JP2006216697A - フォトレジストパターンの形成方法、回折格子の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特別な工程を追加することなく、突起状欠陥のみでなく溝状欠陥の発生を防止することが可能なフォトレジストパターンの形成方法を提供すること。
【解決手段】第１主面１０と第２主面１２とを有するとともに、第１主面１０側に、第１平面１６と、第２主面１２との距離が第１平面１６よりも大きな第２平面１９と、第１および第２平面１６，１９の端部同士を接続する接続面１８と、を有する構造２０を備える基板１４に、フォトレジストパターンを形成するにあたり、原フォトレジストパターン２２を第１平面１６上に接続面１８と離間するように形成するリソグラフィー工程と、原フォトレジストパターン２２を加熱して変形させることにより、第２平面１９よりも低い位置で接続面１８に接触する変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程と、を含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、段差を有する基板上にフォトレジストパターンを形成する方法に関する。また、この方法を利用した回折格子の製造方法及び半導体装置の製造方法に関する。

光ファイバ通信技術で用いられる光学素子や半導体装置を製造するにあたっては、段差を有する基板にフォトレジストパターンを形成しなければならない場合がある。以下、光ファイバ通信技術で用いられる回折格子の製造方法を例に挙げて背景技術の説明を行う。

回折格子は、波長多重方式の光ファイバ通信システムにおいて、異なる波長の光を合波した上で光ファイバに導入する合波器や、複数波長が重畳された光を波長毎に分波した上で光ファイバから取り出す分波器として用いられる。回折格子は、回折格子に入射する光が、波長により回折角度が変化することを利用して、合波や分波を行っている。

このような回折格子の１種としてバイナリ型回折格子が挙げられる。光ファイバ通信に用いられるバイナリ型回折格子とは、伝播させる光に対して透光性を有するシリコン基板等の表面に、所定幅毎に高さが所定値ずつ増加（減少）する階段状構造を有するものである。基板に階段状構造を形成する際には、リソグラフィー技術等のＬＳＩ製造技術が応用される。

バイナリ型回折格子をシリコン基板に製作するに当たっては、マスク遮蔽部の形状及び位置を変化させながら、以下に示す（Ｉ）〜（ＩＶ）の工程をｎ（ｎは正の整数）回繰り返す。これにより、最大で２ⁿの段数を有するバイナリ型回折格子を得ることができる。
（Ｉ）シリコン基板表面にフォトレジスト膜を形成する工程、
（ＩＩ）所望の遮蔽部を有するマスクを用いてフォトレジスト膜を露光して、フォトレジストパターンを形成する工程、
（ＩＩＩ）フォトレジストパターンをエッチング保護膜として、基板表面を所望の深さエッチングして段差を有する基板を得る工程、及び、
（ＩＶ）フォトレジストパターンを除去する工程、
ところで、段差を有する基板に対して、フォトレジストパターンを形成する場合、段差の上段側平面と下段側平面とでは、形成されるフォトレジスト膜の膜厚が異なることとなる。すなわち、上段側平面に形成されるフォトレジスト膜は、下段側平面に形成されるフォトレジスト膜の膜厚よりも薄くなる。

このように、フォトレジスト膜の膜厚に差が存在すると、露光光のフォトレジスト透過距離に上段側平面と下段側平面とで差が生じる。そのため、基板表面により反射された露光光によるフォトレジスト膜の露光量に、上段側平面と下段側平面とで差が生じることとなる。

また、予め定められている露光光のベストフォーカス深度が、フォトレジスト膜の厚さ方向の中点と一致した場合に、フォトレジストパターンの幅が設計値通りとなることが知られている。しかし、フォトレジスト膜の膜厚が異なると、上段側平面と下段側平面の少なくとも一方では、露光光のベストフォーカス深度とフォトレジスト膜の厚さの中点とを一致させることが難しくなる。

これらの影響により、フォトレジストパターンの幅が、設計値からずれてしまうことがある。

フォトレジストパターンの幅が設計値未満の場合（被覆不足）には、次に実施されるエッチングにおいて、本来フォトレジストパターンにより保護されているはずの基板領域がエッチングされることにより、段差部付近に溝状欠陥が発生することがある。逆に、フォトレジストパターンの幅が設計値よりも大きい場合（過剰被覆）には、次に実施されるエッチングにおいて、本来エッチングされるべき基板領域がフォトレジストパターンにより保護されることにより、段差部付近に突起状欠陥が発生することがある。

このような問題に対して、従来の方法によれば、前記工程（Ｉ）〜（ＩＶ）を繰り返す度に、マスクの遮蔽部の位置をずらして露光を行う。これにより、前の工程で加工（エッチング）された段差部の傾斜面を、後の工程で再び加工することにより突起状欠陥の発生を防止している（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来の方法によれば、溝状欠陥や突起状欠陥を残したまま、基板に所望の段数の階段状構造を形成する。そして、形成された階段状構造に、基板と同一材料の膜を成膜することにより、溝状欠陥や突起状欠陥を埋設してしまう（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−１６９０１１号公報（第３頁、図１） 特開２０００−１９９８１３号公報（第３頁、図１）

ところで、特許文献１に開示された技術は、製造過程で発生する突起状欠陥を防止することはできるが、溝状欠陥の発生を防止できないという問題点が存在する。（特許文献１、第１図（ｄ）の最下段の左側端部参照）。また、特許文献２に開示された技術は、溝状欠陥や突起状欠陥のない階段状構造を得ることができるが、基板と同一材料の膜を成膜する工程が追加されることとなり、工程数が増加してしまうという問題点が存在する。

この発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、特別な工程を追加することなく、突起状欠陥のみでなく溝状欠陥の発生を防止することが可能なフォトレジストパターンの形成方法を提供することを課題とする。また、この発明のフォトレジストパターンの形成方法を適用した回折格子の製造方法及び半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するために、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法は、下記の工程を含む。すなわち、先ず、第１主面と第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板を準備する。そして、この基板の第１主面に形成されている、第１平面と、前記第２主面との距離が前記第１平面よりも大きな第２平面と、前記第１および第２平面の端部同士を接続する接続面と、を有する構造に、フォトレジストパターンを形成する。

まず、リソグラフィー工程において、原フォトレジストパターンを第１平面上に接続面と離間するように形成する。続いて行われる熱フロー工程において、原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、第２平面よりも低い位置で前記接続面に接触する変形フォトレジストパターンを形成する。

このように、接続面と離間して原フォトレジストパターンを形成し、加熱により原フォトレジストパターンを変形させて、変形フォトレジストパターンを形成する。これにより、第１平面上において、変形フォトレジストパターンを接続面の上端部を越えることなく、接続面に確実に接触させることが可能となる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法は、下記の工程を含む。

すなわち、先ず、第１主面と第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板を準備する。そして、この基板の第１主面に形成されている、第１平面と、前記第２主面との距離が前記第１平面よりも大きな第２平面と、前記第１および第２平面の端部同士を接続する接続面と、を有する構造に、フォトレジストパターンを形成する。

まず、リソグラフィー工程において、原フォトレジストパターンを第２平面上に、第２平面の端部と離間するように形成する。続いて行われる熱フロー工程において、原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、第２平面の端部よりも高い位置で第２平面の端部に接触する変形フォトレジストパターンを形成する。

このように、第２平面上に、第２平面の端部と離間して原フォトレジストパターンを形成し、加熱により原フォトレジストパターンを変形させて、変形フォトレジストパターンを形成する。これにより、第２平面上において、変形フォトレジストパターンを確実に端部に接触させることができる。尚、変形することにより端部に至った原フォトレジストパターンには、自らの表面積を最小に保つように働く表面張力が作用する。これにより原フォトレジストパターンは、第２平面の端部にとどまり続けるため、端部を越えて接続面を垂れ落ちることがない。

この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法によれば、第１平面とその端部に接続された上向きの接続面とを有する構造にフォトレジストパターンを形成する際に、まず、原フォトレジストパターンを第１平面上に接続面と離間するように形成する。そして、原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、接続面の上端部よりも低い位置で接続面に接触させるとともに、第１平面との接触幅が設計値となる変形フォトレジストパターンを形成する。これにより、第１平面の端部付近におけるフォトレジストパターンの被覆不足や、接続面の上端部（接続面の第１主面側端部）付近における過剰被覆が防止され、設計寸法通りのフォトレジストパターンが形成される。よって、次に行われるエッチングにより、突起状欠陥のみでなく溝状欠陥の発生が防止され、設計値通りの構造体を得ることができる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法は、既存の工程を改良したものであるので、新たに工程が追加されることがない。

また、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法によれば、第２平面とその端部に接続された下向きの接続面とを有する構造にフォトレジストパターンを形成する際に、まず、原フォトレジストパターンを第２平面上に第２平面の端部と離間するように形成する。そして、原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、接続面の上端部よりも高い位置で端部に接触させるとともに、第２平面との接触幅が設計値となる変形フォトレジストパターンを形成する。これにより、第２平面の端部付近におけるフォトレジストパターンの被覆不足や、第２平面の端部を越えてフォトレジストが流れ落ちることにより生じるフォトレジストパターンの過剰被覆が防止され、設計寸法通りのフォトレジストパターンが形成される。よって、次に行われるエッチングにより、突起状欠陥のみでなく溝状欠陥の発生が防止され、設計値通りの構造体を得ることができる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法は、既存の工程を改良したものであるので、新たに工程が追加されることがない。

図１〜９を参照して、この発明の実施の形態について説明する。尚、各図は、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の組成（材質）及び数値的条件などは、単なる好適例に過ぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態に何ら限定されない。

（実施の形態１）
実施の形態１は、半導体装置の製造方法に関するものである。半導体装置の製造方法は、以下で説明するように、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法を適用したフォトレジストパターン形成工程とエッチング工程とを含んでいる。ここで、フォトレジストパターン形成工程は、フォトレジスト塗布工程、リソグラフィー工程及び熱フロー工程を含んでいる。

図１〜３を参照して実施の形態１の半導体装置の製造方法の一好適例につき説明する。図１（Ａ）は、実施の形態１で準備する基板の要部の断面切り口を示す図である。図１（Ｂ），（Ｃ）及び図２（Ａ），（Ｂ）は、半導体装置の製造工程段階で得られた構造体の断面切り口で、それぞれを示す工程図である。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明するための各製造工程段階で得られた構造体の断面切り口である。これらの図面の中で、図１（Ｂ）〜図２（Ａ）は、フォトレジストパターン形成工程に係る。尚、図１（Ｂ）〜図２（Ｂ）においては、後述する基板の第２主面（１２）の符号を適宜省略している。

まず、図１（Ａ）を参照して、実施の形態１で準備する基板について説明する。基板１４は、第１主面１０と第１主面１０の反対側に設けられた第２主面１２とを有している。基板１４の第１主面１０側には、第１平面（第１の面）１６、接続面（第３の面）１８および第２平面（第２の面）１９を含む構造２０が備えられている。第１平面１６は、第１主面１０に平行に設けられている。第１平面１６の端部１６ａには、第２主面１２から第１主面１０に向かう方向（すなわち、図中上向き方向）に延びる、第１主面１０に垂直な接続面１８が接続されている。接続面１８の第１主面１０側の端部（上端部）１８ａには、第１主面１０に平行であり、第１平面１６よりも高さが高い、すなわち、第２主面１２との距離が第１平面よりも大きな第２平面１９が接続されている。

基板１０としては、好ましくは、シリコン基板が用いられている。また、接続面１８の高さは、１μｍ程度である。

第１主面１０側に設けられた構造２０は、公知の方法で形成することができる。すなわち、第１主面１０に所定のフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストパターンをエッチング保護膜として、第１主面１０側からエッチングを行うことで、第１平面１６、接続面１８および第２平面１９とを含む構造２０が形成される。

図１（Ｂ）に示すフォトレジスト塗布工程では、第１主面１０の全面にフォトレジスト膜２１を形成する。このフォトレジスト膜２１は、第２平面１９上における膜厚が、通常、１μｍ程度である。

すなわち、好ましくは、スピンコータ中において、第２主面１２を回転治具に固定して、基板１４を高速回転させながら、第１主面１０にフォトレジスト溶液を滴下する。そして、遠心力により、不要なフォトレジスト溶液を飛散させることで除去するとともに、フォトレジスト溶液を第１主面１０に均一な厚さに塗布する。続いて、フォトレジスト溶液が均一に塗布された基板１４を９０°Ｃ程度の温度でプリベークすることにより、フォトレジスト膜２１を形成する。

ここで、フォトレジストとしては、好ましくは、ｉ線（波長：３６５ｎｍ）で露光されるポジ型フォトレジストであるノボラック系樹脂が用いられる。

図１（Ｃ）に示すリソグラフィー工程では、遮蔽部を有するマスク（不図示）を用いてフォトレジスト膜２１を露光する。これにより、原フォトレジストパターン２２を第１平面１６上に接続面１８と離間するように形成する。

すなわち、フォトレジスト膜２１が形成された基板１４を露光装置中にセットする。そして、光源から、所定形状の遮蔽部を有するマスクを介して、ｉ線を照射して露光を行うことにより、マスクの遮蔽部形状をフォトレジスト膜２１に転写する。その後、好ましくは、ＴＭＡＨ（ｔｅｔｒａ ｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）水溶液等により、現像を行い、フォトレジスト膜２１の不要部分を除去して、原フォトレジストパターン２２を形成する。ここで、好ましくは、原フォトレジストパターン２２の第１平面１６との接触幅Ｗ１は通常、１μｍ程度とする。

図１（Ｃ）中、符号２４で示した領域は設計領域である。設計領域２４とは、フォトレジストパターンが、後述するエッチングから第１平面１６を保護すべき領域のことである。図からも解るように、原フォトレジストパターン２２の幅方向のサイズは、設計領域２４よりも小サイズである。設計領域２４は幅（以下、設計値と言う）がＷ２である。設計値Ｗ２と原フォトレジストパターン２２の接触幅Ｗ１との間には、Ｗ２＞Ｗ１の関係が成り立つ。

従来技術に従えば、露光の際に用いられるマスクの遮蔽部は、フォトレジストパターンの幅が設計値Ｗ２となるような幅（以下、従来幅という）とされるが、実施の形態１においては、後述するような理由により、原フォトレジストパターン２２の幅がＷ１（Ｗ２＞Ｗ１）となるように、あえて、マスクの遮蔽部の幅を従来よりも狭めている。

設計領域２４の右端部は、原フォトレジストパターン２２の右端部よりも右側に存在しており、第１平面１６の端部１６ａ、すなわち、接続面１８に一致している。また、設計領域２４の左端部は、原フォトレジストパターン２２の左端部よりも左側に設けられている。つまり、設計領域２４は幅方向におけるサイズが、原フォトレジストパターン２２よりも大きく、原フォトレジストパターン２２を包含するように設けられている。

また、原フォトレジストパターン２２の右端部と設計領域２４の右端部との間隔ＤＲ１（以下、右側間隔ＤＲ１という）は、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値とする。これにより、露光時にマスク合わせ誤差が発生したとしても原フォトレジストパターン２２を、接続面１８と確実に離間して形成することができる。また、原フォトレジストパターン２２の左端部と設計領域２４の左端部との間隔ＤＬ１（以下、左側間隔ＤＬ１という）は、右側間隔ＤＲ１と同程度の大きさであるが、若干（１０ｎｍ程度）大きい値とする。

この実施の形態においては、右側間隔ＤＲ１は、４０ｎｍとする。左側間隔ＤＬ１は、５０ｎｍとする。左側間隔及び右側間隔ＤＬ１及びＤＲ１は、後述する熱フロー工程の加熱条件によっても変動するが、熱フロー工程の加熱により、原フォトレジストパターン２２が変形可能な大きさとすることが好ましい。

図２（Ａ）に示す熱フロー工程では、原フォトレジストパターン２２を加熱して変形させることにより、接続面１８の上端部１８ａよりも低い位置で接続面１８に接触させるとともに、第１平面１６との接触幅が設計値Ｗ２となる変形フォトレジストパターン２６を形成する。

すなわち、好ましくは、原フォトレジストパターン２２をホットプレートにより、１３０°Ｃの温度で１分加熱する。この加熱は、露光終了後の原フォトレジストパターン２２から、水分やフォトレジスト溶媒を蒸発させるポストベークを兼ねる。ただ、一般的なポストベーク温度（１１０°Ｃ）よりも高温で加熱を行う。この加熱により、原フォトレジストパターン２２は柔軟性を帯びて変形（熱フロー）する。つまり、原フォトレジストパターン２２は加熱されて柔軟性を増し、やがて、自重を支えることが難しくなり、ついには第１平面１６との接触面積が増大するように変形していく。

これにより、原フォトレジストパターン２２は、自重により押し潰されるように変形する。すなわち、より大きな荷重が掛かる下部に向かうほど変形量が大きくなることにより、その高さが低くなる（厚さが薄くなる）とともに断面形状が略台形状となる。そして、第１平面１６との接触面の左右端部は、それぞれ設計領域２４の左右端部に向かって変形していく。この変形における原フォトレジストパターン２２の左右端部の移動速度はそれぞれ等しい。

図１（Ｃ）に示したように、右側間隔ＤＲ１（４０ｎｍ）は、左側間隔ＤＬ１（５０ｎｍ）よりも狭いために、変形の過程で原フォトレジストパターン２２の右端部がまず設計領域２４の右端部、つまり、接続面１８に至る。そして、接続面１８により原フォトレジストパターン２２が堰き止められている間に、原フォトレジストパターン２２の左端部が、設計領域２４の左端部に至るまで変形する。この段階で加熱を終了することにより、変形フォトレジストパターン２６の幅を、設計値Ｗ２とすることができる。つまり、変形フォトレジストパターン２６は、その左端部が設計領域２４の左端部に一致するとともに、右端部は接続面１８に堰き止められることで、設計領域の２４の右端部に一致する。

ここで、加熱条件（加熱温度及び加熱時間）は、変形フォトレジストパターン２６が、接続面１８の上端部１８ａよりも低い位置（第２平面１９よりも低い位置）で接続面１８に接触し、かつ、変形フォトレジストパターン２６の幅が設計値Ｗ２となるような条件とすることが好ましい。

加熱温度が高すぎたり、加熱時間が長すぎる場合、変形フォトレジストパターン２６の幅が設計値Ｗ２よりも大きくなってしまったり、変形フォトレジストパターン２６が、接続面１８の上端部１８ａを越えて、第２平面１９を被覆することがあるため好ましくない。

また、加熱温度が低すぎたり、加熱時間が短すぎる場合、変形フォトレジストパターン２６の幅が設計値Ｗ２に満たなかったり、変形フォトレジストパターン２６と接続面１８との間に隙間が空いてしまうことがあるため好ましくない。

好適な加熱条件を見いだすためには、原フォトレジストパターン２２の膜厚、加熱温度及び加熱時間をパラメータとした場合の、原フォトレジストパターン２２の左右端部の移動速度（変形速度）を予め実験等により求めておくことが好ましい。

発明者らは、原フォトレジストパターン２２として、ｉ線レジスト（ノボラック系樹脂）を用い、原フォトレジストパターン２２の幅Ｗ１を０．１μｍ刻みで、０．７〜１．２μｍと変化させるとともに、膜厚を６４０ｎｍ，９６０ｎｍ，１０８０ｎｍおよび１２００ｎｍと変化させて、種々の温度で加熱実験を行い、好適な加熱条件の調査を行った。

この実験によれば、加熱時間を１分に固定した場合、加熱温度を１２０〜１６０°Ｃとすることが好ましいことが明らかとなった。加熱温度が１２０°Ｃ未満であると、原フォトレジストパターン２２が充分に変形しないため好ましくない。また、加熱温度が１６０°Ｃより高いと、原フォトレジストパターン２２が変形しすぎてしまい、原フォトレジストパターン２２の幅が設計値Ｗ２よりも大きくなってしまったり、原フォトレジストパターン２２が過剰に変形してしまいエッジ部が丸まってしまうために好ましくない。特に、加熱温度を１３０°Ｃとすることが最も好ましい。加熱温度を１３０°Ｃとすると、原フォトレジストパターン２２の膜厚によらず、実用上充分な変形速度が得られる。

図２（Ｂ）に示すエッチング工程では、変形フォトレジストパターン２６をエッチング保護膜として、基板１４の第１主面１０側からエッチングを行う。

ここで、エッチング法としては、好ましくは、高いエッチング異方性が得られる反応性イオンエッチング法が用いられる。エッチングガスは、好ましくは、ＣＦ₄を含んでいる。

これにより、変形フォトレジストパターン２６で保護されている設計領域２４以外の部分が所定の厚さだけエッチングされる。図示はしないが、エッチング工程の後に、変形フォトレジストパターン２６を灰化処理等により除去することにより所望の構造を有する半導体装置を得ることができる。

尚、実施の形態１においては、接続面１８の高さは１μｍ程度であったが、接続面１８の高さには特に制限はない。

また、原フォトレジストパターン２２の第１平面１６との接触幅Ｗ１、つまり、原フォトレジストパターン２２の幅は１μｍ程度であったが、接触幅Ｗ１にも特に制限はない。

また、実施の形態１においては、第１および第２平面１６，１９が、基板１４の第１主面１０に平行な場合を例示した。これは、第１および第２平面１６，１９が、第１主面１０に対して完全に平行な場合のみに、この発明を限定する趣旨ではなく、基板１４を加工する際に生じる誤差の範囲内で、第１および第２平面１６，１９と第１主面１０との平行性がずれている場合も、この発明の技術的範囲に含まれる。さらに、第１および第２平面１６，１９は、完全に平坦な平面のみに限定される趣旨ではなく、基板１４を加工する際に生じる誤差の範囲内で湾曲していたり、凹凸を有していてもよい。

同様に、接続面１８に関しても、基板１４を加工する際に生じる誤差の範囲内で、接続面１８と第１主面１０との垂直性がずれている場合も、この発明の技術的範囲に含まれる。さらに、接続面１８は、完全に平坦な面のみに限定される趣旨ではなく、基板１４を加工する際に生じる誤差の範囲内で湾曲していたり、凹凸を有していてもよい。

このように、実施の形態１の半導体装置の製造方法は、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法を適用することにより、第１平面１６及び接続面１８で形成される段差部付近で発生するフォトレジストパターンの被覆不足や過剰被覆に由来する突起状欠陥や溝状欠陥の発生を防止することができる。

すなわち、背景技術の欄で説明した理由により、段差部を有する基板にフォトレジストパターンを形成する場合には、段差部付近で被覆不足（図３（Ａ））や、過剰被覆（図３（Ｂ））が発生する場合がある。

被覆不足とは、本来段差部１００の垂直面１０２までを被覆しなければならないフォトレジストパターン１０４の幅が足りずに、垂直面１０２とフォトレジストパターン１０４の側面とが離間してしまうことを言う。被覆不足の状態でエッチング工程を行うと、図３（Ｃ）に示すように、段差部１００の下段側平面１０６に溝状欠陥１１０が発生してしまう。

同様に、過剰被覆とは、フォトレジストパターン１０４の幅が大きくなりすぎて、フォトレジストパターン１０４が段差部１００の上段側平面１０８までを被覆してしまうことを言う。過剰被覆の状態でエッチング工程を行うと、図３（Ｄ）に示すように、段差部１００の上段側平面１０８に突起状欠陥１１２が発生してしまう。

このように、実施の形態１の半導体装置の製造方法は、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法を適用している。この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法によれば、リソグラフィー工程で、接続面１８と離間して原フォトレジストパターン２２を形成する。そして、熱フロー工程で、加熱により原フォトレジストパターン２２を変形させて変形フォトレジストパターン２６とする。この変形により、変形フォトレジストパターン２６は、接続面１８の上端部１８ａを越えることなく、接続面１８に接触するとともに、第１平面１６との接触幅が設計値Ｗ２となる。これにより、第１平面１６の端部１６ａ付近における被覆不足や、垂直面の上端部１８ａ付近における過剰被覆が防止される。よって、半導体装置を製造する際の次工程であるエッチング工程で、突起状欠陥や溝状欠陥の発生が防止され、設計寸法通りの半導体装置を得ることができる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第１の形成方法では、（ｉ）露光時にマスクの遮蔽部の幅を狭くし、（ｉｉ）ポストベークを兼ねて熱フローを行うことで、設計寸法通りの変形フォトレジストパターン２６を形成する。これら（ｉ）、（ｉｉ）は、どちらも既存の工程を改良したものである。よって、この発明のフォトレジストパターンの形成方法には何ら新しい工程が追加されることがない。

（実施の形態２）
図４を参照して実施の形態２の半導体装置の製造方法の一好適例につき説明する。実施の形態２は、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法を適用した、半導体装置の製造方法に関するものであり、実施の形態１における第２平面１９に原フォトレジストパターン２８を形成するものである。そこで、この欄では、実施の形態１との相違点を中心に説明を行う。

図４（Ａ）〜（Ｄ）は、半導体装置の製造工程段階で得られた構造体の断面切り口で、それぞれを示す工程図である。尚、図４において、図１，２と共通する構造には同符号を付し、その説明を省略する。

図４（Ａ）に示すフォトレジスト塗布工程により、第１主面１０の全面にフォトレジスト膜２１を形成する。このフォトレジスト膜２１は、第２平面１９上における膜厚が、１μｍ程度である。尚、フォトレジスト膜２１を形成する具体的な手順は実施の形態１と同様である。

図４（Ｂ）に示すリソグラフィー工程では、遮蔽部を有するマスク（不図示）を用いてフォトレジスト膜２１を露光することにより、原フォトレジストパターン２８を第２平面１９上に第２平面１９の端部１９ａと離間するように形成する。ここで、原フォトレジストパターン２８の第２平面１９との接触幅Ｗ３は１μｍ程度である。尚、原フォトレジストパターン２８を形成する具体的な手順は実施の形態１と同様である。

図４（Ｂ）中、符号３０で示した領域は、設計領域である。図からも解るように、原フォトレジストパターン２８の幅方向のサイズは、設計領域３０よりも小サイズである。設計領域３０は、幅（以下、設計値という）がＷ４とされており、原フォトレジストパターン２８の第２平面１９との接触幅Ｗ３と設計値Ｗ４との間には、Ｗ４＞Ｗ３の関係が成り立つ。尚、「設計領域」という用語は、実施の形態１と同様の意味を示すものとする。

設計領域３０の右端部は、原フォトレジストパターン２８の右端部よりも右側に存在している。また、設計領域３０の左端部は、原フォトレジストパターン２２の左端部よりも左側に設けられており、第２平面１９の端部１９ａ、すなわち、接続面１８に一致している。つまり、設計領域３０は、原フォトレジストパターン２８を包含するように設けられている。

また、原フォトレジストパターン２８の左端部と設計領域３０の左端部との間隔ＤＬ２（以下、左側間隔ＤＬ２という）は、実施の形態１で述べたのと同様の理由により、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値に設定され、ここでは３５ｎｍである。また、原フォトレジストパターン２８の右端部と設計領域３０の右端部との間隔ＤＲ２（以下、右側間隔ＤＲ２という）は、左側間隔ＤＬ２と同程度の大きさであるが、若干（５ｎｍ程度）大きい値に設定され、ここでは、４０ｎｍである。

ここで、左右間隔ＤＬ２，ＤＲ２は、後述する熱フロー工程の加熱条件によっても変動するが、熱フロー工程の加熱により、原フォトレジストパターン２８が変形可能な大きさとすることが好ましい。

図４（Ｃ）に示す熱フロー工程では、原フォトレジストパターン２８を加熱して変形させる。これにより、接続面１８の上端部１８ａよりも高い位置（第２平面１９の端部１９ａよりも高い位置）で第２平面１９の端部１９ａに接触するともに、第２平面１９との接触幅が設計値Ｗ４となる変形フォトレジストパターン３２を形成する。尚、「接続面１８の上端部１８ａよりも高い位置で第２平面１９の端部１９ａに接触する」とは、変形フォトレジストパターン３２が、第２平面１９の端部１９ａにとどまり、接続面１８を垂れ落ちることがないことを意味している。

熱フロー工程は、具体的には、原フォトレジストパターン２８を１３０°Ｃの温度で１分加熱することで行われる。これにより、原フォトレジストパターン２８は、自重により押し潰されるように変形する。すなわち、より大きな荷重が掛かる下部に向かうほど変形量が大きくなることにより、その高さが低くなる（厚さが薄くなる）とともに断面形状が略台形状となる。そして、第２平面１９との接触面の左右端部は、それぞれ設計領域３０の左右端部に向かって変形していく。この変形における原フォトレジストパターン２８の左右端部の移動速度はそれぞれ等しい。

ここで、左側間隔ＤＬ２（３５ｎｍ）は、右側間隔ＤＲ２（４０ｎｍ）よりも狭いために、変形の過程で原フォトレジストパターン２８の左端部が、まず、設計領域３０の左端部、つまり、第２平面１９の端部１９ａに至る。端部１９ａに至った原フォトレジストパターン２８には、自らの表面積を最小に保つように働く表面張力が作用する。この表面張力により、原フォトレジストパターン２８は、端部１９ａにとどまり、接続面１８を垂れ落ちることがない。このようにして、原フォトレジストパターン２８の左端部が端部１９ａにとどまっている間に、原フォトレジストパターン２８の右端部が設計領域３０の右端部に至るまで変形する。この段階で加熱を終了することにより、得られる変形フォトレジストパターン３２の幅を、設計値Ｗ４とすることができる。つまり、変形フォトレジストパターン３２は、その左端部が第２平面１９の端部１９ａにとどまることで、設計領域３０の左端部に一致するとともに、右端部は設計領域の３０の右端部に一致する。

ここで、熱フロー工程における加熱（加熱温度及び加熱時間）の好適条件は、実施の形態１と同様である。

図４（Ｄ）に示すエッチング工程では、変形フォトレジストパターン３２をエッチング保護膜として、基板１４の第１主面１０側から実施の形態１と同様のエッチングを行う。図示はしないが、エッチング工程の後に、変形フォトレジストパターン３２を灰化処理等により除去することにより所望の構造を有する半導体装置を得ることができる。

尚、実施の形態２において、原フォトレジストパターン２８の第２平面１９との接触幅Ｗ３には特に制限はない。

このように、実施の形態２の半導体装置の製造方法は、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法を適用することにより、第２平面１９及び接続面１８で形成される段差部付近で発生するフォトレジストパターンの被覆不足や過剰被覆に由来する突起状欠陥や溝状欠陥の発生を防止することができる。つまり、リソグラフィー工程で、第２平面１９の端部１９ａと離間して原フォトレジストパターン２８を形成する。そして、熱フロー工程で、加熱により原フォトレジストパターン２８を変形させて、変形フォトレジストパターン３２とする。この変形により、変形フォトレジストパターン３２は、接続面１８の上端部１８ａよりも高い位置で、第２平面１９の端部１９ａに接触するとともに、第２平面１９との接触幅が設計値Ｗ４となる。これにより、第２平面１９の端部１９ａ付近における被覆不足や、接続面１８の上端部１８ａを越えての過剰被覆が防止される。よって、半導体装置を製造する際の次工程であるエッチング工程で、突起状欠陥や溝状欠陥の発生が防止され、設計寸法通りの半導体装置を得ることができる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法では、（ｉ）露光時にマスクの遮蔽部の幅を狭くし、（ｉｉ）ポストベークを兼ねて熱フローを行うことで、設計寸法通りの変形フォトレジストパターン３２を形成する。これら（ｉ）、（ｉｉ）は、どちらも既存の工程を改良したものである。よって、この発明のフォトレジストパターンの第２の形成方法には何ら新しい工程が追加されることがない。

尚、熱フロー工程において、変形することにより第２平面１９の端部１９ａに至った原フォトレジストパターン２８には、自らの表面積を最小に保つように働く表面張力が作用する。この表面張力により、原フォトレジストパターン２８は、端部１９ａにとどまるので、端部１９ａを越えて接続面１８を垂れ落ちることがない。

（実施の形態３）
実施の形態３において、半導体装置の製造方法の一好適例につき説明する。実施の形態３の半導体装置の製造方法は、以下で説明するように、フォトレジストパターン形成工程とエッチング工程とを含んでいる。ここで、このフォトレジストパターン形成工程はさらに、フォトレジスト塗布工程、リソグラフィー工程及び熱フロー工程を含んでいる。

実施の形態３は、いわば実施の形態１又は実施の形態２における第１平面１６及び第２平面１９の両方に同時に原フォトレジストパターンを形成するものである。

図５〜６を参照して実施の形態３の半導体装置の製造方法を説明する。図５（Ａ）は、実施の形態３で準備する基板の要部を示す断面切り口を示す図である。図５（Ｂ），（Ｃ）及び図６（Ａ），（Ｂ）は、半導体装置の製造工程段階で得られた構造体の断面切り口で、それぞれを示す工程図である。これらの図面の中で、図５（Ｂ）〜図６（Ａ）は、フォトレジストパターン形成工程に係る。尚、図５（Ｂ）〜図６（Ｂ）においては、後述する基板の第２主面（１２）の符号を適宜を省略している。

まず、図５（Ａ）を参照して、実施の形態３で準備する基板について説明する。基板３４は、第１主面１０と第１主面１０の反対側に設けられた第２主面１２とを有している。

基板３４の第１主面１０側には、第１平面３６と第１傾斜面３８とを含む構造４０、及び、第２平面４２と第２傾斜面４４とを含む構造４１が備えられている。

構造４０においては、第１平面３６は、第１主面１０に平行に設けられている。第１平面の端部３６ａには、第２主面１２から第１主面１０に向かう方向（すなわち、図中上向き方向）に延びる第１主面１０に垂直な第１傾斜面３８が接続されている。ここで、第１傾斜面３８の高さは、１μｍ程度である。

そして、第１傾斜面３８は、第１傾斜面３８の第１主面１０側端部（上端部）３８ａにおいて別の平面（第２平面４２）に接続されている。

構造４１においては、第２平面４２は、第１主面１０に平行に設けられている。第２平面の端部４２ａには、第１主面１０から第２主面１２に向かう方向（すなわち、図中下向き方向）に延びる第１主面１０に垂直な第２傾斜面４４が接続されている。ここで、第２平面４２の端部４２ａは、第２傾斜面４４の第１主面１０側端部（上端部）４４ａと一致している。ここで、第２平面４２は第１平面３６よりも１μｍ程度高さが高く形成されている。

そして、第２傾斜面４４は、基板３４の第２主面１２に至るか、または、第１傾斜面４４の第２主面１２側端部（下端部）において別の平面（不図示）に接続されている。

尚、図５（Ａ）における構造４０と構造４１との位置関係は便宜的なものである。つまり、第１主面１０側に、構造４０と、構造４０よりも高さが高い構造４１とが設けられていれば、構造４０と構造４１との高さ方向や水平方向の位置関係には、特に制限はない。

基板３４としては、好ましくは、シリコン基板が用いられている。

図５（Ｂ）に示すフォトレジスト塗布工程では、第１主面１０の全面にフォトレジスト膜４８を形成する。このフォトレジスト膜４８は、第１主面１０側に存在する最も高い平面からの膜厚が、１μｍ程度である。尚、フォトレジスト膜４８を形成する具体的な手順は実施の形態１と同様である。

図５（Ｃ）に示すリソグラフィー工程では、遮蔽部を有するマスク（不図示）を用いてフォトレジスト膜４８を露光する。これにより、第１原フォトレジストパターン５０を、第１平面３６上に第１傾斜面３８と離間するように形成する。同時に、第２原フォトレジストパターン５２を第２平面４２上に第２平面４２の端部４２ａと離間するように形成する。

ここで、第１原フォトレジストパターン５０の第１平面３６との接触幅Ｗ５、及び、第２原フォトレジストパターン５２の第２平面４２との接触幅Ｗ６は、ともに１μｍ程度である。尚、第１及び第２原フォトレジストパターン５０，５２を形成する具体的な手順は実施の形態１と同様である。

図５（Ｃ）中、符号５４で示した領域は、第１設計領域である。図からも解るように、第１原フォトレジストパターン５０の幅方向のサイズは、第１設計領域５４よりも小サイズである。第１設計領域５４は、幅（以下、設計値という）がＷ７であり、第１原フォトレジストパターン５０の第１平面３６との接触幅Ｗ５と設計値Ｗ７との間には、Ｗ７＞Ｗ５の関係が成り立つ。

第１設計領域５４の右端部は、第１原フォトレジストパターン５０の右端部よりも右側に存在しており、第１平面３６の端部３６ａ、すなわち、第１傾斜面３８に一致している。また、第１設計領域５４の左端部は、第１原フォトレジストパターン５０の左端部よりも左側に設けられている。つまり、第１設計領域５４は第１原フォトレジストパターン５０を包含するように設けられている。

また、第１原フォトレジストパターン５０の右端部と第１設計領域５４の右端部との間隔ＤＲ３（以下、右側間隔ＤＲ３という）は、実施の形態１で述べたのと同様の理由により、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値とされ、ここでは４０ｎｍである。また、第１原フォトレジストパターン５０の左端部と第１設計領域５４の左端部との間隔ＤＬ３（以下、左側間隔ＤＬ３という）は、右側間隔ＤＲ３と同程度の大きさであるが、若干（１０ｎｍ程度）大きい値に設定され、ここでは、５０ｎｍである。

図５（Ｃ）中、符号５６で示した領域は、第２設計領域である。図からも解るように、第２原フォトレジストパターン５２の幅方向のサイズは、第２設計領域５６よりも小サイズである。第２設計領域５６は、幅（以下、設計値という）がＷ８とされており、第２原フォトレジストパターン５２の第２平面４２との接触幅Ｗ６と設計値Ｗ８との間には、Ｗ８＞Ｗ６の関係が成り立つ。

第２設計領域５６の右端部は、第２原フォトレジストパターン５２の右端部よりも右側に存在しており、第２平面４２の端部４２ａ、すなわち、第２傾斜面４４に一致している。また、第２設計領域５６の左端部は、第２原フォトレジストパターン５２の左端部よりも左側に設けられている。つまり、第２設計領域５６は第２原フォトレジストパターン５２を包含するように設けられている。

また、第２原フォトレジストパターン５２の右端部と第２設計領域５６の右端部との間隔ＤＲ４（以下、右側間隔ＤＲ４という）は、実施の形態１で述べたのと同様の理由により、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値であり、ここでは３５ｎｍである。また、第２原フォトレジストパターン５２の左端部と第２設計領域５６の左端部との間隔ＤＬ４（以下、左側間隔ＤＬ４という）は、右側間隔ＤＲ４と同程度の大きさであるが、若干（５ｎｍ程度）大きい値とされ、ここでは、４０ｎｍである。

尚、ここで、「設計領域」という用語は、実施の形態１と同様の意味を示すものとする。

このように、右側間隔ＤＲ３（４０ｎｍ）を露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値とすることにより、第１原フォトレジストパターン５０と第１傾斜面３８とを確実に離間させることができる。同様の理由により、右側間隔ＤＲ４を３５ｎｍとしたので、第２原フォトレジストパターン５２と第２平面４２の端部４２ａとを確実に離間させることができる。

ここで、右側間隔ＤＲ３，ＤＲ４同士を比較すると、ＤＲ３＞ＤＲ４であり、左側間隔ＤＬ３，ＤＬ４同士を比較すると、ＤＬ３＞ＤＬ４となっている。この理由は、後述する熱フロー工程において、第１原フォトレジストパターン５０の方が第２原フォトレジストパターン５２よりも変形速度、つまり、左右端部の移動速度が大きいからである。これは、第１原フォトレジストパターン５０は、第２原フォトレジストパターン５２よりも膜厚が厚いので、第１平面３６との接触面において、単位面積あたりにより大きな荷重が掛かる。そのため、第１原フォトレジストパターン５０は第２原フォトレジストパターン５２よりも変形しやすいからである。

図６（Ａ）に示す熱フロー工程では、第１原フォトレジストパターン５０を加熱して変形させることにより、第１傾斜面３８の第１主面側端部（上端部）３８ａよりも低い位置で第１傾斜面３８に接触させるとともに、第１平面３６との接触幅が設計値Ｗ７となる第１変形フォトレジストパターン５８を形成する。同時に、第２原フォトレジストパターン５２を加熱して変形させることにより、第２傾斜面４４の第１主面１０側端部（上端部）４４ａよりも高い位置で第２平面４２の端部４２ａに接触させるとともに、第２平面４２との接触幅が設計値Ｗ８となる第２変形フォトレジストパターン６０を形成する。

すなわち、第１及び第２原フォトレジストパターン５０，５２を１３０°Ｃの温度で１分加熱する。

これにより、第１原及び第２フォトレジストパターン５０，５２は、自重により押し潰されるように変形する。すなわち、より大きな荷重が掛かる下部に向かうほど変形量が大きくなることにより、その高さが低くなる（厚さが薄くなる）とともに断面形状が略台形状となる。そして、第１および第２平面３６，４２との接触面の左右端部は、それぞれ第１及び第２設計領域５４，５６の左右端部に向かって変形していく。

第１原フォトレジストパターン５０は、実施の形態１で述べたものと同様の変形を受ける。すなわち、第１原フォトレジストパターン５０の右端部がまず第１設計領域５４の右端部、つまり、第１傾斜面３８に至る。そして、第１傾斜面３８により第１原フォトレジストパターン５０が堰き止められている間に、第１原フォトレジストパターン５０の左端部が、第１設計領域５４の左端部に至るまで変形する。

第２原フォトレジストパターン５２は、実施の形態２で述べたものと同様の変形を受ける。すなわち、第２原フォトレジストパターン５２の右端部が、まず、第２設計領域５６の右端部、つまり、第２平面４２の端部４２ａに至る。端部４２ａに至った第２原フォトレジストパターン５２は第２傾斜面４４を垂れ落ちることなく、表面張力により端部４２ａにとどまる。第２原フォトレジストパターン５２の右端部が端部４２ａにとどまっている間に、第２原フォトレジストパターン５２の左端部が第２設計領域５６の左端部に至るまで変形する。

前述した理由により、第１原フォトレジストパターン５０の加熱による変形速度は、第２原フォトレジストパターン５２よりも速い。ところで、右側間隔ＤＲ３，ＤＲ４間には、ＤＲ３＞ＤＲ４なる関係があり、左側間隔ＤＬ３，ＤＬ４間には、ＤＬ３＞ＤＬ４なる関係が存在する。よって、第１原フォトレジストパターン５０が設計領域５４を被覆するまで変形するに要する時間と、第２原フォトレジストパターン５２が設計領域５６を被覆する間で変形するに要する時間とは略等しくなる。

この段階で加熱を終了することにより、第１変形フォトレジストパターン５８の幅を設計値Ｗ７とし、第２変形フォトレジストパターン６０の幅を設計値Ｗ８とすることができる。つまり、第１傾斜面３８に接触する第１変形フォトレジストパターン５８、及び、第２平面４２の端部４２ａに接触する第２変形フォトレジストパターン６０が得られる。

尚、熱フロー工程における加熱（加熱温度及び加熱時間）の好適な条件は、実施の形態１と同様である。

図６（Ｂ）に示すエッチング工程では、第１及び第２変形フォトレジストパターン５８，６０をエッチング保護膜として、基板３４の第１主面１０側から実施の形態１と同様のエッチングを行う。図示はしないが、エッチング工程の後に、第１及び第２変形フォトレジストパターン５８，６０を灰化処理等により除去することにより所望の構造を有する半導体装置を得ることができる。

尚、実施の形態３においては、第１傾斜面３８の高さは１μｍ程度であるが、第１傾斜面３８の高さには特に制限はない。

また、第１及び第２原フォトレジストパターン５０，５２の第１及び第２平面３６，４２との接触幅Ｗ５，Ｗ６は１μｍ程度であるが、接触幅Ｗ５，Ｗ６にも特に制限はない。

また、実施の形態３においては、第１および第２平面３６，４２が、基板３４の第１主面１０に平行な場合を例示した。これは、第１および第２平面３６，４２が、第１主面１０に対して完全に平行な場合のみに、この発明を限定する趣旨ではなく、基板３４を加工する際に生じる誤差の範囲内で、第１および第２平面３６，４２と第１主面１０との平行性がずれている場合も、この発明の技術的範囲に含まれる。さらに、第１および第２平面３６，４２は、完全に平坦な平面のみに限定される趣旨ではなく、基板３４を加工する際に生じる誤差の範囲内で湾曲していたり、凹凸を有していてもよい。

同様に、第１および第２傾斜面３８，４４に関しても、基板３４を加工する際に生じる誤差の範囲内で、第１および第２傾斜面３８，４４と第１主面１０との垂直性がずれている場合も、この発明の技術的範囲に含まれる。さらに、第１および第２傾斜面３８，４４は、完全に平坦な面のみに限定される趣旨ではなく、基板３４を加工する際に生じる誤差の範囲内で湾曲していたり、凹凸を有していてもよい。

このように、実施の形態３の半導体装置の製造方法では、この発明のフォトレジストパターンの第３の形成方法を適用している。これにより、第１平面３６及び第１傾斜面３８で形成される段差部付近や第２平面４２及び第２傾斜面４４で形成される段差部付近で発生するフォトレジストパターンの被覆不足や過剰被覆に由来する突起状欠陥や溝状欠陥の発生を防止することができる。つまり、リソグラフィー工程で、第１傾斜面３８と離間して第１原フォトレジストパターン５０を形成すると同時に、第２平面４２の端部４２ａと離間して第２原フォトレジストパターン５２を形成する。そして、熱フロー工程で、加熱により第１及び第２原フォトレジストパターン５０，５２を変形させて変形フォトレジストパターン５８，６０とする。変形により、第１変形フォトレジストパターン５８は、第１傾斜面３８の上端部３８ａを越えることなく、第１傾斜面３８に接触するとともに、第１平面３６との接触幅が設計値Ｗ７となる。また、変形により第２変形フォトレジストパターン６０は、第２傾斜面４４の上端部４４ａよりも高い位置で、第２平面４２の端部４２ａに接触するとともに、第２平面との接触幅が設計値Ｗ８となる。これにより、被覆不足や過剰被覆が防止される。よって、半導体装置を製造する際の次工程であるエッチング工程で、突起状欠陥や溝状欠陥の発生が防止され、設計寸法通りの半導体装置を得ることができる。

また、この発明のフォトレジストパターンの第３の形成方法では、（ｉ）露光時にマスクの遮蔽部の幅を狭くし、（ｉｉ）ポストベークを兼ねて熱フローを行うことで、設計寸法通りの第１及び第２変形フォトレジストパターン５８，６０を形成する。これら（ｉ）、（ｉｉ）は、どちらも既存の工程を改良したものである。よって、この発明のフォトレジストパターンの第３の形成方法には何ら新しい工程が追加されることがない。

（実施の形態４）
実施の形態４において、回折格子の製造方法の一好適例につき説明する。ここでは、特にバイナリ型回折格子の製造方法について説明する。バイナリ型回折格子とは、基板の第１主面に平行であり高さが異なる２以上の平面が、それぞれの端部において基板の第１主面に垂直な垂直面により接続された階段状構造を有するものである。換言すれば、バイナリ型回折格子とは、基板に形成された、所定幅毎に高さが所定値ずつ変化する階段状構造である、と言うこともできる。

バイナリ型回折格子は、以下で説明するように、複数の工程からなる工程単位を１回以上繰り返すことで製造される。一つの工程単位は、以下に示す３つの工程からなる。
（１）遮蔽部を有するマスクを用いて基板の第１主面側に形成されたフォトレジスト膜を露光して、フォトレジストパターンを形成する工程（フォトレジストパターン形成工程）、
（２）フォトレジストパターンをエッチング保護膜として、基板を第１主面側からエッチングする工程（エッチング工程）、及び、
（３）第１主面側に残るフォトレジストパターンを除去する工程（灰化工程）
ここで、フォトレジストパターン形成工程は、さらに（１−１）フォトレジスト塗布工程、（１−２）リソグラフィー工程、及び、（１−３）熱フロー工程とを含んでいる。

実施の形態４においては、マスクの遮蔽部の形状及び位置を変化させながら工程単位を３回繰り返すことにより、７段の階段状構造からなるバイナリ型回折格子を形成する場合を例に挙げて説明を行う。

図７〜９は、実施の形態４の回折格子の製造方法を説明するための図面である。図７（Ａ）〜（Ｃ）、図８（Ａ）〜（Ｃ）及び図９（Ａ），（Ｂ）は回折格子の製造工程段階で得られた構造体の断面切り口で、それぞれを示す工程図である。ここで、図７（Ａ），（Ｂ）が第１工程単位に対応する構造体の断面切り口を示す工程図であり、図７（Ｃ）及び図８（Ａ），（Ｂ）が第２工程単位に対応する構造体の断面切り口を示す工程図であり、図８（Ｃ）及び図９（Ａ），（Ｂ）が第３工程単位に対応する構造体の断面切り口を示す工程図である。

まず、図７（Ａ）を参照して、実施の形態４で用いる基板について説明する。基板６２は、第１主面６４と第１主面６４の反対側に設けられた第２主面６６とを有している。そして、第１主面６４上に互いに隣接する７つの領域である第１領域〜第７領域が設定されている。尚、以下では、第１領域を領域ａと、第２領域を領域ｂと、第３領域を領域ｃと第４領域を領域ｄと、第５領域を領域ｅと、第６領域を領域ｆと、第７領域を領域ｇとそれぞれ称することとする。７つの領域ａ〜ｇは、それぞれ等しい幅Ｗを有している。この７つの領域ａ〜ｇにより一つの単位構造Ｔが構成されている。

単位構造Ｔは、第１主面６４上において、幅方向に隣接して繰り返されている。ここで、単位構造Ｔの左側に位置する単位構造をＴ_Lnと表し、単位構造Ｔの右側に位置する単位構造をＴ_Rnと表す（ここでｎは、単位構造Ｔの幅で計った、単位構造Ｔからの距離である）。この表現を用いて、第１主面６４上で単位構造の並びを表すと、図面左側から、…，Ｔ_Ln，…，Ｔ_L1，Ｔ，Ｔ_R1，…，Ｔ_Ln，…のように、幅方向に隣接して繰り返された並びとなっている。この単位構造…，Ｔ_Ln，…，Ｔ_L1，Ｔ，Ｔ_R1，…，Ｔ_Ln，…の繰り返しにより、第１主面６４上に周期構造が設定されている。

ここで、単位構造Ｔに注目すると、単位構造Ｔの領域ａの左側には、隣接する単位構造Ｔ_L1の領域ｇ_L1が隣接することとなる。また、単位構造Ｔの領域ｇの右側には、隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1が隣接することとなる。

尚、実施の形態４で製造するバイナリ型回折格子においては、幅Ｗは１μｍとされている。また、１つの垂直面を挟んで隣接する２平面間の高さの差ｈは０．２μｍとされている。

また、後述する回折格子の製造方法の工程を追った記述では、周期構造…，Ｔ_Ln，…，Ｔ_L1，Ｔ，Ｔ_R1，…，Ｔ_Ln，…中の単位構造Ｔに注目して説明を行っているが、同様の製造工程は、単位構造Ｔ以外の単位構造についても同時に行われている。

続いて、図７（Ａ）〜図９（Ｂ）を参照して回折格子の製造方法について説明する。

（１）第１工程単位
（１−１）フォトレジストパターン形成工程
図７（Ａ）を参照してフォトレジストパターン形成工程について説明する。

（１−１−１）フォトレジスト塗布工程
実施の形態１で述べた「フォトレジスト塗布工程」の手順と同様にして、基板６２の第１主面６４側の全面に、約１μｍのフォトレジスト膜を形成する。

（１−１−２）リソグラフィー工程
そして、領域ｅ〜ｇに対応する位置に遮蔽部を有するマスクを用いて、実施の形態１で述べた「リソグラフィー工程」の手順と同様にして、露光及び現像を行う。現像終了後、基板６２を１１０°Ｃで１分間加熱することによりポストベークを行う。これにより、領域ｅ〜ｇを被覆するフォトレジストパターン６８を形成する。

尚、マスクとしては、領域ｅ〜ｇの幅３Ｗに等しい幅の遮蔽部を有するものを用いる。

（１−２）エッチング工程
フォトレジストパターン６８をエッチング保護膜として、領域ａ〜ｄを深さ３ｈ（０．６μｍ）だけエッチングする。エッチングの具体的手順は実施の形態１の「エッチング工程」で述べたものと同様である。

これにより、領域ｄ，ｅの境界に第１主面６４に垂直であり、上端部７０ａを有する第１垂直面７０を、領域ｇと隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界に第１主面６４に垂直であり、上端部７２ａを有する第２垂直面７２を形成する。

（１−３）灰化工程
図７（Ｂ）を参照して灰化工程について説明する。フォトレジストパターン６８を、Ｏ₂プラズマを用いた灰化処理により除去する。

これにより、領域ａ〜ｄが深さ３ｈだけ低くなり、領域ｄ，ｅ境界に第１垂直面７０を有し、領域ｇと隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界に第２垂直面７２を有する構造が得られる。

（２）第２工程単位
第１工程単位では、段差部を有さない水平面状の単位構造Ｔに対してフォトレジストパターン形成工程を実施した。そのため、マスクの遮蔽部の幅やポストベークについては特別な配慮をする必要がなかった。しかし、第２工程単位以降の工程単位では、第１主面６４側に段差部を有する単位構造Ｔに対してフォトレジストパターン形成工程を実施することになる。そのため、第２工程単位以降のフォトレジストパターン形成工程は、マスクの遮蔽部の幅を設計値よりも狭くして露光を行うリソグラフィー工程と、ポストベークを兼ねて原フォトレジストパターンを加熱することにより変形させる熱フロー工程とを含むこととなる。

（２−１）フォトレジストパターン形成工程
（２−１−１）フォトレジスト塗布工程
実施の形態１で述べた「フォトレジスト塗布工程」の手順と同様にして、基板６２の第１主面６４側の全面に、フォトレジスト膜を形成する。このときのフォトレジスト膜の厚さは、第２主面６６から第１主面６４に向かう方向の高さが最も高い領域ｅ〜ｇ上において約１μｍである。

（２−１−２）リソグラフィー工程
図７（Ｃ）を参照してリソグラフィー工程について説明する。

領域ｃ，ｄ及び領域ｆ，ｇに対応する位置に遮蔽部を有するマスクを用いて、実施の形態１で述べたと同様の露光を行う。ここで、マスクとしては、領域ｃ，ｄの幅２Ｗよりも若干小さく、かつ、領域ｆ，ｇの幅２Ｗよりも若干小さい遮蔽部を有するものが用いられる。露光終了後、実施の形態１で述べたと同様にして現像を行う。

このようにして、領域ｃ，ｄを被覆する第１原フォトレジストパターン７４と、領域ｆ，ｇを被覆する第２原フォトレジストパターン７６とを形成する。

前述のようにマスクの遮蔽部幅を領域ｃ，ｄの幅２Ｗよりも小さくしているので、第１原フォトレジストパターン７４の幅は、設計値２Ｗよりも小さくなる。つまり、第１原フォトレジストパターン７４の領域ａ側端部（左端部）７４Ｌは、領域ｂ，ｃの境界と、間隔ＳＬ１だけ離間しており、領域ｇ側端部（右端部）７４Ｒは、第１垂直面７０と、間隔ＳＲ１だけ離間している。ここで、ＳＲ１＝４０ｎｍであり、ＳＬ１＝５０ｎｍである。

同様の理由により、第２原フォトレジストパターン７６の幅も設計値２Ｗよりも小さくなる。つまり、第２原フォトレジストパターン７６の領域ａ側端部（左端部）７６Ｌは、領域ｅ，ｆ境界と、間隔ＳＬ２だけ離間しており、領域ｇ側端部（右端部）７６Ｒは、領域ｇと隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界（第２垂直面７２）と、間隔ＳＲ２だけ離間している。ここで、ＳＬ２＝４０ｎｍであり、ＳＲ２＝３５ｎｍである。

実施の形態１で述べたのと同様の理由により、ＳＲ１，ＳＲ２，ＳＬ１，ＳＬ２は、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値とされる。

ここで、右側間隔ＳＲ１，ＳＲ２同士を比較すると、ＳＲ１＞ＳＲ２であり、左側間隔ＳＬ１，ＳＬ２同士を比較すると、ＳＬ１＞ＳＬ２となっている。この理由は、実施の形態３で述べたように、第１原フォトレジストパターン７４の方が第２原フォトレジストパターン７６よりも厚さが厚く、熱フロー工程における変形速度に関して、（第１原フォトレジストパターン７４＞第２原フォトレジストパターン７６）という関係が成り立つからである。

（２−１−３）熱フロー工程
図８（Ａ）を参照して熱フロー工程について説明する。

実施の形態１で述べた「熱フロー工程」の手順と同様にして、基板６２を加熱することにより、第１及び第２原フォトレジストパターン７４，７６を変形させることで第１及び第２変形フォトレジストパターン７８，８０を形成する。

第１原フォトレジストパターン７４は、実施の形態１で述べたと同様に変形し、これにより、領域ａ側端部（左端部）７８Ｌが領域ｂ，ｃの境界に接触するともに、領域ｇ側端部（右端部）７８Ｒが第１垂直面７０の上端部７０ａよりも低い位置で第１垂直面７０に接触する、第１変形フォトレジストパターン７８が得られる。

また、第２原フォトレジストパターン７６は、実施の形態２で述べたと同様に変形し、これにより、領域ａ側端部（左端部）８０Ｌが領域ｅ，ｆの境界に接触するとともに、領域ｇ側端部（右端部）８０Ｒが第２垂直面７２の上端部７２ａよりも高い位置で、領域ｇと、隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界に接触する第２変形フォトレジストパターン８０が得られる。

熱フロー工程において、第１原フォトレジストパターン７４の左右端部は、第２原フォトレジストパターン７６の左右端部よりも長い距離を変形により移動しなければならない（ＳＬ１＞ＳＬ２、ＳＲ１＞ＳＲ２）。しかし、前述したように、熱フロー工程における変形速度には、（第１原フォトレジストパターン７４＞第２原フォトレジストパターン７６）という関係が成り立つので、第１原フォトレジストパターン７４が領域ｃ，ｄを被覆するのに要する時間と、第２原フォトレジストパターン７６が領域ｆ，ｇを被覆するのに要する時間とは略等しくなる。

（２−２）エッチング工程
第１及び第２変形フォトレジストパターン７８，８０をエッチング保護膜として、領域ａ，ｂ，ｅを深さ２ｈ（０．４μｍ）だけエッチングする。エッチングの具体的手順は実施の形態１の「エッチング工程」で述べたものと同様である。

これにより、領域ｂ，ｃの境界に第１主面６４に垂直であり、上端部８２ａを有する第３垂直面８２を、領域ｅ，ｆの境界に第１主面６４に垂直であり、上端部８４ａを有する第４垂直面８４を形成する。

（２−３）灰化工程
図８（Ｂ）を参照して灰化工程について説明する。第１及び第２変形フォトレジストパターン７８，８０を、Ｏ₂プラズマを用いた灰化処理により除去する。

これにより、領域ａ，ｂが深さ５ｈだけ低くなり、領域ｃ，ｄが深さ３ｈだけ低くなり、領域ｅが深さ２ｈだけ低くなるとともに、領域ｂ，ｃ境界に第３垂直面８２を有し、領域ｅ，ｆ境界に第４垂直面８４を有する構造が得られる。

（３）第３工程単位
（３−１）フォトレジストパターン形成工程
（３−１−１）フォトレジスト塗布工程
実施の形態１で述べた「フォトレジスト塗布工程」の手順と同様にして、基板６２の第１主面６４側の全面に、フォトレジスト膜を形成する。このときのフォトレジスト膜の厚さは、第２主面６６から第１主面６４に向かう方向の高さが最も高い領域ｆ，ｇ上において約１μｍである。

（３−１−２）リソグラフィー工程
図８（Ｃ）を参照してリソグラフィー工程について説明する。

領域ｂ、領域ｄ，ｅ及び領域ｇに対応する位置に遮蔽部を有するマスクを用いて、実施の形態１で述べたと同様の露光を行う。ここで、マスクとしては、領域ｂ及び領域ｇの幅Ｗよりも若干狭く、領域ｄ，ｅの幅２Ｗよりも若干狭い遮蔽部を有するものが用いられる。露光終了後、実施の形態１で述べたと同様にして現像を行う。

このようにして、領域ｂを被覆する第３原フォトレジストパターン８６、領域ｄ，ｅを被覆する第４原フォトレジストパターン８８及び領域ｇを被覆する第５原フォトレジストパターン９０を形成する。

前述のようにマスクの遮蔽部幅を、領域ｂの幅Ｗよりも若干狭くしているので、第３原フォトレジストパターン８６の幅は、設計値Ｗよりも小さくなる。つまり、第３原フォトレジストパターン８６の領域ａ側端部（左端部）８６Ｌは、領域ａ，ｂの境界と、間隔ＳＬ３だけ離間しており、領域ｇ側端部（右端部）８６Ｒは、第３垂直面８２と、間隔ＳＲ３だけ離間している。ここで、ＳＲ３＝５０ｎｍであり、ＳＬ３＝６５ｎｍである。

同様の理由により、第４原フォトレジストパターン８８の幅も設計値２Ｗよりも小さくなる。つまり、第４原フォトレジストパターン８８の領域ａ側端部（左端部）８８Ｌは、領域ｃ，ｄ境界と、間隔ＳＬ４だけ離間しており、領域ｇ側端部（右端部）８８Ｒは、第４垂直面８４と、間隔ＳＲ４だけ離間している。ここで、ＳＲ４＝４０ｎｍであり、ＳＬ４＝５０ｎｍである。

同様の理由により、第５原フォトレジストパターン９０の幅も設計値Ｗよりも小さくなる。つまり、第５原フォトレジストパターン９０の領域ａ側端部（左端部）９０Ｌは、領域ｆ，ｇ境界と、間隔ＳＬ５だけ離間しており、領域ｇ側端部（右端部）９０Ｒは、領域ｇと隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界（第２垂直面７２）と、間隔ＳＲ５だけ離間している。ここで、ＳＬ５＝４０ｎｍであり、ＳＲ５＝３５ｎｍである。

実施の形態１で述べたのと同様の理由により、ＳＲ３，ＳＲ４，ＳＲ５，ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５は、露光時のマスク合わせの際に発生する位置誤差（３０ｎｍ程度）よりも大きな値とされる。

ここで、右側間隔ＳＲ３，ＳＲ４及びＳＲ５を比較すると、ＳＲ３＞ＳＲ４＞ＳＲ５であり、左側間隔ＳＬ３，ＳＬ４及びＳＬ５を比較すると、ＳＬ３＞ＳＬ４＞ＳＬ５となっている。この理由は、（２−１−２）で述べたものと同様であり、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０の厚さの違いに起因して、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０の熱フロー工程における変形速度に（第３原フォトレジストパターン８６＞第４原フォトレジストパターン８８＞第５原フォトレジストパターン９０）という関係が成り立つからである。

（３−１−３）熱フロー工程
図９（Ａ）を参照して熱フロー工程について説明する。

実施の形態１で述べた「熱フロー工程」の手順と同様にして、基板６２を加熱することにより、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０を変形させることで第３〜第５変形フォトレジストパターン９２，９４，９６を形成する。

第３原フォトレジストパターン８６は、実施の形態１で述べたと同様に変形し、これにより、領域ａ側端部（左端部）９２Ｌが領域ａ，ｂの境界に接触するともに、領域ｇ側端部（右端部）９２Ｒが第３垂直面８２の上端部８２ａよりも低い位置で第３垂直面８２に接触する、第３変形フォトレジストパターン９２が得られる。

第４原フォトレジストパターン８８は、実施の形態１で述べたと同様に変形し、これにより、領域ａ側端部（左端部）９４Ｌが領域ｃ，ｄの境界に接触するとともに、領域ｇ側端部（右端部）９４Ｒが第４垂直面８４の上端部８４ａよりも低い位置で、第４垂直面８４に接触する、第４変形フォトレジストパターン９４が得られる。

第５原フォトレジストパターン９０は、実施の形態２で述べたと同様に変形し、これにより、領域ａ側端部（左端部）９６Ｌが領域ｆ，ｇの境界に接触するとともに、領域ｇ側端部（右端部）９６Ｒが、第２垂直面７２の上端部７２ａよりも高い位置で、領域ｇと隣接する単位構造Ｔ_R1の領域ａ_R1との境界に接触する第５変形フォトレジストパターン９６が得られる。

熱フロー工程において、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０の左右端部の移動すべき距離は、この順序で短くなっている（ＳＲ３＞ＳＲ４＞ＳＲ５、ＳＬ３＞ＳＬ４＞ＳＬ５）。しかし、前述したように、熱フロー工程における変形速度には、（第３原フォトレジストパターン８６＞第４原フォトレジストパターン８８＞第５原フォトレジストパターン９０）という関係が成り立つので、第３原フォトレジストパターン８６が領域ｂを被覆するのに要する時間、第４原フォトレジストパターン８８が領域ｄ，ｅを被覆するのに要する時間、及び、第５原フォトレジストパターン９０が領域ｇを被覆するのに要する時間は略等しくなる。

（３−２）エッチング工程
第３〜第５変形フォトレジストパターン９２，９４，９６をエッチング保護膜として、領域ａ，ｃ，ｆを深さｈ（０．２μｍ）だけエッチングする。エッチングの具体的手順は実施の形態１の「エッチング工程」で述べたものと同様である。

（３−３）灰化工程
図９（Ｂ）を参照して灰化工程について説明する。第３〜第５変形フォトレジストパターン９２，９４，９６をＯ₂プラズマを用いた灰化処理により除去する。

これにより、領域ａが深さ６ｈだけ低くなり、領域ｂが深さ５ｈだけ低くなり、領域ｃが深さ４ｈだけ低くなり、領域ｄが深さ３ｈだけ低くなり、領域ｅが深さ２ｈだけ低くなり、領域ｆが深さｈだけ低くなり、領域ｇの高さが変化しない構造体が形成される。つまり、領域ａから領域ｇにかけて、高さがｈずつ高くなる７つの平面からなるバイナリ型回折格子が形成される。

なお、実施の形態４においては、第１〜第４垂直面７０，７２，８２，８４は、第１主面６４に対して、垂直な場合を例示したが、これは、第１〜第４垂直面７０，７２，８２，８４が、第１主面６４に対して完全に垂直な場合のみに、この発明を限定する趣旨ではなく、基板６２を加工する際に生じる誤差の範囲内で、第１〜第４垂直面７０，７２，８２，８４と第１主面６４との垂直性がずれている場合も、この発明の技術的範囲に含まれる。

また、第１工程単位で形成される、領域ａ〜ｄに亘る平面（図７（Ｂ）参照）、ならびに第２工程単位で形成される、領域ａ，ｂに亘る平面および領域ｅに亘る平面（図８（Ｂ）参照）は、第１主面６４に対して、基板６２の加工誤差の範囲内で平行となっている。

このように、実施の形態４によれば、第１〜第３工程単位を経ることにより、基板に７段のバイナリ型回折格子を形成する。この場合において、工程（２−１−２）のリソグラフィー工程において、第１及び第２原フォトレジストパターン７４，７６を形成する。続いて、工程（２−１−３）の熱フロー工程において、第１及び第２原フォトレジストパターン７４，７６を加熱により変形させることで設計寸法通りの第１及び第２変形フォトレジストパターン７８，８０を得る。これにより、領域ｄ，ｅ付近の段差部及び領域ｇ，ａ_R1付近の段差部においてフォトレジストパターンの被覆不足や過剰被覆が防止される。よって、工程（２−２）のエッチング工程において、突起状欠陥や溝状欠陥が発生することを防止できる。

さらに、工程（３−１−２）のリソグラフィー工程において、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０を形成する。続いて、工程（３−１−３）の熱フロー工程において、第３〜第５原フォトレジストパターン８６，８８，９０を加熱により変形させることで設計寸法通りの第３〜第５変形フォトレジストパターン９２，９４，９６を得る。これにより、領域ｂ，ｃ付近の段差部、領域ｅ，ｆ付近の段差部及び領域ｇ，ａ_R1付近の段差部において、フォトレジストパターンの被覆不足や過剰被覆が防止される。よって、工程（３−２）のエッチング工程において、バイナリ型回折格子に突起状欠陥や溝状欠陥が発生することを防止できる。これにより、７段全体にわたって、突起状欠陥や溝状欠陥を有さないバイナリ型回折格子が製造できる。

また、フォトレジストパターン形成工程では、露光時にマスクの遮蔽部の幅を狭くし、ポストベークを兼ねて熱フローを行うことで、設計寸法通りの第１〜第５変形フォトレジストパターン７８，８０，９２，９４，９６を形成する。つまり、フォトレジストパターン形成工程は既存の工程を改良したものである。よって、この発明の回折格子の製造方法には何ら新しい工程が追加されることがない。

実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する図（その１）である。 実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する図（その２）である。 実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する図（その３）である。 実施の形態２の半導体装置の製造方法を説明する図である。 実施の形態３の半導体装置の製造方法を説明する図（その１）である。 実施の形態３の半導体装置の製造方法を説明する図（その２）である。 実施の形態４の回折格子の製造方法を説明するための図（その１）である。 実施の形態４の回折格子の製造方法を説明するための図（その２）である。 実施の形態４の回折格子の製造方法を説明するための図（その３）である。

符号の説明

１０，６４ 第１主面
１２，６６ 第２主面
１４，３４，６２ 基板
１６ 第１平面
１９ 第２平面
１８ 接続面
２０，４０，４１ 構造
２１，４８ フォトレジスト膜
２２，２８ 原フォトレジストパターン
２４，３０ 設計領域
２６，３２ 変形フォトレジストパターン
３６ 第１平面
３８ 第１傾斜面
４２ 第２平面
４４ 第２傾斜面
５０，７４ 第１原フォトレジストパターン
５２，７６ 第２原フォトレジストパターン
５４ 第１設計領域
５６ 第２設計領域
５８，７８ 第１変形フォトレジストパターン
６０，８０ 第２変形フォトレジストパターン
６８ フォトレジストパターン
７０ 第１垂直面
７２ 第２垂直面
８２ 第３垂直面
８４ 第４垂直面
８６ 第３原フォトレジストパターン
８８ 第４原フォトレジストパターン
９０ 第５原フォトレジストパターン
９２ 第３変形フォトレジストパターン
９４ 第４変形フォトレジストパターン
９６ 第５変形フォトレジストパターン
１００ 段差部
１０４ フォトレジストパターン
１０２ 垂直面
１０６ 下段側平面
１０８ 上段側平面
１１０ 溝状欠陥
１１２ 突起状欠陥
１６ａ，１９ａ，３６ａ，４２ａ 端部
１８ａ，３８ａ，４４ａ，７０ａ，７２ａ，８２ａ，８４ａ 上端部
７４Ｌ，７６Ｌ，７８Ｌ，８０Ｌ，８６Ｌ，８８Ｌ，９０Ｌ，９２Ｌ，９４Ｌ，９６Ｌ 左端部
７４Ｒ，７６Ｒ，７８Ｒ，８０Ｒ，８６Ｒ，８８Ｒ，９０Ｒ，９２Ｒ，９４Ｒ，９６Ｒ 右端部
Ｗ 幅
Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５，Ｗ６ 接触幅
Ｗ２，Ｗ４，Ｗ７，Ｗ８ 設計値
ＤＲ１，ＤＲ２，ＤＲ３，ＤＲ４ 右側間隔
ＤＬ１，ＤＬ２，ＤＬ３，ＤＬ４ 左側間隔
ａ〜ｇ 第１領域〜第７領域
Ｔ，Ｔ_Rn，Ｔ_Ln 単位構造
ｈ 高さの差
ＳＲ１〜ＳＲ５，ＳＬ１〜ＳＬ５ 間隔

Claims (14)

1. 第１主面と該第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板において、
   前記第１主面に形成されている第１平面と、前記第２主面との距離が前記第１平面よりも大きな第２平面と、前記第１および第２平面の端部同士を接続する接続面と、を有する構造に、フォトレジストパターンを形成するにあたり、
   原フォトレジストパターンを前記第１平面上に、前記接続面と離間するように形成するリソグラフィー工程と、
   前記原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記第２平面よりも低い位置で前記接続面に接触する変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程と、
   を含むことを特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
2. 前記熱フロー工程において、前記変形フォトレジストパターンの前記第１平面との接触幅が設計値となるように、前記原フォトレジストパターンを変形させることを特徴とする請求項１に記載のフォトレジストパターンの形成方法。
3. 第１主面と該第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板において、
   前記第１主面に形成されている第１平面と、前記第２主面との距離が前記第１平面よりも大きな第２平面と、前記第１および第２平面の端部同士を接続する接続面と、を有する構造に、フォトレジストパターンを形成するにあたり、
   原フォトレジストパターンを前記第２平面上に、該第２平面の端部と離間するように形成するリソグラフィー工程と、
   前記原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記第２平面の前記端部よりも高い位置で前記第２平面の前記端部に接触する変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程と、
   を含むことを特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
4. 前記熱フロー工程において、前記変形フォトレジストパターンの前記第２平面との接触幅が設計値となるように、前記原フォトレジストパターンを変形させることを特徴とする請求項３に記載のフォトレジストパターンの形成方法。
5. 前記第１および第２平面が前記第１主面と平行であり、かつ、前記接続面が前記第１主面と垂直であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォトレジストパターンの形成方法。
6. 第１主面と第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板において、
   第１平面と、該第１平面の端部に接続された前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に延びる第１傾斜面とからなる構造、及び、
   第２平面と、該第２平面の端部に接続された前記第１主面から前記第２主面に向かう方向に延びる第２傾斜面とからなる構造、
   が形成されている前記第１主面の前記第１平面及び前記第２平面に同時にフォトレジストパターンを形成するにあたり、
   第１原フォトレジストパターンを、前記第１平面上に前記第１傾斜面と離間するように形成し、かつ、第２原フォトレジストパターンを前記第２平面上に前記第２平面の前記端部と離間するように形成するリソグラフィー工程と、
   前記基板を加熱することにより、前記第１原フォトレジストパターンと前記第２原レジストパターンを同時に変形させて、それぞれ、第１変形フォトレジストパターンと第２変形フォトレジストパターンとを形成することで、
   前記第１変形フォトレジストパターンを、前記第１傾斜面の第１主面側端部よりも低い位置で前記第１傾斜面に接触させ、かつ、
   前記第２変形フォトレジストパターンを、前記第２傾斜面の第１主面側端部よりも高い位置で前記第２平面の端部に接触させる
   熱フロー工程と、
   を含むことを特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
7. 前記第１および第２平面が前記第１主面と平行であり、前記第１および第２傾斜面が前記第１主面と垂直であることを特徴とする請求項６記載のフォトレジストパターンの形成方法。
8. 第２主面、および、
   該第２主面の反対側に設けられ、かつ、該第２主面とは第１の距離を有する第１の面と、該第２主面とは前記第１の距離よりも長い第２の距離を有する第２の面と、前記第１の面および前記第２の面の間に位置する第３の面とを有する第１主面、
   を備えた基板を準備する工程と、
   前記第３の面と離間するように前記第１の面上に原レジストパターンを形成する工程と、
   前記原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記第３の面に接触する変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程と、
   を含むことを特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
9. 第２主面、および、
   該第２主面の反対側に設けられ、かつ、該第２主面とは第１の距離を有する第１の面と、該第２主面とは前記第１の距離よりも長い第２の距離を有する第２の面と、前記第１の面および前記第２の面の間に位置する第３の面とを有する第１主面、
   を備えた基板を準備する工程と、
   前記第２の面の端部と離間するように前記第２の面上に原レジストパターンを形成する工程と、
   前記原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記第２の面の端部に接触する変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程と、
   を含むことを特徴とするフォトレジストパターンの形成方法。
10. 第１主面と該第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板を準備し、
    （１）遮蔽部を有するマスクを用いて前記基板の前記第１主面側に形成されたフォトレジスト膜を露光して、フォトレジストパターンを形成する工程と、
    （２）前記フォトレジストパターンをエッチング保護膜として、前記基板を前記第１主面側からエッチングする工程と、
    （３）前記フォトレジストパターンを除去する工程と、
    からなる工程単位を１回以上含み、
    前記工程単位毎に前記マスクの前記遮蔽部の形状及び位置を変更することにより、前記第１主面に平行であり高さが異なる２以上の平面が、それぞれの端部において前記第１主面に垂直な垂直面により接続された階段状構造を有する回折格子を製造するにあたり、
    ２回目以降の工程単位における工程（１）において、下記の第１及び第２フォトレジストパターン形成方法の双方またはいずれか一方を実施することを特徴とする回折格子の製造方法。
    （ａ）前記２以上の平面のいずれかであって、該平面の端部に接続され、前記第２主面から前記第１主面に向かう方向に延びる前記第１主面に垂直な垂直面を有する構造の前記平面にフォトレジストパターンを形成する場合に、原フォトレジストパターンを前記平面上に前記垂直面と離間するように形成するリソグラフィー工程と、該原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記垂直面の前記第１主面側端部よりも低い位置で前記垂直面に接触させるとともに、前記平面との接触幅が設計値となる変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程とを含む第１フォトレジストパターン形成方法、及び、
    （ｂ）前記２以上の平面のいずれかであって、該平面の端部に接続され、前記第１主面から前記第２主面に向かう方向に延びる前記第１主面に垂直な垂直面を有する構造の前記平面にフォトレジストパターンを形成する場合に、原フォトレジストパターンを前記平面上に前記平面の端部と離間するように形成するリソグラフィー工程と、該原フォトレジストパターンを加熱して変形させることにより、前記垂直面の前記第１主面側端部よりも高い位置で前記端部に接触させるとともに、前記平面との接触幅が設計値となる変形フォトレジストパターンを形成する熱フロー工程とを含む第２フォトレジストパターン形成方法
11. 高さがｈ（ｈ＞０）ずつ高くなる７つの平面からなる階段状構造を有する回折格子を製造するにあたり、
    第１主面と該第１主面の反対側に設けられた第２主面とを有する基板を準備し、
    前記第１主面上に、同一幅を有し互いに隣接する第１領域〜第７領域からなる単位構造が、幅方向に隣接して繰り返される周期構造を設定し、
    個々の前記単位構造において、
    （１）第５領域〜第７領域を被覆するフォトレジストパターンを形成する工程と、
    （２）フォトレジストパターンをエッチング保護膜として、第１領域〜第４領域を深さ３ｈだけエッチングすることにより、第４及び第５領域の境界に第１主面に垂直な第１垂直面を、第７領域と隣接する単位構造の第１領域との境界に第１主面に垂直な第２垂直面を形成する工程と、
    （３）フォトレジストパターンを除去する工程と、
    （４）第３及び第４領域を被覆する第１原フォトレジストパターンを、該第１原フォトレジストパターンの第１領域側端部が第２及び第３領域の境界と離間するとともに、第７領域側端部が第１垂直面と離間するように形成し、かつ、
    第６及び第７領域を被覆する第２原フォトレジストパターンを、該第２原フォトレジストパターンの第１領域側端部が第５及び第６領域の境界と離間するとともに、第７領域側端部が、第７領域と隣接する単位構造の第１領域との境界と離間するように、形成する工程と、
    （５）前記基板を加熱することで、前記第１及び第２原フォトレジストパターンを変形させることで第１及び第２変形フォトレジストパターンを形成し、
    前記第１変形フォトレジストパターンの第１領域側端部を第２及び第３領域の境界に接触させるとともに、第７領域側端部を第１垂直面の上端部よりも低い位置で第１垂直面に接触させ、かつ、
    前記第２変形フォトレジストパターンの第１領域側端部を第５及び第６領域の境界に接触させるとともに、第７領域側端部を第２垂直面の上端部よりも高い位置で、第７領域と隣接する単位構造の第１領域との境界に接触させる工程と、
    （６）前記第１及び第２変形フォトレジストパターンをエッチング保護膜として第１，第２及び第５領域を深さ２ｈだけエッチングすることにより、第２及び第３領域の境界に第１主面に垂直な第３垂直面を、第５及び第６領域の境界に第１主面に垂直な第４垂直面を、形成する工程と、
    （７）前記第１及び第２変形フォトレジストパターンを除去する工程と、
    （８）第２領域を被覆する第３原フォトレジストパターンを、該第３原フォトレジストパターンの第１領域側端部が第１及び第２領域の境界と離間するとともに、第７領域側端部が、第３垂直面と離間するように形成し、かつ、
    第４及び第５領域を被覆する第４原フォトレジストパターンを、該第４原フォトレジストパターンの第１領域側端部が、第３及び第４領域の境界と離間するとともに、第７領域側端部が、第４垂直面と離間するように形成し、かつ、
    第７領域を被覆する第５原フォトレジストパターンを、該第５原フォトレジストパターンの第１領域側端部が、第６及び第７領域の境界と離間するとともに、第７領域側端部が、第７領域と隣接する単位構造の第１領域との境界と離間するように、形成する工程と、
    （９）基板を加熱することで、前記第３〜第５原フォトレジストパターンを変形させることで第３〜第５変形フォトレジストパターンを形成し、
    前記第３変形フォトレジストパターンの第１領域側端部を第１及び第２領域の境界に接触させるとともに、第７領域側端部を第３垂直面の上端部よりも低い位置で第３垂直面に接触させ、かつ、
    前記第４変形フォトレジストパターンの第１領域側端部を第３及び第４領域の境界に接触させるとともに、第７領域側端部を第４垂直面の上端部よりも低い位置で第４垂直面に接触させ、かつ、
    前記第５変形フォトレジストパターンの第１領域側端部を第６及び第７領域の境界に接触させるとともに、第７領域側端部を第２垂直面の上端部よりも高い位置で、第７領域と隣接する単位構造の第１領域との境界に接触させる工程と、
    （１０）前記第３〜第５変形フォトレジストパターンをエッチング保護膜として、第１，第３及び第６領域を深さｈだけエッチングすることにより、第１領域から第７領域にかけて高さがｈずつ高くなる７つの平面からなる階段状構造を形成する工程と、
    （１１）前記第３〜第５変形フォトレジストパターンを除去する工程と、
    を含むことを特徴とする回折格子の製造方法。
12. 請求項１又は２に記載のフォトレジストパターンの形成方法を用いて半導体装置を製造するにあたり、熱フロー工程の後に、前記変形フォトレジストパターンをエッチング保護膜としてエッチングを行うエッチング工程を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 請求項３又は４記載のフォトレジストパターンの形成方法を用いて半導体装置を製造するにあたり、熱フロー工程の後に、前記変形フォトレジストパターンをエッチング保護膜としてエッチングを行うエッチング工程を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 請求項６記載のフォトレジストパターンの形成方法を用いて半導体装置を製造するにあたり、熱フロー工程の後に、前記第１及び第２のフォトレジストパターンをエッチング保護膜としてエッチングを行うエッチング工程を有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

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