(57)【要約】【課題】レジスト膜中での酸発生剤や酸発生剤から生じた酸の濃度が小さくなることを抑制し、矩形形状を有するレジストパターンを形成することのできるレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１の上に二酸化シリコン膜２、反射防止膜３および酸発生剤を含む化学増幅型のレジスト膜４を形成する。レジスト膜４に所定のマスクを介して露光光を照射することによって、露光部で酸発生剤から酸を発生させた後、酸発生剤または酸性物質を含む加熱雰囲気下において、レジスト膜４に加熱処理を行う。その後、レジスト膜４に現像処理を行ってレジストパターンを形成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工基板の上に酸発生剤を含む化学増幅型のレジスト膜を形成する第１の工程と、
前記レジスト膜に所定のマスクを介して露光光を照射することによって、露光部で前記酸発生剤から酸を発生させる第２の工程と、
酸発生剤を添加した加熱雰囲気中に前記第２の工程を終えた前記被加工基板を入れて前記レジスト膜に加熱処理を行う第３の工程と、
前記レジスト膜に現像処理を行う第４の工程とを有することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
前記第３の工程は、前記加熱雰囲気中の前記酸発生剤または該酸発生剤から生じた酸と、前記レジスト膜中の前記酸発生剤または前記酸との間に気液平衡が成立する状態で行われる請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
前記レジスト膜中の前記酸発生剤は光酸発生剤または電子線酸発生剤である請求項１または２に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項４】
前記加熱雰囲気に添加した前記酸発生剤は光酸発生剤または熱酸発生剤である請求項１〜３のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項５】
前記レジスト膜中の前記酸発生剤と前記加熱雰囲気中に添加した前記酸発生剤とは同一の物質である請求項１〜４のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項６】
被加工基板の上に酸発生剤を含む化学増幅型のレジスト膜を形成する第１の工程と、
前記レジスト膜に所定のマスクを介して露光光を照射することによって、露光部で前記酸発生剤から酸を発生させる第２の工程と、
酸を添加した加熱雰囲気中に前記第２の工程を終えた前記被加工基板を入れて前記レジスト膜に加熱処理を行う第３の工程と、
前記レジスト膜に現像処理を行う第４の工程とを有することを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項７】
前記第３の工程は、前記加熱雰囲気中の前記酸と、前記レジスト膜中の前記酸との間に気液平衡が成立する状態で行われる請求項６に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項８】
前記第３の工程は密閉式の加熱炉を用いて行う請求項１〜７のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項９】
前記レジスト膜の膜厚が５０ｎｍ〜４００ｎｍである請求項１〜８のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１０】
前記露光光は波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光である請求項１〜９のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１１】
前記露光光は波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光である請求項１〜９のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１２】
前記露光光は波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ光である請求項１〜９のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項１３】
前記被加工基板は半導体基材である請求項１〜１２のいずれか１に記載のレジストパターン形成方法を用いた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、化学増幅型レジストのレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光またはＦ２エキシマレーザ光を光源とする露光装置に対応した化学増幅型レジストのレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置の集積度の増加に伴い個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化されている。
【０００３】
この微細化を支えているフォトリソグラフィ技術には、被加工基板表面にレジスト組成物を塗布してレジスト膜を形成する工程、光を照射して所定のレジストパターンを露光することによりレジストパターン潜像を形成する工程、必要に応じ加熱処理する工程、次いでこれを現像して所望の微細パターンを形成する工程、および、この微細パターンをマスクとして被加工基板に対してエッチングなどの加工を行う工程が含まれる。
【０００４】
パターンの微細化を図る手段の一つとして、上記のレジストパターン潜像を形成する際に使用される露光光の短波長化が進められている。
【０００５】
従来、例えば６４Ｍビットまでの集積度のＤＲＡＭの製造には、高圧水銀灯のｉ線（波長：３６５ｎｍ）が光源として使用されてきた。近年では、２５６メガビットＤＲＡＭの量産プロセスには、ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）を露光光源として用いた技術が実用化されている。また、１ギガビット以上の集積度を持つＤＲＡＭの製造には、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）の実用化が検討されている。さらに、１００ｎｍ以下のデザイン・ルールに対応する微細パターンを実現する技術として、より波長の短いＦ２（フッ素）エキシマレーザ（波長：１５７ｎｍ）を露光光源として用いることも考えられている。
【０００６】
一方、より高解像度の露光技術として、電子線リソグラフィ技術の開発も進められている。電子線リソグラフィ技術は本質的に優れた解像度を有しているために、ＤＲＡＭを代表とする最先端デバイスの開発に適用されている他、一部ＡＳＩＣの生産にも用いられている。
【０００７】
このようなフォトリソグラフィ技術や電子線リソグラフィ技術においては、従来より化学増幅型レジストが用いられている。
【０００８】
一般に、ポジ型の化学増幅型レジストは、アルカリ不溶性ポリマーおよび酸発生剤を含有する。ここで、アルカリ不溶性ポリマーは、例えば、ポリビニルフェノールのフェノール性水酸基を保護基によってブロックした構造を有している。
【０００９】
このような化学増幅型レジストに対し、適当なマスクを介して露光光を照射すると、露光部で酸発生剤が分解することによって酸を生じる。その後、加熱処理を行うと、フェノール性水酸基をブロックしている保護基が酸の触媒作用により加熱分解するために、保護基がはずれてフェノール性水酸基となる。これにより、化学増幅型レジストは、露光部においてアルカリ可溶性となる。したがって、アルカリ現像液を用いた現像処理によって露光部を溶解除去することによって、所望のレジストパターンを形成することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光後の加熱処理工程において、酸発生剤や酸発生剤から生じた酸が蒸発することによって、これらがレジスト外部へと拡散してしまうという問題があった。このような現象は特にレジストの表面付近で見られることから、レジストの表面付近では、酸濃度の低下による保護基の残存によってアルカリ可溶性構造が形成されなくなるという問題があった。
【００１１】
このようなレジストをアルカリ現像した場合、レジスト下部よりもレジスト上部の方が現像液に溶解し難くなるために、レジスト形状は理想的な矩形形状とはならずに逆テーパ形状（Ｔトップ形状）となる。したがって、レジスト寸法の制御性が著しく低下するという問題があった。また、得られたレジストパターンをマスクとして下地膜の加工を行う場合にも、所望の寸法および形状を有するパターンに加工できないという問題があった。
【００１２】
また、このような問題は上記のポジ型レジストだけではなく、ネガ型レジストにおいても見られる。ネガ型レジストでは、本来、露光部が硬化することによって現像液に溶解しない構造となる。しかしながら、加熱処理工程での酸発生剤や酸発生剤から生じた酸の蒸発によって、レジスト上部の方がレジスト下部よりも現像液に溶解し易くなる。このため、現像後のレジスト形状が逆テーパ形状になるとともに、著しい膜減りも発生するという問題があった。
【００１３】
さらに、レジスト表面からの酸の蒸発による影響は、レジストの膜厚に対する表面積の割合が大きいほど顕著となる。ＡｒＦエキシマレーザやＦ２エキシマレーザなどの光源を用いた露光技術では、膜厚の薄いレジストであることが必要とされるため、上記問題の解決が急務となっている。
【００１４】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、レジスト膜中での酸発生剤や酸発生剤から生じた酸の濃度が小さくなることを抑制し、矩形形状を有するレジストパターンを形成することのできるレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の目的は、レジスト膜の膜厚にかかわらず酸発生剤や酸発生剤から生じた酸の蒸発を抑制し、特に、ＡｒＦエキシマレーザやＦ２エキシマレーザなどを光源とする露光装置に対応するレジストであっても良好なパターンを形成することのできるレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被加工基板の上に酸発生剤を含む化学増幅型のレジスト膜を形成する第１の工程と、このレジスト膜に所定のマスクを介して露光光を照射することによって、露光部で酸発生剤から酸を発生させる第２の工程と、酸発生剤を添加した加熱雰囲気中に第２の工程を終えた被加工基板を入れてレジスト膜に加熱処理を行う第３の工程と、レジスト膜に現像処理を行う第４の工程とを有することを特徴とするレジストパターン形成方法に関する。
【００１８】
第３の工程は、加熱雰囲気中の酸発生剤またはこの酸発生剤から生じた酸と、レジスト膜中の酸発生剤または酸との間に気液平衡が成立する状態で行うことができる。
【００１９】
レジスト膜中の酸発生剤は光酸発生剤または電子線酸発生剤とすることができる。
【００２０】
加熱雰囲気に添加した酸発生剤は光酸発生剤または熱酸発生剤とすることができる。
【００２１】
レジスト膜中の酸発生剤と加熱雰囲気中に添加した酸発生剤とは同一の物質とすることができる。
【００２２】
また、本発明は、被加工基板の上に酸発生剤を含む化学増幅型のレジスト膜を形成する第１の工程と、このレジスト膜に所定のマスクを介して露光光を照射することによって、露光部で酸発生剤から酸を発生させる第２の工程と、酸を添加した加熱雰囲気中に第２の工程を終えた被加工基板を入れてレジスト膜に加熱処理を行う第３の工程と、レジスト膜に現像処理を行う第４の工程とを有することを特徴とするレジストパターン形成方法に関する。
【００２３】
第３の工程は、加熱雰囲気中の酸とレジスト膜中の酸との間に気液平衡が成立する状態で行うことができる。
【００２４】
本発明において、第３の工程は密閉式の加熱炉を用いて行うことができる。
【００２５】
また、本発明において、レジスト膜の膜厚は５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲とすることができる。
【００２６】
また、本発明において、露光光は波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光とすることができる。
【００２７】
また、本発明において、露光光は波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光とすることができる。
【００２８】
また、本発明において、露光光は波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザ光とすることができる。
【００２９】
さらに、本発明は、被加工基板を半導体基材として前記のレジストパターン形成方法を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１〜図７を用いて、本実施の形態によるレジストパターン形成方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
【００３１】
まず、被加工基板として半導体基材を準備する。例えば、図１に示すように、半導体基板１上に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜２を形成する。
【００３２】
半導体基板としては、例えばシリコン基板を用いることができる。半導体基板には、素子分離領域やソースまたはドレインとなる拡散層などが形成されていてもよい。
【００３３】
二酸化シリコン膜は、例えば化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ＶａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，以下、ＣＶＤという。）などによって形成することができる。
【００３４】
半導体基板上に形成する膜は、二酸化シリコン膜に限られるものではない。半導体装置の製造工程で用いられてパターニングを必要とする膜であれば、他の膜が形成されていてもよい。例えば、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜などの他の絶縁膜を形成してもよいし、導電膜を形成してもよい。また、半導体基板上に形成される膜は単層の膜に限られるものではなく、２以上の膜が積層された膜であってもよい。さらに、ゲート電極などが形成された半導体基板上にこれらの膜が形成されていてもよい。
【００３５】
次に、図２に示すように、二酸化シリコン膜２の上に反射防止膜３を形成する。
【００３６】
反射防止膜３は、後工程で形成するレジスト膜をパターニングする際に、レジスト膜を透過した露光光を吸収することによって、レジスト膜と反射防止膜との界面における露光光の反射を無くす役割を果たす。反射防止膜としては有機物を主成分とする膜を用いることができ、例えば、スピンコート法などによって形成することができる。尚、本発明においては、反射防止膜はなくてもよい。
【００３７】
次に、図３に示すように、反射防止膜３の上に化学増幅型のレジスト膜４を形成する。レジスト膜の膜厚は、半導体装置の製造工程に応じた所定の膜厚とすることができる。例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ２エキシマレーザを光源とする露光装置に対応させるために、５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の膜厚としてもよい。
【００３８】
化学増幅型のレジストとしては、例えば、アルカリ不溶性ポリマーおよび酸発生剤を含むものを用いることができる。アルカリ不溶性ポリマーとしては、例えば、水酸基などのアルカリ可溶性の官能基をｔ−ブトキシカルボニル基などの保護基で保護したものを用いることができる。
【００３９】
酸発生剤としては、光により酸を発生する光酸発生剤や、電子線により酸を発生する電子線酸発生剤などを用いることができる。光酸発生剤としては、例えばトリフェニルスルホニウムトリフラートなどを挙げることができる。
【００４０】
また、本発明が適用可能な化学増幅型レジストは、アルカリ不溶性ポリマーおよび酸発生剤により構成された２成分型のレジストに限定されるものではない。本発明は、例えば、アルカリ可溶性ポリマー、酸発生剤および溶解阻害剤により構成された３成分系のレジストにも適用することができる。
【００４１】
次に、図４に示すように、所定のマスク５を介してレジスト膜４に露光光６を照射する。露光装置としては、例えば、紫外線露光装置、電子線露光装置、ＫｒＦエキシマ露光装置、ＡｒＦエキシマ露光装置またはＦ２エキシマ露光装置などを用いることができる。
【００４２】
この露光は、レジスト膜４に所定のレジストパターン潜像を形成することを目的として行うものである。すなわち、レジスト膜４に露光光を照射することによって、図４に示すように、レジスト膜４内に露光部４１と未露光部４２とからなるレジストパターン潜像が形成される。この際、露光部４１において、レジスト膜中に含まれる酸発生剤から酸が生じる。一方、未露光部４２では酸発生剤は露光されず、したがって酸が生じることはない。
【００４３】
次に、露光後の半導体基材に対して加熱処理を行う。本発明においては、密閉式の加熱炉の中で加熱処理を行うことが好ましい。
【００４４】
本発明は、雰囲気中に酸発生剤を添加し、加熱雰囲気中に存在する気体の酸発生剤またはこれから生じた酸と、レジスト膜中に存在する酸発生剤または酸との間に気液平衡が成立する状態で加熱処理を行うことを特徴とする。雰囲気中に添加する酸発生剤は、熱によって酸を発生する物質であってもよいし、光によって酸を発生する物質であってもよい。例えば、レジスト膜中に含まれる酸発生剤と同じ物質を用いることができる。
【００４５】
また、本発明は、雰囲気中に酸を添加し、これとレジスト膜中に存在する酸との間に気液平衡が成立する状態で加熱処理を行ってもよい。
【００４６】
加熱炉の中に半導体基材を入れて加熱処理を行った場合、温度が上昇し、レジスト膜中の酸発生剤の沸点に達すると、酸発生剤は蒸発してレジスト膜中から雰囲気中へと拡散していく。しかしながら、雰囲気中を予め酸発生剤の蒸気で満たし、所定の加熱温度において、レジスト膜中に存在する酸発生剤と雰囲気中に存在する酸発生剤との間に気液平衡が成立するようにしておくと、レジスト膜中からの酸発生剤の蒸発が見かけ上行われないようにすることが可能となる。
【００４７】
また、雰囲気中に添加した酸発生剤から生じた酸の蒸気と、レジスト膜中に存在する酸とが気液平衡の状態にあるようにしても、加熱処理工程におけるレジスト膜中からの酸の蒸発を見かけ上抑制することが可能となる。
【００４８】
さらに、雰囲気中に酸を添加し、これとレジスト膜中に存在する酸とが気液平衡の状態にあるようにすることによっても、加熱処理工程におけるレジスト膜中からの酸の蒸発を見かけ上抑制することが可能となる。
【００４９】
雰囲気中に添加する酸発生剤の量は、所定の加熱温度において、レジスト膜中の酸発生剤または酸と、雰囲気中の酸発生剤または酸との間で気液平衡が成立することのできる量とする。同様に、雰囲気中に添加する酸の量も、所定の加熱温度において、レジスト膜中の酸と雰囲気中の酸との間で気液平衡が成立することのできる量とする。加熱処理温度が高くなると、レジスト膜から蒸発する酸発生剤や酸の量は多くなるので、雰囲気中に添加する酸発生剤または酸の量も多くすることが必要となる。
【００５０】
本発明によれば、雰囲気中に酸発生剤または酸を添加し、酸発生剤若しくはこれから生じた酸の蒸気または添加した酸の蒸気によって加熱雰囲気が満たされた状態で半導体基材の加熱処理を行うことにより、レジスト膜中からの酸発生剤または酸の蒸発を抑制することが可能となる。これにより、露光部における酸の濃度を均一にしておくことができるので、図５に示すように、保護基の熱分解反応を進行させて露光部４１′全体に均一にアルカリ可溶性ポリマーの構造が生じるようにすることができる。
【００５１】
本発明は、レジスト膜の膜厚が薄い場合（例えば、膜厚５０ｎｍ〜４００ｎｍである場合）に特に有効である。レジスト膜の膜厚が薄い場合には、レジスト膜からの酸発生剤または酸の蒸発によって、レジスト膜中に存在する酸発生剤または酸の濃度が著しく小さくなる。本発明によれば、酸発生剤または酸の蒸発を抑えて露光部におけるレジスト膜を均一にアルカリ可溶性構造とすることができるので、レジスト膜の膜厚にかかわらず良好なレジストパターンを形成することが可能となる。したがって、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ２エキシマレーザを光源とする露光装置に対応するレジストであっても良好なパターンを形成することができる。
【００５２】
加熱処理工程を終えた後は、通常の条件に従って現像を行う。現像は、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いたアルカリ現像によって行うことができる。
【００５３】
レジスト膜において、露光部ではアルカリ可溶性ポリマーが生成されている一方、未露光部ではアルカリ不溶性ポリマーのままである。したがって、現像処理を行うことによって、露光部のみが現像液に溶解して除去される結果、図６に示すような矩形状のレジストパターン７が形成される。
【００５４】
比較のために、図７に、従来法によるレジストパターンの形成方法を示す。図７（ａ）は、従来法による加熱処理後のレジスト膜の模式図、図７（ｂ）は図７（ａ）の現像処理後のレジストパターンの模式図である。
【００５５】
露光工程において、所定のマスクを介して露光光が照射されることにより、露光部には酸発生剤から生じた酸が存在するようになる。一方、未露光部には酸は存在しない。次に、乾燥雰囲気中で乾燥処理を行うと、露光部に発生した酸がレジスト膜の表面から蒸発してしまう結果、レジスト膜上部の方が下部よりも酸濃度が小さい状態となる。したがって、図７（ａ）に示すように、レジスト膜８は、酸濃度の異なる３つの領域、露光部上部８１、露光部下部８２および未露光部８３に大別されることになる。
【００５６】
酸濃度の違いによって、ポリマーのアルカリ可溶化反応に違いが生じるために、現像処理を行うとレジストパターンは、図７（ｂ）に示すような形状のパターンとなる。すなわち、未露光部８３におけるレジスト膜は、アルカリ不溶性であるために現像液に溶解せず残存する。これに対して、露光部下部８２におけるレジスト膜は、アルカリ可溶性であるために現像液に溶解して除去される。しかしながら、露光部上部８１におけるレジスト膜は、酸の欠乏によって不均一なアルカリ可溶性構造となっているために、上部へ行く程現像液に溶解し難くなる。したがって、露光部上部８１では、現像処理後の形状はテーパ形状となる。
【００５７】
一方、本実施の形態によれば、露光部におけるレジスト膜が均一なアルカリ可溶性構造となっているので、現像処理によって露光部のレジスト膜を矩形状に除去することができる。これにより、残った未露光部のレジスト膜によって形成されるレジストパターンの形状も矩形状とすることができる。
【００５８】
本実施の形態に示す方法に従ってレジストパターンを形成した後は、このレジストパターンをマスクとして下地の二酸化シリコン膜をエッチングすることによって、二酸化シリコン膜を所望のパターンに加工することができる。また、このレジストパターンをマスクとしたエッチング工程を半導体装置の製造方法に適用することによって、良好な素子特性を有する半導体装置を製造することが可能となる。
【００５９】
本実施の形態では、ポジ型のレジストを用いた例について述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、ネガ型のレジストにも適用することができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、半導体基材上にレジストパターンを形成する例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。レジストパターンをマスクとして下地材のパターニングを必要とする目的であれば、他の用途に適用することも可能である。例えば、下地材がガラス基板上に形成された薄膜であってもよいし、プラスチック基板上に形成された薄膜であってもよい。
【００６１】
本実施の形態によれば、酸発生剤または酸を加熱雰囲気に添加した状態で加熱処理を行うことによって、レジスト膜からの酸発生剤または酸の蒸発を抑制することができる。したがって、露光部のレジスト膜をその上下に渡って均一なアルカリ可溶性構造に変えることができるので、現像処理後のレジストパターンの形状を矩形形状とすることが可能となる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、レジスト膜の膜厚にかかわらず酸の蒸発を抑制することができるので、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ２エキシマレーザなどを光源とする露光装置に対応して形成される、膜厚５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲のレジストであっても良好なパターンを形成することができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態によれば、矩形形状を有するレジストパターンを形成することができるので、下地膜を所望の寸法および形状を有するパターンに加工することが可能となる。
【００６４】
【実施例】
実施例１．
まず、シリコン基板上に、二酸化シリコン膜をＣＶＤ法によって５００ｎｍ程度の厚さで形成した。
【００６５】
次に、二酸化シリコン膜の上に、シプレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社製のＡＲ１９を反射防止膜として形成した。具体的には、ＡＲ１９の溶液をスピンコータによって二酸化シリコン膜の上に回転塗布した後、２１５℃で９０秒間加熱処理を行った。得られたＡＲ１９の膜厚は約８５ｎｍであった。
【００６６】
続いて、反射防止膜の上に、住友化学社製のＡｒＦレジストＰＡＲ−７００をレジスト膜として形成した。具体的には、ＰＡＲ−７００の溶液をスピンコータによって反射防止膜の上に回転塗布した後、１１０℃で６０秒間加熱処理を行った。得られたＰＡＲ−７００の膜厚は約３００ｎｍであった。
【００６７】
次に、ニコン社製の露光機ＡｒＦエキシマスキャナＳ３０２Ａを用い、ライン・アンド・スペースパターン（ライン幅１３０ｎｍ、スペース幅１３０ｎｍ）を有するマスクを介して、レジスト膜に７．０ｍＪ／ｃｍ２の露光光を照射した。露光機の開口数（Ｎ．Ａ．）は０．６０とし、σ（光源のＮ．Ａ．／レンズのＮ．Ａ．）は０．７０とした。
【００６８】
次に、露光後のシリコン基板をプロキシミティ式の密閉型オーブンの中に入れ、１１５℃で６０秒間熱処理を行った。オーブン内は、乾燥空気にトリフェニルスルホニウムトリフラートを約１００ｐｐｍ濃度で添加した雰囲気とした。
【００６９】
次に、加熱処理を終えた半導体基板を２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に６０秒間浸漬した後、純水で６０秒間リンスした。
【００７０】
得られたレジストパターンを観察したところ、良好な矩形状パターンが形成されていた。
【００７１】
実施例２．
まず、シリコン基板上に、二酸化シリコン膜をＣＶＤ法によって５００ｎｍ程度の厚さで形成した。
【００７２】
次に、二酸化シリコン膜の上に、ブリューワサイエンス社製のＤＵＶ３０Ｊを反射防止膜として形成した。具体的には、ＤＵＶ３０Ｊの溶液をスピンコータによって二酸化シリコン膜の上に回転塗布した後、２０５℃で９０秒間加熱処理を行った。得られたＤＵＶ３０Ｊの膜厚は約８５ｎｍであった。
【００７３】
続いて、反射防止膜の上に、クラリアント社製のＦ２レジストＦＸ−１０００Ｐをレジスト膜として形成した。具体的には、ＦＸ−１０００Ｐの溶液をスピンコータによって反射防止膜の上に回転塗布した後、１５０℃で６０秒間加熱処理を行った。得られたＦＸ−１０００Ｐの膜厚は約１２０ｎｍであった。
【００７４】
次に、エキシテック社製の露光機Ｆ２マイクロステッパを用い、ライン・アンド・スペースパターン（ライン幅７０ｎｍ、スペース幅７０ｎｍ）を有するマスクを介して、レジスト膜に２０ｍＪ／ｃｍ２の露光光を照射した。露光機の開口数（Ｎ．Ａ．）は０．８５とし、σ（光源のＮ．Ａ．／レンズのＮ．Ａ．）は０．７０とした。
【００７５】
次に、露光後のシリコン基板をプロキシミティ式の密閉型オーブンの中に入れ、１３０℃で９０秒間熱処理を行った。オーブン内は、乾燥空気にトリフェニルスルホニウムトリフラートを約１００ｐｐｍ濃度で添加した雰囲気とした。
【００７６】
次に、加熱処理を終えた半導体基板を２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に３０秒間浸漬した後、純水で６０秒間リンスした。
【００７７】
得られたレジストパターンを観察したところ、良好な矩形状パターンが形成されていた。
【００７８】
比較例１．
まず、シリコン基板上に、二酸化シリコン膜をＣＶＤ法によって５００ｎｍ程度の厚さで形成した。
【００７９】
次に、二酸化シリコン膜の上に、シプレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社製のＡＲ１９を反射防止膜として形成した。具体的には、ＡＲ１９の溶液をスピンコータによって二酸化シリコン膜の上に回転塗布した後、２１５℃で９０秒間加熱処理を行った。得られたＡＲ１９の膜厚は約８５ｎｍであった。
【００８０】
続いて、反射防止膜の上に、住友化学社製のＡｒＦレジストＰＡＲ−７００をレジスト膜として形成した。具体的には、ＰＡＲ−７００の溶液をスピンコータによって反射防止膜の上に回転塗布した後、１１０℃で６０秒間加熱処理を行った。得られたＰＡＲ−７００の膜厚は約３００ｎｍであった。
【００８１】
次に、ニコン社製の露光機ＡｒＦエキシマスキャナＳ３０２Ａを用い、ライン・アンド・スペースパターン（ライン幅１３０ｎｍ、スペース幅１３０ｎｍ）を有するマスクを介して、レジスト膜に７．０ｍＪ／ｃｍ２の露光光を照射した。露光機の開口数（Ｎ．Ａ．）は０．６０とし、σ（光源のＮ．Ａ．／レンズのＮ．Ａ．）は０．７０とした。
【００８２】
次に、露光後のシリコン基板をプロキシミティ式の密閉型オーブンの中に入れ、１１５℃で６０秒間熱処理を行った。オーブン内は乾燥空気雰囲気とした。
【００８３】
次に、加熱処理を終えた半導体基板を２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に６０秒間浸漬した後、純水で６０秒間リンスした。
【００８４】
得られたレジストパターンを観察したところ、露光部上部のレジストパターンの形状はテーパ形状となった。
【００８５】
比較例２．
まず、シリコン基板上に、二酸化シリコン膜をＣＶＤ法によって５００ｎｍ程度の厚さで形成した。
【００８６】
次に、二酸化シリコン膜の上に、ブリューワサイエンス社製のＤＵＶ３０Ｊを反射防止膜として形成した。具体的には、ＤＵＶ３０Ｊの溶液をスピンコータによって二酸化シリコン膜の上に回転塗布した後、２０５℃で９０秒間加熱処理を行った。得られたＤＵＶ３０Ｊの膜厚は約８５ｎｍであった。
【００８７】
続いて、反射防止膜の上に、クラリアント社製のＦ２レジストＦＸ−１０００Ｐをレジスト膜として形成した。具体的には、ＦＸ−１０００Ｐの溶液をスピンコータによって反射防止膜の上に回転塗布した後、１５０℃で６０秒間加熱処理を行った。得られたＦＸ−１０００Ｐの膜厚は約１２０ｎｍであった。
【００８８】
次に、エキシテック社製の露光機Ｆ２マイクロステッパを用い、ライン・アンド・スペースパターン（ライン幅７０ｎｍ、スペース幅７０ｎｍ）を有するマスクを介して、レジスト膜に２０ｍＪ／ｃｍ２の露光光を照射した。露光機の開口数（Ｎ．Ａ．）は０．８５とし、σ（光源のＮ．Ａ．／レンズのＮ．Ａ．）は０．７０とした。
【００８９】
次に、露光後のシリコン基板をプロキシミティ式の密閉型オーブンの中に入れ、１３０℃で９０秒間熱処理を行った。オーブン内は乾燥空気雰囲気とした。
【００９０】
次に、加熱処理を終えた半導体基板を２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に３０秒間浸漬した後、純水で６０秒間リンスした。
【００９１】
得られたレジストパターンを観察したところ、露光部上部のレジストパターンの形状はテーパ形状となった。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、酸発生剤または酸を加熱雰囲気に添加した状態で加熱処理を行うことによって、レジスト膜からの酸発生剤または酸の蒸発を抑制することができる。したがって、露光部のレジスト膜をその上下に渡って均一なアルカリ可溶性構造に変えることができるので、現像処理後のレジストパターンの形状を矩形形状とすることが可能となる。
【００９３】
また、本発明によれば、レジスト膜の膜厚にかかわらず酸の蒸発を抑制することができるので、膜厚の薄いレジスト膜であっても良好なパターンを形成することができる。したがって、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザまたはＦ２エキシマレーザなどを光源とする露光装置に対応した、良好な形状を有するレジストパターンを形成することが可能となる。
【００９４】
さらに、本発明によれば、矩形形状を有するレジストパターンを形成することができるので、下地膜を所望のパターンに加工して、良好な素子特性を有する半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図２】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図３】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図４】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図５】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図６】本発明にかかるレジストパターン形成方法の一例を示す図である。
【図７】従来のレジストパターン形成方法を示す図であり、（ａ）は、従来法による加熱処理後のレジスト膜の模式図、（ｂ）は（ａ）の現像処理後のレジストパターンの模式図である。
【符号の説明】
１  半導体基板、  ２  二酸化シリコン膜、  ３  反射防止膜、  ４  レジスト膜、  ５  マスク、  ６  露光光、  ７，８  レジストパターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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