JPWO2015046327A1 - 高感度積層レジスト膜及びレジスト膜の感光度向上方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、レジストポリマー膜上にEUV光または電子ビームを少なくとも一部透過する厚さの金属層が配設されている高感度積層レジスト膜を提供する。
ここで、前記金属層はAg、Au、Pt、Pd、Cu、Al、Niからなる群から選択される金属もしくはこれを含む合金であってよい。
また、金属層は線状、島状構造または網の目状構造を有してよい。
そして、高感度積層レジスト膜はEUV光または電子ビームで露光されるものであってよい。
金属層の厚さは15nm以下であってよい。
さらに、本発明によれば、前記いずれかの高感度積層レジスト膜を形成後に露光を行う、レジスト膜感度向上方法が与えられる。
露光により前記レジスト膜に線を形成してよい。
また、露光後の現像により金属層を除去してよい。
いずれの方法であっても、本発明においては、金属膜1をレジストポリマー膜2の表面に直接積層することでもよいし、この両者間に本発明の効果、すなわち露光の際の照射光を増強する効果を阻害せず、これをさらに補完する介在層を有するものとしてもよい。大面積の領域への積層を行い、また金属層1中の金属配列を制御するための方法を採用した際には、レジストポリマー膜2と金属層1との間に他の膜ができることがある。このような他の膜の積層方法としては、例えば金属錯体を使用した積層方法があるが、その際には有機分子などが介在膜となりえる。更に本発明では、露光の際に照射される光の中のできるだけ広帯域のエネルギーを利用できるようにしたり、また金属層1の酸化防止等の保護等の目的で、金属層1の上(つまり、レジストポリマー膜2とは反対側)にひとつまたは複数の層を追加することも可能である。従って、レジストポリマー膜に金属層1を積層すると言っても、レジストポリマー膜2に直接金属層1を積層する場合に限定するものではないし、また積層した金属層1の上に何もない構成に限定するものでもない。
金属層1は、露光するとレジストポリマー膜2への照射光が増強されるものとして特徴づけられるが、その厚さは、EUV光または電子ビームの少くとも一部透過するものであって、照射光の反射・散乱が系の実効感光度に実質的な悪影響を与えない程度に薄くすることが考慮される。好適には、以下で説明する実施例のように、金属層1の厚さを約15nm以下とすれば、良好な感光度を得ることができる。ただし、孔や細長いスリット等の隙間が規則的に空いているような構造であれば、もっと厚くても増感効果が得られることが期待できる。
本発明による金属薄膜の感度上昇効果を検証するため、Siウェハー上に、以下の4種類のレジスト膜を形成し、電子ビームによるフォトリソグラフィーにより感光性を確認した。ここでAg層はスパッタリングにより形成した:
A.レジスト膜だけを形成したレジスト膜
B.A.と同じレジスト膜上に5nm厚のAg層を形成した積層レジスト膜
C.A.と同じレジスト膜上に10nm厚のAg層を形成した積層レジスト膜
D.A.と同じレジスト膜上に20nm厚のAg層を形成した積層レジスト膜
・電子の加速電圧:50kV
・電子線のビーム電流:100pA
・電子ビームで各正方形領域を塗りつぶす際のドット(ピクセル)の周期:縦横20nm
また、各正方形領域に対する露光量、つまり電子線照射の面積当たりの露光量(ビーム電流×ドット毎の照射時間 /ドット面積。ドーズ量とも言う)は以下の通りとした(単位はμC/cm−2):
35.0(最大)
30.0
25.0
22.5
20.0
17.5
15.0
12.5
10.0
7.5
5.0
2.5(最小)
なお、これらの露光量を得るために使用した、ドット毎の照射時間は、それぞれ1.4μs、1.2μs、1.0μs、0.9μs、0.8μs、0.7μs、0.6μs、0.5μs、0.4μs、0.3μs、0.2μs、0.1μsであった。
次に、本発明による増感効果は、一様な面だけではなく、細線状のパターンに対しても有効であることを実証した。このような細線状のパターンは半導体製造の際のフォトリソグラフィーで頻繁に使用されるものであるため、この結果により、本発明の半導体リソグラフィーへの適合性を更に確認することができた。以下では金属膜厚を、上の実施例で良好な結果が得られた5nmおよび10nmとし、更に比較対象のために必要に応じて金属膜を設けない場合も示した。金属としてはAgを使用した。なお、以下では細線状パターンとして具体的には露光される細長い領域が露光されない領域を挟んで多数繰り返す平行線パターンを使用した。その繰返し周期、すなわち一本の露光領域の幅と一本の露光されない領域の幅との合計をピッチサイズという。以下に示す実施例ではピッチサイズを100nm〜520nmとした。当然のことであるが、このような繰り返しの線状パターンを露光によりレジスト膜に形成することができれば、単独の線や相互に不規則に配置された複数の線の形成も本発明に基づいて実現できる。
感度増加率=([金属層付きのレジスト膜の感度]−[金属層なしのレジスト膜の感度])/[金属層付きのレジスト膜の感度]
=(1/34−1/46)/(1/46)
=46/34−1=12/34
≒0.35
すなわち、線状の領域に対する露光についての本実験では約35%の感度上昇が得られた。
露光・現像が終わった後に残留したレジスト膜の表面には、特に除去処理を行わなくとも金属膜が残留していないことを実験によって確認した。具体的には、金属層が残留しやすいと考えられる大面積の残留レジスト膜表面(具体的には図5〜図7に示すような比較的大きな残留レジスト膜)の元素組成をエネルギー分散型X線分析(EDX)により調べた。その結果のX線スペクトル並びにAg、Si及びCの元素マッピングを、Ag層なしで現像を行った場合(図12)、レジスト膜上に5nm厚のAg層を形成した状態で露光・現像を行った場合(図14)及びレジスト膜上に10nm厚のAg層を形成した状態で露光・現像を行った場合(図16)について示す。また、これらのX線スペクトル及び元素分析を行った上記三通りの場合の残留レジスト膜表面のSEM像をそれぞれ図13、図15及び図17に示す。
2:レジストポリマー膜
3:Si基板
Claims (9)
- レジストポリマー膜上に、露光するとレジストポリマー膜への照射光が増強される金属層が配設されていることを特徴とする高感度積層レジスト膜。
- レジストポリマー膜上にEUV光または電子ビームを少なくとも一部透過する厚さの金属層が配設されていることを特徴とする請求項1に記載の高感度積層レジスト膜。
- 前記金属層はAg、Au、Pt、Pd、Cu、Al、Niからなる群から選択される金属もしくはこれを含む合金であることを特徴とする請求項1または2に記載の高感度積層レジスト膜。
- 前記金属層は線状、島状構造または網の目状構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の高感度積層レジスト膜。
- EUV光または電子ビームで露光されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の高感度積層レジスト膜。
- 前記金属層の厚さは15nm以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高感度積層レジスト膜。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の高感度積層レジスト膜を形成後に露光を行うことを特徴とするレジスト膜感度向上方法。
- 前記露光により高感度積層レジスト膜に線を形成することを特徴とする請求項7に記載のレジスト膜感度向上方法。
- 前記露光後の高感度積層レジスト膜の現像により金属層を除去することを特徴とする請求項7または8に記載のレジスト膜感度向上方法。
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