JPH05326358A - 微細パターン形成方法 - Google Patents

微細パターン形成方法

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JPH05326358A
JPH05326358A JP4151530A JP15153092A JPH05326358A JP H05326358 A JPH05326358 A JP H05326358A JP 4151530 A JP4151530 A JP 4151530A JP 15153092 A JP15153092 A JP 15153092A JP H05326358 A JPH05326358 A JP H05326358A
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JP
Japan
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mask
light
fine pattern
exposure
negative photoresist
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JP4151530A
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English (en)
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Takashi Noguchi
隆 野口
Toru Ogawa
透 小川
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細コンタクトホールの形成方法において、
矩形のホール13を角部が丸くならないように正確に形
成し、且つ製造工程を減らす。 【構成】 被エッチング物2上のネガ型フォトレジスト
3層を、線状遮光膜5・5が互いに交差するマスク4、
8を用いての2回の露光工程により露光し、その後、現
像し、しかる後、上記ネガ型フォトレジスト層3をマス
クとして上記被エッチング物2をエッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細パターン形成方
法、特に簡単な工程で微細コンタクトホールを正確に形
成することのできる新規な微細パターン形成方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】LSIは高集積化の一途を辿っており、
それに伴って微細コンタクトホールを正確に形成する技
術の重要性が高まっている。ところで、現在コンタクト
ホールの形成は、一般に、フォトレジストとしてポジ型
フォトレジストを用い、露光光線としてg線(波長43
6nm)あるいはi線(波長365nm)を用いてのフ
ォトリソグラフィ技術によって行われている。
【0003】尚、i線、g線を露光光線とする微細パタ
ーン形成方法においてフォトレジストとして今日ポジ型
フォトレジストが多く用いられる理由は、従来のネガ型
フォトレジストが環化ゴム(ポリイソプレン)に架橋材
を加えたものであり、基板との密着性が高くウェットエ
ッチングに適しているが、芳香環の含有量が少ないため
ドライエッチング耐性が低く、また、現像で膨潤するた
め解像度が制約されることに対して、ポジ型フォトレジ
ストにはそのような欠点がないからである。即ち、ポジ
型フォトレジストは、溶解抑止効果を持ち光照射により
アルカリ現像液に可溶化する性質を持つナフトキノンジ
アジドスルホン酸エステル化合物と、もともとアルカリ
現像液に溶解するクレーゾールノボラック樹脂の混合物
であり、現像による膨潤がないため高い解像力が得られ
るうえに高いドライエッチング耐性を有する。従って、
今日微細パターンの形成には非常に多く用いられるので
ある。尤も、ポジ型フォトレジストは、基板との密着性
が低いので、ウェットエッチングの時代においては基板
との密着性の高いネガ型フォトレジストに主流の座を譲
ったが、ドライエッチング時代になると密着性が低いこ
とが致命的ではなくなったので主流の座を占めるに至っ
たのである。
【0004】ところで、微細コンタクトホール、特に矩
形の微細コンタクトホールをより正確に形成する方法と
して、特開昭62−115722号公報、特開昭62−
102531号公報、特開昭63−205917公報に
示すように、フォトレジスト層をパターニングすること
によりパターンの異なるレジストマスク層を二層形成
し、該二層のレジストマスク層をマスクとして被エッチ
ング物をエッチングする方法がある。この方法は、二層
のレジストマスク層をそのマスクパターンが直交するよ
うに形成しこれをマスクとしてエッチングすることによ
り矩形状の開口を角部が丸味を帯びないように形成する
ことができるという利点を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
二層のレジストマスク層をそのマスクパターンが直交す
るように形成しこれをマスクとしてエッチングすること
により矩形状の開口を角部が丸味を帯びないように形成
するという微細パターン形成方法には、二層のレジスト
マスク層を形成しなければならないので、工程数が多く
なり製造コストが高くなるという問題があった。即ち、
レジストマスク層の形成には、フォトレジスト膜のコー
ティング、露光、現像、プリベーク、ポストベース等多
くの工程が必要であり、1回のパターン形成のためにそ
のようなレジストマスク層の形成を2回も必要とするの
で非常に工程数が多くなるのである。
【0006】そこで、本願発明者は、微細コンタクトホ
ールの形成工程の工程数の低減を図るべく模索したとこ
ろ、フォトレジストとしてネガ型フォトレジストを用い
れば、遮光膜が互いに直交するマスクを用いて2回露光
することによりそのネガ型フォトレジストの2つのマス
クの遮光膜が交差した部分のみが非感光となり、現像に
よりその交差部分のみに抜けが生じるようにできるとい
う着想を得た。これは、1回の現像で前述の特開昭62
−102531号公報で紹介されたところの二層のレジ
ストマスク層をそのマスクパターンが直交するように形
成しこれをマスクとしてエッチングすることにより矩形
状の開口を角部が丸味を帯びないように形成するという
技術と同じような微細加工効果を得ることができるので
優れた着想といえる。
【0007】ところが、その着想の実現には従来ドライ
エッチングに不向きとされたネガ型フォトレジストを用
いることが不可欠であり、それが隘路となって立ちはだ
かった。しかし、本願発明者が研究を重ねたところ、最
近現われた化学増幅系レジストはネガ型であってもドラ
イエッチングにレジストマスク層として充分に用いるこ
とができ、しかもエキシマレーザ光による露光に適し、
微細パターン形成に適することが判明し、その着想の実
現が可能になった。本発明はその結果として生まれたも
のである。
【0008】即ち、本発明は簡単な工程で微細コンタク
トホールを正確に形成することのできる新規な微細パタ
ーン形成方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明微細パターン形成
方法は、被エッチング物上のネガ型フォトレジスト層
を、線状遮光膜が互いに交差するマスクを用いての2回
の露光工程により露光し、その後、現像し、しかる後、
上記ネガ型フォトレジスト層をマスクとして上記被エッ
チング物をエッチングすることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明微細パターン形成方法によれば、1つの
ネガ型フォトレジスト層に対して線状遮光膜が互いに交
差するマスクを用いて2回露光するので、その2つのマ
スクの遮光膜の交差する部分と対応した部分のみが非感
光となり、現像によりレジストの抜け部分となる。従っ
て、1つのレジスト膜により従来における二層のレジス
ト膜と同じエッチングマスク効果を有するレジストマス
クを形成できる。依って、現像は1回で済み、製造工程
が従来よりも少なくて済む。
【0011】
【実施例】以下、本発明微細パターン形成方法を図示実
施例に従って詳細に説明する。図1(A)乃至(E)は
本発明微細パターン形成方法の一つの実施例を工程順に
示す斜視図である。 (A)半導体基板1表面の被エッチング物たる絶縁膜2
上にネガ型フォトレジスト3を塗布し、該ネガ型フォト
レジスト3に対して第1のマスク4を介して第1回目の
露光処理を施す。5、5、5は該第1のマスク4の線状
の遮光膜である。図1(A)は第1回目の露光工程終了
後の状態を示す。
【0012】尚、ネガ型フォトレジスト3としては化学
増幅系レジストが好適である。というのは、ネガ型であ
るにも拘らずドライエッチング用のマスクとして用いる
ことが可能であると共に、KrF等のエキシマレーザビ
ームによって露光を行うことができ、0.35μm口の
微細コンタクトホールも形成できるからである。即ち、
従来のg線、i線により露光するポジ型フォトレジスト
を用いるフォトリソグラフィによれば、0.5μm口の
微細コンタクトホールも精度良く形成することができ
ず、角部が丸味を帯びた形状の微細コンタクトホールに
なってしまう。しかるに、化学増幅系レジストネガ型フ
ォトレジストを用いれば、波長がg線(436nm)、
i線(365nm)よりも相当に短かいKrFエキシマ
レーザビーム(波長248nm)により露光することが
でき、より一層の微細加工が可能になるのである。従っ
て、露光光線としてはKrFエキシマレーザビームを用
いることが微細コンタクトホールの微細化という面で好
ましいのである。
【0013】この第1回目の露光工程で用いる第1のマ
スク4は線状の遮光膜(例えばクロムからなる)5、
5、5を有し、6、6、6はネガ型フォトレジスト層3
の遮光膜5、5、5の蔭になった非感光部分、7は感光
部分である。尚、第1のマスク4及び次に述べる第2の
マスク8は半導体基板1の表面上に遮光膜5、5、5
(9、9、9)が縮小投影されるので、遮光膜5、5、
5(9、9、9)とその影6、6、6(10、10、1
0)とは当然に大きさが異なり、遮光膜5、5、5
(9、9、9)の方が影6、6、6(10、10、1
0)よりも何倍か大きいが、図面においてはマスクとそ
の影との対応関係を解り易くするため等しい大きさであ
るかのように示した。
【0014】(B)次に、図1(B)に示すように第2
のマスク8を用いて第2回目の露光工程を行う。露光条
件は第1回目の露光工程のそれと略同じで良く、従っ
て、同じ露光装置を用いマスクを変えて露光を2回連続
的に行えば良い。但し、この第2回目の露光工程におい
て用いる第2のマスク8は、その遮光膜9、9、9が第
1回目の露光工程において用いた第1のマスク4の遮光
膜5、5、5と交差、特に直交する向きに形成されてい
るのである。より正確にいえば、第1のマスク4と第2
のマスク8の遮光膜5、5、5と9、9、9とは、ネガ
型フォトレジスト3上につくる影6、6、6と10、1
0、10とが交差、特に直交するような向きに形成され
ている。
【0015】従って、第2回目の露光工程の終了段階
で、第1回目の露光工程によって生じた第1のマスク4
の遮光膜5、5、5による影6、6、6と、第2回目の
露光工程によって生じた第2のマスク8の遮光膜9、
9、9による影10、101、10との交差(直交)す
る矩形部分11、11、11においてのみネガ型フォト
レジスト3が非感光となり、それ以外の部分7が感光部
分となる。
【0016】(C)次に、図1(C)に示すように現像
処理する。すると、ネガ型フォトレジスト3の上記非感
光部分11、11、11のみが除去され、矩形の窓開部
12、12、12が形成される。 (D)その後、図1(D)に示すように、ネガ型フォト
レジスト3をマスクとして被エッチング物たる絶縁膜2
をドライエッチングする。すると、絶縁膜2は、窓開部
12、12、12下にあたる部分がエッチングされ、矩
形の微細コンタクトホール13、13、13が形成され
る。 (E)しかる後、ネガ型フォトレジスト3を除去すると
図1(E)に示す状態に、即ち、矩形の微細コンタクト
ホール13、13、13が形成された絶縁膜2が露出し
た状態になる。
【0017】本微細パターン形成方法によれば、1つの
ネガ型フォトレジスト層3に対する遮光膜5、5、5と
9、9、9が交差するマスク4、8を用いての2回の露
光により交差部分11、11、11のみを非感光部分と
して矩形の窓開部12、12、12を形成し、その後、
該ネガ型フォトレジスト層3をマスクとして被エッチン
グ物たる絶縁膜2をドライエッチングするので、矩形の
微細コンタクトホール13、13、13を形成すること
ができる。そして、このような微細パターン形成方法に
よれば、第1のマスク4と第2のマスク8の遮光膜を実
質的にクロスさせた2回の露光を行うという手法を採る
ので、露光エネルギーの寸法に対する変動は、2mJ/
cm2 の露光エネルギー変動で、0.4μmL/S(ラ
インスペース比)の場合、線幅変動が0.04μm程度
に小さくできる。
【0018】従って、通常の微細パターン形成方法、即
ちレジスト層に直接1回の露光、現像により微細コンタ
クトホールを形成する場合に比較してエネルギー変動に
対する寸法変動の比が小さい。また、使用するレジスト
の解像度等の違い、露光光線の波長等の違いを拾象すれ
ば、特開昭62−115722号公報、特開昭62−1
02531号公報、特開昭63−205917公報に紹
介された二層のレジストマスク層をそのマスクパターン
が直交するように形成しこれをマスクとしてエッチング
することにより矩形状の開口を角部が丸味を帯びないよ
うに形成する技術と同程度の矩形微細コンタクトホール
再現性を得ることができる。しかし、かかる技術はすべ
てパターンの異なるレジストマスク層を2回形成する必
要があるため、露光工程だけでなく現像工程も2回必要
であるが、本微細パターン形成方法によれば露光工程の
み2回必要であるに過ぎず、現像工程は1回で済む。従
って、工程数の低減を図りつつ微細コンタクトホールを
角部が丸味を帯びないように形成するようにできる。
【0019】
【発明の効果】請求項1の微細パターン形成方法は、被
エッチング物上のネガ型フォトレジスト層を、線状遮光
膜が互いに交差するマスクを用いての2回の露光工程に
より露光し、その後、現像し、しかる後、上記ネガ型フ
ォトレジスト層をマスクとして上記被エッチング物を形
成することを特徴とするものである。従って、請求項1
の微細パターン形成方法によれば、1つのネガ型フォト
レジスト層に対して線状遮光膜が互いに交差するマスク
を用いて2回露光するので、その2つのマスクの遮光膜
の交差する部分と対応した部分のみが非感光となり、現
像によりレジストの抜け部分となる。従って、1つのレ
ジスト膜により従来における二層のレジスト膜と同じエ
ッチングマスク効果を有するレジストマスクを形成でき
る。依って、現像は1回で済み、製造工程が従来よりも
少なくて済む。
【0020】請求項2の微細パターン形成方法は、請求
項1の微細パターン形成方法において、ネガ型フォトレ
ジスト層として化学増幅系レジストを用いることを特徴
とするものである。従って、請求項2の微細パターン形
成方法によれば、化学増幅系レジストがドライエッチン
グ耐性を有するので、ネガ型フォトレジストであっても
支障なくドライエッチング用レジストマスクとして用い
ることができ、延いては請求項1の微細パターン形成方
法を支障なく実施できる。
【0021】請求項3の微細パターン形成方法は、請求
項1又は2の微細パターン形成方法において、露光光線
としてエキシマレーザ光線を用いることを特徴とするも
のである。従って、請求項3の微細パターン形成方法に
よれば、エキシマレーザ光線がg線やi線よりも波長が
短かく、しかも化学増幅系レジストの露光にも適合する
のでより微細な矩形コンタクトホールの形成が可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)乃至(E)は本発明微細パターン形成方
法の一つの実施例を工程順に示す斜視図である。
【符号の説明】
1 基板 2 被エッチング物(絶縁膜) 3 ネガ型フォトレジスト層 4 第1のマスク 5 遮光膜 6 遮光膜の影 8 第2のマスク 9 遮光膜 10 遮光膜の影 11 非感光部分 12 窓開部 13 微細コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/28 L 9055−4M 21/302 J 8518−4M 21/3205 7735−4M H01L 21/88 F

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 線状遮光膜を有するマスクを介して被エ
    ッチング物上のネガ型フォトレジスト層を露光する第1
    回目の露光工程と、 上記マスクの遮光膜と交差する線状遮光膜を有する別の
    マスクを介して上記ネガ型フォトレジスト層を露光する
    第2回目の露光工程と、 上記ネガ型フォトレジスト層を現像する工程と、 現像された上記ネガ型フォトレジスト層をマスクとして
    上記被エッチング物をエッチングする工程と、 を有することを特徴とする微細パターン形成方法
  2. 【請求項2】 ネガ型フォトレジスト層として化学増幅
    系レジストを用いることを特徴とする請求項1記載の微
    細パターン形成方法
  3. 【請求項3】 第1回目の露光工程及び第2回目の露光
    工程において露光光線としてエキシマレーザ光線を用い
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の微細パターン
    形成方法
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