(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地表面上に、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸エステルとの共重合体を含有するポジ型の電子線レジストでレジスト層を５０〜５００ｎｍの厚みに形成し、
前記レジスト層に電子線を照射した後、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合液、キシレン、酢酸ブチルおよび酢酸ｎアミルのいずれかを使用して現像することにより、前記レジスト層にホールを形成する工程を有し、
前記ホールの平均径をＷ（単位：nm）とし、Ｗが８０のときの最適な電子線照射量をＤ80としたとき、
４０≦Ｗ≦７０
であるホールを形成する際に、電子線照射量ＤWが
０．８５×６０／（Ｗ−２０）≦ＤW／Ｄ80≦１．１×６０／（Ｗ−２０）
を満足するように電子線を照射するレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
前記ホールの平均径が、長辺と短辺との相加平均、または、長径と短径との相加平均であり、短辺に対する長辺の比、または、短径に対する長径の比が、１〜３であるレジストパターンを形成する請求項１のレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
前記ホールが複数存在し、隣り合うホール間に存在するレジスト層の幅が、ホールの平均径の０．２〜３倍であるレジストパターンを形成する請求項１または２のレジストパターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子線レジストを用いたレジストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紫外線を用いるフォトリソグラフィー技術や、電子線を用いる電子線リソグラフィー技術は、微細パターンの形成に有用であり、特に電子線は紫外線に比べ波長が著しく短いため、高分解能が実現する。電子線リソグラフィーでは、電子線描画装置を用いて電子線をスキャンすることにより、様々なパターンを描画することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電子線リソグラフィーでは、理論的には数十ナノメートルオーダーの微細なパターンが形成可能である。
【０００４】
本発明の発明者らは、実際にこのレベルの微細なパターンを形成する実験を行った。しかし、１００nm程度より大きなパターンを形成する際の最適条件でリソグラフィーを行うと、数十ナノメートルのライン・スペース・パターンは特に問題なく形成できたが、数十ナノメートル径のホールパターンを欠陥なく作製することは不可能であった。
【０００５】
本発明は、電子線リソグラフィーを用いて、良好な形状を有する数十ナノメートル径のホールパターンを形成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）  下地表面上に、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸エステルとの共重合体を含有するポジ型の電子線レジストでレジスト層を５０〜５００ｎｍの厚みに形成し、
前記レジスト層に電子線を照射した後、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合液、キシレン、酢酸ブチルおよび酢酸ｎアミルのいずれかを使用して現像することにより、前記レジスト層にホールを形成する工程を有し、
前記ホールの平均径をＷ（単位：nm）とし、Ｗが８０のときの最適な電子線照射量をＤ80としたとき、
４０≦Ｗ≦７０
であるホールを形成する際に、電子線照射量ＤWが
０．８５×６０／（Ｗ−２０）≦ＤW／Ｄ80≦１．１×６０／（Ｗ−２０）
を満足するように電子線を照射するレジストパターンの形成方法。
（２）  前記ホールの平均径が、長辺と短辺との相加平均、または、長径と短径との相加平均であり、短辺に対する長辺の比、または、短径に対する長径の比が、１〜３であるレジストパターンを形成する上記（１）のレジストパターンの形成方法。
（３）  前記ホールが複数存在し、隣り合うホール間に存在するレジスト層の幅が、ホールの平均径の０．２〜３倍であるレジストパターンを形成する上記（１）または（２）のレジストパターンの形成方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、電子線リソグラフィーによりホールパターンを形成する。すなわち、下地表面上に、ポジ型の電子線レジストを含有するレジスト層を形成し、前記レジスト層に電子線を照射した後、現像する。これにより、図１に示すように、レジスト層１にホール２を形成する。
【０００８】
ホールを平均径をＷ（単位：nm）としたとき、本発明は、
４０≦Ｗ≦７０
であるホールの形成に適用され、好ましくは
４０≦Ｗ≦６０
であるホールの形成に適用される。
【０００９】
発明者らは多数の実験を行った結果、平均径Ｗが上記範囲であるホールを形成する場合、ホール径が小さいほど電子線照射量を増大させる必要があることを見いだした。具体的には、Ｗが８０のときの最適な電子線照射量をＤ80としたとき、本発明では、電子線照射量ＤWが
０．８５×６０／（Ｗ−２０）≦ＤW／Ｄ80≦１．１×６０／（Ｗ−２０）
を満足するように、好ましくは
０．９５×６０／（Ｗ−２０）≦ＤW／Ｄ80≦１．０５×６０／（Ｗ−２０）
を満足するように、電子線照射量を決定する。ＤWが小さすぎると、レジスト層を貫通するホールを安定して形成することができなくなる。また、レジスト層を貫通するホールが形成できたとしても、ホール形状が崩れてしまう。具体的には、レジスト層断面においてホールの裾部にレジストが残存してしまい、すなわちレジスト層の底面付近においてホール径が著しく小さくなってしまい、寸法精度の良好なホールが得られない。一方、ＤWが大きすぎても、ホール形状が崩れてしまう。具体的には、レジスト層断面において、隣り合うホール間に存在するレジストの厚さが著しく減少し、かつ、そのレジストの上縁においてコーナー部の曲率が著しく大きくなってしまい、寸法精度の良好なホールが得られない。特に、図１に示すように複数のホールがその径と同程度の間隔を保って並んでいる場合には、寸法精度の悪化が著しくなる。
【００１０】
本発明では、上述したように、特定の平均径を有するホールを設ける場合に有効である。本発明において平均径とは、例えば図１に示すようにホール平面形状が矩形（正方形を含む）である場合は、その長辺と短辺との相加平均（正方形の場合は一辺の長さ）である。また、平面形状が楕円形（円形を含む）である場合はその長径と短径との相加平均（円形の場合は直径）である。ただし、本発明は、短辺に対する長辺の比または短径に対する長径の比が１に近いほど有効であるため、前記比は、好ましくは１〜３、より好ましくは１〜２である。この比が大きすぎると、ホールの長辺または長径が大きくなりすぎるため、電子線照射量を本発明にしたがって増やさなくても、それほど問題は生じない。
【００１１】
本発明は、図１に示すように複数のホールがその径と同程度の間隔を保って並んでいる場合に、特に有効である。ホール同士の距離が狭くなると、ホールの寸法精度が悪くなりやすいが、本発明はこれを改善できる。ただし、ホール同士の距離が狭すぎると、やはり寸法精度が悪くなりやすい。そのため、隣り合うホール間に存在するレジスト層の幅が、ホールの平均径の好ましくは０．２〜３倍、より好ましくは０．３〜２倍であるときに、本発明は特に有効である。
【００１２】
なお、上記した最適な照射量とは、ホールがレジスト層の底面まで完全に達し、すなわちホールが完全に抜けており、かつ、パターン形状の崩れが最も少なくなる照射量を意味する。例えば図１に示すように多数のホールが配列したパターンでは、一部のホールだけでなくすべてのホールが完全に抜けており、かつ、すべてのホールについて形状の崩れが少ないことが必要である。
【００１３】
なお、電子線リソグラフィーにおける最適照射量は、現像条件、すなわち使用する現像剤および現像時間に応じて異なることがある。レジストの種類によっても異なるが、照射量をやや少なくして現像時間をやや長くした場合と、照射量をやや多くして現像をやや短くした場合とで、ほぼ同じ結果を得ることも可能である。一方、本発明では、任意の現像条件においてホール径Ｗが大きい場合の最適照射量を求め、前記任意の現像条件においてホール径Ｗが小さい場合の照射量を、前記式に基づいて決定する。したがって、本発明では、現像条件は特に限定されない。
【００１４】
本発明で用いるポジ型の電子線レジストは特に限定されないが、例えば特開昭６３−１３７２２７号公報に記載されたものが好ましい。このレジストは、α−メチルスチレンとα−クロロアクリル酸エステルとの共重合体である。この中では特に、特開２０００−２９７１７号公報に記載されたα−メチルスチレンとα−クロロメチルアクリレートとの共重合体（例えば日本ゼオン社製のＺＥＰ）を含有するものが好ましい。この共重合体は、例えば下記一般式（１）で表される。
【００１５】
【化１】
0003716154.tif 000002
【００１６】
なお、α−クロロメチルアクリレートの一部に替えて、α−ブロモメチルアクリレートを用いてもよい。これにより、耐熱性が向上する。その場合、α−クロロメチルアクリレートに対するα−ブロモメチルアクリレートの置換率は、０．５質量％以下であることが好ましい。
【００１７】
パターン形成は、通常、以下の手順で行うことが好ましい。
【００１８】
まず、下地表面にレジスト層を形成する。本発明において下地は特に限定されない。レジスト層の形成方法は特に限定されず、スピンコート、ディッピング、スプレーコート等の各種塗布法から、レジスト層の厚さなどの各種条件に応じて適宜選択すればよい。レジスト塗布後、常法にしたがってプリベークを行う。
【００１９】
レジスト層の厚さは、形成するホールの寸法などの各種条件に応じて適宜決定すればよい。本発明におけるホール寸法では、レジスト層の厚さは好ましくは５０〜５００nm、より好ましくは１００〜３００nmである。
【００２０】
次に、露光を行う。露光を電子線走査方式で行う場合に本発明は特に有効であるが、電子線プロジェクション方式を利用してもよい。露光時の電子線照射量は、前記した式にしたがって決定する。
【００２１】
次いで、現像を行う。現像液は、レジストの種類に応じて適宜選択すればよく、例えば前記したα−メチルスチレンとα−クロロメチルアクリレートとの共重合体では、メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンとの混合液（日本ゼオン社製ＺＥＰ−ＳＤなど）や、キシレン、酢酸ブチルなどを用いることができる。現像時間は、通常、１〜１０分間程度とすればよい。
【００２２】
現像後、リンスを行う。リンス液は、レジストの種類に応じて適宜選択すればよく、例えば前記したα−メチルスチレンとα−クロロメチルアクリレートとの共重合体では、例えばメチルイソブチルケトンとイソプロピルアルコールとの混合液（日本ゼオン社製ＺＭＤ−Ｂなど）や、イソプロピルアルコールなどを用いることができる。リンス時間は、通常、５〜６０秒間程度とすればよい。
【００２３】
リンス後、常法にしたがってポストベークを行う。
【００２４】
本発明のパターン形成方法は、微細なパターンをエッチングにより形成する必要のある場合に有効である。具体的な適用対象は特に限定されないが、例えば、パターンド媒体の製造に有効である。パターンド媒体は、非磁性体からなる非記録部を挟んで、磁性体からなる微小な記録部が配列してなる記録トラックを有する磁気記録媒体である。パターンド媒体は、例えば特開平９−２９７９１８号公報に記載されている。同公報には、トラック幅と最短ビット規定長とを２辺の長さとする矩形領域からなる記録部を複数設け、この複数の記録部が隙間部により互いに分離して配置されており、記録部で情報の蓄積を行う磁気記録媒体が記載されている。パターンド媒体では、クロストークやパーシャルイレージャによる再生信号の劣化を低減できるため、極めて高密度の記録が可能である。パターンド媒体の製造に本発明を適用する場合、上記記録部を電子線リソグラフィーにより形成する際に本発明のパターン形成方法を利用する。
【００２５】
【実施例】
Ｓｉ基板上にスピンコート法によりレジストを塗布した後、プリベークを行って、厚さ１８０nmのレジスト層を形成した。なお、レジストには、前記一般式（１）で表される化合物を含有するＺＥＰ５２０Ａ（日本ゼオン社製）を用いた。
【００２６】
次いで、電子線描画装置（日本電子社製のＪＢＸ−６０００ＦＳ）を用い、加速電圧５０kVで電子線を照射した。なお、電子線の照射パターンは、図１に示すように、正方形のホール２が２次元配列し、隣り合うホール間の距離がホールの一辺と同寸法であるパターンが得られるように設定した。また、ホールの一辺の長さＷの設計寸法は、８０nmに設定した。
【００２７】
次いで現像、リンスおよびポストベークを行って、レジストパターンを得た。現像液には日本ゼオン社製のＺＥＤ−Ｎ５０（酢酸ｎアミル）を用い、現像時間は５分間とし、リンス液には日本ゼオン社製のＺＭＤ−Ｄを用い、リンス時間は３０秒間とした。なお、最適照射量Ｄ80を求めるために電子線の照射量を５μC/cm2づつ変えて、複数のレジストパターンを作製した。
【００２８】
これらのレジストパターンについて断面形状を走査型電子顕微鏡により調べ、最適照射量Ｄ80を求めた。その結果、Ｄ80は１００μC/cm2であった。
【００２９】
次に、ホールの一辺の長さＷの設計寸法を表１に示す値としたほかは上記と同様にしてレジストパターンを作製し、電子線照射量の許容範囲および最適値を調べた。結果を表１に示す。この場合の許容範囲とは、ホールがレジスト層の底面まで完全に達し、かつ、レジストパターンの断面形状の崩れが許容範囲内に収まる照射量の範囲である。なお、本発明において限定する照射量範囲を、表１に併記する。
【００３０】
【表１】
0003716154.tif 000003
【００３１】
表１から本発明の効果が明らかである。すなわち、電子線照射量を本発明で限定する範囲内に設定することにより、ホール径が小さい場合でも良好な形状のホールパターンが得られることがわかる。なお、表１において「裾部にレジスト残」と評価されているレジストパターンは、ホールがレジスト層の底面に達してはいるが、レジスト層断面においてホールの裾部にレジストが多量に残存しているもの、すなわちレジスト層の底面付近でホール径が著しく小さくなったものである。また、表１において「膜減り大」と評価されているレジストパターンは、レジスト層断面において隣り合うホール間に存在するレジストの厚さが著しく減少し、かつ、そのレジストの上縁においてコーナー部の曲率が著しく大きくなったものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、電子線リソグラフィーにおいて、微小パターン形成時の露光量を最適化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ホールを形成したレジスト層を示す平面図である。
【符号の説明】
１  レジスト層
２  ホール
【図１】
0003716154.tif 000004