JPH10125582A - Pattern forming method and device producing - Google Patents

Pattern forming method and device producing

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JPH10125582A
JPH10125582A JP8279330A JP27933096A JPH10125582A JP H10125582 A JPH10125582 A JP H10125582A JP 8279330 A JP8279330 A JP 8279330A JP 27933096 A JP27933096 A JP 27933096A JP H10125582 A JPH10125582 A JP H10125582A
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phase shift
forming
wavelength
exposure
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隆志 加藤
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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
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the formation of a phase shifter and the formation of a resist image by means of second resist by forming an edge for phase shift on the first resist layer of resist constituted of two layers and exposing the a second resist layer with wavelength different from that by which the first resist layer is exposed at the time of exposing the second resist layer. SOLUTION: Light flux 104 illuminating a mask 101 exposes resist stacked on a wafer 102. Resist for far ultraviolet rays such as KrF is used for upper resist 1, and resist for far ultraviolet rays such as an i-line is used for lower resist 2. Upper resist 1 responds to the light of wavelength λ1 and the dissolution speed of a part on which light is abutted is faster than developer. The formation of the phase shifter completes after exposure is completed with wavelength #1. Then, wavelength λ2 is set to be an i-line and the mask is removed so as to expose the whole face. At that time, light intensity distribution is canselled at the boundary part of the shifter formed by upper resist 1 with phase shift effect. Then, the boundary part remains through a developing processing and a minute resist image 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、例えばICやLS
I等のデバイスやCCD等の撮像デバイスや液晶パネル
等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する
工程のうち、リソグラフィー工程におけるレジストパタ
ーン形成方法の技術分野に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a technical field of a method of forming a resist pattern in a lithography process, among processes for manufacturing a device such as an I, an imaging device such as a CCD, a display device such as a liquid crystal panel, and a device such as a magnetic head.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の製造技術の進展は目覚まし
く、またそれに伴う微細加工技術の進展も著しい。特に
光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮小投影露
光装置、通称ステッパーが主流であり、さらなる解像力
向上に向けて光学系の開口数(NA)の拡大や、露光波
長の短波長化、レジスト材料の改善、あるいは位相シフ
ト法などの種々の超解像技術が提案されてきている。特
に位相シフト法はフォトマスク上で透過光だけでなく、
光の位相を制御することにより解像度を向上させる方法
である。更に近年、位相シフトマスクを用いることな
く、レジストを用いた基板上での位相シフト効果による
解像度向上を目的としたものが特開平6−267890
にて開示されている。
2. Description of the Related Art The semiconductor device manufacturing technology has been remarkably advanced, and the fine processing technology has been remarkably advanced. In particular, optical processing technology mainly uses a reduced projection exposure apparatus with a submicron resolution, commonly known as a stepper. To further improve the resolution, the numerical aperture (NA) of the optical system is increased, the exposure wavelength is shortened, and resist materials are used. Or various super-resolution techniques such as a phase shift method have been proposed. In particular, the phase shift method not only transmits light on a photomask,
This is a method of improving the resolution by controlling the phase of light. In recent years, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267890 has aimed at improving resolution by using a phase shift effect on a substrate using a resist without using a phase shift mask.
It is disclosed in.

【0003】図8(A)は、特開平6−267890号
公報にて開示されている、レジストを用いた位相シフト
効果を示す概念図である。まず、工程(1)において、
基板102上に塗布したポジ型のレジスト層に対しマス
ク(レチクル)101を用いてレジストのボトムまで現
像されないような露光量にてそのパターンを転写する。
次に、工程(2)において、PEBおよび現像処理を経
てレジスト層の表層を部分的にパターニングして段差部
を形成する。この時、マスク101によって遮蔽された
部分のレジストと露光光の透過部分に対応したレジスト
とのレジスト厚dの差が次式で表されるように形成され
る。
FIG. 8A is a conceptual diagram showing a phase shift effect using a resist disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-267890. First, in step (1),
The pattern is transferred to the positive resist layer applied on the substrate 102 by using a mask (reticle) 101 with an exposure amount such that the bottom of the resist is not developed.
Next, in step (2), the surface layer of the resist layer is partially patterned through PEB and development to form a step. At this time, a difference in the resist thickness d between the resist shielded by the mask 101 and the resist corresponding to the transmission portion of the exposure light is formed by the following equation.

【0004】d=λ/2(n−1) (式1) ここで、λは露光波長、nはレジストの屈折率である。
そして工程(3)において、レジストパターンの凸部を
位相シフタとみなしてマスク101を用いずに全面露光
を行なう。この時、レジストの段差部において光振幅の
キャンセルが起こり、光強度はこのエッジ部分にて減少
する。最後に工程(4)において、現像を行ない、基板
上での位相シフト効果により位相シフターエッジ相当位
置に最終レジストパターンを得る、というものである。
D = λ / 2 (n−1) (Equation 1) where λ is the exposure wavelength and n is the refractive index of the resist.
Then, in step (3), the entire surface of the resist pattern is exposed without using the mask 101 by regarding the convex portion of the resist pattern as a phase shifter. At this time, the light amplitude is canceled at the step portion of the resist, and the light intensity decreases at this edge portion. Finally, in the step (4), development is performed to obtain a final resist pattern at a position corresponding to a phase shifter edge by a phase shift effect on the substrate.

【0005】一方、別の方法を示す図8(B)では、レ
ジストの位相シフタ部分を別のレジスト材料にて構成し
ている。この場合、工程(1)と工程(3)における露
光波長λは同一のものである。上部レジスト1は厚さが
上記(式1)で規定されたd'あるいはわずかにそれよ
り小さい。一方、下部レジスト2の厚さは任意である。
上部レジスト1は工程(1)の露光により比較的短時間
で酸性型に変化させる高速増感剤を含む。また下部レジ
スト2は、露光光を受けて比較的長時間で酸性型に変化
させる低速増感剤を含む。従って、深さd'の凹部を形
成するための露光工程において、上部レジスト1に比べ
下部レジスト2はゆっくりと露光され、また現像工程に
おいては以上の露光差により、下部レジスト2はあまり
とり除かれず残り、深さd'の凹部を形成する。
On the other hand, in FIG. 8B showing another method, the phase shifter portion of the resist is made of another resist material. In this case, the exposure wavelength λ in the steps (1) and (3) is the same. The thickness of the upper resist 1 is d 'defined by the above (Equation 1) or slightly smaller. On the other hand, the thickness of the lower resist 2 is arbitrary.
The upper resist 1 contains a high-speed sensitizer that changes to an acidic type in a relatively short time by the exposure in the step (1). Also, the lower resist 2 contains a low-speed sensitizer that changes to an acidic type in a relatively long time upon receiving exposure light. Therefore, in the exposure step for forming the concave portion having the depth d ', the lower resist 2 is exposed more slowly than the upper resist 1, and in the developing step, the lower resist 2 is largely removed due to the above exposure difference. And a recess having a depth d 'is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たレジストによる位相シフト効果を達成する際にレジス
トの多層化を考えた場合には、同一露光波長に対する露
光感度の差あるいは現像感度の差の大きなレジスト材料
を選択する必要性がある。
However, when the resist is to be multi-layered to achieve the phase shift effect of the resist described above, a resist having a large difference in exposure sensitivity or development sensitivity for the same exposure wavelength is considered. There is a need to choose a material.

【0007】また、このようなレジストにおける位相シ
フト効果による像形成においては、マスクの開口部と遮
光部の境界で決まるピッチ以下では像を形成することが
できない。
In the image formation by the phase shift effect in such a resist, an image cannot be formed below a pitch determined by a boundary between an opening of a mask and a light shielding portion.

【0008】また、レジストによる位相シフタの形成に
おいて、現像処理が必要であることは、プロセス上スル
ープットを低下させる要因であり実用的の障害となり得
る。
Further, in the formation of a phase shifter using a resist, the necessity of a development process is a factor that lowers the throughput in the process and can be a practical obstacle.

【0009】本発明は上記課題の少なくとも1つを解決
すべくなされたもので、レジストに位相シフト用エッジ
を形成して位相シフト露光法でパターン形成を行なう実
用的な手法の提供を目的とするものである。
The present invention has been made to solve at least one of the above problems, and has as its object to provide a practical method for forming a phase shift edge in a resist and forming a pattern by a phase shift exposure method. Things.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のある形態は、レジストに位相シフト用エッジを形成
する工程と、該位相シフトエッジで暗帯を形成する工程
と、該暗帯部分を残すように露光されたレジスト像を現
像する工程とを有し、前記レジストは感光する波長が異
なる複数のレジスト材料を基板上に積層したものである
ことを特徴とするパターン形成方法である。。
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of forming a phase shift edge on a resist, forming a dark band at the phase shift edge, and forming a dark band portion on the resist. Developing a resist image exposed so as to leave a pattern, wherein the resist is obtained by laminating a plurality of resist materials having different wavelengths to be exposed on a substrate. .

【0011】ここで例えば、前記レジストは2層で構成
し、第1レジスト層に位相シフト用エッジを形成し、第
2レジスト層を露光する際には第1レジスト層を露光し
た際の波長とは異なる波長にて露光を行なう。
Here, for example, the resist is composed of two layers, a phase shift edge is formed on the first resist layer, and when exposing the second resist layer, the wavelength at the time of exposing the first resist layer is adjusted. Perform exposure at different wavelengths.

【0012】また例えば、第1レジスト層にKrFやA
rFエキシマレーザーなどの遠紫外光用レジストを、第
2レジスト層にg線やi線等の紫外光用レジストを用い
る。
Further, for example, KrF or A is formed on the first resist layer.
A resist for far ultraviolet light such as rF excimer laser is used, and a resist for ultraviolet light such as g-line or i-line is used for the second resist layer.

【0013】また例えば、前記位相シフト用エッジの形
成は現像処理なしに行なう。
For example, the formation of the phase shift edge is performed without a developing process.

【0014】本発明の別の形態は、基板上に微細なパタ
ーンを形成する方法において、基板上に、感光する波長
域が異なる複数のレジスト材料を積層する工程と、位相
シフト用エッジを形成する工程と、該位相シフトエッジ
で暗帯を形成し該暗帯部分を残すように露光されたレジ
スト像を現像する工程と、上層以外の別のレジスト層を
露光する際に、前記位相シフト用エッジを形成する際に
用いたマスクとは異なるマスクを用いて露光されたレジ
スト像を現像する工程と、を有することを特徴とするパ
ターン形成方法である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a fine pattern on a substrate, comprising the steps of: laminating a plurality of resist materials having different wavelength ranges to be exposed on the substrate; and forming a phase shift edge. Forming a dark band at the phase shift edge and developing an exposed resist image so as to leave the dark band portion; and exposing another resist layer other than the upper layer to the phase shift edge. And developing the exposed resist image using a mask different from the mask used when forming the resist pattern.

【0015】ここで例えば、前記異なるマスクとしては
位相シフトマスクを用いる。
Here, for example, a phase shift mask is used as the different mask.

【0016】本発明の別の形態は、基板上に少なくとも
感光する波長域が異なるレジスト材料を3層積層する工
程と、最上層である第1レジスト層に位相シフト用エッ
ジを形成する工程と、中間層である第2レジスト層に該
位相シフトエッジで暗帯を形成しかつ該暗帯部分を残す
ように露光されたレジスト像を現像する工程と、最下層
である第3レジスト層を位相シフトマスクを用いて露光
し現像する工程と、を有することを特徴とするパターン
形成方法である。
According to another aspect of the present invention, there are provided a step of laminating at least three resist materials having different wavelength ranges to be exposed on a substrate, a step of forming a phase shift edge in a first resist layer as an uppermost layer, Forming a dark band at the phase shift edge in the second resist layer as the intermediate layer and developing the exposed resist image so as to leave the dark band portion; and phase shifting the third resist layer as the lowermost layer. Exposing and developing using a mask.

【0017】また、本発明の別の形態は、第1の波長の
露光光でレジストに位相シフト用エッジを形成する工程
と、該第1とは異なる第2の波長の露光光で位相シフト
露光によってパターン形成する工程とを有することを特
徴とするパターン形成方法である。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a phase shift edge on a resist with exposure light of a first wavelength, and a phase shift exposure with exposure light of a second wavelength different from the first. And forming a pattern by the method.

【0018】また、本発明の別の形態は、レジストに位
相シフト用エッジを形成して位相シフト露光によりパタ
ーン形成する方法であって、現像処理を行なわずに該位
相シフト用エッジを形成する工程を有することを特徴と
するパターン形成方法である。ここで、露光あるいは露
光/PEB工程におけるレジストの膜減りにより位相シ
フト用エッジを形成することで現像処理を省略すること
ができる。
Another aspect of the present invention is a method of forming a phase shift edge in a resist and forming a pattern by phase shift exposure, wherein the step of forming the phase shift edge without performing development processing is performed. A pattern forming method characterized by having: Here, the development process can be omitted by forming the phase shift edge by reducing the thickness of the resist in the exposure or the exposure / PEB process.

【0019】本発明のさらに別の形態は、上記パターン
形成方法のいずれかを利用してデバイスを生産すること
を特徴とするデバイス生産方法である。
Still another embodiment of the present invention is a device production method characterized by producing a device by using any of the above-described pattern formation methods.

【0020】本発明のさらに別の形態は、感光する波長
が異なる複数のレジスト材料を基板上に積層したことを
特徴とする位相シフト露光用基板である。
Still another embodiment of the present invention is a substrate for phase shift exposure, wherein a plurality of resist materials having different wavelengths to be exposed are laminated on the substrate.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<実施形態1>図1は本発明の第1の実施形態の説明図
である。これは、感光波長領域の異なる2つのレジスト
を基板上に積層し、上層レジストを位相シフタとしてレ
ジスト像を形成することを特徴とするものである。
<First Embodiment> FIG. 1 is an explanatory view of a first embodiment of the present invention. This is characterized in that two resists having different photosensitive wavelength regions are laminated on a substrate, and a resist image is formed using the upper resist as a phase shifter.

【0022】同図において、マスク(レチクル)101
を照明する照明光束104により、ウエハ102上に積
層されているレジストを露光する。ここで積層したレジ
ストの波長に対する透過率の関係を模式的に示したのが
図2である。上層レジスト1は図2(A)に示すよう
に、KrF光源によるリソグラフィに用いられるレジス
トであり、KrF波長付近に透過率のピークを持ち、ま
た波長が大きくなるにつれて大きな透過率を有するもの
である。
In FIG. 1, a mask (reticle) 101 is shown.
The resist laminated on the wafer 102 is exposed by an illumination light beam 104 for illuminating the wafer. FIG. 2 schematically shows the relationship between the transmittance and the wavelength of the laminated resist. As shown in FIG. 2A, the upper resist 1 is a resist used for lithography using a KrF light source, and has a transmittance peak near the KrF wavelength and has a larger transmittance as the wavelength increases. .

【0023】この上層レジストには、例えばKrF等遠
紫外線用のポジ型化学増幅型レジストが用いられる。次
に、下層レジスト2は図2(B)に示すように、i線波
長付近の透過率が大きいレジストであり、KrF波長領
域ではほとんど透過率を持たないものである。この下層
レジストには、i線等紫外線用のポジ型レジストが用い
られる。
As the upper resist, for example, a positive chemically amplified resist for far ultraviolet rays such as KrF is used. Next, as shown in FIG. 2B, the lower resist 2 is a resist having a large transmittance near the i-line wavelength, and has almost no transmittance in the KrF wavelength region. As the lower resist, a positive resist for ultraviolet rays such as i-ray is used.

【0024】図1を用いてレジスト像形成処理について
説明する。まず工程(1)において、KrFエキシマレ
ーザー(露光波長λ1)によりマスク101を照明す
る。このマスク101を照明した光束は、不図示の投影
光学系を介してウエハ102上に結像される。この時、
上層レジスト1は波長λ1の光に反応し、光の当たった
部分は、光の当たらなかった部分の現像液に対し、その
溶解速度が早くなる。この上層レジスト1は、その厚み d=λ2/2(n1−1) (2) で表されるd、あるいはその値に近い値をもつものであ
る。ここで、λ2は後の工程にて用いるi線の波長を示
し、n1はi線波長λ2に対する上層レジストの屈折率を
示すものである。
The resist image forming process will be described with reference to FIG. First, in step (1), the mask 101 is illuminated with a KrF excimer laser (exposure wavelength λ 1 ). The light beam illuminating the mask 101 is imaged on the wafer 102 via a projection optical system (not shown). At this time,
The upper resist 1 reacts to light having a wavelength of λ 1 , and a portion irradiated with light has a higher dissolving speed in a developing solution in a portion not irradiated with light. The upper resist 1 is one having a value close d or to the value, represented by a thickness d = λ 2/2 (n 1 -1) (2). Here, λ 2 indicates the wavelength of the i-line used in a later step, and n 1 indicates the refractive index of the upper resist with respect to the i-line wavelength λ 2 .

【0025】以上のように、波長λ1にて露光を完了し
た後で、PEBや現像処理を経て工程(2)のように位
相シフタの形成を完了する。次に工程(3)のように、
露光波長をi線としマスク101を除いて全面一括露光
を行なう。その際、位相シフト効果により上層レジスト
1にて形成されたシフタの境界部分(暗帯部分)では光
強度分布が打ち消しあう。そして、PEB及び現像処理
を経て暗帯部分が残り、工程(4)のように微細なレジ
スト像が形成されるのである。
As described above, after the exposure at the wavelength λ 1 is completed, the formation of the phase shifter is completed as in the step (2) through PEB and development processing. Next, as in step (3),
Exposure wavelength is i-line, and the entire surface is exposed except for the mask 101. At this time, the light intensity distributions cancel each other at the boundary portion (dark band portion) of the shifter formed by the upper layer resist 1 due to the phase shift effect. Then, a dark band portion remains after the PEB and the development processing, and a fine resist image is formed as in the step (4).

【0026】本実施例では、レジストを2層積層にし、
その各々のレジストの感光波長が異なることを利用し
て、位相シフタの形成及び第2レジストによるレジスト
像の形成が容易に行なえるようにしている。
In this embodiment, two layers of resist are laminated,
By utilizing the fact that the photosensitive wavelength of each resist is different, the formation of a phase shifter and the formation of a resist image by the second resist can be easily performed.

【0027】<実施形態2>以下に本発明の第2の実施
形態を示す。これは、基板上にレジストを積層し、第1
のマスクにより露光して位相シフタを形成し、マスクを
除いて全面露光を行ない、更に第2のマスクを用いて位
相シフタにより生成したレジスト像のピッチの倍のピッ
チのレジスト像を形成することを特徴とするものであ
る。
<Embodiment 2> A second embodiment of the present invention will be described below. This is done by laminating a resist on a substrate,
Forming a phase shifter by exposing with the use of the mask, exposing the entire surface except for the mask, and forming a resist image having a pitch twice the pitch of the resist image generated by the phase shifter using the second mask. It is a feature.

【0028】図3(A)は、基板102上にレジストを
3層積層した場合を示している。ここで、各々のレジス
トの波長に対する透過率の関係を図2を用いて説明す
る。図2(A)は上層レジスト1、及び下層レジスト3
の波長に対する透過率特性を模式的に示している。上層
レジスト1と下層レジスト3はKrF(λ1)とi線
(λ2)の波長域にて高い透過率を有する。次に図2
(B)は中間層レジスト2の波長に対する透過率特性を
示している。中間層レジスト2はi線(λ2)の波長域
にて高い透過率を有し、KrF波長(λ1)ではほとん
ど透過率はない。
FIG. 3A shows a case where three layers of resist are laminated on the substrate 102. Here, the relationship between the transmittance and the wavelength of each resist will be described with reference to FIG. FIG. 2A shows an upper resist 1 and a lower resist 3.
3 schematically shows the transmittance characteristics with respect to the wavelength. The upper resist 1 and the lower resist 3 have high transmittance in the wavelength range of KrF (λ 1 ) and i-line (λ 2 ). Next, FIG.
(B) shows the transmittance characteristic of the intermediate layer resist 2 with respect to the wavelength. The intermediate layer resist 2 has a high transmittance in the wavelength range of the i-line (λ 2 ), and has almost no transmittance at the KrF wavelength (λ 1 ).

【0029】図3を用いてレジスト像形成処理について
説明する。まず、工程(1)により、KrFに対応する
露光波長λ1により、マスク101のパターンをレジス
ト1に転写する。この時、上層レジスト1は、その厚み
が d=λ2/2(n1−1) (式2) で表されるd、あるいはその値に近い値をもつものであ
る。ここで、λ2は、後の工程にて用いるi線の波長を
示し、n1はi線波長λ2に対する上層レジストの屈折率
を示すものである。
The resist image forming process will be described with reference to FIG. First, in step (1), the pattern of the mask 101 is transferred to the resist 1 at an exposure wavelength λ 1 corresponding to KrF. At this time, the upper layer resist 1, the thickness of those having a value close d or the value is expressed by d = λ 2/2 (n 1 -1) ( Equation 2). Here, λ 2 indicates the wavelength of the i-line used in a later step, and n 1 indicates the refractive index of the upper resist with respect to the i-line wavelength λ 2 .

【0030】以上のように、波長λ1にて露光を完了し
た後で、PEBや現像処理を経て、工程(2)のよう
に、位相シフタの形成を完了する。次に工程(3)のよ
うに、露光波長をi線(λ2)とし、マスク101を除
いて全面一括露光を行なう。その際、位相シフト効果に
より、上層レジスト1にて形成されたシフタの境界部分
(暗帯部分)では光強度分布が打ち消しあう。又、レジ
スト3は波長λ2ではほとんど感光しない。そして、工
程(4)のように、PEBおよび現像処理を経て暗帯部
分が残り、微細なレジスト像が形成されるのである。こ
こまでのレジスト像形成処理は先の実施形態1と同様で
ある。
As described above, after the exposure at the wavelength λ 1 is completed, the formation of the phase shifter is completed as in the step (2) through PEB and development processing. Next, as in the step (3), the exposure wavelength is set to i-line (λ 2 ), and the entire surface is exposed collectively except for the mask 101. At this time, due to the phase shift effect, the light intensity distributions cancel each other at the boundary portion (dark band portion) of the shifter formed by the upper layer resist 1. The resist 3 is hardly exposed at the wavelength λ 2 . Then, as in the step (4), a dark band portion remains after the PEB and the development process, and a fine resist image is formed. The resist image forming process so far is the same as in the first embodiment.

【0031】そして本実施例では更に、工程(5)にお
いて、第2のマスク105を用いて、KrFに対応した
露光波長であるλ1により露光を行なう。この時、本実
施例では、マスクにおいてシフタエッジを利用した位相
シフトマスクを用いている。このシフタエッジ利用型の
位相シフトマスクはシフタエッジでの位相の反転を利用
したものであり、前述のレジストを利用した位相シフト
効果と同様な効果を創出する。このマスクにおいて、シ
フタのエッジによる像が、前処理にてレジストの位相シ
フト効果により生成したレジスト像の丁度間に位置する
ように配置する。
Further, in this embodiment, in step (5), exposure is performed using the second mask 105 at λ 1 which is an exposure wavelength corresponding to KrF. At this time, in this embodiment, a phase shift mask using a shifter edge is used in the mask. This phase shift mask using a shifter edge utilizes phase inversion at the shifter edge, and produces an effect similar to the above-described phase shift effect using a resist. In this mask, the image by the edge of the shifter is arranged so as to be located exactly between the resist image generated by the phase shift effect of the resist in the preprocessing.

【0032】そして、工程(4)にて形成されたレジス
ト像106は、露光波長λ1に対しては透過率が低く吸
収が大きいため下層レジスト3に対してマスクとして機
能する。従って、位相シフトマスクのシフタエッジの部
分と工程(4)にて形成されたレジスト像106の位置
に対応する下層レジスト3は、工程(5)の波長λ1
よる露光に対して現像液の溶解性が大きく変化すること
なく、現像後にレジスト像107として形成されるので
ある。
The resist image 106 formed in the step (4) has a low transmittance and a large absorption with respect to the exposure wavelength λ 1 and functions as a mask for the lower resist 3. Accordingly, the lower resist 3 corresponding to the shifter edge portion of the phase shift mask and the position of the resist image 106 formed in the step (4) has a solubility of the developing solution with respect to the exposure at the wavelength λ 1 in the step (5). Is formed as a resist image 107 after development without largely changing.

【0033】従って、工程(5)にてλ1の波長で露光
した後、PEBおよび現像処理を経て、工程(6)に示
した様に、レジストにおける位相シフト効果によって生
成したレジスト像106のピッチよりも更に小さなピッ
チを持つレジスト像107を形成することが可能にな
る。
Therefore, after exposure at the wavelength of λ 1 in the step (5), through the PEB and the development processing, as shown in the step (6), the pitch of the resist image 106 generated by the phase shift effect in the resist is obtained. It becomes possible to form the resist image 107 having a smaller pitch than that.

【0034】なお、本実施例では、第2マスクとして位
相シフトマスクを用いたが、図3(B)に示すような通
常のバイナリマスク108によっても同様なレジスト像
を得ることが可能である。この場合、マスクはレジスト
の位相シフト効果により得られたレジスト像106の間
に遮光部が位置するように配置される。
Although a phase shift mask is used as the second mask in this embodiment, a similar resist image can be obtained by using a normal binary mask 108 as shown in FIG. In this case, the mask is arranged so that the light shielding portion is located between the resist images 106 obtained by the phase shift effect of the resist.

【0035】<実施形態3>本発明の第3の実施形態を
示す。これは、位相シフタを形成する工程において、現
像処理を行なわないということに特徴がある。
<Embodiment 3> A third embodiment of the present invention will be described. This is characterized in that development processing is not performed in the step of forming the phase shifter.

【0036】従来あるいは上記第1、2の実施形態で
は、位相シフタ形成時には露光された部分を選択的に取
り除くために、図4(A)に示すようなPEBおよび現
像処理が必要であったが、本実施形態においては図4
(B)に示すような露光/PEBを行なった際に、化学
増幅型レジストに顕著なレジストの膜減りを利用して位
相シフタを形成している。この膜減が生じるのは、露光
/PEBによりベースポリマーの保護基の脱離反応が起
こり、ガスが発生し体積収縮が起きるためと考えられ
る。また、PEBを行なわなくても、露光後に有る程度
時間を置くと膜減りが起こることを利用して位相シフタ
を形成することも可能である。
In the prior art or the first and second embodiments, the PEB and the developing process as shown in FIG. 4A were required to selectively remove the exposed portion when forming the phase shifter. In this embodiment, FIG.
When exposure / PEB is performed as shown in (B), a phase shifter is formed by utilizing a remarkable reduction in the film thickness of the chemically amplified resist. This film loss is considered to be caused by the elimination reaction of the protective group of the base polymer by exposure / PEB, generating gas and causing volume shrinkage. Even without performing PEB, it is possible to form a phase shifter by utilizing the fact that the film is reduced after a certain period of time after exposure.

【0037】この時の様子を模式的に示したのが図5で
ある。同図から、PED(Post Exposure Delay)により
レジストの膜厚が減少していることが分かる。従って、
感光波長の異なる複数のレジストが積層されている場
合、予め上記(式2)の厚みに上層レジストを積層して
おき、この露光による膜減りにより現像処理なしで位相
シフタを形成することができる。
FIG. 5 schematically shows the state at this time. From the figure, it can be seen that the thickness of the resist is reduced by PED (Post Exposure Delay). Therefore,
When a plurality of resists having different photosensitive wavelengths are stacked, an upper layer resist is stacked in advance with the thickness of the above (Equation 2), and the phase shifter can be formed without a developing process due to the film reduction due to this exposure.

【0038】本実施形態の方法は、上記の第1及び第2
の実施形態の方法に適用することも可能である。また、
この位相シフタをレジストの膜減りを利用して形成する
方法は、基板上のレジストが単層であっても適用するこ
とが可能である。
The method of the present embodiment employs the first and second methods described above.
It is also possible to apply to the method of the embodiment. Also,
The method of forming the phase shifter by utilizing the reduction in the thickness of the resist can be applied even if the resist on the substrate is a single layer.

【0039】<実施形態4>次に上記説明したレジスト
パターンの形成方法を利用した半導体デバイスの生産方
法の例を説明する。
<Embodiment 4> Next, an example of a method for producing a semiconductor device using the above-described method for forming a resist pattern will be described.

【0040】図6は微小デバイス(ICやLSI等の半
導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等)の製造のフローを示す。ステップ1
(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ
製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディン
グ)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含
む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷(ステップ7)する。
FIG. 6 shows a flow of manufacturing micro devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micro machines, etc.). Step 1
In (circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed.
Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process,
An actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0041】図7は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン
打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15
(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ16(露光)ではマスクの回路パターンをウエハに
焼付露光する。ステップ17(現像)では露光したウエ
ハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像し
たレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レ
ジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。ステップ16〜ステップ19では上記
説明した実施形態いずれかの方法によって行なう。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンを形成する。
FIG. 7 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern on the mask is printed on the wafer by exposure. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. Steps 16 to 19 are performed by any of the above-described embodiments. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明のある形態によれば、多層化され
たレジストに対して位相シフト効果を達成しようとした
場合、その複数のレジストに対して同一露光波長に対す
る露光感度の差の大きなレジスト材料を選択する必要が
なく、その各々のレジストの感光波長が異なることを利
用して、位相シフタの形成及び第2レジストによるレジ
スト像の形成が容易に行なえるようにしている。
According to an embodiment of the present invention, when an attempt is made to achieve a phase shift effect on a multi-layered resist, a resist having a large difference in exposure sensitivity to the same exposure wavelength is used for a plurality of resists. There is no need to select a material, and the fact that the photosensitive wavelength of each resist is different makes it possible to easily form a phase shifter and a resist image using the second resist.

【0043】また本発明のある形態によれば、このレジ
ストにおける位相シフト効果による像形成と位相シフト
マスクを組み合わせることによって、位相シフタ形成時
のマスクの開口部と遮光部の境界で決まるピッチ以下の
像を形成することが可能になる。
Further, according to an embodiment of the present invention, by combining the phase shift mask with the image formation by the phase shift effect in the resist, a pitch equal to or less than the pitch determined by the boundary between the mask opening and the light-shielding portion when forming the phase shifter. It becomes possible to form an image.

【0044】また本発明のある形態によれば、レジスト
による位相シフタの形成の工程において、現像工程を省
略することにより、プロセス上スループットを向上させ
ることが可能となる。
Further, according to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the throughput in the process by omitting the developing step in the step of forming the phase shifter using the resist.

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

【図1】第1の実施形態の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment.

【図2】透過率と波長の関係を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between transmittance and wavelength.

【図3】第2の実施形態の概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a second embodiment.

【図4】第3の実施形態の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a third embodiment.

【図5】膜減りとPEDの関係を示す模式図FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between film thinning and PED.

【図6】半導体デバイスの生産フローを示す図FIG. 6 is a diagram showing a production flow of a semiconductor device.

【図7】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図FIG. 7 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process.

【図8】従来例の概略図FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 マスク(レチクル) 102 基板 101 Mask (reticle) 102 Substrate

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レジストに位相シフト用エッジを形成す
る工程と、該位相シフトエッジで暗帯を形成する工程
と、該暗帯部分を残すように露光されたレジスト像を現
像する工程とを有し、前記レジストは感光する波長が異
なる複数のレジスト材料を基板上に積層したものである
ことを特徴とするパターン形成方法。
A step of forming a phase shift edge in the resist, a step of forming a dark band at the phase shift edge, and a step of developing a resist image exposed so as to leave the dark band portion. The pattern forming method is characterized in that the resist is formed by laminating a plurality of resist materials having different photosensitive wavelengths on a substrate.
【請求項2】 前記レジストは2層で構成し、第1レジ
スト層に位相シフト用エッジを形成し、第2レジスト層
を露光する際には第1レジスト層を露光した際の波長と
は異なる波長にて露光を行なうことを特徴とする請求項
1記載のパターン形成方法。
2. The resist is composed of two layers, a phase shift edge is formed on the first resist layer, and when the second resist layer is exposed, the wavelength is different from the wavelength when the first resist layer is exposed. 2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the exposure is performed at a wavelength.
【請求項3】 第1レジスト層にKrFやArFエキシ
マレーザーなどの遠紫外光用レジストを、第2レジスト
層にg線やi線等の紫外光用レジストを用いることを特
徴とする請求項2記載のパターン形成方法。
3. The method according to claim 2, wherein a resist for far ultraviolet light such as KrF or ArF excimer laser is used for the first resist layer, and a resist for ultraviolet light such as g-line or i-line is used for the second resist layer. The pattern forming method described in the above.
【請求項4】 前記位相シフト用エッジの形成を、現像
処理なしに行なうこと特徴とする請求項1記載のパター
ン形成方法。
4. The pattern forming method according to claim 1, wherein the formation of the phase shift edge is performed without a developing process.
【請求項5】 基板上に感光する波長域が異なる複数の
レジスト材料を積層する工程と、位相シフト用エッジを
形成する工程と、該位相シフトエッジで暗帯を形成し該
暗帯部分を残すように露光されたレジスト像を現像する
工程と、上層以外の別のレジスト層を露光する際に、前
記位相シフト用エッジを形成する際に用いたマスクとは
異なるマスクを用いて露光されたレジスト像を現像する
工程と、を有することを特徴とするパターン形成方法。
5. A step of laminating a plurality of resist materials having different wavelength ranges exposed to light on a substrate, a step of forming a phase shift edge, and forming a dark band at the phase shift edge to leave the dark band portion. Developing the exposed resist image, and exposing another resist layer other than the upper layer, the resist exposed using a mask different from the mask used in forming the phase shift edge And a step of developing an image.
【請求項6】 前記異なるマスクとして、位相シフトマ
スクを用いたことを特徴とする請求項5記載のパターン
形成方法。
6. The pattern forming method according to claim 5, wherein a phase shift mask is used as said different mask.
【請求項7】 基板上に感光する波長域が異なるレジス
ト材料を3層積層する工程と、最上層である第1レジス
ト層に位相シフト用エッジを形成する工程と、中間層で
ある第2レジスト層に該位相シフトエッジで暗帯を形成
しかつ該暗帯部分を残すように露光されたレジスト像を
現像する工程と、最下層である第3レジスト層を位相シ
フトマスクを用いて露光する工程と、を有することを特
徴とするパターン形成方法。
7. A step of laminating three resist materials having different wavelength ranges to be exposed on a substrate, a step of forming a phase shift edge on a first resist layer as an uppermost layer, and a second resist as an intermediate layer. Forming a dark band at the phase shift edge in the layer and developing the exposed resist image so as to leave the dark band portion, and exposing the third resist layer, which is the lowermost layer, using a phase shift mask And a pattern forming method comprising:
【請求項8】 第1の波長の露光光でレジストに位相シ
フト用エッジを形成する工程と、該第1とは異なる第2
の波長の露光光で位相シフト露光によってパターン形成
する工程とを有することを特徴とするパターン形成方
法。
8. A step of forming an edge for phase shift on a resist with exposure light having a first wavelength, and a second step different from the first step.
Forming a pattern by phase shift exposure with exposure light having a wavelength of
【請求項9】 レジストに位相シフト用エッジを形成し
て位相シフト露光によりパターン形成する方法であっ
て、現像処理を行なわずに該位相シフト用エッジを形成
する工程を有することを特徴とするパターン形成方法。
9. A method for forming a phase shift edge in a resist and forming a pattern by phase shift exposure, comprising the step of forming the phase shift edge without performing a developing process. Forming method.
【請求項10】 露光あるいは露光/PEB工程におけ
るレジストの膜減りにより位相シフト用エッジを形成す
ることを特徴とする請求項8記載の露光方法。
10. The exposure method according to claim 8, wherein the phase shift edge is formed by reducing the thickness of the resist in the exposure or the exposure / PEB step.
【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか記載のパ
ターン形成方法を利用してデバイスを生産することを特
徴とするデバイス生産方法。
11. A method for producing a device using the pattern forming method according to claim 1. Description:
【請求項12】 感光する波長が異なる複数のレジスト
材料を基板上に積層したことを特徴とする位相シフト露
光用基板。
12. A substrate for phase shift exposure, wherein a plurality of resist materials having different wavelengths to be exposed are laminated on the substrate.
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