JP3351708B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3351708B2
JP3351708B2 JP12960397A JP12960397A JP3351708B2 JP 3351708 B2 JP3351708 B2 JP 3351708B2 JP 12960397 A JP12960397 A JP 12960397A JP 12960397 A JP12960397 A JP 12960397A JP 3351708 B2 JP3351708 B2 JP 3351708B2
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film
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material film
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博之 矢野
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Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法、特に平坦化技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a planarization technique.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の平坦化技術としては、SOG(ス
ピンオングラス)、レジストエッチバック、CMP(化
学的機械的研磨)等があげられる。しかしながら、SO
Gやレジストエッチバックでは、図8に示すように、半
導体チップ内における下地51のパターン密度の差によ
って、コーティングした膜52の表面に段差が残るとい
う問題がある。また、スピンコートした膜を平坦にする
ためにリフローアニールも行われるが、図9に示すよう
に、リフローアニールは段差の角をスムーズにするだけ
であり、絶対的な段差は残ってしまう。また、高温で非
常に粘度の低い材料をコーティングしたとしても、図1
0(a)及び(b)に示すように、半導体基板には反り
や厚さのばらつきがあるため、コーティング膜自体の厚
さが大きなばらつきを持つことになってしまう。
2. Description of the Related Art Conventional planarization techniques include SOG (spin-on-glass), resist etch-back, and CMP (chemical mechanical polishing). However, SO
In the case of G or resist etch-back, as shown in FIG. 8, there is a problem that a step is left on the surface of the coated film 52 due to a difference in the pattern density of the base 51 in the semiconductor chip. In addition, reflow annealing is also performed to flatten the spin-coated film. However, as shown in FIG. 9, reflow annealing only smooths the corners of the steps, leaving absolute steps. In addition, even if a material having a very low viscosity is coated at a high temperature, a
As shown in FIGS. 0 (a) and (b), since the semiconductor substrate has warpage and variations in thickness, the thickness of the coating film itself greatly varies.

【0003】また、CMPを用いた場合、CMPで平坦
化可能な領域は200〜500μm程度の領域であるた
め、それよりも広い領域で下地のパターン密度が異なっ
ているような場合には、図11に示すように、コーティ
ング膜全体を平坦化することは困難である。
In addition, when CMP is used, the area that can be planarized by CMP is an area of about 200 to 500 μm. As shown in FIG. 11, it is difficult to flatten the entire coating film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、下地のパ
ターン密度が基板内(チップ内)で均一でない場合、下
地上に形成された膜全体をCMP等を用いて平坦化する
ことは困難であった。本発明の目的は、下地のパターン
密度が基板内で均一でない場合にも、下地上に形成され
た膜全体をCMPを用いて容易に平坦化することが可能
な半導体装置の製造方法を提供することにある。
As described above, when the pattern density of the underlayer is not uniform within the substrate (within the chip), it is difficult to planarize the entire film formed on the underlayer using CMP or the like. there were. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can easily planarize an entire film formed on a base using CMP even when the pattern density of the base is not uniform in the substrate. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明における半導体装
置の製造方法は、半導体基板の主面側に下地パターンに
応じた凹凸を表面に有する材料膜を形成する工程と、こ
の凹凸を表面に有する材料膜に凹部又は凸部のパターン
密度に応じたエッチングパターンをレジストマスクを用
いずに直接的に形成することにより任意の領域における
凹部又は凸部のパターン密度をほぼ均一化する工程と、
この凹部又は凸部のパターン密度をほぼ均一化した材料
膜を化学的機械的研磨により平坦化する工程とを有する
ことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a material film having irregularities on the main surface side of a semiconductor substrate in accordance with an underlying pattern; A step of substantially uniforming the pattern density of the concave portions or convex portions in an arbitrary region by directly forming an etching pattern corresponding to the pattern density of the concave portions or convex portions in the material film without using a resist mask,
Flattening the material film in which the pattern density of the concave portions or the convex portions is substantially uniform by chemical mechanical polishing.

【0006】前記材料膜にエッチングパターンを直接的
に形成する工程は、イオンビーム励起エッチング、光励
起エッチング、熱励起エッチング又はウエットエッチン
グを用いて行うことが有効である。
It is effective that the step of directly forming an etching pattern on the material film is performed by using ion beam excitation etching, light excitation etching, thermal excitation etching or wet etching.

【0007】イオンビーム励起エッチングを用いる場合
には、エッチングガス雰囲気中でイオンビームをスキャ
ンさせる方法、或いはエッチングガス雰囲気中でステン
シルマスクを介してイオンビームを照射する方法が有効
である。光励起エッチングを用いる場合には、エッチン
グガス雰囲気中で光ビームをスキャンさせる方法、或い
はエッチングガス雰囲気中でステンシルマスクを介して
光ビームを照射する方法が有効である。
When ion beam excitation etching is used, a method of scanning an ion beam in an etching gas atmosphere or a method of irradiating an ion beam through a stencil mask in an etching gas atmosphere is effective. When photoexcited etching is used, a method of scanning a light beam in an etching gas atmosphere or a method of irradiating a light beam through a stencil mask in an etching gas atmosphere is effective.

【0008】また、本発明における半導体装置の製造方
法は、半導体基板の主面側に下地パターンに応じた凹凸
を表面に有する材料膜を形成する工程と、この凹凸を表
面に有する材料膜に凹部又は凸部のパターン密度に応じ
た成膜パターンをレジストマスクを用いずに直接的に形
成することにより任意の領域における凹部又は凸部のパ
ターン密度をほぼ均一化する工程と、この凹部又は凸部
のパターン密度をほぼ均一化した材料膜を化学的機械的
研磨により平坦化する工程とを有することを特徴とす
る。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step of forming a material film having irregularities on the main surface side of a semiconductor substrate according to an underlying pattern, Or a step of forming the film pattern corresponding to the pattern density of the convex portions directly without using a resist mask to substantially uniform the pattern density of the concave portions or convex portions in an arbitrary region; Flattening a material film having a substantially uniform pattern density by chemical mechanical polishing.

【0009】前記材料膜に成膜パターンを直接的に形成
する工程は、イオンビーム励起成膜、光励起成膜、熱励
起成膜、微粒子輸送成膜又はステンシルマスクを介した
蒸着による成膜を用いて行うことが有効である。
The step of directly forming a film formation pattern on the material film uses ion beam excitation film formation, light excitation film formation, thermal excitation film formation, particle transport film formation, or film formation by vapor deposition through a stencil mask. It is effective to do it.

【0010】イオンビーム励起成膜を用いる場合には、
成膜ガス雰囲気中でイオンビームをスキャンさせる方
法、或いは成膜ガス雰囲気中でステンシルマスクを介し
てイオンビームを照射する方法が有効である。光励起成
膜を用いる場合には、成膜ガス雰囲気中で光ビームをス
キャンさせる方法、或いは成膜ガス雰囲気中でステンシ
ルマスクを介して光を照射する方法が有効である。微粒
子輸送成膜を用いる場合には、微粒子を輸送するノズル
をスキャンさせる方法が有効である。
In the case of using ion beam excitation film formation,
A method of scanning an ion beam in a film forming gas atmosphere or a method of irradiating an ion beam through a stencil mask in a film forming gas atmosphere is effective. When photoexcited film formation is used, a method of scanning a light beam in a film formation gas atmosphere or a method of irradiating light through a stencil mask in a film formation gas atmosphere is effective. When fine particle transport film formation is used, a method of scanning a nozzle for transporting fine particles is effective.

【0011】CMPにおいて平坦化が可能な領域は20
0〜500μm程度の範囲である。したがって、200
μm四方或いはそれ以下の領域でパターン密度を均一化
すれば、その後のCMP工程において基板内全体を平坦
化することができる。また、平坦化すべき材料膜に形成
するエッチングパターンや成膜パターンは、位置や大き
さを高精度に制御する必要はなく、制御すべき寸法は例
えば50μm程度でよい。そのため、レジストマスクを
用いずに(フォトリソグラフィの手法を用いずに)直接
的にエッチングパターンや成膜パターンを形成しても、
200μm四方程度の領域におけるパターン密度を基板
内全体でほぼ均一化することができる。したがって、エ
ッチングパターンや成膜パターンの形成に際して、高価
なフォトリソグラフィ装置や煩雑なリソグラフィ工程を
用いる必要はない。
[0011] In CMP, the area which can be planarized is 20
It is in the range of about 0 to 500 μm. Therefore, 200
If the pattern density is made uniform in a region of μm square or less, the entire inside of the substrate can be flattened in the subsequent CMP process. Further, it is not necessary to control the position and the size of the etching pattern and the film formation pattern formed on the material film to be planarized with high precision, and the size to be controlled may be, for example, about 50 μm. Therefore, even if an etching pattern or a film formation pattern is directly formed without using a resist mask (without using a photolithography technique),
The pattern density in a region of about 200 μm square can be made substantially uniform throughout the entire substrate. Therefore, it is not necessary to use an expensive photolithography apparatus or a complicated lithography process when forming an etching pattern or a film formation pattern.

【0012】本発明によれば、平坦化すべき材料膜に凹
部又は凸部のパターン密度に応じたエッチングパターン
又は成膜パターンをレジストマスクを用いずに直接的に
形成し、このエッチングパターン又は成膜パターンによ
り任意の領域におけるパターン密度が基板内でほぼ均一
になるようにするので、その後に行うCMPにより容易
に基板内全体を平坦化することができる。
According to the present invention, an etching pattern or a film formation pattern corresponding to the pattern density of a concave portion or a convex portion is directly formed on a material film to be planarized without using a resist mask. Since the pattern makes the pattern density in an arbitrary region substantially uniform in the substrate by the pattern, the entire inside of the substrate can be easily flattened by the subsequent CMP.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。まず、本発明の第1の実施形態につ
いて、図1に示した工程図等を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the process chart shown in FIG.

【0014】図1(a)において、11は半導体基板
(図示せず)の主面側に所定のパターンが形成された下
地であり、素子パターンや配線パターンに応じて凹部1
1a及び凸部11bを有している。この下地11上に所
望の絶縁材料からなる材料膜12を形成する。この材料
膜12には、下地11の凹部11a及び凸部11bに対
応して凹部12a及び凸部12bが形成される。
In FIG. 1A, reference numeral 11 denotes a base on which a predetermined pattern is formed on a main surface side of a semiconductor substrate (not shown).
1a and a convex portion 11b. A material film 12 made of a desired insulating material is formed on the base 11. In this material film 12, a concave portion 12a and a convex portion 12b are formed corresponding to the concave portion 11a and the convex portion 11b of the base 11.

【0015】つぎに、図1(b)に示すように、基板内
(チップ内)でパターン密度を均一化するために、凹部
又は凸部のパターン密度に応じたエッチングパターン1
2cをフォトリソグラフィの手法を用いずに(フォトレ
ジストの塗布、パターン露光及び現像によるレジストマ
スクの形成工程、このレジストマスクを用いたエッチン
グ工程といった一連のフォトリソグラフィの手法を用い
ずに)材料膜12に直接的に形成する。すなわち、凸部
の割合が多い領域ほどエッチングパターン12cが形成
される割合が多くなるようにする。以下、エッチングパ
ターン12cをフォトリソグラフィの手法を用いずに材
料膜12に直接的に形成するためのエッチング方法につ
いて説明する。
Next, as shown in FIG. 1B, in order to make the pattern density uniform within the substrate (within the chip), an etching pattern 1 corresponding to the pattern density of the concave portion or the convex portion is formed.
2c without using a photolithography method (without using a series of photolithography methods such as a resist mask forming process by applying a photoresist, pattern exposure and development, and an etching process using the resist mask). Directly. That is, the ratio of the formation of the etching pattern 12c is increased in a region where the ratio of the convex portions is large. Hereinafter, an etching method for directly forming the etching pattern 12c on the material film 12 without using the photolithography technique will be described.

【0016】エッチング方法としては、イオンビーム励
起エッチング、光励起エッチング、熱励起エッチング、
ウエットエッチング等があげられる。イオンビーム励起
エッチングを行う方法としては、イオンビームをスキャ
ンさせてエッチングを行う方法、ステンシルマスクを介
してイオンビームを照射することによりエッチングを行
う方法等があげられる。前者の方法では、図3に示すよ
うに、エッチングガス雰囲気中に表面に平坦化すべき材
料膜が形成された基板10を置き、基板10上でイオン
ビームをスキャンさせることにより、イオンビームが照
射された箇所を選択的にエッチングする。イオンビーム
は、スキャン方向に沿って連続的に照射しても断続的に
照射してもよい。後者の方法では、図4に示すように、
エッチングガス雰囲気中でステンシルマスク21を介し
て基板10にイオンビームを照射し、ステンシルマスク
21に形成されたパターンに対応した選択的なエッチン
グを行う。
The etching method includes ion beam excitation etching, light excitation etching, heat excitation etching,
Wet etching and the like. Examples of the method of performing ion beam excitation etching include a method of performing etching by scanning an ion beam, and a method of performing etching by irradiating an ion beam through a stencil mask. In the former method, as shown in FIG. 3, the substrate 10 on which the material film to be planarized is formed is placed in an etching gas atmosphere, and the ion beam is scanned by scanning the substrate 10 with the ion beam. Is selectively etched. The ion beam may be irradiated continuously or intermittently along the scanning direction. In the latter method, as shown in FIG.
The substrate 10 is irradiated with an ion beam through the stencil mask 21 in an etching gas atmosphere to perform selective etching corresponding to the pattern formed on the stencil mask 21.

【0017】光励起エッチングを行う場合も、基本的に
は上記イオンビーム励起エッチングと同様であり、エッ
チングガス雰囲気中で光ビームをスキャンさせてエッチ
ングを行う方法、エッチングガス雰囲気中でステンシル
マスクを介して光を照射することによりエッチングを行
う方法等があげられる。
The photo-excited etching is basically the same as the above-mentioned ion beam-excited etching. The etching is performed by scanning a light beam in an etching gas atmosphere, and the etching is performed through a stencil mask in an etching gas atmosphere. There is a method of performing etching by irradiating light.

【0018】熱励起エッチングを行う場合には、図5に
示すように、ノズル22から加熱された基板10上にエ
ッチングガスを噴射し、ノズル22をスキャンさせるこ
とによりエッチングガスが噴射された箇所を選択的にエ
ッチングする。エッチングガスは、スキャン方向に沿っ
て連続的に噴射しても断続的に噴射してもよい。
In the case of performing the thermal excitation etching, as shown in FIG. 5, an etching gas is injected from the nozzle 22 onto the heated substrate 10, and the nozzle 22 is caused to scan the portion where the etching gas is injected. Selectively etch. The etching gas may be jetted continuously or intermittently along the scanning direction.

【0019】図6は、本第1の実施形態において、平坦
化すべき材料膜上にエッチングパターンを形成する前後
での材料膜上の凸部の割合の変化を示したものである。
すなわち、基板10を200μm四方の領域に分割し、
各領域における凸部(凹部)の占める割合に応じてエッ
チングパターンを形成し、各領域での凸部(凹部)の割
合を均一化させている。図6に示した例では、エッチン
グパターンを形成する前では凸部の割合が30〜80%
であったのが、凸部(凹部)の占める割合に応じてエッ
チングパターンを形成することにより凸部の割合が30
〜40%となり、各領域における凸部(凹部)の占める
割合が均一化されている。
FIG. 6 shows the change in the ratio of the convex portions on the material film before and after forming the etching pattern on the material film to be planarized in the first embodiment.
That is, the substrate 10 is divided into a 200 μm square area,
An etching pattern is formed in accordance with the ratio of the projection (recess) in each region, and the ratio of the projection (recess) in each region is made uniform. In the example shown in FIG. 6, the ratio of the convex portions is 30 to 80% before the etching pattern is formed.
However, by forming an etching pattern in accordance with the ratio of the convex portion (concave portion), the ratio of the convex portion was reduced to 30.
-40%, and the ratio of the convex portions (concave portions) in each region is made uniform.

【0020】つぎに、本発明の第2の実施形態につい
て、図2に示した工程図等を参照して説明する。図2
(a)において、11は半導体基板(図示せず)の主面
側に所定のパターンが形成された下地であり、素子パタ
ーンや配線パターンに応じて凹部11a及び凸部11b
を有している。この下地11上に所望の絶縁材料からな
る材料膜12を形成する。この材料膜12には、下地1
1の凹部11a及び凸部11bに対応して凹部12a及
び凸部12bが形成される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the process chart shown in FIG. FIG.
1A, reference numeral 11 denotes a base on which a predetermined pattern is formed on a main surface side of a semiconductor substrate (not shown), and a concave portion 11a and a convex portion 11b are formed according to an element pattern or a wiring pattern.
have. A material film 12 made of a desired insulating material is formed on the base 11. This material film 12 has a base 1
A concave portion 12a and a convex portion 12b are formed corresponding to one concave portion 11a and a convex portion 11b.

【0021】つぎに、図2(b)に示すように、基板内
(チップ内)でパターン密度を均一化するために、凹部
又は凸部のパターン密度に応じた成膜パターン12dを
フォトリソグラフィの手法を用いずに材料膜12に直接
的に形成する。すなわち、凹部の割合が多い領域ほど成
膜パターン12dが形成される割合が多くなるようにす
る。以下、成膜パターン12dをフォトリソグラフィの
手法を用いずに材料膜12に直接的に形成するための成
膜方法について説明する。
Next, as shown in FIG. 2B, in order to make the pattern density uniform within the substrate (within the chip), a film forming pattern 12d corresponding to the pattern density of the concave portions or the convex portions is formed by photolithography. It is formed directly on the material film 12 without using any technique. In other words, the proportion of the film forming pattern 12d is increased in the region where the proportion of the concave portion is large. Hereinafter, a film forming method for directly forming the film forming pattern 12d on the material film 12 without using the photolithography technique will be described.

【0022】成膜方法としては、イオンビーム励起成
膜、光励起成膜、熱励起成膜、微粒子輸送成膜、ステン
シルマスクを介した蒸着(通常の真空蒸着、スパッタ蒸
着等)による成膜等があげられる。
Examples of the film forming method include ion beam excited film formation, photo-excited film formation, thermally excited film formation, fine particle transport film formation, and film formation by vapor deposition (normal vacuum vapor deposition, sputter vapor deposition, etc.) through a stencil mask. can give.

【0023】イオンビーム励起成膜を行う方法として
は、イオンビームをスキャンさせて成膜を行う方法、ス
テンシルマスクを介してイオンビームを照射することに
より成膜を行う方法等があげられる。前者の方法では、
図3に示すように、成膜ガス雰囲気中に表面に平坦化す
べき材料膜が形成された基板10を置き、基板10上で
イオンビームをスキャンさせることにより、イオンビー
ムが照射された箇所に選択的に成膜をする。イオンビー
ムは、スキャン方向に沿って連続的に照射しても断続的
に照射してもよい。後者の方法では、図4に示すよう
に、成膜ガス雰囲気中でステンシルマスク21を介して
基板10にイオンビームを照射し、ステンシルマスク2
1に形成されたパターンに対応して選択的な成膜を行
う。
Examples of a method of forming a film by ion beam excitation film formation include a method of forming a film by scanning an ion beam, a method of forming a film by irradiating an ion beam through a stencil mask, and the like. In the former method,
As shown in FIG. 3, a substrate 10 on which a material film to be planarized is formed is placed in a film forming gas atmosphere, and an ion beam is scanned on the substrate 10 to select a portion irradiated with the ion beam. The film is formed. The ion beam may be irradiated continuously or intermittently along the scanning direction. In the latter method, as shown in FIG. 4, the substrate 10 is irradiated with an ion beam through a stencil mask 21 in a film forming gas atmosphere, and the stencil mask 2 is irradiated.
Selective film formation is performed in accordance with the pattern formed in Step 1.

【0024】光励起成膜を行う場合も、基本的には上記
イオンビーム励起成膜と同様であり、成膜ガス雰囲気中
で光ビームをスキャンさせて成膜を行う方法、成膜ガス
雰囲気中でステンシルマスクを介して光を照射すること
により成膜を行う方法等があげられる。
The photo-excited film formation is basically the same as the above-mentioned ion beam-excited film formation. A method of forming a film by scanning a light beam in a film-forming gas atmosphere, and a method of forming a film in a film-forming gas atmosphere. There is a method of forming a film by irradiating light through a stencil mask.

【0025】熱励起成膜を行う場合には、図5に示すよ
うに、ノズル22から加熱された基板10上に成膜ガス
を噴射し、ノズル22をスキャンさせることにより成膜
ガスが噴射された箇所に選択的に成膜をする。成膜ガス
は、スキャン方向に沿って連続的に噴射しても断続的に
噴射してもよい。
In the case of performing the thermal excitation film formation, as shown in FIG. 5, a film formation gas is injected from the nozzle 22 onto the heated substrate 10 and the nozzle 22 is scanned so that the film formation gas is injected. The film is selectively formed in the place where it is. The deposition gas may be continuously or intermittently injected in the scanning direction.

【0026】微粒子輸送成膜を行う場合には、微粒子を
輸送するノズルをスキャンさせて基板上に選択的に成膜
を行うようにする。図7は、本第2の実施形態におい
て、平坦化すべき材料膜上に成膜パターンを形成する前
後での材料膜上の凸部の割合の変化を示したものであ
る。すなわち、基板10を200μm四方の領域に分割
し、各領域における凹部(凸部)の占める割合に応じて
成膜パターンを形成し、各領域での凹部(凸部)の割合
を均一化させている。図7に示した例では、成膜パター
ンを形成する前では凸部の割合が30〜80%であった
のが、凹部(凸部)の占める割合に応じて成膜パターン
を形成することにより凸部の割合が70〜80%とな
り、各領域における凹部(凸部)の占める割合が均一化
されている。なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において
種々変形して実施可能である。
In the case of forming a film for transporting fine particles, a nozzle for transporting fine particles is scanned to selectively form a film on a substrate. FIG. 7 shows a change in the ratio of the convex portions on the material film before and after forming the film formation pattern on the material film to be planarized in the second embodiment. That is, the substrate 10 is divided into regions of 200 μm square, and a film formation pattern is formed in accordance with the ratio of the concave portion (convex portion) in each region, and the ratio of the concave portion (convex portion) in each region is made uniform. I have. In the example shown in FIG. 7, the ratio of the projections is 30 to 80% before the formation of the film formation pattern. However, by forming the film formation pattern in accordance with the ratio of the recesses (projections). The ratio of the convex portions is 70 to 80%, and the ratio of the concave portions (convex portions) in each region is made uniform. The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、平坦化すべき材料膜に
凹部又は凸部のパターン密度に応じたエッチングパター
ン又は成膜パターンを形成し、このエッチングパターン
又は成膜パターンにより任意の領域におけるパターン密
度が基板内でほぼ均一になるようにするので、その後に
行うCMPにより基板内全体を平坦化することができ
る。また、エッチングパターン及び成膜パターンをレジ
ストマスクを用いずに直接的に形成するので、高価なフ
ォトリソグラフィ装置や煩雑なリソグラフィ工程を用い
なくても、容易に基板内全体を平坦化することができ
る。
According to the present invention, an etching pattern or a film formation pattern is formed on a material film to be planarized in accordance with the pattern density of a concave portion or a convex portion, and the pattern in an arbitrary region is formed by the etching pattern or the film forming pattern. Since the density is made substantially uniform in the substrate, the entire inside of the substrate can be flattened by the subsequent CMP. Further, since the etching pattern and the film formation pattern are formed directly without using a resist mask, the entire substrate can be easily flattened without using an expensive photolithography apparatus or a complicated lithography process. .

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る工程断面図。FIG. 1 is a process sectional view according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施形態に係る工程断面図。FIG. 2 is a process sectional view according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1及び第2の実施形態において、イ
オンビーム又は光ビームをスキャンさせてエッチング又
は成膜を行う方法について示した図。
FIG. 3 is a diagram showing a method for performing etching or film formation by scanning an ion beam or a light beam in the first and second embodiments of the present invention.

【図4】本発明の第1及び第2の実施形態において、ス
テンシルマスクを介してイオンビーム又は光を照射して
エッチング又は成膜を行う方法について示した図。
FIG. 4 is a diagram showing a method of performing etching or film formation by irradiating an ion beam or light via a stencil mask in the first and second embodiments of the present invention.

【図5】本発明の第1及び第2の実施形態において、熱
励起エッチング又は熱励起成膜を行う方法について示し
た図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of performing thermally excited etching or thermally excited film formation in the first and second embodiments of the present invention.

【図6】本発明の第1の実施形態において、平坦化すべ
き材料膜上にエッチングパターンを形成する前後での材
料膜上の凸部の割合を示した図。
FIG. 6 is a diagram showing a ratio of convex portions on a material film before and after forming an etching pattern on the material film to be planarized in the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態において、平坦化すべ
き材料膜上に成膜パターンを形成する前後での材料膜上
の凸部の割合を示した図。
FIG. 7 is a diagram showing a ratio of convex portions on a material film before and after forming a film formation pattern on a material film to be planarized in a second embodiment of the present invention.

【図8】従来技術における問題点を示した図。FIG. 8 is a diagram showing a problem in the related art.

【図9】従来技術における問題点を示した図。FIG. 9 is a diagram showing a problem in the related art.

【図10】従来技術における問題点を示した図。FIG. 10 is a diagram showing a problem in the related art.

【図11】従来技術における問題点を示した図。FIG. 11 is a diagram showing a problem in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…下地 11a…下地の凹部 11b…下地の凸部 12…材料膜 12a…材料膜の凹部 12b…材料膜の凸部 12c…エッチングパターン 12d…成膜パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Base 11a ... Concave part of base 11b ... Convex part of base 12 ... Material film 12a ... Concave part of material film 12b ... Protrusion of material film 12c ... Etching pattern 12d ... Formation pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3205 H01L 21/304 621 H01L 21/304 622 H01L 21/3065

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の主面側に下地パターンに応
じた凹凸を表面に有する材料膜を形成する工程と、この
凹凸を表面に有する材料膜に凹部又は凸部のパターン密
度に応じたエッチングパターンをレジストマスクを用い
ずに直接的に形成することにより任意の領域における凹
部又は凸部のパターン密度をほぼ均一化する工程と、こ
の凹部又は凸部のパターン密度をほぼ均一化した材料膜
を化学的機械的研磨により平坦化する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a material film having irregularities on the main surface side of a semiconductor substrate in accordance with an underlying pattern, and etching the material film having irregularities on the surface in accordance with the pattern density of concave portions or convex portions. A step of forming the pattern directly without using a resist mask to make the pattern density of the concave portion or the convex portion in an arbitrary region substantially uniform, and a material film in which the pattern density of the concave portion or the convex portion is made substantially uniform. Flattening by chemical mechanical polishing.
【請求項2】 前記材料膜にエッチングパターンを直接
的に形成する工程は、イオンビーム励起エッチング、光
励起エッチング、熱励起エッチング又はウエットエッチ
ングを用いて行うことを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置の製造方法。
2. The semiconductor according to claim 1, wherein the step of directly forming an etching pattern on the material film is performed using ion beam excitation etching, light excitation etching, thermal excitation etching, or wet etching. Device manufacturing method.
【請求項3】 前記材料膜にエッチングパターンを直接
的に形成する工程は、エッチングガス雰囲気中でイオン
ビームをスキャンさせるイオンビーム励起エッチング又
はエッチングガス雰囲気中で光ビームをスキャンさせる
光励起エッチングを用いて行うことを特徴とする請求項
1に記載の半導体装置の製造方法。
3. The step of directly forming an etching pattern on the material film includes using ion beam excitation etching for scanning an ion beam in an etching gas atmosphere or light excitation etching for scanning a light beam in an etching gas atmosphere. The method according to claim 1, wherein the method is performed.
【請求項4】 前記材料膜にエッチングパターンを直接
的に形成する工程は、エッチングガス雰囲気中でステン
シルマスクを介してイオンビームを照射するイオンビー
ム励起エッチング又はエッチングガス雰囲気中でステン
シルマスクを介して光を照射する光励起エッチングを用
いて行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
4. The step of directly forming an etching pattern on the material film is performed by ion beam excitation etching in which an ion beam is irradiated through a stencil mask in an etching gas atmosphere or through a stencil mask in an etching gas atmosphere. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is performed using light excitation etching for irradiating light.
【請求項5】 半導体基板の主面側に下地パターンに応
じた凹凸を表面に有する材料膜を形成する工程と、この
凹凸を表面に有する材料膜に凹部又は凸部のパターン密
度に応じた成膜パターンをレジストマスクを用いずに直
接的に形成することにより任意の領域における凹部又は
凸部のパターン密度をほぼ均一化する工程と、この凹部
又は凸部のパターン密度をほぼ均一化した材料膜を化学
的機械的研磨により平坦化する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a material film having unevenness on the main surface side of the semiconductor substrate according to the underlying pattern, and forming the material film having the unevenness on the surface in accordance with the pattern density of the concave portions or the convex portions. A step of forming the film pattern directly without using a resist mask to make the pattern density of the recesses or protrusions in an arbitrary region substantially uniform, and a material film in which the pattern density of the recesses or protrusions is made substantially uniform Flattening the substrate by chemical mechanical polishing.
【請求項6】 前記材料膜に成膜パターンを直接的に形
成する工程は、イオンビーム励起成膜、光励起成膜、熱
励起成膜、微粒子輸送成膜又はステンシルマスクを介し
た蒸着による成膜を用いて行うことを特徴とする請求項
5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The step of directly forming a film-forming pattern on the material film includes ion-beam-excited film-forming, photo-excited film-forming, heat-excited film-forming, fine particle transport film-forming, or film forming by vapor deposition through a stencil mask. 6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the method is performed by using.
【請求項7】 前記材料膜に成膜パターンを直接的に形
成する工程は、成膜ガス雰囲気中でイオンビームをスキ
ャンさせるイオンビーム励起成膜又は成膜ガス雰囲気中
で光ビームをスキャンさせる光励起成膜を用いて行うこ
とを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方
法。
7. The step of directly forming a film formation pattern on the material film includes ion beam excitation film formation in which an ion beam is scanned in a film formation gas atmosphere or light excitation in which a light beam is scanned in a film formation gas atmosphere. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the method is performed using film formation.
【請求項8】 前記材料膜に成膜パターンを直接的に形
成する工程は、成膜ガス雰囲気中でステンシルマスクを
介してイオンビームを照射するイオンビーム励起成膜又
は成膜ガス雰囲気中でステンシルマスクを介して光を照
射する光励起成膜を用いて行うことを特徴とする請求項
5に記載の半導体装置の製造方法。
8. The step of directly forming a film-forming pattern on the material film includes ion-beam-excited film-forming for irradiating an ion beam through a stencil mask in a film-forming gas atmosphere or stencil-forming in a film-forming gas atmosphere. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the method is performed by using photo-excited film formation that irradiates light through a mask.
【請求項9】 前記材料膜に成膜パターンを直接的に形
成する工程は、微粒子を輸送するノズルをスキャンさせ
る微粒子輸送成膜を用いて行うことを特徴とする請求項
5に記載の半導体装置の製造方法。
9. The semiconductor device according to claim 5, wherein the step of directly forming a film-forming pattern on the material film is performed using fine-particle transport film-forming for scanning a nozzle for transporting fine particles. Manufacturing method.
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