JP2003140362A - レジストパターンの強化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストパターンのエッチング耐性の向上さ
せると共に、ＳＥＭ観察による収縮を抑える。 【解決手段】 所定のレジストパターン２が形成された
ウェハ基板１を、有機物１１が溶融された溶液１０に浸
漬させる。それにより、レジストパターンの空孔３に溶
液中の有機物が導入される。一般に炭素はレジスト膜の
エッチング耐性の向上に寄与するので、レジストパター
ン２のエッチング耐性は向上される。また、空孔３への
有機物１１の導入によってＳＥＭ観察時の電子線照射に
よる収縮も抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチングやＳＥ
Ｍ（走査型電子顕微鏡）による観察に対するレジストパ
ターンの耐性を向上させるための技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体装置の微細化の進展に伴
い、フォトレジストパターンの形成工程における露光光
の短波長化が進んでいる。例えば、最小寸法１３０ｎｍ
以下のレジストパターンの形成においては露光光源とし
てＡｒＦ（１９３ｎｍ）が使用される。

【０００３】レジストの材料は、その解像性のために、
使用膜厚で露光光に対して５０％程度以上の透明性が必
要である。その条件を満たすＡｒＦ用レジスト材料のポ
リマーとして、アクリル系、メタクリル系、ＣＯＭＡ
（Ｃｙｃｌｏ−ＯｌｅｆｉｎＭａｌｅｉｃ Ａｎｈｙｄ
ｒｉｄｅ）系、Ｃｙｃｌｏ−Ｏｌｅｆｉｎ系、および、
その混合系等が挙げられる。図７は、それらの例を示す
図であり、（ａ）はメタリクル系、（ｂ）はＣＯＭＡ
系、（ｃ）はポリノルボルネン系の材料をそれぞれ示し
ている。

【０００４】これらのポリマーはその透明性は高いが、
エッチング耐性が低いという問題点がある。レジストパ
ターンはエッチングの間その形状および寸法を維持する
必要があるため、この問題は重要である。その問題の対
策として、例えばアクリル系、メタクリル系の場合は、
図７（ａ）のようにポリマーの側鎖にエッチング耐量が
高い保護基を設ける。しかし、保護基は一般的にそのサ
イズが大きいため、保護基を設けたレジスト材料により
レジストフィルムを形成した場合、ポリマーの絡み合い
が荒くなりフィルムはポーラスになる。

【０００５】また、ＣＯＭＡ系の材料は、主鎖が複雑な
構造をしており、さらにモノマーの分子量が大きいため
ポリマー中のモノマー数が少なく、且つ、終端が多い。
よって、アクリル系と同様にＣＯＭＡ系の材料によるレ
ジストフィルムもまたポーラスになる。このように、Ａ
ｒＦ用レジストフィルムはポーラスであり、そのことは
エッチング耐性の劣化や、ＳＥＭによる観察時の電子線
照射によるレジストパターンの収縮といった問題を引き
起こす要因となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８（ａ）〜（ｄ）
は、従来のＡｒＦ用レジストの問題を説明するための図
であり、ＡｒＦ用レジストをマスクとして酸化膜基板を
エッチングした結果を示している。この内（ａ）はレジ
ストにパターンの形成を行わなかった場合を示してい
る。また、（ｂ）〜（ｄ）はレジストにホールパターン
を形成し、それをマスクとして酸化膜基板をエッチング
した直後の同レジストの様子を示しており、それぞれホ
ールパターンのホールの径とホール間隔との比を１：
４、１：２、１：１とした場合を示している。これらの
図から分かるように、ホール間隔が狭くなるほど、エッ
チングによりレジストが受けるダメージは大きいものと
なっている。

【０００７】同様に、図９（ａ）〜（ｃ）も従来のＡｒ
Ｆ用レジストの問題を説明するための図であり、ＡｒＦ
用レジストをマスクとして酸化膜基板をエッチングした
結果を示している。ここではレインパターンのレジスト
を形成し、それをマスクとして酸化膜基板をエッチング
した直後の同レジストの様子を示しており、（ａ）〜
（ｃ）はそれぞれラインパターンの幅を０．３０μｍ、
０．２０μｍ、０．１４μｍとした場合を示している。
これらの図から分かるように、ライン幅が小さくなるほ
ど、エッチングによりレジストが受けるダメージは大き
いものとなっている。

【０００８】これらの結果より、レジストパターンの形
状が微細である程、即ちレジストの寸法が小さい程、そ
れをマスクとしたエッチングによるダメージは大きいも
のとなると言える。図１０はレジストの寸法とエッチン
グによるダメージとの関係を説明するための図である。
１００ａおよび１００ｂはウェハ基板１１０上に形成さ
れたレジストを示しており、１０１はレジスト１００ａ
および１００ｂをマスクとしてウェハ基板１１０をエッ
チングするためのプラズマの影響を模式的に示したもの
である。この図のように、比較的寸法の大きいレジスト
１００ａ（例えばホール間隔の広いレジストパターン
や、ライン幅の広いレジストパターン）にはその中央部
にまでプラズマによるダメージは到達せず、中央部には
ダメージを受けない部分１０２が存在するので、レジス
トのダメージは致命的なものとはならない。一方、寸法
の小さいレジスト１００ｂは、その中央部にまでプラズ
マによるダメージが到達するので、レジストのダメージ
は致命的なものとなる恐れがある。さらに、レジスト１
００ｂの中央部は両側面からのダメージを受けることと
なるので、レジストのダメージは加速的に進むと考えら
れる。

【０００９】また、上記したようにＡｒＦ用レジストは
ポーラスであり、その微小な空孔によりレジストのエッ
チング耐性は劣化する。図１１は、ＡｒＦ用レジストと
ＫｒＦ用レジストレジストとの空孔の量を比較するため
の実験データを示す図である。この実験においては、Ａ
ｒＦ用レジストおよびＫｒＦ用レジストのそれぞれに対
してＡｒの注入を行った。レジストにＡｒを注入すると
そのエネルギーによりレジストを形成するポリマーの側
鎖の一部は破壊され、一部は再架橋し、一部はガスとな
ってレジスト膜から抜けていく。そのため、ＡｒＦ用レ
ジストおよびＫｒＦ用レジスト共に収縮が生じる。図１
１はラインパターンのレジストにおけるライン幅と収縮
量との関係を表しており、実線はＡｒＦ用レジストにお
ける実験結果であり、破線はＫｒＦ用レジストによる実
験結果である。この図において収縮量は寸法によって表
現されているので、レジストのライン幅が大きくなるほ
ど収縮量は大きくなる。また、ＡｒＦ用レジストは、Ｋ
ｒＦ用レジストよりも大きく収縮することが観察され
る。この結果から、ＡｒＦ用レジストの方がより多くの
空孔を有する構造であることが分かる。

【００１０】また、図１２は、ＳＥＭによる観察回数に
よるレジストの幅の変化を示す図である。この図におい
て、横軸はＳＥＭによる観察回数を示しており、各観察
時間は１２０秒である。また、縦軸はその観察によるレ
ジストの幅の実測値を示している。通常、ＳＥＭの観察
において、加速電圧は８００Ｖとして使用する。

【００１１】図１２の実線１１０および破線１１１は、
それぞれＡｒＦ用レジストおよびＫｒＦ用レジストに対
して加速電圧８００Ｖとして観察を行った場合の様子を
示している。ＡｒＦ用レジストの方が、ＫｒＦレジスト
に比べ、観察回数が増えると共に寸法が大幅に減少する
のが分かる。この結果からも、ＡｒＦ用レジストの方が
より多くの空孔を有する構造であることが分かる。

【００１２】ＳＥＭによる観察に伴うレジストの収縮の
問題を回避するために、加速電圧を下げることが考えら
れる。図１２の実線１２０および破線１２１は、それぞ
れＡｒＦ用レジストおよびＫｒＦ用レジストに対して加
速電圧３００Ｖとして観察を行った場合の様子を示して
いる。この図からも、加速電圧を下げることによってレ
ジストの収縮が抑えられることが確認できる。しかし、
加速電圧を下げることはＳＥＭの観察能力を犠牲にする
こととなるために実用的であるとは言えない。

【００１３】また、これらの問題は、ＡｒＦ用レジスト
に限らずポーラスな構造を有する多くのレジストにおけ
る課題となっている。

【００１４】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、ウェハ上に形成されたレジスト
パターンのエッチング耐性の向上させると共に、ＳＥＭ
観察による収縮を抑えることのできるレジストパターン
の強化方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のレジス
トパターンの強化方法は、内部に空孔を有するポーラス
なレジストパターンの強化方法であって、（ａ）ウェハ
上に前記レジストパターンを形成する工程と、（ｂ）前
記レジストパターンの前記空孔に、少なくとも炭素を含
む所定の導入物を導入する工程とを備えることを特徴と
する。

【００１６】請求項２に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項１に記載のレジストパターンの強化方法
であって、前記導入物が有機物であり、前記工程（ｂ）
が、前記レジストパターンを前記有機物の溶液に浸漬さ
せる工程を含むことを特徴とする。

【００１７】請求項３に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項１に記載のレジストパターンの強化方法
であって、前記導入物が有機物であり、前記工程（ｂ）
が、前記レジストパターンに前記有機物の溶液を塗布す
る工程を含むことを特徴とする。

【００１８】請求項４に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項２または請求項３に記載のレジストパタ
ーンの強化方法であって、前記レジストパターンが、化
学増幅型レジストによって形成され、前記工程（ａ）
が、前記化学増幅型レジストを露光する工程を含み、前
記有機物の溶液が、酸を触媒として前記レジストパター
ンと前記有機物とを結合させる架橋材を含むことを特徴
とする。

【００１９】請求項５に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項１に記載のレジストパターンの強化方法
であって、前記導入物が有機物であり、前記工程（ｂ）
が、前記レジストパターンを前記有機物の蒸気にさらす
工程を含むことを特徴とする。

【００２０】請求項６に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項２から請求項５のいずれかに記載のレジ
ストパターンの強化方法であって、前記有機物が、低分
子であることを特徴とする。

【００２１】請求項７に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項２から請求項６のいずれかに記載のレジ
ストパターンの強化方法であって、前記有機物が、フェ
ノール類であることを特徴とする。

【００２２】請求項８に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項１に記載のレジストパターンの強化方法
であって、前記導入物が、有機物あるいは無機の炭素化
合物の気体であり、前記工程（ｂ）が、前記レジストパ
ターンが形成されたウェハを前記気体雰囲気にさらした
上で前記気体の圧力を上げる工程を含むことを特徴とす
る。

【００２３】請求項９に記載のレジストパターンの強化
方法は、請求項１に記載のレジストパターンの強化方法
であって、前記導入物が、イオンソースとなる物質であ
り、前記工程（ｂ）が、前記レジストパターンに前記導
入物をイオン注入する工程含むことを特徴とする。

【００２４】請求項１０に記載のレジストパターンの強
化方法は、請求項１から請求項９のいずれかに記載のレ
ジストパターンの強化方法であって、さらに、（ｃ）前
記工程（ｂ）の後に行われ、前記レジストパターンに電
子線照射を行う工程を含むことを特徴とする。

【００２５】請求項１１に記載のレジストパターンの強
化方法は、請求項１から請求項９のいずれかに記載のレ
ジストパターンの強化方法であって、さらに、（ｄ）前
記工程（ｂ）の後に行われ、前記レジストパターンにイ
オン注入を行う工程を含むことを特徴とする。

【００２６】請求項１２に記載のレジストパターンの強
化方法は、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の
レジストパターンの強化方法であって、前記工程（ｂ）
が、前記導入物の種類および量を調整することにより、
前記レジストパターンの寸法を調整する工程を含むこと
を特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞本実施の形態に
おいては、ポーラスなレジストが有する微小な空孔部に
有機物を導入することによって、当該レジストの強化を
図る。以下、本実施の形態に係るレジストの強化方法を
示す。

【００２８】まず、ウェハ基板上に所定のレジストパタ
ーンを形成する。その後、その溶液中にレジストパター
ンが形成されたウェーハを浸漬させる（例えばディップ
現像と同等の作業工程）ことによって、レジストパター
ンの空孔に溶液中の有機物を導入する。図１は、有機物
が溶解した溶液中にウェハを浸漬させた場合の様子を示
す模式図である。この図において、１はウェハ基板、２
はウェハ基板上に形成されたレジストパターン、３はレ
ジストパターン２が有する空孔である。また、１０は、
レジストパターン２の空孔３に導入する有機物が溶解し
た溶液であり、１１はその有機物を示している。

【００２９】このプロセスを経ることによって、レジス
トパターン２の空孔３には、溶液１０が浸透すると共に
有機物１１が導入される。図２は空孔３に有機物１１が
導入された状態を示す模式図である。なお、この図にお
いては説明の簡単のために、各空孔３内にはそれぞれ１
つの有機物１１が描かれているが、実際には１つの空孔
３内に複数の有機物１１が導入される場合もある。

【００３０】また、レジストパターン２の空孔３に有機
物１１を導入させるためのプロセスは、これに限定され
るものではなく、例えば、０〜数１０ｒｐｍの低速スピ
ン塗布およびその後のスピン停止（例えばパドル現像プ
ロセスと同等の作業工程）により有機物１１を溶解した
溶液１０をレジストパターン２が形成されたウェハ１上
に塗布するものであってもよい。それによっても図２と
同様に、レジストパターン２の空孔３には、溶液１１が
浸透すると共に有機物３が導入される。

【００３１】そしてその後、溶液１１に浸漬させていた
ウェハ１を、溶液１１から取り出す。あるいは塗布した
溶液１１のうちレジストパターン２に浸透しきれなかっ
たものを回転振りきりにより除去する。

【００３２】以上の工程により、レジストパターン２の
ポーラス部分の空孔３に有機物１１が導入されることに
よって、レジストパターン２がポーラスであることに起
因するエッチング耐性の劣化は抑えられる。つまり、レ
ジストパターン２のエッチング耐性は向上される。ま
た、空孔３内の有機物１１の存在によりＳＥＭ観察時の
電子線照射による収縮も抑えられることは明らかであ
る。

【００３３】ここで、空孔３に導入する有機物１１とし
ては、レジストパターン２のポーラス部に浸透しやすい
ように低分子である必要がある。その例として、フェノ
ール類が挙げられる。具体的には、図３に示すようなフ
ェノール、ハイドロキノン、ピロガロール、クレゾール
等や、それらの異性体が挙げられる。特に、これらの物
質はベンゼン環を含み、エッチング耐性が高いことが知
られている。

【００３４】また、有機物１１が融解される溶液の濃度
は、例えば上記のフェノール類のように導入物自体が液
体である場合は、１００％であってもよい。また、作業
の安全性確保およびコストの削減の目的で希釈する必要
がある場合は、１０％程度まで希釈が可能である。その
場合の希釈溶媒としては、有機物１１を溶解すると共
に、レジストパターン２を溶解しない特性が必要とされ
る。その例として、水、ヘキサン、トルエン、ＩＰＡ等
が挙げられる。さらに、溶液の温度はレジストパターン
２の浸透面において高い方がよいが、作業の安全性確保
および簡便性を考慮して、室温程度（２５℃程度）とし
てもよい。

【００３５】なお、上記したように、空孔３への有機物
１１の導入は、基本的に毛細管現象によって溶液１０が
レジストパターン２のポーラス部に浸透することによっ
て行われ、その浸透に要する時間は数秒程度である。よ
って、ウェハ１の溶液１０への浸漬時間（あるいはウェ
ハ１への溶液１０の塗布時間）は、数秒程度で充分であ
る。しかし、従来の写真製版の各種工程におけるタクト
タイム内であれば、写真製版工程全体としての処理能力
の低下は伴わない。そのため、本発明の効果を安定して
得るために、ウェハ１の溶液１０への浸漬時間は１分程
度としても問題無い。

【００３６】また、レジストパターン２の形状が大きい
場合、その中まで完全に溶液１０を浸透させることが困
難となる可能性がある。しかし、エッチング中にレジス
トが消耗する厚さは、通常、２００〜４００ｎｍである
ので、表面からそれと同等程度の深さまで溶液１０が浸
透すれば充分な効果を得ることができる。

【００３７】さらに、レジストパターン２中に有機物１
１をより導入しやすくするために、パターンニング後の
レジストパターン中の残存溶媒量を高くしておくことが
考えられる。例えば、レジスト塗布後のベークおよび露
光後のベークを、解像性が劣化しない範囲内で低温化し
ておく。それらのベークの最適温度はレジストによって
さまざまであるが、一般的に２０℃程度低温化しても解
像性の劣化は発生しない。

【００３８】また、レジスト膜はポーラス度の低い個所
であっても完全な遮蔽物である部分は殆ど無く、全体的
にある程度はポーラスであるので、プロセス条件を工夫
することにより、レジスト内部の深い部分にまで有機物
を導入することが可能である。その場合も、ポーラス度
の高い個所に多量の有機物が導入されることとなる。

【００３９】＜実施の形態２＞上記したように、レジス
トパターン２のポーラス部分の空孔３に有機物１１を導
入することによって、該レジストパターン２のエッチン
グ耐性は向上されると共に、ＳＥＭ観察時の電子線照射
による収縮も抑えられるが、さらに、この有機物をレジ
スト材料であるポリマー（レジストポリマー）に結合さ
せれば、レジストパターン２のエッチング耐性向上の効
果はさらに大きくなる。

【００４０】そこで、本実施の形態においては、レジス
トパターン２のポーラス部の空孔に、有機物と共に架橋
材も導入する。架橋材の例として、図４に示すメラミン
系架橋材がある。架橋材および有機物が溶解された溶液
に、レジストパターン２が形成されたウェハ１をその溶
液に浸漬する（あるいは溶媒をウェハに塗布する）こと
により、レジストパターンの空孔に有機物および架橋材
が導入される。

【００４１】ここで、架橋材および有機物が溶解される
溶媒としては、有機物１１を溶解すると共に、レジスト
パターン２を溶解しない特性が必要とされ、例えば、
水、ヘキサン、トルエン、ＩＰＡ等が挙げられる。

【００４２】また、本実施の形態において、レジストパ
ターンを形成するレジスト膜は、化学増幅型レジストで
あるとする。化学増幅型レジストは感光剤として酸発生
材を含むため、露光によって酸を発生する。レジスト膜
がネガ型であるとすると、レジストパターン２として残
存する部分は露光部であるため、そこには露光により発
生した酸が残存する。その酸の存在により、レジストパ
ターン２の空孔３内で、有機物および架橋材、レジスト
ポリマーとの間の結合が生じる。図５は、その結合に伴
う化学反応（架橋反応）の一般式であり、例えばメラミ
ンの側鎖は、酸の存在下でこの図が示すように水酸基と
結合を行う。レジストには水酸基およびカルボキシル基
が存在し、空孔に導入されたフェノール類の有機物も水
酸基を有しているので、それぞれ架橋材との反応が可能
である。

【００４３】図６は、その反応後におけるレジストパタ
ーン２の空孔３の様子を模式的に示した図である。この
図において、２０は空孔３内に有機物１１と共に導入さ
れた架橋材であり、図５に示した化学反応によって、架
橋部２１を介して有機物１１およびレジストパターン２
の材料のポリマーと結合している。この結合により、レ
ジストパターン２のエッチング耐性は、実施の形態１の
場合よりもさらに向上されることとなる。

【００４４】なお、本実施の形態において、レジスト膜
がポジ型の化学増幅型レジストである場合は、レジスト
パターン２は未露光部分によって形成されるので、レジ
ストパターン２には露光部から拡散してきた微量の酸し
か存在しない。そのために架橋反応が充分に進行しない
恐れがある。よってその場合は、レジストパターン２の
形成後に、架橋反応に充分な酸を発生させる程度の露光
プロセスをウェハ全面に対して行えばよい。

【００４５】＜実施の形態３＞本実施の形態では、レジ
ストパターン２の空孔３内に導入された有機物１１とレ
ジストポリマーとの結合を、ＥＢ（電子線）照射によっ
て行う。この場合は架橋材が不要であり、さらに、有機
物１１が必ずしも水酸基を有する必要が無いために、有
機物１１の選択肢が広がるという利点がある。

【００４６】ここで、空孔３に有機物１１の導入を行わ
ず、単にレジストパターン２にＥＢ照射を行うだけでも
レジストポリマーの分解および再結合が生じ、それによ
りレジストパターン２のエッチング耐性は向上する。し
かし、それに伴いレジストパターンの体積が減少してし
まう。本実施の形態においては、空孔３内に有機物１１
が存在するために、その体積減少は軽減される。つま
り、レジストパターン２のＥＢ照射による体積減少を抑
えつつ、実施の形態１の場合よりもさらにエッチング耐
性の向上を図ることができる。

【００４７】＜実施の形態４＞本実施の形態では、レジ
ストパターン２の空孔３内に導入された有機物１１とレ
ジストポリマーとの結合を、イオン注入によって行う。
この場合は架橋材が不要であり、さらに、有機物１１が
必ずしも水酸基を有する必要が無いために、有機物１１
の選択肢が広がるという利点がある。

【００４８】ここで、空孔３に有機物１１の導入を行わ
ず、単にレジストパターン２にイオン注入を行うだけで
もレジストポリマーの分解および再結合が生じ、それに
よりレジストパターン２のエッチング耐性は向上する。
しかし、それに伴いレジストパターンの体積が減少して
しまう。本実施の形態においては、空孔３内に有機物１
１が存在するために、その体積減少は軽減される。つま
りレジストパターン２のイオン注入による体積減少を抑
えつつ、実施の形態１の場合よりもさらにエッチング耐
性の向上を図ることができる。

【００４９】＜実施の形態５＞有機物１１とレジスト材
料のとの組み合わせによっては、有機物１１がレジスト
ポリマーと結合しにくい場合も考えられる。そこで、本
実施の形態では、一つの空孔３の内部に導入された複数
の有機物１１同士を結合させて高分子化する。

【００５０】その結合の手法として、例えばＥＢ照射や
イオン注入を用いることが考えられる。一般的に、ポリ
マーは分子量１００００程度までは、分子量が大きい程
エッチング耐性が高くなることが知られており、微小な
空孔３内にの有機物１１が互いに結合し高分子化するこ
とによって、そのエッチング耐性は向上する。それによ
り、実施の形態１の場合よりもさらにレジストパターン
２のエッチング耐性は向上する。

【００５１】またこのとき、空孔３中の有機物１１の存
在により、ＥＢ照射やイオン注入によるレジストパター
ンの体積縮小は抑えられている。

【００５２】＜実施の形態６＞実施の形態１において
は、レジストパターン２の空孔３に有機物１１を導入さ
せるためのプロセスとして、有機物１１の溶液にウェハ
を浸漬する手法、あるいはウェハに有機物１１の溶液を
塗布する手法を示した。つまり、液体である溶液を直接
レジストパターン２に接触させるものであった。

【００５３】しかし、有機物１１の溶液とレジストパタ
ーンが接触する際、溶液の表面張力により、該溶液が空
孔３内に導入され難い場合が考えられる。そこで、本実
施の形態においては、有機物１１自体が通常状態で液体
である場合、それを蒸発させて、その蒸気にレジストパ
ターン２が形成されたウェハをさらす。それにより、レ
ジストパターン２の空孔３への有機物１１の導入を効率
的に行うことができる。

【００５４】＜実施の形態７＞本実施の形態において
は、空孔３内への導入物としてとして気体を用いる。こ
の場合、有機物としてはメタン等がある。さらに、ＣＯ
２等の無機物も空孔３内への導入物の対象とすることが
でき、導入物の選択肢が広がる。

【００５５】導入方法としては、レジストパターン２が
形成されたウェーハと、導入する気体を気密室に入れ、
導入気体の圧力を上げる。それにより空孔３内に導入物
が導入される。

【００５６】また、別の方法としては、エッチングプロ
セスにおいて本エッチング前にチャンバ内に導入物を導
入し、その後、導入物雰囲気をパージして通常のエッチ
ングプロセスを行うことが挙げられる。この方式によれ
ば、エッチャーで使用する範囲の圧力しか適用できない
という制約があるが、特別な気密室が不要であるという
長所がある。

【００５７】＜実施の形態８＞本実施の形態において
は、導入物として炭素を含みイオンソースなる物質を用
い、イオン注入によって空孔３内へと導入物を導入す
る。炭素を含みイオンソースとなる物質としては、炭素
そのものや二酸化炭素がある。炭素は一般的にエッチン
グ耐性向上に寄与するので、それによりレジストパター
ンのエッチング耐性は向上される。

【００５８】また、更にエッチング耐性の向上を図る必
要がある場合は、上記した実施の形態５と同様に、導入
物の導入後、さらにＥＢ照射やイオン注入を行ってもよ
い。それによって、導入物とレジストとの結合が強固に
なりさらにエッチング耐性が向上する。

【００５９】＜実施の形態９＞レジストパターン２の空
孔３に導入物を導入した場合、その量が多ければ当然レ
ジストパターン２の体積は増加する。その増加量は、導
入物の種類および導入量によって異なる。このことは、
導入物の種類および量を調整することで、レジストパタ
ーン２の寸法を調整することが可能であることを示唆し
ている。

【００６０】そこで、本実施の形態においては、導入物
の種類および導入量を調整することで、レジストパター
ンの寸法の調整を行う。エッチング耐性向上に必要な導
入量以上の導入物を空孔３に導入することは通常は不要
であるが、パターン寸法を調整する目的で、導入物の量
および種類を決定する。それにより、レジストパターン
２の寸法の微調整が可能となる。よって、レジストパタ
ーンの寸法精度、およびエッチングの解像度の向上に寄
与できる。

【００６１】例えば、エッチングによる寸法細りが発生
する場合、レジストの寸法を太くしておくことは有効で
ある。特に、微細ホールの形成を行う場合等に有効であ
る。

【００６２】なお、本発明は前述したＡｒＦ用のレジス
トパターンへの適用に限定されるものではなく、ポーラ
スな構造を持つあらゆるレジストパターンに適用可能で
あり、同様の効果を得ることができることは言うまでも
ない。

【００６３】

【発明の効果】請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法によれば、（ａ）ウェハ上にレジストパターンを
形成する工程と、（ｂ）レジストパターンの空孔に、少
なくとも炭素を含む所定の導入物を導入する工程とを備
えるので、レジストパターンのエッチング耐性が向上す
ると共に、ＳＥＭ観察時における収縮は抑えられる。

【００６４】請求項２に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法であって、導入物が有機物であり、工程（ｂ）
が、レジストパターンを有機物の溶液に浸漬させる工程
を含むので、レジストパターンの空孔に有機物が導入さ
れ、レジストパターンのエッチング耐性が向上すると共
に、ＳＥＭ観察時における収縮は抑えられる。

【００６５】請求項３に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法であって、導入物が有機物であり、工程（ｂ）
が、レジストパターンに有機物の溶液を塗布する工程を
含むので、レジストパターンの空孔に有機物が導入さ
れ、レジストパターンのエッチング耐性が向上すると共
に、ＳＥＭ観察時における収縮は抑えられる。

【００６６】請求項４に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項２または請求項３に記載のレジス
トパターンの強化方法であって、レジストパターンが、
化学増幅型レジストによって形成され、工程（ａ）が、
化学増幅型レジストを露光する工程を含み、有機物の溶
液が、酸を触媒としてレジストパターンと有機物とを結
合させる架橋材を含むので、化学増幅型レジストの露光
時に生じた酸が触媒となり、架橋材によって有機物とレ
ジストパターンとの結合される。よって、レジストパタ
ーンのエッチング耐性がさらに向上する。

【００６７】請求項５に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法であって、導入物が有機物であり、工程（ｂ）
が、レジストパターンを有機物の蒸気にさらす工程を含
むので、レジストパターンの空孔に有機物が導入され、
レジストパターンのエッチング耐性が向上すると共に、
ＳＥＭ観察時における収縮は抑えられる。また、有機物
の溶液を直接塗布する場合に比べ、工程（ｂ）における
導入物の導入が効率よく行われるという利点もある。

【００６８】請求項６に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項２から請求項５のいずれかに記載
のレジストパターンの強化方法であって、有機物が、低
分子であるので、レジストパターンのポーラス部へ浸透
しやすく、空孔への有機物の導入が効率よく行われる。

【００６９】請求項７に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項２から請求項６のいずれかに記載
のレジストパターンの強化方法であって、有機物が、ベ
ンゼン環を含みエッチング耐性の高いフェノール類であ
るので、レジストパターンのエッチング耐性は大きく向
上される。

【００７０】請求項８に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法であって、導入物が、有機物あるいは無機の炭素
化合物の気体であり、工程（ｂ）が、レジストパターン
が形成されたウェハを気体雰囲気にさらした上で気体の
圧力を上げる工程を含むので、レジストパターンの空孔
に有機物が導入され、レジストパターンのエッチング耐
性が向上すると共に、ＳＥＭ観察時における収縮は抑え
られる。

【００７１】請求項９に記載のレジストパターンの強化
方法によれば、請求項１に記載のレジストパターンの強
化方法であって、導入物が、イオンソースとなる物質で
あり、工程（ｂ）が、レジストパターンに導入物をイオ
ン注入する工程含むので、イオン注入によりレジストパ
ターンの空孔に有機物が導入され、レジストパターンの
エッチング耐性が向上すると共に、ＳＥＭ観察時におけ
る収縮は抑えられる。

【００７２】請求項１０に記載のレジストパターンの強
化方法によれば、請求項１から請求項９のいずれかに記
載のレジストパターンの強化方法であって、さらに、
（ｃ）工程（ｂ）の後に行われ、レジストパターンに電
子線照射を行う工程を含むので、レジストパターンの空
孔に導入された導入物とレジストパターンとの結合およ
び導入物同士の結合、レジストパターン同士の再結合が
生じ、レジストパターンのエッチング耐性がさらに向上
する。また、空孔内の導入物の存在によって、電子線照
射によるレジストパターンの体積減少は軽減される。

【００７３】請求項１１に記載のレジストパターンの強
化方法によれば、請求項１から請求項９のいずれかに記
載のレジストパターンの強化方法であって、さらに、
（ｄ）工程（ｂ）の後に行われ、レジストパターンにイ
オン注入を行う工程を含むので、レジストパターンの空
孔に導入された導入物とレジストパターンとの結合およ
び導入物同士の結合、レジストパターン同士の再結合が
生じ、レジストパターンのエッチング耐性がさらに向上
する。また、空孔内の導入物の存在によって、イオン注
入によるレジストパターンの体積減少は軽減される。

【００７４】請求項１２に記載のレジストパターンの強
化方法によれば、請求項１から請求項１１のいずれかに
記載のレジストパターンの強化方法であって、工程
（ｂ）が、導入物の種類および量を調整することによ
り、レジストパターンの寸法を調整する工程を含むの
で、レジストパターンの寸法の微調整が可能である。そ
の結果レジストパターンの寸法精度の向上に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係るレジストパターンの強化
方法における有機物が溶解した溶液中にウェハを浸漬さ
せる工程を示す模式図である。

【図２】 実施の形態１において空孔に有機物が導入さ
れた状態を示す模式図である。

【図３】 実施の形態１に用いられる有機物の例を示す
図である。

【図４】 実施の形態２に用いられる架橋材の例を示す
図である。

【図５】 実施の形態２における架橋反応の一般式を示
す図である。

【図６】 実施の形態２における架橋反応の後における
空孔の様子を模式的に示した図である。

【図７】 従来のＡｒＦ用レジストの材料の例を示す図
である。

【図８】 従来のＡｒＦ用レジストの問題を説明するた
めの図である。

【図９】 従来のＡｒＦ用レジストの問題を説明するた
めの図である。

【図１０】 レジストの寸法とエッチングによるダメー
ジとの関係を説明するための図である。

【図１１】 ＡｒＦ用レジストとＫｒＦ用レジストレジ
ストとの空孔の量を比較するための実験データを示す図
である。

【図１２】 ＳＥＭによる観察回数によるレジストの幅
の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ ウェハ基盤、２ レジストパターン、３ 空孔、１
０ 有機物の溶液、１１ 有機物、２０ 架橋材、２１
架橋部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H025 AA09 AB16 AC04 AC08 AD01 BE00 CC20 FA33 2H096 AA25 BA01 BA20 EA05 HA03 HA05 JA04 5F046 AA07 JA22

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に空孔を有するポーラスなレジスト
   パターンの強化方法であって、 （ａ）ウェハ上に前記レジストパターンを形成する工程
   と、 （ｂ）前記レジストパターンの前記空孔に、少なくとも
   炭素を含む所定の導入物を導入する工程とを備える、こ
   とを特徴とするレジストパターンの強化方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のレジストパターンの強
   化方法であって、 前記導入物が有機物であり、 前記工程（ｂ）が、 前記レジストパターンを前記有機物の溶液に浸漬させる
   工程を含む、ことを特徴とするレジストパターンの強化
   方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のレジストパターンの強
   化方法であって、 前記導入物が有機物であり、 前記工程（ｂ）が、 前記レジストパターンに前記有機物の溶液を塗布する工
   程を含む、ことを特徴とするレジストパターンの強化方
   法。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３に記載のレジス
   トパターンの強化方法であって、 前記レジストパターンが、化学増幅型レジストによって
   形成され、 前記工程（ａ）が、前記化学増幅型レジストを露光する
   工程を含み、 前記有機物の溶液が、酸を触媒として前記レジストパタ
   ーンと前記有機物とを結合させる架橋材を含む、ことを
   特徴とするレジストパターンの強化方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のレジストパターンの強
   化方法であって、 前記導入物が有機物であり、 前記工程（ｂ）が、前記レジストパターンを前記有機物
   の蒸気にさらす工程を含む、ことを特徴とするレジスト
   パターンの強化方法。
6. 【請求項６】 請求項２から請求項５のいずれかに記載
   のレジストパターンの強化方法であって、 前記有機物が、低分子である、ことを特徴とするレジス
   トパターンの強化方法。
7. 【請求項７】 請求項２から請求項６のいずれかに記載
   のレジストパターンの強化方法であって、 前記有機物が、フェノール類である、ことを特徴とする
   レジストパターンの強化方法。
8. 【請求項８】 請求項１に記載のレジストパターンの強
   化方法であって、 前記導入物が、有機物あるいは無機の炭素化合物の気体
   であり、 前記工程（ｂ）が、 前記レジストパターンが形成されたウェハを前記気体雰
   囲気にさらした上で前記気体の圧力を上げる工程を含
   む、ことを特徴とするレジストパターンの強化方法。
9. 【請求項９】 請求項１に記載のレジストパターンの強
   化方法であって、 前記導入物が、イオンソースとなる物質であり、 前記工程（ｂ）が、 前記レジストパターンに前記導入物をイオン注入する工
   程含む、ことを特徴とするレジストパターンの強化方
   法。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載のレジストパターンの強化方法であって、さらに、 （ｃ）前記工程（ｂ）の後に行われ、前記レジストパタ
    ーンに電子線照射を行う工程を含む、ことを特徴とする
    レジストパターンの強化方法。
11. 【請求項１１】 請求項１から請求項９のいずれかに記
    載のレジストパターンの強化方法であって、さらに、 （ｄ）前記工程（ｂ）の後に行われ、前記レジストパタ
    ーンにイオン注入を行う工程を含む、ことを特徴とする
    レジストパターンの強化方法。
12. 【請求項１２】 請求項１から請求項１１のいずれかに
    記載のレジストパターンの強化方法であって、 前記工程（ｂ）が、前記導入物の種類および量を調整す
    ることにより、前記レジストパターンの寸法を調整する
    工程を含む、ことを特徴とするレジストパターンの強化
    方法。