レジストパタ−ンの形成方法
【目的】 超解像露光方法によってパターン形成を行う際に、孤立パターンに対して設ける補助パターンをできるだけ大きく設定できるようにして孤立パターンの解像度及び焦点深度を向上させる。
【構成】 被加工基板として、例えばシリコン酸化膜21、Al薄膜22を有するシリコン基板20を用い、その上にエッチング耐性の高い低解像度フォトレジスト23を塗付し、補助パターンを有するレチクルを用いて露光し現像する(図５工程Ａ)。続いて高解像度フォトレジスト24を塗付し、同じレチクルを用いて露光し現像し(図５工程Ｂ)、次にAl薄膜22をエッチングする(図５工程Ｃ)。
【効果】 高解像度フォトレジストの補助パターンに対応する部分が解像されたとしても、その下の低解像度レジストがエッチングストッパとして働くため、補助パターンを大きくすることができ、解像度を向上させることができる。
【構成】 被加工基板として、例えばシリコン酸化膜21、Al薄膜22を有するシリコン基板20を用い、その上にエッチング耐性の高い低解像度フォトレジスト23を塗付し、補助パターンを有するレチクルを用いて露光し現像する(図５工程Ａ)。続いて高解像度フォトレジスト24を塗付し、同じレチクルを用いて露光し現像し(図５工程Ｂ)、次にAl薄膜22をエッチングする(図５工程Ｃ)。
【効果】 高解像度フォトレジストの補助パターンに対応する部分が解像されたとしても、その下の低解像度レジストがエッチングストッパとして働くため、補助パターンを大きくすることができ、解像度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レジストパターンの形成方法に関し、特に、半導体基板のような被加工基板上にエッチングマスク、イオン注入マスク等として用いられる、フォトレジストからなるパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】投影露光法と呼ばれる従前の一般的露光方法では、露光装置のσ絞りには円形の光透過部を有する絞りが用いられており、従って照明光の光強度の最大値は光軸上に存在していた。
【０００３】また、マスク(レチクル)としては、転写すべき回路パターンが例えば透過部として描画され、それ以外の部分は遮光部となされたものが用いられている。この場合、レチクルに垂直に入射し、パターンで回折されずに直進する０次光が±１次回折光より十分に大きいことを前提としており、これが満たされている条件下では、レチクルの回路パターンを精度よく基板上に転写することができる。
【０００４】この従来方法では、回路パターンが照明光の波長に対し十分に大きいときには上記条件が満たされ、回折光の影響を受けずにレチクルのパターンを比較的正確に基板上に再現することができるが、回路パターンが微細化するにつれてこの条件が満たされないようになってきつつある。現在、半導体デバイスにおいては集積度が年々高まり、回路パターンの微細化が一層進められようとしているからである。
【０００５】微細化されたパターンを基板上に転写する際の技術評価項目として、解像度Ｒとその解像度を実現できる焦点深度ＤＯＦとがある。解像度Ｒは、照明光の波長をλ、開口数をＮＡとして次式で与えられる。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ （但し、ｋ１は定数）
従って、解像度を高めるには照明光を短波長化し、露光装置の開口数を大きくすればよいことになる。現に、この照明光の短波長化と開口数の向上によりパターン微細化への対応が図られてきた。
【０００６】一方、焦点深度ＤＯＦは、次式で与えられる。
ＤＯＦ＝ｋ２・λ／(ＮＡ)2 （但し、ｋ２は定数）
よって、解像度Ｒを向上させると焦点深度の低下を招くことになる。而して、実際の半導体基板の表面は平坦ではなく様々な回路要素により段差が形成されており、しかも半導体装置の多機能化、高性能化の動きに伴って表面の段差は拡大する傾向にある。
【０００７】そこで、焦点深度を下げることなく解像度を向上させる手法が求められ、最近では、超解像露光技術と呼ばれる位相シフト法や変形照明法が開発され、実用化されてきている。位相シフト法は、マスク上の一定の間隔で繰り返されるパターンにおいて、一つおきのパターンに位相シフタとよばれる光の位相を180°遅らせる膜を設け、位相シフタの設けられていないパターンを透過した光と位相シフタのあるパターンを透過した光とを干渉させることにより、パターン像のコントラストを向上させる方法である。
【０００８】一方、変形照明法は、σ絞りの形状を、透過部の中心が光軸上ではなく光軸を中心として点対称の位置にくるようにして、マスクへの入射光を斜めにする方法である。この方法では、０次光とマスクでの１次光の２光束のみが投影レンズを通して基板上に結像されるため、解像度を向上させることができ、焦点深度を広げることができる(“変形照明”に、輪帯状絞りを用いた照明を含めない場合があるが、本明細書では、４点透過部乃至２点透過部の絞り等を用いた照明のみならず、輪帯状絞りを用いたものをも含むものとする)。
【０００９】上記の位相シフト法及び変形照明法は、半導体記憶素子のメモリ領域のように回路パターンに周期性のあるものでは、解像度の向上に効果がある。しかし、これらの超解像露光技術では、配線形成工程において現れる孤立パターンやコンタクト形成工程における孤立パターン等に対しては全く効果がない。そこで、孤立パターンに対しては、特開平4−273428号公報に示されているように、本来のパターンに近接して補助パターンを設けることによってパターンに周期性をもたせる方法が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】孤立パターンに対して補助パターンを設けて超解像露光を行う場合、補助パターンの大きさは、できるだけ本パターンの大きさに近づけた方が超解像露光の効果を高めることができる。
【００１１】しかしながら、補助パターンを有する孤立パターンの半導体基板上での光強度分布は、図４「露光装置における被加工基板上での光強度分布を示す図」に示すように、三つ山となり、補助パターンが本パターンの大きさに近いほど補助パターンでの光強度が高くなる。なお、図４において、10はマスク、11は孤立パターン、12は補助パターンを示す。そのため、補助パターンの大きさを大きくした場合、フォトレジストを解像する光強度しきい値Ｉthと補助パターンでの光強度との差が少なくなる。
【００１２】例えば、図７「従来例の工程Ａ〜Ｂよりなる工程順断面図」を参照してこれを説明すると、シリコン酸化膜21とＡｌ薄膜22とを有するシリコン基板20上に、高解像度フォトレジスト24を塗付し、これを露光し、現像を行った場合、図７工程Ａに示されるように、補助パターン部分も解像しかかることになる。その結果、次のエッチング工程では、レジストとＡｌとのエッチング選択比が小さいため、図７工程Ｂに示されるように、補助パターン部分のＡｌ薄膜22までエッチングされてしまう。
【００１３】即ち、従来方法では、補助パターンの大きさは解像しない範囲内でしか大きくすることはできず、孤立パターンに対して、周期性のあるパターンと同程度の解像度及び焦点深度を得ることはできなかった。本発明は、この点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、孤立パターンに近接して設けられる補助パターンの大きさを孤立パターンのそれにできるだけ近づけることができるようにすることであり、このことにより孤立パターンに対する解像度及び焦点深度を周期性のあるパターンと同程度に改善することができるようにしようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための、本発明によるレジストパターンの形成方法は、被加工基板上に低解像度フォトレジストを用いて低解像度の第１のレジストパターンを形成する工程と、高解像度フォトレジストを用いて高解像度の第２のレジストパターンを形成する工程と、を備えることを特徴としている。
【００１５】即ち、本発明は、「被加工基板上にマスクパターン形状のレジストパターンを形成する方法であって、(1) 前記被加工基板上に低解像度レジストを塗付する工程、(2) 前記マスクパターンの設けられたレチクルを用いて前記低解像度レジストを露光する工程、(3) 前記低解像度レジストを現像して該低解像度レジストからなる第１のレジストパターンを形成する工程、(4) 前記第１のレジストパターンの設けられた前記被加工基板上に高解像度レジストを塗付する工程、(5) 前記マスクパターンと該マスクパターンに近接して設けられた補助パターンとを備えたレチクルを用いて前記高解像度レジストを露光する工程、(6) 前記高解像度レジストを現像して該高解像度レジストからなる第２のレジストパターンを形成する工程、を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。」を要旨とする。
【００１６】
【作用】本発明によるパターン形成方法では、始めに低解像度のレジストを用いてパターンを形成する。このレジストパターンは、低解像度故にパターンに急峻性はなく、マスクの本パターンの形状を忠実に再現するものとはなっていないものの、本パターンより小さい補助パターンが解像されていないため（そして好ましくはエッチング耐性の高い材料により形成されているため）、レジストパターン形成後に続く被加工基板のエッチング工程において、エッチングストッパとして働く。
【００１７】一方、高解像度のレジストによるパターンでは、マスクの補助パターンの形状が本パターンに近いとき、本パターンの形状を正確に再現することができるものの、補助パターン部分が解像されかかって形成される。しかし、補助パターン部には上記したようにエッチングストッパとなる低解像度のレジストが存在しているため、補助パターンが解像されたことによる不都合は生じない。従って、本発明によれば、補助パターンを従来より大きく設定することが可能となり、解像度を高めることができ、かつ焦点深度を広げることができるという超解像露光の効果を享受することができるようになる。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１９】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例(実施例１)に用いられる露光装置の概略構成図である。同図に示されるように、光源１から出射された照明光は、楕円ミラー２、ミラー３で反射された後、蠅の目レンズ４に入射してここで均一化され、σ絞り５にて絞られた後、ミラー６により反射され、コンデンサレンズ７によってマスク10上に集光される。そして、マスク10を透過した光は、投影レンズ８によってシリコン基板20上に集光される。
【００２０】図２(ａ)は、本実施例１において用いられるσ絞り５の平面図である。このσ絞り５は、輪帯状の絞りであって、遮光部５ａ、５ａ間にリング状の透過部５ｂが形成されている。このσ絞りにより変形照明光が得られるが、この輪帯状絞りに代えて、図２(ｂ)に示される４点透過部のσ絞りや２点透過部のσ絞りを用いてもよい。
【００２１】図３(ａ)及び(ｂ)は、本実施例１において用いられるマスク10の平面図及び断面図である。マスク10は、ガラス基板14上に被着された遮光膜13から孤立パターン11と補助パターン12の部分を除去して形成したものである。このマスクを用いた場合のシリコン基板20上での光強度の分布を図４に示す。図４において、Ｉthは高解像度フォトレジストを解像できる光強度しきい値を示す。
【００２２】図５は、本実施例１におけるパターン形成方法を示す工程Ａ〜Ｃよりなる工程順断面図である。まず、シリコン酸化膜21、Ａｌ薄膜22が形成されたシリコン基板20上に、エッチング耐性が高い、シリコンを含有する低解像度フォトレジスト23を塗付し、上述の露光装置(図１参照)により露光し、現像を行う。
【００２３】形成されたパターンは、図５工程Ａに示すように、急峻性は低く本パターンのマスクパターンを正確には再現してはいないものの、補助パターンの膜減りは低く抑えられている。次に、高解像度フォトレジスト24を塗付し、低解像度フォトレジストの場合と同様、前記図３(ａ)、(ｂ)に示したマスク10により露光し、現像を行う。形成されたパターンは、図５工程Ｂに示すように、急峻性が高くマスクの本パターンを正確に再現しているものの、補助パターン部での膜減りは大きくほとんど解像されかかった状態に形成される。
【００２４】次のエッチング工程では、高解像度フォトレジスト24は、補助パターン部において解像されるが、その下の低解像度フォトレジスト23がエッチングストッパとして機能しているため、図５工程Ｃに示すように、補助パターン部が解像されることはない。そして、本パターンは高解像度フォトレジスト24によって正確に再現されているため、Ａｌ薄膜22のパターニングも正確に行われる。
【００２５】（実施例２）本実施例２は、超解像露光技術として位相シフト法を用いた場合に関する。本実施例２においても前記図１に示した露光装置が用いられる。但し、輪帯状のσ絞り５は除去され、代わって透過部が円形状で光軸上に光透過部の中心が存在する絞りが用いられる。
【００２６】また、本実施例２では、前記図３に示したマスクに代え、図６に示されるマスクが用いられる。図６R>６は本実施例２において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図である。図６(ａ)、(ｂ)に示すように、本実施例２において用いられるマスク10ａは、ガラス基板14上に被着された遮光膜13から孤立パターン11と補助パターン12の部分を除去し、さらに補助パターン部に照明光の位相を180°ずらせる位相シフタ15を形成したものである。
【００２７】このマスク10ａを用い、前記実施例１の場合と同様、シリコン基板上のＡｌ薄膜を低解像度フォトレジスト及び高解像度フォトレジストを用いてパターニングを行ったところ、前記実施例１における図５工程Ａ〜工程Ｃに示した結果と同様の結果が得られた。
【００２８】以上本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれら実施例１、２に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、実施例１、２では、低解像度フォトレジストとしてシリコン含有のレジストを用いていたが、これに代えて他のエッチング耐性の高いフォトレジストを用いてもよい。さらに、通常のエッチング耐性のフォトレジストを用い露光後にシリル化処理を行ってエッチング耐性を高めるようにしてもよい。
【００２９】また、実施例１、２では、低解像度のレジストと高解像度のレジストとを同様の露光方法により露光していたが、低解像度のレジストについては、解像度及び焦点深度が十分であれば、超解像技術を用いない露光方法を採用してもよい。即ち、変形照明を使用しないようにし、また、孤立パターンのみで補助パターンの形成されていないマスクを用いて露光するようにしてもよい。さらに、図１に示した投影露光装置に代え反射型投影露光装置を用いるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジストパターン形成方法は、低解像度のフォトレジストを用いて第１のレジストパターンを形成し、続いて超解像技術を用いて高解像度のレジストにより第２のレジストパターンを形成するものであるので、パターン形成時に第２のレジストパターンの補助パターン部が解像されかかっていても第１のレジストパターンのエッチングストッパ機能によって被加工物のパターンに対して影響がでないようにすることができる。
【００３１】従って、本発明によれば、補助パターンを本パターンと同程度の大きさとすることができるようになり、孤立パターンに対しても超解像技術により周期性のあるパターンと同様に解像度及び焦点深度を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１において用いられる露光装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例１において用いられるσ絞りを説明する図であって、(ａ)はその一例を示すσ絞りの平面図、(ｂ)は(ａ)に代えて用いることのできる他の例を示すσ絞りの平面図。
【図３】本発明の実施例１において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図。
【図４】図１の露光装置における被加工基板(シリコン基板20)上での光強度分布を示す図。
【図５】本発明の実施例１におけるパターン形成方法を示す工程Ａ〜Ｃよりなる工程順断面図。
【図６】本発明の実施例２において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図。
【図７】従来例の工程Ａ〜Ｂよりなる工程順断面図。
【符号の説明】
１ 光源
２ 楕円ミラー
３ ミラー
４ 蠅の目レンズ
５ σ絞り
５ａ 遮光部
５ｂ 透過部
６ ミラー
７ コンデンサレンズ
８ 投影レンズ
１０、１０ａ マスク
１１ 孤立パターン
１２ 補助パターン
１３ 遮光膜
１４ ガラス基板
１５ 位相シフタ
２０ シリコン基板
２１ シリコン酸化膜
２２ Ａｌ薄膜
２３ 低解像度フォトレジスト
２４ 高解像度フォトレジスト
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レジストパターンの形成方法に関し、特に、半導体基板のような被加工基板上にエッチングマスク、イオン注入マスク等として用いられる、フォトレジストからなるパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】投影露光法と呼ばれる従前の一般的露光方法では、露光装置のσ絞りには円形の光透過部を有する絞りが用いられており、従って照明光の光強度の最大値は光軸上に存在していた。
【０００３】また、マスク(レチクル)としては、転写すべき回路パターンが例えば透過部として描画され、それ以外の部分は遮光部となされたものが用いられている。この場合、レチクルに垂直に入射し、パターンで回折されずに直進する０次光が±１次回折光より十分に大きいことを前提としており、これが満たされている条件下では、レチクルの回路パターンを精度よく基板上に転写することができる。
【０００４】この従来方法では、回路パターンが照明光の波長に対し十分に大きいときには上記条件が満たされ、回折光の影響を受けずにレチクルのパターンを比較的正確に基板上に再現することができるが、回路パターンが微細化するにつれてこの条件が満たされないようになってきつつある。現在、半導体デバイスにおいては集積度が年々高まり、回路パターンの微細化が一層進められようとしているからである。
【０００５】微細化されたパターンを基板上に転写する際の技術評価項目として、解像度Ｒとその解像度を実現できる焦点深度ＤＯＦとがある。解像度Ｒは、照明光の波長をλ、開口数をＮＡとして次式で与えられる。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ （但し、ｋ１は定数）
従って、解像度を高めるには照明光を短波長化し、露光装置の開口数を大きくすればよいことになる。現に、この照明光の短波長化と開口数の向上によりパターン微細化への対応が図られてきた。
【０００６】一方、焦点深度ＤＯＦは、次式で与えられる。
ＤＯＦ＝ｋ２・λ／(ＮＡ)2 （但し、ｋ２は定数）
よって、解像度Ｒを向上させると焦点深度の低下を招くことになる。而して、実際の半導体基板の表面は平坦ではなく様々な回路要素により段差が形成されており、しかも半導体装置の多機能化、高性能化の動きに伴って表面の段差は拡大する傾向にある。
【０００７】そこで、焦点深度を下げることなく解像度を向上させる手法が求められ、最近では、超解像露光技術と呼ばれる位相シフト法や変形照明法が開発され、実用化されてきている。位相シフト法は、マスク上の一定の間隔で繰り返されるパターンにおいて、一つおきのパターンに位相シフタとよばれる光の位相を180°遅らせる膜を設け、位相シフタの設けられていないパターンを透過した光と位相シフタのあるパターンを透過した光とを干渉させることにより、パターン像のコントラストを向上させる方法である。
【０００８】一方、変形照明法は、σ絞りの形状を、透過部の中心が光軸上ではなく光軸を中心として点対称の位置にくるようにして、マスクへの入射光を斜めにする方法である。この方法では、０次光とマスクでの１次光の２光束のみが投影レンズを通して基板上に結像されるため、解像度を向上させることができ、焦点深度を広げることができる(“変形照明”に、輪帯状絞りを用いた照明を含めない場合があるが、本明細書では、４点透過部乃至２点透過部の絞り等を用いた照明のみならず、輪帯状絞りを用いたものをも含むものとする)。
【０００９】上記の位相シフト法及び変形照明法は、半導体記憶素子のメモリ領域のように回路パターンに周期性のあるものでは、解像度の向上に効果がある。しかし、これらの超解像露光技術では、配線形成工程において現れる孤立パターンやコンタクト形成工程における孤立パターン等に対しては全く効果がない。そこで、孤立パターンに対しては、特開平4−273428号公報に示されているように、本来のパターンに近接して補助パターンを設けることによってパターンに周期性をもたせる方法が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】孤立パターンに対して補助パターンを設けて超解像露光を行う場合、補助パターンの大きさは、できるだけ本パターンの大きさに近づけた方が超解像露光の効果を高めることができる。
【００１１】しかしながら、補助パターンを有する孤立パターンの半導体基板上での光強度分布は、図４「露光装置における被加工基板上での光強度分布を示す図」に示すように、三つ山となり、補助パターンが本パターンの大きさに近いほど補助パターンでの光強度が高くなる。なお、図４において、10はマスク、11は孤立パターン、12は補助パターンを示す。そのため、補助パターンの大きさを大きくした場合、フォトレジストを解像する光強度しきい値Ｉthと補助パターンでの光強度との差が少なくなる。
【００１２】例えば、図７「従来例の工程Ａ〜Ｂよりなる工程順断面図」を参照してこれを説明すると、シリコン酸化膜21とＡｌ薄膜22とを有するシリコン基板20上に、高解像度フォトレジスト24を塗付し、これを露光し、現像を行った場合、図７工程Ａに示されるように、補助パターン部分も解像しかかることになる。その結果、次のエッチング工程では、レジストとＡｌとのエッチング選択比が小さいため、図７工程Ｂに示されるように、補助パターン部分のＡｌ薄膜22までエッチングされてしまう。
【００１３】即ち、従来方法では、補助パターンの大きさは解像しない範囲内でしか大きくすることはできず、孤立パターンに対して、周期性のあるパターンと同程度の解像度及び焦点深度を得ることはできなかった。本発明は、この点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、孤立パターンに近接して設けられる補助パターンの大きさを孤立パターンのそれにできるだけ近づけることができるようにすることであり、このことにより孤立パターンに対する解像度及び焦点深度を周期性のあるパターンと同程度に改善することができるようにしようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための、本発明によるレジストパターンの形成方法は、被加工基板上に低解像度フォトレジストを用いて低解像度の第１のレジストパターンを形成する工程と、高解像度フォトレジストを用いて高解像度の第２のレジストパターンを形成する工程と、を備えることを特徴としている。
【００１５】即ち、本発明は、「被加工基板上にマスクパターン形状のレジストパターンを形成する方法であって、(1) 前記被加工基板上に低解像度レジストを塗付する工程、(2) 前記マスクパターンの設けられたレチクルを用いて前記低解像度レジストを露光する工程、(3) 前記低解像度レジストを現像して該低解像度レジストからなる第１のレジストパターンを形成する工程、(4) 前記第１のレジストパターンの設けられた前記被加工基板上に高解像度レジストを塗付する工程、(5) 前記マスクパターンと該マスクパターンに近接して設けられた補助パターンとを備えたレチクルを用いて前記高解像度レジストを露光する工程、(6) 前記高解像度レジストを現像して該高解像度レジストからなる第２のレジストパターンを形成する工程、を有することを特徴とするレジストパターンの形成方法。」を要旨とする。
【００１６】
【作用】本発明によるパターン形成方法では、始めに低解像度のレジストを用いてパターンを形成する。このレジストパターンは、低解像度故にパターンに急峻性はなく、マスクの本パターンの形状を忠実に再現するものとはなっていないものの、本パターンより小さい補助パターンが解像されていないため（そして好ましくはエッチング耐性の高い材料により形成されているため）、レジストパターン形成後に続く被加工基板のエッチング工程において、エッチングストッパとして働く。
【００１７】一方、高解像度のレジストによるパターンでは、マスクの補助パターンの形状が本パターンに近いとき、本パターンの形状を正確に再現することができるものの、補助パターン部分が解像されかかって形成される。しかし、補助パターン部には上記したようにエッチングストッパとなる低解像度のレジストが存在しているため、補助パターンが解像されたことによる不都合は生じない。従って、本発明によれば、補助パターンを従来より大きく設定することが可能となり、解像度を高めることができ、かつ焦点深度を広げることができるという超解像露光の効果を享受することができるようになる。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１９】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施例(実施例１)に用いられる露光装置の概略構成図である。同図に示されるように、光源１から出射された照明光は、楕円ミラー２、ミラー３で反射された後、蠅の目レンズ４に入射してここで均一化され、σ絞り５にて絞られた後、ミラー６により反射され、コンデンサレンズ７によってマスク10上に集光される。そして、マスク10を透過した光は、投影レンズ８によってシリコン基板20上に集光される。
【００２０】図２(ａ)は、本実施例１において用いられるσ絞り５の平面図である。このσ絞り５は、輪帯状の絞りであって、遮光部５ａ、５ａ間にリング状の透過部５ｂが形成されている。このσ絞りにより変形照明光が得られるが、この輪帯状絞りに代えて、図２(ｂ)に示される４点透過部のσ絞りや２点透過部のσ絞りを用いてもよい。
【００２１】図３(ａ)及び(ｂ)は、本実施例１において用いられるマスク10の平面図及び断面図である。マスク10は、ガラス基板14上に被着された遮光膜13から孤立パターン11と補助パターン12の部分を除去して形成したものである。このマスクを用いた場合のシリコン基板20上での光強度の分布を図４に示す。図４において、Ｉthは高解像度フォトレジストを解像できる光強度しきい値を示す。
【００２２】図５は、本実施例１におけるパターン形成方法を示す工程Ａ〜Ｃよりなる工程順断面図である。まず、シリコン酸化膜21、Ａｌ薄膜22が形成されたシリコン基板20上に、エッチング耐性が高い、シリコンを含有する低解像度フォトレジスト23を塗付し、上述の露光装置(図１参照)により露光し、現像を行う。
【００２３】形成されたパターンは、図５工程Ａに示すように、急峻性は低く本パターンのマスクパターンを正確には再現してはいないものの、補助パターンの膜減りは低く抑えられている。次に、高解像度フォトレジスト24を塗付し、低解像度フォトレジストの場合と同様、前記図３(ａ)、(ｂ)に示したマスク10により露光し、現像を行う。形成されたパターンは、図５工程Ｂに示すように、急峻性が高くマスクの本パターンを正確に再現しているものの、補助パターン部での膜減りは大きくほとんど解像されかかった状態に形成される。
【００２４】次のエッチング工程では、高解像度フォトレジスト24は、補助パターン部において解像されるが、その下の低解像度フォトレジスト23がエッチングストッパとして機能しているため、図５工程Ｃに示すように、補助パターン部が解像されることはない。そして、本パターンは高解像度フォトレジスト24によって正確に再現されているため、Ａｌ薄膜22のパターニングも正確に行われる。
【００２５】（実施例２）本実施例２は、超解像露光技術として位相シフト法を用いた場合に関する。本実施例２においても前記図１に示した露光装置が用いられる。但し、輪帯状のσ絞り５は除去され、代わって透過部が円形状で光軸上に光透過部の中心が存在する絞りが用いられる。
【００２６】また、本実施例２では、前記図３に示したマスクに代え、図６に示されるマスクが用いられる。図６R>６は本実施例２において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図である。図６(ａ)、(ｂ)に示すように、本実施例２において用いられるマスク10ａは、ガラス基板14上に被着された遮光膜13から孤立パターン11と補助パターン12の部分を除去し、さらに補助パターン部に照明光の位相を180°ずらせる位相シフタ15を形成したものである。
【００２７】このマスク10ａを用い、前記実施例１の場合と同様、シリコン基板上のＡｌ薄膜を低解像度フォトレジスト及び高解像度フォトレジストを用いてパターニングを行ったところ、前記実施例１における図５工程Ａ〜工程Ｃに示した結果と同様の結果が得られた。
【００２８】以上本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれら実施例１、２に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内において各種の変更が可能である。例えば、実施例１、２では、低解像度フォトレジストとしてシリコン含有のレジストを用いていたが、これに代えて他のエッチング耐性の高いフォトレジストを用いてもよい。さらに、通常のエッチング耐性のフォトレジストを用い露光後にシリル化処理を行ってエッチング耐性を高めるようにしてもよい。
【００２９】また、実施例１、２では、低解像度のレジストと高解像度のレジストとを同様の露光方法により露光していたが、低解像度のレジストについては、解像度及び焦点深度が十分であれば、超解像技術を用いない露光方法を採用してもよい。即ち、変形照明を使用しないようにし、また、孤立パターンのみで補助パターンの形成されていないマスクを用いて露光するようにしてもよい。さらに、図１に示した投影露光装置に代え反射型投影露光装置を用いるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレジストパターン形成方法は、低解像度のフォトレジストを用いて第１のレジストパターンを形成し、続いて超解像技術を用いて高解像度のレジストにより第２のレジストパターンを形成するものであるので、パターン形成時に第２のレジストパターンの補助パターン部が解像されかかっていても第１のレジストパターンのエッチングストッパ機能によって被加工物のパターンに対して影響がでないようにすることができる。
【００３１】従って、本発明によれば、補助パターンを本パターンと同程度の大きさとすることができるようになり、孤立パターンに対しても超解像技術により周期性のあるパターンと同様に解像度及び焦点深度を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１において用いられる露光装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例１において用いられるσ絞りを説明する図であって、(ａ)はその一例を示すσ絞りの平面図、(ｂ)は(ａ)に代えて用いることのできる他の例を示すσ絞りの平面図。
【図３】本発明の実施例１において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図。
【図４】図１の露光装置における被加工基板(シリコン基板20)上での光強度分布を示す図。
【図５】本発明の実施例１におけるパターン形成方法を示す工程Ａ〜Ｃよりなる工程順断面図。
【図６】本発明の実施例２において用いられるマスク(レチクル)を説明する図であって、(ａ)はその平面図、(ｂ)はその断面図。
【図７】従来例の工程Ａ〜Ｂよりなる工程順断面図。
【符号の説明】
１ 光源
２ 楕円ミラー
３ ミラー
４ 蠅の目レンズ
５ σ絞り
５ａ 遮光部
５ｂ 透過部
６ ミラー
７ コンデンサレンズ
８ 投影レンズ
１０、１０ａ マスク
１１ 孤立パターン
１２ 補助パターン
１３ 遮光膜
１４ ガラス基板
１５ 位相シフタ
２０ シリコン基板
２１ シリコン酸化膜
２２ Ａｌ薄膜
２３ 低解像度フォトレジスト
２４ 高解像度フォトレジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被加工基板上にマスクパターン形状のレジストパターンを形成する方法であって、(1) 前記被加工基板上に低解像度レジストを塗付する工程、(2) 前記マスクパターンの設けられたレチクルを用いて前記低解像度レジストを露光する工程、(3) 前記低解像度レジストを現像して該低解像度レジストからなる第１のレジストパターンを形成する工程、(4) 前記第１のレジストパターンの設けられた前記被加工基板上に高解像度レジストを塗付する工程、(5) 前記マスクパターンと該マスクパターンに近接して設けられた補助パターンとを備えたレチクルを用いて前記高解像度レジストを露光する工程、(6) 前記高解像度レジストを現像して該高解像度レジストからなる第２のレジストパターンを形成する工程、を有する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】 前記第(2)工程において、前記第(5)工程において用いられるレチクルを用いて露光を行うことを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項３】 前記第(3)工程において形成された第１のレジストパターンが、前記第(6)工程において形成された第２のレジストパターンよりエッチング耐性が高いことを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項４】 前記マスクパターン及び前記補助パターンが光透過性パターンであり、かつそれぞれのパターンの透過光の位相が同位相であることを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項５】 前記マスクパターンが光透過性パターンであり、かつ前記補助パターンが位相シフタを備えた光透過性パターンであることを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項１】 被加工基板上にマスクパターン形状のレジストパターンを形成する方法であって、(1) 前記被加工基板上に低解像度レジストを塗付する工程、(2) 前記マスクパターンの設けられたレチクルを用いて前記低解像度レジストを露光する工程、(3) 前記低解像度レジストを現像して該低解像度レジストからなる第１のレジストパターンを形成する工程、(4) 前記第１のレジストパターンの設けられた前記被加工基板上に高解像度レジストを塗付する工程、(5) 前記マスクパターンと該マスクパターンに近接して設けられた補助パターンとを備えたレチクルを用いて前記高解像度レジストを露光する工程、(6) 前記高解像度レジストを現像して該高解像度レジストからなる第２のレジストパターンを形成する工程、を有する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】 前記第(2)工程において、前記第(5)工程において用いられるレチクルを用いて露光を行うことを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項３】 前記第(3)工程において形成された第１のレジストパターンが、前記第(6)工程において形成された第２のレジストパターンよりエッチング耐性が高いことを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項４】 前記マスクパターン及び前記補助パターンが光透過性パターンであり、かつそれぞれのパターンの透過光の位相が同位相であることを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項５】 前記マスクパターンが光透過性パターンであり、かつ前記補助パターンが位相シフタを備えた光透過性パターンであることを特徴とする請求項１記載のレジストパターンの形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【公開番号】特開平７−２７３０１３
【公開日】平成７年（１９９５）１０月２０日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−８２２２１
【出願日】平成６年（１９９４）３月２９日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【公開日】平成７年（１９９５）１０月２０日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）３月２９日
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
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