(57)【要約】【課題】本発明は、限界解像度に近いサイズの矩形状の微細パターンであっても円形になり難く、目的の形状に合致した微細パターンを型くずれすることなく形成できるパターン形成技術の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、各回の露光時においてレジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光によりレジスト膜の閾値を越える露光量とすることにより、ホール部またはライン部などの基準パターン部をレジスト膜に形成し、基準パターン部を介してエッチングを行い、被加工膜に目的のパターンを形成することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した被加工膜の上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、前記基準パターン部を介してエッチングを行い、前記被加工膜に目的のパターンを形成することを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
基板上に形成した被加工膜の上にマスク膜とレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、前記基準パターン部を介して前記マスク膜のエッチングを行い、前記マスク膜に基準パターン部を形成した後、前記マスク膜の基準パターン部の孔の内側を小さくするようにサイドウオールを成膜して縮小パターン部を形成した後、該縮小パターン部を用いて前記被加工膜をエッチングすることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項３】
基板上に形成した被加工膜の上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、次いで前記基準パターン部の孔の内側を大きくするように前記レジスト膜を部分的に除去して拡大パターン部を形成した後、前記拡大パターン部を用いて前記被加工膜をエッチングすることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項４】
前記フォトマスクによる露光を２回行い、第１のパターンを有する第１のフォトマスクを用いて第１の露光を前記レジスト膜の閾値露光量未満のエネルギーで行い、次に第２のパターンを有する第２のフォトマスクを用いて前記レジスト膜の閾値露光量未満であって前記第１の露光時の露光量と合計して前記閾値露光量を超える領域を生成する第２の露光を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記レジスト膜がポジ型のレジスト膜であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記複数回露光する際の１つのフォトマスクのパターンと他のフォトマスクのパターンが異なるパターンであり、各フォトマスクのパターンの共通部分が閾値を越える露光領域となることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記拡大パターン部を形成する際、前記基準パターン部にアッシング処理を施して基準パターン部を部分的に除去することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記フォトマスクとして、縦方向と横方向で倍率の異なる偏倍レチクルを用い、スキャン露光することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記基準パターン部を前記複数回の露光により形成する際、一つの露光時のスキャン方向と他の露光時のスキャン方向とを実質的に９０度変えて露光することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なホールパターンあるいはラインパターンを高解像度で被加工膜に形成することができるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターや電気機器の主要部分には、多数のＭＯＳトランジスタ、抵抗、キャパシタ等を一つのチップ上に集積化する大規模集積回路(ＬＳＩ)が採用されている。ＬＳＩの中でも、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの素子においては、急速な微細化が進み、これに伴ってＭＯＳトランジスタや抵抗などの配線ラインあるいはコンタクトホールなどが露光技術の限界に近いレベルまで微細化されてきている。
【０００３】
この種の微細配線パターンを形成する際の技術として、従来、半導体基板上にフォトレジスト膜を形成し、該フォトレジスト膜に第１のマスクパターンを露光する工程と、フォトレジスト膜に第１のマスクパターンに重なるように第２のマスクパターンを多重露光する工程を有する技術が開示されている（特許文献１参照）。
次に、ウエハ上にフォトレジスト膜とマスク膜を堆積し、ウエハに対して縮小投影露光処理を施し、マスクの第１転写領域と第２転写領域とをフォトレジスト膜の１つの領域に対して重ねて露光する工程を有し、第１転写領域と第２転写領域にハーフトーン膜を背景として備え、領域毎に位相を反転させてパターン露光する技術が開示されている（特許文献２参照）。
また、両分割パターン部を二重露光して１つのコンタクトホールパターンを形成する技術、並びに、両分割領域毎にレベンソン位相シフトマスクパターンからなる分割パターン部を形成し、走査露光方式によって多重露光する技術が知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００２−０３１８８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９６８８号公報
【特許文献３】特開２００１−１１０７１９号公報
【０００４】
しかし、従来の露光技術では、４角形状のコンタクトホール用パターンを有するレチクルなどのフォトマスクを用いて縮小投影露光を行っても、フォトレジストには円形状のコンタクトホールパターンが形成されていた。即ち、現状の縮小投影露光法によるフォトレジスト技術をもってしても、解像限界に近い微細コンタクトホールの形成においては、第１の問題として、形成するコンタクトホールパターンの直径寸法が所望の寸法に対して変動するという問題があり、第２の問題として、焦点裕度が小さい、換言すると、露光適正条件範囲が狭いという問題を有している。特に、４角形状のコンタクトホールのコーナ部分では、コーナを形成する外辺における光の回折現象の影響を受けて光が拡散する結果、４角形状に形成しようとした微細コンタクトホールは、円形断面形状となってしまう問題がある。
また、これら従来の技術により得られるコンタクトホールパターンは、設計段階では４角形状であっても最終的には丸い断面形状のものが得られやすいので、このコンタクトホールに導電材料を充填して形成したコンタクトプラグは、一定の幅を有する配線パターンと接触する部分の面積が、円形パターン形状となり易く、接触面積が設計段階の４角型パターン形状よりも小さくなってしまう結果、第３の問題として、配線接続部の電気抵抗が高いという問題があり、第４の問題として円形パターン形状の配線接続部に電流が集中し易く、配線劣化を引き起こし易いという問題があった。
【０００５】
このような問題に対する解決案として、例えば、特表２００２−５２０８７５号公報において次のような露光方法が提案されている。
まず、図３１に示す如く、基板１００の上に酸化シリコン等の被加工膜１０１を積層し、その上に窒化シリコン等のマスク膜１０２を積層し、更にその上にレジスト膜によるラインパターン１０３を形成する。次にこのラインパターン１０３を基にその下側のマスク膜１０２のエッチングを行い、ライン状に加工して図３２に示す如くラインパターン１０５を形成し、レジスト膜１０３は除去する。次に、再度レジスト膜（図示せず）の塗布を行った後に、図３１で形成したパターン１０３と直交する方向のパターンを有するフォトマスクを用いて露光を行い、ラインパターン１０５に直交する方向に図３３に示す如く複数本のレジストパターン１０６を形成する。形成したレジスト膜のパターン１０６と、先に形成したパターン１０５を共にマスクとして、被加工膜１０１をエッチングして図３４に示す如く基板１００上にホール部１０７に囲まれた形状の被加工膜のパターン１０８を形成した後に、２回目に形成したレジスト膜を除去する。最後にラインパターン１０５を除去して図３５に示す複数のホール部１０７を形成することができる。
しかしながら、このような方法でホールパターンを形成する場合には、以下に述べるように別の問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図３１〜図３５を用いて説明した方法では、２重露光を用いてラインパターンの重ね合わせを実施するために、図３１に示す如くマスク膜１０２を形成して、その膜の加工を行った後に、レジスト膜１０３を一旦除去し、再度レジストパターン１０６を形成するためのレジスト膜の塗布・露光を行う必要があった。さらに図３４に示したように、マスク膜１０５を残したままとすると被加工膜１０１表面の平坦性を阻害し、後の加工工程に影響が及ぶため、最終的に図３５に示したようにマスク膜１０５を除去する必要があった。
このため、図３１〜図３５を用いて説明した方法では、加工に要する工程が多く、複雑なものになると言う問題点があった。
【０００７】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、非常に工程数の少ない容易な製造方法でありながら、２重露光の長所として微細な４角形状のパターンを形成しようとした場合に、限界解像度に近いサイズの微細パターンであっても円形になり難く、より４角形状に近いパターンを形成することができ、換言すると、目的の形状に合致した微細パターンを非常に容易に、低コストで、型くずれすることなく形成できるパターン形成技術の提供を目的とする。
また、本発明は、微細パターンの形成時においてもパターンの間隔を狭めて高密度配置ができ、従来技術で可能であった間隔よりもより狭いピッチでパターンを形成することができるパターン形成技術の提供を目的とする。
更に、本発明は、微細パターンであっても、パターン形成の寸法精度が高く、形成した配線接続部の電気抵抗を低くすることが可能であり、電流集中による配線劣化を抑制できるパターン形成技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパターン形成方法は、基板上に形成した被加工膜の上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、前記基準パターン部を介してエッチングを行い、前記被加工膜に目的のパターンを形成することを特徴とする。
【０００９】
本発明のパターン形成方法は、基板上に形成した被加工膜の上にマスク膜とレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、前記基準パターン部を介して前記マスク膜のエッチングを行い、前記マスク膜に基準パターン部を形成した後、前記マスク膜の基準パターン部の孔の内側を小さくするようにサイドウオールを成膜して縮小パターン部を形成した後、該縮小パターン部を用いて前記被加工膜をエッチングすることを特徴とする。
【００１０】
本発明のパターン形成方法は、基板上に形成した被加工膜の上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用い、複数回露光して前記レジスト膜に基準パターン部を露光する際、各回の露光時において前記レジスト膜の閾値未満の露光量にて露光を行い、複数回合計の露光により前記レジスト膜の閾値を越える露光量とした後に現像し、前記フォトマスクによる複数回の露光により前記閾値を越える露光量となった領域に対応するホール形状の基準パターン部を前記レジスト膜に形成し、次いで前記基準パターン部の孔の内側を大きくするように前記レジスト膜を部分的に除去して拡大パターン部を形成した後、前記拡大パターン部を用いて前記被加工膜をエッチングすることを特徴とする。
【００１１】
本発明のパターン形成方法は、前記フォトマスクによる露光を２回行い、第１のパターンを有する第１のフォトマスクを用いて第１の露光を前記レジスト膜の閾値露光量未満のエネルギーで行い、次に第２のパターンを有する第２のフォトマスクを用いて前記レジスト膜の閾値露光量未満であって前記第１の露光時の露光量と合計して前記閾値露光量を超える領域を生成する第２の露光を行うことを特徴とする。
本発明のパターン形成方法は、前記レジスト膜がポジ型のレジスト膜であることを特徴とする。
本発明のパターン形成方法は、前記複数回露光する際の１つのフォトマスクのパターンと他のフォトマスクのパターンが異なるパターンであり、各フォトマスクのパターンの共通部分が閾値を越える露光領域となることを特徴とする。
【００１２】
本発明のパターン形成方法は、  前記拡大パターン部を形成する際、前記基準パターン部にアッシング処理を施して基準パターン部を部分的に除去することを特徴とする。
本発明のパターン形成方法は、前記フォトマスクとして、縦方向と横方向で倍率の異なる偏倍レチクルを用い、スキャン露光することを特徴とする。
本発明のパターン形成方法は、前記基準パターン部を前記複数回の露光により形成する際、一つの露光時のスキャン方向と他の露光時のスキャン方向とを実質的に９０度変えて露光することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように本発明によれば、限界解像度近傍の微細なホールパターンを形成する場合に、従来技術の如く１回の投影露光処理により露光すると、ホールパターンのコーナ部分において光の回折現象の影響により、露光範囲が必要以上に拡散されてしまう結果、コーナ部分の輪郭の曖昧なホールパターンが形成されてしまうという問題を解消することができる。複数回に分けて１回当たりの露光量をレジスト膜の閾値未満の露光量とし、複数回合計の露光量の合計により閾値を越える露光量とするパターンの組み合わせによりホールパターンを形成することにより、コーナ部分での光回折現象の影響を無くし、コーナ部分の輪郭の正確なホールパターンを形成できる。特に本発明方法によれば、限界解像度近傍で断面４角形状あるいは多角形状などのホールパターンを形成した場合であっても、コーナ部分の角の丸みの少ない、断面４角形状あるいは多角形状のホールパターンを形成できる。
【００１４】
また、従来の１回露光により形成するホールパターンにあっては、先の投影露光時の回折現象によりそれらの配置（レイアウト）において、一定間隔よりピッチを狭くすることが困難であったが、本発明方法により、従来よりも各ホールを狭ピッチで高密度配置することが可能となる。
更に、従来の方法で得られるホールパターンが丸くなってしまうことに対し、本発明方法では断面４角形状のホールパターンを形成できる結果、ホールパターンに導電材料を充填してコンタクトプラグ等の接続部を構成すると、接続部の接触面積を増加することにより電気抵抗の低減をなしえ、接続部への電流の集中現象を抑制して配線劣化を防止できる効果がある。
【００１５】
本発明によれば、マスク膜の基準パターン部の孔の内側を小さくするようにサイドウオールを成膜して縮小パターン部を形成した後、該縮小パターン部を用いて被加工膜をエッチングするので、この一連の工程により、パターンの大きさを微調節して高密度で所望の大きさのホールパターンを形成できる。
本発明によれば、基準パターン部をレジスト膜に形成し、基準パターン部の孔の内側を大きくするようにレジスト膜を部分的に除去し細くして拡大パターン部を形成した後、該拡大パターン部を用いて被加工膜をエッチングするので、この一連の工程により、パターンの大きさを微調節して高密度で所望の大きさのホールパターンを形成できる。
【００１６】
さらに本発明によれば、前記レジスト膜としてポジ型レジストの使用が可能である。一般的にポジ型のレジスト膜は、ネガ型のレジスト膜に比べて感度が高いので、約１／１０の露光量で処理することができるだけでなく、解像度を高くすることも容易なので、ネガ型レジスト膜を用いた場合よりも容易に微細なパターンを形成できる。このため、微細なパターンの製造が容易なだけではなく、生産時のスループットを高くすることができ、露光装置の光学部材の消耗も抑えることができるので、生産コストの削減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態による半導体装置を図面を参照して説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に制限されるものでないことは勿論である。
図１〜図１０は、本発明に係る方法に従い、基板上の絶縁膜にパターンを形成する方法の一例を説明するためのもので、Ｓｉウエハなどの基板１の上にシリコン酸化膜等の絶縁膜（被加工膜）２を積層し、その上にポジ型のレジスト膜６を積層形成する。
ここで形成するパターンの平面図を図２に示す。図２で、２０３はホールパターンの開口部で、図に示したように同一形状のホール２０３を規則的に配置する。２０１、２０２は以下に述べる加工を行った後のレジスト膜のパターンである。２０１と２０２は同一のレジスト膜であるが、説明のために、横方向のラインパターン領域を２０１、縦方向のラインパターン領域を２０２とした。
次に、目的のパターンを形成するためのレジスト膜６に対する露光処理を行うが、この際に露光処理に用いる装置の一例を図３に示す。
【００１８】
図３に示す投影露光装置は、Ｓｉウエハなどの基板１に対して露光処理が可能な装置の一例であって、この例の露光装置２０は、光源２１とレンズ２２ａとフォトマスク２３とレンズ２２ｂとミラー２４とが光路に沿って横方向に並設され、ミラー２５の下方にコンデンサレンズ２５とフォトマスクステージ２６とプロジェクションレンズ２７とステージ２８とが並設されて構成されている。また、ミラー２５の近傍に配置されたイメージング素子２９とフォトマスクステージ２６とステージ２８とに接続されてこれらの動作を制御する制御装置３０が設けられている。また、フォトマスクステージ２６には目的のパターンを形成するためのフォトマスク（レチクル）１８が設置され、光源２１からの処理光を基板１上に照射して露光できるように構成されている。
【００１９】
図３に示す構成の投影露光装置２０により光源からの光をフォトマスク１８を介して図４に示す如くレジスト膜６の必要部分に投影露光して感光領域を形成する。前記フォトマスクとは、透明なガラス基板上にクロムなどの金属を用いて電気回路の配線のラインパターンやコンタクトホール形成用などのホールパターン、あるいは半導体記憶装置のキャパシタを構成するためのシリンダ孔形成用などのホールパターンを形成したものであり、レチクルとも称されている。
ここでレジスト膜６の感光を行う場合、レジスト膜６が完全に感光して後の現像工程でレジスト膜６の感光部分を除去する（レジスト膜６がポジ型レジストの場合は感光部分が除去される。）ためには、露光量（エネルギー／面積）に換算して図５に示す関係が成立する。
【００２０】
図５は、ポジ型レジスト膜に露光して感光させた後、レジスト膜を現像した場合に、レジスト膜に与える露光量と現像後に残存するレジスト膜厚との関係を示すもので、この図５に示す関係の如く露光量が一定の閾値を超えるまでの間の露光量では、現像してもレジスト膜６の膜厚の変化はほとんど無く、露光量が一定の閾値を超えた段階で現像後のレジスト膜厚が急変して０になる。即ち、現像によりレジスト膜の剥離が可能となる。
この実施形態で用いるレジスト膜６の種類は特に限定されるものではなく、従来使用されているポジ型レジスト（例えば、ナフトキノンジアジド-ノボラック型樹脂、低分子ポリフェノール系樹脂、メタクリル系樹脂、アクリル系樹脂等）を用いることができる。
露光量と閾値の関係を利用し、１回目の露光処理は閾値未満の露光量で投影露光し、２回目の投影露光処理により先の１度目の露光処理の露光量と合わせて、露光量が閾値を若干超えるように２重露光することにより所望のパターンを形成する。以下にその方法を説明する。
【００２１】
まず、図２の横方向のラインパターン２０１に相当する領域の光のみを透過しないラインパターンを有するフォトマスクを用いて、図５に示した閾値以下の露光量（説明のため仮に閾値の６０％の露光量とする。）となるように、レジスト膜に１回目の露光を行う。露光後の平面図を図６に、図６のＡ−Ａ’部断面を図４に示す。
図６で、２０６は閾値の６０％の露光がなされた領域で、２０５はフォトマスクにより光が遮られた、露光量０％の領域である。
図６においては、露光量の設定が閾値以下であるから、この段階で仮に現像を行ってもパターンは全く形成されていないが、レジスト膜中には、露光を行ったフォトマスクのパターンに対応した潜象パターン２０５と２０６が形成されていることになる。
図４において、６ａが露光量０％の領域の潜像パターンを示している。
次に、図２の縦方向のラインパターン２０２に相当する領域の光のみを透過しないパターンを有するフォトマスクを用いて、図５に示した閾値以下の露光量（説明のため仮に閾値の６０％の露光量とする。）となるように、レジスト膜に対して２回目の露光を行う。この際に、１回目の露光と２回目の露光で両方とも光があたる領域に関しては、露光量のトータルは閾値を越えるように設定する。
【００２２】
図７に、２回目の露光直後（現像前）の平面図を示す。レジスト膜中には、閾値に対して露光量が０％の領域２０８と、露光量が６０％の領域２０７と、露光量が１２０％の領域２１０の３つが形成されている。
図７のＢ−Ｂ’部断面を図８に示す。６が露光量０％の領域の潜像パターン、６ｂが露光量１２０％の領域の潜像パターンを示している。
次にこの状態でレジスト膜の現像を行うと、図５に示したように露光量が閾値を越えている領域のみ、化学反応による溶解でレジスト膜が剥離される。すなわち、図７において露光量１２０％の領域２１０のみがレジスト膜が剥離され、それ以外の領域（２０７、２０８）においては露光量が閾値を越えていないためレジスト膜は剥離されない。
従って、ホールに相当する部分（図２の開口部２０３）のみに開口を有するレジスト膜のパターン（基準パターン）を形成できる。
【００２３】
図９に、現像後の図７におけるＢ-Ｂ’部断面を示す。図８に示した領域６ｂは露光量１２０％となっているため、現像により剥離されて、領域６の部分はそのまま残るため、レジスト膜にホールを開口する場合の開口寸法の基準となる基準パターン部６ｃを形成することができる。この基準パターン部６ｃを介して湿式エッチングあるいはドライエッチングを行うことで、目的の寸法で絶縁膜（被加工膜）２に図１０に示すホール部（加工部）２ａのパターンを形成することができる。なお、本発明では基準パターンに基づいて、ホールの開口寸法を微調整することも可能であり、その方法については後述する。
ここでホール部２ａには、ホールパターンを有するフォトマスクの代わりに、方向の異なるラインパターンを有する２枚のフォトマスクを用いて２回の露光を行った。
従って従来はフォトマスクのホールのコーナ部における光の回折作用により、ホール・コーナー部の形状が丸くなってしまい、フォトマスク通りの形状に精度よく加工することは困難であったが、本発明の製造方法では、フォトマスクにコーナ部が存在しないので精度よくホールを形成することが可能となる。
しかも、同じレジスト膜に対して２回の露光を行うだけでよいので、先に説明した従来技術（図３１〜３５に基づいて説明した従来技術）のような複雑な手順も必要としない。
【００２４】
前述の第１回目の露光量と第２回目の露光量の例示として、第１回目は閾値露光量の６０％、第２回目は閾値露光量の６０％とした場合を示したが、本発明はこの露光量に限定されるものではない。
しかしながら、露光量を過度に増加させるとパターンの細り等が起き易いので、第１回目の露光量は例えば５５〜７０％の範囲、第２回目の露光量は例えば５５〜７０％とし、第１回目と第２回目の露光の合計は１１０％を超えるような設定を用いるのが好ましい。
【００２５】
図２ではこの２重露光する領域として、長方形形状のホール部のパターンを想定しているので、縦方向と横方向に直交するラインパターンに分けて２回の露光を行う場合を示した。しかしながら、投影露光装置２０のフォトマスク１８に形成するパターンの例はこれに限るものではなく、目的とするホールパターン（例えば多角形のホール）の形状に合わせて２重露光領域を規定すればよいので、フォトマスク１８に形成しておくパターンの形状は、必ずしも直交するラインパターンでなくともよい。
【００２６】
前記の実施形態において図１０に示す如く被加工膜２に形成されたホール部２ａは、その基となるレジスト膜６に形成したホール部６ｃが、前述のように異なるラインパターンの輪郭で形成されるパターンの重ね合わせで形成される。従って、フォトリソグラフィに用いる光の波長よりもホールの１辺の寸法が短い、例えば限界解像度近傍の大きさのホール部６ｃの輪郭を要求される微細フォトリソ加工においても、コーナ部分の輪郭形状を正確に形成できる。
また、本発明に係る露光は２重露光に限らず、３重露光、４重露光などの多重露光でも良いが、いずれにおいても閾値未満の露光量での複数回の露光の組み合わせにより、現像後に多重露光された領域のレジスト膜を除去するか、現像後に多重露光された領域のレジスト膜を残すようにレジスト膜を加工した後、その下の被加工膜をエッチングして目的の形状に加工すれば良い。
【００２７】
本発明の別の実施例として、被加工膜の膜厚が厚く、長時間のエッチングに際してレジスト膜の耐性が不足する場合の適用例を以下に示す。
図１１〜図１４は膜厚の厚い被加工膜に対して平面視矩形状のホール部を複数形成する場合に本願発明を適用するための工程を示すもので、図１１は、Ｓｉウエハなどの基板１１の上にシリコン酸化膜等の絶縁膜（被加工膜）１２を積層し、この絶縁膜１２の上にシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）等のマスク膜１５を積層し、このマスク膜１５上にレジスト膜を積層後、先の図１〜図１０を基に説明した２重露光法によりレジスト膜を露光し、現像して矩形状のホール部１６ａを複数有する、換言すると、基準パターン部を有するレジスト膜１６Ａを形成した後の状態を示している。
ここで先に説明した２重露光によりレジスト膜１６Ａに正確な形状のホール部１６ａを形成しているので、これらホール部１６ａのコーナ部分は、ホール部１６ａの大きさが現状フォトリソグラフィ技術の限界解像度に近い微細な大きさであっても円形になってしまうことなく正確な形状の４角形状のコーナ部分になるので、目的の平面視４角形状のホール部１６ａを複数備えた基準パターン部を設けた被加工膜１２Ａを得ることができる。
【００２８】
図１１に示す状態からレジスト膜１６を介してマスク膜１５をエッチングするならば、図１２に示す如く正確な形状の４角形状のホール部１５ａを複数有する基準パターン部を備えたマスク層１５Ａを形成できる。
マスク膜１５のパターニングが終了した時点で、レジスト膜１６Ａは除去する。
そして、この形状のマスク層１５Ａを介して絶縁膜１２のエッチングを行うならば、図１３に示す如く目的の形状の平面視矩形状のホール部１２ａを複数備えた絶縁膜１２Ａを得ることができる。なお、このマスク層１５Ａは図１３に示したように、絶縁膜１２のホール開口部を除く領域を均等な厚さで覆っている。従って、先の従来技術で形成した場合（図３４参照）と異なり表面の平坦性に影響を与えないから、シリコン窒化膜のような絶縁体をマスク材として用いた場合であれば、そのまま残しておいても問題はない。また、ポリシリコンのような導体をマスク材として使用する場合には、ホールの開口後にマスク層１５Ａをエッチングにより除去することで、図１４に示したように、基板１１の上に平面視矩形状のホール部１２ａを複数形成した絶縁膜１２Ａを得ることもできる。
【００２９】
ところで図１１に示す如くホール部１６ａを有するレジスト膜１６Ａを形成した後、図１５（図１１のＡ-Ｂ部断面）に示す如くレジスト膜１６Ａの表面領域のみを弱くアッシング（Ｏ２プラズマ処理にて等方的に有機膜を軽くエッチングする加工）し、マスク膜１５の上に露出しているレジスト膜１６Ａの表面全体を等方的に薄く加工し、レジスト膜１６Ａの断面を細く加工し、換言するとレジスト膜１６Ａのホール部１６ａを拡張して拡げたホール部１６Ｃを有するレジスト膜１６Ｂとしてから、図１２、図１３に示す工程を順次施して被加工膜１２をパターニングしても良い。
この例では、レジスト膜１６Ａを細く加工することにより、ホール部１６Ｃの大きさを図１３と図１４に示す状態よりも大きく形成することができる。これによりホール部１６Ｃの大きさ（深さを除く縦幅と横幅）を図１３に示す状態より若干大きく調節することが正確かつ容易にできるようになる。勿論、前述の如き２重露光を行うので、限界解像度近傍のフォトリソグラフィであっても、４角形状のホール部１６Ｃは円形になることなく、ほぼフォトマスクの形に近い形状のホール部１６Ｃを形成できる。
【００３０】
また、図１２に示す如くホール部１５ａを有するマスク層１５Ａを形成した後、図１６に示す如くマスク層１５Ａの側面側に、シリコン酸化膜等でサイドウオール１５Ｂを付加形成し、絶縁膜１２の上に露出しているマスク層１５Ａの側面全体を部分的に増加し、マスク層１５Ａの断面を太く加工してから、換言すると、ホール部（孔）１６ａを狭くするように加工してから図１３、図１４に示すエッチング工程を施しても良い。
この例では、マスク層１５Ａを太く加工することにより、ホール部１２ａの大きさを図１４に示す状態よりも小さく形成することができる。これによりホール部１５ａの大きさを図１３に示す状態より小さく調節することが容易にできるようになる。
【００３１】
一般に、露光装置の限界解像度近傍の寸法を有するパターンを形成する場合には、マスクのラインスペース比をほぼ１：１程度とすると、製造時のパターン形成の余裕度が向上することが知られている。しかし、製造するデバイスの構造によっては、この比率に従って形成したホール等の寸法を変更したい場合がある。本発明においては、この比率を調節するためには、上述のごとく、レジスト膜１６Ａの表面全体を等方的に薄く加工し、レジスト膜１６Ａのホール部１６ａを拡張して拡げたホール部１６Ｃを有するレジスト膜１６Ｂを形成する方法か、マスク層１５Ａの側面側にサイドウオール１５Ｂを付加形成し、絶縁膜１２の上に露出しているマスク層１５Ａの側面全体を部分的に増加し、マスク層１５Ａの断面を太く加工する工程を使い分けることで、ほぼ１：１に制約されるラインスペース比に拘束されないホールパターンを形成できる特徴がある。
すなわち本発明においては、基準パターンとなる寸法でレジストパターンを形成した後、上述した方法を引き続き行うことにより、最終的に得られるホール寸法を調整して、所望の寸法を有するホールを、コーナ部でパターン崩れを抑制した状態で容易に形成することができる。
【００３２】
次に、図１５を基に先に説明したＯ２プラズマ処理にて等方的にエッチング加工するアッシング工程について図１７〜図１９を基に説明を追加すると、図１７に示す如くレジスト膜１６Ａを加工してパターニングした後、Ｏ２プラズマ処理にて等方的にエッチング加工するアッシングを行うことによりレジスト膜１６Ａの断面を図１８に示す如く細く加工して図１７に示すホール部１６Ｃの幅（Ｗ２）を図１８に示すホール部１９Ｄの幅（Ｗ３）のように拡張し、このホール部１６Ｄを備えたレジスト膜１６Ｂを基にマスク膜１５をエッチングすることによりパターニングして図１９に示すホール部１５Ｄを有する基準パターン部を備えたマスク層１５Ａとしてから被加工膜（絶縁膜）１２をエッチング加工することにより、図１４に示す状態よりも若干幅の大きな複数のホール部を被加工膜１２に形成することができる。
なお、このようにホールの最終的な寸法を拡大する場合には、必ずしもマスク材１５は必要では無く、絶縁膜１２の上に直接レジスト膜１６を形成しても何ら問題は無い。
【００３３】
次に、図１６を基に先に説明したサイドウオール１５Ｂを付加する工程について図２０〜図２２を基に説明を追加すると、図２０に示す如くレジスト膜１６Ａを加工してパターニングした後、マスク層１５Ａをエッチングにより加工してパターニングし、図２１に示す如くサイドウオール１５Ｂを付加することで、ホール部（孔）１５ａの幅（Ｗ１）を小さくできるので、マスク膜１５Ａに基準パターン部を形成することができ、このサイドウオール１５Ｂを備えたマスク膜１５Ｄを基にエッチングすることで、より孔径の小さな複数のホール部あるいはより微細なパターンを被加工膜１２に形成できる。
【００３４】
図２３（ａ）は配線４０上に配線４０と同じ幅の断面４角形状（正方形状）の配線接続部（コンタクトプラグ）４１を形成した状態を示す。図２３（ａ）では略されているが、配線４０の上には絶縁膜が被覆形成され、その絶縁膜に先の２重露光法により断面４角形状のコンタクトホールを形成し、その内部に導電材料を充填することで配線接続部４１を形成できる。
本発明では先の説明の如く、限界解像度近傍の露光処理であっても２重露光することで横断面正方形状のコーナ部の輪郭を正確に現像してコンタクトホールを絶縁膜に形成し、そのコンタクトホールに導電材料を充填することにより図２３（ａ）に示す如く平面視正方形状の配線接続部４１を形成することができる。また、絶縁膜に形成するコンタクトホールの形状を断面長方形状にするならば、図２４（ａ）に示す如く配線４０と同じ幅の長方形状（幅ｂ、長さａ）の配線接続部４２を形成できる。
【００３５】
これらに対して従来の閾値を越える１回の投影露光処理をレジスト膜に施して現像するフォトリソグラフィを行って被加工膜（絶縁膜）にコンタクトホールを形成し、そのコンタクトホールに配線材料を充填して配線接続部を形成するならば、配線４０と同じ幅の正方形状の配線接続部を形成しようとしても図２５（ａ）に示す如く円形に近い形状の配線接続部４３が形成されてしまう。これは、平面視正方形状の投影露光処理をレジスト膜に施しても、限界解像度近傍の微細加工を行うフォトリソグラフィでは、露光領域のコーナ部近傍にて光の回折現象が生じてしまうことに起因する。
【００３６】
図２３に示す配線接続部４１と図２５に示す配線接続部４３とを比較すると、本発明に係る２重露光を行って形成できる配線接続部の方が、従来の配線接続部４３に対して４／π倍に接続面積を増加できる。その上、図２４（ａ）に示す如く幅ａ×長さｂの長方形状の配線接続部４２であるならば、更に接触面積を増加できるので、配線４０と配線接続部４２との接触抵抗を更に低くできる。
また、配線接続部４１、４２、４３が配線４０から図２３（ｂ）、図２４（ｂ）、図２５（ｂ）に示す如く位置ずれを生じた場合であっても、４角形状の配線接続部４１、４２であるならば、配線接続部の接続面積の減少率を少なくできる効果がある。
【００３７】
図２６〜図２８は、先に説明した本発明の２重露光法によりポジ型レジストを用いて図２８に示す構造の複数のホール部５０を備えた基準パターン部をレジスト膜５１内に複数形成する場合の一例について説明するためのもので、基板上にレジスト膜５１をスピンコート法などにより塗布し形成した後、先に説明した２重露光法に従い、塗布形成したレジスト膜５１の閾値露光量よりも低い露光量で図２６の斜線で示す潜像パターン５３の如く第１の露光処理を施す。図２６に示す潜像パターン５３は、図３に示す投影露光装置２０によりフォトマスク１８を介してレジスト膜５１に目的のパターンを形成するために露光した潜像を例示したものである。
【００３８】
この第１の露光処理により形成された潜像パターン５３は、閾値未満の露光量で形成されたものであるので、仮にこの後にレジスト膜５１を現像してもレジスト膜５１は特にパターニングされない。この例では、図２８に示す長方形状（４辺形状）のホールパターン５０を多数整列形成するので、第１の露光処理時の潜像パターン５３は、この例では直線状部５３ａと波形部５３ｂとを２つずつ交互に配置した潜像パターンとする。すなわち、パターン６０以外の領域を遮光領域とするフォトマスクを用いて、第１の露光を行えばよい。本実施形態では図２６に示す第１の露光時に形成する潜像パターン５３を形成する場合、走査露光する場合のスキャン方向は例えば図２６の矢印ＳＫ１に示す如く右から左方向に、換言すると、直線状部５３ａに直交する方向にスキャンする方向にすることが好ましい。
【００３９】
次に、先の第１の露光処理に加えて第２の露光処理を行う。第２の露光処理は先の第１の露光処理の露光量と合わせて２重露光された領域にあっては、レジスト膜５１の閾値露光量を若干超える露光量に設定する。ここで第２の露光処理において用いる潜像パターン５４は、図２７に示す如く例えば蛇行した帯状のパターン５５を等間隔で配列した形状のパターンとする。すなわち、パターン５５以外の領域を遮光領域とするフォトマスクを用いて、第２の露光を行えばよい。本実施形態では図２７に示す第２の露光時に形成する潜像パターン５４を形成する場合、走査露光する場合のスキャン方向は例えば図２７の矢印ＳＫ２に示す如く上から下方向に、換言すると、直線状部５３ａに沿って平行方向にスキャンすることが好ましい。すなわち、第１回目のスキャン方向と第２回目のスキャン方向は９０度異なる方向としている。
【００４０】
以上説明した第１の露光処理で形成されるパターン６０の潜像と、第２の露光処理で形成されるパターン５５の潜像が２重に重なって露光された領域のみがレジスト膜５１の閾値露光量を超えるので、第２の露光処理後に現像処理することにより、２重に露光した領域のみを除去することができ、図２８に示す如く略長方形状の多数のホール部５０を整列形成でき、基準パターン部を形成できる。
この２重露光処理により現状の限界解像度近傍の微細なホールパターンを形成しようとしても、コーナ部分の角の丸くなる部分の少ない目的の４角形状のホールパターンを形成することができるので、このホール部５０を多数有したレジスト膜を用いてレジスト膜の下に設けられている絶縁膜などの被加工膜に多数のホールパターンを形成できる。
【００４１】
また、前記第１回目の露光処理と第２回目の露光処理とを行う場合、用いるフォトマスクに、縦方向と横方向で倍率の異なる偏倍のフォトマスクを用いて露光しても良い。この際に本発明においては、先に述べたように第１回目のスキャン方向と第２回目のスキャン方向を９０度異なる方向とすることが可能であり、それぞれの露光に使用するフォトマスクのパターンの配列に最も適した方向にスキャンを行うことができる。
【００４２】
図２９は本発明方法を適用して形成される一例としての半導体記憶装置の一例を示す断面図である。この例の半導体記憶装置Ａにおいて、符号７１は半導体基板であり、この半導体基板７１は所定濃度の不純物を含有する半導体、例えばシリコンにて形成されている。
素子分離領域７２は、半導体基板７１の表面にＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により、トランジスタ形成領域以外の部分に形成され、トランジスタ（選択用トランジスタ）を絶縁分離する。
トランジスタ形成領域において、ゲート絶縁膜７３は、半導体基板７１表面に、例えば熱酸化などにより、シリコン酸化膜として形成されている。
ゲート電極７６は多結晶シリコン膜７４と金属膜７５との多層膜により形成されており、多結晶シリコン膜７４はＣＶＤ法での成膜時にリン等の不純物を含有させて形成するドープト多結晶シリコン膜を用いることができる。金属膜７５はタングステン（Ｗ）や、タングステンシリサイド（ＷＳi）などの高融点金属を用いることができる。
【００４３】
ゲート電極７６の上に、すなわち金属膜７５の上には窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）等の絶縁膜７７が形成され、ゲート電極７６の側壁には窒化シリコンなどの絶縁膜によるサイドウオール７８が形成されている。
本実施形態においては、絶縁分離領域７２により囲まれている１つの活性領域に２ビットのメモリセルが配置されるセル構造の例を示す。
図２９に示す絶縁分離領域７２により囲まれている１つの活性領域に、活性領域の両端部と中央部に個々に不純物拡散層が配置され、本実施形態では中央部にドレイン８０、その両端部側にソース７９、７９が形成され、ソース７９とドレイン８０の上にこれらに接触するように形成されているゲート絶縁膜７３とその上に形成されているゲート電極７６によりトランジスタの基本構造が形成されている。
【００４４】
半導体基板７１および絶縁膜７７の上には、全面的に第１の層間絶縁膜（層間絶縁膜）８１が形成されている。この第１の層間絶縁膜８１は、ＢＰＳＧ膜とＴＥＯＳ−ＮＳＧ膜の積層膜によって構成されている。
この第１の層間絶縁膜８１には、ソース７９およびドレイン８０が露出するように、複数のセルコンタクト孔８２が貫通して設けられている。このセルコンタクト孔８２には、所定の不純物濃度の多結晶シリコン膜が充填されており、これによってセルコンタクトプラグ（コンタクトプラグ）８３が形成されている。
【００４５】
第１の層間絶縁膜８１およびセルコンタクトプラグ８３の上には、全面的に第２の層間絶縁膜８４が形成されている。この第２の層間絶縁膜（層間絶縁膜）８４は、シリコン酸化膜によって構成されている。
第２の層間絶縁膜８４には、セルコンタクトプラグ８３の端面が露出するように、ビットコンタクト孔が貫通して複数設けられている。これらのビットコンタクト孔内には、導電性材料が充填されており、これによりビットコンタクトプラグ８６が形成されている。
ビットコンタクトプラグ８６の表面には、タングステン膜などの金属膜からなるビット配線層８７が形成されている。すなわち、ビット配線層８７は、ビットコンタクトプラグ８６及びその下のセルコンタクトプラグ８３を介して、ドレイン電極の拡散層と接続されている。
【００４６】
第２の層間絶縁膜８４およびビット配線層８７の上には、全面的に第３の層間絶縁膜８８が形成されている。第３の層間絶縁膜８８は、プラズマＣＶＤ法によって形成されたシリコン酸化膜によって構成されている。
第３の層間絶縁膜８８および第２の層間絶縁膜８４には、セルコンタクトプラグ８３の端面が露出するように、容量コンタクト孔８９が貫通して設けられている。この容量コンタクト孔８９内には、所定の不純物濃度の多結晶シリコン膜が充填されており、これによって容量コンタクトプラグ（コンタクトプラグ）９０が形成されている。
【００４７】
第３の層間絶縁膜８８および容量コンタクトプラグ９０の上には、第４の層間絶縁膜(絶縁膜)９３が形成されている。第４の層間絶縁膜９３は、窒化膜９１と、シリンダのコアとなるシリコン酸化膜９２によって構成されている。窒化膜９１は、キャパシタ用深穴シリンダ９４を形成する際にエッチングストッパとして用いるものである。
第４の層間絶縁膜９３には、容量コンタクトプラグ９０の表面が露出される位置に、キャパシタ用深穴シリンダ（シリンダ孔）９４が貫通して設けられている。キャパシタ用深穴シリンダ９４の内底面と内周面には、不純物含有シリコン膜９５および下部金属電極９６がこの順で積層形成された下部電極９７が設けられている。
【００４８】
この不純物含有シリコン膜９５は、少なくとも下部金属電極９６との界面近傍に、下部金属電極９６に含まれる金属とシリコンとが反応することによって生成されたシリサイド層９５ａを有している。このシリサイド層９５ａは低抵抗膜であり、これにより、キャパシタ−容量コンタクトプラグ間の電気抵抗が低減する。
下部電極９７の表面および第４の層間絶縁膜９３上には、容量絶縁膜９８および上部電極９９がこの順で積層形成されている。さらに、上部電極９９で囲まれたシリンダ内を充填するとともに、第４の層間絶縁膜９３上に形成された上部電極９９上に積層されて、容量プレート７０が設けられている。すなわち、下部電極９７、容量絶縁膜９８、上部電極９９及び容量プレート７０により、データを蓄積する容量記憶部となるキャパシタ６９が形成されている。
【００４９】
この実施形態では、キャパシタ６９を構成するためのキャパシタ用深穴シリンダ（シリンダ孔）９４の形成のために、第４の層間絶縁膜９３を被加工膜に見立てて先に説明した２重露光法を適用する。
本発明方法を適用することにより、断面視正方形状あるいは長方形状の４角形状のキャパシタ用深穴シリンダ９４を形成することができる。そのため、電極の表面積で決まるキャパシタ容量を増加させることができる。
現状の半導体記憶装置は、サイズが微細化されており、通常の１回露光により閾値露光量を超える露光を行うフォトリソグラフィ工程を施していると、４角形状のキャパシタ用深穴シリンダ９４を形成しようとしても、断面円形のシリンダになってしまう。例えば微細化されてきているＤＲＡＭのシリンダの大きさでは、１辺の寸法が約５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度のサイズになってきている。現在、量産用として実用化されている露光装置で、光の波長が最も短いものは、アルゴンフッ素（ＡｒＦ）レーザーを光源としたもので１９３ｎｍである。従ってこのような微細なサイズのシリンダ開口を加工しようとすると、前記露光時の光の回折に起因する問題が顕在化する。
この点において、シリンダの開口パターンを１回の露光で形成するのではなく、ライン状のパターンを有するフォトマスクを用いて、１回目の露光量を閾値露光量未満とし、２回目の露光により閾値を超える露光量とする本発明方法を適用するならば、限界解像度近傍のような微細なサイズのキャパシタ用深穴シリンダ９４を形成しようとしても、断面視正方形状あるいは長方形状の４角形状のキャパシタ用深穴シリンダ９４を形成することができる。
【００５０】
その一例を図３０に示す。この例では図２６と図２７を基に先に説明した本発明の２重露光法を適用することにより、図３０に示す長方形状に近いレーストラック型のキャパシタ用深穴シリンダ９４Ａを形成することができる。
そして、このキャパシタ用深穴シリンダ９４Ａを利用して、図２９に示すように下部電極９７、容量絶縁膜９８、上部電極９９及び容量プレート７０を形成するならば、目的のキャパシタ（ユニットセル）６９Ａを得ることができる。この構造のキャパシタ６９Ａであるならば、従来はコーナ部の形状が完全に円形に近い形状になってしまうが、本発明の方法を適用することにより、図３０に示す如く狙った形状（長方形状）に近似した形状のキャパシタ６９Ａを構成することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では半導体記憶装置Ａのキャパシタ６９の形成に本発明の２重露光法を適用した例について説明したが、本発明の２重露光法により形成するのは、半導体装置Ａにおいてキャパシタ用深穴シリンダ９４Ａの部分に限らず、第１の層間絶縁膜８１に形成されているセルコンタクト孔８２の形成、第２の層間絶縁膜８４に形成されるビットコンタクト孔、第３の層間絶縁膜８８に形成される容量コンタクト孔８９のいずれにおいても適用することができる。
これらの各コンタクト孔の形成に本発明方法を適用することで、コンタクトプラグ８３、８６、９０を目的の形状に形成できるようになるので、断面丸型の従来のコンタクトプラグを形成していた構造に比べ、断面４角型のコンタクトプラグを形成することで、接続抵抗の低減をなしえ、トランジスタ特性の性能向上、ひいては半導体記憶装置としての容量増加、性能向上に寄与する。
【実施例】
【００５２】
図２９に示すトランジスタ構造を半導体基板上に作り込み、更に第２層間絶縁膜に容量コンタクトプラグ９０を形成する構造までを予め作成しておく。
次に、第２層間絶縁上に窒化シリコン膜を形成し、続いて、シリンダ層間絶縁膜としてシリコン酸化膜からなる厚さ２５００ｎｍのシリンダ層間絶縁膜とを順に形成する。
シリンダ層間絶縁膜は、モノシラン（ＳｉＨ４）と一酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を用いたＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ―Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）法により形成する。あるいは、ＴＥＯＳ（Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)４）と酸素（Ｏ２）を用いたＰＥＣＶＤ法により層間絶縁膜を形成してもよい。
【００５３】
次に、シリンダ層間絶縁膜と窒化シリコン膜とを貫く深穴シリンダを、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを用いて開孔し、該シリンダ孔の底面部分に容量コンタクトプラグの表面を露出させる。
この工程において、シリンダ層間絶縁膜と窒化シリコン膜とを貫く深穴シリンダを形成する場合、絶縁膜上にＡｒＦ用ポジ型レジスト膜を形成し、第１回目の露光量をこのレジスト膜の閾値露光量の６５％の露光量に設定し、ＡｒＦエキシマレーザーを光源とした波長１９３ｎｍの光を照射して、図２６に示す第１の潜像パターンで露光した。
【００５４】
次に、先のレジスト膜の閾値露光量の６５％の露光量に設定し、図２７に示す形状の第２の潜像パターンを用いて露光した。
その結果得られた深穴シリンダにポリシリコンと窒化チタン膜からなる積層膜（下部電極膜）と酸化アルミニウム膜（容量絶縁膜）と窒化チタン膜（上部電極膜）とを形成してシリンダを形成した。
半導体基板と平行方向におけるシリンダの断面形状の模式図が図３０であるが、略長方形状に近い形状であって、一般にレーストラック形状と称される形状よりも長方形状に近い形状のシリンダ構造を層間絶縁膜中に作り込むことができた。
この図に示す構造において、断面略長方形状のシリンダの長辺は１５０ｎｍ、短辺は７０ｎｍである。
【００５５】
従って本発明方法によれば、横断面１５０ｎｍ×７０ｎｍレベルの微細な深穴シリンダを本発明の２重露光法で処理することで、横断面長方形状に近似した断面形状として絶縁膜中に製造できることが明らかになった。
なお、前記と同等サイズの深孔シリンダを１回の露光により同等材料のレジスト膜に形成してから第２層間絶縁膜をエッチングすると、図３０に示す形状ではなく、楕円に近い断面形状の深穴シリンダが形成された。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明を実施する際に用いる基板と絶縁膜とレジスト膜の積層体を示す断面図。
【図２】本発明を実施して形成しようとするパターンの一例を示す平面図。
【図３】本発明を実施する際に用いる露光装置の一例を示す斜視図。
【図４】本発明を実施するにあたりレジスト膜に第１の露光処理を施した状態を示す断面図。
【図５】本発明を実施する際に利用する露光量と現像後のレジスト膜厚の関係を示す図。
【図６】本発明を実施するにあたりレジスト膜に第１の露光処理を施した状態を示す平面図。
【図７】本発明を実施するにあたりレジスト膜に第２の露光処理を施した状態を示す平面図。
【図８】本発明を実施するにあたりレジスト膜に第２の露光処理を施した状態を示すもので、図７のＢ−Ｂ‘線に沿う断面図。
【図９】本発明を実施するにあたり、図７に示す状態から現像した後の状態を示す断面図。
【図１０】本発明を実施し、図９に示す状態からレジスト膜を介してマスク膜をエッチングした状態を示す図。
【図１１】本発明を実施してレジスト膜に複数のホール部を形成した状態を示す図。
【図１２】本発明を実施し、マスク膜を介してマスク膜をエッチングした状態を示す図。
【図１３】本発明を実施し、マスク膜を介して絶縁膜をエッチングした状態を示す図。
【図１４】本発明を実施し、絶縁膜に形成したホールパターンを示す図。
【図１５】本発明を実施するにあたり、レジスト膜に形成したパターンをアッシングにより細くしている状態を説明する図。
【図１６】本発明を実施するにあたり、マスク膜に形成したパターンにサイドウオールを形成して太くしている状態を示す図。
【図１７】本発明を実施するにあたり、レジスト膜をパターニングした状態を示す図。
【図１８】本発明を実施するにあたり、パターニングしたレジスト膜をアッシングした状態を示す図。
【図１９】本発明を実施するにあたり、アッシングしたレジスト膜を介してマスク膜をエッチングした状態を示す図。
【図２０】本発明を実施するにあたり、レジスト膜をパターニングした状態を示す図。
【図２１】本発明を実施するにあたり、マスク膜をパターニングした状態を示す図。
【図２２】本発明を実施するにあたり、パターニングしたマスク膜にサイドウオールを形成した状態を示す図。
【図２３】本発明を実施して形成された配線部の上のコンタクトプラグを示す図。
【図２４】本発明を実施して形成された配線部の上のコンタクトプラグの他の例を示す図。
【図２５】従来方法を実施して形成された配線部の上のコンタクトプラグを示す図。
【図２６】本発明を実施するにあたり、ポジ型のレジスト膜に第１の露光処理により形成した潜像の一例を示す図。
【図２７】本発明を実施するにあたり、ポジ型のレジスト膜に第２の露光処理により形成した潜像の一例を示す図。
【図２８】本発明を実施することでポジ型のレジスト膜に形成したホールパターンの一例を示す図。
【図２９】本発明を適用して製造される一例としての半導体記憶装置の断面図。
【図３０】本発明を適用して製造される一例としての半導体記憶装置のキャパシタ部分の断面図。
【図３１】従来のフォトリソグラフィ法により基板上の被加工膜を加工する場合の一例について説明するためのもので、被加工膜上にマスク膜とレジスト膜パターンを形成した状態を示す斜視図。
【図３２】従来のフォトリソグラフィ法により基板上の被加工膜を加工する場合の一例について説明するためのもので、マスク膜を加工してパターンを形成した状態を示す斜視図。
【図３３】従来のフォトリソグラフィ法により基板上の被加工膜を加工する場合の一例について説明するためのもので、マスク膜のパターン上にレジスト膜のパターンを形成した状態を示す斜視図。
【図３４】従来のフォトリソグラフィ法により基板上の被加工膜を加工する場合の一例について説明するためのもので、レジスト膜のパターンとマスク膜のパターンにより被加工膜をエッチングし、レジスト膜を除去した状態を示す斜視図。
【図３５】従来のフォトリソグラフィ法により基板上の被加工膜を加工する場合の一例について説明するためのもので、被加工膜に複数のホール部を形成した状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５７】
１…基板、２…被加工膜、２ａ…ホール部、５…マスク膜、５ａ…基準パターン部、６…レジスト膜、６ａ…第１露光部、６ｂ…第２露光部、６ｃ…基準パターン部、１１…基板、１２、１２Ａ…絶縁膜（被加工膜）、１２ａ…ホール部、１５Ａ…マスク膜、１５ａ、１５Ｄ…ホール部、１５Ｂ…サイドウオール、１６Ａ…レジスト膜、１６ａ、１６Ｄ…ホール部、４０…配線、４１、４２…配線接続部（コンタクトプラグ）、５０…ホールパターン、５１…絶縁膜（被加工膜）、５３、５４…潜像パターン、６１…絶縁膜（被加工膜）、６３、６４…潜像パターン、６０…ホールパターン、６１…絶縁膜（被加工膜）、
【図１】
2008277318.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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