JP2570730B2 - Pattern forming method - Google Patents

Pattern forming method

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JP2570730B2
JP2570730B2 JP62067404A JP6740487A JP2570730B2 JP 2570730 B2 JP2570730 B2 JP 2570730B2 JP 62067404 A JP62067404 A JP 62067404A JP 6740487 A JP6740487 A JP 6740487A JP 2570730 B2 JP2570730 B2 JP 2570730B2
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light
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pattern
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慎治 峰岸
実 武田
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フォトレジスト層の位置合せ及び露光を行
ってフォトレジスト層にパターンを形成するパターン形
成方法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a pattern on a photoresist layer by aligning and exposing a photoresist layer.

〔発明の概要〕 本発明は、上記の様なパターン形成方法において、窒
素とチタンとを主成分にすると共に酸素を含み且つ厚さ
が42nm以下である膜をフォトレジスト層の下に形成した
状態で位置合せと露光とを行うことによって、高精度の
パターン形成を行うことができる様にしたものである。
[Summary of the Invention] The present invention is directed to a pattern forming method as described above, wherein a film containing nitrogen and titanium as main components and containing oxygen and having a thickness of 42 nm or less is formed under a photoresist layer. By performing alignment and exposure in the above, a highly accurate pattern can be formed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体装置の配線等の微細パターンは、フォトリソグ
ラフィ及びエッチングによって形成される。ところが、
A1の様に反射率の高い物質で配線等を形成しようとする
と、フォトリソグラフィにおいて、A1による反射のため
にフォトレジスト層にハレーションが発生する。従って
この様な場合には、高精度のパターンを形成することが
できない。
A fine pattern such as a wiring of a semiconductor device is formed by photolithography and etching. However,
If an attempt is made to form a wiring or the like with a material having a high reflectance such as A1, in photolithography, halation occurs in the photoresist layer due to reflection by A1. Therefore, in such a case, a highly accurate pattern cannot be formed.

このために特開昭61−185928号公報には、反射防止機
能を有すると共にA1等にパターンを形成した後にこのパ
ターンを損うことなく除去可能な膜として窒素とチタン
とを主成分とする膜を1000Å程度の厚さでレジスト層の
下に形成した状態でレジスト層を露光する様にしたパタ
ーン形成方法が開示されている。
For this purpose, JP-A-61-185928 discloses a film containing nitrogen and titanium as a main component as a film which has an antireflection function and can be removed without damaging this pattern after forming a pattern on A1 or the like. There is disclosed a pattern forming method in which a resist layer is exposed in a state in which the resist layer is formed under a resist layer with a thickness of about 1000 °.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、半導体装置を微細加工して高集積化させる
ために、レジスト層の露光を縮小投影露光によって行う
様になってきている。
Incidentally, in order to achieve high integration by fine processing of a semiconductor device, exposure of a resist layer has been performed by reduction projection exposure.

この縮小投影露光では、ウエハ上に形成されているレ
ジスト層の全面をステップアンドリピートを繰り返して
露光する。従って、縮小投影露光では精密な位置合せ露
光をしなければならず、そのために、ウエハ上の合せマ
ークからウエハの位置を検出してマスクの投影像とウエ
ハの位置合せを行う。
In this reduced projection exposure, the entire surface of the resist layer formed on the wafer is exposed by repeating step-and-repeat. Therefore, in the reduction projection exposure, precise alignment exposure must be performed. For this purpose, the position of the wafer is detected from alignment marks on the wafer, and the projection image of the mask is aligned with the wafer.

ところでウエハ上の合せマークの検出は、露光に用い
る光とは別の光、つまりレジスト層を感光させない波長
の光でウエハを照射し、その反射光を検出することによ
って行う。従ってこの場合は、露光の場合とは逆に、ウ
エハ等の反射率が高い方が好ましい。
Incidentally, the alignment mark on the wafer is detected by irradiating the wafer with light different from the light used for exposure, that is, light having a wavelength that does not expose the resist layer, and detecting the reflected light. Therefore, in this case, it is preferable that the reflectance of the wafer or the like is high, contrary to the case of the exposure.

しかし、上述の従来例の様に窒素とチタンとを主成分
とする膜を1000Å程度の厚さで形成すると、位置合せ様
の光に対するウエハ等の反射率が低く、ウエハ上の合せ
マークを高精度で検出することができない。従って、ウ
エハの位置合せを高精度に行って高精度のパターン形成
を行うということができない。
However, when a film containing nitrogen and titanium as main components is formed with a thickness of about 1000 mm as in the above-described conventional example, the reflectance of the wafer or the like to alignment-like light is low, and the alignment mark on the wafer is high. It cannot be detected with accuracy. Therefore, it is not possible to perform high-precision pattern formation by performing wafer positioning with high accuracy.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明によるパターン形成方法は、窒素とチタンとを
主成分にすると共に酸素を含み且つ厚さが42nm以下であ
る膜をフォトレジスト層の下に形成した状態で位置合わ
せと露光とを行うことを特徴としている。
The pattern forming method according to the present invention includes performing alignment and exposure in a state where a film containing nitrogen and titanium as main components and containing oxygen and having a thickness of 42 nm or less is formed under a photoresist layer. Features.

〔作用〕[Action]

本発明によるパターン形成方法では、位置合せ用の光
に対しては反射率が20%以上となり、露光用の光に対し
ては反射率が20%以下となる。
In the pattern forming method according to the present invention, the reflectance for alignment light is 20% or more, and the reflectance for exposure light is 20% or less.

〔実施例〕〔Example〕

以下、半導体装置のA1配線の形成に適用した本発明の
一実施例を説明するが、この実施例の説明に先立って、
本発明に至る実験結果をまず説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention applied to the formation of the A1 wiring of the semiconductor device will be described, but prior to the description of this embodiment,
First, experimental results leading to the present invention will be described.

この実験では、まず、厚さ1.0μmのAl−Si膜を表面
に形成したSi基板をバッチ式スパッタリング装置内に配
し、真空排気及び加熱ベーキングを行った後に、Ar65cc
/分、N267cc/分及びO21.5cc/分を導入してTiのスパッタ
リングを行った。
In this experiment, first, a Si substrate having a 1.0-μm-thick Al-Si film formed on its surface was placed in a batch-type sputtering apparatus, evacuated and heated and baked.
/ Min, N 2 67 cc / min and O 2 1.5 cc / min were introduced to perform Ti sputtering.

そしてこのスパッタリングによって、厚さが夫夫30、
50、58及び80nmである4種類のTiONをAl−Si膜上に形成
した。第2図は、これら4種類のTiON膜の反射率スペク
トルを示している。この様に反射率が波長によって変わ
るのは、光の干渉によるためであると考えられる。
And by this sputtering, the thickness is 30,
Four types of TION of 50, 58 and 80 nm were formed on the Al-Si film. FIG. 2 shows the reflectance spectra of these four types of TION films. It is considered that the reason why the reflectance changes depending on the wavelength is due to light interference.

ところで縮小投影露光では、位置合せ時の反射率が20
%以上であるのが好ましく、露光時の反射率は逆に20%
以下であるのが好ましいことを、本願の発明者が経験的
に見い出した。
By the way, in reduction projection exposure, the reflectivity at the time of alignment is 20
% Is preferable, and the reflectance at the time of exposure is 20%
The inventors of the present application have empirically found that the following is preferable.

第1図は、第2図において、高波長側及び低波長側で
反射率が20%である波長を破線で示し、反射率が最低で
ある波長を実線で示している。従って、2本の破線の間
の領域では反射率が20%以下であり、それ以外の領域で
は反射率が20%以上である。
FIG. 1 shows, in FIG. 2, wavelengths having a reflectance of 20% on the high wavelength side and low wavelength side by broken lines, and wavelengths having the lowest reflectance by solid lines. Therefore, the reflectance is 20% or less in a region between the two broken lines, and the reflectance is 20% or more in other regions.

一方、現在の縮小投影露光装置では、位置合せ用の光
として波長が633nmであるHe−Neレーザ光が、また露光
用の光として波長が436nmである超高圧水銀灯のG線
が、夫々広範囲に用いられている。
On the other hand, in the current reduction projection exposure apparatus, He-Ne laser light having a wavelength of 633 nm is used as alignment light, and G line of an ultra-high pressure mercury lamp having a wavelength of 436 nm is used as exposure light, respectively. Used.

従って第1図から、波長633nmの光に対する反射率が2
0%以上で且つ波長436nmの光に対する反射率が20%以下
という両方の条件を満足するTiON膜の厚さは42nm以下で
あるということが分る。
Therefore, from FIG. 1, the reflectance for light having a wavelength of 633 nm is 2
It can be seen that the thickness of the TiON film that satisfies both the conditions of not less than 0% and the reflectivity for light having a wavelength of 436 nm of not more than 20% is not more than 42 nm.

そこで本発明の一実施例として、波長436nmの光に対
する反射率が略20%である厚さ50nmのTiON膜上でフォト
レジスト層のパターニングを行った。その結果、幅1.0
μm以下のパターンニングが、基板側からの反射光の影
響を受けることなく良好に形成された。
Thus, as an example of the present invention, a photoresist layer was patterned on a 50 nm-thick TION film having a reflectance of about 20% for light having a wavelength of 436 nm. As a result, width 1.0
Patterning of μm or less was favorably formed without being affected by the reflected light from the substrate side.

なお、エキシマレーザ光等の様に超高圧水銀灯のG線
よりも短波長の光を露光用の光として使用する露光装置
においても、TiON膜の厚さを20nm以下の領域まで含めて
適当に選択することによって位置合せ及び露光の何れを
も良好に行えることが、第1図から容易に分る。
In an exposure apparatus such as an excimer laser beam, which uses light having a shorter wavelength than the G-line of an ultra-high pressure mercury lamp as light for exposure, the thickness of the TiON film is appropriately selected to include a region of 20 nm or less. It can be easily seen from FIG. 1 that both the alignment and the exposure can be performed satisfactorily.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によるパターン形成方法では、位置合せ用の光
に対しては反射率が20%以上となり、露光用の光に対し
ては反射率が20%以下となるので、位置合せ及び露光の
何れをも高精度に行うことができて、高精度のパターン
形成を行うことができる。
In the pattern forming method according to the present invention, the reflectance for alignment light is 20% or more, and the reflectance for exposure light is 20% or less. Can also be performed with high precision, and highly accurate pattern formation can be performed.

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

第1図及び第2図はTiON膜の膜厚、波長及び反射率の関
係を示すグラフである。
FIG. 1 and FIG. 2 are graphs showing the relationship among the thickness, wavelength, and reflectance of the TiON film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】フォトレジスト層とこのフォトレジスト層
に形成すべきパターンとの位置合せ及び前記フォトレジ
スト層の露光を行って前記フォトレジスト層に前記パタ
ーンを形成するパターン形成方法において、 窒素とチタンとを主成分にすると共に酸素を含み且つ厚
さが42nm以下である膜を前記フォトレジスト層の下に形
成した状態で前記位置合せと前記露光とを行うことを特
徴とするパターン形成方法。
1. A pattern forming method for aligning a photoresist layer with a pattern to be formed on the photoresist layer and exposing the photoresist layer to form the pattern on the photoresist layer, comprising the steps of: Wherein the alignment and the exposure are performed in a state where a film containing oxygen as a main component and containing oxygen and having a thickness of 42 nm or less is formed under the photoresist layer.
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