JPH05224424A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

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JPH05224424A
JPH05224424A JP4059819A JP5981992A JPH05224424A JP H05224424 A JPH05224424 A JP H05224424A JP 4059819 A JP4059819 A JP 4059819A JP 5981992 A JP5981992 A JP 5981992A JP H05224424 A JPH05224424 A JP H05224424A
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JP
Japan
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resist film
resist
pattern
film
phase shift
Prior art date
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Pending
Application number
JP4059819A
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English (en)
Inventor
Tatsu Shimizu
竜 清水
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP4059819A priority Critical patent/JPH05224424A/ja
Publication of JPH05224424A publication Critical patent/JPH05224424A/ja
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位相シフト露光を利用したウエハ上位相シフ
ト法において、深さが一定であって矩形状をなすシフタ
段差を形成して、微細なレジストパターンを基板上に形
成する。 【構成】 基板1上に、第1レジスト膜2,保護膜3,
コントラスト増強膜4,第2レジスト膜5をこの順に積
層させた後((a)) 、第2レジスト膜5をパターニングし
てレジストパターン5aを形成し((b)) 、レジストパター
ン5aの下方では位相が180 °反転するような一括露光を
行い((c)) 、その後現像処理により、レジストパターン
5aのエッジ部において第1レジスト膜2からなる微細な
レジストパターン2aを形成する((d)) 。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を製造する
際に利用される、フォトリソグラフィ技術に基づいたレ
ジストパターンの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の半導体装置の高集積化,高密度化
に伴って、フォトリソグラフィ工程に求められる加工寸
法も微細化の一途を辿っている。具体的には、フォトリ
ソグラフィにおける露光波長以下のサイズのパターニン
グが望まれており、これを実現するためには、縮小投影
露光装置の高NA化、レジスト性能の向上化に加えて、位
相シフト露光法が有望な手段として考えられている。
【0003】位相シフト露光法を実現するためには、19
89年SPIE Vol.1088,pp.25-33,"0.3-micron optical lit
hography using a phase-shifting mask" に示されるよ
うに、微細パターンを形成しようとする領域において位
相が180 °反転するような部分を局地的に有するマスク
を準備して、光の干渉効果により光コントラストを強調
する方法(マスク上位相シフト法)が主流である。図1
はこのマスク上位相シフト法に使用する位相シフトマス
クの構造とその効果(露光面における露光光線の振幅及
び強度)とを示す概略図である。図において11はガラス
基板であり、ガラス基板11上にはマスクとなるCrパター
ン12が所定パターンに配設され、マスク上位相シフト法
では((b),(c)) では、隣合うCrパターン12に跨がらせた
態様にて位相を180 °反転させるための位相シフタ13を
更に設けている。このマスク上位相シフト法について、
様々な応用例, 改良例などが報告されているが、改良を
加えれば加えるほど使用する位相シフトマスクの作製が
複雑化するという問題点がある。
【0004】上記のようなマスク上位相シフト法に対し
て、1991年IEDM,pp.63-66,"Novel 0.2μm i-Line Litho
graphy by Phase Shifting on the Substrate(POST) に
おいては、単一層のレジスト膜の2段階露光・現像処理
により、マスク上でなくウエハ上で位相シフト効果を得
て光コントラストを強調する方法(ウエハ上位相シフト
法)が開示されている。以下、このウエハ上位相シフト
法の工程を示す図2を参照して、この方法を簡単に説明
する。
【0005】基板14上に形成したレジスト膜15の所定の
領域にのみ露光光線16を照射して(図2(a) 参照)、パ
ターニングをある一定の深さまでしか行なわない第1段
階のフォトリソグラフィ処理を施して、レジスト面上に
段差部18を形成する。次に、段差部18が形成されたレジ
スト膜15の全域に露光光線17を照射して(図2(b) 参
照)、一括した第2段階のフォトリソグラフィ処理を施
す。第1段階のフォトリソグラフィ処理において、形成
される段差部18の深さは露光波長を180 °位相反転させ
るように設定しておく。このようにしておくと、段差部
18のエッジ部付近において急峻な遮光部が形成される
(図2(b) の強度プロファイル参照)ので、引き続いて
現像処理を施すと、位相シフト効果を利用したレジスト
膜15による微細なレジストパターン15a が形成される
(図2(c) 参照)。
【0006】上述したウエハ上位相シフト法は、マスク
上位相シフト法のように特殊な位相シフトマスクを準備
する必要がないという利点がある。また、ウエハ上位相
シフト法を紹介している上記論文では、同じサイズのパ
ターンに関してシミュレーションを行なった場合、マス
ク上位相シフト法に比べてウエハ上位相シフト法の方が
パターンエッジの光コントラストが高いということも報
告されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図2に示すような手順
に従って微細なレジストパターンを形成する場合、位相
シフトによるコントラストの向上効果を期待するために
は、第1段階のフォトリソグラフィ工程後に形成される
段差部18は、図3(a) に示すように、矩形である必要が
ある。ところが、アンダ露光, アンダ現像の条件を如何
に組み合わせても、形成される段差部18のエッジ部は、
図3(b) に示すように、丸みを帯びた形状をなす。この
結果、位相シフトによるエッジングコントラストの強調
効果は得られない。また、パターンサイズが特に微細で
ある部分においては、図4に示すように段差部18が浅く
なり、位相シフトによる効果を期待できない。以上のよ
うに、従来のウエハ上位相シフト法においては、パター
ンの形成能力が厳しく制限され、所望の微細なレジスト
パターンを得難いという問題がある。
【0008】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、パターンサイズに依存しない一定の深さを有
し、矩形状である、位相シフトマスクとしてのレジスト
膜を形成することができ、パターンの形成能力が高く、
所望の微細形状をなすレジストパターンを形成できるパ
ターン形成方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパターン形
成方法は、基板上にレジスト膜を形成した後、露光処理
と現像処理とを施して前記基板上に所定のレジストパタ
ーンを形成する方法において、前記基板上に第1レジス
ト膜を形成する工程と、前記第1レジスト膜と感光する
波長域が異なり前記第1レジスト膜を感光する光線に対
する透過率が高い第2レジスト膜を前記第1レジスト膜
上に形成する工程と、露光処理と現像処理とを施して前
記第2レジスト膜をパターニングする工程と、前記第1
レジスト膜を感光させる光線を照射して、形成した前記
第2レジスト膜のパターンのエッジに沿って前記第1レ
ジスト膜に所定のパターンを焼きつける工程と、現像処
理を施して前記第1レジスト膜による所定のレジストパ
ターンを前記基板上に形成する工程とを有することを特
徴とする。
【0010】
【作用】本発明のパターン形成方法では、最初の露光・
現像処理にて形成された第2レジスト膜によるパターン
は、次の第1レジスト膜に対する露光処理において、コ
ンタクトマスクとして作用すると共に、第2レジスト膜
の厚さを調整しておけば位相シフタマスクとしても作用
する。これにより、第1レジスト膜に対する露光処理時
に第2レジスト膜のパターンのエッジ部のみが位相シフ
ト露光を受けることになって、現像処理によりこの部分
で第1レジスト膜による微細なレジストパターンの形成
が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。
【0012】図5は、本発明に係るパターン形成方法を
工程順に示す模式的断面図である。まず、基板1上に、
THMR-iP1800(東京応化製i線レジスト)からなる第1レ
ジスト膜2(膜厚:1100nm)、CEM-BC5(信越化学製バリ
ヤコート)からなる保護膜3(膜厚:75nm)、NW-104-4
(信越化学製水溶性コントラスト増強剤)からなるコン
トラスト増強膜4(膜厚:130nm)、OEBR-1000(東京応化
製PMMA:Poly metyl methacryrate) からなる第2レジス
ト膜5をこの順に成膜する(図5(a) 参照)。
【0013】ここで、第2レジスト膜5の膜厚は、第1
レジスト膜2を露光するためのi線の位相が180 °変化
するように設定する。波長λの光線に対して屈折率nの
膜が180 °の位相反転をもたらすための膜厚tは、以下
の式にて与えられる。 t=λ/{2(n−1)} この式に、i線波長λ=365nm とこの波長における第2
レジスト膜5(PMMA)の屈折率n≒1.49を代入して、最適
なtを算出すると、t≒370nm となる。従って、本実施
例では第2レジスト膜5の膜厚を370nm とする。
【0014】次に、KrF エキシマレーザステッパを用
い、KrF エキシマレーザ光6を所定のマスクパターンを
介して第2レジスト膜5に照射して露光処理を施した後
(図5(a) 参照)、MIBK(Methl isobuthyl ketone)を用
いて現像処理を施して、第2レジスト膜5のレジストパ
ターン5aを得る(図5(b) 参照)。この際、形成される
レジストパターン5aが矩形状をなし、微細開口部分にお
いて第2レジスト膜5が完全に除去されていることが必
要であるので、この現像処理は少し過剰気味に行なう。
第1レジスト膜2は中間層である保護膜3及びコントラ
スト増強膜4にて覆われているので現像剤のMIBKから保
護され、大開口部分においても第1レジスト膜2に損傷
は生じない。
【0015】次に、i線ステッパを用いてi線7を全域
に照射して、パターンなし一括露光処理を施す(図5
(c) 参照)。この際、露光量は第1レジスト膜2(THMR
-iP1800)の標準的な条件である180mJ/cm2 とする。ここ
でi線7の位相が180 °変化するように第2レジスト膜
5(レジストパターン5a)の膜厚は設定されているの
で、レジストパターン5aのエッジ分はこの位相シフトに
より急峻な遮光部となる(図5(c) の強度プロファイル
参照)。また、第1レジスト膜2の上側に設けたコント
ラスト増強膜4の作用により、光コントラストは強調さ
れる。
【0016】次いで、レジストパターン5aを有機溶剤に
より剥離し、コントラスト増強膜4及び保護膜3を水洗
により剥離した後、第1レジスト膜2に対してNMD3(東
京応化製TMAH溶液)により現像処理を施して、第1レジ
スト膜2からなる微細なレジストパターン2aを基板1上
に形成する(図5(d) 参照)。
【0017】
【発明の効果】以上のように、本発明のパターン形成方
法では、ウエハレジスト面上の段差を用いた位相シフト
効果を利用するにあたって最適である、パターンサイズ
に依存しない一定の深さと垂直なエッジ部とを有する段
差を第1レジスト膜上に形成することができる。従っ
て、第1レジスト膜上に極めて良好なコンタクト型位相
シフトマスクを第2レジスト膜を用いて形成できるの
で、複雑な形状の位相シフトマスクを予め準備する必要
がないウエハ上位相シフト法においても高い解像性能を
得ることができ、所望の微細なレジストパターンを形成
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例における位相シフトマスクの構造とその
効果とを示す概要図である。
【図2】単層レジスト膜を用いて2回の露光・現像処理
によりウエハ上位相シフト効果を得る従来例のウエハ上
位相シフト法の工程を示す模式的断面図である。
【図3】従来例のウエハ上位相シフト法において、1回
目のパターニング処理においてエッジ部分が丸みを帯び
てしまうという問題点を示す概念図である。
【図4】従来例のウエハ上位相シフト法において、開口
サイズによって形成される段差の深さが変化するという
問題点を示す概念図である。
【図5】本発明に係るパターン形成方法の工程を示す模
式的断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 第1レジスト膜 2a レジストパターン 3 保護膜 4 コントラスト増強膜 5 第2レジスト膜 5a レジストパターン 6 KrF エキシマレーザ光 7 i線
【手続補正書】
【提出日】平成4年5月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【課題を解決するための手段】本願の第1発明に係る
ターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成した後、
露光処理と現像処理とを施して前記基板上に所定のレジ
ストパターンを形成する方法において、前記基板上に第
1レジスト膜を形成する工程と、前記第1レジスト膜と
感光する波長域が異なり前記第1レジスト膜を感光する
光線に対する透過率が高い第2レジスト膜を前記第1レ
ジスト膜上に形成する工程と、露光処理と現像処理とを
施して前記第2レジスト膜をパターニングする工程と、
前記第1レジスト膜を感光させる光線を照射して、形成
した前記第2レジスト膜のパターンのエッジに沿って前
記第1レジスト膜に所定のパターンを焼きつける工程
と、現像処理を施して前記第1レジスト膜による所定の
レジストパターンを前記基板上に形成する工程とを有す
ることを特徴とする。本願の第2発明に係るパターン形
成方法は、第1発明において、前記第2レジスト膜の膜
厚が、前記第1レジスト膜の露光光線波長の位相を略 1
80°反転させる厚さであることを特徴とする。本願の第
3発明に係るパターン形成方法は、第1発明において、
前記第1レジスト膜と前記第2レジスト膜との間に、前
記第1レジスト膜の露光光線に対して退色性を持つコン
トラスト増強膜を設けることを特徴とする。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7352−4M H01L 21/30 311 W 7352−4M 361 S

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にレジスト膜を形成した後、露光
    処理と現像処理とを施して前記基板上に所定のレジスト
    パターンを形成する方法において、前記基板上に第1レ
    ジスト膜を形成する工程と、前記第1レジスト膜と感光
    する波長域が異なり前記第1レジスト膜を感光する光線
    に対する透過率が高い第2レジスト膜を前記第1レジス
    ト膜上に形成する工程と、露光処理と現像処理とを施し
    て前記第2レジスト膜をパターニングする工程と、前記
    第1レジスト膜を感光させる光線を照射して、形成した
    前記第2レジスト膜のパターンのエッジに沿って前記第
    1レジスト膜に所定のパターンを焼きつける工程と、現
    像処理を施して前記第1レジスト膜による所定のレジス
    トパターンを前記基板上に形成する工程とを有すること
    を特徴とするパターン形成方法。
JP4059819A 1992-02-13 1992-02-13 パターン形成方法 Pending JPH05224424A (ja)

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JP4059819A JPH05224424A (ja) 1992-02-13 1992-02-13 パターン形成方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507906A (ja) * 2006-10-23 2010-03-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション パターン化された材料層を形成する方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010507906A (ja) * 2006-10-23 2010-03-11 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション パターン化された材料層を形成する方法

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