JP2005241795A

JP2005241795A - パターン形成方法

Info

Publication number: JP2005241795A
Application number: JP2004049349A
Authority: JP
Inventors: Masataka Endo; 政孝遠藤; Masaru Sasako; 勝笹子
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】現像時の溶液によるレジストパターンに対する表面張力を十分に低減して、微細化されたレジストパターンのパターン倒れを防止できるようにする。
【解決手段】基板１０１上に、界面活性剤を含むレジスト膜１０２を形成し、形成されたレジスト膜１０２に露光光１０３をマスク１０４を介して照射してパターン露光を行なう。続いて、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して現像を行ない、現像が行なわれたレジスト膜１０２を界面活性剤を含む水溶液１０７でリンスすることにより、レジスト膜１０２からレジストパターン１０２ａを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法に関する。

半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術に求められる性能はますます大きくなっている。特にパターンの微細化を図るために、現在のところ、露光光に水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行なわれていると共に、より短波長であるＦ₂ レーザの使用も検討されている。また、同時に露光装置のＮＡ（開口数）を大きくするように検討がなされている。

ところが、このような露光光の短波長化や高ＮＡ化を図ると、パターンの微細化は達成されるものの、それにつれてパターンの倒れが発生するという新たな問題が生じる。

通常、パターン間にはリンス液が乾燥する際の表面張力が働くが、パターンが微細化して、アスペクト比が大きくなり過ぎると、パターンがそれに働く表面張力に耐えられなくなってパターンが倒れると考えられる（例えば、非特許文献１を参照。）。

このため、リンス液が乾燥する際の表面張力を低減するために、リンス液に界面活性剤を添加するプロセスが提案されている（例えば、非特許文献２を参照。）。

以下、非特許文献２に示された従来のパターン形成方法について図９（ａ）〜図９（ｄ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照しながら説明する。

まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図９（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．５μｍの厚さを持つレジスト膜２を形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３をマスク４を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図９（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。

次に、図９（ｄ）に示すように、加熱されたレジスト膜２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液５により現像する。

次に、図１０（ａ）に示すように、現像されたレジスト膜２を０．０２ｗｔ％のノニルフェノールエトキシレートよりなるリンス液６でリンスを行なうと、図１０（ｂ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２ａを得られる。
H. Namatsu, K. Yamazaki and K. Kurihara, "Supercritical resist dryer", J. Vac. Sci. Technol., vol.B18, P.780 (2000) K. Tanaka, R. Naito, T. Kitada, Y. Kiba, Y. Yamada, M. Kobayashi and H. Ichikawa, "Improvement of pattern collapse issue by additive added D.I water rinse process", Proc. SPIE, vol.5039, p.1366 (2003)

ところが、図１０（ｂ）に示すように、従来のパターン形成方法により得られるレジストパターン２ａは、露光光３の短波長化や高ＮＡ化により微細化は達成されるものの、パターンが倒れてしまうという不具合が生じる。以下、このようなパターンが倒れる現象をパターン倒れと呼ぶ。

このパターン倒れは、通常、リンス液６が乾燥する際の表面張力が、互いに隣接するパターン同士の間に働くが、該パターンが微細化して、アスペクト比が大きくなると、隣接するパターン同士がリンス液６の表面張力に耐えられなくなって生じる（例えば、非特許文献１を参照。）。非特許文献１によると、図１１に示すように、レジストパターン２ａを倒す力σは、下記の式（１）で表わされる。

σ＝（６γｃｏｓθ／Ｄ）（Ｈ／Ｗ）² …（１）
ここで、γは表面張力を表わし、θは表面張力の向きとレジストパターン２ａの側面とのなす角度を表わし、Ｄは互いに隣接するパターン同士の間隔を表わし、Ｈはレジストパターン２ａの高さを表わし、Ｗはレジストパターン２ａの幅を表わす。レジストパターン２ａの高さＨ、幅Ｗ及び間隔Ｄはデバイスの設計値であり、これらの設計値を変更することは本質的ではない。従って、レジストパターン２ａを倒す力σは表面張力γを小さくする以外にはなく、現像時にレジストパターン２ａに影響を与える溶液の表面張力γを低減する必要がある。

しかしながら、非特許文献２に示された、リンス液に界面活性剤を添加する方法では、表面張力γを十分に低減することができないということが分かった。

パターン倒れのような形状が不良なレジストパターン２ａを用いて被処理膜に対してエッチングを行なうと、被処理膜から得られるパターンの形状も不良になってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまうという問題が発生する。

前記に鑑み、本発明は、現像時の溶液によるレジストパターンに対する表面張力を十分に低減して、微細化されたレジストパターンのパターン倒れを防止できるようにすることを目的とする。

本願発明者らは、レジストパターンのパターン倒れを引き起こす溶液（リンス液）の表面張力を低減する方法を種々検討した結果、以下のような知見を得ている。すなわち、リンス液とレジスト膜との両方に界面活性剤を添加することにより、界面活性剤の親水性基がレジスト膜の表面に一様に分布するようになることから、リンス液が乾燥する際の表面張力が小さくなるというものである。従来のように、リンス液にのみ界面活性剤を添加した場合は、レジスト膜の表面が疎水性であることから、界面活性剤の親水性基の効果が十分に作用しなかったため、パターン倒れが生じていたと考えられる。また、レジスト膜に界面活性剤を添加する代わりに、形成したレジスト膜を界面活性剤を含む水溶液にさらすことによっても、レジスト膜中に界面活性剤を添加するのと同様の効果を得られ、この場合にも、リンス工程におけるリンス液中の界面活性剤の親水性基と相まって、レジスト膜の表面の親水性が増し、レジストパターンに付着したリンス液が乾燥する際の表面張力が低減する。

本発明は、前記の知見に基づいてなされ、リンス液に界面活性剤を添加するだけでなく、レジスト膜自体に界面活性剤を添加するか又は成膜後のレジスト膜を界面活性剤を含む水溶液にさらすことにより、レジストパターンに生じるパターン倒れを防止するものであって、具体的には以下の方法によって実現される。

本発明に係る第１のパターン形成方法は、基板上に界面活性剤を含むレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なう工程と、現像が行なわれたレジスト膜を界面活性剤を含む水溶液でリンスすることにより、レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第１のパターン形成方法によると、レジスト膜自体に界面活性剤を含ませているため、現像が行なわれたレジスト膜を界面活性剤を含む水溶液でリンスする工程において、界面活性剤の親水性基がレジスト膜に一様に分布するようになるので、リンス液が乾燥する際の表面張力が確実に低下する。この表面張力の低下により、リンス液が乾燥する際のレジストパターンに発生するレジスト倒れを防止することができる。

本発明に係る第２のパターン形成方法は、基板上にレジスト膜を形成する工程と、形成されたレジスト膜を界面活性剤を含む第１の水溶液にさらす工程と、第１の水溶液にさらされたレジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、パターン露光が行なわれたレジスト膜に対して現像を行なう工程と、現像が行なわれたレジスト膜を界面活性剤を含む第２の水溶液でリンスすることにより、レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。

第２のパターン形成方法によると、基板上にレジスト膜を形成した後、形成されたレジスト膜を界面活性剤を含む第１の水溶液にさらすため、疎水性のレジスト膜の表面が親水性となり、さらに、パターン露光及び現像が行なわれたレジスト膜を界面活性剤を含む第２の水溶液でリンスする工程において、界面活性剤の親水性基がレジスト膜の表面に一様に分布するようになるので、リンス液が乾燥する際の表面張力が確実に低下する。この表面張力の低下により、リンス液が乾燥する際のレジストパターンに発生するレジスト倒れを防止することができる。

第１又は第２のパターン形成方法は、現像を行なった後で且つ水溶液又は第２の水溶液でリンスするよりも前に、レジスト膜を水でリンスする工程をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、レジスト膜に含まれる界面活性剤又はレジスト膜の表面に付着した界面活性剤の親水性基の活性度が向上するため、リンス液が乾燥する際の表面張力をより一層小さくすることができる。

第１又は第２のパターン形成方法において、レジスト膜に含める界面活性剤若しくはレジスト膜をさらす界面活性剤又はリンス液に含める界面活性剤は、陽イオン系界面活性剤又は非イオン系界面活性剤を用いることができる。

陽イオン系界面活性剤には、塩化セチルメチルアンモニウム、塩化ステアリルメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ドデシルメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ベンジルメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、1,1-ジ（パーフルオロメチル)-2-パーフルオロエチルエテニルオキシベンジルトリメチルアンモニウム又は1,1-ジ（パーフルオロイソプロピル)-2-パーフルオロメチルエテニルオキシベンジルトリメチルアンモニウム等を用いることができる。

また、非イオン系界面活性剤には、ノニルフェノールエトキシレート、オクチルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、セチルポリオキシエチレンエーテル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンラノリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリコールモノ脂肪酸エステル、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸ジエタノールアミド、脂肪酸トリエタノールアミド、1,1-ジ（パーフルオロメチル)-2-パーフルオロエチルエテニルポリオキシエチレンエーテル又は1,1-ジ（パーフルオロイソプロピル)-2-パーフルオロメチルエテニルポリオキシエチレンエーテル等を用いることができる。

ここで、界面活性剤の添加量は、リンス液中及びレジスト膜中において、０．０００１ｗｔ％〜０．０１ｗｔ％程度であれば適量であるが、これらの範囲に限定されない。

また、第１又は第２のパターン形成方法において、露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ₂ レーザ光、１ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線等を用いることができる。

本発明に係るパターン形成方法によると、微細化されたレジストパターンに生じるパターン倒れを防止できるため、良好な形状を有する微細化パターンを得ることができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法について図１（ａ）〜図１（ｄ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
塩化セチルメチルアンモニウム（界面活性剤）……………………………０．０００３ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図１（ａ）に示すように、基板１０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．５μｍの厚さを持つレジスト膜１０２を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光１０３をマスク１０４を介してレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図１（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。

次に、図１（ｄ）に示すように、ベークされたレジスト膜１０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液１０５により現像を行なう。

次に、図２（ａ）に示すように、現像されたレジストパターン１０２ａを、水に濃度が０．０２ｗｔ％のノニルフェノールエトキシレートよりなる界面活性剤を添加したリンス液１０７でリンスを行なうと、図２（ｂ）に示すように、レジスト膜１０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン１０２ａを得ることができる。

このように、第１の実施形態に係るパターン形成方法によると、現像後のリンス液１０７に、界面活性剤であるノニルフェノールエトキシレートを添加するだけでなく、レジスト膜１０２にも、塩化セチルメチルアンモニウムよりなる界面活性剤を添加しているため、レジストパターン１０２ａに対するリンス液１０７の乾燥時の表面張力が確実に低減するので、パターン倒れがない良好な形状のレジストパターン１０２ａを得ることができる。

ここで、レジスト膜１０２には陽イオン系界面活性剤である塩化セチルメチルアンモニウムを添加し、また、リンス液１０７には非イオン系界面活性剤であるノニルフェノールエトキシレートを添加したが、本願明細書の課題を解決するための手段の項で挙げた陽イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤のうちの少なくとも１つを任意に選択して使用することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法について図３（ａ）〜図３（ｄ）及び図４（ａ）〜図４（ｃ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
オクチルフェニルポリオキシエチレンエーテル（界面活性剤）…………０．０００７ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図３（ａ）に示すように、基板２０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．５μｍの厚さを持つレジスト膜２０２を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光２０３をマスク２０４を介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図３（ｃ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。

次に、図３（ｄ）に示すように、ベークされたレジスト膜２０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液２０５により現像を行なう。

次に、図４（ａ）に示すように、現像が行なわれたレジスト膜２０２を水２０６によりリンスする。

次に、図４（ｂ）に示すように、水２０６でリンスされたレジストパターン２０２ａを、水に濃度が０．００４ｗｔ％の塩化ステアリルメチルアンモニウムよりなる界面活性剤を添加したリンス液２０７でリンスを行なうと、図４（ｃ）に示すように、レジスト膜２０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン２０２ａを得ることができる。

このように、第２の実施形態に係るパターン形成方法によると、現像後のリンス液２０７に、界面活性剤である塩化ステアリルメチルアンモニウムを添加するだけでなく、レジスト膜２０２にも、オクチルフェニルポリオキシエチレンエーテルよりなる界面活性剤を添加しているため、レジストパターン２０２ａに対するリンス液２０７の乾燥時の表面張力が確実に低減するので、パターン倒れがない良好な形状のレジストパターン２０２ａを得ることができる。

その上、第２の実施形態においては、図４（ａ）に示すように、現像後にリンス液２０７でリンスを行なう前に、レジスト膜２０２を水２０６でリンスしているため、レジスト膜２０２に含まれる界面活性剤の親水性基の活性度が向上するので、リンス液２０７が乾燥する際の表面張力をより一層小さくすることができる。

ここで、レジスト膜２０２には非イオン系界面活性剤であるオクチルフェニルポリオキシエチレンエーテルを添加し、また、リンス液２０７には陽イオン系界面活性剤である塩化ステアリルメチルアンモニウムを添加したが、本願明細書の課題を解決するための手段の項で挙げた陽イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤のうちの少なくとも１つを任意に選択して使用することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法について図５（ａ）〜図５（ｄ）及び図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図５（ａ）に示すように、基板３０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．５μｍの厚さを持つレジスト膜３０２を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、例えばディップ法により、レジスト膜３０２を濃度が０．０２ｗｔ％の塩化セチルトリメチルアンモニウムよりなる界面活性剤を添加した水溶液３０８に６０秒間さらす。

次に、図５（ｃ）に示すように、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光３０３をマスク３０４を介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図５（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。

次に、図６（ａ）に示すように、ベークされたレジスト膜３０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液３０５により現像を行なう。

次に、図６（ｂ）に示すように、現像されたレジストパターン３０２ａを、水に濃度が０．００７ｗｔ％のラウリルポリオキシエチレンエーテルよりなる界面活性剤を添加したリンス液３０７でリンスを行なうと、図６（ｃ）に示すように、レジスト膜３０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン３０２ａを得ることができる。

このように、第３の実施形態に係るパターン形成方法によると、現像後のリンス液３０７に、界面活性剤であるラウリルポリオキシエチレンエーテルを添加するだけでなく、形成後のレジスト膜３０２に対して、塩化セチルトリメチルアンモニウムよりなる界面活性剤を含む水溶液３０８にさらすため、レジストパターン３０２ａに対するリンス液３０７の乾燥時の表面張力が確実に低減するので、パターン倒れがない良好な形状のレジストパターン３０２ａを得ることができる。

ここで、レジスト膜３０２にさらす水溶液３０８は陽イオン系界面活性剤である塩化セチルトリメチルアンモニウムを添加し、また、リンス液３０７には非イオン系界面活性剤であるラウリルポリオキシエチレンエーテルを添加したが、本願明細書の課題を解決するための手段の項で挙げた陽イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤のうちの少なくとも１つを任意に選択して使用することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法について図７（ａ）〜図７（ｄ）及び図８（ａ）〜図８（ｄ）を参照しながら説明する。

ポリ（（ノルボルネン−5−メチレン-t-ブチルカルボキシレート）(50mol%)−（無水マレイン酸）(50mol%)）（ベースポリマー）…………………………………………………２ｇ
トリフェニルスルフォニウムトリフラート（酸発生剤）………………………０．０６ｇ
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）……………………２０ｇ
次に、図７（ａ）に示すように、基板４０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布して、０．５μｍの厚さを持つレジスト膜４０２を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、例えばディップ法により、レジスト膜４０２を濃度が０．００２ｗｔ％のセチルポリオキシエチレンエーテルよりなる界面活性剤を添加した水溶液４０８に９０秒間さらす。

次に、図７（ｃ）に示すように、ＮＡが０．６８であるＡｒＦエキシマレーザよりなる露光光４０３をマスク４０４を介してレジスト膜４０２に照射してパターン露光を行なう。

次に、図７（ｄ）に示すように、パターン露光が行なわれたレジスト膜４０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度下で６０秒間加熱する（露光後ベーク）。

次に、図８（ａ）に示すように、ベークされたレジスト膜４０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液４０５により現像を行なう。

次に、図８（ｂ）に示すように、現像が行なわれたレジスト膜４０２を水４０６によりリンスする。

次に、図８（ｃ）に示すように、水４０６でリンスされたレジストパターン３０２ａを、水に濃度が０．０００２ｗｔ％の塩化ステアリルトリメチルアンモニウムよりなる界面活性剤を添加したリンス液４０７でリンスを行なうと、図８（ｄ）に示すように、レジスト膜４０２の未露光部よりなり０．０９μｍのライン幅を有するレジストパターン４０２ａを得ることができる。

このように、第４の実施形態に係るパターン形成方法によると、現像後のリンス液４０７に、界面活性剤である塩化ステアリルトリメチルアンモニウムを添加するだけでなく、形成後のレジスト膜４０２に対して、セチルポリオキシエチレンエーテルよりなる界面活性剤を含む水溶液４０８にさらすため、レジストパターン４０２ａに対するリンス液４０７の乾燥時の表面張力が確実に低減するので、パターン倒れがない良好な形状のレジストパターン４０２ａを得ることができる。

その上、第４の実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、現像後にリンス液４０７でリンスを行なう前に、レジスト膜４０２を水４０６でリンスしているため、レジスト膜４０２に含まれる界面活性剤の親水性基の活性度が向上するので、リンス液４０７が乾燥する際の表面張力をより一層小さくすることができる。

ここで、レジスト膜４０２にさらす水溶液４０８は非イオン系界面活性剤であるセチルポリオキシエチレンエーテルを添加し、また、リンス液４０７には陽イオン系界面活性剤である塩化ステアリルトリメチルアンモニウムを添加したが、本願明細書の課題を解決するための手段の項で挙げた陽イオン系界面活性剤及び非イオン系界面活性剤のうちの少なくとも１つを任意に選択して使用することができる。

なお、第１〜第４の各実施形態においては、各露光光に、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これに限られず、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光又はＡｒ₂ レーザ光を用いることができ、さらには、１ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線を用いることができる。

また、各実施形態において、レジスト膜に化学増幅型レジストを用いたがこれに限られない。また、ポジ型レジストにも限られず、ネガ型レジストにも適用可能である。

本発明に係るパターン形成方法は、微細化されたレジストパターンに生じるパターン倒れを防止できるという効果を有し、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法等として有用である。

（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は従来の界面活性剤を含ませたリンス液を用いるパターン形成方法の各工程を示す断面図である。（ａ）及び（ｂ）は従来の界面活性剤を含ませたリンス液を用いるパターン形成方法の各工程を示す断面図である。互いに隣接するレジストパターン同士に働く残存した液体による表面張力を説明する断面図である。

符号の説明

１０１基板
１０２レジスト膜
１０２ａレジストパターン
１０３露光光
１０４マスク
１０５現像液
１０７リンス液
２０１基板
２０２レジスト膜
２０２ａレジストパターン
２０３露光光
２０４マスク
２０５現像液
２０６水
２０７リンス液
３０１基板
３０２レジスト膜
３０２ａレジストパターン
３０３露光光
３０４マスク
３０５現像液
３０７リンス液
３０８界面活性剤を添加した水溶液
４０１基板
４０２レジスト膜
４０２ａレジストパターン
４０３露光光
４０４マスク
４０５現像液
４０６水
４０７リンス液
４０８界面活性剤を添加した水溶液

Claims

基板上に、界面活性剤を含むレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なう工程と、
現像が行なわれた前記レジスト膜を界面活性剤を含む水溶液でリンスすることにより、前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
前記現像を行なった後で且つ前記水溶液でリンスするよりも前に、前記レジスト膜を水でリンスする工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を界面活性剤を含む第１の水溶液にさらす工程と、
前記第１の水溶液にさらされた前記レジスト膜に露光光を選択的に照射してパターン露光を行なう工程と、
パターン露光が行なわれた前記レジスト膜に対して現像を行なう工程と、
現像が行なわれた前記レジスト膜を界面活性剤を含む第２の水溶液でリンスすることにより、前記レジスト膜からレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
前記現像を行なった後で且つ前記第２の水溶液でリンスするよりも前に、前記レジスト膜を水でリンスする工程をさらに備えていることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成方法。
前記界面活性剤は、陽イオン系界面活性剤又は非イオン系界面活性剤であることを特徴とする特許請求項１又は３に記載のパターン形成方法。
前記陽イオン系界面活性剤は、塩化セチルメチルアンモニウム、塩化ステアリルメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム、塩化ドデシルメチルアンモニウム、塩化ドデシルトリメチルアンモニウム、塩化ベンジルメチルアンモニウム、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム、1,1-ジ（パーフルオロメチル)-2-パーフルオロエチルエテニルオキシベンジルトリメチルアンモニウム、1,1-ジ（パーフルオロイソプロピル)-2-パーフルオロメチルエテニルオキシベンジルトリメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
前記非イオン系界面活性剤は、ノニルフェノールエトキシレート、オクチルフェニルポリオキシエチレンエーテル、ラウリルポリオキシエチレンエーテル、セチルポリオキシエチレンエーテル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンラノリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリコールモノ脂肪酸エステル、脂肪酸モノエタノールアミド、脂肪酸ジエタノールアミド、脂肪酸トリエタノールアミド、1,1-ジ（パーフルオロメチル)-2-パーフルオロエチルエテニルポリオキシエチレンエーテル、1,1-ジ（パーフルオロイソプロピル)-2-パーフルオロメチルエテニルポリオキシエチレンエーテルであることを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂ レーザ光、ＡｒＫｒレーザ光、Ａｒ₂ レーザ光、１ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の波長帯の極紫外線又は電子線であることを特徴とする請求項１又は３に記載のパターン形成方法。