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JPH11283920A - Resist pattern formation method - Google Patents

Resist pattern formation method

Info

Publication number
JPH11283920A
JPH11283920A JP17135098A JP17135098A JPH11283920A JP H11283920 A JPH11283920 A JP H11283920A JP 17135098 A JP17135098 A JP 17135098A JP 17135098 A JP17135098 A JP 17135098A JP H11283920 A JPH11283920 A JP H11283920A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
resist
resist film
forming
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17135098A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Kawano
健二 川野
Shinichi Ito
信一 伊藤
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP17135098A priority Critical patent/JPH11283920A/en
Publication of JPH11283920A publication Critical patent/JPH11283920A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a resist pattern with high accuracy. SOLUTION: In this resist pattern formation method, a desired pattern is formed on a resist film 4 on a substrate 5 to be worked, by using a photomask where at least two kinds of the pattern groups of different pattern dimensions or pattern densities are formed. The formation method is provided with a process for respectively deciding resist film thickness corresponding to the pattern group, corresponding to each exposure required for forming the pattern group into a desired dimension respectively and forming the resist film 4 by the decided film thickness in an area which corresponds to the pattern group on the substrate 5 to be worked, the process for exposing the pattern group to the resist film 4 on the substrate 5 to be worked by the use of the photomask next, and then the process for developing the resist film 4.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の製
造において用いられるレジストパターン形成方法に関す
る。ここで、レジストとはフォトレジストを指す。
The present invention relates to a method for forming a resist pattern used in the manufacture of semiconductor devices and the like. Here, the resist refers to a photoresist.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィープロセスにおい
て、微細パターンを露光光の波長以下の幅で形成するた
めには、位相シフトマスク等を用いた超解像度露光技術
の適用が必須である。
2. Description of the Related Art In a photolithography process, in order to form a fine pattern with a width smaller than the wavelength of exposure light, it is essential to apply a super-resolution exposure technique using a phase shift mask or the like.

【0003】レベンソン型位相シフトマスクは、例え
ば、透明基板と、透明基板上に所定の間隙を隔てて互い
に平行に配置された遮光体と、隣り合う遮光体間の間隙
に1つおきに配置された位相シフターとを有している。
また、レベンソン型の位相シフトマスクは、位相シフタ
ーを有していない透過部を透過する露光光と、それと隣
り合い位相シフターを有している透過部を透過する露光
光との間の位相差が180°となるように形成されてい
る。
The Levenson-type phase shift masks are, for example, disposed on a transparent substrate, light shields arranged in parallel on the transparent substrate with a predetermined gap therebetween, and every other light shield in a gap between adjacent light shields. And a phase shifter.
Further, the phase shift mask of the Levenson type has a phase difference between the exposure light transmitted through the transmission portion having no phase shifter and the exposure light transmitted through the transmission portion having the adjacent phase shifter. It is formed to be 180 °.

【0004】上記レベンソン型位相シフトマスクは、位
相シフトマスクの中でも、高密度でありかつ周期的なレ
ジストパターンをより高い解像度で形成可能とするもの
である。また、レベンソン型位相シフトマスクを用いた
場合、より拡大された焦点深度(DOF)を得ることが
できる。
The above-mentioned Levenson-type phase shift mask makes it possible to form a high-density and periodic resist pattern with higher resolution among the phase shift masks. Further, when the Levenson-type phase shift mask is used, a further enlarged depth of focus (DOF) can be obtained.

【0005】しかしながら、レベンソン型位相シフトマ
スクを用いて例えば半導体装置のコア部を形成する場
合、コア部においてはパターン形状が複雑であるため、
位相シフターを有する透過部同士、或いは位相シフター
を有していない透過部同士が部分的に隣り合うことがあ
る。このように同種の透過部同士が隣り合う場所におい
ては上記位相差を形成することができない。したがっ
て、そのような場所では、もはや解像度を向上させる効
果を得ることができない。そのため、セル部のパターン
は通常可能な限り小さなサイズで形成されるのに対し、
コア部のパターンは比較的大きなサイズで形成される。
[0005] However, when a Levenson-type phase shift mask is used to form, for example, a core of a semiconductor device, the core has a complicated pattern shape.
The transmission parts having the phase shifter or the transmission parts having no phase shifter may be partially adjacent to each other. As described above, the above-mentioned phase difference cannot be formed at a place where the same kind of transmission portions are adjacent to each other. Therefore, in such a place, the effect of improving the resolution can no longer be obtained. Therefore, the pattern of the cell part is usually formed in the smallest possible size,
The pattern of the core portion is formed in a relatively large size.

【0006】一般に、フォトマスクを透過した露光光
は、回折や干渉を生じるため、強度等にばらつきを生ず
る。すなわち、レジスト膜に照射された露光光の強度
は、全ての照射部において均一である訳ではなく分布を
生じている。このような強度分布(像強度分布)は、回
折や干渉条件、すなわちフォトマスクに形成された光透
過部のパターンサイズやパターン密度(デューティ比)
に応じて多様である。したがって基板上に形成されたレ
ジスト膜を露光する条件、例えば露光量の最適値は、上
記サイズや密度に応じて異なる。そのため、コア部とセ
ル部とを同時に形成する場合、双方を最適な条件で露光
することが困難となることがあった。
In general, exposure light transmitted through a photomask causes diffraction and interference, and thus varies in intensity and the like. That is, the intensity of the exposure light applied to the resist film is not uniform in all the irradiated portions, but has a distribution. Such an intensity distribution (image intensity distribution) depends on diffraction and interference conditions, that is, the pattern size and pattern density (duty ratio) of the light transmitting portion formed on the photomask.
Depending on the variety. Therefore, the conditions for exposing the resist film formed on the substrate, for example, the optimal value of the exposure amount differ depending on the size and density. Therefore, when forming the core portion and the cell portion at the same time, it may be difficult to expose both of them under optimal conditions.

【0007】このような問題はレベンソン型位相シフト
マスクを用いた場合に限られる訳ではなく、一般的なフ
ォトマスクを用いた場合においても同様である。したが
って、半導体装置の製造においては、より高い精度でパ
ターンを形成するために、露光量のような露光条件のマ
ージンをより拡大することが求められている。
[0007] Such a problem is not limited to the case where the Levenson type phase shift mask is used, and the same applies to the case where a general photomask is used. Therefore, in the manufacture of a semiconductor device, it is required to further increase a margin of an exposure condition such as an exposure amount in order to form a pattern with higher accuracy.

【0008】また、上記露光に先立って、基板上にはレ
ジスト膜を形成することが必要である。従来のレジスト
塗布方法であるスピンコート法によると、基板の被塗布
面全体にレジスト膜が形成される。そのため、露光時に
基板とフォトマスク等との位置合わせに使用するアライ
メントマークまでもがレジスト膜に被覆されてしまう。
その結果、アライメント精度が低下し、レジストパター
ンを高い精度で形成することができないという問題を生
ずる。
Prior to the exposure, it is necessary to form a resist film on the substrate. According to the spin coating method, which is a conventional resist coating method, a resist film is formed on the entire coated surface of the substrate. Therefore, the resist film covers even the alignment marks used for aligning the substrate with the photomask or the like at the time of exposure.
As a result, there is a problem that the alignment accuracy is reduced and a resist pattern cannot be formed with high accuracy.

【0009】また、上記アライメントマークのようにレ
ジスト膜を形成する必要がない領域上にまでレジスト膜
を形成した場合、より多くのレジストを使用する必要が
ある。そのため、コストが上昇するという問題を生ず
る。
Further, when a resist film is formed on a region where a resist film does not need to be formed like the alignment mark, it is necessary to use more resist. Therefore, there is a problem that the cost increases.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、レジ
ストパターンを高い精度で形成することが可能なレジス
トパターン形成方法を提供することにある。本発明の他
の目的は、パターンサイズやパターン密度の異なる領域
を同時に形成するに当り、露光条件のマージンをより拡
張し、それによりスループットの向上を図ることが可能
なレジストパターン形成方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of forming a resist pattern which can form a resist pattern with high precision. Another object of the present invention is to provide a resist pattern forming method capable of further expanding a margin of exposure conditions and simultaneously improving a throughput in simultaneously forming regions having different pattern sizes and pattern densities. It is in.

【0011】本発明のさらに他の目的は、露光時のアラ
イメント精度を向上させることが可能なレジストパター
ン形成方法を提供することにある。本発明のさらに他の
目的は、コスト低減に寄与し得るレジストパターン形成
方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method of forming a resist pattern capable of improving alignment accuracy at the time of exposure. Still another object of the present invention is to provide a method for forming a resist pattern which can contribute to cost reduction.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、パターン寸法若しくはパターン密度が異
なる少なくとも2種のパターン群が形成されたフォトマ
スクを用いて、被加工基板上のレジスト膜に所望のパタ
ーンを形成するレジストパターン形成方法において、前
記パターン群をそれぞれ所望寸法に形成するために要す
る各露光量に応じて該パターン群に対応するレジスト膜
厚をそれぞれ決定し、前記被加工基板上の前記パターン
群に対応する領域に該決定した膜厚でレジスト膜を形成
する工程と、次いで前記フォトマスクを用いて前記パタ
ーン群を前記被加工基板上のレジスト膜に露光する工程
と、次いで前記レジスト膜を現像する工程とを含むこと
を特徴とするレジストパターン形成方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for forming a resist on a substrate to be processed by using a photomask on which at least two types of patterns having different pattern dimensions or pattern densities are formed. In a resist pattern forming method for forming a desired pattern on a film, a resist film thickness corresponding to the pattern group is determined according to each exposure amount required to form the pattern group to a desired size, and A step of forming a resist film with the determined thickness in a region corresponding to the pattern group on the substrate, and then exposing the pattern group to a resist film on the substrate to be processed using the photomask, And a step of developing the resist film.

【0013】上記レジストパターン形成方法において好
ましい態様を以下に示す。 (1)前記レジスト膜を、スポット塗布法により形成す
ること。(2)前記フォトマスクが、遮光部と開口部で
形成され、かつ隣接する開口部を透過する光の位相差が
略180度となる位相シフト部と、前記位相差がほぼ0
度となる非位相シフト部で形成され、パターン寸法の小
さなパターン群を位相シフト部で露光し、パターン寸法
の大きなパターン群を非位相シフト部で露光するに際
し、位相シフト部に対するレジスト膜厚の方を非位相シ
フト部に対するレジスト膜厚よりも厚く設定すること。
Preferred embodiments of the above resist pattern forming method will be described below. (1) The resist film is formed by a spot coating method. (2) The photomask is formed of a light-shielding portion and an opening, and a phase shift portion in which a phase difference of light transmitted through an adjacent opening is approximately 180 degrees;
When a group of patterns having a small pattern size formed by a non-phase shift portion having a large pattern size is exposed by the phase shift portion, and a pattern group having a large pattern size is exposed by the non-phase shift portion, the resist film thickness relative to the phase shift portion is Is set to be thicker than the resist film thickness for the non-phase shift portion.

【0014】(3)前記フォトマスクは遮光膜の代りに
半透明の位相シフタを用いたハーフトーンマスクであ
り、パターン寸法の小さなパターン群に対するレジスト
膜厚の方をパターン寸法の大きなパターン群に対するレ
ジスト膜厚よりも薄く設定すること。
(3) The photomask is a halftone mask using a translucent phase shifter instead of a light-shielding film. The photomask for a pattern group having a small pattern size is a resist for a pattern group having a large pattern size. Set thinner than film thickness.

【0015】(4)前記露光する工程でアライメントに
用いる前記被加工基板のアライメントマーク上に、前記
レジスト膜を形成する工程において膜厚0のレジストを
塗布しない領域を形成すること。
(4) An area where a resist having a thickness of 0 is not applied in the step of forming the resist film is formed on the alignment mark of the substrate to be processed used for alignment in the step of exposing.

【0016】(5)前記レジスト膜を形成する工程にお
いて、前記露光する工程で前記被加工基板の非露光範囲
に、膜厚0のレジストを塗布しない領域を形成するこ
と。
(5) In the step of forming the resist film, a region where the resist having a thickness of 0 is not applied is formed in a non-exposed area of the substrate to be processed in the exposing step.

【0017】また、本発明は、パターン寸法若しくはパ
ターン密度が異なる少なくとも2種のパターン群が形成
されたフォトマスクを用いて、被加工基板上のレジスト
膜に所望のパターンを形成するレジストパターン形成方
法において、前記レジストとしてポジレジストを用い、
前記パターンに到達する露光量が前記フォトマスクに照
射される露光量の倍率の2乗にほぼ等しい領域を抽出
し、その領域のレジスト膜の厚さを0に、他の部分は露
光量に応じてレジスト膜厚を決定し、該決定された条件
で前記レジスト膜を形成する工程と、次いで前記フォト
マスクを用いて前記パターン群を前記被加工基板上のレ
ジスト膜に露光する工程と、次いで前記レジスト膜を現
像する工程とを含むことを特徴とするレジストパターン
形成方法を提供する。
Further, the present invention provides a resist pattern forming method for forming a desired pattern on a resist film on a substrate to be processed by using a photomask on which at least two types of patterns having different pattern dimensions or pattern densities are formed. In, using a positive resist as the resist,
An area where the amount of exposure reaching the pattern is substantially equal to the square of the magnification of the amount of exposure applied to the photomask is extracted, the thickness of the resist film in that area is set to 0, and the other portions are adjusted according to the amount of exposure. Determining the resist film thickness, forming the resist film under the determined conditions, and then exposing the pattern group to a resist film on the substrate to be processed using the photomask; and And a step of developing the resist film.

【0018】上記レジストパターン形成方法において、
前記レジスト膜の厚さを0にする領域を、アライメント
時に生じる誤差分を考慮して決定することが好ましい。
また、本発明は、パターン寸法若しくはパターン密度が
異なる少なくとも2種のパターン群が形成されたフォト
マスクを用いて、被加工基板上のレジストに所望のパタ
ーンを形成するレジストパターン形成方法において、前
記レジストとしてネガレジストを用い、前記パターンに
到達する露光量が実質的に0の領域を抽出し、その領域
のレジスト膜の厚さを0に、他の部分は露光量に応じて
レジスト膜厚を決定し、該決定された条件で前記レジス
ト膜を形成する工程と、次いで前記フォトマスクを用い
て前記パターン群を前記被加工基板上のレジスト膜に露
光する工程と、次いで前記レジスト膜を現像する工程と
を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法を提
供する。
In the above resist pattern forming method,
It is preferable that a region where the thickness of the resist film is set to 0 is determined in consideration of an error generated at the time of alignment.
The present invention also provides a resist pattern forming method for forming a desired pattern on a resist on a substrate to be processed using a photomask on which at least two types of pattern groups having different pattern dimensions or pattern densities are formed. Using a negative resist as a mask, the region where the exposure amount reaching the pattern is substantially zero is extracted, the thickness of the resist film in that region is set to 0, and the resist film thickness is determined according to the exposure amount in other portions. Forming the resist film under the determined conditions, exposing the pattern group to a resist film on the substrate to be processed using the photomask, and then developing the resist film And a method for forming a resist pattern.

【0019】上記レジストパターン形成方法において、
前記レジスト膜の厚さを0にする領域を、アライメント
時に生じる誤差分を考慮して決定することが好ましい。
さらに、本発明は、基板の一方の主面上にレジスト膜を
形成する工程、フォトマスクを介して前記レジスト膜に
露光光を照射して、前記レジスト膜を露光する工程、及
び前記露光されたレジスト膜を現像する工程を具備し、
前記フォトマスクは、光透過部を有する第1のパターン
部と、前記第1のパターン部とはパターンサイズ及びパ
ターン密度の少なくとも一方が異なる光透過部を有する
第2のパターン部とを含み、前記レジスト膜を形成する
工程は、前記レジスト膜の第1及び第2のパターン部に
それぞれ対応する第1及び第2の領域を互いに異なる厚
さに形成することを含むことを特徴とするレジストパタ
ーン形成方法を提供する。
In the above resist pattern forming method,
It is preferable that a region where the thickness of the resist film is set to 0 is determined in consideration of an error generated at the time of alignment.
Further, the present invention provides a step of forming a resist film on one main surface of the substrate, irradiating the resist film with exposure light through a photomask, exposing the resist film, and Including a step of developing the resist film,
The photomask includes a first pattern portion having a light transmitting portion, and a second pattern portion having a light transmitting portion in which at least one of a pattern size and a pattern density is different from the first pattern portion, The step of forming a resist film includes forming first and second regions respectively corresponding to the first and second pattern portions of the resist film to have different thicknesses. Provide a way.

【0020】上記レジストパターン形成方法において好
ましい態様を以下に示す。 (1)前記第1及び第2の領域の厚さは、前記第1の領
域上の前記第1のパターン部の光透過部に対応する位置
で観測される前記露光光の強度と、前記第2の領域上の
前記第2のパターン部の光透過部に対応する位置で観測
される強度とに基づいてそれぞれ決定されたこと。
Preferred embodiments of the above resist pattern forming method are described below. (1) The thicknesses of the first and second regions are determined by the intensity of the exposure light observed at a position on the first region corresponding to the light transmitting portion of the first pattern portion, and the thickness of the first and second regions. 2 is determined on the basis of the intensity observed at the position corresponding to the light transmitting portion of the second pattern portion on the second area.

【0021】(2)前記レジスト膜をスポット塗布法に
より形成すること。 (3)前記第1のパターン部はレベンソン型構造を含
み、前記第2のパターン部は非レベンソン型構造を有
し、前記第1のパターン部の光透過部のパターンサイズ
は、前記第2のパターン部のそれよりも小さく、前記第
2の領域を前記第1の領域に比べてより薄く形成するこ
と。
(2) The resist film is formed by a spot coating method. (3) The first pattern portion has a Levenson-type structure, the second pattern portion has a non-Levenson-type structure, and the light transmitting portion of the first pattern portion has a pattern size of the second The second region is smaller than that of the pattern portion, and is formed thinner than the first region.

【0022】(4)前記第1のパターン部の光透過部の
パターンサイズは、前記第2のパターン部のそれよりも
小さく、前記第1の領域を前記第2の領域に比べてより
薄く形成すること。
(4) The pattern size of the light transmitting portion of the first pattern portion is smaller than that of the second pattern portion, and the first region is formed thinner than the second region. To do.

【0023】また、本発明は、基板の一方の主面の一部
の領域上に選択的にレジスト膜を形成して、前記基板の
一方の主面に塗布領域及び非塗布領域を形成する工程、
フォトマスクを用いて前記レジスト膜を露光する工程、
及び前記露光されたレジスト膜を現像する工程を具備す
るレジストパターン形成方法を提供する。
Further, the present invention provides a step of selectively forming a resist film on a part of one main surface of a substrate to form a coating region and a non-coating region on one main surface of the substrate. ,
Exposing the resist film using a photomask,
And a method of forming a resist pattern comprising a step of developing the exposed resist film.

【0024】上記レジストパターン形成方法において好
ましい態様を以下に示す。 (1)前記レジスト膜をスポット塗布法により形成する
こと。 (2)前記非塗布領域は前記塗布領域に囲まれたこと。
Preferred embodiments of the above resist pattern forming method will be described below. (1) The resist film is formed by a spot coating method. (2) The non-application region is surrounded by the application region.

【0025】(3)前記基板は一方の主面上に、前記露
光する工程においてアライメントに用いるアライメント
マークを具備し、前記非塗布領域は前記アライメントマ
ークを含むこと。
(3) The substrate has, on one main surface, an alignment mark used for alignment in the exposing step, and the non-coating area includes the alignment mark.

【0026】(4)前記塗布領域は前記非塗布領域に囲
まれたこと。 (5)前記塗布領域は前記非塗布領域で仕切られたこ
と。 (6)前記基板は半導体ウエハであり、前記塗布領域は
前記半導体ウエハから形成される複数の半導体チップに
対応する領域を含むこと。
(4) The application area is surrounded by the non-application area. (5) The application area is partitioned by the non-application area. (6) The substrate is a semiconductor wafer, and the application region includes a region corresponding to a plurality of semiconductor chips formed from the semiconductor wafer.

【0027】さらに、本発明は、基板の一方の主面上に
レジスト膜を形成する工程、フォトマスクを介して前記
レジスト膜に露光光を照射して、前記レジスト膜を露光
する工程、及び前記露光されたレジスト膜を現像する工
程を具備し、前記レジスト膜はポジ型レジストを用いて
形成され、前記基板の一方の主面は、前記フォトマスク
に照射される露光光の強度と実質的に等しい強度が観測
される第1の領域と、他の領域である第2の領域とから
なり、前記レジスト膜を形成する工程は、前記第1の領
域の少なくとも一部の上に前記レジストを塗布すること
なく、前記第2の領域上に前記レジストを塗布すること
を含むレジストパターン形成方法を提供する。
Further, the present invention provides a step of forming a resist film on one main surface of a substrate, a step of irradiating the resist film with exposure light through a photomask to expose the resist film, Including a step of developing the exposed resist film, wherein the resist film is formed using a positive resist, and one main surface of the substrate has substantially the same intensity as the intensity of exposure light applied to the photomask. The step of forming the resist film includes a first region where the same intensity is observed and a second region which is another region. The step of applying the resist on at least a part of the first region A method for forming a resist pattern including applying the resist on the second region without performing the method.

【0028】上記レジストパターン形成方法において、
前記レジスト膜をスポット塗布法により形成することが
好ましい。また、本発明は、基板の一方の主面上にレジ
スト膜を形成する工程、フォトマスクを介して前記レジ
スト膜に露光光を照射して、前記レジスト膜を露光する
工程、及び前記露光されたレジスト膜を現像する工程を
具備し、前記レジスト膜はネガ型レジストを用いて形成
され、前記基板の一方の主面は、観測される露光光の強
度が実質的に0である第1の領域と、他の領域である第
2の領域とからなり、前記レジスト膜を形成する工程
は、前記第2の領域の少なくとも一部の上に前記レジス
トを塗布することなく、前記第1の領域上に前記レジス
トを塗布することを含むレジストパターン形成方法を提
供する。上記レジストパターン形成方法において、前記
レジスト膜をスポット塗布法により形成することが好ま
しい。
In the above resist pattern forming method,
Preferably, the resist film is formed by a spot coating method. The present invention also provides a step of forming a resist film on one main surface of the substrate, irradiating the resist film with exposure light through a photomask, exposing the resist film, and exposing the resist film to light. Developing a resist film, wherein the resist film is formed using a negative resist, and one main surface of the substrate is a first region where the observed intensity of exposure light is substantially zero. And forming a resist film on the first region without applying the resist on at least a part of the second region. And a method for forming a resist pattern, comprising applying the resist to a substrate. In the resist pattern forming method, it is preferable that the resist film is formed by a spot coating method.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明についてより詳細に
説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明
する。第1の実施形態においては、フォトマスクのパタ
ーンサイズ或いはパターン密度に応じて、レジスト膜の
厚さを一部の領域と他の領域とで異ならしめることによ
り、露光条件のマージンが制御される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail. First, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the margin of the exposure condition is controlled by making the thickness of the resist film different between some regions and other regions according to the pattern size or pattern density of the photomask.

【0030】図1(a)〜(c)に、本発明の第1の実
施形態に係るレジストパターン形成方法の一例を示す。
なお、図1(a)〜(c)は、それぞれ断面図である。
図1(a)はフォトマスクを示している。このフォトマ
スクは、レベンソン型位相シフトマスクであり、非レベ
ンソン部(非位相シフト部)6とレベンソン部(位相シ
フト部)7とを有している。
FIGS. 1A to 1C show an example of a method for forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.
1A to 1C are cross-sectional views.
FIG. 1A shows a photomask. This photomask is a Levenson-type phase shift mask, and has a non-Levenson part (non-phase shift part) 6 and a Levenson part (phase shift part) 7.

【0031】非レベンソン部6は、石英等からなる透明
基板1と、透明基板1上に形成された遮光膜2とで構成
されている。また、レベンソン部7は、上記透明基板1
上に、遮光膜2及び位相シフター3が形成された構造を
有している。
The non-Levenson part 6 is composed of a transparent substrate 1 made of quartz or the like, and a light shielding film 2 formed on the transparent substrate 1. Further, the Levenson part 7 is provided on the transparent substrate 1.
It has a structure in which a light shielding film 2 and a phase shifter 3 are formed thereon.

【0032】図1(a)において、それぞれの遮光膜2
は帯状に形成され、所定の間隙を隔てて平行に配置され
ている。また、位相シフター3は、隣り合う遮光膜2間
の光透過部上に1つおきに配置されている。
In FIG. 1A, each light shielding film 2
Are formed in a band shape and are arranged in parallel with a predetermined gap. In addition, every other phase shifter 3 is arranged on the light transmitting portion between the adjacent light shielding films 2.

【0033】レベンソン部7は、位相シフター3が形成
された光透過部を透過した露光光と、位相シフター3が
形成されていない光透過部を透過した露光光とで位相が
180°異なるように形成されている。
The Levenson part 7 is so arranged that the phase of the exposure light transmitted through the light transmission part where the phase shifter 3 is formed and the phase of the exposure light transmitted through the light transmission part where the phase shifter 3 is not formed are 180 ° different. Is formed.

【0034】なお、通常、レベンソン部7における遮光
膜2の幅及びそれぞれの遮光膜2間の間隙は、非レベン
ソン部6におけるそれらよりも狭く設定される。すなわ
ち、レベンソン部7におけるパターンサイズは非レベン
ソン部6におけるそれよりも小さく設定される。
Normally, the width of the light shielding film 2 in the Levenson part 7 and the gap between the respective light shielding films 2 are set to be smaller than those in the non-Levenson part 6. That is, the pattern size in the Levenson section 7 is set smaller than that in the non-Levenson section 6.

【0035】このように、非レベンソン部6とレベンソ
ン部7とでは、構造及びパターンサイズが異なっている
ため、露光光の回折或いは干渉条件が異なる。そのた
め、非レベンソン部6を透過した露光光と、レベンソン
部7を透過した露光光とでは強度プロファイルが異な
る。したがって、非レベンソン部6とレベンソン部7と
では、露光量のような露光条件の最適値が異なる。言い
換えると、非レベンソン部6とレベンソン部7とでは、
許容され得る露光条件の範囲が異なるのである。
As described above, since the non-Levenson part 6 and the Levenson part 7 have different structures and pattern sizes, the conditions for diffraction or interference of exposure light are different. Therefore, the exposure light transmitted through the non-Levenson part 6 and the exposure light transmitted through the Levenson part 7 have different intensity profiles. Therefore, the optimal value of the exposure condition such as the exposure amount differs between the non-Levenson part 6 and the Levenson part 7. In other words, in the non-Levenson part 6 and the Levenson part 7,
The range of allowable exposure conditions is different.

【0036】このような場合、図1(b)に示すよう
に、半導体基板5上に形成するレジスト膜4を、その非
レベンソン部6に対応する領域と、レベンソン部7に対
応する領域とで厚さを異ならしめればよい。それによ
り、それぞれの領域において許容され得る露光条件の範
囲の重複をより増大させることが可能となる。これは、
レジスト膜4の厚さに応じて、最適な露光条件或いは許
容され得る露光条件の範囲が変動するためである。
In such a case, as shown in FIG. 1B, the resist film 4 formed on the semiconductor substrate 5 is divided into a region corresponding to the non-Levenson portion 6 and a region corresponding to the Levenson portion 7. What is necessary is just to make thickness different. As a result, it is possible to further increase the overlap of the range of the exposure condition that can be permitted in each region. this is,
This is because the optimal exposure condition or the range of the allowable exposure condition varies depending on the thickness of the resist film 4.

【0037】なお、レジスト膜4の非レベンソン部6に
対応する領域及びレベンソン部7に対応する領域のいず
れか一方の領域の厚さは、露光光の波長、投影光学系の
開口数、コヒーレンスファクタ、レジスト膜上で観測さ
れる露光光の強度、レジストの光学定数、レジストの溶
解特性、及びレジストの現像時間の少なくとも1つに基
づいて予め決定しておけばよい。
The thickness of one of the region corresponding to the non-Levenson portion 6 and the region corresponding to the Levenson portion 7 of the resist film 4 depends on the wavelength of the exposure light, the numerical aperture of the projection optical system, and the coherence factor. The intensity may be determined in advance based on at least one of the intensity of exposure light observed on the resist film, the optical constant of the resist, the dissolution characteristics of the resist, and the development time of the resist.

【0038】上記条件下で露光を行い、さらに現像処理
を施すことにより、図1(c)に示すように、断面形状
が矩形状でありかつ所望のサイズのレジストパターン4
を形成することが可能となる。
Exposure is performed under the above conditions, and further development processing is performed to obtain a resist pattern 4 having a rectangular cross section and a desired size, as shown in FIG.
Can be formed.

【0039】ここで、図1(b)に示すように膜厚が部
分的に異なるレジスト膜4を、従来のスピン塗布法で形
成することは極めて困難である。したがって、上記レジ
スト膜4を形成するためには、従来の一般的なスピン塗
布法とは異なるレジスト塗布方法を採用する必要があ
る。
Here, as shown in FIG. 1B, it is extremely difficult to form a resist film 4 having a partially different film thickness by a conventional spin coating method. Therefore, in order to form the resist film 4, it is necessary to adopt a resist coating method different from a conventional general spin coating method.

【0040】従来の一般的なスピン塗布法以外のレジス
ト塗布方法としては、以下に示す方法が知られている。
例えば、特開平7−3299号公報は、塗布膜の厚さの
均一化と、塗布液使用量の低減とを図る塗布膜形成方法
及びその装置を開示している。それによると、溶剤と塗
布液(レジスト)とを、それぞれ別々に及び異なる回転
数のもとで基板上に回転塗布することにより、塗布膜の
厚さの均一化が図られている。また、回転数に応じて塗
布液の量を設定することにより、塗布液使用量の少量化
が図られている。
As a resist coating method other than the conventional general spin coating method, the following method is known.
For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-3299 discloses a method and an apparatus for forming a coating film for making the thickness of the coating film uniform and reducing the amount of the coating liquid used. According to this, the thickness of a coating film is made uniform by spin-coating a solvent and a coating liquid (resist) on a substrate separately and under different rotation speeds. Further, by setting the amount of the coating liquid in accordance with the number of rotations, the amount of the coating liquid used is reduced.

【0041】特開平7−321001号公報は、多数の
噴霧孔が配列されたスプレーヘッドを有するレジスト塗
布装置を開示している。この装置によるレジストの塗布
は、上記スプレーヘッドをその下方に位置する基板の基
板面に対して平行移動させつつ、各噴霧孔から基板へ向
けてレジストを噴霧することにより行われる。この装置
によると、レジストの使用量を低減することが可能であ
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-321001 discloses a resist coating apparatus having a spray head in which a number of spray holes are arranged. The application of the resist by this apparatus is performed by spraying the resist from each spray hole toward the substrate while moving the spray head in parallel to the substrate surface of the substrate located therebelow. According to this apparatus, the amount of resist used can be reduced.

【0042】しかしながら、これら開示は、レジスト膜
の厚さを均一化すること、或いはレジスト使用量を低減
することを目的とするものであって、膜厚が部分的に異
なるレジスト膜4を形成する方法を開示するものではな
い。
However, these disclosures aim at equalizing the thickness of the resist film or reducing the amount of the resist used, and form the resist film 4 having a partially different film thickness. It does not disclose a method.

【0043】これを実現するレジスト塗布法としては、
スポット塗布法を挙げることができる。ここで、スポッ
ト塗布法とは、局所的にレジストを塗布することが可能
な塗布方法である。例えば、マトリクス状に配置された
多数の微小孔からレジストをスポット状に噴霧し、かつ
それぞれの微小孔毎にレジストの噴霧量を制御すること
によりレジスト膜を形成する方法をいう。
A resist coating method for realizing this is as follows.
A spot coating method can be used. Here, the spot coating method is a coating method capable of locally applying a resist. For example, it refers to a method in which a resist is sprayed in a spot form from a large number of micropores arranged in a matrix and the amount of resist sprayed is controlled for each micropore to form a resist film.

【0044】スポット塗布法を用いたレジストの塗布
は、例えば、図2に示す装置を用いて行うことができ
る。図2に、本発明の第1〜第3の実施形態に係るレジ
ストパターン形成方法において用いられるレジスト塗布
装置の一例を概略的に示す。図2において、被処理基板
である半導体基板21はステージ22上に載置されてい
る。ステージ22は基板21をX方向(紙面の表裏方
向)へ移動させることが可能である。この移動は、ステ
ージ22と接続されたステージコントローラ23により
制御される。
The application of the resist using the spot application method can be performed using, for example, an apparatus shown in FIG. FIG. 2 schematically shows an example of a resist coating apparatus used in the resist pattern forming method according to the first to third embodiments of the present invention. In FIG. 2, a semiconductor substrate 21 as a substrate to be processed is placed on a stage 22. The stage 22 can move the substrate 21 in the X direction (the direction of the front and back of the paper). This movement is controlled by a stage controller 23 connected to the stage 22.

【0045】ステージ22の上方には、多数の噴霧孔が
一列に配列されたスプレーヘッド24が設置されてい
る。このスプレーヘッド24は、ダストフィルタ27を
介してレジストを収容する容器26に接続されている。
したがって、容器26に収容されたレジストは、ダスト
フィルタで不純物を除去された後、スプレーヘッド24
へと供給され、上記噴霧孔から基板21へ向けてスポッ
ト状に噴霧され得る。
Above the stage 22, a spray head 24 in which a number of spray holes are arranged in a line is provided. The spray head 24 is connected via a dust filter 27 to a container 26 for storing a resist.
Therefore, the resist contained in the container 26 is subjected to a dust filter to remove impurities, and then the spray head 24 is removed.
And sprayed in the form of spots toward the substrate 21 from the spray holes.

【0046】噴霧量コントローラ25はスプレーヘッド
24と接続されており、上記噴霧孔からのレジスト噴霧
量をそれぞれの噴霧孔毎に制御する。また、データ入力
部29は、ステージコントローラ23と噴霧量コントロ
ーラ25とに接続されている。データ入力部29は、こ
れらコントローラ23,25に、所望の形状のレジスト
膜を形成するのに必要なデータを供給する。
The spray amount controller 25 is connected to the spray head 24 and controls the amount of resist spray from the spray holes for each spray hole. Further, the data input unit 29 is connected to the stage controller 23 and the spray amount controller 25. The data input unit 29 supplies these controllers 23 and 25 with data necessary for forming a resist film having a desired shape.

【0047】以上説明したレジスト塗布装置によると、
基板21をX方向に移動させつつ、各噴霧孔からレジス
トを噴霧することにより基板21上にレジスト膜を形成
することができる。ここで、基板21の移動速度、各噴
霧孔からのレジストの噴霧量、或いはこれら両方を、デ
ータ入力部29からコントローラ23,25に供給され
るデータに基づいて制御することにより、基板21の所
望の領域上に選択的にかつ所望の厚さでレジスト膜を形
成することができる。
According to the resist coating apparatus described above,
The resist film can be formed on the substrate 21 by spraying the resist from each spray hole while moving the substrate 21 in the X direction. Here, by controlling the moving speed of the substrate 21, the spray amount of the resist from each spray hole, or both of them based on data supplied from the data input unit 29 to the controllers 23 and 25, the desired speed of the substrate 21 is controlled. A resist film can be formed selectively and at a desired thickness on the region.

【0048】なお、上記装置を用いてレジスト膜を形成
するに当り、形成されるべきレジスト膜のパターンサイ
ズやパターン密度等と露光条件との間の関係の、レジス
ト膜の厚さに対する依存性を、シミュレーションや実験
等を行うことにより予め厳密に調べておくことが望まし
い。また、基板21の移動速度やレジストの噴霧量とレ
ジスト膜の厚さとの関係を、シミュレーションや実験等
を行うことにより予め厳密に調べておくことが望まし
い。
In forming a resist film using the above apparatus, the dependence of the relationship between the pattern size and pattern density of the resist film to be formed and the exposure conditions on the thickness of the resist film is considered. It is desirable to strictly check in advance by performing a simulation, an experiment, or the like. It is desirable that the relationship between the moving speed of the substrate 21, the spray amount of the resist, and the thickness of the resist film be strictly checked in advance by performing a simulation, an experiment, or the like.

【0049】以上説明した装置を用いて、以下に示す方
法によりレジスト膜を形成した。まず、図1(a)に示
すレベンソン型位相シフトマスクを、非レベンソン部6
のラインアンドスペース(L&S)が幅0.21μmと
なるように、及びレベンソン部7のL&Sが幅0.15
μmとなるように形成した。なお、これらサイズは、基
板5上に転写した場合に得られる換算値である。次に、
図2に示す装置を用いて、図1(b)に示すように半導
体基板5上にレジスト膜4を形成した。レジスト膜4の
厚さは、非レベンソン部6に対応する領域を0.35μ
mとし、レベンソン部7に対応する領域を0.5μmと
した。なお、レジストとしては、化学増幅型ネガレジス
ト(東京応化社製TDUR−N9)を用いた。
Using the apparatus described above, a resist film was formed by the following method. First, the Levenson-type phase shift mask shown in FIG.
And the line and space (L & S) of the Levenson part 7 is set to a width of 0.15 μm.
It was formed to have a thickness of μm. Note that these sizes are conversion values obtained when the image is transferred onto the substrate 5. next,
Using a device shown in FIG. 2, a resist film 4 was formed on a semiconductor substrate 5 as shown in FIG. The thickness of the resist film 4 is 0.35 μm in the area corresponding to the non-Levenson part 6.
m, and the area corresponding to the Levenson part 7 was 0.5 μm. In addition, as the resist, a chemically amplified negative resist (TDUR-N9 manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) was used.

【0050】以上のようにして形成したレジスト膜4に
ついて、露光条件(露光量及び焦点)と、上記マスクの
パターンデータ(パターンサイズ)との関係を下記条件
下で調べた。すなわち、露光光としてKrFレーザ光
(波長:248nm)を使用し、投影光学系の開口数
(NA)を0.55、コヒーレンスファクタ(σ)を
0.4、レジスト膜4の現像時間を60秒とした。
With respect to the resist film 4 formed as described above, the relationship between the exposure conditions (exposure amount and focus) and the pattern data (pattern size) of the mask was examined under the following conditions. That is, KrF laser light (wavelength: 248 nm) is used as exposure light, the numerical aperture (NA) of the projection optical system is 0.55, the coherence factor (σ) is 0.4, and the development time of the resist film 4 is 60 seconds. And

【0051】図3(a)に、以上のようにして得られた
ED(Exposure Defocus)図を示す。また、従来例とし
て、レジスト膜を全ての領域において厚さが0.5μm
となるように形成したこと以外は同様にして、露光条件
とパターンデータとの関係を調べた。図3(b)に、従
来のレジストパターン形成方法を用いた場合に得られる
ED図を示す。
FIG. 3A shows an ED (Exposure Defocus) diagram obtained as described above. As a conventional example, a resist film having a thickness of 0.5 μm
The relationship between the exposure conditions and the pattern data was examined in the same manner, except that the pattern was formed so as to be as follows. FIG. 3B shows an ED diagram obtained when a conventional resist pattern forming method is used.

【0052】図3(a)及び(b)において、横軸はデ
フォーカス位置を示しており、縦軸はlog10(露光
量)を示している。これら図中、2つの実線で囲まれた
領域は、レベンソン部7を用いて形成したレジストパタ
ーンの線幅の目標値からのずれが±10%以内となる露
光条件の範囲を示している。また、2つの破線で囲まれ
た領域は、非レベンソン部6を用いて形成したレジスト
パターンの線幅の目標値からのずれが±10%以内とな
る露光条件の範囲を示している。
3A and 3B, the horizontal axis indicates the defocus position, and the vertical axis indicates log 10 (exposure amount). In these figures, a region surrounded by two solid lines indicates a range of exposure conditions where a deviation of a line width of a resist pattern formed using the Levenson portion 7 from a target value is within ± 10%. A region surrounded by two broken lines indicates a range of exposure conditions in which a deviation of a line width of a resist pattern formed using the non-Levenson portion 6 from a target value is within ± 10%.

【0053】図3(b)においては、レベンソン部(L
&Sの幅はそれぞれ0.15μm)に関して許容され得
る露光条件の範囲と、非レベンソン部(L&Sの幅はそ
れぞれ0.21μm)に関して許容され得る露光条件の
範囲との重複は僅かである。すなわち、レジスト膜にレ
ベンソン部に対応するパターンと非レベンソン部に対応
するパターンとを同時に露光する場合、許容され得る露
光条件は斜線で示す領域に過ぎない。
In FIG. 3B, the Levenson part (L
The range of the exposure condition allowable for the & S width is 0.15 μm each and the range of the exposure condition allowable for the non-Levenson portion (the L & S width is 0.21 μm each) is small. That is, when a pattern corresponding to the Levenson portion and a pattern corresponding to the non-Levenson portion are simultaneously exposed on the resist film, the allowable exposure conditions are only the shaded regions.

【0054】一方、図3(a)においては、非レベンソ
ン部に関して許容され得る露光条件の範囲が右側へシフ
トし(レジストとしてネガレジストを使用したので)、
かつ縦軸方向に引き伸ばされている。その結果、斜線で
示す領域は大幅に拡大された。すなわち、露光量及びフ
ォーカスのマージンが大幅に拡大された。
On the other hand, in FIG. 3A, the range of the exposure condition allowable for the non-Levenson portion shifts to the right (because a negative resist is used as the resist),
And it is stretched in the vertical axis direction. As a result, the shaded area was greatly expanded. That is, the exposure amount and the focus margin were greatly expanded.

【0055】図4に露光条件のマージンをグラフにして
示す。図4は、図3(a)及び(b)において斜線で示
した領域から得られる、露光量マージンとフォーカスマ
ージンとの関係を示している。図中、横軸は露光量マー
ジンを示し、縦軸はフォーカスマージンを示している。
また、実線で示す曲線は図3(a)から得られたデータ
を示し、破線で示す曲線は図3(b)から得られたデー
タを示している。
FIG. 4 is a graph showing the margin of the exposure condition. FIG. 4 shows the relationship between the exposure margin and the focus margin obtained from the shaded areas in FIGS. 3A and 3B. In the figure, the horizontal axis indicates the exposure amount margin, and the vertical axis indicates the focus margin.
The curve shown by the solid line shows the data obtained from FIG. 3A, and the curve shown by the broken line shows the data obtained from FIG. 3B.

【0056】図4から明らかなように、本態様による
と、従来の方法を用いた場合に比べて、露光量マージン
及びフォーカスマージンが大きく向上した。例えば、露
光量マージンを5%とした場合、本態様によると、従来
例に比べてフォーカスマージンは4.2倍にまで向上し
た。
As is apparent from FIG. 4, according to the present embodiment, the exposure amount margin and the focus margin are greatly improved as compared with the case where the conventional method is used. For example, when the exposure amount margin is 5%, according to this embodiment, the focus margin is improved to 4.2 times as compared with the conventional example.

【0057】上述のように、非レベンソン部6とレベン
ソン部7とではパターンサイズが異なり、上記領域間で
レジスト膜4を異なる厚さに形成することにより、露光
量及びフォーカスのマージンが拡大され得る。これは、
非レベンソン部6とレベンソン部7とでパターン密度が
異なる場合においても同様である。
As described above, the pattern size is different between the non-Levenson part 6 and the Levenson part 7, and by forming the resist film 4 with different thicknesses between the above-mentioned regions, the exposure amount and the focus margin can be expanded. . this is,
The same applies when the pattern density is different between the non-Levenson part 6 and the Levenson part 7.

【0058】以上、フォトマスクとして、レベンソン部
と非レベンソン部とを有するレベンソン型位相シフトマ
スクを用い、レジストとしてネガ型のレジストを用い
た。この場合、レジスト膜は、非レベンソン部に対応す
る領域がレベンソン部に対応する領域に比べてより薄く
なるように形成する。これにより、レジスト膜を均一な
厚さに形成した場合に比べて、双方の領域を同時に露光
するのに要求される露光条件(露光量及びフォーカス)
のマージンが拡張される。そのため、スループットの向
上を図ることが可能となる。
As described above, a Levenson-type phase shift mask having a Levenson part and a non-Levenson part was used as a photomask, and a negative resist was used as a resist. In this case, the resist film is formed so that the region corresponding to the non-Levenson portion is thinner than the region corresponding to the Levenson portion. Thereby, compared with the case where the resist film is formed to have a uniform thickness, the exposure conditions (exposure amount and focus) required for exposing both regions simultaneously.
Is expanded. Therefore, it is possible to improve the throughput.

【0059】以上、フォトマスクとしてレベンソン型位
相シフトマスクを用いた場合について説明したが、ハー
フトーン型位相シフトマスクを用いてもよい。以下、ハ
ーフトーン型位相シフトマスクを用いたレジストパター
ン形成方法について、図5(a)〜(c)を参照しなが
ら説明する。なお、レベンソン型位相シフトマスクを用
いた場合に関して上述した説明と重複する内容はその記
載を省略する。
Although the case where the Levenson type phase shift mask is used as the photomask has been described above, a halftone type phase shift mask may be used. Hereinafter, a method of forming a resist pattern using a halftone phase shift mask will be described with reference to FIGS. Note that the description of the case where the Levenson-type phase shift mask is used, which overlaps with the above description, is omitted.

【0060】図5(a)〜(c)に、本発明の第1の実
施形態に係るレジストパターン形成方法の他の例を示
す。なお、図5(a)〜(c)は、それぞれ断面図であ
る。図5(a)はフォトマスクを示している。このフォ
トマスクは、ハーフトーン型位相シフトマスクであり、
石英等の透明基板1上に帯状のハーフトーン膜8が所定
の間隙を隔てて配置された構造を有している。なお、パ
ターン部10、11及び12ではパターンサイズ及びパ
ターン密度が異なっている。
FIGS. 5A to 5C show another example of a resist pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views. FIG. 5A shows a photomask. This photomask is a halftone type phase shift mask,
It has a structure in which a band-shaped halftone film 8 is arranged on a transparent substrate 1 such as quartz with a predetermined gap. Note that the pattern portions 10, 11, and 12 have different pattern sizes and pattern densities.

【0061】図5(a)に示すハーフトーン型位相シフ
トマスクを、パターン部10のL&Sが幅0.25μm
となるように、パターン部11のL&Sが幅0.21μ
mとなるように、及びパターン部12のライン幅及びス
ペース幅がそれぞれ0.21μm及び0.19μmとな
るように形成した。なお、これらサイズは、基板5上に
転写した場合に得られる換算値である。次に、図2に示
す装置を用いて、第1の実施形態において説明したのと
同様の方法により、図5(b)に示すように半導体基板
5上にレジスト膜9を形成した。レジスト膜9の厚さ
は、パターン部10に対応する領域を0.6μmとし、
パターン部11に対応する領域を0.3μmとし、パタ
ーン部12に対応する領域を0.1μmとした。なお、
レジストとしては、化学増幅型ポジレジスト(波長24
8nmでの光学定数n=1.78、k=0.02)を用
いた。
The halftone type phase shift mask shown in FIG.
L & S of the pattern portion 11 is 0.21 μm in width.
m and the line width and the space width of the pattern portion 12 are 0.21 μm and 0.19 μm, respectively. Note that these sizes are conversion values obtained when the image is transferred onto the substrate 5. Next, using the apparatus shown in FIG. 2, a resist film 9 was formed on the semiconductor substrate 5 as shown in FIG. 5B by a method similar to that described in the first embodiment. The thickness of the resist film 9 is set to 0.6 μm in a region corresponding to the pattern portion 10,
The area corresponding to the pattern section 11 was 0.3 μm, and the area corresponding to the pattern section 12 was 0.1 μm. In addition,
As the resist, a chemically amplified positive resist (wavelength 24
An optical constant at 8 nm of n = 1.78 and k = 0.02) was used.

【0062】以上のようにして形成したレジスト膜9に
ついて、図5(c)に示すレジストパターンを形成し
て、露光条件(露光量及び焦点)と、上記マスクのパタ
ーンデータ(パターンサイズやパターン密度等)との関
係を下記条件下で調べた。すなわち、露光光としてKr
Fレーザ光(波長:248nm)を使用し、NA=0.
6、σ=0.75、レジスト膜4の現像時間を90秒と
した。
With respect to the resist film 9 formed as described above, a resist pattern shown in FIG. 5C is formed, and the exposure conditions (exposure amount and focus) and the pattern data (pattern size and pattern density) of the mask are formed. ) Were examined under the following conditions. That is, Kr is used as the exposure light.
F laser light (wavelength: 248 nm) and NA = 0.
6, σ = 0.75, and the development time of the resist film 4 was 90 seconds.

【0063】図6(a)に、以上のようにして得られた
ED(Exposure Defocus)図を示す。また、従来例とし
て、レジスト膜を全ての領域において厚さが0.6μm
となるように形成したこと以外は同様にして、露光条件
とパターンデータとの関係を調べた。図6(b)に、従
来のレジストパターン形成方法を用いた場合に得られる
ED図を示す。
FIG. 6A shows an ED (Exposure Defocus) diagram obtained as described above. Further, as a conventional example, a resist film having a thickness of 0.6 μm
The relationship between the exposure conditions and the pattern data was examined in the same manner, except that the pattern was formed so as to be as follows. FIG. 6B shows an ED diagram obtained when a conventional resist pattern forming method is used.

【0064】図6(a)及び(b)において、横軸はデ
フォーカス位置を示しており、縦軸はlog10(露光
量)を示している。これら図中、2つの実線で囲まれた
領域は、パターン部10を用いて形成したレジストパタ
ーンの線幅の目標値からのずれが±10%以内となる露
光条件の範囲を示している。また、個々のダッシュ記号
がより短い2つの破線で囲まれた領域は、パターン部1
1を用いて形成したレジストパターンの線幅の目標値か
らのずれが±10%以内となる露光条件の範囲を示して
いる。また、個々のダッシュ記号がより長い2つの点線
で囲まれた領域は、パターン部12を用いて形成したレ
ジストパターンの線幅の目標値からのずれが±10%以
内となる露光条件の範囲を示している。
6A and 6B, the horizontal axis indicates the defocus position, and the vertical axis indicates log 10 (exposure amount). In these figures, a region surrounded by two solid lines indicates a range of exposure conditions in which a deviation of a line width of a resist pattern formed using the pattern unit 10 from a target value is within ± 10%. The area surrounded by two shorter broken lines in which the individual dashes are shorter is the pattern portion 1
1 shows a range of exposure conditions in which the deviation of the line width of the resist pattern formed using No. 1 from the target value is within ± 10%. A region surrounded by two longer dashed lines in which individual dashes are longer defines an exposure condition range in which a deviation of a line width of a resist pattern formed using the pattern unit 12 from a target value is within ± 10%. Is shown.

【0065】図6(b)においては、パターン部10
(L&Sの幅はそれぞれ0.25μm)に関して許容さ
れ得る露光条件の範囲と、パターン部11(L&Sの幅
はそれぞれ0.21μm)に関して許容され得る露光条
件の範囲と、パターン部12(ライン幅は0.21μ
m、スペース幅は0.19μm)に関して許容され得る
露光条件の範囲との重複は僅かである。すなわち、レジ
スト膜にパターン部10,11,12に対応するパター
ンをそれぞれ同時に露光する場合、許容され得る露光条
件は斜線で示す領域に過ぎない。
In FIG. 6B, the pattern portion 10
(The width of the L & S is 0.25 μm) and the allowable range of the exposure condition for the pattern portion 11 (the width of the L & S is 0.21 μm) and the pattern portion 12 (the line width is 0.21 μm). 0.21μ
m, the space width is 0.19 μm), and the overlap with the range of the exposure conditions that can be accepted is slight. That is, when simultaneously exposing the resist films to the patterns corresponding to the pattern portions 10, 11, and 12, respectively, the allowable exposure conditions are only the shaded regions.

【0066】一方、図6(a)において、パターン部1
1及び12はより薄く形成されているので、パターン部
11及び12に関して許容され得る露光条件の範囲が左
側へシフトし、かつ縦軸方向に引き伸ばされている。そ
の結果、斜線で示す領域は大幅に拡大された。すなわ
ち、露光量及びフォーカスのマージンが大幅に拡大され
た。
On the other hand, in FIG.
Since 1 and 12 are formed thinner, the range of allowable exposure conditions for the pattern portions 11 and 12 is shifted to the left and stretched in the vertical axis direction. As a result, the shaded area was greatly expanded. That is, the exposure amount and the focus margin were greatly expanded.

【0067】図7に、露光量マージンとフォーカスマー
ジンとをグラフにして示す。図7は、図6(a)及び
(b)において斜線で示した領域から得られる、露光量
マージンとフォーカスマージンとの関係を示しており、
横軸は露光量マージンを示し、縦軸はフォーカスマージ
ンを示している。また、実線で示す曲線は図6(a)か
ら得られたデータを示し、破線で示す曲線は図6(b)
から得られたデータを示している。
FIG. 7 is a graph showing the exposure margin and the focus margin. FIG. 7 shows the relationship between the exposure margin and the focus margin obtained from the hatched areas in FIGS. 6A and 6B,
The horizontal axis indicates the exposure amount margin, and the vertical axis indicates the focus margin. The curve shown by the solid line shows the data obtained from FIG. 6A, and the curve shown by the broken line shows the data obtained by FIG.
Shows the data obtained from.

【0068】図7から明らかなように、本態様による
と、従来の方法を用いた場合に比べて、露光量マージン
及びフォーカスマージンが大きく向上した。例えば、露
光量マージンを5%とした場合、従来例によると、フォ
ーカスマージンは0であった。それに対し、本態様によ
ると、0.4μm程度のフォーカスマージンを得ること
ができた。
As is apparent from FIG. 7, according to the present embodiment, the exposure amount margin and the focus margin are greatly improved as compared with the case where the conventional method is used. For example, when the exposure margin is 5%, the focus margin is 0 according to the conventional example. In contrast, according to the present embodiment, a focus margin of about 0.4 μm was obtained.

【0069】以上、フォトマスクとして、パターンサイ
ズ或いはパターン密度が異なる複数のパターン部を有す
るハーフトーン型位相シフトマスクを用い、レジストと
してポジレジストを用いた。この場合、レジスト膜は、
上記サイズがより小さい或いはレジスト膜を除去する割
合のより低いパターン部に対応する領域が、上記サイズ
がより大きい或いはレジスト膜を除去する割合のより高
いパターン部に対応する領域に比べてより薄くなるよう
に形成する。これにより、レジスト膜を均一な厚さに形
成した場合に比べて、上記3つの領域を同時に露光する
のに要求される露光条件(露光量及びフォーカス)のマ
ージンを拡張することができる。すなわち、スループッ
トの向上を図ることが可能となる。
As described above, a halftone phase shift mask having a plurality of pattern portions having different pattern sizes or pattern densities was used as a photomask, and a positive resist was used as a resist. In this case, the resist film
The region corresponding to the pattern portion having the smaller size or the lower ratio of removing the resist film is thinner than the region corresponding to the pattern portion having the larger size or the higher ratio of removing the resist film. It is formed as follows. As a result, the margin of the exposure conditions (exposure amount and focus) required for simultaneously exposing the above three regions can be expanded as compared with the case where the resist film is formed to have a uniform thickness. That is, it is possible to improve the throughput.

【0070】以上、フォトマスクとしてレベンソン型位
相シフトマスク或いはハーフトーン型位相シフトマスク
を用いたが、これら以外にも、レジストパターンの形成
に用いられる一般的なフォトマスクを用いることも可能
である。例えば、自己整合型位相シフトマスクやエッジ
遮光型位相シフトマスク等の位相シフトマスクを用いる
ことができる。また、遮光マスク等も用いることができ
る。
As described above, the Levenson type phase shift mask or the halftone type phase shift mask is used as the photomask, but other general photomasks used for forming a resist pattern can also be used. For example, a phase shift mask such as a self-alignment type phase shift mask or an edge light shielding type phase shift mask can be used. Alternatively, a light-blocking mask or the like can be used.

【0071】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。第2の実施形態においては、基板の一部の領域
上にレジストを、他の領域上にレジストを塗布すること
なく、塗布することにより、上記一部の領域上に対して
選択的にレジスト膜が形成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a resist film is selectively applied to a part of the substrate by applying the resist on a part of the substrate and applying the resist to the other region without applying the resist. Is formed.

【0072】図8は、本発明の第2の実施形態に係るレ
ジストパターン形成方法の一例を概略的に示す図であ
る。なお、図8は平面図である。図8において、参照番
号15は半導体ウエハのアライメントマーク領域を示し
ており、参照番号16は半導体ウエハのパターン領域を
示している。従来、パターン領域16上にレジスト膜を
形成する場合、アライメントマーク領域15上にもレジ
スト膜が形成されていた。アライメントマーク領域15
上にレジスト膜が形成されると、アライメントマークの
位置の計測に誤差を生じてしまう。そのため、高い精度
でレジストパターンを形成することができない。
FIG. 8 is a view schematically showing an example of a method for forming a resist pattern according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view. In FIG. 8, reference numeral 15 indicates an alignment mark area of the semiconductor wafer, and reference numeral 16 indicates a pattern area of the semiconductor wafer. Conventionally, when a resist film is formed on the pattern region 16, the resist film is also formed on the alignment mark region 15. Alignment mark area 15
If a resist film is formed thereon, an error occurs in measuring the position of the alignment mark. Therefore, a resist pattern cannot be formed with high accuracy.

【0073】本態様においては、ウエハ上の一部の領域
上にのみレジストが塗布される。すなわち、ここでは、
アライメントマーク領域15上にレジストを塗布するこ
となく、パターン領域16上にレジストを塗布する。し
たがって、レジスト膜17はパターン領域16上に対し
て選択的に形成される。
In this embodiment, the resist is applied only to a part of the wafer. That is, here
The resist is applied on the pattern area 16 without applying the resist on the alignment mark area 15. Therefore, the resist film 17 is selectively formed on the pattern region 16.

【0074】このようにレジスト膜17をパターン領域
16上に対して選択的に形成した場合、ウエハとフォト
マスク等との位置合わせを高い精度で行うことができ
る。したがって、露光及び現像処理を施すことにより、
パターン領域16の所望の位置にレジストパターンを形
成することが可能となる。
When the resist film 17 is selectively formed on the pattern region 16 as described above, the alignment between the wafer and the photomask can be performed with high accuracy. Therefore, by performing exposure and development processing,
A resist pattern can be formed at a desired position in the pattern region 16.

【0075】ウエハの一部の領域上に対してのみ選択的
にレジストを塗布するために、図2に示す装置を用いる
ことができる。すなわち、図2に示す装置を用いて、ア
ライメントマーク領域15上にレジストを噴霧せず、パ
ターン領域16上にレジストを噴霧すればよい。
The apparatus shown in FIG. 2 can be used to selectively apply a resist only on a partial area of a wafer. That is, the resist may be sprayed on the pattern area 16 without spraying the resist on the alignment mark area 15 using the apparatus shown in FIG.

【0076】以下に示すようにして、本発明の第2の実
施形態に係るレジストパターン形成方法と従来の方法と
の間で、アライメント精度の比較を行った。図9(a)
は、アライメントマーク領域内に配置されたアライメン
トマークを示す平面図であり、図9(b)は、図9
(a)に示すアライメントマークの9B−9B線に沿っ
た断面図である。
As described below, the alignment accuracy was compared between the method for forming a resist pattern according to the second embodiment of the present invention and the conventional method. FIG. 9 (a)
FIG. 9B is a plan view showing an alignment mark arranged in the alignment mark area, and FIG.
9A is a cross-sectional view of the alignment mark shown in FIG.

【0077】図8に示すアライメントマーク領域15に
は、実際には図9(a)に示すように4μm×2μmの
矩形状のアライメントマーク18が一列に配列されてい
る。このアライメントマーク18は、図9(b)に示す
ように、高さ0.5μmの凸状部である。
In the alignment mark area 15 shown in FIG. 8, rectangular alignment marks 18 of 4 μm × 2 μm are actually arranged in a line as shown in FIG. 9A. This alignment mark 18 is a convex part having a height of 0.5 μm, as shown in FIG.

【0078】上記アライメントマーク18及びその近傍
を除くウエハ上に、上述した方法によりレジストを塗布
して、図8に示すようにパターン領域17上に対して選
択的にレジスト膜17を形成した。
A resist was applied to the wafer except for the alignment mark 18 and its vicinity by the above-described method, and a resist film 17 was selectively formed on the pattern region 17 as shown in FIG.

【0079】次に、レジスト膜17を形成したウエハ
を、露光装置のステージ上に載置した。さらに、ステー
ジを移動させながら、アライメントマーク18上に波長
633nmのレーザー光を照射し、その散乱光をCCD
で検出することによりアライメントを行った。
Next, the wafer having the resist film 17 formed thereon was placed on a stage of an exposure apparatus. Further, while moving the stage, the alignment mark 18 is irradiated with a laser beam having a wavelength of 633 nm, and the scattered light is
Alignment was performed by detecting with.

【0080】従来のレジストパターン形成方法による
と、パターン領域16上にレジスト膜17を形成する際
に、アライメントマーク領域15上にもレジスト膜が形
成されてしまう。この場合、理想的には、図10(a)
に示すように、レジスト膜17はアライメントマーク1
8上にコンフォーマルに形成されるべきである。しかし
ながら、レジスト膜17をコンフォーマルに形成するこ
とは極めて困難である。すなわち、レジスト膜17は、
破線で示すアライメントマーク18の中心線に対して非
対称に形成されてしまう。
According to the conventional resist pattern forming method, when the resist film 17 is formed on the pattern region 16, the resist film is also formed on the alignment mark region 15. In this case, ideally, FIG.
As shown in FIG.
8 should be formed conformally. However, it is extremely difficult to form the resist film 17 conformally. That is, the resist film 17
It is formed asymmetrically with respect to the center line of the alignment mark 18 shown by the broken line.

【0081】LSA(Laser Scan Alignment)方式によ
ると、アライメントマーク18からの散乱光のプロファ
イルを解析することにより、下地との位置合わせが行わ
れる。従来の方法によりレジスト膜17を形成したとこ
ろ、レジスト膜17はアライメントマーク18の中心線
に対して非対称に形成された。そのため、図10(b)
に示すように、検出されるプロファイル31は、本来検
出されるべきプロファイル32から大きくずれ、歪んだ
形状となった。したがって、従来の方法によると、高い
精度でアライメントを行うことができず、レジストパタ
ーンを高い精度で形成することができなかった。
According to the LSA (Laser Scan Alignment) method, the alignment with the base is performed by analyzing the profile of the scattered light from the alignment mark 18. When the resist film 17 was formed by a conventional method, the resist film 17 was formed asymmetrically with respect to the center line of the alignment mark 18. Therefore, FIG.
As shown in the figure, the profile 31 to be detected is significantly displaced from the profile 32 to be originally detected and has a distorted shape. Therefore, according to the conventional method, alignment cannot be performed with high accuracy, and a resist pattern cannot be formed with high accuracy.

【0082】それに対し、図10(c)に示すように、
アライメントマーク18及びその近傍上にレジストを塗
布することなく、パターン領域(図示せず)上に対して
選択的にレジスト膜を形成した場合、アライメントマー
ク18からの散乱光がレジスト膜に影響されることがな
かった。すなわち、図10(d)に示すように、検出さ
れるプロファイル33は、本来検出されるべきプロファ
イルと一致した。したがって、上記方法によると、高い
精度でアライメントを行うことができ、その結果、レジ
ストパターンを高い精度で形成することができた。
On the other hand, as shown in FIG.
When a resist film is selectively formed on a pattern region (not shown) without applying a resist on the alignment mark 18 and its vicinity, scattered light from the alignment mark 18 is affected by the resist film. There was nothing. That is, as shown in FIG. 10D, the detected profile 33 coincides with the profile to be detected. Therefore, according to the above method, alignment can be performed with high accuracy, and as a result, a resist pattern can be formed with high accuracy.

【0083】以上、レジストを基板の一部の領域上に対
して選択的に塗布することにより、アライメント精度を
向上させることが可能であることを説明したが、コスト
低減を図ることも可能である。
As described above, it has been described that the alignment accuracy can be improved by selectively applying a resist on a part of the substrate, but it is also possible to reduce the cost. .

【0084】なお、上述した方法は、レジストパターン
の形成に限られるものではない。上記方法は、他の種類
の膜、例えば反射防止膜等の形成にも適用することが可
能であり、上述したのと同様の効果を得ることができ
る。
The above method is not limited to the formation of a resist pattern. The above method can be applied to the formation of other types of films, for example, an antireflection film, and the same effects as described above can be obtained.

【0085】図11(a)に、従来のレジストパターン
形成方法を用いてレジスト膜を形成した半導体ウエハの
平面図を概略的に示す。また、図11(b)に、本発明
の第2の実施形態に係るレジストパターン形成方法を用
いてレジスト膜を形成した半導体ウエハの平面図を概略
的に示す。
FIG. 11A schematically shows a plan view of a semiconductor wafer on which a resist film has been formed using a conventional resist pattern forming method. FIG. 11B schematically shows a plan view of a semiconductor wafer on which a resist film has been formed using the method for forming a resist pattern according to the second embodiment of the present invention.

【0086】図11(a)及び(b)において、参照番
号35は半導体ウエハを示しており、半導体ウエハ35
上にはレジスト膜36が形成されている。なお、図11
(a)及び(b)において、参照番号37は露光ショッ
ト領域を示している。露光ショット領域37は、半導体
ウエハ35から最大数の半導体チップを得られるよう
に、図11A及び11Bに示すように配列される。レジ
スト膜36の露光は、各露光ショット領域37を順次露
光することにより行われる。
In FIGS. 11A and 11B, reference numeral 35 indicates a semiconductor wafer.
A resist film 36 is formed thereon. Note that FIG.
In (a) and (b), reference numeral 37 indicates an exposure shot area. The exposure shot areas 37 are arranged as shown in FIGS. 11A and 11B so that the maximum number of semiconductor chips can be obtained from the semiconductor wafer 35. The exposure of the resist film 36 is performed by sequentially exposing each exposure shot area 37.

【0087】従来の方法によると、図11(a)に示す
ように、露光ショット領域37以外の領域上にもレジス
ト膜36が形成されてしまう。それに対し、本発明の第
2の実施形態に係る方法によると、図11(b)に示す
ように、露光ショット領域37上に対して選択的にレジ
スト膜36を形成することができる。すなわち、本発明
の第2の実施形態によると、レジストの使用量を低減す
ることが可能となる。
According to the conventional method, as shown in FIG. 11A, the resist film 36 is formed on an area other than the exposure shot area 37. On the other hand, according to the method according to the second embodiment of the present invention, the resist film 36 can be selectively formed on the exposure shot region 37 as shown in FIG. That is, according to the second embodiment of the present invention, it is possible to reduce the amount of the resist used.

【0088】露光ショット領域37上に対してのみ選択
的にレジストを塗布するために、図2に示す装置を用い
ることができる。すなわち、図2に示す装置を用いて、
露光ショット領域37以外の領域上にレジストを噴霧せ
ず、露光ショット領域37上にレジストを噴霧すればよ
い。
The apparatus shown in FIG. 2 can be used to selectively apply the resist only on the exposure shot area 37. That is, using the apparatus shown in FIG.
The resist may be sprayed on the exposure shot area 37 without spraying the resist on an area other than the exposure shot area 37.

【0089】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。第3の実施形態においては、レジスト膜上で観
測される露光光の強度分布に基づいて、基板の一部に対
して選択的にレジスト膜が形成される。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a resist film is selectively formed on a part of a substrate based on the intensity distribution of exposure light observed on the resist film.

【0090】図12に、本発明の第3の実施形態に係る
レジストパターン形成方法の一例を概略的に示す。な
お、図12において、フォトマスク41、レジストパタ
ーン54及びレジスト膜58はそれぞれ断面図として描
かれている。
FIG. 12 schematically shows an example of a method for forming a resist pattern according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 12, the photomask 41, the resist pattern 54, and the resist film 58 are each illustrated as a cross-sectional view.

【0091】フォトマスク41は、透明基板42上に遮
光体パターン43が形成された構造を有している。ま
た、フォトマスク41は、パターン部RA と、パターン
部RAよりもパターンサイズの大きなパターン部RB
で構成されている。
The photomask 41 has a structure in which a light shielding pattern 43 is formed on a transparent substrate 42. Further, the photomask 41 is constituted by a pattern portion R A, a large pattern portion R B of the pattern size than the pattern portion R A.

【0092】参照番号50は、上記フォトマスク41を
介してレジスト膜に露光光を照射した場合に、レジスト
膜上で観測される露光光の強度分布を示すグラフであ
る。図中、縦軸の光強度Iは相対値として示されてい
る。なお、レジスト膜上で観測される露光光の光量がフ
ォトマスク41上で観測される露光光の光量と実質的に
等しい場合に光強度を1としている。
Reference numeral 50 is a graph showing the intensity distribution of the exposure light observed on the resist film when the resist film is irradiated with the exposure light via the photomask 41. In the figure, the light intensity I on the vertical axis is shown as a relative value. Note that the light intensity is set to 1 when the amount of exposure light observed on the resist film is substantially equal to the amount of exposure light observed on the photomask 41.

【0093】グラフ50に示すように、レジスト膜のパ
ターン部RA に対応する領域で観測される露光光の強度
プロファイル51と、レジスト膜のパターン部RB に対
応する領域で観測される露光光の強度プロファイル52
とは大きく異なる。
[0093] As shown in the graph 50, the intensity profile 51 of the exposure light which is observed in the region corresponding to the pattern portion R A of the resist film, exposure light is observed in a region corresponding to the pattern portion R B of the resist film Strength profile 52
Is very different.

【0094】本態様によると、以下に示す方法によりレ
ジストパターン54を形成する。なお、ここでは、レジ
ストパターン54をポジ型のレジストを用いて形成した
場合を例に説明する。
According to this embodiment, the resist pattern 54 is formed by the following method. Here, a case where the resist pattern 54 is formed using a positive resist will be described as an example.

【0095】まず、基板(図示せず)上にレジスト膜5
8を形成する。ここで、レジスト膜58は、パターン部
B に対応する領域のうち、強度Iがほぼ1に等しい領
域には形成しない。また、レジスト膜58の開口部の幅
B’は、レジストパターン54のパターン部RB に対応
する開口部の幅Bに比べて狭く設定する。これにより、
アライメント誤差の影響を低減することができる。
First, a resist film 5 is formed on a substrate (not shown).
8 is formed. Here, the resist film 58 is, in the region corresponding to the pattern portion R B, not formed in a region equal to the intensity I is approximately 1. The width of the opening of the resist film 58 B 'is set narrowly than the width B of the opening corresponding to the pattern portion R B of the resist pattern 54. This allows
The effect of the alignment error can be reduced.

【0096】次に、フォトマスク41を用いて、レジス
ト膜58を露光する。さらに、露光後のレジスト膜58
を現像することにより、レジストパターン54を得る。
上述した方法によると、パターンサイズがより小さいパ
ターン部RA に対応するレジストパターンは、パターン
部RA に対応する基板上全面に均一な厚さのレジスト膜
を形成することにより形成される。一方、パターンサイ
ズがより大きいパターン部RB に対応するレジストパタ
ーンは、基板上の一部の領域上に選択的にレジスト膜を
形成することにより形成される。したがって、上述した
方法によると、レジストの使用量を低減することができ
るのである。
Next, the resist film 58 is exposed using the photomask 41. Further, the exposed resist film 58
Is developed to obtain a resist pattern 54.
According to the method described above, the resist pattern corresponding to the pattern portion RA having the smaller pattern size is formed by forming a resist film having a uniform thickness on the entire surface of the substrate corresponding to the pattern portion RA . On the other hand, the pattern size resist pattern corresponding to the larger pattern portion R B is formed by forming a selectively resist film on a portion of the area on the substrate. Therefore, according to the above-described method, the amount of the resist used can be reduced.

【0097】また、上述した方法によると、より微細な
レジストパターンが形成される領域上には全面にレジス
トが塗布される。したがって、スポット塗布法を用いる
ことによるレジストパターン形状の劣化を生じにくい。
すなわち、上記方法によると、レジストパターンを高い
精度で形成すること、及びコストを低減することが可能
となる。
According to the above-described method, a resist is applied to the entire surface of the region where a finer resist pattern is to be formed. Therefore, the resist pattern shape is unlikely to be deteriorated by using the spot coating method.
That is, according to the above-described method, it is possible to form a resist pattern with high accuracy and reduce costs.

【0098】以上、レジストとしてポジ型レジストを用
いた場合を例として説明したが、ネガ型レジストを用い
ることもできる。この場合、レジスト膜58を形成しな
い領域を、パターン部RB に対応する領域のうち、強度
Iがほぼ0に等しい領域とすればよい。
[0098] The case where a positive resist is used as the resist has been described as an example, but a negative resist can also be used. In this case, a region that does not form a resist film 58, in the region corresponding to the pattern portion R B, may be equal area to the intensity I is approximately 0.

【0099】また、上述した方法において、レジスト膜
58のパターン部RA に対応する領域を、その領域の一
部と他の部分とで異なる厚さに形成してもよい。これに
より、双方の部分を最適な露光条件下で露光することが
可能となり、レジストパターンを高い精度で形成するこ
とができる。
In the above-described method, a region corresponding to the pattern portion RA of the resist film 58 may be formed to have different thicknesses in a part of the region and another part. This makes it possible to expose both portions under optimal exposure conditions, and to form a resist pattern with high accuracy.

【0100】第3の実施形態に係る方法において、レジ
スト膜の形成には図2に示す装置を用いることができ
る。この装置を用いたレジスト膜の形成方法は、第1及
び第2の実施形態において説明したのと同様である。し
たがって、その説明は省略する。
In the method according to the third embodiment, an apparatus shown in FIG. 2 can be used for forming a resist film. The method of forming a resist film using this apparatus is the same as that described in the first and second embodiments. Therefore, the description is omitted.

【0101】以上説明した第1〜第3の実施形態におい
ては、レジスト膜の形成に図2に示す装置を用いたが、
他の装置を用いることも可能である。すなわち、レジス
ト膜を所望の厚さで及び所望のパターンで形成すること
ができるものであれば、どのようなレジスト塗布装置も
使用することができる。
In the first to third embodiments described above, the apparatus shown in FIG. 2 was used for forming the resist film.
Other devices can be used. That is, any resist coating apparatus can be used as long as the resist film can be formed with a desired thickness and a desired pattern.

【0102】[0102]

【発明の効果】上述したように、本発明のレジストパタ
ーン形成方法によると、フォトマスクのパターンサイズ
或いはパターン密度に応じて、レジスト膜は一部の領域
と他の領域とで厚さが異なるように形成される。最適な
露光条件(露光量及びフォーカス)或いは許容され得る
露光条件の範囲は、レジスト膜の厚さに応じて変動す
る。したがって、双方の領域を最適な条件下で露光する
ことが可能となる。或いは、それぞれの領域において許
容され得る露光条件の範囲の重複をより増大させること
が可能となる。
As described above, according to the resist pattern forming method of the present invention, the thickness of the resist film is different between some regions and other regions according to the pattern size or pattern density of the photomask. Formed. The optimum exposure conditions (exposure amount and focus) or the range of allowable exposure conditions vary depending on the thickness of the resist film. Therefore, it is possible to expose both regions under optimal conditions. Alternatively, it is possible to further increase the overlap of the range of the exposure condition that can be permitted in each region.

【0103】したがって、本発明のレジストパターン形
成方法によると、レジストパターンを高い精度で形成す
ることが可能である。また、スループットの向上を図る
ことが可能である。
Therefore, according to the resist pattern forming method of the present invention, a resist pattern can be formed with high accuracy. Further, it is possible to improve the throughput.

【0104】また、本発明のレジストパターン形成方法
によると、基板の一部の領域上にレジストを、他の領域
上にレジストを塗布することなく、塗布することによ
り、上記一部の領域上に対して選択的にレジスト膜が形
成される。したがって、レジストをアライメントマーク
上に塗布せずにレジスト膜を形成することにより、露光
時のアライメント精度を向上させることが可能となる。
また、レジスト膜を露光ショット領域上に対して選択的
に形成することにより、レジストの使用量を低減するこ
とができ、その結果、コストを低減することが可能とな
る。
Further, according to the method of forming a resist pattern of the present invention, a resist is applied on a partial area of a substrate without applying a resist on another area, thereby forming a resist on the partial area. On the other hand, a resist film is selectively formed. Therefore, by forming the resist film without applying the resist on the alignment mark, the alignment accuracy at the time of exposure can be improved.
Further, by selectively forming the resist film on the exposure shot region, the amount of the resist used can be reduced, and as a result, the cost can be reduced.

【0105】さらに、本発明のレジストパターン形成方
法によると、レジスト膜上で観測される露光光の強度分
布に基づいて、基板の一部に対して選択的にレジスト膜
が形成される。したがって、レジストの使用量を低減す
ることができ、その結果、コストを低減することが可能
となる。また、本発明のレジストパターン形成方法によ
ると、より微細なレジストパターンが形成される領域上
には全面にレジストが塗布される。したがって、スポッ
ト塗布法を用いることによるレジストパターン形状の劣
化を生じにくい。すなわち、レジストパターンを高い精
度で形成することが可能となる。
Further, according to the resist pattern forming method of the present invention, a resist film is selectively formed on a part of the substrate based on the intensity distribution of exposure light observed on the resist film. Therefore, the amount of the resist used can be reduced, and as a result, the cost can be reduced. Further, according to the method for forming a resist pattern of the present invention, a resist is applied to the entire surface on a region where a finer resist pattern is formed. Therefore, the resist pattern shape is unlikely to be deteriorated by using the spot coating method. That is, a resist pattern can be formed with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の第1の
実施形態に係るレジストパターン形成方法の一例を概略
的に示す断面図。
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views schematically showing an example of a method for forming a resist pattern according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1〜第3の実施形態に係るレジスト
パターン形成方法において用いられるレジスト塗布装置
の一例を概略的に示す図。
FIG. 2 is a view schematically showing an example of a resist coating apparatus used in a resist pattern forming method according to the first to third embodiments of the present invention.

【図3】(a)は、本発明の第1の実施形態に係るレジ
ストパターン形成方法の一例を用いた場合に得られるE
D図、(b)は、従来のレジストパターン形成方法を用
いた場合に得られるED図。
FIG. 3A is a view showing E obtained by using an example of a method for forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3D is an ED diagram obtained when a conventional resist pattern forming method is used.

【図4】本発明の第1の実施形態に係るレジストパター
ン形成方法の一例を用いた場合に得られる露光量マージ
ンとフォーカスマージンとの関係を示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an exposure amount margin and a focus margin obtained when an example of the method for forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention is used.

【図5】(a)〜(c)は、それぞれ、本発明の第1の
実施形態に係るレジストパターン形成方法の他の例を概
略的に示す断面図。
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views schematically showing another example of the method for forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention.

【図6】(a)は、本発明の第1の実施形態に係るレジ
ストパターン形成方法の他の例を用いた場合に得られる
ED図、(b)は、従来のレジストパターン形成方法を
用いた場合に得られるED図。
FIG. 6A is an ED diagram obtained when another example of the method for forming a resist pattern according to the first embodiment of the present invention is used, and FIG. 6B is a diagram using a conventional method for forming a resist pattern. ED figure obtained when there is.

【図7】本発明の第1の実施形態に係るレジストパター
ン形成方法の他の例を用いた場合に得られる露光量マー
ジンとフォーカスマージンとの関係を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between an exposure amount margin and a focus margin obtained when another example of the resist pattern forming method according to the first embodiment of the present invention is used.

【図8】本発明の第2の実施形態に係るレジストパター
ン形成方法の一例を概略的に示す平面図。
FIG. 8 is a plan view schematically showing an example of a method for forming a resist pattern according to a second embodiment of the present invention.

【図9】(a)は、本発明の第2の実施形態に係るレジ
ストパターン形成方法に使用される基板のアライメント
マーク領域内に配置されたアライメントマークを示す平
面図、(b)は、(a)に示すアライメントマークの9
B−9B線に沿った断面形状を概略的に示す図。
FIG. 9A is a plan view showing an alignment mark arranged in an alignment mark area of a substrate used in a resist pattern forming method according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 9) of alignment mark shown in a)
The figure which shows roughly the cross-section along the B-9B line.

【図10】(a)は、従来の及び理想的なレジストパタ
ーン形成方法を用いた場合におけるアライメントマーク
を概略的に示す断面図、(b)は、従来のレジストパタ
ーン形成方法を用いた場合に検出されるアライメントマ
ークからの散乱光プロファイルを概略的に示す図、
(c)は、本発明の第2の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法を用いた場合におけるアライメントマーク
を概略的に示す断面図、(d)は、本発明の第2の実施
形態に係るレジストパターン形成方法を用いた場合に検
出されるアライメントマークからの散乱光プロファイル
を概略的に示す図。
10A is a cross-sectional view schematically illustrating an alignment mark when a conventional and ideal resist pattern forming method is used, and FIG. 10B is a cross-sectional view when a conventional resist pattern forming method is used. A diagram schematically showing a scattered light profile from the detected alignment mark,
(C) is a cross-sectional view schematically showing an alignment mark when the resist pattern forming method according to the second embodiment of the present invention is used, and (d) is a resist according to the second embodiment of the present invention. The figure which shows schematically the scattered light profile from the alignment mark detected when the pattern formation method is used.

【図11】(a)は、従来のレジストパターン形成方法
を用いてレジスト膜を形成した半導体ウエハを概略的に
示す正面図、(b)は、本発明の第2の実施形態に係る
レジストパターン形成方法を用いてレジスト膜を形成し
た半導体ウエハを概略的に示す正面図。
FIG. 11A is a front view schematically showing a semiconductor wafer on which a resist film has been formed by using a conventional resist pattern forming method, and FIG. 11B is a resist pattern according to a second embodiment of the present invention; FIG. 2 is a front view schematically showing a semiconductor wafer on which a resist film has been formed by using a forming method.

【図12】本発明の第3の実施形態に係るレジストパタ
ーン形成方法の一例を概略的に示す図。
FIG. 12 is a view schematically showing an example of a method for forming a resist pattern according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,42…透明基板 2…遮光膜 3…位相シフター 4,9,17,36,58…レジスト膜 5…基板 6…非位相シフト部 7…位相シフト部 8…ハーフトーン膜 10〜12…パターン部 21…半導体基板 22…ステージ 23…ステージコントローラ 24…スプレーヘッド 26…容器 27…ダストフィルタ 25…噴霧量コントローラ 29…データ入力部 15…アライメントマーク領域 16…パターン領域 18…アライメントマーク 31〜33,51,52…プロファイル 35…半導体ウエハ 37…露光ショット領域 41…フォトマスク 43…遮光体パターン 50…グラフ 54…レジストパターン 1, 42: Transparent substrate 2: Light-shielding film 3: Phase shifter 4, 9, 17, 36, 58: Resist film 5: Substrate 6: Non-phase shift portion 7: Phase shift portion 8: Halftone film 10-12: Pattern Unit 21 Semiconductor substrate 22 Stage 23 Stage controller 24 Spray head 26 Container 27 Dust filter 25 Spray amount controller 29 Data input unit 15 Alignment mark area 16 Pattern area 18 Alignment marks 31 to 33 51, 52: Profile 35: Semiconductor wafer 37: Exposure shot area 41: Photomask 43: Light shielding pattern 50: Graph 54: Resist pattern

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パターン寸法若しくはパターン密度が異な
る少なくとも2種のパターン群が形成されたフォトマス
クを用いて、被加工基板上のレジスト膜に所望のパター
ンを形成するレジストパターン形成方法において、 前記パターン群をそれぞれ所望寸法に形成するために要
する各露光量に応じて該パターン群に対応するレジスト
膜厚をそれぞれ決定し、前記被加工基板上の前記パター
ン群に対応する領域に該決定した膜厚でレジスト膜を形
成する工程と、次いで前記フォトマスクを用いて前記パ
ターン群を前記被加工基板上のレジスト膜に露光する工
程と、次いで前記レジスト膜を現像する工程とを含むこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法。
1. A resist pattern forming method for forming a desired pattern on a resist film on a substrate to be processed using a photomask on which at least two types of pattern groups having different pattern dimensions or different pattern densities is formed. A resist film thickness corresponding to the pattern group is determined in accordance with each exposure amount required to form each group to a desired size, and the determined film thickness is determined in an area corresponding to the pattern group on the substrate to be processed. Forming a resist film on the substrate, exposing the pattern group to a resist film on the substrate to be processed using the photomask, and then developing the resist film. A method for forming a resist pattern.
【請求項2】前記レジスト膜を、スポット塗布法により
形成することを特徴とする請求項1に記載のレジストパ
ターン形成方法。
2. The method according to claim 1, wherein the resist film is formed by a spot coating method.
【請求項3】前記フォトマスクが、遮光部と開口部で形
成され、かつ隣接する開口部を透過する光の位相差が略
180度となる位相シフト部と、前記位相差がほぼ0度
となる非位相シフト部で形成され、パターン寸法の小さ
なパターン群を位相シフト部で露光し、パターン寸法の
大きなパターン群を非位相シフト部で露光するに際し、
位相シフト部に対するレジスト膜厚の方を非位相シフト
部に対するレジスト膜厚よりも厚く設定することを特徴
とする請求項1に記載のレジストパターン形成方法。
3. A phase shift section in which the photomask is formed of a light-shielding section and an opening, and a phase difference of light transmitted through an adjacent opening is substantially 180 degrees, and the phase difference is substantially 0 degrees. When a pattern group having a small pattern dimension is exposed at the phase shift section, and a pattern group having a large pattern dimension is exposed at the non-phase shift section,
2. The method according to claim 1, wherein the thickness of the resist for the phase shift portion is set to be larger than the thickness of the resist for the non-phase shift portion.
【請求項4】前記フォトマスクは遮光膜の代りに半透明
の位相シフタを用いたハーフトーンマスクであり、パタ
ーン寸法の小さなパターン群に対するレジスト膜厚の方
をパターン寸法の大きなパターン群に対するレジスト膜
厚よりも薄く設定することを特徴とする請求項1に記載
のレジストパターン形成方法。
4. The photomask is a halftone mask using a translucent phase shifter instead of a light-shielding film. The photomask is a resist film for a pattern group having a small pattern dimension and a resist film for a pattern group having a large pattern dimension. 2. The method according to claim 1, wherein the thickness is set smaller than the thickness.
【請求項5】前記露光する工程でアライメントに用いる
前記被加工基板のアライメントマーク上に、前記レジス
ト膜を形成する工程において膜厚0のレジストを塗布し
ない領域を形成することを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載のレジストパターン形成方法。
5. A process according to claim 1, wherein an area of the resist film is formed on the alignment mark of the substrate to be used for alignment in the exposing step, where the resist is not applied in the step of forming the resist film. 5. The method for forming a resist pattern according to any one of 1 to 4.
【請求項6】前記レジスト膜を形成する工程において、
前記露光する工程で前記被加工基板の非露光範囲に、膜
厚0のレジストを塗布しない領域を形成することを特徴
とする請求項1〜5のいずれかに記載のレジストパター
ン形成方法。
6. The step of forming the resist film,
The method according to claim 1, wherein, in the exposing step, a region where a resist having a thickness of 0 is not applied is formed in a non-exposed area of the substrate to be processed.
【請求項7】パターン寸法若しくはパターン密度が異な
る少なくとも2種のパターン群が形成されたフォトマス
クを用いて、被加工基板上のレジスト膜に所望のパター
ンを形成するレジストパターン形成方法において、 前記レジストとしてポジレジストを用い、前記パターン
に到達する露光量が前記フォトマスクに照射される露光
量の倍率の2乗にほぼ等しい領域を抽出し、その領域の
レジスト膜の厚さを0に、他の部分は露光量に応じてレ
ジスト膜厚を決定し、該決定された条件で前記レジスト
膜を形成する工程と、次いで前記フォトマスクを用いて
前記パターン群を前記被加工基板上のレジスト膜に露光
する工程と、次いで前記レジスト膜を現像する工程とを
含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
7. A resist pattern forming method for forming a desired pattern on a resist film on a substrate to be processed by using a photomask on which at least two types of pattern groups having different pattern dimensions or different pattern densities is formed. A region where the exposure amount reaching the pattern is substantially equal to the square of the magnification of the exposure amount irradiated on the photomask, and the resist film thickness in that region is set to 0, The step of determining the resist film thickness in accordance with the exposure amount, forming the resist film under the determined conditions, and then exposing the pattern group to the resist film on the substrate to be processed using the photomask Forming a resist pattern, and then developing the resist film.
【請求項8】パターン寸法若しくはパターン密度が異な
る少なくとも2種のパターン群が形成されたフォトマス
クを用いて、被加工基板上のレジストに所望のパターン
を形成するレジストパターン形成方法において、 前記レジストとしてネガレジストを用い、前記パターン
に到達する露光量が実質的に0の領域を抽出し、その領
域のレジスト膜の厚さを0に、他の部分は露光量に応じ
てレジスト膜厚を決定し、該決定された条件で前記レジ
スト膜を形成する工程と、次いで前記フォトマスクを用
いて前記パターン群を前記被加工基板上のレジスト膜に
露光する工程と、次いで前記レジスト膜を現像する工程
とを含むことを特徴とするレジストパターン形成方法。
8. A resist pattern forming method for forming a desired pattern on a resist on a substrate to be processed using a photomask on which at least two types of patterns having different pattern dimensions or different pattern densities are formed, Using a negative resist, a region where the exposure amount reaching the pattern is substantially zero is extracted, the thickness of the resist film in that region is set to zero, and the resist film thickness is determined for other parts according to the exposure amount. Forming the resist film under the determined conditions, and then exposing the pattern group to a resist film on the substrate to be processed using the photomask, and then developing the resist film. A method for forming a resist pattern, comprising:
【請求項9】前記レジスト膜の厚さを0にする領域を、
アライメント時に生じる誤差分を考慮して決定すること
を特徴とする請求項7又は8に記載のレジストパターン
形成方法。
9. A region where the thickness of the resist film is set to 0,
9. The method according to claim 7, wherein the determination is performed in consideration of an error generated during alignment.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100376890B1 (en) * 1999-06-21 2003-03-19 주식회사 하이닉스반도체 Method of forming resist pattern for semiconductor device
JP2010278434A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Asml Netherlands Bv Device and method for forming resist alignment mark through double patterning lithography process
KR20180066354A (en) * 2016-12-08 2018-06-19 주식회사 피케이엘 Defect repairing method for transflective area of half tone mask and defect repair half tone mask using the same
CN112255885A (en) * 2020-11-04 2021-01-22 上海华力集成电路制造有限公司 Photoresist coating method and coating device

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