JP2010080625A - Method of forming mask pattern, and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、マスクパターンの形成方法および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 mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method.
半導体装置の微細化は、リソグラフィ技術に大きく依存する。そのため、リソグラフィの解像限界を下回る幅を有するデバイスパターンを形成することは、一般的には困難である。このような問題に対して、リソグラフィの解像性能を上回る密なデバイスパターンを形成する手法としてダブルパターニング技術があり、例えばダミーパターンの側壁に側壁パターンを形成し、この側壁パターンをマスクとしてエッチングを行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法によれば、ダミーパターンのピッチの半分のピッチでラインアンドスペースパターンを形成することが可能である。 The miniaturization of a semiconductor device greatly depends on lithography technology. For this reason, it is generally difficult to form a device pattern having a width less than the resolution limit of lithography. To solve this problem, there is a double patterning technique as a method for forming a dense device pattern that exceeds the resolution of lithography. For example, a sidewall pattern is formed on the sidewall of a dummy pattern, and etching is performed using this sidewall pattern as a mask. A method of performing this has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this method, it is possible to form a line and space pattern with a half pitch of the dummy pattern.
以下、代表的なダブルパターンニング技術として側壁加工によるダブルパターンニング法について説明する。ダブルパターニング法では、まずリソグラフィにおいて所望の倍ピッチのラインアンドスペースのレジストパターンを形成する。そして、該レジストパターンをマスクとして下層の側壁芯材膜のエッチング処理を行ない、レジストパターンを側壁芯材膜に転写し、芯材パターンを形成する。 Hereinafter, a double patterning method using sidewall processing as a typical double patterning technique will be described. In the double patterning method, a line-and-space resist pattern having a desired double pitch is first formed in lithography. Then, using the resist pattern as a mask, the lower side wall core material film is etched, and the resist pattern is transferred to the side wall core material film to form a core material pattern.
次に、芯材パターンにスリミング処理を施すことにより、芯材パターンを所望の寸法まで細める。次に、芯材パターンの側壁部に所望の厚さの堆積膜を堆積し、芯材を除去することでリソグラフィの解像パターンの半分のピッチのラインアンドスペースの側壁堆積膜パターンが形成できる。最終的には、この側壁堆積膜パターンをマスクとして、その下層にある被加工膜をエッチングすることで所望の被加工膜パターンが形成できる。 Next, the core material pattern is thinned to a desired dimension by performing a slimming process on the core material pattern. Next, a deposited film having a desired thickness is deposited on the side wall portion of the core material pattern, and the core material is removed, thereby forming a line-and-space side wall deposited film pattern having a half pitch of the resolution pattern of lithography. Finally, a desired film pattern to be processed can be formed by etching the film to be processed under the side wall deposited film pattern as a mask.
このようにして形成された被加工膜パターンは、芯材パターンが除去されて形成されたスペース(以降、Pair部と称する)と、元々のレジストパターン形成時でのスペース(以降、Adjacent部と称する)と、の異なる履歴を持つ2種類のスペース部分が交互に存在している。 The film pattern thus formed has a space formed by removing the core material pattern (hereinafter referred to as “Pair portion”) and a space when the original resist pattern is formed (hereinafter referred to as “Adjacent portion”). ) And two types of space portions having different histories exist alternately.
半導体製造プロセスにおいては、歩留まり、品質向上のために寸法管理と各工程へのフィードバックとが必要になる。従来のリソグラフィで露光したパターンをそのままドライエッチング下地に転写させるようなプロセスでは、露光量に対してリソグラフィ後の寸法から制御にフィードバックをかけることができた。 In the semiconductor manufacturing process, dimensional management and feedback to each process are required to improve yield and quality. In a process in which a pattern exposed by conventional lithography is transferred as it is to a dry etching base, feedback can be applied to the control from the dimension after lithography with respect to the exposure amount.
しかしながら、上述したような側壁加工によるダブルパターンニング法(側壁プロセス)により形成されたパターンにおいては、異なる履歴を持つ2種類のスペース部分であるPair部とAdjacent部とが存在し、両者の判別は困難であった。このため、ダブルパターンニング法で形成したパターンにおいては、欠陥が発生した場合に、その欠陥がPair部で発生したのか、Adjacent部で発生したのかを判別することが困難であり、欠陥原因の究明および対策が困難である、という問題があった。 However, in the pattern formed by the double patterning method (side wall process) by the side wall processing as described above, there are two types of space portions having different histories, a Pair portion and an Adjacent portion, and the discrimination between them is as follows. It was difficult. For this reason, in the pattern formed by the double patterning method, when a defect occurs, it is difficult to determine whether the defect has occurred in the Pair portion or the Adjacent portion. And there was a problem that countermeasures were difficult.
また、Pair部とAdjacent部とでは制御にフィードバックをかけるべき工程が異なるため、それぞれを判別しての寸法管理が必要となる。このため、側壁プロセスを用いた量産システム構築のためにはPair部とAdjacent部の判別が必須となる。しかしながら、形成されたパターンを見ただけでは、Pair部とAdjacent部との判別が難しくフィードバックによる制御を実施し難い、という問題があった。 In addition, since the process that should be fed back to the control is different between the Pair part and the Adjacent part, it is necessary to manage the dimensions separately. For this reason, for the construction of a mass production system using a side wall process, it is indispensable to distinguish between a pair part and an adjacent part. However, only by looking at the formed pattern, there is a problem that it is difficult to discriminate between the pair part and the adjacent part, and it is difficult to control by feedback.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、形成された被加工材のパターンの形成履歴を判別することが可能なマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method capable of determining the pattern formation history of the formed workpiece. And
本願発明の一態様によれば、下地領域上に第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とするマスクパターンの形成方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a step of forming a first line and space pattern on a base region, a step of forming a side wall pattern on a long side wall of a line portion of the first line and space pattern, Forming a protective pattern on the first line and space pattern to cover and protect a part of the line portion of the first line and space pattern; and using the protective pattern as a mask, the first line By removing the line portion of the and space pattern by wet etching, the remaining pattern portion in which the line portion of the first line and space pattern covered with the protective pattern remains, and the first line and space pattern A first space portion from which the line portion has been removed, and the first line and space. Forming a second line-and-space pattern composed of a second space portion that is a region between the side wall patterns adjacent to each other via a space portion of a pattern. A method of forming a pattern is provided.
また、本願発明の一態様によれば、ライン部が長手方向において複数の切断部を有することにより断続的に形成された第1のラインアンドスペースパターンを下地領域上に形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁および前記切断部に側壁パターンを形成する工程と、前記側壁パターンにより外周部を覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とするマスクパターンの形成方法が提供される。 Moreover, according to one aspect of the present invention, the step of forming the first line and space pattern formed intermittently by having the plurality of cut portions in the longitudinal direction on the base region, Forming a side wall pattern on a long side wall of the line portion of one line and space pattern and the cut portion, and covering and protecting the line portion of the first line and space pattern whose outer peripheral portion is covered by the side wall pattern Forming a protective pattern on the first line and space pattern, and removing the line portion of the first line and space pattern by wet etching using the protective pattern as a mask. A remaining pattern in which the line portion of the first line and space pattern covered is left. Between the sidewall portion adjacent to the first space portion through the space portion of the first line and space pattern, and the first space portion that is the region from which the line portion of the first line and space pattern has been removed. And a step of forming a second line-and-space pattern constituted by a second space portion which is a region. A method for forming a mask pattern is provided.
また、本願発明の一態様によれば、半導体装置における寸法をモニターするためのモニターパターンとしてラインアンドスペースパターンを形成する半導体装置の製造方法であって、下地領域上に第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、前記第2のラインアンドスペースパターンをマスクに用いて前記下地領域のエッチングを行うことにより、前記モニターパターンとして前記下地領域に前記第2のラインアンドスペースパターンが転写された第3のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method for forming a line and space pattern as a monitor pattern for monitoring dimensions in a semiconductor device, wherein the first line and space pattern is formed on a base region. Forming a side wall pattern on the long side wall of the line portion of the first line and space pattern, and protecting to cover a part of the line portion of the first line and space pattern A step of forming a pattern on the first line and space pattern, and wet etching removal of the line portion of the first line and space pattern using the protective pattern as a mask, thereby covering the pattern with the protective pattern. In addition, the line portion of the first line and space pattern remains. The remaining pattern portion, the first space portion that is the region from which the line portion of the first line and space pattern is removed, and the sidewall pattern that is adjacent via the space portion of the first line and space pattern A step of forming a second line and space pattern constituted by a second space portion, which is a region between, and etching of the base region using the second line and space pattern as a mask Forming a third line and space pattern in which the second line and space pattern is transferred to the base region as the monitor pattern, thereby providing a method of manufacturing a semiconductor device The
また、本願発明の一態様によれば、半導体装置における実デバイスパターンとしてラインアンドスペースパターンを形成する半導体装置の製造方法であって、下地領域上に第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、前記第2のラインアンドスペースパターンをマスクに用いて前記下地領域のエッチングを行うことにより、前記実デバイスパターンとして前記下地領域に前記第2のラインアンドスペースパターンが転写された第3のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method for forming a line and space pattern as an actual device pattern in a semiconductor device, the step of forming a first line and space pattern on a base region; Forming a side wall pattern on the long side wall of the line portion of the first line and space pattern, and a protection pattern for covering and protecting a part of the line portion of the first line and space pattern. Forming on the line and space pattern, and removing the line portion of the first line and space pattern by wet etching using the protective pattern as a mask, thereby A remaining pattern portion that leaves the line portion of the line and space pattern; and A first space portion that is a region from which a line portion of the first line and space pattern is removed and a first space portion that is an area between the side wall patterns that are adjacent to each other through the space portion of the first line and space pattern. A step of forming a second line and space pattern composed of two space portions, and etching the underlying region using the second line and space pattern as a mask. And a step of forming a third line and space pattern in which the second line and space pattern is transferred to the base region.
本発明によれば、形成された被加工材のパターンの形成履歴を判別することが可能なマスクパターンの形成方法を提供することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a mask pattern forming method capable of discriminating a pattern forming history of a formed workpiece.
本発明によれば、形成された被加工材のパターンの形成履歴を判別することが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of determining a pattern formation history of a formed workpiece.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。 A mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following description, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態では、半導体製造プロセスにおけるSTI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域の形成を例に、マスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を図1〜図7を用いて説明する。図1〜図4は、本実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。図5〜図7は、本実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。
(First embodiment)
In the first embodiment, a method for forming a mask pattern and a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIGS. 1 to 7, taking as an example the formation of an element isolation region having an STI (Shallow Trench Isolation) structure in a semiconductor manufacturing process. To do. 1 to 4 are cross-sectional views for explaining a mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment. 5 to 7 are plan views for explaining a mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment.
まず、半導体基板(例えば、シリコン基板)10を用意し、この半導体基板10の一面上に、図1(a)に示すように側壁芯材膜11を堆積し、さらに側壁芯材膜11上にフォトレジスト膜12を形成する。そして、通常のフォトリソグラフィを用いて、図1(b)、図5(a)に示すように側壁芯材膜11上に所望の倍ピッチのラインアンドスペースの第1のフォトレジストパターン12aを形成する。
First, a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 10 is prepared, and a
次に、図1(c)、図5(b)に示すように、第1のフォトレジストパターン12aをマスクとして用いて、例えばRIE(reactive ion etching)により下層の側壁芯材膜11のエッチング処理を行ない、第1のフォトレジストパターン12aを側壁芯材膜11に転写し、側壁芯材パターン11aを形成する。さらに、第1のフォトレジストパターン12aを除去する。
Next, as shown in FIGS. 1C and 5B, using the first
次に、図1(d)、図5(c)に示すように、側壁芯材パターン11aにスリミング処理を施すことにより、側壁芯材パターン11aを所望の寸法まで細める。次に、図2(a)、図6(a)に示すように、側壁芯材パターン11aの側壁部に、例えばCVDにより所望の厚さのSiN膜を堆積して側壁パターン13を形成する。
Next, as shown in FIGS. 1D and 5C, the
次に、側壁芯材パターン11aを除去する工程に入るが、側壁芯材パターン11aの一部を残すために、少なくとも側壁芯材パターン11aの一部を保護領域として覆って保護する保護パターンをリソグラフィで形成する。すなわち、図2(b)、図6(b)に示すように、側壁芯材パターン11aを残したい所望の領域上に、リソグラフィで第2のフォトレジストパターン14を形成する。図2(b)は図6(b)の線分A−Aにおける断面図である。
Next, the process of removing the side wall
そして、第2のフォトレジストパターン14を形成した状態で側壁芯材パターン11aをウェットエッチングにより除去することで、図2(c)、図2(d)、図6(c)に示すように、リソグラフィの解像パターンの半分のピッチのラインアンドスペースの側壁マスクパターン13aが形成される。図2(c)は図6(c)の線分A−Aにおける断面図である。図2(d)は図6(c)の線分B−Bにおける断面図である。
Then, by removing the sidewall
この側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースにおいては、側壁芯材パターン11aが除去された領域である側壁マスクパターン13aのスペース部(Pair部)13SPと、第1のフォトレジストパターン形成時からスペース部であって隣接する側壁マスクパターン13a間の領域であるスペース部(Pair部)13SPのスペース部(Adjacent部)13SAと、の異なる形成履歴を持つ2種類のスペース部分が交互に存在している。
In the line and space of the
第2のフォトレジストパターン14を形成していない領域では、図2(d)、図6(c)に示すように側壁芯材パターン11aが除去され、Pair部13SPが形成される。一方、第2のフォトレジストパターン14を形成した領域では、図2(c)、図6(c)に示すように、側壁芯材パターン11aがラインアンドスペースのPair部13SPの一部に残存した残存パターンである判別パターン部11bが形成される。
In the region where the
これにより、側壁芯材パターン11aのラインアンドスペースのスペース部においては、スペース部における判別パターン部11bの有無を確認することにより、そのスペース部がPair部13SPであるのか、またはAdjacent部13SAであるのかを容易に判別可能である。すなわち、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのスペース部において、判別パターン部11bが存在するスペース部はPair部13SPであり、判別パターン部11bが存在しないスペース部はAdjacent部13SAである。
Thereby, in the space part of the line and space of the side wall
次に、側壁マスクパターン13aと判別パターン部11bとをマスクとして、その下層にある半導体基板10を例えばRIEによりエッチングすることで、図3(a)、図3(b)に示すように、側壁マスクパターン13aおよび判別パターン部11bのパターンが転写されたラインアンドスペースの被加工材パターンが形成される。図3(a)は図6(c)の線分A−Aの位置に対応した断面図である。図3(b)は図6(c)の線分B−Bの位置に対応した断面図である。
Next, using the
すなわち、半導体基板10の表面には、被加工材パターンのラインアンドスペースのライン部としてライン部10Lが形成される。また、被加工材パターンのラインアンドスペースのスペース部としては、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのPair部13SPに対応したスペース部10SPと、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのAdjacent部13SAに対応したスペース部10SAと、が形成される。このスペース部10SPとスペース部10SAとがSTIの素子分離溝となる。また、スペース部10SPの一部には、隣接するライン部10L間を接続する判別パターン部10Cが形成される。
That is, a
これにより、半導体基板10に形成されたラインアンドスペースのスペース部においては、スペース部における判別パターン部10Cの有無を確認することにより、そのスペース部がPair部13SPにより形成されたスペース部であるスペース部10SPであるか、Adjacent部13SAにより形成されたスペース部であるスペース部10SAであるかを容易に判別可能である。すなわち、ラインアンドスペースのスペース部において、判別パターン部10Cが存在するスペース部はスペース部10SPであり、判別パターン部10Cが存在しないスペース部はスペース部10SAである。
Thereby, in the space part of the line and space formed in the
その後、図3(c)、図3(d)、図7(a)に示すように、側壁マスクパターン13aと判別パターン部11bとを除去する。図3(c)は図7(a)の線分A−Aの位置に対応した断面図である。図3(d)は図7(a)の線分B−Bの位置に対応した断面図である。そして、スペース部10SP内およびスペース部10SA内に絶縁物として例えばシリコン酸化膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成することで、図4(a)、図4(b)、図7(b)に示すように、素子分離領域15が形成され、素子分離領域15に囲まれた領域がアクティブエリアAAとされる。図4(a)は図7(b)の線分A−Aにおける断面図である。図4(b)は図7(b)の線分B−Bにおける断面図である。
Thereafter, as shown in FIGS. 3C, 3D, and 7A, the
なお、上記においては判別パターン部11bを複数箇所に残存させているが、Pair部13SPとAdjacent部13SAとは交互に存在するため、判別パターン部11bが1箇所だけ判別できれば、他のスペース部がPair部13SPであるのか、またはAdjacent部13SAであるのかを判別可能である。
In the above description, the
また、上記においては、半導体製造プロセスにおける基板への素子分離領域15の形成を例に説明したがこれに限定されるものではなく、例えばゲート電極などのデバイスパターンや、半導体装置における寸法をモニターするためのモニターパターン(TEG:Test Element Group)などに広く適用することが可能である。
In the above description, the formation of the
上述したように、一実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法によれば、Pair部13SPとAdjacent部13SPとを判別するための判別パターン部11bがマスクパターンにおけるラインアンドスペースのPair部13SPの一部に形成されたマスクパターンを形成する。
As described above, according to the mask pattern forming method according to the embodiment, the
そして、このマスクパターンを用いて半導体基板10をエッチング加工することにより、半導体基板10に形成された被加工パターンのうち、Pair部13SPにより形成されたスペース部10SPに判別パターン部10Cが形成される。これにより、半導体基板10に形成されたパターンにおける欠陥の発生に際して、欠陥の発生領域がPair部13SPまたはAdjacent部13SPのいずれの領域であるのかを容易に判別することができ、パターン欠陥が発生した領域の形成履歴を容易に知ることが可能となる。したがって、一実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法によれば、パターン欠陥の発生工程を容易に判別可能なパターンを形成することができる。
Then, by etching the
また、一実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、上述したマスクパターンの形成方法を用いて作製したマスクパターンを用いて半導体基板10をエッチング加工することにより、半導体基板10に形成された被加工パターンのうち、Pair部13SPにより形成されたスペース部10SPに判別パターン部10Cを形成する。これにより、半導体基板10に形成されたパターンにおける欠陥の発生に際して、欠陥の発生領域がPair部13SPまたはAdjacent部13SPのいずれの領域であるのかを容易に判別することができ、パターン欠陥が発生した領域の形成履歴を容易に知ることが可能となる。したがって、一実施の形態にかかる半導体装置の製造方法によれば、パターン欠陥の発生工程を容易に判別することができ、欠陥原因の究明および対策をスムーズに行うことが可能な、高歩留まりへの改善が容易なパターンを形成することができる。
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment, the
さらに、上記のようにして形成した被加工パターンにおいては、形成履歴がPair部13SPおよびAdjacent部13SPのどちらに対応するかを判別できるため、被加工材パターンのスペース部10SPとスペース部10SAとの寸法に応じて、フィードバックすべき工程をスペース部10SPとスペース部10SAとで個別に制御することが可能となり、歩留まり、品質向上のために寸法管理が実現可能である。 Furthermore, in the work pattern formed as described above, it can be determined whether the formation history corresponds to the pair part 13SP or the adjacent part 13SP, so that the space part 10SP and the space part 10SA of the work material pattern Depending on the dimensions, the process to be fed back can be individually controlled by the space part 10SP and the space part 10SA, and dimensional management can be realized for yield and quality improvement.
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態において、側壁芯材パターン11aをウェットエッチングにより除去する工程(図2(c)、図2(d)、図6(c))では、エッチング薬液がスペース部(Pair部)13SPに侵入することにより、図8に示すように側壁芯材パターン11aが第2のフォトレジストパターン14を形成した領域よりも後退し、判別パターン部11bが所望の大きさよりも小さく形成される虞がある。図8においては、エッチング薬液がスペース部(Pair部)13SPに侵入することにより、第2のフォトレジストパターン14で覆われた側壁芯材パターン11aが後退領域11cの分だけ後退して判別パターン部11bが形成されている。図8は、側壁芯材パターン11aが第2のフォトレジストパターン14を形成した領域よりも後退した状態を示す断面図である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, in the step of removing the sidewall
そこで、第2の実施の形態では、この側壁芯材パターン11aの後退を防止するマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を図9〜図11を用いて説明する。図9〜図11は、本実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法および半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、第1のフォトレジストパターン12aに、その長手方向において複数の切れ目(切断部)を入れることである。すなわち、第1のフォトレジストパターン12aを、その長手方向において断続的に形成する。
Therefore, in the second embodiment, a mask pattern forming method and a semiconductor device manufacturing method for preventing the sidewall
第2の実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法では、まず、第1の実施の形態と同様に半導体基板(例えば、シリコン基板)10を用意し、この半導体基板10の一面上に、側壁芯材膜11を堆積し、さらに側壁芯材膜11上にフォトレジスト膜12を形成する(図1(a)参照)。
In the mask pattern forming method according to the second embodiment, first, a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 10 is prepared as in the first embodiment, and a sidewall core is formed on one surface of the
そして、通常のフォトリソグラフィを用いて、図9(a)に示すように側壁芯材膜11上に所望の倍ピッチのラインアンドスペースの第1のフォトレジストパターン12b、12cを形成する。ここで、第1のフォトレジストパターン12bは第1の実施の形態の第1のフォトレジストパターン12aと同様に、その長手方向において切れ目のない連続したパターンである。また、第1のフォトレジストパターン12cは、その長手方向において切れ目を有する断続的に形成されたパターンである。
Then, as shown in FIG. 9A,
次に、図9(b)に示すように、第1のフォトレジストパターン12b、12cをマスクとして用いて、例えばRIE(reactive ion etching)により下層の側壁芯材膜11のエッチング処理を行ない、第1のフォトレジストパターン12b、12cを側壁芯材膜11に転写し、側壁芯材パターン11d、11eを形成する。ここで、側壁芯材パターン11dは、第1の実施の形態の側壁芯材パターン11aと同様に、その長手方向において切れ目のない連続したパターンである。側壁芯材パターン11eは、その長手方向において切れ目(切断部)を有する断続的に形成されたパターンである。さらに、第1のフォトレジストパターン12b、12cを除去する。
Next, as shown in FIG. 9B, using the
次に、9(c)に示すように、側壁芯材パターン11d、11eにスリミング処理を施すことにより、側壁芯材パターン11d、11eを所望の寸法まで細める。次に、図10(a)に示すように、側壁芯材パターン11d、11eの側壁部および切れ目(切断部)に、例えばCVDにより所望の厚さのSiN膜を堆積して側壁パターン13を形成する。ここで、側壁芯材パターン11eはその長手方向において切れ目を有する断続的に形成されたパターンであるため、側壁芯材パターン11eの切れ目部分にも側壁パターン13が形成される。すなわち、Pair部13SPとなる領域にも側壁パターン13が形成され、側壁芯材パターン11eは、半導体基板10の面内方向における外周部が全て側壁パターン13で覆われる。
Next, as shown in FIG. 9C, the side wall
次に、側壁芯材パターン11d、11eを除去する工程に入るが、側壁芯材パターン11eの一部を残すために、側壁芯材パターン11d、11eをカバーして保護する除去カバー領域をリソグラフィで形成する。すなわち、図10(b)に示すように、側壁芯材パターン11eを残す所望の領域上に、リソグラフィで第2のフォトレジストパターン14を形成する。
Next, the process of removing the side wall
そして、第2のフォトレジストパターン14を形成した状態で側壁芯材パターン11d、11eをウェットエッチングにより除去することで、図10(c)に示すように、リソグラフィの解像パターンの半分のピッチのラインアンドスペースの側壁マスクパターン13aが形成される。ここで、側壁芯材パターン11eは、半導体基板10の面内方向における外周部が全て側壁パターン13で覆われているため、全体が第2のフォトレジストパターン14で覆われた側壁芯材パターン11eは、側壁芯材パターン11eが除去された領域(スペース部(Pair部)13SP)からエッチング薬液が侵入することによる後退が防止され、側壁芯材パターン11eがそのままの大きさで残存した残存パターンである判別パターン部11bとされる。
Then, by removing the sidewall
この側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースにおいては、側壁芯材パターン11d、11eが除去されて形成されたスペース部(Pair部)13SPと、第1のフォトレジストパターン形成時からスペース部であったスペース部(Adjacent部)13SAと、の異なる形成履歴を持つ2種類のスペース部分が交互に存在している。
In the line and space of the
第2のフォトレジストパターン14を形成していない領域では、図10(c)に示すように側壁芯材パターン11d、11eが除去され、Pair部13SPが形成される。一方、第2のフォトレジストパターン14を形成した領域では、図10(c)に示すように、側壁芯材パターン11eがラインアンドスペースのPair部13SPの一部に残存し、判別パターン部11bが形成される。
In the region where the
これにより、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのスペース部においては、スペース部における判別パターン部11bの有無を確認することにより、そのスペース部がPair部13SPであるのか、またはAdjacent部13SAであるのかを容易に判別可能である。すなわち、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのスペース部において、判別パターン部11bが存在するスペース部はPair部13SPであり、判別パターン部11bが存在しないスペース部はAdjacent部13SAである。
Thereby, in the space part of the line and space of the side
次に、側壁マスクパターン13aと判別パターン部11bとをマスクとして、その下層にある半導体基板10を例えばRIEによりエッチングし、側壁マスクパターン13aと判別パターン部11bとを除去する。これにより、図11(a)に示すように、側壁マスクパターン13aおよび判別パターン部11bのパターンが転写されたラインアンドスペースの被加工材パターンが形成される。
Next, using the
半導体基板10の表面には、ラインアンドスペースのライン部としてライン部10Lが形成される。また、ラインアンドスペースのスペース部としては、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのPair部13SPに対応したスペース部10SPと、側壁マスクパターン13aのラインアンドスペースのAdjacent部13SAに対応したスペース部10SAと、が形成される。このスペース部10SPとスペース部10SAとがSTIの素子分離溝となる。また、スペース部10SPの一部には、隣接するライン部10L間を接続する判別パターン部10Cが形成される。
On the surface of the
これにより、半導体基板10に形成されたラインアンドスペースのスペース部においては、スペース部における判別パターン部10Cの有無を確認することにより、そのスペース部がPair部13SPにより形成されたスペース部であるスペース部10SPであるか、Adjacent部13SAにより形成されたスペース部であるスペース部10SAであるかを容易に判別可能である。すなわち、ラインアンドスペースのスペース部において、判別パターン部10Cが存在するスペース部はスペース部10SPであり、判別パターン部10Cが存在しないスペース部はスペース部10SAである。
Thereby, in the space part of the line and space formed in the
そして、スペース部10SP内およびスペース部10SA内に絶縁物として例えばシリコン酸化膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成することで、図10(b)に示すように、素子分離領域15が形成され、素子分離領域15に囲まれた領域がアクティブエリアAAとされる。
Then, by forming, for example, a silicon oxide film as an insulator in the space portion 10SP and the space portion 10SA by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, an
上述したように、一実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法によれば、Pair部13SPとAdjacent部13SPとを判別するための判別パターン部11bがマスクパターンにおけるラインアンドスペースのPair部13SPの一部に形成されたマスクパターンを形成する。
As described above, according to the mask pattern forming method according to the embodiment, the
また、この一実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法によれば、側壁芯材パターン11eを、その長手方向において切れ目を有する断続的に形成されたパターンとして形成する。そして、側壁芯材パターン11eの、半導体基板10の面内方向における外周部を全て側壁パターン13で覆い、その上に第2のフォトレジストパターン14を形成した状態で、側壁芯材パターン11d、11eをウェットエッチングにより除去する。これにより、側壁芯材パターン11d、11eを除去する際に、残存させるべき側壁芯材パターン11eがエッチング薬液によりエッチングされて後退すること、すなわち判別パターン部11bが所望の大きさよりも小さく形成されることを防止することができ、より確実に所望の判別パターン部11bを形成することができる。
In addition, according to the mask pattern forming method according to this embodiment, the sidewall
そして、このマスクパターンを用いて半導体基板10をエッチング加工することにより、半導体基板10に形成された被加工パターンのうち、Pair部13SPにより形成されたスペース部10SPに判別パターン部10Cが形成される。これにより、半導体基板10に形成されたパターンにおける欠陥の発生に際して、欠陥の発生領域がPair部13SPまたはAdjacent部13SPのいずれの領域であるのかを容易に判別することができ、パターン欠陥が発生した領域の形成履歴を容易に知ることが可能となる。したがって、一実施の形態にかかるマスクパターンの形成方法によれば、パターン欠陥の発生工程を容易に判別可能なパターンを形成することができる。
Then, by etching the
さらに、上記のようにして形成した被加工パターンにおいては、形成履歴がPair部13SPおよびAdjacent部13SPのどちらに対応するかを判別できるため、被加工パターンのスペース部10SPとスペース部10SAとの寸法に応じて、フィードバックすべき工程をスペース部10SPとスペース部10SAとで個別に制御することが可能となり、歩留まり、品質向上のために寸法管理が実現可能である。 Furthermore, in the pattern to be processed formed as described above, it can be determined whether the formation history corresponds to the pair part 13SP or the adjacent part 13SP, and therefore the dimensions of the space part 10SP and the space part 10SA of the pattern to be processed. Accordingly, the process to be fed back can be individually controlled by the space part 10SP and the space part 10SA, and dimensional management can be realized for yield and quality improvement.
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態では第1の実施の形態および第2の実施の形態で説明した方法で作製した被加工パターンのスペース部10SPとスペース部10SAとの寸法に応じて、パターンの寸法決定工程へのフィードバック方法について説明する。図12は、パターン形成時においてパターンの寸法を決定する主要な工程への寸法データのフィードバック方法を説明するためのフローチャートである。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the pattern dimension determining step is performed according to the dimensions of the space portion 10SP and the space portion 10SA of the pattern to be processed produced by the method described in the first embodiment and the second embodiment. The feedback method is explained. FIG. 12 is a flowchart for explaining a dimension data feedback method to main processes for determining a pattern dimension during pattern formation.
リソグラフィにより第1のフォトレジストパターン12aを形成し(ステップS100)、第1のフォトレジストパターン12aの寸法を測定する(ステップS110)。第1のフォトレジストパターン12aの寸法は、随時、露光量に対してフィードバックする(ステップS180)。
A
次に、側壁芯材パターン11aを形成し(ステップS120)、この側壁芯材パターン11aに対してスリミング処理を施す(ステップS130)。次に、側壁芯材パターン11aの側壁に側壁堆積膜を形成し(ステップS140)、側壁芯材パターン11aを除去し、側壁マスクパターン13aおよび判別パターン部11bを形成する(ステップS150)。
Next, the side wall
次に、側壁マスクパターン13aおよび判別パターン部11bをマスクとして、その下層にある半導体基板10を例えばRIEによりエッチングしてライアンドスペースの被加工材パターンを形成し(ステップS160)、被加工材パターンの寸法を測定する(ステップS170)。すなわち、被加工材パターンのそれぞれのスペース部が、Pair部13SPにより形成されたスペース部であるスペース部10SPであるか、Adjacent部13SAにより形成されたスペース部であるスペース部10SAであるかを判別するとともに寸法を測定し、またライン部10Lの寸法を測定する。
Next, using the
そして、測定した被加工材パターンの各寸法は、該当する工程へそれぞれフィードバックする。すなわち、スペース部10SPの寸法は、随時、スリミング寸法に対してフィードバックする(ステップS190)。ライン部10Lの寸法は、随時、側壁堆積膜の膜厚寸法に対してフィードバックする(ステップS200)。スペース部10SAの寸法は、随時、RIE条件に対してフィードバックする(ステップS210)。
And each dimension of the measured workpiece pattern is fed back to the corresponding process. That is, the dimension of the space portion 10SP is fed back to the slimming dimension at any time (step S190). The dimension of the
上述したように、第1の実施の形態および第2の実施の形態で説明した方法において、
測定した被加工材パターンの各寸法を用いてフィードバックを掛けることにより、品質向上のための詳細な寸法管理が可能となり、高歩留りを実現することができる。
As described above, in the method described in the first embodiment and the second embodiment,
By applying feedback using each dimension of the measured workpiece pattern, detailed dimension management for quality improvement is possible, and high yield can be realized.
10 半導体基板、10C 判別パターン部、10L ライン部、10SA 被加工材パターンのスペース部、10SP 被加工材パターンのスペース部、11 側壁芯材膜、
11a 側壁芯材パターン、11b 判別パターン部、11c 後退領域、12 フォトレジスト膜、12a 第1のフォトレジストパターン、12b 第1のフォトレジストパターン、12c 第1のフォトレジストパターン、13 側壁パターン、13a 側壁マスクパターン、13SP 側壁マスクパターンのスペース部(Pair部)、13SA 側壁マスクパターンのスペース部(Adjacent部)、14 第2のフォトレジストパターン、15 素子分離領域。
DESCRIPTION OF
11a Side wall core material pattern, 11b Discrimination pattern portion, 11c Retraction region, 12 Photoresist film, 12a First photoresist pattern, 12b First photoresist pattern, 12c First photoresist pattern, 13 Sidewall pattern, 13a Sidewall Mask pattern, 13SP Side wall mask pattern space part (Pair part), 13SA Side wall mask pattern space part (Adjacent part), 14 Second photoresist pattern, 15 Element isolation region.
Claims (5)
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とするマスクパターンの形成方法。 Forming a first line and space pattern on the underlying region;
Forming a side wall pattern on the long side wall of the line portion of the first line and space pattern;
Forming a protective pattern on the first line and space pattern to cover and protect a part of the line portion of the first line and space pattern;
The residual line portion of the first line and space pattern covered with the protective pattern is left by wet etching and removing the line portion of the first line and space pattern using the protective pattern as a mask. Between the pattern part, the first space part which is the region from which the line part of the first line and space pattern is removed, and the side wall pattern adjacent to each other through the space part of the first line and space pattern Forming a second line and space pattern constituted by a second space portion that is a region; and
A method of forming a mask pattern, comprising:
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁および前記切断部に側壁パターンを形成する工程と、
前記側壁パターンにより外周部を覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とするマスクパターンの形成方法。 Forming a first line and space pattern formed intermittently by having a plurality of cut portions in the longitudinal direction on the underlying region;
Forming a side wall pattern on a long side wall of the line portion of the first line and space pattern and the cut portion; and
Forming a protective pattern on the first line and space pattern to cover and protect the line portion of the first line and space pattern whose outer peripheral portion is covered with the sidewall pattern;
The residual line portion of the first line and space pattern covered with the protective pattern is left by wet etching and removing the line portion of the first line and space pattern using the protective pattern as a mask. Between the pattern part, the first space part which is the region from which the line part of the first line and space pattern is removed, and the side wall pattern adjacent to each other through the space part of the first line and space pattern Forming a second line and space pattern constituted by a second space portion that is a region; and
A method of forming a mask pattern, comprising:
下地領域上に第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
前記第2のラインアンドスペースパターンをマスクに用いて前記下地領域のエッチングを行うことにより、前記モニターパターンとして前記下地領域に前記第2のラインアンドスペースパターンが転写された第3のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A manufacturing method of a semiconductor device for forming a line and space pattern as a monitor pattern for monitoring dimensions in a semiconductor device,
Forming a first line and space pattern on the underlying region;
Forming a side wall pattern on the long side wall of the line portion of the first line and space pattern;
Forming a protective pattern on the first line and space pattern to cover and protect a part of the line portion of the first line and space pattern;
The residual line portion of the first line and space pattern covered with the protective pattern is left by wet etching and removing the line portion of the first line and space pattern using the protective pattern as a mask. Between the pattern part, the first space part which is the region from which the line part of the first line and space pattern is removed, and the side wall pattern adjacent to each other through the space part of the first line and space pattern Forming a second line and space pattern constituted by a second space portion that is a region; and
A third line and space pattern in which the second line and space pattern is transferred to the base region as the monitor pattern by etching the base region using the second line and space pattern as a mask. Forming a step;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
下地領域上に第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の長側壁に、側壁パターンを形成する工程と、
前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部の一部を覆って保護する保護パターンを前記第1のラインアンドスペースパターン上に形成する工程と、
前記保護パターンをマスクに用いて前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部をウェットエッチング除去することにより、前記保護パターンにより覆われた前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部を残存させた残存パターン部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのライン部が除去された領域である第1のスペース部と、前記第1のラインアンドスペースパターンのスペース部を介して隣接する前記側壁パターン間の領域である第2のスペース部と、により構成される第2のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
前記第2のラインアンドスペースパターンをマスクに用いて前記下地領域のエッチングを行うことにより、前記実デバイスパターンとして前記下地領域に前記第2のラインアンドスペースパターンが転写された第3のラインアンドスペースパターンを形成する工程と、
を含む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 for forming a line and space pattern as an actual device pattern in a semiconductor device,
Forming a first line and space pattern on the underlying region;
Forming a side wall pattern on the long side wall of the line portion of the first line and space pattern;
Forming a protective pattern on the first line and space pattern to cover and protect a part of the line portion of the first line and space pattern;
The residual line portion of the first line and space pattern covered with the protective pattern is left by wet etching and removing the line portion of the first line and space pattern using the protective pattern as a mask. Between the pattern part, the first space part which is the region from which the line part of the first line and space pattern is removed, and the side wall pattern adjacent to each other through the space part of the first line and space pattern Forming a second line and space pattern constituted by a second space portion that is a region; and
A third line and space in which the second line and space pattern is transferred to the underlying region as the actual device pattern by etching the underlying region using the second line and space pattern as a mask. Forming a pattern;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記残存パターン部に対応するパターンの有無により、前記第3のラインアンドスペースパターンにおける各スペース部が前記第1のスペース部に対応するスペース部および前記第2のスペース部に対応するスペース部のいずれであるかを判別する工程と、
前記第3のラインアンドスペースパターンにおけるスペース部が前記第1のスペース部に対応するスペース部である場合に、該スペース部の前記寸法データを前記第1のラインアンドスペースパターンを形成する工程にフィードバックする工程と、
前記第3のラインアンドスペースパターンにおけるスペース部が前記第2のスペース部に対応するスペース部である場合に、該スペース部の前記寸法データを前記第3のラインアンドスペースパターンを形成する工程にフィードバックする工程と、
を含むことを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。 Measuring the dimension of the space portion of the third line and space pattern to obtain dimension data;
Depending on the presence or absence of a pattern corresponding to the remaining pattern portion, each of the space portions in the third line and space pattern is either a space portion corresponding to the first space portion or a space portion corresponding to the second space portion. A step of determining whether or not
When the space portion in the third line and space pattern is a space portion corresponding to the first space portion, the dimension data of the space portion is fed back to the step of forming the first line and space pattern. And a process of
When the space portion in the third line and space pattern is a space portion corresponding to the second space portion, the dimension data of the space portion is fed back to the step of forming the third line and space pattern. And a process of
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein:
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