(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｒＦレジストで形成されたパターンを薄肉化するのに用いられるレジストパターン薄肉化材料であって、少なくともポリビニルフェノール樹脂と、架橋剤と、エチレングリコール及びプロピレングリコールメチルエーテルを含む溶剤とを含有することを特徴とするレジストパターン薄肉化材料。
【請求項２】
界面活性剤を含む請求項１に記載のレジストパターン薄肉化材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターニング時にレジストパターンを薄肉化してなる微細なレジストパターン及び効率的な該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、前記レジストパターンを露光限界を超えて薄肉化でき、微細なレジストパターンを形成可能なレジストパターン薄肉化材料、並びに、該レジストパターンによるパターンを用いて得られた半導体装置及び効率的な該半導体装置の製造方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路は、近時、高集積化が進み、ＬＳＩやＶＬＳＩが実用化されており、それに伴い、配線パターンを微細化する技術の開発が進められている。前記配線パターンの形成には、従来よりリソグラフィ技術が利用されてきており、このリソグラフィ技術の場合、例えば、薄膜を形成した被処理基板上をレジスト膜で被覆し、選択露光を行った後に現像してレジストパターンを形成し、これをマスクとしてドライエッチングを行い、その後に該レジストパターンを除去することにより所望の配線パターンを得ることができる。
【０００３】
ところで、前記配線パターンを微細化するためには、露光光源の短波長化と、その光源の特性に応じた高解像度を有するレジスト材料の開発との両方が必要となる。しかしながら、光源の短波長化のためには現存の露光装置の更なる改良が必要となり、そのためには莫大なコストが必要となる。一方、高い量産性の維持を主な理由として光露光を利用し続けたいという需要も前記配線パターンの微細化が進む現在でも依然として強い。他方、高解像度を有するレジスト材料の開発も容易ではないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、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、微細レジストパターンの製造に好適に使用でき、レジストパターンを効率良く薄肉化可能なレジストパターン薄肉化材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、露光光として光を使用可能であり量産性に優れ、微細レジストパターンを光の露光限界を超えて微細に製造可能なレジストパターンの製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、レジストパターンを薄肉化してなる微細なレジストパターンを提供することを目的とする。
また、本発明は、微細レジストパターンを用いて得られた高性能な半導体装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、露光光として光を使用可能であり量産性に優れ、光の露光限界を超えて微細に形成した微細レジストパターンを用いて得られる半導体装置を効率的に量産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。
【０００５】
【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２２）として記載した通りである。
前記（付記１）に記載のレジストパターン薄肉化材料がレジストパターン上に塗付されると、該レジストパターン薄肉化材料のうち、該レジストパターンとの界面付近にあるものは該レジストパターンに染み込み、該レジストパターン表面にミキシング層が形成される。その後、該レジストパターン薄肉化材料と該ミキシング層とが除去されて得られたレジストパターンは、該ミキシング層が除去された分だけ薄肉化され、微細な構造を有する。前記（付記２）から（付記３）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、十分な水現像性を示す。前記（付記４）から（付記５）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、水溶性樹脂が十分な水溶性を示すので、水性塗布液として使用可能である。前記（付記６）から（付記７）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、十分なアルカリ現像性を示す。前記（付記８）から（付記１０）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、アルカリ可溶性樹脂が十分なアルカリ溶解性を示すので、水性塗布液として使用可能である。
【０００６】
前記（付記１１）から（付記１２）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、架橋剤を含有し、前記（付記１３）から（付記１４）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、界面活性剤を含有するので、前記レジストパターンとの親和性等に富み、該レジストパターン上に塗付されると該レジストパターンは薄肉化される。前記（付記１５）から（付記１６）に記載のレジストパターン薄肉化材料は、溶媒を含有するので、前記水溶性樹脂、前記アルカリ可溶性樹脂等の溶解性に富み、該レジストパターン上に塗付されると該レジストパターンは薄肉化される。
【０００７】
前記（付記１７）に記載のレジストパターンの製造方法においては、レジストパターンが形成された後、該レジストパターン上に前記レジストパターン薄肉化材料が塗付される。すると、該レジストパターンとの界面付近にある該レジストパターン薄肉化材料が該レジストパターンに染み込んで、該レジストパターンの表面に該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層が形成される。その後、該レジストパターン薄肉化材料と該ミキシング層とが除去されて得られたレジストパターンは、前記ミキシング層が除去された分だけ薄肉化されており、微細な構造を有する。前記（付記１８）から（付記１９）に記載のレジストパターンの製造方法においては、前記レジストパターン薄肉化材料を塗布後に現像処理を行うので、前記ミキシング層が確実に溶解除去され、前記レジストパターンが薄肉化される。
【０００８】
前記（付記２０）に記載のレジストパターンは、前記レジストパターンの製造方法により得られるので微細な構造を有する。
前記（付記２１）に記載の半導体装置は、前記レジストパターンを用いて得られるので、高品質、高性能である。
前記（付記２２）に記載の半導体装置の製造方法においては、下地層上にレジストパターンが形成された後、該レジストパターン上に前記レジストパターン薄肉化材料が塗付される。すると、該レジストパターンとの界面付近にある該レジストパターン薄肉化材料が該レジストパターンに染み込んで、該レジストパターンの表面に該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層が形成される。その後、該レジストパターン薄肉化材料と該ミキシング層とが除去されて得られたレジストパターンは、前記ミキシング層が除去された分だけ薄肉化されており、微細な構造を有する。そして、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、高品質・高性能な半導体装置が効率良く製造される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（レジストパターン薄肉化材料）
本発明のレジストパターン薄肉化材料は、ＡｒＦレジストで形成されたパターンを薄肉化するのに用いられるレジストパターン薄肉化材料であって、少なくともポリビニルフェノール樹脂と、架橋剤と、エチレングリコール及びプロピレングリコールメチルエーテルを含む溶剤とを含有してなり、更に必要に応じて、界面活性剤、溶剤、その他の成分を含有してなる。
本発明のレジストパターン薄肉化材料の態様としては、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、水溶液状、コロイド状液、エマルジョン状液、等の態様であってもよいが、水溶液状であるのが好ましい。
【００１０】
−水溶性樹脂−
前記水溶性樹脂としては、水溶性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５℃の水１００ｇに対し０．１ｇ以上溶解する水溶性を示すものが好ましい。
【００１１】
前記水溶性樹脂としては、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、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂、などが挙げられる。
これらの水溶性樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、また、前記アルカリ可溶性樹脂と併用してもよい。
【００１２】
前記水溶性樹脂の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記架橋剤、前記界面活性剤、前記溶剤等の種類、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。
【００１３】
−アルカリ可溶性樹脂−
前記アルカリ可溶性樹脂としては、アルカリに対し溶解性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２５℃の２．３８％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液１００ｇに対し０．１ｇ以上溶解するアルカリ溶解性を示すものが好ましい。
【００１４】
前記アルカリ可溶性樹脂としては、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、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ビニル安息香酸、ビニルフェノール、スチレン、多価フェノール、多価アルコール及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種をモノマー単位として少なくとも1つ有するものが挙げられる。
前記アルカリ可溶性樹脂の具体例としては、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリｐ−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリｐ−ヒドロキシフェニルメタクリラート、及びこれらの共重合体樹脂などが好適に挙げられる。
これらのアルカリ可溶性樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、また、前記水溶性樹脂と併用してもよい。
【００１５】
前記アルカリ可溶性樹脂の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記架橋剤、前記界面活性剤、前記溶剤等の種類、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。
【００１６】
−架橋剤−
前記架橋剤としては、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、熱又は酸によって架橋を生じる水溶性のものが好ましく、例えば、アミノ系架橋剤、メラミン誘導体、尿素系誘導体、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。
前記アミノ系架橋剤としては、例えば、ベンゾグアナミン、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、アルコキシメチルメラミン、これらの誘導体などが挙げられる。
前記尿素系誘導体としては、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、グリコールウリル、これらの誘導体などが挙げられる。
【００１７】
前記架橋剤の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記水溶性樹脂、前記アルカリ可溶性樹脂、前記界面活性剤、前記溶剤等の種類、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。
【００１８】
−界面活性剤−
前記界面活性剤は、前記レジストパターン薄肉化材料と該レジストパターン薄肉化材料を塗布するレジストパターンとの親和性が十分でない場合に好適に使用することができ、該界面活性剤を前記レジストパターン薄肉化材料に含有させると、前記レジストパターンの表面に効率的に前記ミキシング層を形成することができ、該レジストパターンを薄肉化し、微細化することができ、また、該レジストパターン薄肉化材料が発泡するのを効果的に抑制することができる。
【００１９】
前記界面活性剤としては、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、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが挙げられるが、メタルイオンを含まない構造の点で非イオン界面活性剤が好ましい。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】
前記界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤、ポリオキシエチレン誘導体系界面活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル系界面活性剤、グリセリン脂肪酸エステル系界面活性剤、第１級アルコールエトキシレート系界面活性剤、フェノールエトキシレート系界面活性剤、などが挙げられる。
【００２１】
前記界面活性剤の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記水溶性樹脂、前記アルカリ可溶性樹脂、前記架橋剤、前記溶剤等の種類、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。
【００２２】
−溶剤−
前記溶剤としては、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、アルコール系溶剤、グリコール系溶剤、などが挙げられる。
【００２３】
前記アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコールなどが挙げられる。
前記グリコール系溶剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、などが挙げられる。
これらの溶剤は、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】
前記溶剤の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記水溶性樹脂、前記アルカリ可溶性樹脂、前記架橋剤、前記界面活性剤等の種類、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。
【００２５】
−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、公知の各種添加剤、例えば、熱酸発生剤、アミン系、アミド系、アンモニウム塩素等に代表されるクエンチャーなどが挙げられる。
前記その他の成分の前記レジストパターン薄肉化材料における含有量としては、前記水溶性樹脂、前記アルカリ可溶性樹脂、前記架橋剤、前記界面活性剤、前記溶剤等の種類、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。
【００２６】
−使用等−
本発明のレジストパターン薄肉化材料は、前記レジストパターン上に塗布して使用することができる。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン薄肉化材料に含有させずに、該レジストパターン薄肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【００２７】
前記レジストパターン薄肉化材料を前記レジストパターン上に塗布すると、該レジストパターンの表面に該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層が形成される。そして、該レジストパターン薄肉化材料及び該ミキシング層を除去すると、該ミキシング層が除去された分だけ薄肉化された微細なレジストパターンが形成される。
なお、前記レジストパターン薄肉化材料が水溶性樹脂を含有してなる態様の場合において、該レジストパターン薄肉化材料の塗布膜の２５℃の水に対する溶解速度としては、１０Å／ｓ以上であるのが好ましく、５０〜１０００Å／ｓであるのがより好ましい。
また、前記レジストパターン薄肉化材料がアルカリ可溶性樹脂を含有してなる態様の場合において、該レジストパターン薄肉化材料の塗布膜の２５℃の２．３８％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）水溶液に対する溶解速度としては、１０Å／ｓ以上であるのが好ましく、５０〜１０００Å／ｓであるのがより好ましい。
【００２８】
−レジストパターンの材料−
前記レジストパターンの材料としては、特に制限はなく、公知のレジスト材料の中から目的に応じて適宜選択することができ、ネガ型、ポジ型のいずれであってもよい。
【００２９】
前記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、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０．３〜０．７μｍ程度である。
【００３０】
本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いた前記レジストパターンの薄肉化について以下に図面を参照しながら説明する。
図１（ｉ）に示すように、下地層（半導体基板１）上にレジスト膜２を形成した後、レジスト膜２を露光してパターニングし、図１（ii）に示すように、レジストパターン２ａを形成した。なお、前記露光に用いる露光光としては、例えば、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２エキシマレーザ、荷電粒子線などが挙げられ、露光方法としては公知の露光器を用いることができる。その後、図１（iii）に示すように、レジストパターン２ａの表面にレジストパターン薄肉化材料３（パターン縮小材料）を塗布し、プリベーク（加温・乾燥）をして塗膜を形成する。すると、図１（iv）に示すように、レジストパターン２ａとレジストパターン薄肉化材料３との界面においてレジストパターン薄肉化材料３のレジストパターン２ａへのミキシング（含浸）が起こり、レジストパターン２ａの表面にミキシング層４が形成される。なお、ここで、前記プリベーク（加温・乾燥）より高い温度でベークを行ってもよい。
この後、図１（ｖ）に示すように、現像処理を行うことによって、塗布したレジストパターン薄肉化材料３と、レジストパターン２ａにおけるミキシング層４とが、即ち水溶性乃至アルカリ可溶性の高い部分が、溶解除去され、薄肉化された微細なレジストパターン２ｂ（縮小レジストパターン）が形成（現像）される。
なお、ミキシング層４が溶解除去される際の溶解速度は、レジストパターン薄肉化材料３の水溶性乃至アルカリ可溶性に依存する。また、前記現像処理は、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。
【００３１】
−用途−
本発明のレジストパターン薄肉化材料は、レジストパターンの薄肉化に更に好適に使用することができ、本発明のレジストパターン及びその製造方法並びに本発明の半導体装置及びその製造方法に特に好適に使用することができる。
【００３２】
（レジストパターン及び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は、本発明のレジストパターンの製造方法により製造することができる。
本発明のレジストパターンの製造方法においては、レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明のレジストパターン薄肉化材料を塗布し、該レジストパターンの表面に、該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層を形成することを少なくとも含み、更に、現像処理等の適宜選択した処理等を行うことを含む。
【００３３】
前記レジストパターンの材料としては、本発明の前記レジストパターン薄肉化材料において上述したものが好適に挙げられる。
前記レジストパターンは、例えば、下地（基材）上に形成したレジスト膜をパターニングする方法の公知の方法に従って形成することができる。
前記下地（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（基材）は、シリコンウエハ等の基板である。
【００３４】
前記レジストパターン薄肉化材料の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。該スピンコート法の場合、その条件としては例えば、回転数が１００〜１００００ｒｐｍ程度であり、８００〜５０００ｒｐｍが好ましく、時間が１秒〜１０分程度であり、１秒〜６０秒が好ましい。
なお、前記塗布の際、前記界面活性剤については、前記レジストパターン薄肉化材料に含有させずに、該レジストパターン薄肉化材料を塗布する前に別途に塗布してもよい。
【００３５】
前記塗布の際乃至その後で、塗布した前記レジストパターン薄肉化材料をプリベーク（加温・乾燥）するのが、該レジストパターンと前記レジストパターン薄肉化材料との界面において該レジストパターン薄肉化材料の該レジストパターンへのミキシング（含浸）を効率良く生じさせることができる等の点で好ましい。
なお、前記プリベーク（加温・乾燥）の条件、方法等にとしては、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４０〜１５０℃程度であり、７０〜１２０℃が好ましく、時間が１０秒〜５分程度であり、３０秒〜１２０秒が好ましい。
【００３６】
また、前記プリベーク（加温・乾燥）の後で、塗布した前記レジストパターン薄肉化材料をベークを行ってもよい。
なお、前記ベークの条件、方法等にとしては、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、前記プリベーク（加温・乾燥）よりも通常高い温度条件が採用される。前記ベーク条件としては、例えば、温度が７０〜１６０℃程度であり、９０〜１３０℃が好ましく、時間が１０秒〜５分程度であり、３０秒〜１２０秒が好ましい。
【００３７】
更に、前記ベークの後で、塗布した前記レジストパターン薄肉化材料に対し、現像処理を行うのが好ましい。該現像処理を行うと、塗布したレジストパターン薄肉化材料と前記ミキシング層とを、即ち水溶性乃至アルカリ可溶性の高い部分を、効率的に溶解除去し、薄肉化された微細なレジストパターンが得られる点で好ましい。
なお、前記現像処理については、上述した通りである。
【００３８】
ここで、本発明のレジストパターンの製造方法について以下に図面を参照しながら説明する。
図１（ｉ）に示すように、下地層（半導体基板１）上にレジスト膜２を形成した後、レジスト膜２をパターニングして、図１（ii）に示すように、レジストパターン２ａを形成した。その後、図１（iii）に示すように、レジストパターン２ａの表面にレジストパターン薄肉化材料３（パターン縮小材料）を塗布し、プリベーク（加温・乾燥）をして塗膜を形成する。すると、図１（iv）に示すように、レジストパターン２ａとレジストパターン薄肉化材料３との界面においてレジストパターン薄肉化材料３のレジストパターン２ａへのミキシング（含浸）が起こり、レジストパターン２ａの表面にミキシング層４が形成される。なお、ここで、前記プリベーク（加温・乾燥）より高い温度でベークを行ってもよい。
この後、図１（ｖ）に示すように、現像処理を行うことによって、塗布したレジストパターン薄肉化材料３と、レジストパターン２ａにおけるミキシング層４とが、即ち水溶性の高い部分が、溶解除去され、薄肉化された微細なレジストパターン２ｂ（縮小レジストパターン）が形成（現像）される。
なお、前記現像処理は、水現像であってもよいし、弱アルカリ水溶液によるアルカリ現像であってもよい。
【００３９】
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本発明のレジストパターンは、前記ミキシング層が除去された分だけ薄肉化されているので、微細な構造を有する。本発明のレジストパターンの製造方法によれば、微細レジストパターンを効率的に製造することができる。
【００４０】
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、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。
【００４１】
（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、ＭＯＳトランジスタ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。
【００４２】
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。
【００４３】
前記レジストパターン形成工程は、下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように本発明の前記レジストパターン薄肉化材料を塗布し、該レジストパターンの表面に、該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層を形成した後、現像処理することにより該レジストパターンを薄肉化したレジストパターンを形成する工程である。
なお、前記下地層としては、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。前記レジストパターンは上述した通りである。前記塗布の方法は上述した通りである。また、該塗布の後では、上述のプリベーク、ベーク等を行うのが好ましい。
【００４４】
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。
【００４５】
前記その他の工程としては、例えば、界面活性剤塗布工程、現像処理工程などが好適に挙げられる。
【００４６】
前記界面活性剤塗布工程は、前記レジストパターン形成工程の前に、前記レジストパターンの表面に前記界面活性剤を塗布する工程である。
前記界面活性剤は、上述した通りであり、非イオン性界面活性剤が好ましく、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、及びフェノールエトキシレート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。
【００４７】
前記現像処理工程は、前記レジストパターン形成工程の後であって前記パターニング工程の前に、塗布したレジストパターン薄肉化材料の現像処理を行う工程である。なお、前記現像処理は、上述した通りである。
【００４８】
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、ＭＯＳトランジスタ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。
【００４９】
【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。
【００５０】
（実施例１）
−レジストパターン薄肉化材料の調製−
表１に示す組成を有する本発明のレジストパターン薄肉化材料Ａ〜Ｈを調製した。なお、表１において、カッコ内の数値の単位は、質量部を表す。「樹脂」の欄における、「ＫＷ−３」は、ポリビニルアセタール樹脂（積水化学社製）を表し、「ＰＶＡ」は、ポリビニルアルコール樹脂（クラレ社製、ポバール１１７）を表し、「ＰＶＰ」は、ポリビニルフェノール樹脂（丸善社製）を表す。「架橋剤」の欄における、「ウリル」は、テトラメトキシメチルグリコールウリルを表し、「ユリア」は、N、 N'−ジメトキシメチルジメトキシエチレンユリアを表し、「メラミン」は、ヘキサメトキシメチルメラミンを表す。「界面活性剤」の欄における、「ＴＮ−８０」は、非イオン性界面活性剤（旭電化社製、ポリオキシエチレンモノアルキルエーテル系界面活性剤）を表し、「ＰＣ−８」は、非イオン性界面活性剤（旭電化社製、フェノールエトキシレート系界面活性剤）を表す。また、前記水溶性樹脂及び／又は前記アルカリ可溶性樹脂、前記架橋剤並びに前記界面活性剤を除いた溶剤成分として、純水（脱イオン水）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エチレングリコール（ＥＧ）、プロピレングリコールメチルエーテル（ＰＧＭＥ）などを使用した。
【００５１】
【表１】
0003953822.tif 000002
【００５２】
−レジストパターン及びその製造−
以上により調製した本発明のレジストパターン薄肉化材料Ａ〜Ｈを、前記ＡｒＦレジスト（住友化学（株）製、ＰＡＲ７００）により形成した孤立ラインパターン上に、スピンコート法により、初めに１０００ｒｐｍ／５ｓの条件で、次に３５００ｒｐｍ／４０ｓの条件で塗布した後、８５℃／７０ｓの条件で前記プリベークを行い、更に１１０℃／７０ｓの条件で前記ベークを行った後、純水又はアルカリ現像液でレジストパターン薄肉化材料Ａ〜Ｈを６０秒間リンスし、該レジストパターン薄肉化材料及びミキシング層を除去し、レジストパターン薄肉化材料Ａ〜Ｈにより薄肉化したレジストパターンを製造した。
【００５３】
薄肉化されたレジストパターンのサイズについて、初期レジストパターンサイズ（薄肉化する前のレジストパターンのサイズ）と共に表２に示した。なお、表２において、「Ａ」〜「Ｈ」は、前記レジストパターン薄肉化材料Ａ〜Ｈに対応する。
【００５４】
【表２】
0003953822.tif 000003
【００５５】
表２の結果より、本発明のレジストパターン薄肉化材料は、レジストパターンを薄肉化可能であることが判る。
【００５６】
次に、シリコン基板上に形成したレジストの表面に、本発明のレジストパターン薄肉化材料Ｃ、Ｆを塗布し架橋させて厚みが０．５μｍである表層を形成した。これらの表層と、比較のための前記ＫｒＦレジスト（シプレイ社製、ＵＶ−６）と、比較のためのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）とに対し、エッチング装置（平行平板型ＲＩＥ装置、富士通（株）製）を用いて、Ｐμ＝２００Ｗ、圧力＝０．０２Ｔｏｒｒ、ＣＦ４ガス＝１００ｓｃｃｍの条件下で３分間エッチングを行い、サンプルの減膜量を測定し、エッチングレートを算出し、前記ＫｒＦレジストのエッチングレートを基準として相対評価を行った。
【００５７】
【表３】
0003953822.tif 000004
【００５８】
表３に示す結果から、本発明のレジストパターン薄肉化材料のエッチング耐性は、前記ＫｒＦレジストに近く、前記ＰＭＭＡより顕著に優れていることが判る。
【００５９】
（実施例２）
−ＭＯＳトランジスタの製造−
図２の工程（１Ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面にゲート酸化膜１２を形成し、その上にポリシリコン膜（Poly-Si膜）１３をＣＶＤ法によって形成した。Poly-Si膜１３の形成後、リン等のｎ型の不純物を注入し、低抵抗化した。その後、スパッタリング法（CVD法などでもよい）で、WSi膜１４を形成した。次いで、図２の工程（１Ｂ）に示すように、Poly-Si膜１３及びWSi膜１４をパターニングするため、先の工程で形成したWSi膜１４上にレジスト膜１５を形成してパターニングを行い、レジストパターン１５ａを得た。形成したレジストパターン１５ａをマスクとして異方性エッチングを行い、WSi膜１４及びPoly-Si膜１３を順次エッチングし、Poly-Si膜１３及びWSi膜１４からなるゲート電極を形成した。その後、イオン注入によりリンを注入して、ＬＤＤ構造のＮ−拡散層１６を形成した。図２の工程（１Ｃ）に示すパターンを形成した後、レジストパターン１５ａを剥離除去した。前記ゲート電極の形成に続き、図２の工程（１Ｄ）に示すように、酸化膜１７をＣＶＤ法で全面に形成した。次いで、図２の工程（１Ｅ）に示すように、酸化膜１７を異方性エッチングし、Poly-Si膜１３及びWSi膜１４からなるゲート電極側にサイドウォール１８を形成した。次に、図２の工程（１Ｆ）に示すように、WSi膜１４及びサイドウォール１８をマスクとしてイオン注入を行い、Ｎ＋拡散層１９を形成した後、Ｎ＋拡散層１９を活性化するため、窒素雰囲気中で熱処置を行い、更に酸素雰囲気中で加熱した。すると、前記ゲ−ト電極が熱酸化膜２０で覆われた。引き続き、図２の工程（１Ｇ）に示すように、層間絶縁膜２０ａをＣＶＤ法で形成し、その上にレジスト膜を形成してパターニングを行い、レジストパターンを得た。このレジストパターンをマスクとして異方性エッチングを行い、層間絶縁膜２０ａにコンタクトホールを開口した。コンタクトホールにアルミニウム配線２０ｂを形成し、Ｎチャネルの微細ＭＯＳトランジスタを製造した。
なお、実施例２では、レジストパターン５ａが、実施例１における場合と同様の方法により、本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いて薄肉化されたものである。
【００６０】
（実施例３）
−薄膜磁気ヘッドの製造−
図３の工程（２Ａ）に示すように、アルチック基板２１上に、ＦｅＮからなるシールド膜２２、シリコン酸化膜からなるギャップ層２３を順次積層し、その上にＦｅＮｉからなる磁気抵抗効果膜２４をスパッタリング法で形成した。磁気抵抗効果膜２４上に汎用のＰＭＧＩレジスト膜２５（米国Microlithography Chemical Co.製）を形成し、その上に更にレジスト膜２６を形成してパターニングを行い、レジストパターン２６ａを形成した。レジストパターン２６ａの形成と同時に、ＰＭＧＩレジスト膜２５が等方的に現像され、図３の工程（２Ｂ）に示すように、アンダーカット形状のパターン２５ａが形成された。次に、図３の工程（２Ｃ）に示すように、得られたパターン２５ａをマスクとしてイオンミリングを行い、磁気抵抗効果膜２４をデーパ形状にエッチングした。次に、図３の工程（２Ｄ）に示すように、被処理面の全面にTiW膜２７をスパッタリング法で形成した。次に、リフトオフ法でパターン２５ａ、レジストパターン２６ａ及びTiW膜２７を除去すると、図３の工程（２Ｅ）に示すように、TiW膜２７が露出した状態となった。その後、図示しないが上記同様に、磁気抵抗効果膜２４とTiW膜２７とをパターニングした後、図３の工程（２Ｆ）に示すように、電極２８及びＭＲ素子２９を形成した。次いで、図３の工程（２Ｇ）に示すように、被処理面の全面にSiO２膜からなるギャップ絶縁層３１を形成した。次に、図３の工程（２Ｈ）に示すように、ギャップ絶縁層３１の形成に続き、その全面にFeNi膜からなるシ−ルド膜３２、Al2O3膜からなるギャップ層３３を順次形成し、更にその上にFeNi層３４を形成した。次いで、FeNi膜３４の全面にレジスト膜３６を形成してパターニングを行い、ライト電極の部位が開口したレジストパターンを形成した。このパターンをマスクとしてFeNi膜を等方性エッチングし、図３の工程（２Ｉ）に示すように、ライト電極３５を備えた薄膜磁気ヘッドを製造した。
なお、実施例３では、レジストパターン２６ａが、実施例１における場合と同様の方法により、本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いて薄肉化されたものである。
【００６１】
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）  水溶性樹脂及びアルカリ可溶性樹脂から選択される少なくとも１種を含有することを特徴とするレジストパターン薄肉化材料。
（付記２）  水溶性樹脂を含有してなり、その塗布膜の２５℃の水に対する溶解速度が１０Å／ｓ以上である付記１に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記３）  水溶性樹脂を含有してなり、その塗布膜の２５℃の水に対する溶解速度が５０〜１０００Å／ｓである付記１に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記４）  水溶性樹脂が、２５℃の水１００ｇに対し０．１ｇ以上溶解する水溶性を示す付記１から３のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記５）  水溶性樹脂が、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリビニルアミン及びポリアクリルアミドから選択される少なくとも１種である付記１から４のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記６）  アルカリ可溶性樹脂を含有してなり、その塗布膜の２５℃の２．３８％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に対する溶解速度が１０Å／ｓ以上である付記１に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記７）  アルカリ可溶性樹脂を含有してなり、その塗布膜の２５℃の２．３８％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液に対する溶解速度が５０〜１０００Å／ｓである付記１又は６に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記８）  アルカリ可溶性樹脂が、２５℃の２．３８％テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液１００ｇに対し０．１ｇ以上溶解するアルカリ可溶性を示す付記１及び６から７のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記９）  アルカリ可溶性樹脂が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ビニル安息香酸、ビニルフェノール、スチレン、多価フェノール、多価アルコール及びこれらの誘導体から選択される少なくとも１種をモノマー単位として少なくとも1つ有する付記１及び６から８のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１０）  アルカリ可溶性樹脂が、ノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリｐ−ヒドロキシフェニルアクリラート、ポリｐ−ヒドロキシフェニルメタクリラート、及びこれらの共重合体樹脂から選択される少なくとも１種である付記１及び６から９のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１１）  架橋剤を含有する付記１から１０のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１２）  架橋剤が、メラミン誘導体、ユリア誘導体及びウリル誘導体から選択される少なくとも１種である付記１から１１のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１３）  界面活性剤を含む付記１から１２のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１４）  界面活性剤が、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン縮合物化合物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレンアルキルエーテル化合物、ポリオキシエチレン誘導体化合物、ソルビタン脂肪酸エステル化合物、グリセリン脂肪酸エステル化合物、第１級アルコールエトキシレート化合物、及びフェノールエトキシレート化合物から選択される少なくとも１種である付記１３に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１５）  溶剤を含む付記１から１４のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１６）  溶剤が、水、アルコール系溶剤及びグリコール系溶剤から選択される少なくとも1種である付記１５に記載のレジストパターン薄肉化材料。
（付記１７）  レジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記１から１６のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料を塗布し、該レジストパターンの表面に、該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層を形成することを少なくとも含むことを特徴とするレジストパターンの製造方法。
（付記１８）  レジストパターン薄肉化材料の塗布後、現像処理を行う付記１７に記載のレジストパターンの製造方法。
（付記１９）  現像処理が、水及びアルカリ現像液の少なくともいずれかを用いて行われる付記１８に記載のレジストパターンの製造方法。
（付記２０）  付記１７から１９のいずれかの記載のレジストパターンの製造方法により得られたことを特徴とするレジストパターン。
（付記２１）  付記２０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を用いて形成されたことを特徴とする半導体装置。
（付記２２）  下地層上にレジストパターンを形成後、該レジストパターンの表面を覆うように付記１から１６のいずれかに記載のレジストパターン薄肉化材料を塗布し、該レジストパターンの表面に、該レジストパターンの材料と該レジストパターン薄肉化材料とのミキシング層を形成した後、現像処理することにより該レジストパターンを薄肉化した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。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができる。即ち、
本発明は、微細レジストパターンの製造に好適に使用でき、レジストパターンを薄肉化可能なレジストパターン薄肉化材料を提供することができる。
また、本発明は、露光光として光を使用可能であり量産性に優れ、微細レジストパターンを光の露光限界を超えて精細に製造可能なレジストパターンの製造方法を提供することができる。
また、本発明は、レジストパターンを薄肉化してなる微細なレジストパターンを提供することができる。
また、本発明は、微細レジストパターンを用いて得られた高性能な半導体装置を提供することができる。
また、本発明は、露光光として光を使用可能であり量産性に優れ、光の露光限界を超えて微細に形成した微細レジストパターンを用いて得られる半導体装置を効率的に量産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、本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いたレジストパターン（内層レンジストパターン）の薄肉化のメカニズムを説明するための概略図である。
【図２】図２は、本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いて薄肉化したレジストパターンを半導体装置であるＭＯＳトランジスタの製造に応用した一例を説明するための工程図である。
【図３】図３は、本発明のレジストパターン薄肉化材料を用いて薄肉化したレジストパターンを薄膜磁気ヘッドの製造に応用した一例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
１        半導体基板
２        レジスト膜
２ａ      レジストパターン
２ｂ      薄肉化レジストパターン
３        レジストパターン薄肉化材料
４        ミキシング層
５        下地層（基材）
１１      Ｓｉ基板（半導体基板）
１２      ゲート酸化膜
１３      ポリシリコン膜（Poly-Si膜）
１４      ＷＳｉ膜
１５      レジスト膜
１５ａ    レジストパターン
１６      Ｎ−拡散層
１７      酸化膜
１８      サイドウォール
１９      Ｎ＋拡散層９
２０      熱酸化膜
２０ａ  層間絶縁膜
２０ｂ    アルミニウム配線
２１      アルチック基板
２２      シールド膜２２
２３      ギャップ層
２４      磁気抵抗効果膜
２５      ＰＭＧＩレジスト膜
２５ａ    パターン
２６      レジスト膜
２６ａ    レジストパターン
２７      ＴｉＷ膜
２８      電極
２９      ＭＲ素子
３１      ギャップ絶縁層
３２      シ−ルド膜
３３      ギャップ層
３４      ＦｅＮｉ層
３５      ライト電極
３６      レジスト膜
【図１】
0003953822.tif 000005
【図２】
0003953822.tif 000006
【図３】
0003953822.tif 000007