(57)【要約】【課題】レジストパターンの形成において、フォトマスクが抜きパターンの場合と残しパターンの場合に同一種類のフォトレジストを使い、かつ両方のパターンで矩形形状が得られるようにすることで、マスク毎に異なったレジストを開発する必要性を無くすことを目的とする。【解決手段】開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光装置１２０と、上記開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置１２０により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成部１１０と、上記露光装置１２０により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成部１３０とを備えたことを特徴とする。【選択図】        図１
2004296840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光工程と、
上記露光工程で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光工程により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
上記露光工程により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化し、
上記層形成工程は、上記開口部の割合が５０％以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が５０％より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成することを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
開口部を有し、上記開口部により所定のパターンが形成させたフォトマスクを用いて、上記層形成工程により形成されたフォトレジスト層の所定の領域に所定のパターンを露光する露光工程と、
上記露光工程により所定のパターンが露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備え、
上記層形成工程は、上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光する場合と、上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光する場合とで、上記フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項４】
上記レジストパターン形成方法は、あらかじめシミュレーションにより求めた露光時のフォトレジストからの光反射率に対するフォトレジストの膜厚依存性に基づいて、上記光反射率が極大となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光し、上記光反射率が極小となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光することを特徴とする請求項３記載のレジストパターン形成方法。
【請求項５】
上記フォトレジスト層の膜厚は、３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のレジストパターン形成方法。
【請求項６】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてＫｒＦレーザー光を用いることを特徴とする請求項１〜５までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
【請求項７】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてＡｒＦレーザー光を用いることを特徴とする請求項１〜５までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
【請求項８】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線として波長が１６０ｎｍより短い光を用いることを特徴とする請求項１〜５までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
【請求項９】
前記エネルギー線としてＦ２レーザー光を用いることを特徴とする請求項８記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１０】
前記エネルギー線として波長が１２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を用いることを特徴とする請求項８記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１１】
開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光部と、
上記露光部で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光部により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成部と、
上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成部と
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成システム。
【請求項１２】
開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成装置において、
上記露光装置で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成することを特徴とする層形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジストパターン形成システム或いは層形成装置、上記システム或いは装置における方法に関する。特に、半導体の微細加工における、レジストパターン形成方法にかかわる分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の微細加工のための、フォトレジストと光とを用いた微細パターン形成においては、フォトマスク上のパターンを露光、現像してレジストに転写する。その際、フォトマスクの開口部（露光時に露光光が透過する部分）が多い（５０％以上）、いわゆる（レジストがポジ型の場合での）残しパターンと、フォトマスクでの開口部が少ない（５０％以下）、いわゆる（レジストがポジ型の場合での）抜きパターンとにおいて、現像後のレジストパターン形状が異なることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ポジ型レジストの場合を考えると、残しパターンの場合、フォトマスクの開口部が大きいためマスクパターン周囲での開口部よりの回りこみ光が発生し、コントラストが抜きパターンより低くなる。そのため、残しパターンではレジストパターンを形成した際、レジスト頭部の膜厚が減少し、パターン頭部が丸くなってしまうといった問題があった。そのため従来は、抜きパターンと残しパターンにおいて、それぞれのマスクに適した別々のレジストを開発していた。そのため開発費用、時間が増大し、レジストの種類の増加でコストも増加していた。なお、ネガ型レジストの場合は、ポジ型レジストの場合とは逆となり、開口部の割合が大きいフォトマスクを用いて露光した場合に、上記コントラストの低下の効果で、パターン頭部が張ってＴ−ｔｏｐ形状になるといった問題があった。
【０００４】
さて、最近半導体の微細化が進んでおり、それに伴い露光時の光の波長は年々短くなっている。露光波長の例としては、２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー光）、１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー光）、１５７ｎｍ（Ｆ２レーザー光）、１３ｎｍ（ＥＵＶ光）などが挙げられる。また加工寸法が微細化し、露光波長が短くなるに従ってレジスト膜厚も薄くなっており、レジスト膜厚はＡｒＦ露光の場合で典型的には３００ｎｍ以下、Ｆ２  露光の場合には２００ｎｍ以下になっている。このような微細化、レジスト薄膜化に伴って、上記抜きパターンと残しパターンとでのコントラストの違いの影響は増大しており、そのためマスクに応じてレジストを開発するときの費用負担が年々重くなり、開発期間も長くなっている。抜きパターンと残しパターンとで同じレジストを使用することができれば、レジスト開発費用は減少し、開発期間は短縮され、レジストの種類も削減できるため、デバイス開発コストの削減、開発期間の短縮にとって大きなメリットがある。
【０００５】
本発明は、レジストパターンの形成において、フォトマスクが抜きパターンの場合と残しパターンの場合に同一種類のフォトレジストを使い、かつ両方のパターンで矩形形状が得られるようにすることで、マスク毎に異なったレジストを開発する必要性を無くすことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光工程と、
上記露光工程で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光工程により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
上記露光工程により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化し、
上記層形成工程は、上記開口部の割合が５０％以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が５０％より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成することを特徴とする。
【０００８】
この発明係るレジストパターン形成方法は、基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
開口部を有し、上記開口部により所定のパターンが形成させたフォトマスクを用いて、上記層形成工程により形成されたフォトレジスト層の所定の領域に所定のパターンを露光する露光工程と、
上記露光工程により所定のパターンが露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備え、
上記層形成工程は、上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光する場合と、上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光する場合とで、上記フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とする。
【０００９】
上記レジストパターン形成方法は、あらかじめシミュレーションにより求めた露光時のフォトレジストからの光反射率に対するフォトレジストの膜厚依存性に基づいて、上記光反射率が極大となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光し、上記光反射率が極小となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光することを特徴とする。
【００１０】
上記フォトレジスト層の膜厚は、３００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてＫｒＦレーザー光を用いることを特徴とする。
【００１２】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてＡｒＦレーザー光を用いることを特徴とする。
【００１３】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線として波長が１６０ｎｍより短い光を用いることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、前記エネルギー線としてＦ２レーザー光を用いることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、前記エネルギー線として波長が１２ｎｍ以上１５ｎｍ以下の光を用いることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係るレジストパターン形成システムは、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光部と、
上記露光部で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光部により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成部と、
上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成部と
を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明に係る層形成装置は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成装置において、
上記露光装置で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施の形態に制限されるものではない。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるシステムの構成を示す図である。
図１において、レジストパターン形成システム１００は、層形成部１１０（層形成装置の一例である）、露光装置１２０（露光部の一例である）、レジストパターン形成部１３０を備えている。層形成部１１０は、塗布装置１１１、熱処理装置１１２を有している。レジストパターン形成部１３０は、熱処理装置１３１、現像処理装置１３２を有している。ここで、図１では、熱処理装置１１２と熱処理装置１３１とが別の装置として構成されているが１つの装置で共用しても構わない。
【００２０】
図２は、実施の形態１におけるレジストパターン形成方法のフローチャートを示す図である。
Ｓ（ステップ）２０１として、層形成部１１０は、Ｓ２０２で露光装置１２０より露光されるためのフォトレジスト層を形成する。ここで、層形成部１１０は、フォトレジスト層を形成する際、上記露光装置１２０で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置１２０により露光されるためのフォトレジスト層を形成する。後述するように、上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化する。よって、層形成部１１０は、上記開口部の割合が５０％以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が５０％より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成する。
【００２１】
Ｓ２０２として、露光装置１２０は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する。
【００２２】
Ｓ２０３として、レジストパターン形成部１３０は、上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成する。
【００２３】
【実施例】
まず、レジストパターンを露光、現像することでフォトマスクパターンをレジストに転写しようとする場合、まず被加工膜上に反射防止膜を形成し、その上にフォトレジストを形成する。
図３は、レジストからの露光光の反射率とレジスト膜厚との関係を示す図である。
フォトレジストの適切な膜厚を決定するため、まず、シミュレーションによって、レジスト表面からの光の反射率のレジスト膜厚依存性を計算した。露光波長を１５７ｎｍ、露光ＮＡを０．８５とした場合の計算結果が図３に示されている。反射率はレジスト膜厚によって周期的に変化することが分かる。反射率が極大になる部分と極小になる部分とのレジスト膜厚の差は、露光波長の４分の１を露光波長でのレジストの屈折率で割った値となる。すなわち今の場合は１５７ｎｍを４で割り、レジストの屈折率１．６８で割った値、すなわち２３ｎｍになる。
【００２４】
図４は、光学象から計算した、レジスト膜厚が１２２ｎｍの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
図５は、光学象から計算した、レジスト膜厚が９９ｎｍの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
図４には、反射率が極大になる付近（レジスト膜厚１２２ｎｍ）において、光強度の分布から計算したレジスト断面形状が示されている。図５には、反射率が極小になる付近（レジスト膜厚９９ｎｍ）において、光強度の分布から計算したレジスト断面形状が示されている。計算したのは、上記露光波長、ＮＡにおいて、ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇタイプの位相シフトマスクを用い、９０ｎｍ  １：１
ラインアンドスペースパターンを形成した場合である。図４と図５とにおいて、図の内側がレジストが残っている部分である。図４の膜厚１２２ｎｍの場合は、レジストパターン頭部が張ってＴ−ｔｏｐ気味になっており、逆に図５の膜厚９９ｎｍの場合は、レジストパターン頭部が多少減って、パターン頭部が丸くなっていることが分かる。
【００２５】
次に、比較対象となる実際のレジストパターンを作製する。
図６は、基板上に二酸化シリコン膜、反射防止膜、レジスト層を形成した層構造の一例を示す図である。
まずレジスト膜厚が１２２ｎｍの場合について説明する。図６にあるように、シリコン基板５１上に被加工膜として二酸化シリコン膜５２を２００ｎｍの厚さで形成し、その上に、反射防止膜５３としてブリューワサイエンス社製のＤＵＶ３０Ｊ膜を形成する。具体的には、ＤＵＶ３０Ｊの溶液をスピンコーターで回転塗布し、２０５℃で９０秒の熱処理を行うことで、膜厚８５ｎｍのＤＵＶ３０Ｊ膜を形成する。
【００２６】
次に、図６における反射防止膜５３の上に、フォトレジスト膜５４として、クラリアント社製Ｆ２用ポジ型レジストＦＸ−１０００Ｐの膜を形成する。具体的には、ＦＸ−１０００Ｐの溶液を塗布装置１１１としてスピンコーターで回転塗布し、熱処理装置１１２で１５０℃で６０秒の熱処理を行うことで、膜厚が１２２ｎｍのＦＸ−１０００Ｐ膜５４を形成する。
【００２７】
次に、露光装置１２０としてエキシテック社製製Ｆ２マイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にＦ２レーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の２５％であるような、いわゆる「抜き」となるマスクを用いて、光学系のＮＡが０．８５、イルミネータのシグマが０．７０という条件でＦ２光（波長１５７ｎｍ）を照射する。なお、露光量は、２０ｍＪ／ｃｍ２とする。
【００２８】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置１３１としてプロキシミティ式の密閉型オーブンで１３０℃、９０秒の熱処理を行う。
【００２９】
次に、現像処理装置１３２を用いて熱処理の終わったウエハーを、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を２．３８％含む水溶液に６０秒間ディップし、その後純水で６０秒間リンスを行う。
【００３０】
図７は、レジスト膜厚１２２ｎｍの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図７にあるようなレジストパターン６４が形成される。レジスト線幅は９０ｎｍである。今回のレジスト膜厚１２２ｎｍは図４で分かるように頭が張りやすい膜厚であり、またフォトマスクの開口率が低いためコントラストが高く、光学的にも頭が張りやすい。そのため、レジストパターン６４は頭が張ってＴ−ｔｏｐとなっている。なお、６１はシリコン基板、６２は二酸化シリコン膜、６３は反射防止膜である。
【００３１】
今度は、本実施の形態１におけるレジストパターン形成方法によりレジストパターンを作製する。
レジスト膜厚が１２２ｎｍで、フォトマスクとして開口部の割合が多いマスクを使った場合のレジストパターンを作製する。まず、層形成部１１０により上記の場合と同様に、図６におけるフォトレジスト膜５４として膜厚１２２ｎｍのフォトレジストＦＸ−１０００Ｐの膜を形成する。
【００３２】
次に、露光装置１２０としてのエキシテック社製製Ｆ２マイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にＦ２レーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の７５％であるような、いわゆる「残し」となるマスクを用いて、光学系のＮＡが０．８５、イルミネータのシグマが０．７０という条件でＦ２光（波長１５７ｎｍ）を照射する。なお、露光量は、１６ｍＪ／ｃｍ２とする。
【００３３】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置１３１としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで１３０℃、９０秒の熱処理を行う。
【００３４】
次に、現像処理装置１３２を用いて、熱処理の終わったウエハーを、ＴＭＡＨを２．３８％含む水溶液に６０秒間ディップし、その後純水で６０秒間リンスを行う。
【００３５】
図８は、レジスト膜厚１２２ｎｍの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図８にあるようなレジストパターン７４が形成される。レジスト線幅は９０ｎｍである。今回のレジスト膜厚１２２ｎｍは図４で分かるように頭が張りやすい膜厚のはずであるが、フォトマスクの開口率が高いためコントラストは低く、光学的には頭が丸くなりやすい。そのため、この両者の効果が打ち消しあって、レジストパターン７４は矩形となっている。なお、７１はシリコン基板、７２は二酸化シリコン膜、７３は反射防止膜である。
【００３６】
次に、レジスト膜厚が９９ｎｍの場合について説明する。まず、図６にあるように、シリコン基板５１上に被加工膜として二酸化シリコン膜５２を２００ｎｍの厚さで形成し、その上に、反射防止膜５３としてブリューワサイエンス社製のＤＵＶ３０Ｊ膜を形成する。具体的には、ＤＵＶ３０Ｊの溶液をスピンコーターで回転塗布し、２０５℃で９０秒の熱処理を行うことで、膜厚８５ｎｍのＤＵＶ３０Ｊ膜を形成する。
【００３７】
次に、反射防止膜５３の上に、フォトレジスト膜５４として、クラリアント社製Ｆ２用ポジ型レジストＦＸ−１０００Ｐの膜を形成する。具体的には、ＦＸ−１０００Ｐの溶液を塗布装置１１１としてのスピンコーターで回転塗布し、熱処理装置１１２において１５０℃で６０秒の熱処理を行うことで、レジストパターン８４としての膜厚９９ｎｍのＦＸ−１０００Ｐ膜を形成する。
【００３８】
次に、露光装置１２０としてのエキシテック社製製Ｆ２マイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にＦ２レーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の２５％であるような、いわゆる「抜き」となるマスクを用いて、光学系のＮＡが０．８５、イルミネータのシグマが０．７０という条件でＦ２光（波長１５７ｎｍ）を照射する。なお、露光量は、１８ｍＪ／ｃｍ２とする。
【００３９】
次に、露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置１３１としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで１３０℃、９０秒の熱処理を行う。
【００４０】
次に、熱処理の終わったウエハーを、現像処理装置１３２を用いてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）を２．３８％含む水溶液に６０秒間ディップし、その後純水で６０秒間リンスを行う。
【００４１】
図９は、レジスト膜厚９９ｎｍの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図９にあるようなレジストパターン８４が形成される。レジスト線幅は９０ｎｍである。今回のレジスト膜厚９９ｎｍは図５で分かるように頭が丸くなりやすいはずの膜厚であるが、フォトマスクの開口率が低いためコントラストが高く、光学的には頭が張りやすい。そのため、この両者の効果が打ち消しあって、レジストパターン８４は矩形となっている。なお、８１はシリコン基板、８２は二酸化シリコン膜、８３は反射防止膜である。
【００４２】
次に、レジスト膜厚が９９ｎｍで、フォトマスクとして開口部の割合が多いマスクを使った場合について説明する。まず、上記の場合と同様に、図６におけるフォトレジスト膜５４としての膜厚９９ｎｍのフォトレジストＦＸ−１０００Ｐの膜を形成する。
【００４３】
次に、露光装置１２０としてのエキシテック社製製Ｆ２マイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にＦ２レーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の７５％であるような、いわゆる「残し」となるマスクを用いて、光学系のＮＡが０．８５、イルミネータのシグマが０．７０という条件でＦ２光（波長１５７ｎｍ）を照射する。なお、露光量は、１４ｍＪ／ｃｍ２とする。
【００４４】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置１３１としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで１３０℃、９０秒の熱処理を行う。
【００４５】
次に、熱処理の終わったウエハーを、現像処理装置１３２を用いてＴＭＡＨを２．３８％含む水溶液に６０秒間ディップし、その後純水で６０秒間リンスを行う。
【００４６】
図１０は、レジスト膜厚９９ｎｍの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図１０にあるようなレジストパターン９４が形成される。レジスト線幅は９０ｎｍである。今回のレジスト膜厚９９ｎｍは図５で分かるように頭が丸くなりやすい膜厚であり、またフォトマスクの開口率が高いためコントラストは低く、光学的には頭が丸くなりやすい。そのため、レジストパターン９４は頭が丸くなり、頭部が膜減りしていることが分かる。なお、９１はシリコン基板、９２は二酸化シリコン膜、９３は反射防止膜である。
【００４７】
以上のことから、本実施の形態においては、開口部分の割合の小さい（開口率の低い）フォトマスクを用いて露光する場合はレジストからの光反射率の極小部分、例えばレジスト膜厚９９ｎｍを用い、開口率の高いフォトマスクを用いて露光する場合はレジストからの光反射率の極大部分、例えばレジスト膜厚１２２ｎｍを用いることで、同一種類のレジストを用いて、両方のマスクにおいてレジストパターン形状を矩形にできることが分かる。
【００４８】
図１１は、フォトマスクの開口率が高い場合（左図）と低い場合（右図）における、露光、現像後のレジストパターン形状を示す図である。
図１１において、左側の１４がレジスト膜厚１２２ｎｍの場合の、開口率の高いフォトマスクを用いて露光、現像したレジストパターン形状であり、右側の１８がレジスト膜厚９９ｎｍの場合の、開口率の低いフォトマスクを用いて露光、現像したレジストパターン形状である。なお、１１、１５はシリコン基板、１２、１６は二酸化シリコン膜、１３、１７は反射防止膜である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態１では、フォトマスクが抜きパターンの場合と残しパターンの場合とで、フォトレジストの膜厚を変化させる。具体的には、ポジ型レジストの場合で考えた場合、抜きパターンではフォトマスクの開口部の割合が小さいためコントラストが高くパターンの頭が張りやすいので、頭の張りにくい膜厚で使用する。それに対して残しパターンではコントラストが低くパターンの頭がなくなりやすいので、頭が張りやすい膜厚で使用する。フォトレジストの膜厚を変化させることで、同一種類のフォトレジストを使っても、抜きパターン、残しパターンの両方で、矩形形状のレジストパターンが得られる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態１におけるレジストパターン形成方法は、基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジストの所定の領域に選択的に光などのエネルギー線を照射して露光する工程と、前記露光後のフォトレジスト層を熱処理する工程と、前記熱処理後のレジスト層を現像処理して、前記レジスト層の露光部または未露光部を選択的に除去して微細パターンを形成する工程とを含むレジストパターン形成方法において、フォトマスクの開口部、すなわち露光時に露光光が透過する部分の割合が多いパターン、いわゆる残しパターンを露光する場合と、フォトマスクの開口部が少ないパターン、いわゆる抜きパターンを露光する場合とで、フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とする。
【００５１】
また、露光時のレジストからの光反射率のレジスト膜厚依存性をあらかじめシミュレーションにより求め、その結果反射率が極大となるレジスト膜厚で残しパターンを露光し、反射率が極小となるレジスト膜厚で抜きパターンを露光することを特徴とする。
【００５２】
また、本実施の形態におけるレジストパターン形成方法は、特に、効果が顕著に表れる前記フォトレジスト層の膜厚が３００ｎｍ以下で用いられることを特徴とする。
【００５３】
前記エネルギー線として、効果が顕著に表れるように各仕様に合わせて、ＫｒＦレーザー光、ＡｒＦレーザー光、或いは波長が１６０ｎｍより短い光（例えば、Ｆ２レーザー光、波長が１２−１５ｎｍの光）を用いることを特徴とする。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、レジストパターンの形成において、フォトマスクの開口部に関わらず同一種類のフォトレジストを使い、かつ両方のパターンで矩形形状が得られるようにすることで、マスク毎に異なったレジストを開発する必要性を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるシステムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるレジストパターン形成方法のフローチャートを示す図である。
【図３】レジストからの露光光の反射率とレジスト膜厚との関係を示す図である。
【図４】光学象から計算した、レジスト膜厚が１２２ｎｍの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
【図５】光学象から計算した、レジスト膜厚が９９ｎｍの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
【図６】基板上に二酸化シリコン膜、反射防止膜、レジスト層を形成した層構造の一例を示す図である。
【図７】レジスト膜厚１２２ｎｍの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図８】レジスト膜厚１２２ｎｍの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図９】レジスト膜厚９９ｎｍの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図１０】レジスト膜厚９９ｎｍの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図１１】フォトマスクの開口率が高い場合（左図）と低い場合（右図）における、露光、現像後のレジストパターン形状を示す図である。
【符号の説明】
１１  シリコン基板、１２  二酸化シリコン膜、１３  反射防止膜、１４  レジストパターン、１５  シリコン基板、１６  二酸化シリコン膜、１７  反射防止膜、１８  レジストパターン、５１  シリコン基板、５２  二酸化シリコン膜、５３  反射防止膜、５４  フォトレジスト膜、６１  シリコン基板、６２  二酸化シリコン膜、６３  反射防止膜、６４  レジストパターン、７１  シリコン基板、７２  二酸化シリコン膜、７３  反射防止膜、７４  レジストパターン、８１  シリコン基板、８２  二酸化シリコン膜、８３  反射防止膜、８４  レジストパターン、９１  シリコン基板、９２  二酸化シリコン膜、９３  反射防止膜、９４  レジストパターン、１００  レジストパターン形成システム、１１０層形成部、１１１  塗布装置、１１２  熱処理装置、１２０  露光装置、１３０  レジストパターン形成部、１３１  熱処理装置、１３２  現像処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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