JPH0574701A - レジストパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レジストの露光時に、基板の段差によって生
じるハレーション現象を生じさせることなく、簡便でし
かも解像度の高いレジストパターン形成方法を提供す
る。 【構成】 凹凸を有するウェハ６の表面にレジスト５を
塗布し、これに露光マスク４を合わせて露光現像するに
当たって、ウェハ６の表面に生じた段差部６ａに対応す
る位置にダミーのマスクパターン４ａを形成しておき、
上記段差部６ａでの光の反射を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リソグラフィ技術さら
には半導体装置の製造工程に適用して有効な技術に関
し、例えば、凹凸を有する基板上へレジストパターンを
形成する工程に利用して有用な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置（ウェハ）表面に所望の形状
のレジストパターンを形成するにあたっては、該ウェハ
上にレジスト膜（感光性被膜）を塗布し、これに露光マ
スクを合わせて露光（現像）することによりウェハ上に
所望のレジストパターンを得るようにしている。従来こ
のレジスト膜の露光は、エネルギー照射（光，Ｘ線等）
によって行われる。

【０００３】しかしながら、実際に上記マスクを用いて
エネルギー照射を行った場合、ウェハ表面に凹凸がある
と、マスクパターンに対応する高精度のレジストパター
ンが得られないという不具合が生じる。これは、感光性
被膜が塗布されるウェハ表面の平坦化が完全には達成さ
れていない場合には感光性被膜が塗布されるウェハ表面
の下地段差によって照射光の反射（ハレーション）が生
じるためである。より具体的には、この下地段差を形成
する表面の層（図４の６１）が、例えばポリシリコンや
Ａｌ層である場合には、感光性被膜（レジスト膜）への
露光（エネルギー照射）時に、図４に示すように、レジ
スト膜５１の最下面（ウェハ５０表面の下地段差６０
ａ）で入射光が反射（図中破線の矢印に示す）すること
となる。このとき反射した光は、遮光が必要な領域５１
ａ（露光マスク４１のパターン４１ａで遮光された領
域）に達して感光させてしまい、所望のレジストパター
ンが得られない原因となる。

【０００４】特に近年の多層配線構造が採用された半導
体装置にあっては、ウェハ６０表面の素子領域に発生す
る凹凸の差が大きく、その形状によっては（段差が曲線
状となっているとき）、反射された光が凹面鏡効果によ
って、遮光されるべき領域５１ａ内の一箇所（破線で示
す５１ｂ）に集中し、露光マスク４１のパターンとは異
なる領域でレジストの感光が行われてしまうことがあ
る。

【０００５】そこで本発明者らは、上記ハレーションに
よる影響を抑制／回避するため、感光性被膜（レジス
ト）５１を形成するに当たって吸光剤入りレジストを使
用し、段差部で反射した横方向からの光の照射量を減少
させる。感光性被膜を多層構造とし（５２，５３）、ウ
ェハ６０表面に接する側の層５３を反射光を吸収するた
めの吸収層として形成する（図５）。等の手法を開発し
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。即ち、上記の手法では、プ
ロセス自体は簡便であるものの、レジスト５１の吸光性
が強いため、光（露光エネルギー）がレジスト５１底部
まで到達しにくく、解像度が低下し微細加工が困難とな
る。一方、上記の手法では、レジストを塗布するプロ
セスが複雑になり、製造コストの増加や歩留りの低下を
招来する。

【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、簡便なプロセスでしかも解像度の低下を来すことな
く、ハレーション現象による不具合を回避するレジスト
パターン形成方法を提供することを目的とする。この発
明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴について
は、本明細書の記述および添附図面から明らかになるで
あろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のと
おりである。即ち、本願の請求項１の発明は、半導体装
置の表面に感光性被膜を塗布し、これに露光マスクを合
わせて露光することによって所望のレジストパターンを
得る半導体装置のレジストパターン形成方法において、
前記半導体の表面に生じた段差部に対応する露光マスク
の所定位置にダミーのマスクパターンを形成するように
したものである。又、請求項２の発明は、半導体装置の
表面に感光性被膜を塗布し、これに露光マスクを合わせ
て露光することによって所望のレジストパターンを得る
半導体装置のレジストパターン形成方法において、前記
半導体の表面に生じた段差部に対応する露光マスクの所
定位置に、露光装置の解像度以下の微細な遮光パターン
を形成するようにしたものである。又、請求項３の発明
は、半導体装置の表面に感光性被膜を塗布し、これに露
光マスクを合わせて露光することによって所望のレジス
トパターンを得る半導体装置のレジストパターン形成方
法において、露光マスク上の前記半導体基板の段差部に
対応する位置と、この段差部に対応する位置に隣り合う
正規のマスクパターンとの間にダミーのマスクパターン
を形成するようにしたものである。

【０００９】

【作用】上記請求項１記載の手段によれば、ハレーショ
ンを誘起する半導体装置の段差部に対応する露光マスク
上に設けられたダミーパターンにより、上記段差部（ハ
レーション誘起部）への光が遮光され、段差部での反射
がなくなる。又、上記請求項２に記載の手段によれば、
上記段差部に対応する露光マスク上に形成された露光装
置の解像度以下の微細パターンにより半導体装置の段差
部への露光量が低減される。又、請求項３記載の手段に
よれば、段差部に対応する位置とこれに隣り合う正規の
マスクパターンとの間に形成されたダミーのマスクパタ
ーンによって、ダミーのレジストパターンが形成され、
このダミーのレジストパターンに上記段差部により生じ
た反射光が吸収される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。 （第１実施例）図１は、本発明に係る第１実施例の感光
性被膜（レジスト）５のパターン形成方法を示す半導体
装置（ウェハ）６及び露光マスク４を示す断面図であ
る。この第１実施例では、ハレーションを誘起するウェ
ハ６の段差部６ａに対応する露光マスク４の所定位置
に、ハレーション抑止用のダミーパターン４ａ（Ｃｒパ
ターン）を予め形成しておき、レジスト５の露光時に、
段差部６ａへの光の投影（エネルギー照射）を完全に遮
断して、当該段差部６ａによるハレーションを回避する
ようにしている。

【００１１】尚、この実施例にて用いられるレジスト５
は、ポジ形ホトレジストであり、従って上記ハレーショ
ン抑止用のダミーパターン４ａに対応した形状のレジス
トパターン６ａがウェハ６上に形成されることになる
が、このパターン６ａはそれ以降に行われるプロセスに
て必要に応じて除去すれば良い。尚、図中６１は光反射
を生じさせる配線層（Ａｌ層又はポリシリコン層）を、
６２はＳｉ酸化膜を、６３は半導体基板を示す。

【００１２】（第２実施例）図２は、本発明に係る第２
実施例によるレジスト１５のパターン形成方法を示す半
導体装置（ウェハ）６及び露光マスク１４の断面図であ
る。この実施例では、ウェハ６の段差部６ａに対応する
露光マスク１４の所定位置に、ハレーション抑止用の半
透過パターン１４ａを形成するようにしている。この実
施例で用いられる半透過パターン１４ａは、レジスト１
５の露光を行なう露光装置（図示省略）の解像度よりも
微細なパターン（例えば間隔が０．２μｍ程度の縦縞の
パターン）よりなり、このマスク１４を介してレジスト
１５に照射される光は、ウェハ６の段差部６ａにて反射
することのない程度にその照光量が低減される。この結
果ウェハの段差部６ａに起因するハレーションが回避さ
れる。

【００１３】このようなハレーション抑止用の半透過パ
ターン１４ａを用いた場合には、ウェハ６の段差部６ａ
上に不要のレジストパターンが残ることもなく、従って
その後のウェハプロセスに、不要ジストパターンの除去
のためのステップも必要なくより簡便である。

【００１４】（第３実施例）図３は本発明に係わる第３
実施例によるレジストのパターン形成方法を示す半導体
装置（ウェハ）６及び露光マスク２４の断面図である。
この第３実施例では、ウェハ６の段差部６ａに対応する
露光マスク上の所定位置２４ａと、レジスト２５を感光
させないでレジストを残す正規のレジストパターン形成
部２５ｃに対応するマスク上の位置２４ｃとの間の所定
位置２４ｂに、ダミーのマスクパターンを形成し、これ
に対応するレジスト２５の位置にダミーのレジストパタ
ーン２５ｂを形成するものである。

【００１５】このようにダミーレジスト２５ｂを形成し
ておくと、露光マスク２４を介して照射され、ウェハの
段差部６ａにて反射された光（反射光）は、正規のレジ
ストパターン形成部２５ｃに達することなく、従って反
射光（ハレーション）による影響（レジストパターンの
細り）が、正規のレジストパターン２５ｃに生じること
を防ぐことができる。これは、広く用いられているホト
レジスト（感光性被膜）には、未露光時は吸光性が強
く、露光されるにつれて透光性が増加すると云う退色性
があり、従って上記ダミーレジスト２５ｂは、反射光を
吸収するパターンとして作用することとなってハレーシ
ョンが抑制される。

【００１６】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、本
実施例ではポジタイプのホトレジストを用いたレジスト
パターン形成方法について説明したが、ネガタイプのホ
トレジストのパターン形成方法にも本発明は適用可能で
ある。

【００１７】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置の製造プロセスに適用した場合について説明した
が、プリント基板の製造やマイクロマシーニング技術そ
の他フォトリソグラフィ工程を有するプロセス一般に利
用できる。

【００１８】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
のとおりである。すなわち、本願の請求項１に記載の発
明によれば、半導体装置の段差部に対応する露光マスク
上のダミーパターンにより、上記段差部（ハレーション
誘起部）への光が遮光されて段差部での反射がなくなり
ハレーションが抑制される。又、請求項２に記載の発明
によれば、上記段差部に対応する露光マスク上に形成さ
れた、露光装置の解像度以下の微細パタンにより半導体
装置の段差部への露光量が低減され、ハレーションが抑
制される。又、請求項３に記載の発明によれば、上記段
差部とこれに隣り合う正規のマスクパターンとの間に形
成されたダミーのレジストパターンに上記段差部にて反
射された光が吸収されてハレーションが抑制される。上
記発明によって、吸光剤をレジスト中に溶解させること
なく、又、レジストを多層とすることなく、ハレーショ
ンを抑制することができ、歩留りが良く、しかも簡便な
手法で、凹凸のある半導体装置表面に微細なレジストパ
ターンを高精度に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例のレジストのパターン
形成方法を示すウェハ及び露光マスクを示す断面図であ
る。

【図２】本発明に係る第２実施例によるレジストのパタ
ーン形成方法を示すウェハ及び露光マスクの断面図であ
る。

【図３】本発明に係る第３実施例によるレジストのパタ
ーン形成方法を示すウェハ及び露光マスクの断面図であ
る。

【図４】従来のレジストのパターン形成方法及びこれに
よるハレーションの発生状態を説明するための露光マス
ク及び半導体装置の断面図である。

【図５】レジストを多層構造にしてハレーションを抑制
した従来の方法を示すウェハ及び露光マスクの断面図で
ある。

【符号の説明】

４ 露光マスク ４ａ ダミーパターン ５ レジスト（感光性被膜） ６ ウェハ（基板） ６ａ 段差部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 修 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 白井 精一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 森田 正行 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に感光性被膜を塗布し、これ
   に露光マスクを合わせて露光現像することによって所望
   のレジストパターンを得るレジストパターン形成方法に
   おいて、露光マスクの前記基板の表面に生じた段差部に
   対応する位置にダミーのマスクパターンを形成すること
   を特徴とする半導体装置のレジストパターン形成方法。
2. 【請求項２】 基板の表面に感光性被膜を塗布し、これ
   に露光マスクを合わせて露光することによって所望のレ
   ジストパターンを得るレジストパターン形成方法におい
   て、露光マスクの前記基板の表面に生じた段差部に対応
   する位置に、露光装置の解像度以下の微細な遮光パター
   ンを形成することを特徴とするレジストパターン形成方
   法。
3. 【請求項３】 基板の表面に感光性被膜を塗布し、これ
   に露光マスクを合わせて露光することによって所望のレ
   ジストパターンを得るレジストパターン形成方法におい
   て、露光マスク上の前記半導体基板の段差部に対応する
   位置と、この段差部に対応する位置に隣り合う正規のマ
   スクパターンとの間にダミーのマスクパターンを形成す
   ることを特徴とするレジストパターン形成方法。