JP2001358061A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2001358061A
JP2001358061A JP2001051447A JP2001051447A JP2001358061A JP 2001358061 A JP2001358061 A JP 2001358061A JP 2001051447 A JP2001051447 A JP 2001051447A JP 2001051447 A JP2001051447 A JP 2001051447A JP 2001358061 A JP2001358061 A JP 2001358061A
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resist pattern
pattern
resist
semiconductor device
manufacturing
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Japanese (ja)
Inventor
Atsumi Yamaguchi
敦美 山口
Koichiro Tsujita
好一郎 辻田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a method for manufacturing a semiconductor device capable of suppressing a dimensional shift amount differences (a difference between a dimensional shift amount on a rough region having a relatively wide space and a dimensional shift amount on a dense region having a relatively narrow space) at an etching time to a small value. SOLUTION: Ions 7 are implanted in a resist pattern 4a for forming a wiring pattern. Here, as an ion species, argon is used, and the ion is implanted at 50 keV with 1×1016/cm2. A film thickness of the pattern 4a is contracted to about 334 nm of about 75% of 445 nm of the thickness before the ion implantation. A composition change of the pattern 4a is conduced to thereby improve the etching resistance to an etching treatment for a silicon nitride film 3 and a polysilicon layer 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、詳しくは半導体集積回路素子の製造に利用
されるレジストパターン形成、特にライン幅0.20μ
m以下の配線パターン等の高度な寸法精度と重ね合わせ
精度とを得るために有効なレジストパターン形成工程を
含む加工パターンの形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a resist pattern used for manufacturing a semiconductor integrated circuit element, particularly, a line width of 0.20 μm.
The present invention relates to a method of forming a processed pattern including a resist pattern forming step effective for obtaining high dimensional accuracy and overlay accuracy of a wiring pattern of m or less.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体集積回路(半導体装置)の
製造を行う場合、半導体基板等の下地層に対してエッチ
ングやイオン注入などにより選択的な加工が施されてい
る。この際、下地層の被加工部分を選択的に保護する目
的で、紫外線、X線、電子線等の活性光線に感光する組
成物、いわゆる感光性レジスト被膜(以後、単に「レジ
スト」と称する。)のパターンを下地層上に形成するこ
とが行われている。
2. Description of the Related Art At present, when a semiconductor integrated circuit (semiconductor device) is manufactured, a base layer such as a semiconductor substrate is selectively processed by etching or ion implantation. At this time, for the purpose of selectively protecting the processed portion of the underlayer, a composition sensitive to actinic rays such as ultraviolet rays, X-rays, and electron beams, a so-called photosensitive resist film (hereinafter, simply referred to as “resist”). ) Is formed on an underlayer.

【0003】最も一般的に用いられているレジストパタ
ーンの形成方法は、水銀ランプのg線(波長=436n
m)、i線(波長=365nm)、KrFエキシマレー
ザー(波長=248nm)あるいはArFエキシマレー
ザー(波長=193nm)を光源とした縮小投影露光装
置(ステッパー)を用いた紫外線照射による方法であ
る。
The most commonly used method for forming a resist pattern is a g-line (wavelength = 436 nm) of a mercury lamp.
m), i-line (wavelength = 365 nm), UV irradiation using a reduction projection exposure apparatus (stepper) using a KrF excimer laser (wavelength = 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength = 193 nm) as a light source.

【0004】このステッパーにはフォトマスクを装着し
て露光を行うのであるが、このフォトマスクは、ガラス
基板上にクロム(Cr)などの遮蔽膜で回路パターンを
形成したレティクルと呼ばれるものであり、露光の際に
はフォトマスクと既に形成されている基板上の回路パタ
ーンとの相互の位置関係が正しく決まるように精密な位
置合わせ(重ね合わせ)が行われなくてはならない。
A photomask is mounted on this stepper to perform exposure. This photomask is called a reticle in which a circuit pattern is formed on a glass substrate with a shielding film such as chromium (Cr). At the time of exposure, precise positioning (overlapping) must be performed so that the mutual positional relationship between the photomask and the circuit pattern on the already formed substrate is correctly determined.

【0005】フォトマスクに描かれたパターンは半導体
基板に塗布されたレジスト膜に対してレンズを介して縮
小され転写される。その後、レジスト膜に対して現像処
理を行うことによってレジストパターンの形成が可能と
なる。
[0005] The pattern drawn on the photomask is reduced and transferred via a lens to a resist film applied to a semiconductor substrate. After that, a resist pattern can be formed by performing a developing process on the resist film.

【0006】半導体集積回路装置を製造するためには、
このレジストパターン形成工程が通常20〜30回程度
必要とされている。
In order to manufacture a semiconductor integrated circuit device,
This resist pattern forming step is usually required about 20 to 30 times.

【0007】最近では、半導体集積回路の高集積化、高
性能化がますます進んでおり、これに伴って回路パター
ンの微細化がさらに要求されている。DRAM(Dynami
c Random Access Memory)を例にとると、現在量産が行
われている64MビットDRAMでは0.20〜0.1
8μmのライン幅のレジストパターンが描かれ、その写
真製版工程においては、紫外線のうちKrFエキシマレ
ーザー光(λ=248nm)が最も多く利用されてい
る。今後、さらにパターンの微細化とともに寸法精度、
重ね合わせ精度の向上が要求されている。
In recent years, the integration and performance of semiconductor integrated circuits have been more and more advanced, and accordingly, finer circuit patterns have been required. DRAM (Dynami
c Random Access Memory) For example, in a 64-Mbit DRAM currently mass-produced, 0.20 to 0.1
A resist pattern having a line width of 8 μm is drawn, and in the photolithography process, KrF excimer laser light (λ = 248 nm) is most often used among ultraviolet rays. In the future, dimensional accuracy,
There is a demand for improved overlay accuracy.

【0008】ところで、レジストパターンをマスクに下
地膜のエッチングを行うことにより配線パターンなどの
加工パターンを得るが、加工パターンを形成する際、当
該加工パターンに隣接するスペース幅に応じてドライエ
ッチング時に生じる寸法シフト量(レジストパターンか
らの寸法ズレ量)が異なるというスペース幅依存性(パ
ターン疎密依存性)があることが最近わかってきた。
By the way, a processed pattern such as a wiring pattern is obtained by etching a base film using a resist pattern as a mask. However, when a processed pattern is formed, it occurs during dry etching according to the space width adjacent to the processed pattern. It has recently been found that there is space width dependence (pattern density dependence) in which the dimension shift amount (dimension deviation from the resist pattern) is different.

【0009】すなわち、加工パターン上において、スペ
ース幅が比較的広い疎な領域上における寸法シフト量と
スペース幅が比較的狭い密な領域上における寸法シフト
量とが異なることがわかってきた。以下、スペース幅が
比較的広い疎な領域上における寸法シフト量とスペース
幅が比較的狭い密な領域上における寸法シフト量との差
を、「寸法シフト量粗密差」と略記する。
That is, it has been found that the amount of dimensional shift on a sparse region having a relatively large space width is different from the amount of dimensional shift on a dense region having a relatively narrow space width on a processing pattern. Hereinafter, the difference between the dimensional shift amount on a sparse region with a relatively large space width and the dimensional shift amount on a dense region with a relatively small space width is abbreviated as “dimensional shift amount coarse / dense difference”.

【0010】このことは、スペース幅依存性によってエ
ッチング時に加工パターンの寸法精度の劣化が起こるこ
とを意味しているが、寸法シフト量粗密差がパターンの
微細化に伴い無視できないレベルになってきた。
This means that the dimensional accuracy of the processed pattern is deteriorated at the time of etching due to the space width dependency. However, the difference in dimensional shift amount has become a level that cannot be ignored as the pattern becomes finer. .

【0011】特に、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の
エッチング時に寸法シフト量粗密差が大きいこともわか
っている。しかし、パターンの微細化、高密度化のため
の配線のピッチおよびコンタクトホールとの間隔が狭く
なってきており、セルフアラインコンタクトホール構造
をとる場合が多くなっているが、そのため、ゲート形成
工程においても金属配線膜上にシリコン酸化膜やシリコ
ン窒化膜などの絶縁膜を積層したデバイス構造が必須と
なる。
In particular, it has also been found that a large difference in the amount of dimensional shift during etching of a silicon oxide film or a silicon nitride film is large. However, the pitch of wiring and the distance between contact holes for pattern miniaturization and high density are becoming narrower, and in many cases, a self-aligned contact hole structure is adopted. Also, a device structure in which an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is laminated on a metal wiring film is essential.

【0012】そこで、絶縁膜のエッチングで生じる寸法
シフト量粗密差を抑制する方法が必要となっている。
Therefore, there is a need for a method of suppressing the difference in the size and the amount of dimensional shift caused by the etching of the insulating film.

【0013】図48〜図51は従来の配線パターン形成
方法の一例を示す断面図である。以下、図48〜図51
を用いて従来の配線パターン形成方法を説明する。
FIGS. 48 to 51 are sectional views showing an example of a conventional wiring pattern forming method. Hereinafter, FIGS.
A conventional wiring pattern forming method will be described with reference to FIG.

【0014】まず、図48に示すように、シリコン基板
1上にポリシリコン層2を50nm(500Å)の膜厚
で、続いてシリコン窒化膜3を165nm(1650
Å)の膜厚で形成した後、フォトレジスト膜4を塗布
し、100℃で90秒間プリベークを行った。この時、
フォトレジスト膜4の膜厚が585nm(5850Å)
となるように塗布時の回転数を調節した。
First, as shown in FIG. 48, a polysilicon layer 2 having a thickness of 50 nm (500 °) is formed on a silicon substrate 1 and a silicon nitride film 3 is formed to a thickness of 165 nm (1650 nm).
After the formation of the film thickness of Å), a photoresist film 4 was applied and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds. At this time,
The thickness of the photoresist film 4 is 585 nm (5850 °)
The number of revolutions during coating was adjusted so that

【0015】次に、図49に示すように、様々なピッチ
の配線パターンが描かれたレティクル(フォトマスク)
5を介してKrFエキシマレーザー(波長は248n
m)6を光源とするステッパーを用いて露光を行った。
照明条件はNA(開口数)=0.55で、2/3輪帯照
明アパーチャーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 49, a reticle (photomask) on which wiring patterns of various pitches are drawn.
5 through a KrF excimer laser (wavelength 248n
m) Exposure was performed using a stepper using 6 as a light source.
The illumination condition was NA (numerical aperture) = 0.55, and an off-axis method using a / annular illumination aperture was applied.

【0016】続いて、110℃で90秒間ベーク(PE
B(Post Exposure Bake))を行った後、テトラメチル
アンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量
%水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、
図50に示すようにレティクルに応じたレジストパター
ン4aを得る。
Subsequently, a bake at 110 ° C. for 90 seconds (PE
B (Post Exposure Bake), and then developing with a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) for 60 seconds,
As shown in FIG. 50, a resist pattern 4a corresponding to the reticle is obtained.

【0017】次に、図51に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとして、トリフロロメタン(CH
3)、テトラフロロメタン(CF4)、アルゴン(A
r)、酸素(O2)の混合ガスを用いた平行平板型反応
性イオンエッチャー(RIE(Reactive Ion Etchin
g))により窒化膜3とポリシリコン層2とに対するエ
ッチング処理を実行し、配線パターン(ポリシリコンパ
ターン2a,シリコン窒化パターン3a)を得る。
Next, as shown in FIG. 51, using the resist pattern 4a as a mask, trifluoromethane (CH
F 3 ), tetrafluoromethane (CF 4 ), argon (A
r), a parallel plate type reactive ion etcher (RIE (Reactive Ion Etchin) using a mixed gas of oxygen (O 2 )
g)), an etching process is performed on the nitride film 3 and the polysilicon layer 2 to obtain a wiring pattern (polysilicon pattern 2a, silicon nitride pattern 3a).

【0018】図52はレジストパターンとエッチング後
に得られる加工パターン(ポリシリコン層とシリコン窒
化膜の積層構造)とのパターン寸法の比較結果を示すグ
ラフである。図52ではマスク寸法が0.24μmのラ
イン幅に対するレジストパターンとエッチング後の加工
パターンそれぞれの、スペース幅(Space)に対する寸
法(Line Width)をプロットしている。
FIG. 52 is a graph showing a comparison result of a pattern size between a resist pattern and a processed pattern (laminated structure of a polysilicon layer and a silicon nitride film) obtained after etching. In FIG. 52, the dimension (Line Width) is plotted against the space width (Space) of each of the resist pattern and the processed pattern after etching with respect to the line width of the mask dimension of 0.24 μm.

【0019】図53は図52に基づくスペース幅依存性
を示すグラフである。図52で示した0.24μmのラ
イン幅におけるエッチング時の寸法シフト量(CD(Criti
calDimension) Shift)の隣接するスペース幅に対する
依存性を示す。図53では、最密集パターン領域からス
ペースが充分に広い孤立ラインパターン領域が示す寸法
シフト量の差である、寸法シフト量粗密差ΔCD0は
0.141μm程度となっている。
FIG. 53 is a graph showing the space width dependence based on FIG. The dimension shift amount at the time of etching at the line width of 0.24 μm shown in FIG. 52 (CD (Criti
calDimension) Shift) depends on the width of the adjacent space. In FIG. 53, the dimensional shift amount density difference ΔCD0, which is the difference in the dimensional shift amount indicated by the isolated line pattern region having a sufficiently large space from the densest pattern region, is about 0.141 μm.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】図53に示したよう
に、疎な環境にあるラインパターンの寸法シフト量が大
きく、孤立ラインパターンを設計寸法どおりに仕上げる
ためにはマスクサイズを元の設計寸法よりも細めるサイ
ジング必要である。しかし、マスク寸法および得られる
レジストパターン寸法が小さいほど、露光裕度やフォー
カス裕度(DOF(Depth of Focus))などのプロセス
裕度が狭くなるため、エッチング時に生じる寸法シフト
量粗密差が大きいことは望ましくない。
As shown in FIG. 53, the dimensional shift of a line pattern in a sparse environment is large, and in order to finish an isolated line pattern as designed, the mask size must be reduced to the original design size. It is necessary to reduce the sizing. However, the smaller the mask dimension and the resulting resist pattern dimension, the narrower the process latitude such as exposure latitude and focus latitude (DOF (Depth of Focus)), so that the difference in dimensional shift amount generated during etching is large. Is not desirable.

【0021】そこで、ドライエッチング時の寸法シフト
量を抑え、特に寸法シフト量のスペース幅依存性(パタ
ーン疎密依存性)、すなわち寸法シフト量粗密差を抑え
ることが重要となる。
Therefore, it is important to suppress the dimensional shift during dry etching, and in particular, to suppress the space width dependence of the dimensional shift (pattern sparse / dense dependency), that is, the difference between the dimensional shift and the density difference.

【0022】また、パターンの微細化が進むにつれて、
タングステンやアルミニウムのように表面に大きなグレ
インをもつ下地膜上にレジストパターンを形成する場
合、グレインからのハレーションの影響でパターン寸法
精度の劣化が生じる。さらに、露光時の重ね合わせに関
しても、同様にグレインの影響により、精度劣化が生じ
るという問題点があった。
Further, as the pattern becomes finer,
When a resist pattern is formed on a base film having a large grain on the surface such as tungsten or aluminum, pattern dimensional accuracy deteriorates due to the influence of halation from the grain. Further, regarding the superimposition at the time of exposure, similarly, there is a problem that the accuracy is deteriorated due to the influence of the grains.

【0023】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、エッチングに支障無く、エッチング時の
寸法シフト量粗密差を小さく抑えることが可能な半導体
装置の製造方法を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing a difference in dimensional shift amount during etching without affecting etching. I do.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる請求項
1記載の半導体装置の製造方法は、(a)半導体基板上に
エッチング対象物を形成するステップと、(b)エッチン
グ対象物上に第1のレジストを形成するステップと、
(c)前記第1のレジストをパターニングして第1のレジ
ストパターンを得るステップと、(d)前記第1のレジス
トパターンに対してイオン注入を行うステップとを備
え、前記ステップ(d)のイオン注入によって、前記第1
のレジストパターンの膜厚が収縮し、(e)前記ステップ
(c)及び(d)実行後の前記第1のレジストパターンをマス
クとして、前記エッチング対象物に対して前記所定のエ
ッチング処理を実行して、加工パターンを得るステップ
をさらに備え、前記ステップ(d)実行後の第1のレジス
トパターンの膜厚は、前記加工パターンにおける密なパ
ターン部分と疎なパターン部分との間に生じる、前記加
工パターンの前記第1のレジストパターンに対する寸法
ズレ量の差が所定の基準以下で、かつ前記所定のエッチ
ング処理に支障を来さない条件を満足する膜厚に設定さ
れている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) forming an etching object on a semiconductor substrate; and (b) forming an etching object on the etching object. Forming one resist;
(c) patterning the first resist to obtain a first resist pattern; and (d) performing ion implantation on the first resist pattern, wherein the ion implantation of the step (d) is performed. By injection, the first
The film thickness of the resist pattern shrinks, (e) the step
(c) performing the predetermined etching process on the object to be etched using the first resist pattern after execution as a mask to obtain a processed pattern, wherein the step (d) The thickness of the first resist pattern after the execution is the difference in the amount of dimensional deviation of the processed pattern from the first resist pattern, which occurs between a dense pattern portion and a sparse pattern portion in the processed pattern. The film thickness is set to a value less than a predetermined standard and satisfying a condition that does not hinder the predetermined etching process.

【0025】請求項2の発明は、請求項1記載の半導体
装置の製造方法であって、前記エッチング対象物は実エ
ッチング対象物とイオン阻止膜とを含み、前記ステップ
(a)は、(a-1)前記半導体基板上に前記実エッチング対象
物を形成するステップと、(a-2)前記実エッチング対象
物上に前記イオン阻止膜を形成するステップとを含み、
前記ステップ(d)のイオン注入は第1のレジストパター
ンの上方からのイオン注入を含み、前記イオン阻止膜
は、前記ステップ(d)で注入されるイオンが前記実エッ
チング対象物に注入されるのを阻止する。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the object to be etched includes an actual object to be etched and an ion-blocking film.
(a) includes (a-1) forming the actual etching target on the semiconductor substrate, and (a-2) forming the ion blocking film on the actual etching target,
The ion implantation of the step (d) includes ion implantation from above the first resist pattern, and the ion blocking film is configured such that the ions implanted in the step (d) are implanted into the actual etching target. To block.

【0026】請求項3の発明は、請求項2記載の半導体
装置の製造方法であって、前記イオン阻止膜はシリコン
窒化膜あるいはシリコン窒化酸化膜を含み、前記ステッ
プ(a-2)は、プラズマCVD法を用いて前記イオン阻止
膜を形成するステップを含んでいる。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the ion blocking film includes a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, and the step (a-2) includes the step of: Forming the ion-blocking film using a CVD method.

【0027】請求項4の発明は、請求項2記載の半導体
装置の製造方法であって、前記イオン阻止膜は有機反射
防止膜を含んでいる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect, the ion blocking film includes an organic antireflection film.

【0028】請求項5の発明は、請求項4記載の半導体
装置の製造方法であって、前記ステップ(a)は、(a-3)前
記イオン阻止膜である前記有機反射防止膜にイオン注入
するステップをさらに含んでいる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, the step (a) comprises the step of: (a-3) ion-implanting the organic antireflection film, which is the ion-blocking film. Further comprising the step of:

【0029】請求項6の発明は、請求項1ないし請求項
5のうちいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法で
あって、前記エッチング対象物は第1及び第2の加工領
域を含み、前記第1のレジストパターンは前記第1の加
工領域のエッチングマスク用のパターンを含み、(f)前
記ステップ(d)実行後の少なくとも前記第2の加工領域
上に第2のレジストを形成するステップと、(g)前記第
2のレジストをパターニングして、前記第2の加工領域
のエッチングマスク用の第2のレジストパターンを得る
ステップとをさらに備え、前記ステップ(e)は、前記第
1のレジストパターンに加え前記第2のレジストパター
ンをマスクとして、前記所定のエッチング処理を実行す
るステップを含んでいる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, the object to be etched includes first and second processing regions. The first resist pattern includes a pattern for an etching mask in the first processing region, and (f) forming a second resist on at least the second processing region after the execution of the step (d). And (g) patterning the second resist to obtain a second resist pattern for an etching mask in the second processing region, wherein the step (e) comprises: And performing the predetermined etching process using the second resist pattern as a mask in addition to the resist pattern.

【0030】請求項7の発明は、請求項6記載の半導体
装置の製造方法であって、前記ステップ(f)は、前記第
1のレジストパターンを含む前記エッチング対象物上の
全面に前記第2のレジストを形成するステップを含み、
前記第1のレジストパターンは前記ステップ(d)のイオ
ン注入によって生じる組成変化によって、前記ステップ
(g)実行時に実質的に除去されない。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth aspect, the step (f) is performed by forming the second resist pattern on the entire surface of the object to be etched including the first resist pattern. Forming a resist of
The first resist pattern is formed by the composition change caused by the ion implantation in the step (d).
(g) Not substantially removed at runtime.

【0031】請求項8の発明は、請求項1記載の半導体
装置の製造方法であって、前記ステップ(d)のイオン注
入は前記第1のレジストパターンの形成面の垂線に対し
斜め方向上から行うイオン注入を含んでいる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the ion implantation in the step (d) is performed from an obliquely upper direction with respect to a perpendicular to a surface on which the first resist pattern is formed. Includes performing ion implantation.

【0032】請求項9の発明は、請求項1記載の半導体
装置の製造方法であって、前記エッチング対象物は表面
に凹凸形状を有し、(h)前記ステップ(b)実行前に、前記
エッチング対象物にイオンを注入するステップをさらに
備えている。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the object to be etched has an uneven shape on the surface, and (h) the step (b) is performed before the step (b) is performed. The method further includes the step of implanting ions into the etching target.

【0033】請求項10の発明は、請求項9記載の半導
体装置の製造方法であって、前記ステップ(b)は前記第
1のレジストに対し所定パターンのレティクルを介した
露光処理を施した後、現像処理を実行することにより、
前記第1のレジストパターンを得るステップを含んでい
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, wherein the step (b) is performed after exposing the first resist through a reticle having a predetermined pattern. , By executing the development process,
A step of obtaining the first resist pattern.

【0034】請求項11の発明は、請求項9記載の半導
体装置の製造方法であって、前記エッチング対象物は表
面にマスクの重ね合わせ用のマークを有している。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the object to be etched has a mark for superimposing a mask on a surface.

【0035】請求項12の発明は、請求項11記載の半
導体装置の製造方法であって、前記ステップ(h)は、(h-
1)前記エッチング対象物上に第3のレジストを形成する
ステップと、(hー2)前記第3のレジストに対し、前記マ
ークを含むマーク形成領域上に開口部が形成されるよう
にパターニングを行い第3のレジストパターンを得るス
テップと、(hー3)前記第3のレジストパターンをマスク
として、前記エッチング対象物の前記マーク形成領域に
イオンを注入するステップとを含んでいる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the eleventh aspect, the step (h) comprises the step of (h-
1) forming a third resist on the object to be etched; and (h-2) patterning the third resist so that an opening is formed on a mark forming region including the mark. Performing a third resist pattern, and (h-3) implanting ions into the mark forming region of the etching target using the third resist pattern as a mask.

【0036】請求項13の発明は、請求項1記載の半導
体装置の製造方法であって、前記ステップ(d)のイオン
注入は、各々の注入エネルギーの異なる複数の部分イオ
ン注入を含む。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect, the ion implantation in the step (d) includes a plurality of partial ion implantations having different implantation energies.

【0037】この発明に係る請求項14記載の半導体装
置の製造方法は、(a)半導体基板上にエッチング対象物
を形成するステップと、(b)前記エッチング対象物上に
第1のレジストを形成するステップと、(c)前記第1の
レジストをパターニングして第1のレジストパターンを
得るステップと、(d)前記第1のレジストパターンに対
して、分解反応を促進させる化学反応促進処理を行うス
テップと、(e)前記第1のレジストパターンに対して、
イオン注入、電子線照射及び紫外線照射のうち一を含む
キュアリング処理を行うステップとを備え、前記ステッ
プ(e)の前記キュアリング処理によって、前記第1のレ
ジストパターンの膜厚が収縮し、(f)前記ステップ(c)〜
(e)実行後の前記第1のレジストパターンをマスクとし
て、前記エッチング対象物に対して所定のエッチング処
理を実行して、加工パターンを得るステップをさらに備
えている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) forming an etching object on a semiconductor substrate; and (b) forming a first resist on the etching object. (C) patterning the first resist to obtain a first resist pattern; and (d) performing a chemical reaction accelerating process for accelerating a decomposition reaction on the first resist pattern. And (e) for the first resist pattern,
Performing a curing process including one of ion implantation, electron beam irradiation, and ultraviolet irradiation, and the curing process of the step (e) causes the film thickness of the first resist pattern to shrink, f) The steps (c) to
(e) performing a predetermined etching process on the etching target using the first resist pattern after execution as a mask to obtain a processed pattern.

【0038】請求項15の発明は、請求項14記載の半
導体装置の製造方法であって、前記エッチング対象物は
第1及び第2の加工領域を含み、前記第1のレジストパ
ターンは前記第1の加工領域のエッチングマスク用のパ
ターンを含み、(g)前記ステップ(e)実行後の少なくとも
前記第2の加工領域上に第2のレジストを形成するステ
ップと、(h)前記第2のレジストをパターニングして、
前記第2の加工領域のエッチングマスク用の第2のレジ
ストパターンを得るステップとをさらに備え、前記ステ
ップ(f)は、前記第1のレジストパターンに加え前記第
2のレジストパターンをマスクとして、前記所定のエッ
チング処理を実行するステップを含む。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect, the object to be etched includes first and second processing regions, and the first resist pattern is the first resist pattern. (G) forming a second resist on at least the second processed area after the step (e), and (h) forming the second resist. Patterning,
Obtaining a second resist pattern for an etching mask of the second processing region, wherein the step (f) comprises using the second resist pattern as a mask in addition to the first resist pattern, And performing a predetermined etching process.

【0039】請求項16の発明は、請求項15記載の半
導体装置の製造方法であって、(i)前記ステップ(f)の前
でかつ前記ステップ(h)後に実行され、少なくとも前記
第2のレジストパターンに対して、分解反応を促進させ
る化学反応促進処理を行うステップと、(j)前記ステッ
プ(f)の前でかつ前記ステップ(h)後に実行され、少なく
とも前記第2のレジストパターンに対して、前記キュア
リング処理を行うステップとをさらに備える。
The invention according to claim 16 is the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein (i) the method is executed before the step (f) and after the step (h), and at least the second method Performing a chemical reaction accelerating process for accelerating a decomposition reaction on the resist pattern; and (j) executed before the step (f) and after the step (h), at least for the second resist pattern. Performing the curing process.

【0040】請求項17の発明は、請求項14ないし請
求項16のうち、いずれか1項に記載の半導体装置の製
造方法であって、前記化学反応促進処理は対象物に対す
る露光処理及び熱処理のうち少なくとも一方を含む。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of the fourteenth to sixteenth aspects, the chemical reaction accelerating process is performed by subjecting the object to exposure and heat treatment. At least one of them is included.

【0041】請求項18の発明は、(a)半導体基板上に
前記第1及び第2の加工領域を有するエッチング対象物
を形成するステップと、(b)前記エッチング対象物に第
1のレジストを形成するステップと、(c)前記第1のレ
ジストをパターニングして、前記第1の加工領域上に第
1のレジストパターンを得るステップと、(d)前記第1
のレジストパターンに対して、イオン注入、電子線照射
及び紫外線照射のうち一を含むキュアリング処理を行う
ステップとを備え、前記ステップ(d)の前記キュアリン
グ処理によって、前記第1のレジストパターンの膜厚が
収縮し、(e)前記ステップ(d)実行後の少なくとも前記第
2の加工領域上に第2のレジストを形成するステップ
と、(f)前記第2のレジストをパターニングして、前記
第2の加工領域のエッチングマスク用の第2のレジスト
パターンを得るステップとをさらに備え、(g)前記第1
及び第2のレジストパターンをマスクとして、前記エッ
チング対象物に対して所定のエッチング処理を実行し
て、加工パターンを得るステップをさらに備えている。
The invention of claim 18 is characterized in that (a) forming an etching object having the first and second processing regions on a semiconductor substrate; and (b) applying a first resist to the etching object. Forming; (c) patterning the first resist to obtain a first resist pattern on the first processing region; and (d) forming the first resist pattern.
Performing a curing process including one of ion implantation, electron beam irradiation, and ultraviolet irradiation on the resist pattern, and the curing process of the step (d), the first resist pattern The film thickness shrinks, (e) forming a second resist on at least the second processing area after the step (d), and (f) patterning the second resist, (G) obtaining a second resist pattern for an etching mask in a second processing region.
And performing a predetermined etching process on the etching target using the second resist pattern as a mask to obtain a processed pattern.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】<<実施の形態1>> <原理>絶縁膜のエッチングで生じる寸法シフト量粗密
差を抑制する方法として、我々は、鋭意研究を重ねた結
果、レジストパターンの膜厚が薄いほど絶縁膜の寸法シ
フト量粗密差が小さくなることがわかった。そこで、ド
ライエッチングのマスクとして必要となる最小膜厚のレ
ジストパターンを形成することが望ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION << First Embodiment >><Principle> As a method of suppressing a difference in dimensional shift caused by etching of an insulating film, we have conducted intensive studies and found that the thickness of a resist pattern is large. It was found that the thinner the thickness, the smaller the difference in the dimensional shift amount of the insulating film. Therefore, it is desirable to form a resist pattern having a minimum thickness required as a mask for dry etching.

【0043】図1〜図4はこの発明の原理となる配線パ
ターン形成方法を示す断面図である。以下、これらの図
を参照して配線パターンの形成方法を説明する。
1 to 4 are cross-sectional views showing a wiring pattern forming method according to the principle of the present invention. Hereinafter, a method of forming a wiring pattern will be described with reference to these drawings.

【0044】まず、図1に示すように、シリコン基板1
上にポリシリコン層2を50nm(500Å)の膜厚
で、続いてシリコン窒化膜3を165nm(1650
Å)の膜厚で形成した後、シリコン窒化膜3上にフォト
レジスト膜4を塗布し、100℃で90秒間プリベーク
を行った。この時、フォトレジスト膜4の膜厚が445
nm(4450Å)となるように塗布時の回転数を調節
した。
First, as shown in FIG.
The polysilicon layer 2 has a thickness of 50 nm (500 °), and the silicon nitride film 3 has a thickness of 165 nm (1650 °).
After the formation of the film thickness of Å), a photoresist film 4 was applied on the silicon nitride film 3 and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds. At this time, the thickness of the photoresist film 4 is 445.
The number of revolutions at the time of coating was adjusted to be nm (4450 °).

【0045】次に、図2に示すように、様々なピッチの
配線パターンが描かれたレティクル5を介してKrFエ
キシマレーザー6を光源とするステッパーを用いて露光
を行った。照明条件はNA=0.55で、2/3輪帯照
明アパーチャーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 2, exposure was performed using a stepper having a KrF excimer laser 6 as a light source through a reticle 5 on which wiring patterns of various pitches were drawn. The illumination condition was NA = 0.55, and an off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0046】続いて、110℃で90秒間ベーク(PE
B)を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド(TMAH)の2.38重量%水溶液を用いて60秒
間の現像を行うことによって、図3に示すようにレティ
クルに応じたレジストパターン4aを得る。
Subsequently, a bake at 110 ° C. for 90 seconds (PE
After performing B), development is performed for 60 seconds using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to obtain a resist pattern 4a corresponding to the reticle as shown in FIG.

【0047】次に、レジストパターン4aをマスクにC
HF3,CF4,Ar,O2の混合ガスを用いて平行平板
型RIEにより、エッチング対象物である窒化膜3とポ
リシリコン層2とに対するのエッチング処理を行い、図
4に示すような所望の配線パターン(ポリシリコンパタ
ーン2a,シリコン窒化パターン3a)を得る。
Next, using the resist pattern 4a as a mask, C
Using a mixed gas of HF 3 , CF 4 , Ar, and O 2 , an etching process is performed on the nitride film 3 and the polysilicon layer 2 which are the objects to be etched by parallel plate RIE. (Polysilicon pattern 2a, silicon nitride pattern 3a) are obtained.

【0048】上述した方法はフォトレジスト膜4の膜厚
を除いて、図48〜図51で示した従来のパターン形成
方法と同様である。
The above-described method is the same as the conventional pattern forming method shown in FIGS. 48 to 51, except for the thickness of the photoresist film 4.

【0049】図5は図1〜図4で示した配線パターン形
成方法で形成されたレジストパターンとエッチング後の
加工パターン(配線パターン(ポリシリコン層とシリコ
ン窒化膜の積層構造))とのパターン寸法の比較結果を
示すグラフである。図5ではマスク寸法が0.24μm
のラインパターンに対するレジストパターンとエッチン
グ後の加工パターンそれぞれの、スペース幅(Space)
に対する寸法(Line Width)をプロットしている。
FIG. 5 shows the pattern dimensions of the resist pattern formed by the wiring pattern forming method shown in FIGS. 1 to 4 and the processed pattern after etching (wiring pattern (laminated structure of polysilicon layer and silicon nitride film)). 6 is a graph showing the comparison results of FIG. In FIG. 5, the mask dimension is 0.24 μm.
Space width (Space) of each resist pattern and processed pattern after etching for line pattern
Is plotted against the dimension (Line Width).

【0050】図6は図5に基づくスペース幅依存性を示
すグラフである。図6では、0.24μmのラインパタ
ーンにおけるエッチング時の寸法シフト量(CD Shift)
の隣接するスペース幅に対する依存性を示している。
FIG. 6 is a graph showing the space width dependency based on FIG. In FIG. 6, a dimension shift amount (CD Shift) at the time of etching in a 0.24 μm line pattern is shown.
Shows the dependence on the adjacent space width.

【0051】図6において、L0はレジストパターンの
膜厚が585nmの場合、L1はレジストパターンの膜
厚が445nmの場合を示している。図6に示すよう
に、レジストパターンの膜厚が445nmの場合の最密
集パターンからスペースが充分に広い孤立ラインパター
ンが示す寸法シフト量疎密差ΔCD1は0.079μm
で、従来例に示したレジストパターンの膜厚が585n
mの場合の寸法シフト量粗密差ΔCD0の0.141μ
mよりも劇的に小さくなっていることがわかる。
In FIG. 6, L0 indicates the case where the thickness of the resist pattern is 585 nm, and L1 indicates the case where the thickness of the resist pattern is 445 nm. As shown in FIG. 6, the dimensional shift amount density difference ΔCD1 indicated by an isolated line pattern having a sufficiently large space from the densest pattern when the resist pattern film thickness is 445 nm is 0.079 μm.
The thickness of the resist pattern shown in the conventional example is 585n.
0.141μ of the dimensional shift amount ΔCD0 in the case of m
It can be seen that it is dramatically smaller than m.

【0052】表1にエッチング後に0.40μm、0.
35μm、0.30μmのライン幅の孤立ラインを得る
ためのレジストパターンのライン幅の寸法(レジスト寸
法)と、それぞれのレジスト寸法(0.14,0.0
8,0.06,0(μm))を形成する際のフォーカス
裕度(DOF)を示す。
Table 1 shows that after etching, 0.40 μm, 0.
A line width dimension (resist dimension) of a resist pattern for obtaining isolated lines having a line width of 35 μm and 0.30 μm, and respective resist dimensions (0.14, 0.04
8, 0.06, 0 (μm)) is shown.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】例えば、エッチング後に0.30μmのラ
イン幅の仕上がり寸法の加工パターンを得るために、レ
ジスト膜厚585nmのプロセス(寸法シフト量粗密差
が約0.14μm)では、レジスト寸法が0.16μm
のレジストパターンが必要で、それを得るにはフォーカ
ス裕度0.33μmとなる。
For example, in order to obtain a processed pattern having a finished dimension of a line width of 0.30 μm after etching, in a process with a resist film thickness of 585 nm (dimension shift amount difference of about 0.14 μm), the resist dimension is 0.16 μm.
Is required, and a focus margin of 0.33 μm is required to obtain it.

【0055】同様に、エッチング後に0.30μmのラ
イン幅の仕上がり寸法の加工パターンを得るために、レ
ジスト膜厚445nmのプロセス(寸法シフト量粗密差
が約0.08)では、0.22μmのレジストパターン
形成が必要で、それを得るには、フォーカス裕度は0.
62μmとなり、エッチング寸法シフトが小さくなるレ
ジスト膜厚が薄い方が有利であることを示している。
Similarly, in order to obtain a processed pattern having a finished dimension with a line width of 0.30 μm after etching, in a process with a resist film thickness of 445 nm (the difference in dimensional shift amount is about 0.08), a resist of 0.22 μm is used. It is necessary to form a pattern, and in order to obtain it, the focus latitude is 0.
It is 62 μm, which indicates that it is advantageous to make the resist film thickness at which the etching dimension shift is small smaller.

【0056】したがって、仕上がり寸法=0.30μm
で必要とするフォーカス裕度が0.60以上の場合、表
1から寸法シフト量粗密差は0.08μm以下にする必
要があり、この「0.08μm」を所定の基準とした場
合、膜厚が445nmのレジストパターンの寸法シフト
量粗密差0.079μmは所定の基準以下となる。
Therefore, the finished dimension = 0.30 μm
When the required focus latitude is 0.60 or more, it is necessary to set the dimensional shift amount density difference to 0.08 μm or less from Table 1. When this “0.08 μm” is a predetermined reference, the film thickness Is 0.079 μm, which is less than a predetermined standard.

【0057】さらに、膜厚の370nmのレジストパタ
ーンでも試したが、ドライエッチング中にレジストパタ
ーンの肩落ちが起こり、レジストパターンの膜厚がエッ
チングのマスクとして不足することがわかった。
Further, although a resist pattern having a thickness of 370 nm was tested, it was found that the resist pattern fell off during dry etching, and the resist pattern was insufficient in thickness as an etching mask.

【0058】これらの結果より、エッチング時の寸法シ
フト量のスペース幅依存性(寸法シフト量粗密差)を最
小に抑える最適なレジスト膜厚があり、エッチングのマ
スクとして支障を来さない限りレジストを薄膜化するこ
とが有効であるとわかった。
From these results, there is an optimum resist film thickness that minimizes the space width dependence of the dimensional shift amount during etching (difference in dimensional shift amount density difference), and the resist can be used as long as it does not interfere with the etching mask. It was found that thinning was effective.

【0059】<方法>図7〜図11はこの発明の実施の
形態1である配線パターン形成方法を示す断面図であ
る。以下、これらの図を参照して、実施の形態1の処理
手順を説明する。
<Method> FIGS. 7 to 11 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the processing procedure of the first embodiment will be described with reference to these drawings.

【0060】図7〜図9で示す工程は図1〜図3で示し
た工程と同様に行われる。
The steps shown in FIGS. 7 to 9 are performed in the same manner as the steps shown in FIGS.

【0061】そして、図10に示すように、レジストパ
ターン4aに対し、イオン7の注入を行った。ここで
は、イオン種としてアルゴンを用い、50keVで1×
1016/cm2でイオン注入を行う。このイオン注入に
よって、レジストパターン4aの膜厚は445nmの7
5%程度の334nm程度に収縮するとともに、レジス
トパターン4aの組成変化がなされることにより、シリ
コン窒化膜3及びポリシリコン層2用のエッチング処理
に対するエッチング耐性が向上する。
Then, as shown in FIG. 10, ions 7 were implanted into the resist pattern 4a. Here, argon is used as an ion species, and 1 × at 50 keV.
Ion implantation is performed at 10 16 / cm 2 . By this ion implantation, the film thickness of the resist pattern 4a becomes 7
By shrinking to about 334 nm of about 5% and changing the composition of the resist pattern 4a, the etching resistance to the etching process for the silicon nitride film 3 and the polysilicon layer 2 is improved.

【0062】次に、図11に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとして、CHF3,CF4,Ar,O2
の混合ガスを用いて平行平板型RIEにより窒化膜3と
ポリシリコン層2とに対するエッチング処理を行い、所
望の配線パターン(ポリシリコンパターン2a及びシリ
コン窒化パターン3a)を得る。
Next, as shown in FIG. 11, using the resist pattern 4a as a mask, CHF 3 , CF 4 , Ar, O 2
The nitride film 3 and the polysilicon layer 2 are subjected to an etching process by a parallel plate type RIE using the mixed gas described above to obtain a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2a and silicon nitride pattern 3a).

【0063】この際、レジストパターン4aはイオン注
入によって、シリコン窒化膜3及びポリシリコン層2用
のエッチング処理に対するエッチング耐性が向上してい
るため、レジストパターン4aの膜厚が334nm程度
でもエッチングのマスクとして支障無く機能する。
At this time, since the etching resistance of the resist pattern 4a to the etching process for the silicon nitride film 3 and the polysilicon layer 2 is improved by ion implantation, even if the resist pattern 4a has a film thickness of about 334 nm, the etching mask is used. Function without any trouble.

【0064】なお、エッチングに支障を来さない条件の
一つとして、エッチング中にレジストパターンの(エッ
チング対象物の形成面に対する)垂直部分がなくならな
い、すなわち、レジストパターンが肩落ちしないという
条件がある。
As one of the conditions that do not hinder the etching, there is a condition that the vertical portion of the resist pattern (with respect to the surface on which the object to be etched is formed) is not lost during the etching, that is, the condition that the resist pattern does not drop off. is there.

【0065】図54〜図56はレジストパターンの肩落
ち現象説明用の断面図である。図54に示すように、下
地基板31上に形成されたエッチング対象物32に対
し、膜厚が不足した、パターン幅W1のレジストパター
ン33でエッチング処理を行うと、エッチング処理進行
と共に、図55に示すように、レジストパターン33の
両肩部分(エッジ部分)が削れられ、その後、図56に
示すように、垂直部分がなくなって肩落ちが生じる。肩
落ちが生じた状態でエッチング処理を行うと、パターン
幅W1より狭いパターン幅W2のレジストパターン33
をマスクとすることになり、エッチング対象物32に対
するエッチング処理による仕上がり寸法が不安定になっ
てしまう。
FIGS. 54 to 56 are cross-sectional views for explaining the shoulder drop phenomenon of the resist pattern. As shown in FIG. 54, when the etching target 32 formed on the base substrate 31 is subjected to the etching process with the resist pattern 33 having the pattern width W1 having the insufficient film thickness, the etching process progresses, and as shown in FIG. As shown in FIG. 56, both shoulder portions (edge portions) of the resist pattern 33 are cut off, and thereafter, as shown in FIG. 56, the vertical portion disappears and shoulder drop occurs. When the etching process is performed in a state where the shoulder drop occurs, the resist pattern 33 having a pattern width W2 smaller than the pattern width W1 is formed.
Is used as a mask, and the finished dimensions of the etching target 32 by the etching process become unstable.

【0066】しかしながら、イオン注入されたレジスト
パターン4aはエッチング耐性が向上しており、膜厚が
334nmのときでもエッチング処理中に肩落ちは生じ
ることはないため、膜厚が334nmのレジストパター
ン4aはエッチング処理に支障を来さない条件を満足す
る。
However, the ion-implanted resist pattern 4a has improved etching resistance, and does not drop off during the etching process even when the film thickness is 334 nm. Satisfies conditions that do not hinder the etching process.

【0067】図12はスペース幅依存性を示すグラフで
ある。図12では、0.24μmのラインパターンにお
けるエッチング時の加工パターン(ポリシリコン層とシ
リコン窒化膜の積層構造)における寸法シフト量の隣接
するスペース幅に対する依存性を示す。
FIG. 12 is a graph showing the space width dependency. FIG. 12 shows the dependence of the dimensional shift amount on the adjacent space width in the processed pattern (laminated structure of the polysilicon layer and the silicon nitride film) at the time of etching in the line pattern of 0.24 μm.

【0068】図12において、L0はレジストパターン
の膜厚が585nmの場合、L1はレジストパターンの
膜厚が445nmの場合を示しており、L2は膜厚が3
34nmでかつイオン注入されたレジストパターンを行
った場合をそれぞれ示している。
In FIG. 12, L0 indicates the case where the thickness of the resist pattern is 585 nm, L1 indicates the case where the thickness of the resist pattern is 445 nm, and L2 indicates the case where the thickness of the resist pattern is 3 nm.
Each shows a case where a resist pattern of 34 nm and ion-implanted is formed.

【0069】図12に示すように、レジストパターンの
膜厚が334nmの場合の最密集パターンからスペース
が充分に広い孤立ラインパターンが示す寸法シフト量の
疎密差は0.059μmとなり、寸法シフト量粗密差を
さらに縮小することがわかった。
As shown in FIG. 12, the difference in the dimensional shift amount of the isolated line pattern having a sufficiently large space from the densest pattern when the resist pattern film thickness is 334 nm is 0.059 μm. It has been found that the difference is further reduced.

【0070】このように、実施の形態1の配線パターン
形成方法では、図10で示すイオン注入工程によって、
レジストパターン4aの膜厚は、寸法シフト量粗密差を
従来より大幅に向上させた所定の基準以下に抑え、かつ
ポリシリコン層2及びシリコン窒化膜3用のエッチング
処理に支障を来さない条件を満足する膜厚(334n
m)に設定されるため、配線パターンが比較的大きな粗
密差を有する場合でも、図11で示すレジストパターン
4aをマスクとしたエッチング処理によって、配線パタ
ーンを寸法精度良く得ることができる。
As described above, according to the wiring pattern forming method of the first embodiment, the ion implantation process shown in FIG.
The film thickness of the resist pattern 4a is set to a value which is not more than a predetermined reference which greatly improves the difference in dimensional shift amount between the density and the density, and which does not hinder the etching process for the polysilicon layer 2 and the silicon nitride film 3. Satisfactory film thickness (334n
m), the wiring pattern can be obtained with high dimensional accuracy by etching using the resist pattern 4a shown in FIG. 11 as a mask, even if the wiring pattern has a relatively large difference in density.

【0071】表1において、仕上がり寸法=0.35μ
mで必要とするフォーカス裕度が0.70以上の場合、
表1から寸法シフト量粗密差は0.06μm以下にする
必要があり、この「0.06μm」を所定の基準とした
場合、膜厚が334nmのレジストパターンの寸法シフ
ト量粗密差0.059μmは所定の基準以下となる。
In Table 1, the finished dimension = 0.35 μm
If the required focus tolerance at m is 0.70 or more,
From Table 1, it is necessary that the dimensional shift amount density difference be 0.06 μm or less. When this “0.06 μm” is a predetermined reference, the dimensional shift amount density difference 0.059 μm of the resist pattern having a film thickness of 334 nm is obtained. It is below a predetermined standard.

【0072】<イオン注入による別の効果>図13に示
すように、現像後のレジストパターン4aではエッジ4
eにラフネス(凹凸)が見られるが、アルゴンをイオン
種として、50keV、1×1016/cm2の条件でイ
オン注入を行うと、図14に示すように、エッジ4eの
ラフネスが緩和され、直線性の良好なレジストパターン
4aを得ることができる。
<Another Effect of Ion Implantation> As shown in FIG.
Although roughness (concavity and convexity) is seen in e, when ion implantation is performed under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species, the roughness of the edge 4 e is reduced as shown in FIG. A resist pattern 4a having good linearity can be obtained.

【0073】パターンの微細化がますます進むにつれ
て、エッジのラフネスが寸法精度の劣化の要因になって
きており、イオン注入を施すことによりレジストパター
ン4aの寸法精度を向上させる効果を得ることができ
た。
As pattern miniaturization progresses more and more, edge roughness becomes a cause of deterioration of dimensional accuracy, and an effect of improving dimensional accuracy of resist pattern 4a can be obtained by ion implantation. Was.

【0074】<<実施の形態2>>図15〜図20はこ
の発明の実施の形態2である配線パターン形成方法を示
す断面図である。以下、これらの図を参照して、実施の
形態2の処理手順を説明する。
<< Embodiment 2 >> FIGS. 15 to 20 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to Embodiment 2 of the present invention. Hereinafter, the processing procedure of the second embodiment will be described with reference to these drawings.

【0075】まず、図15に示すように、シリコン基板
1上にポリシリコン層2を50nmの膜厚で、続いてシ
リコン窒化膜3を165nmの膜厚で形成した後、プラ
ズマCVD法を用いて厚さ24.5nmのシリコン窒化
酸化(SiON)膜8を形成する。プラズマCVD法に
よってシリコン窒化酸化膜8は下地の段差の影響を受け
ず均一な膜厚で形成される。
First, as shown in FIG. 15, a polysilicon layer 2 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of 50 nm, a silicon nitride film 3 is formed to a thickness of 165 nm, and then a plasma CVD method is used. A silicon nitride oxide (SiON) film 8 having a thickness of 24.5 nm is formed. The silicon oxynitride film 8 is formed with a uniform thickness by the plasma CVD method without being affected by the step of the base.

【0076】その後、シリコン窒化酸化膜8上にフォト
レジスト膜4を塗布し、図16〜図19で示すように、
実施の形態1の図7〜図10で示す工程と同様のフロー
でイオン注入されたレジストパターン4aを得る。
Thereafter, a photoresist film 4 is applied on the silicon oxynitride film 8, and as shown in FIGS.
A resist pattern 4a in which ions are implanted is obtained in the same flow as the steps shown in FIGS. 7 to 10 of the first embodiment.

【0077】シリコン窒化酸化膜8は露光時(図17の
工程)の反射防止膜(BARC;Bottom Anti-Reflecti
ve Coating)として機能するが、さらに、イオン注入時
(図19の工程)にてシリコン窒化酸化膜8の下方に存
在する実エッチング対象物(ポリシリコン層2)に注入
されるのを阻止する保護膜(イオン阻止膜)としても機
能する。なお、シリコン窒化膜3自体もイオン阻止膜と
しての働きを有しているため、シリコン窒化膜3の膜厚
がイオンを阻止するに十分な膜厚を有している場合はイ
オン阻止膜としてのシリコン窒化酸化膜8は不要とな
る。
The silicon oxynitride film 8 is an antireflection film (BARC; Bottom Anti-Reflecti) at the time of exposure (step of FIG. 17).
ve Coating), and furthermore, protection for preventing injection into the actual etching target (polysilicon layer 2) existing below the silicon oxynitride film 8 at the time of ion implantation (step of FIG. 19). It also functions as a membrane (ion blocking membrane). Since the silicon nitride film 3 itself also functions as an ion blocking film, if the silicon nitride film 3 has a thickness sufficient to block ions, it acts as an ion blocking film. The silicon oxynitride film 8 becomes unnecessary.

【0078】最後に、図20に示すように、レジストパ
ターン4aをマスクとして、CHF 3,CF4,Ar,O
2の混合ガスを用いて平行平板型RIEにより窒化膜3
とポリシリコン層2とに対するエッチング処理を行い、
所望の配線パターン(ポリシリコンパターン2a、シリ
コン窒化パターン3a及びシリコン窒化酸化パターン8
a)を得る。
Finally, as shown in FIG.
CHF using turn 4a as a mask Three, CFFour, Ar, O
TwoFilm 3 by parallel plate RIE using a mixed gas of
And the polysilicon layer 2 are etched,
A desired wiring pattern (polysilicon pattern 2a, silicon pattern
Con nitride pattern 3a and silicon nitride oxide pattern 8
Obtain a).

【0079】ここで、上記図15の工程で形成するシリ
コン窒化酸化膜8の代わりに有機BARC膜を80nm
の膜厚で形成し、その後、レジスト膜を塗布し、図16
〜図20と同様の工程を経て配線パターンを形成するこ
ともできる。有機BARC膜もシリコン窒化酸化膜8と
同様に実エッチング対象物へのイオン注入に対する保護
膜(イオン阻止膜)として機能する。
Here, instead of the silicon oxynitride film 8 formed in the step of FIG.
After that, a resist film is applied,
20 to form a wiring pattern. Like the silicon oxynitride film 8, the organic BARC film also functions as a protective film (ion blocking film) against ion implantation into an actual etching target.

【0080】有機BARC膜は下地の段差上部では薄
く、段差下部では厚く形成される特性がある。例えば、
下地が平坦部で80nmの膜厚になるように有機BAR
C膜を塗布した場合、段差上部では20nmしか形成さ
れず、段差下部では100nmも形成され、段差上部と
段差下部との間に80nmもの膜厚差が生じてしまう。
The organic BARC film has a characteristic that it is formed thin above the step and thicker below the step. For example,
Organic BAR so that the underlayer has a thickness of 80 nm in the flat part
When the C film is applied, only 20 nm is formed at the upper part of the step and 100 nm is formed at the lower part of the step, and a film thickness difference of 80 nm occurs between the upper part of the step and the lower part of the step.

【0081】有機BARC膜を用いた場合、図19の工
程におけるイオン注入時に有機BARC膜の膜厚収縮が
起こるが、膜厚収縮は一定の割合で起こるため、例えば
50%の膜厚収縮が起こると仮定すると、前述した例で
は、段差上部では10nm、段差下部では50nmとな
り、膜厚差が40nmに減少する。
When an organic BARC film is used, the film thickness of the organic BARC film shrinks during the ion implantation in the step of FIG. 19, but since the film thickness shrinks at a constant rate, for example, the film shrinks by 50%. Assuming that, in the above-described example, the thickness is 10 nm above the step and 50 nm below the step, and the film thickness difference is reduced to 40 nm.

【0082】したがって、局所的な段差をもつ実デバイ
スがシリコン基板1に作り込まれている場合、段差部分
での有機BARC膜の膜厚差が小さくなり、有機BAR
C膜の膜厚が非均一なことにより生じるエッチング時の
寸法シフト量の不均一性を低減する効果をイオン注入に
よって得ることができる。
Therefore, when a real device having a local step is formed on the silicon substrate 1, the difference in the thickness of the organic BARC film at the step becomes small, and the organic BAR is formed.
The effect of reducing the non-uniformity of the dimension shift amount during etching caused by the non-uniform thickness of the C film can be obtained by ion implantation.

【0083】<<実施の形態3>>図21〜図27はこ
の発明の実施の形態3である配線パターン形成方法を示
す断面図である。以下、これらの図を参照して、実施の
形態3の処理手順を説明する。
<< Third Embodiment >> FIGS. 21 to 27 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, the processing procedure of the third embodiment will be described with reference to these drawings.

【0084】まず、図21に示すように、シリコン基板
1上にポリシリコン層2を50nmの膜厚で、続いてシ
リコン窒化膜3を165nmの膜厚で形成した後、シリ
コン窒化膜3上に有機BARC膜11を80nmの膜厚
で形成する。
First, as shown in FIG. 21, a polysilicon layer 2 is formed on a silicon substrate 1 with a thickness of 50 nm, a silicon nitride film 3 is formed on a silicon nitride film 3 with a thickness of 165 nm. An organic BARC film 11 is formed with a thickness of 80 nm.

【0085】次に、図22に示すように、有機BARC
膜11の上方からイオン注入を行う。この時、有機BA
RC膜11の膜厚収縮が起こり、シリコン基板1に作り
込まれているデバイスの段差部分での有機BARC膜1
1の膜厚の不均一性を低減することが効果的に行われ
る。
Next, as shown in FIG.
Ion implantation is performed from above the film 11. At this time, organic BA
The thickness of the RC film 11 shrinks, and the organic BARC film 1 at the step portion of the device built in the silicon substrate 1
Effectively, the non-uniformity of the film thickness of No. 1 is reduced.

【0086】続いて、図23〜図27に示すように、実
施の形態1の図7〜図11で示す工程と同様のフローを
経て配線パターン(ポリシリコンパターン2a、シリコ
ン窒化パターン3a及び有機BARCパターン11a)
の形成を行う。ここで、図26に示すように、形成した
レジストパターン4aに対し、再度イオン注入を行う
と、実施の形態1と同様、レジストパターン4aのドラ
イエッチング耐性の向上と、レジストパターン4aの膜
厚収縮に伴うエッチング時の寸法シフト量疎密差の低減
に有効に機能する。
Subsequently, as shown in FIGS. 23 to 27, the wiring patterns (polysilicon pattern 2a, silicon nitride pattern 3a and organic BARC) are passed through the same flow as the steps shown in FIGS. Pattern 11a)
Is formed. Here, as shown in FIG. 26, when the ion implantation is performed again on the formed resist pattern 4a, the dry etching resistance of the resist pattern 4a is improved and the thickness of the resist pattern 4a is reduced as in the first embodiment. Effectively functions to reduce the difference in the amount of dimensional shift during etching accompanying the above.

【0087】<<実施の形態4>>図28〜図35はこ
の発明の実施の形態4である配線パターン形成方法を示
す断面図である。図28〜図35では、同時形成が困難
なパターンを2度の写真製版に分けて行うパターン形成
方法に関して、一例としてDRAMのビット線への適用
例を示している。この工程では、メモリセル部の0.1
μm以下の細いラインパターン、周辺回路部に0.20
μm以下のスペースパターンの形成が必要とされる。以
下、これらの図を参照して、実施の形態4の処理手順を
説明する。
<< Fourth Preferred Embodiment >> FIGS. 28 to 35 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to a fourth preferred embodiment of the present invention. FIGS. 28 to 35 show, as an example, an example of application to a bit line of a DRAM as to a pattern formation method in which a pattern that is difficult to form simultaneously is divided into two photolithographic processes. In this step, 0.1% of the memory cell portion is used.
Fine line pattern of less than μm, 0.20 in peripheral circuit
The formation of a space pattern of μm or less is required. Hereinafter, the processing procedure of the fourth embodiment will be described with reference to these drawings.

【0088】まず、図28に示すように、シリコン基板
1上にシリコン酸化膜9、続いて配線のための金属膜1
0を形成した後、金属膜10上にフォトレジスト膜4を
塗布し、100℃で60秒間プリベークを行う。この
時、フォトレジスト膜4の膜厚が585nmとなるよう
に塗布時の回転数を調節した。
First, as shown in FIG. 28, a silicon oxide film 9 is formed on a silicon substrate 1 and then a metal film 1 for wiring is formed.
After forming 0, a photoresist film 4 is applied on the metal film 10 and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds. At this time, the rotation speed at the time of coating was adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 was 585 nm.

【0089】次に、図29に示すように、第1の加工領
域であるメモリセル形成領域A1の配線パターン(L
(ライン幅)/S(スペース幅)=0.16μm/0.
22μm)のみが描かれたレティクル(フォトマスク)
5aを介してKrFエキシマレーザー(波長は248n
m)6を光源とするステッパーを用いて露光を行った。
照明条件はNA=0.55で、2/3輪帯照明アパーチ
ャーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 29, the wiring pattern (L
(Line width) / S (space width) = 0.16 μm / 0.
Reticle with only 22μm) drawn (photomask)
5a via a KrF excimer laser (wavelength 248n
m) Exposure was performed using a stepper using 6 as a light source.
The illumination condition was NA = 0.55, and an off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0090】続いて、図30に示すように、110℃で
60秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、ラ
イン幅0.13μmのレジストパターン4bを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 30, after baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using the aqueous solution, a resist pattern 4b having a line width of 0.13 μm is obtained.

【0091】なお、フォトレジスト膜4を塗布する前に
実施の形態2,実施の形態3のように、金属膜10上に
反射防止膜として無機BARC膜(シリコン窒化酸化膜
8)あるいは有機BARC膜を形成しても良い。
Before the photoresist film 4 is applied, an inorganic BARC film (silicon oxynitride film 8) or an organic BARC film is formed on the metal film 10 as an antireflection film as in the second and third embodiments. May be formed.

【0092】次に、図31に示すように、アルゴンをイ
オン種として、50keV、1×1016/cm2の条件
で、レジストパターン4bに対してイオン7の注入を行
った。
Next, as shown in FIG. 31, ions 7 were implanted into the resist pattern 4b under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species.

【0093】レジストパターン4bにイオン注入を行う
と、特開平4−127518にも示されているようにパ
ターン収縮する現象があり、ライン幅0.13μmのレ
ジストパターンは0.10μmまで縮小した。同一の照
明条件およびレジストプロセス条件では0.10μmの
ラインパターンを得るには、露光裕度や、フォーカス裕
度などのプロセス裕度が狭く、幅が薄いためレジストパ
ターンの倒れの問題も生じるため非常に困難である。そ
こで、このようにレジストパターンにイオン注入を行い
パターン収縮を利用することにより、通常のパターン形
成方法での限界を超える細線のパターンを得ることがで
きる。
When ions are implanted into the resist pattern 4b, the pattern shrinks as shown in JP-A-4-127518, and the resist pattern having a line width of 0.13 μm is reduced to 0.10 μm. In order to obtain a 0.10 μm line pattern under the same illumination conditions and resist process conditions, the process margins such as the exposure latitude and the focus latitude are narrow, and the width is small. Difficult. Thus, by performing ion implantation on the resist pattern and utilizing the pattern shrinkage, it is possible to obtain a fine line pattern exceeding the limit of a normal pattern forming method.

【0094】また、レジストパターン4bはイオン注入
によって、イオン注入前と異なる組成に変更する。
The composition of the resist pattern 4b is changed by ion implantation to a composition different from that before the ion implantation.

【0095】しかし、図29示す露光工程で、もし第2
の加工領域である周辺回路領域A2用のレジストパター
ンも同時に形成すると、イオン注入時に周辺回路のパタ
ーンのスペース部分は逆に拡がるため望ましくない。こ
れを所望の寸法通りのパターンを得ようとすると、図2
9で示す露光工程のレジストパターン4b形成時に、予
め細いスペースの周辺回路用のレジストパターンを形成
しなければならず、非常に困難である。
However, in the exposure step shown in FIG.
If a resist pattern for the peripheral circuit region A2, which is a processing region of the above, is also formed at the same time, the space portion of the peripheral circuit pattern undesirably expands during ion implantation. In order to obtain a pattern having the desired dimensions, FIG.
At the time of forming the resist pattern 4b in the exposure step indicated by 9, a resist pattern for a peripheral circuit in a narrow space must be formed in advance, which is very difficult.

【0096】そこで、図31の工程を経てレジストパタ
ーン4bを得た後、図32に示すように、メモリセル形
成領域A1及び周辺回路領域A2を含む、金属膜10上
の全面にフォトレジスト膜14を塗布形成する。すなわ
ち、メモリセル形成領域A1のレジストパターン4b上
に再びフォトレジスト膜14が形成される。この時、塗
布条件は一層目のフォトレジスト膜4の形成時と同じで
ある。
Then, after a resist pattern 4b is obtained through the process of FIG. 31, as shown in FIG. 32, a photoresist film 14b is formed on the entire surface of the metal film 10 including the memory cell formation region A1 and the peripheral circuit region A2. Is applied and formed. That is, the photoresist film 14 is formed again on the resist pattern 4b in the memory cell formation region A1. At this time, the application conditions are the same as when the first photoresist film 4 is formed.

【0097】次に、図33に示すように、メモリセル形
成領域A1を除く周辺回路領域A2に対応して描かれた
レティクル(フォトマスク)5bを介してKrFエキシ
マレーザー(波長は248nm)6を光源とするステッ
パーを用いて露光を行う。照明条件はNA=0.55で
2/3輪帯照明アパーチャーを用いたオフアクシス法を
適用した。
Next, as shown in FIG. 33, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) 6 is applied via a reticle (photomask) 5b drawn corresponding to the peripheral circuit area A2 except the memory cell formation area A1. Exposure is performed using a stepper as a light source. The off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture with NA = 0.55 was applied as the illumination condition.

【0098】続いて、図34に示すように、110℃で
60秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、ラ
イン幅0.50μm、スペース幅0.2μmのレジスト
パターン14bを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 34, after baking (PEB) at 110 ° C. for 60 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using an aqueous solution, a resist pattern 14b having a line width of 0.50 μm and a space width of 0.2 μm is obtained.

【0099】なお、レジストパターン4bはイオン注入
によってフォトレジスト膜14とは全く異なる組成成分
に変換されているため、図33で示す工程による露光の
影響を受けず、図34で示す工程による現像によって除
去されることはなく、正確に再現される。
Since the resist pattern 4b is converted into a composition completely different from that of the photoresist film 14 by ion implantation, it is not affected by the exposure in the step shown in FIG. It is not removed and is reproduced exactly.

【0100】そして、図35に示すように、レジストパ
ターン4b及びレジストパターン14cをマスクとし
て、金属膜10に対するエッチングを行い、所望の配線
パターン(金属パターン10a)を得る。
Then, as shown in FIG. 35, using the resist pattern 4b and the resist pattern 14c as a mask, the metal film 10 is etched to obtain a desired wiring pattern (metal pattern 10a).

【0101】実施の形態4の方法により、一定のピッチ
のパターンが描かれているメモリセル形成領域A1のメ
モリセルパターン上はマスクサイズより細いライン幅の
密なレジストパターン4aを形成するとともに、周辺回
路領域A2に比較的疎なレジストパターン14bを重ね
て精度劣化無く形成することができ、粗密差の異なる配
線パターンを精度よく形成することができる。
According to the method of the fourth embodiment, a dense resist pattern 4a having a line width smaller than the mask size is formed on the memory cell pattern in the memory cell forming area A1 where a pattern with a constant pitch is drawn. A relatively sparse resist pattern 14b can be formed over the circuit region A2 without deterioration in accuracy, and wiring patterns having different densities can be formed accurately.

【0102】<<実施の形態5>>図36〜図40及び
図42はこの発明の実施の形態5である配線パターン形
成方法を示す断面図である。また、図41はDRAMの
キャパシタ形成工程のパターンが描かれたレティクルを
示す説明図である。実施の形態5ではDRAMのキャパ
シタ形成を行うことを前提としている。以下、これらの
図を参照して実施の形態5の処理手順を説明する。
<< Fifth Preferred Embodiment >> FIGS. 36 to 40 and FIG. 42 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to a fifth preferred embodiment of the present invention. FIG. 41 is an explanatory view showing a reticle on which a pattern in a DRAM capacitor forming step is drawn. In the fifth embodiment, it is assumed that a capacitor of a DRAM is formed. Hereinafter, the processing procedure of the fifth embodiment will be described with reference to these drawings.

【0103】まず、図36に示すように、シリコン基板
1上にポリシリコン層2を50nmの膜厚で、続いてシ
リコン酸化膜13を1500nmの膜厚で形成した後、
シリコン酸化膜13上にフォトレジスト膜4を塗布し
て、100℃で60秒間プリベークを行った。この時、
フォトレジスト膜4の膜厚が880nmとなるように塗
布時の回転数を調節した。
First, as shown in FIG. 36, a polysilicon layer 2 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of 50 nm, and then a silicon oxide film 13 is formed to a thickness of 1500 nm.
A photoresist film 4 was applied on the silicon oxide film 13 and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds. At this time,
The number of revolutions during coating was adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 was 880 nm.

【0104】次に、図37に示すように、DRAMのキ
ャパシタ形成工程のパターンが描かれたレティクル(フ
ォトマスク)5mを(図41参照)介してKrFエキシ
マレーザー(波長は248nm)6を光源とするステッ
パーを用いて露光を行った。照明条件はNA=0.55
で、2/3輪帯照明アパーチャーを用いたオフアクシス
法を適用した。
Next, as shown in FIG. 37, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) 6 is used as a light source through a reticle (photomask) 5m (see FIG. 41) on which a pattern of a DRAM capacitor forming step is drawn (see FIG. 41). Exposure was performed using a stepper. The lighting condition is NA = 0.55
An off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0105】続いて、図38に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、レ
ティクルに応じたキャパシタ用レジストパターン4mを
得る。
Subsequently, as shown in FIG. 38, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using the aqueous solution, a resist pattern 4m for the capacitor corresponding to the reticle is obtained.

【0106】次に、図39に示すように、アルゴンをイ
オン種として、50keV、1×1016/cm2の条件
でイオン7の注入をレジストパターン4mに対して行っ
た。この際、図42に示すように、ウエハ(レジストパ
ターン4m形成面)の垂線VLから15〜20°傾斜さ
せた方向からイオン注入を行う。この方法により、図4
2に示すように、イオン7の大部分がレジストパターン
4mの表面及び側面によって遮断されるため、下地基板
であるシリコン酸化膜13にイオンが直接注入されるこ
とを抑制することができる。イオン7の注入における最
適な傾斜角角度はレジストパターン4mのライン幅とピ
ッチ(ライン幅+スペース幅)、およびレジストパター
ン4mの膜厚によって異なるので、場合によって適宜調
整が必要である。
Next, as shown in FIG. 39, ions 7 were implanted into the resist pattern 4m under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species. At this time, as shown in FIG. 42, ion implantation is performed from a direction inclined from the perpendicular VL of the wafer (the surface on which the resist pattern 4m is formed) by 15 to 20 °. By this method, FIG.
As shown in FIG. 2, most of the ions 7 are blocked by the surface and side surfaces of the resist pattern 4m, so that it is possible to prevent the ions from being directly implanted into the silicon oxide film 13 as the underlying substrate. The optimum inclination angle in the implantation of the ions 7 varies depending on the line width and pitch (line width + space width) of the resist pattern 4m and the film thickness of the resist pattern 4m.

【0107】現像後に得られたレジストパターン4m
は、イオン注入を行うことによりパターン収縮が起こ
り、レジストの残し部分のライン幅は0.17μmから
0.11μmまで減少した。
4 m of resist pattern obtained after development
In (2), the pattern shrinkage occurred due to the ion implantation, and the line width of the remaining portion of the resist was reduced from 0.17 μm to 0.11 μm.

【0108】そして、図40に示すように、レジストパ
ターン4mをマスクとして、シリコン酸化膜13及びポ
リシリコン層2に対するエッチング処理を行うことによ
り、配線パターン(酸化膜パターン13a及びポリシリ
コンパターン2a)を得る。
Then, as shown in FIG. 40, the silicon oxide film 13 and the polysilicon layer 2 are etched using the resist pattern 4m as a mask to form a wiring pattern (oxide film pattern 13a and polysilicon pattern 2a). obtain.

【0109】DRAMのキャパシタ形成工程では大きな
容量を得るために大きな開口パターンを形成することが
望ましく、この方法を適用することにより、ライン幅収
縮に伴うスペース幅の拡大が比較的容易に行えるため有
効である。
In the DRAM capacitor formation step, it is desirable to form a large opening pattern in order to obtain a large capacitance. By applying this method, it is possible to relatively easily enlarge the space width due to shrinking of the line width, so that it is effective. It is.

【0110】DRAMのセルフアラインコンタクトホー
ル形成工程においても大きな開口パターンを形成する目
的で、この方法を適用することにより同様の効果を得る
ことができる。
The same effect can be obtained by applying this method for the purpose of forming a large opening pattern in the self-aligned contact hole forming step of the DRAM.

【0111】<<実施の形態6>>アルミニウムやタン
グステンの表面はグレインによる凹凸が激しく、レジス
トパターンの形成時に影響を与えることが少なくない。
<< Embodiment 6 >> The surface of aluminum or tungsten is highly uneven due to grains, and this often affects the formation of a resist pattern.

【0112】特にアルミニウムをスパッタリング法で形
成する場合、下層との接続のために形成されたコンタク
トホール中への埋め込み特性が要求されるが、コンタク
トホールサイズが小さくなるにともない埋め込み特性が
低下する。そこで、埋め込み特性を向上させる方法とし
てアルミニウムをスパッタリング後、加熱によりリフロ
ーさせる方法や、基板を加熱しながらスパッタリングす
る方法があるが、いずれもグレインのサイズが通常のス
パッタリング法で形成したアルミニウム膜よりも大きく
なる。そのため、このようなアルミ層からなる下地基板
上にレジストパターンの形成を行うと、グレインからの
反射光による影響を受けてレジストパターン形状の劣化
が生じ、レジストパターンの寸法均一性の低下が起こ
る。
In particular, when aluminum is formed by a sputtering method, it is required to have a filling property in a contact hole formed for connection with a lower layer, but the filling property decreases as the contact hole size becomes smaller. Therefore, as a method of improving the embedding characteristics, there is a method of reflowing by heating after sputtering aluminum, or a method of sputtering while heating the substrate, but the size of each grain is larger than that of an aluminum film formed by a normal sputtering method. growing. Therefore, when a resist pattern is formed on a base substrate made of such an aluminum layer, the shape of the resist pattern is deteriorated due to the influence of light reflected from the grains, and the dimensional uniformity of the resist pattern is reduced.

【0113】図43〜図45は種々のアルミニウム表面
のグレインの様子を模式的に示した説明図である。図4
3に通常のスパッタリング法で形成したアルミニウム
膜、図44に加熱しながらスパッタリングして形成した
アルミニウム膜の表面形状を模式的に示した説明図であ
る。そこで、レジスト塗布前に下地基板に対しアルゴン
をイオン種として、50keV、1×1016/cm2
条件でイオン7の注入を行うと、図45に示すように、
基板表面のグレインによる凹凸形状が緩和される。この
凹凸形状の緩和を図ったのが実施の形態6の配線パター
ン形成方法である。
FIGS. 43 to 45 are explanatory diagrams schematically showing the appearance of grains on various aluminum surfaces. FIG.
FIG. 44 is an explanatory diagram schematically showing a surface shape of an aluminum film formed by a normal sputtering method, and FIG. 44 schematically shows a surface shape of an aluminum film formed by sputtering while heating. Then, when the ion 7 is implanted into the base substrate under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species before the resist coating, as shown in FIG. 45,
The unevenness due to the grains on the substrate surface is reduced. The method of forming a wiring pattern according to the sixth embodiment is intended to alleviate the uneven shape.

【0114】図46はこの発明の実施の形態6である配
線パターン形成方法の特徴部を示す断面図である。
FIG. 46 is a sectional view showing a characteristic portion of the wiring pattern forming method according to the sixth embodiment of the present invention.

【0115】同図に示すように、シリコン基板1、シリ
コン酸化膜15及びアルミ層16の積層構造からなる下
地基板に対し、アルゴンをイオン種として、50ke
V、1×1016/cm2の条件でイオン7の注入を行
う。その後、実施の形態1で示した図1〜図4に示すよ
うな通常のフローで配線パターンを形成する。
As shown in the figure, a base substrate having a laminated structure of a silicon substrate 1, a silicon oxide film 15, and an aluminum layer 16 was subjected to 50 ke with argon as an ion species.
V is implanted under the conditions of 1 × 10 16 / cm 2 . After that, a wiring pattern is formed by a normal flow as shown in FIGS. 1 to 4 described in the first embodiment.

【0116】実施の形態6の配線パターン形成方法で
は、表面にグレインを有するアルミ層16に予めイオン
注入するため、レジストパターン形成時にアルミ層16
のグレインからの反射光の影響によるレジストパターン
の形状劣化を抑制することができ、レジストパターンの
寸法精度を向上させる効果を得ることができる。
According to the wiring pattern forming method of the sixth embodiment, ions are implanted in advance into aluminum layer 16 having a grain on the surface.
Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the shape of the resist pattern due to the influence of the reflected light from the grains, and to obtain the effect of improving the dimensional accuracy of the resist pattern.

【0117】<<実施の形態7>>前述したように、タ
ングステンやアルミニウムの表面はグレインによる凹凸
形状が激しいため、このような下地基板上にレジストパ
ターンの形成を行う際、露光段階の重ね合わせ精度やパ
ターン形成後の重ね合わせ検査の計測精度においても劣
化が生じる。例えば、図43〜図45に示す重ね合わせ
検査マーク(中央の2つの四角部分)で測定した場合、
通常のアルミニウム膜(図43参照)では計測精度(3
σ)は約20nmであるが、加熱しながらスパッタリン
グして得られたアルミニウム膜(図44)では計測精度
(3σ)は約100nmまで劣化した。
<< Embodiment 7 >> As described above, since the surface of tungsten or aluminum has a severe unevenness due to grains, when forming a resist pattern on such an undersubstrate, the exposure step is superimposed. The accuracy and the measurement accuracy of the overlay inspection after pattern formation also deteriorate. For example, when the measurement is performed at the overlay inspection mark (two central square portions) shown in FIGS.
For a normal aluminum film (see FIG. 43), the measurement accuracy (3
σ) is about 20 nm, but in the aluminum film (FIG. 44) obtained by sputtering while heating, the measurement accuracy (3σ) deteriorated to about 100 nm.

【0118】そこで、レジスト塗布前に下地基板に対し
アルゴンをイオン種として、50keV、1×1016
cm2の条件でイオン注入を行うと、図45に示すよう
に、基板表面のグレインによる凹凸が緩和されるため、
重ね合わせ精度の劣化を抑制することができ、計測精度
(3σ)は約50nmまで改善することができる。
Therefore, before application of the resist, 50 keV and 1 × 10 16 / argon were used as an ion species with respect to the underlying substrate.
When ion implantation is performed under the condition of cm 2 , as shown in FIG. 45, unevenness due to grains on the substrate surface is reduced.
Deterioration of overlay accuracy can be suppressed, and measurement accuracy (3σ) can be improved to about 50 nm.

【0119】図47はこの発明の実施の形態7である配
線パターンの形成方法の特徴部を示す断面図である。
FIG. 47 is a sectional view showing a characteristic portion of the wiring pattern forming method according to the seventh embodiment of the present invention.

【0120】同図に示すように、シリコン基板1、シリ
コン酸化膜15及びアルミ層16の積層構造からなる下
地基板に対し、アルミ層16の検査マーク(図示せず)
を含むマーク形成領域19上にのみ開口部18を有する
レジストパターン17を写真製版等を用いて形成し、レ
ジストパターン17をマスクとしてアルミ層16のマー
ク形成領域19上にのみイオン7を注入する。その後、
実施の形態1で示した図1〜図4に示すような通常のフ
ローで配線パターンを形成する。
As shown in the figure, an inspection mark (not shown) of the aluminum layer 16 is formed on a base substrate having a laminated structure of the silicon substrate 1, the silicon oxide film 15, and the aluminum layer 16.
A resist pattern 17 having an opening 18 is formed only on the mark forming area 19 including the photolithography using photolithography or the like, and ions 7 are implanted only on the mark forming area 19 of the aluminum layer 16 using the resist pattern 17 as a mask. afterwards,
A wiring pattern is formed by a normal flow as shown in FIGS. 1 to 4 described in the first embodiment.

【0121】このように、実施の形態7では、下地基板
がタングステンやアルミニウムの場合、タングステンや
アルミニウム膜の加工を終えた後、この膜上に形成した
重ね合わせおよび重ね合わせ検査用のマークが形成され
るマーク形成領域19上のみ開口部18を有するレジス
トパターン17を介してイオン注入を施している。
As described above, in the seventh embodiment, when the underlying substrate is made of tungsten or aluminum, after finishing the processing of the tungsten or aluminum film, the overlay and the mark for overlay inspection formed on this film are formed. Ions are implanted only through the resist pattern 17 having the opening 18 only on the mark forming region 19 to be formed.

【0122】その結果、マーク部のグレインを低減する
ことによって、次工程の写真製版時の重ね合わせ精度の
劣化を防ぐ方法として有効である。さらにマーク形成領
域以外はイオン注入によって悪影響を受けないようにレ
ジストパターン17で確実に保護される。
As a result, it is effective as a method of preventing the deterioration of the overlay accuracy at the time of photolithography in the next step by reducing the grain of the mark portion. Further, areas other than the mark forming area are reliably protected by the resist pattern 17 so as not to be adversely affected by the ion implantation.

【0123】<<実施の形態8>> <前提>図57〜図61はこの発明の実施の形態8の前
提となる配線パターン形成方法の一つであるゲートパタ
ーン形成工程を示す断面図である。以下、これらの図を
参照して、その処理手順を説明する。
<< Eighth Embodiment >><Premise> FIGS. 57 to 61 are cross-sectional views showing a gate pattern forming step which is one of the wiring pattern forming methods on which the eighth embodiment of the present invention is based. . Hereinafter, the processing procedure will be described with reference to these drawings.

【0124】まず、図57に示すように、シリコン基板
1上にシリコン酸化膜12を15nm(150Å)の膜
厚で、続いてポリシリコン層2を100nm(1000
Å)の膜厚で、さらにシリコン酸化膜21を50nm
(500Å)の膜厚で、続いてシリコン窒化酸化膜8を
48nm(480Å)の膜厚で形成した後、シリコン窒
化酸化膜8上にフォトレジスト膜4を塗布し、100℃
で90秒間プリベークを行った。この際、フォトレジス
ト膜4の膜厚が585nm(5850Å)となるように
塗布時の回転数を調節する。
First, as shown in FIG. 57, a silicon oxide film 12 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of 15 nm (150 °), and then a polysilicon layer 2 is formed to a thickness of 100 nm (1000 °).
Å) and the silicon oxide film 21 is further
After forming the silicon oxynitride film 8 to a thickness of 48 nm (480 Å), the photoresist film 4 is applied on the silicon oxynitride film 8 and
For 90 seconds. At this time, the rotation speed at the time of coating is adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 becomes 585 nm (5850 °).

【0125】次に、図58に示すように、配線パターン
が描かれたレティクル5を介してKrFエキシマレーザ
ー6を光源とするステッパーを用いて露光を行った。照
明条件はNA=0.65で、2/3輪帯照明アパーチャ
ーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 58, exposure was performed using a KrF excimer laser 6 as a light source through a reticle 5 on which a wiring pattern was drawn. The illumination condition was NA = 0.65, and the off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0126】続いて、110℃で90秒間ベーク(PE
B)を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド(TMAH)の2.38重量%水溶液を用いて60秒
間の現像を行うことによって、図59に示すようにレテ
ィクルに応じたレジストパターン4aを得る。
Subsequently, a bake at 110 ° C. for 90 seconds (PE
After performing B), development is performed for 60 seconds using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to obtain a resist pattern 4a corresponding to the reticle as shown in FIG.

【0127】そして、図60に示すように、レジストパ
ターン4aに対し、イオン7の注入を行った。ここで
は、イオン種としてアルゴンを用い、50keV(注入
エネルギー)で1×1016/cm2(ドーズ量)でイオ
ン注入を行う。このイオン注入によって、前述したよう
に、レジストパターン4aの膜厚は収縮するとともに、
シリコン酸化膜21及びシリコン窒化酸化膜8用のエッ
チング処理に対するエッチング耐性が向上する。
Then, as shown in FIG. 60, ions 7 were implanted into the resist pattern 4a. Here, ion implantation is performed at 1 × 10 16 / cm 2 (dose) at 50 keV (implantation energy) using argon as an ion species. As described above, the thickness of the resist pattern 4a is reduced by the ion implantation,
The etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon oxynitride film 8 is improved.

【0128】次に、図61に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとして、シリコン窒化酸化膜8とシリ
コン酸化膜21とに対するエッチング処理を行い、次
に、レジストパターン4aを剥離した後、パターニング
されたシリコン窒化酸化膜8及びシリコン酸化膜21を
マスクとして、ポリシリコン層2に対するエッチングを
行い、所望の配線パターン(ポリシリコンパターン2
a)を得る。なお、レジストパターン4aをマスクとし
てシリコン窒化酸化膜8、シリコン酸化膜21及びポリ
シリコン層2に対するエッチング処理を一括して行って
も良い。
Next, as shown in FIG. 61, the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 are etched using the resist pattern 4a as a mask. The polysilicon layer 2 is etched using the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 as a mask to form a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2).
Obtain a). The etching process may be performed on the silicon oxynitride film 8, the silicon oxide film 21, and the polysilicon layer 2 collectively using the resist pattern 4a as a mask.

【0129】この際、レジストパターン4aはイオン注
入によって、シリコン酸化膜21及びシリコン窒化酸化
膜8用のエッチング処理に対するエッチング耐性が向上
しているため、レジストパターン4aの膜厚が図60で
示す工程で収縮してもエッチングのマスクとして支障無
く機能する。
At this time, the etching resistance of the resist pattern 4a to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon oxynitride film 8 is improved by ion implantation, so that the resist pattern 4a has a thickness shown in FIG. It functions as a mask for etching even if it shrinks.

【0130】しかしながら、レジストパターン4aにイ
オン注入を行うと、レジストパターン4aの表面から硬
化層の形成が進むため、その後のシリコン窒化酸化膜8
及びシリコン酸化膜21に対するドライエッチング処理
中レジストパターン4aの内部から発生するガスがレジ
ストパターン4a内に閉じこめられ、しかる後、レジス
トパターン4aの破裂が起こる危険性があるという問題
点があった。このため、ドライエッチングの仕様を満た
すプロセス条件の許容範囲であるプロセスウィンドウに
制限が生じてしまう。
However, when ions are implanted into the resist pattern 4a, the formation of a hardened layer proceeds from the surface of the resist pattern 4a.
In addition, there is a problem in that gas generated from inside the resist pattern 4a during the dry etching process on the silicon oxide film 21 is trapped in the resist pattern 4a, and thereafter, there is a risk that the resist pattern 4a may burst. For this reason, the process window, which is the allowable range of the process conditions satisfying the dry etching specifications, is restricted.

【0131】一般にポジ型のフォトレジスト膜では光照
射部分で化学反応が起こり、反応生成物が放出される。
g線、i線用として広く用いられるノボラック−キノン
ジアジド系レジストでは窒素が、KrF用に用いられる
化学増幅型レジストでは保護基の構造に応じて二酸化炭
素やブテン、エタノールのような化合物が主生成物とし
て発生し、その他にも残存溶剤やポリマーの分解物が発
生することによってガス発生現象が起こるものと考えら
れる。
In general, in a positive photoresist film, a chemical reaction occurs in a portion irradiated with light, and a reaction product is released.
In the novolak-quinonediazide resist widely used for g-line and i-line, nitrogen is used. In the chemically amplified resist used for KrF, compounds such as carbon dioxide, butene, and ethanol are mainly produced depending on the structure of the protecting group. It is considered that a gas generation phenomenon occurs due to generation of residual solvent and decomposition products of the polymer.

【0132】上述したイオン注入されたフォトレジスト
膜のガス発生による破裂問題の解決を図るのが以下で述
べる実施の形態8〜実施の形態12である。
Embodiments 8 to 12 described below solve the rupture problem caused by gas generation of the ion-implanted photoresist film.

【0133】<方法>図62〜図67はこの発明の実施
の形態8である配線パターン形成方法の一つであるゲー
トパターン形成工程を示す断面図である。以下、これら
の図を参照して、実施の形態8の処理手順を説明する。
<Method> FIGS. 62 to 67 are cross sectional views showing a gate pattern forming step which is one of the wiring pattern forming methods according to the eighth embodiment of the present invention. Hereinafter, the processing procedure of the eighth embodiment will be described with reference to these drawings.

【0134】まず、図62に示すように、シリコン基板
1上にシリコン酸化膜12を15nmの膜厚で、続いて
ポリシリコン層2を100nmの膜厚で、次にシリコン
酸化膜21を50nmの膜厚で、さらにシリコン窒化酸
化膜8を48nmの膜厚で形成した後、シリコン窒化酸
化膜8上にフォトレジスト膜4を塗布し、100℃で9
0秒間プリベークを行った。この際、フォトレジスト膜
4の膜厚が585nmとなるように塗布時の回転数を調
節する。
First, as shown in FIG. 62, a silicon oxide film 12 is formed on a silicon substrate 1 to a thickness of 15 nm, a polysilicon layer 2 is formed to a thickness of 100 nm, and a silicon oxide film 21 is formed to a thickness of 50 nm. After forming a silicon oxynitride film 8 with a thickness of 48 nm, a photoresist film 4 is applied on the silicon oxynitride film 8 and
Prebaking was performed for 0 seconds. At this time, the number of rotations at the time of coating is adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 becomes 585 nm.

【0135】次に、図63に示すように、配線パターン
が描かれたレティクル5を介してKrFエキシマレーザ
ー6を光源とするステッパーを用いて露光を行った。照
明条件はNA=0.65で、2/3輪帯照明アパーチャ
ーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 63, exposure was performed using a KrF excimer laser 6 as a light source through a reticle 5 on which a wiring pattern was drawn. The illumination condition was NA = 0.65, and the off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0136】続いて、110℃で90秒間ベーク(PE
B)を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド(TMAH)の2.38重量%水溶液を用いて60秒
間の現像を行うことによって、図64に示すようにレテ
ィクルに応じたレジストパターン4aを得る。
Subsequently, a bake at 110 ° C. for 90 seconds (PE
After performing B), development is performed for 60 seconds using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to obtain a resist pattern 4a corresponding to the reticle as shown in FIG.

【0137】次に、図65に示すように、レジストパタ
ーン4aに対し、KrFエキシマレーザー19を光源と
するステッパーを用いて露光を行い、その後、熱源20
を用いて100℃で90秒間ベークを行い、レジストパ
ターン4cを得た。なお、KrFエキシマレーザー19
の波長は248nmである。
Next, as shown in FIG. 65, the resist pattern 4a is exposed using a stepper using a KrF excimer laser 19 as a light source.
Was performed at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a resist pattern 4c. The KrF excimer laser 19
Has a wavelength of 248 nm.

【0138】図65で示した露光処理及び熱処理によっ
て、レジストパターン4aから化学反応の一つである分
解反応が進んだレジストパターン4cに変化させること
ができる。
By the exposure treatment and heat treatment shown in FIG. 65, the resist pattern 4a can be changed to a resist pattern 4c in which a decomposition reaction, which is one of the chemical reactions, has advanced.

【0139】そして、図66に示すように、レジストパ
ターン4cに対し、イオン7の注入を行い、レジストパ
ターン4dを得た。ここでは、イオン種としてアルゴン
を用い、50keVで1×1016/cm2でイオン注入
を行う。このイオン注入によって、前述したように、レ
ジストパターン4dの膜厚はレジストパターン4cから
収縮するとともに、シリコン酸化膜21及びシリコン窒
化酸化膜8用のエッチング処理に対するエッチング耐性
が向上する。例えば、図66で示すイオン注入前のレジ
ストパターン14cが0.14μmのライン幅であった
ものが、イオン注入後のレジストパターン14dでは
0.10μmまで縮小される。
Then, as shown in FIG. 66, ions 7 were implanted into the resist pattern 4c to obtain a resist pattern 4d. Here, argon is used as an ion species and ion implantation is performed at 1 × 10 16 / cm 2 at 50 keV. As a result of this ion implantation, as described above, the thickness of the resist pattern 4d shrinks from the resist pattern 4c, and the etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon nitride oxide film 8 is improved. For example, the resist pattern 14c before the ion implantation shown in FIG. 66 has a line width of 0.14 μm, but is reduced to 0.10 μm in the resist pattern 14d after the ion implantation.

【0140】次に、図67に示すように、レジストパタ
ーン4dをマスクとして、シリコン窒化酸化膜8とシリ
コン酸化膜21とに対するエッチング処理を行い、次
に、レジストパターン4dを剥離した後、パターニング
されたシリコン窒化酸化膜8及びシリコン酸化膜21を
マスクとして、ポリシリコン層2に対するエッチングを
行い、所望の配線パターン(ポリシリコンパターン2
a)を得る。なお、レジストパターン4dをマスクとし
て、シリコン窒化酸化膜8、シリコン酸化膜21及びポ
リシリコン層2に対するエッチング処理を行うようにし
ても良い。
Next, as shown in FIG. 67, the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 are etched using the resist pattern 4d as a mask. The polysilicon layer 2 is etched using the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 as a mask to form a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2).
Obtain a). The silicon nitride oxide film 8, the silicon oxide film 21, and the polysilicon layer 2 may be etched using the resist pattern 4d as a mask.

【0141】この際、レジストパターン4dはイオン注
入によって、シリコン酸化膜21及びシリコン窒化酸化
膜8用のエッチング処理に対するエッチング耐性がレジ
ストパターン4cよりも向上しているため、レジストパ
ターン4dの膜厚が図66で示す工程で収縮してもエッ
チングのマスクとして支障無く機能する。
At this time, the resist pattern 4d has a higher etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon oxynitride film 8 than the resist pattern 4c due to the ion implantation. Even if contracted in the step shown in FIG. 66, it functions as an etching mask without any problem.

【0142】さらに、図65で示した露光処理及び熱処
理(化学反応促進処理)によってレジストパターン4d
(4c)は分解反応が進んだ状態であるため、シリコン
窒化酸化膜8及びシリコン酸化膜21に対するエッチン
グ処理時にはレジストパターン4d内にガスが発生する
ことなく、レジストパターン4dに破裂等の問題が生じ
ることもない。
Further, the resist pattern 4d is formed by the exposure processing and heat treatment (chemical reaction promoting processing) shown in FIG.
Since (4c) is a state in which the decomposition reaction has progressed, during the etching process on the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21, no gas is generated in the resist pattern 4d, and a problem such as rupture occurs in the resist pattern 4d. Not even.

【0143】本実施の形態では、配線パターン形成方法
として、ポリシリコン層2を用いたゲートパターン形成
工程を示した、ビット線形成工程、メタル配線工程、ホ
ール工程等、他の工程にも勿論本発明を適用することが
できる。
In the present embodiment, as a wiring pattern forming method, a gate pattern forming step using the polysilicon layer 2 has been described. Of course, the present invention can be applied to other steps such as a bit line forming step, a metal wiring step, and a hole step. The invention can be applied.

【0144】<<実施の形態9>>図68〜図73はこ
の発明の実施の形態9であるキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。また、図74はDRAMのキャ
パシタ形成工程のパターンが描かれたレティクルを示す
説明図である。実施の形態9ではDRAMのキャパシタ
形成を行うことを前提としている。以下、これらの図を
参照して実施の形態9の処理手順を説明する。
<< Ninth Embodiment >> FIGS. 68 to 73 are cross sectional views showing a capacitor pattern forming step according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. 74 is an explanatory view showing a reticle on which a pattern in a DRAM capacitor forming step is drawn. In the ninth embodiment, it is assumed that a capacitor of a DRAM is formed. Hereinafter, the processing procedure of the ninth embodiment will be described with reference to these drawings.

【0145】まず、図68に示すように、シリコン基板
1上にシリコン窒化膜22を50nmの膜厚で、続いて
シリコン酸化膜23を1500nmの膜厚で形成した
後、シリコン酸化膜23上にフォトレジスト膜4を塗布
し、100℃で60秒間プリベークを行った。この時、
フォトレジスト膜4の膜厚が880nmとなるように塗
布時の回転数を調節した。
First, as shown in FIG. 68, a silicon nitride film 22 is formed on the silicon substrate 1 to a thickness of 50 nm, a silicon oxide film 23 is formed to a thickness of 1500 nm, and A photoresist film 4 was applied and prebaked at 100 ° C. for 60 seconds. At this time,
The number of revolutions during coating was adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 was 880 nm.

【0146】次に、図69に示すように、DRAMのキ
ャパシタ形成工程のパターンが描かれたレティクル(フ
ォトマスク)26(図74参照)を介してKrFエキシ
マレーザー(波長は248nm)6を光源とするステッ
パーを用いて露光を行った。照明条件はNA=0.65
で、2/3輪帯照明アパーチャーを用いたオフアクシス
法を適用した。
Next, as shown in FIG. 69, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) 6 is used as a light source through a reticle (photomask) 26 (see FIG. 74) on which a pattern for a DRAM capacitor formation step is drawn. Exposure was performed using a stepper. The lighting condition is NA = 0.65
An off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0147】続いて、図70に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、レ
ティクルに応じたキャパシタ用レジストパターン25a
を得る。
Subsequently, as shown in FIG. 70, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using the aqueous solution, the resist pattern 25a for the capacitor corresponding to the reticle is formed.
Get.

【0148】そして、図71に示すように、レジストパ
ターン25aに対し、KrFエキシマレーザー19を光
源とするステッパーを用いて露光を行い、その後、熱源
20を用いて100℃で90秒間ベークを行い、レジス
トパターン25cを得た。
Then, as shown in FIG. 71, the resist pattern 25a is exposed using a stepper using a KrF excimer laser 19 as a light source, and then baked at 100 ° C. for 90 seconds using a heat source 20. A resist pattern 25c was obtained.

【0149】図71で示した露光処理及び熱処理によっ
て、レジストパターン25aから、分解反応が進んだレ
ジストパターン25cに変化させることができる。
By the exposure treatment and the heat treatment shown in FIG. 71, the resist pattern 25a can be changed to the resist pattern 25c in which the decomposition reaction has progressed.

【0150】次に、図72に示すように、アルゴンをイ
オン種として、50keV、1×1016/cm2の条件
でイオン7の注入をレジストパターン25cに対して行
い、レジストパターン25dを得た。
Next, as shown in FIG. 72, ions 7 were implanted into the resist pattern 25c under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species to obtain a resist pattern 25d. .

【0151】レジストパターン25dは、イオン注入を
行うことによりパターン収縮が起こり、レジストの残し
部分のライン幅はレジストパターン25cの0.17μ
mから0.11μmまで減少した。
The resist pattern 25d is contracted by ion implantation, and the line width of the remaining resist is 0.17 μm of the resist pattern 25c.
m to 0.11 μm.

【0152】そして、図73に示すように、レジストパ
ターン25dをマスクとして、シリコン酸化膜23及び
シリコン酸化窒化膜24に対するエッチング処理を行う
ことにより、誘電体となるキャパシタパターン(シリコ
ン酸化膜パターン23a及びシリコン酸化窒化膜パター
ン24a)を得る。
Then, as shown in FIG. 73, the silicon oxide film 23 and the silicon oxynitride film 24 are etched using the resist pattern 25d as a mask, thereby forming a dielectric capacitor pattern (the silicon oxide film patterns 23a and 23a). A silicon oxynitride film pattern 24a) is obtained.

【0153】この際、レジストパターン25dはイオン
注入によって、シリコン酸化膜23及びシリコン酸化窒
化膜24用のエッチング処理に対するエッチング耐性が
レジストパターン25cから向上しているため、レジス
トパターン25dの膜厚が図72で示す工程でレジスト
パターン25cから収縮してもエッチングのマスクとし
て支障無く機能する。
At this time, the etching resistance of the resist pattern 25d to the etching process for the silicon oxide film 23 and the silicon oxynitride film 24 is improved by the ion implantation from the resist pattern 25c. Even if the resist pattern 25c shrinks from the resist pattern 25c in the step 72, it functions as an etching mask without any trouble.

【0154】さらに、図71で示した露光処理及び熱処
理によってレジストパターン25d(25c)の分解反
応が進んでいるため、上述したようにガス発生問題を効
果的に抑制することができ、レジストパターン25dに
破裂等の問題が生じることもない。
Further, since the decomposition reaction of the resist pattern 25d (25c) is progressing by the exposure processing and heat treatment shown in FIG. 71, the gas generation problem can be effectively suppressed as described above, and the resist pattern 25d There is no problem such as rupture.

【0155】DRAMのキャパシタ形成工程では大きな
容量を得るために、すなわち、表面積の広いポリシリコ
ン等によりなる電極を形成するために、大きな開口パタ
ーンを形成することが望ましく、この方法を適用するこ
とにより、ライン幅収縮に伴うスペース幅の拡大が比較
的容易に行えるため有効である。
In the DRAM capacitor forming step, it is desirable to form a large opening pattern in order to obtain a large capacitance, that is, to form an electrode made of polysilicon or the like having a large surface area. This is effective because the space width can be relatively easily expanded due to the contraction of the line width.

【0156】本実施の形態でキャパシタパターン形成工
程を述べたが、DRAMのセルフアラインコンタクトホ
ール形成工程やスタックビアホール形成工程においても
大きな開口パターンを形成する目的で、実施の形態9の
方法を適用することにより同様の効果を得ることができ
る。
Although the capacitor pattern forming step has been described in the present embodiment, the method of the ninth embodiment is applied in the DRAM self-align contact hole forming step and the stack via hole forming step in order to form a large opening pattern. Thereby, a similar effect can be obtained.

【0157】<<実施の形態10>> <課題>図28〜図35で示した実施の形態4の配線パ
ターン形成方法では、1層目のフォトレジスト膜である
フォトレジスト膜4と2層目のフォトレジスト膜である
フォトレジスト膜14とからなるフォトレジストの2層
塗布によって配線パターンを形成している。
<< Tenth Embodiment >><Problem> In the method of forming a wiring pattern according to the fourth embodiment shown in FIGS. 28 to 35, the photoresist film 4 which is the first photoresist film and the second photoresist The wiring pattern is formed by two-layer coating of a photoresist including a photoresist film 14 which is a photoresist film of FIG.

【0158】この場合にも、フォトレジスト膜4のレジ
ストパターン4b上に形成したフォトレジスト膜14の
レジストパターン14b形成時に1層目のフォトレジス
ト膜の破裂が起こる危険性があるという問題点があっ
た。
Also in this case, there is a problem that the first photoresist film may be ruptured when the resist pattern 14b of the photoresist film 14 formed on the resist pattern 4b of the photoresist film 4 is formed. Was.

【0159】すなわち、レジストパターン4bにイオン
注入した後、その上に形成したフォトレジスト膜14の
露光、ベーク処理の際に、イオン注入よって硬化したレ
ジストパターン4bの内部から発生するガスのためにレ
ジストパターン4bの破裂が起こるという問題点があっ
た。このような現象は、レジストパターン4bにおい
て、特に大面積のパターンの場合に起こりやすい。実施
の形態10は上記問題の解決を図った方法である。
That is, after the ions are implanted into the resist pattern 4b, the resist film 4b formed on the resist pattern 4b is exposed to light and baked during the exposure and baking processes. There was a problem that the pattern 4b burst. Such a phenomenon tends to occur particularly in the case of a large-area pattern in the resist pattern 4b. Embodiment 10 is a method for solving the above problem.

【0160】<方法>図75〜図83はこの発明の実施
の形態10である配線パターン形成方法を示す断面図で
ある。実施の形態10では、トランジスタ部分が0.1
μm以下の細いラインパターン、上層あるいは下層との
接続のためのコンタクトホールを設けるためのカバーを
形成するゲート工程を示している。以下、これらの図を
参照して、実施の形態10の処理手順を説明する。
<Method> FIGS. 75 to 83 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to the tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment, the transistor portion is 0.1
The figure shows a gate step of forming a cover for providing a thin line pattern of μm or less and a contact hole for connection with an upper layer or a lower layer. Hereinafter, the processing procedure of the tenth embodiment will be described with reference to these drawings.

【0161】デバイスの高速動作のためにはより細いラ
イン幅のトランジスタ形成が要求され、一方、コンタク
トホールのカバーは接触面積を確保するためにより大き
く形成する必要がある。さらに、デバイスを高集積化す
るためにはカバー間のスペースはできるだけ詰めること
が重要である。
For high-speed operation of the device, it is necessary to form a transistor having a smaller line width. On the other hand, the contact hole cover needs to be formed larger to secure a contact area. Further, it is important to reduce the space between the covers as much as possible in order to highly integrate the device.

【0162】実施の形態8及び実施の形態9に示したよ
うに、イオン注入によるパターン収縮を利用することに
よりトランジスタ部分の細いラインパターンを形成する
ことは可能になるが、コンタクトカバー部分を縮小する
ことは上述した理由で望ましくない。そこで、実施の形
態4と同様に、2層のフォトレジスト膜を用いた2回の
写真製版に分けて行う方法が効果的である。
As described in the eighth and ninth embodiments, it is possible to form a thin line pattern in the transistor portion by utilizing the pattern shrinkage due to the ion implantation, but the contact cover portion is reduced. This is undesirable for the reasons described above. Thus, as in the fourth embodiment, it is effective to divide the process into two photolithography processes using two photoresist films.

【0163】まず、図75に示すように、シリコン基板
1上に膜厚が15nm(150Å)のシリコン酸化膜1
2、膜厚が100nm(1000Å)のポリシリコン層
2を形成した後、ポリシリコン層2上に膜厚が50nm
(500Å)のシリコン酸化膜21、膜厚が48nm
(480Å)のシリコン窒化酸化膜8を形成した後、フ
ォトレジスト膜27を塗布し、100℃で90秒間プリ
ベークを行う。この時、フォトレジスト膜27の膜厚が
585nmとなるように塗布時の回転数を調節した。
First, as shown in FIG. 75, a silicon oxide film 1 having a thickness of 15 nm (150 °) is formed on a silicon substrate 1.
2. After forming a polysilicon layer 2 having a thickness of 100 nm (1000 °), a thickness of 50 nm is formed on the polysilicon layer 2.
(500 °) silicon oxide film 21, 48 nm thick
After forming the silicon nitride oxide film 8 of (480 °), a photoresist film 27 is applied and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds. At this time, the rotation speed at the time of coating was adjusted so that the thickness of the photoresist film 27 became 585 nm.

【0164】次に、図76に示すように、第1の加工領
域であるトランジスタ形成領域の配線パターンのみが描
かれたレティクル(フォトマスク)5aを介してKrF
エキシマレーザー(波長は248nm)6を光源とする
ステッパーを用いて露光を行った。照明条件はNA=
0.65で、2/3輪帯照明アパーチャーを用いたオフ
アクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 76, KrF is applied via a reticle (photomask) 5a in which only the wiring pattern of the transistor formation region, which is the first processing region, is drawn.
Exposure was performed using a stepper using an excimer laser (wavelength: 248 nm) 6 as a light source. The lighting conditions are NA =
At 0.65, an off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0165】続いて、図77に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、比
較的密なライン幅0.14μmのレジストパターン27
aを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 77, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using an aqueous solution, a relatively dense resist pattern 27 having a line width of 0.14 μm is formed.
Obtain a.

【0166】そして、図78に示すように、レジストパ
ターン27aに対し、KrFエキシマレーザー19を光
源とするステッパーを用いて露光を行い、その後、熱源
20を用いて110℃で90秒間ベークを行い、レジス
トパターン27cを得た。なお、KrFエキシマレーザ
ー19の波長は248nmである。
Then, as shown in FIG. 78, the resist pattern 27a is exposed using a stepper using a KrF excimer laser 19 as a light source, and then baked at 110 ° C. for 90 seconds using a heat source 20. A resist pattern 27c was obtained. The wavelength of the KrF excimer laser 19 is 248 nm.

【0167】図78で示した露光処理及び熱処理によっ
て、レジストパターン27aに比べレジストパターン2
7cの分解反応を進めることができる。
By the exposure treatment and the heat treatment shown in FIG. 78, the resist pattern 2 is compared with the resist pattern 27a.
The decomposition reaction of 7c can proceed.

【0168】次に、図79に示すように、アルゴンをイ
オン種として、50keV、1×1016/cm2の条件
で、レジストパターン27cに対してイオン7の注入を
行ってレジストパターン27dを得る。このイオン注入
によって、前述したように、レジストパターン27dの
膜厚はレジストパターン27cから収縮するとともに、
シリコン酸化膜21及びシリコン窒化酸化膜8用のエッ
チング処理に対するエッチング耐性が向上する。
Next, as shown in FIG. 79, ions 7 are implanted into the resist pattern 27c under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species to obtain a resist pattern 27d. . By this ion implantation, as described above, the film thickness of the resist pattern 27d contracts from the resist pattern 27c,
The etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon oxynitride film 8 is improved.

【0169】そして、図80に示すように、レジストパ
ターン27dを含む全面にフォトレジスト膜29を塗布
形成する。この時、塗布条件は一層目のフォトレジスト
膜27の形成時と同じである。
Then, as shown in FIG. 80, a photoresist film 29 is applied and formed on the entire surface including the resist pattern 27d. At this time, the application conditions are the same as when the first photoresist film 27 is formed.

【0170】次に、図81に示すように、トランジスタ
形成領域を除く第2の加工領域であるコンタクトホール
形成領域に対応して描かれたレティクル(フォトマス
ク)5bを介してKrFエキシマレーザー(波長は24
8nm)6を光源とするステッパーを用いて露光を行
う。照明条件はNA=0.65で2/3輪帯照明アパー
チャーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 81, a KrF excimer laser (wavelength) is applied through a reticle (photomask) 5b drawn corresponding to a contact hole formation region which is a second processing region excluding the transistor formation region. Is 24
Exposure is performed using a stepper having a light source of 8 nm) 6. The off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture at NA = 0.65 was applied as the illumination condition.

【0171】続いて、図82に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、比
較的疎なレジストパターン29aを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 82, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
By performing development for 60 seconds using an aqueous solution, a relatively sparse resist pattern 29a is obtained.

【0172】この際、図78で示した露光処理及び熱処
理によってレジストパターン27d(27c)の分解反
応が進んでいるため、上述したようにガス発生問題を効
果的に抑制することができ、レジストパターン27dに
破裂等の問題が生じることはない。
At this time, since the decomposition reaction of the resist pattern 27d (27c) is progressing by the exposure processing and heat treatment shown in FIG. 78, the gas generation problem can be effectively suppressed as described above, Problems such as rupture do not occur in 27d.

【0173】そして、図83に示すように、レジストパ
ターン27d及びレジストパターン29aをマスクとし
て、シリコン窒化酸化膜8とシリコン酸化膜21とに対
するエッチング処理を行い、次に、レジストパターン2
7d及びレジストパターン29aを剥離した後、パター
ニングされたシリコン窒化酸化膜8及びシリコン酸化膜
21をマスクとして、ポリシリコン層2に対するエッチ
ングを行い、所望の配線パターン(ポリシリコンパター
ン2a)を得る。なお、レジストパターン27d及びレ
ジストパターン29aをマスクとして、シリコン窒化酸
化膜8、シリコン酸化膜21及びポリシリコン層2に対
するエッチング処理を一括して行っても良い。
As shown in FIG. 83, the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 are etched using the resist pattern 27d and the resist pattern 29a as a mask.
After stripping the resist pattern 7d and the resist pattern 29a, the polysilicon layer 2 is etched using the patterned silicon nitride oxide film 8 and silicon oxide film 21 as a mask to obtain a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2a). Note that the silicon nitride oxide film 8, the silicon oxide film 21, and the polysilicon layer 2 may be collectively subjected to the etching process using the resist pattern 27d and the resist pattern 29a as a mask.

【0174】この際、レジストパターン27dはイオン
注入によって、シリコン窒化酸化膜8及びシリコン酸化
膜21用のエッチング処理に対するエッチング耐性がレ
ジストパターン27cから向上しているため、レジスト
パターン27dの膜厚が図79で示す工程でレジストパ
ターン25cから収縮してもエッチングのマスクとして
支障無く機能する。
At this time, since the etching resistance of the resist pattern 27d to the etching process for the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 is improved by the ion implantation from the resist pattern 27c, the thickness of the resist pattern 27d is reduced. Even if it shrinks from the resist pattern 25c in the step indicated by 79, it functions without any trouble as an etching mask.

【0175】実施の形態10の方法により、トランジス
タ形成領域にはマスクサイズより細いライン幅の密なレ
ジストパターン27dを形成するとともに、トランジス
タ形成領域以外には比較的疎なレジストパターン29a
を重ねて精度劣化無く形成することができ、粗密差の異
なる配線パターンを精度よく形成することができる。
According to the method of the tenth embodiment, a dense resist pattern 27d having a line width smaller than the mask size is formed in the transistor forming region, and a relatively sparse resist pattern 29a is formed in regions other than the transistor forming region.
Can be formed without deteriorating accuracy, and wiring patterns having different roughness densities can be formed accurately.

【0176】本実施の形態では、配線パターン形成方法
として、ポリシリコン層2を用いたゲートパターン形成
工程を示したが、ビット線形成工程、メタル配線工程、
ホール工程等、他の工程にも勿論本発明を適用すること
ができる。
In the present embodiment, as the wiring pattern forming method, the gate pattern forming step using the polysilicon layer 2 has been described.
Of course, the present invention can be applied to other processes such as a hole process.

【0177】<<実施の形態11>> <課題>実施の形態11は実施の形態10同様に同時形
成が困難なパターン2度の写真製版に分けて行う際、さ
らに高いエッチング耐性を必要とする場合の配線パター
ン形成方法である。
<< Eleventh Embodiment >><Problem> Similar to the tenth embodiment, in the case of performing two separate photolithography processes, which are difficult to form simultaneously, a higher etching resistance is required. In this case, the wiring pattern is formed.

【0178】実施の形態11の配線パターン形成方法
は、実施の形態10以上に微細なパターンを得るべくA
rFレジストを用いることを前提としている。ArFレ
ジストはKrFレジストに比べドライエッチング耐性が
劣る上、レジスト膜厚を薄くすることが望まれる。そこ
で、2層目のフォトレジスト膜についてもイオン注入を
行いエッチング耐性の向上を図ったのが実施の形態12
の方法である。
The method for forming a wiring pattern according to the eleventh embodiment is intended to obtain a finer pattern than that of the tenth embodiment.
It is assumed that an rF resist is used. The ArF resist is inferior in dry etching resistance to the KrF resist, and it is desired to reduce the resist film thickness. Therefore, in the twelfth embodiment, the second photoresist film is ion-implanted to improve the etching resistance.
This is the method.

【0179】<方法>図84〜図94はこの発明の実施
の形態11である配線パターン形成方法を示す断面図で
ある。実施の形態11では、トランジスタ部分が0.1
μm以下の細いラインパターン、上層あるいは下層との
接続のためのコンタクトホールに対するカバーを形成す
るゲート工程を示している。以下、これらの図を参照し
て、実施の形態11の処理手順を説明する。
<Method> FIGS. 84 to 94 are sectional views showing a wiring pattern forming method according to an eleventh embodiment of the present invention. In the eleventh embodiment, the transistor portion is 0.1
This figure shows a gate step of forming a cover for a thin line pattern of not more than μm and a contact hole for connection with an upper layer or a lower layer. Hereinafter, the processing procedure of the eleventh embodiment will be described with reference to these drawings.

【0180】まず、図84に示すように、シリコン基板
1上に膜厚が15nmのシリコン酸化膜12、膜厚が1
00nmのポリシリコン層2を形成した後、ポリシリコ
ン層2上に膜厚が50nmのシリコン酸化膜21、膜厚
が48nmのシリコン窒化酸化膜8を形成した後、フォ
トレジスト膜31を塗布し、100℃で90秒間プリベ
ークを行う。この時、フォトレジスト膜31の膜厚が4
00nm(4000Å)となるように塗布時の回転数を
調節した。
First, as shown in FIG. 84, a silicon oxide film 12 having a thickness of 15 nm
After forming the polysilicon layer 2 having a thickness of 00 nm, a silicon oxide film 21 having a thickness of 50 nm and a silicon oxynitride film 8 having a thickness of 48 nm are formed on the polysilicon layer 2, and a photoresist film 31 is applied. Prebake at 100 ° C. for 90 seconds. At this time, the thickness of the photoresist film 31 is 4
The number of revolutions at the time of coating was adjusted to be 00 nm (4000 °).

【0181】次に、図85に示すように、トランジスタ
形成領域の配線パターンのみが描かれたレティクル(フ
ォトマスク)5aを介してArFエキシマレーザー(波
長は193nm)28を光源とするステッパーを用いて
露光を行った。照明条件はNA=0.60で、2/3輪
帯照明アパーチャーを用いたオフアクシス法を適用し
た。
Next, as shown in FIG. 85, a stepper using an ArF excimer laser (wavelength: 193 nm) as a light source through a reticle (photomask) 5a on which only a wiring pattern in a transistor formation region is drawn. Exposure was performed. The illumination condition was NA = 0.60, and an off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0182】続いて、図86に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、ラ
イン幅0.12μmのレジストパターン31aを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 86, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
The resist pattern 31a having a line width of 0.12 μm is obtained by performing development for 60 seconds using an aqueous solution.

【0183】そして、図87に示すように、レジストパ
ターン31aに対し、ArFエキシマレーザー30を光
源とするステッパーを用いて露光を行い、その後、熱源
20を用いて110℃で90秒間ベークを行い、レジス
トパターン31cを得た。なお、ArFエキシマレーザ
ー30の波長は193nmである。
Then, as shown in FIG. 87, the resist pattern 31a is exposed using a stepper using the ArF excimer laser 30 as a light source, and then baked at 110 ° C. for 90 seconds using the heat source 20, A resist pattern 31c was obtained. The wavelength of the ArF excimer laser 30 is 193 nm.

【0184】図87で示した露光処理及び熱処理によっ
て、レジストパターン31aに比べレジストパターン3
1cの分解反応を進めることができる。
By the exposure treatment and the heat treatment shown in FIG. 87, the resist pattern 3 is compared with the resist pattern 31a.
The decomposition reaction of 1c can proceed.

【0185】次に、図88に示すように、アルゴンをイ
オン種として、50keV、1×1016/cm2の条件
で、レジストパターン31cに対してイオン7の注入を
行ってレジストパターン31dを得る。
Next, as shown in FIG. 88, ions 7 are implanted into the resist pattern 31c under the conditions of 50 keV and 1 × 10 16 / cm 2 using argon as an ion species to obtain a resist pattern 31d. .

【0186】このイオン注入によって、前述したよう
に、レジストパターン31dの膜厚はレジストパターン
31cから収縮するとともに、シリコン酸化膜21及び
シリコン窒化酸化膜8用のエッチング処理に対するエッ
チング耐性が向上する。さらに、イオン注入後得られた
レジストパターン31dは、レジストパターン31cの
ライン幅0.12μmから、ライン幅0.08μmまで
縮小される。
By the ion implantation, as described above, the thickness of the resist pattern 31d shrinks from the resist pattern 31c, and the etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon nitride oxide film 8 is improved. Further, the resist pattern 31d obtained after the ion implantation is reduced from the line width of 0.12 μm of the resist pattern 31c to 0.08 μm.

【0187】そこで、図89に示すように、レジストパ
ターン31dを含む全面にフォトレジスト膜34を塗布
形成する。この時、塗布条件は一層目のフォトレジスト
膜27の形成時と同じである。
Therefore, as shown in FIG. 89, a photoresist film 34 is applied and formed on the entire surface including the resist pattern 31d. At this time, the application conditions are the same as when the first photoresist film 27 is formed.

【0188】次に、図90に示すように、トランジスタ
形成領域を除くコンタクトホール形成領域に対応して描
かれたレティクル(フォトマスク)5bを介してArF
エキシマレーザー(波長は248nm)28を光源とす
るステッパーを用いて露光を行う。照明条件はNA=
0.60で2/3輪帯照明アパーチャーを用いたオフア
クシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 90, ArF is formed via a reticle (photomask) 5b drawn corresponding to the contact hole forming region excluding the transistor forming region.
Exposure is performed using a stepper using an excimer laser (wavelength: 248 nm) 28 as a light source. The lighting conditions are NA =
At 0.60, an off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0189】続いて、図91に示すように、110℃で
90秒間ベーク(PEB)を行った後、テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド(TMAH)の2.38重量%
水溶液を用いて60秒間の現像を行うことによって、レ
ジストパターン34aを得る。
Subsequently, as shown in FIG. 91, after baking (PEB) at 110 ° C. for 90 seconds, 2.38% by weight of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) was used.
The resist pattern 34a is obtained by performing development for 60 seconds using an aqueous solution.

【0190】この際、図87で示した露光処理及び熱処
理によってレジストパターン31d(27c)の分解反
応が進んでいるため、上述したようにガス発生問題を効
果的に抑制することができ、レジストパターン31dに
破裂等の問題が生じることはない。
At this time, since the decomposition reaction of the resist pattern 31d (27c) is progressing by the exposure processing and heat treatment shown in FIG. 87, the gas generation problem can be effectively suppressed as described above, There is no problem such as rupture in 31d.

【0191】次に、図92に示すように、レジストパタ
ーン31d及びレジストパターン34aに対し、ArF
エキシマレーザー(波長は193nm)30を光源とす
るステッパーを用いて露光を行い、その後、100℃で
90秒間ベークを行い、レジストパターン31e及びレ
ジストパターン34cを得た。
Next, as shown in FIG. 92, the resist pattern 31d and the resist pattern 34a are
Exposure was performed using a stepper using an excimer laser (wavelength: 193 nm) 30 as a light source, followed by baking at 100 ° C. for 90 seconds to obtain a resist pattern 31e and a resist pattern 34c.

【0192】そして、図93に示すように、レジストパ
ターン31e及びレジストパターン34cに対しイオン
7の注入を行いレジストパターン31f及びレジストパ
ターン34dを得た。ここでは、アルゴンをイオン種と
して、注入エネルギー50keV、1×1015/cm2
の条件でイオン7の注入を行った。
Then, as shown in FIG. 93, ions 7 were implanted into the resist pattern 31e and the resist pattern 34c to obtain a resist pattern 31f and a resist pattern 34d. Here, an implantation energy of 50 keV and 1 × 10 15 / cm 2 are used with argon as an ion species.
The ion 7 was implanted under the following conditions.

【0193】なお、図93で示すイオン注入工程におけ
るイオン注入量を図88で示すイオン注入工程における
イオン注入量より減らすことにより、レジストパターン
31f及びレジストパターン34dのレジストパターン
31e及びレジストパターン34cに対する収縮量を最
小限に抑制することができる。
By reducing the ion implantation amount in the ion implantation step shown in FIG. 93 from the ion implantation amount in the ion implantation step shown in FIG. 88, the resist pattern 31f and the resist pattern 34d shrink with respect to the resist pattern 31e and the resist pattern 34c. The amount can be kept to a minimum.

【0194】図93で示すイオン注入工程によって、レ
ジストパターン31f(トランジスタ形成領域のパター
ン)及びレジストパターン34d(トランジスタ形成領
域以外のパターン)のエッチング耐性をレジストパター
ン31e及びレジストパターン34cより高めることが
できる。
By the ion implantation step shown in FIG. 93, the etching resistance of the resist pattern 31f (the pattern of the transistor forming region) and the resist pattern 34d (the pattern other than the transistor forming region) can be made higher than the resist pattern 31e and the resist pattern 34c. .

【0195】そして、図94に示すように、比較的密な
レジストパターン31f及び比較的疎なレジストパター
ン34dをマスクとして、シリコン窒化酸化膜8とシリ
コン酸化膜21とに対するエッチング処理を行い、次
に、レジストパターン31f及びレジストパターン34
dを剥離した後、パターニングされたシリコン窒化酸化
膜8及びシリコン酸化膜21をマスクとして、ポリシリ
コン層2に対するエッチングを行い、所望の配線パター
ン(ポリシリコンパターン2a)を得る。なお、レジス
トパターン31f及びレジストパターン34dをマスク
として、シリコン窒化酸化膜8、シリコン酸化膜21及
びポリシリコン層2に対するエッチング処理を一括して
行ってもよい。
As shown in FIG. 94, the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 are etched using the relatively dense resist pattern 31f and the relatively sparse resist pattern 34d as a mask. , Resist pattern 31f and resist pattern 34
After stripping d, the polysilicon layer 2 is etched using the patterned silicon nitride oxide film 8 and silicon oxide film 21 as a mask to obtain a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2a). Note that the silicon nitride oxide film 8, the silicon oxide film 21, and the polysilicon layer 2 may be collectively subjected to the etching process using the resist pattern 31f and the resist pattern 34d as a mask.

【0196】この際、レジストパターン31f及びレジ
ストパターン34dはイオン注入によって、シリコン窒
化酸化膜8及びシリコン酸化膜21用のエッチング処理
に対するエッチング耐性がレジストパターン31cから
向上しているため、レジストパターン31fの膜厚が図
88及び図93で示すイオン注入工程で収縮し、レジス
トパターン34dの膜厚が図93で示すイオン注入工程
で収縮してもエッチングのマスクとして支障無く機能す
る。
At this time, since the resist pattern 31f and the resist pattern 34d have improved the etching resistance to the etching process for the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 from the resist pattern 31c by ion implantation, the resist pattern 31f Even if the film thickness shrinks in the ion implantation step shown in FIGS. 88 and 93, and the film thickness of the resist pattern 34d shrinks in the ion implantation step shown in FIG. 93, the resist pattern 34d functions as an etching mask without any problem.

【0197】さらに、図82で示した露光処理及び熱処
理によってレジストパターン31f(31e)及びレジ
ストパターン34d(34c)の分解反応が進んでいる
ため、上述したようにガス発生問題を効果的に抑制する
ことができ、レジストパターン31f及びレジストパタ
ーン34dに破裂等の問題が生じることはない。
Further, since the decomposition reaction of the resist patterns 31f (31e) and the resist patterns 34d (34c) is progressing by the exposure processing and heat treatment shown in FIG. 82, the gas generation problem is effectively suppressed as described above. Therefore, there is no problem such as rupture in the resist pattern 31f and the resist pattern 34d.

【0198】実施の形態11の方法により、トランジス
タ形成領域にはマスクサイズより細いライン幅の密なレ
ジストパターン31fを形成するとともに、トランジス
タ形成領域以外には比較的疎なレジストパターン34d
を重ねて精度劣化無く形成することができ、粗密差の異
なる配線パターンを精度よく形成することができる。
According to the method of the eleventh embodiment, a dense resist pattern 31f having a line width smaller than the mask size is formed in the transistor formation region, and a relatively sparse resist pattern 34d is formed in regions other than the transistor formation region.
Can be formed without deteriorating accuracy, and wiring patterns having different roughness densities can be formed accurately.

【0199】本実施の形態では、配線パターン形成方法
として、ポリシリコン層2を用いたゲートパターン形成
工程を示したが、ビット線形成工程、メタル配線工程、
ホール工程等、他の工程にも勿論本発明を適用すること
ができる。
In the present embodiment, the gate pattern forming step using the polysilicon layer 2 has been described as the wiring pattern forming method.
Of course, the present invention can be applied to other processes such as a hole process.

【0200】<<実施の形態12>>図95〜図99は
この発明の実施の形態12である配線パターン形成方法
の一つであるゲートパターン形成工程を示す断面図であ
る。以下、これらの図を参照して、その処理手順を説明
する。
<< Twelfth Preferred Embodiment >> FIGS. 95 to 99 are cross-sectional views showing a gate pattern forming step which is one of the wiring pattern forming methods according to the twelfth preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the processing procedure will be described with reference to these drawings.

【0201】まず、図95に示すように、シリコン基板
1上にシリコン酸化膜12を15nmの膜厚で、続いて
ポリシリコン層2を100nmの膜厚で、さらにシリコ
ン酸化膜21を50nmの膜厚で、続いてシリコン窒化
酸化膜8を48nmの膜厚で形成した後、シリコン窒化
酸化膜8上にフォトレジスト膜4を塗布し、100℃で
90秒間プリベークを行った。この際、フォトレジスト
膜4の膜厚が585nmとなるように塗布時の回転数を
調節する。
First, as shown in FIG. 95, a silicon oxide film 12 having a thickness of 15 nm, a polysilicon layer 2 having a thickness of 100 nm, and a silicon oxide film 21 having a thickness of 50 nm are formed on a silicon substrate 1. After a silicon oxynitride film 8 was formed to a thickness of 48 nm, a photoresist film 4 was applied on the silicon oxynitride film 8 and prebaked at 100 ° C. for 90 seconds. At this time, the number of rotations at the time of coating is adjusted so that the thickness of the photoresist film 4 becomes 585 nm.

【0202】次に、図96に示すように、配線パターン
が描かれたレティクル5を介してKrFエキシマレーザ
ー6を光源とするステッパーを用いて露光を行った。照
明条件はNA=0.65で、2/3輪帯照明アパーチャ
ーを用いたオフアクシス法を適用した。
Next, as shown in FIG. 96, exposure was performed using a stepper using a KrF excimer laser 6 as a light source through a reticle 5 on which a wiring pattern was drawn. The illumination condition was NA = 0.65, and the off-axis method using a 2/3 annular illumination aperture was applied.

【0203】続いて、110℃で90秒間ベーク(PE
B)を行った後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシ
ド(TMAH)の2.38重量%水溶液を用いて60秒
間の現像を行うことによって、図97に示すようにレテ
ィクルに応じたレジストパターン4aを得る。
Subsequently, a bake at 110 ° C. for 90 seconds (PE
After B), development is performed for 60 seconds using a 2.38% by weight aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) to obtain a resist pattern 4a corresponding to the reticle as shown in FIG.

【0204】そして、図98に示すように、レジストパ
ターン4aに対し、イオン7の注入を3ステップに分け
て、イオン7a,7b及び7cの順で行った。ここで
は、イオン種としてボロンを用い、イオン7aは150
keV(注入エネルギー)で4×1015/cm2(ドー
ズ量)でイオン注入され、イオン7bは90keVで3
×1015/cm2でイオン注入され、イオン7cは40
keVで3×1015/cm2でイオン注入される。これ
らイオン7a〜7cの3ステップの部分イオン注入によ
って、レジストパターン4aの膜厚は収縮するととも
に、シリコン酸化膜21及びシリコン窒化酸化膜8用の
エッチング処理に対するエッチング耐性が向上する。
Then, as shown in FIG. 98, the ion 7 was implanted into the resist pattern 4a in three steps, in the order of ions 7a, 7b and 7c. Here, boron is used as an ion species, and
Ions are implanted at 4 × 10 15 / cm 2 (dose amount) at keV (implantation energy), and ions 7b are 3 at 90 keV.
The ions are implanted at × 10 15 / cm 2 and the ions 7c are 40
Ion implantation is performed at 3 × 10 15 / cm 2 at keV. By the three-step partial ion implantation of these ions 7a to 7c, the thickness of the resist pattern 4a is reduced, and the etching resistance to the etching process for the silicon oxide film 21 and the silicon nitride oxide film 8 is improved.

【0205】図100はイオンの注入エネルギー(ke
V)と平均飛程距離Rp(Å)との関係を示すグラフで
ある。同図において、白丸はボロン、黒丸はリン、白三
角はヒ素、黒三角はアンチモンを意味している。注入イ
オンはレジスト中の原子との衝突により散乱され複雑な
奇跡を描きながら、図100で示した平均飛程距離Rp
を中心として分布する。
FIG. 100 shows the ion implantation energy (ke).
5 is a graph showing a relationship between V) and an average range distance Rp (Å). In the figure, open circles represent boron, black circles represent phosphorus, white triangles represent arsenic, and black triangles represent antimony. The implanted ions are scattered by collisions with the atoms in the resist and draw complex miracles, while the average range Rp shown in FIG.
Are distributed around.

【0206】したがって、イオン7aの注入(第1の部
分イオン注入)によりレジストパターン4aの下層部、
イオン7bの注入(第2の部分イオン注入)によりレジ
ストパターン4aの中層部、イオン7cの注入(第3の
部分イオン注入)によりレジストパターン4aの上層部
にそれぞれボロンの平均飛程距離Rpが設定されるた
め、レジストパターン4aの上部から底部にかけてボロ
ンイオンが注入されることにより、レジストパターン4
aの硬化が上部から底部にかけてほぼ均一に行われる。
Therefore, the implantation of the ions 7a (first partial ion implantation) allows the lower portion of the resist pattern 4a,
The average range Rp of boron is set in the middle layer of the resist pattern 4a by the implantation of the ions 7b (second partial ion implantation) and in the upper layer of the resist pattern 4a by the implantation of the ions 7c (third partial ion implantation). Therefore, boron ions are implanted from the top to the bottom of the resist pattern 4a, thereby forming the resist pattern 4a.
The curing of a is performed almost uniformly from the top to the bottom.

【0207】次に、図99に示すように、レジストパタ
ーン4aをマスクとして、シリコン窒化酸化膜8とシリ
コン酸化膜21とに対するエッチング処理を行い、次
に、レジストパターン4aを剥離した後、パターニング
されたシリコン窒化酸化膜8及びシリコン酸化膜21を
マスクとして、ポリシリコン層2に対するエッチングを
行い、所望の配線パターン(ポリシリコンパターン2
a)を得る。なお、レジストパターン4aをマスクとし
て、シリコン窒化酸化膜8、シリコン酸化膜21及びポ
リシリコン層2に対するエッチング処理を一括して行っ
ても良い。
Next, as shown in FIG. 99, the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 are etched using the resist pattern 4a as a mask. The polysilicon layer 2 is etched using the silicon nitride oxide film 8 and the silicon oxide film 21 as a mask to form a desired wiring pattern (polysilicon pattern 2).
Obtain a). Note that the silicon nitride oxide film 8, the silicon oxide film 21, and the polysilicon layer 2 may be collectively subjected to etching using the resist pattern 4a as a mask.

【0208】この際、レジストパターン4aの膜厚方向
である上部から底部にかけてほぼ均一に硬化されている
ため、レジストパターン4aが破裂が起こりやすい大面
積のパターンであっても、レジストパターン4aが破裂
することなく正常なエッチング処理が行える。
At this time, since the resist pattern 4a is hardened almost uniformly from the top to the bottom in the film thickness direction, even if the resist pattern 4a is a large area pattern in which the resist pattern 4a is likely to be ruptured, the resist pattern 4a is ruptured. A normal etching process can be performed without performing.

【0209】<<その他>>なお、上記の実施の形態で
は注入イオン種としてアルゴン(Ar)あるいはボロン
(B)を使用しているが、ヘリウム(He)、ネオン
(Ne)、窒素(N2)、一酸化炭素(CO)、リン
(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、フッ化ボ
ロン(BF)など他のイオン種でも同様の効果を得るこ
とができる。
<< Others >> In the above embodiment, argon (Ar) or boron (B) is used as the ion species to be implanted, but helium (He), neon (Ne), and nitrogen (N 2 ) are used. ), Carbon monoxide (CO), phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), boron fluoride (BF), and the like.

【0210】さらには、キュアリング処理を行うイオン
注入に代えて電子線照射、波長λ=250〜450nm
付近のDeepUV照射によっても同様な効果を得るこ
とができる。要するに、レジストパターンに対して、パ
ターンの収縮及びエッチング耐性の向上が可能な広義な
意味のキュアリング処理が行えれば良い。
Further, electron beam irradiation is performed instead of ion implantation for performing a curing process, and the wavelength λ is 250 to 450 nm.
A similar effect can be obtained by DeepUV irradiation in the vicinity. In short, it suffices if a curing process in a broad sense capable of contracting the pattern and improving the etching resistance can be performed on the resist pattern.

【0211】また、フォトレジスト膜としてKrF,A
rFエキシマ用レジストに限らず、g線用レジスト、i
線用レジスト、VUV(F2)エキシマ用レジスト、電
子線用レジスト、X線用レジストなどいずれの材料に対
しても有効である。
Further, as a photoresist film, KrF, A
Not limited to rF excimer resist, g-line resist, i
It is effective for any material such as a resist for a line, a resist for a VUV (F 2 ) excimer, a resist for an electron beam, and a resist for an X-ray.

【0212】なお、実施の形態8〜実施の形態11で示
した化学反応促進処理である露光処理及び熱処理はフォ
トレジスト膜によるレジストパターンの分解反応を促進
させるために行うものである。したがって、レジストパ
ターンの分解反応を促進することができれば露光処理及
び熱処理のうち一方のみを行っても良い。
The exposure treatment and the heat treatment, which are the chemical reaction accelerating treatments described in the eighth to eleventh embodiments, are performed to accelerate the decomposition reaction of the resist pattern by the photoresist film. Therefore, only one of the exposure treatment and the heat treatment may be performed as long as the decomposition reaction of the resist pattern can be promoted.

【0213】[0213]

【発明の効果】以上説明したように、この発明における
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、ステッ
プ(d)の実行により、第1のレジストパターンの膜厚
は、加工パターンにおける密なパターン部分と疎なパタ
ーン部分との間に生じる、加工パターン第1のレジスト
パターンに対する寸法ズレ量の差が所定の基準以下で、
かつ所定のエッチング処理に支障を来さない条件を満足
する膜厚に設定されるため、エッチング対象物が絶縁物
の場合で加工パターンが比較的大きな粗密差を有する場
合でも、ステップ(e)によって、加工パターンを寸法精
度良く得ることができる。
As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention, by performing step (d), the film thickness of the first resist pattern is reduced by the dense pattern in the processed pattern. The difference in the amount of dimensional deviation from the first resist pattern, which occurs between the portion and the sparse pattern portion, is less than or equal to a predetermined reference,
In addition, since the film thickness is set to satisfy a condition that does not hinder the predetermined etching process, even if the processing pattern has a relatively large difference in density when the etching target is an insulator, the step (e) is performed. In addition, a processing pattern can be obtained with high dimensional accuracy.

【0214】さらに、第1のレジストパターンはステッ
プ(d)の処理でイオン注入されることにより、所定のエ
ッチング処理に対するエッチング耐性が向上されている
ため、第1のレジストパターンの膜厚が薄くなっても所
定のエッチング処理に悪影響を与えない。
Further, since the first resist pattern is ion-implanted in the step (d) to improve the etching resistance to a predetermined etching process, the thickness of the first resist pattern is reduced. However, it does not adversely affect the predetermined etching process.

【0215】加えて、第1のレジストパターンはステッ
プ(d)の処理でイオン注入されることにより、第1のレ
ジストパターンのエッジ部分のラフネスが緩和され、直
線性の優れた第1のレジストパターンを得ることができ
る。
In addition, the first resist pattern is ion-implanted in the process of step (d), whereby the roughness of the edge portion of the first resist pattern is reduced, and the first resist pattern having excellent linearity is obtained. Can be obtained.

【0216】請求項2記載の半導体装置の製造方法は、
ステップ(d)で注入されるイオンが実エッチング対象物
に注入されるのをイオン阻止膜によって阻止されるた
め、イオン注入によって実エッチング対象物が悪影響を
受けることはない。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2 is
Since the ions that are implanted in the step (d) are prevented from being implanted into the actual etching target by the ion blocking film, the ion etching does not adversely affect the actual etching target.

【0217】請求項3記載の半導体装置の製造方法にお
いて、シリコン窒化膜あるいはシリコン窒化酸化膜はプ
ラズマCVD法を用いて形成されるため、均一な膜厚で
形成することができるため、第1のレジストパターン形
状に悪影響を与えない。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, since the silicon nitride film or the silicon oxynitride film is formed by using the plasma CVD method, the silicon nitride film or the silicon nitride oxide film can be formed with a uniform thickness. Does not adversely affect the resist pattern shape.

【0218】請求項4記載の半導体装置の製造方法にお
いて、イオン阻止膜は有機反射防止膜を含むため、有機
反射防止膜はイオン注入によって段差が軽減する方向に
膜厚が収縮するため、エッチング対象物の段差をイオン
注入前より平坦化することができ、所定のエッチング処
理時に上記段差によって生じる加工パターンの寸法不均
一性を低減することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth aspect, since the ion blocking film includes an organic anti-reflection film, the thickness of the organic anti-reflection film shrinks in a direction in which the step is reduced by ion implantation. The step of the object can be made flatter than before the ion implantation, and the dimensional non-uniformity of the processing pattern caused by the step during a predetermined etching process can be reduced.

【0219】請求項5記載の半導体装置の製造方法にお
いて、ステップ(d)に加え、ステップ(a-3)の実行時に行
うイオン注入によって、エッチング対象物の段差を大幅
に平坦化することができ、所定のエッチング処理時に上
記段差によって生じる加工パターンの寸法不均一性をよ
り一層低減化することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth aspect, in addition to the step (d), the step of the object to be etched can be largely flattened by the ion implantation performed during the execution of the step (a-3). In addition, it is possible to further reduce the dimensional non-uniformity of the processing pattern caused by the step during the predetermined etching process.

【0220】請求項6記載の半導体装置の製造方法にお
いて、イオン注入によって生じるパターン収縮現象を利
用した比較的密な第1のレジストパターンと、イオン注
入によって生じるパターン収縮現象を利用しない比較的
疎な第2のレジストパターンとをマスクとした所定のエ
ッチング処理を実行することにより、粗密差の異なる加
工パターンを精度良く得ることができる。
[0220] In the method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, a relatively dense first resist pattern utilizing a pattern contraction phenomenon caused by ion implantation and a relatively sparse first resist pattern utilizing a pattern contraction phenomenon caused by ion implantation. By performing a predetermined etching process using the second resist pattern as a mask, processed patterns having different densities can be accurately obtained.

【0221】請求項7記載の半導体装置の製造方法にお
いて、第1のレジストパターンはステップ(d)のイオン
注入によって生じる組成変化によって、ステップ(g)実
行時に実質的に除去されないため、ステップ(f)で行う
第2のレジストの形成処理は最も単純な全面形成処理で
実行することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventh aspect, the first resist pattern is not substantially removed during the execution of the step (g) due to a composition change caused by the ion implantation in the step (d). The formation process of the second resist performed in the step ()) can be executed by the simplest whole surface formation process.

【0222】請求項8記載の半導体装置の製造方法にお
いて、ステップ(d)のイオン注入は第1のレジストパタ
ーンの形成面の垂線に対し斜め方向上から行うため、第
1のレジストパターンの側面によってもエッチング対象
物へのイオン注入が阻止されることにより、第1のレジ
ストパターン下のエッチング対象物にはイオンがほとん
ど注入されない。したがって、エッチング対象物にイオ
ンが注入される不具合を回避することができる。
[0222] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighth aspect, the ion implantation in the step (d) is performed obliquely with respect to a perpendicular to the surface on which the first resist pattern is formed. Also, ions are hardly implanted into the etching object under the first resist pattern because the ion implantation into the etching object is prevented. Therefore, it is possible to avoid a problem that ions are implanted into the etching target.

【0223】請求項9記載の半導体装置の製造方法にお
いて、エッチング対象物として表面に凹凸形状を有して
いるが、ステップ(d)のイオン注入によって当該凹凸形
状が緩和されるため、凹凸形状による悪影響を抑制する
ことができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the ninth aspect, the surface to be etched has an uneven shape, but the uneven shape is relaxed by the ion implantation in step (d). The adverse effects can be suppressed.

【0224】請求項10記載の半導体装置の製造方法
は、ステップ(d)のイオン注入によってエッチング対象
物表面の凹凸形状が緩和されるため、ステップ(b)の露
光処理に上記凹凸形状からの反射によって生じる悪影響
を抑制することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the tenth aspect, since the irregularities on the surface of the object to be etched are alleviated by the ion implantation in the step (d), reflection from the irregularities in the exposure treatment in the step (b) is performed. The adverse effects caused by the above can be suppressed.

【0225】請求項11記載の半導体装置の製造方法に
おいて、エッチング対象物表面にマスクの重ね合わせ用
のマークを有している。このマークは表面の凹凸形状に
よって計測精度が劣化するが、ステップ(h)のイオン注
入によって当該凹凸形状が緩和されるため、当該マーク
の計測精度の向上に伴いマスクの重ね合わせ精度を向上
させることができる。
[0225] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the eleventh aspect, a mark for superimposing a mask is provided on the surface of the etching object. The measurement accuracy of this mark is degraded due to the unevenness of the surface.However, since the unevenness is reduced by the ion implantation in step (h), the overlay accuracy of the mask should be improved with the improvement of the measurement accuracy of the mark. Can be.

【0226】請求項12記載の半導体装置の製造方法
は、ステップ(hー3)で、第3のレジストパターンをマス
クとして、エッチング対象物のマーク形成領域にイオン
を注入するため、ステップ(h)のイオン注入によってマ
ーク形成領域表面の凹凸形状が緩和されるため、当該マ
ークの計測精度の向上に伴いマスクの重ね合わせ精度を
向上させることができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the step (h-3), ions are implanted into the mark formation region of the etching target using the third resist pattern as a mask. The unevenness of the surface of the mark formation region is reduced by the ion implantation, so that the accuracy of mask overlay can be improved with the improvement of the measurement accuracy of the mark.

【0227】さらに、第3のレジストパターンによっ
て、マーク形成領域以外のエッチング対象物へのイオン
注入を確実に阻止することができる。
Further, the third resist pattern can reliably prevent ion implantation into an etching object other than the mark forming region.

【0228】請求項13記載の半導体装置の製造方法
は、注入エネルギーの異なる複数の部分イオン注入を行
うことにより、第1のレジストパターンを膜厚方向に均
一性よく硬化させることにより、ステップ(e)の所定の
エッチング処理を、第1のレジストパターンに支障を来
すことなく実行することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirteenth aspect, a plurality of partial ion implantations having different implantation energies are performed to harden the first resist pattern in the film thickness direction with good uniformity. The predetermined etching process can be performed without interfering with the first resist pattern.

【0229】この発明に係る請求項14記載の半導体装
置の製造方法において、ステップ(e)のキュアリング処
理の実行により、第1のレジストパターンの膜厚は収縮
するため、ステップ(f)によって、加工パターンを寸法
精度良く得ることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourteenth aspect of the present invention, the film thickness of the first resist pattern is reduced by performing the curing process in step (e). A processing pattern can be obtained with high dimensional accuracy.

【0230】加えて、ステップ(d)の化学反応促進処理
によって、第1のレジストパターンの分解反応が促進さ
れるため、ステップ(f)実行時に第1のレジストパター
ン内にガスが発生することに伴う不具合を確実に回避す
ることができる。
In addition, since the decomposition reaction of the first resist pattern is accelerated by the chemical reaction accelerating process of step (d), the generation of gas in the first resist pattern during the execution of step (f) is reduced. The accompanying trouble can be reliably avoided.

【0231】請求項15記載の半導体装置の製造方法に
おいて、キュアリング処理によって生じる膜厚及びパタ
ーン寸法の収縮現象を利用した比較的密な第1のレジス
トパターンと、キュアリング処理によって生じる膜厚及
びパターン寸法の収縮現象を利用しない比較的疎な第2
のレジストパターンとをマスクとした所定のエッチング
処理を実行することにより、粗密差の異なる加工パター
ンを精度良く得ることができる。
[0231] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifteenth aspect, a relatively dense first resist pattern utilizing a shrinkage phenomenon of a film thickness and a pattern dimension caused by a curing process, and a film thickness and a film thickness caused by a curing process are reduced. Relatively sparse second without utilizing the shrinkage phenomenon of pattern size
By performing a predetermined etching process using this resist pattern as a mask, processed patterns having different densities can be accurately obtained.

【0232】請求項16記載の半導体装置の製造方法に
おいて、ステップ(j)のキュアリング処理によって、所
定のエッチング処理に対する第2のレジストパターンの
エッチング耐性を向上させることができる。この際、第
2のレジストパターンの膜厚収縮がほとんど生じないよ
うにステップ(j)のキュアリング処理を行えば、比較的
疎な第2のレジストパターンを維持することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the etching resistance of the second resist pattern with respect to a predetermined etching process can be improved by the curing process in the step (j). At this time, if the curing process of step (j) is performed so that the film thickness of the second resist pattern hardly shrinks, the relatively sparse second resist pattern can be maintained.

【0233】加えて、ステップ(d)及び(i)の化学反応促
進処理によって、第1及び第2のレジストパターンの分
解反応が促進されるため、ステップ(f)実行時に第1及
び第2のレジストパターン内にガスが発生することに伴
う不具合を確実に回避することができる。
In addition, the decomposition reaction of the first and second resist patterns is accelerated by the chemical reaction accelerating processes of steps (d) and (i). Problems caused by generation of gas in the resist pattern can be reliably avoided.

【0234】請求項17記載の半導体装置の製造方法に
おいて、対象物である第1あるいは第2のレジストパタ
ーンに対して露光処理及び熱処理を施すことにより、第
1あるいは第2のレジストパターンにおける分解反応を
促進させることができる。
[0234] In the method of manufacturing a semiconductor device according to the seventeenth aspect, the first or second resist pattern as an object is subjected to exposure processing and heat treatment, whereby a decomposition reaction in the first or second resist pattern is performed. Can be promoted.

【0235】この発明に係る請求項18記載の半導体装
置の製造方法において、ステップ(d)のキュアリング処
理によって生じる膜厚及びパターン寸法の収縮現象を利
用した比較的密な第1のレジストパターンと、キュアリ
ング処理によって生じる膜厚及びパターン寸法の収縮現
象を利用しない比較的疎な第2のレジストパターンとを
マスクとした所定のエッチング処理を実行することによ
り、粗密差の異なる加工パターンを精度良く得ることが
できる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the eighteenth aspect of the present invention, the first resist pattern having a relatively dense first resist pattern utilizing a shrinkage phenomenon of a film thickness and a pattern dimension caused by the curing process in step (d). By performing a predetermined etching process using a relatively sparse second resist pattern as a mask that does not use the contraction phenomenon of the film thickness and pattern dimension caused by the curing process, processing patterns having different density differences can be accurately detected. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 実施の形態1の原理となる配線パターン形成
方法を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a wiring pattern forming method that is a principle of the first embodiment;

【図2】 実施の形態1の原理となる配線パターン形成
方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a wiring pattern forming method according to the principle of the first embodiment;

【図3】 実施の形態1の原理となる配線パターン形成
方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a wiring pattern forming method according to the principle of the first embodiment;

【図4】 実施の形態1の原理となる配線パターン形成
方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a wiring pattern forming method that is a principle of the first embodiment;

【図5】 レジストパターンとエッチング後の加工パタ
ーンのパターン寸法の比較結果を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a comparison result of a pattern size between a resist pattern and a processed pattern after etching.

【図6】 スペース幅依存性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing space width dependency.

【図7】 この発明の実施の形態1である配線パターン
形成方法を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the first embodiment of the present invention;

【図8】 実施の形態1の配線パターン形成方法を示す
断面図である。
FIG. 8 is a sectional view illustrating the wiring pattern forming method according to the first embodiment;

【図9】 実施の形態1の配線パターン形成方法を示す
断面図である。
FIG. 9 is a sectional view illustrating the wiring pattern forming method according to the first embodiment;

【図10】 実施の形態1の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing the wiring pattern forming method according to the first embodiment;

【図11】 実施の形態1の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating the wiring pattern forming method of the first embodiment;

【図12】 スペース幅依存性を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing space width dependency.

【図13】 現像後のレジストパターン形状を示す説明
図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a resist pattern shape after development.

【図14】 イオン注入後のレジストパターン形状を示
す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory view showing a resist pattern shape after ion implantation.

【図15】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図16】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図17】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図18】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図19】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図20】 実施の形態2の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the second embodiment;

【図21】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図22】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図23】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図24】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図25】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図26】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 26 is a sectional view illustrating the wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図27】 実施の形態3の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the third embodiment;

【図28】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図29】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating the wiring pattern forming method of the fourth embodiment;

【図30】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 30 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図31】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図32】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図33】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図34】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図35】 実施の形態4の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fourth embodiment;

【図36】 実施の形態5の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 36 is a sectional view showing the wiring pattern forming method according to the fifth embodiment;

【図37】 実施の形態5の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 37 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fifth embodiment;

【図38】 実施の形態5の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 38 is a sectional view showing the wiring pattern forming method according to the fifth embodiment;

【図39】 実施の形態5の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 39 is a sectional view showing the wiring pattern forming method according to the fifth embodiment;

【図40】 実施の形態5の配線パターン形成方法を示
す断面図である。
FIG. 40 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the fifth embodiment.

【図41】 DRAMのキャパシタ形成工程のパターン
が描かれたレティクルを示す説明図である。
FIG. 41 is an explanatory view showing a reticle on which a pattern in a DRAM capacitor forming step is drawn.

【図42】 実施の形態5の配線パターン形成方法の特
徴部を示す断面図である。
FIG. 42 is a sectional view showing a characteristic portion of the wiring pattern forming method according to the fifth embodiment;

【図43】 通常のスパッタリング法で形成したアルミ
ニウム膜の表面形状を模式的に示す説明図である。
FIG. 43 is an explanatory view schematically showing a surface shape of an aluminum film formed by a normal sputtering method.

【図44】 加熱しながらスパッタリングして形成した
アルミニウム膜の表面形状を模式的に示した説明図であ
る。
FIG. 44 is an explanatory diagram schematically showing the surface shape of an aluminum film formed by sputtering while heating.

【図45】 加熱しながらスパッタリングして形成した
アルミニウム膜にイオン注入した後の表面形状を模式的
に示した説明図である。
FIG. 45 is an explanatory diagram schematically showing a surface shape after ion implantation into an aluminum film formed by sputtering while heating.

【図46】 この発明の実施の形態6である配線パター
ン形成方法の特徴部を示す断面図である。
FIG. 46 is a sectional view showing a characteristic portion of the wiring pattern forming method according to the sixth embodiment of the present invention;

【図47】 この発明の実施の形態7である配線パター
ンの形成方法の特徴部を示す断面図である。
FIG. 47 is a cross-sectional view showing a characteristic portion of the method for forming a wiring pattern according to the seventh embodiment of the present invention;

【図48】 従来の配線パターン形成方法を示す断面図
である。
FIG. 48 is a cross-sectional view showing a conventional wiring pattern forming method.

【図49】 従来の配線パターン形成方法を示す断面図
である。
FIG. 49 is a cross-sectional view showing a conventional wiring pattern forming method.

【図50】 従来の配線パターン形成方法を示す断面図
である。
FIG. 50 is a cross-sectional view showing a conventional wiring pattern forming method.

【図51】 従来の配線パターン形成方法を示す断面図
である。
FIG. 51 is a cross-sectional view showing a conventional wiring pattern forming method.

【図52】 レジストパターンとエッチング後に得られ
る加工パターンとのパターン寸法の比較結果を示すグラ
フである。
FIG. 52 is a graph showing a comparison result of pattern dimensions between a resist pattern and a processed pattern obtained after etching.

【図53】 スペース幅依存性を示すグラフである。FIG. 53 is a graph showing space width dependency.

【図54】 レジストパターンの肩落ち説明用の断面図
である。
FIG. 54 is a cross-sectional view for explaining a shoulder drop of a resist pattern.

【図55】 レジストパターンの肩落ち説明用の断面図
である。
FIG. 55 is a cross-sectional view for explaining a shoulder drop of a resist pattern.

【図56】 レジストパターンの肩落ち説明用の断面図
である。
FIG. 56 is a cross-sectional view for explaining a shoulder drop of a resist pattern.

【図57】 実施の形態8の前提となるゲートパターン
形成工程を示す断面図である。
FIG. 57 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step which is a premise of the eighth embodiment.

【図58】 実施の形態8の前提となるゲートパターン
形成工程を示す断面図である。
FIG. 58 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step which is a premise of the eighth embodiment.

【図59】 実施の形態8の前提となるゲートパターン
形成工程を示す断面図である。
FIG. 59 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step which is a premise of the eighth embodiment.

【図60】 実施の形態8の前提となるゲートパターン
形成工程を示す断面図である。
FIG. 60 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step which is a premise of the eighth embodiment.

【図61】 実施の形態8の前提となるゲートパターン
形成工程を示す断面図である。
FIG. 61 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step which is a premise of the eighth embodiment.

【図62】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 62 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of the eighth embodiment;

【図63】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 63 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 8;

【図64】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 64 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step according to the eighth embodiment;

【図65】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 65 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 8;

【図66】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 66 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 8;

【図67】 実施の形態8のゲートパターン形成工程を
示す断面図である。
FIG. 67 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 8;

【図68】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 68 is a cross sectional view showing a capacitor pattern forming step of Embodiment 9;

【図69】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 69 is a cross sectional view showing a capacitor pattern forming step of Embodiment 9;

【図70】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 70 is a cross sectional view showing a capacitor pattern forming step of Embodiment 9;

【図71】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 71 is a cross sectional view showing a capacitor pattern forming step of Embodiment 9;

【図72】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 72 is a cross-sectional view showing a capacitor pattern forming step of the ninth embodiment;

【図73】 実施の形態9のキャパシタパターン形成工
程を示す断面図である。
FIG. 73 is a cross-sectional view showing a capacitor pattern forming step of the ninth embodiment;

【図74】 実施の形態9で用いられるレティクルを示
す説明図である。
FIG. 74 is an explanatory diagram showing a reticle used in the ninth embodiment.

【図75】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 75 is a sectional view showing the wiring pattern forming method of the tenth embodiment;

【図76】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 76 is a sectional view showing the wiring pattern forming method of the tenth embodiment;

【図77】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 77 is a sectional view showing the wiring pattern forming method of the tenth embodiment;

【図78】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 78 is a sectional view showing the wiring pattern forming method of the tenth embodiment;

【図79】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 79 is a sectional view showing the wiring pattern forming method of the tenth embodiment;

【図80】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 80 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the tenth embodiment;

【図81】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 81 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the tenth embodiment;

【図82】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 82 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the tenth embodiment;

【図83】 実施の形態10の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 83 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the tenth embodiment;

【図84】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 84 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method of the eleventh embodiment.

【図85】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 85 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図86】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 86 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図87】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 87 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図88】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 88 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図89】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 89 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method of the eleventh embodiment.

【図90】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 90 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図91】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 91 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図92】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 92 is a cross-sectional view showing the wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図93】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 93 is a cross sectional view showing the wiring pattern forming method of the eleventh embodiment;

【図94】 実施の形態11の配線パターン形成方法を
示す断面図である。
FIG. 94 is a cross-sectional view showing a wiring pattern forming method according to the eleventh embodiment;

【図95】 実施の形態12のゲートパターン形成工程
を示す断面図である。
FIG. 95 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 12;

【図96】 実施の形態12のゲートパターン形成工程
を示す断面図である。
FIG. 96 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 12;

【図97】 実施の形態12のゲートパターン形成工程
を示す断面図である。
FIG. 97 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 12;

【図98】 実施の形態12のゲートパターン形成工程
を示す断面図である。
FIG. 98 is a cross sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 12;

【図99】 実施の形態12のゲートパターン形成工程
を示す断面図である。
FIG. 99 is a cross-sectional view showing a gate pattern forming step of Embodiment 12;

【図100】 イオンの注入エネルギーと平均飛程距離
との関係を示すグラフである。
FIG. 100 is a graph showing the relationship between ion implantation energy and average range distance.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板、2 ポリシリコン層、2a ポリシ
リコンパターン、3,22 シリコン窒化膜、3a シ
リコン窒化パターン、4,14,25,29,31,3
4 フォトレジスト膜、4a〜4f,4m,14b,1
7,25a,25c,25d,27a,27c,27
d,29a,31a,31c〜31f,34a、34
c,34d レジストパターン、5,5a,5b,5
m,26 レティクル、6,19 レーザー、8,24
シリコン窒化酸化膜、9,12,13,15,23
シリコン酸化膜、10 金属膜、11 有機BARC
膜、16アルミ層、19 マーク形成領域、A1 メモ
リセル領域、A2 周辺回路領域。
1 silicon substrate, 2 polysilicon layer, 2a polysilicon pattern, 3,22 silicon nitride film, 3a silicon nitride pattern, 4,14,25,29,31,3
4 Photoresist film, 4a-4f, 4m, 14b, 1
7, 25a, 25c, 25d, 27a, 27c, 27
d, 29a, 31a, 31c to 31f, 34a, 34
c, 34d resist pattern, 5, 5a, 5b, 5
m, 26 reticle, 6,19 laser, 8,24
Silicon oxynitride film, 9, 12, 13, 15, 23
Silicon oxide film, 10 metal film, 11 organic BARC
Film, 16 aluminum layers, 19 mark formation area, A1 memory cell area, A2 peripheral circuit area.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03F 7/40 521 H01L 21/30 570 H01L 21/3065 574 21/3213 21/302 J 21/768 21/88 C 21/90 P Fターム(参考) 2H025 AA00 AA09 AB16 AC01 AC08 AD03 DA11 DA34 DA40 FA03 FA12 FA17 FA29 FA30 FA39 FA41 2H096 AA00 AA25 BA09 CA05 CA06 EA02 EA05 GA08 HA01 HA03 HA23 HA30 JA04 KA02 KA07 LA16 5F004 AA01 BA04 DA01 DA16 DA23 DA26 DB02 DB03 DB07 EA03 EA06 EB02 FA02 5F033 HH04 HH07 HH08 HH19 LL07 PP15 QQ02 QQ04 QQ13 QQ26 QQ28 QQ29 QQ30 RR04 RR06 RR08 SS15 VV06 VV16 XX01 XX03 XX33 5F046 AA28 PA07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) G03F 7/40 521 H01L 21/30 570 H01L 21/3065 574 21/3213 21/302 J 21/768 21 / 88 C 21/90 PF term (reference) 2H025 AA00 AA09 AB16 AC01 AC08 AD03 DA11 DA34 DA40 FA03 FA12 FA17 FA29 FA30 FA39 FA41 2H096 AA00 AA25 BA09 CA05 CA06 EA02 EA05 GA08 HA01 HA03 HA23 HA30 JA04 KA02 KA16 LA16 5F004 A DA23 DA26 DB02 DB03 DB07 EA03 EA06 EB02 FA02 5F033 HH04 HH07 HH08 HH19 LL07 PP15 QQ02 QQ04 QQ13 QQ26 QQ28 QQ29 QQ30 RR04 RR06 RR08 SS15 VV06 VV16 XX01 XX03 XX33 5F046 AA28 PA07

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板上にエッチング対象物を
形成するステップと、 (b)前記エッチング対象物上に第1のレジストを形成す
るステップと、 (c)前記第1のレジストをパターニングして第1のレジ
ストパターンを得るステップと、 (d)前記第1のレジストパターンに対してイオン注入を
行うステップとを備え、前記ステップ(d)のイオン注入
によって、前記第1のレジストパターンの膜厚が収縮
し、 (e)前記ステップ(c)及び(d)実行後の前記第1のレジス
トパターンをマスクとして、前記エッチング対象物に対
して所定のエッチング処理を実行して、加工パターンを
得るステップをさらに備え、 前記ステップ(d)実行後の第1のレジストパターンの膜
厚は、前記加工パターンにおける密なパターン部分と疎
なパターン部分との間に生じる、前記加工パターンの前
記第1のレジストパターンに対する寸法ズレ量の差が所
定の基準以下で、かつ前記所定のエッチング処理に支障
を来さない条件を満足する膜厚に設定される、半導体装
置の製造方法。
1) forming an etching target on a semiconductor substrate; (b) forming a first resist on the etching target; and (c) patterning the first resist. (D) ion-implanting the first resist pattern, and the step (d) of ion-implanting the first resist pattern. The film thickness shrinks, and (e) a predetermined etching process is performed on the etching target using the first resist pattern after the execution of the steps (c) and (d) as a mask, thereby forming a processing pattern. Obtaining the first resist pattern after performing the step (d), wherein the film thickness of the first resist pattern is formed between a dense pattern portion and a sparse pattern portion in the processed pattern. Difference in dimensional deviation with respect to the first resist pattern of turns is equal to or less than a predetermined reference, and wherein the predetermined set to a thickness which satisfies the condition that no hindrance to the etching process, a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記エッチング対象物は実エッチング対象物とイオン阻
止膜とを含み、 前記ステップ(a)は、 (a-1)前記半導体基板上に前記実エッチング対象物を形
成するステップと、 (a-2)前記実エッチング対象物上に前記イオン阻止膜を
形成するステップとを含み、 前記ステップ(d)のイオン注入は第1のレジストパター
ンの上方からのイオン注入を含み、 前記イオン阻止膜は、前記ステップ(d)で注入されるイ
オンが前記実エッチング対象物に注入されるのを阻止す
る、半導体装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the object to be etched includes an actual object to be etched and an ion blocking film, and the step (a) comprises: Forming the actual etching object on a substrate; and (a-2) forming the ion blocking film on the actual etching object, wherein the ion implantation of the step (d) is performed by a first step. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: ion implantation from above a resist pattern, wherein the ion blocking film prevents ions implanted in the step (d) from being implanted into the actual etching target.
【請求項3】 請求項2記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記イオン阻止膜はシリコン窒化膜あるいはシリコン窒
化酸化膜を含み、 前記ステップ(a-2)は、プラズマCVD法を用いて前記
イオン阻止膜を形成するステップを含む、半導体装置の
製造方法。
3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the ion blocking film includes a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film, and the step (a-2) uses a plasma CVD method. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming the ion blocking film.
【請求項4】 請求項2記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記イオン阻止膜は有機反射防止膜を含む、半導体装置
の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein said ion blocking film includes an organic anti-reflection film.
【請求項5】 請求項4記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記ステップ(a)は、 (a-3)前記イオン阻止膜である前記有機反射防止膜にイ
オン注入するステップをさらに含む、半導体装置の製造
方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the step (a) further includes: (a-3) implanting ions into the organic antireflection film, which is the ion blocking film. , A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のうちいずれか
1項に記載の半導体装置の製造方法であって、 前記エッチング対象物は第1及び第2の加工領域を含
み、 前記第1のレジストパターンは前記第1の加工領域のエ
ッチングマスク用のパターンを含み、 (f)前記ステップ(d)実行後の少なくとも前記第2の加工
領域上に第2のレジストを形成するステップと、 (g)前記第2のレジストをパターニングして、前記第2
の加工領域のエッチングマスク用の第2のレジストパタ
ーンを得るステップとをさらに備え、 前記ステップ(e)は、前記第1のレジストパターンに加
え前記第2のレジストパターンをマスクとして、前記所
定のエッチング処理を実行するステップを含む、半導体
装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the object to be etched includes first and second processing regions, (F) forming a second resist on at least the second processing area after the step (d), wherein the resist pattern includes a pattern for an etching mask in the first processing area; ) Patterning the second resist to form the second resist
Obtaining a second resist pattern for an etching mask in the processing region, wherein the step (e) uses the second resist pattern as a mask in addition to the first resist pattern to perform the predetermined etching. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of executing a process.
【請求項7】 請求項6記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記ステップ(f)は、前記第1のレジストパターンを含
む前記エッチング対象物上の全面に前記第2のレジスト
を形成するステップを含み、 前記第1のレジストパターンは前記ステップ(d)のイオ
ン注入によって生じる組成変化によって、前記ステップ
(g)実行時に実質的に除去されない、半導体装置の製造
方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein in the step (f), the second resist is formed on an entire surface of the etching target including the first resist pattern. The first resist pattern is formed by the composition change caused by the ion implantation of the step (d).
(g) A method for manufacturing a semiconductor device which is not substantially removed at the time of execution.
【請求項8】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記ステップ(d)のイオン注入は前記第1のレジストパ
ターンの形成面の垂線に対し斜め方向上から行うイオン
注入を含む、半導体装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation in the step (d) includes an ion implantation performed obliquely with respect to a perpendicular to a surface on which the first resist pattern is formed. , A method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項9】 請求項1記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記エッチング対象物は表面に凹凸形状を有し、 (h)前記ステップ(b)実行前に、前記エッチング対象物に
イオンを注入するステップをさらに備える、半導体装置
の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the object to be etched has an uneven shape on a surface, and (h) ions are applied to the object to be etched before performing the step (b). A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step of implanting a semiconductor.
【請求項10】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
であって、 前記ステップ(b)は前記第1のレジストに対し所定パタ
ーンのレティクルを介した露光処理を施した後、現像処
理を実行することにより、前記第1のレジストパターン
を得るステップを含む、半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein, in the step (b), after the first resist is exposed through a reticle having a predetermined pattern, a developing process is performed. Thereby obtaining the first resist pattern.
【請求項11】 請求項9記載の半導体装置の製造方法
であって、 前記エッチング対象物は表面にマスクの重ね合わせ用の
マークを有する、半導体装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the object to be etched has a mark for superimposing a mask on a surface thereof.
【請求項12】 請求項11記載の半導体装置の製造方
法であって、 前記ステップ(h)は、 (h-1)前記エッチング対象物上に第3のレジストを形成
するステップと、 (hー2)前記第3のレジストに対し、前記マークを含むマ
ーク形成領域上に開口部が形成されるようにパターニン
グを行い第3のレジストパターンを得るステップと、 (hー3)前記第3のレジストパターンをマスクとして、前
記エッチング対象物の前記マーク形成領域にイオンを注
入するステップとを含む、半導体装置の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the step (h) comprises: (h-1) forming a third resist on the object to be etched; 2) patterning the third resist so that an opening is formed on a mark forming region including the mark to obtain a third resist pattern; (h-3) the third resist Implanting ions into the mark formation region of the etching target using a pattern as a mask.
【請求項13】 請求項1記載の半導体装置の製造方法
であって、 前記ステップ(d)のイオン注入は、各々の注入エネルギ
ーの異なる複数の部分イオン注入を含む、半導体装置の
製造方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the ion implantation in the step (d) includes a plurality of partial ion implantations having different implantation energies.
【請求項14】 (a)半導体基板上にエッチング対象物
を形成するステップと、 (b)前記エッチング対象物上に第1のレジストを形成す
るステップと、 (c)前記第1のレジストをパターニングして第1のレジ
ストパターンを得るステップと、 (d)前記第1のレジストパターンに対して、分解反応を
促進させる化学反応促進処理を行うステップと、 (e)前記第1のレジストパターンに対して、イオン注
入、電子線照射及び紫外線照射のうち一を含むキュアリ
ング処理を行うステップとを備え、前記ステップ(e)の
前記キュアリング処理によって、前記第1のレジストパ
ターンの膜厚が収縮し、 (f)前記ステップ(c)〜(e)実行後の前記第1のレジスト
パターンをマスクとして、前記エッチング対象物に対し
て所定のエッチング処理を実行して、加工パターンを得
るステップをさらに備える、半導体装置の製造方法。
14. (a) forming an etching target on a semiconductor substrate; (b) forming a first resist on the etching target; and (c) patterning the first resist. (D) performing a chemical reaction accelerating process for accelerating a decomposition reaction on the first resist pattern; and (e) performing a chemical reaction accelerating process on the first resist pattern. Performing a curing process including one of ion implantation, electron beam irradiation, and ultraviolet irradiation, and the curing process of the step (e) reduces the film thickness of the first resist pattern. (F) performing a predetermined etching process on the etching target using the first resist pattern after the execution of the steps (c) to (e) as a mask to obtain a processed pattern; Step further comprises a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項15】 請求項14記載の半導体装置の製造方
法であって、 前記エッチング対象物は第1及び第2の加工領域を含
み、 前記第1のレジストパターンは前記第1の加工領域のエ
ッチングマスク用のパターンを含み、 (g)前記ステップ(e)実行後の少なくとも前記第2の加工
領域上に第2のレジストを形成するステップと、 (h)前記第2のレジストをパターニングして、前記第2
の加工領域のエッチングマスク用の第2のレジストパタ
ーンを得るステップとをさらに備え、 前記ステップ(f)は、前記第1のレジストパターンに加
え前記第2のレジストパターンをマスクとして、前記所
定のエッチング処理を実行するステップを含む、半導体
装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the object to be etched includes first and second processing regions, and the first resist pattern is an etching of the first processing region. Including a pattern for a mask, (g) forming a second resist on at least the second processing area after the step (e), and (h) patterning the second resist, The second
Obtaining a second resist pattern for an etching mask in the processing region of (a), wherein the step (f) comprises: using the second resist pattern as a mask in addition to the first resist pattern to perform the predetermined etching. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of executing a process.
【請求項16】 請求項15記載の半導体装置の製造方
法であって、 (i)前記ステップ(f)の前でかつ前記ステップ(h)後に実
行され、少なくとも前記第2のレジストパターンに対し
て、分解反応を促進させる化学反応促進処理を行うステ
ップと、 (j)前記ステップ(f)の前でかつ前記ステップ(h)後に実
行され、少なくとも前記第2のレジストパターンに対し
て、前記キュアリング処理を行うステップとをさらに備
える、半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein: (i) the step is performed before the step (f) and after the step (h), and at least for the second resist pattern. Performing a chemical reaction accelerating process for accelerating the decomposition reaction; and Performing a process.
【請求項17】 請求項14ないし請求項16のうち、
いずれか1項に記載の半導体装置の製造方法であって、 前記化学反応促進処理は対象物に対する露光処理及び熱
処理のうち少なくとも一方を含む、半導体装置の製造方
法。
17. The method according to claim 14, wherein
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the chemical reaction accelerating process includes at least one of an exposure process and a heat treatment for an object.
【請求項18】 (a)半導体基板上に前記第1及び第2
の加工領域を有するエッチング対象物を形成するステッ
プと、 (b)前記エッチング対象物に第1のレジストを形成する
ステップと、 (c)前記第1のレジストをパターニングして、前記第1
の加工領域上に第1のレジストパターンを得るステップ
と、 (d)前記第1のレジストパターンに対して、イオン注
入、電子線照射及び紫外線照射のうち一を含むキュアリ
ング処理を行うステップとを備え、前記ステップ(d)の
前記キュアリング処理によって、前記第1のレジストパ
ターンの膜厚が収縮し、 (e)前記ステップ(d)実行後の少なくとも前記第2の加工
領域上に第2のレジストを形成するステップと、 (f)前記第2のレジストをパターニングして、前記第2
の加工領域のエッチングマスク用の第2のレジストパタ
ーンを得るステップとをさらに備え、 (g)前記第1及び第2のレジストパターンをマスクとし
て、前記エッチング対象物に対して所定のエッチング処
理を実行して、加工パターンを得るステップをさらに備
える、半導体装置の製造方法。
18. The method according to claim 18, wherein (a) the first and second
(B) forming a first resist on the etching target; and (c) patterning the first resist to form the first resist on the first resist.
Obtaining a first resist pattern on the processing region of (a), and (d) performing a curing process including one of ion implantation, electron beam irradiation, and ultraviolet irradiation on the first resist pattern. The curing process of the step (d) causes the film thickness of the first resist pattern to shrink, and Forming a resist; and (f) patterning the second resist to form the second resist.
And (g) performing a predetermined etching process on the etching target using the first and second resist patterns as masks. And further comprising a step of obtaining a processing pattern.
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