JP2009130291A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Makoto Wada
真 和田
Kazuyuki Azuma
和幸 東
Akihiro Kajita
明広 梶田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a micropattern without using a high-resolution exposure system. <P>SOLUTION: In the formation of a micropattern for forming an interconnecting line, a bridging film 6 having a size of (1/2)d is formed on both side faces of a resist film 5 having a size of 2d to form a line pattern having a size of 3d that is composed of the resist film 5 and the bridging film 6 and a space pattern having a minimum size of d. A first opening having the minimum size of d is formed on a second hard mask 4, using the resist film 5 and the bridging film 6 as a mask. The first opening is filled with a backfill material 7. On the second hard mask 4 and the backfill material 7, a bridging film 9 having the size of (1/2)d is formed on both side faces of a resist film 8 having the size of 2d that is shifted by the size 2d relative to the pattern of the resist film 5 to form a line pattern having the size of 3d that is composed of the resist film 8 and the bridging film 9 and a space pattern having the minimum size of d. A second opening having the minimum size of d is formed on the second hard mask 4, using the resist film 8 and the bridging film 9 as a mask. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細パターンを形成する半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device for forming a fine pattern.

半導体集積回路の製造工程では、半導体基板上に微細なパターンを形成する方法として露光装置を用いたリソグラフィ技術が広く用いられる。近年、半導体素子の微細化、高集積度化の進展に伴い、露光装置の物理的解像度限界以下の微細なパターンを形成することが要求されている。この問題解決の手法として、リソグラフィ工程で形成されたレジストパターンの両側にRELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink)材を架橋させた架橋膜を形成して、微細なパターンを形成するプロセスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, a lithography technique using an exposure apparatus is widely used as a method for forming a fine pattern on a semiconductor substrate. In recent years, with the progress of miniaturization and high integration of semiconductor elements, it is required to form a fine pattern below the physical resolution limit of an exposure apparatus. As a technique for solving this problem, a process for forming a fine pattern by forming a crosslinked film obtained by crosslinking a RELACS (Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink) material on both sides of a resist pattern formed in a lithography process has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).

特許文献1などに記載されるプロセスでは、リソグラフィ工程で形成されたコンタクトホールやビアホールなどの開口レジストパターンよりも小さな開口パターンを形成することができる。しかしながら、パターン自体の配置密度はリソグラフィの解像度によって決定されるため、RELACSプロセスでは。微細化加工は出来ても、単位面積当たりのパターン密度を増加させることはできない。
特開平10−73927号公報
In the process described in Patent Document 1 or the like, an opening pattern smaller than an opening resist pattern such as a contact hole or a via hole formed in a lithography process can be formed. However, in the RELACS process, the arrangement density of the pattern itself is determined by the resolution of the lithography. Even if miniaturization is possible, the pattern density per unit area cannot be increased.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-73927

本発明は、高解像度の露光装置を用いずに微細パターンを形成できる半導体装置の製造方法を提供する。   The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a fine pattern without using a high-resolution exposure apparatus.

本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、被加工材上にハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記第1のハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、前記埋め戻し材を前記ハードマスクの表面が露出するまで平坦化する工程と、前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に、前記埋め戻し材を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、前記埋め戻し材を剥離する工程と、前記ハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材をエッチングする工程とを具備することを特徴とする。   A method for manufacturing a semiconductor device of one embodiment of the present invention includes a step of forming a hard mask over a workpiece, a step of forming a first resist pattern on the hard mask, and both sides of the first resist pattern. Forming a first cross-linked film on the surface or the periphery, and etching the hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a first hard mask opening; Forming a backfill material on the first hard mask so that a backfill material is embedded in the first hard mask opening, and exposing the back surface of the hard mask. Flattening until it is completed, forming a second resist pattern on the hard mask and the backfill material so as to cover the backfill material, and the second resist pattern. Forming a second cross-linked film on both sides or around the surface of the pattern, and etching the hard mask using the second cross-linked film and the second resist pattern as a mask to form a second hard mask opening Forming a portion, peeling the backfill material, and etching the workpiece directly under the first and second hard mask openings using the hard mask as a mask. It is characterized by that.

更に、本発明の他態様の半導体装置の製造方法は、被加工材上にハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、前記第1のハードマスク開口部を埋め込むように、前記ハードマスク上に有機膜を形成する工程と、前記有機膜上にシリコン含有膜を形成する工程と、前記シリコン含有膜上に、前記第1のハードマスク開口部を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記シリコン含有膜及び前記有機膜をエッチングして開口部を形成する工程と、前記開口部直下の前記ハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、前記有機膜を剥離して前記第1のハードマスク開口部を露出する工程と、前記ハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材をエッチングする工程とを具備することを特徴とする。   Furthermore, a method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a step of forming a hard mask on a workpiece, a step of forming a first resist pattern on the hard mask, and the first resist pattern. Forming a first cross-linked film on both sides or the periphery thereof, and etching the hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a first hard mask opening. A step of forming an organic film on the hard mask so as to embed the first hard mask opening, a step of forming a silicon-containing film on the organic film, and on the silicon-containing film Forming a second resist pattern so as to cover the first hard mask opening, and forming a second cross-linked film on both sides or around the second resist pattern. Using the second crosslinked film and the second resist pattern as a mask, etching the silicon-containing film and the organic film to form an opening, and forming the hard mask directly under the opening Etching to form a second hard mask opening, peeling the organic film to expose the first hard mask opening, and using the hard mask as a mask, And etching the workpiece directly under the hard mask opening.

更に、本発明の他態様の半導体装置の製造方法は、第1の回路部と前記第1の回路部よりも狭い寸法のパターンが設けられる第2の回路部を有する半導体装置の製造方法であって、被加工材上にハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングし、前記第1の回路部に広幅ハードマスク開口部を形成し、前記第2の回路部に前記広幅ハードマスク開口部よりも狭い寸法の第1のハードマスク開口部を形成する工程と、前記広幅ハードマスク開口部及び前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記ハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、前記埋め戻し材を前記ハードマスクの表面が露出するまで平坦化する工程と、前記第1の回路部の前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上を覆い、前記第2の回路部の前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に前記埋め戻し材を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2の回路部の前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、前記第2の回路部の前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして前記広幅ハードマスク開口部よりも狭い寸法の第2のハードマスク開口部を形成する工程と、前記埋め戻し材を剥離する工程と、前記ハードマスクをマスクにして、前記第1の回路部の前記広幅ハードマスク開口部直下の前記被加工材と前記第2の回路部の前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材とをエッチングする工程とを具備することを特徴とする。   Furthermore, a method for manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a first circuit portion and a second circuit portion in which a pattern having a narrower dimension than that of the first circuit portion is provided. A step of forming a hard mask on the workpiece, a step of forming a first resist pattern on the hard mask, and forming a first cross-linking film on both sides or around the first resist pattern. Etching the hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a wide hard mask opening in the first circuit portion, and the second circuit Forming a first hard mask opening having a narrower dimension than the wide hard mask opening, and filling a backfill material in the wide hard mask opening and the first hard mask opening. The step of forming the backfill material on the hard mask, the step of planarizing the backfill material until the surface of the hard mask is exposed, and the hard mask and the fill of the first circuit portion. Forming a second resist pattern so as to cover the back material and covering the back material on the hard mask and the back material of the second circuit portion; and Forming a second cross-linked film on both sides or around the second resist pattern; and using the second cross-linked film and the second resist pattern of the second circuit portion as a mask, the hard mask Etching to form a second hard mask opening having a narrower dimension than the wide hard mask opening, peeling the backfill material, and using the hard mask as a mask Etching the workpiece directly under the wide hard mask opening of the first circuit portion and the workpiece under the first and second hard mask openings of the second circuit portion; It is characterized by comprising.

本発明によれば、高解像度の露光装置を用いずに微細パターンを形成できる半導体装置の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the semiconductor device which can form a fine pattern without using a high-resolution exposure apparatus can be provided.

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の実施例1に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図1乃至13は半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。それぞれの図(a)は平面図、それぞれの図(b)は平面図のA−A線に沿う断面図、それぞれの図(c)は平面図のB−B線に沿う断面図、それぞれの図(d)は平面図のC−C線に沿う断面図、それぞれの図(e)は平面図のD−D線に沿う断面図である。本実施例では、メモリデバイスに用いるダマシン埋め込み配線の微細パターンを高解像度の露光装置を用いずに形成している。そして、被加工材上には、被加工材と加工選択比の異なる2種類のハードマスクを設けている。   First, a method for manufacturing a semiconductor device according to Example 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 13 are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device. Each figure (a) is a plan view, each figure (b) is a sectional view taken along the line AA in the plan view, each figure (c) is a sectional view taken along the line BB in the plan view, Drawing (d) is a sectional view which meets a CC line of a top view, and each figure (e) is a sectional view which meets a DD line of a top view. In this embodiment, a fine pattern of damascene embedded wiring used for a memory device is formed without using a high-resolution exposure apparatus. On the workpiece, two types of hard masks having different processing selection ratios from the workpiece are provided.

図1に示すように、メモリデバイスに用いるダマシン埋め込み配線の微細パターン形成では、まず、半導体素子を有する半導体下地膜1上に被加工膜2、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、第2のハードマスク4上のポジ型レジスト膜5をパターニングして、レジストパターン21を形成する。微細化の最も要求されるメモリ素子部(第2の回路部)にはラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成し、周辺回路部(第1の回路部)には比較的寸法幅の広い開口部を形成する。寸法2dは、要求される最小寸法dの2倍の値である。メモリ素子部(第2の回路部)には微細なパターンが形成され、周辺回路部(第1の回路部)には比較的寸法幅の広いパターンが形成される。   As shown in FIG. 1, in forming a fine pattern of damascene embedded wiring used for a memory device, first, a film to be processed 2, a first hard mask 3, and a second hard mask 4 are formed on a semiconductor base film 1 having semiconductor elements. Then, the resist pattern 21 is formed by patterning the positive resist film 5 on the second hard mask 4 using a known lithography method, for example, with an excimer laser exposure apparatus. In the memory element portion (second circuit portion) that is most required for miniaturization, a line and space pattern having a dimension of the line L of 2d and a dimension of the space S of 2d is formed, and the peripheral circuit portion (first circuit) is formed. Part) is formed with a relatively wide opening. The dimension 2d is a value twice the required minimum dimension d. A fine pattern is formed in the memory element portion (second circuit portion), and a pattern having a relatively wide dimensional width is formed in the peripheral circuit portion (first circuit portion).

ここで、被加工膜2には、例えばTEOS膜などの絶縁膜を用いている。第1のハードマスク3には、例えば窒化シリコン膜(SiN膜)を用いている。第2のハードマスク4には、例えばアモルファスシリコン膜を用いている。   Here, an insulating film such as a TEOS film is used for the film 2 to be processed. For example, a silicon nitride film (SiN film) is used for the first hard mask 3. For example, an amorphous silicon film is used for the second hard mask 4.

次に、図2に示すように、水溶性有機材料であるRELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink)材をレジスト膜5及び第2のハードマスク4上にスピンコートする。スピンコート後、所定の熱処理を行い、架橋膜6を形成する。熱処理後、現像処理と純水リンス処理を行い、未架橋部分のRELACS材を除去してレジスト膜5と接する部分(レジスト膜5の側面及び上面部分)に架橋膜6を形成する。   Next, as shown in FIG. 2, a RELACS (Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink) material, which is a water-soluble organic material, is spin-coated on the resist film 5 and the second hard mask 4. After spin coating, a predetermined heat treatment is performed to form a crosslinked film 6. After the heat treatment, development treatment and pure water rinsing treatment are performed to remove the RELACS material in the uncrosslinked portion, and the crosslinked film 6 is formed on the portions in contact with the resist film 5 (side surfaces and upper surface portions of the resist film 5).

ここで、レジスト膜5側面に形成された架橋膜6の幅は略(1/2)dに形成される。この結果、レジスト膜5及び側壁架橋膜6からなるライン幅が3dとなり、スペース幅が最小寸法dとなる。   Here, the width of the cross-linked film 6 formed on the side surface of the resist film 5 is approximately (1/2) d. As a result, the line width composed of the resist film 5 and the sidewall cross-linking film 6 becomes 3d, and the space width becomes the minimum dimension d.

続いて、図3に示すように、レジスト膜5及び側壁架橋膜6をマスクにして、例えばRIE(Reactive Ion Etching)法を用いて第2のハードマスク4をエッチングし、第1のハードマスク3表面を露出させる(第2のハードマスク4の第1の開口部形成)。ここで、第2のハードマスク4のエッチングは、寸法変換差が発生しないように垂直にエッチング加工するのが好ましい。エッチング加工後、レジスト膜5及び側壁架橋膜6を、例えば酸素プラズマ処理により剥離する。この結果、メモリ素子部では、ライン幅が3dでスペース幅が最小寸法dを有する第2のハードマスク4のライン&スペースパターンが形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 3, the second hard mask 4 is etched by using, for example, RIE (Reactive Ion Etching) method using the resist film 5 and the sidewall cross-linking film 6 as a mask, and the first hard mask 3 The surface is exposed (formation of the first opening of the second hard mask 4). Here, the etching of the second hard mask 4 is preferably performed vertically so as not to cause a dimensional conversion difference. After the etching process, the resist film 5 and the sidewall cross-linking film 6 are removed by, for example, oxygen plasma treatment. As a result, in the memory element portion, a line & space pattern of the second hard mask 4 having a line width of 3d and a space width of the minimum dimension d is formed.

そして、図4に示すように、第1のハードマスク3及び第2のハードマスク4上に、埋め戻し材7を第2のハードマスク4の開口部を埋め込むように形成する。埋め戻し材7には、第2のハードマスク4に対して加工選択比が大きく、且つ開口部の埋め込み性に優れた、例えば塗布型絶縁膜を用いるのが好ましい。   Then, as shown in FIG. 4, a backfill material 7 is formed on the first hard mask 3 and the second hard mask 4 so as to fill the opening of the second hard mask 4. For the backfilling material 7, it is preferable to use, for example, a coating type insulating film that has a high processing selectivity with respect to the second hard mask 4 and that is excellent in the filling property of the opening.

次に、図5に示すように、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法を用いて第2のハードマスク4表面が露出するまで埋め戻し材7を平坦研磨する。この結果、埋め戻し材7が第2のハードマスク4の開口部に埋め込まれる。ここでは、CMP法を用いているがRIE等でエッチバック法を用いて埋め戻し材7を平坦化してもよい。   Next, as shown in FIG. 5, the backfill material 7 is flatly polished using, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method until the surface of the second hard mask 4 is exposed. As a result, the backfill material 7 is embedded in the opening of the second hard mask 4. Although the CMP method is used here, the backfill material 7 may be flattened by using an etch back method such as RIE.

続いて、図6に示すように、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、ポジ型レジスト膜8をパターニングし、第2のハードマスク4及び埋め戻し材7上にレジストパターン22を形成する。メモリ素子部において、レジストパターン22は、図1のレジストパターン21に対して、位置を略2dシフトさせて、埋め戻し材7の直上に、その中心が位置するように形成する。ラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成する。周辺回路部はレジスト膜8で覆う。   Subsequently, as shown in FIG. 6, the positive resist film 8 is patterned using, for example, an excimer laser exposure apparatus using a well-known lithography method, and a resist pattern 22 is formed on the second hard mask 4 and the backfill material 7. Form. In the memory element portion, the resist pattern 22 is formed so that the position thereof is shifted approximately 2d with respect to the resist pattern 21 of FIG. A line & space pattern in which the dimension of the line L is 2d and the dimension of the space S is 2d is formed. The peripheral circuit portion is covered with a resist film 8.

そして、図7に示すように、水溶性有機材料であるRELACS材をレジスト膜8及び第2のハードマスク4上にスピンコートする。スピンコート後、所定の熱処理を行い、架橋膜9を形成する。熱処理後、現像処理を行い、未架橋部分のRELACS材を除去してレジスト膜8と接する部分に架橋膜6を形成する。   Then, as shown in FIG. 7, a RELACS material that is a water-soluble organic material is spin-coated on the resist film 8 and the second hard mask 4. After spin coating, a predetermined heat treatment is performed to form a crosslinked film 9. After the heat treatment, development processing is performed to remove the RELACS material in the uncrosslinked portion, and the crosslinked film 6 is formed in the portion in contact with the resist film 8.

ここで、レジスト膜8側面に形成された架橋膜9の幅は略(1/2)dに形成される。この結果、レジスト膜8及び側壁架橋膜9からなるライン幅が3dとなり、スペース幅が最小寸法dとなる。   Here, the width of the cross-linked film 9 formed on the side surface of the resist film 8 is approximately (1/2) d. As a result, the line width composed of the resist film 8 and the sidewall cross-linking film 9 is 3d, and the space width is the minimum dimension d.

次に、図8に示すように、レジスト膜8及び側壁架橋膜9をマスクにして、例えばRIE法を用いて第2のハードマスク4をエッチングし、第1のハードマスク3表面を露出させる(第2のハードマスク4の第2の開口部形成)。ここで、第2のハードマスク4のエッチングは、寸法変換差が発生しないように垂直にエッチング加工するのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 8, using the resist film 8 and the sidewall cross-linking film 9 as a mask, the second hard mask 4 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the first hard mask 3 ( Second opening formation of second hard mask 4). Here, the etching of the second hard mask 4 is preferably performed vertically so as not to cause a dimensional conversion difference.

続いて、図9に示すように、レジスト膜8及び側壁架橋膜9を、例えば酸素プラズマ処理により剥離する。この結果、メモリ素子部では、ライン幅が3dでスペース幅が最小寸法dを有するライン&スペースパターンが形成される。ライン幅が3dのパターンには最小寸法dを有する埋め戻し材7が中央部に設けられる。つまり、一側面に最小寸法dの第2のハードマスク4、中央部に最小寸法dの埋め戻し材7、他側面に最小寸法dの第2のハードマスク4が配置されることになる。   Subsequently, as shown in FIG. 9, the resist film 8 and the sidewall cross-linking film 9 are removed by, for example, oxygen plasma treatment. As a result, a line & space pattern having a line width of 3d and a space width of the minimum dimension d is formed in the memory element portion. A backfill material 7 having a minimum dimension d is provided in the center of the pattern having a line width of 3d. That is, the second hard mask 4 having the minimum dimension d is disposed on one side surface, the backfill material 7 having the minimum dimension d is disposed on the center portion, and the second hard mask 4 having the minimum dimension d is disposed on the other side surface.

そして、図10に示すように、例えば、第2のハードマスク4及び第1のハードマスク3に対して埋め戻し材7のエッチングレートの大きな(選択比大)条件を有するRIE法により埋め戻し材7を選択的にエッチングする。この結果、メモリ素子部では、ライン幅が最小寸法dで、スペース幅が最小寸法dを有する第2のハードマスク4のライン&スペースパターンが形成される。ここでは、RIE法を用いているがウエットエッチング液を用いて埋め戻し材7を選択的にエッチングしてもよい。   Then, as shown in FIG. 10, for example, the backfill material is formed by the RIE method having a condition (high selection ratio) of the etching rate of the backfill material 7 with respect to the second hard mask 4 and the first hard mask 3. 7 is selectively etched. As a result, in the memory element portion, the line & space pattern of the second hard mask 4 having the minimum line width d and the minimum space width d is formed. Although the RIE method is used here, the backfill material 7 may be selectively etched using a wet etching solution.

次に、図11に示すように、第2のハードマスク4をマスクにして、例えばRIE法を用いて第1のハードマスク3をエッチングし、被加工膜2表面を露出させる。ここで用いるRIE法は、第2のハードマスク4及び被加工膜2に対して、第1のハードマスク3のエッチングレートが大きな(選択比大)条件で、寸法変換差が発生しないように第1のハードマスク3を垂直にエッチング加工できる条件を用いるのが好ましい。   Next, as shown in FIG. 11, using the second hard mask 4 as a mask, the first hard mask 3 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the film 2 to be processed. In the RIE method used here, the second hard mask 4 and the film to be processed 2 are processed in such a way that no dimensional conversion difference occurs under the condition that the etching rate of the first hard mask 3 is large (selectivity is large). It is preferable to use conditions that allow one hard mask 3 to be etched vertically.

続いて、図12に示すように、第1のハードマスク3をマスクにして、例えばRIE法を用いて被加工膜2をエッチングし、下地膜1表面を露出させる。ここで用いるRIE法は、第1のハードマスク3に対して、被加工膜2のエッチングレートが大きな(選択比大)条件で、寸法変換差が発生しないように第1のハードマスク3を垂直にエッチング加工できる条件を用いるのが好ましい。なお、ここではRIE法により第2のハードマスク4はエッチング除去される。   Subsequently, as shown in FIG. 12, the processed film 2 is etched by using, for example, the RIE method using the first hard mask 3 as a mask to expose the surface of the base film 1. In the RIE method used here, the first hard mask 3 is perpendicular to the first hard mask 3 so that a dimensional conversion difference does not occur under the condition that the etching rate of the film 2 to be processed is high (selectivity ratio is large). It is preferable to use conditions that allow etching. Here, the second hard mask 4 is removed by etching by the RIE method.

そして、図13に示すように、窒化シリコン膜(SiN膜)である第1のハードマスク3を、例えば熱燐酸処理により選択的にエッチング除去する。この結果、メモリ素子部には、ライン幅が最小寸法dでスペース幅が最小寸法dを有する被加工膜2のライン&スペースパターンが形成される。周辺回路部には、比較的寸法幅の大きな開口部が形成される。   Then, as shown in FIG. 13, the first hard mask 3 which is a silicon nitride film (SiN film) is selectively etched away by, for example, hot phosphoric acid treatment. As a result, a line & space pattern of the film to be processed 2 having a minimum line width d and a minimum space width d is formed in the memory element portion. An opening having a relatively large width is formed in the peripheral circuit portion.

次に、図示していないが、周知のダマシン法を用いて、メモリ素子部及び周辺回路部の被加工膜2の開口部に配線となる金属を埋め込む。ダマシン埋め込み配線を形成後、周知の技術を用いて層間絶縁膜や配線層形成などを行い、メモリデバイスが完成する。   Next, although not shown, a metal to be a wiring is embedded in the openings of the film 2 to be processed in the memory element portion and the peripheral circuit portion by using a known damascene method. After the damascene embedded wiring is formed, an interlayer insulating film and a wiring layer are formed using a well-known technique to complete the memory device.

上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、半導体素子を有する下地膜1上に被加工膜2、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、第2のハードマスク4上にポジ型レジスト膜5をパターン形成する。メモリ素子部ではラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成する。レジストパターン21を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜5の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜6を形成し、レジスト膜5と架橋膜6からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成する。レジスト膜5及び架橋膜6をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工し、第2のハードマスク4に最小寸法dの第1の開口部を形成する。第1の開口部に埋め戻し材7を埋め込み後、第2のハードマスク4及び埋め込み材7上に、メモリ素子部ではレジストパターン21に対して位置を2dシフトさせたラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを有するレジスト膜8を形成する。レジストパターン22を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜8の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜9を形成し、レジスト膜8と架橋膜9からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成する。レジスト膜8及び架橋膜9をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工し、第2のハードマスク4に最小寸法dの第2の開口部を形成する。埋め戻し材7を剥離して、メモリ素子部に最小寸法dを有する第2のハードマスク4のラインパターンと最小寸法dを有する第2のハードマスク4のスペースパターンとを形成する。第2のハードマスク4をマスクにして第1のハードマスク3をエッチング加工する。第1のハードマスク3をマスクにして被加工膜2をエッチング加工する。メモリ素子部では、最小寸法dを有する被加工膜2のラインパターンと最小寸法dを有する被加工膜2のスペースパターンとが形成される。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the processed film 2, the first hard mask 3, and the second hard mask 4 are stacked on the base film 1 having the semiconductor elements, and then the second. A positive resist film 5 is patterned on the hard mask 4. In the memory element portion, a line & space pattern in which the dimension of the line L is 2d and the dimension of the space S is 2d is formed. After the resist pattern 21 is formed, a cross-linking film 6 having a dimension (1/2) d is formed on both sides of the resist film 5 having a dimension 2d in the memory element portion, and a line pattern having a dimension 3d composed of the resist film 5 and the cross-linking film 6 is formed. And a space pattern of the minimum dimension d is formed. The second hard mask 4 is etched using the resist film 5 and the crosslinked film 6 as a mask, and a first opening having a minimum dimension d is formed in the second hard mask 4. After embedding the backfill material 7 in the first opening, the dimension of the line L, which is shifted by 2d with respect to the resist pattern 21 in the memory element portion, is 2d on the second hard mask 4 and the embedding material 7. Then, a resist film 8 having a line & space pattern in which the dimension of the space S is 2d is formed. After the resist pattern 22 is formed, in the memory element portion, a cross-linking film 9 having a dimension (1/2) d is formed on both side surfaces of the resist film 8 having a dimension 2d, and a line pattern having a dimension 3d composed of the resist film 8 and the cross-linking film 9 And a space pattern of the minimum dimension d is formed. The second hard mask 4 is etched using the resist film 8 and the crosslinked film 9 as a mask, and a second opening having a minimum dimension d is formed in the second hard mask 4. The backfill material 7 is peeled off to form a line pattern of the second hard mask 4 having the minimum dimension d and a space pattern of the second hard mask 4 having the minimum dimension d in the memory element portion. The first hard mask 3 is etched using the second hard mask 4 as a mask. The processed film 2 is etched using the first hard mask 3 as a mask. In the memory element portion, a line pattern of the processed film 2 having the minimum dimension d and a space pattern of the processed film 2 having the minimum dimension d are formed.

このため、高解像度の露光装置を用いずに、リソグラフィ解像度以下の微細な最小寸法dを有するダマシン埋め込み配線のライン&スペースパターンを従来よりも高精度に形成することができる。また、最先端の露光装置を導入せずに要求される最小寸法dの加工を実現することができるので、メモリデバイスなどの微細化、高集積度化されたLSIの製造コストを大幅に低減することができる。   For this reason, it is possible to form a damascene embedded wiring line & space pattern having a fine minimum dimension d smaller than the lithography resolution without using a high resolution exposure apparatus with higher accuracy than in the past. Further, since it is possible to realize the processing of the minimum dimension d required without introducing a state-of-the-art exposure apparatus, the manufacturing cost of LSIs that are miniaturized and highly integrated such as memory devices is greatly reduced. be able to.

なお、本実施例では、ポジ型レジスト膜と架橋膜を用いて要求される最小寸法dを有する被加工膜を形成しているが、ネガ型レジスト膜と架橋膜を用いて要求される最小寸法dを有する被加工膜を形成してもよい。また、最小寸法dを有するライン&スペースパターンを形成しているが、必ずしもこれに限定するものではない。例えば、ラインが最小寸法dで、スペースが最小寸法dよりも大きな寸法であってもよい。   In this embodiment, the film to be processed having the required minimum dimension d is formed using a positive resist film and a crosslinked film, but the minimum dimension required using a negative resist film and a crosslinked film. A film to be processed having d may be formed. Moreover, although the line & space pattern which has the minimum dimension d is formed, it is not necessarily limited to this. For example, the line may be the minimum dimension d, and the space may be larger than the minimum dimension d.

次に、本発明の実施例2に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図14及び15は半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。それぞれの図(a)は平面図、それぞれの図(b)は平面図のA−A線に沿う断面図、それぞれの図(c)は平面図のB−B線に沿う断面図、それぞれの図(d)は平面図のC−C線に沿う断面図、それぞれの図(e)は平面図のD−D線に沿う断面図である。本実施例では、メモリデバイスの配線の微細パターンを高解像度の露光装置を用いずに形成している。また、被加工材に直接所望とするデバイス材料、例えば配線金属膜や、ゲート電極膜、フィン形状のトランジスタ素子領域、或いは素子分離領域間のシリコン基板等を用いて、実施例1と同様に、直接被加工材を加工して、半導体素子を形成している。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 14 and 15 are a plan view and a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device. Each figure (a) is a plan view, each figure (b) is a sectional view taken along the line AA in the plan view, each figure (c) is a sectional view taken along the line BB in the plan view, Drawing (d) is a sectional view which meets a CC line of a top view, and each figure (e) is a sectional view which meets a DD line of a top view. In this embodiment, the fine pattern of the wiring of the memory device is formed without using a high-resolution exposure apparatus. Further, using a desired device material directly on the workpiece, for example, a wiring metal film, a gate electrode film, a fin-shaped transistor element region, or a silicon substrate between element isolation regions, as in Example 1, A workpiece is directly processed to form a semiconductor element.

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図14に示すように、本実施例での微細パターン形成では、下地膜1上に被加工膜2a、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、レジスト膜5をパターニングし、第2のハードマスク4上にレジストパターン21を形成する。   As shown in FIG. 14, in the fine pattern formation in the present embodiment, a film 2a to be processed, a first hard mask 3 and a second hard mask 4 are formed on the base film 1 and then, for example, an excimer laser exposure apparatus. Thus, the resist film 5 is patterned by using a well-known lithography method, and a resist pattern 21 is formed on the second hard mask 4.

レジストパターン21形成後、実施例1と同様にレジスト膜5の側面及び上面に架橋膜6を選択的に形成する。この結果、レジスト膜5及び側壁架橋膜6からなるライン幅が3dとなり、スペース幅が最小寸法dとなる。   After the resist pattern 21 is formed, the crosslinked film 6 is selectively formed on the side surface and the upper surface of the resist film 5 as in the first embodiment. As a result, the line width composed of the resist film 5 and the sidewall cross-linking film 6 becomes 3d, and the space width becomes the minimum dimension d.

ここで、被加工膜2aには、配線に用いられる、例えば、アルミニウム(AL)膜を用いている。なお、これ以降の工程から第2のハードマスク4及び第1のハードマスク3からなるパターン形成まで(図12)は実施例1と同様なので説明を省略する。   Here, for example, an aluminum (AL) film used for wiring is used for the film 2a to be processed. Since the subsequent steps up to the pattern formation including the second hard mask 4 and the first hard mask 3 (FIG. 12) are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

次に、図15に示すように、第2のハードマスク4及び第1のハードマスク3をマスクにして、例えばRIE法を用いて被加工膜2aをエッチングする。ここで、被加工膜2aのエッチングは、第2のハードマスク4、第1のハードマスク3、及び下地膜1に対してアルミニウム(AL)膜からなる被加工膜2aのエッチングレートの大きな(選択比大)、例えば塩素や臭素系などのエッチングガスを用いたRIE条件を用いて垂直にエッチング加工するのが好ましい。RIE加工後、第2のハードマスク4及び第1のハードマスク3をエッチング除去する。   Next, as shown in FIG. 15, using the second hard mask 4 and the first hard mask 3 as a mask, the film 2a to be processed is etched using, for example, the RIE method. Here, the etching of the film 2a to be processed has a large etching rate for the film 2a made of an aluminum (AL) film with respect to the second hard mask 4, the first hard mask 3, and the base film 1 (selection is possible). For example, it is preferable to perform the etching process vertically using RIE conditions using an etching gas such as chlorine or bromine. After the RIE process, the second hard mask 4 and the first hard mask 3 are removed by etching.

この結果、メモリ素子部には、ライン幅が最小寸法dでスペース幅が最小寸法dを有する配線パターンが形成される。周辺回路部には、比較的寸法幅の大きな配線パターンが形成される。   As a result, a wiring pattern having a minimum line width d and a minimum space width d is formed in the memory element portion. A wiring pattern having a relatively large dimensional width is formed in the peripheral circuit portion.

上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、下地膜1上に配線に用いられる被加工膜2a、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、実施例1と同様にして、メモリ素子部に、最小寸法dを有する配線に用いられる被加工膜2aのラインパターンと最小寸法dを有する被加工膜2aのスペースパターンとが形成される。   As described above, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, the film to be processed 2a, the first hard mask 3, and the second hard mask 4 used for wiring are stacked on the base film 1, and then the embodiment is performed. 1, a line pattern of the processed film 2a used for the wiring having the minimum dimension d and a space pattern of the processed film 2a having the minimum dimension d are formed in the memory element portion.

このため、高解像度の露光装置を用いずに、リソグラフィ解像度以下の微細な最小寸法dを有する配線に用いられる被加工膜2aのライン&スペースパターンを従来よりも高精度に形成することができる。また、最先端の露光装置を導入せずに要求される最小寸法dの加工を実現することができるので、メモリデバイスなどの微細化、高集積度化されたLSIの製造コストを大幅に低減することができる。   For this reason, the line & space pattern of the film 2a to be processed used for the wiring having the fine minimum dimension d below the lithography resolution can be formed with higher accuracy than before without using a high resolution exposure apparatus. Further, since it is possible to realize the processing of the minimum dimension d required without introducing a state-of-the-art exposure apparatus, the manufacturing cost of LSIs that are miniaturized and highly integrated such as memory devices is greatly reduced. be able to.

なお、本実施例では、アルミニウム(AL)膜からなる被加工膜2aを要求される最小寸法dでエッチング加工しているが、単層或いは積層のゲート電極膜からなる被加工膜や、更には素子分離領域間のシリコン基板等を、ハードマスクをマスクにしてエッチング加工してもよい。   In this embodiment, the processed film 2a made of an aluminum (AL) film is etched with the required minimum dimension d. However, the processed film made of a single layer or a stacked gate electrode film, The silicon substrate or the like between the element isolation regions may be etched using a hard mask as a mask.

次に、本発明の実施例3に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図16乃至18は半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施例では、メモリデバイスのダマシン埋め込み配線の微細パターンを高解像度の露光装置を用いずに形成している。被加工材上には被加工材に対して加工選択比の大きなハードマスク層を設けている。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. 16 to 18 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device. In this embodiment, a fine pattern of damascene embedded wiring of a memory device is formed without using a high resolution exposure apparatus. On the workpiece, a hard mask layer having a large machining selection ratio with respect to the workpiece is provided.

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図16に示すように、メモリデバイスのダマシン埋め込み配線の微細パターン形成では、下地膜1上に被加工膜2、ハードマスク41を積層形成後、埋め込み材の剥離(図9)までを実施例1と同様に行い、メモリ素子部にラインLの寸法が最小寸法dで、スペースSの寸法が最小寸法dであるハードマスク41のライン&スペースパターンを形成する。ここで、ハードマスク41には、被加工膜2に対して十分な加工選択比が得られる膜を用いている。   As shown in FIG. 16, in the formation of a fine pattern of damascene embedded wiring of a memory device, after the film to be processed 2 and the hard mask 41 are formed on the base film 1, the process up to peeling of the embedded material (FIG. 9) is carried out. The line & space pattern of the hard mask 41 in which the dimension of the line L is the minimum dimension d and the dimension of the space S is the minimum dimension d is formed in the memory element portion. Here, as the hard mask 41, a film capable of obtaining a sufficient processing selection ratio with respect to the film to be processed 2 is used.

次に、図17に示すように、ハードマスク41をマスクにして、例えばRIE法を用いて被加工膜2をエッチングし、半導体素子を有する半導体下地膜1表面を露出させる。   Next, as shown in FIG. 17, using the hard mask 41 as a mask, the film to be processed 2 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the semiconductor base film 1 having the semiconductor elements.

続いて、図18に示すように、ハードマスク41を、選択的にエッチング除去する。この結果、メモリ素子部には、ライン幅が最小寸法dでスペース幅が最小寸法dを有する被加工膜2のライン&スペースパターンが形成される。周辺回路部には、比較的寸法幅の大きな開口部が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 18, the hard mask 41 is selectively removed by etching. As a result, a line & space pattern of the film to be processed 2 having a minimum line width d and a minimum space width d is formed in the memory element portion. An opening having a relatively large width is formed in the peripheral circuit portion.

そして、図示していないが、周知のダマシン法を用いて、メモリ素子部及び周辺回路部の被加工膜2の開口部に配線金属を埋め込む。ダマシン埋め込み配線を形成後、周知の技術を用いて層間絶縁膜や配線層形成などを行い、メモリデバイスが完成する。   Although not shown, a wiring metal is embedded in the openings of the film 2 to be processed in the memory element portion and the peripheral circuit portion using a known damascene method. After the damascene embedded wiring is formed, an interlayer insulating film and a wiring layer are formed using a well-known technique to complete the memory device.

上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、下地膜1上に被加工膜2、ハードマスク41を積層形成後、実施例1と同様にして、メモリ素子部に最小寸法dを有するハードマスク41のラインパターンと最小寸法dを有するハードマスク41のスペースパターンとを形成する。ハードマスク41をマスクにして被加工膜2をエッチング加工する。メモリ素子部では、最小寸法dを有する被加工膜2のラインパターンと最小寸法dを有する被加工膜2のスペースパターンとが形成される。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the processed film 2 and the hard mask 41 are stacked on the base film 1 and then the minimum dimension d is set in the memory element portion in the same manner as in the first embodiment. A line pattern of the hard mask 41 and a space pattern of the hard mask 41 having the minimum dimension d are formed. The processed film 2 is etched using the hard mask 41 as a mask. In the memory element portion, a line pattern of the processed film 2 having the minimum dimension d and a space pattern of the processed film 2 having the minimum dimension d are formed.

このため、実施例1と同様な効果の他に、ハードマスクを削減しているので実施例1よりも製造工程を削減することができる。   For this reason, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the number of hard masks is reduced, so that the manufacturing process can be reduced as compared with the first embodiment.

次に、本発明の実施例4に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図19乃至23は半導体装置の製造工程を示す断面図である。本実施例では、メモリデバイスのダマシン埋め込み配線の微細パターンを高解像度の露光装置を用いずに形成している。微細パターンは積層マスク構造プロセスを用いて形成している。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to the drawings. 19 to 23 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device. In this embodiment, a fine pattern of damascene embedded wiring of a memory device is formed without using a high resolution exposure apparatus. The fine pattern is formed using a laminated mask structure process.

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図19に示すように、メモリデバイスのダマシン埋め込み配線の微細パターン形成では、実施例1と同様に第2のハードマスクの第1の開口部を形成後(図3)、有機膜11及びシリコン含有膜12を積層形成して第2のハードマスク4の第1の開口部に有機膜11を埋め込む。   As shown in FIG. 19, in the fine pattern formation of the damascene embedded wiring of the memory device, after forming the first opening of the second hard mask (FIG. 3) in the same manner as in Example 1, the organic film 11 and silicon containing A film 12 is laminated and the organic film 11 is embedded in the first opening of the second hard mask 4.

ここで、有機膜11には、例えば膜を平坦化できる塗布型有機膜を用いている。他に、CVD法などを用いて有機膜を成膜しても良い。シリコン含有膜12には、例えば膜を平坦化できる塗布型酸化膜を用いている。他に、CVD法などを用いてシリコン含有膜を成膜しても良い。有機膜11及びシリコン含有膜12を積層形成後、ポジ型レジスト膜13を塗布する。   Here, as the organic film 11, for example, a coating type organic film capable of flattening the film is used. In addition, an organic film may be formed using a CVD method or the like. As the silicon-containing film 12, for example, a coating type oxide film that can flatten the film is used. In addition, a silicon-containing film may be formed using a CVD method or the like. After the organic film 11 and the silicon-containing film 12 are laminated, a positive resist film 13 is applied.

次に、図20に示すように、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、シリコン含有膜12上でポジ型レジスト膜13をパターニングしてレジストパターン23を形成する。メモリ素子部には実施例1のレジスト膜と同様にラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成し、周辺回路部はレジスト膜13で覆う。   Next, as shown in FIG. 20, the resist pattern 23 is formed by patterning the positive resist film 13 on the silicon-containing film 12 using, for example, an excimer laser exposure apparatus using a well-known lithography method. Similar to the resist film of the first embodiment, a line and space pattern having a line L dimension of 2d and a space S dimension of 2d is formed in the memory element portion, and the peripheral circuit portion is covered with the resist film 13.

続いて、図21に示すように、実施例1(図7)と同様にレジスト膜13の側面及び上面に選択的に架橋膜14を形成する。ここで、レジスト膜13側面に形成された架橋膜14の幅は略(1/2)dに形成される。この結果、レジスト膜13及び側壁架橋膜14からなるライン幅が3dとなり、スペース幅が最小寸法dとなる。   Subsequently, as shown in FIG. 21, a crosslinked film 14 is selectively formed on the side surface and the upper surface of the resist film 13 in the same manner as in Example 1 (FIG. 7). Here, the width of the cross-linked film 14 formed on the side surface of the resist film 13 is approximately (1/2) d. As a result, the line width composed of the resist film 13 and the sidewall cross-linking film 14 becomes 3d, and the space width becomes the minimum dimension d.

そして、図22に示すように、レジスト膜13及び側壁架橋膜14をマスクにして、例えばRIE法を用いてシリコン含有膜12をエッチングする。更に、シリコン含有膜12をマスクにして、例えばRIE法を用いて有機膜11をエッチングし、第2のハードマスク4表面を露出させる。   Then, as shown in FIG. 22, the silicon-containing film 12 is etched using, for example, the RIE method using the resist film 13 and the sidewall cross-linked film 14 as a mask. Further, using the silicon-containing film 12 as a mask, the organic film 11 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the second hard mask 4.

次に、図23に示すように、有機膜11をマスクにして、例えばRIE法を用いて、第2のハードマスク4をエッチングし、第1のハードマスク3表面を露出させる。第2のハードマスク4のエッチング後、有機膜11を、例えば酸素プラズマ処理により剥離する。   Next, as shown in FIG. 23, using the organic film 11 as a mask, the second hard mask 4 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the first hard mask 3. After the etching of the second hard mask 4, the organic film 11 is peeled off by, for example, oxygen plasma treatment.

この結果、メモリ素子部には、ライン幅が最小寸法dでスペース幅が最小寸法dを有する第2のハードマスク4のライン&スペースパターンが形成される。周辺回路部には、比較的寸法幅の大きな開口部が形成される。なお、これ以降の工程は実施例1と同様なので図示及び説明を省略する。   As a result, a line & space pattern of the second hard mask 4 having a minimum line width d and a minimum space width d is formed in the memory element portion. An opening having a relatively large width is formed in the peripheral circuit portion. Since the subsequent steps are the same as those of the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.

上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、下地膜1上に被加工膜2、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、第2のハードマスク4上にレジストパターン21を形成する。メモリ素子部ではラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成する。レジストパターン21を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜5の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜6を形成し、レジスト膜5と架橋膜6からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成する。レジスト膜5及び架橋膜6をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工し、第2のハードマスク4に最小寸法dの第1の開口部を形成する。第1の開口部を覆うように有機膜11を形成し、有機膜11上にシリコン含有膜12を形成する。シリコン含有膜12上に、メモリ素子部ではレジストパターン21に対して位置を2dシフトさせたラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを有するレジストパターン23を形成する。レジストパターン23を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜13の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜14を形成し、レジスト膜13と架橋膜14からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成する。レジスト膜13及び架橋膜14をマスクにしてシリコン含有膜12、有機膜11をエッチング加工し、有機膜11をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工して第2のハードマスク4に最小寸法dの第2の開口部を形成する。有機膜11を剥離して、メモリ素子部に最小寸法dを有する第2のハードマスク4のラインパターンと最小寸法dを有する第2のハードマスク4のスペースパターンとを形成する。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to this embodiment, the processed film 2, the first hard mask 3, and the second hard mask 4 are stacked on the base film 1, and then the second hard mask 4. A resist pattern 21 is formed thereon. In the memory element portion, a line & space pattern in which the dimension of the line L is 2d and the dimension of the space S is 2d is formed. After the resist pattern 21 is formed, a cross-linking film 6 having a dimension (1/2) d is formed on both sides of the resist film 5 having a dimension 2d in the memory element portion, and a line pattern having a dimension 3d composed of the resist film 5 and the cross-linking film 6 is formed. And a space pattern of the minimum dimension d is formed. The second hard mask 4 is etched using the resist film 5 and the crosslinked film 6 as a mask, and a first opening having a minimum dimension d is formed in the second hard mask 4. An organic film 11 is formed so as to cover the first opening, and a silicon-containing film 12 is formed on the organic film 11. On the silicon-containing film 12, a resist pattern 23 having a line & space pattern in which the dimension of the line L is 2d and the dimension of the space S is 2d is formed by shifting the position by 2d with respect to the resist pattern 21 in the memory element portion. . After the resist pattern 23 is formed, a cross-linking film 14 having a size (1/2) d is formed on both side surfaces of the resist film 13 having a size 2d in the memory element portion, and a line pattern having a size 3d composed of the resist film 13 and the cross-linking film 14 is formed. And a space pattern of the minimum dimension d is formed. The silicon-containing film 12 and the organic film 11 are etched using the resist film 13 and the cross-linked film 14 as a mask, and the second hard mask 4 is etched using the organic film 11 as a mask. A second opening of dimension d is formed. The organic film 11 is peeled off to form a line pattern of the second hard mask 4 having the minimum dimension d and a space pattern of the second hard mask 4 having the minimum dimension d in the memory element portion.

このため、実施例1の効果の他に、エッチバックによる埋め戻し材の埋め込み工程、埋め込み材のエッチング工程などを省略することができ、表面の平坦化ができるので、メモリデバイスなどの微細化、高集積度化されたLSIの製造コストを実施例1よりも低減することができる。   For this reason, in addition to the effects of the first embodiment, the backfill material embedding step by etch back, the embedding material etching step, and the like can be omitted, and the surface can be planarized. The manufacturing cost of the highly integrated LSI can be reduced as compared with the first embodiment.

次に、本発明の実施例5に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図23乃至28は半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図である。本実施例では、微細寸法のメモリ素子部のパターン形成は実施例1と同一にし、周辺回路部のパターンを実施例1とは異なる方法で形成している。   Next, a semiconductor device manufacturing method according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to the drawings. 23 to 28 are a plan view and a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor device. In this embodiment, the pattern formation of the fine memory element portion is the same as that of the first embodiment, and the pattern of the peripheral circuit portion is formed by a method different from that of the first embodiment.

以下、実施例1と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明を省略し、異なる部分のみ説明する。   In the following, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and only different portions are described.

図24に示すように、メモリデバイスに用いるダマシン埋め込み配線の微細パターン形成では、まず、半導体素子を有する半導体下地膜1上に被加工膜2、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、第2のハードマスク4上のポジ型レジスト膜5をパターニングして、レジストパターン21を形成する。周辺回路部にはポジ型レジスト膜5が覆われている。   As shown in FIG. 24, in forming a fine pattern of damascene embedded wiring used for a memory device, first, a film to be processed 2, a first hard mask 3, and a second hard mask 4 are formed on a semiconductor base film 1 having semiconductor elements. Then, the resist pattern 21 is formed by patterning the positive resist film 5 on the second hard mask 4 using a known lithography method, for example, with an excimer laser exposure apparatus. The peripheral circuit portion is covered with a positive resist film 5.

次に、実施例1と同様に、メモリ素子部の第2のハードマスク4に微細な第1の開口部を形成後、図25に示すように、第1のハードマスク3及び第2のハードマスク4上に、埋め戻し材7を第2のハードマスク4の開口部を埋め込むように形成する。周辺回路部には第2のハードマスク4上に埋め戻し材7が形成される。   Next, as in Example 1, after forming a fine first opening in the second hard mask 4 of the memory element portion, as shown in FIG. 25, the first hard mask 3 and the second hard mask 3 are formed. A backfill material 7 is formed on the mask 4 so as to fill the opening of the second hard mask 4. A backfill material 7 is formed on the second hard mask 4 in the peripheral circuit portion.

続いて、実施例1と同様に、埋め戻し材7を平坦研磨後、図26に示すように、例えばエキシマレーザ露光装置により、周知のリソグラフィ法を用いて、ポジ型レジスト膜8をパターニングし、メモリ素子部の第2のハードマスク4及び埋め戻し材7上にレジストパターン22を形成する。このとき、周辺回路部においてもポジ型レジスト膜8が第2のハードマスク4上に開口部を覆うようにパターニングされ、レジストパターン22が形成される。   Subsequently, as in Example 1, after the backfill material 7 is flatly polished, as shown in FIG. 26, the positive resist film 8 is patterned using a known lithography method using, for example, an excimer laser exposure apparatus, A resist pattern 22 is formed on the second hard mask 4 and the backfill material 7 of the memory element portion. At this time, also in the peripheral circuit portion, the positive resist film 8 is patterned on the second hard mask 4 so as to cover the opening, and a resist pattern 22 is formed.

そして、図27に示すように、水溶性有機材料であるRELACS材をレジスト膜8及び第2のハードマスク4上にスピンコートする。スピンコート後、所定の熱処理を行い、架橋膜9を形成する。熱処理後、現像処理を行い、未架橋部分のRELACS材を除去してレジスト膜8と接する部分に架橋膜9を形成する。このとき、周辺回路部のレジストパターン22の周囲にも架橋膜9が形成される。   Then, as shown in FIG. 27, a RELACS material, which is a water-soluble organic material, is spin-coated on the resist film 8 and the second hard mask 4. After spin coating, a predetermined heat treatment is performed to form a crosslinked film 9. After the heat treatment, development is performed to remove the RELACS material in the uncrosslinked portion, and a crosslinked film 9 is formed in a portion in contact with the resist film 8. At this time, the crosslinked film 9 is also formed around the resist pattern 22 in the peripheral circuit portion.

次に、図28に示すように、レジスト膜8及び側壁架橋膜9をマスクにして、例えばRIE法を用いて第2のハードマスク4をエッチングし、第1のハードマスク3表面を露出させる(メモリ素子部の第2のハードマスク4の第2の開口部形成)。メモリ素子部と同様に、周辺回路部の第2のハードマスク4は、レジスト膜8及び側壁架橋膜9をマスクにしてエッチングされる。これ以降は実施例1と同様なので図示及び説明を省略する。   Next, as shown in FIG. 28, using the resist film 8 and the sidewall cross-linking film 9 as a mask, the second hard mask 4 is etched using, for example, the RIE method to expose the surface of the first hard mask 3 ( Formation of second opening of second hard mask 4 of memory element portion). Similar to the memory element portion, the second hard mask 4 in the peripheral circuit portion is etched using the resist film 8 and the sidewall cross-linking film 9 as a mask. Since the subsequent steps are the same as those in the first embodiment, illustration and description thereof are omitted.

上述したように、本実施例の半導体装置の製造方法では、半導体素子を有する下地膜1上に被加工膜2、第1のハードマスク3、第2のハードマスク4を積層形成後、第2のハードマスク4上にポジ型レジスト膜5をパターン形成する。周辺回路部はポジ型レジスト膜5で覆う。メモリ素子部ではラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを形成する。レジストパターン21を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜5の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜6を形成し、レジスト膜5と架橋膜6からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成する。レジスト膜5及び架橋膜6をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工し、第2のハードマスク4に最小寸法dの第1の開口部を形成する。第1の開口部に埋め戻し材7を埋め込み後、第2のハードマスク4及び埋め込み材7上に、メモリ素子部ではレジストパターン21に対して位置を2dシフトさせたラインLの寸法が2dで、スペースSの寸法が2dのライン&スペースパターンを有するレジスト膜8を形成する。メモリ素子部と周辺回路部にレジストパターン22を形成後、メモリ素子部では寸法2dのレジスト膜8の両側面に寸法(1/2)dの架橋膜9を形成し、レジスト膜8と架橋膜9からなる寸法3dのラインパターンと最小寸法dのスペースパターンを形成し、周辺回路部のレジストパターン22の周辺に架橋膜9を形成する。レジスト膜8及び架橋膜9をマスクにして第2のハードマスク4をエッチング加工し、第2のハードマスク4に最小寸法dの第2の開口部と周辺回路部に開口部を形成する。このため、実施例1と同様な効果を有する。   As described above, in the method of manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the processed film 2, the first hard mask 3, and the second hard mask 4 are stacked on the base film 1 having the semiconductor elements, and then the second. A positive resist film 5 is patterned on the hard mask 4. The peripheral circuit portion is covered with a positive resist film 5. In the memory element portion, a line & space pattern in which the dimension of the line L is 2d and the dimension of the space S is 2d is formed. After the resist pattern 21 is formed, a cross-linking film 6 having a dimension (1/2) d is formed on both sides of the resist film 5 having a dimension 2d in the memory element portion, and a line pattern having a dimension 3d composed of the resist film 5 and the cross-linking film 6 is formed. And a space pattern of the minimum dimension d is formed. The second hard mask 4 is etched using the resist film 5 and the crosslinked film 6 as a mask, and a first opening having a minimum dimension d is formed in the second hard mask 4. After embedding the backfill material 7 in the first opening, the dimension of the line L, which is shifted by 2d with respect to the resist pattern 21 in the memory element portion, is 2d on the second hard mask 4 and the embedding material 7. Then, a resist film 8 having a line & space pattern in which the dimension of the space S is 2d is formed. After forming the resist pattern 22 in the memory element portion and the peripheral circuit portion, the memory element portion forms a cross-linking film 9 having a dimension (1/2) d on both sides of the resist film 8 having a dimension 2d. A line pattern having a dimension 3d of 9 and a space pattern having a minimum dimension d are formed, and the bridge film 9 is formed around the resist pattern 22 in the peripheral circuit portion. The second hard mask 4 is etched using the resist film 8 and the crosslinked film 9 as a mask, and an opening is formed in the second hard mask 4 in the second opening of the minimum dimension d and in the peripheral circuit portion. For this reason, it has the same effect as Example 1.

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

例えば、実施例では、配線やゲート加工に適用したがライン&スペースパターンを有するSTI素子分離領域の加工などにも適用することができる。   For example, in the embodiment, although applied to wiring and gate processing, it can also be applied to processing of an STI element isolation region having a line & space pattern.

更に、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
(付記1) 被加工材上に、第1のハードマスク及び第2のハードマスクを積層形成する工程と、前記第2のハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記第2のハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、前記第1のハードマスク開口部を埋め込むように、前記第2のハードマスク上に有機膜を形成する工程と、前記有機膜上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記絶縁膜及び前記有機膜をエッチングして開口部を形成する工程と、前記有機膜をマスクにして、前記開口部直下の前記第2のハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、前記有機膜を剥離して前記第1のハードマスク開口部を露出する工程と、前記第2のハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記第1のハードマスクをエッチングする工程と、前記前記第1のハードマスクをマスクにして、前記被加工材をエッチングする工程とを具備する半導体装置の製造方法。
Further, configurations as described in the following supplementary notes are conceivable.
(Supplementary Note 1) A step of laminating and forming a first hard mask and a second hard mask on a workpiece, a step of forming a first resist pattern on the second hard mask, and the first Forming a first cross-linked film on both sides or around the resist pattern, and etching the second hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask Forming a hard mask opening, forming an organic film on the second hard mask so as to embed the first hard mask opening, and forming an insulating film on the organic film A step, a step of forming a second resist pattern on the insulating film, a step of forming a second crosslinked film on both sides or the periphery of the second resist pattern, the second crosslinked film, and the Second review Etching the insulating film and the organic film using a resist pattern as a mask to form an opening, and etching the second hard mask directly below the opening using the organic film as a mask. Forming the second hard mask opening, peeling the organic film to expose the first hard mask opening, and using the second hard mask as a mask, the first and second A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: etching the first hard mask immediately below the hard mask opening; and etching the workpiece using the first hard mask as a mask.

(付記2)被加工材上にハードマスクを形成する工程と、前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記ハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、前記埋め戻し材を前記ハードマスク表面が露出するまで平坦化する工程と、前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に、前記埋め戻し材を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、前記埋め戻し材を剥離する工程と、前記ハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材をエッチングする工程とを具備し、前記第1及び第2のレジストパターン形成に用いられる露光装置の最小解像寸法が2dのとき、前記被加工材のライン及びスペース寸法が略dとなる半導体装置の製造方法。 (Additional remark 2) The process of forming a hard mask on a workpiece, The process of forming a 1st resist pattern on the said hard mask, A 1st crosslinked film on the both sides | surfaces or circumference | surroundings of the said 1st resist pattern Forming a first hard mask opening by etching the hard mask using the first crosslinked film and the first resist pattern as a mask, and the first hard mask. Forming the backfill material on the hard mask so as to embed the backfill material in the opening, planarizing the backfill material until the surface of the hard mask is exposed, the hard mask and the hard mask Forming a second resist pattern on the backfilling material so as to cover the backfilling material, and a second cross-linking film on both sides or around the second resist pattern Forming a second hard mask opening by etching the hard mask using the second cross-linked film and the second resist pattern as a mask; and peeling the backfill material. Using the hard mask as a mask, and etching the workpiece directly under the first and second hard mask openings, and used for forming the first and second resist patterns. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the line and space dimensions of the workpiece are approximately d when the minimum resolution dimension of the exposure apparatus is 2d.

(付記3) 前記被加工材は、ダマシン配線用絶縁膜、配線金属膜、ゲート電極膜、トランジスタ素子領域、或いは素子分離領域間のシリコン基板である付記1又は2のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 (Supplementary note 3) The semiconductor device according to any one of Supplementary notes 1 or 2, wherein the workpiece is a silicon substrate between an insulating film for damascene wiring, a wiring metal film, a gate electrode film, a transistor element region, or an element isolation region. Manufacturing method.

本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例1に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 1 of the invention. 本発明の実施例2に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 2 of the invention. 本発明の実施例2に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。9A and 9B are a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to Example 2 of the invention. 本発明の実施例3に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の製造工程を示す平面図及び断面図。The top view and sectional drawing which show the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 下地膜
2、2a 被加工膜
3 第1のハードマスク
4 第2のハードマスク
5、8、13 レジスト膜
6、9、14 架橋膜
7 埋め戻し材
11 有機膜
12 シリコン含有膜
21、22、23 レジストパターン
41 ハードマスク
d 最小寸法
L ライン
S スペース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base film 2, 2a Processed film 3 1st hard mask 4 2nd hard mask 5, 8, 13 Resist film 6, 9, 14 Crosslinking film 7 Backfill material 11 Organic film 12 Silicon-containing films 21, 22, 23 resist pattern 41 hard mask d minimum dimension L line S space

Claims (5)

被加工材上にハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、
前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記第1のハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、
前記埋め戻し材を前記ハードマスクの表面が露出するまで平坦化する工程と、
前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に、前記埋め戻し材を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、
前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記埋め戻し材を剥離する工程と、
前記ハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材をエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a hard mask on the workpiece; and
Forming a first resist pattern on the hard mask;
Forming a first crosslinked film on both sides or the periphery of the first resist pattern;
Etching the hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a first hard mask opening;
Forming the backfill material on the first hard mask so as to fill the backfill material in the first hard mask opening;
Planarizing the backfill material until the surface of the hard mask is exposed;
Forming a second resist pattern on the hard mask and the backfill material so as to cover the backfill material;
Forming a second cross-linked film on both sides or around the second resist pattern;
Etching the hard mask using the second crosslinked film and the second resist pattern as a mask to form a second hard mask opening;
Peeling the backfill material;
Etching the workpiece directly under the first and second hard mask openings using the hard mask as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
被加工材上にハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、
前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして第1のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記第1のハードマスク開口部を埋め込むように、前記ハードマスク上に有機膜を形成する工程と、
前記有機膜上にシリコン含有膜を形成する工程と、
前記シリコン含有膜上に、前記第1のハードマスク開口部を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、
前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記シリコン含有膜及び前記有機膜をエッチングして開口部を形成する工程と、
前記開口部直下の前記ハードマスクをエッチングして第2のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記有機膜を剥離して前記第1のハードマスク開口部を露出する工程と、
前記ハードマスクをマスクにして、前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材をエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a hard mask on the workpiece; and
Forming a first resist pattern on the hard mask;
Forming a first crosslinked film on both sides or the periphery of the first resist pattern;
Etching the hard mask using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a first hard mask opening;
Forming an organic film on the hard mask so as to embed the first hard mask opening;
Forming a silicon-containing film on the organic film;
Forming a second resist pattern on the silicon-containing film so as to cover the first hard mask opening;
Forming a second cross-linked film on both sides or around the second resist pattern;
Etching the silicon-containing film and the organic film with the second crosslinked film and the second resist pattern as a mask to form an opening;
Etching the hard mask directly under the opening to form a second hard mask opening;
Peeling the organic film to expose the first hard mask opening;
Etching the workpiece directly under the first and second hard mask openings using the hard mask as a mask;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
第1の回路部と前記第1の回路部よりも狭い寸法のパターンが設けられる第2の回路部を有する半導体装置の製造方法であって、
被加工材上にハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、
前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングし、前記第1の回路部に広幅ハードマスク開口部を形成し、前記第2の回路部に前記広幅ハードマスク開口部よりも狭い寸法の第1のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記広幅ハードマスク開口部及び前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記ハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、
前記埋め戻し材を前記ハードマスクの表面が露出するまで平坦化する工程と、
前記第1の回路部の前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上を覆い、前記第2の回路部の前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に前記埋め戻し材を覆うように第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第2の回路部の前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、
前記第2の回路部の前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして前記広幅ハードマスク開口部よりも狭い寸法の第2のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記埋め戻し材を剥離する工程と、
前記ハードマスクをマスクにして、前記第1の回路部の前記広幅ハードマスク開口部直下の前記被加工材と前記第2の回路部の前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材とをエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a first circuit portion and a second circuit portion provided with a pattern having a narrower dimension than the first circuit portion,
Forming a hard mask on the workpiece; and
Forming a first resist pattern on the hard mask;
Forming a first crosslinked film on both sides or the periphery of the first resist pattern;
The hard mask is etched using the first cross-linked film and the first resist pattern as a mask to form a wide hard mask opening in the first circuit portion, and the wide circuit portion in the second circuit portion. Forming a first hard mask opening having a narrower dimension than the hard mask opening;
Forming the backfill material on the hard mask so as to embed a backfill material in the wide hard mask opening and the first hard mask opening;
Planarizing the backfill material until the surface of the hard mask is exposed;
A second resist pattern is formed so as to cover the hard mask and the backfill material of the first circuit portion, and to cover the backfill material on the hard mask and the backfill material of the second circuit portion. Forming, and
Forming a second cross-linked film on both sides or around the second resist pattern of the second circuit portion;
A second hard mask opening having a size narrower than that of the wide hard mask opening by etching the hard mask using the second bridging film and the second resist pattern of the second circuit portion as a mask. Forming a step;
Peeling the backfill material;
Using the hard mask as a mask, the workpiece directly under the wide hard mask opening of the first circuit portion and the cover under the first and second hard mask openings of the second circuit portion. Etching the workpiece,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記第1及び第2のレジストパターンのライン及びスペースの寸法が2dのとき、前記第2のレジストパターンが前記第1のレジストパターンに対して位置を略2dシフトして形成され、前記第1のレジストパターンの側面に設けられた前記第1の架橋膜の寸法と前記第2のレジストパターンの側面に設けられた前記第2の架橋膜の寸法とが略(1/2)dであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   When the line and space dimensions of the first and second resist patterns are 2d, the second resist pattern is formed with a position shifted by approximately 2d with respect to the first resist pattern. The dimension of the first crosslinked film provided on the side surface of the resist pattern and the dimension of the second crosslinked film provided on the side surface of the second resist pattern are substantially (1/2) d. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is a semiconductor device manufacturing method. 第1の回路部と前記第1の回路部よりも狭い寸法のパターンが設けられる第2の回路部を有する半導体装置の製造方法であって、
被加工材上にハードマスクを形成する工程と、
前記ハードマスク上に第1のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1のレジストパターンの両側面或いは周囲に第1の架橋膜を形成する工程と、
前記第1の架橋膜及び前記第1のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングし、前記第2の回路部に第1のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記第1のハードマスク開口部に埋め戻し材を埋め込むように、前記ハードマスク上に前記埋め戻し材を形成する工程と、
前記埋め戻し材を前記ハードマスクの表面が露出するまで平坦化する工程と、
前記第1の回路部の前記ハードマスク上に開口部を有するとともに、前記第2の回路部の前記ハードマスク及び前記埋め戻し材上に前記埋め戻し材を覆うように、第2のレジストパターンを形成する工程と、
前記第1及び第2の回路部の前記第2のレジストパターンの両側面或いは周囲に第2の架橋膜を形成する工程と、
前記第1の回路部の前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして前記第1のハードマスク開口部よりも広い広幅ハードマスク開口部を形成し、前記第2の回路部の前記第2の架橋膜及び前記第2のレジストパターンをマスクにして、前記ハードマスクをエッチングして前記広幅ハードマスク開口部よりも狭い第2のハードマスク開口部を形成する工程と、
前記埋め戻し材を剥離する工程と、
前記ハードマスクをマスクにして、前記第1の回路部の前記広幅ハードマスク開口部直下の前記被加工材と前記第2の回路部の前記第1及び第2のハードマスク開口部直下の前記被加工材とをエッチングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device having a first circuit portion and a second circuit portion provided with a pattern having a narrower dimension than the first circuit portion,
Forming a hard mask on the workpiece; and
Forming a first resist pattern on the hard mask;
Forming a first crosslinked film on both sides or the periphery of the first resist pattern;
Etching the hard mask using the first crosslinked film and the first resist pattern as a mask to form a first hard mask opening in the second circuit portion;
Forming the backfill material on the hard mask such that the backfill material is embedded in the first hard mask opening;
Planarizing the backfill material until the surface of the hard mask is exposed;
A second resist pattern is formed so as to have an opening on the hard mask of the first circuit portion and to cover the backfill material on the hardmask and the backfill material of the second circuit portion. Forming, and
Forming a second cross-linking film on both sides or around the second resist pattern of the first and second circuit portions;
Using the second bridge film and the second resist pattern of the first circuit portion as a mask, the hard mask is etched to form a wide hard mask opening wider than the first hard mask opening. The second hard mask opening narrower than the wide hard mask opening by etching the hard mask using the second bridge film and the second resist pattern of the second circuit portion as a mask. Forming a step;
Peeling the backfill material;
Using the hard mask as a mask, the workpiece directly under the wide hard mask opening of the first circuit portion and the cover under the first and second hard mask openings of the second circuit portion. Etching the workpiece,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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