JPH0423312A - パターンの形成方法 - Google Patents
パターンの形成方法Info
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- phase shift
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Links
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Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
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。
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
本発明は、半導体製造工程のうちフォトリソグラフィ工
程におけるパターンの形成方法に関する。
程におけるパターンの形成方法に関する。
従来の技術
フォトリソグラフィ工程における縮小露光投影機を用い
た微細パターンの形成方法としては、例えば、次に示す
３つの方法がある。以下順次説明する。
た微細パターンの形成方法としては、例えば、次に示す
３つの方法がある。以下順次説明する。
まず第１に隣接した露光領域で高コントラストを得るた
めに半導体基板上に塗布されたレジストの表面にＣＥＬ
層（コントラスト増強材層）を塗布形成する。ＣＥＬ層
は、露光の初期には光を強く吸収するか、次第に退色し
、光をよく透過するようになる。すなわち、コントラス
トの弱い光で露光した場合、光か強い場所はと、ＣＥＬ
層の光透過率は高くなる。光学像の明暗は、ＣＥＬ層で
強調されてフォトレジスト層上に投影されるため、フォ
トレジスト層内部におけるコントラストは、ＣＥＬ層表
面の光学像のコントラストより強くなる。したがって、
露光後にＣＥＬ層を除去しフォトレジストを現像すると
、ＣＥＬ層を用いない場合に比べて、より垂直に近い断
面形状のフォトレジストパターンが得られる。
めに半導体基板上に塗布されたレジストの表面にＣＥＬ
層（コントラスト増強材層）を塗布形成する。ＣＥＬ層
は、露光の初期には光を強く吸収するか、次第に退色し
、光をよく透過するようになる。すなわち、コントラス
トの弱い光で露光した場合、光か強い場所はと、ＣＥＬ
層の光透過率は高くなる。光学像の明暗は、ＣＥＬ層で
強調されてフォトレジスト層上に投影されるため、フォ
トレジスト層内部におけるコントラストは、ＣＥＬ層表
面の光学像のコントラストより強くなる。したがって、
露光後にＣＥＬ層を除去しフォトレジストを現像すると
、ＣＥＬ層を用いない場合に比べて、より垂直に近い断
面形状のフォトレジストパターンが得られる。
第２に隣接した露光領域で高コントラストを得るために
半導体基板上に塗布されたフォトレジスト層上に光学像
を露光後、遠紫外線照射を１００℃前後で行い、フォト
レジスト表面に難溶層を形成する。これにより現像時の
表面部分の寸法の減少を補い、より垂直に近い断面形状
のフォトレジストパターンが得られる。
半導体基板上に塗布されたフォトレジスト層上に光学像
を露光後、遠紫外線照射を１００℃前後で行い、フォト
レジスト表面に難溶層を形成する。これにより現像時の
表面部分の寸法の減少を補い、より垂直に近い断面形状
のフォトレジストパターンが得られる。
第３に隣接した露光領域で高コントラストを得るために
ホトマスク上の隣接した開口部分の一方に、透過した光
に位相差を生じさせるように位相シフト層を設ける位相
シフト法（特開昭５８−１７３７４４号公報参照）があ
る。通常フォトレジスト層表面上に投影された隣接した
光学像は、位相が揃っているので透過光が干渉しあって
強め合うためコントラストが劣化する。これに対して、
位相シフト法では、位相が異なっているため干渉が生じ
に＜＜、コントラストが劣化しにくい。
ホトマスク上の隣接した開口部分の一方に、透過した光
に位相差を生じさせるように位相シフト層を設ける位相
シフト法（特開昭５８−１７３７４４号公報参照）があ
る。通常フォトレジスト層表面上に投影された隣接した
光学像は、位相が揃っているので透過光が干渉しあって
強め合うためコントラストが劣化する。これに対して、
位相シフト法では、位相が異なっているため干渉が生じ
に＜＜、コントラストが劣化しにくい。
以下、その第３の構成について第３図を参照しながら説
明する。
明する。
第３図（ａ）〜ｔｅｌは通常露光法を示し、第４図ｆａ
ｔ〜（ｂｌは位相シフト法を示している。第３図および
第４図の（ａｌにおいて、２１はフォトマスク、２２は
遮光膜、２３は位相シフト層、２４は紫外光である。図
（ｂｌにおいて、２５はフォトマスク、透過直後の光の
振幅分布、図（Ｃ）において２６は半導体基板上の光の
振幅分布、図（ｄ）において、２７は半導体基板上の光
の振幅強度分布、図ｔｅｌにおいて、２８はフォトレジ
ストパターンの断面形状である。第３図に示した通常露
光法に対して、第４図（ａ）〜ｆｅ）に示した位相シフ
ト法では、隣接したフォトマスクの一方の透過領域の上
に位相シフト層（透明材料）２３を同図（ａｌに示すよ
うに付着形成する。
ｔ〜（ｂｌは位相シフト法を示している。第３図および
第４図の（ａｌにおいて、２１はフォトマスク、２２は
遮光膜、２３は位相シフト層、２４は紫外光である。図
（ｂｌにおいて、２５はフォトマスク、透過直後の光の
振幅分布、図（Ｃ）において２６は半導体基板上の光の
振幅分布、図（ｄ）において、２７は半導体基板上の光
の振幅強度分布、図ｔｅｌにおいて、２８はフォトレジ
ストパターンの断面形状である。第３図に示した通常露
光法に対して、第４図（ａ）〜ｆｅ）に示した位相シフ
ト法では、隣接したフォトマスクの一方の透過領域の上
に位相シフト層（透明材料）２３を同図（ａｌに示すよ
うに付着形成する。
フォトマスク２１に照射された紫外光２４は、位相シフ
ト層２３を透過すると、第４図ｆｂｌに示すフォトマス
ク透過直後の光の振幅分布２５のように、位相シフト層
２３を通った光は１８０°反転して逆位相の関係になる
。その後、フォトマスク透過直後の光の振幅分布２５は
半導体基板に到達する間に分散するため、第４図ｆｃｌ
に示す半導体基板上の光の振幅分布２６のように鈍る。
ト層２３を透過すると、第４図ｆｂｌに示すフォトマス
ク透過直後の光の振幅分布２５のように、位相シフト層
２３を通った光は１８０°反転して逆位相の関係になる
。その後、フォトマスク透過直後の光の振幅分布２５は
半導体基板に到達する間に分散するため、第４図ｆｃｌ
に示す半導体基板上の光の振幅分布２６のように鈍る。
半導体基板上の光の振幅分布２６の２乗に比例する半導
体基板上の光の振幅強度分布２７の谷の部分は位相が異
なっているために干渉が生じに＜＜、第４図ｆｄ）に示
すように強度が低下する。すなわち、像強度分布をより
急峻にすることができ、その後現像を行うことによって
、第４図ｆｅ）に示すような、より垂直に近い断面形状
のフォトレジストパターン２８が得られるというもので
あった。
体基板上の光の振幅強度分布２７の谷の部分は位相が異
なっているために干渉が生じに＜＜、第４図ｆｄ）に示
すように強度が低下する。すなわち、像強度分布をより
急峻にすることができ、その後現像を行うことによって
、第４図ｆｅ）に示すような、より垂直に近い断面形状
のフォトレジストパターン２８が得られるというもので
あった。
発明が解決しようとする課題
このような従来のパターンの形成方法では、フォトマス
クに直接、位相シフト層２３となる透明材料を形成する
ために、長期間にわたって使用していると、その透明材
料が紫外光２４によって劣化するため、透過率が変化す
るという課題を有していた。
クに直接、位相シフト層２３となる透明材料を形成する
ために、長期間にわたって使用していると、その透明材
料が紫外光２４によって劣化するため、透過率が変化す
るという課題を有していた。
本発明は上記課題を解決するもので、長期間使用しても
、透明材料の劣化しない位相シフト法によるパターンの
形成方法を提供することを目的とする。
、透明材料の劣化しない位相シフト法によるパターンの
形成方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
本発明は上記目的を達成するために、半導体基板上にフ
ォトレジストを形成し、そのフォトレジスト上の隣接し
た露光領域の一方に位相シフト層を形成して露光を行う
パターンの形成方法よりなる。
ォトレジストを形成し、そのフォトレジスト上の隣接し
た露光領域の一方に位相シフト層を形成して露光を行う
パターンの形成方法よりなる。
作用
上記した構成により、半導体基板上に位相シフト層を形
成しているので、半導体基板に達する光は、隣接する露
光領域では逆位相の関係になり、干渉が生じ難くなる。
成しているので、半導体基板に達する光は、隣接する露
光領域では逆位相の関係になり、干渉が生じ難くなる。
したがって隣接する露光領域の間の光の振幅強度の谷が
より低くなる。
より低くなる。
実施例
以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参照しながら説明する。第１図（ａｌにおいて、１は半
導体基板、２は厚さ１．２μｍのフォトレジスト層、３
は厚さ０．４μｍの位相シフト層（透明材料）、同図（
ｂ）において、４は被露光領域、同図（Ｃ）において５
はフォトレジストパターンである。
参照しながら説明する。第１図（ａｌにおいて、１は半
導体基板、２は厚さ１．２μｍのフォトレジスト層、３
は厚さ０．４μｍの位相シフト層（透明材料）、同図（
ｂ）において、４は被露光領域、同図（Ｃ）において５
はフォトレジストパターンである。
第２図ｔａ＋は、従来例の第３図（ａ）の位相シフト層
２３がない場合である。図において、１１はフォトマス
ク、１２は遮光膜、１３は紫外光、同図ｔｂ）において
、１４はフォトマスク透過光の振幅分布、同図ｆｃｌに
おいて、１５は半導体基板直前の光の振幅分布、同図（
ｄ）において、１６は第１図（ａｌの位相シフト層３を
透過した光の振幅分布、同図（ｅ）において、１７は位
相シフト層を透過した光の振幅強度分布である。
２３がない場合である。図において、１１はフォトマス
ク、１２は遮光膜、１３は紫外光、同図ｔｂ）において
、１４はフォトマスク透過光の振幅分布、同図ｆｃｌに
おいて、１５は半導体基板直前の光の振幅分布、同図（
ｄ）において、１６は第１図（ａｌの位相シフト層３を
透過した光の振幅分布、同図（ｅ）において、１７は位
相シフト層を透過した光の振幅強度分布である。
まず第１図ｆａｔに示すように、半導体基板１にエツチ
ング時にマスクとなる厚さ１．２μｍのフォトレジスト
層２を回転塗布した後、隣接した一対の露光領域の一方
の上に、水溶性フォトレジストであるポリスチレンスル
フォン酸アンモニウム（Ａ ｍ Ｐ Ｓ Ｓ ： Ａｍ
ｍｏｎｉｕｍ Ｐｏ１ｙ −Ｃｐ −５ｔｙｒｅｎｅＳ
ｕｌｆｏｎａｔｅ）からなる位相シフト層３を厚さ０
．４μｍで形成した。この形成方法は、回転塗布、露光
（可視光５７７ｎｍであるからフォトレジスト層２を露
光しない）、水洗による不要部分の水溶性フォトレジス
トの除去によった。このとき、Ａ ｍ Ｐ Ｓ Ｓはネ
ガ型であるため、露光された部分のＡ、 ｍ Ｐ Ｓ
Ｓが残る。その後第２図＋ａ＋、 （ｂｌ、 ｆｃｌの
工程で出てくるＦＣ＋の１５で示すような半導体基板直
前の振幅分布を有する紫外光で、第１図（ｂｌの矢印で
示すように隣接した一対の被露光領域４を露光する。そ
の時被露光領域４は、第２図（ｄｌ、 （ｅｌで示すよ
うな振幅分布、振幅強度分布の紫外光で露光されること
になる。
ング時にマスクとなる厚さ１．２μｍのフォトレジスト
層２を回転塗布した後、隣接した一対の露光領域の一方
の上に、水溶性フォトレジストであるポリスチレンスル
フォン酸アンモニウム（Ａ ｍ Ｐ Ｓ Ｓ ： Ａｍ
ｍｏｎｉｕｍ Ｐｏ１ｙ −Ｃｐ −５ｔｙｒｅｎｅＳ
ｕｌｆｏｎａｔｅ）からなる位相シフト層３を厚さ０
．４μｍで形成した。この形成方法は、回転塗布、露光
（可視光５７７ｎｍであるからフォトレジスト層２を露
光しない）、水洗による不要部分の水溶性フォトレジス
トの除去によった。このとき、Ａ ｍ Ｐ Ｓ Ｓはネ
ガ型であるため、露光された部分のＡ、 ｍ Ｐ Ｓ
Ｓが残る。その後第２図＋ａ＋、 （ｂｌ、 ｆｃｌの
工程で出てくるＦＣ＋の１５で示すような半導体基板直
前の振幅分布を有する紫外光で、第１図（ｂｌの矢印で
示すように隣接した一対の被露光領域４を露光する。そ
の時被露光領域４は、第２図（ｄｌ、 （ｅｌで示すよ
うな振幅分布、振幅強度分布の紫外光で露光されること
になる。
すなわち、本実施例においては、第２図（ａｌに示すよ
うにフォトマスク１１には位相シフト層がないが、第１
図（ａｌに示すように半導体基板１上にフォトレジスト
層２を塗布し、その上に位相シフト層３を形成している
ので、半導体基板１上に到達する光（紫外光）は第２図
（ｄｉに示すように位相が反転し、その位相シフト層透
過光の振幅分布の２乗に比例する。位相シフト層透過光
の振幅分布強度１７の谷の部分は位相が異なっているた
め、干渉が生じに＜＜、強度が低下する。すなわち、振
幅強度分布をより急峻にすることができ、その後、現像
を行うことによって、より垂直に近い断面形状のフォト
レジストパターン５が得られる。
うにフォトマスク１１には位相シフト層がないが、第１
図（ａｌに示すように半導体基板１上にフォトレジスト
層２を塗布し、その上に位相シフト層３を形成している
ので、半導体基板１上に到達する光（紫外光）は第２図
（ｄｉに示すように位相が反転し、その位相シフト層透
過光の振幅分布の２乗に比例する。位相シフト層透過光
の振幅分布強度１７の谷の部分は位相が異なっているた
め、干渉が生じに＜＜、強度が低下する。すなわち、振
幅強度分布をより急峻にすることができ、その後、現像
を行うことによって、より垂直に近い断面形状のフォト
レジストパターン５が得られる。
そのため、従来のラインアンドスペースの解像限界は、
Ｌ／Ｓ＝０．７μｍ１０．７μｍであったのに対して、
より垂直に近い断面形状のＬ／５Ｏ０５μｍ１０．５μ
ｍのフォトレジストパターン５か再現性よく得られた。
Ｌ／Ｓ＝０．７μｍ１０．７μｍであったのに対して、
より垂直に近い断面形状のＬ／５Ｏ０５μｍ１０．５μ
ｍのフォトレジストパターン５か再現性よく得られた。
また、本実施例では、隣接する露光領域の一方に位相シ
フト層３を設けたが、孤立パターンであっても、周辺部
分に位相シフト層かあれば、同様な効果か得られる。
フト層３を設けたが、孤立パターンであっても、周辺部
分に位相シフト層かあれば、同様な効果か得られる。
ここでは、透明材料として水溶性フォトレジストである
ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム（Ａｍ Ｐ Ｓ
Ｓ ： Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｐｏ１ｙ −Ｃｐ −
５ｔｙｒｅｎｅＳ ｕｌｆｏｎａｔｅ ：ネガ型）を用
いたが、フォトレジストと混合しないネガ型であれば、
特に規定はない。なお、本発明において、フォトレジス
トについては、ポジ型、ネガ型ともに任意である。たと
えば、ポジ型については、ＭＰＳ−１４００（ンブレイ
）、ＦＰＲ−５０００（東京応化工業（株）の製品）、
ネガ型については、ＮＮＲ７４７（長瀬産業（株）の製
品）などが挙げられる。
ポリスチレンスルフォン酸アンモニウム（Ａｍ Ｐ Ｓ
Ｓ ： Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｐｏ１ｙ −Ｃｐ −
５ｔｙｒｅｎｅＳ ｕｌｆｏｎａｔｅ ：ネガ型）を用
いたが、フォトレジストと混合しないネガ型であれば、
特に規定はない。なお、本発明において、フォトレジス
トについては、ポジ型、ネガ型ともに任意である。たと
えば、ポジ型については、ＭＰＳ−１４００（ンブレイ
）、ＦＰＲ−５０００（東京応化工業（株）の製品）、
ネガ型については、ＮＮＲ７４７（長瀬産業（株）の製
品）などが挙げられる。
発明の効果
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、半導
体基板上にフォトレジストを形成し、そのフォトレジス
ト上の、隣接した露光領域の一方に位相シフト層を形成
して露光を行う方法を用いるので、微細なフォトレジス
ト像を長期間にわたって再現性よく形成することができ
、歩留まり、生産性の点から工業的価値が高いパターン
の形成方法を提供できる。
体基板上にフォトレジストを形成し、そのフォトレジス
ト上の、隣接した露光領域の一方に位相シフト層を形成
して露光を行う方法を用いるので、微細なフォトレジス
ト像を長期間にわたって再現性よく形成することができ
、歩留まり、生産性の点から工業的価値が高いパターン
の形成方法を提供できる。
第１図（ａｌ、 ！ｂ１． （Ｃ１は本発明の一実施例
のパターンの形成方法を説明するための工程断面図、第
２図ｔａ＋〜ｔｅｌは第１図の実施例の時に用いるフォ
トマスクと位相シフトの様子を説明するための図、第３
図ｆａｌ〜ｔｅｌは通常の露光法を説明するための＃看
図、第４図ｔａ＋〜（ｅｌは位相シフト法を用いた露光
法を説明するための図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・フォトレジ
スト、３・・・・・・位相シフト層。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 第 図
のパターンの形成方法を説明するための工程断面図、第
２図ｔａ＋〜ｔｅｌは第１図の実施例の時に用いるフォ
トマスクと位相シフトの様子を説明するための図、第３
図ｆａｌ〜ｔｅｌは通常の露光法を説明するための＃看
図、第４図ｔａ＋〜（ｅｌは位相シフト法を用いた露光
法を説明するための図である。 １・・・・・・半導体基板、２・・・・・・フォトレジ
スト、３・・・・・・位相シフト層。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名第 図 第 図
Claims (3)
- （１）半導体基板上にフォトレジスト層を形成し、その
フォトレジスト層上の隣接した露光領域の一方に位相シ
フト層を形成して露光を行うパターンの形成方法。 - （２）半導体基板上にフォトレジスト層を形成し、その
フォトレジスト上の、露光領域の周辺部に位相シフト層
を形成して露光を行うパターンの形成方法。 - （３）位相シフト層が水溶性フォトレジストである請求
項（１）または（２）記載のパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123449A JPH0423312A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | パターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2123449A JPH0423312A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | パターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0423312A true JPH0423312A (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=14860885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123449A Pending JPH0423312A (ja) | 1990-05-14 | 1990-05-14 | パターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0423312A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107203093A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 许铭案 | 具有薄膜图案的基板及形成薄膜图案于基板的方法 |
-
1990
- 1990-05-14 JP JP2123449A patent/JPH0423312A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107203093A (zh) * | 2016-03-17 | 2017-09-26 | 许铭案 | 具有薄膜图案的基板及形成薄膜图案于基板的方法 |
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