JPH0553322A - パターン形成方法 - Google Patents
パターン形成方法Info
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- JPH0553322A JPH0553322A JP23382691A JP23382691A JPH0553322A JP H0553322 A JPH0553322 A JP H0553322A JP 23382691 A JP23382691 A JP 23382691A JP 23382691 A JP23382691 A JP 23382691A JP H0553322 A JPH0553322 A JP H0553322A
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- JP
- Japan
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- film
- resist film
- pattern
- mask
- forming
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 実用化されている安定性が高い露光装置を用
いて、その開口数の大きさによらず、高い解像度で且つ
深い焦点深度が得られ、微細なパターンを形成する方法
を提供しようとするものである。 【構成】 基板１上に通常の厚い第１レジスト膜２、薄
い第１光退色性膜３、薄い第２レジスト膜４および薄い
第２光退色性膜５を順次に形成し、マスク６を介してｇ
線により第１の露光を行った後に現像して第１光退色性
膜上に直上マスクパターンを形成し、次にこの直上マス
クパターンをマスクとしてｇ線により全面均一露光を行
った後に現像して基板上に所望のパターンを形成する。
いて、その開口数の大きさによらず、高い解像度で且つ
深い焦点深度が得られ、微細なパターンを形成する方法
を提供しようとするものである。 【構成】 基板１上に通常の厚い第１レジスト膜２、薄
い第１光退色性膜３、薄い第２レジスト膜４および薄い
第２光退色性膜５を順次に形成し、マスク６を介してｇ
線により第１の露光を行った後に現像して第１光退色性
膜上に直上マスクパターンを形成し、次にこの直上マス
クパターンをマスクとしてｇ線により全面均一露光を行
った後に現像して基板上に所望のパターンを形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパターン形成方法、特に
半導体集積回路の製造工程において、半導体基体の上に
所定のマスクパターンを形成する方法に関するものであ
る。
半導体集積回路の製造工程において、半導体基体の上に
所定のマスクパターンを形成する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路においては、素子の微細
化が進み、それに伴って微細なパターンを形成する必要
性が益々高くなっている。一般に微細なパターンを形成
するためには、短波長の光を利用するステッパ、例えば
ｉ線ステッパやエキシマレーザステッパなどやＸ線を利
用する露光装置などが必要になると考えられている。
化が進み、それに伴って微細なパターンを形成する必要
性が益々高くなっている。一般に微細なパターンを形成
するためには、短波長の光を利用するステッパ、例えば
ｉ線ステッパやエキシマレーザステッパなどやＸ線を利
用する露光装置などが必要になると考えられている。
【０００３】しかし、これらの装置の機能を充分に生か
すレジスト材料が開発されない限り実用化される可能性
はない。そこで、現在使用されている実用的な装置およ
びレジスト材料を用いて微細なパターンを形成できる方
法が検討されている。
すレジスト材料が開発されない限り実用化される可能性
はない。そこで、現在使用されている実用的な装置およ
びレジスト材料を用いて微細なパターンを形成できる方
法が検討されている。
【０００４】波長４３６ｎｍのｇ線を用いたステッパは
現在広く用いられているが、このｇ線ステッパを用いて
サブミクロン以下の解像度を得るための方法の一つとし
てＣＥＬ(Contrast Enhanced Lithography) 法が知られ
ている。
現在広く用いられているが、このｇ線ステッパを用いて
サブミクロン以下の解像度を得るための方法の一つとし
てＣＥＬ(Contrast Enhanced Lithography) 法が知られ
ている。
【０００５】このＣＥＬ法は、シリコン基板上にレジス
ト膜を塗布し、その上に光退色性膜を形成し、これらを
ｇ線を用いて形成すべきパターンに応じて選択的に露光
させた後、現像、エッチングしてパターンを形成するも
のであり、光退色性膜は投影レンズ通過直後の低コント
ラストの光を高コントラストの光に変えて解像度の向上
を図る作用を有するものである。
ト膜を塗布し、その上に光退色性膜を形成し、これらを
ｇ線を用いて形成すべきパターンに応じて選択的に露光
させた後、現像、エッチングしてパターンを形成するも
のであり、光退色性膜は投影レンズ通過直後の低コント
ラストの光を高コントラストの光に変えて解像度の向上
を図る作用を有するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ｇ線ステッパ
のＮＡ（開口数）が小さいと、ＣＥＬ法を使用しても解
像度の向上には限界がある。ＮＡの高いステッパとＣＥ
Ｌ法とを組合せればさらに解像度の向上が期待できる
が、ＮＡの高いステッパは焦点深度が低下するという欠
点がある。ＮＡの高いステッパとＣＥＬ法とを組み合わ
せることにより、実用範囲ぎりぎりの焦点深度が得られ
る可能性はあるが、光退色性膜の下側のレジスト膜が厚
くなった場合には実用範囲以下の焦点深度しか得られな
くなってしまう。このレジスト膜の必要な膜厚は、下地
基板の凹凸やレジスト膜の下側にある下地膜とのレジス
ト選択比によって決まり、任意に薄くすることはできな
い。例えば、下地が酸化膜の場合にはレジスト膜の膜厚
は１．６μｍ以上とする必要があり、アルミニウム膜の
場合には２．０μｍ以上とする必要がある。
のＮＡ（開口数）が小さいと、ＣＥＬ法を使用しても解
像度の向上には限界がある。ＮＡの高いステッパとＣＥ
Ｌ法とを組合せればさらに解像度の向上が期待できる
が、ＮＡの高いステッパは焦点深度が低下するという欠
点がある。ＮＡの高いステッパとＣＥＬ法とを組み合わ
せることにより、実用範囲ぎりぎりの焦点深度が得られ
る可能性はあるが、光退色性膜の下側のレジスト膜が厚
くなった場合には実用範囲以下の焦点深度しか得られな
くなってしまう。このレジスト膜の必要な膜厚は、下地
基板の凹凸やレジスト膜の下側にある下地膜とのレジス
ト選択比によって決まり、任意に薄くすることはできな
い。例えば、下地が酸化膜の場合にはレジスト膜の膜厚
は１．６μｍ以上とする必要があり、アルミニウム膜の
場合には２．０μｍ以上とする必要がある。
【０００７】また、特開平１─１３５４４号公報には、
基板上にＣＥＬ膜（パターン露光光が照射されると光透
過率が上がる膜）を形成し、パターンを照射したときに
ＣＥＬ膜に所望のパターンを形成させ、次に別の波長の
光源を持つステッパで全面露光後、ＣＥＬ膜を除去した
後、現像してパターンを形成する方法が開示されてい
る。
基板上にＣＥＬ膜（パターン露光光が照射されると光透
過率が上がる膜）を形成し、パターンを照射したときに
ＣＥＬ膜に所望のパターンを形成させ、次に別の波長の
光源を持つステッパで全面露光後、ＣＥＬ膜を除去した
後、現像してパターンを形成する方法が開示されてい
る。
【０００８】このようなパターン形成方法では、ＣＥＬ
膜としてパターンに応じた光が照射されると光透過率が
上がる特殊な膜が必要であり、またＣＥＬ膜にパターン
を形成させる光の波長と、レジスト膜にパターンを形成
させる光の波長が異なるため、ステッパが２台必要にな
ったり、２つの光源を必要とし、構成が複雑で高価とな
る欠点がある。
膜としてパターンに応じた光が照射されると光透過率が
上がる特殊な膜が必要であり、またＣＥＬ膜にパターン
を形成させる光の波長と、レジスト膜にパターンを形成
させる光の波長が異なるため、ステッパが２台必要にな
ったり、２つの光源を必要とし、構成が複雑で高価とな
る欠点がある。
【０００９】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、現在実用化されている露光装置の開口数（ＮＡ）に
関係なく解像度および焦点深度を向上するパターン形成
方法を提供しようとするものである。
し、現在実用化されている露光装置の開口数（ＮＡ）に
関係なく解像度および焦点深度を向上するパターン形成
方法を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のパターン形成方
法は、基板上に第１のレジスト膜を形成する工程と、こ
の第１レジスト膜の上に第１の光退色性膜を形成する工
程と、この第１の光退色性膜の上に第２のレジスト膜を
形成する工程と、形成すべきパターンに応じた第１の露
光後、現像して第１の光退色性膜の上に直上マスクパタ
ーンを形成する工程と、この直上マスクパターンを介し
て全面均一露光を行った後、現像して前記基板上にマス
クパターンを形成する工程とを具えることを特徴とする
ものである。本発明の好適な実施例においては、前記第
２のレジスト膜を形成した後に、この第２レジスト膜の
上に第２の光退色性膜を形成する。
法は、基板上に第１のレジスト膜を形成する工程と、こ
の第１レジスト膜の上に第１の光退色性膜を形成する工
程と、この第１の光退色性膜の上に第２のレジスト膜を
形成する工程と、形成すべきパターンに応じた第１の露
光後、現像して第１の光退色性膜の上に直上マスクパタ
ーンを形成する工程と、この直上マスクパターンを介し
て全面均一露光を行った後、現像して前記基板上にマス
クパターンを形成する工程とを具えることを特徴とする
ものである。本発明の好適な実施例においては、前記第
２のレジスト膜を形成した後に、この第２レジスト膜の
上に第２の光退色性膜を形成する。
【００１１】
【作用】このような本発明のパターン形成方法において
は、第２レジスト膜または第２レジスト膜および第２光
退色性膜をマスクを介して選択的に露光し、現像して第
１光退色性膜の上に直上マスクパターンを形成し、さら
に、この直上マスクパターンをマスクとして第１の光退
色性膜上を全面均一露光をするので、入射光の光のコン
トラストは従来のＣＥＬ法よりもさらに良くなり、基板
の凹凸や下地膜の影響によりレジスト膜が厚くなったと
しても、解像度および焦点深度を向上するすることがで
き、正確な微細パターンを得ることができる。また、第
１の露光および第２の露光は同じ波長の光で実施できる
とともに、例えばｇ線のように十分に実用化されている
光を使用できるので光源の構成は簡単となるとともにプ
ロセスとの整合性も優れたものとなる。第１の光退色性
膜上に形成する直上マスクパターンとしては、第２のレ
ジスト膜のみでも良いが、さらにその上に第２光退色性
膜を形成することにより、第２レジスト膜の解像度が向
上し、より微細なパターンの形成には有利である。
は、第２レジスト膜または第２レジスト膜および第２光
退色性膜をマスクを介して選択的に露光し、現像して第
１光退色性膜の上に直上マスクパターンを形成し、さら
に、この直上マスクパターンをマスクとして第１の光退
色性膜上を全面均一露光をするので、入射光の光のコン
トラストは従来のＣＥＬ法よりもさらに良くなり、基板
の凹凸や下地膜の影響によりレジスト膜が厚くなったと
しても、解像度および焦点深度を向上するすることがで
き、正確な微細パターンを得ることができる。また、第
１の露光および第２の露光は同じ波長の光で実施できる
とともに、例えばｇ線のように十分に実用化されている
光を使用できるので光源の構成は簡単となるとともにプ
ロセスとの整合性も優れたものとなる。第１の光退色性
膜上に形成する直上マスクパターンとしては、第２のレ
ジスト膜のみでも良いが、さらにその上に第２光退色性
膜を形成することにより、第２レジスト膜の解像度が向
上し、より微細なパターンの形成には有利である。
【００１２】
【実施例】図１〜図６は本発明によるパターン形成方法
の一実施例における順次の工程を示す断面図である。先
ず、シリコン基板１の上に第１のレジスト膜２を塗布す
るが、この第１レジスト膜の膜厚は通常のレジスト膜の
膜厚と同程度であり、例えば１．０μｍの厚さに形成す
る。また、第１レジスト膜２は超高解像度のレジスト材
料を以て構成するのが好適であり、本例では日本合成ゴ
ム社製のＧｘ２５０ＥＬを以て構成する。
の一実施例における順次の工程を示す断面図である。先
ず、シリコン基板１の上に第１のレジスト膜２を塗布す
るが、この第１レジスト膜の膜厚は通常のレジスト膜の
膜厚と同程度であり、例えば１．０μｍの厚さに形成す
る。また、第１レジスト膜２は超高解像度のレジスト材
料を以て構成するのが好適であり、本例では日本合成ゴ
ム社製のＧｘ２５０ＥＬを以て構成する。
【００１３】さらに、この第１レジスト膜２の上に厚さ
３０００オングストロームの第１の光退色性膜３を形成
する。この光退色性膜として、ジアゾニウム系の疎水性
を有するものと、ニトロン系の水溶性を有するものがあ
るが、本例では疎水性の光退色性膜を使用する。水溶性
の光退色性膜を用いる場合には第１レジスト膜２と第１
光退色性膜３との間にバリヤコートを施す必要がある。
３０００オングストロームの第１の光退色性膜３を形成
する。この光退色性膜として、ジアゾニウム系の疎水性
を有するものと、ニトロン系の水溶性を有するものがあ
るが、本例では疎水性の光退色性膜を使用する。水溶性
の光退色性膜を用いる場合には第１レジスト膜２と第１
光退色性膜３との間にバリヤコートを施す必要がある。
【００１４】次に、図２に示すように第１の光退色性膜
３の上に、第１のレジスト膜２よりも薄い第２のレジス
ト膜４を塗布する。本例ではこの第２のレジスト膜４の
膜厚を３０００オングストロームとする。また、この第
２のレジスト膜４はその厚さが第１のレジスト膜２の厚
さよりも厚くする必要はなく、その材料としては超高解
像度を有するものとする必要はない。
３の上に、第１のレジスト膜２よりも薄い第２のレジス
ト膜４を塗布する。本例ではこの第２のレジスト膜４の
膜厚を３０００オングストロームとする。また、この第
２のレジスト膜４はその厚さが第１のレジスト膜２の厚
さよりも厚くする必要はなく、その材料としては超高解
像度を有するものとする必要はない。
【００１５】さらに、この第２レジスト膜４の上に第２
の光退色性膜５を３０００オングストロームの厚さに塗
布する。本例ではこの第２の光退色性膜５は第１の光退
色性膜３と同じ材料で構成するが、必ずしもこのように
する必要はない。
の光退色性膜５を３０００オングストロームの厚さに塗
布する。本例ではこの第２の光退色性膜５は第１の光退
色性膜３と同じ材料で構成するが、必ずしもこのように
する必要はない。
【００１６】次に、図３に示すようにマスク６を介して
ｇ線で第１の露光を行った後、現像して図４に示すよう
に第１の光退色性膜３の上に直上マスクパターン７を形
成する。この露光の際、第２の光退色性膜５は露光装置
のレンズを通過した直後の低コントラストの光を高コン
トラストの光に変える作用を有するので、現像後に得ら
れる直上マスクパターン７の解像度は非常に高いものと
なる。第２の光退色性膜５として疎水性の材料を使用し
た場合、これは水には溶けないが、現像液には溶け易い
のでこの工程において剥離されることになる。また、光
退色性膜として水溶性のものを用いる場合には、これは
現像液で溶けるととともに水にも溶けるので同じく剥離
されることになる。
ｇ線で第１の露光を行った後、現像して図４に示すよう
に第１の光退色性膜３の上に直上マスクパターン７を形
成する。この露光の際、第２の光退色性膜５は露光装置
のレンズを通過した直後の低コントラストの光を高コン
トラストの光に変える作用を有するので、現像後に得ら
れる直上マスクパターン７の解像度は非常に高いものと
なる。第２の光退色性膜５として疎水性の材料を使用し
た場合、これは水には溶けないが、現像液には溶け易い
のでこの工程において剥離されることになる。また、光
退色性膜として水溶性のものを用いる場合には、これは
現像液で溶けるととともに水にも溶けるので同じく剥離
されることになる。
【００１７】このように第１の光退色性膜３の上に直上
マスクパターン７を形成した後、これをマスクとして図
５に示すように均一全面露光を行う。この均一全面露光
は、第１の露光と同じ波長の光を使用して行うことがで
きるので、光源装置は１台で足りるとともに安定性を有
するとともに十分実用化が進んでいるｇ線を使用するこ
とができるので、既存のプロセスとの整合性も高いもの
である。
マスクパターン７を形成した後、これをマスクとして図
５に示すように均一全面露光を行う。この均一全面露光
は、第１の露光と同じ波長の光を使用して行うことがで
きるので、光源装置は１台で足りるとともに安定性を有
するとともに十分実用化が進んでいるｇ線を使用するこ
とができるので、既存のプロセスとの整合性も高いもの
である。
【００１８】上述したように、直上マスクパターン７を
マスクとして均一全面露光を行った後、現像することに
よって図６に示すように第１のレジスト膜２より成るパ
ターン８をシリコン基板１の上に形成することができ
る。このようにして形成したパターン８はきわめて高い
解像度を有しているとともに直上マスクパターンを介し
て形成されたものであるから焦点深度が向上し、シリコ
ン基板１の表面に凹凸があっても正確な形状寸法を有す
るものとなる。
マスクとして均一全面露光を行った後、現像することに
よって図６に示すように第１のレジスト膜２より成るパ
ターン８をシリコン基板１の上に形成することができ
る。このようにして形成したパターン８はきわめて高い
解像度を有しているとともに直上マスクパターンを介し
て形成されたものであるから焦点深度が向上し、シリコ
ン基板１の表面に凹凸があっても正確な形状寸法を有す
るものとなる。
【００１９】本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、幾多の変更を加えることができる。例えば上
述した実施例においては第１および第２の光退色性膜３
および５をジアゾニウム系の疎水性のものとしたが、ニ
トロン系の水溶性のものとすることもできる。ただし、
この場合にはレジスト膜との間にバリヤコートを施す必
要がある。また、上述した実施例においては、第１の露
光と第２の露光とをｇ線の光で行ったが、他の実用され
ている波長の光を用いることもでき、場合によっては共
に安定的に実用されている別々の波長の光を用いること
もできる。
ではなく、幾多の変更を加えることができる。例えば上
述した実施例においては第１および第２の光退色性膜３
および５をジアゾニウム系の疎水性のものとしたが、ニ
トロン系の水溶性のものとすることもできる。ただし、
この場合にはレジスト膜との間にバリヤコートを施す必
要がある。また、上述した実施例においては、第１の露
光と第２の露光とをｇ線の光で行ったが、他の実用され
ている波長の光を用いることもでき、場合によっては共
に安定的に実用されている別々の波長の光を用いること
もできる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のパターン形成方法によれば、露
光装置の開口数に関係なく、従来のＣＥＬ法よりも、よ
り高いコントラストの光が下層のレジスト膜に入射され
ることになり、解像度や焦点深度を向上することができ
るので、微細化にきわめて有利である。また、下地がア
ルミニウムのようなメタルの場合、第１のレジスト膜に
色素入りのレジスト使用するが、２．０μｍ以上の膜厚
を必要とする。この色素入りレジストは超高解像度レジ
ストに比べて解像度、フォーカスマージンが低く、従来
のＣＥＬ法と組み合わせたとしても露光装置の開口数の
大きさにより、解像度や実用的な焦点深度が得られない
場合もある。しかし、本発明においては、下層のレジス
ト膜の膜厚が厚くなっても全面露光により高コントラス
トの光をレジスト膜まで入射させることができるので、
解像度および焦点深度を向上することができる。さら
に、第２の露光は全面均一露光であるので、簡単に実施
することができる。本発明の方法ではエキシマレーザの
ように安定性に欠ける露光装置を用いる必要がなく、十
分に開発された安定性の高い露光装置を使用して露光を
行うことができるので、既存のプロセスとの整合性が高
く、容易に実施することができるとともにランニングコ
ストを低くすることができる。
光装置の開口数に関係なく、従来のＣＥＬ法よりも、よ
り高いコントラストの光が下層のレジスト膜に入射され
ることになり、解像度や焦点深度を向上することができ
るので、微細化にきわめて有利である。また、下地がア
ルミニウムのようなメタルの場合、第１のレジスト膜に
色素入りのレジスト使用するが、２．０μｍ以上の膜厚
を必要とする。この色素入りレジストは超高解像度レジ
ストに比べて解像度、フォーカスマージンが低く、従来
のＣＥＬ法と組み合わせたとしても露光装置の開口数の
大きさにより、解像度や実用的な焦点深度が得られない
場合もある。しかし、本発明においては、下層のレジス
ト膜の膜厚が厚くなっても全面露光により高コントラス
トの光をレジスト膜まで入射させることができるので、
解像度および焦点深度を向上することができる。さら
に、第２の露光は全面均一露光であるので、簡単に実施
することができる。本発明の方法ではエキシマレーザの
ように安定性に欠ける露光装置を用いる必要がなく、十
分に開発された安定性の高い露光装置を使用して露光を
行うことができるので、既存のプロセスとの整合性が高
く、容易に実施することができるとともにランニングコ
ストを低くすることができる。
【図１】図１は本発明によるパターン形成方法の一実施
例において、シリコン基板上に第１レジスト膜および第
１光退色性膜を形成する工程を示す断面図である。
例において、シリコン基板上に第１レジスト膜および第
１光退色性膜を形成する工程を示す断面図である。
【図２】図２は同じく第１のレジスト膜および第２の光
退色性膜を形成する工程を示す断面図である。
退色性膜を形成する工程を示す断面図である。
【図３】図３は同じく第１の露光工程を示す断面図であ
る。
る。
【図４】図４は現像して第１の光退色性膜の上に直上マ
スクパターンを形成する工程を示す断面図である。
スクパターンを形成する工程を示す断面図である。
【図５】図５は同じく第２の露光工程を示す断面図であ
る。
る。
【図６】図６は現像してパターンを形成する工程を示す
断面図である。
断面図である。
１ シリコン基板 ２ 第１レジスト膜 ３ 第１光退色性膜 ４ 第２レジスト膜 ５ 第２光退色性膜 ６ マスク ７ 直上マスクパターン ８ パターン
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に第１のレジスト膜を形成する工
程と、この第１レジスト膜の上に第１の光退色性膜を形
成する工程と、この第１の光退色性膜の上に第２のレジ
スト膜を形成する工程と、形成すべきパターンに応じた
第１の露光後、現像して第１の光退色性膜の上に直上マ
スクパターンを形成する工程と、この直上マスクパター
ンを介して全面均一露光し、現像して前記基板上にマス
クパターンを形成する工程とを具えることを特徴とする
パターン形成方法。 - 【請求項２】 前記第２のレジスト膜形成工程の後に、
この第２レジスト膜の上に第２の光退色性膜を形成する
工程を具えることを特徴とする請求項１記載のパターン
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23382691A JPH0553322A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23382691A JPH0553322A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0553322A true JPH0553322A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16961172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23382691A Pending JPH0553322A (ja) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0553322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173826A (ja) * | 2005-12-24 | 2007-07-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | デュアル・ダマシン構造を製作する方法 |
| US9513551B2 (en) | 2009-01-29 | 2016-12-06 | Digiflex Ltd. | Process for producing a photomask on a photopolymeric surface |
-
1991
- 1991-08-22 JP JP23382691A patent/JPH0553322A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173826A (ja) * | 2005-12-24 | 2007-07-05 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | デュアル・ダマシン構造を製作する方法 |
| US9513551B2 (en) | 2009-01-29 | 2016-12-06 | Digiflex Ltd. | Process for producing a photomask on a photopolymeric surface |
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