JP2000331928A - リソグラフ方法 - Google Patents
リソグラフ方法Info
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- JP2000331928A JP2000331928A JP2000111051A JP2000111051A JP2000331928A JP 2000331928 A JP2000331928 A JP 2000331928A JP 2000111051 A JP2000111051 A JP 2000111051A JP 2000111051 A JP2000111051 A JP 2000111051A JP 2000331928 A JP2000331928 A JP 2000331928A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全てのフィーチャーの解像度を高め、かつ、
安価で簡単に実現することができる解像度向上方法を提
供する。 【解決手段】 半導体デバイス又はリソグラフ用マスク
のような製品を製造するためのリソグラフ方法におい
て、基板上に材料を塗布し、パターン付けし、パターン
付層を用いる一連のステップにより製品を製造する。所
望のパターンは第１のパターンの像をエネルギー感受性
材料層中に描画することにより生成される。この像を現
像し第１のパターンを生成する。第２の像を、第１のパ
ターン上に形成されたエネルギー感受性材料層中に形成
する。第２の像を現像する。所望のパターンを第１のパ
ターン及び第２のパターンから現像する。
安価で簡単に実現することができる解像度向上方法を提
供する。 【解決手段】 半導体デバイス又はリソグラフ用マスク
のような製品を製造するためのリソグラフ方法におい
て、基板上に材料を塗布し、パターン付けし、パターン
付層を用いる一連のステップにより製品を製造する。所
望のパターンは第１のパターンの像をエネルギー感受性
材料層中に描画することにより生成される。この像を現
像し第１のパターンを生成する。第２の像を、第１のパ
ターン上に形成されたエネルギー感受性材料層中に形成
する。第２の像を現像する。所望のパターンを第１のパ
ターン及び第２のパターンから現像する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデバイス及びマスク
製造のためのリソグラフ方法に関する。更に詳細には、
本発明はこのようなリソグラフ方法のための解像度向上
方法に関する。
製造のためのリソグラフ方法に関する。更に詳細には、
本発明はこのようなリソグラフ方法のための解像度向上
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】デバイス製造のためのリソグラフ方法に
おいて、輻射線は一般的に、パターン付きマスク（別
名、「レチクル」とも呼ばれる）に投射され、マスクを
透過した輻射線は更に基板上に形成されたエネルギー感
受性材料に透過される。輻射線をパターン付きマスクを
透過させることにより、輻射線自体にパターンを付け、
そして、エネルギー感受性レジスト材料がこのパターン
付き輻射線で露光されると、パターン像がエネルギー感
受性レジスト材料中に描画される。その後、この像はエ
ネルギー感受性レジスト材料中で現像され、そして、下
部の基板内に転写される。集積回路デバイスは、半導体
基板上に形成された異なる材料をパターン付けするため
に、このような一連の露光を用いて製造される。
おいて、輻射線は一般的に、パターン付きマスク（別
名、「レチクル」とも呼ばれる）に投射され、マスクを
透過した輻射線は更に基板上に形成されたエネルギー感
受性材料に透過される。輻射線をパターン付きマスクを
透過させることにより、輻射線自体にパターンを付け、
そして、エネルギー感受性レジスト材料がこのパターン
付き輻射線で露光されると、パターン像がエネルギー感
受性レジスト材料中に描画される。その後、この像はエ
ネルギー感受性レジスト材料中で現像され、そして、下
部の基板内に転写される。集積回路デバイスは、半導体
基板上に形成された異なる材料をパターン付けするため
に、このような一連の露光を用いて製造される。
【０００３】集積回路デバイスは、非常に多数の個々の
デバイスと、これらデバイス間の相互接続とからなる。
形状及び寸法は個々のデバイスで変化する。パターン密
度（すなわち、パターンの単位面積当たりのパターンフ
ィーチャー(feature)の個数）も変化する。従って、集
積回路デバイスを画成するパターンは非常に複雑であ
り、均一ではない。
デバイスと、これらデバイス間の相互接続とからなる。
形状及び寸法は個々のデバイスで変化する。パターン密
度（すなわち、パターンの単位面積当たりのパターンフ
ィーチャー(feature)の個数）も変化する。従って、集
積回路デバイスを画成するパターンは非常に複雑であ
り、均一ではない。
【０００４】パターンの複雑性及び密度が高まるにつれ
て、パターン生成に使用されるリソグラフツールの精度
を高めることが必要となる。リソグラフツールの精度
は、パターン解像度により示される。解像度が良くなる
ほど、マスクパターンと、リソグラフツールにより生成
されるパターンとの間の一致性が高まる。リソグラフツ
ールにより付与されるパターン解像度を高めるために多
くの方法が使用されている。最も一般的に行われている
方法は、短波長の輻射線を使用することである。しか
し、露光波長が遠紫外線領域（例えば、２４８ｎｍ、１
９３ｎｍ及び１５７ｎｍ）である場合、この方法はもは
や実現性が無い。解像度を高めるために、１９３ｎｍ未
満の波長を使用することは不可能である。なぜなら、光
リソグラフカメラのレンズに使用される物質は、この短
波長の輻射線を吸収するからである。
て、パターン生成に使用されるリソグラフツールの精度
を高めることが必要となる。リソグラフツールの精度
は、パターン解像度により示される。解像度が良くなる
ほど、マスクパターンと、リソグラフツールにより生成
されるパターンとの間の一致性が高まる。リソグラフツ
ールにより付与されるパターン解像度を高めるために多
くの方法が使用されている。最も一般的に行われている
方法は、短波長の輻射線を使用することである。しか
し、露光波長が遠紫外線領域（例えば、２４８ｎｍ、１
９３ｎｍ及び１５７ｎｍ）である場合、この方法はもは
や実現性が無い。解像度を高めるために、１９３ｎｍ未
満の波長を使用することは不可能である。なぜなら、光
リソグラフカメラのレンズに使用される物質は、この短
波長の輻射線を吸収するからである。
【０００５】単に短波長輻射線を使用すること以外の解
像度向上方法も提案されている。これらの解像度向上方
法は、コンデンサからのエキゾチック照射（例えば、４
極照射）、瞳孔フィルタ、位相マスク、光学的近接補正
及びこれらの技術を組み合わせて使用することにより、
現存のカメラでも高い解像度を得ることができる。しか
し、このような方法は一般的に、幾つかの個々のパター
ン形についてしか解像度を改善しない。解像度が高めら
れる形状は臨界形状として同定される。その他の多数の
形状の解像度は、このような解像度向上方法によっては
改善されず、むしろ、実際には劣化される。従って、現
在の解像度向上方法は、臨界形状の解像度向上と非臨界
形状の解像度劣化との間を折衷することが必要である。
このような折衷は通常、非臨界形状の照射における顕著
な劣化を避けるために、臨界形状の最適下限照射を必要
とする。
像度向上方法も提案されている。これらの解像度向上方
法は、コンデンサからのエキゾチック照射（例えば、４
極照射）、瞳孔フィルタ、位相マスク、光学的近接補正
及びこれらの技術を組み合わせて使用することにより、
現存のカメラでも高い解像度を得ることができる。しか
し、このような方法は一般的に、幾つかの個々のパター
ン形についてしか解像度を改善しない。解像度が高めら
れる形状は臨界形状として同定される。その他の多数の
形状の解像度は、このような解像度向上方法によっては
改善されず、むしろ、実際には劣化される。従って、現
在の解像度向上方法は、臨界形状の解像度向上と非臨界
形状の解像度劣化との間を折衷することが必要である。
このような折衷は通常、非臨界形状の照射における顕著
な劣化を避けるために、臨界形状の最適下限照射を必要
とする。
【０００６】マスク内の様々な異なる形状の投射リソグ
ラフィにおけるマスク形状照射をカスタマイズするため
の解像度向上方法が提案されている。このような方法は
例えば、K. Matsumotoらの“Innovative Image Formati
on: Coherency Controlled Imaging”,SPIE, Vol.2197,
p.844(1994)に記載されている。この方法は、各形状の
マスクへの輻射線入射をカスタマイズするために、追加
マスクと追加レンズを使用する。同様なシステムは、Ka
mon,K.,"Proposal of a Next-Generation Super Resolu
tion Technique," Jpn. J. Appl. Phys., Vol.33, Part
1, No.12B, p.6848(1994)に記載されている。
ラフィにおけるマスク形状照射をカスタマイズするため
の解像度向上方法が提案されている。このような方法は
例えば、K. Matsumotoらの“Innovative Image Formati
on: Coherency Controlled Imaging”,SPIE, Vol.2197,
p.844(1994)に記載されている。この方法は、各形状の
マスクへの輻射線入射をカスタマイズするために、追加
マスクと追加レンズを使用する。同様なシステムは、Ka
mon,K.,"Proposal of a Next-Generation Super Resolu
tion Technique," Jpn. J. Appl. Phys., Vol.33, Part
1, No.12B, p.6848(1994)に記載されている。
【０００７】Matsumotoら及びKamonらの論文に記載され
た解像度向上方法では、第１のマスクは第２のマスクの
フィーチャー(feature)と同じフィーチャーを有する。
第１のマスクのフィーチャーは、マスクに入射する輻射
線を回折し、回折された輻射線は第２のマスクの同じフ
ィーチャーを照明する。例えば、第１のマスクの格子パ
ターンを透過した輻射線は第２のマスクの同じ格子パタ
ーンに投射される。同様に、第１のマスクの分離ライン
を透過した輻射線は、第２のマスクの同じ分離ラインに
投射される。第１のマスクからの回折エネルギーが第２
のマスクの同じフィーチャーを照明する場合、得られる
像は、パターンの四極照明により得られる像よりも大抵
優れている。従って、この解像度向上方法により、四極
システムを用いる常用の軸外れ照明よりも優れた空中像
コントラスト（即ち、投射レンズの焦点面中の像）がも
たらされる。
た解像度向上方法では、第１のマスクは第２のマスクの
フィーチャー(feature)と同じフィーチャーを有する。
第１のマスクのフィーチャーは、マスクに入射する輻射
線を回折し、回折された輻射線は第２のマスクの同じフ
ィーチャーを照明する。例えば、第１のマスクの格子パ
ターンを透過した輻射線は第２のマスクの同じ格子パタ
ーンに投射される。同様に、第１のマスクの分離ライン
を透過した輻射線は、第２のマスクの同じ分離ラインに
投射される。第１のマスクからの回折エネルギーが第２
のマスクの同じフィーチャーを照明する場合、得られる
像は、パターンの四極照明により得られる像よりも大抵
優れている。従って、この解像度向上方法により、四極
システムを用いる常用の軸外れ照明よりも優れた空中像
コントラスト（即ち、投射レンズの焦点面中の像）がも
たらされる。
【０００８】前記の解像度向上方法は、四極照明よりも
一層複雑なフィーチャーについてカスタマイズされた照
明を行うことができる。しかし、前記の方法は、パター
ン中の全てのフィーチャーの解像度を改善することはで
きない。更に、この２枚マスクシステムは高価であるば
かりか、複雑である。特に、このシステムは、マスクの
代わりに、２枚の正確にパターン付されたマスクを必要
とする。第１及び第２のマスク上の対応するフィーチャ
ーは正確に整合していなければならない。第１及び第２
のマスクのアライメントも必須要件である。更に、第１
のマスクのフィーチャーが均一に照明されるので、この
方法は限られた用途にしか使用できない。従って、パタ
ーン付マスクの非カスタマイズ照明に伴う問題はこの方
法では解消されず、単にシステムの光学系へ更に後退す
るだけである。
一層複雑なフィーチャーについてカスタマイズされた照
明を行うことができる。しかし、前記の方法は、パター
ン中の全てのフィーチャーの解像度を改善することはで
きない。更に、この２枚マスクシステムは高価であるば
かりか、複雑である。特に、このシステムは、マスクの
代わりに、２枚の正確にパターン付されたマスクを必要
とする。第１及び第２のマスク上の対応するフィーチャ
ーは正確に整合していなければならない。第１及び第２
のマスクのアライメントも必須要件である。更に、第１
のマスクのフィーチャーが均一に照明されるので、この
方法は限られた用途にしか使用できない。従って、パタ
ーン付マスクの非カスタマイズ照明に伴う問題はこの方
法では解消されず、単にシステムの光学系へ更に後退す
るだけである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、全てのフィーチャーの解像度を高め、かつ、安価で
簡単に実現することができる解像度向上方法を提供する
ことである。
は、全てのフィーチャーの解像度を高め、かつ、安価で
簡単に実現することができる解像度向上方法を提供する
ことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明の、
副波長解像度によるリソグラフ方法により解決される。
本発明のリソグラフ方法は、デバイス製造又はマスク製
造に使用される。本発明では、第１のパターン像を画成
する第１のマスクフィーチャーを通して輻射線を投射す
ることにより、パターン像はエネルギー感受性レジスト
材料中に描画される。輻射線は特定の波長（例えば、２
４８ｎｍ，１９３ｎｍなど）の光である。輻射線は、電
子ビーム又はイオンビーム輻射線も含む。次いで、この
第１のパターンは現像され、そして、特定の実施態様で
は、下部の基板に転写される。この第１のパターンを
「中間フィーチャー」と呼ぶ。中間フィーチャーは、第
１のマスクフィーチャーの像をエネルギー感受性レジス
ト材料中に転写するのに使用される輻射線の波長よりも
大きいか又は概ね等しい寸法を有する。フィーチャーが
生成される像は副波長サイズ寸法を有する像よりも解像
し易いので、中間フィーチャーは、露光輻射線の波長よ
りも大きいか又は等しい寸法を有することが好ましい。
また、露光輻射線の波長よりも大きいか又は等しい寸法
を有するフィーチャーの像を生成するには低近接効果相
関が必要であり、その結果、副波長寸法を有するフィー
チャーの像を形成するのに比べて、僅少な逆方向回折効
果を被る。逆方向回折効果は、コントラスト損、強度
損、逆方向近接効果などを含む。
副波長解像度によるリソグラフ方法により解決される。
本発明のリソグラフ方法は、デバイス製造又はマスク製
造に使用される。本発明では、第１のパターン像を画成
する第１のマスクフィーチャーを通して輻射線を投射す
ることにより、パターン像はエネルギー感受性レジスト
材料中に描画される。輻射線は特定の波長（例えば、２
４８ｎｍ，１９３ｎｍなど）の光である。輻射線は、電
子ビーム又はイオンビーム輻射線も含む。次いで、この
第１のパターンは現像され、そして、特定の実施態様で
は、下部の基板に転写される。この第１のパターンを
「中間フィーチャー」と呼ぶ。中間フィーチャーは、第
１のマスクフィーチャーの像をエネルギー感受性レジス
ト材料中に転写するのに使用される輻射線の波長よりも
大きいか又は概ね等しい寸法を有する。フィーチャーが
生成される像は副波長サイズ寸法を有する像よりも解像
し易いので、中間フィーチャーは、露光輻射線の波長よ
りも大きいか又は等しい寸法を有することが好ましい。
また、露光輻射線の波長よりも大きいか又は等しい寸法
を有するフィーチャーの像を生成するには低近接効果相
関が必要であり、その結果、副波長寸法を有するフィー
チャーの像を形成するのに比べて、僅少な逆方向回折効
果を被る。逆方向回折効果は、コントラスト損、強度
損、逆方向近接効果などを含む。
【００１１】次いで、エネルギー感受性材料層を、中間
フィーチャーを有する基板上に生成する。その後、第２
の像を画成する第２のマスクフィーチャーを通して輻射
線を投射することにより、パターン像をエネルギー感受
性材料中に導入する。第２の露光に使用される輻射線
は、第１の露光に使用された輻射線と同じ波長を有する
必要はない。この第２の像は第２のパターンに現像され
る。この第２の像を「第２の中間フィーチャー」と呼
ぶ。第２の中間フィーチャーは、レジスト材料中への第
２の像の描画に使用される輻射線の波長よりも大きいか
又は概ね等しい寸法を有する。露光輻射線の波長よりも
大きいか又は等しい寸法を有する中間フィーチャーを形
成することによりもたらされる効果は前記に説明した通
りである。第１のマスクフィーチャー及び第２のマスク
フィーチャーは協働して、所望のパターンフィーチャー
を画成する。所望のパターンフィーチャーは、第１のマ
スクフィーチャーから形成された第１の中間フィーチャ
ー及び第２のマスクフィーチャーから形成された第２の
中間フィーチャーにより画成される。或る実施態様で
は、第１の中間フィーチャー及び第２の中間フィーチャ
ーはパターンフィーチャーを画成する。このパターンフ
ィーチャーは下部の基板に転写される。別の実施態様で
は、パターンフィーチャーは、第１の中間フィーチャー
と第２の中間フィーチャーとの間の重複部により画成さ
れる。この実施態様では、パターンフィーチャーは、第
１の中間フィーチャーと第２の中間フィーチャーとの非
重複部を選択的に除去することにより形成される。
フィーチャーを有する基板上に生成する。その後、第２
の像を画成する第２のマスクフィーチャーを通して輻射
線を投射することにより、パターン像をエネルギー感受
性材料中に導入する。第２の露光に使用される輻射線
は、第１の露光に使用された輻射線と同じ波長を有する
必要はない。この第２の像は第２のパターンに現像され
る。この第２の像を「第２の中間フィーチャー」と呼
ぶ。第２の中間フィーチャーは、レジスト材料中への第
２の像の描画に使用される輻射線の波長よりも大きいか
又は概ね等しい寸法を有する。露光輻射線の波長よりも
大きいか又は等しい寸法を有する中間フィーチャーを形
成することによりもたらされる効果は前記に説明した通
りである。第１のマスクフィーチャー及び第２のマスク
フィーチャーは協働して、所望のパターンフィーチャー
を画成する。所望のパターンフィーチャーは、第１のマ
スクフィーチャーから形成された第１の中間フィーチャ
ー及び第２のマスクフィーチャーから形成された第２の
中間フィーチャーにより画成される。或る実施態様で
は、第１の中間フィーチャー及び第２の中間フィーチャ
ーはパターンフィーチャーを画成する。このパターンフ
ィーチャーは下部の基板に転写される。別の実施態様で
は、パターンフィーチャーは、第１の中間フィーチャー
と第２の中間フィーチャーとの間の重複部により画成さ
れる。この実施態様では、パターンフィーチャーは、第
１の中間フィーチャーと第２の中間フィーチャーとの非
重複部を選択的に除去することにより形成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１を参照する。ステップ１にお
いて、輻射線２０はマスク１０によりパターン付けされ
る。パターン付けされた輻射線は、マスク１０の像をエ
ネルギー感受性ホトレジスト層２５に導入する。ステッ
プ２において、層２５内の像は現像され、ホトレジスト
マスクを形成する。ステップ３において、このホトレジ
ストマスクパターンは、シリコン基板３５上に形成され
た下部硬質マスク材料層３０中にエッチングされる。酸
化シリコン、窒化シリコン及びスピンオンガラスのよう
な常用の硬質マスク材料が好適である。その後、エネル
ギー感受性ホトレジスト層３６を、パターン付けされた
硬質マスク材料層上に形成する。ステップ４において、
マスク４０の像をホトレジスト３６に導入する。マスク
４０の像はパターン付けされた硬質マスク材料層３０と
重複する。ステップ５において、この像を現像し、パタ
ーン付けされたレジスト層３６を得る。得られた構造物
は、基板３５上に形成された、第１のパターン付けされ
た硬質マスク３０と第２のパターン付けされたレジスト
層３６を有する。これら２つのパターン付けされた層は
一緒にフィーチャー４５を画成する。このフィーチャー
４５は、露光輻射線の波長よりも小さな寸法を有する。
ステップ６において、パターン付けされた層３０及び３
６を使用し、フィーチャー４５を下部の基板３５に転写
する。常用のエッチング手段はこの目的のために好適で
ある。ステップ７において、パターン付けされた層３０
及び３６は、基板３５内にエッチングされたフィーチャ
ー４５を有する基板３５から除去される。
いて、輻射線２０はマスク１０によりパターン付けされ
る。パターン付けされた輻射線は、マスク１０の像をエ
ネルギー感受性ホトレジスト層２５に導入する。ステッ
プ２において、層２５内の像は現像され、ホトレジスト
マスクを形成する。ステップ３において、このホトレジ
ストマスクパターンは、シリコン基板３５上に形成され
た下部硬質マスク材料層３０中にエッチングされる。酸
化シリコン、窒化シリコン及びスピンオンガラスのよう
な常用の硬質マスク材料が好適である。その後、エネル
ギー感受性ホトレジスト層３６を、パターン付けされた
硬質マスク材料層上に形成する。ステップ４において、
マスク４０の像をホトレジスト３６に導入する。マスク
４０の像はパターン付けされた硬質マスク材料層３０と
重複する。ステップ５において、この像を現像し、パタ
ーン付けされたレジスト層３６を得る。得られた構造物
は、基板３５上に形成された、第１のパターン付けされ
た硬質マスク３０と第２のパターン付けされたレジスト
層３６を有する。これら２つのパターン付けされた層は
一緒にフィーチャー４５を画成する。このフィーチャー
４５は、露光輻射線の波長よりも小さな寸法を有する。
ステップ６において、パターン付けされた層３０及び３
６を使用し、フィーチャー４５を下部の基板３５に転写
する。常用のエッチング手段はこの目的のために好適で
ある。ステップ７において、パターン付けされた層３０
及び３６は、基板３５内にエッチングされたフィーチャ
ー４５を有する基板３５から除去される。
【００１３】図２を参照する。ステップ１において、輻
射線１０１はマスク１００を通して投射される。輻射線
はパターン像をエネルギー感受性レジスト層１０２内に
導入する。エネルギー感受性レジスト層１０２は、シリ
コン基板１０４上に形成された硬質マスク材料層１０３
上に形成されている。この処理シーケンスにおいて、フ
ィーチャーは硬質マスク材料層中に形成されるので、硬
質マスク材料は、誘電体（例えば、酸化シリコン、窒化
シリコン）又は金属の何れかである。硬質マスク材料は
誘電体であることが好ましい。なぜなら、マスキング層
として金属を使用することに伴い、汚染問題が生じるか
らである。ステップ２において、パターンはエネルギー
感受性レジスト層１０２内で現像される。ステップ３に
おいて、パターンはレジスト層１０２から、硬質マスク
材料層１０３へ転写される。その後、得られた構造物上
にエネルギー感受性材料層を形成する。ステップ４にお
いて、輻射線１１０をマスク１０５を通して投射し、そ
して、パターン付けされた輻射線がパターン像をエネル
ギー感受性レジスト層１０６中に描画する。ステップ５
において、このパターンをエネルギー感受性レジスト層
１０６中に現像する。図示されているように、現像され
たレジスト層１０６は、パターン付けされた硬質マスク
１０３の一部の上で重複している。この重複領域１０７
が所望のパターンである。ステップ６において、現像さ
れたレジスト層１０６により被覆されていない、パター
ン付けされた硬質マスク層を除去する。ステップ７にお
いて、現像レジスト層１０６を除去する。得られたフィ
ーチャー１０８は、重複領域１０７におけるパターン付
硬質マスク層の一部である。ステップ３及び５で現像さ
れたパターンの寸法は、露光輻射線の波長よりも大き
く、フィーチャー１０８の寸法は露光輻射線の波長より
も小さい。このようにして、本発明の方法は、露光輻射
線の波長よりも小さな寸法を有するフィーチャーを形成
するために使用される。
射線１０１はマスク１００を通して投射される。輻射線
はパターン像をエネルギー感受性レジスト層１０２内に
導入する。エネルギー感受性レジスト層１０２は、シリ
コン基板１０４上に形成された硬質マスク材料層１０３
上に形成されている。この処理シーケンスにおいて、フ
ィーチャーは硬質マスク材料層中に形成されるので、硬
質マスク材料は、誘電体（例えば、酸化シリコン、窒化
シリコン）又は金属の何れかである。硬質マスク材料は
誘電体であることが好ましい。なぜなら、マスキング層
として金属を使用することに伴い、汚染問題が生じるか
らである。ステップ２において、パターンはエネルギー
感受性レジスト層１０２内で現像される。ステップ３に
おいて、パターンはレジスト層１０２から、硬質マスク
材料層１０３へ転写される。その後、得られた構造物上
にエネルギー感受性材料層を形成する。ステップ４にお
いて、輻射線１１０をマスク１０５を通して投射し、そ
して、パターン付けされた輻射線がパターン像をエネル
ギー感受性レジスト層１０６中に描画する。ステップ５
において、このパターンをエネルギー感受性レジスト層
１０６中に現像する。図示されているように、現像され
たレジスト層１０６は、パターン付けされた硬質マスク
１０３の一部の上で重複している。この重複領域１０７
が所望のパターンである。ステップ６において、現像さ
れたレジスト層１０６により被覆されていない、パター
ン付けされた硬質マスク層を除去する。ステップ７にお
いて、現像レジスト層１０６を除去する。得られたフィ
ーチャー１０８は、重複領域１０７におけるパターン付
硬質マスク層の一部である。ステップ３及び５で現像さ
れたパターンの寸法は、露光輻射線の波長よりも大き
く、フィーチャー１０８の寸法は露光輻射線の波長より
も小さい。このようにして、本発明の方法は、露光輻射
線の波長よりも小さな寸法を有するフィーチャーを形成
するために使用される。
【００１４】図３を参照する。本発明の方法において、
ネガ型レジスト材料を使用する。ネガ型レジストが輻射
線に対してパターン毎に露光され、そして、その像が現
像される場合、レジストの露光部分が残り、レジストの
非露光部分が現像される。ステップ１において、輻射線
２０１はマスク２００を通して投射される。輻射線はパ
ターン像をエネルギー感受性レジスト層２０２に描画す
る。エネルギー感受性レジスト層２０２は、シリコン基
板２０４上に形成された第２の層２０３上に形成されて
いる。第２の層２０３は一般的に、誘電体層である。こ
の実施態様では、層２０３は硬質マスクとして機能しな
い。従って、層２０３の特定の材料を選択する基準は、
製造されるデバイスにより決定される。ステップ２にお
いて、パターンはエネルギー感受性レジスト層２０２内
に現像される。ステップ３において、エネルギー感受性
材料層２０６を得られた構造物上に形成する。ステップ
４において、輻射線２１０をマスク２０５を通して投射
し、そして、パターン付けされた輻射線はパターン像を
エネルギー感受性レジスト層２０６に描画する。ステッ
プ５において、パターンはエネルギー感受性レジスト層
２０６内に現像される。ステップ５においてパターンを
現像するために使用される溶剤は、下部のパターン付レ
ジスト層２０２は溶解しないが、層２０６の非露光部分
を選択的に溶解する。下部のパターン付レジスト層２０
２を溶解せず、レジスト層２０６を選択的に現像するた
めの特定の溶剤の選択は当業者により容易に為し得る。
特に、パターン２０６を現像するために第１の溶剤が選
択される場合、パターン付層２０２の極性は、第１の溶
剤には溶解しないような極性を有する。本発明のこの実
施態様に好適なレジスト材料及び好適な溶剤は当業者に
公知である。選択的現像及び光学的な二重層レジストに
ついては、Moreau,W.M., et al., "Semiconductore Lit
hography Principles, Practices and Materials," p.5
86(1987)に詳述されている。現像されたレジスト層２０
２及び２０６はスペース２０７を画成する。このスペー
ス２０７が所望のフィーチャーである。このフィーチャ
ーは、ステップ６において、第２の層２０３に転写され
る。ステップ７において、現像レジスト層２０２及び２
０６は除去される。ステップ３及び５で現像されたパタ
ーンの寸法は露光輻射線の波長よりも大きいが、フィー
チャー２０７の寸法は露光輻射線の波長よりも小さい。
このようにして、露光輻射線の波長よりも小さな寸法を
有するフィーチャーを形成するために、本発明の方法が
使用される。
ネガ型レジスト材料を使用する。ネガ型レジストが輻射
線に対してパターン毎に露光され、そして、その像が現
像される場合、レジストの露光部分が残り、レジストの
非露光部分が現像される。ステップ１において、輻射線
２０１はマスク２００を通して投射される。輻射線はパ
ターン像をエネルギー感受性レジスト層２０２に描画す
る。エネルギー感受性レジスト層２０２は、シリコン基
板２０４上に形成された第２の層２０３上に形成されて
いる。第２の層２０３は一般的に、誘電体層である。こ
の実施態様では、層２０３は硬質マスクとして機能しな
い。従って、層２０３の特定の材料を選択する基準は、
製造されるデバイスにより決定される。ステップ２にお
いて、パターンはエネルギー感受性レジスト層２０２内
に現像される。ステップ３において、エネルギー感受性
材料層２０６を得られた構造物上に形成する。ステップ
４において、輻射線２１０をマスク２０５を通して投射
し、そして、パターン付けされた輻射線はパターン像を
エネルギー感受性レジスト層２０６に描画する。ステッ
プ５において、パターンはエネルギー感受性レジスト層
２０６内に現像される。ステップ５においてパターンを
現像するために使用される溶剤は、下部のパターン付レ
ジスト層２０２は溶解しないが、層２０６の非露光部分
を選択的に溶解する。下部のパターン付レジスト層２０
２を溶解せず、レジスト層２０６を選択的に現像するた
めの特定の溶剤の選択は当業者により容易に為し得る。
特に、パターン２０６を現像するために第１の溶剤が選
択される場合、パターン付層２０２の極性は、第１の溶
剤には溶解しないような極性を有する。本発明のこの実
施態様に好適なレジスト材料及び好適な溶剤は当業者に
公知である。選択的現像及び光学的な二重層レジストに
ついては、Moreau,W.M., et al., "Semiconductore Lit
hography Principles, Practices and Materials," p.5
86(1987)に詳述されている。現像されたレジスト層２０
２及び２０６はスペース２０７を画成する。このスペー
ス２０７が所望のフィーチャーである。このフィーチャ
ーは、ステップ６において、第２の層２０３に転写され
る。ステップ７において、現像レジスト層２０２及び２
０６は除去される。ステップ３及び５で現像されたパタ
ーンの寸法は露光輻射線の波長よりも大きいが、フィー
チャー２０７の寸法は露光輻射線の波長よりも小さい。
このようにして、露光輻射線の波長よりも小さな寸法を
有するフィーチャーを形成するために、本発明の方法が
使用される。
【００１５】言うまでもなく、多数の異なるパターンは
本発明の重複パターンを使用ことができる。パターンの
一例を図４に示す。図４において、第１のパターン３０
０は、図１のステップ１〜３で説明したように、レジス
ト中で現像され、そして、シリコン酸化物層中に転写さ
れる。パターン３００は、一連のラインとスペースを画
成する第１のマスク（図示されていない）を通して輻射
線を投射することにより得られる。マスクを通して投射
される輻射線は、エネルギー感受性レジスト内にマスク
パターンの像を画成する。その後、この像は、輻射線に
露光されたレジスト部分を選択的に除去する現像剤を用
いて現像される。エネルギー感受性レジスト内の現像パ
ターンは、下部の酸化シリコン層３０１に転写される。
シリコン基板上の一連のライン３０１である第１のパタ
ーンが得られる。図４に示されたパターンの平面図で
は、領域３０１はシリコン酸化物の領域であり、領域３
０２は基板表面である。
本発明の重複パターンを使用ことができる。パターンの
一例を図４に示す。図４において、第１のパターン３０
０は、図１のステップ１〜３で説明したように、レジス
ト中で現像され、そして、シリコン酸化物層中に転写さ
れる。パターン３００は、一連のラインとスペースを画
成する第１のマスク（図示されていない）を通して輻射
線を投射することにより得られる。マスクを通して投射
される輻射線は、エネルギー感受性レジスト内にマスク
パターンの像を画成する。その後、この像は、輻射線に
露光されたレジスト部分を選択的に除去する現像剤を用
いて現像される。エネルギー感受性レジスト内の現像パ
ターンは、下部の酸化シリコン層３０１に転写される。
シリコン基板上の一連のライン３０１である第１のパタ
ーンが得られる。図４に示されたパターンの平面図で
は、領域３０１はシリコン酸化物の領域であり、領域３
０２は基板表面である。
【００１６】エネルギー感受性レジスト層３０９をパタ
ーン上に形成する。パターン像をエネルギー感受性レジ
スト層中に描画する。この像３１０は、輻射線に露光さ
れた領域３１１と、輻射線に露光されない領域３１２と
により画成される一連のラインとスペースからなる。一
連のライン及びスペースを画成するマスクを通して、エ
ネルギー感受性レジスト層上に輻射線を投射することに
より、前記像をエネルギー感受性レジスト層中に描画す
る。エネルギー感受性レジスト層３０９内の像３１０と
下部パターン３００との関係は、点線３０５で示され
る。この関係は、露光領域３１１の端部が下部のライン
３０１の端部を越えて延びるような関係である。露光領
域３１１の端部が下部のライン３０１の端部を越えて延
びる間隔は、所望のフィーチャーの幅である。所望のフ
ィーチャーの幅は露光輻射線の波長よりも小さい。例え
ば、露光輻射線の波長は２４８ｎｍであり、間隔３０４
は５０ｎｍである。
ーン上に形成する。パターン像をエネルギー感受性レジ
スト層中に描画する。この像３１０は、輻射線に露光さ
れた領域３１１と、輻射線に露光されない領域３１２と
により画成される一連のラインとスペースからなる。一
連のライン及びスペースを画成するマスクを通して、エ
ネルギー感受性レジスト層上に輻射線を投射することに
より、前記像をエネルギー感受性レジスト層中に描画す
る。エネルギー感受性レジスト層３０９内の像３１０と
下部パターン３００との関係は、点線３０５で示され
る。この関係は、露光領域３１１の端部が下部のライン
３０１の端部を越えて延びるような関係である。露光領
域３１１の端部が下部のライン３０１の端部を越えて延
びる間隔は、所望のフィーチャーの幅である。所望のフ
ィーチャーの幅は露光輻射線の波長よりも小さい。例え
ば、露光輻射線の波長は２４８ｎｍであり、間隔３０４
は５０ｎｍである。
【００１７】像３１０がエネルギー感受性レジスト３０
９内に画成された後、エネルギー感受性レジスト材料の
露光部分３１１を除去することによりパターンを現像す
る。点線３０５は下部ライン３０１の端部を示す。間隔
３０４は、層の残余部分３０９と酸化シリコンライン３
０１との間の露光された下部基板部分である。層の残余
部分３０９及び酸化シリコン３０１のラインは、幅３０
４のトレンチを下部基板に転写するためのエッチングマ
スクとして機能する。その後、層の残余部分３０９及び
酸化シリコンライン３０１を基板表面から除去する。得
られたパターン３２０（すなわち、基板中に形成された
トレンチ３１５を有する基板３１４）の平面図を図４に
示す。酸化シリコンライン３０１及び上部ホトレジスト
層内露光部分３１１の端部と下部ライン３１１の端部と
の間の差がトレンチ３１５となる。所望のパターン３２
０は、第１のマスクからの第１のフィーチャーの端部と
第２のパターン３１０内のレジストフィーチャー３１１
の端部との間の間隔により画成される領域である。
９内に画成された後、エネルギー感受性レジスト材料の
露光部分３１１を除去することによりパターンを現像す
る。点線３０５は下部ライン３０１の端部を示す。間隔
３０４は、層の残余部分３０９と酸化シリコンライン３
０１との間の露光された下部基板部分である。層の残余
部分３０９及び酸化シリコン３０１のラインは、幅３０
４のトレンチを下部基板に転写するためのエッチングマ
スクとして機能する。その後、層の残余部分３０９及び
酸化シリコンライン３０１を基板表面から除去する。得
られたパターン３２０（すなわち、基板中に形成された
トレンチ３１５を有する基板３１４）の平面図を図４に
示す。酸化シリコンライン３０１及び上部ホトレジスト
層内露光部分３１１の端部と下部ライン３１１の端部と
の間の差がトレンチ３１５となる。所望のパターン３２
０は、第１のマスクからの第１のフィーチャーの端部と
第２のパターン３１０内のレジストフィーチャー３１１
の端部との間の間隔により画成される領域である。
【００１８】本発明の方法を用いて形成されるパターン
の別の実施態様を図５に示す。図５において、第１のパ
ターン４００はレジスト内に現像され、そして、図２の
ステップ１〜３で説明したように、酸化シリコン層内に
転写される。パターン４００は、リングを画成する第１
のマスク（図示されていない）を通して輻射線を投射す
ることにより得られる。マスクを通して投射される輻射
線は、エネルギー感受性レジスト内にマスクパターン像
を画成する。その後、輻射線に露光されたレジスト部分
を選択的に除去する現像剤を用いて、この像を現像す
る。次いで、エネルギー感受性レジスト内の現像パター
ンを下部の酸化シリコン層４０１に転写する。シリコン
基板４０２上の酸化シリコンリング４０１からなる第１
のパターンが得られる。図５に示されたパターンの平面
図において、領域４０１は、酸化シリコンの領域であ
り、領域４０２は露光基板表面である。
の別の実施態様を図５に示す。図５において、第１のパ
ターン４００はレジスト内に現像され、そして、図２の
ステップ１〜３で説明したように、酸化シリコン層内に
転写される。パターン４００は、リングを画成する第１
のマスク（図示されていない）を通して輻射線を投射す
ることにより得られる。マスクを通して投射される輻射
線は、エネルギー感受性レジスト内にマスクパターン像
を画成する。その後、輻射線に露光されたレジスト部分
を選択的に除去する現像剤を用いて、この像を現像す
る。次いで、エネルギー感受性レジスト内の現像パター
ンを下部の酸化シリコン層４０１に転写する。シリコン
基板４０２上の酸化シリコンリング４０１からなる第１
のパターンが得られる。図５に示されたパターンの平面
図において、領域４０１は、酸化シリコンの領域であ
り、領域４０２は露光基板表面である。
【００１９】エネルギー感受性レジスト層４０９をリン
グパターン４００の上に形成する。パターン像をエネル
ギー感受性レジスト内に描画する。この像４１０は、輻
射線に露光されない領域４１１と輻射線に露光された領
域４１２により画成される円である。円を画成するマス
クを通して輻射線をエネルギー感受性レジスト層に投射
することにより、前記像をエネルギー感受性レジスト内
に描画する。エネルギー感受性レジスト層４０９内の像
４１０と下部パターン４００との間の関係は点線４０５
で図示される。この関係は、リングの内端が非露光円形
領域４１２内であり、この領域４１２と同心円状である
ような関係である。パターン４００の内側リングの端部
と非露光円形領域４１１の外側端部との間の間隔４０４
は所望のフィーチャーの幅である。所望のフィーチャー
の幅は露光輻射線の波長よりも小さい。例えば、露光輻
射線の波長は２４８ｎｍであり、間隔４０４は５０ｎｍ
である。
グパターン４００の上に形成する。パターン像をエネル
ギー感受性レジスト内に描画する。この像４１０は、輻
射線に露光されない領域４１１と輻射線に露光された領
域４１２により画成される円である。円を画成するマス
クを通して輻射線をエネルギー感受性レジスト層に投射
することにより、前記像をエネルギー感受性レジスト内
に描画する。エネルギー感受性レジスト層４０９内の像
４１０と下部パターン４００との間の関係は点線４０５
で図示される。この関係は、リングの内端が非露光円形
領域４１２内であり、この領域４１２と同心円状である
ような関係である。パターン４００の内側リングの端部
と非露光円形領域４１１の外側端部との間の間隔４０４
は所望のフィーチャーの幅である。所望のフィーチャー
の幅は露光輻射線の波長よりも小さい。例えば、露光輻
射線の波長は２４８ｎｍであり、間隔４０４は５０ｎｍ
である。
【００２０】像４１０がエネルギー感受性レジスト４０
９内に画成された後、エネルギー感受性レジスト材料の
露光部分４１１を除去することによりパターンを現像す
る。点線４０５は下部のリングパターン４００の端部を
示す。間隔４０４は、エネルギー感受性レジスト材料４
１２の下部の酸化シリコンリング部分と共に、エネルギ
ー感受性レジスト材料４１２の露光部分を除去した後、
エネルギー感受性レジスト材料４１１の非露光部分によ
り被覆される下部の酸化シリコンリング部分である。図
２のステップ６を参照する。酸化シリコンリングの残余
部分は、酸化シリコン１０７に相当する。その後、エネ
ルギー感受性レジスト層４０９の残余部分を除去する。
得られたパターン４２０は、シリコン基板４１４上に形
成された酸化シリコンリング４１５である。
９内に画成された後、エネルギー感受性レジスト材料の
露光部分４１１を除去することによりパターンを現像す
る。点線４０５は下部のリングパターン４００の端部を
示す。間隔４０４は、エネルギー感受性レジスト材料４
１２の下部の酸化シリコンリング部分と共に、エネルギ
ー感受性レジスト材料４１２の露光部分を除去した後、
エネルギー感受性レジスト材料４１１の非露光部分によ
り被覆される下部の酸化シリコンリング部分である。図
２のステップ６を参照する。酸化シリコンリングの残余
部分は、酸化シリコン１０７に相当する。その後、エネ
ルギー感受性レジスト層４０９の残余部分を除去する。
得られたパターン４２０は、シリコン基板４１４上に形
成された酸化シリコンリング４１５である。
【００２１】露光輻射線の波長よりも小さな寸法を有す
る接点孔も本発明の方法を用いて形成される。接点孔
は、矩形又は正方形の第１の中間パターンを形成するこ
とにより作製される。正方形の角部を有する像から得ら
れるパターンは、若干丸みの付いた角部を有する。丸み
のついた角部を有する第１のパターンが現像された後、
エネルギー感受性材料層をこのパターン上に形成し、そ
して、第２の正方形又は矩形の像をこの材料層中に生成
する。第２の正方形又は矩形像は、一つの角部が丸みの
ついた角部を有する下部パターンの一つの角部と重複す
るように配置される。その後、第２の正方形又は矩形像
を現像する。得られたパターンも前記パターンと同様
に、丸みのついた角部を有する。その後、第１のパター
ンと第２のパターンの重複部分により画成されるパター
ンを現像する。このパターンは、丸みのついた角部の重
複パターンから創成されるので、得られたパターンは２
つの丸みのついた角部により画成される。従って、得ら
れたパターンは楕円形又は円形に近似している。矩形５
０１及び５０２の角部が重複することにより画成される
ような生成パターン５００は、図６に示される。概ね楕
円形のパターン５００が点線により画成されている。
る接点孔も本発明の方法を用いて形成される。接点孔
は、矩形又は正方形の第１の中間パターンを形成するこ
とにより作製される。正方形の角部を有する像から得ら
れるパターンは、若干丸みの付いた角部を有する。丸み
のついた角部を有する第１のパターンが現像された後、
エネルギー感受性材料層をこのパターン上に形成し、そ
して、第２の正方形又は矩形の像をこの材料層中に生成
する。第２の正方形又は矩形像は、一つの角部が丸みの
ついた角部を有する下部パターンの一つの角部と重複す
るように配置される。その後、第２の正方形又は矩形像
を現像する。得られたパターンも前記パターンと同様
に、丸みのついた角部を有する。その後、第１のパター
ンと第２のパターンの重複部分により画成されるパター
ンを現像する。このパターンは、丸みのついた角部の重
複パターンから創成されるので、得られたパターンは２
つの丸みのついた角部により画成される。従って、得ら
れたパターンは楕円形又は円形に近似している。矩形５
０１及び５０２の角部が重複することにより画成される
ような生成パターン５００は、図６に示される。概ね楕
円形のパターン５００が点線により画成されている。
【００２２】
【実施例】実施例１ ４枚一組のバイナリレチクル（マスク）をDupont Photo
mask Inc.から購入した。レーザ装置を用い、多数の異
なるパターンが画成されたマスクを調製した。多数のパ
ターンの２種類の具体例は図４及び図５に示される。レ
チクルアドレススペース（すなわち、マスク内のアドレ
ス可能ユニット（ピクセル）のサイズ）は４０ｎｍであ
った。マスク上の最小フィーチャーの寸法は１μｍであ
った。マスクの位置合せ規格は６０ｎｍであった。暗視
野と明視野照明及びポジ型とネガ型レジストの異なる組
み合わせを使用するために、４枚のマスクのうちの２枚
のマスクのパターンは、他の２枚のマスクのパターンの
ネガである。露光用に、ＸＬＳ７８００リソグラフ露光
装置を使用した。この装置は、Ultratech Stepper,Inc.
により製造販売されている。この装置の拡大倍率は４倍
であり、使用する露光波長は２４８ｎｍであり、σコヒ
ーレンス係数は０．７４であり、ＮＡ（開口数）は０．
５３である。この実施例で使用したポジ型エネルギー感
受性レジスト（以下「ホトレジスト」という）は、米国
マサチューセッツ州のマールボローに存在するShipley
Companyから市販されているＵＶ６（登録商標）であっ
た。この実施例で使用したネガ型ホトレジスト は、Shi
pley Companyから市販されているＵＶ２（登録商標）で
あった。
mask Inc.から購入した。レーザ装置を用い、多数の異
なるパターンが画成されたマスクを調製した。多数のパ
ターンの２種類の具体例は図４及び図５に示される。レ
チクルアドレススペース（すなわち、マスク内のアドレ
ス可能ユニット（ピクセル）のサイズ）は４０ｎｍであ
った。マスク上の最小フィーチャーの寸法は１μｍであ
った。マスクの位置合せ規格は６０ｎｍであった。暗視
野と明視野照明及びポジ型とネガ型レジストの異なる組
み合わせを使用するために、４枚のマスクのうちの２枚
のマスクのパターンは、他の２枚のマスクのパターンの
ネガである。露光用に、ＸＬＳ７８００リソグラフ露光
装置を使用した。この装置は、Ultratech Stepper,Inc.
により製造販売されている。この装置の拡大倍率は４倍
であり、使用する露光波長は２４８ｎｍであり、σコヒ
ーレンス係数は０．７４であり、ＮＡ（開口数）は０．
５３である。この実施例で使用したポジ型エネルギー感
受性レジスト（以下「ホトレジスト」という）は、米国
マサチューセッツ州のマールボローに存在するShipley
Companyから市販されているＵＶ６（登録商標）であっ
た。この実施例で使用したネガ型ホトレジスト は、Shi
pley Companyから市販されているＵＶ２（登録商標）で
あった。
【００２３】様々な形状を有する各種の構造体を作製す
るために、多数のマスクパターンを使用した。このよう
なマスクパターンの一例は、図１におけるパターン３０
０を作製するために使用された、ライン及びスペースか
らなるパターンである。ライン及びスペースの幅は０．
２５μｍであった。所望のパターンを形成するための協
働する２枚のマスクの別の具体例は、リングパターン４
００と円形パターン４１０を創成するために使用される
マスクである。図２に示された処理における２枚のマス
クを使用することにより得られるパターンはパターン４
２０である。
るために、多数のマスクパターンを使用した。このよう
なマスクパターンの一例は、図１におけるパターン３０
０を作製するために使用された、ライン及びスペースか
らなるパターンである。ライン及びスペースの幅は０．
２５μｍであった。所望のパターンを形成するための協
働する２枚のマスクの別の具体例は、リングパターン４
００と円形パターン４１０を創成するために使用される
マスクである。図２に示された処理における２枚のマス
クを使用することにより得られるパターンはパターン４
２０である。
【００２４】膜厚１０００オングストロームの酸化シリ
コン層をシリコンウエハ上に蒸着した。ＵＶ６（登録商
標）エネルギー感受性レジスト層を酸化シリコン層上に
スピンコートした。スピンコートされたレジスト層の膜
厚は６８０ｎｍであった。その後、ホトレジストを１３
８℃で６０秒間プレベークした。
コン層をシリコンウエハ上に蒸着した。ＵＶ６（登録商
標）エネルギー感受性レジスト層を酸化シリコン層上に
スピンコートした。スピンコートされたレジスト層の膜
厚は６８０ｎｍであった。その後、ホトレジストを１３
８℃で６０秒間プレベークした。
【００２５】図２に示した一連の処理に従って、前記の
ライン及びスペースマスクを使用し、ポジ型ホトレジス
トを輻射線でパターン毎に露光した。ホトレジスト内に
描画された像のライン及びスペースはそれぞれ、幅が
０．２５μｍであり、長さが１μｍであった。ホトレジ
ストに照射された輻射線の線量は４０ｍＪ／ｃｍ2であ
った。その後、このパターンを１３０℃で９０秒間ポス
トベークした。Olin Microelectronics,Inc.から市販さ
れている現像剤２６２と共に、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を併用することからなる常
用の現像剤を用いて、パターンを現像した。現像剤は、
液状の流れとして約１５秒間ウエハ上に施用した。約４
５秒後、上はを濯ぎ、そして乾燥させた。その後、Appl
ied Materialsの５０００マグネトロンエッチング装置
を使用し、パターンを下部の酸化シリコン層に転写し
た。
ライン及びスペースマスクを使用し、ポジ型ホトレジス
トを輻射線でパターン毎に露光した。ホトレジスト内に
描画された像のライン及びスペースはそれぞれ、幅が
０．２５μｍであり、長さが１μｍであった。ホトレジ
ストに照射された輻射線の線量は４０ｍＪ／ｃｍ2であ
った。その後、このパターンを１３０℃で９０秒間ポス
トベークした。Olin Microelectronics,Inc.から市販さ
れている現像剤２６２と共に、テトラメチルアンモニウ
ムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を併用することからなる常
用の現像剤を用いて、パターンを現像した。現像剤は、
液状の流れとして約１５秒間ウエハ上に施用した。約４
５秒後、上はを濯ぎ、そして乾燥させた。その後、Appl
ied Materialsの５０００マグネトロンエッチング装置
を使用し、パターンを下部の酸化シリコン層に転写し
た。
【００２６】トリフルオロメタン６５ｓｃｃｍ（標準立
方センチメートル／ｍｉｎ）とヘキサフルオロシラン３
ｓｃｃｍを使用し、３３℃で２５秒間にわたって、パタ
ーンをエッチングした。その後、トリフルオロメタン３
０ｓｃｃｍ、アルゴン６０ｓｃｃｍ及びテトラフルオロ
メタン４ｓｃｃｍからなる混合物を使用し、２０秒間に
わたってパターンを更にエッチングした。エッチング後
の残ったレジストを２５０℃の酸素プラズマ中で９０秒
間にわたって取り除いた。
方センチメートル／ｍｉｎ）とヘキサフルオロシラン３
ｓｃｃｍを使用し、３３℃で２５秒間にわたって、パタ
ーンをエッチングした。その後、トリフルオロメタン３
０ｓｃｃｍ、アルゴン６０ｓｃｃｍ及びテトラフルオロ
メタン４ｓｃｃｍからなる混合物を使用し、２０秒間に
わたってパターンを更にエッチングした。エッチング後
の残ったレジストを２５０℃の酸素プラズマ中で９０秒
間にわたって取り除いた。
【００２７】その後、ホトレジスト（前記のＵＶ６ポジ
型レジスト）層を得られた構造体上に塗布した。このホ
トレジストの膜厚は７００ｎｍであった。レジストの膜
厚は、非露光レジスト下部の基板部分がエッチング剤に
暴露されないことを確保するように選択される。膜厚
は、露光レジストのエッチング速度と、非露光レジスト
のエッチング速度との差に基づいて決定した。その後、
図４に示されたパターン３１０を形成するマスクを使用
し、線量が４０ｍＪ／ｃｍ2の輻射線を投射することに
より、ホトレジストを露光した。前記のパターンを有す
る像の位置合わせ標準的な位置合わせ方法を用いて行っ
た。この実施例では、第２の露光に使用したマスクパタ
ーンは第１の露光用のマスクパターンと同一である。し
かし、第２の露光は、第１の露光により形成された下部
パターンに対して偏位させた。偏位距離は所望のフィー
チャーサイズに対応させた。異なるパターンを形成する
ために、異なる偏位量を使用した。第１のパターンに対
する第２の露光から形成された像の偏位量は、０．０５
μｍ〜約０．２μｍの範囲内で変化させた。
型レジスト）層を得られた構造体上に塗布した。このホ
トレジストの膜厚は７００ｎｍであった。レジストの膜
厚は、非露光レジスト下部の基板部分がエッチング剤に
暴露されないことを確保するように選択される。膜厚
は、露光レジストのエッチング速度と、非露光レジスト
のエッチング速度との差に基づいて決定した。その後、
図４に示されたパターン３１０を形成するマスクを使用
し、線量が４０ｍＪ／ｃｍ2の輻射線を投射することに
より、ホトレジストを露光した。前記のパターンを有す
る像の位置合わせ標準的な位置合わせ方法を用いて行っ
た。この実施例では、第２の露光に使用したマスクパタ
ーンは第１の露光用のマスクパターンと同一である。し
かし、第２の露光は、第１の露光により形成された下部
パターンに対して偏位させた。偏位距離は所望のフィー
チャーサイズに対応させた。異なるパターンを形成する
ために、異なる偏位量を使用した。第１のパターンに対
する第２の露光から形成された像の偏位量は、０．０５
μｍ〜約０．２μｍの範囲内で変化させた。
【００２８】その後、この実施例で既に説明したよう
に、パターンを現像した。得られた構造体はパターン付
けされたホトレジスト層と、基板上のパターン付けされ
た二酸化シリコン層である。図１のステップ５で図示し
たように、所望のパターンは、酸化シリコンマスク又は
ホトレジストマスクの何れによっても被覆されない基板
表面部分である。基板表面の露光部分を選択的にエッチ
ングすることにより、パターンを下部の基板に転写す
る。パターン付けされた酸化シリコン及び残余ホトレジ
ストはエッチングマスクとして機能する。このパターン
転写ステップにおけるエッチング手段として、ヘキサフ
ルオロエタン（９０ｓｃｃｍ）と酸素プラズマ（１０ｓ
ｃｃｍ）を３３℃で２５秒間使用した。残余ホトレジス
ト及び酸化シリコンを、当業者に周知の手段を用いて、
基板表面から取り除いた。
に、パターンを現像した。得られた構造体はパターン付
けされたホトレジスト層と、基板上のパターン付けされ
た二酸化シリコン層である。図１のステップ５で図示し
たように、所望のパターンは、酸化シリコンマスク又は
ホトレジストマスクの何れによっても被覆されない基板
表面部分である。基板表面の露光部分を選択的にエッチ
ングすることにより、パターンを下部の基板に転写す
る。パターン付けされた酸化シリコン及び残余ホトレジ
ストはエッチングマスクとして機能する。このパターン
転写ステップにおけるエッチング手段として、ヘキサフ
ルオロエタン（９０ｓｃｃｍ）と酸素プラズマ（１０ｓ
ｃｃｍ）を３３℃で２５秒間使用した。残余ホトレジス
ト及び酸化シリコンを、当業者に周知の手段を用いて、
基板表面から取り除いた。
【００２９】得られたパターンは一連のラインとスペー
スであった。全てのパターンについて、そのライン長さ
は１μｍであった。ラインの幅は全パターンについて
０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲内で変化した。前記の
ように、ライン幅は、第１の露光から得られたパターン
と、第２の露光から得られた像（及び得られた現像パタ
ーン）との間の偏位距離により決定した。
スであった。全てのパターンについて、そのライン長さ
は１μｍであった。ラインの幅は全パターンについて
０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲内で変化した。前記の
ように、ライン幅は、第１の露光から得られたパターン
と、第２の露光から得られた像（及び得られた現像パタ
ーン）との間の偏位距離により決定した。
【００３０】本発明の方法において、第１のパターンの
位置と第２のパターンの位置との間の一致を得るため
に、第２のマスクは、第１の露光による第１のパターン
と位置合わせされなければならない。所望のパターンを
得るために、位置的一致が必要である。位置合せ誤差
（すなわち、所望の位置と実際の位置との間の差）は約
３０ｎｍ未満である。ウエハ座標システムでは、ｘ軸と
ｙ軸との交点は、ウエハのほぼ中央部に位置する。従っ
て、ウエハ座標システムでは、ウエハは４個の四分円に
分割される。６インチウエハにおける平均位置合せ誤差
は、ｘ軸に沿って−２８ｎｍ（３σx＝９６ｎｍ）、ｙ
軸に沿って６ｎｍ（３σy＝８９ｎｍ）であった。一般
的に、現用のステッパは、４０ｎｍの平均３σで描画す
る。
位置と第２のパターンの位置との間の一致を得るため
に、第２のマスクは、第１の露光による第１のパターン
と位置合わせされなければならない。所望のパターンを
得るために、位置的一致が必要である。位置合せ誤差
（すなわち、所望の位置と実際の位置との間の差）は約
３０ｎｍ未満である。ウエハ座標システムでは、ｘ軸と
ｙ軸との交点は、ウエハのほぼ中央部に位置する。従っ
て、ウエハ座標システムでは、ウエハは４個の四分円に
分割される。６インチウエハにおける平均位置合せ誤差
は、ｘ軸に沿って−２８ｎｍ（３σx＝９６ｎｍ）、ｙ
軸に沿って６ｎｍ（３σy＝８９ｎｍ）であった。一般
的に、現用のステッパは、４０ｎｍの平均３σで描画す
る。
【００３１】本発明を、第１のマスクパターンを使用す
る第１の露光と、第２のマスクパターンを使用する第２
の露光について説明した。言うまでもなく、本発明は２
回以上の露光を使用しても実施できる。また、本発明の
方法は、任意のパターンを形成するためにも使用され
る。これにより、ライン及びスペースの特定のパターン
の他に、実施例で述べたようなリング及び孔の形成でき
る。
る第１の露光と、第２のマスクパターンを使用する第２
の露光について説明した。言うまでもなく、本発明は２
回以上の露光を使用しても実施できる。また、本発明の
方法は、任意のパターンを形成するためにも使用され
る。これにより、ライン及びスペースの特定のパターン
の他に、実施例で述べたようなリング及び孔の形成でき
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光輻射線の波長よりも小さな寸法を有するフィーチャ
ーを形成することができる。
露光輻射線の波長よりも小さな寸法を有するフィーチャ
ーを形成することができる。
【図１】本発明の方法を実施する一連の処理の一例を示
す流れ図である。
す流れ図である。
【図２】本発明の方法を実施する一連の処理の別の例を
示す流れ図である。
示す流れ図である。
【図３】本発明の方法を実施する一連の処理の他の例を
示す流れ図である。
示す流れ図である。
【図４】第１のマスクパターンと第２のマスクパターン
と、これらから形成されたフィーチャーの平面図であ
る。
と、これらから形成されたフィーチャーの平面図であ
る。
【図５】２種類のマスクパターンと、このパターンから
形成されたフィーチャーの平面図である。
形成されたフィーチャーの平面図である。
【図６】２種類の正方形マスクパターンと、このパター
ンから形成された概ね楕円形の接点孔の平面図である。
ンから形成された概ね楕円形の接点孔の平面図である。
１０，４０ マスク ２０ 輻射線 ２５，３６ エネルギー感受性ホトレジスト層 ３０ 硬質マスク層 ３５ シリコン基板 ４５ フィーチャー １００，１０５ マスク １０１，１１０ 輻射線 １０２，１０６ エネルギー感受性レジスト層 １０３ 硬質マスク層 １０４ シリコン基板 １０８ フィーチャー ２００，２０５ マスク ２０１，２１０ 輻射線 ２０２，２０６ エネルギー感受性レジスト層 ２０３ 誘電体層 ２０４ シリコン基板 ２０７ フィーチャー ３００ パターン ３０１ 酸化シリコン層領域 ３０２ 基板面領域 ３１０ 像 ３１４ 基板 ３１５ トレンチ ３２０ 生成パターン ４００ 第１のパターン ４０１ 酸化シリコン層 ４０２ シリコン基板 ４１０ 像 ４２０ 生成パターン ５００ 生成パターン ５０１，５０２ 第１及び第２の矩形像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｊ (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 レイモンド エー シレリ アメリカ合衆国、08876 ニュージャージ ー、ヒルスボラフ、スノーバーン プレイ ス 35 (72)発明者 オンカラム ナラマス アメリカ合衆国、08807 ニュージャージ ー、ブリッジウォーター、プリマウス ロ ード 1400 (72)発明者 スタンリー ポー アメリカ合衆国、07060 ニュージャージ ー、ノース プレインフィールド、メイプ ル アベニュー 301、アパートメント 309 (72)発明者 ジョージ ピー ワトソン アメリカ合衆国、07717 ニュージャージ ー、アボン、シルバニア アベニュー 504
Claims (12)
- 【請求項１】 (a)特定の波長の輻射線を第１のパター
ンを有するマスクに照射するステップと、 (b)第１のパターンの像を、基板上に形成されたエネル
ギー感受性材料層に投射するステップと、 (c)エネルギー感受性材料層中に第１のパターンを形成
するために、前記像を現像するステップと、 (d)第１のパターン上にエネルギー感受性レジスト材料
層を形成するステップと、 (e)特定の波長の輻射線を第２のパターンを有するマス
クに照射するステップと、 ここで、該波長は、第１のパターンを有するマスクに照
射される輻射線の波長と同一であるか又は異なる、 (f)第２のパターンの像をエネルギー感受性レジスト材
料層に投射するステップと、 ここで、該像は、所望のパターンを画成するために第１
のパターンと第２のパターンが協働するように、下部の
第１のパターンと位置合せされる、 (g)第２のパターンをエネルギー感受性材料中に形成す
るために、前記像を現像するステップと、 (h)第１及び第２のパターンから所望のパターンを現像
するステップとからなり、 ここで、該所望のパターンは、輻射線の波長のうちの少
なくとも一つの波長よりも小さい寸法を有する、ことを
特徴とする製品を製造するためのリソグラフ方法。 - 【請求項２】 前記製品は半導体デバイスである、こと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記製品はリソグラフ用マスクである、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記基板は半導体基板であり、該基板上
には、硬質マスク材料、誘電体材料及び金属からなる群
から選択される材料の層が形成されている、ことを特徴
とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項５】 前記エネルギー感受性材料は、ポジ型エ
ネルギー感受性材料である、ことを特徴とする請求項４
に記載の方法。 - 【請求項６】 現像された第１のパターンを半導体基板
上に形成された材料層に転写するステップを更に有す
る、ことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記第１及び第２のパターンは基板面に
直交する端部を有する膜厚を有し、 第１のパターンの端部と第２のパターンの端部との間に
間隔が存在するように、第２のパターンの像は第１のパ
ターンに対して位置合わせされ、 前記所望のパターンは前記間隔により画成され、 前記間隔は露光輻射線の波長よりも小さい、ことを特徴
とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記下部半導体基板の一部分は第１のパ
ターンの端部と第２のパターンの端部との間で露光さ
れ、 前記所望のパターンを下部の基板に転写するステップを
更に有する、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 前記第２のパターンの一部分は前記第１
のパターンの一部分上に延在し、 前記所望のパターンを半導体基板上に形成された材料層
上に転写するステップを更に有する、ことを特徴とする
請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記エネルギー感受性材料はネガ型エ
ネルギー感受性材料である、ことを特徴とする請求項４
に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記第１及び第２のパターンは基板面
に直交する端部を有する膜厚を有し、 第１のパターンの端部と第２のパターンの端部との間に
間隔が存在するように、第２のパターンの像は第１のパ
ターンに対して位置合わせされ、 前記所望のパターンは前記間隔により画成され、 前記間隔は露光輻射線の波長よりも小さい、ことを特徴
とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記基板上に形成された前記材料層の
一部分は第１のパターンの端部と第２のパターンの端部
との間で露光され、 前記所望のパターンを、前記基板上に形成された前記材
料層に転写するステップを更に有する、ことを特徴とす
る請求項１１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/293103 | 1999-04-16 | ||
| US09/293,103 US6218057B1 (en) | 1999-04-16 | 1999-04-16 | Lithographic process having sub-wavelength resolution |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000111051A Pending JP2000331928A (ja) | 1999-04-16 | 2000-04-12 | リソグラフ方法 |
| JP2006297621A Pending JP2007053403A (ja) | 1999-04-16 | 2006-11-01 | リソグラフ方法 |
| JP2011145682A Pending JP2011199321A (ja) | 1999-04-16 | 2011-06-30 | リソグラフ方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006297621A Pending JP2007053403A (ja) | 1999-04-16 | 2006-11-01 | リソグラフ方法 |
| JP2011145682A Pending JP2011199321A (ja) | 1999-04-16 | 2011-06-30 | リソグラフ方法 |
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2000
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-
2006
- 2006-11-01 JP JP2006297621A patent/JP2007053403A/ja active Pending
-
2011
- 2011-06-30 JP JP2011145682A patent/JP2011199321A/ja active Pending
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