(57)【要約】  【課題】  露光光によりレジストから生じるアウトガスを抑制して良好な形状を有する微細化パターンを得られるようにする。  【解決手段】  基板１０１の上に、水溶性ポリマーを含む化学増幅型レジスト１０２からなるレジスト膜を形成する。ここで、水溶性ポリマーには、ガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい材料を用いる。続いて、レジスト膜１０２に対してマスク１０３を介して露光光１０４を選択的に照射してパターン露光を行ない、その後、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して現像を行なうことにより、レジスト膜１０２から、良好な形状で微細化されたレジストパターン１０２ａを得る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性ポリマーを含む化学増幅型レジストであって、
前記水溶性ポリマーのガス透過性は、前記水溶性ポリマーを含まない状態の前記化学増幅型レジストよりも小さいことを特徴とする化学増幅型レジスト。
【請求項２】
前記水溶性ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニールピロリドン及びプルランのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の化学増幅型レジスト。
【請求項３】
基板の上に、水溶性ポリマーを含む化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なうことにより、前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備え、
前記水溶性ポリマーのガス透過性は、前記水溶性ポリマーを含まない状態の前記化学増幅型レジストよりも小さいことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
基板の上に化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に、ガス透過性が前記化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成する工程と、
前記水溶性膜を介して前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
前記水溶性膜を除去した後、パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なうことにより、前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
基板の上に化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜の上に、ガス透過性が前記化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成する工程と、
前記水溶性膜を介して前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なって、前記水溶性膜を除去すると共に前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
前記化学増幅型レジストは、水溶性ポリマーを含まない状態の前記化学増幅型レジストよりもガス透過性が小さい水溶性ポリマーを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記水溶性ポリマーは、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニールピロリドン及びプルランのうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項３〜６のうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光、１ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線であることを特徴とする請求項３〜５のうちのいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造プロセス等のパターン形成に用いられる化学増幅型レジスト及びそれを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術はその開発をますます加速するよう望まれている。現在は、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を光源とする光リソグラフィによりパターン形成が行なわれている。また、光源の波長が０．１μｍ以下、特に７０ｎｍ以下の微細パターンを形成するには、さらに短波長の例えば１５７ｎｍ帯の波長を持つＦ2 レーザ等の真空紫外線又は波長が１ｎｍ〜３０ｎｍ帯の極紫外線等の適用が検討されている。また、電子線（ＥＢ）プロジェクション露光等の電子線を適用することが検討されている。
【０００３】
ところで、露光用光源に、Ｆ2 レーザ等の真空紫外線又は電子線等を用いる場合には、露光時におけるレジストからのアウトガスを少なくすることが必要となる。露光時のアウトガスは、露光装置を構成するレンズ、ミラー及びマスク等に吸着されて、その照度が低下したり、所望パターンの精度が劣化したり、またスループットが低下したりする等の不具合を生じるおそれがある（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
以下、露光光にＦ2 レーザ光を用いる従来のパターン形成方法について図６（ａ）〜図６（ｄ）を参照しながら説明する。
【０００５】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【０００６】
ポリ（スチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール）(40mol%)−（α-トリフルオロメチル-t-ブチルアクリレート）（60mol%)）（ベースポリマー）……………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０８ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図６（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．１５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。
【０００７】
次に、図６（ｂ）に示すように、開口数（ＮＡ）が０．８５であるＦ2 レーザよりなる露光光３をマスク４を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。
【０００８】
次に、図６（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。
【０００９】
次に、ベークされたレジスト膜２に対して、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ現像液）により現像を行なうと、図６（ｄ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり０．０８μｍのライン幅を有するレジストパターン２ａを得られる。
【非特許文献１】S.Hien et al., "Photoresist Outgassing at 157nm Exposure", Proc.SPIE, Vol.4345, p.439 (2001)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、図６（ｄ）に示すように、従来のパターン形成方法により得られるレジストパターン２ａのパターン形状は不良であった。このパターン不良は、露光光の照射を受けた化学増幅型レジストよりなるレジスト膜２からアウトガスが生じ、生じたアウトガスがレンズ等に付着したためと考えられる。アウトガスは主に化学増幅型レジストに含まれる酸脱離基が揮発することに起因する。
【００１１】
このような形状が不良なレジストパターン２ａを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、被処理膜から得られるパターンの形状も不良になってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。
【００１２】
前記に鑑み、本発明は、露光光によりレジストから生じるアウトガスを抑制して、良好な形状を有する微細化パターンを得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者らは、露光光によるレジストからのアウトガスの発生を抑止できるよう種々の検討を重ねた結果、化学増幅型レジストと比べてガス透過性が小さい水溶性ポリマーを化学増幅型レジストに添加するか又は該水溶性ポリマーを化学増幅型レジストの上に成膜することにより、露光光が照射されたレジストから発生するアウトガスによる露光装置への不具合を防止できるという知見を得ている。本発明は、前記の知見に基づいてなされ、化学増幅型レジストにガス透過性が該化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを添加するか又はレジスト膜の上に該水溶性ポリマー膜を形成することにより、レジスト膜からのアウトガスの発生を抑止するものであって、具体的には以下の方法によって実現される。
【００１４】
本発明に係る化学増幅型レジストは、ガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の化学増幅型レジストによると、水溶性ポリマーを含まない状態の化学増幅型レジストと比べてガス透過性が小さい水溶性ポリマーを含むため、化学増幅型レジストに露光光が照射されて該化学増幅型レジストからアウトガスが生じたとしても、生じたアウトガスは、レジストの内部において水溶性ポリマーを透過しにくくなり、実質的に水溶性ポリマーに捕捉されることになる。従って、化学増幅型レジストから生じたアウトガスが露光装置におけるレンズ等の光学部材及びマスクにまでほとんど到達しなくなるので、露光装置及びマスクに不具合が生じなくなり、その結果、良好な形状を有する微細パターンを得ることができる。
【００１６】
なお、化学増幅型レジストに添加する水溶性ポリマーの添加量は、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度で十分な効果を得られるが、この範囲に限られず、化学増幅型レジスト又は水溶性ポリマーの各組成により添加量を増減してもよい。
【００１７】
本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板の上に、水溶性ポリマーを含む化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に対して露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備え、水溶性ポリマーのガス透過性は水溶性ポリマーを含まない状態の化学増幅型レジストよりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
第１のパターン形成方法によると、化学増幅型レジストにガス透過性が水溶性ポリマーを含まない状態の化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含ませているため、パターン露光を行なう工程において露光光により化学増幅型レジストからアウトガスが生じたとしても、生じたアウトガスはレジストの内部において水溶性ポリマーを透過しにくくなり、実質的に水溶性ポリマーに捕捉されることになる。従って、化学増幅型レジストから生じたアウトガスが露光装置におけるレンズ等の光学部材及びマスクにまでほとんど到達しなくなるので、露光装置及びマスクに不具合を生じなくなり、その結果、形状に優れ且つ微細化されたレジストパターンを得ることができる。
【００１９】
本発明に係る第２のパターン形成方法は、基板の上に化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上にガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を介してレジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、水溶性膜を除去した後、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なうことにより、レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
第２のパターン形成方法によると、化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成した後、レジスト膜の上にガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成するため、その後、パターン露光を行なう工程において露光光により化学増幅型レジストからアウトガスが生じたとしても、生じたアウトガスはレジスト膜上に形成された水溶性ポリマーを含む水溶性膜を透過しにくくなり、実質的に水溶性膜に捕捉されることになる。従って、化学増幅型レジストから生じたアウトガスが露光装置におけるレンズ等の光学部材及びマスクにまでほとんど到達しなくなるので、露光装置及びマスクに不具合を生じなくなり、その結果、形状に優れ且つ微細化されたレジストパターンを得ることができる。
【００２１】
本発明に係る第３のパターン形成方法は、基板の上に化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜の上にガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成する工程と、水溶性膜を介してレジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なって、水溶性膜を除去すると共にレジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
第３のパターン形成方法によると、化学増幅型レジストからなるレジスト膜を形成した後、レジスト膜の上にガス透過性が化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマーを含む水溶性膜を形成するため、その後、パターン露光を行なう工程において露光光により化学増幅型レジストからアウトガスが生じたとしても、生じたアウトガスはレジスト膜上に形成された水溶性ポリマーを含む水溶性膜を透過しにくくなり、実質的に水溶性膜に捕捉されることになる。従って、化学増幅型レジストから生じたアウトガスが露光装置におけるレンズ等の光学部材及びマスクにまでほとんど到達しなくなるので、露光装置及びマスクに不具合を生じなくなり、その結果、形状に優れ且つ微細化されたレジストパターンを得ることができる。
【００２３】
なお、第２のパターン形成方法においては現像を行なう前にレジスト膜上の水溶性膜を除去しており、一方、第３のパターン形成方法においては現像中にレジスト膜上の水溶性膜を除去している。第２のパターン形成方法の場合は、現像前に水溶性膜を除去することから、現像処理が通常通りに進行する。また、第３のパターン形成方法の場合は、現像時に水溶性膜を除去することからレジストの溶解特性を制御でき、その結果、レジストの溶解特性が向上するという効果がある。なお、溶解特性の制御に関しては後述する。
【００２４】
また、第２のパターン形成方法又は第３のパターン形成方法においても、化学増幅型レジストは、水溶性ポリマーを含まない状態の化学増幅型レジストよりもガス透過性が小さい水溶性ポリマーを含むことが好ましい。このようにすると、露光時に化学増幅型レジストから生じるアウトガスが露光装置の構成部材及びマスクに到達することをより確実に防止することができる。
【００２５】
本発明の化学増幅型レジスト又はそれを用いたパターン形成方法において、水溶性ポリマーには、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニールピロリドン及びプルランのうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００２６】
また、露光光には、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ2 レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光、１ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線を用いることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る化学増幅型レジスト及びそれを用いたパターン形成方法によると、露光光によるレジストからのアウトガスにより露光装置の光学系及びマスク等に生じる不具合に起因するレジストパターンのパターン不良の発生を防止できるため、良好な形状を有するレジストパターンを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る水溶性材料を用いるパターン形成方法について図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００３０】
ポリ（スチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール）(40mol%)−（α-トリフルオロメチル-t-ブチルアクリレート）（60mol%)）（ベースポリマー）……………………２ｇ
ポリビニールピロリドン（水溶性ポリマー）………………………………………０．１ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０８ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図１（ａ）に示すように、基板１０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．１５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。
【００３１】
次に、図１（ｂ）に示すように、開口数（ＮＡ）が０．８５であるＦ2 レーザよりなり、マスク１０３を透過した露光光１０４をレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。
【００３２】
次に、図１（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。
【００３３】
次に、ベークされたレジスト膜１０２に対して、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図１（ｄ）に示すように、レジスト膜１０２の未露光部よりなり、０．０８μｍのライン幅で良好な形状を有するレジストパターン１０２ａを得られる。
【００３４】
このように、第１の実施形態に係るパターン形成方法によると、図１（ａ）に示すレジスト膜形成工程において、レジスト膜１０２を構成するレジスト材料に、水溶性ポリマー（ポリビニールピロリドン）を添加しない状態の化学増幅型レジストと比べてガス透過性が小さいポリビニールピロリドンを添加するため、次の図１（ｂ）に示すパターン露光工程において、レジスト膜１０２から発生するアウトガスが検出不可能な程度にまで低減される。このため、露光装置（図示せず）を構成するレンズ、ミラー及びマスク１０３等にアウトガスが付着しなくなるので、良好な形状で微細化されたレジストパターン１０２ａを得ることができる。
【００３５】
なお、化学増幅型レジストに添加した水溶性ポリマーには、ポリビニールピロリドンに限られず、該ポリビニールピロリドンを含め、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ポリイソプレンスルホン酸及びプルランのうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る水溶性材料を用いるパターン形成方法について図２（ａ）〜図２（ｄ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。
【００３７】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００３８】
ポリ（スチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール）(40mol%)−（α-トリフルオロメチル-t-ブチルアクリレート）（60mol%)）（ベースポリマー）……………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０８ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図２（ａ）に示すように、基板２０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．１５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示すように、例えばスピン塗布法により、レジスト膜２０２の上に以下の組成を有する水溶性材料から、厚さが０．０５μｍでガス透過性がレジスト膜２０２よりも小さい水溶性膜２０３を成膜する。
【００４０】
ポリビニールピロリドン（水溶性ポリマー）………………………………………０．６ｇ
水（溶媒）…………………………………………………………………………………２０ｇ
次に、図２（ｃ）に示すように、ＮＡが０．８５であるＦ2 レーザよりなり、マスク２０４を透過した露光光２０５を水溶性膜２０３を介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行なう。
【００４１】
次に、図２（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。
【００４２】
次に、図３（ａ）に示すように、水により水溶性膜２０３を除去した後、ベークされたレジスト膜２０２に対して、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により現像を行なうと、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜２０２の未露光部よりなり、０．０８μｍのライン幅で良好な形状を有するレジストパターン２０２ａを得られる。
【００４３】
このように、第２の実施形態に係るパターン形成方法によると、図２（ｂ）に示すように、パターン露光を行なう前に、レジスト膜２０２の上に、ガス透過性がレジスト膜２０２を構成する化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマー（ポリビニールピロリドン）からなる水溶性膜２０３を形成するため、次の図２（ｃ）に示すパターン露光工程において、レジスト膜２０２から発生するアウトガスが水溶性膜２０３に捕捉される。その結果、露光装置（図示せず）を構成するレンズ、ミラー及びマスク２０４等にアウトガスが付着しなくなるので、良好な形状で微細化されたレジストパターン２０２ａを得ることができる。
【００４４】
なお、水溶性膜２０３を構成する水溶性ポリマーには、ポリビニールピロリドンに限られず、該ポリビニールピロリドンを含め、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ヒドロキシエチルセルロース、ポリイソプレンスルホン酸及びプルランのうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００４５】
また、第１の実施形態のように、これらのうちの少なくとも１つの水溶性ポリマーをレジスト材料に添加してもよい。
【００４６】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る水溶性材料を用いるパターン形成方法について図４（ａ）〜図４（ｅ）を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
【００４８】
ポリ（スチレンヘキサフルオロイソプロピルアルコール）(40mol%)−（α-トリフルオロメチル-t-ブチルアクリレート）（60mol%)）（ベースポリマー）……………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０８ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図４（ａ）に示すように、基板３０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．１５μｍの厚さを持つレジスト膜３０２を形成する。
【００４９】
次に、図４（ｂ）に示すように、例えばスピン塗布法により、レジスト膜３０２の上に以下の組成を有する水溶性材料から、厚さが０．０５μｍでガス透過性がレジスト膜３０２よりも小さい水溶性膜３０３を成膜する。
【００５０】
ヒドロキシエチルセルロース（水溶性ポリマー）…………………………………０．５ｇ
水（溶媒）…………………………………………………………………………………２０ｇ
次に、図４（ｃ）に示すように、ＮＡが０．８５であるＦ2 レーザよりなり、マスク３０４を透過した露光光３０５を水溶性膜３０３を介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行なう。
【００５１】
次に、図４（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。
【００５２】
次に、図４（ｅ）に示すように、ベークされたレジスト膜３０２に対して、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液（アルカリ性現像液）により水溶性膜３０３を除去し、さらに現像を行なうと、レジスト膜３０２の未露光部よりなり、０．０８μｍのライン幅で良好な形状を有するレジストパターン３０２ａを得られる。
【００５３】
このように、第３の実施形態に係るパターン形成方法によると、図４（ｂ）に示すように、パターン露光を行なう前に、レジスト膜３０２の上に、ガス透過性がレジスト膜３０２を構成する化学増幅型レジストよりも小さい水溶性ポリマー（ヒドロキシエチルセルロース）からなる水溶性膜３０３を形成するため、次の図４（ｃ）に示すパターン露光工程において、レジスト膜３０２から発生するアウトガスが水溶性膜３０３に捕捉される。その結果、露光装置（図示せず）を構成するレンズ、ミラー及びマスク３０４等にアウトガスが付着しなくなるので、良好な形状で微細化されたレジストパターン３０２ａを得ることができる。
【００５４】
なお、水溶性膜３０３を構成する水溶性ポリマーには、ヒドロキシエチルセルロースに限られず、該ヒドロキシエチルセルロースを含め、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルフォン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニールピロリドン及びプルランのうちの少なくとも１つを用いることができる。
【００５５】
また、第１の実施形態のように、これらのうちの少なくとも１つの水溶性ポリマーをレジスト材料に添加してもよい。
【００５６】
ところで、第３の実施形態に係るパターン形成方法は、第２の実施形態とは異なり、水溶性膜３０３を現像中にすなわち現像液により除去している。このようにすると、レジスト膜３０２の溶解特性を制御することが可能となる。以下、溶解特性の制御について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
一般には、図５の破線で示すグラフＡのように、レジストの現像液による溶解特性が優れるとされるグラフは、露光量がある閾値を超えると溶解速度が急激に上昇する。露光量に対する溶解速度の変化が急峻であればある程、レジスト膜３０２における露光部と未露光部とにおける溶解性の差が大きくなるので、高解像度、すなわち良好な形状のレジストパターン３０２ａを得ることができる。従って、図中の実線で示すグラフＢのように、現像時に水溶性膜３０３を同時に除去する場合には、該水溶性膜３０３を除去する間は溶解速度が全体的に低下するので、グラフＢにおける円Ｃで囲んだ部分の変化量を少なくして平坦なグラフＡに近づけることができる。その結果、実際のレジストの溶解特性がグラフＢに示すような場合において、露光量が少ない場合の溶解速度を、少ない露光量で且つある程度の幅があったとしても遅い溶解速度で比較的に一定な溶解状態となるように調整することができる。従って、レジスト膜３０２における露光部と未露光部とにおける溶解性の差が実質的に大きくなるので、良好な形状のレジストパターンを得やすくなる。
【００５８】
なお、第１〜第３の実施形態においては露光光にＦ2 レーザ光を用いたが、これ以外にも、露光光として、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ2 レーザ光、１ｎｍ以上で且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線を用いることができる。
【００５９】
また、各実施形態においては、レジスト膜にポジ型の化学増幅型レジストを用いたが、ネガ型の化学増幅型レジストに対しても、本発明は適用可能である。
【００６０】
また、第２又は第３の各実施形態において、レジスト膜の上に設けた水溶性膜は、反射防止（多重干渉防止）としての効果をも有している。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る化学増幅型レジスト及びパターン形成方法は、露光時のレジストからのアウトガスにより露光装置の光学系及びマスクに生じる不具合に起因するパターン不良を防止でき、良好な形状を有するレジストパターンを得られ、半導体装置の製造プロセス等のパターン形成に用いられる化学増幅型レジスト及びそれを用いた微細パターンの形成方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法におけるレジストの溶解性の制御を説明するグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は従来のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１  基板
１０２  レジスト膜
１０２ａ  レジストパターン
１０３  マスク
１０４  露光光
２０１  基板
２０２  レジスト膜
２０２ａ  レジストパターン
２０３  水溶性膜
２０４  マスク
２０５  露光光
３０１  基板
３０２  レジスト膜
３０２ａ  レジストパターン
３０３  水溶性膜
３０４  マスク
３０５  露光光
【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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