JP3110122B2 - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JP3110122B2 JP3110122B2 JP767592A JP767592A JP3110122B2 JP 3110122 B2 JP3110122 B2 JP 3110122B2 JP 767592 A JP767592 A JP 767592A JP 767592 A JP767592 A JP 767592A JP 3110122 B2 JP3110122 B2 JP 3110122B2
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- Japan
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- pattern
- light intensity
- resin film
- photosensitive resin
- mask
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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
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置の製造
工程のリソグラフィー工程に係わり、特にハーフトーン
位相シフト法でレジストを露光するレジストパターンの
形成方法に関する。
工程のリソグラフィー工程に係わり、特にハーフトーン
位相シフト法でレジストを露光するレジストパターンの
形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術の進歩と共に半導体装置、ひ
いては半導体素子の高速化，高集積化が進められてい
る。それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くな
り、パターン寸法も微細化，高精度化が要求されるよう
になっている。
いては半導体素子の高速化，高集積化が進められてい
る。それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くな
り、パターン寸法も微細化，高精度化が要求されるよう
になっている。
【０００３】この要求を満たす目的で、露光光源に遠紫
外光など短波長の光が用いられるようになってきた。し
かし、次世代の露光光源に用いられようとしているＫｒ
Ｆエキシマレーザの２４８ｎｍの発振線を用いたプロセ
スは、レジスト材料として化学増幅型レジストが開発さ
れつつあるものの、未だ研究段階にあり現時点での実用
化はまだ困難である。このように露光光源の波長を変え
た場合、材料開発から必要となるため実用化に至るまで
なかりの期間を要することになる。
外光など短波長の光が用いられるようになってきた。し
かし、次世代の露光光源に用いられようとしているＫｒ
Ｆエキシマレーザの２４８ｎｍの発振線を用いたプロセ
スは、レジスト材料として化学増幅型レジストが開発さ
れつつあるものの、未だ研究段階にあり現時点での実用
化はまだ困難である。このように露光光源の波長を変え
た場合、材料開発から必要となるため実用化に至るまで
なかりの期間を要することになる。
【０００４】近年、露光光源を変えずに微細化する試み
が成されてきている。その一つの手法として位相シフト
法がある。この手法では、光透過部に部分的に位相反転
層を設け、隣接するパターンからの光の回折の影響を除
去し、パターン精度の向上を図るものである。この位相
シフト法にも幾つか種類があり、隣接する２つの光透過
部の位相差を交互に１８０°設けることで形成されるレ
ベンソン型が特に知られている。
が成されてきている。その一つの手法として位相シフト
法がある。この手法では、光透過部に部分的に位相反転
層を設け、隣接するパターンからの光の回折の影響を除
去し、パターン精度の向上を図るものである。この位相
シフト法にも幾つか種類があり、隣接する２つの光透過
部の位相差を交互に１８０°設けることで形成されるレ
ベンソン型が特に知られている。
【０００５】しかし、レベンソン型の位相シフト法で
は、パターンが３つ以上隣接する場合には効果を発揮す
ることが難しい。即ち、２つのパターンの光位相差を１
８０°とした場合、もう一つのパターンは先の２つのパ
ターンのうち一方と同位相となり、その結果、位相差１
８０°のパターン同志は解像するが、位相差０°のパタ
ーン同志では非解像となるという問題点がある。この問
題を解決するためには、デバイス設計を根本から見直す
必要があり、直ちに実用化するのにかなりの困難を要す
る。
は、パターンが３つ以上隣接する場合には効果を発揮す
ることが難しい。即ち、２つのパターンの光位相差を１
８０°とした場合、もう一つのパターンは先の２つのパ
ターンのうち一方と同位相となり、その結果、位相差１
８０°のパターン同志は解像するが、位相差０°のパタ
ーン同志では非解像となるという問題点がある。この問
題を解決するためには、デバイス設計を根本から見直す
必要があり、直ちに実用化するのにかなりの困難を要す
る。
【０００６】一方、位相シフト法を用い、且つデバイス
設計変更を必要としない手法としてハーフトーン法があ
る。ハーフトーン位相シフト法の原理を図５に示す。ハ
ーフトーンマスクでは、透明基板５０上に形成されたマ
スクパターン５１は、半透明膜で形成される。この半透
明膜は、露光光を振幅透過率で１〜１６％透過し、且つ
透過部に対しマスクパターンを透過する光の位相差が１
８０±１０°以内となるように膜厚に調整したものであ
る。このようにすることで、マスクパターンエッジ部分
に相当するウエハ上の光強度を急峻にし、解像性を向上
させることを可能にしている。即ち、パターンエッジ部
分での光位相反転効果によりエッジ部分での急峻な像強
度（シフタエッジ作用）を得て、レジストパターンにつ
いて側壁角度が向上させている。
設計変更を必要としない手法としてハーフトーン法があ
る。ハーフトーン位相シフト法の原理を図５に示す。ハ
ーフトーンマスクでは、透明基板５０上に形成されたマ
スクパターン５１は、半透明膜で形成される。この半透
明膜は、露光光を振幅透過率で１〜１６％透過し、且つ
透過部に対しマスクパターンを透過する光の位相差が１
８０±１０°以内となるように膜厚に調整したものであ
る。このようにすることで、マスクパターンエッジ部分
に相当するウエハ上の光強度を急峻にし、解像性を向上
させることを可能にしている。即ち、パターンエッジ部
分での光位相反転効果によりエッジ部分での急峻な像強
度（シフタエッジ作用）を得て、レジストパターンにつ
いて側壁角度が向上させている。
【０００７】しかしながら、ハーフトーン位相シフト法
においては、エッジ部分の解像性能が向上する反面、マ
スクパターンが光を透過することに起因する現象が避け
られない。即ち、ポジ型レジストを用いた場合にはレジ
ストパターン中央部の膜減が生じ、ネガ型レジストを用
いた場合にはスペース部分での残膜が生じることが問題
となっていた。
においては、エッジ部分の解像性能が向上する反面、マ
スクパターンが光を透過することに起因する現象が避け
られない。即ち、ポジ型レジストを用いた場合にはレジ
ストパターン中央部の膜減が生じ、ネガ型レジストを用
いた場合にはスペース部分での残膜が生じることが問題
となっていた。
【０００８】図６にポジレジストを用いて作成した大面
積パターンについて、通常のＣｒマスクで露光を行った
場合のパターン形状（ａ）と、ハーフトーン位相シフト
法により露光を行った場合のパターン形状（ｂ）を示
す。ハーフトーンマスクでは暗部において微量の光を透
過させるため、比較的大きなパターンでは、（ｂ）で示
すようにパターン中央部で膜減が生じる。
積パターンについて、通常のＣｒマスクで露光を行った
場合のパターン形状（ａ）と、ハーフトーン位相シフト
法により露光を行った場合のパターン形状（ｂ）を示
す。ハーフトーンマスクでは暗部において微量の光を透
過させるため、比較的大きなパターンでは、（ｂ）で示
すようにパターン中央部で膜減が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のハ
ーフトーン位相シフト法では、遮光部分にある程度の透
過性を持たせた半透明膜を用いることで、レジストパタ
ーンについて側壁角度が向上する反面、マスクパターン
が光を透過することに起因する現象、特にポジ型レジス
トを用いた場合にレジストパターン中央部の膜減が生じ
ることが問題となっていた。
ーフトーン位相シフト法では、遮光部分にある程度の透
過性を持たせた半透明膜を用いることで、レジストパタ
ーンについて側壁角度が向上する反面、マスクパターン
が光を透過することに起因する現象、特にポジ型レジス
トを用いた場合にレジストパターン中央部の膜減が生じ
ることが問題となっていた。
【００１０】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ハーフトーン位相シフ
ト法を用いた場合においても、レジストパターン中央部
の膜減を抑制することができ、良好なレジストパターン
を形成することのできるパターン形成方法を提供するこ
とにある。
ので、その目的とするところは、ハーフトーン位相シフ
ト法を用いた場合においても、レジストパターン中央部
の膜減を抑制することができ、良好なレジストパターン
を形成することのできるパターン形成方法を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、露光量
に対するコントラストの高いポジ型レジストを用いるこ
とにより、ハーフトーン位相シフト法で問題となってい
るレジストパターン中央部の膜減が生じるという現象を
防止することにある。
に対するコントラストの高いポジ型レジストを用いるこ
とにより、ハーフトーン位相シフト法で問題となってい
るレジストパターン中央部の膜減が生じるという現象を
防止することにある。
【００１２】即ち本発明（請求項１）は、透光性基板上
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用い
て、半導体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光
・現像を行い所望のパターンを作成するパターン形成方
法において、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所
望寸法通りに解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに
該当する部分の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与え
た時、マスクパターンの中心部で得られる最大光強度を
Ｅ′とし、この光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂
膜全面に照射した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必
要とされる残膜率以上を維持するポジ型レジストを用い
るようにした方法である。
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用い
て、半導体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光
・現像を行い所望のパターンを作成するパターン形成方
法において、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所
望寸法通りに解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに
該当する部分の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与え
た時、マスクパターンの中心部で得られる最大光強度を
Ｅ′とし、この光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂
膜全面に照射した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必
要とされる残膜率以上を維持するポジ型レジストを用い
るようにした方法である。
【００１３】また本発明（請求項２）は、透光性基板上
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用
い、光学系によって均一化された光源の面又は二次光源
の半径Ｌに対し、０＜ｄ＜Ｌの関係を満たす中心より半
径ｄの部分を暗部として形成した輪帯照明により、半導
体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光・現像を
行い所望のパターンを形成するパターン形成方法におい
て、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通
りに解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに該当する
部分の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与えた時、マ
スクパターンの中心部で得られる最大光強度をＥ′と
し、この光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面
に照射した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必要とさ
れる残膜率以上を維持するポジ型レジストを用いるよう
にした方法である。
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用
い、光学系によって均一化された光源の面又は二次光源
の半径Ｌに対し、０＜ｄ＜Ｌの関係を満たす中心より半
径ｄの部分を暗部として形成した輪帯照明により、半導
体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光・現像を
行い所望のパターンを形成するパターン形成方法におい
て、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通
りに解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに該当する
部分の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与えた時、マ
スクパターンの中心部で得られる最大光強度をＥ′と
し、この光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面
に照射した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必要とさ
れる残膜率以上を維持するポジ型レジストを用いるよう
にした方法である。
【００１４】ここで、ポジ型レジストの露光量に対する
コントラストを向上させるには、例えば、レジスト中に
おける低分子量の樹脂組成比を大きくすることにより実
現される。
コントラストを向上させるには、例えば、レジスト中に
おける低分子量の樹脂組成比を大きくすることにより実
現される。
【００１５】
【作用】図３に、ハーフトーンマスク基板と、これを用
いてライン＆スペースのパターンを露光した際の像強度
分布を示す。ハーフトーンマスク基板は、石英基板３０
上に半透明膜のパターン３１を形成して構成されてい
る。ハーフトーンマスクと像強度分布を比較すると、本
来遮光すべき３１で像強度を持っていることが分かる。
レジストパターンをマスクに対し寸法精度良く加工する
ためには、半透明膜３１のエッジに相当する部分の像強
度Ｉｅに相当する光強度Ｅを与えれば良い。このとき、
遮光すべき部分の中心の像強度Ｉｄに相当する光強度
Ｅ′は Ｅ′＝Ｅ×Ｉｄ／Ｉｅ … (1)
いてライン＆スペースのパターンを露光した際の像強度
分布を示す。ハーフトーンマスク基板は、石英基板３０
上に半透明膜のパターン３１を形成して構成されてい
る。ハーフトーンマスクと像強度分布を比較すると、本
来遮光すべき３１で像強度を持っていることが分かる。
レジストパターンをマスクに対し寸法精度良く加工する
ためには、半透明膜３１のエッジに相当する部分の像強
度Ｉｅに相当する光強度Ｅを与えれば良い。このとき、
遮光すべき部分の中心の像強度Ｉｄに相当する光強度
Ｅ′は Ｅ′＝Ｅ×Ｉｄ／Ｉｅ … (1)
【００１６】で表される。ハーフトーンマスク基板を用
いて露光を行い、その際ポジ型レジストパターンの残膜
率が所望量以上であるためには、先に示した光強度Ｅ′
においてレジストの残膜率Ｔ′が所望の残膜率Ｔ以上で
あることが必要である。この目安として、光強度Ｅ′に
おけるレジストの残膜率Ｔ′を用いて (2)式で表される
γ特性で使用するレジストを選択するのが望ましく、こ
のγ特性が (3)式の如く所望の残膜率Ｔで表される関係
式を満たすようなレジストを用いなくてはならない。 γ＝Ｔ′／log 10（Ｅ／Ｅ′） … (2) γ＝Ｔ′／log 10（Ｅ／Ｅ′）≧Ｔ／log 10（Ｅ／Ｅ′）＝γ′… （３）
いて露光を行い、その際ポジ型レジストパターンの残膜
率が所望量以上であるためには、先に示した光強度Ｅ′
においてレジストの残膜率Ｔ′が所望の残膜率Ｔ以上で
あることが必要である。この目安として、光強度Ｅ′に
おけるレジストの残膜率Ｔ′を用いて (2)式で表される
γ特性で使用するレジストを選択するのが望ましく、こ
のγ特性が (3)式の如く所望の残膜率Ｔで表される関係
式を満たすようなレジストを用いなくてはならない。 γ＝Ｔ′／log 10（Ｅ／Ｅ′） … (2) γ＝Ｔ′／log 10（Ｅ／Ｅ′）≧Ｔ／log 10（Ｅ／Ｅ′）＝γ′… （３）
【００１７】例として、図４に感度特性を示した２種類
のポジレジストについて比較する。いま、残膜率の要求
として９０％以上必要であるとする。また、Ｅ′＝０．
５Ｅの関係があったとする。このとき、Ｔ／ｌｏｇ
１０（Ｅ／Ｅ′）＝３．０である。第１のレジスト４１
ではＩｅに相当する露光量Ｅを与えた場合、露光量Ｅ′
で残膜率１００％を維持しており (2)式で得られるγ値
は３．３で、３．０と比較し大きな値を取る。この場
合、例えマスク部分で光強度を有していても、前記図６
（ａ）に示すような膜減が無い良好なレジストパターン
が得られる。しかし、第２のレジスト４２の場合には露
光量Ｅ′で残膜率が７０％しか維持できない。実際、こ
のレジストのγ特性は２．３と、３．０に比較して小さ
く、この場合は前記図６（ｂ）に示すようなパターン中
央で膜減が生じたレジストパターンとなってしまう。こ
のようにハーフトーンマスクを用いた露光を行う場合、
レジストの選択が重要で、所望のパターンを寸法精度良
く加工する露光量Ｅを与えた場合、(1) 式で示される露
光量Ｅ′を与えても残膜率を維持できるレジストを用い
ることが必要である。
のポジレジストについて比較する。いま、残膜率の要求
として９０％以上必要であるとする。また、Ｅ′＝０．
５Ｅの関係があったとする。このとき、Ｔ／ｌｏｇ
１０（Ｅ／Ｅ′）＝３．０である。第１のレジスト４１
ではＩｅに相当する露光量Ｅを与えた場合、露光量Ｅ′
で残膜率１００％を維持しており (2)式で得られるγ値
は３．３で、３．０と比較し大きな値を取る。この場
合、例えマスク部分で光強度を有していても、前記図６
（ａ）に示すような膜減が無い良好なレジストパターン
が得られる。しかし、第２のレジスト４２の場合には露
光量Ｅ′で残膜率が７０％しか維持できない。実際、こ
のレジストのγ特性は２．３と、３．０に比較して小さ
く、この場合は前記図６（ｂ）に示すようなパターン中
央で膜減が生じたレジストパターンとなってしまう。こ
のようにハーフトーンマスクを用いた露光を行う場合、
レジストの選択が重要で、所望のパターンを寸法精度良
く加工する露光量Ｅを与えた場合、(1) 式で示される露
光量Ｅ′を与えても残膜率を維持できるレジストを用い
ることが必要である。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
説明する。
【００１９】図１は、本発明の一実施例方法に使用した
投影露光装置を示す概略構成図である。光源のランプと
しては、水銀灯のｇ線４３６ｎｍ，ｈ線４０５ｎｍ，ｉ
線３６５ｎｍなどの他、エキシマレーザー露光（ＫｒＦ
等）が用いられている。そして、それらは照射均一性を
高めるためにオプチカルインテグレータ（はえの目レン
ズ）等を含んだ光学系により、均一化された光となる。
図１は、上記光学系を通過後の光束を示している。図中
１は均一化された光線（２次光源）、２，３は開口絞
り、４は２次光源照射光学系、５は投影光学系、６はマ
スク、７はウェハを示している。
投影露光装置を示す概略構成図である。光源のランプと
しては、水銀灯のｇ線４３６ｎｍ，ｈ線４０５ｎｍ，ｉ
線３６５ｎｍなどの他、エキシマレーザー露光（ＫｒＦ
等）が用いられている。そして、それらは照射均一性を
高めるためにオプチカルインテグレータ（はえの目レン
ズ）等を含んだ光学系により、均一化された光となる。
図１は、上記光学系を通過後の光束を示している。図中
１は均一化された光線（２次光源）、２，３は開口絞
り、４は２次光源照射光学系、５は投影光学系、６はマ
スク、７はウェハを示している。
【００２０】このような縮小投影露光装置においては、
パターンの形成特性（解像度，焦点深度など）は、投影
光学系５のＮＡ（ＮＡ＝ｓｉｎθ）と照明光のコヒーレ
ンシイσ（σ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎδ）で決定される。Ｎ
Ａが大きい程、解像度は上がる一方、焦点深度は減少す
る。また、コヒーレンシイσ値が小さくなると、パター
ンの淵が強調されるため、断面形状は側壁が垂直に近づ
いて良好なパターン形状となるが、細かいパターンでの
解像性が悪くなり解像し得る焦点範囲が狭くなる。逆
に、σ値が大きいと細かいパターンでの解像性、解像し
得る焦点範囲が若干良くなるが、パターン断面の側壁傾
斜が緩く、厚いレジストの場合、断面形状は台形ないし
三角形となる。このため、比較的バランスのとれたσ値
として、σ＝０．５〜０．７に固定設定されている。σ
値を設定するには２次光源１の光源面の大きさを決めれ
ば良いため、一般に２次光源１の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り２を置いている。
パターンの形成特性（解像度，焦点深度など）は、投影
光学系５のＮＡ（ＮＡ＝ｓｉｎθ）と照明光のコヒーレ
ンシイσ（σ＝ｓｉｎφ／ｓｉｎδ）で決定される。Ｎ
Ａが大きい程、解像度は上がる一方、焦点深度は減少す
る。また、コヒーレンシイσ値が小さくなると、パター
ンの淵が強調されるため、断面形状は側壁が垂直に近づ
いて良好なパターン形状となるが、細かいパターンでの
解像性が悪くなり解像し得る焦点範囲が狭くなる。逆
に、σ値が大きいと細かいパターンでの解像性、解像し
得る焦点範囲が若干良くなるが、パターン断面の側壁傾
斜が緩く、厚いレジストの場合、断面形状は台形ないし
三角形となる。このため、比較的バランスのとれたσ値
として、σ＝０．５〜０．７に固定設定されている。σ
値を設定するには２次光源１の光源面の大きさを決めれ
ば良いため、一般に２次光源１の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り２を置いている。
【００２１】図２は、本発明の第１の実施例に係わるレ
ジストパターン形成工程を示す断面図である。投影露光
用マスク（ハーフトーンマスク）６は、図２（ａ）に示
すように、ＳｉＯ2 基板（透明基板）２０上にＳｉ膜
（半透明膜）のパターン２１を形成したものである。具
体的には、ＳｉＯ2 基板２０上にＳｉ膜２１を膜厚６１
ｎｍに制御しスパッタにより形成し、これに電子線用レ
ジスト（ＳＡＬ６０１）を膜厚０．５μｍで形成し、更
にその上に塗布性有機導電膜を塗布し、これに対し電子
線で露光を行い、現像してレジストパターンを形成し
た。さらに、このレジストをマスクにＳｉ膜２１をケミ
カルドライエッチング（ＣＤＥ）により不要部分のＳｉ
を除去して作成した。このとき形成されたＳｉ膜の水銀
ランプのｇ線に対する屈折率ｎ＝４．５７で、光透過部
に対する位相差１８０°、振幅透過率１５％を満足して
いる。
ジストパターン形成工程を示す断面図である。投影露光
用マスク（ハーフトーンマスク）６は、図２（ａ）に示
すように、ＳｉＯ2 基板（透明基板）２０上にＳｉ膜
（半透明膜）のパターン２１を形成したものである。具
体的には、ＳｉＯ2 基板２０上にＳｉ膜２１を膜厚６１
ｎｍに制御しスパッタにより形成し、これに電子線用レ
ジスト（ＳＡＬ６０１）を膜厚０．５μｍで形成し、更
にその上に塗布性有機導電膜を塗布し、これに対し電子
線で露光を行い、現像してレジストパターンを形成し
た。さらに、このレジストをマスクにＳｉ膜２１をケミ
カルドライエッチング（ＣＤＥ）により不要部分のＳｉ
を除去して作成した。このとき形成されたＳｉ膜の水銀
ランプのｇ線に対する屈折率ｎ＝４．５７で、光透過部
に対する位相差１８０°、振幅透過率１５％を満足して
いる。
【００２２】このマスクを用い所望の０．６μｍパター
ンを精度良く加工するための露光量Ｅを与えた場合、こ
のときのハーフトーンマスクに相当する大面積部分の中
心部の最大光強度は０．５９Ｅに相当することを確認し
た。また、大面積パターンの残膜特性として９０％以上
を必要とした。
ンを精度良く加工するための露光量Ｅを与えた場合、こ
のときのハーフトーンマスクに相当する大面積部分の中
心部の最大光強度は０．５９Ｅに相当することを確認し
た。また、大面積パターンの残膜特性として９０％以上
を必要とした。
【００２３】この投影露光用マスクを用い、開口数ＮＡ
＝０．５４、コヒーレンスファクターσ＝０．５のｇ線
用露光装置を用いて露光を行った。なお、感光性樹脂膜
は、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板２２上にクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
ト２３を１．３μｍで形成し、９０℃，５分のベイキン
グを行ったものである。ここで用いたポジ型レジスト
は、初期膜厚を１に規格化し、前記 (2)式で定義される
γ′特性３．９２を大きく上回る５．２のものを用い
た。
＝０．５４、コヒーレンスファクターσ＝０．５のｇ線
用露光装置を用いて露光を行った。なお、感光性樹脂膜
は、図２（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板２２上にクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
ト２３を１．３μｍで形成し、９０℃，５分のベイキン
グを行ったものである。ここで用いたポジ型レジスト
は、初期膜厚を１に規格化し、前記 (2)式で定義される
γ′特性３．９２を大きく上回る５．２のものを用い
た。
【００２４】次いで、前記の投影露光用マスクを用い
て、図２（ｃ）に示すように、ポジ型レジスト２３を露
光した。ここで、２５は本来の露光領域、２６は本来遮
光すべきであるが露光された領域を示す。次いで、テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）
２．３８％溶液で５０秒の現像を行い、図２（ｄ）に示
すようにレジストパターン２７を形成した。
て、図２（ｃ）に示すように、ポジ型レジスト２３を露
光した。ここで、２５は本来の露光領域、２６は本来遮
光すべきであるが露光された領域を示す。次いで、テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）
２．３８％溶液で５０秒の現像を行い、図２（ｄ）に示
すようにレジストパターン２７を形成した。
【００２５】なお、本手法において現像前に１１０℃，
１分のベイキングを更に行っても効果的である。以上の
工程により、０．６μｍパターンがフォーカスマージン
2.1μｍで精度良く解像され、このとき大面積パターン
の残膜率も９５％を維持していた。
１分のベイキングを更に行っても効果的である。以上の
工程により、０．６μｍパターンがフォーカスマージン
2.1μｍで精度良く解像され、このとき大面積パターン
の残膜率も９５％を維持していた。
【００２６】本実施例で用いたハーフトーンマスクと、
更に輪帯照明を併用した実験を次に行った。輪帯照明
は、蠅の目レンズ群の直径Ｌに対し、中心より半径ｄ＝
0.65Ｌを遮蔽して行った。輪帯照明とハーフトーンマス
クを組み合わせた場合、０．６μｍパターンがフォーカ
スマージン２．６μｍで解像した。
更に輪帯照明を併用した実験を次に行った。輪帯照明
は、蠅の目レンズ群の直径Ｌに対し、中心より半径ｄ＝
0.65Ｌを遮蔽して行った。輪帯照明とハーフトーンマス
クを組み合わせた場合、０．６μｍパターンがフォーカ
スマージン２．６μｍで解像した。
【００２７】このように本実施例によれば、前述した
(3)式を満足するポジ型レジストを選択して用いること
により、ハーフトーン位相シフト法で問題となるレジス
トパターン中央部の膜減が生じるという現象を防止する
ことができる。従って、良好なレジストパターンを形成
することができ、その後のパターン加工の精度向上をは
かることが可能となる。
(3)式を満足するポジ型レジストを選択して用いること
により、ハーフトーン位相シフト法で問題となるレジス
トパターン中央部の膜減が生じるという現象を防止する
ことができる。従って、良好なレジストパターンを形成
することができ、その後のパターン加工の精度向上をは
かることが可能となる。
【００２８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、感光性樹脂としてクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
トレジストを用いたが、これに限らず露光量に対するコ
ントラストが高く、前記 (3)式を満足するレジストであ
れば用いることが可能である。また、通常のレジストに
おいても、その低分子量の樹脂組成比を大きくすること
により (3)式を満足させることが可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
るものではない。実施例では、感光性樹脂としてクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
トレジストを用いたが、これに限らず露光量に対するコ
ントラストが高く、前記 (3)式を満足するレジストであ
れば用いることが可能である。また、通常のレジストに
おいても、その低分子量の樹脂組成比を大きくすること
により (3)式を満足させることが可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光量に対するコントラストの高いポジ型レジストを用い
ることにより、ハーフトーン位相シフト法を用いた場合
に問題となるレジストパターン中央部の膜減を抑制する
ことができ、良好なレジストパターンを形成することが
可能となる。また本発明は、ハーフトーンマスクに輪帯
照明露光を組み合わせた場合にも有効である。
光量に対するコントラストの高いポジ型レジストを用い
ることにより、ハーフトーン位相シフト法を用いた場合
に問題となるレジストパターン中央部の膜減を抑制する
ことができ、良好なレジストパターンを形成することが
可能となる。また本発明は、ハーフトーンマスクに輪帯
照明露光を組み合わせた場合にも有効である。
【図１】本発明の一実施例方法に使用した投影露光装置
を示す概略構成図、
を示す概略構成図、
【図２】本発明の一実施例に係わるレジストパターン形
成工程を示す断面図、
成工程を示す断面図、
【図３】ハーフトーンマスク基板と像強度分布との関係
を示す図、
を示す図、
【図４】２種類のポジ型レジストの感度特性を示す図、
【図５】ハーフトーン位相シフト法の原理を説明するた
めの図、
めの図、
【図６】ハーフトーン位相シフト法の問題点を説明する
ための図。
ための図。
１…２次光源、 ２，３…開口絞り、 ４…２次光源照射光学系、 ５…投影光学系、 ６…マスク、 ７…ウェハ、 ２０，３０…ＳｉＯ2 基板（透明基板）、 ２１，３１…Ｓｉ膜（半透明膜）、 ２２…Ｓｉ基板、 ２３…ポジ型レジスト、 ２５，２６…露光領域、 ２７…レジストパターン、 ４１…第１のレジストを用いて得られるレジストパター
ン、 ４２…第２のレジストを用いて得られるレジストパター
ン。
ン、 ４２…第２のレジストを用いて得られるレジストパター
ン。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６８
Claims (2)
- 【請求項１】透光性基板上に、透過光に対して光学的な
位相差を与える半透明材料からなるマスクパターンを形
成した露光用マスクを用いて、半導体基板上に形成され
た感光性樹脂膜に対し露光・現像を行い所望のパターン
を作成するパターン形成方法において、 感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通りに
解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに該当する部分
の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与えた時、マスク
パターンの中心部で得られる最大光強度をＥ′とし、こ
の光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面に照射
した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必要とされる残
膜率以上を維持するポジ型レジストを用いたことを特徴
とするパターン形成方法。 - 【請求項２】透光性基板上に、透過光に対して光学的な
位相差を与える半透明材料からなるマスクパターンを形
成した露光用マスクを用い、光学系によって均一化され
た光源の面又は二次光源の半径Ｌに対し、０＜ｄ＜Ｌの
関係を満たす中心より半径ｄの部分を暗部として形成し
た輪帯照明により、半導体基板上に形成された感光性樹
脂膜に対し露光・現像を行い所望のパターンを形成する
パターン形成方法において、 感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通りに
解像する光強度Ｉｃ（このときのエッジに該当する部分
の像強度Ｉｅに相当する光強度Ｅ）を与えた時、マスク
パターンの中心部で得られる最大光強度をＥ′とし、こ
の光強度Ｅ′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面に照射
した場合に残膜率が感光性樹脂膜として必要とされる残
膜率以上を維持するポジ型レジストを用いたことを特徴
とするパターン形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP767592A JP3110122B2 (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | パターン形成方法 |
| KR1019920019001A KR950004968B1 (ko) | 1991-10-15 | 1992-10-15 | 투영노광 장치 |
| US08/411,844 US5621498A (en) | 1991-10-15 | 1995-03-28 | Projection exposure apparatus |
| US08/467,600 US5707501A (en) | 1991-10-15 | 1995-06-06 | Filter manufacturing apparatus |
| US08/468,327 US5627626A (en) | 1902-01-20 | 1995-06-06 | Projectin exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP767592A JP3110122B2 (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05197144A JPH05197144A (ja) | 1993-08-06 |
| JP3110122B2 true JP3110122B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=11672374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP767592A Expired - Lifetime JP3110122B2 (ja) | 1902-01-20 | 1992-01-20 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3110122B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103235450B (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-02 | 合肥京东方光电科技有限公司 | 显示面板及其制备方法、掩膜板及其制备方法、显示装置 |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP767592A patent/JP3110122B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05197144A (ja) | 1993-08-06 |
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