JPH11297602A - パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＦＬＥＸ法では通常のベストフォーカス時の
光学像よりコントラストが大幅に低下し、また基板反射
の影響により線幅変動が顕著になる。 【解決手段】 段差を有するレジスト膜１２の厚さ方向
に露光光Ｌの焦点を連続的または断続的に変化させなが
ら、このレジスト膜１２の表面にのみパターンを解像し
て転写した後、そのレジスト膜１２の表層をシリル化す
る工程を備えたパターンの形成方法であり、上記露光の
工程は、例えば、レジスト膜１２の段差表面の最も高い
位置に焦点位置を合わせて露光を行う工程と、レジスト
膜１２の段差表面の最も低い位置に焦点位置を合わせて
露光を行う工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パターンの形成方
法に関し、詳しくはいわゆるシリル化を利用した半導体
装置の微細なパターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造工程では、基板に
設計回路を転写する際に、従来より光によるリソグラフ
ィー技術が用いられている。現在、半導体リソグラフィ
ー工程で主に用いられている露光源には、水銀ランプの
ｇ線（波長：４６３ｎｍ）、水銀ランプのｉ線（波長：
３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８
ｎｍ）があり、将来的にはＡｒＦエキシマレーザ光（波
長：１９３ｎｍ）、Ｘ線が用いられる可能性がある。

【０００３】露光により転写可能なパターンの最小寸法
は、通常、露光波長程度である。また、露光によりパタ
ーンを転写する際には、レジスト膜の厚み、基板の段
差、露光装置のレンズの収差等によりデフォーカス裕度
が必要である。そして露光波長程度に微細化されたパタ
ーン形成では、許容できるデフォーカス量、つまり焦点
深度は急激に減少する。さらに、パターンが微細化する
と、パターン光学像のコントラストが低下し、露光量
（下地基板からの反射光も含む実行的に露光量）変動に
対するマージン、つまり露光裕度が低下する。そこで、
半導体集積回路の微細化が進むにつれて、より短い波長
の露光源が用いられているのが現在までの流れである。

【０００４】一方、露光波長の短い露光装置を新たに導
入するには、設備、開発投資が必要になる。また、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ世代以降の短波長領域では、露光光
源、露光装置に用いる硝材、レジスト等の装置、材料は
現在開発段階にあり、生産に耐えうる性能を持つものは
見当たらない。

【０００５】そこで、現在の露光装置を用い何らかの方
法で露光波長以下のパターンを形成する技術が必要とな
っている。その方法として、従来まで提案されているも
のの一つに、レジストの表層のみを解像させるシリル化
プロセスがある。

【０００６】このシリル化プロセスを用いる場合、レジ
スト膜の表層だけを解像させればよいので、レジスト膜
の表層に焦点があえば、露光波長以下の大きさのパター
ンであっても形成することができる。

【０００７】ところが、基板段差やレンズの収差により
ＬＳＩチップサイズ内の全てのレジスト膜の表面に露光
時の焦点を合わせることは困難である。そのため、ＬＳ
Ｉチップサイズ内のある領域ではパターンが形成されて
も、その他の領域では所望のパターンが形成されないと
いうことが生じる。

【０００８】いま、一例として、露光波長１９３ｎｍ、
ＮＡ＝０．６の露光装置で、寸法１２０ｎｍ×１２０ｎ
ｍ（ウエハ上換算、以下に示すサイズも同様）の正方形
の単開口を露光転写させ、現像後直径１００ｎｍのホー
ルパターンを解像させることを考える。図１２に示すよ
うに、段差を有する基板１１１上にレジスト膜１１２が
形成されており、そのレジスト膜１１２の領域Ａ、領域
Ｂ、領域Ｃの３か所に露光転写する。領域Ｂのレジスト
膜１１２の表面に対し、領域Ａのレジスト表面は０．２
μｍ高くなっており、領域Ｃのレジスト表面は０．２μ
ｍ低くなっている。

【０００９】領域Ｂのレジスト膜１１２の表面に、マス
ク１２１を通過してきた露光光Ｌの焦点を合わせて露光
転写し、シリル化プロセスを経てパターンを形成する。
各領域に形成されるパターンを光強度計算で予測する。
その予測結果を図１３に示す。図１３に示すように、領
域Ｂでホール径が１００ｎｍになるように露光量を合わ
せると、領域Ａおよび領域Ｃでは、０．２μｍデフォー
カスしているので、ホール径が７３ｎｍと許容半径の１
００ｎｍ±１０ｎｍより小さくなる。何らかの焦点深度
拡大技術との併用が必要になることがわかる。

【００１０】焦点深度拡大技術の一つとして、J.Vac.Sc
i.Technol.(USA), B7 [4] Jul/Aug(1989) Hiroshi Fuk
uda,Norio Hasegawa,Shinji Okazaki,p.667-673（以下
文献１という）に開示されているＦＬＥＸ法がある。こ
のＦＬＥＸ法は、露光するときに、基板を光軸方向で断
続的に移動させることにより、相対的に基板上で焦点位
置を変えて多重露光し、焦点深度を拡大する技術であ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｆ
ＬＥＸ法で得られた光学像は、ベストフォーカス時の光
学像の平均を取ったものとなるため、通常のベストフォ
ーカス時の光学像よりコントラストが低下する。よっ
て、ＦＬＥＸ法では、通常法より解像度、露光裕度とも
向上させることは困難である。特にコントラストが低下
し、露光裕度が小さくなると、基板反射の影響（定在波
降下、ハレーション）による線幅変動が顕著になる。

【００１２】また、通常のレジストを用い、ＦＬＥＸ法
により焦点深度を拡大するには、焦点位置を大きく変化
させなければならない。例えば、露光波長が１９３ｎ
ｍ、ＮＡ＝０．６の露光装置で直径１００ｎｍのホール
パターンを形成する場合、上記文献１を参考にすると、
焦点の振り幅は１μｍ以上が必要となる。このように露
光波長以下の微細なサイズのパターンを露光する際に焦
点の振りを大きくすると、コントラストの低下は著しく
なり、逆にパターンが解像しないか、解像しても露光裕
度がほとんどとれなくなる。

【００１３】また、図１４に示すように、段差基板１１
１上で、段差下側のレジスト膜１１２中に１回目の露光
の焦点位置を合わせ、段差上側のレジスト膜１１２中に
２回目の露光の焦点位置を合わせた場合を考える。この
場合、段差下側ではレジスト膜１１２の上層側でベスト
フォーカスに近く、段差上側ではレジスト膜１１２の下
層側でベストフォーカスに近くなる。この結果、図１５
に示すように、基板１１１の段差下側のレジスト膜１１
２に形成されたホールパターン１１３と、段差上側のレ
ジスト膜１１２に形成されたホールパターン１１４とで
は、テーパ角（ホールの側壁の角度）が異なっている。
これはエッチング工程での寸法変換差のばらつきの要因
になり、そのため、高精度なパターン形成を困難にす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたパターンの形成方法である。すな
わち、露光によりパターンが転写されるレジスト膜の厚
さ方向に露光光の焦点を連続的または断続的に変化させ
ながら該レジスト膜表面にパターンを解像して転写した
後、該レジスト膜の表層をシリル化する工程を備えたパ
ターンの形成方法である。

【００１５】上記パターンの形成方法では、焦点を連続
的または断続的に変化させながらレジスト膜の表面にパ
ターンを解像して転写することから、レジスト膜の表層
に焦点が合うときにのみパターンが解像され、レジスト
膜の表層より焦点がずれた場合はピーク強度とコントラ
ストの低下によりパターンを解像しない。したがって、
焦点の振り幅は、基板段差やレンズ収差（像面幅）分だ
けでよくなり、小さくなるので、光学像のコントラスト
の低下は低く抑えられ、解像度、露光裕度の劣化が防げ
る。そして、パターンを転写したこのレジスト膜の表層
をシリル化することから、それによりパターンを形成す
ることによって、露光波長以下のパターンが均一に形成
されるようになる。なお、シリル化されるレジストは、
一般に透明度が低くレジスト膜の表層だけを解像させる
ことから、基板反射の影響をほとんど受けることはな
く、少しぐらいのコントラストの低下なら許容する。し
たがって、レジスト膜の表層のみに、コントラストを低
下させることなくパターンが解像すされることになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係わる実施の形態の一例
を、図１によって説明する。

【００１７】図１に示すように、段差を有する基板１１
上にレジスト膜１２が形成されている。このレジスト膜
１２の表面に対して、焦点を連続的または断続的に変化
させながらパターンを露光転写することにより、露光シ
ョット内のどの領域でも、レジスト膜１２の表層に焦点
が合うときが存在するようにする。

【００１８】例えば（１）に示すように、基板１１の段
差上部１１ｕ上に形成されているレジスト膜１２の表面
に、マスク２１を通過してきた露光光Ｌの焦点が合い、
段差下部１１ｄ上に形成されているレジスト膜１２の表
面では上記露光光Ｌの焦点が合っていない。一方、
（２）では、基板１１の段差下部１１ｄ上に形成されて
いるレジスト膜１２の表面に、マスク２１を通過してき
た露光光Ｌの焦点が合い、段差上部１１ｕ上に形成され
ているレジスト膜１２の表面では上記露光光Ｌの焦点が
合っていない。このうように焦点がずれた場合は、ピー
ク強度とコントラストの低下により、パターン解像へは
影響しない。したがって、最終的に、露光ショット内の
全てにわたって、露光波長以下のパターン形成が可能に
なる。焦点を変化させるときは、基板１１を移動させ
て、相対的に焦点を変化させる場合を含む。

【００１９】いま、一例として、露光波長１９３ｎｍ
で、投影換算寸法１２０ｎｍ×１２０ｎｍの正方形の単
開口を露光転写させ、現像後直径１００ｎｍのホールパ
ターンを解像させることを考える。図２の（１）は、露
光転写する基板に対してベストフォーカスでの光強度分
布であり、図２の（２）は、０．４μｍデフォーカスで
の光強度分布である。光強度がスレッシュホールドＴｈ
を超えている領域が解像する領域となる。なお、図２の
（１）、（２）では、縦軸にＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（光強
度）を示し、横軸にＰｏｓｉｔｉｏｎ（位置）を示す。

【００２０】ベストフォーカスのとき、ピーク光強度が
強くパターンが解像する。しかし、０．４μｍデフォー
カスしたとき、ピーク光強度がスレッシュホールドＴｈ
より低下しパターンが形成できない。これは図２の
（３）に示すように、マスク２１を通過した露光光Ｌに
より、段差を有する基板１１上に形成したレジスト膜１
２を露光した場合、露光ショット内で焦点が合う領域１
２ｕ（基板段差上部に形成されたレジスト膜１２の表
面）ではパターンが形成できるが、基板段差、レンズの
焦点によりレジスト表面に焦点が合わない領域１２ｄ
（基板段差下部に形成されたレジスト膜１２の表面）が
あった場合、その領域でパターンが形成できないことを
意味する。

【００２１】次に、本発明のパターンの形成方法によ
り、異なる高さの段差を有する基板上に形成したレジス
ト膜を露光する一例を、図３および図４によって説明す
る。図３に示すように、異なる高さの段差を有する基板
１１上にレジスト膜１２が形成されている。いま、段差
の高い方から領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃとする。

【００２２】いま、マスク２１に照射した露光光Ｌによ
り領域Ｃのレジスト膜１２の表面に焦点を合わせて露光
し、次に領域Ａのレジスト膜１２の表面に焦点を合わせ
て露光する。また領域Ｃのレジスト膜１２の表面から領
域Ａのレジスト膜１２の表面までを連続的に移動させな
がら露光する。以上により、基板１１に形成されている
段差による焦点位置の違いが平均化され、レジスト膜１
２上のどの位置でもほぼ均一なサイズのパターンが得ら
れる。所望するサイズに合わせるには、露光量を調節す
ればよい。

【００２３】シリル化プロセスを用いることによりレジ
スト膜１２の表面にさえ焦点が合えばよいので、焦点の
振り幅は、基板段差やレンズ収差（像面幅）分だけでよ
い。よって、従来のＦＬＥＸ法より焦点の振り幅が小さ
いので、光学像のコントラストの低下は低く抑えられ、
解像度、露光裕度の劣化を防げる。また、シリル化レジ
ストに用いるレジストは、一般に透明度が低く、レジス
ト表層だけを解像させるので、基板反射の影響をほとん
ど受けず、少しぐらいのコントラストの低下なら許容で
きる。

【００２４】次に露光における光強度分布を以下に説明
する。まず、前記図３に示す領域Ｃのレジスト膜１２の
表面に焦点を合わせて露光し、次に基板１１を露光光の
光軸に沿って０．４μｍだけ下げて、領域Ａのレジスト
膜１２の表面に焦点を合わせて先程と同じ露光量で露光
する。したがって、領域Ａおよび領域Ｃの各レジスト膜
１２の表面での光強度分布は、図４の（１）に示すベス
トフォーカスのときの光強度分布と、図４の（２）に示
す０．４μｍデフォーカスしたときの光強度分布との平
均をとった、図４の（３）に示す光強度分布になる。こ
のときの光強度分布のコントラストは、ベストフォーカ
スでの光強度分布のものと比較して、あまり低下してい
ない。なお、図４では、縦軸にＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（光
強度）を示し、横軸にＰｏｓｉｔｉｏｎ（位置）を示
す。

【００２５】また図５に示すように、上記のように領域
Ａと領域Ｃの各レジスト膜１２の表面に焦点を合わせて
２回露光したとき、さらに露光量を領域Ａと領域Ｃでの
ホールサイズがターゲットの１００ｎｍになるように設
定したとき、領域Ｂでのホールサイズは１０５ｎｍにな
り、ターゲットサイズ±１０％の範囲以内になってい
る。

【００２６】一方、比較例として、従来のレジスト法で
ＦＬＥＸ法の効果をだすために、１．０μｍの幅で焦点
位置を振った場合の光強度分布を図６に示す。前記図４
に示した本発明のパターンの形成方法による露光の光強
度分布と比較して、ＦＬＥＸ法で露光した場合の光強度
分布では、図６の（１）に示すように、ベストフォーカ
スのときの光強度分布図はほぼ同等であるが、図６の
（２）に示すように、１．０μｍデフォーカスしたとき
の光強度分布はコントラストが大きく低下していること
がわかる。そのため、平均化した場合には、本発明のパ
ターンの形成方法〔前記図４の（３）〕に比較して、図
６の（３）に示すように、大きくコントラストが低下す
ることになる。なお、図６では、縦軸にＩｎｔｅｎｓｉ
ｔｙ（光強度）を示し、横軸にＰｏｓｉｔｉｏｎ（位
置）を示す。

【００２７】さらに本発明のパターンの形成方法では、
レジスト膜１２の表層だけを解像させているので、従来
のＦＬＥＸ法のように基板段差とレジスト膜厚が原因で
パターンのテーパ角が変わるということはない。

【００２８】次に、本発明の露光工程を、以下に説明す
る。

【００２９】（１）先行して、ショット毎に焦点を振っ
て露光し、ショット内での焦点幅ΔＦを求めることによ
り、基板段差＋収差による焦点幅ΔＦを求める。このと
きの露光方法は通常の露光方法であっても、シリル化法
であってもよいが、多重露光は行わない。

【００３０】（２）基板を断続的または連続的に焦点幅
ΔＦだけ光軸に沿って移動させ露光を行う。このときシ
ョットを、露光量、基板位置（相対的な焦点位置）をマ
トリクス状に変化させながら露光を行う。そして、シリ
ル化プロセス、ドライ現像を施してパターンを形成す
る。

【００３１】（３）前記（２）工程より所望するサイズ
のパターンが安定して得られるときの露光量および基板
位置（相対的な焦点位置）を求める。そして、この条件
で露光を行い、シリル化プロセス、ドライ現像を施して
パターンを形成する。

【００３２】次に、本発明のパターンの形成方法を用い
た具体的な実施の形態を以下に説明する。まず第１の実
施の形態として、ＦＬＥＸ法と本発明のパターンの形成
方法（シリル化プロセス）を組み合わせることにより、
露光波長以下のホールパターンを形成する方法を、図７
によって以下に説明する。ＦＬＥＸ法とは、露光時にお
いて、基板を断続的に上下させることにより、相対的に
焦点を断続的に変化させる方法である。

【００３３】図７の（１）に示すように、基板（例えば
シリコン基板）１１に素子分離領域３１、ゲート電極３
２等を形成した後、層間絶縁膜３３を５００ｎｍの厚さ
に形成し、その上に、例えばポリビニルフェノール樹脂
を主成分とするレジスト膜１２を６００ｎｍの厚さに回
転塗布する。この時点での基板段差は約４００ｎｍであ
る。

【００３４】次に図７の（２）に示すように、ＡｒＦエ
キシマレーザ露光装置（図示省略）からの露光光Ｌをマ
スク２１に照射し、縮小投影レンズ（図示省略）を介し
て基板１１上のレジスト膜１２に、例えば設計サイズが
直径１００ｎｍのホールパターンを露光転写する。この
とき、最初にレジスト膜１２の表面の最下部１２ｄに焦
点が合うように露光する。

【００３５】次に図７の（３）に示すように、基板１１
を投影レンズ（図示省略）から４００ｎｍ遠ざけてか
ら、レジスト膜１２の表面の最上部１２ｕに露光光Ｌの
焦点が合うように露光する。

【００３６】上記２回の露光により、レジスト膜１２の
表面の最下部１２ｄおよび最上部１２ｕにおけるホール
パターンの光強度分布は、前記図２の（１）と図２の
（２）に示した光強度分布の平均を取った図８に示すよ
うになり、ピーク強度はスレッシュホールドＴｈを超え
てパターンを解像するのに十分になる。なお、図７の
（４）では、縦軸にＩｎｔｅｎｓｉｔｙ（光強度）を示
し、横軸にＰｏｓｉｔｉｏｎ（位置）を示す。

【００３７】そして図９の（１）に示すように、焦点が
あったところのレジスト膜１２はフリーラジカルが発生
して光架橋が起こる。この光架橋した部分が潜像となる
ので、レジスト膜１２の表層に設計通りの潜像４１が生
じる。

【００３８】次に図９の（２）に示すように、上記レジ
スト膜１２の表面を、例えばＤＭＳＤＭＡ（Dimethylsi
lyldimethylamine）蒸気５１にさらして、露光により光
架橋していない部分の表層にシリル化層１３を形成す
る。

【００３９】次いで図９の（３）に示すように、このシ
リル化層１３をマスクにして、例えば酸素プラズマ５２
により異方性エッチング（ドライ現像）を行う。このド
ライ現像により、上記潜像４１〔前記図９の（２）参
照〕を得た部分下部の上記レジスト膜１２中に設計通り
にホールパターン１４を形成する。

【００４０】さらに図９の（４）に示すように、上記レ
ジスト膜１２をマスクにして、例えばフッ化塩素系プラ
ズマ５３で層間絶縁膜３３を異方性エッチングを行い、
上記ホールパターン１４〔前記図９の（３）参照〕の下
部に於ける層間絶縁膜３３にホールパターン３４を形成
する。

【００４１】その後、レジスト膜１２を剥離する。その
結果、図９の（５）に示すように、層間絶縁膜３３にホ
ールパターン３４が形成され、ホールパターン形成が完
了する。

【００４２】次に、第２の実施の形態として、ＮＫＤＰ
法と本発明のパターンの形成方法（シリル化プロセス）
を組み合わせることにより、露光波長以下のホールパタ
ーンを形成する方法を以下に説明する。上記ＮＫＤＰ法
とは、露光時において、基板を連続的に上下させること
により、相対的に焦点を連続的に変化させる方法であ
る。

【００４３】前記第１の実施の形態において、基板１１
を断続的に動かす代わりに、露光中に、露光光Ｌの焦点
がレジスト膜１２の表面の最下部１２ｄに合う位置から
露光光Ｌの焦点がレジスト膜１２の表面の最上部１２ｕ
に合う位置まで連続して動かす。これにより、前記第１
の実施の形態と同様にホールパターン３４が露光ショッ
ト内全てにわたって、設計値もしくは許容範囲内のサイ
ズで形成することができる。

【００４４】次に、第３の実施の形態として、ＣＤＰ法
と本発明のパターンの形成方法（シリル化プロセス）を
組み合わせることにより、露光波長以下のホールパター
ンを形成する方法を、図１０によって以下に説明する。
ＣＤＰ法とは、スキャン方式の露光時において、基板を
傾けることにより、露光スリット内で相対的に焦点が変
化し、実質的に前記第２の実施の形態で示したＮＫＤＰ
法と同様な効果を得る。ただし、スリット中央は、常に
一定の焦点距離になるように基板の高さを調節する。

【００４５】図１０に示すように、ＡｒＦエキシマレー
ザ装置（図示省略）から出た露光光Ｌは、例えば幅２ｍ
ｍの開口部６２を有するスリット６１で狭められ、マス
ク２１を帯状に照射する。マスク２１と基板１１とを同
期させながら動かして、マスク２１の全面を露光転写す
る。ここでは、マスク２１と基板１１とを同じ方向（矢
印ア方向）に動かしているが、実際には、例えば１／４
縮小投影レンズ（図示省略）を用いて転写する場合に
は、基板１１はマスク２１と逆方向に１／４の速度で動
かす。このとき、基板１１はθ〔例えば０．１５（ｍｒ
ａｄ）〕傾けている。このことにより、スリット６１の
幅内で基板１１の高さが基板段差に相当する０．４μｍ
変化し、実質的に前記第２の実施の形態で示したＮＫＤ
Ｐ法と同様な効果を得て、マスク２１上のホールパター
ンを均一に露光転写できる。

【００４６】次に、第４の実施の形態として、露光ショ
ット内で像面が湾曲する場合に本発明のパターンの形成
方法（シリル化プロセス）を適用することにより像面内
で露光波長以下のホールパターンを形成する方法を、図
１１によって説明する。

【００４７】図１１の（１）に示すように、マスク２１
を通過してきた露光光Ｌは、露光装置の縮小投影レンズ
７１の収差により、露光ショット内で像面８１が湾曲す
る。露光ショット内で像面８１が湾曲し、像面８１内で
焦点の位置が例えば最大０．４μｍ異なっているとす
る。

【００４８】最初に、図１１の（２）に示すように、縮
小投影レンズ７１から最も遠い焦点にレジスト膜１２の
表面を合わせ、前記第１の実施の形態または第２の実施
の形態と同様な方法で露光を行う。このとき、形成され
る像面８１の中央部がレジスト膜１２の表面に一致す
る。

【００４９】次いで図１１の（３）に示すように、縮小
投影レンズ７１から最も遠い焦点にレジスト膜１２の表
面が合うまで断続的または連続的に基板１１を移動させ
て露光する。すなわち、形成される像面８１の端部がレ
ジスト膜１２の表面に一致する。なお。ここでは露光す
る基板１１の表面はＣＭＰ等により、完全に平坦化され
ているものとする。

【００５０】前記第１〜第４の実施の形態ではホールパ
ターンを形成に関して説明してきたが、例えば素子分離
を形成した後に、寸法が露光波長以下のゲートパターン
を形成する際にも、本発明のパターンの形成方法を適用
することが可能である。この場合のレジストには、例え
ばナフトキノンジアジドとノボラック樹脂を主成分とす
るネガ型のレジストを用いる。また溝配線の溝を形成す
る際にも、本発明のパターンの形成方法を適用すること
ができる。この場合のレジストには、例えばポリビニル
フェノール樹脂を主成分とするネガ型のレジストを用い
る。このように、本発明のパターンの形成方法は、ホー
ルパターンに対しても、島状パターンに対しても、溝状
パターンに対しても適用することが可能である。

【００５１】また前記第１〜第４の実施の形態では、露
光源にＡｒＦエキシマレーザを用いたが、水銀ランプの
ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ、Ｘ線を用いても、
それぞれの露光波長以下の寸法のパターンを形成するこ
とができる。そのとき、レジストはそれぞれの露光波長
に適したものを用いることが望ましい。

【００５２】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
焦点を連続的または断続的に変化させながらレジスト膜
の表面にパターンを解像して転写するので、レジスト膜
の表層に焦点が合うときにのみパターンを解像すること
ができる。一方、レジスト膜の表層より焦点がずれた場
合はピーク強度とコントラストの低下によりパターンを
解像することができない。したがって、焦点の振り幅を
小さくすることができるので、光学像のコントラストの
低下が低く抑えられ、解像度、露光裕度の劣化が防い
で、露光波長以下のパターンを均一に解像することがで
きる。そして、パターンを転写したこのレジスト膜の表
層をシリル化するので、それによりパターンを形成する
ことによって、露光波長以下のパターンを均一に形成す
ることができる。よって、本発明のパターンの形成方法
を用いることにより、微細パターンを有する高性能の半
導体集積回路を作成するとが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる実施の形態の一例を説明する露
光工程図である。

【図２】露光位置における光強度分布および露光位置の
説明図である。

【図３】段差基板上のレジスト膜への露光を説明する概
略図である。

【図４】本発明のパターンの形成方法における光強度分
布の説明図である。

【図５】本発明のパターンの形成方法により形成した各
段差位置におけるホールパターンの説明図である。

【図６】従来のＦＬＥＸ法における露光の光強度分布の
説明図である。

【図７】第１の実施の形態における露光工程図である。

【図８】第１の実施の形態における露光の光強度分布の
説明図である。

【図９】第１の実施の形態におけるシリル化プロセスの
工程図である。

【図１０】第２の実施の形態における露光工程の説明図
である。

【図１１】第４の実施の形態における露光工程の説明図
である。

【図１２】従来法による段差基板に対する焦点位置の説
明図である。

【図１３】従来法により形成したホールパターンを説明
する平面図である。

【図１４】従来法による露光の焦点位置を説明する断面
図である。

【図１５】従来法により形成したホールパターンを説明
する断面図である。

【符号の説明】

１２…レジスト膜、Ｌ…露光光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光によりパターンが転写されるレジス
   ト膜の厚さ方向に露光光の焦点を連続的または断続的に
   変化させながら該レジスト膜表面にのみパターンを解像
   して転写した後、該レジスト膜の表層をシリル化する工
   程を備えたことを特徴とするパターンの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパターンの形成方法にお
   いて、 前記レジスト膜は表面に段差を有し、 前記露光の工程は、 前記レジスト膜の段差表面の高い位置に焦点位置を合わ
   せて露光を行う工程と、 前記レジスト膜の段差表面の低い位置に焦点位置を合わ
   せて露光を行う工程とを備えていることを特徴とするパ
   ターンの形成方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のパターンの形成方法にお
   いて、 前記レジスト膜の段差は、前記露光における前記レジス
   ト膜の解像領域の表面高さと前記レジスト膜の未解像領
   域の表面高さとの差以上に形成されていることを特徴と
   するパターンの形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載のパターンの形成方法にお
   いて、 前記レジスト膜の表面を傾斜させた状態で前記露光を行
   うことを特徴とするパターンの形成方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載のパターンの形成方法にお
   いて、 前記露光は、その露光光で湾曲した状態に形成される像
   面の最も高い位置と最も低い位置とを前記レジスト膜表
   面に合わせることを特徴とするパターンの形成方法。