(57)【要約】【課題】微小パターン形成において、より微細化が要求される繰返しパターン領域と、ランダムパターン領域とで、選択的に領域を指定しパターンシュリンクを行う方法を提供することを目的とする。【解決手段】フォトレジスト１０２上に形成されたホールパターン１０４上にホールパターン１０４よりも大きいレジスト溶融領域１０６を形成する。このとき、レジスト溶融領域１０６のガラス転移温度をフォトレジスト１０２のガラス転移温度より低くなるようにする。そして、ベークによりガラス転移温度が低いレジスト溶融領域１０６のレジストを溶融させホールパターン１０４を縮小させる。ここでベーク温度は、レジスト溶融領域のガラス転移温度より高く、フォトレジスト１０２のガラス転移温度より低い温度で行う。【選択図】  図１
2004179287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、
前記レジストを加熱することにより溶融させて前記パターンの中に流れ込ませることで前記パターンを縮小させる工程とを有し、
前記レジストを溶融させる領域は、前記パターンを拡大した領域で、前記レジストを溶融させる領域を除く前記レジストのガラス転移温度と比較してガラス転移温度が低いことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
半導体基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、
前記レジスト膜にパターンを形成する工程（ｂ）と、
前記半導体基板を加熱することにより、前記パターンの輪郭部の前記レジストのガラス転移温度を前記輪郭部を除く前記レジストのガラス転移温度よりも高くする工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記半導体基板を加熱することにより、前記輪郭部を除く前記レジストを溶融させて前記パターンを縮小させる工程（ｄ）とを有し、
前記工程（ｃ）における加熱温度は、前記レジストのガラス転移温度よりも低く、
前記工程（ｄ）における加熱温度は、前記レジストのガラス転移温度よりも高く、前記輪郭部の前記レジストのガラス転移温度よりも低いことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体プロセスにおいて、微細レジストパターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程において微細パターンを形成する技術として、サーマルフローによるレジストパターンの形成方法がある。
【０００３】
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、従来のレジストパターン形成方法の工程図である。また、図３（ａ）〜図３（ｃ）には、半導体基板上の一部分を示す。
【０００４】
図３（ａ）に示すように、半導体基板上にフォトレジスト３０２を形成し、フォトマスクを介して、レーザー光で露光する。その後、アルカリ現像液で現像することにより、直径０．２０μｍ程度のホールパターン３０４が形成される。
【０００５】
次に、図３（ｂ）に示すように、微細化したいホールパターン３０４の周辺をレジスト溶融領域３０６とし、露光を行う。これにより、露光されたレジスト溶融領域３０６のガラス転移温度が低くなる。
【０００６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ガラス転移温度が低いレジスト溶融領域３０６のレジストを溶融させ、ホールパターン３０４を縮小させるためにベークを行う。このベーク温度は、レジスト溶融領域３０６のガラス転移温度より高く、フォトレジスト３０２のガラス転移温度より低い温度で行う。その結果、レジスト溶融領域３０６のレジストが熱フローにより広がり、パターンを縮小させることで、直径０．１２μｍ程度のホールパターン３０６が形成される（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−３０７９９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようなサーマルフロー技術では、ウェハ上のレジストを一括でベークするために、（ｉ）パターンの粗密の違いによりパターンに対するレジスト溶融量に差が出るため、バラツキが生じる、（ｉｉ）加熱によりレジストを溶融し、そのレジストをフローさせることでレジストパターンを縮小させるので形状が悪くなるという課題があった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、パターンの縮小時におけるパターンのサイズと形状のバラツキを抑制することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のレジストパターンの形成方法は、半導体基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜にパターンを形成する工程と、前記レジストを加熱することにより溶融させて前記パターンの中に流れ込ませることで前記パターンを縮小させる工程とを有し、前記レジストを溶融させる領域は、前記パターンを拡大した領域で、前記レジストを溶融させる領域を除く前記レジストのガラス転移温度と比較してガラス転移温度が低いことを特徴とする。
【００１１】
この第１のレジストパターン形成方法によれば、加熱により溶融させるレジストの量を一定にすることができるので、縮小させたパターンのバラツキを抑制することができる。
【００１２】
次に、本発明の第２のレジストパターン形成方法は、半導体基板上にレジスト膜を形成する工程（ａ）と、前記レジスト膜にパターンを形成する工程（ｂ）と、前記半導体基板を加熱することにより、前記パターンの輪郭部の前記レジストのガラス転移温度を前記輪郭部を除く前記レジストのガラス転移温度よりも高くする工程（ｃ）と、前記工程（ｃ）の後に、前記半導体基板を加熱することにより、前記輪郭部を除く前記レジストを溶融させて前記パターンを縮小させる工程（ｄ）とを有し、前記工程（ｃ）における加熱温度は、前記レジストのガラス転移温度よりも低く、前記工程（ｄ）における加熱温度は前記レジストのガラス転移温度よりも高く、前記輪郭部の前記レジストのガラス転移温度よりも低いことを特徴とする。
【００１３】
この第２のレジストパターン形成方法によれば、パターンの輪郭部のガラス転移温度を高くすることで、レジストを加熱で溶融しても、パターン形状を変形させることなく縮小させることができるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明の第１の実施形態を示すレジストパターン形成方法の工程図である。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）には、半導体基板上の一部分を示す。
【００１６】
図１（ａ）は、半導体基板上に感光性を持つポリヒドロキシスチレン系の化学増幅型ポジレジストからなるフォトレジスト１０２を塗布し、フォトマスクを介して、レーザー光で露光する。このレーザー光として、例えば、ＫｒＦエキシマレーザーを用いる。その後、アルカリ現像液で現像することにより、直径０．２０μｍ程度のホールパターン１０４を形成する。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示すように、ホールパターン１０４上に、ホールパターン１０４よりも大きいレジスト溶融領域１０６を設け、このレジスト溶融領域１０６を除くフォトレジスト１０２を露光する。このレジスト溶融領域１０６は、ホールパターン１０４の相似形である。このレジスト溶融領域１０６を除くフォトレジスト１０２は、レーザー光で露光されることにより、レジスト溶融領域１０６のガラス転移温度（以下、ガラス転移温度Ａ）と比較して、ガラス転移温度（以下、ガラス転移温度Ｂ）が高くなる。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示すように、半導体基板をベークすることにより、ガラス転移温度が低いレジスト溶融領域１０６のレジストを溶融させ、ホールパターン１０４を縮小させる。このベーク温度は、レジスト溶融領域のガラス転移温度Ａより高く、フォトレジスト１０２のガラス転移温度Ｂより低い温度で行う。本実施の形態では、ホットプレートを用いて１１０℃〜１６０℃に加熱を行う。
【００１９】
以上のように、レジスト溶融領域１０６を設けることで、ホールパターン１０４に流れ込むレジスト量をパターンの粗密に関わらず一定にすることができるので、ホールパターンのバラツキを抑制することができる。また、レジスト溶融領域１０６の面積を変化させることで、ホールパターンのサイズを容易に制御することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態では、ホールパターンについて述べたが、例えば０．２５μｍ程度のスペース幅を有するパターンでも同様である。
【００２１】
なお、本実施の形態では、露光によりフォトレジストのガラス転移温度が高くなる場合について述べたが、露光によりガラス転移温度が低くなるフォトレジストの場合は、レジスト溶融領域１０６を露光することで、ガラス転移温度Ａがガラス転移温度Ｂより低くなるようにする。
【００２２】
（実施の形態２）
図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明の第２の実施形態を示すレジストパターン形成方法の工程図である。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）には、半導体基板上の一部分を示す。
【００２３】
図２（ａ）は、半導体基板上に感光性を持つポリヒドロキシスチレン系の化学増幅型ポジレジストからなるフォトレジスト２０２を塗布し、フォトマスクを介して、レーザー光で露光する。このレーザー光として、例えば、ＫｒＦエキシマレーザーを用いる。その後、アルカリ現像液で現像することにより、直径０．２０μｍ程度のホールパターン２０４を形成する。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すホールパターン２０４の輪郭部２０６のガラス転移温度を高くするために、第１の加熱を行う。この第１の加熱では、フォトレジスト２０２のガラス転移温度よりも５℃〜１０℃低い温度で加熱する。本実施の形態では、１１０℃〜１２０℃前後で半導体基板を加熱する。この第１の加熱により、現像時に溶解せずに残ったレジストのうち、パターンの末端である輪郭部２０６に含まれる酸により化学増幅反応が生じ、フォトレジスト２０２と比較して、輪郭部２０６のガラス転移温度が上昇する。
【００２５】
次に、図２（ｃ）に示すホールパターン２０４を第２の加熱を行うことで縮小させる。この第２の加熱では、フォトレジストのガラス転移温度よりも５℃〜３０℃高い温度、すなわち１１５℃〜１５０℃前後で半導体基板を加熱する。このとき、フォトレジスト２０２を溶融させ、輪郭部２０６を圧縮することでホールパターン２０４が小さくなる。このとき、輪郭部２０６は、ガラス転移温度が高いので、溶融しない。そのため、ホールパターン２０４の形状が崩れることはなく縮小後も良好な形状を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレジストパターン形成方法によれば、各パターンにレジスト溶融領域を形成することにより、パターンの粗密に関わらずレジスト溶融量を一定にできるので寸法バラツキを抑制することができる。
【００２７】
また、輪郭部を除く領域のレジストを溶融することで、良好なパターンの形状を維持しつつパターンを縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレジストパターン形成方法を示す平面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるレジストパターン形成方法を示す平面図
【図３】従来におけるレジストパターン形成方法を示す平面図
【符号の説明】
１０２  フォトレジスト
１０４  ホールパターン
１０６  レジスト溶融領域
２０２  フォトレジスト
２０４  ホールパターン
２０６  輪郭部
３０２  フォトレジスト
３０４  ホールパターン
３０６  レジスト溶融領域
【図１】
2004179287.tif 000003
【図２】
2004179287.tif 000004
【図３】
2004179287.tif 000005