JP3392728B2

JP3392728B2 - パターン形成方法

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Publication number: JP3392728B2
Application number: JP25360897A
Authority: JP
Inventors: 原尚子木; 藤聡斎; 瀬真中
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2017-09-18
Also published as: JPH1195436A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などの
製造工程における微細加工に用いられるパターン形成方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以前よりＬＳＩを始めとする電子部品の
製造プロセスでは、フォトリソグラフィーを利用した微
細加工技術が採用されている。すなわち、まずレジスト
液を基板などの上に塗布してレジスト膜を形成させ、次
いで得られたレジスト膜に対してパターン光、またはビ
ームの走査などで露光を行った後、アルカリ現像液など
で現像処理してレジストパターンを形成させる。続いて
このレジストパターンをマスクとして基板などをエッチ
ングすることで、微細な線や開口部の形成を行い、最後
にレジスト除去をする。

【０００３】高集積化に伴い、サブクォーターミクロン
以下のパターンを精度良く作成する方法として、電子ビ
ーム直描のマスプロダクションへの適用も検討されてき
ているが、一般に電子ビームによる描画は通常の光によ
る一括露光方式と比べてスループットが悪いという欠点
があった。これを克服するために、電子ビームに対する
感度が高いレジスト、特に化学増感型レジスト、が検討
されている。

【０００４】一方、露光方式からスループットを確保
し、かつ微細なパターンを形成させるための方法とし
て、フォトレジスト層に通常の光によるマスク露光によ
ってラフパターンを露光し、その後同一の層に電子ビー
ムにより微細なパターンを描画し、さらに現像およびエ
ッチングを行う方法が提案されている。ここで、スルー
プットを大きくするために従来の化学増感型フォトレジ
ストを用いると、光露光および電子ビーム照射を行った
後に露光後ベーキング（以下ＰＥＢという）を行うこと
になるが、電子ビーム照射後だけにＰＥＢを行うと１回
目の露光からＰＥＢまでの経過時間が長くなって、１回
目に露光された部分に対しては感度安定性や寸法安定性
が劣化しやすく、また２種類の露光の終了後に、それぞ
れＰＥＢを行うと、１回目に露光された部分に対しては
２回のＰＥＢを行うことになり、寸法安定性が影響を受
けるという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の化
学増幅型レジストを光と電子ビームの両方で露光しよう
とすると、光露光と電子ビーム照射の各々の感度安定性
を保つにはプロセス的に無理があり、また露光からＰＥ
Ｂまでの時間変動の影響を受けやすかった。このために
スループットが大きく、感度安定性および寸法安定性に
優れたパターン形成方法が望まれていた。本発明は上記
を考慮してなされたもので、スループットが大きく、感
度安定性および寸法安定性に優れたパターン形成方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

［発明の概要］＜要旨＞本発明のパターン形成方法は、下記の工程を含
んでなること、を特徴とするものである。（１）電子ビームまたはイオンビームの照射により主鎖
が切断される高分子化合物、酸触媒反応により分解して
極性基を生じる置換基を有する化合物、および波長が１
５０〜４５０ｎｍの化学放射線の照射により酸を発生す
る化合物を単一の層に含んでなる感光性層を具備する感
光材料を準備する工程、（２）波長が１５０〜４５０ｎ
ｍの化学放射線により前記感光性層を所定のパターンで
露光する工程、（３）引き続いて前記感光性層をベーキ
ングする工程、（４）さらに電子ビームまたはイオンビ
ームにより前記感光性層を所定のパターンで照射する工
程、および（５）露光済みの前記感光性層を現像する工
程。

【０００７】

【０００８】［発明の具体的説明］＜感光性材料＞本発明のパターン形成方法に用いる感光
材料は、下記の各成分を単一の層に含んでなる感光性層
を具備するものである。（ａ）電子ビームまたはイオンビームの照射により主鎖
が切断される高分子化合物、（ｂ）酸触媒反応により分
解して極性基を生じる置換基を有する化合物、および、
（ｃ）波長が１５０〜４５０ｎｍの化学放射線の照射に
より酸を発生する化合物。ここで、電子ビームまたはイ
オンビームの照射により主鎖が切断される高分子化合物
（ａ）には、合目的的な任意の化合物を用いることがで
きる。このような化合物の例としては、スルフォンとオ
レフィン誘導体との共重合体、α位にハロゲンまたはシ
アノ基を有するアクリレート誘導体とオレフィン誘導体
との共重合体、メチルメタクリレートを含む共重合体、
およびその他が挙げられる。なお、この高分子成分は、
現像時の溶解コントラストを大きくするために、アルカ
リ可溶性基を有していることが好ましい。

【０００９】また、酸触媒反応により分解して極性基を
生じる置換基を有する化合物（ｂ）にも任意の化合物を
用いることができる。ここでいう酸触媒反応により分解
する置換基は、当該分野で知られている任意の基を用い
ることができる。具体的には、（イ）エステル基、例え
ば、ｔ−ブチルエステル、イソプロピルエステル、エチ
ルエステル、メチルエステル、およびその他、（ロ）エ
ーテル基、例えばｔ−ブチルエーテル、（ハ）アセター
ル基、例えばテトラヒドロピラニルエーテル、エトキシ
エチルエーテル、テトラヒドロフラニルエーテル、エチ
ルビニルエーテル、およびその他、（ニ）オキシカルボ
ニル基、例えばｔ−ブトキシカルボニル（以下、ｔ−Ｂ
ｏｃという）、メトキシカルボニル、エトキシカルボニ
ル、およびその他、（ホ）アルキルシリル基、例えばト
リメチルシリル、（ヘ）シリルエーテル基、例えばトリ
メチルシリルエーテル、トリエチルシリルエーテル、お
よびその他、が挙げられる。また、これらの置換基を有
する化合物の骨格化合物も任意であるが、通常、これは
感光性組成物の樹脂成分として配合される化合物であ
り、各種の共重合体、例えばノボラック樹脂、およびそ
の他、が挙げられる。

【００１０】ここで、高分子化合物（ａ）および化合物
（ｂ）は、それぞれ独立した化合物であってもよいが、
本発明においては、（ａ）および（ｂ）の両方の機能を
有する高分子化合物を用いることが好ましい。すなわ
ち、本発明のパターン形成方法に用いる感光性材料は、
電子ビームまたはイオンビームの照射により主鎖が切断
されるものであって、その側鎖として酸触媒反応により
分解して極性基を生じる置換基を有する高分子化合物を
含んでなることが好ましい。本発明の方法にこのような
（ａ）および（ｂ）の両方の機能を有する高分子化合物
を用いる場合には、その他に高分子化合物（ａ）または
化合物（ｂ）は必要ない。このような化合物のうち、好
ましいものは下記一般式（Ｉ）または（ＩＩ）のもので
ある。

【化２】

【００１１】ここで、Ｒ₁は、酸触媒反応により分解し
て極性基を生成する置換基を有する２価の有機基であ
り、具体的には前記した酸触媒反応により分解して極性
基を生成する置換基を有する、アルキレン基、またはア
リーレン基などが挙げられる。また、Ｒ₂は、アルカリ
可溶性基、例えば−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＯＣ−ＣＨ₂
−ＣＯＯＨ、−ＣＦ₂ＯＨ、−Ｃ₆Ｈ₄ＯＨ、およびその
他を有する２価の有機基である。また、ｌ、ｍおよびｎ
は、それぞれの単量体成分のモル比を表す数である。一
方、一般式（ＩＩ）において、ＯＲ₃は、酸触媒反応に
より分解して極性基、好ましくは水酸基、を生成する置
換基、例えば前記した置換基である。また、Ｒ₄は、置
換または非置換の芳香族基（例えばフェニル、ナフチ
ル、およびその他）、または置換または非置換の脂肪族
基（例えばシクロヘキシル、ノルボルニル、アダマンチ
ル、およびその他）である。また、Ｘ₁、Ｘ₂およびＸ₃
は１価の置換基、例えば−Ｈ、−ＣＨ₃、−ＣＨ₂Ｃ
Ｈ₃、−ＣＮ、またはハロゲン、であり、Ｘ₁、Ｘ₂およ
びＸ₃のうちの少なくとも一つが−ＣＮまたはハロゲン
である。また、ｐ、ｑおよびｒは、それぞれの単量体成
分のモル比を表す数である。

【００１２】これらの高分子化合物（ａ）、化合物
（ｂ）、または（ａ）および（ｂ）の両方の機能を有す
る高分子化合物は、必要に応じて２種類以上を組み合わ
せて用いることができる。

【００１３】波長が１５０〜４５０ｎｍの化学放射線の
照射により酸を発生する化合物（ｃ）には、当該分野で
一般的に用いられる光酸発生剤を用いることができる。
このような化合物の具体例は以下のものである。

【００１４】

【化３】

【００１５】

【化４】

【００１６】

【化５】

【００１７】

【化６】

【００１８】

【化７】

【００１９】

【化８】

【００２０】

【化９】

【００２１】

【化１０】ここでｘは、各単量体成分の配合比を表すものであり、
０〜１の任意の数である。

【００２２】

【化１１】ここでｘは、各単量体成分の配合比を表すものであり、
０〜１の任意の数である。

【００２３】

【化１２】ここでＺは、アルキル、アルコキシ、アリール、ハロゲ
ン、などの任意の置換基であり、Ｘ⁺−は任意のカチオ
ン基である。

【００２４】

【化１３】これらの光酸発生剤は、本発明のパターン形成方法に用
いる感光材料が含むポリマー成分の重量を基準として、
０．１〜３０重量部、好ましくは０．３〜１５重量部、
の量で配合される。この光酸発生剤の添加量が、前記の
量よりも少ないと十分な感度を得られないことがあり、
また前記の量よりも多いと、光酸発生剤そのものの光吸
収により露光波長におけるフォトレジスト組成物の光透
過性が損なわれることがある。

【００２５】また、本発明のパターン形成方法に用いる
感光性材料には、酸触媒反応によって分解してアルカリ
可溶性を示す基を有する化合物を溶解抑止剤として、さ
らに添加することができる。ここでいう酸触媒反応によ
り分解してアルカリ可溶性を示す基としては、前記した
一般式（Ｉ）の化合物のＲを置換する保護基と同じもの
を挙げることができる。このように用いられる溶解抑止
剤は、当該分野で知られている任意のものを用いること
ができるが、具体的には下記のものを挙げることができ
る。

【００２６】

【化１４】

【００２７】

【化１５】

【００２８】

【化１６】

【００２９】

【化１７】ここでｎは重合度を表す任意の数である。

【００３０】

【化１８】

【００３１】

【化１９】

【００３２】

【化２０】

【００３３】

【化２１】

【００３４】

【化２２】

【００３５】

【化２３】

【００３６】本発明の感光性組成物を化学増幅型レジス
トに用いる場合、化学増幅型レジストが環境中の塩基性
化合物を吸着することによりレジスト特性が影響を受け
るのを防止するために、感光性組成物中に微量の塩基性
化合物を添加することができる。このような塩基性化合
物としては、本発明の効果を損なわない限り任意のもの
を用いることができるが、具体的には、（イ）ピリジン
誘導体、例えばｔ−ブチルピリジン、ベンジルピリジ
ン、各種のピリジニウム塩、およびその他、（ロ）アニ
リン誘導体、例えばメチルアニリン、Ｎ−エチルアニリ
ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、（ハ）アミン化合物、
例えばジフェニルアミン、Ｎ−メチルジフェニルアミ
ン、およびその他、（ホ）インデン誘導体、ならびにそ
の他、が挙げられる。これらの塩基性化合物の添加量
は、一般に光酸発生剤のモル数を基準にして、０．１〜
５０モル％、好ましくは１〜１５モル％、である。塩基
性化合物の添加量がこれよりも少ないと塩基性化合物を
添加する効果が現れにくく、また多すぎると感光性組成
物の感度が低下することがある。

【００３７】本発明の感光性組成物は、前記した各成分
を、一般に有機溶媒に溶解し、必要に応じてメンブレン
フィルターなどにより濾過することにより調製される。
ここで用いられる有機溶媒は、当該分野で一般的に用い
られるものが用いられるが、具体的には（イ）ケトン、
例えばシクロヘキサノン、アセトン、エチルメチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、およびその他、（ロ）セ
ロソルブル類、例えばメチルセロソルブ、メチルセロソ
ルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチル
セロソルブアセテート、およびその他、ならびに（ハ）
エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソ
アミル、γ−ブチロラクトン、３−メトキシプロピオン
酸メチル、およびその他、を挙げることができる。ま
た、感光性組成物の種類により、溶解性を向上させるた
めにジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムア
ミド、Ｎ−メチルピロリジノン、およびその他が用いる
こともできる。さらには、低毒性溶媒として乳酸エチル
などの乳酸エステル、プロピレングリコールモノエチル
アセテートなどを用いることもできる。

【００３８】なお、感光性組成物の成分として前記した
高分子化合物（ａ）、化合物（ｂ）、（ａ）および
（ｂ）の両方の機能を有する高分子化合物、光酸発生剤
（ｃ）、溶解抑止剤、有機溶媒、およびその他は、必要
に応じて２種類以上を組み合わせて用いることができ
る。

【００３９】本発明のパターン形成方法は、前記の感光
性組成物を基板などの上に塗布して、感光性層を設けた
感光材料を用いる。感光性組成物を塗布する基板として
は、当該分野で知られている任意のものを用いることが
できる。このような基板としては具体的には、シリコン
ウェハ、ドーピングされたシリコンウェハ、表面に各種
の絶縁膜、電極、または配線が形成されたシリコンウェ
ハ、マスクブランクス、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓな
どのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェハ、およびその他を
挙げることができる。クロムまたは酸化クロム蒸着基
板、アルミニウム蒸着基板、ＩＢＳＰＧコート基板、Ｓ
ＯＧコート基板、ＳｉＮコート基板も用いることができ
る。

【００４０】基板に感光性組成物を塗布する方法も任意
であり、スピンコーティング、ディップコーティング、
ドクターブレード法、カーテンコーティング、およびそ
の他の方法が用いられる。

【００４１】塗布された感光性組成物は、通常１７０℃
以下、好ましくは７０〜１２０℃、で加熱乾燥され、感
光性層が形成される。

【００４２】＜パターン形成方法＞本発明のパターン形
成方法は、前記の感光材料を用いて、特定の処理をする
ことによるものである。

【００４３】すなわち、本発明のパターン形成方法は以
下の各工程を含んでなるものである。（１）前記の感光材料を準備する工程、（２）波長が１
５０〜４５０ｎｍの化学放射線により感光性層を所定の
パターンで露光する工程、（３）引き続いて感光性層を
ベーキングする工程、（４）さらに電子ビームまたはイ
オンビームにより感光性層を所定のパターンで照射する
工程、（５）露光済みの感光性層を現像する工程。

【００４４】まず、前記の通りに準備された感光材料を
波長が１５０〜４５０ｎｍの光によりに像様にパターン
露光する。露光の方法は、所定のマスクパターンを介し
て露光を行うものであっても、感光性層に化学放射線を
直接走査させて露光を行うものであってもよい。露光に
用いる化学放射線は、波長が１５０〜４５０ｎｍのもの
であって、光酸発生剤（ｃ）から酸を放出させることの
できるものであれば任意のものを用いることができる。
具体的には、紫外線、水銀ランプのｉ線、ｈ線、または
ｇ線、キセノンランプ光、ディープＵＶ光（例えばＫｒ
ＦまたはＡｒＦなどのエキシマーレーザー光）、および
その他を用いることができる。

【００４５】続いて、ベーキング処理を行う。ベーキン
グ処理は、当該分野で知られている任意の方法で行うこ
とができるが、一般的には熱板上や加熱炉中での加熱、
または赤外線照射などにより行う。このベーキング処理
は、化学増幅型レジスト組成物における酸触媒反応を促
進させるために行うが、酸の過剰な拡散を抑えるため
に、通常、１５０℃以下で加熱処理を行う。

【００４６】さらに、電子ビームまたはイオンビームに
より微細なパターンを照射する。露光装置には、当該分
野で知られている任意の装置を用いることができるが、
一般的には電子ビーム描画装置やイオンビーム描画装置
が用いられる。電子ビーム描画装置には任意のものを用
いることができ、それに用いられるビーム形式（例えば
円形ビーム、固定矩形ビーム、可変成形ビームおよびそ
の他）、ビーム走査方式（例えばベクター走査方式、ラ
スター走査方式、およびその他）など、用いる感光材料
やパターンの使用目的などにより適当なものを選ぶこと
ができる。

【００４７】イオンビーム装置にも任意のものを用いる
ことができる。イオン源となる元素や、装置のイオン引
き出し部、ビーム収束装置、ビーム偏向装置、およびそ
の他が種々検討されているが、これらの中から合目的的
な任意のものを用いることができる。

【００４８】続いて、感光性層をアルカリ現像液により
現像する。用いる現像液は、当該分野で知られている任
意のものを用いることができるが、具体的には、（イ）
有機アルカリ水溶液、例えばテトラメチルアンモニウム
ヒドロキシド水溶液、テトラエチルアンモニウムヒドロ
キシド水溶液、コリン水溶液、およびその他、ならびに
（ロ）無機アルカリ水溶液、例えば水酸化カリウム水溶
液、水酸化ナトリウム水溶液、およびその他、が挙げら
れる。アルカリ現像液の濃度は限定されないが、感光性
層の露光部と未露光部の溶解速度差を大きくする、すな
わち溶解コントラストを大きくする、ために１５モル％
以下の濃度であることが好ましい。また、電子ビームま
たはイオンビーム照射を照射することにより、高分子化
合物は主鎖が切断されて低分子量化するが、これを利用
したパターンの現像には有機溶媒が適しているため、本
発明のパターン形成方法において用いる現像液は、有機
溶媒を含むことが好ましい。用いることのできる有機溶
媒は、例えば、（イ）アルコール、例えばメタノール、
イソプロパノール、ブタノール、およびその他、（ロ）
ケトン、例えばメチルイソブチルケトン、アセトン、お
よびその他、（ハ）芳香族溶媒、例えばトルエン、キシ
レン、およびその他、（ニ）Ｎ−メチルピロリドン、ジ
メチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、
およびその他、が挙げられる。これらのアルカリ水溶液
および有機溶媒は任意の２種類以上を組み合わせて用い
ることもできる。

【００４９】このような本発明の方法によるパターン形
成のメカニズムは次のように考えられる。まず、１５０
〜４５０ｎｍの化学放射線で露光された光酸発生剤
（ｃ）が酸を放出する。放出された酸は、引き続き行わ
れるベーキング処理により拡散して、化合物（ｂ）の酸
触媒反応により分解して極性基となる置換基と反応し、
化合物（ｂ）をアルカリ可溶性にする。さらに、高分子
化合物（ａ）の主鎖が電子ビームまたはイオンビームを
照射されることによって切断されて、高分子化合物
（ａ）が低分子量化して、現像液に対する溶解性があが
る。この電子ビームまたはイオンビームによる高分子化
合物（ａ）の主鎖切断は、化学増幅作用によるものでは
ないのでベーキングが不要であり、先の１５０〜４５０
ｎｍの化学放射線により露光された部分は影響を受けな
いので、１５０〜４５０ｎｍの化学放射線、および電子
ビームまたはイオンビームにより露光されたパターンが
精度良く再現される。

【００５０】本発明のパターンの形成方法は前記の
（１）〜（５）の工程からなるものであるが、必要に応
じて更なる工程を加えることもできる。例えば、基板上
に感光性層を塗設する前に平坦化層形成させる工程、露
光光の反射を低減させるための反射防止層を形成させる
工程、現像処理後の基板を水などで洗浄して、現像液な
どを除去するリンス工程、ドライエッチング前に紫外線
を再度照射する工程、およびその他を前記の工程に組み
合わせることができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】実施例１下記の共重合体（ＩＩＩ）５．８ｇ、および酸発生剤で
あるトリフェニルスルホニウムトリフレート（以下ＴＰ
Ｓ−ＯＴｆという）０．０４ｇをメトキシメチルプロピ
オネート９４ｇに溶解し、続いて０．２μｍのメンブレ
ンフィルターを用いて濾過してレジスト溶液を調製し
た。

【化２４】

【００５２】得られたレジスト溶液をスピンコーティン
グによりシリコンウェハ上に塗布し、１００℃で９０秒
加熱することにより、厚さ０．１６μｍのレジスト層を
形成させた。

【００５３】次いで、レジスト層表面に波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマーレーザー光を光源としたステッパー
を使用して、露光量２０ｍＪ／ｃｍ²で所定のパターン
光を露光し、引き続いて１００℃で２分間のベーキング
処理を施した。さらに、レジスト層表面に３ｋｅＶの電
子ビーム描画装置を用い、露光量５μＣ／ｃｍ²で所定
のパターン光を露光した。

【００５４】露光済みのレジストを、０．２７Ｎのテト
ラヒドロアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）水溶液
とイソプロピルアルコールの１：１混合液を用いて、露
光部を選択的に溶解除去して、ポジ型レジストパターン
を形成させた。ここで、ＫｒＦエキシマーレーザー光に
よる露光から電子ビーム描画までの時間（Ｔ_E）を１０
分、１時間、または２時間とした場合の、ＫｒＦエキシ
マーレーザー光露光パターン（０．２５μｍＬ＆Ｓ）お
よび電子ビーム描画パターン（０．１５μｍＬ＆Ｓ）の
それぞれの寸法変動を調べた。得られた結果は表１に示
すとおりである。

【００５５】

【００５６】実施例２下記の共重合体（ＩＶ）５．８ｇ、および酸発生剤であ
るＴＰＳ−ＯＴｆ０．０４ｇをシクロヘキサノン９４ｇ
に溶解し、続いて０．２μｍのメンブレンフィルターを
用いて濾過してレジスト溶液を調製した。

【化２５】

【００５７】得られたレジスト溶液をスピンコーティン
グによりシリコンウェハ上に塗布し、１００℃で９０秒
加熱することにより、厚さ０．１６μｍのレジスト層を
形成させた。

【００５８】次いで、レジスト層表面に波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマーレーザー光を光源としたステッパー
を使用して、露光量２２ｍＪ／ｃｍ²で所定のパターン
光を露光し、引き続いて１０分以内にラインベーカーに
より１００℃で２分間のベーキング処理を施した。さら
に、レジスト層表面に３ｋｅＶの電子ビーム描画装置を
用い、露光量１μＣ／ｃｍ²で所定のパターン光を露光
した。

【００５９】露光済みのレジストを、０．１０８ＮのＴ
ＭＡＨ水溶液とイソプロピルアルコールの１：１混合液
を用いて、露光部を選択的に溶解除去して、ポジ型レジ
ストパターンを形成させた。

【００６０】ここで、Ｔ_Eを１０分、１時間、または２
時間とした場合の、ＫｒＦエキシマーレーザー光露光パ
ターン（０．２５μｍＬ＆Ｓ）および電子ビーム描画パ
ターン（０．１５μｍＬ＆Ｓ）のそれぞれの寸法変動を
調べた。得られた結果は表２に示すとおりである。

【００６１】

【００６２】比較例１分子量１２，０００のポリヒドロキシスチレンの水酸基
のうち３０％をｔ−Ｂｏｃで置換したポリマー１００重
量部、および酸発生剤であるＴＰＳ−ＯＴｆ１重量部を
ＰＧＭＥＡに溶解してレジスト溶液を調製した。得られ
たレジスト溶液をスピンコーティングによりシリコンウ
ェハ上に塗布して、厚さ０．１６μｍのレジスト層を形
成させた。

【００６３】次いで、レジスト層表面に波長２４８ｎｍ
のＫｒＦエキシマーレーザー光を光源としたステッパー
を使用して、露光量２５ｍＪ／ｃｍ²で所定のパターン
光を露光し、さらに、レジスト層表面に３ｋｅＶの電子
ビーム描画装置を用い、露光量１μＣ／ｃｍ²で所定の
パターン光を露光した。露光済みのレジストに引き続い
て１００℃で２分間のベーキング処理を施した。

【００６４】このレジストを、０．２１ＮのＴＭＡＨ水
溶液を用いて、露光部を選択的に溶解除去して、ポジ型
レジストパターンを形成させた。

【００６５】ここで、Ｔ_Eを１０分、１時間、または２
時間とした場合の、ＫｒＦエキシマーレーザー光露光パ
ターン（０．２５μｍＬ＆Ｓ）および電子ビーム描画パ
ターン（０．１５μｍＬ＆Ｓ）のそれぞれの寸法変動を
調べた。得られた結果は表３に示すとおりである。

【００６６】

【００６７】比較例２電子ビーム描画の後でのベーキングを行う代わりに、Ｋ
ｒＦエキシマーレーザー光による露光のあと、１０分間
以内にラインベーカーにより１００℃で２分間のベーキ
ングを行った他は、比較例１と同様にしてポジ型レジス
トパターンを形成させた。Ｔ_Eを変動させたときの寸法
変動を調べたところ、得られた結果は表４に示すとおり
であった。

【００６８】

【００６９】

【発明の効果】本発明のパターン形成方法によれば、微
細なパターンを感度安定性および寸法安定性を保ちなが
ら、高いスループットで製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−331289（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−316851（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−291052（ＪＰ，Ａ) 特開平９−167733（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/00 - 7/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の工程を含んでなることを特徴とす
る、パターン形成方法。（１）電子ビームまたはイオンビームの照射により主鎖
が切断される高分子化合物、酸触媒反応により分解して
極性基を生じる置換基を有する化合物、および波長が１
５０〜４５０ｎｍの化学放射線の照射により酸を発生す
る化合物を単一の層に含んでなる感光性層を具備する感
光材料を準備する工程、（２）波長が１５０〜４５０ｎ
ｍの化学放射線により前記感光性層を所定のパターンで
露光する工程、（３）引き続いて前記感光性層をベーキ
ングする工程、（４）さらに電子ビームまたはイオンビ
ームにより前記感光性層を所定のパターンで露光する工
程、および（５）露光済みの前記感光性層を現像する工
程。
【請求項２】電子ビームまたはイオンビームの照射によ
り主鎖が切断される高分子化合物が、アルカリ可溶性基
を有するものである、請求項１に記載のパターン形成方
法。
【請求項３】波長１５０〜４５０ｎｍの化学放射線がＫ
ｒＦエキシマーレーザー光またはＡｒＦエキシマーレー
ザー光である、請求項１または２のいずれか１項に記載
のパターン形成方法。
【請求項４】電子ビームまたはイオンビームの照射によ
り主鎖が切断される高分子化合物が、酸触媒反応により
分解して極性基を生じる置換基を有する化合物と同一で
ある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパターン形
成方法。
【請求項５】電子ビームまたはイオンビームの照射によ
り主鎖が切断される高分子化合物が、下記一般式（Ｉ）
または（ＩＩ）の化合物である、請求項１〜４のいずれ
か１項に記載のパターン形成方法。【化１】（ここで、Ｒ₁は、酸触媒反応により分解して極性基を
生成する置換基を有する２価の有機基であり、Ｒ₂は、
アルカリ可溶性基を有する２価の有機基であり、ｌ、ｍ
およびｎは、それぞれの単量体成分のモル比を表す数で
あり、ＯＲ₃は、酸触媒反応により分解して極性基を生
成する置換基であり、Ｒ₄は、置換または非置換の芳香
族基、または置換または非置換の脂肪族基であり、
Ｘ₁、Ｘ₂およびＸ₃は１価の置換基であり、Ｘ₁、Ｘ₂お
よびＸ₃のうちの少なくとも一つが−ＣＮまたはハロゲ
ンであり、ｐ、ｑおよびｒは、それぞれの単量体成分の
モル比を表す数である。）