JPH07226356A - Pattern forming method using multilayer resistance - Google Patents

Pattern forming method using multilayer resistance

Info

Publication number
JPH07226356A
JPH07226356A JP5314066A JP31406693A JPH07226356A JP H07226356 A JPH07226356 A JP H07226356A JP 5314066 A JP5314066 A JP 5314066A JP 31406693 A JP31406693 A JP 31406693A JP H07226356 A JPH07226356 A JP H07226356A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resist
layer
pattern
forming
intermediate layer
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.)
Pending
Application number
JP5314066A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Seok Lee
ズン・ソク・リ
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.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
LG Semicon Co Ltd
Goldstar Electron Co Ltd
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
Priority to DE4339466A priority Critical patent/DE4339466C2/en
Application filed by LG Semicon Co Ltd, Goldstar Electron Co Ltd filed Critical LG Semicon Co Ltd
Priority to JP5314066A priority patent/JPH07226356A/en
Publication of JPH07226356A publication Critical patent/JPH07226356A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/311Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/31051Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enable the formation of a pattern across a large difference in level by a method wherein a first foundation resist layer is formed on the low level region of a lower structure to level the surface of the lower structure. CONSTITUTION: A 1st foundation resist layer 13 is applied to the surface of a substrate 11 on which steps are formed by the formation of a device 12 and the substrate surface on which the differences in level are formed is primarily levelled. At this point, if the thickness of the 1st foundation resist layer 13 on a circumferential part III is equivalent to the step between a cell part II and the circumferential part III or larger than 70% of the difference in level, it is advantageous to the levelling. Then, if the 1st foundation resist layer 13 is exposed by utilizing, for instance, a cell threshold voltage adjusting ion implantation mask 14 as a mask for exposing the cell part II only and developed, all the resist layer on the cell part II is removed and the surface of the substrate can be levelled. After a development process is finished, a heat treatment is applied to maintain the hardness of the 1st foundation resist layer 13 and remaining developer is removed.

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、半導体集積回路素子の
製造に関し、特に多層レジストを利用したパターン形成
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor integrated circuit devices, and more particularly to a pattern forming method using a multilayer resist.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路を形成する素子設計時の
デザイン規則(Disign rule)が徐々に厳し
くなり、半導体素子の表面段差がパターン形成に制約と
して働く。これにより、従来の単層レジストを利用した
パターン形成方法が、多層レジストを利用するリソグラ
フィ技法に変化している。
2. Description of the Related Art Design rules (design rules) at the time of designing an element for forming a semiconductor integrated circuit are gradually becoming strict, and the surface step of the semiconductor element serves as a constraint for pattern formation. As a result, the conventional pattern formation method using a single-layer resist is changed to a lithography technique using a multi-layer resist.

【0003】このような問題を解決するために、2層レ
ジスト工程および3層レジスト工程などが開発された。
これらは下層レジストを肉厚に塗布して段差を緩和させ
た後、その上に上層レジストを形成することにより、段
差の影響を低減し、かつレチクルによる露光の時、光散
乱によるパターンの欠陥を最小化することができるよう
にした精巧な技術である。
In order to solve such problems, a two-layer resist process and a three-layer resist process have been developed.
In these methods, the lower layer resist is applied thickly to mitigate the step, and then the upper layer resist is formed thereon to reduce the effect of the step and to prevent pattern defects due to light scattering during exposure by the reticle. It is an elaborate technique that can be minimized.

【0004】従来の3層レジスト工程を利用したパター
ン形成方法を、キャパシタの形成後セル部および周辺回
路部の段差が約1.5μm以上差異のある半導体メモリ
構造を例にとって説明すれば次の通りである。図1,図
2に前述した従来の3層レジスト工程を利用したパター
ン形成方法を示す。まず、図1(a)に示すように、素
子2を形成することによって段差の形成された基板1上
に下層レジスト3を塗布して段差を緩和させる。ここ
で、I は半導体メモリにおいて、素子間の分離領域、II
はキャパシタ等が形成された領域を示し、IとIIがセル
部となり、IIIは周辺部である。
A conventional pattern forming method using a three-layer resist process will be described below by taking as an example a semiconductor memory structure in which a step difference between a cell portion and a peripheral circuit portion after forming a capacitor is different by about 1.5 μm or more. Is. 1 and 2 show a pattern forming method using the conventional three-layer resist process described above. First, as shown in FIG. 1A, a lower layer resist 3 is applied on a substrate 1 on which a step is formed by forming an element 2 to reduce the step. Where I is the isolation region between elements in the semiconductor memory, and II
Indicates a region where a capacitor or the like is formed, I and II are cell portions, and III is a peripheral portion.

【0005】図1(b)に示すように、前記下層レジス
ト3上に中間層5を形成する。この中間層は後工程で中
間層上に形成されるべき上層レジストの光散乱の効果を
遮断することができる物質を用いて形成する。図1
(c)に示すように、前記中間層5上に上層レジスト6
を塗布した後、図2(d)に示すように、マスク(図示
せず)を利用したリソグラフィ工程により前記上層レジ
スト6を所定パターンでパターニングする。図2(e)
に示すように、前記パターニングされた上層レジストパ
ターン6をマスクとして、その下部の中間層5をエッチ
ングすることによりマスクパターンを中間層に転写させ
た後上層レジストを除去する。図2(f)に示すよう
に、前記中間層パターン5をマスクとして下層レジスト
をエッチングすることにより、最終的に下層レジストパ
ターン3を形成する。
As shown in FIG. 1B, an intermediate layer 5 is formed on the lower layer resist 3. This intermediate layer is formed by using a substance capable of blocking the light scattering effect of the upper layer resist to be formed on the intermediate layer in a later step. Figure 1
As shown in (c), the upper layer resist 6 is formed on the intermediate layer 5.
2D, the upper layer resist 6 is patterned in a predetermined pattern by a lithography process using a mask (not shown), as shown in FIG. Figure 2 (e)
As shown in FIG. 3, the patterned upper layer resist pattern 6 is used as a mask to etch the intermediate layer 5 thereunder to transfer the mask pattern to the intermediate layer and then remove the upper layer resist. As shown in FIG. 2F, the lower layer resist pattern 3 is finally formed by etching the lower layer resist using the intermediate layer pattern 5 as a mask.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の多層レジスト工程は、段差が1.0μm以下で
ある場合には容易に解象限界および焦点の深さを改善さ
せることができるが、段差が1.0μm以上である場合
にはその効果が低下する。図1に示すように、段差が
1.5μm以上である場合には、多層でレジストを塗布
したとしても段差が完全に無くならないので、上層レジ
ストをパターニングする時、露光が不均一に発生してパ
ターン形成の時にブリッジの原因となる。また、下層レ
ジストのパターンを最終的に形成する時段差によって適
切なCD(critical demension)調
整によっても、パターン全体にわたって均一なパターン
を得ることができないCD−バイアスの問題が発生され
る。
However, the above-mentioned conventional multi-layer resist process can easily improve the resolution limit and the depth of focus when the step difference is 1.0 μm or less. Is 1.0 μm or more, the effect is reduced. As shown in FIG. 1, when the step is 1.5 μm or more, even if the resist is applied in multiple layers, the step is not completely eliminated. Therefore, when patterning the upper layer resist, non-uniform exposure occurs. It causes a bridge at the time of pattern formation. In addition, even if the CD (critical dimension) is adjusted appropriately by the step when the lower resist pattern is finally formed, a problem of CD-bias that a uniform pattern cannot be obtained over the entire pattern occurs.

【0007】上述した従来方法の以外にも、多層レジス
ト工程を利用したパターン形成方法として、米国特許
4,557,797号の方法がある。これは上層および
下層レジストはホトレジストを利用し、中間層はレジス
トのない非反射(Anti−reflective)物
質を利用して形成することにより、上層レジストの露光
時遮断効果を保持する。しかし、この方法でも段差の大
きい場合には段差が完全に平坦化されないので上述した
従来技術の問題点をそのまま有している。
In addition to the conventional method described above, there is a method of US Pat. No. 4,557,797 as a pattern forming method utilizing a multi-layer resist process. The upper layer resist and the lower layer resist are formed of a photoresist, and the intermediate layer is formed of a resist-free non-reflective material, so that the blocking effect of the upper layer resist during exposure is maintained. However, even with this method, when the step is large, the step is not completely flattened, and thus the above-mentioned problems of the conventional technique remain.

【0008】また、下層と上層を有機質層(Novol
ak photoresist)で形成し、中間層をシ
リコンをベースとするポリマー(polymer)で形
成する米国特許4,891,303号の方法と、下層は
紫外線感光用レジストで形成し上層は深紫外線(Dee
p−UV)感光用レジストで形成する米国特許4,77
0,739号の方法等のように種々の物質で多層を形成
する方法があるが、これらの方法も段差が非常に大きい
場合には上述した問題を解決することができなかった。
The lower layer and the upper layer are organic layers (Novol).
AK photo resist) and the intermediate layer is formed of a silicon-based polymer as described in US Pat. No. 4,891,303, and the lower layer is formed by a UV-sensitive resist and the upper layer is formed by deep UV (Dee).
p-UV) US Pat.
There are methods of forming multiple layers of various substances such as the method of No. 0,739, but these methods also cannot solve the above-mentioned problems when the level difference is very large.

【0009】すなわち、前記従来の多層レジスト方法と
しては、例えば、半導体メモリ素子を製造する場合、上
層レジストの露光工程時、段差が互いに異なるワードラ
インストラップ,メインセル,センサ増幅器,行ディコ
ーダなどの焦点の深さが一致しないので、同一の露光フ
ィールド内において各部分別にラインとスペース間のブ
リッジまたは短絡等の欠陥が発生して、結局段差が大き
い周辺領域とセル領域とを同時にパターニングするのが
非常に難しい。本発明の目的は、高い段差があってもパ
ターンを形成することができる多層レジストを利用した
パターン形成方法を提供することにある。
That is, as the conventional multi-layer resist method, for example, in the case of manufacturing a semiconductor memory device, the focus of word line straps, main cells, sensor amplifiers, row decoders, etc., having different steps during the exposure process of the upper layer resist. Since the depths of the regions do not match, a defect such as a bridge between the lines and spaces or a short circuit occurs in each part within the same exposure field, and it is very difficult to pattern the peripheral region and the cell region having large steps at the same time. It's difficult. An object of the present invention is to provide a pattern forming method using a multi-layer resist, which can form a pattern even if there are high steps.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、段差を有する下部構造物の段差
の低い領域上に、第1下層レジスト層を形成して下部構
造物の表面を平坦化させる段階と、前記表面が平坦化さ
れた下部構造物上に第2下層レジストを塗布する段階
と、前記第2下層レジスト上に中間層を形成する段階
と、前記中間層上に上層レジストを塗布する段階と、前
記上層レジストを所定パターンでパターニングする段階
と、前記上層レジスト層パターンを前記中間層に転写さ
せる段階と、及び前記中間層に転写されたパターンを前
記下層レジストに転写させる段階と、を含む。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a first lower resist layer is formed on an area of a lower structure having steps to form a lower structure. Planarizing the surface of the substrate, applying a second lower layer resist on the lower structure having the surface planarized, forming an intermediate layer on the second lower layer resist, and forming the intermediate layer on the intermediate layer. A step of applying an upper layer resist to, a step of patterning the upper layer resist in a predetermined pattern, a step of transferring the upper layer resist layer pattern to the intermediate layer, and a pattern transferred to the intermediate layer to the lower layer resist. And a transfer step.

【0011】[0011]

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明を詳述す
る。図3〜5は、本発明の一実施例による多層レジスト
を利用したパターン形成方法を工程順により示すもので
ある。まず、図3(a)に示すように、素子12の形成
によって、段差が形成された基板11上に第1下層レジ
スト13を1.5μm程度塗布して段差が形成された基
板表面を一次平坦化させる。
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. 3 to 5 show a pattern forming method using a multilayer resist according to an embodiment of the present invention in the order of steps. First, as shown in FIG. 3A, the first lower layer resist 13 is applied to the substrate 11 having a step formed by the formation of the element 12 to a thickness of about 1.5 μm so that the substrate surface having the step is primarily flattened. Turn into

【0012】前記第1下層レジスト層としては、光スペ
クトルに感光するレジスト、例えばPMMA(poly
methylmethacrylate)を用いる。ま
た、ノボラク(Novolak)をベースとしたホトレ
ジストを用いることができる。ここで Iは半導体メモリ
において、素子間分離領域を示すものであり、IIは素
子、すなわちキャパシタが形成された領域を示すもの
で、I とIIがセル部となり、III は周辺部である。この
時、周辺部(III) の第1下層レジスト13の塗布厚さ
が、セル部(II)と周辺部(III) の段差と同等である
か、または70%以上であると、平坦化に有利である。
図3(b)に示すように、セル部(II)のみを露光させ
るマスクとして、例えばセルしきい値電圧調節用イオン
注入マスク14を利用して前記第1下層レジスト13を
CANON 2000ilステッパ(365nm)の基
準で500mj/cm2 のエネルギで過露光させた後、8
0秒間現像液で現像すれば、図3(c)に示すように、
セル部(II)のレジストが全部除去されて基板表面の平
坦化を行う。
As the first lower resist layer, a resist sensitive to an optical spectrum, for example, PMMA (poly) is used.
(methylmethacrylate) is used. Alternatively, a photoresist based on Novolak can be used. In the semiconductor memory, I indicates an element isolation region, II indicates an element, that is, a region where a capacitor is formed, I and II are cell portions, and III is a peripheral portion. At this time, if the coating thickness of the first lower layer resist 13 on the peripheral portion (III) is equal to the step difference between the cell portion (II) and the peripheral portion (III) or is 70% or more, the flattening is achieved. It is advantageous.
As shown in FIG. 3B, as a mask for exposing only the cell portion (II), the first lower layer resist 13 is formed on the CANON 2000il stepper (365 nm) by using, for example, an ion implantation mask 14 for adjusting a cell threshold voltage. 8) after overexposure with energy of 500 mj / cm 2
By developing with a developing solution for 0 seconds, as shown in FIG.
The resist of the cell part (II) is completely removed to flatten the substrate surface.

【0013】前記現像工程を終了した後、第1下層レジ
スト13の硬度を維持するために、150〜300℃、
例えば230℃温度で6分間熱処理工程を施して残留す
る現像液を除去する。前記基板の表面を平坦化させる方
法として、第1下層レジストを塗布した後エッチングパ
ック工程を利用することもある。
After the developing process is completed, in order to maintain the hardness of the first lower layer resist 13,
For example, a heat treatment process is performed at a temperature of 230 ° C. for 6 minutes to remove the residual developer. As a method of flattening the surface of the substrate, an etching pack process may be used after applying the first lower layer resist.

【0014】図4(d)に示すように、前記第1下層レ
ジストの露光および現像工程により平坦化された結果物
上に第2下層レジスト15としてノボラク系ホトレジス
トを1〜4μm厚さ、例えば2μmの厚さ塗布すること
により、第1,第2下層レジスト13,15により段差
の有る基板を完全に平坦化させる。図4(e)に示すよ
うに、前記第2下層レジスト15上に中間層16を0.
1〜0.5μmの厚さ範囲、例えば0.15μmの厚さ
で形成する。前記中間層は光スペクトルに感光されない
無機物質で、300℃以下の温度で形成可能な物質で形
成することが望ましい。例えば、SOG(spin o
nglass)またはSiH4 −酸化膜で形成する。図
4(f)に示すように、前記中間層16上に上層レジス
ト17としてノボラク系ホトレジストを0.1〜0.9
μm厚さ範囲、例えば0.4μm厚さで塗布する。
As shown in FIG. 4 (d), a novolak photoresist as the second lower layer resist 15 having a thickness of 1 to 4 .mu.m, for example, 2 .mu.m, is formed on the resultant product which is flattened by the exposure and development process of the first lower layer resist. By applying the above thickness, the stepped substrate is completely flattened by the first and second lower layer resists 13 and 15. As shown in FIG. 4E, the intermediate layer 16 is formed on the second lower resist layer 15.
It is formed in a thickness range of 1 to 0.5 μm, for example, a thickness of 0.15 μm. The intermediate layer is an inorganic material that is not sensitive to the light spectrum and is preferably formed of a material that can be formed at a temperature of 300 ° C. or lower. For example, SOG (spin o
glass) or SiH 4 − oxide film. As shown in FIG. 4 (f), a novolak photoresist is used as the upper resist 17 on the intermediate layer 16 in an amount of 0.1 to 0.9.
The coating is performed in a thickness range of μm, for example, 0.4 μm.

【0015】図5(g)に示すように、所定のマスク
(図示せず)を利用したホトリソグラフィ工程により前
記上層レジスト17をパターニングして所定パターンを
形成した後、図5(h)に示すように、前記形成された
上層レジスト17をマスクとして前記中間層16をエッ
チングして前記パターンを中間層に転写させる。図5
(i)に示すように、前記パターニングされた中間層1
6をマスクとして下層レジスト13,15をエッチング
して最終的に下層レジストパターンを形成し、中間層残
留物および生成されたポリマを20:1BOE(Buf
feredOxide Etchant)に浸漬して除
去する。
As shown in FIG. 5G, after the upper resist 17 is patterned by a photolithography process using a predetermined mask (not shown) to form a predetermined pattern, it is shown in FIG. As described above, the intermediate layer 16 is etched using the formed upper layer resist 17 as a mask to transfer the pattern to the intermediate layer. Figure 5
As shown in (i), the patterned intermediate layer 1
The lower layer resists 13 and 15 are etched using 6 as a mask to finally form a lower layer resist pattern, and the intermediate layer residue and the generated polymer are removed with a 20: 1 BOE (Buf
It is removed by immersing it in a ferred oxide etchant).

【0016】一方、本発明により得られる効果をよく見
るために、上層レジストパターンを現像した後露光量に
よる焦点の深さを段差部位別に図6,7に示した。モニ
タした部位は、ワードラインストラップ(),メイン
セル(),センサ増幅器(),行ディコーダ()
の4部分である。図面において、太い実線部分は本発明
の方法を適用した場合であり、細い実線部分は従来の3
層レジスト工程を適用した場合である。(a)は140
mj/cm2 のエネルギで露光して露光量の不足した場合
を示すもので、4部分のモニタ部位のオーバラップ(o
verlap)される焦点の深さ(D.O.F)が、従
来には+0.5〜1.5μmであって、0.5μmのマ
ージンでしかない反面、本発明の場合は+0.5〜2.
5μmであって、1.0μmのマージンを有する。
(b)は160mj/cm2 のエネルギで露光して最適露
光状態を示すもので、4部分のモニタ部位のオーバラッ
プされる焦点の深さ(D.O.F)が、従来には+2.
0〜2.5μmであって、0.5μmのマージンである
反面、本発明の場合は+0.5〜2.5μmであって、
1.5μmのマージンを有する。(c)は180mj/
cm2 のエネルギで露光して過渡露光状態を示すもので、
4部分のモニタ部位のオーバラップされる焦点の深さ
が、従来には0である反面、本発明の場合は+1.0〜
+2.0μmであって、1.5μmのマージンを有す
る。(d)は段差のない場合の焦点の深さを前記段差の
有る場合と比較するために、シリコンウェーハ上に0.
4μmの厚さのレジストを塗布した後、160mj/cm
2 のエネルギで露光した結果を示すもので、−0.5〜
+1.0μmであって、1.5μmのマージンを有す
る。
On the other hand, in order to clearly see the effect obtained by the present invention, the depth of the focus depending on the exposure dose after developing the upper resist pattern is shown in FIGS. The monitored parts are word line strap (), main cell (), sensor amplifier (), row decoder ().
4 parts. In the drawings, a thick solid line portion is a case where the method of the present invention is applied, and a thin solid line portion is a conventional solid line portion.
This is the case when the layer resist process is applied. (A) is 140
This shows the case where the exposure amount is insufficient due to exposure with energy of mj / cm 2, and the overlap (o
The depth of focus (D.O.F.) to be overlapped is +0.5 to 1.5 .mu.m in the past and is only a margin of 0.5 .mu.m, but in the case of the present invention, it is +0.5 to. 2.
It is 5 μm and has a margin of 1.0 μm.
(B) shows an optimum exposure state by exposing with energy of 160 mj / cm 2 , and the depth of focus (DOF) at which four monitor portions overlap is +2.
0 to 2.5 μm, which is a margin of 0.5 μm, while in the case of the present invention, +0.5 to 2.5 μm,
It has a margin of 1.5 μm. (C) is 180 mj /
It shows the transient exposure state by exposing with energy of cm 2 ,
The overlapping focal depths of the four monitor portions are 0 in the past, but in the case of the present invention, +1.0 to
+2.0 μm with a margin of 1.5 μm. In order to compare the depth of the focal point when there is no step with (d), the depth of focus is 0.
160mj / cm after applying 4μm thick resist
It shows the result of exposure with the energy of 2.
+1.0 μm with a margin of 1.5 μm.

【0017】図6,7の結果から分かるように、本発明
は下部構造物の段差の影響を及ばないように、その上に
塗布される下層レジストを平坦化させることにより上層
レジストパターンの形成後においても平坦な表面[図7
(d)参照]にパターンを形成したものと同様に焦点の
深さを維持することができるので、解象限界を従来の多
層レジスト方法の場合より2倍以上改善でき、上層レジ
ストパターン形成のための露光工程時のワンショットフ
ィールド(one shot field)内で位置に
関係なく均一な焦点の深さを達成することができる。こ
れにより、半導体メモリ装置の3次元構造のキャパシタ
による段差においても本発明を適用することができる。
As can be seen from the results of FIGS. 6 and 7, according to the present invention, after the upper layer resist pattern is formed by flattening the lower layer resist applied thereon so as not to affect the step of the lower structure. Flat surface [Fig. 7
Since the depth of focus can be maintained in the same manner as in the case where the pattern is formed in [(d)], the resolution limit can be improved twice or more as compared with the conventional multi-layer resist method. It is possible to achieve a uniform depth of focus regardless of position within a one shot field during the exposure process. As a result, the present invention can be applied even to a step due to a capacitor having a three-dimensional structure of a semiconductor memory device.

【0018】さらに、本発明は全体的な平坦化面におい
ても、効果があり、このような平坦化効果によって最終
的なパターン形成の際、マイクロブリッジ等が発生する
問題が解決され、CDバイアスの改善も可能となる。
Further, the present invention has an effect also on the entire flattened surface, and such a flattening effect solves the problem that a microbridge or the like occurs in the final pattern formation, and the CD bias of Improvements are possible.

【0019】なお、本発明は半導体装置のコンタクトホ
ール形成工程にも適用できる。コンタクトホールは、そ
の形成位置に応じて同一の露光エネルギにおける解象限
界の差異が発生する。例えば活性領域,ゲート,ビット
ライン,ワードラインストラップ等、各々異なる段差を
有するパターンに同一の大きさのコンタクトホールを形
成する場合、本発明を適用すれば各々の部分を分離せ
ず、マスク1枚で全体を露光してパターンを形成するこ
とができる。
The present invention can also be applied to the step of forming a contact hole in a semiconductor device. The contact holes have different resolution limits at the same exposure energy depending on the formation position. For example, in the case of forming contact holes of the same size in patterns having different steps such as an active region, a gate, a bit line, a word line strap, etc., if the present invention is applied, each part is not separated and one mask is used. Can be exposed to form a pattern.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
下層レジストの塗布により、段差の影響がなくなるの
で、上層レジストを現像する時、平坦な表面のウェーハ
に近似した焦点の深さを有することとなって、解象限界
を、従来の場合より2倍以上改善でき、上層レジストの
露光時、段差が1.5μm以上に大きくなってもマスク
1枚で全体パターン(セルパターンおよび周辺部パター
ン)を同時に現像できるので、工程の単純化およびコス
ト低減の効果がある。
As described above, according to the present invention,
Since the influence of the step is eliminated by applying the lower layer resist, when the upper layer resist is developed, it has a depth of focus similar to that of a wafer having a flat surface, and the resolution limit is doubled compared with the conventional case. The above can be improved and the entire pattern (cell pattern and peripheral pattern) can be simultaneously developed with one mask even when the level difference is increased to 1.5 μm or more during the exposure of the upper layer resist, so that the process is simplified and the cost is reduced. There is.

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

【図1】従来技術による多層レジストを利用したパター
ン形成方法を示す工程図である。
FIG. 1 is a process diagram showing a pattern forming method using a multilayer resist according to a conventional technique.

【図2】従来技術による多層レジストを利用したパター
ン形成方法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process diagram showing a pattern forming method using a multi-layer resist according to a conventional technique.

【図3】本発明による多層レジストを利用したパターン
形成方法を示す工程図である。
FIG. 3 is a process drawing showing a pattern forming method using a multilayer resist according to the present invention.

【図4】本発明による多層レジストを利用したパターン
形成方法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing a pattern forming method using a multilayer resist according to the present invention.

【図5】本発明による多層レジストを利用したパターン
形成方法を示す工程図である。
FIG. 5 is a process chart showing a pattern forming method using a multilayer resist according to the present invention.

【図6】本発明と従来技術における多層レジストを利用
したパターン形成の時、露光量による焦点の深さを比較
して示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a comparison of the depths of focus depending on the amount of exposure when forming a pattern using a multilayer resist according to the present invention and the prior art.

【図7】本発明と従来技術における多層レジストを利用
したパターン形成の時、露光量による焦点の深さを比較
して示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a comparison of the depth of focus depending on the amount of exposure when forming a pattern using a multilayer resist according to the present invention and the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板 12 段差を有する下部構造物(半導体メモリ素子) 13 第1下層レジスト 14 マスク 15 第1下層レジスト 16 中間層 17 上層レジスト Reference Signs List 11 substrate 12 lower structure having steps (semiconductor memory device) 13 first lower layer resist 14 mask 15 first lower layer resist 16 intermediate layer 17 upper layer resist

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 段差を有する下部構造物(12)の段差
の低い領域上に、第1下層レジスト層(13)を形成し
て下部構造物の表面を平坦化させる段階と、 前記表面が平坦化された下部構造物上に第2下層レジス
ト(15)を塗布する段階と、 前記第2下層レジスト(15)上に中間層(16)を形
成する段階と、 前記中間層(16)上に上層レジスト(17)を塗布す
る段階と、 前記上層レジスト(17)を所定パターンでパターニン
グする段階と、 前記上層レジスト層パターンを前記中間層に転写させる
段階と、及び前記中間層に転写されたパターンを前記下
層レジスト(13),(15)に転写させる段階と、を
含むことを特徴とする多層レジストを利用したパターン
形成方法。
1. A step of forming a first lower resist layer (13) on a low step region of a stepped lower structure (12) to planarize a surface of the lower structure, and the surface is flattened. Applying a second lower layer resist (15) on the converted lower structure, forming an intermediate layer (16) on the second lower layer resist (15), and forming an intermediate layer (16) on the intermediate layer (16). Applying an upper layer resist (17), patterning the upper layer resist (17) in a predetermined pattern, transferring the upper layer resist layer pattern to the intermediate layer, and transferring the pattern transferred to the intermediate layer And a step of transferring the above to the lower layer resists (13) and (15).
【請求項2】 前記段差を有する下部構造物(12)の
段差の低い領域上に、第1下層レジスト層(13)を形
成して下部構造物の表面を平坦化させる段階は、前記段
差を有する下部構造物(12)の全面に、第1下層レジ
スト(13)を塗布した後、所定のマスクを適用して段
差の高い部分のみを選択的に過渡に露光させ、現像する
工程により行うことを特徴とする請求項1記載の多層レ
ジストを利用したパターン形成方法。
2. The step of forming a first lower resist layer (13) on the low step area of the stepped lower structure (12) to planarize the surface of the lower step is performed. After the first lower layer resist (13) is applied to the entire surface of the lower structure (12), the predetermined lower mask is applied to selectively expose only a portion having a high step to a transition, and the step of developing is performed. A pattern forming method using the multilayer resist according to claim 1.
【請求項3】 前記段差を有する下部構造物(12)の
段差の低い領域上に、第1下層レジスト層(13)を形
成して下部構造物の表面を平坦化させる段階は、前記段
差を有する下部構造物(12)の全面に、第1下層レジ
スト(13)を塗布した後、エッチングバック工程によ
り第1下層レジスト(13)をエッチングする工程によ
り行うことを特徴とする請求項1記載の多層レジストを
利用したパターン形成方法。
3. The step of planarizing the surface of the lower structure by forming a first lower resist layer (13) on the low step region of the lower structure (12) having the step has a step of forming the step. The first lower layer resist (13) is applied to the entire surface of the lower structure (12), and then the first lower layer resist (13) is etched by an etching back step. A pattern forming method using a multilayer resist.
【請求項4】 前記第1下層レジスト(13)として、
PMMA(polymethylmethacryla
te)を用いることを特徴とする請求項1記載の多層レ
ジストを利用したパターン形成方法。
4. The first lower layer resist (13),
PMMA (polymethylmethacrylic)
te) is used, The pattern formation method using the multilayer resist according to claim 1.
【請求項5】 前記第1下層レジスト(13)として、
ノボラク系ホトレジストを用いることを特徴とする請求
項1記載の多層レジストを利用したパターン形成方法。
5. The first lower layer resist (13),
The pattern forming method using a multilayer resist according to claim 1, wherein a novolak photoresist is used.
【請求項6】 前記第1下層レジスト層の厚さは、前記
下部構造物の段差が最も低い部分の段差と同等するか、
または段差を30%以内にしたことを特徴とする請求項
1記載の多層レジストを利用したパターン形成方法。
6. The thickness of the first lower resist layer is equal to that of the lowest step of the lower structure,
Alternatively, the pattern forming method using a multilayer resist according to claim 1, wherein the step difference is within 30%.
【請求項7】 前記中間層(15)は、光スペクトルに
感光されない無機物質で形成することを特徴とする請求
項1記載の多層レジストを利用したパターン形成方法。
7. The pattern forming method using a multilayer resist according to claim 1, wherein the intermediate layer (15) is formed of an inorganic material that is not sensitive to an optical spectrum.
【請求項8】 前記中間層は、SOGまたはSiH4
酸化膜のいずれかで形成することを特徴とする請求項1
記載の多層レジストを利用したパターン形成方法。
8. The intermediate layer comprises SOG or SiH 4 −.
It is formed by any one of oxide films.
A method for forming a pattern using the described multilayer resist.
【請求項9】 前記上層レジスト(17)として、ノボ
ラク系ホトレジストを用いることを特徴とする請求項1
記載の多層レジストを利用したパターン形成方法。
9. The novolak photoresist is used as the upper layer resist (17).
A method for forming a pattern using the described multilayer resist.
JP5314066A 1993-11-19 1993-11-22 Pattern forming method using multilayer resistance Pending JPH07226356A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4339466A DE4339466C2 (en) 1993-11-19 1993-11-19 Process for pattern formation using a multilayer resist
JP5314066A JPH07226356A (en) 1993-11-19 1993-11-22 Pattern forming method using multilayer resistance

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4339466A DE4339466C2 (en) 1993-11-19 1993-11-19 Process for pattern formation using a multilayer resist
JP5314066A JPH07226356A (en) 1993-11-19 1993-11-22 Pattern forming method using multilayer resistance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07226356A true JPH07226356A (en) 1995-08-22

Family

ID=25931345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5314066A Pending JPH07226356A (en) 1993-11-19 1993-11-22 Pattern forming method using multilayer resistance

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPH07226356A (en)
DE (1) DE4339466C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7435682B2 (en) 2004-05-31 2008-10-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing semiconductor device
US10312074B2 (en) 2014-10-31 2019-06-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of producing layer structure, layer structure, and method of forming patterns
US10663863B2 (en) 2015-10-23 2020-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of producing layer structure, and method of forming patterns
US10770293B2 (en) 2017-08-29 2020-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7262070B2 (en) 2003-09-29 2007-08-28 Intel Corporation Method to make a weight compensating/tuning layer on a substrate

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4891303A (en) * 1988-05-26 1990-01-02 Texas Instruments Incorporated Trilayer microlithographic process using a silicon-based resist as the middle layer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7435682B2 (en) 2004-05-31 2008-10-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing semiconductor device
US10312074B2 (en) 2014-10-31 2019-06-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of producing layer structure, layer structure, and method of forming patterns
US10663863B2 (en) 2015-10-23 2020-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Method of producing layer structure, and method of forming patterns
US10770293B2 (en) 2017-08-29 2020-09-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for manufacturing a semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
DE4339466A1 (en) 1995-05-24
DE4339466C2 (en) 2001-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2707416B2 (en) Multi-layer resist pattern forming method
US20040102048A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20120171865A1 (en) Method for fabricating fine patterns
JP4389242B2 (en) Etching method using photoresist pattern as mask
JP2001274063A (en) Manufacturing method of semiconductor device
US6569605B1 (en) Photomask and method for forming micro patterns of semiconductor device using the same
US5770350A (en) Method for forming pattern using multilayer resist
JP3874989B2 (en) Pattern formation method
KR0135165B1 (en) Method for forming a pattern using multilayer resist
KR102359750B1 (en) Improved critical dimension (cd) uniformity of photoresist island patterns using alternating phase shifting mask
JPH07226356A (en) Pattern forming method using multilayer resistance
CN109935515B (en) Method for forming pattern
JP2009139695A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2010156819A (en) Semiconductor device manufacturing method
US20120214103A1 (en) Method for fabricating semiconductor devices with fine patterns
US20060147846A1 (en) Method of forming photoresist pattern and semiconductor device employing the same
JP4081793B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device using photoresist pattern
TWI694309B (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP3978852B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20010011143A (en) Forming method for fine pattern of semiconductor device
JP5007084B2 (en) Semiconductor device manufacturing method including resist flow process and coating process
US7087533B2 (en) Method for fabricating semiconductor device
JP2000021978A (en) Photomask and pattern formation method
US8003303B2 (en) Intensity selective exposure method and apparatus
KR100889334B1 (en) Method of forming overlay vernier for semiconductor device