特開 2024-132849 薄膜のパターン形成方法、及びその処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132849

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】薄膜のパターン形成方法、及びその処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/306 20060101AFI20240920BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240920BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20240920BHJP

   C23F 4/00 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

H01L21/306 F

H01L21/302 105A

H01L21/30 576

C23F4/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】28

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023204300

(22)【出願日】2023-12-02

(31)【優先権主張番号】P 2023042321

(32)【優先日】2023-03-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】399084074

【氏名又は名称】城戸 秀作

(72)【発明者】

【氏名】城戸 秀作

【テーマコード（参考）】

4K057

5F004

5F043

5F146

【Ｆターム（参考）】

4K057DA12

4K057DB01

4K057DB05

4K057DD01

4K057DE01

4K057DM28

4K057DN01

5F004BA03

5F004DA01

5F004DA04

5F004DA06

5F004DA16

5F004DA17

5F004DA18

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5F004DA23

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F004DB01

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5F004DB09

5F004EA10

5F004EA28

5F004EA37

5F004FA01

5F043AA26

5F043BB18

5F043CC01

5F043CC09

5F043CC11

5F043CC16

5F146AA28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法及びパターン形成処理装置を提供する。
【解決手段】サイドエッチングを抑制した下地膜Ｔ０である薄膜のパターン形成方法として、通常の下地膜のエッチング時間を３回以上、最適には、４～１０回以上に分割してエッチング処理する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エッチング対象となる下地膜上に形成した少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクを形成後、エッチング対象となる下地膜のエッチングを少なくとも３回以上、最適には４回以上の回数エッチングを行い、少なくとも有機膜パターンで覆われていない部分の下地膜を全て除去すること特徴とする薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項2】

前記エッチング対象となる下地膜のエッチングを少なくとも３回以上、最適には４回以上の回数エッチングする場合において、エッチング対象となる下地膜の各回のエッチング量の合計、又は各回のエッチングレートと各回の処理時間の積より計算される各回のエッチング量の合計は、エッチング対象となる下地膜の膜厚と同じ値を割合１００％の値とすると、それに対し少なくとも割合１００～２００％以内、最適には、割合１１０～１５０％以内の値であることを特徴とする前記請求項１に記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項3】

前記エッチング対象となる下地膜のエッチングを少なくとも３回以上、最適には４回以上の回数エッチングする場合において、エッチング対象となる下地膜の各回のエッチング量、又は各回のエッチングレートと各回の処理時間の積は、下地膜の全膜厚をエッチング回数で割った値と同じ値を割合１００％の値とすると、それに対して少なくとも割合１００±５０％、最適には、割合１００±２０％の範囲内の値であることを特徴とする前記請求項１乃至２のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項4】

前記エッチング対象となる下地膜のエッチングを少なくとも３回以上、最適には４回以上の回数エッチングする場合において、エッチング対象となる下地膜の各回のエッチング量、又は各回のエッチングレートと各回の処理時間の積は、下地膜の全膜厚をエッチング回数で割った値と同じ値を割合１００％の値とすると、それに対して、最終回以外は、少なくとも割合１００±２０％、最適には、割合１００±１０％であり、最終回のエッチングのみ少なくとも割合１００＋０～１００％、最適には割合１００＋０～５０％の範囲内であることを特徴とする前記請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項5】

前記薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置において、少なくとも２回目以降の各エッチングの前に、前記有機膜パターン、又はレジスト膜パターンのマスクの特性や形状を変化させる処理を行うことを特徴とする前記請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項6】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクが、前記有機膜パターン、又はレジスト膜パターンのマスクの特性や形状を変化させる処理により、下地膜との密着性を回復させたり、少なくとも増大させたりすることを特徴とする前記請求項１乃至５のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項7】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクが、前記有機膜パターン、又はレジスト膜パターンのマスクの特性や形状を変化させる処理により、軟化、屈曲、湾曲、液状流動化（リフロー）等の変形をすることを特徴とする前記請求項１乃至６のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項8】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクが、前記有機膜パターン、又はレジスト膜パターンのマスクの特性や形状を変化させる処理により、軟化、屈曲、湾曲、液状流動化（リフロー）等の変形した後、下地膜との密着性を回復させたり、少なくとも増大させたりすることを特徴とする前記請求項１乃至７のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項9】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクが、前記有機膜パターン、又はレジスト膜パターンのマスクの特性や形状を変化させる処理により、下地膜のサイドエッチングが起こった部分の少なくとも一部、最適には、その全てを覆い隠すように変形することを特徴とする前記請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項10】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、各種レジスト特性変更処理を何回も繰り返し行なった場合にも、そのマスク材料の特性として、毎回において、下地膜との密着性を回復させたり、少なくとも増大させたり、軟化、屈曲、湾曲、液状流動化（リフロー）等の変形や、下地膜のサイドエッチングが起こった部分の少なくとも一部、最適には、その全てを覆い隠すような変形を繰り返すことが可能な材料を選択して使用することを特徴とする前記請求項１乃至９のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項11】

前記少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクが、下地膜の膜厚１／２以下、最適には１／４以下、又は０．５µｍ以下、最適には、０．２５µｍ以下に形成することを特徴とする前記請求項１乃至１０のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項12】

前記薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置において、少なくとも２回目以降の各エッチングの前に前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理を行った後に、２回目以降の現像処理である再現像処理や、アッシング処理を行うことを特徴とする前記請求項１乃至１１のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項13】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの少なくとも一部が、下地膜との密着性や、又は密着面積を回復、増大させたりする処理を含むことを特徴とする前記請求項１乃至１２のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項14】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの少なくとも一部が、軟化、湾曲化のみで、溶解や、液状流動化（リフロー）等を起こさず、下地膜との密着性を向上させたり、又は密着面積を回復、増大させたりする処理を含むことを特徴とする前記請求項１乃至１３のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項15】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの少なくとも一部が溶解や、液状流動化（リフロー）等を起こし、下地膜との密着性を向上させたり、又は密着面積を回復、増大させたりする処理を含むことを特徴とする前記請求項１乃至１４のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項16】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、加熱ベーク処理を行うのみであることを特徴とする前記請求項１乃至１５のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項17】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、有機溶剤の薬液に晒す処理であることを特徴とする前記請求項１乃至１６のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項18】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、有機溶剤の薬液に晒す処理と、加熱ベーク処理とを組み合わせた処理であることを特徴とする前記請求項１乃至１７のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項19】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、有機溶剤の薬液に晒す方法が、有機溶剤の薬液の蒸気にさらす方法か、有機溶剤の薬液と不活性ガスのＮ２、Ａｒ等のガスと同時噴射する方法か、有機溶剤の薬液中に不活性ガスのＮ２、Ａｒ等のガスをバブリングさせたガスにさらす方法によることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項20】

前記再現像処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、露光感度により除去量に差のある処理であることを特徴とする前記請求項１乃至１９のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項21】

前記再現像処理が、現像処理に用いる薬液の濃度を薄くした薬液を用いる処理であることを特徴とする前記請求項１乃至２０のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項22】

前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの特性や形状を変化させる処理が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクに対し、加熱ベーク処理を行う場合の温度が、前記有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクのキュアー温度以下、又は、１００～１３０℃以下あることを特徴とする前記請求項１乃至２１のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項23】

前記エッチングが、ウェットエッチング、又はドライエッチングであり、特に、エッチングガスのプラズマ状態から、ラジカルガス部分のみを取り出して別途処理を行うケミカルドライエッチングであることを特徴とする前記請求項１乃至２２のいずれかに記載の薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項24】

前記請求項１乃至２３に記載の薄膜パターンの処理装置において、その処理ユニットが、レジストの形状や特性を変更する処理ユニット、乾燥や温度を冷却又は安定化する処理ユニット、エッチングする処理ユニットの少なくとも３つのユニット備えることを特徴とする薄膜パターンの処理装置。

【請求項25】

前記請求項１乃至２４に記載の薄膜パターンの処理装置において、レジストの形状や特性を変更する処理ユニットが、基板に対し加熱ベークする処理ユニットのみか、有機溶剤の薬液に晒す処理と加熱ベークする処理を組み合わせた処理ユニットであることを特徴とする薄膜パターンの処理装置。

【請求項26】

前記請求項１乃至２５に記載の薄膜パターンの処理装置において、乾燥や温度を冷却又は安定化する処理ユニットが、基板温度を常温等にする冷却処理のみか、乾燥処理のみか、乾燥処理と冷却処理を組み合わせたユニットであることを特徴とする薄膜パターンの処理装置。

【請求項27】

前記請求項１乃至２６に記載の薄膜パターンの処理装置において、レジストの形状や特性を変更する処理ユニット、乾燥や温度を冷却又は安定化する処理ユニット、エッチングする処理ユニットでの処理を少なくとも２回以上、最適には３回以上繰り返す処理を行うことを特徴とする薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置。

【請求項28】

前記請求項１乃至２７に記載の薄膜パターンの処理装置において、レジストの形状や特性を変更する処理ユニット、乾燥や温度を冷却又は安定化する処理ユニット、エッチングする処理ユニットでの処理順に、少なくとも２回以上、最適には３回以上繰り返す処理を行うことを特徴とする薄膜パターンの形成方法、及びその処理装置

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機マスクを利用した薄膜のパターン形成方法、及びその処理装置に関する。本発明に関する現時点での技術水準をより十分に説明する目的で、本願で引用され或いは特定される特許、特許出願、特許公報、科学論文等の全てを、参照することでそれらの全ての説明を組入れる。

【背景技術】

【0002】

有機膜により形成されたマスク（以下有機マスク、有機膜パターンと呼ぶが、レジストマスク、レジスト膜マスク、レジストパターンマスクもその1例としその範疇に含むものとする）の一例として以下レジストパターンをマスク（以下レジストマスク、レジストパターンマスク、レジスト膜マスク、レジスト膜パターンマスク、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクのいづれかを呼ぶが、いづれも同義とする）を例にとり説明する。レジストマスクとして使用し下地膜をエッチングする工程は、半導体装置を形成する際に必須の工程である。エッチングとしては、ウエットエッチングに代表される等方性エッチングと、ドライエッチングに代表される異方性エッチングとがある。本願明細書で言う等方性エッチングとは、エッチングの方向が、上下のみならず左右方向にもエッチングが進行する場合を示しており、必ずしも上下左右が同一エッチング速度で進行しない場合も含むものとする。更に本願明細書で言う異方性エッチングとは、有機マスクの下部には、エッチングがほとんど進行しないほど上下と左右方向のエッチング速度が異なる場合を言うものとする。但し、ドライエッチングの中でも、プラズマ放電の方式、処理圧力、エッチング対象材料、処理ガスの種類によりその性質が異なり、比較的に等方性の傾向が強く見られる場合（以下、等方性ドライエッチングと呼ぶ）と、異方性の傾向が強い場合（以下、異方性ドライエッチングと呼ぶ）がある。これら異なる性質のエッチングは、エッチングを行う際の条件を考慮してより適当な方が選択される。レジストパターンをマスクとして下地膜をエッチングする場合には、レジストパターン端部（レジストパターンの有る部分と無い部分の境界）において、いわゆるサイドエッチング（又は、アンダーカット）と呼ばれる現象により下地膜がレジストパターンより異なった寸法で形成されという問題点があった。特にその傾向が強いか、細いパターン（例えば１μｍ以下）の場合には、下地膜パターンが大きく異なった寸法で形成されるだけでなく、下地膜パターン自体が消失し形成されないという問題があった。このため、前記いずれかのエッチング方法であっても下地膜のサイドエッチング（又は、アンダーカット）を極力抑制することが強く求められる。

【0003】

ウエットエッチングを使用してエッチングした際に下地膜のサイドエッチング（又は、アンダーカット）を抑制する従来技術が特許文献１（特開昭５０－３７３７４号）に開示されている被処理体の主表面にホトレジスト膜を部分的に形成し、これをマスクとして被処理体を選択的にエッチングするエッチング法において、上記被処理体の主表面に熱可塑性のホトレジスト膜を部分的に形成した後、これをマスクとして被処理体をエッチングして溝を形成し、次に被処理体を加熱することによりホトレジスト膜を軟化させて前記溝の側面部を覆い然る後、さらにエッチングし、前記ホトレジスト膜の軟化および被処理体のエッチング処理を１階ないし多数回行って貫通孔を形成することを特徴とする技術が記載されている。

【0004】

特許文献２（特開昭６０－２３４９８２号）には特許文献１と同様に被エッチング層の上のレジストを加熱し、レジストがキュア（レジストフローを起こす温度でキュアと別途記載有り）する温度に加熱処理するが、その前後に部分的にエッチングする方法でサイドエッチングを抑制する方法が記載されている。

【0005】

特許文献３（特開平０５－３２７１７９号）には特許文献１、２と同様に被エッチング層をハーフエッチング後に、被エッチング層上に設けるレジスト層を軟化させてから、残りのエッチングを行い方法が記載されており、レジストを軟化させる方法として通常は熱処理による軟化（同文献の段落番号００１６）と記載されている。

【0006】

特許文献４（特開平１１－２１４８２６号）には特許文献１、２と同様に被エッチング層（この文献では導体層）上にレジスト膜を部分的に形成し、被エッチング層の一部をエッチングした後、真空圧着装置のクッション板でエッチング端のレジスト膜を加熱しながら折り曲げる方法が記載され、その加熱について（同文献の段落番号００１０、００１１、００２１、００３２より）軟化温度まで加熱させることが記載されている。

【0007】

特許文献５（特開昭５３－７７８４８号）には特許文献１、２、３、４と同様のエッチング途中においてレジスト膜を軟化させる方法として、レジスト膜を有機溶剤中に浸漬して膨潤させる方法が記さている。更にその浸漬する有機溶剤の例として炭化水素類、ケトン類、アルコール類、エステル類等が記されている。

【0008】

特許文献６（特開昭５７－１６１６９号）には特許文献１、２、３、４と同様のエッチング途中にマスク層（本文献でのマスク層は、他の文献のレジスト膜と同様）を折り曲げる方法に、マスク層をパラフィン系の炭化水素、いわゆる白灯油或いは芳香族炭化水素、キシレン、トルエン等膨潤液に浸漬させて膨潤させる方法を用いている。

【0009】

また、特許文献７（特開２００２－３３４８３０号）には、有機膜（レジスト膜、レジストマスクを含む）を溶解する薬液を有機膜に浸透させ（すなわち、少なくとも有機膜を溶解する薬液に浸漬か、その有機溶剤の蒸気にさらす）ことにより、有機膜を溶解させリフロー（薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）又は薬液ガス暴露等と呼ぶ）させるが、その有機膜の溶解後に下地膜をエッチングする方法が記載されている。

【0010】

特許文献１乃至特許文献４に開示の前述した従来技術はいずれもレジスト膜を加熱処理してレジスト膜を軟化させたり、フローさせる方法を採用するが、その処理温度はレジスト膜がキュアする付近である。その処理温度は、レジスト膜のプリベークや、ポストベーク温度よりも高温であり、レジスト膜中の溶剤成分の大部分が蒸発する為、その処理後は硬化し、レジスト剥離が困難になるという不具合も起こり、更には、再度そのレジスト膜を軟化させるのはほぼ不可能であった。その為、特許文献１に記載のフォトレジスト膜（レジスト膜と同義）の１回目の軟化と下地膜の２回目のエッチング以降のレジスト膜は２回目の軟化以降は困難であると言わざるを得ない。

【0011】

特許文献５乃至特許文献６に開示の前述した従来技術はいずれもレジスト膜を有機溶剤に浸漬する方法によりレジスト膜を膨潤させているが、膨潤ではレジスト膜が膨張するのみで、しかも液中なので下地膜の表面をフローし保護する効果を生み出し難く、浮力により下地膜のサイドエッチング部にうまく貼り付かない可能性が高く、有機溶剤中の浸漬によりレジスト膜の表面等の一部は溶解する可能性もあり、その場合には下地膜の表面をフローするというより、むしろ液中に一部溶けることにより消失する可能性があった。

【0012】

ここでレジスト膜を薬液に浸漬して溶解させフローさせることを以下、薬液浸漬溶解リフローと呼び、レジスト膜を薬液の蒸気にさらして溶解させフローさせることを薬液蒸気溶解リフローと呼ぶ。

【0013】

特許文献７に開示の前述した従来技術はレジスト膜を有機溶剤に浸透させる方法として、第１の方法として薬液浸漬溶解リフローする方法か、第２の方法として薬液蒸気溶解リフローを採用している。この場合、第一の方法（薬液浸漬リフロー）は、前記特許文献５，６と同一の問題点（レジスト膜が液中にて溶解消失等）があり、もう一方の第２の方法（薬液蒸気溶解リフロー）は、有機溶剤を気体状にしてさらすので、レジスト膜の表面を溶解させ、フローさせることが出来るが、レジスト膜を大きく１～４μｍ以上にもリフローさせて下地膜をエッチングさせる方法なので、レジスト膜とは寸法が大きく異なる下地膜が出来るという1つ目の問題点と、リフローさせるレジスト膜と下地膜の密着性を向上させる為のリフロー後のベークについて記されておらず、サイドエッチングが起こりやすい状態であることの加えて、下地膜をレジスト膜のリフロー前後に1回ずつ合計２回行うのみなので、サイドエッチング抑制効果は少なかった。

【0014】

特許文献８に開示の前述した従来技術はレジスト膜を有機溶剤に浸透させる方法として、こちらの場合も第１の方法として薬液浸漬溶解リフローする方法か、第２の方法として薬液蒸気溶解リフローを採用している。この場合も、第一の方法（薬液浸漬リフロー）は、前記特許文献５，６と同一の問題点（レジスト膜が液中にて溶解消失等）があり、もう一方の第２の方法（薬液蒸気溶解リフロー）は、有機溶剤を気体状にしてさらすので、レジスト膜の表面を溶解させ、フローさせることが出来るが、フローしたレジスト膜と下地膜の密着性を当初のレジスト膜と下地膜の密着性より悪くしたまま下地膜のエッチングをすることで下地膜のサイドエッチングをわざと起こさせることで下地膜の端部をテーパー化しているので、本発明の目的と逆であり、更にエッチングも１回のみなので、サイドエッチングは通常より起こりやすいという問題点があった。

【0015】

従って、上記従来技術が抱えていた欠点及び問題が生じることのない（サイドエッチングを抑制した）下地膜である薄膜のパターン形成方法、及びその処理装置を提供することが望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0016】

【特許文献1】特開昭５０－３７３７４号公報（第３欄第４行目乃至第１５、第８欄第４行目乃至第９行目行目、第１図及び第２図）

【特許文献2】特開昭６０－２３４９８２号公報（第３欄第４行目乃至第１４、第３欄第１３行目乃至第４欄第１２行目、第１図、第２図及び第３図）

【特許文献3】特開平０５－３２７１７９号公報（段落番号０００８、段落番号００９、段落００１６及び図１）

【特許文献4】特開平１１－２１４８２６号公報（段落番号００１３、段落番号００１４及び図４）

【特許文献5】特開昭５３－７７８４８号公報（第３欄第１行目乃至第１０、第５欄第１４行目乃至第６欄第８行目、第２図）

【特許文献6】特開昭５７－１６１６９号公報（第７欄第１０行目乃至第８欄第９行目及び第１～第５図）

【特許文献7】特開２００２－３３４８３０号公報（段落番号００３９、段落番号００４１、段落番号００４３～段落番号００５３及び第１図、第２図）

【特許文献8】特開２００５－３０３１５１号公報（段落番号００１７、段落番号００１８、段落番号００１９、段落番号００２０、段落番号００２１、段落番号００２２、段落番号００２３、段落番号００４３及び第１図、第２図、第３図、第４図）

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

従って、上記従来技術が抱えていた欠点及び問題が生じることのない（サイドエッチングを抑制した）下地膜である薄膜のパターン形成方法を提供することが第一の目的である。

【0018】

本発明の第二の目的は、本発明に関する（サイドエッチングを抑制した）下地膜である薄膜のパターン形成方法を実現する処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

［エッチングによる薄膜のパターン形成方法］
本発明の第一の目的であって、下地膜上に形成した少なくとも１種類の有機物質を含む有機膜パターン、又はレジスト膜を使用したパターンのマスクの端部における下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法は、通常の下地膜のエッチング時間、すなわちレジスト膜で覆われていない部分の下地膜全体をエッチング除去する最短時間とその５～３０％（もしくは、０～１００％）のオーバーエッチング時間を合計した全エッチング時間を３回以上、最適には、４～１０回に分割してエッチング処理する方法を用いている。また、より微細（３μｍ以下等）なパターン加工の場合には、１１～数十回にもエッチング回数を分割する方法を用いる場合もある。

【0020】

但し、エッチングの分割は、全処理時間でなく、エッチングする下地膜の全膜厚を対象に分割する方法を取ることも可能で、その分割は前記同様に、下地膜のエッチングする膜厚を対象に３回以上、最適には、４～１０回、より微細なパターンの場合には、１１～数十回に分割してエッチング処理する方法とすることも可能である。

【0021】

1回目のエッチング処理前には、現像後のポストベーク処理（エッチング前のプリベーク処理でもある）を行い、２回目以降のエッチング処理前に、毎回（２回目以降～最終回のエッチング処理の各回の前に）少なくともレジスト特性変更処理とレジスト安定化処理を行い、必要に応じて、レジストマスクの再現像処理、又はアッシング処理（主にＯ２ガスのプラズマ雰囲気中処理）を追加した後、毎回のエッチング処理することを特徴としている。

【0022】

但し、前記レジスト特性変更処理とレジスト安定化処理後のエッチング処理の前に加熱ベーク処理（キュア温度以下の９０～１３０℃以下）と温調（冷却）処理を追加する場合もある。

【0023】

ここで、レジスト特性変更処理とは、ａ）エッチング後にレジストマスクと下地膜の密着面積を回復、又は増大させたり密着性が悪化した部分に対し、少しでも回復させる効果のある処理：レジスト密着強化処理、ｂ）レジストマスクの形状を変化（少なくとも一部が固体のまま、又は液状化せず軟化することにより、屈曲化、湾曲化）させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする処理：レジスト変形処理１、ｃ）レジストマスクの形状を変化（少なくとも一部が液状化し、溶解、リフロー、流動化）させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする処理：レジスト変形処理２、ｄ）前記ａ）や前記ｂ）や前記ｃ）のいずれかの組み合わせ処理、の４種の内いずれかの事である。

【0024】

また、基板安定化処理とは、ａ）基板の温度を常温や、最適な温度したり、冷却する処理：基板温調処理、ｂ）基盤に付着した液体等を温冷風、ドライＡｉｒ、Ｎ２等のブローで除去、乾燥させたりする処理：基板乾燥処理、ｃ）基板に付着した液体等を真空中に置くことで除去、乾燥させたりする処理：基板真空処理、ｄ）前記ａ）や前記ｂ）や前記ｃ）のいずれかの組み合わせ処理、の４種の内いずれかの事である。

【0025】

更に、必要に応じて追加するレジストマスクの再現像処理、又はアッシング処理は、１）レジストマスクに対し、少しでも現像効果（感光／非感光による溶解速度差のある溶解効果）のある溶解処理、２）レジストマスクへのいわゆるアッシング処理（主にＯ２ガスのプラズマ雰囲気中処理によるレジストマスクの少なくとも一部の除去処理）のいずれかのことである。但し、１）の再現像処理の場合、レジストマスクを露光後の環境による感光度が影響するので、露光後も感光しない状態に維持しておいた方がより効果的である。

【0026】

ここでエッチングは、ウェットエッチング、ドライエッチングいずれでも可である。特にドライエッチングの場合は、等方性エッチングの場合が効果的である。

【0027】

［エッチングによる薄膜のパターン形成処理装置］
本発明の第二の目的であるパターン形成処理装置は、本発明の第一の目的である下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法を実現する処理装置であり、最低限必要な処理ユニットとして、１）エッチング処理ユニット、２）レジスト特性変更処理ユニット、３）基板安定化処理ユニットにより構成された処理装置である。

【0028】

また、基板安定化処理ユニットとは、１）レジストマスクの温度を常温や、エッチング前として最適な温度にする効果のある処理ユニット、２）レジストマスクに付着した液体を除去したり、乾燥させたりする効果のある処理ユニット、１）＋２）の合わせた効果のある処理ユニットのいずれかの事である。

【0029】

更に、必要に応じて追加するレジストマスクの再現像処理ユニット、又はアッシング処理ユニットは、１）レジストマスクに対し、少しでも現像効果（感光／非感光による溶解速度差のある溶解効果）のある溶解処理ユニット、２）レジストマスクへのいわゆるアッシング処理（主にＯ２ガスのプラズマ雰囲気中処理によるレジストマスクの少なくとも一部の除去処理）のいずれかのユニットのことである。但し、１）の再現像処理ユニットの場合、レジストマスクを露光後の環境による感光度が影響するので、露光後も感光しない状態に維持しておいた方がより効果的である。

【0030】

更にその処理装置は、前記本発明の第一の目的である下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法により、その処理順序と処理条件に基づいた１）マルチユニット処理機能の装置、又は、２）連続ユニット処理機能の装置のいずかで構成されているものである。

【0031】

但し、前記レジスト特性変更処理ユニットとレジスト安定化処理ユニット後のエッチング処理ユニット前に加熱ベーク処理（キュア温度以下の９０～１３０℃以下）ユニットと温調（冷却）処理ユニットを追加する場合もある。

【発明の効果】

【0032】

本発明の第一の目的である下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法は、通常の下地膜のエッチング時間を少なくとも３回以上、処理能力（時間当たりの効率的処理数）考慮すると最適には４～１０回程度に分割してエッチング処理することが効果的であり、しかも毎回のエッチング処理前にレジストマスクに対し、レジスト特性変更処理を行い、レジストマスクと下地膜の密着性が、エッチングにより分離、劣化している状態をエッチング前とほぼ同等の密着状態と横寸法密着位置（その処理方法、処理条件をＪ１条件とする）か、密着状態のみほぼ同等状態（その処理方法、処理条件をＪ２条件とする）まで回復させること、すなわち、下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりすることが可能である。その為、各回のサイドエッチング量は、大幅に抑制されるので、全体（合計）のサイドエッチング量も、（Ｊ１条件時に）分割した1回目分のみか、（Ｊ２条件時に）少なくとも２回分以下のサイドエッチング量に抑えることが可能となる。

【0033】

その為、従来の１回のみで全エッチングを行う場合のサイドエッチング量をＳ１とし、本発明の分割するエッチング回数をｎ回とすると、本発明の全（合計）のサイドエッチング量をＳｎとすると、
例１）レジスト特性変更処理の処理方法、処理条件が、Ｊ１条件の時
Ｓｎ≒（Ｓ１／ｎ） （≒は、約、ほぼ同等の意）
例２）レジスト特性変更処理の処理方法、処理条件が、Ｊ２条件の時
（Ｓ１／ｎ）≦Ｓｎ≦ （２×Ｓ１／ｎ） （≦は、以下の意）
とすることが出来、そのｎの回数が多いほど効果的に全（合計）のサイドエッチング量を抑制することが出来る効果がある。
また、この計算上も、ｎの回数が２回では不足し、少なくとも３回以上にすることがサイドエッチングを従来より抑制するには重要で、必要であることを示している。

【0034】

更に、微細なパターン（３µｍ以下）をウェットエッチングにて形成する場合等では、処理能力より微細パターン形成能力をより重視し追及すると、１１～数十回にもエッチング数を分割することで、より微細パターン形成の実現が可能となる効果もある。

【0035】

すなわち、図１の従来の下地膜を１回のみでエッチング完了する処理の場合の全エッチング量をＥ１ｙ、全サイドエッチング量をＥ１ｘとし、図２の下地膜を２回のみでエッチング完了する処理の場合の全エッチング量をＥ２ｙ、全サイドエッチング量をＥ２ｘとすると、
合計の各エッチング量：Ｅ１ｘ＝Ｅ２ｘは、同じであり、
合計の各サイドエッチング量：Ｅ２ｙ≒１／２Ｅ２ｙ （≒は、同等の意）
の関係になる。

【0036】

また、本発明の第二の目的であるパターン形成処理装置は、本発明の第一の目的である下地膜のサイドエッチングを抑制した薄膜のパターン形成方法を実現する処理装置であり、その繰り返し処理の部分、すなわち少なくとも、１）レジスト特性変更処理ユニット、２）基板安定化処理ユニット、３）エッチング処理ユニットを含んだマルチ処理ユニット装置か、連続繰り返し処理ユニット装置として構成され、本発明の第一の目的であるパターン形成方法による処理順序と処理条件に基づき、各ユニットでマルチ処理、または連続繰り返し処理されるものであり、本発明の第一の目的であるパターン形成方法による処理を効率的に行え、全体の処理時間も短縮される効果がある。

【0037】

但し、この装置に置いて、必要に応じて他の処理ユニットも追加し、処理を追加することも有り得ること。更に、前記本発明のレジスト特性変更処理の処理方法、処理条件ＪＩ、Ｊ２としては、例として、
Ｊ１条件：基板のレジストマスクの有機溶剤暴露処理（レジストマスクが一部溶解リフローし、レジストマスク寸法が１／１０～２／１０膨張する程度）と１１０～１３０℃の加熱ベーク処理を３～１０分した後、基板全体が常温（約２５℃）等になるように冷却処理すること。
Ｊ２条件：基板のレジストマスクの有機溶剤暴露処理（レジストマスクが一部溶解リフローするが、レジストマスク寸法がほとんど変化しないか１／１０以内の膨張程度）と１１０～１３０℃の加熱ベーク処理を３～１０分した後、基板全体が常温（約２５℃）等になるように冷却処理すること。
但し、前記Ｊ１、Ｊ２条件において、レジストマスクの溶解リフローが、キュア温度以下で繰り返し起こせる（冷却し元に戻る）レジストマスク材料の場合は、有機溶剤蒸気暴露は不要で、加熱、冷却のみで可である。

【従来の技術】

【0038】

以下従来の技術を図を参照して説明する。図１は、従来の技術１としての等方性エッチングであるウェットエッチングの例である。まず、下地膜Ｔ０上にレジスト膜を塗布、プリベーク（前加熱）、露光、現像、ポストベーク（後加熱）を経て、レジストマスクパターンＰ１を形成した後、下地膜Ｔ０をエッチングし下地膜パターンＴ１とする。この場合の下地膜を例として０．５μｍの銅（Ｃｕ）膜とし、ノボラック系樹脂と感光剤よりなるポジ型レジスト膜をスピンコーター等で１～３μｍ塗布し、プリベークとして１００～１１０℃で１～３分間加熱処理した後、露光、現像（アルカリ系水溶液）し、パターン幅２μｍのレジストパターンＰ１を形成する。更にポストベークとして１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理して図１（ａ）の状態となる。

【0039】

次に下地膜Ｔ０の銅（Ｃｕ）膜のエッチング液としては、例として塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アルカリ性アンモニア（アルカリ性アンモニア）溶液、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等が用いられ、そのエッチングレートは、例として２５℃で０．２５～０．５μｍ／分のエッチングレートになるような組成で用いられ、今回硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液を０．５μｍ／分のエッチングレートとなる組成で６６秒間（ジャストエッチング６０秒＋オーバーエッチング６秒）処理して下地膜パターンＴ１が形成され図１（ｂ）の状態になる。

【0040】

この従来の技術１の場合において、０，５μｍの膜厚のエッチングを０．５μｍ／分のエッチングレートで６６秒処理しており、等方性エッチングである為、サイドエッチングは、各両端より最低でも０．５μｍ以上となり、下地膜パターンＴ１の上部は１．０μｍ以下となってしまうことになる。

【0041】

図２は、従来の技術２として、例えば特許文献１～８においても記されている下地膜Ｔ０を２回のエッチングで完了するものであり、各エッチング時間は全体のエッチングに必要な時間を均等に１／２に分けて行う（この場合、合計６６秒なので、各回３３秒となる）。この場合の下地膜Ｔ０を従来１と同様０．５μｍの銅（Ｃｕ）膜とし、ノボラック系樹脂と感光剤よりなるポジ型レジスト膜をスピンコーター等で１～３μｍ塗布し、プリベークとして１００～１１０℃で１～３分間加熱処理した後、露光、現像（アルカリ系水溶液）し、パターン幅２μｍのレジストパターンＰ１を形成する。更にポストベークとして１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理して図２（ａ）の状態になる。

【0042】

次に、下地膜Ｔ０の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、前記従来技術１と同様の硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等２５℃で０．５μｍ／分のエッチングレートになるような組成で３３秒間処理して下地膜パターンＴ１が形成され図２（ｂ）の状態になる。

【0043】

次に、高温（レジスト膜のキュアしフローする：軟化点付近の１４０℃～２００℃）加熱処理するか、有機溶剤薬液に浸漬、又は蒸気にさらして薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理し、レジストパターンＰ１のフローを起こさせレジストパターンＰ２と変形させる。但し、高温加熱処理の場合と薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理の場合のフロー量と形状は異なり、後者の方が低温でより液状で流動的なフローとなり易い特徴がある。それは、前者がレジストパターン１中の溶剤を蒸発除去させるのに対し、後者はレジストパターン１中に溶剤を浸透させ実際にその表面の少なくとも一部を液状化させ変形させることでレジストパターンＰ２を形成しているからである。

【0044】

次に、前者の高温加熱処理はそのままで、後者の薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）させた場合のみポストベークとして１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理して図２（ｃ）の状態になる。

【0045】

次に、２回目の下地膜パターンＴ１の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、前記従来技術１と同様の硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等であり２５℃で０．５μｍ／分のエッチングレートになるような組成で３３秒間処理して下地膜パターンＴ２を形成し図２（ｄ）の状態になる。

【0046】

この従来の技術２の場合において、０．５μｍの膜厚の下地膜Ｔ０のエッチングを０．５μｍ／分のエッチングレートで合計６６秒処理を各３３秒づつ2回実施しているが、等方性エッチングである為、サイドエッチングは進むが、各回のサイドエッチング量は、１回のエッチング量以下となるので、最終的なサイドエッチング量は、通常の１／２で済むことになる。

【0047】

但し、ここで重要なことは、１回目のサイドエッチング量と、2回目のサイドエッチング量がまだ大きく、エッチングレートも早い為に、エッチング液がレジスト界面に浸透し易く、結果として予想より大きいサイドエッチングを起こしてしまい、従来の技術１ほどではないが、前記段落番号００３５に記したサイドエッチング量以上に大きいものとなることである。

【発明の実施の形態】

【0048】

以下本発明の実施の形態を図を用いて説明する。ここでは、本発明のエッチングによる薄膜のパターン形成方法について説明する。

【実施例0049】

図３に本発明の実施例１を示す。この実施例１では、下地膜Ｔ０を３回のエッチングで完了するものであり、各エッチング時間は全体のエッチングに必要な時間をエッツチング回数により均等に１／３に分けて行う（この場合、合計６６秒なので、各回約２２秒となる）。但し、1回当たりのエッチング時間が短くなりすぎると、エッチングの制御性が悪くなる為、エッチング液の組成を調整し、エッチングレートを１／２～１／５に落として使用する。この場合、１／５のレートにし、合計３３０秒（ジャストエッチング３００秒＋オーバーエッチング３０秒）になる様に調整して実施することとし、各回１１０秒づつエッチングする。

【0050】

この場合の下地膜Ｔ０は、０．５μｍの銅（Ｃｕ）膜とし、ノボラック系樹脂と感光剤よりなるポジ型レジスト膜をスピンコーター等で１～３μｍ塗布し、プリベークとして１００～１１０℃で１～３分間加熱処理した後、露光、現像（アルカリ系水溶液）し、パターン幅２μｍのレジストパターンＰ１を形成する。更にポストベークとして１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理し、その後基板の温調（冷却）処理をして基板の温度を常温（２５℃付近）にして、図３（ａ）の状態になる。

【0051】

次に、下地膜Ｔ０の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、前記段落番号００３９で記したように硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等２５℃で０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成にしたエッチング液で１１０秒間処理して下地膜パターンＴ１が形成され図３（ｂ）の状態になる。

【0052】

次に、レジストマスクパターン（以下、レジストマスク、レジストパターンと呼ぶ場合も有る）Ｐ１に対し、レジスト特性変更処理を行うが、レジスト特性変更処理とは、図１１－７に示すように、
（ａ）レジスト密着強化処理：エッチング後にレジストマスクと下地膜の密着性が悪化した部分に対し、少しでも回復させる効果、すなわち下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする処理
（ｂ）レジスト変形処理１：レジストマスクパターンの少なくとも一部が固体のまま、又は液状化せず軟化し、屈曲、又は湾曲化等させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする効果のある処理
（ｃ）レジスト変形処理２：レジストマスクパターンの少なくとも一部が液状化し、溶解、又はリフロー、流動化等させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする効果のある処理
（ｄ）は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の組み合わせた処理
のいずれかの事である。但し、寸法の点において、少なくとも一部が液状化する変形のレジスト変形処理２では、変形後の縦、横、厚みの寸法のいずれかの大きな変化が有り得るが、固体のまま、又は液状化しない変形であるレジスト変形処理１では、変形後も縦、横、厚みにおける各合計の寸法は大きく変化しないことも特徴である。

【0053】

その後、更にレジストマスクパターンＰ１に対し、基板安定化処理を行うが、基板安定化処理とは、図１１－８に示すように、
（ａ）基板温調処理：レジストマスクの温度を常温や、エッチング前として最適な温度にする効果のある処理
（ｂ）基板乾燥処理：レジストマスクに付着した液体を除去したり、乾燥させたりする効果のある処理
（ｃ）基板真空乾燥処理：レジストマスクに付着した液体を除去したり、乾燥させたりする為、真空乾燥する処理
（ｄ） （ａ）、（ｂ）、（ｃ）の組み合わせた処理
のいずれかの事である。但し、レジスト特性変更処理、基板状態安定化処理は、本実施例１では、以下の例を示すが、それに限らず可能である。

【0054】

但し、この実施例１では、図１１－７のレジスト特性変更処理における、（ｃ）レジスト変形処理２として有機溶剤薬液の蒸気にさらして薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理の例を示し、レジストマスクパターンＰ１中に溶剤を浸透させ実際にその表面の少なくとも一部を液状化させ変形させることでレジストマスクパターンＰ２を形成し、更に（ａ）レジスト密着強化処理として、ポストベーク１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理した後、図１１－８の基板状態安定化処理における（ａ）基板温調処理として、基板温度が常温になるように常温のプレート上に基板を置き３～５分放置して常温に冷却されるのを待ち、図３（ｃ）の状態になる。

【0055】

次に、２回目の下地膜パターンＴ１の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃、０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成で１１０秒間処理して下地膜パターンＴ２を形成し図３（ｄ）の状態になる。

【0056】

次に、レジストマスクパターンＰ１からＰ２に変化させる処理である前記段落番号００５２～００５４に記載の処理と同様の方法で、レジストマスクパターンＰ２に対し行うことで、レジストマスクパターンＰ３のように変化させ、図３（ｅ）の状態になる。

【0057】

次に、３回目の下地膜パターンＴ２の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃で０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成で１１０秒間処理して下地膜パターンＴ３を形成し図３（ｆ）の状態になる。

【0058】

この本発明の実施例１の場合において、０．５μｍの膜厚の下地膜Ｔ０のエッチングを０．１μｍ／分のエッチングレートで合計３３０秒処理を各１１０秒づつ３回実施しているが、等方性エッチングである為、サイドエッチングは進むが、各回のサイドエッチング量は、１回のエッチング量以下となるので、実施例１の最終的なサイドエッチング量は、通常の１／３で済むことになる。

【0059】

但し、ここで重要なことは、上中下層のエッチング厚みの３層に分けてみて見ると、下地膜Ｔ０のエッチングを３回に分け、しかも各エッチング処理後に、薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理とポストベーク処理を行っているので、２，３回目のエッチングにおいてレジストマスクパターンＰ１，Ｐ２は下地Ｔ１，Ｔ２への密着力は強く、しかもエッチングレートは低く抑えられており、処理時間も各層にエッチング厚み分のエッチング量しかない為、少なくともエッチングの３回目の下層のエッチングにおいては、１回目の上層のエッチング領域までは、影響を及ぼさない。

【0060】

ここことが、従来の技術１，２のサイドエッチング量と比較して、本発明の実施例１のサイドエッチング量が低く抑えられる理由である。
更に、本発明の特徴である3回以上に分割してエッチングすることが重要であることと、２回以下エッチングに対して大きな有意差があることを示している。

【0061】

更に、必要に応じて前記処理の途中でレジストマスクの再現像処理、又はアッシング処理を追加することがあり、それは、１）レジストマスクに対し、少しでも現像効果（感光／非感光による溶解速度差のある溶解効果）のある溶解処理、２）レジストマスクへのいわゆるアッシング処理（主にＯ２ガスのプラズマ雰囲気中処理によるレジストマスクの少なくとも一部の除去処理）のいずれかのことである。但し、１）の再現像処理の場合、レジストマスクを露光後の環境による感光度が影響するので、露光後も感光しない状態に維持しておいた方がより効果的である。これは、レジストマスクのレジスト変形処理１、２による寸法膨張(特にレジスト変形処理２の場合は大きい)を抑制、縮小、又は元の寸法に戻す（すなわち、そのマスクパターンの寸法膨張による下地膜パターンのエッチング後の寸法膨張を抑制、縮小、又は元の寸法に戻す）為に追加するものである。

【実施例0062】

図４に本発明の実施例２を示す。この実施例２では、下地膜Ｔ０を４回のエッチングで完了するものであり、各エッチング時間は全体のエッチングに必要な時間をエッツチング回数により均等に１／４に分けて行う。但し実施例２でも、実施例１と同じく1回当たりのエッチング時間が短くなりすぎると、エッチングの制御性が悪くなる為、エッチング液の組成を調整し、１／５のレートにし、合計３３０秒（ジャストエッチング３００秒＋オーバーエッチング３０秒）になる様に調整して実施することとし、各回８２．５秒づつエッチングする。

【0063】

この場合の下地膜Ｔ０は、０．５μｍの銅（Ｃｕ）膜とし、ノボラック系樹脂と感光剤よりなるポジ型レジスト膜をスピンコーター等で１～３μｍ塗布し、プリベークとして１００～１１０℃で１～３分間加熱処理した後、露光、現像（アルカリ系水溶液）し、パターン幅２μｍのレジストマスクパターンＰ１を形成する。更にポストベークとして１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理し、その後基板の温調（冷却）処理をして基板の温度を常温（２５℃付近）にして、図４（ａ）の状態になる。

【0064】

次に、下地膜Ｔ０の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、前記段落番号００５１で記したように硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃、０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成にしたエッチング液で８２．５秒間処理して下地膜パターンＴ１が形成され図４（ｂ）の状態になる。

【0065】

次に、レジストマスクパターン（以下、レジストマスク、レジストパターンと呼ぶ場合も有る）Ｐ１に対し、レジスト特性変更処理を行うが、レジスト特性変更処理とは、図１１－７に示すように、
（ａ）レジスト密着強化処理：エッチング後にレジストマスクと下地膜の密着性が悪化した部分に対し、少しでも回復させる効果、すなわち下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする処理
（ｂ）レジスト変形処理１：レジストマスクパターンの少なくとも一部が固体のまま、又は液状化せず軟化し、屈曲、又は湾曲化等させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする効果のある処理
（ｃ）レジスト変形処理２：レジストマスクパターンの少なくとも一部が液状化し、溶解、又はリフロー、流動化等させ下地膜とレジスト膜の密着面積を回復、又は増大させたりする効果のある処理
（ｄ） （ａ）、（ｂ）、（ｃ）の組み合わせた処理
のいずれかの事である。但し、寸法の点において、少なくとも一部が液状化する変形のレジスト変形処理２では、変形後の縦、横、厚みの寸法のいずれかの大きな変化が有り得るが、固体のまま、又は液状化しない変形であるレジスト変形処理１では、変形後も縦、横、厚みにおける各合計の寸法は大きく変化しないことも特徴である。

【0066】

その後、更にレジストマスクパターンＰ１に対し、基板安定化処理を行うが、基板安定化処理とは、図１１－８に示すように、
（ａ）基板温調処理：レジストマスクの温度を常温や、エッチング前として最適な温度にする効果のある処理
（ｂ）基板乾燥処理：レジストマスクに付着した液体を除去したり、乾燥させたりする効果のある処理
（ｃ）基板真空乾燥処理：レジストマスクに付着した液体を除去したり、乾燥させたりする為、真空乾燥する処理
（ｄ） （ａ）、（ｂ）、（ｃ）の組み合わせた処理
のいずれかの事である。但し、レジスト特性変更処理、基板状態安定化処理は、本実施例２では、以下の例を示すが、それに限らず可能である。

【0067】

但し、この実施例２では、図１１－７のレジスト特性変更処理における、（ｃ）レジスト変形処理２として有機溶剤薬液の蒸気にさらして薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理する例を示し、レジストマスクパターンＰ１中に溶剤を浸透させ実際にその表面の少なくとも一部を液状化させ変形させることでレジストマスクパターンＰ２を形成し、更に（ａ）レジスト密着強化処理として、ポストベーク１１０～１２０℃で３～５分間加熱処理した後、図１１－８の基板状態安定化処理における（ａ）基板温調処理として、基板温度が常温になるように常温のプレート上に基板を置き３～５分放置して常温に冷却されるのを待ち、図４（ｃ）の状態になる

【0068】

次に、２回目の下地膜パターンＴ１の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃、０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成で１１０秒間処理して下地膜パターンＴ２を形成し図４（ｄ）の状態になる。

【0069】

次に、レジストマスクパターンＰ１からＰ２に変化させる処理である前記段落番号００６５～００６７に記載の処理と同様の方法で、レジストマスクパターンＰ２に対し行うことで、レジストマスクパターンＰ３のように変化させ、図４（ｅ）の状態になる。

【0070】

次に、３回目の下地膜パターンＴ２の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、エッチング液は、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃、で０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成で８２．５秒間処理して下地膜パターンＴ３を形成し図４（ｆ）の状態になる。

【0071】

次に、レジストマスクパターンＰ１からＰ２に変化させる処理である前記段落番号００６５～００６７に記載の処理と同様の方法で、レジストマスクパターンＰ３に対し行うことで、レジストマスクパターンＰ４のように変化させ、図４（ｇ）の状態になる。

【0072】

次に、４回目の下地膜パターンＴ３の銅（Ｃｕ）膜のエッチングを行うが、前記段落番号００６４で記したようにエッチング液は、硫酸過酸化水素（硫酸+過酸化水素）溶液等で２５℃、０．１μｍ／分のエッチングレートになるような組成で８２．５秒間処理して下地膜パターンＴ４を形成し図４（ｈ）の状態になる。

【0073】

この本発明の実施例２の場合において、０．５μｍの膜厚の下地膜Ｔ０のエッチングを０．１μｍ／分のエッチングレートで合計３３０秒処理を各８２．５秒づつ４回実施しているが、等方性エッチングである為、サイドエッチングは進むが、各回のサイドエッチング量は、１回のエッチング量以下となるので、実施例２の最終的なサイドエッチング量は、通常の１／４で済むことになる。

【0074】

但し、ここで重要なことは、１，２，３，４層のエッチング厚みの４層に分けてみて見ると、下地膜Ｔ０のエッチングを４回に分け、しかも各エッチング処理後に、レジスト特性変更処理（図１１－７）として、（ｃ）レジスト変形処理２として有機溶剤薬液の蒸気にさらして薬液溶解リフロー（又は薬液ガス暴露）処理の例を示し、更に（ａ）レジスト密着強化処理としてポストベーク処理も組み合わせて行っているので、２，３，４回目のエッチングにおいてレジストマスクパターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３は下地Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３への密着力は強く、しかもエッチングレートは低く抑えられており、処理時間も各層にエッチング厚み分のエッチング量しかない為、少なくともエッチングの３回目では、１層のエッチング領域に対し、エッチングの４回目では、１，２層のエッチング領域に対してまでは、影響を及ぼさない。

【0075】

このことが、従来の技術１，２のサイドエッチング量と比較して、本発明の実施例２のサイドエッチング量が低く抑えられる理由である。
更に、本発明の特徴である3回以上に分割してエッチングすることが重要であることと、２回以下エッチングに対して大きな有意差があることを示している。

【0076】

更に、必要に応じて前記処理の途中でレジストマスクの再現像処理、又はアッシング処理を追加することがあり、それは、１）レジストマスクに対し、少しでも現像効果（感光／非感光による溶解速度差のある溶解効果）のある溶解処理、２）レジストマスクへのいわゆるアッシング処理（主にＯ２ガスのプラズマ雰囲気中処理によるレジストマスクの少なくとも一部の除去処理）のいずれかのことである。但し、１）の再現像処理の場合、レジストマスクを露光後の環境による感光度が影響するので、露光後も感光しない状態に維持しておいた方がより効果的である。これは、レジストマスクのレジスト変形処理１、２による寸法膨張(特にレジスト変形処理２の場合は大きい)を抑制、縮小、又は元の寸法に戻す（すなわち、そのマスクパターンの寸法膨張による下地膜パターンのエッチング後の寸法膨張を抑制、縮小、又は元の寸法に戻す）為に追加するものである。