JP2009230106A - 半導体装置の製造方法及びレジスト塗布・現像処理システム - Google Patents

半導体装置の製造方法及びレジスト塗布・現像処理システム Download PDF

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Abstract

【課題】パターン崩れを生ずることなく、レジストパターンをスリム化することが可能な半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】下地層１上にレジスト層３を形成する工程と、レジスト層３に可溶層３ａ及び不溶層３ｂのパターンからなる露光パターンを得る工程と、露光パターンが形成されたレジスト層３から可溶層３ａを除去し、レジストパターン３ｃを形成する工程と、レジストパターン３ｃから中間露光領域３ｄを除去する工程と、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃに、このレジストパターン３ｃを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入し、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃの表面に新たな可溶層３ｅを形成する工程と、レジストパターン３ｃから新たな可溶層３ｅを除去する工程と、を具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、半導体プロセス等に用いられるレジストパターンのスリミング方法、このスリミング方法を利用した半導体装置の製造方法、及びレジスト塗布・現像処理システムに関する。
半導体装置の微細化に伴い、光学露光技術だけでは、１：１のデンスパターンの露光コントラストを十分に確保することが難しくなってきている。そこで、現状、
（１）パターンに新たな層を組み合わせて、デンスパターンを形成する
（２）パターン形成を２回に分けて、デンスパターンを形成する
等の手法が検討されている。
いずれの手法においても、パターンの線幅を如何に細く形成するかが重要である。
なお、レジストパターンの線幅を細く形成する技術としては、例えば、特許文献１乃至３が知られている。
特許文献１では、化学増幅型レジストを用いてレジストパターンを形成した後、このレジストパターン上に酸性被膜を塗布してレジストパターンの表面層をアルカリ可溶性に転換し、アルカリ可溶性に転換された表面層を除去することで、レジストパターンの線幅を、最初に形成された線幅よりも、さらに細くする。
特許文献２では、化学増幅型レジストを用いてレジストパターンを形成した後、このレジストパターン上に改質材を塗布してレジストパターンに改質材を拡散させる。この後、改質材と、レジストパターンのうち、改質剤が拡散されて溶解可能となった部分を除去することで、レジストパターンの線幅を、最初に形成された線幅よりも、さらに細くする。
特許文献３では、レジストパターンを形成した後、このレジストパターン上にパターン薄肉化材料（縮小材料）を塗布してレジストパターンの表面にパターンミキシング層を形成する。この後、薄肉化材料とパターンミキシング層を除去することで、レジストパターンの線幅を、最初に形成された線幅よりも、さらに細くする。
特開２００１−２８１８８６号公報 特開２００２−２９９２０２号公報 特開２００３−２１５８１４号公報
特許文献１乃至３は、レジストパターンの表面を可溶性とすることで、レジストパターンの線幅を、最初に形成された線幅よりも、さらに細くすることができる（以下、本明細書ではスリム化と呼ぶ）。
しかし、パターンの微細化の要求は厳しくなる一途であり、パターンに要求される線幅は、細くなっている。レジスト自体も、より微細なパターンを形成できるように高感度してきている。これらのような様々な要因により、レジストパターンをスリム化するために、レジストパターンの表面を可溶性とする工程を付加すると、パターン崩れが生じやすくなる、という事情を招くようになってきた。
この発明は、パターン崩れを生ずることなく、レジストパターンをスリム化することが可能なレジストパターンのスリミング方法、このスリミング方法を利用した半導体装置の製造方法、及び上記スリミング方法を実行できるレジスト塗布・現像処理システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様に係る半導体装置の製造方法は、下地層上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、前記露光パターンが形成されたレジスト層から可溶層を除去し、レジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンから中間露光領域を除去する工程と、前記中間露光領域が除去されたレジストパターンに、このレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、前記反応物質が導入されたレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、前記レジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、を具備する。
この発明の第２の態様に係る半導体装置の製造方法は、下地層上に第１のレジスト層を形成する工程と、前記第１のレジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、前記露光パターンが形成された第１のレジスト層から可溶層を除去し、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から中間露光領域を除去する工程と、前記中間露光領域が除去された第１のレジストパターンに、この第１のレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、前記反応物質が導入された第１のレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、前記第１のレジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、前記新たな可溶層が除去された第１のレジストパターンが形成された前記下地層上に、第２のレジスト層を形成する工程と、前記第２のレジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、前記露光パターンが形成された第２のレジスト層から可溶層を除去し、第２のレジストパターンを形成する工程と、前記第２のレジストパターンから中間露光領域を除去する工程と、前記中間露光領域が除去された第２のレジストパターンに、この第２のレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、前記反応物質が導入された第２のレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、前記第２のレジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、を具備する。
この発明の第３の態様に係るレジスト塗布・現像処理システムは、レジストを塗布する塗布ユニットと、前記塗布されたレジストをプリベークするプリベークユニットと、前記プリベークされたレジストを露光する露光ユニットと、前記露光されたレジストをポスト露光ベークする第１のポスト露光ベークユニットと、前記ポスト露光ベークされたレジストを現像する第１の現像ユニットと、前記現像されたレジストをポストベークするポストベークユニットと、前記ポストベークされた現像済みレジストを第２回現像する第２の現像ユニットと、前記第２回現像されたレジストに、このレジストを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する反応物質導入ユニットと、前記反応物質が導入されたレジストを第２回ポスト露光ベークする第２のポスト露光ベークユニットと、前記第２回ポスト露光ベークされたレジストを第３回現像する第３の現像ユニットと、を具備する。
この発明によれば、パターン崩れを生ずることなく、レジストパターンをスリム化することが可能なレジストパターンのスリミング方法、このスリミング方法を利用した半導体装置の製造方法、及び上記スリミング方法を実行できるレジスト塗布・現像処理システムを提供できる。
以下、図面を参照しながら、この発明の好ましい形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１Ａ乃至図１Ｆは、この発明の第１の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法の一例を示す断面図である。
まず、図１Ａに示すように、下地層１上に、反射防止膜（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ：ＢＡＲＣ）２を形成する。下地層１の例は、半導体ウエハ自体や、この半導体ウエハ上に形成された層間絶縁膜などの半導体装置内構造である。ＢＡＲＣ２は、例えば、反射防止剤が添加されたレジストを塗布する、又は反射防止膜を堆積することで形成される。なお、ＢＡＲＣ２は、必要に応じて形成されれば良い。次いで、反射防止膜２上にレジストを塗布し、塗布されたレジストをプリベークして溶剤をとばし、固化させることでレジスト層３を形成する。レジストの一例は化学増幅型レジストである。化学増幅型レジストの一例は、例えば、光が照射されることで、溶剤に対して可溶な可溶化物質を発生させるレジストである。具体的な一例として、本例では、光酸発生剤（ＰｈｏｔｏＡｃｉｄ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＰＡＧ）を含有し、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を光源に用いた露光に対応可能な化学増幅型レジストを用いた。ＰＡＧは光があたると酸を発生する。酸は、レジストに含まれたアルカリ不溶性保護基と反応し、アルカリ不溶性保護基をアルカリ可溶性基（可溶化物質）に変化させる。上記反応の一例は酸触媒反応である。
次に、図１Ｂに示すように、レジスト層３の選択された部分を露光し、レジスト層３を可溶化させる可溶化物質を選択的に発生させる。本例のレジストは、ＰＡＧを含有した化学増幅型レジストである。本例では、露光後、レジスト層３中に発生した酸を活性化させ、アルカリ不溶性保護基をアルカリ可溶性基（可溶化物質）への変化を促すために、熱処理（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ：ＰＥＢ）を行う。このように、可溶化物質を選択的に発生させることで、レジスト層３中に、例えば、アルカリ性の溶剤に対して可溶な可溶層３ａ及び不溶な不溶層３ｂのパターンからなる露光パターンを得る。
次に、図１Ｃに示すように、露光パターンが形成されたレジスト層３から可溶層３ａを除去し、露光パターンに応じたレジストパターン３ｃを形成する。本例では、露光パタ−ンが形成されたレジスト層３上に、アルカリ性溶剤（現像液）を噴霧することで、可溶層３ａを除去した。これにより、不溶層３ｂからなるレジストパターン３ｃが形成される。次いで、必要ならば、レジストパターン３ｃを硬化させるために、ポストベークを行う。これで第１回現像工程が終了する。
従来、レジスト層３の現像工程は一回である。しかし、現像後のレジスト層３の側面には、可溶であるはずの領域にも関わらず、可溶化が完全に進まない、又は不溶であるはずの領域にも関わらず、僅かな可溶性基が発生する、といった可溶層３ａと不溶層３ｂとの中間的な性質を持つ領域を生じてしまう。このような領域を、本明細書では中間露光領域３ｄと呼ぶ。中間露光領域３ｄを生ずる原因としては、様々なものが考えられるが、一例をあげるならば、半導体装置の微細化が進むにつれ、光を当てるべき領域と光を当てない領域との境界に、充分な露光コントラストを確保することが難しくなってきていることである。例えば、微細化に伴って露光波長の短波長化が進んでおり、現在では、光源としてＫｒＦエキシマレーザー、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザーが用いられるようになっている。しかし、エキシマレーザー等の短波長光源は、例えば、水銀ランプのｉ線等を利用した露光に比較して、一般的に露光強度が弱くなりやすい、という事情を抱えている。これが、半導体装置の微細化に伴って、充分な露光コントラストを確保することの厳しさが増している要因の一つである。
また、明るい部分から暗い部分への明暗の変化は、ミクロ的に見ると“１”と“０”との関係のように互いに離散し、連続しない変化ではなく、連続した変化となるのが実際である。このため、レジスト層３には、光が弱く当たる部分が生じてしまう。例えば、エキシマレーザー等の短波長光源に使用される化学増幅型レジストには、ＰＡＧが全体に含有されている。ＰＡＧが全体に含有されているから、光が僅かでも当たれば、僅かながらも酸が発生する。発生した僅かな酸が、現像後のレジストパターン３ｃに、中間露光領域３ｄを発生させてしまう。このような中間露光領域３ｄの発生が、後々、レジストのスリミングに悪い影響を及ぼす。
そこで、本実施形態では、図１Ｄに示すように、第１回現像工程の後に、レジストパターン３ｃから中間露光領域３ｄを除去するようにした。
中間露光領域３ｄを除去する手法の一例は、現像である。本第１の実施形態では、中間露光領域３ｄの除去に、現像を用いた（第２回現像工程）。
中間露光領域３ｄを除去するための現像とし、まず、レジストパターン３ｃの線幅（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ：ＣＤ）と、現像液の温度との関係を調べてみた。その結果を図２に示す。図２には、線幅（ＣＤ）がおおよそ６０ｎｍであるレジストパターン３ｃに第２回現像工程を施した際の、現像液の温度毎の線幅（ＣＤ）の変化が示されている。この試験においては、現像液の濃度は標準濃度（約２．３８％）とし、現像時間として６０ｓｅｃ（Ｃｏｎｄ．１）、及び３０ｓｅｃ（Ｃｏｎｄ．２）の二つを選択した。
図２に示すように、線幅（ＣＤ）は、現像液の温度を高くするにつれて減少する。
このように、上記試験の結果、線幅（ＣＤ）の減少量は、現像液の温度を高めることによって大きくなることが確認された。本試験では、現像時間が６０ｓｅｃのとき、現像液の温度が４０℃乃至４５℃の範囲において、線幅（ＣＤ）の減少量が約１５ｎｍ台であり、最大の減少量であった。また、現像時間が３０ｓｅｃのときには、現像液の温度が４０℃乃至５０℃の範囲において、線幅（ＣＤ）の減少量が約６乃至８ｎｍ台であり、最大の減少量であった。
このように、現像液の温度を高めると、線幅（ＣＤ）の減少量が大きくなる傾向が確認されたが、中間露光領域３ｄは、レジストパターン３ｃ、即ち不溶層３ｂの全体ではなく、不溶層３ｂ中にある程度の割合で発生する。また、不溶層３ｂは、理論上、現像液には溶けないから、現像時間に応じて除去可能な中間露光領域３ｄが無くなれば、線幅（ＣＤ）の減少が飽和するはずである。
図２に示す試験結果では、現像時間が６０ｓｅｃのとき、線幅（ＣＤ）の減少量が、おおよそ１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度となると飽和傾向を示す。同様に、現像時間が３０ｓｅｃのとき、線幅（ＣＤ）の減少量が、おおよそ６乃至８ｎｍ程度となると、飽和傾向を示す様子が見てとれる。この結果から、本来の線幅が約６０ｎｍのレジストパターン３ｃには、現像時間６０ｓｅｃで除去可能な中間露光領域３ｄが約１０ｎｍ乃至１５ｎｍ存在し、現像時間３０ｓｅｃで除去可能な中間露光領域３ｄが約６乃至８ｎｍ存在する、と推測される。割合に換算すれば、現像時間に応じて除去可能な中間露光領域３ｄは、本来の線幅に対して１０〜２５％程度存在する、と推測される。
現像時間に応じて除去可能な中間露光領域３ｄが除去された後は、除去困難な不溶層３ｂが残るだけである。不溶層３ｂは、理論上、現像液に溶けないから、本来の線幅が１０〜２５％程度減少すれば、それ以上、線幅が減少することは、理論上ない。即ち、現像液の温度を高くしても、ある温度を超えると、中間露光領域３ｄの除去効果は、ほとんど変わらなくなる。従って、現像液の温度には、適切な上限が設定されたほうが良い。適切な上限を設定することで、例えば、現像液を、不必要に加温せずに済み、製造コストの低下にも有利となる。本例では、現像液の温度が、おおよそ４３℃を超えると除去効果が変わらなくなる。よって、現像液の温度の範囲は、現像時間によって変わるが、おおよそ２３℃以上４５℃以下が良いであろう。
ところで、本例では、現像液の温度が４５℃乃至５０℃を超えると、線幅（ＣＤ）の測定が不可能となった。これは、レジストパターン３ｃが倒れてしまったためである。レジストパターン３ｃ、即ち不溶層３ｂは、理論上、現像液には溶けることはないから、現像液によってレジストパターン３ｃが細りすぎて倒れた、とは考え難い。この原因は、レジストパターン３ｃの根本にあるＢＡＲＣ２が現像液に侵食されたことにあった。レジストパターン３ｃが、根本のＢＡＲＣ２が侵食されることで、倒れたのである。
そこで、レジストパターン３ｃの線幅（ＣＤ）をおおよそ７０ｎｍに変えてみて、同様の試験を行った。この試験においては、現像液の濃度は標準濃度（約２．３８％）とし、現像時間として１０ｓｅｃを選択した。その結果を図３に示す。
図３に示すように、線幅（ＣＤ）をおおよそ７０ｎｍとすると、現像液の温度を７０℃まで、レジストパターン３ｃが倒れることなく、レジストパターン３ｃの線幅（ＣＤ）を減少させることができた。
この結果より、現像液の好ましい温度範囲は２３℃以上７０℃以下であることが分かった。
ただし、ＢＡＲＣ２の耐性を考慮にいれると、現像液の温度範囲は、２３℃以上４５℃以下がより好ましい。
このように、中間露光領域３ｄの除去に現像を用いる場合、現像液の温度に上限を設定することは、製造コストの低下ばかりでなく、ＢＡＲＣ２の不慮の侵食、この不慮の侵食に伴うパターン倒れの抑制にも有利である。
次に、中間露光領域３ｄを除去するための現像とし、線幅（ＣＤ）と現像液の濃度との関係を調べてみた。その結果を図４に示す。図４には、線幅（ＣＤ）がおおよそ６０ｎｍであるレジストパターン３ｃに第２回現像工程を施した際の、現像液の濃度毎の線幅（ＣＤ）の変化が示されている。この第２回現像工程に用いた現像液の温度は２３℃とし、現像時間は６０ｓｅｃとした。
図４に示すように、単位時間、本例では６０ｓｅｃ当たりの線幅（ＣＤ）の減少は、現像液の濃度を高くするにつれて高まる。本例では、現像液の濃度を、２．３８％、１０％、１５％と高めるにつれて、線幅（ＣＤ）の減少量が大きくなる。
本例でも、濃度が１５％を超え、２０％となると、レジストパターン３ｃの倒れが発生した。この原因も、ＢＡＲＣ２の侵食であった。
このように、中間露光領域３ｄを除去するには、現像液の濃度を高くすることが良いが、中間露光領域３ｄの除去効果がいずれは飽和すること、及びＢＡＲＣ２が侵食されることを考慮すると、濃度にも上限を与えることが良い。本例では、好ましい現像液の濃度は、２．３８％以上１５％以下である。
さらに、中間露光領域３ｄを除去するための現像とし、線幅（ＣＤ）と、現像時間との関係を調べてみた。その結果を図５に示す。図５には線幅（ＣＤ）がおおよそ６０ｎｍであるレジストパターン３ｃに第２回現像工程を施した際の、現像時間毎の線幅（ＣＤ）の変化が示されている。この試験においては、現像液の濃度として２．３８％（標準濃度）、５％、及び１０％の三つを選択した。濃度が２．３８％の場合には現像液の温度を２３℃（Ｃｏｎｄ．１）、濃度が５％の場合には現像液の温度を３５℃（Ｃｏｎｄ．２）、濃度が１０％の場合には現像液の温度を３５℃（Ｃｏｎｄ．３）とした。
図５に示すように、線幅（ＣＤ）は、現像時間を長くするにつれて減少する。
例えば、Ｃｏｎｄ．１のときには、現像時間が約６０ｓｅｃ以上となると線幅（ＣＤ）が減少しだす。Ｃｏｎｄ．２、及びＣｏｎｄ．３のときには、現像時間が約２０ｓｅｃ以上となると、線幅（ＣＤ）の減少効果が高い。
また、中間露光領域３ｄは、本来のレジストパターン３ｃ中にある割合で含まれているから、現像時間を長くしても、ある時間を超えるとは除去効果がほとんど変わらなくなる。本例では、３００ｓｅｃを超えると除去効果が変わらなくなる。
さらに、現像時間２０ｓｅｃ未満においては、線幅（ＣＤ）がどのように変化するかを調べてみた。その結果を図６に示す。この試験においては現像液の濃度を２．３８％、現像液の温度を４８℃とした。
図６に示すように、現像時間が１ｓｅｃから線幅（ＣＤ）が減少する。
また、図７は、図５中のＣｏｎｄ．１の試料の試験結果を、現像時間０ｓｅｃから１２００ｓｅｃまでの線幅（ＣＤ）の変化を対数表示せずに示したものである。
改めて図７に示すように、現像時間が３００ｓｅｃを超えると、除去効果はほとんど変わらなくなる。
以上の結果から、本例では、好ましい現像時間は、１ｓｅｃ以上３００ｓｅｃ以下となる。
さらに、本例では、図１Ｅに示すように、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃに、このレジストパターン３ｃを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入し、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃの表面に新たな可溶層３ｅを形成するようにした。新たな可溶層３ｅを形成する方法の例は、反応物質を、レジストパターン３ｃ内に拡散させることである。拡散としては、主に、次の二例を用いることができる。
第１の例は、反応物質を、レジストパターン３ｃ内に液相拡散にて拡散させることである。液相拡散の一例は、図８に示すように、上記中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃ上に、反応物質を含む溶液を塗布することである。反応物質の一例は、酸である。酸を含む酸性溶液の一例としては、例えば、ＴＡＲＣ（Ｔｏｐ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）を用いることができる。
具体的な工程の一例としては、図８に示すように、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃ上に、反応物質、例えば、酸（Ｈ＋）を含む溶液４ａを塗布する。次いで、溶液４ａから、酸（Ｈ＋）を、レジストパターン３ｃの表面からレジストパターン３ｃ内に拡散させる。拡散の際には、図８に示すように、レジストパターン３ｃが形成されている基板、例えば、半導体ウエハＷを、ベーカー５を用いてベークすると、反応物質、例えば、酸（Ｈ＋）の拡散量を大きくできるので良い。また、ベークすることで、レジストパターン３ｃ内に拡散した酸（Ｈ＋）を活性化でき、不溶層３ｂから可溶層３ｅへの変化を促すこともできる。不溶層３ｂから可溶層３ｅへの変化の一例は、例えば、アルカリ不溶性保護基からアルカリ可溶性基（可溶化物質）への、酸（Ｈ＋）を触媒成分とした変化である。
なお、ベーク温度が高すぎると、パターン崩れやパターン倒れの要因となるので、ベーク温度には上限が設定されることが好ましい。ベーク温度の上限は、レジストパターン３ｃを構成するレジストの種類に応じて変わるであろうが、本例では、１１０℃である。好ましいベーク温度は、５０℃乃至１８０℃である。
第２の例は、反応物質を、レジストパターン３ｃ内に気相拡散にて拡散させることである。気相拡散の一例は、図９に示すように、上記中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃを、反応物質を含む気体（雰囲気）に暴露することである。反応物質の一例は、第１の例と同様に酸である。酸を含む気体の一例としては、例えば、ＴＡＲＣを気化させたものを用いることができる。
具体的な工程の一例としては、図９に示すように、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃが形成された基板、例えば、半導体ウエハＷを処理チャンバ６内に搬入し、処理チャンバ６内に、反応物質、例えば、酸（Ｈ＋）を含む酸含有ガスを供給し、レジストパターン３ｃを、酸（Ｈ＋）を含む雰囲気４ｂに暴露する。次いで、酸（Ｈ＋）を含む雰囲気４ｂから、酸（Ｈ＋）を、レジストパターン３ｃの表面からレジストパターン３ｃ内に拡散させる。拡散の際には、図９に示すように、第１の例と同様に、レジストパターン３ｃが形成されている基板、例えば、半導体ウエハＷを、ベーカー５を用いてベークすることが良い。ベークすることで、第１の例と同様に、反応物質、例えば、酸（Ｈ＋）の拡散量を大きくでき、また、レジストパターン３ｃ内に拡散した酸（Ｈ＋）を活性化でき、不溶層３ｂから可溶層３ｅへの変化を促すことができる。不溶層３ｂから可溶層３ｅへの変化の一例は、本第２の例においても、酸（Ｈ＋）を触媒成分としたアルカリ不溶性保護基からアルカリ可溶性基（可溶化物質）への変化である。
なお、本第２の例におけるベーク温度の範囲は、第１の例と同様で良い。
このように、反応物質、例えば、酸（Ｈ＋）をレジストパターン３ｃの表面からレジストパターン３ｃ内に、液相又は気相拡散させることで、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃの表面に新たな可溶層３ｅを形成できる。
次に、図１Ｆに示すように、新たな可溶層３ｅが形成されたレジストパターン３ｃから新たな可溶層３ｅを除去する。除去の一例は現像である。
本例では、新たな可溶層３ｅが形成されたレジストパターン３ｃ上に、アルカリ性溶剤（現像液）を噴霧することで、新たな可溶層３ｅを除去した。次いで、必要ならば、レジストパターン３ｃを硬化させるために、ポストベークを行う。これで第３回現像工程が終了する。
このように、第１の実施形態によれば、図１Ｃに示した第１回現像工程の後に、図１Ｄに示した中間露光領域３ｄの除去工程（第２回現像工程）、及び図１Ｆに示した新たな可溶層３ｅの除去工程（第３回現像工程）を行うから、第１回現像工程におけるレジストパターン３ｃの線幅ＣＤｉｎｔよりも細い線幅ＣＤｆｎｌを持つレジストパターン３ｃを得ることができる。
しかも、最終のレジストパターン３ｃの線幅ＣＤｆｎｌにおけるスリミング量は、最初のレジストパターン３ｃの線幅ＣＤｉｎｔから、中間露光領域３ｄの除去によるスリミング量と、新たな可溶層３の除去によるスリミング量との二つを加算したものとなる。よって、スリミング工程が一回であるスリミング方法に比較すれば、レジストパターン３ｃのスリミング量を、より大きくすることができる。具体的な数値例をあげれば、第１回現像工程後のレジストパターン３ｃの線幅が６０ｎｍであった場合には、中間露光領域３ｄの除去で約１０ｎｍ、これに続く新たな可溶層３ｅの除去で約１５ｎｍ、合わせて約２５ｎｍのスリム化が可能である。従って、例えば、６０ｎｍの線幅のレジストパターンを得ることができる露光技術を用いた場合であっても、最終的に得られるレジストパターンの線幅、おおよそ半分の約３５ｎｍにできる。
さらに、第１の実施形態によれば、第１回現像工程を終えたレジストパターン３ｃから、中間露光領域３ｄを除去する。このため、新たな可溶層３ｅを、表面部分が清浄なレジストパターン３ｃ内に形成できる。表面部分が清浄とは、本例では、表面部分に余分な可溶化物質、及び／又は反応物質がほとんど無い状態を指す。本例では、新たな可溶層３ｅを、余分なアルカリ可溶性基、及び／又は酸がほとんど無いレジストパターン３ｃ上に形成する。このため、中間露光領域３ｄを除去していないレジストパターン３ｃに形成する場合に比較して、パターン崩れを発生させ難い状態で、レジストパターン３ｃをスリミングできる。この利点を裏付ける参考例として、図１０Ａに、中間露光領域を除去していないレジストパターンに、新たな可溶層を形成し、その後、新たな可溶層を除去した場合の図面代用写真（ＳＥＭ写真）を示す。
図１０Ａに示すように、中間露光領域を除去していないレジストパターンに、新たな可溶層を形成するスリミング方法では、レジストパターンが崩れてしまっている。この原因の一つとしては、レジストパターン３ｃの側面に可溶化物質や反応物質、本参考例ではアルカリ可溶基や酸が残っており、これらの残存物が、新たな可溶層３ｅを形成する際に、新たな可溶層３ｅを異常に成長させてしまうもの、と推測される。結果として、図１０Ａに示す参考例のように、中間露光領域を除去していないレジストパターンに、新たな可溶層を形成するスリミング方法では、パターン崩れを生じやすい。よって、参考例では、レジストパターンのスリミングに限界がある。
図１０Ｂは、第１の実施形態に従ってレジストパターンをスリミングさせた場合の図面代用写真（ＳＥＭ写真）である。
対して、図１０Ｂに示すように、第１の実施形態では、パターン崩れを生じることなく、レジストパターンをスリミングできている。よって、第１の実施形態によれば、新たな可溶層３ｅを、中間露光領域３ｄを除去していないレジストパターン３ｃに形成する場合に比較して、パターン崩れの発生を抑制しつつ、レジストパターン３ｃをスリミングすることができる。
このように、第１の実施形態によれば、パターン崩れを生ずることなく、レジストパターンをスリム化することが可能なレジストパターンのスリミング方法を得ることができる。
さらに、第１の実施形態によれば、パターンラフネス（ＬＷＲ：Ｌｉｎｅ Ｗｉｄｔｈ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を改善することもできた。
図１１は、スリミング前、スリミング後のレジストパターンを示す図面代用写真（ＳＥＭ写真）である。
図１１に示すように、レジストＡ（Ｒｅｓｉｓｔ−Ａ）は、スリミング前、ＬＷＲ＝８．２ｎｍである。これを、第１の実施形態に従ってスリミングしたところ、ＬＷＲ＝６．８ｎｍまで低下させることができた。また、レジストＢ（Ｒｅｓｉｓｔ−Ｂ）についても、スリミング前、ＬＷＲ＝５．２ｎｍであったところを、ＬＷＲ＝４．４ｎｍまで低下させることができた。
このように、第１の実施形態によれば、レジストのＬＷＲを改善でき、凹凸差が小さく良好な形状のレジストパターンを形成することもできる。
レジストパターンの線幅（ＣＤ）が、例えば、４０ｎｍ、３０ｎｍ、２０ｎｍ…と微細になってくると、わずかな凹凸差がレジストパターンの形状に大きな影響を与える。
対して、第１の実施形態によれば、凹凸差が小さく良好な形状のレジストパターンを形成することができる。よって、第１の実施形態に従ったスリミング方法は、今後の更なる微細化にも有利である。
また、上記第１の実施形態においては、第３回現像工程（新たな可溶層除去）に際して、第１回現像工程と同様の現像工程を行った。
しかし、第３回現像工程（新たな可溶層除去）において、第２回現像工程（中間露光領域除去）と同様の現像工程（ここでは便宜上、前処理現像という）を行うと、レジストパターンをさらにスリミングできることが分かった。その結果を表１に示す。現像条件は、通常現像が、現像液温度２３℃、現像液濃度２．３８％、現像時間６０ｓｅｃである。また、前処理現像は、現像液温度４５℃、現像液濃度２．３８％、現像時間６０ｓｅｃである。
このように、第３回現像工程（新たな可溶層除去）において、前処理現像と同様の、高温、もしくは高濃度現像、もしくは長時間現像を行うことで、通常現像の場合に比較して、さらにレジストパターンをスリミングさせることができる。
尚、第３回現像工程を、前処理現像と同様の条件で行う場合の好ましい条件域は、第２回現像工程と同じで良い。
また、第３回現像工程を前処理現像と同様の条件で行うことは、以下に説明する他の実施形態にも適用できることはもちろんである。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、新たな可溶層３ｅを、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃの表面からレジストパターン３ｃ内に形成した。このようにして形成された新たな可溶層３ｅは、レジストパターン３ｃの側面から上面にかけて、レジストパターン３ｃの表面全体に形成される。このため、レジストパターン３ｃは、幅方向及び高さ方向の双方で、等方的にスリム化される。等方的なスリム化では、レジストパターン３ｅの上面の部分も除去されることになるから、レジストパターン３ｅの高さを、不用意に低くしてしまう。レジストパターン３ｅには、ある程度の高さを維持したい場合もある。例えば、レジストパターン３ｅを、下地層１をエッチング加工する際のマスクとして利用する場合等である。
第２の実施形態は、パターン崩れを生ずることなく、かつ、レジストパターンの高さ方向のスリム化を抑制しつつ、レジストパターンの幅をスリム化できるレジストパターンのスリミング方法を得ようとするものである。
図１２Ａ乃至図１２Ｅは、この発明の第２の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法の一例を示す断面図である。
まず、図１２Ａに示すように、図１Ａ乃至図１Ｄを参照して説明したスリミング方法に従って、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃを得る。
次に、図１２Ｂに示すように、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃに、このレジストパターン３ｃを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入した導入層７を形成する。反応物質を導入する方法は、例えば、図８、又は図９を参照して説明した方法を利用することができる。反応物質の一例は、第１の実施形態と同様に酸である。
次に、図１２Ｃに示すように、レジストパターン３ｃのパターン間を、埋め込み材料８で埋め込む。埋め込み材料８は流動性を持つ材料で良く、例えば、流動性材料を、レジストパターン３ｃ上に塗布すれば良い。流動性材料としては、例えば、液浸露光に使用される液浸保護膜（トップコート）を利用することができる。また、埋め込み材料８は、レジストパターン３ｃの上面９が露出するように形成する。上面９を露出させるためには、埋め込み材料８の膜厚が、例えば、レジストパターン３ｃの高さｈとほぼ同じになるように塗布すれば良い。
次に、図１２Ｄに示すように、露出したレジストパターン３ｃの上面９から、上記反応物質が不溶層を可溶層に変化させる性質を消してしまう物質、例えば、中和物質を、上面９からレジストパターン３ｃ内に導入する。中和物質を、上面９からレジストパターン３ｃ内に導入することで、図中、破線楕円１０内に示すように、レジストパターン３ｃの表面全体に形成された導入層７のうち、レジストパターン３ｃの上面部分に形成されていた部分を中和することができる。中和により、導入層７は、レジストパターン３ｃの側面部分にのみ残るようになる。中和物質の一例は、反応物質が酸であるときには、アミン系物質である。中和物質をレジストパターン３ｃ内に導入する方法の例は、中和物質をレジストパターン３ｃ内に拡散させることである。拡散の方法の例としては、主に、中和物質を含有した中和ガスから中和物質を拡散させる気相拡散（図１３参照）と、中和物質を含有した中和溶液から同じく中和物質を拡散させる液相拡散（図１４参照）、との二通りがある。
中和物質を、気相拡散を用いて導入する場合には、図１３に示すように、レジストパターン３ｃが形成された基板、例えば、半導体ウエハＷを処理チャンバ６内に搬入し、処理チャンバ６内に、中和物質を含む中和ガスを供給し、レジストパターン３ｃの上面９を、中和物質を含む雰囲気１１ａに暴露する。次いで、中和物質を含む雰囲気１１ａから、中和物質を、レジストパターン３ｃの上面９からレジストパターン３ｃ内に拡散させる。中和ガスの一例は、反応物質が酸であるときには、アミン系ガスである。
また、中和物質を、液相拡散を用いて導入する場合には、図１４に示すように、レジストパターン３ｃ上に、中和物質を含む中和溶液１１ｂを塗布する。次いで、中和溶液１１ｂから、中和物質を、レジストパターン３ｃの上面９からレジストパターン３ｃ内に拡散させる。中和溶液の一例は、反応物質が酸であるときには、アミン系溶液である。
このように、中和物質を含む材料、例えば、反応物質が酸であるときには、アミン系ガス、又はアミン系溶液から中和物質を、レジストパターン３ｃの上面９からレジストパターン３ｃ内に拡散させる。これにより、レジストパターン３ｃの上面部分から、反応物質が中和され、反応物質が有していた不溶層を可溶層に変化させる性質が消える。このような中和により、導入層７を、レジストパターン３ｃの側面部分にのみ残すことができる。
次に、図１２Ｅに示すように、レジストパターン３ｃが形成されている基板、例えば、半導体ウエハＷを、ベーカー５を用いてベークする。これにより、導入層７に導入されていた反応物質、例えば、酸がレジストパターン３ｃ内に拡散する。また、拡散した酸が活性化することで、例えば、酸を触媒成分としたアルカリ不溶性保護基からアルカリ可溶性基（可溶化物質）への変化が促され、レジストパターン３ｃの側面に新たな可溶層３ｅが形成される。
この後は、図１Ｆを参照して説明した方法に従って、新たな可溶層３ｅを除去すれば良い。
このように、第２の実施形態によれば、レジストパターン３ｃの上面部分に導入されていた反応物質の、不溶層を可溶層に変化させる性質を消すことで、新たな可溶層３ｅを、レジストパターン３ｃの側面のみに形成することができ、レジストパターン３ｃの高さｈが不用意に低くなってしまう事情を抑制することができる。
このような第２の実施形態は、例えば、スリム化したレジストパターン３ｅを、下地層１をエッチング加工する際のマスクとして利用する場合等に有効に利用することができる。
次に、第２の実施形態の変形例に係るレジストパターンのスリミング方法を説明する。
この変形例は、新たな可溶層３ｅを形成する際に、反応物質を、レジストパターン３ｃ内に液相拡散にて拡散させた場合に適用できる例である。
図１５Ａ乃至図１５Ｃは、第２の実施形態の変形例に係るレジストパターンのスリミング方法の一例を示す断面図である。
まず、図１５Ａに示すように、反応物質、本例では酸（Ｈ＋）を含む酸性溶液４ａを、レジストパターン３ｃの上面９が露出するように、例えば、レジストパターン３ｃの高さｈとほぼ同じになるように塗布する。酸性溶液４ａは、レジストパターン３ｃの上面９が露出するように塗布されるが、酸性溶液４ａは塗布の際にレジストパターン３ｃの上面を通過するから、導入層７は上面９にも形成される。
次に、図１５Ｂに示すように、図１２Ｄを参照して説明した工程と同様に、露出したレジストパターン３ｃの上面９から、上記反応物質が不溶層を可溶層に変化させる性質を消してしまう物質、例えば、中和物質を、上面９からレジストパターン３ｃ内に導入する。これにより、図中、破線楕円１０内に示すように、レジストパターン３ｃの表面に形成された導入層７のうち、レジストパターン３ｃの上面部分に形成されていた部分を中和する。中和の方法は、図１３、又は図１４を参照して説明した方法で良い。
次に、図１５Ｃに示すように、図１２Ｅを参照した説明した工程と同様に、レジストパターン３ｃが形成されている基板、例えば、半導体ウエハＷを、ベーカー５を用いてベークする。これにより、導入層７に導入されていた、本例では酸を、レジストパターン３ｃ内に拡散させるとともに、酸を活性させることで、レジストパターン３ｃの側面に新たな可溶層３ｅを形成する。
この後は、図１Ｆを参照して説明した方法に従って、新たな可溶層３ｅを除去すれば良い。
このように、第２の実施形態の変形例によれば、反応物質、例えば、酸を、酸性溶液４ａを用いてレジストパターン３ｃに拡散させる際に、酸性溶液４ａをレジストパターン３ｃの上面９が露出するように塗布することで、反応物質の導入層７の形成と、上面９から中和物質を導入するためのパターン間の埋め込みとを一回の工程でできる。このため、工程数を減らすことができ、製造コストの低減、歩留り低下の抑制、及びスループットの向上等に有用である。
（第３の実施形態）
第３の実施形態は、上述したスリミング方法を利用した半導体装置の製造方法の一例に関する例である。
図１６乃至図２４は、この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
まず、図１６に示すように、例えば、半導体ウエハ、又はウエハ上に形成された層間絶縁膜等である下地層３１上に、エッチングストッパー３２を形成する。次いで、エッチングストッパー３２上に、例えば、導電性ポリシリコン膜３３を形成する。次いで、ポリシリコン膜上に、ＢＡＲＣ２を形成する。次いで、ＢＡＲＣ２上にレジストを塗布し、塗布されたレジストをプリベークし、固化させることでレジスト層３を形成する。レジストの一例は、第１の実施形態と同様に、ＰＡＧを含有し、発生した酸を触媒成分として、アルカリ不溶性保護基をアルカリ可溶性基（可溶化物質）に変化させる化学増幅型レジストである。
次に、図１７に示すように、レジスト層３の選択された部分を露光し、レジスト層３中に、例えば、アルカリ性の溶剤に対して可溶な可溶層３ａ及び不溶な不溶層３ｂのパターンからなる露光パターンを形成する。露光パターンの形成は、例えば、図１Ｂを参照して説明した方法と同様の方法にて行えば良い。
次に、図１８に示すように、レジスト層３から可溶層３ａを除去し、不溶層３ｂのパターンに応じたレジストパターン３ｃを形成する。レジストパターン３ｃの形成は、例えば、図１Ｃを参照して説明した方法と同様の方法にて行えば良い。
次に、図１９に示すように、レジストパターン３ｃから中間露光領域３ｄを除去する。
中間露光領域３ｄの除去は、図１Ｄを参照して説明した方法と同様の方法にて行えば良い。次いで、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃに、新たな可溶層３ｅを形成する。新たな可溶層３ｅの形成は、例えば、図１Ｅを参照して説明した方法と同様の方法にて行えば良い。
次に、図２０に示すように、レジストパターン３ｃから新たな可溶層３ｅを除去する。新たな可溶層３ｅの除去は、例えば、図１Ｆを参照して説明した保方と同様の方法にて行えば良い。
次に、図２１に示すように、新たな可溶層３ｅが除去されたレジストパターン３ｃをマスクに用いて、ＢＡＲＣ２を除去する。
次に、図２２に示すように、レジストパターン３ｃの側壁上に、側壁膜３４を形成する。側壁膜３４の形成方法は、周知の形成方法を用いて良い。本例の側壁膜３４は、後にエッチングマスク（ハードマスク）として使用する。このため、側壁膜３４の材料は、本例では、導電性ポリシリコン膜３３とエッチングの選択比をとれる材料から選ばれる。本例では、一例として二酸化シリコンを用いた。
次に、図２３に示すように、二酸化シリコンからなる側壁膜３４をマスクに用いて、レジストパターン３ｃ及びＢＡＲＣ２を除去する。
次に、図２４に示すように、側壁膜３４をマスクに用いて、導電性ポリシリコン膜３３をエッチングする。このエッチングにより、最初に形成されたレジストパターン３ｃの幅よりも細い幅を持ち、かつ、最初に形成されたレジストパターン３ｃ間の間隔よりも狭い間隔で配置された導電性ポリシリコンパターン３３ａが形成される。このような導電性ポリシリコンパターン３３ａは、半導体装置のゲート電極パターンや、配線パターンとして利用することができる。
このように、この発明の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法は、半導体装置の製造に適用することができる。
なお、第３の実施形態において、レジストパターン３ｃの高さに、有る程度の高さを維持したい場合には、第２の実施形態を参照して説明したレジストパターン３ｃの上部を、中和する方法を適用すると良い。
（第４の実施形態）
第４の実施形態は、上述したスリミング方法を利用した半導体装置の製造方法の他例に関する例である。
図２５乃至図３７は、この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
まず、図２５に示すように、例えば、半導体ウエハ、又はウエハ上に形成された層間絶縁膜等である下地層３１上に、図１６を参照して説明した方法と同様の方法を用いて、エッチングストッパー３２、導電性ポリシリコン膜３３、第１のＢＡＲＣ２−１、及び第１のレジスト層３−１を形成する。第１のレジスト層３−１を構成するレジストには、例えば、第１の実施形態と同様に、ＰＡＧを含有し、発生した酸を触媒成分として、アルカリ不溶性保護基をアルカリ可溶性基（可溶化物質）に変化させる化学増幅型レジストを用いた。
次に、図２６に示すように、例えば、図１Ｂを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジスト層３−１の選択された部分を露光し、レジスト層３−１中に、例えば、アルカリ性の溶剤に対して可溶な可溶層３ａ及び不溶な不溶層３ｂのパターンからなる露光パターンを形成する。
次に、図２７に示すように、例えば、図１Ｃを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジスト層３−１から可溶層３ａを除去し、不溶層３ｂのパターンに応じたレジストパターン３ｃを形成する。
次に、図２８に示すように、例えば、図１Ｄを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジストパターン３ｃから中間露光領域３ｄを除去し、さらに、図１Ｅを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｃに、新たな可溶層３ｅを形成する。
次に、図２９に示すように、例えば、図１Ｅを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジストパターン３ｃから新たな可溶層３ｅを除去する。
次に、図３０に示すように、新たな可溶層３ｅが除去されたレジストパターン３ｃをマスクに用いて、ＢＡＲＣ２−１を除去する。
次に、図３１に示すように、導電性ポリシリコン膜３３、及びレジストパターン３ｃ上に、第２のＢＡＲＣ２−２を形成する。次いで、第２のＢＡＲＣ２−２上に、第２のレジスト層３−２を形成する。第２のＢＡＲＣ２−２の材料は、第１のＢＡＲＣ２−１の材料と同じで良く、第２のレジスト層３−２のレジストも、第１のレジスト層３−１のレジストと同じで良い。
なお、第２のＢＡＲＣ２−２、及び第２のレジスト層３−２を形成するにあたり、レジストパターン３ｃが倒れてしまうことが懸念される場合には、例えば、第２のＢＡＲＣ２−２を形成する前に二酸化シリコン等を薄く堆積し、レジストパターン３ｃを被膜で固めておく、いわゆるハードニング処理が行われても良い。
次に、図３２に示すように、例えば、図１Ｂを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジスト層３−２の選択された部分を露光し、レジスト層３−２中に、例えば、アルカリ性の溶剤に対して可溶な可溶層３ｇ及び不溶な不溶層３ｈのパターンからなる露光パターンを形成する。本例では、露光パターンを、不溶層３ｃが、レジストパターン３ｃどうしの間の領域に位置するように形成する。
次に、図３３に示すように、例えば、図１Ｃを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジスト層３−２から可溶層３ｇを除去し、不溶層３ｈのパターンに応じたレジストパターン３ｉを形成する。
次に、図３４に示すように、例えば、図１Ｄを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジストパターン３ｉから中間露光領域３ｄを除去し、さらに、図１Ｅを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、中間露光領域３ｄが除去されたレジストパターン３ｉに、新たな可溶層３ｅを形成する。
次に、図３５に示すように、例えば、図１Ｅを参照して説明した方法と同様の方法を用いて、レジストパターン３ｉから新たな可溶層３ｅを除去する。
次に、図３６に示すように、形成済みのレジストパターン３ｃ、及び新たな可溶層３ｅが除去されたレジストパターン３ｉをマスクに用いて、ＢＡＲＣ２−２を除去する。
次に、図３７に示すように、レジストパターン３ｃ、３ｉをマスクに用いて、導電性ポリシリコン膜３３をエッチングする。このエッチングにより、第３の実施形態と同様に、最初に形成されたレジストパターン３ｃの幅よりも細い線幅を持ち、かつ、最初に形成されたレジストパターン３ｃ間の間隔よりも狭い間隔で配置された導電性ポリシリコンパターン３３ｂが形成される。
このような導電性ポリシリコンパターン３３ｂもまた、第３の実施形態と同様に、半導体装置のゲート電極パターンや、配線パターンとして利用することができる。
次に、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他例を説明する。
上記第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例では、最初に形成したレジストパターン３ｃ及び次に形成したレジストパターン３ｉをマスクに用いて、下層の膜、実施形態では導電性ポリシリコン膜３３をエッチングして、導電性ポリシリコンパターン３３ｂを形成した。
この他例では、第４の実施形態に第３の実施形態を組み合わせ、レジストパターン３ｃ及び３ｉの側壁上に、側壁膜を形成するようにした例である。
図３８Ａ乃至図３８Ｃは、この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他例を示す断面図である。
まず、図２５乃至図３６を参照して説明した方法に従って、図３６に示したように、ＢＡＲＣ２−１上にレジストパターン３ｃを、ＢＡＲＣ２−２上にレジストパターン３ｉを形成し、これらレジストパターン３ｃ及び３ｉをマスクに用いてＢＡＲＣ２−１、２−２を除去する。
次に、図３８Ａに示すように、レジストパターン３ｃ及び３ｉの側壁上に、周知の形成方法に従って側壁膜３４を形成する。本例の側壁膜３４も、第３の実施形態と同様に、後にエッチングマスク（ハードマスク）として使用する。このため、側壁膜３４の材料は、本例では、導電性ポリシリコン膜３３とエッチングの選択比をとれる材料から選ばれる。本例では、一例として二酸化シリコンを用いた。
次に、図３８Ｂに示すように、側壁膜３４をマスクに用いて、レジストパターン３ｃ、ＢＡＲＣ２−１、レジストパターン３ｉ、及びＢＡＲＣ２−２を除去する。
次に、図３８Ｃに示すように、側壁膜３４をマスクに用いて、導電性ポリシリコン膜３３をエッチングする。このエッチングにより、導電性ポリシリコンパターン３３ｃが形成される。
このように第４の実施形態の他例に係る方法によっても、最初に形成されたレジストパターン３ｃの幅よりも細い幅を持ち、かつ、最初に形成されたレジストパターン３ｃ間の間隔よりも狭い間隔で配置された導電性ポリシリコンパターン３３ｃを形成することができる。しかも、第４の実施形態の他例においては、レジストパターン３ｃ及び３ｉの側壁上に側壁膜３４を形成し、これをエッチングのマスクとして利用するので、レジストパターン３ｃ及び３ｉをエッチングのマスクとして利用する第４の実施形態の一例よりも、さらに、パターンの有無が高密度で繰り返されるパターン（いわゆるデンスパターン）を得ることができる。
このような導電性ポリシリコンパターン３３ｃもまた、第３の実施形態、及び第４の実施形態の一例と同様に、半導体装置のゲート電極パターンや、配線パターンとして利用することができる。
なお、第４の実施形態においても、レジストパターン３ｃ、３ｉの高さに、有る程度の高さを維持したい場合には、第２の実施形態を参照して説明したレジストパターン３ｃの上部を、中和する方法を適用すると良い。
（第５の実施形態）
第５の実施形態は、上述したスリミング方法を実施できる半導体製造装置の一例に関する例である。
この発明の実施形態に係るスリミング方法の利点の一つして、レジストパターンのスリム化を一台のレジスト塗布・現像処理システムの中でできる、ということを挙げることができる。
図３９は、この発明の第５の実施形態に係るレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図、図４０はその正面図、図４１はその背面図である。
このレジスト塗布・現像処理システム１００は、搬送ステーションであるカセットステーション１１１と、複数の処理ユニットを有する処理ステーション１１２と、処理ステーション１１２に隣接して設けられる露光装置１１４と処理ステーション１１２との間でウエハＷを受け渡すためのインターフェイスステーション１１３とを有している。
レジスト塗布・現像処理システム１００において処理を行う複数枚のウエハＷが水平に収容されたウエハカセット（ＣＲ）が他のシステムからカセットステーション１１１へ搬入される。また、逆にレジスト塗布・現像処理システム１００における処理が終了したウエハＷが収容されたウエハカセット（ＣＲ）がカセットステーション１１１から他のシステムへ搬出される。さらにカセットステーション１１１はウエハカセット（ＣＲ）と処理ステーション１１２との間でのウエハＷの搬送を行う。
カセットステーション１１１においては、図３９に示すように、カセット載置台１２０上にＸ方向に沿って１列に複数（図３９では５個）の位置決め突起１２０ａが形成されており、ウエハカセット（ＣＲ）はウエハ搬入出口を処理ステーション１１２側に向けてこの突起１２０ａの位置に載置可能となっている。
カセットステーション１１１には、ウエハ搬送機構１２１がカセット載置台１２０と処理ステーション１１２との間に位置するように設けられている。このウエハ搬送機構１２１は、カセット配列方向（Ｘ方向）およびウエハカセット（ＣＲ）中のウエハＷの配列方向（Ｚ方向）に移動可能なウエハ搬送用ピック１２１ａを有しており、このウエハ搬送用ピック１２１ａは、図３９中に示されるθ方向に回転可能である。これにより、ウエハ搬送用ピック１２１ａはいずれかのウエハカセット（ＣＲ）に対してアクセスでき、かつ、後述する処理ステーション１１２の第３処理ユニット群Ｇ３に設けられたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）にアクセスできるようになっている。
処理ステーション１１２には、システム前面側に、カセットステーション１１１側から順に、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２が設けられている。また、システム背面側に、カセットステーション１１１側から順に、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第５処理ユニット群Ｇ５が配置されている。また、第３処理ユニット群Ｇ３と第４処理ユニット群Ｇ４との間に第１主搬送部Ａ１が設けられ、第４処理ユニット群Ｇ４と第５処理ユニット群Ｇ５との間に第２主搬送部Ａ２が設けられている。さらに、第１主搬送部Ａ１の背面側には第６処理ユニット群Ｇ６が設けられ、第２主搬送部Ａ２の背面側には第７処理ユニット群Ｇ７が設けられている。
図３９および図４０に示すように、第１処理ユニット群Ｇ１は、カップ（ＣＰ）内でウエハＷをスピンチャックＳＰに載せて所定の処理を行う液供給ユニットとしての５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、３つのレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）と、露光時の光の反射を防止する反射防止膜を形成するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）が計５段に重ねられている。また第２処理ユニット群Ｇ２では、５台のスピンナ型処理ユニット、例えば、現像ユニット（ＤＥＶ）が５段に重ねられている。
第３処理ユニット群Ｇ３は、図４１に示すように、下から、温調ユニット（ＴＣＰ）、カセットステーション１１１と第１主搬送部Ａ１との間でのウエハＷの受け渡し部となるトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）、ウエハＷを載置台に載せて所定の処理を行うオーブン型の処理ユニット、所望のオーブン型処理ユニット等を設けることができるスペア空間Ｖ、ウエハＷに精度のよい温度管理下で加熱処理を施す３つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）、ウエハＷに所定の加熱処理を施す４つの高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）が１０段に重ねられて構成されている。
第４処理ユニット群Ｇ４は、図４１に示すように、下から、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）、レジスト塗布後のウエハＷに加熱処理を施す４つのプリベークユニット（ＰＡＢ）、現像処理後のウエハＷに加熱処理を施す５つのポストベークユニット（ＰＯＳＴ）が１０段に重ねられて構成されている。
第５処理ユニット群Ｇ５は、図４１に示すように、下から、４つの高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ５）、６つの露光後現像前のウエハＷに加熱処理を施すポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）が１０段に重ねられている。
第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５に設けられている高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）、プリベークユニット（ＰＡＢ）、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）、ポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）は、例えば、全て同じ構造を有し、加熱処理ユニットを構成する。
なお、第３〜５処理ユニット群Ｇ３〜Ｇ５の積み重ね段数およびユニットの配置は、図示するものに限らず、任意に設定することが可能である。
第６処理ユニット群Ｇ６は、図４１に示すように、下から、２つのアドヒージョンユニット（ＡＤ）と、２つのウエハＷを加熱する加熱ユニット（ＨＰ）とが４段に重ねられて構成されている。アドヒージョンユニット（ＡＤ）にはウエハＷを温調する機構を持たせてもよい。
第７処理ユニット群Ｇ７は、図４１に示すように、下から、レジスト膜厚を測定する膜厚測定装置（ＦＴＩ）と、ウエハＷのエッジ部のみを選択的に露光する周辺露光装置（ＷＥＥ）とが２段に重ねられて構成されている。ここで、周辺露光装置（ＷＥＥ）は多段に配置しても構わない。
また、第２主搬送部Ａ２の背面側には、第１主搬送部Ａ１の背面側と同様に加熱ユニット（ＨＰ）等の熱処理ユニットを配置することもできる。
第１主搬送部Ａ１には第１主ウエハ搬送装置１１６が設けられ、この第１主ウエハ搬送装置１１６は、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４と第６処理ユニット群Ｇ６に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第２主搬送部Ａ２には第２主ウエハ搬送装置１１７が設けられ、この第２主ウエハ搬送装置１１７は、第２処理ユニット群Ｇ２、第４処理ユニット群Ｇ４、第５処理ユニット群Ｇ５、第７処理ユニット群Ｇ７に備えられた各ユニットに選択的にアクセス可能となっている。
第１主ウエハ搬送装置１１６は、図４２に示すように、ウエハＷを保持する３本のアーム１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを有している。これら、アーム１０７ａ乃至１０７ｃは、基台１５２に沿って前後移動可能になっている。基台１５２は支持部１５３に回転可能に支持されて、支持部１５３に内蔵されたモータにより回転されるようになっている。支持部１５３は鉛直方向に延びる支持柱１５５に沿って昇降可能となっている。支持柱１５５には、鉛直方向に沿ってスリーブ１５５ａが形成されており、支持部１５３から側方に突出するフランジ部１５６がスリーブ１５５ａにスライド可能となっており、支持部１５３は図示しない昇降機構によりフランジ部１５６を介して昇降されるようになっている。
このような構成によって、第１主ウエハ搬送装置１１６のアーム１０７ａ乃至１０７ｃは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各方向に移動可能で、かつＸＹ面内で回転可能であり、これにより先に述べたように、第１処理ユニット群Ｇ１、第３処理ユニット群Ｇ３、第４処理ユニット群Ｇ４および第６処理ユニット群Ｇ６の各ユニットにそれぞれアクセス可能となっている。
なお、アーム１０７ａとアーム１０７ｂとの間に両アームからの放射熱を遮る遮蔽板１０８が取り付けられている。また、最上段のアーム１０７ａの先端部上方には発光素子（図示せず）が取り付けられたセンサ部材１５９が設けられており、基台１５２の先端には受光素子（図示せず）が設けられていて、これら発光素子および受光素子からなる光学センサによりアーム１０７ａ乃至１０７ｃにおけるウエハＷの有無とウエハＷのはみ出し等が確認されるようになっている。
さらに、図４２に示す壁部１５７は第１処理ユニット群Ｇ１側にある第１主搬送部Ａ１のハウジングの一部であり、壁部１５７には、第１処理ユニット群Ｇ１の各ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行う窓部１５７ａが形成されている。
第２主ウエハ搬送装置１１７は第１主ウエハ搬送装置１１６と同様の構造を有している。
第１処理ユニット群Ｇ１とカセットステーション１１１との間には液温調ポンプ１２４およびダクト１２８が設けられ、第２処理ユニット群Ｇ２とインターフェイスステーション１１３との間には液温調ポンプ１２５およびダクト１２９が設けられている。液温調ポンプ１２４、１２５は、それぞれ第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するものである。また、ダクト１２８、１２９は、レジスト塗布・現像処理システム１００外に設けられた図示しない空調器からの清浄な空気を各処理ユニット群Ｇ１〜Ｇ５の内部に供給するためのものである。
第１処理ユニット群Ｇ１〜第７処理ユニット群Ｇ７は、メンテナンスのために取り外しが可能となっており、処理ステーション１１２の背面側のパネルも取り外しまたは開閉可能となっている。また、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２の下方には、第１処理ユニット群Ｇ１と第２処理ユニット群Ｇ２に所定の処理液を供給するケミカルユニット（ＣＨＭ）１２６、１２７が設けられている。
インターフェイスステーション１１３は、処理ステーション１１２側の第１インターフェイスステーション１１３ａと、露光装置１１４側の第２インターフェイスステーション１１３ｂとから構成されており、第１インターフェイスステーション１１３ａには第５処理ユニット群Ｇ５の開口部と対面するように第１ウエハ搬送体１６２が配置され、第２インターフェイスステーション１１３ｂにはＸ方向に移動可能な第２ウエハ搬送体１６３が配置されている。
第１ウエハ搬送体１６２の背面側には、図４１に示すように、下から順に、露光装置１１４から搬出されたウエハＷを一時収容するアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）、露光装置１１４に搬送されるウエハＷを一時収容するイン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）、周辺露光装置（ＷＥＥ）が積み重ねられて構成された第８処理ユニット群Ｇ８が配置されている。イン用バッファカセット（ＩＮＢＲ）とアウト用バッファカセット（ＯＵＴＢＲ）は、複数枚、例えば２５枚のウエハＷを収容できるようになっている。
また、第１ウエハ搬送体１６２の正面側には、図４０に示すように、下から順に、２段の高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）と、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）とが積み重ねられて構成された第９処理ユニット群Ｇ９が配置されている。
第１ウエハ搬送体１６２は、Ｚ方向に移動可能かつθ方向に回転可能で、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク１６２ａを有している。このフォーク１６２ａは、第５処理ユニット群Ｇ５、第８処理ユニット群Ｇ８、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットに対して選択的にアクセス可能であり、これによりこれらユニット間でのウエハＷの搬送を行うことが可能となっている。
第２ウエハ搬送体１６３も同様に、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能、かつ、θ方向に回転可能であり、さらにＸ−Ｙ面内において進退自在なウエハ受け渡し用のフォーク１６３ａを有している。このフォーク１６３ａは、第９処理ユニット群Ｇ９の各ユニットと、露光装置１１４のインステージ１１４ａおよびアウトステージ１１４ｂに対して選択的にアクセス可能であり、これら各部の間でウエハＷの搬送を行うことができるようになっている。
図４０に示すように、カセットステーション１１１の下部にはこのレジスト塗布・現像処理システム１全体を制御する集中制御部１１９が設けられている。この集中制御部１１９は、図４３に示すように、レジスト塗布・現像処理システム１００の各ユニットおよび各搬送機構等の各構成部を制御する、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ２０１を有し、このプロセスコントローラ２０１には、工程管理者がレジスト塗布・現像処理システム１００の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、レジスト塗布・現像処理システム１００の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェイス２０２と、レジスト塗布・現像処理システム１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてレジスト塗布・現像処理システム１００の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピや、各種データベース等が格納された記憶部２０３とが接続されている。レシピは記憶部２０３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスク等の固定的に設けられているものであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。必要に応じて、ユーザーインターフェイス２０２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部２０３から呼び出してプロセスコントローラ２０１に実行させることで、プロセスコントローラ２０１の制御下で、レジスト塗布・現像処理システム１００において所望の各種処理が行われる。
このように構成されるレジスト塗布・現像処理システム１００を用いて、上述したレジストパターンのスリム化を行うには、以下のようにすれば良い。
まず、ウエハカセット（ＣＲ）から処理前のウエハＷを１枚ずつウエハ搬送機構１２１により取り出し、このウエハＷを処理ステーション１１２の処理ユニット群Ｇ３に配置されたトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）に搬送する。次いで、ウエハＷに対し、温調ユニット（ＴＣＰ）で温調処理を行った後、第１処理ユニット群Ｇ１に属するボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）で反射防止膜の形成、加熱ユニット（ＨＰ）における加熱処理、高温度熱処理ユニット（ＢＡＫＥ）におけるベーク処理を行う。ボトムコーティングユニット（ＢＡＲＣ）によるウエハＷへの反射防止膜の形成前にアドヒージョンユニット（ＡＤ）によりアドヒージョン処理を行ってもよい。次いで、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ４）でウエハＷの温調を行った後、ウエハＷを第１処理ユニット群Ｇ１に属するレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬送後、レジスト液の塗布処理を行う。その後、第４処理ユニット群Ｇ４に設けられたプリベークユニット（ＰＡＢ）でウエハＷにプリベーク処理を施し、周辺露光装置（ＷＥＥ）で周辺露光処理を施した後、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ９）等で温調する。その後、ウエハＷを第２ウエハ搬送体１６３により露光装置１１４内に搬送する。露光装置１１４により露光処理がなされたウエハＷを第２ウエハ搬送体１６３によってトランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ９）に搬入し、第１ウエハ搬送体１６２によって、第５処理ユニット群Ｇ５に属するポストエクスポージャーベークユニット（ＰＥＢ）にてポストエクスポージャーベーク処理を施し、さらに第２処理ユニット群Ｇ２に属する現像ユニット（ＤＥＶ）へ搬送して現像処理を施した後、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）でポストベーク処理を行い、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）で温調処理を行う。
以上で、上記実施形態で説明した第１回現像工程が終了する。
引き続き、第２回現像工程（中間露光領域除去）を行う。このために、第１回現像工程済みのウエハＷを、現像ユニット（ＤＥＶ）に再度搬入し、現像処理をする。現像ユニット（ＤＥＶ）は、第１回現像工程に使用した現像ユニット（ＤＥＶ）を用いても良く、第１回現像工程用と、第２回現像工程用との二種類の現像ユニット（ＤＥＶ）を用意しても良い。
以上で、上記実施形態で説明した第２回現像工程（中間露光領域除去）が終了する。
引き続き、新たな可溶層の形成を行う。このために、第２回現像工程済みのウエハＷを、レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）へ搬入する。レジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）では、レジスト溶液を塗布する代わりに、例えば、反応物質を含む液、例えば、酸性溶液を塗布すれば良い。又はレジスト溶液を塗布する塗布ユニット（ＣＯＴ）とは別に、酸性溶液を塗布する塗布ユニット（ＣＯＴ）を設けるようにしても良い。
以上で、新たな可溶層の形成が終了する。
引き続き、第３回現像工程（新たな可溶層除去）を行う。このために、新たな可溶層形成済みのウエハＷを、現像ユニット（ＤＥＶ）に再度搬入し、現像処理をする。現像ユニット（ＤＥＶ）は、第１回現像工程、及び／又は第２回現像工程に使用した現像ユニット（ＤＥＶ）を用いても良く、第３回現像工程用の現像ユニット（ＤＥＶ）を用意しても良い。現像処理を施した後、ポストベークユニット（ＰＯＳＴ）でポストベーク処理を行い、高精度温調ユニット（ＣＰＬ−Ｇ３）で温調処理を行う。
以上で、第３回現像工程（新たな可溶層除去）が終了する。
この後、トランジションユニット（ＴＲＳ−Ｇ３）を介してカセットステーション１１１のウエハカセット（ＣＲ）の所定位置へ搬送する。
このように、この発明の実施形態に係るスリミング方法は、レジストパターンのスリム化を一台のレジスト塗布・現像処理システムの中で実施することも可能である。
以上、この発明をいくつかの実施形態により説明したが、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、種々変形が可能である。
例えば、第３、第４の実施形態では、半導体装置の製造方法の一例として、導電性ポリシリコンパターンの形成例を示したが、この発明は、導電性ポリシリコンパターンの形成に限って適用されるものではなく、例えば、膜層間絶縁膜へのホールパターンの形成等に使うこともできる。
この発明の第１の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法の一例を示す断面図 線幅（ＣＤ）と現像液温度との関係を示す図 線幅（ＣＤ）と現像液温度との関係を示す図 線幅（ＣＤ）と現像液濃度との関係を示す図 線幅（ＣＤ）と現像時間との関係を示す図 線幅（ＣＤ）と現像時間との関係を示す図 線幅（ＣＤ）と現像時間との関係を示す図 反応物質をレジストパターンへ拡散させる第１の拡散例を示す断面図 反応物質をレジストパターンへ拡散させる第２の拡散例を示す断面図 図１０Ａは参考例に係るスリミング方法を利用して形成されたレジストパターンの実例を示す図面代用写真、図１０Ｂは第１の実施形態に係るスリミング方法を利用して形成されたレジストパターンの実例を示す図面代用写真 第１の実施形態に係るスリミング方法を利用して形成されたレジストパターンの実例を示す図面代用写真 この発明の第２の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法の一例を示す断面図 中和物質をレジストパターンへ拡散させる第１の拡散例を示す断面図 中和物質をレジストパターンへ拡散させる第２の拡散例を示す断面図 この発明の第２の実施形態に係るレジストパターンのスリミング方法の他例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す断面図 この発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法の他例を示す断面図 この発明の第５の実施形態に係るレジスト塗布・現像処理システムを示す概略平面図 図３９に示すレジスト塗布・現像処理システムの正面図 図３９に示すレジスト塗布・現像処理システムの背面図 図３９に示すレジスト塗布・現像処理システムに備えられた主ウエハ搬送装置の概略構造を示す斜視図 図３９に示すレジスト塗布・現像処理システムの制御系を示すブロック図
符号の説明
１、３１…下地層、２、２−１、２−２…ＢＡＲＣ、３、３−１、３−２…レジスト層、３ａ、３ｇ…可溶層、３ｂ、３ｈ…不溶層、３ｃ、３ｉ…レジストパターン、３ｄ…中間露光領域、３ｅ…新たな可溶層、４ａ…酸性溶液、４ｂ…酸性雰囲気、７…導入層、８…埋め込み材料、９…上面、１０…中和された部分、１１ａ…中和雰囲気、１１ｂ…中和溶液、３２…エッチングストッパー、３３…導電性ポリシリコン膜。

Claims (19)

  1. 下地層上にレジスト層を形成する工程と、
    前記レジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、
    前記露光パターンが形成されたレジスト層から可溶層を除去し、レジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンから中間露光領域を除去する工程と、
    前記中間露光領域が除去されたレジストパターンに、このレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、
    前記反応物質が導入されたレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、
    前記レジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記反応物質が酸であり、
    前記レジスト層中のレジストが、前記酸を発生させる光酸発生剤を含有し、発生した酸を触媒成分として、前記レジスト層中のアルカリ不溶保護基をアルカリ可溶基に変化させる化学増幅型レジストであ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。
  3. 前記中間露光領域を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程に用いる現像液の温度が２３℃以上７０℃以下であ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。
  4. 前記中間露光領域を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程に用いる現像液の濃度が２．３８％以上１５％以下であ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。
  5. 前記中間露光領域を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程の時間が１ｓｅｃ以上３００ｓｅｃ以下であ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。
  6. 前記レジストパターンから新たな可溶層を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程に用いる現像液の温度が２３℃以上７０℃以下であ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。
  7. 前記レジストパターンから新たな可溶層を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程に用いる現像液の濃度が２．３８％以上１５％以下であ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。
  8. 前記レジストパターンから新たな可溶層を除去する工程が現像工程であり、
    前記現像工程の時間が１ｓｅｃ以上３００ｓｅｃ以下であ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。
  9. 前記反応物質を導入する工程の後、
    前記反応物質が導入されたレジストパターンの上面から、前記反応物質の前記レジストパターンを可溶化させる性質を消す工程を、さらに具備し、
    前記反応物質の前記レジストパターンを可溶化させる性質を消す工程が、
    前記反応物質が導入されたレジストパターンの上面から、前記反応物質の前記レジストパターンを可溶化させる性質を消す物質を導入する工程であ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。
  10. 前記反応物質が導入されたレジストパターン間を埋め込み材料を用いて、前記レジストパターンの上面が露出した状態で埋め込み、
    前記露出したレジストパターンの上面から、前記反応物質の前記レジストパターンを可溶化させる性質を消す物質を導入することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記レジストパターンを可溶化させる性質を消す物質が、中和物質であることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記中和物質が、前記レジストパターン上面に、気相拡散にて拡散されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記新たな可溶層が除去されたレジストパターンの側壁に、側壁膜を形成する工程と、
    前記レジストパターンを除去し、前記側壁膜を残す工程と、
    をさらに具備す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。
  14. 前記残された側壁膜をエッチングのマスクに用いて、前記下地層をエッチングする工程を、さらに具備することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
  15. 下地層上に第１のレジスト層を形成する工程と、
    前記第１のレジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、
    前記露光パターンが形成された第１のレジスト層から可溶層を除去し、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から中間露光領域を除去する工程と、
    前記中間露光領域が除去された第１のレジストパターンに、この第１のレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、
    前記反応物質が導入された第１のレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、
    前記第１のレジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、
    前記新たな可溶層が除去された第１のレジストパターンが形成された前記下地層上に、第２のレジスト層を形成する工程と、
    前記第２のレジスト層に可溶層及び不溶層のパターンからなる露光パターンを得る工程と、
    前記露光パターンが形成された第２のレジスト層から可溶層を除去し、第２のレジストパターンを形成する工程と、
    前記第２のレジストパターンから中間露光領域を除去する工程と、
    前記中間露光領域が除去された第２のレジストパターンに、この第２のレジストパターンを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する工程と、
    前記反応物質が導入された第２のレジストパターンの表面に新たな可溶層を形成する工程と、
    前記第２のレジストパターンから新たな可溶層を除去する工程と、
    を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  16. 前記新たな可溶層が形成された前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンをエッチングのマスクに用いて、前記下地層をエッチングする工程を、さらに具備することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記新たな可溶層が除去された前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンの側壁に、側壁膜を形成する工程と、
    前記第１、第２のレジストパターンを除去し、前記側壁膜を残す工程と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記残された側壁膜をエッチングのマスクに用いて、前記下地層をエッチングする工程を、さらに具備することを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
  19. レジストを塗布する塗布ユニットと、
    前記塗布されたレジストをプリベークするプリベークユニットと、
    前記プリベークされたレジストを露光する露光ユニットと、
    前記露光されたレジストをポスト露光ベークする第１のポスト露光ベークユニットと、
    前記ポスト露光ベークされたレジストを現像する第１の現像ユニットと、
    前記現像されたレジストをポストベークするポストベークユニットと、
    前記ポストベークされた現像済みレジストを第２回現像する第２の現像ユニットと、
    前記第２回現像されたレジストに、このレジストを可溶化させる可溶化物質を発生させる反応物質を導入する反応物質導入ユニットと、
    前記反応物質が導入されたレジストを第２回ポスト露光ベークする第２のポスト露光ベークユニットと、
    前記第２回ポスト露光ベークされたレジストを第３回現像する第３の現像ユニットと、
    を具備することを特徴とするレジスト塗布・現像処理システム。
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