
する。
【図１】この発明の第１の実施例による製造工程の第１
ステップを示す構成説明図である。
ステップを示す構成説明図である。
【図２】上記実施例における製造工程の第２ステップを
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図３】上記実施例における製造工程の第３ステップを
示す構成説明図である。
示す構成説明図である。
【図４】この発明の第２の実施例による製造工程の第１
ステップを示す構成説明図である。
ステップを示す構成説明図である。
【図５】上記第２の実施例における製造工程の第２ステ
ップを示す構成説明図である。
ップを示す構成説明図である。
【図６】上記第２の実施例における製造工程の第３ステ
ップを示す構成説明図である。
ップを示す構成説明図である。
【図７】この発明の第３の実施例による製造工程の第１
ステップを示す構成説明図である。
ステップを示す構成説明図である。
【図８】上記第３の実施例における製造工程の第２ステ
ップを示す構成説明図である。
ップを示す構成説明図である。
【図９】上記第３の実施例における製造工程の第３ステ
ップを示す構成説明図である。
ップを示す構成説明図である。
【図１０】この発明の第４の実施例による製造工程の第
１ステップを示す構成説明図である。
１ステップを示す構成説明図である。
【図１１】上記第４の実施例における製造工程の第２ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１２】上記第４の実施例における製造工程の第３ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１３】上記第４の実施例における製造工程の第４ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１４】この発明の第５の実施例による製造工程の第
１ステップを示す構成説明図である。
１ステップを示す構成説明図である。
【図１５】上記第５の実施例における製造工程の第２ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１６】上記第５の実施例における製造工程の第３ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１７】上記第５の実施例における製造工程の第４ス
テップを示す構成説明図である。
テップを示す構成説明図である。
【図１８】上記第１の実施例の第２ステップにおける位
相シフト効果を説明するための構成説明図である。
相シフト効果を説明するための構成説明図である。
【図１９】上記第１の実施例における図１８のα面での
光の位相を説明するための図である。
光の位相を説明するための図である。
【図２０】上記第１の実施例における図１８のα面での
光の大きさ（強度）を説明するための図である。
光の大きさ（強度）を説明するための図である。
【図２１】上記第１の実施例における図１８のβ面で
の、理想的な、光の位相を説明するための図である。
の、理想的な、光の位相を説明するための図である。
【図２２】上記第１の実施例における図１８のβ面で
の、実際の、光の位相を説明するための図である。
の、実際の、光の位相を説明するための図である。
【図２３】上記第１の実施例における図１８のβ面及び
エッジＥでの光の大きさ（強度）を説明するための図で
ある。
エッジＥでの光の大きさ（強度）を説明するための図で
ある。
【図２４】従来の位相シフトマスクの構成説明図であ
る。
る。
【図２５】従来のもう一つの位相シフトマスクの構成説
明図である。
明図である。
１１，２１ Ｓｉ基板 １２，２２ レジスト層 １４ａ，２５ 位相シフターパターン １５，２７ レジストマスクパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森脇 浩之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 谷口 敬之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−259257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (8)
- 【請求項１】 半導体基板上に設けられたレジスト層の
上部に、レジスト層又は露光光に対して透明な薄膜によ
る凸部からなりかつ露光光の位相を反転する位相シフタ
ーパターンを形成し、該位相シフターパターンを含む半
導体基板の表面を全面露光し、前記位相シフターパター
ンのエッジ下部の位置に、微細なレジストパターンを形
成することからなる光露光によるレジストマスクパター
ン形成方法。 - 【請求項２】 位相シフターパターンが、全面露光時の
露光光の波長程度の幅である請求項１記載の光露光によ
るレジストマスクパターン形成方法。 - 【請求項３】 位相シフターパターンが、レジスト層自
体の上部分のみを部分的に除去することにより形成され
てなる請求項１記載の光露光によるレジストマスクパタ
ーン形成方法。 - 【請求項４】 レジスト層自体の上部のみを部分的に除
去する方法が、レジスト層の上方に配置されるマスクを
用いて光露光を行う方法である請求項１記載の光露光に
よるレジストマスクパターン形成方法。 - 【請求項５】 位相シフターパターンが、レジスト層の
上部に露光光に対して透明な薄膜層を積層し、これを所
定形状にパターニングすることにより形成されてなる請
求項１記載の光露光によるレジストマスクパターン形成
方法。 - 【請求項６】 レジスト層と透明な薄膜による凸部との
間に、露光光に対して透明でかつレジスト層の現像液に
可溶な中間層が介在されてなる請求項１記載の光露光に
よるレジストマスクパターン形成方法。 - 【請求項７】 レジスト層の表面を現像液処理すること
により、該レジスト層の表面にレジスト層の現像液に対
する現像液難溶化層を形成し、その後、露光光に対して
透明な薄膜による凸部からなる位相シフターパターンを
形成する請求項１記載の光露光によるレジストマスクパ
ターン形成方法。 - 【請求項８】 レジスト層の表面に紫外線を照射するこ
とにより、該レジスト層の表面にレジスト層の現像液に
対する現像液難溶化層を形成し、その後、露光光に対し
て透明な薄膜による凸部からなる位相シフターパターン
を形成する請求項１記載の光露光によるレジストマスク
パターン形成方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/874,809 US5330862A (en) | 1991-06-07 | 1992-04-28 | Method for forming resist mask pattern by light exposure having a phase shifter pattern comprising convex forms in the resist |
| DE69221775T DE69221775T2 (de) | 1991-06-07 | 1992-05-14 | Verfahren zur Erzeugung eines Fotolackmusters auf einem Halbleitersubstrat durch Lichtbestrahlung |
| EP92304342A EP0517382B1 (en) | 1991-06-07 | 1992-05-14 | Method of forming resist pattern on a semiconductor substrate by light exposure |
| KR1019920009120A KR960002243B1 (ko) | 1991-06-07 | 1992-05-28 | 광조사로 레지스트 마스크 패턴을 형성하는 방법 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13679991 | 1991-06-07 | ||
| JP3-136799 | 1991-06-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547623A JPH0547623A (ja) | 1993-02-26 |
| JP2888683B2 true JP2888683B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=15183793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3323442A Expired - Fee Related JP2888683B2 (ja) | 1991-06-07 | 1991-12-06 | 光露光によるレジストマスクパターン形成方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2888683B2 (ja) |
| KR (1) | KR960002243B1 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5330205B2 (ja) | 2009-11-26 | 2013-10-30 | 株式会社東芝 | 露光方法 |
| JP5479070B2 (ja) * | 2009-12-17 | 2014-04-23 | 株式会社東芝 | 光学像強度算出方法、パターン生成方法、半導体装置の製造方法および光学像強度分布算出プログラム |
| JP5863343B2 (ja) * | 2011-09-01 | 2016-02-16 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| KR101265254B1 (ko) | 2011-10-07 | 2013-05-16 | 금호석유화학 주식회사 | 실리카 보강재에 대한 상용성이 우수한 말단변성 디엔계 공중합체 및 이의 제조방법 |
-
1991
- 1991-12-06 JP JP3323442A patent/JP2888683B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-05-28 KR KR1019920009120A patent/KR960002243B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547623A (ja) | 1993-02-26 |
| KR960002243B1 (ko) | 1996-02-13 |
| KR930001346A (ko) | 1993-01-16 |
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Legal Events
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