JP2001196286A - フォトリソグラフィにおけるサイドローブ防止方法及びフォトリソグラフィ工程 - Google Patents

フォトリソグラフィにおけるサイドローブ防止方法及びフォトリソグラフィ工程

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JP2001196286A
JP2001196286A JP2000029073A JP2000029073A JP2001196286A JP 2001196286 A JP2001196286 A JP 2001196286A JP 2000029073 A JP2000029073 A JP 2000029073A JP 2000029073 A JP2000029073 A JP 2000029073A JP 2001196286 A JP2001196286 A JP 2001196286A
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JP
Japan
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photoresist layer
photolithography
exposure
post
photoresist
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JP2000029073A
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English (en)
Inventor
Ritsumei O
立銘 王
Kozai Sai
高財 蔡
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Winbond Electronics Corp
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Winbond Electronics Corp
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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
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • 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
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、フォトリソグラフィ工程における
サイドローブの発生を抑えるための簡単且つ効果的な方
法を提供する。 【解決手段】 フォトリソグラフィ工程におけるサイド
ローブの発生を抑制するための方法が記載されている。
その方法は、半導体基板上にフォトレジスト層を形成す
る工程を含んでいる。露光工程は、フォトレジスト層上
で位相シフトマスクと一緒に行われ、フォトレジスト層
上にマスクのパターンを移動する。この後に、露光後ベ
ーク工程は、露光された後に、フォトレジスト層上で行
われ、現像工程を行うことによってフォトレジスト層の
パターニングを完成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトリソグラフィ
工程に関し、更に詳細にはフォトリソグラフィ工程にお
けるサイドローブ防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フォトリソグラフィは、半導体装置(se
miconductor device)を製造する間に、極めて重要な役
割を果たしている。エッチング及びドーピングような工
程は全てフォトリソグラフィ工程を通して行われてい
る。フォトリソグラフィ工程では露光解像度がフォトリ
ソグラフィ特性にとって重要な決定要因である。位相シ
フトマスク(PSM)技術は高解像度を提供するために
使用され、薄いPSMは特に、マスク製造工程を複雑に
することなく分離又は疎らなパターンを作り出すのに効
果的である。他方、PSMの使用によって、光回折の交
点のためにメインパターンの周囲に予期しないサイドロ
ーブが発生される。
【0003】図1は、従来の薄いPSMを使用した露光
及び現像工程の後におけるフォトレジストの概略的な断
面図である。図1に示されるように、マスク100と一
緒にフォトレジスト層104を露光及び現像した後に、
開口106のパターンが形成されている。しかしなが
ら、パターン化されないはずの領域もまた、光回折の交
点(summary)のため部分的に露光され、現像後にサイ
ドローブ108を形成する。
【0004】サイドローブ発生を防止する従来の処理方
法は、パターンにおける間隙サイズの増大、それ故、露
光エネルギーの減少、低伝送率を備えたマスクの使用、
又はマスクに対応するサイドローブ領域上の補助パター
ンの追加を含んでいた。しかしながら、この方法はあま
り便利でなく、且つその工程は複雑であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述に基づいて、本発
明は、フォトリソグラフィ工程におけるサイドローブの
発生を抑えるための簡単且つ効果的な方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトリソグ
ラフィ工程におけるサイドローブの発生を抑えるための
方法を提供し、露光後ベーク時間及び温度や、ソフトベ
ーク時間及び温度のようなフォトリソグラフィ工程の特
性が、フォトレジストパターンのコントラストを増大さ
せ、サイドロードの発生を抑えるために調節される。
【0007】従って、本発明は、ある工程の特性を調節
することによってフォトレジストコントラストの増大を
提供し、サイドローブ現象を抑える。本発明の好適な実
施の形態によれば、前記方法が、フォトリソグラフィ工
程におけるサイドロード発生の抑制を提供する。前記方
法は、半導体基板上でフォトレジスト層を形成する工程
を含んでいる。露光は、薄い位相シフトマスクを使った
フォトレジスト層上で行われ、マスク上のパターンをフ
ォトレジスト層へ移す。その後に、露光後ベーク工程
は、露光された後にフォトレジスト層上で行われる。
【0008】その次に、現像工程はフォトレジスト層の
パターニング(パターン化)を完全にするため行われ
る。
【0009】本発明の好適な実施の形態によれば、露光
後ベーク工程は、露光された後にフォトレジスト層上で
行われ、セ氏約130度である。
【0010】本発明の好適な実施の形態によれば、露光
後ベーク工程は、露光された後にフォトレジスト層上で
行われ、約90秒間である。
【0011】上述の一般的な記載と、以下の詳細な記載
とは典型的なものであり、特許請求の範囲に記載された
更なる発明を提供しようとするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明はフォトリソグラフィ工程
において特性(parameter)を変更することによってフ
ォトリソグラフィ工程のコントラストを増大させてい
る。それによって、サイドローブの発生を低減してい
る。コントラストの意味は図2によって次のように説明
される。
【0013】図2は露光線量に対するフォトレジストの
残存厚さを示すグラフである。図2のように、露光線量
はフォトレジスト現像を引き起こすような一定量を越え
なければならない。即ち、露光線量が一定量以下であっ
た時、フォトレジスト層の残存厚さは露光後において不
変のままである。露光線量が一定量を超えた時、フォト
レジスト層の残存厚さは露光線量の増大につれて減少す
る。レジストコントラス(γ)は図2のグラフにおける
傾斜部分の勾配として定義され、次の方程式(1)によ
って表示される。
【0014】 γ=1/log(D0/D1)=1/(logD0−logD1) (1) 多くの要因がレジストコントラスト(γ)に影響を及ぼ
している。そのような要因の例は、露光後ベーク(PE
B)の温度及び時間、現像工程の時間及び温度、そして
フォトレジストのソフトベーク工程における時間及び温
度である。露光後ベーク温度と、フォトレジストのソフ
トベーク温度との効果は顕著であるが、露光後ベーク温
度の効果は最も重要である。
【0015】図3は異なる露光後ベーク温度で露光線量
に対するフォトレジストの残存厚さを示すグラフであ
る。図3のように、露光後ベーク温度が増大するにつ
れ、傾斜線の勾配が増大している。即ち、露光後ベーク
温度が増大するにつれ、フォトレジストのコントラスト
が増大し、サイドローブ現象が抑えられる。
【0016】図3の製造条件が次のように要約されてい
る。
【0017】フォトレジスト層塗布厚さ:PFI−58
(Sumitomo, I-line photoresist)の0.91ミクロン ソフトベーク:セ氏90度で60秒間 現像:2.38wt%のTMAH(puddle 60 second
s) 露光エネルギー:40〜90mj/cm2 レジストコントラスト対PEB温度:
【0018】
【表1】 その結果が示すことは、レジストコントラスト値がPE
B温度に依存していることである。PEB温度が高くな
ればなるほど、レジストコントラスト値が高くなる。そ
れ故、サイドローブ印刷(printing)が除去される。
【0019】気づくべき重要点の一つは、上記本発明の
実施の形態が上記工程条件に関して記述され、本発明が
他の工程条件に適応できることでる。
【0020】図3のように、露光後のフォトレジスト層
上で達成された露光後ベーク温度がフォトレジスト層の
レジストコントラストを明確に変える。半導体のフォト
リソグラフィ工程上で図3からのコンセプトを使用すれ
ば、サイドローブの発生を低減できる。
【0021】図4及び図5は、本発明の好適な実施の形
態の工程条件に従う結果を示した線図である。
【0022】図4は薄い位相シフトマスク上におけるコ
ンタクト配置パターンを示す概略的な線図である。
【0023】図5(a)及び図5(b)は、露光及び現
像工程後におけるフォトレジスト層上のパターンを示す
線図である。図5(a)で得られた印刷パターンはセ氏
約110度のPEB温度に基づいている。図5(b)に
おける印刷パターンはセ氏約130度のPEB温度で得
られる。図5(a)で示されるように、メインパターン
200の他に、サイドローブ202が未露光領域内で生
み出されている。他方、図5(b)のように、メインパ
ターン200だけが示されている。従って、露光後ベー
ク温度を増大させることによって、又は、他方、フォト
レジストコントラストを増大させることによって、サイ
ドローブの発生が完全に除去される。
【0024】本発明の好適な実施の形態に基づいて、本
発明は少なくとも次の特徴を有する。
【0025】フォトリソグラフィの間に、フォトレジス
トコントラストを増大させることによって、サイドロー
ブの発生が低減される。工程特性を単に調節することに
よって、フォトレジストコントラストを増大できる。こ
のように、本発明の好適な実施の形態によれば、付加的
なフォトマスクと特別な工程とを必要としないので、現
存する製造工程と共存できる。更に、本発明はフォトレ
ジストのタイプに制限されず、そしてフォトレジストの
ArF1、KrF1、I−lineor、及びG−li
ne型に適用できる。このように、本発明の適用範囲は
非常に広い。
【0026】当業者にとって明らかなように、本発明の
特許請求の範囲及び技術思想から逸脱することなく発明
の構造を種々変更及び変形できる。上述を考慮して、本
発明は請求項及びそれと均等な範囲内にある変更及び変
形に及んでいる。
【0027】添付された図面は、発明の一層の理解を提
供することを含み、本明細書の一部に結合され、それを
構成する。図面は発明の実施の形態を示し、記載と一緒
に発明の原理を説明するのに役立っている。
【0028】
【発明の効果】本発明の好適な実施の形態に基づいて、
本発明は少なくとも次の特徴を有する。
【0029】フォトリソグラフィの間に、フォトレジス
トコントラストを増大させることによって、サイドロー
ブの発生が低減される。工程特性を単に調節することに
よって、フォトレジストコントラストを増大できる。こ
のように、本発明の好適な実施の形態によれば、付加的
なフォトマスクと特別な工程とを必要としないので、現
存する製造工程と共存できる。更に、本発明はフォトレ
ジストのタイプに制限されず、そしてフォトレジストの
ArF1、KrF1、I−lineor、及びG−li
ne型に適用できる。このように、本発明の適用範囲は
非常に広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の薄いPSMを使った露光及び現像工程の
後におけるフォトレジストの概略的な断面図である。
【図2】露光線量に対するフォトレジストの残存厚さを
示すグラフである。
【図3】異なる露光後ベーク温度で、露光線量に対する
フォトレジストの残存厚さを示すグラフである。
【図4】薄い位相シフトマスク上におけるコンタクト配
置パターンを示す概略的な線図である。
【図5】(a)は図4のマスクを使った従来のフォトリ
ソグラフィ工程を使用した露光結果を示す線図であり、
(b)は図4のマスクを使った本発明の好適な実施の形
態に依る方法を使用した露光結果を示す線図である。
【符号の説明】
200 メインパターン 202 サイドローブ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトリソグラフィ工程内でサイドロー
    ブを低減する方法であって、 前記方法が、基板を提供し、 該基板にフォトレジスト層を形成し、 該フォトレジスト層上でマスクと一緒に露光工程を行
    い、 前記フォトレジスト層が露光された後に、前記フォトレ
    ジスト層上で露光後ベーク工程を行い、 前記フォトレジスト層上で現像工程を行うことを特徴と
    するフォトリソグラフィにおけるサイドローブ防止方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のフォトリソグラフィにお
    けるサイドローブ防止方法において、 前記露光後ベーク工程がセ氏約130度の温度で行われ
    ることを特徴とするフォトリソグラフィにおけるサイド
    ローブ防止方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のフォトリソグラフィにお
    けるサイドローブ防止方法において、 前記露光後ベーク工程が約90秒間行われることを特徴
    とするフォトリソグラフィにおけるサイドローブ防止方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のフォトリソグラフィにお
    けるサイドローブ防止方法において、 前記フォトレジスト層の形成後で、且つ前記露光工程前
    に、前記方法が更にソフトベーク工程を行い、該ソフト
    ベーク工程がセ氏約90度で約60秒間行われることを
    特徴とするフォトリソグラフィにおけるサイドローブ防
    止方法。
  5. 【請求項5】 基板を提供し、 該基板上にフォトレジスト層を形成し、 ソフトベーク工程を行い、 該フォトレジスト層上でマスクと一緒に露光工程を行
    い、 前記フォトレジスト層が露光された後に、前記フォトレ
    ジスト層上で露光後ベーク工程を行い、 前記フォトレジスト層上で現像工程を行うことを特徴と
    するフォトリソグラフィ工程。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のフォトリソグラフィ工程
    において、 前記露光後ベーク工程がセ氏約130度の温度で行われ
    ることを特徴とするフォトリソグラフィ工程。
  7. 【請求項7】 請求項5記載のフォトリソグラフィ工程
    において、 前記露光後ベーク工程が約90秒間行われることを特徴
    とするフォトリソグラフィ工程。
  8. 【請求項8】 請求項5記載のフォトリソグラフィ工程
    において、 前記ソフトベーク工程がセ氏約90度で約60秒間行わ
    れることを特徴とするフォトリソグラフィ工程。
JP2000029073A 1999-12-31 2000-02-07 フォトリソグラフィにおけるサイドローブ防止方法及びフォトリソグラフィ工程 Pending JP2001196286A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
TW088123393A TW439104B (en) 1999-12-31 1999-12-31 Method to reduce the side lobe of photolithography process
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