JPH09180992A - Pattern formation method - Google Patents
Pattern formation methodInfo
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- JPH09180992A JPH09180992A JP7340360A JP34036095A JPH09180992A JP H09180992 A JPH09180992 A JP H09180992A JP 7340360 A JP7340360 A JP 7340360A JP 34036095 A JP34036095 A JP 34036095A JP H09180992 A JPH09180992 A JP H09180992A
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- pattern
- light
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- phase shifter
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】位相シフタを用いたフォトリソグラフィ技術に
より、露光光源波長以下のパターンを形成する。
【解決手段】フォトレジスト層2と光退色性材料層3を
被加工基板1上に順次塗膜形成し、位相シフタ4で構成
された第1の露光マスク5を用いて第1の露光を行い、
光退色性材料層3のみを透明にする露光量6で露光し、
光退色性材料層3に未光退色パターン潜像7を形成し、
次に、位相シフタ4で構成された第2の露光マスク9を
用いて、第2の露光を行い、フォトレジスト層2を感光
させ、前記未光退色パターン潜像7による暗部10と、
位相シフタエッジの遮光効果による暗部11を形成し、
現像処理によって不要部を除去する。
(57) Abstract: A pattern having an exposure light source wavelength or less is formed by a photolithography technique using a phase shifter. SOLUTION: A photoresist layer 2 and a photobleaching material layer 3 are successively formed on a substrate 1 to be processed, and a first exposure mask 5 composed of a phase shifter 4 is used for a first exposure. ,
Exposure with an exposure amount 6 that makes only the photobleachable material layer 3 transparent,
Forming an unphotobleached pattern latent image 7 on the photobleachable material layer 3,
Next, a second exposure mask 9 composed of the phase shifter 4 is used to perform a second exposure to expose the photoresist layer 2 and a dark portion 10 formed by the unphotobleached pattern latent image 7.
The dark portion 11 is formed by the light shielding effect of the phase shifter edge,
Unnecessary parts are removed by development processing.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はULSI製造に用い
る光リソグラフィ技術に係り、特に、露光源の波長以下
の微細なパターンを容易に形成するためのパターン形成
方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical lithography technique used for manufacturing ULSI, and more particularly to a pattern forming method for easily forming a fine pattern having a wavelength equal to or shorter than a wavelength of an exposure source.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子の進歩は目覚ましく、DRA
M (dynamic random access memory)の高集積化技術を
例に挙げると、ほぼ3〜4年毎に4倍のペースで高集積
化が為されてきた。この高集積化技術は素子を構成する
各素子パターン寸法の微細化技術の進歩によって達成さ
れており、素子パターン形成技術であるリソグラフィ技
術は微細加工技術の牽引車的役割を担ってきた。なかで
も光を用いてパターンを形成する光リソグラフィは、高
い量産性と微細加工性を兼ね備えたリソグラフィ技術と
して、これまで半導体素子の量産に用いられてきた。2. Description of the Related Art The progress of semiconductor devices is remarkable, and DRA
Taking high integration technology of M (dynamic random access memory) as an example, high integration has been achieved at a rate of 4 times almost every 3 to 4 years. This highly integrated technology has been achieved by the progress of miniaturization technology of each element pattern size that constitutes an element, and the lithography technology which is an element pattern formation technology has played a leading role in the microfabrication technology. Among them, optical lithography for forming a pattern by using light has been used for mass production of semiconductor devices as a lithography technique having both high mass productivity and fine processability.
【0003】ところが、近年パターンの必要最小加工寸
法が、通常の露光に用いる水銀ランプのi線(0.36
5μm)の波長と同等レベル、或いはそれ以下となって
きたことに起因して、従来の光リソグラフィによる微細
加工が次第に難しくなってきた。この状況を改善するた
めに光リソグラフィでは、露光光源の波長を更に短波長
化した露光装置の開発や、パターンの原画となる露光マ
スクを改良するといった方法を用いて、リソグラフィ性
能の向上が図られている。このうち露光マスクに関して
は、露光装置自体を改造することなく比較的容易に高い
解像性が得られるため、各研究機関において特に積極的
に検討されている。However, in recent years, the minimum required processing size of a pattern is the i-line (0.36) of a mercury lamp used for normal exposure.
Due to the fact that the wavelength has become equal to or less than the wavelength of 5 μm), microfabrication by conventional optical lithography has become increasingly difficult. In order to improve this situation, in optical lithography, the lithography performance has been improved by using methods such as the development of an exposure apparatus that further shortens the wavelength of the exposure light source and the improvement of the exposure mask that is the original image of the pattern. ing. Among them, the exposure mask is relatively positively studied by each research institute because high resolution can be obtained relatively easily without modifying the exposure apparatus itself.
【0004】ここでこの露光マスクを改良する方法につ
いて簡単に説明する。この方法は、上記マスク構造を操
作することによってマスクパターンを透過する光の位相
を変化させ、微細加工性を高めるといった方法である。
ここで位相情報の操作は、位相シフタと呼ばれる透明膜
をマスク上に配置することによってなされる。またこの
ような露光マスクのことを、一般的には位相シフトマス
クもしくは位相シフトレチクルと呼ぶ。A method of improving this exposure mask will be briefly described below. This method is a method in which the phase of light passing through the mask pattern is changed by manipulating the mask structure to enhance the fine workability.
Here, the operation of the phase information is performed by disposing a transparent film called a phase shifter on the mask. Such an exposure mask is generally called a phase shift mask or a phase shift reticle.
【0005】ところで、この位相シフタを透明なマスク
基板上に単独に形成し、このマスクを用いて露光を行う
と、位相シフタの形状を反映した微細パターンを容易に
形成できることがわかっている。例えば、ジャパニーズ
ジャーナル オブ アプライド フィジクス(Jpn.
J. Appl. Phys.)Vol.30,No.5,May,1991,p
p.1131−1136には、光学的に透明の位相シフ
タ膜だけで構成される位相シフトマスクを利用して通常
の水銀ランプi線(0.365μm)による露光を行う
と、パターン寸法幅が概ね0.1 μmの孤立パターン
を、位相シフタのシフタエッジに相当するパターン転写
位置に容易に形成できることが記載されている。By the way, it has been known that when this phase shifter is independently formed on a transparent mask substrate and exposed using this mask, a fine pattern reflecting the shape of the phase shifter can be easily formed. For example, Japanese Journal of Applied Physics (Jpn.
J. Appl. Phys.) Vol. 30, No. 5, May, 1991, p.
p. 1131 to 1136 have a pattern size width of approximately 0. 0 when exposed by a normal mercury lamp i-line (0.365 μm) using a phase shift mask composed only of an optically transparent phase shifter film. It is described that a 1 μm isolated pattern can be easily formed at a pattern transfer position corresponding to a shifter edge of a phase shifter.
【0006】更には、このパターン形成方法を応用した
周期性パターンの形成方法も提案されている。例えば、
特開平6−112119 号公報に記載の方法は、被加工基板上
にポジ型レジスト膜、次いで水溶性のPVA(ポリビニ
ルアルコール)膜、次いで所定の厚さのネガ型レジスト
膜を順次形成し、まず上層のネガ型レジストをパターニ
ングすることによって位相シフト層を形成し、その後、
全面露光をすることによってネガ型レジストパターンの
エッジ下部領域に微細な周期性パターンを形成するパタ
ーン形成方法として提案されている。Further, a method of forming a periodic pattern applying this pattern forming method has also been proposed. For example,
In the method described in JP-A-6-112119, a positive resist film, a water-soluble PVA (polyvinyl alcohol) film, and then a negative resist film having a predetermined thickness are sequentially formed on a substrate to be processed. A phase shift layer is formed by patterning the upper negative resist, and then,
It has been proposed as a pattern forming method in which a fine periodic pattern is formed in a region below an edge of a negative resist pattern by exposing the entire surface.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところが周期性パター
ンを得るためのパターン形成方法は、通常の光リソグラ
フィ処理工程に比べ処理工程が複雑であるため、リソグ
ラフィ工程のスループットが低下するといった問題が生
じる。さらに該処理工程数の増加は、パターン解像不良
などの欠陥の発生確率を増大することにもつながりかね
ない。また技術的な面でも難しさが伴う。例えば、上層
に形成するレジストパターンは位相シフタとして利用す
るために、上層レジストのレジスト膜厚を均一にする必
要がある。ところが、実デバイス構造においては少なか
らず被加工基板面に段差を有するため、このことに起因
して上層レジストを均等な膜厚で形成することが難し
い。つまり、上層レジストの膜厚分布が原因で位相シフ
ト効果が希薄となり、所望の露光領域内に所望の微細パ
ターンを形成できないといった問題が生じる。一方、前
記段差に起因する問題を下層レジストの膜厚を厚くする
ことによって緩和した場合、下層レジストに形成される
レジストパターンのアスペクト比が大きくなりすぎて、
パターン倒れ等、別の問題のために所望のパターンを形
成できない恐れがある。以上のような理由から、従来の
方法では実デバイス構造の露光試料面内における所望の
微細パターンの形成は難しいと考える。またこれら従来
技術を周期パターン形成に利用しても、露光波長の1/
2以下のパターンの形成はできなかった。However, in the pattern forming method for obtaining the periodic pattern, the processing steps are more complicated than the ordinary photolithography processing steps, so that there arises a problem that the throughput of the lithography steps is reduced. Furthermore, an increase in the number of processing steps may lead to an increase in the probability of occurrence of defects such as pattern resolution defects. There are also technical difficulties. For example, since the resist pattern formed in the upper layer is used as a phase shifter, it is necessary to make the resist film thickness of the upper layer resist uniform. However, in the actual device structure, since there is not a little step on the surface of the substrate to be processed, it is difficult to form the upper layer resist with a uniform film thickness due to this. That is, the phase shift effect becomes weak due to the film thickness distribution of the upper layer resist, and there arises a problem that a desired fine pattern cannot be formed in a desired exposure region. On the other hand, when the problem caused by the step is alleviated by increasing the film thickness of the lower layer resist, the aspect ratio of the resist pattern formed on the lower layer resist becomes too large,
The desired pattern may not be formed due to another problem such as pattern collapse. For the above reasons, it is considered difficult to form a desired fine pattern in the exposed sample plane of the actual device structure by the conventional method. Moreover, even if these conventional techniques are used for forming a periodic pattern,
A pattern of 2 or less could not be formed.
【0008】本発明の目的は処理工程数を低減すると共
に、被加工基板の段差の影響を受けにくくし、且つ、露
光波長の1/2以下のパターンを容易に形成するパター
ン形成方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a pattern forming method which reduces the number of processing steps, is less susceptible to a step of a substrate to be processed, and easily forms a pattern of 1/2 or less of an exposure wavelength. Especially.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明による課題は、被
加工基板に形成する位相シフタの代わりに、光の照射に
よって光退色反応が生じる材料をフォトレジスト上に形
成し、透過光に位相差を与える位相シフタで構成された
第1の露光マスクを用いて、所望の露光量もしくは露光
光で第1の露光を行い、次いで同様に位相シフタで構成
された第2の露光マスクを用いて、所望の露光量もしく
は露光光で第2の露光を行い、現像処理を行うことによ
って本発明の目的を達成する。The object of the present invention is to form a material, which causes a photobleaching reaction by irradiation of light, on a photoresist in place of a phase shifter formed on a substrate to be processed, and to provide a phase difference in transmitted light. Using a first exposure mask composed of a phase shifter for giving a first exposure with a desired exposure amount or exposure light, and then using a second exposure mask similarly composed of a phase shifter, The object of the present invention is achieved by performing a second exposure with a desired exposure amount or exposure light and performing a development process.
【0010】本発明の手段についてポジ型レジストを用
いた場合を例にとり、図1を用いて詳しく述べる。The means of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 by taking the case of using a positive resist as an example.
【0011】まず、図1(a)に示すようにポジ型フォ
トレジスト層2と光退色性材料層3を被加工基板1上に
順次塗膜形成する。次いで位相シフタ4で構成された所
望の第1の露光マスク5を用いて第1の露光を行う。こ
の際、第1の露光は、光退色性材料層2のみを透明にす
る露光量6で露光する。ところが、位相シフタ4のシフ
タエッジ部分は位相シフタ効果によって暗部となるた
め、図1(b)に示すように光退色性材料層3に微細な
未光退色パターン潜像7が形成される。次に、位相シフ
タ4で構成された所望の第2の露光マスク8を用いて、
第2の露光を行う。この際第2の露光は、フォトレジス
ト層2が感光する露光量9で行う。ところがフォトレジ
スト層2には、第1の露光によって形成した未光退色パ
ターン潜像の遮光効果によって形成される暗部10と、
第2の露光マスク8の位相シフタ効果による暗部11に
よって、図1(c)に示すような潜像が形成される。次
いで現像処理などによって不要な部分を除去すること
で、図1(d)に示すような微細なパターンを得ること
ができる。尚、第1,第2の露光は、通常投影レンズ
(図示していない)を介して行われる。但し、図示した
該露光マスクと被加工基板を接近させても、また密着さ
せても同様の結果が得られる。First, as shown in FIG. 1A, a positive photoresist layer 2 and a photobleaching material layer 3 are successively formed on a substrate 1 to be processed. Next, the first exposure is performed using the desired first exposure mask 5 composed of the phase shifter 4. At this time, the first exposure is performed with an exposure amount 6 that makes only the photobleachable material layer 2 transparent. However, since the shifter edge portion of the phase shifter 4 becomes a dark portion due to the phase shifter effect, a fine unphotobleached pattern latent image 7 is formed on the photobleachable material layer 3 as shown in FIG. 1B. Next, using the desired second exposure mask 8 composed of the phase shifter 4,
A second exposure is performed. At this time, the second exposure is performed with an exposure amount 9 that the photoresist layer 2 exposes. However, in the photoresist layer 2, the dark portion 10 formed by the light shielding effect of the unphotofading pattern latent image formed by the first exposure,
The dark portion 11 of the second exposure mask 8 due to the phase shifter effect forms a latent image as shown in FIG. Then, an unnecessary portion is removed by development processing or the like, whereby a fine pattern as shown in FIG. 1D can be obtained. The first and second exposures are usually performed via a projection lens (not shown). However, similar results can be obtained even if the exposure mask and the substrate to be processed shown in the drawing are brought close to each other or brought into close contact with each other.
【0012】ポジ型レジストの代わりに、光の照射によ
って現像液に対する溶解性が低下するネガ型のレジスト
を利用すると、前述とは逆の白黒反転パターンを得るこ
とができる。また第1の露光と第2の露光の整合性は、
被加工基板上に予め整合性を得るための合わせマークな
どを形成し、これを利用することによって満足できる。
また、光の照射により光黒色化する材料も上記同様利用
できる。If a negative resist whose solubility in a developing solution is lowered by irradiation of light is used instead of the positive resist, a black-and-white inverted pattern opposite to the above can be obtained. Also, the consistency between the first exposure and the second exposure is
Satisfaction can be satisfied by forming alignment marks and the like on the substrate to be processed in advance to obtain conformity and using the alignment marks.
Further, a material that becomes light black by irradiation with light can be used as in the above.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】本発明の実施例1を図2を用いて
説明する。図2は本発明によってポジ型レジストをパタ
ーニングする方法について示した図である。まず同図
(a)に示すように0.2〜0.3μmの段差を有する被
加工基板13上に、基板13からの反射光の影響を低減
するための反射防止膜14を形成し、次いでポジ型フォ
トレジスト膜2と光退色性材料膜3を塗膜形成した。ま
た光退色性材料には、一般にはレジストの解像度向上に
用いられる水溶性のコントラスト増強剤の利用を試み
た。Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a method of patterning a positive resist according to the present invention. First, an antireflection film 14 for reducing the influence of reflected light from the substrate 13 is formed on a substrate 13 to be processed having a step of 0.2 to 0.3 μm as shown in FIG. A positive photoresist film 2 and a photobleaching material film 3 were formed by coating. For the photobleaching material, we tried to use a water-soluble contrast enhancer which is generally used for improving the resolution of resist.
【0014】露光にはi線ステッパ(波長0.365μ
m,レンズの開口数0.52)を用い、このようにして
作製した試料に、光学的に透明なガラス基板に位相シフ
タ4が配置された第1の露光マスク5を介して、光退色
性材料膜3のみに変化を与える露光量の光6で第1の露
光を行った。その結果、光退色性材料膜3には同図(b)
に示すような位相シフタ遮光による未光退色パターン潜
像7が形成された。For exposure, an i-line stepper (wavelength 0.365μ
m, the numerical aperture of the lens is 0.52), and the photofading property is applied to the sample thus produced through the first exposure mask 5 in which the phase shifter 4 is arranged on the optically transparent glass substrate. The first exposure was performed with an exposure amount of light 6 that changes only the material film 3. As a result, the photobleachable material film 3 is shown in FIG.
A non-light fading pattern latent image 7 was formed by shielding the phase shifter as shown in FIG.
【0015】次いで位相シフタ4が配置された第2の露
光マスク8を介して、同様に光9によって第2の露光を
行った。ところがフォトレジスト層2には、第1の露光
によって形成した未光退色パターン潜像7の遮光効果に
よって形成される暗部10と、第2の露光マスク8の位
相シフタ効果による暗部11によって、図2(c)に示
すような潜像が形成された。次いで水洗により光退色性
材料膜3を予め除去した。その後フォトレジストのアル
カリ現像液を用いて現像を行ったところ、図2(d)に
示すように被加工基板の段差に影響を受けずに微細なパ
ターン12が得られた。Then, a second exposure was similarly performed by the light 9 through the second exposure mask 8 on which the phase shifter 4 was arranged. However, in the photoresist layer 2, the dark portion 10 formed by the light blocking effect of the unphotobleached pattern latent image 7 formed by the first exposure and the dark portion 11 by the phase shifter effect of the second exposure mask 8 are formed. A latent image as shown in (c) was formed. Next, the photobleachable material film 3 was previously removed by washing with water. After that, development was performed using an alkaline developer of photoresist, and as shown in FIG. 2D, a fine pattern 12 was obtained without being affected by the step difference of the substrate to be processed.
【0016】また、実施例1ではフォトレジスト2の下
層に反射防止膜14を形成したが、レジスト2が基板か
らの反射の影響を受けにくい材料であれば必ずしも必要
ない。また実施例1のように反射防止膜14を形成する
場合には次の被加工基板のエッチングの障害にならない
ように膜厚をできるだけ薄くする必要がある。Although the antireflection film 14 is formed as the lower layer of the photoresist 2 in the first embodiment, it is not always necessary if the resist 2 is a material that is not easily affected by the reflection from the substrate. Further, when the antireflection film 14 is formed as in Example 1, it is necessary to make the film thickness as thin as possible so as not to hinder the etching of the next substrate to be processed.
【0017】次に本発明の実施例2を図3を用いて説明
する。図3は本発明によってネガ型レジストをパターニ
ングする方法について示した図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a method of patterning a negative resist according to the present invention.
【0018】まず図3(a)は、CrやMoSiなどか
ら構成されるいわゆる遮光部15と、光学的に透明な透
光部16と、入射光の位相に位相差を与える位相シフタ
が形成された位相シフタ部17から構成される露光マス
ク18の平面図の一部分を示す図である。マスクの透光
部16と位相シフタ部17は被加工基板上の寸法に換算
して概ね0.4 μmの幅で形成されている。First, in FIG. 3A, a so-called light-shielding portion 15 made of Cr or MoSi, an optically transparent light-transmitting portion 16, and a phase shifter for giving a phase difference to the phase of incident light are formed. It is a figure which shows a part of top view of the exposure mask 18 comprised from the phase shifter part 17 which was opened. The transparent portion 16 and the phase shifter portion 17 of the mask are formed with a width of approximately 0.4 μm in terms of the size on the substrate to be processed.
【0019】このマスクを用いて、実施例1と同様i線
ステッパにて試料の露光を行う。試料は、被加工基板1
上にネガ型のフォトレジスト層2を形成し、次いで光の
照射により光退色反応を示す光退色性材料層3を形成し
た試料を用いた。尚、光退色性材料層3には、一般には
レジストの解像度向上に用いられる水溶性のコントラス
ト増強剤の利用を試みた。Using this mask, the sample is exposed by the i-line stepper as in the first embodiment. Sample is substrate 1
A sample was used in which a negative photoresist layer 2 was formed thereon, and then a photobleaching material layer 3 that exhibited a photobleaching reaction by irradiation with light was formed. For the photobleachable material layer 3, an attempt was made to use a water-soluble contrast enhancer generally used for improving the resolution of a resist.
【0020】図3(b)は同図(a)のマスクによって
光退色性材料層3のみに変化が生じる露光量で露光を行
った結果の試料断面を示す図である。実施例1と同様
に、光退色性材料膜3に位相シフタ遮光による未光退色
パターン潜像7が形成される。FIG. 3B is a diagram showing a cross section of a sample as a result of exposure with the mask shown in FIG. 3A at an exposure amount that changes only the photobleaching material layer 3. Similar to the first embodiment, an unphotofading pattern latent image 7 is formed on the photofading material film 3 by shielding the phase shifter.
【0021】図3(c)は、CrやMoSiなどから構
成されるいわゆる遮光部15と、透光部19と、入射光
の位相に位相差を与える位相シフタが形成された位相シ
フタ部20から構成される露光マスク21の平面図であ
る。但し、透光部19と該位相シフタ部20は、同図
(a)のそれぞれの透光部16と位相シフタ部17に比
べ光の透過率が低下するように、導電膜ITO等を用い
て透過率を所望の値だけ低下させてある。図3(c)の
マスクを用いて図3(b)に示した試料の露光部の露光
を行った。その結果、実施例1と同様、フォトレジスト
層2には、露光によって形成した未光退色パターン潜像
7の遮光効果によって形成される暗部10と、図3
(c)の露光マスク21によって形成される暗部11に
よって、図3(d)に示すような潜像が形成された。次
いで水洗により光退色性材料膜3を予め除去した。その
後、フォトレジストのアルカリ現像液を用いて現像を行
ったところ、図3(e)に示すようにパターン線幅が概
ね0.1 μmの微細なライン&スペースパターン22が
得られることがわかった。FIG. 3C shows a so-called light-shielding portion 15 made of Cr or MoSi, a light-transmitting portion 19, and a phase shifter portion 20 having a phase shifter for giving a phase difference to the phase of incident light. It is a top view of the exposure mask 21 comprised. However, the light transmitting portion 19 and the phase shifter portion 20 are formed of a conductive film ITO or the like so that the light transmittance is lower than that of the light transmitting portion 16 and the phase shifter portion 17 of FIG. The transmittance is reduced by the desired value. Exposure of the exposed portion of the sample shown in FIG. 3B was performed using the mask of FIG. As a result, as in the case of Example 1, the dark portion 10 formed in the photoresist layer 2 by the light blocking effect of the unphotofading pattern latent image 7 formed by exposure, and FIG.
The dark portion 11 formed by the exposure mask 21 of (c) formed a latent image as shown in FIG. Next, the photobleachable material film 3 was previously removed by washing with water. After that, development was performed using an alkaline developer of photoresist, and it was found that a fine line & space pattern 22 having a pattern line width of about 0.1 μm was obtained as shown in FIG. 3 (e). .
【0022】また、実施例2の方法によると、平面図で
ある図3(f)に示されるように、パターン端部の開放
したパターン22を形成できる。これは露光マスクの透
光部と位相シフタ部の周辺を、遮光部で覆うようなパタ
ーン配置とすることによって達成される。Further, according to the method of the second embodiment, as shown in the plan view of FIG. 3 (f), it is possible to form a pattern 22 having open pattern ends. This is achieved by arranging the pattern so that the light-transmitting portion and the phase shifter portion of the exposure mask are covered with the light-shielding portion.
【0023】またここで本発明に利用する光退色性材料
は、ニトロン化合物あるいはジアゾニウム塩の化合物な
ど、光の照射により入射光に対する透明度が変化する材
料を少なくとも一つ含む材料であって、光退色性材料膜
の形成時にフォトレジスト膜の膜質低下を起こさない材
料であれば、本実施例で述べた材料以外の材料であって
も本発明に利用できる。また光退色性材料膜の形成時に
フォトレジスト膜の膜質低下を起こす材料であっても、
下層のレジスト膜と光退色性材料膜の間にそれぞれが混
合しないような膜を形成することによって、本発明に利
用できる。The photobleaching material used in the present invention is a material containing at least one material whose transparency to incident light changes upon irradiation with light, such as a nitrone compound or a diazonium salt compound. Any material other than the materials described in this embodiment can be used in the present invention as long as the material does not deteriorate the quality of the photoresist film during the formation of the conductive material film. In addition, even if the material causes deterioration of the quality of the photoresist film when the photobleaching material film is formed,
By forming a film that does not mix with each other between the lower resist film and the photobleaching material film, it can be used in the present invention.
【0024】また、本実施例1,2に用いたフォトレジ
ストと光退色性材料膜の露光に対する露光感度の関係
は、それぞれが等しい感度であるか、より良くはフォト
レジストの方が少ない露光量で反応する、いわゆる高感
度であることが望ましい。また本実施例ではレジストの
現像処理前に光退色性材料膜を予め除去したが、現像処
理と同時に除去してもよい。また露光時の絞り(δと呼
ばれる)は絞り量が大きいほど、つまりδの値が小さい
ほど位相が揃った光(コヒーレントな光)で露光できる
ため良好なパターンの形成ができる。また露光マスクの
透過率を変える方法としては実施例に限らず、別の金属
膜やそれ以外の光の吸収を高めた材料を所望の部分に薄
く形成し、光の透過率を変化させる方法も用いることが
できる。Further, the relationship between the exposure sensitivity of the photoresist used in Examples 1 and 2 and the exposure sensitivity of the photobleaching material film is equal to each other, or better, the exposure amount of the photoresist is smaller. It is desirable that the so-called high sensitivity, that is, the reaction at. Further, in this embodiment, the photobleachable material film was previously removed before the resist development processing, but it may be removed simultaneously with the development processing. Further, as the diaphragm (called δ) during exposure has a larger diaphragm amount, that is, a smaller value of δ, it is possible to perform exposure with light (coherent light) having a uniform phase, so that a good pattern can be formed. Further, the method of changing the transmittance of the exposure mask is not limited to the embodiment, and a method of changing the light transmittance by forming another metal film or another material having a higher light absorption on a desired portion thinly is also possible. Can be used.
【0025】図4に、本発明に利用できる露光マスクと
マスクを用いて形成したパターンの実施例を実施例3と
して示す。同図(a)は、位相シフタ23と位相シフタ
24がそれぞれで一つの位相シフタパターンの半分の寸
法xだけずらして配置され、長さyを持つ位相シフタパ
ターンが遮光部27によって囲まれた形に配置された露
光マスク28の図である。また位相シフタ24は位相シ
フタ23に比べ、また透光部26は透光部25に比べそ
れぞれ入射光に対する透過率を低くした。露光マスク上
のパターンが露光試料上で1/5(5分の1)に縮小投
影される露光ステッパを用いて、露光時の露光試料の送
りピッチ量を試料上でy/5(5分のy)の送りピッチ量
となるように設定し、実施例2の基板構造の試料を露光
した。この際、露光の方向は、同図(a)の矢印に示す
一方向で露光を行った。その結果、1枚の露光マスクで
同図(b)に示すような連続した微細パターン29を形
成することができた。また、本発明の実施例に限らず、
遮光部と透光部と位相シフタ部と、ネガ型もしくはポジ
型フォトレジストとの組み合わせによって、多種多様の
パターンにも対応できる。尚、本発明を用いることによ
って微細寸法を要するULSI素子等の製造ができるよ
うになった。FIG. 4 shows, as a third embodiment, an example of an exposure mask which can be used in the present invention and a pattern formed by using the mask. In the same figure (a), the phase shifter 23 and the phase shifter 24 are arranged so as to be shifted by half the dimension x of one phase shifter pattern, and the phase shifter pattern having a length y is surrounded by the light shielding portion 27. It is a figure of the exposure mask 28 arrange | positioned at. Further, the phase shifter 24 has a transmittance lower than that of the phase shifter 23, and the light transmitting portion 26 has a lower transmittance with respect to the incident light than the light transmitting portion 25. Using an exposure stepper that reduces and projects the pattern on the exposure mask to ⅕ (1/5) on the exposure sample, the feed pitch amount of the exposure sample at the time of exposure is set to y / 5 (⅕) on the sample. The sample having the substrate structure of Example 2 was exposed to light by setting the feed pitch amount to (y). At this time, the exposure was performed in one direction indicated by an arrow in FIG. As a result, it was possible to form a continuous fine pattern 29 as shown in FIG. Further, not limited to the embodiment of the present invention,
A wide variety of patterns can be supported by combining the light-shielding portion, the light-transmitting portion, the phase shifter portion, and the negative or positive photoresist. By using the present invention, it has become possible to manufacture ULSI devices and the like that require fine dimensions.
【0026】[0026]
【発明の効果】本発明はフォトレジスト上に位相シフタ
を形成するといった方法に比べ処理プロセスが簡易であ
り、なお且つ、従来の露光波長であっても露光光源波長
以下、更には露光波長の1/2以下の微細なパターンを
比較的容易に得ることができる。尚、本発明の概念はi
線に限らず、g線にも、また露光源の波長を短波長化す
れば更に微細なパターンの形成が達成できる。そのため
例えば、いわゆるエキシマレ−ザリソグラフィにも応用
できる。従って本発明は、益々微細なパターンが要求さ
れるフォトリソグラフィ技術を更に推進し、ULSI等
の半導体素子の高集積化高性能化や、超微細デバイスな
どの発展に寄与することができる。According to the present invention, the treatment process is simple as compared with the method of forming a phase shifter on the photoresist, and the conventional exposure wavelength is shorter than the exposure light source wavelength, and further, the exposure wavelength is 1 or less. A fine pattern of / 2 or less can be obtained relatively easily. The concept of the present invention is i
Not only the line, but also the g-line, and if the wavelength of the exposure source is shortened, it is possible to form a finer pattern. Therefore, for example, it can be applied to so-called excimer laser lithography. Therefore, the present invention can further promote the photolithography technology in which finer patterns are required, and contribute to high integration and high performance of semiconductor elements such as ULSI, and development of ultrafine devices.
【図1】本発明の概要の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of an outline of the present invention.
【図2】本発明の実施例1の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施例2の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例3の説明図。FIG. 4 is an explanatory view of Embodiment 3 of the present invention.
1…被加工基板、2…ポジ型フォトレジスト層、3…光
退色性材料層、4…位相シフタ、5,8…露光マスク、
6,9…露光、7…未光退色パターン潜像。1 ... Substrate to be processed, 2 ... Positive photoresist layer, 3 ... Photobleaching material layer, 4 ... Phase shifter, 5, 8 ... Exposure mask,
6, 9 ... exposure, 7 ... unphotofading pattern latent image.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 574 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/30 574
Claims (9)
し、所望のパターンの露光、次いで現像処理によって所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、前
記被加工基板上に前記感光性レジスト層を形成する工
程、次いで光の照射により光の透過率が変化する光退色
性材料を含む材料層を少なくとも1層形成する工程、透
過光に位相差を与える所望の第1のパターンが形成され
た第1の露光用のマスクもしくはレチクルを介して、前
記光退色性材料からなる層のみに変化を与える露光量も
しくは露光光で前記第1のパターンを露光する工程、次
いで透過光に位相差を与える所望の第2のパターンが形
成された第2の露光用のマスクもしくはレチクルを介し
て第2の露光を行う工程、次いで現像処理により所望の
パターンを形成する工程からなることを特徴とするパタ
ーン形成方法。1. A pattern forming method comprising forming a photosensitive resist layer on a substrate to be processed and exposing the desired pattern, and then developing the desired pattern to form a desired pattern, wherein the photosensitive resist layer is formed on the substrate to be processed. And a step of forming at least one material layer containing a photobleaching material whose light transmittance changes by light irradiation, and a desired first pattern for imparting a phase difference to transmitted light was formed. A step of exposing the first pattern with an exposure amount or exposure light that changes only the layer made of the photobleaching material through a first exposure mask or reticle, and then imparting a phase difference to the transmitted light. A step of performing a second exposure through a second exposure mask or reticle on which a desired second pattern is formed, and then a step of forming a desired pattern by a developing process. Pattern forming method characterized by comprising the.
し、所望のパターンの露光、次いで現像処理によって所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、被
加工基板上に感光性レジスト層を形成する工程、次いで
光の照射により光の透過率が変化する光退色性材料を含
む材料層を少なくとも1層形成する工程、透過光に位相
差を与える所望のパターンが形成された第1の露光用の
マスクもしくはレチクルを介して、前記光退色性材料層
のみに変化を与える露光量もしくは露光光で第1の露光
を行う工程、次いで前記第1のパターンの形成面におけ
る露光位置に対して第2のパターンの露光位置を所望の
距離だけ移動して、前記マスクもしくは前記レチクルの
パターンを露光する工程、次いで現像処理により所望の
パターンを形成する工程からなることを特徴とするパタ
ーン形成方法。2. In a pattern forming method, wherein a photosensitive resist layer is formed on a substrate to be processed, and a desired pattern is formed by exposure to a desired pattern and then development processing, the photosensitive resist layer is formed on the substrate to be processed. And then forming at least one material layer containing a photobleaching material whose light transmittance changes by irradiation with light, for the first exposure in which a desired pattern for imparting a phase difference to the transmitted light is formed. Through the mask or reticle, the first exposure is performed with an exposure amount or exposure light that changes only the photobleachable material layer, and then a second exposure is performed on the exposure position on the formation surface of the first pattern. The exposure position of the pattern is moved by a desired distance to expose the pattern of the mask or the reticle, and then a desired pattern is formed by a developing process. Pattern forming method characterized by comprising the extent.
し、所望のパターンの露光、次いで現像処理によって所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、被
加工基板上に感光性レジスト層を形成する工程、次いで
光の照射により光の透過率が変化する光退色性材料を含
む材料層を少なくとも1層形成する工程、透過光に位相
差を与える複数種類のパターンを有する露光用のマスク
もしくはレチクル上の所望の露光領域を選択して、前記
光退色性材料層のみに変化を与える露光量もしくは露光
光で第1の露光を行う工程、次いで前記マスクもしくは
前記レチクル上の所望の露光領域を選択して第2の露光
を行う工程、次いで現像処理により所望のパターンを形
成する工程からなることを特徴とするパターン形成方
法。3. A pattern forming method comprising forming a photosensitive resist layer on a substrate to be processed, exposing the desired pattern, and then developing the desired pattern to form a desired pattern, wherein the photosensitive resist layer is formed on the substrate to be processed. And then forming at least one material layer containing a photobleaching material whose light transmittance changes by irradiation with light, an exposure mask or reticle having a plurality of types of patterns that impart a phase difference to the transmitted light. Select the desired exposure area above and perform the first exposure with an exposure amount or exposure light that changes only the photobleachable material layer, and then select the desired exposure area on the mask or the reticle. And a second exposure step, and then a development step to form a desired pattern.
し、所望のパターンの露光、次いで現像処理によって所
望のパターンを形成するパターン形成方法において、被
加工基板上に感光性レジスト層を形成する工程、次いで
光の照射により光の透過率が変化する光退色性材料を含
む材料層を少なくとも1層形成する工程、透過光に位相
差を与える複数種類のパターンを有し、前記パターンは
種類によって入射光に対する透過率が異なるパターンで
構成される露光用のマスクもしくはレチクルを用いて所
望の多重露光を行う工程、次いで現像処理により所望の
パターンを形成する工程からなることを特徴とするパタ
ーン形成方法。4. A pattern forming method comprising forming a photosensitive resist layer on a substrate to be processed, exposing the desired pattern, and then developing the desired pattern to form the desired pattern, wherein the photosensitive resist layer is formed on the substrate to be processed. And then forming at least one material layer containing a photobleaching material whose light transmittance changes by irradiation with light, having a plurality of types of patterns that impart a phase difference to the transmitted light, and the patterns are Pattern formation, which comprises a step of performing desired multiple exposure using an exposure mask or reticle composed of patterns having different transmittances for incident light, and then a step of forming a desired pattern by development processing. Method.
しくは前記レチクルを構成する前記透過率の異なるパタ
ーンは、前記光退色性材料層のみに変化を与える露光量
と前記感光性レジストを感光させる露光量を得られるよ
うに設定したパターンであるパターン形成方法。5. The pattern according to claim 4, wherein the masks for exposure or the patterns having different transmittances constituting the reticle expose the photosensitive resist with an exposure amount that changes only the photobleachable material layer. A pattern forming method, which is a pattern set to obtain an exposure amount.
それぞれの露光時に前記露光マスクもしくは前記レチク
ルの不要なパターンを覆うことによって所望のパターン
を選択し露光するか、或いは、走査型の露光によって所
望の前記マスクもしくは前記レチクルの露光領域のみに
露光することによって所望のパターンを選択し露光する
パターン形成方法。6. The selection of the exposure area according to claim 3,
A desired pattern is selected and exposed by covering unnecessary patterns on the exposure mask or the reticle at each exposure, or only a desired exposure area of the mask or the reticle is exposed by scanning type exposure. A pattern forming method in which a desired pattern is selected and exposed by.
マスクは、透過光に位相差を与える位相シフタ層で形成
され、前記位相シフタは塗布型ガラスから構成された積
層型位相シフタもしくは、前記マスク基板に凹凸形状を
形成した堀込み型位相シフタから構成され、前記位相シ
フタのシフタエッジを利用してパターンを形成するパタ
ーン形成方法。7. The laminated type phase shifter according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein the mask is formed of a phase shifter layer for imparting a phase difference to transmitted light, and the phase shifter is a laminated type phase shifter made of coating type glass. A pattern forming method, comprising a recessed phase shifter in which an uneven shape is formed on the mask substrate, and forming a pattern by using a shifter edge of the phase shifter.
位相シフタの最小寸法および最小配置間寸法は、入射光
の位相に位相差情報を与えられる寸法であるパターン形
成方法。8. The pattern forming method according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the minimum dimension and the minimum inter-arrangement dimension of the phase shifter are dimensions that give phase difference information to the phase of incident light.
光退色性材料は、ニトロン化合物或いはジアゾニウム塩
の化合物など、光の照射により入射光に対する透明度が
変化する材料を少なくとも一つ含むパターン形成方法。9. The pattern according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the photobleaching material includes at least one material such as a nitrone compound or a diazonium salt compound whose transparency to incident light is changed by irradiation with light. Forming method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7340360A JPH09180992A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7340360A JPH09180992A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Pattern formation method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09180992A true JPH09180992A (en) | 1997-07-11 |
Family
ID=18336202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7340360A Pending JPH09180992A (en) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | Pattern formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09180992A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100307631B1 (en) * | 1999-06-01 | 2001-09-29 | 윤종용 | Method for forming fine patterns of semiconductor device |
| KR100912990B1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-08-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming fine pattern of semiconductor device |
| US8119475B2 (en) | 2007-10-29 | 2012-02-21 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming gate of semiconductor device |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP7340360A patent/JPH09180992A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100307631B1 (en) * | 1999-06-01 | 2001-09-29 | 윤종용 | Method for forming fine patterns of semiconductor device |
| KR100912990B1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-08-20 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method of forming fine pattern of semiconductor device |
| US8119475B2 (en) | 2007-10-29 | 2012-02-21 | Hynix Semiconductor Inc. | Method of forming gate of semiconductor device |
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