(57)【要約】【課題】均一な厚さを有する溝パターンを形成する。【解決手段】半導体基板１の上に、塩基成分を放出する性質を有するＳｉＯＣ膜２とＴＥＯＳ膜３とからなる積層膜１０を形成し、積層膜１０を貫通するホール４を形成する。次に、基板上に、架橋剤と熱酸発生剤とを含む第１の樹脂膜５を塗布する。次に、熱処理を行うことにより、熱酸発生剤から酸が発生して、第１の樹脂膜５が架橋される。このとき、ホール４のうちパターン密度の低い孤立ホール４ｉ内の方が、パターン密度の高い密集ホール４ｄよりも塩基濃度が高いので、架橋反応が進行しにくい。したがって、その後に第１の樹脂膜５に対してエッチバックを行うと、密集ホール４ｄよりも孤立ホール４ｉの方が多く除去されることになる。その後、基板上に、ホールを埋める有機反射防止膜を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、塩基成分を含む層に、複数のホールを形成する工程（ａ）と、
上記塩基成分を含む層の上に、酸発生剤を含み、酸触媒により架橋する性質を有する第１の樹脂膜を形成する工程（ｂ）と、
上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｃ）と、
上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の一部を除去する工程（ｄ）と、
上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｅ）と、
上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｆ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）では、上記酸発生剤として熱酸発生剤を用い、
上記工程（ｃ）では、上記第１の樹脂膜に対して熱処理を行う、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｂ）では、上記酸発生剤として光酸発生剤を用い、
上記工程（ｃ）では、上記第１の樹脂膜に対して露光を行う、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｄ）では、酸素プラズマによるドライエッチングを行う、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｄ）では、有機溶剤、または塩基性溶液による湿式エッチングを行う、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
上記塩基成分を含む層は、ＳｉＯＣ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、またはＦＳＧである、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
基板上に、ガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、
上記積層膜を貫通する複数のホールを形成する工程（ｂ）と、
上記複数のホールの側壁に、酸性または塩基性の物質を接触させる工程（ｃ）と、
上記物質によって架橋が促進される性質を有し、上記複数のホール内を埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｄ）と、
上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｅ）と、
上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程（ｆ）と、
上記積層膜と、上記複数のホール内に露出する上記第１の樹脂膜との上に、第２の樹脂膜を形成する工程（ｇ）と
上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｈ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｃ）では、上記複数のホールの側壁に対して、酸性または塩基性の分子を含む溶液による液相処理を行う、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
基板上に、塩基成分を含むガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、
上記積層膜を貫通する複数のホールを形成する工程（ｂ）と、
塩基成分によって架橋が促進される性質を有し、上記複数のホール内を埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｃ）と、
上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｄ）と、
上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程（ｅ）と、
上記積層膜と、上記複数のホール内に露出する上記第１の樹脂膜との上に、第２の樹脂膜を形成する工程（ｆ）と
上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｇ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
上記ガス透過性の膜は、ＳｉＯＣ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧまたはＦＳＧである、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
上記ガス非透過性の膜は、酸化膜、窒化膜、または酸窒化膜である、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程では、有機溶剤または塩基性溶液によって湿式エッチングを行う、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
基板上に、ガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、
上記積層膜を貫通するホールを形成する工程（ｂ）と、
光酸発生剤を含み、酸触媒により架橋し、上記ホールを埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｃ）と、
上記第１の樹脂膜に選択的な露光を行う工程（ｄ）と、
現像を行う工程（ｅ）と、
上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の一部を除去する工程（ｆ）と、
上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｇ）と
上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｈ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程（ｄ）では、上記基板に対して斜め方向から上記露光を行う、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
基板上に設けられた絶縁膜に、複数のホールを形成する工程（ａ）と、
上記絶縁膜の上に、光酸発生剤を含み、酸触媒により架橋し、上記複数のホールを埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｂ）と、
上記第１の樹脂膜に、上記基板に対して斜め方向から選択的な露光を行う工程（ｃ）と、
現像を行う工程（ｄ）と、
上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の少なくとも一部を除去する工程（ｅ）と、
上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｆ）と
上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｇ）と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
上記第２の樹脂膜は、露光光の反射を防止する性質を有する膜である、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、半導体素子等を製造するときに用いられるパターンの形成方法を含む半導体装置の製造方法に関し、特に、ホールパターンが形成された半導体基板上に、溝パターンを形成するときのパターン形成工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、配線を形成する技術として、デュアルダマシン等の埋め込み配線を形成する方法が使用されている。一般的に、デュアルダマシンを形成する方法では、ホールパターンが開口された絶縁膜に対して、溝パターンを形成するためのリソグラフィ工程を行う。
【０００３】
具体的にいうと、半導体基板の上に設けられ、ホールパターンを有する絶縁膜の上に、有機反射防止膜などの樹脂膜を塗布する。なお、この有機反射防止膜は、露光がレジスト膜によって反射されるのを防止するためや、レジスト膜の膜厚のばらつきを低減するために形成するものである。次に、樹脂膜の上にレジストを塗布して、露光および現像を行うことにより、レジストパターンを形成する（例えば、非特許文献１参照）。その後、レジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより、有機反射防止膜を貫通して絶縁膜のうち一部を除去してなる溝パターンを形成する。
【０００４】
ところで、この絶縁膜の材料としては、ＳｉＯＣ等の低誘電率膜が実用化されようとしている。一般に、ＳｉＯＣ等の低誘電率膜は、密塩基成分を発生しやすいといわれており、同時に、密度が低く、ガスの透過性や吸湿性が高いという特徴を有している。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｓ．  Ｄｅｓｈｐａｎｄｅ，  ｅｔ．  ａｌ．，  ”Ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｆｏｒ  Ｄｕａｌ  Ｄａｍａｓｃｅｎｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ”，  Ｐｒｏｃ．  ｏｆ  ＳＰＩＥ，  ＵＳＡ，  ２０００，  Ｖｏｌ．  ３９９８，  ｐ．７９７−８０５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパターン形成方法においては、以下のような不具合が生じていた。
【０００７】
通常、絶縁膜には、ホールのパターン密度が疎である領域と密である領域とが混在している。このような絶縁膜の上に有機反射防止膜等の樹脂膜を塗布すると、樹脂は基板面積に対して均一に供給されるため、疎である領域におけるホールは埋まりやすく、密である領域におけるホールは埋まりにくい。そのため、疎である領域におけるホールが埋まる量の樹脂を塗布すると、密である領域におけるホールが充分に埋め込まれない。このように樹脂膜を形成した場合には、後の工程で塗布するレジストに膜厚ばらつきが生じるので、現像残渣や寸法ばらつきが生じてしまい、正常なレジストパターンを形成することが出来ない。
【０００８】
一方、密である領域におけるホールがほぼ完全に埋まる量の樹脂を塗布すると、疎である領域における樹脂の膜厚が厚くなる。このような膜厚ばらつきが存在すると、後の工程で、ホールパターンを埋めこんだ塗布層および絶縁膜を除去して溝パターンを形成する際に、溝パターンの深さにばらつきが生じてしまう。その結果、配線の電気容量にばらつきが生じるので、高性能な半導体装置の製造が困難になるという不具合があった。
【０００９】
また、樹脂を厚く形成するためには、粘性の高い樹脂を用いる必要がある。しかしながら、粘性の高い樹脂でホール内を埋め込むと、気泡が生じやすくなってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、ホールパターンに、反射防止膜などの有機膜を均一な厚さで埋め込む手段を講ずることにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられ、塩基成分を含む層に、複数のホールを形成する工程（ａ）と、上記塩基成分を含む層の上に、酸発生剤を含み、酸触媒により架橋する性質を有する第１の樹脂膜を形成する工程（ｂ）と、上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｃ）と、上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の一部を除去する工程（ｄ）と、上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｅ）と、上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｆ）とを含む。
【００１２】
これにより、複数のホールのなかに、パターン密度の高い密集ホールと、パターン密度の低い孤立ホールがある場合において、工程（ｃ）において、孤立ホール内のほうが、ホールの側壁から放出される塩基の濃度が高くなるので、その領域に位置する第１の樹脂膜の架橋反応が阻害されて、架橋密度が低くなる。そのため、工程（ｄ）において、第１の樹脂膜のうち孤立ホールを埋める部分のほうが、密集ホールを埋める部分よりも深く除去される。したがって、工程（ｅ）では、ほぼ同程度の高さまでホールを埋めることができる。
【００１３】
上記工程（ｂ）では、上記酸発生剤として熱酸発生剤を用い、上記工程（ｃ）では、上記第１の樹脂膜に対して熱処理を行うことができる。
【００１４】
上記工程（ｂ）では、上記酸発生剤として光酸発生剤を用い、上記工程（ｃ）では、上記第１の樹脂膜に対して露光を行うことができる。
【００１５】
上記工程（ｄ）では、酸素プラズマによるドライエッチングを行うことができる。
【００１６】
上記工程（ｄ）では、有機溶剤、または塩基性溶液による湿式エッチングを行うことができる。
【００１７】
上記塩基成分を含む層は、ＳｉＯＣ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、またはＦＳＧであることが好ましい。
【００１８】
本発明の第２の半導体装置の製造方法は、基板上に、ガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、上記積層膜を貫通する複数のホールを形成する工程（ｂ）と、上記複数のホールの側壁に、酸性または塩基性の物質を接触させる工程（ｃ）と、上記物質によって架橋が促進される性質を有し、上記複数のホール内を埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｄ）と、上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｅ）と、上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程（ｆ）と、上記積層膜と、上記複数のホール内に露出する上記第１の樹脂膜との上に、第２の樹脂膜を形成する工程（ｇ）と、上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｈ）とを含む。
【００１９】
これにより、複数のホールのなかに、パターン密度の高い密集ホールと、パターン密度の低い孤立ホールがある場合において、工程（ｃ）において、ガス透過性の膜の方が、ガス非透過性の膜よりも酸性または塩基性の物質を多く吸収する。したがって、工程（ｅ）では、第１の樹脂膜のうちガス透過性の膜に近い領域の方がガス非透過性の膜に近い領域よりも、上記物質が多く供給されるので、架橋反応が進行して架橋密度が高くなる。そのため、工程（ｆ）において、第１の樹脂膜は、ガス透過性の膜に近い方が除去されにくくなるので、孤立ホールと密集ホールとの両方において、同程度の高さまで除去されることになる。このとき、ホールのうちほとんどの高さまでが第１の樹脂膜によって埋められているので、工程（ｇ）では、孤立ホールと密集ホールとの両方を、ほぼ同程度の高さまで埋めることができる。
【００２０】
上記工程（ｃ）では、上記複数のホールの側壁に対して、酸性または塩基性の分子を含む溶液による液相処理を行うことが好ましい。
【００２１】
本発明の第３の半導体装置の製造方法は、基板上に、塩基成分を含むガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、上記積層膜を貫通する複数のホールを形成する工程（ｂ）と、塩基成分によって架橋が促進される性質を有し、上記複数のホール内を埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｃ）と、上記第１の樹脂膜の架橋反応を進行させる工程（ｄ）と、上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程（ｅ）と、上記積層膜と、上記複数のホール内に露出する上記第１の樹脂膜との上に、第２の樹脂膜を形成する工程（ｆ）と、上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｇ）とを含む。
【００２２】
これにより、複数のホールのなかに、パターン密度の高い密集ホールと、パターン密度の低い孤立ホールがある場合において、工程（ｄ）では、ガス透過性の膜からは塩基成分が放出されるので、第１の樹脂膜のうちガス透過性の膜に近い領域の方では、架橋反応が進行して架橋密度が高くなる。そのため、工程（ｅ）において、第１の樹脂膜は、ガス透過性の膜に近い方が除去されにくくなるので、孤立ホールと密集ホールとの両方において、同程度の高さまで除去されることになる。このとき、ホールのうちほとんどの高さまでが第１の樹脂膜によって埋められているので、工程（ｆ）では、孤立ホールと密集ホールとの両方を、ほぼ同程度の高さまで埋めることができる。
【００２３】
上記ガス透過性の膜は、ＳｉＯＣ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧまたはＦＳＧであることが好ましい。
【００２４】
上記ガス非透過性の膜は、酸化膜、窒化膜、または酸窒化膜であることが好ましい。
【００２５】
上記第１の樹脂膜のうち少なくとも上記ガス非透過性の膜の上方および側方に位置する部分を除去する工程では、有機溶剤または塩基性溶液によって湿式エッチングを行うことができる。
【００２６】
本発明の第４の半導体装置の製造方法は、基板上に、ガス透過性の膜と、上記ガス透過性の膜の上に位置するガス非透過性の膜とを含む積層膜を形成する工程（ａ）と、上記積層膜を貫通するホールを形成する工程（ｂ）と、光酸発生剤を含み、酸触媒により架橋し、上記ホールを埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｃ）と、上記第１の樹脂膜に、選択的な露光を行う工程（ｄ）と、現像を行う工程（ｅ）と、上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の一部を除去する工程（ｆ）と、上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｇ）と、上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｈ）とを含む。
【００２７】
これにより、複数のホールのなかに、パターン密度の高い密集ホールと、パターン密度の低い孤立ホールがある場合において、工程（ｄ）では、輪帯照明を用いることにより、隣接するホール同士の間隔が小さくなるほど到達する光の強度が強くなるので、そのホール内において像が結ばれやすくなり、架橋反応が進行しやすくなる。したがって、工程（ｅ）では、孤立ホールのほうが密集ホールよりも深く除去されることになり、工程（ｇ）では、孤立ホールと密集ホールとの両方を、ほぼ同程度の高さまで埋めることができる。
【００２８】
上記工程（ｄ）では、上記基板に対して斜め方向から上記露光を行うことが好ましい。
【００２９】
本発明の第５の半導体装置の製造方法は、基板上に設けられた絶縁膜に、複数のホールを形成する工程（ａ）と、上記絶縁膜の上に、光酸発生剤を含み、酸触媒により架橋し、上記複数のホールを埋める第１の樹脂膜を形成する工程（ｂ）と、上記第１の樹脂膜に、上記基板に対して斜め方向から選択的な露光を行う工程（ｃ）と、現像を行う工程（ｄ）と、上記第１の樹脂膜のうち上記複数のホールを埋める部分の少なくとも一部を除去する工程（ｅ）と、上記複数のホールの上記一部を埋める第２の樹脂膜を形成する工程（ｆ）と、上記第２の樹脂膜を形成した後に、上記複数のホールの上方に開口部を有するレジスト膜を形成して、露光、現像を行う工程（ｇ）とを含む。
【００３０】
これにより、複数のホールのなかに、パターン密度の高い密集ホールと、パターン密度の低い孤立ホールがある場合において、工程（ｃ）では、ホールのうち開口部に近い領域にのみ光が到達し、その領域の下には光が到達しなくなる。したがって、工程（ｅ）では、ホールのうち開口部に近い領域のみが主に除去される。このとき、ホールのうちほとんどの高さまでが第１の樹脂膜によって埋められているので、工程（ｆ）では、孤立ホールと密集ホールとの両方を、ほぼ同程度の高さまで埋めることができる。
【００３１】
上記第２の樹脂膜は、露光光の反射を防止する性質を有する膜であることが好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１（ａ）〜（ｄ）および図２（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【００３３】
まず、図１（ａ）に示す工程で、ＭＩＳＦＥＴやメモリなどの素子が設けられた半導体基板１の上に、低誘電率膜である厚さ５００ｎｍのＳｉＯＣ膜２と厚さ１００ｎｍのＴＥＯＳ膜３とからなる積層膜１０を形成する。その後、積層膜１０を貫通する、直径０．１４μｍのホール４を形成する。なお、ホール４はランダムに形成されており、積層膜１０のうちどの領域に位置するかによってそのパターン密度は異なる。本実施形態では、説明を簡単にするために、ホール４が、パターン密度の低い孤立ホール部４ｉと、孤立ホール部４ｉよりもパターン密度の高い密集ホール部４ｄとの２種類に分けられる場合について説明する。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示す工程で、上述のような被処理基板に、ポリヒドロキシスチレンを主成分とする樹脂と、トリアジン誘導体からなる架橋剤と熱酸発生剤とを含む樹脂組成物を塗布することにより、第１の樹脂膜５を形成する。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示す工程で、基板を熱板６の上に載せることにより、第１の樹脂膜５に対して１８０℃の温度で９０分間の熱処理を行う。この時、第１の樹脂膜５に含まれる熱酸発生剤から酸が発生し、酸触媒により樹脂が架橋される。この熱処理は、１８０℃の温度でなくても架橋反応が進行する温度で行えばよく、例えば、１２０℃以上２２０℃以下の範囲で行えばよい。
【００３６】
ところで、ＳｉＯＣ膜２は、多くの塩基性物質を含み、ＳｉＯＣ膜２のうち各ホール４の側壁に露出する部分からは塩基性物質が放出される。各ホール４に放出される塩基性物質は、基板の単位面積あたりにおける開口部の少ない孤立ホール部４ｉで多くなり、開口部の多い密集ホール部４ｄで少なくなる。そのため、塩基性物質の濃度は、第１の樹脂膜５のうち孤立ホール部４ｉを埋める部分では高くなり、密集ホール部４ｄを埋める部分では低くなる。この状態で熱処理を行うと、第１の樹脂膜５に含まれる架橋剤の働きにより架橋反応が起こる。この架橋反応は、酸触媒反応であるので、塩基性物質の存在によって阻害される。そのため、第１の樹脂膜５のうち孤立ホール部４ｉ内に位置する部分は、塩基性物質の濃度が高いので、低密度架橋部５ｂとなる。一方、第１の樹脂膜５のうち密集ホール部４ｄ内に位置する部分は、塩基性物質の濃度が低いので、高密度架橋部５ａとなる。
【００３７】
次に、図１（ｄ）に示す工程で、酸素プラズマ処理によってエッチバックを行う。このとき、第１の樹脂膜５のうち低密度架橋部５ｂは容易にエッチバックされるが、第１の樹脂膜５のうち高密度架橋部５ａは高いエッチング耐性を有するので、エッチバックされにくい。このようにエッチングが進行すると、密集ホール部４ｄ内に、高密度架橋部５ａのうちの一部が残存することになる。
【００３８】
次に、図２（ａ）に示す工程で、基板上に有機反射防止膜７を形成する。有機反射防止膜７を基板の単位面積あたりほぼ同じ量ずつ供給すると、１つあたりのホール４に供給される量は、密集ホール部４ｄでは少なくなり、孤立ホール部４ｉでは多くなる。そのため、密集ホール部４ｄ内に高密度架橋部５ａの一部が残存している状態で有機反射防止膜７の形成を開始すると、密集ホール部４ｄ内と、孤立ホール部４ｉ内とは、有機反射防止膜７によって同じような高さまで埋め込まれることになる。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示す工程で、有機反射防止膜７の上に、ＡｒＦエキシマレーザ用レジストを塗布してレジスト膜８を形成する。その後、図２（ｃ）に示す工程で、マスク９を介してＡｒＦエキシマレーザ光により露光を行い、図２（ｄ）に示す工程で現像処理を行うことにより、レジストパターン８ｐを形成する。その後、図には示さないが、レジストパターン８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、溝パターンを形成する。
【００４０】
本実施形態では、領域によってホール４のパターン密度が異なる場合においても、ホール４に、有機反射防止膜７を均一な厚さで埋め込むことができる。そして、平坦な上面を有する有機反射防止膜７の上に溝パターンを形成するためのレジストパターン８ｐを形成することができる。これにより、レジストパターン８ｐの膜厚を均一にすることができるので、現像残渣を少なくすることができ、寸法ばらつきの値を少なくすることができる。このようなレジストパターン８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することができる。これにより、配線の電気容量のばらつきを少なくすることができるので、高性能な半導体装置を形成することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、酸素プラズマによってエッチバックを行ったが、本発明では、有機溶剤や塩基性溶液などによるウエットエッチングを行っても、同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、ＳｉＯＣ膜２とＴＥＯＳ膜３との積層膜１０を形成したが、本発明では、ＳｉＯＣ膜２を形成してＴＥＯＳ膜３を形成しなくても、従来よりは、密集ホール部４ｄと孤立ホール部４ｉとの均一な埋め込みが可能であるという効果を得ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、図１（ｄ）に示す工程で、低密度架橋部５ｂが完全に除去され、高密度架橋部５ａの一部が残存する場合について述べた。しかし、本発明においては、低密度架橋部５ｂと高密度架橋部５ａとの両方の一部が残存していても、その量に違いがあればよい。この場合にも、図２（ａ）において有機反射防止膜７を形成するときに、従来よりも膜厚の差を低減することができるからである。
【００４４】
また、本実施形態では露光の光源としてＡｒＦを用いたが、本発明では、光源としてＫｒＦやＦ２  を用いてもよい。なお、ＳｉＯＣはＡｒＦやＦ２  の発する波長の光を吸収するので、ＡｒＦ光源やＦ２  光源を用いた場合には、図２（ａ）に示す工程で、有機反射防止膜７のかわりに、ＡｒＦやＦ２  が発する波長の光を反射するような物質の膜を形成した場合でも、図２（ｄ）に示す工程の後に溝パターンを形成することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ＳｉＯＣ膜２を用いる場合について説明した。ＳｉＯＣは、塩基成分を多く放出し、誘電率が低い等の性質を有しているため、特に本発明に適している。しかしながら、本発明では、ＳｉＯＣのかわりとして、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）またはＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）を用いてもよい。
【００４６】
（第２の実施形態）
図３（ａ）〜（ｄ）および図４（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【００４７】
まず、図３（ａ）に示す工程で、ＭＩＳＦＥＴやメモリなどの素子が設けられた半導体基板２１の上に、低誘電率膜である厚さ５００ｎｍのＳｉＯＣ膜２２と厚さ１００ｎｍのＴＥＯＳ膜２３とからなる積層膜３０を形成する。その後、積層膜３０を貫通する、直径０．１４μｍのホール２４を形成する。なお、ホール２４はランダムに形成されており、積層膜３０のうちどの領域に位置するかによってそのパターン密度は異なる。本実施形態では、説明を簡単にするために、ホール２４が、パターン密度の低い孤立ホール部２４ｉと、孤立ホール２４ｉよりもパターン密度の高い密集ホール部２４ｄとの２種類に分けられる場合について説明する。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示す工程で、上述のような被処理基板に、ポリヒドロキシスチレンを主成分とする樹脂と、トリアジン誘導体からなる架橋剤と光酸発生剤とを含む樹脂組成物を塗布することにより、第１の樹脂膜２５を形成する。この時、第１の樹脂膜２５を、孤立ホール部２４ｉではその開口部までを埋め、密集ホール部２４ｄではその開口部付近にくぼみを残して埋めるように塗布する。
【００４９】
次に、図３（ｃ）に示す工程で、第１の樹脂膜２５に対して、紫外線の全面露光を行う。この時、第１の樹脂膜２５に含まれる光酸発生剤から酸が発生し、酸触媒により樹脂が架橋される。
【００５０】
ところで、ＳｉＯＣ膜２２は、多くの塩基性物質を含み、ＳｉＯＣ膜２２のうち各ホール２４の側壁に露出する部分からは塩基性物質が放出される。各ホール２４に放出される塩基性物質は、基板の単位面積あたりにおける開口部の少ない孤立ホール２４ｉで多くなり、開口部の多い密集ホール部２４ｄで少なくなる。そのため、塩基性物質の濃度は、第１の樹脂膜２５のうち孤立ホール部２４ｉを埋める部分では高くなり、密集ホール部２４ｄを埋める部分では低くなる。この状態で露光を行うと、第１の樹脂膜２５に含まれる架橋剤の働きにより架橋反応が起こる。この架橋反応は、酸触媒反応であるので、塩基性物質の存在によって阻害される。第１の樹脂膜２５のうち孤立ホール部２４ｉ内に位置する部分は、塩基性物質の濃度が高いので、低密度架橋部２５ｂとなる。一方、第１の樹脂膜２５のうち密集ホール部２４ｄ内に位置する部分は、塩基性物質の濃度が低いので、高密度架橋部２５ａとなる。
【００５１】
次に、図３（ｄ）に示す工程で、酸素プラズマ処理によってエッチバックを行う。このとき、第１の樹脂膜２５のうち低密度架橋部２５ｂは容易にエッチバックされるが、第１の樹脂膜２５のうち高密度架橋部２５ａは高いエッチング耐性を有するのでエッチバックされにくい。このようにエッチングが進行すると、密集ホール部２４ｄ内に、高密度架橋部２５ａのうちの一部が残存する。
【００５２】
次に、図４（ａ）に示す工程で、基板上に有機反射防止膜２７を形成する。有機反射防止膜２７を基板の単位面積あたりほぼ同じ量ずつ供給すると、１つあたりのホール２４に供給される量は、密集ホール部２４ｄでは少なくなり、孤立ホール部２４ｉでは多くなる。そのため、密集ホール部２４ｄ内に高密度架橋部２５ａの一部が残存している状態で有機反射防止膜２７の形成を開始すると、密集ホール部２４ｄ内と孤立ホール部２４ｉ内とは、有機反射防止膜２７によって同じような高さまで埋め込まれることになる。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、有機反射防止膜２７の上に、ＡｒＦエキシマレーザ用レジストを塗布してレジスト膜２８を形成する。その後、図４（ｃ）に示す工程で、マスク２９を介してＡｒＦエキシマレーザ光により露光を行い、図４（ｄ）に示す工程で現像処理を行うことにより、レジストパターン２８ｐを形成する。その後、図には示さないが、レジストパターン２８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、溝パターンを形成する。
【００５４】
本実施形態では、領域によってホール２４のパターン密度が異なる場合においても、ホール２４に、有機反射防止膜２７を均一な厚さで埋め込むことができる。そして、平坦な上面を有する有機反射防止膜２７の上に溝パターンを形成するためのレジストパターン２８ｐを形成することができる。これにより、レジストパターン２８ｐの膜厚を均一にすることができるので、現像残渣を少なくすることができ、寸法ばらつきの値を少なくすることができる。このようなレジストパターン２８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することができる。これにより、配線の電気容量のばらつきを少なくすることができるので、高性能な半導体装置を形成することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、酸素プラズマによってエッチバックを行ったが、本発明では、有機溶剤や塩基性溶液などによるウエットエッチングを行っても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ＳｉＯＣ膜２２とＴＥＯＳ膜２３との積層膜３０を形成したが、本発明では、ＳｉＯＣ膜２２を形成してＴＥＯＳ膜２３を形成しなくても、従来よりは、密集ホール部２４ｄと孤立ホール部２４ｉとの均一な埋め込みが可能であるという効果を得ることができる。
【００５７】
また、本実施形態では、図３（ｄ）に示す工程で、孤立ホール部２４ｉ内の第１の樹脂膜２５が除去され、密集ホール部２４ｄ内の第１の樹脂膜２５の一部が残存する場合について述べた。しかし、本発明においては、孤立ホール２４ｉ内および密集ホール部２４ｄ内の両方において、第１の樹脂膜２５の一部が残存していても、その量に違いがあればよい。この場合にも、図４（ａ）において有機反射防止膜２７を形成するときに、従来よりも膜厚の差を低減することができるからである。
【００５８】
また、本実施形態では露光の光源としてＡｒＦを用いたが、本発明では、光源としてＫｒＦやＦ２  を用いてもよい。なお、ＳｉＯＣはＡｒＦやＦ２  の発する波長の光を吸収するので、ＡｒＦ光源やＦ２  光源を用いた場合には、図４（ａ）に示す工程で、有機反射防止膜２７のかわりに、ＡｒＦやＦ２  が発する波長の光を反射するような物質の膜を形成した場合でも、図４（ｄ）の後に溝パターンを形成する工程で、ＳｉＯＣ膜２２の一部を除去することができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、ＳｉＯＣ膜２２を用いる場合について説明した。ＳｉＯＣは、塩基成分を多く放出し、誘電率が低い等の性質を有しているため、特に本発明に適している。しかしながら、本発明では、ＳｉＯＣのかわりとして、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）またはＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）を用いてもよい。
【００６０】
（第３の実施形態）
図５（ａ）〜（ｅ）および図６（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【００６１】
まず、図５（ａ）に示す工程で、ＭＩＳＦＥＴやメモリなどの素子が設けられた半導体基板４１の上に、低誘電率膜である厚さ５００ｎｍのＳｉＯＣ膜４２と厚さ３０ｎｍのＴＥＯＳ膜４３とからなる積層膜５０を形成する。なお、ホール４４はランダムに形成されており、積層膜５０のうちどの領域に位置するかによってそのパターン密度は異なる。本実施形態では、説明を簡単にするために、ホール４４が、パターン密度の低い孤立ホール４４ｉと、孤立ホール４４ｉよりもパターン密度の高い密集ホール４４ｄとの２種類に分けられる場合について説明する。
【００６２】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、上述のような被処理基板を、トリフルオロメタンスルホン酸を含む酸性溶液５２によって酸処理する。具体的には、被処理基板の上面上に、ホール４４を覆うように酸性溶液５２を供給する。ここで、ＴＥＯＳ膜４３は酸分子が浸透しやすい性質を有し、ＳｉＯＣ膜４２は酸分子が浸透しにくい性質を有しているので、ホール４４の側面に露出するＴＥＯＳ膜４３内よりもＳｉＯＣ膜４２内のほうが酸性が強くなる。
【００６３】
次に、図５（ｃ）に示す工程で、ポリヒドロキシスチレンを主成分とする樹脂と、トリアジン誘導体からなる架橋剤とを含む樹脂組成物を塗布することにより、第１の樹脂膜４５を形成する。このとき、第１の樹脂膜４５を、密集ホール４４ｄ内および孤立ホール４４ｉ内を埋めるように形成する。ただし、密集ホール４４ｄにおいても、ＴＥＯＳ膜４３の少なくとも１部と接する高さまで形成すればよい。
【００６４】
次に、図５（ｄ）に示す工程で、基板を熱板４６の上に配置して、１２０℃の温度で９０分間の熱処理を行う。この時、ＳｉＯＣ膜４２に含まれる酸分子が第１の樹脂膜４５内に拡散するため、第１の樹脂膜４５のうちＳｉＯＣ膜４２と接する部分の付近において樹脂と架橋剤が架橋反応を起こし、架橋部４５ａとなる。一方、ほぼ中性に保たれているＴＥＯＳ膜４３内には酸分子がほとんど含まれていないため、第１の樹脂膜４５のうちＴＥＯＳ膜４３と接する部分の付近においては架橋反応は進行しない。
【００６５】
次に、図５（ｅ）に示す工程で、基板に、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイドの２．３８％アルカリ水溶液を用いて６０秒間の処理を行う。これにより、第１の樹脂膜４５のうち架橋反応が進行していない部分が除去される。これにより、ホール４４内のうち側面にＳｉＯＣ膜４２が露出する部分には架橋部４５ａが残り、ＴＥＯＳ膜４３の側面および上面は露出する。ＳｉＯＣ膜４２およびＴＥＯＳ膜４３はほぼ均一な膜厚で形成されているため、孤立ホール４４ｉおよび密集ホール４４ｄにおいて残存する架橋部４５ａの高さは、ほぼ均一となる。
【００６６】
次に、図６（ａ）に示す工程で、基板上に有機反射防止膜４７を形成する。このとき、孤立ホール４４ｉおよび密集ホール４４ｄ内において、架橋部４５ａはほぼ均一な高さで設けられているので、その上に、均一な厚さで有機反射防止膜４７を塗布することができる。
【００６７】
その後、図６（ｂ）に示す工程で、有機反射防止膜４７の上に、ＡｒＦエキシマレーザ用のレジスト膜４８を形成し、図６（ｃ）に示す工程で、マスク４９を介してＡｒＦエキシマレーザ光により露光を行い、図６（ｄ）に示す工程で、現像処理を行うことにより、レジストパターン４８ｐを形成する。その後、図には示さないが、レジストパターン４８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、溝パターンを形成する。
【００６８】
本実施形態では、領域によってホール４４のパターン密度が異なる場合においても、ホール４４に、有機反射防止膜４７を均一な厚さで埋め込むことができる。そして、平坦な上面を有する有機反射防止膜４７の上に溝パターンを形成するためのレジストパターン４８ｐを形成することができる。これにより、レジストパターン４８ｐの膜厚を均一にすることができるので、現像残渣を少なくすることができ、寸法ばらつきの値を少なくすることができる。このようなレジストパターン４８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することができる。これにより、配線の電気容量のばらつきを少なくすることができるので、高性能な半導体装置を形成することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、図５（ｂ）に示す工程で、トリフルオロメタンスルホン酸の溶液によって酸処理を行ったが、本発明では、その他の酸をもちいて液相あるいは気相における処理を行っても、ＳｉＯＣ膜４２のうちホール４４の側面に露出する部分を酸化することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、図５（ｅ）に示す工程で、アルカリ水溶液を用いて未反応部分を除去したが、有機溶剤を用いても、第１の樹脂膜４５のうち架橋反応が進行していない部分を除去することができる。
【００７１】
なお、本実施形態では、ＳｉＯＣ膜４２を用いる場合について説明した。ＳｉＯＣは誘電率が低いという性質を有しているため、特に本発明に適している。しかしながら、本発明では、ＳｉＯＣのかわりとして、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ−Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）またはＦＳＧ（Ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  Ｓｉｌｉｃａｔｅ  Ｇｌａｓｓ）を用いてもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、ホール４４の側面に露出するＳｉＯＣ膜４２を酸性にする処理を行った後に、ホール４４内を酸触媒で架橋する樹脂組成物で埋めた。しかし、本発明では、ホール４４の側面に露出するＳｉＯＣ膜４２を塩基性にする処理を行った後に、ホール４４内を塩基触媒によって架橋する樹脂組成物で埋めてもよい。この場合にも、後の工程で樹脂組成物をエッチングすると、密集ホール部および孤立ホール部に、ほぼ均一な高さ分だけ樹脂組成物を残存させることができる。
【００７３】
また、塩基触媒によって架橋する樹脂組成物を用いる場合であって、積層膜のうち下に位置する層としてＳｉＯＣを用いる場合には、ホールの側壁を塩基性にする処理（図５（ｂ）に相当する）は行わなくてもよい。具体的にいうと、ＳｉＯＣ膜自体が塩基成分を放出する性質を有するので、図５（ｂ）に相当する工程でホールの側壁を塩基性にしなくても、図５（ｅ）に示す工程では架橋部４５ａを残すことができるためである。
【００７４】
また、本実施形態では露光の光源としてＡｒＦを用いたが、本発明では、光源としてＫｒＦやＦ２  を用いてもよい。なお、ＳｉＯＣはＡｒＦやＦ２  の発する波長の光を吸収する。そのため、図６（ｃ）でＡｒＦ光源やＦ２  光源を用いる場合には、図６（ａ）に示す工程で、有機反射防止膜４７のかわりに、ＡｒＦやＦ２  が発する波長の光を反射するような物質の膜を形成してもよい。この場合にも、図６（ｃ）に示す工程で、ＳｉＯＣ膜４２に光を吸収させることができるからである。
【００７５】
（第４の実施形態）
図７（ａ）〜（ｄ）および図８（ａ）〜（ｄ）は、第４の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【００７６】
まず、図７（ａ）に示す工程で、ＭＩＳＦＥＴやメモリなどの素子が設けられた半導体基板６１の上に、低誘電率膜である厚さ５００ｎｍのＳｉＯＣ膜６２と厚さ１００ｎｍのＴＥＯＳ膜６３とからなる積層膜７０を形成する。その後、積層膜７０を貫通する、直径０．１４μｍのホール６４を形成する。なお、ホール６４はランダムに形成されており、積層膜７０のうちどの領域に位置するかによってそのパターン密度は異なる。本実施形態では、説明を簡単にするために、ホール６４が、パターン密度の低い孤立ホール６４ｉと、孤立ホール６４ｉよりもパターン密度の高い密集ホール６４ｄとの２種類に分けられる場合について説明する。
【００７７】
次に、図７（ｂ）に示す工程で、上述のような被処理基板に、ポリヒドロキシスチレンを主成分とする樹脂と、トリアジン誘導体からなる架橋剤と、例えばオニウム塩からなる光酸発生剤とを含む樹脂組成物を塗布することにより、第１の樹脂膜６５を形成する。
【００７８】
次に、図７（ｃ）に示す工程で、マスク７１を用いて、輪帯照明を用いて露光を行なう。このときのマスク７１および光源（図示せず）としては、図７（ａ）においてホール６４を形成したマスク（図示せず）および光源（図示せず）と同じものを用いる。これにより、第１の樹脂膜６５のうち露光光が達した領域において選択的に架橋反応が進行する。輪帯照明を用いることにより、隣接するホール６４同士の間隔（ピッチ）が小さくなるほど到達する光の強度が強くなるので、そのホール６４内において像が結ばれやすくなる。したがって、第１の樹脂膜６５のうち密集ホール６４ｄ内に位置する部分は高密度架橋部６５ａとなり、孤立ホール６４ｉ内に位置する部分では、低密度架橋部６５ｂとなる。
【００７９】
次に、図７（ｄ）に示す工程で、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイドの２．３８％アルカリ水溶液を用いて６０秒間の処理を行う。第１の樹脂膜６５は、その架橋密度が低い方がこの処理によって除去されやすい。そのため、高密度架橋部６５ａよりも低密度架橋部６５ｂのほうが、深く除去されることになる。
【００８０】
次に、図８（ａ）に示す工程で、基板上に有機反射防止膜６７を形成する。有機反射防止膜６７を基板の単位面積あたりほぼ同じ量ずつ供給すると、１つあたりのホール６４に供給される量は、密集ホール６４ｄでは少なくなり、孤立ホール６４ｉでは多くなる。そのため、孤立ホール６４ｉ内の方が底面が低くなっている状態から有機反射防止膜６７の供給を開始すると、密集ホール６４ｄ内と孤立ホール６４ｉ内とは、有機反射防止膜６７によって同じような高さまで埋め込まれることになる。
【００８１】
次に、図８（ｂ）に示す工程で、有機反射防止膜６７の上に、ＡｒＦエキシマレーザ用レジストを塗布してレジスト膜６８を形成する。その後、図８（ｃ）に示す工程で、マスク６９を介してＡｒＦエキシマレーザ光により露光を行い、図８（ｄ）に示す工程で現像処理を行うことにより、レジストパターン６８ｐを形成する。その後、図には示さないが、レジストパターン６８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、溝パターンを形成する。
【００８２】
本実施形態では、領域によってホール６４のパターン密度が異なる場合においても、ホール６４に、有機反射防止膜６７を均一な厚さで埋め込むことができる。そして、平坦な上面を有する有機反射防止膜６７の上に溝パターンを形成するためのレジストパターン６８ｐを形成することができる。これにより、レジストパターン６８ｐの膜厚を均一にすることができるので、現像残渣を少なくすることができ、寸法ばらつきの値を少なくすることができる。このようなレジストパターン６８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することができる。これにより、配線の電気容量のばらつきを少なくすることができるので、高性能な半導体装置を形成することができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、図７（ｄ）に示す工程で、アルカリ水溶液を用いて第１の樹脂膜６５のうち架橋が進行していない部分を除去したが、有機溶剤を用いても同様の除去を行うことができる。
【００８４】
また、本実施形態では露光の光源としてＡｒＦを用いたが、本発明では、光源としてＫｒＦやＦ２  を用いてもよい。なお、ＳｉＯＣはＡｒＦやＦ２  の発する波長の光を吸収する。そのため、図８（ｃ）に示す工程でＡｒＦ光源やＦ２  光源を用いる場合には、有機反射防止膜６７のかわりに、ＡｒＦやＦ２  が発する波長の光を吸収しないような物質の膜を用いてもよい。この場合にも、図８（ｃ）に示す工程で、ＳｉＯＣ膜６２に光を吸収させることができるからである。
【００８５】
（第５の実施形態）
図９（ａ）〜（ｄ）および図１０（ａ）〜（ｄ）は、第５の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【００８６】
図９（ａ）に示す工程で、ＭＩＳＦＥＴやメモリなどの素子が設けられた半導体基板６１の上には、低誘電率膜である厚さ５００ｎｍのＳｉＯＣ膜８２と厚さ１００ｎｍのＴＥＯＳ膜８３とからなる積層膜９０を形成する。その後、積層膜９０を貫通する、直径０．１４μｍのホール８４を形成する。なお、ホール８４はランダムに形成されており、積層膜９０のうちどの領域に位置するかによってそのパターン密度は異なる。本実施形態では、説明を簡単にするために、ホール８４が、パターン密度の低い孤立ホール８４ｉと、孤立ホール８４ｉよりもパターン密度の高い密集ホール８４ｄとの２種類に分けられる場合について説明する。
【００８７】
次に、図９（ｂ）に示す工程で、上述のような被処理基板に、ポジ型レジストからなる第１の樹脂膜８５を形成する。
【００８８】
次に、図９（ｃ）に示す工程で、基板に対して斜め上方（例えば、鉛直方向からの傾きが６０度）から、遠紫外線を照射する。この時、基板に対して斜め方向から露光すると、ホール８４のうち開口部に近い領域にのみ光が到達し、その領域の下には光が到達しないようになる。そのため、ホール８４のうちその深さより浅い領域において反応が進行し、その領域における第１の樹脂膜８５が現像液に対して可溶性に変化する。この反応が進行する深さは、露光する傾きの大きさによって変化するが、ホール８４のピッチ（隣接するホール同士の間隔）には依存しない。そのため、密集ホール８４ｄと孤立ホール８４ｉとにおいて、同程度の深さまで反応が進行する。
【００８９】
次に、図９（ｄ）に示す工程で、現像液として、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２．３８％水溶液を用いて６０秒間の処理を行う。すると、第１の樹脂膜８５のうち架橋密度が高い部分、つまり、積層膜９０の上に位置する部分と、ホール８４のうち開口部に近い部分とが除去される。
【００９０】
次に、図１０（ａ）に示す工程で、基板上に有機反射防止膜８７を形成する。このとき、第１の樹脂膜８５は、孤立ホール４ｉおよび密集ホール８４ｄ内においてほぼ均一な高さで設けられているので、その上に、均一な厚さで有機反射防止膜８７を塗布することができる。
【００９１】
その後、図１０（ｂ）に示す工程で、ＡｒＦエキシマレーザ用のレジスト膜８８を形成し、図１０（ｃ）に示す工程で、マスク８９を介してＡｒＦエキシマレーザ光により露光を行い、図１０（ｄ）に示す工程で、現像処理を行なうことにより、レジストパターン８８ｐを形成する。その後、図には示さないが、レジストパターン８８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、溝パターンを形成する。
【００９２】
本実施形態では、領域によってホール８４のパターン密度が異なる場合においても、ホール８４に、有機反射防止膜８７を均一な厚さで埋め込むことができる。そして、平坦な上面を有する有機反射防止膜８７の上に溝パターンを形成するためのレジストパターン８８ｐを形成することができる。これにより、レジストパターン８８ｐの膜厚を均一にすることができるので、現像残渣を少なくすることができ、寸法ばらつきの値を少なくすることができる。このようなレジストパターン８８ｐをマスクとしてエッチングを行うことにより、均一な深さを有する溝パターンを形成することができる。これにより、配線の電気容量のばらつきを少なくすることができるので、高性能な半導体装置を形成することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、図９（ｄ）に示す工程で、アルカリ水溶液を用いて未反応部分を除去したが、有機溶剤を用いても、第１の樹脂膜８５のうち架橋反応が進行していない部分を除去することができる。
【００９４】
また、本実施形態では露光の光源としてＡｒＦを用いたが、本発明では、光源としてＫｒＦやＦ２  を用いてもよい。なお、ＳｉＯＣはＡｒＦやＦ２  の発する波長の光を吸収する。そのため、図９（ｃ）でＡｒＦ光源やＦ２  光源を用いる場合には、図１０（ａ）に示す工程で、有機反射防止膜８７のかわりに、ＡｒＦやＦ２  が発する波長の光を吸収しないような物質の膜を形成してもよい。この場合にも、図１０（ｃ）に示す工程で、ＳｉＯＣ膜８２に光を吸収させることができるからである。
【００９５】
【発明の効果】
本発明のパターン形成方法では、パターン密度が異なるホールを有する基板の上にも、均一な膜厚で樹脂膜を形成することが可能になる。そのため、樹脂膜の上にレジストを塗布し、露光および現像を行うと、安定して良好なレジストパターンを形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、第３の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、第４の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、第４の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、第５の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、第５の実施形態におけるパターン形成方法の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１      半導体基板
２      ＳｉＯＣ膜
３      ＴＥＯＳ膜
４      ホール
４ｄ    密集ホール部
４ｉ    孤立ホール部
５      第１の樹脂膜
５ａ    高密度架橋部
５ｂ    低密度架橋部
６      熱板
７      有機反射防止膜
８      レジスト膜
８ｐ    レジストパターン
９      マスク
１０      積層膜
２１      半導体基板
２２      ＳｉＯＣ膜
２３      ＴＥＯＳ膜
２４      ホール
２４ｄ    密集ホール部
２４ｉ    孤立ホール部
２５      第１の樹脂膜
２５ａ    高密度架橋部
２５ｂ    低密度架橋部
２７      有機反射防止膜
２８ｐ    レジストパターン
２９      マスク
３０      積層膜
４１      基板
４２      ＳｉＯＣ膜
４３      ＴＥＯＳ膜
４４      ホール
４４ｄ    密集ホール
４４ｉ    孤立ホール
４５      第１の樹脂膜
４５ａ    架橋部
４６      熱板
４７      有機反射防止膜
４８      レジスト膜
４８ｐ    レジストパターン
４９      マスク
５０      積層膜
５２      酸性溶液
６１      半導体基板
６２      ＳｉＯＣ膜
６３      ＴＥＯＳ膜
６４      ホール
６４ｄ    密集ホール
６４ｉ    孤立ホール
６５      第１の樹脂膜
６５ａ    高密度架橋部
６５ｂ    低密度架橋部
６７      有機反射防止膜
６８      レジスト膜
６８ｐ    レジストパターン
６９      マスク
７０      積層膜
７１      マスク
８２      ＳｉＯＣ膜
８３      ＴＥＯＳ膜
８４      ホール
８４ｄ    密集ホール
８４ｉ    孤立ホール
８５      第１の樹脂膜
８７      有機反射防止膜
８８      レジスト膜
８８ｐ    レジストパターン
９０      積層膜
【図１】
2005032755.tif 000003
【図２】
2005032755.tif 000004
【図３】
2005032755.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005032755.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005032755.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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