JPH01102459A - Pattern forming method - Google Patents
Pattern forming methodInfo
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- JPH01102459A JPH01102459A JP62260006A JP26000687A JPH01102459A JP H01102459 A JPH01102459 A JP H01102459A JP 62260006 A JP62260006 A JP 62260006A JP 26000687 A JP26000687 A JP 26000687A JP H01102459 A JPH01102459 A JP H01102459A
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は大規模集積回路の微細パターン形成に好適のパ
ターン形成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pattern forming method suitable for forming fine patterns of large-scale integrated circuits.
[従来の技術]
近時、LSI及び超LSI等の半導体装置において、1
チツプの中に数十万乃至数百五個の半導体素子を含むも
のが出現しており、このため半導体基板上に形成する素
子パターンの微細化が要望されている。[Prior Art] Recently, in semiconductor devices such as LSI and VLSI, 1
Chips containing several hundred thousand to several hundred and five semiconductor elements are emerging, and therefore there is a demand for miniaturization of element patterns formed on semiconductor substrates.
この微細化の要望に対応するため、光りソグラフィ用の
光源として、従来の波長が436nm (G線)又は3
65nm (I線)の紫外光の替りに、波長がこのG線
及びI線より短い紫外光を出力することができるエキシ
マレーザ光が提唱されている。In order to meet this demand for miniaturization, conventional wavelengths of 436 nm (G line) or 3
Instead of the 65 nm (I-line) ultraviolet light, an excimer laser beam that can output ultraviolet light having a wavelength shorter than the G-line and I-line has been proposed.
例えば、特開昭60−257521号に開示されたエキ
シマレーザステッパの光源に使用されているエキシマレ
ーザ発振器はKrFガス中での発振により、249n■
という極めて短い波長の紫外光を発光する。For example, the excimer laser oscillator used in the light source of the excimer laser stepper disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-257521 has a 249n
It emits ultraviolet light with an extremely short wavelength.
このエキシマレーザ光は単色性、指向性及び短パルス性
が優れており、高出力であることがら、リソグラフィ用
光源として極めて好ましい性能を有している。また、解
像度は波長が短かくなる程向上するから、このエキシマ
レーザ光を使用することにより高解像度のレジストパタ
ーンの形成が期待される。This excimer laser light has excellent monochromaticity, directivity, and short pulse properties, and has high output, so it has extremely desirable performance as a light source for lithography. Further, since the resolution improves as the wavelength becomes shorter, it is expected that a resist pattern with high resolution can be formed by using this excimer laser light.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、このエキシマレーザ光によるパターンの
形成には下記のような問題点がある。[Problems to be Solved by the Invention] However, forming a pattern using excimer laser light has the following problems.
つまり、エキシマレーザ光は波長が極めて短いため、従
来一般的に使用されているフェノールノボラック系材質
のポジレジスト膜をエキシマレーザ光により露光すると
、このポジレジスト膜によるエキシマレーザ光の吸収が
強く、露光光がレジスト膜内で減衰してしまう。In other words, since the wavelength of excimer laser light is extremely short, when a positive resist film made of phenol novolac material, which is commonly used in the past, is exposed to excimer laser light, the excimer laser light is strongly absorbed by this positive resist film, and the exposure Light is attenuated within the resist film.
このため、第2図に示すように、Si基板1上にポジレ
ジスト膜を塗布した後、エキシマレーザ。For this reason, as shown in FIG. 2, after coating a positive resist film on the Si substrate 1, an excimer laser beam is applied.
光によりレジスト膜を選択的に露光してポジ型レジスト
パターン10を形成すると、このレジストパターン10
の側壁はSL基板1の表面に対して強く傾斜したものに
なる。つまり、レジストパターン10の断面形状は台形
に近くなる。従って、このレジストパターン10は寸法
再現性が劣る。When a positive resist pattern 10 is formed by selectively exposing the resist film to light, this resist pattern 10
The side walls of the SL substrate 1 are strongly inclined with respect to the surface of the SL substrate 1. In other words, the cross-sectional shape of the resist pattern 10 becomes close to a trapezoid. Therefore, this resist pattern 10 has poor dimensional reproducibility.
なお、ポリメタアクリル酸メチル(PMMA)のような
アクリル系材質のポジレジスト膜においては、前述のよ
うなレジスト膜内での露光光の吸収は殆んどなく、レジ
ストパターンの断面形状は略々矩形となるが、露光感度
がフェノールノボラック系レジストに比して約1/10
0と極めて低′く、また耐熱性及び耐プラズマエツチン
グ特性も極めて低いため、実用性がないという欠点があ
る。In addition, in a positive resist film made of an acrylic material such as polymethyl methacrylate (PMMA), there is almost no absorption of exposure light within the resist film as described above, and the cross-sectional shape of the resist pattern is approximately Although it is rectangular, the exposure sensitivity is approximately 1/10 that of phenol novolak resist.
0', and the heat resistance and plasma etching resistance are also extremely low, making it impractical.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
空間解像力が極めて優れたエキシマレーザ光を使用して
、その側壁が基板表面に対して急峻であって寸法再現性
が優れたレジストパターンを形成することができ、従っ
て、半導体素子のパターンの微細化に有効なパターン形
成方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
Using excimer laser light with extremely excellent spatial resolution, it is possible to form a resist pattern whose sidewalls are steep with respect to the substrate surface and with excellent dimensional reproducibility, thus making it possible to miniaturize the pattern of semiconductor devices. The purpose is to provide an effective pattern forming method.
[問題点を解決するための手段]
本発明に係るパターン形成方法は、半導体基板上にフェ
ノールノボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジ
スト膜を塗布する工程と、このフォトレジスト膜上に蛍
光材料を含有する有機材料の薄層を付着する工程と、こ
の薄層を介して前記レジスト膜をエキシマレーザ光によ
り選択的に露光する工程と、所定の現像処理により前記
薄層を全面的に除去する工程と、前記レジスト膜の露光
部分を選択的に除去する工程とを有することを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] The pattern forming method according to the present invention includes a step of applying a positive photoresist film containing a phenol novolac resin as a main component on a semiconductor substrate, and a step of applying a fluorescent material on the photoresist film. a step of depositing a thin layer of an organic material containing . and a step of selectively removing the exposed portion of the resist film.
[作用コ
本発明においては、デバイス製造に好適のフェノールノ
ボラック樹脂を主成分とするポジ型フォトレジスト膜を
形成した後、このフォトレジネト膜の上に蛍光材料を含
む有機材料の薄層を付着させ、次いで、この薄層を介し
て前記レジスト膜をエキシマレーザ光により選択的に露
光する。[Function] In the present invention, after forming a positive photoresist film mainly composed of a phenolic novolak resin suitable for device manufacturing, a thin layer of an organic material containing a fluorescent material is deposited on the photoresist film, Next, the resist film is selectively exposed to excimer laser light through this thin layer.
この方法により、エキシマレーザ光源からの249n+
aの波長を有する紫外光は、前記薄層中を透過する間に
、蛍光反応により長波長側に遷移し、350乃至450
nmの波長分布を有する紫外光となる。By this method, 249n+ from the excimer laser light source
While the ultraviolet light having a wavelength of
The ultraviolet light has a wavelength distribution of nm.
これにより、レジスト膜におけるエキシマレーザ光の吸
収は軽減される。従って、露光部分を除去して得られた
レジストパターンの側壁は、基板に対して急峻になるの
で寸法安定性が向上し、エキシマレーザ光の優れた空間
解像力を十分に利用して微細レジストパターンを形成す
ることが可能となる。This reduces absorption of excimer laser light in the resist film. Therefore, the sidewalls of the resist pattern obtained by removing the exposed area become steep with respect to the substrate, improving dimensional stability, and making full use of the excellent spatial resolution of excimer laser light to form fine resist patterns. It becomes possible to form.
[実施例]
次に、本発明の実施例について、添付の図面を参照して
詳細に説明する。[Example] Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、第1図(a)に示すように、半導体基板1上に、
通常使用されているフェノールノボラック樹脂系のざジ
型レジスト材料をスピンコード法により、例えば、約1
.OJ、tmの厚さに塗布する。First, as shown in FIG. 1(a), on a semiconductor substrate 1,
For example, a commonly used phenol novolac resin-based diagonal resist material is coated with
.. Apply to a thickness of OJ, tm.
その後、例えば、95℃のホットプレート上で50秒間
加熱処理して厚さが1.0μmのポジ型レジスト膜2を
形成する。Thereafter, for example, heat treatment is performed for 50 seconds on a 95° C. hot plate to form a positive resist film 2 having a thickness of 1.0 μm.
次に、第1図(b)に示すように、蛍光物質であるタン
グステン酸カルシウム(CaWO4)の微粉末と牛乳た
んばく質カゼインとの混合物の水溶液を、スピンコード
法により、例えば、0.32μmの厚さに塗布し、80
℃のホットプレート上で2分30秒間加熱処理して、0
.30μmの厚さの蛍光膜3(薄層)を形成する。この
場合に、蛍光膜3用の塗布液としては、10.2重量%
のカゼイン、1.8重量%のタングステン酸カルシウム
の微粉末及び88.0重量%の純水を含有する混合液が
好適で・ある。Next, as shown in FIG. 1(b), an aqueous solution of a mixture of fine powder of calcium tungstate (CaWO4), which is a fluorescent substance, and casein, a milk protein, is coated with a solution of, for example, 0.32 μm by a spin code method. Apply to a thickness of 80
Heat treatment for 2 minutes and 30 seconds on a hot plate at 0°C.
.. A fluorescent film 3 (thin layer) with a thickness of 30 μm is formed. In this case, the coating liquid for the fluorescent film 3 is 10.2% by weight.
A liquid mixture containing casein, 1.8% by weight of fine powder of calcium tungstate, and 88.0% by weight of pure water is preferred.
次いで、第1図(C)に示すように、半導体基板1上に
エキシマレーザ光源から波長が249nmの紫外光(図
中、矢印にて示す)を照射し、基板1上の領域4,5.
6のみをこの短波長紫外光(エキシマレーザ光)により
選択的に露光する。Next, as shown in FIG. 1C, the semiconductor substrate 1 is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 249 nm (indicated by arrows in the figure) from an excimer laser light source to form regions 4, 5, . . . on the substrate 1.
6 is selectively exposed to this short wavelength ultraviolet light (excimer laser light).
この場合に、波長が249nmの紫外光は、蛍光膜3内
で蛍光反応を起し、波長が360乃至440tvの比較
的長波長の紫外光に変換される。このようにして、蛍光
膜3を透過して長波長側に変移した紫外光は、そのまま
ポジ型レジスト膜2内に入射する。In this case, the ultraviolet light with a wavelength of 249 nm causes a fluorescent reaction within the fluorescent film 3 and is converted into ultraviolet light with a relatively long wavelength of 360 to 440 tv. In this way, the ultraviolet light that has passed through the fluorescent film 3 and shifted to the longer wavelength side enters the positive resist film 2 as it is.
その後、第1図(d)に示すように、半導体基板1を温
度が40℃の純水中に60秒間浸漬して蛍光膜3を除去
する。最後に、濃度が2.38%の水酸化テトラメチル
アンモニウムの水溶液中に基板1を浸漬して、露光領域
4,5.6の部分のポジ型レジスト膜2を除去すること
により、レジストパターン2a、2b、2cが形成され
る。Thereafter, as shown in FIG. 1(d), the semiconductor substrate 1 is immersed in pure water at a temperature of 40° C. for 60 seconds to remove the fluorescent film 3. Finally, the substrate 1 is immersed in an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide having a concentration of 2.38% to remove the positive resist film 2 in the exposed areas 4 and 5.6, thereby creating a resist pattern 2a. , 2b, 2c are formed.
このように構成されるパターン形成方法においては、波
長が249nmの短波長の紫外光(エキシマレーザ光)
は、レジスト膜2上の蛍光膜3を透過する間に、比較的
長波長の400±40nmの波長分布をもつ紫外光に変
換されて、レジスト膜2内に入射する。このため、24
9nmという短波長の紫外光を直接レジスト膜2内に入
射させる場合に比して、レジスト膜2内での紫外光の吸
収が軽減され、従来一般的に使用されているH線(波長
404nm)の紫外光における吸収と同等となる。In the pattern forming method configured as described above, ultraviolet light (excimer laser light) with a short wavelength of 249 nm is used.
While passing through the fluorescent film 3 on the resist film 2, the light is converted into ultraviolet light having a relatively long wavelength with a wavelength distribution of 400±40 nm, and enters the resist film 2. For this reason, 24
Compared to the case where ultraviolet light with a short wavelength of 9 nm is directly incident into the resist film 2, the absorption of ultraviolet light within the resist film 2 is reduced, and the H-line (wavelength: 404 nm), which is commonly used in the past, is reduced. absorption in ultraviolet light.
従って、レジストパターン2a、2b、2cは、従来の
H線による場合と同様に、その側壁が基板表面に対して
急峻に立上り、断面形状は台形ではなく、極めて良好な
矩形性を示す。このため、レジストパターン2a、2b
、2cの寸法再現性は極めて高い、しかもエキシマレー
ザ光は波長(249nu)が短いから、エキシマレーザ
光の光学系における空間解像力はH線(404na+)
又はG線(436nm)に比して著しく優れており、約
0.4乃至0.5μmのパターンを容易に形成すること
ができる。Therefore, the side walls of the resist patterns 2a, 2b, and 2c rise steeply relative to the substrate surface, and the cross-sectional shape of the resist patterns 2a, 2b, and 2c is not trapezoidal but exhibits extremely good rectangularity, as in the case of the conventional H-line. For this reason, resist patterns 2a, 2b
, 2c has extremely high dimensional reproducibility, and since excimer laser light has a short wavelength (249nu), the spatial resolution of the excimer laser light optical system is H-line (404na+)
It is significantly superior to the G line (436 nm) and can easily form a pattern of about 0.4 to 0.5 μm.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、その側壁が基板又
は下層表面に対し、略々直角に近い角度で急峻に立上る
レジストパターンを形成することができ、極めて断面矩
形性が優れたレジストパターンを得ることができる。従
って、パターンの寸法再現性が安定し、従来の場合に比
して著しく微細なレジストパターン形成することができ
る。このため、本発明は、半導体装置の高集積化及び性
能の向上に寄与し、多大の効果を奏する。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to form a resist pattern whose sidewalls rise steeply at an angle nearly perpendicular to the surface of the substrate or the underlying layer, and which has an extremely rectangular cross-section. It is possible to obtain an excellent resist pattern. Therefore, the dimensional reproducibility of the pattern is stabilized, and it is possible to form a resist pattern that is significantly finer than in the conventional case. Therefore, the present invention contributes to higher integration and improved performance of semiconductor devices, and has great effects.
第1図(a)乃至(d)は本発明の実施例を工程順に示
す断面図、第2図は従来方法により形成されたパターン
の形状を示す断面図である。
1;半導体基板、2;フェノールノボラック系のポジ型
レジスト膜、2a、2b、2c、10;レジストパター
ン、3;蛍光膜、4,5,6;エキシマレーザ光の露光
領域FIGS. 1(a) to 1(d) are cross-sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the shape of a pattern formed by a conventional method. 1: Semiconductor substrate, 2: Phenol novolac positive resist film, 2a, 2b, 2c, 10: Resist pattern, 3: Fluorescent film, 4, 5, 6: Eximer laser light exposure area
Claims (1)
するポジ型フォトレジスト膜を塗布する工程と、このフ
ォトレジスト膜上に蛍光材料を含有する有機材料の薄層
を付着する工程と、この薄層を介して前記レジスト膜を
エキシマレーザ光により選択的に露光する工程と、所定
の現像処理により前記薄層を全面的に除去する工程と、
前記レジスト膜の露光部分を選択的に除去する工程とを
有することを特徴とするパターン形成方法。A process of applying a positive photoresist film mainly composed of phenol novolac resin on a semiconductor substrate, a process of depositing a thin layer of an organic material containing a fluorescent material on the photoresist film, and a process of applying a thin layer of an organic material containing a fluorescent material to the photoresist film. selectively exposing the resist film to excimer laser light; completely removing the thin layer through a predetermined development process;
A pattern forming method comprising the step of selectively removing an exposed portion of the resist film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260006A JPH0721639B2 (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Pattern formation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260006A JPH0721639B2 (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Pattern formation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01102459A true JPH01102459A (en) | 1989-04-20 |
| JPH0721639B2 JPH0721639B2 (en) | 1995-03-08 |
Family
ID=17341991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260006A Expired - Lifetime JPH0721639B2 (en) | 1987-10-15 | 1987-10-15 | Pattern formation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721639B2 (en) |
-
1987
- 1987-10-15 JP JP62260006A patent/JPH0721639B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0721639B2 (en) | 1995-03-08 |
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