JPH07311467A

JPH07311467A - 水溶性組成物、それを用いたパタン形成方法及び半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH07311467A
Application number: JP6103668A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sakamizu; 登志夫逆水; Hiroshi Shiraishi; 洋白石
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1994-05-18
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】高感度、かつ、高解像度でパタンを現出させる
パタン形成方法を提供すること。【構成】基板１０１上に、酸を触媒とする反応によりア
ルカリ水溶液に対する溶解性が変化する反応性を持った
媒体と、放射線照射により酸を生じる化合物とからなる
化学増幅系のレジスト層１０２を形成し、このレジスト
層上に、水溶性高分子化合物と水溶性酸前駆体とを有す
る水溶性組成物からなるバリヤ層１０３を形成し、放射
線を用いてレジスト層１０２に所望のパタン潜像を形成
し、酸を触媒とする反応を促進し、さらに、アルカリ水
溶液を現像液とする現像によりレジストパタン１０５を
形成するパタン形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紫外線、遠紫外線、Ｘ
線等の電磁波及び電子線、イオン線等の粒子線を含む放
射線のパタン状照射によりパタンを形成するパタン形成
方法、それに用いる水溶性組成物及びそれを用いた半導
体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路について高集積化に伴う
微細化が進み、６４Ｍ或は２５６Ｍダイナミックランダ
ムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）等においては、サブハ
ーフミクロンのパタン形成が要求されるようになり、解
像力の優れたレジストが要望されている。従来、集積回
路の形成には、紫外線を露光光源に用いた縮小投影露光
装置が利用されてきたが、さらに解像力を高めるため
に、紫外線よりも波長の短い遠紫外線を用いた露光技術
の開発が進められている。遠紫外光を出す光源として注
目されているものにエキシマレーザがある。しかし、こ
のような遠紫外光を用いて露光を行なうと従来のノボラ
ック樹脂をベースとするレジストでは、光の吸収が強す
ぎて解像性が低下するため使用できない。そこで遠紫外
線に対して高感度、高解像度を示すレジストが求められ
ている。

【０００３】また、光を用いる露光よりもさらにパタン
の微細加工性をねらったのが、Ｘ線や電子ビームによる
露光である。パタンの最小寸法は、ビーム径に依存し、
高い解像度が得られる。しかしながらどんなに微細加工
が可能な露光方式でも、ＬＳＩ（大規模集積回路）量産
の面からウエハ処理のスループットが問題となる。スル
ープットを向上させる方法としては、装置の改良もさる
ことながら、用いるレジストの高感度化が重要である。

【０００４】高感度化を達成するためのパタン形成材料
として、例えば、米国特許第３７７９７７８号、特公平
２−２７６６０号公報、特開平２−２５８５０号公報に
記載の組成物等が知られている。これらの組成物は、酸
触媒下で反応性の高い媒体と紫外線、電子線等の放射線
の照射で酸を発生する酸前駆体を含んでおり、化学増幅
系レジストと呼ばれる。この種のレジストは、これらの
放射線の照射によりパタン潜像形成部に酸を発生せし
め、この酸を触媒とする反応によって、当該照射部と未
照射部の現像液に対する溶解性を変化させ、現像工程に
よりパタンを得ることができる。

【０００５】この方法に用いる反応性の高い媒体とし
て、例えば、酸触媒により脱保護（分離）する保護基
（アセタール基、ｔ−ブトキシカルボニル基等）を持つ
化合物又は重合体が知られている。また、酸触媒による
重合、縮合によって反応性媒体自身の酸硬化反応を利用
したものが知られている。また、酸前駆体としては、各
種ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリア
リールスルホニウム塩等のオニウム塩、各種ハロゲン化
合物、フェノール性水酸基を複数含む化合物とアルキル
スルホン酸とのエステル等が用いられている。

【０００６】しかし、上記特許記載の化学増幅系レジス
トを用いたパタン形成方法では、レジストプロセスの環
境中に存在するアミン等の塩基性物質がレジスト表面に
吸着し、レジストパタン寸法制御性の低下が起きること
が見い出された。この寸法制御性の低下は、放射線の照
射により発生した酸が塩基性物質と反応して、本来起こ
るべき必要な酸触媒反応が起こらなくなることが原因で
あると考えられている。レジストプロセスで使用されて
いる塩基性物質としては、例えば、レジストと基板との
間の接着性を高めるために利用されるヘキサメチルジシ
ラザン、アルカリ現像液に含まれるテトラメチルアンモ
ニウムハイドロオキサイド等がある。大気中にこれら塩
基性物質が存在する中で、パタン寸法制御、感度等のレ
ジスト性能の変動を避けることは困難である。

【０００７】これを回避する方法として、特開平５−２
９２１２号公報に記載のように、例えば、メタクリル酸
を含むポリマーをレジスト層上のバリヤ層として用いた
パタン形成方法が知られている。バリヤ層は、放射線の
照射から照射後の加熱処理に至るレジストプロセスで、
レジスト表面での雰囲気の影響を軽減するためのもの
で、これにより、線幅制御性の向上がある程度得られ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平５−２９２
１２号公報に記載の従来技術は、形成されたバリヤ層が
気体透過性を持ち、バリヤ層の塗布から現像までの保持
時間によって、レジストの酸触媒を失括させる物質の透
過又はレジスト表面からの酸の蒸発を十分に防止するこ
とが困難で、十分な効果が得られないという問題があっ
た。また、バリヤ層材料の塗布溶媒として有機溶媒が使
用され、有機溶媒可溶のレジスト層とバリヤ層の界面で
混合層を形成し、そのためパタン形状が悪化するという
問題があった。

【０００９】本発明の第１の目的は、高感度、かつ、高
解像度でパタンを現出することのできるパタン形成方法
に用いる水溶性組成物を提供することにある。本発明の
第２の目的は、高感度、かつ、高解像度でパタンを現出
させるパタン形成方法を提供することにある。本発明の
第３の目的は、そのようなパタン形成方法を用いた半導
体装置の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の水溶性組成物は、水溶性高分子化合
物と水溶性酸前駆体とから構成したものである。また、
上記第２の目的を達成するために、本発明のパタン形成
方法は、基板上に、酸を触媒とする反応によりアルカリ
水溶液に対する溶解性が変化する反応性を持った媒体
と、放射線照射により酸を生じる化合物とからなる化学
増幅系のレジスト層を形成し、このレジスト層上に、上
記の水溶性組成物からなるバリヤ層を形成し、放射線を
用いてレジスト層に所望のパタン潜像を形成し、酸を触
媒とする反応を促進し、さらに、アルカリ水溶液を現像
液とする現像によりパタンを形成するようにしたもので
ある。

【００１１】また、上記第３の目的を達成するために、
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の少なく
とも一部が形成された基板上に、酸を触媒とする反応に
よりアルカリ水溶液に対する溶解性が変化する反応性を
持った媒体と、放射線照射により酸を生じる化合物とか
らなる化学増幅系のレジスト層を形成し、このレジスト
層上に、上記の水溶性組成物からなるバリヤ層を形成
し、放射線を用いてレジスト層に所望のパタン潜像を形
成し、酸を触媒とする反応を促進し、さらに、アルカリ
水溶液を現像液とする現像によりパタンを形成するよう
にしたものである。

【００１２】本発明における水溶性酸前駆体としては、
２０℃における水１００ｇに対する溶解度が２．０ｇ以
上のものを用いることが好ましい。これより溶解度の小
さな酸前駆体を用いると、バリヤ層中の酸前駆体の濃度
が低く抑えられ、放射線照射時に発生する酸の濃度が小
さくなるために、本発明の効果が得られない。

【００１３】水溶性酸前駆体の例としては、次の一般式
（１）、（２）で示されるオニウム塩が望ましい。

【００１４】

【化１】

【００１５】上記式１中において、Ｒ₁はアルキル基、
シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、
置換されたアリール基、置換されたアルキル基であり、
Ｒ₂及びＲ₃は、共にアルキル基である。一般にアルキル
基は、１〜１２個の炭素原子、そして好ましくは、１〜
４個の炭素原子を含み、その例としては、メチル基、エ
チル基、プロピル基、イソプロピル基及びブチル基が挙
げられる。置換されたアリール基の置換基としては、ア
ルキル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アミノ基又は
ヒドロキシル基等が挙げられる。置換されたアルキル基
の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、ア
ミノ基及びアルコキシ基が挙げられる。式中におけるＡ
^-の例としては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオ
ン、トリフルオロエタンスルホン酸アニオン、ベンゼン
スルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸ア
ニオン、トルエンスルホン酸アニオン、テトラフルオロ
ホウ酸アニオン、ヘキサフルオロアンチモン酸アニオン
等が挙げられる。

【００１６】

【化２】

【００１７】上記式２中において、Ｒ₁はアルキル基、
アリール基、アルキルアリール基、置換されたアリール
基であり、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は、共にアルキル基であ
る。一般にアルキル基は、１〜１２個の炭素原子そし
て、好ましくは、１〜５個の炭素原子を含み、その例と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ブチル基及びペンチル基が挙げられる。置換され
たアリール基の置換基としては、アルキル基、アルコキ
シ基、ヒドロキシル基が挙げられる。式中におけるＡ^-
の例としては、トリフルオロメタンスルホン酸アニオ
ン、トリフルオロエタンスルホン酸アニオン、ノナフル
オロブタンスルホン酸アニオン、ベンゼンスルホン酸ア
ニオン、トルエンスルホン酸アニオン、テトラフルオロ
ホウ酸アニオン、ヘキサフルオロアンチモン酸アニオン
等が挙げられる。

【００１８】また、水溶性高分子化合物の例としては、
ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、セル
ロース、ポリビニルメチルエーテル等の中性ポリマー、
ビニルアルコール−マレイン酸共重体、ビニルメチルエ
ーテル−マレイン酸共重合体、ポリ（３−チオフェン−
アルケンスルホネート）等の酸性基を有するポリマー等
が挙げられる。

【００１９】上記水溶性酸前駆体の添加量は、水溶性高
分子化合物の全量１００重量部に対して１０〜２００重
量部であることが望ましく、２０〜１５０重量部である
ことがより望ましい。これより多いと水溶性酸前駆体か
ら生じる酸がレジスト組成中の酸触媒に反応性の高い媒
体と反応してパタン形状を劣化させ、これより少ないと
酸の発生量が少なくなり、本発明の効果が得られない。
また、水溶性酸前駆体及び水溶性高分子以外に、塗布性
を改善するために少量の水溶性界面活性剤等を添加する
こともできる。

【００２０】このバリヤ層は、水溶液により塗布を行な
うため、化学増幅系レジスト膜とのミキシングを避ける
ことができる。バリヤ層は、水により剥離してもよく、
また、アルカリ水溶液によるレジストパタン現像時に剥
離してもよい。バリヤ層の膜厚は、０．０１μｍから
０．５μｍの範囲であることが好ましい。パタン潜像を
形成した後、酸を触媒とする反応を促進させるには、レ
ジスト層を加熱することが好ましい。加熱の温度は、８
０℃から１４０℃で、２分間から１０分間行なうことが
好ましい。

【００２１】

【作用】水溶性酸前駆体は、Ｘ線、電子線等の放射線の
照射により、分解反応を起こし、酸を発生する。従って
水溶性高分子化合物中に上記水溶性酸前駆体を存在さ
せ、これを化学増幅系レジスト層上面にバリヤ層として
形成すれば、放射線のパタン状照射により、レジスト層
のパタン潜像形成と同時にバリヤ層の放射線照射部に酸
が生じる。このバリヤ層の酸は、環境中の塩基性物質と
反応し、これら塩基性物質がレジスト層に達するのを防
止し、レジスト表面付近の酸濃度低下の抑制に作用す
る。これにより、レジスト塗布から放射線の照射までの
保持時間及び放射線の照射後から現像までの保持時間等
を制御することは重要性を持たず、優れた加工寸法制御
性を達成できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例をもって説明する。実
施例では、水性アルカリ現像型のポジ型化学増幅系レジ
ストをパタン形成膜に用いた方法について述べている
が、本発明は、これに限定されるものではなく、放射線
の照射により、酸を生成する酸前駆体を用いるレジスト
であれば、バリヤ層を形成することにより、高解像度の
パタンを得ることができる。

【００２３】〈実施例１〉実施例１を図１を用いて説明
する。まず、図１（ａ）に示すように、ｍ，ｐ−クレゾ
ールノボラック樹脂（Ｍｗ：５２００）：９０重量部、
テトラヒドロピラニルオキシ基をもつポリ（ｐ−ビニル
フェノール）（テトラヒドロピラニル基の導入率９０
％）：１０重量部、酸前駆体としてピロガロールとメタ
ンスルホン酸の三置換体エステル：２重量部からなるレ
ジスト溶液を基板１０１上にスピンコートした後、１０
０℃、５分間熱処理して、１．０μｍのレジスト膜１０
２を形成した。

【００２４】次に、ポリビニルアルコールの全量１００
重量部に対して、水溶性酸前駆体としてトリメチルスル
ホニウムトリフルオロメタンスルホネートを１００重量
部加え、ポリマー濃度が５％の水溶液を作り、これをレ
ジスト膜１０２の上に０．３μｍの厚さにスピンコート
し、８０℃、２分間熱処理してバリヤ層１０３とした。

【００２５】次に図１（ｂ）に示すように、この基板に
電子線描画装置を用い、電子線１０４の加速電圧３０ｋ
Ｖで０．５μｍのパタンを描画した後、１００℃、２分
間熱処理してレジストの潜像部分のアルカリ水溶液に対
する溶解性を増加させる反応を促進した。次に図１
（ｃ）に示すように、バリヤ層１０３を剥離せずに、水
酸化テトラメチルアンモニウム２．３８重量パーセント
を含む水溶液を現像液に用いて、１２０秒間現像し、微
細なレジストパタン１０５を形成した。得られたパタン
を走査型電子顕微鏡で観察したところ、基板面から垂直
に切り立った良好なパタンを形成することができた。こ
のパタンは設計寸法通りの０．５μｍの線幅であった。
なお、上記の例では、バリヤ層を剥離せずに現像を行な
ったが、バリヤ層を水により除去して後、現像を行なっ
ても同様な結果が得られた。

【００２６】〈比較例１〉従来の方法を図２を用いて説
明する。ｍ，ｐ−クレゾールノボラック樹脂（Ｍｗ：５
２００）：９０重量部、テトラヒドロピラニルオキシ基
をもつポリ（ｐ−ビニルフェノール）（テトラヒドロピ
ラニル基の導入率９０％）：１０重量部、酸前駆体とし
てピロガロールとメタンスルホン酸の三置換体エステ
ル：２重量部からなるレジスト溶液を基板２０１上にス
ピンコートした後、１００℃、５分間熱処理して、１．
０μｍのレジスト膜２０２を形成した（図２（ａ））。

【００２７】この基板に電子線描画装置を用い電子線２
０３の加速電圧３０ｋＶで０．５μｍのパタンを描画し
た後、１００℃、２分間熱処理してレジストの潜像部分
のアルカリ水溶液に対する溶解性を増加させる反応を促
進した（図２（ｂ））。

【００２８】その後、水酸化テトラメチルアンモニウム
２．３８重量パーセントを含む水溶液を現像液に用い
て、１２０秒間現像した。その結果、０．５μｍのレジ
ストパタン２０４の上層部に庇状の突出部が現われ、基
板面から垂直に切り立ったパタンが得られず、パタンは
劣化していた（図２（ｃ））。

【００２９】〈実施例２〉テトラヒドロピラニルオキシ
基をもつポリ（ｐ−ビニルフェノール）（テトラヒドロ
ピラニル基の導入率７０％）：１００重量部、酸前駆体
としてピロガロールとメタンスルホン酸の三置換体エス
テル：２重量部からなるレジストを用いた以外は、実施
例１の方法に従って行なった。その結果、実施例１と同
様の良好なレジストパタンが得られた。

【００３０】〈実施例３〉バリヤ層形成材料として、ポ
リビニルメチルエーテルの全量１００重量部に対してト
リメチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネート
を５０重量部加え、ポリマー濃度が５％の水溶液を配合
した。これを実施例１と同様なレジスト膜上に０．３μ
ｍの厚さにスピンコートして、以下、実施例１の方法に
従って行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレ
ジストパタンが得られた。

【００３１】〈実施例４〉バリヤ層形成材料として、ポ
リエチレングリコールの全量１００重量部に対してトリ
メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートを
５０重量部加え、ポリマー濃度が５％の水溶液を配合し
た。これを実施例１と同様なレジスト膜上に０．３μｍ
の厚さにスピンコートして、以下、実施例１の方法に従
って行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレジ
ストパタンが得られた。

【００３２】〈実施例５〉バリヤ層形成材料として、ビ
ニルメチルエーテル−マレイン酸共重合体の全量１００
重量部に対してトリメチルスルホニウムトリフルオロメ
タンスルホネートを５０重量部加え、ポリマー濃度が５
％の水溶液を配合した。これを実施例１と同様なレジス
ト膜上に０．２μｍの厚さにスピンコートして、以下、
実施例１の方法に従って行なった。その結果、実施例１
と同様の良好なレジストパタンが得られた。

【００３３】〈実施例６〉バリヤ層形成材料として、ポ
リ（３−チオフェン−アルケンスルホネート）の全量１
００重量部に対してトリメチルスルホニウムトリフルオ
ロメタンスルホネートを５０重量部加え、ポリマー濃度
が５％の水溶液を配合した。これを実施例１と同様なレ
ジスト膜上に０．２μｍの厚さにスピンコートして、以
下、実施例１の方法に従って行なった。その結果、実施
例１と同様の良好なレジストパタンが得られた。

【００３４】〈実施例７〉ｔ−ブトキシカルボニルオキ
シ基をもつポリ（ｐ−ビニルフェノール）（ｔ−ブトキ
シカルボニル基の導入率９０％）：１０重量部とｍ，ｐ
−クレゾールノボラック樹脂：９０重量部と酸前駆体と
してピロガロールとメタンスルホン酸の三置換体エステ
ル：２重量部からなるレジストを基板上にスピンコート
した後、１００℃、５分間熱処理して、１．０μｍのレ
ジスト膜を形成した。

【００３５】次に、ポリビニルアルコールの全量１００
重量部に対して、水溶性酸前駆体としてトリメチルスル
ホニウムトリフルオロメタンスルホネートを１００重量
部加え、ポリマー濃度が５％の水溶液を作り、これをレ
ジスト膜の上に０．３μｍの厚さにスピンコートし、８
０℃、２分間熱処理してバリヤ層を形成した。

【００３６】次に、この基板に電子線描画装置を用い電
子線の加速電圧３０ｋＶで０．５μｍのパタンを描画し
た後、１００℃、２分間熱処理してレジストの潜像部分
のアルカリ水溶液に対する溶解性を増加させる反応を促
進した。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム２．
３８重量パーセントを含む水溶液を現像液に用いて、１
２０秒間現像した。その結果、実施例１と同様の良好な
レジストパタンが得られた。

【００３７】〈実施例８〉水溶性酸前駆体としてトリメ
チルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートに代
えて、ジメチルフェニルスルホニウムトリフルオロメタ
ンスルホネートを用いた以外は、実施例１の方法に従っ
て行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレジス
トパタンが得られた。

【００３８】〈実施例９〉水溶性酸前駆体としてトリメ
チルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートに代
えて、ジメチルエチルスルホニウムトリフルオロメタン
スルホネートを用いた以外は、実施例１の方法に従って
行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレジスト
パタンが得られた。

【００３９】〈実施例１０〉水溶性酸前駆体としてトリ
メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートに
代えて、ジメチルｎ−ブチルスルホニウムトリフルオロ
メタンスルホネートを用いた以外は、実施例１の方法に
従って行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレ
ジストパタンが得られた。

【００４０】〈実施例１１〉水溶性酸前駆体としてトリ
メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートに
代えて、テトラメチルアンモニウムトリフルオロメタン
スルホネートを用いた以外は、実施例１の方法に従って
行なった。その結果、実施例１と同様の良好なレジスト
パタンが得られた。

【００４１】〈実施例１２〉水溶性酸前駆体としてトリ
メチルスルホニウムトリフルオロメタンスルホネートに
代えて、トリメチルスルホニウムｐ−トルエンスルホネ
ートを用いた以外は、実施例１の方法に従って行なっ
た。その結果、実施例１と同様の良好なレジストパタン
が得られた。

【００４２】〈実施例１３〉電子線描画技術を用いてシ
リコン半導体の層間絶縁膜を加工するプロセスに、本発
明を適用した実施例を図３に示す。ｐ形シリコン単結晶
からなる半導体基板３０１上に、ＳｉＯ₂からなる素子
分離用のフィールド絶縁膜３０２が設けられている。こ
のフィールド絶縁膜３０２で周囲を囲まれた図示しない
活性領域には、ＭＯＳ・トランジスタやバイポーラ・ト
ランジスタ等の半導体素子が設けられている。フィール
ド絶縁膜３０２上には、第１層アルミニウム配線３０３
がパタン形成され、さらにこれらのアルミニウム配線上
に層間絶縁膜３０４が設けられている。この層間絶縁膜
３０４は、ＳｉＯ₂で構成されている。層間絶縁膜３０
４上には、ポジ型の化学増幅系のレジスト膜３０５が被
着されている。

【００４３】次に、ポリビニルアルコールの全量１００
重量部に対してトリメチルスルホニウムトリフルオロメ
タンスルホネートを１００重量部加え、ポリマー濃度が
５％の水溶液を作り、上記レジスト膜上にこれを回転塗
布して０．３μｍ厚の塗膜とし、さらに、８０℃、２分
間熱処理してバリヤ層３０６を形成した（図３
（ａ））。

【００４４】次に所定の位置に電子線３０７を照射し
て、レジスト膜３０５に潜像を形成した後、１００℃、
５分間熱処理して、レジストの潜像部分のアルカリ水溶
液に対する溶解性を増加させる反応を促進した（図３
（ｂ））。その後、水酸化テトラメチルアンモニウム
（濃度２．３８％）を含む水溶液を現像液に用いて、バ
リヤ層３０６の剥離と潜像の現像を行ない、レジストパ
タン３０８を形成した（図３（ｃ））。

【００４５】次に、このレジスト膜３０８をマスクとし
て層間絶縁膜３０４をエッチングした後、レジスト膜３
０８を除去することにより、第１層アルミニウム配線３
０３と次工程で形成される第２層アルミニウム配線との
導通をとるためのスルーホール３０９を寸法制御性よく
形成できた（図３（ｄ））。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、化学増幅型レジスト層
の上に、水溶性酸前駆体と水溶性高分子化合物からなる
バリヤ層を設けることで、形成したパタンの形状及び加
工寸法制御性を大幅に改善することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明するための工程図であ
る。

【図２】従来例を説明するためのレジストパタン断面図
である。

【図３】本発明の実施例１３を説明するための工程図で
ある。

【符号の説明】

１０１、２０１…基板１０２、２０２、３０５…レジスト膜１０３、３０６…バリヤ層１０４、２０３、３０７…電子線１０５、２０４、３０８…レジストパタン３０１…半導体基板３０２…フィールド絶縁膜３０３…アルミニウム配線３０４…層間絶縁膜３０９…スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/306 21/312 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性高分子化合物と水溶性酸前駆体とか
らなることを特徴とする水溶性組成物。
【請求項２】請求項１記載の水溶性組成物において、上
記水溶性酸前駆体の量は、上記水溶性高分子化合物１０
０重量部に対して、１０から２００重量部の範囲である
ことを特徴とする水溶性組成物。
【請求項３】基板上に、酸を触媒とする反応によりアル
カリ水溶液に対する溶解性が変化する反応性を持った媒
体と、放射線照射により酸を生じる化合物とからなる化
学増幅系のレジスト層を形成する工程、レジスト層上
に、請求項１又は２記載の水溶性組成物からなるバリヤ
層を形成する工程、放射線を用いてレジスト層に所望の
パタン潜像を形成する工程、酸を触媒とする反応を促進
する工程及びアルカリ水溶液を現像液とする現像により
パタンを形成する工程を有することを特徴とするパタン
形成方法。
【請求項４】請求項３記載のパタン形成方法において、
上記酸を触媒とする反応を促進する工程は、上記レジス
ト層を加熱することにより行なうことを特徴とするパタ
ン形成方法。
【請求項５】請求項３又は４記載のパタン形成方法にお
いて、上記酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液に
対する溶解性が変化する反応性を持った媒体は、高分子
化合物であることを特徴とするパタン形成方法。
【請求項６】半導体素子の少なくとも一部が形成された
基板上に、酸を触媒とする反応によりアルカリ水溶液に
対する溶解性が変化する反応性を持った媒体と、放射線
照射により酸を生じる化合物とからなる化学増幅系のレ
ジスト層を形成する工程、レジスト層上に、請求項１又
は２記載の水溶性組成物からなるバリヤ層を形成する工
程、放射線を用いてレジスト層に所望のパタン潜像を形
成する工程、酸を触媒とする反応を促進する工程及びア
ルカリ水溶液を現像液とする現像によりパタンを形成す
る工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項７】請求項６記載の半導体装置の製造方法にお
いて、上記酸を触媒とする反応を促進する工程は、上記
レジスト層を加熱することにより行なうことを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
【請求項８】請求項６又は７記載の半導体装置の製造方
法において、上記酸を触媒とする反応によりアルカリ水
溶液に対する溶解性が変化する反応性を持った媒体は、
高分子化合物であることを特徴とする半導体装置の製造
方法。