JPH0837140A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0837140A
JPH0837140A JP17089094A JP17089094A JPH0837140A JP H0837140 A JPH0837140 A JP H0837140A JP 17089094 A JP17089094 A JP 17089094A JP 17089094 A JP17089094 A JP 17089094A JP H0837140 A JPH0837140 A JP H0837140A
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敦 関口
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    • 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
    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput, printing product fields larger than the image field, compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching, double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposure, i.e. combining different types of exposure, e.g. projection, proximity, direct write, interferometric, uv, x-ray, particle beam

Abstract

PURPOSE:To provide a method for manufacturing semiconductor devices capable of performing the fine adjustment of the optical constant of an organic reflection preventing film on process, and capable of realizing this simply without increasing the number of processes. CONSTITUTION:The title manufacture concerns a method for manufacturing semiconductor devices having a process of forming a photoresist on a semiconductor substrate 1, and performing exposure and development to obtain a resist pattern 3. And the optical characteristic of a reflection preventing film to be obtained is adjusted by emitting UV light, on the occasion of obtaining an organic reflection preventing film 2 by applying an organic reflection preventing film solvent to at at least a part to be irradiated with exposure light, and heating this.

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、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. 特に、半導体基板上にフォトレジストを形成して露光・現像を行ってレジストパターンを得る工程を備える半導体装置の製造方法に関するものである。 In particular, a method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of obtaining a resist pattern by performing exposure and development to form a photoresist on a semiconductor substrate.

【0002】 [0002]

【従来の技術及びその問題点】半導体装置製造の分野でのフォトリソグラフィ技術の研究開発においては、現在、解像度の良好な短波長光、例えば代表的にはKrF In research and development BACKGROUND OF THE INVENTION photolithography in the field of semiconductor device manufacturing, currently, good short-wavelength light of the resolution, for example, typically KrF the
エキシマレーザー光による露光方法が主流に研究開発がなされている。 Exposure method according to the excimer laser light have been made research and development into the mainstream.

【0003】しかし、このような場合、波長の狭帯域化により定在波の問題が大きくなりつつある。 However, this case is becoming a problem of the standing wave is increased by narrowing the wavelength. このため、 For this reason,
反射防止技術は、重要となっている。 Anti-reflection technology, have become important.

【0004】いくつかある反射防止膜(Anti Re [0004] some certain anti-reflection film (Anti Re
flective Layer、以下ARLと略記することもある。 flective Layer, sometimes abbreviated as follows ARL. )のタイプで、フォトレジストの下部側に有機反射防止膜が配置される有機ボトムレイヤー方式は、膜質が安定しており、確実に反射防止効果が期待できることで優れている。 In type), the organic bottom layer scheme organic antireflection film on the lower side of the photoresist is arranged, the film quality is stable and is superior in can be expected is surely antireflection effect.

【0005】従来のプロセスを図3に示す。 [0005] The conventional process shown in FIG. 図3(a) Figure 3 (a)
に示すように、ベアSi等の半導体基板1上に塗布ノズル4から反射防止膜溶剤を吐出してスピンコートする。 As shown in, spin coating by ejecting an antireflection film solvent from the coating nozzle 4 on the semiconductor substrate 1 such as a bare Si.
膜厚は例えば130nmとする。 The film thickness is, for example, 130nm. 塗布されたARL膜を符号2で示す。 It shows a coated ARL film by reference numeral 2. ホットプレート上でベーキングを行う(図3(b))。 Performing baking on a hot plate (Figure 3 (b)). 例えば250℃で60秒のベーキングを行う。 For example performs baking for 60 seconds at 250 ° C.. 次に図3(c)の如く、レジストを塗布し、露光現像してレジストパターン3を得る。 Then as shown in FIG. 3 (c), the resist is applied, a resist pattern 3 is exposed and developed. 露光後ベーク(PEB)は、例えば95℃で60秒間行う。 Post exposure bake (PEB) is performed, for example 60 seconds 95 ° C.. 例えば現像液はNMD−W(2.38%)を用い、パドル現像する。 For example the developer using NMD-W (2.38%), to paddle development.

【0006】上記工程で、安定な膜質の反射防止膜2が得られる。 [0006] In the above process, the anti-reflection film 2 of the stable film quality can be obtained. ところが逆に、膜質が安定である点が欠点となり、完全に定在波を打ち消すような商品は存在していない。 But to the contrary, the film quality is a drawback is that it is stable, fully goods, such as to cancel the standing wave does not exist. このため、例えばより微細なパターンを作るときには、ある程度のマージンをプロセス上において調整できる方が望ましいということになる。 Therefore, when for example making a finer pattern, it comes to the person who can adjust on the process a certain margin desired. つまり、光学定数が若干調整できるような材料がよい。 In other words, a material such as optical constants can be adjusted slightly.

【0007】従来での技術では、ベーキング温度をパラメータとしてのみ光学定数の調整が可能であるが、これは不十分なマージンである。 [0007] In the conventional in the art, although it is possible to adjust the optical constants only baking temperature as a parameter, which is insufficient margin.

【0008】 [0008]

【発明の目的】本発明は上記問題点を解決して、有機反射防止膜の光学定数の微調整がプロセス上で可能で、かつこれを工程数を増やすことなく、簡便な工程で実現できるようにした半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。 THE INVENTION The object of the invention is to solve the above problems, possible on the fine adjustment of the optical constants of the organic antireflection film process, and this without increasing the number of steps, so that can be realized by a simple process and its object is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in.

【0009】 [0009]

【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明は、半導体基板上にフォトレジストを形成して露光・現像を行ってレジストパターンを得る工程を備える半導体装置の製造方法において、少なくとも露光光を照射すべき部分に有機系の反射防止膜溶剤を塗布し、これを加熱して有機系の反射防止膜を得る際に、UV光を照射することにより、得られる反射防止膜の光学特性を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成するものである。 The invention of claim 1 of the present application In order to achieve the object] is a method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of obtaining a resist pattern by performing exposure and development to form a photoresist on a semiconductor substrate, at least the organic antireflection film solvent is applied to the portion to be irradiated with exposure light, when obtaining heated to an organic antireflection film this, by irradiating the UV light, the anti-reflection film obtained optical a method of manufacturing a semiconductor device characterized by adjusting the properties, thereby is to achieve the above object.

【0010】本出願の請求項2の発明は、前記有機系の反射防止膜には吸収染料を添加するとともに、該吸収染料の添加量を、前記UV光の照射量に応じて調整することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成するものである。 [0010] This application of the invention of claim 2, together with the antireflection film of the organic adding absorbing dye, the amount of the absorbing dyes, be adjusted according to the irradiation amount of the UV light a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein, thereby is to achieve the above object.
例えば、下地が高反射の場合UV光の照射量を小さくし、下地が低反射の場合UV光の照射量を大きくするようにして、ARLに幅をもたせるため、吸収染料を多めに添加しておく構成にすることができる。 For example, the base is smaller irradiation amount when UV light with high reflection, underlying so as to increase the radiation amount when UV light low reflection To impart the width ARL, and generous addition of absorbing dye it is possible to put configuration.

【0011】本出願の請求項3の発明は、UV光の照射を、加熱によるベーキング工程において行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成するものである。 [0011] The invention of claim 3 of the present application, the irradiation of UV light, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that in the baking step by heating, thereby the it is intended to achieve the purpose.

【0012】本出願の請求項4の発明は、UV光の照射により、反射防止膜の表面層にレジストとの不相溶層を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、これにより上記目的を達成するものである。 [0012] This application of the invention of claim 4, by irradiation with UV light, in any one of claims 1 to 3, characterized by forming a non-compatible layer between the resist and the surface layer of the antireflection film a method of manufacturing a semiconductor device according thereby is to achieve the above object.

【0013】本発明において、有機反射防止膜形成材料としては、高分子としてポリスルホン酸系の重合体を用い、染料としてアゾ系、または非アゾ系の染料を含有させたものを好ましく用いることができる。 [0013] In the present invention, as the organic antireflective film-forming material, a polymer of polysulfonic acid used as the polymer, can be preferably used which contains the azo, or non-azo dye as a dye . 但し勿論、その他の材料を用いてもよい。 However, of course, it may also be used other materials. 一例を挙げれば、ポリケイ皮酸ビニルを含有する材料を用いることができる。 In one example, it is possible to use a material containing polyvinyl cinnamate.

【0014】 [0014]

【作用】本発明によれば、UV光照射により有機反射防止膜の構成材料の物性を容易に変化させることができ、 According to the present invention, it is possible to easily change the physical properties of the constituent material of the organic antireflective film by UV light irradiation,
例えばその屈折率をプロセス内で微調整することが可能である。 For example it is possible to finely adjust the refractive index in the process.

【0015】また、ベーキングする際に、UV光を照射することで、光学的に適した反射防止膜を得るばかりでなく、このベーキング中のUV光照射により、ベーキング温度の低温化、処理時間の短縮を図ることもできる。 Further, when the baking, by irradiating the UV light, not only to obtain an antireflection film suitable optically, by UV light irradiation in this baking, the baking temperature low temperature, the processing time It can also be shortened.

【0016】更に、添加する吸収染料の量を、プロセス中のUV光照射量で調整するようにして、微調整を更に容易かつ確実に達成できるように構成できる。 Furthermore, the amount of absorbing dye to be added, so as to adjust the UV light irradiation amount in the process, can be configured to fine adjustment can be more easily and reliably achieved.

【0017】また、UV光照射によりレジスト層との混合層形成を無くすように実施することもできる。 [0017] It is also possible to implement so as to eliminate the mixed layer formed between the resist layer by UV light irradiation.

【0018】 [0018]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。 For the embodiment of EXAMPLES Hereinafter the present invention will be described with reference to the drawings. 但し当然のことではあるが、本発明は以下に述べる実施例により限定を受けるものではない。 However It will be appreciated that the present invention is not intended to be limited by the embodiments described below.

【0019】実施例1 この実施例は、微細化・集積化した超LSI装置のパターン形成を行う場合に、KrFエキシマレーザー光を用いたフォトリソグラフィー技術を利用する例に本発明を具体化したものである。 [0019] Example 1 This example those in the case of performing patterning of ultra LSI apparatus miniaturization and integration, embodying the present invention as an example utilizing photolithographic technique using KrF excimer laser beam it is.

【0020】この実施例は、図1に示すように、半導体基板1上にフォトレジストを形成して露光・現像を行ってレジストパターン3を得る工程を備える半導体装置の製造方法において、少なくとも露光光を照射すべき部分に有機系の反射防止膜溶剤を塗布し、これを加熱して有機系の反射防止膜2を得る際に、図1(b)に示す如くUV光を照射することにより、得られる反射防止膜の光学特性を調整するものである。 [0020] This embodiment, as shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of obtaining a resist pattern 3 is subjected to exposure and development to form a photoresist on a semiconductor substrate 1, at least exposure light by an organic antireflection film solvent is applied to the portion to be irradiated, in obtaining the heating the antireflective film 2 organic this is irradiated with UV light as shown in FIG. 1 (b) and, the optical properties of the resulting anti-reflection film is to adjust.

【0021】また、本実施例においては、有機系の反射防止膜には吸収染料を添加するとともに、該吸収染料の添加量を、UV光の照射を前提に多めにして添加し、下地がAlなどの高反射下地である場合には少ないUV照射量とし、また下地が低反射の下地である場合には高いUV照射量を加えることで、ARLに幅をもたせるようにした。 [0021] In the present embodiment, along with the anti-reflection film of an organic addition of absorbing dye, the amount of the absorbing dye is added in the larger amount assuming irradiation of UV light, underlying Al and small UV irradiation dose in the case of highly reflective background, such as, the underlying by applying a high UV dose in the case of the base of the low reflective, and to impart a width ARL.

【0022】また、本実施例においては、UV光の照射を、加熱によるベーキング工程において行った。 [0022] In the present embodiment, the irradiation of UV light was carried out in the baking step by heating.

【0023】また、本実施例では、UV光の照射により、反射防止膜の表面層にレジストとの不相溶層を形成し、これによりレジストとの混和を防止するようにした。 Further, in this embodiment, by irradiation with UV light, a non-compatible layer between the resist and the surface layer of the antireflection film is formed, thereby to so as to prevent mixing with resist.

【0024】更に具体的には、本実施例では次のようにして反射防止膜を形成した。 [0024] More specifically, to form an antireflection film as follows in this embodiment. 図1(a)に示すように、 As shown in FIG. 1 (a),
半導体基板1であるここではベア(Bare)−Si上に、スピンコートによりARL溶剤を塗布する(符号4 Here a semiconductor substrate 1 on bare (Bare) on -Si, applying the ARL solvent by spin coating (reference numeral 4
は塗布用ノズルである)。 It is a coating nozzle). 従来は、この後、ホットプレートにより、250℃でベーキングを行うのであるが、 Conventionally, after this, a hot plate, although to carry out the baking at 250 ° C.,
本実施例では、UVキュアを用い、160℃でベーキングとUV光照射を行った。 In this example, using a UV curing, baking was carried out with UV light irradiation at 160 ° C.. ARL形成後、低吸収化学増幅ポジ型レジスト(ポリヒドロキシスチレンPHS樹脂を生成分とする)を用い、露光を行い、NMD−W After ARL form, with low absorption chemically amplified positive resist (polyhydroxystyrene PHS resin and produce minute), exposure, NMD-W
(2.38%)現像液により、パドル現像を行った。 The (2.38%) developer, paddle development was conducted. なお、ベーキングとUV照射(UVキュア)の時間は、6 It should be noted, baking and time of UV radiation (UV curing) is 6
0秒である。 0 seconds.

【0025】この結果、ベア(Bare)−Si上における0.35μmラインアンドスペースの定在波抑制効果は、線幅変動率で7%から3%へ低減できた。 [0025] As a result, bare (Bare) standing wave suppressing effect of 0.35μm lines and spaces on the -Si could reduced from 7% in linewidth variation rate to 3%. また、 Also,
0.30μmコンタクトホールでの変動率は、14%から7%へ低減することが認められた。 Rate of change in 0.30μm contact hole was observed to be reduced from 14% to 7%. 図2に、定在波効果の低減作用について示す。 Figure 2 shows the effect of reducing the standing wave effect. グラフIは、本実施例のU Graph I is, U of the embodiment
V照射併用で160℃ベークを行った場合、グラフII If the 160 ° C. baking was carried out at V irradiation in combination, the graph II
は160℃でのベーキングのみ、グラフIIIは250 Only baking in 160 ° C., the graph III 250
℃でのベーキングのみ、グラフIVは反射防止膜を用いない場合である。 ℃ baking only, the graph IV shows the case of not using the anti-reflection film. 本実施例のグラフIが、定在波低減に効果的であることがわかる。 Graph I of this embodiment is seen to be effective in the standing wave reduction.

【0026】なお、この実施例では、ARL材には、B [0026] In this embodiment, the ARL material, B
rewer社のDUV−IIを使用した。 Using the rewer's DUV-II. このARL材は、樹脂としてポリスルホン酸系の重合体を用い、吸収染料は非アゾ系のものである。 The ARL material, a polymer of polysulfonic acid type used as a resin, absorbing dyes are those of the non-azo. ただしアゾ系でも全く同様に実施可能である。 However it is preferable to practice exactly as in azo.

【0027】光学定数の変化は、 (a)160℃ベークのみ(従来技術)と (b)160℃ベークとUVキュアの併用(本実施例) The change in optical constants, (a) 160 ° C. bake only (prior art) and (b) 160 ° C. bake and combination of UV cure (this Example)
を比較すると、 (a)n=1.6〜1.7 k=0.4〜0.3 (b)n=1.6〜1.7 k=0.3〜0.2 となる。 Comparing, the (a) n = 1.6~1.7 k = 0.4~0.3 (b) n = 1.6~1.7 k = 0.3~0.2.

【0028】以上のように、本実施例では、屈折率のk [0028] As described above, in this embodiment, the refractive index k
値の調整のみが可能となった。 Only the adjustment of the value it has become possible.

【0029】なお図2に示すのは、定在波効果のシミュレーション結果である。 [0029] Note Figure 2 shows a simulation result of the standing wave effect.

【0030】本実施例によれば、次の具体的な効果を得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain the following specific effects. UV光の照射により、反射防止膜の光学定数を、所望のものについて、例えばk値のみ変化させ、最適化が可能となる。 By irradiation with UV light, the optical constants of the antireflection film, the desired one, for example, k values ​​only varied, it is possible to optimize. 添加する吸収染料の量を、プロセス中のUV光照射量で調整が可能であるため、吸収染料の種類及び量にマージンを持たせることが可能である。 The amount of absorbing dye to be added, since it is possible to adjust the UV light irradiation amount in the process, it is possible to have a margin on the type and amount of absorbing dye. UV光照射により、ベーキング温度の低温化、処理時間の短縮が可能である。 By UV irradiation, low temperature baking temperature, it is possible to shorten the processing time. UV光照射により、反射防止膜を硬化させることができるため、レジストとの混合を少なくできる。 By UV irradiation, it is possible to cure the anti-reflective film, it can be reduced mixing with the resist.

【0031】 [0031]

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、有機反射防止膜の光学定数の微調整がプロセス上で可能で、かつこれを工程数を増やすことなく、簡便な工程で実現できるようにした半導体装置の製造方法を提供できる。 [Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, can be fine-adjustment of the optical constants of the organic antireflection film on the process, and without increasing the number of steps of this so that it can be realized by a simple process It can provide a method of manufacturing a semiconductor device in.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】実施例1の工程を示す図である。 1 is a diagram showing the procedure of Example 1.

【図2】実施例1の作用説明図である。 2 is an explanatory diagram of the operation of Embodiment 1.

【図3】従来の技術を示す図である。 3 is a diagram showing a conventional art.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 半導体基板(Si基板) 2 反射防止膜(ARL) 3 レジストパターン 1 a semiconductor substrate (Si substrate) 2 anti-reflection film (ARL) 3 resist pattern

フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/30 566 569 Front page continued (51) Int.Cl. 6 identification symbol Agency in Docket No. FI art display portion H01L 21/30 566 569

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】半導体基板上にフォトレジストを形成して露光・現像を行ってレジストパターンを得る工程を備える半導体装置の製造方法において、 少なくとも露光光を照射すべき部分に有機系の反射防止膜溶剤を塗布し、これを加熱して有機系の反射防止膜を得る際に、UV光を照射することにより、得られる反射防止膜の光学特性を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。 1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a step of obtaining a resist pattern were formed to exposing and developing a photoresist on a semiconductor substrate, an organic antireflection film on the portion to be irradiated with at least exposure light the solvent was applied, in obtaining heated an organic antireflection film which, by irradiation with UV light, a method of manufacturing a semiconductor device characterized by adjusting the optical properties of the antireflection film obtained .
  2. 【請求項2】前記有機系の反射防止膜には吸収染料を添加するとともに、該吸収染料の添加量を、前記UV光の照射量に応じて調整することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 With the addition of absorbing dye in the anti-reflection film according to claim 2, wherein said organic, according to claim 1, characterized in that the amount of the absorbing dye is adjusted according to the irradiation amount of the UV light the method of manufacturing a semiconductor device.
  3. 【請求項3】UV光の照射を、加熱によるベーキング工程において行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。 3. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 or 2 irradiation of UV light, and carrying out the baking step by heating.
  4. 【請求項4】UV光の照射により、反射防止膜の表面層にレジストとの不相溶層を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 By irradiation of 4. A UV light, a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to form the non-compatible layer between the resist and the surface layer of the antireflection film.
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