JPH03211720A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言えば、半導
体基板上に形成された配線層などの凹凸の境界の段差か
らの露光用の光の反射を抑制して精度のよいパターン転
写を行う工程を含む半導体装置の製造方法に関し、 素子領域の段差からの露光用の光の反射を抑制するとと
もに位置合わせマークの段差からは位置検出用の反射光
を確実に検出できるようにすることにより、更に精度の
よいパターン転写のための位置合わせを行うことができ
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とし、 高い光反射率の領域と低い光反射率の領域とを有する基
板上に形成された平坦化層の上に耐エツチング性膜を形
成する工程と、前記耐エノチング性膜上に感光膜を形成
する工程と、表面から光を全面照射して前記高い光反射
率を有する領域からの反射光を利用して前記高い光反射
率を有する領域上の感光膜に他の領域上の感光膜よりも
強い光を選択的に照射する工程と、感光した部分の感光
膜を除去する薬液を用いて前記高い光反射率を有する領
域上の感光膜のみを除去する工程と、前記感光膜をマス
クとして赤外線を全面に照射して前記感光膜の除去され
た領域の平坦化層を熱的に変質させて他の領域の平坦化
層よりも光の吸収率を高める工程と、残存する感光膜を
除去して別の感光膜を形成した後、該感光膜を露光法に
よりパタニングする工程とを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、更に詳しく言
えば、半導体基板上に形成された配線層などの凹凸の境
界の段差からの露光用の光の反射を抑制して精度のよい
パターン転写を行う工程を含む半導体装置の製造方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、配線上の層間絶縁膜などにコンタクトホールなど
の開口部を形成するためのエツチング用マスクをレジス
ト膜により形成する場合、配線などの凹凸の境界での段
差により露光用の光が反射して−様な強度の光がレジス
ト膜に照射されず微細な開口部を形成することが困難で
あった。

この問題を解決するため、第２図（ａ）〜（ｆ）に示す
ような方法を用いている。

即ち、まず、同図（ａ）に示すようにＡＩ配線３やこの
ＡＩ配ｖＡ３を被覆する層間絶縁膜としてのＰＳＧ膜４
などが形成された凹凸のあるＳｉ基板工の表面に凹凸に
起因する反射光を吸収する樹脂層５を形成して平坦化し
た後、この上に耐工・７チング性膜としてのＳＯＧ膜６
と感光用のレジスト膜７とを順次形成する。なお、ＳＯ
Ｇ膜６は下地の樹脂層５及びＰＳＧ膜４をエツチングす
るためのマスクとして、かつレジストｌｌ！７を形成す
る際、レジストの溶剤に樹脂層５が溶出しないようにす
るため用いられる。

次に、このレジスト膜７を選択的に露光した（同図（ｂ
））後、露光部分のレジスト膜７を除去して開口部７ａ
を形成する（同図（ｃ）。

次いで、レジストＷ！４７をマスクとして選択的に開口
部７ａの底部のＳＯＧ膣６を除去した（同図（ｄ））後
、残存するレジストＩ！！７を除去する。

次に、ＳＯＧ膜６をマスクとして下地の樹脂層５を選択
的に除去して、ＰＳＧ膜４にコンタクトホールを形成す
るためのエツチング用のマスクが作成される（同図（ｅ
））。

その後、これをマスクとして下地のＰＳＧ膜４を除去し
てコンタクトホール４ａが完成する（同図（ｆ））。

なお、第２図（ａ）　〜（ｆ）において、２は８１基板
ｌ上の下層絶Ｕ膜としての５ｉ０２膜で、このＳｉＯ□
膜２の上にＡＩ配線３が形成されている。また、同図（
ｂ）に示す符号８は、レジスト膜７を選択的に露光する
ためのマスクパターン８ａの形成されたマスクである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、平坦化層としての樹脂層５が光吸収する材料
で形成されているので、第３図に示すように、位置合わ
せ領域１０での位置合わせマーク９から反射する位置検
出用の光も樹脂層５に吸収されるため、位置検出用の反
射光を検出できなくなり、精度のよい位置合わせが困難
になるという問題がある。

そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、素子領域の段差からの露光用の光の
反射を抑制するとともに位置合わせマークの段差からは
位置検出用の反射光を確実に検出できるようにすること
により、更に精度のよいパターン転写のための位置合わ
せを行うことができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

１課題を解決するための手段］ 上記課題は、高い光反射率の領域と低い光反射率の領域
とを有する基板上に形成された平坦化層の上に耐エツチ
ング性膜を形成する工程と、前記耐エツチング性膜上に
感光膜を形成する工程と、表面から光を全面照射して前
記高い光反射率を有する領域からの反射光を利用して前
記高い光反射率を有する領域上の感光膜に他の領域上の
感光膜よりも強い光を選択的に照射する工程と、感光し
た部分の感光膜を除去する薬液を用いて前記高い光反射
率を有する領域上の感光膜のみを除去する工程と、前記
感光膜をマスクとして赤外線を全面に照射して前記感光
膜の除去された領域の平坦化層を熱的に変質させて他の
領域の平坦化層よりも光の吸収率を高める工程と、残存
する感光膜を除去して別の感光膜を形成した後、該感光
膜を露光法によりパターニング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によって達成される
。

［作　用］ 本発明の半導体装置の製造方法によれば、高い光反射率
を有する領域上の平坦化層を選択的に熱的に変質させて
、この部分の平坦化層が高い光吸収率を有するようにし
ているので、高い光反射率を有する領域には露光用の強
い光が入射されず、かつ該領域からの反射光の放射は抑
制される。このため、平坦化層に普通に光を透過させる
材料を用いた場合でも、高い光反射率をもつ領域とそう
でない領域とで反射光の強度が均される。これにより、
露光用の光は反射光も含めて感光膜に一様に照射される
ので、精度のよいバターニングを行うことができる。

一方、平坦化層に普通に光を透過させる材料を用いるこ
とができるので、位置合わせ領域の位置合わせマークの
段差からの反射光を確実に検出できる。従って、この反
射光を用いて精度のよい位置合わせを行うことができる
。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図を参照しながら具体的
に説明する。

第１図（ａ）〜（ｈ、　）は、本発明の実施例のＳ４基
板上に形成されたＡＩ配線上の眉間絶縁膜にコンタクト
ホールを形成するためのホト工程を含む半導体装置の製
造方法について説明する断面図である。同［１ｉＵ（ａ
）〜（ｈ）において、左の図はトランジスタなどの素子
の形成される素子領域上３で、右の図はチップ化のため
の切断領域を利用した位置合わせマークの形成される位
置合わせ領域１２である。

まず、同図（ａ）に示すように、５４基板１４上の下層
絶縁膜としてのＳｉ０□１１！１５上にＡＩ配線１６を
形成した後、膜厚約５０００人の眉間絶縁膜としてのＰ
Ｓ（［１Ｂを形成する。これにより、同図（ａ）の右の
図に示す位置合わせ領域１２のＳｉＯ２膜からなる位置
合わせマーク１７はＰＳＧ膜１日により被覆される。こ
のとき、位置合わせマーク１７の凹凸はそのままの形状
で保持される。

続いて、液状のノボラック系樹脂をヘースにした樹脂を
回転塗布法により塗布し、ＰＳＧ膜１８及びＡ１配線１
６を被覆して膜厚約１〜２μ石の樹脂層（平坦化層）１
９を形成する。この樹脂ＦＷ１９は、ＡＩ配線１６の形
成などによりＬ１凸の生じたＳｔ基板１４の表面を平坦
化し、かつ加熱により選択的に変質させてその部分の光
の吸収率を調整するために形成される。

次いで、この樹脂層１９の上に形成されるＳＯＧの溶削
に樹脂層１９が溶出するのを防止するため、２００〜２
１０°Ｃで加熱して樹脂層１９を硬化させた後、液状の
ＳＯＧを回転塗布法により樹脂層１９の上に塗布し、そ
の後温度２００°Ｃで加熱処理して溶媒を蒸発させ、膜
厚約２０００人の５ＯＧＩ！！（耐エツチング性膜）２
０を形成する。

次に、ノボラック系のポジティブホトレジストを回転塗
布法により５ＯＧＩ！！２０の上に塗布して膜厚約１μ
ｍのポジティブホトレジスト！！！（感光膜）２１を形
成する。そして、９０″Ｃで熱硬化させる。

以上の作業により、位置合わせ領域１２にも素子領域１
３と同様な３Ｎの膜１９．２０．２１が形成される。

次いで、全面に紫外光を照射すると、ＡＩ配線１６０表
面では光の反射率が高いので、紫外光はここでよく反射
されてＡＩ配線１６上のポジティブホトレジスト膜２１
には選択的に強い光が照射されることになる（同図（ｂ
））。従って、このＡＩ配線１６上のポジティブホトレ
ジスト膜２１のみが紫外光により変質する。一方、位置
合わせ領域１２では高い反射率を有するものは存在しな
いので、ポジティブホトレジスト膜２１にはあまり強い
紫外光は照射されず、ポジティブホトレジスト膜２１殆
ど変質しない。

次に、現像液に浸漬した場合、強い紫外光の照射された
素子領域１３のＡＩ配線１６上のポジティブホトレジス
ト膜２１のみが除去されて開口部２１ａが形成される（
同図（Ｃ））。一方、位置合わせ領域１２ではポジティ
ブホトレジスト膜２１は残存したままである。

続いて、エネルギーが４０〜６０　ｍＪ／ｃｍ２に調整
された赤外光を全面に照射すると、この開口部２１ａの
形成された底部の樹脂層１９とその周辺部のみが他の領
域よりも高温になって樹脂層１９の黒化が進み、光の吸
収率が高くなる。なお、このとき開口部２１ａの底部の
樹脂ｌ１１９の温度が約２６０〜２８０°Ｃになるのに
対してポジティブホトレジスト膜２１の被覆された部分
の樹脂層１９の温Ｉは約２３０〜２４０°Ｃになると推
定される。このとき、位置合わせ領域１２ではポジティ
ブホトレジスト膜２１が被覆されているので、樹脂層１
９の温度は高温にはならず、樹脂層１９の黒化も殆ど進
まない（同図（ｄ））。

次いで、残存するポジティブホトレジストｌ！！２１を
除去した後、別のポジティブホトレジスト膜（感光膜）
２３を形成する。次に、マスクパターン２４ａの形成さ
れたマスク２４を用いて位置検出用の光をウェハに照射
しなが位置合わせマークからの反射光を検出し、位置合
わセを行う。このとき、位置合わせ領域１２では、光の
吸収率は元のまま殆ど変化がないので、位置合わせマー
ク１７で反射された光はそのまま放射されて検出される
。

従って、精度のよい位置合わせを行うことができる。

次いで、露光用の光をコンタクトホールを形成すべきと
ころに選択的に照射する。

このとき、素子領域１３ではＡＩ配線１６などの光の反
射率の大きいところはその上の樹脂１ｉｉ１９が黒化さ
れて光の吸収率が高くなっているので、ＳＯＧ膜２膜上
０上ジティブホトレジスト膜２３に照射される露光用の
紫外光の強度は場所に依らず平均化される。これにより
、露光強度のムラを防止することができるので、寸法精
度のよいパターンの形成が可能となる。（同図（ｅ））
。

続いて、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）を２．３８％含有する水溶液からなる現像
液に約６０秒浸漬して光の照射された部分のポジティブ
ホトレジストｌＩ！２３を除去すると、樹脂層１９の開
口部を形成すべきところにポジティブホトレジスト膜２
３の開口部２３ａが形成される（同図（ｆ））。

続いて、このポジティブホトレジスト膜２３の開口部２
３ａを介してＣＦ、ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅ　Ｔｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）法によりＳＯＧ膜２０
を選択的に除去する（同図（ｇ））。その後、残存する
レジスト膜２３を除去した後、残存するＳＯＧ膜２０を
マスクとして樹脂［１９とｐｓｃ４１８とを選択的に除
去してコンタクトホール１８ａが完成する（同図（ｈ）
）。

以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば
、第１図（ｃ）に示すように、高い光反射率を有するＡ
１配線１６上の樹脂層１９を選択的に熱的に変質させて
黒化しているので、この部分の樹脂層１９は高い光吸収
率を有するようになる。

従って、Ａ１配線１６表面には露光用の強い光が入射さ
れず、かつ該へ１配線１６表面からの反射光の放射は抑
制される。このため、平坦化層として普通に光を透過さ
せる樹脂層１９を用いた場合でも、高い光反射率をもつ
領域とそうでない領域とで露光用の光は反射光も含めて
ポジティブホトレジスト膜２３に一様に照射されるので
、ポジティブホトレジスト膜２３の露光強度にムラが生
しるのを防止できる。これにより、寸法精度のよいパタ
ーニングを行うことができる。

一方、平坦化層として普通に光を透過させる樹脂層１９
を用いているので、位置合わせ領域１２の位置合わせマ
ーク１７の段差からの反射光を確実に検出できる。これ
により、この反射光を用いて精度のよい位置合わせを行
うことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば
、高い光反射率を有する領域上の平坦化層のみを選択的
に熱的に変質させて高い光吸収率を有するようにしてい
るので、高い光反射率を有する領域には露光用の強い光
が入射されず、かつ該領域からの反射光の放射は抑制さ
れる。このため、平坦化層として普通に光を透過させる
材料を用いた場合でも、高い光反射率をもつ領域とそう
でない領域とで感光膜の露光強度が平均化されるので、
感光膜に露光ムラが生しるのを防止できる。

これにより、寸法精度のよいパターニングを行うことが
できる。

一方、平坦化層として普通に光を透過させる材料を用い
ることができるので、位置合わせ領域の位置合わせマー
クの段差からの反射光を確実に検出できる。これにより
、この反射光を用いて精度のよい位置合わせを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の半導体装置の製造方法を説
明する断面図、 第２図は、従来例の半導体装置の製造方法を説明する断
面図、 第３図は、従来例の問題点を説明する断面図である。 〔符号の説明］ １．１４・・・Ｓｉ基板、 ２１５・・・ＳｉＯ□膜、 ３．１６・・・Ａ１配線、 ４．１８・・・ｐｓｃ膜、 ４ａ、１８ａ・・・コンタクトホール、５・・・樹脂層
、 ６・・・ＳＯＧ膜、 ７・・・レジスト膜、 ２１ａ　　２３ａ・・・開口部、 ４・・・マスク、 ２４ａ・・・マスクパターン、 １７・・・位置合わせマーク、 ９・・・樹脂層（平坦化層）、 ０・・・５ＯＧＩＩ！（耐エツチング性膜）、１２３・
・・ポジティブホトレジスト膜（感光膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高い光反射率の領域と低い光反射率の領域とを有する基
   板上に形成された平坦化層の上に耐エッチング性膜を形
   成する工程と、 前記耐エッチング性膜上に感光膜を形成する工程と、 表面から光を全面照射して前記高い光反射率を有する領
   域からの反射光を利用して前記高い光反射率を有する領
   域上の感光膜に他の領域上の感光膜よりも強い光を選択
   的に照射する工程と、感光した部分の感光膜を除去する
   薬液を用いて前記高い光反射率を有する領域上の感光膜
   のみを除去する工程と、 前記感光膜をマスクとして赤外線を全面に照射して前記
   感光膜の除去された領域の平坦化層を熱的に変質させて
   他の領域の平坦化層よりも光の吸収率を高める工程と、 残存する感光膜を除去して別の感光膜を形成した後、該
   感光膜を露光法によりパターニング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。