JP2000091217A - Method for forming resist pattern and lithographic system - Google Patents

Method for forming resist pattern and lithographic system

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JP2000091217A
JP2000091217A JP26288298A JP26288298A JP2000091217A JP 2000091217 A JP2000091217 A JP 2000091217A JP 26288298 A JP26288298 A JP 26288298A JP 26288298 A JP26288298 A JP 26288298A JP 2000091217 A JP2000091217 A JP 2000091217A
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processed
resist
pattern
heat
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Shoji Sanhongi
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    • G03F7/70425—Imaging 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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to form a vertical resist side wall a when exposure of both light and electron beams are carried out. SOLUTION: A method for forming a rest pattern includes a first step for casting a charged particle beam to a negative resist, which has sensitivity to both light and charged particle beams for pattern plotting, on a main face of a wafer 21 and carrying out heat treatment for the wafer 21 after pattern plotting; a second step for tramsfering the pattern of the negative rest 22 by light exposure, heating the wafer 21 from the rear face side while the wafer 21 is subjected to heat absorption from the main face side, and carrying out heat treatment by giving a heat-energy gradient in a film-thickness direction of the wafer 21; and a third step for carrying out development after the first and second steps.

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、荷電粒子ビーム露
光と光露光を用いた被処理基板の熱処理を行うレジスト
パターン形成方法及びリソグラフィシステムに関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a method of forming a resist pattern and a lithography system for performing a heat treatment on a substrate to be processed using charged particle beam exposure and light exposure.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＬＳＩの集積度は年々指数関数的に増大
の一途を辿っている。そのため、ＬＳＩの内部での配線
等のデザインルールは益々小さいものとなってきてい
る。デザインルールの減少に伴って、光リソグラフィ技
術も進歩してきている。例えば、露光波長をｉ線（λ＝
３６５ｎｍ）からＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎ
ｍ）へと短波長化し、露光装置の射出レンズも大口径化
（高開口数化）し、解像度の向上を図っている。しかし
ながら、短波長化および高開口数化による高解像度化は
デザインルールの減少に追いつかなくなってきている。2. Description of the Related Art The degree of integration of LSIs has been increasing exponentially every year. For this reason, design rules for wiring and the like inside the LSI are becoming smaller and smaller. With the reduction of design rules, optical lithography technology has been advanced. For example, if the exposure wavelength is i-line (λ =
365 nm) to KrF excimer laser (λ = 248n)
m), the exit lens of the exposure apparatus has a large aperture (high numerical aperture), and the resolution has been improved. However, higher resolution by shortening the wavelength and increasing the numerical aperture cannot keep up with the decrease in design rules.

【０００３】そこで、光リソグラフィの代わりにＥＢ
（電子ビーム）リソグラフィまたはＸ線リソグラフィが
必要とされているが、Ｘ線リソグラフィはまだ、実用段
階にはない。一方、ＥＢリソグラフィで配線パターンを
仕上げるには、ネガ型レジストを用いて、配線パターン
を電子ビーム露光すればよい。しかしながら、ＥＢでの
露光時間は光でのそれに比べて桁違いに長く、量産には
向いていない。Therefore, instead of optical lithography, EB
(Electron beam) lithography or X-ray lithography is required, but X-ray lithography is not yet in practical use. On the other hand, to complete the wiring pattern by EB lithography, the wiring pattern may be subjected to electron beam exposure using a negative resist. However, the exposure time in EB is orders of magnitude longer than that in light, and is not suitable for mass production.

【０００４】近年、上記の問題を解決する方法が提案さ
れている。それは、微細なパターンのうち寸法精度が必
要とされているパターン（例えばトランジスタのゲー
ト）のみＥＢで露光し、その外の寸法精度の要求されて
いないパターンは光露光するというものである。すなわ
ち、光露光と電子ビーム露光の欠点を補い合う露光方法
であると言える。この露光方法を以後、同層ミックスア
ンドマッチと呼ぶ。In recent years, a method for solving the above problem has been proposed. In other words, only a pattern (for example, a gate of a transistor) that requires dimensional accuracy among the fine patterns is exposed by EB, and other patterns that do not require dimensional accuracy are exposed to light. That is, it can be said that this is an exposure method that compensates for the disadvantages of light exposure and electron beam exposure. This exposure method is hereinafter referred to as same-layer mix and match.

【０００５】この同層ミックスアンドマッチについて
は、例えば（株）日立製作所の長谷川昇雄の特開平４−
１５５８１２号公報、日本電気株式会社の橋本武夫の特
開平９−７９２４号公報等に詳しく論じられている。[0005] This same-layer mix-and-match is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
This is discussed in detail in, for example, Japanese Patent Application Publication No. 155812, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-7924 by Hashimoto of NEC Corporation, and the like.

【０００６】同層ミックスアンドマッチでの大きな欠点
はレジストの側壁形状に現れる。光露光の場合には、レ
ジストは露光波長に対して半透明であることから、レジ
ストの表面付近での露光エネルギーは底付近でのそれよ
りも大きくなる。一方、高加速電子ビーム露光の場合に
は、レジストの膜厚方向での電子とレジスト樹脂との相
互作用の大きさがほとんど等しいために、レジストの膜
厚方向での電子のエネルギー損失は等しい。また、低加
速ＥＢの場合には、底付近での相互作用が大きいために
レジストの膜厚方向に感光の分布ができる。これら光露
光、電子ビーム露光での膜厚方向の感光分布の違いは、
レジストの現像後の側壁形状に違いを生じさせる。A major drawback in the same layer mix-and-match is manifested in the resist sidewall shape. In the case of light exposure, since the resist is translucent with respect to the exposure wavelength, the exposure energy near the surface of the resist is larger than that near the bottom. On the other hand, in the case of high-acceleration electron beam exposure, since the magnitude of interaction between the electron and the resist resin in the thickness direction of the resist is almost equal, the energy loss of the electron in the thickness direction of the resist is equal. In the case of the low-acceleration EB, the interaction near the bottom is large, so that the distribution of the photosensitivity is formed in the thickness direction of the resist. The difference in the photosensitivity distribution in the film thickness direction between these light exposure and electron beam exposure is as follows.
This causes a difference in the side wall shape after development of the resist.

【０００７】この側壁形状の相違は、電子ビーム露光又
は光露光単独であればレジスト材料を調節することによ
り改善することができる。例えば、光リソグラフィ用の
レジストでは、光露光での吸収エネルギーの膜厚方向分
布を相殺するようにレジストの溶解速度を調整してあ
る。つまり、ネガ型レジストの場合には、レジストの表
面付近では溶け易く、底付近では溶けにくくなるように
成分を調整してある。これにより、ほぼ垂直な側壁角を
有するレジストが形成されていた。しかしながら、この
光リソグラフィ用に調整されたレジストを用いて電子ビ
ーム露光を行うと、側壁が順テーパを持つようになる。[0007] This difference in the side wall shape can be improved by adjusting the resist material if electron beam exposure or light exposure alone is used. For example, in a resist for photolithography, the dissolution rate of the resist is adjusted so as to offset the distribution of absorbed energy in the thickness direction in light exposure. That is, in the case of a negative resist, the components are adjusted so that it is easily melted near the surface of the resist and hardly melted near the bottom of the resist. As a result, a resist having a substantially vertical side wall angle was formed. However, when the electron beam exposure is performed using the resist adjusted for the photolithography, the side wall has a forward taper.

【０００８】この材料を改善したレジストを用いた従来
のパターン形成方法を図６を用いて説明する。まず、比
較的寸法精度の高い領域のパターンを形成すべく、ウェ
ハ２１上に形成され、電子ビーム露光用に調整されたネ
ガレジスト２２２に向けて、電子ビーム２３を照射して
電子ビーム露光を行う（図６（ａ））。次いで、ホット
プレート２５によりネガレジスト２２に加熱処理（以
下、ＰＥＢと称する）を施す（図６（ｂ））。次いで、
比較的寸法精度の低い領域のパターン露光を行うべく、
露光光２６をネガレジスト２２に照射して光露光を行う
（図６（ｃ））。ここで、ネガレジスト２２は電子ビー
ム露光用に調整されたものであるため、光露光を行う
と、逆テーパ形状のレジストパターンとなる。次いで、
再びホットプレート２５を用いてネガレジスト２２にＰ
ＥＢを施す。A conventional pattern forming method using a resist in which this material is improved will be described with reference to FIG. First, in order to form a pattern in a region having relatively high dimensional accuracy, electron beam exposure is performed by irradiating an electron beam 23 to a negative resist 222 formed on the wafer 21 and adjusted for electron beam exposure. (FIG. 6 (a)). Next, a heat treatment (hereinafter, referred to as PEB) is applied to the negative resist 22 by the hot plate 25 (FIG. 6B). Then
In order to perform pattern exposure in areas with relatively low dimensional accuracy,
The exposure light 26 is irradiated on the negative resist 22 to perform light exposure (FIG. 6C). Here, since the negative resist 22 has been adjusted for electron beam exposure, it becomes an inversely tapered resist pattern when light exposure is performed. Then
Again use the hot plate 25 to apply P to the negative resist 22.
Apply EB.

【０００９】以上のプロセスにより形成されたレジスト
パターンでは、電子ビームを照射することにより形成さ
れた部分は側壁が垂直形状のレジストとなるが、光露光
により形成された部分は逆テーパ形状を示す。また、光
露光用に調整されたレジストを用いた場合でも、逆に電
子ビーム照射により形成された部分は順テーパ形状とな
る。In the resist pattern formed by the above process, a portion formed by irradiating an electron beam becomes a resist having a vertical side wall, but a portion formed by light exposure has an inverted tapered shape. Even when a resist adjusted for light exposure is used, a portion formed by electron beam irradiation has a forward tapered shape.

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように従
来のレジストパターン形成方法では、レジストの溶解速
度の膜厚方向依存性のため、垂直形状のレジスト側壁を
形成することが困難であった。また、膜厚方向依存性を
低減すべく調整されたレジストであっても、光露光また
は電子ビーム露光のいずれかにのみ対応するものである
ため、同層ミックスアンドマッチを行った場合には、垂
直形状のレジスト側壁を形成することが困難であった。As described above, in the conventional method of forming a resist pattern, it is difficult to form a vertical resist side wall due to the dependence of the dissolution rate of the resist in the thickness direction. In addition, even if the resist is adjusted to reduce the dependence on the film thickness direction, since it is compatible only with either light exposure or electron beam exposure, when the same layer mix and match is performed, It was difficult to form a vertical resist sidewall.

【００１１】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、光露光と電子ビー
ム露光双方の露光を同層のレジストに対して行った場合
にも垂直形状のレジスト側壁を形成することを可能とす
るレジストパターン形成方法を提供することにある。ま
た、本発明の別の目的は、上記レジストパターン形成方
法を実現するためのリソグラフィシステムを提供するこ
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 provide a vertical shape even when both light exposure and electron beam exposure are performed on the same layer of resist. It is an object of the present invention to provide a method of forming a resist pattern which enables formation of a resist side wall. Another object of the present invention is to provide a lithography system for realizing the above-described method for forming a resist pattern.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るレジストパ
ターン形成方法は、被処理基板の主面上に形成され、光
及び荷電ビームに対して感度を有するレジスト膜に向け
て荷電粒子線を用いてパターン描画を行い、該描画後の
被処理基板に加熱処理を施す第１の工程と、光露光によ
り前記レジスト膜のパターン転写を行い、該パターン転
写後に、前記被処理基板の裏面側から加熱するとともに
該被処理基板の主面側から熱吸収を行うことにより、前
記被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を与えて
熱処理を施す第２の工程と、前記第１及び第２の工程の
後に現像処理を行う第３の工程とを含むことを特徴とす
る。A resist pattern forming method according to the present invention uses a charged particle beam toward a resist film formed on a main surface of a substrate to be processed and having sensitivity to light and a charged beam. A first step of performing a pattern drawing on the substrate to be processed after the drawing, and performing a pattern transfer of the resist film by light exposure, and heating the substrate from the back side of the substrate after the pattern transfer. And performing a heat treatment by giving a thermal energy gradient in the thickness direction of the substrate to be processed by absorbing heat from the main surface side of the substrate to be processed, and the first and second steps. And a third step of performing a developing treatment after the step.

【００１３】また、本発明に係るレジストパターン形成
方法は、被処理基板上に形成されたレジスト膜に向けて
荷電粒子線を用いてパターン描画を行い、該パターン描
画後に前記被処理基板の主面側と裏面側から加熱し、か
つ該加熱による熱エネルギーは、前記被処理基板の主面
側に比較して裏面側に多く与えることにより、該被処理
基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を与えて熱処理を
施す第１の工程と、光露光により前記レジスト膜にパタ
ーン転写を行い、該パターン転写後の被処理基板に加熱
処理を施す第２の工程と、前記第１及び第２の工程の後
に現像処理を行なう第３の工程とを含むことを特徴とす
る。Further, in the method of forming a resist pattern according to the present invention, a pattern is drawn using a charged particle beam toward a resist film formed on a substrate to be processed, and after the pattern is drawn, the main surface of the substrate to be processed is drawn. Heat from the side and the back side, and the thermal energy by the heating is applied to the back side more than the main surface side of the substrate to be processed, so that the gradient of the thermal energy in the film thickness direction of the substrate to be processed is increased. A first step of applying and heat-treating, a second step of performing pattern transfer on the resist film by light exposure, and performing a heat treatment on the substrate to be processed after the pattern transfer, and the first and second steps And a third step of performing a developing process after the step (c).

【００１４】また、本発明に係るレジストパターン形成
方法は、被処理基板上に形成されたレジスト膜に向けて
荷電粒子線を用いてパターン描画を行い、該パターン描
画後に前記被処理基板の主面側と裏面側から加熱し、か
つ該加熱による熱エネルギーは、前記被処理基板の主面
側に比較して裏面側に多く与えることにより、該被処理
基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を与えて熱処理を
施す第１の工程と、光露光により前記レジスト膜のパタ
ーン転写を行い、該パターン転写後に、前記被処理基板
の裏面側から加熱するとともに該被処理基板の主面側か
ら熱吸収を行うことにより、前記被処理基板の膜厚方向
に熱エネルギーの勾配を与えて熱処理を施す第２の工程
と、前記第１及び第２の工程の後に現像処理を行う第３
の工程とを含むことを特徴とする。In the method of forming a resist pattern according to the present invention, a pattern is drawn using a charged particle beam toward a resist film formed on a substrate to be processed, and after the pattern is drawn, the main surface of the substrate is processed. Heat from the side and the back side, and the thermal energy by the heating is applied to the back side more than the main surface side of the substrate to be processed, so that the gradient of the thermal energy in the film thickness direction of the substrate to be processed is increased. A first step of applying and heat-treating, and performing a pattern transfer of the resist film by light exposure. After the pattern transfer, heating is performed from the back surface side of the processing target substrate and heat absorption is performed from the main surface side of the processing target substrate. Performing a heat treatment by giving a gradient of thermal energy in the thickness direction of the substrate to be processed, and a third step of performing a development process after the first and second steps.
And a step of:

【００１５】本発明の望ましい形態を以下に示す。 （１）第１の工程又は第２の工程のうち、いずれか先に
行われる工程における熱処理でレジスト膜に与える熱エ
ネルギーを、後に行われる工程で与える熱エネルギーよ
りも多くする。 （２）第１の工程を第２の工程よりも先に行い、かつ第
１の工程での熱処理時間を第２の工程での熱処理時間よ
りも長くする。 （３）第１の工程を第２の工程よりも先に行い、かつ第
１の工程での熱処理温度を第２の工程での熱処理温度よ
りも高くする。 （４）第２の工程を第１の工程よりも先に行い、かつ第
１の工程での熱処理時間を第２の工程での熱処理時間よ
りも短くする。 （５）第１の工程を第２の工程よりも先に行い、かつ第
１の工程での熱処理温度を第２の工程での熱処理温度よ
りも低くする。 （６）第１の工程を第３の工程より先に行い、かつ、第
２の工程での熱処理時間を第４の工程での熱処理時間よ
りも長く、かつ、第２の工程での熱処理温度を第４の工
程での熱処理温度よりも高くする。 （７）第３の工程を第１の工程より先に行い、かつ、第
２の工程での熱処理時間を第４の工程での熱処理時間よ
りも短く、かつ、第２の工程での熱処理温度を第４の工
程での熱処理温度よりも低くする。 （８）荷電ビーム露光として、電子ビーム露光を行う。 （９）光露光の限界解像度よりも緩いパターン寸法を境
にして露光領域を切り分け、この境界寸法よりも大きな
寸法のパターンを光露光で、小さな寸法のパターンを電
子ビーム露光で処理する。Preferred embodiments of the present invention will be described below. (1) In the first step or the second step, the heat energy given to the resist film by the heat treatment in the step performed first is larger than the heat energy given in the step performed later. (2) The first step is performed before the second step, and the heat treatment time in the first step is made longer than the heat treatment time in the second step. (3) The first step is performed before the second step, and the heat treatment temperature in the first step is higher than the heat treatment temperature in the second step. (4) The second step is performed before the first step, and the heat treatment time in the first step is shorter than the heat treatment time in the second step. (5) The first step is performed before the second step, and the heat treatment temperature in the first step is lower than the heat treatment temperature in the second step. (6) The first step is performed before the third step, the heat treatment time in the second step is longer than the heat treatment time in the fourth step, and the heat treatment temperature in the second step is Is higher than the heat treatment temperature in the fourth step. (7) The third step is performed before the first step, the heat treatment time in the second step is shorter than the heat treatment time in the fourth step, and the heat treatment temperature in the second step Is lower than the heat treatment temperature in the fourth step. (8) Electron beam exposure is performed as charged beam exposure. (9) The exposure area is cut at a pattern size smaller than the limit resolution of light exposure, and a pattern having a size larger than the boundary size is processed by light exposure, and a pattern having a smaller size is processed by electron beam exposure.

【００１６】また、本発明のリソグラフィシステムは、
被処理基板上に形成されたレジストに所望パターンを露
光する光露光装置と、該光露光装置の解像限界以下のパ
ターン露光を行う荷電ビーム露光装置と、前記被処理基
板の裏面側に接して配置され、該被処理基板を加熱処理
する加熱処理装置と、前記被処理基板の主面側に対向し
て配置され、該被処理基板の熱を吸収することにより前
記被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を生じさ
せる熱吸収機構とを具備してなることを特徴とする。Further, the lithography system of the present invention comprises:
A light exposure device that exposes a desired pattern to a resist formed on the substrate to be processed, a charged beam exposure device that performs pattern exposure equal to or less than the resolution limit of the light exposure device, and A heat treatment apparatus arranged to heat-treat the substrate to be processed, and a heat treatment device arranged to face the main surface of the substrate to be processed, and absorbing the heat of the substrate to be processed, thereby forming a film in the thickness direction of the substrate to be processed. And a heat absorption mechanism for generating a thermal energy gradient.

【００１７】また、本発明に係るリソグラフィシステム
は、被処理基板上に形成されたレジストに所望パターン
を露光する光露光装置と、該光露光装置の解像限界以下
のパターン露光を行う荷電ビーム露光装置と、前記被処
理基板の裏面側に接して配置され、該被処理基板を加熱
処理する加熱処理装置と、前記被処理基板の主面側に対
向して配置され、該被処理基板を加熱処理する発熱機構
とを具備してなり、前記発熱機構の加熱温度を前記加熱
処理装置の加熱温度より高くし、または前記発熱機構の
加熱時間を前記加熱処理装置の加熱時間より長くするこ
とにより、前記被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの
勾配を生じさせるものであることを特徴とする。A lithography system according to the present invention comprises a light exposure apparatus for exposing a resist formed on a substrate to be processed to a desired pattern, and a charged beam exposure for exposing a pattern below the resolution limit of the light exposure apparatus. An apparatus, a heat treatment apparatus disposed in contact with the back side of the substrate to be processed, and a heat treatment apparatus for performing heat treatment on the substrate to be treated; and a heat treatment apparatus disposed opposite to the main surface of the substrate to be treated, thereby heating the substrate to be treated. A heating mechanism for processing, the heating temperature of the heating mechanism is higher than the heating temperature of the heating apparatus, or the heating time of the heating mechanism is longer than the heating time of the heating apparatus, A thermal energy gradient is generated in the thickness direction of the substrate to be processed.

【００１８】（作用）本発明の請求項１に係るレジスト
パターン形成方法によれば、レジストに対して光露光を
行う。この光露光では、露光波長に対してレジストは半
透明であるために、レジストの表面付近の光強度は被処
理基板付近の光強度よりも強くなるため、側壁が逆テー
パ形状に潜像が形成される。この光露光後の熱処理にお
いて、レジストの裏面側から加熱を施すとともに、レジ
ストの主面側から熱吸収を行うことにより、レジスト表
面付近での温度を下げ、レジストの溶解速度の膜厚依存
性を小さくする。これにより、同一基板上で光露光され
たパターンと電子ビーム露光されたパターンの側壁をと
もに垂直形状とすることができる。この形成方法は、特
に荷電ビーム露光用に調整されたレジスト膜に対する同
層ミックスアンドマッチを行う場合に有効である。(Action) According to the method for forming a resist pattern according to the first aspect of the present invention, the resist is exposed to light. In this light exposure, since the resist is translucent with respect to the exposure wavelength, the light intensity near the surface of the resist becomes stronger than the light intensity near the substrate to be processed. Is done. In this heat treatment after light exposure, heating is performed from the back side of the resist and heat absorption is performed from the main surface side of the resist, thereby lowering the temperature near the resist surface and reducing the dependency of the resist dissolution rate on the film thickness. Make it smaller. Thereby, both the side walls of the light-exposed pattern and the electron-beam exposed pattern on the same substrate can be formed in a vertical shape. This formation method is particularly effective when the same layer mix and match is performed on a resist film adjusted for charged beam exposure.

【００１９】また、本発明の請求項２に係るレジストパ
ターン形成方法によれば、レジスト膜に対して荷電ビー
ム露光を行う。この荷電ビーム露光、特に低加速電子ビ
ーム露光でのレジストと荷電粒子との相互作用は基板付
近では強く、レジスト表面付近では弱い。従ってレジス
トの溶解速度の膜厚方向での分布が均一にならず、側壁
が順テーパ形状の潜像が形成される。この荷電ビーム露
光後の加熱処理において、レジスト表面に対して裏面付
近よりも熱エネルギーを多く与えることにより、レジス
トの溶解速度の膜厚依存性を小さくする。これにより、
同一基板上で光露光されたパターンと電子ビーム露光さ
れたパターンの側壁をともに垂直形状とすることができ
る。このレジストパターン形成方法は、特に光露光用に
調整されたレジスト膜に対する同層ミックスアンドマッ
チを行う場合に特に有効である。Further, according to the resist pattern forming method of the present invention, the resist film is subjected to charged beam exposure. The interaction between the resist and the charged particles in the charged beam exposure, particularly in the low-acceleration electron beam exposure, is strong near the substrate and weak near the resist surface. Accordingly, the distribution of the dissolution rate of the resist in the thickness direction is not uniform, and a latent image having a forward tapered side wall is formed. In the heat treatment after the exposure to the charged beam, more heat energy is applied to the front surface of the resist than in the vicinity of the back surface, so that the film thickness dependence of the dissolution rate of the resist is reduced. This allows
Both the side walls of the pattern exposed to light and the pattern exposed to electron beams on the same substrate can have vertical shapes. This method of forming a resist pattern is particularly effective when the same layer mix and match is performed on a resist film adjusted for light exposure.

【００２０】また、本発明の請求項３に係るレジストパ
ターン形成方法によれば、レジストに対して光露光を行
う。この光露光では、露光波長に対してレジストは半透
明であるために、レジストの表面付近の光強度は被処理
基板付近の光強度よりも強くなるため、側壁が逆テーパ
形状に潜像が形成される。この光露光後の熱処理におい
て、レジストの裏面側から加熱を施すとともに、レジス
トの主面側から熱吸収を行うことにより、レジスト表面
付近での温度を下げて加熱処理を施す。According to a third aspect of the present invention, a resist is exposed to light. In this light exposure, since the resist is translucent with respect to the exposure wavelength, the light intensity near the surface of the resist becomes stronger than the light intensity near the substrate to be processed. Is done. In the heat treatment after the light exposure, heating is performed from the back surface side of the resist and heat absorption is performed from the main surface side of the resist, so that the temperature near the resist surface is lowered to perform the heating treatment.

【００２１】一方、レジスト膜に対して荷電ビーム露光
を行う。この荷電ビーム露光、特に低加速電子ビーム露
光でのレジストと荷電粒子との相互作用は基板付近では
強く、レジスト表面付近では弱い。従ってレジストの溶
解速度の膜厚方向での分布が均一にならず、側壁が順テ
ーパ形状の潜像が形成される。この荷電ビーム露光後の
加熱処理において、レジスト表面に対して裏面付近より
も熱エネルギーを多く与えることにより、レジストの溶
解速度の膜厚依存性を小さくできる。On the other hand, the resist film is subjected to charged beam exposure. The interaction between the resist and the charged particles in the charged beam exposure, particularly in the low-acceleration electron beam exposure, is strong near the substrate and weak near the resist surface. Accordingly, the distribution of the dissolution rate of the resist in the thickness direction is not uniform, and a latent image having a forward tapered side wall is formed. In the heat treatment after the charged beam exposure, by giving more thermal energy to the resist surface than to the vicinity of the back surface, the film thickness dependence of the resist dissolution rate can be reduced.

【００２２】以上に示した光露光後及び荷電ビーム露光
後の加熱処理が終了した後、レジストの現像を行うと、
同一基板上で光露光されたパターンと電子ビーム露光さ
れたパターンの側壁をともに垂直形状とすることができ
る。After the heat treatment after the light exposure and the charged beam exposure described above is completed, when the resist is developed,
Both the side walls of the pattern exposed to light and the pattern exposed to electron beams on the same substrate can have vertical shapes.

【００２３】このレジストパターン形成方法は、光露光
用にも荷電ビーム露光用にも調整されていないレジスト
膜に対する同層ミックスアンドマッチを行う場合に特に
有効である。This method of forming a resist pattern is particularly effective when performing the same layer mix and match for a resist film which is not adjusted for light exposure or charged beam exposure.

【００２４】また、本発明の請求項４に係るレジストパ
ターン形成方法によれば、光露光、又は荷電ビーム露光
のいずれか先に行われる工程における加熱処理におい
て、後に行われる工程で与える熱エネルギーよりも多く
の熱エネルギーを与える。Further, according to the resist pattern forming method of the present invention, in the heat treatment in the step which is performed first of the light exposure or the charged beam exposure, the heat energy given in the step performed later is reduced. Also gives a lot of heat energy.

【００２５】例えば、荷電ビーム露光を先に行なった場
合には、荷電ビーム露光により形成されたレジストパタ
ーンは荷電ビーム露光後及び光露光後の２度の加熱処理
の影響を受ける。光露光後と荷電ビーム露光後の加熱処
理は、レジストの膜厚方向に与える熱エネルギーの勾配
が逆になっているために、一旦荷電ビーム露光後の加熱
処理により均一とされた溶解速度の膜厚方向の分布が均
一ではなくなる。そこで、荷電ビーム露光後に与える熱
エネルギーを光露光後に与える熱エネルギーよりも多く
することにより、光露光後の加熱処理の影響を低減する
ことができ、より高精度のレジスト側壁制御が可能とな
る。For example, when the charged beam exposure is performed first, the resist pattern formed by the charged beam exposure is affected by two heating processes after the charged beam exposure and after the light exposure. In the heat treatment after light exposure and after the charged beam exposure, the gradient of the thermal energy applied in the thickness direction of the resist is reversed, so that the film with a uniform dissolution rate is once heated by the heat treatment after the charged beam exposure. The distribution in the thickness direction is not uniform. Therefore, by making the heat energy given after the charged beam exposure larger than the heat energy given after the light exposure, the influence of the heat treatment after the light exposure can be reduced, and the resist sidewall control with higher precision can be performed.

【００２６】[0026]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。 （第１実施形態）まず、この発明の実施の形態のリソグ
ラフィシステムの構成について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) First, a configuration of a lithography system according to an embodiment of the present invention will be described.

【００２７】図１は本実施形態に係るリソグラフィシス
テムの構成の一例を示す図である。図１に示すように、
本リソグラフィシステムは、電子線露光により比較的寸
法精度の厳しいレジストパターンを形成する電子線描画
装置１，光露光により比較的寸法精度の緩いレジストパ
ターンを形成する投影露光装置３，パターン形成後のレ
ジストに加熱処理を施すホットプレート２及び熱吸収機
構付ホットプレート４からなる。また、これら各装置１
〜４間には搬送機構５がそれぞれ設けられ、矢印の向き
はウェハの搬送される方向を示している。FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a lithography system according to the present embodiment. As shown in FIG.
This lithography system consists of an electron beam lithography system that forms a resist pattern with relatively strict dimensional accuracy by electron beam exposure, a projection exposure system that forms a resist pattern with relatively low dimensional accuracy by light exposure, and a resist after pattern formation. And a hot plate 4 with a heat absorbing mechanism. Each of these devices 1
A transfer mechanism 5 is provided between,, and, and the direction of the arrow indicates the direction in which the wafer is transferred.

【００２８】なお、図１では、熱処理温度の違いによ
り、光露光後と電子線露光後の加熱処理を異なるホット
プレート２，４を用いる場合を示すが、各熱処理温度が
同じであれば、各露光に共通する一つのホットプレート
により行うものでもよい。また、電子線描画装置１の後
に搬送される加熱機構も、熱吸収機構が設けられたもの
でもよい。FIG. 1 shows a case where the hot plates 2 and 4 are different in the heat treatment after the light exposure and after the electron beam exposure due to the difference in the heat treatment temperature. The exposure may be performed by one hot plate common to the exposure. The heating mechanism transported after the electron beam lithography apparatus 1 may be provided with a heat absorbing mechanism.

【００２９】次に、前記リソグラフィシステムを用いた
本発明に係る実施の形態のレジストパターン形成方法に
ついて説明する。図２は本実施形態に係るレジストパタ
ーンの形成工程を示す断面図であり、荷電ビームとして
電子ビーム（以下、ＥＢと称する）を用いてネガ型レジ
ストに所望パターンを形成する場合を示す。本実施形態
で用いられるネガ型レジストは電子ビーム露光用のレジ
ストであって、電子ビーム露光に対するレジストの溶解
速度の膜厚依存性が少なくなるように成分を調整したも
のであり、電子ビーム露光により形成されるレジストの
側壁は垂直形状となる。電子ビーム露光用に調整したネ
ガ型レジストに光露光を行なうと現像後のレジストの側
壁角は逆テーパとなる。これを改善するためのプロセス
フローを以下、図２に沿って説明する。Next, a method of forming a resist pattern according to an embodiment of the present invention using the lithography system will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of forming a resist pattern according to the present embodiment, and shows a case where a desired pattern is formed on a negative resist using an electron beam (hereinafter, referred to as EB) as a charged beam. The negative resist used in the present embodiment is a resist for electron beam exposure, in which components are adjusted so that the film thickness dependence of the dissolution rate of the resist with respect to electron beam exposure is reduced. The side wall of the formed resist has a vertical shape. When light exposure is performed on a negative resist adjusted for electron beam exposure, the side wall angle of the developed resist has an inverse taper. A process flow for improving this will be described below with reference to FIG.

【００３０】まず、ウェハ２１上に形成されたネガレジ
スト２２に向けて、選択的に電子ビーム２３を照射して
電子ビーム露光を行なう（図２（ａ））。ネガレジスト
２２は、電子ビーム２３が照射された部分で架橋反応を
示す。以後、この電子ビーム２３が照射されたネガレジ
スト２２を電子ビーム露光部２４と称する。First, electron beam exposure is performed by selectively irradiating an electron beam 23 on a negative resist 22 formed on a wafer 21 (FIG. 2A). The negative resist 22 shows a cross-linking reaction at a portion irradiated with the electron beam 23. Hereinafter, the negative resist 22 irradiated with the electron beam 23 is referred to as an electron beam exposure unit 24.

【００３１】次いで、電子ビーム２３により比較的寸法
精度の高い領域のパターン露光が完了した後に、加熱処
理（Post Exposure Bake:PEB、以下ＰＥＢと称する）を
行う（図２（ｂ））。このＰＥＢは、ウェハ２１の裏面
に接して配置されたホットプレート２５により、ネガレ
ジスト２２の膜厚方向に均一な熱を与えることにより行
う。このように、本実施形態に用いられるネガレジスト
２２は電子ビーム露光用に成分が調整されているため、
ネガレジスト２２の膜厚方向に均一な熱を与えるのみで
側壁が垂直形状の電子ビーム露光部２４を形成すること
ができる。Next, after the pattern exposure of the region having relatively high dimensional accuracy by the electron beam 23 is completed, a heat treatment (Post Exposure Bake: PEB, hereinafter referred to as PEB) is performed (FIG. 2B). This PEB is performed by applying uniform heat in the thickness direction of the negative resist 22 by a hot plate 25 arranged in contact with the back surface of the wafer 21. Thus, since the components of the negative resist 22 used in the present embodiment are adjusted for electron beam exposure,
The electron beam exposure portion 24 having a vertical side wall can be formed only by applying uniform heat in the thickness direction of the negative resist 22.

【００３２】次いで、電子ビーム露光及びその後のＰＥ
Ｂが終了した後、比較的寸法精度の低い領域のパターン
露光を行うべく、露光光２６をネガレジスト２２に照射
して光露光を行なう。この露光光２６が照射され、架橋
反応を示したネガレジスト２２を光露光部２７と称す
る。Next, electron beam exposure and subsequent PE
After the completion of B, light exposure is performed by irradiating the exposure light 26 to the negative resist 22 in order to perform pattern exposure in a region having relatively low dimensional accuracy. The negative resist 22 irradiated with the exposure light 26 and showing a crosslinking reaction is referred to as a light exposure part 27.

【００３３】次いで、光露光を行った後のネガレジスト
２２に対してＰＥＢを行う（図２（ｄ））。この光露光
後のＰＥＢでは、電子ビーム露光後のＰＥＢと同様、ホ
ットプレート２５によりウェハ２１の裏面に熱を放射す
ることにより行うが、ホットプレート２５のみならず、
ネガレジスト２２表面側に熱吸収機構２８を対向配置
し、ホットプレート２５により加熱されたネガレジスト
２２の有する熱をネガレジスト２２表面側から吸収す
る。熱吸収機構２８としては、例えば、熱容量の大きい
金属で黒色メッキを施した円盤で室温以下の恒温層に保
っておいてＰＥＢの時にウェハ２１の上に設置する。Next, PEB is performed on the negative resist 22 after the light exposure (FIG. 2D). The PEB after the light exposure is performed by radiating heat to the back surface of the wafer 21 by the hot plate 25 similarly to the PEB after the electron beam exposure.
A heat absorbing mechanism 28 is arranged on the surface of the negative resist 22 so as to oppose it, and absorbs the heat of the negative resist 22 heated by the hot plate 25 from the surface of the negative resist 22. The heat absorption mechanism 28 is, for example, a disk plated with black having a large heat capacity and kept in a constant temperature layer at room temperature or lower, and is placed on the wafer 21 at the time of PEB.

【００３４】この熱吸収機構２８を用いたＰＥＢは、光
露光によるレジスト側壁形状を制御するために行われ
る。すなわち、光露光においては、ネガレジスト２２は
露光波長に対して半透明であり、ネガレジスト２２表面
付近での露光エネルギーはネガレジスト２２の底面付近
でのそれよりも大きくなるため、ネガレジスト２２表面
付近のみが感光し、均一なＰＥＢを行ったのでは逆テー
パ形状の側壁を持つレジストパターンが形成されること
となる。The PEB using the heat absorbing mechanism 28 is performed to control the resist side wall shape by light exposure. That is, in the light exposure, the negative resist 22 is translucent with respect to the exposure wavelength, and the exposure energy near the surface of the negative resist 22 is larger than that near the bottom surface of the negative resist 22. If only the vicinity is exposed and uniform PEB is performed, a resist pattern having an inversely tapered side wall will be formed.

【００３５】そこで、ネガレジスト２２表面から底面に
かけて、徐々に加熱温度が高くなるようにホットプレー
ト２５と熱吸収機構２８により膜厚方向に温度勾配を与
えて光露光後ＰＥＢを行う。これにより、ネガレジスト
２２表面の方がレジスト２２底面よりもＰＥＢが進行
し、逆テーパ形状の光露光部２７の側壁が垂直形状とな
り、光露光による光強度の膜厚方向の感光分布の不均一
性を低減することができる。Therefore, a temperature gradient is applied in the film thickness direction by the hot plate 25 and the heat absorbing mechanism 28 so that the heating temperature gradually increases from the surface of the negative resist 22 to the bottom surface, and then PEB is performed after light exposure. As a result, the PEB progresses on the surface of the negative resist 22 more than on the bottom surface of the resist 22, the side wall of the inversely tapered light-exposed portion 27 becomes vertical, and the light intensity distribution due to the light exposure becomes uneven in the thickness direction. Performance can be reduced.

【００３６】この光露光後ＰＥＢの後、現像処理を施す
（図２（ｅ））。熱吸収機構２８によって光露光部での
溶解速度の膜厚方向依存性が減少し、垂直なパターンの
側壁が形成される。After the PEB after the light exposure, development processing is performed (FIG. 2E). Due to the heat absorption mechanism 28, the dependency of the dissolution rate in the light-exposed portion on the thickness direction is reduced, and the side wall of the vertical pattern is formed.

【００３７】なお、本実施形態での光露光と電子ビーム
露光の順番は変えて行ってもよく、本実施形態と逆に光
露光を先に行った場合にも、光露光後のＰＥＢに上記熱
吸収機構２８を用いる。The order of the light exposure and the electron beam exposure in the present embodiment may be changed. Even when the light exposure is performed first, contrary to the present embodiment, the above-described PEB after the light exposure is applied to the PEB. A heat absorption mechanism 28 is used.

【００３８】（第２実施形態）図３は本発明の第２実施
形態に係るリソグラフィシステムの構成の一例を示す図
である。図３に示すように本リソグラフィシステムは、
電子線描画装置１，投影露光装置３，パターン形成後の
レジストに加熱処理を施すホットプレート２，３４から
なり、ホットプレート３２には発熱機構が設けられてい
る。また、これら各装置１〜３，３２間には搬送機構５
が設けられている点は図１と同じである。(Second Embodiment) FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a lithography system according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG.
The apparatus includes an electron beam lithography apparatus 1, a projection exposure apparatus 3, and hot plates 2 and 34 for performing a heating process on a resist after pattern formation. The hot plate 32 is provided with a heat generating mechanism. A transport mechanism 5 is provided between each of the devices 1 to 3 and 32.
Is the same as FIG.

【００３９】次に、前記リソグラフィシステムを用いた
本発明に係る実施の形態のレジストパターン形成方法に
ついて説明する。図４は本発明の第２実施形態に係るレ
ジストパターンの形成工程を示す断面図であり、第１実
施形態と同様にネガ型レジストにパターンを形成する場
合を示すが、電子ビーム露光用ではなく光露光用に調整
されている点が第１実施形態と異なる。Next, a method of forming a resist pattern according to an embodiment of the present invention using the lithography system will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a resist pattern according to the second embodiment of the present invention, showing a case where a pattern is formed on a negative resist as in the first embodiment, but not for electron beam exposure. It differs from the first embodiment in that it is adjusted for light exposure.

【００４０】光露光用のレジストは光露光に対するレジ
ストの溶解速度の膜厚依存性が少なくなるように成分を
調整したものである。光露光用に調整したネガ型レジス
トに電子ビーム露光を行ない、通常のＰＥＢを経た場
合、現像後のレジストの側壁角は順テーパとなる。これ
を改善するためのプロセスフローを以下に図４に沿って
説明する。The resist for light exposure is prepared by adjusting the components so that the film thickness dependence of the dissolution rate of the resist upon light exposure is reduced. When a negative resist adjusted for light exposure is subjected to electron beam exposure and subjected to normal PEB, the sidewall angle of the developed resist becomes a forward taper. A process flow for improving this will be described below with reference to FIG.

【００４１】まず、ウェハ２１上に形成されたネガレジ
スト４１に向けて選択的に電子ビーム２３を照射して電
子ビーム露光を行う（図４（ａ））。この電子ビーム２
３が照射されたネガレジスト４１を電子ビーム露光部４
２と称する。次いで、電子ビーム露光により比較的寸法
精度の高い領域のパターン露光が完了した後に、ＰＥＢ
を行う（図４（ｂ））。このＰＥＢは、第１実施形態の
場合と同様にウェハ２１下面に配置されたホットプレー
ト２５により行われるが、このホットプレート２５とと
もに、ネガレジスト４１表面側に発熱機構４３を対向配
置し、この発熱機構４３からも熱を放射する。First, the negative resist 41 formed on the wafer 21 is selectively irradiated with the electron beam 23 to perform the electron beam exposure (FIG. 4A). This electron beam 2
3 is irradiated with the negative resist 41 into the electron beam exposure unit 4.
No. 2. Next, after the pattern exposure of the region having relatively high dimensional accuracy is completed by electron beam exposure, PEB
(FIG. 4B). This PEB is performed by a hot plate 25 arranged on the lower surface of the wafer 21 in the same manner as in the case of the first embodiment. The mechanism 43 also radiates heat.

【００４２】発熱機構４３としては、例えば、ヒーター
を内臓した円盤でＰＥＢ温度以上に保っておいてＰＥＢ
の時にウェハ２１の上に設置する。これにより、ネガレ
ジスト４１両面から加熱処理が施される。この発熱機構
４３による加熱温度はホットプレート２５よりも高く設
定される。従って、ネガレジスト４１の表面側が高温、
裏面側が低温となり、ＰＥＢの効果もネガレジスト４１
表面において強く現れ、裏面側に進行するにつれて徐々
に効果が小さくなっていく。ここで、ＰＥＢの効果は寸
法を小さくする方向に働く。従って、このような温度勾
配を与えてＰＥＢを行うことにより、ネガレジスト４１
表面側から寸法を小さくする効果が徐々に弱まってい
き、上記電子ビーム露光による順テーパ形状の電子ビー
ム露光部４２を垂直形状にすることができる。As the heat generating mechanism 43, for example, a disk containing a heater is used to maintain the temperature above the PEB temperature,
At the time of the above. As a result, heat treatment is performed on both surfaces of the negative resist 41. The heating temperature of the heating mechanism 43 is set higher than that of the hot plate 25. Therefore, the surface side of the negative resist 41 has a high temperature,
The temperature on the back side is low, and the effect of PEB is negative resist 41
It appears strongly on the front surface, and the effect gradually decreases as it progresses toward the back surface. Here, the effect of PEB works in the direction of reducing the size. Therefore, by performing the PEB while giving such a temperature gradient, the negative resist 41 is formed.
The effect of reducing the size from the front surface side gradually weakens, and the forward-tapered electron beam exposure section 42 formed by the above-described electron beam exposure can be formed into a vertical shape.

【００４３】なお、温度勾配でなくても、例えば発熱機
構４３による加熱時間をホットプレート２５による加熱
時間よりも長くすることによっても、同様の寸法制御が
可能である。It is to be noted that the same dimensional control is possible without using the temperature gradient, for example, by making the heating time by the heating mechanism 43 longer than the heating time by the hot plate 25.

【００４４】この電子ビーム露光及びＰＥＢの後、比較
的寸法精度の低いパターンを露光すべく、露光光２６を
ネガレジスト４１に照射して光露光を行う。この露光光
２６が照射されたネガレジスト４１を光露光部４４と称
する。次いで、光露光を行ったネガレジスト４１に対し
てＰＥＢを行う（図４（ｄ））。この光露光後のＰＥＢ
は、ネガレジスト４１に膜厚方向に温度勾配を与えず
に、均一な加熱処理による。すなわち、本実施形態で用
いられるネガレジスト４１は光露光用に調整されている
ため、均一な加熱処理でも光露光部４４の膜厚方向に感
光分布の不均一性が現れない。After the electron beam exposure and PEB, light exposure is performed by irradiating the exposure light 26 to the negative resist 41 to expose a pattern having relatively low dimensional accuracy. The negative resist 41 irradiated with the exposure light 26 is referred to as a light exposure unit 44. Next, PEB is performed on the negative resist 41 that has been exposed to light (FIG. 4D). PEB after this light exposure
Is performed by a uniform heat treatment without giving a temperature gradient to the negative resist 41 in the film thickness direction. That is, since the negative resist 41 used in the present embodiment is adjusted for light exposure, non-uniformity of the photosensitive distribution does not appear in the film thickness direction of the light exposed portion 44 even with a uniform heat treatment.

【００４５】このように、電子ビーム露光後のＰＥＢ
で、発熱機構４３によりネガレジスト４１の膜厚方向に
温度勾配を与えることによって電子ビーム露光部４２で
の溶解速度の膜厚方向依存性が減少し、垂直なパターン
の側壁が形成される。As described above, PEB after electron beam exposure
By applying a temperature gradient in the film thickness direction of the negative resist 41 by the heat generating mechanism 43, the dependence of the dissolution rate in the electron beam exposure section 42 on the film thickness direction is reduced, and a vertical pattern side wall is formed.

【００４６】なお、本実施形態での光露光と電子ビーム
露光の順番は変えて行なっても良く、本実施形態とは逆
に光露光を先に行った場合にも、電子ビーム露光後のＰ
ＥＢに発熱機構４３を用いる。The order of the light exposure and the electron beam exposure in the present embodiment may be changed, and even if the light exposure is performed first, the P exposure after the electron beam exposure may be performed.
The heat generating mechanism 43 is used for EB.

【００４７】（第３実施形態）図５は本発明の第３実施
形態に係るレジストパターンの形成工程を示す断面図で
あり、第１，２実施形態と同様にネガ型レジストにパタ
ーンを形成する場合を示すが、光露光及び電子ビーム露
光のいずれにも調整されていないレジストである点で上
記実施形態と異なる。従って、本実施形態に係るネガレ
ジストは、感光分布にほぼ忠実な現像後のレジスト形状
を与えるものである。このレジストで電子ビーム露光を
行なうと、順テーパ形状になり、反対に光露光を行なう
と逆テーパ形状になる。これを改善するためのプロセス
フローを以下、図５に沿って説明する。(Third Embodiment) FIG. 5 is a sectional view showing a step of forming a resist pattern according to a third embodiment of the present invention. In the same manner as in the first and second embodiments, a pattern is formed on a negative resist. Although a case is shown, the present embodiment is different from the above embodiment in that the resist is not adjusted for both light exposure and electron beam exposure. Therefore, the negative resist according to the present embodiment gives a resist shape after development that is almost faithful to the photosensitive distribution. When the resist is subjected to electron beam exposure, the resist has a forward tapered shape, and when exposed to light, the resist has an inverted tapered shape. A process flow for improving this will be described below with reference to FIG.

【００４８】なお、本実施形態に用いられるリソグラフ
ィシステムは、第１実施形態に用いた熱吸収機構２８
と、第２実施形態に用いた発熱機構４３を用いればよ
く、電子線描画装置１と投影露光装置３を具備し、これ
ら各装置１，３，２８，４３間には搬送機構５が設けら
れている点で図１及び図３と同様であるので、詳細な説
明は省略する。The lithography system used in this embodiment is the same as the heat absorption mechanism 28 used in the first embodiment.
And the heating mechanism 43 used in the second embodiment may be used. The electron beam drawing apparatus 1 and the projection exposure apparatus 3 are provided, and the transport mechanism 5 is provided between these apparatuses 1, 3, 28, and 43. 1 and 3 are the same as those in FIG. 1 and FIG.

【００４９】まず、ウェハ２１上に形成されたネガレジ
スト５１に向けて電子ビーム２３を照射して電子ビーム
露光を行う（図５（ａ））。以後、この電子ビーム２３
が照射されたネガレジスト５１を電子ビーム露光部５２
と称する。次いで、電子ビーム露光により比較的寸法精
度の高い領域のパターン露光が完了した後に、ＰＥＢを
行う（図５（ｂ））。このＰＥＢは、第２実施形態の電
子ビーム露光後ＰＥＢ場合と同様に、ウェハ２１下面か
らホットプレート２５で熱を放射し、かつレジスト５１
表面側に発熱機構４３を対向配置し、この発熱機構４３
からも熱を放射し、両加熱機構によりレジスト５１の膜
厚方向に温度勾配を与えて加熱処理を施すことにより行
う。これにより、電子ビーム露光による感光分布の不均
一性を打ち消すように加熱処理が施されるため、順テー
パ形状の電子ビーム露光部５２のレジスト側壁を垂直形
状にすることができる。First, the negative resist 51 formed on the wafer 21 is irradiated with the electron beam 23 to perform electron beam exposure (FIG. 5A). Hereafter, this electron beam 23
The negative resist 51 irradiated with is exposed to an electron beam
Called. Next, PEB is performed after pattern exposure of a region having relatively high dimensional accuracy is completed by electron beam exposure (FIG. 5B). This PEB radiates heat from the lower surface of the wafer 21 with the hot plate 25 and is exposed to the resist 51 similarly to the case of the PEB after the electron beam exposure of the second embodiment.
A heat generating mechanism 43 is disposed on the front side to face the heat generating mechanism 43.
This is performed by radiating heat from the substrate and applying a heat treatment by giving a temperature gradient in the thickness direction of the resist 51 by both heating mechanisms. Thus, the heat treatment is performed so as to cancel out the non-uniformity of the photosensitive distribution due to the electron beam exposure, so that the resist sidewall of the forward tapered electron beam exposure section 52 can be formed in a vertical shape.

【００５０】この電子ビーム露光及びＰＥＢの後、比較
的寸法精度の低いパターンを露光すべく、露光光２６を
ネガレジスト５１に照射して光露光を行う（図５
（ｃ））。この光露光により露光光２６が照射され、架
橋反応を示したネガレジスト５１を光露光部５３と称す
る。この光露光後、ＰＥＢを行う（図５（ｄ））。この
ＰＥＢは、第１実施形態に示した光露光後ＰＥＢと同様
に、ウェハ２１の裏面に配置されたホットプレート２５
及びレジスト５１表面側に対向配置された熱吸収機構２
８によりレジスト５１に表面側が低温、裏面側が高温と
なるような温度勾配を与えて行う。After the electron beam exposure and PEB, light exposure is performed by irradiating the exposure light 26 to the negative resist 51 to expose a pattern having relatively low dimensional accuracy (FIG. 5).
(C)). The negative resist 51 that has been exposed to the exposure light 26 by this light exposure and has shown a cross-linking reaction is referred to as a light exposure part 53. After this light exposure, PEB is performed (FIG. 5D). This PEB is, like the post-light-exposure PEB shown in the first embodiment, a hot plate 25 placed on the back surface of the wafer 21.
Absorption mechanism 2 disposed on the surface side of resist 51 and resist
8 is performed by giving the resist 51 a temperature gradient such that the front surface side has a low temperature and the back surface side has a high temperature.

【００５１】そして、この光露光後のＰＥＢの後、現像
処理を施してレジストパターンを形成する。このよう
に、本実施形態に用いられるネガレジスト５１は、光露
光にも電子ビーム露光にも調整されていないため、電子
ビーム露光後のＰＥＢ、光露光後のＰＥＢの双方におい
てレジスト５１の溶解速度の膜厚方向依存性を低減する
ことで、側壁が垂直形状のレジストパターンを形成する
ことができる。After the PEB after the light exposure, a development process is performed to form a resist pattern. As described above, since the negative resist 51 used in the present embodiment is not adjusted for the light exposure or the electron beam exposure, the dissolution speed of the resist 51 in both the PEB after the electron beam exposure and the PEB after the light exposure is adjusted. By reducing the film thickness direction dependence, a resist pattern having a vertical side wall can be formed.

【００５２】なお、本実施形態での光露光と電子ビーム
露光の順番は変えて行なっても良い。ただし、熱吸収機
構２８および発熱機構４３を設けなければならない。ま
た、上記第１〜第３実施形態において、レジストの膜厚
方向に温度勾配を与えてＰＥＢの進行速度を膜厚方向に
対して勾配を持たせる場合を示したが、レジスト表面と
裏面に与える熱処理時間の差を持たせてＰＥＢの進行速
度を変えてもよい。The order of light exposure and electron beam exposure in this embodiment may be changed. However, the heat absorption mechanism 28 and the heat generation mechanism 43 must be provided. In the first to third embodiments, the case where the temperature gradient is given in the film thickness direction of the resist so as to make the progress speed of PEB have a gradient in the film thickness direction is given. The progress speed of PEB may be changed by giving a difference in heat treatment time.

【００５３】（第４実施形態）上記第１〜第３実施形態
は、電子ビーム露光後、光露光後それぞれのＰＥＢにお
いて、レジストの膜厚方向に不均一に加熱処理を施すこ
とにより、レジストパターンの側壁形状を垂直とする場
合を示したが、本実施形態では、電子ビーム露光後と光
露光後のＰＥＢ相互の関係を具体的に定めることによ
り、さらにレジストの側壁を垂直形状とするのに有効と
なるレジストパターン形成方法を示す。以下、第３実施
形態を適用した場合について化学増幅型レジストを用い
て説明する。(Fourth Embodiment) In the first to third embodiments, each of the PEBs after the electron beam exposure and the light exposure is subjected to a non-uniform heat treatment in the film thickness direction of the resist, thereby forming a resist pattern. In the present embodiment, the relationship between the PEBs after electron beam exposure and after light exposure is specifically determined, so that the sidewalls of the resist can be further made vertical. An effective method of forming a resist pattern will be described. Hereinafter, the case where the third embodiment is applied will be described using a chemically amplified resist.

【００５４】本実施形態では、図５に示すように、光露
光の前に電子ビーム露光を行い、それぞれの露光後にＰ
ＥＢを行なう。電子ビーム露光後のＰＥＢでのホットプ
レート２５の温度をＴEB、ＰＥＢ時間をｔEB、光露光後
のＰＥＢでのホットプレート２５の温度をＴPH、ＰＥＢ
時間をｔPHとする。第３実施形態と同様に、電子ビーム
露光後のＰＥＢでのレジスト５１の表面温度を発熱機構
４３によってレジスト５１裏面よりも上げ、光露光後の
ＰＥＢでのレジスト５１の表面温度を熱吸収機構２８に
よってレジスト５１裏面よりも下げ、レジスト５１の膜
厚方向に温度勾配を持たせる。In this embodiment, as shown in FIG. 5, electron beam exposure is performed before light exposure, and P
Perform EB. The temperature of the hot plate 25 in the PEB after the electron beam exposure is T EB , the PEB time is t EB , the temperature of the hot plate 25 in the PEB after the light exposure is T PH , PEB.
Time is t PH . As in the third embodiment, the surface temperature of the resist 51 in the PEB after the electron beam exposure is raised from the back surface of the resist 51 by the heat generating mechanism 43, and the surface temperature of the resist 51 in the PEB after the light exposure is increased by the heat absorbing mechanism 28. In this case, the temperature is lowered below the back surface of the resist 51 so as to have a temperature gradient in the thickness direction of the resist 51.

【００５５】その時、最初に電子ビーム露光を行なって
いるので、電子ビーム露光によって生成された酸は電子
ビーム露光後及び光露光後の２回のＰＥＢによって熱運
動し、樹脂を架橋させることになる。この時、２回目の
ＰＥＢでは、１回目のＰＥＢとは反対に、レジスト５１
の表面温度が通常よりも低温であるために、表面付近で
の酸の運動が抑制され、電子ビーム露光での膜厚方向分
布を相殺する効果が小さくなる。すなわち、一旦１回目
のＰＥＢにより垂直形状のレジストの潜像が形成された
後、２回目のＰＥＢにより溶解速度の膜厚方向の分布が
不均一となる。これを防止するために、ｔEB＞ｔPHまた
はＴEB＞ＴPHとすることにより、電子ビーム露光後のＰ
ＥＢによりレジスト５１に与える熱エネルギーを光露光
後のＰＥＢによる場合よりも多くする。これにより、光
露光後のＰＥＢの影響を低減することができ、垂直なパ
ターン側壁が形成できる。従って、より高精度のレジス
ト側壁制御が可能となる。At this time, since the electron beam exposure is performed first, the acid generated by the electron beam exposure thermally moves by the two PEBs after the electron beam exposure and after the light exposure to crosslink the resin. . At this time, in the second PEB, the resist 51 is opposite to the first PEB.
Since the surface temperature is lower than usual, the movement of acid near the surface is suppressed, and the effect of offsetting the distribution in the film thickness direction by electron beam exposure is reduced. That is, once a vertical resist latent image is formed by the first PEB, the distribution of the dissolution rate in the film thickness direction becomes non-uniform by the second PEB. In order to prevent this, by setting t EB > t PH or T EB > T PH , P EB after electron beam exposure is reduced.
The heat energy given to the resist 51 by EB is made larger than that by PEB after light exposure. Thereby, the influence of PEB after light exposure can be reduced, and vertical pattern side walls can be formed. Therefore, more accurate resist side wall control can be performed.

【００５６】なお、本実施形態では、第３実施形態に沿
って説明したが、第１，第２実施形態の場合にも同様に
適用できる。また、温度勾配によってレジスト５１の膜
厚方向に熱エネルギーの勾配を持たせる場合を示した
が、熱処理時間を調整してもよい。また、上記第１〜第
４実施形態では、レジストはネガ型としたが、ポジ型レ
ジストを用いても同様の効果を奏する。Although this embodiment has been described along the third embodiment, the present invention can be similarly applied to the first and second embodiments. Further, the case where the thermal energy has a gradient in the thickness direction of the resist 51 by the temperature gradient has been described, but the heat treatment time may be adjusted. In the first to fourth embodiments, the resist is a negative type, but the same effect can be obtained by using a positive type resist.

【００５７】[0057]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
層ミックスアンドマッチによる光露光及び電子ビーム露
光後のいずれかの加熱処理において、レジストの表面と
裏面に温度勾配を与えてレジストの溶解速度の膜厚依存
性を低減することにより、同一の基板上で光露光された
レジストパターンと電子ビーム露光されたレジストパタ
ーンの側壁を垂直形状とすることができる。As described above, according to the present invention, a temperature gradient is applied to the front and back surfaces of the resist in either the heat treatment after the light exposure by the same layer mix-and-match and the electron beam exposure. By reducing the dependency of the dissolution rate on the film thickness, the side walls of the resist pattern exposed to light and the resist pattern exposed to electron beams on the same substrate can be formed in a vertical shape.

【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
テムの全体構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a lithography system according to a first embodiment of the present invention.

【図２】同実施形態におけるレジストパターンの形成工
程を示す図。FIG. 2 is a view showing a step of forming a resist pattern in the same embodiment.

【図３】本発明の第２実施形態に係るリソグラフィシス
テムの全体構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a lithography system according to a second embodiment of the present invention.

【図４】同実施形態におけるレジストパターンの形成工
程を示す図。FIG. 4 is a view showing a step of forming a resist pattern in the same embodiment.

【図５】本発明の第３実施形態に係るレジストパターン
の形成工程を示す図。FIG. 5 is a view showing a step of forming a resist pattern according to a third embodiment of the present invention.

【図６】従来のレジストパターンの形成工程を示す図。FIG. 6 is a view showing a conventional resist pattern forming process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…電子線描画装置 ２…ホットプレート ３…投影露光装置 ４…熱吸収機構付ホットプレート ５…搬送機構 ２１…ウェハ ２２，４１，５１…ネガレジスト ２３…電子ビーム ２４，４２，５２…電子ビーム露光部 ２５…ホットプレート ２６…露光光 ２７，４４，５３…光露光部 ２８…熱吸収機構 ３２…発熱機構付ホットプレート ４３…発熱機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron beam lithography apparatus 2 ... Hot plate 3 ... Projection exposure apparatus 4 ... Hot plate with heat absorption mechanism 5 ... Transport mechanism 21 ... Wafer 22,41,51 ... Negative resist 23 ... Electron beam 24,42,52 ... Electron beam Exposure unit 25 Hot plate 26 Exposure light 27, 44, 53 Light exposure unit 28 Heat absorption mechanism 32 Hot plate with heat generation mechanism 43 Heat generation mechanism

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｚ Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H01L 21/30 541Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 被処理基板の主面上に形成され、光及び
荷電ビームに対して感度を有するレジスト膜に向けて荷
電粒子線を用いてパターン描画を行い、該描画後の被処
理基板に加熱処理を施す第１の工程と、 光露光により前記レジスト膜のパターン転写を行い、該
パターン転写後に、前記被処理基板の裏面側から加熱す
るとともに該被処理基板の主面側から熱吸収を行うこと
により、前記レジスト膜の膜厚方向に熱エネルギーの勾
配を与えて熱処理を施す第２の工程と、 前記第１及び第２の工程の後に現像処理を行う第３の工
程とを含むことを特徴とするレジストパターン形成方
法。A pattern is drawn using a charged particle beam toward a resist film formed on a main surface of a substrate to be processed and having sensitivity to light and a charged beam. A first step of performing a heat treatment, transferring the pattern of the resist film by light exposure, and after the pattern transfer, heating from the back side of the substrate to be processed and absorbing heat from the main surface side of the substrate to be processed. A second step of performing a heat treatment by applying a thermal energy gradient in a thickness direction of the resist film, and a third step of performing a development process after the first and second steps. A method of forming a resist pattern. 【請求項２】 被処理基板上に形成されたレジスト膜に
向けて荷電粒子線を用いてパターン描画を行い、該パタ
ーン描画後に前記被処理基板の主面側と裏面側から加熱
し、かつ該加熱による熱エネルギーは、前記被処理基板
の主面側に比較して裏面側に多く与えることにより、該
被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を与えて熱
処理を施す第１の工程と、 光露光により前記レジスト膜にパターン転写を行い、該
パターン転写後の前記被処理基板に加熱処理を施す第２
の工程と、 前記第１及び第２の工程の後に現像処理を行なう第３の
工程とを含むことを特徴とするレジストパターン形成方
法。2. A pattern drawing is performed using a charged particle beam toward a resist film formed on a substrate to be processed, and after the pattern is drawn, heating is performed from a main surface side and a back surface side of the substrate to be processed, and A first step of performing heat treatment by giving a thermal energy gradient in a film thickness direction of the substrate to be processed by applying a larger amount of heat energy to the rear surface side than the main surface side of the substrate to be processed; Transferring a pattern to the resist film by light exposure, and performing a heat treatment on the substrate to be processed after the pattern transfer.
And a third step of performing a development process after the first and second steps. 【請求項３】 被処理基板上に形成されたレジスト膜に
向けて荷電粒子線を用いてパターン描画を行い、該パタ
ーン描画後に前記被処理基板の主面側と裏面側から加熱
し、かつ該加熱による熱エネルギーは、前記被処理基板
の主面側に比較して裏面側に多く与えることにより、該
被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を与えて熱
処理を施す第１の工程と、 光露光により前記レジスト膜のパターン転写を行い、該
パターン転写後に、前記被処理基板の裏面側から加熱す
るとともに該被処理基板の主面側から熱吸収を行うこと
により、前記被処理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾
配を与えて熱処理を施す第２の工程と、 前記第１及び第２の工程の後に現像処理を行う第３の工
程とを含むことを特徴とするレジストパターン形成方
法。3. A pattern is drawn using a charged particle beam toward a resist film formed on the substrate to be processed, and after the pattern is drawn, the substrate is heated from a main surface side and a back surface side, and A first step of performing heat treatment by giving a thermal energy gradient in a film thickness direction of the substrate to be processed by applying a larger amount of heat energy to the rear surface side than the main surface side of the substrate to be processed; Transferring the pattern of the resist film by light exposure, and after transferring the pattern, by heating from the back side of the substrate to be processed and absorbing heat from the main surface side of the substrate to be processed, A method of forming a resist pattern, comprising: a second step of performing a heat treatment by giving a gradient of thermal energy in a film thickness direction; and a third step of performing a development process after the first and second steps. . 【請求項４】 前記第１の工程又は第２の工程のうち、
いずれか先に行われる工程における熱処理で前記レジス
ト膜に与える熱エネルギーを、後に行われる工程で与え
る熱エネルギーよりも多くすることを特徴とする請求項
１に記載のレジストパターン形成方法。4. The method according to claim 1, wherein, in the first step or the second step,
2. The method according to claim 1, wherein the heat energy given to the resist film in the heat treatment in any of the steps performed earlier is larger than the heat energy given in the step performed later. 【請求項５】 前記第１及び第２の工程における前記被
処理基板の膜厚方向の熱エネルギーの差は、加熱温度の
差により与えることを特徴とする請求項４に記載のレジ
ストパターン形成方法。5. The method according to claim 4, wherein the difference in thermal energy in the thickness direction of the substrate to be processed in the first and second steps is given by a difference in heating temperature. . 【請求項６】 前記第１及び第２の工程における前記被
処理基板の膜厚方向の熱エネルギーの差は、加熱時間の
差により与えることを特徴とする請求項４に記載のレジ
ストパターン形成方法。6. The method according to claim 4, wherein a difference in heat energy in the thickness direction of the substrate to be processed in the first and second steps is given by a difference in heating time. . 【請求項７】 被処理基板上に形成されたレジストに所
望パターンを露光する光露光装置と、 該光露光装置の解像限界以下のパターン露光を行う荷電
ビーム露光装置と、 前記被処理基板の裏面側に接して配置され、該被処理基
板を加熱処理する加熱処理装置と、 前記被処理基板の主面側に対向して配置され、該被処理
基板の熱を吸収することにより前記被処理基板の膜厚方
向に熱エネルギーの勾配を生じさせる熱吸収機構とを具
備してなることを特徴とするリソグラフィシステム。7. A light exposure apparatus for exposing a desired pattern on a resist formed on a substrate to be processed, a charged beam exposure apparatus for exposing a pattern below the resolution limit of the light exposure apparatus, A heat treatment device disposed in contact with the back surface side to heat-treat the substrate to be processed; and a heat treatment device disposed to face the main surface side of the substrate to be processed, and absorbing the heat of the substrate to be processed. A lithography system comprising: a heat absorbing mechanism for generating a gradient of thermal energy in a thickness direction of a substrate. 【請求項８】 被処理基板上に形成されたレジストに所
望パターンを露光する光露光装置と、 該光露光装置の解像限界以下のパターン露光を行う荷電
ビーム露光装置と、 前記被処理基板の裏面側に接して配置され、該被処理基
板を加熱処理する加熱処理装置と、 前記被処理基板の主面側に対向して配置され、該被処理
基板を加熱処理する発熱機構とを具備してなり、 前記発熱機構の加熱温度を前記加熱処理装置の加熱温度
より高くし、または前記発熱機構の加熱時間を前記加熱
処理装置の加熱時間より長くすることにより、前記被処
理基板の膜厚方向に熱エネルギーの勾配を生じさせるも
のであることを特徴とするリソグラフィシステム。8. A light exposure apparatus for exposing a desired pattern on a resist formed on a substrate to be processed, a charged beam exposure apparatus for exposing a pattern below the resolution limit of the light exposure apparatus, A heat treatment device disposed in contact with the back surface side to heat-treat the substrate to be processed; and a heat generating mechanism disposed to face the main surface side of the substrate to be processed and heat-treats the substrate to be processed. The heating temperature of the heat generating mechanism is higher than the heating temperature of the heat processing apparatus, or the heating time of the heat generating mechanism is longer than the heating time of the heat processing apparatus, whereby the thickness direction of the substrate to be processed is increased. A lithographic system characterized in that a gradient of thermal energy is created in the lithographic system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005223321A (en) * 2004-01-28 2005-08-18 Asml Netherlands Bv Reinforced lithographic resolution by double exposure
JP2014157869A (en) * 2013-02-14 2014-08-28 Fujitsu Semiconductor Ltd Semiconductor device manufacturing method

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