JPH07134413A

JPH07134413A - フラーレン含有レジスト材料を用いたデバイス作製プロセス

Info

Publication number: JPH07134413A
Application number: JP6051493A
Authority: JP
Inventors: Eomu Chan-Beomu; エオムチャン−ベオム; Foster Herbert Arthur; フォスターヘバードアーサー; Peter Kochanski Gregory; ピーターコチャンスキーグレゴリー
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc; AT&T Corp
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はデバイス作製のためのリソグラフィ
ープロセスにおけるフラーレン含有レジスト材料の使用
に関する。【構成】レジスト材料は、基板上に乾式方式で堆積さ
せ、基板上に薄膜を形成する。レジスト薄膜の部分を選
択的に露出し、それにより像を形成し、多くの方法を用
いて現像することによって、パターンがレジスト薄膜中
に導入される。次に、パターンは反応性イオンエッチン
グ又は他の許容しうる技術により、基板中に転写され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデバイス作製のためのリ
ソグラフィプロセスにおけるフラーレン含有レジスト材
料の使用に係る。

【０００２】

【技術背景】リソグラフィプロセスは、しばしば集積回
路及び同様のデバイスを作製するために、用いられる。
これらのプロセスは、所望のパターンを材料中に転写す
るために、レジストとして知られる放射感受性化合物を
用いる。そのように転写されたパターンは、集積回路を
作製するために、用いられる。パターンを転写する材料
には、たとえばSiO₂のようなシリコンを含む材料、たと
えばアルミニウムのような金属層、ポリシリコン及び集
積回路及び同様のデバイスが作られる他の材料が含まれ
る。パターンを転写する層は、リソグラフィプロセスを
述べる時、しばしば基板とよばれる。

【０００３】レジストとして機能させるためには、化合
物はそれが放射に露出される前後で、異なる特性を持た
なければならない。放射感受性レジストのある部分のみ
を照射することにより、所望のパターンの隠れた像が、
レジスト中に生じる。この隠れた像は、基板中に転写す
べきパターンのネガ調又はポジ調の像である。

【０００４】用いる材料、パターン中の個々の形状の寸
法、ドーズ量、用いる放射の波長及び他の要因により、
リソグラフィプロセスには、様々なプロセス上の制約が
課せられる。明らかに、単一の用途毎に、完全に適した
レジストはない。しかし、より多くのレジスト組成が得
られるようになるにつれ、特定の用途に適した組成をも
つレジスト組成が得られる可能性は大きくなる。従っ
て、魅力的なプロセス特性を有する新しいレジスト組成
が、望まれる。

【０００５】

【本発明の要約】フラーレン（Fullerene)膜の堆積及び
特性については、ヘバード（Hebard) ら、“フラーレン
薄膜の堆積及び特性”、アプライド・フィジックス・レ
ターズ（Appl. Phys. Lett）、５９（１７）、２１０９
頁、（１９９１年１０月２１日）のような論文で調べら
れているが、リソグラフィ薄膜中でのレジスト薄膜とし
てのそれらの用途については、認識されていない。フラ
ーレン含有薄膜は、昇華のような乾式技術を用いて、堆
積させられる。これにより、プロセスの観点から、それ
らは魅力的になっている。従って、フラーレン含有レジ
スト薄膜を用いるデバイス作製のリソグラフィプロセス
は、確かなプロセス上の利点をもっている。

【０００６】本発明はフラーレン含有レジスト組成を用
いるリソグラフィプロセスに係る。フラーレン含有レジ
スト、好ましくはＣ₆₀レジストは、パターンを転写すべ
き材料の層上に、薄膜として堆積させる。この層は基板
とよばれる。フラーレン含有レジストは、表面上にフラ
ーレン薄膜を堆積させるための周知の技術を用いて、基
板上に堆積させる。

【０００７】フラーレン含有レジスト薄膜は、堆積回路
及び同様のデバイスが作られる材料を含む基板上に、レ
ジストとして堆積させる。そのような材料は、たとえば
シリコンのような半導体を含み、その上にはレジストか
らパターンを転写するレジストを堆積させる。パターン
を転写するこの層は、堆積回路型デバイスの当業者には
周知の、各種の材料でできている。そのような材料に
は、たとえばSiO₂のような酸化物、たとえばSi₃N₄のよ
うな他のシリコンを含む材料、たとえばアルミニウムの
ような金属、ポリシリコン等が含まれる。

【０００８】基板上に堆積させるフラーレン含有材料
は、約１００ないし約１０，０００Åの厚さで、約５０
０ないし約２０００Åの厚さである。

【０００９】フラーレン含有レジスト薄膜は、エネルギ
ー源からの放射に露出させる。エネルギー源は約０．０
１Åないし約５０００Åの波長で、放射を発生する。放
射は約２００Åないし約５００Åの波長をもつことが、
好ましい。しかし、フラーレン含有レジスト薄膜のある
一部のみが、放射に露出される。これによりレジスト中
に、露出された薄膜の領域と、露出されない薄膜の領域
が生じる。薄膜はレジスト中に像を生成させるための許
容しうるプロセス技術を用いて、放射に露出できる。こ
れらの方法には、マスクをエネルギー源とレジスト薄膜
の間に置くことが、含まれる。マスクはそれを貫く開孔
を有し、これらの開孔はパターンを描く。別の方法にお
いては、エネルギーのビームは、レジスト薄膜の選択さ
れた部分のみに向けられる。

【００１０】フラーレン含有レジスト薄膜は、レジスト
材料の露出された領域と露出されない領域の間に、十分
なコントラストが生じるのに十分な時間、放射に露出す
る。そのようなコントラストにより、レジスト薄膜の露
出されない部分は、現像中除去され、一方レジスト薄膜
の露出された部分は、基板上に残る。露出時間は約１分
ないし約４時間で、露出時間は約５分が好ましい。

【００１１】フラーレン含有レジスト薄膜は、気体の存
在下で放射に露出することが好ましい。気体はレジスト
薄膜の露出された部分と結びつき、レジスト薄膜の露出
された部分と露出されない部分間のコントラストを、よ
り大きくする。他の気体も考えられるが、気体は酸素を
含むことが好ましい。気体は約３８０ Torr ないし約１
５２０ Torr で、ほぼ室温ないし約２７℃の温度であ
る。気体は大気圧で大気温度であることが好ましい。

【００１２】フラーレン含有レジスト薄膜は、放射に露
出させる前に、気体を含む雰囲気中に、必要に応じて置
かれる。そのような雰囲気中に、あらかじめ置くのは、
約１０分ないし約６０分の時間である。この気体はレジ
ストを放射に露出する際の気体と同じか異なる。フラー
レン含有レジストを、放射に露出させる前に、処理する
気体は、塩素が好ましい。

【００１３】レジスト薄膜の露出された領域及び露出さ
れない領域によって描かれる像は、多くの異なる技術を
用いて、現像される。像はフラーレン含有レジスト材料
で被覆された基板を、フラーレン含有レジストを選択的
に溶解する有機溶媒中に置くことにより、現像される。
そのような溶媒には、アルデヒド、ケトン、アルコール
及びハロゲン化炭化水素が含まれ、その具体例にはアセ
トン、トルエン及び三塩化エタンが含まれる。フラーレ
ン含有レジスト薄膜を中で現像する溶媒は、三塩化エタ
ンが好ましい。

【００１４】フラーレン含有レジスト薄膜中の像はま
た、空気がなく、好ましくは真空又は不活性気体中で、
熱を用いて現像される。フラーレン含有レジスト薄膜で
被覆した基板は、容器中に置かれる。容器中の空気は、
圧力が約１０^-6 Torr に下るまで、排気される。雰囲気
の温度は、約２５０℃ないし約４００℃に上げられる。
被覆された基板は、減圧及び高温に、約１時間ないし約
４８時間又はＣ₆₀レジスト薄膜の露出されていない部分
が除去されるまで、保たれる。

【００１５】あるいは、レジスト薄膜中の隠れた像は、
急速熱アニール器を用いて、現像する。被覆された基板
は、熱アニール器中に置かれる。不活性雰囲気を、アニ
ール器中に供給する。アニール器中の温度は約３６０な
いし約５００℃に上げられ、Ｃ₆₀レジスト薄膜の露出さ
れない部分が除去されるまで、その温度に保たれる。

【００１６】レジスト薄膜中の隠れた像はまた、被覆さ
れた基板をフォトンに露出することによっても、現像さ
れる。主要な波長が約３６５nmないし４０５nmの範囲に
ある水銀アークランプが、このフォトン照射用のエネル
ギー源として好ましい。フラーレン含有レジスト材料で
被覆した基板は、適切な容器中に置かれ、次に酸素のな
い状態で、約１時間ないし約４時間、あるいはＣ₆₀レジ
スト薄膜の露出されない部分が除去されるまで、選択さ
れたエネルギー源からのフォトンに露出される。同じフ
ォトンエネルギー源を用いて、レジスト薄膜を露出し、
現像するプロセスも、考えられる。しかし、もしレジス
ト薄膜を酸素雰囲気に露出するなら、酸素雰囲気はレジ
スト薄膜が現像される前に、排気しなければならない。

【００１７】フラーレン含有レジスト中の像が、これら
の技術を用いて現像された後、現像された像は、基板中
に転写される。反応性イオンエッチングを、現像された
パターンを、基板中に転写するのに用いるのが好まし
い。

【００１８】

【詳細な記述】本発明はフラーレン含有レジスト組成が
用いられるリソグラフィプロセスに係る。フラーレンの
例には、Ｃ₆₀及びＣ₇₀が含まれる。フラーレン含有レジ
スト、好ましくはＣ₆₀レジストは、表面上にフラーレン
薄膜を堆積させる周知の技術を用いて、基板上に薄膜と
して堆積させる。薄膜は基板上に昇華させるのが好まし
い。熱蒸発ともよばれる昇華のプロセスは、先に引用し
たヘバード（Hebard) らの論文に、述べられている。そ
の論文で議論されている堆積技術は、この明細書中でも
参考のため含まれている。

【００１９】基板はこの記述においても述べられている
ように、フラーレン含有レジストを堆積させる材料の層
（“パターン形成層”）及びこの層の下にある材料の層
又は複数の層（“下部層”）を含む。これらの層は集積
回路デバイスの技術に習熟した者には周知の、各種の材
料で作られる。限定するのではなく、例として、下部層
はたとえばシリコンのような半導体材料である。パター
ン形成された層は、たとえばSiO₂のような酸化物、Si₃N
₄のようなシリコンを含む材料、アルミニウムのような
金属、ポリシリコン等を含む各種の材料で作られる。便
宜上、基板という用語は、これら材料の単一又は複数の
層の組合せをさすものとする。基板上に堆積させたフラ
ーレン含有レジスト材料は、約１００ないし１０，００
０Åの厚さで、約５００ないし２０００Åの厚さが好ま
しい。

【００２０】図１は本発明に従い、フラーレン含有レジ
スト薄膜を用いて、基板中にパターンを転写するために
とられる各種工程を、概略的に説明している。図１に示
されるように、フラーレン含有レジスト薄膜１０は、
（図示されていない）エネルギー源からの放射１２に露
出される。エネルギー源は、約０．１Åないし約５００
０Åの波長で放射を供給する。これはスペクトルの紫外
（ＵＶ）範囲及びＸ線範囲の放射を含む。放射は約２０
０Åないし約５００Åの波長をもつことが、好ましい。

【００２１】図１は放射に対するレジスト薄膜の露出
を、概略的に示す。マスク材料１４が放射源と上にフラ
ーレン含有レジスト薄膜１０を堆積させる基板１８の表
面の間に挿入される。基板１８は図１中で単一の層とし
て描かれているが、レジスト薄膜は上述のように、多層
の材料上に堆積させることも考えられる。マスク材料１
４中には、放射源からレジスト材料１０まで放射１２を
透過させる開孔１６がある。マスク材料中の開孔１６
は、パターンを規定する。開孔の寸法は、このプロセス
により基板中に生じる形状の寸法を規定する。典型的な
場合、このプロセスにより生成する形状は、寸法が約１
ないし約４ミクロンである。しかし、寸法が１ミクロン
以下の形状も生成されることも考えられる。

【００２２】放射源（図示されていない）からマスク開
孔１６を通って、レジスト薄膜１０まで放射１２が透過
する時、マスクの開孔により規定されるパターンの隠れ
た像は、フラーレン含有レジスト薄膜中に規定される。
この隠れた像は、フラーレン含有レジスト薄膜１０中の
露出された領域及び露出されない領域により、描かれ
る。

【００２３】図１はレジスト材料中にパターンを描画す
るために、マスク材料を用いてレジスト薄膜を露出する
ことを説明しているが、当業者は電子ビーム露出技術の
ような露出工程中で使用できる多くの技術があること
を、認識するであろう。プロセスはフラーレン含有レジ
スト薄膜を露出するための技術に、限定されない。

【００２４】フラーレン含有レジスト薄膜１０はレジス
ト薄膜の露出された領域と露出されない領域間に、十分
なコントラストが生じるのに十分な時間、放射に露出さ
れる。そのようなコントラストにより、レジスト薄膜の
露出されない部分は、現像中除去され、一方レジスト薄
膜１０の露出された部分は、基板１８上に残るようにな
る。露出時間は約１分ないし約４時間で、約５分の露出
時間が好ましい。

【００２５】フラーレン含有レジスト薄膜は、レジスト
薄膜の露出されない領域間に、コントラストを導入する
気体の存在下で、放射に露出させるのが好ましい。気体
は酸素を含むことが望ましいが、所望のコントラストを
導入する他の気体も考えられる。考えられる他の気体
は、酸素と同様の電子陰性度を有する元素を含む気体で
ある。

【００２６】本出願人は特定の理論に固執することを望
まないが、気体は露出工程中、フラーレン含有薄膜を
“ドープ”すると確信される。このドーピング効果は、
気体と露出されたフラーレン含有レジスト薄膜との反応
の結果であってもなくてもよいが、フラーレン含有レジ
ストの露出された領域と露出されない領域間のコントラ
ストを、著しく大きくする。

【００２７】気体圧力は約３８０Torrないし約１５２０
Torrで、気体温度はほぼ室温から約２７℃である。気体
は大気圧で、大気温度であることが望ましい。

【００２８】フラーレン含有レジスト薄膜は、放射に露
出させる前に、気体を含む雰囲気中に、必要に応じて置
かれる。そのような雰囲気中に、このようにあらかじめ
露出するのは、約１０分間ないし約６０分の時間であ
る。レジスト薄膜は、放射に露出する前に気体雰囲気中
に置かれると、露出中感度が増し、それによって隠れた
像をレジスト薄膜中に転写するために、レジスト薄膜を
エネルギーに露出しなければならない時間が減少する。
塩素ガスは、レジストを放射に露出させる前に処理する
好ましい気体である。

【００２９】図１に概略的に示された現像工程で表わさ
れるように、レジスト薄膜の露出された領域と露出され
ない領域で描かれる像は、多くの異なる技術を用いて現
像される。像はフラーレン含有レジスト薄膜１０で被覆
された基板１８を、露出されないフラーレン含有レジス
ト１０を選択的に溶解する（図示されていない）有機溶
媒中に落くことによって、現像される。これらの溶媒
は、アルデヒド、ケトン、アルコール及びハロゲン化炭
化水素で、その具体例にはアセトン、トルエン、メタノ
ール及びトリクロロエタンが含まれる。特に列挙した現
像溶媒は、適切な溶媒のリストを除くことを意図したも
のではない。本明細書による指針に基き、他の適切な現
像溶媒を見い出すことは、当業者の能力内のことと考え
られる。フラーレン含有レジスト薄膜を現像する溶媒
は、トリクロロエタンが望ましい。

【００３０】現像後、被覆された基板は、残った未現像
フラーレン含有レジスト薄膜の残留量を除去するため
に、洗浄される。露出されたフラーレン含有レジストを
溶解しない有機溶媒が、洗浄剤として好ましい。適切な
溶媒には、メタノール、エタノール、プロパノール及び
イソプロパノールが含まれる。イソプロパノールは、露
出されたフラーレン含有レジストには、ほとんど観察さ
れる効果をもたないため好ましい。しかし、洗浄剤の類
は除外されず、本明細書で示された指針に基き、他の適
切な清浄剤を見い出すことは、当業者の能力の範囲内と
考えられる。

【００３１】被覆された基板は、それから残留している
現像されないフラーレン含有レジストを除去するのに十
分な時間、洗浄剤中に置かれる。この工程に必要な時間
は、最小で１０秒ないしそれ以下が好ましい。洗浄剤は
この工程中、撹拌するのが好ましい。

【００３２】図１に概略的に示されるように、フラーレ
ン含有レジスト１０中の隠れた像は、熱を用いても現像
される。フラーレン含有レジスト１０で被覆された基板
１８は、ガラス圧力容器のような雰囲気中に置かれ、そ
れから被覆基板を囲む雰囲気が除去され、基板は加熱さ
れる。容器中の圧力は被覆基板を囲む雰囲気が引き出さ
れるにつれ、大気圧以下に減少する。圧力は約１０^-6 T
orr まで減少する。容器中の温度は、約２５０℃ないし
約４００℃に上げられる。被覆基板は減圧及び高温に、
約１時間ないし約４８時間、又は所望の量の露出されて
いないＣ₆₀が、基板から除去されるまで、保たれる。

【００３３】あるいは、レジスト材料中の隠れた像は、
熱アニール器を用いても、現像される。アニール器は６
インチのシリコンウエハを含み、その上に被覆基板が置
かれる。シリコンウエハは赤外ランプで囲まれている。
被覆基板は、熱アニール器中に置かれる。アルゴンガス
のような不活性雰囲気が、アニール器中に供給される。
アニール器中の温度は、約３６０ないし約５００℃に上
げられ、その温度に約２ないし約１０分、あるいはＣ₆₀
レジスト薄膜の現像されていない部分が除去されるま
で、保たれる。

【００３４】図１に概略的に示されるように、レジスト
材料中の像はまた、露出されたレジスト材料をフォトン
に露出することによっても、現像される。被覆基板１８
は容器中に置かれ、それから雰囲気が排気される。雰囲
気は排気され、雰囲気圧力は約５×１０^-7Torrまで減少
する。容器はつぶれることなく、内部の真空に耐えなけ
ればならず、かつエネルギー源からのフォトンが被覆基
板内部を照射するよう、その壁を通るようにしなければ
ならない。エネルギー源は約３６５ないし４０５nmの範
囲に、主波長を有する水銀ランプであることが望まし
い。次に、被覆レジスト材料は、水銀アークランプから
の放射に、約１時間ないし約４時間、あるいはＣ₆₀薄膜
の露出されていない部分が除去されるまで、露出する。

【００３５】これらの技術の１つを用いて、隠れた像が
現像された後、現像された像は、基板中に転写される。
この転写工程も、図１に概略的に示されている。そのよ
うなパターン転写は、反応性イオンエッチングにより達
成されるであろう。反応性イオンエッチングは、デバイ
ス作製のためのリソグラフィプロセスを実施する当業者
には、周知である。

【００３６】たとえば、四フッ化炭素（CF₄)のようなプ
ラズマ中の反応性イオンエッチングにより、レジストか
ら基板中への良好なパターン転写が行える。CF₄プラズ
マは、シリコン材料を約１５０Å／分の速度でエッチン
グする。例を示すと、そのようなエッチングの条件に
は、１０sccmのCF₄流量及び１０ｍTorrの圧力が含まれ
る。プラズマを発生する反応性イオンエッチング器に供
給されるパワーは、約６０ワットで、供給される電流は
約２００ボルトである。これらの条件下で、１５００Å
の深さの溝が、約１０分でシリコン中にエッチングされ
る。他の適切なプラズマ中での反応性イオンエッチング
も、考えられる。

【００３７】以下の例は上述の一般的なプロセス条件の
具体例である。それらは本発明の一般的な説明を、明確
にすることを意図したものである。

【００３８】〔実施例１〕Ｃ₆₀含有レジスト材料の現
像Ｃ₆₀の１７３５Å薄膜を、熱昇華という周知の技術を用
いて、シリコンウエハ上に堆積させた。用いたシリコン
ウエハはSi（１００）で、“１００”は結晶格子の方向
をさす。Ｃ₆₀被覆ウエハは、紫外（ＵＶ）放射源を備え
たフォト露出ユニット中に置いた。Ｃ₆₀被覆ウエハとＵ
Ｖ放射源の間に、マスクを挿入した。マスクは４μｍの
パターンと、パターン間に６μｍの間隙を有した。これ
らのパターンは、マスク材料中の開孔により、規定され
た。放射はマスク開孔を通してのみ、透過できた。マス
ク開孔と位置合せされたＣ₆₀レジスト薄膜の部分のみ
が、放射に露出された。

【００３９】放射源は約３６５nmないし４０５nmの範囲
に主波長を有するＵＶ光であった。露出パワーは１７mW
／cm²であった。Ｃ₆₀レジスト薄膜は、大気温度におい
て１時間、大気に露出した。

【００４０】露出された後、Ｃ₆₀被覆ウエハは、純粋な
トリクロロエタンの現像液中に、３５秒間置いた。トリ
クロロエタンは露出されていないＣ₆₀レジスト薄膜のほ
とんどを溶解したが、露出されたＣ₆₀レジスト薄膜は、
ほとんど侵食しなかった。

【００４１】現像液からＣ₆₀被覆ウエハをとり出した
後、露出されないＣ₆₀の残量をそれからとり除くため、
それを純粋なイソプロパノールの液中に置いた。イソプ
ロパノールは露出されないＣ₆₀の残量を、約１０秒で除
去したが、Ｃ₆₀レジストの露出されない部分には、目に
見れる影響はなかった。しかし、被覆されたウエハを１
分以上イソプロパノール中に置いた後、露出されたＣ₆₀
薄膜はイソプロパノールからの侵食の印を示し始めた。

【００４２】得られた４μｍ線は、四フッ化炭素（CF₄)
プラズマ中の反応性イオンエッチング（RIE)を用いて、
基板中に転写された。プラズマは２００ボルトにおい
て、５０ワットのパワーを用いて、発生させた。CF₄の
流速は、１０ｍTorr圧において、１０cc／分であった。
被覆された基板は、１０分間エッチングされた。１０分
後、約１５００Åの深さの溝が、露出されたＣ₆₀レジス
ト薄膜で被覆されない基板部分中に、エッチングされ
た。これはこのプラズマ中で、シリカのエッチング速度
が１５０Å／分であることに対応する。露出中Ｃ₆₀像形
成層中に転写された４μｍの線は、エッチングされた基
板中に、よく再現された。

【００４３】

【実施例２】Ｃ₆₀レジスト薄膜の感度に対する露出圧力の効果１０００Å厚のＣ₆₀レジスト薄膜を、周知の技術を用い
て、シリコンウエハ上に昇華により形成した。ウエハは
４個の等しい破片に分割した。４個の破片の各々は、放
射源とレジスト材料の間にはさまれたマスクを有するマ
スクアライナ中で、放射に別々に露出させた。各露出は
異なる気体雰囲気中で行われた。マスクアライナはサン
ノゼ、カリフォルニアにあるハイブリッド・テック・グ
ループから入手したモデル８４−３光源であった。マス
クアライナは気体入力をつけ加えることにより、修正し
た。ウエハを空気以外の雰囲気中で、放射に露出する場
合には、雰囲気は気体入力を通して供給した。

【００４４】被覆ウエハとマスク間の空気は排除され、
被覆ウエハが放射に露出される前に、いくつかの異る気
体雰囲気で、置きかえられた。ウエハの４個の被覆部分
のうちの３個が別々に露出された気体雰囲気は、アルゴ
ン、窒素及び酸素であった。被覆ウエハの２つの破片
は、別々に酸素雰囲気中で、放射に露出した。

【００４５】各破片は約３６５nmないし４０５nmの範囲
に主波長を有するＵＶ放射に、各雰囲気中で１時間露出
した。次に、露出されたウエハは、トリクロロエタンの
溶液中に置かれ、観察された。窒素及びアルゴン雰囲気
中で放射に露出させたＣ₆₀レジスト薄膜は、トリクロロ
エタン溶液中でパターン現像を示したが、両方のウエハ
上の露出されたＣ₆₀レジスト薄膜の実質上すべてが、６
０秒以内で溶解した。従って、アルゴンも窒素もＣ₆₀レ
ジスト薄膜中の露出されない領域と、露出された領域間
のコントラストは、つけ加えなかった。

【００４６】しかし、酸素雰囲気中で放射に露出させた
Ｃ₆₀レジスト薄膜は、他の気体中で露出させたレジスト
薄膜より、トリクロロエタンの現像溶液中に置いた時、
レジスト薄膜の露出されない領域と露出された領域間の
コントラストは、より大きかった。トリクロロエタン中
で６０秒後、パターンは現像され、Ｃ₆₀レジスト薄膜の
露出された部分は、ウエハ上に残った。

【００４７】他の２個のＣ₆₀薄膜は、周知の技術を用い
て、シリコンウエハ上に昇華で形成した。これらの薄膜
もまた、１０００Åの厚さであった。これらのＣ₆₀レジ
スト薄膜は、この例で先に述べた放射と同じ形の放射に
露出したが、１個は窒素酸素雰囲気中で露出し、他方は
ヘリウム雰囲気中で露出した。両方のウエハは、それら
を１時間放射に露出した後、トリクロロエタンの溶液中
に置いた。

【００４８】トリクロロエタン中で６０秒後、両方の試
料上のＣ₆₀レジスト薄膜の露出されない領域と露出され
た領域の両方が、ほとんど完全に溶解した。従って、窒
素酸素又はヘリウムの雰囲気中でＣ₆₀薄膜を放射に露出
することによっては、Ｃ₆₀薄膜を酸素雰囲気中で放射に
露出した時観察されるような薄膜の露出された部分と露
出されない部分間のコントラストは、得られない。

【００４９】

【実施例３】放射に露出されたＣ₆₀レジスト薄膜の感度に対する塩素
ガス雰囲気の効果周知の技術を用いて、いくつかの異なるシリコンウエハ
上に、Ｃ₆₀レジスト薄膜を、昇華により形成した。堆積
させた薄膜は１０００Åの厚さであった。薄膜は１時
間、塩素ガスに露出させた。次に、各Ｃ₆₀レジスト薄膜
は、約３６５nmないし４０５nmの範囲に主波長を有する
ＵＶ放射に露出した。マスクはエネルギー源とＣ₆₀レジ
スト薄膜間にあった。マスクはそれを通して放射が通過
する開孔を有した。従って、マスク開孔と位置合せされ
たＣ₆₀薄膜の部分のみが、ＵＶ放射に露出された。放射
に露出される時、薄膜のすべてが空気雰囲気中にあっ
た。

【００５０】塩素処理したＣ₆₀レジスト薄膜は、２つの
異なる時間、すなわち５分及び１時間、放射に露出し
た。次に、露出させた薄膜は、これら薄膜の各感度とコ
ントラストを評価するために、トルエン中に置いた。５
分間露出した一方のレジスト薄膜は、現像不足であった
が、トルエン中１分後に、パターンを示した。更に１５
分間トルエン中に置いた後、露出されたＣ₆₀レジスト薄
膜は、なお基板上パターンは存在したが、それは荒く見
えた。

【００５１】５分間放射に露出した第２のレジスト薄膜
は、トルエン中で１分間現像した前の試料より、トルエ
ン中５分間後に、より良好な現像されたパターンを示し
た。露出されないＣ₆₀レジストのほとんどは、５分後に
除去されたが、レジスト薄膜の残った露出された部分
は、膨張し荒かった。

【００５２】放射に１時間露出したＣ₆₀レジスト薄膜
は、トルエン中１０分後に、パターンを示した。露出さ
れないレジスト薄膜のほとんどは、１０分後に除去され
たが、レジスト薄膜の露出された部分は残った。

【００５３】パターンは放射前に塩素ガスに露出された
Ｃ₆₀レジスト薄膜より、短い時間と少いエネルギーを用
いて、Ｃ₆₀レジスト薄膜中に転写された。従って、Ｃ₆₀
レジスト薄膜の感度は、それを放射に露出する前に、塩
素ガスに露出することによって、増加する。

【００５４】

【実施例４】熱現像プロセスを用いたＣ₆₀レジスト薄膜の現像Ｃ₆₀レジスト薄膜を、周知の技術を用いて、シリコンウ
エハ上に昇華形成した。レジスト薄膜は１７３５Å厚で
あった。Ｃ₆₀薄膜は実施例１で述べたように、放射に露
出した。次に、被覆されたウエハ、ガラス管中に置か
れ、管中の雰囲気は６×１０^-7Torrの圧力に排気され
た。ガラス管は次にオーブン中に置かれ、約５時間で熱
により、徐々に３５０℃に上昇させた。オーブンは１時
間３５０℃に保たれた。１時間後、露出されたウエハ
は、オーブンからとり出された。レジスト薄膜の露出さ
れた領域に対応するパターンが、Ｃ₆₀レジスト中で観察
された。

【００５５】別のＣ₆₀レジスト薄膜を、周知の技術を用
いて、シリコンウエハ上に昇華により形成した。薄膜は
１２００Åの厚さであった。薄膜は例１で述べたよう
に、放射に露出させたが、空気雰囲気の代りに、酸素雰
囲気中で露出が行われたのが異なる。次に、露出させた
ウエハを、ガラス管中に置いた。雰囲気はガス管から排
気され、管中の圧力を約６×１０^-7Torrまで下げた。ガ
ラス管は約２５０℃に加熱したオーブン中に置いた。ガ
ラス管はオーブン中に数日間置いた。被覆ウエハをオー
ブンからとり出した時、現像されたパターンがＣ₆₀レジ
スト薄膜中に、観測された。

【００５６】急速熱アニール器も、Ｃ₆₀レジスト薄膜を
熱的に現像するために用いた。Ｃ₆₀レジスト薄膜で被覆
し、実施例１で述べたように露出したいくつかのシリコ
ンウエハを、各種条件下で、急速熱アニールにより、現
像した。レジスト薄膜は１０００Å厚であった。被覆ウ
エハは、赤外ランプに囲まれた石英面上のアニール器中
に、一度に置いた。

【００５７】この技術を用いて現像した被覆ウエハの温
度は、約３６０℃から約５００℃まで、変化させた。ア
ニール時間は２ないし１０分と変化させた。最も良好な
パターンは、４５０℃の温度、約１０分間で現像され
た。

【００５８】

【実施例５】フォトン現像技術を用いたＣ₆₀レジスト薄膜の現像周知の技術を用いて、シリコンウエハ上に、Ｃ₆₀レジス
ト薄膜を昇華により形成した。堆積させたＣ₆₀薄膜の厚
さは、９３０Åであった。次に、被覆ウエハは、ＵＶ露
光器中に置かれ、薄膜はＵＶ光に１時間、露出させた。
Ｃ₆₀薄膜の一部分のみが、例１で述べたように放射に露
出されるように、放射に露出した。この例の場合、Ｃ₆₀
薄膜の露出は、実施例１の場合の空気雰囲気ではなく、
酸素雰囲気中で行われた。

【００５９】被覆ウエハは露出された後、３個の部分に
分割された。１つの部分は石英管中に置かれた。雰囲気
は約１０^-6Torrの圧力まで、石英管から排気され、空気
の本質的にすべてが除去された。石英管は水銀アークラ
ンプ中に置かれた。水銀アークランプは１５５mW／cm²
で動作し、約３６５nmないし４０５nmの範囲に主波長を
有するスペクトル分布をもった。被覆基板は４時間フォ
トン現像したが、ある程度のパターン現像は、１時間後
に観察された。露出されないＣ₆₀薄膜の本質的に全部
が、４時間後に除去されたが、Ｃ₆₀の露出された部分は
残った。

【００６０】

【実施例６】Ｃ₇₀レジスト薄膜の露出及び現像周知の技術を用いて、シリコンウエハ上にＣ₇₀レジスト
薄膜を、昇華により形成した。薄膜は実施例１で述べた
ように、ＵＶ光露光器を用いて露出した。薄膜の厚さ
は、約１０００Åであった。露出時間は１時間であっ
た。Ｃ₇₀は空気雰囲気中で、放射に露出させた。

【００６１】被覆基板を露出させた後、それをトリクロ
ロエタン中に置いた。パターンはＣ₆₀レジスト薄膜より
速く現れたが、また速く消えた。最も良好なパターンは
現像液中３ないし４分後に観察されたが、これらのパタ
ーンのコントラストはＣ₆₀レジスト薄膜で観察されたコ
ントラストほど良くなかった。

【００６２】

【実施例７】Ｘ線放射に露出されたＣ₆₀レジスト薄膜の現像周知の技術を用いて、シリコンウエハ上に、Ｃ₆₀レジス
ト薄膜を昇華により形成した。レジストの厚さは、約１
０００Åであった。１．５Åの主波長を有するＸ線放射
のビームを、レジスト上のある点に、約４時間向けた。
Ｃ₆₀レジスト薄膜は、空気雰囲気中で照射した。Ｘ線レ
ジストは５０ボルト、２５０mAのパワー源を用いて、発
生させた。

【００６３】次に、露出させたレジストは、トリクロロ
エタンの溶液中に置いた。約１０秒後、Ｘ線放射のビー
ムをレジストに向けた点に対応して、点が現れた。Ｃ₆₀
レジスト薄膜は、Ｘ線放射に対する感度を示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はフラーレン含有レジスト材料を用いたリ
ソグラフィプロセスの概略説明である。

【符号の説明】

１０レジスト薄膜、レジスト材料１２放射１４マスク材料、材料１６開孔１８基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/027 (72)発明者アーサーフォスターヘバードアメリカ合衆国 07924 ニュージャーシィ，バーナーズヴィル，バランタインロード 104 (72)発明者グレゴリーピーターコチャンスキーアメリカ合衆国 08812 ニュージャーシィ，ダネレン，サードストリート 324

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にフラーレン含有レジスト材料を
含む像形成層を堆積する工程；第１の気体の存在下で、
像形成層の一部を、放射に露出させ、それにより像形成
層上にパターンを規定する露出された領域及び露出され
ない領域が形成される工程；及び像形成層中にパターン
を現像する工程を含むデバイス作製プロセス。
【請求項２】像形成層中に現像されたパターンを、基
板中に転写させる工程を更に含む請求項１記載のプロセ
ス。
【請求項３】フラーレンはＣ₆₀である請求項１記載の
プロセス。
【請求項４】フラーレン含有像形成層は、昇華により
堆積させる請求項１記載のプロセス。
【請求項５】像形成層の厚さは、約１００Åないし約
５０００Åである請求項１記載のプロセス。
【請求項６】第１の気体は電気的陰性の元素を含む請
求項１記載のプロセス。
【請求項７】第１の気体は酸素である請求項６記載の
プロセス。
【請求項８】像形成層は放射に露出させる前に、第２
の気体に露出させる請求項１記載のプロセス。
【請求項９】第１の気体は、第１の気体と同じか異な
る請求項８記載のプロセス。
【請求項１０】第２の気体は塩素である請求項９記載
のプロセス。
【請求項１１】像形成層は１時間又はそれより短い時
間、塩素ガスに露出される請求項１０記載のプロセス。
【請求項１２】パターンは有機溶媒中で現像される請
求項１記載のプロセス。
【請求項１３】有機溶媒はアルデヒド、ケトン、アル
コール及びハロゲン化炭化水素から成る類から選択され
る請求項１２記載のプロセス。
【請求項１４】有機溶媒はトリクロロエタンから成る
請求項１２記載のプロセス。
【請求項１５】パターンは上に露出されたフラーレン
含有レジストを有する基板を、約２００℃ないし約５０
０℃の温度に、基板から露出されないフラーレン含有レ
ジスト薄膜の本質的にすべてを除去するのに十分な時間
置くことにより、現像される請求項１記載のプロセス。
【請求項１６】パターンは空気の存在下で、減圧状態
において現像される請求項１５記載のプロセス。
【請求項１７】パターンはフォトン発生源からフォト
ンを発生させ、本質的に酸素が存在しない状態で、その
上にフラーレン含有レジストを有する基板を、基板から
露出されないフラーレン含有レジスト薄膜の十分な量を
除去するのに十分な長さの時間、フォトンに露出するこ
とにより現像される請求項１記載のプロセス。
【請求項１８】フォトン発生源は約３６５nmないし約
４０５nmの範囲に主波長を有する水銀アークランプであ
る請求項１７記載のプロセス。
【請求項１９】パターンはエッチングにより像形成層
から基板へ転写される請求項１記載のプロセス。
【請求項２０】パターンは四フッ化炭素プラズマ中で
の反応性イオンエッチングにより、像形成層から基板へ
転写される請求項１９記載のプロセス。