JPH09129604A - Method of formation of microscopic pattern for semiconductor device - Google Patents

Method of formation of microscopic pattern for semiconductor device

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JPH09129604A
JPH09129604A JP28335695A JP28335695A JPH09129604A JP H09129604 A JPH09129604 A JP H09129604A JP 28335695 A JP28335695 A JP 28335695A JP 28335695 A JP28335695 A JP 28335695A JP H09129604 A JPH09129604 A JP H09129604A
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JP
Japan
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resist
film
resist pattern
pattern
mask
Prior art date
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Application number
JP28335695A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatsugu Komai
正嗣 駒井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain sufficient resolution even on an existing exposing device by a method wherein the base layer is etched to the middle part, the second resist pattern is formed on a substrate leaving a resist pattern, and the base film is etched using the combined resist pattern as a mask. SOLUTION: One half of film thickness of a base layer 12 is etched off using the first resist pattern 15 as a mask, and the second resist film 16 is adhered thereto. The thickness of resist of the resist film formed by compounding the first and the second resist films is thickly formed on the first resist pattern 15, and thinly formed on the recessed part of the first resist pattern. Then, a prebaking operation is conducted, the resist film 16 is exposed, developed through the second resist pattern 17, and the second resist pattern 18 is formed. Then, a post baking operation is conducted, the remaining film of the base film is etched using the compounded resist pattern as a mask, and a contact hole 21 is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の微細
パターンの形成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a fine pattern on a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造において、微細パター
ンは主にフォトリソグラフィ技術とエッチング技術によ
って形成されている。フォトリソグラフィ技術はレジス
トにマスクのパターンを転写する工程であり、エッチン
グ技術はパターン形成されたレジストをマスクとして下
地膜を加工する工程である。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, fine patterns are mainly formed by photolithography and etching techniques. The photolithography technique is a process of transferring a mask pattern to a resist, and the etching technique is a process of processing a base film using the patterned resist as a mask.

【0003】この微細パターンの形成方法の1例とし
て、従来のコンタクトホールの形成方法について説明す
る。
As an example of the method of forming the fine pattern, a conventional method of forming a contact hole will be described.

【0004】図3は、従来のコンタクトホールの形成方
法を示す模式的縦断面図である。コンタクトホールの形
成は、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用
いた以下の5つの主な工程から構成されている。
FIG. 3 is a schematic vertical sectional view showing a conventional method of forming a contact hole. The formation of the contact hole is composed of the following five main steps using the photolithography technique and the etching technique.

【0005】Si基板11上にSiO2 膜12を形成
する。その上に感光性高分子から成るレジスト33を塗
布する。次いで、プリベークを行ないレジスト膜33中
に含まれる有機溶剤を除去する(図3(a))。
A SiO 2 film 12 is formed on a Si substrate 11. A resist 33 made of a photosensitive polymer is applied thereon. Then, prebaking is performed to remove the organic solvent contained in the resist film 33 (FIG. 3A).

【0006】マスクパターン34を露光によってレジ
スト膜33上に転写する(図3(b))。
The mask pattern 34 is transferred onto the resist film 33 by exposure (FIG. 3B).

【0007】レジストを現像して、マスクパターン3
4に対応する凹部19を有するレジストパターン35を
形成する。次いで、ポストベークを行ない、レジストパ
ターン35に含まれた水分を蒸発させ、SiO2 膜12
との密着性を高めておく(図3(c))。
The resist is developed to form a mask pattern 3
A resist pattern 35 having a concave portion 19 corresponding to 4 is formed. Then, post-baking is performed to evaporate the water content contained in the resist pattern 35, and the SiO 2 film 12 is removed.
To improve the adhesion (Fig. 3 (c)).

【0008】このレジストパターン35をマスクにし
て、SiO2 膜12にエッチング処理を施し、コンタク
トホール21を形成する(図3(d))。
Using the resist pattern 35 as a mask, the SiO 2 film 12 is etched to form a contact hole 21 (FIG. 3 (d)).

【0009】次に不要となったレジストパターン35
を除去する(図3(e))。
Next, the resist pattern 35 that has become unnecessary
Are removed (FIG. 3 (e)).

【0010】図4は、このようにして形成される従来の
コンタクトホールを示す模式的縦断面図である。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing a conventional contact hole thus formed.

【0011】半導体装置の高集積化に伴って回路パター
ンが微細になり、より一層の微細加工技術が必要となっ
ている。フォトリソグラフィ技術に関しては、解像度を
向上させる必要があり、露光装置の改良及び材料の開発
が進められている。
With higher integration of semiconductor devices, circuit patterns have become finer, and further fine processing technology is required. Regarding the photolithography technology, it is necessary to improve the resolution, and the improvement of the exposure apparatus and the development of materials are being promoted.

【0012】露光装置の改良は、レンズ開口径を大きく
する、短波長の露光波長を使用する、位相シフトマスク
を使用する等の方向で進んでいる。位相シフトマスクを
用いる方法は、マスク上の隣り合う開口部の一方に位相
を180゜変化させるシフタを設けて、隣り合う開口部
からの光の干渉を抑えて解像度を向上させる方法であ
る。
Improvements in the exposure apparatus have been made in the directions of increasing the lens aperture diameter, using a short wavelength exposure wavelength, and using a phase shift mask. The method using the phase shift mask is a method in which a shifter for changing the phase by 180 ° is provided in one of the adjacent openings on the mask to suppress the interference of light from the adjacent openings to improve the resolution.

【0013】レジスト材料の開発としては、高解像度の
レジストの開発、光露光用コントラスト増幅材料:CE
L(Contrast Enhanced Layer )材料の開発等が進めら
れている。CEL材料を使用する方法は、レジスト膜の
上にこのレジスト膜に比べて吸光度がはるかに高いCE
L膜を塗布することにより、相対的に強い光だけを透過
させ、弱い光をカットして、結果として下層レジスト膜
へ入射する露光像のコントラストを高めるものである。
As for the development of the resist material, the development of a high resolution resist, the contrast amplification material for light exposure: CE
Development of L (Contrast Enhanced Layer) materials is underway. The method using the CEL material has a CE having a much higher absorbance than the resist film on the resist film.
By coating the L film, only relatively strong light is transmitted and weak light is cut, and as a result, the contrast of the exposure image incident on the lower resist film is increased.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかし、位相シフトマ
スクを使用する場合は、微細加工性及び線幅の制御性に
優れているが、マスク開発にかなりのコストがかかる。
また、パターン種に応じた位相シフタを設ける必要があ
り、マスク欠陥が生じた場合のマスクの修正が行いにく
いという問題がある。
However, when a phase shift mask is used, it has excellent fine workability and line width controllability, but it requires a considerable amount of cost to develop the mask.
Further, it is necessary to provide a phase shifter according to the pattern type, and it is difficult to correct the mask when a mask defect occurs.

【0015】CEL材料を使用する場合は、やはり微細
加工性には優れているが、下地段差によるCEL膜の膜
厚変動によりパターン寸法が変化するという難点があ
る。また、CEL膜のため透過光がカットされる分、多
くの露光量が必要となり、露光時間が長くなり、スルー
プットが低下するという問題がある。またCEL材料の
コストがかかるという問題もある。
When a CEL material is used, it is still excellent in fine workability, but there is a problem that the pattern dimension changes due to the film thickness variation of the CEL film due to the step difference in the underlying layer. Further, since the transmitted light is cut because of the CEL film, a large amount of exposure is required, the exposure time becomes long, and the throughput decreases. There is also a problem that the cost of the CEL material is high.

【0016】このように位相シフトマスクおよびCEL
材料が抱えている問題点からわかるように、微細加工精
度を高めるこれらの露光装置の改良およびレジスト材料
の開発は、コスト上昇や新たなプロセスに起因する問題
点を生じる。
Thus, the phase shift mask and the CEL
As can be seen from the problems that the materials have, the improvement of these exposure apparatuses and the development of resist materials that increase the precision of microfabrication cause problems due to increased costs and new processes.

【0017】一方、エッチング技術においても、パター
ンの微細化に伴う歩留まりの低下がより問題となる。例
えば、コンタクトホールの場合、ホール径が小さくなる
とエッチングガスが侵入しにくくなり、エッチレートが
低下する。このため、大小異なるホール径のコンタクト
ホールが存在すると、各コンタクトホールにおいてエッ
チレートが異なり、下地膜の膜厚が同じであっても各々
のコンタクトホールを開口させるのに必要なエッチング
時間が異なるため、オーバーエッチングに伴う下地膜の
さらに下地へのダメージの問題が生じる。そのためマス
ク設計する際、ホール径を最小コンタクトホール径に統
一する手法が採られるが、微細なコンタクトホールが増
加するため、コンタクトホールを開口させる歩留まりが
低下してしまう。また、その後のコンタクトホール内へ
のメタル成膜においても、微細なコンタクトホールの底
部にステップカバレッジ良く成膜することが困難であ
り、さらに歩留まりが低下してしまう。
On the other hand, also in the etching technique, the decrease in yield due to the miniaturization of the pattern becomes more problematic. For example, in the case of a contact hole, when the hole diameter becomes smaller, it becomes difficult for the etching gas to enter, and the etching rate decreases. Therefore, if there are contact holes with different sizes, the etching rate will be different for each contact hole, and the etching time required to open each contact hole will be different even if the underlying film thickness is the same. The problem of further damage to the base film of the base film due to overetching occurs. Therefore, when designing a mask, a method of unifying the hole diameter to the minimum contact hole diameter is adopted, but since the number of fine contact holes increases, the yield of opening the contact holes decreases. Further, also in the subsequent metal film formation in the contact hole, it is difficult to form a film with good step coverage on the bottom of the fine contact hole, which further reduces the yield.

【0018】すなわち、0.5μm以下の微細加工にな
ると、既存の露光装置ではパターン形成に安定で十分な
解像度を得ることが困難になるのみならず、新たな露光
装置の改良およびレジスト材料の開発もコスト上昇や新
たなプロセスの問題点を生じる、またプロセス開発も難
しくなる。
That is, if the fine processing is 0.5 μm or less, it becomes difficult to obtain a stable and sufficient resolution for pattern formation with an existing exposure apparatus, and a new exposure apparatus is improved and a resist material is developed. Also raises costs, creates new process problems, and makes process development difficult.

【0019】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、既存の露光装置でも十分な解像度を得る
ことができ、コストもあまり増大させることなく微細な
パターンを形成することができる微細パターン形成方法
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to obtain a sufficient resolution even with an existing exposure apparatus, and it is possible to form a fine pattern without significantly increasing the cost. It is an object of the present invention to provide a fine pattern forming method.

【0020】さらに、本発明は微細なパターンのエッチ
ング時の歩留まり及びステップカバレッジの改善による
微細なパターン内への成膜時の歩留まりを改善し、半導
体装置の歩留まりを向上させることを目的としている。
A further object of the present invention is to improve the yield when etching a fine pattern and the yield when forming a film in a fine pattern by improving the step coverage, and to improve the yield of a semiconductor device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明者は、フォトリソ
グラフィ工程およびエッチング工程を繰り返し行うこと
によって、微細パターンを形成できることを知見した。
The present inventors have found that a fine pattern can be formed by repeating a photolithography process and an etching process.

【0022】本発明の微細パターンの形成方法は、基板
上に第1のレジストパターンを形成し、この第1のレジ
ストパターンをマスクにして下地膜を途中までエッチン
グし、この第1のレジストパターンを残した状態の前記
基板上に第2のレジストパターンを形成し、前記第1の
レジストパターンと前記第2のレジストパターンが合成
されたレジストパタ−ンをマスクにして前記下地膜をさ
らにエッチングすることを特徴としている。
According to the method of forming a fine pattern of the present invention, a first resist pattern is formed on a substrate, the base film is etched halfway using the first resist pattern as a mask, and the first resist pattern is formed. A second resist pattern is formed on the remaining substrate, and the underlying film is further etched using the resist pattern in which the first resist pattern and the second resist pattern are combined as a mask. It has a feature.

【0023】通常のフォトリソグラフィ工程で断面形状
が矩形の第1のレジストパターンを形成する。この第1
のレジストパタ−ンをマスクにして、下地膜を所定の深
さまでエッチングした後、第2のレジスト膜を塗布す
る。
A first resist pattern having a rectangular cross section is formed by a normal photolithography process. This first
The underlying film is etched to a predetermined depth using the resist pattern as a mask, and then a second resist film is applied.

【0024】そうすると、第1のレジストパターン上部
及び第1のレジストパターン間の凹部に第2のレジスト
膜が塗布されるが、第1のレジスト膜と第2のレジスト
膜を重ねて見た場合、第1のレジストパターンの領域は
レジストが厚く、第1のレジストパターン間の凹部では
レジストが薄くなる。このようにレジストの膜厚を場所
により変えることができるので、第1のレジストパター
ンの領域のレジストの膜厚として従来のレジストの膜厚
を確保しつつ、第1のレジストパターン間の凹部のレジ
ストを従来のレジストの膜厚に比べて薄くできる。ま
た、下地膜を途中までエッチングし、下地膜の残りの厚
みは薄くなっているので、エッチングの際に必要なレジ
スト膜厚はさらに薄くできる。
Then, the second resist film is applied to the upper part of the first resist pattern and the concave portion between the first resist patterns. However, when the first resist film and the second resist film are overlapped, The resist is thick in the region of the first resist pattern, and the resist is thin in the concave portions between the first resist patterns. Since the resist film thickness can be changed depending on the location in this manner, the resist film thickness of the conventional resist film thickness can be secured as the resist film thickness of the region of the first resist pattern, and the resist film of the concave portion between the first resist patterns can be obtained. Can be made thinner than the film thickness of a conventional resist. Further, since the underlayer film is etched halfway and the remaining thickness of the underlayer film is thin, the resist film thickness required for etching can be further reduced.

【0025】このため、第1のレジストパターン間の凹
部ではレジストが薄くなっているため、露光時の解像度
が向上し、この凹部に微細なレジストパターンを形成す
ることができるのである。
Therefore, since the resist is thin in the recesses between the first resist patterns, the resolution at the time of exposure is improved, and a fine resist pattern can be formed in the recesses.

【0026】また、本発明の方法によれば、パターンが
形成される下地膜のうち微細パターンが形成される厚み
は第1のレジストパターンをマスクにしたエッチング後
の厚みであり、薄くなっている。そのため微細パターン
を形成する際のエッチングのばらつきによる歩留まりの
低下を抑えることができる。
Further, according to the method of the present invention, the thickness of the underlying film on which the fine pattern is formed is the thickness after etching using the first resist pattern as a mask, which is thin. . Therefore, it is possible to suppress a decrease in yield due to variations in etching when forming a fine pattern.

【0027】また、本発明の方法によれば、下地膜には
粗いパターンと微細パターンとが段となった断面形状が
形成される。この断面形状により、その後の成膜の際に
はステップカバレッジ良く成膜できる。
Further, according to the method of the present invention, a cross-sectional shape in which a rough pattern and a fine pattern are stepped is formed on the base film. Due to this cross-sectional shape, the film can be formed with good step coverage in the subsequent film formation.

【0028】図2は、本発明方法により形成されるコン
タクトホールを示す模式的断面図である。コンタクトホ
ール21は段を有する形状であって、従来のコンタクト
ホール(図4)に比べて上部の孔が広く、コンタクトホ
ール21内へのメタル成膜の際にはステップカバレッジ
良く成膜できる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a contact hole formed by the method of the present invention. The contact hole 21 has a stepped shape, and the upper hole is wider than that of the conventional contact hole (FIG. 4), so that a metal film can be formed in the contact hole 21 with good step coverage.

【0029】なお、第2のレジスト膜の塗布に際して
は、低粘度のレジストを高速回転で塗布することが好ま
しい。こうすることにより、第1のレジスト膜と第2の
レジスト膜を重ねて見た場合のレジスト膜厚を、第1の
レジストパターンの領域を厚く、第1のレジストパター
ン間の凹部領域ではレジストを薄くするように、効果的
に塗布できる。
When applying the second resist film, it is preferable to apply a low-viscosity resist at a high speed. By doing so, the resist film thickness in the case where the first resist film and the second resist film are overlaid is made thicker in the region of the first resist pattern and in the recessed region between the first resist patterns. It can be applied effectively as thin.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の微細
パターン形成方法をコンタクトホールの形成に適用した
1例を図面に基づいて説明する。図1は、この微細パタ
ーン形成方法を説明する各工程を示した模式的断面図で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the method for forming a fine pattern of a semiconductor device according to the present invention is applied to the formation of contact holes will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing each step for explaining this fine pattern forming method.

【0031】SiO2 膜12が成膜されたSi基板1
1上に、感光性高分子から成る第1のレジスト膜13を
塗布する。次いでプリベークを行ないレジスト膜13中
に含まれる有機溶剤を除去する(図1(a))。
Si substrate 1 on which SiO 2 film 12 is formed
A first resist film 13 made of a photosensitive polymer is applied onto the first layer 1. Then, prebaking is performed to remove the organic solvent contained in the resist film 13 (FIG. 1A).

【0032】第1のマスクパターン14を通してレジ
スト膜13を露光する。次いで露光時の定在波効果を緩
和させるベーク処理(PEB処理)を施す(図1
(b))。
The resist film 13 is exposed through the first mask pattern 14. Then, a baking process (PEB process) is performed to alleviate the standing wave effect during exposure (FIG. 1).
(B)).

【0033】現像して、凹部19を有する第1のレジ
ストパターン15を形成する。次いでポストベークを行
ない、レジスト中に含まれた水分を蒸発させ下地膜との
密着性を高めておく(図1(c))。
By developing, a first resist pattern 15 having a recess 19 is formed. Then, post-baking is performed to evaporate the water content contained in the resist to enhance the adhesion to the base film (FIG. 1 (c)).

【0034】遠紫外光キュア処理(UVキュア)を施
すことによって、後の第2のレジスト膜の塗布特性を改
善する(図1(d))。
By performing a far-ultraviolet light curing treatment (UV curing), the coating characteristics of the second resist film later are improved (FIG. 1 (d)).

【0035】この第1のレジストパタ−ン15をマス
クにして下地SiO2 膜12を所定の深さ、例えば下地
SiO2 膜12の膜厚の半分、エッチングする(図1
(e))。
Using the first resist pattern 15 as a mask, the underlying SiO 2 film 12 is etched to a predetermined depth, for example, half the film thickness of the underlying SiO 2 film 12 (FIG. 1).
(E)).

【0036】第2のレジスト膜16を塗布する(図1
(f))。第1のレジストパターン15の上部周辺は薄
くなるが、それ以外の領域ではほぼ同等のレジスト膜厚
で塗布される。第1のレジスト膜と第2のレジスト膜の
合成されたレジスト膜厚は、第1のレジストパターン1
5部分はレジストが厚く、第1のレジストパターン間の
凹部19はレジストが薄くなる。次いでプリベークを行
ない、レジスト中に含まれる有機溶剤を除去する。
A second resist film 16 is applied (see FIG. 1).
(F)). The area around the upper part of the first resist pattern 15 is thin, but the other areas are coated with a substantially uniform resist film thickness. The combined resist film thickness of the first resist film and the second resist film is equal to the first resist pattern 1
The resist is thick in the fifth portion, and the resist is thin in the concave portion 19 between the first resist patterns. Then, prebaking is performed to remove the organic solvent contained in the resist.

【0037】第2のマスクパターン17を通してレジ
スト膜16を露光する。次いで定在波効果を緩和させる
PEB処理を施す(図1(g))。
The resist film 16 is exposed through the second mask pattern 17. Then, PEB treatment is performed to mitigate the standing wave effect (FIG. 1 (g)).

【0038】現像して、凹部20を有する第2のレジ
ストパターン18を形成する。次いでポストベークを行
ない、レジスト中に含まれた水分を蒸発させ下地膜との
密着性を高めておく(図1(h))。
By developing, a second resist pattern 18 having a recess 20 is formed. Then, post-baking is performed to evaporate the water content contained in the resist to enhance the adhesion to the base film (FIG. 1 (h)).

【0039】合成されたレジストパタ−ンをマスクに
して下地膜の残膜量をエッチングしコンタクトホ−ル2
1を開口させる(図1(i))。
Using the synthesized resist pattern as a mask, the remaining film amount of the underlying film is etched to contact the contact hole 2
1 is opened (FIG. 1 (i)).

【0040】そして、不要となったレジストパターン1
8、15を除去する。
Then, the unnecessary resist pattern 1
Remove 8,15.

【0041】なお、第1のレジストパタ−ンをマスクに
して下地膜をエッチングする量は全体のエッチング量に
対して、30〜70%が好ましい。
The amount of etching the underlayer film using the first resist pattern as a mask is preferably 30 to 70% of the total amount of etching.

【0042】その理由は、エッチングに関して言えば、
エッチング量が少なすぎると、後の合成されたレジスト
パタ−ンによるエッチングの際の下地膜の残膜量が多
く、エッチング歩留まりが低下するおそれがあり、エッ
チング量が多すぎると、第1のレジストパタ−ンによる
エッチングの際、エッチングのばらつきで場所により下
地膜が完全にエッチングされてしまうおそれがあるから
である。
The reason is as far as etching is concerned.
If the etching amount is too small, the residual film amount of the underlying film during the subsequent etching by the synthesized resist pattern may be large, and the etching yield may be reduced. If the etching amount is too large, the first resist pattern may not be formed. This is because the base film may be completely etched depending on the location due to variations in etching during the etching by the etching.

【0043】後の成膜に関して言えば、エッチング量が
少なすぎると、成膜時のステップカバレッジの向上への
寄与が少なく、エッチング量が多すぎると、第1のレジ
ストパタ−ンによるエッチングの際に形成される段差部
に対するステップカバレッジが悪化するからである。
As for the subsequent film formation, if the etching amount is too small, the contribution to the improvement of the step coverage during the film formation is small, and if the etching amount is too large, the etching by the first resist pattern is not performed. This is because the step coverage for the formed step portion deteriorates.

【0044】第2のレジスト膜の塗布にあたっては、レ
ジストパターン間の凹部領域に薄く塗布するため、粘度
が10〜15cp(レジスト塗布膜厚にして0.3〜
0.5μm)である低粘度のレジストを5000rpm
以上、特に6000rpm以上の高速回転で塗布するこ
とが好ましい。回転数が遅いと凹部領域へレジストが溜
まりやすく凹部領域のレジストの膜厚が厚くなりやすい
ためである。ただし、通常の装置の最高回転数は700
0rpm程度である。
In applying the second resist film, since the thin film is applied to the recessed area between the resist patterns, the viscosity is 10 to 15 cp (resist application film thickness is 0.3 to
0.5 μm) low viscosity resist at 5000 rpm
Above all, it is preferable to apply at a high speed rotation of 6000 rpm or more. This is because if the rotation speed is slow, the resist is likely to accumulate in the recessed region and the resist film in the recessed region tends to be thick. However, the maximum speed of a normal device is 700
It is about 0 rpm.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明の半導体装置の微細パターン形
成方法をコンタクトホールの形成に適用した実施例につ
いて図1に基づき具体的に説明する。
EXAMPLE An example in which the method for forming a fine pattern of a semiconductor device according to the present invention is applied to the formation of a contact hole will be specifically described below with reference to FIG.

【0046】SiO2 膜12が0.8μm成膜された
Si基板11上に、住友化学工業株式会社製PFX−1
5レジスト(粘度25cp)を回転数5000rpmで
塗布し、膜厚が1.1μmの第1のレジスト膜13を形
成する。次いで95℃、2分の条件でプリベークを行な
った(図1(a))。
PFX-1 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. is formed on the Si substrate 11 on which the SiO 2 film 12 is 0.8 μm thick.
5 resists (viscosity 25 cp) are applied at a rotation speed of 5000 rpm to form a first resist film 13 having a film thickness of 1.1 μm. Then, prebaking was performed at 95 ° C. for 2 minutes (FIG. 1A).

【0047】0.9μmコンタクトホールを形成する
第1のマスクパターン14を用いて、ニコン社製NSR
1505G7Eステッパにより、325mj/cm2
露光条件でレジスト膜13を露光した。次いで115
℃、2分の条件でPEB処理を施した(図1(b))。
Using the first mask pattern 14 for forming a 0.9 μm contact hole, NSR manufactured by Nikon Corporation is used.
The resist film 13 was exposed by a 1505G7E stepper under an exposure condition of 325 mj / cm 2 . Then 115
PEB treatment was performed under conditions of 2 ° C. and 2 minutes (FIG. 1B).

【0048】現像して、凹部19を有する第1のレジ
ストパターン15を形成した。次いで120℃のポスト
ベークを行なった(図1(c))。
By developing, a first resist pattern 15 having a recess 19 was formed. Then, post baking was performed at 120 ° C. (FIG. 1 (c)).

【0049】遠紫外光キュア処理(UVキュア)を施
した(図1(d))。
A far-ultraviolet light curing treatment (UV curing) was performed (FIG. 1 (d)).

【0050】この第1のレジストパタ−ン15をマス
クにして下地SiO2 膜12を0.4μmエッチングし
た(図1(e))。
Using the first resist pattern 15 as a mask, the underlying SiO 2 film 12 was etched by 0.4 μm (FIG. 1 (e)).

【0051】低粘度用レジストPFX−15レジスト
(粘度15cp)を5000rpmで塗布し、第1のレ
ジストパターン15上の平坦部での膜厚0.5μmの第
2のレジスト膜16を形成した。次いで95℃、2分の
条件でプリベークを行なった(図1(f))。
A low-viscosity resist PFX-15 resist (viscosity 15 cp) was applied at 5000 rpm to form a second resist film 16 having a film thickness of 0.5 μm on the flat portion on the first resist pattern 15. Then, prebaking was performed at 95 ° C. for 2 minutes (FIG. 1 (f)).

【0052】0.5μmコンタクトホールを形成する
第2のマスクパターン17を用いて、NSR1505G
7Eステッパにより、175mj/cm2 の露光条件で
第2のレジスト膜16を露光した。115℃、2分の条
件でPEB処理を施した(図1(g))。
Using the second mask pattern 17 for forming a 0.5 μm contact hole, NSR1505G is used.
The 7E stepper exposed the second resist film 16 under the exposure condition of 175 mj / cm 2 . PEB treatment was performed under the conditions of 115 ° C. and 2 minutes (FIG. 1 (g)).

【0053】現像して、凹部20を有する第2のレジ
ストパターン18を形成した。120℃のポストベーク
を行なった(図1(h))。
By developing, a second resist pattern 18 having a recess 20 was formed. Post baking was performed at 120 ° C. (FIG. 1 (h)).

【0054】合成されたレジストパタ−ンをマスクに
してSiO2 膜の残膜量0.4μmをエッチングしコン
タクトホ−ル21を開口させた(図1(i))。
Using the synthesized resist pattern as a mask, the remaining film amount of the SiO 2 film was 0.4 μm and the contact hole 21 was opened (FIG. 1 (i)).

【0055】そして、次に不要となったレジストパター
ン18、15を除去した。
Then, the unnecessary resist patterns 18 and 15 were removed.

【0056】なお、上記SiO2 膜のエッチングはCF
4 、CHF3 、He 及びAr の混合ガスを用い、平行平
板型の装置を使用し、高周波電力850W、電極間隔
1.0cm、試料温度−30℃で行なった。
The etching of the SiO 2 film is CF
A mixed gas of 4 , CHF 3 , He and Ar was used, a parallel plate type apparatus was used, and high frequency power was 850 W, an electrode interval was 1.0 cm, and a sample temperature was −30 ° C.

【0057】こうすることにより、底部のホール径が
0.5μm、上部のホール径が0.9μmの段差を有す
るコンタクトホールを形成することができた。
By doing so, it was possible to form a contact hole having a step with a hole diameter of 0.5 μm at the bottom and a hole diameter of 0.9 μm at the top.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体装
置の微細パターン形成方法においては、既存の露光装置
でも十分な解像度を得ることができ、コストもあまり増
大させることなく微細なパターンを形成することができ
る。
As described above in detail, in the method for forming a fine pattern of a semiconductor device of the present invention, a sufficient resolution can be obtained even with an existing exposure apparatus, and a fine pattern can be formed without significantly increasing the cost. Can be formed.

【0059】さらに、本発明は微細なパターンのエッチ
ング時の歩留まり及びステップカバレッジの改善による
微細なパターン内への成膜時の歩留まりを改善し、半導
体装置の歩留まりを向上させることができる。
Further, according to the present invention, the yield at the time of etching a fine pattern and the yield at the time of forming a film in a fine pattern by improving the step coverage can be improved, and the yield of a semiconductor device can be improved.

【0060】本発明方法と従来方法との比較を表1、表
2に示す。
Tables 1 and 2 show a comparison between the method of the present invention and the conventional method.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

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

【図1】本発明の半導体装置の微細パターンの形成方法
を各工程順に示した模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a method of forming a fine pattern of a semiconductor device of the present invention in order of steps.

【図2】本発明のコンタクトホ−ルの模式的断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a contact hole of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の微細パターンの形成方法を
各工程順に示した模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a method of forming a fine pattern of a conventional semiconductor device in order of steps.

【図4】従来のコンタクトホ−ルの模式的断面図であ
る。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional contact hole.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 Si基板 12 SiO2 膜 13 第1のレジスト膜 14 第1のマスクパターン 15 第1のレジストパターン 16 第2のレジスト膜 17 第2のマスクパターン 18 第2のレジストパターン 19 凹部 20 凹部 21 コンタクトホール 33 レジスト膜 34 マスクパターン 35 レジストパターン11 Si substrate 12 SiO 2 film 13 First resist film 14 First mask pattern 15 First resist pattern 16 Second resist film 17 Second mask pattern 18 Second resist pattern 19 Recessed portion 20 Recessed portion 21 Contact hole 33 resist film 34 mask pattern 35 resist pattern

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に第1のレジストパターンを形成
し、この第1のレジストパターンをマスクにして下地膜
を途中までエッチングし、この第1のレジストパターン
を残した状態の前記基板上に第2のレジストパターンを
形成し、前記第1のレジストパターンと前記第2のレジ
ストパターンが合成されたレジストパタ−ンをマスクに
して前記下地膜をさらにエッチングすることを特徴とす
る半導体装置の微細パターンの形成方法。
1. A first resist pattern is formed on a substrate, a base film is partially etched by using the first resist pattern as a mask, and the first resist pattern is left on the substrate. A fine pattern of a semiconductor device, characterized in that a second resist pattern is formed, and the underlying film is further etched using a resist pattern obtained by combining the first resist pattern and the second resist pattern as a mask. Forming method.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001131740A (en) * 1999-10-29 2001-05-15 Applied Materials Inc Deposition method and sputtering system
KR100739530B1 (en) * 2006-06-07 2007-07-13 삼성전자주식회사 Method of fabricating semiconductor device having contact hole with high aspect-ratio
JP2008199054A (en) * 2004-02-23 2008-08-28 Toshiba Corp Pattern forming method

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