JP3766165B2 - 画像形成方法及び感光材料 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として半導体素子や液晶パネルの製造に用いられる微細パターンの形成方法、および前記微細パターンの形成に好適な感光材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光方法においては、露光する所望のパターンは全て同一の被投影原版であるレチクル上に配置され、一度の露光によって前記パターンを基板に焼き付けることから成っていた。この場合、基板上に塗布されている感光材料であるフォトレジスト（通常は膨潤の少ないポジ型レジストが多用される）には露光強度Ｉに応じ、（１）式に示されるような潜像反応濃度ξが発生する。
【０００３】
【数１】
【０００４】
ここでｔは露光時間、Ｃは感光材料によって定まる定数である。ｍは感光材料の入射光強度に対する線形性を表す指数であり、ｍ＝１のとき線形、ｍ≠１のとき非線形であると称する。同式においてＩm をＪで置換し、Ｊを潜像濃度と称することにする。
【０００５】
このような露光方法においては、レジスト中に潜像を形成するための露光強度分布Ｉ（x)のスペクトルｉは、完全にインコヒーレントな結像を仮定すると、
【０００６】
【数２】
【０００７】
で与えられる。ここでｉ0 は物体のスペクトル、ｆは光学系の伝達関数、即ちＯＴＦ（Optical Transfer Function）、νは空間周波数である。
【０００８】
また、プロセス的にｆが有意で無くなる限界の空間周波数ν0 は、露光波長をλ、投影光学系の感光材料側の開口数をＮＡ、プロセス係数をＫ1 とすると、次式で示される。
【０００９】
【数３】
【００１０】
また、光学系の解像限界はＮＡによって本質的に決定され、その場合Ｋ1 ＝０．２５であり、光学系のカットオフ周波数νc は次式で示される。
【００１１】
【数４】
【００１２】
従って、従来の露光方法においては、（４）式から明らかなように高解像を得るためにはＮＡを大きくするか、若しくは露光波長λを小さくするしかなく、これまで高ＮＡレンズの開発やエキシマレーザ等の短波長光源の利用といった様々な開発がなされてきた。
【００１３】
しかしながら、一方において投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）は（５）式で示されるため、上記のような高解像条件下ではＤＯＦが浅くなる方向にシフトし、また光学系の大型化、特殊化に至り実用的でない。また、感光材料上での最終的な解像限界は、投影光学系で決定される解像限界を超えることができなかった。
【００１４】
【数５】
【００１５】
上記の状況に鑑みて、解像限界を超えるための手法として新規な露光方法が特開平６−２９１００９号公報に提案されている。ここでは、潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まるような非線形の感度特性を有する感光材料を用い、露光毎に、▲１▼感光材料上での露光強度分布を変えて、もしくは▲２▼被投影原版（レチクル）と感光材料とを相対的に所定量移動して、もしくは▲３▼異なる被投影原稿を用いて、複数回の露光を繰り返し行うことにより、投影光学系の解像限界を超えるパターン形成を可能にしている。
【００１６】
この非線形感度特性による効果について、以下に簡単に説明する。
前述の通り、従来の露光方式においてはインコヒーレント照明により全光学系を通った後の結像面上の光強度分布Ｉ（x)は、物体の光強度分布Ｉ0(x)、投影光学系の点像強度分布Ｆ（x)を用いて、
【００１７】
【数６】
【００１８】
として与えられる。ここでｘは感光材料上での位置座標であり、＊はコンボリューションを意味する。
これにより像面上の光強度スペクトルｉは、フーリエ変換のコンボリューションの定理より、
【００１９】
【数７】
【００２０】
となる。
この場合、上記（４）式に示すように潜像濃度のカットオフ周波数νc は「２ＮＡ／λ」であり、これを超越する解像は達成されえない。しかしながら、例えば（１）式においてｍ＝２となる２次の非線形性を有する感光材料、所謂「２光子吸収レジスト」を適用すると、潜像濃度分布Ｊ（ｘ）は露光強度分布Ｉ（x)の２乗に応じて形成されることとなり、（６）式は下記のように置き換えられる。
【００２１】
【数８】
【００２２】
そして、潜像濃度分布のスペクトルｊは（７）式より、
【００２３】
【数９】
【００２４】
と示される。
この（９）式は、このような非線形性感光材料を適用することにより、例えば露光強度分布が正弦波状に強弱が変動しているような場合、線形（１次）の感光材料を適用した場合に比して潜像濃度分布を示す正弦波がより急峻な波形となることを示している。そして、このような潜像濃度分布が急峻になることにより、高コントラストのパターンが形成される。
【００２５】
しかしながら、潜像濃度分布における上記正弦波の位相は線形性感光材料も非線形性感光材料も同一であるから、潜像濃度のカットオフ周波数は不変であり、光学系により決定される解像限界以上の微細パターン形成は不可能である。そこで、特開平６−２９１００９号においては、非線形性感光材料を用いて露光を複数回行うことを提案している。その原理は以下の通りである。
上記と同様のｍ＝２の非線形性感光材料を使用し、光学系における点像の結像を考える。その場合、照明状態によらず光学系による点像強度分布Ｆ（ｘ）を考えれば良く、所望の物体光強度分布Ｉ0(x)が点像の重ね合わせにより形成されるものとすれば、これにより形成される潜像濃度分布Ｊ（ｘ）は個々の点像の結像により作られた光強度の重ね合わせとなり、次式で示される。
【００２６】
【数１０】
【００２７】
（１０）式において、点像の潜像濃度分布はＦ（ｘ）2 で表されるため、光学系による点像強度分布Ｆ（ｘ）よりも鋭い分布となり、高解像になる。また、（１０）式をフーリエ変換することにより下式が得られる。
【００２８】
【数１１】
【００２９】
この（１１）式と（７）式とを比較すると、「ｆ＊ｆ」がこの方法における光学系のＯＴＦと解釈され、そのカットオフ周波数は（４）式より「４ＮＡ／λ」となり、従来法である（７）式のＯＴＦに対し２倍のカットオフ周波数を与えることになり、結果として理論限界の２倍の解像力が達成されることになる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６−２９１００９号公報に記載された方法においては、解像力は感光材料の非線形性を示す指数に左右され、理論限界の２倍の解像力を得るにはｍ＝２以上の非線形性を有する感光材料、例えば「２光子吸収レジスト」を必要とする。しかしながら、従来の非線形性感光材料は感度が低く、その特性である非線形性を有効に引き出すためには極めて高い光学密度を有する露光光源ならびに光学系が必要であり、実用性に乏しいという問題を抱えている。
また、露光を複数回繰り返すため、新たな露光に際してその直前の露光による影響が少なからず出る。
【００３１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上記特開平６−２９１００９号に記載された方法が有する高解像の利点を享受しつつ、特別な露光光源や光学系を用いることなく、また直前の露光による影響を排除して微細パターンを形成し得る画像形成方法並びにそれに適した感光材料を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特開平６−２９１００９号に記載の方法において、露光によって発生したラジカルを経由して起こる潜像形成反応を利用し、かつその露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行なう（以下、本発明画像形成システムと呼ぶ）ことで、特別な露光光源や光学系を必要とせず、また直前の露光による影響を排除し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００３３】
即ち、上記の目的は、本発明に係る下記の画像形成方法並びに感光材料により達成される。
(i) 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に被投影原稿と感光材料とを相対的に所定量移動して複数回の露光を行い被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
(ii) 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に異なる被投影原稿を用いて複数回の露光を行って被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
【００３４】
本発明においては、極めて高照度な光源を必要とする点で実用性に乏しい「２光子吸収感光材料」を用いなくとも、より高感度で、非線形性を有する感光材料を用いて多重露光法を行うことで、超高解像の画像形成が実現できる。また、非線形性感光材料として、ラジカルを利用した種々の化学反応を利用できるので、構成材料選択の自由度が広く、多様な目的に適合した感光材料を設計できる。
更に、露光により発生したラジカルを失活させる成分を感光材料中に含む、もしくは外部から作用させることにより、多重露光に際して直前の露光の影響を排除することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の態様を詳細に説明する。
本画像形成システムにおいては、使用される感光材料は少なくとも、光反応によってラジカルを発生させる成分と、発生ラジカルにより、または発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を行う成分、及びその潜像形成反応と競争しながら前記発生ラジカルを失活させる成分（以下、ラジカル失活剤と呼ぶ）とを含有する必要がある。但し、ラジカル失活剤は露光中に感光材料の外部から供給することも可能であり、その場合は予め感光材料中に含まれる必要はない。上記感光材料は、ラジカルを伴って潜像形成反応を起こす系であるため、入射光強度（露光量）に対して線形ではなく、ある露光量を境にして潜像形成反応濃度が急激に増大する（図３参照）。
本発明は、このような感光材料を用いて特開平６−２９１００９号公報に記載された原理に基づく画像の多重露光を行うことにより、従来知られていた投影光学系の解像限界を越えた微細画像形成を可能とするものである。
【００３６】
本画像形成システムの例の一つとしては、ラジカル失活剤の存在下で行うラジカル重合を用いた画像形成方法が挙げられる。
このラジカル重合に使用される感光材料として、種々の光ラジカル発生剤と不飽和結合を有するモノマーとの組み合わせが知られている。
光ラジカル発生剤としては過酸化物、アゾ化合物、ベンゾイン類、有機ハロゲン化合物、ジスルフィド化合物などの光解裂型ラジカル発生剤、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、チオキサントン等の水素引き抜き型ラジカル発生剤、種々の色素と他分子との間で電子移動錯体を形成させた複合ラジカル発生剤（例えばカチオン色素と硼素化合物との組み合わせ、電子供与性色素とオニウム塩の組み合わせ）、また電子移動錯体に更に増感色素を組み合わせた３成分複合ラジカル発生剤などが代表的なものとして挙げられるが、光によってラジカルを発生させることができる化合物であれば、その他如何なる化合物を用いることもできる。
一方、モノマー成分としては不飽和基を有する化合物、例えば多価アルコールのアクリル酸エステルやメタクリル酸エステル類、あるいは種々の骨格構造を持ったオリゴマーに不飽和基を導入した化合物などが用いられるが、前記ラジカルによって誘起される反応をするもので、感光材料としての潜像形成に利用できるものであればどんな化合物でもよい。
【００３７】
本画像形成システムに用いるラジカル失活剤としては、ラジカルが誘起する前記モノマー等の反応と競争してこれを阻害し、結果的に感光材料としての潜像形成反応の効率を落とすような物質を用いる。
このようにラジカルを失活させる物質としてはフェノール類、アミン類、キノン類、メルカプト化合物などが知られており、本画像形成システムでは感光材料中に予め添加して用いる。特にヒンダードフェノール類など安定ラジカルを形成しやすい化合物は一般に重合禁止剤として知られており、本画像形成システムの感光材料として特に好適に使用できる。これらラジカル失活剤の効果が弱すぎると、本画像形成システムに特有の多重露光法による解像力向上効果を得ることができず、一方ラジカル失活剤の効果が強すぎると、光反応によって発生した殆どのラジカルが失活して著しい感度低下を招く。従ってラジカル失活剤の濃度は、本画像形成システムに用いる他の成分、即ち光ラジカル発生剤とモノマー成分の選択に合わせ、前記観点から個別に最適な点を選んで用いる。
【００３８】
また、本画像形成システムに用いるラジカル失活剤として、ラジカルを失活させる機能を有する気体を用いることもできる。特に酸素はラジカルを失活させる効果が高いことが知られており、この目的に好適に使用できる。具体的には、感光材料を前記気体、好ましくは酸素を含んだ雰囲気（以下、失活性雰囲気と呼ぶ）に曝して露光すればよい。
その場合、前記のようなラジカル失活剤を予め感光材料中に含ませておいても、おかなくてもよい。また、本発明の効果を最大限発揮させるために酸素によるラジカルの失活速度を調節する目的で、感光材料の酸素透過性や失活性雰囲気の酸素分圧を最適に選ぶことが望ましい。
【００３９】
更に、ラジカル失活剤として、感光材料を調製する時に使用される各種薬剤、例えば溶剤に含まれる溶存酸素で代用することも可能である。
【００４０】
露光により上記感光材料の塗布層中に形成された潜像は、適当な溶剤やアルカリ水溶液などで現像してエッチングマスクとして使用可能なレジスト画像などに変換される。また露光部と未露光部とで結果的にシリル化剤などに対する反応性に差が見られる時は、潜像形成後の感光材料塗布層をシリル化剤の雰囲気に曝してしてから、酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングで現像してレジスト画像に変換することもできる。
【００４１】
また本画像形成システムに利用可能な感光材料の別な例としては、光ラジカル発生剤を酸の発生源として用い、発生した酸を触媒として別な潜像形成反応を行わせるものがある。この例においては、光によって先ずラジカルが発生し、次いでこのラジカルは感光材料に予め含ませた水素供与体から水素を引き抜いて、最終的にプロトンを発生させる。このプロトンは酸として機能するので、この酸により反応を起こす成分を感光材料中に加えておけば、その反応により潜像を形成することができる。このように酸を触媒として潜像形成に用いるための化学反応としては、様々な反応が利用できるが、特に好適には「化学増感型レジスト」として知られている多くの反応様式、即ち酸によるエステル基やアセタール基の分解反応、酸によるメチロール基やエポキシ基の架橋反応等を利用することができる。
従って、上記酸を経由する感光材料は少なくとも、酸の発生源として利用可能な光ラジカル発生剤、このラジカルを酸に変換するための水素供与性の化合物または基、酸によって潜像形成反応を引き起こす化合物、そして前記ラジカル失活剤とを含有する必要がある。但し、失活性雰囲気に曝して露光する場合は、ラジカル失活剤は必ずしも感光材料中に予め加えておく必要はない。
【００４２】
このように酸を経由して潜像を形成させるための光ラジカル発生剤としては、前述のような光解裂型のラジカル発生剤が最も好ましく利用できる。光吸収に基づく励起によってラジカル解裂しやすい結合としては、Ｃ−ハロゲン結合、Ｃ−Ｓ結合、Ｓ−Ｓ結合、Ｓ−Ｎ結合などの例がよく知られているが、露光光のエネルギーによってはＣ−Ｃ結合などもラジカル解裂するので、露光エネルギーに応じてこれらの結合を有する化合物を、本画像形成システムに用いる光ラジカル発生剤として適宜選択して利用することができる。
この例においては、潜像形成のための酸触媒反応を加速する目的で露光後に感光材料層の加熱を行うことが必要になる場合がある。このようにして得られた潜像は、前述の例と同様に現像工程を加えてレジスト画像などに変換することができる。
【００４３】
また本画像形成システムに利用可能な感光材料の更に別な例としては、単純に光ラジカル発生剤と発生したラジカルにより何らかの化学変化を行う物質とを感光材料中に含ませ、これに前述のようなラジカル失活剤、または失活性雰囲気を組み合わせる方法が挙げられる。
この感光材料の例に於いては、ラジカル反応の結果、露光部と未露光部とで第３の化学物質に対する反応性が変化するように予め物質を選ぶ必要がある。第３の化学物質としては例えばシリル化剤のような反応性の高い化学物質を選び、露光の終わった感光材料をこの物質を含んだガス、または液体中に浸すことによって、例えばシリコン原子の導入量に変換した潜像を形成することができる。
このようにして形成した潜像は、例えば酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより現像して、レジストとして使用可能なレリーフ画像に変換することができる。
【００４４】
本潜像形成システムに用いるこれらの感光材料中には、他に目的に応じて種々のバインダーポリマーや光吸収成分、分光増感剤、溶解調節剤、界面活性剤等を添加することができる。
また、これらの感光材料は単独で使用することもできるが、別の感光材料層をその下に塗布し、複数層構成のレジスト材の一部として用いることもできる。
【００４５】
以上説明した感光材料は、特開平６−２９１００９号に記載された方法に従って露光され、潜像形成がなされる。
図１は本画像形成システムを実施するための露光装置の一例を示す概略構成図であり、特開平６−２９１００９号に記載された露光装置に従うものである。
図示されるように、光源１から出射した光は照明光学系２を経てレチクル３を照明する。レチクル３を透過した光は投影光学系４を経てステージ７上に固定されたウエハ６上にレチクル３の縮小投影像を形成する。ウエハ６上には、上記した感光材料５が塗布してある。
上記の装置構成において、特殊な光源や光学系を用いる必要はなく、この種の装置において一般的なものを使用することができる。
また、図示は省略するが、この露光装置は全体として密封容器内に収納されており、真空下に置かれるか、あるいは失活性雰囲気に晒される。
【００４６】
露光方法も特開平６−２９１００９号に記載された手法を採用することができる。即ち、(a) 露光毎に感光材料上での露光強度分布を変えて複数回の露光を行ってもよいし、(b) 露光毎にレチクルと感光材料とを相対的に所定量移動して複数回の露光を行ってもよいし、(c) 露光毎に異なるレチクルを用いて複数回の露光を行ってもよい。
以下に、上記(b) の同一パターンを平行移動して複数回露光する場合を例にして、本画像形成システムにおける画像形成の過程を説明する。
【００４７】
回折理論による解像限界付近の周期パターンを結像する場合を考えると、基本的には、図２に示すように周期が「λ／ＮＡ」より小さい周期パターンの像強度分布はすべて正弦波状になる。しかしながら、感光材料５内に形成される潜像分布は正弦波状とはならない。これは、潜像形成反応はラジカルを経由して進行するため、露光量に対する潜像形成は線形ではなく、およそ図３に示すような非線形性を示すからである。尚、図３の横軸は露光量、縦軸は潜像形成反応速度を表わす。
このような感光材料の非線形性によって、光学像のコントラストを飛躍的に高めることができる。即ち、光学像の強度分布は図２に示すような正弦波分布であっても、感光材料５内には図４に示す如く、急峻なピークが図２に示す正弦波と同一の周期をもって現れる強度分布を有する像を露光したかのような潜像が形成される。
【００４８】
上記の特性を利用して、高コントラストと同時に高解像を実現することが可能となる。
即ち、第一回目の露光を行って、感光材料５内に図４に示す潜像を形成した後、ウエハ５またはレチクル３を光軸に対して垂直方向にパターン周期の半分だけ移動させ、第一回目と同条件で第二回目の露光を行う。この第二回目の露光は第一回目の露光と同条件であるため、第二回目の露光によっても第４図に示すような強度分布を持つ潜像が形成される。しかし、この第二回目の露光では、レチクル３のパターンが第一回目の露光時より半周期分ずれているため、第二回目の露光の後に得られる潜像は、図４に示す分布と、図４に示す分布を半周期ずらした分布との合成となり、結果として図５に示す潜像が形成される。
もとになる光学像の周期は「λ／（２ＮＡ）」まで可能であるから、本手法により周期「λ／（４ＮＡ）」までのパターンが形成可能となる。このように回折限界を越えたパターンが形成できるのは、感光材料５におけるラジカル重合反応の露光量に対する非線形性により、潜像が変形され、結果的に潜像に高い空間周波数成分が持ち込まれたためである。
以上の説明では、第二回目の露光においてレチクル３とウエハ５とを半周期分ずらしたが、コントラストに余裕があれば、「１／ｎ」周期ずつずらして都合ｎ回の露光を行ってもよい。この場合は、周期「λ／（２ｎＮＡ）」までのパターンが形成可能となる。
【００４９】
以上において、重要なのは感光材料５内にラジカル失活剤が含まれている、もしくは失活性雰囲気下で露光を行う点にある。もし第一回の露光において発生したラジカルが第二回目の露光の時点で残っていた場合、第二回目の露光で形成される潜像は第一回目の露光時の像の影響を受けることになり、本発明が目的とする超解像効果が著しく損なわれることになる。
そこで、ラジカル失活剤もしくは失活性雰囲気の作用により、第一回目の露光により発生したラジカルを第二回目の露光の開始前までにほぼ完全に失活させることにより、第二回目の露光を良好に行うことができる。
尚、感光材料５中のラジカル失活剤の含有量や失活性雰囲気の酸素分圧は、少なすぎると第二回目の露光の時点までに全てのラジカルが失活せず、また多すぎるとラジカル重合反応速度を低下させて潜像の形成に悪影響を与えるため、両者の関係を考慮して最適な量となるように選択されるのはいうまでもない。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより明確にする。
（実施例１）
重量平均分子量３万のベンジルメタアクリレート／２−ヒドロキシエチルメタアクリレート／メタアクリル酸共重合体（仕込みモル比３１：５：１４）１０重量部と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部と、４−｛３’−ブロモ−４’−Ｎ−（ビス（エトキシカルボニルメチル）アミノフェニル）｝−２，６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン０．５重量部と、大日本インキ化学社製「メガファックＦ１７７」０．００６重量部と、ハイドロキノンモノメチルエーテル０．００７重量部とを、溶剤のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに均一に溶解して感光材料Ａを調製した。尚、この場合のラジカル失活剤は、ハイドロキノンモノメチルエーテルと溶剤中の溶存残素である。
そして、図１に示す露光装置のウエハ６上に感光材料Ａを塗布し、真空下で第１回目の露光を行い、次いでウエハ６をペリクルのパターン周期の半周期分平行移動させて位置合わせを行い、第１回目の露光と同条件で第２回目の露光を行った。
第２回目の露光終了後、エッチング液を用いて現像し、形成パターンの解像度を調べたところ、露光装置の光学系の解像限界を越えるλ／（４ＮＡ）の解像度であった。
【００５１】
（実施例２）
重量平均分子量４０００のメタクレゾール／パラクレゾールノボラック共重量体（仕込みモル比６：４）２０重量部と、三和ケミカル社製「ニカラック３０Ｍ」２．３重量部と、４−（４’−メトキシスチリル）−２，６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン０．９５重量部と、Ｎ−フェニレンジエタノールアミン０．１８重量部と、アントラニル酸０．４重量部と、横浜ゴム社製「トロイキッド３０６」０．０２重量部とを、溶剤のプロピレンブリコールモノメチルエーテルアセテートに均一に溶解して感光材料Ｂを調製した。尚、この場合のラジカル失活剤は、溶剤中の溶存酸素である。
そして、実施例１と同様の露光を行い、形成パターンの解像度を調べたところ、露光装置の光学系の解像限界を越えるλ／（４ＮＡ）の解像度であった。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、極めて高照度な光源を必要とする点で実用性に乏しい「２光子吸収感光材料」等を用いることなく、また残存ラジカルによる影響を排除して、超高解像の画像形成が実現できる。
また、非線形性感光材料として、ラジカルを利用した種々の化学反応を利用できるので、構成材料選択の自由度が広く、多様な目的に適合した感光材料を設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方法を実施するための露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、画像の周期パターンを示す図である。
【図３】本発明の画像形成方法に使用される感光材料の非線形性を説明するための図である。
【図４】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、感光材料中の潜像のパターンを示す図である。
【図５】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、多重露光後の感光材料中の潜像のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 照明光学系
３ レチクル
４ 投影光学系
５ 感光材料
６ ウエハ
７ ステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として半導体素子や液晶パネルの製造に用いられる微細パターンの形成方法、および前記微細パターンの形成に好適な感光材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光方法においては、露光する所望のパターンは全て同一の被投影原版であるレチクル上に配置され、一度の露光によって前記パターンを基板に焼き付けることから成っていた。この場合、基板上に塗布されている感光材料であるフォトレジスト（通常は膨潤の少ないポジ型レジストが多用される）には露光強度Ｉに応じ、（１）式に示されるような潜像反応濃度ξが発生する。
【０００３】
【数１】
ここでｔは露光時間、Ｃは感光材料によって定まる定数である。ｍは感光材料の入射光強度に対する線形性を表す指数であり、ｍ＝１のとき線形、ｍ≠１のとき非線形であると称する。同式においてＩm をＪで置換し、Ｊを潜像濃度と称することにする。
【０００５】
このような露光方法においては、レジスト中に潜像を形成するための露光強度分布Ｉ（x)のスペクトルｉは、完全にインコヒーレントな結像を仮定すると、
【０００６】
【数２】
で与えられる。ここでｉ0 は物体のスペクトル、ｆは光学系の伝達関数、即ちＯＴＦ（Optical Transfer Function）、νは空間周波数である。
【０００８】
また、プロセス的にｆが有意で無くなる限界の空間周波数ν0 は、露光波長をλ、投影光学系の感光材料側の開口数をＮＡ、プロセス係数をＫ1 とすると、次式で示される。
【０００９】
【数３】
また、光学系の解像限界はＮＡによって本質的に決定され、その場合Ｋ1 ＝０．２５であり、光学系のカットオフ周波数νc は次式で示される。
【００１１】
【数４】
従って、従来の露光方法においては、（４）式から明らかなように高解像を得るためにはＮＡを大きくするか、若しくは露光波長λを小さくするしかなく、これまで高ＮＡレンズの開発やエキシマレーザ等の短波長光源の利用といった様々な開発がなされてきた。
【００１３】
しかしながら、一方において投影光学系の焦点深度（ＤＯＦ：Depth of Focus）は（５）式で示されるため、上記のような高解像条件下ではＤＯＦが浅くなる方向にシフトし、また光学系の大型化、特殊化に至り実用的でない。また、感光材料上での最終的な解像限界は、投影光学系で決定される解像限界を超えることができなかった。
【００１４】
【数５】
上記の状況に鑑みて、解像限界を超えるための手法として新規な露光方法が特開平６−２９１００９号公報に提案されている。ここでは、潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まるような非線形の感度特性を有する感光材料を用い、露光毎に、▲１▼感光材料上での露光強度分布を変えて、もしくは▲２▼被投影原版（レチクル）と感光材料とを相対的に所定量移動して、もしくは▲３▼異なる被投影原稿を用いて、複数回の露光を繰り返し行うことにより、投影光学系の解像限界を超えるパターン形成を可能にしている。
【００１６】
この非線形感度特性による効果について、以下に簡単に説明する。
前述の通り、従来の露光方式においてはインコヒーレント照明により全光学系を通った後の結像面上の光強度分布Ｉ（x)は、物体の光強度分布Ｉ0(x)、投影光学系の点像強度分布Ｆ（x)を用いて、
【００１７】
【数６】
として与えられる。ここでｘは感光材料上での位置座標であり、＊はコンボリューションを意味する。
これにより像面上の光強度スペクトルｉは、フーリエ変換のコンボリューションの定理より、
【００１９】
【数７】
となる。
この場合、上記（４）式に示すように潜像濃度のカットオフ周波数νc は「２ＮＡ／λ」であり、これを超越する解像は達成されえない。しかしながら、例えば（１）式においてｍ＝２となる２次の非線形性を有する感光材料、所謂「２光子吸収レジスト」を適用すると、潜像濃度分布Ｊ（ｘ）は露光強度分布Ｉ（x)の２乗に応じて形成されることとなり、（６）式は下記のように置き換えられる。
【００２１】
【数８】
そして、潜像濃度分布のスペクトルｊは（７）式より、
【００２３】
【数９】
と示される。
この（９）式は、このような非線形性感光材料を適用することにより、例えば露光強度分布が正弦波状に強弱が変動しているような場合、線形（１次）の感光材料を適用した場合に比して潜像濃度分布を示す正弦波がより急峻な波形となることを示している。そして、このような潜像濃度分布が急峻になることにより、高コントラストのパターンが形成される。
【００２５】
しかしながら、潜像濃度分布における上記正弦波の位相は線形性感光材料も非線形性感光材料も同一であるから、潜像濃度のカットオフ周波数は不変であり、光学系により決定される解像限界以上の微細パターン形成は不可能である。そこで、特開平６−２９１００９号においては、非線形性感光材料を用いて露光を複数回行うことを提案している。その原理は以下の通りである。
上記と同様のｍ＝２の非線形性感光材料を使用し、光学系における点像の結像を考える。その場合、照明状態によらず光学系による点像強度分布Ｆ（ｘ）を考えれば良く、所望の物体光強度分布Ｉ0(x)が点像の重ね合わせにより形成されるものとすれば、これにより形成される潜像濃度分布Ｊ（ｘ）は個々の点像の結像により作られた光強度の重ね合わせとなり、次式で示される。
【００２６】
【数１０】
（１０）式において、点像の潜像濃度分布はＦ（ｘ）2 で表されるため、光学系による点像強度分布Ｆ（ｘ）よりも鋭い分布となり、高解像になる。また、（１０）式をフーリエ変換することにより下式が得られる。
【００２８】
【数１１】
この（１１）式と（７）式とを比較すると、「ｆ＊ｆ」がこの方法における光学系のＯＴＦと解釈され、そのカットオフ周波数は（４）式より「４ＮＡ／λ」となり、従来法である（７）式のＯＴＦに対し２倍のカットオフ周波数を与えることになり、結果として理論限界の２倍の解像力が達成されることになる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６−２９１００９号公報に記載された方法においては、解像力は感光材料の非線形性を示す指数に左右され、理論限界の２倍の解像力を得るにはｍ＝２以上の非線形性を有する感光材料、例えば「２光子吸収レジスト」を必要とする。しかしながら、従来の非線形性感光材料は感度が低く、その特性である非線形性を有効に引き出すためには極めて高い光学密度を有する露光光源ならびに光学系が必要であり、実用性に乏しいという問題を抱えている。
また、露光を複数回繰り返すため、新たな露光に際してその直前の露光による影響が少なからず出る。
【００３１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上記特開平６−２９１００９号に記載された方法が有する高解像の利点を享受しつつ、特別な露光光源や光学系を用いることなく、また直前の露光による影響を排除して微細パターンを形成し得る画像形成方法並びにそれに適した感光材料を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特開平６−２９１００９号に記載の方法において、露光によって発生したラジカルを経由して起こる潜像形成反応を利用し、かつその露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行なう（以下、本発明画像形成システムと呼ぶ）ことで、特別な露光光源や光学系を必要とせず、また直前の露光による影響を排除し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００３３】
即ち、上記の目的は、本発明に係る下記の画像形成方法並びに感光材料により達成される。
(i) 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に被投影原稿と感光材料とを相対的に所定量移動して複数回の露光を行い被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
(ii) 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に異なる被投影原稿を用いて複数回の露光を行って被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
【００３４】
本発明においては、極めて高照度な光源を必要とする点で実用性に乏しい「２光子吸収感光材料」を用いなくとも、より高感度で、非線形性を有する感光材料を用いて多重露光法を行うことで、超高解像の画像形成が実現できる。また、非線形性感光材料として、ラジカルを利用した種々の化学反応を利用できるので、構成材料選択の自由度が広く、多様な目的に適合した感光材料を設計できる。
更に、露光により発生したラジカルを失活させる成分を感光材料中に含む、もしくは外部から作用させることにより、多重露光に際して直前の露光の影響を排除することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の態様を詳細に説明する。
本画像形成システムにおいては、使用される感光材料は少なくとも、光反応によってラジカルを発生させる成分と、発生ラジカルにより、または発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を行う成分、及びその潜像形成反応と競争しながら前記発生ラジカルを失活させる成分（以下、ラジカル失活剤と呼ぶ）とを含有する必要がある。但し、ラジカル失活剤は露光中に感光材料の外部から供給することも可能であり、その場合は予め感光材料中に含まれる必要はない。上記感光材料は、ラジカルを伴って潜像形成反応を起こす系であるため、入射光強度（露光量）に対して線形ではなく、ある露光量を境にして潜像形成反応濃度が急激に増大する（図３参照）。
本発明は、このような感光材料を用いて特開平６−２９１００９号公報に記載された原理に基づく画像の多重露光を行うことにより、従来知られていた投影光学系の解像限界を越えた微細画像形成を可能とするものである。
【００３６】
本画像形成システムの例の一つとしては、ラジカル失活剤の存在下で行うラジカル重合を用いた画像形成方法が挙げられる。
このラジカル重合に使用される感光材料として、種々の光ラジカル発生剤と不飽和結合を有するモノマーとの組み合わせが知られている。
光ラジカル発生剤としては過酸化物、アゾ化合物、ベンゾイン類、有機ハロゲン化合物、ジスルフィド化合物などの光解裂型ラジカル発生剤、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、チオキサントン等の水素引き抜き型ラジカル発生剤、種々の色素と他分子との間で電子移動錯体を形成させた複合ラジカル発生剤（例えばカチオン色素と硼素化合物との組み合わせ、電子供与性色素とオニウム塩の組み合わせ）、また電子移動錯体に更に増感色素を組み合わせた３成分複合ラジカル発生剤などが代表的なものとして挙げられるが、光によってラジカルを発生させることができる化合物であれば、その他如何なる化合物を用いることもできる。
一方、モノマー成分としては不飽和基を有する化合物、例えば多価アルコールのアクリル酸エステルやメタクリル酸エステル類、あるいは種々の骨格構造を持ったオリゴマーに不飽和基を導入した化合物などが用いられるが、前記ラジカルによって誘起される反応をするもので、感光材料としての潜像形成に利用できるものであればどんな化合物でもよい。
【００３７】
本画像形成システムに用いるラジカル失活剤としては、ラジカルが誘起する前記モノマー等の反応と競争してこれを阻害し、結果的に感光材料としての潜像形成反応の効率を落とすような物質を用いる。
このようにラジカルを失活させる物質としてはフェノール類、アミン類、キノン類、メルカプト化合物などが知られており、本画像形成システムでは感光材料中に予め添加して用いる。特にヒンダードフェノール類など安定ラジカルを形成しやすい化合物は一般に重合禁止剤として知られており、本画像形成システムの感光材料として特に好適に使用できる。これらラジカル失活剤の効果が弱すぎると、本画像形成システムに特有の多重露光法による解像力向上効果を得ることができず、一方ラジカル失活剤の効果が強すぎると、光反応によって発生した殆どのラジカルが失活して著しい感度低下を招く。従ってラジカル失活剤の濃度は、本画像形成システムに用いる他の成分、即ち光ラジカル発生剤とモノマー成分の選択に合わせ、前記観点から個別に最適な点を選んで用いる。
【００３８】
また、本画像形成システムに用いるラジカル失活剤として、ラジカルを失活させる機能を有する気体を用いることもできる。特に酸素はラジカルを失活させる効果が高いことが知られており、この目的に好適に使用できる。具体的には、感光材料を前記気体、好ましくは酸素を含んだ雰囲気（以下、失活性雰囲気と呼ぶ）に曝して露光すればよい。
その場合、前記のようなラジカル失活剤を予め感光材料中に含ませておいても、おかなくてもよい。また、本発明の効果を最大限発揮させるために酸素によるラジカルの失活速度を調節する目的で、感光材料の酸素透過性や失活性雰囲気の酸素分圧を最適に選ぶことが望ましい。
【００３９】
更に、ラジカル失活剤として、感光材料を調製する時に使用される各種薬剤、例えば溶剤に含まれる溶存酸素で代用することも可能である。
【００４０】
露光により上記感光材料の塗布層中に形成された潜像は、適当な溶剤やアルカリ水溶液などで現像してエッチングマスクとして使用可能なレジスト画像などに変換される。また露光部と未露光部とで結果的にシリル化剤などに対する反応性に差が見られる時は、潜像形成後の感光材料塗布層をシリル化剤の雰囲気に曝してしてから、酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングで現像してレジスト画像に変換することもできる。
【００４１】
また本画像形成システムに利用可能な感光材料の別な例としては、光ラジカル発生剤を酸の発生源として用い、発生した酸を触媒として別な潜像形成反応を行わせるものがある。この例においては、光によって先ずラジカルが発生し、次いでこのラジカルは感光材料に予め含ませた水素供与体から水素を引き抜いて、最終的にプロトンを発生させる。このプロトンは酸として機能するので、この酸により反応を起こす成分を感光材料中に加えておけば、その反応により潜像を形成することができる。このように酸を触媒として潜像形成に用いるための化学反応としては、様々な反応が利用できるが、特に好適には「化学増感型レジスト」として知られている多くの反応様式、即ち酸によるエステル基やアセタール基の分解反応、酸によるメチロール基やエポキシ基の架橋反応等を利用することができる。
従って、上記酸を経由する感光材料は少なくとも、酸の発生源として利用可能な光ラジカル発生剤、このラジカルを酸に変換するための水素供与性の化合物または基、酸によって潜像形成反応を引き起こす化合物、そして前記ラジカル失活剤とを含有する必要がある。但し、失活性雰囲気に曝して露光する場合は、ラジカル失活剤は必ずしも感光材料中に予め加えておく必要はない。
【００４２】
このように酸を経由して潜像を形成させるための光ラジカル発生剤としては、前述のような光解裂型のラジカル発生剤が最も好ましく利用できる。光吸収に基づく励起によってラジカル解裂しやすい結合としては、Ｃ−ハロゲン結合、Ｃ−Ｓ結合、Ｓ−Ｓ結合、Ｓ−Ｎ結合などの例がよく知られているが、露光光のエネルギーによってはＣ−Ｃ結合などもラジカル解裂するので、露光エネルギーに応じてこれらの結合を有する化合物を、本画像形成システムに用いる光ラジカル発生剤として適宜選択して利用することができる。
この例においては、潜像形成のための酸触媒反応を加速する目的で露光後に感光材料層の加熱を行うことが必要になる場合がある。このようにして得られた潜像は、前述の例と同様に現像工程を加えてレジスト画像などに変換することができる。
【００４３】
また本画像形成システムに利用可能な感光材料の更に別な例としては、単純に光ラジカル発生剤と発生したラジカルにより何らかの化学変化を行う物質とを感光材料中に含ませ、これに前述のようなラジカル失活剤、または失活性雰囲気を組み合わせる方法が挙げられる。
この感光材料の例に於いては、ラジカル反応の結果、露光部と未露光部とで第３の化学物質に対する反応性が変化するように予め物質を選ぶ必要がある。第３の化学物質としては例えばシリル化剤のような反応性の高い化学物質を選び、露光の終わった感光材料をこの物質を含んだガス、または液体中に浸すことによって、例えばシリコン原子の導入量に変換した潜像を形成することができる。
このようにして形成した潜像は、例えば酸素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより現像して、レジストとして使用可能なレリーフ画像に変換することができる。
【００４４】
本潜像形成システムに用いるこれらの感光材料中には、他に目的に応じて種々のバインダーポリマーや光吸収成分、分光増感剤、溶解調節剤、界面活性剤等を添加することができる。
また、これらの感光材料は単独で使用することもできるが、別の感光材料層をその下に塗布し、複数層構成のレジスト材の一部として用いることもできる。
【００４５】
以上説明した感光材料は、特開平６−２９１００９号に記載された方法に従って露光され、潜像形成がなされる。
図１は本画像形成システムを実施するための露光装置の一例を示す概略構成図であり、特開平６−２９１００９号に記載された露光装置に従うものである。
図示されるように、光源１から出射した光は照明光学系２を経てレチクル３を照明する。レチクル３を透過した光は投影光学系４を経てステージ７上に固定されたウエハ６上にレチクル３の縮小投影像を形成する。ウエハ６上には、上記した感光材料５が塗布してある。
上記の装置構成において、特殊な光源や光学系を用いる必要はなく、この種の装置において一般的なものを使用することができる。
また、図示は省略するが、この露光装置は全体として密封容器内に収納されており、真空下に置かれるか、あるいは失活性雰囲気に晒される。
【００４６】
露光方法も特開平６−２９１００９号に記載された手法を採用することができる。即ち、(a) 露光毎に感光材料上での露光強度分布を変えて複数回の露光を行ってもよいし、(b) 露光毎にレチクルと感光材料とを相対的に所定量移動して複数回の露光を行ってもよいし、(c) 露光毎に異なるレチクルを用いて複数回の露光を行ってもよい。
以下に、上記(b) の同一パターンを平行移動して複数回露光する場合を例にして、本画像形成システムにおける画像形成の過程を説明する。
【００４７】
回折理論による解像限界付近の周期パターンを結像する場合を考えると、基本的には、図２に示すように周期が「λ／ＮＡ」より小さい周期パターンの像強度分布はすべて正弦波状になる。しかしながら、感光材料５内に形成される潜像分布は正弦波状とはならない。これは、潜像形成反応はラジカルを経由して進行するため、露光量に対する潜像形成は線形ではなく、およそ図３に示すような非線形性を示すからである。尚、図３の横軸は露光量、縦軸は潜像形成反応速度を表わす。
このような感光材料の非線形性によって、光学像のコントラストを飛躍的に高めることができる。即ち、光学像の強度分布は図２に示すような正弦波分布であっても、感光材料５内には図４に示す如く、急峻なピークが図２に示す正弦波と同一の周期をもって現れる強度分布を有する像を露光したかのような潜像が形成される。
【００４８】
上記の特性を利用して、高コントラストと同時に高解像を実現することが可能となる。
即ち、第一回目の露光を行って、感光材料５内に図４に示す潜像を形成した後、ウエハ５またはレチクル３を光軸に対して垂直方向にパターン周期の半分だけ移動させ、第一回目と同条件で第二回目の露光を行う。この第二回目の露光は第一回目の露光と同条件であるため、第二回目の露光によっても第４図に示すような強度分布を持つ潜像が形成される。しかし、この第二回目の露光では、レチクル３のパターンが第一回目の露光時より半周期分ずれているため、第二回目の露光の後に得られる潜像は、図４に示す分布と、図４に示す分布を半周期ずらした分布との合成となり、結果として図５に示す潜像が形成される。
もとになる光学像の周期は「λ／（２ＮＡ）」まで可能であるから、本手法により周期「λ／（４ＮＡ）」までのパターンが形成可能となる。このように回折限界を越えたパターンが形成できるのは、感光材料５におけるラジカル重合反応の露光量に対する非線形性により、潜像が変形され、結果的に潜像に高い空間周波数成分が持ち込まれたためである。
以上の説明では、第二回目の露光においてレチクル３とウエハ５とを半周期分ずらしたが、コントラストに余裕があれば、「１／ｎ」周期ずつずらして都合ｎ回の露光を行ってもよい。この場合は、周期「λ／（２ｎＮＡ）」までのパターンが形成可能となる。
【００４９】
以上において、重要なのは感光材料５内にラジカル失活剤が含まれている、もしくは失活性雰囲気下で露光を行う点にある。もし第一回の露光において発生したラジカルが第二回目の露光の時点で残っていた場合、第二回目の露光で形成される潜像は第一回目の露光時の像の影響を受けることになり、本発明が目的とする超解像効果が著しく損なわれることになる。
そこで、ラジカル失活剤もしくは失活性雰囲気の作用により、第一回目の露光により発生したラジカルを第二回目の露光の開始前までにほぼ完全に失活させることにより、第二回目の露光を良好に行うことができる。
尚、感光材料５中のラジカル失活剤の含有量や失活性雰囲気の酸素分圧は、少なすぎると第二回目の露光の時点までに全てのラジカルが失活せず、また多すぎるとラジカル重合反応速度を低下させて潜像の形成に悪影響を与えるため、両者の関係を考慮して最適な量となるように選択されるのはいうまでもない。
【００５０】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより明確にする。
（実施例１）
重量平均分子量３万のベンジルメタアクリレート／２−ヒドロキシエチルメタアクリレート／メタアクリル酸共重合体（仕込みモル比３１：５：１４）１０重量部と、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート１０重量部と、４−｛３’−ブロモ−４’−Ｎ−（ビス（エトキシカルボニルメチル）アミノフェニル）｝−２，６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン０．５重量部と、大日本インキ化学社製「メガファックＦ１７７」０．００６重量部と、ハイドロキノンモノメチルエーテル０．００７重量部とを、溶剤のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに均一に溶解して感光材料Ａを調製した。尚、この場合のラジカル失活剤は、ハイドロキノンモノメチルエーテルと溶剤中の溶存残素である。
そして、図１に示す露光装置のウエハ６上に感光材料Ａを塗布し、真空下で第１回目の露光を行い、次いでウエハ６をペリクルのパターン周期の半周期分平行移動させて位置合わせを行い、第１回目の露光と同条件で第２回目の露光を行った。
第２回目の露光終了後、エッチング液を用いて現像し、形成パターンの解像度を調べたところ、露光装置の光学系の解像限界を越えるλ／（４ＮＡ）の解像度であった。
【００５１】
（実施例２）
重量平均分子量４０００のメタクレゾール／パラクレゾールノボラック共重量体（仕込みモル比６：４）２０重量部と、三和ケミカル社製「ニカラック３０Ｍ」２．３重量部と、４−（４’−メトキシスチリル）−２，６−ビス（トリクロロメチル）−Ｓ−トリアジン０．９５重量部と、Ｎ−フェニレンジエタノールアミン０．１８重量部と、アントラニル酸０．４重量部と、横浜ゴム社製「トロイキッド３０６」０．０２重量部とを、溶剤のプロピレンブリコールモノメチルエーテルアセテートに均一に溶解して感光材料Ｂを調製した。尚、この場合のラジカル失活剤は、溶剤中の溶存酸素である。
そして、実施例１と同様の露光を行い、形成パターンの解像度を調べたところ、露光装置の光学系の解像限界を越えるλ／（４ＮＡ）の解像度であった。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、極めて高照度な光源を必要とする点で実用性に乏しい「２光子吸収感光材料」等を用いることなく、また残存ラジカルによる影響を排除して、超高解像の画像形成が実現できる。
また、非線形性感光材料として、ラジカルを利用した種々の化学反応を利用できるので、構成材料選択の自由度が広く、多様な目的に適合した感光材料を設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成方法を実施するための露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、画像の周期パターンを示す図である。
【図３】本発明の画像形成方法に使用される感光材料の非線形性を説明するための図である。
【図４】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、感光材料中の潜像のパターンを示す図である。
【図５】本発明の画像形成方法による画像形成原理を説明するための図であり、多重露光後の感光材料中の潜像のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 照明光学系
３ レチクル
４ 投影光学系
５ 感光材料
６ ウエハ
７ ステージ
Claims (2)
- 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に被投影原稿と感光材料とを相対的に所定量移動して複数回の露光を行い被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
- 潜像反応濃度が入射光強度のｍ乗（ｍ＞１）に対応して高まる非線形感度特性を有する感光材料を用い、かつ露光毎に異なる被投影原稿を用いて複数回の露光を行って被投影原稿のパターンを感光材料に形成する画像形成方法において、前記感光材料として、露光によって発生したラジカルにより、もしくは前記発生ラジカルを経由して変換された反応活性種によって潜像形成反応を起こす成分を含む組成物を用い、かつ露光を前記ラジカルの失活剤の存在下で行うことを特徴とする画像形成方法。
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