レジストパターンの形成方法、立体構造の製造方法、及び半導体装置の製造方法
【課題】所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することができるレジストパターンの形成方法、立体構造の製造方法、及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】レジストパターンの形成方法は、支持部１０上に、多層レジスト２０を形成する工程と、多層レジスト２０に第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、多層レジスト２０に第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、露光が施された多層レジスト２０に現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程とを有し、複数のレジスト層は、第１の光による露光によって第１の現像可溶領域２３が形成される第１のレジスト層２１と、第２の光による露光によって第２の現像可溶領域２４が形成される第２のレジスト層２２とを含み、レジストパターンを形成する工程は、多層レジスト２０から第１及び第２の現像可溶領域２１，２２を除去する工程を含む。
【解決手段】レジストパターンの形成方法は、支持部１０上に、多層レジスト２０を形成する工程と、多層レジスト２０に第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、多層レジスト２０に第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、露光が施された多層レジスト２０に現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程とを有し、複数のレジスト層は、第１の光による露光によって第１の現像可溶領域２３が形成される第１のレジスト層２１と、第２の光による露光によって第２の現像可溶領域２４が形成される第２のレジスト層２２とを含み、レジストパターンを形成する工程は、多層レジスト２０から第１及び第２の現像可溶領域２１，２２を除去する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの形成方法、並びに、この形成方法を用いる立体構造の製造方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に多層構造のレジスト層（「多層レジスト」とも言う。）を形成し、これをパターニングすることによってレジストパターンを形成する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、同一光量の露光が施された部分におけるアルカリ現像液に対する溶解速度が異なる複数のレジスト層が積層されている多層レジストを形成し、これに露光を施し、現像することによってレジストパターンを形成する方法が提案されている。また、特許文献２には、感度が異なる複数のレジスト層が積層されている多層レジストを形成し、これに露光を施し、現像することによって段差のあるトレンチ（溝）を形成し、このトレンチを利用してトランジスタのゲート電極を作成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２９６２３７号公報
【特許文献２】特許第３４３４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、多層レジストに、レジスト層の溶解速度の違いに依存した形状のレジストパターンが形成されるに過ぎず、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されている方法では、多層レジストに、レジスト層の感度の違いに依存した形状のレジストパターンが形成されるに過ぎず、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することができるレジストパターンの形成方法、並びに、この形成方法を用いた立体構造の製造方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るレジストパターンの形成方法は、支持部上に、複数の積層されたレジスト層を含む多層レジストを形成する工程と、前記多層レジストの第１の領域に、第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、前記多層レジストの第２の領域に、前記第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、前記露光が施された前記多層レジストに現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程とを有し、前記複数のレジスト層は、前記第１の光による露光によって第１の現像可溶領域が形成される第１のレジスト層と、前記第２の光による露光によって第２の現像可溶領域が形成される第２のレジスト層とを含み、前記レジストパターンを形成する工程は、前記多層レジストから前記第１及び第２の現像可溶領域を除去する工程を含むことを特徴としている。
【０００８】
本発明の一態様に係る立体構造の製造方法は、支持部上に、前記レジストパターンの形成方法によって、前記支持部に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、前記トレンチ内に、前記支持部上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の他の態様に係る立体構造の製造方法は、加工層上に、前記レジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、前記レジストパターンの形成方法によって、前記半導体基板に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、前記トレンチ内に、前記半導体基板上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された加工層上に、前記レジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様に係るレジストパターンの形成方法によれば、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することができるという効果が得られる。
【００１３】
本発明の一態様に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、立体構造を高精度に形成することができるという効果が得られる。
【００１４】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層を高精度に加工することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における多層レジスト形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における第１の波長の第１の光による露光工程を概略的に示す縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における第２の波長の第２の光による露光工程を概略的に示す縦断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図５】比較例のレジストパターンの形成方法における多層レジスト形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図６】比較例のレジストパターンの形成方法における多層レジストの露光工程及び酸拡散領域を概略的に示す縦断面図である。
【図７】第１の実施形態の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図８】第１の実施形態の他の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストのトレンチ形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における立体構造材料の充填工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における溶解除去工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストの形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る立体構造の製造方法におけるエッチング工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるイオン打ち込み工程を概略的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《１》第１の実施形態
《１−１》第１の実施形態の方法
以下に、第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法を説明する。図１から図４までは、本発明の第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における主要な工程を概略的に示す縦断面図であり、図１は多層レジスト２０の形成工程を示し、図２は第１の波長λ１の第１の光Ｌ１による露光工程を示し、図３は第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光工程を示し、図４は現像工程を示す。
【００１７】
第１の実施形態においては、基板１１とこの上に形成された加工層１２とからなる支持部１０上に、ホトリソグラフィ工程を用いてレジストパターンを形成する方法を説明する。基板１１は、例えば、絶縁基板である。加工層１２は、立体構造が形成される加工対象であり、例えば、シリコン層又は金属層である。ただし、レジストパターンを支持する支持部１０の構造及び材料は、これらに限定されない。
【００１８】
第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法は、以下の手順により実行される。先ず、図１に示されるように、支持部１０の一部を構成する加工層１２上に、第１のレジスト層２１を形成し、その上に第２のレジスト層２２を形成することによって、多層レジスト２０を形成する。第１のレジスト層２１は、第１の波長λ１の第１の光Ｌ１による露光によって第１の現像可溶領域２３が形成される材料であって、且つ、第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光によって現像可溶領域が形成されない材料で形成される。第２のレジスト層２２は、第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光によって第２の現像可溶領域２４が形成される材料であって、且つ、第１の波長λ１の第２の光Ｌ１による露光によって現像可溶領域が形成されない材料で形成される。第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２とは異なった波長の光で感光するものであり、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１の方が第２のレジスト層２２よりも短波長の光に感光するように、材料が決められている。望ましい例としては、第１のレジスト層２１として、Ｋｒｆレーザ光（波長２４８ｎｍ）に感光する化学増幅型レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２としてｉ線（波長３６５ｎｍ）に感光する光分解反応型のレジスト（ノボラック樹脂系レジスト）層を使用することができる。この場合には、第１の光Ｌ１として、Ｋｒｆレーザ光を用い、第２の光Ｌ２として、ｉ線を用いる。
【００１９】
第２のレジスト層２２がノボラック樹脂系レジスト層である場合には、その厚さＡは、通常、２０００〜２５０００オングストロームの範囲内である。第１のレジスト層２１が化学増幅型レジスト層である場合には、その厚さＢは、通常、１０００〜１５０００オングストロームの範囲内である。ＡとＢの比は、段差３０の希望する位置（多層レジスト２０の厚さ方向の位置）に応じて決定される。
【００２０】
次に、図２に示されるように、開口３２を有する第１のマスク３１を用いて多層レジスト２０の第１の領域６１に、第１の光Ｌ１（例えば、Ｋｒｆレーザ光）による露光を施す。第１の光Ｌ１は、第２のレジスト層２２を感光させず、第１のレジスト層２１を感光させる。この結果、第１のレジスト層２１に第１の現像可溶領域２３が形成される。ここで、現像可溶領域とは、現像処理によって除去される性質を持つ領域である。
【００２１】
次に、図３に示されるように、開口３４を有する第２のマスク３３を用いて多層レジスト２０の第２の領域６２に、第２の光Ｌ２（例えば、ｉ線）による露光を施す。第２の光Ｌ２は、第１のレジスト層２１を感光させず、第２のレジスト層２２を感光させる。この結果、第２のレジスト層２２に第２の現像可溶領域２４が形成される。図示の例では、第２のマスク３３の開口３４は、第１のマスク３１の開口３２よりも幅広に形成されている。ただし、第１のマスク３１の開口３２及び第２のマスク３３の開口３４の形状、大きさ、及び配置は、図示の例に限定されず、希望するレジストパターンの形状に応じて決定すればよい。
【００２２】
次に、図４に示されるように、露光が施された多層レジスト２０に現像処理を施すことによって第１及び第２の現像可溶領域２３及び２４を除去して、レジストパターンを形成する。現像処理には、例えば、アルカリ現像液が用いられる。第１及び第２の現像可溶領域２３及び２４が除去された箇所には、段差３０を有するトレンチ２５が形成される。図４の例では、トレンチ２５は、第１のレジスト層２１内に形成された幅狭部分と第２のレジスト層２２内に形成された幅広部分とから形成されている。トレンチ２５の幅狭部分は第１の光Ｌ１による露光領域（領域６１）に対応し、トレンチ２５の幅広部分は第２の光Ｌ２による露光領域（領域６２）に対応する。このように、第１の実施形態においては、トレンチ２５の形状は、露光領域に対応しているので、複数のレジスト層の現像速度の差異や複数のレジスト層の感度の差異を利用してトレンチの形状を調整する方法に比べて、高精度な形状のトレンチを形成でき、その結果、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２３】
なお、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１として化学増幅型レジストを使用した場合であっても、第２のレジスト層２２が第１のレジスト層２１と外気との接触を防ぐため、保護膜を使用する必要がない。
【００２４】
《１−２》比較例
図５及び図６は、比較例のレジストパターンの形成方法の各工程を概略的に示す縦断面図であり、図５は、多層レジスト形成工程を示し、図６は、露光工程を示す。比較例においては、図５に示されるように、基板１１１と加工層１１２を有する支持部１１０上に、感度の異なる化学増幅型レジストからなるレジスト層１２１，１２２を形成して多層レジスト１２０を形成し、その上に保護膜（カバー膜）１２３を形成する。次に、図６に示されるように、開口１３２を有する第１のマスク１３１を用いて多層レジスト１２０に、光Ｌ３による露光を施し、現像可溶領域を形成する。この結果、感度の高いレジスト層１２２では現像可溶領域１２３ａが幅広になり、感度の低いレジスト層１２１では現像可溶領域１２３ｂが幅狭になる。
【００２５】
化学増幅型レジストでは、その中に添加された酸発生剤が、光照射により酸を発生させ、露光後の加熱（ポストエキスポージャベーク）により、その酸が触媒として作用し、化学増幅型レジストがネガ型レジストである場合にはネガ型レジストに現像液に対する不溶化の性質を持たせ、化学増幅型レジストがポジ型レジストである場合にはポジ型レジストに現像液に対する可溶化の性質を持たせる。ところが、化学増幅型レジストを積層させた多層レジストでは、露光により発生した酸が拡散して下層との界面で酸拡散領域１２４を発生させ易い。ポジ型レジストにおいて酸拡散領域１２４の酸が拡散した場合には、希望しない領域まで現像時に溶解することになるので、レジストパターンの形状が所望の形状にならない。
【００２６】
《１−３》第１の実施形態の効果
以上に説明したように、第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、露光領域に対応した幅のトレンチを形成することによってレジストパターンを形成しているので、上記比較例の場合に比べ、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２７】
なお、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１として化学増幅型レジストを使用した場合であっても、第２のレジスト層２２が第１のレジスト層２１と外気との接触を防ぐため、化学増幅型レジストを積層させた比較例のように保護膜１２３を使用する必要がなく、製造プロセスの簡素化を実現できる。
【００２８】
《１−４》第１の実施形態の変形例
図７は、第１の実施形態の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図７において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１から図４までに示した例では、第１のレジスト層２１として、短波長の光に感光する化学増幅型レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２として長波長の光に感光する光分解反応型のレジスト（ノボラック樹脂系レジスト）層を使用した場合を説明したが、図７に示されるように、第１のレジスト層２１ａとして、長波長の光に感光するノボラック樹脂系レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２ａとして短波長の光に感光する化学増幅型レジストを使用してもよい。ただし、この場合には、第２のレジスト層２２ａを外気にさらさないようにするための保護膜７１を備える必要がある。このような形成方法によっても、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２９】
また、図１から図４までに示した例では、露光にｉ線及びＫｒｆレーザ光を使用する場合を例示したが、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２として、他の波長の光を使用することができる。例えば、第１の光Ｌ１として、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びｇ線（波長４３６ｎｍ）のいずれかの光線を使用した場合には、第２の光Ｌ２として、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかであって、第１の光Ｌ１として使用される光線以外の光線を使用することができる。なお、トレンチの幅狭部分を形成するための露光には波長の短い光線を利用し、トレンチの幅広部分を形成するための露光には波長の長い光線を利用することが望ましい。
【００３０】
図８は、第１の実施形態の他の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図８において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１から図４までに示した例では、多層レジスト２０が第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２とから構成される場合を説明したが、図８に示されるように、多層レジスト２０ｂを第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２と第３のレジスト層７２とから（又は、４層以上のレジスト層から）構成してもよい。この場合には、第３のレジスト層として、例えば、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２と第３のレジスト層７２として、それぞれ、ｉ線で感光する材料、Ｋｒｆレーザ光で感光する材料、Ａｒｆレーザ光で感光する材料を用いればよい。
【００３１】
また、図１から図４までに示した例では、トレンチ２５の断面形状がＴ字状の場合を説明したが、露光する領域及びレジスト層の厚さを変更することによって、トレンチ２５の形状を所望の形状に変更することができる。
【００３２】
また、図１から図４までに示した例では、第１のレジスト層２１の上面と第２のレジスト層２２の下面とが直接接触している場合を説明したが、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２との間に、他のレジスト層を介在させてもよい。例えば、第１の波長λ１の第１の光Ｌ１と第２の波長の第２の光Ｌ２の両方に感光する他のレジスト層を、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２との間に介在させてもよい。
【００３３】
《２》第２の実施形態
図９は、本発明の第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストのトレンチ形成工程を概略的に示す縦断面図である。また、図１０は、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における立体構造材料の充填工程を概略的に示す縦断面図であり、図１１は、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図９から図１１までにおいて、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図９から図１１までにおいては、基板１１は、例えば、絶縁基板又は半導体ウェハなどであり、加工層１２は、例えば、半導体シリコン層又は金属層などである。
【００３４】
第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、図９に示されるように、加工層１２上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図９には、多層レジスト２０として、段差３０を有するトレンチ２９を備えたレジストパターンを示している。
【００３５】
次に、図１０に示されるように、トレンチ２９内に、支持部１０上に形成される立体構造材料を充填することによって、レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造を形成する。
【００３６】
次に、図１１に示されるように、レジストパターンを過酸化水素水などの洗浄液で溶解剥離することによって除去し、図１１に示されるような立体構造４１が形成される。
【００３７】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、立体構造を高精度に形成することができる。
【００３８】
また、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、レジストパターンを形成した後に、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いる簡単な処理によって、立体構造４１を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００３９】
なお、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の構成部分（例えば、導電性材料からなる配線層など）の形成に適用することができる。
【００４０】
また、立体構造４１の下層の構造は図示の例に限らず、支持部１０の構造は立体構造４１を支持可能な構造であれば他の構造であってもよい。
【００４１】
《３》第３の実施形態
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストの形成工程を概略的に示す縦断面図である。また、図１３は、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法におけるエッチング工程を概略的に示す縦断面図である。図１２及び図１３において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１２及び図１３においては、基板１１ａは、例えば、絶縁基板であり、加工層１２ａは、例えば、半導体シリコン層又は金属層である。
【００４２】
第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、加工層１２ａ上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図１２には、図４の場合と同様に、段差３０を有するトレンチ２５を備えたレジストパターンを示している。
【００４３】
次に、多層レジスト２０からなるレジストパターンと加工層１２ａとの両方をエッチングすることができるドライエッチング処理によって、図１３に示されるように、加工層１２ａをレジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する。ここで、レジストパターンの形状に応じた形状とは、同一形状だけでなく、使用するエッチングガス及びその他のエッチング条件（印加電圧など）によるレジストパターンのエッチングレートと加工層１２ａのエッチングレートの比率に応じて、深さ方向に拡大又は縮小された形状を含む。加工層１２ａのエッチングレートがレジストパターンのエッチングレートよりも速ければ、レジストパターンの高さ（絶対値）よりも大きい深さ（絶対値）のトレンチが形成され、逆の場合には、レジストパターンの高さ（絶対値）よりも小さい深さ（絶対値）のトレンチが形成される。
【００４４】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、加工層１２ｃからなる立体構造を高精度に形成することができる。
【００４５】
また、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、レジストパターンを形成した後に、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、１回のエッチング処理によって、加工層１２ｃからなる立体構造を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００４６】
なお、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の構成部分（例えば、導電性材料からなる配線層など）の形成に適用することができる。したがって、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の製造方法に適用することができる。
【００４７】
《４》第４の実施形態
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるイオン打ち込み（イオンインプラント）工程を概略的に示す縦断面図である。図１４において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１４においては、基板１１ｂは、例えば、絶縁基板であり、加工層１２ｄは、例えば、シリコン層などの半導体層である。
【００４８】
第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、加工層１２ｄ上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図１４には、図４の場合と同様に、段差３０を有するトレンチ２５を備えたレジストパターンを示している。
【００４９】
次に、レジストパターンが形成された図１４に示されるような構造に、イオンインプラント装置によりイオン（例えば、ボロン、リンなど）を打ち込む。この打ち込みは、例えば、図１４に示される構造の全域に、均一に行われる。イオンは、レジストパターンを介して（すなわち、トレンチ２５の浅い部分及びレジスト層２１を通過して、又は、レジストパターンのトレンチ２５の貫通部分を通して）加工層１２ｄに打ち込まれる。レジストパターンのトレンチ２５の貫通部分を通過するイオンは、加工層１２ｄの深い位置まで到達し、不純物領域５１を形成する。レジストパターンのトレンチ２５の浅い部分及びレジスト層２１を通過するイオンは、この通過過程でエネルギーを失うので加工層１２ｄの浅い位置までしか到達できず、不純物領域５２を形成する。
【００５０】
その後、必要な工程（例えば、レジストパターンの除去工程、アニール工程、他のレジストパターンの形成及びイオン打ち込み工程、配線形成工程など）を経て半導体装置を完成させる。
【００５１】
以上に説明したように、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層（半導体層）１２ｄの深さの異なる複数の位置に、１回のイオン打ち込み工程によって、不純物領域５１，５２を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００５２】
また、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層１２ｄにイオン打ち込みを行うので、加工層１２ｄの正確な位置に不純物領域５１，５２を形成することができる。
【００５３】
また、多層レジスト２０を構成するレジスト層の数を３層以上とし、トレンチ２５の深さを３段階以上にすることによって、１回のイオン打ち込み工程によって、深さの異なる３箇所以上の位置に不純物領域を形成することができる。
【００５４】
さらに、多層レジスト２０の最上層を構成するレジスト層（図１４においては、第２のレジスト層２２）として、環境の影響を受け難い光分解反応レジストを用いる場合には、専用のカバー膜を使用しなくても第１のレジスト層２１を化学増幅型レジストで形成した場合であって、Ｔ−ＴＯＰ形状などのようなパターン変形を起こし難い。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 支持部、 １１，１１ａ，１１ｂ 基板、 １２，１２ａ 加工層、 １２ｃ 加工層から形成された立体構造、 １２ｄ 加工層（半導体層）、 ２０，２０ａ，２０ｂ 多層レジスト、 ２１，２１ａ 第１のレジスト層、 ２２，２２ａ，２８ 第２のレジスト層、 ２３ 第１の現像可溶領域、 ２４ 第２の現像可溶領域、 ２５，２５ａ，２５ｂ，２９ トレンチ、 ３０ 段差、 ３１ 第１のマスク、 ３２ 開口、 ３３ 第２のマスク、 ３４ 開口、 ４１ 加工層から形成された立体構造、 ５１，５２ 不純物拡散領域、 ６１ 第１の領域、 ６２ 第２の領域、 ７１ 保護膜、 ７２ 第３のレジスト層、 Ｌ１ 第１の光、 Ｌ２ 第２の光、 λ１ 第１の光の波長、 λ２ 第２の光の波長。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターンの形成方法、並びに、この形成方法を用いる立体構造の製造方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に多層構造のレジスト層（「多層レジスト」とも言う。）を形成し、これをパターニングすることによってレジストパターンを形成する方法が種々提案されている。例えば、特許文献１には、同一光量の露光が施された部分におけるアルカリ現像液に対する溶解速度が異なる複数のレジスト層が積層されている多層レジストを形成し、これに露光を施し、現像することによってレジストパターンを形成する方法が提案されている。また、特許文献２には、感度が異なる複数のレジスト層が積層されている多層レジストを形成し、これに露光を施し、現像することによって段差のあるトレンチ（溝）を形成し、このトレンチを利用してトランジスタのゲート電極を作成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２９６２３７号公報
【特許文献２】特許第３４３４６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法では、多層レジストに、レジスト層の溶解速度の違いに依存した形状のレジストパターンが形成されるに過ぎず、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することが困難であるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されている方法では、多層レジストに、レジスト層の感度の違いに依存した形状のレジストパターンが形成されるに過ぎず、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することが困難であるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することができるレジストパターンの形成方法、並びに、この形成方法を用いた立体構造の製造方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るレジストパターンの形成方法は、支持部上に、複数の積層されたレジスト層を含む多層レジストを形成する工程と、前記多層レジストの第１の領域に、第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、前記多層レジストの第２の領域に、前記第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、前記露光が施された前記多層レジストに現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程とを有し、前記複数のレジスト層は、前記第１の光による露光によって第１の現像可溶領域が形成される第１のレジスト層と、前記第２の光による露光によって第２の現像可溶領域が形成される第２のレジスト層とを含み、前記レジストパターンを形成する工程は、前記多層レジストから前記第１及び第２の現像可溶領域を除去する工程を含むことを特徴としている。
【０００８】
本発明の一態様に係る立体構造の製造方法は、支持部上に、前記レジストパターンの形成方法によって、前記支持部に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、前記トレンチ内に、前記支持部上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の他の態様に係る立体構造の製造方法は、加工層上に、前記レジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程とを有することを特徴としている。
【００１０】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、前記レジストパターンの形成方法によって、前記半導体基板に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、前記トレンチ内に、前記半導体基板上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを有することを特徴としている。
【００１１】
本発明の他の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された加工層上に、前記レジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一態様に係るレジストパターンの形成方法によれば、所望の形状のレジストパターンを高精度に形成することができるという効果が得られる。
【００１３】
本発明の一態様に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、立体構造を高精度に形成することができるという効果が得られる。
【００１４】
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層を高精度に加工することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における多層レジスト形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における第１の波長の第１の光による露光工程を概略的に示す縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における第２の波長の第２の光による露光工程を概略的に示す縦断面図である。
【図４】第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図５】比較例のレジストパターンの形成方法における多層レジスト形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図６】比較例のレジストパターンの形成方法における多層レジストの露光工程及び酸拡散領域を概略的に示す縦断面図である。
【図７】第１の実施形態の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図８】第１の実施形態の他の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストのトレンチ形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における立体構造材料の充填工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における溶解除去工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１２】第３の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストの形成工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る立体構造の製造方法におけるエッチング工程を概略的に示す縦断面図である。
【図１４】第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるイオン打ち込み工程を概略的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《１》第１の実施形態
《１−１》第１の実施形態の方法
以下に、第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法を説明する。図１から図４までは、本発明の第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法における主要な工程を概略的に示す縦断面図であり、図１は多層レジスト２０の形成工程を示し、図２は第１の波長λ１の第１の光Ｌ１による露光工程を示し、図３は第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光工程を示し、図４は現像工程を示す。
【００１７】
第１の実施形態においては、基板１１とこの上に形成された加工層１２とからなる支持部１０上に、ホトリソグラフィ工程を用いてレジストパターンを形成する方法を説明する。基板１１は、例えば、絶縁基板である。加工層１２は、立体構造が形成される加工対象であり、例えば、シリコン層又は金属層である。ただし、レジストパターンを支持する支持部１０の構造及び材料は、これらに限定されない。
【００１８】
第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法は、以下の手順により実行される。先ず、図１に示されるように、支持部１０の一部を構成する加工層１２上に、第１のレジスト層２１を形成し、その上に第２のレジスト層２２を形成することによって、多層レジスト２０を形成する。第１のレジスト層２１は、第１の波長λ１の第１の光Ｌ１による露光によって第１の現像可溶領域２３が形成される材料であって、且つ、第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光によって現像可溶領域が形成されない材料で形成される。第２のレジスト層２２は、第１の波長λ１とは異なる第２の波長λ２の第２の光Ｌ２による露光によって第２の現像可溶領域２４が形成される材料であって、且つ、第１の波長λ１の第２の光Ｌ１による露光によって現像可溶領域が形成されない材料で形成される。第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２とは異なった波長の光で感光するものであり、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１の方が第２のレジスト層２２よりも短波長の光に感光するように、材料が決められている。望ましい例としては、第１のレジスト層２１として、Ｋｒｆレーザ光（波長２４８ｎｍ）に感光する化学増幅型レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２としてｉ線（波長３６５ｎｍ）に感光する光分解反応型のレジスト（ノボラック樹脂系レジスト）層を使用することができる。この場合には、第１の光Ｌ１として、Ｋｒｆレーザ光を用い、第２の光Ｌ２として、ｉ線を用いる。
【００１９】
第２のレジスト層２２がノボラック樹脂系レジスト層である場合には、その厚さＡは、通常、２０００〜２５０００オングストロームの範囲内である。第１のレジスト層２１が化学増幅型レジスト層である場合には、その厚さＢは、通常、１０００〜１５０００オングストロームの範囲内である。ＡとＢの比は、段差３０の希望する位置（多層レジスト２０の厚さ方向の位置）に応じて決定される。
【００２０】
次に、図２に示されるように、開口３２を有する第１のマスク３１を用いて多層レジスト２０の第１の領域６１に、第１の光Ｌ１（例えば、Ｋｒｆレーザ光）による露光を施す。第１の光Ｌ１は、第２のレジスト層２２を感光させず、第１のレジスト層２１を感光させる。この結果、第１のレジスト層２１に第１の現像可溶領域２３が形成される。ここで、現像可溶領域とは、現像処理によって除去される性質を持つ領域である。
【００２１】
次に、図３に示されるように、開口３４を有する第２のマスク３３を用いて多層レジスト２０の第２の領域６２に、第２の光Ｌ２（例えば、ｉ線）による露光を施す。第２の光Ｌ２は、第１のレジスト層２１を感光させず、第２のレジスト層２２を感光させる。この結果、第２のレジスト層２２に第２の現像可溶領域２４が形成される。図示の例では、第２のマスク３３の開口３４は、第１のマスク３１の開口３２よりも幅広に形成されている。ただし、第１のマスク３１の開口３２及び第２のマスク３３の開口３４の形状、大きさ、及び配置は、図示の例に限定されず、希望するレジストパターンの形状に応じて決定すればよい。
【００２２】
次に、図４に示されるように、露光が施された多層レジスト２０に現像処理を施すことによって第１及び第２の現像可溶領域２３及び２４を除去して、レジストパターンを形成する。現像処理には、例えば、アルカリ現像液が用いられる。第１及び第２の現像可溶領域２３及び２４が除去された箇所には、段差３０を有するトレンチ２５が形成される。図４の例では、トレンチ２５は、第１のレジスト層２１内に形成された幅狭部分と第２のレジスト層２２内に形成された幅広部分とから形成されている。トレンチ２５の幅狭部分は第１の光Ｌ１による露光領域（領域６１）に対応し、トレンチ２５の幅広部分は第２の光Ｌ２による露光領域（領域６２）に対応する。このように、第１の実施形態においては、トレンチ２５の形状は、露光領域に対応しているので、複数のレジスト層の現像速度の差異や複数のレジスト層の感度の差異を利用してトレンチの形状を調整する方法に比べて、高精度な形状のトレンチを形成でき、その結果、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２３】
なお、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１として化学増幅型レジストを使用した場合であっても、第２のレジスト層２２が第１のレジスト層２１と外気との接触を防ぐため、保護膜を使用する必要がない。
【００２４】
《１−２》比較例
図５及び図６は、比較例のレジストパターンの形成方法の各工程を概略的に示す縦断面図であり、図５は、多層レジスト形成工程を示し、図６は、露光工程を示す。比較例においては、図５に示されるように、基板１１１と加工層１１２を有する支持部１１０上に、感度の異なる化学増幅型レジストからなるレジスト層１２１，１２２を形成して多層レジスト１２０を形成し、その上に保護膜（カバー膜）１２３を形成する。次に、図６に示されるように、開口１３２を有する第１のマスク１３１を用いて多層レジスト１２０に、光Ｌ３による露光を施し、現像可溶領域を形成する。この結果、感度の高いレジスト層１２２では現像可溶領域１２３ａが幅広になり、感度の低いレジスト層１２１では現像可溶領域１２３ｂが幅狭になる。
【００２５】
化学増幅型レジストでは、その中に添加された酸発生剤が、光照射により酸を発生させ、露光後の加熱（ポストエキスポージャベーク）により、その酸が触媒として作用し、化学増幅型レジストがネガ型レジストである場合にはネガ型レジストに現像液に対する不溶化の性質を持たせ、化学増幅型レジストがポジ型レジストである場合にはポジ型レジストに現像液に対する可溶化の性質を持たせる。ところが、化学増幅型レジストを積層させた多層レジストでは、露光により発生した酸が拡散して下層との界面で酸拡散領域１２４を発生させ易い。ポジ型レジストにおいて酸拡散領域１２４の酸が拡散した場合には、希望しない領域まで現像時に溶解することになるので、レジストパターンの形状が所望の形状にならない。
【００２６】
《１−３》第１の実施形態の効果
以上に説明したように、第１の実施形態に係るレジストパターンの形成方法によれば、露光領域に対応した幅のトレンチを形成することによってレジストパターンを形成しているので、上記比較例の場合に比べ、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２７】
なお、第１の実施形態においては、第１のレジスト層２１として化学増幅型レジストを使用した場合であっても、第２のレジスト層２２が第１のレジスト層２１と外気との接触を防ぐため、化学増幅型レジストを積層させた比較例のように保護膜１２３を使用する必要がなく、製造プロセスの簡素化を実現できる。
【００２８】
《１−４》第１の実施形態の変形例
図７は、第１の実施形態の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図７において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１から図４までに示した例では、第１のレジスト層２１として、短波長の光に感光する化学増幅型レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２として長波長の光に感光する光分解反応型のレジスト（ノボラック樹脂系レジスト）層を使用した場合を説明したが、図７に示されるように、第１のレジスト層２１ａとして、長波長の光に感光するノボラック樹脂系レジスト層を使用し、第２のレジスト層２２ａとして短波長の光に感光する化学増幅型レジストを使用してもよい。ただし、この場合には、第２のレジスト層２２ａを外気にさらさないようにするための保護膜７１を備える必要がある。このような形成方法によっても、高精度な形状のレジストパターンを形成することができる。
【００２９】
また、図１から図４までに示した例では、露光にｉ線及びＫｒｆレーザ光を使用する場合を例示したが、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２として、他の波長の光を使用することができる。例えば、第１の光Ｌ１として、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びｇ線（波長４３６ｎｍ）のいずれかの光線を使用した場合には、第２の光Ｌ２として、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかであって、第１の光Ｌ１として使用される光線以外の光線を使用することができる。なお、トレンチの幅狭部分を形成するための露光には波長の短い光線を利用し、トレンチの幅広部分を形成するための露光には波長の長い光線を利用することが望ましい。
【００３０】
図８は、第１の実施形態の他の変形例に係るレジストパターンの形成方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図８において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１から図４までに示した例では、多層レジスト２０が第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２とから構成される場合を説明したが、図８に示されるように、多層レジスト２０ｂを第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２と第３のレジスト層７２とから（又は、４層以上のレジスト層から）構成してもよい。この場合には、第３のレジスト層として、例えば、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２と第３のレジスト層７２として、それぞれ、ｉ線で感光する材料、Ｋｒｆレーザ光で感光する材料、Ａｒｆレーザ光で感光する材料を用いればよい。
【００３１】
また、図１から図４までに示した例では、トレンチ２５の断面形状がＴ字状の場合を説明したが、露光する領域及びレジスト層の厚さを変更することによって、トレンチ２５の形状を所望の形状に変更することができる。
【００３２】
また、図１から図４までに示した例では、第１のレジスト層２１の上面と第２のレジスト層２２の下面とが直接接触している場合を説明したが、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２との間に、他のレジスト層を介在させてもよい。例えば、第１の波長λ１の第１の光Ｌ１と第２の波長の第２の光Ｌ２の両方に感光する他のレジスト層を、第１のレジスト層２１と第２のレジスト層２２との間に介在させてもよい。
【００３３】
《２》第２の実施形態
図９は、本発明の第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストのトレンチ形成工程を概略的に示す縦断面図である。また、図１０は、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における立体構造材料の充填工程を概略的に示す縦断面図であり、図１１は、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法における現像工程を概略的に示す縦断面図である。図９から図１１までにおいて、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図９から図１１までにおいては、基板１１は、例えば、絶縁基板又は半導体ウェハなどであり、加工層１２は、例えば、半導体シリコン層又は金属層などである。
【００３４】
第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、図９に示されるように、加工層１２上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図９には、多層レジスト２０として、段差３０を有するトレンチ２９を備えたレジストパターンを示している。
【００３５】
次に、図１０に示されるように、トレンチ２９内に、支持部１０上に形成される立体構造材料を充填することによって、レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造を形成する。
【００３６】
次に、図１１に示されるように、レジストパターンを過酸化水素水などの洗浄液で溶解剥離することによって除去し、図１１に示されるような立体構造４１が形成される。
【００３７】
以上に説明したように、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、立体構造を高精度に形成することができる。
【００３８】
また、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、レジストパターンを形成した後に、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いる簡単な処理によって、立体構造４１を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００３９】
なお、第２の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の構成部分（例えば、導電性材料からなる配線層など）の形成に適用することができる。
【００４０】
また、立体構造４１の下層の構造は図示の例に限らず、支持部１０の構造は立体構造４１を支持可能な構造であれば他の構造であってもよい。
【００４１】
《３》第３の実施形態
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る立体構造の製造方法における多層レジストの形成工程を概略的に示す縦断面図である。また、図１３は、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法におけるエッチング工程を概略的に示す縦断面図である。図１２及び図１３において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１２及び図１３においては、基板１１ａは、例えば、絶縁基板であり、加工層１２ａは、例えば、半導体シリコン層又は金属層である。
【００４２】
第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、加工層１２ａ上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図１２には、図４の場合と同様に、段差３０を有するトレンチ２５を備えたレジストパターンを示している。
【００４３】
次に、多層レジスト２０からなるレジストパターンと加工層１２ａとの両方をエッチングすることができるドライエッチング処理によって、図１３に示されるように、加工層１２ａをレジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する。ここで、レジストパターンの形状に応じた形状とは、同一形状だけでなく、使用するエッチングガス及びその他のエッチング条件（印加電圧など）によるレジストパターンのエッチングレートと加工層１２ａのエッチングレートの比率に応じて、深さ方向に拡大又は縮小された形状を含む。加工層１２ａのエッチングレートがレジストパターンのエッチングレートよりも速ければ、レジストパターンの高さ（絶対値）よりも大きい深さ（絶対値）のトレンチが形成され、逆の場合には、レジストパターンの高さ（絶対値）よりも小さい深さ（絶対値）のトレンチが形成される。
【００４４】
以上に説明したように、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、加工層１２ｃからなる立体構造を高精度に形成することができる。
【００４５】
また、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法によれば、レジストパターンを形成した後に、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、１回のエッチング処理によって、加工層１２ｃからなる立体構造を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００４６】
なお、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の構成部分（例えば、導電性材料からなる配線層など）の形成に適用することができる。したがって、第３の実施形態に係る立体構造の製造方法は、半導体装置の製造方法に適用することができる。
【００４７】
《４》第４の実施形態
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法におけるイオン打ち込み（イオンインプラント）工程を概略的に示す縦断面図である。図１４において、図４に示される構成と同一又は対応する構成には、同じ符号を付す。図１４においては、基板１１ｂは、例えば、絶縁基板であり、加工層１２ｄは、例えば、シリコン層などの半導体層である。
【００４８】
第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず、第１の実施形態において説明したレジストパターンの形成方法によって、加工層１２ｄ上に多層レジスト２０からなるレジストパターンを形成する。図１４には、図４の場合と同様に、段差３０を有するトレンチ２５を備えたレジストパターンを示している。
【００４９】
次に、レジストパターンが形成された図１４に示されるような構造に、イオンインプラント装置によりイオン（例えば、ボロン、リンなど）を打ち込む。この打ち込みは、例えば、図１４に示される構造の全域に、均一に行われる。イオンは、レジストパターンを介して（すなわち、トレンチ２５の浅い部分及びレジスト層２１を通過して、又は、レジストパターンのトレンチ２５の貫通部分を通して）加工層１２ｄに打ち込まれる。レジストパターンのトレンチ２５の貫通部分を通過するイオンは、加工層１２ｄの深い位置まで到達し、不純物領域５１を形成する。レジストパターンのトレンチ２５の浅い部分及びレジスト層２１を通過するイオンは、この通過過程でエネルギーを失うので加工層１２ｄの浅い位置までしか到達できず、不純物領域５２を形成する。
【００５０】
その後、必要な工程（例えば、レジストパターンの除去工程、アニール工程、他のレジストパターンの形成及びイオン打ち込み工程、配線形成工程など）を経て半導体装置を完成させる。
【００５１】
以上に説明したように、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層（半導体層）１２ｄの深さの異なる複数の位置に、１回のイオン打ち込み工程によって、不純物領域５１，５２を形成することができるので、製造プロセスの簡素化を実現することができる。
【００５２】
また、第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、所望の形状に高精度に形成されたレジストパターンを用いて、半導体装置の構成の一部としての加工層１２ｄにイオン打ち込みを行うので、加工層１２ｄの正確な位置に不純物領域５１，５２を形成することができる。
【００５３】
また、多層レジスト２０を構成するレジスト層の数を３層以上とし、トレンチ２５の深さを３段階以上にすることによって、１回のイオン打ち込み工程によって、深さの異なる３箇所以上の位置に不純物領域を形成することができる。
【００５４】
さらに、多層レジスト２０の最上層を構成するレジスト層（図１４においては、第２のレジスト層２２）として、環境の影響を受け難い光分解反応レジストを用いる場合には、専用のカバー膜を使用しなくても第１のレジスト層２１を化学増幅型レジストで形成した場合であって、Ｔ−ＴＯＰ形状などのようなパターン変形を起こし難い。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 支持部、 １１，１１ａ，１１ｂ 基板、 １２，１２ａ 加工層、 １２ｃ 加工層から形成された立体構造、 １２ｄ 加工層（半導体層）、 ２０，２０ａ，２０ｂ 多層レジスト、 ２１，２１ａ 第１のレジスト層、 ２２，２２ａ，２８ 第２のレジスト層、 ２３ 第１の現像可溶領域、 ２４ 第２の現像可溶領域、 ２５，２５ａ，２５ｂ，２９ トレンチ、 ３０ 段差、 ３１ 第１のマスク、 ３２ 開口、 ３３ 第２のマスク、 ３４ 開口、 ４１ 加工層から形成された立体構造、 ５１，５２ 不純物拡散領域、 ６１ 第１の領域、 ６２ 第２の領域、 ７１ 保護膜、 ７２ 第３のレジスト層、 Ｌ１ 第１の光、 Ｌ２ 第２の光、 λ１ 第１の光の波長、 λ２ 第２の光の波長。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部上に、複数の積層されたレジスト層を含む多層レジストを形成する工程と、
前記多層レジストの第１の領域に、第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、
前記多層レジストの第２の領域に、前記第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、
前記露光が施された前記多層レジストに現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程と
を有し、
前記複数のレジスト層は、前記第１の光による露光によって第１の現像可溶領域が形成される第１のレジスト層と、前記第２の光による露光によって第２の現像可溶領域が形成される第２のレジスト層とを含み、
前記レジストパターンを形成する工程は、前記多層レジストから前記第１及び第２の現像可溶領域を除去する工程を含む
ことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
前記多層レジストを形成する工程は、前記第１のレジスト層を形成する工程と、前記第１のレジスト層の上面に接する前記第２のレジスト層を形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
前記第１のレジスト層は、化学増幅型レジスト層であり、
前記第２のレジスト層は、ノボラック樹脂レジスト層である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
前記第１のレジスト層は、ノボラック樹脂レジスト層であり、
前記第２のレジスト層は、化学増幅型レジスト層である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
前記第２のレジスト層上に保護膜を形成する工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項６】
前記第２の現像可溶領域の幅は、前記第１の現像可溶領域の幅より広い
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項７】
前記第１の光は、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかの光線であり、
前記第２の光は、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかであって、前記第１の光として使用される光線以外の光線である
ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項８】
前記支持部は、基板と、該基板上に形成された加工対象となる加工層とを含む
ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項９】
支持部上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、前記支持部に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記トレンチ内に、前記支持部上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と
を有することを特徴とする立体構造の製造方法。
【請求項１０】
加工層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程と
を有することを特徴とする立体構造の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、前記半導体基板に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記トレンチ内に、前記半導体基板上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記立体構造は、導電性材料からなる配線である
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。
【請求項１３】
半導体基板上に形成された加工層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
半導体層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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を介して前記半導体層にイオンを打ち込む工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
支持部上に、複数の積層されたレジスト層を含む多層レジストを形成する工程と、
前記多層レジストの第１の領域に、第１の波長の第１の光による露光を施す工程と、
前記多層レジストの第２の領域に、前記第１の波長と異なる第２の波長の第２の光による露光を施す工程と、
前記露光が施された前記多層レジストに現像処理を施すことによって、レジストパターンを形成する工程と
を有し、
前記複数のレジスト層は、前記第１の光による露光によって第１の現像可溶領域が形成される第１のレジスト層と、前記第２の光による露光によって第２の現像可溶領域が形成される第２のレジスト層とを含み、
前記レジストパターンを形成する工程は、前記多層レジストから前記第１及び第２の現像可溶領域を除去する工程を含む
ことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
【請求項２】
前記多層レジストを形成する工程は、前記第１のレジスト層を形成する工程と、前記第１のレジスト層の上面に接する前記第２のレジスト層を形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項３】
前記第１のレジスト層は、化学増幅型レジスト層であり、
前記第２のレジスト層は、ノボラック樹脂レジスト層である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項４】
前記第１のレジスト層は、ノボラック樹脂レジスト層であり、
前記第２のレジスト層は、化学増幅型レジスト層である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項５】
前記第２のレジスト層上に保護膜を形成する工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項４に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項６】
前記第２の現像可溶領域の幅は、前記第１の現像可溶領域の幅より広い
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項７】
前記第１の光は、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかの光線であり、
前記第２の光は、ｉ線、Ｋｒｆレーザ光、Ａｒｆレーザ光、及びｇ線のいずれかであって、前記第１の光として使用される光線以外の光線である
ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項８】
前記支持部は、基板と、該基板上に形成された加工対象となる加工層とを含む
ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法。
【請求項９】
支持部上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、前記支持部に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記トレンチ内に、前記支持部上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と
を有することを特徴とする立体構造の製造方法。
【請求項１０】
加工層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程と
を有することを特徴とする立体構造の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、前記半導体基板に達する深さの部分を有するトレンチを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記トレンチ内に、前記半導体基板上に形成される立体構造材料を充填することによって、前記レジストパターンのトレンチの形状に応じた形状の立体構造を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記立体構造は、導電性材料からなる配線である
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。
【請求項１３】
半導体基板上に形成された加工層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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と前記加工層との両方をエッチングするエッチング処理によって、前記加工層を、前記レジストパターンの形状に応じた形状の立体構造に加工する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
半導体層上に、請求項１から８までのいずれか１項に記載のレジストパターンの形成方法によって、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を介して前記半導体層にイオンを打ち込む工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２０８３５０（Ｐ２０１２−２０８３５０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７４４１３（Ｐ２０１１−７４４１３）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３０８０３３７１１）ラピスセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３０８０３３７１１）ラピスセミコンダクタ株式会社 (898)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]