JP2006019447A - レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 - Google Patents
レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006019447A JP2006019447A JP2004194821A JP2004194821A JP2006019447A JP 2006019447 A JP2006019447 A JP 2006019447A JP 2004194821 A JP2004194821 A JP 2004194821A JP 2004194821 A JP2004194821 A JP 2004194821A JP 2006019447 A JP2006019447 A JP 2006019447A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resist
- forming
- resist layer
- exposure
- substrate
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
- G03F7/2014—Contact or film exposure of light sensitive plates such as lithographic plates or circuit boards, e.g. in a vacuum frame
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- 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
- G03F7/022—Quinonediazides
- G03F7/023—Macromolecular quinonediazides; Macromolecular additives, e.g. binders
-
- 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
- G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
- G03F7/0382—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable the macromolecular compound being present in a chemically amplified negative photoresist composition
-
- 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
- G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
- G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
【課題】 線幅精度の高いパターンを形成することのできるレジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作成方法を提供する。
【解決手段】 レジスト層204を被加工基板205上に形成するレジスト層形成工程と、レジスト層204を近接場光で露光する露光工程と、露光されたレジスト層204をアルカリ水溶液または有機溶剤を用いてウエット現像を行なう現像工程と、を備えると共に、レジスト層204を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストにより形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 レジスト層204を被加工基板205上に形成するレジスト層形成工程と、レジスト層204を近接場光で露光する露光工程と、露光されたレジスト層204をアルカリ水溶液または有機溶剤を用いてウエット現像を行なう現像工程と、を備えると共に、レジスト層204を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストにより形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法に関し、特に近接場光リソグラフィを用いたものに関する。
近年、半導体デバイスを始めとする、微細加工を必要とする各種電子デバイスの分野ではデバイスの高密度化、高集積化の要求がますます高まっており、これらの要求を満たすにはパターンの微細化が必須となってきている。そして、このような現状の中、半導体デバイス製造工程において、微細パターン形成に重要な役割を果たしているのがフォトリソグラフィ工程である。
ここで、このフォトリソグラフィ工程は縮小投影露光で行われているが、その解像度は光の回折限界で制約されており、光源の波長の3分の1程度である。このため、さらなる微細加工が可能となるよう、露光光源としてエキシマレーザを用いるなどして短波長化が図られており、この結果、100nm程度の微細加工が可能となっている。
しかしながら、このように微細化が進むフォトリソグラフィにおいては、露光光源の短波長化に伴い、装置の大型化、その波長域でのレンズの開発、装置のコスト、対応するレジストのコストなど、解決すべき課題が数多く浮上してきている。
一方、パターンの微細化を図る他の方法として、近接場光を用いて光の波長以下の解像度の微細加工を行なう方法が提案されている。そして、このような近接場光リソグラフィでは、光の回折限界の制約を受けないため、光源波長の3分の1以下の空間分解能を得ることができる。
ここで、このような近接場光リソグラフィの方式については、光ファイバーの先端をウエットエッチングにより先鋭化したプローブを走査する方式(特許文献1参照)、光源波長より狭い開口が形成された遮光体を有するフォトマスクをレジストに密着させ、一括露光を行なうフォトマスク一括露光方式(特許文献2参照)が提案されている。
なお、近接場光リソグラフィには、露光光源として水銀灯や半導体レーザを使えば、露光光源が非常に小さくなるために装置も小さく、装置単価も安くなるというメリットもある。
ところで、このような近接場光リソグラフィによりレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、形成されるレジストパターンには、光の波長以下という高い解像度だけでなく、より高い線幅精度も求められている。
図9は、フォトマスク一括露光方式の近接場光リソグラフィにおけるマスク開口部近傍の、理論計算により求められた光強度分布を示すものであり、この図から、光強度はフォトマスク開口部を中心として広がりをもった分布を有することがわかる。
したがって、このように特徴的な光強度分布を有する近接場光リソグラフィで線幅精度の高いレジストパターンを形成するためには、最適なレジスト材料を選択する必要がある。
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、線幅精度の高いレジストパターンの形成が可能なレジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法を提供することを目的とする。
本発明は、被加工基板にレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、前記被加工基板上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、前記レジスト層を近接場光を用いて露光する露光工程と、前記露光されたレジスト層を現像する現像工程と、を備え、前記レジスト層を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストにより形成することを特徴とするものである。
本発明のように、被加工基板上に形成するレジスト層を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストによって形成することにより、近接場光リソグラフィにおいて線幅精度の高いレジストパターンの形成が可能となる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るレジストパターンの形成方法を採用した露光装置の概略構成を示す図である。図1において、200は近接場露光装置であり、この近接場露光装置200は、圧力調整容器208と、露光光源210と、ステージ207と、圧力調整容器208内の圧力を調整する圧力調整装置209を備えている。
また、図1において、100は、圧力調整容器208の底面に取り付けられている露光用マスクであり、この露光用マスク100は、図2に示すようにマスク支持体104、マスク母材101、遮光膜102から構成されている。ここで、遮光膜102は、弾性体からなる薄膜の保持部材であるマスク母材101の上に保持されるように成膜されており、その遮光膜102に微小開口103が所望のパターンに形成されている。
また、この露光用マスク100の、少なくともマスク支持体104から外れた中央部分は、弾性変形可能な薄膜部105となっている。なお、以下の説明において、露光用マスク100の図2の(a)に示す面、即ち遮光膜102が設けられた面を表面、その反対側を裏面という。また、露光用マスク100はマスク支持体104を介して圧力調整容器208の底面に取り付けられるようになっている。
また、図1において、206は、マスク面内2次元方向及びマスク面法線方向に移動可能な移動手段であるステージ207上に取り付けられた被露光物であり、この被露光物206は基板205と、基板205の表面に形成されたレジスト204とから構成されるものである。そして、この被露光物206をステージ207上に取り付け、ステージ207を駆動することにより、露光用マスク100に対する基板205のマスク面内2次元方向の相対位置合わせを行い、この後、マスク面法線方向に移動させるようにしている。
なお、図1において、211は露光光源210から出射される露光光ELを平行光にするためのコリメータレンズであり、このコリメータレンズ211で平行光とされた露光光ELは、圧力調整容器208の上面に設けられたガラス窓212を通って圧力調整容器208内に導入されるようになっている。
次に、このように構成された近接場露光装置200の露光方法について説明する。
まず、圧力調整容器208の底面に露光用マスク100を、表面が被露光物206に面する状態で取り付ける。次に、被露光物206をステージ207上に取り付け、ステージ207を駆動することにより、露光用マスク100に対する基板205のマスク面内2次元方向の相対位置合わせを行い、この後、露光用マスク100との距離が所定の設定距離となるまでマスク面法線方向に移動させる。
次に、圧力調整容器208内に圧力調整手段209から気体を送り込み、露光用マスク100に対して裏面から表面に向かって圧力を印加することにより、露光用マスク100(の薄膜部105)を被露光物側に弾性変形させ(撓ませ)、露光用マスク100の表面と基板205上のレジスト204面との間隔が全面にわたって100nm以下になるように露光用マスク100と被露光物206を密着(接触)させる。
次に、このように露光用マスク100を被露光物206に密着させた後、露光光源210から出射される露光光ELをコリメータレンズ211で平行光にした後、ガラス窓212を通って圧力調整容器208内に導入し、露光用マスク100に対して裏面から照射する。これにより、露光用マスク210のマスク母材101上の遮光膜102に形成された微小開口パターンから近接場光が滲み出し、この近接場光により被露光物206に対して露光が行われる。
次に、このような露光工程が終了した後、圧力調整容器208内の気体を排出し、圧力調整容器外の気圧と等しくする。これにより、露光用マスク100の撓みが解消され、露光用マスク100が被露光物206から剥離される。なお、このとき露光用マスク100と被露光物206の間に吸着力が存在する場合、圧力調整容器内外の気圧を等しくしても、露光用マスク100が被露光物206から剥離されないことがある。この場合は、圧力調整容器内の気圧を、外の気圧よりも低くすることで露光用マスク100を図中上方向に撓ませ、剥離する力を強くするようにする。
以上の工程を行うことで、露光プロセスを終了し、所望のパターンを被露光物206に露光することができる。なお、本実施の形態においては、露光用マスク100を撓ませる方法として露光用マスク100に圧力を印加する圧力印加方法を用いたが、この他、例えば露光用マスク100と被露光物206との間に静電力を発生させ、この静電力により露光用マスク100を被露光物206側に撓ませる方法もあるが、本発明はどのような露光用マスク100の撓ませ方にも限定されるものではない。
ところで、本実施の形態において、被露光物206の基板(被加工基板)205の表面に形成されたレジスト204は感度曲線により求められる現像コントラストの大きさを示すγ値が1.6以上のもの、好ましくは2.5以上のものを用いており、このようなレジスト204を用いることにより、近接場光リソグラフィにおいて線幅精度の高いレジストパターンの形成が可能となる。
なお、感度曲線の測定及び感度曲線からのγ値の算出は以下のように行う。
感度曲線を測定するには、まず所定のレジストを所定の基板上に塗布し、プリベークを行なう。このとき、レジストの膜厚は、プリベーク後160〜200nmとなる膜厚とする。なお、使用する基板や、塗布とプリベークの方法については後述する。
次に、光学濃度のステップが0.2以下であるグレースケールをレジスト層上に設置し、近接場光リソグラフィで用いる光源と同一の光源から出力される伝搬光による全面一括露光でレジストを露光する。ここで、使用するグレースケールには、例えばエドモンド・オプティクス・ジャパン社製合成石英製リニアステップ濃度フィルタなどを用いることが出来る。なお、近接場光リソグラフィで用いる光源については後述する。
次に、必要に応じて所定の条件で露光後、加熱を行ない、室温まで冷却する。そして、露光後、または露光後加熱後、所定の現像条件で現像する。露光後加熱と現像の条件は、実際に近接場光リソグラフィでパターンを形成する際の条件と同一とする。なお、露光後加熱と現像の条件と方法については後述する。
次に、グレースケールの各ステップにおける現像後の膜厚を測定し、露光量の底を10とした対数を横軸として、縦軸にプロットする。なお、膜厚の測定には分光エリプソメトリ、接触式段差計、原子間力顕微鏡、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡などを用いることが出来るが、分光エリプソメトリを用いることが特に好ましい。
ここでプロットする膜厚は、ポジ型レジストの場合、未露光部の現像後の膜厚を1とした規格化膜厚とする。また、ネガ型レジストの場合、パターン形成に最適な露光量より十分に大きい露光量で露光した部分の膜厚を1とした規格化膜厚とする。このようにして作成されたグラフが感度曲線である。
一方、この感度曲線からγ値を算出する方法としては、後述する図3に示す感度曲線の各ポイント間を直線で結び、感度曲線と直線y=0.05との交点、及び感度曲線と直線y=0.95との交点の2点間を結ぶ直線の傾きを求める。そして、このようにして求めた直線の傾きの絶対値がγ値である。
また、レジストパターン中の、規格化膜厚が0より大きく、1より小さくなる露光量で露光された領域を、以下グレーゾーンと称することとする。ここで、このグレーゾーンは、現像条件の微小な変化にも敏感なため、現像後のレジストパターン線幅はグレーゾーンの幅を上限としてばらつく可能性がある。このため、γ値が大きい、つまりグレーゾーンが小さいレジストほど線幅精度が高くなる。
ここで、γ値が大きいレジストとして、化学増幅型レジストを用いることが好ましい。なお、化学増幅型レジストには、酸分解性保護基で保護されたアルカリ可溶性基の光潜在性酸触媒による脱保護反応を利用したポジ型レジストと、メラミン化合物や尿素化合物などの架橋剤とノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレンなどのフェノール樹脂との光潜在性酸触媒による縮合架橋反応によるネガ型レジストがあるが、一般的に、それぞれのレジストは、ジアゾナフトキノン−ノボラック型のポジ型レジストや、光カチオン重合型、光ラジカル重合型、ポリヒドロキシスチレン−ビスアジド型、環化ゴム−ビスアジド型、ポリケイ皮酸ビニル型などのネガ型レジストよりも現像コントラストが高いとされる(「レクトロニクス用レジストの最新動向」株式会社東レリサーチセンター調査研究部門刊、2003年、及び「レジスト材料ハンドブック」株式会社リアライズ社刊、1996年参照)。
次に、実際に化学増幅型レジスト及びジアゾナフトキノン−ノボラック型レジストのγ値を測定した例を示す。
なお、本測定においては、化学増幅型レジストとして、フェノール性水酸基がアセタール結合で保護されたポリヒドロキシスチレンとi線対応光酸発生剤を主成分とするポジ型レジストを用い、ジアゾナフトキノン−ノボラック型レジストとして、ジアゾナフトキノンスルホン酸エステル化合物とクレゾール−ノボラック樹脂を主成分とするポジ型レジストを用いた。
本測定では、まずこの2種類のレジストを、それぞれシリコン基板上にスピンコータを用い、膜厚を共にプリベーク後で約190nmとなるような条件で塗布した。なお、プリベークはホットプレート上で行ない、化学増幅型レジストで90℃90秒、ジアゾナフトキノン−ノボラック型レジストで100℃90秒とした。
次に、基板上に光学濃度のステップが0.2のグレースケールをレジスト上に設置し、水銀灯光源にi線干渉フィルタを適用して得られた照度6.73mW/cm2のi線単色光で10秒、50秒、500秒で露光した。この後、化学増幅型レジストに関してのみ、ホットプレート上で110℃90秒の条件で露光後加熱を行った。
次に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38%水溶液にて10秒現像し、純水にて20秒リンスした。そして、現像後の各露光量に相当する領域における膜厚を分光エリプソメトリで測定した。図3は、この測定値をプロットして得られた感度曲線である。
そして、それぞれのγ値を既述した方法により算出したところ、γ値は化学増幅型レジストで2.5、ジアゾナフトキノン−ノボラック型レジストで1.5であり、化学増幅型レジストの現像コントラストが高いことが確認された。
次に、図4のように、現像後の規格化膜厚が0となる最小露光量が114mJ/cm2で等しく、γ値が異なる3種類の仮想的なポジ型レジストを用いて本発明を具体的に説明する。
まず、GMT(Generalized Multipole Technique)のプログラムであるMax−1(C. Hafner, Max−1, A Visual Electromagnetics Platform, Wiley, Chichester, UK, 1998)を用いて微小開口近傍に形成される光強度分布のシミュレーションを行った。ここで、GMTとはMaxwell方程式の解析法の一つで、multipole(多極子)を仮想的源泉として配置して散乱波を記述する手法である。
なお、このシミュレーションにおいては、マスク母材としてSiNを、遮光膜としてCrを設定し、開口幅を20nm、パターンピッチを200nm、入射波長を436nmとして計算した。
図5は、この結果であり、図5中の数字は、入射光強度を1.0としたときの相対的な光強度を示している。さらに各々の等強度線は比が1.44の等比級数となっており、4本おきに太線となっている。具体的には、相対的な光強度は開口直下の太線から入射強度1に対して1.85、0.43、0.10、0.023となっている。
図6及び図7に、マスク上部で測定された露光量を383mJ/cm2とし、図4の感度曲線と図5の光強度分布を元に計算したレジストの潜像パターンを示す。なお、図6は、図4に示すレジストBの潜像パターンを、図7の(a)は図4に示すレジストAの潜像パターンを、(b)はレジストCの潜像パターンを、それぞれ示している。また、図6において、本発明におけるグレーゾーン寸法の定義を示している。
さらに、図8にマスク上部で測定された露光量を794mJ/cm2とし、図4の感度曲線と図5の光強度分布を元に計算したレジストの潜像パターンを示す。なお、図8の(a)は、図4に示すレジストAの潜像パターンを、(b)は図4に示すレジストBの潜像パターンを、(c)はレジストCの潜像パターンを、それぞれ示している。
そして、図6〜図8に示す潜像パターンにおけるグレーゾーンの寸法を表1に示す。
そして、この表1から明らかなように、理論計算によるグレーゾーン寸法の見積の結果、現像後のレジスト上部の線幅は、露光量383mJ/cm2の場合、所望スペース幅113nmに対し、レジストAでは113〜126nm、レジストBでは113〜150nm、レジストCでは113〜156nmの範囲となり、1.3〜6.3の範囲でγ値が高いレジストほどレジストパターンの線幅精度が高いことがわかった。さらに露光量794mJ/cm2の場合、γ値が1.3のレジストCではパターンが崩壊する可能性があることもわかった。
以上、実際のレジストのγ値を測定した結果と、理論計算の結果から、近接場光リソグラフィを行う場合には、γ値が1.6以上のレジストを使用することが好ましく、さらに既述した図3からγ値が2.5以上のレジストを使用することが特に好ましいことがわかった。そして、このように被加工基板上に形成するレジスト層を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストによって形成することにより、近接場光リソグラフィにおいて線幅精度の高いレジストパターンの形成が可能となる。
ところで、γ値が1.6以上のレジストは被加工基板上に塗布されるが、この被加工基板としては、Si、GaAs、InP等の半導体基板や、ガラス、石英、BNなどの絶縁性基板、またはこれらの基板上にレジスト、金属、酸化物、窒化物など1種類あるいは複数種類を成膜したものなど、広い範囲のものを使用することができる。
また、γ値が1.6以上のレジストの塗布は、スピンコータ、ディップコータ、ローラコータなどのような公知の塗布装置、方法を使用して行なうことができる。なお、膜厚は、下地基板の加工深さとレジストのプラズマエッチング耐性及び光強度プロファイルを鑑みて総合的に決定されるが、通常、プリベーク後で10〜300nmとなるように塗布するのが望ましい。
さらにγ値が1.6以上のレジストの塗布前に、プリベーク後、膜厚を薄くすることを目的として、ベンジルエチルエーテル、ジ−n−ヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、アセトニルアセトン、イソホロン、カプロン酸、カプリル酸、1−オクタノール、1−ノナノール、ベンジルアルコール、酢酸ベンジル、安息香酸エチル、シュウ酸ジエチル、マレイン酸ジエチル、γ−ブチロラクトン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート等の高沸点溶剤を1種以上添加することもできる。
またγ値が1.6以上のレジストの塗布膜は、80〜200℃、好ましくは80〜150℃でプリベークされる。なお、プリベークにはホットプレート、熱風乾燥機などの加熱手段を用いることができる。
近接場光リソグラフィの方式としては、光ファイバーの先端をウエットエッチングにより先鋭化したプローブを用いたプローブ走査による露光や、マスクを用いた一括近接場露光を用いることが出来るが、スループットの観点からは、マスクを用いた一括近接場露光が好ましい。
また、露光光の光源としては、公知の光源、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、高圧水銀灯、キセノンランプ、YAGレーザ、Arイオンレーザ、半導体レーザ、F2エキシマレーザ、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、可視光、などが用いられる。これら光源は1つまたは複数で使用できる。
近接場露光の後、必要に応じて露光後加熱を行なうが、この露光後加熱は80〜200℃、好ましくは80〜150℃で行なう。なお、露光後加熱にはホットプレート、熱風乾燥機などの加熱手段を用いることができる。
また、γ値が1.6以上のレジスト層はアルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤などを用いたウエット現像により現像される。なお、現像の方式としては、例えば、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピング等が挙げられる。
一方、近接場光の伝搬深さは100nm以下なので、近接場光リソグラフィで高さ100nm以上のレジストパターンを形成するためには、基板上に塗布されたドライエッチング(例えば酸素ドライエッチング)により除去可能な下層レジスト層の上に酸素ドライエッチング耐性を有するγ値が1.6以上の、例えばシリコン原子を含有するレジストが塗布された構成による2層レジスト法、または基板上に塗布されたドライエッチング(例えば酸素ドライエッチング)により除去可能な下層レジスト層、その上に例えばSiO2により形成される酸素プラズマエッチング耐性層、さらにその上にγ値が1.6以上のレジスト層が塗布された構成による3層レジスト法を用いることが好ましい。なお、2層レジスト法、3層レジスト法で用いるγ値が1.6以上のレジストの膜厚は、ともに近接場光の伝搬深さ以下(例えば100nm以下)とすることが望ましい。
ここで、近接場露光により形成されたレジストパターンを2層レジスト法により高アスペクト化する場合、パターンをマスクとして酸素プラズマエッチングを行なう。なお、酸素プラズマエッチングに使用する酸素含有ガスとしては、例えば、酸素単独、酸素とアルゴン等の不活性ガスとの混合ガス、または酸素と一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア、一酸化二窒素、二酸化硫黄などとの混合ガスを用いることができる。
そして、レジストパターンの形成方法において、このような2層レジスト法を用いた場合、被加工基板上に酸素プラズマエッチングにより除去可能な下層レジスト層と酸素プラズマエッチング耐性を有するレジスト層とを順次形成するレジスト層形成工程と、露光後加熱工程と、アルカリ水溶液または有機溶剤を用いて酸素プラズマエッチング耐性を有するレジスト層のウエット現像を行なう現像工程と、酸素プラズマエッチング耐性を有するレジストのパターンをマスクとして下層レジスト層を酸素プラズマエッチングするエッチング工程と、を備えることにより被加工基板上にレジストパターンを形成することができる。
また近接場露光により形成されたレジストパターンを3層レジスト法により高アスペクト化する場合、レジストパターンをマスクとして酸素プラズマエッチング耐性層のエッチングを行なう。なお、エッチングにはウエットエッチング、ドライエッチングが適用できるが、ドライエッチングの方が微細パターン形成に適しており、より好ましい。
また、ウエットエッチング剤としては、エッチング対象に応じてフッ酸水溶液、フッ化アンモニウム水溶液、リン酸水溶液、酢酸水溶液、硝酸水溶液、硝酸セリウムアンモニウム水溶液等を挙げることができる。ドライエッチング用ガスとしては、CHF3、CF4、C2F6、SF6、CCl4、BCl3、Cl2、HCl、H2、Ar等を挙げることができ、必要に応じてこれらのガスを組み合わせて使用される。
そして、このような酸素プラズマエッチング耐性層のエッチングの後、2層レジスト法と同様に酸素プラズマエッチングを行ない、下層レジスト層にパターンを転写する。
そして、レジストパターンの形成方法において、このような3層レジスト法を用いた場合、被加工基板上に酸素プラズマエッチングにより除去可能な下層レジスト層、酸素プラズマエッチング耐性層、レジスト層と順次形成するレジスト層形成工程と、露光後加熱を行なう露光後加熱工程と、アルカリ水溶液または有機溶剤を用いて前記レジスト層のウエット現像を行なう現像工程と、現像されたレジスト層のパターンをマスクとして酸素プラズマエッチング耐性層をエッチングするエッチング工程と、エッチングされた酸素プラズマエッチング耐性層のパターンをマスクとして下層レジスト層を酸素プラズマエッチングするエッチング工程と、を備えることにより、被加工基板上にレジストパターンを形成することができる。
さらに、このような2層レジスト法、又は3層レジスト法を用いたレジストパターンの形成方法により形成されたレジストパターンが形成された被加工基板をマスクとしてドライエッチング、ウエットエッチング、金属蒸着、リフトオフまたはめっきすることで基板を加工することができる。
そして、このような基板の加工方法を用いることにより、即ち被加工基板にレジストパターンを形成する工程と、工程によりレジストパターンの形成された被加工基板に対し、ドライエッチング、ウエットエッチング、金属蒸着、リフトオフまたはめっきを行なう工程と、を有する基板の加工方法を用いることにより、例えば、
(1)半導体デバイス
(2)50nmサイズのGaAs量子ドットを50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる量子ドットレーザー素子
(3)50nmサイズの円錐状SiO2構造をSiO2基板上に50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる光反射防止機能を有するサブ波長素子(SWS)構造
(4)GaNや金属からなる100nmサイズの構造を100nm間隔で2次元に周期的に並べた構造製造に用いることによるフォトニック結晶光学デバイス、プラズモン光学デバイス
(5)50nmサイズのAu微粒子をプラスティック基板上50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる局在プラズモン共鳴(LPR)や表面増強ラマン分光(SERS)を利用したバイオセンサやマイクロトータル解析システム(μTAS)
(6)トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡(SPM)に用いられる50nm以下のサイズの尖鋭な構造製造に用いることによるSPMプローブ等のナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)素子
等の具体的素子を製造することができる。
(1)半導体デバイス
(2)50nmサイズのGaAs量子ドットを50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる量子ドットレーザー素子
(3)50nmサイズの円錐状SiO2構造をSiO2基板上に50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる光反射防止機能を有するサブ波長素子(SWS)構造
(4)GaNや金属からなる100nmサイズの構造を100nm間隔で2次元に周期的に並べた構造製造に用いることによるフォトニック結晶光学デバイス、プラズモン光学デバイス
(5)50nmサイズのAu微粒子をプラスティック基板上50nm間隔で2次元に並べた構造製造に用いることによる局在プラズモン共鳴(LPR)や表面増強ラマン分光(SERS)を利用したバイオセンサやマイクロトータル解析システム(μTAS)
(6)トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、近接場光学顕微鏡等の走査型プローブ顕微鏡(SPM)に用いられる50nm以下のサイズの尖鋭な構造製造に用いることによるSPMプローブ等のナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)素子
等の具体的素子を製造することができる。
つまり、デバイスの設計に基づいたパターンを形成した露光用マスクを用意する工程と、デバイス作製用の基板上に、上記のような基板の加工方法によりパターンを形成する工程と、を有するデバイスの作製方法により、上記のような素子を製造することができる。
100 露光用マスク
200 近接場露光装置
204 レジスト
205 基板
206 被露光物
200 近接場露光装置
204 レジスト
205 基板
206 被露光物
Claims (10)
- 被加工基板にレジストパターンを形成するレジストパターンの形成方法において、
前記被加工基板上にレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層を近接場光を用いて露光する露光工程と、
前記露光されたレジスト層を現像する現像工程と、
を備え、
前記レジスト層を感度曲線から算出されたγ値が1.6以上のレジストにより形成することを特徴とするレジストパターンの形成方法。 - 前記レジストとしてγ値が1.6以上のポジ型またはネガ型の化学増幅型レジストを用いると共に、前記露光されたレジスト層に対して露光後加熱を行なう露光後加熱工程を備えたことを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記レジスト層を感度曲線から算出されたγ値が2.5以上のレジストにより形成することを特徴とする請求項1記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記レジストが酸素プラズマエッチング耐性を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記酸素プラズマエッチング耐性を有するレジストがシリコン原子を含有することを特徴とする請求項4記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記レジスト層形成工程において、前記被加工基板上に酸素プラズマエッチングにより除去可能な下層レジスト層と前記酸素プラズマエッチング耐性を有するレジスト層とを順次形成し、かつ前記近接場光で露光する露光工程と、前記露光後加熱工程と、アルカリ水溶液または有機溶剤を用いて前記酸素プラズマエッチング耐性を有するレジスト層のウエット現像を行なう現像工程と、酸素プラズマエッチング耐性を有するレジストのパターンをマスクとして前記下層レジスト層を酸素プラズマエッチングするエッチング工程と、を備えたことを特徴とする請求項4乃至5記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記レジスト層形成工程において、前記被加工基板上に酸素プラズマエッチングにより除去可能な下層レジスト層、酸素プラズマエッチング耐性層、前記レジスト層を順次形成し、かつ前記近接場光で露光する露光工程と、露光後加熱を行なう前記露光後加熱工程と、前記アルカリ水溶液または有機溶剤を用いて前記レジスト層のウエット現像を行なう現像工程と、前記現像されたレジスト層のパターンをマスクとして前記酸素プラズマエッチング耐性層をエッチングするエッチング工程と、前記エッチングされた酸素プラズマエッチング耐性層のパターンをマスクとして前記下層レジスト層を酸素プラズマエッチングするエッチング工程と、を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記酸素プラズマエッチング耐性層がSiO2により形成されることを特徴とする請求項7記載のレジストパターンの形成方法。
- 前記請求項1乃至8のいずれか1項に記載のレジストパターンの形成方法を用いて前記被加工基板にレジストパターンを形成する工程と、
前記工程によりレジストパターンの形成された被加工基板に対し、ドライエッチング、ウエットエッチング、金属蒸着、リフトオフまたはめっきを行なう工程と、
を有することを特徴とする基板の加工方法。 - デバイスの設計に基づいたパターンを形成した露光用マスクを用意する工程と、
デバイス作製用の基板上に前記請求項9記載の基板の加工方法によりパターンを形成する工程と、
を有することを特徴とするデバイスの作製方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004194821A JP2006019447A (ja) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 |
US11/168,422 US20060003269A1 (en) | 2004-06-30 | 2005-06-29 | Resist pattern forming method, substrate processing method, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004194821A JP2006019447A (ja) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006019447A true JP2006019447A (ja) | 2006-01-19 |
Family
ID=35514368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004194821A Withdrawn JP2006019447A (ja) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060003269A1 (ja) |
JP (1) | JP2006019447A (ja) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003066600A (ja) * | 2001-06-12 | 2003-03-05 | Canon Inc | フォトレジスト、これを用いた基板の加工方法、及びフォトレジストの製造方法 |
EP1543138B1 (en) * | 2002-09-27 | 2006-08-02 | DSM IP Assets B.V. | Process for producing vitamin b6 |
JP4183245B2 (ja) * | 2003-05-12 | 2008-11-19 | キヤノン株式会社 | アライメント方法、該アライメント方法を用いた露光方法 |
JP4194516B2 (ja) * | 2003-06-24 | 2008-12-10 | キヤノン株式会社 | 露光方法、露光用マスク及びデバイスの製造方法 |
JP4194514B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2008-12-10 | キヤノン株式会社 | 露光用マスクの設計方法及び製造方法 |
JP4185830B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2008-11-26 | キヤノン株式会社 | 近接場露光方法、近接場露光装置、および近接場露光マスク |
JP4347009B2 (ja) | 2003-09-26 | 2009-10-21 | キヤノン株式会社 | 近接場光の発生方法、近接場露光用マスク、近接場露光方法、近接場露光装置、近接場光ヘッド |
JP2006013216A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Canon Inc | 近接場露光によるレジストパターンの形成方法、及び該レジストパターンの形成方法を用いた基板の加工方法、デバイスの作製方法 |
JP4522166B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2010-08-11 | キヤノン株式会社 | 露光方法 |
JP4574250B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2010-11-04 | キヤノン株式会社 | フォトマスク |
JP2007329214A (ja) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Canon Inc | 近接場露光方法 |
JP5137410B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2013-02-06 | キヤノン株式会社 | 感光性化合物、感光性組成物、レジストパターンの形成方法及び基板の加工方法 |
US7605908B2 (en) * | 2006-10-03 | 2009-10-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field exposure mask, near-field exposure apparatus, and near-field exposure method |
JP2008098265A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Canon Inc | 近接場光による露光方法及びレジストパターンの形成方法 |
US7776509B2 (en) * | 2007-02-06 | 2010-08-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Photosensitive compound, photosensitive composition, resist pattern forming method, and device production process |
US7615332B2 (en) * | 2007-02-06 | 2009-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Photosensitive compound, photosensitive composition, resist pattern forming method, and device production process |
JP2008201724A (ja) * | 2007-02-20 | 2008-09-04 | Canon Inc | 感光性化合物、感光性組成物、レジストパターンの形成方法及び基板の加工方法 |
JP2008227337A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Canon Inc | 近接場露光方法 |
JP2008304816A (ja) * | 2007-06-11 | 2008-12-18 | Canon Inc | 近接場露光用マスクおよび近接場露光方法 |
JP2015070232A (ja) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体製造装置 |
JP6342683B2 (ja) * | 2014-03-20 | 2018-06-13 | 東京応化工業株式会社 | 化学増幅型ポジ型感光性樹脂組成物 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6171730B1 (en) * | 1997-11-07 | 2001-01-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure method and exposure apparatus |
JP2001308002A (ja) * | 2000-02-15 | 2001-11-02 | Canon Inc | フォトマスクを用いたパターン作製方法、及びパターン作製装置 |
JP4532761B2 (ja) * | 2000-03-03 | 2010-08-25 | キヤノン株式会社 | 近接場光による露光方法 |
JP2002062489A (ja) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Canon Inc | 光変調装置、該装置による光スイッチ、移動量検出装置及び該装置による距離測定装置、位置合わせ装置及び該装置による半導体露光装置、並びにこれらの方法 |
JP2002190444A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-07-05 | Canon Inc | パターン露光装置、パターン作製方法、及びこれらを用いて作製したデバイス |
JP3715973B2 (ja) * | 2002-05-07 | 2005-11-16 | キヤノン株式会社 | 近接場光露光用のフォトマスク、該フォトマスクを用いたパターン作製方法およびパターン作製装置 |
JP3894550B2 (ja) * | 2002-06-14 | 2007-03-22 | キヤノン株式会社 | 近接場露光マスクの製造方法 |
JP4261849B2 (ja) * | 2002-09-06 | 2009-04-30 | キヤノン株式会社 | 近接場光を用いた露光方法及び、近接場光を用いる露光装置 |
JP2004297032A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-10-21 | Toshiba Corp | 露光方法及びこれを用いた半導体装置製造方法 |
JP4266661B2 (ja) * | 2003-02-20 | 2009-05-20 | キヤノン株式会社 | 近接場露光用フォトマスク |
JP4194514B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2008-12-10 | キヤノン株式会社 | 露光用マスクの設計方法及び製造方法 |
JP2005085922A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Canon Inc | マスク作製方法及び微小開口を有するマスク |
JP4217570B2 (ja) * | 2003-09-12 | 2009-02-04 | キヤノン株式会社 | 近接場光源装置、該近接場光源装置を有する光ヘッド、光学装置、露光装置、顕微鏡装置 |
US7279253B2 (en) * | 2003-09-12 | 2007-10-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Near-field light generating structure, near-field exposure mask, and near-field generating method |
JP2006013216A (ja) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Canon Inc | 近接場露光によるレジストパターンの形成方法、及び該レジストパターンの形成方法を用いた基板の加工方法、デバイスの作製方法 |
JP4574250B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2010-11-04 | キヤノン株式会社 | フォトマスク |
-
2004
- 2004-06-30 JP JP2004194821A patent/JP2006019447A/ja not_active Withdrawn
-
2005
- 2005-06-29 US US11/168,422 patent/US20060003269A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060003269A1 (en) | 2006-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006019447A (ja) | レジストパターンの形成方法、基板の加工方法及びデバイスの作製方法 | |
US20060014108A1 (en) | Resist pattern forming method based on near-field exposure, and substrate processing method and device manufacturing method using the resist pattern forming method | |
US9550322B2 (en) | Near-field exposure mask, resist pattern forming method, device manufacturing method, near-field exposure method, pattern forming method, near-field optical lithography member, and near-field nanoimprint method | |
US6961186B2 (en) | Contact printing using a magnified mask image | |
US6632593B2 (en) | Pattern-forming method using photomask, and pattern-forming apparatus | |
EP1835345B1 (en) | Photosensitive silane coupling agent, method of modifying surface, method of forming a microparticle pattern, and uses of the silane coupling agent | |
KR100922923B1 (ko) | 레지스트 패턴의 형성 방법 및 디바이스의 제조 방법 | |
US7732109B2 (en) | Method and system for improving critical dimension uniformity | |
US20170040228A1 (en) | Method for reducing charge in critical dimension-scanning electron microscope metrology | |
US20050064301A1 (en) | Mask manufacturing method | |
KR20080073659A (ko) | 감광성 화합물, 감광성 조성물, 레지스트 패턴의 형성방법및 디바이스의 제조방법 | |
TW200303573A (en) | Self-aligned pattern formation using dual wavelengths | |
JP2007329214A (ja) | 近接場露光方法 | |
JP4194612B2 (ja) | 近接場露光用マスク、該マスクの製造方法、該マスクを備えた近接場露光装置及びレジストパターンの形成方法 | |
US7659039B2 (en) | Near-field exposure mask, method of producing that mask, near-field exposure apparatus having that mask, and resist pattern forming method | |
JP2004163670A (ja) | 露光マスクの補正方法、及び露光管理方法 | |
JP2002099072A (ja) | フォトマスク製造方法 | |
Kunz et al. | Applications of lasers in microelectronics and micromechanics | |
US7923201B2 (en) | Near-field exposure method | |
JP6014096B2 (ja) | パターン形成方法 | |
TW201826342A (zh) | 元件製造方法 | |
Bolk | ArF scanner lithography for InP photonic integrated circuit fabrication | |
US20080305412A1 (en) | Near-field exposure mask and near-field exposure method | |
JP2003140352A (ja) | 反射防止膜、これを用いたレジストパターン形成方法および半導体装置の製造方法 | |
KR100596276B1 (ko) | 감광막 패턴 형성 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070601 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090716 |