JP4791653B2 - Fine pattern drawing material, drawing method and fine pattern forming method using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光及び熱感応性物質を利用した新規な微細パターン描画材料、それを用いる描画方法及び微細パターン形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体集積回路や光ディスク原盤のような電子、電気部品の製造に際し、真空紫外光(VUV)、X線などを用いる光リソグラフィー法のような微細パターン描画方法についての研究が盛んに行われ、現在ではこれらの技術を用いて線幅0.1μm以下の微細パターンが実現しており、数年後の実用化が期待されている(電気学会技術報告第770号,「先端リソグラフィ技術の開発動向」参照)。
【0003】
ところで、現在、電子、電気部品製造用のレジストパターンは、所定のマスクパターンを通して感光性レジスト膜に活性光を照射して画像を形成したのち、現像することによって作製されているが、形成されるレジストパターンの最小寸法は、光の回折により制限されるため、実用上は使用波長を若干下回る程度の寸法が限度となっている。ところで、この回折限界は、使用する光の波長とレンズの開口数に依存し、波長の短かい光を用いるほど、またレンズの開口度を大きくするほど限界値を小さくすることができるが、レンズの開口度を増大させることは、技術上ほぼ限界に達しているため、現在はもっぱら波長の短かい光を使用することにより、レジストパターンの微細化をはかる方向に進んでいる。
【0004】
このため、深紫外光、レーザ光、軟X線などを用いた新らしい露光技術に対する研究が行われ、KrFエキシマレーザやArFエキシマレーザを用いて寸法150nm前後の微細化が可能になったが、高性能光源の開発、光学材料やレジスト材料における特性の改善など付随する周辺技術についての解決しなければならない上に、20nm以下のラインアンドスペースをもつ微細レジストパターンを得るには、大規模な装置を必要としたり、特殊な材料を用いて煩雑な操作を行わなければならないため、コスト高になるのを免れない。
【0005】
また、電子線リソグラフィー法は、電子線を使用するため、光に比べて、はるかに微細な加工が可能であり、数nmの加工寸法が実現しているが、電子線の加速や偏向を真空中で行わなければならないため、装置が大型化する上に、数10kVという高い加速電圧を用いるため安全性についての配慮が必要になる結果、コスト高になるのを免れない。
【0006】
このような従来の微細パターン描画方法がもつ欠点を克服するために、種々のパターン描画方法が提案されている。例えばレーザー光をカルコゲン化合物に照射して熱を発生させ、カルコゲン化合物中に結晶状態の差を発生させてパターンを描画する方法(特願平8−249493号)が提案されている。そして、この方法では、その後で結晶状態の違いによるエッチングレートを利用して微細加工するものである。この方法は回折限界を超えたパターン描画が可能であるが、結晶状態の違いによるエッチングレートの差が極めて小さい上、カルコゲン化合物の膜は必ずしも均一でないため、同じ結晶状態の膜でもエッチングレートが異なり、特に粒界部分が先にエッチングされることにより品質のよい微細パターンを得ることは困難である。また、カルコゲン化合物を必ず用いなければならないため、半導体の微細加工には適用できないし、カルコゲン化合物の変形に起因するトラブルも避けられないという欠点がある。
【0007】
そのほか、レーザーによる直接描画用のレジスト材料を用いる方法も提案されている。これは、それ自体が光を吸収し、発熱する物質で作られているレジストを用いる方法であるが、この方法では、せいぜい数μmの加工寸法が得られるにすぎない上に、加工寸法が小さくなると急激な熱上昇によりレジスト材料が変形したり、蒸発するというトラブルを生じる。しかもレジスト材料としては、熱のみに感応するものが用いられるため、半導体デバイス製造に広く利用されている光リソグラフィー法を組み合わせて使用することができない。
さらに、ここで用いられるレジストは、特定の波長のみを吸収し、熱を発生するため、ごく限られた波長の光しか使用できないという欠点がある。また、半導体デバイス製造に汎用されているレジスト材料も、熱による直接描画用レジスト材料と同様に使用可能な波長は限られるという欠点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来方法がもつ欠点を克服し、大規模の装置を必要とせずに、回折限界よりはるかに小さい微細加工が可能で、急激な熱上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を伴うことなく、かつ使用可能な光の範囲を拡大することができ、しかも既存の光リソグラフィー法と組み合わせることができる微細パターン描画方法と微細パターン形成方法とそれに用いる新規な材料を提供することを目的としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、微細なパターンを形成するための新規な方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、絞られた光のスポット内の光強度が強度分布を有し、これに対応した熱分布を形成することを利用し、光吸収熱物質を併用して光を熱に変換し、発生した熱で光及び熱感応性物質に反応を励起させる光励起による方法と既存の光リソグラフィー法とを組み合わせることにより、所望の微細なパターンを容易に形成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0010】
すなわち、本発明は、基板上に、光吸収熱変換層と光及び熱感応性レジスト層とを設け、光吸収熱変換層と光及び熱感応性レジスト層との間に熱保護層を介挿してなる微細パターン描画材料、これを用いて光照射により描画する微細パターン描画方法、及びこの微細パターン描画材料を用いて、光照射によりパターン描画を行ったのち、さらに露光処理及び現像処理を行うことを特徴とする微細パターン形成方法を提供するものである。
なお、本発明において、パターン描画とは、光及び熱感応性レジスト層内の所定領域での反応によりパターンを描くことを意味し、パターン形成とは、パターン描画後、現像処理して基体上にパターンを担持した構造体を形成させることを意味する。
【0011】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面により本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の微細パターン描画材料の構造の1例及びそれを用いた描画方法の原理を示す断面説明図である。微細パターン描画材料は基板1の上に基板保護層2を介して光吸収熱変換層3及び光及び熱感応性物質層4を順次積層した構造を有している。このような構造をもつ微細パターン描画材料にレンズ8を通して、レーザ光7を照射すると、光吸収熱変換層3の作用によりその一部5の温度が上昇し、この熱によって光及び熱感応性物質層の一部6が反応する。この図においてはレーザ光7を基板1の側から照射しているが、所望ならば光及び熱感応性物質層4の側から照射することができる。基板保護層2は、光吸収熱変換層3で発生した熱から基板1を保護するために設けられているが、基板自体が耐熱性を有する場合には、特に設ける必要はない。
【0012】
このようにして、集光された光は、光吸収熱変換層3で吸収され、熱に変換される。図2は、このときに光吸収熱変換層3上の集光された光のスポット内の光強度の分布を示すグラフで、このようにガウス分布となっている。そして、スポット中心の光強度が強いため、光吸収熱変換層3の温度分布もガウス分布になる。光及び熱感応性物質として所定温度以上において反応を起す物質を用いると、光の強度を調整することにより、スポット中心部のみで選択的に反応させることができ、したがって回折限界をはるかに越えた領域で熱反応を起こさせることができる。
次いで、この反応した領域をエッチングして除去するか、あるいは逆にその他の領域を除去することにより微細パターンを形成することができる。
【0013】
図3は、光及び熱感応性物質層4が急激な温度上昇するのを防止するため、光吸収熱変換層3との間に熱保護層9を設け、かつ光及び熱感応性物質層4が熱による変形、蒸発、膨張するのを防ぐためにその上にキャップ層10を設けた構造の例を示す断面説明図である。光吸収熱変換層3は、光を吸収して数100℃に達することがあり、その際、光及び熱感応性物質層4が蒸発したり変形するのを防ぐ役割を果すものである。この場合、基板1、光吸収熱変換層3、光及び熱感応性物質層4の組み合わせによっては、熱保護層9のみにしたり、キャップ層10のみにすることもできる。このキャップ層10の厚さは通常5〜200nmの範囲内で選ばれるが、加工寸法や光及び熱感応性物質層4の材質によっては、さらに薄くしたり厚くすることもできる。
【0014】
これらの構造をもつ、本発明の微細パターン描画材料における基板1としては、一般にリソグラフィー法により電子、電気部品を製造する際に、基板として通常用いられているものの中から任意に選んで用いることができる。このようなものとしては、例えば、ケイ素、タンタル、アルミニウム、ガリウム−ヒ素、ガラス板のような無機質基板やポリプロピレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂などのプラスチック基板などがある。そのほかアルミニウム、タンタル、酸化ケイ素などの無機質基板やガラス板上にアルミニウムやタンタルを蒸着したものや光硬化性樹脂層で被覆したものも用いることができる。
【0015】
また、光及び熱感応性物質層4の材料としては、加熱又は活性光の照射により、性質が変化して、現像処理によりパターンを顕出しうる性能をもつ物質であればどのようなものも用いることができる。このようなものとしては、例えばこれまでリソグラフィー法により電子、電気部品を製造する際に用いられていたポジ型及びネガ型のホトレジストを挙げることができるが、特に最近、微細パターン形成用として開発された化学増幅型ホトレジストが好ましい。
【0016】
この化学増幅型ホトレジストは、一般に酸の作用によりアルカリ可溶性になる樹脂成分と、放射線の照射により酸を発生する酸発生成分とからなるホトレジストであり、これまで感度、解像性、焦点深度幅特性及び引き置き経時安定性を向上させ、かつ断面形状の良好なパターンを与えるように種々の組成物が提案されているが(例えば特開平5−346668号公報、特開平7−181677号公報、特開平10−97074号公報、特開平10−171109号公報、特開平10−207069号公報、特開平11−15162号公報、特開平11−15158号公報参照)、本発明の微細パターン描画材料においては、これらのいずれを用いてもよい。
【0017】
そのほか、アルカリ可溶性ノボラック型樹脂とキノンジアジド基含有化合物とを主成分とする非化学増幅型ホトレジスト(例えば米国特許第4377631号明細書、特開昭62−35449号公報、特開平1−142548号公報、特開平1−179147号公報参照)、含窒素複素環ポリマーとキノンジアジド基含有化合物とを主成分とする非化学増幅型ホトレジスト(例えば特公平1−46862号公報、特開平4−46345号公報参照)なども用いることができる。
【0018】
次に、光吸収熱変換層3の材料としては、光を吸収して熱に変換する機能をもつものであればどのようなものを用いてもよい。このような材料としては、例えば、DVD−RAMの記録層として用いられているGe2Sb2Te5のようなGe−Sb−Te合金や、Sb金属、Ag−In−Sb−Te合金、Ag−In−Sb−Te−V合金のような合金、ニオブ酸リチウム、メチルニトロアニリンのような化合物がある。
【0019】
本発明の微細パターン描画材料における光及び熱感応性物質層4の厚さとしては、10〜1000nm、好ましくは50〜200nmの範囲内が選ばれる。また、光吸収熱変換層3の厚さとしては5〜300nm、好ましくは10〜150nmの範囲内が選ばれる。光吸収熱変換層3の厚さは、使用する光の波長及び材質に依存するため、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。
【0020】
本発明の微細パターン描画材料には、光吸収熱変換層3で発生した熱により基板1がそこなわれるのを防ぐために基板保護層2を基板1の表面に設けることができる。この基板保護層2の材料としては、例えばZnS・SiO2のような無機化合物やポリイミドのような有機化合物が用いられる。この基板保護層2の厚さとしては、通常50〜500nmの範囲内で選ばれる。この基板保護層2の厚さは、使用する光の波長及び材質に依存するため、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。
【0021】
また、本発明の微細パターン描画材料においては、光の照射の際発生する熱による急激な温度上昇により光及び熱感応性物質層4がそこなわれるのを防ぐため、両者の間に熱保護層9を設けることができる。この熱保護層9の材料としては、基板保護層2と同じものを用いることができる。この熱保護層9の厚さは、5〜100nm、好ましくは10〜50nmの範囲内で選ばれる。熱保護層の厚さは、熱の広がりに影響するため、所望の微細寸法より薄くするのが望ましい。
【0022】
本発明の微細パターン描画材料における光吸収熱変換層3は、数100℃に達することがあり、熱光反応体の変形や蒸発を招くことがあるので、これを防ぐためにキャップ層10を設けることができる。このキャップ層10の材料としては、透明プラスチックや透明ガラスなどが用いられる。また、このキャップ層10の厚さは、5〜200nm、好ましくは10〜50nmの範囲内で選ばれるが、キャップ層10は現像に先立って取り除かれるため、必ずしもこの厚さに限定されるものではない。
【0023】
次に、図4は、本発明の微細パターン形成方法の1例を示す工程図である。すなわち、基板1、基板保護層2、光吸収熱変換層3、熱保護層9、光及び熱感応性物質層4を順次積層してなる微細パターン描画材料に、先ず活性光7、例えばレーザー光を照射して光吸収熱変換層3の一部5において熱を発生させ、光及び熱感応性物質層4の一部6で反応を行わせると、この部分はもはや光に感応しない物質に変化する(a)。そこで、次に別の活性光例えば青色光7′を前面にわたって照射すると(b)、前記の6以外の部分6′が反応し、現像液に溶解する物質に変化するので(c)、現像処理すると6の部分のみが残り、微細パターンが形成される(d)。この際の活性光7と7′は必ずしも異なったものである必要はなく、所望ならば同一のものを用いてよい。
【0024】
次に図5は、本発明の微細パターン描画方法と既存の光リソグラフィー法とを組み合わせて異なる寸法部分をもつ微細パターンを形成する例を示す工程図である。この例では、基板をシリコンに代表される半導体基板とし、かつ光吸収熱変換の役割も基板が兼ねている。半導体基板への光吸収熱変換層からの汚染の可能性がなければ半導体基板と光及び熱感応性物質の間に、光吸収熱変換層を設けてもよい。半導体の微細加工においては、すべての加工を最小寸法レベルで行うわけではない。そこで寸法の小さい部分を本発明の描画方法で行い、寸法が大きい部分を光リソグラフィー法で行うのが好ましい。
すなわち、先ず光リソグラフィー法によりマスクパターン11を介して、微細パターン描画材料に対する露光処理を行って、光及び熱感応性物質層4に第一潜像部12を活性光7′により描画し(a)、次いで非潜像部4′に本発明の描画方法に従い、活性光7を照射し、第二潜像部13を描画する(b)。そして、最後に現像すると、光リソグラフィー法によるパターン12′と本発明の描画方法によるパターン13′を有する微細パターンが得られる(c)。
しかしながら、場合によっては、本発明の描画方法を行ったのち、光リソグラフィー法を行うこともできる。
【0025】
また図6は、試料全体を加温しながら加工する例を示す断面説明図であり、基板1、基板保護層2、光吸収熱変換層3、光及び熱感応性物質層4からなる微細パターン描画材料はヒーター14で加温され、レンズ8を通して照射されるレーザー光7により加工される。
このように、加温しながら加工することにより、レーザー光の出力を低くすることができ、したがって急激な温度上昇を防ぐことができる。この際の加熱温度としては、50〜100℃の範囲が好ましい。この加温は、ヒーターの代りにレーザー光の照射を用いてもよい。
【0026】
本発明の微細パターン描画方法における光源としては、一般の微細パターン描画の際に使用されている各種活性光の中から必要に応じ適宜選んで用いることができる。このような活性光としては、可視光、深紫外光、電子線、i線、g線、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザーなどがある。また、本発明方法においては、基板側からレンズを通して短波長の活性光を照射すると同時に、その反対側から長波長の活性光を照射することもできる。このようにすると、長波長の活性光により光及び熱感応性物質層が熱せられ、短波長の活性光との相乗効果により光及び熱感光性物質の化学変化が促進される。
【0027】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【0028】
実施例1
図1に示す構造における基板1としてポリカーボネート製ディスク基板(厚さ0.6mm)を、基板保護層2としてZnS・SiO2(厚さ200nm)を、光吸収熱変換層3としてGe2Sb2Te5層(厚さ15nm)を、光及び熱感応性物質層4として厚さ100nmのポジ型ホトレジスト層(クラリアント社製、製品名「AZ5214−e」)をそれぞれ用い、微細パターン描画材料を調製した。
次に、この材料をディスクの上に載置し、その基板側から波長635nmのレーザー光を照射した。この際の光学系の開口数は0.6、使用した波長は635nmであり、回折限界は、530nmであるので、熱を用いずに、光で直接反応させた場合は、これ以下の寸法の微細パターンを描画することはできない。
次に、光ディスクドライブテスターを用いて、この材料を線速6m/sで回転させ、絞った出力3mWのレーザー光を10秒間照射したのち、常法に従って現像した。
このようにして得た微細パターンを原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)で観察した結果を図7に写真図で示す。この図では、微細パターンが、ランド上に白線として示されている。このものの寸法は、幅140nm、高さ30nmであった。
【0029】
実施例2
単結晶シリコン基板1上に、実施例1と同じポジ型ホトレジストを用いて、厚さ50nmの光及び熱感応性物質層4を形成させた。次いで、その上に実施例1で用いたのと同じ光吸収熱変換層3を積層して、微細パターン描画材料を製造した。
次に、図8に示す方法により半導体レーザー光7を用いて直線描画を行った。図中の15はミラーである。
このようにして露光処理したのち、エッチングにより光吸収熱変換層3を剥離し、次いで現像することにより微細パターンを得た。
【0030】
【発明の効果】
本発明の微細パターン描画材料及び微細パターン描画方法は、全く新しい原理に基づくものであり、これによれば、大規模な装置を用いる必要がなく、しかも回折限界よりもはるかに小さい微細加工を行うことができる。また、従来方法の欠点となっていた、急激な熱上昇によるレジスト材料の変形や蒸発を伴うことがない上に、既存の光リソグラフィー法と組み合わせて行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の微細パターン描画材料の構造例を示す断面説明図。
【図2】 光吸収熱変換層の光スポット内の光強度分布を示すグラフ。
【図3】 本発明の微細パターン描画材料の別の構造例を示す断面説明図。
【図4】 本発明の形成方法の1例の工程図。
【図5】 光リソグラフィー法と組み合わせた本発明のパターン形成方法の例の工程図。
【図6】 加温しながら行う本発明の描画方法の説明図。
【図7】 実施例で得た微細パターンの原子間力顕微鏡写真図。
【図8】 半導体レーザーを用いて直接描画を行う本発明の描画方法の説明図。
【符号の説明】
1 基板
2 基板保護層
3 光吸収熱変換層
4 光及び熱感応性物質層
4′非潜像部
5 光吸収熱変換層の温度上昇域
6,6′光及び熱感応性物質層の反応域
7,7′活性光
8 レンズ
9 熱保護層
10 キャップ層
11 マスクパターン
12 第一潜像部
13 第二潜像部
12′,13′パターン
14 ヒーター
15 ミラー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel fine pattern drawing material using a light and heat sensitive substance, a drawing method using the same, and a fine pattern forming method.
[0002]
[Prior art]
In the production of electronic and electrical components such as semiconductor integrated circuits and optical disc masters, research on fine pattern drawing methods such as photolithography using vacuum ultraviolet light (VUV), X-rays, etc. has been actively conducted. Using these technologies, a fine pattern with a line width of 0.1 μm or less has been realized and is expected to be put into practical use in several years (see IEEJ Technical Report No. 770, “Development Trends in Advanced Lithography Technology”). ).
[0003]
By the way, currently, a resist pattern for manufacturing electronic and electric parts is formed by irradiating a photosensitive resist film with actinic light through a predetermined mask pattern to form an image and developing it. Since the minimum dimension of the resist pattern is limited by light diffraction, the limit is practically a dimension slightly below the wavelength used. By the way, this diffraction limit depends on the wavelength of the light to be used and the numerical aperture of the lens, and the limit value can be reduced as the wavelength of the shorter wavelength is used and as the aperture of the lens is increased. Increasing the degree of aperture has almost reached the limit in terms of technology, and at present, the use of light having a short wavelength is proceeding in the direction of miniaturizing the resist pattern.
[0004]
For this reason, research has been conducted on a new exposure technique using deep ultraviolet light, laser light, soft X-rays, etc., and miniaturization of about 150 nm in size has become possible using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser. In order to obtain a fine resist pattern having a line and space of 20 nm or less and a related peripheral technology such as development of a high-performance light source and improvement of characteristics in optical materials and resist materials, a large-scale apparatus is required. Or a complicated operation using a special material is unavoidable.
[0005]
In addition, since electron beam lithography uses an electron beam, it can process much finer than light and achieves a processing dimension of several nanometers. Since the apparatus must be carried out in the inside, the size of the apparatus is increased, and a high acceleration voltage of several tens of kV is used, so that consideration must be given to safety.
[0006]
In order to overcome the drawbacks of the conventional fine pattern drawing method, various pattern drawing methods have been proposed. For example, a method (Japanese Patent Application No. 8-249493) is proposed in which a chalcogen compound is irradiated with laser light to generate heat and a crystal state difference is generated in the chalcogen compound to draw a pattern. In this method, fine processing is performed using an etching rate due to a difference in crystal state. Although this method allows pattern drawing exceeding the diffraction limit, the difference in etching rate due to the difference in crystal state is extremely small, and the chalcogen compound film is not necessarily uniform. In particular, it is difficult to obtain a fine pattern with good quality by etching the grain boundary portion first. Further, since the chalcogen compound must be used, there is a drawback that it cannot be applied to fine processing of semiconductors and troubles due to deformation of the chalcogen compound cannot be avoided.
[0007]
In addition, a method using a resist material for direct writing by a laser has been proposed. This is a method using a resist made of a substance that absorbs light and generates heat. However, this method only provides a processing dimension of several μm at most, and the processing dimension is small. Then, a problem that the resist material deforms or evaporates due to a rapid rise in heat occurs. Moreover, since a resist material that is sensitive only to heat is used, it cannot be used in combination with a photolithographic method widely used in semiconductor device manufacturing.
Furthermore, since the resist used here absorbs only a specific wavelength and generates heat, it has a disadvantage that only light of a very limited wavelength can be used. In addition, resist materials that are widely used in semiconductor device manufacturing also have a drawback that the usable wavelengths are limited in the same manner as resist materials for direct writing by heat.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention overcomes the drawbacks of the conventional method, enables fine processing far smaller than the diffraction limit without requiring a large-scale apparatus, and prevents deformation and evaporation of the resist material due to rapid heat rise. An object of the present invention is to provide a fine pattern drawing method and a fine pattern forming method that can expand the range of usable light and can be combined with an existing optical lithography method, and a novel material used therefor It was made as.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research in order to develop a new method for forming a fine pattern, the inventors of the present invention have a light intensity distribution in the focused light spot, corresponding to this. Utilizing the formation of heat distribution, converting light into heat using a light-absorbing heat substance, and using the generated heat to excite the reaction to the light and the heat-sensitive substance and the existing photolithographic method By combining the above, it was found that a desired fine pattern can be easily formed, and the present invention has been made based on this finding.
[0010]
That is, in the present invention, a light absorption heat conversion layer and a light and heat sensitive resist layer are provided on a substrate, and a heat protection layer is interposed between the light absorption heat conversion layer and the light and heat sensitive resist layer. A fine pattern drawing material, a fine pattern drawing method for drawing by light irradiation using the same, and a pattern drawing by light irradiation using the fine pattern drawing material, followed by further exposure processing and development processing The fine pattern formation method characterized by these is provided.
In the present invention, pattern drawing means drawing a pattern by a reaction in a predetermined region in the light and heat-sensitive resist layer, and pattern formation means development processing on the substrate after pattern drawing. It means that a structure carrying a pattern is formed.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of the structure of a fine pattern drawing material of the present invention and the principle of a drawing method using the same. The fine pattern drawing material has a structure in which a light absorption
[0012]
Thus, the condensed light is absorbed by the light absorption
Subsequently, this reacted region can be removed by etching, or conversely, other regions can be removed to form a fine pattern.
[0013]
FIG. 3 shows that the light and heat
[0014]
As the
[0015]
Further, as the material of the light and heat
[0016]
This chemically amplified photoresist is generally a photoresist that consists of a resin component that becomes alkali-soluble by the action of acid and an acid-generating component that generates acid when irradiated with radiation. Until now, sensitivity, resolution, and depth of focus characteristics Various compositions have been proposed so as to improve the stability over time and to provide a pattern having a good cross-sectional shape (for example, JP-A-5-346668, JP-A-7-181777, In the fine pattern drawing material of the present invention, see Kaihei 10-97074, JP-A-10-171109, JP-A-10-207069, JP-A-11-15162, JP-A-11-15158). Any of these may be used.
[0017]
In addition, non-chemically amplified photoresists mainly composed of an alkali-soluble novolac resin and a quinonediazide group-containing compound (for example, US Pat. No. 4,377,761, JP-A-62-235449, JP-A-1-142548) JP-A-1-179147), a non-chemically amplified photoresist mainly composed of a nitrogen-containing heterocyclic polymer and a quinonediazide group-containing compound (see, for example, JP-B-1-46862 and JP-A-4-46345) Etc. can also be used.
[0018]
Next, as the material of the light absorption
[0019]
The thickness of the light and heat
[0020]
In the fine pattern drawing material of the present invention, the substrate
[0021]
Further, in the fine pattern drawing material of the present invention, in order to prevent the light and the
[0022]
The light-absorbing
[0023]
Next, FIG. 4 is a process diagram showing an example of the fine pattern forming method of the present invention. That is, first,
[0024]
Next, FIG. 5 is a process diagram showing an example of forming a fine pattern having different dimension portions by combining the fine pattern drawing method of the present invention and the existing optical lithography method. In this example, the substrate is a semiconductor substrate typified by silicon, and the substrate also plays a role of light absorption heat conversion. If there is no possibility of contamination from the light absorption heat conversion layer to the semiconductor substrate, a light absorption heat conversion layer may be provided between the semiconductor substrate and the light and heat sensitive material. In semiconductor microfabrication, not all processing is performed at the minimum dimension level. Therefore, it is preferable to perform a portion having a small size by the drawing method of the present invention and a portion having a large size by the photolithography method.
That is, first, an exposure process is performed on the fine pattern drawing material through the mask pattern 11 by a photolithographic method, and the first latent image portion 12 is drawn on the light and heat
However, in some cases, after performing the drawing method of the present invention, an optical lithography method can also be performed.
[0025]
FIG. 6 is an explanatory sectional view showing an example in which the entire sample is processed while heating, and a fine pattern comprising the
Thus, by processing while heating, the output of the laser beam can be lowered, and therefore a rapid temperature rise can be prevented. As heating temperature in this case, the range of 50-100 degreeC is preferable. This heating may use laser light irradiation instead of the heater.
[0026]
As a light source in the fine pattern drawing method of the present invention, it can be appropriately selected from various active lights used in general fine pattern drawing as needed. Examples of such active light include visible light, deep ultraviolet light, electron beam, i-line, g-line, KrF excimer laser, and ArF excimer laser. In the method of the present invention, the short wavelength active light can be irradiated from the substrate side through the lens and the long wavelength active light can be irradiated from the opposite side. In this case, the light and heat-sensitive material layer are heated by the long wavelength active light, and the chemical change of the light and the thermosensitive material is promoted by a synergistic effect with the short wavelength active light.
[0027]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
[0028]
Example 1
A polycarbonate disk substrate (thickness 0.6 mm) is used as the
Next, this material was placed on a disk and irradiated with laser light having a wavelength of 635 nm from the substrate side. In this case, the numerical aperture of the optical system is 0.6, the wavelength used is 635 nm, and the diffraction limit is 530 nm. Therefore, when the reaction is performed directly with light without using heat, the size is less than this. A fine pattern cannot be drawn.
Next, using an optical disk drive tester, this material was rotated at a linear velocity of 6 m / s, irradiated with laser light having a reduced output of 3 mW for 10 seconds, and developed according to a conventional method.
The result of observing the fine pattern thus obtained with an atomic force microscope is shown in FIG. In this figure, the fine pattern is shown as a white line on the land. The dimensions of this were 140 nm in width and 30 nm in height.
[0029]
Example 2
A light and heat
Next, straight line drawing was performed using the
After the exposure treatment as described above, the light absorption
[0030]
【The invention's effect】
The fine pattern drawing material and fine pattern drawing method of the present invention are based on a completely new principle, and according to this, it is not necessary to use a large-scale apparatus, and fine processing much smaller than the diffraction limit is performed. be able to. Further, there is an advantage that the resist material is not deformed or evaporated due to a rapid heat rise, which has been a disadvantage of the conventional method, and it can be performed in combination with an existing optical lithography method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view showing a structural example of a fine pattern drawing material of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a light intensity distribution in a light spot of a light absorption heat conversion layer.
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing another structural example of the fine pattern drawing material of the present invention.
FIG. 4 is a process chart of an example of the forming method of the present invention.
FIG. 5 is a process diagram of an example of a pattern forming method of the present invention in combination with an optical lithography method.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a drawing method of the present invention performed while heating.
FIG. 7 is an atomic force microscope photograph of a fine pattern obtained in an example.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a drawing method of the present invention in which drawing is performed directly using a semiconductor laser.
[Explanation of symbols]
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