(57)【要約】【課題】設計したレイアウト自体を変更することなくレジストパターンの倒壊の問題を解決する。【解決手段】レジストパターン形成方法は、基板の上にレジストを塗布する塗布工程と、該レジストを露光する露光工程と、露光された該レジストを現像する現像工程とを含む。前記露光工程では、複数のパターンと、前記複数のパターンのうち少なくとも２つのパターンを連結する補強部とを含むレジストパターンが前記現像工程を経て形成されるように該レジストを露光する。ここで、前記補強部の厚さは、前記複数のパターンの厚さよりも薄い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上にレジストを塗布する塗布工程と、該レジストを露光する露光工程と、露光された該レジストを現像する現像工程とを含むレジストパターン形成方法であって、
前記露光工程では、複数のパターンと、前記複数のパターンのうち少なくとも２つのパターンを連結する補強部とを含むレジストパターンが前記現像工程を経て形成されるように該レジストを露光し、前記補強部の厚さは、前記複数のパターンの厚さよりも薄い、
ことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
前記補強部は、前記少なくとも２つのパターンによって挟まれる領域の一部分において前記少なくとも２つのパターンを連結するように形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
前記補強部は、前記少なくとも２つのパターンによって挟まれる領域の全域において前記少なくとも２つのパターンを連結するように形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項４】
前記露光工程において使用されるフォトマスクは、前記補強部を形成するための補強部形成領域を含み、前記補強部形成領域の寸法と前記露光工程で使用される露光装置の投影倍率との積は、ＣＤ（最小解像寸法）よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項５】
前記露光工程において使用されるフォトマスクは、面積階調マスク又はハーフトーンマスクである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法。
【請求項６】
固体撮像装置の製造方法であって、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のレジストパターン形成方法に従って基板の上にレジストパターンを形成する形成工程と、
前記レジストパターンを用いて前記基板を処理する処理工程と、を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
前記固体撮像装置は、画素と画素とを分離するポテンシャルバリアを有し、
前記レジストパターンは、前記ポテンシャルバリアを形成するためのレジストパターンである、
ことを特徴とする請求項６に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記ポテンシャルバリアは、前記レジストパターンをマスクとして使って前記基板にイオン注入を行うことによって形成され、
前記イオン注入において、前記レジストパターンの補強部を介して、前記基板にイオンが注入される
ことを特徴とする請求項７に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン形成方法、および、固体撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスにおける素子の微細化に伴って、エッチングやイオン注入などのために形成されるレジストパターンの微細化が進んでおり、これに伴ってレジストパターンのアスペクト比（幅に対する高さの比率）が大きくなってきている。レジストパターンのアスペクト比が大きくなるにつれて、レジストパターンの倒壊が起こりやすくなる。特許文献１には、隣り合う直線パターンをそれよりも幅が広い幅広部を介して接続したレジストパターンが開示されている。特許文献２には、細線部の長手方向中央部に該細線部と直交する補助パターンを設けたレジストパターンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５４２２
【特許文献２】特開平１０−３１９５９８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２に記載された方法で形成されたレジストパターンを使ってその下の層のパターニングを行う場合、パターニングによって形成されるパターンには、幅広部または補助パターンの形状がそのまま反映される。同様に、特許文献１、２に記載された方法で形成されたレジストパターンを使って基板にイオンを注入する場合、イオンが注入される領域の形状には、幅広部または補助パターンの形状がそのまま反映される。したがって、特許文献１、２に記載された方法は、形成すべきパターンまたはイオンが注入される領域と同様の形状を有するレジストパターンを形成する方法に過ぎない。
【０００５】
例えば、１つの直線上に２本の孤立したラインパターンを形成すべき場合を考えると、特許文献１に記載された方法に従って当該２本のラインパターンを幅広部によって接続すると、当該２本のラインパターンは短絡することになる。あるいは、２本の孤立したラインパターンを平行に形成すべき場合において、特許文献２に記載された方法に従って補助パターンを付加すると、補助パターンが付加された２本のラインパターンは、相互間の最小距離の要求（デザインルール）を満たさなくなりうる。
【０００６】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、設計したレイアウト自体を変更することなく、レジストパターンの倒壊の問題を解決するために有利な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの側面は、基板の上にレジストを塗布する塗布工程と、該レジストを露光する露光工程と、露光された該レジストを現像する現像工程とを含むレジストパターン形成方法に係り、前記露光工程では、複数のパターンと、前記複数のパターンのうち少なくとも２つのパターンを連結する補強部とを含むレジストパターンが前記現像工程を経て形成されるように該レジストを露光し、前記補強部の厚さは、前記複数のパターンの厚さよりも薄い、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レジストパターンの倒壊の問題を解決するために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【図２】本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【図３】本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【図４】本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【図５】本発明の第２実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【図６】本発明の第２実施形態のレジストパターン形成方法を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその実施形態を通して説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１および図２を参照しながら本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法を説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法によって形成されるレジストパターンＲＰ１の一部を示す平面図であり、図１（ｂ）は、レジストパターンＲＰ１のＡ−Ａ’線における断面図である。図２は、図１（ａ）、（ｂ）に示されるレジストパターンＲＰ１を形成するためのフォトマスクＰＭを示している。
【００１２】
レジストパターンＲＰ１は、複数のパターン１０１ａ、１０１ｂ・・・と、複数のパターン１０１ａ、１０１ｂ・・・のうち２つのパターン１０１ａ、１０１ｂを連結する補強部１０２とを含む。補強部１０２によってパターン１０１ａ、１０１ｂが連結されることによってパターン１０１ａ、１０１ｂが補強される。パターン１０１ａ、１０１ｂは、レジストパターンＲＰ１をマスクとして使用する工程（エッチング工程またはイオン注入工程など）で要求される厚さを有するが、補強部１０２は、そのような膜さを有しない。つまり、補強部１０２の厚さは、パターン１０１ａ、１０１ｂの厚さよりも薄い。
【００１３】
図１、２に示す例では、レジストパターンＲＰ１のパターン１０１ａ、１０１ｂは、フォトマスクＰＭのマスクパターン２０１ａ、２０１ｂにそれぞれ対応し、レジストパターンＲＰ１の補強部１０２は、フォトマスクＰＭの補強部形成領域２０２に対応する。レジストパターンＲＰ１のパターン１０１ａ、１０１ｂの寸法は、理想的には、フォトマスクＰＭのマスクパターン２０１ａ、２０２ｂの寸法と露光工程で使用される露光装置の投影倍率との積に等しいが、実際には当該積から若干のずれを有しうる。
【００１４】
上記のような補強部１０２を形成するために、補強部形成領域２０２の寸法は、補強部形成領域２０２の寸法（Ａ−Ａ’線に直交する方向の寸法）と露光工程で使用される露光装置の投影倍率との積がＣＤ（最小解像寸法）よりも小さくなるように決定されうる。ここで、ＣＤ（最小解像寸法）は、レジストパターンＲＰ１をマスクとして使用する工程（エッチング工程またはイオン注入工程など）で要求される厚さを確保しつつ形成可能なパターンの最小寸法である。つまり、補強部形成領域２０２の寸法をリソグラフィープロセスにおける解像限界以下にすることによって補強部１０２を形成することができる。
【００１５】
その他の方法としては、補強部形成領域２０２によってレジストに形成される光強度分布における光強度が現像工程のスライスレベル未満になるように補強部形成領域の透過率を定めてもよい。透過率は、面積階調マスクやハーフトーンマスクを使用することによって調整することができる。
【００１６】
レジストパターンＲＰ１の形成方法は、基板の上にレジストを塗布する塗布工程と、該レジストを露光する露光工程と、露光された該レジストを現像する現像工程とを含む。基板は、半導体基板、又は、半導体基板の上に少なくとも１つの層が形成された基板でありうる。露光工程では、複数のパターンと、複数のパターンのうち少なくとも２つのパターン１０１ａ、１０１ｂを連結する補強部１０２とを含むレジストパターンＲＰ１が現像工程を経て形成されるようにレジスト膜を露光する。補強部１０２の厚さは、複数のパターンの厚さよりも薄い。
【００１７】
補強部１０２は、図１（ａ）に例示されているように、それによって連結されるパターン１０１ａ、１０１ｂによって挟まれる領域１１０の一部分においてパターン１０１ａ、１０１ｂを連結するように形成されうる。あるいは、補強部１０２は、図３に例示されているように、それによって連結されるパターン１０１ａ、１０１ｂによって挟まれる領域１１０の全域においてパターン１０１ａ、１０１ｂを連結するように形成されうる。ここで、図３（ａ）は、本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法によって形成される他の例のレジストパターンＲＰ２の一部を示す平面図であり、図３（ｂ）は、レジストパターンＲＰ２のＢ−Ｂ’における断面図である。
【００１８】
塗布工程で基板に塗布されるレジストは、ポジ型でもよいし、ネガ型でもよい。補強部１０２は、補強が必要なパターン１０１ａ、１０１ｂを連結するが、補強が不要なパターンには補強部１０２を設けなくてもよい。補強すべきパターン１０１ａ、１０ｂおよび補強部１０２の形状は、任意である。
【００１９】
図４には、本発明の第１実施形態のレジストパターン形成方法によって形成される更に他の例のレジストパターンＲＰ３が示されている。レジストパターンＲＰ３は、複数のパターン１０１ａ〜１０１ｅと、複数のパターン１０１ａ〜１０１ｅのうちパターン１０１ａ〜１０１ｄを連結する補強部１０３とを含む。補強部１０３によってパターン１０１ａ〜１０１ｄが連結されることによってパターン１０１ａ〜１０１ｄが補強される。パターン１０１ｅは、十分な面積を有し、補強部１０３による補強の必要がないパターンの例である。パターン１０１ａ〜１０１ｅは、レジストパターンＲＰ３をマスクとして使用する工程（エッチング工程またはイオン注入工程など）で要求される厚さを有するが、補強部１０３は、そのような膜さを有しない。つまり、補強部１０３の厚さは、パターン１０１ａ〜１０１ｅの厚さよりも薄い。
【００２０】
補強部１０２を有するレジストパターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３をエッチングマスクとして使う場合、エッチング工程の初期段階で補強部１０２が除去され、その後、補強部１０２によって覆われていた領域がエッチングされるようにエッチング条件が定められる。補強部１０２を有するレジストパターンＲＰ１をイオン注入マスクとして使用する場合、補強部１０２を貫通したイオンが基板中の所定深さに注入されるようにイオン注入条件が定められる。
【００２１】
以上のように、第１実施形態によれば、複数のパターンおよび補強部を有するレジストパターンにおいて、補強部の厚さをパターンの厚さよりも薄くすることにより、補強部をマスクとして機能させない。これにより、設計したレイアウト（例えば、形成すべきパターン形状、イオン注入領域）自体を変更することなくレジストパターンの倒壊の問題を解決することができる。
【００２２】
［実施例１］
ＫｒＦ光源を有し、投影光学系の投影倍率が１／４倍である露光装置を使用するリソグラフィープロセスを使った。補強部１０２を形成するためにフォトマスクＰＭに設けられた補強部形成領域２０２の幅をフォトマスクＰＭ上において２００ｎｍとした。これは、フォトマスクＰＭ側の寸法に換算したＣＤ（最小解像寸法）よりも小さい。塗布工程において基板上に４ｕｍ厚のレジストを形成し、露光工程および現像工程を実施した。得られたレジストパターンＲＰ１において、パターン１０１ａ、１０１ｂの厚さは４ｕｍであり、補強部１０２の厚さは１ｕｍであった。
【００２３】
［実施例２］
ＫｒＦ光源を有し、投影光学系の投影倍率が１／４倍である露光装置を使用するリソグラフィープロセスを使った。フォトマスクＰＭとして、面積階調マスクを使った。補強部１０２を形成するためにフォトマスクＰＭに設けられた補強部形成領域２０２の透過率を３０％とした。塗布工程において基板上に４ｕｍ厚のレジストを形成し、露光工程および現像工程を実施した。得られたレジストパターンＲＰ１において、パターン１０１ａ、１０１ｂの厚さは４ｕｍであり、補強部１０２の厚さは０．５ｕｍであった。
【００２４】
［実施例３］
ＫｒＦ光源を有し、投影光学系の投影倍率が１／４倍である露光装置を使用するリソグラフィープロセスを使った。フォトマスクＰＭとして、ハーフトーンマスクを使った。補強部１０２を形成するためにフォトマスクＰＭに設けられた補強部形成領域２０２の透過率を３０％とした。塗布工程において基板上に４ｕｍ厚のレジストを形成し、露光工程および現像工程を実施した。得られたレジストパターンＲＰ１において、パターン１０１ａ、１０１ｂの厚さは４ｕｍであり、補強部１０２の厚さは０．５ｕｍであった。
【００２５】
［第２実施形態］
図５および図６を参照しながら本発明の第２実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。第２実施形態は、本発明のレジストパターン形成方法を固体撮像装置の製造に応用した例である。
【００２６】
第２の実施形態の固体撮像装置の製造方法は、第１実施形態のレジストパターン形成方法にしたがって基板の上にレジストパターンＲＰを形成する形成工程と、レジストパターンＲＰを用いて該基板を処理する処理工程とを含む。ここでは、画素と画素とを分離するポテンシャルバリアを形成する工程に本発明のレジストパターン形成方法を提供した例を説明するが、本発明のレジストパターン形成工程は、他の工程に適用することもできる。
【００２７】
レジストパターンＲＰの形成工程は、図５（ａ）に例示される塗布工程、ならびに、図５（ｂ）に例示される露光工程および現像工程を含む。まず、図５（ａ）に例示される塗布工程において、画素ＰＩＸを構成する光電変換素子５０１、フローティングディフュージョン５０２および転送ゲート５０３が形成された基板５００の上にレジスト５１０を塗布する。次に、図５（ｂ）に例示される露光工程および現像工程において、レジストパターンＲＰを形成する。ここで、レジストパターンＲＰは、複数のパターン５１１と、それらを連結する補強部５１２とを含む。補強部５１２の厚さは、複数のパターン５１１の厚さよりも薄く、イオン注入工程においてイオン注入マスクとしては機能しない。
【００２８】
次いで、図６（ａ）に例示されるイオン注入工程において、レジストパターンＲＰをイオン注入マスクとして使って、基板５００のポテンシャルバリア５０５を形成すべき領域にイオンを注入する。この際に、パターン５１１はイオン注入マスクとして機能するが、補強部５１２はイオン注入マスクとしては機能せず、補強部５１２を貫通してイオンが基板５００に注入される。これによって、図６（ｂ）に例示されるように、基板５００の中にポテンシャルバリア５０５が形成される。ポテンシャルバリア５０５は、画素ＰＩＸと画素ＰＩＸとを分離する分離部として機能する。
【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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