JPH0585896B2 - - Google Patents

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JPH0585896B2
JPH0585896B2 JP59176852A JP17685284A JPH0585896B2 JP H0585896 B2 JPH0585896 B2 JP H0585896B2 JP 59176852 A JP59176852 A JP 59176852A JP 17685284 A JP17685284 A JP 17685284A JP H0585896 B2 JPH0585896 B2 JP H0585896B2
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JP
Japan
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exposure
film thickness
light source
amount
pattern
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59176852A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6155649A (ja
Inventor
Yoshio Kawai
Masanobu Doken
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.)
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP59176852A priority Critical patent/JPS6155649A/ja
Publication of JPS6155649A publication Critical patent/JPS6155649A/ja
Publication of JPH0585896B2 publication Critical patent/JPH0585896B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はLSI製造工程において、凹凸や膜厚偏
差が存在する基板上で、高精度のレジストパタン
を形成する方法に関するものである。
〔発明の背景〕
基板上に塗布されたホトレジスト層に光照射を
行つた場合、光源からの照射光と基板からの反射
光とが干渉を起こす。このため基板上に塗布され
たホトレジスト層に膜厚偏差が存在する場合、さ
らにホトレジスト層の下層に光透過性膜がある場
合には、ホトレジスト層内への入射光量、つまり
ホトレジストの光反応に寄与する露光量(以下感
光量という)は膜厚変化に対応して変化する。こ
のため露光面内での照度の均一性をいくら向上さ
せても感光量は均一にならない。この感光量の変
動は、露光に単色光源を用いた場合に最も顕著と
なり、かつ基板の反射率に依存し反射率が高い程
大きい。縮小投影露光のように単色光源を用いた
露光の場合は、λ/2n(λ:露光波長、n:露光
波長におけるレジストの屈折率)を一周期として
感光量は変動する。例えば単色光源としてg線
(λ=0.436μm)の光源を用いた場合にはこの周
期が約0.13μmとなるため、感光量の変動を10%
以下に抑えるためには膜厚偏差を0.01μm以下に
抑える必要がある。
しかし半導体回路のパタン形成を例に考える
と、ホトレジスト層の下層には多層の光透過性膜
あるいは高反射膜が存在し、かつ表面は分離、配
線等の凹凸形状を有するため、その上に塗布され
たホトレジスト層の膜厚はウエハ面内で最大段差
に相当する厚さが変化量として存在することにな
る。このため、たとえ平坦面でのホトレジスト層
および下地膜の均一性が確保されたとしても基板
の凹凸形状に基づく膜厚偏差は残り、ホトレジス
ト層表面に均一な光量が照射されても感光量は均
一にはなり得なかつた。また、たとえ基板の低反
射化をはかることによつて干渉の影響を軽減し感
光量を均一にすることができたとしても、段差部
ではレジスト膜厚の差があるため、現像処理時に
レジスト残膜厚を零にする現像時間が異なつてし
まうことになる。これらの点から、従来は現像処
理後に形成されるパタンにどうしても寸法偏差を
生じる欠点があつた。
〔発明の目的〕
本発明は感光量の変動を抑え、パタン寸法の偏
差を最小に抑える高精度なパタン形成法を得るこ
とを目的とする。
〔発明の概要〕
レジスト感光量はレジスト膜厚に対しλi/2ni
(λi:露光波長、ni:露光波長におけるレジスト
の屈折率)を周期として変動する。このため、露
光波長により感光量の膜厚依存性は異なつてい
る。露光にd=λ1(2N+1)/4n1=λ2M/2n2
(d:レジスト膜厚、M,N:整数)という関係
を満足する2つの波長λ1,λ2の光源を用いた場合
には、パタン露光の波長λ1による感光量が極小と
なる膜厚dで、補助露光の波長λ2による感光量は
極大になる。つまりパタン露光波長λ1に対し、上
記d=λ1(2N+1)/4n1=λ2M/2n2の関係を満
足するλ2に近い波長を補助露光に用いた場合、こ
のレジスト膜厚dを中心にした近傍の膜厚では、
λ1による感光量が小さい所程λ2による感光量は大
きくなる。本発明はレジスト感光量のレジスト膜
厚依存性を上記の作用によつて制御しようとする
ものである。すなわち、λ1とλ2との露光量を選ぶ
ことにより両波長を用いた露光の結果、膜厚によ
らずレジスト感光量を一定にできる膜厚範囲が膜
厚dを中心に存在し、さらに膜厚dの近傍では膜
厚の厚い部分の感光量を膜厚の薄い部分の感光量
より多くすることもできるため、段差部において
もレジスト膜厚の厚い部分の現像速度を速く薄い
部分の現像速度を遅くすることにより、現像処理
を行つた場合残膜厚が零となる現像時間を露光面
内において一定にすることが可能である。この時
の補助露光は、レジスト膜厚に応じた波長、露光
量を選ぶ必要があり、また縮小投影系を通してパ
タン露光と同時に補助露光を行う場合には色収差
の問題があり、かつ露光系も複雑になるなどの点
から、パタン露光とは別に、全面露光を行う簡便
な方法が適している。本発明は、基板上に塗布さ
れたホトレジスト層にマスクを通してパタン露光
を行う工程と、マスクを通さずに全面露光を行う
工程を含むパタン形成法において、上記パタン露
光には単色光源を用い、全面露光には(上記単色
光源と異なる波長の)単色あるいは多色光源を用
いることによつて、レジスト感光量の偏差を低減
したものである。
〔発明の実施例〕
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。第1図は本発明によるパタン形成法の第1の
実施例を示す工程図、第2図はg線の光源とi線
の光源とを用いた場合のレジスト膜厚に対するし
きい値露光量の計算と実験の結果を示す図、第3
図はg線の光源をパタン露光にi線の光源を全面
露光に用いた多重露光における、しきい値露光量
の膜厚依存性を示す図で、aは計算値、bは実験
値を示し、第4図は本発明の第2の実施例を示す
工程図、第5図はポジ型ホトレジストの熱処理温
度に対する膜厚を示す図である。第1図aにおい
て凹凸を有するシリコン基板1上に、ポジ型ホト
レジスト層2を形成し、bに示すように水銀ラン
プのi線(λ=0.365μm)の単色光源3を用い、
現像処理により残膜が零にならない照射量の範囲
でホトレジスト層2を全面露光する。続いて第1
図cに示すように所望のパタンを有する光学マス
ク4を用いて、水銀ランプのg線(λ=0.436μ
m)の単色光源5を照射して露光したのち、現像
処理して第1図dに示すようなパタンを形成す
る。第2図はg線の光源を用いた場合とi線の光
源を用いた場合におけるレジスト膜厚に対するし
きい露光量の計算結果および実験結果を示してい
る。しきい露光量とは一定現像条件下において、
レジスト残膜厚を零にするのに必要な、光源から
レジスト面への照射量をいう。しきい値露光量の
膜厚依存性が平坦であることは、現像処理を行つ
た場合に残膜厚が零となる現像時間が一定であ
り、膜厚の偏差によらず均一に現像が進行するこ
とを示している。例えばレジスト膜厚0.83μmに
おいて、g線の光源による露光ではしきい値露光
量が極小値を示し、一方i線の光源を用いた照射
では逆にしきい値露光量は極大値を示している。
したがつて、第1の実施例においては各波長によ
るレジスト感光量が加算された結果、パタン露光
と全面露光の露光量を選ぶことにより膜厚に対す
る感光量の変動を制御できる。g線の光源をパタ
ーン露光に用いi線の光源を全面露光に用いて多
重露光を行つた場合のしきい値露光量の膜厚依存
性を第3図に示し、aは計算結果、bは実験結果
を示している。図において●印はg線によるパタ
ン露光を行つた場合で、○印はi線による全面露
光とg線によるパタン露光とを行つた場合であ
る。なおEbの数値はi線(0.365μm)の全面露光
量を示している。膜厚が0.7μmから0.9μmの範囲
では、しきい値露光量がほぼ一定になる。この場
合i線の露光量を変えることにより、しきい値露
光量の膜厚依存性を増加または減少、あるいは平
坦化することができる。g線の光源による露光で
感光量が極小値を示す他のレジスト膜厚に対して
も、感光量が極大値を示すようなd=λ1(2N+
1)/4n1=λ2M/2n2の関係を満足する波長λ2
必ずあり、この波長もしくは近傍の波長を選ぶこ
とにより、任意のホトレジスト膜厚に対する感光
量を制御することが可能である。
露光波長帯によりレジストのポジ、ネガの特性
が反転するレジスト、例えばジアゾナフトキノ
ン・ノボラツク系レジストのように、紫外領域の
波長光源による露光時にはポジ型、遠紫外領域の
波長光源による露光時にはネガ型となるレジスト
に、遠紫外領域の波長の光源によつて全面露光を
行い、紫外領域の波長の光源によりパタン露光を
行う場合についても、その作用は第1の実施例と
同様である。ただしこの場合には、全面露光を行
う際にd=λ1(2N+1)/4n1=λ2(2M+1)/
4n2という関係を満足する波長λ2になるべく近い
波長の光源を選ぶ必要がある。紫外領域と遠紫外
領域の両波長を全面露光に用いた場合には、レジ
ストの現像液に対する溶解速度を速くも遅くも制
御できるため、いずれか一方の波長の光源を用い
た場合より広い膜厚範囲においてしきい値露光量
の膜厚依存性を平坦にすることが可能である。
第4図に示す本発明の第2の実施例において、
aは凹凸を有するシリコン基板1上にポジ型レジ
スト層2を形成し、bに示すようにホトレジスト
層2に、例えばg線の単色光源5を、現像処理に
よつて残膜が零とならない範囲で全面露光し、続
いて塗布時に行われたプリベークの温度より高く
かつホトレジストの感光性を失わない範囲内の温
度で、ホトレジスト層をホツトプレート上で熱処
理して上記ホトレジスト層の膜厚を減少させたの
ち、第4図cに示すように、所望パタンを有する
光学マスク4を用いてg線の単色光源5を照射
し、所望パタンに対する露光を行い、つぎに第4
図dに示すように現像処理をしてパタンを形成す
る。第5図はポジ型ホトレジストの熱処理温度に
対するホトレジストの膜厚を示す図であるが、熱
処理によつて塗布膜厚の約1割を減少することが
でき、塗布膜厚を1μm程度にした場合には、感
光量の膜厚に対する変動の1周期分λ/2nを変
化し得る。本実施例において熱処理によりホトレ
ジスト膜厚を減少させる作用は、上記第1の実施
例における全面露光の光源の波長を変えることと
同様である。つまり、d1=λ1(2N+1)/4n1
d2=λ2M/2n2(d1:膜厚減少処理後の膜厚、d2
塗布膜厚)の関係を満足させる膜厚および露光波
長を選ぶことになる。このため第2の実施例のよ
うに、パタン露光と全面露光に同一波長の光源を
用いた場合でも、しきい値露光量をほぼ一定にで
きるホトレジスト膜厚の範囲を所望の値に設定す
ることが可能である。
なお、ホトレジスト膜厚を減少させる処理法と
しては上記熱処理の他に、現像液処理、有機溶剤
処理、ドライエツチング処理などがある。
上記各実施例において、全面露光とパタン露光
の順序を変えても作用は同じである。
〔発明の効果〕
上記のように本発明によるパタン形成法は、基
板上に塗布したホトレジスト層に、マスクを通し
てパタン露光を行う工程と、マスクを通さずに全
面露光を行う工程とを含むパタン形成法におい
て、上記パタン露光には単色光源を用い、上記全
面露光には上記単色光源と異なつた波長の単色光
源、あるいは上記パタン露光に用いる単色光源の
波長を含まない多色光源を用いることにより、反
射基板上の凹凸や光透過層の膜厚変動に起因する
ホトレジスト層の感光量の変動を最小に抑え、か
つ感光量の膜厚依存性を制御することができるた
め、しきい値露光量変動に起因するパタン寸法の
偏差を最小に抑えることができ、精度が高いパタ
ン形成を行える利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるパタン形成法の第1の実
施例を示す工程図、第2図はg線の光源とi線の
光源とを用いた場合のレジスト膜厚に対するしき
い値露光量の計算と実験の結果を示す図、第3図
はg線の光源をパタン露光にi線の光源を全面露
光に用いた多重露光における、しきい値露光量の
膜厚依存性を示す図で、aは計算値、bは実験値
を示し、第4図は本発明の第2の実施例を示す工
程図、第5図はポジ型ホトレジストの熱処理温度
に対するホトレジスト膜厚の変化を示す図であ
る。 1……基板、2……ホトレジスト層、3……i
線の単色光源、4……マスク、5……g線の単色
光源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板上に塗布したホトレジスト層に、マスク
    を通してパタン露光を行う工程と、マスクを通さ
    ずに全面露光を行う工程とを含むパタン形成法に
    おいて、上記パタン露光には単色光源を用い、上
    記全面露光には上記単色光源と異なつた波長の単
    色光源、あるいは上記パタン露光に用いる単色光
    源の波長を含まない多色光源を用いることを特徴
    とするパタン形成法。
JP59176852A 1984-08-27 1984-08-27 パタン形成法 Granted JPS6155649A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59176852A JPS6155649A (ja) 1984-08-27 1984-08-27 パタン形成法

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JP59176852A JPS6155649A (ja) 1984-08-27 1984-08-27 パタン形成法

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Publication Number Publication Date
JPS6155649A JPS6155649A (ja) 1986-03-20
JPH0585896B2 true JPH0585896B2 (ja) 1993-12-09

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JPH07306726A (ja) * 1994-05-13 1995-11-21 Nec Data Terminal Ltd 電源投入制御回路

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2534795C3 (de) * 1975-08-04 1978-05-24 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zur Herstellung von Strukturen aus Positiv-Fotolackschichten

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JPS6155649A (ja) 1986-03-20

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