JPH0263056A - Formation of resist pattern - Google Patents

Formation of resist pattern

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Publication number
JPH0263056A
JPH0263056A JP1086029A JP8602989A JPH0263056A JP H0263056 A JPH0263056 A JP H0263056A JP 1086029 A JP1086029 A JP 1086029A JP 8602989 A JP8602989 A JP 8602989A JP H0263056 A JPH0263056 A JP H0263056A
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JP
Japan
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resist
pattern
layer
substrate
dissolution velocity
Prior art date
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Pending
Application number
JP1086029A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tameichi Ochiai
落合 為一
Yasuhiro Kameyama
泰弘 亀山
Shinji Kishimura
眞治 岸村
▲うお▼谷 重雄
Shigeo Uotani
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.)
Mitsubishi Kasei Corp
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Kasei Corp, Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Kasei Corp
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Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To increase similarity of a pattern shape to rectangular shape and to improve resolution thereof by using plural positive photoresists having different dissolution velocity in an alkaline developing soln. to each other for a same exposure and forming the resists on a substrate the nearer it is to the substrate the larger its dissolution velocity is. CONSTITUTION:Positive photoresists 1, 2, 3 contain respective esterified product of naphthoquinone diazide and hydroxybenzophenone having each different dissolution velocity in an alkali developing soln. for same exposure. The higher the dissolution velocity of the resist 1 is, the nearer the resist 1 is formed to the substrate side 7. Thus, the difference between the dissolution velocity of the resist at the surface side 3 and the substrate side 7 of the resist becomes smaller, so the pattern shape after development can be more similar to a rectangular shape and the resolution can be improved. Further, since the resist layer has high sensitivity as a whole, less light quantity is required for the exposure. By this constitution, the shape of fine pattern is made more similar to a rectangular shape, and a desired resist pattern is obtd. easily and stably.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 この発明は、レジストパターン形成方法に関し、特に、
半導体集積回路等の微細構造の形成に適したレジストパ
ターン形成方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a resist pattern forming method, and in particular,
The present invention relates to a resist pattern forming method suitable for forming fine structures such as semiconductor integrated circuits.

[従来の技術] 第6A図、第6B図および第6C図は従来のフォトレジ
ストパターン形成方法を形成するための断面図である。
[Prior Art] FIGS. 6A, 6B, and 6C are cross-sectional views for forming a conventional photoresist pattern.

次に、第6A図ないし第6C図を参照して、従来のフォ
トレジストパターン形成方法について説明する。
Next, a conventional photoresist pattern forming method will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.

まず、第6A図を参照して、被加工基板7上に1種類の
ポジ型フォトレジストが塗布されて、レジスト層6が形
成される。次に、第6B図を参照して、所望のマスク5
を介してレジスト層6が露光される。次に、レジスト層
6はアルカリ現像液で現像され、レジスト層6のうち、
露光された部分が除去される。それにより、第6C図に
示すしシストパターン9が得られる。
First, referring to FIG. 6A, one type of positive photoresist is applied onto the substrate 7 to be processed to form the resist layer 6. As shown in FIG. Next, with reference to FIG. 6B, the desired mask 5 is
The resist layer 6 is exposed to light through. Next, the resist layer 6 is developed with an alkaline developer, and in the resist layer 6,
The exposed areas are removed. As a result, a cyst pattern 9 shown in FIG. 6C is obtained.

通常フォトレジストへの露光は、レンズの収差を少なく
するため単色光を用いて行なわれる。したがって、第7
図に示すようにフォトレジスト6に入射した光と基板7
の表面で反射した光との相互作用で定在波ができ、フォ
トレジスト層6内には第8図に示すように、露光強度が
比較的大きい層と、比較的小さい層とが交互にできる。
Typically, photoresist is exposed using monochromatic light to reduce lens aberrations. Therefore, the seventh
As shown in the figure, the light incident on the photoresist 6 and the substrate 7
A standing wave is created by the interaction with the light reflected from the surface of the photoresist layer 6, and layers with relatively high exposure intensity and layers with relatively low exposure intensity are formed alternately in the photoresist layer 6, as shown in FIG. .

第8図に示す30〜100の数字は、成る光量の光が入
射したときのフォトレジスト6内における露光強度の相
対値を示す。レジスト層6の膜厚を1.2μmとし、入
射光としてg−線(波長λ−436nm)を用いれば、
定在波により9つの層(縞)ができる。
The numbers 30 to 100 shown in FIG. 8 indicate the relative values of the exposure intensity within the photoresist 6 when a certain amount of light is incident. If the thickness of the resist layer 6 is 1.2 μm and G-line (wavelength λ-436 nm) is used as the incident light,
The standing waves create nine layers (stripes).

第8図に示すように、露光強度はフォトレジスト6の表
面側の方が基板7側よりも大きい。ポジ型フォトレジス
トは露光されると、アルカリ現像液に溶出するようにな
る性質を持っているので、露光量が大きい部分はど溶解
速度が大きく、露光量が小さい部分はど溶解速度は小さ
い。したがつて、露光部分のフォトレジスト層6の溶解
速度は第9図に示すように、表面側はど大きく、基板側
はど小さくなり、かつ定在波に対応して極大値および極
小値を持つ。
As shown in FIG. 8, the exposure intensity is higher on the surface side of the photoresist 6 than on the substrate 7 side. When a positive photoresist is exposed to light, it has the property of being eluted into an alkaline developer, so the rate of dissolution is high in areas where the amount of exposure is large, and the rate of dissolution is slow in areas where the amount of exposure is small. Therefore, as shown in FIG. 9, the dissolution rate of the photoresist layer 6 in the exposed area is higher on the surface side and lower on the substrate side, and changes to maximum and minimum values in response to the standing waves. have

[発明が解決しようとする課題] 第10図には、露光強度と、現像後書られるレジストパ
ターンとが示されている。マスクパターンの寸法Sが小
さいほど、光の回折現象などにより、光学像8のコント
ラストが小さくなり、本来ならば露光されないはずの部
分も少し露光される。
[Problems to be Solved by the Invention] FIG. 10 shows the exposure intensity and the resist pattern written after development. As the size S of the mask pattern becomes smaller, the contrast of the optical image 8 becomes smaller due to light diffraction phenomena, and portions that should not normally be exposed are slightly exposed.

したがって、現像後のレジストパターン9aは矩形状と
ならず、上部が丸みを帯びた形状となる。
Therefore, the resist pattern 9a after development does not have a rectangular shape, but has a rounded top.

また、上述のように、露光量すなわち光の吸収量はレジ
スト表面側の方が基板7側よりも多いので、第9図に示
した溶解速度の差が生じ、その結果、得られるレジスト
パターン9aの形状は三角形に近いものとなる。
Furthermore, as described above, the exposure amount, that is, the amount of light absorption is greater on the resist surface side than on the substrate 7 side, so the difference in dissolution rate shown in FIG. 9 occurs, resulting in the resulting resist pattern 9a. The shape of is close to a triangle.

特開昭61−55922号公報には、改良されたフォト
レジストパターン形成方法が開示されている。そこでは
、被加工基板上に、同一現像液に対して溶解速度が異な
るパターン形成材料が少なくとも2層積層される。パタ
ーン形成材料として、側鎖にカルボキシル基を持つ感光
性樹脂と、二価金属の酸化物、ハロゲン化金属または有
機酸塩の中の少なくとも1つから選ばれる添加剤との均
一混合物よりなるポジ型レジスト組成物が用いられる。
JP-A-61-55922 discloses an improved photoresist pattern forming method. In this method, at least two layers of pattern forming materials having different dissolution rates in the same developer are laminated on a substrate to be processed. A positive type pattern forming material consisting of a homogeneous mixture of a photosensitive resin having a carboxyl group in its side chain and an additive selected from at least one of divalent metal oxides, metal halides, and organic acid salts. A resist composition is used.

このようなパターン形成材料の溶解速度は用いられる添
加剤の量、あるいはパターン形成材料を塗布した後の処
理温度を変えることにより調節される。積層された2層
のパターン形成材料にはライン上に走査される電子線が
照射される。パターン形成材料は、その後現像され、そ
れによりフォトレジストパターンが得られる。
The rate of dissolution of such patterning materials can be controlled by varying the amount of additives used or the processing temperature after application of the patterning material. The stacked two-layer pattern forming material is irradiated with an electron beam scanned in a line. The patterning material is then developed, resulting in a photoresist pattern.

この方法によれば、溶解速度の制御が可能であるが、添
加剤により感光性樹脂に沈澱が生じ、パターン形成材料
が塗布しにくくなったり、その安定性が劣化するという
問題点がある。
According to this method, it is possible to control the dissolution rate, but there are problems in that the additive causes precipitation in the photosensitive resin, making it difficult to apply the pattern-forming material and deteriorating its stability.

また、添加剤の量を変えることにより、溶解速度を変え
ることができるが、溶解速度の変動範囲はたかだか1オ
一ダ程度にしかすぎないので、汎用性に欠けるという問
題点がある。
Further, the dissolution rate can be changed by changing the amount of additive, but the variation range of the dissolution rate is only about one order of magnitude, so there is a problem of lack of versatility.

さらに、溶解速度を制御するために、第1層と第2層の
パターン形成材料の熱処理の温度を変える手法では、第
2層を熱処理するときに第1層も同時に熱処理されるの
で、第1層の溶解速度を所望の値にするのは非常に困難
である。
Furthermore, in the method of changing the heat treatment temperature of the pattern forming materials of the first layer and the second layer in order to control the dissolution rate, the first layer is also heat treated at the same time when the second layer is heat treated, so the first layer is heat treated at the same time. It is very difficult to achieve the desired dissolution rate of the layer.

特開昭61−6830号公報には、また、溶解速度の異
なる2つのフォトレジストを用いて、レジストパターン
を形成する技術が開示されている。
JP-A-61-6830 also discloses a technique for forming a resist pattern using two photoresists having different dissolution rates.

しかしながら、この方法では、第1層のフォトレジスト
上に第2層のフォトレジストを塗布する前に第1層のフ
ォトレジストを130℃〜160℃という高温で熱処理
しなければならず、フォトレジストの安定性を著しく阻
害するという問題点がある。
However, in this method, the first layer of photoresist must be heat-treated at a high temperature of 130°C to 160°C before coating the second layer of photoresist on the first layer of photoresist. There is a problem that stability is significantly impaired.

それゆえに、この発明の目的は、微細パターンにおける
形状を矩形に近づけることができるとともに、所望のレ
ジストパターンを容易かつ安定的に得ることのできるレ
ジストパターン形成方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a resist pattern forming method that can approximate the shape of a fine pattern to a rectangle and can easily and stably obtain a desired resist pattern.

[課題を解決するための手段] この発明はナフトキノンジアジドとヒドロキシベンゾフ
ェノンとのエステル化物を感光物質として含むレジスト
を用いてレジストパターンヲ形成する方法であり、基板
上に、アルカリ現像液に対する溶解速度が比較的大きく
なるように調製された第1のレジストを塗布して、第1
のレジスト層を形成するステップと、上記第1のレジス
ト層上に、アルカリ現像液に対する溶解速度が前記第1
のレジストよりも小さくなるように調製された第2のレ
ジストを塗布して第2のレジスト層を形成するステップ
と、フォトマスクを介して、第1および第2のレジスト
層を露光するステップと、露光された第1および第2の
レジスト層をアルカリ現像液で現像し、第1および第2
のレジスト層のうち露光された部分を除去するステップ
とから構成される。
[Means for Solving the Problem] The present invention is a method of forming a resist pattern using a resist containing an esterified product of naphthoquinone diazide and hydroxybenzophenone as a photosensitive material, and a resist pattern is formed on a substrate with a dissolution rate in an alkaline developer. A first resist prepared to be relatively large is applied, and the first resist is
forming a resist layer on the first resist layer having a dissolution rate in an alkaline developer of the first resist layer;
forming a second resist layer by applying a second resist prepared to be smaller than the resist; exposing the first and second resist layers to light through a photomask; The exposed first and second resist layers are developed with an alkaline developer to form the first and second resist layers.
and removing the exposed portion of the resist layer.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、同一露光量におけるアルカリ現像
液に対する溶解速度が異なる複数のポジ型フォトレジス
トを用い、この溶解速度の大きなレジストはど基板側に
形成することにより、レジスト表面側と基板側の溶解速
度の差が小さくなり、現像後のパターン形状を矩形に近
づけることができるとともに、解像度が向上される。
In this invention, a plurality of positive photoresists having different dissolution rates in an alkaline developer at the same exposure amount are used, and the resist with a high dissolution rate is formed on which substrate side, thereby dissolving the resist surface side and the substrate side. The difference in speed is reduced, the pattern shape after development can be made closer to a rectangle, and the resolution is improved.

また、この発明によれば、レジスト層は全体として高感
度であるため、露光に要する光量は少なくてすむ。
Further, according to the present invention, since the resist layer as a whole has high sensitivity, the amount of light required for exposure can be small.

[発明の実施例] この発明の一実施例として、溶解速度の異なる3種類の
フォトレジストを用いてフォトレジストパターンを形成
する方法について説明する。
[Embodiments of the Invention] As an embodiment of the present invention, a method of forming a photoresist pattern using three types of photoresists having different dissolution rates will be described.

この実施例で用いられる各フォトレジストは、アルカリ
現像液に可溶の樹脂と、感光性物質と、溶剤とからなる
。アルカリ現像液に可溶な樹脂として、この実施例では
タレゾールノボラック樹脂が各フォトレジストに共通し
て用いられる。この実施例では、感光性物質は各フォト
レジストで異なるものが用いられる。次に、この実施例
で用いられる3種類の感光性物質の合成方法について説
明する。
Each photoresist used in this example consists of a resin soluble in an alkaline developer, a photosensitive material, and a solvent. In this embodiment, Talesol novolac resin is used in common for each photoresist as a resin soluble in an alkaline developer. In this embodiment, a different photosensitive material is used for each photoresist. Next, methods for synthesizing the three types of photosensitive substances used in this example will be explained.

(a) 下記式 感光性物質Aの合成 (1)で表わされる2、3,4.4’ ドロキシベンゾフェノン2.Og (8゜痣)と 下記式(2)で表わされる1、2−ナフトキノンジアジ
ド−5−スルホン酸クロリド2.2g (8゜2mmo
lL)とを しに 60mQ、のジオキサンに溶解し、攪拌しな力(らトリ
エチルアミン3.2gを加え、25℃〜27℃で1時間
反応を続ける。次に、100m1lの水を加え、反応物
を析出して、これを4別し洗液がpH7になるまで反応
物を水で洗浄する。最後に、反応物を100m(Lのエ
タノール中で懸洗した後、;A別し乾燥した。反応物と
して得られた感光性物質Aを液体クロマトグラフィで分
析した結果、平均エステル化率1より5%であった。
(a) Synthesis of photosensitive material A of the following formula (1) 2,3,4.4' droxybenzophenone 2. Og (8°) and 2.2 g (8°2 mmo) of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride represented by the following formula (2)
1 L) and 60 mQ of dioxane, add 3.2 g of triethylamine without stirring (while stirring), and continue the reaction at 25°C to 27°C for 1 hour. Next, add 100 ml of water and dissolve the reaction mixture. was precipitated, this was divided into four parts, and the reaction product was washed with water until the pH of the washing solution became 7.Finally, the reaction product was suspended washed in 100 ml (L) of ethanol, and then separated into four parts and dried. As a result of analyzing the photosensitive material A obtained as a reaction product by liquid chromatography, the average esterification rate was 5% from 1.

(b)  感光性物質Bの合成 感光性物質Aの合成において、1.2−ナフトキノンジ
アジド−5−スルホン酸クロリドの量を1.7g (6
,3mmo悲)とした以外、他の条件を同一にして感光
性物質Bを得た。平均エステル化率は75%であった。
(b) Synthesis of Photosensitive Substance B In the synthesis of Photosensitive Substance A, the amount of 1.2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride was 1.7 g (6
A photosensitive material B was obtained under the same conditions except that the photosensitive material was changed to 3 mm (3 mm). The average esterification rate was 75%.

(e)  感光性物質Cの合成 感光性物質Aの合成により、1,2−ナフトキノンジア
ジド−5−スルホン酸クロリドの量を1゜5g (5,
6mmof)とした以外、他ノ条件ヲ同一にして感光性
物質Cを得た。平均エステル化率は55%であった。
(e) Synthesis of Photosensitive Substance C In the synthesis of Photosensitive Substance A, the amount of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride was added to 1°5 g (5,
A photosensitive material C was obtained under the same conditions except that the photosensitive material was 6 mmof). The average esterification rate was 55%.

上述の合成方法により合成されたエステル化物の一般式
を下記式(3)に示す。
The general formula of the esterified product synthesized by the above-mentioned synthesis method is shown in the following formula (3).

ここで、RはHまたはQ−′l?)る。Here, R is H or Q-'l? ).

O 感光性物質A、B、Cをそれぞれ含むフォトレジストを
それぞれレジストA、レジストB、レジストCとする。
O Let photoresists containing photosensitive substances A, B, and C, respectively, be resist A, resist B, and resist C, respectively.

なお、キノンジアジドの含有量が各レジストで同一とな
るようにした。
Note that the content of quinonediazide was made to be the same in each resist.

第2図に各レジストA、BおよびCのアルカリ現像液に
対する溶解速度を示す。第2図を参照して、レジストA
、レジストB、レジストCの順に、同一露光量に対する
溶解速度が大きくなっている。
FIG. 2 shows the dissolution rate of each resist A, B, and C in an alkaline developer. Referring to FIG. 2, resist A
, resist B, and resist C have higher dissolution rates for the same exposure amount.

第2図から各レジストとも溶解速度の変動範囲が103
〜104程度あり、大きいことが理解される。
From Figure 2, the variation range of dissolution rate for each resist is 103
It is understood that the number is about 104, which is large.

次に、第1A図、第1B図および第1C図を参照して、
フォトレジストパターンの形成方法について説明する。
Next, with reference to FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C,
A method for forming a photoresist pattern will be explained.

第1A図を参照して、シリコン基板7上にレジストCが
塗布され、ホットプレートを用いて100℃で60秒間
ベイクされる。これにより、シリコン基板7上には膜厚
が0.4μmの第1のレジスト層1が形成される。次に
、第1のレジスト層1上にレジストBが塗布され、ホッ
トプレートを用いて100℃で70秒間ベイクされる。
Referring to FIG. 1A, a resist C is applied onto a silicon substrate 7 and baked at 100° C. for 60 seconds using a hot plate. As a result, the first resist layer 1 having a thickness of 0.4 μm is formed on the silicon substrate 7. Next, resist B is applied onto the first resist layer 1 and baked at 100° C. for 70 seconds using a hot plate.

これにより、第1のレジスト層1上には膜厚が0.4μ
mの第2のレジスト2が形成される。次に、第2のレジ
スト層2上に、レジストAが塗布され、ポットプレート
を用いて100℃で80秒間ベイクされる。これにより
、第2のレジスト層2上には膜厚が0.4μmの第3の
レジスト層3が形成される。このようにして、シリコン
基板7上には全体として1.2μm厚みのレジスト層が
形成される。
As a result, a film thickness of 0.4μ is formed on the first resist layer 1.
m second resists 2 are formed. Next, resist A is applied onto the second resist layer 2 and baked at 100° C. for 80 seconds using a pot plate. As a result, a third resist layer 3 having a thickness of 0.4 μm is formed on the second resist layer 2. In this way, a resist layer having a total thickness of 1.2 μm is formed on the silicon substrate 7.

上述のペイキング温度は好ましくは80〜120℃であ
る。80℃より低いと、フォトレジストに含まれる溶媒
の多くが飛散されないままレジスト層に残留され、この
ため露光部分と未露光部分の溶解速度の差が少なくなる
。120’Cよりも高ければ、フォトレジスト層に含ま
れるナフトキノンが熱分解してしまい、レジストパター
ンを形成することができなくなる。
The above-mentioned baking temperature is preferably 80-120°C. When the temperature is lower than 80° C., most of the solvent contained in the photoresist remains in the resist layer without being scattered, and therefore the difference in dissolution rate between exposed and unexposed areas becomes smaller. If the temperature is higher than 120'C, naphthoquinone contained in the photoresist layer will thermally decompose, making it impossible to form a resist pattern.

次に、第1B図を参照して、レジスト層1.2および3
は所望のフォトマスク5を介して露光される。露光には
、レンズの開口数N、 A、が0゜42であり、g−線
(436nm)を照射する縮小投影露光装置が用いられ
る。基板上に積層された各レジスト層の成る一定の露光
量に対する溶解速度は、基板側はど大きくなっているの
で、積層されたレジスト層の上部の感度を従来の単一層
からなるレジストと同じにした場合には、積層されたレ
ジスト層の感度は単一のレジスト層を用いた場合よりも
全体として高くなっている。したがって、露光に必要な
光量は単一のレジスト層を用いた場合よりも少なくてす
む。露光により、下記式(5)の左辺に示す上記エステ
ル化物のキノンジアジドは右辺に示す酸となり、アルカ
リ現像液に次に、第1C図を参照して、2.38重量%
のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でレジ
スト層1.2および3を現像し、これによりレジストパ
ターン9が得られる。第1C図において、フォトレジス
トパターンは矩形に近い形状をしており、その幅Waは
約0.5μmである。
Next, referring to FIG. 1B, resist layers 1.2 and 3
is exposed through a desired photomask 5. For exposure, a reduction projection exposure apparatus is used, the lenses of which have numerical apertures N and A of 0°42, and which irradiates g-rays (436 nm). The dissolution rate for a given exposure dose of each resist layer stacked on the substrate is higher on the substrate side, so the sensitivity of the upper part of the stacked resist layer can be made the same as that of a conventional single-layer resist. In this case, the sensitivity of the laminated resist layer is higher overall than when a single resist layer is used. Therefore, the amount of light required for exposure is less than when using a single resist layer. Upon exposure to light, the above esterified quinone diazide shown on the left side of the following formula (5) becomes the acid shown on the right side, and then added to an alkaline developer at 2.38% by weight, as shown in Figure 1C.
Resist layers 1.2 and 3 are developed with an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, thereby obtaining resist pattern 9. In FIG. 1C, the photoresist pattern has a nearly rectangular shape, and its width Wa is approximately 0.5 μm.

この実施例によるレジスト層の溶解速度は、第3図に示
すようにレジスト層の表面側と基板側とでその差が小さ
くなっている。溶解速度が均一となった理由は、露光量
の少ない基板側はど溶解速度の大きいレジストを用いた
ためである。このようにして、この実施例では感光性物
質のエステル化率を変えることにより、溶解速度の調節
を行なっている。したがって、レジストの選択により、
基板側溶解速度をより一層上げることにより、オーバハ
ングパターンを形成することもできる。
As shown in FIG. 3, the difference in dissolution rate of the resist layer according to this example is small between the surface side of the resist layer and the substrate side. The reason why the dissolution rate was uniform is that a resist having a high dissolution rate was used on the substrate side, which was exposed to a small amount of light. In this way, in this example, the dissolution rate is controlled by changing the esterification rate of the photosensitive substance. Therefore, depending on the choice of resist,
An overhang pattern can also be formed by further increasing the dissolution rate on the substrate side.

この発明のフォトレジストパターン形成方法は半導体集
積回路の形成に広範に適用できるが、第4図および第5
図に示すような部分に適用すれば大きな効果を奏するこ
とができる。
The photoresist pattern forming method of the present invention can be widely applied to the formation of semiconductor integrated circuits.
If applied to the area shown in the figure, great effects can be achieved.

第4図には、ウェハ内で基板の段差が大きく、レジスト
層の膜厚の差が大きい例が示されている。
FIG. 4 shows an example in which there is a large step difference in the substrate within the wafer and a large difference in the thickness of the resist layer.

この例では、段差部の領域11あるいは段差部を挾む高
さの異なる領域12および13にそれぞれたとえばタン
グステンシリサイドからなる配線層が形成される。タン
グステンシリサイド膜14には、5000〜7000A
の段差がある。このタングステンシリサイド膜14上に
レジストを塗布するとレジスト層15に5000〜70
00人の膜厚の差が生じる。このような膜厚の差があっ
ても、レジスト層14の基板10側の層152の溶解速
度を表面層151よりも大きくしておけば、膜厚の厚い
領域にも矩形状のパターンを形成することができる。
In this example, a wiring layer made of, for example, tungsten silicide is formed in a region 11 of the stepped portion or in regions 12 and 13 of different heights sandwiching the stepped portion. The tungsten silicide film 14 has a
There are steps. When a resist is applied on this tungsten silicide film 14, the resist layer 15 has a density of 5,000 to 70%.
There is a difference in the film thickness of 00 people. Even if there is such a difference in film thickness, if the dissolution rate of the layer 152 on the substrate 10 side of the resist layer 14 is made higher than that of the surface layer 151, a rectangular pattern can be formed even in the thick film region. can do.

第5図には光のコントラストが低下するコンタクトホー
ルの例が示されている。絶縁膜18に一辺が0.8μm
以下のコンタクトホールを形成する場合、マスク5の開
口面積は小さいので光学像の劣化が大きく、光のコント
ラストが小さくなる。
FIG. 5 shows an example of a contact hole where the contrast of light is reduced. One side of the insulating film 18 is 0.8 μm.
When forming the following contact holes, since the opening area of the mask 5 is small, the optical image is greatly degraded and the contrast of light is reduced.

したがって、レジスト層15の上部と下部とて光の強さ
が大きく異なる。このような場合にも、レジスト層15
の下部の溶解速度を上部の溶解速度よりも大きくしてお
けば、基板10に対して垂直に開口することができる。
Therefore, the intensity of light differs greatly between the upper and lower parts of the resist layer 15. Even in such a case, the resist layer 15
By making the dissolution rate of the lower part higher than the dissolution rate of the upper part, an opening can be formed perpendicularly to the substrate 10.

なお、上記実施例では、ポジ型レジストの感光性物質と
して、1.2−ナフトキノンジアジド−5−スルホン酸
クロリドと2.3,4.4’ −テトラヒドロキシベン
ゾフェノンとのエステル化物を用いたが、要するにこの
発明は、ナフトキノンジアジドとヒドロキシベンゾフェ
ノンとのエステル化物の構造を変えることにより、溶解
速度を変えることを特徴としたので、ナフトキノンジア
ジドとヒドロキシベンゾフェノンとから合成されるエス
テル化物であればどのようなものを用いてもよく、上述
と同様な効果を奏する。
In the above example, an esterified product of 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride and 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone was used as the photosensitive material of the positive resist. In short, this invention is characterized by changing the dissolution rate by changing the structure of the esterified product of naphthoquinonediazide and hydroxybenzophenone. The same effect as described above can also be obtained.

また、上記実施例では、キノンジアジドの含有量が同一
になるようにして各レジストを作りエステル化率の小さ
な化合物を含むレジストはど下層に塗布するようにした
が、キノンジアジドの含有量の異なるレジストを作り、
キノンジアジドの含有量の多いレジストはど下層に塗布
するようにしてもよい。
In addition, in the above example, each resist was made with the same quinonediazide content, and the resist containing a compound with a small esterification rate was applied to the lower layer, but resists with different quinonediazide contents were Making,
A resist with a high content of quinonediazide may be applied to the lower layer.

さらに、感光性物質として、キノンジアジド含有化合物
のスルホン酸とp−アミノジフェニルアミンなどのアミ
ノ含有化合物とのアミド化物を用い、アミド化の割合の
小さな化合物のZs’(−T率の大きなレジストはどあ
るいはキノンジアジドを多く含むレジストはど下層に塗
布するようにしてもよい。
Furthermore, as a photosensitive material, we used an amidation product of sulfonic acid of a quinonediazide-containing compound and an amino-containing compound such as p-aminodiphenylamine, and used a resist with a large Zs' (-T ratio) of a compound with a small amidation ratio. A resist containing a large amount of quinonediazide may be applied to the lower layer.

上記実施例では、被加工基板としてシリコン基板を用い
た場合について説明したが、アルミニウムや他の金属基
板であっちでよく、無機化合物。
In the above embodiments, a silicon substrate is used as the substrate to be processed, but aluminum or other metal substrates may be used, or an inorganic compound may be used.

有機化合物からなる基板であってもよい。The substrate may be made of an organic compound.

[発明の効果] 以上のようにして、この発明によれば、同一露光量にお
けるアルカリ現像液に対する溶解速度の異なる複数のポ
ジ型フォトレジストを用いて、溶解速度の大きなレジス
トはど基板側に形成するようにしたので、微細パターン
形成に際し、パターン形状を矩形に近づけることができ
るため、解像度を向上することができる。レジスト層は
全体として高感度となるため、露光に要する光量は少な
くてすむ。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of positive photoresists having different dissolution rates in an alkaline developer at the same exposure amount are used, and the resist having a high dissolution rate is formed on the substrate side. By doing so, the pattern shape can be approximated to a rectangular shape when forming a fine pattern, so that resolution can be improved. Since the resist layer as a whole has high sensitivity, the amount of light required for exposure is small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1A図、第1B図および第1C図はこの発明の一実施
例のレジストパターン形成方法を説明するための断面図
である。第2図はこの発明の一実施例に用いられるレジ
ストの溶解速度を表わすグラフである。第3図は第1A
図ないし第1C図に示すレジストパターン形成工程にお
けるレジストの深さとレジストの溶解速度の関係を示す
図である。第4図および第5図はこの発明の一実施例が
適用された半導体装置の製造工程を説明するためめの図
である。第6A図、第6B図および第6C図はこの発明
の背景となるフォトレジストパターン形成方法を説明す
るための断面図である。第7図はフォトレジスト層内に
定在波ができる原理を説明するための図である。第8図
はフォトレジスト層内の露光強度分布を示す図である。 第9図は第6A図ないし第6C図に示すレジストパター
ン形成工程におけるレジストの深さとレジストの溶解速
度との関係を示す図である。第10図はこの発明の背景
となるレジストパターン形成方法を用いて微細パターン
を形成する場合の露光強度と現像後得られるレジストパ
ターンとを示す図である。 図において、1はレジストCによる第1のレジスト層、
2はレジストBによる第2のレジスト層、3はレジスト
Aによる第3のレジスト層、5はフォトマスク、7はシ
リコン基板、9は現像後得ら6レジストパターンを示す
。 第1B図
FIGS. 1A, 1B, and 1C are cross-sectional views for explaining a resist pattern forming method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph showing the dissolution rate of the resist used in one embodiment of the present invention. Figure 3 is 1A
FIG. 1C is a diagram showing the relationship between the depth of the resist and the dissolution rate of the resist in the resist pattern forming process shown in FIGS. 1C to 1C. FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the manufacturing process of a semiconductor device to which an embodiment of the present invention is applied. FIGS. 6A, 6B, and 6C are cross-sectional views for explaining a method of forming a photoresist pattern, which is the background of the present invention. FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of generation of standing waves within the photoresist layer. FIG. 8 is a diagram showing the exposure intensity distribution within the photoresist layer. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the depth of the resist and the dissolution rate of the resist in the resist pattern forming process shown in FIGS. 6A to 6C. FIG. 10 is a diagram showing the exposure intensity and the resist pattern obtained after development when forming a fine pattern using the resist pattern forming method which is the background of the present invention. In the figure, 1 is a first resist layer made of resist C;
2 is a second resist layer made of resist B, 3 is a third resist layer made of resist A, 5 is a photomask, 7 is a silicon substrate, and 9 is a resist pattern 6 obtained after development. Figure 1B

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ナフトキノンジアジドとヒドロキシベンゾフェノンとの
エステル化物を感光物質として含むレジストを用いてレ
ジストパターンを形成する方法であって、 基板上に、アルカリ現像液に対する溶解速度が比較的大
きくなるように調製された第1のレジストを塗布して、
第1のレジスト層を形成するステップ、 前記第1のレジスト層上に、アルカリ現像液に対する溶
解速度が前記第1のレジストよりも小さいように調製さ
れた第2のレジストを塗布して第2のレジスト層を形成
するステップ、 フォトマスクを介して、前記第1および第2のレジスト
層を露光するステップ、および 前記露光された第1および第2のレジスト層をアルカリ
現像液で現像し、前記第1および第2のレジスト層のう
ち露光された部分を除去するステップを備えたレジスト
パターン形成方法。
[Claims] A method for forming a resist pattern using a resist containing an esterified product of naphthoquinone diazide and hydroxybenzophenone as a photosensitive material, the resist pattern being formed on a substrate so that the rate of dissolution in an alkaline developer is relatively high. Applying the first resist prepared in
forming a first resist layer; applying a second resist prepared such that its dissolution rate in an alkaline developer is lower than that of the first resist on the first resist layer; forming a resist layer; exposing the first and second resist layers to light through a photomask; and developing the exposed first and second resist layers with an alkaline developer; A resist pattern forming method comprising the step of removing exposed portions of first and second resist layers.
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