JPH07147219A - パターンの形成方法 - Google Patents

パターンの形成方法

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JPH07147219A
JPH07147219A JP5293565A JP29356593A JPH07147219A JP H07147219 A JPH07147219 A JP H07147219A JP 5293565 A JP5293565 A JP 5293565A JP 29356593 A JP29356593 A JP 29356593A JP H07147219 A JPH07147219 A JP H07147219A
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JP
Japan
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pattern
photoresist
exposure
patterns
photoresist pattern
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JP5293565A
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English (en)
Inventor
Hajime Yagi
肇 矢木
Yasuhiro Sakamoto
安広 坂本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポジ型およびネガ型レジストのいずれをも用
いることができ、レジストの解像限界より微細なパター
ンを形成することができるようにする。 【構成】 所定のマスクパターンを用いて基板上のフォ
トレジストを複数回露光してフォトレジストパターンを
形成する方法において、複数の露光パターンによりフォ
トレジストを露光してフォトレジストパターンを形成し
た後、プラズマアッシングを用いてこのフォトレジスト
パターンを微細化するという工程をとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超大集積回路(ULS
I)の微細配線の形成等に適用して好適なパターンの形
成方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】配線の微細化はULSIの製造方法にお
いて重要な技術である。従来は基本的にリソグラフィの
解像限界で配線の線幅及び間隔の微細化レベルが決定さ
れていた。即ち、露光装置の解像限界に律速され、解像
限界以上の微細配線の形成は不可能であった。
【0003】これを解決するために、特開昭60−18
6017号公報では、複数のレチクルを用いて同一のレ
ジストに各レチクルの像を多重露光してから現像する微
細パターンの形成方法が提案されている。
【0004】また、特開昭63−58825号公報で
は、露光マスクのパターンの間隔が最小解像線幅以下の
パターンを形成する場合、露光マスクのパターンの間隔
が最小解像線幅より大となる複数のパターンの組に分割
して露光する方法が記載されている。
【0005】しかし、特開昭60−186017号に開
示された技術は多重露光のみによって微細パターンを形
成するため、実際のレジストパターン形成の微細化に限
界がある。またその制御性がばらつくという問題があ
る。
【0006】さらに、ポジ型レジストを用いる場合、解
像限界以下の間隔で複数のパターンを集積化して形成す
ることができない。
【0007】一方、特開昭63−58825号に開示さ
れた技術は露光パターンの間隔が最小解像線幅より小で
あるパターンの形成には有効であるが、パターン自体を
露光装置の最小解像線幅以下にするものではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポジ型およ
びネガ型レジストのいずれをも用いることができ、レジ
ストの解像限界より微細なパターンを形成することがで
きるようにする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の本発明方法は、所
定のマスクパターンを用いて基体上のフォトレジストを
複数回露光してフォトレジストパターンを形成する方法
において、複数の露光パターンによりフォトレジストを
露光してフォトレジストパターンを形成した後、プラズ
マアッシングを用いてこのフォトレジストパターンを微
細化するという工程をとる。
【0010】第2の本発明方法は、上述の第1の本発明
方法において、そのフォトレジストパターンの隣合うパ
ターンの線幅または隣合うパターンの間隔が複数の露光
パターンの最小線幅または最小間隔以下とする。
【0011】第3の本発明方法は、上述の第1の本発明
方法において、複数の露光パターンが重ならない配置と
する。
【0012】第4の本発明方法は、上述の第1の本発明
方法において、複数の露光パターンが一部分重なる配置
とする。
【0013】第5の本発明方法は、上述の第1の本発明
方法いおいて、フォトレジストを露光してフォトレジス
トパターンを形成するにして、複数回の露光量の総和に
よってフォトレジストパターンを形成するように各回の
露光強度を閾値レベルより低く選ぶ方法を採る。
【0014】第6の本発明方法は、上述の第5の本発明
方法において、フォトレジストパターンの隣合うパター
ンの線幅または隣合うパターンの間隔を複数の露光パタ
ーンの最小線幅または最小間隔以下とする。
【0015】第7の本発明方法は、上述の第5および第
6の本発明方法において、複数の露光パターンが一部分
重なる配置とする方法を採る。
【0016】
【作用】本発明方法では、フォトレジストパターン形成
後プラズマアッシングにより微細化を行うので、微細化
が容易なだけでなく、フォトレジストパターン形成時の
パターンサイズが設計値どうりでない場合でもプラズマ
アッシングにより所望のサイズにコントロールできる。
【0017】さらに、本発明方法によれば、光強度を調
節して露光することによりポジ型レジストを用いること
ができる。
【0018】
【実施例】本発明方法の基本的方法は、複数の露光パタ
ーンによりフォトレジストを露光してフォトレジストパ
ターンを形成した後、プラズマアッシングを用いてこの
フォトレジストパターンを微細化するというものであ
る。
【0019】本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図1〜図3を参照して本発明方法の一実施例を説明
する。0.35μmのラインアンドスペースのパターン
を形成できるエキシマレーザーKrF(248nm)の
通常のリソグラフィ技術(N.A.=0.45の場合)
を用いてフォトレジストパターンを形成する場合につい
て説明する。
【0020】実施例1 先ず、図1(c)に示すように、基体1上にネガ型フォ
トレジスト2を塗布形成し、これを図1(a)に示すよ
うに、第1のマスクM1 を介してエキシマレーザ用いて
第1の露光を行って、互いに間隔D1 が0.45μm離
間した幅W1 が0.35μmの第1の露光部E1A, E1B
・・・を形成する。
【0021】次に、図1(b)に示すように、第1のマ
スクM1 を上述の第1の露光位置を基準点Pとし、これ
から距離L=0.4μmずらし、これを第2のマスクM
2 とする。このとき距離Lは、両マスクM1 およびM2
が位置的に重なり合わないように選定する。そして、こ
のマスクM2 を介して同様のエキシマレーザによって第
2の露光を行って先に形成した第1の露光部E1A, E
1B ・・・間に第2の露光部E2A,E2B・・・を形成す
る。
【0022】図では説明を簡単にするためにマスクM1
(マスクM2 )と、これによる各露光パターンE
(E1A, E2B ・・・,E2A,E2B・・・)1:1のも
のを示したが、縮小投影露光装置等によって任意に縮小
することができることは言うまでもない。
【0023】その後、フォトレジスト2を現像して、図
2に示すように、フォトレジストパターン3を得る。こ
のフォトレジストパターン3は、そのフォトレジスト部
の幅Wp =0.35μmで、隣合うフォトレジスト部と
の間隔Dp =0.05μmとなっている。これを酸素プ
ラズマ中にさらしてフォトレジスト部の幅WpS=.2μ
mになるように片側0.075μmずつアッシングを行
う。
【0024】酸素プラズマアッシングは例えば次の条件
で行うことができる。 装置:平行平板型プラズマエッチチャー 電極温度:55℃ 使用ガス:O2 ガス 20SCCM 圧力:27Pa RF( 高周波) パワー:100W
【0025】この結果、フォトレジスト部の間隔が広が
ってその間隔DpSは0.2μmなり、図3に示すように
0.2μmのラインアンドスペースの最終フォトレジス
トパターン4を形成できる。
【0026】そして、このように酸素プラズマアッシン
グを行う場合、そのエッチング量の選定は、容易かつ正
確に行うことができる。
【0027】そして、このようにして形成した最終フォ
トレジストパターン4をマスクとしてこれの下に予め例
えば金属層(図示せず)を形成しておき、この金属層を
エッチングすれば、0.2μmのラインアンドスペース
の金属配線を形成することができる。
【0028】尚、上述した最終フォトレジストパターン
4は、金属配線の形成を行う場合のエッチングマスクと
した場合であるが、他の例えばコンタクトホールを形成
するに際してのエッチングマスクとして用いる場合に適
用することもできる。
【0029】また、上述した実施例では、図2で示す露
光、現像後のフォトレジストパターン3が所望の形状に
形成できた場合であるが、フォトレジストパターン3の
間隔Dp がかなり小である場合、図4に示すようにフォ
トレジスト部間の微細な間隔にフォトレジストが残るパ
ターン5となることもある。しかしながら、この場合で
も、本発明方法ではプラズマアッシングを施す工程を経
ることから所望の最終フォトレジストパターン4を形成
することができる。
【0030】次に、本発明をポジ型フォトレジストを用
いる場合の一実施例を図5〜図8を参照して説明する。
この実施例においても、第1および第2の露光処理をお
こなうものであるが、この場合これら露光によるパター
ンが一部重なるようにし、他部においては、現像の閾値
以下となるように選定する。
【0031】実施例2 この場合においても、図5に示すように、基体1上にポ
ジ型フォトレジスト6を塗布する。そしてこのフォトレ
ジスト6に対し、図5(a)で示すように、第1のマス
クM1 を介して第1の露光を行う。この第1のマスクM
1 は間隔D1 =0.45μmをもって離間した幅W1
0.35μmの遮光部を有する。図5(c)は、図5
(d)で示すフォトレジスト6上における各位置に対応
させた相対光強度を示し、図5(d)に示すように、第
1のマスクM1 によるフォトレジスト6上の露光領域E
1A ,E1B, ・・・に対して所定の露光強度で、すなわち
例えば図5(c)中破線で示す通常の現像に必要とする
露光強度の1/2の露光強度a1 で露光する。つまり、
この露光強度は、この露光のみではその後に現像を行っ
ても、この露光部を現像除去できない程度、すなわち現
像による除去の閾値以下の強度とする。
【0032】そして、次に、図5(b)で示すように、
例えばこの第1のマスクM1 の露光位置を基準点Pと
し、この基準点Pから第1のマスクM1 を例えば距離L
=0.4μmずらして第2のマスクM2 とする。このと
き距離Lは、両マスクM1 およびM2 が位置的に重なり
合わないように選定する。そして、この第2のマスクM
2 を用いて第2の露光を、例えば第1の露光時と同様に
例えば通常の1/2の強度として図5(c)中鎖線で示
す露光強度a2 をもって行い、露光領域E2A, E 2B・・
・を形成する。
【0033】この第1および第2の2回の露光の結果、
第1および第2のマスクM1 およびM2 による露光が重
なる領域EAA, EAB, EBB・・・では相対光強度がこれ
ら露光の総和による図5(c)の実線波形で示す通常の
露光レベルc程度となり、それ以外の部分では1/2の
光強度となる。
【0034】尚、この場合においても説明を簡単にする
ためにマスクM1 と露光領域を1:1の関係で示した
が、前述したと同様に、縮小投影露光装置等によって任
意に縮小することができることは言うまでもない。
【0035】これら第1および第2の露光の後、露光強
度が通常レベルcの露光による部分のみが除去され、相
対光強度が1/2以下の露光強度での露光領域のみが残
される条件でフォトレジスト6の現像を行う。このよう
にすると図6に示すように露光が通常の露光強度にすな
わち充分な露光がなされた領域EAA, EAB, EBB・・・
が除去され、領域E1A ,E1B, ・・・およびE2A, E2B
・・・のみによるフォトレジストパターン7が形成され
る。
【0036】このパターン7は、フォトレジストの幅が
0.35μmで隣合うフォトレジストパターンとの間隔
が0.05μmとなっている。これを酸素プラズマ中に
さらしてフォトレジストの幅WpS=0.2μmになるよ
うに片側0.075μmづつプラズマアッシングする。
【0037】この場合の酸素プラズマアッシング条件
は、前述の実施例と同様でよい。この結果、フォトレジ
ストの間隔が0.2μmに広がり、図7に示すように
0.2μmのラインアンドスペースの最終フォトレジス
トパターン8を形成できる。
【0038】このフォトレジストパターン8をマスクと
して、予め例えばこれの下に形成しておいた下地の金属
層(図示せず)をエッチングすれば0.2μmのライン
アンドスペースの金属配線を形成することができる。
【0039】この場合においても、この最終フォトレジ
ストパターン8をコンタクトホールの形成に使うことも
可能である。
【0040】また、この実施例の場合にも、図8に示す
ように微細な間隔にレジストが残ったパターン9のよう
になることがあるが、この場合においてもプラズマアッ
シングによって所望の最終レジストパターン8を形成す
ることが可能である。
【0041】そして、上述した本発明方法において、露
光、現像処理で形成したフォトレジストパターン3およ
び7の各パターンの幅WpSおよび間隔DpS を、フォト
リソグラフィの解像限界で決まる最小の幅および間隔に
選定することによって最終フォトレジストパターン4お
よび8をより微細化することができる。
【0042】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、リソグ
ラフィの解像限界より微細なパターンを形成することが
できるので、これによって微細な配線形成や微細なコン
タクトホールの形成をすることができ、ULSIの高集
積化と性能向上が可能となる。
【0043】また、フォトレジストパターン形成後にプ
ラズマアッシングによりその微細化を行うので、微細化
が容易なだけでなく、フォトレジストパターン形成時の
パターンサイズが設計値どうりでない場合でもプラズマ
アッシングにより所望のサイズにコントロールできる。
【0044】また、本発明方法によれば、光強度を調節
して露光することによりポジ型レジストを用いることが
できる。
【0045】また、本発明方法の実施においては、なん
ら特別な技術や装置を必要としないものであり、既存の
通常の技術と装置を用いて行うことができという実用上
の利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の一実施例の露光工程の説明図であ
る。(a)は、第1の露光工程での第1のマスクの配置
図である。(b)は、第2の露光工程での第2のマスク
の配置図である。(c)は、フォトレジストの露光状態
を示す図である。
【図2】本発明方法の一実施例のフォトレジストの現像
後のパターンを示す図である。
【図3】本発明方法の一実施例の最終フォトレジストパ
ターンを示す図である。
【図4】本発明方法の一実施例のフォトレジストの現像
後のパターンを示す図である。
【図5】本発明方法の他の一実施例の露光工程の説明図
である。(a)は、第1の露光工程での第1のマスクの
配置図である。(b)は、第2の露光工程での第2のマ
スクの配置図である。(c)は、第1および第2の露光
工程の露光強度を示す図である。(d)は、フォトレジ
ストの露光状態を示す図である。
【図6】本発明方法の他の一実施例のフォトレジストの
現像後のパターンを示す図である。
【図7】本発明方法の他の一実施例の最終フォトレジス
トパターンを示す図である。
【図8】本発明方法の他の一実施例のフォトレジストの
現像後のパターンを示す図である。
【符号の説明】
1 基板 2,6 フォトレジスト 3,7 フォトレジストパターン 4,8 最終のフォトレジストパターン M1 ,M2 マスク

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のマスクパターンを用いて基体上の
    フォトレジストを複数回露光してフォトレジストパター
    ンを形成する方法において、 複数の露光パターンにより上記フォトレジストを露光し
    てフォトレジストパターンを形成した後、プラズマアッ
    シングを用いて上記フォトレジストパターンを微細化す
    ることを特徴とするパターンの形成方法。
  2. 【請求項2】 上記フォトレジストパターンの隣合うパ
    ターンの線幅または隣合うパターンの間隔が上記複数の
    露光パターンの最小線幅または最小間隔以下としたこと
    を特徴とする請求項1に記載のパターンの形成方法。
  3. 【請求項3】 上記複数の露光パターンが重ならない配
    置としたことを特徴とする請求項1に記載のパターンの
    形成方法。
  4. 【請求項4】 上記複数の露光パターンが一部分重なる
    配置としたことを特徴とする請求項1に記載のパターン
    の形成方法。
  5. 【請求項5】 上記フォトレジストを露光してフォトレ
    ジストパターンを形成する際、複数回の露光量の総和に
    よってフォトレジストパターンを形成するように各回の
    露光強度を閾値レベルより低く選ぶことを特徴とする請
    求項1に記載のパターンの形成方法。
  6. 【請求項6】 上記フォトレジストパターンの隣合うパ
    ターンの線幅または隣合うパターンの間隔を上記複数の
    露光パターンの最小線幅または最小間隔以下としたこと
    を特徴とする請求項5に記載のパターン形成方法。
  7. 【請求項7】 上記複数の露光パターンが一部分重なる
    配置としたことを特徴とする請求項5または6に記載の
    パターンの形成方法。
JP5293565A 1993-11-24 1993-11-24 パターンの形成方法 Pending JPH07147219A (ja)

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