JP2004296840A - Method and system for forming resist pattern, and layer forming device - Google Patents

Method and system for forming resist pattern, and layer forming device Download PDF

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JP2004296840A
JP2004296840A JP2003088049A JP2003088049A JP2004296840A JP 2004296840 A JP2004296840 A JP 2004296840A JP 2003088049 A JP2003088049 A JP 2003088049A JP 2003088049 A JP2003088049 A JP 2003088049A JP 2004296840 A JP2004296840 A JP 2004296840A
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JP
Japan
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forming
exposure
photoresist layer
pattern
photomask
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Yasuro Mitsuyoshi
靖郎 三吉
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Original Assignee
Semiconductor Leading Edge Technologies Inc
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  • 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

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate the necessity of developing a different resist for each mask by using the photoresist of the same kind for both a photomask having a punched pattern and another photomask having a solid pattern, and by obtaining a resist pattern having a rectangular shape even when the photomask having any pattern, either a punched pattern or a solid pattern, is used when the resist pattern is formed. <P>SOLUTION: A resist pattern forming system 100 is equipped with an exposure system 120 which subjects the prescribed region of a photoresist layer to an exposure process through a photomask with an opening, a layer forming unit 110 which forms the photoresist layer exposed to light through the above exposure system 120 varying its thickness corresponding to the area ratio of the opening, and a resist pattern forming unit 130 which forms the resist pattern on the basis of the photoresist layer which has been subjected to an exposure process through the exposure system 120. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジストパターン形成システム或いは層形成装置、上記システム或いは装置における方法に関する。特に、半導体の微細加工における、レジストパターン形成方法にかかわる分野に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体の微細加工のための、フォトレジストと光とを用いた微細パターン形成においては、フォトマスク上のパターンを露光、現像してレジストに転写する。その際、フォトマスクの開口部(露光時に露光光が透過する部分)が多い(50%以上)、いわゆる(レジストがポジ型の場合での)残しパターンと、フォトマスクでの開口部が少ない(50%以下)、いわゆる(レジストがポジ型の場合での)抜きパターンとにおいて、現像後のレジストパターン形状が異なることが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ポジ型レジストの場合を考えると、残しパターンの場合、フォトマスクの開口部が大きいためマスクパターン周囲での開口部よりの回りこみ光が発生し、コントラストが抜きパターンより低くなる。そのため、残しパターンではレジストパターンを形成した際、レジスト頭部の膜厚が減少し、パターン頭部が丸くなってしまうといった問題があった。そのため従来は、抜きパターンと残しパターンにおいて、それぞれのマスクに適した別々のレジストを開発していた。そのため開発費用、時間が増大し、レジストの種類の増加でコストも増加していた。なお、ネガ型レジストの場合は、ポジ型レジストの場合とは逆となり、開口部の割合が大きいフォトマスクを用いて露光した場合に、上記コントラストの低下の効果で、パターン頭部が張ってT−top形状になるといった問題があった。
【0004】
さて、最近半導体の微細化が進んでおり、それに伴い露光時の光の波長は年々短くなっている。露光波長の例としては、248nm(KrFレーザー光)、193nm(ArFレーザー光)、157nm(Fレーザー光)、13nm(EUV光)などが挙げられる。また加工寸法が微細化し、露光波長が短くなるに従ってレジスト膜厚も薄くなっており、レジスト膜厚はArF露光の場合で典型的には300nm以下、F露光の場合には200nm以下になっている。このような微細化、レジスト薄膜化に伴って、上記抜きパターンと残しパターンとでのコントラストの違いの影響は増大しており、そのためマスクに応じてレジストを開発するときの費用負担が年々重くなり、開発期間も長くなっている。抜きパターンと残しパターンとで同じレジストを使用することができれば、レジスト開発費用は減少し、開発期間は短縮され、レジストの種類も削減できるため、デバイス開発コストの削減、開発期間の短縮にとって大きなメリットがある。
【0005】
本発明は、レジストパターンの形成において、フォトマスクが抜きパターンの場合と残しパターンの場合に同一種類のフォトレジストを使い、かつ両方のパターンで矩形形状が得られるようにすることで、マスク毎に異なったレジストを開発する必要性を無くすことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光工程と、
上記露光工程で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光工程により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
上記露光工程により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備えたことを特徴とする。
【0007】
上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化し、
上記層形成工程は、上記開口部の割合が50%以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が50%より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成することを特徴とする。
【0008】
この発明係るレジストパターン形成方法は、基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
開口部を有し、上記開口部により所定のパターンが形成させたフォトマスクを用いて、上記層形成工程により形成されたフォトレジスト層の所定の領域に所定のパターンを露光する露光工程と、
上記露光工程により所定のパターンが露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備え、
上記層形成工程は、上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光する場合と、上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光する場合とで、上記フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とする。
【0009】
上記レジストパターン形成方法は、あらかじめシミュレーションにより求めた露光時のフォトレジストからの光反射率に対するフォトレジストの膜厚依存性に基づいて、上記光反射率が極大となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光し、上記光反射率が極小となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光することを特徴とする。
【0010】
上記フォトレジスト層の膜厚は、300nm以下であることを特徴とする。
【0011】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてKrFレーザー光を用いることを特徴とする。
【0012】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてArFレーザー光を用いることを特徴とする。
【0013】
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線として波長が160nmより短い光を用いることを特徴とする。
【0014】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、前記エネルギー線としてFレーザー光を用いることを特徴とする。
【0015】
この発明に係るレジストパターン形成方法は、前記エネルギー線として波長が12nm以上15nm以下の光を用いることを特徴とする。
【0016】
この発明に係るレジストパターン形成システムは、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光部と、
上記露光部で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光部により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成部と、
上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成部と
を備えたことを特徴とする。
【0017】
この発明に係る層形成装置は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成装置において、
上記露光装置で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施の形態に制限されるものではない。
【0019】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1におけるシステムの構成を示す図である。
図1において、レジストパターン形成システム100は、層形成部110(層形成装置の一例である)、露光装置120(露光部の一例である)、レジストパターン形成部130を備えている。層形成部110は、塗布装置111、熱処理装置112を有している。レジストパターン形成部130は、熱処理装置131、現像処理装置132を有している。ここで、図1では、熱処理装置112と熱処理装置131とが別の装置として構成されているが1つの装置で共用しても構わない。
【0020】
図2は、実施の形態1におけるレジストパターン形成方法のフローチャートを示す図である。
S(ステップ)201として、層形成部110は、S202で露光装置120より露光されるためのフォトレジスト層を形成する。ここで、層形成部110は、フォトレジスト層を形成する際、上記露光装置120で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置120により露光されるためのフォトレジスト層を形成する。後述するように、上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化する。よって、層形成部110は、上記開口部の割合が50%以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が50%より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成する。
【0021】
S202として、露光装置120は、開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する。
【0022】
S203として、レジストパターン形成部130は、上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成する。
【0023】
【実施例】
まず、レジストパターンを露光、現像することでフォトマスクパターンをレジストに転写しようとする場合、まず被加工膜上に反射防止膜を形成し、その上にフォトレジストを形成する。
図3は、レジストからの露光光の反射率とレジスト膜厚との関係を示す図である。
フォトレジストの適切な膜厚を決定するため、まず、シミュレーションによって、レジスト表面からの光の反射率のレジスト膜厚依存性を計算した。露光波長を157nm、露光NAを0.85とした場合の計算結果が図3に示されている。反射率はレジスト膜厚によって周期的に変化することが分かる。反射率が極大になる部分と極小になる部分とのレジスト膜厚の差は、露光波長の4分の1を露光波長でのレジストの屈折率で割った値となる。すなわち今の場合は157nmを4で割り、レジストの屈折率1.68で割った値、すなわち23nmになる。
【0024】
図4は、光学象から計算した、レジスト膜厚が122nmの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
図5は、光学象から計算した、レジスト膜厚が99nmの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
図4には、反射率が極大になる付近(レジスト膜厚122nm)において、光強度の分布から計算したレジスト断面形状が示されている。図5には、反射率が極小になる付近(レジスト膜厚99nm)において、光強度の分布から計算したレジスト断面形状が示されている。計算したのは、上記露光波長、NAにおいて、alternatingタイプの位相シフトマスクを用い、90nm 1:1
ラインアンドスペースパターンを形成した場合である。図4と図5とにおいて、図の内側がレジストが残っている部分である。図4の膜厚122nmの場合は、レジストパターン頭部が張ってT−top気味になっており、逆に図5の膜厚99nmの場合は、レジストパターン頭部が多少減って、パターン頭部が丸くなっていることが分かる。
【0025】
次に、比較対象となる実際のレジストパターンを作製する。
図6は、基板上に二酸化シリコン膜、反射防止膜、レジスト層を形成した層構造の一例を示す図である。
まずレジスト膜厚が122nmの場合について説明する。図6にあるように、シリコン基板51上に被加工膜として二酸化シリコン膜52を200nmの厚さで形成し、その上に、反射防止膜53としてブリューワサイエンス社製のDUV30J膜を形成する。具体的には、DUV30Jの溶液をスピンコーターで回転塗布し、205℃で90秒の熱処理を行うことで、膜厚85nmのDUV30J膜を形成する。
【0026】
次に、図6における反射防止膜53の上に、フォトレジスト膜54として、クラリアント社製F用ポジ型レジストFX−1000Pの膜を形成する。具体的には、FX−1000Pの溶液を塗布装置111としてスピンコーターで回転塗布し、熱処理装置112で150℃で60秒の熱処理を行うことで、膜厚が122nmのFX−1000P膜54を形成する。
【0027】
次に、露光装置120としてエキシテック社製製Fマイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にFレーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の25%であるような、いわゆる「抜き」となるマスクを用いて、光学系のNAが0.85、イルミネータのシグマが0.70という条件でF光(波長157nm)を照射する。なお、露光量は、20mJ/cmとする。
【0028】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置131としてプロキシミティ式の密閉型オーブンで130℃、90秒の熱処理を行う。
【0029】
次に、現像処理装置132を用いて熱処理の終わったウエハーを、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)を2.38%含む水溶液に60秒間ディップし、その後純水で60秒間リンスを行う。
【0030】
図7は、レジスト膜厚122nmの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図7にあるようなレジストパターン64が形成される。レジスト線幅は90nmである。今回のレジスト膜厚122nmは図4で分かるように頭が張りやすい膜厚であり、またフォトマスクの開口率が低いためコントラストが高く、光学的にも頭が張りやすい。そのため、レジストパターン64は頭が張ってT−topとなっている。なお、61はシリコン基板、62は二酸化シリコン膜、63は反射防止膜である。
【0031】
今度は、本実施の形態1におけるレジストパターン形成方法によりレジストパターンを作製する。
レジスト膜厚が122nmで、フォトマスクとして開口部の割合が多いマスクを使った場合のレジストパターンを作製する。まず、層形成部110により上記の場合と同様に、図6におけるフォトレジスト膜54として膜厚122nmのフォトレジストFX−1000Pの膜を形成する。
【0032】
次に、露光装置120としてのエキシテック社製製Fマイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にFレーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の75%であるような、いわゆる「残し」となるマスクを用いて、光学系のNAが0.85、イルミネータのシグマが0.70という条件でF光(波長157nm)を照射する。なお、露光量は、16mJ/cmとする。
【0033】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置131としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで130℃、90秒の熱処理を行う。
【0034】
次に、現像処理装置132を用いて、熱処理の終わったウエハーを、TMAHを2.38%含む水溶液に60秒間ディップし、その後純水で60秒間リンスを行う。
【0035】
図8は、レジスト膜厚122nmの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図8にあるようなレジストパターン74が形成される。レジスト線幅は90nmである。今回のレジスト膜厚122nmは図4で分かるように頭が張りやすい膜厚のはずであるが、フォトマスクの開口率が高いためコントラストは低く、光学的には頭が丸くなりやすい。そのため、この両者の効果が打ち消しあって、レジストパターン74は矩形となっている。なお、71はシリコン基板、72は二酸化シリコン膜、73は反射防止膜である。
【0036】
次に、レジスト膜厚が99nmの場合について説明する。まず、図6にあるように、シリコン基板51上に被加工膜として二酸化シリコン膜52を200nmの厚さで形成し、その上に、反射防止膜53としてブリューワサイエンス社製のDUV30J膜を形成する。具体的には、DUV30Jの溶液をスピンコーターで回転塗布し、205℃で90秒の熱処理を行うことで、膜厚85nmのDUV30J膜を形成する。
【0037】
次に、反射防止膜53の上に、フォトレジスト膜54として、クラリアント社製F用ポジ型レジストFX−1000Pの膜を形成する。具体的には、FX−1000Pの溶液を塗布装置111としてのスピンコーターで回転塗布し、熱処理装置112において150℃で60秒の熱処理を行うことで、レジストパターン84としての膜厚99nmのFX−1000P膜を形成する。
【0038】
次に、露光装置120としてのエキシテック社製製Fマイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にFレーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の25%であるような、いわゆる「抜き」となるマスクを用いて、光学系のNAが0.85、イルミネータのシグマが0.70という条件でF光(波長157nm)を照射する。なお、露光量は、18mJ/cmとする。
【0039】
次に、露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置131としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで130℃、90秒の熱処理を行う。
【0040】
次に、熱処理の終わったウエハーを、現像処理装置132を用いてテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)を2.38%含む水溶液に60秒間ディップし、その後純水で60秒間リンスを行う。
【0041】
図9は、レジスト膜厚99nmの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図9にあるようなレジストパターン84が形成される。レジスト線幅は90nmである。今回のレジスト膜厚99nmは図5で分かるように頭が丸くなりやすいはずの膜厚であるが、フォトマスクの開口率が低いためコントラストが高く、光学的には頭が張りやすい。そのため、この両者の効果が打ち消しあって、レジストパターン84は矩形となっている。なお、81はシリコン基板、82は二酸化シリコン膜、83は反射防止膜である。
【0042】
次に、レジスト膜厚が99nmで、フォトマスクとして開口部の割合が多いマスクを使った場合について説明する。まず、上記の場合と同様に、図6におけるフォトレジスト膜54としての膜厚99nmのフォトレジストFX−1000Pの膜を形成する。
【0043】
次に、露光装置120としてのエキシテック社製製Fマイクロステッパを用いて、レジストの所定領域にFレーザー光を選択的に照射する。フォトマスクとしては開口部が全体の75%であるような、いわゆる「残し」となるマスクを用いて、光学系のNAが0.85、イルミネータのシグマが0.70という条件でF光(波長157nm)を照射する。なお、露光量は、14mJ/cmとする。
【0044】
次に露光後のウエハーを取り出し、熱処理装置131としてのプロキシミティ式の密閉型オーブンで130℃、90秒の熱処理を行う。
【0045】
次に、熱処理の終わったウエハーを、現像処理装置132を用いてTMAHを2.38%含む水溶液に60秒間ディップし、その後純水で60秒間リンスを行う。
【0046】
図10は、レジスト膜厚99nmの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
以上の結果、図10にあるようなレジストパターン94が形成される。レジスト線幅は90nmである。今回のレジスト膜厚99nmは図5で分かるように頭が丸くなりやすい膜厚であり、またフォトマスクの開口率が高いためコントラストは低く、光学的には頭が丸くなりやすい。そのため、レジストパターン94は頭が丸くなり、頭部が膜減りしていることが分かる。なお、91はシリコン基板、92は二酸化シリコン膜、93は反射防止膜である。
【0047】
以上のことから、本実施の形態においては、開口部分の割合の小さい(開口率の低い)フォトマスクを用いて露光する場合はレジストからの光反射率の極小部分、例えばレジスト膜厚99nmを用い、開口率の高いフォトマスクを用いて露光する場合はレジストからの光反射率の極大部分、例えばレジスト膜厚122nmを用いることで、同一種類のレジストを用いて、両方のマスクにおいてレジストパターン形状を矩形にできることが分かる。
【0048】
図11は、フォトマスクの開口率が高い場合(左図)と低い場合(右図)における、露光、現像後のレジストパターン形状を示す図である。
図11において、左側の14がレジスト膜厚122nmの場合の、開口率の高いフォトマスクを用いて露光、現像したレジストパターン形状であり、右側の18がレジスト膜厚99nmの場合の、開口率の低いフォトマスクを用いて露光、現像したレジストパターン形状である。なお、11、15はシリコン基板、12、16は二酸化シリコン膜、13、17は反射防止膜である。
【0049】
以上のように、本実施の形態1では、フォトマスクが抜きパターンの場合と残しパターンの場合とで、フォトレジストの膜厚を変化させる。具体的には、ポジ型レジストの場合で考えた場合、抜きパターンではフォトマスクの開口部の割合が小さいためコントラストが高くパターンの頭が張りやすいので、頭の張りにくい膜厚で使用する。それに対して残しパターンではコントラストが低くパターンの頭がなくなりやすいので、頭が張りやすい膜厚で使用する。フォトレジストの膜厚を変化させることで、同一種類のフォトレジストを使っても、抜きパターン、残しパターンの両方で、矩形形状のレジストパターンが得られる。
【0050】
以上のように、本実施の形態1におけるレジストパターン形成方法は、基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジストの所定の領域に選択的に光などのエネルギー線を照射して露光する工程と、前記露光後のフォトレジスト層を熱処理する工程と、前記熱処理後のレジスト層を現像処理して、前記レジスト層の露光部または未露光部を選択的に除去して微細パターンを形成する工程とを含むレジストパターン形成方法において、フォトマスクの開口部、すなわち露光時に露光光が透過する部分の割合が多いパターン、いわゆる残しパターンを露光する場合と、フォトマスクの開口部が少ないパターン、いわゆる抜きパターンを露光する場合とで、フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とする。
【0051】
また、露光時のレジストからの光反射率のレジスト膜厚依存性をあらかじめシミュレーションにより求め、その結果反射率が極大となるレジスト膜厚で残しパターンを露光し、反射率が極小となるレジスト膜厚で抜きパターンを露光することを特徴とする。
【0052】
また、本実施の形態におけるレジストパターン形成方法は、特に、効果が顕著に表れる前記フォトレジスト層の膜厚が300nm以下で用いられることを特徴とする。
【0053】
前記エネルギー線として、効果が顕著に表れるように各仕様に合わせて、KrFレーザー光、ArFレーザー光、或いは波長が160nmより短い光(例えば、Fレーザー光、波長が12−15nmの光)を用いることを特徴とする。
【0054】
【発明の効果】
本発明によれば、レジストパターンの形成において、フォトマスクの開口部に関わらず同一種類のフォトレジストを使い、かつ両方のパターンで矩形形状が得られるようにすることで、マスク毎に異なったレジストを開発する必要性を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1におけるシステムの構成を示す図である。
【図2】実施の形態1におけるレジストパターン形成方法のフローチャートを示す図である。
【図3】レジストからの露光光の反射率とレジスト膜厚との関係を示す図である。
【図4】光学象から計算した、レジスト膜厚が122nmの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
【図5】光学象から計算した、レジスト膜厚が99nmの場合のレジスト断面形状の一例を示す図である。
【図6】基板上に二酸化シリコン膜、反射防止膜、レジスト層を形成した層構造の一例を示す図である。
【図7】レジスト膜厚122nmの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図8】レジスト膜厚122nmの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図9】レジスト膜厚99nmの場合の、開口率が低いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図10】レジスト膜厚99nmの場合の、開口率が高いフォトマスクを用いて露光し、現像により形成されたレジストパターン形状を示す図である。
【図11】フォトマスクの開口率が高い場合(左図)と低い場合(右図)における、露光、現像後のレジストパターン形状を示す図である。
【符号の説明】
11 シリコン基板、12 二酸化シリコン膜、13 反射防止膜、14 レジストパターン、15 シリコン基板、16 二酸化シリコン膜、17 反射防止膜、18 レジストパターン、51 シリコン基板、52 二酸化シリコン膜、53 反射防止膜、54 フォトレジスト膜、61 シリコン基板、62 二酸化シリコン膜、63 反射防止膜、64 レジストパターン、71 シリコン基板、72 二酸化シリコン膜、73 反射防止膜、74 レジストパターン、81 シリコン基板、82 二酸化シリコン膜、83 反射防止膜、84 レジストパターン、91 シリコン基板、92 二酸化シリコン膜、93 反射防止膜、94 レジストパターン、100 レジストパターン形成システム、110層形成部、111 塗布装置、112 熱処理装置、120 露光装置、130 レジストパターン形成部、131 熱処理装置、132 現像処理装置。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a resist pattern forming system or layer forming apparatus, and a method in the above system or apparatus. In particular, the present invention relates to a field related to a method of forming a resist pattern in semiconductor fine processing.
[0002]
[Prior art]
In forming a fine pattern using a photoresist and light for fine processing of a semiconductor, a pattern on a photomask is exposed, developed, and transferred to the resist. At that time, there are many openings (portions through which the exposure light is transmitted at the time of exposure) of the photomask (50% or more), that is, a so-called remaining pattern (when the resist is a positive type) and a small number of openings in the photomask ( It is known that the shape of the resist pattern after development differs from the so-called (when the resist is a positive type) blank pattern.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Considering the case of a positive resist, in the case of the remaining pattern, since the opening of the photomask is large, light is scattered around the opening around the mask pattern, and the contrast is lower than that of the removal pattern. Therefore, when the resist pattern is formed in the remaining pattern, there is a problem that the thickness of the resist head is reduced and the pattern head is rounded. Therefore, conventionally, a separate resist suitable for each mask has been developed for the blank pattern and the remaining pattern. Therefore, development cost and time have increased, and the cost has also increased due to the increase in the type of resist. In the case of a negative resist, the reverse is the case of a positive resist. When exposure is performed using a photomask having a large ratio of openings, the pattern head is stretched due to the effect of lowering the contrast due to the effect of lowering the contrast. There was a problem that it became a -top shape.
[0004]
By the way, semiconductors have recently been miniaturized, and accordingly, the wavelength of light at the time of exposure has been decreasing year by year. Examples of the exposure wavelength, 248 nm (KrF laser), 193 nm (ArF laser), 157 nm (F 2 laser), and a 13 nm (EUV light). The feature size is miniaturized, the resist film thickness in accordance with the exposure wavelength becomes shorter and thinner, the resist film thickness is typically 300nm or less in the case of ArF exposure, in the case of F 2 exposure becomes 200nm or less I have. With such miniaturization and thinning of the resist, the influence of the difference in contrast between the above-mentioned punched pattern and the remaining pattern is increasing, and the cost burden when developing a resist according to the mask is increasing year by year. , The development period is also long. If the same resist can be used for the blanking pattern and the remaining pattern, the development cost of the resist can be reduced, the development time can be shortened, and the type of resist can be reduced, which is a great advantage for reducing the device development cost and shortening the development time. There is.
[0005]
In the present invention, in the formation of a resist pattern, the same type of photoresist is used in the case where the photomask is a blank pattern and the case where the photomask is a remaining pattern, and a rectangular shape is obtained in both patterns, so that each mask can be obtained. It aims to eliminate the need to develop a different resist.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A method of forming a resist pattern according to the present invention includes an exposure step of exposing a predetermined region of a photoresist layer using a photomask having an opening,
A layer forming step of forming a photoresist layer to be exposed in the exposure step, by changing the thickness of the layer according to a ratio of an opening portion of the photomask used in the exposure step,
A resist pattern forming step of forming a resist pattern based on the photoresist layer exposed in the exposing step.
[0007]
The photoresist layer, the light reflectance of the light exposed by the exposure step changes depending on the film thickness,
The layer forming step includes forming a photoresist layer having a light reflectance higher than a predetermined value when the ratio of the openings is 50% or more, and forming the photoresist layer with a ratio of the openings smaller than 50%. Preferably, a photoresist layer having a light reflectance smaller than the predetermined value is formed.
[0008]
The method of forming a resist pattern according to the present invention includes a layer forming step of forming a photoresist layer on a film to be processed on a substrate,
An exposure step of exposing a predetermined pattern to a predetermined region of the photoresist layer formed by the layer forming step, using a photomask having a predetermined pattern formed by the opening, having an opening;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern based on the photoresist layer on which the predetermined pattern has been exposed by the exposure step,
The layer forming step, in the case of exposing the pattern having a large proportion of the opening portion of the photomask by the exposure step, and in the case of exposing the pattern having a small proportion of the opening portion of the photomask by the exposure step, The thickness of the photoresist layer is changed.
[0009]
The method of forming a resist pattern includes the step of forming the photoresist with a thickness of the photoresist at which the light reflectance is maximized based on the dependency of the thickness of the photoresist on the light reflectance from the photoresist at the time of exposure, which is obtained in advance by simulation. A pattern having a large proportion of openings in the mask is exposed by the above-described exposure step, and a pattern having a small proportion of openings in the photomask is exposed by the above-described exposure step at a thickness of the photoresist in which the light reflectance is minimal. It is characterized by the following.
[0010]
The thickness of the photoresist layer is 300 nm or less.
[0011]
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
KrF laser light is used as the energy ray.
[0012]
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
An ArF laser beam is used as the energy ray.
[0013]
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
Light having a wavelength shorter than 160 nm is used as the energy ray.
[0014]
A resist pattern forming method according to the invention is characterized by the use of F 2 laser beam as the energy beam.
[0015]
The resist pattern forming method according to the present invention is characterized in that light having a wavelength of 12 nm or more and 15 nm or less is used as the energy ray.
[0016]
A resist pattern forming system according to the present invention, an exposure unit that exposes a predetermined region of a photoresist layer using a photomask having an opening,
According to the proportion of the opening portion of the photomask used in the exposed portion, by changing the thickness of the layer, a layer forming portion to form a photoresist layer to be exposed by the exposed portion,
A resist pattern forming section for forming a resist pattern based on the photoresist layer exposed by the exposure section.
[0017]
The layer forming apparatus according to the present invention is a layer forming apparatus that forms a photoresist layer to be exposed by an exposure apparatus that exposes a predetermined region of the photoresist layer using a photomask having an opening,
The thickness of the layer is changed according to the ratio of the opening of the photomask used in the exposure apparatus, and a photoresist layer to be exposed by the exposure apparatus is formed.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be specifically described using embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.
[0019]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a system according to the first embodiment.
In FIG. 1, the resist pattern forming system 100 includes a layer forming section 110 (an example of a layer forming apparatus), an exposing apparatus 120 (an example of an exposing section), and a resist pattern forming section 130. The layer forming section 110 has a coating device 111 and a heat treatment device 112. The resist pattern forming section 130 has a heat treatment device 131 and a development processing device 132. Here, in FIG. 1, the heat treatment apparatus 112 and the heat treatment apparatus 131 are configured as different apparatuses, but may be shared by one apparatus.
[0020]
FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of the method for forming a resist pattern in the first embodiment.
In step S (step) 201, the layer forming unit 110 forms a photoresist layer to be exposed by the exposure device 120 in step S202. Here, when forming the photoresist layer, the layer forming section 110 changes the film thickness of the layer in accordance with the ratio of the opening of the photomask used in the exposure apparatus 120, and To form a photoresist layer to be exposed. As will be described later, the light reflectance of the light exposed in the exposure step varies depending on the thickness of the photoresist layer. Therefore, when the proportion of the opening is 50% or more, the layer forming section 110 forms a photoresist layer having a film thickness with the light reflectance larger than a predetermined value, and the proportion of the opening is greater than 50%. If it is smaller, a photoresist layer having a thickness with the light reflectance smaller than the predetermined value is formed.
[0021]
In step S202, the exposure device 120 exposes a predetermined region of the photoresist layer using a photomask having an opening.
[0022]
In step S203, the resist pattern forming unit 130 forms a resist pattern based on the photoresist layer exposed by the exposure unit.
[0023]
【Example】
First, to transfer a photomask pattern to a resist by exposing and developing the resist pattern, first, an anti-reflection film is formed on a film to be processed, and a photoresist is formed thereon.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the reflectance of the exposure light from the resist and the resist film thickness.
In order to determine the appropriate thickness of the photoresist, first, the dependence of the reflectance of light from the resist surface on the thickness of the resist was calculated by simulation. FIG. 3 shows the calculation results when the exposure wavelength is 157 nm and the exposure NA is 0.85. It can be seen that the reflectivity changes periodically depending on the resist film thickness. The difference in the resist film thickness between the part where the reflectivity becomes maximum and the part where the reflectivity becomes minimum is a value obtained by dividing a quarter of the exposure wavelength by the refractive index of the resist at the exposure wavelength. That is, in this case, a value obtained by dividing 157 nm by 4 and dividing by a resist refractive index of 1.68, that is, 23 nm is obtained.
[0024]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a resist cross-sectional shape when the resist film thickness is 122 nm, which is calculated from the optical image.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a resist cross-sectional shape when the resist film thickness is 99 nm, calculated from an optical image.
FIG. 4 shows the cross-sectional shape of the resist calculated from the light intensity distribution in the vicinity where the reflectivity is maximized (resist film thickness 122 nm). FIG. 5 shows the cross-sectional shape of the resist calculated from the light intensity distribution in the vicinity where the reflectivity becomes minimum (resist film thickness 99 nm). The calculation was performed at the above exposure wavelength and NA, using an alternating type phase shift mask, and 90 nm 1: 1.
This is a case where a line and space pattern is formed. 4 and 5, the inside of the figure is the portion where the resist remains. In the case of a film thickness of 122 nm in FIG. 4, the resist pattern head is stretched and slightly T-top. On the contrary, in the case of a film thickness of 99 nm in FIG. It turns out that is round.
[0025]
Next, an actual resist pattern to be compared is prepared.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a layer structure in which a silicon dioxide film, an antireflection film, and a resist layer are formed on a substrate.
First, the case where the resist film thickness is 122 nm will be described. As shown in FIG. 6, a silicon dioxide film 52 having a thickness of 200 nm is formed as a film to be processed on a silicon substrate 51, and a DUV30J film made by Brewer Science is formed thereon as an antireflection film 53. Specifically, a DUV30J film having a thickness of 85 nm is formed by spin-coating a solution of DUV30J with a spin coater and performing heat treatment at 205 ° C. for 90 seconds.
[0026]
Next, on the antireflection film 53 in FIG. 6, as a photoresist film 54, to form the Clariant F 2 positive resist FX-1000P membrane. Specifically, the FX-1000P film 54 having a thickness of 122 nm is formed by spin-coating the solution of FX-1000P with a spin coater as a coating device 111 and performing a heat treatment at 150 ° C. for 60 seconds in a heat treatment device 112. I do.
[0027]
Next, a predetermined region of the resist is selectively irradiated with an F 2 laser beam by using an F 2 microstepper manufactured by Excitech as the exposure device 120. The photomasks such as 25% of the opening is a whole, by using a mask so-called "bleeding", NA of the optical system is 0.85, F 2 light on the condition that the illuminator sigma 0.70 ( (Wavelength: 157 nm). Note that the exposure amount is 20 mJ / cm 2 .
[0028]
Next, the exposed wafer is taken out and subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 90 seconds in a proximity-type closed oven as a heat treatment device 131.
[0029]
Next, the wafer that has been subjected to the heat treatment using the developing apparatus 132 is dipped in an aqueous solution containing 2.38% of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 60 seconds, and then rinsed with pure water for 60 seconds.
[0030]
FIG. 7 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a low aperture ratio when the resist film thickness is 122 nm.
As a result, a resist pattern 64 as shown in FIG. 7 is formed. The resist line width is 90 nm. As can be seen from FIG. 4, the resist film thickness of 122 nm this time is a film thickness that easily stretches the head, and the aperture ratio of the photomask is low, so that the contrast is high and the head is easily stretched optically. For this reason, the resist pattern 64 is T-top with its head extended. Here, 61 is a silicon substrate, 62 is a silicon dioxide film, and 63 is an antireflection film.
[0031]
Next, a resist pattern is formed by the method for forming a resist pattern according to the first embodiment.
A resist pattern in which a mask having a resist film thickness of 122 nm and a large proportion of openings is used as a photomask is formed. First, a photoresist FX-1000P film having a thickness of 122 nm is formed by the layer forming part 110 as the photoresist film 54 in FIG.
[0032]
Next, with reference to Ekishitekku Co., Ltd. F 2 micro stepper as an exposure apparatus 120 is selectively irradiated with F 2 laser beam in a predetermined area of the resist. The photomasks such as 75% of the opening is a whole, by using a mask so-called "leaving", NA of the optical system is 0.85, F 2 light on the condition that the illuminator sigma 0.70 ( (Wavelength: 157 nm). Note that the exposure amount is 16 mJ / cm 2 .
[0033]
Next, the exposed wafer is taken out and subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 90 seconds in a proximity type closed oven as the heat treatment device 131.
[0034]
Next, the wafer that has been subjected to the heat treatment is dipped in an aqueous solution containing 2.38% of TMAH for 60 seconds using the developing apparatus 132, and then rinsed with pure water for 60 seconds.
[0035]
FIG. 8 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a high aperture ratio when the resist film thickness is 122 nm.
As a result, a resist pattern 74 as shown in FIG. 8 is formed. The resist line width is 90 nm. The resist film thickness of 122 nm in this case should be such that the head is easily stretched as can be seen from FIG. 4, but the contrast is low and the head is likely to be optically round because the aperture ratio of the photomask is high. Therefore, the effects of the two cancel each other out, and the resist pattern 74 has a rectangular shape. Here, 71 is a silicon substrate, 72 is a silicon dioxide film, and 73 is an antireflection film.
[0036]
Next, a case where the resist film thickness is 99 nm will be described. First, as shown in FIG. 6, a silicon dioxide film 52 having a thickness of 200 nm is formed as a film to be processed on a silicon substrate 51, and a DUV30J film made by Brewer Science is formed thereon as an antireflection film 53. . Specifically, a DUV30J film having a thickness of 85 nm is formed by spin-coating a solution of DUV30J with a spin coater and performing heat treatment at 205 ° C. for 90 seconds.
[0037]
Next, on the antireflection film 53, a photoresist film 54, to form the Clariant F 2 positive resist FX-1000P membrane. Specifically, the FX-1000P solution is spin-coated with a spin coater as a coating device 111, and is subjected to a heat treatment at 150 ° C. for 60 seconds in a heat treatment device 112, so that the FX-1000P film having a film thickness of 99 nm as a resist pattern 84 is formed. A 1000P film is formed.
[0038]
Next, with reference to Ekishitekku Co., Ltd. F 2 micro stepper as an exposure apparatus 120 is selectively irradiated with F 2 laser beam in a predetermined area of the resist. The photomasks such as 25% of the opening is a whole, by using a mask so-called "bleeding", NA of the optical system is 0.85, F 2 light on the condition that the illuminator sigma 0.70 ( (Wavelength: 157 nm). Note that the exposure amount is 18 mJ / cm 2 .
[0039]
Next, the exposed wafer is taken out and subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 90 seconds in a proximity-type closed oven as the heat treatment device 131.
[0040]
Next, the wafer after the heat treatment is dipped in an aqueous solution containing 2.38% of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 60 seconds using the developing apparatus 132, and then rinsed with pure water for 60 seconds.
[0041]
FIG. 9 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a low aperture ratio when the resist film thickness is 99 nm.
As a result, a resist pattern 84 as shown in FIG. 9 is formed. The resist line width is 90 nm. As shown in FIG. 5, the resist film thickness of 99 nm this time should be such that the head is likely to be rounded, but since the aperture ratio of the photomask is low, the contrast is high and the head is easily optically stretched. Therefore, the effects of the two cancel each other out, and the resist pattern 84 has a rectangular shape. Incidentally, 81 is a silicon substrate, 82 is a silicon dioxide film, and 83 is an antireflection film.
[0042]
Next, a case where a mask with a resist film thickness of 99 nm and a large proportion of openings are used as a photomask will be described. First, similarly to the above case, a 99 nm-thick photoresist FX-1000P film is formed as the photoresist film 54 in FIG.
[0043]
Next, with reference to Ekishitekku Co., Ltd. F 2 micro stepper as an exposure apparatus 120 is selectively irradiated with F 2 laser beam in a predetermined area of the resist. The photomasks such as 75% of the opening is a whole, by using a mask so-called "leaving", NA of the optical system is 0.85, F 2 light on the condition that the illuminator sigma 0.70 ( (Wavelength: 157 nm). Note that the exposure amount is 14 mJ / cm 2 .
[0044]
Next, the exposed wafer is taken out and subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 90 seconds in a proximity type closed oven as the heat treatment device 131.
[0045]
Next, the wafer after the heat treatment is dipped in an aqueous solution containing 2.38% of TMAH for 60 seconds using the developing apparatus 132, and then rinsed with pure water for 60 seconds.
[0046]
FIG. 10 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposing and developing using a photomask having a high aperture ratio when the resist film thickness is 99 nm.
As a result, a resist pattern 94 as shown in FIG. 10 is formed. The resist line width is 90 nm. As can be seen from FIG. 5, the resist film thickness of this time is such that the head is easily rounded, and since the aperture ratio of the photomask is high, the contrast is low and the head is easily optically rounded. Therefore, it can be seen that the head of the resist pattern 94 is rounded and the head is thinned. Incidentally, reference numeral 91 denotes a silicon substrate, 92 denotes a silicon dioxide film, and 93 denotes an antireflection film.
[0047]
From the above, in this embodiment mode, when exposure is performed using a photomask having a small ratio of an opening portion (a low opening ratio), a minimum portion of light reflectance from a resist, for example, a resist film thickness of 99 nm is used. In the case of performing exposure using a photomask having a high aperture ratio, by using the maximum portion of the light reflectance from the resist, for example, a resist film thickness of 122 nm, the same type of resist can be used to form a resist pattern shape in both masks. You can see that it can be made rectangular.
[0048]
FIG. 11 is a diagram showing resist pattern shapes after exposure and development when the aperture ratio of the photomask is high (left diagram) and when it is low (right diagram).
In FIG. 11, the left side 14 shows the resist pattern shape exposed and developed using a photomask having a high aperture ratio when the resist film thickness is 122 nm, and the right side 18 shows the aperture ratio when the resist film thickness is 99 nm. This is a resist pattern shape exposed and developed using a low photomask. Here, 11 and 15 are silicon substrates, 12 and 16 are silicon dioxide films, and 13 and 17 are antireflection films.
[0049]
As described above, in the first embodiment, the film thickness of the photoresist is changed depending on whether the photomask is a blank pattern or a left pattern. More specifically, in the case of a positive resist, the punched pattern has a small ratio of the opening of the photomask and thus has a high contrast and the head of the pattern is easily stretched. On the other hand, in the case of the remaining pattern, the contrast is low and the head of the pattern is easily lost. By changing the thickness of the photoresist, a rectangular resist pattern can be obtained for both the punched pattern and the remaining pattern even if the same type of photoresist is used.
[0050]
As described above, the method for forming a resist pattern according to the first embodiment includes the steps of forming a photoresist layer on a film to be processed on a substrate, and selectively applying energy rays such as light to a predetermined region of the photoresist. Irradiating and exposing, the step of heat-treating the exposed photoresist layer, and developing the heat-treated resist layer to selectively remove exposed or unexposed parts of the resist layer. Forming a fine pattern by exposing the opening of the photomask, that is, a pattern in which the proportion of the portion through which the exposure light passes during exposure, that is, a so-called remaining pattern, The method is characterized in that the thickness of the photoresist layer is changed between the case of exposing a pattern having a small number of portions, that is, the so-called blank pattern.
[0051]
In addition, the dependence of the light reflectance from the resist upon exposure on the resist film thickness is determined in advance by simulation, and the pattern is exposed with the resist film thickness at which the reflectance becomes maximum, and the resist film thickness at which the reflectance becomes minimum is obtained. And exposing the blank pattern.
[0052]
Further, the method of forming a resist pattern according to the present embodiment is characterized in that the thickness of the photoresist layer, which is particularly effective, is used at a thickness of 300 nm or less.
[0053]
As the energy beam, the effect is in accordance with the respective specifications as conspicuous, KrF laser light, ArF laser, or a wavelength shorter light than 160 nm (e.g., F 2 laser light, light having a wavelength of 12-15Nm) a It is characterized by using.
[0054]
【The invention's effect】
According to the present invention, in forming a resist pattern, the same type of photoresist is used irrespective of the opening of the photomask, and a rectangular shape is obtained in both patterns. This eliminates the need to develop
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a system according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view showing a flowchart of a method for forming a resist pattern in the first embodiment;
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the reflectance of exposure light from a resist and the resist film thickness.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a resist cross-sectional shape when the resist film thickness is 122 nm, calculated from an optical image.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a resist cross-sectional shape when the resist film thickness is 99 nm, calculated from an optical image.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a layer structure in which a silicon dioxide film, an antireflection film, and a resist layer are formed on a substrate.
FIG. 7 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a low aperture ratio when the resist film thickness is 122 nm.
FIG. 8 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a high aperture ratio when the resist film thickness is 122 nm.
FIG. 9 is a diagram showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a low aperture ratio when the resist film thickness is 99 nm.
FIG. 10 is a view showing a resist pattern shape formed by exposure and development using a photomask having a high aperture ratio when the resist film thickness is 99 nm.
FIG. 11 is a diagram showing resist pattern shapes after exposure and development when the aperture ratio of the photomask is high (left diagram) and when it is low (right diagram).
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 silicon substrate, 12 silicon dioxide film, 13 antireflection film, 14 resist pattern, 15 silicon substrate, 16 silicon dioxide film, 17 antireflection film, 18 resist pattern, 51 silicon substrate, 52 silicon dioxide film, 53 antireflection film, 54 photoresist film, 61 silicon substrate, 62 silicon dioxide film, 63 antireflection film, 64 resist pattern, 71 silicon substrate, 72 silicon dioxide film, 73 antireflection film, 74 resist pattern, 81 silicon substrate, 82 silicon dioxide film, 83 antireflection film, 84 resist pattern, 91 silicon substrate, 92 silicon dioxide film, 93 antireflection film, 94 resist pattern, 100 resist pattern forming system, 110 layer forming section, 111 coating device, 112 heat treatment device, 120 exposure device , 130 resist pattern forming unit, 131 a heat treatment apparatus, 132 developing apparatus.

Claims (12)

開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光工程と、
上記露光工程で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光工程により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
上記露光工程により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成方法。
An exposure step of exposing a predetermined region of the photoresist layer using a photomask having an opening,
A layer forming step of forming a photoresist layer to be exposed in the exposure step, by changing the thickness of the layer according to a ratio of the opening portion of the photomask used in the exposure step,
Forming a resist pattern based on the photoresist layer exposed in the exposure step.
上記フォトレジスト層は、膜厚により上記露光工程により露光される光の光反射率が変化し、
上記層形成工程は、上記開口部の割合が50%以上の場合に、上記光反射率が所定の値より大きい膜厚のフォトレジスト層を形成し、上記開口部の割合が50%より小さい場合に、上記光反射率が上記所定の値より小さい膜厚のフォトレジスト層を形成することを特徴とする請求項1記載のレジストパターン形成方法。
The photoresist layer, the light reflectance of the light exposed by the exposure step changes depending on the film thickness,
The layer forming step includes forming a photoresist layer having a film thickness with the light reflectance larger than a predetermined value when the ratio of the openings is 50% or more, and forming the photoresist layer with a ratio of the openings smaller than 50%. 2. The method according to claim 1, further comprising forming a photoresist layer having a light reflectance smaller than the predetermined value.
基板上の被加工膜上にフォトレジスト層を形成する層形成工程と、
開口部を有し、上記開口部により所定のパターンが形成させたフォトマスクを用いて、上記層形成工程により形成されたフォトレジスト層の所定の領域に所定のパターンを露光する露光工程と、
上記露光工程により所定のパターンが露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と
を備え、
上記層形成工程は、上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光する場合と、上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光する場合とで、上記フォトレジスト層の膜厚を変化させることを特徴とするレジストパターン形成方法。
A layer forming step of forming a photoresist layer on a film to be processed on the substrate,
An exposure step of exposing a predetermined pattern to a predetermined region of the photoresist layer formed by the layer forming step, using a photomask having a predetermined pattern formed by the opening, having an opening;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern based on the photoresist layer on which the predetermined pattern has been exposed by the exposure step,
The layer forming step, in the case of exposing the pattern having a large proportion of the opening portion of the photomask by the exposure step, and in the case of exposing the pattern having a small proportion of the opening portion of the photomask by the exposure step, A method of forming a resist pattern, comprising changing the thickness of the photoresist layer.
上記レジストパターン形成方法は、あらかじめシミュレーションにより求めた露光時のフォトレジストからの光反射率に対するフォトレジストの膜厚依存性に基づいて、上記光反射率が極大となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクが有する開口部の割合が多いパターンを上記露光工程により露光し、上記光反射率が極小となるフォトレジストの膜厚で上記フォトマスクの開口部の割合が少ないパターンを上記露光工程により露光することを特徴とする請求項3記載のレジストパターン形成方法。The method of forming a resist pattern includes the step of forming the photoresist with a thickness of the photoresist at which the light reflectance is maximized based on the dependency of the thickness of the photoresist on the light reflectance from the photoresist at the time of exposure, which is obtained in advance by simulation. A pattern having a large proportion of openings in the mask is exposed by the above-described exposure step, and a pattern having a small proportion of openings in the photomask is exposed by the above-described exposure step at a thickness of the photoresist in which the light reflectance is minimal. 4. The method of forming a resist pattern according to claim 3, wherein: 上記フォトレジスト層の膜厚は、300nm以下であることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載のレジストパターン形成方法。5. The method according to claim 1, wherein the photoresist layer has a thickness of 300 nm or less. 上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてKrFレーザー光を用いることを特徴とする請求項1〜5までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
The method according to claim 1, wherein a KrF laser beam is used as the energy beam.
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線としてArFレーザー光を用いることを特徴とする請求項1〜5までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
6. The method according to claim 1, wherein an ArF laser beam is used as the energy beam.
上記露光工程は、上記フォトレジスト層の所定の領域に選択的にエネルギー線を照射して露光し、
前記エネルギー線として波長が160nmより短い光を用いることを特徴とする請求項1〜5までのいずれかに記載のレジストパターン形成方法。
The exposing step is to selectively irradiate a predetermined area of the photoresist layer with an energy ray for exposure,
The resist pattern forming method according to claim 1, wherein light having a wavelength shorter than 160 nm is used as the energy ray.
前記エネルギー線としてFレーザー光を用いることを特徴とする請求項8記載のレジストパターン形成方法。A resist pattern forming method according to claim 8, wherein the use of F 2 laser beam as the energy beam. 前記エネルギー線として波長が12nm以上15nm以下の光を用いることを特徴とする請求項8記載のレジストパターン形成方法。9. The method according to claim 8, wherein light having a wavelength of 12 nm or more and 15 nm or less is used as the energy ray. 開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光部と、
上記露光部で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光部により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成部と、
上記露光部により露光されたフォトレジスト層に基づいて、レジストパターンを形成するレジストパターン形成部と
を備えたことを特徴とするレジストパターン形成システム。
An exposure unit that exposes a predetermined area of the photoresist layer using a photomask having an opening,
According to the proportion of the opening portion of the photomask used in the exposed portion, by changing the thickness of the layer, a layer forming portion to form a photoresist layer to be exposed by the exposed portion,
A resist pattern forming section for forming a resist pattern based on the photoresist layer exposed by the exposure section.
開口部を有するフォトマスクを用いてフォトレジスト層の所定の領域に露光する露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成する層形成装置において、
上記露光装置で用いられる上記フォトマスクが有する開口部の割合に応じて、層の膜厚を変化させて、上記露光装置により露光されるためのフォトレジスト層を形成することを特徴とする層形成装置。
In a layer forming apparatus for forming a photoresist layer to be exposed by an exposure apparatus that exposes a predetermined region of the photoresist layer using a photomask having an opening
Forming a photoresist layer to be exposed by the exposure apparatus by changing the thickness of the layer in accordance with the proportion of the opening in the photomask used in the exposure apparatus; apparatus.
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KR20160069682A (en) 2014-12-09 2016-06-17 이민수 Germination apparatus and how to use it to germinate
JP2021004920A (en) * 2019-06-25 2021-01-14 Hoya株式会社 Mask blank, method for manufacturing transfer mask and method for manufacturing semiconductor device

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