(57)【要約】【課題】低コストで微細パターンを形成可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置の製造方法は、被加工体１０上に第１のレジスト１１を形成し、第１のレジスト１１をパターニングする工程と、第１のレジスト１１のパターニングの後、被加工体１０上に第２のレジスト１２を形成し、第２のレジスト１２に対する選択的露光、ベーク及び現像を行い、その現像時に被加工体１０上に残っている第１のレジスト１１を除去するとともに、第２のレジスト１２の一部を選択的に除去して、第２のレジスト１２をパターニングする工程と、パターニングされた第２のレジスト１２をマスクにして被加工体１０を加工する工程と、を備える。【選択図】図１
2010287861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工体上に第１のレジストを形成し、前記第１のレジストに対する選択的露光、ベーク及び現像を行い、前記第１のレジストをパターニングする工程と、
前記第１のレジストをパターニングした後、前記被加工体上に第２のレジストを形成し、前記第２のレジストに対する選択的露光、ベーク及び現像を行い、前記第２のレジストの一部を選択的に除去すると共に、前記被加工体上に残っている前記第１のレジストを除去して前記第２のレジストをパターニングする工程と、
前記パターニングされた前記第２のレジストをマスクにして前記被加工体を加工する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１のレジストの一部を前記第２のレジストから露出させ、前記第２のレジストの前記現像時に使う現像液に前記第１のレジストも溶解させることで前記第１のレジストを除去することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のレジストはポジ型レジストであり、前記第２のレジストはネガ型レジストであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第２のレジストをパターニングする工程は、
前記被加工体上に前記第２のレジストを形成した後、前記第２のレジストに対する選択的露光とベークを行う工程と、
前記第２のレジストのベーク後、前記第２のレジストを溶媒により現像する工程と、
前記第２のレジストの溶媒現像後、前記第１のレジストからなるパターンを覆う前記第２のレジストを除去する工程と、
前記第１のレジストからなるパターンを覆う前記第２のレジストを除去した後、前記第１のレジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第２のレジストをパターニングする工程は、
前記第２のレジストを形成した後、前記第１のレジストからなるパターンを覆う前記第２のレジストを除去する工程と、
前記第１のレジストからなるパターンを覆う前記第２のレジストを除去した後、前記第２のレジストに対する選択的露光とベークを行う工程と、
前記第２のレジストを溶媒により現像する工程と、
前記第１のレジストを除去する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置の短波長化やＮＡの向上に比べて、デバイスの微細化の進展が速く、微細パターンを１回の露光で形成することは解像性能の点で難しくなっている。
【０００３】
所望パターンを複数のパターンに分割して、レジストパターン形成後ハードマスクへのレジストパターン転写を行うことを分割した各々のパターンについて行い、得られたハードマスクパターンをマスクにしてエッチングを行って所望の被加工膜パターンを得る方法が知られている（ダブルパターニング、多重パターニング）。しかし、ハードマスクを使用すると、レジストパターン形成工程のみならず、ハードマスク膜形成工程、エッチング工程、ハードマスク剥離工程が増加するため、コストが増加してしまうという問題点があった。
【０００４】
そのため、半周期パターンを形成する場合には、側壁残しプロセスが提案されている。しかし、最初に犠牲パターンを形成した後、その側壁に側壁材を形成して犠牲パターンを除去する方法なので形成できるパターンには制限がある。
【０００５】
また、残しパターンのダブルパターニングについては、下層反射防止膜（BARC:Bottom Anti-Reflection Coating）をハードマスクとして使う方法や、レジストパターンを積層してエッチングマスクとする方法（ＵＶキュア、イオン注入、ベークによる不溶化プロセス、フリージング剤、ネガ・ポジ積層プロセス、ＰＥＢ（Post Exposure Bake）温度の違いを利用したポジ・ポジ積層プロセス等）が提案されている。しかし、ＢＡＲＣを使用する場合には加工したＢＡＲＣ上のパターニングを行うこととなり、反射防止性能が出なくなってしまう。レジストを積層する場合では、パターンを積層していくので、抜きパターンのダブルパターニングを行うことができない。
【０００６】
銅等の金属配線をめっきで形成するために抜きラインを形成する必要がある。また、コンタクトホールパターンは、ラインパターンと比べると同一寸法でもマージンが小さく、ダブルパターニングの必要性の高いパターンである。このように、ダブルパターニングの必要性はあっても、抜きパターンを形成するためにはハードマスクを使った高コストプロセス以外に有効な方法がないという問題があった。
【０００７】
また、特許文献１には、最初にポジ型レジストのパターンを形成した後、ポジ型レジストよりも薄くネガ型レジストを形成し、全面に紫外線を照射した後ポジ型レジストを除去することで、残ったネガ型レジストによるパターンを得る方法が開示されている。しかし、この場合、最初に形成したポジ型レジストによるパターンの反転パターンが形成されるだけで、そのポジ型レジストパターンよりも微細ピッチのパターンが形成されるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１３６２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、低コストで微細パターンを形成可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様によれば、被加工体上に第１のレジストを形成し、前記第１のレジストに対する選択的露光、ベーク及び現像を行い、前記第１のレジストをパターニングする工程と、前記第１のレジストをパターニングした後、前記被加工体上に第２のレジストを形成し、前記第２のレジストに対する選択的露光、ベーク及び現像を行い、前記第２のレジストの一部を選択的に除去すると共に、前記被加工体上に残っている前記第１のレジストを除去して前記第２のレジストをパターニングする工程と、前記パターニングされた前記第２のレジストをマスクにして前記被加工体を加工する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストで微細パターンを形成可能な半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図２】図１における特定の工程の平面図。
【図３】（ａ）は図１に示す第１のレジストのパターニング時の露光に使用するレチクルの模式平面図であり、（ｂ）は図１に示す第２のレジストのパターニング時の露光に使用するレチクルの模式平面図。
【図４】形成すべきパターンがライン状のスペースパターン（抜きパターン）の場合における図２に対応する模式図。
【図５】（ａ）は図４（ａ）のパターン形成に使用するレチクルの模式平面図であり、（ｂ）は図４（ｂ）のパターン形成に使用するレチクルの模式平面図。
【図６】形成すべきパターンがライン状のスペースパターン（抜きパターン）の場合における図２に対応する模式図。
【図７】（ａ）は図６（ａ）のパターン形成に使用するレチクルの模式平面図であり、（ｂ）は図６（ｂ）のパターン形成に使用するレチクルの模式平面図。
【図８】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図９】図８における特定の工程の平面図。
【図１０】図１１における特定の工程の平面図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図１２】図１３、１４における特定の工程の平面図。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図であり、図１２におけるＡ−Ａ断面に対応する。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図であり、図１２におけるＢ−Ｂ断面に対応する。
【図１５】本発明の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図１６】第１の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図１７】図１６における特定の工程の平面図。
【図１８】第２の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式平面図。
【図１９】第２の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【図２０】第２の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図２は、図１における特定の工程の平面図を示す。図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図１（ａ）に対応し、図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図１（ｄ）に対応し、図２（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面が図１（ｅ）に対応する。
【００１５】
図１及び図２は、被加工体１０に選択的に開口部を形成する工程を示す。被加工体１０は、半導体ウェーハ上に形成された絶縁膜、導電膜、半導体膜などである。あるいは、半導体ウェーハそのものが被加工体１０であってもよい。
【００１６】
本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、例えば平面形状が円形状で同じ直径を有する複数のホール１０ａを被加工体１０に形成する。これらホール１０ａは、半導体デバイスにおいて上下の層間を接続するためのコンタクトホールに対応する。
【００１７】
図２（ｃ）において直交する２方向ＸとＹを導入すると、各ホール１０ａはＸ方向およびＹ方向にそれぞれ等間隔で形成されている。例えば、Ｘ方向のホール１０ａ間の間隔はホール１０ａの直径とほぼ等しく、Ｙ方向のホール１０ａ間の間隔もホール１０ａの直径とほぼ等しい。近年、コンタクトホールの直径及び配置ピッチはますます微細化が進められ、そのように密に配置されたコンタクトホールパターンに対応するパターンを１回の露光でレジストに形成することは解像性能の点で困難となってきている。
【００１８】
そこで、本実施形態では、被加工体１０に形成すべきコンタクトホールパターンを、より配置密度の低い２つのパターン（第１のパターンと第２のパターン）に、パターンデータ処理上の分割を行い、それぞれに対応する２枚のレチクルを使ってレジストに転写する。ここで、図２（ｂ）において破線で示すホール１１ａのパターンが第１のパターンに相当し、実線で示すホール１２ａのパターンが第２のパターンに相当する。
【００１９】
まず、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、被加工体１０上に第１のレジスト１１のパターンを形成する。具体的に、第１のレジスト１１はポジ型レジストであり、第１のレジスト１１を被加工体１０全面に形成した後、図３（ａ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）１５を使って選択的露光を行う。レチクル１５は、露光光に対して透過性を有する基板に、遮光膜またはハーフトーン膜１５ａが選択的に形成された構造を有する。この遮光膜またはハーフトーン膜１５ａのパターンは、図２（ｂ）において破線で示すホール１１ａのパターン（第１のパターン）に対応する。
【００２０】
上記露光の後、現像を行う。第１のレジスト１１はポジ型レジスト膜であるため未露光部が、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、被加工体１０上に残される。第１のレジスト１１はピラー状に被加工体１０上に残され、これは、図２（ｂ）に示すホール１１ａ（いわゆる抜きパターン）の反転パターンに対応する。
【００２１】
次に、図１（ｂ）に示すように、被加工体１０上に、ネガ型レジストである第２のレジスト１２を形成する。このとき、第２のレジスト１２の膜厚を調整して、ピラー状の第１のレジスト１１の側面のすべてが第２のレジスト１２で覆われないようにする。例えば、第２のレジスト１２の第１のレジスト１１に対する接触角を大きくするなどの調整により、第１のレジスト１１間のスペース部に形成される第２のレジスト１２と、第１のレジスト１１の上面上に形成される第２のレジスト１２とがつながらないようにする。また、第１のレジスト１１間のスペース部面積を考慮して、第２のレジスト１２がそのスペース部を覆うことができるように、第２のレジスト１２の膜厚を調整することも必要である。また、第２のレジスト１２の形成にあたっては例えば第２のレジスト１２を形成する材料を有機溶媒に溶解した溶液を被加工体１０上に塗布した後乾燥させるが、第２のレジスト１２の塗布時に第１のレジスト１１が溶解してしまわないような材料の組み合わせにする必要もある。
【００２２】
すなわち、第２のレジスト１２は、第１のレジスト１１が存在しない部分（第１のレジスト１１間のスペース部）の被加工体１０表面を覆うと共に、ピラー状の第１のレジスト１１の上面上にも残される。そして、第２のレジスト１２の膜厚は第１のレジスト１１の膜厚（もしくは高さ）よりも小さく、第１のレジスト１１における上端側の側面の一部は第２のレジスト１２で覆われずに露出される。
【００２３】
次に、図１（ｃ）に示すように、レチクル（もしくはフォトマスク）１６を使って第２のレジスト１２に対して選択的露光を行う。レチクル１６は、図３（ｂ）に示すように、露光光に対して透過性を有する基板に、遮光膜またはハーフトーン膜１６ａが選択的に形成された構造を有する。この遮光膜またはハーフトーン膜１６ａのパターンは、図２（ｂ）において実線で示すホール１２ａのパターン（第２のパターン）に対応する。この露光により第２のレジスト１２に転写されるパターン像は、図２（ｂ）に示すホール１２ａのパターン（抜きパターン）に対応する。このとき、第１のレジスト１１も露光される。第１のレジスト１１の上面上には第２のレジスト１２が存在するが、第２のレジスト１２はほとんど光を吸収しないため、第１のレジスト１１にも露光光は照射される。
【００２４】
この露光後、ベーク（ＰＥＢ：Post Exposure Bake）工程が行われ、さらにその後、現像が行われる。ネガ型レジストである第２のレジスト１２における露光部は架橋して現像液に対して不溶になる。一方、ポジ型レジストである第１のレジスト１１における露光部（被加工体１０上にピラー状に残っているすべての部分）では、ポリマーに結合している溶解抑止効果を持つ保護基が外れて現像液に対して可溶になる。そして、第１のレジスト１１の側面の一部は第２のレジスト１２で覆われずに露出しているため、この部分から現像液に対して溶解していき、第１のレジスト１１は被加工体１０上から除去される。
【００２５】
現像後の状態を図１（ｄ）及び図２（ｂ）に示す。この現像により、第２のレジスト１２に、ホール１１ａ（第１のパターン）と、ホール１２ａ（第２のパターン）とを組み合わせたパターンが形成される。ホール１２ａは、第２のレジスト１２における未露光部が現像液に溶解して除去されて形成されたものであり、ホール１１ａは同じ現像液でピラー状の第１のレジスト１１が溶解して除去されて形成されたものである。ホール１１ａ、１２ａのパターンは、前述した第１のパターンと第２のパターンとを組み合わせたパターンであり、第１のパターンのパターンピッチおよび第２のパターンのパターンピッチよりも微細なピッチで形成される。
【００２６】
そして、これらホール１１ａ、１２ａが形成された第２のレジスト１２をマスクにして、下層の被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図１（ｅ）及び図２（ｃ）に示すように、所望のホール１０ａのパターンが被加工体１０に形成される。
【００２７】
従来行われているハードマスクを使ったダブルパターニング方法に対して、本実施形態ではレジスト（第１のレジスト１１及び第２のレジスト１２）に対するプロセスだけでよく、ハードマスクの形成、ハードマスクに対するエッチング、ハードマスクの剥離といったプロセスが不要であるため工程数を削減でき低コスト化を図れる。
【００２８】
図１６は、本発明の実施形態に対する第１の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図１７は、図１６における特定の工程の平面図を示す。図１７（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図１６（ｃ）に対応し、図１７（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図１６（ｇ）に対応し、図１７（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面が図１６（ｉ）に対応する。
【００２９】
まず、図１６（ａ）に示すように、被加工体１０上にハードマスク１０１を形成する。次に、図１６（ｂ）に示すように、ハードマスク１０１上に第１のレジスト１０２を形成した後、その第１のレジスト１０２をパターニングする。この第１のレジスト１０２をマスクにしてエッチングを行うことで、図１６（ｃ）、図１７（ａ）に示すように、ハードマスク１０１に選択的にホール１０１ａが形成される。
【００３０】
次に、図１６（ｄ）に示すように、被加工体１０上に第１のレジスト１０１を覆うように第２のレジスト１０３を形成する。この後、図１６（ｅ）に示すように、レチクル１６を使って選択的露光を行う。レチクル１６は、露光光に対して透過性を有する基板に、遮光膜（またはハーフトーン膜）１６ａが選択的に形成された構造を有する。
【００３１】
上記露光の後、現像を行う。第２のレジスト１０３はネガ型レジストであるため、図１６（ｆ）に示すように、未露光部が除去されホール１０３ａが形成される。このホール１０３ａが形成された第２のレジスト１０３をマスクにしてエッチングを行うことで、図１６（ｇ）、図１７（ｂ）に示すように、ハードマスク１０１にホール１０１ｂが形成される。
【００３２】
ホール１０１ａ及びホール１０１ｂが形成されたハードマスク１０１をマスクにして被加工体１０をエッチングすることで、図１６（ｈ）に示すように、被加工体１０にホール１０ａが形成される。被加工体１０表面上に残されたハードマスク１０１を除去することで、図１６（ｉ）、図１７（ｃ）に示すように、ホール１０ａが形成された被加工体１０が得られる。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、最終的に抜きパターンとなる第１のパターンを反転させた残しパターンとして第１のレジスト１１を最初に被加工体１０上に形成し、その後第１のレジスト１１を除去することで抜きパターンを形成するようにしている。すなわち、本実施形態では、１回の露光では形成が困難な微細抜きパターンを、ハードマスクを使わなくても低コストで形成することができる。しかも、第１のレジスト１１の不溶化プロセスが不要であるばかりか、第１のレジスト１１を除去するにあたっては第２のレジスト１２の現像時に同じ現像液で第１のレジスト１１も溶解させてしまうので、より工程数の少ない低コストプロセスが実現できる。
【００３４】
前述した説明では、等ピッチで周期的に配置されたホールパターンの形成方法について述べたが、ランダムピッチで非周期的に配置されたホールパターンの形成も本方法で可能である。すなわち、まずパターンデータ上の処理で、最終的に形成すべきパターンをより密度の低い第１のパターンと第２のパターンとに分割した後、上記と同様に、第１のパターン（抜きパターン）の反転パターンに対応する第１のレジストからなるパターンを形成し、第２のパターンに対応する第２のレジストからなるパターンを形成すればよい。また、ホールのサイズも１種類だけでなく、縦横比の異なる楕円形状のホールが混在している場合も本方法でパターン形成可能である。
【００３５】
また、例えば銅配線をめっきで形成するために被加工体にライン状の開口部（溝パターン）を形成する場合がある。本実施形態では、１回の露光では形成困難な微細ピッチの溝パターンのダブルパターニングも可能である。
【００３６】
溝パターンの場合の工程断面図は図１と同様である。溝パターンにおいて図１（ａ）に対応する平面図を図４（ａ）に、図１（ｄ）に対応する平面図を図４（ｂ）に、図１（ｅ）に対応する平面図を図４（ｃ）に示す。すなわち、図４（ａ）におけるＡ−Ａ断面は図１（ａ）の断面に対応し、図４（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面は図１（ｄ）の断面に対応し、図４（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面は図１（ｅ）の断面に対応する。なお、図４における符号の添字２ｉ（ｉ＝１、２）が、図１における符号の添字１ｉに対応する。
【００３７】
溝パターンの場合においても、被加工体１０に形成すべき溝パターンを、より配置密度の低い２つのパターン（第１のパターンと第２のパターン）に、パターンデータ処理上の分割を行い、それぞれに対応する２枚のレチクルを使ってレジストに転写する。ここで、図４（ｂ）における溝２１ａのパターンが第１のパターンに相当し、溝２２ａのパターンが第２のパターンに相当する。
【００３８】
溝パターンの場合も前述したホールパターンの場合と同様に工程が進められていく。すなわち、第１のレジスト２１はポジ型レジストであり、第１のレジスト２１を被加工体１０全面に形成した後、図５（ａ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）２３を使って選択的露光を行う。レチクル２３は、露光光に対して透過性を有する基板に、ライン状の遮光膜またはハーフトーン膜２３ａが選択的に形成された構造を有する。
【００３９】
上記露光の後、現像を行い、図４（ａ）に示すように、被加工体１０上にライン状の第１のレジスト２１（図１（ａ）では第１のレジスト１１に対応）のパターンが形成される。これは、図４（ｂ）に示す溝２１ａ（抜きパターン）の反転パターンに対応する。
【００４０】
次に、被加工体１０上に、ネガ型レジストである第２のレジスト２２を形成する。このときも、第２のレジスト２２の膜厚を調整して、第１のレジスト２１（図１（ｂ）では第１のレジスト１１に対応）の側面のすべてが第２のレジスト２２（図１（ｂ）では第２のレジスト１２に対応）で覆われないようにする。すなわち、第１の膜２１（図１（ｂ）では第１のレジスト１１に対応）における上端側の側面の一部は第２のレジスト２２（図１（ｂ）では第２のレジスト１２に対応）で覆われずに露出される。
【００４１】
次に、図５（ｂ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）２４を使って第２のレジスト２２に対して選択的露光を行う。レチクル２４は、露光光に対して透過性を有する基板に、遮光膜またはハーフトーン膜２４ａが選択的に形成された構造を有する。この露光時、第１のレジスト２１も露光される。
【００４２】
上記露光後、ベーク（ＰＥＢ）工程が行われ、さらにその後、現像が行われる。ネガ型レジストである第２のレジスト２２における露光部は架橋して現像液に対して不溶になる。一方、ポジ型レジストである第１のレジスト２１における露光部（被加工体１０上にライン状に残っているすべての部分）では、ポリマーに結合している溶解抑止効果を持つ保護基が外れて現像液に対して可溶になる。そして、第１のレジスト２１の側面の一部は第２のレジスト２２で覆われずに露出しているため、この部分から現像液に対して溶解していき、第１のレジスト２１は被加工体１０上から除去される。
【００４３】
現像後の状態を図４（ｂ）に示す。この現像により、第２のレジスト２２に、溝２１ａ（第１のパターン）と、溝２２ａ（第２のパターン）とを組み合わせたパターンが形成される。溝２２ａは、第２のレジスト２２における未露光部が現像液に溶解して除去されて形成されたものであり、溝２１ａは同じ現像液で第１のレジスト２１が溶解して除去されて形成されたものである。このパターンは、前述した第１のパターンと第２のパターンとを組み合わせたパターンであり、第１のパターンのパターンピッチおよび第２のパターンのパターンピッチよりも微細なピッチで形成される。
【００４４】
そして、これら溝２１ａ、２２ａが形成された第２のレジスト２２をマスクにして、下層の被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図４（ｃ）に示すように、所望の溝１０ｂのパターンが被加工体１０に形成される。
【００４５】
図４（ｃ）には、複数の溝もしくはライン状のスペースが等間隔で配列された形態を示すが、ランダムピッチで配列された溝パターンにも本発明は適用可能であり、また、複数種類の溝が混在しているパターンにも適用可能である。
【００４６】
例えば、図６（ｃ）には、異なるピッチ、異なる種類（形状・寸法）の３つの溝１０ｃ、１０ｄ、１０ｅが被加工体１０に形成された具体例を示す。図６（ａ）は図４（ａ）に対応する工程の平面図であり、図６（ｂ）は図４（ｂ）に対応する工程の平面図であり、図６（ｃ）は図４（ｃ）に対応する工程の平面図である。
【００４７】
このパターンの場合も、被加工体１０に形成すべき溝１０ｃ〜１０ｅのパターンを、より配置密度の低い第１のパターン１０ｃ、１０ｅと、第２のパターン１０ｄとに分割した上で露光転写を行う。
【００４８】
まず、図６（ａ）に示すように、被加工体１０上にライン状に第１のレジスト３１のパターンを形成する。第１のレジスト３１はポジ型レジストであり、そのポジ型レジストを被加工体１０全面に形成した後、図７（ａ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）３５を使って選択的露光を行う。レチクル３５は、露光光に対して透過性を有する基板に、ライン状の遮光膜またはハーフトーン膜３５ａ、３５ｂが選択的に形成された構造を有する。
【００４９】
上記露光の後、現像を行い、第１のレジスト３１が被加工体１０上に残される。これは、図６（ｂ）に示す溝（抜きパターン）３１ａの反転パターンに対応する。
【００５０】
次に、被加工体１０上に、ネガ型レジストである第２のレジスト３２を形成する。このときも、第２のレジスト３２の膜厚を調整して、第１のレジスト３１のそれぞれの側面のすべてが第２のレジスト３２で覆われないようにする。
【００５１】
次に、図７（ｂ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）３６を使って第２のレジスト３２に対して選択的露光を行う。レチクル３６は、露光光に対して透過性を有する基板に、遮光膜またはハーフトーン膜３６ａが選択的に形成された構造を有する。この露光時、第１のレジスト３１も露光される。
【００５２】
上記露光後、ベーク（ＰＥＢ）工程が行われ、さらにその後、現像が行われる。ネガ型レジストである第２のレジスト３２における露光部は架橋して現像液に対して不溶になる。一方、ポジ型レジストである第１のレジスト３１における露光部（被加工体１０上にライン状に残っているすべての部分）では、ポリマーに結合している溶解抑止効果を持つ保護基が外れて現像液に対して可溶になる。そして、第１のレジスト３１のそれぞれの側面の一部は第２のレジスト３２で覆われずに露出しているため、この部分から現像液に対して溶解していき、第１のレジスト３１は被加工体１０上から除去される。
【００５３】
現像後の状態を図６（ｂ）に示す。この現像により、第２のレジスト３２に、溝３１ａ（第１のパターン）と、溝３２ａ（第２のパターン）とを組み合わせたパターンが形成される。溝３２ａは、第２のレジスト３２における未露光部が現像液に溶解して除去されて形成されたものであり、溝３１ａは同じ現像液で第１のレジスト３１が溶解して除去されて形成されたものである。溝３１ａ、３２ａのパターンは、第１のパターン３１ａと第２のパターン３２ａとを組み合わせたパターンであり、第１のパターン３１ａのパターンピッチおよび第２のパターン３２ａのパターンピッチよりも微細なピッチで形成される。
【００５４】
そして、これら溝３１ａ、３２ａが形成された第２のレジスト３２をマスクにして、下層の被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図６（ｃ）に示すように、所望の溝１０ｃ、１０ｄ、１０ｅのパターンが被加工体１０に形成される。
【００５５】
［第２実施形態］
次に、図８は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図９は、図８における特定の工程の平面図を示す。図９（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図８（ａ）に対応し、図９（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図８（ｆ）に対応し、図９（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面が図８（ｇ）に対応する。
【００５６】
本実施形態においても図１及び図２を参照して説明した上記実施形態と同様、半導体デバイスにおけるコンタクトホールに対応する複数のホール１０ａを被加工体１０に形成するにあたって、より配置密度の低い２つのパターン（第１のパターンと第２のパターン）に、パターンデータ処理上の分割を行い、それぞれに対応する２枚のレチクルを使ってレジストに転写する。ここで、図９（ｂ）において破線で示すホール１１ａのパターンが第１のパターンに相当し、実線で示すホール４２ａのパターンが第２のパターンに相当する。
【００５７】
まず、図８（ａ）及び図９（ａ）に示すように、被加工体１０上に第１のレジスト１１のパターンを形成する。第１のレジスト１１は被加工体１０全面に形成された後、図３（ａ）に示すレチクルを使って選択的露光及び現像により、ピラー状に被加工体１０上に残され、これは、図９（ｂ）に示すホール１１ａ（いわゆる抜きパターン）の反転パターンに対応する。第１のレジスト１１は、ポジ型レジストでもネガ型レジストでもよい。
【００５８】
次に、図８（ｂ）に示すように、被加工体１０上に第２のレジスト４２を形成する。このとき、第１のレジスト１１の一部が第２のレジスト４２から露出するように制御する必要はない。すなわち、本実施形態では、第１のレジスト１１のすべてが第２のレジスト４２で覆われていてもよい。
【００５９】
ここで、第１のレジスト１１と第２のレジスト４２の材料の組み合わせとしては、後述するドライプロセス時に第２のレジスト４２に対する第１のレジスト１１のエッチング選択比が大きくなり第１のレジスト１１の選択的エッチングが可能になる組み合わせにする必要がある。本実施形態では、例えば後述するように酸素ガスを用いたアッシング処理にて第１のレジスト１１を選択的に除去するため、第１のレジスト１１を構成するすべての元素はその酸化物の蒸気圧が相対的に高く、第２のレジスト４２にはその酸化物の蒸気圧が相対的に低い元素が含まれている。例えば、第１のレジスト１１は有機高分子レジストからなり、第２のレジスト４２はその酸化物の蒸気圧が比較的低い元素としてシリコンを含むレジストからなる。
【００６０】
次に、図８（ｃ）に示すように、図３（ｂ）に示すレチクル（もしくはフォトマスク）１６を使って第２のレジスト４２に対して選択的露光を行う。この露光により第２のレジスト４２に転写されるパターン像は、図９（ｂ）に示すホール４２ａのパターン（抜きパターン）に対応する。図８（ｃ）には、第２のレジスト４２がネガ型レジストの場合を示しているが、第２レジスト４２はポジ型レジストであってもよい。第２のレジスト４２がポジ型レジストの場合は、図３（ｂ）に示すレチクル１６における透光部と、遮光膜もしくはハーフトーン膜部分１６ａとが反転する。
【００６１】
この露光後、ベーク（ＰＥＢ）工程が行われ、さらにその後、現像が行われ、図８（ｄ）に示すように、第２のレジスト４２が選択的に除去されホール４２ａが形成される。この現像時、第１のレジスト１１は、第２のレジスト４２における不溶部で覆われており現像液に溶解せず、被加工体１０上に残ったままである。なお、現像液としては、テトラメチルアンモニウム水溶液のような酸・塩基反応を利用した水溶液でもよいし、極性反転を利用した有機溶媒であってもよい。
【００６２】
次に、フッ素や塩素を含むガスを使ったＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を行い、第１のレジスト１１の上面上の第２のレジスト４２を除去する。これにより、図８（ｅ）に示すように、第１のレジスト１１の上面が露出する。
【００６３】
次に、アッシング、または酸素を含むガスを使ったＲＩＥを行い、図８（ｆ）に示すように第１のレジスト１１を被加工体１０上から除去する。この図８（ｆ）に対応する平面図を図９（ｂ）に示す。すなわち、前述した現像及びドライプロセス（ＲＩＥ、アッシングなど）により、第２のレジスト４２に、ホール１１ａ（第１のパターン）と、ホール４２ａ（第２のパターン）とを組み合わせたパターンが形成される。ホール４２ａは、第２のレジスト４２が選択的露光及び現像により除去された部分であり、ホール１１ａは第２のレジスト４２の現像後のドライプロセスで第１のレジスト１１が除去された部分である。ホールパターンは、前述した第１のパターン１１ａと第２のパターン４２ａとを組み合わせたパターンであり、第１のパターン１１ａのパターンピッチおよび第２のパターン４２ａのパターンピッチよりも微細なピッチで形成される。
あるいは、図８（ｃ）に示す露光工程前に、第１のレジスト１１の上面上の第２のレジスト４２を除去してもよい。この場合、第２のレジスト４２の現像時に、第２のレジスト４２を選択的に除去するとともに、同じ現像液で被加工体１０上に残っている第１のレジスト１１も除去することが可能である。また、第１のレジスト１１を前述のようにドライプロセスにより除去してもよい（ドライ現像）。
【００６４】
そして、これらホール１１ａ、４２ａが形成された第２のレジスト４２をマスクにして、下層の被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図８（ｇ）及び図９（ｃ）に示すように、所望のホール１０ａのパターンが被加工体１０に形成される。
【００６５】
そして、本実施形態においても、１回の露光では形成が困難な微細抜きパターンを、ハードマスクを使わずに低コストで形成することができる。
【００６６】
本実施形態において第２のレジスト４２は、第１のレジスト１１の上面を露出させるＲＩＥ時および第１のレジスト１１を除去するアッシングもしくはＲＩＥ時に、上面側からの膜の消費がある（膜厚が減る）。また、第１のレジスト１１上面上の第２のレジスト４２をＲＩＥで除去する工程を考えるとその部分の膜厚があまり厚くなるのは望ましくない。したがって、これらを考慮して、図８（ｂ）の工程における第２のレジスト４２の塗布時における膜厚を制御する必要がある。
【００６７】
また、第１のレジスト１１と第２のレジスト４２とにおける材料の組み合わせは、有機高分子レジストとシリコン含有レジストとの組み合わせに限定されるものではなく、第２のレジスト４２に対して第１のレジスト１１のエッチング選択比が高くとれ、第２のレジスト４２をそれほど消費させることなく第１のレジスト１１を選択的に除去可能な材料の組み合わせであればよい。
【００６８】
また、第２のレジスト４２の形成にあたっては例えば第２のレジスト４２を形成する材料を有機溶媒に溶解した溶液を被加工体１０上に塗布した後乾燥させるが、第２のレジスト４２の塗布時に第１のレジスト１１が溶解してしまわないような材料の組み合わせにする必要もある。さらに、第２のレジスト４２の現像時に第１のレジスト１１が溶解してしまわないようにしておく必要がある。例えば、第２のレジスト４２を形成する前に、第１のレジスト１１に対してイオン注入、紫外線照射などを行って第１のレジスト１１を不溶化させておく方法が挙げられる。あるいは、第２のレジスト４２を形成する前に第１のレジスト１１を熱架橋させて不溶化してもよい。
【００６９】
あるいは、第１のレジスト１１と第２のレジスト４２でＰＥＢ（Post Exposure Bake）温度に差をつけることも有効である。ポジレジストはＰＥＢ時に、露光により発生した酸により保護基がはずれ、現像液可溶になる。ネガレジストはＰＥＢ時に、露光により発生した酸により架橋反応が起こる。１層目レジストと２層目レジストの化学反応が起こる温度に差をつけることで、２層目レジスト露光により１層目レジストが溶解しないようにする。たとえば、第１のレジスト１１がポジレジスト、第２のレジスト４２がネガレジストの場合は、第１のレジスト１１における保護基の外れる活性化エネルギーが、第２のレジスト４２における架橋反応が起こる活性化エネルギーよりも高くなるようにして、第２のレジスト４２のＰＥＢ時に第１のレジスト１１の保護基が外れないようにする。
【００７０】
あるいは、第１のレジスト１１の感度を第２のレジスト４２の感度より悪くして、第２のレジスト４２に対する露光時のエネルギーでは第１のレジスト１１が可溶にならないようにすることも有効である。
【００７１】
なお、本実施形態においても、等ピッチで周期的に配置されたホールパターンの形成方法について述べたが、ランダムピッチで非周期的に配置されたホールパターンの形成も可能である。また、ホールのサイズも１種類だけでなく、縦横比の異なる楕円形状のホールが混在している場合も本方法でパターン形成可能である。さらには、ホールパターンに限らず、溝パターンの形成にも適用可能である。
【００７２】
［第３実施形態］
次に、図１０、１１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この実施形態では、本来１つの抜きパターンを、２つに分割して、第１のパターンと第２のパターンにし、最後に分割したパターンをつなぐ場合について説明する。
【００７３】
本実施形態では、図１０（ｃ）に示すようなパターン１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉを抜きパターンとして被加工体１０に形成する。
【００７４】
図１０（ｃ）において縦方向に延在する３本のスペースパターン間のピッチが狭く、これらに対応したレジストパターンを１回の露光で形成できない場合について、ダブルパターニングを行う方法について説明する。すなわち中央の縦方向に延びるスペースに対応するレジストパターンと、これを挟む２本の縦方向に延びるスペースに対応するレジストパターンを別々に形成する必要がある。
【００７５】
本実施形態では、例えば、右側のパターン１０ｇを、横方向に延びるスペースと中央の縦方向に延びるスペースとからなる第１のパターン１０ｇ１と、右側の縦方向に延びるスペースからなる第２のパターン１０ｇ２の２つに分割する。レジストパターンとしては、横方向に延びるスペースと中央の縦方向に延びるスペースとからなる第１のパターン５１ａと、縦方向に延びるスペースからなる第２のパターン５２ａに分割する。この場合には、２つに分割された第１のパターンと第２のパターン間で接続箇所が発生する。また、右側の縦方向に延びるスペースからなる第２のパターン１０ｇ２と左側のパターン１０ｆを、レジストパターン５２ａとしては同時に形成する。
【００７６】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図１０は、図１１における特定の工程の平面図を示す。図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図１１（ａ）に対応し、図１０（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図１１（ｆ）に対応し、図１０（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面が図１１（ｇ）に対応する。
【００７７】
まず、図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、被加工体１０上に、第１のレジストからなるパターン５１を形成する。第１のレジストパターン５１は、抜きパターンであるパターン１０ｇ１の反転パターンに対応し、ライン状に被加工体１０上に形成される。
【００７８】
次に、図１１（ｂ）に示すように、被加工体１０上に第２のレジスト５２を形成する。第２のレジスト５２は、被加工体１０上全面に塗布され、第１のレジスト５１を覆う。
【００７９】
ここで、第１のレジスト５１と第２のレジスト５２の材料の組み合わせとしては、後述するドライプロセス時（アッシング時）に第２のレジスト５２に対する第１のレジスト５１のエッチング選択比が大きくなり第１のレジスト５１の選択的エッチングが可能になる組み合わせにする必要がある。例えば、本実施形態においても、後述する工程にて酸素ガスを用いたアッシング処理にて第１のレジスト５１を選択的に除去するため、第１のレジスト５１を構成するすべての元素はその酸化物の蒸気圧が相対的に高く、第２のレジスト５２にはその酸化物の蒸気圧が相対的に低い元素が含まれている。例えば、第１のレジスト５１は有機高分子レジストからなり、第２のレジスト５２はその酸化物の蒸気圧が比較的低い元素としてシリコンを含むレジストからなる。
【００８０】
次に、図１１（ｃ）に示すように、露光光に対して透光性を有する基板に遮光膜もしくはハーフトーン膜５４が形成されたレチクル（もしくはフォトマスク）５３を使って、第２のレジスト５２に対して選択的露光を行う。この露光により第２のレジスト５２に転写されるパターン像は、図１０（ｂ）に示す５２ａであり、図１０（ｃ）に示すパターン１０ｆ、１０ｇ２に対応する。
【００８１】
このとき、パターン１０ｇ１の反転パターンに対応する第１のレジスト５１は、その端部が、パターン１０ｇ２が形成される位置に若干重なるように長さを調整する必要がある。
【００８２】
上記露光後、ベーク（ＰＥＢ）工程が行われ、さらにその後、現像が行われ、図１１（ｄ）に示すように、第２のレジスト５２が選択的に除去され溝５２ａが形成される。
【００８３】
次に、フッ素や塩素を含むガスを使ったＲＩＥを行い、第１のレジスト５１の上面上に残っている第２のレジスト５２を除去する。これにより、図１１（ｅ）に示すように、第１のレジスト５１の上面が露出する。
あるいは、図１１（ｃ）に示す露光工程前に、第１のレジスト５１の上面上の第２のレジスト５２を除去してもよい。この場合、第２のレジスト５２の現像時に、第２のレジスト５２を選択的に除去するとともに、同じ現像液で被加工体１０上に残っている第１のレジスト５１も除去することが可能である。
【００８４】
次に、アッシング、または酸素を含むガスを使ったＲＩＥを行い、第１のレジスト５１を被加工体１０上から除去する。第１のレジスト５１が除去された状態を図１０（ｂ）、図１１（ｆ）に示す。第１のレジスト５１が除去されることで形成された溝５１ａは、上記現像時に第２のレジスト５２に形成された溝５２ａとつながる。すなわち、前述した現像及びドライプロセス（ＲＩＥ、アッシングなど）により、第２のレジスト５２に、第１のパターン１０ｇ１に対応した溝５１ａと、第２のパターン１０ｇ２に対応した溝５２ａとを組み合わせた溝パターンが形成される。
あるいは、図１１（ｃ）に示す露光工程前に、第１のレジスト５１の上面上の第２のレジスト５２を除去してもよい。この場合、第２のレジスト５２の現像時に、第２のレジスト５２を選択的に除去するとともに、同じ現像液で被加工体１０上に残っている第１のレジスト５１も除去することが可能である。また、第１のレジスト５１を前述のようにドライプロセスにより除去してもよい（ドライ現像）。
【００８５】
そして、これら溝パターンが形成された第２のレジスト５２をマスクにして、下層の被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図１０（ｃ）及び図１１（ｇ）に示すように、所望の溝１０ｆ、１０ｇのパターンが被加工体１０に形成される。
【００８６】
そして、本実施形態においても、１回の露光では形成が困難な微細抜きパターンを、ハードマスクを使わずに低コストで形成することができる。
【００８７】
［第４実施形態］
次に、図１２〜１４を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。
【００８８】
本実施形態では、図１２（ｄ）に示すように、ライン状の被加工膜パターン１０間に狭スペースパターン１０ｊを有するパターンを形成する。しかし、ライン状パターン１０間に狭スペースパターン１０ｊを１回の露光で形成することは難しい。１回の露光ではライン間スペースが拡がってしまって所望の狭スペースパターンを得るのが難しいからである。
【００８９】
図１８は、本発明の第４実施形態に対する第２の比較例の半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図１９は図１８におけるＡ−Ａ断面の工程断面図であり、図２０は図１８におけるＢ−Ｂ断面の工程断面図である。
図１８（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｂ）に対応し、図１８（ｂ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｃ）に対応し、図１８（ｃ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｆ）に対応し、図１８（ｄ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｇ）に対応し、図１８（ｅ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｈ）に対応し、図１８（ｆ）におけるＡ−Ａ断面が図１９（ｉ）に対応する。
図１８（ａ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｂ）に対応し、図１８（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｃ）に対応し、図１８（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｆ）に対応し、図１８（ｄ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｇ）に対応し、図１８（ｅ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｈ）に対応し、図１８（ｆ）におけるＢ−Ｂ断面が図２０（ｉ）に対応する。
【００９０】
図１８〜２０はハードマスクを使ったプロセスを示す。この場合、先にラインパターンを形成する。
【００９１】
まず、図１９（ａ）、図２０（ａ）に示すように、被加工体１０上にハードマスク１１０を形成する。次に、図１８（ａ）、図１９（ｂ）、図２０（ｂ）に示すように、ハードマスク１１０上に１層目レジスト１１１でラインパターンを形成する。次に、１層目レジストパターン１１１をマスクにしてハードマスク１１０を加工してパターン転写を行う。この後、１層目レジストパターン１１１をアッシングして除去する。これにより、図１８（ｂ）、図１９（ｃ）、図２０（ｃ）に示すように、ハードマスク１１０のラインパターンを得る。
【００９２】
次に、図１９（ｄ）、図２０（ｄ）に示すように、２層目レジスト１１２を塗布し、図１９（ｅ）、図２０（ｅ）に示すように、光透過性の基板に遮光膜（もしくはハーフトーン膜）１１３ａが形成されたレチクル１１３を使って露光する。
【００９３】
その後、現像し、図１８（ｃ）、図１９（ｆ）に示すように、２層目レジスト１１２に溝１１２ａが形成される。溝１１２ａは狭スペースパターン１０ｊ（図１８（ｆ））を形成するためのスペースパターンである。
【００９４】
次に、図１８（ｄ）、図１９（ｇ）に示すように、２層目レジストパターン１１２をマスクにしてハードマスク１１０を加工する。この後、２層目レジストパターン１１２をアッシングして除去する。これにより、図１８（ｅ）、図１９（ｈ）、図２０（ｈ）に示すように、所望のハードマスクパターン１１０を得る。さらに、そのハードマスクパターン１１０をマスクにして被加工体１０をエッチングし、図１８（ｆ）、図１９（ｉ）、図２０（ｉ）に示すように、所望の被加工体パターン１０を得る。
【００９５】
この第２の比較例では、最初に横方向にひとつながりのハードマスク１１０のラインパターンを形成し、その上に２層目レジスト１１２を塗布した後その２層目レジスト１１２に溝１１２ａを形成し、その溝１１２ａに露出するハードマスク１１０を選択的にエッチングすることで狭スペースを有するライン状のハードマスクパターン１１０を形成し、これをマスクに被加工膜を加工するしかし、この場合、レジストプロセスに加えてハードマスクに対するプロセスが加わるため、工程数が多くなりコスト増大をまねく。
【００９６】
そこで、本実施形態では、狭スペースパターンに対応する第１のパターンと、ライン状パターンに対応する第２のパターンとに分割した上で、ハードマスクを使わずに、以下に説明するようにダブルパターニングを行う。
【００９７】
図１２は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す模式断面図である。図１３は図１２におけるＡ−Ａ断面の工程断面図であり、図１４は図１２におけるＢ−Ｂ断面の工程断面図である。図１２（ａ）におけるＡ−Ａ断面が図１３（ａ）に対応し、図１２（ｂ）におけるＡ−Ａ断面が図１３（ｄ）に対応し、図１２（ｃ）におけるＡ−Ａ断面が図１３（ｆ）に対応し、図１２（ｄ）におけるＡ−Ａ断面が図１３（ｇ）に対応する。図１２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面が図１４（ａ）に対応し、図１２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面が図１４（ｄ）に対応し、図１２（ｃ）におけるＢ−Ｂ断面が図１４（ｆ）に対応し、図１２（ｄ）におけるＢ−Ｂ断面が図１４（ｇ）に対応する。
【００９８】
まず、図１２（ａ）、図１３（ａ）、図１４（ａ）に示すように、被加工体１０上に、ライン状の第１のレジスト６１のパターンを形成する。この第１のレジスト６１のパターンは、図１２（ｄ）に示す狭スペースパターン１０ｊを形成するためのパターンであり、抜きパターンであるパターン１０ｊの反転パターンに対応する残しパターンである。
【００９９】
次に、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）に示すように、被加工体１０上に第２のレジスト６２を形成する。第２のレジスト６２は、被加工体１０上全面に塗布され、第１のレジスト６１を覆う。
【０１００】
ここで、第１のレジスト６１と第２のレジスト６２の材料の組み合わせとしては、後述するドライプロセス時に第２のレジスト６２に対する第１のレジスト６１のエッチング選択比が大きくなり第１のレジスト６１の選択的エッチングが可能になる組み合わせにする必要がある。例えば、本実施形態においても、後述する工程にて酸素ガスを用いたアッシング処理にて第１のレジスト６１を選択的に除去するため、第１のレジスト６１を構成するすべての元素はその酸化物の蒸気圧が相対的に高く、第２のレジスト６２にはその酸化物の蒸気圧が相対的に低い元素が含まれている。例えば、第１のレジスト６１は有機高分子レジストからなり、第２のレジスト６２はその酸化物の蒸気圧が比較的低い元素としてシリコンを含むレジストからなる。
【０１０１】
次に、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）に示すように、露光光に対して透光性を有する基板に遮光膜もしくはハーフトーン膜６４が形成されたレチクル（もしくはフォトマスク）６３を使って、第２のレジスト６２に対して選択的露光を行う。
【０１０２】
上記露光後、ベーク（ＰＥＢ）工程が行われ、さらにその後、現像が行われ、図１２（ｂ）、図１３（ｄ）、図１４（ｄ）に示すように、第２のレジスト６２が選択的に除去される。ここでは、第２のレジスト６２はポジ型レジストであり、露光された部分が現像液に溶解し、未露光部がライン状に残される。この現像時、第１のレジスト６１は溶解せず、被加工体１０上に残される。図１２（ｂ）に示すように、第２のレジスト６２は、第１のレジスト６１の上を横切っている。
【０１０３】
次に、フッ素や塩素を含むガスを使ったＲＩＥを行い、第１のレジスト６１の上の第２のレジスト６２を除去する。これにより、図１３（ｅ）、図１４（ｅ）に示すように、第１のレジスト６１の上面が露出する。
【０１０４】
次に、アッシング、または酸素を含むガスを使ったＲＩＥを行い、第１のレジスト６１を被加工体１０上から除去する。第１のレジスト６１が除去されることで、図１２（ｃ）、図１３（ｆ）、図１４（ｆ）に示すように、ライン状の第２のレジスト６２の途中に狭スペース６１ａが形成される。すなわち、１本あたりの第２のレジスト６２は、狭スペース６１ａで分断される。
【０１０５】
そして、狭スペース６１ａが形成された第２のレジスト６２をマスクにして、被加工体１０を選択的にエッチングすることで、図１２（ｄ）、図１３（ｇ）、図１４（ｇ）に示すように、ライン状のパターン１０間に狭スペースパターン１０ｊが形成されたパターンが得られる。
【０１０６】
そして、本実施形態においても、１回の露光では形成が困難な微細抜きパターンである狭スペースパターン１０ｊを、ハードマスクを使わずに低コストで形成することができる。
【０１０７】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、それらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１０８】
前述した各実施形態において、被加工体１０とレジスト（第１のレジスト、第２のレジスト）との間に反射防止膜を形成してもよい。比較例として、ハードマスクを使ったダブルパターニングでは、第１のレジストの形成時と第２のレジストの形成時のそれぞれに反射防止膜を形成しなければならないのに対して、前述した本発明の各実施形態では、第１のレジストの残しパターンを被加工体上に形成した後、それを除去せずに残したまま被加工体上に第２のレジストを形成するため、第１のレジストの形成時に被加工体上に形成した反射防止膜を第２のレジストの露光時にも兼用して反射防止膜として用いることができる。よって、反射防止膜を形成する場合にも、本発明の実施形態では、ハードマスクを使った場合よりも工程数を削減でき、低コスト化を図れる。
【０１０９】
前述した第１実施形態のように、第２のレジストの現像時に同じ現像液で第１のレジストも溶解させて除去してしまう方法として、いくつかバリエーションを挙げることができる。
【０１１０】
一つは、第１のレジストと第２のレジストとの、現像液に対する溶解性の違いを利用する方法がある。すなわち、第１のレジストとしては、相対的に薄い現像液では露光部または未露光部のみどちらか一方が選択的に溶解するが、相対的に濃い現像液では露光されたか否かにかかわらずすべてが溶解してしまうレジストを用いる。一方、第２のレジストとしては、相対的に濃い現像液で露光部または未露光部のみどちらか一方が選択的に溶解するレジストを用いる。これにより、相対的に薄い現像液で第１のレジストをパターニングして第１のレジストの残しパターンを形成した後、相対的に濃い現像液を使った第２のレジストの現像時に、被加工体上に残っている第１のレジストを除去することができ、第２のレジストの現像で得られるパターンと、第１のレジストが除去されることで得られる抜きパターンとを組み合わせた所望のパターンを得ることができる。
【０１１１】
また、第１のレジストとして、ポジ型レジストであり、さらに熱酸発生剤（ＴＡＧ：Thermal Acid Generator）を添加したものを用いる方法もある。この場合、ＴＡＧとしては第１のレジストの露光後のＰＥＢ温度では酸を発生せず、それより高温に加熱されると、酸を発生するものを選択する。
【０１１２】
第２のレジストの現像前にべーク工程を行うことで、被加工体上に残っている第１のレジスト中のＴＡＧから酸を発生させて保護基を外し、第１のレジストを可溶にする。これにより、第２のレジストの現像時に第１のレジストも溶解し除去することが可能になる。より望ましくは、第２のレジストに対するＰＥＢ工程が、第１のレジスト中に酸を発生させるベーク工程を兼ねるようにすれば工程数の増大を抑えることができ、低コスト化に有利である。
【０１１３】
また、前述した第２実施形態以降の実施形態において、第１のレジストの一部を第２のレジストから露出させる方法としてはＲＩＥに限らず、以下に挙げる方法も可能である。
【０１１４】
図１５（ａ）に示すように、ポジ型レジストから構成される第１のレジスト１１のパターンを被加工体１０上に形成した後、被加工体上に第２のレジスト４２を塗布する。ここまでの工程は、前述した図８（ａ）、（ｂ）の工程と同じである。その後、第２のレジスト４２上に、ＴＡＧを含む膜８０を形成する。その後、ベークを行うことでＴＡＧから酸を発生させる。これにより発生した酸の作用により、第２のレジスト４２における膜８０と接する表面側のポリマーの保護基が外れ、現像を行うことで、第２のレジスト４２における第１のレジスト１１の上面及び側面の一部を覆っている部分が除去され、図１５（ｂ）に示すように、第１のレジスト１１の一部が露出される。
【０１１５】
また、溶媒を使って第２のレジストの表面を溶解して第１のレジストの一部を露出させることも可能である。より詳しくは、極性溶媒を使って、第２のレジストのみを選択的に除去して第１のレジストを露出させることができる。例えば、第２のレジストの極性を第１のレジストの極性に比べて高くして、上記極性溶媒に対して第２のレジストは溶解するが第１のレジストは溶解しないようにする。極性溶媒としては、有機溶媒であってもよいし、水溶液であってもよい。
【０１１６】
また、第２のレジストを構成するレジストとして、不溶化部分（図８（ｃ）に示すネガ型の場合は露光部）が現像液に対してわずかに溶解し、第２のレジストの現像時に被加工体上に残される部分に膜厚の減少を生じさせる特性のものを用いてもよい。この場合、第２のレジストの現像時に、第２のレジストにおける第１のレジストを覆っている表面側が溶解することで第１のレジストが露出される。
【符号の説明】
【０１１７】
１０…被加工体、１１，２１，３１，３２，５１，６１…第１のレジスト、１２，２２，３３，４２，５２，６２…第２のレジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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