JP2005109035A - Manufacturing method for semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method for semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2005109035A
JP2005109035A JP2003338570A JP2003338570A JP2005109035A JP 2005109035 A JP2005109035 A JP 2005109035A JP 2003338570 A JP2003338570 A JP 2003338570A JP 2003338570 A JP2003338570 A JP 2003338570A JP 2005109035 A JP2005109035 A JP 2005109035A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
etching
pattern
mask
forming
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003338570A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoya Satonaka
智哉 里中
Hideki Oguma
英樹 小熊
Masaki Narita
雅貴 成田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003338570A priority Critical patent/JP2005109035A/en
Publication of JP2005109035A publication Critical patent/JP2005109035A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of the anisotropic etching of a film to be worked by reducing a line-edge roughness. <P>SOLUTION: An SiN film 9 is deposited thin on the pattern 4a of the SiN film, having comparatively deep irregularities 4b at line edges. The SiN films 4a and 9 are etched isotropically by a CDE method by the mixed gas of a CF<SB>4</SB>gas and an O<SB>2</SB>gas, and the patterns 10 of the new SiN films are formed. A tungsten film 3 is etched anisotropically by an RIE method, while using the patterns 10 of the SiN films as protective masks. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

近年の半導体プロセスの微細化に伴い、ポリシリコンや配線金属等のエッチング加工の際に生じるラインエッジラフネスの問題が顕著になってきている。   With the recent miniaturization of semiconductor processes, the problem of line edge roughness that occurs during etching of polysilicon, wiring metal, etc. has become more prominent.

通常エッチング加工は、被エッチング膜上に形成されたパターン化したフォトレジストを保護マスクとして、被エッチング膜を蝕刻する。   In the normal etching process, the etched film is etched using the patterned photoresist formed on the etched film as a protective mask.

例えば、被エッチング膜上にフォトレジストを一様に塗布後、溶解させたい部分を露光してフォトレジストに含まれる光酸発生剤から発生した酸の触媒反応によって現像液に溶解する特性を有するようにフォトレジストを変化させる。   For example, after uniformly applying a photoresist on the film to be etched, the portion to be dissolved is exposed and dissolved in a developer by a catalytic reaction of an acid generated from a photoacid generator contained in the photoresist. Change the photoresist.

露光されたフォトレジストは現像液によって除去されるが、露光されない部分は除去されることがないので、フォトレジストのパターンを形成することができる。このフォトレジストパターンが被エッチング膜に転写されることになる。   The exposed photoresist is removed by the developer, but the unexposed portions are not removed, so that a photoresist pattern can be formed. This photoresist pattern is transferred to the film to be etched.

ここで、フォトレジスト材料は主に分子単位が大きいポリマー(高分子樹脂)からできているため、現像液による溶解単位が大きくなってしまう。そのため、図7に示すようにシリコン基板101上に形成された被エッチング膜102上のフォトレジスト103のラインエッジに凹凸104が生じる。図8に示すように、このフォトレジスト103のラインエッジの凹凸104がそのまま被エッチング膜102に転写されてしまうので、被エッチング膜102、例えばトランジスタのゲート電極の幅に局所的な寸法の細りが生じて、オフ電流の増大によりトランジスタ特性が劣化してしまう。   Here, since the photoresist material is mainly made of a polymer (polymer resin) having a large molecular unit, the unit dissolved by the developer becomes large. Therefore, as shown in FIG. 7, irregularities 104 are generated at the line edge of the photoresist 103 on the etching target film 102 formed on the silicon substrate 101. As shown in FIG. 8, since the irregularities 104 of the line edge of the photoresist 103 are transferred as they are to the etched film 102, the width of the etched film 102, for example, the gate electrode of the transistor is locally reduced. As a result, transistor characteristics deteriorate due to an increase in off-state current.

このラインエッジラフネスを解消するため、露光・現像工程を経て形成されたフォトレジストパターンに対して、光照射を施すことによってフォトレジストパターンの表面を選択的に加熱しラインエッジラフネスを改善する提案がなされている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−332484号公報
In order to eliminate this line edge roughness, there is a proposal to improve the line edge roughness by selectively heating the surface of the photoresist pattern by irradiating light to the photoresist pattern formed through the exposure / development process. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2001-332484 A

前述の通りフォトレジスト自体の分子が大きいために、特許文献1に記載された方法によりフォトレジストに加工を施しても表面に生じる凹凸の解消は分子単位の限界がある。従って、この表面の凹凸が被エッチング膜に転写されてしまい、ラインエッジラフネス改善にも限界がある。   As described above, since the molecules of the photoresist itself are large, even if the photoresist is processed by the method described in Patent Document 1, there is a limit in molecular unit for eliminating unevenness generated on the surface. Therefore, the unevenness on the surface is transferred to the film to be etched, and there is a limit to improving the line edge roughness.

そこで、本発明はラインエッジラフネスを低減させて被加工膜の異方性エッチングの精度を向上させることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to improve the accuracy of anisotropic etching of a film to be processed by reducing line edge roughness.

上記課題を解決するために本発明の一態様によれば、半導体基板上に第1の膜を堆積する第1の膜形成工程と、前記第1の膜上に第2の膜を堆積する第2の膜形成工程と、前記第2の膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパ
ターンをマスクとして前記第2の膜を異方性エッチングして前記第1の膜上に前記第2の膜からなる第1のマスクパターンを形成する第1のエッチング工程と、前記レジストパターンを剥離するレジスト剥離工程と、前記第1のマスクパターンを形成する前記第2の膜の上に、この第2の膜と実質的に同一のエッチングレートを有する第3の膜を堆積する第3の膜形成工程と、前記第2及び第3の膜を等方性エッチングして前記第1の膜上に少なくとも前記第2の膜からなる第2のマスクパターンを形成する第2のエッチング工程と、前記第2のマスクパターンをマスクとして前記第1の膜を異方性エッチングする第3のエッチング工程とを備えた半導体装置の製造方法が提供される。
In order to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention, a first film forming step of depositing a first film on a semiconductor substrate and a second film of depositing a second film on the first film are performed. And forming a resist pattern on the second film, and anisotropically etching the second film using the resist pattern as a mask to form the resist pattern on the first film. A first etching step for forming a first mask pattern comprising the second film, a resist stripping step for stripping the resist pattern, and the second film for forming the first mask pattern. A third film forming step of depositing a third film having substantially the same etching rate as the second film, and isotropically etching the second and third films to form the first film A second film comprising at least the second film on the film; There is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a second etching step for forming a mask pattern of the second layer; and a third etching step for anisotropically etching the first film using the second mask pattern as a mask. The

また、本発明の他の態様によれば、半導体基板上に第1の膜を堆積する第1の膜形成工程と、前記第1の膜上に複数層からなる第2の膜を堆積する第2の膜形成工程と、前記第2の膜の最上層の膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記第2の膜の最上層の膜を異方性エッチングして前記第2の膜の最上層の膜の下層の膜上に前記第2の膜の最上層の膜からなる第1のマスクパターンを形成する第1のエッチング工程と、前記レジストパターンを剥離するレジスト剥離工程と、前記第1のマスクパターンを形成する前記第2の膜の最上層の膜の上に、前記第2の膜の最上層の膜と実質的に同一のエッチングレートを有する第3の膜を堆積する第3の膜形成工程と、前記第2の膜の最上層の膜及び前記第3の膜を等方性エッチングして前記第2の膜の最上層の膜の下層の膜上に少なくとも前記第2の膜の最上層の膜からなる第2のマスクパターンを形成する第2のエッチング工程と、前記第2のマスクパターンをマスクとして、前記第2の膜の最上層の膜より下層の膜を異方性エッチングして前記第1の膜上に少なくとも前記第2の膜からなる第3のマスクパターンを形成する第3のエッチング工程と、前記第3のマスクパターンをマスクとして前記第1の膜を異方性エッチングする第4のエッチング工程とを備えた半導体装置の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, a first film forming step for depositing a first film on a semiconductor substrate, and a second film for depositing a second film composed of a plurality of layers on the first film. Film forming step, a resist pattern forming step of forming a resist pattern on the uppermost layer of the second film, and an uppermost layer of the second film anisotropic with the resist pattern as a mask A first etching step of etching to form a first mask pattern comprising the uppermost layer of the second film on the lower layer of the uppermost layer of the second film; and the resist pattern A resist stripping step for stripping and an uppermost layer film of the second film forming the first mask pattern have substantially the same etching rate as the uppermost layer film of the second film. A third film forming step of depositing a third film; A second layer comprising at least the uppermost layer of the second layer on the lower layer of the uppermost layer of the second layer by isotropically etching the uppermost layer of the second layer and the third layer. A second etching step for forming a mask pattern, and anisotropically etching a film below the uppermost film of the second film by using the second mask pattern as a mask to form the mask pattern on the first film A third etching step for forming a third mask pattern made of at least the second film; and a fourth etching step for anisotropically etching the first film using the third mask pattern as a mask. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

本発明によると、ラインエッジラフネスを低減させて被加工膜の異方性エッチングの精度を向上させることができる。   According to the present invention, line edge roughness can be reduced and the precision of anisotropic etching of a film to be processed can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法として、ポリシリコンを被エッチング膜とするゲート電極の形成方法を図1乃至図3に示す。
(First embodiment)
As a method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a method for forming a gate electrode using polysilicon as a film to be etched is shown in FIGS.

先ず図1(a)において、シリコン基板1を酸素雰囲気で熱処理し、シリコン基板1上にゲート酸化膜2を形成する。続けて、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によってゲート酸化膜2上にタングステン膜3を堆積する。   First, in FIG. 1A, the silicon substrate 1 is heat-treated in an oxygen atmosphere to form a gate oxide film 2 on the silicon substrate 1. Subsequently, a tungsten film 3 is deposited on the gate oxide film 2 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

次に図1(b)に示すように、プラズマCVD法によってタングステン膜3上にSiN膜4を堆積する。   Next, as shown in FIG. 1B, a SiN film 4 is deposited on the tungsten film 3 by plasma CVD.

そして図1(c)に示すように、SiN膜4上にフォトレジスト5を塗布する。本実施の形態で用いるフォトレジスト5はポジ型レジストとする。なお、フォトレジストはポジ型、ネガ型のどちらでもよい。   Then, as shown in FIG. 1C, a photoresist 5 is applied on the SiN film 4. The photoresist 5 used in this embodiment is a positive resist. The photoresist may be either a positive type or a negative type.

シリコン基板1をプリベーク後、フォトレジスト5の上面にパターン6aを形成したレチクル6を位置合わせして、上面からレチクル6を介してフォトレジスト5に紫外線7を照射する。紫外線7を通すレチクル6のパターン6a領域の下面に位置するフォトレジス
ト5の領域に含まれる光酸発生剤から酸が発生しこの領域のポリマーがアルカリ水溶液に溶解する特性を有するように変質する。
After the silicon substrate 1 is pre-baked, the reticle 6 on which the pattern 6 a is formed is aligned on the upper surface of the photoresist 5, and the photoresist 5 is irradiated with ultraviolet rays 7 from the upper surface through the reticle 6. Acid is generated from the photoacid generator contained in the region of the photoresist 5 located on the lower surface of the pattern 6a region of the reticle 6 through which the ultraviolet rays 7 pass, and the polymer in this region is altered so as to have a property of dissolving in an alkaline aqueous solution.

次に図2(d)に示すように、フォトレジスト5をアルカリ水溶液である現像液(図示せず)によって現像し、図1(c)の工程において紫外線7によって変質したフォトレジスト5の領域を除去して、レジストパターン5aを形成する。その後、純水にてリンスする。現像方法は特にこれに限らず、浸漬現像、スプレー現像、シャワー現像、パドル現像等どの方法を用いてもよい。現像後、耐エッチング性向上のためにポストベークを行う。   Next, as shown in FIG. 2D, the photoresist 5 is developed with a developer (not shown) that is an alkaline aqueous solution, and the region of the photoresist 5 that has been altered by the ultraviolet rays 7 in the step of FIG. Removal is performed to form a resist pattern 5a. Then, rinse with pure water. The development method is not particularly limited, and any method such as immersion development, spray development, shower development, paddle development, etc. may be used. After development, post-baking is performed to improve etching resistance.

フォトレジスト5は主にポリマーから構成されているので、現像液に対する溶解単位が大きく、現像後のフォトレジストパターン5aのラインエッジは図2(d)のように表面に比較的深い凹凸5bが生じる。   Since the photoresist 5 is mainly composed of a polymer, the unit dissolved in the developer is large, and the line edge of the photoresist pattern 5a after development has relatively deep irregularities 5b on the surface as shown in FIG. .

次に図2(e)に示すように、RIE(Reactive Ion Etching)法によって、レジストパターン5aと露出したSiN膜4の上面からCF4ガスとO2の混合ガス8を衝突させ、レジストパターン5aを保護マスクとして露出したSiN膜4を異方性エッチングする。 Next, as shown in FIG. 2 (e), a mixed gas 8 of CF 4 gas and O 2 is caused to collide from the resist pattern 5a and the exposed upper surface of the SiN film 4 by RIE (Reactive Ion Etching), thereby causing the resist pattern 5a to collide. The exposed SiN film 4 is anisotropically etched using a protective mask.

このRIE法によるエッチングは、ラインエッジに凹凸5bが生じているフォトレジストパターン5aを保護マスクとしているので、エッチングされるSiN膜4の表面にもフォトレジストパターン5aと同様に比較的深い凹凸4bが生じたSiN膜4のパターン4aが形成される。   In this etching by the RIE method, since the photoresist pattern 5a having the unevenness 5b at the line edge is used as a protective mask, the surface of the SiN film 4 to be etched has a relatively deep unevenness 4b as in the photoresist pattern 5a. The resulting pattern 4a of the SiN film 4 is formed.

次に図2(f)に示すように、フォトレジストパターン5aを剥離する。   Next, as shown in FIG. 2F, the photoresist pattern 5a is peeled off.

更に図3(g)に示すように、SiN膜4のパターン4aと露出したタングステン膜3上にプラズマCVD法によって更にSiN膜9を薄く堆積する。図2(e)における工程によってSiN膜4のパターン4aのラインエッジには比較的深い凹凸4bが生じている。   Further, as shown in FIG. 3G, a SiN film 9 is further deposited on the pattern 4a of the SiN film 4 and the exposed tungsten film 3 by a plasma CVD method. Due to the process in FIG. 2E, relatively deep irregularities 4b are generated at the line edge of the pattern 4a of the SiN film 4.

一般に、凹凸表面上に均等に堆積物を堆積しようとすると、凸部よりも凹部への堆積量が多い。従って、SiN膜4のパターン4aのラインエッジの凹部は凸部よりも膜厚が厚く堆積される。その結果、SiN膜4のパターン4a上に形成されたSiN膜9のラインエッジの凹凸9aは、図2(e)で形成されたSiN膜4のパターン4aのラインエッジの凹凸4bと比較すると軽減されることになる。   In general, when an attempt is made to deposit deposits evenly on an uneven surface, the amount of deposition in the recesses is greater than the protrusions. Accordingly, the concave portion at the line edge of the pattern 4a of the SiN film 4 is deposited to have a larger film thickness than the convex portion. As a result, the unevenness 9a of the line edge of the SiN film 9 formed on the pattern 4a of the SiN film 4 is reduced as compared with the unevenness 4b of the line edge of the pattern 4a of the SiN film 4 formed in FIG. Will be.

次に図3(h)に示すように、CF4ガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いてCDE(Chemical Dry Etching)法によりSiN膜4a,9を等方性エッチングする。 Next, as shown in FIG. 3H, the SiN films 4a and 9 are isotropically etched by a CDE (Chemical Dry Etching) method using a mixed gas obtained by adding O 2 gas to CF 4 gas.

ここで、SiN膜4a,9とCF4とO2の混合ガスとの反応は以下の通りである。CF4は、CF4→C+4FのようにC原子とF原子に解離する。プラズマのないところではこのC原子とF原子は再結合するが、O2を添加するとCOやCO2を生成する(CF4+O2→CO,CO2+COF3)。副生物COF3は、COF3→COF2+Fの反応を経て、基底状態の長寿命のF原子が発生する。このF原子は、SiN膜4a,9と、Si+4F→SiF4の反応を起こすので、SiN膜4a,9をエッチングすることができる。さらに、エッチング生成物SiF4はO2と反応して(SiF4+O2→Sixy、x及びyは正の整数である。)、オキシフッ化物Sixyが生成される。 Here, the reaction between the SiN films 4a and 9 and the mixed gas of CF 4 and O 2 is as follows. CF 4 dissociates into C and F atoms as CF 4 → C + 4F. In the absence of plasma, these C atoms and F atoms recombine, but when O 2 is added, CO and CO 2 are generated (CF 4 + O 2 → CO, CO 2 + COF 3 ). The by-product COF 3 undergoes a reaction of COF 3 → COF 2 + F to generate ground-state long-life F atoms. Since these F atoms cause a reaction of SiN films 4a and 9 and Si + 4F → SiF 4 , the SiN films 4a and 9 can be etched. Further, the etching product SiF 4 reacts with O 2 (SiF 4 + O 2 → Si x O y , where x and y are positive integers) to produce oxyfluoride Si x O y .

このような反応の場合、凹凸表面の凹部のように、負の曲率を有する部分では平坦部に比べエッチング生成物SiF4の濃度が高い上、気相物質に対する平衡蒸気圧が低いため、オキシフッ化物Sixyの堆積が起こり易い。 In such a reaction, since the concentration of the etching product SiF 4 is higher in a portion having a negative curvature, such as a concave portion on the uneven surface, and the equilibrium vapor pressure with respect to the gas phase substance is lower than that in the flat portion, the oxyfluoride is reduced. Si x O y is easily deposited.

従って、凹凸表面の凹部では平坦部と比較してオキシフッ化物Sixyの堆積が促進され、エッチング速度が低くなる。 Therefore, in the recesses on the uneven surface, the deposition of oxyfluoride Si x O y is promoted compared to the flat part, and the etching rate is lowered.

一方、凹凸表面の凸部のように、正の曲率を有する部分では平坦部と比較してオキシフッ化物Sixyの堆積が起こり難く、従ってエッチング速度が高くなる。 On the other hand, oxyfluoride Si x O y is less likely to be deposited in a portion having a positive curvature, such as a convex portion on the concavo-convex surface, compared to a flat portion, and thus the etching rate is increased.

このように表面が凹凸した膜をエッチングすると、凹部ではエッチングが遅れ、凸部ではエッチングが進むので、凹凸した表面をエッチングすることによって次第に平坦化されていく。   When a film having an uneven surface is etched in this manner, the etching is delayed in the concave portion and the etching proceeds in the convex portion, so that the uneven surface is gradually flattened by etching.

従って、SiN膜4a,9をCDE法によって等方性エッチングすることによって、図2(e)の工程によって生じたSiN膜のパターン4aのラインエッジの凹凸4bが平坦化されて、ラインエッジの凹凸の浅い新たなパターン10が形成される。   Accordingly, by subjecting the SiN films 4a and 9 to isotropic etching by the CDE method, the line edge unevenness 4b of the SiN film pattern 4a generated by the process of FIG. A new shallow pattern 10 is formed.

次に図3(i)に示すように、SiN膜のパターン10を保護マスクとしてNH3系混合ガスのRIE法によってタングステン膜3を異方性エッチングする。図3(h)の工程によってSiN膜の表面は平坦化されているので、このパターン10を保護マスクにエッチングしたタングステン膜3aのラインエッジは凹凸が少ない。このように、ラインエッジラフネスの改善を図ることができる。 Next, as shown in FIG. 3I, the tungsten film 3 is anisotropically etched by the RIE method using NH 3 -based mixed gas using the SiN film pattern 10 as a protective mask. Since the surface of the SiN film is flattened by the process of FIG. 3H, the line edge of the tungsten film 3a etched using this pattern 10 as a protective mask has few irregularities. Thus, the line edge roughness can be improved.

(第2の実施の形態)
前述した第1の実施の形態では1層のSiN膜をマスクとして用いたが、これに限らず2層以上の複数層のマスクを用いてもよい。第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図4乃至図6を参照して説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment described above, a single-layer SiN film is used as a mask. However, the present invention is not limited to this, and a multi-layer mask of two or more layers may be used. A method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

先ず図4(a)において、シリコン基板21を酸素雰囲気で熱処理し、シリコン基板21上にゲート酸化膜22を形成する。続けてCVD法によってゲート酸化膜上にポリシリコン23を堆積する。更に、ポリシリコン23上にTEOS(Tetra EthOxy Silane)膜24、SiN膜25を順次堆積する。SiN膜25上にフォトレジストパターン26を形成する。前述したように、ポリマーから構成されたフォトレジスト26の分子が大きいため、フォトレジスト26のラインエッジには比較的深い凹凸26aが生じている。   First, in FIG. 4A, the silicon substrate 21 is heat-treated in an oxygen atmosphere to form a gate oxide film 22 on the silicon substrate 21. Subsequently, polysilicon 23 is deposited on the gate oxide film by the CVD method. Further, a TEOS (Tetra Ethoxy Silane) film 24 and a SiN film 25 are sequentially deposited on the polysilicon 23. A photoresist pattern 26 is formed on the SiN film 25. As described above, since the molecules of the photoresist 26 made of a polymer are large, relatively deep irregularities 26 a are generated at the line edge of the photoresist 26.

次に図4(b)に示すように、レジストパターン26を保護マスクとしてRIE法によって露出したSiN膜25を異方性エッチングする。   Next, as shown in FIG. 4B, the SiN film 25 exposed by the RIE method is anisotropically etched using the resist pattern 26 as a protective mask.

ラインエッジに比較的深い凹凸26aを有しているフォトレジストパターン26がSiN膜25に転写されるため、エッチングされたSiN膜のパターン25aのラインエッジには比較的深い凹凸25bを有している。   Since the photoresist pattern 26 having the relatively deep unevenness 26a at the line edge is transferred to the SiN film 25, the line edge of the etched SiN film pattern 25a has the relatively deep unevenness 25b. .

そして図4(c)に示すように、レジストパターン26を剥離した後、SiN膜のパターン25aと露出したTEOS膜24上にプラズマCVD法によってSiN膜27を薄く堆積する。第1の実施の形態で説明したように、表面に比較的深い凹凸25bを有したSiN膜上に薄膜を堆積することによって、表面の凹凸27aが浅くなる。   Then, as shown in FIG. 4C, after the resist pattern 26 is peeled off, a thin SiN film 27 is deposited on the SiN film pattern 25a and the exposed TEOS film 24 by plasma CVD. As described in the first embodiment, by depositing a thin film on the SiN film having the relatively deep unevenness 25b on the surface, the unevenness 27a on the surface becomes shallow.

次に図5(d)に示すように、CF4ガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いてCDE法によってSiN膜25a,27を等方性エッチングする。この工程においても更にラインエッジの凹凸を浅くできるので、SiN膜のパターン28はより平坦化される。 Next, as shown in FIG. 5D, the SiN films 25a and 27 are isotropically etched by the CDE method using a mixed gas obtained by adding O 2 gas to CF 4 gas. Even in this step, the unevenness of the line edge can be further reduced, so that the pattern 28 of the SiN film is further planarized.

更に図5(e)に示すように、SiN膜のパターン28を保護マスクとしてC48系ガスのRIE法によってTEOS膜24を異方性エッチングする。SiN膜のパターン28
のラインエッジの凹凸28aが浅いので、転写されるTEOS膜のパターン24aのラインエッジも凹凸24bが浅くなる。
Further, as shown in FIG. 5E, the TEOS film 24 is anisotropically etched by the RIE method of C 4 F 8 based gas using the SiN film pattern 28 as a protective mask. SiN film pattern 28
Since the line edge unevenness 28a is shallow, the line edge of the transferred TEOS film pattern 24a also becomes shallower.

そして図5(f)に示すように、不要になったSiN膜28のパターンを剥離する。   Then, as shown in FIG. 5F, the unnecessary pattern of the SiN film 28 is peeled off.

次に図6(g)に示すように、TEOS膜のパターン24aを保護マスクとしてポリシリコン23をエッチングする。ラインエッジの凹凸24bが浅いTEOS膜のパターン24aなので、ポリシリコンのパターン23aのラインエッジの凹凸23bも浅くなる。   Next, as shown in FIG. 6G, the polysilicon 23 is etched using the TEOS film pattern 24a as a protective mask. Since the line edge irregularities 24b are shallow TEOS film patterns 24a, the line edge irregularities 23b of the polysilicon pattern 23a are also shallow.

なお、図5(f)の工程を省いてもよい。SiN膜28とTEOS膜24の積層パターンを保護マスクとしてポリシリコン23のエッチングを行ったとしても同様の効果を得ることができる。   Note that the step of FIG. 5F may be omitted. Even if the polysilicon 23 is etched using the laminated pattern of the SiN film 28 and the TEOS film 24 as a protective mask, the same effect can be obtained.

次に図6(h)に示すように、TEOS膜のパターン24aを剥離して、ラインエッジの凹凸23bが浅いポリシリコンからなるゲート電極23aを形成することができる。   Next, as shown in FIG. 6H, the TEOS film pattern 24a can be peeled off to form a gate electrode 23a made of polysilicon having a shallow line edge unevenness 23b.

このように本発明の第2の実施の形態においてもポリシリコンパターンのエッジラフネスの問題を少なくすることができる。   Thus, also in the second embodiment of the present invention, the problem of the edge roughness of the polysilicon pattern can be reduced.

なお、前述した本発明の第1の実施の形態の図3(g)及び図3(h)の工程並びに本発明の第2の実施の形態の図4(c)及び図5(d)の工程の変形例として、SiN膜のパターン4a,25a上にSiNの薄膜9,27を堆積後、CDE法により等方性エッチングする工程を2回以上繰り返すことができる。この場合、SiN膜のパターン10,28のラインエッジの凹凸を一層平坦にすることができるので、よりラインエッチラフネスの改善が図られる。   3 (g) and FIG. 3 (h) of the first embodiment of the present invention described above and FIGS. 4 (c) and 5 (d) of the second embodiment of the present invention. As a modification of the process, the process of isotropic etching by the CDE method after depositing the SiN thin films 9 and 27 on the SiN film patterns 4a and 25a can be repeated two or more times. In this case, the unevenness of the line edge of the SiN film patterns 10 and 28 can be further flattened, so that the line etch roughness can be further improved.

なお、SiN膜のパターン4a,25a上に堆積した薄膜9,27のエッチング方法はCDE法に限らず、ウェットエッチング法等の他の等方性エッチング方法を用いてもよい。   The etching method of the thin films 9 and 27 deposited on the SiN film patterns 4a and 25a is not limited to the CDE method, and other isotropic etching methods such as a wet etching method may be used.

また、SiN膜のパターン4a,25a上に堆積する薄膜はSiNのように同一材料に限らず、エッチングガス又はエッチング液に対して、実質的に同程度のエッチングレートを有した材料の薄膜を堆積してもよい。   In addition, the thin film deposited on the SiN film patterns 4a and 25a is not limited to the same material as SiN, but a thin film made of a material having substantially the same etching rate with respect to an etching gas or an etchant. May be.

また、実施の形態では被エッチング膜をタングステン膜3,ポリシリコン23、マスクはSiN膜4,25を用いて説明したが、当然にこれらの材料に限られることはない。例えば、マスク材は、アモルファスSi、SiO2等でもよい。 In the embodiment, the tungsten film 3 and the polysilicon 23 are used as the etching target film, and the SiN films 4 and 25 are used as the mask. However, the present invention is not limited to these materials. For example, the mask material may be amorphous Si, SiO 2 or the like.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の製造方法を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing method of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1,21:シリコン基板
2,22:ゲート酸化膜
3:タングステン膜
3a:タングステン膜のパターン(ゲート電極)
4,9,25,27:SiN膜
4a,10,25a,28:SiN膜のパターン
5:フォトレジスト
5a,26:フォトレジストのパターン
6:レチクル
6a:レチクルのパターン
7:紫外線
8:CF4/O2混合ガス
23:ポリシリコン
23a:ポリシリコンのパターン(ゲート電極)
24:TEOS膜

1, 2: 1: Silicon substrate 2, 22: Gate oxide film 3: Tungsten film 3a: Tungsten film pattern (gate electrode)
4, 9, 25, 27: SiN film 4a, 10, 25a, 28: SiN film pattern 5: Photo resist 5a, 26: Photo resist pattern 6: Reticle 6a: Reticle pattern 7: Ultraviolet light 8: CF 4 / O 2 mixed gas 23: polysilicon 23a: pattern of polysilicon (gate electrode)
24: TEOS film

Claims (5)

半導体基板上に第1の膜を堆積する第1の膜形成工程と、
前記第1の膜上に第2の膜を堆積する第2の膜形成工程と、
前記第2の膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記第2の膜を異方性エッチングして前記第1の膜上に前記第2の膜からなる第1のマスクパターンを形成する第1のエッチング工程と、
前記レジストパターンを剥離するレジスト剥離工程と、
前記第1のマスクパターンを形成する前記第2の膜の上に、この第2の膜と実質的に同一のエッチングレートを有する第3の膜を堆積する第3の膜形成工程と、
前記第2及び第3の膜を等方性エッチングして前記第1の膜上に少なくとも前記第2の膜からなる第2のマスクパターンを形成する第2のエッチング工程と、
前記第2のマスクパターンをマスクとして前記第1の膜を異方性エッチングする第3のエッチング工程とを備えた半導体装置の製造方法。
A first film forming step of depositing a first film on a semiconductor substrate;
A second film forming step of depositing a second film on the first film;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern on the second film;
A first etching step of anisotropically etching the second film using the resist pattern as a mask to form a first mask pattern made of the second film on the first film;
A resist stripping step for stripping the resist pattern;
A third film forming step of depositing a third film having substantially the same etching rate as the second film on the second film forming the first mask pattern;
A second etching step of isotropically etching the second and third films to form a second mask pattern made of at least the second film on the first film;
And a third etching step of anisotropically etching the first film using the second mask pattern as a mask.
半導体基板上に第1の膜を堆積する第1の膜形成工程と、
前記第1の膜上に複数層からなる第2の膜を堆積する第2の膜形成工程と、
前記第2の膜の最上層の膜上にレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記第2の膜の最上層の膜を異方性エッチングして前記第2の膜の最上層の膜の下層の膜上に前記第2の膜の最上層の膜からなる第1のマスクパターンを形成する第1のエッチング工程と、
前記レジストパターンを剥離するレジスト剥離工程と、
前記第1のマスクパターンを形成する前記第2の膜の最上層の膜の上に、前記第2の膜の最上層の膜と実質的に同一のエッチングレートを有する第3の膜を堆積する第3の膜形成工程と、
前記第2の膜の最上層の膜及び前記第3の膜を等方性エッチングして前記第2の膜の最上層の膜の下層の膜上に少なくとも前記第2の膜の最上層の膜からなる第2のマスクパターンを形成する第2のエッチング工程と、
前記第2のマスクパターンをマスクとして、前記第2の膜の最上層の膜より下層の膜を異方性エッチングして前記第1の膜上に少なくとも前記第2の膜からなる第3のマスクパターンを形成する第3のエッチング工程と、
前記第3のマスクパターンをマスクとして前記第1の膜を異方性エッチングする第4のエッチング工程とを備えた半導体装置の製造方法。
A first film forming step of depositing a first film on a semiconductor substrate;
A second film forming step of depositing a second film composed of a plurality of layers on the first film;
A resist pattern forming step of forming a resist pattern on the uppermost film of the second film;
Using the resist pattern as a mask, the uppermost film of the second film is anisotropically etched to form the uppermost film of the second film on the lower film of the uppermost film of the second film. A first etching step for forming a first mask pattern comprising:
A resist stripping step for stripping the resist pattern;
A third film having substantially the same etching rate as the uppermost film of the second film is deposited on the uppermost film of the second film forming the first mask pattern. A third film forming step;
The uppermost film of the second film and the third film are isotropically etched to form at least the uppermost film of the second film on the lower film of the uppermost film of the second film. A second etching step for forming a second mask pattern comprising:
A third mask composed of at least the second film on the first film by anisotropically etching a film below the uppermost film of the second film using the second mask pattern as a mask. A third etching step for forming a pattern;
And a fourth etching step of anisotropically etching the first film using the third mask pattern as a mask.
前記第3の膜は、前記第2の膜と同一材料であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third film is made of the same material as the second film. 前記等方性エッチングは、ケミカルドライエッチング法又はウェットエッチング法によるエッチングであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the isotropic etching is etching by a chemical dry etching method or a wet etching method. 前記第3の膜形成工程及び前記第2のエッチング工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。


3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the third film forming step and the second etching step are repeated a plurality of times.


JP2003338570A 2003-09-29 2003-09-29 Manufacturing method for semiconductor device Pending JP2005109035A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003338570A JP2005109035A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Manufacturing method for semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003338570A JP2005109035A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Manufacturing method for semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005109035A true JP2005109035A (en) 2005-04-21

Family

ID=34534047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003338570A Pending JP2005109035A (en) 2003-09-29 2003-09-29 Manufacturing method for semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005109035A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101429732B1 (en) * 2013-12-18 2014-08-12 주식회사 엔픽스 a dry stripping device, a nozzle generating superspeed particle beam for dry stripping and a dry stripping method of using superspeed particle beam
JP2014192245A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing device
US8921189B2 (en) * 2006-12-27 2014-12-30 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating semiconductor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8921189B2 (en) * 2006-12-27 2014-12-30 Hynix Semiconductor Inc. Method for fabricating semiconductor device
JP2014192245A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing device
KR101429732B1 (en) * 2013-12-18 2014-08-12 주식회사 엔픽스 a dry stripping device, a nozzle generating superspeed particle beam for dry stripping and a dry stripping method of using superspeed particle beam

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8247302B2 (en) Methods of fabricating substrates
US8273634B2 (en) Methods of fabricating substrates
US9653315B2 (en) Methods of fabricating substrates
US6255022B1 (en) Dry development process for a bi-layer resist system utilized to reduce microloading
US7846843B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor device using a spacer as an etch mask for forming a fine pattern
US20060290012A1 (en) Multiple mask process with etch mask stack
CN103839783B (en) The forming method of self-alignment duplex pattern
US6589715B2 (en) Process for depositing and developing a plasma polymerized organosilicon photoresist film
TWI400752B (en) Method of forming a deep trench in a substrate
CN111627808B (en) Semiconductor structure and forming method thereof
JP6236918B2 (en) Method for producing template for nanoimprint
JP2005109035A (en) Manufacturing method for semiconductor device
CN106960816B (en) The method of Dual graphing
US6541387B1 (en) Process for implementation of a hardmask
JP2005114973A (en) Method for forming fine resist pattern
TW511151B (en) Dry development having bilayer resist
US20090311865A1 (en) Method for double patterning lithography
JP2004361840A (en) Method for forming resist pattern and photomask blank used therefor
JP2010087298A (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20050064265A (en) Method of patterning insulating layer for semiconductor device
TW200527119A (en) Multi-step phase shift mask and methods for fabrication thereof
US20090269935A1 (en) Method of Forming Pattern of Semiconductor Device
JP2005116753A (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR20060036733A (en) Method for fabrication of semiconductor device
KR20040055466A (en) Method for decreasing PR in process of etching semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Effective date: 20050415

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Effective date: 20050606

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424