JPH01134917A - パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は高精度化が図られるパターンの形成方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

近年、半導体装置の進歩はめざましく、高集積化・高密
度化が進むにつれてその中に形成される回路パターンも
ますます微細化されている０さらに、高信頼度化・高性
能化への要求も強く、その実現のために製造プロセスの
最適化をはじめ、形成パターンの高精度化等が不可欠と
なっている。

第５図は従来のパターンの形成方法を示す図である。図
において、（１）はシリコン単結晶等よシなる半導体基
板（以下、基板と称す）　、（２）はこの基板（１）上
に被着されるポジ型のレジスト、（３）はこのレジスト
（２）に転写された未露光部（３＆）と露光部（３ｂ）
、感光部（３Ｃ）とからなる転写パターン、（４）は石
英等よりなるマスク基板（４＆）上に遮光部（４ｂ）と
透光部（４０）とからなる所要パターンが形成されたフ
ォトマスク、（５）ハこのフォトマスク（４）のマスク
基板（４＆）側よシ照射される紫外光等による光照射、
（６）は上記基板（１）上に形成されたレジストパター
ンである。

このよう表構成によシ得られるレジストパターン（６）
は、大略、次のような形成工程を経る。

まず、基板（１）の−主面上にポジ型のレジスト（２）
をスピン塗布し、所定膜厚に被着形成させる。次いで、
所要パターンが形成されたフォトマスク（４）を、例え
は反射投影型の露光装置に供給して所定位置に位置決め
し、また、上記基板（１）を上記露光装置に供給して所
定位置に位置決めする。このとき、上記フォトマスク（
４）、基板（１）はそれぞれの所要パターン、レジスト
（２）が対向する状態に配置される。続いて、上記フォ
トマスク（４）のマスク基板（４ａ）側よシ所定強度に
設定された、例えＩｄ５００〜４５０ｎｍの波長の紫外
光による光照射（５）を行い、上記フォトマスク（４）
上の所要パターンを上記基板（１）上のレジスト（２）
に転写させる。これによシ、上記レジスト（２）中に未
露光部（３ａ）と露光部（３ｂ）　、感光部（３０）と
からなる転写パターン（３）が形成される（第５図（＆
））。

ここで、この転写パターン（３）の形成状態を第６図を
用−てさらに詳述する。上記フォトマスク（４）のマス
ク基板（４ａ）側より光照射（５）されると、上記フォ
トマスク（４）Ｋおける遮光部（４ｂ）では光は遮光さ
れるが、透光部（４ｏ）では光は通過して上記レジスト
（２）に達し、該当領域を露光する０この露光によって
上記レジスト（２）の該当領域では光分解反応が起こシ
、現像液に易溶性となる。ところで、上記透光部（４ｃ
）を通過した上記レジスト（２）に入射する光の強度分
布プロファイル（７）は同図に示されるように、上記透
光部（４ｃ）の中心部で大きく、遮光部（４ｂ）側に向
って次第に小さくなる特性となる。

また、上記遮光部（４ｂ）の端部では光の回折現象等の
影響によシ上記遮光部（４ｂ）の端部よシ内側に入った
領域においても所定光強度を有するものとなる。そのた
め、上記レジスト（２）に上記フォトマスク（４）の所
要パターンが転写される際に、通常、透光部（４ｃ）と
同一寸法となる現想的な形状（８）に対して、上記入射
光の光強度プロファイル（７）に対応して上記遮光部（
４ｂ）に相対する未露光部となるべき領域の一部も露光
されて感光部（３０）とな夛、その実際の形状（９）は
上記透光部（４ｏ）に相対する領域から上記遮光部（４
ｂ）に相対する領域に向けて緩く傾斜する境界面で分け
られる形状のものとなる。このように、フォトマスク（
４）を介した光照、射（５）によってレジスト（２）中
に上記断面形状の転写パターン（３）が形成される〇 次に、アルカリ水溶液等による現像液によシ上記基板（
１）を現像処理し、不要部を除去する。これによシ、上
記現像液に対する溶解度の差によって一部６図に示すよ
うに照射光が必要量当った露光部（３ｂ）と感光部（３
ｃ）とが容易に溶解し、実際の形状（９）に沿った領域
のレジスト（２）が選択的に除去される。この後、上記
基板（１）上には上記レジスト（２）の未露光部（３ａ
）が残存し、上記基板（１）との界面から緩やかに傾斜
する側壁面となる断面形状のレジストパターン（６）が
形成される（第５図（ｂ））。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のパターンの形成方法は以上のようであシ、フォト
マスク（４）上の所要パターンを基板（１）上に被着さ
れたポジ型のレジスト（２）に光照射（５）を行って、
上記レジスト（２）中に転写パターン（３）を形成させ
るものである＠そのため、この転写パターン（３）は転
写の際の照射光の回折等の影響を受けて、上記フォトマ
スク（４）の透光部（４ｏ）周辺の、遮光部（４１））
　Ｋ相対する上記レジスト（２）の未露光部（３ａ）と
なるべき領域の一部までが露光されて感光部（３ｏ）と
なってしまうものである。従って、上記透光部（４ｏ）
と相対する上記レジスト（２）の−主面には、上記透光
部（４ｏ）の寸法よシも大きい領域にわたって露光部（
３′ｂ）および感光部（３ｏ）が形成されてしまう。ま
た、上記未露光部（３ａ）と露光部（３ｂ）　ｓ感光部
（３ｃ）との境界は、上記基板（１）の−主面から上記
レジスト（２）の−主面にかけて上記遮光Ｔｈ（４ｂ）
と対向する上記未露光部（３ａ）の中央部側に向かって
緩やかに傾斜する傾斜部を有するものとなってしまう。

このように形成された転写パターン（３）に次工程の現
像処理が施されて上記レジスト（２）の露光部（３ｂ）
、感光部（３ｃ）が選択的に溶解除去され、上記基板（
１）上に未露光部（３＆）が残存された段階では、その
レジストパターン（６）はその断面形状が、頂上部で丸
みを有し、上記基板（１）の−主面にかけて緩やかに傾
斜する側壁部を有するものとなる。このようなレジスト
パターン（６）は、さらに微細なパターン形成の際に解
像が困難になったシ、また、このレジストパターン（６
）をマスクとして反応性イオンエツチング等によって下
地を加工する際に、第１図に示すようにエツチング前の
レジストパターンの外形（６＆）がエツチング終了時に
はエツチング後のレジストパターンの外形（６ｂ）にま
で後退してしまい、全滅＃）ｉｔｗｌが大きく、下地が
所望寸法よシ極めて小さい寸法に加工されてしまうこと
になる。このようなことからパターンの高精度化が阻害
されてしまうという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するために表され
たもので、所望断面形状のパターンに形成されて高精度
化が図られるパターンの形成方法を得ることを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明におけるパターンの形成方法は、所要パターン
が形成された第１のマスクを介して第１の照射を行い、
半導体基板の一主面上に被着されたレジストに上記パタ
ーンを転写させる第１工程と、上記パターンの遮光部と
透光部とは逆のパターンであって、その透光部が上記遮
光部を含す大きさに形成されたパターンを有する第２の
マスクを介して第２の照射を行い、上記第２のマスクの
パターンに応じて上記レジストの一主面から所定深さに
わたる硬化層を形成させる第２工程とを備えている。

〔作用〕

この発明における第２の照射は、レジストに照射されて
硬化反応を生じせしめるものであって、第１の照射によ
って上記レジスト中に形成された転写パターンの未露光
部とその周辺の上記第１の照射を受けた領域の一部とに
照射されて、レジストパターンとなるべき領域にその一
主面から所定深さにわたる硬化層を形成させる。この硬
化層は非溶解性となシ、溶解除去の際に上記レジストパ
ターンとなるべき領域を所望断面形状に保持させる機能
を有する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する＠なお
、従来のものと同一、又は相当部分は、同一符号を付し
てその説明を省略する。第１図はこの発明の一実施例に
よるパターンの形成方法を示す図である。図において、
αｐは基板（１）上に被着された、例えはポジ型のレジ
スト（２）に形成される未露光部（ＩＩＩＬ）　、露光
部（１１１））からなる転写パターン、口は石英等よシ
なるマスク基板（１２−）上に遮光部（１２’ｂ）　、
透光部（１２ａ）からなる所要パターンが形成された第
１のマスク、０は上記基板（１）と第１のマスク（２）
とが対向配置された状態で上記マスク基板（１２ａ）側
より照射される、例えば３００〜４５０ｎｍの波長の紫
外光による第１の照射、α４は上記未露光部（ｌ１ｍ）
とその周辺の露光部（１１１３）の−部とを含む領域に
形成された第１の硬化層である。

（至）は上記第１のマスク（２）に形成されたパターン
と同じ形状を有し、その遮光部（１ｚｂ）と透光部（１
２Ｃ）とに対応する部分がそれぞれ反転されて透光部（
１５ｏ）と遮光部（１５′ｂ）とになるパターンが形成
された第２のマスクであシ、この場合、上記第１のマス
ク＠における遮光部（１２ｂ）、透光部（１２Ｃ）とそ
れぞれ対応する第２のマスク（２）における透光部（１
５ａ）　、遮光部（１５’ｂ）とがほぼ同じ寸法の幅に
形成されている。ωは上記マスク基板（１５ａ）側よシ
照射される短波長紫外光、例えば２００〜３００ｍｍの
波長の遠紫外光等による第２の照射、αηは上記基板（
１）の−主面上に形成されたレジストパターンである。

このような構成によシ得られるレジストパターン（ロ）
は、大略、次のような形成工程を終る。

すなわち、まず、基板（１＞の−主面上に、この場合、
ポジ型のレジスト（２）をスピン塗布し、所定膜厚に被
着形成させる。この後、上記基板（１）　、　第１のマ
スク０を、例えば反射投影型の露光装置に供給し、上記
基板（１）上のレジスト（２）面と上記第１のマスク（
２）上のパターン形成面とが対向するように配置し、そ
れぞれ所定の位置で位置決めする。しかる後に、上記第
１のマスク（２）のマスク基板（１２ａ）側よシ所定強
度による第１の照射０を行うと、上記第１のマスク０上
の所要パターンが上記レジスト（２）に転写される０こ
のとき、上記所要パターンにおける透光部（１２ｏ）を
通過した照射光は上記レジスト（２）の該当領域を露光
して露光部（ｌｌｂ）となシ、遮光部（ｌａｂ）では照
射光は遮光されて上記レジスト（２）の該当領域は未露
光部（１１＆）となるが、上記未露光部（１１−）の上
方周辺部では上記遮光部（ｘｚｂ）の端部における回折
等の影響によって本来未露光部（１１＆）となるべきと
ころまでが露光されて露光部（１１１））領域となって
いる。つまシ、この段階では第６図における実際の形状
（９）に示したと同じような境界となる露光部（ｌｉｔ
））と未露光部（１１ａ）との転写パターン０が形成さ
れる（＄１図（＆））。

次に、上記第１のマスク■に替えて第２のマスク（２）
を露光装置に供給し、所定位置に配置させて位置決めを
行う。続いて、上記第２のマスク（２）のマスク基板（
１５＆）側よシ所定強度による第２の照射（２）を行い
、上記転写パターン００所定領域に照射させる。このと
き、上記第２のマスク（至）における遮光部（１５１）
）　、透光部（１５０）が上記第１のマスクυにおける
遮光部（１ｚｂ）　、透光部（１２０）とそれぞれ反転
されたパターンに形成されているため、上記第２の照射
（至）による透光部（１５ｏ）からの通過光は上記未露
光部（１工ａ）に照射されるとともに、第１のマスクロ
の遮光部（１２ｂ）に対応し、本来未露光部（ｌ１ｍ）
となるべき領域で、露光部（ｌｌｂ）となってしまった
上記未露光部（１１＆）の周辺領域にも照射されること
による０これによって、それら領域の上記レジスト（２
）では硬化反応が起こシ、それら−主面から所定深さに
わたって第１の硬化層α４が形成される（第１図（ｂ）
）。

次に、アルカリ水溶液等の現像液によシ上記レジスト（
２）を現像処理すると、上記露光部（ｌｌｂ）と上記第
１の硬化層α４．未露光部（ｌｌａ）との溶解度の差に
よって、上記露光部（ｌｌ’ｂ　）が容易に溶解除去さ
れ、上記硬化層（２）、未露光部（１１＆）は残存する
。これによシ、上記基板（１）上に上記硬化層α４゜未
露光部（１１−）からなる第１のレジストパターンαη
が形成されるものであシ、この第１のレジストパターン
αηはそのパターン寸法が上記第１のマスク（２）の遮
光部（１２ｂ）とほほ同じ寸法となるうえに、その側壁
部が上記基板（１）に対してほば垂直となシ、理想的な
形状（８）に近似し九ものとなって埴る（第１図（０）
）。

このようなレジストパターン面が形成されることは、高
精度なパターンが得られるうえにさらに微細化された際
にも充分解像に耐えつる形状となるばかシか、下地の加
工の際にも、第２図に示すように上記レジストパターン
面の全滅シ量Ｗ２も極めて小さく、その影響が抑制され
て高精度な加工が行われるものである。

第３図はこの発明による他の一実施例のパターンの形成
方法を示す図である。同図に示す方法が第１図に示す方
法と異なる点は以下の点である。

すなわち、第２のマスク師に替えて第３のマスクωを用
いるものであシ、第１のマスク（２）を介して第１の照
射■によってレジスト（２）中に形成された転写パター
ンＩに、第３のマスク翰を介して第２の照射ωを行い、
上記転写パターン０の未露光部（ｌｌ＆）の主面部に上
記第１のマスク＠の遮光部（１２ｂ）よシも大きい領域
にわたって硬化される第２の硬化層α９が形成される点
である。この際の上記第３のマスク翰は、その透光部（
２０ｏ）が上記第１のマスク■における遮光部（１２ｂ
　）よシも太き一寸法の幅に形成され、一方、その遮光
部（２０ｂ）が上記第１のマスク■における透光部（１
２０）よシも小さい寸法の幅に形成されたものである。

このような第３のマスク翰を用いて所定強度による第２
の照射（２）を行うと、上記第３のマスクωの透光部（
２０ｂ）に対応して、第３図（＆）に示すように第１の
マスク■から転写されて形成された転写パターン０の未
露光部（１１−）とその周辺領域の露光部（１１ｂ）と
に広く及ぶ範囲にわたって照射されるごとになシ、それ
ら領域のレジスト（２）が硬化反応を起こして主面から
所定深さにわたシ第２の硬化層が形成される（第３図（
ｂ））。この後、現像液によシ上記レジスト（２）を現
像処理すると、上記露光部（ｌｌｂ）が選択的に溶解除
去され、上記基板（１）上に、上には大きい寸法の幅の
第２の硬化層的と下には小さい寸法の幅の未露光部（ｌ
ｌａ）とからなる断面Ｔ字状の第２のレジストパターン
＠が形成される。この第２のレジストパターン（２）に
おいても、パターン幅が所定寸法に形成され、それぞれ
の側壁部が上記基板（１）に対してほぼ垂直に形成され
たものとなる。

第４図は上記第２のレジストパターン（２）を用いた、
例えば電極形成の例を示す図である。まず、第４図（、
）に示すように、真空蒸着法等によって第３図（０）で
得られた上記第２のレジストパターン（至）を被覆する
ように全面に電極となる導電膜−を所定膜厚に堆積させ
る。この後、す７トオ７して上記第２のレジストパター
ン（財）とその上の上記導電膜−とを選択的に除去する
と、第４図（ｂ）に示すように上記基板（１）上に上記
導電膜のの一部が残存し、電極が形成される。この場合
においても、得られた上記電極は、リフトオフの際にマ
スクとなった上記第２のレジストパターン（至）の寸法
精度が良いため、高精度なものとなる。

なお、上記一実施例の説明において、第２の照射ωとし
て遠紫外光を用い、その照射領域が硬化される場合を示
したが、硬化させる方法はこれに限定されるものでなく
、他の照射源によって硬化されるものであっても良い。

また、第１の照射０３．第２の照射（至）によるレジス
ト（２）へのパターン転写、硬化層の形成は、反射投影
型の露光装置を用いて行われる場合について説明したが
、これ以外の他の装置、例えば縮小投影型の露光装置等
を用いて行われる場合であっても良く、上記と同様の効
果を奏するものである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば第１のマスクを介して
第１の照射を行ってレジスト中に形成された転写パター
ンに、第２のマスクを介して第２の照射を行い、上記第
２のマスクのパターンに応じて上記レジストの一主面か
ら所定深さＫわたる硬化層を形成させるようになしたの
で、不要部を溶解除去して形成されるパターンは、所望
断面形状のものが得られて高精度化が図られる効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）〜（Ｃ）はこの発明の一実施例によるパタ
ーンの形成方法を示す図、第２図は第１図に示す方法に
よって形成されるパターンを用−た下地加工の状態を示
す図１、第３図（−）〜（０）はこの発明の他の一実施
例によるパターンの形成方法を示す図、第４図（−）　
（ｂ）は第３図に示す方法によって形成されるパターン
を用いた電極の形成工程を示す図、第５図（＆）　（ｂ
）は従来のパターンの形成方法を示す図、第６図はパタ
ーン転写の状態を模式的に示す図、第１図は第５図に示
す方法によって形成されるパターンを用いた下地加工の
状態を示す図である＠ 図において、（１）は基板、（２）はレジスト、α℃は
転写パターン、（ｌｌａ）は未露光部、（１１１））は
露光部、■は第１のマスク、（１２ｂ）は遮光部、（１
２ａ）は透光部、（至）は第１の照射、Ｃ１４は第１の
硬化層、（２）は第２のマスク、（１５ｂ）は遮光部、
（１５０）は透光部、■は第２の照射、αηは第１のレ
ジストパターン、α９は第２の硬化層、翰は第３のマス
ク、（ｓｏｂ）は遮光部、（２００）は透光部、（２）
は第２のレジストパターンである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所要パターンが形成された第１のマスクを介して
   第１の照射を行い、半導体基板の一主面上に被着された
   レジストに上記パターンを転写させる第１工程と、上記
   パターンの遮光部と透光部とは逆のパターンであつて、
   その透光部が上記遮光部を含む大きさに形成されたパタ
   ーンを有する第２のマスクを介して第２の照射を行い、
   上記第２のマスクのパターンに応じて上記レジストの一
   主面から所定深さにわたる硬化層を形成させる第２工程
   とを備えたパターンの形成方法。
2. （２）第２のマスクに有するパターンの透光部が、対応
   する第１のマスクに有するパターンの遮光部とほほ同じ
   寸法の幅に形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のパターンの形成方法。
3. （３）第２のマスクに有するパターンの透光部が対応す
   る第１のマスクに有するパターンの遮光部より大きい寸
   法の幅に形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のパターンの形成方法。