(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に被加工層を形成し、
前記被加工層上に第１膜を形成し、
前記第１膜上に第２膜を形成し、
前記第２膜に、第１幅を有する第１凹部と、前記第１幅よりも長い第２幅を有する第２凹部と、前記第２幅よりも長い第３幅を有する第３凹部とを形成し、
前記第１、第２、および第３凹部内に第３膜を形成し、
前記第１、第２、および第３凹部内の前記第３膜上に、第１部分と第２部分とを有するポリマーを含む第４膜を形成し、
前記第１部分と前記第２部分との相分離により、前記第４膜内に、前記第１部分を含む第１パターンと、前記第２部分を含む第２パターンとを形成し、
前記第１パターンを除去し、
前記第２パターンをマスクとして使用して、前記第１凹部内の前記第３膜を加工し、
前記第２パターンと前記第３膜の少なくともいずれかをマスクとして使用して、前記第１凹部下の前記第１膜を加工し、
前記第１、第２、および第３膜上に、前記第１凹部を塞ぎ、前記第２および第３凹部を塞がない第５膜を形成し、
前記第５膜をマスクとして使用して、前記第２および第３凹部内の前記第３膜と、前記第２および第３凹部下の前記第１膜とを加工し、
前記第１、第２、および第３膜の少なくともいずれかをマスクとして使用して、前記被加工層を加工する、
ことを含むパターン形成方法。
【請求項２】
前記相分離は、前記第１および第３凹部内で発生し、前記第２凹部内では発生しない、請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記第３膜は、前記第１凹部内で第１最小膜厚を有し、前記第２凹部内で前記第１最小膜厚よりも薄い第２最小膜厚を有し、前記第３凹部内で前記第２最小膜厚よりも薄い第３最小膜厚を有するように形成される、請求項１または２に記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロックコポリマー（ＢＣＰ）は、複数種類のポリマーブロックを含むコポリマー（共重合体）である。近年、ＢＣＰの自己組織化（ＤＳＡ）を用いた微細パターンの形成方法が注目されている。例えば、レジスト層の開口パターン内にＢＣＰ膜を形成し、ＢＣＰの相分離によりＢＣＰ膜にホールパターンを形成し、ホールパターンを被加工層に転写することで、開口パターンよりも小さい微細パターンを形成することができる。この場合、微細パターンの寸法は、ポリマーブロックの比率や分子量により決定される。
【０００３】
一方、半導体装置は、１つのレイヤーに寸法の異なる複数のパターンを有することが多い。しかしながら、これらのパターンをＢＣＰにより形成する場合には、ＢＣＰの材料により決定される寸法のパターンしか形成することができない。そのため、１つのレイヤーに寸法の異なる複数のパターンを形成する場合には、これらのパターンのリソグラフィを別々に行う必要がある。これにより、半導体装置を製造するための工程数が増加し、半導体装置の製造コストが上昇してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１２９８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
寸法の異なる複数のパターンを効率的に形成することが可能なパターン形成方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態によれば、パターン形成方法は、基板上に被加工層を形成し、前記被加工層上に第１膜を形成し、前記第１膜上に第２膜を形成し、前記第２膜に、第１幅を有する第１凹部と、前記第１幅よりも長い第２幅を有する第２凹部とを形成することを含む。前記方法はさらに、前記第１および第２凹部内に第３膜を形成し、前記第１および第２凹部内の前記第３膜上に、第１部分と第２部分とを有するポリマーを含む第４膜を形成し、前記第１部分と前記第２部分との相分離により、前記第４膜内に、前記第１部分を含む第１パターンと、前記第２部分を含む第２パターンとを形成することを含む。前記方法はさらに、前記第１パターンを除去し、前記第２パターンをマスクとして使用して、前記第１凹部内の前記第３膜を加工し、前記第２パターンと前記第３膜の少なくともいずれかをマスクとして使用して、前記第１凹部下の前記第１膜を加工することを含む。前記方法はさらに、前記第１、第２、および第３膜上に、前記第１凹部を塞ぎ、前記第２凹部を塞がない第５膜を形成し、前記第５膜をマスクとして使用して、前記第２凹部内の前記第３膜と、前記第２凹部下の前記第１膜とを加工し、前記第１、第２、および第３膜の少なくともいずれかをマスクとして使用して、前記被加工層を加工することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(1/7)である。
【図２】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(2/7)である。
【図３】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(3/7)である。
【図４】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(4/7)である。
【図５】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(5/7)である。
【図６】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(6/7)である。
【図７】第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図(7/7)である。
【図８】第１実施形態のＢＣＰの分子構造を示す概略図である。
【図９】第１実施形態の第３開口部内の第１パターンの例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１〜図７は、第１実施形態のパターン形成方法を示す断面図である。本実施形態のパターン形成方法は、例えばＮＡＮＤフラッシュメモリを製造するために使用される。
【００１０】
まず、基板１上に下地層２、被加工層３、第１マスク層４、およびレジスト層５を順々に形成する（図１(ａ)）。第１マスク層４は、第１膜の例である。レジスト層５は、第２膜の例である。
【００１１】
基板１の例は、シリコン基板などの半導体基板である。図１(ａ)は、基板１の表面に平行で互いに垂直なＸ方向およびＹ方向と、基板１の表面に垂直なＺ方向を示している。本明細書では、＋Ｚ方向を上方向として取り扱い、−Ｚ方向を下方向として取り扱う。本実施形態の−Ｚ方向は、重力方向と一致していてもよいし、重力方向と一致していなくてもよい。
【００１２】
下地層２と被加工層３の例は、種々の導電層、半導体層、絶縁層などである。被加工層３は、図１(ａ)のように基板１上に下地層２を介して形成されてもよいし、基板１上に直接形成されてもよい。本実施形態の被加工層３は、ＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）膜であり、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により形成される。本実施形態の被加工層３の膜厚は、１００ｎｍである。
【００１３】
第１マスク層４の例は、ＢＡＲＣ（Bottom Anti Reflective Coating）膜であり、レジスト層５を露光する際の反射防止膜として機能する。本実施形態の第１マスク層４は、有機膜であり、スピン塗布により形成される。本実施形態の第１マスク層４の膜厚は、６０ｎｍである。
【００１４】
次に、リソグラフィにより、レジスト層５に第１開口部Ｈ１、第２開口部Ｈ２、および第３開口部Ｈ３を形成する（図１(ｂ)）。このリソグラフィは例えば、ＡｒＦ液浸露光機を用いて行われる。第１開口部Ｈ１は、第１凹部の例であり、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３は、第２凹部の例である。また、第１、第２、および第３開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３はそれぞれ、第１、第２、第３凹部の例でもある。
【００１５】
図１(ｂ)は、第１開口部Ｈ１のＸ方向の幅Ｗ１と、第２開口部Ｈ２のＸ方向の幅Ｗ２と、第３開口部Ｈ３のＸ方向の幅Ｗ３を示している。幅Ｗ１は、例えば１１０ｎｍである。幅Ｗ２は、例えば１７０ｎｍであり、幅Ｗ１より長く設定されている。幅Ｗ３は、例えば１μｍであり、幅Ｗ２より長く設定されている。幅Ｗ１は第１幅の例であり、幅Ｗ２、Ｗ３は第２幅の例である。また、幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３はそれぞれ、第１、第２、第３幅の例でもある。
【００１６】
本実施形態の第１開口部Ｈ１は、メモリセル部内のホールパターンである。よって、幅Ｗ１は、第１開口部Ｈ１の直径を表す。本実施形態の第２開口部Ｈ２は、周辺回路部内のホールパターンである。よって、幅Ｗ２は、第２開口部Ｈ２の直径を表す。本実施形態の第３開口部Ｈ３は、Ｙ方向に延びるアライメントマーク用の溝パターンである。よって、幅Ｗ３は、第３開口部Ｈ３の線幅を表す。
【００１７】
次に、基板１の全面に第２マスク層６を形成する（図２(ａ)）。その結果、第１、第２、および第３開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内に第２マスク層６が形成される。第２マスク層６は、第３膜の例である。
【００１８】
本実施形態の第２マスク層６は、シリコン酸化膜などの無機膜であり、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）により形成される。本実施形態の第２マスク層６の膜厚は、２０ｎｍである。本実施形態の第２マスク層６は、基板１の全面にコンフォーマルに形成される。その結果、第１、第２、および第３開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の側面および底面に第２マスク層６が形成される。
【００１９】
次に、ポリマーを含む液体のスピン塗布により、第１、第２、および第３開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３内の第２マスク層６上にポリマー膜７を形成する（図２(ｂ)）。本実施形態のポリマーは、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ（ポリスチレン−ｂ−ポリメチルメタクリレート）などのＢＣＰであり、従って、本実施形態のポリマー膜７はＢＣＰ膜である。ポリマー膜７は、第４膜の例である。
【００２０】
図２(ｂ)は、第１開口部Ｈ１内のポリマー膜７の最小膜厚Ｔ１と、第２開口部Ｈ２内のポリマー膜７の最小膜厚Ｔ２と、第３開口部Ｈ３内のポリマー膜７の最小膜厚Ｔ３を示している。最小膜厚Ｔ１は、第１最小膜厚の例であり、最小膜厚Ｔ２、Ｔ３は、第２最小膜厚の例である。また、最小膜厚Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３はそれぞれ、第１、第２、第３最小膜厚の例でもある。
【００２１】
第１開口部Ｈ１内のポリマー膜７の表面は、おおむね凹形状である。よって、最小膜厚Ｔ１は、第１開口部Ｈ１内のポリマー膜７の中央部分における膜厚に相当する。これは、最小膜厚Ｔ２、Ｔ３についても同様である。本実施形態では、幅Ｗ２が幅Ｗ１より長く、幅Ｗ３が幅Ｗ２より長いため、最小膜厚Ｔ２が最小膜厚Ｔ１より薄くなっており、最小膜厚Ｔ３が最小膜厚Ｔ２より薄くなっている。
【００２２】
図８は、第１実施形態のＢＣＰの分子構造を示す概略図である。
【００２３】
本実施形態のＢＣＰは、複数のＰＭＭＡモノマーＭ１を含むＰＭＭＡブロックＢ１と、複数のＰＳモノマーＭ２を含むＰＳブロックＢ２からなる。ＰＭＭＡブロックＢ１は、第１部分の例であり、かつ第１ポリマーブロックの例である。ＰＳブロックＢ２は、第２部分の例であり、かつ第２ポリマーブロックの例である。
【００２４】
本実施形態のＰＭＭＡブロックＢ１とＰＳブロックＢ２の比率や分子量は、ＢＣＰ膜内に所定のシリンダー相が形成されるように設定されている。具体的には、第１開口部Ｈ１のＢＣＰ膜内に、ＰＭＭＡブロックＢ１による直径２０ｎｍのシリンダー相が形成されるように、比率や分子量が設定されている。
【００２５】
以下、図３(ａ)〜図７(ｂ)を参照し、本実施形態のパターン形成方法の説明を続ける。
【００２６】
次に、基板１のアニールを行い、ＰＭＭＡブロックＢ１とＰＳブロックＢ２とを相分離により分離させる（図３(ａ)）。その結果、ポリマー膜７内に、ＰＭＭＡブロックＢ１を含む第１パターン７ａと、ＰＳブロックＢ２を含む第２パターン７ｂが形成される。上記のアニールは例えば、窒素（Ｎ２）雰囲気にて２５０℃で１分間行われる。本実施形態では、第１パターン７ａとして、シリンダー相と呼ばれる柱状のパターンが形成される。この際、第１開口部Ｈ１等は、第１パターン７ａの位置や形状を調整するためのガイドとして機能する。
【００２７】
本実施形態では、第１開口部Ｈ１内でポリマー膜７の相分離が発生し、第１開口部Ｈ１のポリマー膜７内に、第１パターン７ａが１つだけ形成される。理由は、第１開口部Ｈ１内で相分離が発生し、第１開口部Ｈ１内に第１パターン７ａが１つだけ形成されるように、第１開口部Ｈ１の幅Ｗ１が設定されているからである。第１開口部Ｈ１内の第１パターン７ａは、第１開口部Ｈ１の中央部分に形成される。
【００２８】
また、本実施形態では、第２開口部Ｈ２内でポリマー膜７の相分離が発生せず、第２開口部Ｈ２のポリマー膜７内には、第１パターン７ａは形成されない。理由は、第２開口部Ｈ２の幅Ｗ２が、相分離が発生する幅である第１開口部Ｈ１の幅Ｗ１からずれているからである。
【００２９】
また、本実施形態では、第３開口部Ｈ３内でポリマー膜７の相分離が発生し、第３開口部Ｈ３のポリマー膜７内に、複数の第１パターン７ａが形成される。理由は、第３開口部Ｈ３の幅Ｗ３が大きいため、ＰＭＭＡブロックＢ１とＰＳブロックＢ２がポリマー膜７内で自由に動きやすいからである。第３開口部Ｈ３内の第１パターン７ａは、第３開口部Ｈ３の外周部分にランダムに形成される。
【００３０】
なお、本実施形態では、第２開口部Ｈ２内に１つまたは複数の第１パターン７ａが形成されてもよい。また、本実施形態では、第３開口部Ｈ３内に第１パターン７ａが１つだけ形成されてもよいし、第３開口部Ｈ３内に第１パターン７ａが形成されなくてもよい。
【００３１】
図９は、第１実施形態の第３開口部Ｈ３内の第１パターン７ａの例を示す斜視図である。
【００３２】
図９(ａ)は、第３開口部Ｈ３内の第１パターン７ａの第１の例を示している。第１の例では、第１パターン７ａがＺ方向に平行に延びている。
【００３３】
図９(ｂ)は、第３開口部Ｈ３内の第１パターン７ａの第２の例を示している。第２の例では、第１パターン７ａがＺ方向に垂直に延びている。
【００３４】
なお、第１開口部Ｈ１内の第１パターン７ａは、第１の例と同様に、Ｚ方向に平行に延びるように形成される。
【００３５】
以下、図３(ｂ)〜図７(ｂ)を参照し、本実施形態のパターン形成方法の説明を続ける。
【００３６】
次に、ポリマー膜７を現像することで、第１パターン７ａを選択的に除去し、第２パターン７ｂを残存させる（図３(ｂ)）。その結果、第１開口部Ｈ１のポリマー膜７に１つの開口部Ｐ１が形成され、第３開口部Ｈ３のポリマー膜７に複数の開口部Ｐ３が形成される。本実施形態の開口部Ｐ１は、直径２０ｎｍのホールパターンである。上記の現像は例えば、ポリマー膜７にＶＵＶ光（真空紫外光）を照射してＰＭＭＡブロックＢ１の結合を切断し、ＰＭＭＡをＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に溶かすことで行われる。
【００３７】
次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、開口部Ｐ１、Ｐ３の底部のポリマー膜７を除去する（図４(ａ)）。その結果、開口部Ｐ１、Ｐ３内に第２マスク層６が露出する。この際、第３開口部Ｈ３のポリマー膜７の膜厚が中央部分で薄いため、第３開口部Ｈ３のポリマー膜７の中央部分にも開口部Ｐ３が形成される。
【００３８】
次に、ポリマー膜７（第２パターン７ｂ）をマスクとして使用して、開口部Ｐ１、Ｐ３の底部の第２マスク層６をエッチングにより除去する（図４(ｂ)）。その結果、開口部Ｐ１、Ｐ３が第２マスク層６に転写され、開口部Ｐ１、Ｐ３内に第１マスク層４が露出する。
【００３９】
次に、ポリマー膜７と第２マスク層６の少なくともいずれかをマスクとして使用して、開口部Ｐ１、Ｐ３の底部の第１マスク層４をエッチングにより除去する（図５(ａ)）。その結果、開口部Ｐ１、Ｐ３が第１マスク層４に転写され、開口部Ｐ１、Ｐ３内に被加工層３が露出する。なお、第１マスク層４とポリマー膜７は共に有機膜であるため、第１マスク層４のエッチング中にポリマー膜７も除去される。
【００４０】
このようにして、開口部Ｐ１が、第１開口部Ｈ１内の第２マスク層６と、第１開口部Ｈ１下の第１マスク層４とを貫通する。同様に、複数の開口部Ｐ３が、第１開口部Ｈ１内の第２マスク層６と、第１開口部Ｈ１下の第１マスク層４とを貫通する。一方、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６や、第２開口部Ｈ２下の第１マスク層４には、このような開口部は形成されない。
【００４１】
次に、メタン（ＣＨ４）ガスとテトラフルオロメタン（ＣＦ４）ガスとの混合ガスを使用して、有機膜８を形成する（図５(ｂ)）。本実施形態の有機膜８は、炭素とフッ素を含有するフルオロカーボン膜であり、上記の混合ガスを用いて低バイアスでプラズマを発生させることで形成される。有機膜８はさらに、水素を含有していてもよい。有機膜８は、図４(ｂ)や図５(ａ)のエッチングを行ったエッチングチャンバ内で行われる。有機膜８は、第５膜の例である。
【００４２】
本実施形態の有機膜８は、被加工層３、第１マスク層４、レジスト層５、および第２マスク層６上に、第１開口部Ｈ１を塞ぎ、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３を塞がないように形成される。矢印Ａ１は、有機膜８の端部同士が第１開口部Ｈ１の上方で接触し、第１開口部Ｈ１の開口端（上端）が有機膜８により塞がれた様子を示している。矢印Ａ２、Ａ３は、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３の開口端（上端）が有機膜８により塞がれていない様子を示している。有機膜８は、第１マスク層４、レジスト層５、または第２マスク層６の表面に形成された部分８ａと、被加工層３の表面に形成された部分８ｂとを含んでいる。
【００４３】
本実施形態では、第１開口部Ｈ１の幅Ｗ１が、第２開口部Ｈ２の幅Ｗ２や、第３開口部Ｈ３の幅Ｗ３よりも短く設定されている。そのため、第１開口部Ｈ１は、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３が塞がれるより前に塞がれる。よって、本実施形態では、第１開口部Ｈ１が塞がれるまで有機膜８の堆積を継続し、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３が塞がれる前に有機膜８の堆積を終了する。
【００４４】
なお、有機膜８は、メタン（ＣＨ４）ガスのみを使用して形成してもよい。この場合、有機膜８は、炭素を含有し、フッ素を含有しないカーボン膜となる。この有機膜８はさらに、水素を含有していてもよい。
【００４５】
次に、酸素（Ｏ２）ガスを使用して、有機膜８を等方的にエッチングする（図６(ａ)）。その結果、第２開口部Ｈ２内の有機膜８が除去され、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６が露出する。
【００４６】
第１開口部Ｈ１は塞がれているため、第１開口部Ｈ１内の有機膜８まで酸素イオンや酸素ラジカルは届きにくい。一方、第２開口部Ｈ２は塞がれていないため、第２開口部Ｈ２内の有機膜８まで酸素イオンや酸素ラジカルが届きやすい。よって、第１開口部Ｈ１が有機膜８で塞がれた状態で、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６を露出させることができる。この際、第３開口部Ｈ３内の有機膜８の部分８ｂは残っていてもよいし、残っていなくてもよい。
【００４７】
なお、本実施形態の第２マスク層６は、無機膜である。そのため、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６は、第２開口部Ｈ２内の有機膜８をエッチングする際にエッチングストッパとして機能する。よって、本実施形態では、第２開口部Ｈ２の横方向の寸法を、第２マスク層６により高精度に制御することができる。
【００４８】
次に、有機膜８をマスクとして使用して、第２開口部Ｈ２の底面の第２マスク層６をＲＩＥにより除去する（図６(ｂ)）。その結果、第２開口部Ｈ２の底面に第１マスク層４が露出する。この際、第３開口部Ｈ３の底面に残っていた第２マスク層６も除去される。
【００４９】
次に、有機膜８をマスクとして使用して、第２開口部Ｈ２下の第１マスク層４をＲＩＥにより除去する（図７(ａ)）。その結果、第２開口部Ｈ２下に被加工層３が露出する。この際、第３開口部Ｈ３の底面に残っていた第１マスク層４も除去される。
【００５０】
なお、第１マスク層４と有機膜８は共に有機膜であるため、第１マスク層４のエッチング中に有機膜８もエッチングされる。よって、図７(ａ)のエッチングにおいて、基板１上のある場所で有機膜８が除去された場合には、その後、その場所のレジスト層５や第２マスク層６がマスクとして機能する。
【００５１】
図７(ａ)では、第１開口部Ｈ１や第３開口部Ｈ３の有機膜８が完全に除去されるまでオーバーエッチングを行う。この際、第１開口部Ｈ１の底面には第２マスク層６が残っているため、開口部Ｐ１が拡大することは防止される。
【００５２】
このようにして、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６と、第２開口部Ｈ２下の第１マスク層４が除去され、第２開口部Ｈ２下に被加工層３が露出する。図７(ａ)は、第２開口部Ｈ２内の第２マスク層６と、第２開口部Ｈ２下の第１マスク層４とを貫通する開口部Ｐ２を示している。同様に、第３開口部Ｈ３内に残っていた第２マスク層６と、第３開口部Ｈ３下に残っていた第１マスク層４が除去され、第３開口部Ｈ３下に被加工層３がより広く露出する。一方、第１開口部Ｈ１下では、開口部Ｐ１内に被加工層３がすでに露出している。
【００５３】
次に、第１マスク層４、レジスト層５、および第２マスク層６の少なくともいずれかをマスクとして使用して、被加工層３をＲＩＥにより加工する（図７(ｂ)）。その結果、第１、第２、および第３開口部Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３下の被加工層３にそれぞれ、第１、第２、および第３開口部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。第２マスク層６は、このＲＩＥの際に除去される。その後、第１マスク層４とレジスト層５とをアッシングにより除去する。
【００５４】
図７(ｂ)は、第１開口部Ｒ１のＸ方向の幅Ｌ１と、第２開口部Ｒ２のＸ方向の幅Ｌ２と、第３開口部Ｒ３のＸ方向の幅Ｌ３を示している。本実施形態の第１開口部Ｒ１は、メモリセル部内のホールパターンであり、幅（直径）Ｌ１は２０ｎｍである。本実施形態の第２開口部Ｒ２は、周辺回路部内のホールパターンであり、幅（直径）Ｌ２は１００ｎｍである。幅Ｌ２は、幅Ｌ１より長くなっている。本実施形態の第３開口部Ｒ３は、Ｙ方向に延びるアライメントマーク用の溝パターンであり、幅（線幅）Ｌ３は１μｍである。幅Ｌ３は、幅Ｌ２より長くなっている。
【００５５】
その後、第１、第２、および第３開口部Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３内に金属材料が埋め込まれる。これにより、第１および第２開口部Ｒ１、Ｒ２内にコンタクトプラグが形成され、第３開口部Ｒ３内にアライメントマークが形成される。
【００５６】
以上のように、本実施形態においては、ポリマー膜７をマスクとして使用して、第１開口部Ｈ１下の第１マスク層４を加工し、有機膜８をマスクとして使用して、第２および第３開口部Ｈ２、Ｈ３下の第１マスク層４を加工する。よって、本実施形態によれば、リソグラフィを第１〜第３開口部Ｈ１〜Ｈ３を形成する際に１回実行するだけで（図１(ｂ)参照）、被加工層３に所望の寸法の第１〜第３開口部Ｒ１〜Ｒ３を形成することができる。
【００５７】
本実施形態では、有機膜８をマスクとして使用することで、リソグラフィを２回以上実行することを回避することができる。例えば、エッチングの後にリソグラフィを実行する場合、基板１をエッチングチャンバから露光機に移動させる必要がある。一方、本実施形態の有機膜８は、図５(ｂ)で説明したように、エッチングチャンバ内で形成することができる。よって、本実施形態によれば、リソグラフィを２回以上実行する場合に比べて、半導体装置の製造工程を簡略化することが可能となる。
【００５８】
本実施形態では、ポリマー膜７をマスクとして使用することで、第１開口部Ｈ１の幅Ｗ１よりも短い幅Ｌ１を有する第１開口部Ｒ１を形成することができ、微細パターンを形成することができる。本実施形態によれば、このような微細パターンをその他のパターンと共に１回のリソグラフィで形成することが可能となる。
【００５９】
以上のように、本実施形態によれば、寸法の異なる複数のパターンを効率的に形成することが可能となる。
【００６０】
なお、第１および第２開口部Ｒ１、Ｒ２は、コンタクトホール以外の凹部でもよい。このような凹部の例は、Ｌ／Ｓ（Line and Space）パターンのスペース部である。同様に、第３開口部Ｒ３は、アライメントマーク用の溝以外の凹部でもよい。
【００６１】
また、ポリマー膜７のポリマーは、ＰＳ−ｂ−ＰＭＭＡ以外のＢＣＰでもよい。また、第２マスク層６は、シリコン酸化膜以外の無機膜でもよい。また、レジスト層５は、レジスト層以外のマスク層に置き換えてもよい。例えば、レジスト層５は、ＳＯＣ（Spin on Carbon）膜や、ＳＯＣ膜とシリコン酸化膜とを含む積層膜に置き換えてもよい。
【００６２】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００６３】
１：基板、２：下地層、３：被加工層、４：第１マスク層、
５：レジスト層、６：第２マスク層、７：ポリマー膜、
７ａ：第１パターン、７ｂ：第２パターン、８：有機膜
【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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