JPH05315213A - 露光転写によるパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホトリソグラフィー技術を用いたパターン形
成において、パターンを忠実に転写するための露光量の
決定、確認方法を提供する。 【構成】 パターン形成すべき基板上にホトレジスト膜
を形成し、その露光部の残膜特性から、パターンを忠実
に転写するための最適な露光量を決定する。 【効果】 このようにホトレジストの光感度を確認する
ことで、光感度の変動等を的確に把握でき、転写パター
ン寸法の測定から最適露光量を決定するという従来の方
法よりも、さらに寸法の忠実な転写パターンが得られ
る。また、ホトレジストの露光部の残膜を確認するだけ
の非常に簡単な作業であるので、効率よく最適露光量を
決定、確認ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造過程において実施されるホトリソグラフィ技術を用い
たパターン転写方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体装置の製造では、トランジ
スタ素子や配線等の形成の為に、ホトリソグラフィ技術
を用いたパターン形成が行われる。このホトリソグラフ
ィ技術とは、一半導体基板表面にホトレジストと呼ばれ
る感光剤を塗布し、このホトレジストを所定のパターン
の露光用マスクを介して紫外線やＸ線等で選択的に露光
させ、さらに前記ホトレジストを現像して前記露光用マ
スクのパターンを半導体基板表面に転写させる技術であ
る。

【０００３】例えば、集積回路等では、露光用マスクの
パターンを忠実に半導体基板表面上に転写させることが
要求される。この露光用マスクのパターンの寸法等が忠
実に転写されないと集積回路にとって致命的な不良が生
じる場合がある。従って、この露光用マスクのパターン
の転写形成には、パターンの寸法を制御する為に充分な
注意が必要であり、この為にパターン寸法を制御する紫
外線やＸ線等の露光する量の設定が重要となる。

【０００４】この露光量は、あらかじめ露光用マスクの
パターンに忠実な寸法で転写されるように、最適化を行
い、設定されるのであるが、現実には、半導体基板上に
塗布されるホトレジストの塗布膜厚のばらつきや、露光
に用いられる光源の照度のばらつき、またパターン形成
を行うクリーンルーム内の温度、湿度の変動等、様々な
要素の影響を受け、露光用マスクのパターンに忠実な寸
法で転写する為の最適な露光量を一定の設定値として保
ち、行うことは困難である。

【０００５】この為に、露光を行う一半導体基板上にホ
トレジストを塗布する際に同時に同種類の別の基板にホ
トレジストを塗布し、一半導体基板上に塗布されたホト
レジストの露光処理直前に先行して前記の同種類の別の
基板上に塗布されたホトレジストを露光し、さらに現像
し、所定の露光用マスクのパターンを転写形成する。

【０００６】この前記の処理を経て形成したパターンの
寸法をモニターとして露光用マスクのパターンに忠実な
寸法で転写する為の最適な露光量を見い出す。

【０００７】この最適な露光量を見い出す露光の方法
は、モニターとなる前記の別基板上に塗布されたホトレ
ジストを所定の露光用マスクを介して、あらかじめ露光
用マスクのパターンに忠実な寸法で転写する為の最適化
された露光量を中心として前後に露光量振り分けて露光
を行う。そして前記基板上に塗布されたホトレジストを
現像処理し、得られるホトレジストのパターンの寸法
を、振り分けて露光した各露光量ごとに測定し、露光用
マスクのパターンに最も忠実な寸法で転写された露光量
を見い出す。

【０００８】このように得られた露光量に従い、一半導
体基板上に塗布されたホトレジストを露光することで露
光用マスクのパターンに忠実な寸法でパターンを転写形
成することができ、集積回路等で致命的な欠陥が生じる
ことはない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法では、ホトレジストで形成されたパターンの寸法に
より、露光用マスクのパターンに忠実な寸法でパターン
を転写することのできる露光量を見い出す為、パターン
の寸法を測定する測定機器、また測定方法に高い精度が
必要とされる。例えば、測定機器によっては、高精度に
パターンの寸法を測定できないものもあり、その測定器
によって得られた寸法によって誤った露光量を設定され
る恐れが発生する。

【００１０】また、高精度にパターンの寸法を測定する
為に、近年では電子走査型顕微鏡がよく用いられるが、
この電子走査型顕微鏡によるパターンの寸法測定は、測
定に所要する時間が長くかかり、量産工場等で使用され
る場合では、生産の稼働性の面で非常に問題となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来までのよ
うに露光用マスクのパターンに忠実な寸法を得る為の、
最適な露光量を寸法測定により見い出すのではなく、ホ
トレジストの光感度を即ち、紫外線やＸ線等で露光され
た部分のホトレジストが現像後に開口される最小の露光
量を見い出すことにより最適な露光量を得、露光用マス
クのパターンに忠実な寸法で半導体基板上にパターンを
転写形成することを特徴とするものである。

【００１２】俗に、露光用マスクのパターンに忠実な寸
法で転写する為の最適な露光量（ａ）は、前述のホトレ
ジストの光感度を即ち、紫外線やＸ線等で露光された部
分が現像後に開口される最小の露光量（ｂ）より定数
（ｃ）倍した量であると言われる。このときの定数
（ｃ）は、ホトレジストの種類、基板表面の反射率の違
い等でも異なるが、同一のホトレジストで、同一の基板
であれば、紫外線やＸ線等で露光された部分が現像後に
開口される最小の露光量（ｂ）の値が変動しても、不変
なものである。

【００１３】よって定数（ｃ）は、最適な露光量（ａ）
をホトレジスト開口される最小の露光量（ｂ）で除する
ことによって求められる。本発明は、この原理を利用し
たものである。

【００１４】

【作用】本発明の構成によれば、露光用マスクのパター
ンに忠実な寸法で転写する最適な露光量を一定に保つこ
とを阻害するホトレジストの塗布膜厚のばらつきや、露
光に用いられる光源の照度のばらつき、またパターン形
成を行うクリーンルーム内の温度、湿度の変動等、様々
な要素による影響を、前述のホトレジストの光感度を即
ち、紫外線やＸ線等で露光された部分が現像後に開口さ
れる最小の露光量（ｂ）のみを管理することで把握する
ことができ、容易に露光用マスクのパターンに忠実な寸
法で転写する為の最適な露光量（ａ）を見い出すことが
できる。

【００１５】

【実施例】本発明による一実施例を説明するが、本発明
は、露光された部分が現像処理により溶解されるポジ型
ホトレジストにのみ適応される。

【００１６】まず、あらかじめに露光用マスクのパター
ンに忠実な寸法で転写される露光量を最適化し、設定を
行う際に、寸法測定により得られる最適な露光量（ａ）
と、露光された部分のホトレジスト現像後に開口される
最小の露光量（ｂ）を見い出し、前述の公式より定数
（ｃ）を求めておく必要がある。

【００１７】そして、従来の技術で記述した方法と同様
に、露光を行う一半導体基板上にホトレジストを塗布す
る際に同時に同種類の別の基板上にホトレジストを塗布
し、一半導体基板上に塗布されたホトレジストの露光処
理直前に先行して前記の同種類の別の基板上に塗布され
たホトレジストを露光する。

【００１８】この時の露光の方法は、所定の露光用マス
クを介して、露光される部分のホトレジストが現像後に
未開口となり、ホトレジスト膜が僅かに残る露光量よ
り、露光される部分のホトレジストが現像後に完全に開
口される露光量まで、露光量を等間隔に数条件振り分け
て露光を行う。そして、現像処理後に数条件で振り分け
られた露光量の中でホトレジストの残膜が完全に無くな
る最小の露光量（ｂ）を見い出す。ポジ型ホトレジスト
は染料を含有している為、レジスト残膜は光学顕微鏡に
よる観察で容易に確認することができる。

【００１９】そして、得られた前記の露光量（ｂ）を定
数（ｃ）倍することにより、露光用マスクのパターンに
最も忠実な寸法で転写された露光量（ａ）を見い出す。
このように得られた露光量を一半導体基板上に塗布され
たホトレジストの露光設定量として露光することで、露
光用マスクのパターンに忠実な寸法でパターンを転写形
成することができる。

【００２０】また、縮小投影露光装置を使用する際に
は、上述のモニターとする別基板面内上にて複数露光す
ることにより、基板上面内のばらつきを把握することが
でき、そのばらつきを考慮し、平均化して露光量を設定
することができる。この方法によると、転写するパター
ンの寸法制御が更に高精度化することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の方法によると、
容易に短時間に所定の露光用マスクのパターンに忠実な
寸法でパターンを転写形成することができ、従来の寸法
測定による最適露光量の確認方法よりも、さらに転写パ
ターンの寸法制御の高精度化が図れる。

【００２２】また、近年では、前述の原理を利用したホ
トレジストの現像終点検出システム等が開発検討されて
いるが、本発明は前記のシステムを必要とせず、同じ目
的を達成するものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一基板表面上と同種類の別の基板表面上に
   ホトレジストを塗布する工程と、前記の同種類の別の基
   板表面上に塗布されたホトレジストを数種類の露光量で
   露光し、現像する工程と、前記ホトレジストの露光部の
   残膜により最適な露光量を見い出し、その前記の最適な
   露光量で前記の一基板表面上に塗布されたホトレジスト
   を露光し、現像する工程を備えたパターン形成方法。