(57)【要約】【課題】  ＵＶキュアプロセスを用いて被加工基板に所定のパターンを形成することのできるパターン形成方法を提供する。【解決手段】  被加工膜２上には、線幅の異なるレジストパターン４，５が形成されている。また、レジストパターン４の上側部分と、レジストパターン５の側壁部上部とが露出するようにして、被加工膜２およびレジストパターン５の上にＵＶ光吸収膜６が形成されている。この状態でＵＶ光７を照射すると、ＵＶ光吸収膜６から露出した領域とその周囲の領域である領域Ｒ１ではＵＶキュア反応が起こるが、ＵＶ光吸収膜６によって被覆された領域Ｒ２ではＵＶキュア反応が起こらない。したがって、ＵＶキュアによるレジストの体積収縮を選択的に行うことが可能となる。【選択図】      図４
2005236179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンおよび該レジストパターンから露出している前記被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、
前記レジストパターンに紫外光を照射する工程と、
前記紫外光吸収膜を除去する工程と、
前記レジストパターンをマスクとする前記被加工基板のエッチングによって、前記被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、
前記レジストパターンは、第１のレジストパターンと、該第１のレジストパターンよりも線幅の大きい第２のレジストパターンとを有し、
前記紫外光吸収膜は、前記第１のレジストパターンの上側部分と、前記第２のレジストパターンの側壁部上部とが該紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記第１のレジストパターンの線幅は１μｍ以下であり、前記第２のレジストパターンの線幅は１０μｍ以上１，０００μｍ以下である請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記レジストパターンはラインパターンである請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンおよび該レジストパターンから露出している前記被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、
前記レジストパターンに紫外光を照射する工程と、
前記紫外光吸収膜を除去する工程と、
前記レジストパターンをマスクとする前記被加工基板のエッチングによって、前記被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、
前記レジストパターンは直径１μｍ以下の微細ホールを有するホールパターンであり、
前記紫外光吸収膜は、前記微細ホールにおいて、前記レジストパターンの側壁部上部が該紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項５】
被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンおよび該レジストパターンから露出している前記被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、
前記レジストパターンに紫外光を照射する工程と、
前記紫外光吸収膜を除去する工程と、
前記レジストパターンをマスクとする前記被加工基板のエッチングによって、前記被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、
前記レジストパターンは、パターン間の距離が１μｍ以下である溝を有し、
前記紫外光吸収膜は、前記溝において、前記レジストパターンの側壁部上部が該紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項６】
前記紫外光吸収膜は水溶性樹脂からなる請求項１〜５のいずれか１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、パターン形成方法に関し、特に、ＵＶキュアプロセスを用いたパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ，以下、ＵＶという。）光を用いたＵＶキュアプロセスは、レジストにＵＶ光を照射することによってレジスト樹脂の架橋度を上げるものであり、レジストの耐熱性および耐エッチング性を向上させることを目的としている。また、ＵＶキュアプロセスによりレジストは若干の体積収縮を起こすので、これを利用して、レジストパターンの線幅縮小およびエッジラフネスの減少を図ることも行われている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
近年、半導体装置の集積度の増加に伴って個々の素子の寸法は微小化が進み、各素子を構成する配線やゲートなどの幅も微細化される傾向にある。したがって、微細なパターンを形成する上でも、ＵＶキュアプロセスは重要なプロセスといえる。
【０００４】
【非特許文献１】カズヒロ・タケダ（Ｋａｚｕｈｉｒｏ  Ｔａｋｅｄａ）ら、１７２ｎｍのＶＵＶキュアによるフォトレジストの１９３ｎｍにおける挙動の改良（Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ  ｉｎ  １９３ｎｍ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｂｙ  １７２ｎｍ  ＶＵＶ  Ｃｕｒｉｎｇ）、フォトポリマー懇話会誌（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、２００３年、第１６巻、ｐ．５１１−５１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レジストの面積が比較的大きい箇所でＵＶキュアによる体積収縮が起こった場合、レジストのパターンエッジ付近でだれが発生したり、エッジの後退が起こったりするという問題があった。この問題について、以下に詳述する。
【０００６】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、従来のＵＶキュアプロセスによるレジストの形状変化を説明する図である。
【０００７】
図１１（ａ）において、半導体基板２１上には、被加工膜２２を介して線幅の異なる２つのラインパターンが形成されている。図において、レジストパターン２３の線幅は１μｍ程度であり、レジストパターン２４の線幅は１００μｍ程度である。
【０００８】
半導体基板２１の全面にＵＶ光２５を照射すると、レジストパターン２３およびレジストパターン２４は体積収縮を起こして図１１（ｂ）のようになる。この場合、レジストパターン２３の形状変化は小さなものであるが、レジストパターン２４では、僅かな体積収縮が積み重なる結果、全体として大きな形状変化を呈するようになる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、レジストパターン２４の断面形状は、側壁部の直線性が低下して全体に丸みを帯びた形状に変化している。また、レジストパターン２４のエッジ位置２４ｂも、収縮によってＵＶキュア前のエッジ位置２４ａから大きく後退している。
【０００９】
次に、レジストパターン２３およびレジストパターン２４をマスクとして被加工膜２２のエッチングを行うと、図１１（ｃ）に示すようになる。レジストパターン２３をマスクとしたエッチングでは、良好な形状を有する微細パターン２６が形成される。一方、レジストパターン２４をマスクとして形成されたパターン２７は、全体に丸みを帯びた断面形状を呈するとともに、そのエッジ位置２７ａは、レジストパターン２４のエッジ位置２４ｂよりもさらに後退している。そして、この後退量は一様とはならないので、パターン２７のエッジラフネスは大きなものとなる。
【００１０】
また、図１２（ａ）〜（ｃ）は、従来のＵＶキュアプロセスによるレジストの形状変化を説明する他の図である。
【００１１】
図１２（ａ）において、半導体基板３１上には、被加工膜３２を介してレジストパターン３３が形成されている。レジストパターン３３に形成されたホール３４の直径は１μｍ程度であり、ホール３４の占める面積に対してレジストの占める面積の方が明白に大きいパターンである。
【００１２】
半導体基板３１の全面にＵＶ光３５を照射すると、レジストパターン３３は体積収縮を起こして図１２（ｂ）のようになる。ここで、レジストの面積はホール３４の面積より非常に大きいので、レジストパターン３３が収縮することによってホール３４の直径ｄは顕著に大きくなる。また、レジストパターン３３の断面形状も、側壁部の直線性が低下して全体に丸みを帯びた形状に変化する。
【００１３】
次に、レジストパターン３３をマスクとして被加工膜３２のエッチングを行うと、図１２（ｃ）に示すようになる。すなわち、得られたパターン３６は、全体に丸みを帯びた断面形状を呈する。また、パターン３６に形成されたホール３７の直径ｄ′は、レジストパターン３３のホール３４の直径ｄに対して明らかに大きなものとなる。
【００１４】
以上述べたように、レジストパターンが比較的大きな寸法を有する場合には、ＵＶキュアによってその形状は大きく変化してしまう。また、開口部に対するレジストの面積が大きい場合には、ＵＶキュアによってレジストの形状が変化する結果、開口部の寸法が大きく変化してしまう。このため、ＵＶキュア後のレジストパターンをマスクとして、下地の被加工膜を所望の寸法および形状を有するパターンに加工することは非常に困難なものとなる。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。即ち、本発明の目的は、ＵＶキュアプロセスを用いて被加工基板に所定のパターンを形成することのできるパターン形成方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のパターン形成方法は、被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンおよびこのレジストパターンから露出している被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、レジストパターンに紫外光を照射する工程と、紫外光吸収膜を除去する工程と、レジストパターンをマスクとする被加工基板のエッチングによって、被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、レジストパターンは、第１のレジストパターンと、この第１のレジストパターンよりも線幅の大きい第２のレジストパターンとを有し、紫外光吸収膜は、第１のレジストパターンの上側部分と、第２のレジストパターンの側壁部上部とがこの紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のパターン形成方法において、第１のレジストパターンの線幅は１μｍ以下であり、第２のレジストパターンの線幅は１０μｍ以上１，０００μｍ以下であることが好ましい。また、レジストパターンはラインパターンとすることができる。
【００１９】
本発明のパターン形成方法は、被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンおよびこのレジストパターンから露出している被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、レジストパターンに紫外光を照射する工程と、紫外光吸収膜を除去する工程と、レジストパターンをマスクとする被加工基板のエッチングによって、被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、レジストパターンは直径１μｍ以下の微細ホールを有するホールパターンであり、紫外光吸収膜は、微細ホールにおいて、レジストパターンの側壁部上部がこの紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のパターン形成方法は、被加工基板の上にレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜を加工してレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンおよびこのレジストパターンから露出している被加工基板の上に紫外光吸収膜を形成する工程と、レジストパターンに紫外光を照射する工程と、紫外光吸収膜を除去する工程と、レジストパターンをマスクとする被加工基板のエッチングによって、被加工基板にパターンを形成する工程とを備え、レジストパターンは、パターン間の距離が１μｍ以下である溝を有し、紫外光吸収膜は、溝において、レジストパターンの側壁部上部がこの紫外光吸収膜から露出するようにして形成されることを特徴とするものである。
【００２１】
本発明のパターン形成方法において、紫外光吸収膜は水溶性樹脂からなるものとすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明は以上説明したように、第１のレジストパターンの上側部分と、第２のレジストパターンの側壁部上部とが紫外光吸収膜から露出した状態で紫外光を照射する。これにより、紫外光吸収膜から露出した部分でレジストの体積収縮を起こす一方、それ以外の部分では体積収縮が起こらないようにすることができる。したがって、第１のレジストパターンをより微細なパターンにできるとともに、第２のレジストパターンの断面形状が全体に丸みを帯びた形状になるのを抑制することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、微細ホールにおいて、レジストパターンの側壁部上部が紫外光吸収膜から露出した状態で紫外光を照射する。これにより、紫外光吸収膜から露出した部分でレジストの体積収縮を起こす一方、それ以外の部分では体積収縮が起こらないようにすることができる。したがって、レジストパターンの断面形状が全体に丸みを帯びた形状になるのを抑制できるとともに、ホールの直径がＵＶ照射前と実質的に変わらない値にすることが可能となる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、パターン間の距離が１μｍ以下である溝において、レジストパターンの側壁部上部が紫外光吸収膜から露出した状態で紫外光を照射する。これにより、紫外光吸収膜から露出した部分でレジストの体積収縮を起こす一方、それ以外の部分では体積収縮が起こらないようにすることができる。したがって、レジストパターンの断面形状が全体に丸みを帯びた形状になるのを抑制できるとともに、パターン間の距離がＵＶ照射前と実質的に変わらない値にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施の形態１．
図１〜図５は、本実施の形態にかかるパターン形成方法の一例を示したものである。
【００２６】
まず、非加工基板上にレジスト膜を形成する。本実施の形態においては、被加工基板として、半導体基板１上に被加工膜２が形成されたものを準備し、被加工膜２の上にレジスト膜３を形成する（図１）。半導体基板１には、素子分離領域や拡散層などが形成されていてもよい。また、半導体基板１と被加工膜２との間に、１または２以上の他の膜を形成してもよい。
【００２７】
次に、フォトリソグラフィ法によって、レジスト膜３を所定のパターンに加工する（図２）。具体的には、所定のパターンを有するマスクを介してレジスト膜３に露光光を照射した後、これを現像することによって加工することができる。
【００２８】
本実施の形態においては、第１のレジストパターンと、第１のレジストパターンよりも線幅の大きい第２のレジストパターンとを形成する。図において、第１のレジストパターンとしてのレジストパターン４の線幅は１μｍ以下であることが好ましい。一方、第２のレジストパターンとしてのレジストパターン５の線幅は、１０μｍ以上１，０００μｍ以下であることが好ましい。このようなパターンは、例えばアライメントマークのパターンとすることができる。
【００２９】
レジスト膜３に照射する露光光は、遠紫外（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光、真空紫外（Ｖａｃｕｕｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光および極紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光のいずれを用いてもよい。具体的には、半導体装置のデザイン・ルールに応じて適宜選択することができ、例えば、パターン寸法が２５０ｎｍ〜１８０ｎｍの半導体装置ではＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）が、パターン寸法が１３０ｎｍ〜１００ｎｍの半導体装置ではＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が、さらに、パターン寸法が７０ｎｍ〜５０ｎｍの半導体装置ではＦ２（フッ素）レーザ（波長：１５７ｎｍ）が、それぞれ露光装置の光源として用いられる。
【００３０】
また、レジスト膜３の加工は、フォトリソグラフィ以外の電子線リソグラフィによって行ってもよい。
【００３１】
例えば、半導体基板１としてシリコン基板を用い、この上にシリコン酸化膜を形成した後、被加工膜２としてのシリコン窒化膜およびレジスト膜を順に形成する。シリコン酸化膜は、例えば熱酸化法によって形成することができる。また、シリコン窒化膜３は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などによって形成することができる。次に、所定のマスクを介してレジスト膜に露光光を照射し、レジスト膜に活性領域のパターンおよびアライメントマークのパターンを転写する。その後、適当な現像液を用いて現像処理を行うことによって、レジスト膜を活性領域のパターンおよびアライメントマークのパターンに加工する。得られたレジストパターンは、後工程でシリコン窒化膜をドライエッチングする際のマスクとして使用される。尚、この例では、パターニング後のシリコン窒化膜は、シリコン酸化膜をドライエッチングして活性領域を形成する際のハードマスクとして用いられる。そして、アライメントマークは、活性領域上にゲート電極を形成する際の位置合せに用いられる。
【００３２】
本実施の形態においては、レジストパターン４，５を形成した後で、紫外（Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ，以下、ＵＶという。）光に対して強い吸収を有するＵＶ光吸収膜６を形成することを特徴としている（図３）。具体的には、ＵＶ光吸収膜組成物を回転塗布法によって塗布した後、適当な加熱処理により溶媒を除去することによって、ＵＶ光吸収膜６を形成することができる。ここで、ＵＶ光吸収膜６は、レジストパターン４，５の段差に追随しない塗布性を有するものとし、ＵＶ光吸収膜６を塗布することによって、図３に示すように、レジストパターン５の上面と、レジストパターン４，５から露出している被加工膜２の上面にはＵＶ光吸収膜６が形成されるが、レジストパターン４の上側部分およびレジストパターン５の側壁部上部にはＵＶ光吸収膜６は形成されず、これらがＵＶ光吸収膜６から表面に露出するようにする。このようにするためには、レジストパターン４，５の膜厚に対してＵＶ光吸収膜６の膜厚が十分に薄いものであることを必要とする。具体的には、ＵＶ光吸収膜６の膜厚をレジストパターン４，５の膜厚の２分の１以下とすることが好ましい。
【００３３】
上述したように、ＵＶ光吸収膜６は、ＵＶ光に対して強い吸収を有する膜でなければならないが、また、後工程で容易に除去可能な膜であることも必要とする。具体的には、ＵＶ光によって硬化反応を起こすことのない水溶性の樹脂からなる膜であることが好ましい。ＵＶ光吸収膜６を水溶性の膜とすることによって、後工程での純水を用いたリンス処理によって、容易にこれを溶解除去することができる。
【００３４】
ＵＶ光吸収膜６を形成した後は、半導体基板１の全面にＵＶ光７を照射し、レジストパターン４，５に対してＵＶキュアを行う（図４）。このとき、レジストパターン５の上面はＵＶ光吸収膜６によって被覆されているので、この部分に照射されたＵＶ光７はＵＶ光吸収膜６によって吸収されてしまい、レジストのＵＶキュア反応は起こらない。一方、レジストパターン５の側壁部上部は露出しているので、この部分のレジストはＵＶキュア反応を受ける。また、レジストパターン４の上にもＵＶ光吸収膜６は形成されていないので、レジストパターン４もＵＶキュア反応を受ける。
【００３５】
尚、ＵＶ光７の透過率はＵＶ光吸収膜６の膜厚に依存するので、厳密には、ＵＶ光吸収膜６の膜厚が薄い部分でもＵＶキュア反応は起こる。具体的には、レジストパターン５の側壁部上部を中心としてその周囲（側壁部下部および上面のエッジ付近）でＶＵキュア反応が起こる。
【００３６】
図４において、Ｒ１はＵＶキュア反応の起こる部分を、Ｒ２はＵＶキュア反応の起こらない部分をそれぞれ示している。但し、レジストパターン５においては、側壁部上部が最もＵＶキュアによる影響を受け、周辺に行くほど徐々にその影響が小さくなることは言うまでもない。
【００３７】
ＵＶ光７の照射を受けたレジスト部分では、レジスト樹脂の架橋反応が進行することによってレジストの体積収縮が起こる。このため、レジストパターン４では、体積収縮により線幅が縮小する結果、露光解像度を超えた微細なパターンとなる。但し、レジストパターン４の線幅は元々１μｍ以下と小さいので、収縮によるレジストの形状変化は小さいものである。このため、ＵＶ光７の照射後も、レジストパターン４の断面形状は理想的な矩形状を維持する。
【００３８】
一方、レジストパターン５でもＵＶ光７の照射を受けた部分で体積収縮が起こる。しかしながら、これはレジストパターン５の側壁部付近に限られ、側壁部以外の部分では体積収縮はほとんど起こらない。また、体積収縮の起こる程度も側壁部上部で最も大きく、周辺に行くほど徐々に小さくなる。このため、ＵＶキュアプロセス後のレジストパターン５の断面形状も矩形状を維持した状態となる。すなわち、本発明によれば、ＵＶキュアによって、レジストパターン５の断面形状が全体に丸みを帯びた形状になるのを抑制することができるとともに、レジストパターン５のエッジ位置が、ＵＶ光照射前の位置から後退するのを防ぐこともできる。
【００３９】
ＵＶキュアを終えた後は、ＵＶ光吸収膜６を除去する。次に、レジストパターン４，５をマスクとして被加工膜２に対してドライエッチングを行う。
【００４０】
一般に、ドライエッチング工程では、レジストパターンの側壁部上部が最もエッチングされ易い。そして、エッチングによってレジストパターンの断面形状が矩形状でなくなると、レジストのエッチングレートは加速度的に上昇する。このため、下地の被加工膜を所望の寸法および形状を有するパターンに加工することが困難となる。また、レジストパターンが線幅の小さい微細パターンであると、被加工膜のエッチング終了前にレジストがエッチングによって消失し易い。この場合、被加工膜を所望の寸法および形状を有するパターンに加工することはできない。
【００４１】
一方、本実施の形態によれば、微細な線幅を有するレジストパターン４と、線幅の大きいレジストパターン５の側壁部付近とにそれぞれＵＶキュアを行うので、この部分におけるレジストの耐エッチング性を向上させることができる。したがって、ドライエッチングの間、レジストパターン４，５の形状を矩形状に維持しておくことができるので、被加工膜２を所望の寸法および形状を有するパターンに加工することが可能となる（図５）。尚、図５では、ＵＶキュア反応が起こった部分と、ＵＶキュア反応が起こらなかった部分とを特に区別して示していない。
【００４２】
実施の形態２．
図６〜図１０は、本実施の形態にかかるパターン形成方法の一例を示したものである。
【００４３】
まず、被加工基板上にレジスト膜を形成する。本実施の形態においては、被加工基板として、半導体基板１１上に被加工膜１２が形成されたものを準備し、被加工膜１２の上にレジスト膜１３を形成する（図６）。半導体基板１１には、素子分離領域や拡散層などが形成されていてもよい。また、半導体基板１１と被加工膜１２との間に、１または２以上の他の膜を形成してもよい。
【００４４】
次に、フォトリソグラフィ法によって、レジスト膜１３をレジストパターン１４に加工する（図７）。具体的には、所定のパターンを有するマスクを介して露光光を照射した後に、これを現像することによって、レジスト膜１３を加工することができる。
【００４５】
本実施の形態においては、レジストパターン１４を、１μｍ以下の微細ホール１５を有するホールパターンとする（図７）。但し、ホールパターンの代わりに、パターン間の距離が１μｍ以下である溝（スリット）を有する溝パターンとすることもできる。このように、本実施の形態は、開口部であるホール（または、溝）の面積に対してレジストの面積が明白に大きい場合に好適である。
【００４６】
レジスト膜１３の加工は、実施の形態１と同様に、マスクを介して露光光を照射した後に、これを現像することによって行うことができる。
【００４７】
レジスト膜１３に照射する露光光は、遠紫外（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光、真空紫外（Ｖａｃｕｕｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光および極紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光のいずれを用いてもよい。具体的には、半導体装置のデザイン・ルールに応じて適宜選択することができ、例えば、パターン寸法が２５０ｎｍ〜１８０ｎｍの半導体装置ではＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）が、パターン寸法が１３０ｎｍ〜１００ｎｍの半導体装置ではＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）が、さらに、パターン寸法が７０ｎｍ〜５０ｎｍの半導体装置ではＦ２（フッ素）レーザ（波長：１５７ｎｍ）が、それぞれ露光装置の光源として用いられる。
【００４８】
また、レジスト膜１３の加工は、フォトリソグラフィ以外の電子線リソグラフィによって行ってもよい。
【００４９】
本実施の形態においては、レジストパターン１４を形成した後で、ＵＶ光に対して強い吸収を有するＵＶ光吸収膜１６を形成することを特徴としている（図８）。具体的には、ＵＶ光吸収膜組成物を回転塗布法によって塗布した後、適当な加熱処理により溶媒を除去することによって、ＵＶ光吸収膜１６を形成することができる。ここで、ＵＶ光吸収膜１６は、レジストパターン１４の段差に追随しない塗布性を有するものとし、ＵＶ光吸収膜１６を塗布することによって、図８に示すように、レジストパターン１４の上面と、レジストパターン１４から露出している被加工膜１２の上面にはＵＶ光吸収膜１６が形成されるが、レジストパターン１４の側壁部上部はＵＶ光吸収膜１６から表面に露出するようにする。このようにするためには、レジストパターン１４の膜厚に対してＵＶ光吸収膜１６の膜厚が十分に薄いものであることを必要とする。具体的には、ＵＶ光吸収膜１６の膜厚をレジストパターン１４の膜厚の２分の１以下とすることが好ましい。
【００５０】
上述したように、ＵＶ光吸収膜１６は、ＵＶ光に対して強い吸収を有する膜でなければならないが、また、後工程で容易に除去可能な膜であることも必要とする。具体的には、ＵＶ光によって硬化反応を起こすことのない水溶性の樹脂からなる膜であることが好ましい。ＵＶ光吸収膜１６を水溶性の膜とすることによって、後工程での純水を用いたリンス処理によって、これを容易に溶解除去することができる。
【００５１】
ＵＶ光吸収膜１６を形成した後は、半導体基板１１の全面にＵＶ光１７を照射し、レジストパターン１４に対してＵＶキュアを行う（図９）。このとき、レジストパターン１４の上面はＵＶ光吸収膜１６によって被覆されているので、この部分に照射されたＵＶ光１７はＵＶ光吸収膜１６によって吸収されてしまい、レジストのＵＶキュア反応は起こらない。一方、レジストパターン１４の側壁部上部は露出しているので、この部分のレジストはＵＶキュア反応を受ける。尚、ＵＶ光１７の透過率はＵＶ吸収膜１６の膜厚に依存するので、厳密には、ＵＶ光吸収膜１６の膜厚が薄い部分でもＵＶキュア反応は起こる。具体的には、レジストパターン１４の側壁部上部を中心としてその周囲（側壁部下部および上面のエッジ付近）でＵＶキュア反応が起こる。図９において、Ｒ３はＵＶキュア反応の起こる部分を、Ｒ４はＵＶキュア反応の起こらない部分をそれぞれ示している。但し、側壁部上部が最もＵＶキュアによる影響を受け、周辺に行くほど徐々にその影響が小さくなることは言うまでもない。
【００５２】
ＵＶ光の照射を受けたレジスト部分では、レジスト樹脂の架橋反応が進行することによってレジストの体積収縮が起こる。しかしながら、この体積収縮はレジストパターン１４の側壁部付近に限られ、側壁部以外の部分では体積収縮はほとんど起こらない。また、体積収縮の起こる程度も側壁部上部で最も大きく、周辺に行くほど徐々に小さくなる。このため、ＵＶキュアプロセス後のレジストパターン１４の断面形状は矩形状を維持した状態となる。また、微細ホール１５の直径もＵＶ照射前と実質的に変わらない値にすることができる。尚、レジストパターン１４が溝パターンである場合には、パターン間の距離がＵＶ照射前と実質的に変わらない値にすることができる。
【００５３】
ＵＶキュアを終えた後は、ＵＶ光吸収膜１６を除去する。次に、レジストパターン１４をマスクとして被加工膜１２に対してドライエッチングを行う。
【００５４】
一般に、ドライエッチング工程では、レジストパターンの側壁部上部が最もエッチングされ易い。そして、エッチングによってレジストパターンの断面形状が矩形状でなくなると、レジストのエッチングレートは加速度的に上昇する。このため、下地の被加工膜に所望の寸法および形状を有する開口部を形成することが困難となる。
【００５５】
一方、本実施の形態によれば、レジストパターン１４の側壁部付近にＵＶキュアを行うので、この部分におけるレジストの耐エッチング性を向上させることができる。これにより、ドライエッチングの間、レジストパターン１４の形状を矩形状に維持しておくことができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、微細ホール１５の直径がＵＶ照射前後で変化するのを抑制することもできるので、被加工膜１２に所望の寸法および形状を有する開口部を形成することが可能となる（図１０）。尚、図１０では、ＵＶキュア反応が起こった部分と、ＵＶキュア反応が起こらなかった部分とを特に区別して示していない。
【００５７】
図１０において、レジストパターン１４が溝パターンである場合には、隣接するパターン間の距離がＵＶ照射前と実質的に変わらない値にすることができる。したがって、この場合においても、被加工膜１２に所望の寸法および形状を有する開口部を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図４】実施の形態１にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図５】実施の形態１にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図６】実施の形態２にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図７】実施の形態２にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図８】実施の形態２にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図９】実施の形態２にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図１０】実施の形態２にかかるパターン形成方法を示す図である。
【図１１】従来のパターン形成方法を示す図である。
【図１２】従来のパターン形成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，１１  半導体基板
２，１２  被加工膜
３，１３  レジスト膜
４，５，１４  レジストパターン
６，１６  ＵＶ光吸収膜
７，１７  ＵＶ光
１５  微細ホール
【図１】
2005236179.tif 000003
【図２】
2005236179.tif 000004
【図３】
2005236179.tif 000005
【図４】
2005236179.tif 000006
【図５】
2005236179.tif 000007
【図６】
2005236179.tif 000008
【図７】
2005236179.tif 000009
【図８】
2005236179.tif 000010
【図９】
2005236179.tif 000011
【図１０】
2005236179.tif 000012
【図１１】
2005236179.tif 000013
【図１２】
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