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JPH11162844A - パターン形成方法 - Google Patents

パターン形成方法

Info

Publication number
JPH11162844A
JPH11162844A JP10196074A JP19607498A JPH11162844A JP H11162844 A JPH11162844 A JP H11162844A JP 10196074 A JP10196074 A JP 10196074A JP 19607498 A JP19607498 A JP 19607498A JP H11162844 A JPH11162844 A JP H11162844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exposure
light
pattern
resist
electron beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP10196074A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Sato
信二 佐藤
Hiromi Niiyama
広美 新山
Toshiyuki Umagoe
俊幸 馬越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10196074A priority Critical patent/JPH11162844A/ja
Priority to US09/159,644 priority patent/US6020107A/en
Publication of JPH11162844A publication Critical patent/JPH11162844A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • 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
    • G03F7/7045—Hybrid exposures, i.e. multiple exposures of the same area using different types of exposure apparatus, e.g. combining projection, proximity, direct write, interferometric, UV, x-ray or particle beam
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/0045—Photosensitive materials with organic non-macromolecular light-sensitive compounds not otherwise provided for, e.g. dissolution inhibitors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】露光間で発生する酸の拡散あるいは失活を防止
して光及び電子線露光パターンをどちらも同時に解像性
と寸法制御性よく行う。 【解決手段】ウェハ５上に形成され、光及び荷電ビーム
に対して感度を有する化学増幅型のレジストに対するパ
ターン転写を、フォトマスクを用いた光露光と荷電ビー
ム露光の両者で行うパターン形成方法において、フォト
マスクを用いてウェハ５の光露光を行い、ウェハ５上の
レジストの第一の加熱処理を施し、第一の加熱処理の施
されたウェハ５の荷電ビーム露光を行い、ウェハ５上の
レジストの第二の加熱処理を施し、第二の加熱処理の施
されたウェハ５の現像を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同一レジストに対
するパターン転写を光露光と荷電ビーム露光とを用いて
行うパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程における光リソグラフィ
は、そのプロセス簡易性、低コスト等の利点により広く
デバイス生産に用いられてきた。光リソグラフィにおい
ては常に技術革新が続けられており、近年では光源の短
波長化（ＫｒＦエキシマレーザ光源）により０．２５μ
ｍ以下の素子の微細化が達成されつつある。
【０００３】さらなる微細化を促進するため、より短波
長のＡｒＦエキシマレーザ光源やレベンソン型の位相シ
フトマスクの開発が進められており、０．１５μｍルー
ル対応の量産リソグラフィツールとして期待されてい
る。しかし、これを実現するための課題も多く、その開
発に係わる時間が長期化しており、デバイスの微細化の
スピードに追いつかなくなることが心配されつつある。
【０００４】これに対して、ポスト光リソグラフィの第
一候補である電子線リソグラフィは、細く絞った電子ビ
ームを用いて０．０１μｍまでの加工が可能であること
は実証されている。微細化という観点では当面問題はな
いが、デバイス量産ツールとしてはスループットに問題
がある。すなわち、電子線リソグラフィにおいては微細
な２次元パターンを一次元像片の逐次描画によって描き
出すため、必然的に光露光に比較して時間がかかってし
まう。
【０００５】この描画時間を短縮するために、ＵＬＳＩ
パターンの繰り返し部分を部分的に一括して描画するセ
ルプロジェクション方式等各種の描画方式が開発されて
いる。しかしながら、これらの描画方式を用いても光リ
ソグラフィのスループットに追いつくまでには至ってい
ない。
【０００６】この電子線リソグラフィのスループットを
増大させる方法として、ミックスアンドマッチが提案さ
れている。ミックスアンドマッチとは、素子の製造工程
におけるあるパターン層の形成のために、同一レジスト
に対するパターン転写を光露光と電子線露光とを用いて
行う光と電子ビームとによる同層のリソグラフィで行い
パターンを形成する方法である。このミックスアンドマ
ッチでは、電子線露光の露光領域を少なくして電子線描
画装置が一時間当たりに処理できるウェハ枚数を増やす
ことが可能となる。
【０００７】しかしながら、このミックスアンドマッチ
リソグラフィでは、電子ビーム露光時に生じる電子の後
方散乱により光露光で形成されたパターンの寸法が狂う
ことを補正しなければならない。このために、今までは
後方散乱電子のかぶりによって光露光パターンに生じる
寸法変動を補正するようにパターンの設計データにバイ
アスを加える等の複雑なデータ処理を光露光用のレチク
ル作製データに施す必要があった。
【０００８】そこで、特開平４−１５５８１２号公報で
は、パターン形成のリソグラフィ工程において、同一レ
ジストに対するパターン転写を位相シフトマスクを用い
た光露光と電子線露光とを用いて行うことが開示されて
いる。ここでは、素子を構成するほとんどのパターンを
位相シフトマスクにより転写し、位相シフタの配置で不
都合が生じた部分を電子線描画で補修するようにして、
電子線描画の領域をできる限り小さくして電子線描画装
置が一時間当たりに処理できるウェハ枚数を増やしてい
る。しかし、この方法では描画領域は少なくて済むが、
位相シフトマスクの限界解像度以下のパターン転写はで
きないため、今後のデバイスの微細化には対応できな
い。
【０００９】また、他品種少量の素子を製造する場合に
は、マスクの作製に時間がかかる。この問題を解決する
手段として特開平１−２９３６１６号公報では、同一レ
ジストに各種半導体に共通な一塊の機能ブロックを光で
露光し、各半導体素子に固有なパターンについては電子
線で描画する方法が開示されている。すなわち、各種素
子に共通な部分のマスクを予め作製しておき、その他パ
ターンが変わった部分だけ電子線描画を用いている。こ
の方法では各種パターン毎にマスクを作る必要がないた
め、素子の設計から製造までの期間を短縮することがで
きる。
【００１０】しかし、この方法の場合も上述の位相シフ
トマスクを用いた方法と同様に、機能ブロック内に光露
光での限界解像度以下のパターンが存在する場合には適
応できず、さらに電子線で描画するパターンは配線部分
等であり、電子線露光を適用するにはパターンを一次元
片として順番に描いていくため多大な時間がかかってし
まい、微細なパターンを高速で描画するリソグラフィシ
ステムとしては使用が困難である。
【００１１】このように、スループットを向上させるた
めに従来実施されていた光とＥＢとの同層のミックスア
ンドマッチでは、電子線露光の解像力を十分に引き出し
て使っていない、スループットがステッパと同等までに
達していない等の問題点があった。
【００１２】上記問題を解決するために、電子線露光の
持つ光を超える解像力と、ステッパと同等のスループッ
トとを兼ね備えた光とＥＢにより同一レジストを露光す
るリソグラフィシステムが提案されている（特開平９−
４６６８３号公報）。
【００１３】図１は、その基本概念を示す図である。図
１（ａ）は、パターン形成方法及びリソグラフィシステ
ムの概念を示す図、図１（ｂ）は、リソグラフィシステ
ムの平面的な配置を示す図である。１は例えばＤｅｅｐ
−ＵＶステッパ等の光ステッパ、２はセルプロジェクシ
ョン方式の電子ビーム露光装置、３はレジスト塗布・現
像装置、４はレジストをインラインプロセスで処理する
ために前記１，２，３の装置間を雰囲気制御された環境
下で搬送するための搬送機構である。
【００１４】レジスト塗布・現像装置３でレジストを塗
布されたウェハ５は搬送機構４によって光ステッパ１に
運ばれ、ウェハ５上の全面にレチクルのパターンが縮小
されて順次露光される。露光が終了すると、ウェハ５は
搬送機構４によって電子ビーム露光装置２に運ばれる。
光露光されたウェハ５に対して電子線露光すべきパター
ンの位置合わせが完了した後、電子線によってウェハ５
全面の各チップに対して露光が順次なされていく。この
際に電子線露光のスループットを高めるために繰り返し
パターンはセルプロジェクション方式で露光する。
【００１５】さらに、一般的には光ステッパ１のスルー
プットに比べて電子線露光のスループットは低いため、
電子ビーム露光装置２を複数台配置して光ステッパ１の
処理能力が電子ビーム露光装置２の処理能力で律速され
ないようにシステムを構成して、光ステッパ１から搬出
されたウェハ５を複数台の電子ビーム露光装置２で並列
処理できるようにしている。全てのパターンがウェハ５
全面の全チップに対して描画された後、搬送機構４によ
ってウェハ５は塗布・現像装置３に戻され現像されてパ
ターン形成が完了する。これにより、電子線露光の高い
解像性とステッパの高いスループットが両立される。
【００１６】このようなリソグラフィシステムで使うこ
とができるレジストは、例えばＵＶ２ＨＳやＵＶＮ−Ｈ
Ｓ（シプレー）等の高い解像性と高い感度を有する化学
増幅型のレジストである。このような化学増幅型のレジ
ストは空気中の様々な化学物質でその性能が劣化するた
め、搬送機構４を設置して各種装置１，２，３内及び各
種装置１〜３間で環境制御された環境下で取り扱うよう
にしている。これにより、露光前後でのパターン寸法の
変化等を抑制している。
【００１７】このようにリソグラフィシステムが構成さ
れることにより、０．１μｍルールの微細パターンを含
むデバイスパターンを高スループットで形成することが
できる。
【００１８】以上詳しく述べてきたように、このような
リソグラフィシステムによれば、電子線露光の持つ光を
越える優れた解像力とステッパと同等のスループットを
兼ね備えた光リソグラフィ以降の量産システムを提供す
ることができる。
【００１９】しかしながら、上記リソグラフィシステム
においても以下のような問題が生ずる。すなわち、この
システムにおいては光と電子線の両者に感光するレジス
トとして化学増幅型レジストを用いるが、この化学増幅
型レジストは高感度、高解像度を有しているものの、露
光によりレジスト中に発生した酸が触媒となって加熱に
より高分子材料の架橋あるいは分解反応を促進して感光
が進む。露光後から加熱までの時間が長くなると、レジ
スト中に発生した酸が拡散あるいは失活してパターンの
解像性や寸法制御性が劣化する。
【００２０】特に、上記システムでは大気中で露光する
ステッパと真空中で露光する電子線装置とを用いるた
め、両者の露光間で真空排気時間等の削除することので
きない時間が存在する。従って、この真空排気時間等で
の酸の拡散や失活が光露光パターン及び電子線露光パタ
ーンをどちらも同時に解像性と寸法制御性よく形成する
際の障害となる。
【００２１】一方、このリソグラフィシステムにおい
て、量産ツールとして使えるスループットを確保するに
は電子線露光装置を数台配置しなければならず、大きな
システムになってしまうという問題がある。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のパターンの
形成方法によれば、以下に示す問題点が生じる。すなわ
ち、光と電子線の両者に感光する化学増幅型レジストを
用いるが、この化学増幅型レジストは、高感度、高解像
度を有しているものの、露光によりレジスト中に発生し
た酸が触媒となって加熱により高分子材料の架橋あるい
は分解反応を促進して感光が進む。露光後から加熱処理
を行うまでの時間が長くなると、レジスト中に発生した
酸が拡散あるいは失活してパターンの解像性や寸法制御
性が劣化する。
【００２３】特に、上記リソグラフィシステムでは大気
中で露光するステッパと真空中で露光する電子線装置と
を用いるため、両者の露光間における真空排気時間等の
削除することのできない時間が存在する。従って、この
真空排気時間等での酸の拡散や失活が光及び電子線露光
パターンをどちらも同時に解像性と寸法制御性よく形成
する際の障害となる。
【００２４】また、このシステムにおいて、量産ツール
として使えるスループットを確保するには電子線露光装
置を数台配置しなければならず、大きなシステムになっ
てしまうという問題が存在する。
【００２５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的とするところは、光露光及び荷電ビ
ーム露光間で発生する酸の拡散あるいは失活を防止して
光及び荷電粒子線露光パターンをどちらも同時に解像性
と寸法制御性よく、かつ荷電粒子ビーム露光の持つ光を
越える優れた解像力とステッパと同等のスループットを
兼ね備えたパターン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、荷電ビーム露光パターンの解
像性と寸法制御性を損なうことのない高スループットの
パターン形成方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
パターンの形成方法は、被処理基板上に形成され、光及
び荷電ビームに対して感度を有する同一の化学増幅型の
レジストに対するパターン転写を、フォトマスクを用い
た光露光と荷電ビーム露光の両者で行うパターン形成方
法において、前記光露光の後及び荷電ビーム露光の後に
それぞれ前記レジストの加熱処理を施すことを特徴とす
る。
【００２７】また、本発明の請求項２に係るパターン形
成方法は、被処理基板上に形成され、光及び荷電ビーム
に対して感度を有する同一の化学増幅型のレジストに対
するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露光と荷
電ビーム露光の両者で行うパターン形成方法において、
フォトマスクを用いて被処理基板に光露光を行う工程
と、前記被処理基板上のレジストに第一の加熱処理を施
す工程と、前記第一の加熱処理の施された被処理基板に
荷電ビーム露光を行う工程と、前記被処理基板上のレジ
ストに第二の加熱処理を施す工程と、前記第一及び第二
の加熱処理の施された被処理基板の現像を行う工程とを
具備してなることを特徴とする。
【００２８】本発明の望ましい形態としては、以下に示
す通りである。 （１）荷電ビーム露光として、電子ビーム露光を行う。 （２）光露光と荷電ビーム露光の処理能力がバランスす
るように、一の光露光の処理に対して複数の荷電ビーム
の処理を行う。
【００２９】（３）レジストが塗布された被処理基板
を、荷電ビーム露光、光露光及び現像を行う際に、雰囲
気制御された環境下で行う。また、本発明の請求項３に
係るパターン形成方法は、前記レジストの加熱処理を行
う時間及び温度は少なくともレジスト中の高分子材料の
架橋反応あるいは分解反応を促進させるものであること
を特徴とする。
【００３０】また、本発明の請求項４に係るパターン形
成方法は、前記光露光、第一の加熱処理、荷電ビーム露
光及び第二の加熱処理は、感光材の現像プロセスを挟む
ことなく連続的に順次行われ、前記４工程が終了した後
に現像を行うことを特徴とする。
【００３１】また、本発明の請求項５に係るパターン形
成方法は、前記レジストの加熱処理は不活性ガスを含む
雰囲気中で行うことを特徴とする。また、本発明の請求
項６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に対するパターン転写を、フォト
マスクを用いた光露光と荷電ビーム露光の両者で行い、
かつ少なくとも光露光の解像限界以下のパターン転写は
荷電ビーム露光で行うパターン形成方法において、前記
光露光の前若しくは後又は前記荷電ビーム露光の前若し
くは後に、前記レジストにパターンを形成するエネルギ
ー量に達せず、かつ前記荷電ビームの照射領域では、該
荷電ビーム露光との重なりで前記レジストにパターンを
形成可能なエネルギー量のエネルギー線を、前記レジス
トの荷電ビーム照射領域を含む領域に補助的に一括照射
することを特徴とする。
【００３２】本発明の望ましい形態を以下に示す。 （１）エネルギー線照射は、レジストを感光させる手段
を用いて行う。 （２）エネルギー線照射は、フォトマスクを用いた光露
光装置で行う。 （３）補助的に照射するエネルギー線は光であり、該光
の照射を光露光に用いられる光露光装置と同一の装置で
フォトマスクを用いて行う。 （４）光の補助的な照射に用いるフォトマスクは、光露
光に用いるマスクパターンの遮光部と透光部を反転した
パターン、荷電ビーム露光に用いるマスクパターンと同
一のパターン、又は全て光を透過するパターンを有す
る。 （５）補助的に照射する光は、フォトマスクを用いずに
被処理基板全面に照射する。 （６）レジストは荷電ビーム、光及びエネルギー線のい
ずれに対しても感度を有する化学増幅型のレジストであ
る。
【００３３】（作用）被処理基板上に形成されたレジス
トに対するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露
光と荷電ビーム露光の両者で同一の化学増幅型のレジス
トに対して行うパターン形成方法において、光露光の後
及び荷電ビーム露光の後の両方にレジストの加熱処理を
施している。これにより、露光間で発生する酸の拡散あ
るいは失活を防止して光及び荷電ビーム露光パターンを
どちらも同様に解像性と寸法制御性よく、かつ荷電ビー
ム露光の持つ光を越える優れた解像力とステッパと同等
のスループットを兼ね備えたパターンの形成が可能とな
る。
【００３４】また、光露光の後及び荷電ビーム露光の後
に行うレジストの加熱処理を不活性ガスを含む雰囲気中
で行うことにより、一般雰囲気で加熱処理を行った場合
に比べてレジスト感度を調整することができる。すなわ
ち、光露光及び荷電ビーム露光での感度を調整し、同一
の現像条件に対して両者が最適感度で現像されるように
することができる。
【００３５】また、本発明では、光と荷電ビーム露光の
同層ミックス＆マッチにおいて、光露光の前若しくは後
又は荷電ビーム露光の前若しくは後に、レジストにパタ
ーンを形成するエネルギー量に達せず、かつ荷電ビーム
の照射領域では、荷電ビーム露光との重なりでレジスト
にパターン形成可能なエネルギー量のエネルギー線を、
レジストの荷電ビーム照射領域を含む領域に補助的に一
括照射する。これによって、荷電ビームによりパターン
を形成すべき領域では、荷電ビームの照射とエネルギー
線の補助的な照射の双方によりパターンを形成するた
め、パターンを形成するために必要なエネルギー量の一
部をエネルギー線照射によりレジストに与えることがで
き、荷電ビームのみの照射に比較して荷電ビームの照射
時間が短縮でき、リソグラフィシステム全体としてもス
ループットの向上を図ることができる。また、エネルギ
ー線のみを照射する領域ではパターンが形成されない程
度のエネルギー量に調節することで、荷電ビーム露光に
よるパターン解像性と寸法制御性を損なうことはない。
【００３６】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は本発明の
対象とするパターンの形成方法を実現するためのリソグ
ラフィシステムの全体構成を示す図であり、図１（ａ）
は本リソグラフィシステムの基本概念を示す図、図１
（ｂ）は本リソグラフィシステムの平面的な配置を示す
図である。
【００３７】図１において、１は例えばエキシマレーザ
光を用いたＤｅｅｐ−ＵＶステッパ等のステッパ、２は
セルプロジェクション方式の電子ビーム露光装置であ
り、複数台配置されている。３はレジストを塗布し、ま
たパターンが露光されたレジストを現像するレジスト塗
布・現像装置、４はレジストをインラインプロセスで処
理するために、各種装置１，２，３間を雰囲気制御され
た環境下で搬送するための搬送機構である。また、５は
被処理基板であるウェハである。
【００３８】次に、この様に構成されたリソグラフィシ
ステムを用いたパターン形成方法について図２のフロー
チャートに沿って説明する。レジスト塗布・現像装置３
でレジストを塗布されたウェハ５は搬送機構４によって
光ステッパ１に運ばれる。光ステッパ１では、ウェハ５
上の全面にレチクルのパターンが縮小されて順次露光さ
れる（３１）。この光露光により、ウェハ５上に形成す
るパターンのうち、比較的寸法の大きいパターンが描画
される。
【００３９】この光露光が終了すると、ウェハ５は搬送
機構４によってレジスト塗布・現像装置３に運ばれ、こ
こで一定時間加熱処理（Post Exposure Bake:PEB）が施
される（３２）。
【００４０】その後ウェハ５は搬送機構４によって電子
ビーム露光装置２に運ばれる。電子ビーム露光装置２で
は、まず光露光されたウェハ５に対して電子ビーム露光
するべきパターンの位置合わせを行う。この位置合わせ
が完了した後、電子ビームによってウェハ５全面の各チ
ップに対して露光が順次なされていく（３３）。ここ
で、電子ビーム露光のスループットを高めるため、繰り
返しパターンはセルプロジェクション方式で露光する。
この電子ビーム露光により、ウェハ５に形成するパター
ンのうち、比較的寸法の小さいパターンが描画される。
【００４１】全てのパターンがウェハ５全面の全チップ
に対して描画された後、搬送機構４によってウェハ５は
レジスト塗布・現像装置３に戻される。そして、レジス
ト塗布・現像装置３において再び加熱処理（ＰＥＢ）さ
れ、その後現像されて（３４）パターン形成が完了す
る。
【００４２】さらに、光ステッパ１のスループットに比
べて電子ビーム露光装置２のスループットは一般的に低
いことから電子ビーム露光装置２を複数台配置する。こ
うすることにより、光ステッパ１から搬出されたウェハ
５を複数台の電子ビーム露光装置２で並列処理できるよ
うになり、光ステッパ１の処理能力が電子ビーム露光装
置２の処理能力で律速されることがない。従って、電子
ビーム露光の高い解像性とステッパの高いスループット
が両立される。
【００４３】このようなリソグラフィシステムで用いる
ことができるレジストは、高解像性及び高感度の化学増
幅型レジスト（ＵＶ２ＨＳやＵＶＮ−ＨＳ：シプレー社
製）である。化学増幅型レジストは、空気中の種々の化
学物質によりその性能が劣化するため、搬送機構４を設
置して各種装置１，２，３内及び各種装置１，２，３間
で環境制御された環境下で取り扱うようにしている。こ
の環境制御には、化学的汚染についてだけでなく、物理
的汚染、温度、湿度等についても当然に制御されてい
る。これにより、露光前後でのパターン寸法の変化等を
抑制している。
【００４４】次に、実際に上記形成工程を用いて形成し
た微細パターンの一例を図３に示す。０．５μｍ厚の化
学増幅型ネガレジストＵＶＮにＤｅｅｐ−ＵＶステッパ
を用いて０．２５μｍまでのパターン形成を行い、その
直後に１２０℃、６０秒で加熱処理（ＰＥＢ）を行い、
その後電子線露光装置に運び、０．２５μｍ以下のパタ
ーンを形成し、さらに１２０℃で６０秒間加熱処理（Ｐ
ＥＢ）を行い現像した。現像液はＴＭＡＨ水溶液、現像
の条件は０．２７規定で６０秒であった。図３に示すよ
うに、０．１μｍまでのパターンが確実に形成できてい
る。光と電子線露光パターンとも解像性及び寸法制御性
よく形成できていることが分かり、このリソグラフィシ
ステムが十分な性能を持つことが分かる。
【００４５】表１はこのリソグラフィシステムのスルー
プットを試算した結果である。スループット試算に使っ
た露光パターンは、０．１５μｍルールの２５６ＭＤＲ
ＡＭのゲート層である。このパターンを８インチウェハ
全面に１００チップ並べて露光したときのスループット
を試算した。レジストの感度は１０μＣ／ｃｍ2 とし
た。なお、この試算では光ステッパ１と電子ビーム露光
装置２は１台づつの構成とした。
【００４６】
【表１】
【００４７】セルプロジェクションを使って（セル数：
５個）電子線露光だけで露光した場合のスループットは
０．３枚／ｈ、これに対して０．２５μｍルール以上の
パターンはＤｅｅｐ−ＵＶステッパで露光し、それ以下
のパターンをセルプロジェクションを使って（セル数：
５個）電子線で露光した場合には２．８枚／ｈと遙かに
高い値を示す。電子ビーム露光装置２を３台配置して、
光ステッパ１からのウェハを並列で処理できるようにす
れば充分に量産ツールとして使えるスループットを確保
できると判断される。
【００４８】図４は光露光からＰＥＢ工程までの時間に
よる寸法変動を示した図であり、横軸は光露光からＰＥ
Ｂ工程までの時間、縦軸はパターンの寸法を表す。図４
に示すように、光露光でレジスト内に発生した酸が搬送
中に拡散していくため寸法変動が起こり、約０．２μｍ
のライン幅が時間の経過と共に劣化していき、３時間後
には約０．１８μｍまで寸法が小さくなっている。
【００４９】図５はＰＥＢまでの時間依存性を示す顕微
鏡写真であり、図５（ａ）は光露光後すぐにＰＥＢを行
った場合、図５（ｂ）は光露光後約３時間の時間をかけ
て電子ビーム露光装置２に搬送しパターン露光を行い、
その後ＰＥＢを行い現像して形成したパターンを示す。
ＰＥＢは１２０℃、６０秒行い、現像液、現像条件は図
３と同じである。図５に示すように、光露光でレジスト
内に発生した酸が約３時間かけて行った搬送中に拡散し
た結果、寸法変動が起こり図５（ａ）に示す約０．２μ
ｍのライン幅が図５（ｂ）に示すように０．１８μｍの
ライン幅に劣化した。
【００５０】これらの結果より、露光後の加熱処理を行
わないと、酸の拡散によりパターンの劣化が起こり、最
終的にはパターンが形成できないことが分かる。また、
露光後の加熱処理を露光から短時間で行うほどパターン
の劣化が少ないことが分かる。
【００５１】さらに、このパターン形成での解像性及び
寸法制御性は、光露光後のＰＥＢ時間に大きく依存する
ことが分かる。本レジストのメーカ推奨値ＰＥＢ時間は
１２０℃、６０秒（１００％）である。
【００５２】光露光と電子線露光のＰＥＢ時間を分割し
て、トータルＰＥＢ時間がメーカ推奨値の１００％とな
るようにして光露光後のＰＥＢ時間を推奨値の２５％、
５０％、７５％、電子線露光後のＰＥＢ時間を７５％、
５０％、２５％とした場合、光露光後に発生した酸を触
媒として加熱促進されるレジスト中の高分子材料の架橋
反応が十分に行われずパターン寸法が所望の寸法よりも
小さいことが分かった。
【００５３】図６は光露光と電子ビーム露光のＰＥＢ時
間を変化させた場合の露光パターンの一例を示す顕微鏡
写真であり、図１（ａ）はＰＥＢ時間を通常条件、すな
わち光露光後のＰＥＢ時間をメーカ推奨値の１００％、
電子線露光後のＰＥＢ時間をメーカ推奨値の１００％と
して処理した図、図１（ｂ）はＰＥＢ時間を分割した場
合の一例として、光露光後のＰＥＢ時間をメーカ推奨値
の２５％、電子線露光後のＰＥＢ時間をメーカ推奨値の
７５％として処理した図である。図６（ｂ）に示すよう
に、ＰＥＢ時間を分割した場合、架橋反応が十分に行わ
れずパターン寸法が所望の寸法よりも小さくなっている
ことが分かる。更に、メーカ推奨値の７５％以下でのＰ
ＥＢ時間では、露光後からＰＥＢ工程までの時間に図４
に見られるような寸法依存性があることも分かった。
【００５４】なお、図６（ａ）に示すように、各露光後
にメーカ推奨値のＰＥＢを行う場合、すなわち光露光後
に１００％、電子ビーム露光後に１００％のＰＥＢを行
う場合には、光露光により形成されたパターンについて
はメーカ推奨値の２倍の時間のＰＥＢが行われることに
なり、レジスト感度の増大によりパターン寸法が所望の
値からずれることが心配されるが、メーカ推奨値のＰＥ
Ｂを行うことによってレジスト中の高分子材料の架橋反
応が十分に行われ、その後更にＰＥＢ時間が増えても架
橋反応が更に進むことなく、また、ＰＥＢ時間が２度行
われることに対しては、光露光での露光時間を短くする
ことで対応可能である。
【００５５】以上詳述したように本実施形態によれば、
露光間で発生する酸の拡散あるいは失活を防止して光及
び電子線露光パターンをどちらも同様に解像性と寸法制
御性よく、かつ電子線露光の持つ光を越える優れた解像
力とステッパと同等のスループットを兼ね備えたパター
ンの形成が可能となる。
【００５６】なお、光ステッパ１としてＤｅｅｐ−ＵＶ
ステッパを用いる場合を示したが、他の波長域のものを
用いることも可能である。また、電子ビーム露光装置２
としてセルプロジェクション方式を用いる場合を示した
が、通常の電子ビーム露光での描画方式を用いることも
可能である。
【００５７】さらに、電子ビームを用いて露光する場合
を示したが、例えばイオンビーム等の荷電ビームを用い
て露光する場合であっても本発明を適用可能である。 （第２実施形態）図７は、本発明の第２実施形態に用い
るパターンの形成方法のフローチャートである。本リソ
グラフィシステムの基本構成は第１実施形態に示したも
のと同じであるが、図１（ａ）に示したリソグラフィシ
ステムのレジスト塗布・現像装置３内の加熱処理装置に
おいて、ウェハ５の加熱処理を特定ガス雰囲気中で行う
ことができるようにした。ここで、特定ガスとは、Ｎ2
ガス，Ｗｅｔ Ｏ2 ，Ｄｒｙ Ｏ2 ，Ｈ2 Ｏ等の不活性
ガスをいう。
【００５８】次に、この様に構成されたシステムを用い
たパターンの形成方法を図７に沿って説明する。レジス
ト塗布・現像装置３でレジストを塗布されたウェハ５は
搬送機構４によってＤｅｅｐ−ＵＶ光ステッパ１に運ば
れ、ウェハ５上の全面にレチクルのパターンが縮小投影
露光により形成される（７１）。露光が終了すると、ウ
ェハ５は搬送機構４によってレジスト塗布・現像装置３
に運ばれ、ここで一定時間加熱処理（ＰＥＢ）が施され
る（７２）。この際に、特定ガス雰囲気あるいは一般ガ
ス（特性ガス以外の雰囲気を表す）雰囲気かが選択され
てウェハ５の加熱処理が行われる（７２’）。その後ウ
ェハ５は搬送機構４によって電子ビーム露光装置２に運
ばれる。
【００５９】光露光されたウェハ５に対して電子線露光
するべきパターンの位置合わせが完了した後、電子線に
よりウェハ５全面に電子線露光がなされていく。全ての
パターンがウェハ５全面の全チップに対して描画された
後（７３）、搬送機構４によってウェハ５は塗布・現像
装置３に戻られ、特定ガス雰囲気あるいは一般雰囲気が
選択されて（７４’）再び加熱処理（ＰＥＢ）される
（７４）。その後現像されて（７５）パターン形成が完
了する。
【００６０】このようなパターン形成方法では、特定ガ
ス雰囲気中でレジストを加熱処理することで光露光での
最適照射量と電子線露光での最適照射量を調整すること
ができる（７２’，７４’）。すなわち、本リソグラフ
ィシステムでは光と電子線でそれぞれレジストを露光
し、１回の現像でパターンを形成する（７５）。同一現
像時間での光露光パターンと電子線露光パターンとをど
ちらも解像性及び寸法制御性よく形成するためにはそれ
ぞれの最適照射量を単独での照射量に微妙に調整するこ
とが必要になる。
【００６１】特定ガス雰囲気中でレジストの加熱処理を
行うと、一般雰囲気で加熱処理を行ったときに比較して
レジスト感度を調整することができ、これによって光露
光及び電子線露光での感度を調整し、同一現像条件に対
して両者が最適感度で現像されるようにすることができ
る。
【００６２】さらに、最適感度を調整できるということ
は、スループットまでも調整可能であることを意味す
る。すなわち、現状でのスループットを比較すると、ス
テッパでの露光が電子線露光装置での露光に比べて上回
っているが、光露光で露光された後に特定ガス中でレジ
ストの加熱処理を行い、ウェハ一枚当たりの加熱処理時
間を電子線露光の一枚当たりの処理時間と同等になるよ
うに設定することにより、加熱処理から電子線露光まで
の待機時間を極力なくすことが可能となる。
【００６３】図８は、光露光後に、特定ガスＮ2 ガスを
一般ガスと混合しながら３ｃｃ／ｍｉｎ中でレジストの
加熱処理を行った結果を示す感度曲線である。横軸は露
光量、縦軸は規格化膜厚を表し、露光後の加熱処理をガ
スを導入せずに行った結果を○で、特定ガスを導入した
結果を□で示した。この感度曲線から分かるように、規
格化膜厚が０、すなわちレジストが完全に抜け落ちた箇
所において、加熱処理をガスを導入せずに行った場合
（Ｒｅｆ．）の露光量が５．５ｍｊ／ｃｍ2 に対して、
Ｎ2 ガスを導入したものでは、６．７ｍｊ／ｃｍ2 に感
度が低下することが分かる。
【００６４】以上詳述したように本実施形態によれば、
露光間で発生する酸の拡散あるいは失活を防止して光及
び電子線露光パターンをどちらも同様に解像性と寸法制
御性よく、かつ電子線露光の持つ光を越える優れた解像
力とステッパと同等のスループットを兼ね備えたパター
ンを提供することができる。
【００６５】さらに、レジスト感度を調整することがで
き、これによって光露光及び電子線露光での感度を調整
し、同一現像条件に対して両者が最適感度で現像される
ようにすることができる。
【００６６】なお、このようなパターン形成方法の好ま
しい実施形態としては、光露光前にレジストの感度を本
来の値よりも低く変更制御して電子ビーム露光を行う、
又は光露光と電子ビーム露光との間にレジストの感度を
本来の値よりも高く変更制御して電子ビーム露光を行う
ことである。
【００６７】（第３実施形態）本実施形態は、荷電ビー
ム露光の解像性と寸法制御性を損なうことなく、荷電ビ
ーム露光の持つ優れた解像力と光ステッパと同等のスル
ープットを兼ね備え、スループットのさらなる向上を図
るための実施形態に関する。本実施形態に係るパターン
形成方法を実現するためのリソグラフィシステムは、第
１実施形態の図１に示したものと共通するので詳細な説
明は省略する。
【００６８】図９（ａ）は本実施形態により形成すべき
パターンを示す図である。黒色の部分は電子線により露
光すべきパターン、斜線で示す部分は光露光（本実施形
態ではＤｅｅｐ−ＵＶ露光）により形成すべきパターン
を示す。これら電子線露光パターンと光露光パターンを
同層ミックス＆マッチにより形成する。
【００６９】次に、図１に示すリソグラフィシステムを
用いた本実施形態のパターン形成方法について以下説明
する。レジスト塗布・現像装置３でレジストを塗布され
たウェハ５は搬送機構４によってステッパ１に運ばれ
る。次に、この搬送されたウェハ５上に塗布されたレジ
ストの全面に光照射を行う。この全面の光照射を以下、
光バイアス露光と称する。光バイアス露光は、後の電子
線露光によりパターンを形成する部分のパターンが劣化
しない程度のエネルギー量に調節して行う。
【００７０】この光バイアス露光は、レチクルを用いて
行ってもよい。この場合、用いられるレチクルは、電子
線露光パターン部分に透光部を有し、該電子線露光パタ
ーン部分に光が照射されるパターンを有するものであれ
ば何でもよいが、光露光に用いられるレチクルの遮光部
と透光部を反転したパターンのレチクル、電子線露光時
に用いるマスクパターンと同一のパターンを有するレチ
クル、全ての領域が透光部からなるレチクル、又はレチ
クルを用いず、全ての領域で光を透過する構成をとれば
新たなパターンを作成することなく簡便に光バイアス露
光を行うことができる。
【００７１】なお、光露光に用いられるレチクルの遮光
部と透光部を反転したパターンのレチクルを光バイアス
露光に用いた場合、光バイアス露光により光露光領域の
解像性に影響を与えない。また、電子線露光時に用いる
マスクパターンと同一のパターンを有するレチクルを用
いた場合、電子線露光領域の解像性に影響を与えない。
また、レチクルを用いるに全ての領域で光を透過させる
場合、又は全ての領域が透光部からなるレチクルを用い
た場合、後述する光露光は、光バイアス露光により蓄積
されるエネルギー分減少させたエネルギー量でパターン
を形成することができる。
【００７２】光バイアス露光が終了すると、同一のステ
ッパ１にウェハ５を載置したままで、ウェハ５上の全面
に光露光に用いるレチクルのパターンが縮小されて順次
光露光される。その後ウェハ５は搬送機構４によって電
子線露光装置２に運ばれる。光露光されたウェハ５に対
して電子線露光すべきパターンの位置合わせが完了した
後、電子線によってウェハ５全面の各チップに対して露
光が順次なされていく。この際に電子線露光のスループ
ットを高めるために繰り返しパターンはセルプロジェク
ション方式で露光する。さらにステッパ１のスループッ
トに比べて電子線露光のスループットは一般的に低いこ
とから電子線装置を複数台配置してステッパの処理能力
が電子線装置の処理能力で律速されないようにシステム
を構成して、ステッパ１から搬出されたウェハ５を複数
台の電子線露光装置２で並列処理できるようにする。な
お、この並列処理において、第１，２実施形態での光ス
テッパ１を１台配置した場合に必要とする台数よりも少
ない台数の電子線露光装置２により処理能力が律速され
ることなくシステムを構成できるため、リソグラフィシ
ステムの小型化が図れる。
【００７３】全てのパターンがウェハ５全面の全チップ
に対して描画された後、搬送機構４によってウェハ５は
塗布・現像装置３で現像されてパターン形成が完了す
る。形成されたパターンの顕微鏡写真を図９（ｂ）に示
す。
【００７４】以上説明したパターン形成方法において、
高スループットが確保される原理を図１０を用いて説明
する。図１０は透光部と遮光部が交互に繰り返されたパ
ターンを形成する際にレジスト中に形成される蓄積エネ
ルギーを示す図であり、図１０（ａ）は光バイアス露光
を用いる場合の電子線露光パターン部分の電子線露光の
みによるレジスト中に蓄積されるエネルギー量９１を示
し、図１０（ｂ）は電子線露光と光バイアス露光双方を
行った際に蓄積されるエネルギーの総量９２を示し、図
１０（ｃ）は光バイアス露光を用いない場合の電子線露
光パターンの形成に必要な蓄積エネルギー量９３を示し
ている。
【００７５】図１０（ａ）において、電子線露光だけの
蓄積エネルギーにより、レチクルの透光部を介してウェ
ハに到達した蓄積エネルギーは、遮光部で遮られること
により減少する蓄積エネルギーに比較して大きくなって
いるが、透光部を介して到達した蓄積エネルギーの最大
値をもってしてもレジストにパターンを形成するのに不
十分な量である。すなわち、図１０（ｃ）に示すように
電子線の照射量を増加させ、透光部を介してウェハに到
達する蓄積エネルギーを増加させれば、レジストにパタ
ーンを形成するためのエネルギー量のしきい値を越える
ことができる。
【００７６】このように、電子線露光のみによりパター
ンを形成することができるが、図１０（ｃ）に示すよう
にパターンを形成するためのしきい値を越えるためのエ
ネルギーを与えるためには電子線露光の描画速度が遅く
なる。そこで、電子線露光の前後に光バイアス露光を行
う。この光バイアス露光によりレジストに与える蓄積エ
ネルギー量は、パターンを形成するのに十分でない量の
エネルギー量に抑える。これにより、光バイアス露光単
独による蓄積エネルギー９４がパターンを形成する部分
のみならずパターンを形成しない部分にも与えられる。
【００７７】従って、パターンを形成すべき部分には光
バイアス露光により与えられる蓄積エネルギー９４と電
子線露光により与えられる蓄積エネルギーとの和とな
り、蓄積エネルギー９４の値を調節することにより、パ
ターンを形成するのに必要なエネルギーを越えることが
できる。
【００７８】一方、パターンを形成しない部分では、レ
ジストに蓄積されるエネルギーは、蓄積エネルギー９４
と一定のエネルギーのみであり、これらの和がパターン
を形成するのに必要なエネルギーのしきい値を超えない
ように蓄積エネルギーを調節することにより、パターン
が形成されることはない。
【００７９】このように、電子線露光でパターンを形成
すべき部分に必要な蓄積エネルギーを光バイアス露光に
より補うことができるので、電子線露光に必要な露光量
が減少する。この露光量の減少分だけ光バイアスによる
露光量が必要となるが、光バイアス露光と電子線露光と
のスループットの差により、全体として大幅に描画時間
を短縮することができる。
【００８０】以上説明したパターン形成方法では、光及
び電子線露光パターンをどちらも同時に解像性及び寸法
制御性を損なうことなく、特に電子線露光時において高
スループットでパターン形成することができる。
【００８１】図１１はこのリソグラフィシステムを用い
て０．３μｍ厚の化学増幅型ネガレジストＵＶＮに０．
１５μｍのパターンを加速電圧５０ｋＶの電子線露光を
行った後にＤｅｅｐ−ＵＶステッパで光バイアス露光を
行い現像したレジストパターンの断面形状である。図１
１からわかるように、光バイアス露光をしない場合、
０．１５μｍの電子線露光パターンの形成には電子線照
射量が１５μＣ／ｃｍ2要であるのに対して、光バイア
ス露光量５ｍＪ／ｃｍ2 は０．１５μｍの電子線露光パ
ターンは１１μＣ／ｃｍ2 で形成され、パターン形成に
必要な照射量は光バイアス露光をしない場合の約２／３
と減少する。電子線露光においては少ない照射量、すな
わち短時間の照射時間で解像性および寸法制御性を損な
うことなくパターンの形成が出来ていることがわかる。
【００８２】表２は、このパターン方法を用いてスルー
プットを試算した結果である。スループット試算に使っ
た露光パターンは、０．１５μｍルールの２５６ＭＤＲ
ＡＭのゲート層である。このパターンを８インチウェハ
全面に１００チップならべて露光したときのスループッ
トを試算した。レジストの感度は１０μＣ／ｃｍ2 とし
た。試算に使った電子線描画装置は日立製のＨＬ−８０
０Ｄである。
【００８３】
【表２】
【００８４】この装置の性能は文献Y.Nakayama eta
1.,J.Vac.Sci.Technol.,B8(6),1990,p1836.,Y.Shoda
etal.,J.Vac.Sci.Technol.,B9(6),1991,p2940., H.It
oh etal.,J.Vac.Sci.Technol.,B10(6),1992,p2799.を参
照した。なお、この試算ではステッパと電子線露光装置
は１台づつの構成とした。
【００８５】０．２５μｍルール以上のパターンはＤｅ
ｅｐ−ＵＶステッパで露光し、ステッパの解像限界以下
のパターンをセルプロジェクションを使って（セル数：
５個）電子線で露光した場合のスループットは２．８枚
／ｈ、これに対して光バイアス露光および０．２５μｍ
ルール以上のパターンをＤｅｅｐ−ＵＶステッパで露光
し、それ以下のパターンをセルプロジェクションを使っ
て（セル数：５個）電子線で露光した場合には３．７枚
／ｈとはるかに高い値を示す。従って、光バイアス露光
を用いることにより大幅にリソグラフィシステムとして
のスループットが向上しているのが分かる。
【００８６】以上詳述したように本実施形態によれば、
光および電子線露光パターンを解像性と寸法制御性を損
なうことなく、電子線露光の持つ光を越える優れた解像
力と光ステッパと同等のスループットを兼ね備え、かつ
電子線照射時間を短縮してリソグラフィシステム全体と
してのスループットを向上できる。
【００８７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
モノではない。光バイアス露光は、レチクルのパターン
露光以前に行う場合のみならず、レチクルのパターン露
光後、或いは電子線露光後にバイアス露光を行うことで
も同様な効果が得られる。また、光バイアス露光に用い
る装置は、ステッパ１に限定されす、光露光前後或いは
電子線露光前後にウェハ５が搬送途中に配置された水銀
灯下をくぐる等によりレジストを感光させる手段を用い
ても良い。また、光バイアス露光に用いるエネルギー線
は、例えばＸ線等、電子線によりパターンを形成すべき
領域に一括して照射できるものであれば何でもよい。
【００８８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
処理基板上に形成されたレジストに対する所望のパター
ン転写を、フォトマスクを用いた光露光と、荷電ビーム
露光の両者で行い、かつ各露光後にそれぞれレジストの
加熱処理を施すことにより、露光間で発生する酸の拡散
あるいは失活を防止してパターンの解像性や寸法制御性
がよく、かつ電子線露光の持つ光を越える優れた解像力
とステッパと同等のスループットを兼ね備えたパターン
形成方法を提供することができる。
【００８９】また、本発明によれば露光装置によらず、
同一レジスト上に複数の露光装置でパターンを形成する
場合には、露光毎に加熱処理を行うことにより、パター
ン劣化の少ないレジストパターンを形成することが可能
である。
【００９０】さらに本発明によれば、Ｎ2 ガス等の不活
性ガスの雰囲気中でレジストを加熱処理することによ
り、光露光及び荷電ビーム露光の装置の違いによる最適
露光量の差を緩和し、あるいは、差を広げることが可能
である。
【００９１】さらに本発明によれば、光と荷電ビーム露
光の同層ミックス＆マッチにおいて、レジストにパター
ンを形成するエネルギー量に達せず、かつ荷電ビーム露
光と重ねて行うことでレジストにパターン形成可能なエ
ネルギー量の光をレジストの荷電ビーム照射領域を含む
領域に向けて一括照射してレジストを感光させる。これ
によって、荷電ビームの照射時間が短縮でき、リソグラ
フィシステム全体としてスループットの向上を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とするリソグラフィシステムの基
本概念及び平面的な配置を示す図。
【図２】同実施形態におけるパターン形成方法のフロー
チャート。
【図３】同実施形態におけるリソグラフィシステムを用
いて形成したレジストパターンの一例を示す顕微鏡写
真。
【図４】露光から加熱処理までの時間とパターン寸法と
の関係を示す図。
【図５】光露光からＰＥＢまでの時間依存性を示す顕微
鏡写真。
【図６】光露光後２５％＋電子線露光後７５％のＰＥＢ
を行った結果を示す顕微鏡写真。
【図７】本発明の第２実施形態に係るパターン形成方法
のフローチャート。
【図８】同実施形態において加熱処理時に特定ガスを導
入した場合と導入しない場合の感度曲線を示す図。
【図９】本発明の第３実施形態に係るパターン形成方法
により形成すべきパターンを示す図及び形成パターンを
示す顕微鏡写真。
【図１０】同実施形態におけるレジスト中への蓄積エネ
ルギーの分布を示す図。
【図１１】同実施形態により形成されたレジストパター
ンの断面図。
【符号の説明】
１…光ステッパ ２…電子ビーム露光装置 ３…レジスト塗布・現像装置 ４…搬送機構 ５…ウェハ ９１，９２，９３，９４…蓄積エネルギー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５４１Ｚ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板上に形成され、光及び荷電ビ
    ームに対して感度を有する同一の化学増幅型のレジスト
    に対するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露光
    と荷電ビーム露光の両者で行うパターン形成方法におい
    て、 前記光露光の後及び荷電ビーム露光の後にそれぞれ前記
    レジストの加熱処理を施すことを特徴とするパターン形
    成方法。
  2. 【請求項２】 被処理基板上に形成され、光及び荷電ビ
    ームに対して感度を有する同一の化学増幅型のレジスト
    に対するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露光
    と荷電ビーム露光の両者で行うパターン形成方法におい
    て、 フォトマスクを用いて被処理基板に光露光を行う工程
    と、 前記被処理基板上のレジストに第一の加熱処理を施す工
    程と、 前記第一の加熱処理の施された被処理基板に荷電ビーム
    露光を行う工程と、 前記被処理基板上のレジストに第二の加熱処理を施す工
    程と、 前記第一及び第二の加熱処理の施された被処理基板の現
    像を行う工程とを具備してなることを特徴とするパター
    ン形成方法。
  3. 【請求項３】 前記レジストの加熱処理を行う時間及び
    温度は少なくともレジスト中の高分子材料の架橋反応あ
    るいは分解反応を促進させるものであることを特徴とす
    る請求項１又は２記載のパターン形成方法。
  4. 【請求項４】 前記光露光、第一の加熱処理、荷電ビー
    ム露光及び第二の加熱処理は、感光材の現像プロセスを
    挟むことなく連続的に順次行われ、前記４工程が終了し
    た後に現像を行うことを特徴とする請求項１又は２記載
    のパターン形成方法。
  5. 【請求項５】 前記レジストの加熱処理は不活性ガスを
    含む雰囲気中で行うことを特徴とする請求項１又は２記
    載のパターン形成方法。
  6. 【請求項６】 被処理基板上に形成されたレジストに対
    するパターン転写を、フォトマスクを用いた光露光と荷
    電ビーム露光の両者で行い、かつ少なくとも光露光の解
    像限界以下のパターン転写は荷電ビーム露光で行うパタ
    ーン形成方法において、 前記光露光の前若しくは後又は前記荷電ビーム露光の前
    若しくは後に、前記レジストにパターンを形成するエネ
    ルギー量に達せず、かつ前記荷電ビームの照射領域で
    は、該荷電ビーム露光との重なりで前記レジストにパタ
    ーンを形成可能なエネルギー量のエネルギー線を、前記
    レジストの荷電ビーム照射領域を含む領域に補助的に一
    括照射することを特徴とするパターン形成方法。
  7. 【請求項７】 前記補助的に照射するエネルギー線は光
    であり、該光の照射は、光露光に用いられる光露光装置
    と同一の装置でフォトマスクを用いて行うことを特徴と
    する請求項６に記載のパターン形成方法。
  8. 【請求項８】 前記光の補助的な照射に用いるフォトマ
    スクは、光露光に用いるマスクパターンの遮光部と透光
    部を反転したパターン、又は前記荷電ビーム露光に用い
    るマスクパターンと同一のパターンを有することを特徴
    とする請求項７に記載のパターン形成方法。
  9. 【請求項９】 前記補助的に照射する光は、フォトマス
    クを用いずに前記被処理基板全面に照射することを特徴
    とする請求項７に記載のパターン形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記レジストは荷電ビーム、光及び前
    記エネルギー線のいずれに対しても感度を有する化学増
    幅型のレジストであることを特徴とする請求項６に記載
    のパターン形成方法。
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