JPH06348032A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
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- JPH06348032A JPH06348032A JP5134348A JP13434893A JPH06348032A JP H06348032 A JPH06348032 A JP H06348032A JP 5134348 A JP5134348 A JP 5134348A JP 13434893 A JP13434893 A JP 13434893A JP H06348032 A JPH06348032 A JP H06348032A
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
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- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising layers
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- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 半導体基板上に形成されたレジスト層に、位
相シフトパターン形成用マスクを用いて第１の露光を行
い、レジスト層の表面層に、テーパー形状の端部を有す
る位相シフトパターンを形成した後、該位相シフトパタ
ーンを含むレジスト層に第２の露光を行って前記位相シ
フトパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジス
トパターンを形成するレジストパターンの形成方法。 【効果】 レジストパターン端部での短絡がなく、所望
の形状を有するレジストパターンを得ることができる。
従って、従来のままのマスク・光露光装置・レジスト材
料等を用いることにより、半導体基板上の位相シフト効
果による微細なレジストパターンを、あるいは微細なレ
ジストパターンと太いパターンとを同時に形成すること
ができ、パターン自由度を損うことなく、実際上の解像
力を向上させることが可能となる。
相シフトパターン形成用マスクを用いて第１の露光を行
い、レジスト層の表面層に、テーパー形状の端部を有す
る位相シフトパターンを形成した後、該位相シフトパタ
ーンを含むレジスト層に第２の露光を行って前記位相シ
フトパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジス
トパターンを形成するレジストパターンの形成方法。 【効果】 レジストパターン端部での短絡がなく、所望
の形状を有するレジストパターンを得ることができる。
従って、従来のままのマスク・光露光装置・レジスト材
料等を用いることにより、半導体基板上の位相シフト効
果による微細なレジストパターンを、あるいは微細なレ
ジストパターンと太いパターンとを同時に形成すること
ができ、パターン自由度を損うことなく、実際上の解像
力を向上させることが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置等の製造に用
いられる光露光によるレジストパターン形成方法に関
し、特に、位相シフト効果を用いたレジストパターン形
成方法に関するものである。
いられる光露光によるレジストパターン形成方法に関
し、特に、位相シフト効果を用いたレジストパターン形
成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、縮小投影露光装置、すなわち、ス
テッパの解像限界以上の微細なパターンを形成する方法
として位相シフト効果を用いた方法が注目されており、
その方法としては、通常、マスク上での位相シフト効果
を利用するものである。また、半導体基板上で位相シフ
ト効果を用いて、微細なパターンを形成する方法も提案
されている。この方法は、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、所望の位相
シフトパターンを形成した後、該位相シフトパターンを
含むレジスト層全面に第２の露光を行って前記位相シフ
トパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジスト
パターンを形成するものである。
テッパの解像限界以上の微細なパターンを形成する方法
として位相シフト効果を用いた方法が注目されており、
その方法としては、通常、マスク上での位相シフト効果
を利用するものである。また、半導体基板上で位相シフ
ト効果を用いて、微細なパターンを形成する方法も提案
されている。この方法は、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、所望の位相
シフトパターンを形成した後、該位相シフトパターンを
含むレジスト層全面に第２の露光を行って前記位相シフ
トパターンのエッジ下のレジスト層に、微細なレジスト
パターンを形成するものである。
【０００３】従って、上記位相シフトパターンの厚みＴ
ｓは、以下の関係式を満たすのが望ましい。 Ｔｓ＝（２ａ−１）λ／｛２（ｎ−１）｝ ここで、ａは自然数、λは露光波長（全面露光波長）、
ｎは位相シフトパターンを構成する材料の屈折率であ
る。
ｓは、以下の関係式を満たすのが望ましい。 Ｔｓ＝（２ａ−１）λ／｛２（ｎ−１）｝ ここで、ａは自然数、λは露光波長（全面露光波長）、
ｎは位相シフトパターンを構成する材料の屈折率であ
る。
【０００４】以下、半導体基板上で位相シフト効果を用
い、単一層のレジスト表面に段差を設けて微細なパター
ンを形成する方法について説明する。まず、図６（ａ）
に示すように、シリコン基板４１上にポジ型レジストを
スピンオン法を用いて塗布、プレベークして、レジスト
層４２を形成した後、マスク４３にて露光を行う。
い、単一層のレジスト表面に段差を設けて微細なパター
ンを形成する方法について説明する。まず、図６（ａ）
に示すように、シリコン基板４１上にポジ型レジストを
スピンオン法を用いて塗布、プレベークして、レジスト
層４２を形成した後、マスク４３にて露光を行う。
【０００５】次いで、露光後ベーク処理して現像し、図
６（ｂ）に示すように、段差Ｓを有する凹凸形状のパタ
ーン４２ａを形成する。レジスト表面の段差Ｓの厚みＴ
ｓは、位相シフトパターンの凸部４４に垂直方向（図６
（ｂ）中、Ｈで示す矢印方向）の高さであり、上記式を
満たしていることが望ましい。そして、上記凹凸形状の
パターン４２ａを含む領域全面に露光を行う。この際、
位相シフトパターンの凸部４４を透過する光の位相と、
位相シフトパターンの凸部４４間に挟まれた凹部４５を
透過する光の位相とが、ほぼ、逆位相となっているた
め、位相シフトパターンの凸部４４のエッジＥの下部領
域Ｌでは、光の振幅が互いに打ち消され、露光光の強度
が零となる。従って、レジスト層の領域Ｌが露光される
ことなく、現像後に、図６（ｃ）に示すように、微細な
レジストパターン４６が形成されることとなる。
６（ｂ）に示すように、段差Ｓを有する凹凸形状のパタ
ーン４２ａを形成する。レジスト表面の段差Ｓの厚みＴ
ｓは、位相シフトパターンの凸部４４に垂直方向（図６
（ｂ）中、Ｈで示す矢印方向）の高さであり、上記式を
満たしていることが望ましい。そして、上記凹凸形状の
パターン４２ａを含む領域全面に露光を行う。この際、
位相シフトパターンの凸部４４を透過する光の位相と、
位相シフトパターンの凸部４４間に挟まれた凹部４５を
透過する光の位相とが、ほぼ、逆位相となっているた
め、位相シフトパターンの凸部４４のエッジＥの下部領
域Ｌでは、光の振幅が互いに打ち消され、露光光の強度
が零となる。従って、レジスト層の領域Ｌが露光される
ことなく、現像後に、図６（ｃ）に示すように、微細な
レジストパターン４６が形成されることとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法において
は、位相シフトパターン形成用のマスクとして図７
（ａ）のマスク４３を用いて露光を行い、位相シフトパ
ターン４３ａを形成する。その後、全面露光を行うこと
により、位相シフトパターンの凸部４４を透過する光の
位相と、凹部１５を透過する光の位相とが、互いに打ち
消し合い、レジスト層の領域Ｌが露光されることなく、
現像後に、図７（ｃ）に示すような、レジストパターン
４６が形成される。
は、位相シフトパターン形成用のマスクとして図７
（ａ）のマスク４３を用いて露光を行い、位相シフトパ
ターン４３ａを形成する。その後、全面露光を行うこと
により、位相シフトパターンの凸部４４を透過する光の
位相と、凹部１５を透過する光の位相とが、互いに打ち
消し合い、レジスト層の領域Ｌが露光されることなく、
現像後に、図７（ｃ）に示すような、レジストパターン
４６が形成される。
【０００７】しかし、この時、図７（ｂ）の凸部４４の
パターン端部Ｅｂにおいても同様の効果を生じ、図７
（ｃ）の４６Ｅに示したように、パターン間の短絡を生
じることがあるという課題があった。また、位相シフト
パターンを形成する際及びその後の露光の際に、全面露
光を用いるために、微細パターン形成には好適ではある
が、パッド部等の大きなパターンを形成することができ
ないという欠点があった。
パターン端部Ｅｂにおいても同様の効果を生じ、図７
（ｃ）の４６Ｅに示したように、パターン間の短絡を生
じることがあるという課題があった。また、位相シフト
パターンを形成する際及びその後の露光の際に、全面露
光を用いるために、微細パターン形成には好適ではある
が、パッド部等の大きなパターンを形成することができ
ないという欠点があった。
【０００８】本発明は上記のような課題に鑑みなされた
ものであり、レジストパターン端部での短絡を防止する
ことができるとともに、種々のパターン幅を有するレジ
ストパターンを形成する場合にも、比較的少ない工程数
の増加により形成することができるレジストパターンの
形成方法を提供することを目的としている。
ものであり、レジストパターン端部での短絡を防止する
ことができるとともに、種々のパターン幅を有するレジ
ストパターンを形成する場合にも、比較的少ない工程数
の増加により形成することができるレジストパターンの
形成方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
基板上に形成されたレジスト層に、位相シフトパターン
形成用マスクを用いて第１の露光を行い、レジスト層の
表面層に、テーパー形状の端部を有する位相シフトパタ
ーンを形成した後、該位相シフトパターンを含むレジス
ト層に第２の露光を行って前記位相シフトパターンのエ
ッジ下のレジスト層に、微細なレジストパターンを形成
することからなるレジストパターンの形成方法が提供さ
れる。
基板上に形成されたレジスト層に、位相シフトパターン
形成用マスクを用いて第１の露光を行い、レジスト層の
表面層に、テーパー形状の端部を有する位相シフトパタ
ーンを形成した後、該位相シフトパターンを含むレジス
ト層に第２の露光を行って前記位相シフトパターンのエ
ッジ下のレジスト層に、微細なレジストパターンを形成
することからなるレジストパターンの形成方法が提供さ
れる。
【００１０】本発明に用いる半導体基板としては特に限
定されるものではないが、シリコン基板が好ましい。ま
た、この半導体基板上にレジスト層が形成されている。
このレジスト層としては、光感光性樹脂としてポジ型フ
ォトレジスト、ネガ型フォトレジスト又はＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタアクリレート）等を挙げることができる
が、特に限定されるものではない。具体的には、その材
料としてノボラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物
を挙げることができる。レジスト層は、公知の方法、例
えば、上記レジストをベースとする溶液をスピン・オン
法により塗布し、プレベークを行う方法により形成する
ことができる。プレベークの条件等は用いる材料により
適宜調整することができる。また、この場合のレジスト
の膜厚は０．６３〜１．２０μｍ程度が好ましい。さら
に、レジストの現像液は、特に限定されるものではな
く、用いるレジスト材料により適宜選択することができ
る。
定されるものではないが、シリコン基板が好ましい。ま
た、この半導体基板上にレジスト層が形成されている。
このレジスト層としては、光感光性樹脂としてポジ型フ
ォトレジスト、ネガ型フォトレジスト又はＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタアクリレート）等を挙げることができる
が、特に限定されるものではない。具体的には、その材
料としてノボラックレジン−Ｏ−キノンジアジド化合物
を挙げることができる。レジスト層は、公知の方法、例
えば、上記レジストをベースとする溶液をスピン・オン
法により塗布し、プレベークを行う方法により形成する
ことができる。プレベークの条件等は用いる材料により
適宜調整することができる。また、この場合のレジスト
の膜厚は０．６３〜１．２０μｍ程度が好ましい。さら
に、レジストの現像液は、特に限定されるものではな
く、用いるレジスト材料により適宜選択することができ
る。
【００１１】本発明において、レジスト層の表面層にテ
ーパー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成す
る方法は、先端が鋭角（９０°以下）の三角形状とする
か、丸みを有する位相シフトパターン形成用マスクを用
いて露光することにより可能である。また、位相シフト
パターン形成用マスクパターンの端部に露光光に対して
透過性（４０〜６０％）を持たせることによっても、位
相シフトパターンの端部にテーパーを形成することが可
能である。位相シフトパターン形成用マスクに透過性を
もたせる方法としては、特に限定されるものではない
が、例えば、位相シフトパターン形成用マスクとしてク
ロムを用いた場合には、透過性を持たせたい部分に酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を挙げることができる。この際、透過率はマスク端部で
もっとも大きく、内側に行くほど小さくなるように調節
することが好ましい。また、パターン端のテーパー角は
４５°以下とすることが望しい。
ーパー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成す
る方法は、先端が鋭角（９０°以下）の三角形状とする
か、丸みを有する位相シフトパターン形成用マスクを用
いて露光することにより可能である。また、位相シフト
パターン形成用マスクパターンの端部に露光光に対して
透過性（４０〜６０％）を持たせることによっても、位
相シフトパターンの端部にテーパーを形成することが可
能である。位相シフトパターン形成用マスクに透過性を
もたせる方法としては、特に限定されるものではない
が、例えば、位相シフトパターン形成用マスクとしてク
ロムを用いた場合には、透過性を持たせたい部分に酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を挙げることができる。この際、透過率はマスク端部で
もっとも大きく、内側に行くほど小さくなるように調節
することが好ましい。また、パターン端のテーパー角は
４５°以下とすることが望しい。
【００１２】露光の条件は、特に限定されるものではな
く、用いるレジストやその膜厚等によって適宜調節する
ことができるが、露光量としては、閾値露光量の６０〜
８０％が好ましく、より好ましくは７０％である。ま
た、露光光の種類は、特に限定されるものではないが、
ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ｉ線（波長
３６５ｎｍ）を用いることが好ましい。
く、用いるレジストやその膜厚等によって適宜調節する
ことができるが、露光量としては、閾値露光量の６０〜
８０％が好ましく、より好ましくは７０％である。ま
た、露光光の種類は、特に限定されるものではないが、
ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ｉ線（波長
３６５ｎｍ）を用いることが好ましい。
【００１３】また、位相シフトパターンの厚みＴｓは、
上記露光により適宜調節することができるが、Ｔｓ＝
（２ａ−１）λ／｛２（ｎ−１）｝，〔ここで、ａは自
然数、λは露光波長（全面露光波長）、ｎは位相シフト
パターンを構成する材料の屈折率〕を満たすことが好ま
しい。また、位相変化が（１／２）×πから（３／２）
×πの範囲であっても良い。
上記露光により適宜調節することができるが、Ｔｓ＝
（２ａ−１）λ／｛２（ｎ−１）｝，〔ここで、ａは自
然数、λは露光波長（全面露光波長）、ｎは位相シフト
パターンを構成する材料の屈折率〕を満たすことが好ま
しい。また、位相変化が（１／２）×πから（３／２）
×πの範囲であっても良い。
【００１４】本発明においては、上記の位相シフトパタ
ーンを含むレジスト層全面に、第２の露光を行い、公知
の現像液を用いて現像し、線幅が０．１５〜０．２５μ
ｍ程度、パターン間の幅が０．３５〜０．５０μｍ程
度、膜厚が０．２０〜１．００μｍ程度のレジストパタ
ーンを形成する。露光の条件等は上記と同様である。こ
の第２の露光により、位相シフトパターンの凸部を透過
した露光光の位相は反転し、部分的に位相シフトパター
ンの凹部を透過した露光光の位相とは逆位相になるた
め、各凸部エッジ部では凸部を透過した露光光の振幅と
凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それに
よってエッジ部における露光光の光強度は零となり、凸
部のエッジ部の下部領域が微細なレジストパターンとし
て残ることとなる。この際、所望の形状のマスクを用い
て露光することにより、線幅の異なるレジストパターン
やパッド等を形成することができる。
ーンを含むレジスト層全面に、第２の露光を行い、公知
の現像液を用いて現像し、線幅が０．１５〜０．２５μ
ｍ程度、パターン間の幅が０．３５〜０．５０μｍ程
度、膜厚が０．２０〜１．００μｍ程度のレジストパタ
ーンを形成する。露光の条件等は上記と同様である。こ
の第２の露光により、位相シフトパターンの凸部を透過
した露光光の位相は反転し、部分的に位相シフトパター
ンの凹部を透過した露光光の位相とは逆位相になるた
め、各凸部エッジ部では凸部を透過した露光光の振幅と
凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それに
よってエッジ部における露光光の光強度は零となり、凸
部のエッジ部の下部領域が微細なレジストパターンとし
て残ることとなる。この際、所望の形状のマスクを用い
て露光することにより、線幅の異なるレジストパターン
やパッド等を形成することができる。
【００１５】
【作用】本発明によれば、半導体基板上に形成されたレ
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形
状の端部を有する位相シフトパターンを形成した後、該
位相シフトパターンを含むレジスト層に第２の露光を行
って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層
に、微細なレジストパターンを形成するので、半導体基
板上での位相シフト効果による微細なレジストパターン
が形成される。つまり、レジスト層の表面層に形成され
た位相シフトパターン全面に、第２の露光を行うことに
より、位相シフトパターンの凸部を透過した露光光の位
相は反転し、位相シフトパターンの凹部を透過した露光
光の位相とは逆位相になる。このため、各凸部のエッジ
部では凸部を透過した露光光の振幅と凹部を透過した露
光光の振幅とが打ち消し合い、エッジ部における露光光
の光強度が零となる。従って、光強度が零となる凸部の
エッジ部の下部領域におけるレジスト層部分は露光され
ず、次の工程で微細なレジストパターンとして残ること
となる。一方、位相シフトパターンの長手方向のエッジ
部では、パターンがテーパーを有している為に、そのエ
ッジ部の下部領域で露光光の光強度は零とはならず、レ
ジスト層が露光されることになり、次の工程で除去され
る。
ジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて
第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形
状の端部を有する位相シフトパターンを形成した後、該
位相シフトパターンを含むレジスト層に第２の露光を行
って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層
に、微細なレジストパターンを形成するので、半導体基
板上での位相シフト効果による微細なレジストパターン
が形成される。つまり、レジスト層の表面層に形成され
た位相シフトパターン全面に、第２の露光を行うことに
より、位相シフトパターンの凸部を透過した露光光の位
相は反転し、位相シフトパターンの凹部を透過した露光
光の位相とは逆位相になる。このため、各凸部のエッジ
部では凸部を透過した露光光の振幅と凹部を透過した露
光光の振幅とが打ち消し合い、エッジ部における露光光
の光強度が零となる。従って、光強度が零となる凸部の
エッジ部の下部領域におけるレジスト層部分は露光され
ず、次の工程で微細なレジストパターンとして残ること
となる。一方、位相シフトパターンの長手方向のエッジ
部では、パターンがテーパーを有している為に、そのエ
ッジ部の下部領域で露光光の光強度は零とはならず、レ
ジスト層が露光されることになり、次の工程で除去され
る。
【００１６】従って、レジストパターン端部での短絡が
なく、所望の形状を有するレジストパターンが得られる
こととなる。また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第２の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンが
同時に形成されることとなる。
なく、所望の形状を有するレジストパターンが得られる
こととなる。また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第２の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンが
同時に形成されることとなる。
【００１７】
【実施例】以下に本発明のレジストパターンの形成方法
の実施例を図面に基づいて説明する。 実施例１ 図１（ａ）に示すように、Ｓｉ半導体基板１１をヘキサ
メチルジシラザンによる密着性改善処理、いわゆるＨＭ
ＤＳ処理をした後、そのＳｉ半導体基板１１上に光感光
性樹脂としてポジ型フォトレジスト（ノボラックレジン
−Ｏ−キノンジアジド化合物をベースとする）の溶液を
スピン・オン法を用いて塗布した。そして、プレベ−ク
（前焼成）を行ってレジスト層１２を形成した。プレベ
ークは、９０℃で６０秒間行い、膜厚Ａが１．２μｍの
レジスト層１２を形成した。
の実施例を図面に基づいて説明する。 実施例１ 図１（ａ）に示すように、Ｓｉ半導体基板１１をヘキサ
メチルジシラザンによる密着性改善処理、いわゆるＨＭ
ＤＳ処理をした後、そのＳｉ半導体基板１１上に光感光
性樹脂としてポジ型フォトレジスト（ノボラックレジン
−Ｏ−キノンジアジド化合物をベースとする）の溶液を
スピン・オン法を用いて塗布した。そして、プレベ−ク
（前焼成）を行ってレジスト層１２を形成した。プレベ
ークは、９０℃で６０秒間行い、膜厚Ａが１．２μｍの
レジスト層１２を形成した。
【００１８】続いて、このＳｉ半導体基板１１を、レジ
スト層１２の上方の所定の位置に配置されたマスク１３
を用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線（λ＝３６５nm）ステ
ッパを用い、閾値露光量（Ｅth＝２００ｍsec)以下の１
４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で露光した。この際
用いたマスク１３の平面図は、図２（ａ）に示したよう
に、その長手方向の端部１３ａを９０°の鋭角三角形形
状とした。
スト層１２の上方の所定の位置に配置されたマスク１３
を用いて、ＮＡ＝０．４５のｉ線（λ＝３６５nm）ステ
ッパを用い、閾値露光量（Ｅth＝２００ｍsec)以下の１
４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で露光した。この際
用いたマスク１３の平面図は、図２（ａ）に示したよう
に、その長手方向の端部１３ａを９０°の鋭角三角形形
状とした。
【００１９】次いで、図１（ｂ）に示したように、現像
前焼成（ＰＥＢ）した後、現像液として、テトラメチル
水酸化アンモニウム（N(CH3)4OH)、いわゆるＴＭＡＨの
２．３８％の希釈溶液を用いて現像し、レジスト層１２
の表面層を部分的にパターニングして凹凸形状を有する
位相シフトパターン１２ａを形成した。この際、位相シ
フトパターン１２ａに形成される高さＴｓを有する段差
Ｓは凸部１４の垂直方向（図示１（ｂ）中、Ｈで示す矢
印の方向）の高さであり、その段差Ｓの高さＴｓは、Ｔ
ｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波長、ｎ：レジ
スト層の屈折率）で決定される値であり、本実施例で
は、λ＝３６５nm，ｎ＝１．６８であることから、０．
２６８μｍであった。この時の位相シフトパターン１２
ａにおける凸部１４のエッジ部Ｅａの形状は、図２
（ａ）に示したマスクパターン端部１３ａでの光のまわ
り込みによって先端部が丸まり、図２（ｂ）に示したよ
うに、テーパーを有した形状となった。
前焼成（ＰＥＢ）した後、現像液として、テトラメチル
水酸化アンモニウム（N(CH3)4OH)、いわゆるＴＭＡＨの
２．３８％の希釈溶液を用いて現像し、レジスト層１２
の表面層を部分的にパターニングして凹凸形状を有する
位相シフトパターン１２ａを形成した。この際、位相シ
フトパターン１２ａに形成される高さＴｓを有する段差
Ｓは凸部１４の垂直方向（図示１（ｂ）中、Ｈで示す矢
印の方向）の高さであり、その段差Ｓの高さＴｓは、Ｔ
ｓ＝λ／｛２・（ｎ−１）｝（λ：露光波長、ｎ：レジ
スト層の屈折率）で決定される値であり、本実施例で
は、λ＝３６５nm，ｎ＝１．６８であることから、０．
２６８μｍであった。この時の位相シフトパターン１２
ａにおける凸部１４のエッジ部Ｅａの形状は、図２
（ａ）に示したマスクパターン端部１３ａでの光のまわ
り込みによって先端部が丸まり、図２（ｂ）に示したよ
うに、テーパーを有した形状となった。
【００２０】そして、マスクを用いることなく、上記の
位相シフトパターン１２ａの凸部１４を位相シフターと
して利用して、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、
１４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で位相シフター１
４を含むＳｉ半導体基板１１上の全面の露光を行った。
この際、凸部１４を透過した露光光の位相は反転し、位
相シフトパターン１２ａの凹部１５を透過した露光光の
位相とは逆位相になるため、各凸部１４のエッジＥでは
凸部１４を透過した露光光の振幅と凹部１５を透過した
露光光の振幅とが打ち消し合い、それによってエッジＥ
における露光光の光強度は零となった（図３参照）。従
って、光強度が零となる凸部１４のエッジＥの下部領域
Ｌにおけるレジスト層部分は露光されることは無い。こ
の露光されないレジスト層部分は次の工程で微細なレジ
ストパターンとして残る。一方、パターン端部のエッジ
Ｅａでは、パターンがテーパーを有している為に、図３
（ａ）に示した用に、エッジＥａの下部領域Ｌａで露光
光の光強度は零とはならず（図３（ｂ））この領域では
レジスト層部分は露光されることになり、この露光され
たレジスト層部分は次の工程で除去される。
位相シフトパターン１２ａの凸部１４を位相シフターと
して利用して、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパを用い、
１４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で位相シフター１
４を含むＳｉ半導体基板１１上の全面の露光を行った。
この際、凸部１４を透過した露光光の位相は反転し、位
相シフトパターン１２ａの凹部１５を透過した露光光の
位相とは逆位相になるため、各凸部１４のエッジＥでは
凸部１４を透過した露光光の振幅と凹部１５を透過した
露光光の振幅とが打ち消し合い、それによってエッジＥ
における露光光の光強度は零となった（図３参照）。従
って、光強度が零となる凸部１４のエッジＥの下部領域
Ｌにおけるレジスト層部分は露光されることは無い。こ
の露光されないレジスト層部分は次の工程で微細なレジ
ストパターンとして残る。一方、パターン端部のエッジ
Ｅａでは、パターンがテーパーを有している為に、図３
（ａ）に示した用に、エッジＥａの下部領域Ｌａで露光
光の光強度は零とはならず（図３（ｂ））この領域では
レジスト層部分は露光されることになり、この露光され
たレジスト層部分は次の工程で除去される。
【００２１】次いで、上記の位相シフトパターン１２ａ
の形成と同様に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液と
してＴＭＡＨの２．３８％の希釈溶液を用いて６０秒間
現像し、ポストベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体
基板１１上に線幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０
μｍ、パターン間距離Ｄが０．３５μｍの微細なレジス
トパターン１６が、パターン端部で短絡することなく形
成できる（図１（ｃ），図２（ｃ））。
の形成と同様に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液と
してＴＭＡＨの２．３８％の希釈溶液を用いて６０秒間
現像し、ポストベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体
基板１１上に線幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０
μｍ、パターン間距離Ｄが０．３５μｍの微細なレジス
トパターン１６が、パターン端部で短絡することなく形
成できる（図１（ｃ），図２（ｃ））。
【００２２】このように本実施例では、例えば、従来の
位相シフト法を用いない場合では０．３５μｍ幅のライ
ンを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
０．１５μｍ幅Ｗの線幅を有するレジストパターン１６
を形成でき、それによって２倍以上の解像度の向上を図
ることができる。
位相シフト法を用いない場合では０．３５μｍ幅のライ
ンを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
０．１５μｍ幅Ｗの線幅を有するレジストパターン１６
を形成でき、それによって２倍以上の解像度の向上を図
ることができる。
【００２３】実施例２ 本実施例では、パターン端にテーパーを設ける方法とし
て、位相シフター形成用マスクのパターン端に露光光に
対する透過性を持たせた方法について説明する。図４
（ａ）に示したように、位相シフター形成用マスクのク
ロムパターン２３の端部２３ａに露光光に対する透過性
を持たせる。この際のクロムパターン２３の線幅は０．
５μｍとする。また、透過率は約５０％とした。クロム
パターンに対して透過性を持たせる方法としては、酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を用いた。透過率はパターン端部で最も大きく（ほぼ１
００％）、内側ほど低くなるように傾斜を持たせた。以
下、レジストパターン形成方法に関しては、実施例１に
従った。
て、位相シフター形成用マスクのパターン端に露光光に
対する透過性を持たせた方法について説明する。図４
（ａ）に示したように、位相シフター形成用マスクのク
ロムパターン２３の端部２３ａに露光光に対する透過性
を持たせる。この際のクロムパターン２３の線幅は０．
５μｍとする。また、透過率は約５０％とした。クロム
パターンに対して透過性を持たせる方法としては、酸素
の集束イオンビームを用いて酸素イオンを注入する方法
を用いた。透過率はパターン端部で最も大きく（ほぼ１
００％）、内側ほど低くなるように傾斜を持たせた。以
下、レジストパターン形成方法に関しては、実施例１に
従った。
【００２４】実施例３ 本実施例では、微細なレジストパターンと同時にパッド
部の様な大きなパターンを形成する方法に関して説明す
る。図５（ａ）に示すように、実施例１と同様に、膜厚
１．２μｍのレジスト層１２を形成した。
部の様な大きなパターンを形成する方法に関して説明す
る。図５（ａ）に示すように、実施例１と同様に、膜厚
１．２μｍのレジスト層１２を形成した。
【００２５】続いて、このＳｉ半導体基板１１を、実施
例１と同様に、マスク１３を用いて、ＮＡ＝０．４５の
ｉ線（λ＝３６５nm）ステッパで、閾値露光量（Ｅth＝
２００ｍsec)以下の１４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光
量で露光を行った。次いで、現像前焼成（ＰＥＢ）の
後、図５（ｂ）に示したように、実施例１と同様の現像
液を用いて現像し、レジスト層１２の表面層を部分的に
パターニングして凹凸形状を有する位相シフトパターン
１２ａを形成する。この際、位相シフトパターン１２ａ
に形成される高さＴｓを有する段差Ｓは凸部１４の垂直
方向（図５（ｂ）中、Ｈで示す矢印の方向）の高さであ
り、その段差Ｓの高さＴs は、実施例１と同様に、０．
２６８μｍであった。
例１と同様に、マスク１３を用いて、ＮＡ＝０．４５の
ｉ線（λ＝３６５nm）ステッパで、閾値露光量（Ｅth＝
２００ｍsec)以下の１４０ｍsec(７０ｍＪ／cm2)の露光
量で露光を行った。次いで、現像前焼成（ＰＥＢ）の
後、図５（ｂ）に示したように、実施例１と同様の現像
液を用いて現像し、レジスト層１２の表面層を部分的に
パターニングして凹凸形状を有する位相シフトパターン
１２ａを形成する。この際、位相シフトパターン１２ａ
に形成される高さＴｓを有する段差Ｓは凸部１４の垂直
方向（図５（ｂ）中、Ｈで示す矢印の方向）の高さであ
り、その段差Ｓの高さＴs は、実施例１と同様に、０．
２６８μｍであった。
【００２６】次に、マスク３３を用いて、上記の位相シ
フトパターン１２ａの凸部１４を位相シフターとし利用
し、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパーを用いて１４０ｍ
sec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で位相シフター１４を含む
Ｓｉ半導体基板１１を露光した。この際、凸部１４を透
過した露光光の位相は反転し、位相シフトパターンの凹
部を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各凸
部１４のエッジＥでは凸部１４を透過した露光光の振幅
と凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それ
によってエッジＥにおける露光光の光強度は零となる
（図３参照）。従って、光強度が零となる凸部１４のエ
ッジＥの下部領域Ｌにおけるレジスト層部分は露光され
ることは無い。この露光されないレジスト層部分は次の
工程で微細なレジストパターンとして残る。
フトパターン１２ａの凸部１４を位相シフターとし利用
し、ＮＡ＝０．４５のｉ線ステッパーを用いて１４０ｍ
sec(７０ｍＪ／cm2)の露光量で位相シフター１４を含む
Ｓｉ半導体基板１１を露光した。この際、凸部１４を透
過した露光光の位相は反転し、位相シフトパターンの凹
部を透過した露光光の位相とは逆位相になるため、各凸
部１４のエッジＥでは凸部１４を透過した露光光の振幅
と凹部を透過した露光光の振幅とが打ち消し合い、それ
によってエッジＥにおける露光光の光強度は零となる
（図３参照）。従って、光強度が零となる凸部１４のエ
ッジＥの下部領域Ｌにおけるレジスト層部分は露光され
ることは無い。この露光されないレジスト層部分は次の
工程で微細なレジストパターンとして残る。
【００２７】また、マスク３３で遮光されている部分の
レジスト層部分では露光されることがないため、この部
分は次の工程で大きなレジストパターンとして残る。次
いで、上記の位相シフトパターン１２ａの形成と同様
に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液としてＴＭＡＨ
の２．３８％の希釈溶液を用いて６０秒間現像し、ポス
トベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板１１上に
線幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０μｍ，パター
ン間距離Ｄが０．３５μｍの微細なレジストパターン１
６と幅Ｗ′２．０μｍの太いパターン１７とを同時に形
成する（図５（ｃ））。
レジスト層部分では露光されることがないため、この部
分は次の工程で大きなレジストパターンとして残る。次
いで、上記の位相シフトパターン１２ａの形成と同様
に、現像前焼成（ＰＥＢ）の後、現像液としてＴＭＡＨ
の２．３８％の希釈溶液を用いて６０秒間現像し、ポス
トベイク（後焼成）を行って、Ｓｉ半導体基板１１上に
線幅Ｗが０．１５μｍ、高さＫが０．２０μｍ，パター
ン間距離Ｄが０．３５μｍの微細なレジストパターン１
６と幅Ｗ′２．０μｍの太いパターン１７とを同時に形
成する（図５（ｃ））。
【００２８】このように本実施例では例えば、従来の位
相シフト法を用いない場合では０．３５μｍの線幅のラ
インを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
０．１５μｍ幅の線幅を有するレジストパターン２６と
従来の全面露光法では形成できなかった２．０μｍ幅の
線幅を有するパターン２７が形成でき、それによって２
倍以上の解像度の向上とパターン自由度を達成できる。
相シフト法を用いない場合では０．３５μｍの線幅のラ
インを形成するのが限界であったのに対し、より微細な
０．１５μｍ幅の線幅を有するレジストパターン２６と
従来の全面露光法では形成できなかった２．０μｍ幅の
線幅を有するパターン２７が形成でき、それによって２
倍以上の解像度の向上とパターン自由度を達成できる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、半導体基板上に形成さ
れたレジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを
用いて第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、テー
パー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成した
後、該位相シフトパターンを含むレジスト層に第２の露
光を行って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジス
ト層に、微細なレジストパターンを形成するので、レジ
ストパターン端部での短絡がなく、所望の形状を有する
レジストパターンを得ることができる。
れたレジスト層に、位相シフトパターン形成用マスクを
用いて第１の露光を行い、レジスト層の表面層に、テー
パー形状の端部を有する位相シフトパターンを形成した
後、該位相シフトパターンを含むレジスト層に第２の露
光を行って前記位相シフトパターンのエッジ下のレジス
ト層に、微細なレジストパターンを形成するので、レジ
ストパターン端部での短絡がなく、所望の形状を有する
レジストパターンを得ることができる。
【００３０】また、位相シフトパターンを含むレジスト
層に第２の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンを
同時に形成することができる。従って、従来のままのマ
スク・光露光装置・レジスト材料等を用いることによ
り、半導体基板上の位相シフト効果による微細なレジス
トパターンを、あるいは微細なレジストパターンと太い
パターンとを同時に形成することができ、パターン自由
度を損うことなく、実際上の解像力を向上させることが
可能となる。
層に第２の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用い
て露光する場合には、線幅の異なるレジストパターンを
同時に形成することができる。従って、従来のままのマ
スク・光露光装置・レジスト材料等を用いることによ
り、半導体基板上の位相シフト効果による微細なレジス
トパターンを、あるいは微細なレジストパターンと太い
パターンとを同時に形成することができ、パターン自由
度を損うことなく、実際上の解像力を向上させることが
可能となる。
【図１】この発明のレジストパターンの形成方法の第１
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
【図２】この発明の第１の実施例を説明するためのマス
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
【図３】位相シフトパターンのエッジ部の形状及び相対
光強度を示した図である。
光強度を示した図である。
【図４】この発明の第２の実施例を説明するためのマス
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
ク、位相シフトマスク及びレジストパターンの平面図で
ある。
【図５】この発明のレジストパターンの形成方法の第３
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
の実施例による製造工程を示す要部の概略断面図であ
る。
【図６】従来のレジストパターンの形成方法による製造
工程を示す要部の概略断面図である。
工程を示す要部の概略断面図である。
【図７】従来のレジストパターンの形成方法による製造
工程を示す平面図である。
工程を示す平面図である。
１１ Ｓｉ半導体基板 １２ レジスト層 １２ａ 位相シフトパターン １４ 位相シフトパターンの凸部 １５ 位相シフトパターンの凹部 １６ レジストパターン
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成されたレジスト層
に、位相シフトパターン形成用マスクを用いて第１の露
光を行い、レジスト層の表面層に、テーパー形状の端部
を有する位相シフトパターンを形成した後、該位相シフ
トパターンを含むレジスト層に第２の露光を行って前記
位相シフトパターンのエッジ下のレジスト層に、微細な
レジストパターンを形成することからなるレジストパタ
ーンの形成方法。 - 【請求項２】 位相シフトパターン形成用マスクの端部
が、鋭角３角形形状又は丸みを有した形状に形成されて
いる請求項１記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項３】 位相シフトパターン形成用マスクの端部
が、露光光に対して半透過性を有した材料で形成されて
いる請求項１記載のレジストパターンの形成方法。 - 【請求項４】 位相シフトパターンを含むレジスト層に
第２の露光を行う際に、所望の形状のマスクを用いて露
光して、線幅の異なるレジストパターンを形成する請求
項１記載のレジストパターンの形成方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134348A JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
| US08/242,082 US5480047A (en) | 1993-06-04 | 1994-05-12 | Method for forming a fine resist pattern |
| KR1019940012417A KR0126234B1 (ko) | 1993-06-04 | 1994-06-02 | 미세 레지스트 패턴의 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5134348A JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06348032A true JPH06348032A (ja) | 1994-12-22 |
| JP2837063B2 JP2837063B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=15126263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5134348A Expired - Fee Related JP2837063B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5480047A (ja) |
| JP (1) | JP2837063B2 (ja) |
| KR (1) | KR0126234B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013055161A (ja) * | 2011-09-01 | 2013-03-21 | Canon Inc | フォトレジストパターンの形成方法およびマイクロレンズアレイの形成方法 |
Families Citing this family (88)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6334960B1 (en) | 1999-03-11 | 2002-01-01 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Step and flash imprint lithography |
| US7432634B2 (en) | 2000-10-27 | 2008-10-07 | Board Of Regents, University Of Texas System | Remote center compliant flexure device |
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| JP4740518B2 (ja) * | 2000-07-17 | 2011-08-03 | ボード・オブ・リージエンツ，ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム | 転写リソグラフィ・プロセスのための自動液体ディスペンス方法およびシステム |
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