無機レジストを用いた電子ビームリソグラフィにおけるPEBの効果と近接効果の評価

摘要

近年の情報処理機器の高速化、大容量化は主に集積回路のデザインルールの微細化によって支えられている。しかし、設計パターンの更なる微細化を進めていく上で製造装置コストの肥大化が問題とされている。そこで、簡便でスループットがよい微細パターン形成手法として、ナノインプリントリソグラフィが1995 年にPrinceton 大学のS.Y.Chou 教授らによって提案された[1]。ナノインプリントリソグラフィは基板上に樹脂を滴下、または回転塗布した後に、予めパターニングされたモールドを押し付けながら樹脂をモールド通りに硬化させるという簡便なプロセスのみで構成される微細パターン形成技術である。転写されるパターンはモールドに依存するため、ナノインプリントリソグラフィにおいてはモールド作製技術が要であり、その効率的な作製技術が求められている。中でも100 nm 以下のパターニングは、通常の機械加工では困難なため、集束イオンビーム（Focused ion beam: FIB）や、電子ビーム露光(Electron beam Lithography: EBL) を用いたエネルギービーム加工が有効である。特にEBL は、ビーム径を小さくでき、さらに長時間安定してビームが得られるのでナノスケールのパターニングには、よく用いられていて、露光マスク作製等にすでに実績がある。通常のEBL 装置は高加速電圧（50 kV 以上）を使用したものが多く、また、装置も大きく高価なものになる。高加速電圧を用いる理由は、できるだけビーム径を細く絞るため、また電子ビームがレジストに進入したときの前方散乱を抑えることができ、その結果、微細なパターニングが可能となる。しかし、高エネルギーの電子ビームはレジストとの相互作用が低く、低エネルギーの電子ビームよりもレジストに対する感度が悪い[2]。また、高すぎる加速電圧は基板からの不必要な後方散乱の増大も招く。そこで本研究室では低加速電圧でのEBL 描画によりこれらを改善して、また無機レジストと組み合わせることでコントラストの向上も同時に試みてきた。これまでに、Buffered-HF を現像液として用いることで、層間絶縁膜として知られているSpinon-Glass (SOG)がポジ型無機電子ビームレジストとして機能し、5kV 以下の低加速電圧領域においても線幅が50nm 以下のパターニングが行えることが分かっている。しかし、これまでに得られたラインパターン同士のスペース幅は100nm 以上であった。本報では、化学増幅作用を持たないSOG レジストを用いて、加速電圧4kV にて電子ビーム描画後に、Post-Exposure-Bake(PEB)を行うことで従来よりもスペース幅が狭い、50nm 以下のLine & Space パターンモールドが得られたので報告する。