JPH04110854A - Method for applying photoresist film - Google Patents

Method for applying photoresist film

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JPH04110854A
JPH04110854A JP23112690A JP23112690A JPH04110854A JP H04110854 A JPH04110854 A JP H04110854A JP 23112690 A JP23112690 A JP 23112690A JP 23112690 A JP23112690 A JP 23112690A JP H04110854 A JPH04110854 A JP H04110854A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
photoresist film
photoresist
resist
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP23112690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sachiko Ogawa
小川 佐知子
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 Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH04110854A publication Critical patent/JPH04110854A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To eliminate the misalignment within a substrate surface and to form resist patterns with high accuracy by applying and forming a photoresist film on a substrate, then applying ultrasonic oscillations to the substrate. CONSTITUTION:After the photoresist 2a is applied and formed by a spin coating method on the semiconductor substrate 1, the ultrasonic oscillations 3 are applied to the substrate 1 to finely oscillate the resist 2a, by which the coverage to the repeating patterns of the ruggedness as alignment mark parts 7 previously formed within the surface of the substrate 1 is symmetrized as far as possible. The resist 2a subjected to the excitation treatment is subjected to a prebaking treatment to form a resist film 2. The film 2 is then projected and exposed with mask patterns 4 by UV rays 5 and is subjected to printing, transferring and development processing, by which the resist patterns 6 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フォトレジスト膜の塗布方法に関し、さら
に詳しくは、半導体装置などの製造におけるフォトレジ
スト膜の塗布方法の改良に係るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for coating a photoresist film, and more specifically, to an improvement in a method for coating a photoresist film in the manufacture of semiconductor devices and the like.

[従来の技術] 半導体素子の製造においては、その高密度集積化の向上
指向に伴い、当該素子各部を形成するためのパターンの
微細化が進んでいるが、一方で、所要の半導体素子を形
成する半導体基板を大口径化して、こSての半導体素子
を効率よく製造しようとする傾向があり、このために、
従来の素子形成に適用される製造プロセス、ならびに製
造装置では、半導体基板の面内を均一に処理する工夫が
数多くなされている。
[Prior Art] In the manufacturing of semiconductor devices, patterns for forming each part of the device are becoming finer as the trend toward higher density integration progresses. There is a tendency to increase the diameter of semiconductor substrates to efficiently manufacture all kinds of semiconductor devices, and for this reason,
2. Description of the Related Art In manufacturing processes and manufacturing apparatuses applied to conventional element formation, many efforts have been made to uniformly process the entire surface of a semiconductor substrate.

第3図は、従来例でのこの種の半導体装置の製造におけ
るフォトリソグラフィーを用いたレジストパターンの主
要な形成プロセスを順次に示すそれぞれに断面図である
FIG. 3 is a cross-sectional view sequentially showing the main process of forming a resist pattern using photolithography in the conventional manufacturing of this type of semiconductor device.

従来の半導体装置の製造プロセスにおけるフォトリソグ
ラフィーによるレジストパターン形成の場合、基本的に
は、半導体基板1の主面などの所要面上にあって、フォ
トレジスト2aを塗布形成すると共に(第3図(a))
、当該フォトレジスト2aをプリベーク処理してレジス
ト膜2としだ後(第3図(b))、所要の露光装置を用
い、紫外線5により当該プリベーク処理されたレジスト
膜2に所望のマスクパターン4を投影露光させて焼き付
は転写させ(第3図(C))、かつ現像処理することに
よって、所期通りのレジストパターン6を形成させる(
第3図(d))ようにしている。
In the case of resist pattern formation by photolithography in the conventional manufacturing process of semiconductor devices, basically a photoresist 2a is applied and formed on a required surface such as the main surface of the semiconductor substrate 1 (see FIG. 3). a))
After prebaking the photoresist 2a to form a resist film 2 (FIG. 3(b)), a desired mask pattern 4 is formed on the prebaked resist film 2 with ultraviolet rays 5 using a necessary exposure device. By projecting exposure, printing is transferred (FIG. 3(C)), and development processing is performed, a desired resist pattern 6 is formed (
This is done as shown in Figure 3(d)).

しかし2て、前記半導体基板1面内/\のフォトレジス
[・2aの塗布形成には、主に、スピンコート法が利用
されており、このスピンコート法による塗布においては
、比較的平坦化されている基板1面内にフォトレジスト
2aを形成させる場合、形成される膜厚の均一性が良好
で、基準値±1%以内の精度を維持するまでの性能が既
に得られているもので、こSでのレジストパターン6の
形成方法として有効な手段であるとされている。
However, spin coating is mainly used to coat and form the photoresist [2a on the semiconductor substrate 1 plane/\\, and in coating by this spin coating, relatively flattening is not achieved. When forming the photoresist 2a on the surface of the substrate 1, the uniformity of the formed film thickness is good, and performance has already been achieved to maintain accuracy within ±1% of the reference value. This is said to be an effective means for forming the resist pattern 6 in S.

また、前記プリベーク処理後のレジスト膜2へのマスク
パターン4の焼き付けに用いる露光装置としては、現在
、縮小投影露光装置(以下、ステッパーと呼ぶ)が主流
を占めており、このステッパーによれば、マスクパター
ン4を縮小投影して小さい面積範囲内で露光し得ること
から、基板1面内での均一性がかなり良好である。
Moreover, reduction projection exposure apparatuses (hereinafter referred to as steppers) are currently the mainstream exposure apparatus used for printing the mask pattern 4 onto the resist film 2 after the prebaking process, and according to this stepper, Since the mask pattern 4 can be projected in a reduced size and exposed within a small area, the uniformity within the surface of the substrate is quite good.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記のように形成される従来のフォトレ
ジスト膜の塗布方法では、段差部を含む下地基板上に対
して、同様なスピンコート法によりフォトレジストを塗
布形成させた場合、比較的平坦化されている基板中心部
と、例えば、アライメント用の凹凸パターンが形成され
ている基板周辺部とでは、当該レジスト膜のカバレッジ
が必ずしも均等な形態にならないために、結果的には、
同一基板面内でアライメントのずれ量がばらつ(ことに
なるという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional coating method of the photoresist film formed as described above, the photoresist is coated and formed on the base substrate including the stepped portion by a similar spin coating method. In this case, the coverage of the resist film is not necessarily uniform between the center of the substrate, which is relatively flat, and the periphery of the substrate, where a concave-convex pattern for alignment is formed. Specifically,
There was a problem in that the amount of alignment deviation varied within the same substrate surface.

すなわち、第4図(a)に示されているように、アライ
メントマーク部7におけるフォトレジストのカバレッジ
は、第4図(a)に示されているように、当該アライメ
ントマーク部7がスピンコートによるフォトレジストの
流れの方向8に垂直な凹凸パターンである場合、凸パタ
ーンでは、その外側でレジスト膜厚が太き(なる傾向を
、また、凹パターンでは、その内側で同様にレジスト膜
厚が大きくなる傾向をそれぞれに有しており、これによ
って当該アライメントマーク部7から露光処理のために
取り込まれるアライメント信号9aが、同図(b)に見
られるように、非対称波形になるもので、この結果、ス
テッパー側においては、基板とマスクとの相対位置を誤
認識して、これよりも前工程でのパターンに対してずれ
た位置で露光してしまうことになる。
That is, as shown in FIG. 4(a), the coverage of the photoresist in the alignment mark portion 7 is as shown in FIG. 4(a). In the case of a concave-convex pattern perpendicular to the photoresist flow direction 8, the resist film thickness tends to be thicker on the outside of the convex pattern, and similarly the resist film thickness tends to be larger on the inner side of the concave pattern. As a result, the alignment signal 9a taken in from the alignment mark section 7 for exposure processing has an asymmetrical waveform as shown in FIG. On the stepper side, the relative position between the substrate and the mask is incorrectly recognized, and the exposure is performed at a position shifted from the pattern in the previous process.

この発明は、従来のこのような問題点を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、基板面内で
のアライメントずれを解消して、精度の高い信頼性に優
れたレジストパターンを得られるようにした。この種の
フォトレジスト膜の塗布方法を提供することである。
This invention was made to solve these conventional problems, and its purpose is to eliminate misalignment within the substrate surface and create a highly accurate and reliable resist pattern. I made it possible to obtain. An object of the present invention is to provide a method for coating this type of photoresist film.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、この発明に係るフォトレジ
スト膜の塗布方法は、基板面にスピンコート法によって
フォトレジスト膜を塗布形成した後、当該基板に超音波
振動を与えるようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the photoresist film coating method according to the present invention includes applying and forming a photoresist film on a substrate surface by a spin coating method, and then applying ultrasonic waves to the substrate. It is designed to give vibration.

すなわち、この発明は、半導体基板面にスピンコート法
によってフォトレジスト膜を塗布形成すると共に、プリ
ベーク、露光かつ現像処理してレジストパターンを得る
工程において、前記スピンコート法によるフォトレジス
ト膜の塗布形成後、プリベーク処理に先立って、前記基
板に超音波振動を与えることを特徴とするフォトレジス
ト膜の塗布方法である。
That is, in the process of coating and forming a photoresist film on the surface of a semiconductor substrate by a spin coating method, and performing prebaking, exposure, and development processing to obtain a resist pattern, the present invention provides a process in which a photoresist film is coated on a semiconductor substrate surface by a spin coating method, and a resist pattern is obtained by prebaking, exposing, and developing the photoresist film. , a photoresist film coating method characterized in that prior to pre-baking treatment, ultrasonic vibration is applied to the substrate.

[作   用] 従って、この発明方法では、フォトレジスト膜の塗布形
成後、基板に与える超音波振動に伴い、当該塗布された
フォトレジスト膜自体が振動し、スピンコート時でのフ
ォトレジストの流れの方向に関係せずに、当該フォトレ
ジストの膜厚を均等化させ得るのである。
[Function] Therefore, in the method of the present invention, after a photoresist film is applied and formed, the applied photoresist film itself vibrates with the ultrasonic vibration applied to the substrate, and the flow of the photoresist during spin coating is affected. The film thickness of the photoresist can be made uniform regardless of the direction.

[実 施 例] 以下、この発明に係るフォトレジスト膜の塗布方法の一
実施例につき、第1図および第2図を参照して詳細に説
明する。
[Example] Hereinafter, an example of the photoresist film coating method according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図(a)ないしくe)はこの発明方法の一実施例を
適用したフォトレジスト膜の主要な形成工程の概要を模
式的に示すそれぞれに断面図、また、第2図(a)およ
び(b)は同上方法によって形成されるフォトレジスト
膜、および当該フォトレジスト膜から得られるアライメ
ント信号をそれぞれに示す説明図であり、これらの第1
図、第2図実施例において、前記第3図、第4図従来例
と同一符号は同一または相当部分を示している。
FIGS. 1(a) to 1e) are cross-sectional views schematically showing the outline of the main steps of forming a photoresist film to which an embodiment of the method of the present invention is applied, and FIGS. (b) is an explanatory diagram showing a photoresist film formed by the above method and an alignment signal obtained from the photoresist film, and the first
In the embodiment shown in FIGS. 3 and 2, the same reference numerals as in the conventional example shown in FIGS. 3 and 4 indicate the same or corresponding parts.

すなわち、これらの第1図、第2図に示す実施例方法に
おいては、まず、半導体基板1の主面上にあって、スピ
ンコート法によりフォトレジスト2aを塗布形成した後
(第1図(a))、適当な超音波発生源から、当該半導
体基板1に対して超音波振動3を与え(第1図(b))
、前工程で塗布形成されたフォトレジスト2aを微細に
振動させることにより、半導体基板1面内に予め形成さ
れているアライメントマーク部(第2図(a))7とし
ての凹凸の繰り返しパターンに対するカバレッジを可及
的に対称化させ、ついで、このように加振処理されたフ
ォトレジスト2aをプリベーク処理してレジスト膜2と
しく第1図(C))、その後、従来方法の場合と同様に
、所要の露光装置を用い、紫外線5により当該プリベー
ク処理されたレジスト膜2に所望のマスクパターン4を
投影露光させて焼き付は転写させ(第1図(d))、か
つ現像処理することによって、所期通りのレジストパタ
ーン6を形成させる(第1図(e))のである。
That is, in the embodiment method shown in FIGS. 1 and 2, first, a photoresist 2a is coated and formed on the main surface of the semiconductor substrate 1 by spin coating (see FIG. 1(a)). )), apply ultrasonic vibration 3 to the semiconductor substrate 1 from a suitable ultrasonic generation source (FIG. 1(b)).
By finely vibrating the photoresist 2a coated in the previous step, coverage is obtained for the repetitive pattern of concave and convex portions as the alignment mark portion (FIG. 2(a)) 7 previously formed within the surface of the semiconductor substrate. The photoresist 2a subjected to the vibration treatment is then prebaked to form a resist film 2 (FIG. 1C), and then, as in the conventional method, By projecting and exposing the desired mask pattern 4 onto the prebaked resist film 2 with ultraviolet rays 5 using a necessary exposure device, the baking is transferred (FIG. 1(d)), and by developing, A desired resist pattern 6 is formed (FIG. 1(e)).

従って、前記のように処理されるこの実施例でのフォト
レジスト膜の塗布方法においては、スピンコート法によ
るフォトレジスト膜2aの塗布形成後に、基板1に与え
る超音波振動3に伴い、当該塗布されたフォトレジスト
膜2a自体が振動することになって、スピンコート時で
のフォトレジストの流れの方向(第2図(a))8に全
く関係せずに、当該フォトレジスト膜2aの膜厚を均等
化させ得るのであり、結果的に、凹凸の繰り返しパター
ンからなるアライメント部7での対称化されたカバレッ
ジが可能になり、基板中心部と基板周辺部とのカバレッ
ジの差も解消され、同一基板面内におけるアライメント
ずれを極めて容易に改善し得るのである。
Therefore, in the photoresist film coating method of this embodiment, which is processed as described above, after the photoresist film 2a is coated and formed by the spin coating method, the photoresist film 2a is applied to the substrate 1 by ultrasonic vibration 3. The photoresist film 2a itself vibrates, and the thickness of the photoresist film 2a changes completely regardless of the flow direction 8 of the photoresist during spin coating (FIG. 2(a)). As a result, it becomes possible to achieve symmetrical coverage at the alignment part 7, which consists of a repeated uneven pattern, and the difference in coverage between the center of the board and the periphery of the board is eliminated, and even the same board can be In-plane misalignment can be improved very easily.

[発明の効果] 以上詳述したように、この発明方法によれば、スピンコ
ート法によるフォトレジスト膜の塗布形成後、基板に与
える超音波振動に伴って、当該塗布されたフォトレジス
ト膜自体が振動され、スピンコート時でのフォトレジス
トの流れの方向に全(関係せずに、当該フォトレジスト
の膜厚を均等化させ得るもので、下地基板面での凹凸の
繰り返しパターンに対するカバレッジを可及的に対称化
できて、当該基板の中心部と周辺部とのカバレッジに差
を生ずることがな(、従って、後工程での露光時のアラ
イメントずれを解消できるという利点を有しており、ま
た同時に、与えられる超音波振動によって、スピンコー
トによるレジスト膜中でのストレスが緩和され、現像後
のレジストパターンと基板との密着性をも向上でき、し
かも、手段自体についても単に基板に対して超音波振動
を与えるだけであることから、極めて容易かつ簡単に実
施できるなどの優れた特長を有するものである。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the method of the present invention, after a photoresist film is applied and formed by spin coating, the applied photoresist film itself is damaged by ultrasonic vibrations applied to the substrate. It is vibrated and can equalize the film thickness of the photoresist regardless of the direction of flow of the photoresist during spin coating, and can provide coverage for the repeated uneven pattern on the underlying substrate surface. It has the advantage that it can be made symmetrical, and there is no difference in coverage between the center and periphery of the substrate (therefore, misalignment during exposure in the post-process can be eliminated, and At the same time, the stress in the resist film due to spin coating is alleviated by the applied ultrasonic vibrations, and the adhesion between the resist pattern and the substrate after development can be improved. This method has excellent features such as being extremely easy and simple to implement since it only applies sonic vibrations.

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

第1図(a)ないしくe)はこの発明方法の一実施例を
適用したフォトレジスト膜の主要な形成工程の概要を模
式的に示すそれぞれに断面図、第2図(a)および(b
)は同上方法によって形成されるフォトレジスト膜、お
よび当該フォトレジスト膜から得られるアライメント信
号をそれぞれに示す説明図であり、また、第3図(a)
ないしくd)は従来例によるフォトレジスト膜の主要な
形成工程の概要を模式的に示すそれぞれに断面図、第4
図(a)および(b)は同上方法によって形成されるフ
ォトレジスト膜、および当該フォトレジスト膜から得ら
れるアライメント信号をそれぞれに示す説明図である。 1・・・・半導体基板、 2a・・・・フォトレジスト
、2・・・・プリベーク処理したレジスト膜、3・・・
・超音波振動、 4・・・・マスクパターン、5・・・
・紫外線、 6・・・・レジストパターン、 7・・・・アライメントマーク部、 ・・・フォトレジストの流れの方向、 アライメント信号。
1(a) to 1(e) are cross-sectional views schematically showing the outline of the main steps of forming a photoresist film to which an embodiment of the method of the present invention is applied, and FIGS. 2(a) to 2(b) are respectively sectional views.
) are explanatory diagrams showing a photoresist film formed by the same method as above and an alignment signal obtained from the photoresist film, respectively, and FIG. 3(a)
4 to d) schematically show the outline of the main forming steps of a photoresist film according to a conventional example.
Figures (a) and (b) are explanatory views showing a photoresist film formed by the above method and an alignment signal obtained from the photoresist film, respectively. 1... Semiconductor substrate, 2a... Photoresist, 2... Prebaked resist film, 3...
・Ultrasonic vibration, 4...mask pattern, 5...
・Ultraviolet light, 6...Resist pattern, 7...Alignment mark section,...Direction of flow of photoresist, alignment signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 半導体基板面にスピンコート法によってフォトレジスト
膜を塗布形成すると共に、プリベーク、露光かつ現像処
理してレジストパターンを得る工程において、 前記スピンコート法によるフォトレジスト膜の塗布形成
後、プリベーク処理に先立って、前記基板に超音波振動
を与えることを特徴とするフォトレジスト膜の塗布方法
[Scope of Claims] In the step of applying and forming a photoresist film on a semiconductor substrate surface by a spin coating method, and performing pre-baking, exposure and development processing to obtain a resist pattern, after the photoresist film is applied and formed by the spin coating method. . A method for coating a photoresist film, comprising applying ultrasonic vibration to the substrate prior to pre-baking.
JP23112690A 1990-08-30 1990-08-30 Method for applying photoresist film Pending JPH04110854A (en)

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