(57)【要約】【課題】絶縁膜の帯電を容易に抑制して、パターンを高い精度で容易に形成し得るパターン形成方法を提供する。【解決手段】先ず、被加工基板１上に導電性を有する第１の膜５を設ける。次に、第１の膜５上に酸拡散防止機能を有する第２の膜６を設ける。次に、第２の膜６上に感光性を有する第３の膜７を設ける。この後、第３の膜７に向けてエネルギー線を照射してパターンを露光し、パターンが露光された第３の膜７等を現像する。これにより、第３の膜７にパターン８を形成する。【選択図】    図１
2005072083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工基板上に導電性を有する第１の膜を設ける工程と、
前記第１の膜上に酸拡散防止機能を有する第２の膜を設ける工程と、
前記第２の膜上に感光性を有する第３の膜を設ける工程と、
前記第３の膜に向けてエネルギー線を照射して所定のパターンを露光する工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第３の膜として、化学増幅型のレジスト膜を用いることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第１の膜として、加熱されることにより架橋反応を起こす成分を含む膜を用いるとともに、この膜を加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記第１の膜として、加熱されることにより架橋反応を起こして、水およびアルカリ性溶液の少なくとも一方に対して不溶化する成分を含む水溶性有機膜を用いることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第１の膜に添加剤を加えることにより、前記第１の膜を弱酸性ないしは中性に調整することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第１の膜の膜厚を５０ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記第２の膜として加熱されることにより架橋反応を起こす成分を含む膜を用いるとともに、この膜を加熱する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記第２の膜として、熱架橋剤を含む有機膜を用いることを特徴とする請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記被加工基板と前記第１の膜との間に、前記第３の膜に露光された前記パターンを前記被加工基板に転写するための第４の膜を設ける工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記第４の膜として、炭素を主成分とする非感光性の有機膜を用いることを特徴とする請求項９に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記エネルギー線として、加速電圧が１０ｋｅＶ以下のエネルギー線を用いることを特徴とする請求項９または１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載のパターン形成方法により半導体基板にパターンを形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のうちのいずれかに記載のパターン形成方法によりパターンが形成された半導体基板を具備することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスに係り、特に荷電ビームを用いたパターン形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般の半導体製造プロセスには、電子ビーム露光、イオン注入、プラズマエッチングなど、荷電粒子線（荷電ビーム）を用いる様々な工程が多く含まれる。そのような工程では、荷電ビームの照射により、レジスト膜やＳｉ酸化膜などの絶縁膜が帯電し易い。絶縁膜が帯電すると、荷電ビームの照射位置のずれや、デバイス損傷などの深刻な問題が生じるおそれが高い。絶縁膜の帯電を防止するために、一般的にはレジスト膜の上層あるいは下層に帯電防止膜を設ける（例えば、特許文献１〜５参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２６１３７５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２０００−１８９２６１号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２０００−１９１９１６号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開２００１−２７２７９７号公報
【０００７】
【特許文献５】
特開２００２−５７１５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述したようにレジスト膜の上層あるいは下層に帯電防止膜を設けた場合でも、例えば次に述べるような問題が生じるおそれがある。いわゆる露光後加熱（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ：ＰＥＢ）を行う際に、荷電ビームの照射により帯電防止膜から発生する酸がレジスト膜と反応して、レジスト膜が架橋もしくは分解される。これにより、レジストパターン中に欠陥が増加したり、レジストパターン形状が劣化したりする。
【０００９】
本発明は、以上説明したような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、絶縁膜の帯電を容易に抑制して、パターンを高い精度で容易に形成し得るパターン形成方法を提供することにある。また、パターンが高い精度で形成されており、高性能かつ高信頼性な半導体装置、およびそのような半導体装置を容易に製造できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係るパターン形成方法は、被加工基板上に導電性を有する第１の膜を設ける工程と、前記第１の膜上に酸拡散防止機能を有する第２の膜を設ける工程と、前記第２の膜上に感光性を有する第３の膜を設ける工程と、前記第３の膜に向けてエネルギー線を照射して所定のパターンを露光する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１１】
このパターン形成方法においては、感光性を有する第３の膜と被加工基板との間に導電性を有する第１の膜を設ける。これにより、被加工基板に絶縁膜が設けられていたり、あるいは第３の膜が絶縁性を有する膜であったりしても、それら各絶縁膜が荷電ビームの照射によって帯電するおそれを容易に抑制できる。この結果、荷電ビームの照射位置のずれを容易に生じ難くできる。また、第３の膜と第１の膜との間に酸拡散防止機能を有する第２の膜を設ける。これにより、荷電ビームの照射により第１の膜から酸が発生しても、その酸がレジスト膜と反応するおそれを殆ど無くすことができる。この結果、第３の膜に形成されるパターン中に欠陥が増加したり、パターン形状が劣化したりするおそれを殆ど無くすことができる。
【００１２】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、本発明に係るパターン形成方法により半導体基板にパターンを形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
この半導体装置の製造方法においては、本発明に係るパターン形成方法により半導体基板にパターンを形成する。したがって、荷電ビームの照射位置のずれを容易に抑制して半導体基板にパターン形成することができる。また、半導体基板に形成されるパターン中に欠陥が増加したり、パターン形状が劣化したりするおそれを殆ど無くすことができる。
【００１４】
また、前記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、本発明に係るパターン形成方法によりパターンが形成された半導体基板を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
この半導体装置においては、本発明に係るパターン形成方法によりパターンが形成された半導体基板を具備している。すなわち、荷電ビームの照射位置のずれが抑制されているとともに、パターン中の欠陥およびパターン形状の劣化が殆ど無いパターンが形成された半導体基板を具備している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明に係る第１実施形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るパターン形成方法の主要工程を示す工程断面図である。図２は、本実施形態に係るパターン形成方法に用いる被加工基板の構成を示す断面図である。図３は、本実施形態に係るパターン形成方法により形成されたレジストパターンを斜め上方から臨んで示す写真である。
【００１８】
本実施形態では、本発明に係るパターン形成方法を、一連の半導体装置の製造工程における配線形成工程に適用する例について説明する。
【００１９】
先ず、図２を参照しつつ、本実施形態で用いる被加工基板としての半導体基板１について説明する。図２に示すように、半導体基板１は、被加工基板本体としてのシリコン基板（Ｓｉウェーハ）２、導電層としての金属層３、および絶縁層としてのシリコン酸化膜（Ｓｉ酸化膜）４の３層構造に形成されている。金属層３は、Ｓｉウェーハ２上に約０．２μｍの厚さで設けられている。また、シリコン酸化膜４は、金属層３上に約２μｍの膜厚で設けられている。本実施形態では、このシリコン酸化膜４に、図示しない配線を形成するための配線パターンを形成する。
【００２０】
次に、図１を参照しつつ、本実施形態のパターン形成方法について説明する。
【００２１】
先ず、図１（ａ）に示すように、Ｓｉウェーハ２のシリコン酸化膜４上に導電性を有する第１の膜５を設ける。ここでは、第１の膜５として、加熱されることにより架橋反応を起こして、水およびアルカリ性溶液の少なくとも一方に対して不溶化する成分を含む水溶性有機膜を用いる。具体的には、第１の膜として、加熱されることにより架橋反応を起こすＰＴＡＳを主成分として含む水溶性帯電防止膜（商品名：エスペイサー１００、昭和電工（株）社製）５を用いる。この水溶性帯電防止膜５は、回転塗布法により約１０ｎｍの膜厚でシリコン酸化膜４上に設けられる。ここでは、回転数を約１５００ｒｐｍに設定して約６０秒間、水溶性帯電防止膜５をシリコン酸化膜４上に回転塗布する。通常、ＰＴＡＳはそのｐＨ値が約１．８であり、強い酸性を示す。ここでは、水溶性帯電防止膜５に図示しない添加剤（中和剤）を加えて、そのｐＨ値を約５．０、すなわち弱酸性とする。
【００２２】
なお、第１の膜５は、前述したＰＴＡＳを主成分として含む水溶性有機膜には限定されない。例えば、次に示す化学式（１）〜（８）で表される成分のうち、少なくとも１種類の成分を含む水溶性有機膜を用いることができる。
【００２３】
【化１】
2005072083.tif 000003
【００２４】
【化２】
2005072083.tif 000004
【００２５】
【化３】
2005072083.tif 000005
【００２６】
【化４】
2005072083.tif 000006
【００２７】
【化５】
2005072083.tif 000007
【００２８】
【化６】
2005072083.tif 000008
【００２９】
【化７】
2005072083.tif 000009
【００３０】
【化８】
2005072083.tif 000010
【００３１】
次に、シリコン酸化膜４上に成膜された水溶性帯電防止膜５を、空気中（大気中）において約２００℃で約６０秒間加熱する。これにより、水溶性帯電防止膜５は、その内部で架橋反応が起こり、後述する現像工程で用いる図示しないアルカリ現像液に対して不溶化する。なお、この水溶性帯電防止膜５に架橋反応起こさせるための加熱温度は、約２００℃には限定されない。概ね１００℃以上であればよい。例えば、水溶性帯電防止膜５を約１２０℃で約６０秒間加熱した後、約２００℃で６０秒間加熱するなど、水溶性帯電防止膜５に対して２段階加熱を行ってもよい。
【００３２】
次に、図１（ｂ）に示すように、加熱処理が施された水溶性帯電防止膜５上に、酸拡散防止機能を有する第２の膜６を設ける。ここでは、第２の膜６として、加熱されることにより架橋反応を起こす成分を含む有機反射防止膜を用いる。具体的には、第２の膜として、熱エネルギーによりポリマー同士を架橋させる成分である熱架橋剤を含む有機反射防止膜（商品名：ＡＲ５、シプレイ（株）社製）６を用いる。この有機反射防止膜６は、塗布法により約６０ｎｍの膜厚で水溶性帯電防止膜５上に設けられる。続けて、水溶性帯電防止膜５上に成膜された有機反射防止膜６を、空気中において約２００℃で約６０秒間加熱する。前述したように、有機反射防止膜６には熱架橋剤が添加されている。このため、有機反射防止膜６は加熱されることによりその内部で架橋反応が起こり、緻密な膜になる。なお、ここでは第２の膜６として、前述した市販の有機反射防止膜を使用したが、これに限定されるものではない。第２の膜６としては、少なくとも酸拡散防止機能を有していればよい。
【００３３】
次に、図１（ｃ）に示すように、加熱処理が施された有機反射防止膜６上に、感光性を有する第３の膜７を設ける。ここでは、第３の膜７として、市販の化学増幅型ポジレジスト膜を用いる。このレジスト膜（フォトレジスト膜）７は、回転塗布法により約０．４μｍの膜厚で有機反射防止膜６上に設けられる。続けて、有機反射防止膜６上に成膜されたレジスト膜７を、約９０℃で約９０秒間加熱する。
【００３４】
次に、図示は省略するが、加熱処理が施されたレジスト膜７に向けてエネルギー線を照射して、レジスト膜７上に所定のパターンを描画（露光）する。ここでは、エネルギー線として電子ビームを用いる図示しない電子ビーム描画装置によりパターン描画を行う。具体的には、電子ビーム描画装置として、電子ビームの加速電圧が約５０ｋｅＶである可変成形型電子ビーム描画装置（商品名：ＨＬ８００Ｄ、日立製作所（株）社製）を用いる。ただし、この電子ビーム描画装置に限定されるものではない。前記電子ビーム描画装置と同等の機能を有していれば、例えばイオンビームを用いる描画装置など、他の荷電ビーム露光装置を用いても構わない。なお、レジスト膜７の感度は、約５０ｋｅＶの電子ビームの加速電圧に対して約１０μＣ／ｃｍ２に設定する。
【００３５】
次に、図示は省略するが、パターン描画されたレジスト膜７などに対して、露光後加熱（Ｐｏｓｔ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ：ＰＥＢ）処理を施す。このＰＥＢ処理は、電子ビーム描画装置に付帯している図示しない加熱ユニットを用いて行われる。通常、電子ビームによるパターン描画は、真空中で行われる。ところが、パターン描画後のレジスト膜７を大気中に長時間晒すと、描画によりレジスト膜７中に発生した酸が大気中の塩基性物質によって失活する。すると、レジストパターンの形状が劣化したり、あるいはレジスト膜７の感度が劣化したりする現象が起こる。このような事情に鑑み、本実施形態では、パターン描画されたレジスト膜７を電子ビーム描画装置の外に出した後、電子ビーム描画装置に付帯する加熱ユニットを用いて速やかにＰＥＢを行う。これにより、レジストパターンの形状劣化やレジスト膜７の感度劣化を殆どなくすことができる。
【００３６】
次に、図示は省略するが、ＰＥＢ処理が施されたレジスト膜７などを、アルカリ現像液を用いて約６０秒間現像する。ここでは、アルカリ現像液として、テトラメチルアンモニウムハイドロキシオキサイド（ＴＭＡＨ）の濃度が約２．３８％であるＴＭＡＨ水溶液を用いる。これにより、図示しないレジストパターンをレジスト膜７中に形成する。
【００３７】
次に、図示は省略するが、レジスト膜７中に形成されたレジストパターンをマスクとして用いて、有機反射防止膜６および水溶性帯電防止膜５をエッチング加工する。
【００３８】
次に、図示は省略するが、レジストパターンならびにエッチング加工が施された有機反射防止膜６および水溶性帯電防止膜５をマスクとして用いて、下地層としてのシリコン酸化膜４をエッチング加工する。これにより、シリコン酸化膜４中に、図示しない所定の配線パターンを形成する。すなわち、以上の工程の終了を以って、本実施形態に係るパターン形成方法の終了とする。なお、この第１実施形態に係るパターン形成方法を、例えば単層プロセス（ノーマルプロセス）と称することとする。
【００３９】
以上説明したこの第１実施形態のパターン形成方法は、次に述べる特徴を有している。
【００４０】
第１に、本実施形態では、ＰＴＡＳを主成分とする水溶性帯電防止膜５を回転塗布によって成膜した後、約１００℃以上の温度で加熱する。これにより、帯電防止膜５の内部の成分同士を架橋させる。すると、帯電防止膜５はアルカリ現像液に対して不溶化する。この結果、帯電防止膜５をレジスト膜７の下層に成膜することが可能になる。
【００４１】
第２に、帯電防止膜５を、架橋反応が起こり難い約９０℃以下の温度で加熱すると、その抵抗値は約１ｅ６Ωとなる。これに対して、本実施形態のように帯電防止膜５を約１００℃以上の温度で加熱して、帯電防止膜５自体を架橋させると、その導電性は約１Ｅ８Ω程度となる。すなわち、帯電防止膜５自体を架橋させると、その導電性が劣化する。しかし、本発明者らが行った実験によれば、帯電防止膜５の導電性が約１Ｅ８Ω程度であっても、電子ビームを用いるパターン描画では、帯電防止膜５は十分な帯電防止効果を有していることが分かった。
【００４２】
第３に、本実施形態で使用する帯電防止膜５は、前述したように、それ自体では強い酸性を示す。また、本実施形態で使用する化学増幅型レジスト膜７は、パターン描画される際に膜中に発生する酸によって、膜内に架橋・分解反応が起きる。したがって、帯電防止膜５に強い酸が含まれていると、その酸がレジスト膜７に到達することにより、レジストパターンの形状が劣化したり、あるいはレジスト膜の感度が変わったりするおそれがある。さらには、現像後にレジスト膜７が剥がれたり、あるいはレジスト膜７の膜残りが生じたりするおそれがある。このような事情に鑑み、本実施形態では、帯電防止膜５に添加剤を加えて、帯電防止膜５のｐＨ値を約５程度に調整する。これにより、帯電防止膜５中の酸がレジスト膜７に影響を及ぼすおそれを抑制できる。
【００４３】
第４に、本実施形態では、帯電防止膜５を成膜した後に、帯電防止膜５上に有機反射防止膜６を成膜する。この有機反射防止膜６は、前述したように、約２００℃前後で加熱処理を施すことによって、膜自体が緻密化する性質を有している。この結果、帯電防止膜５中の酸が拡散して、レジスト膜７に到達するおそれを抑制できる。
【００４４】
第５に、本実施形態では、帯電防止膜５の膜厚を約１０ｎｍ以下とする。これにより、水溶性帯電防止膜５自体および下地層としてのシリコン酸化膜４をエッチング加工する際の寸法変換差（寸法誤差）を良好に抑制することができる。
【００４５】
また、以上説明した特徴を有するこの第１実施形態のパターン形成方法によれば、次に述べる効果を得ることができる。
【００４６】
図３に本実施形態のパターン形成方法により形成されたレジストパターン８の写真を示す。本実施形態では、帯電防止膜５とレジスト膜７との間に酸拡散を抑制する反射防止膜６を成膜する。これにより、ＰＴＡＳを主成分とする帯電防止膜５をレジスト膜７の下層に成膜しても、レジストパターン８の形状劣化を抑制することができる。すなわち、本実施形態のパターン形成方法によれば、図３に示すように、形状劣化や欠陥が殆どない良質なレジストパターン８形成することができる。
【００４７】
また、レジスト膜７の下層に帯電防止膜５を成膜することにより、Ｓｉウェーハ２上に厚肉の絶縁膜（シリコン酸化膜）４を成膜しても、絶縁膜４の帯電によって電子ビームの照射位置がずれるおそれを抑制することができる。
【００４８】
また、レジスト膜の上層に帯電防止膜を成膜する場合、レジスト膜にパターンを描画した後に、水もしくは薄いアルカリ現像液を用いてレジスト膜上に成膜した帯電防止膜を剥離する必要がある。これに対して、本実施形態のパターン形成方法では、レジスト膜７の下層に帯電防止膜５を成膜するので、帯電防止膜５を剥がさずにレジスト膜７へのＰＥＢ処理を行うことができる。この結果、レジストパターンの形成工程における工程数を削減して、半導体基板１を備える図示しない半導体装置の生産性を向上することができる。
【００４９】
また、従来のレジストパターンの形成方法においては、電子ビーム描画装置に付帯させるレジスト処理ユニットとして、帯電防止膜を剥離させるための水／アルカリ水溶液ユニット、およびＰＲＢユニットが必要である。これに対して、本実施形態のパターン形成方法では、剥離ユニットが必要ないので、装置に関する設備投資を低減できる。
【００５０】
そして、本実施形態のパターン形成方法では、前述したように帯電防止膜５を薄肉に成膜するので、エッチング加工における加工寸法差を小さくすることができる。
【００５１】
以上説明したように、この第１実施形態によれば、荷電ビーム（エネルギー線）を用いてパターン描画を行う際の帯電を抑制して、従来技術に比べて高精度かつ高い生産性を有するパターン形成を容易に行うことができる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を図４を参照しつつ説明する。図４は、本実施形態に係るパターン形成方法の主要工程を示す工程断面図である。なお、第１実施形態と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００５３】
前述した第１実施形態では、加速電圧が約５０ｋｅＶの電子ビームを用いてパターン描画する例について説明した。これに対して、本実施形態では、加速電圧が約５ｋｅＶの電子ビームを用いてパターン描画する例について説明する。
【００５４】
被加工基板は、第１実施形態で用いた半導体基板１を使用する。ただし、本実施系形態では、第１実施形態に比較して低加速電子ビームを用いるので、第１実施形態のパターン形成方法に、さらにいわゆるパターン転写技術を適用する。以下、図４を参照しつつ、パターン転写技術を用いる本実施形態のパターン形成方法について説明する。
【００５５】
先ず、図４（ａ）に示すように、Ｓｉウェーハ２のシリコン酸化膜４上に、レジスト膜７に露光されたパターンを半導体基板１のシリコン酸化膜４に転写するための、下層膜としての第４の膜１１を設ける。ここでは、第４の膜１１として、炭素を主成分とする非感光性の有機膜を用いる。この有機下層膜１１としては、例えばノボラック樹脂等をシリコン酸化膜４上に回転塗布した後、約３００℃で焼き固めた有機膜を用いればよい。
【００５６】
次に、図４（ａ）に示すように、第１実施形態と同様に水溶性帯電防止膜５を有機下層膜１１上に成膜する。ただし、本実施形態では、水溶性帯電防止膜５の膜厚を約５ｎｍとする。
【００５７】
次に、第１実施形態と同様に、シリコン酸化膜４上に成膜された水溶性帯電防止膜５を空気中において約２００℃で約６０秒間加熱する。
【００５８】
次に、図４（ｂ）に示すように、加熱処理が施された水溶性帯電防止膜５上に第５の膜１２を設ける。ここでは、第５の膜１２として、スピンオングラス（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ：ＳＯＧ）を回転塗布により水溶性帯電防止膜５上に約６０ｎｍの膜厚で成膜する。続けて、水溶性帯電防止膜５上に成膜されたＳＯＧ１２を、約２５０℃で約１２０秒間加熱する。
【００５９】
次に、第１実施形態と同様に、有機反射防止膜６を加熱処理が施されたＳＯＧ１２上に成膜する。
【００６０】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様にレジスト膜７を有機反射防止膜６上に成膜する。ただし、本実施形態では、レジスト膜７の膜厚を約０．２μｍとする。
【００６１】
次に、第１実施形態と同様に、レジスト膜７に向けて電子ビームを照射して、レジスト膜７上に所定のパターンを描画する。ただし、本実施形態では、電子ビームの加速電圧を約５ｋｅＶに設定する。また、レジスト膜７の感度は、約５ｋｅＶの電子ビームの加速電圧に対して約０．５μＣ／ｃｍ２に設定する。
【００６２】
次に、第１実施形態と同様に、パターン描画されたレジスト膜７などに対してＰＥＢ処理を施す。
【００６３】
次に、第１実施形態と同様に、ＰＥＢ処理が施されたレジスト膜７などを、アルカリ現像液を用いて約６０秒間現像する。これにより、図示しないレジストパターンをレジスト膜７中に形成する。
【００６４】
次に、第１実施形態と同様に、レジスト膜７中に形成されたレジストパターンをマスクとして用いて、有機反射防止膜６、ＳＯＧ１２、および水溶性帯電防止膜５をエッチング加工する。
【００６５】
次に、レジストパターンならびにエッチング加工が施された有機反射防止膜６、ＳＯＧ１２、および水溶性帯電防止膜５をマスクとして用いて、有機下層膜１１をエッチング加工する。
【００６６】
次に、エッチング加工が施された有機下層膜１１をマスクとして用いて、シリコン酸化膜４をエッチング加工する。これにより、シリコン酸化膜４中に、図示しない所定の配線パターンを形成する。すなわち、以上の工程の終了を以って、本実施形態に係るパターン形成方法の終了とする。なお、この第２実施形態に係るパターン形成方法を、第１実施形態の単層プロセスに対して、例えば多層プロセスと称することとする。
【００６７】
以上説明したように、この第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、パターン描画に用いる電子ビームの加速電圧（照射エネルギー）が第１実施形態と比較して約１／１０と小さいため、パターン描画を行う際に、描画領域の周囲に損傷を与えるおそれを殆ど無くすことができる。したがって、生産性が高く、かつ、より高精度なパターン形成を容易に行うことができる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態では、本発明に係る半導体装置の製造方法および半導体装置について、図示を省略して簡潔に説明する。
【００６９】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、前述した第１実施形態または第２実施形態のパターン形成方法を用いて半導体基板１にパターンを形成する工程を含むものである。前述した第１および第２の各実施形態のパターン形成方法によれば、高精度かつ高い生産性で半導体基板１にパターンを容易に形成することができる。したがって、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、高精度かつ高い生産性でパターンに基づいて、図示しない半導体装置の内部に組み込まれる各種の微細な半導体素子などを高精度かつ高い生産性で容易に形成することができる。
【００７０】
以上説明したように、この第３実施形態によれば、半導体装置の歩留まり、品質、および信頼性を容易に向上させて、高性能かつ高信頼性な半導体装置を高い生産効率かつ低コストで生産できる。また、本実施形態に係る半導体装置は、その品質および信頼性が高く、高性能で、かつ安価である。
【００７１】
なお、本発明に係るパターン形成方法、ならびに半導体装置およびその製造方法は、前述した第１〜第３の各実施形態には制約されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、それらの構成または工程などの一部を種々様々な設定に変更したり、あるいはそれらの構成や工程などを適宜、適当に組み合わせて用いたりして実施することができる。
【００７２】
例えば、水溶性帯電防止膜５のｐＨ値は、必ずしも５に調整する必要は無い。例えば、水溶性帯電防止膜５のｐＨ値を７、すなわち中性に調整しても構わない。
【００７３】
また、水溶性帯電防止膜５の膜厚は、第１実施形態の約１０ｎｍや第２実施形態の約５ｎｍには限定されない。本発明らが行った実験によれば、水溶性帯電防止膜５の膜厚は、約５０ｎｍ以下であれば、第１実施形態や第２実施形態と同様の効果を得ることができることが分かった。
【００７４】
また、有機反射防止膜６を設ける位置は、第１および第２実施形態で述べた位置には限定されない。有機反射防止膜６は、水溶性帯電防止膜５とレジスト膜６とのい間に設けられればよい。
【００７５】
さらに、第２実施形態では、パターン描画に用いる電子ビームの加速電圧を約５ｋｅＶに設定したが、これに限定されるものではない。本発明らが行った実験によれば、電子ビームの加速電圧が約１０ｋｅＶ以下であれば、第２実施形態と同様の効果を得ることができることが分かった。すなわち、レジスト膜７や、その下層の有機反射防止膜６、ＳＯＧ１２、水溶性帯電防止膜５、有機下層膜１１、およびシリコン酸化膜４などへの、電子ビーム照射によるダメージを殆ど生じさせること無く、高精度なパターン形成を容易に行うことができることが分かった。
【００７６】
【発明の効果】
本発明に係るパターン形成方法によれば、荷電ビームの照射位置のずれを容易に生じ難くできる。それとともに、第３の膜に形成されるパターン中に欠陥が増加したり、パターン形状が劣化したりするおそれを殆ど無くすことができる。したがって、パターンを高い精度で容易に形成することができる。
【００７７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、荷電ビームの照射位置のずれを容易に抑制して半導体基板にパターン形成することができる。また、半導体基板に形成されるパターン中に欠陥が増加したり、パターン形状が劣化したりするおそれを殆ど無くすことができる。したがって、パターンが高い精度で形成されており、高性能かつ高信頼性な半導体装置を容易に製造できる。
【００７８】
また、本発明に係る半導体装置は、荷電ビームの照射位置のずれが抑制されているとともに、パターン中の欠陥およびパターン形状の劣化が殆ど無いパターンが形成された半導体基板を具備している。したがって、パターンが高い精度で形成されており、高性能かつ信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るパターン形成方法の主要工程を示す工程断面図。
【図２】第１実施形態に係るパターン形成方法に用いる被加工基板の構成を示す断面図。
【図３】第１実施形態に係るパターン形成方法により形成されたレジストパターンを斜め上方から臨んで示す写真。
【図４】第２実施形態に係るパターン形成方法の主要工程を示す工程断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板（被加工基板）、５…水溶性帯電防止膜（第１の膜）、６…水溶性帯電防止膜（第２の膜）、７…水溶性帯電防止膜（第３の膜）、８…レジストパターン、１１…有機下層膜（第４の膜）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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