(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と、下記一般式（１）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とするレジストパターン厚肉化材料。
【化１】
0004657899.tif 000011
ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、芳香族環を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。ｍは、１以上の整数を表し、ｎは、０以上の整数を表す。
【請求項２】
一般式（１）で表される化合物が、水酸基及びアミノ基の少なくともいずれかを含む請求項１に記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項３】
一般式（１）で表される化合物が、Ｘにカルボキシル基と、水酸基及びアミノ基の少なくともいずれかとを同時に含む請求項１から２のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項４】
一般式（１）で表される化合物が、フェニル乳酸、フェニルアラニン及びフェニルグリシンから選択される少なくとも１種である請求項１から２のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項５】
一般式（１）中、ｍが１である請求項１から４のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項６】
樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、セルロース、及びタンニンから選択される少なくとも１種である請求項１から５のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項７】
界面活性剤を含む請求項１から６のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
【請求項８】
レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように請求項１から７のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することを含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項９】
被加工面上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように請求項１から７のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化するレジストパターン形成工程と、該厚肉化したレジストパターンをマスクとしてエッチングにより前記被加工面をパターニングするパターニング工程とを含む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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造する際に形成するレジストパターンを厚肉化させて、既存の露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを形成可能なレジストパターン厚肉化材料、それを用いた、レジストパターンの形成方法、並びに、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、半導体集積回路の高集積化が進み、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化されており、それに伴って配線パターンは、２００ｎｍ以下のサイズに、最小のものでは１００ｎｍ以下のサイズにまで微細化されてきている。配線パターンを微細に形成するには、被処理基板上をレジスト膜で被覆し、該レジスト膜に対して選択露光を行った後に現像することによりレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして前記被処理基板に対してドライエッチングを行い、その後に該レジストパターンを除去することにより所望のパターン（例えば配線パターンなど）を得るリソグラフィ技術が非常に重要である。このリソグラフィ技術においては、露光光（露光に用いる光）の短波長化と、その光の特性に応じた高解像度を有するレジスト材料の開発との両方が必要とされる。
しかしながら、前記露光光の短波長化のためには、露光装置の改良が必要となり、莫大なコストを要する。一方、短波長の露光光に対応するレジスト材料の開発も容易ではない。
【０００３】
このため、既存のレジスト材料を用いて形成したレジストパターンを厚肉化し、微細なレジスト抜けパターンを得ることを可能にするレジストパターン厚肉化材料（以下「レジスト膨潤剤」と称することがある）を用いて、より微細なパターンを形成する技術が提案されている。例えば、深紫外線であるＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）を使用してＫｒＦ（フッ化クリプトン）レジスト膜を露光することによりＫｒＦレジストパターンを形成した後、水溶性樹脂組成物を用いて該ＫｒＦレジストパターンを覆うように塗膜を設け、該ＫｒＦレジストパターンの材料中の残留酸を利用して前記塗膜と前記ＫｒＦレジストパターンとをその接触界面において相互作用させることにより、前記ＫｒＦレジストパターンを厚肉化（以下「膨潤」と称することがある）させることにより該ＫｒＦレジストパターン間の距離を短くし、微細なレジスト抜けパターンを形成し、その後に該レジスト抜けパターンと同形状の所望のパターン（例えば、配線パターンなど）を形成する、ＲＥＬＡＣＳと呼ばれる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このＲＥＬＡＣＳと呼ばれる技術の場合、使用する前記ＫｒＦ（フッ化クリプトン）レジストは、ノボラック樹脂、ナフトキノンジアジド等の芳香族系樹脂組成物であり、該芳香族系樹脂組成物に含まれる芳香環は、前記ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）は透過可能であるものの、それよりも短波長のＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）は吸収してしまい、透過不能であるため、前記ＫｒＦ（フッ化クリプトン）レジストを用いた場合には、露光光として、前記ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光を使用することができず、より微細な配線パターン等を形成することができないという問題がある。また、前記ＲＥＬＡＣＳと呼ばれる技術において用いる前記レジスト膨潤剤は、前記ＫｒＦレジストパターンの厚肉化（膨潤）には有効であるものの、ＡｒＦレジストパターンの厚肉化（膨潤）には有効ではないという問題がある。更に、前記レジスト膨潤剤は、該レジスト膨潤剤自体のエッチング耐性が乏しいため、エッチング耐性に劣るＡｒＦレジストパターンを膨潤化させる場合には、膨潤化パターンと同形状のパターンを前記被処理基板に形成することができない。また、仮に比較的良好なエッチング耐性を有するＫｒＦレジストパターンに対して膨潤化を行っても、エッチング条件が厳しい場合、前記被処理基板が厚い場合、該ＫｒＦレジストパターンが微細である場合、レジスト膜が薄い場合等には、エッチングを正確に行うことができず、膨潤化パターンと同形状のパターンが得られないという問題がある。
【０００５】
微細な配線パターン等を形成する観点からは、露光光として、ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）よりも短波長の光、例えば、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）などを利用することが望まれる。一方、該ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）よりも更に短波長のＸ線、電子線などを利用したパターン形成の場合には、高コストで低生産性となるため、前記ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）を利用することが望まれる。
【０００６】
そこで、前記ＲＥＬＡＣＳと呼ばれる技術では前記レジスト膨潤剤が有効に機能しない、ＡｒＦレジストパターンに対して、該ＡｒＦレジストパターンとの親和性を界面活性剤により向上させて微小なパターンを形成可能なレジストパターン厚肉化材料が、本発明者らにより提案されている（特許文献２参照）。しかし、このレジストパターン厚肉化材料の組成では、厚肉化によるパターンサイズの縮小量が、厚肉化前のパターンサイズが大きくなると、これに比例して増大するというサイズ依存性が観られることがあった。
【０００７】
したがって、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光を利用することができ、前記ＲＥＬＡＣＳと呼ばれる技術において用いる前記レジスト膨潤剤では、十分に厚肉化（膨潤）させることができないＡｒＦレジストパターン等を十分に厚肉化可能であり、微細なレジスト抜けパターンの形成乃至配線パターン等の形成を低コストで簡便に形成可能な技術は未だ提供されていないのが現状である。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−７３９２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１２６０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、
本発明は、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、ＡｒＦレジスト等で形成されたレジストパターン上に塗布等するだけで、ライン状パターン等のレジストパターンを、その材料の種類やサイズに依存することなく均一に、しかも表面のラフネスを低減した状態で安定して厚肉化することができ、エッチング耐性に優れ、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを低コストで簡便に効率よく形成可能なレジストパターン厚肉化材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、ライン状パターン等のレジストパターンを、その材料の種類やサイズに依存することなく均一に、しかも表面のラフネスを低減した状態で安定して厚肉化することができ、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを低コストで簡便に効率よく形成可能なレジストパターンの形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを形成可能であり、該レジスト抜けパターンを用いて形成した微細な配線パターンを有する高性能な半導体装置を効率的に量産可能な半導体装置の製造方法、及び該半導体装置の製造方法により製造され、微細な配線パターンを有し、高性能な半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段としては、後述の付記に記載の通りである。即ち、
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、下記一般式（１）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とする。
【化２】
0004657899.tif 000002
ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、環状構造化合物を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。ｍは、１以上の整数を表し、ｎは、０以上の整数を表す。
該レジストパターン厚肉化材料がレジストパターン上に塗布されると、該レジストパターン厚肉化材料のうち、前記レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と相互作用（ミキシング）する。このとき、前記レジストパターン厚肉化材料と前記レジストパターンとの親和性が良好であるため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとが相互作用してなる表層（ミキシング層）が効率よく形成される。その結果、前記レジストパターンが、前記レジストパターン厚肉化材料により効率よく厚肉化される。こうして厚肉化（以下「膨潤」と称することがある）されたレジストパターン（以下「厚肉化レジストパターン」と称することがある）は、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターン（以下「抜けパターン」と称することがある）は露光限界（解像限界）を超えてより微細な構造を有する。なお、本発明のレジストパターン厚肉化材料は、カルボキシル基を有する前記一般式（１）で表される化合物を含有しているので、前記レジストパターンの材料の種類やサイズ等に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果を示し、前記レジストパターンの材料の種類やサイズに対する依存性が少ない。また、前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有しているので、エッチング耐性に優れる。このため、種々のサイズのレジストパターンが混在するＬＯＧＩＣ  ＬＳＩの配線層に用いられるライン状パターン等のレジストパターンの形成にも好適に適用可能である。
【００１１】
本発明のレジストパターンの形成方法は、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することを含むことを特徴とする。
該レジストパターンの形成方法においては、レジストパターンが形成された後、該レジストパターン上に前記レジストパターン厚肉化材料が塗布されると、該レジストパターン厚肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と相互作用（ミキシング）する。このため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとによる表層（ミキシング層）が形成される。こうして厚肉化された厚肉化レジストパターンは、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンは、露光限界（解像限界）を超えてより微細な構造を有する。なお、前記レジストパターン厚肉化材料が、カルボキシル基を有する前記一般式（１）で表される化合物を含有しているので、前記レジストパターンの材料の種類やサイズ等に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果を示し、前記レジストパターンの材料の種類やサイズに対する依存性が少ない。また、前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有しているので、エッチング耐性に優れる。このため、前記レジストパターンの形成方法は、コンタクトホールパターンのみならず、種々のサイズのレジストパターンが混在するＬＯＧＩＣ  ＬＳＩの配線層に用いられるライン状パターン等のレジストパターンの形成にも好適に適用可能である。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法は、被加工面上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化するレジストパターン形成工程と、該厚肉化したレジストパターンをマスクとしてエッチングにより前記被加工面をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする。
該半導体装置の製造方法では、まず、前記レジストパターン形成工程において、配線パターン等のパターンを形成する対象である前記被加工面上にレジストパターンを形成した後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料が塗布される。すると、該レジストパターン厚肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものが該レジストパターンに染み込んで該レジストパターンの材料と相互作用（ミキシング）する。このため、該レジストパターンを内層としてその表面上に、該レジストパターン厚肉化材料と該レジストパターンとが相互作用してなる表層（ミキシング層）が形成される。こうして厚肉化された厚肉化レジストパターンは、前記レジストパターン厚肉化材料により均一に厚肉化されている。このため、該厚肉化レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンは、露光限界（解像限界）を超えてより微細な構造を有する。なお、前記レジストパターン厚肉化材料は、カルボキシル基を有する前記一般式（１）で表される化合物を含有しているので、前記レジストパターンの材料の種類やサイズ等に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果を示し、前記レジストパターンの材料の種類やサイズに対する依存性が少ない。また、前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有しているので、エッチング耐性に優れる。このため、コンタクトホールパターンのみならず、種々のサイズのレジストパターンが混在する半導体装置であるＬＯＧＩＣ  ＬＳＩの配線層に用いられるライン状パターン等の厚肉化レジストパターンが容易にかつ高精細に形成される。
次に、前記パターニング工程においては、前記レジストパターン形成工程において厚肉化された厚肉化レジストパターンを用いてエッチングを行うことにより、前記被加工面が微細かつ高精細にしかも寸法精度よくパターニングされ、極めて微細かつ高精細で、しかも寸法精度に優れた配線パターン等のパターンを有する高品質かつ高性能な半導体装置が効率よく製造される。
本発明の半導体装置は、本発明の前記半導体装置の製造方法により製造されることを特徴とする。該半導体装置は、極めて微細かつ高精細で、しかも寸法精度に優れた配線パターン等のパターンを有し、高品質かつ高性能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、従来における問題を解決することができ、前記目的を達成することができる。
また、本発明によると、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、ＡｒＦレジスト等で形成されたレジストパターン上に塗布等するだけで、ライン状パターン等のレジストパターンを、その材料の種類やサイズに依存することなく均一に、しかも表面のラフネスを低減した状態で安定して厚肉化することができ、エッチング耐性に優れ、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを低コストで簡便に効率よく形成可能なレジストパターン厚肉化材料を提供することができる。
また、本発明によると、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、ライン状パターン等のレジストパターンを、その材料の種類やサイズに依存することなく均一に、しかも表面のラフネスを低減した状態で安定して厚肉化することができ、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを低コストで簡便に効率よく形成可能なレジストパターンの形成方法を提供することができる。
また、本発明によると、パターニング時に露光光としてＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザー光をも利用可能であり、露光装置の光源における露光限界（解像限界）を超えて微細なレジスト抜けパターンを形成可能であり、該レジスト抜けパターンを用いて形成した微細な配線パターンを有する高性能な半導体装置を効率的に量産可能な半導体装置の製造方法、及び該半導体装置の製造方法により製造され、微細な配線パターンを有し、高性能な半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（レジストパターン厚肉化材料）
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、樹脂と、下記一般式（１）で表される化合物とを少なくとも含有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、界面活性剤、有機溶剤、その他の成分などを含有してなる。
【００１５】
【化３】
0004657899.tif 000003
ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、環状構造化合物を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。ｍは、１以上の整数を表し、ｎは、０以上の整数を表す。
【００１６】
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、水溶性乃至アルカリ可溶性である。
前記水溶性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、２５℃の水１００ｇに対し、前記レジストパターン厚肉化材料が０．１ｇ以上溶解する水溶性が好ましい。
前記アルカリ可溶性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、２５℃の２．３８質量％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液１００ｇに対し、前記レジストパターン厚肉化材料が０．１ｇ以上溶解するアルカリ可溶性が好ましい。
本発明のレジストパターン厚肉化材料の態様としては、水溶液、コロイド液、エマルジョン液などの態様であってもよいが、水溶液であるのが好ましい。
【００１７】
−樹脂−
前記樹脂としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性乃至アルカリ可溶性であるのが好ましい。
前記樹脂としては、良好な水溶性乃至アルカリ可溶性を示す観点からは、極性基を２以上有するものが好ましい。
前記極性基としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基、アミノ基、スルホニル基、カルボニル基、カルボキシル基、これらの誘導基、などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で前記樹脂に含まれていてもよいし、２種以上の組合せで前記樹脂に含まれていてもよい。
【００１８】
前記樹脂が水溶性樹脂である場合、該水溶性樹脂としては、２５℃の水１００ｇに対し０．１ｇ以上溶解する水溶性を示すものが好ましい。
前記水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂、セルロース、タンニンなどが挙げられる。
【００１９】
前記樹脂がアルカリ可溶性樹脂である場合、該アルカリ可溶性樹脂としては、２５℃の２．３８質量％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液１００ｇに対し、０．１ｇ以上溶解するアルカリ可溶性を示すものが好ましい。
前記アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリp−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリp−ヒドロキシフェニルメタクリラート、これらの共重合体などが挙げられる。
【００２０】
前記樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、セルロース、タンニンが好適に挙げられる。
【００２１】
前記樹脂の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、後述の一般式（１）で表される化合物、界面活性剤等の種類や含有量などに応じて適宜決定することができる。
【００２２】
−一般式（１）で表される化合物−
前記一般式（１）で表される化合物としては、カルボキシル基を含む環状構造化合物を構造の一部に有し、下記一般式（１）で表される限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。該環状構造化合物を有することにより、優れたエッチング耐性を前記レジストパターン厚肉化材料に付与することができる点でも有利である。
【００２３】
0004657899.tif 000004
ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、環状構造化合物を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。
ｍは、１以上の整数を表し、架橋反応の発生を抑制して反応を容易に制御することができる点で、１であるのが好ましい。
ｎは、０以上の整数を表し、水溶性の点で、０〜２であるのが好ましい。
【００２４】
前記構造式（１）中、Ｒとしては、環状構造を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、芳香族炭化水素化合物、複素環式化合物、及び脂環式化合物から選択される少なくとも１種を含む環状構造化合物が好適に挙げられる。
前記芳香族炭化水素化合物を含む環状構造化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、芳香族環を含んでいるのが好ましく、該芳香環としては、具体的には、ベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。
前記複素環式化合物を含む環状構造化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ピリジン、ピリミジンなどを含んでいるのが好ましい。
前記脂環式化合物を含む環状構造化合物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シクロヘキシル環、ノルボルニル、アダマンタンなどを含んでいるのが好ましい。
【００２５】
前記一般式（１）中、Ｘとしては、カルボキシル基を含む一価の有機基である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水溶性の点で、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基から選択される２種以上を同時に含むものが好ましく、これらの中でも、水酸基及びアミノ基の少なくともいずれかを同時に含むものがより好ましい。
【００２６】
前記一般式（１）中、Ｙとしては、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかであることが必要であり、これらの中でも、水溶性の点で、水酸基、アミノ基であることが好ましい。
【００２７】
前記一般式（１）で表される化合物の具体例としては、例えば、マンデル酸、フェニルアラニン、フェニルグリシン、チロシン、フェニル乳酸、ヒドロキシフェニルピルビン酸、ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ヒドロキシジメチルフェニルプロピオン酸、アミノテトラリンカルボン酸、アミノフェニルプロピオン酸、フェニルグルタリン酸、フェニレンジプロピオン酸、ベンジルセリン、ナフチルアラニン、メチルシクロヘキサンカルボン酸、アミノシクロヘキサンカルボン酸、アミノビシクロヘプタンカルボン酸、ヒドロキシアダマンタンカルボン酸などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、水溶性が高く多量に溶解させることができる点で、前記一般式（１）中、Ｘにカルボキシル基と、水酸基又はアミノ基とを同時に含むフェニル乳酸、フェニルアラニン、フェニルグリシンが好ましい。
【００２８】
前記一般式（１）で表される化合物の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記レジストパターン厚肉化材料の全量に対し、０．０１〜５０質量部が好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましい。
前記一般式（１）で表される化合物の含有量が、０．０１質量部未満であると、所望の反応量が得られにくいことがあり、５０質量部を超えると、塗布時に析出したり、パターン上で欠陥となったりする可能性が高くなるため好ましくない。
【００２９】
−界面活性剤−
前記界面活性剤は、レジストパターン厚肉化材料とレジストパターンとの馴染みを改善させたい場合、より大きな厚肉化量が要求される場合、レジストパターン厚肉化材料とレジストパターンとの界面における厚肉化効果の面内均一性を向上させたい場合、消泡性が必要な場合、等に添加すると、これらの要求を実現することができる。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ナトリウム塩、カリウム塩等の金属イオンを含有しない点で非イオン性界面活性剤が好ましい。
【００３０】
前記非イオン性界面活性剤としては、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、及びエチレンジアミン系界面活性剤から選択されるものが好適に挙げられる。なお、これらの具体例としては、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、ノニルフェノールエトキシレート系、オクチルフェノールエトキシレート系、ラウリルアルコールエトキシレート系、オレイルアルコールエトキシレート系、脂肪酸エステル系、アミド系、天然アルコール系、エチレンジアミン系、第２級アルコールエトキシレート系、などが挙げられる。
【００３１】
前記カチオン性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型４級カチオン系界面活性剤、エステル型４級カチオン系界面活性剤などが挙げられる。
【００３２】
前記両性界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アミンオキサイド系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤などが挙げられる。
【００３３】
前記界面活性剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、特に制限はなく、前記樹脂、前記一般式（１）で表される化合物等の種類や含有量などに応じて適宜選択することができるが、例えば、前記レジストパターン厚肉化材料１００質量部に対し、２質量部以下であることが好ましい。前記含有量が、２質量部を超えると、塗布時に析出したり、パターン上で欠陥となる可能性が高くなる。
本発明の前記レジストパターン厚肉化材料は界面活性剤を含まない場合でも、レジストパターンとの親和性が高く、厚肉化効果が得られることから、これを必須成分としないため、前記含有量の下限値は規定されないが、前述した界面活性剤の効果が明らかに得られる前記含有量としては、０．０８〜０．５質量部が特に好ましい。
【００３４】
−有機溶剤−
前記有機溶剤は、前記レジストパターン厚肉化材料における、前記樹脂、前記一般式（１）で表される化合物、前記界面活性剤などの溶解性を向上させることを目的として添加することができる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルコール系有機溶剤、鎖状エステル系有機溶剤、環状エステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、鎖状エーテル系有機溶剤、環状エーテル系有機溶剤、などが挙げられる。
前記有機溶剤は、水と混合して使用することができ、該水としては、純水（脱イオン水）などが好適に挙げられる。
【００３５】
前記アルコール系有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、などが挙げられる。
前記鎖状エステル系有機溶剤としては、例えば、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、などが挙げられる。
前記環状エステル系有機溶剤としては、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン系有機溶剤、などが挙げられる。
前記ケトン系有機溶剤としては、例えば、アセトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン等のケトン系有機溶剤、などが挙げられる。
前記鎖状エーテル系有機溶剤としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、などが挙げられる。
前記環状エーテル系有機溶剤としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、などが挙げられる。
【００３６】
これらの有機溶剤は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、レジストパターンの厚肉化を精細に行うことができる点で、８０〜２００℃程度の沸点を有するものが好ましい。
前記有機溶剤の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記一般式（１）で表される化合物、前記界面活性剤等の種類や含有量などに応じて適宜決定することができる。
【００３７】
−その他の成分−
前記その他の成分としては、本発明の効果を害しない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知の各種添加剤、例えば、アミン系、アミド系、アンモニウム塩素等に代表されるクエンチャーなどが挙げられる。
【００３８】
前記その他の成分の前記レジストパターン厚肉化材料における含有量としては、前記樹脂、前記一般式（１）で表される化合物、前記界面活性剤等の種類や含有量などに応じて適宜決定することができる。
【００３９】
−使用等−
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、前記レジストパターン上に塗布して使用することができる。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【００４０】
前記レジストパターン厚肉化材料を前記レジストパターン上に塗布し、該レジストパターンと相互作用（ミキシング）させると、該レジストパターンの表面に、前記レジストパターン厚肉化材料と前記レジストパターンとが相互作用してなる層（ミキシング層）が形成される。その結果、前記レジストパターンは、前記ミキシング層が形成された分だけ、厚肉化され、厚肉化されたレジストパターンが形成される。
このとき、前記レジストパターン厚肉化材料中に前記一般式（１）で表される化合物が含まれているので、前記レジストパターンの材料の種類やサイズ等に関係なく良好なかつ均一な厚肉化効果が得られ、前記レジストパターンの材料やサイズに対して、厚肉化量の依存性が少ない。
【００４１】
こうして厚肉化された前記レジストパターンにより形成された前記レジスト抜けパターンの径乃至幅は、厚肉化前の前記レジストパターンにより形成されていた前記レジスト抜けパターンの径乃至幅よりも小さくなる。その結果、前記レジストパターンのパターニング時に用いた露光装置の光源の露光限界（解像限界）を超えて（前記光源に用いられる光の波長でパターニング可能な開口乃至パターン間隔の大きさの限界値よりも小さく）、より微細な前記レジスト抜けパターンが形成される。即ち、前記レジストパターンのパターニング時にＡｒＦエキシマレーザー光を用いて得られたレジストパターンに対し、本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化すると、厚肉化されたレジストパターンにより形成されたレジスト抜けパターンは、例えば、あたかも電子線を用いてパターニングしたかのような微細かつ高精細なものとなる。
【００４２】
なお、前記レジストパターンの厚肉化量は、前記レジストパターン厚肉化材料の粘度、塗布厚み、ベーク温度、ベーク時間等を適宜調節することにより、所望の範囲に制御することができる。
【００４３】
−レジストパターンの材料−
前記レジストパターン（本発明のレジストパターン厚肉化材料が塗布されるレジストパターン）の材料としては、特に制限はなく、公知のレジスト材料の中から目的に応じて適宜選択することができ、ネガ型、ポジ型のいずれであってもよく、例えば、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザー、電子線等でパターニング可能なｇ線レジスト、ｉ線レジスト、ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジスト、Ｆ２レジスト、電子線レジスト等が好適に挙げられる。これらは、化学増幅型であってもよいし、非化学増幅型であってもよい。これらの中でも、ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジスト、アクリル系樹脂を含んでなるレジスト、などが好ましく、より微細なパターニング、スループットの向上等の観点からは、解像限界の延伸が急務とされているＡｒＦレジスト、及びアクリル系樹脂を含んでなるレジストの少なくともいずれかがより好ましい。
【００４４】
前記レジストパターンの材料の具体例としては、ノボラック系レジスト、ＰＨＳ系レジスト、アクリル系レジスト、シクロオレフィン−マレイン酸無水物系（ＣＯＭＡ系）レジスト、シクロオレフィン系レジスト、ハイブリッド系（脂環族アクリル系−ＣＯＭＡ系共重合体）レジストなどが挙げられる。これらは、フッ素修飾等されていてもよい。
【００４５】
前記レジストパターンの形成方法、大きさ、厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、特に厚みについては、加工対象である被加工面、エッチング条件等により適宜決定することができるが、一般に０．３〜７００μｍ程度である。
【００４６】
本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いた前記レジストパターンの厚肉化について以下に図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、被加工面（基材）５上にレジストパターン３を形成した後、レジストパターン３の表面にレジストパターン厚肉化材料１を付与（塗布）し、ベーク（加温及び乾燥）をして塗膜を形成する。すると、レジストパターン３とレジストパターン厚肉化材料１との界面においてレジストパターン厚肉化材料１のレジストパターン３へのミキシング（含浸）が起こり、図２に示すように、内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）とレジストパターン厚肉化材料１との界面において前記ミキシング（含浸）した部分が反応して表層（ミキシング層）１０ａが形成される。このとき、レジストパターン厚肉化材料１中に前記一般式（１）で表される化合物が含まれているので、内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）のサイズに左右されず（依存せず）安定にかつ均一に内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）が厚肉化される。
【００４７】
この後、図３に示すように、現像処理を行うことによって、付与（塗布）したレジストパターン厚肉化材料１の内、レジストパターン３と相互作用（ミキシング）していない部分乃至相互作用（ミキシング）が弱い部分（水溶性の高い部分）が溶解除去され、均一に厚肉化された厚肉化レジストパターン１０が形成（現像）される。
なお、前記現像処理は、水現像であってもよいし、アルカリ現像液による現像であってもよい。
【００４８】
厚肉化レジストパターン１０は、内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）の表面に、レジストパターン厚肉化材料１が反応して形成された表層（ミキシング層）１０ａを有してなる。厚肉化レジストパターン１０は、レジストパターン３に比べて表層（ミキシング層）１０ａの厚み分だけ厚肉化されているので、厚肉化レジストパターン１０により形成されるレジスト抜けパターンの大きさ（隣接する厚肉化レジストパターン１０間の距離、又は、厚肉化レジストパターン１０により形成されたホールパターンの開口径）は、厚肉化前のレジストパターン３により形成されるレジスト抜けパターンの前記大きさよりも小さい。このため、レジストパターン３を形成する時の露光装置における光源の露光限界（解像限界）を超えて前記レジスト抜けパターンを微細に形成することができる。即ち、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー光を用いて露光した場合にもかかわらず、例えば、あたかも電子線を用いて露光したかのような、微細な前記レジスト抜けパターンを形成することができる。厚肉化レジストパターン１０により形成される前記レジスト抜けパターンは、レジストパターン３により形成される前記レジスト抜けパターンよりも微細かつ高精細である。
【００４９】
厚肉化レジストパターン１０における表層（ミキシング層）１０ａは、レジストパターン厚肉化材料１により形成される。レジストパターン厚肉化材料１における前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有するので、レジストパターン３（内層レジストパターン１０ｂ）がエッチング耐性に劣る材料であっても、得られる厚肉化レジストパターン１０はエッチング耐性に優れる。
【００５０】
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、レジストパターンを厚肉化し、露光限界を超えて前記レジスト抜けパターンを微細化するのに好適に使用することができる。また、本発明のレジストパターン厚肉化材料は、本発明のレジストパターンの形成方法、本発明の半導体装置の製造方法などに特に好適に使用することができる。
【００５１】
また、本発明のレジストパターン厚肉化材料における、前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有するので、プラズマ等に晒され、表面のエッチング耐性を向上させる必要がある樹脂等により形成されたレジストパターンの被覆化乃至厚肉化に好適に使用することができる。
【００５２】
（レジストパターンの形成方法）
本発明のレジストパターンの形成方法においては、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の処理を含む。
【００５３】
前記レジストパターンの材料としては、本発明の前記レジストパターン厚肉化材料において上述したものが好適に挙げられる。
前記レジストパターンは、公知の方法に従って形成することができる。
前記レジストパターンは、被加工面（基材）上に形成することができ、該被加工面（基材）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、該レジストパターンが半導体装置に形成される場合には、該被加工面（基材）としては、半導体基材表面が挙げられ、具体的には、シリコンウエハ等の基板、各種酸化膜等が好適に挙げられる。
【００５４】
前記レジストパターン厚肉化材料の塗布の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の塗布方法の中から適宜選択することができ、例えば、スピンコート法などが好適に挙げられる。該スピンコート法の場合、その条件としては例えば、回転数が１００〜１０，０００ｒｐｍ程度であり、８００〜５，０００ｒｐｍが好ましく、時間が１秒〜１０分間程度であり、１〜９０秒間が好ましい。
【００５５】
前記塗布の際の塗布厚みとしては、通常、１００〜１０，０００Å（１０〜１，０００ｎｍ）程度であり、１，０００〜５，０００Å（１００〜５００ｎｍ）程度が好ましい。
【００５６】
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン厚肉化材料に含有させずに、該レジストパターン厚肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【００５７】
前記塗布の際乃至その後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料をプリベーク（加温及び乾燥）を行い、該レジストパターンと前記レジストパターン厚肉化材料との界面において該レジストパターン厚肉化材料の該レジストパターンへのミキシング（含浸）を効率よく生じさせることができる。
なお、前記プリベーク（加温及び乾燥）の条件、方法等としては、レジストパターンを軟化させない限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、その回数としては、１回であってもよいし、２回以上であってもよい。２回以上の場合、各回におけるプリベークの温度は、一定であってもよいし、異なっていてもよく、前記一定である場合、４０〜１５０℃程度が好ましく、７０〜１２０℃がより好ましく、また、その時間としては、１０秒〜５分間程度が好ましく、４０秒〜１００秒間がより好ましい。
【００５８】
また、必要に応じて、前記プリベーク（加温及び乾燥）の後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料の反応を促進する反応ベークを行うことも、前記レジストパターンとレジストパターン厚肉化材料との界面において前記ミキシング（含浸）した部分の反応を効率的に進行させることもできる等の点で好ましい。
なお、前記反応ベークの条件、方法等としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記プリベーク（加温及び乾燥）よりも通常高い温度条件が採用される。前記反応ベークの条件としては、例えば、温度が７０〜１５０℃程度であり、９０〜１３０℃が好ましく、時間が１０秒〜５分間程度であり、４０〜１００秒間が好ましい。
【００５９】
更に、前記反応ベークの後で、塗布した前記レジストパターン厚肉化材料に対し、現像処理を行うのが好ましい。この場合、塗布したレジストパターン厚肉化材料の内、前記レジストパターンと相互作用（ミキシング）及び反応していない部分乃至相互作用（ミキシング）が弱い部分（水溶性の高い部分）を溶解除去し、厚肉化レジストパターンを現像する（得る）ことができる点で好ましい。
なお、前記現像処理については、上述した通りである。
【００６０】
ここで、本発明のレジストパターンの形成方法について以下に図面を参照しながら説明する。
図４に示すように、被加工面（基材）５上にレジスト材３ａを塗布した後、図５に示すように、これをパターニングしてレジストパターン３を形成した後、図６に示すように、レジストパターン３の表面にレジストパターン厚肉化材料１を塗布し、ベーク（加温及び乾燥）をして塗膜を形成する。すると、レジストパターン３とレジストパターン厚肉化材料１との界面においてレジストパターン厚肉化材料１のレジストパターン３への相互作用（ミキシング（含浸））が起こり、図７に示すように、レジストパターン３とレジストパターン厚肉化材料１との界面において前記相互作用（ミキシング（含浸））した部分が反応等の相互作用をする。この後、図８に示すように、現像処理を行うと、塗布したレジストパターン厚肉化材料１の内、レジストパターン３と反応していない部分乃至相互作用（ミキシング）が弱い部分（水溶性の高い部分）が溶解除去され、内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）上に表層１０ａを有してなる厚肉化レジストパターン１０が形成（現像）される。
なお、前記現像処理は、水現像であってもよいし、アルカリ水溶液による現像であってもよいが、低コストで効率的に現像処理を行うことができる点で水現像が好ましい。
【００６１】
厚肉化レジストパターン１０は、レジストパターン厚肉化材料１により厚肉化され、内層レジストパターン１０ｂ（レジストパターン３）の表面に、レジストパターン厚肉化材料１が反応して形成された表層１０ａを有してなる。このとき、レジストパターン厚肉化材料１は、前記一般式（１）で表される化合物を含有しているので、レジストパターン３の材料の種類やサイズに関係なく良好かつ均一に厚肉化レジストパターン１０は、厚肉化される。レジストパターン１０は、レジストパターン３（内層レジストパターン１０ｂ）に比べて表層１０ａの厚み分だけ厚肉化されているので、厚肉化レジストパターン１０により形成されるレジスト抜けパターンの幅は、レジストパターン３（内層レジストパターン１０ｂ）により形成されるレジスト抜けパターンの幅よりも小さく、厚肉化レジストパターン１０により形成される前記レジスト抜けパターンは微細である。
【００６２】
厚肉化レジストパターン１０における表層１０ａは、レジストパターン厚肉化材料１により形成され、レジストパターン厚肉化材料１における、前記一般式（１）で表される化合物が環状構造化合物を有するので、レジストパターン３（内層レジストパターン１０ｂ）がエッチング耐性に劣る材料であっても、その表面にエッチング耐性に優れる表層（ミキシング層）１０ａを有する厚肉化レジストパターン１０を形成することができる。
【００６３】
本発明のレジストパターンの形成方法により製造されたレジストパターン（以下「厚肉化レジストパターン」と称することがある）は、前記レジストパターンの表面に本発明の前記レジストパターン厚肉化材料が相互作用（ミキシング）して形成された表層を有してなる。該レジストパターン厚肉化材料は、環状構造化合物を有する前記一般式（１）で表される化合物を含むので、前記レジストパターンがエッチング耐性に劣る材料であったとしても、該レジストパターンの表面にエッチング耐性に優れる表層（ミキシング層）を有する厚肉化レジストパターンを効率的に製造することができる。また、本発明のレジストパターンの形成方法により製造された厚肉化レジストパターンは、前記レジストパターンに比べて前記表層（ミキシング層）の厚み分だけ厚肉化されているので、製造された厚肉化レジストパターン１０により形成される前記レジスト抜けパターンの大きさ（径、幅等）は、前記レジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンの大きさ（径、幅等）よりも小さいため、本発明のレジストパターンの形成方法によれば、微細な前記レジスト抜けパターンを効率的に製造することができる。
【００６４】
前記表層（ミキシング層）が前記環状構造を含むか否かについては、例えば、該表層（ミキシング層）につきＩＲ吸収スペクトルを分析すること等により確認することができる。
【００６５】
本発明のレジストパターンの形成方法は、各種のレジスト抜けパターン、例えば、ライン＆スペースパターン、ホールパターン（コンタクトホール用など）、トレンチ（溝）パターン、などの形成に好適であり、該レジストパターンの形成方法により形成された厚肉化レジストパターンは、例えば、マスクパターン、レチクルパターンなどとして使用することができ、金属プラグ、各種配線、磁気ヘッド、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）等の機能部品、光配線の接続に利用される光部品、マイクロアクチュエータ等の微細部品、半導体装置の製造に好適に使用することができ、後述する本発明の半導体装置の製造方法に好適に使用することができる。
【００６６】
（半導体装置の製造方法）
本発明の半導体装置の製造方法は、レジストパターン形成工程と、パターニング工程とを含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程とを含む。
【００６７】
前記レジストパターン形成工程は、被加工面上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化する工程である。該レジストパターン形成工程により、厚肉化された厚肉化レジストパターンが前記被加工面上に形成される。
該レジストパターン形成工程における詳細は、本発明の前記レジストパターンの形成方法と同様である。
なお、前記被加工面としては、半導体装置における各種部材の表面層が挙げられるが、シリコンウエハ等の基板乃至その表面、各種酸化膜などが好適に挙げられる。前記レジストパターンは上述した通りである。前記塗布の方法は上述した通りである。また、該塗布の後では、上述のプリベーク、反応ベーク等を行うのが好ましい。
【００６８】
前記パターニング工程は、前記レジストパターン形成工程により形成した前記厚肉化レジストパターンをマスク等として用いて（マスクパターン等として用いて）エッチングを行うことにより、前記被加工面をパターニングする工程である。
前記エッチングの方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ドライエッチングが好適に挙げられる。該エッチングの条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６９】
前記その他の工程としては、例えば、界面活性剤塗布工程、現像処理工程などが好適に挙げられる。
【００７０】
前記界面活性剤塗布工程は、前記厚肉化レジストパターン形成工程の前に、前記レジストパターンの表面に前記界面活性剤を塗布する工程である。
【００７１】
前記界面活性剤としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、上述したものが好適に挙げられ、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、ノニルフェノールエトキシレート系、オクチルフェノールエトキシレート系、ラウリルアルコールエトキシレート系、オレイルアルコールエトキシレート系、脂肪酸エステル系、アミド系、天然アルコール系、エチレンジアミン系、第２級アルコールエトキシレート系、アルキルカチオン系、アミド型４級カチオン系、エステル型４級カチオン系、アミンオキサイド系、ベタイン系、などが挙げられる。
【００７２】
前記現像処理工程は、前記レジストパターン形成工程の後であって前記パターニング工程の前に、塗布したレジストパターン厚肉化材料の現像処理を行う工程である。なお、前記現像処理は、上述した通りである。
本発明の半導体装置の製造方法によると、例えば、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ、等を初めとする各種半導体装置を効率的に製造することができる。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００７４】
（実施例１）
−レジストパターン厚肉化材料の調製−
表１に示す組成を有するレジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｎを調製した。
なお、表１において、「厚肉化材料」は、レジストパターン厚肉化材料を意味し、「Ａ」〜「Ｏ」は、前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏに対応している。前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏの内、前記レジストパターン厚肉化材料Ｍ〜Ｏは比較例に相当し、前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｌは実施例（本発明）に相当する。表１中のカッコ内の数値の単位は、「質量（ｇ）」を表す。
前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｌの「一般式（１）表される化合物」の欄における、フェニルアラニン、フェニル乳酸、フェニルグリシン、及び１−メチル−シクロヘキシルカルボン酸は、下記一般式（１）で表される化合物である。
【００７５】
【化４】
0004657899.tif 000005
ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、環状構造化合物を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。ｍは、１以上の整数を表し、ｎは、０以上の整数を表す。
【００７６】
また、「樹脂」の欄における「ＫＷ−３」は、ポリビニルアセタール樹脂（積水化学社製）を表し、「ＰＶＡ」は、ポリビニルアルコール樹脂（「ＰＶＡ−２０５Ｃ」；クラレ製）を表す。「界面活性剤」の欄における、「ＰＣ−６」は、非イオン性界面活性剤（多核フェノール系界面活性剤、旭電化製）を表し、「ＴＮ−８０」は、非イオン性界面活性剤（第１級アルコールエトキシレート系界面活性剤、旭電化製）を表し、「ＳＯ−１４５」は、非イオン性界面活性剤（第２級アルコールエトキシレート系界面活性剤、旭電化製）を表す。
また、溶剤成分として、純水（脱イオン水）と、前記有機溶剤としてのイソプロピルアルコールとの混合液（質量（ｇ）比が前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｃ及びＪ〜Ｏでは純水（脱イオン水）：イソプロピルアルコール＝９８．６（ｇ）：０．４（ｇ））、前記レジストパターン厚肉化材料Ｄ〜Ｉでは純水（脱イオン水）：イソプロピルアルコール＝９８．４（ｇ）：０．４（ｇ））を使用した。
【００７７】
【表１】
0004657899.tif 000006
表１中、前記レジストパターン厚肉化材料Ｏにおける、「一般式（１）で表される化合物」の欄の＊１では、前記一般式（１）で表される化合物の代わりに、架橋剤としてのテトラメトキシメチルグリコールウリルを１．３５質量部添加した。
【００７８】
−レジストパターンの形成−
以上により調製した本発明のレジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏを、脂環族系ＡｒＦレジスト（「ＡＲ１２４４Ｊ」；ＪＳＲ社製）により形成したホールパターン（表２における「厚肉化前のレジスト抜けパターンサイズ」で示される開口径を有する）上に、スピンコート法により、初めに１，０００ｒｐｍ／５ｓの条件で、次に３，５００ｒｐｍ／４０ｓの条件で塗布した後、１１０℃／６０ｓの条件でベークを行った。そして、純水でレジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏを６０秒間リンスし、相互作用（ミキシング）していない未反応部を除去し、レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏにより厚肉化したレジストパターンを現像させることにより、厚肉化レジストパターンを形成した。
得られた厚肉化レジストパターンにより形成された前記レジスト抜けパターンのサイズ（表２における「厚肉化後のレジスト抜けパターンサイズ」）について、初期パターンサイズ（厚肉化前のレジストパターンにより形成された前記レジスト抜けパターンのサイズを意味し、表２における「厚肉化前のレジスト抜けパターンサイズ」のこと）と共に表２に示した。なお、表２において、「Ａ」〜「Ｏ」は、前記レジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｏに対応する。
【００７９】
【表２】
0004657899.tif 000007
【００８０】
表２より、本発明のレジストパターン厚肉化材料を、ホールパターンの形成に用いると、ホールパターン内径を狭くすることができることが判った。一方、前記一般式（１）で表される化合物を含まない、比較例のレジストパターン厚肉化材料Ｍ及びＮでは、前記一般式（１）で表される化合物を含むレジストパターン厚肉化材料Ａ〜Ｌに比べ、該ホールパターンの内径の変化量は小さいことが判った。また、前記一般式（１）で表される化合物を含まず、架橋剤を含む比較例のレジストパターン厚肉化材料Ｏでは、該ホールパターンの内径は大きく減少することが判った。
【００８１】
以上により調製したレジストパターン厚肉化材料Ｋ及びＯを、前記脂環族系ＡｒＦレジスト（「ＡＲ１２４４Ｊ」；ＪＳＲ社製）により形成した、様々なサイズ（表３における「厚肉化前のレジスト抜けパターンサイズ」の欄に記載のサイズ、即ち約１００ｎｍ、２００ｎｍ、及び３００ｎｍ）を有するトレンチ（溝）パターン上に、スピンコート法により、初めに１，０００ｒｐｍ／５ｓの条件で、次に３，５００ｒｐｍ／４０ｓの条件で塗布し、１１０℃／６０ｓの条件でベークを行った後、純水でレジストパターン厚肉化材料Ｋ及びＯを６０秒間リンスし、相互作用（ミキシング）しなかった未反応部を除去し、レジストパターン厚肉化材料Ｋ及びＯにより厚肉化したレジストパターンを現像させることにより、厚肉化レジストパターンを形成した。
【００８２】
得られた厚肉化レジストパターンにより形成された前記レジスト抜けパターンのサイズの縮小量（ｎｍ）（表３における「厚肉化後のレジスト抜けパターンサイズ」と「厚肉化前のレジスト抜けパターンサイズ」との差）について、初期パターンサイズ（厚肉化前のレジストパターンにより形成された前記レジスト抜けパターンのサイズを意味し、表３における「厚肉化前のレジスト抜けパターンサイズ」のこと）と共に表３に示した。なお、表３において、「厚肉化材料Ｋ及びＯ」は、前記レジストパターン厚肉化材料Ｋ及びＯに対応する。
【００８３】
【表３】
0004657899.tif 000008
【００８４】
表３より、本発明のレジストパターン厚肉化材料Ｋを、トレンチパターンの形成に用いると、該トレンチパターンのサイズに対する依存性が極めて小さい状態で、該トレンチパターンを狭く均一に微細にすることができることが判った（表３参照）。
一方、ウリル系架橋剤を含む従来のレジストパターン厚肉化材料である、比較例のレジストパターン厚肉化材料Ｏを、トレンチ（溝）パターンの形成に用いると、該トレンチ（溝）パターンのサイズに対する依存性が大きく、前記初期のレジスト抜けパターンサイズが大きくなるほど、前記厚肉化後のレジスト抜けパターンサイズの縮小量が増大し、該トレンチ（溝）パターンを均一に厚肉化することができないことが判った。
【００８５】
次に、シリコン基板上に形成したレジストの表面に、本発明のレジストパターン厚肉化材料Ａ、Ｊ、及びＫを塗布して厚みが５００ｎｍである表層を形成した。これらの表層と、比較のための前記ＫｒＦレジスト（シプレイ社製、ＵＶ−６）と、比較のためのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とに対し、エッチング装置（平行平板型ＲＩＥ装置、富士通（株）製）を用いて、Ｐμ＝２００Ｗ、圧力＝０．０２Ｔｏｒｒ、ＣＦ４ガス＝８０ｓｃｃｍの条件下で３分間エッチングを行い、サンプルの減膜量を測定し、エッチングレートを算出し、前記ＫｒＦレジストのエッチングレートを基準として相対評価を行った。結果を表４に示す。
【００８６】
【表４】
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【００８７】
表４に示す結果から、本発明のレジストパターン厚肉化材料では、環状構造化合物を有する前記一般式（１）で表される化合物を含有するため、前記ＫｒＦレジストに近く、前記ＰＭＭＡより顕著に優れたエッチング耐性を有することが判った。
【００８８】
（実施例２）
図９に示すように、シリコン基板１１上に層間絶縁膜１２を形成し、図１０に示すように、層間絶縁膜１２上にスパッタリング法によりチタン膜１３を形成した。次に、図１１に示すように、公知のフォトリソグラフィー技術によりレジストパターン１４を形成し、これをマスクとして用い、反応性イオンエッチングによりチタン膜１３をパターニングして開口部１５ａを形成した。引き続き、反応性イオンエッチングによりレジストパターン１４を除去するととともに、図１２に示すように、チタン膜１３をマスクにして層間絶縁膜１２に開口部１５ｂを形成した。
【００８９】
次に、チタン膜１３をウェット処理により除去し、図１３に示すように層間絶縁膜１２上にＴｉＮ膜１６をスパッタリング法により形成し、続いて、ＴｉＮ膜１６上にＣｕ膜１７を電解めっき法で成膜した。次いで、図１４に示すように、ＣＭＰにて開口部１５ｂ（図１２）に相当する溝部のみにバリアメタルとＣｕ膜（第一の金属膜）を残して平坦化し、第一層の配線１７ａを形成した。
【００９０】
次いで、図１５に示すように、第一層の配線１７ａの上に層間絶縁膜１８を形成した後、図９〜図１４と同様にして、図１６に示すように、第一層の配線１７ａを、後に形成する上層配線と接続するＣｕプラグ（第二の金属膜）１９及びＴｉＮ膜１６ａを形成した。
【００９１】
上述の各工程を繰り返すことにより、図１７に示すように、シリコン基板１１上に第一層の配線１７ａ、第二層の配線２０、及び第三層の配線２１を含む多層配線構造を備えた半導体装置を製造した。なお、図１７においては、各層の配線の下層に形成したバリアメタル層は、図示を省略した。
この実施例２では、レジストパターン１４が、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて、実施例１における場合と同様にして製造した厚肉化レジストパターンである。
【００９２】
ここで、本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）  樹脂と、下記一般式（１）で表される化合物とを少なくとも含むことを特徴とするレジストパターン厚肉化材料。
【化５】
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ただし、前記一般式（１）中、Ｒは、環状構造化合物を表す。Ｘは、カルボキシル基を含む一価の有機基を表す。Ｙは、水酸基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、アルキル基置換アミノ基、カルボニル基、及びアルコキシカルボニル基の少なくともいずれかを表す。ｍは、１以上の整数を表し、ｎは、０以上の整数を表す。
（付記２）  一般式（１）中、Ｒが、芳香族炭化水素化合物、複素環式化合物、及び脂環式化合物から選択される少なくとも１種を含む環状構造化合物である付記１に記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記３）  一般式（１）中、Ｒが、芳香族環、シクロヘキシル環、ノルボルニル、及びアダマンタンから選択される少なくとも１種を含む環状構造化合物である付記１から２のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記４）  一般式（１）中、ｍが１である付記１から３のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記５）  一般式（１）で表される化合物が、水酸基及びアミノ基の少なくともいずれかを含む付記１から４のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記６）  樹脂が、水溶性乃至アルカリ可溶性である付記１から５のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記７）  樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、セルロース、及びタンニンから選択される少なくとも１種である付記１から６のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記８）  一般式（１）で表される化合物のレジストパターン厚肉化材料における含有量が、該レジストパターン厚肉化材料の全量に対し、０．０１〜５０質量部である付記１から７のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記９）  界面活性剤を含む付記１から８のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１０）  界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤から選択される少なくとも１種である付記９に記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１１）  界面活性剤が、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、フェノールエトキシレート化合物、アルコキシレート系界面活性剤、脂肪酸エステル系界面活性剤、アミド系界面活性剤、アルコール系界面活性剤、エチレンジアミン系界面活性剤、アルキルカチオン系界面活性剤、アミド型４級カチオン系界面活性剤、エステル型４級カチオン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤、及びベタイン系界面活性剤から選択される付記９から１０のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１２）  界面活性剤のレジストパターン厚肉化材料における含有量が、該レジストパターン厚肉化材料１００質量部に対し、２質量部以下である付記９から１１のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１３）  有機溶剤を含む付記１から１２のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１４）  有機溶剤が、アルコール系溶剤、鎖状エステル系溶剤、環状エステル系溶剤、ケトン系溶剤、鎖状エーテル系溶剤、及び環状エーテル系溶剤から選択される少なくとも1種である付記１３に記載のレジストパターン厚肉化材料。
（付記１５）  レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記１から１４のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することを含むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
（付記１６）  レジストパターン厚肉化材料の塗布後、該レジストパターン厚肉化材料の現像処理を行う付記１５に記載のレジストパターンの形成方法。
（付記１７）  被加工面上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記１から１４のいずれかに記載のレジストパターン厚肉化材料を塗布することにより該レジストパターンを厚肉化するレジストパターン形成工程と、該厚肉化したレジストパターンをマスクとしてエッチングにより前記被加工面をパターニングするパターニング工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１８）  レジストパターン形成工程の前に、レジストパターンの表面に、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、及びフェノールエトキシレート化合物から選択される少なくとも１種である非イオン性界面活性剤を塗布する界面活性剤塗布工程を含む付記１７に記載の半導体装置の製造方法。
（付記１９）  厚肉化したレジストパターンにより形成されるレジスト抜けパターンが、ライン＆スペースパターン、ホールパターン、及びトレンチパターンから選択される少なくとも１種である付記１７から１８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
（付記２０）  付記１７から１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法により製造されることを特徴とする半導体装置。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明のレジストパターン厚肉化材料は、ＡｒＦレジスト等によるレジストパターンを厚肉化し、パターニングの露光時には光を使用しつつも、該光の露光限界を超えてレジスト抜けパターン乃至配線パターン等のパターンを微細化に形成するのに好適に用いることができ、各種のパターニング方法、半導体の製造方法等に好適に適用することができ、本発明のレジストパターン厚肉化材料は、本発明のレジストパターンの形成方法、本発明の半導体装置の製造方法に特に好適に用いることができる。
本発明のレジストパターンの形成方法は、例えば、マスクパターン、レチクルパターン、磁気ヘッド、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）、ＳＡＷフィルタ（弾性表面波フィルタ）等の機能部品、光配線の接続に利用される光部品、マイクロアクチュエータ等の微細部品、半導体装置の製造に好適に適用することができ、本発明の半導体装置の製造方法に好適に用いることができる。
本発明の半導体装置の製造方法は、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ、等を初めとする各種半導体装置の製造に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】図１は、レジストパターンを本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化するメカニズムの説明図であり、レジストパターン厚肉化材料をレジストパターンの表面に付与した状態を表す。
【図２】図２は、レジストパターンを本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化するメカニズムの説明図であり、レジストパターン厚肉化材料がレジストパターン表面に染み込んだ状態を表す。
【図３】図３は、レジストパターンを本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化するメカニズムの説明図であり、レジストパターン厚肉化材料によりレジストパターン表面が厚肉化された状態を表す。
【図４】図４は、本発明のレジストパターンの形成方法の一例を説明するための概略図であり、レジスト膜を形成した状態を表す。
【図５】図５は、本発明のレジストパターンの形成方法の一例を説明するための概略図であり、レジスト膜をパターン化してレジストパターンを形成した状態を表す。
【図６】図６は、本発明のレジストパターンの形成方法の一例を説明するための概略図であり、レジストパターン表面にレジストパターン厚肉化材料を付与した状態を表す。
【図７】図７は、本発明のレジストパターンの形成方法の一例を説明するための概略図であり、レジストパターン厚肉化材料がレジストパターン表面にミキシングし、染み込んだ状態を表す。
【図８】図８は、本発明のレジストパターンの形成方法の一例を説明するための概略図であり、厚肉化レジストパターンを現像した状態を表す。
【図９】図９は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、シリコン基板上に層間絶縁膜を形成した状態を表す。
【図１０】図１０は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、図９に示す層間絶縁膜上にチタン膜を形成した状態を表す。
【図１１】図１１は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、チタン膜上にレジスト膜を形成し、チタン層にホールパターンを形成した状態を表す。
【図１２】図１２は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、ホールパターンを層間絶縁膜にも形成した状態を表す。
【図１３】図１３は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、ホールパターンを形成した層間絶縁膜上にＣｕ膜を形成した状態を表す。
【図１４】図１４は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、ホールパターン上以外の層間絶縁膜上に堆積されたＣｕを除去した状態を表す。
【図１５】図１５は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、ホールパターン内に形成されたＣｕプラグ上及び層間絶縁膜上に層間絶縁膜を形成した状態を表す。
【図１６】図１６は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、表層としての層間絶縁膜にホールパターンを形成し、Ｃｕプラグを形成した状態を表す。
【図１７】図１７は、本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明するための概略図であり、三層構造の配線を形成した状態を表す。
【符号の説明】
【００９５】
１        レジストパターン厚肉化材料
３        レジストパターン
５        被加工面（基材）
１０      レジストパターン（本発明）
１０ａ    表層
１０ｂ    内層レジストパターン
１１      シリコン基板
１２      層間絶縁膜
１３      チタン膜
１４      レジストパターン
１５ａ    開口部
１５ｂ    開口部
１６      ＴｉＮ膜
１６ａ    ＴｉＮ膜
１７      Ｃｕ膜
１７ａ    配線
１８      層間絶縁膜
１９      Ｃｕプラグ
２０      配線
２１      配線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004657899.tif 000024
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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