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JP3385325B2 - 格子パターンの露光方法および露光装置 - Google Patents

格子パターンの露光方法および露光装置

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JP3385325B2
JP3385325B2 JP31769898A JP31769898A JP3385325B2 JP 3385325 B2 JP3385325 B2 JP 3385325B2 JP 31769898 A JP31769898 A JP 31769898A JP 31769898 A JP31769898 A JP 31769898A JP 3385325 B2 JP3385325 B2 JP 3385325B2
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line
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    • 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
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • G03F7/203—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure comprising an imagewise exposure to electromagnetic radiation or corpuscular radiation
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトレジストの露
光方法に関し、特に光学露光装置を用いてフォトレジス
トに格子パターンを露光する露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造過程の中に大きく分け
て成膜、エッチング、リソグラフィーがある。この内、
リソグラフィーは、基板にフォトレジストと呼ばれる有
機膜を形成し、通常、ステッパーと呼ばれる露光装置に
より、遮光物質でパターンを形成した露光マスクを通し
て光やＸ線を照射し、照射した部分のみ、あるいは逆に
照射されなかった部分のみ有機膜を現像液で取り除き、
基板上に露光マスクと同じパターンあるいはその縮小パ
ターンを形成する技術である。この他、電子線を一筆書
きの要領で基板上の有機膜に照射し、その後現像してパ
ターンを形成する方法もある。ここでは光やＸ線の照射
と電子線の照射を含めて「露光」と呼ぶ。
【０００３】このようなリソグラフィーの技術を用い
て、基板上に円や四角などの微細なパターンを格子状に
規則的に並べた格子パターンを形成したい場合がある。
特に微細な格子パターンを要する光学素子として２次元
周期構造フォトニック結晶があるが、これはサブミクロ
ンの円や四角の誘電体柱を図１０のような正方格子１や
図１１のような六方格子２、あるいは図１２のような蜂
の巣状格子３の構造のもので、その作製にはこれらの格
子状のフォトレジストパターンを必要とする。
【０００４】この種の微細な格子パターンの露光方法で
は、できるだけ微細なフォトレジストパターンを寸法精
度良く形成することが重要な要素の一つとなっている。
【０００５】フォトレジストの格子パターンを形成する
方法として半導体装置の製造分野で最もよく用いられる
ｇ線（波長４８６ｎｍ）やｉ線（波長３５６ｎｍ）を利
用する光学露光装置（ここでは「ステッパー」と同意）
を用いる場合は、単純に所望の格子パターンあるいはそ
の拡大パターンを有する露光マスクを通して露光し、直
接フォトレジストをパターニングする。これらの光学露
光装置を用いる場合、パターンニングできるフォトレジ
スト格子パターンの格子点最小寸法は、「抜き」（現像
後フォトレジストが除去されるとういう意）または「残
し」（現像後フォトレジストが残るという意）のどちら
であっても、用いられる光の波長によって制限される。
用いられる光の波長が短い程、微細な格子パターンを形
成でき、ｇ線よりもｉ線を用いる方が微細な格子パター
ンの形成が可能である。ｉ線ステッパーで更に微細な格
子パターンを形成したい場合は位相シフトマスクを用い
るなどの超解像技術を併用することができる。光学露光
方式で更に微細な格子パターンを形成したい場合は、露
光波長が更に短い波長２４９ｎｍのＫｒＦエキシマレー
ザー露光機が用いられることもある。
【０００６】しかしながら、ｇ線、ｉ線およびＫｒＦエ
キシマレーザーを用いるこれらの光学露光法で露光マス
ク上の格子パターンを単純に転写する方法では、形成で
きる格子点の最小サイズに限界があり、先に述べたフォ
トニック結晶用の微細な格子パターンを形成するには不
十分である。抜きおよび残しのパターン共に、実際に形
成できる格子点の最小寸法はｇ線で０．７ミクロン程
度、ｉ線で０．５ミクロン程度、ＫｒＦエキシマレーザ
ーで０．４５ミクロン程度である。ｉ線と位相シフトマ
スクを併用すると、ＫｒＦエキシマレーザーと同じ０．
４５ミクロン程度の格子点パターンとなる。ＫｒＦエキ
シマレーザー用の位相シフトマスクは技術的困難が多く
現時点で実用化されていない。これら従来技術により解
像できる最小寸法に対して例えば、図１１のような六方
格子を形成する円柱形格子点のフォトニック結晶の場
合、円柱の直径は０．２５ミクロンから０．４ミクロン
程度と光学露光できる最小寸法よりも小さい。
【０００７】そこで、例えば「電子情報通信学会誌 Ｖ
ｏｌ．７７ Ｎｏ.１１ｐｐ１０９２−１１０８ １９
９４年１１月」の特集記事「リソグラフィー」にまとめ
られているように、Ｘ線を用いたＸ線露光や電子線を用
いた電子線露光が用いることが開示されている。Ｘ線露
光や電子線露光では露光に用いるＸ線の波長（１ｎｍ程
度）や加速電子線のド・ブロイ波長が、光露光で用いら
れるｇ線やｉ線やＫｒＦエキシマレーザーの波長に比べ
て十分小さいので、Ｘ線露光の場合で最小０．１ミクロ
ン径の円からなるフォトレジスト格子パターンまで、ま
た、電子線露光の場合は０．１ミクロン以下の径の円か
らなるフォトレジスト格子パターンをも形成でき、２次
元周期構造フォトニック結晶用微細格子フォトレジスト
パターン形成において一応の効果を奏している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の格子パ
ターンの露光方法のうち、Ｘ線露光は、露光に用いるＸ
線マスクの作製が困難であるという問題を新たにもたら
している。Ｘ線マスクは厚さ２ミクロン程度のＳｉなど
でできた薄膜上に厚さ１ミクロン程度のＡｕなどの重金
属でパターンを形成したものである。その薄さのために
パターンの歪みを制御するのが困難であり、Ｘ線マスク
の作製を技術的に困難なものにしている。自ずとＸ線マ
スクの作製費用は光学露光マスクに比べて桁違いに高額
である。また、強力なＸ線源としてシンクロトロン放射
光源（ＳＯＲ）が使われるが、それ自体、極めて大規模
で高価な光源であるため、Ｘ線露光システムは光学露光
装置（ステッパー）に比べて入手、設置が格段に困難で
ある。従って、Ｘ線露光技術を用いて微細な格子パター
ンを露光するだけで製造コストが大幅に上昇してしまう
という問題を発生する。
【０００９】他方、電子線露光は、Ｘ線露光のようなマ
スク作製や設備の入手といった点に問題は生じないもの
の、大面積の露光ができないという問題を新たにもたら
している。電子線を用いて一回の電子線走査で露光でき
る面積はせいぜい数百ミクロン角程度である。それ以上
の面積を露光したい場合は、露光したい面積を数百ミク
ロン角以下の面積に小分けにし、一回の小面積露光が終
わる毎に基板を載せたステージを動かして次の領域の露
光をするといった手順を繰り返し、露光領域を繋ぎ合わ
せなければならない。繋ぎ合わされた境界では、ステー
ジの移動精度の誤差やパターン自体の歪みのために一般
にパターンが不連続になる。このことは、規則正しい格
子点の配置が重要な格子パターンの形成には致命的であ
る。従って、格子パターンの露光を行う場合には数百ミ
クロン角以下のパターンしか形成できない。光学露光な
らば格子パターンでも十数ミリ角以上の大面積が露光で
きることに比べると、僅か１／１０００から１／１００
程度の面積の格子パターンしか露光できないことにな
る。
【００１０】また、電子線露光は、電子線で一筆書きの
ようにしてパターンを書いていくので、露光に要する時
間が全面一括で露光する光学露光に比べて格段に長いと
いう欠点がある。これは微細格子パターンを有する素子
の製造スループットを極端に低下させ、素子の製造に要
する期間（ＴＡＴ：Ｔｕｒｎ Ａｒｏｕｎｄ Ｔｉｍ
ｅ）を増大させると共に、製造コストをも増加させる原
因となる。
【００１１】更に付け加えるならば、電子線露光用のフ
ォトレジストは光学露光用のフォトレジストに比べて一
般にドライエッチング耐性が低いという欠点を有する。
【００１２】本発明の主な目的の一つは汎用的に用いら
れる光学露光装置を用いて、従来の露光方法では達成で
きなかった微細な格子点寸法を有するフォトレジスト格
子パターンを形成する新たな方法を提供することにあ
る。
【００１３】本発明の主な他の目的は、上記の新たな方
法を用いる場合に、格子パターンを整形する方法、およ
び格子パターンに格子欠陥を意識的に導入する方法を提
供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の格子パターンの
露光方法は、光学露光装置を用い２回の多重露光によっ
て格子パターンをフォトレジストに露光する格子パター
ンの露光方法であって、異なるライン・アンド・スペー
ス・パターンをポジ型フォトレジストの現像液への溶解
に必要な臨界露光量未満で露光し、２回の重複露光部分
での露光量を臨界露光量以上とし、周期的に分断された
形状を有する前記ライン・アンド・スペース・パターン
を６０°または３０°傾けて多重露光することで蜂の巣
状格子パターンをパターニングすることを特徴とする。
【００１５】また本発明の格子パターンの露光方法は、
光学露光装置を用い２回の多重露光によって格子パター
ンをフォトレジストに露光する格子パターンの露光方法
であって、異なるライン・アンド・スペース・パターン
をネガ型フォトレジストの現像液への不溶解に必要な臨
界露光量未満で露光し、２回の重複露光部分での露光量
を臨界露光量以上とし、周期的に分断された形状を有す
る前記ライン・アンド・スペース・パターンを６０°ま
たは３０°傾けて多重露光して蜂の巣状格子パターンを
パターニングすることを特徴とする。
【００１６】さらに本発明の格子パターンの露光方法
は、光学露光装置を用い２回の多重露光によって格子パ
ターンをフォトレジストに露光する格子パターンの露光
方法であって、異なるライン・アンド・スペース・パタ
ーンをポジ型フォトレジストの現像液への溶解に必要な
臨界露光量未満で露光し、２回の重複露光部分での露光
量を臨界露光量以上とし、部分的に分断された形状を有
するライン・アンド・スペース・パターンを多重露光し
て格子欠陥を含んだ格子パターンをパターニングするこ
とを特徴とする。
【００１７】また本発明の格子パターンの露光方法は、
光学露光装置を用い２回の多重露光によって格子パター
ンをフォトレジストに露光する格子パターンの露光方法
であって、異なるライン・アンド・スペース・パターン
をネガ型フォトレジストの現像液への不溶解に必要な臨
界露光量未満で露光し、２回の重複露光部分での露光量
を臨界露光量以上とし、部分的に分断された形状を有す
るライン・アンド・スペース・パターンを多重露光して
格子欠陥を含んだ格子パターンをパターニングすること
を特徴とする。
【００１８】さらに本発明の光学露光装置を用いてフォ
トレジストに格子パターンを露光する露光方法におい
て、異なるライン・アンド・スペース・パターンの２回
の多重露光によって格子パターンをパターニングする際
に、周期的に分断された形状を有するライン・アンド・
スペース・パターンを６０°または３０°傾けて多重露
光して蜂の巣状格子パターンをパターニングすることを
特徴とする。
【００１９】また本発明の光学露光装置を用いてフォト
レジストに格子パターンを露光する露光方法において、
異なるライン・アンド・スペース・パターンの２回の多
重露光によって格子パターンをパターニングする際に、
部分的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
ース・パターンを多重露光して格子欠陥を含んだ格子パ
ターンをパターニングすることを特徴とする。
【００２０】本発明の格子パターンの露光装置は、光学
露光装置を用いてフォトレジストに格子パターンを露光
する露光装置において、異なるライン・アンド・スペー
ス・パターンの２回の多重露光によって格子パターンを
パターニングする際に、周期的に分断された形状を有す
るライン・アンド・スペース・パターンを６０°または
３０°傾けて多重露光して蜂の巣状格子パターンをパタ
ーニングすることを特徴とする。
【００２１】また本発明の格子パターンの露光装置は、
光学露光装置を用いてフォトレジストに格子パターンを
露光する露光装置において、異なるライン・アンド・ス
ペース・パターンの２回の多重露光によって格子パター
ンをパターニングする際に、部分的に分断された形状を
有するライン・アンド・スペース・パターンを多重露光
して格子欠陥を含んだ格子パターンをパターニングする
ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００２３】図１は本発明の格子パターンの露光方法の
一実施形態の手順を示し、図２は図１の格子パターンの
露光方法が適用された露光装置のステップ１における状
態を示し、図３は同じくステップ２における同露光装置
の状態を示す。
【００２４】本実施形態の格子パターン露光方法は、図
１および２に示すように、まず、等間隔の平行な線パタ
ーンから成るライン・アンド・スペース・パターン(以
下Ｌ／Ｓパターンと称する)１５を有する露光マスク１
４を用いて、基板１８上に塗布したフォトレジスト２３
に第１の露光を行う（ステップＳ１）。ここで、図２の
フォトレジスト２３にはＬ／Ｓパターン１５が縮小投影
され、露光領域１７のように転写される。次に、図１お
よび３に示すように、露光マスク１４上のＬ／Ｓパター
ン１５の線方向とゼロより大きい角度θを成すＬ／Ｓパ
ターン２０を有する露光マスク２１を用いて、フォトレ
ジスト２３の露光領域１７に重ねて第２の露光を行う
（ステップＳ２）。このように２重露光により、最終的
に露光領域２２ができる。図４はフォトレジスト２３上
の第１の露光による露光パターン７を示し、図５はフォ
トレジスト２３上の露光パターン７と同じ位置における
θ＝９０°としたときの第２の露光による露光パターン
８を示し、図６の９は露光パターン７と露光パターン８
が重ねられた露光パターンを示している。
【００２５】第１の露光における露光光６の光量をＥ
１、第２の露光における露光光１９の露光量をＥ２とす
ると、図６において第１の露光と第２の露光両方で光が
照射された部分１０と、第１の露光のみ光が照射された
部分１１と、第２の露光のみ光が照射された部分１２
と、第１の露光と第２の露光の両方で光が照射されなか
った部分１３の全露光量はそれぞれ、部分１０がＥ１＋
Ｅ２、部分１１がＥ１、部分１２がＥ２、部分１３が０
となる。さて、フォトレジストの現像液への溶解度はポ
ジ形フォトレジストの場合、露光量に対して図７に示す
ような非線型の溶解度特性を有する。今、フォトレジス
ト２３の現像液への溶解に必要な臨界露光量を図７から
Ｅ０１とすると、Ｅ１＞Ｅ０１かつＥ２＞Ｅ０１のと
き、第１の露光で光が照射された部分と第２の露光で光
が照射された部分の全ては感光に必要な臨界露光量Ｅ０
１を超える露光量を受けるので、図８（a）の斜線で示
した感光部４が現像液に溶解し、残りの非感光部５が残
った格子パターンが形成される。フォトレジスト２３が
ネガ型の場合は、図９に示すように、臨界露光量Ｅ０２
を超える露光量を照射された部分の現像液への溶解度が
急激に低下する。したがって、Ｅ１＞Ｅ０２かつＥ２＞
Ｅ０２であれば、図８（b）の斜線で示した非感光部２
４が現像液に溶解し、残りの感光部２５が残った格子パ
ターンが形成される。
【００２６】フォトレジスト２３がポジ型で、Ｅ１＋Ｅ
２＞Ｅ０１かつＥ０１＞Ｅ１かつＥ０１＞Ｅ２の関係に
ある場合には、第１の露光と第２の露光の両方で光が照
射された部分１０のみ十分な露光量を得て感光すること
になる。したがって、現像によって図６の部分１０のフ
ォトレジストが溶解して無くなり、それ以外の部分１１
と部分１２と部分１３が残った格子パターンが形成され
る。フォトレジスト２３がネガ型であれば、現像によっ
て部分１０が残り、他の部分が抜けた格子パターンが形
成される。なお、Ｅ１とＥ２の値は同じでも異なってい
てもよい。
【００２７】θ＝９０°であれば、上記の方法によって
形成されるフォトレジストパターンは正方格子で、図１
０の正方格子１と格子点の配置が同じである。言うまで
もなく角度θを９０°に限る必要は無い。例えばθ＝６
０°とし、ポジ型レジストで露光量をＥ１＋Ｅ２＞Ｅ０
１かつＥ０１＞Ｅ１かつＥ０１＞Ｅ２の条件とすると、
図１３のように、ひし形の格子点から成る六方格子（三
角格子と呼ばれることもある）ができる。第１の露光パ
ターン２６と第２の露光パターン２７が互いに６０°を
なし、両方の露光で２重露光された領域が六方格子の格
子点２８を成している。これは、図１１の六方格子２と
格子点の配置が同じである。図１２の蜂の巣状格子３格
子点のような配置に露光するには、例えば、図１４のよ
うに、第１の露光パターン２９と第２の露光パターン３
０を、ポジ型レジストの場合、Ｅ１＋Ｅ２＞Ｅ０１かつ
Ｅ０１＞Ｅ１かつＥ０１＞Ｅ２の条件で露光すれば蜂の
巣状格子パターン３１が得られる。
【００２８】露光条件をＥ１＋Ｅ２＞Ｅ０１かつＥ０１
＞Ｅ１かつＥ０１＞Ｅ２の代わりに、 Ｅ１＞Ｅ０１か
つＥ２＞Ｅ０１にしてもよいし、ポジ形フォトレジスト
の代わりにネガ形フォトレジストを用いてもよいことは
言うまでもない。後者の場合、現像液への溶解に必要な
臨界露光量はＥ０２とする。
【００２９】蜂の巣状格子３は六方格子２から格子点を
部分的に取り除いたパターンと見なすことができる。言
い換えれば、蜂の巣状格子３は六方格子２の一部分に格
子点の存在しない部分、すなわち格子欠陥が導入された
ものである。したがって、図１４に示された蜂の巣状格
子パターンの多重露光方法は格子パターンに格子欠陥を
導入する方法を与えている。すなわち、格子欠陥を形成
したい部分におけるＬ／Ｓパターンのライン（Ｌ）また
はスペース（Ｓ）を欠陥部で分断しておく。この方法を
用いれば、格子パターンの任意の部位に格子欠陥を導入
することができる。格子点一つが欠落している格子欠陥
は点欠陥といわれるが、点欠陥が連続して並んだ線欠陥
や、ある領域内の格子点が無いような格子欠陥も同様に
形成できる。図１７は正方格子中にＬ形格子欠陥３７を
導入するときに用いられる、重ねられた２つのＬ／Ｓパ
ターンの例３６を示している。なお、「ラインの分断」と
は、分断部分をスペースで埋めることを意味し、「スペ
ースの分断」とは、分断部分をラインで埋めることであ
る。
【００３０】第１の露光と第２の露光の２回に分けた２
重露光で格子パターンを形成することにより、露光マス
クのパターンを格子パターンからＬ／Ｓパターンに分解
することができるが、これによって以下のような利点が
生じる。すなわち、格子パターンを１回で直接フォトレ
ジストに転写する場合に比べて、より微細な格子パター
ンを形成することができる。同じ強度のｉ線を用いて、
図１５（a）のように、一辺０．３５ミクロンの四角が
繰り返し周期０．７ミクロンで並んでいる周期四角パタ
ーン３２を露光する場合の線Ａ−Ａ’に沿った光強度分
布と、図１５（a）のように、幅０．３５ミクロンの開
口線が繰り返し周期０．７ミクロンで並んでいるＬ／Ｓ
パターン３３の線Ｂ−Ｂ’に沿った光強度分布を同時に
図１６に示す。図１６から、周期四角パターン３２の場
合の光強度３５のピーク値が、Ｌ／Ｓパターン３３の場
合の光強度３４のピーク値に比べて１／３程度に小さい
のに、すそ引きは逆に大きいことが分かる。その結果、
周期四角パターン３２の場合は四角の開口部分と非開口
部分との光強度のコントラストが殆ど無くなり、フォト
レジストにはパターンが転写されない。それに対して、
Ｌ／Ｓパターンの場合は開口部と非開口部の光強度のコ
ントラストが大きく、フォトレジストにパターンが転写
される。この両者の違いは、転写しようとするパターン
の形状から生じる。パターンサイズが波長程度に小さく
なると、光の回折により、非開口部にも光がもれるため
に、開口部と非開口部の光強度のコントラストが小さく
なり始める。図１５（b）のＬ／Ｓパターン３３の場合
は、最小寸法が光の波長程度になっているのがｘ方向の
みでｙ方向は余裕があるが、図１５（a）の周期四角パ
ターン３２の場合は、ｘ方向とｙ方向の両方で波長程度
に小さい寸法であるため、コントラストの低下はｘ方向
とｙ方向の２重に作用する。すなわち、Ｌ／Ｓパターン
３３の場合のコントラスト低下を１／ｋ（ｋ＞１）とす
ると、周期四角パターン３２の場合のコントラスト低下
は１／（ｋ×ｋ）となる。そのため、微細な格子パター
ンを直接フォトレジストに転写しようとすると、解像で
きる最小寸法は波長の大きさよりも大きくなってしま
う。それに対して、格子パターンをＬ／Ｓパターンの多
重露光で形成すれば、波長限界、すなわちｉ線では０．
３５ミクロン程度の格子パターンを転写することがで
き、２次元周期構造フォトニック結晶作製に必要な格子
パターンを転写することが可能となる。上述のパターン
サイズとｉ線の組み合わせの場合、 ｋの値は２程度
で、１／ｋ＝０．５、また、１／（ｋ×ｋ）＝０．２５
である。 ｉ線ステッパーが利用できるということは、
電子線露光では困難な高速の大面積格子パターンの作製
が行えることを意味し、生産性が飛躍的に高まる。ま
た、電子線露光用フォトレジストよりもドライエッチン
グ耐性の優れる光学露光用フォトレジストマスクを利用
できることになる。
【００３１】波長限界以上の解像度を得るのに利用され
る位相シフトマスクをこの方法に併用すると、波長限界
を破って、さらに微細な格子パターンが形成できる。ｉ
線を用いる場合、格子点の大きさが０．２５ミクロン
角、繰り返し周期０．５ミクロン程度まで可能となり、
波長１ミクロンの光に対応したより微細な格子パターン
のフォトニック結晶が作製可能になる。また、繰り返し
周期が０．７〜０．８ミクロンの１．５５ミクロン波長
用のフォトニック結晶用のパターニングを、本発明と位
相シフトマスクの併用により作製すれば、パターニング
精度に余裕を持たせることができる。なお、位相シフト
マスクは波長限界以上の解像度を得るための超解像技術
の一つである。本発明は、輪帯照明法などの他の超解像
技術とも併用することができる。
【００３２】これまでの実施の形態では、２重露光によ
って格子パターンを形成する方法について述べたが、３
重以上の露光を行ってもよい。３重以上の露光を行う
と、格子点の形状を円形に近づけることができる。図１
８はＬ／Ｓパターンの３重露光によって六方格子パター
ンを転写する例を示す。 Ｌ／Ｓパターン３８とＬ／Ｓ
パターン３９とＬ／Ｓパターン４０を連続して露光し、
ポジ形フォトレジストを用いて３重露光された部分４１
だけ現像液に溶解する露光強度に設定すれば、格子点の
形を六角形にすることができる。フォトレジストがポジ
形であるか、ネガ形であるかの選択、および、これまで
説明したものも含めて色々な露光強度の設定条件の組み
合わせが可能で、それに応じて格子点の抜きや残しの選
択、格子点形状の選択、例えば正方形やひし形や六角形
などの選択が可能であることは言うまでもない。
【００３３】２重露光での格子点形成の利点の一つに、
２回の露光の位置合わせが多少ずれても完全な格子パタ
ーンが形成できることが挙げられる。他方、３重以上の
多重露光による格子点形成の利点は、フォトレジスト上
で多重露光された部分と、そうでない部分の積算光強度
比大きくとることが可能なことである。すなわち、格子
点部分の光強度とその周囲の光強度のコントラストを多
重露光の回数分だけ倍化することができ、より微細な格
子点パターンを解像できるという利点がある。
【００３４】現像処理は多重露光後に行うのが最も解像
度が良いが、多重露光の合間に現像処理やベーク処理を
挿入してもよい。
【００３５】本発明は上記実施態様に限定されず、本発
明の技術思想の範囲内において、適宜変更され得ること
は言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光を用い
て異なる格子パターンを多重露光することにより、多重
露光部の現像液への高い溶解特性または非露光部の現像
液への非溶解性を利用して格子パターンをフォトレジス
トにパターニングすることができるので、電子線露光法
に比べて露光が高速に行えると同時に、微細な格子点を
複数のＬ／Ｓパターンへ分解することにより、光学露光
法の解像限界に達する微細パターン解像特性が得られ
る、すなはち、従来不可能であった波長程度のパターン
サイズ、例えば、ｉ線を用いる場合は１辺０．３５ミク
ロン、または直径０．３５ミクロンの格子点を形成でき
るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の格子パターンの露光方法の手順を示す
フローチャートである。
【図２】図１の格子パターンの露光方法が適用された露
光装置のステップ１における状態を示す模式斜視図であ
る。
【図３】図２の露光装置のステップ２における状態を示
す模式斜視図である。
【図４】図２の状態で露光されたフォトレジスト２３上
の露光パターンを示す図である。
【図５】図３の状態でフォトレジスト２３上の露光パタ
ーン７と同じ位置におけるθ＝９０°としたときの露光
による露光パターンを示す図である。
【図６】図４の露光パターン７と図５の露光パターン８
が重ねられた露光パターンを示す図である。
【図７】ポジ型フォトレジストの溶解度−露光量特性を
示すグラフである。
【図８】(a)は第１の露光の露光量と第２の露光の露光
量の一状態における現像後のフォトレジスト２３を示す
図、(b)は(a)と異なる状態における現像後のフォトレジ
スト２３を示す図である。
【図９】ネガ型フォトレジストの溶解度−露光量特性を
示すグラフである。
【図１０】正方格子を示す模式図である。
【図１１】六方格子を示す模式図である。
【図１２】蜂の巣状格子を示す模式図である。
【図１３】六方格子の多重露光法を説明する模式図であ
る。
【図１４】蜂の巣状格子の露光法を説明する模式図であ
る。
【図１５】(a)は周期四角パターンの一例の模式図、(b)
はＬ／Ｓパターンの一例の模式図である。
【図１６】本発明と従来の方法の違いを説明するグラフ
である。
【図１７】正方格子中にＬ形格子欠陥を導入するときに
用いられる、重ねられた２つのＬ／Ｓパターンの例を示
す図である。
【図１８】Ｌ／Ｓパターンの３重露光によって六方格子
パターンを転写する例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 正方格子 ２ 六方格子 ３ 蜂の巣状格子 ４、２５ 感光部 ５、２４ 非感光部 ６、１９ 露光光 ７、８、９ 露光パターン １０，１１，１２，１３、４１ 部分 １４、２１ 露光マスク １５、２０、３３ Ｌ／Ｓパターン １６ 縮小光学レンズ １７、２２ 露光領域 １８ 基板 ２３ フォトレジスト ２６、２９ 第１の露光パターン ２７、３０ 第２の露光パターン ２８ 六方格子の格子点 ３１ 蜂の巣状格子の格子点 ３２ 周期四角パターン ３４ Ｌ／Ｓパタ−ン光強度 ３５ 周期四角パターン光強度 ３６ ２つのＬ／Ｓパタ−ン ３７ Ｌ形格子欠陥 ３８，３９，４０ Ｌ／Ｓパタ−ン
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/207 G03F 7/22

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光学露光装置を用い２回の多重露光によっ
    て格子パターンをフォトレジストに露光する格子パター
    ンの露光方法であって、 異なるライン・アンド・スペース・パターンをポジ型フ
    ォトレジストの現像液への溶解に必要な臨界露光量未満
    で露光し、２回の重複露光部分での露光量を臨界露光量
    以上とし、 周期的に分断された形状を有する前記ライン・アンド・
    スペース・パターンを６０°または３０°傾けて多重露
    光することで蜂の巣状格子パターンをパターニングする
    ことを特徴とする格子パターンの露光方法。
  2. 【請求項２】光学露光装置を用い２回の多重露光によっ
    て格子パターンをフォトレジストに露光する格子パター
    ンの露光方法であって、 異なるライン・アンド・スペース・パターンをネガ型フ
    ォトレジストの現像液への不溶解に必要な臨界露光量未
    満で露光し、２回の重複露光部分での露光量を臨界露光
    量以上とし、 周期的に分断された形状を有する前記ライン・アンド・
    スペース・パターンを６０°または３０°傾けて多重露
    光して蜂の巣状格子パターンをパターニングすることを
    特徴とする格子パターンの露光方法。
  3. 【請求項３】光学露光装置を用い２回の多重露光によっ
    て格子パターンをフォトレジストに露光する格子パター
    ンの露光方法であって、 異なるライン・アンド・スペース・パターンをポジ型フ
    ォトレジストの現像液への溶解に必要な臨界露光量未満
    で露光し、２回の重複露光部分での露光量を臨界露光量
    以上とし、 部分的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
    ース・パターンを多重露光して格子欠陥を含んだ格子パ
    ターンをパターニングすることを特徴とする格子パター
    ンの露光方法。
  4. 【請求項４】光学露光装置を用い２回の多重露光によっ
    て格子パターンをフォトレジストに露光する格子パター
    ンの露光方法であって、 異なるライン・アンド・スペース・パターンをネガ型フ
    ォトレジストの現像液への不溶解に必要な臨界露光量未
    満で露光し、２回の重複露光部分での露光量を臨界露光
    量以上とし、 部分的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
    ース・パターンを多重露光して格子欠陥を含んだ格子パ
    ターンをパターニングすることを特徴とする格子パター
    ンの露光方法。
  5. 【請求項５】光学露光装置を用いてフォトレジストに格
    子パターンを露光する露光方法において、 異なるライン・アンド・スペース・パターンの２回の多
    重露光によって格子パターンをパターニングする際に、
    周期的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
    ース・パターンを６０°または３０°傾けて多重露光し
    て蜂の巣状格子パターンをパターニングすることを特徴
    とする格子パターンの露光方法。
  6. 【請求項６】光学露光装置を用いてフォトレジストに格
    子パターンを露光する露光方法において、異なるライン
    ・アンド・スペース・パターンの２回の多重露光によっ
    て格子パターンをパターニングする際に、部分的に分断
    された形状を有するライン・アンド・スペース・パター
    ンを多重露光して格子欠陥を含んだ格子パターンをパタ
    ーニングすることを特徴とする格子パターンの露光方
    法。
  7. 【請求項７】光学露光装置を用いてフォトレジストに格
    子パターンを露光する露光装置において、 異なるライン・アンド・スペース・パターンの２回の多
    重露光によって格子パターンをパターニングする際に、
    周期的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
    ース・パターンを６０°または３０°傾けて多重露光し
    て蜂の巣状格子パターンをパターニングすることを特徴
    とする格子パターンの露光装置。
  8. 【請求項８】光学露光装置を用いてフォトレジストに格
    子パターンを露光する露光装置において、 異なるライン・アンド・スペース・パターンの２回の多
    重露光によって格子パターンをパターニングする際に、
    部分的に分断された形状を有するライン・アンド・スペ
    ース・パターンを多重露光して格子欠陥を含んだ格子パ
    ターンをパターニングすることを特徴とする格子パター
    ンの露光装置。
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