JP2000100710A - Pattern-forming method - Google Patents

Pattern-forming method

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JP2000100710A
JP2000100710A JP10271299A JP27129998A JP2000100710A JP 2000100710 A JP2000100710 A JP 2000100710A JP 10271299 A JP10271299 A JP 10271299A JP 27129998 A JP27129998 A JP 27129998A JP 2000100710 A JP2000100710 A JP 2000100710A
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JP
Japan
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resist
pattern
exposure
electron beam
light
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JP10271299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromi Niiyama
広美 新山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • 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
    • G03F7/70425Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
    • G03F7/7045Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a pattern-forming method wherein diffusion or deactivation of acid which is to be generated between exposures is prevented, resolution and dimension control are satisfactory and throughput is high. SOLUTION: A fine pattern is formed on a resist by charged beam exposure (21), the resist is heat treated (22), a rough pattern is formed on the resist through light exposure (23), the resist is heat treated again (24), and lastly the resist on which the rough pattern and the fine pattern are formed is developed (25).

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、同一レジストに対
するパターン転写を光露光と荷電ビーム露光とを用いて
行うパターン形成方法に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a pattern forming method for transferring a pattern to the same resist by using light exposure and charged beam exposure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ポスト光リソグラフィの第一候補
として電子線リソグラフィが提案されている。電子線リ
ソグラフィは、近年のパターンの微細化の要求を満たす
ためには有効な手法であるが、スループットが低いとい
う欠点を有しているため、スループットを増大させる方
法として、ミックスアンドマッチが提案されている。ミ
ックスアンドマッチとは、素子の製造工程におけるある
パターン層の形成のために、同一レジストに対するパタ
ーン転写を光露光と電子線露光とを用いて行う光と電子
ビームとによる同層のリソグラフィで行いパターンを形
成する方法である。このミックスアンドマッチでは、電
子線露光の露光領域を少なくして電子線描画装置が一時
間当たりに処理できるウェハ枚数を増やすことが可能と
なる。
2. Description of the Related Art In recent years, electron beam lithography has been proposed as a first candidate for post-optical lithography. Electron beam lithography is an effective technique for meeting the recent demand for finer patterns, but it has the disadvantage of low throughput, so mix-and-match has been proposed as a method to increase throughput. ing. Mix-and-match is the process of transferring a pattern to the same resist using light exposure and electron beam exposure to form a certain pattern layer in the device manufacturing process. It is a method of forming. In this mix-and-match, it is possible to increase the number of wafers that can be processed per hour by an electron beam lithography apparatus by reducing the exposure area of electron beam exposure.

【0003】しかしながら、このミックスアンドマッチ
リソグラフィでは、電子ビーム露光時に生じる電子の後
方散乱により光露光で形成されたパターンの寸法の狂い
を補正しなければならない。このために、今までは後方
散乱電子のかぶりによって光露光パターンに生じる寸法
変動を補正するようにパターンの設計データにバイアス
を加える等の複雑なデータ処理を光露光用のレチクル作
製データに施す必要があった。
However, in this mix-and-match lithography, it is necessary to correct the dimensional deviation of a pattern formed by light exposure due to backscattering of electrons generated during electron beam exposure. Until now, complicated data processing such as applying a bias to the pattern design data to correct the dimensional fluctuations caused by the backscattered electron fog due to the fogging of the backscattered electrons had to be performed on the reticle fabrication data for light exposure. was there.

【0004】また、他にも、位相シフトマスクを用いる
方法や、共通パターンを光により転写する方法等が開示
されているが(特開平4−155812号公報、特開平
1−293616号公報)、スループットと今後の微細
化を同時に満たす方法とは言い難い。
[0004] In addition, a method using a phase shift mask, a method of transferring a common pattern by light, and the like have been disclosed (JP-A-4-155812, JP-A-1-293616). It is hard to say that this method satisfies both throughput and future miniaturization at the same time.

【0005】このように、スループットを向上させるた
めに従来実施されていた光とEBとの同層のミックスア
ンドマッチでは、電子線露光の解像力を十分に引き出し
て使っていない、スループットがステッパと同等までに
達していない等の問題点があった。
[0005] As described above, in the mix-and-match of the same layer of light and EB, which has been conventionally carried out to improve the throughput, the resolution of electron beam exposure is not sufficiently utilized, and the throughput is equal to that of the stepper. There was a problem that it did not reach by now.

【0006】上記問題を解決するために、電子線露光の
持つ光を超える解像力と、ステッパと同等のスループッ
トとを兼ね備えた光とEBにより同一レジストを露光す
るリソグラフィシステムが提案されている(特開平9−
46683号公報)。
In order to solve the above problem, a lithography system has been proposed in which the same resist is exposed by light and EB having both a resolving power exceeding the light of electron beam exposure and a throughput equivalent to that of a stepper (Japanese Patent Laid-Open No. Hei. 9-
No. 46683).

【0007】このリソグラフィシステムでは、塗布現像
装置はウェハにレジストを塗布する。レジストを塗布さ
れたウェハは、塗布現像装置から光ステッパまで搬送さ
れる。光ステッパでは、レジストが光により露光され
る。これによりレジストにラフパターンが転写される。
次に、ウェハは光ステッパから電子ビーム露光装置に搬
送される。この電子ビーム露光装置において、レジスト
が電子ビームによって露光される。これによりレジスト
にファインパターンが描かれる。この際、スループット
を高めるために、セルプロジェクション方式が採用され
ている。
In this lithography system, the coating and developing apparatus applies a resist to a wafer. The wafer coated with the resist is transported from the coating and developing device to the optical stepper. In an optical stepper, the resist is exposed to light. Thereby, the rough pattern is transferred to the resist.
Next, the wafer is transferred from the optical stepper to the electron beam exposure apparatus. In this electron beam exposure apparatus, a resist is exposed by an electron beam. Thereby, a fine pattern is drawn on the resist. At this time, a cell projection method is adopted to increase the throughput.

【0008】周知の通り、電子ビーム露光のスループッ
トは、光露光のスループットよりも低い。このため、1
台の光ステッパに対して複数台の電子ビーム露光装置が
配置される。光ステッパで処理されたウェハは複数台の
電子ビーム露光装置で並列に処理される。ラフパターン
とファインパターンが描画された後、ウェハは塗布現像
装置に搬送され、そこで現像される。これによりパター
ンが固定する。
As is well known, the throughput of electron beam exposure is lower than the throughput of light exposure. Therefore, 1
A plurality of electron beam exposure apparatuses are arranged for one optical stepper. Wafers processed by the optical stepper are processed in parallel by a plurality of electron beam exposure apparatuses. After the rough pattern and the fine pattern are drawn, the wafer is transported to a coating and developing device, where it is developed. This fixes the pattern.

【0009】このようなリソグラフィシステムで使うこ
とができるレジストは、例えばUV2HSやUVN−H
S(シプレー)等の高い解像性と高い感度を有する化学
増幅型のレジストである。このような化学増幅型のレジ
ストは空気中の様々な化学物質でその性能が劣化するた
め、搬送時の環境を制御する必要がある。
[0009] Resists that can be used in such lithography systems include, for example, UV2HS and UVN-H.
It is a chemically amplified resist having high resolution such as S (shipple) and high sensitivity. Since the performance of such a chemically amplified resist deteriorates due to various chemical substances in the air, it is necessary to control the environment during transportation.

【0010】このようにリソグラフィシステムが構成さ
れることにより、0.1μmルールの微細パターンを含
むデバイスパターンを高スループットで形成することが
できる。
By configuring the lithography system in this manner, a device pattern including a fine pattern of the 0.1 μm rule can be formed at a high throughput.

【0011】以上詳しく述べてきたように、このような
リソグラフィシステムによれば、電子線露光の持つ光を
越える優れた解像力とステッパと同等のスループットを
兼ね備えた光リソグラフィ以降の量産システムを提供す
ることができる。
As described above in detail, according to such a lithography system, it is possible to provide a mass production system after optical lithography having both excellent resolution exceeding the light of electron beam exposure and throughput equivalent to that of a stepper. Can be.

【0012】しかしながら、上記リソグラフィシステム
においても以下のような問題が生ずる。このリソグラフ
ィプロセスは、光露光、電子ビーム露光、加熱という大
きく3つの工程からなる。このシステムで採用される化
学増幅型レジストは高分子材料からなり、その露光は2
工程からなる。最初の工程では、光又は電子ビームが照
射されたレジスト部分はエネルギーを吸収し、ネガ型で
あれば架橋反応を起こして不溶性になり、ポジ型であれ
ば分解反応を起こして易溶性になる。この最初の工程で
は、光又は電子ビームの照射によりレジスト中に酸が発
生する。次の工程の露光は、この酸が触媒として、高分
子材料の架橋反応(ネガ型)あるいは分解反応(ポジ
型)を引き起こすことにより起こる。
However, the following problems also occur in the above lithography system. This lithography process mainly includes three steps of light exposure, electron beam exposure, and heating. The chemically amplified resist used in this system is composed of a polymer material, and its exposure is 2
Process. In the first step, the resist portion irradiated with the light or the electron beam absorbs energy. If the resist type is negative type, a cross-linking reaction is caused to become insoluble. In this first step, acid is generated in the resist by irradiation with light or an electron beam. Exposure in the next step occurs when the acid causes a crosslinking reaction (negative type) or a decomposition reaction (positive type) of the polymer material as a catalyst.

【0013】露光から加熱までの間には、酸がレジスト
中で拡散あるいは失活する。この拡散あるいは失活は、
寸法エラー、すなわち露光パターンを過度に細く又は太
くしてしまう。
During the period from exposure to heating, the acid diffuses or deactivates in the resist. This diffusion or deactivation
A dimensional error, ie, an excessively thin or thick exposure pattern.

【0014】寸法エラーを小さくするに、露光から加熱
までの時間を短縮したい。しかし、上記システムでは、
光ステッパは大気中でレジストを露光し、電子ビーム露
光装置は真空中でレジストを露光するため、光露光から
電子ビーム露光の間には光ステッパから電子ビーム露光
装置への搬送時間及び電子ビーム露光時間の他に、環境
を大気状態から真空状態にするための排気時間が必ず必
要になる。従って、光露光から加熱までの時間はそれほ
ど短縮できない。
To reduce the dimensional error, it is desired to shorten the time from exposure to heating. However, in the above system,
Since the optical stepper exposes the resist in the atmosphere and the electron beam exposure device exposes the resist in a vacuum, the transfer time from the optical stepper to the electron beam exposure device and the electron beam exposure time between the light exposure and the electron beam exposure In addition to time, evacuation time for changing the environment from an atmospheric state to a vacuum state is necessarily required. Therefore, the time from light exposure to heating cannot be reduced so much.

【0015】そこで、被処理基板上に形成されたレジス
トに対するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露
光と荷電ビーム露光の両者で同一の化学増幅型のレジス
トに対して行うパターン形成方法において、光露光の後
及び荷電ビーム露光の後の両方にレジストの加熱処理を
施す方法が提案されている。このパターン形成方法のフ
ローチャートを図5に示す。図5に示すように、まず被
処理基板上に塗布されたレジストに光ステッパを用いて
光露光を行い(51)、その後に加熱処理を施す(5
2)。そして、被処理基板はウェハ搬送機構により荷電
ビーム露光装置に搬送され、荷電ビーム露光が行われる
(53)。この荷電ビーム露光の後にも、再び加熱処理
が施され(54)、その後現像されて(55)所望のパ
ターンが形成される。
Therefore, in a pattern forming method in which pattern transfer to a resist formed on a substrate to be processed is performed on the same chemically amplified resist by both light exposure using a photomask and charged beam exposure. A method has been proposed in which the resist is subjected to a heat treatment both after the exposure and after the charged beam exposure. FIG. 5 shows a flowchart of the pattern forming method. As shown in FIG. 5, the resist applied on the substrate to be processed is first exposed to light using an optical stepper (51), and then subjected to a heat treatment (5).
2). Then, the substrate to be processed is transferred to the charged beam exposure device by the wafer transfer mechanism, and charged beam exposure is performed (53). After this charged beam exposure, a heat treatment is performed again (54), and then development is performed (55) to form a desired pattern.

【0016】これにより、露光間で発生する酸の拡散あ
るいは失活を防止して光及び電子線露光パターンをどち
らも同様に解像性と寸法制御性よく、かつ電子線露光の
持つ光を越える優れた解像力とステッパと同等のスルー
プットを兼ね備えたパターンの形成が可能となる。しか
しながら、この手法によっても、電子ビーム露光に必要
とされる露光量が多いため、十分なスループットが得ら
れるとは言い難い。
Thus, the diffusion and deactivation of the acid generated during the exposure can be prevented so that both the light and the electron beam exposure pattern have the same resolution and dimensional controllability, and exceed the light of the electron beam exposure. It is possible to form a pattern having both excellent resolution and throughput equivalent to that of a stepper. However, even with this method, it is hard to say that a sufficient throughput can be obtained because the amount of exposure required for electron beam exposure is large.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
パターンの形成方法によれば、以下に示す問題点が生じ
る。すなわち、光と電子線の両者に感光する化学増幅型
レジストを用いるが、この化学増幅型レジストは、高感
度、高解像度を有しているものの、露光によりレジスト
中に発生した酸が触媒となって加熱により高分子材料の
架橋あるいは分解反応を促進して感光が進む。露光後か
ら加熱処理を行うまでの時間が長くなると、レジスト中
に発生した酸が拡散あるいは失活してパターンの解像性
や寸法制御性が劣化する。
As described above, according to the conventional pattern forming method, the following problems occur. In other words, a chemically amplified resist that is sensitive to both light and electron beams is used. Although this chemically amplified resist has high sensitivity and high resolution, the acid generated in the resist upon exposure serves as a catalyst. Heating promotes cross-linking or decomposition of the polymer material to promote photosensitivity. When the time from the exposure to the heat treatment is increased, the acid generated in the resist is diffused or deactivated, and the resolution and dimensional control of the pattern are deteriorated.

【0018】特に、上記リソグラフィシステムでは大気
中で露光するステッパと真空中で露光する電子線装置と
を用いるため、両者の露光間における真空排気時間等の
削除することのできない時間が存在する。従って、この
真空排気時間等での酸の拡散や失活が光及び電子線露光
パターンをどちらも同時に解像性と寸法制御性よく形成
する際の障害となる。
In particular, since the lithography system uses a stepper that exposes in the atmosphere and an electron beam apparatus that exposes in a vacuum, there is a time that cannot be eliminated, such as a vacuum evacuation time between the two exposures. Therefore, the diffusion or deactivation of the acid during the evacuation time or the like is an obstacle to simultaneously forming both the light and electron beam exposure patterns with good resolution and dimensional control.

【0019】そこで、光及び電子ビーム露光の後の両方
で加熱処理を施すことにより、露光間で発生する酸の拡
散あるいは失活を防止し、解像性と寸法制御性がよく、
かつスループットの高いパターンの形成が可能となる
が、電子ビーム露光に必要とされる露光量が多いため、
十分なスループットを得られるとは言い難い。
Therefore, by performing a heat treatment both after light and electron beam exposure, the diffusion or deactivation of the acid generated between the exposures is prevented, and the resolution and dimensional controllability are good.
In addition, it is possible to form a pattern with high throughput, but since the amount of exposure required for electron beam exposure is large,
It is hard to say that sufficient throughput can be obtained.

【0020】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、光露光及び荷電ビ
ーム露光間で発生する酸の拡散あるいは失活を防止して
光及び荷電ビーム露光パターンをどちらも同時に解像性
と寸法制御性よく、かつスループットの高いパターン形
成方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to prevent the diffusion or deactivation of an acid generated between light exposure and charged beam exposure to prevent light and charged beam exposure. It is an object of the present invention to provide a pattern forming method with high resolution and dimensional control at the same time and high throughput.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
パターンの形成方法は、荷電ビーム露光によりレジスト
にファインパターンを形成する第1の工程と、前記第1
の工程の後に前記レジストを加熱する第2の工程と、前
記第2の工程の後に前記レジストに光露光によりラフパ
ターンを形成する第3の工程と、前記第3の工程の後に
前記レジストを加熱する第4の工程と、前記第4の工程
の後に前記ラフパターンと前記ファインパターンとが形
成された前記レジストを現像する第5の工程とを含むこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method, wherein a first step of forming a fine pattern on a resist by charged beam exposure is provided.
A second step of heating the resist after the step, a third step of forming a rough pattern on the resist by light exposure after the second step, and heating the resist after the third step. A fourth step of developing the resist on which the rough pattern and the fine pattern are formed after the fourth step.

【0022】本発明の望ましい形態としては、以下に示
す通りである。 (1)レジストは、荷電ビームと光の両方に対して感度
を有する化学増幅型レジストである。 (2)(1)において、第4の工程における加熱時間
は、光露光によりレジスト中に発生する酸を触媒として
起こる高分子材料の架橋反応又は分解反応が実質的に完
了するのに要する時間に調整される。 (3)(2)において、第2の工程における加熱時間
は、荷電ビーム露光によりレジスト中に発生する酸を触
媒として起こる高分子材料の架橋反応又は分解反応が実
質的に完了するのに要する時間に調整される。 (4)第4の工程における加熱時間は、第2の工程にお
ける加熱時間と実質的に同じに調整される。 (5)第2及び第4の工程を合わせた加熱時間は、形成
すべきパターンに要求される解像度を満たす加熱時間で
あって、かつレジストの感度を最大にする加熱時間に調
整される。
Preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) The resist is a chemically amplified resist having sensitivity to both the charged beam and the light. (2) In (1), the heating time in the fourth step is a time required for substantially completing a crosslinking reaction or a decomposition reaction of a polymer material, which is caused by using an acid generated in the resist by light exposure as a catalyst. Adjusted. (3) In (2), the heating time in the second step is a time required for the cross-linking reaction or the decomposition reaction of the polymer material to be substantially completed by using an acid generated in the resist by the charged beam exposure as a catalyst. It is adjusted to. (4) The heating time in the fourth step is adjusted to be substantially the same as the heating time in the second step. (5) The heating time combining the second and fourth steps is a heating time that satisfies the resolution required for the pattern to be formed and is adjusted to a heating time that maximizes the sensitivity of the resist.

【0023】(作用)被処理基板上に形成されたレジス
トに対するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露
光と荷電ビーム露光の両者で同一のレジストに対して行
うパターン形成方法において、光露光の後及び荷電ビー
ム露光の後の両方にレジストの加熱処理を施し、かつ荷
電ビーム露光を光露光よりも前に行う。
(Function) In a pattern forming method in which pattern transfer to a resist formed on a substrate to be processed is performed on the same resist by both light exposure using a photomask and charged beam exposure, the pattern is formed after light exposure. The resist is heat-treated both after and after the charged beam exposure, and the charged beam exposure is performed before the light exposure.

【0024】これにより、荷電ビームで露光されたレジ
スト部分は、2度の加熱を受けることになる。2度の加
熱は、1度の加熱よりも露光感度を高くする。つまり荷
電ビームの露光感度が高くなるので、荷電ビームの照射
量を減らすことができる。このため、荷電ビームのスル
ープットを高くすることができる。従って、光露光と荷
電ビーム露光との間の待ち時間は減少すると共に、シス
テムスループットは高くなる。
As a result, the resist portion exposed by the charged beam is heated twice. Double heating increases the exposure sensitivity than single heating. That is, since the exposure sensitivity of the charged beam is increased, the irradiation amount of the charged beam can be reduced. For this reason, the throughput of the charged beam can be increased. Therefore, the waiting time between light exposure and charged beam exposure is reduced, and the system throughput is increased.

【0025】また、光及び荷電ビームによる露光後のレ
ジストの加熱時間を、解像度を満たす加熱時間であっ
て、かつレジストの感度を最大にする加熱時間に調整す
ることにより、要求される解像度を満たし、かつ荷電ビ
ームの照射量を最小にした露光が可能となるため、荷電
ビームのスループットがさらに高くなりシステムスルー
プットはさらに向上する。
Further, by adjusting the heating time of the resist after exposure with light and a charged beam to a heating time that satisfies the resolution and maximizes the sensitivity of the resist, the required resolution can be satisfied. In addition, since it is possible to perform exposure while minimizing the irradiation amount of the charged beam, the throughput of the charged beam is further increased, and the system throughput is further improved.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の一実施形態を説明する。図1は本発明の一実施形態に
係るパターンの形成方法を実現するためのリソグラフィ
システムの全体構成を示す図であり、図1(a)は本リ
ソグラフィシステムの基本概念を示す図、図1(b)は
本リソグラフィシステムの平面的な配置を示す図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an entire configuration of a lithography system for realizing a pattern forming method according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram showing a basic concept of the present lithography system. b) is a diagram showing a planar arrangement of the present lithography system.

【0027】図1において、1は例えばエキシマレーザ
光を用いたDeep−UVステッパ等のステッパ、2は
セルプロジェクション方式の電子ビーム露光装置であ
り、複数台配置されている。3はレジストを塗布し、ま
たパターンが露光されたレジストを現像するレジスト塗
布・現像装置、4はレジストをインラインプロセスで処
理するために、各種装置1,2,3間を雰囲気制御され
た環境下で搬送するための搬送機構である。また、5は
被処理基板であるウェハである。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a stepper such as a Deep-UV stepper using an excimer laser beam, and 2 denotes an electron beam exposure apparatus of a cell projection system, and a plurality of these are arranged. Reference numeral 3 denotes a resist coating / developing apparatus for applying a resist and developing a resist having a pattern exposed, and reference numeral 4 denotes an atmosphere controlled atmosphere between various apparatuses 1, 2, and 3 for processing the resist by an in-line process. This is a transport mechanism for transporting by. Reference numeral 5 denotes a wafer as a substrate to be processed.

【0028】次に、この様に構成されたリソグラフィシ
ステムを用いたパターン形成方法について図2のフロー
チャートに沿って説明する。レジスト塗布・現像装置3
でレジストを塗布されたウェハ5は搬送機構4によって
電子ビーム露光装置2に運ばれる。電子ビーム露光装置
2では、電子ビーム露光するべきパターンの位置合わせ
を行う。この位置合わせが完了した後、電子ビームによ
ってウェハ5全面の各チップに対して露光が順次なされ
ていく(21)。ここで、電子ビーム露光のスループッ
トを高めるため、繰り返しパターンはセルプロジェクシ
ョン方式で露光する。この電子ビーム露光により、ウェ
ハ5に形成するパターンのうち、比較的寸法の小さいパ
ターンが描画される。
Next, a pattern forming method using the lithography system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. Resist coating and developing device 3
The wafer 5 coated with the resist is transferred to the electron beam exposure apparatus 2 by the transfer mechanism 4. In the electron beam exposure apparatus 2, a pattern to be subjected to electron beam exposure is aligned. After this alignment is completed, each chip on the entire surface of the wafer 5 is sequentially exposed by the electron beam (21). Here, in order to increase the throughput of electron beam exposure, the repetitive pattern is exposed by a cell projection method. By this electron beam exposure, a pattern having a relatively small size among the patterns formed on the wafer 5 is drawn.

【0029】この光露光が終了すると、ウェハ5は搬送
機構4によってレジスト塗布・現像装置3に運ばれ、こ
こで一定時間加熱処理(Post Exposure Bake:PEB)が施
される(22)。
When the light exposure is completed, the wafer 5 is transferred by the transfer mechanism 4 to the resist coating / developing device 3, where a heat treatment (Post Exposure Bake: PEB) is performed for a predetermined time (22).

【0030】その後ウェハ5は搬送機構4によって光ス
テッパ1に運ばれる。光ステッパ1では、ウェハ5上の
全面にレチクルのパターンが縮小されて順次露光される
(23)。この光露光により、ウェハ5上に形成するパ
ターンのうち、比較的寸法の大きいパターンが描画され
る。
After that, the wafer 5 is transferred to the optical stepper 1 by the transfer mechanism 4. In the optical stepper 1, the reticle pattern is reduced on the entire surface of the wafer 5 and is sequentially exposed (23). By this light exposure, a pattern having a relatively large size among the patterns formed on the wafer 5 is drawn.

【0031】全てのパターンがウェハ5全面の全チップ
に対して描画された後、搬送機構4によってウェハ5は
レジスト塗布・現像装置3に戻される。そして、レジス
ト塗布・現像装置3において再び加熱処理(PEB)さ
れ(24)、その後現像されて(25)パターン形成が
完了する。
After all the patterns have been drawn on all the chips on the entire surface of the wafer 5, the wafer 5 is returned to the resist coating / developing device 3 by the transport mechanism 4. Then, in the resist coating / developing device 3, a heat treatment (PEB) is performed again (24), followed by development (25) to complete the pattern formation.

【0032】さらに、光ステッパ1のスループットに比
べて電子ビーム露光装置2のスループットは一般的に低
いことから電子ビーム露光装置2を複数台配置する。こ
のようにシステムを構成することにより、複数台の電子
ビーム露光装置2から搬出されたウェハ5を光ステッパ
1で並列処理できるようになり、光ステッパ1の処理能
力が電子ビーム露光装置2の処理能力で律速されること
がない。従って、電子ビーム露光の高い解像性とステッ
パの高いスループットが両立される。
Further, since the throughput of the electron beam exposure apparatus 2 is generally lower than the throughput of the optical stepper 1, a plurality of electron beam exposure apparatuses 2 are arranged. By configuring the system in this manner, the wafers 5 unloaded from the plurality of electron beam exposure apparatuses 2 can be processed in parallel by the optical stepper 1, and the processing capability of the optical stepper 1 is reduced by the processing of the electron beam exposure apparatus 2. You are not limited by your abilities. Therefore, both high resolution of electron beam exposure and high throughput of the stepper are compatible.

【0033】このようなリソグラフィシステムで用いる
ことができるレジストは、高解像性及び高感度の化学増
幅型レジスト(UV2HSやUVN−HS:シプレー社
製)である。化学増幅型レジストは、空気中の種々の化
学物質によりその性能が劣化するため、搬送機構4を設
置して各種装置1,2,3内及び各種装置1,2,3間
で環境制御された環境下で取り扱うようにしている。こ
の環境制御には、化学的汚染についてだけでなく、物理
的汚染、温度、湿度等についても当然に制御されてい
る。これにより、露光前後でのパターン寸法の変化等を
抑制している。
A resist that can be used in such a lithography system is a chemically amplified resist (UV2HS or UVN-HS: Shipley) with high resolution and high sensitivity. Since the performance of the chemically amplified resist deteriorates due to various chemical substances in the air, the transport mechanism 4 is installed and the environment is controlled in the various devices 1, 2, and 3 and between the various devices 1, 2, and 3. We handle it under the environment. In this environmental control, not only chemical pollution but also physical pollution, temperature, humidity and the like are naturally controlled. This suppresses a change in the pattern dimensions before and after the exposure.

【0034】このように、本実施形態では、電子ビーム
露光を光露光より前に行う。すなわち、スループットの
比較的低い露光工程と、スループットの比較的高い工程
よりも前に行う。そして、各露光工程の直後にレジスト
を加熱する工程を行う。
As described above, in this embodiment, the electron beam exposure is performed before the light exposure. That is, it is performed before the exposure step with a relatively low throughput and the step with a relatively high throughput. Then, a step of heating the resist is performed immediately after each exposure step.

【0035】従って、スループットの低い電子ビームに
より露光されたレジストのファインパターン部分は、2
2と24の加熱処理工程の2度加熱されることになる。
また、スループットの比較的高い光により露光されたレ
ジストのラフパターン部分は、24の加熱処理工程の1
度だけ加熱されることになる。
Therefore, the fine pattern portion of the resist exposed by the electron beam having a low throughput is 2.
It is heated twice in the heat treatment steps 2 and 24.
Further, the rough pattern portion of the resist exposed to light having a relatively high throughput is one of the 24 heat treatment steps.
Will be heated only once.

【0036】図3は、1度だけレジストを加熱する場合
のレジスト感度曲線(PEB1)と、レジストを2度加
熱する場合のレジスト感度曲線(PEB2)とを示す図
であり、横軸は露光量、縦軸はレジスト残膜率を表す。
2度加熱する場合のレジスト感度は、1度だけ加熱する
場合のレジスト感度よりも高いことが分かる。これは、
電子ビームの露光量を減少させることができることを意
味する。従って電子ビームのスループットが高くなり、
その分だけシステム全体のスループットも向上する。
FIG. 3 is a diagram showing a resist sensitivity curve (PEB1) when the resist is heated only once and a resist sensitivity curve (PEB2) when the resist is heated twice, and the horizontal axis is the exposure amount. The vertical axis represents the resist remaining film ratio.
It can be seen that the resist sensitivity when heating twice is higher than the resist sensitivity when heating only once. this is,
This means that the exposure amount of the electron beam can be reduced. Therefore, the electron beam throughput increases,
As a result, the throughput of the entire system is also improved.

【0037】図4は、加熱回数(加熱時間)に対するレ
ジストの露光感度及び解像度の依存性を示す図であり、
横軸は加熱回数、縦軸は感度曲線については感度又は解
像度を表す。図3では、加熱を1度より2度行う場合の
方がレジスト感度は高く、実際に図4の感度曲線ではP
EB回数が増加するほど感度が高くなっているのが分か
る。しかしながら、加熱時間(=1回当たりの単位加熱
時間×加熱回数)と解像度との関係曲線から分かるよう
に、加熱時間が長くなればなるほど感度とは逆に解像度
は劣化する。従って、加熱時間は要求される解像度をク
リアするように、例えば感度曲線が解像度曲線と交差す
るのに対応する加熱時間よりも短く調整するのが望まし
い。従って感度曲線と解像度曲線が交差する点における
加熱時間で加熱処理を行うことにより、要求される解像
度を満たしつつ電子ビームの照射量を最小とした露光が
可能となり、システムスループットを向上させることが
できる。
FIG. 4 is a diagram showing the dependence of the exposure sensitivity and resolution of the resist on the number of times of heating (heating time).
The horizontal axis represents the number of times of heating, and the vertical axis represents sensitivity or resolution for the sensitivity curve. In FIG. 3, the resist sensitivity is higher when heating is performed twice than once.
It can be seen that the sensitivity increases as the number of EBs increases. However, as can be seen from the relationship curve between the heating time (= unit heating time per one time × the number of heating times) and the resolution, the longer the heating time, the more the resolution is degraded contrary to the sensitivity. Therefore, it is desirable to adjust the heating time so as to satisfy the required resolution, for example, shorter than the heating time corresponding to the intersection of the sensitivity curve and the resolution curve. Therefore, by performing the heating process at the heating time at the point where the sensitivity curve and the resolution curve intersect, it becomes possible to perform exposure with the minimum required dose of electron beam while satisfying the required resolution, and improve the system throughput. .

【0038】なお、露光により発生した酸が触媒となっ
て起こるレジスト高分子材料の架橋反応又は分解反応を
十分に行うため、光露光後の加熱時間と電子ビーム露光
後の加熱時間は、実質的に同じに調整されるのが望まし
い。
The heating time after the light exposure and the heating time after the electron beam exposure are substantially equal to each other in order to sufficiently perform the crosslinking reaction or the decomposition reaction of the resist polymer material caused by the acid generated by the exposure as a catalyst. It is desirable to adjust the same.

【0039】以上詳述したように本実施形態によれば、
スループットの低い電子ビーム露光を、スループットの
高い光露光よりも前に行うことにより、電子ビームで露
光された部分には2度加熱されることになり、これによ
り電子ビームに対する感度が高くなる。感度が高くなる
分、電子ビームのスループットが高くなり、電子ビーム
のスループットが高くなる分システムスループットが向
上する。
As described in detail above, according to the present embodiment,
By performing the low-throughput electron beam exposure prior to the high-throughput light exposure, the portion exposed to the electron beam is heated twice, thereby increasing the sensitivity to the electron beam. The higher the sensitivity, the higher the electron beam throughput, and the higher the electron beam throughput, the higher the system throughput.

【0040】なお、光ステッパ1としてDeep−UV
ステッパを用いる場合を示したが、他の波長域のものを
用いることも可能である。また、電子ビーム露光装置2
としてセルプロジェクション方式を用いる場合を示した
が、通常の電子ビーム露光での描画方式を用いることも
可能である。さらに、電子ビームを用いて露光する場合
を示したが、例えばイオンビーム等、荷電ビームであれ
ば何でもよい。
The light stepper 1 is a Deep-UV
Although the case where the stepper is used has been described, it is also possible to use another wavelength band. Also, the electron beam exposure apparatus 2
Although the case where the cell projection method is used has been described, a drawing method using ordinary electron beam exposure can also be used. Furthermore, although the case of performing exposure using an electron beam has been described, any charged beam such as an ion beam may be used.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
処理基板上に形成された感光材に対する所望のパターン
転写を、レチクルマスクを用いた光露光と荷電ビーム露
光の両者で行い、かつスループットの悪い荷電ビーム露
光を先に行うことにより、荷電ビームで露光されたレジ
スト部分は2度の加熱を受けることになり、荷電ビーム
の露光感度が高くなり、荷電ビームの照射量を減らすこ
とができる。従って、解像性と寸法制御性よくかつスル
ープットの高いパターン形成が可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, a desired pattern transfer to a photosensitive material formed on a substrate to be processed is performed by both light exposure using a reticle mask and charged beam exposure. By performing the charged beam exposure with low throughput first, the resist part exposed by the charged beam will be heated twice, increasing the sensitivity of the charged beam exposure and reducing the dose of the charged beam. Can be. Therefore, it is possible to form a pattern with good resolution and dimensional control and high throughput.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るリソグラフィシス
テムの基本概念及び平面的な配置を示す図。
FIG. 1 is a view showing a basic concept and a planar arrangement of a lithography system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施形態におけるパターン形成方法のフロー
チャート。
FIG. 2 is a flowchart of a pattern forming method according to the embodiment.

【図3】同実施形態におけるレジストの露光量とレジス
ト残膜率の関係を示す図。
FIG. 3 is a view showing the relationship between the amount of exposure of the resist and the rate of remaining resist in the same embodiment.

【図4】レジストの加熱回数に対する露光感度及び解像
度の依存性を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the dependence of exposure sensitivity and resolution on the number of times a resist is heated.

【図5】従来のパターン形成方法のフローチャート。FIG. 5 is a flowchart of a conventional pattern forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光ステッパ 2…電子ビーム露光装置 3…レジスト塗布・現像装置 4…搬送機構 5…ウェハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical stepper 2 ... Electron beam exposure apparatus 3 ... Resist coating / developing apparatus 4 ... Transport mechanism 5 ... Wafer

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷電ビーム露光によりレジストにファイ
ンパターンを形成する第1の工程と、 前記第1の工程の後に前記レジストを加熱する第2の工
程と、 前記第2の工程の後に前記レジストに光露光によりラフ
パターンを形成する第3の工程と、 前記第3の工程の後に前記レジストを加熱する第4の工
程と、 前記第4の工程の後に前記ラフパターンと前記ファイン
パターンとが形成された前記レジストを現像する第5の
工程とを含むことを特徴とするパターン形成方法。
A first step of forming a fine pattern on the resist by charged beam exposure; a second step of heating the resist after the first step; and forming a fine pattern on the resist after the second step. A third step of forming a rough pattern by light exposure, a fourth step of heating the resist after the third step, and forming the rough pattern and the fine pattern after the fourth step And a fifth step of developing the resist.
【請求項2】 前記レジストは、荷電ビームと光の両方
に対して感度を有する化学増幅型レジストであることを
特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。
2. The pattern forming method according to claim 1, wherein the resist is a chemically amplified resist having sensitivity to both a charged beam and light.
【請求項3】 前記第4の工程における加熱時間は、前
記光露光によりレジスト中に発生する酸を触媒として起
こる高分子材料の架橋反応又は分解反応が実質的に完了
するのに要する時間に調整されることを特徴とする請求
項2に記載のパターン形成方法。
3. A heating time in the fourth step is adjusted to a time required for substantially completing a crosslinking reaction or a decomposition reaction of a polymer material, which is caused by using an acid generated in the resist by the light exposure as a catalyst. 3. The pattern forming method according to claim 2, wherein the method is performed.
【請求項4】 前記第2の工程における加熱時間は、前
記荷電ビーム露光により前記レジスト中に発生する酸を
触媒として起こる高分子材料の架橋反応又は分解反応が
実質的に完了するのに要する時間に調整されることを特
徴とする請求項2に記載のパターン形成方法。
4. The heating time in the second step is a time required for substantially completing a crosslinking reaction or a decomposition reaction of a polymer material, which is caused by an acid generated in the resist by the charged beam exposure as a catalyst. The pattern forming method according to claim 2, wherein the pattern is adjusted to:
【請求項5】 前記第2及び第4の工程を合わせた加熱
時間は、形成すべきパターンに要求される解像度を満た
す加熱時間であって、かつ前記レジストの感度を最大に
する加熱時間に調整されることを特徴とする請求項1に
記載のパターン形成方法。
5. The heating time combining the second and fourth steps is a heating time that satisfies the resolution required for a pattern to be formed and is adjusted to a heating time that maximizes the sensitivity of the resist. The pattern forming method according to claim 1, wherein the pattern is formed.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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