(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長３００ｎｍ未満の露光光に対し吸収ピークを示す第１光酸発生剤としての一般式（I）：（Ｒ１）＋  Ｘ−、で表されるオニウム塩化合物と、波長３００ｎｍ以上の露光光に対し吸収ピークを示す、下記一般式（II）−（１）〜（９）で表される化合物から選択される少なくとも１種である第２光酸発生剤とを含有することを特徴とするレジスト材料。
ただし、（Ｒ１）＋は下記構造式で表されるカチオンを表し、Ｘ−はアニオンを表す。
【化１】
0003901997.tif 000015
ただし、Ｒ２は置換基を表す。
【化２】
0003901997.tif 000016
【請求項２】
波長３００ｎｍ未満の露光光が、荷電粒子線であり、波長３００ｎｍ以上の露光光が、g線及びi線のいずれかである請求項１に記載のレジスト材料。
【請求項３】
樹脂を含有してなり、該樹脂が極性変化型樹脂である請求項１から２のいずれかに記載のレジスト材料。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のレジスト材料の塗布膜に対し、波長３００ｎｍ未満の露光光を用いて選択的に露光を行う第１露光工程と、波長３００ｎｍ以上の露光光を用いて選択的に露光を行う第２露光工程とを含むレジストパターンの製造方法。
【請求項５】
波長３００ｎｍ未満の露光光が、荷電粒子線であり、波長３００ｎｍ以上の露光光が、g線及びi線のいずれかである請求項４に記載のレジストパターンの製造方法。
【請求項６】
塗布膜に対し、第１露光工程と第２露光工程とが異なる位置において行われる請求項４から５のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法。
【請求項７】
レジストパターンが、０．２μｍ以下の開口径を有するパターンを含む請求項４から６のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法。
【請求項８】
請求項４から７のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法により製造されることを特徴とするレジストパターン。
【請求項９】
請求項８に記載のレジストパターンを用いて形成されたパターンを少なくとも有してなることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
請求項４から７のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法により下地層上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、該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下地層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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造に好適な微細パターンを形成するレジストパターン及び該レジストパターンを短時間で効率的に製造可能なレジストパターンの製造方法、該レジストパターンの製造に好適に使用でき、該レジストパターンによる微細パターンを短時間で効率良く形成可能なレジスト材料、並びに、前記レジストパターンによる微細パターンを有してなる半導体装置及び該半導体装置を短時間で効率的に製造可能な半導体装置の製造方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高性能ＬＳＩの研究開発が盛んであるが、この高性能ＬＳＩの開発においては、超微細加工技術及びそれに使用される高性能レジスト材料の研究開発が重要な鍵となる。
前記超微細加工技術に関しては、電子線照射によりレジスト材料の露光を行う電子線リソグラフィー技術が幅０．１μｍ以下の微細パターンの形成を可能とすることから研究開発が盛んに行われてきている。また、前記高性能レジスト材料に関しては、米ＩＢＭ社のH.Itoらによって提案された化学増幅型レジスト材料が前記電子線リソグラフィー技術に好適であり高感度で高解像度であることから研究開発が盛んに行われてきている（J. M. J. Frechet et al., Proc. Microcircuit Eng., 260(1982), H. Ito et al., ”Polymers in Electronics”, ACS Symposium Series 242, T. Davidson, ed., ACS, 11(1984), USP 4, 491, 628(1985) ）。この化学増幅型レジスト材料は、光酸発生剤を含有しており、該化学増幅型レジスト材料のレジスト膜に対し、紫外線、電子線、Ｘ線、集束イオンビーム等の露光光が照射されると該光酸発生剤から酸が生じ、露光後に行うベークの触媒反応により露光部がアルカリ可溶（ポジ型）又は不溶（ネガ型）物質に変化し、現像処理が可能となる。
近時、このような前記化学増幅型レジスト材料を用い、前記電子線リソグラフィー技術により微細なパターンを形成することが主流になってきている。
【０００３】
しかし、前記電子線リソグラフィー技術の場合、従来におけるような、紫外線照射によりレジスト材料の露光を行うリソグラフィー技術に比し、大幅に露光時間がかかり効率的でないという問題がある。
このため、前記電子線リソグラフィー技術における低スループットを補う目的で、前記化学増幅型レジスト材料を用いて形成したレジスト膜に対し、微細パターンを形成する部位は電子線で露光を行い、残りの比較的大きなパターンを形成する部位は従来のように紫外線で高速に露光を行う方法が提案されている。
【０００４】
ところが、この方法の場合には以下のような問題がある。即ち、前記化学増幅型レジスト材料には、スループットの向上を目的として酸発生効率が高い（量子収量が高い）オニウム塩系光酸発生剤が一般に添加されているが、該オニウム塩系光酸発生剤は、波長３００ｎｍ未満の遠紫外光には感応するものの、波長３００ｎｍ以上の近紫外光には感応しないため、前記化学増幅型レジスト材料によるレジスト膜に対する露光には、半導体装置の量産に汎用されてきたｇ線（波長４３６ｎｍ）やi線（波長３６５ｎｍ）の露光装置を使用することができず、前記スループットの向上を図ることができず、短時間で効率的に微細なパターンを形成することができないという問題である。
そこで、半導体装置の製造に好適な微細パターンを短時間で効率的に製造可能なレジスト材料及びその関連技術は未だ開発されていないのが現状であり、その開発が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる要望に応え、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、半導体装置の製造に好適な微細パターンを形成するレジストパターン及び該レジストパターンを短時間で効率的に製造可能なレジストパターンの製造方法、該レジストパターンの製造に好適に使用でき、該レジストパターンによる微細パターンを短時間で効率良く形成可能なレジスト材料、並びに、前記レジストパターンによる微細パターンを有してなる半導体装置及び該半導体装置を短時間で効率的に製造可能な半導体装置の製造方法、を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための手段は、後述の（付記１）〜（付記２８）として記載した通りである。
【０００７】
前記（付記１）に記載のレジスト材料においては、該レジスト材料によるレジスト膜に対し、２種類の露光光を用いて、微細パターンを一方の露光光で露光し、残りの比較的大きなパターンを他方の露光光で高速に露光することができ、短時間で効率的にレジストパターンによる各種パターンが得られる。前記（付記２）に記載のレジスト材料においては、露光光に対する吸収ピーク及び反応分子数が異なる２種類の酸発生剤を含有していることから、該レジスト材料によるレジスト膜に対し、２種類の露光光を用いて、微細パターンを一方の露光光で露光し、残りの比較的大きなパターンを他方の露光光で高速に露光することができ、短時間で効率的にレジストパターンによる各種パターンが得られる。前記（付記３）に記載のレジスト材料においては、該レジスト材料によるレジスト膜に対し、微細パターンを荷電粒子線で露光し、残りの比較的大きなパターンを紫外線で高速に露光することができ、短時間で効率的にレジストパターンによる各種パターンが得られる。
【０００８】
前記（付記４）から（付記５）に記載のレジスト材料においては、荷電粒子線等の波長３００ｎｍ未満の露光光が露光されると、露光部において第１酸発生剤から酸が発生し、前記（付記６）に記載のレジスト材料においては、紫外線等の波長３００ｎｍ以上の露光光が露光されると、露光部において第２酸発生剤から酸が発生し、いずれの場合においてもその後ベークされると、該露光部がアルカリ可溶化（ポジ型）又はアルカリ不溶化（ネガ型）し、その後現像されると短時間で効率的にレジストパターンによる各種パターンが得られる。前記（付記７）から（付記１５）に記載のレジスト材料は、化学増幅型レジスト材料であるので、高感度であり、形成されるレジストパターンによるパターンは高解像度である。前記（付記１６）に記載のレジスト材料は、３００ｎｍ未満の露光光を用いても透明性が維持される。
【０００９】
前記（付記２０）に記載のレジストパターンの製造方法においては、前記（付記１）から（付記１９）のいずれかに記載のレジスト材料のレジスト膜に対し、第１露光工程を行うことにより微細なパターンが形成され、第２露光工程を行うことにより比較的大きなパターンが形成され、全体として短時間で効率的にパターンが製造される。前記（付記２１）に記載のレジストパターンの製造方法においては、前記レジスト材料のレジスト膜に対する、荷電粒子線を用いた第１露光工程により微細なパターンが形成され、紫外線を用いた第２露光工程により比較的大きなパターンが形成され、全体として短時間で効率的にパターンが製造される。前記（付記２２）に記載のレジストパターンの製造方法においては、ベーク処理工程により露光部がアルカリ可溶化（ポジ型）又はアルカリ不溶化（ネガ型）し、現像処理工程によりレジストパターンによる各種パターンが得られる。
【００１０】
前記（付記２５）に記載のレジストパターンは、エッチング処理等することにより半導体装置の製造等に好適な微細パターンの製造に好適である。前記（付記２６）に記載の半導体装置は、前記レジストパターンにより形成された微細パターンを有するので、高品質、高性能である。
前記（付記２８）に記載の半導体装置の製造方法においては、前記（付記１）から（付記１９）のいずれかに記載のレジスト材料によるレジスト膜に対し、第１露光工程を行うことにより微細なレジストパターンが下地上に形成され、第２露光工程を行うことにより比較的大きなレジストパターンが下地上に形成され、その後、パターニング工程により該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下地層がパターニングされるので、極めて微細なパターンを有する半導体装置が効率良く製造される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（レジスト材料）
本発明のレジスト材料は、第１光酸発生剤と、第２光酸発生剤とを含有してなり、更に樹脂（「基材樹脂」と称することがある）と、溶剤と、必要に応じて適宜選択したその他の成分とを含有してなる。
【００１２】
−第１光酸発生剤−
前記第１光酸発生剤は、波長３００ｎｍ未満の露光光に対し吸収ピークを示し、該露光光が照射されると酸を発生する化合物である。
前記第１光酸発生剤としては、前記化合物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、波長３００ｎｍ以上の露光光に対する反応分子数が波長３００ｎｍ未満の露光光に対する反応分子数の１／５であるのが好ましく、その中でも、オニウム塩化合物であるのがより好ましく、前記レジスト材料の感度・解像度の観点からは一般式（Ｉ）：（Ｒ１）＋ Ｘ−、で表されるオニウム塩化合物であるのが特に好ましい。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。
【００１３】
ただし、（Ｒ１）＋は、下記構造式で表されるカチオンを表し、具体的にはトリアリールスルホニウムカチオン、ジアリールヨードニウムカチオンを表し、これらの中でもトリフェニルスルホニウムカチオン、ジフェニルヨードニウムカチオンなどが好ましい。
【００１４】
【化３】
0003901997.tif 000002
【００１５】
Ｒ２は、置換基を表し、例えば、水素原子、ハロゲン原子、直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基、などが挙げられる。これらは、置換基で置換されていてもよい。前記アルキル基及び前記アルコキシ基の炭素数としては、例えば１〜６程度が好ましい。Ｒ２の置換位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することがでできる。
【００１６】
前記一般式（Ｉ）におけるＸ−は、アニオンを表し、具体的には、ＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ３−などが好ましい。
【００１７】
前記波長３００ｎｍ未満の露光光としては、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、荷電粒子線などがより好ましい。
【００１８】
前記第１光酸発生剤の前記レジスト材料における含有量としては、特に制限はなく、前記第２光酸発生剤、前記樹脂、前記溶剤、前記その他の成分の種類等に応じて適宜選択することができる。
【００１９】
−第２光酸発生剤−
前記第２光酸発生剤は、波長３００ｎｍ以上の露光光に対し吸収ピークを示し、該露光光が照射されると酸を発生する化合物である。
前記第２光酸発生剤としては、前記化合物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、波長３００ｎｍ未満の露光光に対する反応分子数が波長３００ｎｍ以上の露光光に対する反応分子数の１／５であるのが好ましく、その中でも、下記一般式（II）−（１）〜（９）で表される化合物から選択される少なくとも1種であるのがより好ましい。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。
【００２０】
【化４】
0003901997.tif 000003
【００２１】
前記波長３００ｎｍ以上の露光光としては、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、効率的なパターニングを行う観点からは紫外線が好ましく、水銀灯のｇ線（波長４３６ｎｍ）、i線（波長３６５ｎｍ）などがより好ましい。
【００２２】
前記第２光酸発生剤の前記レジスト材料における含有量としては、特に制限はなく、前記第２光酸発生剤、前記樹脂、前記溶剤、前記その他の成分の種類等に応じて適宜選択することができる。
【００２３】
−樹脂−
前記樹脂としては、特に制限はなく、レジスト材料における基材樹脂として公知のものの中から適宜選択することができ、（メタ）アクリル酸エステル重合体、ビニルフェノール重合体、Ｎ−置換マレイミド重合体、スチレン重合体、シクロオレフィン−マレイン酸無水物（ＣＯＭＡ）重合体、シクロオレフィン重合体、（メタ）アクリル酸エステル／シクロオレフィン−マレイン酸無水物共重合体）、フマル酸重合体、ビニル安息香酸重合体、ノルボルネンカルボン酸、イタコン酸重合体、などから選択される少なくとも１種を含有するのが好ましく、（メタ）アクリル酸エステル重合体が深紫外領域において高い透明性を維持可能な点でより好ましく、これらの中でも、高感度で解像度に優れる等の点で、プロトンの触媒反応を利用する極性変化型樹脂が特に好ましい。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。
【００２４】
なお、前記樹脂として前記極性変化型樹脂を用いた場合、該レジスト材料は化学増幅型レジスト材料となる。該極性変化型樹脂を用いた前記化学増幅型レジスト材料の場合、露光部において、ポジ型レジストでは酸解離性である前記保護基が脱離することによりアルカリ溶解速度が向上し、ネガ型レジストでは架橋剤の架橋反応によりアルカリ溶解速度が低下する。
【００２５】
前記極性変化型樹脂としては、該樹脂における全極性基中の５〜８０％が保護基で置換されているもの、該樹脂が共重合体である場合には該共重合体における架橋率が５〜８０％であるものがパターニングの容易性と塩基性水溶液への溶解性とのバランスの点で好ましく、また、該樹脂における全極性基中の２０〜８０％が保護基で置換されているもの、該共重合体における架橋率が２０〜８０％であるものがパターニングの容易性と塩基性水溶液への溶解性とを高いレベルで両立する点での点でより好ましい。
【００２６】
前記保護基としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができるが、該保護基の脱離による親水性への極性変化を利用する観点からは疎水性保護基が好ましい。
前記疎水性保護基としては、特に制限なく、目的に応じて適宜選択することができるが、ｔ−ブトキシカルボニル基、テトラヒドロピラン基、ｔ−ブチル基、脂環族系官能基等から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
前記脂環族系官能基としては、下記構造式Ａで表される置換基及び下記構造式Ｂで表される置換基から選択される少なくとも１種であるのが好ましい。
【００２７】
【化５】
構造式Ａ
0003901997.tif 000004
【００２８】
【化６】
構造式Ｂ
0003901997.tif 000005
【００２９】
本発明においては、前記構造式Ａで表される置換基の中でもラクトン系官能基が好ましい。
ここで、前記ラクトン系官能基で置換されたカルボキシル基を前記保護基として有する前記極性変化型樹脂を用いた前記化学増幅型レジストの露光部における反応機構について説明すると、下記反応式に示すように、露光部では、光の照射を受けて「ＰＡＧ」で表される前記第１光酸発生剤又は前記第２光酸発生剤の作用により、前記ラクトン系官能基が解離し、前記ラクトン系官能基で置換されたカルボキシル基がカルボキシル基になり、Ｈ＋（プロトン）が生じ、アルカリ溶解速度が向上する。
【００３０】
【化７】
0003901997.tif 000006
【００３１】
ここで、前記ラクトン系官能基として５員環のラクトン基で置換されたカルボキシル基を前記保護基として有する前記極性変化型樹脂を用いた前記化学増幅型レジストの露光部における反応機構について説明すると、下記反応式に示すように、露光部では、光の照射を受けて「ＰＡＧ」で表される前記第１光酸発生剤又は前記第２光酸発生剤の作用により、前記５員環のラクトン基が解離し、前記５員環のラクトン基で置換されたカルボキシル基がカルボキシル基になり、Ｈ＋（プロトン）が生じ、アルカリ溶解速度が向上する。
【００３２】
【化８】
0003901997.tif 000007
【００３３】
本発明においては、前記構造式Ｂで表される置換基の中でも、下記構造式で表される置換基がより好ましく、アダマンチル系官能基、ノルボルナン系官能基が特に好ましい。
【００３４】
【化９】
0003901997.tif 000008
【００３５】
ここで、前記アダマンチル系官能基で置換されたカルボキシル基を前記保護基として有する前記極性変化型樹脂を用いた前記化学増幅型レジストの露光部における反応機構について説明すると、下記反応式に示すように、露光部では、光の照射を受けて「ＰＡＧ」で表される前記第１光酸発生剤又は前記第２光酸発生剤の作用により、前記アダマンチル系官能基が解離し、前記アダマンチル系官能基で置換されたカルボキシル基がカルボキシル基になり、Ｈ＋（プロトン）が生じ、アルカリ溶解速度が向上する。
【００３６】
【化１０】
0003901997.tif 000009
【００３７】
前記樹脂が共重合体の場合における該共重合体のモノマーユニットとしては、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、γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレート、２−アルキル−２−アダマンチルメタクリレート、などが好適に挙げられる。
前記共重合体としては、下記に示すような、γ−ブチロラクトン−３−イルメタクリレートと２−アルキル−２−アダマンチルメタクリレートとの共重合体などが好適に挙げられる。
【００３８】
【化１１】
0003901997.tif 000010
ただし、式中、ｎ及びｍは重合度を表す。
【００３９】
前記樹脂の質量平均分子量としては、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、２，０００〜１，０００，０００が好ましく、３，０００〜５０，０００がより好ましい。
【００４０】
−溶剤−
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のレジスト材料に用いられる溶剤の中から適宜選択することができ、例えば、乳酸エチル、メチルアミルケトン、メチル−３−メトキシプロピオネート、エチルアミルケトン、メチル−３−メトキシプロピオネート、エチル−３−エトキシプロピオネート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテートなどが好適に挙げられる。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。
前記溶剤の前記レジスト材料における含有量としては、特に制限はなく、塗布時における塗布均一性等の塗布適性、形成するレジストの厚みなどに応じて適宜選択することができる。
【００４１】
前記レジスト材料における溶質の溶解度、塗布均一性等が低い場合には、前記溶剤（主溶剤）以外に、補助溶剤を添加することができる。
前記補助溶剤としては、例えば、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールメチルエーテルなどが挙げられる。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。
前記補助溶剤の使用量としては、前記主溶剤に対し、１〜３０質量％が好ましく、１０〜２０質量％が好ましい。
【００４２】
−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、前記レジスト材料がネガ型である場合の架橋剤、公知の各種添加剤、例えば、Ｎ−メチルピロリドン（塩基性添加物）などが挙げられる。
前記その他の成分の前記レジスト材料における含有量としては、前記第１光産発生剤、前記第２光酸発生剤、前記樹脂、前記有機溶剤等の種類、含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【００４３】
前記架橋剤は、前記レジスト材料がネガ型の場合に用いられ、その具体例としては、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、酸によって架橋を生じるアルカリ可溶性のものが好ましく、例えば、アミノ系架橋剤が好適に挙げられる。
前記アミノ系架橋剤としては、例えば、メラミン誘導体、ユリア誘導体、ウリル誘導体などが好適に挙げられる。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。
前記ユリア誘導体としては、例えば、尿素、アルコキシメチレン尿素、Ｎ−アルコキシメチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、これらの誘導体などが挙げられる。
前記メラミン誘導体としては、例えば、メチレン、アルコキシメチレンメラミン、これらの誘導体などが挙げられる。
前記ウリル誘導体としては、例えば、ベンゾグアナミン、グリコールウリル、これらの誘導体などが挙げられる。
【００４４】
前記架橋剤の前記レジスト材料における含有量としては、前記樹脂、前記水溶性芳香族化合物等の種類、含有量等により異なり一概に規定することができないが、目的に応じて適宜決定することができる。
【００４５】
本発明のレジスト材料としては、前記波長３００ｎｍ以上の露光光として紫外線を使用する場合には、十分なパターニング特性を得る（レジスト膜深部まで光を到達させる）観点からは、該紫外線の波長域における吸光度が１．７５以下であるのが好ましく、深紫外領域における吸光度が１．６以下であるのがより好ましい。
【００４６】
本発明のレジスト材料は、例えば、ポジ型の場合には、基板上に塗布等することによりレジスト膜を形成し該レジスト膜に対し、波長が３００ｎｍ未満の露光光（例えば荷電粒子線）を用いて微細パターン状に露光した後、波長３００ｎｍ以上の露光光（例えば紫外線）を用いて比較的大きなパターン状に露光し、あるいはその逆の順序で露光を行い、それぞれの露光後又は総ての露光後に、ベーク、現像等を行うことにより、レジストパターンによる微細パターンを形成することができる。一方、ネガ型の場合には、総ての露光後に、ベーク、現像等を行うことにより、レジストパターンによる微細パターンを形成することができる。
【００４７】
本発明のレジスト材料により形成される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、加工対象である下地層（基材）、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０．１〜１０μｍ程度であり、０．２〜２μｍが好ましい。
【００４８】
−用途−
本発明のレジスト材料は、開口径が１０μｍ以下のパターン形成に好適に用いることができ、特に荷電粒子線を前記露光光として用いる場合には開口径が０．２μｍ以下のパターン形成に好適に用いることができ、高電子移動度トランジスタデバイスの製造により好適に用いることができ、以下の本発明のレジストパターン及びレジストパターンの製造方法並びに半導体装置及び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。
【００４９】
（レジストパターン）
本発明のレジストパターンは、以下に説明する本発明のレジストパターンの製造方法により好適に製造することができる。
本発明の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、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、半導体装置等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に好適に使用することができる。
以下、本発明のレジストパターンの製造方法について説明を通じて本発明のレジストパターンをも説明する。
【００５０】
（レジストパターンの製造方法）
本発明のレジストパターンの製造方法は、レジスト膜形成工程と、第１露光工程と、第２露光工程とを含み、ベーク工程、現像処理工程、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。
【００５１】
−レジスト膜形成工程−
前記レジスト膜形成工程は、本発明の前記レジスト材料を用いてレジスト膜を形成する工程である。
前記レジスト膜の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができるが、例えば、前記レジスト材料を塗布等することによりレジスト膜を形成する方法が好適に挙げられる。
前記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。
前記レジスト膜は、下地層（基材）上に形成することができ、該下地層（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、該下地層（基材）は、シリコンウエハ等の基板である。
【００５２】
−第１露光工程−
前記第１露光工程は、前記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜に対し、波長３００ｎｍ未満の露光光を用いて選択的に露光を行う工程である。
前記波長３００ｎｍ未満の露光光としては、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、荷電粒子線などが特に好ましい。
前記露光を選択的に行う方法としては、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、マスクパターン等を用いた公知の方法が挙げられる。また、前記露光には露光装置を用いることができ、該露光装置としては、例えば、ＥＢ露光機などが好適に挙げられる。
前記露光を行う条件としては、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。
【００５３】
−第２露光工程−
前記第２露光工程は、前記レジスト膜形成工程で形成したレジスト膜に対し、波長３００ｎｍ以上の露光光を用いて選択的に露光を行う工程である。
前記波長３００ｎｍ以上の露光光としては、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、効率的なパターニングを行う観点からは紫外線が好ましく、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、i線（波長３６５ｎｍ）などがより好ましい。
前記露光を選択的に行う方法としては、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、マスクパターン等を用いた公知の方法が挙げられる。また、前記露光には露光装置を用いることができ、該露光装置としては、例えば、水銀灯などが好適に挙げられる。
前記露光を行う条件としては、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。
【００５４】
前記第１露光工程と前記第２露光工程とは、いずれを先に行ってもよく、工程の順序については特に制限はない。
【００５５】
−ベーク処理−
前記ベーク処理は、前記第１露光工程及び前記第２露光工程の後、露光を行ったレジスト膜に対し、ベーク処理を行う工程である。
前記ベーク処理の条件、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、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分程度であり、４０秒〜１００秒が好ましい。
【００５６】
−現像処理−
前記現像処理は、露光を行ったレジスト膜に対し、現像処理を行う工程である。
前記現像処理としては、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、水現像であってもよいし、弱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。
前記現像処理の条件、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。
【００５７】
本発明のレジストパターンの製造方法は、例えば、ポジ型の場合には、基板上に塗布等することによりレジスト膜を形成し該レジスト膜に対し、波長が３００ｎｍ未満の露光光（例えば荷電粒子線）を用いて微細パターン状に露光する前記第１露光工程を行った後、波長３００ｎｍ以上の露光光（例えば紫外線）を用いて比較的大きなパターン状に露光する前記第２露光工程を行い、あるいはその逆に第２露光工程を行った後で第１露光工程を行い、該第１露光工程又は該第２露光工程の後あるいは該第１露光工程及び該第２露光工程の後に、前記ベーク処理工程、前記現像処理工程等を行うことにより、レジストパターンによる微細パターンを形成することができる。一方、ネガ型の場合には、該第１露光工程及び該第２露光工程の後に、前記ベーク処理工程、前記現像処理工程等を行うことにより、レジストパターンによる微細パターンを形成することができる。
【００５８】
本発明のレジストパターンの製造方法により製造されたレジストパターンは、本発明の前記レジストパターンであり、該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、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、など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に好適に使用することができる。
本発明のレジストパターンの製造方法は、開口径が０．２μｍ以下のパターン形成に好適であり、高電子移動度トランジスタデバイスの製造により好適であり、以下の本発明の半導体装置及び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。
【００５９】
（半導体装置及び半導体装置の製造方法）
本発明の半導体装置は、本発明の前記レジストパターンにより形成されたパターンを有してなること以外には、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択した公知の部材等を有してなる。
本発明の半導体装置の具体例としては、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、ＦＲＡＭ、高電子移動度トランジスタデバイスなどが好適に挙げられる。
本発明の半導体装置は、以下に説明する本発明の半導体装置の製造方法により好適に製造することができる。
【００６０】
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。
【００６１】
前記レジストパターン形成工程は、前記レジストパターンの製造方法により下地層上にレジストパターンを形成する工程である。
なお、前記レジストパターンを形成する下地層としては、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層が好適に挙げられる。
【００６２】
前記半導体装置として、例えば高電子移動度トランジスタデバイス用のＴ型ゲート電極等を製造する場合には、前記レジストパターン形成工程において、例えば、レジスト材料によるレジスト膜を少なくとも２層形成し、２層構造の場合には上層に大き目の開口部を形成した後に下層に該開口部よりも小さい開口部を形成すればよく、３層構造の場合には中層に大き目の開口部を形成した後に下層に該開口部よりも小さい開口部を形成すればよい。
なお、このとき、該レジスト膜には本発明のレジスト材料を使用することができるが、特に、前記レジスト膜が２層構造の場合には上層に、前記レジスト膜が３層構造の場合には中層に、即ち前記下層の上の層には、本発明のレジスト材料の中でも化学増幅型のものを好適に使用することができる。そして、該上層のパターニングの際、露光条件等を適宜選択することにより、図１及び図２に示すように、現像後に該上層を逆テーパ形状にすることができる。
【００６３】
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前記下地層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。
【００６４】
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、高電子移動度トランジスタデバイス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。
【００６５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、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。
【００６６】
（実施例１）
−レジスト材料の調製−
前記樹脂として、ポリビニルフェノール（全極性中の３０％がｔ−ブトキシカルボニル基で置換されているもの）１００質量部と、前記第１光酸発生剤として、ジフェニルヨードニウムトリフレート２質量部と、前記第２光酸発生剤として、前記一般式（II）−(１)におけるＲがＣＨ３であるもの５質量部と、前記溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート４００質量部とを含有してなるポジ型レジスト材料を調製した。
【００６７】
−レジストパターンの製造−
このポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。即ち、まずＳｉ基板上に該ポジ型レジスト材料をスピンコート法により塗布し、１００℃で６０秒間ベークすることによりレジスト膜を形成した。該レジスト膜に対し、露光機を用いてi線（３６５ｎｍ）を１μｍ角の矩形状に露光した。露光後、１００℃で６０秒間ベーク（ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ））した後、ＥＢ露光機を用いて荷電粒子線を、ｉ線の露光位置とは異なる位置に幅０．１０μｍの孤立線状に露光した。露光後、１００℃で６０秒間ベークした。その後、２.３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて６０秒間現像を行った。
【００６８】
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００６９】
（実施例２）
−レジスト材料の調製−
前記樹脂として、ポリビニルフェノールとｔ−ブチルアクリレートとの共重合体１００質量部と、前記第１光酸発生剤として、トリフェニルスルフォニウムトリフレート５質量部と、前記第２光酸発生剤として、前記一般式（II）−(２)におけるＲがＨでｎ＝１であるもの５質量部と、前記溶剤として、乳酸エチル４００質量部とを含有してなるポジ型レジスト材料を調製した。
【００７０】
−レジストパターンの製造−
このポジ型レジスト材料を用いて下記プロセスＡ、Ｂによりレジストパターンの製造を行った。
前記プロセスＡでは、まずＳｉ基板に実施例１で調製したポジ型レジスト材料をスピンコート法により塗布し１２０℃で６０秒間ベークすることによりレジスト膜を形成した。次に、該レジスト膜に対し、露光機を用いてｇ線（４３６ｎｍ）を２０μｍ角の矩形状に露光した。露光後、１２０℃で６０秒間ベーク（ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ））した。そして、２．３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で６０秒間現像を行った。次に、ＥＢ露光機を用いて荷電粒子線を、ｇ線の露光位置とは異なる位置に幅０．０５μｍの孤立線状に露光した。露光後、１２０℃で６０秒間ベークした。そして、２．３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で６０秒間現像を行った。
前記プロセスＢでは、まずＳｉ基板に実施例１で調製したポジ型レジスト材料をスピンコート法により塗布し１２０℃で６０秒間ベークすることによりレジスト膜を形成した。次に、該レジスト膜に対し、露光機を用いてｇ線（４３６ｎｍ）を２０μｍ角の矩形状に露光した。次に、ＥＢ露光機を用いて荷電粒子線を、ｇ線の露光位置とは異なる位置に幅０．０５μｍの孤立線状に露光した。露光後、１２０℃で６０秒間ベークした。そして、２．３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で６０秒間現像を行った。
【００７１】
前記プロセスＡ、Ｂにより、レジストパターンによる、２０μｍ角の矩形パターンと幅０．０５μｍの孤立線パターンとを同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。また、前記プロセスＡ及びプロセスＢの間でレジスト解像性能の差異は観られず、いずれもレジストパターンによる微細なパターンが製造された。
【００７２】
（実施例３）
−レジスト材料の調製−
前記樹脂として、ポリビニルフェノール１００質量部と、前記架橋剤として、ヘキサメトキシメチルメラミン１０質量部と、前記第１光酸発生剤として、ジフェニルヨードニウムパーフルオレート（ｎ＝４）５質量部と、前記第２光酸発生剤として、前記一般式（II）−（３）におけるＲ１＝ｐ−ＣＨ３ＯでありＲ２＝Ｈであるもの１０質量部と、前記溶剤として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート５５０質量部とを含有してなるネガ型レジスト材料を調製した。
【００７３】
−レジストパターンの製造−
このネガ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。即ち、まずＳｉ基板上に該ネガ型レジスト材料をスピンコート法により塗布し、１００℃で６０秒間ベークすることによりレジスト膜を形成した。該レジスト膜に対し、露光機を用いてi線（３６５ｎｍ）を１０μｍ角の矩形状に露光した。露光後、１００℃で１２０秒間ベーク（ポストエクスポージャーベーク（ＰＥＢ））した後、ＥＢ露光機を用いて荷電粒子線を、ｉ線の露光位置とは異なる位置に幅０．０５μｍの孤立線状に露光した。露光後、１００℃で１２０秒間ベークした。その後、２.３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて１２０秒間現像を行った。
【００７４】
以上により、レジストパターンによる、１０μｍ角の矩形パターンと幅０．０５μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００７５】
（実施例４）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(４)におけるＲがＨであるものに代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００７６】
（実施例５）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(５)で表される化合物に代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００７７】
（実施例６）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(６)におけるＲ１及びＲ２がＨであるものに代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００７８】
（実施例７）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(７)におけるＭがＰであるものに代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００７９】
（実施例８）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(８)におけるＭがＰであるものに代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００８０】
（実施例９）
実施例１において、前記第２光酸発生剤を前記一般式（II）−(９)で表される化合物に代えた以外は実施例１と同様にして、ポジ型レジスト材料を調製し、該ポジ型レジスト材料を用いてレジストパターンの製造を行った。
以上により、レジストパターンによる、１μｍ角の矩形パターンと幅０．１０μｍの孤立線パターンとを、同時に、かつＥＢ露光のみで両パターンを形成する場合に比し短時間で効率的に形成することができた。
【００８１】
（実施例１０）
−フラッシュメモリ及びその製造−
実施例１０は、本発明のレジスト材料を用いた本発明の半導体装置及びその製造方法の一例である。なお、この実施例１０では、以下のレジスト膜２６、２７、２９、３２及び３４が、本発明のレジスト材料を用いて実施例１におけるのと同様の方法にて形成したものである。
【００８２】
図３における（ａ）及び（ｂ）は、ＦＬＯＴＯＸ型又はＥＴＯＸ型と呼ばれるＦＬＯＴＯＸ型又はＥＴＯＸ型と呼ばれるＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭの上面図（平面図）であり、図４における（ａ）〜（ｃ）、図５における（ｄ）〜（ｆ）、図６（ｇ）〜（ｉ）は、該ＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭの製造方法に関する一例を説明するための断面概略図であり、図４〜図６における、左図はメモリセル部（第１素子領域）であって、フローティングゲート電極を有するＭＯＳトランジスタの形成される部分のゲート幅方向（図３におけるＸ方向）の断面（Ａ方向断面）概略図であり、中央図は前記左図と同部分のメモリセル部であって、前記Ｘ方向と直交するゲート長方向（図３におけるＹ方向）の断面（Ｂ方向断面）概略図であり、右図は周辺回路部（第２素子領域）のＭＯＳトランジスタの形成される部分の断面（図３におけるＡ方向断面）概略図である。
【００８３】
まず、図４（ａ）に示すように、ｐ型のＳｉ基板２２上の素子分離領域に選択的にＳｉＯ２膜によるフィールド酸化膜２３を形成した。その後、メモリセル部（第１素子領域）のＭＯＳトランジスタにおける第１ゲート絶縁膜２４ａを厚みが１００〜３００Åとなるように熱酸化にてＳｉＯ２膜により形成し、また別の工程で、周辺回路部（第２素子領域）のＭＯＳトランジスタにおける第２ゲート絶縁膜２４ｂを厚みが１００〜５００Åとなるように熱酸化にてＳｉＯ２膜により形成した。なお、第１ゲート絶縁膜２４ａ及び第２ゲート絶縁膜２４ｂを同一厚みにする場合には、同一の工程で同時に酸化膜を形成してもよい。
【００８４】
次に、前記メモリセル部（図４（ａ）の左図及び中央図）にｎ型ディプレションタイプのチャネルを有するＭＯＳトランジスタを形成するため、閾値電圧を制御する目的で前記周辺回路部（図４（ａ）の右図）をレジスト膜２６によりマスクした。そして、フローティングゲート電極直下のチャネル領域となる領域に、ｎ型不純物としてドーズ量１×１０１１〜１×１０１４ｃｍ−２のリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）をイオン注入法により導入し、第１閾値制御層２５ａを形成した。なお、このときのドーズ量及び不純物の導電型は、ディプレッションタイプにするかアキュミレーションタイプにするかにより適宜選択することができる。
【００８５】
次に、前記周辺回路部（図４（ｂ）の右図）にｎ型ディプレションタイプのチャネルを有するＭＯＳトランジスタを形成するため、閾値電圧を制御する目的でメモリセル部（図４（ｂ）の左図及び中央図）をレジスト膜２７によりマスクした。そして、ゲート電極直下のチャネル領域となる領域に、ｎ型不純物としてドーズ量１×１０１１〜１×１０１４ｃｍ−２のリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）をイオン注入法により導入し、第２閾値制御層２５ｂを形成した。
【００８６】
次に、前記メモリセル部（図４（ｃ）の左図及び中央図）のＭＯＳトランジスタのフローティングゲート電極、及び前記周辺回路部（図４（ｃ）の右図）のＭＯＳトランジスタのゲート電極として、厚みが５００〜２０００Åである第１ポリシリコン膜（第１導電体膜）２８を全面に形成した。
【００８７】
その後、図５（ｄ）に示すように、マスクとして形成したレジスト膜２９により第１ポリシリコン膜２８をパターニングして前記メモリセル部（図５（ｄ）の左図及び中央図）のＭＯＳトランジスタにおけるフローティングゲート電極２８ａを形成した。このとき、図５（ｄ）に示すように、Ｘ方向は最終的な寸法幅になるようにパターニングし、Ｙ方向はパターニングせずＳ／Ｄ領域層となる領域はレジスト膜２９により被覆されたままにした。
【００８８】
次に、（図５（ｅ）の左図及び中央図）に示すように、レジスト膜２９を除去した後、フローティングゲート電極２８ａを被覆するようにして、ＳｉＯ２膜からなるキャパシタ絶縁膜３０ａを厚みが約２００〜５００Åとなるように熱酸化にて形成した。このとき、前記周辺回路部（図５（ｅ）の右図）の第１ポリシリコン膜２８上にもＳｉＯ２膜からなるキャパシタ絶縁膜３０ｂが形成される。なお、ここでは、キャパシタ絶縁膜３０ａ及び３０ｂはＳｉＯ２膜のみで形成されているが、ＳｉＯ２膜及びＳｉ３Ｎ４膜が２〜３積層された複合膜で形成されていてもよい。
【００８９】
次に、図５（ｅ）に示すように、フローティングゲート電極２８ａ及びキャパシタ絶縁膜３０ａを被覆するようにして、コントロールゲート電極となる第２ポリシリコン膜（第２導電体膜）３１を厚みが５００〜２０００Åとなるように形成した。
【００９０】
次に、図５（ｆ）に示すように、前記メモリセル部（図５（ｆ）の左図及び中央図）をレジスト膜３２によりマスクし、前記周辺回路部（図５（ｆ）の右図）の第２ポリシリコン膜３１及びキャパシタ絶縁膜３０ｂを順次、エッチングにより除去し、第１ポリシリコン膜２８を表出させた。
【００９１】
次に、図６（ｇ）に示すように、前記メモリセル部（図６（ｇ）の左図及び中央図）の第２ポリシリコン膜３１、キャパシタ絶縁膜３０ａ及びＸ方向だけパターニングされている第１ポリシリコン膜２８ａに対し、レジスト膜３２をマスクとして、第１ゲート部３３ａの最終的な寸法となるようにＹ方向のパターニングを行い、Ｙ方向に幅約１μｍのコントロールゲート電極３１ａ／キャパシタ絶縁膜３０ｃ／フローティングゲート電極２８ｃによる積層を形成すると共に、前記周辺回路部（図６（ｇ）の右図）の第１ポリシリコン膜２８に対し、レジスト膜３２をマスクとして、第２ゲート部３３ｂの最終的な寸法となるようにパターニングを行い、幅約１μｍのゲート電極２８ｂを形成した。
【００９２】
次に、前記メモリセル部（図６（ｈ）の左図及び中央図）のコントロールゲート電極３１ａ／キャパシタ絶縁膜３０ｃ／フローティングゲート電極２８ｃによる積層をマスクとして、素子形成領域のＳｉ基板２２にドーズ量１×１０１４〜１×１０１６ｃｍ−２のリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）をイオン注入法により導入し、ｎ型のＳ／Ｄ領域層３５ａ及び３５ｂを形成すると共に、前記周辺回路部（図５（ｈ）の右図）のゲート電極２８ｂをマスクとして、素子形成領域のＳｉ基板２２にｎ型不純物としてドーズ量１×１０１４〜１×１０１６ｃｍ−２のリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）をイオン注入法により導入し、Ｓ／Ｄ領域層３６ａ及び３６ｂを形成した。
【００９３】
次に、前記メモリセル部（図６（ｉ）の左図及び中央図）の第１ゲート部３３ａ及び前記周辺回路部（図６（ｉ）の右図）の第２ゲート部３３ｂを、ＰＳＧ膜による層間絶縁膜３７を厚みが約５０００Åとなるようにして被覆形成した。
その後、Ｓ／Ｄ領域層３５ａ及び３５ｂ並びにＳ／Ｄ領域層３６ａ及び３６ｂ上に形成した層間絶縁膜３７に、コンタクトホール３８ａ及び３８ｂ並びにコンタクトホール３９ａ及び３９ｂを形成した後、Ｓ／Ｄ電極４０ａ及び４０ｂ並びにＳ／Ｄ電極４１ａ及び４１ｂを形成した。
以上により、図６（ｉ）に示すように、半導体装置としてＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭを製造した。
【００９４】
このＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭにおいては、前記周辺回路部（図４（ａ）〜図６（ｆ）における右図）の第２ゲート絶縁膜２４ｂが形成後から終始、第１ポリシリコン膜２８又はゲート電極２８ｂにより被覆されている（図５（ｃ）〜図６（ｆ）における右図）ので、第２ゲート絶縁膜２４ｂは最初に形成された時の厚みを保持したままである。このため、第２ゲート絶縁膜２４ｂの厚みの制御を容易に行うことができると共に、閾値電圧の制御のための導電型不純物濃度の調整も容易に行うことができる。
なお、上記実施例では、第１ゲート部３３ａを形成するのに、まずゲート幅方向（図３におけるＸ方向）に所定幅でパターニングした後、ゲート長方向（図３におけるＹ方向）にパターニングして最終的な所定幅としているが、逆に、ゲート長方向（図３におけるＹ方向）に所定幅でパターニングした後、ゲート幅方向（図３におけるＸ方向）にパターニングして最終的な所定幅としてもよい。
【００９５】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭの製造例は、上記実施例において図５（ｆ）で示した工程の後が図７（ａ）〜（ｃ）に示すように変更した以外は上記実施例と同様である。即ち、図７（ａ）に示すように、前記メモリセル部図７（ａ）における左図及び中央図の第２ポリシリコン膜３１及び前記周辺回路部図７（ａ）の右図の第１ポリシリコン膜２８上に、タングステン（Ｗ）膜又はチタン（Ｔｉ）膜からなる高融点金属膜（第４導電体膜）４２を厚みが約２０００Åとなるようにして形成しポリサイド膜を設けた点でのみ上記実施例と異なる。図７（ａ）の後の工程、即ち図７（ｂ）〜（ｃ）に示す工程は、図６（ｇ）〜（ｉ）と同様に行った。図６（ｇ）〜（ｉ）と同様の工程については説明を省略し、図７（ａ）〜（ｃ）においては図６（ｇ）〜（ｉ）と同じものは同記号で表示した。
以上により、図７（ｃ）に示すように、半導体装置としてＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭを製造した。
【００９６】
このＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭにおいては、コントロールゲート電極３１ａ及びゲート電極２８ｂ上に、高融点金属膜（第４導電体膜）４２ａ及び４２ｂを有するので、電気抵抗値を一層低減することができる。
なお、ここでは、高融点金属膜（第４導電体膜）として高融点金属膜（第４導電体膜）４２ａ及び４２ｂを用いているが、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ）膜等の高融点金属シリサイド膜を用いてもよい。
【００９７】
図８（ａ）〜（ｃ）に示すＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭの製造例は、上記実施例において、前記周辺回路部（第２素子領域）（図８（ａ）における右図）の第２ゲート部３３ｃも、前記メモリセル部（第１素子領域）（図８（ａ）における左図及び中央図）の第１ゲート部３３ａと同様に、第１ポリシリコン膜２８ｂ（第１導電体膜）／ＳｉＯ２膜３０ｄ（キャパシタ絶縁膜）／第２ポリシリコン膜３１ｂ（第２導電体膜）という構成にし、図８（ｂ）又は（ｃ）に示すように、第１ポリシリコン膜２８ｂ及び第２ポリシリコン膜３１ｂをショートさせてゲート電極を形成している点で異なること以外は上記実施例と同様である。
【００９８】
ここでは、図８（ｂ）に示すように、第１ポリシリコン膜２８ｂ（第１導電体膜）／ＳｉＯ２膜３０ｄ（キャパシタ絶縁膜）／第２ポリシリコン膜３１ｂ（第２導電体膜）を貫通する開口部５２ａを、例えば図８（ａ）に示す第２ゲート部３３ｃとは別の箇所、例えば絶縁膜５４上に形成し、開口部５２ａ内に第３導電体膜、例えばＷ膜又はＴｉ膜等の高融点金属膜５３ａを埋め込むことにより、第１ポリシリコン膜２８ｂ及び第２ポリシリコン膜３１ｂをショートさせている。また、図８（ｃ）に示すように、第１ポリシリコン膜２８ｂ（第１導電体膜）／ＳｉＯ２膜３０ｄ（キャパシタ絶縁膜）を貫通する開口部５２ｂを形成して開口部５２ｂの底部に下層の第１ポリシリコン膜２８ｂを表出させた後、開口部５２ｂ内に第３導電体膜、例えばＷ膜又はＴｉ膜等の高融点金属膜５３ｂを埋め込むことにより、第１ポリシリコン膜２８ｂ及び第２ポリシリコン膜３１ｂをショートさせている。
【００９９】
このＦＬＡＳＨ  ＥＰＲＯＭにおいては、前記周辺回路部の第２ゲート部３３ｃは、前記メモリセル部の第１ゲート部３３ａと同構造であるので、前記メモリセル部を形成する際に同時に前記周辺回路部を形成することができ、製造工程を簡単にすることができ効率的である。
なお、ここでは、第３導電体膜５３ａ又は５３ｂと、高融点金属膜（第４導電体膜）４２とをそれぞれ別々に形成しているが、共通の高融点金属膜として同時に形成してもよい。
【０１００】
（実施例１１）
−磁気ヘッドの製造−
実施例１１は、本発明のレジスト材料を用いた本発明のレジストパターンの応用例としての磁気ヘッドの製造に関する。なお、この実施例１１では、以下のレジストパターン１０２及び１２６が、本発明のレジスト材料を用いて実施例１におけるのと同様の方法にて形成したものである。
【０１０１】
図９（Ａ）〜（Ｄ）は、磁気ヘッドの製造を説明するための工程図である。
まず、図９（Ａ）に示すように、層間絶縁層１００上に、厚みが６μｍとなるようにレジスト膜を形成し、露光、現像を行って、渦巻状の薄膜磁気コイル形成用の開口パターンを有するレジストパターン１０２を形成した。
次に、図９（Ｂ）に示すように、層間絶縁層１００上における、レジストパターン１０２上及びレジストパターン１０２が形成されていない部位、即ち開口部１０４の露出面上に、厚みが０．０１μｍであるＴｉ密着膜と厚みが０．０５μｍであるＣｕ密着膜とが積層されてなるメッキ下地層１０６を蒸着法により形成した。
次に、図９（Ｃ）に示すように、層間絶縁層１００上における、レジストパターン１０２が形成されていない部位、即ち開口部１０４の露出面上に形成されたメッキ下地層１０６の表面に、厚みが３μｍであるＣｕメッキ膜からなる薄膜導体１０８を形成した。
次に、図９（Ｄ）に示すように、レジストパターン１０２を溶解除去し層間絶縁層１００上からリフトオフすると、薄膜導体１０８の渦巻状パターンによる薄膜磁気コイル１１０が形成される。
以上により磁気ヘッドを製造した。
【０１０２】
ここで得られた磁気ヘッドは、本発明のレジスト材料を用いてレジストパターン１０２により渦巻状パターンが微細に形成されているので、薄膜磁気コイル１１０は微細かつ精細であり、しかも量産性に優れる。
【０１０３】
図１０〜図１５は、他の磁気ヘッドの製造を説明するための工程図である。
図１０に示すように、セラミック製の非磁性基板１１２上にスパッタリング法によりギャップ層１１４を被覆形成した。なお、非磁性基板１１２上には、図示していないが予め酸化ケイ素による絶縁体層及びＮｉ−Ｆｅパーマロイからなる導電性下地層がスパッタリング法により被覆形成され、更にＮｉ−Ｆｅパーマロイからなる下部磁性層が形成されている。そして、図示しない前記下部磁性層の磁性先端部となる部分を除くギャップ層１１４上の所定領域に熱硬化樹脂により樹脂絶縁膜１１６を形成した。次に、樹脂絶縁膜１１６上にレジスト材料を塗布してレジスト膜１１８を形成した。
【０１０４】
次に、図１１に示すように、レジスト膜１１８に露光、現像を行い、渦巻状パターンを形成した。そして、図１２に示すように、この渦巻状パターンのレジスト膜１１８を数百℃で一時間程度熱硬化処理を行い、突起状の第１渦巻状パターン１２０を形成した。更に、その表面にＣｕからなる導電性下地層１２２を被覆形成した。
【０１０５】
次に、図１３に示すように、導電性下地層１２２上にレジスト材料をスピンコート法により塗布してレジスト膜１２４を形成した後、レジスト膜１２４を第１渦巻状パターン１２０上にパターニングしてレジストパターン１２６を形成した。
次に、図１４に示すように、導電性下地層１２２の露出面上に、即ちレジストパターン１２６が形成されていない部位上に、Ｃｕ導体層１２８をメッキ法により形成した。その後、図１５に示すように、レジストパターン１２６を溶解除去することにより、導電性下地層１２２上からリフトオフし、Ｃｕ導体層１２８による渦巻状の薄膜磁気コイル１３０を形成した。
以上により、図１６の平面図に示すような、樹脂絶縁膜１１６上に磁性層１３２を有し、表面に薄膜磁気コイル１３０が設けられた磁気ヘッドを製造した。
【０１０６】
ここで得られた磁気ヘッドは、本発明のレジスト材料を用いて厚肉化されたレジストパターン１２６により渦巻状パターンが微細に形成されているので、薄膜磁気コイル１３０は微細かつ精細であり、しかも量産性に優れる。
【０１０７】
（実施例１２）
−Ｔ型ゲート電極の製造−
実施例１２は、本発明のレジスト材料を用いた本発明のレジストパターンの応用例としてのＴ型ゲート電極の製造に関する。なお、この実施例１２では、以下の下層５及び上層９が本発明のレジスト材料の内、化学増幅型レジスト材料のもので形成されている。下層５には、荷電粒子線に感光する光酸発生剤が含まれており、上層９には光（ｉ線、ｇ線、ＫｒＦレーザー、ＡｒＦレーザー等）に感光する光酸発生剤が含まれている。
図１に示すように、基板１上に、本発明のレジスト材料を塗布した後、前記第２露光工程を行って、大き目の開口を有する逆テーパ状のパターンを形成した後、該開口内に前記第１露光工程を行って、前記開口よりも小さ目の開口を形成し、７０℃で１２０秒間ベークするベーク処理工程を行い、２．３８質量％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液を用いて現像する現像処理を行い、高電子移動度トランジスタデバイス用のＴ型ゲート電極の製造のためのレジストパターンを形成した。
その後、該レジストパターンによるパターン（開口部３）内に真空蒸着法により導電体を埋設することによりＴ型ゲート電極を製造した。
【０１０８】
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）  波長３００ｎｍ未満の露光光に対し吸収ピークを示す第１光酸発生剤と、波長３００ｎｍ以上の露光光に対し吸収ピークを示す第２光酸発生剤とを含有することを特徴とするレジスト材料。
（付記２）  第１光酸発生剤における、波長３００ｎｍ以上の露光光に対する反応分子数が波長３００ｎｍ未満の露光光に対する反応分子数の１／５であり、第２光酸発生剤における、波長３００ｎｍ未満の露光光に対する反応分子数が波長３００ｎｍ以上の露光光に対する反応分子数の１／５である付記１に記載のレジスト材料。
（付記３）  波長３００ｎｍ以上の露光光が紫外線であり、波長３００ｎｍ未満の露光光が荷電粒子線である付記１又は２に記載のレジスト材料。
（付記４）  第１光酸発生剤がオニウム塩化合物である付記１から３のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記５）  オニウム塩化合物が一般式（Ｉ）：（Ｒ１）＋ Ｘ−、で表される付記４に記載のレジスト材料。
ただし、（Ｒ１）＋は下記構造式で表されるカチオンを表し、Ｘ−はアニオンを表す。
【化１２】
0003901997.tif 000011
ただし、Ｒ２は置換基を表す。
（付記６）  第２光酸発生剤が下記一般式（II）−（１）〜（９）で表される化合物から選択される少なくとも1種である付記１から５のいずれかに記載のレジスト材料。
【化１３】
0003901997.tif 000012
（付記７）  樹脂を含有してなり、該樹脂が極性変化型樹脂である付記１から６のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記８）  樹脂における全極性基中の５〜８０％が保護基で置換されている付記７に記載のレジスト材料。
（付記９）  保護基が疎水性保護基である付記８に記載のレジスト材料。
（付記１０）  疎水性保護基が脂環族系官能基から選択される少なくとも１種である付記９に記載のレジスト材料。
（付記１１）  脂環族系官能基が下記構造式Ａで表される置換基から選択される少なくとも１種である付記１０に記載のレジスト材料。
【化１４】
構造式Ａ
0003901997.tif 000013
（付記１２）  構造式Ａで表される置換基がアダマンチル系官能基である付記１１に記載のレジスト材料。
（付記１３）  脂環族系官能基が下記構造式Ｂで表される置換基から選択される少なくとも１種である付記１０に記載のレジスト材料。
【化１５】
構造式Ｂ
0003901997.tif 000014
（付記１４）  構造式Ｂで表される置換基がノルボルナン系官能基である付記１３に記載のレジスト材料。
（付記１５）  樹脂が共重合体であり、該共重合体における架橋率が５〜８０％である付記７に記載のレジスト材料。
（付記１６）  樹脂が、（メタ）アクリル酸エステル重合体、ビニルフェノ重合体、Ｎ−置換マレイミド重合体及びスチレン重合体から選択される少なくとも１種を含有する付記７から１５のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記１７）  紫外線の波長域における吸光度が１．７５以下である付記１から１６のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記１８）  開口径が０．２μｍ以下のパターン形成に用いられる付記１から１７のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記１９）  高電子移動度トランジスタデバイスの製造に用いられる付記１から１８のいずれかに記載のレジスト材料。
（付記２０）  付記１から１９のいずれかに記載のレジスト材料によるレジスト膜に対し、波長３００ｎｍ未満の露光光を用いて選択的に露光を行う第１露光工程と、波長３００ｎｍ以上の露光光を用いて選択的に露光を行う第２露光工程とを含むレジストパターンの製造方法。
（付記２１）  波長３００ｎｍ以上の露光光が紫外線であり、波長３００ｎｍ未満の露光光が荷電粒子線である付記２０に記載のレジストパターンの製造方法。
（付記２２）  ベーク処理を行うベーク処理工程と、現像処理を行う現像処理工程とを含む付記２０又は２１に記載のレジストパターンの製造方法。
（付記２３）  開口径が０．２μｍ以下のパターンを形成する付記２０から２２のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法。
（付記２４）  高電子移動度トランジスタデバイスの製造に用いられる付記２０から２３のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法。
（付記２５）  付記２０から２４のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法により製造されることを特徴とするレジストパターン。
（付記２６）  付記２５に記載のレジストパターンにより形成されたパターンを少なくとも有してなることを特徴とする半導体装置。
（付記２７）  高電子移動度トランジスタである付記２６に記載の半導体装置。
（付記２８）  付記２０から２４のいずれかに記載のレジストパターンの製造方法により下地層上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、該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下地層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。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によると、前記要望に応え、従来における前記諸問題を解決することができ、半導体装置の製造に好適な微細パターンを形成するレジストパターン及び該レジストパターンを短時間で効率的に製造可能なレジストパターンの製造方法、該レジストパターンの製造に好適に使用でき、該レジストパターンによる微細パターンを短時間で効率良く形成可能なレジスト材料、並びに、前記レジストパターンによる微細パターンを有してなる半導体装置及び該半導体装置を短時間で効率的に製造可能な半導体装置の製造方法、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のレジスト材料を用いてＴ型ゲート電極を製造するためのレジストパターンの形成の一例を説明するための概略図である。
【図２】図２は、本発明のレジスト材料を用いてＴ型ゲート電極を製造するためのレジストパターンの形成の他の例を説明するための概略図である。
【図３】図３は、本発明の半導体装置の一例であるＦＲＡＳＨ  ＥＰＲＯＭを説明するための上面図である。
【図４】図４は、本発明の半導体装置の製造方法に関する一例であるＦＲＡＳＨ  ＥＰＲＯＭの製造方法を説明するための断面概略図（その１）である。
【図５】図５は、本発明の半導体装置の製造方法に関する一例であるＥＰＲＯＭの製造方法を説明するための断面概略図（その２）である。
【図６】図６は、本発明の半導体装置の製造方法に関する一例であるＥＰＲＯＭの製造方法を説明するための断面概略図（その３）である。
【図７】図７は、本発明の半導体装置の製造方法に関する他の一例であるＥＰＲＯＭの製造方法を説明するための断面概略図である。
【図８】図８は、本発明の半導体装置の製造方法に関する他の一例であるＥＰＲＯＭの製造方法を説明するための断面概略図である。
【図９】図９は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した一例を説明するための断面概略図である。
【図１０】図１０は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その１）を説明するための断面概略図である。
【図１１】図１１は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その２）を説明するための断面概略図である。
【図１２】図１２は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その３）を説明するための断面概略図である。
【図１３】図１３は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その４）を説明するための断面概略図である。
【図１４】図１４は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その５）を説明するための断面概略図である。
【図１５】図１５は、本発明のレジストパターン厚肉化材料を用いて厚肉化したレジストパターンを磁気ヘッドの製造に応用した他の例の工程（その６）を説明するための断面概略図である。
【図１６】図１６は、図１０〜図１５の工程で製造された磁気ヘッドの一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１        基板
３        開口部
５        下層
７        中層
９        上層
２２      Ｓｉ基板（半導体基板）
２３      フィールド酸化膜
２４ａ    第１ゲート絶縁膜
２４ｂ    第２ゲート絶縁膜
２５ａ    第１閾値制御層
２５ｂ    第２閾値制御層
２６      レジスト膜
２７      レジスト膜
２８      第１ポリシリコン層（第１導電体膜）
２８ａ    フローティングゲート電極
２８ｂ    ゲート電極（第１ポリシリコン膜）
２８ｃ    フローティングゲート電極
２９      レジスト膜
３０ａ    キャパシタ絶縁膜
３０ｂ    キャパシタ絶縁膜
３０ｃ    キャパシタ絶縁膜
３０ｄ    ＳｉＯ２膜
３１      第２ポリシリコン層（第２導電体膜）
３１ａ    コントロールゲート電極
３１ｂ    第２ポリシリコン膜
３２      レジスト膜
３３ａ    第１ゲート部
３３ｂ    第２ゲート部
３３ｃ    第２ゲート部
３４      レジスト膜
３５ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
３５ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
３６ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
３６ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
３７      層間絶縁膜
３８ａ    コンタクトホール
３８ｂ    コンタクトホール
３９ａ    コンタクトホール
３９ｂ    コンタクトホール
４０ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
４０ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
４１ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
４１ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
４２      高融点金属膜（第４導電体膜）
４２ａ    高融点金属膜（第４導電体膜）
４２ｂ    高融点金属膜（第４導電体膜）
４４ａ    第１ゲート部
４４ｂ    第２ゲート部
４５ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
４５ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
４６ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
４６ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）領域層
４７      層間絶縁膜
４８ａ    コンタクトホール
４８ｂ    コンタクトホール
４９ａ    コンタクトホール
４９ｂ    コンタクトホール
５０ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
５０ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
５１ａ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
５１ｂ    Ｓ／Ｄ（ソース・ドレイン）電極
５２ａ    開口部
５２ｂ    開口部
５３ａ    高融点金属膜（第３導電体膜）
５３ｂ    高融点金属膜（第３導電体膜）
５４      絶縁膜
１００    層間絶縁層
１０２    レジストパターン
１０４    開口部
１０６    メッキ下地層
１０８    薄膜導体（Ｃｕメッキ膜）
１１０    薄膜磁気コイル
１１２    非磁性基板
１１４    ギャップ層
１１６    樹脂絶縁層
１１８    レジスト膜
１１８ａ  レジストパターン
１２０    第１渦巻状パターン
１２２    導電性下地層
１２４    レジスト膜
１２６    レジストパターン
１２８    Ｃｕ導体膜
１３０    薄膜磁気コイル
１３２    磁性層
【図１】
0003901997.tif 000017
【図２】
0003901997.tif 000018
【図３】
0003901997.tif 000019
【図４】
0003901997.tif 000020
【図５】
0003901997.tif 000021
【図６】
0003901997.tif 000022
【図７】
0003901997.tif 000023
【図８】
0003901997.tif 000024
【図９】
0003901997.tif 000025
【図１０】
0003901997.tif 000026
【図１１】
0003901997.tif 000027
【図１２】
0003901997.tif 000028
【図１３】
0003901997.tif 000029
【図１４】
0003901997.tif 000030
【図１５】
0003901997.tif 000031
【図１６】
0003901997.tif 000032