、UV、DUV、EUV之类 的电磁波。图11中，潜像形成能量束被镜子反射，而被导入到潜像形成室222内。不过，潜 像形成能量束也可以是离子束或者电子束。例如，潜像形成能量源224包含离子束照射部、 电子束照射部或者电磁波照射部。
[0161] 还有，潜像形成能量源224与活化能量源214可以是同一种类，也可以是不同的种 类。在使用EUV作为活性能量束和/或潜像形成能量束的情况下，EUV的波长优选为Inm 以上13. 5nm以下，更优选为6nm以上13. 5nm以下。或者，在使用电子束作为活性能量束和 /或潜像形成能量束的情况下，电子束的加速能优选为IOkeV以上300keV以下，更优选为 40keV以上130keV以下。
[0162] 在抗蚀剂层12上形成图案潜像之后，抗蚀剂层12也可以在未图示的显影装置中 进行显影。通过显影，规定图案的抗蚀剂层12将显现。
[0163] 如上所述，由活化能量源214和潜像形成能量源224中的一个射出的能量束，照射 到抗蚀剂层12内的整个区域。还有，由活化能量源214和潜像形成能量源224中的另一个 射出的能量束，在抗蚀剂层12的区域内照射到图案形状。也就是说，活化能量源214是对 图案形状进行能量束照射的图案照射源和对整个规定的区域进行能量束照射的区域照射 源中的一个，潜像形成能量源224是图案照射源和区域照射源中的另一个。
[0164] 例如，可以在活化能量源214对抗蚀剂层12内的整个区域照射能量束来对抗蚀剂 层12进行活性化之后，潜像形成能量源224在上述区域内对图案形状照射能量束，在抗蚀 剂层12形成规定的图案的潜像。或者，也可以在活化能量源214于抗蚀剂层12的区域内 对图案形状照射能量束来对抗蚀剂层12进行活性化之后，潜像形成能量源224对整个上述 区域照射能量束，在抗蚀剂层12形成规定的图案潜像。
[0165] 另外，在活化能量源214是对整个规定的区域照射能量束的区域照射源的情况 下，活性化装置210还可以具有用于使能量束成区域形状的装置。例如，活性化装置210具 有投影透镜系统和遮蔽掩模。还有，活性化装置210也可以不具有投影透镜系统，而只具有 遮蔽掩模。在只具有遮蔽掩模的情况下，活性化装置210的结构变简单，因此优选使用。还 有，在潜像形成能量源224是对整个规定的区域照射能量束的区域照射源的情况下也是一 样的，图案潜像形成部220可以具有投影透镜系统和遮蔽掩模，也可以只具有遮蔽掩模。
[0166] 作为一个例子来说，抗蚀剂潜像形成装置200优选为包括具备活化能量源214的 活性化装置210和具备潜像形成能量源224的图案潜像形成部220之外，还包括涂布/显 影部（在此未图示）。
[0167] 具备涂布/显影部的抗蚀剂潜像形成装置200以如下方式进行抗蚀剂层12的图 案形成。首先，涂布/显影部使用旋涂法在基板11上形成底层，对底层进行烘烤。
[0168] 接下来，涂布/显影部在底层上涂布抗蚀剂层12,对抗蚀剂层12进行预烘烤。另 外，也可以根据需要，使用旋涂法在抗蚀剂层12上再形成其它层，并对该层进行烘烤。
[0169] 接下来，活性化装置210的活化能量源214对抗蚀剂层12照射能量束。由此，将 抗蚀剂层12活性化。
[0170] 接下来，图案潜像形成部220的潜像形成能量源224对抗蚀剂层12照射能量束。 由此，在抗蚀剂层12上形成图案潜像。
[0171] 接下来，涂布/显影部进行后烘烤。然后，涂布/显影部对抗蚀剂层12进行显影。 由此，形成具有规定图案形状的抗蚀剂层12。接下来，涂布/显影部使用纯水对抗蚀剂层 12进行清洗，并进行后烘烤（干燥）。如上那样操作，能够在抗蚀剂层12上形成图案。
[0172] 另外，基板11在涂布/显影部、将抗蚀剂层12活性化的场所、在抗蚀剂层12上形 成图案潜像的场所之间被搬运的情况下，搬运优选为在规定的惰性气体气氛下、活性气体 气氛下或者真空气氛下进行。优选使用具有温度调整功能的平台作为搬运部件。
[0173] 还有，涂布/显影部可以配置在活性化装置210的活化室212内，或者也可以配置 在图案潜像形成部220的潜像形成室222内。进一步，涂布/显影部也可以配置在活性化 装置210和图案潜像形成部220的共用腔室内。
[0174] 在参照图11进行的上述说明中，由活化能量源214射出的能量束照射到活化室 212中，由不同于活化能量源214的潜像形成能量源224射出的能量束照射到潜像形成室 222中，不过本发明不限于此。如参照图12所要进行的说明，也可以由同一个能量源将能量 束照射到活化室212和潜像形成室222中。
[0175] 以下，参照图12,对本发明的抗蚀剂潜像形成装置200的实施方式进行说明。在 图12所示的抗蚀剂潜像形成装置200中，能量源234是活性化装置210和图案潜像形成部 220双方的能量源。本实施方式的抗蚀剂潜像形成装置200除了活性化装置210和图案潜 像形成部220利用由同一个能量源234射出的能量束进行抗蚀剂层12的活性化和图案潜 像形成这点之外，与上述参照图11说明的抗蚀剂潜像形成装置200具有同样的结构，为了 避免不必要的重复，省略重复的记载。
[0176] 在基板11上形成的抗蚀剂层12被收纳于活化室212内的情况下，来自能量源234 的能量束被照射到活化室212内的抗蚀剂层12上。接下来，基板11上形成的抗蚀剂层12 从活化室212开始被搬运到潜像形成室222。在抗蚀剂层12被收纳于潜像形成室222内的 情况下，来自能量源234的能量束被照射到潜像形成室222内的抗蚀剂层12上。在由能量 源234射出的能量束的路径中，能量束的行进方向也可以根据抗蚀剂层12的位置来进行切 换。能量束的行进方向的切换利用转换装置（例如转换镜）来实现。
[0177] 另外，由于使用同一个能量源234进行抗蚀剂层12的活性化和潜像形成，因此在 将图案形状的电磁束照射到抗蚀剂层12上的情况下，优选使用掩模。还有，在能量源234 的强度比较高的情况下，对于活化室212和潜像形成室222内的不同的基板11上的抗蚀剂 层12,也可以同时进行抗蚀剂层12的活性化和潜像形成。
[0178] 另外，在参照图11和图12的上述说明中，在基板11上形成的抗蚀剂层12被活性 化之后，基板11从活化室212中被暂时取出，再被搬运到潜像形成室222,但本发明不限于 此。如参照图13所要进行的说明，基板11也可以通过连通活化室212和潜像形成室222 的连通路径从活化室212被输送到潜像形成室222。
[0179] 以下，参照图13,对本发明的抗蚀剂潜像形成装置200的实施方式进行说明。图 13所示的抗蚀剂潜像形成装置200除了活化室212通过连通路径231与潜像形成室222连 通这点之外，与上述参照图11说明的抗蚀剂潜像形成装置200具有同样的结构，为了避免 不必要的重复，省略重复的记载。
[0180] 在活性化装置210对基板11上形成的抗蚀剂层12照射能量束而使其活性化之 后，基板11通过连通路径231从活化室212被搬运到潜像形成室222。在基板11被搬运 到潜像形成室222之后，抗蚀剂潜像形成装置200对抗蚀剂层12照射能量束来形成图案潜 像。由于活化室212和潜像形成室222通过连通路径231而连通，因此，能够相对容易地将 活化室212、连通路径231和潜像形成室222的环境气氛统一，能够很好地抑制抗蚀剂层12 的活性衰减。另外，连通路径231也可以作为差分抽气系统的一部分而进行利用，还可以连 结到负载锁定室。
[0181] 在参照图11~图13的上述说明中，活性化装置210和图案潜像形成部220分别 具备活化室212和潜像形成室222,但本发明不限于此。如参照图14所要进行的说明，活性 化装置210和图案潜像形成部220的腔室也可以是同一个。
[0182] 以下，参照图14,对本发明的抗蚀剂潜像形成装置200的实施方式进行说明。图 14所示的本实施方式的抗蚀剂潜像形成装置200除了抗蚀剂层12的活性化和图案潜像形 成在同一个腔室232内进行这点之外，与上述参照图11说明的抗蚀剂潜像形成装置200具 有同样的结构，为了避免不必要的重复，省略重复的记载。
[0183] 在活性化装置210对基板11上形成的抗蚀剂层12照射能量束而使其活性化之 后，基板11在腔室232内被搬运。在基板11被搬运之后，抗蚀剂潜像形成装置200对抗蚀 剂层12照射能量束来形成图案潜像。由于用于活性化抗蚀剂层12的活化室和用于在抗蚀 剂层12上形成潜像的潜像形成室被形成为一个腔室232,因此，能够使腔室232内的环境气 氛基本统一，无需分别单独地控制腔室内的环境气氛就能够很好地抑制抗蚀剂层12的活 性衰减。
[0184] 另外，在参照图11~图14的上述说明中，抗蚀剂层12的活性化与对抗蚀剂层12 进行的图案潜像形成在不同的场所进行，但本发明不限于此。对抗蚀剂层12进行的图案潜 像形成也可以与抗蚀剂层12的活性化在同一个场所进行。还有，也可以对抗蚀剂层12同 时照射活性能量束和潜像形成能量束，使得对抗蚀剂层12进行的图案潜像形成与抗蚀剂 层12的活性化几乎同时进行。
[0185] 另外，如上所述，也可以将活性能量束照射到图案形状上，将潜像形成能量束照射 到整个区域。以下，对在将活性能量束照射到图案形状上、将潜像形成能量束照射到整个区 域的情况下优选使用的抗蚀剂材料进行说明。
[0186] 本实施方式的抗蚀剂材料含有抗蚀剂组合物，抗蚀剂组合物具有基体树脂和增感 剂前驱体。本实施方式的抗蚀剂材料中，对于抗蚀剂组合物来说，通过第一能量束（活性能 量束）的照射而生成增感剂，但即使照射促进该增感剂引起的抗蚀反应的第二能量束（潜 像形成能量束），也不会生成酸或者增感剂。本实施方式的抗蚀剂材料（基体树脂和增感剂 前驱体）优选为对于第二能量束（潜像形成能量束）是透明的。由此，第一能量束（活性 能量束）被照射到增感剂前驱体上时，就生成在不同的波长表现出强吸收的增感剂。
[0187] 本实施方式的抗蚀剂材料中，第二能量束被照射到通过第一能量束的照射由增感 剂前驱体生成的增感剂时，就吸收潜像形成能量束来促进抗蚀反应。另一方面，未被第一能 量束照射到的抗蚀剂材料即使被第二能量束照射，也不会生成酸或者增感剂。
[0188] 对于本实施方式的抗蚀剂材料，将活性能量束照射到图案形状上，就在图案形状 上生成增感剂。然后，将潜像形成能量束照射到抗蚀剂组合物的规定区域时，增感剂导致抗 蚀反应的进行。因此，能够简单地形成规定的抗蚀剂图案。
[0189] 基体树脂优选为含有甲基丙烯酸甲酯树脂（MM树脂）。在第一能量束和第二能量 束的至少一方的照射引起的化学反应中，中间体、自由基和离子（阳离子或阴离子）的至少 其中之一参与其中，原因是MM树脂难以消除中间体、自由基和离子。不过，基体树脂也可 以是含有聚羟基苯乙烯树脂（PHS树脂）的树脂。或者，基体树脂可以是MMA树脂和PHS树 脂的混合型树脂。还有，基体树脂也可以是不仅只含有高分子化合物而且还含有低分子化 合物的树脂。
[0190] 还有，基体树脂也可以被第一能量束和第二能量束的至少一方分解而生成中间 体、自由基和离子。尤其是在使用电子束或者EUV光束作为第一能量束或第二能量束的情 况下，基体树脂往往相对容易地被分解。
[0191] 例如，增感剂前驱体含有双（4-甲氧基苯基）甲醇（DOMeBzH)、二甲氧基二苯基甲 醇衍生物（DOBzMM)和三甲氧基二苯基甲醇（TriOMeBzH)中的至少一个。
[0192] 增感剂前驱体也可以被混合在基体树脂中。例如，增感剂前驱体和基体树脂的比 例记载在后面叙述的实施例中。或者，增感剂前驱体也可以结合在基体树脂内。例如，增感 剂前驱体被结合于基体树脂。
[0193] 活性能量束被照射到抗蚀剂材料上时，就由增感剂前驱体生成增感剂。例如，活性 能量束是电子束或者EUV光束。或者，活性能量束也可以是ArF激光束。
[0194] 对增感剂照射潜像形成能量束时，就在抗蚀剂材料上形成潜像。如上所述，潜像形 成能量束的照射可以在空气中进行，或者也可以在真空中进行。例如，潜像形成能量束是UV 光束。
[0195] 还有，抗蚀剂组合物不吸收潜像形成能量束。通常情况下，使用波长比活性能量束 长的能量束作为潜像形成能量束。不过，本发明不限于此，也可以使用波长比活性能量束短 的能量束作为潜像形成能量束。
[0196] 抗蚀剂组合物优选为含有产酸剂（PhotoAcidGenerator:PAG)。产酸剂吸收第 一能量束，不吸收第二能量束。在抗蚀剂材料是化学增幅型的情况下，抗蚀剂组合物具有基 体树脂和增感剂前驱体之外，还具有产酸剂。另外，也可以是相同的化合物即作为增感剂前 驱体又作为产酸剂发挥作用。
[0197] 还有，抗蚀剂组合物也可以含有猝灭剂。例如，猝灭剂也可以是与酸进行中和的物 质。还有，猝灭剂也可以是使要成为增感剂前驱体的反应中间体失活的物质。
[0198] 抗蚀剂材料也可是化学增幅类，也可以是非化学增幅类。在抗蚀剂材料为化学增 幅类的情况下，增感剂吸收潜像形成能量束而产生酸和增感剂，由此，抗蚀反应开始进行。 例如，通过潜像形成能量束的照射，生成增感剂的激发态。由于来自增感剂的激发态的电子 移动，产酸剂发生游离电子加成反应并进行分解，新生成酸和激发前的增感剂。在存在增感 剂的区域持续使用潜像形成能量束进行曝光的话，将一直生成酸和增感剂，直到产酸剂几 乎消失。
[0199] 此处，参照图15,对普通的化学增幅型的抗蚀剂材料中的酸和猝灭剂的浓度变化 进行说明。图15表示普通的抗蚀剂材料中的酸和猝灭剂的浓度变化。该抗蚀剂材料具有 产酸剂和猝灭剂，在照射紫外光之前，产酸剂和猝灭剂的浓度在各区域几乎是一样的。
[0200] 使用相对高强度的紫外光对抗蚀剂材料照射规定的图案时，如浓度分布Al那样 产生酸。然后，酸和猝灭剂进行中和，抗蚀剂材料内的酸的浓度分布从浓度分布Al变化到 浓度分布A2,抗蚀剂材料内的猝灭剂的浓度分布从浓度分布Ql变化到浓度分布Q2。
[0201 ] 参照图16，对本发明的抗蚀剂材料的实施方式中的酸、增感剂、猝灭剂的浓度变化 进行说明。图16(a)表示活性能量束的照射刚结束后的浓度，图16(b)表示由活性能量束 的照射而生成的酸和猝灭剂进行中和之后的浓度，图16(c)表示照射潜像形成能量束之后 的浓度。
[0202] 如图16(a)所示，在活性能量束的照射刚结束后，被活性能量束照射了的区域上 生成酸和增感剂。
[0203] 然后，如图16(b)所示，生成的酸与猝灭剂进行中和，被活性能量束照射了的区域 上所生成的酸几乎消失。还有，被活性能量束照射了的区域的猝灭剂与未照射区域的猝灭 剂相比，有所减少。另外，在这里，增感剂与猝灭剂不反应。
[0204] 如图16(c)所示，照射潜像形成能量束时，增感剂就成激发态，产酸剂由于来自增 感剂的激发态的电子移动而发生游离电子加成反应并进行分解，新生成酸和激发前的增感 剂。如上所述，增感剂与猝灭剂不反应。如上那样操作，能够生成酸，直到产酸剂消失为止。 潜像形成能量束的照射带来大量酸的生成机制与传统的伴随着热扩散的酸增长反应不同， 是不会伴随着热扩散反应的反应，因此能够在不导致解析度劣化的情况下实现高感光度 化。
[0205] 另外，在参照图16的说明中，抗蚀剂材料含有适量的猝灭剂，但本发明不限于此。 抗蚀剂材料也可以含有高浓度的猝灭剂。
[0206] 在图17中表示本发明的抗蚀剂材料的实施方式中的酸、增感剂、猝灭剂的浓度变 化。本实施方式的抗蚀剂材料含有高浓度的猝灭剂。图17(a)表示活性能量束的照射刚 结束后的浓度，图17(b)表示由活性能量束的照射而生成的酸和猝灭剂进行中和之后的浓 度，图17(c)表示照射潜像形成能量束之后的浓度。
[0207] 如图17(a)所示，在活性能量束的照射刚结束后，被活性能量束照射了的区域上 生成酸和增感剂。
[0208] 然后，如图17(b)所示，生成的酸与猝灭剂进行中和，被活性能量束照射了的区域 上所生成的酸几乎消失。还有，被活性能量束照射了的区域的猝灭剂与未照射区域的猝灭 剂相比，有所减少。
[0209] 如图17(c)所示，照射潜像形成能量束时，增感剂就成激发态，产酸剂由于来自增 感剂激发态的电子移动而发生游离电子加成反应并进行分解，新生成酸和激发前的增感 剂。因此，能够一直生成酸，直到产酸剂消失为止。如上所述，增感剂与猝灭剂不反应。图 17 (c)中，浓度分布AO表不在假设不使用猝灭剂的情况下的酸的浓度分布，浓度分布AX表 示酸和猝灭剂进行中和后的浓度。图17中，由于存在高浓度的猝灭剂，因此酸和猝灭剂中 和之后的酸分布变窄。还有，通过对猝灭剂浓度进行调整，也能够在酸分布的倾斜较大的地 方调整溶解的阈值，因此能够实现抗蚀剂图案的高解析度化和低LER化。
[0210] 另外，在上述说明中，猝灭剂是与酸中和并使酸失活的物质，但本发明不限于此。 猝灭剂也可以是使增感剂或者增感剂的前驱体失活的物质。或者，抗蚀剂组合物中，含有与 酸中和的猝灭剂，也含有使增感剂或者增感剂的前驱体失活的猝灭剂。
[0211]参照图18，对本发明的抗蚀剂材料的实施方式中的酸、增感剂、猝灭剂的浓度变化 对进行说明。此处，抗蚀剂材料含有与酸中和的猝灭剂、以及使增感剂或者增感剂的前驱体 失活的猝灭剂。图18(a)表示活性能量束的照射刚结束后的浓度，图18(b)表示由活性能 量束的照射而生成的酸与猝灭剂进行中和之后的酸浓度、以及增感剂或者增感剂和增感剂 的前驱体与猝灭剂进行反应后的增感剂的浓度分布，图18(c)表示照射潜像形成能量束之 后的浓度。
[0212] 如图18(a)所示，在活性能量束的照射刚结束后，被活性能量束照射了的区域上 生成酸和增感剂。此处，浓度分布Ql表不与酸中和的猝灭剂的浓度分布，浓度分布Q2表不 使增感剂失活的猝灭剂的浓度分布。
[0213] 然后，如图18(b)所示，酸被猝灭剂中和，被活性能量束照射了的区域上所生成的 酸几乎消失。这种情况下，如浓度分布Ql所示，被活性能量束照射了的区域的猝灭剂与未 照射区域的猝灭剂相比，有所减少。
[0214] 还有，增感剂由于增感剂或者增感剂的前驱体与猝灭剂的反应而减少。不过，由于 使增感剂或者增感剂的前驱体失活的猝灭剂的浓度相对较低，因此增感剂的浓度分布相比 于与猝灭剂的反应之前有所变窄。
[0215] 如图18(c)所示，照射潜像形成能量束时，增感剂的浓度分布就变窄，因此，通过 增感剂的激发态的反应，生成具有浓度分布Al的酸，并新生成具有浓度分布Pl的激发前的 增感剂。如上那样操作，持续照射潜像形成能量束的话，能够一直生成酸，直到产酸剂消失 为止。另外，用于参考，在图18(c)中，浓度分布AO表示在假设未使用使增感剂或者增感剂 的前驱体失活的猝灭剂的情况下的酸的浓度分布，浓度分布PO表示在假设未使用使增感 剂或者增感剂的前驱体失活的猝灭剂的情况下的激发前的增感剂的浓度分布。如上那样操 作，实现酸的窄浓度分布的同时，通过控制使增感剂或者增感剂的前驱体失活的猝灭剂的 浓度来使溶解的阈值到达酸浓度陡峭的地方的话，就能够实现抗蚀剂图案的高解析度化和 低LER化。
[0216] 另外，在参照图16~图18的上述说明中，利用掩模将活性能量束照射到图案形 状，但本发明不限于此。图案形状的活性能量束也可以不利用掩模来实现。
[0217]参照图19，对本发明的抗蚀剂材料的实施方式中的酸、增感剂、猝灭剂的浓度变化 进行说明。本实施方式中，活性能量束被照射到图案形状。在被活性能量束照射了的区域 上，生成酸和增感剂。生成的酸与猝灭剂进行中和，在被活性能量束照射了的区域上生成的 酸几乎消失。还有，被活性能量束照射了的区域的猝灭剂与未照射区域的猝灭剂相比，有所 减少。另外，此处，增感剂与猝灭剂不反应。
[0218] 接下来，照射潜像形成能量束时，增感剂就成激发态，产酸剂由于来自增感剂激发 态的电子移动而发生游离电子加成反应并进行分解，新生成酸和激发前的增感剂。如上所 述，增感剂与猝灭剂不反应。如上那样操作，能够一直生成酸，直到产酸剂消失为止。因此， 持续照射潜像形成能量束的话，实际的酸浓度不是假设产酸剂无限时的浓度分布A0,产酸 剂的浓度在图案的中央部变低，潜像形成能量束引起的酸生成反应变缓慢，酸浓度趋于饱 和。因此，酸浓度在酸分布的中央变得基本一定，在酸分布的端部则非常陡峭地下降，酸形 成为在酸分布的端部具有倾斜度变化陡急的浓度分布。由此，取决于酸分布的端部的倾斜 度的LER急剧地被低LER化，而且也抑制了图案散粒噪声问题。
[0219] 组合从图16到图19的4个图中说明的方法的话，能够实现同时解决当前EUV光 亥Ij、EB光刻、Ar光刻等所有光刻中成问题的高感光度化、高解析度化、低LER化以及光子散 粒噪声的问题，即所谓一直以来不可能的技术得以实现。参照图20,对本发明的抗蚀剂材料 的实施方式中的酸、增感剂、猝灭剂的浓度变化进行说明。图20(a)表示活性能量束的照射 刚结束后的浓度，图20(b)表示由活性能量束的照射而生成的酸和猝灭剂进行中和之后的 浓度，图20(c)表示照射潜像形成能量束之后的浓度。
[0220] 如图20(a)所示，在活性能量束的照射刚结束后，被活性能量束照射了的区域上 生成酸和增感剂。此处，浓度分布Ql表不与酸中和的猝灭剂的浓度分布，浓度分布Q2表不 使增感剂或者增感剂的前驱体失活的猝灭剂的浓度分布。
[0221] 然后，如图20(b)所示，酸被猝灭剂中和，被活性能量束照射了的区域上所生成的 酸几乎消失。这种情况下，如浓度分布Ql所示，被活性能量束照射了的区域的猝灭剂与未 照射区域的猝灭剂相比，有所减少。
[0222] 还有，增感剂由于猝灭剂而减少。不过，由于使增感剂减少的猝灭剂的浓度相对较 低，因此增感剂的浓度分布相比于与猝灭剂的反应之前有所变窄。
[0223] 如图20(c)所示，照射潜像形成能量束时，通过具有了窄浓度分布的增感剂的激 发态的反应，生成具有浓度分布Al的酸，并新生成激发前的增感剂。如上那样操作，持续 照射潜像形成能量束的话，能够一直生成酸，直到产酸剂消失为止。另外，用于参考，在图 20 (c)中，浓度分布AO表示在假设产酸剂无限存在的情况下的酸的浓度分布。
[0224] 对于上述抗蚀剂材料，在活性化步骤中，通过对浓度分布变窄了的增感剂进行整 片曝光，生成增感剂的激发态，其中，使增感剂