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JP3476080B2 - 微細パターンの形成方法 - Google Patents
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JP3476080B2 - 微細パターンの形成方法 - Google Patents

微細パターンの形成方法

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JP3476080B2 JP2001339310A JP2001339310A JP3476080B2 JP 3476080 B2 JP3476080 B2 JP 3476080B2 JP 2001339310 A JP2001339310 A JP 2001339310A JP 2001339310 A JP2001339310 A JP 2001339310A JP 3476080 B2 JP3476080 B2 JP 3476080B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はホトリソグラフィ技
術分野における微細パターンの形成方法に関する。さら
に詳しくは、近年の半導体デバイスの集積化、微小化に
対応し得る微細パターンの形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイス、液晶デバイス等の電子
部品の製造においては、基板にエッチングなどの処理を
施すに際し、活性放射線に感応するいわゆる感放射線ホ
トレジストを用いて基板上に被膜(ホトレジスト層)を
設け、次いでこれを活性放射線で選択的に照射して露光
し、現像処理を行って、ホトレジスト層を選択的に溶解
除去して基板上に画像パターン(ホトレジストパター
ン)を形成し、これを保護層(マスクパターン)として
基板にホールパターン、トレンチパターン等のコンタク
ト用パターンなどの各種パターンを形成するホトリソグ
ラフィー技術が用いられている。
【0003】近年、半導体デバイスの集積化、微小化の
傾向が高まり、これらパターンの形成についても微細化
が進み、現在パターン幅0.20μm以下の超微細加工
が要求されており、マスクパターン形成に用いられる活
性光線も、KrF、ArF、F2エキシマレーザー光
や、電子線などの短波長の照射光が利用され、マスクパ
ターン形成材料としてのホトレジスト材料についても、
これらの照射光に対応した物性をもつものの研究・開発
が行われている。
【0004】このようなホトレジスト材料の面からの超
微細化対応策に加え、パターン形成方法の面からも、ホ
トレジスト材料のもつ解像度の限界を超える技術の研究
・開発が行われている。
【0005】例えば、特開平5−166717号公報で
は、基板上に塗布したパターン形成用レジストに抜きパ
ターンを形成した後、該パターン形成用レジストとミキ
シングするミキシング生成用レジストを基板全面に塗布
した後、ベークして、ミキシング層をパターン形成用レ
ジスト側壁〜表面に形成し、前記ミキシング生成用レジ
ストの非ミキシング部分を除去して、上記ミキシング層
寸法分の微細化を図った抜きパターン形成方法が開示さ
れている。また特開平5−241348号公報では、酸
発生剤を含有するレジストパターンを形成した基板上
に、酸の存在下で不溶化する樹脂を被着した後、熱処理
し、前記樹脂にレジストから酸を拡散させて樹脂とレジ
ストパターン界面付近に一定厚さのレジストを形成した
後、現像して、酸の拡散がされていない樹脂部分を除去
することにより、上記一定の厚さ寸法分の微細化を図っ
たパターン形成方法が開示されている。
【0006】しかしながらこれらの方法は、レジストパ
ターン側壁に形成される層の厚さのコントロールが難し
く、ウェーハ面内の熱依存性が十数nm/℃程度と大き
く、現在の半導体デバイスの製造で用いられる加熱装置
ではウェーハ面内を均一に保つことが非常に困難であ
り、パターン寸法のバラツキの発生を抑制することがで
きないという問題がある。
【0007】一方、レジストパターンを熱処理等で流動
化させパターン寸法を微細化する方法も知られている。
例えば特開平1−307228号公報では、基板上にレ
ジストパターンを形成した後、熱処理を行い、レジスト
パターンの断面形状を変形させることにより、微細なパ
ターンを形成する方法が開示されている。また特開平4
−364021号公報では、レジストパターンを形成し
た後、その軟化温度の前後に加熱し、レジストの流動化
によりそのパターン寸法を変化させて微細なパターンを
形成する方法が開示されている。
【0008】これらの方法は、ウェーハ面内の熱依存性
は数nm/℃程度であり、この点での問題点は少ないも
のの、熱処理によるレジストの変形・流動のコントロー
ルが困難なため、ウェーハ面内で均一なレジストパター
ンを設けることが難しいという問題がある。
【0009】上記方法をさらに発展させた方法として、
例えば特開平7−45510号公報では、基板上にレジ
ストパターンを形成した後、基板上に前記レジストパタ
ーンの流動しすぎを防止するためのストッパとしての樹
脂を形成し、次いで熱処理し、レジストを流動化させて
パターン寸法を変化させた後、樹脂を除去して微細なパ
ターンを形成する方法が開示されている。そして上記樹
脂として、具体的にはポリビニルアルコールを用いてい
るが、ポリビニルアルコールは、水に対する溶解性が不
十分なため、水洗で完全に除去することが難しく、良好
なプロフィルのパターンの形成が難しく、また経時安定
性の面でも必ずしも満足し得るものとはいえない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、ホトレジストパターンを有する基
板上に被覆形成剤を被覆してパターン形成を行う微細パ
ターンの形成方法において、パターン寸法の制御性に優
れるとともに、良好なプロフィルおよび半導体デバイス
における要求特性を備えた微細パターンを得ることがで
きる微細パターンの形成方法を提供することを目的とす
るものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
めに本発明は、ホトレジストパターンを有する基板上
に、被覆形成剤を被覆する工程、ホトレジストパターン
の軟化点よりも低い温度で熱処理を行うことにより該被
覆形成剤を収縮させ、その収縮作用によりホトレジスト
パターン間の間隔を狭小せしめる工程、および上記被覆
形成剤を除去する工程を、複数回に亘って行うことを特
徴とする、微細パターンの形成方法を提供する。
【0012】上記において、被覆形成剤として水溶性ポ
リマーを含有するものを用いるのが好ましい。
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
【0015】 本発明に係る微細パターン形成方法は、
ホトレジストパターンを有する基板上に、被覆形成剤を
被覆する工程、ホトレジストパターンの軟化点よりも低
い温度で熱処理を行うことにより該被覆形成剤を収縮さ
せ、その収縮作用によりホトレジストパターン間の間隔
を狭小せしめる工程、および上記被覆形成剤を除去する
工程を、複数回に亘って行うことを特徴とする。
【0016】ホトレジストパターンを有する基板の作製
は、特に限定されるものでなく、半導体デバイス、液晶
表示素子、磁気ヘッドあるいはマイクロレンズなどの製
造において用いられる常法により行うことができる。例
えば、シリコンウェーハ等の基板上に、化学増幅型等の
ホトレジスト用組成物を、スピンナーなどで塗布、乾燥
してホトレジスト層を形成した後、縮小投影露光装置な
どにより、紫外線、deep−UV、エキシマレーザー
光などの活性光線を、所望のマスクパターンを介して照
射するか、あるいは電子線により描画した後、加熱し、
次いでこれを現像液、例えば1〜10質量%テトラメチ
ルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液等のア
ルカリ性水溶液などを用いて現像処理することによっ
て、基板上にホトレジストパターンを形成することがで
きる。
【0017】なお、ホトレジストパターンの材料となる
ホトレジスト用組成物としては、特に限定されるもので
はなく、i、g線用ホトレジスト組成物、KrF、Ar
F、F2等のエキシマレーザー用ホトレジスト組成物、
さらにはEB(電子線)用ホトレジスト組成物等、広く
一般的に用いられるホトレジスト組成物を用いることが
できる。
【0018】a.被覆形成剤塗布工程
【0019】次いで、このようなホトレジストパターン
を有する基板上に、被覆形成剤を塗布し被覆する。な
お、被覆形成剤を塗布した後に、80〜100℃の温度
で30〜90秒間、基板にプリベークを施してもよい。
【0020】被覆方法は従来の熱フロープロセスにおい
て通常行われていた方法に従って行うことができる。す
なわち、例えばスピンナー等により、上記パターン微細
化用被覆形成剤の水溶液を、基板上に塗布する。
【0021】本発明に用いられる被覆形成剤は、基板上
に設けられたホトレジストパターンの間に画定された、
ホールパターン、トレンチパターンなどに代表されるパ
ターンを被覆するためのものであって、その熱収縮作用
によって、上記ホトレジスト間に画定されたパターンの
広さ、幅を狭小ならしめて、微小なパターンを形成する
のに用いられるものである。
【0022】このような被覆形成剤として、水溶性ポリ
マーを含有するものが好ましく用いられる。
【0023】上記水溶性ポリマーは、室温で水に溶解し
得るポリマーであればよく、特に制限されるものでない
が、アクリル系重合体、ビニル系重合体、セルロース系
誘導体、アルキレングリコール系重合体、尿素系重合
体、メラミン系重合体、エポキシ系重合体、アミド系重
合体などが好ましく用いられる。
【0024】アクリル系重合体としては、例えば、アク
リル酸、アクリル酸メチル、メタクリル酸、メタクリル
酸メチル、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、N,N−ジ
メチルアミノプロピルアクリルアミド、N−メチルアク
リルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N,N−ジメ
チルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジエチルア
ミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノエ
チルアクリレート、アクリロイルモルホリン等の単量体
を構成成分とする重合体または共重合体が挙げられる。
【0025】ビニル系重合体としては、例えば、N−ビ
ニルピロリドン、ビニルイミダゾリジノン、酢酸ビニル
等の単量体を構成成分とする重合体または共重合体が挙
げられる。
【0026】セルロース系誘導体としては、例えばヒド
ロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロースアセテートフタレート、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロースヘキサヒドロフタレ
ート、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテート
サクシネート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロール、セルロールアセテートヘキサヒドロフタレー
ト、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、
メチルセルロース等が挙げられる。
【0027】アルキレングリコール系重合体としては、
例えば、エチレングリコール、プロピレンググリコール
等の付加重合体または付加共重合体などが挙げられる。
【0028】尿素系重合体としては、例えば、メチロー
ル化尿素、ジメチロール化尿素、エチレン尿素等を構成
成分とするものが挙げられる。
【0029】メラミン系重合体としては、例えば、メト
キシメチル化メラミン、メトキシメチル化イソブトキシ
メチル化メラミン、メトキシエチル化メラミン等を構成
成分とするものが挙げられる。
【0030】さらに、エポキシ系重合体、ナイロン系重
合体などの中で水溶性のものも用いることができる。
【0031】中でも、アルキレングリコール系重合体、
セルロース系重合体、ビニル系重合体、アクリル系重合
体の中から選ばれる少なくとも1種を含む構成とするの
が好ましく、特には、pH調整が容易であるという点か
らアクリル系重合体が最も好ましい。さらには、アクリ
ル系重合体以外の水溶性ポリマーとの共重合体とするこ
とが、加熱処理時にホトレジストパターンの形状を維持
しつつ、ホトレジストパターン間隔の収縮効率を高くす
ることができるという点から好ましい。水溶性ポリマー
は1種または2種以上を用いることができる。
【0032】水溶性ポリマーは、共重合体として用いた
場合、構成成分の配合比は特に限定されるものでない
が、特に経時安定性を重視するなら、アクリル系重合体
の配合比を、それ以外の他の構成重合体よりも多くする
ことが好ましい。なお、経時安定性の向上は、アクリル
系重合体を上記のように過多に配合する以外に、p−ト
ルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の酸
性化合物を添加することにより解決することも可能であ
る。
【0033】被覆形成剤にはさらに、水溶性アミンを配
合してもよい。水溶性アミンとしては、25℃の水溶液
におけるpKa(酸解離定数)が7.5〜13のアミン
類が、不純物発生防止、pH調整等の点から好ましく用
いられる。具体的には、例えば、モノエタノールアミ
ン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−
(2−アミノエトキシ)エタノール、N,N−ジメチル
エタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミ
ン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−メチルエ
タノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブ
チルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミ
ン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノール
アミン、トリイソプロパノールアミン等のアルカノール
アミン類;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン、プロピレンジアミン、N,N−ジエチルエチレン
ジアミン、1,4−ブタンジアミン、N−エチル−エチ
レンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プ
ロパンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン等のポリア
ルキレンポリアミン類;2−エチル−ヘキシルアミン、
ジオクチルアミン、トリブチルアミン、トリプロピルア
ミン、トリアリルアミン、ヘプチルアミン、シクロヘキ
シルアミン等の脂肪族アミン;ベンジルアミン、ジフェ
ニルアミン等の芳香族アミン類;ピペラジン、N−メチ
ル−ピペラジン、メチル−ピペラジン、ヒドロキシエチ
ルピペラジン等の環状アミン類等が挙げられる。中で
も、沸点140℃以上(760mmHg)のものが好ま
しく、例えばモノエタノールアミン、トリエタノールア
ミン等が好ましく用いられる。
【0034】水溶性アミンは、被覆形成剤(固形分)に
対して0.1〜30質量%程度の割合で配合するのが好
ましく、特には2〜15質量%程度である。0.1質量
%未満では経時による液の劣化が生じるおそれがあり、
一方、30質量%超ではホトレジストパターンの形状悪
化を生じるおそれがある。
【0035】被覆形成剤にはさらに、塗布均一性、面内
均一性等の点から、所望により、界面活性剤を配合する
ことができる。
【0036】界面活性剤としては、上記水溶性ポリマー
に添加した際、溶解性が高く、懸濁を発生せず、ポリマ
ー成分に対する相溶性がある、等の特性を有するものが
好ましく用いられる。このような特性を満たす界面活性
剤を用いることにより、特に被覆形成剤を塗布する際の
気泡(マイクロフォーム)発生と関係があるとされる、
ディフェクトの発生を効果的に防止することができる。
【0037】上記の点から、本発明に用いられる界面活
性剤としては、N−アルキルピロリドン系界面活性剤、
第4級アンモニウム塩系界面活性剤、およびポリオキシ
エチレンのリン酸エステル系界面活性剤の中から選ばれ
る少なくとも1種が好ましく用いられる。
【0038】N−アルキルピロリドン系界面活性剤とし
ては、下記一般式(I)
【0039】
【0040】(式中、R1は炭素原子数6以上のアルキ
ル基を示す)で表されるものが好ましい。
【0041】かかるN−アルキルピロリドン系界面活性
剤として、具体的には、N−ヘキシル−2−ピロリド
ン、N−へプチル−2−ピロリドン、N−オクチル−2
−ピロリドン、N−ノニル−2−ピロリドン、N−デシ
ル−2−ピロリドン、N−デシル−2−ピロリドン、N
−ウンデシル−2−ピロリドン、N−ドデシル−2−ピ
ロリドン、N−トリデシル−2−ピロリドン、N−テト
ラデシル−2−ピロリドン、N−ペンタデシル−2−ピ
ロリドン、N−ヘキサデシル−2−ピロリドン、N−ヘ
プタデシル−2−ピロリドン、N−オクタデシル−2−
ピロリドン等が挙げられる。中でもN−オクチル−2−
ピロリドン(「SURFADONE LP100」;ISP社製)が好
ましく用いられる。
【0042】第4級アンモニウム系界面活性剤として
は、下記一般式(II)
【0043】
【0044】〔式中、R2、R3、R4、R5はそれぞれ独
立にアルキル基またはヒドロキシアルキル基を示し(た
だし、そのうちの少なくとも1つは炭素原子数6以上の
アルキル基またはヒドロキシアルキル基を示す);X-
は水酸化物イオンまたはハロゲンイオンを示す〕で表さ
れるものが好ましい。
【0045】かかる第4級アンモニウム系界面活性剤と
して、具体的には、ドデシルトリメチルアンモニウムヒ
ドロキシド、トリデシルトリメチルアンモニウムヒドロ
キシド、テトラデシルトリメチルアンモニウムヒドロキ
シド、ペンタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、へプタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシ
ド、オクタデシルトリメチルアンモニウムヒドロキシド
等が挙げられる。中でも、ヘキサデシルトリメチルアン
モニウムヒドロキシドが好ましく用いられる。
【0046】ポリオキシエチレンのリン酸エステル系界
面活性剤としては、下記一般式(III)
【0047】
【0048】(式中、R6は炭素原子数1〜10のアル
キル基またはアルキルアリル基を示し;R7は水素原子
または(CH2CH2O)R6(ここでR6は上記で定義し
たとおり)を示し;nは1〜20の整数を示す)で示さ
れるものが好ましい。
【0049】かかるポリオキシエチレンのリン酸エステ
ル系界面活性剤としては、具体的には「プライサーフA
212E」、「プライサーフA210G」(以上、いず
れも第一工業製薬(株)製)等として市販されているも
のを好適に用いることができる。
【0050】界面活性剤を配合する場合、被覆形成剤
(固形分)に対して0.1〜10質量%程度の割合で配
合するのが好ましく、特には0.2〜2質量%程度であ
る。上記範囲内で配合することにより、塗布性の悪化に
起因する、面内均一性の低下に伴うパターンの収縮率の
バラツキ、あるいはマイクロフォームと呼ばれる塗布時
に発生する気泡に因果関係が深いと考えられるディフェ
クトの発生といった問題を効果的に予防し得る。
【0051】本発明に用いられる被覆形成剤は、3〜5
0質量%濃度の水溶液として用いるのが好ましく、5〜
20質量%濃度の水溶液として用いるのが特に好まし
い。濃度が3質量%未満では基板への被覆不良となるお
それがあり、一方、50質量%超では、濃度を高めたこ
とに見合う効果の向上が認められず、取扱い性の点から
も好ましくない。
【0052】なお、該被覆形成剤は、上記したように溶
媒として水を用いた水溶液として通常用いられるが、水
とアルコール系溶媒との混合溶媒を用いることもでき
る。アルコール系溶媒としては、例えばメチルアルコー
ル、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、1,2−ブチレングリコール、
1,3−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコ
ール等が挙げられる。これらのアルコール系溶媒は、水
に対して30質量%程度を上限として混合して用いられ
る。
【0053】b.熱処理(収縮)工程
【0054】次いで熱処理を行って、被覆形成剤からな
る塗膜を収縮させる。これにより、該塗膜に接するホト
レジストパターンの間隔が狭められる。このホトレジス
トパターン間の間隔は、すなわち、最終的に得られるパ
ターンの径や幅を規定することから、これによりホール
パターンの径やトレンチパターンの幅を狭小化させるこ
とができ、パターンの微小化を行うことができる。
【0055】 加熱温度は、被覆形成剤からなる塗膜の
収縮を起こし得る温度であって、パターンの微細化を行
うに十分な温度であれば、特に限定されるものでない
が、本発明ではホトレジストパターンの軟化点よりも低
い温度で加熱す このような温度で行うと、プロフィ
ルの良好な微細パターンを形成することができ、また特
にウェーハ面内におけるデューティ比(Duty)比、
すなわちウェーハ面内におけるパターン間隔に対する依
存性を小さくすることができる。
【0056】なお、「ホトレジストパターンの軟化点」
とは、基板上に形成したホトレジストパターンが、基板
の加熱処理により自発的に流動化(フロー)し始める温
度を意味する。
【0057】現在のホトリソグラフィー技術において用
いられる種々のホトレジスト組成物の軟化点、および複
数回の加熱処理という点を考慮すると、上記加熱処理は
80〜160℃程度の温度で行うのが好ましい。1回の
加熱処理時間は、好ましくは30〜90秒間程度であ
る。
【0058】また、被覆形成剤からなる塗膜の厚さとし
ては、ホトレジストパターンの高さと同程度あるいはそ
れを覆う程度の高さが好ましい。半導体素子の製造にお
いては、通常、0.1〜0.5μm程度であるが、本発
明では後述するようにa.工程〜c.工程を複数回繰り
返すことにより、徐々にホトレジストパターン幅を広げ
て微細パターンを形成するため、磁気ヘッド、マイクロ
レンズ等の製造のように膜厚1.0μm程度以上の厚膜
のホトレジストパターンを用いた場合でも、良好なプロ
フィルの微細パターンを形成することができるという効
果を奏する。
【0059】c.被覆形成剤除去工程
【0060】この後、パターン上に残留する被覆形成剤
からなる塗膜は、水系溶剤、好ましくは純水により10
〜60秒間洗浄することにより除去する。本発明に係る
被覆形成剤は、水での洗浄除去が容易で、かつ、基板お
よびホトレジストパターンから完全に除去することがで
きる。
【0061】本発明では、上記a.〜c.工程を複数
回、繰返して行う点に特徴がある。このように、a.〜
c.工程を複数回繰り返すことにより、ホトレジストパ
ターン幅を徐々に幅広とすることができ、さらに、被覆
形成剤として水溶性ポリマーを含有したものを用いるこ
とにより、複数回の水洗除去作業においても、その都度
完全に被覆形成剤を除去することができることから、厚
膜のホトレジストパターンを有する基板を用いた場合で
も、パターン崩れや変形を生ずることなく、良好なプロ
フィルの微細パターンを形成することができる。
【0062】このようにして、基板上に、幅広となった
ホトレジストパターン間隔をなす、微小化されたパター
ンを有する基板が得られる。
【0063】本発明により得られる微細パターンは、こ
れまでの方法によって得られる解像限界よりもより微細
なパターンサイズを有するとともに、良好なプロフィル
を有し、所要の要求特性を十分に満足し得る物性を備え
たものである。
【0064】本発明が適用される技術分野としては、半
導体分野に限られず、広く液晶表示素子、磁気ヘッド製
造、さらにはマイクロレンズ製造等に用いることが可能
である。
【0065】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。なお、配合量は特記しない限り質量%
である。
【0066】(実施例1)基板上にポジ型ホトレジスト
である「EP−TF004EL」(東京応化工業(株)
製)を回転塗布し、150℃で300秒間ベーク処理
し、膜厚2.0μmのホトレジスト層を形成した。
【0067】該ホトレジスト層に対して、電子線(E
B)描画装置(「HL−800D」;(株)日立製作所
製)を用いて描画処理し、140℃にて300秒間加熱
処理を施し、2.38質量%TMAH(テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド)水溶液を用いて現像処理して
ホトレジストパターンを形成した。このホトレジストパ
ターンの形成により、パターン幅258.9nm(すな
わち、ホトレジストパターンがなす間隔が258.9n
m)のトレンチパターンを形成した。
【0068】次に、このトレンチパターン上に、アクリ
ル酸とビニルピロリドンのコポリマー(アクリル酸:ビ
ニルピロリドン=2:1(重量比))10.0gを水9
0gに溶解し、全体の固形分濃度を10.0質量%とし
た被覆形成剤を塗布し、120℃で90秒間加熱処理を
行った。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去
した。そのときのトレンチパターンのパターン幅は23
7.5nmであった。
【0069】次いで、該トレンチパターン上に前記被覆
形成剤を塗布し、120℃で90秒間乾燥処理を行っ
た。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去し
た。そのときのトレンチパターンのパターン幅は22
9.6nmであった。
【0070】次いで、該トレンチパターン上に前記被覆
形成剤を塗布し、120℃で90秒間乾燥処理を行っ
た。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去し
た。このときトレンチパターンのパターン幅は215.
1nmであった。
【0071】(実施例2)基板上にポジ型ホトレジスト
である「DP−TF010PM」(東京応化工業(株)
製)を回転塗布し、130℃で150秒間ベーク処理
し、膜厚3.0μmのホトレジスト層を形成した。
【0072】該ホトレジスト層に対して、KrFエキシ
マレーザー露光装置(「キャノンFPA−3000 E
X3」;キャノン(株)製)を用いて露光処理し、12
0℃にて150秒間加熱処理を施し、2.38質量%T
MAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶
液を用いて現像処理してホトレジストパターンを形成し
た。このホトレジストパターンの形成により、パターン
幅204.1nm(すなわち、ホトレジストパターンが
なす間隔が204.1nm)のトレンチパターンを形成
した。
【0073】次に、このトレンチパターン上に、アクリ
ル酸とビニルピロリドンのコポリマー(アクリル酸:ビ
ニルピロリドン=2:1(重量比))9.1g、トリエ
タノールアミン0.9gを水90gに溶解し、全体の固
形分濃度を10.0質量%とした被覆形成剤を塗布し、
110℃で90秒間加熱処理を行った。続いて23℃で
純水を用いて被覆形成剤を除去した。そのときのトレン
チパターンのパターン幅は185.9nmであった。
【0074】次いで、該トレンチパターン上に前記被覆
形成剤を塗布し、110℃で90秒間乾燥処理を行っ
た。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去し
た。そのときのトレンチパターンのパターン幅は17
5.9nmであった。
【0075】次いで、該トレンチパターン上に前記被覆
形成剤を塗布し、110℃で90秒間乾燥処理を行っ
た。続いて23℃で純水を用いて被覆形成剤を除去し
た。このときトレンチパターンのパターン幅は158.
9nmであった。
【0076】(比較例1)基板上にポジ型ホトレジスト
である「DP−TF010PM」(東京応化工業(株)
製)を回転塗布し、130℃で150秒間ベーク処理
し、膜厚3.0μmのホトレジスト層を形成した。
【0077】該ホトレジスト層に対して、KrFエキシ
マレーザー露光装置(「キャノンFPA−3000 E
X3」;キャノン(株)製)を用いて露光処理し、12
0℃にて150秒間加熱処理を施し、2.38質量%T
MAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)水溶
液を用いて現像処理してホトレジストパターンを形成し
た。このホトレジストパターンの形成により、パターン
幅202.7nm(すなわち、ホトレジストパターンが
なす間隔が202.7nm)のトレンチパターンを形成
した。
【0078】次に、このトレンチパターン上に、実施例
1で用いたものと同様の被覆形成剤を塗布し、140℃
で90秒間加熱処理を行った。続いて23℃で純水を用
いて被覆形成剤を除去した。
【0079】その結果、ホトレジストパターン上部に歪
みが発生し、良好なプロフィルのトレンチパターンが得
られず、後工程に支障をきたし、実用に適さないもので
あった。
【0080】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ホ
トレジストパターンを有する基板上に被覆形成剤を設
け、これを熱処理してホトレジストパターン間隔を狭
め、次いで上記塗膜を除去する微細パターンの形成方法
を利用した技術において、パターン寸法の制御性に優れ
るとともに、被覆形成剤の除去性に優れ、かつ、良好な
プロフィルおよび半導体デバイスにおける要求特性を備
えた微細パターンを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立川 俊和 神奈川県川崎市中原区中丸子150番地 東京応化工業株式会社内 (56)参考文献 特開2000−35672(JP,A) 特開2001−109165(JP,A) 特開 平10−73927(JP,A) 特開2002−6512(JP,A) 特開2002−23389(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03F 7/00 - 7/42 H01L 21/027

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホトレジストパターンを有する基板上
    に、被覆形成剤を被覆する工程、ホトレジストパターン
    の軟化点よりも低い温度で熱処理を行うことにより該被
    覆形成剤を収縮させ、その収縮作用によりホトレジスト
    パターン間の間隔を狭小せしめる工程、および上記被覆
    形成剤を除去する工程を、複数回に亘って行うことを特
    徴とする、微細パターンの形成方法。
  2. 【請求項2】 被覆形成剤が水溶性ポリマーを含有す
    る、請求項1記載の微細パターンの形成方法。
  3. 【請求項3】 水溶性ポリマーがアルキレングリコール
    系重合体、セルロース系誘導体、ビニル系重合体、アク
    リル系重合体、尿素系重合体、エポキシ系重合体、メラ
    ミン系重合体、およびナイロン系重合体の中から選ばれ
    る少なくとも1種である、請求項2記載の微細パターン
    の形成方法。
  4. 【請求項4】 水溶性ポリマーがアルキレングリコール
    系重合体、セルロース系誘導体、ビニル系重合体、およ
    びアクリル系重合体から選ばれる少なくとも1種であ
    る、請求項3記載の微細パターンの形成方法。
  5. 【請求項5】 被覆形成剤が濃度3〜50質量%の水溶
    液である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の微細パ
    ターンの形成方法。
  6. 【請求項6】 被覆形成剤にさらに、水溶性アミンを含
    有する、請求項2〜5のいずれか1項に記載の微細パタ
    ーンの形成方法。
  7. 【請求項7】 水溶性アミンが、25℃におけるpKa
    が7.5〜13のアミンである、請求項6記載の微細パ
    ターンの形成方法。
  8. 【請求項8】 水溶性アミンを、被覆形成剤(固形分)
    中に0.1〜30質量%含有する、請求項6または7記
    載の微細パターンの形成方法。
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