JP2003163150A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微細な下地パターンでもアライメントずれが
起こらずにパターニングできる。 【解決手段】 凸部１６が形成された下地に、ネガ型の
レジスト２１を平坦に塗布し、上層反射防止膜２２を均
一に塗布する。次に、所望のレジストパターン２９の長
さよりも両端部に長い露光パターン２５のマスク２４を
用いてオーバーラップ露光する。ＰＥＢを行って上層反
射防止膜２２中の塩基性化合物をレジスト上層２６に拡
散させる。こうして、露光部上層２７に発生した酸を失
活させて架橋を抑制する。そして、現像してレジストパ
ターン２９を形成する。その場合、オーバーラップ露光
を行うことによって、両端が凸部１６の側壁に密着した
レジストパターン２９を形成できる。露光部上層２７を
除去して露光部下層２８を現像液に曝すことによって、
凸部１６上に残るレジストパターン２９の両端部を除去
して所望の長さのレジストパターン２９を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置の製
造方法に関し、特に、下地のパターンに対して自己整合
的にパターニングするリソグラフィ技術を用いた半導体
装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細加工技術のなかで、特にマスク間の
重ね合わせ精度を向上させる技術は大変重要な技術の一
つである。一般的に、重ね合わせ精度は最小寸法の２０
％程度は必要であり、微細化が進むに連れて同時に重ね
合わせ精度も向上させて行く必要がある。

【０００３】そこで、公知のアライメント方法において
は、現在露光装置として主流になっている縮小投影露光
装置に、テレビ画像を利用するものやレーザ光を使用す
るもの等がある。例えば、マスクとウエハとの相対的な
位置合わせは、性能向上を図る為の重要な一要素となっ
ている。特に、最近の露光装置における位置合わせにお
いては、半導体素子の高集積化の為に、例えばサブミク
ロン以下の位置合わせ精度を有するものが要求されてい
る。多くの位置合わせ装置においては、マスクおよびウ
エハ面上に位置合わせ用の所謂アライメントパターン
(「アライメントマーク」とも言う)を所謂スクライブライ
ン上に設け、上記マスクのアライメントマークおよびウ
エハのアライメントマークから得られる位置情報を利用
して、マスクおよびウエハのアライメントを行ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマスクとウエハとのアライメントマークを利用した
アライメント方法を用いる半導体装置の製造方法におい
ては、以下のような問題がある。すなわち、下地基板上
でのアライメント精度を高めるためには、アライメント
光学系の改良や検出装置の分解能を向上させること等が
必要である。しかしながら、未だ十分ではなく、図１２
(a)に示すように、段差の上面１で周囲が囲まれた凹部
２内に、互いに対向する上面１間の幅一杯にレジストパ
ターン３をパターニングしようとしても、上面１が非常
に微細である場合には、図１２(b)に示すようなアライ
メントのずれが生じてしまうのである。

【０００５】そこで、この発明の目的は、微細な下地パ
ターンの場合であってもアライメントずれが起こらずに
パターニングできるリソグラフィ技術を用いた半導体装
置の製造方法方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、表面に段差が形成された下地におけ
る上記段差の下面上に上記段差の側壁に密着したレジス
トパターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方
法であって、上記レジストパターンを形成する工程は、
上記下地の表面にレジストを平坦に塗布するレジスト塗
布工程と、上記塗布されたレジストの膜厚を薄くするた
めの前処理工程と、上記レジストパターンが上記段差の
側壁に密着する部分において上記段差の上面とオーバー
ラップするように形成された露光パターンあるいは遮光
パターンを有するマスクを用いてオーバーラップ露光を
行う露光工程と、後の現像によって上記レジストの膜厚
が薄くなるようにする薄膜化工程と、現像工程を含んで
いることを特徴としている。

【０００７】上記構成によれば、前処理工程において、
塗布されたレジストの膜厚を薄くするための前処理が行
われ、現像前に、薄膜化工程において、後の現像によっ
て上記レジストの膜厚が薄くなるように薄膜化処理が行
われる。その際に、上記レジストが下地の段差上面まで
薄膜化されることによって、上記レジストが上記下地の
段差下面上のみに自己整合的に残される。したがって、
露光工程において、上記上面とオーバーラップするよう
にオーバーラップ露光を行うことによって、現像工程に
おいて、上記オーバーラップ露光が行われた個所で上記
段差の側壁に密着しているレジストパターンが上記下面
上に形成される。

【０００８】また、１実施例では、上記第１の発明の半
導体装置の製造方法において、上記レジスト塗布工程に
おいてはネガ型レジストを塗布し、上記前処理工程にお
いては,上記ネガ型レジストの表面に,上記露光によって
ネガ型レジスト内に発生する酸を失活させる薬液を塗布
し、上記薄膜化工程においては,上記薬液を上記ネガ型
レジスト内における上記下地の段差上面近傍にまで均等
に拡散させる。

【０００９】この実施例によれば、上記露光工程におい
て露光された部分のネガ型レジストであっても、現像工
程において上記下地の段差上面まで薄膜化される。した
がって、上記段差の下面上のみに、露光パターンの形状
を有して上記オーバーラップ露光が行われた個所で上記
段差の側壁に密着しているレジストパターンが形成され
る。尚、上記薬液の塗布は、上記露光工程の後であって
も差し支えない。

【００１０】また、１実施例では、上記第１の発明の半
導体装置の製造方法において、上記レジスト塗布工程に
おいてはポジ型レジストを塗布し、上記前処理工程にお
いては,上記ポジ型レジストの表面に,上記ポジ型レジス
トに対して脱保護反応を起こさせる薬液を塗布し、上記
薄膜化工程においては,上記薬液を上記ポジ型レジスト
内における上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡散さ
せる。

【００１１】この実施例によれば、上記露光工程におい
て露光されなかった部分のポジ型レジストであっても、
現像工程において上記下地の段差上面まで薄膜化され
る。したがって、上記段差の下面上のみに、遮光パター
ンの形状を有して上記オーバーラップ露光が行われた個
所で上記段差の側壁に密着したレジストパターンが形成
される。尚、上記薬液の塗布は、上記露光工程の後であ
っても差し支えない。

【００１２】ところで、上記第１の発明においては、上
記薬液を下地の段差上面近傍にまで拡散させる工程を
「薄膜化工程」としている。本来「レジストの薄膜化」と
は、「上記薬液の拡散」と「上記薬液が拡散された領域の
レジストの除去」とを言うべきではあるが、後者は現像
工程によってパターニングと同時に行われるため現像工
程に含め、前者のみを薄膜化工程としている。

【００１３】また、第２の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の下面上に上記段差の側壁に
密着したレジストパターンを形成する工程を有する半導
体装置の製造方法であって、上記レジストパターンを形
成する工程は、上記下地表面にポジ型レジストを平坦に
塗布するレジスト塗布工程と、上記レジストパターンが
上記段差の側壁に密着する部分において上記段差の上面
とオーバーラップするように形成された遮光パターンを
有するマスクを用いてオーバーラップ露光する第１露光
工程と、上記ポジ型レジスト内における上記下地の段差
上面近傍までを全面露光する第２露光工程と、現像工程
を含んでいることを特徴としている。

【００１４】上記構成によれば、第１露光工程において
露光されていない部分のポジ型レジストが、第２露光工
程において下地の段差上面近傍まで全面露光される。し
たがって、現像工程において、上記第１露光工程におい
て露光されていない部分のポジ型レジストが上記上面ま
で薄膜化される。したがって、上記下地における段差の
下面上のみに、遮光パターンの形状を有して上記オーバ
ーラップ露光が行われた個所で上記段差の側壁に密着し
ているレジストパターンが形成される。上記第１露光工
程と第２露光工程とは、何れを先に行っても差し支えな
い。

【００１５】また、第３の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の上面上のみあるいは下面上
のみにレジストパターンを形成する工程を有する半導体
装置の製造方法であって、上記レジストパターンを形成
する工程は、上記下地の表面に,上記上面における膜厚
が下式(５)で得られるＸ値のうちの何れか一つになり,
上記下面における膜厚が下式(６)で得られるＹ値のうち
の何れか一つになるようにレジストを塗布するレジスト
塗布工程と、露光工程と、現像工程を含んでいることを
特徴としている。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｎ−１) …(５) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｍ …(６) 但し、ｎ,ｍは自然数

【００１６】上記構成によれば、下地の段差における下
面での膜厚がレジストの感度が一番高い膜厚になるよう
に、また、上記段差における上面での膜厚がレジストの
感度が一番低い膜厚になるように上記レジストが塗布さ
れる。したがって、露光工程によって、感度が一番高い
上記下面上のレジストのみが感光する。その結果、ネガ
型レジストを用いた場合には、上記下面上のみに、上記
段差の側壁に密着したレジストパターンが自己整合的に
形成される。また、ポジ型レジストを用いた場合には、
上記上面上のみにレジストパターンが自己整合的に形成
される。

【００１７】また、第４の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の上面上のみあるいは下面上
のみにレジストパターンを形成する工程を有する半導体
装置の製造方法であって、上記レジストパターンを形成
する工程は、上記下地の表面に,上記上面における膜厚
が下式(７)で得られるＸ値のうちの何れか一つになり,
上記下面における膜厚が下式(８)で得られるＹ値のうち
の何れか一つになるようにレジストを塗布するレジスト
塗布工程と、露光工程と、現像工程を含んでいることを
特徴としている。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｎ …(７) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｍ−１) …(８) 但し、ｎ,ｍは自然数

【００１８】上記構成によれば、下地の段差における上
面での膜厚がレジストの感度が一番高い膜厚になるよう
に、また、上記段差における下面での膜厚膜厚がレジス
トの感度が一番低い膜厚になるように上記レジストが塗
布される。したがって、露光工程によって、感度が一番
高い上面上のレジストのみが感光する。その結果、ネガ
型レジストを用いた場合には、上記上面上のみにレジス
トパターンが自己整合的に形成される。また、ポジ型レ
ジストを用いた場合には、上記下面上のみに、上記段差
の側壁に密着したレジストパターンが自己整合的に形成
される。

【００１９】また、１実施例では、上記第３の発明ある
いは第４の発明の何れか一つの半導体装置の製造方法に
おいて、上記ＸおよびＹの値の夫々は、±Ｚ(Ｚ＝{(露
光光波長)/８}/(レジストの屈折率))の範囲内にある。

【００２０】この実施例によれば、上記段差の上面およ
び下面における膜厚に、レジストの感度が一番高い膜厚
と一番低い膜厚との差の１/２の誤差が許容される。し
たがって、上記レジストの塗布時における膜厚の制御が
容易になり、簡単に自己整合的にレジストパターンが形
成される。

【００２１】また、第５の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の上面上のみあるいは下面上
のみにレジストパターンを形成する工程を有する半導体
装置の製造方法であって、上記レジストパターンを形成
する工程は、上記下地の表面にレジストを塗布するレジ
スト塗布工程と、上記上面上あるいは下面上の何れか一
方に焦点を合わせて露光を行う露光工程と、現像工程を
含んでいることを特徴としている。

【００２２】上記構成によれば、段差が形成された下地
上に塗布されたレジストに対して、上記段差の上面上ま
たは下面上の何れか一方に焦点を合わせて露光が行われ
る。したがって、ネガ型レジストを用いて、下地におけ
る上面上に焦点を合わせた場合には上記上面上にのみに
自己整合的にレジストパターンが形成される一方、下面
上に焦点を合わせた場合には上記下面上にのみに自己整
合的にレジストパターンが形成される。また、ポジ型レ
ジストを用いて、下地における上面上に焦点を合わせた
場合には上記下面上にのみに自己整合的にレジストパタ
ーンが形成される一方、上記下面上に焦点を合わせた場
合には上記上面上にのみに自己整合的にレジストパター
ンが形成される。

【００２３】また、第６の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の下面上に上記段差の側壁に
密着したレジストパターンを形成する工程を有する半導
体装置の製造方法であって、上記レジストパターンを形
成する工程は、上記下地の表面にレジストを塗布するレ
ジスト塗布工程と、上記下地の表面に対して斜め方向か
ら光をあてて露光を行う露光工程と、現像工程を含んで
いることを特徴としている。

【００２４】上記構成によれば、段差が形成された下地
上に塗布されたレジストに、上記下地の表面に対して斜
め方向から光をあてて露光が行われる。その結果、上記
段差の下面上には上記段差の側壁の影になって光が当ら
ない部分が生ずる。したがって、ポジ型レジストを用い
ることによって、上記下面上には上記段差の側壁に密着
したレジストパターンが形成される。

【００２５】また、１実施例では、上記第６の発明の半
導体装置の製造方法において、上記露光工程において
は、複数の方向から光をあてて露光を行う。

【００２６】この実施例によれば、例えば、上記露光光
を当てる複数の方向に上記段差の側壁に対して相反する
２方向が含まれるようにすると共に、ポジ型レジストを
用いれば、互いに対向する２つの側壁に挟まれた下面上
における中央部に上記２つの側壁の影になって１回も露
光されない部分が生ずる。したがって、その場合は、現
像によって、上記下面上における中央部に両端が上記側
壁に密着したレジストパターンが形成される。

【００２７】また、１実施例では、上記第６の発明の半
導体装置の製造方法において、上記複数の斜め方向から
光をあてて露光を行う露光工程においては、１回の露光
では上記レジストがパターニングされない程度の光量で
露光を行う。

【００２８】この実施例によれば、例えば、上記段差の
側壁に対して相反する２方向から露光を行うと共に、ポ
ジ型レジストを用いれば、互いに対応する２つの側壁に
挟まれた下面上における上記２つの側壁に沿ってこの側
壁の影になって１回しか露光されない部分が生ずる。し
たがって、その場合には、現像によって、上記下面上に
おける上記２つの側壁に密着したレジストパターンが形
成される。

【００２９】また、第７の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の下面上のみに,レジストパ
ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
あって、上記レジストパターンを形成する工程は、上記
下地の表面にネガ型レジストを平坦に塗布するレジスト
塗布工程と、上記ネガ型レジスト表面に,後の露光によ
って上記ネガ型レジスト内に発生する酸を失活させる薬
液を塗布する前処理工程と、上記ネガ型レジストの全面
に露光を行う露光工程と、上記薬液を上記ネガ型レジス
ト内における上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡散
させて,後の現像によって上記ネガ型レジストの膜厚が
薄くなるようにする薄膜化工程と、現像工程を含んでい
ることを特徴としている。

【００３０】上記構成によれば、前処理工程において塗
布されたネガ型レジスト内に発生する酸を失活させる薬
液が、全面露光を行った後に、薄膜化工程において、上
記ネガ型レジスト内における上記下地の段差上面近傍に
まで均等に拡散される。したがって、上記露光によって
発生した酸が失活されたネガ型レジストの部分が現像に
よって溶解・除去されて、上記ネガ型レジストの膜厚が
上記段差の上面まで薄くなる。こうして、上記ネガ型レ
ジストが上記下地における段差の下面上に残されて、レ
ジストパターンが上記下面上のみに自己整合的に形成さ
れる。

【００３１】また、第８の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の下面上のみに,レジストパ
ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
あって、上記レジストパターンを形成する工程は、上記
下地の表面にポジ型レジストを平坦に塗布するレジスト
塗布工程と、上記ポジ型レジスト表面に,上記ポジ型レ
ジストに対して脱保護反応を起こさせる薬液を塗布する
前処理工程と、上記薬液を上記ポジ型レジスト内におけ
る上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡散させて,後
の現像によって上記ポジ型レジストの膜厚が薄くなるよ
うにする薄膜化工程と、現像工程を含んでいることを特
徴としている。

【００３２】上記構成によれば、前処理工程において塗
布されたポジ型レジストに脱保護反応を起こさせる薬液
が、薄膜化工程において、上記ポジ型レジスト内におけ
る上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡散される。し
たがって、上記脱保護反応を起こしたポジ型レジストの
部分が現像によって溶解・除去されて、上記ポジ型レジ
ストの膜厚が上記段差の上面まで薄くなる。こうして、
上記ポジ型レジストが上記下地における段差の下面上に
残されて、レジストパターンが上記下面上のみに自己整
合的に形成される。

【００３３】また、第９の発明は、表面に段差が形成さ
れた下地における上記段差の下面上のみに,レジストパ
ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
あって、上記レジストパターンを形成する工程は、上記
下地の表面にポジ型レジストを平坦に塗布するレジスト
塗布工程と、上記ポジ型レジスト内における上記下地の
段差上面近傍までを全面露光する露光工程と、現像工程
を含んでいることを特徴としている。

【００３４】上記構成によれば、露光工程において、塗
布されたポジ型レジスト内における上記下地の段差上面
近傍まで全面露光される。したがって、上記ポジ型レジ
ストにおける感光した部分が現像によって溶解・除去さ
れて、上記ポジ型レジストの膜厚が上記上面まで薄くな
る。こうして、上記ポジ型レジストが上記下地における
段差の下面上に残されて、レジストパターンが上記下面
上のみに自己整合的に形成される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。 ＜第１実施の形態＞図１は、本実施の形態の半導体装置
の製造方法によって途中まで形成されたトランジスタの
構造を示す図である。尚、図１(a)は断面図であり、図
１(b)は平面図である。ここで、図１(a)は、図１(b)に
おけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。

【００３６】図１に示すトランジスタは、シリコン基板
１１上に、絶縁膜１２，０.２５μm程度の膜厚の多結晶
シリコン膜１３および０.２０μm程度の膜厚のシリコン
酸化膜１４を堆積する。次に、リソグラフィ技術を用い
てレジスト(図示せず)をパターニングし、そのレジスト
をマスクとしてシリコン酸化膜１４を加工した後、レジ
ストを除去する。次に、パターニングされたシリコン酸
化膜１４をマスクとして、多結晶シリコン膜１３および
絶縁膜１２を加工してゲート電極およびゲート酸化膜を
形成した後、シリコン窒化膜１５を５０nm程堆の膜厚で
全面に堆積させる。こうして、シリコン窒化膜１５で覆
われた凸部１６で成る段差を形成するのである。尚、以
下においては、説明の都合上、凸部１６の側壁と凸部１
６で囲まれたシリコン窒化膜１５とで形成された凸部１
６の上面よりも下側に在る領域を凹部１７と言うことに
する。

【００３７】ここで、上記ゲート電極である多結晶シリ
コン膜１３は、長さが０.２４μmで幅が２.５μmに加工
されている。また、凸部１６の高さは０.４５μmであ
る。以下、図１に示す状態に対して、引き続いて、上記
段差による凹部１７内にのみ自己整合的にパターニング
する方法について説明する。その際に用いる図２におい
ては、シリコン基板１１は省略すると共に、絶縁膜(ゲ
ート酸化膜)１２,多結晶シリコン膜(ゲート電極)１３,
シリコン酸化膜１４およびシリコン窒化膜１５の区別を
なくして、最外層に位置するシリコン窒化膜１５の輪郭
のみで代表して表現している。尚、図２(a)から図２(e)
の各図における上段は断面図であり、下段は平面図であ
る。

【００３８】本実施の形態においては、図２に示す様
に、段差のある下地にネガ型レジストを塗布し、その上
に塩基性化合物入りの上層反射防止膜を塗布し、露光し
て現像することによって、凹部１７内にだけレジストを
パターニングする方法である。以下、図２に従って順次
説明する。

【００３９】先ず、側鎖の３０％にｔ‐ブトキシカルボ
ニル基を導入したポリビニルフェノールを基材樹脂と
し、この基材樹脂１００部(重量部、以下同様)と、架橋
剤であるメチル化メチロールメラミン２０部と、光酸発
生剤であるトリフェニルスルフォニウムトリフレート５
部とを、溶剤である乳酸エチル４００部に溶解して、ネ
ガ型のレジストを作成する。そして、図２(a)に示すよ
うに、上記ネガ型のレジスト２１を、凸部１６が形成さ
れた下地に３０００rpm以下の低回転で、表面が平坦に
なるようにスピン塗布する。

【００４０】上記レジスト２１を塗布する際に、上記レ
ジスト２１は、低粘度(５cp以下)であるほど下地の段差
の影響を受けず平坦に塗布される。すなわち、低粘度,
低速回転によって、ストリエーション(ウエハの中心側
から外側に向に彗星が尾を引いたように発生する塗布む
ら)の発生を押さえることができ、非常に平坦に塗布で
きるのである。さらに、レジスト２１をより厚く塗るほ
ど、より下地の段差の影響を受けず平坦にできる。しか
しながら、それでも、下地の段差が大き過ぎる場合や凹
凸が一定に存在しない等の理由によってレジスト２１の
表面を平坦にするのが困難な場合は、下地にダミーパタ
ーンを入れること等によって下地自体の凹凸をできる限
り均一にすることが必要である。次に、レジスト２１を
プリベークするのであるが、後の工程である薄膜化工程
での均一性やレートの安定を考慮すると上記プリベーク
の温度は１１０℃程度がベストである。しかしながら、
８０℃から１３０℃の程度でも可能である。また、他の
レジストを使用する場合でも、通常のフォトリソグラフ
ィで使用するプリベーク温度よりも高めの温度が好まし
い。

【００４１】次に、現像工程でレジスト膜厚を薄くする
ための前処理工程として、図２(b)に示すように、塩基
性化合物入りの上層反射防止膜２２を、塗布むらが起こ
らないようになるべく均一に塗布する。その場合、塗布
むらが起こると、後に塩基を拡散させる際に拡散にむら
が生ずるので、なるべく５０００rpm以上の高回転でス
ピン塗布することによって均一に塗布する。

【００４２】尚、上記上層反射防止膜２２としては、塩
基性化合物であるＮ‐メチルピロリドン(ＮＭＰ)が５重
量％含まれたＴＳＰ９Ａ(東京応化学工業(株)製)が適当
である。しかしながら、上記ＮＭＰの含有量は２重量％
〜１５重量％であっても差し支えない。他に、上層反射
防止膜２２としては、クラリアント(株)製のアクアター
ル等でも使用可能である。また、上層反射防止膜２２に
含有される上記塩基性化合物としては、芳香族アミン
類,脂肪族アミン類,イソプロピルアミン,アルキルアミ
ン類,ジクロヘキシルアミン,アニソンおよびそれらの誘
導体等であってもよい。

【００４３】ところで、上記レジストの膜厚は、例え
ば、上記プリベーク等で通常で５％程度塗布後の膜厚よ
りも薄くなる。また、現像工程においても、通常で５％
〜１０％塗布後の膜厚よりも薄くなる。しかしながら、
上記「レジスト膜厚を薄くする」とは、上述のような膜減
りではなく、レジストの膜厚を塗布後の膜厚よりも積極
的に薄くすることを言う。こうして、凸部１６上のレジ
ストが無くなるまで、あるいは凸部１６の高さよりも薄
くして、凹部１７内のみにレジストを残すのである。

【００４４】その場合、上述のように、上記レジスト２
１表面を平坦にすることによって、レジスト２１の膜厚
を凸部１６の上面まで薄くしても、凹部１７内にはレジ
スト２１を厚く残すことができる。また、凹部１７内の
広い個所にレジストパターンを形成できるのである。さ
らに、レジスト２１を凹部１７内にだけに残すことによ
って、後の露光工程において、アライメントずれの影響
を考慮することなく、確実に凹部１７のみに自己整合的
にレジストパターンを形成することが可能になるのであ
る。

【００４５】次に、図２(c)に示すように、ＫrＦエキシ
マレーザ(波長２４８nm)ステッパを用いて、露光量が５
８０Ｊ/ｍ,開口数(ＮＡ)が０.６,コヒーレンシ(σ)が
０.６５の条件で露光する。但し、２３はレーザ光であ
り、２４はマスクである。ここで、上記露光は、レジス
トパターンの密着させたい部分をオーバーラップさせて
行う。つまり、上記露光パターン２５を、最終的に形成
したいレジストパターン２９(図２(e)参照)の大きさよ
りも、密着させたい部分(この場合には、レジストパタ
ーン２９の両端を凸部１６に密着させたいのであるから
レジストパターン２９の両端部)が０.０５μm程度大き
くなるように設定する。こうして、密着させたい部分の
露光パターン２５を凸部１６にオーバーラップさせるの
である。その結果、露光パターン２５における密着させ
る部分にアライメントずれ生じても露光することができ
るようになり、露光時のアライメントずれの影響を防止
できるのである。

【００４６】上記露光の際に、長さが０.２４μmのパタ
ーンを、より良い形状にパターニングするには、露光量
が５８０Ｊ/m、開口数(ＮＡ)が０.６、コヒーレンシ
(σ)が０.６５程度の条件がベストである。上記条件
は、露光装置に依存する。また、上記オーバーラップ露
光させる場所やオーバーラップ量についても、アライメ
ントずれが考えられる範囲でよい。

【００４７】次に、１３０℃,９０秒の条件で、塩基性
化合物入りの上層反射防止膜２２およびレジスト２１に
対してＰＥＢ(露光後べーク)を行って、レジスト２１の
薄膜化を行う。その際に、前処理において塗布された薬
液の効果によって、上層反射防止膜２２中の塩基性化合
物を、図２(d)に示すように、レジスト２１における凸
部１６の上面よりも上層(レジスト上層)２６に拡散させ
る。こうすることによって、拡散した塩基性化合物が、
上記露光によってレジスト上層２６中の露光部(露光部
上層)２７に発生した酸を失活させるのである。その結
果、酸が失活した露光部上層２７におけるレジスト２１
の架橋が抑制される。但し、露光領域における露光部上
層２７の下側の露光部下層２８には塩基性化合物が拡散
されておらず、上記露光によって発生した酸は失活して
いない。したがって、露光部下層２８におけるレジスト
２１の架橋は抑制されず、架橋が生じているのである。

【００４８】次に、現像液(例えば、２.３８％ＴＭＡＨ
(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)水溶
液：東京応化学工業株式会社製ＮＭＤ‐Ｗ)で６０秒間
現像する。この現像によって、上記露光の際に架橋が起
っていないレジスト２１(つまり、露光部下層２８以外
のレジスト２１)が、現像液に溶解して除去される。こ
うして、図２(e)に示すように、露光部下層２８のレジ
スト２１のみが残って、レジストパターン２９が形成さ
れのである。

【００４９】その際に、図２(b)の前処理によって塗布
された薬液の効果によってレジストパターン２９が薄膜
化される。詳しくは、露光部上層２７のレジスト２１に
対して膜減り量が大きくなるような影響が与えられる。
その結果、現像液処理時に、レジストパターン２９のパ
ターニングと同時に、露光部上層２７が溶解するのであ
る。次に、１１０℃で６０秒間ポストベーク(現像液処
理後ベーク)を行う。

【００５０】上述したように、上記露光時のアライメン
トずれの影響を防止するためにオーバーラップ露光を行
っている。そのために、露光パターン２５を、最終的に
形成したいレジストパターン２９の長さよりも両端部に
おいて長く設定している。その結果、露光部上層２７
は、露光パターン２５の両端部において凸部１６の上面
に掛ることになる。ところが、上記薄膜化によって露光
部上層２７が除去されるため、レジストパターン２９の
両端部から凸部１６上に延びる部分が除去され、所望の
長さを有し且つ両端が凸部１６の側壁に密着したレジス
トパターン２９が得られるのである。尚、その際におけ
るレジストパターン２９の薄膜化は、上層反射防止膜中
２２のアルカリの濃度やＰＥＢの温度・時間等で制御可
能である。

【００５１】上述のように、周囲が凸部１６で囲まれた
凹部１７内に、互いに対向する凸部１６に両端を密着さ
せたレジストパターン２９を形成する場合には、以下の
ようにする。すなわち、凸部１６が形成された下地に、
ネガ型のレジスト２１を表面が平坦になるように塗布
し、プリベークし、塩基性化合物入りの上層反射防止膜
２２を均一に塗布する。そして、所望のレジストパター
ン２９の長さよりも両端部において０.０５μm程度長く
設定された露光パターン２５を有するマスク２４を用い
て露光する。こうして、露光時のアライメントずれの影
響を防止するためにオーバーラップ露光を行うのであ
る。

【００５２】次に、ＰＥＢを行って上記上層反射防止膜
２２中の塩基性化合物をレジスト２１における凸部１６
の上層であるレジスト上層２６に拡散させる。こうし
て、拡散した塩基性化合物によって、上記露光で露光部
上層２７に発生した酸を失活させてレジスト２１の架橋
を抑制する。そして、現像することによって、露光部下
層２８以外のレジスト２１を溶解・除去してレジストパ
ターン２９を形成するのである。

【００５３】その場合、 （１）オーバーラップ露光を行うことによって露光パタ
ーン２５のアライメントずれの影響が防止されて、両端
が凸部１６の側壁に密着したレジストパターン２９を形
成できる。 （２）露光部上層２７の露光による架橋を上記薄膜化に
よって抑制して現像によって除去し、(１)のオーバーラ
ップ露光露の結果レジストパターン２９の両端部から凸
部１６上に延びる部分を除去することができ、所望の長
さのレジストパターン２９を形成できる。

【００５４】こうして、図２(e)に示すように、必要な
個所だけが凸部１６に密着され且つその個所でアライメ
ントずれが無いレジストパターン２９をパターニングす
ることができる。また、レジストパターン２９の高さが
薄膜化によって低くなっており、且つ、レジストパター
ン２９の底面が下地に密着しているだけでなく側面も密
着しているため、レジストパターン２９の変形や倒壊を
防ぐことができるのである。さらに、下地パターンに対
するアライメントマージンを設ける必要が無くなるの
で、最終的に形成される半導体装置の微細化が可能にな
る。

【００５５】尚、図２(b)の前処理工程においては、上
記ポジ型レジスト２１上に上層反射防止膜２２を塗布し
ているが、上層反射防止膜２２に限定されるものではな
い。例えば、ＣＥＬ(コントラスト・エンハンスト・レイ
ヤー)等の表面に塗布できる物であって塩基性化合物が
入っている物、あるいは、露光によってレジスト２１中
に発生した酸を失活できる物であればよい。つまり、上
記酸を失活できる物としては、上記発生する酸の強度を
「Ｘ」とすれば、ＰＨ値が(１４−Ｘ)である物であればよ
い。但し、上記ＰＨ値は、±１０％程度誤差があっても
薄膜化は可能である。また、塩基性化合物の塗布は、露
光後であっても差し支えない。

【００５６】＜第２実施の形態＞図３は、本実施の形態
における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパター
ニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上記
第１実施の形態において図１に示す下地と同様である。
また、図３においても最外層に位置するシリコン窒化膜
１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は断面図
であって下段は平面図である。

【００５７】上記第１実施の形態においては、レジスト
としてネガ型レジストを用いたが、本実施の形態におい
ては、図３に示すように、段差のある下地にポジ型レジ
ストを塗布し、その上に酸性化合物入りの上層反射防止
膜を塗布し、露光して現像することによって、凹部１７
内にだけレジストをパターニングする。以下、図３に従
って順次説明する。

【００５８】先ず、図３(a)に示すように、ポジ型のレ
ジスト３１を、凸部１６が形成された下地に塗布する。
ここで、ポジ型レジスト３１としては、ポリビニルフェ
ノール「Poly (4-vinylphenol)」の水酸基を溶解抑止基と
して酢酸ターシャリーブチル基「t-butoxycarbonylmetho
xy group」で一部置換したもの「Random copolymer ofpo
ly(p-t-butoxycarbonylmethoxystyrene) and poly(4-vi
nylphenol)」(ＢＯＣＭ‐ＰＶＰ)を、レジスト用のポリ
マーとして用いた。上記ポリビニルフェノールとして
は、丸善石油化学のＰＨＭ‐Ｃ(Ｍｗ＝５１００)を用い
た。その場合の溶解抑止基の導入率は２６mol％であ
る。酸発生剤としては、みどり化学製のオニウム塩「Tri
phenylsulphonium trifluoromethanesulphonate」(ＴＰ
Ｓ‐ＯＴｆ)を用いた。図３(a)に示すように、ＢＯＣＭ
‐ＰＶＰとオニウム塩との２００：１の混合物を、２５
ｗｔ％の濃度でエチルセロソルブアセテート(ＥＣＡ)に
溶解したものをレジスト３１として、上記第１実施の形
態の場合と同様にスピン塗布する。そして、図３(b)に
示すように、酸性化合物入りの上層反射防止膜３２をな
るべく均一にスピン塗布する。この図３(b)の工程が、
現像工程で薄膜化するための前処理工程となる。

【００５９】その場合、上記第１実施の形態の場合と同
様に、塗布むらが起こると後の酸を拡散させる際に影響
が出てしまうので、なるべく高回転で塗布することによ
って均一に塗布する。上層反射防止膜３２中の酸性化合
物は、トリフロロメタンスルフォン酸であり、５重量％
のものが適当であるが２重量％〜１５重量％でも可能で
ある。また、上層反射防止膜３２としては、クラリアン
ト(株)製のアクアタール等でも可能である。

【００６０】次に、図３(c)に示すように露光を行う。
尚、３３はレーザ光であり、３４はマスクである。その
場合に、レジストとしてポジ型レジスト３１を使用して
いるため、マスク３４の露光パターンは第１実施の形態
における図２(c)の場合とは逆であり、光の透過領域・不
透過領域が逆になっている。そして、現像工程の１つの
ステップである露光後ベーク(ＰＥＢ)が行われる。この
ＰＥＢによってレジスト３１の薄膜化が行われ、図３
(d)に示すように、前処理工程として塗布された上層反
射防止膜３２中の酸がレジスト３１側に拡散して、レジ
スト３１における凸部１６の上面よりも上層(レジスト
上層)３６が脱保護反応を起こす。すなわち、レジスト
上層３６に含まれる未露光部分(未露光部上層)３７も脱
保護反応を起こすのである。

【００６１】次に、現像工程の現像液処理およびポスト
ベークを行う。この現像液処理の際に、上記前処理工程
によって塗布された薬液の効果によってレジスドが薄膜
化される。詳しくは、レジスト３１における露光領域お
よび未露光部で脱保護反応を起こした領域(すなわち、
未露光部下層２８以外のレジスト３１)が、パターニン
グと同じに現像液に溶解して除去される。こうして、図
３(e)に示すように、未露光部下層３８のレジスト３１
のみが残って、レジストパターン３９が形成されのであ
る。その結果、オーバーラップ露光の結果レジストパタ
ーン３９の両端部から凸部１６上に延びる部分を除去す
ることができ、所望の長さのレジストパターン３９が形
成されるのである。尚、その際におけるレジスト３１の
薄膜化は、上層反射防止膜中３２の酸の濃度やＰＥＢの
温度・時間等で制御可能である。また、上層反射防止膜
３２中に含まれる酸の強度は、露光の際に発生する酸と
同じ物が好ましい。

【００６２】上述のように、本実施の形態において、周
囲が凸部１６で囲まれた凹部１７内に、互いに対向する
凸部１６に両端を密着させたレジストパターン３９を形
成する場合には、以下のようにする。すなわち、凸部１
６が形成された下地に、ポジ型のレジスト３１を表面が
平坦になるように塗布し、酸性化合物入りの上層反射防
止膜３２を均一に塗布する。そして、所望のレジストパ
ターン３９の長さよりも両端部において０.０５μm程度
長く設定された遮光パターン３５を有するマスク３４を
用いて露光する。こうして、露光時のアライメントずれ
の影響を防止するためにオーバーラップ露光を行うので
ある。

【００６３】次に、上記ＰＥＢによって薄膜化を行い、
上記上層反射防止膜３２中の酸性化合物をレジスト上層
３６に拡散させる。こうして、拡散した酸性化合物によ
って未露光部上層３７に脱保護反応を起させる。そし
て、現像することによって、上記脱保護反応が起きてい
ない未露光部下層３８以外のレジスト３１を溶解・除去
してレジストパターン３９を形成するのである。

【００６４】その場合、上記第１実施の形態の場合と同
様に、上記オーバーラップ露光を行うことによって遮光
パターン３５のアライメントずれの影響が防止されて、
両端が凸部１６の側壁に密着したレジストパターン３９
を形成できる。また、未露光部上層３７に薄膜化によっ
て脱保護反応を起させ、現像によって除去する。その結
果、レジストパターン３９の両端部から凸部１６上に延
びる部分を除去することができ、所望の長さのレジスト
パターン３９を形成できるのである。

【００６５】こうして、図３(e)に示すように、必要な
個所だけが凸部１６に密着され且つその個所でアライメ
ントずれが無いレジストパターン３９をパターニングす
ることができる。また、レジストパターン３９の高さが
薄膜化によって低くなっており、且つ、レジストパター
ン３９の底面が下地に密着しているだけでなく側面も密
着しているため、レジストパターン３９の変形や倒壊を
防ぐことができるのである。

【００６６】尚、上記ポジ形レジスト３２の上に塗布す
る物は上層反射防止膜３２でなくとも、上記ＣＥＬ等の
表面に塗布する物で酸が入っている物、あるいは、酸に
よってレジスト３２を分解できるものであればよい。そ
の場合の酸の値は、露光によってレジスト３２中に発生
する酸と同じ強度が好ましく、そのＰＨ値は、±１０％
程度誤差があっても薄膜化は可能である。また、酸性化
合物の塗布は、露光の後でも差し支えない。

【００６７】＜第３実施の形態＞図４は、本実施の形態
における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパター
ニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上記
第１実施の形態において図１に示す下地と同様である。
また、図４においても最外層に位置するシリコン窒化膜
１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は断面図
であって下段は平面図である。

【００６８】本実施の形態においては、上記第１,第２
実施の形態のごとくレジストを薄膜化するための前処理
工程として上層反射防止膜２２,３２を形成することな
く、段差のある下地に透過率の低いポジ型レジストを塗
布して、薄膜化したい領域を露光することでレジスト膜
厚を薄膜化してパターニングする方法である。以下、図
４に従って順次説明する。

【００６９】先ず、図４(a)に示すように、染料入りポ
ジ型レジスト４１(レジスト膜厚０.１μmにおける透過
率が４０％)を、凸部１６が形成された下地に塗布す
る。尚、後の薄膜化の制御をし易くするためには、レジ
スト４１の透過率は、レジスト膜厚０.１μmにおいて２
０％〜５０％程度がよい。次に、図４(b)に示すよう
に、上記第２実施の形態の場合と同様に、所望のレジス
トパターン４７の長さよりも両端部において０.０５μm
程度長く設定された遮光パターン４４を有するマスク４
３を用いて露光する。こうして、露光時のアライメント
ずれの影響を防止するためにオーバーラップ露光を行う
のである。尚、４２はレーザ光である。

【００７０】次に、図４(c)に示すように、上記レジス
ト４１における凸部１６の上面よりも上層(レジスト上
層)４５にのみ光が届く程度の露光量で、塗布領域全面
を露光する。その際に、露光されたレジスト上層４５で
は脱保護反応が起こる。すなわち、レジスト上層４５に
含まれる１回目のオーバーラップ露光の際における未露
光部分も露光されて脱保護反応を起こすのである。ま
た、レジスト４１が染料入りであり、さらに厚く塗って
あるため、露光の際に光の届く深さを制御し易い。つま
り、２回目の露光時における露光量やレジスト４１の透
過率やＰＥＢの温度を調整することによって、次の現像
時においてレジスト４１の薄膜化を容易に制御できるの
である。

【００７１】次に、現像することによって、上記レジス
ト４１における１回目あるいは２回目の露光時における
露光領域 (すなわち、１回目および２回目の露光時共に
未露光である未露光部下層４６以外のレジスト２１)
が、現像液に溶解して除去される。こうして、図４(e)
に示すように、未露光部下層４６のレジスト４１のみが
残って、レジストパターン４７が形成される。その結
果、レジストパターン４７の両端部から凸部１６上に延
びる部分を除去することができ、所望の長さのレジスト
パターン４７が形成されるのである。

【００７２】上述のように、本実施の形態においては、
レジストとしてポジ型レジスト４１を塗布し、上記第２
実施の形態と同様に、所望のレジストパターン４７の長
さよりも両端部において長い遮光パターン４４を有する
マスク４３を用いて１回目の露光(オーバーラップ露光)
を行う。引き続いて、レジスト上層４５だけに光が届く
程度の露光量で塗布領域全面に対して２回目の露光を行
う。こうして、２回目の露光によって、レジスト上層４
５において１回目の露光時に露光されなかった領域にも
脱保護反応を起させて除去することができ、上記第２実
施の形態における酸性化合物入りの上層反射防止膜３２
とその塗布工程とを不用にできる。したがって、コスト
の削減と工程の短縮を図ることができるのである。

【００７３】その場合、上記各実施の形態の場合と同様
に、上記オーバーラップ露光を行うことによって遮光パ
ターン４４のアライメントずれの影響が防止されて、両
端が凸部１６の側壁に密着したレジストパターン４７を
形成できる。また、レジスト上層４５を除去することに
よって、レジストパターン４７の両端部から凸部１６上
に延びる部分を除去することができ、所望の長さのレジ
ストパターン４７を形成できるのである。

【００７４】こうして、図４(d)に示すように、必要な
個所だけが凸部１６に密着され且つその箇所でアライメ
ントずれが無いレジストパターン４７をパターニングす
ることができる。また、レジストパターン４７の高さが
薄膜化によって低くなっており、且つ、レジストパター
ン４７の底面が下地に密着しているだけでなく側面も密
着しているため、レジストパターン４７の変形や倒壊を
防ぐことができるのである。

【００７５】尚、上記ポジ形レジスト４１は、ある程度
透過率が低い方が上記薄膜化の制御はし易い。しかしな
がら、透過率の低いレジスト４１でなくとも、表面を少
ない露光量で塗布領域全面を露光することで、同様にレ
ジスト４１を薄膜化することは可能であり、露光量やＰ
ＥＢの温度で薄膜化を制御できる。また、レジストパタ
ーン４７を薄膜化するための露光とレジストパターン４
７をパターニングするための露光とは、何れを先に行っ
ても差し支えない。

【００７６】＜第４実施の形態＞図５は、本実施の形態
における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパター
ニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上記
第１実施の形態において図１に示す下地と同様である。
また、図５においても最外層に位置するシリコン窒化膜
１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は断面図
であって下段は平面図である。

【００７７】本実施の形態においては、感度の膜厚依存
性の大きなレジストを用いて、上記下地における凸部間
の凹部内段にだけレジストをパターニングする方法であ
る。以下、図５に従って順次説明する。

【００７８】先ず、下式に基づいて、感度の膜厚依存性
が大きなネガ型レジストレジストのレジストスイングカ
ーブの周期を求める。０.２４８μm(露光波長)÷２÷
１.７７７(レジスト屈折率)＝０.０６９７μm

【００７９】実際には上記下地等の影響によってレジス
トスイングカーブの周期が異なる場合があるため、実際
にパターニングを行う下地と露光マスクとを用いて実験
的にレジストスイングカーブの周期を測定することも大
変重要である。その場合、実際にパターニングを行う露
光マスクを使用してパターニングを行い、パターニング
後の線幅で感度を調べるのが最も良い。

【００８０】上述の方法によって実際に測定した結果を
用いて、横軸で膜厚を表わし、縦軸で露光量を表すと、
図６に示すようなレジストスイングカーブの感度曲線が
得られる。この図６に示すレジストスイングカーブの感
度が一番低い部分(点Ａ)と感度が一番高い部分(点Ｂ)と
の間のレジストの基準膜厚差を測定する。このようにし
て測定した感度が一番低い部分と一番高い部分との間の
基準膜厚差の値を用いて、上記下地に塗布されたレジス
トの凸部１６と凹部１７との膜厚差が上記基準膜厚差の
自然数倍になるように、下地の凸部１６の高さを調節す
る。この凸部１６の高さは、図６に示すレジストを用い
る場合には、レジストスイングカーブの周期の１/２で
ある０.０３５μmの自然数倍が好ましい。このように、
図６に示すスイングカーブの感度曲線における上記点Ｂ
と点Ａとの差の自然数倍の値が、最適な凸部１６の高さ
である。しかしながら、凸部１６の実際の高さと最適高
さとが、最適な凸部１６の高さの１/２(＝露光光波長÷
８÷レジスト屈折率)程度異なっていても差し支えな
い。

【００８１】次に、図５(a)に示すように、上記感度の
膜厚依存性の大きなネガ型レジスト５１を、凹部１７で
の膜厚Ｈ₁がレジスト５１の感度が一番高い膜厚になる
ように塗布する。一方、凸部１６での膜厚Ｈ₂はレジス
ト５１の感度が一番低い膜厚にする。その場合、上述し
たように、凹部１７および凸部１６での膜厚は、夫々の
最適な膜厚から図６に示す点Ｂと点Ａとの差の１/２程
度ずれていても差し支えない。

【００８２】次に、図５(b)に示すように、上記第１実
施の形態の場合と同様に、所望のレジストパターン５５
の長さよりも両端部において０.０５μm程度長く設定さ
れた露光パターン５４を有するマスク５３を用いて、凹
部１７にパターニングできる最低の露光量で露光する。
こうして、露光時のアライメントずれの影響を防止する
ためにオーバーラップ露光を行うのである。尚、５２は
レーザ光である。そして、現像することによって、図５
(c)に示すように、露光部分のレジスト５１のみが残っ
て、レジストパターン５５が形成されるのである。

【００８３】その際に、上記露光パターン５４と凸部１
６とがオーバーラップしている部分は上述したようにレ
ジスト５１の感度が一番低く、且つ、凹部１７にパター
ニングできる最低の露光量で露光するために、レジスト
５１は感光しない。そのために、上記オーバーラップ部
分のレジスト５１は現像の際に溶解して除去され、その
結果、両端が凸部１６の側壁に密着したレジストパター
ン５５が得られるのである。

【００８４】上述のように、本実施の形態においては、
感度の膜厚依存性の大きなネガ型レジスト５１を、凹部
１７での膜厚Ｈ₁がレジスト５１の感度が一番高い膜厚
になる一方、凸部１６での膜厚Ｈ₂がレジスト５１の感
度が一番低い膜厚になるように塗布する。そして、上記
第１実施の形態と同様に、所望のレジストパターン５５
の長さよりも両端部において長い露光パターン５４を有
するマスク５３を用いてオーバーラップ露光を行う。こ
うすることによって、露光パターン５４と凸部１６とが
オーバーラップしている部分は、レジスト５１の感度が
一番低いために感光せず、凹部１７のみに両端が凸部１
６の側壁に密着した所望の長さのレジストパターン５５
を形成できるのである。

【００８５】したがって、図５(c)に示すように、必要
な個所だけが凸部１６に密着し且つその箇所でアライメ
ントずれが無いレジストパターン５５をパターニングす
ることができる。また、レジストパターン５５の底面が
下地に密着しているだけでなく側面も密着しているた
め、レジストパターン５５の変形や倒壊を防ぐことがで
きるのである。

【００８６】尚、本実施の形態においては、感度の膜厚
依存性の大きなレジスト５１を用いているが、特に感度
の膜厚依存性の大きなレジストではなく通常のレジスト
であっても感度はある程度膜厚に依存するので、本実施
の形態は適用できる。また、本実施の形態においては、
ネガ型レジスト５１を、下地の凹部１７での膜厚がレジ
スト５１の感度が一番高い膜厚になるように塗布してい
る。しかしながら、逆に、凸部１６での膜厚がレジスト
５１の感度が一番高い膜厚になるように塗布することも
可能である。その場合には、図７に示すように、下地の
凸部１６上部のみに、凸部１６と凹部１７との段差に対
してアライメントずれが無いレジストパターン５６がパ
ターニングされる。

【００８７】また、本実施の形態においては、ネガ型レ
ジスト５１を用いたが、逆にポジ型レジストを用いて、
下地の凹部１７での膜厚がレジストの感度が一番高い膜
厚になり、凸部１６での膜厚がレジスト５１の感度が一
番低い膜厚になるように塗布することも可能である。そ
の場合には、所望のレジストパターン５５の長さよりも
両端部において長い光遮光パターンを有するマスクを用
いて露光することによって、図８に示すように、必要な
個所だけ密着させてアライメントずれが無いレジストパ
ターン５７をパターニングできる。その際に、凸部１６
上部全面にも、凸部１６と凹部１７との段差に対して自
己整合的にレジストパターン５８が形成される。

【００８８】さらに、上記ポジ型レジストを用いて、下
地の凹部１７での膜厚がレジストの感度が一番低い膜厚
になり、凸部１６での膜厚がレジスト５１の感度が一番
高いい膜厚になるように塗布することも可能である。そ
の場合には、凹部１７内全面に、凸部１６と凹部１７と
の段差に対して自己整合的にアライメントずれの無いレ
ジストパターンが形成される。このように、ポジ型レジ
ストを使用して凹部１７内全面にレジストパターンを形
成した場合には、形成されたレジストパターンに対し
て、更にパターニングすることも可能である。

【００８９】また、上記ネガ型レジストを用い、上記凸
部１６での膜厚をレジスト感度が高い膜厚にする一方、
凹部１７での膜厚をレジスト感度が低い膜厚にし、凸部
１６における所望の部分に露光することによって、凸部
１６上部の所望部分にレジストパターンを形成すること
ができる。また、凸部１６と凹部１７とでの感度を反対
にし、凹部１７における所望の部分に露光することによ
って、レジストパターンが形成される場所を、反対の凹
部１７のみにすることができる。

【００９０】また、上記ポジ型レジストを用い、上記凸
部１６での膜厚をレジスト感度が高い膜厚にする一方、
凹部１７での膜厚をレジスト感度が低い膜厚にし、凸部
１６における所望の部分に露光を行うことによって、凹
部１７内全面と凸部１６上の所望部分とにレジストパタ
ーンを形成することができる。また、凸部１６と凹部１
７とでの感度を反対にし、凹部１７における所望の部分
に露光することによって、凸部１６上全面と凹部１７内
の所望部分とにレジストパターンを形成することができ
る。

【００９１】尚、本実施の形態においては、感度の膜厚
依存性の大きなレジストを用いているが、他の物理的要
件によってレジストの感度を膜厚の方向に変えても同じ
効果が得られる。すなわち、露光の光が届かないほど段
差が大きい。光を吸収できる物質があるために露光の光
がレジスト層内で繰り返し反射する毎に吸収されて感度
が悪くなる。露光の光を効率よく反射できる物質がある
ために上記反射の回数が増加して感度が良くなる。等の
物理的要件によって、塗布されたレジストに感度が低い
部分と感度が高い部分とを形成する。こうすることによ
って、レジストの感度が変化する境界に対して自己整合
的にパターニングできるのである。

【００９２】＜第５実施の形態＞図９は、本実施の形態
における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパター
ニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上記
第１実施の形態において図１に示す下地と同様である。
また、図９においても最外層に位置するシリコン窒化膜
１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は断面図
であって下段は平面図である。

【００９３】本実施の形態においては、レジストの焦点
深度(ＤＯＦ)を利用して、凹部１７内だけにレジストを
パターニングする方法である。以下、図９に従って順次
説明する。

【００９４】先ず、ステッパにおけるフォーカスのベス
ト位置(形状良くパターニングできる位置)を凹部１７に
合わせる。その場合における、凸部１６の高さは、フォ
ーカスのベスト位置ではないためレジストパターンが残
らないような高さに設定しておく。

【００９５】次に、図９(a)に示すように、ＤＯＦが狭
いネガ型レジスト(つまり、フォーカスのベスト位置か
ら少しフォーカス値を増減するだけでパターンが形成さ
れないレジスト)６１を塗布する。次に、上記第１実施
の形態の場合と同様に、所望のレジストパターン６５の
長さよりも両端部において０.０５μm程度長く設定され
た露光パターン６４を有するマスク６３を用いて、図９
(b)に示すように露光する。こうして、露光時のアライ
メントずれの影響を防止するためにオーバーラップ露光
を行うのである。尚、６２はレーザ光である。そして、
現像することによって、図９(c)に示すように、露光部
分のレジスト６１のみが残って、レジストパターン６５
が形成されるのである。

【００９６】その際に、上記露光パターン６４と凸部１
６とがオーバーラップしている部分は、上述したように
フォーカスのベスト位置ではないためレジスト６１は感
光しない。そのために、上記オーバーラップ部分のレジ
スト６１は現像の際に溶解して除去され、その結果、両
端が凸部１６の側壁に密着したレジストパターン６５が
得られるのである。

【００９７】こうして、必要な個所だけが凸部１６に密
着し且つその箇所でアライメントずれが無いレジストパ
ターン６５をパターニングすることができる。また、レ
ジストパターン６５の底面が下地に密着しているだけで
なく側面も密着しているために、レジストパターン６５
の変形や倒壊を防ぐことができるのである。

【００９８】尚、このＤＯＦを利用する方法において
は、ステッパの開口数(ＮＡ)を、より大きくすればする
程、ＤＯＦが狭いレジスト６１を用いるのと同じ効果を
得ることができる。

【００９９】＜第６実施の形態＞図１０は、本実施の形
態における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパタ
ーニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上
記第１実施の形態において図１に示す下地と同様であ
る。また、図１０においても最外層に位置するシリコン
窒化膜１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は
断面図であって下段は平面図である。

【０１００】本実施の形態においては、凸部を有する下
地に、ウエハの表面に対して斜め方向から露光すること
によって、レジストをパターニングする方法である。以
下、図１０に従って順次説明する。

【０１０１】先ず、図１０(a)に示すように、凸部１６
を有する下地に、化学増幅系ポジ型レジスト７１を塗布
する。その場合、後に凸部１６の側壁に対して斜めから
露光するために、反射の影響を考えて、上記第３実施の
形態において用いた染料入りレジストを使用したり、レ
ジスト７１の表面に上記第１,第２実施の形態において
用いた上層反射防止膜等を形成したりするのが好まし
い。

【０１０２】次に、エキシマレーザを用いた露光装置に
おけるレーザ光７２の照射方向を、一定方向に揃い且つ
ウエハの表面に対して斜めに真直ぐになるように設定す
る。そして、図１０(b)に示すように、凹部１７の中央
にレーザ光７２が当たらないような角度で全面露光す
る。更に、図１０(c)に示すように、ウエハ表面に垂直
であって凸部１６の壁面の方向に延在する面に対して対
象な角度で、今一度、レーザ光７２を照射して反対の向
きから斜めに全面露光する。尚、７３は、レジスト７１
における１回露光されている領域である。こうして、２
回露光することによって、凹部１７内の中央部には凸部
１６の影になって全く露光されない部分が生ずる。その
際に、露光の角度を調整することによって、凹部１７中
央部の非露光部分の幅や高さを変化させることができ、
形成されるレジストパターン７４の大きさや形状を変え
ることができるのである。

【０１０３】次に、現像することよって、上記２回の露
光によって露光された部分のレジスト７１が溶解して除
去される。こうして、凹部１７低面の中央部における露
光されない部分が、図１０(d)に示すように、レジスト
パターン７４として形成されるのである。

【０１０４】その際に、上記凸部１６の上面は、方向が
揃い且つ真直ぐな２方向からのレーザ光７２によって満
遍なく露光される。したがって、現像後における凸部１
６の上面には、角部も含めてレジストパターン７４は形
成されないのである。

【０１０５】こうして、必要な個所だけが凸部１６に密
着し且つその箇所でアライメントずれが無いレジストパ
ターン７４をパターニングすることができる。また、レ
ジストパターン７４の底面が下地に密着しているだけで
なく側面も密着しているために、レジストパターン７４
の変形や倒壊を防ぐことができるのである。

【０１０６】＜第７実施の形態＞図１１は、本実施の形
態における凸部を有する下地の凹部内にレジストをパタ
ーニングする方法を示す。尚、凸部を有する下地は、上
記第１実施の形態において図１に示す下地と同様であ
る。また、図１１においても最外層に位置するシリコン
窒化膜１５の輪郭のみで代表して表現しており、上段は
断面図であって下段は平面図である。

【０１０７】上記第６実施の形態においては、２回の斜
め露光によって凹部１７内の中央部にレジストパターン
７４を形成している。これに対して、本実施の形態にお
いては、２回の斜め露光によって凸部１６の側壁にレジ
ストパターンを形成する方法である。以下、図１１に従
って順次説明する。

【０１０８】先ず、図１１(a)に示すように、凸部１６
を有する下地に、ポジ型レジスト８１を塗布する。次
に、図１１(a)および図１１(b)に示すように、上記第６
実施の形態の場合と同様に、ウエハ表面に垂直であって
凸部１６の壁面の方向に延在する面に対して対象な２つ
の角度でレーザ光８２を２回露光する。その際に、２回
の露光とも、１回の露光ではレジスト８１が感光しない
程度の少ない露光量(２回の露光では感光する露光量)で
露光するのである。

【０１０９】こうすることによって、図１１(c)に示す
ように、凹部１７内の中央部にはレーザ光８２によって
２回露光される部分８４ができ、凹部１７内における凸
部１６の側壁に沿って１回しか露光されない(つまり感
光しない)部分８３ができる。そのために、現像するこ
とによって、図１１(d)に示すように、凸部１６の側壁
にレジストのサイドウォール(レジストパターン)８５が
形成される。その際に、露光の角度を調整することによ
って、レジストパターン８５の大きさや形状を変えるこ
とができるのである。

【０１１０】ところで、上記各実施の形態において用い
るレジスト２１,３１,４１,５１,６１,７１,８１は、形
成されたレジストパターン２９,３９,４７,５５,５６,
５７,５８,６５,７４,８５をマスクとして、次の製造工
程においてエッチングを行う際に耐え得るものであれば
よい。また、上記各レジストの塗布方法や平坦化の平坦
具合は、各レジストにおける凸部１６の上面よりも上層
であるレジスト上層の除去およびパターニングが終了し
た際に、最もレジストパターンの薄い(つまり低い)部分
が上記エッチングの際に耐え得る程度の膜厚になるよう
な塗布方法や平坦具合であれば良い。

【０１１１】また、上記レジストの薄膜化(レジスト上
層の除去)方法については、上記第１,第２実施の形態の
ごとく薬液を拡散させて現像する方法や、上記第３実施
の形態のごとく露光して現像する方法に限らず、ドライ
エッチング,ＲＩＥ(リアクティブ・イオンエッチング),
ウエットエッチング,研磨またはＣＭＰ(化学的機械研
磨)等のレジストを薄膜化できる方法であれば良い。但
し、露光後に上記薬液を拡散させて現像する方法や露光
して現像する方法のように、露光によって薄膜化を行う
方が新たなる設備投資の必要がなく、コスト的に有利で
ある。

【０１１２】また、特に上記レジスト上層の除去する工
程を設けないで、通常のレジストよりも膜減り量が大き
いレジストを使用してもよい。また、通常の現像液より
も膜減り量が大きい現像液を使用してもよい。また、
「凹部１７内のみに塗布できるレジスト」や「凸部１６上
に塗布された部分が現像工程で取り除かれるようなレジ
スト」が実現された場合には、そのようなレジストを使
用してもよい。

【０１１３】また、露光については、上記ＫrＦエキシ
マレーザ光に限らず、ｉ線,電子線,Ｘ線,ＡrＦエキシマ
レーザ光またはＥＵＶ(超紫外線)光等のレジストを感光
させることが可能なものであればよい。現像について
も、上記ＮＭＤ‐Ｗ現像液に限らず、有機溶媒等の感光
したレジストを現像できる物であればよい。オーバーラ
ップ露光の方法についても、上記各実施の形態のごとく
予めマスクの露光パターンや遮光パターン自体を所望の
レジストパターンよりも大きくしておく方法の他に、露
光量増やす方法やスキャン露光(露光時にステージを動
かす露光)方法等を用いてもよい。

【０１１４】また、上記第１実施の形態〜第５実施の形
態においては、マスク２４,３４,４３,５３,６３を用い
た露光によってレジストパターン２９,３９,４７,５５,
５７,６５を形成している。しかしながら、この発明
は、これに限定されるものではなく、上記レジスト上層
の除去のみを行い、凹部１７内に残ったレジストをマス
クとして、イオン注入やエッチング等を行うことも可能
である。

【０１１５】また、上記第６,第７実施の形態において
は、ウエハ表面に垂直であって凸部１６の壁面の方向に
延在する面に対して対象な２つの角度でレーザ光を２回
露光するのであるが、その際における露光角度をウエハ
に対してより平行に近いに角度にすることによって、凹
部１７内全面にレジストを残すことができる。上述のよ
うに、こうして凹部１７内に残ったレジストそのもの
を、加工マスクや注入マスクとして用いることが可能で
ある。

【０１１６】また、上記各実施の形態においては、下地
に形成された段差の一例として、凸部１６によって形成
された場合を例に上げて説明している。しかしながら、
この発明における段差はこれに限定されるものではな
く、上面と下面とこの両面に連なる側壁で構成されてい
るもの総てを含むものである。

【０１１７】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体装置の製造方法は、下地における段差の下面上に
レジストパターンを形成する際に、上記下地の表面にレ
ジストを平坦に塗布し、上記レジストを薄膜化するため
の前処理を行い、上記レジストパターンが上記段差の側
壁に密着する部分で上記段差の上面とオーバーラップす
る露光パターンあるいは遮光パターンを有するマスクを
用いてオーバーラップ露光を行い、後の現像で上記レジ
ストが薄くなるような薄膜化を行った後、現像を行うの
で、上記現像によって上記レジストの膜厚を薄くでき
る。

【０１１８】したがって、上記レジストを下地における
段差の上面まで薄膜化することによって、上記下面上の
みにレジストパターンを形成できる。その場合、上記上
面とオーバーラップするようにオーバーラップ露光を行
っているので、上記オーバーラップ露光が行われた個所
で上記側壁に密着したレジストパターンを自己整合的に
形成できる。

【０１１９】すなわち、この発明によれば、アライメン
トのズレの影響を考慮することなく確実に上記下面上の
みに、自己整合的にレジストパターンを形成することが
可能になる。また、上記上面までレジストを薄膜化する
ことによって、上記上面上にレジストパターンが乗り上
げることがない。さらに、形成されたレジストパターン
の高さは、上記薄膜化で低くなっている。したがって、
上記レジストパターンの変形や倒壊を防ぐことができ、
歩留まりを向上できる。さらに、上記下地のパターンに
対するアライメントマージンを設ける必要が無くなるの
で、得られる半導体装置を微細化できる。

【０１２０】また、１実施例の半導体装置の製造方法
は、上記レジスト塗布時にはネガ型レジストを塗布し、
上記前処理時には上記ネガ型レジストの表面に上記露光
によって発生する酸を失活させる薬液を塗布し、上記薄
膜化時には上記レジスト内における上記下地の段差上面
近傍にまで上記薬液を均等に拡散させるので、露光され
たネガ型レジストを上記上面まで薄膜化することができ
る。したがって、上記段差の下面上のみに、上記オーバ
ーラップ露光が行われた個所で上記側壁に密着すると共
に、上記上面上への乗り上げがないレジストパターンを
形成できる。

【０１２１】また、１実施例の半導体装置の製造方法
は、上記レジスト塗布時にはポジ型レジストを塗布し、
上記前処理時には上記ポジ型レジストの表面に脱保護反
応を起こさせる薬液を塗布し、上記薄膜化時には上記レ
ジスト内における上記下地の段差上面近傍にまで上記薬
液を均等に拡散させるので、露光されないポジ型レジス
トを上記上面まで薄膜化することができる。したがっ
て、段差の下面上のみに、上記オーバーラップ露光が行
われた個所で上記段差の側壁に密着すると共に、上記上
面上への乗り上げがないレジストパターンを形成でき
る。

【０１２２】また、第２の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の下面上にレジストパターンを形
成する際に、上記下地の表面にポジ型レジストを平坦に
塗布し、上記レジストパターンが段差の側壁に密着する
部分で上記段差の上面とオーバーラップする遮光パター
ンを有するマスクを用いてオーバーラップ露光(第１露
光)を行い、レジスト内における上記下地の段差上面近
傍までを全面露光(第２露光)した後、現像を行うので、
上記第１露光工程において露光されないポジ型レジスト
を、上記第２露光によって感光させて上記上面まで薄膜
化することができる。

【０１２３】したがって、この発明によれば、上記アラ
イメントズレの影響を考慮することなく、上記段差の下
面上のみに、上記オーバーラップ露光が行われた個所で
上記側壁に密着すると共に、上記上面上への乗り上げが
ないレジストパターンを自己整合的に形成できる。さら
に、上記薄膜化によって上記レジストパターンの高さを
低くして、上記レジストパターンの変形や倒壊を防ぐこ
とができ、歩留まりを向上できる。さらに、上記下地の
パターンに対するアライメントマージンを設ける必要が
無く、得られる半導体装置を微細化できる。

【０１２４】また、第３の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の上面上のみあるいは下面上のみ
にレジストパターンを形成する際に、上記下地の表面
に、上記上面での膜厚が下式(９)で得られるＸ値の何れ
か一つになり、上記下面上での膜厚が下式(１０)で得ら
れるＹ値の何れか一つになるようにレジストを塗布し、
露光した後、現像するので、上記露光によって、感度が
一番高い上記下面上のレジストのみを感光させることが
できる。したがって、ネガ型レジストを用いた場合に
は、上記下面上のみに、上記段差の側壁に密着したレジ
ストパターンを自己整合的に形成できる。また、ポジ型
レジストを用いた場合は、上記上面上のみにレジストパ
ターンを自己整合的に形成できる。すなわち、上記下地
のパターンに対するアライメントマージンを設ける必要
が無く、得られる半導体装置を微細化できる。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｎ−１) …(９) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｍ …(１０) 但し、ｎ,ｍは自然数

【０１２５】また、第４の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の上面上のみあるいは下面上のみ
にレジストパターンを形成する際に、上記下地の表面
に、上記上面での膜厚が下式(１１)で得られるＸ値の何
れか一つになり、上記下面での膜厚が下式(１２)で得ら
れるＹ値の何れか一つになるようにレジストを塗布し、
露光した後に、現像するので、上記露光によって、感度
が一番高い上記上面上のレジストのみを感光させること
ができる。したがって、ネガ型レジストを用いた場合
は、上記上面上のみにレジストパターンを自己整合的に
形成できる。また、ポジ型レジストを用いた場合は、上
記下面上のみに、上記段差の側壁に密着したレジストパ
ターンを自己整合的に形成できる。すなわち、上記下地
のパターンに対するアライメントマージンを設ける必要
が無く、得られる半導体装置を微細化できる。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｎ …(１１) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｍ−１) …(１２) 但し、ｎ,ｍは自然数

【０１２６】また、１実施例の半導体装置の製造方法
は、上記Ｘ及びＹの値の夫々を、±Ｚ(Ｚ＝{(露光光波
長)/８}/(レジストの屈折率))の範囲内にあるようにし
たので、上記段差の上面および下面における膜厚に、レ
ジストの感度が一番高い膜厚と一番低い膜厚との差の１
/２の誤差を許容することができる。したがって、上記
レジストの塗布時における膜厚の制御を容易にすること
ができる。

【０１２７】また、第５の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の上面上のみあるいは下面上のみ
にレジストパターンを形成する際に、上記下地の表面に
レジストを塗布し、上記上面上あるいは下面上の何れか
一方に焦点を合わせて露光を行った後、現像を行うの
で、ネガ型レジストを用いて、上記段差の上面上に焦点
を合わせた場合には上記上面上にのみに、下面上に焦点
を合わせた場合には上記下面上にのみに、自己整合的に
レジストパターンを形成できる。また、ポジ型レジスト
を用いて、上記上面上に焦点を合わせた場合には上記下
面上にのみに、上記下面上に焦点を合わせた場合には上
記上面上にのみに自己整合的にレジストパターンを形成
できる。したがって、上記下地のパターンに対するアラ
イメントマージンを設ける必要が無く、得られる半導体
装置を微細化できる。

【０１２８】また、第６の発明は、下地における段差の
下面上にレジストパターンを形成する際に、上記下地の
表面にレジストを塗布し、上記下地の表面に対して斜め
方向から露光を行った後、現像を行うので、上記下地に
おける段差の下面上には側壁の影になって光が当らない
部分が生ずる。したがって、ポジ型レジストを用いるこ
とによって、露光マスクを用いることなく、上記下面上
に側壁に密着したレジストパターンを自己整合的に形成
できる。すなわち、上記下地のパターンに対するアライ
メントマージンを設ける必要が無いため、得られる半導
体装置を微細化できる。

【０１２９】また、１実施例の半導体装置の製造方法
は、上記露光工程において複数の方向から露光を行うの
で、例えば、上記段差の壁面に対して相反する２方向か
ら露光することによって、互いに対向する２つの側壁に
挟まれた下面上における中央部に上記２つの側壁の影に
なって１回も露光されない部分が生ずる。したがって、
その場合には、ポジ型レジストを用いれば、上記下面上
における中央部に、両端が上記側壁に密着したレジスト
パターンを形成できる。

【０１３０】また、１実施例の半導体装置の製造方法に
おいて、上記複数の斜め方向から露光を行う際に、１回
の露光では上記レジストがパターニングされない程度の
光量で露光を行うので、例えば、上記段差の側壁に対し
て相反する２方向から露光することによって、互いに対
向する２つの側壁に挟まれた下面上における上記２つの
側壁に沿ってこの側壁の影になって１回しか露光されな
い部分が生ずる。したがって、その場合には、ポジ型レ
ジストを用いれば、上記下面上における上記２つの側壁
に密着したレジストパターンを形成できる。

【０１３１】また、第７の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の下面上のみにレジストパターン
を形成する際に、上記下地の表面にネガ型レジストを平
坦に塗布し、上記ネガ型レジストの表面に上記露光によ
って発生する酸を失活させる薬液を塗布し、全面露光を
行い、上記レジスト内における上記下地の段差上面近傍
にまで上記薬液を均等に拡散させた後、現像を行うの
で、露光されたネガ型レジストを上記段差の上面まで薄
膜化することができる。したがって、上記下地における
段差の下面上のみに、上記上面上への乗り上げがないレ
ジストパターンを自己整合的に形成できる。

【０１３２】また、第８の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の下面上のみにレジストパターン
を形成する際に、上記下地の表面にポジ型レジストを平
坦に塗布し、上記レジストの表面に脱保護反応を起こさ
せる薬液を塗布し、上記レジスト内における上記下地の
段差上面近傍にまで上記薬液を均等に拡散させた後、現
像を行うので、上記脱保護反応によって上記ポジ型レジ
ストを上記段差の上面まで薄膜化することができる。し
たがって、上記下地における段差の下面上のみに、上面
上への乗り上げがないレジストパターンを自己整合的に
形成できる。

【０１３３】また、第９の発明の半導体装置の製造方法
は、下地における段差の下面上のみにレジストパターン
を形成する際に、上記下地の表面にポジ型レジストを平
坦に塗布し、上記ポジ型レジスト内における下地の段差
上面近傍までを全面露光した後、現像を行うので、上記
全面露光によって上記ポジ型レジストを上記段差の上面
まで薄膜化することができる。したがって、上記下地に
おける段差の下面上のみに、上記上面上への乗り上げが
ないレジストパターンを自己整合的に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の半導体装置の製造方法によって途
中まで形成されたトランジスタの構造を示す図である。

【図２】 図１に示すトランジスタ構造を下地として凹
部内にレジストをパターニングする方法を示す図であ
る。

【図３】 図２とは異なるパターニング方法を示す図で
ある。

【図４】 図２および図３とは異なるパターニング方法
を示す図である。

【図５】 図２〜図４とは異なるパターニング方法を示
す図である。

【図６】 感度の膜厚依存性が大きいレジストの感度曲
線を示す図である。

【図７】 図５において図６とは逆の感度膜厚依存性を
呈するレジストを用いた場合のレジストパターンを示す
図である。

【図８】 図５においてポジ型レジストを用いた場合の
レジストパターンを示す図である。

【図９】 図２〜図５とは異なるパターニング方法を示
す図である。

【図１０】 図２〜図９とは異なるパターニング方法を
示す図である。

【図１１】 図２〜図１０とは異なるパターニング方法
を示す図である。

【図１２】 従来のアライメントマークを利用したアラ
イメント方法を適用した場合に得られるレジストパター
ンの例を示す図である。

【符号の説明】

１１…シリコン基板、 １２…絶縁膜(ゲート酸化膜)、 １３…多結晶シリコン膜(ゲート電極)、 １５…シリコン窒化膜、 １６…凸部、 １７…凹部、 ２１…ネガ型レジスト、 ２２,３２…上層反射防止膜、 ２３,３３,４２,５２,６２,７２,８２…レーザ光、 ２４,３４,４３,５３,６３…マスク、 ２５,５４,６４…露光パターン、 ２６,３６,４５…レジスト上層、 ２７…露光部上層、 ２８…露光部下層、 ２９,３９,４７,５５,５６,５７,５８,６５,７４,８５
…レジストパターン、 ３１,８１…ポジ型レジスト、 ３５,４４…遮光パターン、 ３７…未露光部上層、 ４６…未露光部下層、 ４１…染料入りポジ型レジスト、 ５１…感度の膜厚依存性の大きなネガ型レジスト、 ６１…ＤＯＦが狭いネガ型レジスト、 ７１…化学増幅系ポジ型レジスト、 ７３,８３…１回露光された領域、 ８４…２回露光された領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 浩一郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岩田 浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 柿本 誠三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H096 AA25 FA05 5F046 AA20 BA10 JA21 JA22 LA18 NA19

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の下面上に上記段差の側壁に密着したレジストパ
   ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
   あって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にレジストを平坦に塗布するレジスト塗
   布工程と、 上記塗布されたレジストの膜厚を薄くするための前処理
   工程と、 上記レジストパターンが上記段差の側壁に密着する部分
   において上記段差の上面とオーバーラップするように形
   成された露光パターンあるいは遮光パターンを有するマ
   スクを用いてオーバーラップ露光を行う露光工程と、 後の現像によって上記レジストの膜厚が薄くなるように
   する薄膜化工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 上記レジスト塗布工程においてはネガ型レジストを塗布
   し、 上記前処理工程においては、上記ネガ型レジストの表面
   に、上記露光によってネガ型レジスト内に発生する酸を
   失活させる薬液を塗布し、 上記薄膜化工程においては、上記薬液を上記ネガ型レジ
   スト内における上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡
   散させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体装置の製造方法
   において、 上記レジスト塗布工程においてはポジ型レジストを塗布
   し、 上記前処理工程においては、上記ポジ型レジストの表面
   に、上記ポジ型レジストに対して脱保護反応を起こさせ
   る薬液を塗布し、 上記薄膜化工程においては、上記薬液を上記ポジ型レジ
   スト内における上記下地の段差上面近傍にまで均等に拡
   散させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の下面上に上記段差の側壁に密着したレジストパ
   ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
   あって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にポジ型レジストを平坦に塗布するレジ
   スト塗布工程と、 上記レジストパターンが上記段差の側壁に密着する部分
   において上記段差の上面とオーバーラップするように形
   成された遮光パターンを有するマスクを用いてオーバー
   ラップ露光する第１露光工程と、 上記ポジ型レジスト内における上記下地の段差上面近傍
   までを全面露光する第２露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
5. 【請求項５】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の上面上のみあるいは下面上のみにレジストパタ
   ーンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であ
   って、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面に、上記上面における膜厚が下式(１)で
   得られるＸ値のうちの何れか一つになり、上記下面にお
   ける膜厚が下式(２)で得られるＹ値のうちの何れか一つ
   になるように、レジストを塗布するレジスト塗布工程
   と、 露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｎ−１) …(１) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｍ …(２) 但し、ｎ,ｍは自然数
6. 【請求項６】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の上面上のみあるいは下面上のみにレジストパタ
   ーンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であ
   って、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面に、上記上面における膜厚が下式(３)で
   得られるＸ値のうちの何れか一つになり、上記下面にお
   ける膜厚が下式(４)で得られるＹ値のうちの何れか一つ
   になるように、レジストを塗布するレジスト塗布工程
   と、 露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。 Ｘ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・２ｎ …(３) Ｙ＝{(露光光波長)/４}/(レジストの屈折率)・(２ｍ−１) …(４) 但し、ｎ,ｍは自然数
7. 【請求項７】 請求項５あるいは請求項６の何れか一つ
   に記載の半導体装置の製造方法において、 上記ＸおよびＹの値の夫々は、±Ｚ(Ｚ＝{(露光光波長)
   /８}/(レジストの屈折率))の範囲内にあることを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の上面上のみあるいは下面上のみにレジストパタ
   ーンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であ
   って、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にレジストを塗布するレジスト塗布工程
   と、 上記上面上あるいは下面上の何れか一方に焦点を合わせ
   て露光を行う露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
9. 【請求項９】 表面に段差が形成された下地における上
   記段差の下面上に上記段差の側壁に密着したレジストパ
   ターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
   あって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にレジストを塗布するレジスト塗布工程
   と、 上記下地の表面に対して斜めの方向から光をあてて露光
   を行う露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の半導体装置の製造方
    法において、 上記露光工程においては、複数の方向から光をあてて露
    光を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
    方法において、 上記露光工程においては、１回の露光では上記レジスト
    がパターニングされない程度の光量で露光を行うことを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 表面に段差が形成された下地における
    上記段差の下面上のみにレジストパターンを形成する工
    程を有する半導体装置の製造方法であって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にネガ型レジストを平坦に塗布するレジ
    スト塗布工程と、 上記ネガ型レジスト表面に、後の露光によってネガ型レ
    ジスト内に発生する酸を失活させる薬液を塗布する前処
    理工程と、 上記ネガ型レジストの全面に露光を行う露光工程と、 上記薬液を上記ネガ型レジスト内における上記下地の段
    差上面近傍にまで均等に拡散させて、後の現像によって
    上記ネガ型レジストの膜厚が薄くなるようにする薄膜化
    工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
13. 【請求項１３】 表面に段差が形成された下地における
    上記段差の下面上のみにレジストパターンを形成する工
    程を有する半導体装置の製造方法であって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にポジ型レジストを平坦に塗布するレジ
    スト塗布工程と、 上記ポジ型レジスト表面に、上記ポジ型レジストに対し
    て脱保護反応を起こさせる薬液を塗布する前処理工程
    と、 上記薬液を上記ポジ型レジスト内における上記下地の段
    差上面近傍にまで均等に拡散させて、後の現像によって
    上記ポジ型レジストの膜厚が薄くなるようにする薄膜化
    工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
14. 【請求項１４】 表面に段差が形成された下地における
    上記段差の下面上のみにレジストパターンを形成する工
    程を有する半導体装置の製造方法であって、 上記レジストパターンを形成する工程は、 上記下地の表面にポジ型レジストを平坦に塗布するレジ
    スト塗布工程と、 上記ポジ型レジスト内における上記下地の段差上面近傍
    までを全面露光する露光工程と、 現像工程を含んでいることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。