JP2004335821A - パターン形成方法及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】浸漬リソグラフィに用いられる溶液中の泡を低減することにより、レジストパターンの断面形状を良好にする。
【解決手段】化学増幅型レジスト材料よりなるレジスト膜１０２を形成した後、消泡剤を含み且つ循環しながら溶液貯留部に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液１０３をレジスト膜１０２の上に供給した状態で、露光光１０４をレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ポストベークを行なった後、アルカリ性現像液により現像を行なうと、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂよりなり良好な断面形状を持つレジストパターン１０５が得られる。
【選択図】 図２
【解決手段】化学増幅型レジスト材料よりなるレジスト膜１０２を形成した後、消泡剤を含み且つ循環しながら溶液貯留部に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液１０３をレジスト膜１０２の上に供給した状態で、露光光１０４をレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ポストベークを行なった後、アルカリ性現像液により現像を行なうと、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂよりなり良好な断面形状を持つレジストパターン１０５が得られる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は半導体製造等におけるパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行われていると共に、より短波長であるＦ２ レーザの使用も検討されているが、露光装置及びレジスト材料における課題が未だ多く残されているため、より短波長の露光光を用いる光リソグラフィの実用化の時期は未だ先になっている。
【０００３】
このような状況から、最近従来の露光光を用いてパターンの一層の微細化を進めるべく、浸漬リソグラフィ（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（非特許文献１を参照）が提案されている。
【０００４】
この浸漬リソグラフィによれば、露光装置内における集光レンズとウエハー上のレジスト膜との間の領域が屈折率がｎである液体で満たされるため、露光装置のＮＡ（開口数）の値がｎ・ＮＡとなるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【０００５】
以下、浸漬リソグラフィを用いる従来のパターン形成方法について、図７（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【０００６】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【０００７】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【０００８】
次に、図７（ａ） に示すように、基板１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。
【０００９】
次に、図７（ｂ） に示すように、レジスト膜２の上に水３を供給しながら、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４をマスク５を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。尚、図７（ｂ） においては、マスク５を通過した露光光４をレジスト膜２の表面に集光する集光レンズの図示は省略しているが、集光レンズとレジスト膜２との間の領域は水等の溶液３で満たされている。このようにすると、レジスト膜２の露光部２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜２の未露光部２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００１０】
次に、図７（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図７（ｄ） に示すように、レジスト膜２の未露光部２ａよりなるレジストパターン６が得られる。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｓｗｉｔｋｅｓ ａｎｄ Ｍ．Ｒｏｔｈｓｃｈｉｌｄ，“Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｔ １５７ ｎｍ”， Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．， Ｂ１９， ２３５３ （２００１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７（ｄ） に示すように、従来例により得られるレジストパターン６は不良形状であった。
【００１３】
本件発明者らは、従来例により得られるレジストパターン６が不良形状になる理由について検討を加えた結果、露光装置の基板１を保持するステージが移動する際に溶液３中に泡が発生し、この泡によって露光光４が散乱する結果、露光光４がレジスト膜２の未露光部２ｂに到達したり、レジスト膜２の露光部２ａにおいて過露光が発生したりし、これによって、レジストパターン６に欠陥が生じるということを見出した。
【００１４】
このような不良形状のレジストパターンを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、得られるパターンの形状も不良になってしまうので、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。
【００１５】
前記に鑑み、本発明は、浸漬リソグラフィに用いられる溶液中の泡を低減することにより、レジストパターンの断面形状を良好にすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１のパターン形成方法は、レジスト膜の上に、消泡剤を含む溶液を供給した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００１７】
第１のパターン形成方法によると、レジスト膜の上に供給される溶液中に泡が発生しても、発生した泡は消泡剤によって消滅するため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００１８】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、レジスト膜の上に溶液を供給した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、パターン露光を行なう工程は、レジスト膜と露光光をレジスト膜に集光するレンズとの間に設けられ、溶液を溶液流入口から導入すると共に溶液流入口の断面積よりも小さい断面積を持つ溶液流出口から排出させる溶液貯留部の内部に一時的に貯留されている溶液をレジスト膜の上に供給しながら、露光光をレジスト膜に照射する工程を含む。
【００１９】
第２のパターン形成方法によると、溶液を溶液貯留部から排出させる溶液流出口の断面積は、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口の断面積よりも小さいため、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるので、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００２０】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液としては水を用いることが好ましい。
【００２１】
このように、溶液として屈折率の高い水を用いると、ｎ・ＮＡを確実に大きくすることができる。
【００２２】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液としてはパーフルオロポリエーテルを用いることが好ましい。
【００２３】
このように、溶液としてパーフルオロポリエーテルを用いると、レジストパターンの上に水溶性膜が形成されている場合であっても、水溶性膜が溶液により溶解されてしまう事態を防止できる。
【００２４】
第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液は消泡剤を含むことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡はより一層速やかに消滅する。
【００２６】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液が消泡剤を含む場合、消泡剤としては、シリコーン油、脂肪酸、リン酸エステル、植物性油脂、グリセリン脂肪酸エステル、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、レシチン又はポリエーテルを用いることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、溶液中の泡を確実に消滅させることができる。
【００２８】
本発明に係る露光装置は、マスクを通過した露光光をレジスト膜に集光するレンズと、レジスト膜とレンズとの間に設けられ、レンズにより集光されてレジスト膜に至る露光光が通過する溶液を一時的に貯留する溶液貯留部と、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口と、溶液貯留部に貯留されている溶液を排出させる溶液流出口とを備えている。
【００２９】
本発明に係る露光装置によると、露光装置内における集光レンズとレジスト膜との間の領域を屈折率がｎである溶液で確実に満たすことができ、露光装置のＮＡ（開口数）の値をｎ・ＮＡにできるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【００３０】
本発明に係る露光装置において、溶液流出口の断面積は、溶液流入口の断面積よりも小さいことが好ましい。
【００３１】
このように、溶液を溶液貯留部から排出させる溶液流出口の断面積が、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口の断面積よりも小さいと、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるため、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる露光装置について、図１を参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように、基板１０の上に形成されたレジスト膜１１の上方には第１の露光装置の集光レンズ１２が配置され、集光レンズ１２とレジスト膜１１との間には、溶液（屈折率：ｎ）１３を貯留する溶液貯留部１４が設けられている。溶液貯留部１４には、溶液１３が流入する溶液流入口１４ａと溶液１３が流出する溶液流出口１４ｂとが設けられており、溶液流入口１４ａから溶液貯留部１４に流入した溶液１３は溶液貯留部１４に一時的に貯留された後、溶液流出口１４ｂから外部に流出する。従って、露光光１５は所望のパターンが描画されたマスク１６を通過した後、集光レンズ１２により集光され、その後、溶液１３の内部を通過してレジスト膜１１の表面に到達する。このため、溶液１３中を通過してレジスト膜１１の表面に到達する露光光１５の開口数：ＮＡの値は、溶液１３が貯留されていない場合に比べてｎ倍になる。
【００３４】
以下、第１の実施形態に係るパターン形成方法について、図２（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００３６】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００３７】
次に、図２（ａ） に示すように、基板１０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｂ） に示すように、消泡剤としてのシリコーン油を１００ｐ．ｐ．ｍ．含み循環しながら溶液貯留部１４（図１を参照）に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液１０３をレジスト膜１０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光１０４を図示しないマスクを介してレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜１０２の露光部１０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００３９】
次に、図２（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図２（ｄ） に示すように、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン１０５が得られる。
【００４０】
第１の実施形態によると、溶液１０３には消泡剤が含まれているため、基板１０１を保持するステージが移動する際に発生する泡は消泡剤により消滅する。このため、露光光１０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン１０５の形状が良好になる。
【００４１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係るパターン形成方法について、図１及び図３（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。尚、第２の実施形態に係るパターン形成方法においては、第１の実施形態と同様、図１に示す第１の露光装置が用いられる。
【００４２】
まず、以下の組成を有するネガ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００４３】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）……………………………………………………………………２ｇ
１，３，５−Ｎ−（トリヒドロキシメチル）メラミン（架橋剤）………………０．７ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００４４】
次に、図３（ａ） に示すように、基板２０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。
【００４５】
次に、図３（ｂ） に示すように、消泡剤としてのシリコーン油を１００ｐ．ｐ．ｍ．含み循環しながら溶液貯留部１４（図１を参照）に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液２０３をレジスト膜２０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光２０４を図示しないマスクを介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜２０２の露光部２０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、架橋剤の作用によりアルカリ性現像液に対して難溶性に変化する一方、レジスト膜２０２の未露光部２０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して可溶性のままである。
【００４６】
次に、図３（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１２０℃の温度下で９０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図３（ｄ） に示すように、レジスト膜２０２の露光部２０２ａよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン２０５が得られる。
【００４７】
第２の実施形態によると、溶液２０３には消泡剤が含まれているため、基板１０１を保持するステージが移動する際に発生する泡は消泡剤により消滅する。このため、露光光２０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン２０５の形状が良好になる。
【００４８】
尚、第１又は第２の実施形態に係るパターン形成方法において、溶液１０３、２０３に含まれる消泡剤としては、破泡剤、抑泡剤又は脱泡剤が挙げられるがこれらに限らない。破泡剤は泡に吸着すると表面張力の作用により泡膜に侵入する。その後、破泡剤は表面張力により泡膜表面上に拡張されるため、泡膜は薄くなり、ついには泡膜は破壊される。抑泡剤は液中で起泡性物質と共に泡膜に吸着する。抑泡剤が吸着すると泡膜の表面張力が低下するため泡膜の薄膜化が起きる。このため泡は不安定になり液面上に出たとき破壊する。脱泡剤は液中で泡膜に吸着する。泡同士が液中で吸着すると吸着界面で泡の破壊が起きて、泡が合一して大きくなる。大きくなった泡は浮力が増大するため液面に上昇する速度が速くなる。
【００４９】
消泡剤としては、シリコーン油、脂肪酸、リン酸エステル、植物性油脂、グリセリン脂肪酸エステル、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、レシチン又はポリエーテル等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５０】
消泡剤の添加量は、通常数ｐ．ｐ．ｍ．から１％程度で十分な効果があるが、これ以下又はこれ以上の添加量でもよい。
【００５１】
溶液１０３、２０３としては、光透過率の関係等より、露光光１０４、２０４としてｇ線若しくはｉ線等の紫外線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザ等の遠紫外線を用いる場合には水（屈折率ｎ：１．４４）が好ましく、露光光１０４、２０４としてＦ２ レーザ等の真空紫外線を用いる場合にはパーフルオロポリエーテル（屈折率ｎ：１．３７）が好ましい。
【００５２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第２の露光装置について、図４を参照しながら説明する。
【００５３】
図４に示すように、基板２０の上に形成されたレジスト膜２１の上方には第２の露光装置の集光レンズ２２が配置され、集光レンズ２２とレジスト膜２１との間には、溶液（屈折率：ｎ）２３を貯留する溶液貯留部２４が設けられている。溶液貯留部２４には、溶液２３が流入する溶液流入口２４ａと溶液２３が流出する溶液流出口２４ｂとが設けられており、溶液流入口２４ａから溶液貯留部２４に流入した溶液２３は溶液貯留部２４に一時的に貯留された後、溶液流出口２４ｂから外部に流出する。従って、溶液２３中を通過してレジスト膜２１の表面に到達する露光光２５の開口数：ＮＡの値は、溶液２３が貯留されていない場合に比べてｎ倍になる。
【００５４】
第２の露光装置においては、溶液流出口２４ｂの断面積は溶液流入口２４ａの断面積よりも小さい。このため、溶液貯留部２４に貯留される溶液２３の圧力は、溶液流出口１４ｂの断面積と溶液流入口１４ａの断面積とが等しい第１の露光装置の溶液貯留部１４に貯留されている溶液１３の圧力よりも大きい。従って、基板２０を保持するステージが移動する際に溶液２３中に発生した泡は速やかに消えるため、溶液２３中の泡は低減する。
【００５５】
尚、溶液流出口２４ｂの断面積を溶液流入口２４ａの断面積よりも小さくする方法としては、溶液流出口２４ｂと溶液流入口２４ａとが同数の場合には、溶液流出口２４ｂの断面積を溶液流入口２４ａの断面積よりも小さくすればよく、各溶液流出口２４ｂの断面積と各溶液流入口２４ａの断面積とが等しい場合には、溶液流出口２４ｂの数を溶液流入口２４ａの数よりも少なくすればよい。
【００５６】
以下、第３の実施形態に係るパターン形成方法について、図５（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【００５７】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００５８】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………０．４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００５９】
次に、図５（ａ） に示すように、基板３０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜３０２を形成する。
【００６０】
次に、図５（ｂ） に示すように、循環しながら溶液貯留部２４（図４を参照）に一時的に貯留されている水よりなる溶液３０３をレジスト膜３０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３０４を図示しないマスクを介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜３０２の露光部３０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜３０２の未露光部３０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００６１】
次に、図５（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図５（ｄ） に示すように、レジスト膜３０２の未露光部３０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン３０５が得られる。
【００６２】
第３の実施形態によると、第２の露光装置における溶液を溶液貯留部２４から排出させる溶液流出口２４ｂの断面積は、溶液を溶液貯留部２４に導入する溶液流入口２４ａの断面積よりも小さいため、溶液貯留部２４に一時的に貯留されている溶液３０３の圧力が高くなるので、溶液３０３中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光３０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン３０５の形状が良好になる。
【００６３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態に係るパターン形成方法について、図６（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。尚、第４の実施形態に係るパターン形成方法においては、第３の実施形態と同様、図４に示す第２の露光装置が用いられる。
【００６４】
まず、以下の組成を有するネガ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００６５】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）……………………………………………………………………２ｇ
１，３，５−Ｎ−（トリヒドロキシメチル）メラミン（架橋剤）………………０．７ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００６６】
次に、図６（ａ） に示すように、基板４０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜４０２を形成する。
【００６７】
次に、図６（ｂ） に示すように、循環しながら溶液貯留部２４（図４を参照）に一時的に貯留されている水よりなる溶液４０３をレジスト膜４０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４０４を図示しないマスクを介してレジスト膜４０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜４０２の露光部４０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、架橋剤の作用によりアルカリ性現像液に対して難溶性に変化する一方、レジスト膜４０２の未露光部４０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して可溶性のままである。
【００６８】
次に、図６（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜４０２に対して、ホットプレートにより１２０℃の温度下で９０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図６（ｄ） に示すように、レジスト膜４０２の未露光部４０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン４０５が得られる。
【００６９】
第４の実施形態によると、第２の露光装置における溶液を溶液貯留部２４から排出させる溶液流出口２４ｂの断面積は、溶液を溶液貯留部２４に導入する溶液流入口２４ａの断面積よりも小さいため、溶液貯留部２４に一時的に貯留されている溶液４０３の圧力が高くなるので、溶液４０３中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光４０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン４０５の形状が良好になる。
【００７０】
尚、第３又は第４の実施形態においては、溶液３０３、４０３中には消泡剤が含まれていなかったが、第１又は第２の実施形態と同様の消泡剤を含ませてもよい。このようにすると、溶液３０３、４０３中に発生する泡はより一層速やかに消滅する。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に係る第１のパターン形成方法によると、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生した泡は消泡剤によって消滅するため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００７２】
本発明に係る第２のパターン形成方法によると、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるため、溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅するので、露光光の散乱が抑制され、これによって、レジストパターンの形状が良好になる。
【００７３】
本発明に係る露光装置によると、露光装置内における集光レンズとレジスト膜との間の領域を屈折率がｎである溶液で確実に満たすことができ、露光装置のＮＡ（開口数）の値をｎ・ＮＡにできるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１又は第２の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第１の露光装置の要部断面図である。
【図２】（ａ） 〜（ｄ） は第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ） 〜（ｄ） は第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図４】第３又は第４の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第２の露光装置の要部断面図である。
【図５】（ａ） 〜（ｄ） は第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図６】（ａ） 〜（ｄ） は第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ） 〜（ｄ） は従来のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１ レジスト膜
１２ 集光レンズ
１３ 溶液
１４ 溶液貯留部
１４ａ 溶液流入口
１４ｂ 溶液流出口
１５ 露光光
２０ 基板
２１ レジスト膜
２２ 集光レンズ
２３ 溶液
２４ 溶液貯留部
２４ａ 溶液流入口
２４ｂ 溶液流出口
２５ 露光光
１０１ 基板
１０２ レジスト膜
１０２ａ 露光部
１０２ｂ 未露光部
１０３ 溶液
１０４ 露光光
１０５ レジストパターン
２０１ 基板
２０２ レジスト膜
２０２ａ 露光部
２０２ｂ 未露光部
２０３ 溶液
２０４ 露光光
２０５ レジストパターン
３０１ 基板
３０２ レジスト膜
３０２ａ 露光部
３０２ｂ 未露光部
３０３ 溶液
３０４ 露光光
３０５ レジストパターン
４０１ 基板
４０２ レジスト膜
４０２ａ 露光部
４０２ｂ 未露光部
４０３ 溶液
４０４ 露光光
４０５ レジストパターン
【発明が属する技術分野】
本発明は半導体製造等におけるパターン形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行われていると共に、より短波長であるＦ２ レーザの使用も検討されているが、露光装置及びレジスト材料における課題が未だ多く残されているため、より短波長の露光光を用いる光リソグラフィの実用化の時期は未だ先になっている。
【０００３】
このような状況から、最近従来の露光光を用いてパターンの一層の微細化を進めるべく、浸漬リソグラフィ（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）（非特許文献１を参照）が提案されている。
【０００４】
この浸漬リソグラフィによれば、露光装置内における集光レンズとウエハー上のレジスト膜との間の領域が屈折率がｎである液体で満たされるため、露光装置のＮＡ（開口数）の値がｎ・ＮＡとなるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【０００５】
以下、浸漬リソグラフィを用いる従来のパターン形成方法について、図７（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【０００６】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【０００７】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【０００８】
次に、図７（ａ） に示すように、基板１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。
【０００９】
次に、図７（ｂ） に示すように、レジスト膜２の上に水３を供給しながら、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４をマスク５を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。尚、図７（ｂ） においては、マスク５を通過した露光光４をレジスト膜２の表面に集光する集光レンズの図示は省略しているが、集光レンズとレジスト膜２との間の領域は水等の溶液３で満たされている。このようにすると、レジスト膜２の露光部２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜２の未露光部２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００１０】
次に、図７（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図７（ｄ） に示すように、レジスト膜２の未露光部２ａよりなるレジストパターン６が得られる。
【００１１】
【非特許文献１】
Ｍ．Ｓｗｉｔｋｅｓ ａｎｄ Ｍ．Ｒｏｔｈｓｃｈｉｌｄ，“Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ａｔ １５７ ｎｍ”， Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．， Ｂ１９， ２３５３ （２００１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７（ｄ） に示すように、従来例により得られるレジストパターン６は不良形状であった。
【００１３】
本件発明者らは、従来例により得られるレジストパターン６が不良形状になる理由について検討を加えた結果、露光装置の基板１を保持するステージが移動する際に溶液３中に泡が発生し、この泡によって露光光４が散乱する結果、露光光４がレジスト膜２の未露光部２ｂに到達したり、レジスト膜２の露光部２ａにおいて過露光が発生したりし、これによって、レジストパターン６に欠陥が生じるということを見出した。
【００１４】
このような不良形状のレジストパターンを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、得られるパターンの形状も不良になってしまうので、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。
【００１５】
前記に鑑み、本発明は、浸漬リソグラフィに用いられる溶液中の泡を低減することにより、レジストパターンの断面形状を良好にすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１のパターン形成方法は、レジスト膜の上に、消泡剤を含む溶液を供給した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００１７】
第１のパターン形成方法によると、レジスト膜の上に供給される溶液中に泡が発生しても、発生した泡は消泡剤によって消滅するため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００１８】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、レジスト膜の上に溶液を供給した状態で、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、パターン露光を行なう工程は、レジスト膜と露光光をレジスト膜に集光するレンズとの間に設けられ、溶液を溶液流入口から導入すると共に溶液流入口の断面積よりも小さい断面積を持つ溶液流出口から排出させる溶液貯留部の内部に一時的に貯留されている溶液をレジスト膜の上に供給しながら、露光光をレジスト膜に照射する工程を含む。
【００１９】
第２のパターン形成方法によると、溶液を溶液貯留部から排出させる溶液流出口の断面積は、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口の断面積よりも小さいため、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるので、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００２０】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液としては水を用いることが好ましい。
【００２１】
このように、溶液として屈折率の高い水を用いると、ｎ・ＮＡを確実に大きくすることができる。
【００２２】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液としてはパーフルオロポリエーテルを用いることが好ましい。
【００２３】
このように、溶液としてパーフルオロポリエーテルを用いると、レジストパターンの上に水溶性膜が形成されている場合であっても、水溶性膜が溶液により溶解されてしまう事態を防止できる。
【００２４】
第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液は消泡剤を含むことが好ましい。
【００２５】
このようにすると、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡はより一層速やかに消滅する。
【００２６】
第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜の上に供給される溶液が消泡剤を含む場合、消泡剤としては、シリコーン油、脂肪酸、リン酸エステル、植物性油脂、グリセリン脂肪酸エステル、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、レシチン又はポリエーテルを用いることが好ましい。
【００２７】
このようにすると、溶液中の泡を確実に消滅させることができる。
【００２８】
本発明に係る露光装置は、マスクを通過した露光光をレジスト膜に集光するレンズと、レジスト膜とレンズとの間に設けられ、レンズにより集光されてレジスト膜に至る露光光が通過する溶液を一時的に貯留する溶液貯留部と、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口と、溶液貯留部に貯留されている溶液を排出させる溶液流出口とを備えている。
【００２９】
本発明に係る露光装置によると、露光装置内における集光レンズとレジスト膜との間の領域を屈折率がｎである溶液で確実に満たすことができ、露光装置のＮＡ（開口数）の値をｎ・ＮＡにできるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【００３０】
本発明に係る露光装置において、溶液流出口の断面積は、溶液流入口の断面積よりも小さいことが好ましい。
【００３１】
このように、溶液を溶液貯留部から排出させる溶液流出口の断面積が、溶液を溶液貯留部に導入する溶液流入口の断面積よりも小さいと、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるため、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる露光装置について、図１を参照しながら説明する。
【００３３】
図１に示すように、基板１０の上に形成されたレジスト膜１１の上方には第１の露光装置の集光レンズ１２が配置され、集光レンズ１２とレジスト膜１１との間には、溶液（屈折率：ｎ）１３を貯留する溶液貯留部１４が設けられている。溶液貯留部１４には、溶液１３が流入する溶液流入口１４ａと溶液１３が流出する溶液流出口１４ｂとが設けられており、溶液流入口１４ａから溶液貯留部１４に流入した溶液１３は溶液貯留部１４に一時的に貯留された後、溶液流出口１４ｂから外部に流出する。従って、露光光１５は所望のパターンが描画されたマスク１６を通過した後、集光レンズ１２により集光され、その後、溶液１３の内部を通過してレジスト膜１１の表面に到達する。このため、溶液１３中を通過してレジスト膜１１の表面に到達する露光光１５の開口数：ＮＡの値は、溶液１３が貯留されていない場合に比べてｎ倍になる。
【００３４】
以下、第１の実施形態に係るパターン形成方法について、図２（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【００３５】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００３６】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００３７】
次に、図２（ａ） に示すように、基板１０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。
【００３８】
次に、図２（ｂ） に示すように、消泡剤としてのシリコーン油を１００ｐ．ｐ．ｍ．含み循環しながら溶液貯留部１４（図１を参照）に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液１０３をレジスト膜１０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光１０４を図示しないマスクを介してレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜１０２の露光部１０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００３９】
次に、図２（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図２（ｄ） に示すように、レジスト膜１０２の未露光部１０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン１０５が得られる。
【００４０】
第１の実施形態によると、溶液１０３には消泡剤が含まれているため、基板１０１を保持するステージが移動する際に発生する泡は消泡剤により消滅する。このため、露光光１０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン１０５の形状が良好になる。
【００４１】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係るパターン形成方法について、図１及び図３（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。尚、第２の実施形態に係るパターン形成方法においては、第１の実施形態と同様、図１に示す第１の露光装置が用いられる。
【００４２】
まず、以下の組成を有するネガ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００４３】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）……………………………………………………………………２ｇ
１，３，５−Ｎ−（トリヒドロキシメチル）メラミン（架橋剤）………………０．７ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００４４】
次に、図３（ａ） に示すように、基板２０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。
【００４５】
次に、図３（ｂ） に示すように、消泡剤としてのシリコーン油を１００ｐ．ｐ．ｍ．含み循環しながら溶液貯留部１４（図１を参照）に一時的に貯留されている水（屈折率ｎ：１．４４）よりなる溶液２０３をレジスト膜２０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光２０４を図示しないマスクを介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜２０２の露光部２０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、架橋剤の作用によりアルカリ性現像液に対して難溶性に変化する一方、レジスト膜２０２の未露光部２０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して可溶性のままである。
【００４６】
次に、図３（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１２０℃の温度下で９０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図３（ｄ） に示すように、レジスト膜２０２の露光部２０２ａよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン２０５が得られる。
【００４７】
第２の実施形態によると、溶液２０３には消泡剤が含まれているため、基板１０１を保持するステージが移動する際に発生する泡は消泡剤により消滅する。このため、露光光２０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン２０５の形状が良好になる。
【００４８】
尚、第１又は第２の実施形態に係るパターン形成方法において、溶液１０３、２０３に含まれる消泡剤としては、破泡剤、抑泡剤又は脱泡剤が挙げられるがこれらに限らない。破泡剤は泡に吸着すると表面張力の作用により泡膜に侵入する。その後、破泡剤は表面張力により泡膜表面上に拡張されるため、泡膜は薄くなり、ついには泡膜は破壊される。抑泡剤は液中で起泡性物質と共に泡膜に吸着する。抑泡剤が吸着すると泡膜の表面張力が低下するため泡膜の薄膜化が起きる。このため泡は不安定になり液面上に出たとき破壊する。脱泡剤は液中で泡膜に吸着する。泡同士が液中で吸着すると吸着界面で泡の破壊が起きて、泡が合一して大きくなる。大きくなった泡は浮力が増大するため液面に上昇する速度が速くなる。
【００４９】
消泡剤としては、シリコーン油、脂肪酸、リン酸エステル、植物性油脂、グリセリン脂肪酸エステル、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、レシチン又はポリエーテル等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００５０】
消泡剤の添加量は、通常数ｐ．ｐ．ｍ．から１％程度で十分な効果があるが、これ以下又はこれ以上の添加量でもよい。
【００５１】
溶液１０３、２０３としては、光透過率の関係等より、露光光１０４、２０４としてｇ線若しくはｉ線等の紫外線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザ等の遠紫外線を用いる場合には水（屈折率ｎ：１．４４）が好ましく、露光光１０４、２０４としてＦ２ レーザ等の真空紫外線を用いる場合にはパーフルオロポリエーテル（屈折率ｎ：１．３７）が好ましい。
【００５２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第２の露光装置について、図４を参照しながら説明する。
【００５３】
図４に示すように、基板２０の上に形成されたレジスト膜２１の上方には第２の露光装置の集光レンズ２２が配置され、集光レンズ２２とレジスト膜２１との間には、溶液（屈折率：ｎ）２３を貯留する溶液貯留部２４が設けられている。溶液貯留部２４には、溶液２３が流入する溶液流入口２４ａと溶液２３が流出する溶液流出口２４ｂとが設けられており、溶液流入口２４ａから溶液貯留部２４に流入した溶液２３は溶液貯留部２４に一時的に貯留された後、溶液流出口２４ｂから外部に流出する。従って、溶液２３中を通過してレジスト膜２１の表面に到達する露光光２５の開口数：ＮＡの値は、溶液２３が貯留されていない場合に比べてｎ倍になる。
【００５４】
第２の露光装置においては、溶液流出口２４ｂの断面積は溶液流入口２４ａの断面積よりも小さい。このため、溶液貯留部２４に貯留される溶液２３の圧力は、溶液流出口１４ｂの断面積と溶液流入口１４ａの断面積とが等しい第１の露光装置の溶液貯留部１４に貯留されている溶液１３の圧力よりも大きい。従って、基板２０を保持するステージが移動する際に溶液２３中に発生した泡は速やかに消えるため、溶液２３中の泡は低減する。
【００５５】
尚、溶液流出口２４ｂの断面積を溶液流入口２４ａの断面積よりも小さくする方法としては、溶液流出口２４ｂと溶液流入口２４ａとが同数の場合には、溶液流出口２４ｂの断面積を溶液流入口２４ａの断面積よりも小さくすればよく、各溶液流出口２４ｂの断面積と各溶液流入口２４ａの断面積とが等しい場合には、溶液流出口２４ｂの数を溶液流入口２４ａの数よりも少なくすればよい。
【００５６】
以下、第３の実施形態に係るパターン形成方法について、図５（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。
【００５７】
まず、以下の組成を有する化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００５８】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンターシャルブチルカルボキシレート：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）…………２ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………０．４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００５９】
次に、図５（ａ） に示すように、基板３０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜３０２を形成する。
【００６０】
次に、図５（ｂ） に示すように、循環しながら溶液貯留部２４（図４を参照）に一時的に貯留されている水よりなる溶液３０３をレジスト膜３０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３０４を図示しないマスクを介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜３０２の露光部３０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、アルカリ性現像液に対して可溶性に変化する一方、レジスト膜３０２の未露光部３０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して難溶性のままである。
【００６１】
次に、図５（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１００℃の温度下で６０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図５（ｄ） に示すように、レジスト膜３０２の未露光部３０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン３０５が得られる。
【００６２】
第３の実施形態によると、第２の露光装置における溶液を溶液貯留部２４から排出させる溶液流出口２４ｂの断面積は、溶液を溶液貯留部２４に導入する溶液流入口２４ａの断面積よりも小さいため、溶液貯留部２４に一時的に貯留されている溶液３０３の圧力が高くなるので、溶液３０３中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光３０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン３０５の形状が良好になる。
【００６３】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態に係るパターン形成方法について、図６（ａ） 〜（ｄ） を参照しながら説明する。尚、第４の実施形態に係るパターン形成方法においては、第３の実施形態と同様、図４に示す第２の露光装置が用いられる。
【００６４】
まず、以下の組成を有するネガ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００６５】
ポリ（（ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸）−（無水マレイン酸））（但し、ノルボルネン−５−メチレンカルボン酸：無水マレイン酸＝５０ｍｏｌ％：５０ｍｏｌ％）（ベースポリマー）……………………………………………………………………２ｇ
１，３，５−Ｎ−（トリヒドロキシメチル）メラミン（架橋剤）………………０．７ｇ
トリフルオロスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）……………０．０４ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）…………２０ｇ
【００６６】
次に、図６（ａ） に示すように、基板４０１の上に上記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．３５μｍの厚さを持つレジスト膜４０２を形成する。
【００６７】
次に、図６（ｂ） に示すように、循環しながら溶液貯留部２４（図４を参照）に一時的に貯留されている水よりなる溶液４０３をレジスト膜４０２の上に供給した状態で、ＮＡが０．６５であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４０４を図示しないマスクを介してレジスト膜４０２に照射してパターン露光を行なう。このようにすると、レジスト膜４０２の露光部４０２ａにおいては酸発生剤から酸が発生するので、架橋剤の作用によりアルカリ性現像液に対して難溶性に変化する一方、レジスト膜４０２の未露光部４０２ｂにおいては酸発生剤から酸が発生しないので、アルカリ性現像液に対して可溶性のままである。
【００６８】
次に、図６（ｃ） に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜４０２に対して、ホットプレートにより１２０℃の温度下で９０秒間加熱した後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図６（ｄ） に示すように、レジスト膜４０２の未露光部４０２ｂよりなり０．０９μｍのライン幅を有し且つ良好な断面形状を持つレジストパターン４０５が得られる。
【００６９】
第４の実施形態によると、第２の露光装置における溶液を溶液貯留部２４から排出させる溶液流出口２４ｂの断面積は、溶液を溶液貯留部２４に導入する溶液流入口２４ａの断面積よりも小さいため、溶液貯留部２４に一時的に貯留されている溶液４０３の圧力が高くなるので、溶液４０３中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅する。このため、露光光４０４の散乱が抑制されるので、レジストパターン４０５の形状が良好になる。
【００７０】
尚、第３又は第４の実施形態においては、溶液３０３、４０３中には消泡剤が含まれていなかったが、第１又は第２の実施形態と同様の消泡剤を含ませてもよい。このようにすると、溶液３０３、４０３中に発生する泡はより一層速やかに消滅する。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に係る第１のパターン形成方法によると、レジスト膜の上に供給される溶液中に発生した泡は消泡剤によって消滅するため、露光光の散乱が抑制されるので、レジストパターンの形状が良好になる。
【００７２】
本発明に係る第２のパターン形成方法によると、溶液貯留部に一時的に貯留されている溶液の圧力が高くなるため、溶液中に発生する泡のサイズが小さくなると共に発生した泡は速やかに消滅するので、露光光の散乱が抑制され、これによって、レジストパターンの形状が良好になる。
【００７３】
本発明に係る露光装置によると、露光装置内における集光レンズとレジスト膜との間の領域を屈折率がｎである溶液で確実に満たすことができ、露光装置のＮＡ（開口数）の値をｎ・ＮＡにできるので、レジスト膜の解像性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１又は第２の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第１の露光装置の要部断面図である。
【図２】（ａ） 〜（ｄ） は第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ） 〜（ｄ） は第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図４】第３又は第４の実施形態に係るパターン形成方法に用いられる第２の露光装置の要部断面図である。
【図５】（ａ） 〜（ｄ） は第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図６】（ａ） 〜（ｄ） は第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図７】（ａ） 〜（ｄ） は従来のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 基板
１１ レジスト膜
１２ 集光レンズ
１３ 溶液
１４ 溶液貯留部
１４ａ 溶液流入口
１４ｂ 溶液流出口
１５ 露光光
２０ 基板
２１ レジスト膜
２２ 集光レンズ
２３ 溶液
２４ 溶液貯留部
２４ａ 溶液流入口
２４ｂ 溶液流出口
２５ 露光光
１０１ 基板
１０２ レジスト膜
１０２ａ 露光部
１０２ｂ 未露光部
１０３ 溶液
１０４ 露光光
１０５ レジストパターン
２０１ 基板
２０２ レジスト膜
２０２ａ 露光部
２０２ｂ 未露光部
２０３ 溶液
２０４ 露光光
２０５ レジストパターン
３０１ 基板
３０２ レジスト膜
３０２ａ 露光部
３０２ｂ 未露光部
３０３ 溶液
３０４ 露光光
３０５ レジストパターン
４０１ 基板
４０２ レジスト膜
４０２ａ 露光部
４０２ｂ 未露光部
４０３ 溶液
４０４ 露光光
４０５ レジストパターン
Claims (8)
- レジスト膜の上に、消泡剤を含む溶液を供給した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。 - レジスト膜の上に溶液を供給した状態で、前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なってレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記パターン露光を行なう工程は、前記レジスト膜と前記露光光を前記レジスト膜に集光するレンズとの間に設けられ、前記溶液を溶液流入口から導入すると共に前記溶液流入口の断面積よりも小さい断面積を持つ溶液流出口から排出させる溶液貯留部の内部に一時的に貯留されている前記溶液を前記レジスト膜の上に供給しながら、前記露光光を前記レジスト膜に照射する工程を含むことを特徴とするパターン形成方法。 - 前記溶液は水であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
- 前記溶液はパーフルオロポリエーテルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のパターン形成方法。
- 前記溶液は消泡剤を含むことを特徴とする請求項２に記載のパターン形成方法。
- 前記消泡剤は、シリコーン油、脂肪酸、リン酸エステル、植物性油脂、グリセリン脂肪酸エステル、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、レシチン又はポリエーテルであることを特徴とする請求項１又は５に記載のパターン形成方法。
- マスクを通過した露光光をレジスト膜に集光するレンズと、
前記レジスト膜と前記レンズとの間に設けられ、前記レンズにより集光されて前記レジスト膜に至る前記露光光が通過する溶液を一時的に貯留する溶液貯留部と、
前記溶液を前記溶液貯留部に導入する溶液流入口と、
前記溶液貯留部に貯留されている前記溶液を排出させる溶液流出口とを備えていることを特徴とする露光装置。 - 前記溶液流出口の断面積は、前記溶液流入口の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
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