JPH02312221A - エキシマレーザによるレジストパターン形成方法及びエキシマレーザ露光装置 - Google Patents
エキシマレーザによるレジストパターン形成方法及びエキシマレーザ露光装置Info
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- JPH02312221A JPH02312221A JP1133301A JP13330189A JPH02312221A JP H02312221 A JPH02312221 A JP H02312221A JP 1133301 A JP1133301 A JP 1133301A JP 13330189 A JP13330189 A JP 13330189A JP H02312221 A JPH02312221 A JP H02312221A
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、エキシマレーザ光によるレジストパターン
形成方法において、現像時の基板付近でのレジスト溶解
速度を上げることにより矩形で良好なレジスト膜ぐター
ンを形成する方法に関するものである。
形成方法において、現像時の基板付近でのレジスト溶解
速度を上げることにより矩形で良好なレジスト膜ぐター
ンを形成する方法に関するものである。
また、半導体製造に用いる光学露光装置、特にエキシマ
レーザを光源とする縮小投影露光装置に関するものであ
る。
レーザを光源とする縮小投影露光装置に関するものであ
る。
半導体集積回路の高集積化が進むにつれて、解像度の向
上が要求されている。高解像度化の方法としては、光学
レンズの開口数(NA)の拡大、レジスト材料とプロセ
スの改良、光源の短波長化等が考えられる。現在、光源
の短波長化が活発化しており、特に短波長で強力な遠紫
外光を発生するエキシマレーザ光によるレジストパター
ン形成方法が注目されている。
上が要求されている。高解像度化の方法としては、光学
レンズの開口数(NA)の拡大、レジスト材料とプロセ
スの改良、光源の短波長化等が考えられる。現在、光源
の短波長化が活発化しており、特に短波長で強力な遠紫
外光を発生するエキシマレーザ光によるレジストパター
ン形成方法が注目されている。
第2図は、従来のエキシマレーザ光によるパターン形成
方法を示す工程断面図である。図において、1は半導体
基板、2はレジスト膜であり、有機高分子材料の溶液を
塗布して形成したものである。3はKrF (フッ化ク
リプトン)エキシマレーザ光、4はレティクル、5はレ
ジスト2がKrFエキシマレーザ光3に感光した露光部
である。
方法を示す工程断面図である。図において、1は半導体
基板、2はレジスト膜であり、有機高分子材料の溶液を
塗布して形成したものである。3はKrF (フッ化ク
リプトン)エキシマレーザ光、4はレティクル、5はレ
ジスト2がKrFエキシマレーザ光3に感光した露光部
である。
次に、従来のレジストパターン形成方法を説明する。
まず、半導体基板1に、例えばスピンコード法により、
レジスト膜2を0.8〜1.0amの厚さに形成し、1
00 ’Cで70秒間プリベークを行う(第2図(a)
参照)。次に、KrFエキシマレーザ光3により縮小投
影露光を行い、レジスト2にパターンを転写し、露光部
5を形成する(第2図(’b)参照)。次に、2.38
パーセントのTMAH(テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド)で現像することにより、露光部5を溶
失させ、ポジ型レジストパターンを形成する(第2図(
C)参照)。
レジスト膜2を0.8〜1.0amの厚さに形成し、1
00 ’Cで70秒間プリベークを行う(第2図(a)
参照)。次に、KrFエキシマレーザ光3により縮小投
影露光を行い、レジスト2にパターンを転写し、露光部
5を形成する(第2図(’b)参照)。次に、2.38
パーセントのTMAH(テトラメチルアンモニウムハイ
ドロオキサイド)で現像することにより、露光部5を溶
失させ、ポジ型レジストパターンを形成する(第2図(
C)参照)。
従来より、リソグラフィ工程では、超高圧水銀ランプを
光源とする縮小投影露光法が用いられてきた。この方法
では縮小投影レンズが複数の材質により構成されている
ため、露光波長を中心に色収差補正が可能となり、この
ためアライメント光として露光波長以外の光を用いて縮
小投影レンズを介するアライメント、すなわちT T
L (Through The Lens)アライメン
トが可能である。
光源とする縮小投影露光法が用いられてきた。この方法
では縮小投影レンズが複数の材質により構成されている
ため、露光波長を中心に色収差補正が可能となり、この
ためアライメント光として露光波長以外の光を用いて縮
小投影レンズを介するアライメント、すなわちT T
L (Through The Lens)アライメン
トが可能である。
一方、上記のようにエキシマレーザを光源とする縮小投
影露光法では、投影レンズが石英のみで構成されている
ため、狭帯域化した特定の波長と、それ以外の波長では
色収差のため結像面が異なる。
影露光法では、投影レンズが石英のみで構成されている
ため、狭帯域化した特定の波長と、それ以外の波長では
色収差のため結像面が異なる。
このためアライメントはTTL方式ではなく、第5図に
示すようなoff−axis方式で行われる。第5図に
おいて、6は縮小投影レンズ、6′はアライメント用レ
ンズ、7はウェハ、9はレティクル、11′はHe−N
eレーザ、12はアライメント処理系、15はビームス
プリッタ、16は全反射鏡、17は検知器である。ここ
では、アライメントは投影レンズ6に精密に位置合わせ
されたアライメント用レンズ6゛により行われ、その後
、ステージ精度に頼ってウェハを露光位置に移動させる
。
示すようなoff−axis方式で行われる。第5図に
おいて、6は縮小投影レンズ、6′はアライメント用レ
ンズ、7はウェハ、9はレティクル、11′はHe−N
eレーザ、12はアライメント処理系、15はビームス
プリッタ、16は全反射鏡、17は検知器である。ここ
では、アライメントは投影レンズ6に精密に位置合わせ
されたアライメント用レンズ6゛により行われ、その後
、ステージ精度に頼ってウェハを露光位置に移動させる
。
従来のエキシマレーザ光によるレジストパターン形成方
法では、レジスト表面でエキシマレーザ光の強い吸収が
おこるため、レジストの表面ではオーバー露光され、底
面では露光不足となる。その結果、現像時において、レ
ジスト表面付近では溶解速度が大きく、底面付近では溶
解速度が小さくなり、現像後に形成されたレジストパタ
ーンは、第3図(C)に示すように、表面側で狭く底面
側で広いテーパー状になってしまうという問題があった
。
法では、レジスト表面でエキシマレーザ光の強い吸収が
おこるため、レジストの表面ではオーバー露光され、底
面では露光不足となる。その結果、現像時において、レ
ジスト表面付近では溶解速度が大きく、底面付近では溶
解速度が小さくなり、現像後に形成されたレジストパタ
ーンは、第3図(C)に示すように、表面側で狭く底面
側で広いテーパー状になってしまうという問題があった
。
また、従来のエキシマレーザ露光装置は上記のように構
成されているので、ステージ精度に依存する。ff−a
xisアライメント方式となり、アライメント誤差が生
じやすいという問題があった。
成されているので、ステージ精度に依存する。ff−a
xisアライメント方式となり、アライメント誤差が生
じやすいという問題があった。
この発明は上記のような従来のものの問題点を解消する
ためになされたもので、エキシマレーザ光によるレジス
トパターン形成方法において、矩形で良好な微細パター
ン形成が可能なレジストパターン形成方法を得ることを
目的とする。
ためになされたもので、エキシマレーザ光によるレジス
トパターン形成方法において、矩形で良好な微細パター
ン形成が可能なレジストパターン形成方法を得ることを
目的とする。
また、単一材料で構成された投影レンズを備えたエキシ
マレーザ露光装置においても、TTLアライメント方式
が可能なエキシマレーザ露光装置を得ることを目的とす
る。
マレーザ露光装置においても、TTLアライメント方式
が可能なエキシマレーザ露光装置を得ることを目的とす
る。
この発明に係るエキシマレーザ光によるレジストパター
ン形成方法では、基板上に必要なレジスト膜厚の1/2
の膜厚でレジストを塗布し、光で全面照射を行い、所要
の表面処理用溶液を用いて表面処理を行い、再び上記と
同じ厚みのレジストを塗布することにより必要な膜厚と
し、エキシマレーザによるイメージ露光を行い、その後
所要の現像液で現像するようにしたものである。
ン形成方法では、基板上に必要なレジスト膜厚の1/2
の膜厚でレジストを塗布し、光で全面照射を行い、所要
の表面処理用溶液を用いて表面処理を行い、再び上記と
同じ厚みのレジストを塗布することにより必要な膜厚と
し、エキシマレーザによるイメージ露光を行い、その後
所要の現像液で現像するようにしたものである。
また、この発明に係る露光装置は、連続発振可能なレー
ザをアライメント用光源に用い、更に波長変換素子を用
いて、アライメント光を露光波長近傍に変換した後、縮
小投影レンズを通してウェハ上のアライメントマークを
照射するようにしたものである。
ザをアライメント用光源に用い、更に波長変換素子を用
いて、アライメント光を露光波長近傍に変換した後、縮
小投影レンズを通してウェハ上のアライメントマークを
照射するようにしたものである。
この発明におけるエキシマレーザ光によるレジストパタ
ーン形成方法では、エキシマレーザ光によりイメージ露
光する前に、レジストを2回に分けて塗布し、1回目の
レジスト塗布後に光で全面照射を行い、現像時のレジス
ト露光部の底面付近の溶解速度を上げるようにしたので
、現像後は、矩形で良好なレジストパターンを得ること
ができる。
ーン形成方法では、エキシマレーザ光によりイメージ露
光する前に、レジストを2回に分けて塗布し、1回目の
レジスト塗布後に光で全面照射を行い、現像時のレジス
ト露光部の底面付近の溶解速度を上げるようにしたので
、現像後は、矩形で良好なレジストパターンを得ること
ができる。
また、この発明におけるエキシマレーザ露光装置では、
アライメント光を露光波長に変換するようにしたので、
TTLアライメント方式を用いることができ、高精度な
アライメントが可能となる。
アライメント光を露光波長に変換するようにしたので、
TTLアライメント方式を用いることができ、高精度な
アライメントが可能となる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は、この発明の一実施例によるエキシマレーザ光
によるパターン形成方法を示す工程断面図である。図に
おいて、第2図と同一符号は同一部分を示す。
によるパターン形成方法を示す工程断面図である。図に
おいて、第2図と同一符号は同一部分を示す。
次にそのレジストパターン形成方法について説明する。
まず半導体基板1上に、例えばスピンコード法によりレ
ジスト膜2を0.5〜0.7 μmの厚さに形成する(
第1図(a)参照)。次に、上記レジスト膜2に、Kr
Fエキシマレーザ光3を全面照射しく第1図(5)参照
)、その後ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素化合物で表面処理を行う。この表面処理は、上記
レジスト膜2上に再びレジストを0.3〜0,5 μm
ll布する際に、ミキシングが起こらないようにするた
めである(第1図(C)参照)。
ジスト膜2を0.5〜0.7 μmの厚さに形成する(
第1図(a)参照)。次に、上記レジスト膜2に、Kr
Fエキシマレーザ光3を全面照射しく第1図(5)参照
)、その後ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭
化水素化合物で表面処理を行う。この表面処理は、上記
レジスト膜2上に再びレジストを0.3〜0,5 μm
ll布する際に、ミキシングが起こらないようにするた
めである(第1図(C)参照)。
次に、表面処理を行ったレジスト膜2上に、レジスト膜
2と同じレジストを、例えばスピンコード法により0.
3〜0.5 μm塗布する(第1図(d)参照)。次に
、この2回塗布したレジスト膜を、KrFエキシマレー
ザ光でイメージ露光する(第1図(e)参照)。最後に
、2.38パーセントのテトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液(TMAH)で現像を行うと、第1図(
f)に示すように矩形で良好なパターンを得ることがで
きる。
2と同じレジストを、例えばスピンコード法により0.
3〜0.5 μm塗布する(第1図(d)参照)。次に
、この2回塗布したレジスト膜を、KrFエキシマレー
ザ光でイメージ露光する(第1図(e)参照)。最後に
、2.38パーセントのテトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド水溶液(TMAH)で現像を行うと、第1図(
f)に示すように矩形で良好なパターンを得ることがで
きる。
なお、上記実施例では、最初の全面照射をKrFエキシ
マレーザを用いて行ったが、これは波長が308 nm
の塩化キセノン(XeC/2)エキシマレーザや、波長
が193nmの弗化アルゴン(Ar F)エキシマレー
ザ、または波長が365nmO1線や、波長が436
nmのg線を用いてもよく、上記実施例と同様の効果を
示す。
マレーザを用いて行ったが、これは波長が308 nm
の塩化キセノン(XeC/2)エキシマレーザや、波長
が193nmの弗化アルゴン(Ar F)エキシマレー
ザ、または波長が365nmO1線や、波長が436
nmのg線を用いてもよく、上記実施例と同様の効果を
示す。
また、上記実施例では、レジスト膜の表面処理をベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物を用
いて行ったが、これはテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液等のアルカリ水溶液、またはトリクロロト
リフルオロエタン等のフッ素原子を含む炭化水素化合物
を用いてもよく、上記実施例と同様の効果を示す。
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物を用
いて行ったが、これはテトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液等のアルカリ水溶液、またはトリクロロト
リフルオロエタン等のフッ素原子を含む炭化水素化合物
を用いてもよく、上記実施例と同様の効果を示す。
次に、この発明の第2の実施例によるエキシマレーザ露
光装置について説明するつ 第3図は本発明の第2の実施例によるエキシマレーザ露
光装置を示す構成図である。図において、6は縮小投影
レンズ、7は半導体ウェハ、8はアライメントマーク、
9はレティクルであり、アライメント系は、連続発振A
rイオンレーザ11、第2高調波変換用光学素子10、
石英製ビームスプリッタ15、光路変更用全反射鏡16
、及びアライメント処理部12により構成されている。
光装置について説明するつ 第3図は本発明の第2の実施例によるエキシマレーザ露
光装置を示す構成図である。図において、6は縮小投影
レンズ、7は半導体ウェハ、8はアライメントマーク、
9はレティクルであり、アライメント系は、連続発振A
rイオンレーザ11、第2高調波変換用光学素子10、
石英製ビームスプリッタ15、光路変更用全反射鏡16
、及びアライメント処理部12により構成されている。
なお、光源部KrFエキシマレーザ及び照明系、X−Y
ステージは省略している。本実施例では、光源としては
KrFエキシマレーザ(λ=248nm)を、アライメ
ント用レーザとしてはArイオンレーザ(λ−488n
m)を使用している。また、波長変換後のアライメント
波長としては、Arイオンレーザの第2高調波(λ−2
44nm)を用いるものとする。
ステージは省略している。本実施例では、光源としては
KrFエキシマレーザ(λ=248nm)を、アライメ
ント用レーザとしてはArイオンレーザ(λ−488n
m)を使用している。また、波長変換後のアライメント
波長としては、Arイオンレーザの第2高調波(λ−2
44nm)を用いるものとする。
次に動作について説明する。
出力数W級Arイオンレーザ11より照射された光(λ
=488nm)13は、第2高調波変換用光学素子10
により決まる変換効率に従って(通常1%以下)波長2
44 nmの光14に変換され、ビームスプリッタ15
を通った後、全反射鏡16により縮小投影レンズ6に照
射される。縮小投影レンズ6を通った光はウェハ7上に
形成されたアライメントマーク8を照射する。
=488nm)13は、第2高調波変換用光学素子10
により決まる変換効率に従って(通常1%以下)波長2
44 nmの光14に変換され、ビームスプリッタ15
を通った後、全反射鏡16により縮小投影レンズ6に照
射される。縮小投影レンズ6を通った光はウェハ7上に
形成されたアライメントマーク8を照射する。
アライメントマーク8は、ウェハ7上で凹凸形状をして
いるため、そのエツジ部で散乱光を生じる。散乱光は縮
小投影レンズ6により集光され、入射光と同じ経路をた
どり、ビームスプリッタ15によりアライメント処理系
12に導かれる。アライメント処理系12は制御系と連
結されており、アライメント信号をもとに位置を計算し
てアライメントを行う。
いるため、そのエツジ部で散乱光を生じる。散乱光は縮
小投影レンズ6により集光され、入射光と同じ経路をた
どり、ビームスプリッタ15によりアライメント処理系
12に導かれる。アライメント処理系12は制御系と連
結されており、アライメント信号をもとに位置を計算し
てアライメントを行う。
上記実施例では、アライメント系はすべて固定しており
、アライメントマークを特定位置に移動させる方法、す
なわちT T L −off axis方式を用いたが
、平行及び回転移動可能な全反射鏡等の光路変換系をビ
ームスプリッタ以後に設けて、露光領域の任意位置を照
射する事も可能である。
、アライメントマークを特定位置に移動させる方法、す
なわちT T L −off axis方式を用いたが
、平行及び回転移動可能な全反射鏡等の光路変換系をビ
ームスプリッタ以後に設けて、露光領域の任意位置を照
射する事も可能である。
さらに、第4図に示すように、ビームスプリッタ15′
によりアライメント光をレティクル側に導き、レティク
ル上のアライメントマークを照射し、レティクル側アラ
イメント光とウェハ側アライメント光を同時処理するT
T L −on axisアライメント方式をとるこ
とも可能である。
によりアライメント光をレティクル側に導き、レティク
ル上のアライメントマークを照射し、レティクル側アラ
イメント光とウェハ側アライメント光を同時処理するT
T L −on axisアライメント方式をとるこ
とも可能である。
なお、上記実施例では照射光源としてKrFエキシマレ
ーザを用いたが、本発明の照射光源はこれに限定される
ものではない。
ーザを用いたが、本発明の照射光源はこれに限定される
ものではない。
以上のように、この発明に係るエキシマレーザ光による
レジストパターン形成方法では、エキシマレーザ光によ
りイメージ露光する前に、レジストを2回に分けて塗布
し、1回目のレジスト塗布後に光で全面照射を行うので
、現像時のレジスト露光部の底面付近での溶解速度が上
がり、現像後は矩形で良好なレジストパターンが得られ
る効果がある。
レジストパターン形成方法では、エキシマレーザ光によ
りイメージ露光する前に、レジストを2回に分けて塗布
し、1回目のレジスト塗布後に光で全面照射を行うので
、現像時のレジスト露光部の底面付近での溶解速度が上
がり、現像後は矩形で良好なレジストパターンが得られ
る効果がある。
また、この発明に係る露光装置では、出力安定な連続発
振するレーザ光を波長変換により照射用光源と等しい波
長に変換するため、縮小投影レンズを介した、いわゆる
TTLアライメントが可能となり、アライメント精度が
向上するという効果がある。
振するレーザ光を波長変換により照射用光源と等しい波
長に変換するため、縮小投影レンズを介した、いわゆる
TTLアライメントが可能となり、アライメント精度が
向上するという効果がある。
第1図は、この発明の一実施例によるレジストパターン
形成方法を示す工程断面図、第2図は、従来のレジスト
パターン形成方法を示す工程断面図、第3図はこの発明
の第2の実施例によるエキシマレーザ露光装置を示す図
、第4図はこの発明の第3の実施例によるエキシマレー
ザ露光装置を示す図、第5図は従来のoff−axis
方式によるアライメントを説明するための図である。 図において、■は半導体基板、2はレジスト膜、3はエ
キシマレーザ光、4はレティクル、5はレジスト露光部
、6は縮小投影レンズ、6″はアライメント用レンズ、
7はウェハ、8はアライメントマーク、9はレティクル
、10は波長変換素子、11はArイオンレーザ、11
′はHe−Neレーザ、12はアライメント処理系、1
3は変換前のレーザ光、14は変換後のレーザ光、15
,15′はビームスプリンタ、16は全反射鏡、17は
検知器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
形成方法を示す工程断面図、第2図は、従来のレジスト
パターン形成方法を示す工程断面図、第3図はこの発明
の第2の実施例によるエキシマレーザ露光装置を示す図
、第4図はこの発明の第3の実施例によるエキシマレー
ザ露光装置を示す図、第5図は従来のoff−axis
方式によるアライメントを説明するための図である。 図において、■は半導体基板、2はレジスト膜、3はエ
キシマレーザ光、4はレティクル、5はレジスト露光部
、6は縮小投影レンズ、6″はアライメント用レンズ、
7はウェハ、8はアライメントマーク、9はレティクル
、10は波長変換素子、11はArイオンレーザ、11
′はHe−Neレーザ、12はアライメント処理系、1
3は変換前のレーザ光、14は変換後のレーザ光、15
,15′はビームスプリンタ、16は全反射鏡、17は
検知器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (2)
- (1)半導体装置製造のためのエキシマレーザ光による
レジストパターン形成方法において、半導体基板上に必
要な膜厚の1/2の膜厚でレジスト膜を形成する第1の
工程と、 上記レジスト膜に光を全面照射した後、所要の表面処理
用溶液で表面処理を行う第2の工程と、上記レジスト膜
上に上記と同じレジストを同じ膜厚で塗布し、必要な膜
厚とする第3の工程と、上記レジスト膜をエキシマレー
ザ光によりイメージ露光し、所要の現像液で現像する第
4の工程を備えたことを特徴とするレジストパターン形
成方法。 - (2)縮小投影レンズ、ウェハステージ、レティクルス
テージ、エキシマレーザ光源からなる光学露光装置にお
いて、 連続発振可能なレーザ、波長変換素子、ビームスプリッ
タ、信号処理部からなるアライメント光学系を備えたこ
とを特徴とするエキシマレーザ露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1133301A JPH02312221A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | エキシマレーザによるレジストパターン形成方法及びエキシマレーザ露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1133301A JPH02312221A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | エキシマレーザによるレジストパターン形成方法及びエキシマレーザ露光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02312221A true JPH02312221A (ja) | 1990-12-27 |
Family
ID=15101462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1133301A Pending JPH02312221A (ja) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | エキシマレーザによるレジストパターン形成方法及びエキシマレーザ露光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02312221A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017523477A (ja) * | 2014-07-30 | 2017-08-17 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | アライメントセンサおよびリソグラフィ装置 |
-
1989
- 1989-05-26 JP JP1133301A patent/JPH02312221A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017523477A (ja) * | 2014-07-30 | 2017-08-17 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | アライメントセンサおよびリソグラフィ装置 |
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