JPH0831726A - Method for forming photoresist pattern - Google Patents
Method for forming photoresist patternInfo
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- JPH0831726A JPH0831726A JP6165584A JP16558494A JPH0831726A JP H0831726 A JPH0831726 A JP H0831726A JP 6165584 A JP6165584 A JP 6165584A JP 16558494 A JP16558494 A JP 16558494A JP H0831726 A JPH0831726 A JP H0831726A
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- photoresist
- pattern
- forming
- photoresist pattern
- standing wave
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 定在波効果による影響を抑制し、フォトレジ
スト膜厚に変動があっても安定した寸法のフォトレジス
トパターンを形成することができるフォトレジストパタ
ーンの形成方法を提供する。
【構成】 フォトレジストパターンの形成方法におい
て、下地層上に第1のフォトレジストを形成する工程
と、第1のフォトレジストにマスクパターンを露光する
工程と、露光により第1のフォトレジスト側壁に形成さ
れた凹凸部を残して現像する工程と、凹凸部の凹部を埋
め込む工程を含むことにより、定在波効果による影響を
抑制し、安定した寸法のフォトレジストパターンを形成
することができる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a method for forming a photoresist pattern, which can suppress the influence of the standing wave effect and can form a photoresist pattern having a stable dimension even if the photoresist film thickness varies. To do. In the method of forming a photoresist pattern, a step of forming a first photoresist on an underlayer, a step of exposing a mask pattern on the first photoresist, and a step of forming a sidewall of the first photoresist by exposure. By including the step of developing with the formed uneven portion remaining and the step of filling the concave portion of the uneven portion, it is possible to suppress the influence of the standing wave effect and form a photoresist pattern of stable dimensions.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフォトレジストパターン
の形成方法に関し、特に露光の際に生じる定在波効果に
起因する回路パターンや配線パターン等の寸法変動を抑
制することができるフォトレジストパターンの形成方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a photoresist pattern, and more particularly to a method for forming a photoresist pattern capable of suppressing dimensional fluctuations of a circuit pattern, a wiring pattern, etc. due to a standing wave effect which occurs during exposure. It relates to a forming method.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路の微細化高集積化
が進むのにともない、回路パターンや配線パターンの微
細化が要求されている。これらのパターンの形成にあた
っては下地層となる基板や絶縁膜上にフォトレジストを
塗布した後、マスクパターンを露光し現像を行なってフ
ォトレジストをパターニングし、このパターニングされ
たフォトレジストを用いて基板等の下地層の所望の領域
を選択的に除去することなどにより行なっていた。2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of circuit patterns and wiring patterns has been required with the progress of miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits. In forming these patterns, after applying a photoresist on a substrate or an insulating film which is a base layer, the mask pattern is exposed and developed to pattern the photoresist, and the patterned photoresist is used to form a substrate or the like. This is done by selectively removing a desired region of the underlayer.
【0003】しかしながら上述した従来のフォトレジス
トパターンの形成方法においては、露光の際に照射した
光の下地層からの反射によってフォトレジスト内に定在
波が生じ、その結果としてフォトレジストパターンが不
安定になり、最終的に形成される回路パターン等の線幅
が安定しないという問題点があった。However, in the above-mentioned conventional photoresist pattern forming method, a standing wave is generated in the photoresist due to the reflection of the light emitted during exposure from the underlayer, and as a result, the photoresist pattern becomes unstable. Therefore, there is a problem that the line width of a circuit pattern or the like finally formed is not stable.
【0004】上述した従来の技術の問題点をより詳細に
説明する。フォトレジストパターンの露光工程には、例
えば水銀ランプのg−線、i−線を露光光源とした縮小
投影露光装置が用いられている。これらの露光光源はそ
の波長が一定であるため、照射した光は下地層からの反
射により下地層上に形成されたフォトレジスト内で定在
波を生じ、フォトレジスト内の各部分における光源から
の光強度は変動してしまう。これはフォトレジスト膜厚
の違いによるところが大きく、わずかなフォトレジスト
膜厚の違いにより各膜厚の異なるフォトレジスト内の部
分の光強度は大きく異なる。そのため同一の露光量で露
光して形成したフォトレジストパターンでも、その寸法
はフォトレジスト膜厚の微妙な変化により大きく変動
し、また寸法の変動により形状が変化してしまう場合も
考えられる。さらにそのようなフォトレジストパターン
を用いて、例えばエッチングを行なって回路パターン等
を形成した場合には、その線幅は不安定なものとなって
しまう。このような定在波に起因する光強度の変動は定
在波効果と呼ばれ、フォトレジストパターンの寸法変動
や形状の不安定さの最も大きな原因となっている。The above-mentioned problems of the conventional technique will be described in more detail. In the exposure process of the photoresist pattern, for example, a reduction projection exposure device using a mercury lamp g-line or i-line as an exposure light source is used. Since the wavelengths of these exposure light sources are constant, the irradiated light generates a standing wave in the photoresist formed on the underlayer due to reflection from the underlayer, and the light from the light source in each part of the photoresist is emitted. The light intensity will change. This is largely due to the difference in the photoresist film thickness, and the slight difference in the photoresist film thickness causes a great difference in the light intensity of the portions in the photoresist having different film thicknesses. Therefore, even if the photoresist pattern is formed by exposing with the same exposure amount, the dimension thereof may largely change due to a slight change in the photoresist film thickness, and the shape may change due to the dimension change. Further, when such a photoresist pattern is used to form a circuit pattern or the like by etching, the line width becomes unstable. The fluctuation of the light intensity caused by such a standing wave is called the standing wave effect, and is the largest cause of the dimensional fluctuation and the shape instability of the photoresist pattern.
【0005】実際に半導体デバイスを形成するシリコン
基板上には、様々な薄膜の形成とエッチングの繰返しに
より数100nm〜数μm程度の段差が生じている。こ
の段差のある基板上に回転塗布されるレジストは、段差
の凹凸に応じて膜厚が変動する。したがって膜厚変動に
対する定在波効果の影響の違いにより、設計上は同一寸
法にしてあるフォトマスク上のパターンであっても、レ
ジストパターンの仕上がり寸法としては大きく異なって
しまう場合が生じる。このような悪影響を及ぼす定在波
効果を抑制することが微細な回路パターンを正確に形成
するための大きな課題の1つになっている。On a silicon substrate which actually forms a semiconductor device, a step of several hundred nm to several μm occurs due to repetition of formation of various thin films and etching. The film thickness of the resist spin-coated on the stepped substrate varies depending on the unevenness of the step. Therefore, due to the difference in the effect of the standing wave effect on the film thickness variation, even if the patterns on the photomask are designed to have the same dimensions, the finished dimensions of the resist pattern may differ greatly. Suppressing such a standing wave effect that has an adverse effect is one of the major problems for accurately forming a fine circuit pattern.
【0006】定在波効果を抑制するためには、フォトレ
ジストの下層または上層に反射防止膜を形成して露光光
源からの光が下地層により反射することを防止し、フォ
トレジスト内に発生する定在波自体を抑制する方法が提
案されている。In order to suppress the standing wave effect, an antireflection film is formed in the lower layer or the upper layer of the photoresist to prevent the light from the exposure light source from being reflected by the underlying layer, which is generated in the photoresist. A method of suppressing the standing wave itself has been proposed.
【0007】特開平4−290218号公報に記載され
たフォトレジストパターニング方法は、フォトレジスト
の下層に反射防止膜を形成したものの一例である。この
フォトレジストパターニング方法においては、被加工基
板上に塗布されるフォトレジスト下に、このフォトレジ
ストとは屈折率の異なる半透明薄膜を設けてパターニン
グすることにより、フォトレジスト下部の定在波効果を
低減しようとするものである。The photoresist patterning method described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-290218 is an example in which an antireflection film is formed under the photoresist. In this photoresist patterning method, a semi-transparent thin film having a refractive index different from that of the photoresist is provided under the photoresist applied on the substrate to be patterned, so that the standing wave effect under the photoresist is reduced. It is something to reduce.
【0008】また、「SPIE vol.1674 O
ptical/Laser Microlithogr
aphy V(1992)」の第157〜164頁に
は、フォトレジストの上層に反射防止膜を形成したもの
の一例が示されている。これはフォトレジストの上層に
ARCOR(Anti−ReflectiveCoat
ing On Resist)膜と呼ばれる反射防止膜
を形成することにより、露光光を大気とARCOR膜と
の界面およびARCOR膜とレジスト膜との界面の両方
で反射させ、露光光がARCOR膜がない場合のように
大気/レジスト膜界面で均一に反射して無用な干渉を起
こすことを防止している。この方法によっても定在波効
果を低減することができる。In addition, "SPIE vol. 1674 O
optical / Laser Microlithogr
pp. 157 to 164 of "Aphy V (1992)" shows an example in which an antireflection film is formed on the upper layer of photoresist. This is an ARCOR (Anti-Reflective Coat) layer on the photoresist.
By forming an antireflection film called an ing on resist film, the exposure light is reflected at both the interface between the atmosphere and the ARCOR film and the interface between the ARCOR film and the resist film, and when the exposure light does not have the ARCOR film. As described above, it is prevented that the light is uniformly reflected at the air / resist film interface to cause unnecessary interference. This method can also reduce the standing wave effect.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながらフォトレ
ジストの下層に反射防止膜を形成した場合には、現像時
にフォトレジストと同時に除去されるタイプのものでは
高解像度が得にくいという問題点がある。図7はこのこ
とを説明するための図であり、下地層12上に反射防止
膜13とフォトレジスト14を形成し、露光、現像を行
ってフォトレジストをパターニングしたものを示してい
る。図7(a)に示したように現像時に、レジストで覆
われた部分以外の部分の反射防止膜が除去されるが、パ
ターンが微細になるに従ってパターニングされたレジス
トの下にレジストと同じサイズで正確に反射防止膜を残
すことが難しくなり、図7(b)に示したようにレジス
トパターンが倒れてしまったり、反射防止膜が残りすぎ
て実際に下地層をマスクする部分の寸法がレジストの寸
法とは変わってしまったりする。このような理由により
高解像度が得にくくなり、不適切である。また現像後も
残るタイプのものではレジストの下層の反射防止膜をエ
ッチングにより除去することになるが、フォトレジスト
パターンの寸法変動はレジストとレジスト下層の反射防
止膜の間のエッチングの選択比に依存するため、エッチ
ング制御が難しくなる。すなわち、例えば選択比が低い
場合には反射防止膜をエッチングしている間にレジスト
も大きくエッチングされてしまい、必要なレジストパタ
ーンサイズを得ることが困難になる。さらにフォトレジ
ストの上層に形成した反射防止膜を用いた場合には、フ
ォトレジスト表面の凹凸に応じて反射防止膜の膜厚が変
動してしまい、定在波効果によるフォトレジストパター
ンの寸法変動の影響を抑制する効果は十分ではないとい
う問題点がある。However, when an antireflection film is formed in the lower layer of the photoresist, it is difficult to obtain a high resolution with a type that is removed at the same time as the photoresist during development. FIG. 7 is a diagram for explaining this, and shows a pattern in which the antireflection film 13 and the photoresist 14 are formed on the underlayer 12, and the photoresist is patterned by exposure and development. As shown in FIG. 7A, during development, the antireflection film on the portion other than the portion covered with the resist is removed, but as the pattern becomes finer, the same size as the resist is formed under the patterned resist. It becomes difficult to leave the antireflection film accurately, and the resist pattern collapses as shown in FIG. 7B, or the dimension of the portion where the antireflection film is left over and the underlying layer is actually masked is It may change from the dimensions. For this reason, high resolution is difficult to obtain, which is inappropriate. For the type that remains after development, the antireflection film under the resist is removed by etching, but the dimensional variation of the photoresist pattern depends on the etching selectivity between the resist and the antireflection film under the resist. Therefore, it becomes difficult to control etching. That is, for example, when the selection ratio is low, the resist is also largely etched during the etching of the antireflection film, which makes it difficult to obtain the required resist pattern size. Furthermore, when the antireflection film formed on the upper layer of the photoresist is used, the thickness of the antireflection film varies depending on the unevenness of the photoresist surface, and the dimensional variation of the photoresist pattern due to the standing wave effect is caused. There is a problem that the effect of suppressing the influence is not sufficient.
【0010】本発明は上記従来の技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、定在波効果による影響を
抑制し、フォトレジスト膜厚に変動があっても安定した
寸法のフォトレジストパターンを形成することができる
フォトレジストパターンの形成方法を提供することを目
的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, suppresses the influence of the standing wave effect, and has a stable size even if the photoresist film thickness varies. It is an object of the present invention to provide a method for forming a photoresist pattern that can form a pattern.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のフォトレジストパターンの形成方法
は、下地層上に第1のフォトレジストを形成する工程
と、第1のフォトレジストにマスクパターンを露光する
工程と、露光により第1のフォトレジスト側壁に形成さ
れた凹凸部を残して現像する工程と、凹凸部の凹部を埋
め込む工程を含むことを特徴とする。In order to achieve the above-mentioned object, a method of forming a photoresist pattern according to the present invention comprises a step of forming a first photoresist on an underlayer and a step of forming a first photoresist on the underlayer. The method is characterized by including a step of exposing the mask pattern, a step of developing while leaving an uneven portion formed on the side wall of the first photoresist by the exposure, and a step of filling the concave portion of the uneven portion.
【0012】また、本発明のフォトレジストパターンの
形成方法は、凹部を埋め込む工程は第1のフォトレジス
トは感光しない波長の光に感光する第2のフォトレジス
トで埋め込み、さらに第2のフォトレジストのみが感光
する光で前記第2のフォトレジストを露光し現像する工
程を有することを特徴とする。Further, in the method of forming a photoresist pattern of the present invention, in the step of filling the concave portion, the first photoresist is filled with a second photoresist which is exposed to light of a wavelength which is not exposed, and only the second photoresist is provided. Is exposed to light, and the second photoresist is exposed and developed.
【0013】さらに、本発明のフォトレジストパターン
の形成方法は、凹部を埋め込む工程はエッチングガスを
導入することにより生じる副生成物で埋め込むことを特
徴とする。Further, the method of forming a photoresist pattern of the present invention is characterized in that the step of filling the recess is filled with a by-product generated by introducing an etching gas.
【0014】[0014]
【作用】本発明のフォトレジストパターンの形成方法を
用いれば、定在波効果による影響を抑制し、フォトレジ
スト膜厚に変動があっても安定した寸法のフォトレジス
トパターンを形成することができる。したがってそのよ
うなフォトレジストパターンを用いて下地層のエッチン
グやイオン注入、成膜などを行えば、期待する結果を得
ることができる。By using the method for forming a photoresist pattern of the present invention, it is possible to suppress the influence of the standing wave effect and form a photoresist pattern having a stable dimension even if the photoresist film thickness varies. Therefore, if the underlying layer is etched, ions are implanted, and a film is formed using such a photoresist pattern, the expected result can be obtained.
【0015】[0015]
【実施例】図1を参照して本発明の原理を説明する。な
お、図1においては本発明の特徴部分が明確になるよう
に、下地層とフォトレジストとの相対的な厚さなど、実
際のものとは異ならせて模式的に示しており、以下の説
明においても同様である。図1はフォトレジスト内に生
じる露光光の定在波の影響によるフォトレジストパター
ン寸法の変動を示し、下地層上に形成したフォトレジス
トを露光、現像する過程を、定在波効果が強く生じてい
る部分と定在波効果が弱く生じている部分とを対比する
形で示してある。図1(a)ないし(c)は定在波効果
が強く生じている部分に関するものであり、図1(d)
ないし(e)は定在波効果が弱く生じている部分に関す
るものである。この定在波効果発生の大小はフォトレジ
スト膜厚によるところが大きい。図1(a)および図1
(d)は、例えば半導体基板などの下地層1の上にポジ
型フォトレジスト2を形成し、図示しないマスクパター
ンを介してその後ポジ型フォトレジスト2を露光する工
程までを示してあり、3はポジ型フォトレジスト2の未
露光部、4はポジ型フォトレジスト2の露光部、5はフ
ォトレジスト2の未露光部3と露光部4の境界部(凹凸
部)である。図1(a)と図1(d)の対比からわかる
とおり、定在波効果の影響はフォトレジストパターンの
側壁に生じる凹凸部5の大きさとして表われ、定在波が
強く生じているところでは凹凸部5が大きく、弱く生じ
ているところでは凹凸部5が小さくなる。この凹凸部5
について通常は、露光後現像前にベーク(PEB:PO
ST EXPOSURE BAKE)を行なうことによ
り、凹凸部5を緩和してから現像を行なっている。図1
(b)および図1(e)は、通常露光後現像前に行なわ
れるベークを施した工程を示したものである。PEBを
行なった場合にフォトレジストパターン側壁の凹凸部5
は緩和され、フォトレジスト2の未露光部3と露光部4
の境界は略平面状になり、またその境界は凹部と凸部と
の中間程度の位置となる。したがって現像後のフォトレ
ジストパターンのサイズは、図1(c)および図1
(f)にそれぞれ記号AおよびA’で示すような凹部と
凸部との中間程度の位置で画定されるサイズとなる。図
1(c)および図1(f)は、ベークを施したフォトレ
ジストを現像した工程を示したものである。現像により
フォトレジスト2の露光部4は除去され、エッチングや
イオン注入などに用いることができるフォトレジストパ
ターンが完成する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The principle of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in FIG. 1, the relative thicknesses of the underlayer and the photoresist are shown differently from the actual ones so as to clarify the characteristic part of the present invention. The same is true for. FIG. 1 shows the variation of the photoresist pattern size due to the influence of the standing wave of the exposure light generated in the photoresist, and the standing wave effect strongly occurs during the process of exposing and developing the photoresist formed on the underlayer. The parts where the standing wave effect is weakly generated are shown in contrast with each other. 1A to 1C relate to a portion where the standing wave effect is strongly generated, and FIG.
The symbols (e) to (e) relate to portions where the standing wave effect is weakly generated. The magnitude of this standing wave effect is largely due to the photoresist film thickness. FIG. 1A and FIG.
(D) shows up to the step of forming the positive photoresist 2 on the underlayer 1 such as a semiconductor substrate and exposing the positive photoresist 2 through a mask pattern (not shown), and 3 indicates An unexposed portion of the positive photoresist 2 is an exposed portion of the positive photoresist 2, and a reference numeral 5 is a boundary portion (uneven portion) between the unexposed portion 3 of the photoresist 2 and the exposed portion 4. As can be seen from the comparison between FIG. 1A and FIG. 1D, the influence of the standing wave effect is represented by the size of the uneven portion 5 formed on the side wall of the photoresist pattern, where the standing wave is strongly generated. The uneven portion 5 is large, and the uneven portion 5 is small where it is weak. This uneven portion 5
About the bake after exposure (PEB: PO)
By performing ST EXPOSURE BAKE), the uneven portion 5 is relaxed before the development. FIG.
(B) and FIG. 1 (e) show a baking process which is usually performed after exposure and before development. Uneven portion 5 on the side wall of the photoresist pattern when PEB is performed
Are alleviated, and the unexposed portion 3 and the exposed portion 4 of the photoresist 2 are
Has a substantially planar shape, and the boundary is located approximately in the middle between the concave portion and the convex portion. Therefore, the size of the photoresist pattern after development is as shown in FIG.
The size is defined at a position approximately midway between the concave portion and the convex portion as indicated by symbols A and A ′ in (f). 1C and 1F show the steps of developing the baked photoresist. The exposed portion 4 of the photoresist 2 is removed by the development, and a photoresist pattern that can be used for etching or ion implantation is completed.
【0016】図1(c)および図1(f)にそれぞれ記
号A、A’で示したように、ポジ型フォトレジスト2に
ホールパターンを形成した場合、定在波が強く生じるフ
ォトレジスト膜厚になっているところでは定在波が弱く
生じるフォトレジスト膜厚になっているところより形成
されるフォトレジストパターンサイズ(この場合はホー
ル底の寸法)が大きくなっている(A>A’)。すなわ
ち定在波効果によるフォトレジストパターンの寸法の変
動幅は、定在波が強く生じている部分のパターンサイズ
Aと定在波が弱く生じている部分のパターンサイズA’
との差A−A’で決まることになる。したがって、定在
波効果が強く生じている部分でホールの寸法を小さくす
るように補正するような方法を用いれば、定在波効果に
よる寸法変動の幅は抑えられることになる。この場合も
ちろん、補正後の寸法が最終的に得たいホール寸法とな
るように考慮すべきである。As shown by the symbols A and A'in FIGS. 1 (c) and 1 (f), respectively, when a hole pattern is formed in the positive photoresist 2, a photoresist film thickness where a standing wave is strongly generated. The size of the photoresist pattern (in this case, the size of the hole bottom) formed is larger than where the photoresist film thickness is such that the standing wave is weakly generated (A> A ′). That is, the variation width of the photoresist pattern dimension due to the standing wave effect is such that the pattern size A of the portion where the standing wave is strong and the pattern size A ′ of the portion where the standing wave is weak are generated.
Will be determined by the difference A-A '. Therefore, if a method of correcting so that the size of the hole is reduced in a portion where the standing wave effect is strongly generated, the width of the size variation due to the standing wave effect can be suppressed. In this case, of course, it should be taken into consideration that the corrected size becomes the hole size to be finally obtained.
【0017】しかしながら、定在波が強く生じている部
分と弱く生じている部分のそれぞれのパターンにおい
て、最もホールの幅が小さくなっている部分の幅(対向
する凸部間の間隔)の差は、凹凸の中間位置での幅の差
より小さくなっている。図2を参照してこのフォトレジ
ストパターンの変動量について説明する。図2(a)
(定在波が強く生じている部分のホール)および図2
(b)(定在波が弱く生じている部分のホール)に示し
たように、定在波が強く生じている部分において最もホ
ールの幅が小さくなっている部分のホール幅をB、定在
波が弱く生じている部分において最もホールの幅が小さ
くなっている部分のホール幅をB’、定在波が強く生じ
ている部分における凹凸の中間位置でのホール幅をC、
定在波が弱く生じている部分における凹凸の中間位置で
のホール幅をC’とすれば、BとB’との差B−B’
は、CとC’との差C−C’より小さくなっている。そ
こでB、B’の位置で下地層となる基板や絶縁膜等を例
えばエッチング等ができるようにすれば、定在波効果に
よるフォトレジストパターンの寸法変動の影響を最小限
に抑制することができる。However, in each pattern of the portion where the standing wave is strongly generated and the portion where the standing wave is weakly generated, the difference in the width of the portion where the width of the hole is the smallest (the interval between the opposing convex portions) is different. , The width is smaller than the difference in width at the intermediate position of the unevenness. The variation amount of the photoresist pattern will be described with reference to FIG. Figure 2 (a)
(Halls where strong standing waves are generated) and Fig. 2
As shown in (b) (Hole in the portion where the standing wave is weakly generated), B is the hole width of the portion where the width of the strongest standing wave is smallest and B is the standing B'is the hole width at the portion where the hole width is smallest in the portion where the wave is weak, and C is the hole width at the intermediate position of the unevenness in the portion where the standing wave is strongly generated.
If the hole width at the middle position of the unevenness in the portion where the standing wave is weakly generated is C ', the difference between B and B'BB'
Is smaller than the difference C-C 'between C and C'. Therefore, by making it possible to etch, for example, the substrate or the insulating film that will be the underlying layer at the positions B and B ′, it is possible to minimize the influence of the dimensional variation of the photoresist pattern due to the standing wave effect. .
【0018】しかしながら図3に示したように、フォト
レジストパターン側壁の凹凸は、その後の工程に悪影響
を及ぼす。すなわち、そのようなフォトレジストパター
ンを用いて例えばエッチングを行なおうとした場合、フ
ォトレジストパターン側壁に生じた凹凸部は、図3
(a)に示したように下地層1のエッチングの際のエッ
チングガス6の流入方向を変化させたり、図3(b)に
示したようにフォトレジスト自身がエッチング(図3
(b)の矢印方向)されて、エッチング対象物となる下
地層1の寸法や形状の変化を生じさせるため、凹凸部5
が残ったままのフォトレジストパターンをエッチングの
マスクとして使用することは困難である。そこで本発明
においては他のフォトレジスト等を用いて、図4に示す
ようにフォトレジストパターン側壁の凹凸部5を埋め込
むことによりこの問題を解決している。However, as shown in FIG. 3, the unevenness on the sidewall of the photoresist pattern adversely affects subsequent processes. That is, when an attempt is made, for example, to perform etching using such a photoresist pattern, the concavo-convex portion formed on the sidewall of the photoresist pattern is
As shown in FIG. 3A, the inflow direction of the etching gas 6 at the time of etching the underlayer 1 is changed, or as shown in FIG. 3B, the photoresist itself is etched (see FIG.
(In the direction of the arrow in (b)) to cause a change in the size and shape of the underlayer 1 to be etched, the uneven portion 5 is formed.
It is difficult to use the photoresist pattern in which the photoresist remains as a mask for etching. Therefore, in the present invention, this problem is solved by using another photoresist or the like and embedding the uneven portion 5 on the side wall of the photoresist pattern as shown in FIG.
【0019】上述した技術思想に基づく本発明を実施例
を用いてより詳細に説明する。 (実施例1)この実施例においては、i−線ポジ型フォ
トレジストでレジストパターンを形成し、KrFエキシ
マレーザー用ポジ型フォトレジストで上記レジストパタ
ーン側壁の凹部を埋め込むプロセスを用いている。i−
線ポジ型フォトレジストとしては一般的なナフトキノン
ジアジドーノボラック樹脂を用いているが、この材料系
は波長が300nm以下の光に対しては透過率がほぼ0
%であり、KrFエキシマレーザーの光(248nm)
は透過しないことが知られている。The present invention based on the above technical idea will be described in more detail with reference to embodiments. (Embodiment 1) In this embodiment, a process is used in which a resist pattern is formed by an i-line positive photoresist, and the concave portion on the side wall of the resist pattern is filled with a positive photoresist for KrF excimer laser. i-
A general naphthoquinonediazido novolac resin is used as a line positive photoresist, but this material system has a transmittance of almost 0 for light having a wavelength of 300 nm or less.
%, Light of KrF excimer laser (248 nm)
Is known not to penetrate.
【0020】図4に実施例1のフォトレジストパターン
の形成方法を示す。まず、図4(a)に示したように、
下地層1にi−線ポジ型フォトレジストを塗布し、単色
光源(この場合は水銀ランプのi−線)を用いた縮小投
影露光装置で露光する。これは通常のフォトレジストパ
ターンの形成過程と同様にして形成できる。そして現像
時に生じたフォトレジスト側壁の凹凸部5が消失しない
程度のベークを行なう。ベークを行うことにより、感光
した部分と感光していない部分のレジストを相互拡散さ
せ、定在波効果によるレジストパターン側壁の凹凸部を
緩和することができ、定在波の強く生じている部分と弱
く生じている部分での寸法の差を調整することができ
る。つまりベークを行うことによりベーク時間に依存し
て図2におけるB、B’の間隔が広がるため、ベーク時
間を適切に調整することにより両者の寸法差をより小さ
くすることができる。このとき例えばBとB’がほぼ等
しい場合など、ベークをせずにそのまま現像を行った方
がパターン寸法差を抑える上で好都合の場合にはベーク
は行なわなくてもよい。その後現像を行なって、さらに
フォトレジスト表面を乾燥させる。このとき必要であれ
ばフォトレジストを硬化させるためにベークを行なう。
次に図4(b)に示したように、KrFエキシマレーザ
ー用のポジ型フォトレジスト7を下地層1およびフォト
レジスト2上に塗布する。次に図4(c)に示したよう
に全面にKrFエキシマレーザーの光8を照射する。こ
のとき、KrFエキシマレーザー用ポジ型フォトレジス
ト7は感光し露光部9を形成するが、i−線フォトレジ
スト2はエキシマレーザーの光8を通さないため、フォ
トレジスト2の側壁の凹凸部5の凹部に入り込んだエキ
シマレーザー用フォトレジスト7部分は感光しない。し
たがってこの後現像を行なうと図4(d)に示したよう
にi−線フォトレジスト2の側壁の凹部以外のエキシマ
レーザー用フォトレジストは除去され、i−線フォトレ
ジスト側壁の凹部だけをエキシマ用レーザーフォトレジ
スト7で埋め込むことができる。すなわち、フォトレジ
ストの側壁に表われる定在波による凹凸部を、パターン
を形成したフォトレジストでは透過しない(感光しな
い)波長の光に感光するフォトレジストで埋め込み、全
面を後者のフォトレジストだけが感光する光で露光し現
像することにより、定在波に起因する凹凸部のみを埋め
込むことができる。FIG. 4 shows a method of forming a photoresist pattern according to the first embodiment. First, as shown in FIG.
An i-line positive photoresist is applied to the underlayer 1 and exposed by a reduction projection exposure device using a monochromatic light source (in this case, the i-line of a mercury lamp). This can be formed in the same manner as a normal photoresist pattern forming process. Then, baking is performed to such an extent that the irregularities 5 on the side wall of the photoresist generated during development are not lost. By baking, the resist in the exposed and non-exposed areas can be mutually diffused, and the irregularities on the side wall of the resist pattern due to the standing wave effect can be mitigated. It is possible to adjust the dimensional difference in the weakly generated portion. That is, since the interval between B and B ′ in FIG. 2 increases depending on the baking time when baking is performed, the dimensional difference between the two can be made smaller by appropriately adjusting the baking time. At this time, for example, when B and B ′ are almost equal to each other, it is not necessary to perform the baking if it is convenient to carry out the development without baking to suppress the pattern size difference. After that, development is performed and the photoresist surface is further dried. At this time, if necessary, baking is performed to cure the photoresist.
Next, as shown in FIG. 4B, a positive photoresist 7 for KrF excimer laser is applied on the underlayer 1 and the photoresist 2. Next, as shown in FIG. 4C, the entire surface is irradiated with light 8 of a KrF excimer laser. At this time, the positive photoresist 7 for KrF excimer laser is exposed to light to form the exposed portion 9, but the i-line photoresist 2 does not pass the light 8 of the excimer laser, so that the uneven portion 5 on the side wall of the photoresist 2 is exposed. The excimer laser photoresist 7 portion that has entered the recess is not exposed. Therefore, if development is performed thereafter, the excimer laser photoresist other than the concave portions on the side wall of the i-line photoresist 2 is removed as shown in FIG. It can be embedded with a laser photoresist 7. That is, the irregularities due to standing waves appearing on the sidewalls of the photoresist are embedded with a photoresist that is sensitive to light of a wavelength that does not pass through (is not exposed to) the patterned photoresist, and only the latter photoresist is exposed over the entire surface. It is possible to embed only the concavo-convex portion due to the standing wave by exposing and developing with light.
【0021】このような方法でフォトレジストパターン
を形成することにより、図5(a)に示したように、例
えばエッチングを行なう場合には、エッチングガス6が
無用な散乱をすることなく所望の方向へ導入することが
でき、図5(b)に示したように期待どおりのエッチン
グを行なうことができる。さらに、本実施例のように形
成されたフォトレジストパターンは、フォトレジストパ
ターン形成後にイオン注入や成膜を行なう場合などに
も、微細な加工に対応し得るものである。By forming a photoresist pattern by such a method, as shown in FIG. 5A, when etching is performed, for example, the etching gas 6 is directed in a desired direction without causing unnecessary scattering. And can be etched as expected as shown in FIG. 5 (b). Furthermore, the photoresist pattern formed as in this embodiment can be applied to fine processing even when ion implantation or film formation is performed after the photoresist pattern is formed.
【0022】(実施例2)実施例2においてはフォトレ
ジスト側壁の凹凸部を埋め込むためにドライエッチング
時にフォトレジストに生じる堆積物を利用している。図
6に実施例2のフォトレジストパターンの形成方法を示
す。まず図6(a)に示したように下地層1上にポジ型
フォトレジスト2を形成し、定在波効果により生じるフ
ォトレジスト2の側壁の凹凸部5を残したフォトレジス
トパターンを形成する。ここまでは図4(a)を参照し
て説明した上述の実施例1と同様にして形成できる。そ
の後、図6(b)に示したように堆積性の強いガス系の
エッチングガス10を用いて下地層1のエッチングを行
なう。例えば下地層1がシリコン基板やシリコン酸化膜
の場合、CHnFm(n、mは整数)を含むガス系でエ
ッチングを行なえばフロロカーボン系の堆積物がエッチ
ングの副生成物として生じ、その結果凹凸部5の凹部が
堆積物11で埋め込まれていく。また、異方性の強いエ
ッチングを行えばフォトレジスト2の側壁の凹凸部5の
凹部の内側はエッチングされにくいため、堆積物11が
集まりやすくより有効である。エッチングによりこの堆
積物11が生じる量と下地層1のエッチング量の比率
は、ガス系の流量比等をコントロールすることで調整す
ることができるため、下地層のエッチングとフォトレジ
スト側壁の埋め込みを同時に行なったり、流量比等の条
件をエッチング中に変更することでエッチングの初期に
効率よくフォトレジスト側壁の凹凸を埋め込み、堆積性
を弱くしてから下地層のエッチングを行なうこともでき
る。凹凸部をエッチングの際に生じる堆積物で埋め込み
つつ下地層をエッチングすることにより、図6(c)に
示したように、実施例1の場合と同様にエッチングガス
は無用な散乱をすることなく下地層の方向へ導入するこ
とができ、期待どおりのエッチングを行なうことができ
る。(Embodiment 2) In Embodiment 2, the deposits formed on the photoresist during dry etching are used to fill the irregularities on the sidewall of the photoresist. FIG. 6 shows a method of forming a photoresist pattern according to the second embodiment. First, as shown in FIG. 6A, a positive photoresist 2 is formed on the underlayer 1, and a photoresist pattern is formed on the side wall of the photoresist 2 which is caused by the standing wave effect, and which has an uneven portion 5. Up to this point, it can be formed in the same manner as in the first embodiment described with reference to FIG. After that, as shown in FIG. 6B, the underlayer 1 is etched using a gas-based etching gas 10 having a strong deposition property. For example, when the underlayer 1 is a silicon substrate or a silicon oxide film, if etching is performed with a gas containing CHnFm (n and m are integers), a fluorocarbon-based deposit is generated as a by-product of the etching, and as a result, the uneven portion 5 is formed. The recessed portions are filled with the deposit 11. Further, if etching with strong anisotropy is performed, the inside of the concave portion of the concave-convex portion 5 on the side wall of the photoresist 2 is less likely to be etched, so that the deposit 11 is likely to collect and it is more effective. Since the ratio between the amount of the deposit 11 generated by etching and the etching amount of the underlayer 1 can be adjusted by controlling the gas-based flow rate ratio, etc., the etching of the underlayer and the filling of the photoresist sidewall can be performed simultaneously. Alternatively, by changing the conditions such as the flow rate ratio during etching, it is possible to efficiently fill the unevenness of the photoresist sidewall at the initial stage of etching to weaken the depositability and then perform the etching of the underlayer. By etching the underlayer while embedding the irregularities in a deposit generated during etching, as shown in FIG. 6C, the etching gas does not cause unnecessary scattering as in the case of the first embodiment. It can be introduced in the direction of the underlayer and etching can be performed as expected.
【0023】上記2つの実施例においてはレジストパタ
ーンを形成するフォトレジストとしてポジ型フォトレジ
ストを例として取り上げたが、本発明におけるフォトレ
ジストはポジ型フォトレジストに限定されるものではな
く、ネガ型のフォトレジストに対しても適用できること
はいうまでもない。同様に、実施例1において、レジス
トパターンを形成するフォトレジスト側壁の凹凸部の凹
部を埋め込むレジストとしてもポジ型のフォトレジスト
を用いているが、これはフォトレジストパターンの形成
後の下地層の処理に悪影響を与えないものであれば構わ
ない。In the above-mentioned two embodiments, the positive type photoresist was taken as an example of the photoresist for forming the resist pattern, but the photoresist in the present invention is not limited to the positive type photoresist and may be a negative type photoresist. It goes without saying that it can also be applied to photoresist. Similarly, in Example 1, a positive photoresist is used also as a resist for filling the concave portions of the concave and convex portions on the side wall of the photoresist forming the resist pattern. This is the treatment of the underlying layer after the formation of the photoresist pattern. Anything that does not adversely affect
【0024】また本発明は、下地層としては半導体基
板、導体基板や絶縁性基板などの基板のほか、半導体装
置において用いられるシリコン酸化膜などの様々な膜に
対して適用できる。さらに実施例1のフォトレジストパ
ターンの形成方法は、上述したようにエッチングを行な
うためのフォトレジストパターンの形成方法として用い
ることができるほか、イオン注入や膜の形成などを行な
うためのフォトレジストパターンの形成方法としてもそ
の趣旨を逸脱しない範囲で適用することができる。Further, the present invention can be applied to a substrate such as a semiconductor substrate, a conductor substrate or an insulating substrate as the underlayer, as well as various films such as a silicon oxide film used in a semiconductor device. Further, the method of forming the photoresist pattern of Example 1 can be used as the method of forming the photoresist pattern for performing the etching as described above, and also the method of forming the photoresist pattern for performing the ion implantation and the film formation. The forming method can be applied without departing from the spirit thereof.
【0025】[0025]
【発明の効果】以上のように本発明のフォトレジストパ
ターンの形成方法においては、露光の際にフォトレジス
ト側壁に生じる波状の段差(凹凸部)を残して現像し、
その後凹部を埋め込んで平坦なフォトレジスト側壁を形
成することにより、段差のある下地層上に形成したフォ
トレジスト上にマスクパターンを露光した際に生じる定
在波に起因する寸法変動を抑制することができる。した
がってそのようなフォトレジストパターンを用いて回路
パターン等を形成することにより、微細な回路パターン
等を正確に形成することができる。また、フォトレジス
ト側壁に生じる凹凸部の凹部をドライエッチングを行な
う際に生じる副生成物を用いて埋め込むことにより、側
壁の埋め込みとエッチングを同時、または連続して行な
うことができる。さらに本発明により形成されたフォト
レジストパターンにより、段差のある下地層上でも段差
の上下で寸法変動のないエッチング等の下地層の処理が
可能になる。さらに本発明により形成されたフォトレジ
ストパターンを用いることにより、段差のある下地層上
でも段差の上下で特性変動の少ない半導体装置を製造す
ることができる。As described above, in the method for forming a photoresist pattern of the present invention, development is performed while leaving a wavy step (uneven portion) generated on the photoresist sidewall during exposure,
Then, by filling the recesses to form flat photoresist sidewalls, it is possible to suppress dimensional fluctuations caused by standing waves generated when the mask pattern is exposed on the photoresist formed on the stepped underlying layer. it can. Therefore, by forming a circuit pattern or the like using such a photoresist pattern, a fine circuit pattern or the like can be accurately formed. Further, by burying the concave portion of the uneven portion formed on the photoresist side wall with a by-product generated when dry etching is performed, the side wall can be embedded and etched simultaneously or successively. Further, the photoresist pattern formed according to the present invention enables the processing of the underlayer such as etching without variation in dimension above and below the step even on the underlayer having the step. Further, by using the photoresist pattern formed according to the present invention, it is possible to manufacture a semiconductor device in which the characteristic fluctuations above and below the step are small even on the underlying layer having the step.
【図1】フォトレジスト内に生じる露光光の定在波の影
響によるフォトレジストパターン寸法の変動を示す図で
ある。FIG. 1 is a diagram showing a variation of a photoresist pattern dimension due to an influence of a standing wave of exposure light generated in a photoresist.
【図2】フォトレジストパターンの変動量を説明するた
めの図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a variation amount of a photoresist pattern.
【図3】フォトレジストパターン側壁の凹凸がその後の
工程に与える影響を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the influence of unevenness on the sidewall of the photoresist pattern on subsequent steps.
【図4】本発明の実施例1のフォトレジストパターンの
形成方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method for forming a photoresist pattern according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明によるフォトレジストパターンを用いた
下地層のエッチングの過程を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a process of etching an underlayer using a photoresist pattern according to the present invention.
【図6】本発明の実施例2のフォトレジストパターンの
形成方法を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a method for forming a photoresist pattern according to a second embodiment of the present invention.
【図7】従来技術であるレジストの下層に反射防止膜を
用いた場合の問題点を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a problem when an antireflection film is used as a lower layer of a resist which is a conventional technique.
1 下地層 2 ポジ型フォトレジスト 3 ポジ型フォトレジストの未露光部 4 ポジ型フォトレジストの露光部 5 凹凸部 6 エッチングガス 7 KrFエキシマレーザー用ポジ型フォトレジスト 8 KrFエキシマレーザー光 9 KrFエキシマレーザー用ポジ型フォトレジスト
の露光部 10 堆積性の強いガス系のエッチングガス 11 堆積物1 Underlayer 2 Positive type photoresist 3 Unexposed part of positive type photoresist 4 Exposed part of positive type photoresist 5 Uneven part 6 Etching gas 7 KrF excimer laser positive type photoresist 8 KrF excimer laser light 9 KrF excimer laser type Exposed part of positive photoresist 10 Gas-based etching gas with strong depositability 11 Deposit
Claims (3)
る工程と、前記第1のフォトレジストにマスクパターン
を露光する工程と、前記露光により第1のフォトレジス
ト側壁に形成された凹凸部を残して現像する工程と、前
記凹凸部の凹部を埋め込む工程を含むことを特徴とする
フォトレジストパターンの形成方法。1. A step of forming a first photoresist on an underlayer, a step of exposing a mask pattern on the first photoresist, and an uneven portion formed on the sidewall of the first photoresist by the exposure. A method of forming a photoresist pattern, which comprises: a step of developing the photoresist pattern while leaving the above; and a step of filling the concave portion of the uneven portion.
トレジストは感光しない波長の光に感光する第2のフォ
トレジストで埋め込み、さらに前記第2のフォトレジス
トのみが感光する光で前記第2のフォトレジストを露光
し現像する工程を有することを特徴とする請求項1に記
載のフォトレジストパターンの形成方法。2. In the step of filling the recess, the first photoresist is filled with a second photoresist that is exposed to light of a wavelength that is not exposed, and the second photoresist is exposed to light that is exposed only to the second photoresist. 2. The method for forming a photoresist pattern according to claim 1, further comprising the step of exposing and developing the photoresist.
を導入することにより生じる副生成物で埋め込むことを
特徴とする請求項1に記載のフォトレジストパターンの
形成方法。3. The method for forming a photoresist pattern according to claim 1, wherein the step of filling the recess is performed by filling with a by-product generated by introducing an etching gas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165584A JPH0831726A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method for forming photoresist pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6165584A JPH0831726A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method for forming photoresist pattern |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831726A true JPH0831726A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=15815138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6165584A Pending JPH0831726A (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Method for forming photoresist pattern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831726A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100596431B1 (en) * | 1999-06-30 | 2006-07-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | Patterning Method Using Surface Representation Process by Cylation |
| KR100685725B1 (en) * | 2003-09-05 | 2007-02-23 | 아사히 엔지니어링 가부시키가이샤 | Structure |
| US9905754B1 (en) | 2017-01-11 | 2018-02-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming patterns and method of manufacturing a semiconductor device using the same |
-
1994
- 1994-07-18 JP JP6165584A patent/JPH0831726A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100596431B1 (en) * | 1999-06-30 | 2006-07-06 | 주식회사 하이닉스반도체 | Patterning Method Using Surface Representation Process by Cylation |
| KR100685725B1 (en) * | 2003-09-05 | 2007-02-23 | 아사히 엔지니어링 가부시키가이샤 | Structure |
| US9905754B1 (en) | 2017-01-11 | 2018-02-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming patterns and method of manufacturing a semiconductor device using the same |
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