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WO2010097856A1 - パターン形成方法 - Google Patents

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WO2010097856A1
WO2010097856A1 PCT/JP2009/005348 JP2009005348W WO2010097856A1 WO 2010097856 A1 WO2010097856 A1 WO 2010097856A1 JP 2009005348 W JP2009005348 W JP 2009005348W WO 2010097856 A1 WO2010097856 A1 WO 2010097856A1
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WO
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pattern
resist
resist pattern
forming method
resist film
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/005348
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English (en)
French (fr)
Inventor
遠藤政孝
笹子勝
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/039—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists
    • G03F7/0392—Macromolecular compounds which are photodegradable, e.g. positive electron resists the macromolecular compound being present in a chemically amplified positive photoresist composition
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2041—Exposure; Apparatus therefor in the presence of a fluid, e.g. immersion; using fluid cooling means

Definitions

  • the present invention relates to a pattern forming method used in a semiconductor device manufacturing process or the like.
  • a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
  • pattern exposure is performed by irradiating the resist film 2 with exposure light made of ArF excimer laser light having a numerical aperture (NA) of 0.93 through the mask 3.
  • NA numerical aperture
  • the resist film 2 subjected to pattern exposure is heated at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds by a hot plate.
  • the heated resist film 2 is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and the resist film 2 is not exposed as shown in FIG. Forming a first resist pattern 2a having a line width of 60 nm.
  • the conventional pattern forming method using the trimming method has a problem in that the upper part of the obtained second resist pattern 2b is rounded, resulting in a pattern defect that causes a so-called shoulder drop state. Furthermore, there is a problem that a new etching apparatus is required.
  • an object of the present invention is to easily realize a pattern forming method using a trimming method, which is excellent in pattern shape.
  • the inventors of the present application have obtained the following knowledge as a result of various studies in order to easily realize a pattern forming method having a good shape by the trimming method. That is, when a resist pattern formed first is exposed to a solution containing a thermal acid generator, and further heated and developed, a pattern having a good shape can be easily realized.
  • the thermal acid generator generates an acid by heating after being exposed to a solution containing the thermal acid generator, and causes an acid elimination reaction on the surface of the resist film constituting the pattern. Accordingly, the pattern surface is dissolved by the subsequent development, and the pattern is trimmed. According to this method, since the pattern surface is evenly dissolved, the pattern shape is not deteriorated.
  • the trimming amount is determined only by the addition amount of the thermal acid generator and the heating conditions, the line width of the pattern to be trimmed is excellent.
  • the acid volatilizes by heating before the acid reacts with the resist pattern, and it is difficult to control the line width.
  • Patent Document 1 a method using a heat generating agent is described as a method for shrinking a resist pattern.
  • the method described in Patent Document 1 employs a method in which a film composed of a polymer and a crosslinking agent is mixed with a resist pattern, and a portion that has become alkali-soluble by the mixing is removed by development.
  • the present invention is only exposed to a thermal acid generator, and the materials used are also different. Further, the present invention does not form a film on the surface of the resist pattern.
  • the principle of shrinking the pattern is also different from that of Patent Document 1 because the present invention uses an acid elimination reaction of the resist.
  • Patent Document 1 since a film is formed on the surface of the resist pattern, the film thickness may not be uniform at the time of film formation in a sparse part and a dense part of the pattern. For this reason, the density dependency is greatly related to the shrink amount of the pattern.
  • the thermal acid generator can be uniformly attached to the surface of the resist pattern, and the treatment of the sparse and dense portions of the pattern is uniform. Therefore, the density dependency of the shrink amount of the pattern is extremely small.
  • the present invention is made on the basis of the above-described knowledge, and is specifically realized by the following configuration.
  • the pattern forming method includes a step of forming a positive resist film containing a photoacid generator on a substrate, and a step of performing pattern exposure by selectively irradiating the resist film with exposure light. Performing a first heating on the resist film subjected to pattern exposure, and performing a first development on the heated resist film to form a first resist pattern from the resist film; Exposing the first resist pattern to a solution containing a thermal acid generator and not containing a polymer and a cross-linking agent; and performing a second heating on the first resist pattern exposed to the solution; Forming a second resist pattern in which the first resist pattern is reduced by performing second development on the heated first resist pattern. .
  • a first resist pattern is formed from a resist film, and the formed first resist pattern is exposed to a solution containing a thermal acid generator and not containing a polymer and a crosslinking agent. Thereafter, the first resist pattern exposed to the solution is subjected to the second heating, and the second development is performed on the heated first resist pattern, whereby the first resist pattern is reduced. A second resist pattern is formed. Thereby, since the surface of the first resist pattern is evenly dissolved by the acid from the thermal acid generator, a good pattern shape can be easily obtained.
  • KrF excimer laser light, ArF excimer laser light, extreme ultraviolet light, or an electron beam can be used as exposure light.
  • the step of performing pattern exposure may be performed in a state where a liquid is disposed on the resist film. In this way, a finer pattern can be obtained.
  • water can be used as the liquid.
  • KrF excimer laser light or ArF excimer laser light can be used as exposure light.
  • the thermal acid generator is preferably decomposed by the second heating.
  • the thermal decomposition temperature of the photoacid generator is higher than the temperature of the second heating. If it does in this way, a photo-acid generator will not thermally decompose at the time of the 2nd heating.
  • the photoacid generator is thermally decomposed during the second heating, an acid elimination reaction occurs over the entire first resist pattern, and the subsequent second development increases the degree of dissolution, resulting in excessive trimming, The entire pattern may be dissolved.
  • the thermal decomposition temperature of the photoacid generator is set higher than the temperature of the second heating.
  • the temperature of the second heating varies depending on the thermal acid generator used, but is generally about 90 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. However, the present invention is not limited to these temperature ranges.
  • the photoacid generator includes triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid, triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, and diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid. At least one can be used.
  • cyclohexyl toluenesulfonate or (2-isopropyl-5-methyl-cyclohexyl) can be used as the thermal acid generator.
  • a paddle method, a dip method or a spray method can be used for the step of exposing to a solution.
  • a solvent that does not dissolve the resist pattern is preferable.
  • an alcohol-based solvent can be used.
  • Alcohol solvents include n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-amyl alcohol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol or tert-amyl alcohol
  • the present invention is not limited to these.
  • the amount of the thermal acid generator added to the solvent and the treatment time exposed to the solution are related to the amount of trimming of the resist pattern, and therefore cannot be specified unconditionally.
  • the amount of the thermal acid generator added to the solvent may be about 0.5 wt% or more and 30 wt% or less, and the treatment time exposed to the solution may be about 5 seconds or more and 300 seconds or less.
  • the present invention is not limited to this range.
  • the pattern forming method according to the present invention it is possible to easily realize a pattern forming method by a trimming method having an excellent pattern shape.
  • FIG. 1A to FIG. 1D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
  • 2A to 2C are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A to FIG. 3D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the second embodiment of the present invention.
  • 4 (a) to 4 (c) are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A to FIG. 5D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6C are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A to FIG. 7D are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A to FIG. 8C are cross-sectional views showing respective steps of the pattern forming method according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 9 (a) to 9 (d) are cross-sectional views showing respective steps of a conventional pattern forming method.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are cross-sectional views showing respective steps of a conventional pattern forming method.
  • a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
  • pattern exposure is performed by irradiating the resist film 102 with exposure light made of ArF excimer laser light having a numerical aperture (NA) of 0.93 through a mask 103.
  • NA numerical aperture
  • the resist film 102 subjected to pattern exposure is heated at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds by a hot plate.
  • the heated resist film 102 is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and the resist film 102 is not exposed as shown in FIG.
  • a first resist pattern 102a having a line width of 60 nm is formed.
  • a solution 104 containing a thermal acid generator having the following composition is covered on the substrate 101 by a paddle (liquid piling) method so as to cover the first resist pattern 102a.
  • the first resist pattern 102a is dropped and exposed to the solution 104 for 30 seconds.
  • the heated first resist pattern 102a is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and as shown in FIG. A second resist pattern 102b trimmed to 50 nm and having a good shape of the first resist pattern 102a is obtained.
  • the first resist pattern 102a is exposed to the solution 104 containing cyclohexyl toluenesulfonate as a thermal acid generator, and then again at a temperature lower than the post-exposure baking temperature. Heat.
  • the thermal acid generator diffused on the surface of the first resist pattern 102a generates an acid by heating, and the acid leaving group of the main polymer (base polymer) located on the surface of the first resist pattern 102a.
  • the surface of the first resist pattern 102a is uniformly dissolved by the subsequent development, and the trimming of the pattern is uniformly performed. As a result, the shape of the second resist pattern 102b is improved.
  • a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
  • water 203 for immersion exposure is disposed between the resist film 202 and the projection lens 204 by, for example, a paddle (liquid accumulation) method, and the NA is 1.2.
  • the resist film 202 is irradiated with the exposure light that is ArF excimer laser light that passes through a mask (not shown) and is subjected to pattern exposure.
  • the resist film 202 subjected to pattern exposure is heated at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds by a hot plate.
  • the heated resist film 202 is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and the resist film 202 is not exposed as shown in FIG.
  • a first resist pattern 202a having a line width of 55 nm is formed.
  • a solution 205 containing a thermal acid generator having the following composition is covered on the substrate 201 by a paddle (liquid piling) method so as to cover the first resist pattern 202a.
  • the first resist pattern 202a is dropped and exposed to the solution 205 for 90 seconds.
  • the heated first resist pattern 202a is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and as shown in FIG. A second resist pattern 202b that is trimmed to 45 nm and maintains the good shape of the first resist pattern 202a is obtained.
  • the first resist pattern 202a is exposed to the solution 205 containing toluenesulfonic acid- (2-isopropyl-5-methyl-cyclohexyl), which is a thermal acid generator, and then Heat again at a temperature lower than the post-exposure baking temperature.
  • the thermal acid generator diffused on the surface of the first resist pattern 202a generates an acid by heating, and the acid leaving group of the main polymer (base polymer) located on the surface of the first resist pattern 202a.
  • the surface of the first resist pattern 202a is uniformly dissolved by the subsequent development, and the pattern trimming is performed uniformly.
  • the shape of the second resist pattern 202b is improved.
  • a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
  • pattern exposure is performed by irradiating the resist film 302 with exposure light made of ArF excimer laser light having an NA of 0.93 through a mask 303.
  • the resist film 302 that has been subjected to pattern exposure is heated by a hot plate at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds.
  • the heated resist film 302 is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and the resist film 302 is not exposed as shown in FIG.
  • a first resist pattern 302a having a line width of 60 nm is formed.
  • the substrate 301 on which the first resist pattern 302a is formed is immersed for 40 seconds in a container 305 filled with a solution 304 containing the following thermal acid generator. Then, the first resist pattern 302 a is exposed to the solution 304.
  • the heated first resist pattern 302a is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and as shown in FIG. A second resist pattern 302b that is trimmed to 50 nm and maintains the good shape of the first resist pattern 302a is obtained.
  • the first resist pattern 302a is exposed to the solution 304 containing cyclohexyl toluenesulfonate as a thermal acid generator, and then again at a temperature lower than the post-exposure baking temperature. Heat.
  • the thermal acid generator diffused on the surface of the first resist pattern 302a generates an acid by heating, and the acid leaving group of the main polymer (base polymer) located on the surface of the first resist pattern 302a.
  • the surface of the first resist pattern 302a is uniformly dissolved by the subsequent development, and the trimming of the pattern is uniformly performed. As a result, the shape of the second resist pattern 302b is improved.
  • a positive chemically amplified resist material having the following composition is prepared.
  • immersion exposure water 403 is disposed between the resist film 402 and the projection lens 404 by, for example, a paddle (liquid accumulation) method, and the NA is 1.2.
  • the resist film 402 is irradiated with exposure light, which is ArF excimer laser light, which passes through a mask (not shown), and pattern exposure is performed.
  • the resist film 402 subjected to pattern exposure is heated at a temperature of 110 ° C. for 60 seconds by a hot plate.
  • the heated resist film 402 is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and the resist film 402 is unexposed as shown in FIG.
  • a first resist pattern 402a having a line width of 55 nm is formed.
  • a solution 405 containing a thermal acid generator having the following composition is sprayed onto the first resist pattern 402a on the substrate 401, and the first resist is then sprayed.
  • the pattern 402a is exposed to the solution 405 for 90 seconds.
  • the heated first resist pattern 402a is developed with a tetramethylammonium hydroxide developer having a concentration of 2.38 wt%, and as shown in FIG. A second resist pattern 402b that is trimmed to 45 nm and maintains the good shape of the first resist pattern 402a is obtained.
  • the first resist pattern 402a is exposed to a solution 405 containing toluenesulfonic acid- (2-isopropyl-5-methyl-cyclohexyl), which is a thermal acid generator, and then Heat again at a temperature lower than the post-exposure baking temperature.
  • the thermal acid generator diffused on the surface of the first resist pattern 402a generates an acid by heating, and the acid leaving group of the main polymer (base polymer) located on the surface of the first resist pattern 402a.
  • the surface of the first resist pattern 402a is uniformly dissolved by the subsequent development, and the trimming of the pattern is uniformly performed. As a result, the shape of the second resist pattern 402b is improved.
  • triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid and triphenylsulfonium nonafluorobutanesulfonic acid are used as the photoacid generator constituting the chemically amplified resist material.
  • at least one of these can be used, including diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid and diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid.
  • cyclohexyl toluenesulfonate is used as the thermal acid generator for trimming.
  • toluenesulfonic acid- (2-isopropyl-5) is used.
  • -Methyl-cyclohexyl but toluenesulfonic acid- (2-isopropyl-5-methyl-cyclohexyl) may be used in the first and third embodiments, and the second and fourth embodiments may be used.
  • cyclohexyl toluene sulfonate may be used.
  • sec-butyl alcohol and isoamyl alcohol are used as the solvent for dissolving the thermal acid generator.
  • the present invention is not limited to this, and n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n- Butyl alcohol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-amyl alcohol, sec-amyl alcohol or tert-amyl alcohol can be used.
  • ArF excimer laser light is used as exposure light for pattern exposure, but KrF excimer laser light can be used instead.
  • extreme ultraviolet rays or electron beams can be used in addition to KrF excimer laser light.
  • the pattern forming method according to the present invention can easily realize a pattern forming method by a trimming method having an excellent pattern shape, and is useful for forming a fine pattern such as a manufacturing process of a semiconductor device.

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Abstract

　基板（１０１）の上に光酸発生剤を含むポジ型のレジスト膜（１０２）を形成する。その後、レジスト膜（１０２）に露光光を選択的に照射してパターン露光を行う。続いて、パターン露光が行われたレジスト膜（１０２）に第１の加熱を行い、加熱されたレジスト膜（１０２）に第１の現像を行って、第１のレジストパターン（１０２ａ）を形成する。続いて、第１のレジストパターン（１０２ａ）を、熱酸発生剤を含み且つポリマー及び架橋剤を含まない溶液（１０４）にさらし、溶液（１０４）にさらされた第１のレジストパターン（１０２ａ）に第２の加熱を行う。その後、加熱された第１のレジストパターン（１０２ａ）に第２の現像を行って、第１のレジストパターン（１０２ａ）が縮小された第２のレジストパターン（１０２ｂ）を得る。

Description

パターン形成方法
　本発明は、半導体装置の製造プロセス等において用いられるパターン形成方法に関する。
　半導体集積回路の大集積化及び半導体素子のダウンサイジングに伴って、リソグラフィ技術の開発の加速が望まれている。現在のところ、露光光としては、水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザ等を用いる光リソグラフィによりパターン形成が行われている。また、液浸露光による解像性の向上も行われており、さらには、露光光の波長をより短波長化した極紫外線の使用も検討されている。
　このようにパターンの微細化が種々検討されており、近年、一旦形成されたレジストパターンをエッチングによりトリミングすることにより、より微細なパターンを得る手法が提案されている。
　以下、従来のエッチングによるトリミング法を用いた微細パターンを得るパターン形成方法について図９（ａ）～図９（ｄ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照しながら説明する。
　まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
　ポリ（2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(50mol%)－γ-ブチロラクトンメタクリレート（40mol%）－2-ヒドロキシアダマンタンメタクリレート（10mol%））（ベースポリマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸（光酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｇ
　トリエタノールアミン（クエンチャー）・・・・・・・・・・・・・・・０．００２ｇ
　プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）・・・・・・・・２０ｇ
　次に、図９（ａ）に示すように、基板１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布し、続いて、９０℃の温度で６０秒間加熱して、厚さが１２０ｎｍのレジスト膜２を形成する。
　次に、図９（ｂ）に示すように、開口数（ＮＡ）が０．９３のＡｒＦエキシマレーザ光よりなる露光光をマスク３を介してレジスト膜２に照射してパターン露光を行う。
　次に、図９（ｃ）に示すように、パターン露光が行われたレジスト膜２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱されたレジスト膜２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図９（ｄ）に示すように、レジスト膜２の未露光部よりなり、６０ｎｍのライン幅を有する第１のレジストパターン２ａを形成する。
　次に、図１０（ａ）に示すように、形成された第１のレジストパターン２ａに対して、酸素系のエッチングガスを用いたアッシングを行うことにより、図１０（ｂ）に示すように、第１のレジストパターン２ａの上部及び側部がトリミングされ、ライン幅が５０ｎｍに縮小（シュリンク）した第２のレジストパターン２ｂを得る。
特開２００７－０１７９９３号公報
　しかしながら、前記従来のトリミング法を用いたパターン形成方法には、得られた第２のレジストパターン２ｂの上部が丸まり、いわゆる肩落ち状態となるパターン不良が生じるという問題がある。さらには、新たなエッチング装置が必要となるという問題もある。
　このように、パターン形状が不良な第２のレジストパターン２ｂを用いて被処理膜に対してエッチングを行うと、被処理膜から得られるパターンの形状も不良となってしまうため、半導体装置の製造プロセスにおける生産性及び歩留まりが低下してしまう。
　前記従来の問題に鑑み、本発明は、パターン形状に優れた、トリミング法によるパターン形成方法を簡易に実現できるようにすることを目的とする。
　本願発明者らは、トリミング法により、形状が良好なパターン形成方法を簡易に実現すべく、種々の検討を重ねた結果、以下の知見を得ている。すなわち、最初に形成されたレジストパターンを熱酸発生剤を含む溶液にさらし、さらに加熱及び現像を行うと、良好な形状を有するパターンを簡易に実現できるというものである。熱酸発生剤は、該熱酸発生剤を含む溶液にさらされた後の加熱により酸を発生し、パターンを構成するレジスト膜の表面に酸脱離反応を起こさせる。従って、その後の現像によりパターン表面が溶解して、パターンのトリミングが行われる。この方法によれば、パターン表面が均等に溶解するため、パターン形状を劣化させることがない。また、熱酸発生剤の添加量と加熱条件とのみでトリミング量が決まるため、トリミングされるパターンの線幅の制御性に優れる。なお、レジストパターンを酸性溶液に直接にさらす処理方法では、酸がレジストパターンと反応する前に、加熱により揮発するおそれがあり、線幅の制御が困難である。
　ところで、上記の特許文献１には、レジストパターンをシュリンクする方法として、熱発生剤を用いる方法が記載されている。但し、特許文献１に記載された方法は、ポリマーと架橋剤とからなる膜をレジストパターンとミキシングさせ、該ミキシングによりアルカリ可溶性となった部分を現像で除去するという方法を採る。本発明は、特許文献１の発明とは異なり、熱酸発生剤にさらすだけであり、使用する材料も異なっている。また、本発明は、レジストパターンの表面に膜を形成することもない。さらに、パターンをシュリンクする原理も、本発明はレジストの酸脱離反応を用いており、特許文献１とは異なる。その上、特許文献１では、レジストパターンの表面に膜を形成することから、パターンの疎の部分及び密の部分において成膜時に膜厚が均一とならないおそれがある。このため、パターンのシュリンク量に疎密依存性が大きく関係する。
　これに対し、本発明においては、溶液にさらす処理を用いるため、熱酸発生剤をレジストパターンの表面に均一に付着させることができ、パターンの疎の部分と密の部分との処理が均一となるので、パターンのシュリンク量の疎密依存性が極めて小さい。
　本発明は、前記の知見に基づいてなされ、具体的には以下の構成により実現される。
　本発明に係るパターン形成方法は、基板の上に、光酸発生剤を含むポジ型のレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に露光光を選択的に照射することによりパターン露光を行う工程と、パターン露光が行われたレジスト膜に対して第１の加熱を行う工程と、加熱されたレジスト膜に対して第１の現像を行って、レジスト膜から第１のレジストパターンを形成する工程と、第１のレジストパターンを、熱酸発生剤を含み且つポリマー及び架橋剤を含まない溶液にさらす工程と、溶液にさらされた第１のレジストパターンに対して第２の加熱を行う工程と、加熱された第１のレジストパターンに対して第２の現像を行うことにより、第１のレジストパターンが縮小された第２のレジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
　本発明のパターン形成方法によると、レジスト膜から第１のレジストパターンを形成し、形成された第１のレジストパターンを、熱酸発生剤を含み且つポリマー及び架橋剤を含まない溶液にさらす。その後、溶液にさらされた第１のレジストパターンに対して第２の加熱を行って、加熱された第１のレジストパターンに対して第２の現像を行うことにより、第１のレジストパターンが縮小された第２のレジストパターンを形成する。これにより、熱酸発生剤からの酸により、第１のレジストパターンの表面が均等に溶解するため、良好なパターン形状を簡便に得ることができる。
　本発明のパターン形成方法において、露光光には、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、極紫外線又は電子線を用いることができる。
　また、本発明のパターン形成方法において、パターン露光を行う工程は、レジスト膜の上に液体を配した状態で行ってもよい。このようにすると、より微細化されたパターンを得ることができる。
　この場合に、液体には水を用いることができる。
　また、パターン露光に液体を用いる液浸露光の場合に、露光光には、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光を用いることができる。
　本発明のパターン形成方法において、熱酸発生剤は、第２の加熱により分解することが好ましい。
　また、本発明のパターン形成方法において、光酸発生剤の熱分解温度は、第２の加熱の温度よりも高いことが好ましい。このようにすると、第２の加熱時に光酸発生剤が熱分解することがない。第２の加熱時に光酸発生剤が熱分解すると、第１のレジストパターンの全体にわたって酸脱離反応が起こり、その後の第２の現像により溶解の程度が大きくなって過度のトリミングが生じたり、パターン全体が溶解したりするおそれがある。しかし、光酸発生剤の熱分解温度を第２の加熱の温度よりも高く設定しておけば、このような不具合を防止することができる。なお、第２の加熱の温度は、用いる熱酸発生剤により異なるが、概ね９０℃以上且つ１２０℃以下程度である。但し、本発明はこれらの温度範囲に限られない。
　本発明のパターン形成方法において、光酸発生剤には、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸及びジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸のうちの少なくとも１つを用いることができる。
　本発明のパターン形成方法において、熱酸発生剤には、トルエンスルフォン酸シクロヘキシル又はトルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）を用いることができる。
　本発明のパターン形成方法において、溶液にさらす工程には、パドル法、ディップ法又はスプレイ法を用いることができる。
　熱酸発生剤を溶解させる溶剤としては、レジストパターンを溶解させないような溶剤が好ましく、例えば、アルコール系の溶剤を用いることができる。アルコール系の溶剤には、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、n-アミルアルコール、イソアミルアルコール、sec-アミルアルコール又はtert-アミルアルコール等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
　また、熱酸発生剤の溶剤への添加量と溶液にさらす処理時間とは、レジストパターンのトリミング量に関わるため、一概には規定できない。例えば、熱酸発生剤の溶剤への添加量は０．５ｗｔ％以上且つ３０ｗｔ％以下程度であり、溶液にさらす処理時間は５秒以上且つ３００秒以下程度であってよい。但し、本発明はこの範囲に限られない。
　本発明に係るパターン形成方法によると、パターン形状に優れた、トリミング法によるパターン形成方法を簡易に実現することができる。
図１（ａ）～図１（ｄ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図３（ａ）～図３（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図５（ａ）～図５（ｄ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図６（ａ）～図６（ｃ）は本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図７（ａ）～図７（ｄ）は本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図８（ａ）～図８（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図９（ａ）～図９（ｄ）は従来のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は従来のパターン形成方法の各工程を示す断面図である。
　（第１の実施形態）
　本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法について図１（ａ）～図１（ｄ）及び図２（ａ）～図２（ｃ）を参照しながら説明する。
　まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
　ポリ（2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(50mol%)－γ-ブチロラクトンメタクリレート（40mol%）－2-ヒドロキシアダマンタンメタクリレート（10mol%））（ベースポリマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸（光酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｇ
　トリエタノールアミン（クエンチャー）・・・・・・・・・・・・・・・０．００２ｇ
　プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）・・・・・・・・２０ｇ
　次に、図１（ａ）に示すように、基板１０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布し、続いて、９０℃の温度で６０秒間加熱して、厚さが１２０ｎｍのレジスト膜１０２を形成する。
　次に、図１（ｂ）に示すように、開口数（ＮＡ）が０．９３のＡｒＦエキシマレーザ光よりなる露光光をマスク１０３を介してレジスト膜１０２に照射してパターン露光を行う。
　次に、図１（ｃ）に示すように、パターン露光が行われたレジスト膜１０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱されたレジスト膜１０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図１（ｄ）に示すように、レジスト膜１０２の未露光部よりなり、ライン幅が６０ｎｍの第１のレジストパターン１０２ａを形成する。
　次に、図２（ａ）に示すように、パドル（液盛り）法により、以下の組成を有する熱酸発生剤を含む溶液１０４を基板１０１の上に第１のレジストパターン１０２ａを覆うように滴下して、該第１のレジストパターン１０２ａを溶液１０４に３０秒間さらす。
　トルエンスルフォン酸シクロヘキシル（熱酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・５ｇ
　sec-ブチルアルコール（溶媒）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｇ
　次に、図２（ｂ）に示すように、溶液１０４を除去した後、該溶液１０４にさらされた第１のレジストパターン１０２ａを９５℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱された第１のレジストパターン１０２ａに対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図２（ｃ）に示すように、ライン幅が５０ｎｍにトリミングされ、且つ第１のレジストパターン１０２ａの良好な形状を保った第２のレジストパターン１０２ｂを得る。
　このように、第１の実施形態によると、第１のレジストパターン１０２ａを、熱酸発生剤であるトルエンスルフォン酸シクロヘキシルを含む溶液１０４にさらし、その後、露光後ベークの温度よりも低い温度で再度加熱する。このとき、第１のレジストパターン１０２ａの表面に拡散した熱酸発生剤は加熱により酸を発生し、第１のレジストパターン１０２ａの表面に位置するメインポリマー（ベースポリマー）の酸脱離基に対して酸脱離反応を起こさせる。従って、その後の現像により第１のレジストパターン１０２ａの表面が均等に溶解して、パターンのトリミングが均一に行われる結果、第２のレジストパターン１０２ｂの形状が良好となる。
　（第２の実施形態）
　以下、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法について図３（ａ）～図３（ｄ）及び図４（ａ）～図４（ｃ）を参照しながら説明する。
　まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
　ポリ（2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(50mol%)－γ-ブチロラクトンメタクリレート（40mol%）－2-ヒドロキシアダマンタンメタクリレート（10mol%））（ベースポリマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸（光酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｇ
　トリエタノールアミン（クエンチャー）・・・・・・・・・・・・・・・０．００２ｇ
　プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）・・・・・・・・２０ｇ
　次に、図３（ａ）に示すように、基板２０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布し、続いて、９０℃の温度で６０秒間加熱して、厚さが１２０ｎｍのレジスト膜２０２を形成する。
　次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト膜２０２と投影レンズ２０４との間に、例えばパドル（液盛り）法により、液浸露光用の水２０３を配し、ＮＡが１．２であるＡｒＦエキシマレーザ光であって、マスク（図示せず）を透過した露光光を水２０３を介してレジスト膜２０２に照射してパターン露光を行う。
　次に、図３（ｃ）に示すように、パターン露光が行われたレジスト膜２０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱されたレジスト膜２０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図３（ｄ）に示すように、レジスト膜２０２の未露光部よりなり、ライン幅が５５ｎｍの第１のレジストパターン２０２ａを形成する。
　次に、図４（ａ）に示すように、パドル（液盛り）法により、以下の組成を有する熱酸発生剤を含む溶液２０５を基板２０１の上に第１のレジストパターン２０２ａを覆うように滴下して、該第１のレジストパターン２０２ａを溶液２０５に９０秒間さらす。
　トルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）（熱酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　イソアミルアルコール（溶媒）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｇ
　次に、図４（ｂ）に示すように、溶液２０５を除去した後、該溶液２０５にさらされた第１のレジストパターン２０２ａを１００℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱された第１のレジストパターン２０２ａに対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図４（ｃ）に示すように、ライン幅が４５ｎｍにトリミングされ、且つ第１のレジストパターン２０２ａの良好な形状を保った第２のレジストパターン２０２ｂを得る。
　このように、第２の実施形態によると、第１のレジストパターン２０２ａを、熱酸発生剤であるトルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）を含む溶液２０５にさらし、その後、露光後ベークの温度よりも低い温度で再度加熱する。このとき、第１のレジストパターン２０２ａの表面に拡散した熱酸発生剤は加熱により酸を発生し、第１のレジストパターン２０２ａの表面に位置するメインポリマー（ベースポリマー）の酸脱離基に対して酸脱離反応を起こさせる。従って、その後の現像により第１のレジストパターン２０２ａの表面が均等に溶解して、パターンのトリミングが均一に行われる結果、第２のレジストパターン２０２ｂの形状が良好となる。
　（第３の実施形態）
　以下、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法について図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６（ａ）～図６（ｃ）を参照しながら説明する。
　まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
　ポリ（2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(50mol%)－γ-ブチロラクトンメタクリレート（40mol%）－2-ヒドロキシアダマンタンメタクリレート（10mol%））（ベースポリマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸（光酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｇ
　トリエタノールアミン（クエンチャー）・・・・・・・・・・・・・・・０．００２ｇ
　プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）・・・・・・・・２０ｇ
　次に、図５（ａ）に示すように、基板３０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布し、続いて、９０℃の温度で６０秒間加熱して、厚さが１２０ｎｍのレジスト膜３０２を形成する。
　次に、図５（ｂ）に示すように、ＮＡが０．９３のＡｒＦエキシマレーザ光よりなる露光光をマスク３０３を介してレジスト膜３０２に照射してパターン露光を行う。
　次に、図５（ｃ）に示すように、パターン露光が行われたレジスト膜３０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱されたレジスト膜３０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図５（ｄ）に示すように、レジスト膜３０２の未露光部よりなり、ライン幅が６０ｎｍの第１のレジストパターン３０２ａを形成する。
　次に、図６（ａ）に示すように、例えば、以下の熱酸発生剤を含む溶液３０４を満たした容器３０５に、第１のレジストパターン３０２ａが形成された基板３０１を４０秒間浸すことにより、該第１のレジストパターン３０２ａを溶液３０４にさらす。
　トルエンスルフォン酸シクロヘキシル（熱酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・５ｇ
　sec-ブチルアルコール（溶媒）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｇ
　次に、図６（ｂ）に示すように、基板３０１を溶液３０４から取り出した後、該溶液３０４にさらされた第１のレジストパターン３０２ａを９５℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱された第１のレジストパターン３０２ａに対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図６（ｃ）に示すように、ライン幅が５０ｎｍにトリミングされ、且つ第１のレジストパターン３０２ａの良好な形状を保った第２のレジストパターン３０２ｂを得る。
　このように、第３の実施形態によると、第１のレジストパターン３０２ａを、熱酸発生剤であるトルエンスルフォン酸シクロヘキシルを含む溶液３０４にさらし、その後、露光後ベークの温度よりも低い温度で再度加熱する。このとき、第１のレジストパターン３０２ａの表面に拡散した熱酸発生剤は加熱により酸を発生し、第１のレジストパターン３０２ａの表面に位置するメインポリマー（ベースポリマー）の酸脱離基に対して酸脱離反応を起こさせる。従って、その後の現像により第１のレジストパターン３０２ａの表面が均等に溶解して、パターンのトリミングが均一に行われる結果、第２のレジストパターン３０２ｂの形状が良好となる。
　（第４の実施形態）
　以下、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法について図７（ａ）～図７（ｄ）及び図８（ａ）～図８（ｃ）を参照しながら説明する。
　まず、以下の組成を有するポジ型の化学増幅型レジスト材料を準備する。
　ポリ（2-メチル-2-アダマンチルメタクリレート(50mol%)－γ-ブチロラクトンメタクリレート（40mol%）－2-ヒドロキシアダマンタンメタクリレート（10mol%））（ベースポリマー）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸（光酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・０．０５ｇ
　トリエタノールアミン（クエンチャー）・・・・・・・・・・・・・・・０．００２ｇ
　プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（溶媒）・・・・・・・・２０ｇ
　次に、図７（ａ）に示すように、基板４０１の上に前記の化学増幅型レジスト材料を塗布し、続いて、９０℃の温度で６０秒間加熱して、厚さが１２０ｎｍのレジスト膜４０２を形成する。
　次に、図７（ｂ）に示すように、レジスト膜４０２と投影レンズ４０４との間に、例えばパドル（液盛り）法により、液浸露光用の水４０３を配し、ＮＡが１．２であるＡｒＦエキシマレーザ光であって、マスク（図示せず）を透過した露光光を水４０３を介してレジスト膜４０２に照射してパターン露光を行う。
　次に、図７（ｃ）に示すように、パターン露光が行われたレジスト膜４０２に対して、ホットプレートにより１１０℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱されたレジスト膜４０２に対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜４０２の未露光部よりなり、ライン幅が５５ｎｍの第１のレジストパターン４０２ａを形成する。
　次に、図８（ａ）に示すように、以下の組成を有する熱酸発生剤を含む溶液４０５を基板４０１上の第１のレジストパターン４０２ａにスプレイ（噴霧）して、該第１のレジストパターン４０２ａを溶液４０５に９０秒間さらす。
　トルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）（熱酸発生剤）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２ｇ
　イソアミルアルコール（溶媒）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｇ
　次に、図８（ｂ）に示すように、溶液４０５を除去した後、該溶液４０５にさらされた第１のレジストパターン４０２ａを１００℃の温度で６０秒間加熱する。
　次に、加熱された第１のレジストパターン４０２ａに対して、濃度が２．３８ｗｔ％のテトラメチルアンモニウムハイドロキサイド現像液により現像を行って、図８（ｃ）に示すように、ライン幅が４５ｎｍにトリミングされ、且つ第１のレジストパターン４０２ａの良好な形状を保った第２のレジストパターン４０２ｂを得る。
　このように、第４の実施形態によると、第１のレジストパターン４０２ａを、熱酸発生剤であるトルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）を含む溶液４０５にさらし、その後、露光後ベークの温度よりも低い温度で再度加熱する。このとき、第１のレジストパターン４０２ａの表面に拡散した熱酸発生剤は加熱により酸を発生し、第１のレジストパターン４０２ａの表面に位置するメインポリマー（ベースポリマー）の酸脱離基に対して酸脱離反応を起こさせる。従って、その後の現像により第１のレジストパターン４０２ａの表面が均等に溶解して、パターンのトリミングが均一に行われる結果、第２のレジストパターン４０２ｂの形状が良好となる。
　なお、第１～第４の実施形態において、化学増幅型レジスト材料を構成する光酸発生剤には、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸及びトリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸を用いたが、各実施形態においては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸及びジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸を含め、これらのうちの少なくとも１つを用いることができる。
　また、第１及び第３の実施形態においては、トリミング用の熱酸発生剤に、トルエンスルフォン酸シクロヘキシルを用い、第２及び第４の実施形態においては、トルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）を用いたが、第１及び第３の実施形態にトルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）を用いてもよく、また、第２及び第４の実施形態にトルエンスルフォン酸シクロヘキシルを用いてもよい。
　また、第１～第４の各実施形態において、熱酸発生剤を溶かす溶媒には、sec-ブチルアルコール及びイソアミルアルコールを用いたが、これに限られず、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、n-アミルアルコール、sec-アミルアルコール又はtert-アミルアルコール等を用いることができる。
　また、第１～第４の各実施形態において、パターン露光用の露光光にＡｒＦエキシマレーザ光を用いたが、これに代えて、ＫｒＦエキシマレーザ光を用いることができる。さらに、ドライ露光法を用いる第１及び第３の実施形態においては、ＫｒＦエキシマレーザ光に加え、極紫外線又は電子線を用いることができる。
　本発明に係るパターン形成方法は、パターン形状に優れた、トリミング法によるパターン形成方法を簡易に実現することができ、半導体装置の製造プロセス等の微細パターンの形成等に有用である。
１０１　　基板
１０２　　レジスト膜
１０２ａ　第１のレジストパターン
１０２ｂ　第２のレジストパターン
１０３　　マスク
１０４　　熱酸発生剤を含む溶液
２０１　　基板
２０２　　レジスト膜
２０２ａ　第１のレジストパターン
２０２ｂ　第２のレジストパターン
２０３　　水（液浸露光用）
２０４　　投影レンズ
２０５　　熱酸発生剤を含む溶液
３０１　　基板
３０２　　レジスト膜
３０２ａ　第１のレジストパターン
３０２ｂ　第２のレジストパターン
３０３　　マスク
３０４　　熱酸発生剤を含む溶液
３０５　　容器
４０１　　基板
４０２　　レジスト膜
４０２ａ　第１のレジストパターン
４０２ｂ　第２のレジストパターン
４０３　　水（液浸露光用）
４０４　　投影レンズ
４０５　　熱酸発生剤を含む溶液

Claims (10)

  1. 　基板の上に、光酸発生剤を含むポジ型のレジスト膜を形成する工程と、
    　前記レジスト膜に露光光を選択的に照射することによりパターン露光を行う工程と、
    　パターン露光が行われた前記レジスト膜に対して第１の加熱を行う工程と、
    　加熱された前記レジスト膜に対して第１の現像を行って、前記レジスト膜から第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を、熱酸発生剤を含み且つポリマー及び架橋剤を含まない溶液にさらす工程と、
    　前記溶液にさらされた前記第１のレジストパターンに対して第２の加熱を行う工程と、
    　加熱された前記第１のレジストパターンに対して第２の現像を行うことにより、前記第１のレジストパターンが縮小された第２のレジストパターンを形成する工程とを備えているパターン形成方法。
  2. 　請求項１において、
    　前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、極紫外線又は電子線であるパターン形成方法。
  3. 　請求項１において、
    　前記パターン露光を行う工程は、前記レジスト膜の上に液体を配した状態で行うパターン形成方法。
  4. 　請求項３において、
    　前記液体は水であるパターン形成方法。
  5. 　請求項３において、
    　前記露光光は、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光であるパターン形成方法。
  6. 　請求項１又は３において、
    　前記熱酸発生剤は、前記第２の加熱により分解するパターン形成方法。
  7. 　請求項１又は３において、
    　前記光酸発生剤の熱分解温度は、前記第２の加熱の温度よりも高いパターン形成方法。
  8. 　請求項１又は３において、
    　前記光酸発生剤は、トリフェニルスルフォニウムトリフルオロメタンスルフォン酸、トリフェニルスルフォニウムノナフルオロブタンスルフォン酸、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸及びジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルフォン酸のうちの少なくとも１つであるパターン形成方法。
  9. 　請求項１又は３において、
    　前記熱酸発生剤は、トルエンスルフォン酸シクロヘキシル又はトルエンスルフォン酸－（2-イソプロピル-5-メチル-シクロヘキシル）であるパターン形成方法。
  10. 　請求項１又は３において、
    　前記溶液にさらす工程は、パドル法、ディップ法又はスプレイ法を用いるパターン形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016028274A (ja) * 2014-07-10 2016-02-25 Jsr株式会社 レジストパターン微細化組成物及び微細パターン形成方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8435728B2 (en) * 2010-03-31 2013-05-07 Tokyo Electron Limited Method of slimming radiation-sensitive material lines in lithographic applications
JP2011257499A (ja) * 2010-06-07 2011-12-22 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd レジストパターン形成方法及びパターン微細化処理剤
TWI510854B (zh) 2011-12-31 2015-12-01 羅門哈斯電子材料有限公司 光阻劑圖案修整方法
TWI481969B (zh) 2011-12-31 2015-04-21 羅門哈斯電子材料有限公司 光阻劑圖案修整方法
US9541834B2 (en) 2012-11-30 2017-01-10 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Ionic thermal acid generators for low temperature applications
JP2014143415A (ja) 2012-12-31 2014-08-07 Rohm & Haas Electronic Materials Llc イオン注入法
JP6448903B2 (ja) 2012-12-31 2019-01-09 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ イオン注入法
JP6328931B2 (ja) 2012-12-31 2018-05-23 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ エルエルシーＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＬＬＣ フォトレジストパターントリミング方法
US9448486B2 (en) 2013-12-30 2016-09-20 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Photoresist pattern trimming compositions and methods
TWI676863B (zh) * 2014-10-06 2019-11-11 日商東京應化工業股份有限公司 光阻圖型之修整方法
US9869933B2 (en) 2016-03-07 2018-01-16 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern trimming methods
US9760011B1 (en) 2016-03-07 2017-09-12 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Pattern trimming compositions and methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035672A (ja) * 1998-03-09 2000-02-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2002006512A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp 微細パターン形成方法、微細パターン形成用材料、およびこの微細パターン形成方法を用いた半導体装置の製造方法
JP2002299202A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP2007017993A (ja) * 2006-08-22 2007-01-25 Fujitsu Ltd レジストパターン及びその製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6180320B1 (en) 1998-03-09 2001-01-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a semiconductor device having a fine pattern, and semiconductor device manufactured thereby
JP3908213B2 (ja) 2003-09-30 2007-04-25 富士通株式会社 レジストパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035672A (ja) * 1998-03-09 2000-02-02 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2002006512A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Mitsubishi Electric Corp 微細パターン形成方法、微細パターン形成用材料、およびこの微細パターン形成方法を用いた半導体装置の製造方法
JP2002299202A (ja) * 2001-03-29 2002-10-11 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP2007017993A (ja) * 2006-08-22 2007-01-25 Fujitsu Ltd レジストパターン及びその製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016028274A (ja) * 2014-07-10 2016-02-25 Jsr株式会社 レジストパターン微細化組成物及び微細パターン形成方法

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