JPH07134422A - パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接するマスクパターン間のスペース幅を狭
くしつつ、ドライエッチングに適した形状のマスクパタ
ーンを形成する。 【構成】 下地20上にノボラックレジストにより主パタ
ーン22を形成する。次に樹脂成分としてアクリル樹脂を
含むと推定されるレジスト（日本ゼオン社製ZEP520）26
を、主パターン側壁22a 上に積層する（図２(A) ）。次
に主パターン22及びレジスト26を加熱して不溶層28を形
成する（図２(B) ）。不溶層28は主パターン22及びレジ
スト26の樹脂成分が熱拡散により混合して形成されると
考えられる。次にレジスト26をその全面にわたって露光
し（図２(C) ）、然る後レジスト26を現像して除去す
る。現像液に対して不溶な主パターン22及び不溶層28よ
り成るマスクパターンを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はパターン、例えばエッ
チングに用いるマスクパターンの形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば半導体装置を製造する
ためのリソグラフィ工程において、レジストにより形成
したマスクパターンが使用されている。このようなレジ
ストパターンの形成技術として、例えば文献：「Proc.
of 1991 Intern. MicroProcessConference （プロシー
ディング オブ １９９１ インターナショナル マイ
クロプロセス カンファレンス）」ｐｐ１４５〜１５２
に開示されている、ＣＡＲＬ（Chemical Amplification
of Resist Lines）技術がある。この技術は、（１）．
形成したレジストパターンを、シリル化することでその
体積を膨張させてシリル化前の状態よりも太らせるか、
（２）．レジストを、露光した後にシリル化して露光部
分を太らせるものであって、半導体装置の高集積化に対
応可能な微細なレジストパターンを形成できる。この技
術では、シリル化のために特殊なレジストを使用する必
要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら半導体装
置の製造においては、シリル化を行なえる特殊なレジス
トのみならず、それ以外のレジストも使用できる方が、
工程の自由度を高める上で好ましい。

【０００４】一方、微細でしかもドライエッチング耐性
の高いマスクパターンを形成するのに適したレジストと
して、ノボラックレジスト（樹脂成分としてノボラック
樹脂を含むポジ型レジスト）が使用されている。

【０００５】図１７はノボラックレジストを用いたマス
クパターンの形成工程を概略的に示す断面図である。そ
の形成に当っては、まず、半導体基板１０上にノボラッ
クレジスト１２を塗布する（図１７（Ａ））。次に、縮
小投影露光装置（図示せず）を使用して、エッチングし
たい領域のレジスト１２を選択的に露光する。エッチン
グしたくない領域のレジスト１２は露光せず、従ってレ
ジスト１２には露光部分１２ｂと未露光部分１２ａとが
形成される（図１７（Ｂ））。次に、現像液としてアル
カリ性水溶液を使用して、レジスト１２を現像する。露
光部分１２ｂは現像液で溶解されるので除去され、従っ
てエッチングしたい領域の半導体基板１０を露出するス
ペース１４が形成される。一方、未露光部分１２ａは現
像液に対し不溶であるので残存し、その結果、残存する
未光部分１２ａより成るマスクパターン１６が得られる
（図１７（Ｃ））。

【０００６】しかしながらノボラックレジストを用いた
従来のマスクパターンの形成においては、レジスト１２
の露光後に、マスクパターン１６の幅を太らせて隣接す
るマスクパターン１６間のスペースを狭めることができ
ない。このため例えば、次に述べるような問題を生じ
る。

【０００７】図１８はレジストの露光量とスペース底部
の幅Ｗとの関係を概略的に示す図であって、図の横軸に
露光量及び縦軸に幅Ｗを取って示す。同図においては、
縮小投影露光の露光マスクを同一として露光量を種々に
変化させてマスクパターン１６を形成した場合の、スペ
ース１４底部の幅Ｗ（図１９参照）の変化の様子を示し
た。また図１９（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ露
光量を異ならせて形成した場合の、スペース及びマスク
パターンの様子を示す断面図であって、それぞれ図１８
の露光量Ａ、Ｂ及びＣに対応する様子を示す。同図に示
すように、幅Ｗは、隣接する一方及び他方のマスクパタ
ーン１６に挟まれたスペース１４の底部の幅である。

【０００８】図１８及び図１９からも理解できるよう
に、ノボラックレジスト１２を用いてマスクパターン１
６を形成した場合、スペース１４底部の幅Ｗは、レジス
ト１２の露光量を増加又は減少させるにつれて広く又は
狭くなる。一方、マスクパターン１６の断面形状は、レ
ジスト１２の露光量を十分に大きくした場合（例えば露
光量Ｂ或はＣの場合）にはマスクパターン１６の側壁面
が基板１０面に対してほぼ垂直に切り立った形状と成る
が、レジスト１２の露光量を小さくし過ぎた場合（例え
ば露光量Ａの場合）にはテーパ状となる。

【０００９】従って、スペース１４底部の幅Ｗを狭める
ためには露光量を小さくすれば良いが、露光量を小さく
しすぎるとマスクパターン１６の断面形状はテーパ状と
成ってしまう。

【００１０】ドライエッチングを行なう場合、マスクパ
ターン１６の断面形状はその側壁面が基板１０面に対し
てほぼ垂直に切り立った形状と成っているのが好まし
く、従ってノボラックレジストを用いた従来のマスクパ
ターン形成においては、ドライエッチングに適した断面
形状のマスクパターン１６を形成するようにしながら、
スペース１４底部の幅Ｗを狭めることには限界がある。

【００１１】このような限界を無くすため、ノボラック
レジストの露光後にマスクパターン１６を太らせること
ができれば、非常に便利である。

【００１２】さらにノボラックレジストを用いたマスク
パターン形成においては、このような限界とは別の問題
もある。すなわち、スペース１４底部の幅Ｗを狭めるた
め露光量を小さくした場合には、露光量Ａ付近で露光量
に対する幅Ｗの変化量が大きくなり（図１８参照）、こ
れがため幅Ｗの寸法を精度良く制御することが難しくな
る。

【００１３】第一及び第二の発明は上述した点に鑑み成
されたものであり、第一及び第二発明の目的は、シリル
化できるレジストを用いなくても、マスクパターンの幅
を太らせることのできる新規なパターン形成方法を提供
することにある。

【００１４】第一及び第二発明の第二目的は、ドライエ
ッチングに適した断面形状を有するマスクパターンを形
成しつつ、隣接するマスクパターン間のスペース幅を狭
めることのできるパターン形成方法を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第一目的を達成するた
め、第一発明のパターン形成方法は、第一のレジストを
用いて、下地上に主パターンを形成する工程と、第二の
レジストを、主パターンの側壁上に積層する工程と、主
パターン及び第二のレジストを加熱し、当該レジストの
現像液に対し不溶性を有する不溶層を、主パターンの側
壁上に形成する工程と、不溶層形成後の第二のレジスト
を露光及び現像して除去し、主パターン及び不溶層を有
して成る複合パターンを形成する工程とを含み、第一及
び第二のレジストの一方をノボラック樹脂を含むポジ型
レジストとすると共に、第一及び第二のレジストの他方
をアクリル樹脂を含むポジ型レジストとしたことを特徴
とする。

【００１６】また第一目的を達成するため、第二発明の
パターン形成方法は、第一のレジストを用いて、下地上
に主パターンを形成する工程と、第二のレジストを、主
パターンの側壁上に積層する工程と、主パターン及び第
二のレジストを加熱し、当該レジストの現像液に対し不
溶性を有する不溶層を、主パターンの側壁上に形成する
工程と、不溶層形成後の第二のレジストを露光及び現像
して除去し、主パターン及び不溶層を有して成る複合パ
ターンを形成する工程とを含み、第一及び第二のレジス
トの一方が含む樹脂を溶解可能な溶媒の溶解パラメータ
の数値範囲内の値を、第一及び第二のレジストの他方が
含む樹脂の溶解パラメータの値としたことを特徴とす
る。

【００１７】

【作用】請求項１記載の第一発明によれば、樹脂成分と
してノボラック樹脂を含むポジ型レジストを、第一及び
第二のレジストの一方とし、樹脂成分としてアクリル樹
脂を含むポジ型レジストを、第一及び第二のレジストの
他方とするので、不溶層を形成できる。また不溶層形成
時の加熱温度により、主パターン側壁と交差する方向に
おける不溶層の厚さを厚くしたり或は薄くしたりでき従
って隣接する複合パターン間のスペースの幅を調整でき
る。

【００１８】ノボラック樹脂及び又はアクリル樹脂が不
溶層形成時の加熱により熱拡散し、その結果、これら樹
脂が混合して不溶層を形成すると推定される。従って第
一レジストが含む樹脂及び又は第二レジストが含む樹脂
の熱拡散による拡散速度は、不溶層形成時の加熱温度に
応じて遅くしたり或は速くしたりでき、その結果、不溶
層形成時の加熱温度により、不溶層の厚さを調整できる
と考えられる。

【００１９】請求項２記載の第一発明によれば、主パタ
ーン側壁と交差する方向における不溶層の厚さを、添加
剤の主剤に対する混合比率により制御できる。従って不
溶層の厚さ制御手法として、不溶層形成時の加熱温度を
調整するという手法以外の、新たな手法を提供できる。

【００２０】添加剤の主剤に対する混合比率に応じて、
第一のレジストが含む樹脂が第二のレジスト中へと拡散
する速度が変化するため、不溶層の厚さを調整できると
考えられる。

【００２１】請求項３記載の第一発明によれば、第一の
レジストを、ノボラック樹脂を含むポジ型レジストと
し、第二のレジストを、アクリル樹脂を含むポジ型レジ
ストとする。この場合、第一のレジストの露光量を制御
することにより、主パターンの形状を、側壁が下地に対
し垂直に切り立った形状に近づけることができる。この
とき、主パターンの幅が狭くなっても、隣接する複合パ
ターン間のスペースの幅を不溶層により狭めることがで
きる。

【００２２】しかも主パターン側壁と交差する方向にお
ける不溶層の厚さを、主パターン側壁の全面にわたって
ほぼ一定とすることができる。従って側壁が下地に対し
てほぼ垂直に切り立つような形状の主パターンを形成す
ることにより、側壁が下地に対してほぼ垂直に切り立っ
た形状の複合パターンを形成できる。

【００２３】請求項４記載の第二発明によれば、第一及
び第二のレジストの一方が含む樹脂を溶解可能な溶媒の
溶解パラメータの数値範囲内の値を、第一及び第二のレ
ジストの他方が含む樹脂の溶解パラメータの値とするの
で、第一のレジストが含む樹脂と第二のレジストが含む
樹脂とを、熱拡散により混合できる。従って第一及び第
二のレジストが含む樹脂をそれぞれ任意好適に選択する
ことにより、不溶層を形成することが可能であると考え
られる。

【００２４】従って、第一レジストが含む樹脂及び又は
第二レジストが含む樹脂の熱拡散による拡散速度を、不
溶層形成時の加熱温度に応じて遅くしたり或は速くした
りすることができると考えられる。この結果、主パター
ン側壁と交差する方向における不溶層の厚さを、不溶層
形成時の加熱温度に応じて、厚くしたり或は薄くしたり
でき、従って隣接する複合パターン間のスペースの幅を
調整できると考えられる。

【００２５】請求項５記載の第二発明によれば、主パタ
ーン側壁と交差する方向における不溶層の厚さを、添加
剤の主剤に対する混合比率により制御できる。従って不
溶層の厚さ制御手法として、不溶層形成時の加熱温度を
調整するという手法以外の、新たな手法を提供できる。

【００２６】添加剤の主剤に対する混合比率に応じて、
第一のレジストが含む樹脂が第二のレジスト中へと拡散
する速度が変化するため、不溶層の厚さを調整できると
考えられる。

【００２７】請求項６記載の第二発明によれば、第一の
レジストを、ノボラック樹脂を含むポジ型レジストとす
る。この場合、第一のレジストの露光量を制御すること
により、主パターンの形状を、側壁が下地に対し垂直に
切り立った形状に近づけることができる。このとき、主
パターンの幅が狭くなっても、隣接する複合パターン間
のスペースの幅を不溶層により狭めることができる。

【００２８】しかも第二のレジストが含む樹脂を任意好
適に選択することにより、主パターン側壁と交差する方
向における不溶層の厚さを、主パターン側壁の全面にわ
たってほぼ一定とすることができると考えられる。従っ
てこのような第二レジストを用い、かつ、側壁が下地に
対してほぼ垂直に切り立つような形状の主パターンを形
成することにより、側壁が下地に対してほぼ垂直に切り
立った形状の複合パターンを形成できる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるに過ぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。

【００３０】第一実施例 図１〜図３は実施例の主要な工程を段階的に示す要部断
面図である。この実施例を、第一発明の実施例として説
明する。

【００３１】まず、第一のレジスト１８を用いて、下地
２０上に主パターン２２を形成する。この実施例では、
下地２０としてＳｉ基板を用意し、この下地２０上にス
ピンコート法により第一のレジスト１８を積層する。第
一のレジスト１８は樹脂成分としてノボラック樹脂を含
むポジ型レジスト例えば住友化学工業株式会社製 ＰＦ
Ｉ−２６である。然る後、下地２０をホットプレート
（図示せず）上に載置して９０℃で９０秒間加熱して、
第一のレジスト１８をベークする。このベークにより、
第一のレジスト１８が含む溶剤を蒸発させて第一のレジ
スト１８を乾燥させる（図１（Ａ））。尚、ベーク後の
第一のレジスト１８の膜厚をほぼ１μｍとする。

【００３２】次いで第一のレジスト１８を露光及び現像
して、主パターン２２を形成する。図示せずも、露光装
置としてｉ線縮小投影露光装置及び露光マスクとして
０．５μｍ幅のストライプ状透光部及び０．５μｍ幅の
ストライプ状遮光部を交互に配置して成るマスクを用い
る。そしてこの露光マスクを介して、ｉ線を第一のレジ
スト１８に照射し、第一のレジスト１８を露光する。露
光マスクの透光部及び遮光部に対応する領域の第一のレ
ジスト１８に未露光部分１８ａ及び露光部分１８ｂを形
成する。然る後、下地２０をホットプレート上に載置し
１１０℃で９０秒間加熱して、第一のレジスト１８をベ
ークする。このベークにより、第一のレジスト１８が含
む感光剤を部分的に（露光部分１８ｂ内で局所的に）拡
散させ、第一のレジスト１８の露光工程を終了する（図
１（Ｂ））。

【００３３】次いで第一のレジスト１８に対して、東京
応化工業株式会社製 現像液ＮＭＤ−３ ２．３８％を
用いてパドル方式による現像処理を行なう。この結果、
第一のレジスト１８の露光部分１８ｂは現像液によって
溶解除去されこの露光部分１８ｂに対応する領域の下地
２０を露出するスペース（間隙）２４が形成される。一
方、第一のレジスト１８の未露光部分１８ａは下地２０
上に残存し、残存する未露光部分１８ａより成る主パタ
ーン２２が得られる。次いで、下地２０及び主パターン
２２を水洗する。然る後、下地２０をホットプレート上
に載置して１２０℃で９０秒間加熱して、下地２０及び
主パターン２２を乾燥させて、第一のレジスト１８の現
像工程を終了従って主パターン２２の形成工程を終了す
る（図１（Ｃ））。

【００３４】次に、第二のレジスト２６を、主パターン
２２の側壁２２ａ上に積層する。この実施例では、主パ
ターン２２の側壁２２ａ上にスピンコート法により第二
のレジスト２６を積層する（図２（Ａ））。第二のレジ
スト２６は日本ゼオン株式会社製 電子ビーム用ポジ型
レジストＺＥＰ５２０（ロット番号３５００２２ 製造
年月日１９９２年１２月９日）である。このＺＥＰ５２
０の成分は必ずしも明らかではないが、この出願の発明
者の推定によれば、ＺＥＰ５２０は樹脂成分としてアク
リル樹脂を含むポジ型レジストであると考えられる。

【００３５】次に、主パターン２２及び第二のレジスト
２６を加熱し、当該レジスト２６の現像液に対し不溶性
を有する不溶層２８を、主パターン２２の側壁２２ａ上
に形成する。この実施例では、下地２０をホットプレー
ト上に載置して１５０℃で９０秒間加熱して、主パター
ン２２及び第二のレジスト２６をベークする。

【００３６】このベークにより、第二のレジスト２６が
含む溶剤を蒸発させて第二のレジスト２６を乾燥させる
と共に、主パターン２２の側壁２２ａ上に不溶層２８を
形成する（図２（Ｂ））。不溶層２８が形成される理由
は明らかではないが、この出願の発明者の推定によれ
ば、主パターン２２の樹脂成分であるノボラック樹脂
と、第二のレジスト２６の樹脂成分であるアクリル樹脂
とが、熱拡散により混合することによって、不溶層２８
が形成されると考えられる。尚、主パターン２２が形成
されていない領域でのレジスト２６の厚さＤをほぼ０．
５μｍとした。

【００３７】次に、不溶層２８形成後の第二のレジスト
２６を露光及び現像して除去し、主パターン２２及び不
溶層２８を有して成る複合パターン３０を形成する。こ
の実施例では、露光装置としてアメリカのFusion社製
Illuminator を用い、波長２３０〜２８０ｎｍの遠紫外
光を露光量２０００ｍＪ／ｃｍ² で第二のレジスト２６
に照射し、第二のレジスト２６をその全面にわたって露
光する（図２（Ｃ））。

【００３８】次いで現像液としてキシレンを用い、第二
のレジスト２６を現像液で３０秒間リンスする（第二の
レジスト２６を現像する）。不溶層２８以外の第二のレ
ジスト２６は現像液によって溶解除去される。不溶層２
８及び主パターン２２は第二のレジスト２６の現像液に
対しては実質的に不溶であるので溶解せずに残存する。
この実施例で用いる第二のレジスト２６は電子ビーム用
レジストであるので、電子ビームを用いて第二のレジス
ト２６を露光したほうが効率良く第二のレジスト２６を
除去でき好ましい。しかしここでは、第二のレジスト２
６の感度が電子ビームよりも鈍くなる遠紫外線を用いて
いるので、１回目の露光及び現像では第二のレジスト２
６の除去を必ずしも充分に行なえず、このため第二のレ
ジスト２６が一部残存してしまう。（図３（Ａ））。

【００３９】然る後、下地２０を、ホットプレート上に
載置して１２０℃で９０秒間加熱して、これら下地２
０、主パターン２２等を乾燥させる。

【００４０】次いで残存する第二のレジスト２６を除去
するため、第２回目の露光を行なう。この露光では上述
した露光装置及び遠紫外光を用い、露光量１０００ｍＪ
／ｃｍ² で残存する第二のレジスト２６を露光する（図
３（Ｂ））。

【００４１】次いで残存する第二のレジスト２６を、現
像液としてのキシレンで３０秒間リンスして、第二のレ
ジスト２６に対する第２回目の現像を行なう。このよう
にして、第二のレジスト２６に対する露光及び現像を１
回又は複数回繰り返し行なって、残存する第二のレジス
ト２６が実質的に無くなるように、第二のレジスト２６
を除去して、下地２０上に残存する主パターン２２及び
不溶層２８より成る複合パターン３０を得る。複合パタ
ーン３０を例えばエッチングに用いるマスクパターンと
する。

【００４２】然る後、下地２０を、ホットプレート上に
載置して１２０℃で９０秒間加熱して、これら下地２０
及び複合パターン３０を乾燥させる（図３（Ｃ））。

【００４３】この実施例によれば、第一レジスト１８と
してノボラックレジストを用いる。従って主パターン２
２の形成工程において、第一レジスト１８の露光量を任
意好適に調整することにより、例えば露光量をＢ〜Ｃ
（図１８参照）の範囲の任意好適な値とすることによ
り、主パターン２２の断面形状をその側壁２２ａが下地
２０に対してほぼ垂直に切り立った形状とすることがで
きる。そして側壁２２ａと交差する方向における不溶層
２８の層厚は側壁２２ａの全面にわたってほぼ均一とな
るので、複合パターン３０の断面形状をその側壁３０ａ
が下地２０に対してほぼ垂直に切り立った形状とするこ
とができる。

【００４４】しかも不溶層２８の形成により、スペース
２４の幅を狭めることができる（図２（Ａ）及び（Ｂ）
参照）。

【００４５】図４は第一のレジストの露光量とパターン
幅との関係を実験的に調べた結果を示す図であって、図
の横軸に第一のレジストの露光時間（第一のレジストに
露光光を照射している期間の長さ）［ｍｓ］及び縦軸に
パターン幅Ｔ［μｍ］を取って示す。

【００４６】同図において曲線ａは実施例に関わる実験
結果を示す。この実験においては、第一のレジスト１８
の露光時間を段階的に種々に変化させて、主パターン２
２を形成する。そのほかは上述した実施例と同一の条件
で複合パターン３０を形成する。そして各段階毎に複合
パターン３０の幅Ｔ（図３（Ｃ）参照）をＳＥＭ測長機
により測定した。この場合の測定結果を白抜き丸印でプ
ロットして示し、これら測定結果の最小二乗近似曲線を
曲線ａで示した。

【００４７】曲線ｂは比較例１に関わる実験結果を示
す。この実験においては、曲線ａの実験条件と同一条件
で、主パターン２２を形成する。そして主パターン２２
の形成後に、下地２０をホットプレート上に載置し１５
０℃で９０秒間加熱して、主パターン２２をベークす
る。このベークの熱処理条件は、曲線ａの実験において
不溶層２８を形成するときのベーク条件と同じである。
然る後、露光時間の各段階毎に主パターン２２の幅Ｔ
（図１（Ｃ）参照）をＳＥＭ測長機により測定した。こ
の場合の測定結果を白抜き四角印でプロットして示し、
これら測定結果の最小二乗近似曲線を曲線ｂで示した。

【００４８】曲線ｃは比較例２に関わる実験結果を示
す。この実験においては、曲線ａの実験条件と同一条件
で、主パターン２２を形成する。そしてベークを行なわ
ないで、主パターン２２の幅Ｔ（図１（Ｃ）参照）をＳ
ＥＭ測長機により測定した。この場合の測定結果を黒塗
り丸印でプロットして示し、これら測定結果の最小二乗
近似曲線を曲線ｃで示した。

【００４９】実施例、比較例１及び２に関わる実験にお
いて、第一のレジスト１８の露光に用いた露光マスクは
同一であるにもかからわず、パターン幅Ｔは実施例の方
が比較例１及び２よりも太くなる。

【００５０】パターン幅Ｔが太くなる要因としては、不
溶層２８形成時のベークにより主パターン２２が加熱さ
れて変形する（熱ダレする）ことも考えられる。しかし
ながら、比較例１及び２を比較すると、いずれの場合も
パターン幅Ｔはほとんど同じであるので、主パターン２
２はベークにより加熱されても実質的に変形しないと考
えられる。

【００５１】一方、実施例においては主パターン２２上
に積層した第二のレジスト２６をベークした後、第二の
レジスト２６をその全面にわたって露光する。然る後、
第二のレジスト２６を現像して除去する。従って、主パ
ターン２２の変形によってパターン幅Ｔが太くなったの
ではないとすれば、第二のレジスト２６のベークにより
当該レジスト２６の現像液に対し実質的に不溶な層２８
が形成され、この不溶層２８がパターン幅Ｔを太くする
と考えることができる。パターン幅Ｔが太くなれば、不
溶層２８形成後のスペース２４の幅は不溶層２８形成前
よりも狭くなる。

【００５２】さらにこの出願の発明者は、実施例に関し
て、不溶層２８形成前の主パターン２２の高さＨ１（図
１（Ｃ）参照）を測定すると共に、不溶層２８形成後の
主パターン２２の高さとして複合パターン３０の高さＨ
２（図３（Ｃ）参照）を測定した。測定装置にはテンコ
ール社製の表面探針法による膜厚測定機Ｐ−１を用い
た。Ｈ１及びＨ２の測定結果はほぼ１．０２μｍ及びほ
ぼ０．９６μｍであり、従って主パターン２２の高さは
不溶層２８形成後の方が低くなる。このことから、不溶
層２８は、主に主パターン２２の側壁２２ａ上に形成さ
れると推定される。

【００５３】図５は不溶層形成時のベーク温度と複合パ
ターンのパターン幅との関係を実験的に調べた結果を示
す図であって、図の横軸に不溶層形成時のベーク温度
［℃］及び縦軸に複合パターン３０のパターン幅Ｔ［μ
ｍ］を取って示す。

【００５４】同図において曲線ｄ、ｅ、ｆ、ｇ及びｈは
実施例に関わる実験結果を示す。曲線ｄの実験において
は、第一のレジスト１８の露光時間を４１０ｍｓで一定
とする。また不溶層２８形成時のベーク温度を１２０〜
１５０℃の範囲で段階的に種々に変化させ、各段階毎に
ベーク温度を一定として不溶層２８を形成する。そのほ
かは上述した実施例と同一条件で複合パターン３０を形
成する。そして各段階毎に複合パターン３０の幅ＴをＳ
ＥＭ測長機により測定した。この場合の測定結果を白抜
き丸印でプロットして示し、これら測定結果の最小二乗
近似曲線を曲線ｄで示した。

【００５５】また曲線ｅ、ｆ、ｇ及びｈの実験において
は、第一のレジスト１８の露光時間をそれぞれ４７０ｍ
ｓ、５６０ｍｓ、６５０ｍｓ及び７７０ｍｓで一定とす
るほかは、曲線ｄの実験条件と同一条件で、複合パター
ン３０を形成しそして複合パターン３０の幅Ｔを測定し
た。曲線ｅ、ｆ、ｇ及びｈの各場合の測定結果を、黒塗
り丸印、白抜き四角印、黒塗り四角印、及び、白抜き四
角であって４５°回転させた四角印でプロットして示
し、これら各場合の測定結果の最小二乗近似曲線をそれ
ぞれ曲線ｅ、ｆ、ｇ及びｈで示した。

【００５６】曲線ｄ〜ｈの各実験結果から理解できるよ
うに、ベーク温度１２０〜１５０℃の範囲においては、
不溶層２８形成時のベーク温度を高くするにつれて複合
パターン３０の幅Ｔが太くなる。従って主パターン側壁
２２ａと交差する方向における不溶層２８の厚さを、当
該不溶層２８形成時の加熱温度により制御することがで
きる。不溶層２８の厚さを厚くすれば、スペース２４の
幅を狭くすることができる。尚、ベーク温度１２０〜１
５０℃以外の温度範囲でも、不溶層２８形成時のベーク
温度を高くするにつれて複合パターン３０の幅Ｔを太く
することができると考えられる。

【００５７】この出願の発明者は、不溶層２８の厚さを
ベーク温度で制御できる理由を次のように推定してい
る。すなわち、ベーク温度を高くするにしたがって主パ
ターン２２の樹脂成分であるノボラック樹脂と第二のレ
ジスト２６の樹脂成分であるアクリル樹脂との間の相互
拡散の拡散速度が上がり従って一定時間内における樹脂
の拡散範囲が広くなり、その結果、不溶層２８の厚さが
厚くなるためであると推定される。

【００５８】また曲線ｄ〜ｈからも理解できるように、
ベーク温度１２０〜１５０℃の範囲においては、ベーク
温度に対するパターン幅Ｔの変化量は比較的に小さいの
で、パターン幅Ｔの寸法を精度良く制御することが比較
的に容易である。尚、ベーク温度１２０〜１５０℃以外
の温度範囲でも、ベーク温度に対するパターン幅Ｔの変
化量が比較的に小さくなる温度範囲が存在すると考えら
れる。

【００５９】第二実施例 この実施例では、不容層２８の形成を可能とする第二の
レジスト２６が、ＺＥＰ５２０以外のものでも良いこと
を示す。この実施例を、第一及び第二発明の実施例とし
て説明する。この実施例は、第二のレジスト２６に用い
るレジストの種類と、不溶層形成時の加熱温度と、第二
のレジスト２６除去時の露光量とが異なるほかは、第一
実施例と同様である。

【００６０】まず、第一のレジスト１８を用いて、下地
２０に主パターン２２を形成する。この実施例では、下
地２０としてＳｉ基板を用意し、この下地２０上にスピ
ンコート法により第一のレジスト１８を積層する。第一
のレジスト１８は樹脂成分としてノボラック樹脂を含む
ポジ型レジスト、例えば住友化学工業株式会社ＰＦＩ−
２６である。然る後、下地２０をホットプレート（図示
せず）上に配置して９０℃で９０秒間加熱して、第一の
レジスト１８をベークする。このベークにより、第一の
レジスト１８が含む溶剤を蒸発させて第一のレジストを
乾燥させる（図１（Ａ））。尚、ベーク後の第一のレジ
スト１８の膜厚をほぼ１μｍとする。

【００６１】次いで第一のレジスト１８を露光及び現像
して、主パターン２２を形成する。図示せずも、露光装
置としてｉ線縮小投影露光装置及び露光マスクとして
０．５μｍ幅のストライプ状透光部及び０．５μｍ幅の
ストライプ状遮光部を交互に配置して成るマスクを用い
る。そしてこの露光マスクを介して、ｉ線を第一のレジ
スト１８に照射し、第一のレジスト１８を露光する。露
光マスクの透光部及び遮光部に対応する領域の第一のレ
ジスト１８に露光部分１８ｂ及び未露光部分１８ａを形
成する。然る後、下地２０をホットプレート上に載置し
１１０℃で９０秒間加熱して、第一のレジスト１８をベ
ークする。このベークにより、第一のレジスト１８が含
む感光剤を部分的に（露光部分１８ｂ内で局所的に）拡
散させ、第一のレジスト１８の露光工程を終了する（図
１（Ｂ））。

【００６２】次いで、第一のレジスト１８に対して、東
京応化工業株式会社製 現像液ＮＭＤ−３ ２．３８％
を用いてパドル方式による現像処理を行う。この結果、
第一のレジスト１８の露光部分１８ｂは現像液によって
溶解除去され、この露光部分１８ｂに対応する領域の下
地２０を露出するスペース（間隙）２４が形成される。
一方、第一のレジスト１８の未露光部分１８ａは下地２
０上に残存し、残存する未露光部分１８ａよりなる主パ
ターン２２が得られる。次いで、下地２０及び主パター
ン２２を水洗する。然る後、下地２０をホットプレート
上に載置して１２０℃で９０秒間加熱して、下地２０及
び主パターン２２を乾燥させて、第一のレジスト１８の
現像工程を終了従って主パターン２２の形成工程を終了
する（図１（Ｃ））。

【００６３】次に、第二のレジスト２６を、主パターン
２２の側壁２２ａ上に積層する。この実施例では、主パ
ターン２２の側壁２２ａ上にスピンコート法により第二
のレジスト２６を積層する（図２（Ａ））。第二のレジ
スト２６は長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％である。
このレジスト２６は、アクリル樹脂の一つであるポリメ
チルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと称する）を含む
ポジ型レジストである。

【００６４】次に主パターン２２及び第二のレジスト２
６を加熱し、当該レジスト２６の現像液に対し不溶性を
有する不溶層２８を、主パターン２２の側壁２２ａ上に
形成する。この実施例では、下地２０をホットプレート
上に載置して１２０℃で９０秒間加熱して、主パターン
２２及び第二のレジスト２６をベークする。

【００６５】このベークにより、第二のレジスト２６が
含む溶剤を蒸発させて第二のレジスト２６を乾燥させる
とともに、主パターン２２の側壁２２ａ上に不溶層２８
を形成する（図２（Ｂ））。不溶層２８が形成される理
由は明らかではないが、主パターン２２の樹脂成分であ
るノボラック樹脂と、第二のレジスト２６の樹脂成分で
あるＰＭＭＡとが、熱拡散により混合することによっ
て、不溶層２８が形成されると考えられる。尚、主パタ
ーン２２が形成されていない領域でのレジスト２６の厚
さＤをほぼ０．５μｍとした。

【００６６】次に、不溶層２８形成後の第二のレジスト
２６を露光及び現像して除去し、主パターン２２及び不
溶層２８を有して成る複合パターン３０を形成する。こ
の実施例では、露光装置としてアメリカのＦｕｓｉｏｎ
社製Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒを用い、波長２３０〜２８
０ｎｍの遠紫外光を露光量１０００ｍＪ／ｃ■で第二の
レジスト２６に照射し、第二のレジスト２６をその全面
にわたって露光する（図２（Ｃ））。

【００６７】次いで現像液としてキシレンを用い、第二
のレジスト２６を現像液で３０秒間リンスする（第二の
レジスト２６を現像する）。不溶層２８以外の第二のレ
ジスト２６は現像液によって溶解除去される。不溶層２
８及び主パターン２２は、第二のレジスト２６の現像液
には実質的に不溶であるので溶解せずに残存する。この
実施例で用いる第二のレジスト２６は遠紫外光に対し比
較的低感度のレジストであるので、１回目の露光及び現
像では第二のレジスト２６の除去を必ずしも充分には行
えず、このため第二のレジスト２６が一部残存してしま
う（図３（Ａ））。

【００６８】次いで下地２０、主パターン２２及び不溶
層２８と残存する第二のレジスト２６をホットプレート
に載置して１２０℃９０秒間加熱して、これら下地２
０、主パターン２２等を乾燥させる。

【００６９】次いで残存する第二のレジスト２６を除去
するため、第二回目の露光を行う。この露光では上述し
た露光装置及び遠紫外光を用い、露光量１０００ｍＪ／
ｃ■で残存する第二のレジスト２６を露光する（図３
（Ｂ））。

【００７０】次いで残存する第二のレジスト２６を、現
像液としてのキシレンで３０秒間リンスして、第二のレ
ジスト２６に対する第二回目の現像を行う。このように
して、第二のレジスト２６に対する露光及び現像を１回
または複数回繰り返し行って、残存する第二のレジスト
２６が実質的に無くなるように、第二のレジスト２６を
除去して、下地２０上に残存する主パターン２２及び不
溶層２８より成る複合パターン３０を得る。複合パター
ン３０を例えばエッチングに用いるマスクパターンとす
る。

【００７１】次いで下地２０及び複合パターン３０を、
ホットプレート上に載置して１２０℃で９０秒間加熱し
て、これら下地２０及び複合パターン３０を乾燥させる
（図３（Ｃ））。

【００７２】この実施例によれば、不溶層２８の形成に
より、スペース２４の幅を狭めることができる。この不
溶層２８の形成は、第一のレジスト１８の樹脂成分であ
るノボラック樹脂と第二のレジスト２６の樹脂成分であ
るＰＭＭＡとの相互熱拡散により起因するものである
と、推定される。

【００７３】図６の表１は第一のレジストの露光量とパ
ターン幅Ｔとの関係を実験的に調べた結果を示す表であ
る。表１においては、露光量と記した縦欄に第一のレジ
ストの露光量（ｍＪ／ｃｍ² ）を、及び、データａ^* 、
ｂ^* 及びｃ^* と記した各縦欄にパターン幅Ｔ（μｍ）を
掲載し、また露光量を同一として測定したパターン幅Ｔ
を同一の横欄内に掲載した。図７は表１に示す実験結果
を折れ線グラフで示した図である。同図の横軸に第一の
レジストの露光量（ｍＪ／ｃｍ² ）を、また縦軸にパタ
ーン幅Ｔ（μｍ）を示す。

【００７４】図６及び図７のデータａ^* 及び折れ線ａ^*
は、実施例に関わる実験の結果を示す。この実験では、
第一のレジスト１８の露光時間を段階的に種々に変化さ
せて、主パターン２２を形成する。そのほかは上述した
実施例と同一の条件で複合パターン３０を形成する。そ
して、各段階毎に複合パターン３０の幅Ｔ（図３（Ｃ）
参照）をＳＥＭ測定機により測定した。この測定結果
を、図６のデータａ^* 欄に示すと共に図７の白抜き四角
印を結ぶ折れ線ａ^* で示した。

【００７５】データｂ^* 及び曲線ｂ^* は、比較例１^* に
関わる実験の結果を示す。この実験では、データａ^* の
実験条件と同一条件で、主パターン２２を形成する。こ
の後、比較実験のためのポジ型レジストである東ソー株
式会社製 ＣＭＳ−ＥＸ（尚、ＣＭＳ−ＥＸはポリスチ
レン樹脂を含むレジストである。）を、スピンコート法
により主パターン２２側壁上に積層する。次いで下地２
０を、ホットプレート上に載置して１２０℃で９０秒間
加熱する。このベークの熱処理条件は、データａ^* の実
験において不溶層２８を形成するときのベーク条件と同
じである。次に現像液としてキシレンを用い、３０秒間
リンスする（ＣＭＳ−ＥＸを現像する）。この現像条件
は、データａ^* の実験において不溶層２８以外の第二の
レジスト２６を溶解除去する時の現像条件と同じであ
る。次に下地２０を、ホットプレート上に載置して１２
０℃で９０秒間加熱する。然る後、露光時間の各段階毎
に複合パターン３０の幅Ｔ（図３（Ｃ）参照）をＳＥＭ
測長機により測定した。この測定結果を図６のデータｂ
^* 欄に示すと共に図７の黒塗り菱形印を結ぶ折れ線ｂ^*
で示した。

【００７６】データｃ^* 及び曲線ｃ^* は、比較例２^* に
関わる実験結果を示す。この実験においては、データａ
^* の実験と同一条件で、主パターン２２を形成する。然
る後、第二のレジストの形成は行わずに、主パターン２
２の幅Ｔ（図１（Ｃ）参照）をＳＥＭ測長機により測定
した。この測定結果を図６のデータｃ^* 欄に示すと共に
図７の黒塗り四角印を結ぶ折れ線ｃ^* で示した。

【００７７】実施例及び比較例２^* に関わる実験におい
て、第一のレジスト１８の露光に用いたマスクは同一で
あるにもかかわらず、パターン幅Ｔは実施例の方が比較
例２^* よりも太くなる。この実施例のパターン幅Ｔが太
くなる要因も、第一実施例と同様に、第二のレジスト２
６のベークにより当該レジスト２６の現像液に対し実質
的に不溶な層２８が形成されたことによると、推定でき
る。

【００７８】このように第二のレジスト２６としてＰＭ
ＭＡを含むレジストを用いてもパターン幅Ｔを太くでき
ることが明らかになった。ＰＭＭＡを含む第二のレジス
ト２６を用いたこの実施例では、第二のレジスト２６の
露光を合計で２回行ないその露光量はトータルで２００
０ｍＪ／ｃｍ² となる。これに対し第一実施例では、第
二のレジスト２６の露光を合計で２回行ないその露光量
はトータルで３０００ｍＪ／ｃｍ² である。このように
ＰＭＭＡを含む第二のレジスト２６を用いることによ
り、第二のレジスト２６の除去に要する露光量を低減で
き従ってパターン幅Ｔを太くする処理のスループットを
向上できる。

【００７９】また実施例及び比較例２^* に関わる実験に
おいては、不溶層２８形成時の加熱温度を第一実施例の
場合よりも低い１２０℃として、実施例及び比較例２^*
のパターン幅Ｔの差をほぼ０．０８μｍとすることがで
きた。すなわちこの実施例によれば複合パターン３０の
幅Ｔを、第一実施例よりも低い加熱温度で、第一実施例
と同程度にまで太くすることができる。これは、第二の
レジスト２６としてＰＭＭＡを含むレジストを用いたこ
とによる効果であると考えられる。

【００８０】（第一発明の実施例としての検討）第一及
び第二実施例はそれぞれアクリル樹脂を含む第二のレジ
スト２６を用いた例であり、そして各実施例の実験にお
いて複合パターン３０のパターン幅Ｔを太くできること
を確認できた。従って、アクリル樹脂を含む第二のレジ
スト２６を用いることにより、複合パターン３０のパタ
ーン幅Ｔを太くできると考えられる。

【００８１】（第二発明の実施例としての検討）さらに
第二実施例の実験結果を別の観点から検討する。第一の
レジスト１８の露光に用いたマスクは同一であるにもか
かわらず、この実施例及び比較例２^* のパターン幅Ｔの
差が約０．０８μｍとなるのに対し、比較例１^* 及び比
較例２^*のパターン幅Ｔの差は約０．０２μｍ程度に留
まる。従ってこの実施例の方がより効果的にパターン幅
Ｔを太くできていることが理解できる（尚、比較例１^*
及び２^* のパターン幅Ｔの差である０．０２μｍという
数値は、使用したＳＥＭ測長機の測定誤差範囲内の値で
あり、従ってＣＭＳ−ＥＸを用いることによって不溶層
を形成できるか否かは必ずしも明らかではない。）。実
施例の方が太くできるのは、不溶層形成に用いたこの実
施例の第二レジスト２６と比較例１^* のレジストＣＭＳ
−ＥＸとにおいて、それぞれのレジストが含む樹脂の構
造が相違することに起因すると考えられる。

【００８２】すなわち不溶層は、第一のレジスト１８が
含む樹脂（以下、樹脂Ａ）と、第二のレジスト２６或は
レジストＣＭＳ−ＥＸが含む樹脂（以下、樹脂Ｂ）との
間の相互熱拡散によって生成すると考えられるので、こ
れら樹脂Ａ、Ｂの相互熱拡散の拡散速度は、樹脂ＡとＢ
とが互いに溶けやすい構造になっている方が速いと予想
される。互いに溶けにくい構造となっている場合に樹脂
ＡとＢとの間で相互熱拡散を起こすためには、互いに溶
けやすい場合よりも、より大きな自由エネルギーの変化
が必要となる。従って互いに溶けにくい場合の拡散速度
を、互いに溶けやすい場合の拡散速度と同程度にするた
めには、より高い温度が必要となる。このため、同じ温
度で相互熱拡散をさせた場合、互いに溶けやすい構造と
なっている方が拡散速度はより大となる。これが実施例
のパターン幅Ｔを比較例１^* よりも太くできる理由であ
ると考えられる。

【００８３】尚、樹脂ＡとＢとが相互熱拡散を起こすた
めにはエントロピー変化ΔＳが、ΔＳ＞０であることが
必要である。相互熱拡散は混合の一形態であり、混合の
場合には一般にΔＳ＞０となることが文献：溶剤ハンド
ブック （株）講談社サイエンティフィク １９８９年
５月２０発行 ｐ９１に示されている。

【００８４】一般に、溶けやすさは分子間相互作用に大
きく影響されることが知られており、実施例及び比較例
１^* のパターン幅Ｔの差すなわち不溶層の厚さの差は樹
脂ＡとＢとの分子間相互作用の差によるものと考えられ
る。図８に、この実施例で用いた第二のレジスト２６が
含む樹脂ＢであるＰＭＭＡの構造を示し、図９に、比較
例１^* で用いたレジストＣＭＳ−ＥＸが含む樹脂Ｂの構
造を示す。

【００８５】一方、高分子の溶けやすさの尺度として、
溶解パラメーターが知られている。溶解パラメーター
は、分子間相互作用に関係するパラメーターであって、
溶解パラメーターの値が近いものどうしがよく溶け合
う。溶解パラメーターを求める計算手法として、前掲文
献：溶剤ハンドブック ｐ９１〜９３に開示されている
ものがある。これによれば、或る高分子物質の溶解パラ
メーターを求める場合、その物質の水素結合力或は極性
の大きさに応じて溶解パラメータを求める手法を適宜選
択すべきであり、そして水素結合力或は極性の小さな高
分子物質については例えばＳｍａｌｌの手法が適してお
り、また水素結合力或は極性の大きな物質については例
えばＨｏｙの手法やＶａｎ Ｋｒｅｖｅｒｅｎの手法が
適していることが述べられている。

【００８６】図８及び図９に示す構造から明らかなよう
に、この実施例で用いた第二のレジスト２６が含む樹脂
Ｂ（以下、この実施例の樹脂Ｂ）であるＰＭＭＡ及び比
較例１^* で用いたレジストＣＭＳ−ＥＸが含む樹脂Ｂ
（以下、比較例１^* の樹脂Ｂ）の水素結合力はいずれ
も、Ｓｍａｌｌの手法を適用できる程度に小さい。従っ
て前掲文献：溶剤ハンドブック ｐ９３ 表３．３０を
参考にしてＳｍａｌｌの手法によって、これら樹脂の溶
解パラメータを求めれば、この実施例の樹脂Ｂの溶解パ
ラメーターＰ１はほぼＰ１＝９．１〜９．３の値とな
り、比較例１^* の樹脂Ｂの溶解パラメーターＰ２はほぼ
Ｐ２＝８．４〜８．５の値となる。

【００８７】次に、第一のレジスト１８が含む樹脂Ａの
溶媒として用いて好適な物質Ｘの溶解パラメータＰ３を
考える。しかし物質Ｘの溶解パラメータＰ３は明らかで
はない。

【００８８】これに対し、前掲文献：溶剤ハンドブック
ｐ９４〜９６の表３．３１には、或る高分子物質の溶
媒として用いて好適な物質Ｙを、弱い水素結合力を示す
物質Ｙ、中程度の水素結合力を示す物質Ｙ及び強い水素
結合力を示す物質Ｙの３種に分類し、これら３種につい
てそれぞれ、物質Ｙの溶解パラメータを示してある。第
一のレジスト１８が含む樹脂Ａは、住友化学工業株式会
社製 レジストＰＦＩ−２６が含むノボラック樹脂であ
るので、前掲文献：溶剤ハンドブック ｐ９５の表３．
３１中のフェノール樹脂の欄に示してあるＣＫＲ−２４
００が含む樹脂と極めて近い物性を有すると考えられ
る。そこでこのＣＫＲ−２４００の物質Ｙの溶解パラメ
ータを、第一のレジスト１８が含む樹脂Ａの物質Ｘの溶
解パラメータＰ３として用いれば、弱い水素結合力を示
す物質Ｘの溶解パラメータＰ３はほぼＰ３＝８．９〜１
１．９の値となり、中程度の水素結合力を示す物質Ｘの
溶解パラメータＰ３はほぼＰ３＝７．８〜１３．３の値
となる。

【００８９】ここで前述した樹脂Ｂの溶解パラメータＰ
１及びＰ２を、樹脂Ａの物質Ｘの溶解パラメータＰ３と
比較する。

【００９０】この実施例の樹脂Ｂは、Ｃ＝Ｏ結合とＣ−
Ｏ−Ｃ結合とを有し従って中程度の水素結合力を有す
る。これに対し中程度の水素結合力を有する物質Ｘの溶
解パラメータＰ３はＰ３＝７．８〜１３．３である。従
ってこの場合、この実施例の樹脂Ｂの溶解パラメータＰ
１＝９．１〜９．３は、溶解パラメータＰ３の下限値
７．８及び上限値１３．３の平均値近傍の値となるの
で、樹脂Ａとこの実施例の樹脂Ｂとは互いに拡散しやす
いことが理解できる。一方、比較例１^* の樹脂Ｂは、水
素結合性を示す構造を有しておらず従って弱い水素結合
力を有する物質に分類される。これに対し弱い水素結合
力を有する物質Ｘの溶解パラメータＰ３はＰ３＝８．９
〜１１．９である。従ってこの場合、比較例１^* の樹脂
Ｂの溶解パラメータＰ２＝８．４〜８．５は、溶解パラ
メータＰ３の数値範囲外の値であるので、樹脂Ａと比較
例１^* の樹脂Ｂとは互いに拡散しにくいことが理解でき
る。

【００９１】樹脂Ａ及びＢの溶解パラメータを、水素結
合力の強さをも加味して比較することにより、これら樹
脂Ａ及びＢが相互拡散しやすいか否かを判定でき、相互
拡散し易い樹脂Ａ及びＢの組み合わせ程、パターン幅Ｔ
を太くできることが理解できる。

【００９２】以上の考察から、次のような結論を導き出
せる。すなわち、第一のレジスト１８が含む樹脂Ａを溶
解可能な溶媒の溶解パラメータＰ３の数値範囲内の値
を、第二のレジスト２６が含む樹脂Ｂの溶解パラメータ
Ｐ１の値とすることにより、複合パターン３０のパター
ン幅Ｔを太くできる。

【００９３】この結論は、第一のレジスト１８が含む樹
脂Ａ及び第二のレジストが含む樹脂Ｂを、上述した第二
実施例で述べたノボラック樹脂及びＰＭＭＡとは異なる
種類の樹脂としても成立すると考えられる。

【００９４】これと同様にして、第二のレジスト２６が
含む樹脂Ｂを溶解可能な溶媒の溶解パラメータの数値範
囲内の値を、第一のレジスト１８が含む樹脂Ａの溶解パ
ラメータの値とすることにより、複合パターン３０のパ
ターン幅Ｔを太くできる。

【００９５】このように溶解パラメータに着目して、第
一のレジスト１８及び第二のレジスト２６を選択するこ
とにより、その選択の自由度を増すことができる。

【００９６】第三実施例 第三実施例を、第一及び第二発明の実施例として説明す
る。第三実施例では、不溶層２８の厚さを、第二のレジ
スト２６が含有する溶剤成分によっても制御できること
を示す。第三実施例は、第二のレジスト２６が含有する
溶剤成分が異なるほかは、第二実施例と同様なので、以
下の説明では説明の簡単化のために、第二実施例と同様
の点についてはその詳細な説明を省略し、第二実施例と
相違する点につき説明する。

【００９７】第二のレジスト２６が含む溶剤を溶剤イと
表せば、溶剤イはレジストに流動性を付与しレジストを
下地上へ塗布し易くするためのものである。この溶剤イ
として、第二実施例では、１００％クロルベンゼンを用
いている。

【００９８】これに対し第三実施例では、溶剤イとして
主剤ロ及び添加剤ハの混合物を用いる。主剤ロは、第一
のレジスト１８が含む樹脂Ａに対しては貧溶媒として作
用するが、第二のレジスト２６が含む樹脂Ｂに対しては
良溶媒として作用する。主剤ロを例えばクロルベンゼン
とすることができる。添加剤ハは、第一のレジスト１８
が含む樹脂Ａに対して良溶媒として作用すれば、第二の
レジスト２６が含む樹脂Ｂに対しては良溶媒及び貧溶媒
のいずれとして作用しても良い。添加剤ハを例えば樹脂
Ａ及びＢの双方に対し良溶媒となるエチルセロソルブア
セテート（ＥＣＡ）とすることができる。これら主剤ロ
及び添加剤ハの混合比率に応じて、主パターン２２の側
壁と交差する方向における不溶層２８の厚さを変化させ
ることができる。

【００９９】ここでは一例として、主剤ロを１００％ク
ロルベンゼンとすると共に添加剤ハを１００％ＥＣＡと
する。そしてこれら主剤ロ及び添加剤ハの混合溶剤イに
ＰＭＭＡを溶解させて調製したレジストを、第二のレジ
スト２６として使用する。

【０１００】その調製は次のように行なう。まず、長瀬
産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％（この商品名のレジスト
は溶剤を１００％クロルベンゼン及び樹脂をＰＭＭＡと
して、これら溶剤及び樹脂を９４：６の体積比で混合し
たものである）と、東京応化工業株式会社製 ＯＥＢＲ
−１０００（この商品名のレジストは溶剤を１００％Ｅ
ＣＡ及び樹脂をＰＭＭＡとして、これら溶剤及び樹脂を
９４：６の体積比で混合したものである）とを用意す
る。次いで長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％と東京応
化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００とを、メスシリ
ンダーで計量して、９９：１の体積比となるように混合
し、この混合物を第二のレジスト２６として用いる。

【０１０１】このようにＥＣＡを添加した第二のレジス
ト２６を用いて、第二実施例と全く同様にして、複合パ
ターン３０を形成する。この結果、複合パターン３０の
パターン幅Ｔを第二実施例よりも太くできることを、実
験的に確認したので、この点につき説明する。

【０１０２】さらにクロルベンゼン及びＥＣＡの混合比
率を変えることにより、複合パターン３０の幅Ｔが変化
することを実験的に確認したので、この点についても説
明する。

【０１０３】図１０の表２は第一のレジストの露光量と
パターン幅Ｔとの関係を実験的に調べた結果を示す表で
ある。表２においては、露光量と記した縦欄に第一のレ
ジストの露光量（ｍＪ／ｃｍ² ）を、及び、データｄ
^* 、ｅ^* 、ｆ^* 及びｇ^* と記した各縦欄にパターン幅Ｔ
（μｍ）を掲載し、また露光量を同一として測定したパ
ターン幅Ｔを同一の横欄内に掲載した。図１１は表２に
示す実験結果を折れ線グラフで示した図である。同図の
横軸に第一のレジストの露光量（ｍＪ／ｃｍ² ）を、ま
た縦軸にパターン幅Ｔ（μｍ）を示す。

【０１０４】図１０及び図１１のデータｆ^* 及び折れ線
ｆ^* は、この実施例に関わる実験の結果を示す。この実
験では、第一のレジスト１８の露光時間を段階的に種々
に変化させて、主パターン２２を形成する。次いで長瀬
産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応化工業株式会
社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合比率を体積比で９９：
１とした第二のレジスト２６を用いて、複合パターン３
０を形成する。そのほかは第二実施例と同一条件で、複
合パターン３０を形成する。そして各段階毎に複合パタ
ーン３０の幅Ｔ（図３（Ｃ）参照）をＳＥＭ測定機によ
り測定した。この測定結果を、図１０のデータｆ^* 欄に
示すと共に図１１の黒塗り四角印を結ぶ折れ線ｆ^* で示
した。

【０１０５】データｇ^* 及び折れ線ｇ^* は、比較例３^*
に関わる実験の結果を示す。この実験では、長瀬産業株
式会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応化工業株式会社製
ＯＥＢＲ−１０００の混合比率を体積比で９８：２とし
た第二のレジスト２６を用いて、複合パターン３０を形
成する。そのほかはデータｆ^* の実験と同一条件で、複
合パターン３０を形成する。そして第一レジスト１８の
各露光時間に対応する複合パターン３０の幅Ｔ（図３
（Ｃ）参照）をＳＥＭ測定機により測定した。この測定
結果を、図１０のデータｇ^* 欄に示すと共に図１１の黒
塗り四角印を結ぶ折れ線ｇ^* で示した。

【０１０６】データｄ^* 及び折れ線ｄ^* は、比較例４^*
に関わる実験の結果を示す。これらデータｄ^* 及び折れ
線ｄ^* は、第二実施例の実験で説明した比較例１^* のデ
ータｃ^* 及び折れ線ｃ^* と同一のものである。従ってこ
の実験結果は、長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及び
東京応化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合比
率を体積比で１００：０とした場合に相当する。但し、
図１１では黒塗り三角印を結んで折れ線ｄ^* を示してあ
る。

【０１０７】データｅ^* 及び曲線ｅ^* は比較例５^* に関
わる実験の結果を示す。これらデータｅ^* 及び折れ線ｅ
^* は、第二実施例の実験で説明した比較例２^* のデータ
ａ^＊及び折れ線ａ^＊ と同一のものである。従ってこの
実験結果は、不溶層２８を形成せずに主パターン２２の
パターン幅Ｔを計測した場合のものである。但し、図１
１では白抜き三角印を結んで折れ線ｅ^* を示してある。

【０１０８】実施例、比較例３^* 、比較例４^* 及び比較
例５^* に関わる実験の結果に着目すると、実施例及び比
較例３^* はＥＣＡを添加したもの、比較例４^* はＥＣＡ
を添加していない第二実施例に相当するもの、さらに比
較例５^* は不溶層２８を形成していないものである。そ
していずれにおいても第一のレジスト１８の露光に用い
たマスクは同一であるにもかかわらず、実施例及び比較
例３^* のパターン幅Ｔは、比較例４^* よりも太くかつ比
較例５^* よりも太くなる。このことから、ＥＣＡを添加
することにより、第二実施例よりも太い幅Ｔを有する複
合パターン３０を形成できることが理解できる。しかも
実施例及び比較例３^* と比較例４^* とにおいては、不溶
層２８形成時の加熱温度を同一としている。従って実施
例、比較例３^* 及び４^* において同一幅Ｔを有する複合
パターン３０を形成しようとする場合、不溶層２８形成
時の加熱温度を、実施例、比較例３^* の方が比較例４^*
よりも低くできることが理解できる。

【０１０９】さらに実施例及び比較例３^* に関わる実験
の結果に着目すると、パターン幅Ｔは比較例３^* の方が
太くなっており、従って不溶層２８の厚さは比較例３^*
の方が厚くなることがわかる。これは、実施例と比較例
３^* とでクロルベンゼン及びＥＣＡの混合比率が相違す
ることに起因すると考えられる。すなわち、長瀬産業株
式会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応化工業株式会社製
ＯＥＢＲ−１０００の混合比率は、実施例では９９：１
及び比較例３^* では９８：２であり、従ってＥＣＡの混
合比率は比較例３^* の方が高い。このことから、不溶層
２８の厚さを厚くし従って複合パターン３０の幅Ｔを太
くするには、ＥＣＡの混合比率を増加させれば良いこと
が理解できる。

【０１１０】以上のように、ＥＣＡを添加することによ
り不溶層２８を厚くでき、またＥＣＡの混合比率を変え
ることによって不溶層２８の厚さを変化させることがで
きることが判った。

【０１１１】不溶層２８は第一のレジスト１８が含む樹
脂Ａと第二のレジスト２６が含む樹脂Ｂとの相互熱拡散
によって生成されるのであるから、これら樹脂Ａ及びＢ
の間の熱拡散速度が速いほど、不溶層２８の厚さを厚く
できると予想される。このことは、第一及び第二実施例
の実験において不溶層２８形成時の加熱温度を高くする
ことにより不溶層２８を厚くできたことからも、明らか
である。不溶層２８形成時の加熱温度を高めることは、
主パターン２２中の樹脂Ａ及び第二のレジスト２６中の
樹脂Ｂに対し与える熱エネルギーを大きくすることであ
り、従ってこれら樹脂Ａ及びＢの間の熱拡散速度を速め
ることに寄与する。

【０１１２】ＥＣＡは第一のレジスト１８が含む樹脂Ａ
に対し良溶媒として作用するのであるから、ＥＣＡの添
加は、樹脂Ａ及びＢの相互溶解性を高め従ってこれら樹
脂Ａ及びＢの間の熱拡散速度を速めることに寄与する。
しかもＥＣＡは沸点１５６℃の液体である。第三実施例
においては不溶層２８形成時に第二のレジスト２６を１
２０℃で９０秒間加熱しているが、ＥＣＡは沸点よりも
低い温度１２０℃では蒸発しにくく、徐々に蒸発してゆ
く。また９０秒間という短時間では、ＥＣＡは第二のレ
ジスト２６から完全には蒸発しないと考えられる。従っ
て不溶層２８形成のための加熱において、その加熱開始
の初期段階或はその加熱開始から終了までの全期間にわ
たって、第二のレジスト２６中にＥＣＡが残存している
ものと考えられる。従って樹脂Ａ及びＢの間の熱拡散速
度を速めることに寄与するＥＣＡが残存する状態で、樹
脂ＡとＢとが熱拡散するので、これら樹脂Ａ及びＢの間
の熱拡散速度を速めることができ、その結果、不溶層２
８の厚さを厚くできると考えられる。

【０１１３】このことは、実施例及び比較例３^* に関わ
る実験において、長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及
び東京応化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合
比率を体積比で９９：１から９８：２へと変化させ従っ
てＥＣＡの混合比率を増加させることにより、複合パタ
ーン３０の幅Ｔをより太くできることからも、間接的に
証明される。尚、表２に示す実施例及び比較例３^* のパ
ターン幅Ｔについてそれぞれ平均値を求め、これらパタ
ーン幅Ｔの平均値の差を求めたところ、その平均値の差
は、０．０２０μｍであった。

【０１１４】また上述したように不溶層２８を形成する
ための加熱において、少なくとも加熱開始の初期段階に
おいてＥＣＡが残存していれば、不溶層２８を厚くする
ことができると考えられる。従って、少なくともこの初
期段階において、ＥＣＡが残存するように、加熱温度及
び加熱時間を設定すれば良い。従って不溶層形成時の加
熱温度を、ＥＣＡの沸点よりも低くするほか高くしても
構わない。

【０１１５】次にＥＣＡの混合比率の適正範囲を明らか
にするために行なった実験について説明する。図１２は
この実験の試料作成の説明に供する平面図である。

【０１１６】試料作成に当っては、図１２に示すＳｉウ
エハを下地１０として用い、この下地１０全面にわたっ
て第一のレジスト１８を積層する。次いで図１２の一点
鎖線より下側の領域では第一のレジスト１８を露光して
主パターン２２を形成し、上側の領域では第一のレジス
ト１８を露光せずにベタパターンを形成する。次いで下
地１０の全面にわたって第二のレジスト２６を積層し、
然る後、下地１０の全面にわたって不溶層２８形成のた
めの加熱を行なう。次いで下地１０の全面にわたって第
二のレジスト２６の露光及び現像を行なって、第二のレ
ジスト２６を除去する。従って一点鎖線より下側の領域
に複合パターン３０が形成され上側の領域にはベタパタ
ーンが形成される。

【０１１７】実験においては、ＥＣＡの混合比率を異な
らせて作成した複数の試料を用意する。ＥＣＡの混合比
率を異ならせているほかは、第二実施例と同一の条件で
複合パターン３０を形成する。試料の作成が終了した
ら、各試料毎に、前述の上側領域におけるベタパターン
の高さ（この高さは図３（Ｃ）に示す高さＨ２に相当す
る）を測定する。このベタパターン高さの測定は、各試
料毎に、１１箇所ずつ行なった。これら１１箇所の測定
位置を、図１２中に符号１〜１１を付して示す。ベタパ
ターン高さの測定には、キャノン社製 光学式膜厚測定
装置 ＴＭ００５を用いて、下地１０の基板面に垂直な
方向におけるベタパターン高さを測定した。

【０１１８】図１３の表２はＥＣＡの混合比率とベタパ
ターン高さとの関係を示す表である。表２においては、
測定位置と記した縦欄に図１２に示した１〜１１の測定
位置を、またデータｈ^* 、ｉ^* 、ｊ^* 、ｋ^* 及びｌ^* と
記した各縦欄にベタパターン高さ（Å）を掲載した。ま
た平均値と記した横欄にデータｈ^* 、ｉ^* 、ｊ^* 、ｋ^*
及びｌ^* の各データ毎に求めたベタパターン高さの平均
値を、標準偏差と記した横欄にデータｈ^* 、ｉ^* 、ｊ
^* 、ｋ^* 及びｌ^* の各データ毎に求めたベタパターン高
さの標準偏差を掲載した。図１３は表２に示す実験結果
を折れ線グラフで示した図である。同図の横軸に測定位
置を、また縦軸にベタパターン高さ（Å）を示す。

【０１１９】図１２及び図１３のデータｈ^* 及び折れ線
ｈ^* は、比較例４^* （すなわち比較例１^* ）に関わる実
験の結果を示す。図１０で既に説明したように、比較例
４^*は、長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応
化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合比率を体
積比で１００：０とした例である。比較例４^* の試料作
成に関しては図１０では詳細には説明しなかったが、そ
の作成は図１２で説明したように行なっている。この試
料のベタパターン高さを測定した結果を、図１３のデー
タｈ^* 欄に示すと共に図１４の白抜き三角印を結ぶ折れ
線で示す。

【０１２０】データｉ^* 及び折れ線ｉ^* は、実施例に関
わる実験の結果を示す。この実施例は、図１０で既に説
明したように、長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及び
東京応化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合比
率を体積比で９９：１とした例である。この実施例の試
料作成に関しては図１０では詳細には説明しなかった
が、その作成は図１２で説明したように行なっている。
この試料のベタパターン高さを測定した結果を、図１３
のデータｉ^* 欄に示すと共に図１４の黒塗り四角印を結
ぶ折れ線で示す。

【０１２１】データｊ^* 及び折れ線ｊ^* は、比較例３^*
に関わる実験の結果を示す。図１０で既に説明したよう
に、比較例３^* は長瀬産業株式会社製 ＰＭＭＡ６％及
び東京応化工業株式会社製 ＯＥＢＲ−１０００の混合
比率を体積比で９８：２とした例である。比較例３^* の
試料作成に関しては図１０では詳細には説明しなかった
が、その作成は図１２で説明したように行なっている。
この試料のベタパターン高さを測定した結果を、図１３
のデータｊ^* 欄に示すと共に図１４の白抜き四角印を結
ぶ折れ線ｊ^* で示す。

【０１２２】データｋ^* 及び折れ線ｋ^* は、比較例６^*
に関わる実験の結果を示す。比較例６^* は長瀬産業株式
会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応化工業株式会社製 Ｏ
ＥＢＲ−１０００の混合比率を体積比で９７：３とした
例である。比較例６^* の試料を図１２で説明したように
行なう。この試料のベタパターン高さを測定した結果
を、図１３のデータｋ^* 欄に示すと共に図１４の白抜き
丸印を結ぶ折れ線ｋ^* で示す。

【０１２３】データｌ^* 及び折れ線ｌ^* は、比較例７^*
に関わる実験の結果を示す。比較例７^* は長瀬産業株式
会社製 ＰＭＭＡ６％及び東京応化工業株式会社製 Ｏ
ＥＢＲ−１０００の混合比率を体積比で８１：１９とし
た例である。比較例７^* の試料を図１２で説明したよう
に行なう。この試料のベタパターン高さを測定した結果
を、図１３のデータｌ^* 欄に示すと共に図１４の黒塗り
丸印を結ぶ折れ線ｌ^*で示す。

【０１２４】これら実験結果から理解できるように、Ｅ
ＣＡの混合比率が増加すると、ベタパターン高さの均一
性が悪くなる。主パターン２２及びベタパターン上に第
二のレジスト２６を積層した状態において、主パターン
２２及びベタパターンが含む樹脂Ａと第二のレジスト２
６が含む樹脂Ｂの溶剤イとに着目すれば、溶剤イ中にお
けるＥＣＡの混合比率が増加することにより、溶剤イに
対する樹脂Ａの溶解性は高まり、その結果、主パターン
２２及びベタパターンの高さは変動しやすくなる。従っ
てＥＣＡの混合比率が過度に増加すると、第二のレジス
ト２６を回転塗布する際の遠心力により、主パターン２
２及びベタパターンの高さが大きく変動してしまう。こ
れがベタパターン高さの均一性が悪くなる理由であると
考えられる。

【０１２５】実験的にも、ＥＣＡの混合比率が最も大き
な比較例７^* （データｌ^* ）においては、ベタパターン
高さの標準偏差は２１９９Åであり、ベタパターン高さ
のばらつきが非常に大きくなることが確認できる。しか
もこの比較例７^* では、第二のレジスト２６を回転塗布
し終えた時点で、主パターン２２は原形をとどめずに消
失してしまい従って複合パターン３０を形成できなかっ
た。

【０１２６】一方、比較例６^* （データｋ^* ）において
は、ベタパターン高さの標準偏差は２３３Åでまだ大き
いが、第二のレジスト２６の回転塗布を終了した後も、
主パターン２２は消失せず、従って複合パターン３０を
形成できた。しかしながら形成し終えた複合パターン３
０の幅Ｔが太くなりすぎており、その結果、隣接する複
合パターン３０が互いに接触してこれらパターン３０間
のスペース２４が無くなってしまう。このため、複合パ
ターン３０のスペース２４の幅を、現状において望まれ
ている１μｍ以下にすることは困難であることが判っ
た。

【０１２７】これに対して、比較例３^* （比較例ｊ^* ）
においては、ベタパターン高さの標準偏差を８０Å程度
に小さくすることができ、しかも複合パターン３０のス
ペース２４の幅を、現状において望まれている１μｍ以
下にすることができた。

【０１２８】ここでＥＣＡの混合比率（溶剤イにおける
ＥＣＡの含有率）をα体積％とすれば、クロルベンゼン
の混合比率（溶剤イにおけるクロルベンゼンの含有率）
は（１００−α）体積％と表せる。そして上述した各実
験でのＥＣＡ混合比率αを算出すると、比較例４^* （デ
ータｈ^* ）ではα＝０、この実施例（データｉ^* ）では
α＝１、比較例３^* （データｊ^* ）ではα＝２、比較例
６^* （データｋ^* ）ではα＝３、及び、比較例７^* （デ
ータｋ^* ）ではα＝１９となる。

【０１２９】これらＥＣＡ混合比率αとベタパターン高
さの標準偏差との関係を、図１５の表４及び図１６の折
れ線グラフに示す。図１５においては、混合比率と記し
た縦欄にＥＣＡ混合比率α（体積％）を、標準偏差と記
した縦欄にベタパターン高さの標準偏差（Å）を掲載し
た。図１６の横軸にＥＣＡ混合比率α（体積％）を、及
び縦軸にベタパターン高さの標準偏差（Å）を取って示
す。

【０１３０】図１６において領域ｏ^* は、データｌ^* で
代表されるように、第一のレジスト１８により形成した
主パターン２２が消失する領域である。ここでは領域ｏ
^* を、ベタパターン高さの標準偏差がほぼ５００Åを越
える領域としている。

【０１３１】領域ｎ^* は、データｋ^* で代表されるよう
に、第一のレジスト１８により形成したパターン２２は
消失しないが、複合パターン３０の幅を狭くしかつ隣接
する複合パターン３０間の幅を現状において望まれる１
μｍ以下にすることが困難な領域である。ここでは領域
ｎ^* を、ベタパターン高さの標準偏差が８０〜２３３Å
の間の値例えば１８０Åを越えかつ５００Å以下となる
領域としている。

【０１３２】領域ｍ^* は、データｉ^* 、ｊ^* 及びｈ^* で
代表されるように、複合パターン３０の幅を狭くしかつ
隣接する複合パターン３０間の幅を現状において望まれ
る１μｍ以下にすることができる領域である。ここでは
領域ｍ^* を、ベタパターン高さの標準偏差が０以上であ
って８０〜２３３Åの間の値例えば１８０Å以下となる
領域としている。

【０１３３】従って複合パターン３０の幅を狭くしかつ
隣接する複合パターン３０間の幅を狭くするためには、
溶剤イにおけるＥＣＡの混合比率を０体積％以上であっ
て２体積％以下とするのが好ましいことが理解できる。

【０１３４】尚、領域ｌ^* 及びｎ^* の境界は、データが
ないために必ずしも明らかではないが、ベタパターン高
さの標準偏差が５００Åを越える場合、主パターン２２
の高さは、第二のレジスト２６積層前において１μｍで
あったのに対して第二のレジスト２６の積層前後で５％
以上減少することとなり、従って主パターン２２の溶解
が部分的に始まっていると考えられる。従って領域ｌ^*
は、ベタパターン高さの標準偏差がほぼ５００Åを越え
る領域であると考えられる。

【０１３５】以上の説明から理解できるように、この実
施例によれば、次のようなことが明らかになった。

【０１３６】第一に、溶剤イを主剤ロ及び添加剤ハの混
合物とすることにより、不溶層２８を厚くして複合パタ
ーン３０の幅を太らせることができ、従って複合パター
ン３０の寸法を制御する新たな手段を提供できる。

【０１３７】ここで、溶剤イは第二のレジスト２６が含
む溶剤である。主剤ロは第二のレジスト２６が含む樹脂
Ｂに対する良溶媒であってかつ第一のレジスト１８が含
む樹脂Ａに対する貧溶媒、また添加剤ハは第一のレジス
ト１８が含む樹脂Ａに対する良溶媒である。添加剤ハは
第一のレジスト１８が含む樹脂Ａに対して良溶媒であれ
ば、第二のレジスト２６が含む樹脂Ｂに対しては良溶媒
及び貧溶媒のいずれとして機能しても良い。このような
主剤ロ及び添加剤ハであれば、主剤ロ及び添加剤ハとし
てクロルベンゼン及びＥＣＡ以外のものも用いることが
できる。

【０１３８】第二に、主剤ロ及び添加剤ハの混合比率に
応じて、不溶層２８を厚くし従って複合パターン３０を
太らせることができ、従って複合パターン３０の寸法を
制御する新たな手段を提供できる。この場合、複合パタ
ーン３０の幅を狭くしかつ隣接する複合パターン３０間
のスペース２４の幅を狭くするためには、溶剤イにおけ
る添加剤ロの混合比率を０体積％以上であって２体積％
以下とするのが好ましい。

【０１３９】発明は上述した実施例にのみ限定されるも
のではなく、従って各構成成分の形状、寸法、配設個
数、配設位置、形成材料、数値的条件及びそのほかを任
意好適に変更できる。

【０１４０】例えば、第一発明においては、第一のレジ
スト１８をアクリル樹脂を含むポジ型レジストとし、第
二のレジスト２６をノボラック樹脂を含むポジ型レジス
トとしても良い。但し、複合パターンの寸法制御をし易
くするためには、現状においては、第一のレジストをノ
ボラック樹脂を含むポジ型レジストとする方が有利であ
る。

【０１４１】また第二発明においては、第一のレジスト
１８が含む樹脂Ａと第二のレジスト２６が含む樹脂Ｂと
の相互熱拡散による不溶層２８の形成を利用したもので
あり、次に述べる条件を満足する任意好適な樹脂Ａ及び
Ｂを用いることができる。すなわちその条件とは、樹脂
Ａを溶解できる溶媒の溶解パラメータの範囲内に、樹脂
Ｂの溶解パラメータが入っていることであり、このよう
な条件を満足する樹脂Ａ及びＢを含む第一及び第二のレ
ジストを用いることができる。

【０１４２】さらに上述した第一及び第二発明の実施例
においては、０．５μｍ幅のストライプ状透光部および
０．５μｍ幅のストライプ状遮光部を交互に配置して成
るマスクを用いたが、マスクの構成はこれに限定されず
任意好適に変更できる。例えば、透光部と遮光部の幅の
異なるストライプ状マスク、或はコンタクトホールパタ
ーンを有するマスクを用いても良い。

【０１４３】さらに上述した第一及び第二発明の実施例
においては、露光装置に縮小投影露光装置及び露光光に
ｉ線を用いたが、これ以外の任意好適な露光方式の露光
装置を用いることができるし、また第一のレジスト１８
及び第二のレジスト２６の感光特性に応じた波長の露光
光を用いることができる。またこれらレジスト２８及び
２６の現像方法も上述した実施例で述べた方法以外の任
意好適な方法を用いることができる。

【０１４４】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、請
求項１記載の第一発明によれば、樹脂成分としてノボラ
ック樹脂を含むポジ型レジストを、第一及び第二のレジ
ストの一方とし、樹脂成分としてアクリル樹脂を含むポ
ジ型レジストを、第一及び第二のレジストの他方とする
ので、不溶層を形成できる。また不溶層形成時の加熱温
度により、主パターン側壁と交差する方向における不溶
層の厚さを厚くしたり或は薄くしたりでき従って隣接す
る複合パターン間のスペースの幅を調整できる。これが
ため、隣接するパターン間のスペース幅を調整できる新
規な手法を提供できる。

【０１４５】請求項２記載の第一発明によれば、主パタ
ーン側壁と交差する方向における不溶層の厚さを、添加
剤の主剤に対する混合比率により制御できる。

【０１４６】これがため、不溶層の厚さ制御手法とし
て、不溶層形成時の加熱温度を調整するという手法以外
の、新たな手法を提供できる。

【０１４７】請求項３記載の第一発明によれば、第一の
レジストを、ノボラック樹脂を含むポジ型レジストと
し、第二のレジストを、アクリル樹脂を含むポジ型レジ
ストとする。この場合、第一のレジストの露光量を制御
することにより、主パターンの形状を、側壁が下地に対
し垂直に切り立った形状に近づけることができる。この
とき、主パターンの幅が狭くなっても、隣接する複合パ
ターン間のスペースの幅を不溶層により狭めることがで
きる。

【０１４８】しかも主パターン側壁と交差する方向にお
ける不溶層の厚さを、主パターン側壁の全面にわたって
ほぼ一定とすることができる。従って側壁が下地に対し
てほぼ垂直に切り立つような形状の主パターンを形成す
ることにより、側壁が下地に対してほぼ垂直に切り立っ
た形状の複合パターンを形成できる。

【０１４９】これがため、例えばドライエッチング或は
リフトオフのマスクパターンの形成に適した、パターン
形成方法を提供できる。

【０１５０】請求項４記載の第二発明によれば、第一及
び第二のレジストの一方が含む樹脂を溶解可能な溶媒の
溶解パラメータの数値範囲内の値を、第一及び第二のレ
ジストの他方が含む樹脂の溶解パラメータの値とするの
で、第一のレジストが含む樹脂と第二のレジストが含む
樹脂とを、熱拡散により混合できる。従って第一及び第
二のレジストが含む樹脂をそれぞれ任意好適に選択する
ことにより、不溶層を形成することが可能であると考え
られる。しかも主パターン側壁と交差する方向における
不溶層の厚さを、不溶層形成時の加熱温度に応じて、厚
くしたり或は薄くしたりでき、従って隣接する複合パタ
ーン間のスペースの幅を調整できると考えられる。

【０１５１】これがため、隣接するパターン間のスペー
ス幅を調整できる新規な手法を提供できる。

【０１５２】請求項５記載の第二発明によれば、主パタ
ーン側壁と交差する方向における不溶層の厚さを、添加
剤の主剤に対する混合比率により制御できる。

【０１５３】これがため不溶層の厚さ制御手法として、
不溶層形成時の加熱温度を調整するという手法以外の、
新たな手法を提供できる。

【０１５４】請求項６記載の第二発明によれば、第一の
レジストを、ノボラック樹脂を含むポジ型レジストとす
る。この場合、第一のレジストの露光量を制御すること
により、主パターンの形状を、側壁が下地に対し垂直に
切り立った形状に近づけることができる。このとき、主
パターンの幅が狭くなっても、隣接する複合パターン間
のスペースの幅を不溶層により狭めることができる。

【０１５５】しかも第二のレジストが含む樹脂を任意好
適に選択することにより、主パターン側壁と交差する方
向における不溶層の厚さを、主パターン側壁の全面にわ
たってほぼ一定とすることができると考えられる。従っ
てこのような第二レジストを用い、かつ、側壁が下地に
対してほぼ垂直に切り立つような形状の主パターンを形
成することにより、側壁が下地に対してほぼ垂直に切り
立った形状の複合パターンを形成できる。

【０１５６】これがため、例えばドライエッチング或は
リフトオフのマスクパターンの形成に適した、パターン
形成方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は第一〜第三実施例の説明に供
する工程図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は第一〜第三実施例の説明に供
する工程図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は第一〜第三実施例の説明に供
する工程図である。

【図４】第一実施例の実験において、第一のレジストの
露光量と主パターン又は複合パターンの幅との関係を示
す図である。

【図５】第一実施例の実験において、不溶層形成時のベ
ーク温度と複合パターンの幅との関係を示す図である。

【図６】第二実施例の実験において、第一のレジストの
露光量と複合パターンの幅との関係を示す表である。

【図７】第二実施例の実験において、第一のレジストの
露光量と複合パターンの幅との関係を示す折れ線グラフ
である。

【図８】第二実施例の実験において、第二のレジストが
含むＰＭＭＡ樹脂の構造を示す図である。

【図９】第二実施例の実験において、比較例で用いたレ
ジストＣＭＳ−ＥＸが含む樹脂の構造を示す図である。

【図１０】第三実施例の実験において、第一のレジスト
の露光量と複合パターンの幅との関係を示す表である。

【図１１】第三実施例の実験において、第一のレジスト
の露光量と複合パターンの幅との関係を示す折れ線グラ
フである。

【図１２】第三実施例の実験において用いた試料の作成
の説明に供する平面図である。

【図１３】第三実施例の実験において、ＥＣＡの混合比
率とパターン高さとの関係を示す表である。

【図１４】第三実施例の実験において、ＥＣＡの混合比
率とパターン高さとの関係を示す折れ線グラフである。

【図１５】第三実施例の実験において、ＥＣＡの混合比
率とパターン高さのばらつきとの関係を示す表である。

【図１６】第三実施例の実験において、ＥＣＡの混合比
率とパターン高さのばらつきとの関係を示す折れ線グラ
フである。

【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）はレジストによる従来のマス
クパターン形成方法の説明に供する図である。

【図１８】レジストの露光量とスペースの幅との関係を
示す図である。

【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は露光量を異ならせた場合の
スペース及びマスクパターンの様子を示す図である。

【符号の説明】

１８：第一のレジスト ２０：下地 ２２：主パターン ２２ａ：主パターン側壁 ２４：スペース ２６：第二のレジスト ２８：不溶層 ３０：複合パターン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一のレジストを用いて、下地上に主パ
   ターンを形成する工程と、 第二のレジストを、前記主パターンの側壁上に積層する
   工程と、 前記主パターン及び第二のレジストを加熱し、当該レジ
   ストの現像液に対し不溶性を有する不溶層を、前記主パ
   ターンの側壁上に形成する工程と、 前記不溶層形成後の第二のレジストを露光及び現像して
   除去し、主パターン及び不溶層を有して成る複合パター
   ンを形成する工程とを含み、 前記第一及び第二のレジストの一方をノボラック樹脂を
   含むポジ型レジストとすると共に、前記第一及び第二の
   レジストの他方をアクリル樹脂を含むポジ型レジストと
   したことを特徴とするパターン形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のパターン形成方法におい
   て、 第一のレジストが含む樹脂に対する貧溶媒である主剤
   と、第一のレジストが含む樹脂に対する良溶媒である添
   加剤とを混合した溶剤を、第二のレジストが含む樹脂の
   溶剤としたことを特徴とするパターン形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のパターン形成方法におい
   て、 第一のレジストを、ノボラック樹脂を含むポジ型レジス
   トとしたことを特徴とするパターン形成方法。
4. 【請求項４】 第一のレジストを用いて、下地上に主パ
   ターンを形成する工程と、 第二のレジストを、前記主パターンの側壁上に積層する
   工程と、 前記主パターン及び第二のレジストを加熱し、当該レジ
   ストの現像液に対し不溶性を有する不溶層を、前記主パ
   ターンの側壁上に形成する工程と、 前記不溶層形成後の第二のレジストを露光及び現像して
   除去し、主パターン及び不溶層を有して成る複合パター
   ンを形成する工程とを含み、 前記第一及び第二のレジストの一方が含む樹脂を溶解可
   能な溶媒の溶解パラメータの数値範囲内の値を、前記第
   一及び第二のレジストの他方が含む樹脂の溶解パラメー
   タの値としたことを特徴とするパターン形成方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のパターン形成方法におい
   て、 第一のレジストが含む樹脂に対する貧溶媒である主剤
   と、第一のレジストが含む樹脂に対する良溶媒である添
   加剤とを混合した溶剤を、第二のレジストが含む樹脂の
   溶剤としたことを特徴とするパターン形成方法。
6. 【請求項６】 請求項４記載のパターン形成方法におい
   て、 第一のレジストをノボラック樹脂を含むポジ型レジスト
   としたことを特徴とするパターン形成方法。