(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とするリソグラフィー方法。
【請求項２】
前記レジスト膜が脂環族基を含む組成物からなるものであることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィー方法。
【請求項３】
前記所定形状が孤立した溝パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を１ｋＶ以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【請求項４】
基板の上方に形成された被加工膜上にレジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レジストのパターニング方法及びレジストをマスクとした加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化が進むにつれ、集積回路の最小パターンをサブミクロン以下とする要請が高くなり、それに伴い、エッチングのマスクとなるレジストパターンも微細なものを形成する必要がある。しかしながら、このような微細なレジストパターンを倒壊することなく形成するには、レジスト膜厚の更なる薄膜化が必要であるが、レジスト膜厚を薄くするほどエッチングマスクとしての機能の低下を招くことになる。
【０００３】
従って、薄膜レジストのエッチングマスク機能を向上するためには、レジスト自体のドライエッチング耐性を向上させることが必要である。そこで、パターニング後のレジストに電子線を照射または貫通させることで、レジストの化学結合を分解し、または架橋反応を促進させてレジストを焼成する方法がある。この方法により、レジストのドライエッチング耐性が向上することが判っている。
【０００４】
上記のレジスト改質に用いられる電子線照射装置は、様々なレジスト膜厚の対して照射できるように電子線の加速電圧を変えることが可能である。
レジストヘの照射方法としては、所定のレジスト膜厚を電子が貫通するのに十分な加速電圧で照射する単一加速電圧照射方法と、ある膜厚のレジストに対して均一に電子を照射させるために、加速電圧を変える均一加速電圧照射方法がある。この均一加速電圧照射方法は、先ず、所定膜厚のレジストを貫通するような条件の加速電圧でレジスト底部に一定量の電子線を照射した後、徐々に加速電圧を下げることにより、レジストの表面部分への照射を行ってレジスト全体に均一に電子線を照射する手法である。このとき、電子線が如何なる加速電圧で如何なる程度のレジスト膜厚中（深さ方向）に到達するかは、予めシミュレーション結果を用いて予測している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パターニング後のレジストのドライエッチング耐性を向上させるために、所定の加速電圧を例えば５ｋＶ、照射量を例えば３ｍＣ／ｃｍ2に調節した電子線をレジスト中に照射すると、レジストの化学結合を分解または架橋反応が促進され、レジストの化学結合が変化する反面、分解されたレジストの一部は飛散することによりレジストの体積変化も同時に起こることが判っている。このため、照射前のレジスト形状に変形（例えば順テーパ形状）が生じることになる。この現象は、一定の加速電圧で照射する単一加速電圧照射方法の場合に限らず、初めに高加速電圧で電子線を照射した後、徐々に低加速電圧で照射し、所定のレジスト膜厚に均一に照射する均一加速電圧照射方法でも起こる。
【０００６】
以上のように、電子線照射によるレジストのパターン変形は、その後のエッチング工程における被加工膜（例えば、コンタクトホールが形成される酸化膜）のパターン転写精度を低下させる原因になる。更に、電子線照射そのものにより露光後のパターン寸法が変わってしまい、その後のエッチングにおいて目的の寸法のパターンを形成できなくなる。
【０００７】
そこで本発明は、レジスト膜のパターン変形を殆ど生ぜしめることなく、電子線照射によりパターニング後のレジスト膜を改質し、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことを可能とするリソグラフィー方法及び当該レジスト膜を用いて被加工膜を正確且つ容易に所望の微細エッチング加工することが可能となる加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、レジスト膜に電子線照射を行った際に、レジスト膜にパターン変形が生じる原因を以下の２つであることを見出した。
【０００９】
１つは、ある膜厚のレジストにおいて、その表面部分を通過する電子線の量が、その底面部分を通過する電子線の量より多いため、相対的にレジスト改質の程度に差が生じることである。もう１つは、レジスト表面部分は完全に改質されていないため、同時に分解されたレジストの一部が容易にレジスト表面から飛散してゆき、相対的にレジスト上部の体積変化が多くなることである。
【００１０】
このようなパターン変形の原因に鑑み、本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明のリソグラフィー方法は、レジスト膜を塗布形成する工程と、前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程とを含み、前記レジスト膜を改質する工程は、２ｋＶ以下の低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップとを含む。
【００１２】
本発明の加工方法は、前記リソグラフィー方法の各工程と、前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した好適な諸実施形態について説明する。
【００１４】
（実施形態１）
本実施形態では、レジスト膜に０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成する場合について例示する。
【００１５】
図１は、本実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図であり、図２は、比較対照として従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
サンプルとなるレジストは、１９３ｎｍの波長の光で感光するレジスト（商品名PAR-700：住友化学社製）であり、ここではＡｒＦエキシマレーザ光を用いて当該レジストを感光させ、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成して評価を行った。
【００１６】
本実施形態では、先ず図１（ａ）に示すように、被加工膜であるシリコン酸化膜１上にレジスト材料を塗布してレジスト膜２を形成し、フォトリソグラフィーによりこれを加工してコンタクトホールパターン３を形成する。具体的には、上記のレジスト材料により、膜厚３９０ｎｍにレジスト膜２を形成し、０．１５μｍ径にコンタクトホールパターン３を形成した。
【００１７】
続いて、レジスト膜２の膜質改善のため、レジスト膜２に対して多段階（ここでは２段階）に電子線を照射する。
先ず、レジスト膜２の表層のみに電子線が到達するように、低い加速電圧、ここでは１ｋＶで電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2として電子線照射を行い、レジスト膜２の表層のみを改質する（ステップ１）。
【００１８】
続いて、図１（ｂ）に示すように、表層４のみが改質されたレジスト膜２に、ステップ１よりも加速電圧を高く、ここでは５ｋＶとし、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．９ｍＣ／ｃｍ2に設定して電子線照射を行い、レジスト膜２の全体を改質する（ステップ２）。
【００１９】
他方、比較対照では、図２（ａ）に示すように、図１（ａ）と同様に、シリコン酸化膜１０１上に膜厚３９０ｎｍにレジスト膜１０２を形成し、０．１５μｍ径にコンタクトホールパターン１０３を形成した後、レジスト膜１０２の膜質改善のため、レジスト膜１０２に電子線を照射した。この電子線照射の条件は、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とした。
【００２０】
本実施形態における電子線照射の結果、図１（ｃ）に示すように、パターン変形をコンタクトホールパターン３の広がりで１０ｎｍ程度に抑えることができた。
【００２１】
コンタクトホールパターンの変形度合いの影響は、パターニング後のホール径、エッチングにより形成するコンタクトホールの深さによって異なるが、ここで用いた０．１５μｍ径のパターンでは許容されるホールの広がりは１０ｎｍ程度と考えられる。
【００２２】
コンタクトホールパターンの広がりの許容範囲を１０ｎｍ程度とした根拠は、後のエッチング工程によって転写されるコンタクトホールの深さが７００ｎｍ程度と想定し、そのエッチングによるコンタクトホールの広がりがあるため、マスクとなるレジストの電子線照射によるコンタクトホールの広がりは１０ｎｍ程度に抑える必要がある、ということにある。
【００２３】
これに対して比較対照では、図２（ｂ）に示すように、電子線照射後のコンタクトホールパターン１０３は順テーパ形状に変形し、その変化量は図中に示すコンタクトホールパターンの広がりで１５ｎｍ程度になった。
【００２４】
このように、本実施形態によるリソグラフィー方法によれば、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを１０ｎｍ程度の広がり（変形度合い）に抑えてレジスト改質を行うことが可能となり、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことができる。
【００２５】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターン３を有するレジスト膜２をマスクとして、シリコン酸化膜１をドライエッチングしたところ、図１（ｄ）に示すように、コンタクトホールパターン３に倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホール５を形成することができた。
【００２６】
（実施形態２）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における加速電圧を減少させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を０．３ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．８ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００２７】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは３ｎｍ程度となり、ステップ１の加速電圧を減少させることにより、パターン変形を更に抑制することが可能であることが判った。
【００２８】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００２９】
（実施形態３）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を２００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．８ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３０】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは実施形態１と同様に１０ｎｍ程度であり、パターン変形を抑制することが可能であることが判った。
【００３１】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３２】
（実施形態４）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を３００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．７ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３３】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００３４】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３５】
（実施形態５）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を６００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．４ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３６】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００３７】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００３８】
（実施形態６）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を８００μＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００３９】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは７ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４０】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４１】
（実施形態７）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４２】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４３】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４４】
（実施形態８）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１．５ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４５】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４６】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００４７】
（実施形態９）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００４８】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００４９】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５０】
（実施形態１０）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００５１】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは５ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させることにより、パターン変形を更に抑制することができた。
【００５２】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５３】
（実施形態１１）
本実施形態では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における電子線照射量を増加させるとともに、加速電圧を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を２ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００５４】
その結果、コンタクトホールパターンの広がりは１０ｎｍ程度であり、ステップ１の電子線照射量を増加させれば、加速電圧が２ｋＶと若干高めでも、パターン変形を抑制することができた。
【００５５】
そして、本実施形態で形成したコンタクトホールパターンを有するレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜をドライエッチングしたところ、コンタクトホールパターンに倣い、パターンの広がりが抑えられた所望のコンタクトホールを形成することができた。
【００５６】
（実施形態１２）
本実施形態では、レジスト膜に０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンを形成する場合について例示する。
【００５７】
図３は、本実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図であり、図４は、比較対照として従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
サンプルとなるレジストは、１９３ｎｍの波長の光で感光するレジスト（商品名PAR-700：住友化学社製）であり、ここではＡｒＦエキシマレーザ光を用いて当該レジストを感光させ、０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンを形成して評価を行った。
【００５８】
本実施形態では、先ず図３（ａ）に示すように、被加工膜であるシリコン酸化膜１１上にレジスト材料を塗布してレジスト膜１２を形成し、フォトリソグラフィーによりこれを加工して孤立した溝パターン１３を形成する。具体的には、上記のレジスト材料により、膜厚３９０ｎｍ程度にレジスト膜１２を形成し、０．１５μｍ幅に溝パターン１３を形成した。
【００５９】
続いて、レジスト膜１２の膜質改善のため、レジスト膜１２に多段階（ここでは２段階）に電子線を照射する。
先ず、レジスト膜１２の表層のみに電子線が到達するように、低い加速電圧、ここでは１ｋＶで電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2として電子線照射を行い、レジスト膜１２の表層のみを改質する（ステップ１）。
【００６０】
続いて、図３（ｂ）に示すように、表層１４のみが改質されたレジスト膜１２に、ステップ１よりも加速電圧を高く、ここでは５ｋＶとし、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2に設定して電子線照射を行い、レジスト膜１２の全体を改質する（ステップ２）。
【００６１】
他方、比較対照では、図４（ａ）に示すように、図３（ａ）と同様に、シリコン酸化膜１１１上に膜厚３９０ｎｍ程度にレジスト膜１１２を形成し、０．１５μｍ径に孤立した溝パターン１１３を形成した後、レジスト膜１１２の膜質改善のため、レジスト膜１１２に電子線を照射した。この電子線照射の条件は、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とした。
【００６２】
本実施形態における電子線照射の結果、図３（ｃ）に示すように、パターン変形を示す溝パターン１３の広がりを抑えることができた。
【００６３】
これに対して比較対照では、図２（ｂ）に示すように、電子線照射後の溝パターン１１３は順テーパ形状に変形し、溝パターン１３の広がりを抑えることができなかった。
【００６４】
このように、本実施形態によるリソグラフィー方法によれば、０．１５μｍ幅の孤立した溝パターンの広がり（変形度合い）を抑えてレジスト改質を行うことが可能となり、レジスト膜の薄膜化を達成して更なる微細加工を行うことができた。
【００６５】
そして、本実施形態で形成した溝パターン１３を有するレジスト膜１２をマスクとして、シリコン酸化膜１１をドライエッチングしたところ、溝パターン１３に倣い、パターンの広がりが抑えられた所望の溝１５を形成することができた。
【００６６】
（比較例１）
ここで、上述した実施形態１２の比較例について説明する。
この比較例では、実施形態１と同じサンプルを用い、ステップ１における加速電圧を増加させた。
具体的には、ステップ１において、加速電圧を２ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１ｍＣ／ｃｍ2とし、次のステップ２において、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２ｍＣ／ｃｍ2として、パターン変形の程度をＳＥＭにより観察した。
【００６７】
その結果、実施形態１２の比較対照と同様に、溝パターンの広がりを抑えることができなかった。
【００６８】
（実施形態１３）
本実施形態では、１９３ｎｍの波長の光で感光する各種レジストに対して、本発明のステップ１，２の電子線照射を行った。
【００６９】
ここで用いたレジスト材料は、
（１）上記のPAR700（アクリル系レジスト）の他に、
（２）メチルアダマンチルメタクリレート−γ−ブチロラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
（３）メチルアダマンチルメタクリレート−メバロニックラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
（４）メチルアダマンチルメタクリレート−ヒドロキシγ−ブチロラクトンメタクリレート共重合体レジスト、
の計３種類のアクリル系レジストについて調べた。
【００７０】
また、ハイブリッド型のレジスト（アクリル系−ＣＯＭＡ系を混合したレジスト：商品名ＡＸ２０２０ｐ，クラリアント社製）のレジストに対しても調べた。
【００７１】
評価には、レジスト膜厚を３９０ｎｍとし、０．１５μｍ径のコンタクトホールパターンを形成して用いた。電子線照射方法は、ステップ１では加速電圧を１ｋＶ、電流値を３ｍＡ、電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2とし、続くステップ２では加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を２．９ｍＣ／ｃｍ２とした。
【００７２】
その結果、上記の４種類のレジストについて、実施形態１で商品名PAR-700を用いた場合と同じように、パターン変形を抑えることができた。
【００７３】
（比較例２）
ここで、上述した実施形態１３の比較例について説明する。
この比較例では、
（１）脂環族系レジストであり、膜厚を３９０ｎｍとしたレジスト膜。
（２）芳香族系レジストであり、膜厚を４９０ｎｍとしたレジスト膜。
の２種のレジストを用い、これらのレジストそれぞれに、加速電圧を５ｋＶ、電流値を１２ｍＡ、電子線照射量を３ｍＣ／ｃｍ2とする照射条件で単一加速電圧による電子線照射を行い、レジスト膜厚の変化率を比較した。
【００７４】
結果として、（１）脂環族系レジストについては２０％〜３０％程度（レジストの材料により異なる。）の膜厚が減少するのに対し、（２）芳香族系レジストについては１０％前後の膜厚が減少する。このように電子線照射に伴い、脂環族系レジストは、他の種類のレジストに比べてより大きな膜厚変化が起こる。そのため、電子線照射によるパターン変形、寸法変動の影響がより大きくなる。
【００７５】
換言すれば、本発明におけるステップ１，２の電子線照射は、脂環族系レジストに用いることにより、パターン変形の抑制の効果を最も奏するということが判る。
【００７６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００７７】
（付記１）レジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とするリソグラフィー方法。
【００７８】
（付記２）前記レジスト膜が脂環族基を含む組成物からなるものであることを特徴とする付記１に記載のリソグラフィー方法。
【００７９】
（付記３）前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８０】
（付記４）前記所定形状が開孔パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８１】
（付記５）前記所定形状が孤立した溝パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を１ｋＶ以下とすることを特徴とする付記１又は２に記載のリソグラフィー方法。
【００８２】
（付記６）基板の上方に形成された被加工膜上にレジスト膜を塗布形成する工程と、
前記レジスト膜を所定形状にパターニングする工程と、
パターニング後の前記レジスト膜に電子線を照射し、当該レジスト膜を改質する工程と、
前記レジスト膜をマスクとして、前記被加工膜を所定形状に倣った形状にエッチングする工程と
を含み、
前記レジスト膜を改質する工程は、
低い加速電圧で電子線照射量を１００μＣ／ｃｍ2以上として前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の表層のみを改質する第１のステップと、
加速電圧を徐々に高く設定した１段階または多段階の前記電子線照射を行い、前記レジスト膜の全体を改質する第２のステップと
を含むことを特徴とする加工方法。
【００８３】
（付記７）前記レジスト膜が脂環族基を含む組成物からなるものであることを特徴とする付記６に記載の加工方法。
【００８４】
（付記８）前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８５】
（付記９）前記所定形状が開孔パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を２ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８６】
（付記１０）前記所定形状が孤立した溝パターンを含み、前記第１のステップにおける加速電圧を１ｋＶ以下とすることを特徴とする付記６又は７に記載の加工方法。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、レジスト膜のパターン変形を殆ど生ぜしめることなく、電子線照射によりパターニング後のレジスト膜を改質し、レジスト膜の薄膜化を達成して、半導体装置や液晶装置等の製造における導電膜、絶縁膜、半導体膜等の被加工膜に対して更なる微細加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施形態における比較対照として、従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図３】第２の実施形態によるリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【図４】第２の実施形態における比較対照として、従来の単一加速電圧照射法を用いたリソグラフィー方法及びエッチング方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，１０１，１１１  シリコン酸化膜
１２，１０２，１１２  レジスト膜
３，１０３  コンタクトホールパターン
４  （レジスト膜２の）表層
５  コンタクトホール
１３，１１３  孤立した溝パターン
１４  （レジスト膜１２の）表層
１５  溝
【図１】
0003816784.tif 000002
【図２】
0003816784.tif 000003
【図３】
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【図４】
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