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

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

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。

特開平７−１０６２２９号公報 特開平１１−１４５０５１号公報

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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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／ｃｍ^２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ＳｉＯ_２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、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＳＦ_６、ＣＣｌ_４、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２、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ＳｉＯ_２構造をＳｉＯ_２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。

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。 上記露光装置に設けられる露光用マスクを説明する図。 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感度曲線及びγ値を示す図。 仮想レジストの感度曲線。 理論計算により求められた光強度分布を示す図。 理論計算（露光量３８３ｍＪ／ｃｍ^２）により求められたレジストの潜像パターンの一例を示す図。 理論計算（露光量３８３ｍＪ／ｃｍ^２）により求められたレジストの潜像パターンの他の例を示す図。 理論計算（露光量７９４ｍＪ／ｃｍ^２）により求められたレジストの潜像パターンを示す図。 従来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図。

符号の説明

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

Claims (10)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 前記酸素プラズマエッチング耐性層がＳｉＯ_２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。
9. 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。
10. 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。
    

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