JP2002324744A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2002324744A
JP2002324744A JP2001126996A JP2001126996A JP2002324744A JP 2002324744 A JP2002324744 A JP 2002324744A JP 2001126996 A JP2001126996 A JP 2001126996A JP 2001126996 A JP2001126996 A JP 2001126996A JP 2002324744 A JP2002324744 A JP 2002324744A
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Japan
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semiconductor substrate
film
semiconductor
chemically amplified
etched
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JP2001126996A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Onozuka
利彦 小野塚
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique which can improve uniformity of pattern size of films to be etched between semiconductor chips and in a semiconductor chip. SOLUTION: An exposure baking treatment temperature is changed continuously in a semiconductor substrate by using a baking plate 13 provided with a plurality of heaters 9-12 which can set the respective temperatures independently. Development size distribution of chemical sensitization based positive type resist dependent upon the temperature distribution is formed. Consequently, development size distribution of the chemical sensitization based positive type resist which can cancel size shift distribution in dry etching can be obtained.

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】本発明は、半導体装置の製造
技術に関し、特に、半導体基板上に所定のレジストパタ
ーンを形成するフォトリソグラフィ技術に適用して有効
な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, and more particularly to a technique effective when applied to a photolithography technique for forming a predetermined resist pattern on a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】フォトリソグラフィ工程は、設計からの
レイアウト情報をフォトマスクまたはレチクルを介して
半導体基板上に塗布されたレジストに転写し、現像処理
を経てレジストパターンを形成する工程であり、このレ
ジストパターンをマスクとして半導体基板上に成膜され
た被エッチング膜は加工される。
2. Description of the Related Art In a photolithography process, layout information from a design is transferred to a resist applied on a semiconductor substrate through a photomask or a reticle, and a resist pattern is formed through a development process. The film to be etched formed on the semiconductor substrate using the pattern as a mask is processed.

【0003】エッチング技術に要求される性能は、被エ
ッチング膜の種類や半導体デバイスの構造によって大き
く異なるが、基本的な評価項目の一つに寸法変換差があ
る。これは、マスク材であるレジストパターンのパター
ン寸法と被エッチング膜のパターン寸法との差であっ
て、たとえばレジストパターンのパターン寸法の10%
未満を目安としている。
[0003] The performance required for the etching technique greatly varies depending on the type of the film to be etched and the structure of the semiconductor device, but one of the basic evaluation items is a dimensional conversion difference. This is the difference between the pattern size of the resist pattern as a mask material and the pattern size of the film to be etched, for example, 10% of the pattern size of the resist pattern.
Less than a guideline.

【0004】しかし、今後、半導体デバイスの微細化が
進むに伴い、上記寸法変換差に対してさらに厳しい要求
が予想される。そこで、本発明者は、寸法変換差を小さ
くする手法として半導体基板内の露光ショット毎に露光
量を変える方法を採用し、これによって、半導体基板内
における被エッチング膜のパターン寸法の均一性を図る
検討を行っている。
[0004] However, in the future, as the miniaturization of semiconductor devices progresses, stricter requirements for the dimensional conversion difference are expected. Therefore, the present inventor has adopted a method of changing the exposure amount for each exposure shot in the semiconductor substrate as a method of reducing the size conversion difference, thereby achieving uniformity of the pattern size of the film to be etched in the semiconductor substrate. We are considering.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光シ
ョット毎に露光量を変える前記方法はショット毎の不連
続な調整であるため、寸法シフトのバラツキのように連
続的な半導体基板内分布を持たせることができず、各シ
ョット内での寸法精度は十分確保できない場合が生ずる
ことを本発明者は見いだした。
However, since the above-described method of changing the exposure amount for each exposure shot is a discontinuous adjustment for each shot, a continuous distribution in the semiconductor substrate is provided as in a variation in dimensional shift. The present inventor has found that the dimensional accuracy within each shot cannot be sufficiently secured in some cases.

【0006】本発明の目的は、半導体チップ間および半
導体チップ内における被エッチング膜のパターン寸法の
均一性を向上することのできる技術を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the uniformity of pattern dimensions of a film to be etched between semiconductor chips and within a semiconductor chip.

【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
[0007] The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0009】本発明は、半導体基板上の被エッチング膜
の表面に化学増幅系レジストを塗布した後、半導体基板
に第1のベーク処理を施す工程と、化学増幅系レジスト
を露光する工程と、半導体基板に第2のベーク処理を施
す工程と、半導体基板に現像処理を施す工程とを有し、
第1のベーク処理または第2のベーク処理において、各
々独立して温度を設定することができる複数のヒータを
備えたベーク板を用いて半導体基板を加熱し、半導体基
板に温度分布を持たせることによって、その温度分布に
依存した化学増幅系レジストの現像寸法分布を得るもの
である。
According to the present invention, a step of applying a chemical amplification type resist to a surface of a film to be etched on a semiconductor substrate and then subjecting the semiconductor substrate to a first bake treatment, a step of exposing the chemical amplification type resist to light, A step of performing a second baking process on the substrate, and a step of performing a developing process on the semiconductor substrate,
In the first baking process or the second baking process, a semiconductor substrate is heated using a bake plate provided with a plurality of heaters each of which can independently set a temperature, so that the semiconductor substrate has a temperature distribution. Thus, the development size distribution of the chemically amplified resist depending on the temperature distribution is obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0011】本発明の一実施の形態であるCMOSFE
T(complementary metal oxide semiconductor field
effect transistor)の製造方法の一例を図1〜図13
を用いて工程順に説明する。
A CMOSFE according to one embodiment of the present invention
T (complementary metal oxide semiconductor field
1 to 13 show an example of a method for manufacturing an effect transistor).
Will be described in the order of the steps.

【0012】まず、図1に示すように、たとえばp-
の単結晶シリコンからなる半導体基板1を用意し、半導
体基板1の主面に素子分離領域2を形成する。半導体基
板1は、たとえば8インチの半導体ウエハで構成され
る。次に、パターニングされたフォトレジスト膜をマス
クとして不純物をイオン注入し、pウェル3およびnウ
ェル4を形成する。pウェル3にはp型の導電型を示す
不純物、たとえばボロン(B)をイオン注入し、nウェ
ル4にはn型の導電型を示す不純物、たとえばリン
(P)をイオン注入する。この後、各ウェル領域にMI
SFET(metal insulator semiconductor FET)のし
きい値を制御するための不純物をイオン注入してもよ
い。
First, as shown in FIG. 1, a semiconductor substrate 1 made of, for example, p - type single crystal silicon is prepared, and an element isolation region 2 is formed on a main surface of the semiconductor substrate 1. Semiconductor substrate 1 is formed of, for example, an 8-inch semiconductor wafer. Next, using the patterned photoresist film as a mask, impurities are ion-implanted to form a p-well 3 and an n-well 4. An impurity having a p-type conductivity, for example, boron (B) is ion-implanted into the p-well 3, and an impurity having an n-type conductivity, for example, phosphorus (P) is ion-implanted into the n-well 4. Thereafter, MI is added to each well region.
An impurity for controlling the threshold value of an SFET (metal insulator semiconductor FET) may be ion-implanted.

【0013】次に、ゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜
5、ゲート電極となる多結晶シリコン膜6およびキャッ
プ絶縁膜となるシリコン酸化膜7を順次堆積して積層膜
を形成する。ゲート絶縁膜5は、たとえば熱CVD法に
より形成することができ、ゲート電極6は、たとえばC
VD法により形成することができる。
Next, a silicon oxide film 5 serving as a gate insulating film, a polycrystalline silicon film 6 serving as a gate electrode, and a silicon oxide film 7 serving as a cap insulating film are sequentially deposited to form a laminated film. Gate insulating film 5 can be formed by, for example, a thermal CVD method, and gate electrode 6 is formed by, for example, C
It can be formed by the VD method.

【0014】次に、図2に示すように、半導体基板1に
レジスト塗布前処理を施した後、回転塗布(spin coati
ng)法によって、キャップ絶縁膜7上に化学増幅系ポジ
型レジスト8を塗布する。化学増幅系レジスト材料は、
感光剤として酸発生剤を用い、その酸が触媒となって加
熱により樹脂の架橋や分解を連鎖反応的に促進し、パタ
ーンを形成するものである。
Next, as shown in FIG. 2, after the semiconductor substrate 1 is subjected to a pretreatment for resist coating, spin coating is performed.
A chemically amplified positive resist 8 is applied on the cap insulating film 7 by the ng) method. Chemically amplified resist materials
An acid generator is used as a photosensitive agent, and the acid serves as a catalyst to promote crosslinking and decomposition of the resin in a chain reaction by heating to form a pattern.

【0015】その後、塗布直後の化学増幅系ポジ型レジ
スト8に多く含まれているレジスト溶剤を揮発させて露
光時の光化学反応を安定させるために、半導体基板1に
プリベーク処理(第1のベーク処理)を施す。次に、半
導体基板1を所定のフォトマスクと共に露光装置にセッ
トした後、正確な位置合わせを行い、次いで放射線、た
とえば紫外線、電子線またはレーザー光線などを一定時
間照射してマスクパターンを焼き付けることによって化
学増幅系ポジ型レジスト8を露光する。
Thereafter, in order to volatilize the resist solvent contained in the chemically amplified positive resist 8 immediately after the application and stabilize the photochemical reaction at the time of exposure, the semiconductor substrate 1 is subjected to a pre-bake treatment (first bake treatment). ). Next, after setting the semiconductor substrate 1 in an exposure apparatus together with a predetermined photomask, accurate alignment is performed, and then radiation, for example, ultraviolet rays, an electron beam or a laser beam is irradiated for a certain period of time to print a mask pattern to thereby perform chemical etching. The amplification type positive resist 8 is exposed.

【0016】次に、図3に示す加熱用ヒータ9〜12を
備えたベーク板13上に半導体基板1を移し、ヒータ9
〜12を加熱することによって、たとえば90〜100
℃程度の露光ベーク処理(第2のベーク処理)を半導体
基板1に施す。上記ヒータ9〜12は各々独立に温度設
定が可能であって、たとえばヒータ9は40mmΦ、ヒ
ータ10は80mmΦ、ヒータ11は120mmΦ、ヒ
ータ12は160mmΦに配置されている。
Next, the semiconductor substrate 1 is transferred onto a bake plate 13 having heaters 9 to 12 shown in FIG.
By heating ~ 12, for example, 90-100
An exposure bake process (second bake process) of about ° C. is performed on the semiconductor substrate 1. The temperature of each of the heaters 9 to 12 can be set independently. For example, the heater 9 is arranged at 40 mmΦ, the heater 10 is arranged at 80 mmΦ, the heater 11 is arranged at 120 mmΦ, and the heater 12 is arranged at 160 mmΦ.

【0017】ヒータ9〜12の加熱温度の設定は、たと
えば以下のように行う。
The setting of the heating temperature of the heaters 9 to 12 is performed, for example, as follows.

【0018】まず、化学増幅系ポジ型レジストが塗布さ
れ、さらに露光されている半導体基板に、ヒータ9〜1
2の加熱温度を一定として加熱処理を施した後、現像処
理、続いてドライエッチングによる被エッチング膜の加
工を行う。たとえば図4に示すように、半導体基板SW
には、露光ショットサイズが20mm□の半導体チップ
SCがマトリックス状に配置されており、マトリックス
は9×9、ピッチは20mm×20mmとすることがで
きる。
First, a heater 9 to 1 is applied to a semiconductor substrate on which a chemically amplified positive resist is applied and further exposed.
After performing the heat treatment at a constant heating temperature of 2, the developing process is performed, and then the etching target film is processed by dry etching. For example, as shown in FIG.
, Semiconductor chips SC having an exposure shot size of 20 mm □ are arranged in a matrix, and the matrix can be 9 × 9 and the pitch can be 20 mm × 20 mm.

【0019】図5は、各ショットにおける現像処理後の
レジストパターンのパターン寸法およびドライエッチン
グ後の被エッチング膜のパターン寸法を示す。横軸は、
前記図4に示したY方向のチップ座標(5)におけるX
方向のチップ座標を示し、縦軸は、Y方向のチップ座標
(5)におけるX方向のそれぞれのパターン寸法を示
す。なお、Y方向のパターン寸法は、X方向のパターン
寸法と同様の分布を示す。ドライエッチング後の所望す
る被エッチング膜のパターン寸法は、210nmとす
る。図5に示すように、現像処理後のレジストパターン
のパターン寸法は、ほぼ一定の寸法分布を示すが、ドラ
イエッチング後の被エッチング膜のパターン寸法は同心
円状に分布しており、半導体基板SWの中心部から周辺
部に向かうに従って、パターン寸法が細くなっているこ
とがわかる。
FIG. 5 shows the pattern size of the resist pattern after the development process and the pattern size of the film to be etched after the dry etching in each shot. The horizontal axis is
X at the chip coordinate (5) in the Y direction shown in FIG.
The vertical axis indicates the pattern dimension in the X direction at the chip coordinate (5) in the Y direction. Note that the pattern size in the Y direction shows the same distribution as the pattern size in the X direction. The desired pattern size of the film to be etched after the dry etching is 210 nm. As shown in FIG. 5, the pattern size of the resist pattern after the development process shows a substantially constant size distribution, but the pattern size of the film to be etched after the dry etching is concentrically distributed, and the pattern size of the semiconductor substrate SW It can be seen that the pattern dimension becomes narrower from the center to the periphery.

【0020】図6は、前記図5に示したドライエッチン
グ後の被エッチング膜のパターン寸法から現像処理後の
レジストパターンのパターン寸法を引いた寸法変換差の
半導体基板SW内分布を示す。なお、各ショット内につ
いても半導体基板SW内の分布に従ったパターン寸法を
持ち、たとえばチップ座標(9、5)の半導体チップS
C内においても半導体基板SWの周辺部に向かうに従っ
て、パターン寸法は細くなる。
FIG. 6 shows the distribution in the semiconductor substrate SW of the dimensional conversion difference obtained by subtracting the pattern size of the resist pattern after the development processing from the pattern size of the film to be etched after the dry etching shown in FIG. Note that each shot also has a pattern size according to the distribution in the semiconductor substrate SW, for example, the semiconductor chip S at chip coordinates (9, 5)
Also in C, the pattern dimension becomes narrower toward the periphery of the semiconductor substrate SW.

【0021】図7に、ドライエッチング後の被エッチン
グ膜のパターン寸法を均一にするために、前記図6に示
した寸法変換差を考慮した現像処理後のレジストパター
ンのパターン寸法分布を示す。図8は、化学増幅系ポジ
型レジストのパターン寸法と露光ベーク処理温度との関
係を示す。図7および図8から、被エッチング膜のパタ
ーン寸法を均一にするためには、ヒータ9の温度は98
℃、ヒータ10の温度は97℃、ヒータ11の温度は9
6℃、ヒータ12の温度は95℃とすればよいことがわ
かる。
FIG. 7 shows a pattern size distribution of a resist pattern after development processing in consideration of the size conversion difference shown in FIG. 6 in order to make the pattern size of the film to be etched after dry etching uniform. FIG. 8 shows the relationship between the pattern size of the chemically amplified positive resist and the exposure bake treatment temperature. 7 and 8, the temperature of the heater 9 is set to 98 to make the pattern size of the film to be etched uniform.
° C, the temperature of the heater 10 is 97 ° C, and the temperature of the heater 11 is 9
It can be seen that the temperature of 6 ° C. and the temperature of the heater 12 should be 95 ° C.

【0022】前記図5〜図8を用いて説明した露光ベー
ク処理を半導体基板1に施した後、現像液を半導体基板
1の表面に滴下させて表面張力を利用して盛り、所定の
時間現像処理を行った後、純水でのリンス、回転乾燥を
連続的に行う。これによって、図9に示すように、半導
体基板1上にレジストパターン8a,8bを形成する。
たとえばレジストパターン8a,8bは、一つの半導体
チップSC内に位置するが、レジストパターン8aは半
導体基板1の中心部に近い領域、レジストパターン8b
は半導体基板1の周辺部に近い領域に位置している。さ
らに露光ベーク処理における温度分布によって、レジス
トパターン8bのパターン寸法(Lb)は、レジストパ
ターン8aのパターン寸法(a)よりも太く形成されて
いる。
After subjecting the semiconductor substrate 1 to the exposure baking process described with reference to FIGS. 5 to 8, a developing solution is dropped on the surface of the semiconductor substrate 1 and filled using the surface tension to develop for a predetermined time. After the treatment, rinsing with pure water and spin drying are continuously performed. Thus, resist patterns 8a and 8b are formed on semiconductor substrate 1, as shown in FIG.
For example, the resist patterns 8a and 8b are located in one semiconductor chip SC, but the resist pattern 8a is located in a region near the center of the semiconductor substrate 1, the resist pattern 8b
Are located in a region near the periphery of the semiconductor substrate 1. Further, the pattern size (Lb) of the resist pattern 8b is formed to be larger than the pattern size (a) of the resist pattern 8a due to the temperature distribution in the exposure baking process.

【0023】次に、図10に示すように、レジストパタ
ーン8a,8bをマスクとして上記積層膜(シリコン酸
化膜7/多結晶シリコン膜6/シリコン酸化膜5)を順
次エッチングする。これにより、ゲート絶縁膜15、ゲ
ート電極16およびキャップ絶縁膜17を形成する。こ
こで、寸法変換差を考慮したレジストパターン8a,8
bの形成によって、ゲート電極のほぼ均一なパターン寸
法を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 10, the laminated film (silicon oxide film 7 / polycrystalline silicon film 6 / silicon oxide film 5) is sequentially etched using resist patterns 8a and 8b as a mask. Thus, the gate insulating film 15, the gate electrode 16, and the cap insulating film 17 are formed. Here, the resist patterns 8a and 8 considering the dimensional conversion difference are used.
By forming b, a substantially uniform pattern size of the gate electrode can be obtained.

【0024】次に、レジストパターン8a,8bを除去
した後、図11に示すように、半導体基板1上に、たと
えばCVD法でシリコン酸化膜を堆積した後、このシリ
コン酸化膜を異方性エッチングすることにより、ゲート
電極16の側壁にサイドウォールスペーサ18を形成す
る。その後、フォトレジスト膜をマスクとして、pウェ
ル3にn型不純物(たとえばリン、ヒ素(As))をイ
オン注入し、pウェル3上のゲート電極16の両側にn
型半導体領域19を形成する。n型半導体領域19は、
ゲート電極16およびサイドウォールスペーサ18に対
して自己整合的に形成され、nチャネルMISFETの
ソース、ドレインとして機能する。同様に、フォトレジ
スト膜をマスクとして、nウェル4にp型不純物(たと
えばフッ化ボロン(BF2))をイオン注入し、nウェ
ル4上のゲート電極16の両側にp型半導体領域20を
形成する。p型半導体領域20は、ゲート電極16およ
びサイドウォールスペーサ18に対して自己整合的に形
成され、pチャネルMISFETのソース、ドレインと
して機能する。
Next, after removing the resist patterns 8a and 8b, as shown in FIG. 11, a silicon oxide film is deposited on the semiconductor substrate 1 by, for example, a CVD method, and the silicon oxide film is anisotropically etched. Thereby, a sidewall spacer 18 is formed on the side wall of the gate electrode 16. Thereafter, using the photoresist film as a mask, an n-type impurity (for example, phosphorus or arsenic (As)) is ion-implanted into the p-well 3, and n-type impurities are formed on both sides of the gate electrode 16 on the p-well 3.
A type semiconductor region 19 is formed. The n-type semiconductor region 19
It is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 16 and the side wall spacer 18 and functions as a source and a drain of the n-channel MISFET. Similarly, using the photoresist film as a mask, p-type impurities (for example, boron fluoride (BF 2 )) are ion-implanted into n-well 4 to form p-type semiconductor regions 20 on both sides of gate electrode 16 on n-well 4. I do. The p-type semiconductor region 20 is formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 16 and the sidewall spacer 18, and functions as a source and a drain of the p-channel MISFET.

【0025】次に、図12に示すように、半導体基板1
上にスパッタ法またはCVD法でシリコン酸化膜を堆積
した後、そのシリコン酸化膜を、たとえばCMP法で研
磨することにより、表面が平坦化された層間絶縁膜21
を形成する。次いで、パターニングされたフォトレジス
ト膜をマスクとしたエッチングによって層間絶縁膜21
に接続孔22を形成する。この接続孔22は、n型半導
体領域19またはp型半導体領域20上などの必要部分
に形成する。
Next, as shown in FIG.
After a silicon oxide film is deposited thereon by a sputtering method or a CVD method, the silicon oxide film is polished by, for example, a CMP method, so that the surface of the interlayer insulating film 21 is planarized.
To form Next, the interlayer insulating film 21 is etched by using the patterned photoresist film as a mask.
The connection hole 22 is formed. The connection hole 22 is formed in a necessary portion such as on the n-type semiconductor region 19 or the p-type semiconductor region 20.

【0026】次に、接続孔22の内部を含む半導体基板
1の全面に窒化チタン膜を、たとえばCVD法で形成
し、さらに接続孔22を埋め込むタングステン膜を、た
とえばCVD法で形成する。その後、接続孔22以外の
領域の窒化チタン膜およびタングステン膜を、たとえば
CMP法により除去して接続孔22の内部にプラグ23
を形成する。
Next, a titanium nitride film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the inside of the connection hole 22 by, for example, a CVD method, and a tungsten film for filling the connection hole 22 is formed by, for example, a CVD method. After that, the titanium nitride film and the tungsten film in the region other than the connection hole 22 are removed by, for example, a CMP method, so that the plug 23 is formed inside the connection hole 22.
To form

【0027】続いて、図13に示すように、層間絶縁膜
21およびプラグ23上にストッパ絶縁膜24を形成
し、さらに配線形成用の絶縁膜25を形成する。ストッ
パ絶縁膜24は、絶縁膜25への溝加工の際にエッチン
グストッパとなる膜であり、絶縁膜25に対してエッチ
ング選択比を有する材料を用いる。ストッパ絶縁膜24
は、たとえばシリコン窒化膜とし、絶縁膜25は、たと
えばシリコン酸化膜とする。なお、ストッパ絶縁膜24
と絶縁膜25とには次に説明する第1配線層が形成され
る。このため、その合計膜厚は第1配線層に必要な設計
膜厚で決められる。次いで、パターニングされたフォト
レジスト膜をマスクとしたエッチングによってストッパ
絶縁膜24および絶縁膜25の所定の領域に配線溝26
を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 13, a stopper insulating film 24 is formed on the interlayer insulating film 21 and the plug 23, and further an insulating film 25 for forming a wiring is formed. The stopper insulating film 24 is a film serving as an etching stopper when a groove is formed in the insulating film 25, and is made of a material having an etching selectivity with respect to the insulating film 25. Stopper insulating film 24
Is, for example, a silicon nitride film, and the insulating film 25 is, for example, a silicon oxide film. The stopper insulating film 24
The first wiring layer described below is formed on the insulating film 25. Therefore, the total film thickness is determined by the design film thickness required for the first wiring layer. Next, wiring grooves 26 are formed in predetermined regions of the stopper insulating film 24 and the insulating film 25 by etching using the patterned photoresist film as a mask.
To form

【0028】次に、配線溝26の内部を含む半導体基板
1の全面に、たとえばタングステン膜を形成する。タン
グステン膜の形成には、たとえばCVD法を用いる。そ
の後、配線溝26以外の領域のタングステン膜を、たと
えばCMP法により除去して、第1配線層の配線27を
形成する。
Next, for example, a tungsten film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1 including the inside of the wiring groove 26. For example, a CVD method is used to form the tungsten film. After that, the tungsten film in the region other than the wiring groove 26 is removed by, for example, the CMP method to form the wiring 27 of the first wiring layer.

【0029】その後、図示はしないが、さらに上層の配
線を形成し、パッシベーション膜で半導体基板1の全面
を覆うことにより、CMOSFETが略完成する。
Thereafter, although not shown, an upper layer wiring is formed, and the entire surface of the semiconductor substrate 1 is covered with a passivation film, whereby the CMOSFET is substantially completed.

【0030】なお、本実施の形態では、本発明をCMO
SFETのゲート電極16を加工形成する際の露光ベー
ク処理に適用した場合について説明したが、化学増幅系
ポジ型レジスト8の塗布後に施されるプリベーク処理に
適用することも可能である。
In the present embodiment, the present invention is applied to a CMO
Although the description has been given of the case where the present invention is applied to the exposure bake processing when processing and forming the gate electrode 16 of the SFET, the present invention can also be applied to the prebake processing performed after the application of the chemically amplified positive resist 8.

【0031】また、本実施の形態では、化学増幅系レジ
スト材料としてポジ型レジストを用いたが、ネガ型レジ
ストを用いてもよく、同様な効果が得られる。
In this embodiment, a positive resist is used as a chemically amplified resist material. However, a negative resist may be used, and similar effects can be obtained.

【0032】このように、本実施の形態によれば、複数
のヒータ9〜12を用いることによって、露光ベーク処
理温度を半導体基板1内で連続的に変更できるので、そ
の温度分布に依存した化学増幅系ポジ型レジスト8の現
像寸法分布を得ることができる。これにより、ドライエ
ッチングにおける寸法シフト分布を相殺することのでき
る化学増幅系ポジ型レジスト8の現像寸法分布が得られ
るので、半導体チップ間および半導体チップ内における
被エッチング膜(シリコン酸化膜7/多結晶シリコン膜
6/シリコン酸化膜5)のパターン寸法の均一性を向上
することができる。
As described above, according to the present embodiment, the exposure bake processing temperature can be continuously changed in the semiconductor substrate 1 by using the plurality of heaters 9 to 12, so that the chemical distribution depending on the temperature distribution can be changed. The development dimension distribution of the amplification type positive resist 8 can be obtained. As a result, a developed dimension distribution of the chemically amplified positive resist 8 that can offset the dimension shift distribution in the dry etching is obtained, so that the film to be etched (the silicon oxide film 7 / polycrystalline) between the semiconductor chips and within the semiconductor chips. The uniformity of the pattern size of the silicon film 6 / silicon oxide film 5) can be improved.

【0033】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでも
ない。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.

【0034】たとえば、前記実施の形態では、CMOS
FETのゲート電極の加工工程に適用した場合について
説明したが、いかなる半導体デバイスの加工工程にも適
用可能であり、同様な効果が得られる。
For example, in the above embodiment, the CMOS
Although the case where the present invention is applied to the process of processing the gate electrode of the FET has been described, the present invention can be applied to the process of processing any semiconductor device, and a similar effect can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0036】半導体チップ間および半導体チップ内にお
ける被エッチング膜のパターン寸法の均一性を向上する
ことができる。
The uniformity of the pattern size of the film to be etched between and within the semiconductor chips can be improved.

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

【図1】本発明の一実施の形態であるCMOSFETの
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOSFET according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態であるCMOSFETの
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view of a semiconductor substrate, illustrating a method for manufacturing a CMOSFET according to an embodiment of the present invention.

【図3】加熱用のヒータを備えたベーク板の上面図であ
る。
FIG. 3 is a top view of a bake plate provided with a heater for heating.

【図4】半導体基板上の半導体チップの配置図である。FIG. 4 is a layout view of a semiconductor chip on a semiconductor substrate.

【図5】各ショットにおける現像処理後のレジストパタ
ーンのパターン寸法およびドライエッチング後の被エッ
チング膜のパターン寸法を示すグラフ図である。
FIG. 5 is a graph showing a pattern size of a resist pattern after development processing and a pattern size of a film to be etched after dry etching in each shot.

【図6】寸法変換差の半導体基板内分布を示すグラフ図
である。
FIG. 6 is a graph showing a distribution of a dimensional conversion difference in a semiconductor substrate.

【図7】寸法変換差を考慮したレジストパターンのパタ
ーン寸法分布を示すグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing a pattern size distribution of a resist pattern in consideration of a size conversion difference.

【図8】レジストパターンのパターン寸法と露光ベーク
処理温度との関係を示すグラフ図である。
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a pattern size of a resist pattern and an exposure bake treatment temperature.

【図9】本発明の一実施の形態であるCMOSFETの
製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 9 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor substrate, illustrating the method for manufacturing the CMOSFET according to the embodiment of the present invention;

【図10】本発明の一実施の形態であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 10 is a CMOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing the semiconductor device.

【図11】本発明の一実施の形態であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 11 is a CMOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing the semiconductor device.

【図12】本発明の一実施の形態であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 12 is a CMOSFET according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing the semiconductor device.

【図13】本発明の一実施の形態であるCMOSFET
の製造方法を示す半導体基板の要部断面図である。
FIG. 13 is a CMOSFET according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a semiconductor substrate, illustrating a method of manufacturing the semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 素子分離領域 3 pウェル 4 nウェル 5 シリコン酸化膜 6 多結晶シリコン膜 7 シリコン酸化膜 8 化学増幅系ポジ型レジスト 8a レジストパターン 8b レジストパターン 9 ヒータ 10 ヒータ 11 ヒータ 12 ヒータ 13 ベーク板 15 ゲート絶縁膜 16 ゲート電極 17 キャップ絶縁膜 18 サイドウォールスペーサ 19 n型半導体領域 20 p型半導体領域 21 層間絶縁膜 22 接続孔 23 プラグ 24 ストッパ絶縁膜 25 絶縁膜 26 配線溝 27 配線 SW 半導体基板 SC 半導体チップ Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 element isolation region 3 p-well 4 n-well 5 silicon oxide film 6 polycrystalline silicon film 7 silicon oxide film 8 chemically amplified positive resist 8a resist pattern 8b resist pattern 9 heater 10 heater 11 heater 12 heater 13 bake plate Reference Signs List 15 gate insulating film 16 gate electrode 17 cap insulating film 18 sidewall spacer 19 n-type semiconductor region 20 p-type semiconductor region 21 interlayer insulating film 22 connection hole 23 plug 24 stopper insulating film 25 insulating film 26 wiring groove 27 wiring SW semiconductor substrate SC Semiconductor chip

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a)半導体基板上の被エッチング膜の
表面に化学増幅系レジストを塗布した後、前記半導体基
板に第1のベーク処理を施す工程と、(b)化学増幅系
レジストを露光する工程と、(c)複数のヒータを備え
たベーク板を用いて前記半導体基板に第2のベーク処理
を施す工程と、(d)前記半導体基板に現像処理を施す
工程とを有する半導体装置の製造方法であって、 前記複数のヒータは、各々独立して温度を設定すること
ができることを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of (a) applying a chemically amplified resist to the surface of a film to be etched on a semiconductor substrate and then subjecting the semiconductor substrate to a first bake treatment; and (b) exposing the chemically amplified resist to light. Performing a second bake process on the semiconductor substrate using a bake plate provided with a plurality of heaters; and (d) performing a development process on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a temperature of each of the plurality of heaters can be independently set.
【請求項2】 (a)半導体基板上の被エッチング膜の
表面に化学増幅系レジストを塗布した後、複数のヒータ
を備えたベーク板を用いて前記半導体基板に第1のベー
ク処理を施す工程と、(b)化学増幅系レジストを露光
する工程と、(c)前記半導体基板に第2のベーク処理
を施す工程と、(d)前記半導体基板に現像処理を施す
工程とを有する半導体装置の製造方法であって、 前記複数のヒータは、各々独立して温度を設定すること
ができることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. (a) a step of applying a chemically amplified resist on the surface of a film to be etched on a semiconductor substrate and then subjecting the semiconductor substrate to a first bake treatment using a bake plate having a plurality of heaters; And (b) exposing a chemically amplified resist, (c) performing a second baking process on the semiconductor substrate, and (d) performing a developing process on the semiconductor substrate. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a temperature of each of the plurality of heaters can be independently set.
【請求項3】 (a)半導体基板上の被エッチング膜の
表面に化学増幅系レジストを塗布した後、前記半導体基
板に第1のベーク処理を施す工程と、(b)化学増幅系
レジストを露光する工程と、(c)複数のヒータを備え
たベーク板を用いて前記半導体基板に第2のベーク処理
を施す工程と、(d)前記半導体基板に現像処理を施す
工程とを有する半導体装置の製造方法であって、 前記複数のヒータの温度を各々独立して設定して前記半
導体基板に温度分布を持たせることにより、前記温度分
布に依存した前記化学増幅系レジストの現像寸法分布を
得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. A step of (a) applying a chemically amplified resist to the surface of a film to be etched on a semiconductor substrate, and then subjecting the semiconductor substrate to a first baking treatment; and (b) exposing the chemically amplified resist to light. Performing a second bake process on the semiconductor substrate using a bake plate provided with a plurality of heaters; and (d) performing a development process on the semiconductor substrate. A method of manufacturing, wherein a temperature distribution of the chemically amplified resist depending on the temperature distribution is obtained by independently setting temperatures of the plurality of heaters and giving the semiconductor substrate a temperature distribution. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項4】 (a)半導体基板上の被エッチング膜の
表面に化学増幅系レジストを塗布した後、複数のヒータ
を備えたベーク板を用いて前記半導体基板に第1のベー
ク処理を施す工程と、(b)化学増幅系レジストを露光
する工程と、(c)前記半導体基板に第2のベーク処理
を施す工程と、(d)前記半導体基板に現像処理を施す
工程とを有する半導体装置の製造方法であって、 前記複数のヒータの温度を各々独立して設定して前記半
導体基板に温度分布を持たせることにより、前記温度分
布に依存した前記化学増幅系レジストの現像寸法分布を
得ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of: (a) applying a chemically amplified resist to the surface of a film to be etched on a semiconductor substrate, and then subjecting the semiconductor substrate to a first bake process using a bake plate having a plurality of heaters. And (b) exposing a chemically amplified resist, (c) performing a second baking process on the semiconductor substrate, and (d) performing a developing process on the semiconductor substrate. A method of manufacturing, wherein a temperature distribution of the chemically amplified resist depending on the temperature distribution is obtained by independently setting temperatures of the plurality of heaters and giving the semiconductor substrate a temperature distribution. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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