JPH11204399A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH11204399A JPH11204399A JP10003205A JP320598A JPH11204399A JP H11204399 A JPH11204399 A JP H11204399A JP 10003205 A JP10003205 A JP 10003205A JP 320598 A JP320598 A JP 320598A JP H11204399 A JPH11204399 A JP H11204399A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/69—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials
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- H10P50/692—Etching of wafers, substrates or parts of devices using masks for semiconductor materials for Group V materials or Group III-V materials characterised by their composition, e.g. multilayer masks or materials
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P76/00—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography
- H10P76/20—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising organic materials
- H10P76/204—Manufacture or treatment of masks on semiconductor bodies, e.g. by lithography or photolithography of masks comprising organic materials of organic photoresist masks
- H10P76/2041—Photolithographic processes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Weting (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光によるレジストパターンの形成において
は、波長によって、微細化に限界がある。この限界を超
えるとともに、パターン形状に優れ、かつ清浄なレジス
トパターン形成ができる方法を得る。 【解決手段】 露光により酸を発生する材料を含む第１
のレジストパターン１ａ上を、酸の存在で架橋する材料
を含む第２のレジスト２で覆う。露光により第１のレジ
ストパターン１ａ中に酸を発生させ、界面に架橋層４を
形成し、第１のレジストパターン１ａよりも太った第２
のレジストパターン２ａを形成する。この後、第２のレ
ジスト２を水に有機溶媒を溶かした液で剥離し、さら
に、水で洗浄する２段階処理によって、清浄で微細なレ
ジストパターンを得る。これにより、レジストのホール
径の縮小、分離幅の縮小ができる。
は、波長によって、微細化に限界がある。この限界を超
えるとともに、パターン形状に優れ、かつ清浄なレジス
トパターン形成ができる方法を得る。 【解決手段】 露光により酸を発生する材料を含む第１
のレジストパターン１ａ上を、酸の存在で架橋する材料
を含む第２のレジスト２で覆う。露光により第１のレジ
ストパターン１ａ中に酸を発生させ、界面に架橋層４を
形成し、第１のレジストパターン１ａよりも太った第２
のレジストパターン２ａを形成する。この後、第２のレ
ジスト２を水に有機溶媒を溶かした液で剥離し、さら
に、水で洗浄する２段階処理によって、清浄で微細なレ
ジストパターンを得る。これにより、レジストのホール
径の縮小、分離幅の縮小ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体プロセスに
おいて、レジストパターンを形成する際にパターンの分
離サイズ又はホール開口サイズを縮小する微細分離レジ
ストパターンの形成方法、およびエッチング後の微細分
離パターン側壁の粗面化を実現する加工方法を用いた半
導体装置の製造方法、及びこの製造方法によって製造さ
れた半導体装置に関するものである。
おいて、レジストパターンを形成する際にパターンの分
離サイズ又はホール開口サイズを縮小する微細分離レジ
ストパターンの形成方法、およびエッチング後の微細分
離パターン側壁の粗面化を実現する加工方法を用いた半
導体装置の製造方法、及びこの製造方法によって製造さ
れた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴って、製
造プロセスに要求される配線及び分離幅は、非常に微細
化されている。一般的に、微細パターンの形成は、フォ
トリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、
その後に、形成したレジストパターンをマスクとして、
下地の各種薄膜をエッチングする方法により行われてい
る。
造プロセスに要求される配線及び分離幅は、非常に微細
化されている。一般的に、微細パターンの形成は、フォ
トリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、
その後に、形成したレジストパターンをマスクとして、
下地の各種薄膜をエッチングする方法により行われてい
る。
【０００３】そのため、微細パターン形成においては、
フォトリソグラフィ技術が非常に重要となる。フォトリ
ソグラフィ技術は、レジスト塗布、マスク合わせ、露
光、現像で構成されており、微細化に対しては露光波長
の制約から、微細化には限界が生じている。
フォトリソグラフィ技術が非常に重要となる。フォトリ
ソグラフィ技術は、レジスト塗布、マスク合わせ、露
光、現像で構成されており、微細化に対しては露光波長
の制約から、微細化には限界が生じている。
【０００４】そのため、従来の露光によるフォトリソグ
ラフィ技術の限界を超える微細なレジストパターンの形
成方法として、特開平６−２５０３７９号公報、特開平
７−１３４４２２号公報などの手法が提案されており、
これらの手法は、第１のレジストと第２のレジストの樹
脂成分の相互拡散を利用している。しかし、これらの方
法では、第２のレジストとして、第１のレジストを溶解
させうる有機溶媒に可溶なフォトレジスト材料を用いて
おり、第１のレジストパターンを変形させる問題が有
る。
ラフィ技術の限界を超える微細なレジストパターンの形
成方法として、特開平６−２５０３７９号公報、特開平
７−１３４４２２号公報などの手法が提案されており、
これらの手法は、第１のレジストと第２のレジストの樹
脂成分の相互拡散を利用している。しかし、これらの方
法では、第２のレジストとして、第１のレジストを溶解
させうる有機溶媒に可溶なフォトレジスト材料を用いて
おり、第１のレジストパターンを変形させる問題が有
る。
【０００５】また、第２のレジストを剥離する処理方法
は、第２レジストを露光し、酸を発生させ、第２レジス
トを溶解させうる現像液（ＴＭＡＨ（テトラメチルアン
モニウム水和物）水溶液などのアルカリ性現像液、ある
いはキシレンなど）を用いて第２のレジストを溶解除去
している。しかし、第２のレジストの露光時に、下地で
ある第１のレジストに対しても露光することにより、可
溶化することがある。可溶化された第１のレジストは、
第２のレジストを溶解させうる溶液に対して可溶となる
ことから、第２のレジストの溶解除去時に、第１のレジ
ストが溶解される可能性が高く、プロセスとしてのマー
ジンが小さい。
は、第２レジストを露光し、酸を発生させ、第２レジス
トを溶解させうる現像液（ＴＭＡＨ（テトラメチルアン
モニウム水和物）水溶液などのアルカリ性現像液、ある
いはキシレンなど）を用いて第２のレジストを溶解除去
している。しかし、第２のレジストの露光時に、下地で
ある第１のレジストに対しても露光することにより、可
溶化することがある。可溶化された第１のレジストは、
第２のレジストを溶解させうる溶液に対して可溶となる
ことから、第２のレジストの溶解除去時に、第１のレジ
ストが溶解される可能性が高く、プロセスとしてのマー
ジンが小さい。
【０００６】また、第２のレジストとして、特開平６−
２５０３７９号公報に記載のポリビニルアルコールを用
いた場合には、その効果が小さいこと、処理後のパター
ン形状が悪いこと、また、水のみで現像を行うため、十
分な洗浄が行われず、パターン上にシミなどの現像残渣
が残りやすく、次工程におけるエッチング時にパターン
欠陥などを発生する問題が残る。
２５０３７９号公報に記載のポリビニルアルコールを用
いた場合には、その効果が小さいこと、処理後のパター
ン形状が悪いこと、また、水のみで現像を行うため、十
分な洗浄が行われず、パターン上にシミなどの現像残渣
が残りやすく、次工程におけるエッチング時にパターン
欠陥などを発生する問題が残る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の露光によるフォトリソグラフィ技術では、その波
長の限界を超える微細なレジストパターンを形成するこ
とは極めて困難であった。また、波長限界を超えるパタ
ーン形成を可能とする手法も提案されているが、いくつ
かの問題が残っており、実際の半導体製造に適用するこ
とは難しい。本発明は、分離パターン、ホールパターン
の微細化に於て、波長限界を超えるパターン形成を可能
とする微細分離レジストパターン形成を実現する技術を
提供するものである。さらに、本発明は、パターン形状
に優れ、シミなどの残さが残らない極めて清浄なパター
ン形成手法を提供するものである。さらには、これらの
微細分離レジストパターン形成技術を用いた半導体装置
を提供するものである。
従来の露光によるフォトリソグラフィ技術では、その波
長の限界を超える微細なレジストパターンを形成するこ
とは極めて困難であった。また、波長限界を超えるパタ
ーン形成を可能とする手法も提案されているが、いくつ
かの問題が残っており、実際の半導体製造に適用するこ
とは難しい。本発明は、分離パターン、ホールパターン
の微細化に於て、波長限界を超えるパターン形成を可能
とする微細分離レジストパターン形成を実現する技術を
提供するものである。さらに、本発明は、パターン形状
に優れ、シミなどの残さが残らない極めて清浄なパター
ン形成手法を提供するものである。さらには、これらの
微細分離レジストパターン形成技術を用いた半導体装置
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の半導体
装置の製造方法は、半導体基材上に、第１のレジストを
成膜し、この膜をパターン形成して、酸を供給し得る第
１のレジストパターンを形成する工程と、この第１のレ
ジストパターン上に第１のレジストパターンを溶解せ
ず、かつ酸の存在により架橋反応を起こす第２のレジス
トを形成する工程と、前記第１のレジストパターンから
の酸の供給により前記第１のレジストパターンに接する
前記第２のレジストの界面部分に架橋膜を形成する処理
工程と、前記第２のレジストの非架橋部分を、第１のレ
ジストパターンを溶解させないで、第２のレジストを溶
解させうる溶解性の高い溶液で現像し、さらに溶解性の
低い溶液でリンスする多段階処理により第２のレジスト
パターンを形成する工程と、この第２のレジストパター
ンをマスクとして前記半導体基材をエッチングする工程
とを備えるものである。
装置の製造方法は、半導体基材上に、第１のレジストを
成膜し、この膜をパターン形成して、酸を供給し得る第
１のレジストパターンを形成する工程と、この第１のレ
ジストパターン上に第１のレジストパターンを溶解せ
ず、かつ酸の存在により架橋反応を起こす第２のレジス
トを形成する工程と、前記第１のレジストパターンから
の酸の供給により前記第１のレジストパターンに接する
前記第２のレジストの界面部分に架橋膜を形成する処理
工程と、前記第２のレジストの非架橋部分を、第１のレ
ジストパターンを溶解させないで、第２のレジストを溶
解させうる溶解性の高い溶液で現像し、さらに溶解性の
低い溶液でリンスする多段階処理により第２のレジスト
パターンを形成する工程と、この第２のレジストパター
ンをマスクとして前記半導体基材をエッチングする工程
とを備えるものである。
【０００９】また、この発明の第２の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、溶
解性の高い溶液は、第１のレジストを溶解させない範囲
で、水にアルコール類あるいは水溶性の有機溶剤を混合
した溶液であり、前記溶解性の低い溶液は、水であるも
のである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、溶
解性の高い溶液は、第１のレジストを溶解させない範囲
で、水にアルコール類あるいは水溶性の有機溶剤を混合
した溶液であり、前記溶解性の低い溶液は、水であるも
のである。
【００１０】また、この発明の第３の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、ア
ルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、またはブタノールであるものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、ア
ルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、またはブタノールであるものである。
【００１１】また、この発明の第４の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、水
溶性の有機溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン、２−ヘプタ
ノン、またはアセトンであるものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、水
溶性の有機溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン、２−ヘプタ
ノン、またはアセトンであるものである。
【００１２】また、この発明の第５の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、溶
解性の高い溶液は、界面活性剤を含有するものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、溶
解性の高い溶液は、界面活性剤を含有するものである。
【００１３】また、この発明の第６の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、露光により酸を発生するレジストであ
るものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、露光により酸を発生するレジストであ
るものである。
【００１４】また、この発明の第７の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、加熱処理により酸を発生するレジスト
であるものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、加熱処理により酸を発生するレジスト
であるものである。
【００１５】また、この発明の第８の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、露光と加熱処理により酸を発生するレ
ジストであるものである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、露光と加熱処理により酸を発生するレ
ジストであるものである。
【００１６】また、この発明の第９の半導体装置の製造
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、酸を含有するレジストである。
方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、第
１のレジストは、酸を含有するレジストである。
【００１７】また、この発明の第１０の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンを酸性液体、あるいは酸性ガス
により、表面処理を施すことによって、酸を供給し得る
ようにするものである。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンを酸性液体、あるいは酸性ガス
により、表面処理を施すことによって、酸を供給し得る
ようにするものである。
【００１８】また、この発明の第１１の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンの所定領域を、選択的に露光
し、加熱することにより、前記所定領域の第１のレジス
トパターン表面に前記架橋膜を形成するようにするもの
である。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンの所定領域を、選択的に露光
し、加熱することにより、前記所定領域の第１のレジス
トパターン表面に前記架橋膜を形成するようにするもの
である。
【００１９】また、この発明の第１２の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンの所定領域に、選択的に電子ビ
ームを照射することにより、前記所定領域以外の第１の
レジストパターン表面に前記架橋膜を形成するようにす
るものである。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストパターンの所定領域に、選択的に電子ビ
ームを照射することにより、前記所定領域以外の第１の
レジストパターン表面に前記架橋膜を形成するようにす
るものである。
【００２０】また、この発明の第１３の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストは、ノボラック樹脂とナフトキノンジア
ジド系感光剤との混合物より形成されたレジストである
ものである。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストは、ノボラック樹脂とナフトキノンジア
ジド系感光剤との混合物より形成されたレジストである
ものである。
【００２１】また、この発明の第１４の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストは、紫外線、ＥＢ（電子線）、またはＸ
線の照射により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レ
ジストであるものである。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第１のレジストは、紫外線、ＥＢ（電子線）、またはＸ
線の照射により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レ
ジストであるものである。
【００２２】また、この発明の第１５の半導体装置の製
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第２のレジストは、水溶性の架橋剤、あるいは酸の存在
により架橋反応を起こす水溶性の樹脂、あるいは水溶性
の架橋剤、あるいはこれらの混合物であるものである。
造方法は、前記第１の半導体装置の製造方法において、
第２のレジストは、水溶性の架橋剤、あるいは酸の存在
により架橋反応を起こす水溶性の樹脂、あるいは水溶性
の架橋剤、あるいはこれらの混合物であるものである。
【００２３】また、この発明の第１６の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、水溶性の樹脂は、ポリアクリル酸、ポリビニルアセ
タール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンイミン、スチレン−無水マレイン酸共
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、水溶性ウレタン、水溶性フェ
ノール、水溶性エポキシ、水溶性メラミン樹脂、水溶性
尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドおよびこれ
らの塩の１種類、または、２種類以上の混合物であるも
のである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、水溶性の樹脂は、ポリアクリル酸、ポリビニルアセ
タール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、ポリエチレンイミン、スチレン−無水マレイン酸共
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、水溶性ウレタン、水溶性フェ
ノール、水溶性エポキシ、水溶性メラミン樹脂、水溶性
尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミドおよびこれ
らの塩の１種類、または、２種類以上の混合物であるも
のである。
【００２４】また、この発明の第１７の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、水溶性の架橋剤は、メラミン誘導体、メチロールメ
ラミン誘導体などのメラミン系架橋剤、尿素誘導体、メ
チロール尿素誘導体、エチレン尿素カルボン酸、メチロ
ールエチレン尿素誘導体などの尿素系架橋剤、およびベ
ンゾグアナミン、グリコールウリル、イソシアネートな
どのアミノ系架橋剤の１種類、あるいは２種類以上の混
合物であるものである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、水溶性の架橋剤は、メラミン誘導体、メチロールメ
ラミン誘導体などのメラミン系架橋剤、尿素誘導体、メ
チロール尿素誘導体、エチレン尿素カルボン酸、メチロ
ールエチレン尿素誘導体などの尿素系架橋剤、およびベ
ンゾグアナミン、グリコールウリル、イソシアネートな
どのアミノ系架橋剤の１種類、あるいは２種類以上の混
合物であるものである。
【００２５】また、この発明の第１８の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストとして、ポリビニルアセタール樹脂
を用い、このポリビニルアセタール樹脂のアセタール化
度を調整することにより、前記第１のレジストパターン
との反応量を制御するものである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストとして、ポリビニルアセタール樹脂
を用い、このポリビニルアセタール樹脂のアセタール化
度を調整することにより、前記第１のレジストパターン
との反応量を制御するものである。
【００２６】また、この発明の第１９の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストとして、水溶性の樹脂と水溶性の架
橋剤との混合物を用い、前記水溶性架橋剤の混合量を調
整することにより、第１のレジストパターンとの反応量
を制御するものである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストとして、水溶性の樹脂と水溶性の架
橋剤との混合物を用い、前記水溶性架橋剤の混合量を調
整することにより、第１のレジストパターンとの反応量
を制御するものである。
【００２７】また、この発明の第２０の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストは、さらに添加剤として、１種類の
可塑剤あるいは２種類以上の可塑剤の混合物を含有する
ものである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストは、さらに添加剤として、１種類の
可塑剤あるいは２種類以上の可塑剤の混合物を含有する
ものである。
【００２８】また、この発明の第２１の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストは、さらに、１種類の界面活性剤あ
るいは２種類以上の界面活性剤の混合物を混合したもの
である。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストは、さらに、１種類の界面活性剤あ
るいは２種類以上の界面活性剤の混合物を混合したもの
である。
【００２９】また、この発明の第２２の半導体装置の製
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストの溶媒として、水、あるいは水とア
ルコール、Ｎ−メチルピロリドンなどの水溶性溶媒の混
合溶媒を用いるものである。
造方法は、前記第１５の半導体装置の製造方法におい
て、第２のレジストの溶媒として、水、あるいは水とア
ルコール、Ｎ−メチルピロリドンなどの水溶性溶媒の混
合溶媒を用いるものである。
【００３０】また、この発明の第１の半導体装置は、前
記第１ないし２２のいずれかに記載の半導体装置の製造
方法によって製造したものである。
記第１ないし２２のいずれかに記載の半導体装置の製造
方法によって製造したものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
で対象とする微細分離されたレジストパターンを形成す
るためのマスクパターンの例を示す図で、図１（ａ）は
微細ホールのマスクパターン１００、図１（ｂ）は微細
スペースのマスクパターン２００、図１（ｃ）は、孤立
の残しのパターン３００を示す。図２、および図３は、
この発明の実施の形態１の微細分離レジストパターン形
成方法を説明するためのプロセスフロー図である。
で対象とする微細分離されたレジストパターンを形成す
るためのマスクパターンの例を示す図で、図１（ａ）は
微細ホールのマスクパターン１００、図１（ｂ）は微細
スペースのマスクパターン２００、図１（ｃ）は、孤立
の残しのパターン３００を示す。図２、および図３は、
この発明の実施の形態１の微細分離レジストパターン形
成方法を説明するためのプロセスフロー図である。
【００３２】まず、図１ないし図２を参照しながら、こ
の実施の形態の微細分離レジストパターン形成方法、な
らびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
図２（ａ）で示すように、半導体基板（半導体ウェー
ハ）３に、適当な加熱処理により内部から酸を発生する
第１のレジスト１を塗布する（例えば、厚さ０．７〜
１．０μｍ程度）。この第１のレジスト１は、半導体基
板上３にスピンコートなどにより塗布し、次に、プリべ
ーク（７０〜１１０℃で１分程度の熱処理）を施して第
１のレジスト１中の溶剤を蒸発させる。
の実施の形態の微細分離レジストパターン形成方法、な
らびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明する。
図２（ａ）で示すように、半導体基板（半導体ウェー
ハ）３に、適当な加熱処理により内部から酸を発生する
第１のレジスト１を塗布する（例えば、厚さ０．７〜
１．０μｍ程度）。この第１のレジスト１は、半導体基
板上３にスピンコートなどにより塗布し、次に、プリべ
ーク（７０〜１１０℃で１分程度の熱処理）を施して第
１のレジスト１中の溶剤を蒸発させる。
【００３３】次に、第１のレジストパターン１ａを形成
するために、ｇ線、ｉ線、または、Ｄｅｅｐ−ＵＶ、Ｋ
ｒＦエキシマ、ＡｒＦエキシマ、ＥＢ（電子線）、Ｘ−
ｒａｙなど、適用した第１のレジスト１の感光波長に対
応した光源を用い、図１に示すようなパターンを含むマ
スクを用い投影露光する。
するために、ｇ線、ｉ線、または、Ｄｅｅｐ−ＵＶ、Ｋ
ｒＦエキシマ、ＡｒＦエキシマ、ＥＢ（電子線）、Ｘ−
ｒａｙなど、適用した第１のレジスト１の感光波長に対
応した光源を用い、図１に示すようなパターンを含むマ
スクを用い投影露光する。
【００３４】ここで用いる第１のレジスト１は、特に限
定されるものではなく、加熱処理、あるいは、光などの
照射により、レジスト内部に酸性成分が発生する機構を
用いたレジストであればよく、例えば、ＫｒＦエキシ
マ、ＡｒＦエキシマ、ＥＢ（電子線）、Ｘ−ｒａｙなど
の照射により酸の発生が生じるレジストであればよく、
また、ポジ型、ネガ型レジストのどちらでもよい。例え
ば、第１のレジスト１としては、ノボラック樹脂、ナフ
トキノンジアジド系感光剤から構成されるポジ型レジス
トなどが挙げられる。さらに、第１のレジスト１として
は、露光により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レ
ジストの適用も可能であり、露光により酸を発生する反
応系を利用したレジスト材料であれば、特に限定される
ことはない。
定されるものではなく、加熱処理、あるいは、光などの
照射により、レジスト内部に酸性成分が発生する機構を
用いたレジストであればよく、例えば、ＫｒＦエキシ
マ、ＡｒＦエキシマ、ＥＢ（電子線）、Ｘ−ｒａｙなど
の照射により酸の発生が生じるレジストであればよく、
また、ポジ型、ネガ型レジストのどちらでもよい。例え
ば、第１のレジスト１としては、ノボラック樹脂、ナフ
トキノンジアジド系感光剤から構成されるポジ型レジス
トなどが挙げられる。さらに、第１のレジスト１として
は、露光により酸を発生する機構を用いた化学増幅型レ
ジストの適用も可能であり、露光により酸を発生する反
応系を利用したレジスト材料であれば、特に限定される
ことはない。
【００３５】第１のレジスト１の露光を行った後、必要
に応じて、ＰＥＢ（露光後加熱）を行い（例えば、ＰＥ
Ｂ温度：５０〜１３０℃）、フォトレジストの解像度を
向上させる。次に、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド）などの約０．０５〜３．０ｗｔ
％のアルカリ水溶液を用いて現像する。図２（ｂ）は、
こうして形成された第１のレジストパターン１ａを示
す。
に応じて、ＰＥＢ（露光後加熱）を行い（例えば、ＰＥ
Ｂ温度：５０〜１３０℃）、フォトレジストの解像度を
向上させる。次に、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド）などの約０．０５〜３．０ｗｔ
％のアルカリ水溶液を用いて現像する。図２（ｂ）は、
こうして形成された第１のレジストパターン１ａを示
す。
【００３６】現像処理を行った後、必要に応じて、ポス
トデベロッピングベークを行う場合もある（例えば、ベ
ーク温度は６０〜１２０℃、６０秒程度）。この熱処理
は、後の架橋反応に影響する為、用いる第１のレジス
ト、あるいは第２のレジスト材料に併せて、適切な温度
に設定することが望ましい。以上は、酸を発生する第１
のレジスト１を用いるという点を別にすれば、プロセス
としては、一般的なレジストプロセスによるレジストパ
ターンの形成と同様である。
トデベロッピングベークを行う場合もある（例えば、ベ
ーク温度は６０〜１２０℃、６０秒程度）。この熱処理
は、後の架橋反応に影響する為、用いる第１のレジス
ト、あるいは第２のレジスト材料に併せて、適切な温度
に設定することが望ましい。以上は、酸を発生する第１
のレジスト１を用いるという点を別にすれば、プロセス
としては、一般的なレジストプロセスによるレジストパ
ターンの形成と同様である。
【００３７】次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基
板１上に、酸の存在により架橋する架橋性の化合物を含
み、図１に示した第１のレジスト１を溶解しない水、あ
るいは水と水溶性溶剤の混合溶液に溶解された第２のレ
ジスト２を塗布する。第２のレジスト２の塗布方法は、
第１のレジストパターン１ａ上に均一に塗布可能であれ
ば、特に限定されるものではなく、スプレーによる塗
布、あるいは、第２のレジスト溶液中に浸漬（ディッピ
ング）することにより塗布することも可能である。
板１上に、酸の存在により架橋する架橋性の化合物を含
み、図１に示した第１のレジスト１を溶解しない水、あ
るいは水と水溶性溶剤の混合溶液に溶解された第２のレ
ジスト２を塗布する。第２のレジスト２の塗布方法は、
第１のレジストパターン１ａ上に均一に塗布可能であれ
ば、特に限定されるものではなく、スプレーによる塗
布、あるいは、第２のレジスト溶液中に浸漬（ディッピ
ング）することにより塗布することも可能である。
【００３８】次に、第２のレジスト２の塗布後、必要に
応じてこれをプリベークし（例えば、８５℃、６０秒程
度）、第２のレジスト２の層を形成する。
応じてこれをプリベークし（例えば、８５℃、６０秒程
度）、第２のレジスト２の層を形成する。
【００３９】次に、図２（ｄ）に示すように、半導体基
板１に形成された第１のレジストパターン１ａと、この
上に形成された第２のレジスト２とを加熱処理（ミキシ
ングベーク、以下必要に応じＭＢと略記する。加熱温度
は例えば、８５〜１５０℃）し、第１のレジストパター
ン１ａからの酸の拡散を促進させ、第２のレジスト２中
へ供給し、第２のレジスト２と第１のレジストパターン
１ａとの界面において、架橋反応を発生させる。この場
合のＭＢ温度／時間は、例えば、８５〜１５０℃／６０
〜１２０秒であり、用いるレジスト材料の種類、必要と
する反応層の厚みにより、最適な条件を設定すれば良
い。
板１に形成された第１のレジストパターン１ａと、この
上に形成された第２のレジスト２とを加熱処理（ミキシ
ングベーク、以下必要に応じＭＢと略記する。加熱温度
は例えば、８５〜１５０℃）し、第１のレジストパター
ン１ａからの酸の拡散を促進させ、第２のレジスト２中
へ供給し、第２のレジスト２と第１のレジストパターン
１ａとの界面において、架橋反応を発生させる。この場
合のＭＢ温度／時間は、例えば、８５〜１５０℃／６０
〜１２０秒であり、用いるレジスト材料の種類、必要と
する反応層の厚みにより、最適な条件を設定すれば良
い。
【００４０】次に、図２（ｅ）に示すように、まず、第
１のレジストパターン１ａを溶解しない水と水溶性の有
機溶媒（例えば、プロパノール）との混合溶液で洗浄
し、つぎに、水で洗浄し、乾燥することにより、架橋し
ていない第２のレジスト２を剥離する。以上の処理によ
り、ホール内径、または分離幅を縮小、あるいは、孤立
残しパターンの面積を拡大したレジストパターンを得る
ことが可能となる。
１のレジストパターン１ａを溶解しない水と水溶性の有
機溶媒（例えば、プロパノール）との混合溶液で洗浄
し、つぎに、水で洗浄し、乾燥することにより、架橋し
ていない第２のレジスト２を剥離する。以上の処理によ
り、ホール内径、または分離幅を縮小、あるいは、孤立
残しパターンの面積を拡大したレジストパターンを得る
ことが可能となる。
【００４１】水に対するプロパノールの濃度は、１〜３
０ｗｔ％程度の範囲で設定すればよく、第１のレジスト
を溶解しない範囲で、かつ第２のレジストの未架橋部分
を十分溶解する範囲とすればよい。水に混合する他の水
溶性有機溶媒を混合する場合にも同様である。
０ｗｔ％程度の範囲で設定すればよく、第１のレジスト
を溶解しない範囲で、かつ第２のレジストの未架橋部分
を十分溶解する範囲とすればよい。水に混合する他の水
溶性有機溶媒を混合する場合にも同様である。
【００４２】以上、図２を参照して説明した微細レジス
トパターン形成方法では、第１のレジストパターン１ａ
上に第２のレジスト２の層を形成した後に、適当な加熱
処理により第１のレジストパターン１ａ中から、第２の
レジスト２へ酸を拡散する方法について説明した。
トパターン形成方法では、第１のレジストパターン１ａ
上に第２のレジスト２の層を形成した後に、適当な加熱
処理により第１のレジストパターン１ａ中から、第２の
レジスト２へ酸を拡散する方法について説明した。
【００４３】次に、加熱処理に代わって、あるいは、加
熱処理に先立って、露光により酸を発生させ、拡散する
方法について説明する。図３は、この場合の微細分離レ
ジストパターンの形成方法を説明するためのプロセスフ
ロー図である。まず、図３（ａ）〜（ｃ）の工程は、図
２（ａ）〜（ｃ）と同様であるから、説明を省略する。
なお、この場合に、第１のレジスト１としては、露光に
より酸を発生する機構を用いた化学増幅レジストの適用
も可能である。化学増幅レジストでは、光や電子線、Ｘ
線などによる酸触媒の生成反応が起こり、生成した酸の
触媒により引き起こされる増幅反応を利用する。
熱処理に先立って、露光により酸を発生させ、拡散する
方法について説明する。図３は、この場合の微細分離レ
ジストパターンの形成方法を説明するためのプロセスフ
ロー図である。まず、図３（ａ）〜（ｃ）の工程は、図
２（ａ）〜（ｃ）と同様であるから、説明を省略する。
なお、この場合に、第１のレジスト１としては、露光に
より酸を発生する機構を用いた化学増幅レジストの適用
も可能である。化学増幅レジストでは、光や電子線、Ｘ
線などによる酸触媒の生成反応が起こり、生成した酸の
触媒により引き起こされる増幅反応を利用する。
【００４４】次に、図３（ｃ）で示される第２のレジス
ト２の層を形成した後、図３（ｄ）に示すように、再度
Ｈｇランプのｇ線またはｉ線で半導体基板を全面露光
し、第１のレジストパターン１ａ中に酸を発生させ、こ
れにより図３（ｅ）に示すように、第１のレジストパタ
ーン１ａに接する第２のレジスト２の界面に架橋層４を
形成する。
ト２の層を形成した後、図３（ｄ）に示すように、再度
Ｈｇランプのｇ線またはｉ線で半導体基板を全面露光
し、第１のレジストパターン１ａ中に酸を発生させ、こ
れにより図３（ｅ）に示すように、第１のレジストパタ
ーン１ａに接する第２のレジスト２の界面に架橋層４を
形成する。
【００４５】この時の露光に用いる光源は、第１のレジ
ストの感光波長に応じて、Ｈｇランプ、ＫｒＦエキシ
マ、ＡｒＦエキシマなどを用いることも可能であり、露
光により酸の発生が可能であれば特に限定されるもので
はなく、用いた第１のレジストの感光波長に応じた光
源、露光量を用いて露光すれば良い。
ストの感光波長に応じて、Ｈｇランプ、ＫｒＦエキシ
マ、ＡｒＦエキシマなどを用いることも可能であり、露
光により酸の発生が可能であれば特に限定されるもので
はなく、用いた第１のレジストの感光波長に応じた光
源、露光量を用いて露光すれば良い。
【００４６】このように、図３の例では、第２レジスト
２の塗布後に露光し、第１のレジストパターン１ａ中に
酸を発生させるものであり、第１のレジストパターン１
ａを、第２のレジスト２に覆われた状態で露光するた
め、第１のレジストパターン１ａ中で発生する酸の量を
露光量の調整により、広い範囲で正確に制御できるた
め、架橋層４の膜厚が精度良く制御できる。
２の塗布後に露光し、第１のレジストパターン１ａ中に
酸を発生させるものであり、第１のレジストパターン１
ａを、第２のレジスト２に覆われた状態で露光するた
め、第１のレジストパターン１ａ中で発生する酸の量を
露光量の調整により、広い範囲で正確に制御できるた
め、架橋層４の膜厚が精度良く制御できる。
【００４７】次に、必要に応じて、半導体基板１を加熱
処理（例えば、６０〜１３０℃、ミキシングベーク）
し、第１のレジストパターン１ａからの酸の拡散を促進
させ、第２のレジスト２中へ供給し、第２のレジスト２
と第１のレジストパターン１との界面において、架橋反
応を促進させる。この場合のＭＢ温度／時間は、例え
ば、６０〜１３０℃／６０〜１２０秒であり、用いるレ
ジスト材料の種類、必要とする架橋層４の厚みにより、
最適な条件を設定すれば良い。
処理（例えば、６０〜１３０℃、ミキシングベーク）
し、第１のレジストパターン１ａからの酸の拡散を促進
させ、第２のレジスト２中へ供給し、第２のレジスト２
と第１のレジストパターン１との界面において、架橋反
応を促進させる。この場合のＭＢ温度／時間は、例え
ば、６０〜１３０℃／６０〜１２０秒であり、用いるレ
ジスト材料の種類、必要とする架橋層４の厚みにより、
最適な条件を設定すれば良い。
【００４８】このミキシングベークにより、架橋反応を
起こした架橋層４が、第１のレジストパターン１ａを被
覆するように第２のレジスト２の中に形成される。
起こした架橋層４が、第１のレジストパターン１ａを被
覆するように第２のレジスト２の中に形成される。
【００４９】次に、図３（ｆ）の工程は、図２（ｅ）と
同様である。以上の処理により、ホール内径、または、
ラインパターンの分離幅を縮小し、あるいは、孤立残し
パターンの面積を拡大したレジストパターンを得ること
が可能となる。
同様である。以上の処理により、ホール内径、または、
ラインパターンの分離幅を縮小し、あるいは、孤立残し
パターンの面積を拡大したレジストパターンを得ること
が可能となる。
【００５０】なお、図３を参照して説明した方法のよう
に、露光により第１のレジストパターン１ａ中に酸成分
を発生させる工程は、適用する第１のレジスト１と第２
のレジスト２とも反応性が低い場合、あるいは、必要と
する架橋層の厚みが比較的厚い場合、または、架橋反応
を均一化する場合に特に適する。
に、露光により第１のレジストパターン１ａ中に酸成分
を発生させる工程は、適用する第１のレジスト１と第２
のレジスト２とも反応性が低い場合、あるいは、必要と
する架橋層の厚みが比較的厚い場合、または、架橋反応
を均一化する場合に特に適する。
【００５１】ここで、第２のレジスト２に用いられる材
料について説明する。第２のレジスト２としては、架橋
性の水溶性樹脂の単独あるいは２種類以上の混合物、ま
たは、水溶性架橋剤の単独あるいは２種類以上の混合
物、または、水溶性樹脂組成物と架橋剤との混合物が用
いられる。第２のレジスト２として混合物を用いる場合
には、それらの材料組成は、適用する第１のレジスト１
の種類、あるいは設定した反応条件などにより、最適な
組成を設定すれば良く特に限定されるものではない。
料について説明する。第２のレジスト２としては、架橋
性の水溶性樹脂の単独あるいは２種類以上の混合物、ま
たは、水溶性架橋剤の単独あるいは２種類以上の混合
物、または、水溶性樹脂組成物と架橋剤との混合物が用
いられる。第２のレジスト２として混合物を用いる場合
には、それらの材料組成は、適用する第１のレジスト１
の種類、あるいは設定した反応条件などにより、最適な
組成を設定すれば良く特に限定されるものではない。
【００５２】第２のレジスト２に用いられる水溶性樹脂
組成物の具体例としては、図４に示すようなポリビニル
アセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアク
リル酸樹脂、オキサゾリン含有水溶性樹脂、水性ウレタ
ン樹脂、ポリアリルアミン樹脂、ポリエチレンイミン樹
脂、ポリビニルアミン樹脂、水溶性フェノール樹脂、水
溶性エポキシ樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、スチレン
−マレイン酸共重合体、などが特に有効であり、また、
酸性成分存在下で架橋反応を生じる、あるいは、架橋反
応が生じないか、低い場合には、水溶性架橋剤との混合
が可能であれば特に限定されない。また、これらを単独
で用いても、混合物として用いても有効である。
組成物の具体例としては、図４に示すようなポリビニル
アセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアク
リル酸樹脂、オキサゾリン含有水溶性樹脂、水性ウレタ
ン樹脂、ポリアリルアミン樹脂、ポリエチレンイミン樹
脂、ポリビニルアミン樹脂、水溶性フェノール樹脂、水
溶性エポキシ樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、スチレン
−マレイン酸共重合体、などが特に有効であり、また、
酸性成分存在下で架橋反応を生じる、あるいは、架橋反
応が生じないか、低い場合には、水溶性架橋剤との混合
が可能であれば特に限定されない。また、これらを単独
で用いても、混合物として用いても有効である。
【００５３】これらの水溶性樹脂は、１種類、あるい
は、２種類以上の混合物として用いてもよく、下地レジ
ストとの反応量、反応条件などにより、適宜調整するこ
とが可能である。また、これらの水溶性樹脂は、水への
溶解性を向上させる目的で、塩酸塩などの塩にして用い
ても良い。
は、２種類以上の混合物として用いてもよく、下地レジ
ストとの反応量、反応条件などにより、適宜調整するこ
とが可能である。また、これらの水溶性樹脂は、水への
溶解性を向上させる目的で、塩酸塩などの塩にして用い
ても良い。
【００５４】次に、第２のレジスト２に用いることがで
きる水溶性架橋剤としては、具体的には、図５に示すよ
うなメラミン誘導体、メチロールメラミン誘導体などの
メラミン系架橋剤、尿素誘導体、メチロール尿素誘導
体、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、メチロー
ルエチレン尿素誘導体などの尿素系架橋剤、イソシアネ
ート、ベンゾグアナミン、グリコールウリル等のアミノ
系架橋剤などが有効であるが、酸によって架橋を生じる
水溶性の架橋剤であれば特に限定されるものではない。
きる水溶性架橋剤としては、具体的には、図５に示すよ
うなメラミン誘導体、メチロールメラミン誘導体などの
メラミン系架橋剤、尿素誘導体、メチロール尿素誘導
体、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸、メチロー
ルエチレン尿素誘導体などの尿素系架橋剤、イソシアネ
ート、ベンゾグアナミン、グリコールウリル等のアミノ
系架橋剤などが有効であるが、酸によって架橋を生じる
水溶性の架橋剤であれば特に限定されるものではない。
【００５５】さらに、第２のレジスト２に用いられる具
体的な水溶性レジスト材料としては、上述した水溶性樹
脂の単独あるいは混合物に、同じく上述した水溶性架橋
剤の単独または混合物を、相互に混合して用いることも
有効である。例えば、具体的には、水溶性樹脂組成物と
してはポリビニルアセタール樹脂を用い、水溶性架橋剤
としてはメトキシメチロールメラミン、あるいはエチレ
ン尿素などを混合して用いることができる。この場合、
相互溶解性が高いため、混合溶液の保存安定性に優れ
る。なお、第２のレジストに適用される材料は、水溶性
あるいは、第１のレジストパターンを溶解しない水溶性
溶媒に可溶であり、かつ、酸成分の存在下で、架橋反応
を生じる材料であれば特に限定されるものではない。
体的な水溶性レジスト材料としては、上述した水溶性樹
脂の単独あるいは混合物に、同じく上述した水溶性架橋
剤の単独または混合物を、相互に混合して用いることも
有効である。例えば、具体的には、水溶性樹脂組成物と
してはポリビニルアセタール樹脂を用い、水溶性架橋剤
としてはメトキシメチロールメラミン、あるいはエチレ
ン尿素などを混合して用いることができる。この場合、
相互溶解性が高いため、混合溶液の保存安定性に優れ
る。なお、第２のレジストに適用される材料は、水溶性
あるいは、第１のレジストパターンを溶解しない水溶性
溶媒に可溶であり、かつ、酸成分の存在下で、架橋反応
を生じる材料であれば特に限定されるものではない。
【００５６】なお、第１のレジストパターン１ａへの再
露光による酸発生を行わず、加熱処理だけで、架橋反応
を実現できることは先に説明したとおりであるが、この
場合には、第２のレジスト２として、反応性の高い適当
な材料を選択し、適当な加熱処理（例えば、８５〜１５
０℃）を行うことが望ましい。この場合の具体例とし
て、ポリビニルアセタール樹脂に、エチレン尿素、ポリ
ビニルアルコールとエチレン尿素、あるいは、これらを
適当な割合で混合した水溶性材料組成物を挙げることが
できる。
露光による酸発生を行わず、加熱処理だけで、架橋反応
を実現できることは先に説明したとおりであるが、この
場合には、第２のレジスト２として、反応性の高い適当
な材料を選択し、適当な加熱処理（例えば、８５〜１５
０℃）を行うことが望ましい。この場合の具体例とし
て、ポリビニルアセタール樹脂に、エチレン尿素、ポリ
ビニルアルコールとエチレン尿素、あるいは、これらを
適当な割合で混合した水溶性材料組成物を挙げることが
できる。
【００５７】第１のレジストパターン１ａと第２のレジ
スト２との架橋反応の制御は、第１のレジストパターン
１ａ上に形成される架橋層４の厚みを制御することが重
要である。架橋反応の制御は、適用する第１のレジスト
と第２のレジストとの反応性、第１のレジストパターン
１ａの形状、必要とする架橋反応層４の厚み、などに応
じて、最適化することが望ましい。
スト２との架橋反応の制御は、第１のレジストパターン
１ａ上に形成される架橋層４の厚みを制御することが重
要である。架橋反応の制御は、適用する第１のレジスト
と第２のレジストとの反応性、第１のレジストパターン
１ａの形状、必要とする架橋反応層４の厚み、などに応
じて、最適化することが望ましい。
【００５８】第１のレジストと第２のレジストとの架橋
反応の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第２
のレジスト材料の組成を調整する手法がある。
反応の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第２
のレジスト材料の組成を調整する手法がある。
【００５９】架橋反応のプロセス的な制御手法として
は、（１）第１のレジストパターンへの露光量を調整す
る、（２）ＭＢ（ミキシングベーク）温度、処理時間を
調整する、などの手法が有効である。特に、加熱して架
橋する時間を調整することにより、架橋層の厚みを制御
することが可能であり、非常に反応制御性の高い手法で
ある。
は、（１）第１のレジストパターンへの露光量を調整す
る、（２）ＭＢ（ミキシングベーク）温度、処理時間を
調整する、などの手法が有効である。特に、加熱して架
橋する時間を調整することにより、架橋層の厚みを制御
することが可能であり、非常に反応制御性の高い手法で
ある。
【００６０】また、第２のレジストに用いる材料組成を
調整する手法として、（３）適当な２種類以上の水溶性
樹脂を混合し、その混合比を調節することにより、第１
のレジストとの反応量を調整する、（４）水溶性樹脂
に、適当な水溶性架橋剤を混合し、その混合比を調整す
ることにより、第１のレジストとの反応量を調整する、
などの手法が有効である。
調整する手法として、（３）適当な２種類以上の水溶性
樹脂を混合し、その混合比を調節することにより、第１
のレジストとの反応量を調整する、（４）水溶性樹脂
に、適当な水溶性架橋剤を混合し、その混合比を調整す
ることにより、第１のレジストとの反応量を調整する、
などの手法が有効である。
【００６１】しかしながら、これらの架橋反応の制御
は、一元的に決定されるようなものではなく、（１）第
２のレジスト材料と適用する第１のレジスト材料との反
応性、（２）第１のレジストパターンの形状、膜厚、
（３）必要とする架橋剤層の膜厚、（４）使用可能な露
光条件、あるいは加熱処理（ＭＢ）条件、（５）塗布条
件、などのさまざまな条件、を勘案して決定する必要が
ある。特に、第１のレジストと第２のレジストとの反応
性は、第１のレジスト材料の組成により、影響を受ける
ことが分かっており、そのため、実際に本発明を適用す
る場合には、上述した要因を勘案し、第２のレジスト材
料組成物を最適化することが望ましい。従って、第２の
レジストに用いられる水溶性材料の種類とその組成比
は、特に限定されるものではなく、用いる材料の種類、
熱処理条件などに応じて、最適化して用いる。
は、一元的に決定されるようなものではなく、（１）第
２のレジスト材料と適用する第１のレジスト材料との反
応性、（２）第１のレジストパターンの形状、膜厚、
（３）必要とする架橋剤層の膜厚、（４）使用可能な露
光条件、あるいは加熱処理（ＭＢ）条件、（５）塗布条
件、などのさまざまな条件、を勘案して決定する必要が
ある。特に、第１のレジストと第２のレジストとの反応
性は、第１のレジスト材料の組成により、影響を受ける
ことが分かっており、そのため、実際に本発明を適用す
る場合には、上述した要因を勘案し、第２のレジスト材
料組成物を最適化することが望ましい。従って、第２の
レジストに用いられる水溶性材料の種類とその組成比
は、特に限定されるものではなく、用いる材料の種類、
熱処理条件などに応じて、最適化して用いる。
【００６２】なお、第２のレジスト材料に、エチレング
リコール、グリセリン、トリエチレングリコールなどの
可塑剤を添加剤として加えても良い。また、第２のレジ
スト材料に関して、成膜性向上を目的として、界面活性
剤、例えば、３Ｍ社製のフロラード、三洋化成社製のノ
ニポールなどの水溶性の界面活性剤を添加剤として加え
ても良い。
リコール、グリセリン、トリエチレングリコールなどの
可塑剤を添加剤として加えても良い。また、第２のレジ
スト材料に関して、成膜性向上を目的として、界面活性
剤、例えば、３Ｍ社製のフロラード、三洋化成社製のノ
ニポールなどの水溶性の界面活性剤を添加剤として加え
ても良い。
【００６３】次に、第２のレジストに用いられる溶媒に
ついて説明する。第２のレジストの溶媒には、水あるい
は水溶性の有機溶媒を含む水溶液を用いる。第１のレジ
ストパターンを溶解させないこと、さらに水溶性材料を
十分に溶解させることが必要であり、これを満たす溶媒
であれば特に限定されるものではない。
ついて説明する。第２のレジストの溶媒には、水あるい
は水溶性の有機溶媒を含む水溶液を用いる。第１のレジ
ストパターンを溶解させないこと、さらに水溶性材料を
十分に溶解させることが必要であり、これを満たす溶媒
であれば特に限定されるものではない。
【００６４】例えば、第２のレジストの溶媒としては、
水（純水）、または水とＩＰＡなどのアルコール系溶
媒、あるいはＮ−メチルピロリドンなどの水溶性有機溶
媒の単独、あるいは水との混合溶液を用いればよい。水
に混合する溶媒としては、水溶性であれば、特に限定さ
れるものではなく、例を挙げるとエタノール、メタノー
ル、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、γ−
ブチロラクトン、アセトン、などを用いることが可能で
あり、第２のレジストに用いる材料の溶解性に合わせ
て、第１のレジストパターンを溶解しない範囲で混合す
れば良い。
水（純水）、または水とＩＰＡなどのアルコール系溶
媒、あるいはＮ−メチルピロリドンなどの水溶性有機溶
媒の単独、あるいは水との混合溶液を用いればよい。水
に混合する溶媒としては、水溶性であれば、特に限定さ
れるものではなく、例を挙げるとエタノール、メタノー
ル、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、γ−
ブチロラクトン、アセトン、などを用いることが可能で
あり、第２のレジストに用いる材料の溶解性に合わせ
て、第１のレジストパターンを溶解しない範囲で混合す
れば良い。
【００６５】以上の例では、半導体基板１の全面で微細
レジストパターンを形成する方法について説明したが、
次に、半導体基板１の所望領域でのみ選択的に微細レジ
ストパターンを形成する方法について説明する。図６
は、この場合の製造方法のプロセスフロー図である。
レジストパターンを形成する方法について説明したが、
次に、半導体基板１の所望領域でのみ選択的に微細レジ
ストパターンを形成する方法について説明する。図６
は、この場合の製造方法のプロセスフロー図である。
【００６６】図６（ａ）〜（ｃ）の工程は、図３（ａ）
〜（ｃ）の工程と同様である。図６（ｃ）に示したよう
に、第２のレジスト２の層を形成した後に、図６（ｄ）
に示すように、半導体基板３の一部を遮光板５で遮光
し、選択された領域に対して、再度Ｈｇランプのｇ線ま
たはｉ線で露光し、第１のレジストパターン１ａ中に酸
を発生させる。これにより、図６（ｅ）に示すように、
露光されれ部分において、第１のレジストパターン１ａ
に接する第２のレジスト２の界面に架橋層４を形成す
る。
〜（ｃ）の工程と同様である。図６（ｃ）に示したよう
に、第２のレジスト２の層を形成した後に、図６（ｄ）
に示すように、半導体基板３の一部を遮光板５で遮光
し、選択された領域に対して、再度Ｈｇランプのｇ線ま
たはｉ線で露光し、第１のレジストパターン１ａ中に酸
を発生させる。これにより、図６（ｅ）に示すように、
露光されれ部分において、第１のレジストパターン１ａ
に接する第２のレジスト２の界面に架橋層４を形成す
る。
【００６７】その後の図６（ｆ）の工程は、図３（ｆ）
の工程と同様であるから、説明は省略する。このように
して、図６（ｆ）に示すように、半導体基板３の選択さ
れた領域では、第１のレジストパターン１ａの上に架橋
層４を形成し、その他の領域では第１のレジストパター
ン１ａ上に架橋層を形成しないようにすることが可能で
ある。
の工程と同様であるから、説明は省略する。このように
して、図６（ｆ）に示すように、半導体基板３の選択さ
れた領域では、第１のレジストパターン１ａの上に架橋
層４を形成し、その他の領域では第１のレジストパター
ン１ａ上に架橋層を形成しないようにすることが可能で
ある。
【００６８】このような形成方法によれば、適当な露光
マスクを用いることにより、半導体基板３上で選択的に
露光して、露光部分と未露光部分を区別し、第２のレジ
ストパターン２ａは第１のレジストパターン１ａとの境
界部分において、架橋する領域と架橋しない領域とを形
成することができる。
マスクを用いることにより、半導体基板３上で選択的に
露光して、露光部分と未露光部分を区別し、第２のレジ
ストパターン２ａは第１のレジストパターン１ａとの境
界部分において、架橋する領域と架橋しない領域とを形
成することができる。
【００６９】これにより、同一半導体基板上において、
異なる寸法の微細ホール、または微細スペースを形成す
ることができる。
異なる寸法の微細ホール、または微細スペースを形成す
ることができる。
【００７０】図７は、半導体基板３の所望領域でのみ選
択的に微細レジストパターンを形成するための他の形成
方法のプロセスフロー図である。図７（ａ）〜（ｂ）の
工程は、図２（ａ）〜（ｂ）の工程と同様である。図７
（ｂ）のように、第１レジストパターン１ａを形成した
後、図７（ｃ）に示すように、半導体基板３の選択され
た領域を電子線遮蔽板６で遮蔽し、その他の領域に対し
て、電子線を照射する。
択的に微細レジストパターンを形成するための他の形成
方法のプロセスフロー図である。図７（ａ）〜（ｂ）の
工程は、図２（ａ）〜（ｂ）の工程と同様である。図７
（ｂ）のように、第１レジストパターン１ａを形成した
後、図７（ｃ）に示すように、半導体基板３の選択され
た領域を電子線遮蔽板６で遮蔽し、その他の領域に対し
て、電子線を照射する。
【００７１】次に、図７（ｄ）の工程で第２のレジスト
２を形成し、図７（ｅ）の工程で、加熱処理を行うと、
電子線を照射した領域では、架橋層が形成されず、電子
線照射を遮蔽した領域でのみ架橋層４が形成される。
２を形成し、図７（ｅ）の工程で、加熱処理を行うと、
電子線を照射した領域では、架橋層が形成されず、電子
線照射を遮蔽した領域でのみ架橋層４が形成される。
【００７２】その後の図７（ｆ）の工程は図３（ｆ）の
工程と同様であるので、説明は省略する。
工程と同様であるので、説明は省略する。
【００７３】このようにして、図７（ｆ）に示すよう
に、半導体基板３の選択された領域では、第１のレジス
トパターン１ａの上に架橋層４を形成し、その他に領域
では第１のレジストパターン１ａ上に架橋層を形成しな
いようにすることが可能である。これにより、同一半導
体基板上において、異なる寸法の微細ホールまたは、微
細スペースを形成することができる。
に、半導体基板３の選択された領域では、第１のレジス
トパターン１ａの上に架橋層４を形成し、その他に領域
では第１のレジストパターン１ａ上に架橋層を形成しな
いようにすることが可能である。これにより、同一半導
体基板上において、異なる寸法の微細ホールまたは、微
細スペースを形成することができる。
【００７４】以上、半導体基板３上に微細分離レジスト
パターンを形成する形成方法について詳細に説明した
が、本発明の微細分離レジストパターンは、半導体基板
３の上に限られず、半導体装置の製造プロセスに応じ
て、シリコン酸化膜などの絶縁層の上に形成する場合も
あり、またポリシリコン膜などの導電層の上に形成する
こともある。
パターンを形成する形成方法について詳細に説明した
が、本発明の微細分離レジストパターンは、半導体基板
３の上に限られず、半導体装置の製造プロセスに応じ
て、シリコン酸化膜などの絶縁層の上に形成する場合も
あり、またポリシリコン膜などの導電層の上に形成する
こともある。
【００７５】このように、本発明の微細分離レジストパ
ターンの形成は、特に下地膜に制約されるものではな
く、レジストパターンを形成できる基材上であれば、ど
の場合においても適用可能であり、必要に応じた基材の
上に形成されるものである。これらを総称して、半導体
基材と称することとする。
ターンの形成は、特に下地膜に制約されるものではな
く、レジストパターンを形成できる基材上であれば、ど
の場合においても適用可能であり、必要に応じた基材の
上に形成されるものである。これらを総称して、半導体
基材と称することとする。
【００７６】また、本発明においては、上述のように形
成した微細分離レジストパターンをマスクとして、下地
の各種薄膜をエッチングし、下地薄膜に微細スペースあ
るいは、微細ホールを形成して、半導体装置を製造する
ものである。
成した微細分離レジストパターンをマスクとして、下地
の各種薄膜をエッチングし、下地薄膜に微細スペースあ
るいは、微細ホールを形成して、半導体装置を製造する
ものである。
【００７７】また、本発明は、第２のレジストの材料、
および材料組成、あるいは加熱して架橋する時間（ＭＢ
時間）を適切に設定し、第１のレジストパターン１ａ上
に架橋層４を形成して得られた微細分離レジストパター
ン（第２のレジストパターン２ａ）をマスクとして、半
導体基材をエッチングすることにより、エッチング後の
基材パターンの側壁表面が粗面化される効果が有る。
および材料組成、あるいは加熱して架橋する時間（ＭＢ
時間）を適切に設定し、第１のレジストパターン１ａ上
に架橋層４を形成して得られた微細分離レジストパター
ン（第２のレジストパターン２ａ）をマスクとして、半
導体基材をエッチングすることにより、エッチング後の
基材パターンの側壁表面が粗面化される効果が有る。
【００７８】実施の形態２．図８は、この発明の実施の
形態２の微細分離レジストパターン形成方法を説明する
ためのプロセスフロー図である。図１および図８を参照
して、この実施の形態２の微細分離パターンの形成方
法、ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明
する。
形態２の微細分離レジストパターン形成方法を説明する
ためのプロセスフロー図である。図１および図８を参照
して、この実施の形態２の微細分離パターンの形成方
法、ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明
する。
【００７９】図８（ａ）に示すように、半導体基板３
に、内部に若干の酸性物質を含有する第１のレジスト１
１を塗布する。第１のレジスト１１はプリベーク（７０
〜１００℃で１分程度の熱処理）を施した後、Ｈｇラン
プのｇ線またはｉ線を用い、図１の様なパターンを含ん
だマスクを用いて投影露光する（図８では省略してい
る）。
に、内部に若干の酸性物質を含有する第１のレジスト１
１を塗布する。第１のレジスト１１はプリベーク（７０
〜１００℃で１分程度の熱処理）を施した後、Ｈｇラン
プのｇ線またはｉ線を用い、図１の様なパターンを含ん
だマスクを用いて投影露光する（図８では省略してい
る）。
【００８０】ここで用いる第１のレジスト１１の材料と
しては、実施の形態１で説明したものが有効に用いられ
る。その詳細な説明は、重複を避けるために省略する。
また、第１のレジスト１１に含ませる酸としては、具体
的には、カルボン酸系の低分子酸などが好適である。
しては、実施の形態１で説明したものが有効に用いられ
る。その詳細な説明は、重複を避けるために省略する。
また、第１のレジスト１１に含ませる酸としては、具体
的には、カルボン酸系の低分子酸などが好適である。
【００８１】この後、必要に応じて、ＰＥＢ（１０〜１
３０℃）で熱処理し、フォトレジストの解像度を向上さ
せた後、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）の約２．０ｗｔ％希釈水浴液を用いて現像
する。図８（ｂ）はこのようにして形成された第１のレ
ジストパターン１１ａを示すものである。
３０℃）で熱処理し、フォトレジストの解像度を向上さ
せた後、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）の約２．０ｗｔ％希釈水浴液を用いて現像
する。図８（ｂ）はこのようにして形成された第１のレ
ジストパターン１１ａを示すものである。
【００８２】この後、必要に応じポストデベロッピング
ベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシング
反応に影響する為、適切な温度に設定する必要がある。
以上は、酸を含む第１のレジスト１１を用いるという点
を別にすれば、プロセスとしては従来のレジストプロセ
スによるレジストパターンの形成と同様である。
ベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシング
反応に影響する為、適切な温度に設定する必要がある。
以上は、酸を含む第１のレジスト１１を用いるという点
を別にすれば、プロセスとしては従来のレジストプロセ
スによるレジストパターンの形成と同様である。
【００８３】次に、図８（ｂ）のパターン形成後、図８
（ｃ）に示すように、半導体基板（ウェーハ）３上に、
酸の存在によって架橋する架橋性化合物を含み、第１の
レジスト１１を溶解しない溶剤に溶かされた第２のレジ
スト１２を塗布する。
（ｃ）に示すように、半導体基板（ウェーハ）３上に、
酸の存在によって架橋する架橋性化合物を含み、第１の
レジスト１１を溶解しない溶剤に溶かされた第２のレジ
スト１２を塗布する。
【００８４】ここで用いる第２のレジスト１２の材料お
よびその溶媒は、実施の形態１で述べたものと同様なも
のが適用でき、また有効である。詳細な説明は重複する
ため省略する。
よびその溶媒は、実施の形態１で述べたものと同様なも
のが適用でき、また有効である。詳細な説明は重複する
ため省略する。
【００８５】第２のレジスト１２を塗布した後、必要に
応じてこれをベークする。この熱処理は、後のミキシン
グ反応に影響するため、適切な温度に設定することが望
ましい。
応じてこれをベークする。この熱処理は、後のミキシン
グ反応に影響するため、適切な温度に設定することが望
ましい。
【００８６】次に、図８（ｄ）に示すように、半導体基
板３を熱処理（６０〜１３０℃）し、第１のレジスト１
１ａに含れる若干の酸性物質からの酸の供給により、第
２のレジスト１２の第１のレジストパターン１１ａとの
界面で架橋反応を起こさせる。これにより、第１のレジ
ストパターン１１ａを被覆するように架橋反応を起こし
た架橋層１４が第２のレジスト１２中に形成される。
板３を熱処理（６０〜１３０℃）し、第１のレジスト１
１ａに含れる若干の酸性物質からの酸の供給により、第
２のレジスト１２の第１のレジストパターン１１ａとの
界面で架橋反応を起こさせる。これにより、第１のレジ
ストパターン１１ａを被覆するように架橋反応を起こし
た架橋層１４が第２のレジスト１２中に形成される。
【００８７】次に、図８（ｆ）に示すように、まず、第
１のレジストパターン１１ａを溶解しない水と水溶性の
有機溶媒（例えば、プロパノール）との混合溶液で洗浄
し、次に、水で洗浄することにより、架橋していない第
２のレジスト１２を剥離する。以上の処理により、ホー
ル内径、または分離幅を縮小し、また、孤立残しパター
ンの面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能
となる。
１のレジストパターン１１ａを溶解しない水と水溶性の
有機溶媒（例えば、プロパノール）との混合溶液で洗浄
し、次に、水で洗浄することにより、架橋していない第
２のレジスト１２を剥離する。以上の処理により、ホー
ル内径、または分離幅を縮小し、また、孤立残しパター
ンの面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能
となる。
【００８８】以上のように、この実施の形態２における
第１のレジスト１１は、この第１のレジスト１１自体に
酸を含むように調整されており、熱処理によりその酸を
拡散させて架橋させるようにしているので、露光によっ
て酸を発生させる必要がない。第１のレジスト１１に含
ませる酸としては、カルボン酸系の低分子酸等が適して
いるが、第１のレジスト１１に混合させせことが可能で
あれば特に限定されない。
第１のレジスト１１は、この第１のレジスト１１自体に
酸を含むように調整されており、熱処理によりその酸を
拡散させて架橋させるようにしているので、露光によっ
て酸を発生させる必要がない。第１のレジスト１１に含
ませる酸としては、カルボン酸系の低分子酸等が適して
いるが、第１のレジスト１１に混合させせことが可能で
あれば特に限定されない。
【００８９】また、このようにして、第２のレジストパ
ターン１２ａを各種の半導体基材上に形成し、これをマ
スクとして、半導体基材に微細な分離スペースあるいは
微細ホールなどを形成できることは、先に述べた実施の
形態１同様である。
ターン１２ａを各種の半導体基材上に形成し、これをマ
スクとして、半導体基材に微細な分離スペースあるいは
微細ホールなどを形成できることは、先に述べた実施の
形態１同様である。
【００９０】実施の形態３．図９は、この発明の実施の
形態３の微細分離レジストパターンの形成方法を説明す
るためのプロセスフロー図である。図１及び図９を照し
てこの実施の形態３の微細分離レジストパターンの形成
方法ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明
する。
形態３の微細分離レジストパターンの形成方法を説明す
るためのプロセスフロー図である。図１及び図９を照し
てこの実施の形態３の微細分離レジストパターンの形成
方法ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法を説明
する。
【００９１】先ず、図９（ａ）に示すように、半導体基
板３に第１のレジスト２１を塗布する。第１のレジスト
２１にプリベーク（７０〜１００℃で１分程度の熱処
理）を施した後、第１のレジスト２１の感光波長に応じ
て、例えば、Ｈｇランプのｇ線またはｉ線を用い、図１
と同様なパターンを含むマスクを用いて投影露光する
（図９中では図示を省略している）。必要に応じてＰＥ
Ｂ（１０〜１３０℃）で熱処理しフオトレジストの解像
度を向上させた後、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド）の約２．０ｗｔ％希釈水溶液を
用いて現像する。図９（ｂ）は、こうして形成された、
第１のレジストパターン２１ａを示している。
板３に第１のレジスト２１を塗布する。第１のレジスト
２１にプリベーク（７０〜１００℃で１分程度の熱処
理）を施した後、第１のレジスト２１の感光波長に応じ
て、例えば、Ｈｇランプのｇ線またはｉ線を用い、図１
と同様なパターンを含むマスクを用いて投影露光する
（図９中では図示を省略している）。必要に応じてＰＥ
Ｂ（１０〜１３０℃）で熱処理しフオトレジストの解像
度を向上させた後、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウ
ムハイドロオキサイド）の約２．０ｗｔ％希釈水溶液を
用いて現像する。図９（ｂ）は、こうして形成された、
第１のレジストパターン２１ａを示している。
【００９２】この後、必要に応じてポストデベロッピン
グベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシン
グ反応に影響するため、適切な温度に設定する必要があ
る。以上は、プロセスとしては、従来のレジスとプロセ
スによるレジストパターンの形成方法と同様である。
グベークを行う場合もある。この熱処理は後のミキシン
グ反応に影響するため、適切な温度に設定する必要があ
る。以上は、プロセスとしては、従来のレジスとプロセ
スによるレジストパターンの形成方法と同様である。
【００９３】図９（ｂ）のパターン形成後、図９（ｃ）
に示すように、半導体基板（ウェーハ）３を酸性溶液で
浸漬処理する。その処理方法は、通常のパドル現象の方
式でよい。また、酸性溶液のベーパライズ（吹き付け）
で行っても良い。また、この場合の酸性溶液は、有機
酸、無機酸のいずれでもよい。具体的には、例えば、低
濃度の酢酸が好適な例として挙げられる。この工程にお
いて、酸が第１のレジストパターン２１ａの界面近傍に
染み込み、酸を含む薄い層が形成される。この後、必要
に応じて純水を用いてリンスする。
に示すように、半導体基板（ウェーハ）３を酸性溶液で
浸漬処理する。その処理方法は、通常のパドル現象の方
式でよい。また、酸性溶液のベーパライズ（吹き付け）
で行っても良い。また、この場合の酸性溶液は、有機
酸、無機酸のいずれでもよい。具体的には、例えば、低
濃度の酢酸が好適な例として挙げられる。この工程にお
いて、酸が第１のレジストパターン２１ａの界面近傍に
染み込み、酸を含む薄い層が形成される。この後、必要
に応じて純水を用いてリンスする。
【００９４】その後、図９（ｅ）に示すように、第１の
レジストパターン２１ａの上に、酸の存在により架橋す
る架橋性化合物を含み、第１のレジストパターン２１ａ
を溶解しない溶剤に溶かされた第２のレジスト２２を塗
布する。ここで用いる第２のレジスト２２の構成、およ
びその溶媒は、実施の形態１で述べたものと同様なもの
が有効に用いられる。重複を避けるため、その詳細な説
明は省略する。次に、第２のレジスト２２の塗布後、必
要に応じ、第２のレジスト２２をプリベークする。この
熱処理は、後のミキシング反応に影響するため、適切な
温度に設定する。
レジストパターン２１ａの上に、酸の存在により架橋す
る架橋性化合物を含み、第１のレジストパターン２１ａ
を溶解しない溶剤に溶かされた第２のレジスト２２を塗
布する。ここで用いる第２のレジスト２２の構成、およ
びその溶媒は、実施の形態１で述べたものと同様なもの
が有効に用いられる。重複を避けるため、その詳細な説
明は省略する。次に、第２のレジスト２２の塗布後、必
要に応じ、第２のレジスト２２をプリベークする。この
熱処理は、後のミキシング反応に影響するため、適切な
温度に設定する。
【００９５】次に、図９（ｆ）に示すように、半導体基
板３を熱処理（６０〜１３０℃）して、架橋ベークを行
い、第１のレジストパターン２１ａからの酸の拡散で第
２のレジスト２２の第１のレジストパターン２１ａとの
界面で架橋反応を起こさせる。これにより、第１のレジ
ストパターン２１ａを被覆するように架橋反応を起こし
た架橋層２４が第２のレジスト２２中に形成される。
板３を熱処理（６０〜１３０℃）して、架橋ベークを行
い、第１のレジストパターン２１ａからの酸の拡散で第
２のレジスト２２の第１のレジストパターン２１ａとの
界面で架橋反応を起こさせる。これにより、第１のレジ
ストパターン２１ａを被覆するように架橋反応を起こし
た架橋層２４が第２のレジスト２２中に形成される。
【００９６】次に、図９（ｇ）に示すように、まず、第
１のレジストを溶解しない水と水溶性の有機溶媒（例え
ば、プロパノール）の混合溶液で洗浄し、つぎに、水で
洗浄し、乾燥することにより、架橋していない第２のレ
ジスト２２を剥離する。以上の処理により、ホール内
径、または分離幅を縮小、あるいは、孤立残しパターン
の面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能と
なる。
１のレジストを溶解しない水と水溶性の有機溶媒（例え
ば、プロパノール）の混合溶液で洗浄し、つぎに、水で
洗浄し、乾燥することにより、架橋していない第２のレ
ジスト２２を剥離する。以上の処理により、ホール内
径、または分離幅を縮小、あるいは、孤立残しパターン
の面積を拡大したレジストパターンを得ることが可能と
なる。
【００９７】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、第１のレジストパターン２１ａ上に第２のレジスト
２２を成膜する前に、酸性液体による表面処理を施し、
熱処理により酸を拡散させて架橋するようにするもので
あるので、露光処理により、第１のレジストに酸を発生
させる工程を必要としない。
ば、第１のレジストパターン２１ａ上に第２のレジスト
２２を成膜する前に、酸性液体による表面処理を施し、
熱処理により酸を拡散させて架橋するようにするもので
あるので、露光処理により、第１のレジストに酸を発生
させる工程を必要としない。
【００９８】また、このようにして、第２のレジストパ
ターン２２ａを、各種の半導体基板上に形成し、これを
マスクとして、半導体基板上に微細な分離スペースある
いは、微細ホールなどを形成し、半導体装置を製造する
ことは、先に述べた実施の形態１および２と同様であ
る。
ターン２２ａを、各種の半導体基板上に形成し、これを
マスクとして、半導体基板上に微細な分離スペースある
いは、微細ホールなどを形成し、半導体装置を製造する
ことは、先に述べた実施の形態１および２と同様であ
る。
【００９９】
【実施例】次に、前記の各実施の形態に関連した実施例
について説明する。一つの実施例が、一つ以上の実施の
形態に関連する場合があるので、第１のレジスト材料、
第２のレジスト材料および微細レジストパターン形成の
各実施例にまとめて説明することにする。まず、第１の
レジスト材料に関する実施例１〜４を説明する。 実施例１．第１のレジストとして、ノボラック樹脂とナ
フトキノンジアジドから構成され、溶媒として乳酸エチ
ルとプロピレングリコールモノエチルアセテートを用い
た三菱化学社製のｉ線レジストを用い、レジストパター
ンを形成した。まず、上記レジストを、Ｓｉウェーハ上
に滴下、回転塗布した後、８５℃／７０秒でプリベーク
を行い、レジスト中の溶媒を蒸発させて第１のレジスト
を膜厚約１．０μｍで形成した。
について説明する。一つの実施例が、一つ以上の実施の
形態に関連する場合があるので、第１のレジスト材料、
第２のレジスト材料および微細レジストパターン形成の
各実施例にまとめて説明することにする。まず、第１の
レジスト材料に関する実施例１〜４を説明する。 実施例１．第１のレジストとして、ノボラック樹脂とナ
フトキノンジアジドから構成され、溶媒として乳酸エチ
ルとプロピレングリコールモノエチルアセテートを用い
た三菱化学社製のｉ線レジストを用い、レジストパター
ンを形成した。まず、上記レジストを、Ｓｉウェーハ上
に滴下、回転塗布した後、８５℃／７０秒でプリベーク
を行い、レジスト中の溶媒を蒸発させて第１のレジスト
を膜厚約１．０μｍで形成した。
【０１００】次に、露光装置として、ｉ線縮小投影露光
装置を用い、露光マスクとして、図１に示したようなマ
スクを用いて第１のレジストを露光した。次に、１２０
℃／７０秒でＰＥＢ処理を行い、続いて、アルカリ現像
液（東京応化工業社製、ＮＭＤ３）を用いて現像を行
い、図１０に示すような分離サイズをもつレジストパタ
ーンを得た。
装置を用い、露光マスクとして、図１に示したようなマ
スクを用いて第１のレジストを露光した。次に、１２０
℃／７０秒でＰＥＢ処理を行い、続いて、アルカリ現像
液（東京応化工業社製、ＮＭＤ３）を用いて現像を行
い、図１０に示すような分離サイズをもつレジストパタ
ーンを得た。
【０１０１】実施例２．第１のレジストとして、ノボラ
ック樹脂とナフトキノンジアジドから構成され、溶媒と
して２−ヘプタノンを用いた住友化学工業社製のｉ線レ
ジストを用い、レジストパターンを形成した。
ック樹脂とナフトキノンジアジドから構成され、溶媒と
して２−ヘプタノンを用いた住友化学工業社製のｉ線レ
ジストを用い、レジストパターンを形成した。
【０１０２】まず、上記レジストを、Ｓｉウェーハ上に
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．８μｍとなる
ように成膜した。次に、８５℃／７０秒でプリベークを
行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ｉ線縮
小投影露光装置を用い、図１に示したようなマスクを用
いて、露光を行った。
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．８μｍとなる
ように成膜した。次に、８５℃／７０秒でプリベークを
行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ｉ線縮
小投影露光装置を用い、図１に示したようなマスクを用
いて、露光を行った。
【０１０３】次に、１２０℃／７０秒でＰＥＢ処理を行
い、続いて、アルカリ現像液（東京応化社製、ＮＭＤ
３）を用いて現像を行い、図１１に示すような分離サイ
ズを持つレジストパターンを得た。
い、続いて、アルカリ現像液（東京応化社製、ＮＭＤ
３）を用いて現像を行い、図１１に示すような分離サイ
ズを持つレジストパターンを得た。
【０１０４】実施例３．第１のレジストとして、東京応
化社製の化学増幅型エキシマレジストを用い、レジスト
パターンを形成した。
化社製の化学増幅型エキシマレジストを用い、レジスト
パターンを形成した。
【０１０５】まず、上記レジストを、Ｓｉウェーハ上に
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．８μｍとなる
ように成膜した。次に、９０℃／９０秒でプリベークを
行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ＫｒＦ
エキシマ縮小投影露光装置を用いて、図１に示したよう
なマスクを用いて、露光を行った。
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．８μｍとなる
ように成膜した。次に、９０℃／９０秒でプリベークを
行い、レジスト中の溶媒を乾燥させた。続いて、ＫｒＦ
エキシマ縮小投影露光装置を用いて、図１に示したよう
なマスクを用いて、露光を行った。
【０１０６】次に、１００℃／９０秒でＰＥＢ処理を行
い、続いて、アルカリ現像液（東京応化社製、ＮＭＤ−
Ｗ）を用いて現像を行い、図１２に示すようなレジスト
パターンを得た。
い、続いて、アルカリ現像液（東京応化社製、ＮＭＤ−
Ｗ）を用いて現像を行い、図１２に示すようなレジスト
パターンを得た。
【０１０７】実施例４．第１のレジストとして、ｔ−Ｂ
ｏｃ化ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成され
る菱電化成社製の化学増幅型レジスト（ＭＥＬＫＥＲ、
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１１（６）
２７７３，１９９３）を用い、レジストパターンを形成
した。
ｏｃ化ポリヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成され
る菱電化成社製の化学増幅型レジスト（ＭＥＬＫＥＲ、
Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１１（６）
２７７３，１９９３）を用い、レジストパターンを形成
した。
【０１０８】まず、上記レジストを、Ｓｉウェーハ上に
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．５２μｍとな
るように成膜した。次に、１２０℃／１８０秒でベーク
を行い、レジスト中の溶媒を蒸発させた。続いて、この
レジスト上に帯電防止膜として、昭和電工社製のエスペ
イサーＥＳＰ−１００を同様にして回転塗布した後、８
０℃／１２０秒でベークを行った。
滴下、回転塗布することにより膜厚約０．５２μｍとな
るように成膜した。次に、１２０℃／１８０秒でベーク
を行い、レジスト中の溶媒を蒸発させた。続いて、この
レジスト上に帯電防止膜として、昭和電工社製のエスペ
イサーＥＳＰ−１００を同様にして回転塗布した後、８
０℃／１２０秒でベークを行った。
【０１０９】次に、ＥＢ描画装置を用いて、１７．４μ
Ｃ／ｃｍ2で描画を行った。次に、８０℃／１２０秒で
ＰＥＢを行ったのち、純水を用いて帯電防止膜を剥離
し、続いて、ＴＭＡＨアルカリ現像液（東京応化社製、
ＮＭＤ−Ｗ）を用いてレジストパターンの現像を行っ
た。その結果、図１３に示すような、約０．２μｍのＥ
Ｂレジストパターンを得た。
Ｃ／ｃｍ2で描画を行った。次に、８０℃／１２０秒で
ＰＥＢを行ったのち、純水を用いて帯電防止膜を剥離
し、続いて、ＴＭＡＨアルカリ現像液（東京応化社製、
ＮＭＤ−Ｗ）を用いてレジストパターンの現像を行っ
た。その結果、図１３に示すような、約０．２μｍのＥ
Ｂレジストパターンを得た。
【０１１０】次に、第２のレジスト材料に関する実施例
５〜１２を説明する。 実施例５．第２のレジスト材料として、１Ｌ（リット
ル）メスフラスコを用い、積水化学社製のポリビニルア
セタール樹脂であるエスレックＫＷ３、およびＫＷ１の
２０ｗｔ％水溶液のそれぞれ１００ｇに純水の４００ｇ
を加え、室温で６時間攪拌混合し、ポリビニルアセター
ル樹脂ＫＷ３およびＫＷ１の５ｗｔ％水溶液をそれぞれ
得た。
５〜１２を説明する。 実施例５．第２のレジスト材料として、１Ｌ（リット
ル）メスフラスコを用い、積水化学社製のポリビニルア
セタール樹脂であるエスレックＫＷ３、およびＫＷ１の
２０ｗｔ％水溶液のそれぞれ１００ｇに純水の４００ｇ
を加え、室温で６時間攪拌混合し、ポリビニルアセター
ル樹脂ＫＷ３およびＫＷ１の５ｗｔ％水溶液をそれぞれ
得た。
【０１１１】実施例６．第２のレジスト材料として、実
施例５のポリビニルアセタール樹脂をポリビニルアルコ
ール、オキサゾリン含有水溶性樹脂（日本触媒社製、エ
ポクロスＷＳ５００）、スチレン−無水マレイン酸共重
合体（ＡＲＣＯ ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、ＳＭＡ１００
０、１４４０Ｈ）、に変更する以外は、実施例２と同様
にして、それぞれの５ｗｔ％水溶液を得た。
施例５のポリビニルアセタール樹脂をポリビニルアルコ
ール、オキサゾリン含有水溶性樹脂（日本触媒社製、エ
ポクロスＷＳ５００）、スチレン−無水マレイン酸共重
合体（ＡＲＣＯ ｃｈｅｍｉｃａｌ社製、ＳＭＡ１００
０、１４４０Ｈ）、に変更する以外は、実施例２と同様
にして、それぞれの５ｗｔ％水溶液を得た。
【０１１２】実施例７．第２のレジスト材料として、１
Ｌのメスフラスコを用いて、メトキシメチロールメラミ
ン（三井サイナミド社製、ザイメル３７０）の１００ｇ
と純水の７８０ｇ、ＩＰＡの４０ｇを室温にて６時間撹
はん混合し、約１０ｗｔ％のメチロールメラミン水溶液
を得た。
Ｌのメスフラスコを用いて、メトキシメチロールメラミ
ン（三井サイナミド社製、ザイメル３７０）の１００ｇ
と純水の７８０ｇ、ＩＰＡの４０ｇを室温にて６時間撹
はん混合し、約１０ｗｔ％のメチロールメラミン水溶液
を得た。
【０１１３】実施例８．第２のジスト材料として、１Ｌ
のメスフラスコを用いて、（Ｎ−メトキシメチル）メト
キシエチレン尿素の１００ｇ、（Ｎ−メトキシメチル）
ヒドロキシエチレン尿素の１００ｇ、Ｎ−メトキシメチ
ル尿素の１００ｇ中に、それぞれ、純水の８６０ｇ、Ｉ
ＰＡの４０ｇを室温にて６時間攪拌混合し、それぞれ、
約１０ｗｔ％のエチレン尿素水溶液を得た。
のメスフラスコを用いて、（Ｎ−メトキシメチル）メト
キシエチレン尿素の１００ｇ、（Ｎ−メトキシメチル）
ヒドロキシエチレン尿素の１００ｇ、Ｎ−メトキシメチ
ル尿素の１００ｇ中に、それぞれ、純水の８６０ｇ、Ｉ
ＰＡの４０ｇを室温にて６時間攪拌混合し、それぞれ、
約１０ｗｔ％のエチレン尿素水溶液を得た。
【０１１４】実施例９．第２のレジスト材料として、実
施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の１
６０ｇと実施例７で得たメトキシメチロールメラミン水
溶液の２０ｇ、純水の２０ｇを室温で６時間攪拌混合
し、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合溶液を得た。
施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の１
６０ｇと実施例７で得たメトキシメチロールメラミン水
溶液の２０ｇ、純水の２０ｇを室温で６時間攪拌混合
し、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合溶液を得た。
【０１１５】実施例１０．第２のレジスト材料として、
実施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の
１６０ｇと実施例８で得た（Ｎ−メトキシメチル）メト
キシエチレン尿素水溶液の２０ｇ、（Ｎ−メトキシメチ
ル）ヒドロキシエチレン尿素の２０ｇ、Ｎ−メトキシメ
チル尿素の２０ｇ中に、それぞれ、純水の２０ｇを室温
で６時間攪拌混合し、３種類の水溶性樹脂と水溶性架橋
剤の混合溶液を得た。
実施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の
１６０ｇと実施例８で得た（Ｎ−メトキシメチル）メト
キシエチレン尿素水溶液の２０ｇ、（Ｎ−メトキシメチ
ル）ヒドロキシエチレン尿素の２０ｇ、Ｎ−メトキシメ
チル尿素の２０ｇ中に、それぞれ、純水の２０ｇを室温
で６時間攪拌混合し、３種類の水溶性樹脂と水溶性架橋
剤の混合溶液を得た。
【０１１６】実施例１１．第２のレジスト材料として、
実施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の
１６０ｇと実施例８で得たメトキシエチレン尿素水溶液
の１０ｇ、２０ｇ、３０ｇと純水の２０ｇをそれぞれを
室温下で６時間混合した。その結果、ポリビニルアセタ
ール樹脂に対する水溶性架橋剤であるメトキシエチレン
尿素の濃度が、約１１ｗｔ％、２０ｗｔ％、２７ｗｔ％
の３種類の第２のレジスト水溶液を得た。
実施例５で得たポリビニルアセタールのＫＷ３水溶液の
１６０ｇと実施例８で得たメトキシエチレン尿素水溶液
の１０ｇ、２０ｇ、３０ｇと純水の２０ｇをそれぞれを
室温下で６時間混合した。その結果、ポリビニルアセタ
ール樹脂に対する水溶性架橋剤であるメトキシエチレン
尿素の濃度が、約１１ｗｔ％、２０ｗｔ％、２７ｗｔ％
の３種類の第２のレジスト水溶液を得た。
【０１１７】実施例１２．第２のレジストとして、実施
例５で得た５ｗｔ％のポリビニルアセタール樹脂水溶液
の１００ｇに、実施例６で得た水溶性樹脂溶液のうち、
ポリビニルアルコール樹脂の５ｗｔ％水溶液を０ｇ、３
５．３ｇ、７２．２ｇを混合し、室温下で、６時間攪拌
混合して、ポリビニルアセタール樹脂とポリビニルアル
コール樹脂の混合比の異なる３種類の混合溶液を得た。
例５で得た５ｗｔ％のポリビニルアセタール樹脂水溶液
の１００ｇに、実施例６で得た水溶性樹脂溶液のうち、
ポリビニルアルコール樹脂の５ｗｔ％水溶液を０ｇ、３
５．３ｇ、７２．２ｇを混合し、室温下で、６時間攪拌
混合して、ポリビニルアセタール樹脂とポリビニルアル
コール樹脂の混合比の異なる３種類の混合溶液を得た。
【０１１８】次に、微細レジストパターン形成に関す
る、実施例１３〜２２について説明する。 実施例１３．実施例１で得た第１のレジストパターンが
形成されたＳｉウェーハ上に、実施例１２で得た第２の
レジスト材料を滴下、スピンコートした後、８５℃／７
０秒でプリベークを行い、第２のレジスト膜を形成し
た。
る、実施例１３〜２２について説明する。 実施例１３．実施例１で得た第１のレジストパターンが
形成されたＳｉウェーハ上に、実施例１２で得た第２の
レジスト材料を滴下、スピンコートした後、８５℃／７
０秒でプリベークを行い、第２のレジスト膜を形成し
た。
【０１１９】次に、１２０℃／９０秒でミキシングベー
ク（ＭＢ）を行い、架橋反応を進行させた。次に、非架
橋層を、イソプロピルアルコール水溶液で１０秒間静止
洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄することにより溶解除
去し、さらに、スピン乾燥した。
ク（ＭＢ）を行い、架橋反応を進行させた。次に、非架
橋層を、イソプロピルアルコール水溶液で１０秒間静止
洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄することにより溶解除
去し、さらに、スピン乾燥した。
【０１２０】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図１４に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図１４に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。
【０１２１】図１４において、ポリビニルアセタール樹
脂とポリビニルアルコール樹脂の混合量を変えて架橋層
を形成し、その後のホール径を測長部分として、水溶性
樹脂の混合比を変えて架橋層形成後のレジストパターン
サイズ（ホールサイズ）を測定した。
脂とポリビニルアルコール樹脂の混合量を変えて架橋層
を形成し、その後のホール径を測長部分として、水溶性
樹脂の混合比を変えて架橋層形成後のレジストパターン
サイズ（ホールサイズ）を測定した。
【０１２２】この場合、図１５のテーブルに示すよう
に、ポリビニルアセタール樹脂とポリビニルアルコール
樹脂の混合量を変えることにより、第１のレジスト上に
形成される架橋層の厚みを制御することが可能であるこ
とがわかった。
に、ポリビニルアセタール樹脂とポリビニルアルコール
樹脂の混合量を変えることにより、第１のレジスト上に
形成される架橋層の厚みを制御することが可能であるこ
とがわかった。
【０１２３】実施例１４．実施例２で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たＫＷ３の樹脂水溶液を第２のレジスト材料として滴
下、スピンコートした後、８５℃／７０秒でプリベーク
を行い、第２のレジスト膜を形成した。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たＫＷ３の樹脂水溶液を第２のレジスト材料として滴
下、スピンコートした後、８５℃／７０秒でプリベーク
を行い、第２のレジスト膜を形成した。
【０１２４】次に、ｉ線露光装置を用いて、ウェーハに
全面露光を行った。さらに、１５０℃／９０秒でミキシ
ングベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を進行させた。
全面露光を行った。さらに、１５０℃／９０秒でミキシ
ングベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を進行させた。
【０１２５】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１２６】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図１６に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。なお、図中、０．３６μｍの値
は、架橋層を形成する前のホールサイズを示すものであ
る。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図１６に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。なお、図中、０．３６μｍの値
は、架橋層を形成する前のホールサイズを示すものであ
る。
【０１２７】図１６において、全面露光を行った場合
と、行っていない場合について、架橋層形成後のレジス
トパターンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
と、行っていない場合について、架橋層形成後のレジス
トパターンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
【０１２８】図１７に示すように、架橋層を形成する前
の第１のレジストホールパターンサイズ、０．３６μｍ
が、全面露光を行った場合には、約０．１４μｍ、全面
露光を行わない場合には、約０．１１μｍ縮小した。
の第１のレジストホールパターンサイズ、０．３６μｍ
が、全面露光を行った場合には、約０．１４μｍ、全面
露光を行わない場合には、約０．１１μｍ縮小した。
【０１２９】この場合、ＭＢベーク前に全面露光を行う
ことにより、行わない場合に較べて、架橋反応がより進
行し、第１のレジスト表面に架橋層が厚く形成されるこ
とがわかった。
ことにより、行わない場合に較べて、架橋反応がより進
行し、第１のレジスト表面に架橋層が厚く形成されるこ
とがわかった。
【０１３０】実施例１５．実施例２で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例１１
で得たポリビニルアセタール樹脂とエチレン尿素（２０
ｗｔ％）の混合溶液を第２のレジストとして用いた。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例１１
で得たポリビニルアセタール樹脂とエチレン尿素（２０
ｗｔ％）の混合溶液を第２のレジストとして用いた。
【０１３１】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、１０５℃／６０秒、１１５℃／６０秒、１２５
℃／６０秒の３種類の条件でミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
した後、１０５℃／６０秒、１１５℃／６０秒、１２５
℃／６０秒の３種類の条件でミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
【０１３２】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１３３】続いて、１１０℃秒でポストベークを行う
ことにより、第１のレジストパターン上に第２のレジス
ト架橋層を形成し、図１８に示すように、第２のレジス
トパターン（ホールパターン、ラインパターンおよび孤
立残しパターン）を形成した。
ことにより、第１のレジストパターン上に第２のレジス
ト架橋層を形成し、図１８に示すように、第２のレジス
トパターン（ホールパターン、ラインパターンおよび孤
立残しパターン）を形成した。
【０１３４】図１８において、ＭＢ温度を変えて、架橋
層形成後の各レジストパターンの測長部分のサイズを測
定した。
層形成後の各レジストパターンの測長部分のサイズを測
定した。
【０１３５】図１９のテーブルに示すように、実施例２
で形成した０．３６μｍサイズのホールパターンの内
径、および、ラインパターンと孤立残しパターンにおけ
るスペースのサイズ（０．４０μｍ）が、架橋層形成後
のレジストパターンでは縮小されており、その縮小量
は、ＭＢ温度が高くなるとともに増大した。
で形成した０．３６μｍサイズのホールパターンの内
径、および、ラインパターンと孤立残しパターンにおけ
るスペースのサイズ（０．４０μｍ）が、架橋層形成後
のレジストパターンでは縮小されており、その縮小量
は、ＭＢ温度が高くなるとともに増大した。
【０１３６】このことから、ＭＢの温度制御により、精
度良く架橋反応の制御が可能であることが分かる。
度良く架橋反応の制御が可能であることが分かる。
【０１３７】実施例１６．実施例２で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタール水溶液、実施例１０で得たポ
リビニルアセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるメ
トキシエチレン尿素の濃度の異なる３種類の混合溶液を
第２のレジストとして用いた。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタール水溶液、実施例１０で得たポ
リビニルアセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるメ
トキシエチレン尿素の濃度の異なる３種類の混合溶液を
第２のレジストとして用いた。
【０１３８】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、１１５℃／６０秒でミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
した後、１１５℃／６０秒でミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
【０１３９】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１４０】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示すように、第２のレジスト
パターンを形成した。
【０１４１】図２０において、水溶性架橋剤の濃度を変
えた場合の、架橋層形成後のレジストパターンサイズ
（ホールサイズ）を測定した。
えた場合の、架橋層形成後のレジストパターンサイズ
（ホールサイズ）を測定した。
【０１４２】その結果、図２１のテーブルに示すよう
に、実施例２で形成した約０．３６μｍサイズのホール
パターンの内径は縮小されており、その縮小量は、水溶
性架橋剤の混合量が増加するほど大きくなった。
に、実施例２で形成した約０．３６μｍサイズのホール
パターンの内径は縮小されており、その縮小量は、水溶
性架橋剤の混合量が増加するほど大きくなった。
【０１４３】このことから、水溶性材料の混合比を調整
することにより、精度良く架橋反応を制御できることが
分かる。
することにより、精度良く架橋反応を制御できることが
分かる。
【０１４４】実施例１７．実施例３で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタール水溶液、実施例１０で得たポ
リビニルアセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤である
（Ｎ−メトキシメチル）−ジメトキシエチレン尿素混合
水溶液、（Ｎ−メトキシメチル）メトキシヒドロキシエ
チレン尿素、Ｎ−メトキシメチル尿素の混合溶液を第２
のレジストとして用いた。第２のレジスト材料を滴下、
スピンコートした後、１０５℃／６０秒でミキシングベ
ーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタール水溶液、実施例１０で得たポ
リビニルアセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤である
（Ｎ−メトキシメチル）−ジメトキシエチレン尿素混合
水溶液、（Ｎ−メトキシメチル）メトキシヒドロキシエ
チレン尿素、Ｎ−メトキシメチル尿素の混合溶液を第２
のレジストとして用いた。第２のレジスト材料を滴下、
スピンコートした後、１０５℃／６０秒でミキシングベ
ーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
【０１４５】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１４６】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
【０１４７】図２０において、水溶性架橋剤の種類を変
えて、架橋層形成後のレジストパターンサイズ（ホール
サイズ）を測定した。
えて、架橋層形成後のレジストパターンサイズ（ホール
サイズ）を測定した。
【０１４８】その結果、図２２のテーブルに示すよう
に、実施例３で形成した約０．２４μｍサイズのホール
パターンの内径は縮小されており、その縮小量は、水溶
性架橋剤の違いにより差が認められた。
に、実施例３で形成した約０．２４μｍサイズのホール
パターンの内径は縮小されており、その縮小量は、水溶
性架橋剤の違いにより差が認められた。
【０１４９】このことから、混合する水溶性材料の種類
の違いにより、架橋反応の制御が可能であることが分か
る。
の違いにより、架橋反応の制御が可能であることが分か
る。
【０１５０】実施例１８．実施例３で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、ポリビニル
アセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるＮ−メトキ
シメチル−ヒドロキシメトキシエチレン尿素混合水溶液
を第２のレジストとして用いた。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、ポリビニル
アセタール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるＮ−メトキ
シメチル−ヒドロキシメトキシエチレン尿素混合水溶液
を第２のレジストとして用いた。
【０１５１】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、所定の温度にて６０秒のミキシングベーク（Ｍ
Ｂ）を行い、架橋反応を行った。
した後、所定の温度にて６０秒のミキシングベーク（Ｍ
Ｂ）を行い、架橋反応を行った。
【０１５２】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１５３】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
【０１５４】図２０において、水溶性架橋剤量とミキシ
ングベーク温度（ＭＢ温度）を変えて、架橋層形成後の
レジストパターンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
ングベーク温度（ＭＢ温度）を変えて、架橋層形成後の
レジストパターンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
【０１５５】その結果、図２３のテーブルに示すよう
に、実施例３で形成した約０．２４μｍのレジストパタ
ーンサイズは縮小されており、水溶性架橋剤量、ＭＢ温
度により差が認められた。
に、実施例３で形成した約０．２４μｍのレジストパタ
ーンサイズは縮小されており、水溶性架橋剤量、ＭＢ温
度により差が認められた。
【０１５６】このことから、本発明は、光照射により酸
を発生する化学増幅型レジストを用いた場合にも、架橋
反応によるレジストパターサイズの制御が可能であるこ
とが分かる。
を発生する化学増幅型レジストを用いた場合にも、架橋
反応によるレジストパターサイズの制御が可能であるこ
とが分かる。
【０１５７】実施例１９．実施例３で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例６で
得たポリビニルアルコール水溶液、および、実施例８で
得た（Ｎ−メトキシメチル）ジメトキシエチレン尿素と
ポリビニルアルコールを尿素の混合量が１０ｗｔ％にな
るように調整した溶液を第２のレジスト材料として用い
た。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例６で
得たポリビニルアルコール水溶液、および、実施例８で
得た（Ｎ−メトキシメチル）ジメトキシエチレン尿素と
ポリビニルアルコールを尿素の混合量が１０ｗｔ％にな
るように調整した溶液を第２のレジスト材料として用い
た。
【０１５８】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、９５、１０５、１１５℃／６０秒のミキシング
ベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
した後、９５、１０５、１１５℃／６０秒のミキシング
ベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
【０１５９】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１分間静止現像し、さらに水で約１分間洗浄す
ることにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１分間静止現像し、さらに水で約１分間洗浄す
ることにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１６０】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
【０１６１】図２０において、架橋剤を添加した場合
と、しない場合について、ミキシングベーク温度（ＭＢ
温度）を変えて、架橋層形成後のレジストパターンサイ
ズ（ホールサイズ）を測定した。
と、しない場合について、ミキシングベーク温度（ＭＢ
温度）を変えて、架橋層形成後のレジストパターンサイ
ズ（ホールサイズ）を測定した。
【０１６２】その結果、図２４のテーブルに示すよう
に、実施例３で形成した約０．２４μｍのレジストホー
ルサイズは縮小されており、架橋剤を添加することによ
り、架橋反応がより促進され、加熱処理温度により縮小
量が容易に制御可能であり、制御範囲も広くなることが
わかった。
に、実施例３で形成した約０．２４μｍのレジストホー
ルサイズは縮小されており、架橋剤を添加することによ
り、架橋反応がより促進され、加熱処理温度により縮小
量が容易に制御可能であり、制御範囲も広くなることが
わかった。
【０１６３】実施例２０．実施例３で得た第１のレジス
トパターンが形成された８インチＳｉウェーハ上に、実
施例６で得たポリビニルアルコール水溶液、実施例１９
で得たポリビニルアルコールとエチレン尿素（１０ｗｔ
％）の混合溶液を第２のレジスト材料として用いた。
トパターンが形成された８インチＳｉウェーハ上に、実
施例６で得たポリビニルアルコール水溶液、実施例１９
で得たポリビニルアルコールとエチレン尿素（１０ｗｔ
％）の混合溶液を第２のレジスト材料として用いた。
【０１６４】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、１１５℃／６０秒のミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
した後、１１５℃／６０秒のミキシングベーク（ＭＢ）
を行い、架橋反応を行った。
【０１６５】次に、非架橋層の溶解除去を水だけで６
０、１８０、３００秒間洗浄、および、イソプロピルア
ルコール水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で５０
秒間洗浄することにより実施し、続いて、１１０℃でポ
ストベークを行うことにより、縮小パターンを得た。
０、１８０、３００秒間洗浄、および、イソプロピルア
ルコール水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で５０
秒間洗浄することにより実施し、続いて、１１０℃でポ
ストベークを行うことにより、縮小パターンを得た。
【０１６６】さらに、得られたパターンについて、ＫＬ
Ａ欠陥装置を用いて、欠陥、異物検査を行った結果、図
２５のテーブルに示すように、水だけを用いて洗浄した
場合には、８インチウェーハ面内に、シミ状の欠陥、お
よび溶解残渣が多数観察されたが、イソプロピルアルコ
ール水溶液で洗浄し、さらに水で洗浄した場合には、シ
ミ状の欠陥、残渣は全く観察されなかった。また、水溶
性架橋剤を混合した場合には、未架橋部分の溶解性も向
上するため洗浄後のシミ、残渣も減少することがわか
る。
Ａ欠陥装置を用いて、欠陥、異物検査を行った結果、図
２５のテーブルに示すように、水だけを用いて洗浄した
場合には、８インチウェーハ面内に、シミ状の欠陥、お
よび溶解残渣が多数観察されたが、イソプロピルアルコ
ール水溶液で洗浄し、さらに水で洗浄した場合には、シ
ミ状の欠陥、残渣は全く観察されなかった。また、水溶
性架橋剤を混合した場合には、未架橋部分の溶解性も向
上するため洗浄後のシミ、残渣も減少することがわか
る。
【０１６７】溶解力の高い溶液で洗浄し、続いて水で洗
浄する２段階の洗浄方法が溶解残渣の無い有効な手法で
あることがわかった。
浄する２段階の洗浄方法が溶解残渣の無い有効な手法で
あることがわかった。
【０１６８】実施例２１．実施例４で得た第１のレジス
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタールＫＷ３水溶液、実施例１０で
得たポリビニルアセタール樹脂ＫＷ３水溶液と水溶性架
橋剤であるメトキシエチレン尿素混合水溶液、実施例１
９で調整したポリビニルアルコールとメトキシエチレン
尿素（１０ｗｔ％）の混合溶液を第２のレジストとして
用いた。
トパターンが形成されたＳｉウェーハ上に、実施例５で
得たポリビニルアセタールＫＷ３水溶液、実施例１０で
得たポリビニルアセタール樹脂ＫＷ３水溶液と水溶性架
橋剤であるメトキシエチレン尿素混合水溶液、実施例１
９で調整したポリビニルアルコールとメトキシエチレン
尿素（１０ｗｔ％）の混合溶液を第２のレジストとして
用いた。
【０１６９】第２のレジスト材料を滴下、スピンコート
した後、８５℃／７０秒でプリベークを行い、第２のレ
ジスト膜を形成した。
した後、８５℃／７０秒でプリベークを行い、第２のレ
ジスト膜を形成した。
【０１７０】次に、１０５、１１５℃／６０秒でミキシ
ングベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
ングベーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
【０１７１】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥した。
【０１７２】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に第２のレジスト
架橋層を形成し、図２０に示したものと同様に、第２の
レジストパターンを形成した。
【０１７３】図２０において、架橋剤を変えて、架橋層
形成後のレジストパターンサイズ（ホールサイズ）を測
定した。
形成後のレジストパターンサイズ（ホールサイズ）を測
定した。
【０１７４】その結果、図２６のテーブルに示すよう
に、実施例４で形成した約０．２μｍサイズのレジスト
パターンのサイズは縮小されており、その縮小量は、水
溶性樹脂の違いにより差が認められる。
に、実施例４で形成した約０．２μｍサイズのレジスト
パターンのサイズは縮小されており、その縮小量は、水
溶性樹脂の違いにより差が認められる。
【０１７５】このことから、本発明は、ｔ−Ｂｏｃ化ポ
リヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成される化学増
幅型のＥＢレジストを用いた場合にも、架橋反応による
レジストパターンサイズの制御が可能であることがわか
った。
リヒドロキシスチレンと酸発生剤から構成される化学増
幅型のＥＢレジストを用いた場合にも、架橋反応による
レジストパターンサイズの制御が可能であることがわか
った。
【０１７６】実施例２２．実施例２で得た第１のレジス
トパターン上に、選択的に電子線を照射した。電子線の
照射量は、５０μＣ／ｃｍ2を照射した。
トパターン上に、選択的に電子線を照射した。電子線の
照射量は、５０μＣ／ｃｍ2を照射した。
【０１７７】次に、実施例１１で得たポリビニルアセタ
ール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるメトキシエチレン
尿素（１０ｗｔ％）混合水溶液を第２のレジストとして
電子線を照射したレジストパターン上に塗布した。塗布
は、第２のレジスト材料を滴下、スピンコートすること
により行い、さらに、１１０℃／６０秒でミキシングベ
ーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
ール樹脂水溶液と水溶性架橋剤であるメトキシエチレン
尿素（１０ｗｔ％）混合水溶液を第２のレジストとして
電子線を照射したレジストパターン上に塗布した。塗布
は、第２のレジスト材料を滴下、スピンコートすること
により行い、さらに、１１０℃／６０秒でミキシングベ
ーク（ＭＢ）を行い、架橋反応を行った。
【０１７８】次に、非架橋層をイソプロピルアルコール
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥する。
水溶液で１０秒間静止洗浄し、さらに水で６０秒間洗浄
することにより溶解除去し、さらにスピン乾燥する。
【０１７９】続いて、１１０℃でポストベークを行うこ
とにより、第１のレジストパターン上に選択的に第２の
レジスト架橋層を形成し、図２０に示したものと同様
に、第２のレジストパターンを形成した。
とにより、第１のレジストパターン上に選択的に第２の
レジスト架橋層を形成し、図２０に示したものと同様
に、第２のレジストパターンを形成した。
【０１８０】図２０において、電子線照射部分と、電子
線未照射部分について、架橋層形成後のレジストパター
ンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
線未照射部分について、架橋層形成後のレジストパター
ンサイズ（ホールサイズ）を測定した。
【０１８１】その結果、図２７のテーブルに示すよう
に、実施例２で形成した約０．３６μｍのレジストパタ
ーンは、電子線を照射しなかった部分においては縮小さ
れており、選択的に電子線を照射した部分については、
架橋反応が発生せず、ホールサイズの縮小が見られなか
った。
に、実施例２で形成した約０．３６μｍのレジストパタ
ーンは、電子線を照射しなかった部分においては縮小さ
れており、選択的に電子線を照射した部分については、
架橋反応が発生せず、ホールサイズの縮小が見られなか
った。
【０１８２】このことから、本発明は、レジストパター
ンの形成後、選択的に電子線を照射することにより、照
射した部分のパターンでは、反応が生じないため、選択
的なレジストパターンのサイズ制御が可能であることが
分かる。
ンの形成後、選択的に電子線を照射することにより、照
射した部分のパターンでは、反応が生じないため、選択
的なレジストパターンのサイズ制御が可能であることが
分かる。
【０１８３】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、レジストの分離パターン、ホールパターンの微細化
に於て、波長限界を越えるパターン形成を可能とする微
細分離レジストパターン形成用材料とそれを用いた微細
パターン形成方法が得られるとともに、シミ状の欠陥あ
るいは溶解残渣等がない極めて清浄な微細パターンが得
られる。これにより、ホール系レジストパターンのホー
ル径を従来より縮小することができ、またスペース系レ
ジストパターンの分離幅を従来より縮小することができ
る。
ば、レジストの分離パターン、ホールパターンの微細化
に於て、波長限界を越えるパターン形成を可能とする微
細分離レジストパターン形成用材料とそれを用いた微細
パターン形成方法が得られるとともに、シミ状の欠陥あ
るいは溶解残渣等がない極めて清浄な微細パターンが得
られる。これにより、ホール系レジストパターンのホー
ル径を従来より縮小することができ、またスペース系レ
ジストパターンの分離幅を従来より縮小することができ
る。
【０１８４】また、このようにして形成した微細分離レ
ジストパターンをマスクとして用いて、半導体基材上に
微細分離されたスペースあるいはホール形成することが
できる。
ジストパターンをマスクとして用いて、半導体基材上に
微細分離されたスペースあるいはホール形成することが
できる。
【０１８５】また、このような製造方法により、微細分
離されたスペースあるいはホールを有する半導体装置を
得ることができる。
離されたスペースあるいはホールを有する半導体装置を
得ることができる。
【図１】 この発明の実施の形態１のレジストパターン
形成方法を説明するためのマスクパターンの図である。
形成方法を説明するためのマスクパターンの図である。
【図２】 この発明の実施の形態１のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図３】 この発明の実施の形態１のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図４】 この発明の実施の形態に用いられる水溶性樹
脂組成物の具体例である。
脂組成物の具体例である。
【図５】 この発明の実施の形態に用いられる水溶性架
橋剤組成物の具体例である。
橋剤組成物の具体例である。
【図６】 この発明の実施の形態１のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図７】 この発明の実施の形態１のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図８】 この発明の実施の形態２のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図９】 この発明の実施の形態３のレジストパターン
形成方法を説明するための工程フロー図である。
形成方法を説明するための工程フロー図である。
【図１０】 この発明の実施例１における第１のレジス
トパターンを示す平面図である。
トパターンを示す平面図である。
【図１１】 この発明の実施例２における第１のレジス
トパターンを示す平面図である。
トパターンを示す平面図である。
【図１２】 この発明の実施例３における第１のレジス
トパターンを示す平面図である。
トパターンを示す平面図である。
【図１３】 この発明の実施例４における第１のレジス
トパターンを示す平面図である。
トパターンを示す平面図である。
【図１４】 この発明の実施例１３における第２のレジ
ストパターンを示す平面図である。
ストパターンを示す平面図である。
【図１５】 この発明の実施例１３におけるレジストパ
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図１６】 この発明の実施例１４における第２のレジ
ストパターンを示す平面図である。
ストパターンを示す平面図である。
【図１７】 この発明の実施例１４におけるレジストパ
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図１８】 この発明の実施例１５における第２のレジ
ストパターンを示す平面図である。
ストパターンを示す平面図である。
【図１９】 この発明の実施例１５におけるレジストパ
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２０】 この発明の実施例１６における第２のレジ
ストパターンを示す平面図である。
ストパターンを示す平面図である。
【図２１】 この発明の実施例１６におけるレジストパ
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２２】 この発明の実施例１７における第２のレジ
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２３】 この発明の実施例１８における第２のレジ
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２４】 この発明の実施例１９における第２のレジ
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２５】 この発明の実施例２０における第２のレジ
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２６】 この発明の実施例２１における第２のレジ
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
ストパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
【図２７】この発明の実施例２２における第２のレジス
トパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
トパターンサイズの測定結果を示すテーブルである。
１、１１および２１ 第１のレジスト、１ａ、１１ａお
よび２１ａ 第１のレジストパターン、２、１２および
２２ 第２のレジスト、３ 半導体基板（半導体基
材）、４、１４および２４ 架橋層
よび２１ａ 第１のレジストパターン、２、１２および
２２ 第２のレジスト、３ 半導体基板（半導体基
材）、４、１４および２４ 架橋層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 圭一 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内 (72)発明者 保田 直紀 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (23)
- 【請求項１】 半導体基材上に、第１のレジストを成膜
し、この膜をパターン形成して、酸を供給し得る第１の
レジストパターンを形成する工程と、この第１のレジス
トパターン上に第１のレジストパターンを溶解せず、か
つ酸の存在により架橋反応を起こす第２のレジストを形
成する工程と、前記第１のレジストパターンからの酸の
供給により前記第１のレジストパターンに接する前記第
２のレジストの界面部分に架橋膜を形成する処理工程
と、前記第２のレジストの非架橋部分を、第１のレジス
トパターンを溶解させないで、第２のレジストを溶解さ
せうる溶解性の高い溶液で現像し、さらに溶解性の低い
溶液でリンスする多段階処理により第２のレジストパタ
ーンを形成する工程と、この第２のレジストパターンを
マスクとして前記半導体基材をエッチングする工程とを
備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 前記溶解性の高い溶液は、第１のレジス
トを溶解させない範囲で、水にアルコール類あるいは水
溶性の有機溶剤を混合した溶液であり、前記溶解性の低
い溶液は、水であることを特徴とする請求項１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記アルコール類は、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、またはブタノールであることを
特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】 前記水溶性の有機溶剤は、Ｎ−メチルピ
ロリドン、２−ヘプタノン、またはアセトンであること
を特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記溶解性の高い溶液は、界面活性剤を
含有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項６】 前記第１のレジストは、露光により酸を
発生するレジストであることを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記第１のレジストは、加熱処理により
酸を発生するレジストであることを特徴とする請求項１
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記第１のレジストは、露光と加熱処理
により酸を発生するレジストであることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記第１のレジストは、酸を含有するレ
ジストであることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第１のレジストパターンを酸性液
体、あるいは酸性ガスにより、表面処理を施すことによ
って、酸を供給し得るようにすることを特徴とする請求
項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記第１のレジストパターンの所定領
域を、選択的に露光し、加熱することにより、前記所定
領域の第１のレジストパターン表面に前記架橋膜を形成
するようにすることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１のレジストパターンの所定領
域に、選択的に電子ビームを照射することにより、前記
所定領域以外の第１のレジスト表面に前記架橋膜を形成
するようにすることを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１のレジストは、ノボラック樹
脂とナフトキノンジアジド系感光剤との混合物より形成
されたレジストであることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第１のレジストは、紫外線、ＥＢ
（電子線）、またはＸ線の照射により酸を発生する機構
を用いた化学増幅型レジストであることを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 前記第２のレジストは、水溶性の樹
脂、あるいは酸の存在により架橋反応を起こす水溶性の
樹脂、あるいは水溶性の架橋剤、あるいはこれらの混合
物であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項１６】 前記水溶性の樹脂は、ポリアクリル
酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレンイミン、スチレン−
無水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、水溶性ウレ
タン、水溶性フェノール、水溶性エポキシ、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
アミドおよびこれらの塩の１種類、または、２種類以上
の混合物であることを特徴とする請求項１５記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１７】 前記水溶性の架橋剤は、メラミン誘導
体、メチロールメラミン誘導体などのメラミン系架橋
剤、尿素誘導体、メチロール尿素誘導体、エチレン尿素
カルボン酸、メチロールエチレン尿素誘導体などの尿素
系架橋剤、およびベンゾグアナミン、グリコールウリ
ル、イソシアネートなどのアミノ系架橋剤の１種類、あ
るいは２種類以上の混合物であることを特徴とする請求
項１５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１８】 第２のレジストとして、ポリビニルア
セタール樹脂を用い、このポリビニルアセタール樹脂の
アセタール化度を調整することにより、前記第１のレジ
ストパターンとの反応量を制御することを特徴とする請
求項１記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１９】 前記第２のレジストとして、水溶性の
樹脂と水溶性の架橋剤との混合物を用い、前記水溶性架
橋剤の混合量を調整することにより、第１のレジストパ
ターンとの反応量を制御することを特徴とする請求項１
５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２０】 前記第２のレジストは、さらに添加剤
として、１種類の可塑剤あるいは２種類以上可塑剤の混
合物を含有することを特徴とする請求項１５記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項２１】 前記第２のレジストは、さらに、１種
類の界面活性剤あるいは２種類以上の界面活性剤の混合
物を混合したものであることを特徴とする請求項１５記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２２】 前記第２のレジストの溶媒として、
水、あるいは水とアルコール、Ｎ−メチルピロリドンな
どの水溶性溶媒の混合溶媒を用いることを特徴とする請
求項１５記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項２３】 請求項１ないし２２のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法によって製造したことを特徴と
する半導体装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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