JP3775078B2

JP3775078B2 - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP3775078B2
Application number: JP32714698A
Authority: JP
Inventors: 利之豊島; 育弘吉田; 直紀保田; 廣士足達
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-11-17
Filing date: 1998-11-17
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2018-11-17
Also published as: JP2000147783A

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、レジストパターンの膜厚を増加するための微細分離レジストパターン用材料、および、それを用いた微細分離パターンの形成方法、さらには、この微細分離パターンを用いた半導体装置の製造方法、ならびに、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い、製造プロセスに要求される配線および分離幅は、非常に微細化されてきている。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、下地の各種基材をエッチングする方法により行われている。
【０００３】
そのため、微細パターンの形成においては、フォトリソグラフィ技術が非常に重要になる。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、微細化要求に対しては、露光波長の制約により限界が生じている。
【０００４】
さらに、露光波長の短波長化に伴い、用いられるレジスト材料は、耐エッチング性の低下が進行すると共に、微細パターン形成の点からレジスト膜厚は薄膜化する傾向に有り、エッチング条件の制約からも限界が生じている。
【０００５】
そのため、レジストの耐エッチング性を向上させる技術としてレジスト表面をシリル化するなどの処理を行い、レジスト表面を変質させる手法が検討されている（M.Sebald, et
al.,SPIE, Vol.1262,528(1990)）。
【０００６】
しかし、シリル化手法では、（１）エッチング後のレジスト除去が難しく、パーティクルが発生する、（２）パターン形状が悪くエッチング選択比が悪い、（３）下地が酸化膜の場合には、適用できない、といった問題が残っている。
【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においては、微細パターン形成の制約からレジストパターンの厚膜化には限界が有るため、耐エッチング性の確保は困難であった。本発明は、分離パターン、ホールパターンの微細化に於て、耐エッチング性を向上するために、既に形成したレジストパターンの膜厚を増加させることを実現するものであり、膜厚を増加させるための材料および厚膜化手法を提供するものである。さらにはそ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の製造方法を提供するものであり、またこの製造方法によって製造した半導体装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の微細パターン形成方法は、レジストパターンを形成した後に、レジストパターンの膜厚を増大することにより、レジストパターンの解像性を損なうことなく、厚膜化することにより、耐エッチング性を向上することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の半導体装置の製造方法は、基材上に、酸を発生しうる、あるいは酸を含む第１のレジストで第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを溶解せず、酸による反応を生じない、非架橋性の第３のレジストを、前記第１のレジストパターンの分離スペースを埋めるように形成し、その後、前記第１のレジストパターン上に、水あるいは水溶液に可溶で、少なくともポリビニルアセタールまたはポリビニルアルコール６〜８ｗｔ％とメトキシメチロールメラミンまたは（Ｎ−メトキシメチル）ヒドロキシエチレン２〜４ｗｔ％を含み、前記第１のレジストパターンからの酸の供給により架橋反応する第２のレジストを形成する工程と、前記第２のレジストの前記第１のレジストパターン上面に接する部分に架橋層を形成する工程と、前記第２のレジストの非架橋部分および前記第３のレジストを剥離して、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基材をエッチングする工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の半導体装置の製造方法は、前記第３のレジストが、水あるいは水溶液に可溶であることを特徴とするものであり、さらに、これを用いることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
参考の形態．
図１は、参考の形態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１〜４は、参考の形態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。なお、ここではポジ型レジストを用いている。
【００１２】
まず、図１及び図２を参照しながら、参考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。
【００１３】
図３で示すように、半導体基板（半導体ウェハー）７に、適当な加熱処理により内部に酸を発生する機構をもつ第１のレジスト１を塗布する（例えば、厚さ０．５〜０．７μｍ程度）。
【００１４】
この第１のレジストは、半導体基板７上にスピンコートなどにより塗布し、次にプリベーク（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。
【００１５】
次に、第１のレジストパターンを形成するために、ｇ線、ｉ線、またはＤｅｅｐ−ＵＶ、ＫｒＦ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の感度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。
【００１６】
ここで用いる第１のレジストの材料は、適当な加熱処理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、また、ポジ型、ネガ型レジストのどちらでもよい。
【００１７】
例えば、第１のレジストとしては、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。
【００１８】
さらに、第１のレジストとしては、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、加熱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、その他のものでもよい。化学増幅型レジストとしては、例えばポリヒドロキシスチレン樹脂とオニウム塩系の酸発生剤から構成されるポジ型レジストなどがあげられる。
【００１９】
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、ＰＥＢ温度：５０〜１３０℃）、レジスト１の解像度を向上させる。
【００２０】
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は、ポジ型の化学増幅レジストを用いて形成された第１のレジストパターンを示す。
【００２１】
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、後のミキシング反応に影響する為、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。
【００２２】
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。
【００２３】
次に、図３に示すように、半導体基板７上に、酸の存在により架橋する架橋性の材料を主成分とし、図２のレジストパターンを溶解しない溶剤に溶解された第２のレジスト２を塗布する。
【００２４】
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、回転塗布あるいは第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。
【００２５】
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のレジスト層２を形成する。
【００２６】
次に、図３に示すように、半導体基板７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とを加熱処理する。加熱温度は、例えば８５℃〜１４０℃程度であり、レジストパターン１ａが変形しない温度範囲とする。加熱処理により、第１のレジストパターン１ａから酸の拡散を促進させ、第２のレジスト２中へ供給し、レジストパターン１ａの上面に接する第２のレジスト２との界面において、架橋反応を発生させる。この場合の加熱処理温度／時間は、例えば８５℃〜１４０℃／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、最適な条件に設定すれば良い。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、図３に示すように、水、あるいは、水溶性の有機溶剤の水溶液、あるいはＴＭＡＨ等のアルカリ水溶液の現像液を用いて、架橋していない第２のレジスト２を現像剥離し、第２のレジストパターン２ａを形成する。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。
【００２９】
以上、図３を参照して説明した微細レジストパターンの形成方法では、第１のレジストパターン１ａ上に第２のレジスト層２を形成する前、あるいは形成後に、適当な加熱処理により第１のレジストパターン１ａ中で酸を発生させ、第２のレジスト２へ拡散させる方法について説明した。
【００３０】
つぎに、この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る方法について説明する。
【００３１】
図４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。
【００３２】
図４で示される第１のレジスト層１ａを形成した後、図４に示すように、ｇ線、ｉ線あるいはＫｒＦエキシマレーザ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、第１のレジストパターン１ａに接する第２のレジスト２の界面付近に架橋層４を形成する。
【００３３】
また、図４で示される第２のレジスト層２を形成した後、ｇ線、ｉ線あるいはＫｒＦエキシマレーザ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、第１のレジストパターン１ａに接する第２のレジスト２の界面付近に架橋層４を形成することも可能である。
【００３４】
露光は、第２のレジスト形成前後のどちらでも良く、特に限定されるものではなく、必要に応じて選択すれば良い。
【００３５】
この時の露光に用いる光源は、第１のレジスト１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１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。
【００３６】
次に、必要に応じ、半導体基板７を熱処理（例えば６０〜１３０℃、ミキシングベーク）する。これにより、第１のレジストパターン１ａからの酸を拡散させ、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、架橋反応を促進させる。この場合のミキシングベーク温度／時間は、６０〜１３０℃／６０〜１２０秒であり、用いるレジスト材料の種類、必要とする反応層の厚みにより、最適な条件に設定すれば良い。
【００３７】
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。
【００３８】
次に、図４（ｅ）の工程は、図３（ｄ）と同様である。以上の処理により、レジストパターンの解像性を低下させることなく、レジストパターンの膜厚を増加したレジストパターンを得ることが可能となる。
【００３９】
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。
【００４０】
第２のレジストとしては、架橋性の水溶性樹脂の単独、あるいはそれらの２種類以上の混合物を用いることができる。また、水溶性架橋剤の単独、あるいはそれらの２種類以上の混合物が用いられる。さらに、これら水溶性樹脂と水溶性架橋剤との混合物が用いられる。
【００４１】
第２のレジスト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のレジスト材料、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。
【００４２】
第２のレジストに用いられる水溶性樹脂組成物の具体例としては、以下に示すような、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、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂などが特に有効に適用可能であり、また、酸性成分存在下で架橋反応を生じる、あるいは、架橋反応を生じない場合には、水溶性の架橋剤と混合が可能であれば特に限定されない。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も適用可能である。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。
【００４３】
【化１】

【００４４】
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、下地の第１のレジスト１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。
【００４５】
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。
【００４６】
次に、第２のレジスト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、以下に示すような尿素誘導体、アルコキシエチレン尿素、Ｎ−アルコキシエチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸などの尿素系架橋剤、メラミン、アルコキシメチレンメラミンなどのメラミン系架橋剤、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適用可能である。しかし、アミノ系架橋剤に特に限定されるものではなく、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。
【００４７】
【化２】

【００４８】
さらに第２のレジストに用いられる具体的な水溶性レジスト材料としては、上述したような水溶性樹脂の単独あるいは混合物に、同じく上述したような水溶性架橋剤の単独又は混合物を、相互に混合して用いることも有効である。
【００４９】
例えば、具体的には、第２のレジストとして、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などが挙げられる。この場合、水溶性が高いため、混合溶液の保存安定性が優れている。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、第１のレジスト１と第２のレジスト２との架橋反応を制御し、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１と第２のレジスト２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。
【００５２】
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。
【００５３】
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１ａ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（ＭＢ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といえる。
【００５４】
また、第２のレジストに用いる材料組成の面からは、（３）適当な２種類以上の水溶性樹脂を混合し、その混合比を調整することにより、第１のレジストとの反応量を制御する、（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制御するなどの手法が有効である。
【００５５】
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）必要とする架橋層の膜厚、（４）使用可能な露光条件あるいは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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
第２のレジストに用いる溶媒には、第１のレジストの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るが、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。
【００６０】
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（イソプロピルアルコール）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、あるいは混合溶液を用いればよい。
【００６１】
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。
【００６２】
実施の形態１．
図５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。図５を参照して、この実施の形態１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。
【００６３】
まず、図５に示すように、半導体基板７に第１のレジストパターン１１ａを形成する。形成方法は、参考の形態で説明したものが有効に用いられるため、詳細説明は重複を避けるため省略する。
【００６４】
次に、レジスト１１ａのパターンを溶解せず、また、酸の存在などによる反応を生じない、つまり、レジストパターン１１ａと相互作用することのないレジスト３を形成する。
【００６５】
レジスト３は、レジストパターン１１ａの分離スペース部分を埋めるように形成するものであり、レジストパターン１１ａの上面部分は被覆しないようにするか、あるいは、被覆してしまう場合には、レジストパターン１１ａから拡散する酸成分が、この後、形成するレジスト２に十分拡散する程度の膜厚にする。
【００６６】
レジスト３の材料としては、水溶性材料としてＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、あるいは、ＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）などが適用できる。材料は、これらに限定されるものではなく、レジスト１１ａと相互作用しない材料であれば、特に限定されない。
【００６７】
次に、レジスト２を形成する。レジスト２の形成方法および材料に関しては、参考の形態で説明しているため、ここでは詳細は省略する。
【００６８】
さらに、図５（ｅ）に示すように、リンス処理により非架橋部分を洗浄、除去することにより、レジスト１１ａの解像性を低下させることなく、レジストパターンの膜厚を増加させることにより、耐エッチング性を向上させたレジストパターンを得ることができる。
【００６９】
【実施例】
次に、前記の参考の形態および実施の形態１に関連した参考例と実施例を説明する。
【００７０】
製造例１
第１のレジストとして、東京応化工業（株）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。
【００７１】
まず、前記レジストをＳｉウェハー上に滴下し、回転塗布により成膜した。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に示すようなマスクを用いて、露光を行った。
【００７２】
次に、１００℃／９０秒でＰＥＢ処理を行い、続いて、アルカリ現像液（東京応化工業（株）製、ＮＭＤ−Ｗ）を用いて現像を行い、膜厚０．７１μｍの図７に示すようなレジストパターンを得た。
【００７３】
製造例２
第２のレジスト材料として、１Ｌメスフラスコを用い、積水化学工業（株）製のポリビニルアセタール樹脂エスレックＫＷ３、ＫＷ１、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン、オキサゾリン含有水溶性樹脂（（株）日本触媒製、エポクロスＷＳ５００）、スチレン−無水マレイン酸共重合体（ＡＲＣＯｃｈｅｍｉｃａｌ製、ＳＭＡ１０００、１４４０Ｈ）のそれぞれ１０ｇに、純水９０ｇを混合し、室温下で３時間撹拌混合することにより、それぞれの１０ｗｔ％水溶液を得た。
【００７４】
製造例３
第２のレジスト材料として、１Ｌ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（株）製、サイメル３７０）、（Ｎ−メトキシメチル）メトキシエチレン尿素、（Ｎ−メトキシメチル）ヒドロキシエチレン尿素、Ｎ−メトキシメチル尿素のそれぞれ１０ｇと純水９０ｇを室温にて６時間撹拌混合し、それぞれ１０ｗｔ％の各水溶液を得た。
【００７５】
製造例４
第２のレジスト材料として、製造例２で得たＫＷ３の１０ｗｔ％水溶液６０ｇ、７０ｇ、８０ｇのそれぞれと、製造例３で得た（Ｎ−メトキシメチル）ヒドロキシエチレン尿素の１０ｗｔ％の水溶液４０ｇ、３０ｇ、２０ｇをそれぞれ混合することにより水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合溶液を得た。
【００７６】
製造例５
第３のレジスト材料として、１Ｌメスフラスコを用い、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドンのそれぞれ１０ｇに、純水９０ｇを混合し、室温下で３時間撹拌混合することにより、それぞれの１０ｗｔ％水溶液を得た。
【００７７】
製造例６
第２のレジスト材料として、製造例２で得たポリビニルアルコールの１０ｗｔ％水溶液８０ｇと製造例３で得たメトキシメチロールメラミンの１０ｗｔ％水溶液２０ｇを室温にて３時間撹拌混合し、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合溶液を得た。
【００７８】
参考例１〜４および比較例１．
製造例１で得た第１のレジストパターンが形成されたＳｉウェハー上に、製造例４で得た第２のレジスト材料を滴下し、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。
【００７９】
次に、１００℃、１１０℃、１２０℃／６０秒のそれぞれの条件で加熱処理を行い、架橋反応を進行させた。次に、純水を用いて現像を行い、未架橋層を現像剥離し、続く１１０℃／６０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８に示すように、第２のレジストパターンを形成した。図８において、第２のレジストパターンの膜厚を、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を測定した。この結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】

【００８１】
この場合、水溶性樹脂と水溶性架橋剤の混合量を変えることにより、また、加熱処理温度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る。
【００８２】
参考例５〜７．
製造例１で得た第１のレジストパターンが形成されたＳｉウェハー上に、図９に示すように、ＫｒＦエキシマ露光装置を用いて、照射量０、２、５ｍＪ／ｃｍ²でウェハー全面に露光を行った。次に、製造例４で得たＫＷ３と（Ｎ−メトキシメチル）ヒドロキシエチレン尿素の１０ｗｔ％混合溶液を第２のレジスト材料として滴下し、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。
【００８３】
さらに、１２０℃／６０秒で加熱処理を行い、架橋反応を進行させた。次に、純水を用いて現像を行い、未架橋層を現像剥離し、続いて１１０℃／６０秒でポストベークを行うことにより、図９に示すように、第１のレジストパターン上面に第２のレジスト架橋層を形成した。さらに、架橋層形成後のレジストパターン膜厚を測定した。この結果を表２に示す。これにより、架橋層を形成する前の第１のレジスト膜厚０．７１μｍは、いずれも膜厚が増大しており、架橋層の膜厚は、露光量の増大とともに増加し、レジストパターン全体の膜厚が厚くなることがわかった。
【００８４】
【表２】

【００８５】
実施例１〜３．
製造例１で得た第１のレジストパターンが形成されたＳｉウェハー上に、図１０に示すように、製造例５で得たポリビニルアルコール水溶液を第３のレジスト材料として滴下し、スピンコートした後、８５℃／７０秒でプリベークを行い、第３のレジスト膜を形成した。次に、製造例６で得たポリビニルアルコールとメトキシメチロールメラミンの２０ｗｔ％混合溶液を第２のレジスト材料として滴下し、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。
【００８６】
さらに、１１０℃／６０秒、１１５℃／６０秒、１２０℃／６０秒で加熱処理を行い、架橋反応を進行させた。次に、純水を用いて現像を行い、未架橋層を現像剥離し、続いて１１０℃／６０秒でベーク処理を行うことにより、図１０に示すように、第１のレジストパターン上面に第２のレジスト架橋層を形成した。さらに、架橋層形成後のレジストパターン膜厚を測定した。この結果を表３に示す。
【００８７】
【表３】

【００８８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、レジストパターンの微細化に於て、用いるレジスト膜厚の耐エッチング性の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。
【００８９】
請求項１および２にかかわる発明によれば、微細レジストパターンの膜厚をレジストの解像性を低下させることなく、増大させることが可能であり、パターンの微細化に伴う、レジスト膜厚の薄膜化を耐エッチング性を犠牲にすることなく実現することが可能となる。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を形成することができる。
【００９０】
請求項１および２にかかわる製造方法により、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考の形態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。
【図２】参考の形態のレジストパターン形成方法を説明するためのレジストパターンの図である。
【図３】参考の形態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。
【図４】参考の形態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。
【図５】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。
【図６】この発明の実施例１〜３、参考例１〜７における第１のマスクパターンの図である。
【図７】この発明の実施例１〜３、参考例１〜７における第１のレジストパターンの図である。
【図８】参考例１〜４における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。
【図９】参考例５〜７における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。
【図１０】この発明の実施例１〜３における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。
【符号の説明】
１第１のレジスト、１ａ，１１ａ第１のレジストパターン、２第２のレジスト、２ａ第２のレジストパターン、３レジストパターン１１ａと相互作用することのない第３のレジスト、４架橋層、５未架橋層、６上層剤、
７半導体基板（半導体ウエハー）、８マスクパターン。

Claims

基材上に、酸を発生しうる、あるいは酸を含む第１のレジストで第１のレジストパターンを形成する工程と、前記第１のレジストパターンを溶解せず、酸による反応を生じない、非架橋性の第３のレジストを、前記第１のレジストパターンの分離スペースを埋めるように形成し、その後、前記第１のレジストパターン上に、水あるいは水溶液に可溶で、少なくともポリビニルアセタールまたはポリビニルアルコール６〜８ｗｔ％とメトキシメチロールメラミンまたは（Ｎ−メトキシメチル）ヒドロキシエチレン２〜４ｗｔ％を含み、前記第１のレジストパターンからの酸の供給により架橋反応する第２のレジストを形成する工程と、前記第２のレジストの前記第１のレジストパターン上面に接する部分に架橋層を形成する工程と、前記第２のレジストの非架橋部分および前記第３のレジストを剥離して、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基材をエッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
第３のレジストが、水あるいは水溶液に可溶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。