(57)【要約】【課題】本発明は半導体素子の微細パターン形成方法に関する。【解決手段】被食刻層が形成された半導体基板上に第１フォトレジストパターンを形成し、前記第１フォトレジストパターンの側壁にシリコン含有ポリマー層を形成し、前記第１フォトレジストパターンを除去してシリコン含有ポリマー層からなる微細パターンを形成した後、前記微細パターンに部分的に連結される第２フォトレジストパターンを形成し、前記微細パターンと第２フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層を食刻することにより、現在露光装備で得ることができる最小線幅より小さいサイズの線幅を有する微細パターンを形成することができる方法に関する。【選択図】図２ｇ
2008072097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被食刻層が形成された半導体基板のセル部上に第１フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる微細パターンを形成する段階と、
前記セル部外の領域に前記微細パターンと連結される第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記微細パターン及び第２フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項２】
前記被食刻層はワードライン、ビットラインまたは金属配線であることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項３】
前記架橋結合層形成の段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第１フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布してシリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記シリコン含有ポリマー層を露光及びベークして第１フォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層との界面に架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンとの架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記架橋結合層をエッチバック食刻し、第１フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項４】
前記有機溶媒はカーボン数７〜１０のアルカン溶媒またはカーボン数５〜１０のアルコールであることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項５】
前記アルカン溶媒はヘプタン、オクタン、ノナン、デカン及びこれらの混合物でなる群から選択される溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項６】
前記アルコールはペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール及びこれらの混合物でなる群から選択される溶媒であることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項７】
前記シリコン含有ポリマーは、シリコン分子がポリマーの総重量に対し１０〜４０重量％で含まれることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項８】
前記シリコン含有ポリマーは、架橋結合が可能な作用基を含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項９】
前記架橋結合が可能な作用基はエポキシ基であることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１０】
前記シリコン含有ポリマーは、ポリシロキサン化合物またはポリシルセスキオキサン系化合物であることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１１】
前記ベーク工程は温度を調節して架橋結合層の厚さを調節することを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１２】
前記ベーク工程は１３０〜２００℃の温度で実施することを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１３】
前記架橋結合層に対するエッチバック工程は、フッ素を含む食刻ガスで行なわれることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１４】
前記フッ素含有食刻ガスはＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８及びこれらの組合せでなる群から選択されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１５】
前記フォトレジストパターンの除去工程は、Ｏ２：Ｎ２が１〜１５：８５〜９９の流量比率（％)で構成された混合食刻ガスで行なわれることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１６】
前記フォトレジストパターンの除去後、ｎ−ペンタノール溶液にウェーハを浸漬する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１７】
被食刻層が形成された半導体基板の上部にハードマスク膜を形成する段階と、
前記ハードマスク膜のセル部上に第１フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に第１架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンを除去して第１架橋結合層からなる第１微細パターンを形成する段階と、
前記第１微細パターンを食刻マスクに利用して前記ハードマスクパターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターンの間に第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する段階と、
セル部外の領域に前記第２微細パターン及びハードマスクパターンと連結される第3フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターン、第２微細パターン及び第３フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１８】
前記ハードマスク膜は非晶質炭素層であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項１９】
前記第１架橋結合層の形成段階は
有機溶媒及びシリコン含有ポリマーを含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第１フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布して第１シリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記第１シリコン含有ポリマー層を露光及びベークして第１フォトレジストパターンと第１シリコン含有ポリマー層の界面に第１架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンと架橋結合を形成していない第１シリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記第１架橋結合層をエッチバック食刻し、第１フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【請求項２０】
前記第２架橋結合層の形成段階は
有機溶媒及びシリコン含有ポリマーを含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第２フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布して第２シリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記第２シリコン含有ポリマー層を露光及びベークして第２フォトレジストパターンと第２シリコン含有ポリマー層の界面に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンと架橋結合を形成していない第２シリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記第２架橋結合層をエッチバック食刻し、第２フォトレジストパターンの上部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体素子の微細パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィー工程によって得られる最小ピッチサイズ(pitch size)よりさらに小さいピッチサイズを有するパターンを形成することができる微細パターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、コンピュータのような情報媒体の普及に伴い半導体装置も飛躍的に発展している。半導体装置は高速に動作するとともに大容量の格納能を有しなければならない。このような要求に副うため、製造コストは低いながらも集積度、信頼度及びデータをアクセス(access)する電気的特性は向上した半導体素子を製造するための工程設備や工程技術の開発が切実に求められる。
特に素子の集積度を向上させるためさらに微細なパターンを形成することができるフォトリソグラフィー技術が引続き開発されている。フォトリソグラフィー技術は、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）またはＶＵＶ（１５７ｎｍ）のような短波長の化学増幅型の遠紫外線(Deep Ultra Violet：ＤＵＶ)光源を適用する露光技術と、前記露光源に適したフォトレジスト物質を含む技術を言う。
【０００３】
一方、半導体素子の処理速度はパターンの線幅のサイズに応じて、その性能が定まる。例えば、パターンの線幅のサイズが小さいほど処理速度が速くなり、素子性能が向上する。したがって、半導体高集積度に伴う素子サイズの縮小時にパターン線幅の臨界寸法(critical dimension)を制御するのが重要な問題として台頭している。
【０００４】
現在まで知られている半導体素子の微細パターン形成方法は、図１に示した通りである。
半導体基板の上部に被食刻層とハードマスク膜を形成し、１次リソグラフィー工程を行なってセル部(ａ)上のラインアンドスペースパターンとペリ部上の回路パターンがブリッジ状に連結された第１フォトレジストパターン１１を形成する。２次リソグラフィー工程を行なってセル部(ａ)上のラインアンドスペースパターンとペリ部上の回路パターンがブリッジ状に連結された第２フォトレジストパターン１３を形成する。このとき、セル部上のラインアンドスペース形態の第１フォトレジストパターン１１及び第２フォトレジストパターン１３は互いに行き違うように配置されるよう形成する。
しかし、半導体素子の高集積化に伴い、前記行き違うセル部(ａ)部分でリソグラフィー装備の解像度限界により、重畳均一度の調節が難しいだけでなく、最小ピッチ以下のサイズを有するパターンを形成するのが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、第１フォトレジストパターンの側壁にシリコン含有ポリマー層を形成し、フォトレジストパターンを除去して微細パターンを形成した後、前記微細パターンに部分的に連結される第２フォトレジストパターンを形成し、前記微細パターンと第２フォトレジストパターンを食刻マスクに被食刻層をパターニングすることにより、リソグラフィー限界以上のピッチを有する微細パターンを形成することができる半導体素子の微細パターン形成方法を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、
被食刻層が形成された半導体基板のセル部上に第１フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンを除去してセル部上に架橋結合層からなる微細パターンを形成する段階と、
セル部外の領域に前記微細パターンと連結される第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記微細パターンと第２フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含む半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
【０００７】
このとき、前記架橋結合層形成の段階は、
シリコン含有ポリマー及び有機溶媒を含むポリマー組成物を提供する段階と、
前記第１フォトレジストパターン上に前記ポリマー組成物を塗布して第１シリコン含有ポリマー層を形成する段階と、
前記第１シリコン含有ポリマー層を露光及びベークして第１フォトレジストパターンとシリコン含有ポリマー層の界面に架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンと架橋結合を形成していないシリコン含有ポリマー層を除去する段階と、
前記第１架橋結合層をエッチバック食刻し、第１フォトレジストパターンの上部を露出する段階とを含む。
【０００８】
前記本発明に係る方法で用いられる前記シリコン含有ポリマー層は、架橋結合の可能なエポキシ作用基を有するポリマーからなる。すなわち、前記露光工程によってフォトレジストパターンから発生した酸がシリコン含有ポリマー層へ浸透し、ポリマーのエポキシ基結合を分離させる。ベーク工程時、その分離されたエポキシ基末端部とフォトレジストパターン内部物質の間に架橋結合層が形成される。後続する現像工程時、フォトレジストパターンと架橋結合が形成されていないシリコン含有ポリマー層を除去し、フォトレジストパターンの周辺にのみ架橋結合層を残す。
【０００９】
さらに、本発明では、
被食刻層が形成された半導体基板の上部にハードマスク膜を形成する段階と、
前記ハードマスク膜のセル部上に第１フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンの側壁に第１架橋結合層を形成する段階と、
前記第１フォトレジストパターンを除去して第１架橋結合層からなる第１微細パターンを形成する段階と、
前記第１微細パターンを食刻マスクに利用して前記ハードマスクパターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターンの間に第２フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成する段階と、
前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する段階と、
セル部外の領域に前記第２微細パターン及びハードマスクパターンと連結される第３フォトレジストパターンを形成する段階と、
前記ハードマスクパターン、第２微細パターン及び第３フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする段階とを含むことを特徴とする半導体素子の微細パターン形成方法を提供する。
このとき、前記ハードマスク膜として前記架橋結合層と食刻選択比が類似する非晶質炭素層を用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、現在リソグラフィー工程によって得られる最小ピッチサイズ（pitch  size）よりさらに小さいピッチサイズを有するパターンを形成してリソグラフィー工程の限界を克服することができるので、半導体素子の高集積化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参考にして本発明を詳しく説明する。
図２ａ〜図２ｇは、本発明によって形成された半導体素子の微細パターン形成方法を示した図である。
図２ａ〜図２ｄの一側は平面図を示したもので、他側は図２ａのＸ−Ｘ切断面に沿って示したものであり、図２ｅ及び図２ｆは図２ａのＸ−Ｘ切断面を示したものであり、図２ｇは図２ｆの工程後追加して行なったリソグラフィー工程で得られたブリッジ状をする２つのパターンを示した平面図である。
【００１２】
図２ａに示されているように、半導体基板２１上に被食刻層２３を形成する。このとき、前記被食刻層２３は２つのブリッジ状パターンが互いに行き違うように形成するための導電層、例えばポリシリコン層または金属層である。
被食刻層２３の上部に第１フォトレジスト(図示省略)を塗布し、これを露光及び現像してセル部領域にＷ１の線幅を有する第１フォトレジストパターン２５を形成する。
【００１３】
このとき、前記フォトレジストは化学増幅型フォトレジスト重合体、光酸発生剤及び有機溶媒を含むもので、このとき前記化学増幅型フォトレジスト重合体はＵＳ６，０５１，６７８（２０００．４．１８）、ＵＳ６，１３２，９２６（２０００．１０．１７）、ＵＳ６，１４３，４６３（２０００．１１．７）、ＵＳ６，１５０，０６９（２０００．１１．２１）、ＵＳ６，１８０，３１６Ｂ１（２００１．１．３０）、ＵＳ６，２２５，０２０Ｂ１（２００１．５．１）、ＵＳ６，２３５，４４８Ｂ１（２００１．５．２２）及びＵＳ６，２３５，４４７Ｂ１（２００１．５．２２）などに開示されたものを含むものの、具体的に基板接着性と架橋結合効果を向上させるためヒドロキシ基を有する単量体を含むポリ（１−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／２−シクロヘキセン−１−オール）、ポリ（１−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３−シクロヘキセン−１−メタノール）、ポリ（１−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３−シクロヘキセン−１，１−ジメタノール）、ポリ（３−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／２−シクロヘキセン−１−オール）、ポリ（３−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３−シクロヘキセン−１−メタノール）、ポリ（３−シクロヘキセン−１−エトキシプロピルカルボキシレート／無水マレイン酸／３−シクロヘキセン−１−メタノール）、ポリ（３−シクロヘキセン−１−ｔ−ブチルカルボキシレート／無水マレイン酸／３−シクロヘキセン−１，１−ジメタノール）、ポリ（３−（５−ビシクロ［２．２．１］−ヘプテン−２−イル）−１，１，１−（トリフルオロメチル）プロパン−２−オール／無水マレイン酸／２−メチル−２−アダマンチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（３−（５−ビシクロ［２．２．１］−ヘプテン−２−イル）−１，１，１−（トリフルオロメチル）プロパン−２−オール／無水マレイン酸／２−メチル−２−アダマンチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート／ノルボニレン）、ポリ（３−（５−ビシクロ［２．２．１］−ヘプテン−２−イル）−１，１，１−（トリフルオロメチル）プロパン−２−オール／無水マレイン酸／ｔ−ブチルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（ｔ−ブチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボキシレート／２−ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボキシレート／ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボン酸／無水マレイン酸／２−ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボキシレート）及びポリ（ｔ−ブチルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボキシレート／２−ヒドロキシエチルビシクロ［２.２.１］ヘプト−５−エン−２−カルボキシレート／ビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エン−２−カルボン酸／無水マレイン酸／２−ヒドロキシエチルビシクロ［２．２．２］オクト−５−エン−２−カルボキシレート）から選択された１つ以���の重合反復単位で含む重合体を利用する。
【００１４】
前記光酸発生剤は光によって酸を発生することができる化合物であれば何れも使用可能であり、フタルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジニトロベンジルトシレート、ｎ−デシルジスルホン、ナフチルイミドトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアルセネート、ジフェニルヨード塩ヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルパラメトキシフェニルスルホニウムトリプレート、ジフェニルパラトルエニルスルホニウムトリプレート、ジフェニルパライソブチルフェニルスルホニウムトリプレート、トリフェニルヘキサフルオロアルセネート、トリフェニルヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムトリプレートまたはジブチルナフチルスルホニウムトリプレート等を挙げることができる。
【００１５】
前記光酸発生剤は、フォトレジスト樹脂に対し０．１〜１０重量部の比率で用いられるのが好ましい。光酸発生剤が０．１重量部以下の量で用いられるときはフォトレジストの光に対する敏感度が弱くなり、１０重量部以上用いられるときは光酸発生剤が遠紫外線を多く吸収して酸が多量発生し、断面の不良なパターンを得ることになる。
【００１６】
前記有機溶媒はジエチレングリコールジエチルエーテル(diethylene glycol diethyl ether)、メチル３−メトキシプロピオネート、エチル３−エトキシプロピオネート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノンまたは２−ヘプタノン等を単独にまたは混合して用いることができる。前記有機溶媒は、所望の厚さのフォトレジスト膜を得るためフォトレジスト樹脂に対し１００〜２０００重量部の比率で用いられる。
【００１７】
図２ｂに示されているように、第１フォトレジストパターン２５を含む前記構造物の上部にシリコン含有ポリマー層２７を塗布する。
このとき、シリコン含有ポリマー層２７はポリマー総重量に対しシリコン分子が１０〜４０重量％で含まれており、架橋結合の可能な作用基のエポキシを含む物質を利用して形成する。前記シリコン分子含有量がポリマー総重量に対し１０重量％以下で含まれる場合、第１フォトレジストの上部が水平に露出するようシリコン含有ポリマー２７を除去する全面食刻工程時にシリコン含有ポリマー層２７の上部に多数の気孔が誘発される。前記シリコン分子含有量がポリマー総重量に対し４０重量％以上含まれる場合は、第１フォトレジストパターン上にシリコン含有ポリマー層２７を均一に塗布するのが困難である。
【００１８】
前記シリコン含有ポリマー層はポリシロキサン(polysiloxane)化合物、ポリシルセスキオキサン(polysilsesquioxane)系化合物、またはこれらの混合物をカーボン数７〜１０のアルカン溶媒、カーボン数５〜１０のアルコール及びこれらの混合溶媒に溶解させてポリマー組成物を得た後、前記ポリマー組成物をスピンコーティングし、ベークして形成する。
このとき、前記カーボン数７〜１０のアルカン溶媒はヘプタン、オクタン、ノナン、デカン及びこれらの混合物でなる群から選択された溶媒を挙げることができ、前記カーボン数５〜１０のアルコールはペンタノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール及びこれらの混合物でなる群から選択された溶媒を挙げることができる。
【００１９】
図２ｃに示されているように、前記形成された結果物を露光し、ベークして第１フォトレジストパターン２５とシリコン含有ポリマー層２７の界面に架橋結合層２９を形成する。
前記露光工程は１０〜１００ｍｊ／ｃｍ２の露光エネルギー、具体的に４０〜６０ｍｊ／ｃｍ２のエネルギーで行なわれる。
前記露光工程によって第１フォトレジストパターン２５から発生した酸がシリコン含有ポリマー層２７の内部へ浸透してエポキシ基結合を分離し、ベーク工程時に分離されたエポキシ基の末端基とフォトレジスト重合体内に含まれたヒドロキシ基の間に架橋結合が形成される。
前記架橋結合層２９の厚さは前記ベーク条件に従って調節することができる。例えば、ベーク工程を１３０〜２００℃の温度で行なう場合、第１フォトレジストパターン２５の側壁に第１フォトレジストパターン２５の幅と同じ厚さの架橋結合層２９を形成することができる。
前記結果物を現像して第１フォトレジストパターン２５と架橋結合が形成されていないシリコン含有ポリマー層２７は除去し、第１フォトレジストパターン２５の周辺に架橋結合層２９を残す。
前記現像工程はｎ−ペンタノール溶液にウェーハを５０〜７０秒間浸漬させて行なう。
【００２０】
図２ｄに示されているように、前記結果物を全面食刻して第１フォトレジストパターン２５の上部が水平に露出するまで架橋結合層２９を除去する。
前記全面食刻工程はＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８及びこれらの組合せでなる群から選択されるフッ素含有ガスを食刻ガスに利用して行なう。
【００２１】
図２ｅに示されているように、架橋結合層２９だけ残るよう第１フォトレジストパターン２５を除去し、架橋結合層２９からなるＷ２の線幅を有する微細パターンを形成する（Ｗ１＞Ｗ２）。
前記フォトレジストパターンの除去工程はＯ２及びＮ２プラズマを利用した混合ガスを利用して行なう。ここで、前記Ｏ２とＮ２の混合ガスは１〜１５：８５〜９９、好ましくは１０：９０の流量比率（％)で構成されたものである。
本発明の方法は、前記フォトレジストパターンの除去段階後、ｎ−ペンタノール溶液にウェーハを５０〜７０秒間浸漬してウェーハを洗浄する段階をさらに含むことができる。
【００２２】
図２ｆに示されているように、前記結果物の全面に第２フォトレジスト膜３１を塗布する。
このとき、前記第２フォトレジスト膜３１は特に制限しないが、前記第１フォトレジストと同じ構成を有する物質を用いることができる。
【００２３】
図２ｇに示されているように、前記第２フォトレジスト３１に対する露光及び現像工程を行ない、セル部領域外の領域であるｂとｃ部分の上部に平面構造を有する第２フォトレジストパターン３１−１を形成する。
このとき、前記露光工程はセル部領域が遮断された遮光部と、セル部外の領域が所定のパターン形態に開口された投光部を有する露光マスクを利用する。さらに、前記工程によって得られた第２フォトレジストパターン３１−１の一側はシリコン含有ポリマー層からなる微細パターン２９の一側と連結され形成される。すなわち、従来の技術の図１に示されているように、ブリッジ状を有する２つのパターンが互いに行き違うように配列されたパターンを得ることができる。
【００２４】
すなわち、本発明は半導体素子の高集積化に伴い現在常用されているリソグラフィー装備の限界を克服するためセル部(ａ)上にはシリコン含有ポリマー２７を利用した微細パターン２９を形成し、セル部外の領域（ｂ／ｃ)には第２フォトレジストパターンを形成する。次に、前記セル部（ａ)領域の微細パターン２９とセル部外の領域（ｂ／ｃ）の第２フォトレジスト３１パターンを食刻マスクに利用して被食刻層２３を食刻する(図示省略)。
その結果、本発明ではリソグラフィーの工程限界を克服することができる、ブリッジ状に互いに行き違って配列された被食刻層パターン(図示省略)を形成することができる。
【００２５】
さらに、本発明の他の実施形態に係る半導体素子の微細パターン形成方法は、前記被食刻層２３の上部に非晶質炭素層を利用したハードマスク膜を形成した後、前記図２ａ〜図２ｅの工程を少なくとも２回以上繰り返し行なって実施することができる。
すなわち、前記被食刻層２３上にハードマスク膜でシリコン含有ポリマー層と食刻選択比の大きい非晶質炭素層(図示省略)を形成し、前記ハードマスク膜のセル部領域に第１フォトレジストパターン(図示省略)を形成する。前記第１フォトレジストパターンの側壁に第１架橋結合層を形成し、前記第１フォトレジストパターンを除去して架橋結合層からなる第１微細パターン(図示省略)を形成する。前記第１微細パターンを食刻マスクに利用して非晶質炭素層をパターニングする。
【００２６】
前記非晶質炭素層パターン(図示省略)の間に第２フォトレジストパターン(図示省略)を形成する。前記第２フォトレジストパターンの側壁に第２架橋結合層を形成し、前記第２フォトレジストパターンを除去して第２架橋結合層からなる第２微細パターンを形成する。セル部外の領域に前記第２微細パターン及びハードマスクパターンと連結された第３フォトレジストパターンを形成する。
このとき、前記第３フォトレジストパターンは二種類の露光マスク、すなわち前記第２微細パターンと第３フォトレジストパターンが連結される部分が遮光された露光マスク、及び前記ハードマスクパターンと第３フォトレジストパターンが連結される部分が遮光された露光マスクを利用する露光工程を行なって形成することができ、または前記連結部分のうち一部分だけ遮光された一種類の露光マスクを利用する露光工程を行なって形成することができる。
【００２７】
次に、前記ハードマスクパターン、第２微細パターン及び第４フォトレジストパターンを食刻マスクに利用して被食刻層をパターニングする。その結果、現在露光装備で得ることができる限定されたピッチサイズ内に少なくとも２つ以上の微細な被食刻層パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図である。
【図２ａ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図及び断面図である。
【図２ｂ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図及び断面図である。
【図２ｃ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図及び断面図である。
【図２ｄ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図及び断面図である。
【図２ｅ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した断面図である。
【図２ｆ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した断面図である。
【図２ｇ】本発明に係る半導体素子の微細パターン形成方法を示した平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  第１フォトレジストパターン
１３  第２フォトレジストパターン
２１  半導体基板
２３  被食刻層
２５  第１フォトレジストパターン
２７  シリコン含有ポリマー層
２９  架橋結合層
３１  第２フォトレジスト膜
３１-１  第２フォトレジストパターン
【図１】
2008072097.tif 000003
【図２ａ】
2008072097.tif 000004
【図２ｂ】
2008072097.tif 000005
【図２ｃ】
2008072097.tif 000006
【図２ｄ】
2008072097.tif 000007
【図２ｅ】
2008072097.tif 000008
【図２ｆ】
2008072097.tif 000009
【図２ｇ】
2008072097.tif 000010