(57)【要約】【課題】膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化する。【解決手段】化学増幅型レジスト膜２の露光を行なった後、化学増幅型レジスト膜２上に水溶性酸性ポリマー６を塗布し、水溶性酸性ポリマー６に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜２に横方向から拡散させる。【選択図】　　　図１
2004093652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、
前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
化学増幅型レジストを塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程とを備えることを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記塗布された化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、
前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、
前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、
前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、
前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、
前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、
前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、
前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、
前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、
前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程と、
前記現像された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、
前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、レジストパターンを細線化する場合に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレジストパターンの形成方法では、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化する場合、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法があった。
図４は、従来のレジストパターンの細線化方法を示す断面図である。
【０００３】
図４（ａ）において、フォトレジストを薄膜２１上にスピンコートすることにより、厚みＨ３のフォトレジスト膜２２を薄膜２１上に形成する。そして、線幅Ｗ５の遮光領域２５が形成されたマスク２４を介して、フォトレジスト膜２２を露光することにより、フォトレジスト膜２２に露光領域２３を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、露光領域２３が形成されたフォトレジスト膜２２を現像することにより、露光領域２３を除去し、線幅Ｗ５のレジストパターンを形成する。
【０００４】
そして、図４（ｃ）に示すように、アッシングまたはオーバデベロップにより、線幅Ｗ５のフォトレジストパターンを細線化し、線幅Ｗ６のレジストパターンを形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レジストパターンの細線化するために、アッシングまたはオーバデベロップを用いる方法では、レジストパターンの膜減りが発生し、レジストパターンの厚みがＨ４に減少するため、耐エッチング特性が劣化するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能なレジストパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これにより、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項２記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることが可能となり、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項３記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布することで、縦方向からの化学増幅型レジストへの酸の拡散を抑制しつつ、横方向から化学増幅型レジストに酸を拡散させることが可能となる。
このため、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【００１１】
また、請求項４記載のレジストパターンの形成方法によれば、化学増幅型レジストを塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となる。
また、請求項５記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記塗布された化学増幅型レジストの露光処理に基づいて、前記化学増幅型レジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた化学増幅型レジストへの酸の拡散処理に基づいて、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項６記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジストのパターンの隙間に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となり、耐エッチング特性を維持しつつ、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
また、請求項７記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域を溶解除去する工程と、前記露光領域が溶解除去された化学増幅型レジスト上に水溶性酸性ポリマーを塗布する工程と、前記水溶性酸性ポリマー上に水溶性アルカリ性ポリマーを塗布することにより、前記水溶性酸性ポリマーの表面を中和する工程と、前記水溶性酸性ポリマーが塗布された化学増幅型レジストの熱処理を行なう工程と、前記水溶性アルカリ性ポリマーおよび水溶性酸性ポリマーを除去する工程と、前記熱処理された化学増幅型レジストを現像することにより、前記化学増幅型レジストを細線化する工程と、前記細線化された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、パターニングされた化学増幅型レジストの縦方向からの溶解を抑制しつつ、パターニングされた化学増幅型レジストを横方向から溶解させて、化学増幅型レジストの膜厚を保ちつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化した場合においても、レジストパターンの耐エッチング特性を維持することが可能となり、露光時の解像度限界以下に薄膜をパターニングすることが可能となる。
【００１６】
また、請求項８記載の半導体装置の製造方法によれば、化学増幅型レジストを薄膜上に塗布する工程と、前記化学増幅型レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された化学増幅型レジストの熱処理を行なうことにより、前記化学増幅型レジストの露光領域で発生した酸を横方向に拡散させる工程と、前記露光された化学増幅型レジストを現像することにより、前記露光領域および前記酸の拡散領域を溶解除去する工程と、前記現像された化学増幅型レジストをマスクとして、前記薄膜のエッチングを行なう工程と、前記薄膜上の化学増幅型レジストを除去する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、化学増幅型レジストの露光領域を超えて、化学増幅型レジストに酸を発生させることが可能となり、膜減りを抑制しつつ、露光時の解像度限界以下にレジストパターンを細線化することが可能となることから、露光装置のコストアップを抑制しつつ、半導体装置の微細化を図ることが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るレジストパターンの形成方法について、図面を参照しながら説明する。
図１、２は、本発明の第１実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【００１９】
図１（ａ）において、化学増幅型レジストを薄膜１上にスピンコートすることにより、厚みＨ１の化学増幅型レジスト膜２を薄膜１上に形成する。そして、線幅Ｗ１の遮光領域５が形成されたマスク４を介して、化学増幅型レジスト膜２を露光することにより、化学増幅型レジスト膜２に露光領域３を形成する。
ここで、化学増幅型レジストは、露光により発生する酸を利用して高感度化を図ったもので、光により酸を発生する酸発生剤と、酸に対して反応性の高い高分子の組み合わせにより構成することができる。
【００２０】
そして、露光により発生した酸は、多数回の化学反応を引き起こし、レジストの官能基が酸触媒反応により溶解型になり、現像液可溶型に変化する。
なお、化学増幅型レジストとしては、例えば、ポリヒドロキシスチレン（ＰＨＳ）の水酸基をｔ−ブトキシカルボニル（ｔ−ＢＯＣ）で保護したポリマとオスニウム塩からなるフォトレジストや、ノボラック樹脂の酸硬化型反応を利用したフォトレジストを挙げることができる。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、露光領域３が形成された化学増幅型レジスト膜２を現像することにより、露光領域３を除去し、線幅Ｗ１のレジストパターンを形成する。
次に、図１（ｃ）に示すように、露光領域３を除去された化学増幅型レジスト膜２上に水溶性酸性ポリマー６を塗布する。
【００２２】
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いることができ、この水溶性ポリマーに酸成分物質を溶かしたものを水溶性酸性ポリマー６として用いることができる。
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては硫酸、有機系物質としては酢酸を用いることができる。
【００２３】
次に、図１（ｄ）に示すように、水溶性酸性ポリマー６上に水溶性アルカリ性ポリマー８を塗布し、水溶性酸性ポリマー６と水溶性アルカリ性ポリマー８とを反応させることにより、化学増幅型レジスト膜２上に中和層７を形成する。
なお、水溶性ポリマーとしては、例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を用いることができ、この水溶性ポリマーにアルカリ成分物質を溶かしたものを水溶性アルカリ性ポリマー８として用いることができる。
【００２４】
また、酸成分物質としては、例えば、無機系物質としては水酸化ナトリウム、有機系物質としてはＴＭＡＨを用いることができる。
次に、図２（ａ）に示すように、水溶性酸性ポリマー６が塗布された化学増幅型レジスト膜２の熱処理を行なうことにより、水溶性酸性ポリマー６に含まれる酸を化学増幅型レジスト膜２の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜２の横方向に酸拡散領域２ａ、２ｂを形成する。
【００２５】
ここで、化学増幅型レジスト膜２に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域２ａ、２ｂを形成することができ、現像処理により酸拡散領域２ａ、２ｂを溶解除去することが可能となる。
また、化学増幅型レジスト膜２上に中和層７を形成することにより、化学増幅型レジスト膜２の縦方向に酸が拡散することを防止することができ、化学増幅型レジスト膜２の縦方向に酸拡散領域が形成されることを防止することができる。
【００２６】
次に、図２（ｂ）に示すように、化学増幅型レジスト膜２上の中和層７および水溶性アルカリ性ポリマー８を除去するとともに、化学増幅型レジスト膜２の間の水溶性酸性ポリマー６を除去する。
次に、図２（ｃ）に示すように、酸拡散領域２ａ、２ｂが形成された化学増幅型レジスト膜２を現像することにより、酸拡散領域２ａ、２ｂを溶解除去する。
【００２７】
これにより、化学増幅型レジスト膜２の膜厚をＨ１に保ったまま、化学増幅型レジスト膜２の線幅をＷ２とすることができ、化学増幅型レジスト膜２の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
このため、露光装置のコストアップを抑制しつつ、ゲートや配線パターンの微細化を図ることが可能となり、半導体装置の高速化／高集積化を図ることが可能となる。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
図３（ａ）において、化学増幅型レジストを薄膜１１上にスピンコートすることにより、厚みＨ２の化学増幅型レジスト膜１２を薄膜１１上に形成する。そして、線幅Ｗ３の遮光領域１５が形成されたマスク１４を介して、化学増幅型レジスト膜１２を露光することにより、化学増幅型レジスト膜１２に露光領域１３を形成する。
【００２９】
ここで、化学増幅型レジスト膜１２に露光領域１３を形成することにより、露光領域１３に酸を発生させて、露光領域１３を現像液可溶型とすることができる。
次に、図３（ｂ）に示すように、露光領域１３が形成された化学増幅型レジスト膜１２の熱処理を行なうことにより、露光領域１３で発生した酸を化学増幅型レジスト膜１２の横方向から拡散させて、化学増幅型レジスト膜１２の横方向に酸拡散領域１２ａ、１２ｂを形成する。
【００３０】
ここで、化学増幅型レジスト膜１２に酸を拡散させることにより、現像液可溶型の酸拡散領域１２ａ、２１ｂを形成することができ、現像処理により酸拡散領域１２ａ、１２ｂを溶解除去することが可能となる。
次に、図３（ｃ）に示すように、酸拡散領域１２ａ、１２ｂが形成された化学増幅型レジスト膜１２を現像することにより、露光領域１３および酸拡散領域１２ａ、１２ｂを溶解除去する。
【００３１】
これにより、化学増幅型レジスト膜１２の膜厚をＨ２に保ったまま、化学増幅型レジスト膜２の線幅をＷ４とすることができ、化学増幅型レジスト膜１２の膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、化学増幅型レジストに横方向から酸を拡散させることにより、化学増幅型レジストを横方向から溶解させることができ、膜減りを抑制しつつ、レジストパターンを細線化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【図４】従来のレジストパターンの形成方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１　薄膜、２、１２　化学増幅型レジスト膜、２ａ、２ｂ、１２ａ、１２ｂ　酸拡散領域、３、１３　露光領域、４、１４　マスク、５、１５　遮光領域、６　水溶性酸性ポリマー、７　中和層、８　水溶性アルカリ性ポリマー
【図１】
2004093652.tif 000003
【図２】
2004093652.tif 000004
【図３】
2004093652.tif 000005
【図４】
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