JPH09232217A - レジストパターンの形成方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法Info
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- JPH09232217A JPH09232217A JP8039482A JP3948296A JPH09232217A JP H09232217 A JPH09232217 A JP H09232217A JP 8039482 A JP8039482 A JP 8039482A JP 3948296 A JP3948296 A JP 3948296A JP H09232217 A JPH09232217 A JP H09232217A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist pattern
- photoresist
- exposure
- photomask
- exposure step
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な焦点深度が得られるパターン幅０．５
μｍの通常のフォトマスクを用いることにより縮小投影
露光法で０．５μｍ以下のレジストパターンを形成す
る。 【解決手段】 第１のハーフ露光工程において、第２の
ハーフ露光工程に用いる光の位相を一部反転させるよう
にフォトレジストに溝状のレジストパターンを形成し、
更に第２のハーフ露光工程を行うことにより、位相シフ
トマスクを用いた場合と同様の位相の反転効果が得られ
上記目的を達成する。
μｍの通常のフォトマスクを用いることにより縮小投影
露光法で０．５μｍ以下のレジストパターンを形成す
る。 【解決手段】 第１のハーフ露光工程において、第２の
ハーフ露光工程に用いる光の位相を一部反転させるよう
にフォトレジストに溝状のレジストパターンを形成し、
更に第２のハーフ露光工程を行うことにより、位相シフ
トマスクを用いた場合と同様の位相の反転効果が得られ
上記目的を達成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細レジストパタ
ーンの形成方法、特にコンタクトホール、スペースパタ
ーン等の形成に適した微細レジストパターンの形成方法
に関する。
ーンの形成方法、特にコンタクトホール、スペースパタ
ーン等の形成に適した微細レジストパターンの形成方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】高圧水銀ランプを光源としてｉ線、ｇ線
等を用いた縮小投影露光法は、他の光露光法と比較して
解像度が高いため、半導体デバイスの製造工程における
レジストパターンの形成に広く用いられている。しか
し、縮小投影露光法では、フォトマスクのパターンの幅
が狭くなるほど投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ；Ｄｅｐ
ｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）が低下し、現在実用解像度は
０．５μｍ程度であり、上記フォトマスクのパターン幅
が０．５μｍ以下になるとパターン形成が困難となる。
かかる解像度を向上させる方法として、従来のフォトマ
スクの代わりにフォトマスク内に入射光の位相を反転さ
せるためのシフタ部分を有する位相シフトマスクを用い
ることにより、入射光の位相を一部反転させ、焦点深度
の向上、即ち解像度の向上を図る方法が用いられてお
り、例えばハーフトーン型位相シフトマスクを用いてコ
ンタクトホール等の孤立パターンを形成した場合、約
０．３５μｍ幅のレジストパターンを得ることが可能と
なっている。
等を用いた縮小投影露光法は、他の光露光法と比較して
解像度が高いため、半導体デバイスの製造工程における
レジストパターンの形成に広く用いられている。しか
し、縮小投影露光法では、フォトマスクのパターンの幅
が狭くなるほど投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ；Ｄｅｐ
ｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）が低下し、現在実用解像度は
０．５μｍ程度であり、上記フォトマスクのパターン幅
が０．５μｍ以下になるとパターン形成が困難となる。
かかる解像度を向上させる方法として、従来のフォトマ
スクの代わりにフォトマスク内に入射光の位相を反転さ
せるためのシフタ部分を有する位相シフトマスクを用い
ることにより、入射光の位相を一部反転させ、焦点深度
の向上、即ち解像度の向上を図る方法が用いられてお
り、例えばハーフトーン型位相シフトマスクを用いてコ
ンタクトホール等の孤立パターンを形成した場合、約
０．３５μｍ幅のレジストパターンを得ることが可能と
なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】位相シフトマスクは、
フォトマスク内に光学的に入射光の位相を反転させるシ
フタ部分を設けるものであるため、通常のフォトマスク
に比較してフォトマスクの作製工程が複雑、困難とな
り、フォトマスクの製造コストが高価となり、半導体デ
バイスの製造コストも高くなる。そこで、本発明は、十
分な焦点深度が得られるパターン幅０．５μｍの通常の
フォトマスクを用いることにより単一波長光を用いる縮
小投影露光法で０．５μｍ以下のパターン幅を有するレ
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
を提供することを目的とする。
フォトマスク内に光学的に入射光の位相を反転させるシ
フタ部分を設けるものであるため、通常のフォトマスク
に比較してフォトマスクの作製工程が複雑、困難とな
り、フォトマスクの製造コストが高価となり、半導体デ
バイスの製造コストも高くなる。そこで、本発明は、十
分な焦点深度が得られるパターン幅０．５μｍの通常の
フォトマスクを用いることにより単一波長光を用いる縮
小投影露光法で０．５μｍ以下のパターン幅を有するレ
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
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は鋭意
研究の結果、第１のハーフ露光工程で第２のハーフ露光
工程に用いる光の位相を一部反転させるような溝状のレ
ジストパターン形成し、更に第２のハーフ露光工程を行
うことにより、位相シフトマスクを用いた場合と同様の
位相の反転効果が得られることを見出し、本発明を完成
した。
研究の結果、第１のハーフ露光工程で第２のハーフ露光
工程に用いる光の位相を一部反転させるような溝状のレ
ジストパターン形成し、更に第２のハーフ露光工程を行
うことにより、位相シフトマスクを用いた場合と同様の
位相の反転効果が得られることを見出し、本発明を完成
した。
【０００５】即ち、本発明は、半導体基板上にポジ型フ
ォトレジストを塗布し、単一波長光を用いてレジストパ
ターンを形成する方法において、フォトマスクを用い
て、実質的にフォトレジストの膜厚の約２分の１を露光
する第１のハーフ露光工程と、第２のハーフ露光工程に
用いられる露光光の位相の一部を反転させることができ
るような溝状のレジストパターンを形成する第１の現像
工程と、フォトマスクを用いないでフォトレジスト全面
に露光を行う第２のハーフ露光工程と、第１のハーフ露
光工程で形成されたレジストパターンの開口寸法より小
さい開口寸法のレジストパターンを形成する第２の現像
工程とを含むことを特徴とするレジストパターンの形成
方法である。即ち、第１の現像工程で形成された溝状の
レジストパターンの深さが、 ｔ＝ｎ・λ／２Ｎｆ ｔ：露光されるフォトレジストの膜厚 λ：光の波長（ｉ線では３６５ｎｍ） Ｎｆ：フォトレジストの屈折率（ＰＦｉ２６Ａの場合は
１．６２８） ｎ：自然数 の関係を満足することにより、第２のハーフ露光工程に
用いられる露光光の位相が上記溝状レジストパターンの
側面近傍で反転し、露光光を相殺することにより、溝状
レジストパターンの中央部においてのみフォトレジスト
が露光され、第１のハーフ露光工程で形成されたレジス
トパターンの開口寸法より更に開口寸法の小さいレジス
トパターンを形成することが可能となる。
ォトレジストを塗布し、単一波長光を用いてレジストパ
ターンを形成する方法において、フォトマスクを用い
て、実質的にフォトレジストの膜厚の約２分の１を露光
する第１のハーフ露光工程と、第２のハーフ露光工程に
用いられる露光光の位相の一部を反転させることができ
るような溝状のレジストパターンを形成する第１の現像
工程と、フォトマスクを用いないでフォトレジスト全面
に露光を行う第２のハーフ露光工程と、第１のハーフ露
光工程で形成されたレジストパターンの開口寸法より小
さい開口寸法のレジストパターンを形成する第２の現像
工程とを含むことを特徴とするレジストパターンの形成
方法である。即ち、第１の現像工程で形成された溝状の
レジストパターンの深さが、 ｔ＝ｎ・λ／２Ｎｆ ｔ：露光されるフォトレジストの膜厚 λ：光の波長（ｉ線では３６５ｎｍ） Ｎｆ：フォトレジストの屈折率（ＰＦｉ２６Ａの場合は
１．６２８） ｎ：自然数 の関係を満足することにより、第２のハーフ露光工程に
用いられる露光光の位相が上記溝状レジストパターンの
側面近傍で反転し、露光光を相殺することにより、溝状
レジストパターンの中央部においてのみフォトレジスト
が露光され、第１のハーフ露光工程で形成されたレジス
トパターンの開口寸法より更に開口寸法の小さいレジス
トパターンを形成することが可能となる。
【０００６】上記第２のハーフ露光工程に用いられる露
光量は、第１のハーフ露光工程で形成された溝底部のフ
ォトレジストのみ半導体基板表面に至るまで感光し、溝
底部以外のフォトレジストは半導体基板表面に至るまで
感光しないような露光量を用いることにより、フォトマ
スクのパターン寸法より開口寸法の小さいレジストパタ
ーンを良好に得ることが可能となる。
光量は、第１のハーフ露光工程で形成された溝底部のフ
ォトレジストのみ半導体基板表面に至るまで感光し、溝
底部以外のフォトレジストは半導体基板表面に至るまで
感光しないような露光量を用いることにより、フォトマ
スクのパターン寸法より開口寸法の小さいレジストパタ
ーンを良好に得ることが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施の形態にかか
るレジストパターンの形成方法の工程図を示す。図中１
は半導体基板、２はフォトレジスト、３はフォトマス
ク、４はｉ線である。工程（ａ）では、半導体基板１上
に例えば住友化学製のＰＦｉ２６Ａ等のポジ型レジスト
２を、スピン塗布法により１．０８μｍ塗布し、その後
９０℃で９０秒間のベーク乾燥を行う。続いて、０．５
μｍ幅の開口パターンを有する通常のフォトマスク３を
用いて縮小投影露光装置を用いて、ｉ線４（波長３６５
ｎｍ）により第１のハーフ露光工程を行う。（ａ）の下
図はフォトレジスト２上での光強度の分布を示したもの
であり、縦軸が光強度、横軸がフォトレジスト２上の位
置を示す。次に、フォトレジスト２を例えばトクソー製
のＳＤ−１等のアルカリ現像液で現像し、更に水洗、乾
燥することにより、（ｂ）に示すようなレジストパター
ンが形成される。次に、工程（ｃ）に示すように、ｉ線
４をフォトレジスト２全面に照射する第２のハーフ露光
工程を行う。工程（ｃ）の下図に、工程（ａ）同様フォ
トレジスト２上での光強度の分布を示す。この場合、第
１のハーフ露光工程で形成した溝部の側面が位相シフタ
の役目をするため入射光（ｉ線４）の一部の位相が１８
０°反転され、入射光を相殺し、かかる側面近傍の光強
度を局所的に弱くする。従って、フォトレジスト２上で
の光強度分布は（ｃ）の下図に示すように、上記溝部の
側面近傍で低くなり、他のフォトレジスト上及び溝中央
部分では高くなるような分布となる。最後に工程（ｂ）
と同様の現像工程を行うことにより、（ｄ）に示すよう
なレジストパターンが形成される。
るレジストパターンの形成方法の工程図を示す。図中１
は半導体基板、２はフォトレジスト、３はフォトマス
ク、４はｉ線である。工程（ａ）では、半導体基板１上
に例えば住友化学製のＰＦｉ２６Ａ等のポジ型レジスト
２を、スピン塗布法により１．０８μｍ塗布し、その後
９０℃で９０秒間のベーク乾燥を行う。続いて、０．５
μｍ幅の開口パターンを有する通常のフォトマスク３を
用いて縮小投影露光装置を用いて、ｉ線４（波長３６５
ｎｍ）により第１のハーフ露光工程を行う。（ａ）の下
図はフォトレジスト２上での光強度の分布を示したもの
であり、縦軸が光強度、横軸がフォトレジスト２上の位
置を示す。次に、フォトレジスト２を例えばトクソー製
のＳＤ−１等のアルカリ現像液で現像し、更に水洗、乾
燥することにより、（ｂ）に示すようなレジストパター
ンが形成される。次に、工程（ｃ）に示すように、ｉ線
４をフォトレジスト２全面に照射する第２のハーフ露光
工程を行う。工程（ｃ）の下図に、工程（ａ）同様フォ
トレジスト２上での光強度の分布を示す。この場合、第
１のハーフ露光工程で形成した溝部の側面が位相シフタ
の役目をするため入射光（ｉ線４）の一部の位相が１８
０°反転され、入射光を相殺し、かかる側面近傍の光強
度を局所的に弱くする。従って、フォトレジスト２上で
の光強度分布は（ｃ）の下図に示すように、上記溝部の
側面近傍で低くなり、他のフォトレジスト上及び溝中央
部分では高くなるような分布となる。最後に工程（ｂ）
と同様の現像工程を行うことにより、（ｄ）に示すよう
なレジストパターンが形成される。
【０００８】即ち、本実施の形態のように０．５μｍ幅
の開口パターンを有する通常のフォトマスクを用いた場
合であっても、最終的に工程（ｄ）で形成されるレジス
トパターンの幅は０．３５μｍ程度となり、本発明方法
により通常のフォトマスクを用いて、０．５μｍ以下の
レジストパターンの形成が可能となる。
の開口パターンを有する通常のフォトマスクを用いた場
合であっても、最終的に工程（ｄ）で形成されるレジス
トパターンの幅は０．３５μｍ程度となり、本発明方法
により通常のフォトマスクを用いて、０．５μｍ以下の
レジストパターンの形成が可能となる。
【０００９】特に、上記第１のハーフ露光工程（ａ）の
露光量は、第１のハーフ露光工程により露光されるフォ
トレジスト２の膜厚が以下の式で表される量である場
合、第１の現像工程で形成した溝部側面における入射光
の位相のシフト効率が最も高くなる。 ｔ＝ｎ・λ／２Ｎｆ ｔ：露光されるフォトレジストの膜厚 λ：光の波長（ｉ線では３６５ｎｍ） Ｎｆ：フォトレジストの屈折率（ＰＦｉ２６Ａの場合は
１．６２８） ｎ：自然数 例えば、膜厚１．０８μｍのフォトレジストを用いた場
合、第１のハーフ露光工程における露光膜厚は、ｎ＝６
の場合、即ち露光膜厚を０．６７μｍとすることが、第
２のハーフ露光工程において高効率で位相シフトが得ら
れる点で好ましい。
露光量は、第１のハーフ露光工程により露光されるフォ
トレジスト２の膜厚が以下の式で表される量である場
合、第１の現像工程で形成した溝部側面における入射光
の位相のシフト効率が最も高くなる。 ｔ＝ｎ・λ／２Ｎｆ ｔ：露光されるフォトレジストの膜厚 λ：光の波長（ｉ線では３６５ｎｍ） Ｎｆ：フォトレジストの屈折率（ＰＦｉ２６Ａの場合は
１．６２８） ｎ：自然数 例えば、膜厚１．０８μｍのフォトレジストを用いた場
合、第１のハーフ露光工程における露光膜厚は、ｎ＝６
の場合、即ち露光膜厚を０．６７μｍとすることが、第
２のハーフ露光工程において高効率で位相シフトが得ら
れる点で好ましい。
【００１０】また、フォトレジストの露光に用いられる
露光エネルギーは、第１のハーフ露光工程で用いられる
フォトマスクのパターン幅に応じて選択され、例えば本
実施の形態のようにフォトマスクのパターン幅が０．５
μｍである場合は、露光エネルギーとしては９０ｍＪ／
ｃｍ2が好ましい。また、第２のハーフ露光工程に用い
る露光エネルギーとしては、かかる第２のハーフ露光工
程が、未露光部分を残して第１の露光により形成した開
口寸法より小さい寸法の開口部を形成する必要があるこ
とから、第１のハーフ露光工程に用いたエネルギーより
小さい６０ｍＪ／ｃｍ2程度を用いることが好ましい。
露光エネルギーは、第１のハーフ露光工程で用いられる
フォトマスクのパターン幅に応じて選択され、例えば本
実施の形態のようにフォトマスクのパターン幅が０．５
μｍである場合は、露光エネルギーとしては９０ｍＪ／
ｃｍ2が好ましい。また、第２のハーフ露光工程に用い
る露光エネルギーとしては、かかる第２のハーフ露光工
程が、未露光部分を残して第１の露光により形成した開
口寸法より小さい寸法の開口部を形成する必要があるこ
とから、第１のハーフ露光工程に用いたエネルギーより
小さい６０ｍＪ／ｃｍ2程度を用いることが好ましい。
【００１１】このように第１のハーフ露光工程におい
て、膜厚１．０８μｍのフォトレジストに対して露光エ
ネルギー９０ｍＪ／ｃｍ2で深さ０．６７μｍのハーフ
露光を行い溝状のレジストパターンを形成することによ
り、第２のハーフ露光工程において該溝状レジストパタ
ーンの側面部分が良好な位相シフタとして機能し、かか
る部分で一部の入射光の位相が１８０°反転することに
より、第２のハーフ露光工程においてフォトレジストに
入射する光強度を図１（ｃ）下図に示したような分布と
することができる。更に、第２のハーフ露光工程の露光
エネルギーとして約６０ｍＪ／ｃｍ2を用いることによ
り、図１（ｄ）に示すように０．５μｍパターンのフォ
トマスクを用いて最終的に約０．３μｍのレジストパタ
ーンの形成が可能となる。
て、膜厚１．０８μｍのフォトレジストに対して露光エ
ネルギー９０ｍＪ／ｃｍ2で深さ０．６７μｍのハーフ
露光を行い溝状のレジストパターンを形成することによ
り、第２のハーフ露光工程において該溝状レジストパタ
ーンの側面部分が良好な位相シフタとして機能し、かか
る部分で一部の入射光の位相が１８０°反転することに
より、第２のハーフ露光工程においてフォトレジストに
入射する光強度を図１（ｃ）下図に示したような分布と
することができる。更に、第２のハーフ露光工程の露光
エネルギーとして約６０ｍＪ／ｃｍ2を用いることによ
り、図１（ｄ）に示すように０．５μｍパターンのフォ
トマスクを用いて最終的に約０．３μｍのレジストパタ
ーンの形成が可能となる。
【００１２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、第１のハーフ露光工程において、第２のハーフ
露光工程に用いられる光の位相を一部反転させることが
できるように溝状のレジストパターンを形成し、更に第
２のハーフ露光工程を行うことにより、位相シフトマス
クを用いた場合と同様の位相の反転効果が得られ、パタ
ーン幅０．５μｍの通常のフォトマスクを用いた縮小投
影露光法により、例えばパターン幅が０．３μｍ等の
０．５μｍ以下のレジストパターンを形成することが可
能となる。
よれば、第１のハーフ露光工程において、第２のハーフ
露光工程に用いられる光の位相を一部反転させることが
できるように溝状のレジストパターンを形成し、更に第
２のハーフ露光工程を行うことにより、位相シフトマス
クを用いた場合と同様の位相の反転効果が得られ、パタ
ーン幅０．５μｍの通常のフォトマスクを用いた縮小投
影露光法により、例えばパターン幅が０．３μｍ等の
０．５μｍ以下のレジストパターンを形成することが可
能となる。
【００１３】これにより、従来のように高価な位相シフ
トマスクを用いずに０．５μｍ以下のレジストパターン
の形成が可能となり、製造コストの低減が可能となる。
トマスクを用いずに０．５μｍ以下のレジストパターン
の形成が可能となり、製造コストの低減が可能となる。
【００１４】また、露光条件を変えることにより形成で
きるレジストパターン幅を自由に変えることも可能であ
り、位相シフトマスクを用いる方法に比較して汎用性の
ある方法でもある。
きるレジストパターン幅を自由に変えることも可能であ
り、位相シフトマスクを用いる方法に比較して汎用性の
ある方法でもある。
【図１】 本発明にかかるレジストパターンの形成方法
の工程図である。
の工程図である。
【符号の説明】 １は半導体基板、２はフォトレジスト、３はフォトマス
ク、４はｉ線を示す。
ク、４はｉ線を示す。
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体基板上にポジ型フォトレジストを
塗布し、単一波長光を用いてレジストパターンを形成す
る方法において、 フォトマスクを用いて、実質的にフォトレジストの膜厚
の約２分の１を露光する第１のハーフ露光工程と、第２
のハーフ露光工程に用いられる露光光の位相の一部を反
転させることができるような溝状のレジストパターンを
形成する第１の現像工程と、フォトマスクを用いないで
フォトレジスト全面に露光を行う第２のハーフ露光工程
と、第１のハーフ露光工程で形成されたレジストパター
ンの開口寸法より小さい開口寸法のレジストパターンを
形成する第２の現像工程とを含むことを特徴とするレジ
ストパターンの形成方法。 - 【請求項２】 上記第２のハーフ露光工程に用いられる
露光光の位相の反転が、第１のハーフ露光工程で形成し
た溝状のレジストパターンの側面近傍において発生する
ことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの
形成方法。 - 【請求項３】 上記第２のハーフ露光工程に用いられる
露光光の露光量が、第１のハーフ露光工程で形成された
溝底部のフォトレジストのみ半導体基板表面に至るまで
感光され、溝底部以外のフォトレジストは半導体基板表
面に至るまで感光されない露光量であることを特徴とす
る請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8039482A JPH09232217A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レジストパターンの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8039482A JPH09232217A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レジストパターンの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232217A true JPH09232217A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12554286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8039482A Pending JPH09232217A (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | レジストパターンの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09232217A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009027062A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Nec Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US7550043B2 (en) | 2002-12-20 | 2009-06-23 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
| JP2011077191A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | ソルダーレジストの形成方法 |
-
1996
- 1996-02-27 JP JP8039482A patent/JPH09232217A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7550043B2 (en) | 2002-12-20 | 2009-06-23 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing method and substrate processing apparatus |
| JP2009027062A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Nec Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2011077191A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | ソルダーレジストの形成方法 |
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