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JPH0792605B2 - Resist pattern formation method - Google Patents
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JPH0792605B2 - Resist pattern formation method - Google Patents

Resist pattern formation method

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JPH0792605B2
JPH0792605B2 JP1286907A JP28690789A JPH0792605B2 JP H0792605 B2 JPH0792605 B2 JP H0792605B2 JP 1286907 A JP1286907 A JP 1286907A JP 28690789 A JP28690789 A JP 28690789A JP H0792605 B2 JPH0792605 B2 JP H0792605B2
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resist
resist pattern
titanium
pattern
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善章 山田
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レジストパターン形成方法に関し、特に半
導体集積回路等の微細構造のレジストパターンの形成に
適したレジストパターン形成方法に関するものである。
The present invention relates to a resist pattern forming method, and more particularly to a resist pattern forming method suitable for forming a resist pattern having a fine structure such as a semiconductor integrated circuit.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第3図(a)乃至(c)は従来のレジストパターン形成
方法を示す図である。
FIGS. 3A to 3C are views showing a conventional resist pattern forming method.

同図(a)に示すように、被加工基板、例えば半導体基
板(1)上にポジ型フオトレジストを塗布して、レジス
ト層(2)を形成する。
As shown in FIG. 3A, a positive photoresist is applied on a substrate to be processed, for example, a semiconductor substrate (1) to form a resist layer (2).

次に、同図(b)に示すように所定のパターンと逆のパ
ターンのフオトマスク(3)を通してレジスト層(2)
に光(4)を照射して、これを露光する。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist layer (2) is passed through a photomask (3) having a pattern opposite to the predetermined pattern.
It is exposed to light (4) to expose it.

次に、露光されたレジスト層(2)をアルカリ現像液で
現像して、上記レジスト層(2)の露光された部分(1
0)を除去する。これにより、同図(c)に示すように
半導体基板(1)上に所定のレジストパターン(6)が
形成される。
Next, the exposed resist layer (2) is developed with an alkali developing solution to expose the exposed portion (1) of the resist layer (2).
0) is removed. As a result, a predetermined resist pattern (6) is formed on the semiconductor substrate (1) as shown in FIG.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記のような従来のレジストパターン形成方法は、第4
図で説明するような問題があった。
The conventional resist pattern forming method as described above is
There was a problem as explained in the figure.

第4図(a)に示すように、フオトマスク(3)を通し
て半導体基板(1)上のフオトレジスト層(2)に光
(4)を照射する。このとき、フオトマスク(3)を通
過した光は、そのフオトマスク(3)のパターンに応じ
たパターンを有する。しかしながら、パターンが微細に
なり、かつ焦点からずれるにつれて、迷光の影響や光の
まわり込み等により、フオトマスク(3)を通過した光
は必ずしも所望のパターン通りにはならず、劣化した光
パターン(乱れた光パターン)(5)が現われる。この
ような劣化した光パターン(5)を持った光が照射され
たレジスト層(2)の露光部分(7)は、上記劣化した
光パターン(5)の影響を受け、線(8)で示すような
入射光分布をもつ。ところで、露光されたレジストの現
象は、ほぼ露光部分(7)の入射光分布に応じて進行す
るが、現像は元来化学反応であるため、必ずしも入射光
分布に従わずに進行し、劣化した光パターンによる影響
は多少改善される。しかしながら、劣化した光パターン
(5)の影響を完全に無くすことは不可能で、レジスト
パターン(6)にその影響が残り、第4図(b)に示す
ような劣化したパターン(9)が生ずる。
As shown in FIG. 4A, light (4) is applied to the photoresist layer (2) on the semiconductor substrate (1) through the photomask (3). At this time, the light passing through the photomask (3) has a pattern corresponding to the pattern of the photomask (3). However, as the pattern becomes finer and out of focus, the light passing through the photomask (3) does not always follow the desired pattern due to the influence of stray light, light wraparound, etc. Light pattern) (5) appears. The exposed portion (7) of the resist layer (2) irradiated with light having such a deteriorated light pattern (5) is affected by the deteriorated light pattern (5) and is indicated by a line (8). It has such incident light distribution. By the way, the phenomenon of the exposed resist progresses substantially according to the incident light distribution of the exposed portion (7), but since the development is a chemical reaction originally, it does not necessarily follow the incident light distribution and deteriorates. The effect of the light pattern is somewhat improved. However, it is impossible to completely eliminate the influence of the deteriorated light pattern (5), and the influence remains on the resist pattern (6), resulting in a deteriorated pattern (9) as shown in FIG. 4 (b). .

このため、従来のレジストパターン形成方法は、近い将
来量産されるであろうより高集積化された半導体集積回
路に要求される極めて微細なレジストパターンを形成す
るときに、光学像がさらに劣化し、そのレジストパター
ン像はさらに劣化する。このようなレジストパターン像
の劣化は、このレジストパターンを用いてエッチングし
たときに、レジストパターンの寸法変動を生じさせると
いう問題があった。
Therefore, the conventional resist pattern forming method further deteriorates an optical image when forming an extremely fine resist pattern required for a highly integrated semiconductor integrated circuit which will be mass-produced in the near future. The resist pattern image is further deteriorated. There is a problem that such deterioration of the resist pattern image causes a dimensional variation of the resist pattern when etching is performed using this resist pattern.

この発明は、上記のような従来のレジストパターン形成
方法の欠点を解消し、光学像の劣化をレジストパターン
に反映させることなく該レジストパターンを露光するこ
とができ、しかも寸法変動の少ないレジストパターンを
形成する方法を提供することを目的としたものである。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional resist pattern forming method, can expose the resist pattern without reflecting the deterioration of the optical image in the resist pattern, and has a small dimensional variation. It is intended to provide a method of forming.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明によるレジストパターン形成方法は、基板上に
フオトレジスト層を形成する工程と、水蒸気にフオトレ
ジスト表面をさらす工程と、チタニウムアルコキシ化合
物のガス雰囲気中でフオトマスクを通して上記レジスト
層を紫外光で露光する工程と、室温から200℃の範囲の
温度で水蒸気を用いて上記チタニウムアルコキシ化合物
を水酸化して水酸化されたチタニウム化合物層を形成す
る工程と、上記水酸化されたチタニウム化合物層をマス
クとして例えば水銀灯のI線(365nm)乃至G線(436n
m)で上記レジスト層を全面照射して露光する工程と、
この露光工程で露光されたレジスト層を現像して、該レ
ジスト層の上記フオトマスクを通して照射された部分を
残して他の部分を除去する工程とを含む。
The resist pattern forming method according to the present invention comprises the steps of forming a photoresist layer on a substrate, exposing the photoresist surface to water vapor, and exposing the resist layer to ultraviolet light through a photoresist mask in a gas atmosphere of a titanium alkoxy compound. A step of forming a hydroxide titanium compound layer by hydroxylating the titanium alkoxy compound using water vapor at a temperature in the range of room temperature to 200 ° C., and using the hydroxide titanium compound layer as a mask, for example, I line (365nm) to G line (436n) of mercury lamp
m) irradiating the entire surface of the resist layer to expose it,
Developing the resist layer exposed in this exposure step, and removing the remaining portion of the resist layer, which is exposed through the photomask.

〔作用〕[Action]

この発明のレジストパターン形成方法で、チタニウムア
ルコキシ化合物のガス雰囲気中でフオトマスクを通して
光を照射することにより、レジスト表面にパターン化さ
れたチタニウム化合物の膜が形成される。このチタニウ
ム化合物の膜はドライエッチング耐性に優れ、かつ寸法
変動の少ないレジストパターンとして作用する。
In the resist pattern forming method of the present invention, a patterned titanium compound film is formed on the resist surface by irradiating light through a photomask in a gas atmosphere of a titanium alkoxy compound. This titanium compound film is excellent in dry etching resistance and acts as a resist pattern with little dimensional variation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本願発明の実施例を第1図及び第2図を参照して
詳細に説明する。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 1 and 2.

第1図(a)に示すように、例えば半導体基板等からな
る基板(1)上に高感度なフオトレジストを塗布し、約
80℃で約80秒間プリベイクしてフオトレジスト層(2)
を形成する。レジストとしては例えば東京応化工業株式
会社製のOFPR-800が使用される。次に、0.01から100ラ
ングミュイアの水蒸気に20℃〜100℃の温度でフオトレ
ジスト表面を水酸化する。
As shown in FIG. 1 (a), a highly sensitive photoresist is coated on a substrate (1) made of, for example, a semiconductor substrate,
Pre-bake at 80 ℃ for about 80 seconds to photoresist layer (2)
To form. For example, OFPR-800 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is used as the resist. Next, the surface of the photoresist is hydroxylated with steam of 0.01 to 100 Langmuir at a temperature of 20 ° C to 100 ° C.

次に、第1図(b)に示すように所望のパターンを有す
るフオトマスク(13)を通して、例えばテトラ−イソブ
トキシチタニウム雰囲気(14)中でレジスト層(2)の
表面におけるフオーカス状態が最良になるように調整さ
れた例えば紫外光(12)で露光する。この露光処理によ
って、レジスト層(2)の表面の露光された部分のフオ
トレジスト表面の水酸基にのみチタニウム化合物が化合
結合される。余分なチタニウム化合物は真空排気して除
去される。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the focus state on the surface of the resist layer (2) is optimized in a tetra-isobutoxytitanium atmosphere (14) through a photomask (13) having a desired pattern. Exposure is performed using, for example, ultraviolet light (12) adjusted as described above. By this exposure treatment, the titanium compound is chemically bonded only to the hydroxyl groups on the photoresist surface of the exposed portion of the surface of the resist layer (2). Excess titanium compound is removed by evacuation.

次に、第1図(c)に示すように、第1図(b)の工程
でレジスト層(2)の表面に化合結合されたチタニウム
化合物を水蒸気(15)に触れさせて余分なイソブトキシ
基を水酸基に置換し、次の工程でマスクとして作用する
水酸化チタニウム化合物層(16)をレジスト層(2)上
に形成する。水蒸気の温度はそれ程厳密なものではな
く、室温から約200℃までの範囲の任意の温度でよい。
Next, as shown in FIG. 1 (c), the titanium compound chemically bonded to the surface of the resist layer (2) in the step of FIG. 1 (b) is exposed to water vapor (15) to remove excess isobutoxy group. Is replaced with a hydroxyl group, and a titanium hydroxide compound layer (16) which acts as a mask is formed on the resist layer (2) in the next step. The temperature of the water vapor is not so critical and may be any temperature in the range of room temperature to about 200 ° C.

次に第1図(d)に示すように、水酸化チタニウム化合
物層(16)が形成されたレジスト層(2)全面を例えば
水銀灯の365nm(I線)乃至436nm(G線)の光(17)で
照射する。このとき、上記水酸化チタニウム化合物層
(16)はマスクとして作用し、レジスト層(2)の上記
水酸化チタニウム化合物層(16)で被覆されていない部
分(18)が露光される。
Next, as shown in FIG. 1 (d), the entire surface of the resist layer (2) on which the titanium hydroxide compound layer (16) is formed is exposed to light (17 lines) of 365 nm (I line) to 436 nm (G line) of a mercury lamp, for example. ). At this time, the titanium hydroxide compound layer (16) acts as a mask, and the portion (18) of the resist layer (2) not covered with the titanium hydroxide compound layer (16) is exposed.

最後に、第1図(d)で露光された部分(18)を現像処
理して除去し、第1図(e)に示すように、基板(1)
上に所望のレジストパターン(19)を形成する。
Finally, the exposed portion (18) in FIG. 1 (d) is developed and removed to remove the substrate (1) as shown in FIG. 1 (e).
A desired resist pattern (19) is formed on it.

第2図は第1図(b)の工程をさらに詳しく説明するた
めの図である。
FIG. 2 is a view for explaining the step of FIG. 1 (b) in more detail.

第2図(a)に示すように、フオトマスク(13)を通し
て、テトラ−イソブトキシチタニウム雰囲気(14)中で
レジスト層(2)を紫外光(12)で照射すると、この紫
外光(12)に曝されたテトラ−イソブトキシチタニウム
およびレジスト層(2)の表面水酸基を励起状態とす
る。
When the resist layer (2) is irradiated with ultraviolet light (12) in a tetra-isobutoxytitanium atmosphere (14) through a photomask (13), as shown in FIG. The exposed tetra-isobutoxytitanium and the surface hydroxyl groups of the resist layer (2) are brought into an excited state.

第2図(b)における照射された部分(イ)の(20)は
テトラ−イソブトキシチタニウムの活性励起種((CH3)3C
O)4Ti*を、(21)は表面水酸基の励起種OH*を表わす。
フオトマスク(13)によりマスクされている部分(ロ)
のテトラ−イソブトキシチタニウムおよび水酸基は励起
されない。
The irradiated part (a) (20) in FIG. 2 (b) is an active excited species ((CH 3 ) 3 C of tetra-isobutoxytitanium.
O) 4 Ti * , and (21) represents the excited species OH * of the surface hydroxyl group.
The part masked by the photo mask (13) (b)
The tetra-isobutoxytitanium and hydroxyl groups of are not excited.

上記の活性励起種(20)、(21)のいずれか一方、ある
いは双方が作用してレジスト層(2)の表面にテトラ−
イソブトキシチタニウムが化合結合により固定化され、
第2図(c)に示すように、トリ−イソブトキシチタニ
ウム表面種(22)が形成される。フオトマスク(13)に
よって光が遮断された部分(ロ)では上記のような固定
化反応は生じず、テトラ−イソブトキシチタニウムは単
に物理的にレジスト層(2)の表面に吸着するにすぎな
い。従って、真空排気する際に上記(ロ)の部分のテト
ラ−イソブトキシチタニウムは離脱して、残留ガスと共
に除去される。このような光化学的な活性度の違いによ
ってレジスト層(2)の表面には先に第1図(c)に示
したようにパターン化された水酸化チタニウム化合物層
が形成される。
Either one or both of the above-mentioned active excited species (20) and (21) act to cause tetra-
Isobutoxytitanium is immobilized by a compound bond,
As shown in FIG. 2 (c), tri-isobutoxytitanium surface species (22) are formed. The immobilization reaction as described above does not occur in the portion (b) where light is blocked by the photomask (13), and tetra-isobutoxytitanium merely physically adsorbs to the surface of the resist layer (2). Therefore, during vacuum evacuation, the tetra-isobutoxytitanium in the portion (b) is released and removed together with the residual gas. Due to such a difference in photochemical activity, a patterned titanium hydroxide compound layer is formed on the surface of the resist layer (2) as shown in FIG. 1 (c).

なお、上記の実施例では、チタニウム化合物としてテト
ラ−イソブトキシチタニウムを用いたが、他のアルコキ
シチタニウム、例えばメトキシチタニウム、エトキシチ
タニウム、n−プロポキシチタニウム、イソプロポキシ
チタニウム、あるいはハロゲン化チタニウム、例えばチ
タニウムテトラクロライドを使用することもできる。ま
た、上記実施例では、半導体基板上にパターン化された
レジスト層を形成する場合について説明したが、基板
(1)としてプリント基板を使用してもよい。
In the above examples, tetra-isobutoxytitanium was used as the titanium compound, but other alkoxytitaniums such as methoxytitanium, ethoxytitanium, n-propoxytitanium, isopropoxytitanium, or titanium halides such as titanium tetratitanium. Chlorides can also be used. Further, in the above-mentioned embodiment, the case where the patterned resist layer is formed on the semiconductor substrate has been described, but a printed board may be used as the board (1).

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように、この発明によれば、水酸化チタニウム化
合物の薄膜によってフオトレジスト層(2)上に直接マ
スクを形成し、このマスクを使用してフオトレジスト層
を露光するので、レジストパターン像の劣化がなく、ド
ライエッチング耐性に優れ、かつ寸法変動の少ないレジ
ストパターンを形成することができ、また、この発明の
方法は、レジスト膜厚に依存した変化量を考慮する必要
がなく、高集積化に適した正確な微細パターンを形成す
るのに特に適している
As described above, according to the present invention, a mask is directly formed on the photoresist layer (2) with a thin film of a titanium hydroxide compound, and the photoresist layer is exposed using this mask. It is possible to form a resist pattern that is free from deterioration, has excellent dry etching resistance, and has little dimensional variation. Further, the method of the present invention does not need to consider the amount of change depending on the resist film thickness, and achieves high integration. Especially suitable for forming precise fine patterns suitable for

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

第1図はこの発明によるレジストパターン形成方法の一
実施例の各工程を説明する図、第2図は第1図の工程中
の一部をさらに詳細に説明する図、第3図は従来のレジ
ストパターン形成方法を説明する図、第4図は第3図に
示す従来のレジストパターン形成方法でレジストパター
ンを形成するときの欠点を説明する図である。 (1)……基板、(2)……フオトレジスト層、(13)
……フオトマスク、(14)……チタニウムアルコキシ化
合物のガス雰囲気、(15)……水蒸気、(16)……水酸
化されたチタニウム化合物層、(18)……水酸化チタニ
ウム層のマスクで覆われた部分以外のレジスト層、(1
9)……所望のレジストパターン。
FIG. 1 is a diagram for explaining each step of an embodiment of a resist pattern forming method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a part of the steps of FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining a resist pattern forming method, and FIG. 4 is a diagram for explaining a defect in forming a resist pattern by the conventional resist pattern forming method shown in FIG. (1) ... Substrate, (2) ... Photoresist layer, (13)
...... Photo mask, (14) …… Gas atmosphere of titanium alkoxy compound, (15) …… Water vapor, (16) …… Hydroxide titanium compound layer, (18) …… Covered with titanium hydroxide layer mask Resist layer other than the
9) ... desired resist pattern.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上にフオトレジスト層を形成する工程
と、水蒸気にフオトレジスト表面をさらす工程と、チタ
ニウムアルコキシ化合物のガス雰囲気中でフオトマスク
を通して上記フオトレジスト層を露光する工程と、水蒸
気で上記チタニウムアルコキシ化合物を水酸化して上記
フオトレジスト層の表面に所望のパターンの水酸化され
たチタニウム化合物層を形成する工程と、該水酸化され
たチタニウム化合物層をマスクとして上記レジスト層を
全面露光する工程と、該露光工程で露光されたレジスト
層を現像して、上記チタニウム化合物層のマスクで覆わ
れた部分以外のレジスト層を除去して上記基板上に所望
のレジストパターンを形成する工程とを含むレジストパ
ターン形成方法。
1. A step of forming a photoresist layer on a substrate, a step of exposing the photoresist surface to water vapor, a step of exposing the photoresist layer through a photomask in a gas atmosphere of a titanium alkoxy compound, and a step of exposing the photoresist layer to water vapor. Hydroxizing a titanium alkoxy compound to form a hydroxylated titanium compound layer having a desired pattern on the surface of the photoresist layer, and exposing the resist layer to the entire surface by using the hydroxylated titanium compound layer as a mask. And a step of developing the resist layer exposed in the exposing step to remove the resist layer other than the masked portion of the titanium compound layer to form a desired resist pattern on the substrate. A method of forming a resist pattern including.
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