半導体装置の製造方法および半導体装置ならびに露光装置
【課題】ハンプのない半導体装置の製造方法と、半導体装置と、露光装置とを提供する。
【解決手段】被加工膜２の上に下層レジスト膜となる感光性のネガ型のレジスト材料が塗布される。下層レジスト材料膜に露光光を照射することにより酸を発生させる。ベーク処理を施すことによって下層レジスト膜３ｂが形成される。現像処理を施すことにより、架橋した下層レジスト膜３ｂを残して、未架橋の下層レジスト材料膜の部分が除去される。中間層レジスト膜となる感光性のネガ型のレジスト材料を塗布し、同様の露光処理と現像処理を施すことにより、架橋した中間層レジスト膜４ｂを残して、未架橋の中間層レジスト材料膜の部分が除去される。
【解決手段】被加工膜２の上に下層レジスト膜となる感光性のネガ型のレジスト材料が塗布される。下層レジスト材料膜に露光光を照射することにより酸を発生させる。ベーク処理を施すことによって下層レジスト膜３ｂが形成される。現像処理を施すことにより、架橋した下層レジスト膜３ｂを残して、未架橋の下層レジスト材料膜の部分が除去される。中間層レジスト膜となる感光性のネガ型のレジスト材料を塗布し、同様の露光処理と現像処理を施すことにより、架橋した中間層レジスト膜４ｂを残して、未架橋の中間層レジスト材料膜の部分が除去される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置ならびに露光装置に関し、特に、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法と、その製造方法によって製造される半導体装置と、その製造方法に適用される露光装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路を備えた半導体装置の製造を行う場合には、半導体基板等における所定の領域へのイオン注入処理や、半導体基板の表面に形成された被加工膜へのエッチング処理等のように、選択的な処理（加工）が施される。このような処理では、被加工膜等を選択的に保護する目的で、紫外線、Ｘ線、電子線等の活性光線に感光する組成物、いわゆる感光性フォトレジスト被膜（フォトレジスト膜）のパターンを被加工膜上に形成するリソグラフィが行われる。このリソグラフィでは、とりわけ、紫外線を利用したフォトレジスト膜によるパターン形成が最も広く用いられている。
【０００３】
半導体集積回路の高集積化および高性能化が進むにしたがい、回路パターンの微細化と高度な寸法制御が求められるようになっている。露光装置では、水銀ランプのｇ線（波長＝４３６ｎｍ）から、ｉ線（波長＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長＝１９３ｎｍ）へと、露光光源の短波長化が進められてきている。また、最近では、露光装置の縮小投影レンズと半導体基板上に塗布されたフォトレジスト膜との間に水（純水）を満たすことにより、解像力を向上させることができる液浸露光技術も登場し、光リソグラフィの延命化が図られている。
【０００４】
一方、フォトレジスト膜では、パターンの解像性を確保するために、フォトレジスト膜の膜厚の薄膜化が進み、最近では１００ｎｍ前後の膜厚のフォトレジスト膜が適用されるようになっている。しかしながら、パターンの微細化とフォトレジスト膜の薄膜化とにより、有機ＢＡＲＣ（Bottom Anti Reflection Coating）膜のような反射防止膜とフォトレジスト膜を適用したリソグラフィでは、被加工膜に対するエッチング耐性を確保することが難しくなってきている。なお、被加工膜には、たとえば、シリコン酸化膜あるいはポリシリコン膜等の様々な膜種がある。
【０００５】
このようなエッチング耐性を確保するために、最近では多層レジストプロセスの導入が進められている。多層レジストプロセスの代表的なものとしては、三層レジストプロセスがある。三層レジストプロセスでは、上層レジスト膜、中間層レジスト膜および下層レジスト膜が形成される。上層レジスト膜は、露光と現像によってパターンが形成されるレジスト膜であり、感光性のレジスト膜である。下層レジスト膜は、被加工膜に対してドライエッチングのマスクとなるレジスト膜である。中間層レジスト膜は、上層レジスト膜のパターンを下層レジスト膜に転写する役割をもつレジスト膜である。
【０００６】
下層レジスト膜をドライエッチングのマスクとするため、下層レジスト膜の材料として、高いエッチング耐性を有するとともに、下地の段差を平坦化させたり反射防止の機能を有する材料が用いられる。また、中間層レジスト膜を、上層レジストおよび下層レジストに対してエッチング選択性をもたせるために、中間層レジスト膜の材料として、高濃度のシリコン（Ｓｉ）原子を含有する材料が用いられる。このような多層レジストプロセスを採用することによって、高いエッチング耐性（エッチング選択比）が確保されて、微細なパターンを精度よく形成することが可能になる。なお、多層レジストプロセスを開示した文献の一例として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０４−３０７４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、多層レジストプロセスでは、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜に、次のような問題点があった。下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜を形成する工程では、まず、それぞれ所定の下層（中間層）レジスト材料がウェハ（半導体基板）の表面上に塗布される。次に、ウェハを所定の回転数にて回転させることにより、ウェハ上に均一な膜厚の下層（中間層）レジスト材料膜が形成される。次に、ウェハを回転させながら、ウェハのエッジに位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分に、下層（中間層）レジスト材料を溶解する所定の有機溶剤を噴きつけることによって、エッジリンスが行われる。その後、所定の温度にてベーク処理を行ない下層（中間層）レジスト材料を架橋させることによって、下層（中間層）レジスト膜が形成される。
【０００９】
この一連の下層（中間層）レジスト膜を形成する工程のうち、エッジリンスを行う工程では、ウェハの外周部に位置する下層（中間層）レジスト材料が溶解する。溶解した下層（中間層）レジスト材料は、回転するウェハから外方へ飛ばされることになる。一方、飛ばされずにウェハに残る溶解した下層（中間層）レジスト材料の分は、下層（中間層）レジスト材料を乾燥させる際に膨れて盛り上がることがある。このため、最外周に位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分の膜厚が、その内側に位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分の膜厚よりも厚くなってしまう。この下層（中間層）レジスト材料膜が膨れて盛り上がった部分は、「ハンプ」と称されている。
【００１０】
下層（中間層）レジスト膜にハンプが生じた状態で、被加工膜にエッチング等の加工を施すと、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜のレジスト残渣が発生することがある。また、被加工膜の残渣（被加工膜残渣）が発生することがある。これらの残渣は異物の発生の要因となる。なお、ハンプが発生する現象や、ハンプの発生に伴って生じる課題を開示した文献の一例として、特許文献２がある。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、ハンプのない半導体装置の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのような半導体装置の製造方法によって製造される、ハンプのない半導体装置を提供することであり、さらに他の目的は、そのような半導体装置の製造方法に使用される露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、被加工膜を形成する。被加工膜を覆うように、第１レジスト材料を塗布する。被加工膜上に塗布された第１レジスト材料によって第１の膜を形成する。被加工膜を覆う第１の膜のうち、半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、外縁に沿って延在する外周領域に位置する第１の膜の部分を除いて、外周領域の内側に位置する第１の膜の部分の全面に露光光を照射する。第１温度にて熱処理を施す。所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、露光光が照射されていない外周領域に位置する第１の膜の部分を除去する。第１の膜を覆うように、少なくとも第２レジスト材料を塗布することにより、第１の膜上に、第２レジスト材料による第２の膜を形成する。第２の膜に、所定の写真製版処理を施すことにより、所定のパターンを形成する。第２の膜の所定のパターンから露出する第１の膜の部分を除去することにより、第１の膜に、所定のパターンに対応した第１の膜のパターンを形成する。第１の膜のパターンから露出する被加工膜の部分を除去する。
【００１３】
本発明の他の実施例に係る半導体装置は、上記半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置である。
【００１４】
本発明のさらに他の実施例に係る露光装置は、半導体基板を保持するステージと、光源部と、ブラインドとを備えている。光源部は、ステージに保持された半導体基板と対向するように、ステージから距離を隔てられた所定の位置に配置されている。ブラインドは、光源部とステージとの間に配置され、光源部から発せられる露光光が、ステージに保持された半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域に照射されるのを遮る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、第１の膜にハンプが生じることがなく、これにより、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣が低減される。その結果、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる。また、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００１６】
本発明の他の実施例に係る半導体装置によれば、歩留まりの低下、あるいは、信頼性の劣化が抑制される。
【００１７】
本発明のさらに他の実施例に係る露光装置によれば、被加工膜をパターニングするレジスト膜としてハンプのないレジスト膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２】同実施の形態において、図１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、下層レジスト材料におけるベースポリマーの架橋反応のイメージを示す図である。
【図５】同実施の形態において、図３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図７】同実施の形態において、図６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図８】同実施の形態において、図７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図９】同実施の形態において、図８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１０】同実施の形態において、中間層レジスト材料におけるベースポリマーの架橋反応のイメージを示す図である。
【図１１】同実施の形態において、図９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１２】同実施の形態において、図１１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１４】同実施の形態において、図１３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１５】同実施の形態において、図１４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１６】同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１７】同実施の形態において、図１６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１９】同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２０】同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２１】比較例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２７】図２６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３０】図２９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３１】同実施の形態において、三層レジストプロセスにおける下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜のそれぞれの外縁を示す部分断面図である。
【図３２】比較例に係る三層レジストプロセスにおける下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜のそれぞれの外縁を示す部分断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態２に係る露光装置の概念を示す斜視図である。
【図３４】同実施の形態において、図３３に示す断面線ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶにおける断面図である。
【図３５】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３６】同実施の形態において、図３５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３７】同実施の形態において、図３６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３８】同実施の形態において、図３７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３９】同実施の形態において、図３８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４０】同実施の形態において、図３９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４１】同実施の形態において、図４０に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４２】同実施の形態において、図４１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４３】同実施の形態において、図４２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４４】同実施の形態において、図４３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１
ここでは、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法の主要部分について説明する。多層レジストプロセスとして、下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜の三層レジストプロセスを例に挙げる。
【００２０】
まず、半導体基板の表面に、所定の加工が施される被加工膜が形成される。次に、被加工膜に接するように下層レジスト膜が形成される。下層レジスト膜となるレジスト材料は、たとえば、感光性のネガ型のレジスト材料が用いられる。このレジスト材料は、ベースポリマー、光酸発生剤、架橋剤および溶媒から構成される。ベースポリマーの一例として、たとえば（化１）に示すように、ポリヒドロキシスチレンが挙げられる。
【００２１】
【化１】
【００２２】
光酸発生剤は、露光光の照射によって酸を発生させる機能を有し、たとえば、（化２）に示すように、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウムが挙げられる。
【００２３】
【化２】
【００２４】
架橋剤は、発生した酸のもとで架橋反応を可能にする機能を有し、たとえば（化３）に示すように、ヘキサメトキシメチルメラミンが挙げられる。
【００２５】
【化３】
【００２６】
まず、その下層レジスト材料がレジスト塗布装置によって被加工膜の上に塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図１に示すように、半導体基板１の表面（被加工膜２の表面）に均一な膜厚の下層レジスト材料膜３が形成される。
【００２７】
次に、下層レジスト材料膜３に露光光を照射することにより酸を発生させる。このとき、図２に示すように、まず、半導体基板１の外縁に沿って延在する外周領域を覆うように、環状のブラインド５３が配置される。次に、その状態で露光光５４を照射することによって、外周領域の内側に位置する下層レジスト材料膜３の部分に露光光が照射されて、以下の（化４）に示すように、下層レジスト材料膜３に含まれる光酸発生剤が分解して酸（プロトン）が発生する。一方、外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分には、ブラインド５３によって露光光は遮られて照射されない。このため、光酸発生剤は分解せず酸は発生しない。
【００２８】
【化４】
【００２９】
次に、図３に示すように、たとえば、約１５０℃〜２００℃程度の温度条件のもとでベーク処理（熱６１）を施すことによって下層レジスト膜３ｂが形成される。このとき、図４に示すように、ベーク処理によって、下層レジスト材料膜３中に発生した酸による架橋反応が促進され、ベースポリマー４１は架橋剤４２を介して架橋されて、架橋ポリマー４３（下層レジスト膜３ｂ）が形成されることになる。
【００３０】
一方、外周領域に位置して酸が発生していない下層レジスト材料膜の部分は、未架橋の下層レジスト材料膜３として残される。次に、図５に示すように、現像液として、所定の有機溶媒６２によって現像処理を施すことにより、図６に示すように、未架橋の下層レジスト材料膜３の部分が除去されて、架橋した下層レジスト膜３ｂが残される。半導体基板における所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分を除去することで、従来の三層レジストプロセスに見られたハンプが生じることはない。なお、半導体基板における外周領域とは一義的に定まる外周領域ではなく、下層レジスト（材料）膜、中間層レジスト（材料）膜および上層レジスト（材料）膜のそれぞれに対応して定まる領域である。
【００３１】
ここで、下層レジスト材料によっては、有機溶媒の代わりに、たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液のようなアルカリ性水溶液を、現像液として適用してもよい。また、下層レジスト膜３ｂにおける架橋反応をさらに促進させるために、前述したベーク処理の温度条件（約１５０℃〜２００℃程度）よりも高い温度条件のもとで、ベーク処理を追加するようにしてもよい。
【００３２】
次に、下層レジスト膜に接するように中間層レジスト膜が形成される。中間層レジスト膜となるレジスト材料は、下層レジスト膜となるレジスト材料と同様に、感光性のネガ型のレジスト材料が用いられ、このレジスト材料は、少なくともベースポリマー、光酸発生剤および溶媒から構成されている。また、これらの他に架橋剤を含有していてもよい。ベースポリマーの一例として、たとえば（化５）に示すように、有機ポリシロキサンが挙げられる。また、光酸発生剤、架橋剤および溶媒は、下層レジスト膜となるレジスト材料の光酸発生剤、架橋剤および溶媒と同じものが挙げられる。
【００３３】
【化５】
【００３４】
まず、レジスト塗布装置によって下層レジスト膜の上に所定の中間層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図７に示すように、下層レジスト膜３ｂを覆うように中間層レジスト材料膜４が形成される。次に、中間層レジスト材料膜４に露光光を照射することにより酸を発生させる。このとき、図８に示すように、半導体基板の外縁から下層レジスト膜３ｂの外縁よりも内側の所定の位置までの外周領域を覆うように、環状のブラインド５３が配置される。
【００３５】
次に、その状態で露光光５４を照射することによって、その外周領域の内側に位置する中間層レジスト材料膜４の部分に露光光が照射されて、中間層レジスト材料膜４に含まれる光酸発生剤が分解して酸（プロトン）が発生する。一方、外周領域に位置する中間層レジスト材料膜４の部分には、ブラインド５３によって露光光は遮られて照射されない。このため、光酸発生剤は分解せず酸は発生しない。
【００３６】
次に、図９に示すように、たとえば、約１５０℃〜２００℃程度の温度条件のもとでベーク処理（熱６１）を施すことによって中間層レジスト膜４ｂが形成される。このとき、図１０に示すように、ベーク処理によって、中間層レジスト材料膜４中に発生した酸による架橋反応が促進され、ベースポリマー４１は架橋されて架橋ポリマー４３（中間層レジスト膜４ｂ）が形成されることになる。
【００３７】
なお、中間層レジスト膜４ｂの場合のベースポリマーの参照符号および架橋ポリマーの参照符号は、下層レジスト膜３ｂの場合のベースポリマーの参照符号および架橋ポリマーの参照符号とそれぞれ同じであるが、同じ物質を意図するものではない。
【００３８】
一方、外周領域に位置して酸が発生していない中間層レジスト材料膜の部分は、未架橋の中間層レジスト材料膜４として残される。次に、図１１に示すように、現像液として、所定の有機溶媒６２によって現像処理を施すことにより、図１２に示すように、未架橋の中間層レジスト材料膜４の部分が除去されて、架橋した中間層レジスト膜４ｂが残される。なお、中間層レジスト材料膜４を現像する有機溶媒６２としては、下層レジスト材料膜３を現像する有機溶媒とは種類が異なっていてもよい。半導体基板１における所定の外周領域に位置する中間層レジスト材料膜４の部分を除去することで、従来の三層レジストプロセスに見られたハンプが生じることはない。
【００３９】
次に、中間層レジスト膜に接するように上層レジスト膜が形成される。まず、レジスト塗布装置によって所定の上層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図１３に示すように、中間層レジスト膜４ｂを覆うように上層レジスト材料膜５が形成される。
【００４０】
次に、上層レジスト材料膜５に所定の写真製版処理を施すことにより、チップが形成される領域に位置する上層レジスト材料膜には、所定のパターン（図示せず）が写真製版される。次に、図１４に示すように、半導体基板１における所定の外周領域に位置する上層レジスト材料膜５の部分に露光光５４を照射することによって周辺露光処理が施される。次に、写真製版処理等が施された上層レジスト材料膜５に、所定の温度条件のもとでベーク処理を施すことによって上層レジスト膜５ｂ（図１５参照）が形成される。
【００４１】
次に、所定の現像液によって現像処理を施すことにより、図１５に示すように、チップ形成領域ＣＲでは、上層レジスト膜５ｂに所定のパターンが形成される。一方、半導体基板の外周部ＰＲでは、上層レジスト膜５ｂの部分が除去されて、それぞれハンプのない下層レジスト膜３ｂの表面と中間層レジスト膜４ｂの表面とが露出する。こうして、図１６に示すように、被加工膜２をパターニングするための、下層レジスト膜３ｂ、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂが形成される。なお、半導体基板における外周部ＰＲとは、下層レジスト膜３ｂの外縁、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂの外縁を含む領域をいう。
【００４２】
次に、下層レジスト膜３ｂ、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂによって被加工膜２がパターニングされる。まず、図１７に示すように、上層レジスト膜５ｂをマスクとして中間層レジスト膜４ｂにエッチング処理を施すことにより、上層レジスト膜５ｂのパターンが中間層レジスト膜４ｂに転写される。この場合、中間層レジスト材料としてシリコン（Ｓｉ）元素を含む材料を適用し、たとえば、ＣＦ4のようなフッ素系ガスを用いてエッチングを施すことで、上層レジスト膜５ｂに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【００４３】
次に、図１８に示すように、中間層レジスト膜４ｂをマスクとして、下層レジスト膜３ｂにエッチングを施すことにより、中間層レジスト膜４ｂを介して上層レジスト膜５ｂのパターンが下層レジスト膜３ｂに転写される。この場合、たとえば、酸素（Ｏ2）あるいは窒素（Ｎ2）／水素（Ｈ2）のようなガスを用いてエッチングを施すことで、中間層レジスト膜４ｂに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【００４４】
次に、図１９に示すように、下層レジスト膜３ｂをマスクとして、被加工膜２にエッチングを施すことにより、被加工膜２がパターニングされる。その後、図２０に示すように、酸素プラズマアッシング処理を施すことにより、半導体基板１に残る下層レジスト膜３ｂ等が除去されて、被加工膜２のパターニングが完了する。
【００４５】
上述した半導体装置の製造方法では、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分と中間層レジスト材料膜４の部分とが除去されて、半導体基板１における外周部ＰＲでは、下層レジスト材料膜３あるいは中間層レジスト材料膜４にハンプは形成されない。これにより、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣を低減することができる。このことについて、比較例を交えて説明する。
【００４６】
比較例に係る半導体装置の製造方法では、まず、半導体基板の表面に形成された被加工膜の上に、レジスト塗布装置によって下層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図２１に示すように、半導体基板１０１の表面に均一な膜厚の下層レジスト材料膜１０３が形成される。
【００４７】
次に、図２２に示すように、溶剤吐出ノズル１５４から、溶剤１６５を吐出させて下層レジスト材料膜１０３に噴き付けることによりエッジリンスが行われる。次に、下層レジスト材料膜１０３を乾燥させる。このとき、図２３に示すように、溶解して半導体基板１０１に残された下層レジスト材料膜の成分が膨れて盛り上がり、ハンプ１０３ａが発生することがある。次に、図２４に示すように、所定の温度のもとで半導体基板１０１にベーク処理１６６を施すことにより、下層レジスト材料膜１０３が架橋し、図２５に示すように、下層レジスト膜１０３ｂが形成される。
【００４８】
次に、半導体基板１０１の表面に中間層レジスト材料を塗布し、下層レジスト膜を形成する工程と同様の工程を経て、中間層レジスト膜１０４ｂが形成される。中間層レジスト膜１０４ｂには、中間層レジスト材料層を乾燥させる際に、ハンプ１０４ａが発生することがある（図２６参照）。次に、半導体基板１０１の表面に上層レジスト材料を塗布し、上述した実施の形態における上層レジスト膜を形成する工程と同様の工程を経て、上層レジスト膜１０５ｂが形成される。こうして、図２６に示すように、被加工膜１０２をパターニングするための、下層レジスト膜１０３ｂ、中間層レジスト膜１０４ｂおよび上層レジスト膜１０５ｂが形成される。半導体基板１０１の外周部に露出する下層レジスト膜１０３ｂあるいは中間層レジスト膜１０４ｂには、ハンプ１０３ａ，１０４ａが認められる。
【００４９】
次に、下層レジスト膜１０３ｂ、中間層レジスト膜１０４ｂおよび上層レジスト膜１０５ｂによって被加工膜１０２がパターニングされる。まず、図２７に示すように、上層レジスト膜１０５ｂをマスクとして中間層レジスト膜１０４ｂにエッチング処理を施すことにより、上層レジスト膜１０５ｂのパターンが中間層レジスト膜１０４ｂに転写される。このとき、中間層レジスト膜１０４ｂは、上層レジスト膜５ｂに対して高いエッチング選択比を有するため、ハンプ１０４ａが発生している箇所の中間層レジスト膜１０４ｂの部分は、レジスト残渣１０４ｃとなることが多い。また、下層レジスト膜１０３ｂのハンプ１０３ａもエッチングされずに残ることが多い。
【００５０】
次に、図２８に示すように、中間層レジスト膜１０４ｂをマスクとして、下層レジスト膜１０３ｂにエッチングを施すことにより、中間層レジスト膜１０４ｂを介して上層レジスト膜１０５ｂのパターンが下層レジスト膜１０３ｂに転写される。このとき、下層レジスト膜１０３ｂは中間層レジスト膜１０４ｂに対して高いエッチング選択比を有するため、本来であれば、下層レジスト膜１０３ｂまで除去されるべき半導体基板１０１の外周部では、ハンプ１０３ａが発生している箇所の下層レジスト膜１０３ｂの部分は、レジスト残渣１０３ｃとなることが多い。また、レジスト残渣１０４ｃが位置している箇所では、レジスト残渣１０４ｃがマスクとなって、その直下に位置する下層レジスト膜１０３ｂの部分がレジスト残渣１０３ｄとなることがある。
【００５１】
このように、比較例に係る半導体装置の製造方法では、被加工膜１０２をパターニングするためのレジストマスク（下層レジスト膜１０３ｂ等）が形成された時点で、半導体基板１０１における外周部では、レジスト残渣１０３ｃ、１０３ｄ、１０４ｃが存在することが多い。
【００５２】
次に、図２９に示すように、下層レジスト膜１０３ｂ等をマスクとして、被加工膜１０２にエッチングを施すことにより、被加工膜１０２がパターニングされる。このとき、レジスト残渣１０４ｃ、１０３ｄが位置している箇所では、レジスト残渣がマスクとなって、被加工膜１０２の部分は被加工膜残渣１０２ｂとなる。また、レジスト残渣１０３ｃが位置していた箇所でも、被加工膜１０２の部分が被加工膜残渣１０２ａとなる。
【００５３】
その後、図３０に示すように、酸素プラズマアッシング処理を施すことにより、下層レジスト膜１０３ｂ等が除去される。このとき、レジスト残渣１０３ｄが完全に除去されないことがある。また、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂも除去されずに、半導体基板１０１の外周部に残されることになる。
【００５４】
比較例に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板の外周部に被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が存在する状態で製造工程を進めると、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が異物となって、半導体装置の歩留まりを低下させてしまうおそれがある。また、膜剥がれの要因となって、半導体装置の信頼性を下げてしまうおそれがある。
【００５５】
また、上層レジスト膜をパターニングした後に、寸法や重ね合わせ精度等の不具合によって再生処理（リワーク処理）を行う必要が生じた場合には、中間層レジスト膜はフッ素系ガスを用いてエッチバックされ、下層レジスト膜は酸素ガスを用いてアッシングされることになる。このため、ハンプが発生している箇所では、中間層レジスト膜あるいは下層レジスト膜の部分を除去しきれない場合が多く、異物の発生要因となる。
【００５６】
一方、半導体基板１０１の外周部に残された被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等を除去する手法があり、一般に、ベベルエッチングあるいはベベルＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が知られている。所定のエッチング処理や再生処理を行った後に、このベベルエッチング等を行うことで、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が除去される。ところが、これらの処理を行なう場合には、下地の半導体基板１０１にダメージを与えることになり、半導体装置の歩留まりや信頼性に影響を与えるおそれがあり、また、その再生処理を行なう回数を制限する必要もある。
【００５７】
これに対して、上述した半導体装置の製造方法では、下層レジスト膜および中間層レジスト膜として、それぞれ感光性を有するレジスト材料を適用し、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト（材料）膜の部分と中間層レジスト（材料）膜の部分とが除去される。これにより、従来の三層レジストプロセスのように、半導体基板における外周部においてハンプが生じることはなく、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる。また、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００５８】
また、上層レジスト膜をパターニングした後に、寸法や重ね合わせ精度等の不具合によって再生処理を行う必要が生じた場合であっても、下地（膜、半導体基板等）にダメージを与えることなくすべてのレジスト膜を完全に除去することができ、その後、再度レジストパターンを形成することが可能となる。また、再生処理による下地の半導体基板へのダメージがないため、再生処理を行う回数に制限をかける必要もない。
【００５９】
さらに、上述した半導体装置の製造方法では、半導体基板におけるそれぞれ外周領域に位置するレジスト（材料）膜の部分に露光処理を施して除去することで、エッジリンスを行う場合に比べて、各レジスト膜の外縁の位置精度（寸法の制御性）を向上させることができる。このことについて説明する。
【００６０】
半導体基板におけるそれぞれ外周領域に位置するレジスト（材料）膜の部分に露光処理を施す場合、図３１に示すように、下層レジスト膜３ｂの外縁の位置のばらつき幅Ｌ１、中間層レジスト膜４ｂの外縁の位置のばらつきの幅Ｌ２、上層レジスト膜５ｂの外縁の位置のばらつき幅Ｌ３は、いずれも約０．１ｍｍ（±０．０５ｍｍ）とされる。このため、下層レジスト膜３ｂの外縁よりも内側に中間層レジスト膜４ｂの外縁を配置させ、さらに、その中間層レジスト膜４ｂの外縁よりも内側に上層レジスト膜５ｂの外縁を配置させようとすれば、下層レジスト膜３ｂの外縁と上層レジスト膜５ｂの外縁との距離Ｐ（外縁の位置のばらつき幅の合計）は約０．３ｍｍ必要になる。
【００６１】
これに対して、エッジリンスを行う比較例では、図３２に示すように、下層レジスト膜１０３ｂの外縁の位置のばらつき幅ＰＬ１、中間層レジスト膜１０４ｂの外縁の位置のばらつきの幅ＰＬ２は、いずれも約０．６ｍｍ（±０．３ｍｍ）とされ、上層レジスト膜１０５ｂの外縁の位置のばらつき幅ＰＬ３は、約０．１ｍｍ（±０．０５ｍｍ）とされる。このため、下層レジスト膜１０３ｂの外縁よりも内側に中間層レジスト膜１０４ｂの外縁を配置させ、さらに、その中間層レジスト膜１０４ｂの外縁よりも内側に上層レジスト膜１０５ｂの外縁を配置させようとすると、下層レジスト膜１０３ｂの外縁と上層レジスト膜１０５ｂの外縁との距離ＰＬ（外縁の位置のばらつき幅の合計）は約１．３ｍｍ必要になる。
【００６２】
なお、図３２では、ハンプは誇張して示されているため、そのサイズを正しく反映したものではない。ハンプの高さは、塗布されるレジスト材料膜の膜厚の数倍程度（数百ｎｍ〜１μｍ程度）であり、また、ハンプが発生する領域の幅（半導体基板の径方向の長さ）は、約５μｍ〜１０μｍ程度である。
【００６３】
したがって、露光処理を施す上述した半導体装置の製造方法では、エッジリンスを行う比較例に係る半導体装置の製造方法よりも、半導体装置（チップ）が形成される有効面積を増やすことができる。
【００６４】
（レジスト材料について）
上述した半導体装置の製造方法では、下層レジスト材料のベースポリマー、光酸発生剤および架橋剤として、（化１）〜（化３）にそれぞれ示されるベースポリマー、光酸発生剤および架橋剤を一例に挙げ、また、中間層レジスト材料のベースポリマーとして、（化５）に示されるベースポリマーを一例に挙げて説明した。ここで、上述した半導体装置の製造方法において、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料について説明する。
【００６５】
まず、三層レジストプロセスにおける従来の一般的な下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されているレジスト材料は、ベースポリマー、架橋剤、熱酸発生剤、溶媒から構成されている。このレジスト材料では、回転塗布後のベークによって熱酸発生剤の分解が起こり、レジスト材料膜中に酸が発生する。発生した酸により、ベースポリマーと架橋剤との架橋反応が起こる。
【００６６】
これに対して、上述した半導体装置の製造方法に用いる下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料は、従来の下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料における熱酸発生剤を光酸発生剤に置き換えた材料である。以下、そのレジスト材料について詳しく説明する。
【００６７】
（下層レジスト材料について）
下層レジスト膜には高いエッチング耐性とともに、下地段差の平坦化と反射防止の効果が求められるため、ベースポリマーとして、一般的にフェノール樹脂のような芳香環を高濃度で含むものが用いられる。また、この下層レジスト膜と、その上に塗布する中間層レジスト（材料）膜とが混ざり合わないように、ポリマーを架橋させて中間層レジスト材料の溶媒に下層レジスト膜が溶けないようにする必要がある。
【００６８】
そこで、ここで用いる下層レジスト材料は、少なくともベースポリマー、架橋剤、光酸発生剤、溶媒から構成される。ベースポリマーの例としては、ベンゼン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、ピレン骨格などを含むポリマーが挙げられる。架橋剤の例としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、グリコールウリルのアミノ基の少なくとも２つがメチロール基またはアルコキシメチル基で置換され、２個以上の反応性基をもつ化合物が挙げられる。光酸発生剤（ＰＡＧ：Photo Acid Generator）は、通常、化学増幅型レジストに用いられるものと同じものでよく、最も効果的な光酸発生剤としては、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が挙げられる。他に、イミドスルホネート類、ジアゾメタン類、有機ハロゲン化物などの光酸発生剤でもよい。
【００６９】
溶媒は、上述したベースポリマー、架橋剤、光酸発生剤、その他の添加剤が溶解する有機溶剤であれば特に制限はないが、たとえば、シクロヘキサノン、ケトン類、アルコール類、エーテル類、エステル類、ラクトン類等が挙げられる。ケトン類にはメチル−２−アミルケトン等が挙げられる。アルコール類には３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等が挙げられる。エーテル類にはプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。エステル類にはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル， プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート等が挙げられる。ラクトン類にはγ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【００７０】
これらの溶剤のうち、一つの溶剤あるいは２種以上の溶剤を混合した混合物を用いてもよい。また、中でも、ジエチレングリコールジメチルエーテルや１−エトキシ−２−プロパノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよびそれらの混合溶媒が好ましい。
【００７１】
（中間層レジスト材料について）
中間層レジスト膜には、上層レジスト膜および下層レジスト膜に対してエッチング選択性をもたせるために、高濃度のシリコン（Ｓｉ）原子を含有するポリマーが用いられる。また、この中間層レジスト膜と、その上に塗布する上層レジスト（材料）膜とが混ざり合わないように、ポリマーを架橋させて上層レジスト材料の溶媒に中間層レジスト膜が溶けないようにする必要がある。
【００７２】
そこで、ここで用いる中間層レジスト材料は、少なくともベースポリマー、光酸発生剤、溶媒から構成される。また、ベースポリマーの架橋反応をより促進させるために、さらに架橋剤を含有していてもよい。ベースポリマーの例としては、カルボニル基、エステル基、ラクトン基、あるいは、エーテル基をペンダントさせたシロキサンポリマー、シラザン系ポリマー、シルセスキオキサンポリマーなどが挙げられる。また、架橋剤、光酸発生剤および溶媒としては、下層レジスト材料の場合と同様の、架橋剤、光酸発生剤および溶媒を用いることができる。
【００７３】
なお、上述した半導体装置の製造方法では、上層レジスト膜として、ポジ型レジスト材料を例に挙げて、周辺露光処理を施す場合について説明したが、上層レジスト膜としては、ネガ型レジスト材料を適用してもよい。この場合には、周辺領域に位置する上層レジスト材料膜の部分に露光光を照射させないようにし、現像処理によって当該部分を除去すればよい。
【００７４】
実施の形態２
ここでは、多層レジストプロセスに適用される露光装置の一例について説明する。図３３および図３４に示すように、本露光装置５０は、半導体基板１が載置されるステージ５１、露光光の光源ユニット５２、露光光を遮るブラインド５３を備えている。光源ユニット５２は、ステージ５１に載置された半導体基板と対向するように距離を隔てて配置されている。その光源ユニット５２として、高圧水銀灯（ｉ線：波長＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長＝２４８ｎｍ）等が好ましく、また、単一の波長の光でなくても、紫外線の領域を含むブロードな波長の光を発光する光源でもよい。
【００７５】
ブラインド５３は、ステージ５１に載置された半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域を覆い、露光光が外周領域に照射されるのを遮断させることができるものであれば、特に、材質等は制限されない。また、ステージ５１には、載置された半導体基板を加熱する加熱機構（図示せず）を設けてもよい。
【００７６】
上述した露光装置では、ブラインド５３によって露光光を遮断することによって、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜の部分と中間層レジスト材料膜の部分とを架橋させないようにする。これにより、それぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜の部分と中間層レジスト膜の部分とを現像液に溶解させてこれを除去することができる。その結果、ハンプのない下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜を形成することができる。また、下層レジスト材料膜と中間層レジスト材料膜とに、エッジリンスを行ったとしても、ハンプが生じている部分を含むようにレジスト材料を架橋させないよう露光光を遮断することで、当該部分を現像液に溶解させて除去することができる。
【００７７】
なお、上述した露光装置としては、回路パターン等を写真製版する本来の露光装置内に、ブラインドに対応する機能をもたせた態様の露光装置としてもよい。また、上述した露光装置（機能）を現像装置に組み込むようにしてもよい。
【００７８】
実施の形態３
ここでは、多層レジストプロセスを適用したより具体的な半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図３５に示すように、半導体基板１の表面に熱酸化処理を施すことにより、絶縁膜１９が形成される。その絶縁膜１９上に、たとえば、ポリシリコン膜およびその金属シリサイド膜等を含む導電膜２０が形成される。
【００７９】
次に、ゲート電極をパターニングするための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図３６に示すように、下層レジスト膜２１、中間層レジスト膜２２および上層レジスト膜２３が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、ゲート電極をパターニングするための上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜２２と下層レジスト膜２１が露出している。
【００８０】
次に、上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａをマスクとして、中間層レジスト膜２２にエッチングを施すことにより、レジストパターン２３ａが中間層レジスト膜２２にレジストパターン２２ａとして転写され、さらに、中間層レジスト膜２２のレジストパターン２２ａをマスクとして下層レジスト膜２１にエッチングを施すことにより、レジストパターン２３ａが下層レジスト膜２１にレジストパターン２１ａとして転写される。
【００８１】
こうして、図３７に示すように、ゲート電極をパターニングするための下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜によるレジストパターン２３ａ，２２ａ，２１ａが形成される。なお、図３７では、上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａまで残された状態が示されているが、少なくとも、下層レジスト膜２１のレジストパターン２１ａが残されていればよい。
【００８２】
次に、レジストパターン２３ａ，２２ａ，２１ａをマスクとして、導電膜２０にエッチングを施すことにより、図３８に示すように、ゲート電極２０ａが形成される。次に、そのゲート電極２０ａをマスクとして、半導体基板１に、たとえばｎ型の不純物を低いドーズ量にて注入することにより、ｎ型低濃度不純物領域２４ａが形成される（図３９参照）。次に、ゲート電極２０ａを覆うように、絶縁膜（図示せず）が形成される。その絶縁膜に異方性エッチングを施すことにより、ゲート電極２０ａの側壁にサイドウォール絶縁膜２５が形成される（図３９参照）。
【００８３】
次に、ゲート電極２０ａおよびサイドウォール絶縁膜２５をマスクとして、ｎ型の不純物を高いドーズ量にて注入することにより、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂが形成される。こうして、図３９に示すように、半導体基板１の表面上にゲート絶縁膜１９ａを介在させて形成されたゲート電極２０ａ、ｎ型低濃度不純物領域２４ａおよびｎ型高濃度不純物領域２４ｂを含むＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタが形成される。次に、ゲート電極２０ａ等を覆うように半導体基板１上に、たとえば、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜２６が形成される（図４０参照）。
【００８４】
次に、その層間絶縁膜２６にコンタクトホールを形成するための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図４０に示すように、下層レジスト膜２７、中間層レジスト膜２８および上層レジスト膜２９が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、コンタクトホールを形成するための上層レジスト膜２９のレジストパターン２９ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜２８と下層レジスト膜２７が露出している。
【００８５】
次に、上層レジスト膜２９のレジストパターン２９ａを、中間層レジスト膜２８および下層レジスト膜２７に転写し、コンタクトホールを形成するためのレジストパターン（図示せず）が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜２６に異方性エッチングを施すことにより、図４１に示すように、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂの表面を露出するコンタクトホール３０が形成される。その後、レジストパターンが除去される。次に、図４２に示すように、コンタクトホール内を充填するように、層間絶縁膜２６上にバリアメタル等を含む所定の導電膜３１が形成される。
【００８６】
次に、その導電膜３１をパターニングするための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図４３に示すように、下層レジスト膜３２、中間層レジスト膜３３および上層レジスト膜３４が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、導電膜３１をパターニングするための上層レジスト膜３４のレジストパターン３４ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜３３と下層レジスト膜３２が露出している。
【００８７】
上層レジスト膜３４のレジストパターン３４ａを、中間層レジスト膜３３および下層レジスト膜３２に転写し、導電膜をパターニングするためのレジストパターン（図示せず）が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、導電膜３１に異方性エッチングを施すことにより、図４４に示すように、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂに電気的に接続される配線３１ａが形成される。その後、下層レジスト膜３２等が除去される。こうして、トランジスタを備えた半導体装置の主要部分が形成される。
【００８８】
上述した、写真製版処理として三層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法では、露光光を照射させないようにして半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト（材料）膜の部分と中間層レジスト（材料）膜の部分とを現像液に溶解させてこれを除去することで、ハンプのない下層レジスト膜と中間層レジスト膜とを形成することができる。これにより、導電膜２０、層間絶縁膜２６、導電膜３１等の被加工膜をパターニングした後の半導体基板１の外周部では、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣が低減される。その結果、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができるとともに、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００８９】
なお、上述した三層レジストプロセスは、実施の形態１あるいは実施の形態３において説明した工程に限られず、写真製版処理が行われる工程に広く適用することが可能である。また、写真製版処理としては、三層レジストプロセスに限られず、感光性レジストに転写されたレジストパターンを、被加工膜のエッチングとの関係でエッチング耐性を有し、そして、感光性を有するレジスト膜に転写するプロセスであれば、二層レジストプロセスあるいは四層以上のレジストプロセスにも適用が可能である。
【００９０】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法等に有効に利用される。
【符号の説明】
【００９２】
１ 半導体基板、２ 被加工膜、３ 下層レジスト材料膜、３ｂ 下層レジスト膜、４ 中間層レジスト材料膜、４ｂ 中間層レジスト膜、５ 上層レジスト材料膜、５ｂ 上層レジスト膜、１９ 絶縁膜、１９ａ ゲート絶縁膜、２０ 導電膜、２０ａ ゲート電極、２１ 下層レジスト膜、２１ａ レジストパターン、２２ 中間層レジスト膜、２２ａ レジストパターン、２３ 上層レジスト膜、２３ａ レジストパターン、２４ａ ｎ型低濃度不純物領域、２４ｂ ｎ型高濃度不純物領域、２５ サイドウォール絶縁膜、２６ 層間絶縁膜、２７ 下層レジスト膜、２８ 中間層レジスト膜、２９ 上層レジスト膜、２９ａ レジストパターン、３０ コンタクトホール、３１ 導電膜、３１ａ 導電膜、３２ 下層レジスト膜、３３ 中間層レジスト膜、３４ 上層レジスト膜、３４ａ レジストパターン、４１ ベースポリマー、４２ 架橋剤、４３ 架橋ポリマー、５０ ウェハ露光装置、５１ ステージ、５２ 光源ユニット、５３ ブラインド、５４ 露光光、６１ 熱、６２ 現像液。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置ならびに露光装置に関し、特に、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法と、その製造方法によって製造される半導体装置と、その製造方法に適用される露光装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路を備えた半導体装置の製造を行う場合には、半導体基板等における所定の領域へのイオン注入処理や、半導体基板の表面に形成された被加工膜へのエッチング処理等のように、選択的な処理（加工）が施される。このような処理では、被加工膜等を選択的に保護する目的で、紫外線、Ｘ線、電子線等の活性光線に感光する組成物、いわゆる感光性フォトレジスト被膜（フォトレジスト膜）のパターンを被加工膜上に形成するリソグラフィが行われる。このリソグラフィでは、とりわけ、紫外線を利用したフォトレジスト膜によるパターン形成が最も広く用いられている。
【０００３】
半導体集積回路の高集積化および高性能化が進むにしたがい、回路パターンの微細化と高度な寸法制御が求められるようになっている。露光装置では、水銀ランプのｇ線（波長＝４３６ｎｍ）から、ｉ線（波長＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長＝２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長＝１９３ｎｍ）へと、露光光源の短波長化が進められてきている。また、最近では、露光装置の縮小投影レンズと半導体基板上に塗布されたフォトレジスト膜との間に水（純水）を満たすことにより、解像力を向上させることができる液浸露光技術も登場し、光リソグラフィの延命化が図られている。
【０００４】
一方、フォトレジスト膜では、パターンの解像性を確保するために、フォトレジスト膜の膜厚の薄膜化が進み、最近では１００ｎｍ前後の膜厚のフォトレジスト膜が適用されるようになっている。しかしながら、パターンの微細化とフォトレジスト膜の薄膜化とにより、有機ＢＡＲＣ（Bottom Anti Reflection Coating）膜のような反射防止膜とフォトレジスト膜を適用したリソグラフィでは、被加工膜に対するエッチング耐性を確保することが難しくなってきている。なお、被加工膜には、たとえば、シリコン酸化膜あるいはポリシリコン膜等の様々な膜種がある。
【０００５】
このようなエッチング耐性を確保するために、最近では多層レジストプロセスの導入が進められている。多層レジストプロセスの代表的なものとしては、三層レジストプロセスがある。三層レジストプロセスでは、上層レジスト膜、中間層レジスト膜および下層レジスト膜が形成される。上層レジスト膜は、露光と現像によってパターンが形成されるレジスト膜であり、感光性のレジスト膜である。下層レジスト膜は、被加工膜に対してドライエッチングのマスクとなるレジスト膜である。中間層レジスト膜は、上層レジスト膜のパターンを下層レジスト膜に転写する役割をもつレジスト膜である。
【０００６】
下層レジスト膜をドライエッチングのマスクとするため、下層レジスト膜の材料として、高いエッチング耐性を有するとともに、下地の段差を平坦化させたり反射防止の機能を有する材料が用いられる。また、中間層レジスト膜を、上層レジストおよび下層レジストに対してエッチング選択性をもたせるために、中間層レジスト膜の材料として、高濃度のシリコン（Ｓｉ）原子を含有する材料が用いられる。このような多層レジストプロセスを採用することによって、高いエッチング耐性（エッチング選択比）が確保されて、微細なパターンを精度よく形成することが可能になる。なお、多層レジストプロセスを開示した文献の一例として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０４−３０７４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−９３０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、多層レジストプロセスでは、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜に、次のような問題点があった。下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜を形成する工程では、まず、それぞれ所定の下層（中間層）レジスト材料がウェハ（半導体基板）の表面上に塗布される。次に、ウェハを所定の回転数にて回転させることにより、ウェハ上に均一な膜厚の下層（中間層）レジスト材料膜が形成される。次に、ウェハを回転させながら、ウェハのエッジに位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分に、下層（中間層）レジスト材料を溶解する所定の有機溶剤を噴きつけることによって、エッジリンスが行われる。その後、所定の温度にてベーク処理を行ない下層（中間層）レジスト材料を架橋させることによって、下層（中間層）レジスト膜が形成される。
【０００９】
この一連の下層（中間層）レジスト膜を形成する工程のうち、エッジリンスを行う工程では、ウェハの外周部に位置する下層（中間層）レジスト材料が溶解する。溶解した下層（中間層）レジスト材料は、回転するウェハから外方へ飛ばされることになる。一方、飛ばされずにウェハに残る溶解した下層（中間層）レジスト材料の分は、下層（中間層）レジスト材料を乾燥させる際に膨れて盛り上がることがある。このため、最外周に位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分の膜厚が、その内側に位置する下層（中間層）レジスト材料膜の部分の膜厚よりも厚くなってしまう。この下層（中間層）レジスト材料膜が膨れて盛り上がった部分は、「ハンプ」と称されている。
【００１０】
下層（中間層）レジスト膜にハンプが生じた状態で、被加工膜にエッチング等の加工を施すと、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜のレジスト残渣が発生することがある。また、被加工膜の残渣（被加工膜残渣）が発生することがある。これらの残渣は異物の発生の要因となる。なお、ハンプが発生する現象や、ハンプの発生に伴って生じる課題を開示した文献の一例として、特許文献２がある。
【００１１】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、一つの目的は、ハンプのない半導体装置の製造方法を提供することであり、他の目的は、そのような半導体装置の製造方法によって製造される、ハンプのない半導体装置を提供することであり、さらに他の目的は、そのような半導体装置の製造方法に使用される露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。半導体基板の主表面上に、被加工膜を形成する。被加工膜を覆うように、第１レジスト材料を塗布する。被加工膜上に塗布された第１レジスト材料によって第１の膜を形成する。被加工膜を覆う第１の膜のうち、半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、外縁に沿って延在する外周領域に位置する第１の膜の部分を除いて、外周領域の内側に位置する第１の膜の部分の全面に露光光を照射する。第１温度にて熱処理を施す。所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、露光光が照射されていない外周領域に位置する第１の膜の部分を除去する。第１の膜を覆うように、少なくとも第２レジスト材料を塗布することにより、第１の膜上に、第２レジスト材料による第２の膜を形成する。第２の膜に、所定の写真製版処理を施すことにより、所定のパターンを形成する。第２の膜の所定のパターンから露出する第１の膜の部分を除去することにより、第１の膜に、所定のパターンに対応した第１の膜のパターンを形成する。第１の膜のパターンから露出する被加工膜の部分を除去する。
【００１３】
本発明の他の実施例に係る半導体装置は、上記半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置である。
【００１４】
本発明のさらに他の実施例に係る露光装置は、半導体基板を保持するステージと、光源部と、ブラインドとを備えている。光源部は、ステージに保持された半導体基板と対向するように、ステージから距離を隔てられた所定の位置に配置されている。ブラインドは、光源部とステージとの間に配置され、光源部から発せられる露光光が、ステージに保持された半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域に照射されるのを遮る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法によれば、第１の膜にハンプが生じることがなく、これにより、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣が低減される。その結果、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる。また、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００１６】
本発明の他の実施例に係る半導体装置によれば、歩留まりの低下、あるいは、信頼性の劣化が抑制される。
【００１７】
本発明のさらに他の実施例に係る露光装置によれば、被加工膜をパターニングするレジスト膜としてハンプのないレジスト膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２】同実施の形態において、図１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３】同実施の形態において、図２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４】同実施の形態において、下層レジスト材料におけるベースポリマーの架橋反応のイメージを示す図である。
【図５】同実施の形態において、図３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図６】同実施の形態において、図５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図７】同実施の形態において、図６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図８】同実施の形態において、図７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図９】同実施の形態において、図８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１０】同実施の形態において、中間層レジスト材料におけるベースポリマーの架橋反応のイメージを示す図である。
【図１１】同実施の形態において、図９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１２】同実施の形態において、図１１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１４】同実施の形態において、図１３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１５】同実施の形態において、図１４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１６】同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１７】同実施の形態において、図１６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図１９】同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２０】同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２１】比較例に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２７】図２６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３０】図２９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３１】同実施の形態において、三層レジストプロセスにおける下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜のそれぞれの外縁を示す部分断面図である。
【図３２】比較例に係る三層レジストプロセスにおける下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜のそれぞれの外縁を示す部分断面図である。
【図３３】本発明の実施の形態２に係る露光装置の概念を示す斜視図である。
【図３４】同実施の形態において、図３３に示す断面線ＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶにおける断面図である。
【図３５】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。
【図３６】同実施の形態において、図３５に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３７】同実施の形態において、図３６に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３８】同実施の形態において、図３７に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図３９】同実施の形態において、図３８に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４０】同実施の形態において、図３９に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４１】同実施の形態において、図４０に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４２】同実施の形態において、図４１に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４３】同実施の形態において、図４２に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【図４４】同実施の形態において、図４３に示す工程の後に行われる工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１
ここでは、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法の主要部分について説明する。多層レジストプロセスとして、下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜の三層レジストプロセスを例に挙げる。
【００２０】
まず、半導体基板の表面に、所定の加工が施される被加工膜が形成される。次に、被加工膜に接するように下層レジスト膜が形成される。下層レジスト膜となるレジスト材料は、たとえば、感光性のネガ型のレジスト材料が用いられる。このレジスト材料は、ベースポリマー、光酸発生剤、架橋剤および溶媒から構成される。ベースポリマーの一例として、たとえば（化１）に示すように、ポリヒドロキシスチレンが挙げられる。
【００２１】
【化１】
【００２２】
光酸発生剤は、露光光の照射によって酸を発生させる機能を有し、たとえば、（化２）に示すように、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウムが挙げられる。
【００２３】
【化２】
【００２４】
架橋剤は、発生した酸のもとで架橋反応を可能にする機能を有し、たとえば（化３）に示すように、ヘキサメトキシメチルメラミンが挙げられる。
【００２５】
【化３】
【００２６】
まず、その下層レジスト材料がレジスト塗布装置によって被加工膜の上に塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図１に示すように、半導体基板１の表面（被加工膜２の表面）に均一な膜厚の下層レジスト材料膜３が形成される。
【００２７】
次に、下層レジスト材料膜３に露光光を照射することにより酸を発生させる。このとき、図２に示すように、まず、半導体基板１の外縁に沿って延在する外周領域を覆うように、環状のブラインド５３が配置される。次に、その状態で露光光５４を照射することによって、外周領域の内側に位置する下層レジスト材料膜３の部分に露光光が照射されて、以下の（化４）に示すように、下層レジスト材料膜３に含まれる光酸発生剤が分解して酸（プロトン）が発生する。一方、外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分には、ブラインド５３によって露光光は遮られて照射されない。このため、光酸発生剤は分解せず酸は発生しない。
【００２８】
【化４】
【００２９】
次に、図３に示すように、たとえば、約１５０℃〜２００℃程度の温度条件のもとでベーク処理（熱６１）を施すことによって下層レジスト膜３ｂが形成される。このとき、図４に示すように、ベーク処理によって、下層レジスト材料膜３中に発生した酸による架橋反応が促進され、ベースポリマー４１は架橋剤４２を介して架橋されて、架橋ポリマー４３（下層レジスト膜３ｂ）が形成されることになる。
【００３０】
一方、外周領域に位置して酸が発生していない下層レジスト材料膜の部分は、未架橋の下層レジスト材料膜３として残される。次に、図５に示すように、現像液として、所定の有機溶媒６２によって現像処理を施すことにより、図６に示すように、未架橋の下層レジスト材料膜３の部分が除去されて、架橋した下層レジスト膜３ｂが残される。半導体基板における所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分を除去することで、従来の三層レジストプロセスに見られたハンプが生じることはない。なお、半導体基板における外周領域とは一義的に定まる外周領域ではなく、下層レジスト（材料）膜、中間層レジスト（材料）膜および上層レジスト（材料）膜のそれぞれに対応して定まる領域である。
【００３１】
ここで、下層レジスト材料によっては、有機溶媒の代わりに、たとえば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液のようなアルカリ性水溶液を、現像液として適用してもよい。また、下層レジスト膜３ｂにおける架橋反応をさらに促進させるために、前述したベーク処理の温度条件（約１５０℃〜２００℃程度）よりも高い温度条件のもとで、ベーク処理を追加するようにしてもよい。
【００３２】
次に、下層レジスト膜に接するように中間層レジスト膜が形成される。中間層レジスト膜となるレジスト材料は、下層レジスト膜となるレジスト材料と同様に、感光性のネガ型のレジスト材料が用いられ、このレジスト材料は、少なくともベースポリマー、光酸発生剤および溶媒から構成されている。また、これらの他に架橋剤を含有していてもよい。ベースポリマーの一例として、たとえば（化５）に示すように、有機ポリシロキサンが挙げられる。また、光酸発生剤、架橋剤および溶媒は、下層レジスト膜となるレジスト材料の光酸発生剤、架橋剤および溶媒と同じものが挙げられる。
【００３３】
【化５】
【００３４】
まず、レジスト塗布装置によって下層レジスト膜の上に所定の中間層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図７に示すように、下層レジスト膜３ｂを覆うように中間層レジスト材料膜４が形成される。次に、中間層レジスト材料膜４に露光光を照射することにより酸を発生させる。このとき、図８に示すように、半導体基板の外縁から下層レジスト膜３ｂの外縁よりも内側の所定の位置までの外周領域を覆うように、環状のブラインド５３が配置される。
【００３５】
次に、その状態で露光光５４を照射することによって、その外周領域の内側に位置する中間層レジスト材料膜４の部分に露光光が照射されて、中間層レジスト材料膜４に含まれる光酸発生剤が分解して酸（プロトン）が発生する。一方、外周領域に位置する中間層レジスト材料膜４の部分には、ブラインド５３によって露光光は遮られて照射されない。このため、光酸発生剤は分解せず酸は発生しない。
【００３６】
次に、図９に示すように、たとえば、約１５０℃〜２００℃程度の温度条件のもとでベーク処理（熱６１）を施すことによって中間層レジスト膜４ｂが形成される。このとき、図１０に示すように、ベーク処理によって、中間層レジスト材料膜４中に発生した酸による架橋反応が促進され、ベースポリマー４１は架橋されて架橋ポリマー４３（中間層レジスト膜４ｂ）が形成されることになる。
【００３７】
なお、中間層レジスト膜４ｂの場合のベースポリマーの参照符号および架橋ポリマーの参照符号は、下層レジスト膜３ｂの場合のベースポリマーの参照符号および架橋ポリマーの参照符号とそれぞれ同じであるが、同じ物質を意図するものではない。
【００３８】
一方、外周領域に位置して酸が発生していない中間層レジスト材料膜の部分は、未架橋の中間層レジスト材料膜４として残される。次に、図１１に示すように、現像液として、所定の有機溶媒６２によって現像処理を施すことにより、図１２に示すように、未架橋の中間層レジスト材料膜４の部分が除去されて、架橋した中間層レジスト膜４ｂが残される。なお、中間層レジスト材料膜４を現像する有機溶媒６２としては、下層レジスト材料膜３を現像する有機溶媒とは種類が異なっていてもよい。半導体基板１における所定の外周領域に位置する中間層レジスト材料膜４の部分を除去することで、従来の三層レジストプロセスに見られたハンプが生じることはない。
【００３９】
次に、中間層レジスト膜に接するように上層レジスト膜が形成される。まず、レジスト塗布装置によって所定の上層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図１３に示すように、中間層レジスト膜４ｂを覆うように上層レジスト材料膜５が形成される。
【００４０】
次に、上層レジスト材料膜５に所定の写真製版処理を施すことにより、チップが形成される領域に位置する上層レジスト材料膜には、所定のパターン（図示せず）が写真製版される。次に、図１４に示すように、半導体基板１における所定の外周領域に位置する上層レジスト材料膜５の部分に露光光５４を照射することによって周辺露光処理が施される。次に、写真製版処理等が施された上層レジスト材料膜５に、所定の温度条件のもとでベーク処理を施すことによって上層レジスト膜５ｂ（図１５参照）が形成される。
【００４１】
次に、所定の現像液によって現像処理を施すことにより、図１５に示すように、チップ形成領域ＣＲでは、上層レジスト膜５ｂに所定のパターンが形成される。一方、半導体基板の外周部ＰＲでは、上層レジスト膜５ｂの部分が除去されて、それぞれハンプのない下層レジスト膜３ｂの表面と中間層レジスト膜４ｂの表面とが露出する。こうして、図１６に示すように、被加工膜２をパターニングするための、下層レジスト膜３ｂ、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂが形成される。なお、半導体基板における外周部ＰＲとは、下層レジスト膜３ｂの外縁、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂの外縁を含む領域をいう。
【００４２】
次に、下層レジスト膜３ｂ、中間層レジスト膜４ｂおよび上層レジスト膜５ｂによって被加工膜２がパターニングされる。まず、図１７に示すように、上層レジスト膜５ｂをマスクとして中間層レジスト膜４ｂにエッチング処理を施すことにより、上層レジスト膜５ｂのパターンが中間層レジスト膜４ｂに転写される。この場合、中間層レジスト材料としてシリコン（Ｓｉ）元素を含む材料を適用し、たとえば、ＣＦ4のようなフッ素系ガスを用いてエッチングを施すことで、上層レジスト膜５ｂに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【００４３】
次に、図１８に示すように、中間層レジスト膜４ｂをマスクとして、下層レジスト膜３ｂにエッチングを施すことにより、中間層レジスト膜４ｂを介して上層レジスト膜５ｂのパターンが下層レジスト膜３ｂに転写される。この場合、たとえば、酸素（Ｏ2）あるいは窒素（Ｎ2）／水素（Ｈ2）のようなガスを用いてエッチングを施すことで、中間層レジスト膜４ｂに対して高いエッチング選択比を得ることができる。
【００４４】
次に、図１９に示すように、下層レジスト膜３ｂをマスクとして、被加工膜２にエッチングを施すことにより、被加工膜２がパターニングされる。その後、図２０に示すように、酸素プラズマアッシング処理を施すことにより、半導体基板１に残る下層レジスト膜３ｂ等が除去されて、被加工膜２のパターニングが完了する。
【００４５】
上述した半導体装置の製造方法では、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜３の部分と中間層レジスト材料膜４の部分とが除去されて、半導体基板１における外周部ＰＲでは、下層レジスト材料膜３あるいは中間層レジスト材料膜４にハンプは形成されない。これにより、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣を低減することができる。このことについて、比較例を交えて説明する。
【００４６】
比較例に係る半導体装置の製造方法では、まず、半導体基板の表面に形成された被加工膜の上に、レジスト塗布装置によって下層レジスト材料が塗布され、所定の回転数をもって半導体基板を回転させることにより、図２１に示すように、半導体基板１０１の表面に均一な膜厚の下層レジスト材料膜１０３が形成される。
【００４７】
次に、図２２に示すように、溶剤吐出ノズル１５４から、溶剤１６５を吐出させて下層レジスト材料膜１０３に噴き付けることによりエッジリンスが行われる。次に、下層レジスト材料膜１０３を乾燥させる。このとき、図２３に示すように、溶解して半導体基板１０１に残された下層レジスト材料膜の成分が膨れて盛り上がり、ハンプ１０３ａが発生することがある。次に、図２４に示すように、所定の温度のもとで半導体基板１０１にベーク処理１６６を施すことにより、下層レジスト材料膜１０３が架橋し、図２５に示すように、下層レジスト膜１０３ｂが形成される。
【００４８】
次に、半導体基板１０１の表面に中間層レジスト材料を塗布し、下層レジスト膜を形成する工程と同様の工程を経て、中間層レジスト膜１０４ｂが形成される。中間層レジスト膜１０４ｂには、中間層レジスト材料層を乾燥させる際に、ハンプ１０４ａが発生することがある（図２６参照）。次に、半導体基板１０１の表面に上層レジスト材料を塗布し、上述した実施の形態における上層レジスト膜を形成する工程と同様の工程を経て、上層レジスト膜１０５ｂが形成される。こうして、図２６に示すように、被加工膜１０２をパターニングするための、下層レジスト膜１０３ｂ、中間層レジスト膜１０４ｂおよび上層レジスト膜１０５ｂが形成される。半導体基板１０１の外周部に露出する下層レジスト膜１０３ｂあるいは中間層レジスト膜１０４ｂには、ハンプ１０３ａ，１０４ａが認められる。
【００４９】
次に、下層レジスト膜１０３ｂ、中間層レジスト膜１０４ｂおよび上層レジスト膜１０５ｂによって被加工膜１０２がパターニングされる。まず、図２７に示すように、上層レジスト膜１０５ｂをマスクとして中間層レジスト膜１０４ｂにエッチング処理を施すことにより、上層レジスト膜１０５ｂのパターンが中間層レジスト膜１０４ｂに転写される。このとき、中間層レジスト膜１０４ｂは、上層レジスト膜５ｂに対して高いエッチング選択比を有するため、ハンプ１０４ａが発生している箇所の中間層レジスト膜１０４ｂの部分は、レジスト残渣１０４ｃとなることが多い。また、下層レジスト膜１０３ｂのハンプ１０３ａもエッチングされずに残ることが多い。
【００５０】
次に、図２８に示すように、中間層レジスト膜１０４ｂをマスクとして、下層レジスト膜１０３ｂにエッチングを施すことにより、中間層レジスト膜１０４ｂを介して上層レジスト膜１０５ｂのパターンが下層レジスト膜１０３ｂに転写される。このとき、下層レジスト膜１０３ｂは中間層レジスト膜１０４ｂに対して高いエッチング選択比を有するため、本来であれば、下層レジスト膜１０３ｂまで除去されるべき半導体基板１０１の外周部では、ハンプ１０３ａが発生している箇所の下層レジスト膜１０３ｂの部分は、レジスト残渣１０３ｃとなることが多い。また、レジスト残渣１０４ｃが位置している箇所では、レジスト残渣１０４ｃがマスクとなって、その直下に位置する下層レジスト膜１０３ｂの部分がレジスト残渣１０３ｄとなることがある。
【００５１】
このように、比較例に係る半導体装置の製造方法では、被加工膜１０２をパターニングするためのレジストマスク（下層レジスト膜１０３ｂ等）が形成された時点で、半導体基板１０１における外周部では、レジスト残渣１０３ｃ、１０３ｄ、１０４ｃが存在することが多い。
【００５２】
次に、図２９に示すように、下層レジスト膜１０３ｂ等をマスクとして、被加工膜１０２にエッチングを施すことにより、被加工膜１０２がパターニングされる。このとき、レジスト残渣１０４ｃ、１０３ｄが位置している箇所では、レジスト残渣がマスクとなって、被加工膜１０２の部分は被加工膜残渣１０２ｂとなる。また、レジスト残渣１０３ｃが位置していた箇所でも、被加工膜１０２の部分が被加工膜残渣１０２ａとなる。
【００５３】
その後、図３０に示すように、酸素プラズマアッシング処理を施すことにより、下層レジスト膜１０３ｂ等が除去される。このとき、レジスト残渣１０３ｄが完全に除去されないことがある。また、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂも除去されずに、半導体基板１０１の外周部に残されることになる。
【００５４】
比較例に係る半導体装置の製造方法では、半導体基板の外周部に被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が存在する状態で製造工程を進めると、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が異物となって、半導体装置の歩留まりを低下させてしまうおそれがある。また、膜剥がれの要因となって、半導体装置の信頼性を下げてしまうおそれがある。
【００５５】
また、上層レジスト膜をパターニングした後に、寸法や重ね合わせ精度等の不具合によって再生処理（リワーク処理）を行う必要が生じた場合には、中間層レジスト膜はフッ素系ガスを用いてエッチバックされ、下層レジスト膜は酸素ガスを用いてアッシングされることになる。このため、ハンプが発生している箇所では、中間層レジスト膜あるいは下層レジスト膜の部分を除去しきれない場合が多く、異物の発生要因となる。
【００５６】
一方、半導体基板１０１の外周部に残された被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等を除去する手法があり、一般に、ベベルエッチングあるいはベベルＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）が知られている。所定のエッチング処理や再生処理を行った後に、このベベルエッチング等を行うことで、被加工膜残渣１０２ａ，１０２ｂ等が除去される。ところが、これらの処理を行なう場合には、下地の半導体基板１０１にダメージを与えることになり、半導体装置の歩留まりや信頼性に影響を与えるおそれがあり、また、その再生処理を行なう回数を制限する必要もある。
【００５７】
これに対して、上述した半導体装置の製造方法では、下層レジスト膜および中間層レジスト膜として、それぞれ感光性を有するレジスト材料を適用し、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト（材料）膜の部分と中間層レジスト（材料）膜の部分とが除去される。これにより、従来の三層レジストプロセスのように、半導体基板における外周部においてハンプが生じることはなく、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができる。また、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００５８】
また、上層レジスト膜をパターニングした後に、寸法や重ね合わせ精度等の不具合によって再生処理を行う必要が生じた場合であっても、下地（膜、半導体基板等）にダメージを与えることなくすべてのレジスト膜を完全に除去することができ、その後、再度レジストパターンを形成することが可能となる。また、再生処理による下地の半導体基板へのダメージがないため、再生処理を行う回数に制限をかける必要もない。
【００５９】
さらに、上述した半導体装置の製造方法では、半導体基板におけるそれぞれ外周領域に位置するレジスト（材料）膜の部分に露光処理を施して除去することで、エッジリンスを行う場合に比べて、各レジスト膜の外縁の位置精度（寸法の制御性）を向上させることができる。このことについて説明する。
【００６０】
半導体基板におけるそれぞれ外周領域に位置するレジスト（材料）膜の部分に露光処理を施す場合、図３１に示すように、下層レジスト膜３ｂの外縁の位置のばらつき幅Ｌ１、中間層レジスト膜４ｂの外縁の位置のばらつきの幅Ｌ２、上層レジスト膜５ｂの外縁の位置のばらつき幅Ｌ３は、いずれも約０．１ｍｍ（±０．０５ｍｍ）とされる。このため、下層レジスト膜３ｂの外縁よりも内側に中間層レジスト膜４ｂの外縁を配置させ、さらに、その中間層レジスト膜４ｂの外縁よりも内側に上層レジスト膜５ｂの外縁を配置させようとすれば、下層レジスト膜３ｂの外縁と上層レジスト膜５ｂの外縁との距離Ｐ（外縁の位置のばらつき幅の合計）は約０．３ｍｍ必要になる。
【００６１】
これに対して、エッジリンスを行う比較例では、図３２に示すように、下層レジスト膜１０３ｂの外縁の位置のばらつき幅ＰＬ１、中間層レジスト膜１０４ｂの外縁の位置のばらつきの幅ＰＬ２は、いずれも約０．６ｍｍ（±０．３ｍｍ）とされ、上層レジスト膜１０５ｂの外縁の位置のばらつき幅ＰＬ３は、約０．１ｍｍ（±０．０５ｍｍ）とされる。このため、下層レジスト膜１０３ｂの外縁よりも内側に中間層レジスト膜１０４ｂの外縁を配置させ、さらに、その中間層レジスト膜１０４ｂの外縁よりも内側に上層レジスト膜１０５ｂの外縁を配置させようとすると、下層レジスト膜１０３ｂの外縁と上層レジスト膜１０５ｂの外縁との距離ＰＬ（外縁の位置のばらつき幅の合計）は約１．３ｍｍ必要になる。
【００６２】
なお、図３２では、ハンプは誇張して示されているため、そのサイズを正しく反映したものではない。ハンプの高さは、塗布されるレジスト材料膜の膜厚の数倍程度（数百ｎｍ〜１μｍ程度）であり、また、ハンプが発生する領域の幅（半導体基板の径方向の長さ）は、約５μｍ〜１０μｍ程度である。
【００６３】
したがって、露光処理を施す上述した半導体装置の製造方法では、エッジリンスを行う比較例に係る半導体装置の製造方法よりも、半導体装置（チップ）が形成される有効面積を増やすことができる。
【００６４】
（レジスト材料について）
上述した半導体装置の製造方法では、下層レジスト材料のベースポリマー、光酸発生剤および架橋剤として、（化１）〜（化３）にそれぞれ示されるベースポリマー、光酸発生剤および架橋剤を一例に挙げ、また、中間層レジスト材料のベースポリマーとして、（化５）に示されるベースポリマーを一例に挙げて説明した。ここで、上述した半導体装置の製造方法において、下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料について説明する。
【００６５】
まず、三層レジストプロセスにおける従来の一般的な下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されているレジスト材料は、ベースポリマー、架橋剤、熱酸発生剤、溶媒から構成されている。このレジスト材料では、回転塗布後のベークによって熱酸発生剤の分解が起こり、レジスト材料膜中に酸が発生する。発生した酸により、ベースポリマーと架橋剤との架橋反応が起こる。
【００６６】
これに対して、上述した半導体装置の製造方法に用いる下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料は、従来の下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜として適用されるレジスト材料における熱酸発生剤を光酸発生剤に置き換えた材料である。以下、そのレジスト材料について詳しく説明する。
【００６７】
（下層レジスト材料について）
下層レジスト膜には高いエッチング耐性とともに、下地段差の平坦化と反射防止の効果が求められるため、ベースポリマーとして、一般的にフェノール樹脂のような芳香環を高濃度で含むものが用いられる。また、この下層レジスト膜と、その上に塗布する中間層レジスト（材料）膜とが混ざり合わないように、ポリマーを架橋させて中間層レジスト材料の溶媒に下層レジスト膜が溶けないようにする必要がある。
【００６８】
そこで、ここで用いる下層レジスト材料は、少なくともベースポリマー、架橋剤、光酸発生剤、溶媒から構成される。ベースポリマーの例としては、ベンゼン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、フルオレン骨格、ピレン骨格などを含むポリマーが挙げられる。架橋剤の例としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、グリコールウリルのアミノ基の少なくとも２つがメチロール基またはアルコキシメチル基で置換され、２個以上の反応性基をもつ化合物が挙げられる。光酸発生剤（ＰＡＧ：Photo Acid Generator）は、通常、化学増幅型レジストに用いられるものと同じものでよく、最も効果的な光酸発生剤としては、ヨードニウム塩およびスルホニウム塩が挙げられる。他に、イミドスルホネート類、ジアゾメタン類、有機ハロゲン化物などの光酸発生剤でもよい。
【００６９】
溶媒は、上述したベースポリマー、架橋剤、光酸発生剤、その他の添加剤が溶解する有機溶剤であれば特に制限はないが、たとえば、シクロヘキサノン、ケトン類、アルコール類、エーテル類、エステル類、ラクトン類等が挙げられる。ケトン類にはメチル−２−アミルケトン等が挙げられる。アルコール類には３−メトキシブタノール、３−メチル−３−メトキシブタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、１−エトキシ−２−プロパノール等が挙げられる。エーテル類にはプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。エステル類にはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ−ブチル， プロピオン酸ｔｅｒｔ−ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ−ブチルエーテルアセテート等が挙げられる。ラクトン類にはγ−ブチロラクトン等が挙げられる。
【００７０】
これらの溶剤のうち、一つの溶剤あるいは２種以上の溶剤を混合した混合物を用いてもよい。また、中でも、ジエチレングリコールジメチルエーテルや１−エトキシ−２−プロパノール、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよびそれらの混合溶媒が好ましい。
【００７１】
（中間層レジスト材料について）
中間層レジスト膜には、上層レジスト膜および下層レジスト膜に対してエッチング選択性をもたせるために、高濃度のシリコン（Ｓｉ）原子を含有するポリマーが用いられる。また、この中間層レジスト膜と、その上に塗布する上層レジスト（材料）膜とが混ざり合わないように、ポリマーを架橋させて上層レジスト材料の溶媒に中間層レジスト膜が溶けないようにする必要がある。
【００７２】
そこで、ここで用いる中間層レジスト材料は、少なくともベースポリマー、光酸発生剤、溶媒から構成される。また、ベースポリマーの架橋反応をより促進させるために、さらに架橋剤を含有していてもよい。ベースポリマーの例としては、カルボニル基、エステル基、ラクトン基、あるいは、エーテル基をペンダントさせたシロキサンポリマー、シラザン系ポリマー、シルセスキオキサンポリマーなどが挙げられる。また、架橋剤、光酸発生剤および溶媒としては、下層レジスト材料の場合と同様の、架橋剤、光酸発生剤および溶媒を用いることができる。
【００７３】
なお、上述した半導体装置の製造方法では、上層レジスト膜として、ポジ型レジスト材料を例に挙げて、周辺露光処理を施す場合について説明したが、上層レジスト膜としては、ネガ型レジスト材料を適用してもよい。この場合には、周辺領域に位置する上層レジスト材料膜の部分に露光光を照射させないようにし、現像処理によって当該部分を除去すればよい。
【００７４】
実施の形態２
ここでは、多層レジストプロセスに適用される露光装置の一例について説明する。図３３および図３４に示すように、本露光装置５０は、半導体基板１が載置されるステージ５１、露光光の光源ユニット５２、露光光を遮るブラインド５３を備えている。光源ユニット５２は、ステージ５１に載置された半導体基板と対向するように距離を隔てて配置されている。その光源ユニット５２として、高圧水銀灯（ｉ線：波長＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長＝２４８ｎｍ）等が好ましく、また、単一の波長の光でなくても、紫外線の領域を含むブロードな波長の光を発光する光源でもよい。
【００７５】
ブラインド５３は、ステージ５１に載置された半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域を覆い、露光光が外周領域に照射されるのを遮断させることができるものであれば、特に、材質等は制限されない。また、ステージ５１には、載置された半導体基板を加熱する加熱機構（図示せず）を設けてもよい。
【００７６】
上述した露光装置では、ブラインド５３によって露光光を遮断することによって、半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜の部分と中間層レジスト材料膜の部分とを架橋させないようにする。これにより、それぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト材料膜の部分と中間層レジスト膜の部分とを現像液に溶解させてこれを除去することができる。その結果、ハンプのない下層レジスト膜あるいは中間層レジスト膜を形成することができる。また、下層レジスト材料膜と中間層レジスト材料膜とに、エッジリンスを行ったとしても、ハンプが生じている部分を含むようにレジスト材料を架橋させないよう露光光を遮断することで、当該部分を現像液に溶解させて除去することができる。
【００７７】
なお、上述した露光装置としては、回路パターン等を写真製版する本来の露光装置内に、ブラインドに対応する機能をもたせた態様の露光装置としてもよい。また、上述した露光装置（機能）を現像装置に組み込むようにしてもよい。
【００７８】
実施の形態３
ここでは、多層レジストプロセスを適用したより具体的な半導体装置の製造方法の一例について説明する。まず、図３５に示すように、半導体基板１の表面に熱酸化処理を施すことにより、絶縁膜１９が形成される。その絶縁膜１９上に、たとえば、ポリシリコン膜およびその金属シリサイド膜等を含む導電膜２０が形成される。
【００７９】
次に、ゲート電極をパターニングするための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図３６に示すように、下層レジスト膜２１、中間層レジスト膜２２および上層レジスト膜２３が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、ゲート電極をパターニングするための上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜２２と下層レジスト膜２１が露出している。
【００８０】
次に、上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａをマスクとして、中間層レジスト膜２２にエッチングを施すことにより、レジストパターン２３ａが中間層レジスト膜２２にレジストパターン２２ａとして転写され、さらに、中間層レジスト膜２２のレジストパターン２２ａをマスクとして下層レジスト膜２１にエッチングを施すことにより、レジストパターン２３ａが下層レジスト膜２１にレジストパターン２１ａとして転写される。
【００８１】
こうして、図３７に示すように、ゲート電極をパターニングするための下層レジスト膜、中間層レジスト膜および上層レジスト膜によるレジストパターン２３ａ，２２ａ，２１ａが形成される。なお、図３７では、上層レジスト膜２３のレジストパターン２３ａまで残された状態が示されているが、少なくとも、下層レジスト膜２１のレジストパターン２１ａが残されていればよい。
【００８２】
次に、レジストパターン２３ａ，２２ａ，２１ａをマスクとして、導電膜２０にエッチングを施すことにより、図３８に示すように、ゲート電極２０ａが形成される。次に、そのゲート電極２０ａをマスクとして、半導体基板１に、たとえばｎ型の不純物を低いドーズ量にて注入することにより、ｎ型低濃度不純物領域２４ａが形成される（図３９参照）。次に、ゲート電極２０ａを覆うように、絶縁膜（図示せず）が形成される。その絶縁膜に異方性エッチングを施すことにより、ゲート電極２０ａの側壁にサイドウォール絶縁膜２５が形成される（図３９参照）。
【００８３】
次に、ゲート電極２０ａおよびサイドウォール絶縁膜２５をマスクとして、ｎ型の不純物を高いドーズ量にて注入することにより、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂが形成される。こうして、図３９に示すように、半導体基板１の表面上にゲート絶縁膜１９ａを介在させて形成されたゲート電極２０ａ、ｎ型低濃度不純物領域２４ａおよびｎ型高濃度不純物領域２４ｂを含むＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタが形成される。次に、ゲート電極２０ａ等を覆うように半導体基板１上に、たとえば、シリコン酸化膜等の層間絶縁膜２６が形成される（図４０参照）。
【００８４】
次に、その層間絶縁膜２６にコンタクトホールを形成するための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図４０に示すように、下層レジスト膜２７、中間層レジスト膜２８および上層レジスト膜２９が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、コンタクトホールを形成するための上層レジスト膜２９のレジストパターン２９ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜２８と下層レジスト膜２７が露出している。
【００８５】
次に、上層レジスト膜２９のレジストパターン２９ａを、中間層レジスト膜２８および下層レジスト膜２７に転写し、コンタクトホールを形成するためのレジストパターン（図示せず）が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜２６に異方性エッチングを施すことにより、図４１に示すように、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂの表面を露出するコンタクトホール３０が形成される。その後、レジストパターンが除去される。次に、図４２に示すように、コンタクトホール内を充填するように、層間絶縁膜２６上にバリアメタル等を含む所定の導電膜３１が形成される。
【００８６】
次に、その導電膜３１をパターニングするための写真製版処理として、三層レジストプロセスが適用される。すなわち、図１〜図１６に示す一連の三層レジストプロセスと同様のプロセスが適用されて、図４３に示すように、下層レジスト膜３２、中間層レジスト膜３３および上層レジスト膜３４が形成される。半導体基板１におけるチップ形成領域ＣＲでは、導電膜３１をパターニングするための上層レジスト膜３４のレジストパターン３４ａが形成される。一方、半導体基板１における外周部ＰＲでは、ハンプのない中間層レジスト膜３３と下層レジスト膜３２が露出している。
【００８７】
上層レジスト膜３４のレジストパターン３４ａを、中間層レジスト膜３３および下層レジスト膜３２に転写し、導電膜をパターニングするためのレジストパターン（図示せず）が形成される。そのレジストパターンをマスクとして、導電膜３１に異方性エッチングを施すことにより、図４４に示すように、ｎ型高濃度不純物領域２４ｂに電気的に接続される配線３１ａが形成される。その後、下層レジスト膜３２等が除去される。こうして、トランジスタを備えた半導体装置の主要部分が形成される。
【００８８】
上述した、写真製版処理として三層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法では、露光光を照射させないようにして半導体基板におけるそれぞれ所定の外周領域に位置する下層レジスト（材料）膜の部分と中間層レジスト（材料）膜の部分とを現像液に溶解させてこれを除去することで、ハンプのない下層レジスト膜と中間層レジスト膜とを形成することができる。これにより、導電膜２０、層間絶縁膜２６、導電膜３１等の被加工膜をパターニングした後の半導体基板１の外周部では、レジスト残渣あるいは被加工膜残渣が低減される。その結果、異物の発生による半導体装置の歩留まりの低下を抑制することができるとともに、膜剥がれによる半導体装置の信頼性劣化も抑制することができる。
【００８９】
なお、上述した三層レジストプロセスは、実施の形態１あるいは実施の形態３において説明した工程に限られず、写真製版処理が行われる工程に広く適用することが可能である。また、写真製版処理としては、三層レジストプロセスに限られず、感光性レジストに転写されたレジストパターンを、被加工膜のエッチングとの関係でエッチング耐性を有し、そして、感光性を有するレジスト膜に転写するプロセスであれば、二層レジストプロセスあるいは四層以上のレジストプロセスにも適用が可能である。
【００９０】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、多層レジストプロセスを適用した半導体装置の製造方法等に有効に利用される。
【符号の説明】
【００９２】
１ 半導体基板、２ 被加工膜、３ 下層レジスト材料膜、３ｂ 下層レジスト膜、４ 中間層レジスト材料膜、４ｂ 中間層レジスト膜、５ 上層レジスト材料膜、５ｂ 上層レジスト膜、１９ 絶縁膜、１９ａ ゲート絶縁膜、２０ 導電膜、２０ａ ゲート電極、２１ 下層レジスト膜、２１ａ レジストパターン、２２ 中間層レジスト膜、２２ａ レジストパターン、２３ 上層レジスト膜、２３ａ レジストパターン、２４ａ ｎ型低濃度不純物領域、２４ｂ ｎ型高濃度不純物領域、２５ サイドウォール絶縁膜、２６ 層間絶縁膜、２７ 下層レジスト膜、２８ 中間層レジスト膜、２９ 上層レジスト膜、２９ａ レジストパターン、３０ コンタクトホール、３１ 導電膜、３１ａ 導電膜、３２ 下層レジスト膜、３３ 中間層レジスト膜、３４ 上層レジスト膜、３４ａ レジストパターン、４１ ベースポリマー、４２ 架橋剤、４３ 架橋ポリマー、５０ ウェハ露光装置、５１ ステージ、５２ 光源ユニット、５３ ブラインド、５４ 露光光、６１ 熱、６２ 現像液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主表面上に、被加工膜を形成する工程と、
前記被加工膜を覆うように、第１レジスト材料を塗布する工程と、
前記被加工膜上に塗布された第１レジスト材料によって第１の膜を形成する工程と、
前記被加工膜を覆う前記第１の膜のうち、前記半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、前記外縁に沿って延在する外周領域に位置する前記第１の膜の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第１の膜の部分の全面に露光光を照射する工程と、
第１温度にて熱処理を施す工程と、
所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、前記露光光が照射されていない前記外周領域に位置する前記第１の膜の部分を除去する工程と、
前記第１の膜を覆うように、少なくとも第２レジスト材料を塗布することにより、前記第１の膜上に、前記第２レジスト材料による第２の膜を形成する工程と、
前記第２の膜に、所定の写真製版処理を施すことにより、所定のパターンを形成する工程と、
前記第２の膜の前記所定のパターンから露出する前記第１の膜の部分を除去することにより、前記第１の膜に、前記所定のパターンに対応した前記第１の膜のパターンを形成する工程と、
前記第１の膜の前記パターンから露出する前記被加工膜の部分を除去する工程と
を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の膜を形成する工程の後、前記第２の膜を形成する工程の前に、前記第１温度よりも高い第２温度にて、前記第１の膜に熱処理を施す工程を備えた、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２の膜に周辺露光を行う工程と、
前記現像処理を行なうことにより、前記周辺露光が行われた領域に位置する前記第２の膜の部分を除去する工程と
を含む、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２の膜のうち、前記半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、前記外縁に沿って延在する外周領域に位置する前記第２の膜の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第２の膜の部分に露光光を照射する工程と、
前記現像処理を行なうことにより、前記露光光が照射されていない前記外周領域に位置する前記第２の膜の部分を除去する工程と
を含む、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２の膜を形成する工程は、前記第２レジスト材料を塗布する前に、
前記第１の膜を覆うように、第３レジスト材料を塗布する工程と、
前記第１の膜を覆う前記第３レジスト材料のうち、前記外周領域に位置する前記第３レジスト材料の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第３レジスト材料の部分の全面に露光光を照射する工程と、
所定の温度にて熱処理を施すことにより、前記露光光が照射された前記第３レジスト材料の部分の架橋反応を促進させる工程と、
所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、前記架橋反応が促進された前記第３レジスト材料の部分を残して、前記露光光が照射されず架橋反応が起こっていない前記外周領域に位置する前記第３レジスト材料の部分を除去する工程と
を含み、
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２レジスト材料によって形成される第２レジスト膜に、前記所定のパターンを形成する工程と、
前記第２レジスト膜に形成された前記所定のパターンから露出する前記第３レジスト材料によって形成される第３レジスト膜の部分を除去することにより、前記所定のパターンに対応した前記第３レジスト膜のパターンを形成する工程と
を含み、
前記第１の膜の前記パターンを形成する工程は、少なくとも前記第３レジスト膜の前記パターンから露出する前記第１の膜の部分を除去する工程を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法によって製造された、半導体装置。
【請求項７】
半導体基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された前記半導体基板と対向するように、前記ステージから距離を隔てられた所定の位置に配置された光源部と、
前記光源部と前記ステージとの間に配置され、前記光源部から発せられる露光光が、前記ステージに保持された前記半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域に照射されるのを遮るブラインドと
を備えた、露光装置。
【請求項８】
前記ステージは、前記半導体基板を所定の温度に加熱する加熱部を含む、請求項７記載の露光装置。
【請求項１】
半導体基板の主表面上に、被加工膜を形成する工程と、
前記被加工膜を覆うように、第１レジスト材料を塗布する工程と、
前記被加工膜上に塗布された第１レジスト材料によって第１の膜を形成する工程と、
前記被加工膜を覆う前記第１の膜のうち、前記半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、前記外縁に沿って延在する外周領域に位置する前記第１の膜の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第１の膜の部分の全面に露光光を照射する工程と、
第１温度にて熱処理を施す工程と、
所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、前記露光光が照射されていない前記外周領域に位置する前記第１の膜の部分を除去する工程と、
前記第１の膜を覆うように、少なくとも第２レジスト材料を塗布することにより、前記第１の膜上に、前記第２レジスト材料による第２の膜を形成する工程と、
前記第２の膜に、所定の写真製版処理を施すことにより、所定のパターンを形成する工程と、
前記第２の膜の前記所定のパターンから露出する前記第１の膜の部分を除去することにより、前記第１の膜に、前記所定のパターンに対応した前記第１の膜のパターンを形成する工程と、
前記第１の膜の前記パターンから露出する前記被加工膜の部分を除去する工程と
を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の膜を形成する工程の後、前記第２の膜を形成する工程の前に、前記第１温度よりも高い第２温度にて、前記第１の膜に熱処理を施す工程を備えた、請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２の膜に周辺露光を行う工程と、
前記現像処理を行なうことにより、前記周辺露光が行われた領域に位置する前記第２の膜の部分を除去する工程と
を含む、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２の膜のうち、前記半導体基板の外縁から内側へ所定の距離までの、前記外縁に沿って延在する外周領域に位置する前記第２の膜の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第２の膜の部分に露光光を照射する工程と、
前記現像処理を行なうことにより、前記露光光が照射されていない前記外周領域に位置する前記第２の膜の部分を除去する工程と
を含む、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２の膜を形成する工程は、前記第２レジスト材料を塗布する前に、
前記第１の膜を覆うように、第３レジスト材料を塗布する工程と、
前記第１の膜を覆う前記第３レジスト材料のうち、前記外周領域に位置する前記第３レジスト材料の部分を除いて、前記外周領域の内側に位置する前記第３レジスト材料の部分の全面に露光光を照射する工程と、
所定の温度にて熱処理を施すことにより、前記露光光が照射された前記第３レジスト材料の部分の架橋反応を促進させる工程と、
所定の現像液にて現像処理を行なうことにより、前記架橋反応が促進された前記第３レジスト材料の部分を残して、前記露光光が照射されず架橋反応が起こっていない前記外周領域に位置する前記第３レジスト材料の部分を除去する工程と
を含み、
前記第２の膜に前記所定のパターンを形成する工程は、
前記第２レジスト材料によって形成される第２レジスト膜に、前記所定のパターンを形成する工程と、
前記第２レジスト膜に形成された前記所定のパターンから露出する前記第３レジスト材料によって形成される第３レジスト膜の部分を除去することにより、前記所定のパターンに対応した前記第３レジスト膜のパターンを形成する工程と
を含み、
前記第１の膜の前記パターンを形成する工程は、少なくとも前記第３レジスト膜の前記パターンから露出する前記第１の膜の部分を除去する工程を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法によって製造された、半導体装置。
【請求項７】
半導体基板を保持するステージと、
前記ステージに保持された前記半導体基板と対向するように、前記ステージから距離を隔てられた所定の位置に配置された光源部と、
前記光源部と前記ステージとの間に配置され、前記光源部から発せられる露光光が、前記ステージに保持された前記半導体基板の外縁に沿って延在する所定の外周領域に照射されるのを遮るブラインドと
を備えた、露光装置。
【請求項８】
前記ステージは、前記半導体基板を所定の温度に加熱する加熱部を含む、請求項７記載の露光装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【公開番号】特開２０１２−１７８３９４（Ｐ２０１２−１７８３９４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９３６４（Ｐ２０１１−３９３６４）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]