JP3353744B2 - パターンの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパターンの形成方法
に関し、特に半導体装置のフォトリソグラフィ工程での
微細パターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体装置の製造工程において
は、半導体基板上に半導体素子用のパターンを形成する
ために、主にフォトリソグラフィ技術を用いている。フ
ォトリソグラフィ技術では、縮小投影露光装置（ステッ
パ）によりフォトマスク（透明領域と遮光領域からなる
パターンが形成された露光用原板であり、縮小率が１：
１でない場合は特にレチクルとも呼ばれるがここではフ
ォトマスクと呼称する）のパターンすなわちマスクパタ
ーンを半導体基板上に塗布された感光性樹脂膜（フォト
レジスト）に転写し、現像により感光性樹脂膜の所定の
パターンすなわちフォトレジストパターンを得る。

【０００３】現在、ラインアンドスペースパターン（ラ
インとスペースの一定ピッチの繰り返しパターン）のよ
うな周期パターンに対しては、変形照明法の実用化によ
り十分な焦点深度が得られるようになっている。変形照
明法とはフライアイレンズで形成される有効光源の形状
を変え（例えばリング形状：輪帯照明）、マスクに入射
する光をすべて斜めにする方法である。

【０００４】通常の縮小投影露光での照明法での結像状
態は、マスクの０次回折光と±１次回折光の３光束をレ
ンズで集めている（３光束干渉の結像）。これに対し
て、上記の変形照明では、マスクに斜めに入射した光の
±１次回折光の一方は投影レンズに入らず、０次光と±
１次回折光の片方の２光束で像を形成している（２光束
干渉の結像）。これら２つの結像状態をベストフォーカ
スで比較すると、±１次回折光の一方を捨てている変形
照明法の方がコントラストは低下する。しかし、結像面
（半導体基板）上での入射角度を考えると、２光束干渉
の結像は３光束干渉の１／２になっている。よって、焦
点をずらした時の像のぼけが少なくなり、焦点深度を拡
大することができる。しかし、明確な回折光の生じない
孤立パターンには変形照明法の効果は無く、孤立パター
ンの焦点深度拡大が重要な問題となっている。

【０００５】そこで、孤立パターンの焦点深度拡大のた
め、補助パターン法が提案された。補助パターン法と
は、半導体基板上に転写するパターン（以下主パターン
と呼称する）の周辺に露光装置の解像限界以下の補助パ
ターンを配置する方法である。この補助パターンによ
り、完全では無いがパターンは周期性を持ち、２光束干
渉の結像状態が実現できる。よって、補助パターンを有
するマスクを変形照明条件下で用いることにより、孤立
パターンの焦点深度が拡大する。

【０００６】また、補助パターン法には、焦点深度の拡
大だけでなく、光近接効果の低減という利点もある。光
近接効果とは、パターンがその周辺の他のパターンの影
響を受け、寸法および形状が変化する現象である。近
年、形成するパターン寸法がステッパ露光の限界に近づ
き、この現象がより重要な問題となってきている。ホー
ルパターンで通常、密にレイアウトされたパターンの方
が寸法が大きくなり、孤立パターンは小さくなる。ここ
で、補助パターンを用いると孤立パターンの寸法を密パ
ターンに近づけることができる。

【０００７】このような補助パターン法においては、補
助パターンの配置位置および寸法が主パターンの焦点深
度および寸法に影響する。補助パターンと主パターンの
間隔は主パターン寸法と同程度かそれより若干広いとこ
ろで最適値がある。また、補助パターン寸法は大きいほ
ど主パターンの焦点深度は拡大するが、大きすぎると補
助パターン自体が半導体基板上のフォトレジストに転写
されてしまう。すなわち、不要パターンが形成される。
よって、補助パターン寸法は、上記のような不要パター
ンが転写されないという条件で寸法が制限されていた。

【０００８】また、特にホールパターンの焦点深度拡大
のためハーフトーン位相シフトマスクが開発されてい
る。ハーフトーン位相シフトマスクとはマスク上の遮光
膜を半透明膜に変え、その半透明膜を透過する光の位相
を１８０度反転させた位相シフトマスクである。

【０００９】この場合、結像面上のパターンエッジ付近
では位相の１８０度異なる光同士の干渉で光強度が低下
し、像のぼけを抑えシャープな光強度分布が得られる。
但し、ハーフトーン位相シフトマスクにはサイドローブ
像と呼ばれる光強度のサブピークが生じるという問題が
あり、このサイドローブ像により不要なパターンがフォ
トレジストに転写されないようにマスクバイアスを決め
る必要がある。マスクバイアスは通常所望寸法の１５〜
３０％程度を付加するのが一般的である。サイドローブ
像の強度は、露光条件のみでなくパターンレイアウトに
も大きく依存し、特にパターンが密集した場合、複数の
サイドローブ像が重なる位置で光強度が強まり、不要パ
ターンが形成され易くなる。このような場合、マスクバ
イアスをさらに大きくし、ホールパターンの光強度を大
きくすることでサイドローブ像による不要パターン転写
を防止していた。ただし、マスクバイアスを大きくする
と焦点深度は低下してしまう。

【００１０】上記のようにしてフォトレジストに形成さ
れる不要パターンを消去する方法が、特開平６−２５２
０３１号公報に記載されている。この方法について図７
と図８に従って説明する。ここでは、２枚のフォトマス
クを用いてコンタクトホールを形成する場合を示す。

【００１１】図７（ａ）に示すように、第１のマスク１
０１にはコンタクトホール用の第１の主パターン１０２
が形成されている。そして、この第１の主パターン１０
２の周囲に補助パターン１０３が形成されている。ここ
で、これらの補助パターン１０３は位相シフタで構成さ
れる。また、第２のマスク１０４にコンタクトホール用
の第２の主パターン１０５が形成されている。ここで、
第２の主パターン１０５の寸法は、上記第１の主パター
ン１０２の寸法より若干大きい。

【００１２】図８（ａ）に示すように、被加工材１０６
上に第１のレジスト１０７を形成し、上記第１のマスク
を用いた第１のレジスト１０７にＫｒＦエキシマレーザ
露光および現像でパターン転写を行う。このようにする
と、図８（ａ）に示すように、層間絶縁膜のような被加
工材１０６上に第１の転写主パターン１０８と共に転写
補助パターン１０９が形成される。この転写補助パター
ン１０９は上記の不要パターンとなる。

【００１３】次に、図８（ｂ）に示すように、全面に第
２のレジスト１１０を形成する。そして、上記第２のマ
スクを用いた第２のレジスト１１０のＫｒＦエキシマレ
ーザ露光および現像で再度パターン転写を行う。このよ
うにすると、図８（ｃ）に示すように、第２のレジスト
１１０に第２の転写主パターン１１１が形成される。そ
して、第１の転写主パターン１０８と第２の転写主パタ
ーン１１１とでコンタクトパターンが被加工材１０６上
に形成されることになる。また、上記の不要パターン
は、図８（ｃ）に示すように、第２のレジスト１１０で
消去されることになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
技術による不要パターンの消去方法では、次のような２
つの大きな問題が生じる。

【００１５】その第１の問題は、半導体装置の製造工程
で１つの被加工材をエッチングするためのレジストマス
ク形成に２回のフォトリソグラフィ工程が必要となり、
半導体装置の製造工程が大幅に増加するようになること
である。これは、半導体装置が微細化すると補助パター
ンあるいは位相シフタが必須となり、半導体装置の製造
工程で多用されるようになるからである。

【００１６】その第２の問題は、従来の技術では第１の
マスクと第２のマスクとを用いてフォトレジストにパタ
ーン転写するために、マスク間の位置あわせ（目合わ
せ）が必要となり、よく知られた目合わせマージンが必
須となる。そして、この目合わせマージンの発生により
パターンの微細化が制約されるようになる。

【００１７】本発明の目的は、上述した不要パターンの
消去を簡便な方法で可能とし、パターン転写においてそ
の焦点深度を拡大させると共に微細パターンの形成を容
易にするパターンの形成方法を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このために本発明のパタ
ーンの形成方法は、フォトマスク上のパターンを感光性
樹脂膜に転写する工程において、前記パターンを化学増
幅型の感光性樹脂膜に転写した後、前記感光性樹脂膜に
酸を発生させる工程と、前記感光性樹脂膜を被覆するよ
うに架橋材入り樹脂膜を形成する工程と、前記感光性樹
脂膜および架橋材入り樹脂膜に熱処理を施し、前記感光
性樹脂膜に発生した酸を前記架橋材入り樹脂膜に拡散さ
せ、前記感光性樹脂と架橋材入り樹脂膜との界面領域の
前記架橋材入り樹脂膜を架橋反応させ反応層を形成する
工程と、前記反応層を残して前記架橋材入り樹脂膜を除
去する工程とを有している。そして、前記感光性樹脂に
転写したパターンのうち不要となる転写パターンを前記
反応層で消去する。

【００１９】ここで、前記化学増幅型の感光性樹脂膜表
面を光照射して前記感光性樹脂膜に酸を発生させる。ま
た、前記熱処理の温度は前記感光性樹脂膜の熱軟化温度
より低くなるように設定する。

【００２０】あるいは、本発明のパターンの形成方法
は、フォトマスク上のパターンを感光性樹脂膜に転写す
る工程において、前記パターンを感光性樹脂膜に転写し
た後、前記感光性樹脂膜の熱軟化温度以上の温度で熱処
理し、前記感光性樹脂に転写したパターンのうち不要と
なる転写パターンを消去する。

【００２１】ここで、前記感光性樹脂膜が第１のフォト
レジストとその上に積層した第２のフォトレジストとで
構成され、第２のフォトレジストの熱軟化温度が第１の
フォトレジストの熱軟化温度よりも低くなるように設定
され、前記熱処理の温度が前記第２のフォトレジストの
熱軟化温度以上であり前記第１のフォトレジストの熱軟
化温度以下となるように設定される。

【００２２】上述したパターンの形成方法では、前記フ
ォトマスク上には孤立パターンとその端部の補助パター
ンが形成され、前記不要となる転写パターンは前記補助
パターンを前記感光性樹脂に転写したものである。また
は、前記フォトマスク上のパターンは位相シフターで形
成され、前記不要となる転写パターンは前記位相シフタ
ーから前記感光性樹脂に転写するサイドローブ像であ
る。ここで、前記フォトマスク上のパターンは半導体装
置に形成されるコンタクトホール用のパターンを含んで
いる。

【００２３】このように本発明により、フォトリソグラ
フィ工程で種々の超解像技術の使用が容易になる。この
ために微細なパターン転写と共に露光工程での焦点深度
を大幅に増大することが可能になる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を図１と図２に基づいて説明する。図１（ａ）は孤立パ
ターンであるコンタクトホール用のパターンを主パター
ンとする場合のフォトマスクの平面図であり、図１
（ｂ）は、輪帯照明によるＫｒＦエキシマレーザ縮小投
影露光のフォトマスク透過光の相対光強度分布である。
ここで、ＫｒＦエキシマレーザ縮小投影露光の縮小率は
１／４である。そして、図２は、本発明での不要パター
ンの消去方法を示すための工程順の断面図である。

【００２５】図１（ａ）に示すように、遮光膜の形成さ
れたフォトマスク１には、コンタクトホール用の主パタ
ーン２が形成されている。ここで、主パターン２の寸法
は０．８μｍである。そして、主パターン２の周囲に補
助パターン３が形成されている。ここで、補助パターン
３の寸法は種々に変えてある。ここで、明確にするため
に補助パターン３には斜線が施されている。上記主パタ
ーン２および補助パターン３は上記遮光膜の除去された
透明部で構成される。

【００２６】上記１／４のＫｒＦエキシマレーザ縮小投
影露光で、図１（ｂ）に示すような光強度分布が形成さ
れる。ここで、この光強度分布は、補助パターンの寸法
をパラメータとして示されている。図１（ｂ）に示すよ
うに、ポジ形化学増幅フォトレジストの感光のしきい値
の相対光強度を０．１６とすると、縮小投影後の主パタ
ーンの寸法すなわちフォトレジストの転写される転写主
パターンの寸法は０．２μｍとなる。

【００２７】これに対して、補助パターンの寸法がフォ
トマスク上で０．４μｍ、０．５６μｍ、０．７２μｍ
と増大すると、フォトマスク透過の相対光強度が大きく
なる。図１（ｂ）では、補助パターンの寸法は１／４の
値が示されている。すなわち、それぞれ０．１μｍ、
０．１４μｍ、０．１８μｍである。そして、ポジ形化
学増幅フォトレジストの感光のしきい値の相対光強度を
０．１６とすると、フォトマスク上の補助パターン寸法
が０．７２μｍの場合、縮小投影後の補助パターンの寸
法すなわちフォトレジストの転写される転写補助パター
ンが形成されるようになる。すなわち、上述した不要パ
ターンが形成される。ここで、転写補助パターンの寸法
は０．１μｍ程度になる。これに対して、フォトマスク
上の補助パターン寸法が０．４μｍ、０．５６μｍの場
合、相対光強度が感光のしきい値以下となり不要パター
ンは形成されない。

【００２８】図２（ａ）に示すように、被加工材４上に
ポジ形化学増幅タイプで膜厚０．７μｍ程度のフォトレ
ジスト５を形成し、上記フォトマスク１を用いたＫｒＦ
エキシマレーザ縮小投影露光および現像でパターン転写
を行う。ここで、縮小投影露光後は、フォトレジスト５
に１１０℃程度の熱処理を加え、アルカリ現像液で現像
する。そして、純水で洗浄し１１０℃程度の熱処理を施
す。このようにすると、補助パターン寸法がフォトマス
ク上で０．７２μｍであると、図２（ａ）に示すよう
に、層間絶縁膜のような被加工材４上に転写主パターン
６と共に転写補助パターン７が形成される。ここで、転
写主パターン６の寸法は０．２μｍ程度であり、転写補
助パターン７の寸法は０．１μｍ程度になる。この転写
補助パターン７が上記の不要パターンである。

【００２９】次に、図２（ｂ）に示すように、全面露光
８をフォトレジスト５に照射する。ここで、全面露光８
はＤｅｅｐ ＵＶ光あるいは波長２４８ｎｍ程度のエキ
シマレーザ光である。この全面露光によりフォトレジス
ト５表面に酸が発生する。

【００３０】次に、図２（ｃ）に示すように、全面に架
橋材入り樹脂９を塗布形成する。この架橋材入り樹脂９
は上記酸により架橋反応する有機ポリマーであり、その
膜厚は０．５μｍ程度である。そして、１１０℃程度の
熱処理を６０秒間施す。この熱処理で図２（ｄ）に示す
ように反応層１０が形成される。この反応層１０は上述
したようにフォトレジスト５の全面露光で発生した酸で
架橋反応した有機ポリマーの反応層である。この反応層
の膜厚は、上記熱処理工程での架橋材入り樹脂９中の酸
の拡散幅で決定される。上記１１０℃の温度で６０秒間
の熱処理では、反応層１０の膜厚は０．０５μｍ程度に
なる。

【００３１】次に、上記架橋入り樹脂９を現像すると、
上記酸による架橋反応の生じていないところが現像除去
される。そして、純水での洗浄と１００℃程度の熱処理
を施す。このようにして、図２（ｄ）に示すように、不
要パターンである転写補助パターン７は反応層１０で充
填され消滅する。ここで、転写主パターン６の寸法は反
応層１０の膜厚分だけ縮小する。この場合には、転写主
パターン６の寸法は０．１μｍ程度になる。このように
最終的には、コンタクトホール用のパターンは、フォト
レジスト５に形成した転写主パターン６より小さく被加
工材４上に形成されることになる。

【００３２】以上に説明したように、本発明の顕著な効
果は、補助パターン寸法を増大させることができる点に
ある。そこで、図３に基づいて、この顕著な効果から派
生する具体的効果について説明する。

【００３３】図３は、上記ＫｒＦエキシマレーザ露光の
輪帯照明での補助パターンの寸法と主パターン形成の焦
点深度との関係を示す。ここで、これらの寸法は、上述
したフォトマスク上の１／４に縮小した値となってい
る。図３に示すように、縮小後の補助パターン寸法が大
きくなると、この焦点深度は急激に増大する。そして、
縮小後の補助パターン寸法が０．１８μｍでは、焦点深
度の値は１μｍ程度になる。縮小後の補助パターン寸法
が０．１８μｍでは上述したように不要パターンが形成
されるが、本発明の方法でこの不要パターンは消去され
る。

【００３４】本発明の適用がなければ、使用できる縮小
後の補助パターン寸法は０．１４μｍであり、この場合
の焦点深度は０．８μｍとなる。このように本発明によ
り、フォトリソグラフィの露光工程でその焦点深度を大
幅に増大することが可能になる。なお、補助パターンの
無い場合の焦点深度は０．６μｍである。この焦点深度
の向上により、半導体装置を形成する場合に半導体基板
上で凹凸があっても微細なパターン転写は容易となる。

【００３５】また、補助パターン寸法が増加すると近接
効果補正の効果は増大し、主パターンの微細制御が容易
になる。また、補助パターン寸法が増加すれば、フォト
マスクの作製および検査が容易になる。通常、補助パタ
ーン寸法は回路形成用の主パターン寸法の設計基準より
小さくなるからである。

【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態を図４乃
至図６に基づいて説明する。図４はハーフトーン位相シ
フトマスクの平面図である。この場合も、１／４の縮小
投影露光で用いる孤立パターンであるコンタクトホール
用パターンを有するものである。そして、図５と図６
は、本発明を説明するための工程順の平面図と断面図で
ある。

【００３７】図４に示すように、フォトマスク１１に
１．７６μｍのピッチでホールパターン１２が形成され
ている。このホールパターン１２の寸法は０．９６μｍ
である。ここで、ホールパターン１２には２０％のマス
クバイアスがかけられている。そして、ＫｒＦエキシマ
レーザ光による１／４の縮小投影露光によるパターン転
写で０．２μｍの転写ホールパターンが形成できるよう
になっている。なお、このフォトマスク１１にはホール
パターン１２以外に半透明膜が形成され、露光光の透過
率は６％程度である。そして、ホールパターン１２を透
過する露光光と半透明膜の透過光との位相差は１８０度
である。

【００３８】図５に示すように、第１の実施の形態で説
明したのと同様に、被加工材１３上にフォトレジスト１
４を形成し、上記フォトマスク１１を用いたＫｒＦエキ
シマレーザ縮小投影露光および現像でパターン転写を行
う。この場合には、図５（ａ）に示すように、フォトレ
ジスト１４に転写ホールパターン１５と共にサイドロー
ブ像１６が形成される。このサイドローブ像１６は、ハ
ーフトーン位相シフトマスクを通った透過光が干渉し、
ホールパターンに対応する以外の領域に光強度のサブピ
ークが発生することに起因している。このサイドローブ
像１６が不要パターンとなる。

【００３９】図５（ａ）に示すＡ−Ｂで切断してみる
と、図５（ｂ）に示すようになる。このように、被加工
材１３上のフォトレジスト１４に開口寸法が０．２μｍ
の転写ホールパターン１５が形成される。同様に図５
（ａ）に示すＣ−Ｄで切断してみると、図５（ｃ）に示
すようになる。すなわち、フォトレジスト１４にサイド
ローブ像１６が形成される。

【００４０】次に、フォトレジスト１４の軟化開始温度
より高い温度で熱処理（熱フロー）を施す。この熱フロ
ーによりフォトレジスト１４が変形する。ここで、熱フ
ローの温度はフォトレジスト１４に依存するが、通常１
３０℃程度に設定される。この熱フローで、図６（ａ）
に示すように、フォトレジスト１４に形成されていたサ
イドローブ像１６はフォトレジストの熱流動で消滅す
る。しかし、この場合にはこの熱流動で、転写ホールパ
ターン１５が縮小し、開口寸法の縮小した転写ホールパ
ターン１５ａが形成される。

【００４１】図６（ａ）に示すＥ−Ｆで切断してみる
と、図６（ｂ）に示すように、被加工材１３上のフォト
レジスト１４に開口寸法が０．１５μｍの転写ホールパ
ターン１５ａが形成されている。同様に図５（ａ）に示
すＧ−Ｈで切断してみると、図６（ｃ）に示すように、
フォトレジスト１４に形成されていたサイドローブ像１
６は消滅している。

【００４２】この第２の実施の形態の特徴は、不要パタ
ーンを消去するためにパターン転写したフォトレジスト
１４に熱フローを加える点にある。そこで、フォトレジ
スト１４を２層の感光性樹脂で形成すると効果的となる
ことに触れておく。例えば、第１の樹脂である第１のフ
ォトレジスト上に第２の樹脂である第２のフォトレジス
トを積層して形成する。ここで、第１のフォトレジスト
の膜厚を０．５μｍ程度にし、第２のフォトレジストの
膜厚を０．２μｍ程度とする。そして、第２のフォトレ
ジストの軟化開始温度が第１のフォトレジストの軟化開
始温度より低くなるようにする。例えば、第１のフォト
レジストを第１の実施の形態で説明したような化学増幅
タイプの感光性樹脂とし、第２のフォトレジストをＰＭ
ＭＡのような低分子の有機ポリマーとする。

【００４３】このように２層のフォトレジストを用いる
場合には、熱フロー温度を第２のフォトレジストが軟化
する温度にすることで、上記不要パターンを消去するこ
とができる。そして、第１のフォトレジストの熱流動は
ないために、転写ホールパターンの開口寸法が縮小する
ことはなくなる。

【００４４】このような第２の実施の形態では、第１の
実施の形態の場合より工程が簡便になる。また、第１の
実施の形態で説明したのと同様の効果が生じる。

【００４５】以上の実施の形態では、ＫｒＦエキシマレ
ーザ露光の場合について説明した。本発明はこのような
露光方法に限定されるものでない。本発明は、ＥＵＶ
（超遠視外光）、Ｘ線あるいはＥＢ露光の場合でも同様
に適用できるものである。

【００４６】

【発明の効果】本発明のパターンの形成方法では、フォ
トマスクのマスクパターンを感光性樹脂膜に転写する工
程において、マスクパターンを化学増幅型の感光性樹脂
膜に転写した後、この感光性樹脂膜に酸を発生させる工
程と、上記感光性樹脂膜の全面に架橋材入り樹脂膜を形
成する工程と、上記感光性樹脂膜および架橋材入り樹脂
膜に熱処理を施し、感光性樹脂膜に発生した酸を架橋材
入り樹脂膜に拡散させ、上記感光性樹脂と架橋材入り樹
脂膜との界面領域の架橋材入り樹脂膜を架橋反応させ反
応層を形成する工程と、この反応層を残して上記架橋材
入り樹脂膜を除去する工程とを有している。そして、上
記感光性樹脂に転写したパターンのうち不要となる転写
パターンをこの反応層で消去す消去する。

【００４７】あるいは、フォトマスクのマスクパターン
を感光性樹脂膜に転写する工程において、上記マスクパ
ターンを感光性樹脂膜に転写した後、この感光性樹脂膜
の熱軟化温度以上の温度で熱処理し、感光性樹脂に転写
したパターンのうち不要となる転写パターンを消去す
る。ここで、上記不要となる転写パターンは微細パター
ン形成のための補助パターンあるいは位相シフターから
生じるサイドローブ像等である。

【００４８】このような方法により補助パターン寸法を
増大させることが可能になり、フォトリソグラフィの露
光工程でその焦点深度を大幅に増大することが可能にな
る。この焦点深度の向上により、半導体装置を形成する
場合に半導体基板上で凹凸があっても微細なパターン転
写は容易となる。

【００４９】また、補助パターン寸法が増加すると近接
効果補正の効果は増大し、主パターンの微細制御が容易
になる。また、補助パターン寸法が増加すれば、フォト
マスクの作製および検査が容易になる。

【００５０】このように不要パターンの消去が簡便にな
り、パターン転写においてその焦点深度を拡大させると
共に微細パターンの形成を容易にする。そして、半導体
装置の微細化および高性能化が促進されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するためのフ
ォトマスクと露光時の光強度分布である。

【図２】本発明の第１の実施の形態を説明するためのパ
ターンの形成工程順の断面図である。

【図３】上記実施の形態での効果を説明するためのグラ
フである。

【図４】本発明の第２の実施の形態を説明するためのフ
ォトマスクの平面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を説明するための露
光現像後のフォトレジストの平面図と断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態を説明するためのレ
ジストフロー後の断面図である。

【図７】従来の技術を説明するためのフォトマスクの平
面図である。

【図８】従来の技術を説明するためのパターンの形成工
程順の断面図である。

【符号の説明】

１，１１ フォトマスク ２ 主パターン ３ 補助パターン ４，１３ 被加工材 ５，１４ フォトレジスト ６ 転写主パターン ７ 転写補助パターン ８ 全面露光 ９ 架橋材入り樹脂 １０ 反応層 １２ ホールパターン １５，１５ａ 転写ホールパターン １６ サイドローブ像

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−73927（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−119443（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−274854（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−95963（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−143047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/40 G03F 7/004 G03F 7/26 H01L 21/027

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補助パターンを有するフォトマスクを用
   いて感光性樹脂膜に所望のパターンを転写する工程にお
   いて、前記所望のパターンと同時に前記補助パターンを
   化学増幅型の感光性樹脂膜に転写した後、前記感光性樹
   脂膜に酸を発生させる工程と、前記感光性樹脂膜を被覆
   するように架橋材入り樹脂膜を形成する工程と、前記感
   光性樹脂膜および架橋材入り樹脂膜に熱処理を施し、前
   記感光性樹脂膜に発生した酸を前記架橋材入り樹脂膜に
   拡散させ、前記感光性樹脂と架橋材入り樹脂膜との界面
   領域の前記架橋材入り樹脂膜を架橋反応させ反応層を形
   成する工程と、前記反応層を残して前記架橋材入り樹脂
   膜を現像して除去する工程とを有し、前記感光性樹脂に
   転写したパターンのうち前記補助パターンが転写したパ
   ターンを前記反応層で充填し消去することを特徴とする
   パターンの形成方法。
2. 【請求項２】 位相シフターを有するフォトマスクを用
   いて感光性樹脂膜に所望のパターンを転写する工程にお
   いて、前記所望のパターンと同時に前記シフターからの
   サイドローブ像を化学増幅型の感光性樹脂膜に転写した
   後、前記感光性樹脂膜に酸を発生させる工程と、前記感
   光性樹脂膜を被覆するように架橋材入り樹脂膜を形成す
   る工程と、前記感光性樹脂膜および架橋材入り樹脂膜に
   熱処理を施し、前記感光性樹脂膜に発生した酸を前記架
   橋材入り樹脂膜に拡散させ、前記感光性樹脂と架橋材入
   り樹脂膜との界面領域の前記架橋材入り樹脂膜を架橋反
   応させ反応層を形成する工程と、前記反応層を残して前
   記架橋材入り樹脂膜を現像して除去する工程とを有し、
   前記感光性樹脂に転写したパターンのうち前記感光性樹
   脂に転写したサイドローブ像を前記反応層で充填し消去
   することを特徴とするパターンの形成方法。
3. 【請求項３】 前記化学増幅型の感光性樹脂膜表面を光
   照射し前記感光性樹脂膜に酸を発生させることを特徴と
   する請求項１または請求項２記載のパターンの形成方
   法。
4. 【請求項４】 前記熱処理の温度が前記感光性樹脂膜の
   熱軟化温度より低いことを特徴とする請求項１、請求項
   ２または請求項３記載のパターンの形成方法。
5. 【請求項５】 孤立パターンとその端部の補助パターン
   が形成されたフォトマスク上のパターンを感光性樹脂膜
   に転写する工程において、第１のフォトレジスト上に第
   ２のフォトレジストを積層して前記感光性樹脂膜を形成
   し、前記第２のフォトレジストの熱軟化温度を前記第１
   のフォトレジストの熱軟化温度よりも低く設定し、前記
   パターンを前記感光性樹脂膜に転写した後、前記第２の
   フォトレジストの熱軟化温度以上であり前記第１のフォ
   トレジストの熱軟化温度より低い温度で前記感光性樹脂
   膜を熱処理し、前記感光性樹脂に転写したパターンのう
   ち前記補助パターンが転写したパターンを消去すること
   を特徴とするパターンの形成方法。
6. 【請求項６】 パターンが位相シフターで形成されてい
   るフォトマスク上のパターンを感光性樹脂膜に転写する
   工程において、第１のフォトレジスト上に第２のフォト
   レジストを積層して前記感光性樹脂膜を形成し、前記第
   ２のフォトレジストの熱軟化温度を前記第１のフォトレ
   ジストの熱軟化温度よりも低く設定し、前記パターンを
   前記感光性樹脂膜に転写した後、前記第２のフォトレジ
   ストの熱軟化温度以上であり前記第１のフォトレジスト
   の熱軟化温度より低い温度で前記感光性樹脂膜を熱処理
   し、前記感光性樹脂膜に転写したパターンのうちサイド
   ローブ像を消去することを特徴とするパターンの形成方
   法。
7. 【請求項７】 前記フォトマスク上のパターンが半導体
   装置に形成されるコンタクトホール用のパターンを含む
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のうち１つの請
   求項に記載のパターンの形成方法。