JPH05197144A - Pattern forming method - Google Patents

Pattern forming method

Info

Publication number
JPH05197144A
JPH05197144A JP767592A JP767592A JPH05197144A JP H05197144 A JPH05197144 A JP H05197144A JP 767592 A JP767592 A JP 767592A JP 767592 A JP767592 A JP 767592A JP H05197144 A JPH05197144 A JP H05197144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
light intensity
resin film
mask
resist
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP767592A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3110122B2 (en
Inventor
Shinichi Ito
信一 伊藤
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP767592A priority Critical patent/JP3110122B2/en
Priority to KR1019920019001A priority patent/KR950004968B1/en
Publication of JPH05197144A publication Critical patent/JPH05197144A/en
Priority to US08/411,844 priority patent/US5621498A/en
Priority to US08/467,600 priority patent/US5707501A/en
Priority to US08/468,327 priority patent/US5627626A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3110122B2 publication Critical patent/JP3110122B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide the pattern forming method capable of suppressing the film reduction at the center section of a resist pattern and capable of forming the good pattern even when the half-tone phase shift method is used. CONSTITUTION:In the pattern forming method performing exposure and development for a photosensitive resin film 23 formed on a Si substrate 22 with an exposure mask formed with a mask pattern made of a semi-transparent material (Si) 21 giving the optical phase difference to the transmitted light on a translucent substrate (SiO2) 20 to form a desired pattern, a positive type resist keeping the film remaining ratio of 90% or above when the whole surface of the photosensitive resin film 23 is irradiated with the same light intensity as the maximum light intensity E' obtained at the center section of the mask pattern while the light intensity E corresponding to the image intensity Ie at the edge portion of the pattern is given is used for the photosensitive resin film 23.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置の製造
工程のリソグラフィー工程に係わり、特にハーフトーン
位相シフト法でレジストを露光するレジストパターンの
形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithography process in a semiconductor manufacturing apparatus manufacturing process, and more particularly to a resist pattern forming method for exposing a resist by a halftone phase shift method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体技術の進歩と共に半導体装置、ひ
いては半導体素子の高速化,高集積化が進められてい
る。それに伴いパターンの微細化の必要性は益々高くな
り、パターン寸法も微細化,高精度化が要求されるよう
になっている。
2. Description of the Related Art With the progress of semiconductor technology, semiconductor devices, and eventually semiconductor elements, are being accelerated and highly integrated. Along with this, the need for miniaturization of patterns is increasing more and more, and miniaturization and high precision of pattern dimensions are also required.

【0003】この要求を満たす目的で、露光光源に遠紫
外光など短波長の光が用いられるようになってきた。し
かし、次世代の露光光源に用いられようとしているKr
Fエキシマレーザの248nmの発振線を用いたプロセ
スは、レジスト材料として化学増幅型レジストが開発さ
れつつあるものの、未だ研究段階にあり現時点での実用
化はまだ困難である。このように露光光源の波長を変え
た場合、材料開発から必要となるため実用化に至るまで
なかりの期間を要することになる。
For the purpose of satisfying this demand, short-wavelength light such as far-ultraviolet light has been used as an exposure light source. However, Kr is about to be used in the next-generation exposure light source.
Although a chemically amplified resist is being developed as a resist material for the process using the 248 nm oscillation line of the F excimer laser, it is still in the research stage and it is still difficult to put it to practical use at this point. In this way, when the wavelength of the exposure light source is changed, it is necessary from the material development to the practical use, and thus it takes a long time before it is put into practical use.

【0004】近年、露光光源を変えずに微細化する試み
が成されてきている。その一つの手法として位相シフト
法がある。この手法では、光透過部に部分的に位相反転
層を設け、隣接するパターンからの光の回折の影響を除
去し、パターン精度の向上を図るものである。この位相
シフト法にも幾つか種類があり、隣接する2つの光透過
部の位相差を交互に180°設けることで形成されるレ
ベンソン型が特に知られている。
In recent years, attempts have been made to miniaturize the exposure light source without changing it. One of the methods is the phase shift method. In this method, a phase inversion layer is partially provided in the light transmitting portion to eliminate the influence of diffraction of light from an adjacent pattern and improve the pattern accuracy. There are several types of this phase shift method, and the Levenson type, which is formed by alternately providing the phase difference between two adjacent light transmitting portions by 180 °, is particularly known.

【0005】しかし、レベンソン型の位相シフト法で
は、パターンが3つ以上隣接する場合には効果を発揮す
ることが難しい。即ち、2つのパターンの光位相差を1
80°とした場合、もう一つのパターンは先の2つのパ
ターンのうち一方と同位相となり、その結果、位相差1
80°のパターン同志は解像するが、位相差0°のパタ
ーン同志では非解像となるという問題点がある。この問
題を解決するためには、デバイス設計を根本から見直す
必要があり、直ちに実用化するのにかなりの困難を要す
る。
However, it is difficult for the Levenson type phase shift method to exert its effect when three or more patterns are adjacent to each other. That is, the optical phase difference between the two patterns is 1
At 80 °, the other pattern is in phase with one of the previous two patterns, resulting in a phase difference of 1
There is a problem in that patterns of 80 ° are resolved, but patterns of 0 ° in phase difference are not resolved. In order to solve this problem, it is necessary to fundamentally rethink the device design, and it is quite difficult to put it into practical use immediately.

【0006】一方、位相シフト法を用い、且つデバイス
設計変更を必要としない手法としてハーフトーン法があ
る。ハーフトーン位相シフト法の原理を図5に示す。ハ
ーフトーンマスクでは、透明基板50上に形成されたマ
スクパターン51は、半透明膜で形成される。この半透
明膜は、露光光を振幅透過率で1〜16%透過し、且つ
透過部に対しマスクパターンを透過する光の位相差が1
80±10°以内となるように膜厚に調整したものであ
る。このようにすることで、マスクパターンエッジ部分
に相当するウエハ上の光強度を急峻にし、解像性を向上
させることを可能にしている。即ち、パターンエッジ部
分での光位相反転効果によりエッジ部分での急峻な像強
度(シフタエッジ作用)を得て、レジストパターンにつ
いて側壁角度が向上させている。
On the other hand, there is a halftone method as a method using the phase shift method and requiring no device design change. The principle of the halftone phase shift method is shown in FIG. In the halftone mask, the mask pattern 51 formed on the transparent substrate 50 is formed of a semitransparent film. This translucent film transmits the exposure light with an amplitude transmittance of 1 to 16%, and the phase difference of the light transmitted through the mask pattern is 1 with respect to the transmission portion.
The film thickness was adjusted so as to be within 80 ± 10 °. By doing so, it becomes possible to make the light intensity on the wafer corresponding to the edge portion of the mask pattern steep and improve the resolution. That is, a steep image intensity (shifter edge effect) at the edge portion is obtained by the optical phase inversion effect at the pattern edge portion, and the sidewall angle of the resist pattern is improved.

【0007】しかしながら、ハーフトーン位相シフト法
においては、エッジ部分の解像性能が向上する反面、マ
スクパターンが光を透過することに起因する現象が避け
られない。即ち、ポジ型レジストを用いた場合にはレジ
ストパターン中央部の膜減が生じ、ネガ型レジストを用
いた場合にはスペース部分での残膜が生じることが問題
となっていた。
However, in the halftone phase shift method, while the resolution performance of the edge portion is improved, the phenomenon caused by the light transmission of the mask pattern is unavoidable. That is, when the positive type resist is used, the film thickness is reduced in the central portion of the resist pattern, and when the negative type resist is used, the residual film is generated in the space portion.

【0008】図6にポジレジストを用いて作成した大面
積パターンについて、通常のCrマスクで露光を行った
場合のパターン形状(a)と、ハーフトーン位相シフト
法により露光を行った場合のパターン形状(b)を示
す。ハーフトーンマスクでは暗部において微量の光を透
過させるため、比較的大きなパターンでは、(b)で示
すようにパターン中央部で膜減が生じる。
FIG. 6 shows a pattern shape (a) when a large area pattern formed using a positive resist is exposed by a normal Cr mask and a pattern shape when exposed by a halftone phase shift method. (B) is shown. In the halftone mask, since a small amount of light is transmitted in the dark part, in a comparatively large pattern, film loss occurs in the central part of the pattern as shown in (b).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のハ
ーフトーン位相シフト法では、遮光部分にある程度の透
過性を持たせた半透明膜を用いることで、レジストパタ
ーンについて側壁角度が向上する反面、マスクパターン
が光を透過することに起因する現象、特にポジ型レジス
トを用いた場合にレジストパターン中央部の膜減が生じ
ることが問題となっていた。
As described above, in the conventional halftone phase shift method, the side wall angle of the resist pattern is improved by using the semitransparent film having a certain degree of transparency in the light shielding portion. However, there has been a problem that a phenomenon caused by the mask pattern transmitting light, particularly when a positive resist is used, the film thickness of the central portion of the resist pattern is reduced.

【0010】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、ハーフトーン位相シフ
ト法を用いた場合においても、レジストパターン中央部
の膜減を抑制することができ、良好なレジストパターン
を形成することのできるパターン形成方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and it is an object of the present invention to suppress film loss in the central portion of a resist pattern even when the halftone phase shift method is used. Another object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming a good resist pattern.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、露光量
に対するコントラストの高いポジ型レジストを用いるこ
とにより、ハーフトーン位相シフト法で問題となってい
るレジストパターン中央部の膜減が生じるという現象を
防止することにある。
The essence of the present invention is that the use of a positive type resist having a high contrast with respect to the amount of exposure causes a film loss in the central portion of the resist pattern, which is a problem in the halftone phase shift method. It is to prevent the phenomenon.

【0012】即ち本発明(請求項1)は、透光性基板上
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用い
て、半導体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光
・現像を行い所望のパターンを作成するパターン形成方
法において、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所
望寸法通りに解像する光強度Ic(このときのエッジに
該当する部分の像強度Ieに相当する光強度E)を与え
た時、マスクパターンの中心部で得られる最大光強度を
E′とし、この光強度E′と同等の光強度で感光性樹脂
膜全面に照射した場合に残膜率が所望値以上を維持する
ポジ型レジストを用いるようにした方法である。
That is, according to the present invention (claim 1), a semiconductor substrate is formed by using an exposure mask having a mask pattern made of a semitransparent material which gives an optical phase difference to transmitted light on a transparent substrate. In a pattern forming method of forming a desired pattern by exposing and developing a photosensitive resin film formed on a substrate, a light intensity Ic (this When the light intensity E) corresponding to the image intensity Ie of the portion corresponding to the edge is given, the maximum light intensity obtained at the central portion of the mask pattern is E ′, and the light intensity equal to this light intensity E ′. This is a method in which a positive resist whose residual film ratio maintains a desired value or more when irradiated on the entire surface of the photosensitive resin film is used.

【0013】また本発明(請求項2)は、透光性基板上
に、透過光に対して光学的な位相差を与える半透明材料
からなるマスクパターンを形成した露光用マスクを用
い、光学系によって均一化された光源の面又は二次光源
の半径Lに対し、0<d<Lの関係を満たす中心より半
径dの部分を暗部として形成した輪帯照明により、半導
体基板上に形成された感光性樹脂膜に対し露光・現像を
行い所望のパターンを形成するパターン形成方法におい
て、感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通
りに解像する光強度Ic(このときのエッジに該当する
部分の像強度Ieに相当する光強度E)を与えた時、マ
スクパターンの中心部で得られる最大光強度をE′と
し、この光強度E′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面
に照射した場合に残膜率が所望値以上を維持するポジ型
レジストを用いるようにした方法である。
Further, the present invention (claim 2) uses an exposure mask in which a mask pattern made of a semitransparent material which gives an optical phase difference to transmitted light is formed on a transparent substrate, and an optical system is used. Formed on the semiconductor substrate by annular illumination in which a dark portion is formed with a radius of d from the center satisfying the relation of 0 <d <L with respect to the surface of the light source or the radius L of the secondary light source uniformized by In a pattern forming method of forming a desired pattern by exposing and developing a photosensitive resin film, a light intensity Ic (corresponding to an edge at this time) at which a desired pattern is resolved as a desired dimension as a photosensitive resin film. When the light intensity E) corresponding to the partial image intensity Ie is given, the maximum light intensity obtained at the central portion of the mask pattern is E ′, and the light intensity equal to this light intensity E ′ is applied to the entire surface of the photosensitive resin film. Residual film when irradiated There is a method to use a positive type resist to maintain the above desired value.

【0014】ここで、ポジ型レジストの露光量に対する
コントラストを向上させるには、例えば、レジスト中に
おける低分子量の樹脂組成比を大きくすることにより実
現される。
Here, the contrast of the positive resist with respect to the exposure amount can be improved by, for example, increasing the composition ratio of the low molecular weight resin in the resist.

【0015】[0015]

【作用】図3に、ハーフトーンマスク基板と、これを用
いてライン&スペースのパターンを露光した際の像強度
分布を示す。ハーフトーンマスク基板は、石英基板30
上に半透明膜のパターン31を形成して構成されてい
る。ハーフトーンマスクと像強度分布を比較すると、本
来遮光すべき31で像強度を持っていることが分かる。
レジストパターンをマスクに対し寸法精度良く加工する
ためには、半透明膜31のエッジに相当する部分の像強
度Ieに相当する光強度Eを与えれば良い。このとき、
遮光すべき部分の中心の像強度Idに相当する光強度
E′は E′=E×Id/Ie … (1)
FIG. 3 shows a halftone mask substrate and an image intensity distribution when a line & space pattern is exposed using the substrate. The halftone mask substrate is a quartz substrate 30.
It is configured by forming a pattern 31 of a semitransparent film on the top. Comparing the image intensity distribution with the halftone mask, it can be seen that 31 which originally should be shielded has image intensity.
In order to process the resist pattern with respect to the mask with high dimensional accuracy, the light intensity E corresponding to the image intensity Ie of the portion corresponding to the edge of the semitransparent film 31 may be given. At this time,
The light intensity E'corresponding to the image intensity Id at the center of the portion to be shielded is E '= E * Id / Ie (1)

【0016】で表される。ハーフトーンマスク基板を用
いて露光を行い、その際ポジ型レジストパターンの残膜
率が所望量以上であるためには、先に示した光強度E′
においてレジストの残膜率T′が所望の残膜率T以上で
あることが必要である。この目安として、光強度E′に
おけるレジストの残膜率T′を用いて (2)式で表される
γ特性で使用するレジストを選択するのが望ましく、こ
のγ特性が (3)式の如く所望の残膜率Tで表される関係
式を満たすようなレジストを用いなくてはならない。 γ=T′/log 10(E/E′) … (2) γ=T′/log 10(E/E′)≧T/log 10(E/E′)=γ′… (3)
It is represented by Exposure is performed using a halftone mask substrate, and at this time, in order that the residual film ratio of the positive resist pattern is equal to or more than a desired amount, the light intensity E ′ shown above is required.
In the above, it is necessary that the residual film rate T ′ of the resist is not less than the desired residual film rate T. As a guideline, it is desirable to select the resist to be used with the γ characteristic expressed by the equation (2) by using the residual film rate T ′ of the resist at the light intensity E ′. It is necessary to use a resist that satisfies the relational expression represented by the desired residual film rate T. γ = T ′ / log 10 (E / E ′) (2) γ = T ′ / log 10 (E / E ′) ≧ T / log 10 (E / E ′) = γ ′ ... (3)

【0017】例として、図4に感度特性を示した2種類
のポジレジストについて比較する。いま、残膜率の要求
として90%以上必要であるとする。また、E′=0.
5Eの関係があったとする。このとき、T/log
10(E/E′)=3.0である。第1のレジスト41
ではIeに相当する露光量Eを与えた場合、露光量E′
で残膜率100%を維持しており (2)式で得られるγ値
は3.3で、3.0と比較し大きな値を取る。この場
合、例えマスク部分で光強度を有していても、前記図6
(a)に示すような膜減が無い良好なレジストパターン
が得られる。しかし、第2のレジスト42の場合には露
光量E′で残膜率が70%しか維持できない。実際、こ
のレジストのγ特性は2.3と、3.0に比較して小さ
く、この場合は前記図6(b)に示すようなパターン中
央で膜減が生じたレジストパターンとなってしまう。こ
のようにハーフトーンマスクを用いた露光を行う場合、
レジストの選択が重要で、所望のパターンを寸法精度良
く加工する露光量Eを与えた場合、(1) 式で示される露
光量E′を与えても残膜率を維持できるレジストを用い
ることが必要である。
As an example, two types of positive resists having sensitivity characteristics shown in FIG. 4 will be compared. Now, it is assumed that the residual film rate needs to be 90% or more. Also, E ′ = 0.
Suppose there is a 5E relationship. At this time, T / log
10 (E / E ') = 3.0. First resist 41
Then, when the exposure amount E corresponding to Ie is given, the exposure amount E '
The residual film rate is maintained at 100%, and the γ value obtained by Eq. (2) is 3.3, which is a large value compared to 3.0. In this case, even if the mask portion has a light intensity, the above-mentioned FIG.
A good resist pattern without film reduction as shown in (a) can be obtained. However, in the case of the second resist 42, the residual film rate can be maintained at only 70% at the exposure amount E '. Actually, the γ characteristic of this resist is 2.3, which is smaller than that of 3.0, and in this case, the resist pattern has a film thickness reduction at the pattern center as shown in FIG. 6B. When performing exposure using a halftone mask in this way,
The selection of the resist is important, and when the exposure dose E for processing the desired pattern with high dimensional accuracy is given, it is necessary to use a resist that can maintain the residual film rate even if the exposure dose E ′ shown in equation (1) is given. is necessary.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0019】図1は、本発明の一実施例方法に使用した
投影露光装置を示す概略構成図である。光源のランプと
しては、水銀灯のg線436nm,h線405nm,i
線365nmなどの他、エキシマレーザー露光(KrF
等)が用いられている。そして、それらは照射均一性を
高めるためにオプチカルインテグレータ(はえの目レン
ズ)等を含んだ光学系により、均一化された光となる。
図1は、上記光学系を通過後の光束を示している。図中
1は均一化された光線(2次光源)、2,3は開口絞
り、4は2次光源照射光学系、5は投影光学系、6はマ
スク、7はウェハを示している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in the method of one embodiment of the present invention. As the lamp of the light source, a mercury lamp g line 436 nm, h line 405 nm, i
Other than line 365nm, excimer laser exposure (KrF
Etc.) are used. Then, they become uniformized light by an optical system including an optical integrator (fly-eye lens) and the like in order to improve irradiation uniformity.
FIG. 1 shows the luminous flux after passing through the optical system. In the figure, 1 is a homogenized light beam (secondary light source), 2 and 3 are aperture stops, 4 is a secondary light source irradiation optical system, 5 is a projection optical system, 6 is a mask, and 7 is a wafer.

【0020】このような縮小投影露光装置においては、
パターンの形成特性(解像度,焦点深度など)は、投影
光学系5のNA(NA=sinθ)と照明光のコヒーレ
ンシイσ(σ=sinφ/sinδ)で決定される。N
Aが大きい程、解像度は上がる一方、焦点深度は減少す
る。また、コヒーレンシイσ値が小さくなると、パター
ンの淵が強調されるため、断面形状は側壁が垂直に近づ
いて良好なパターン形状となるが、細かいパターンでの
解像性が悪くなり解像し得る焦点範囲が狭くなる。逆
に、σ値が大きいと細かいパターンでの解像性、解像し
得る焦点範囲が若干良くなるが、パターン断面の側壁傾
斜が緩く、厚いレジストの場合、断面形状は台形ないし
三角形となる。このため、比較的バランスのとれたσ値
として、σ=0.5〜0.7に固定設定されている。σ
値を設定するには2次光源1の光源面の大きさを決めれ
ば良いため、一般に2次光源1の光源面の直後にσ値設
定用の円形開口絞り2を置いている。
In such a reduction projection exposure apparatus,
The pattern formation characteristics (resolution, depth of focus, etc.) are determined by the NA (NA = sin θ) of the projection optical system 5 and the coherency σ (σ = sin φ / sin δ) of the illumination light. N
The larger A is, the higher the resolution is, but the depth of focus is decreased. Further, when the coherency σ value becomes small, the edge of the pattern is emphasized, so that the side wall becomes closer to the vertical side and the cross-sectional shape becomes a good pattern shape, but the resolution in a fine pattern becomes poor and resolution can be achieved. The focus range becomes narrow. On the other hand, if the σ value is large, the resolution in a fine pattern and the focus range that can be resolved are slightly better, but the sidewall inclination of the pattern cross section is gentle, and in the case of a thick resist, the cross-sectional shape is trapezoidal or triangular. Therefore, as a relatively balanced σ value, σ = 0.5 to 0.7 is fixedly set. σ
Since the size of the light source surface of the secondary light source 1 may be determined to set the value, a circular aperture stop 2 for setting the σ value is generally placed immediately after the light source surface of the secondary light source 1.

【0021】図2は、本発明の第1の実施例に係わるレ
ジストパターン形成工程を示す断面図である。投影露光
用マスク(ハーフトーンマスク)6は、図2(a)に示
すように、SiO2 基板(透明基板)20上にSi膜
(半透明膜)のパターン21を形成したものである。具
体的には、SiO2 基板20上にSi膜21を膜厚61
nmに制御しスパッタにより形成し、これに電子線用レ
ジスト(SAL601)を膜厚0.5μmで形成し、更
にその上に塗布性有機導電膜を塗布し、これに対し電子
線で露光を行い、現像してレジストパターンを形成し
た。さらに、このレジストをマスクにSi膜21をケミ
カルドライエッチング(CDE)により不要部分のSi
を除去して作成した。このとき形成されたSi膜の水銀
ランプのg線に対する屈折率n=4.57で、光透過部
に対する位相差180°、振幅透過率15%を満足して
いる。
FIG. 2 is a sectional view showing a resist pattern forming process according to the first embodiment of the present invention. The projection exposure mask (halftone mask) 6 is formed by forming a pattern 21 of a Si film (semitransparent film) on a SiO 2 substrate (transparent substrate) 20, as shown in FIG. 2A. Specifically, the Si film 21 is formed on the SiO 2 substrate 20 to a thickness of 61.
of the electron beam resist (SAL601) with a film thickness of 0.5 μm, and a coatable organic conductive film is further coated thereon and exposed to the electron beam. Then, it was developed to form a resist pattern. Further, using this resist as a mask, the Si film 21 is subjected to chemical dry etching (CDE) to remove unnecessary portions of Si.
Was created by removing. The Si film formed at this time has a refractive index n = 4.57 with respect to the g-line of a mercury lamp, and has a phase difference of 180 ° with respect to the light transmitting portion and an amplitude transmittance of 15%.

【0022】このマスクを用い所望の0.6μmパター
ンを精度良く加工するための露光量Eを与えた場合、こ
のときのハーフトーンマスクに相当する大面積部分の中
心部の最大光強度は0.59Eに相当することを確認し
た。また、大面積パターンの残膜特性として90%以上
を必要とした。
When an exposure amount E for accurately processing a desired 0.6 μm pattern is applied using this mask, the maximum light intensity at the center of the large area corresponding to the halftone mask at this time is 0. It was confirmed to correspond to 59E. Further, 90% or more is required as the residual film characteristic of the large area pattern.

【0023】この投影露光用マスクを用い、開口数NA
=0.54、コヒーレンスファクターσ=0.5のg線
用露光装置を用いて露光を行った。なお、感光性樹脂膜
は、図2(b)に示すように、Si基板22上にクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
ト23を1.3μmで形成し、90℃,5分のベイキン
グを行ったものである。ここで用いたポジ型レジスト
は、初期膜厚を1に規格化し、前記 (2)式で定義される
γ′特性3.92を大きく上回る5.2のものを用い
た。
Using this projection exposure mask, numerical aperture NA
= 0.54 and a coherence factor σ = 0.5 were used to perform the exposure. As for the photosensitive resin film, as shown in FIG. 2B, a cresol novolak naphthoquinone diazide positive resist 23 was formed to 1.3 μm on a Si substrate 22 and baked at 90 ° C. for 5 minutes. It is a thing. The positive type resist used here was 5.2 whose initial film thickness was standardized to 1 and which greatly exceeded the γ'characteristic of 3.92 defined by the equation (2).

【0024】次いで、前記の投影露光用マスクを用い
て、図2(c)に示すように、ポジ型レジスト23を露
光した。ここで、25は本来の露光領域、26は本来遮
光すべきであるが露光された領域を示す。次いで、テト
ラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)
2.38%溶液で50秒の現像を行い、図2(d)に示
すようにレジストパターン27を形成した。
Then, using the above-mentioned projection exposure mask, a positive resist 23 was exposed as shown in FIG. 2 (c). Here, 25 is an original exposure area, and 26 is an exposed area which should be originally shielded from light. Next, tetramethylammonium hydroxide (TMAH)
Development was performed with a 2.38% solution for 50 seconds to form a resist pattern 27 as shown in FIG.

【0025】なお、本手法において現像前に110℃,
1分のベイキングを更に行っても効果的である。以上の
工程により、0.6μmパターンがフォーカスマージン
2.1μmで精度良く解像され、このとき大面積パターン
の残膜率も95%を維持していた。
In this method, 110 ° C. before development,
It is also effective to carry out further baking for 1 minute. Through the above process, the focus margin is 0.6 μm pattern.
The resolution was 2.1 μm with high accuracy, and the residual film rate of the large area pattern was maintained at 95% at this time.

【0026】本実施例で用いたハーフトーンマスクと、
更に輪帯照明を併用した実験を次に行った。輪帯照明
は、蠅の目レンズ群の直径Lに対し、中心より半径d=
0.65Lを遮蔽して行った。輪帯照明とハーフトーンマス
クを組み合わせた場合、0.6μmパターンがフォーカ
スマージン2.6μmで解像した。
The halftone mask used in this embodiment,
Next, an experiment was carried out in which ring illumination was also used. The ring-shaped illumination is based on the diameter L of the fly-eye lens group, and the radius d =
0.65 L was shielded. When the annular illumination and the halftone mask were combined, the 0.6 μm pattern resolved with a focus margin of 2.6 μm.

【0027】このように本実施例によれば、前述した
(3)式を満足するポジ型レジストを選択して用いること
により、ハーフトーン位相シフト法で問題となるレジス
トパターン中央部の膜減が生じるという現象を防止する
ことができる。従って、良好なレジストパターンを形成
することができ、その後のパターン加工の精度向上をは
かることが可能となる。
As described above, according to this embodiment,
By selecting and using a positive resist satisfying the expression (3), it is possible to prevent the phenomenon of film loss in the central portion of the resist pattern, which is a problem in the halftone phase shift method. Therefore, a good resist pattern can be formed, and the accuracy of the subsequent pattern processing can be improved.

【0028】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、感光性樹脂としてクレー
ゾールノボラック・ナフトキノンジアジド系ポジレジス
トレジストを用いたが、これに限らず露光量に対するコ
ントラストが高く、前記 (3)式を満足するレジストであ
れば用いることが可能である。また、通常のレジストに
おいても、その低分子量の樹脂組成比を大きくすること
により (3)式を満足させることが可能である。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the examples, a cresol novolak naphthoquinonediazide positive resist resist was used as the photosensitive resin, but the present invention is not limited to this, and the contrast with respect to the exposure amount is high, and any resist satisfying the above formula (3) can be used. Is. Further, even in the case of an ordinary resist, it is possible to satisfy the expression (3) by increasing the resin composition ratio of the low molecular weight. Other,
Various modifications can be implemented without departing from the scope of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光量に対するコントラストの高いポジ型レジストを用い
ることにより、ハーフトーン位相シフト法を用いた場合
に問題となるレジストパターン中央部の膜減を抑制する
ことができ、良好なレジストパターンを形成することが
可能となる。また本発明は、ハーフトーンマスクに輪帯
照明露光を組み合わせた場合にも有効である。
As described above, according to the present invention, by using a positive resist having a high contrast with respect to the exposure amount, the film reduction in the central portion of the resist pattern, which is a problem when the halftone phase shift method is used, is achieved. Can be suppressed, and a good resist pattern can be formed. The present invention is also effective when a halftone mask is combined with annular illumination exposure.

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

【図1】本発明の一実施例方法に使用した投影露光装置
を示す概略構成図、
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in an embodiment method of the present invention,

【図2】本発明の一実施例に係わるレジストパターン形
成工程を示す断面図、
FIG. 2 is a sectional view showing a resist pattern forming step according to an embodiment of the present invention,

【図3】ハーフトーンマスク基板と像強度分布との関係
を示す図、
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a halftone mask substrate and an image intensity distribution,

【図4】2種類のポジ型レジストの感度特性を示す図、FIG. 4 is a diagram showing sensitivity characteristics of two types of positive resists;

【図5】ハーフトーン位相シフト法の原理を説明するた
めの図、
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the halftone phase shift method,

【図6】ハーフトーン位相シフト法の問題点を説明する
ための図。
FIG. 6 is a diagram for explaining a problem of the halftone phase shift method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…2次光源、 2,3…開口絞り、 4…2次光源照射光学系、 5…投影光学系、 6…マスク、 7…ウェハ、 20,30…SiO2 基板(透明基板)、 21,31…Si膜(半透明膜)、 22…Si基板、 23…ポジ型レジスト、 25,26…露光領域、 27…レジストパターン、 41…第1のレジストを用いて得られるレジストパター
ン、 42…第2のレジストを用いて得られるレジストパター
ン。
1 ... Secondary light source, 2, 3 ... Aperture stop, 4 ... Secondary light source irradiation optical system, 5 ... Projection optical system, 6 ... Mask, 7 ... Wafer, 20, 30 ... SiO 2 substrate (transparent substrate), 21, 31 ... Si film (semitransparent film), 22 ... Si substrate, 23 ... Positive resist, 25, 26 ... Exposure region, 27 ... Resist pattern, 41 ... Resist pattern obtained using first resist, 42 ... A resist pattern obtained by using the resist of 2.

フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 8831−4M H01L 21/30 341 S 7352−4M 361 F Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Office reference number FI technical display location 8831-4M H01L 21/30 341 S 7352-4M 361 F

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】透光性基板上に、透過光に対して光学的な
位相差を与える半透明材料からなるマスクパターンを形
成した露光用マスクを用いて、半導体基板上に形成され
た感光性樹脂膜に対し露光・現像を行い所望のパターン
を作成するパターン形成方法において、 感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通りに
解像する光強度Ic(このときのエッジに該当する部分
の像強度Ieに相当する光強度E)を与えた時、マスク
パターンの中心部で得られる最大光強度をE′とし、こ
の光強度E′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面に照射
した場合に残膜率が所望値以上を維持するポジ型レジス
トを用いたことを特徴とするパターン形成方法。
1. A photosensitive material formed on a semiconductor substrate using an exposure mask having a mask pattern made of a semitransparent material that gives an optical phase difference to transmitted light on a transparent substrate. In a pattern forming method of exposing and developing a resin film to create a desired pattern, as a photosensitive resin film, a light intensity Ic at which a desired pattern is resolved according to a desired dimension (at a portion corresponding to an edge at this time). When the light intensity E) corresponding to the image intensity Ie is given, the maximum light intensity obtained at the center of the mask pattern is E ′, and the entire surface of the photosensitive resin film is irradiated with a light intensity equivalent to this light intensity E ′. In this case, a pattern forming method is characterized in that a positive resist whose residual film ratio is maintained at a desired value or more is used.
【請求項2】透光性基板上に、透過光に対して光学的な
位相差を与える半透明材料からなるマスクパターンを形
成した露光用マスクを用い、光学系によって均一化され
た光源の面又は二次光源の半径Lに対し、0<d<Lの
関係を満たす中心より半径dの部分を暗部として形成し
た輪帯照明により、半導体基板上に形成された感光性樹
脂膜に対し露光・現像を行い所望のパターンを形成する
パターン形成方法において、 感光性樹脂膜として、所望のパターンが所望寸法通りに
解像する光強度Ic(このときのエッジに該当する部分
の像強度Ieに相当する光強度E)を与えた時、マスク
パターンの中心部で得られる最大光強度をE′とし、こ
の光強度E′と同等の光強度で感光性樹脂膜全面に照射
した場合に残膜率が所望値以上を維持するポジ型レジス
トを用いたことを特徴とするパターン形成方法。
2. A surface of a light source made uniform by an optical system using an exposure mask having a mask pattern made of a semitransparent material which gives an optical phase difference to transmitted light on a transparent substrate. Alternatively, with respect to the radius L of the secondary light source, the photosensitive resin film formed on the semiconductor substrate is exposed to light by the annular illumination in which a portion having a radius d from the center satisfying the relationship of 0 <d <L is formed as a dark portion. In a pattern forming method of developing to form a desired pattern, as a photosensitive resin film, a light intensity Ic at which a desired pattern is resolved according to a desired dimension (corresponding to an image intensity Ie of a portion corresponding to an edge at this time) When the light intensity E) is given, the maximum light intensity obtained at the central portion of the mask pattern is E ′, and when the entire surface of the photosensitive resin film is irradiated with a light intensity equivalent to this light intensity E ′, the residual film ratio is A port that maintains the desired value or more A pattern forming method characterized by using a di-type resist.
JP767592A 1902-01-20 1992-01-20 Pattern formation method Expired - Lifetime JP3110122B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP767592A JP3110122B2 (en) 1992-01-20 1992-01-20 Pattern formation method
KR1019920019001A KR950004968B1 (en) 1991-10-15 1992-10-15 Projection exposure apparatus
US08/411,844 US5621498A (en) 1991-10-15 1995-03-28 Projection exposure apparatus
US08/467,600 US5707501A (en) 1991-10-15 1995-06-06 Filter manufacturing apparatus
US08/468,327 US5627626A (en) 1902-01-20 1995-06-06 Projectin exposure apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP767592A JP3110122B2 (en) 1992-01-20 1992-01-20 Pattern formation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05197144A true JPH05197144A (en) 1993-08-06
JP3110122B2 JP3110122B2 (en) 2000-11-20

Family

ID=11672374

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP767592A Expired - Lifetime JP3110122B2 (en) 1902-01-20 1992-01-20 Pattern formation method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3110122B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235450A (en) * 2013-03-15 2013-08-07 合肥京东方光电科技有限公司 Display panel and preparation method thereof, mask plate the preparation method thereof, and display device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235450A (en) * 2013-03-15 2013-08-07 合肥京东方光电科技有限公司 Display panel and preparation method thereof, mask plate the preparation method thereof, and display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3110122B2 (en) 2000-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11022874B2 (en) Chromeless phase shift mask structure and process
JP2003515256A (en) Imaging method using phase boundary mask with deformed illumination
JPH075675A (en) Mask and preparation thereof
JP2953406B2 (en) Photomask and method of manufacturing the same
JP4613364B2 (en) Resist pattern formation method
JP2877200B2 (en) Photomask for exposure and method of manufacturing the same
JPH06289589A (en) Phase shift mask, its manufacturing method and blank used therefor
JPH06250376A (en) Phase shift mask and production of phase shift mask
JP3110855B2 (en) Method of manufacturing projection exposure substrate and pattern forming method using this substrate
JPH05197144A (en) Pattern forming method
JPH0961990A (en) Phase shift mask and its production as well as exposure method using the same
JPH08106151A (en) Phase shift mask and its production
JPH05197160A (en) Pattern forming method
JP2693805B2 (en) Reticle and pattern forming method using the same
JPH0561183A (en) Exposing mask
JP3422054B2 (en) Optical mask and method of manufacturing the same
JP3469570B2 (en) Manufacturing method of exposure mask
JP3065063B1 (en) Pattern forming method and phase shift mask
JPH06151280A (en) Forming method for hole pattern
JP3914280B2 (en) Projection exposure method and mask used therefor
JP3243043B2 (en) Pattern formation method
JPH0651489A (en) Production of halftone phase shift photomask
JPH0743885A (en) Production of phase shift photomask
JPH06132216A (en) Pattern forming method
JPH06347993A (en) Phase shift mask and its production

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070914

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080914

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090914

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090914

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100914

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110914

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120914

Year of fee payment: 12