JPH10270355A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学増幅型レジストよりなるレジストパター
ンの表面部に難溶化層が確実に形成されないようにす
る。 【解決手段】 クリーンルーム内において、半導体基板
の表面を４−トリメチルシロキシ−３−ペンテン−２−
オンを用いて表面処理した後、表面処理された半導体基
板の上に化学増幅型レジストを塗布して第１のレジスト
膜を形成する。その後、第１のレジスト膜に対して、露
光、ＰＥＢ及び現像を順次行なって、化学増幅型レジス
トよりなる第１のレジストパターンを形成する。次に、
前記と同じクリーンルーム内において、半導体基板の表
面を４−ジメチル−ｎ−ヘキシルシロキシ−３−ペンテ
ン−２−オンを用いて表面処理した後、表面処理された
半導体基板の上に非化学増幅型レジストを塗布して第２
のレジスト膜を形成する。その後、第２のレジスト膜に
対して、露光、ＰＥＢ及び現像を順次行なって、非化学
増幅型レジストよりなる第２のレジストパターンを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法及び製造装置に関し、特に半導体基板の上にレジス
トパターンを形成する半導体装置の製造方法及び製造装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の高密度化及び高集積
化に伴い、微細加工技術の必要性がますます増大してい
る。

【０００３】リソグラフィ工程において微細加工を可能
にするための方策として、露光光としてエキシマーレー
ザーを光源とするＤＵＶ光又はＥＢ若しくはＸ線等の短
波長光等を用いると共に、酸の発生を利用する化学増幅
型レジストよりなるレジストパターンを形成する技術が
開発されつつある（「色材」、Vol.６７ No. ７、p.p.
４４６−４５５（１９９４））。

【０００４】また、半導体装置の製造プロセスにおいて
は、微細化の程度が低いパターン形成工程を必ず含んで
いることから、従来の非化学増幅型レジストよりなるレ
ジストパターンの形成も行なわれる。

【０００５】以下、従来の半導体装置の製造方法におけ
る、化学増幅型レジストを用いるパターン形成工程及び
非化学増幅型レジストを用いるパターン形成工程につい
て図１０〜図１４を参照しながら説明する。

【０００６】まず、図１０及び図１１を参照しながら、
化学増幅型レジストを用いるパターン形成工程について
説明する。

【０００７】図１０は、化学増幅型レジストよりなるレ
ジストパターンの形成工程のプロセスフローを示し、図
１１（ａ）、（ｂ）は化学増幅型レジストよりなるレジ
ストパターンの形成工程において形成される半導体基板
の表面状態を示している。

【０００８】図１１（ａ）に示すように、シリコンより
なる半導体基板１の表面に表面処理剤としてのヘキサメ
チルジシラザン（以下、ＨＭＤＳと略する。）を供給し
て、半導体基板１の表面を疎水性にして、半導体基板１
の表面の密着性を向上させる。この表面処理は、液体の
ＨＭＤＳを窒素ガスによりバブリングさせた後、６０℃
に加熱された半導体基板１の表面にＨＭＤＳを３０秒間
吹き付けることにより行なう。このようにすると、図１
１（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面のＯＨ基の
ＨがＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ （トリメチルシリル基）に置換さ
れ、半導体基板１の表面が疎水性になって、半導体基板
１の密着性が向上すると共に、ＮＨ₃ （アンモニア）が
生成される。

【０００９】次に、半導体基板１の表面に化学増幅型レ
ジストを塗布してレジスト膜を形成した後、該レジスト
膜に対して所望のマスクを用いて露光し、その後、ポス
トエクスポージャーベーク（以下、ＰＥＢと略する。）
及び現像を順次行なってレジストパターンを形成する。

【００１０】次に、図１２及び図１３を参照しながら、
非化学増幅型レジストを用いるパターン形成方法につい
て説明する。

【００１１】図１２は、非化学増幅型レジストよりなる
レジストパターンの形成工程のプロセスフローを示し、
図１３は非化学増幅型レジストよりなるレジストパター
ンの形成工程において形成される半導体基板の表面状態
を示している。

【００１２】まず、図１３（ａ）に示すように、シリコ
ンよりなる半導体基板１の表面に表面処理剤としてのＨ
ＭＤＳを供給して、半導体基板１の表面を疎水性にし
て、半導体基板１の密着性を向上させる。この処理は、
液体のＨＭＤＳを窒素ガスによりバブリングさせた後、
６０℃に加熱された半導体基板１の表面にＨＭＤＳを３
０秒間吹き付けることにより行なう。このようにする
と、図１３（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面の
ＯＨ基のＨがＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ （トリメチルシリル基）
に置換され、半導体基板１の表面が疎水性になって、半
導体基板１の密着性が向上すると共に、ＮＨ₃ （アンモ
ニア）が生成される。

【００１３】次に、半導体基板１の表面に非化学増幅型
レジストを塗布してレジスト膜を形成した後、該レジス
ト膜に対して所望のマスクを用いて露光し、その後、Ｐ
ＥＢ及び現像を順次行なってレジストパターンを形成す
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図１４は、前者の工程
において形成された化学増幅型レジストよりなるレジス
トパターン６の概略断面形状を示しており、レジストパ
ターン６の表面部には難溶化層７が形成されている。こ
のように、レジストパターン６の表面部に難溶化層７が
形成されると、レジストパターン６の寸法変動や後工程
でのエッチング不良を招き、半導体装置の歩留りの低下
の原因となる。これに対して、非化学増幅型レジストよ
りなるレジストパターンにおいては、表面部に難溶化層
が形成されないので、特に問題は発生しない。

【００１５】上記のように、化学増幅型レジストよりな
るレジストパターン６の表面部に難溶化層７が形成され
る要因としては、アルカリ成分が挙げられる。すなわ
ち、レジストパターン６の表面にアルカリ成分が存在す
ると、露光により発生した酸が失活して難溶化層７が生
じ、レジストパターン６の表面部がＴ−ｔｏｐ形状にな
るというものである。このことは、アルカリ成分が多い
場合にはパターンが解像しない場合もあると報告（S.A.
MacDonald et al.、Proc.SPIE、vol.1446、p.2(1991).)
されていること、及び非化学増幅型レジストよりなるレ
ジストパターンの表面部には難溶化層が形成されないこ
とからも理解できる。

【００１６】本件発明者らは、化学増幅型レジストが悪
影響を受けるアルカリ成分としてのアンモニア成分の発
生原因について調べるため、クリーンルームにおいて環
境中の不純物の分析を行なったところ、図１５に示すよ
うに、ＨＭＤＳの分解物であるトリメチルシラノールの
環境中の濃度とアンモニアの環境中の濃度とは正の相関
関係にあることが分かった。このことから、化学増幅型
レジストよりなるレジストパターンの形状に悪影響を与
えるアルカリ成分は、半導体基板の表面処理剤であるＨ
ＭＤＳに原因があると推測される。

【００１７】そこで、アルカリ成分を発生させない表面
処理剤を用いて表面処理された半導体基板の上に化学増
幅型レジストよりなるレジストパターンを形成したとこ
ろ、従来の方法により化学増幅型レジストよりなるレジ
ストパターンを形成した場合に比べて難溶化層は少なく
なっていたが、やはり難溶化層が発生していた。

【００１８】上記に鑑み、本発明は、化学増幅型レジス
トよりなるレジストパターンの表面部に難溶化層が全く
形成されないようにすることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】ところで、化学増幅型レ
ジストよりなるレジストパターンに悪影響を与えるアル
カリ成分はＨＭＤＳに原因があると推測されるが、同一
のクリーンルーム内において、非化学増幅型レジストよ
りなるレジストパターンを形成する際の表面処理工程に
おいてＨＭＤＳを表面処理剤として用いると、該ＨＭＤ
Ｓより発生するアルカリ成分がクリーンルーム内に拡が
り、化学増幅型レジストよりなるレジストパターンの表
面部に難溶化層が形成されるものと考えられる。

【００２０】本件発明は、上記の知見に基づいて成され
たものであり、化学増幅型レジストよりなるレジスト膜
を形成する際の表面処理工程のみならず、非化学増幅型
レジストよりなるレジスト膜を形成する際の表面処理工
程においても、アルカリ成分を発生させない表面処理剤
を用いるものである。

【００２１】本発明に係る半導体装置の製造方法は、ク
リーンルーム内において、半導体基板の表面を下記一般
式（１）で示されるシラン化合物を含む表面処理剤によ
り表面処理を行なった後、表面処理された半導体基板の
表面に化学増幅型レジストを塗布して第１のレジスト膜
を形成する第１のレジスト膜形成工程と、上記クリーン
ルーム内において、上記第１のレジスト膜に対して所望
のパターン形状を持つマスクを用いて露光する第１の露
光工程と、上記クリーンルーム内において、露光された
上記第１のレジスト膜を現像して第１のレジストパター
ンを形成する第１の現像工程と、上記クリーンルーム内
において、半導体基板の表面を下記一般式（１）で示さ
れるシラン化合物を含む表面処理剤により表面処理を行
なった後、表面処理された半導体基板の表面に非化学増
幅型レジストを塗布して第２のレジスト膜を形成する第
２のレジスト膜形成工程と、上記クリーンルーム内にお
いて、上記第２のレジスト膜に対して所望のパターン形
状を持つマスクを用いて露光する第２の露光工程と、上
記クリーンルーム内において、露光された上記第２のレ
ジスト膜を現像して第２のレジストパターンを形成する
第２の現像工程とを備えている。

【００２２】Ｒ¹ _4-n Ｓｉ（ＯＲ）_n ……（１） （但し、式中ｎは１〜３の整数であり、Ｒは炭素数１〜
６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化水素
基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置
換不飽和炭化水素基、又は、炭素数１〜６の置換アルキ
ルカルボニル基若しくは非置換アルキルカルボニル基で
あり、Ｒ¹ は、同種又は異種であって、水素原子、炭素
数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化
水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは
非置換不飽和炭化水素基、又は、炭素数３〜６の脂環式
飽和炭化水素基である。） 本発明に係る半導体装置の製造方法によると、同一のク
リーンルーム内において行なわれる第１のレジスト膜形
成工程及び第２のレジスト膜形成工程の両工程において
も、上記一般式（１）で示されるシラン化合物を含む表
面処理剤により表面処理を行なうため、上記の両工程の
いずれにおいてもアンモニア成分が発生しないので、本
発明に係る半導体装置の製造方法が行なわれるクリーン
ルーム内においてアルカリ成分が存在しない。この場
合、第１のレジスト膜形成工程で用いられる表面処理剤
と第２のレジスト膜形成工程で用いられる表面処理剤と
は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

【００２３】本発明に係る半導体装置の製造方法におい
て、上記シラン化合物は下記一般式（２）で示されるも
のがより好ましい。

【００２４】

【化３】

【００２５】（但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 及びＲ³ は、同種又は
異種であって、水素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化
水素基若しくは非置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の
置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不飽和炭化水素
基、又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であ
り、Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、同種又は異種であって、水
素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非
置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水
素基若しくは非置換不飽和炭化水素基、炭素数３〜６の
脂環式飽和炭化水素基、又は、ＯＲ⁷（Ｒ⁷は、水素原
子、炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換
飽和炭化水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基
若しくは非置換不飽和炭化水素基、又は炭素数３〜６の
脂環式飽和炭化水素基である。）である。）

【００２６】上記一般式（２）で示されるシラン化合物
は、求電子軌道のエネルギー準位が低くなるため、該シ
ラン化合物のトリメチルシリル基と基板上のＯＨ基との
反応性が高くなる。従って、上記のようにカルボニル基
を持つシラン化合物を構成するケイ素原子は、活性水素
原子を持つ化合物であるシラノール基と極めて速い反応
速度で反応する。

【００２７】例えば、一般式（２）で示されるシラン化
合物として、４−トリメチルシロキシ−３−ペンテン−
２−オンを０．５当量のシクロヘキサノールと混合して
反応率を測定したところ、１時間で１００％という極め
て高い反応性を示した。ちなみに、従来の表面処理剤と
して知られるヘキサメチルジシラザンを用いて同様の測
定を行なったところ、２４時間で４３．９％という低い
反応性であった。

【００２８】本発明に係る半導体装置の製造方法におい
て、上記化学増幅型レジストは、酸発生剤と、酸の作用
によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含有することがで
きる。

【００２９】また、上記化学増幅型レジストは、酸発生
剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリ
可溶性となる化合物又は樹脂とを含有することができ
る。

【００３０】また、上記化学増幅型レジストは、酸発生
剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反応
を起こす化合物又は樹脂とを含有することができる。

【００３１】また、上記非化学増幅型レジストは、ナフ
トキノンジアジド化合物と、ノボラック樹脂とを含有す
ることができる。

【００３２】本発明に係る半導体装置の製造装置は、ク
リーンルーム内に設けられており、半導体基板の表面を
下記一般式（１）で示されるシラン化合物を含む表面処
理剤により表面処理を行なった後、表面処理された半導
体基板の表面に化学増幅型レジストを塗布して第１のレ
ジスト膜を形成する第１の塗布装置と、上記クリーンル
ーム内に設けられており、上記第１のレジスト膜に対し
て所望のパターン形状を持つマスクを用いて露光する第
１の露光装置と、上記クリーンルーム内に設けられてお
り、露光された上記第１のレジスト膜を現像して上記第
１のレジストパターンを形成する第１の現像装置と、上
記クリーンルーム内に設けられており、半導体基板の表
面を下記一般式（１）で示されるシラン化合物を含む表
面処理剤により表面処理を行なった後、表面処理された
半導体基板の表面に非化学増幅型レジストを塗布して第
２のレジスト膜を形成する第２の塗布装置と、上記クリ
ーンルーム内に設けられており、上記第２のレジスト膜
に対して所望のパターン形状を持つマスクを用いて露光
する第２の露光装置と、上記クリーンルーム内に設けら
れており、露光された第２のレジスト膜を現像して第２
のレジストパターンを形成する第２の現像装置とを備え
ている。

【００３３】Ｒ¹ _4-n Ｓｉ（ＯＲ）_n ……（１） （但し、式中ｎは１〜３の整数であり、Ｒは炭素数１〜
６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化水素
基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置
換不飽和炭化水素基、又は、炭素数１〜６の置換アルキ
ルカルボニル基若しくは非置換アルキルカルボニル基で
あり、Ｒ¹ は、同種又は異種であって、水素原子、炭素
数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化
水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは
非置換不飽和炭化水素基、又は、炭素数３〜６の脂環式
飽和炭化水素基である。） 本発明に係る半導体装置の製造装置によると、同一のク
リーンルーム内に設けられた第１の塗布装置及び第２の
塗布装置の両装置は、上記一般式（１）で示されるシラ
ン化合物を含む表面処理剤により表面処理を行なうた
め、上記の両装置内においてアンモニア成分が発生しな
いので、本発明に係る半導体装置の製造装置が設けられ
るクリーンルーム内にはアルカリ成分が存在しない。
尚、第１の塗布装置と第２の塗布装置とは同一の装置で
あってもよいし、異なる装置であってもよい。

【００３４】本発明に係る半導体装置の製造装置におい
て、上記シラン化合物は下記一般式（２）で示されるこ
とがより好ましい。

【００３５】

【化４】

【００３６】（但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 及びＲ³ は、同種又は
異種であって、水素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化
水素基若しくは非置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の
置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不飽和炭化水素
基、又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であ
り、Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、同種又は異種であって、水
素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非
置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水
素基若しくは非置換不飽和炭化水素基、炭素数３〜６の
脂環式飽和炭化水素基、又は、ＯＲ⁷（Ｒ⁷は、水素原
子、炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換
飽和炭化水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基
若しくは非置換不飽和炭化水素基、又は炭素数３〜６の
脂環式飽和炭化水素基である。）である。）

【００３７】上記一般式（２）で示されるシラン化合物
を用いて表面処理を行なうと、上述したように、Ｓｉ原
子と半導体基板上に存在するシラノール基との反応速度
が速くなる。

【００３８】本発明に係る半導体装置の製造装置におい
て、上記化学増幅型レジストは、酸発生剤と、酸の作用
によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含有することがで
きる。

【００３９】また、上記化学増幅型レジストは、酸発生
剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリ
可溶性となる化合物又は樹脂とを含有することができ
る。

【００４０】また、上記化学増幅型レジストは、酸発生
剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反応
を起こす化合物又は樹脂とを含有することができる。

【００４１】また、上記非化学増幅型レジストは、ナフ
トキノンジアジド化合物と、ノボラック樹脂とを含有す
ることができる。

【００４２】

【発明の実施の態様】図１は、本発明に係る半導体装置
の製造装置が配置されたクリーンルームの概略平面構造
を示している。該クリーンルーム内には、半導体基板の
表面をシラン化合物を含む表面処理剤により表面処理を
行なった後、該半導体基板の表面に化学増幅型レジスト
を塗布して第１のレジスト膜を形成する第１の塗布装置
と、第１の塗布装置により形成された第１のレジスト膜
に対してパターン露光する第１の露光装置と、第１の露
光装置により露光された第１のレジスト膜を現像する第
１の現像装置と、半導体基板の表面をシラン化合物を含
む表面処理剤により表面処理を行なった後、該半導体基
板の表面に非化学増幅型レジストを塗布して第２のレジ
スト膜を形成する第２の塗布装置と、第２の塗布装置に
より形成された第２のレジスト膜に対してパターン露光
する第２の露光装置と、第２の露光装置により露光され
た第２のレジスト膜を現像する第２の現像装置とが設け
られている。第１の塗布装置及び第２の塗布装置は、同
一の装置でもよいし、異なる装置でもよいが、ここで
は、同一の装置として東京エレクトロン社製：マーク８
を用いた。尚、該クリーンルーム内には、上記の第１及
び第２の塗布装置、第１及び第２の露光装置並びに第１
及び第２の現像装置のほかに、多数の処理装置が配置さ
れているが、図示は省略している。

【００４３】（第１の実施形態）以下、上記の半導体装
置の製造装置を用いて行なう本発明の第１の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の前半の工程について図２〜
図４を参照しながら説明する。この前半の工程は、第１
の塗布装置、第１の露光装置及び第１の現像装置を用い
て、化学増幅型レジストよりなる第１のレジストパター
ンを形成する工程である。

【００４４】図２は化学増幅型レジストよりなるレジス
トパターンの形成工程のフローを示し、図３（ａ）、
（ｂ）は第１の実施形態に係る表面処理剤により表面処
理を行なったときの半導体基板の表面状態を示し、図４
は第１の実施形態に係る表面処理剤により表面処理を行
なった半導体基板の上に形成された化学増幅型レジスト
よりなるレジストパターンの概略断面形状を示してい
る。

【００４５】まず、第１の塗布装置により、図３（ａ）
に示すように、シリコンよりなる半導体基板１の表面に
表面処理剤としての４−トリメチルシロキシ−３−ペン
テン−２−オンを供給して（すなわち、４−トリメチル
シロキシ−３−ペンテン−２−オンを窒素ガスによりバ
ブリングさせ、９０℃に加熱された半導体基板の表面に
３０秒間吹き付けて）、半導体基板１の表面を疎水性に
して、半導体基板１の密着性を向上させる。このように
すると、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面
のＯＨ基のＨがＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ （トリメチルシリル
基）に置換され、ＣＨ₃ ＣＯＣＨ₂ ＣＯＣＨ₃ （アセチ
ルアセトン）が生成される。その後、第１の塗布装置に
より、半導体基板１の表面に化学増幅型レジストを塗布
して、第１のレジスト膜を形成する。

【００４６】次に、第１の露光装置により、第１のレジ
スト膜に対して所望のマスクを用いて露光する。

【００４７】次に、第１の現像装置により、露光された
第１のレジスト膜に対してＰＥＢ及び現像を順次行なっ
て、第１のレジストパターンを形成する。その後、第１
のレジストパターンを用いて、所定のエッチング工程や
所定の成膜工程等の次工程を行なう。

【００４８】上記のようにして第１のレジストパターン
を形成すると、図４に示すように、第１のレジストパタ
ーン２の表面部には難溶化層が形成されない。すなわ
ち、図４は、第１の塗布装置を用いて、半導体基板１の
表面を４−トリメチルシロキシ−３−ペンテン−２−オ
ンにより表面処理した後、表面処理された半導体基板１
の上にポジ型の化学増幅型レジスト（日本合成ゴム社
製、ＫＲＦ Ｋ２Ｇ）を０．７μｍの膜厚に塗布して第
１のレジスト膜を形成し、次に、第１の露光装置を用い
て、第１のレジスト膜に対してＮＡ：０．５のＫｒＦエ
キシマレーザーステッパーにより露光し、次に、第１の
現像装置を用いて、露光された第１のレジスト膜に対し
て、１００℃の温度下において９０秒間のＰＥＢを行な
った後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド水溶液を用いて現像を行なったときの
０．２５μｍライン・アンド・スペースのパターンの断
面形状を示している。

【００４９】以上のように、第１の実施形態の前半の工
程においては、表面処理剤として４−トリメチルシロキ
シ−３−ペンテン−２−オンを用いて表面処理を行なう
ため、アンモニア等のアルカリ成分を発生させることな
く、半導体基板１の表面を疎水性にすることができる。
このため、第１のレジストパターン２の表面部に難溶化
層が生成されることを防止でき、安定したパターン形状
を得ることができる。

【００５０】以下、上記の半導体装置の製造装置を用い
て行なう本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の後半の工程について図５〜図７を参照しながら
説明する。この後半の工程は、第２の塗布装置、第２の
露光装置及び第２の現像装置を用いて、非化学増幅型レ
ジストよりなる第２のレジストパターンを形成する工程
である。

【００５１】図５は非化学増幅型レジストよりなるレジ
ストパターンの形成工程のフローを示し、図６（ａ）、
（ｂ）は第１の実施形態に係る表面処理剤により表面処
理を行なったときの半導体基板の表面状態を示し、図７
は第１の実施形態に係る表面処理剤により表面処理を行
なった半導体基板の上に形成された非化学増幅型レジス
トよりなる第２のレジストパターンの概略断面形状を示
している。

【００５２】まず、第２の塗布装置により、図６（ａ）
に示すように、シリコンよりなる半導体基板１の表面に
表面処理剤としての４−ジメチル−ｎ−ヘキシルシロキ
シ−３−ペンテン−２−オンを供給して（すなわち、４
−ジメチル−ｎ−ヘキシルシロキシ−ペンテン−２−オ
ンを窒素ガスによりバブリングさせ、９０℃に加熱され
た半導体基板の表面に３０秒間吹き付けて）、半導体基
板１の表面を疎水性にして、半導体基板１の密着性を向
上させる。このようにすると、図６（ｂ）に示すよう
に、半導体基板１の表面のＯＨ基のＨがＳｉ（ＣＨ₃ ）
₂ （ＣＨ₂ ）₅ ＣＨ₃ （ジメチル−ｎ−ヘキシルシリル
基）に置換され、ＣＨ₃ ＣＯＣＨ₂ ＣＯＣＨ₃ （アセチ
ルアセトン）が生成される。その後、第２の塗布装置に
より、半導体基板１の表面に非化学増幅型レジストを塗
布して、第２のレジスト膜を形成する。

【００５３】次に、第２の露光装置により、第２のレジ
スト膜に対して所望のマスクを用いて露光する。

【００５４】次に、第２の現像装置により、露光された
第２のレジスト膜に対してＰＥＢ及び現像を順次行なっ
て、第２のレジストパターンを形成する。その後、第２
のレジストパターンを用いて、所定のエッチング工程や
所定の成膜工程等の次工程を行なう。

【００５５】上記のようにして第２のレジストパターン
を形成すると、図７に示すように、半導体基板１の上
に、剥がれ部がない良好な形状の第２のレジストパター
ン３が形成された。すなわち、図７は、第２の塗布装置
を用いて、半導体基板１の表面を４−ジメチル−ｎ−ヘ
キシルシロキシ−３−ペンテン−２−オンにより表面処
理した後、表面処理された半導体基板１の上に非化学増
幅型のポジ型レジスト（住友化学社製、ＰＦＩ−３８）
を１．０μｍの膜厚に塗布して第２のレジスト膜を形成
し、次に、第２の露光装置を用いて、第２のレジスト膜
に対してＮＡ：０．６のｉ線ステッパーにより露光し、
次に、第２の現像装置を用いて、１００℃の温度下にお
いて９０秒間のＰＥＢを行なった後、２．３８ｗｔ％の
テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を
用いて現像を行なったときの０．３０μｍライン・アン
ド・スペースのパターンの断面形状を示している。

【００５６】以上のように、第１の実施形態の後半の工
程においては、表面処理剤として４−ジメチル−ｎ−ヘ
キシルシロキシ−３−ペンテン−２−オンを用いて表面
処理を行なうため、アンモニア等のアルカリ成分を発生
させることなく、第２のレジストパターン３と半導体基
板１との密着性を高めることができ、剥がれ部のない良
好なパターン形状を得ることができる。

【００５７】以上のように、第１の実施形態に係る半導
体装置の製造方法においては、化学増幅型レジストより
なる第１のレジストパターンを形成する際の表面処理工
程、及び非化学増幅型レジストよりなる第２のレジスト
パターンを形成する際の表面処理工程のいずれにおいて
も、アルカリ成分を発生させない表面処理剤を用いるた
め、上記の両表面処理工程においてアルカリ成分が発生
しないので、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方
法が行なわれるクリーンルーム内においてアルカリ成分
が存在しない。このため、化学増幅型レジストよりなる
第１のレジストパターンの表面部に難溶化層が形成され
ず、良好なパターン形状を持つ第１のレジストパターン
を得ることができる。

【００５８】また、第１の実施形態に係る半導体装置の
製造方法においては、非化学増幅型レジストよりなる第
２のレジストパターンを形成する際の表面処理工程にお
いて、表面処理剤として４−ジメチル−ｎ−ヘキシルシ
ロキシ−３−ペンテン−２−オンを用いるため、密着性
に優れた非化学増幅型レジストよりなる第２のレジスト
パターンを形成することができる。

【００５９】（第２の実施形態）以下、上記の半導体装
置の製造装置を用いて行なう本発明の第２の実施形態に
係る半導体装置の製造方法の前半の工程について図８を
参照しながら説明する。この前半の工程は、第１の塗布
装置、第１の露光装置及び第１の現像装置を用いて化学
増幅型レジストよりなる第１のレジストパターンを形成
する工程である。

【００６０】図８は第２の実施形態に係る表面処理剤に
より表面処理を行なった半導体基板の上に形成された化
学増幅型レジストよりなる第１のレジストパターンのパ
ターンの概略断面形状を示している。

【００６１】まず、第１の塗布装置により、第１の実施
形態と同様、シリコンよりなる半導体基板１の表面に表
面処理剤としての４−トリメチルシロキシ−３−ペンテ
ン−２−オンを供給して、半導体基板１の表面を疎水性
にして、半導体基板１の密着性を向上させる。このよう
にすると、第１の実施形態と同様、半導体基板１の表面
のＯＨ基のＨがＳｉ（ＣＨ₃ ）₃ （トリメチルシリル
基）に置換され、ＣＨ₃ＣＯＣＨ₂ ＣＯＣＨ₃ （アセチ
ルアセトン）が生成される。その後、第１の塗布装置に
より、半導体基板１の表面に化学増幅型レジストを塗布
して、第１のレジスト膜を形成する。

【００６２】次に、第１の露光装置により、第１のレジ
スト膜に対して所望のマスクを用いて露光する。

【００６３】次に、第１の現像装置により、露光された
第１のレジスト膜に対してＰＥＢ及び現像を順次行なっ
て、第１のレジストパターンを形成する。その後、第１
のレジストパターンを用いて、所定のエッチング工程や
所定の成膜工程等の次工程を行なう。

【００６４】上記のようにして第１のレジストパターン
を形成すると、図８に示すように、第１のレジストパタ
ーン４の表面部には難溶化層が形成されない。すなわ
ち、図８は、第１の塗布装置を用いて、半導体基板１の
表面を４−トリメチルシロキシ−３−ペンテン−２−オ
ンにより表面処理した後、表面処理された半導体基板１
の上にポジ型の化学増幅型レジスト（日本合成ゴム社
製、ＫＲＦ Ｋ２Ｇ）を０．７μｍの膜厚に塗布して第
１のレジスト膜を形成し、次に、第１の露光装置を用い
て、第１のレジスト膜に対してＮＡ：０．５のＫｒＦエ
キシマレーザーステッパーにより露光し、次に、第１の
現像装置を用いて、露光された第１のレジスト膜に対し
て、１００℃の温度下において９０秒間のＰＥＢを行な
った後、２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハ
イドロオキサイド水溶液を用いて現像を行なったときの
０．２５μｍライン・アンド・スペースのパターンの断
面形状を示している。

【００６５】以上のように、第２の実施形態の前半の工
程においては、表面処理剤として４−トリメチルシロキ
シ−３−ペンテン−２−オンを用いて表面処理を行なう
ため、アンモニア等のアルカリ成分を発生させることな
く、半導体基板１の表面を疎水性にすることができる。
このため、第１のレジストパターン４の表面部に難溶化
層が生成されることを防止でき、安定したパターン形状
を得ることができる。

【００６６】以下、上記の半導体装置の製造装置を用い
て行なう本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の後半の工程について図９を参照しながら説明す
る。この後半の工程は、第２の塗布装置、第２の露光装
置及び第２の現像装置を用いて非化学増幅型レジストよ
りなる第２のレジストパターンを形成する工程である。

【００６７】図９は第２の実施形態に係る表面処理剤に
より表面処理を行なった半導体基板の上に形成された非
化学増幅型レジストよりなるレジストパターンの概略断
面形状を示している。

【００６８】まず、第２の塗布装置により、第２の実施
形態の前半の工程と同様、シリコンよりなる半導体基板
１の表面に表面処理剤としての４−トリメチルシロキシ
−３−ペンテン−２−オンを供給して、半導体基板１の
表面を疎水性にして、半導体基板１の密着性を向上させ
る。このようにすると、第２の実施形態の前半の工程と
同様、半導体基板１の表面のＯＨ基のＨがＳｉ（ＣＨ
₃ ）₃ （トリメチルシリル基）に置換され、ＣＨ₃ ＣＯ
ＣＨ₂ ＣＯＣＨ₃ （アセチルアセトン）が生成される。
その後、第２の塗布装置により、半導体基板１の表面に
化学増幅型レジストを塗布して、第２のレジスト膜を形
成する。

【００６９】次に、第２の露光装置により、第２のレジ
スト膜に対して所望のマスクを用いて露光する。

【００７０】次に、第２の現像装置により、露光された
第２のレジスト膜に対してＰＥＢ及び現像を順次行なっ
て、第２のレジストパターンを形成する。その後、第２
のレジストパターンを用いて、所定のエッチング工程や
所定の成膜工程等の次工程を行なう。

【００７１】上記のようにして第２のレジストパターン
を形成すると、図９に示すように、半導体基板１の上
に、剥がれ部がない良好な形状の第２のレジストパター
ン５が形成された。すなわち、図９は、第２の塗布装置
を用いて、半導体基板１の表面を４−トリメチルシロキ
シ−３−ペンテン−２−オンにより表面処理した後、表
面処理された半導体基板１の上に非化学増幅型のポジ型
レジスト（住友化学社製、ＰＦＩ−３８）を１．０μｍ
の膜厚に塗布して第２のレジスト膜を形成し、次に、第
２の露光装置を用いて、第２のレジスト膜に対してＮ
Ａ：０．６のｉ線ステッパーにより露光し、次に、第２
の現像装置を用いて、１００℃の温度下において９０秒
間のＰＥＢを行なった後、２．３８ｗｔ％のテトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を用いて現像
を行なったときの０．３０μｍライン・アンド・スペー
スのパターンの断面形状を示している。

【００７２】以上のように、第２の実施形態の後半の工
程においては、表面処理剤として４−トリメチルシロキ
シ−３−ペンテン−２−オンを用いて表面処理を行なう
ため、アンモニア等のアルカリ成分を発生させることな
く、第２のレジストパターン５と半導体基板１との密着
性を高めることができ、剥がれ部のない良好なパターン
形状を得ることができる。

【００７３】以上のように、第２の実施形態に係る半導
体装置の製造方法においては、化学増幅型レジストより
なる第１のレジストパターンを形成する際の表面処理工
程、及び非化学増幅型レジストよりなる第２のレジスト
パターンを形成する際の表面処理工程のいずれにおいて
も、アルカリ成分を発生させない表面処理剤を用いるた
め、上記の両表面処理工程においてアルカリ成分が発生
しないので、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方
法が行なわれるクリーンルーム内のアンモニア濃度は１
μｇ／ｍ³ という非常に小さい値となった。このため、
化学増幅型レジストよりなる第１のレジストパターンの
表面部に難溶化層が形成されず、良好なパターン形状を
持つ第１のレジストパターンを得ることができる。

【００７４】また、第２の実施形態に係る半導体装置の
製造方法においては、非化学増幅型レジストよりなる第
２のレジストパターンを形成する際の表面処理工程にお
いて、表面処理剤として４−トリメチルシロキシ−３−
ペンテン−２−オンを用いるため、密着性に優れた非化
学増幅型レジストよりなる第２のレジストパターンを形
成することができる。

【００７５】尚、第２の実施形態においては、化学増幅
型レジストよりなる第１のレジストパターンを形成する
際の表面処理工程、及び非化学増幅型レジストよりなる
第２のレジストパターンを形成する際の表面処理工程の
いずれにおいても同一の表面処理剤を用いるため、両表
面処理工程を同一の塗布装置を用いて行なうことができ
る。このようにすると、両表面処理工程を異なる処理ゾ
ーンに配置された異なる塗布装置を用いて行なう場合に
比べて、処理工程のスループットが向上すると共に処理
装置のフットプリントを低減することができる。

【００７６】また、第１及び第２の実施形態において
は、前半の工程で化学増幅型レジスト、後半の工程で非
化学増幅型レジストのそれぞれのパターン形成を行なっ
たが、いずれの実施形態においても、前半の工程で非化
学増幅型レジスト、後半の工程で化学増幅型レジストの
それぞれのパターン形成を行なってもよく、第１及び第
２の実施形態と同様の良好な結果を得ることができる。

【００７７】また、第１及び第２の実施形態において
は、アセチルアセトンよりなる反応分解物を生成する表
面処理剤を用い、また、第１の実施形態においては、半
導体基板の表面を疎水性にする物質としてトリメチルシ
リル基又はジメチル−ｎ−ヘキシルシリル基を生成する
表面処理剤を用い、第２の実施形態においては、半導体
基板の表面を疎水性にする物質としてトリメチルシリル
基を生成する表面処理剤を用いたが、表面処理剤はこれ
らに限られない。すなわち、下記一般式（１）により示
されるシラン化合物を含む表面処理剤を広く用いること
ができる。

【００７８】Ｒ¹ _4-n Ｓｉ（ＯＲ）_n ……（１） 但し、式中ｎは１〜３の整数であり、Ｒは炭素数１〜６
の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化水素基、
炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
飽和炭化水素基、又は、炭素数１〜６の置換アルキルカ
ルボニル基若しくは非置換アルキルカルボニル基であ
り、Ｒ¹ は、同種又は異種であって、水素原子、炭素数
１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化水
素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非
置換不飽和炭化水素基、又は、炭素数３〜６の脂環式飽
和炭化水素基である。

【００７９】上記一般式（１）で示されるシラン化合物
の第１の例としては、下記一般式（３）で示されるもの
が挙げられる。

【００８０】Ｒ¹ ₃ ＳｉＯＲ……（３） 但し、Ｒ及びＲ¹ の意味については、上記一般式（１）
と同じである。

【００８１】上記一般式（３）で示されるシラン化合物
は、Ｓｉ原子上の加水分解性基が１つの場合であって、
半導体基板上が単分子膜状に処理され、面内均一性の高
い膜が得られる。また、上記一般式（３）で示されるシ
ラン化合物は、Ｒ¹ 置換基の立体障害の影響を受けやす
く、この性質が反応速度（処理能力）に反映される。

【００８２】上記一般式（３）で示されるシラン化合物
としては、具体的には［化５］及び［化６］に示す化合
物が挙げられる。

【００８３】

【化５】

【００８４】

【化６】

【００８５】上記一般式（１）で示されるシラン化合物
の第２の例としては、下記一般式（４）で示されるもの
が挙げられる。

【００８６】Ｒ¹ ₂ Ｓｉ（ＯＲ）₂ ……（４） 但し、Ｒ及びＲ¹ の意味については、上記一般式（１）
と同じである。

【００８７】上記一般式（４）で示されるシラン化合物
は、Ｓｉ原子上の加水分解性基が２つの場合であって、
半導体基板上が積層膜状に処理され、処理能力が高い。

【００８８】上記一般式（４）で示されるシラン化合物
としては、具体的には［化７］に示す化合物が挙げられ
る。

【００８９】

【化７】

【００９０】上記一般式（１）で示されるシラン化合物
の第３の例としては、下記一般式（５）で示されるもの
が挙げられる。

【００９１】Ｒ¹ Ｓｉ（ＯＲ）₃ ……（５） 但し、Ｒ及びＲ¹ の意味については、上記一般式（１）
と同じである。

【００９２】上記一般式（５）で示されるシラン化合物
は、Ｓｉ原子上の加水分解性基が３つの場合であって、
半導体基板上が積層膜状に処理され、処理能力は高い
が、未反応シラン化合物が空気中の水分により加水分解
を受けてゲルを生成する可能性があるため、処理方法に
よってはパーティクル汚染の原因になる。

【００９３】上記一般式（５）で示されるシラン化合物
としては、具体的には［化８］に示す化合物が挙げられ
る。

【００９４】

【化８】

【００９５】尚、上記一般式（３）で示されるシラン化
合物は特に材料的に安定性が高く、上記一般式（５）で
示されるシラン化合物は特に反応性が高いという特徴を
有している。

【００９６】また、表面処理剤としては、下記一般式
（２）で示されるシラン化合物を含むものを用いること
ができる。

【００９７】

【化９】

【００９８】（但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 及びＲ³ は同種又は異
種であって、水素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化水
素基若しくは非置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の置
換不飽和炭化水素基若しくは非置換不飽和炭化水素基、
又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であり、Ｒ
⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は同種又は異種であって、水素原子、
炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
炭化水素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若し
くは非置換不飽和炭化水素基、炭素数３〜６の脂環式飽
和炭化水素基、又は、ＯＲ⁷（Ｒ⁷は、水素原子、炭素数
１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和炭化水
素基、炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非
置換不飽和炭化水素基、又は炭素数３〜６の脂環式飽和
炭化水素基である。）である。）

【００９９】上記一般式（２）で示されるシラン化合物
の例としては、［化１０］、［化１１］及び［化１２］
に示す化合物等が挙げられる。

【０１００】

【化１０】

【０１０１】

【化１１】

【０１０２】

【化１２】

【０１０３】［化１０］、［化１１］及び［化１２］に
おいて、（ａ）は３−ジメチルビニルシロキシトリフル
オロメチル−２−プロペン−１−トリフルオロメチル−
１−オンであり、（ｂ）は３−トリエチルシロキシトリ
フルオロメチル−２−プロペン−１−トリフルオロメチ
ル−１−オンであり、（ｃ）は３−ジメチル（３',４',
４' −トリフルオロ−３' −ブテニル）シロキシトリフ
ルオロメチル−２−プロペン−１−トリフルオロメチル
−１−オンであり、（ｄ）は３−ジメチル（２' −シア
ノエチル）シロキシトリクロロメチル−２−プロペン−
１−トリクロロメチル−１−オンであり、（ｅ）は４−
ジメチルシクロヘキシルシロキシ−３−ペンテン−２−
オンであり、（ｆ）は２−トリメチルシロキシ−１−メ
トキシカルボニル−１−プロペンであり、（ｇ）は４−
トリメチルシロキシ−３，５−ヘキサジエン−２−オン
であり、（ｈ）は４−トリメチルシロキシ−４−シクロ
ヘキシル−３−ブテン−２−オンであり、（ｉ）は４−
トリメチルシロキシ−３−メチル−３−ペンテン−２−
オンであり、（ｊ）は４−ｔ−ブチルジメチルシロキシ
−３−ペンテン−２−オンであり、（ｋ）は２−イソプ
ロピルジメチルシロキシ−１−メトキシカルボニル−１
−プロペンである。

【０１０４】また、第１及び第２の実施形態において
は、化学増幅型レジストとして、酸発生剤と、酸の作用
によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含む２成分系の化
学増幅型ポジレジスト（ＫＲＦ Ｋ２Ｇ）を用いたが、
これに代えて、酸発生剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸
の作用によりアルカリ可溶性となる化合物又は樹脂とを
含む３成分系の化学増幅型ポジレジストを用いてもよ
い。尚、２成分系の化学増幅型ポジレジストとしては、
例えば他に東京応化社製、ＴＤＵＲ−ＤＰ００７が挙げ
られる。３成分系の化学増幅型ポジレジストとしては、
例えば、ヘキスト社製、ＤＸ５６１、ＤＸ９８１が挙げ
られる。

【０１０５】さらに、化学増幅型レジストとして、酸発
生剤と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反
応を起こす化合物又は樹脂とを含む３成分系の化学増幅
型ネガレジストを用いてもよい。この３成分系の化学増
幅型ネガレジストとしては、例えば、シプレイ社製、Ｘ
Ｐ−８８４３、ＳＡＬ−６０１等が挙げられる。このよ
うな化学増幅型ネガレジストにおいても、表面処理時に
アルカリ成分が発生すると、酸の失活によりパターンの
膜減りが生じ、レジストパターンの形状劣化を招くが、
本発明の方法によれば、酸の失活を防止できるので、良
好なパターン形成が可能となる。

【０１０６】化学増幅型レジストは、その構成又は構成
成分に関係なく、アルカリ成分の影響を受けるので、第
１及び第２の実施形態は、あらゆる化学増幅型レジスト
に対して有効である。

【０１０７】以下、上記の化学増幅型レジストの構成成
分について、一例を挙げるが、構成成分は以下のものに
限定されない。

【０１０８】＜２成分系の化学増幅型ポジレジスト＞ ○酸の作用によりアルカリ可溶となる樹脂…… ポリ（t-ブトキシカルボニルオキシスチレン-co-ヒドロ
キシスチレン） ポリ（t-ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン-co-
ヒドロキシスチレン） ポリ（テトラヒドロピラニルオキシスチレン-co-ヒドロ
キシスチレン） ○酸発生剤……オニウム塩、ニトロベンジルスルホン酸
エステル化合物 ＜３成分系の化学増幅型ポジレジスト＞ ○アルカリ可溶性樹脂……ポリビニルフェノール、ポリ
メタクリル酸 ○酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂又は化合物
…… ポリ（t-ブトキシカルボニルオキシスチレン-co-ヒドロ
キシスチレン） ポリ（t-ブトキシカルボニルメチルオキシスチレン-co-
ヒドロキシスチレン） ポリ（テトラヒドロピラニルオキシスチレン-co-ヒドロ
キシスチレン）

【０１０９】

【化１３】

【０１１０】○酸発生剤……オニウム塩、ニトロベンジ
ルスルホン酸エステル化合物 ＜３成分系の化学増幅型ネガレジスト＞ ○アルカリ可溶性樹脂……ポリビニルフェノール、ポリ
メタクリル酸 ○酸の作用により架橋反応を起こす化合物又は樹脂……
メラミン化合物、メラミン樹脂 ○酸発生剤……オニウム塩、ニトロベンジルスルホン酸
エステル化合物

【０１１１】

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
ると、同一のクリーンルーム内において行なわれる第１
のレジスト膜形成工程及び第２のレジスト膜形成工程の
両工程において、上記一般式（１）で示されるシラン化
合物を含む表面処理剤により表面処理を行なうため、本
発明に係る半導体装置の製造方法が行なわれるクリーン
ルーム内においてアルカリ成分が存在しないので、化学
増幅型レジストよりなる第１のレジストパターンの表面
部には難溶化層が形成されず、良好なパターン形状を持
つレジストパターンが得られる。

【０１１２】また、アルカリ成分による化学増幅型レジ
ストよりなる第１のレジストパターンへの悪影響の懸念
により、第１のレジスト膜と第２のレジスト膜とを異な
る環境下で形成する必要がないためスループットを向上
させることができる。特に第１のレジスト膜形成工程と
第２のレジスト膜形成工程とにおいて、同一の表面処理
装置により表面処理する場合には、処理工程のスループ
ットが一層向上すると共に処理装置のフットプリントを
低減することができる。この場合には、同一の表面処理
剤が用いられてもよいし、異なる表面処理剤が用いられ
てもよい。

【０１１３】本発明に係る半導体装置の製造装置による
と、同一のクリーンルーム内に設けられた第１の塗布装
置及び第２の塗布装置は、上記一般式（１）で示される
シラン化合物を含む表面処理剤により表面処理を行なう
ため、本発明に係る半導体装置の製造装置が設けられる
クリーンルーム内においてはアルカリ成分が存在しない
ので、化学増幅型レジストよりなる第１のレジストパタ
ーンの表面部には難溶化層が形成されず、良好なパター
ン形状を持つレジストパターンが得られる。

【０１１４】本発明に係る半導体装置の製造方法又は製
造装置において、シラン化合物が上記一般式（２）で表
わされるシラン化合物であると、シラン化合物の求電子
軌道のエネルギー準位が低いため、該シラン化合物のト
リメチルシリル基と半導体基板上のシラノール基との反
応性が高い。このため、シラン化合物の多数のシリル基
が半導体基板の表面に付着するので、半導体基板の表面
が疎水性になって、半導体基板とレジストパターンとの
密着性が大きく向上し、膜はがれのない良好なレジスト
パターンが得られる。

【０１１５】本発明に係る半導体装置の製造方法又は製
造装置において、化学増幅型レジストが、酸発生剤と、
酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含有する
と、２成分系の化学増幅型ポジレジストを用いる場合の
酸の失活を阻止することができる。

【０１１６】また、化学増幅型レジストが、酸発生剤
と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリ可
溶性となる化合物又は樹脂を含有すると、３成分系の化
学増幅型ポジレジストを用いる場合の酸の失活を阻止す
ることができる。

【０１１７】また、化学増幅型レジストが、酸発生剤
と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反応を
起こす化合物又は樹脂とを含有すると、３成分系の化学
増幅型ネガレジストを用いる場合の酸の失活を阻止する
ことができる。

【０１１８】また、非化学増幅型レジストが、ナフトキ
ノンジアジド化合物と、ノボラック樹脂とを含有する
と、ナフトキノンジアジド化合物とノボラック樹脂とを
含有するレジストパターンの密着性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造装置のレイアウ
トを示す概略平面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の前半の工程を説明するフロー図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は上記第１の実施形態に係る半
導体装置の製造方法において、４−トリメチルシロキシ
−３−ペンテン−２−オンを供給したときの半導体基板
の表面状態を示す模式図である。

【図４】上記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方
法により形成した化学増幅型レジストよりなる第１のレ
ジストパターンの断面形状を示す模式図である。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製
造方法の後半の工程を説明するフロー図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は上記第１の実施形態に係る半
導体装置の製造方法において、４−ジメチル−ｎ−ヘキ
シルシロキシ−３−ペンテン−２−オンを供給したとき
の半導体基板の表面状態を示す模式図である。

【図７】上記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方
法により形成した非化学増幅型レジストよりなる第２の
レジストパターンの断面形状を示す模式図である。

【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製
造方法により形成した化学増幅型レジストよりなる第１
のレジストパターンの断面形状を示す模式図である。

【図９】上記第２の実施形態に係る半導体装置の製造方
法により形成した非化学増幅型レジストよりなる第２の
レジストパターンの断面形状を示す模式図である。

【図１０】従来の半導体装置の製造方法の前半の工程を
説明するフロー図である。

【図１１】従来の半導体装置の製造方法の前半の工程に
おいて、ＨＭＤＳを供給したときの半導体基板の表面状
態を示す模式図である。

【図１２】従来の半導体装置の製造方法の後半の工程を
説明するフロー図である。

【図１３】従来の半導体装置の製造方法の後半の工程に
おいて、ＨＭＤＳを供給したときの半導体基板の表面状
態を示す模式図である。

【図１４】従来の半導体装置の製造方法により形成した
化学増幅型レジストよりなるレジストパターンの断面形
状を示す模式図である。

【図１５】ＨＭＤＳの分解物であるトリメチルシラノー
ルの環境中の濃度とアンモニアの環境中の濃度との相関
関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 第１のレジストパターン ３ 第２のレジストパターン ４ 第１のレジストパターン ５ 第２のレジストパターン ６ レジストパターン ７ 難溶化層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 浩美 新潟県中頚城郡頚城村大字西福島28番地の １ 信越化学工業株式会社合成技術研究所 内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルーム内において、半導体基板
   の表面を下記一般式（１）で示されるシラン化合物を含
   む表面処理剤により表面処理を行なった後、表面処理さ
   れた半導体基板の表面に化学増幅型レジストを塗布して
   第１のレジスト膜を形成する第１のレジスト膜形成工程
   と、 上記クリーンルーム内において、上記第１のレジスト膜
   に対して所望のパターン形状を持つマスクを用いて露光
   する第１の露光工程と、 上記クリーンルーム内において、露光された上記第１の
   レジスト膜を現像して第１のレジストパターンを形成す
   る第１の現像工程と、 上記クリーンルーム内において、半導体基板の表面を下
   記一般式（１）で示されるシラン化合物を含む表面処理
   剤により表面処理を行なった後、表面処理された半導体
   基板の表面に非化学増幅型レジストを塗布して第２のレ
   ジスト膜を形成する第２のレジスト膜形成工程と、 上記クリーンルーム内において、上記第２のレジスト膜
   に対して所望のパターン形状を持つマスクを用いて露光
   する第２の露光工程と、 上記クリーンルーム内において、露光された上記第２の
   レジスト膜を現像して第２のレジストパターンを形成す
   る第２の現像工程とを備えていることを特徴とする半導
   体装置の製造方法。 Ｒ¹ _4-n Ｓｉ（ＯＲ）_n ……（１） （但し、式中ｎは１〜３の整数であり、 Ｒは炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換
   飽和炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数１〜６の置換アルキルカルボニル基若しく
   は非置換アルキルカルボニル基であり、 Ｒ¹ は、同種又は異種であって、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基である。）
2. 【請求項２】 上記シラン化合物は下記一般式（２）で
   示されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置
   の製造方法。 【化１】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 及びＲ³ は、同種又は異種であっ
   て、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であり、 Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、同種又は異種であって、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基、又は、 ＯＲ⁷（Ｒ⁷は、水素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化
   水素基若しくは非置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の
   置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不飽和炭化水素
   基、又は炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であ
   る。）である。）
3. 【請求項３】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
   と、酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含有
   することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装
   置の製造方法。
4. 【請求項４】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
   と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリ可
   溶性となる化合物又は樹脂とを含有することを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
   と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反応を
   起こす化合物又は樹脂とを含有することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 上記非化学増幅型レジストは、ナフトキ
   ノンジアジド化合物と、ノボラック樹脂とを含有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製
   造方法。
7. 【請求項７】 クリーンルーム内に設けられており、半
   導体基板の表面を下記一般式（１）で示されるシラン化
   合物を含む表面処理剤により表面処理を行なった後、表
   面処理された半導体基板の表面に化学増幅型レジストを
   塗布して第１のレジスト膜を形成する第１の塗布装置
   と、 上記クリーンルーム内に設けられており、上記第１のレ
   ジスト膜に対して所望のパターン形状を持つマスクを用
   いて露光する第１の露光装置と、 上記クリーンルーム内に設けられており、露光された上
   記第１のレジスト膜を現像して第１のレジストパターン
   を形成する第１の現像装置と、 上記クリーンルーム内に設けられており、半導体基板の
   表面を下記一般式（１）で示されるシラン化合物を含む
   表面処理剤により表面処理を行なった後、表面処理され
   た半導体基板の表面に非化学増幅型レジストを塗布して
   第２のレジスト膜を形成する第２の塗布装置と、 上記クリーンルーム内に設けられており、上記第２のレ
   ジスト膜に対して所望のパターン形状を持つマスクを用
   いて露光する第２の露光装置と、 上記クリーンルーム内に設けられており、露光された上
   記第２のレジスト膜を現像して第２のレジストパターン
   を形成する第２の現像装置とを備えていることを特徴と
   する半導体装置の製造装置。 Ｒ¹ _4-n Ｓｉ（ＯＲ）_n ……（１） （但し、式中ｎは１〜３の整数であり、 Ｒは炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換
   飽和炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数１〜６の置換アルキルカルボニル基若しく
   は非置換アルキルカルボニル基であり、 Ｒ¹ は、同種又は異種であって、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基である。）
8. 【請求項８】 上記シラン化合物は下記一般式（２）で
   示されることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置
   の製造装置。 【化２】 （但し、Ｒ¹ 、Ｒ² 及びＲ³ は、同種又は異種であっ
   て、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 又は、炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であり、 Ｒ⁴ 、Ｒ⁵ 及びＲ⁶ は、同種又は異種であって、 水素原子、 炭素数１〜６の置換飽和炭化水素基若しくは非置換飽和
   炭化水素基、 炭素数１〜６の置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不
   飽和炭化水素基、 炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基、又は、 ＯＲ⁷（Ｒ⁷は、水素原子、炭素数１〜６の置換飽和炭化
   水素基若しくは非置換飽和炭化水素基、炭素数１〜６の
   置換不飽和炭化水素基若しくは非置換不飽和炭化水素
   基、又は炭素数３〜６の脂環式飽和炭化水素基であ
   る。）である。）
9. 【請求項９】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
   と、酸の作用によりアルカリ可溶性となる樹脂とを含有
   することを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装
   置の製造装置。
10. 【請求項１０】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
    と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用によりアルカリ可
    溶性となる化合物又は樹脂とを含有することを特徴とす
    る請求項７又は８に記載の半導体装置の製造装置。
11. 【請求項１１】 上記化学増幅型レジストは、酸発生剤
    と、アルカリ可溶性樹脂と、酸の作用により架橋反応を
    起こす化合物又は樹脂とを含有することを特徴とする請
    求項７又は８に記載の半導体装置の製造装置。
12. 【請求項１２】 上記非化学増幅型レジストは、ナフト
    キノンジアジド化合物と、ノボラック樹脂とを含有する
    ことを特徴とする請求項７又は８に記載の半導体装置の
    製造装置。