JP3392725B2 - Resist pattern dimension control method and heat treatment apparatus - Google Patents
Resist pattern dimension control method and heat treatment apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は化学増幅型レジスト
を用いたレジストパターンの寸法制御方法及び加熱処理
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resist pattern size control method and a heat treatment apparatus using a chemically amplified resist.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、半導体産業におけるパターン微細
化の進展は著しく、１Ｇｂｉｔ以降のＤＲＡＭを製造す
るのに必要なパターン線幅は、０．１５μｍ以下とも言
われている。そこで、微細化に向けて描画装置の高精度
化及び高分解能化、ＰＥＢ処理，現像或いはエッチング
のプロセスの改良、高感度且つ高分解能であるレジスト
の開発等が積極的に行われている。2. Description of the Related Art In recent years, pattern miniaturization in the semiconductor industry has been remarkably advanced, and it is said that the pattern line width required for manufacturing a DRAM of 1 Gbit or more is 0.15 μm or less. Therefore, toward the miniaturization, the precision and the resolution of the drawing apparatus are improved, the PEB processing, the development or the etching process are improved, and the resist having high sensitivity and high resolution is actively developed.
【０００３】特に近年、高感度且つ高分解能のレジスト
として俄に注目されてきたのが化学増幅型レジストであ
る。化学増幅型レジストは、露光により生じた酸がＰＥ
Ｂ処理中に、樹脂の極性変化や架橋反応の触媒として働
く。極性変化は、本来アルカリ可溶性の樹脂の溶解を抑
えている溶解抑止基を脱離させる反応でポジ像を与え
る。また、ネガ型化学増幅型レジストの場合、露光によ
り発生した酸が触媒となって架橋反応が進行する。Particularly in recent years, chemical amplification type resists have attracted attention as highly sensitive and high resolution resists. In the chemically amplified resist, the acid generated by exposure is PE
It acts as a catalyst for the polarity change of the resin and the crosslinking reaction during B treatment. The change in polarity gives a positive image by the reaction of eliminating the dissolution inhibiting group that originally suppresses the dissolution of the alkali-soluble resin. In the case of a negative chemically amplified resist, the acid generated by exposure acts as a catalyst to promote the crosslinking reaction.
【０００４】しかし、化学増幅型レジストは、露光によ
り生じた酸が周囲の塩基性物質（空気中に存在するアン
モニア等）により失活することが知られている。酸の失
活は、パターンプロファイルやレジスト感度変動の原因
になり、パターン寸法にも影響を及ぼすことから、化学
増幅型レジストのパターン寸法管理は非常に難しいとい
う問題点を有する。However, in the chemically amplified resist, it is known that the acid generated by exposure is deactivated by a surrounding basic substance (ammonia present in the air). The deactivation of acid causes variations in the pattern profile and resist sensitivity, and also affects the pattern dimension, so that there is a problem that pattern dimension control of a chemically amplified resist is very difficult.
【０００５】また、酸の連鎖反応によりレジスト線幅や
形状に時間的経時変化が起こる（引き置き特性）という
問題点を有する。化学増幅型レジストの引き置き特性に
関し、環境の影響によるレジスト感度の低下について
は、クリーンルームの環境を整える等の努力がなされて
いる。Further, there is a problem that the resist line width and shape change with time with time due to a chain reaction of acid (delay characteristic). Regarding the retention characteristics of the chemically amplified resist, efforts have been made to prepare the environment of a clean room and the like to reduce the resist sensitivity due to the influence of the environment.
【０００６】しかし、引き置き特性及び酸の失活による
感度の変化は、クリーンルーム内のアンモニア濃度や引
き置き時間、レジストの種類にも依存しているため、レ
ジストパターンの寸法を制御することが非常に難しく、
十分なパターン寸法の制御が行われていないのが実状で
ある。However, the change in the retention characteristics and the sensitivity due to the deactivation of the acid depend on the ammonia concentration in the clean room, the retention time, and the type of the resist. Therefore, it is very important to control the dimension of the resist pattern. Difficult to
The actual situation is that the pattern dimension is not sufficiently controlled.
【０００７】化学増幅型レジスト用いたプロセスにおけ
るパターン寸法の管理では、現像後にパターン寸法をレ
ーザー顕微鏡や寸法ＳＥＭで計測することによって行わ
れている。しかし、現像後にパターン寸法を観測する従
来の方法では、レジスト感度に変動が生じていた場合、
所望寸法のレジストパターンが得られなかった。The control of the pattern size in the process using the chemically amplified resist is performed by measuring the pattern size after development with a laser microscope or a size SEM. However, in the conventional method of observing the pattern size after development, when the resist sensitivity fluctuates,
A resist pattern with desired dimensions could not be obtained.
【０００８】又、一方では、メモリ容量の増大に伴うウ
ェハやマスクの大口径化に伴い、面内におけるベーク温
度の温度ムラが生じ、それが寸法面内ばらつきの原因に
なるといった問題も生じている。On the other hand, with the increase in the diameter of wafers and masks due to the increase in memory capacity, the temperature unevenness of the baking temperature in the plane occurs, which causes a variation in the dimension plane. There is.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、化学
増幅型レジストを用いた場合、酸の失活及び引き置き特
性によってレジスト感度に変動が生じ、パターンの寸法
制御性が悪いという問題があった。As described above, when the chemically amplified resist is used, there is a problem that the resist sensitivity varies due to the deactivation of acid and the retention property, and the dimensional controllability of the pattern is poor. It was
【００１０】また、ウェハやマスクの大型化に伴い、面
内におけるベーク温度にムラが生じ、レジストパターン
寸法のバラツキが生じるという問題点があった。本発明
の目的は、酸の失活及び引き置き特性に依存するレジス
ト感度の変動、並びに面内の温度ムラを考慮してレジス
トパターンを形成し、レジストパターンの寸法制御性を
向上し得るレジストパターンの寸法制御方法及び加熱処
理装置を提供することにある。Further, as the size of wafers and masks has increased, there has been a problem in that the in-plane baking temperature becomes uneven, resulting in variations in resist pattern dimensions. An object of the present invention is to form a resist pattern in consideration of fluctuations in resist sensitivity depending on deactivation and retention characteristics of acid, and in-plane temperature unevenness, and to improve dimensional controllability of the resist pattern. To provide a dimensional control method and a heat treatment apparatus.
【００１１】[0011]
［構成］
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成
されている。
（１） 本発明（請求項１）のレジストパターンの寸法
制御方法は、表面に塗布された化学増幅型レジストに所
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせるＰＥＢ処理を行う工程
と、前記ＰＥＢ処理中の基体の表面の露光部及び未露光
部を含む領域に対して、前記化学増幅型レジストが感光
しない波長の光の照射及び走査を一定周期で繰り返し行
うと共に、該基体表面からの反射光の強度分布を順次測
定する工程と、前記繰り返し毎に順次測定される強度分
布から、前記反応が生じた部分、又は未反応の部分の少
なくとも一方の寸法を検出する工程と、前記繰り返し毎
に検出される寸法と設定寸法とを比較し、検出寸法が設
定寸法と等しくなる時点で、前記ＰＥＢ処理を終了する
工程とを含むことを特徴とする。
（２） 本発明（請求項２）のレジストパターンの寸法
制御方法は、表面に塗布された化学増幅型レジストに所
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせるＰＥＢ処理を行う工程
と、前記ＰＥＢ処理中の基体の表面の露光部及び未露光
部を含む領域に対して、前記化学増幅型レジストが感光
しない波長の光の照射及び走査を行い、反射光の強度分
布を測定する強度分布測定工程と、測定された強度分布
から、前記反応が生じた部分、又は未反応の部分の少な
くとも一方の寸法を検出する工程と、検出された寸法と
設定寸法とを比較し、検出された寸法と設定寸法が異な
る場合、前記強度分布測定工程に戻り、検出された寸法
と設定寸法とが等しい場合、前記ＰＥＢ処理を終了する
工程とを含むことを特徴とする。
（３） 本発明（請求項３）のレジストパターンの寸法
制御方法は、複数のヒータを用いて、表面に塗布された
化学増幅型レジストに所定パターンが露光された基体を
加熱し、該レジスト中の酸を触媒とする反応を起こさせ
るＰＥＢ処理を行う工程と、前記ＰＥＢ処理中の前記基
体のそれぞれのヒータに対応する加熱領域の表面の露光
部及び未露光部を含む領域に対し、前記化学増幅型レジ
ストが感光しない波長の光の照射及び走査を行い、それ
ぞれの加熱領域における反射光の強度分布を測定する工
程と、測定された強度分布から、各加熱領域における前
記反応が生じた部分、又は未反応の部分の少なくとも一
方の寸法を検出する工程と、各加熱領域で検出された寸
法と設定寸法とを比較し、検出された寸法と設定寸法と
が異なる加熱領域の場合、該加熱領域において前記強度
分布測定工程に戻り、検出された寸法と設定寸法とが等
しい加熱領域の場合、該加熱領域での前記ＰＥＢ処理を
終了する工程とを含むことを特徴とする。
(3-1) 検出された寸法に応じて、それぞれの加熱領域の
温度を独立に制御する。
(1,2,3-1) 前記ＰＥＢ処理の終了時に検出された寸法に
応じて、現像条件を決定する。
(1,2,3-2) 前記化学増幅型レジストの前記所定パターン
以外に露光された寸法モニタ用パターンに対し、前記光
の照射及び走査を行うことを特徴とする。
（４） 本発明（請求項７）の加熱処理装置は、表面に
塗布された化学増幅型レジストに所定パターンが露光さ
れた基体を加熱し、該レジスト中の酸を触媒とする反応
を起こさせるヒータ部と、前記基体の表面の露光部及び
未露光部を含む領域に対して、前記化学増幅型レジスト
が感光しない波長の光の照射及び走査を行う光源部と、
前記基体からの反射光の強度分布を測定する手段と、測
定された強度分布から、前記反応が生じた部分、又は未
反応の部分の少なくとも一方の寸法を検出する検出部
と、検出結果に応じて、前記ヒータ部を制御する制御部
とを具備してなることを特徴とする。
（５） 本発明（請求項８）の加熱処理装置は、表面に
塗布された化学増幅型レジストに所定パターンが露光さ
れた基体を加熱し、該レジスト中の酸を触媒とする反応
を起こさせる複数のヒータからなるヒータ部と、このヒ
ータ部のそれぞれのヒータに対応した前記基体の各加熱
領域の表面に対して、前記化学増幅型レジストが感光し
ない波長の光の照射及び走査を行う光源部と、前記基体
の各加熱領域からの反射光の強度分布を測定する測定手
段と、測定された各強度分布から、各加熱領域における
前記反応が生じた部分、又は未反応の部分の少なくとも
一方の寸法を検出する検出部と、各加熱領域における寸
法の検出結果に応じて、それぞれのヒータを独立に制御
する制御部とを具備してなることを特徴とする。
(4,5-1) 前記検出部で検出された寸法に応じて現像条件
を決定する現像条件決定手段を具備してなる。[Configuration] The present invention is configured as follows to achieve the above object. (1) In the resist pattern size control method of the present invention (claim 1), a chemically amplified resist coated on the surface is heated to a substrate on which a predetermined pattern is exposed, and a reaction using an acid in the resist as a catalyst is carried out. A step of performing a PEB treatment for causing the exposure, and an exposed portion and an unexposed portion of the surface of the substrate during the PEB treatment.
A step of irradiating and scanning light having a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize to a region including a part with a constant cycle, and sequentially measuring an intensity distribution of reflected light from the substrate surface; From the intensity distribution that is sequentially measured for each, the step of detecting at least one dimension of the portion in which the reaction has occurred, or the unreacted portion, and the dimension detected in each repetition and the set dimension are compared, and detected. When the dimension becomes equal to the set dimension, the PEB process is terminated. (2) In the resist pattern dimension control method of the present invention (claim 2), a chemically amplified resist coated on the surface is heated to a substrate on which a predetermined pattern is exposed, and a reaction using an acid in the resist as a catalyst is carried out. A step of performing a PEB treatment for causing the exposure, and an exposed portion and an unexposed portion of the surface of the substrate during the PEB treatment.
For a region including a part, irradiation and scanning with light having a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize, an intensity distribution measuring step of measuring an intensity distribution of reflected light, and from the measured intensity distribution, the reaction is The step of detecting the size of at least one of the generated part and the unreacted part is compared with the detected size and the set size, and when the detected size and the set size are different, the process returns to the intensity distribution measuring step. When the detected size is equal to the set size, the PEB process is terminated. (3) In the resist pattern size control method of the present invention (claim 3), a plurality of heaters are used to heat a substrate on which a predetermined pattern is exposed to a chemically amplified resist applied on the surface thereof, and the resist is exposed in the resist. Performing a PEB treatment for causing a reaction using the acid as a catalyst, and exposing the surface of a heating region corresponding to each heater of the substrate during the PEB treatment.
The region including the exposed portion and the unexposed portion, the step of irradiating and scanning the light of a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize, and measuring the intensity distribution of the reflected light in each heating region, and the measured intensity distribution From the above, the step of detecting the size of at least one of the part where the reaction has occurred in each heating region, or the unreacted part, and the size and the set size detected in each heating region are compared, and the detected size is In the case of a heating region having a different set dimension, the process returns to the intensity distribution measuring step in the heating region, and in the case of a heating region in which the detected dimension and the set dimension are equal, a step of ending the PEB treatment in the heating region. It is characterized by including. (3-1) The temperature of each heating area is controlled independently according to the detected dimension. (1,2,3-1) The developing condition is determined according to the dimension detected at the end of the PEB process. (1,2,3-2) The above-mentioned light irradiation and scanning are performed on a dimension monitor pattern that has been exposed other than the predetermined pattern of the chemically amplified resist. (4) The heat treatment apparatus of the present invention (Claim 7) heats a substrate on which a predetermined pattern is exposed to a chemically amplified resist applied on the surface to cause a reaction using the acid in the resist as a catalyst. A heater portion, an exposed portion on the surface of the base , and
For a region including an unexposed portion, a light source portion that irradiates and scans light having a wavelength at which the chemically amplified resist does not sensitize,
Means for measuring the intensity distribution of the reflected light from the substrate, a detection unit for detecting at least one dimension of the reaction-generated portion or the unreacted portion from the measured intensity distribution, and a detection unit And a control unit for controlling the heater unit. (5) The heat treatment apparatus of the present invention (Claim 8) heats the substrate on which a predetermined pattern is exposed to the chemically amplified resist applied on the surface to cause a reaction using the acid in the resist as a catalyst. A heater unit including a plurality of heaters, and a light source unit that irradiates and scans the surface of each heating region of the substrate corresponding to each heater of the heater unit with light having a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize. And a measuring means for measuring the intensity distribution of the reflected light from each heating region of the substrate, and from each measured intensity distribution, at least one of the portion where the reaction occurs in each heating region or the unreacted portion. It is characterized in that it is provided with a detection unit for detecting a dimension and a control unit for independently controlling each heater in accordance with the detection result of the dimension in each heating region. (4,5-1) A developing condition determining means for determining the developing condition according to the size detected by the detecting section is provided.
【００１２】［作用］本発明は、上記構成によって以下
の作用・効果を有する。ＰＥＢ処理中の基体からの反射
光から、反応部分又は未反応部分の少なくとも一方の寸
法をｉｎ−ｓｉｔｕ（その場）で測定しながら、ＰＥＢ
処理を行うことにより、所望寸法のレジストパターンが
効率よく得られる。つまり、現像後にレジスト寸法を寸
法ＳＥＭ等で測定することでしか検出することができな
かった化学増幅レジストの酸の失活及び引き置きに依存
するレジストの感度の変動を考慮してＰＥＢ処理を行う
ことができる。[Operation] The present invention has the following operations and effects due to the above configuration. While measuring in-situ (in-situ) the size of at least one of the reaction part and the unreacted part from the reflected light from the substrate during PEB treatment,
By performing the treatment, a resist pattern having a desired dimension can be efficiently obtained. That is, the PEB process is performed in consideration of the acid deactivation of the chemically amplified resist, which can be detected only by measuring the resist size after development with a size SEM or the like, and the fluctuation of the resist sensitivity depending on the leaving. be able to.
【００１３】また、複数のヒータによって加熱し、各ヒ
ータに対応する多数点で寸法を独立に検出し、各ヒータ
を制御することにより、ベークによる寸法面内均一性の
向上が見込まれる。また、検出された寸法に基づいて各
ヒータを制御してベーク温度を調節することにより、さ
らにパターンの面内均一性が良くなる。Further, by heating with a plurality of heaters, the dimensions are independently detected at a large number of points corresponding to each heater, and each heater is controlled, it is expected that the dimensional in-plane uniformity is improved by baking. Further, by controlling each heater based on the detected dimension to adjust the bake temperature, the in-plane uniformity of the pattern is further improved.
【００１４】ベーク時に反応した寸法に応じて現像時間
を決定するため、所望寸法のレジストバターンを得るこ
とが可能となる。基板上に寸法モニタ用パターンを設け
ることにより、レジストパターンを全く露光させること
なく、ｉｎ−ｓｉｔｕで寸法を測定することができる。Since the developing time is determined according to the size reacted during baking, a resist pattern having a desired size can be obtained. By providing the dimension monitor pattern on the substrate, the dimension can be measured in-situ without exposing the resist pattern at all.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。
［第１実施形態］図１は本発明の第１実施形態に係わる
寸法モニタ付き加熱処理装置である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 shows a heat treatment apparatus with a dimension monitor according to the first embodiment of the present invention.
【００１６】発熱するヒータ部１５上にマスク１６が載
置されている。なお、マスク１６は、６インチのＣｒマ
スク上にポジ型化学増幅レジスト（レジスト膜厚５００
ｎｍ）が塗布され、電子線描画装置（５０Ｋｅｖ，８４
Ｃ／ｃｍ2 ）を用いてパターンが描画されたものであ
る。A mask 16 is placed on the heater portion 15 which generates heat. The mask 16 is a 6-inch Cr mask on which a positive chemically amplified resist (resist film thickness: 500) is formed.
nm) is applied, and an electron beam drawing device (50 Kev, 84
The pattern is drawn by using C / cm 2 ).
【００１７】そして、マスク１６に対して波長２３５．
８ｎｍのレーザ光を照射するＨｅ−Ｃｄレーザ光源１１
が設けられている。レーザ光源１１とマスク１６との間
の光路上に、ポリゴンミラー１２及びハーフミラー１３
が配置されている。なお、ポリゴンミラー１２は、制御
計算機１４内のクロックに設定された周期でレーザ光の
光路を変化させ、マスク１６の所定領域を１Ｈｚの周期
で走査する。Then, the wavelength of 235.
He-Cd laser light source 11 for irradiating laser light of 8 nm
Is provided. A polygon mirror 12 and a half mirror 13 are provided on the optical path between the laser light source 11 and the mask 16.
Are arranged. The polygon mirror 12 changes the optical path of the laser light at a cycle set by the clock in the control computer 14, and scans a predetermined area of the mask 16 at a cycle of 1 Hz.
【００１８】そして、マスク１６からの反射光の光強度
を測定するフォトマル１７が設置されている。なお、Ｐ
ＥＢ処理によって露光により発生した酸が溶解抑止基と
反応するが、反応部分と未反応部分との反射光の強度が
異なるため、反射光の強度分布から、後述する反応部及
び未反応部分の寸法を測定することが可能になる。A photomultiplier 17 for measuring the light intensity of the reflected light from the mask 16 is installed. Note that P
The acid generated by the exposure by the EB treatment reacts with the dissolution inhibiting group, but the intensity of the reflected light between the reaction portion and the unreacted portion is different. Can be measured.
【００１９】フォトマル１７に制御計算機部１４が接続
されている。制御計算機部１４は、フォトマル１７で測
定された反射光の強度から強度分布を演算し、強度分布
から反応部の寸法を検出する検出部を備えている。ま
た、制御計算機部１４は、検出された寸法と予め設定さ
れた寸法とを比較し、比較結果からヒータ部１５の制御
を行うヒータ制御部を内部に備えている。The control computer unit 14 is connected to the photomultiplier 17. The control computer unit 14 includes a detection unit that calculates the intensity distribution from the intensity of the reflected light measured by the photomultiplier 17 and detects the dimension of the reaction unit from the intensity distribution. Further, the control computer unit 14 internally includes a heater control unit that compares the detected size with a preset size and controls the heater unit 15 based on the comparison result.
【００２０】次に、マスク１６にＰＥＢ処理（９０℃、
６００秒がルーチン条件）を行った場合の測定例につい
て図２のフローチャートを参照して説明する。先ず、ヒ
ータ部１５をオンにし、マスク１６を９０℃に加熱して
ＰＥＢ処理を開始する（ステップＳ１）。Next, the mask 16 is subjected to PEB treatment (90 ° C.,
An example of measurement when 600 seconds is the routine condition) will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the heater unit 15 is turned on, the mask 16 is heated to 90 ° C., and the PEB process is started (step S1).
【００２１】次いで、マスク１６の所定領域に対して、
レーザ光源１１から出射されたレーザー光の光路をポリ
ゴンミラー１２を用いて変化させ、制御計算機１４内の
クロックに設定された１Ｈｚの周期で走査を行う（ステ
ップＳ２）。Next, for a predetermined area of the mask 16,
The optical path of the laser light emitted from the laser light source 11 is changed by using the polygon mirror 12, and scanning is performed at a cycle of 1 Hz set to the clock in the control computer 14 (step S2).
【００２２】次いで、マスク１６からの反射光がハーフ
ミラー１３によって反射されてフォトマル１７に入射し
た反射光の強度を高感度に測定し、測定結果を制御計算
機部１４に出力する。制御計算機部１４は、測定結果と
設定された走査周期に基づいて、反射光の強度分布を求
める（ステップＳ３）。Next, the reflected light from the mask 16 is reflected by the half mirror 13 and the intensity of the reflected light incident on the photomultiplier 17 is measured with high sensitivity, and the measurement result is output to the control computer unit 14. The control computer unit 14 obtains the intensity distribution of the reflected light based on the measurement result and the set scanning cycle (step S3).
【００２３】反射光の強度分布を図３（ａ）に示す。図
３（ａ）は、横軸にレーザ光を走査したときの測長範
囲、縦軸にマスク１６からの反射光強度を示したもので
ある。図３（ａ）から、ベークによって酸と溶解抑止基
が反応した部分と未反応の部分の差が、観測されている
のがわかる。The intensity distribution of the reflected light is shown in FIG. In FIG. 3A, the horizontal axis shows the length measurement range when the laser beam is scanned, and the vertical axis shows the intensity of reflected light from the mask 16. From FIG. 3 (a), it can be seen that the difference between the portion where the acid and the dissolution inhibiting group reacted and the portion where the acid did not react due to baking was observed.
【００２４】次いで、制御計算機部１４内の検出部は、
検出された強度分布から反応部分の寸法を検出する（ス
テップＳ４）。図３（ａ）の反射光の強度分布から演算
される反応部分の寸法は０．５１μｍ、一方断面ＳＥＭ
から得られた値は０．５７μｍであった。従って、強度
分布から得られたパターン寸法に０．０６μｍのオフセ
ットを加える補正を行った。Next, the detection unit in the control computer unit 14
The size of the reaction portion is detected from the detected intensity distribution (step S4). The size of the reaction part calculated from the intensity distribution of the reflected light in FIG.
The value obtained from was 0.57 μm. Therefore, the pattern dimension obtained from the intensity distribution was corrected by adding an offset of 0.06 μm.
【００２５】なお、反射光の強度分布から寸法を演算す
る際、最大値と最小値との間の中間値をとるところの幅
を寸法とした。また、断面ＳＥＭから寸法を得る際に用
いたピッチ校正とは、Ｌ＆Ｓパターンの１ピッチ（ライ
ン幅＋スペース幅），ライン幅及びスペース幅をＳＥＭ
写真からノギスを用いて測定し、それぞれの比から寸法
を求める方法である。When the dimension is calculated from the intensity distribution of the reflected light, the width at which the intermediate value between the maximum value and the minimum value is taken is the dimension. In addition, the pitch calibration used when obtaining the dimensions from the cross-section SEM means 1 pitch (line width + space width), line width and space width of the L & S pattern by SEM.
This is a method in which measurements are taken using a caliper from the photograph and the dimensions are determined from the respective ratios.
【００２６】そして、検出された寸法と予め制御計算機
部１４の内部メモリに設定された設定寸法とを比較する
（ステップＳ５）。検出された寸法と設定寸法が異なる
場合、さらにＰＥＢ処理を続けてステップＳ２に戻り、
寸法の強度分布測定（ステップＳ３），検出（ステップ
Ｓ４）及び比較（ステップＳ５）を行う。Then, the detected size is compared with the set size preset in the internal memory of the control computer section 14 (step S5). If the detected size and the set size are different, the PEB process is further continued and the process returns to step S2.
Dimensional intensity distribution measurement (step S3), detection (step S4) and comparison (step S5) are performed.
【００２７】そして、補正後の寸法が設定寸法（補正後
０．５７μｍ）になった場合、制御計算機部１４内のヒ
ータ制御部はＰＥＢ処理の終点と判別し、ヒータ部１５
をオフにし、ＰＥＢ処理を自動的に終了する（ステップ
Ｓ６）。When the corrected size becomes the set size (0.57 μm after correction), the heater control unit in the control computer unit 14 determines that the PEB process is the end point, and the heater unit 15
Is turned off, and the PEB process is automatically terminated (step S6).
【００２８】ここで、１秒毎にレーザーを走査すること
により時々刻々変動していくパターン寸法をモニタした
結果を図３（ｂ）に示す。横軸にベーク時間、縦軸にパ
ターン寸法を示している。FIG. 3B shows the result of monitoring the pattern dimension which changes momentarily by scanning the laser every one second. The horizontal axis shows the baking time, and the vertical axis shows the pattern size.
【００２９】本実施形態では、図３（ｂ）に示すよう
に、ベーク時間が５２０秒になったところで、反応部分
の寸法が０．５７μｍになり、ＰＥＢ処理を中止した。
ルーチン条件でのベーク時間は６００秒であったことか
ら、レジストの感度が非常に良くなっていたサンプルで
あったことが分かる。In this embodiment, as shown in FIG. 3B, when the baking time reached 520 seconds, the size of the reaction portion became 0.57 μm, and the PEB treatment was stopped.
Since the bake time under the routine conditions was 600 seconds, it can be seen that the sample had very good resist sensitivity.
【００３０】なお、マスクに対して照射するレーザ光の
波長については、ベースポリマーや酸発生剤（ＰＡＧ）
等のレジストを構成する化合物が感光しないような波長
で、旦つより細い線幅が計測可能となる波長を選択する
ことができる。Regarding the wavelength of the laser beam applied to the mask, the base polymer and the acid generator (PAG) are used.
It is possible to select a wavelength such that a line width smaller than the usual one can be measured at such a wavelength that the compound constituting the resist is not exposed to light.
【００３１】又、本装置のベークによって得られた反応
部の寸法は０．５７μｍ（設計は０．６０ｍ）であり、
これから現像時間は経験的な現像速度から１１５秒とす
ることにより所望寸法（０．６０μｍ）のレジストパタ
ーンが得られた。ＰＥＢ処理後の反応部分の寸法に応じ
て現像時間を決定することによって、設定寸法と反応部
分との寸法が異なった場合においても、所望の寸法のレ
ジストパターンを得ることができる。The size of the reaction portion obtained by baking the apparatus is 0.57 μm (design is 0.60 m),
From this, the development time was set to 115 seconds from the empirical development rate, and a resist pattern having a desired dimension (0.60 μm) was obtained. By determining the development time according to the size of the reaction part after PEB treatment, a resist pattern having a desired size can be obtained even when the set size and the size of the reaction part are different.
【００３２】本発明の作用は、化学増幅型レジストの寸
法管理を従来の現像処理の一つ手前の工程であるＰＥＢ
処理で行うことを特徴とする。具体的には露光により酸
が発生し、溶解抑止基と酸が反応し溶解抑止器が分解を
した部分と未反応部分との光学的屈折率が変化する。そ
のため抑止基の分解反応が進んだ領域を検出することが
でき、現像工程を経る前段階のベーク段階におけるレジ
ストパター寸法のモニタが可能となる。The function of the present invention is to control the size of the chemically amplified resist, which is one step prior to the conventional developing treatment.
It is characterized in that the process is performed. Specifically, an acid is generated by exposure, and the dissolution inhibiting group reacts with the acid to change the optical refractive index between the portion decomposed by the dissolution inhibitor and the unreacted portion. Therefore, it is possible to detect the region where the decomposition reaction of the inhibiting group has proceeded, and it is possible to monitor the resist pattern size in the baking step before the development step.
【００３３】［第２実施形態］図４は、本発明の第２実
施形態に係わる加熱処理装置の概略構成を示す図であ
る。図４において、図１と同一な部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。[Second Embodiment] FIG. 4 is a view showing the schematic arrangement of a heat treatment apparatus according to the second embodiment of the present invention. 4, parts that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
【００３４】本実施形態の特徴は、ヒータ部２２が、図
５に示すように、それぞれ独立な熱源を有する３つのブ
ロックに分割されていることである。また、ハーフミラ
ー２１ａ〜ｃからなるビームスプリッタ２０によってヒ
ータ部２２の３つのブロックＡ〜Ｃに対応したマスク１
６の表面にレーザ光を照射し、フォトマル１７ａ〜ｃに
よってヒータ部２２のそれぞれのブロックＡ〜Ｃに対応
した反射光の強度の測定を行った後、制御計算機部１４
で強度分布を求めている。そして、求められた各強度分
布から反応部分の寸法を検出し、検出された各寸法と設
定寸法を比較し、比較結果に応じてヒータ部２２のそれ
ぞれのブロックＡ〜Ｃを独立に制御している。The feature of this embodiment is that the heater portion 22 is divided into three blocks each having an independent heat source, as shown in FIG. In addition, the mask 1 corresponding to the three blocks A to C of the heater unit 22 is formed by the beam splitter 20 including the half mirrors 21a to 21c.
After irradiating the surface of No. 6 with a laser beam and measuring the intensity of the reflected light corresponding to each block A to C of the heater unit 22 by the photomultipliers 17a to 17c, the control computer unit 14
To find the intensity distribution. Then, the dimensions of the reaction portion are detected from the obtained intensity distributions, the detected dimensions are compared with the set dimensions, and the blocks A to C of the heater unit 22 are independently controlled according to the comparison result. There is.
【００３５】なお、レーザ光の照射及び走査が行われる
部位のマスク１６上のレジストには、図６に示すよう
な、寸法モニタ用パターンとして０．６μｍのＬ／Ｓパ
ターン３１が形成されている。寸法モニタ用パターン３
１にレーザ光を照射及び走査を行うことによって、実際
のパターンにはレーザ光の照射による変化が全く起こら
ない。A 0.6 μm L / S pattern 31 is formed as a dimension monitor pattern on the resist on the mask 16 at the site where laser light irradiation and scanning are performed, as shown in FIG. . Dimension monitor pattern 3
By irradiating and scanning the laser beam on laser beam No. 1, no change occurs in the actual pattern due to the laser beam irradiation.
【００３６】各測定ポイントにおける寸法変動の様子を
図７に示す。図７（ａ）はマスク１６の測定ポイントを
示す図、図７（ｂ）は各測定ポイントにおける寸法のベ
ーク時間依存性を示す図である。マスク１６中心付近か
ら遠ざかるに従って（ポイントＡ→Ｂ→Ｃ）、反応部分
の寸法が細っていく様子がわかる。FIG. 7 shows how the dimensions change at each measurement point. FIG. 7A is a diagram showing measurement points of the mask 16, and FIG. 7B is a diagram showing bake time dependence of dimensions at each measurement point. It can be seen that as the distance from the center of the mask 16 increases (points A → B → C), the size of the reaction portion becomes smaller.
【００３７】実際のＰＥＢ処理のフローは、先ずマスク
１６の各ポイントＡ〜Ｃにレーザ光を走査し、反射光強
度分布から各ポイントＡ〜Ｃにおける反応部分の寸法を
検出する。そして、各ポイントＡ〜Ｃにおいて検出され
た寸法と、予め制御計算機のメモリに入力しておいた設
定寸法を比較し、各ポイント毎にＰＥＢ処理の継続、又
は終了の判定を行う。In the actual PEB processing flow, first, the points A to C of the mask 16 are scanned with laser light, and the dimensions of the reaction portion at the points A to C are detected from the reflected light intensity distribution. Then, the size detected at each of the points A to C is compared with the set size input in the memory of the control computer in advance, and it is determined whether the PEB process is continued or ended for each point.
【００３８】実際のベーク時間は、ポイントＡにおいて
は５６０秒、ポイントＢにおいては６２０秒、ポイント
Ｃにおいては８００秒であった。ＰＥＢ処理終了後の反
応部分の寸法はそれぞれのポイントすべてにおいて０．
５７μｍとなった。The actual bake time was 560 seconds at point A, 620 seconds at point B, and 800 seconds at point C. After the PEB treatment, the size of the reaction portion was 0.
It became 57 μm.
【００３９】このマスク１６を所定の現像時間１１５秒
で現像し、６インチのマスク面内で非常に均一性の良い
所望のレジストパターン寸法０．６０μｍを得ることが
できた。This mask 16 was developed for a predetermined developing time of 115 seconds, and a desired resist pattern size of 0.60 μm with very good uniformity within a 6-inch mask surface could be obtained.
【００４０】なお、検出された寸法に応じてヒータ部２
２の各ブロックの温度を制御することによって、ＰＥＢ
処理の制御を行うことも可能である。ベーク温度の制御
を行うか否かは、必要に応じて予め制御計算機のメモリ
にベーク許容時間、ベーク許容温度を入力しておくこと
で選択することができる。例えば、ベーク許容温度は、
レジストのガラス転移温度を超えない温度等である。
又、ヒーターの分割の方法も、要求される寸法精度や被
加熱処理物体に応じてヒーターの形状や分割グリッドを
変化きせることができる。It should be noted that according to the detected size, the heater unit 2
PEB by controlling the temperature of each block
It is also possible to control the processing. Whether or not to control the bake temperature can be selected by previously inputting the allowable bake time and the allowable bake temperature into the memory of the control computer, if necessary. For example, the allowable baking temperature is
For example, the temperature does not exceed the glass transition temperature of the resist.
Also, as for the method of dividing the heater, the shape of the heater and the dividing grid can be changed according to the required dimensional accuracy and the object to be heated.
【００４１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施形態では、反応部分
の寸法のみを検出していたが、未反応部分の寸法、或い
は反応部分と未反応部分の寸法を検出することも可能で
ある。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, only the size of the reaction part is detected, but the size of the unreacted part or the size of the reaction part and the unreacted part can be detected.
【００４２】また、マスク全面に対して光を照射し、マ
スクからの反射光の強度分布をＣＣＤカメラを用いて測
定しても良い。また、マスク上に照射されるレーザ光の
光路上に共焦点型の光学系を配置しても良い。共焦点型
の光学系を用いると基板からの反射光を高感度に検出す
ることが可能となる。その他、本発明は、その要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することが可能であ
る。Alternatively, the entire surface of the mask may be irradiated with light and the intensity distribution of the reflected light from the mask may be measured using a CCD camera. Further, a confocal type optical system may be arranged on the optical path of the laser light with which the mask is irradiated. When a confocal type optical system is used, it is possible to detect the reflected light from the substrate with high sensitivity. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
像後にレジスト寸法を寸法ＳＥＭ等で測定することでし
か検出することができなかった化学増幅レジストの引き
置き特性に依存する感度変動を、ＰＥＢ処理の最中に反
応部分又は未反応部分の少なくとも一方の寸法を検出し
ながら、ＰＥＢ処理を行うことによって所望の寸法を得
ることができる。更に、ＰＥＢ段階で得られた寸法から
現像時間を考慮することによって、所望レジストパター
ン寸法を効率よく得ることができる。As described above, according to the present invention, the sensitivity variation depending on the leaving characteristic of the chemically amplified resist, which can be detected only by measuring the resist dimension after development with a dimension SEM or the like, is described. The desired size can be obtained by performing the PEB process while detecting the size of at least one of the reaction part and the unreacted part during the PEB process. Furthermore, the desired resist pattern size can be efficiently obtained by considering the development time from the size obtained in the PEB stage.
【図１】一実施形態に係わる加熱処理装置の概略構成を
示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment.
【図２】第１実施形態に係わるＰＥＢ処理のフローチャ
ートを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a flowchart of PEB processing according to the first embodiment.
【図３】ある時間におけるパターンからの反射光強度を
示す図、及びベーク時間と寸法との関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a reflected light intensity from a pattern at a certain time and a diagram showing a relationship between a baking time and a dimension.
【図４】第２実施形態に係わる加熱処理装置の概略構成
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a second embodiment.
【図５】図３のヒータ部の構成を示す図。5 is a diagram showing a configuration of a heater unit in FIG.
【図６】パターン寸法[Figure 6] Pattern dimensions
【図７】マスク内の測定ポイントを示す図、及び測定ポ
イントによるパターン寸法のベーク時間依存性を示す
図。FIG. 7 is a diagram showing measurement points in a mask and a diagram showing a baking time dependency of a pattern dimension by the measurement points.
１１…Ｈｅ−Ｃｄレーザ光源 １２…ポリゴンミラー １３…ハーフミラー １４…制御計算機部 １５…ヒータ部 １６…マスク １７…フォトマル ２０…ビームスプリッタ ２１ａ〜ｃ…ハーフミラー ２２…ヒータ部 ３１…寸法モニタ用パターン 11 ... He-Cd laser light source 12 ... Polygon mirror 13 ... Half mirror 14 ... Control computer unit 15 ... Heater part 16 ... Mask 17 ... Photomaru 20 ... Beam splitter 21a-c ... Half mirror 22 ... Heater part 31 ... Pattern for dimension monitor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−110215（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−20939（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−47653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-110215 (JP, A) JP-A-6-20939 (JP, A) JP-A-5-47653 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G03F 7/ 00-7/42 H01L 21/027
Claims (9)
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせるＰＥＢ処理を行う工程
と、 前記ＰＥＢ処理中の基体の表面の露光部及び未露光部を
含む領域に対して、前記化学増幅型レジストが感光しな
い波長の光の照射及び走査を一定周期で繰り返し行うと
共に、該基体表面からの反射光の強度分布を順次測定す
る工程と、 前記繰り返し毎に順次測定される強度分布から、前記反
応が生じた部分、又は未反応の部分の少なくとも一方の
寸法を検出する工程と、 前記繰り返し毎に検出される寸法と設定寸法とを比較
し、検出寸法が設定寸法と等しくなる時点で、前記ＰＥ
Ｂ処理を終了する工程とを含むことを特徴とするレジス
トパターンの寸法制御方法。1. A step of heating a substrate on which a predetermined pattern is exposed to a chemically amplified resist applied on the surface to perform a PEB treatment for causing a reaction using the acid in the resist as a catalyst, and the PEB treatment during the PEB treatment. The exposed and unexposed areas of the substrate surface of
With respect to the region including, the step of irradiating and scanning the light of a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize is repeatedly performed at a constant cycle, and the step of sequentially measuring the intensity distribution of the reflected light from the substrate surface, and for each of the repetitions. From the intensity distribution that is sequentially measured, the step of detecting at least one dimension of the portion where the reaction has occurred, or the unreacted portion, comparing the dimension detected at each repetition and the set dimension, the detected dimension is When it becomes equal to the set size, the PE
And a step of ending the B treatment.
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせるＰＥＢ処理を行う工程
と、 前記ＰＥＢ処理中の基体の表面の露光部及び未露光部を
含む領域に対して、前記化学増幅型レジストが感光しな
い波長の光の照射及び走査を行い、反射光の強度分布を
測定する強度分布測定工程と、 測定された強度分布から、前記反応が生じた部分、又は
未反応の部分の少なくとも一方の寸法を検出する工程
と、 検出された寸法と設定寸法とを比較し、 検出された寸法と設定寸法が異なる場合、前記強度分布
測定工程に戻り、 検出された寸法と設定寸法とが等しい場合、前記ＰＥＢ
処理を終了する工程とを含むことを特徴とするレジスト
パターンの寸法制御方法。2. A step of heating a substrate on which a chemically amplified resist coated on a surface is exposed with a predetermined pattern to perform a PEB treatment for causing a reaction using an acid in the resist as a catalyst, and the PEB treatment. The exposed and unexposed areas of the substrate surface of
The reaction is caused from the intensity distribution measurement step of irradiating and scanning the region containing the light with the wavelength of the wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize, and measuring the intensity distribution of the reflected light, and the intensity distribution measured. The step of detecting the size of at least one of the part and the unreacted part is compared with the detected size and the set size, and when the detected size and the set size are different, the process returns to the intensity distribution measurement step and the detection is performed. If the set size and the set size are equal, the PEB
And a step of terminating the processing, the method for controlling the dimension of a resist pattern.
化学増幅型レジストに所定パターンが露光された基体を
加熱し、該レジスト中の酸を触媒とする反応を起こさせ
るＰＥＢ処理を行う工程と、 前記ＰＥＢ処理中の前記基体のそれぞれのヒータに対応
する加熱領域の表面の 露光部及び未露光部を含む領域に
対し、前記化学増幅型レジストが感光しない波長の光の
照射及び走査を行い、それぞれの加熱領域における反射
光の強度分布を測定する工程と、 測定された強度分布から、各加熱領域における前記反応
が生じた部分、又は未反応の部分の少なくとも一方の寸
法を検出する工程と、 各加熱領域で検出された寸法と設定寸法とを比較し、 検出された寸法と設定寸法とが異なる加熱領域の場合、
該加熱領域において前記強度分布測定工程に戻り、 検出された寸法と設定寸法とが等しい加熱領域の場合、
該加熱領域での前記ＰＥＢ処理を終了する工程とを含む
ことを特徴とするレジストパターンの寸法制御方法。3. A PEB process for heating a substrate on which a chemically amplified resist coated on a surface is exposed with a predetermined pattern by using a plurality of heaters to cause a reaction using an acid in the resist as a catalyst. And a step of irradiating and scanning with light of a wavelength at which the chemically amplified resist is not exposed to an area including an exposed portion and an unexposed portion of a surface of a heating area corresponding to each heater of the substrate during the PEB treatment. Performing the step of measuring the intensity distribution of the reflected light in each heating region, and the step of detecting at least one dimension of the portion where the reaction occurs in each heating region or the unreacted portion from the measured intensity distribution And the detected dimension and set dimension in each heating area are compared, and in the case of the heated area where the detected dimension and the set dimension are different,
Returning to the intensity distribution measuring step in the heating area, if the detected dimension and the set dimension are equal,
And a step of terminating the PEB treatment in the heating region.
領域の温度を独立に制御することを特徴とする請求項２
に記載のレジストパターンの寸法制御方法。4. The temperature of each heating region is independently controlled according to the detected size.
A method for controlling the dimension of a resist pattern according to.
に応じて、現像条件を決定することを特徴とする請求項
１〜３の何れかに記載のレジストパターンの寸法制御方
法。5. The resist pattern size control method according to claim 1, wherein the development conditions are determined in accordance with the size detected at the end of the PEB process.
ン以外に露光された寸法モニタ用パターンに対し、前記
光の照射及び走査を行うことを特徴とする請求項１〜３
の何れかに記載のレジストパターンの寸法制御方法。6. The light irradiation and scanning are performed on a dimension monitor pattern which is exposed other than the predetermined pattern of the chemically amplified resist.
5. A dimension control method for a resist pattern according to any one of 1.
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせるヒータ部と、 前記基体の表面の露光部及び未露光部を含む領域に対し
て、前記化学増幅型レジストが感光しない波長の光の照
射及び走査を行う光源部と、 前記基体からの反射光の強度分布を測定する手段と、 測定された強度分布から、前記反応が生じた部分、又は
未反応の部分の少なくとも一方の寸法を検出する検出部
と、 検出結果に応じて、前記ヒータ部を制御する制御部とを
具備してなることを特徴とする加熱処理装置。7. A heater section for heating a substrate on which a chemically amplified resist applied on the surface is exposed with a predetermined pattern to cause a reaction using the acid in the resist as a catalyst, and an exposed section for the surface of the substrate. A light source section for irradiating and scanning light having a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize to an area including an unexposed area , and means for measuring an intensity distribution of reflected light from the substrate, A detection unit for detecting at least one dimension of a portion where the reaction has occurred or an unreacted portion from the intensity distribution; and a control unit which controls the heater unit according to the detection result. Characterizing heat treatment device.
定パターンが露光された基体を加熱し、該レジスト中の
酸を触媒とする反応を起こさせる複数個のヒータからな
るヒータ部と、 このヒータ部のそれぞれのヒータに対応した前記基体の
各加熱領域の表面に対して、前記化学増幅型レジストが
感光しない波長の光の照射及び走査を行う光源部と、 前記基体の各加熱領域からの反射光の強度分布を測定す
る測定手段と、 測定された各強度分布から、各加熱領域における前記反
応が生じた部分、又は未反応の部分の少なくとも一方の
寸法を検出する検出部と、 各加熱領域における寸法の検出結果に応じて、それぞれ
のヒータを独立に制御する制御部とを具備してなること
を特徴とする加熱処理装置。8. A heater section comprising a plurality of heaters for heating a substrate on which a chemically amplified resist coated on the surface is exposed with a predetermined pattern to cause a reaction using the acid in the resist as a catalyst. A light source unit that irradiates and scans the surface of each heating region of the substrate corresponding to each heater of the heater unit with light of a wavelength that the chemically amplified resist does not sensitize, and a heating region from each heating region of the substrate. Measuring means for measuring the intensity distribution of the reflected light, a detection part for detecting at least one dimension of the reaction-generated portion or the unreacted portion in each heating region from each measured intensity distribution, and each heating A heat treatment apparatus comprising: a control unit that independently controls each heater according to a detection result of a dimension in a region.
条件を決定する現像条件決定手段を具備してなることを
特徴とする請求項７又は８に記載の加熱処理装置。9. The heat treatment apparatus according to claim 7, further comprising a developing condition determining unit that determines a developing condition according to the size detected by the detecting unit.
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| JP23488697A JP3392725B2 (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Resist pattern dimension control method and heat treatment apparatus |
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