JPH06244155A - 半導体装置のメタル配線パターン形成方法 - Google Patents
半導体装置のメタル配線パターン形成方法Info
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- JPH06244155A JPH06244155A JP5030299A JP3029993A JPH06244155A JP H06244155 A JPH06244155 A JP H06244155A JP 5030299 A JP5030299 A JP 5030299A JP 3029993 A JP3029993 A JP 3029993A JP H06244155 A JPH06244155 A JP H06244155A
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- resist
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- metal wiring
- pattern
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 基板１１上にＳｉＯ2 膜１２及び金属層１３
を順次成膜し、金属層１３上にレジスト１４を塗布して
レジスト１４に全面露光及びマスク露光を施し、現像し
てレジストパターン１４ａを形成した後に、金属層１３
にＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混合ガスを用いて異方性を有す
る反応性イオンエッチング処理を施す半導体装置のメタ
ル配線パターン形成方法。 【効果】 レジストパターン１４ａにテーパ角を付けて
おくことができ、レジストパターン１４ａの形状を金属
層に転写することができる。このため、線幅の制御性及
び再現性に優れたテーパ角を有するメタル配線パターン
１３ａを形成することができる。したがって、メタル配
線パターン１３ａ上の絶縁膜の埋め込み特性を改善し、
絶縁膜のストレスを緩和し、絶縁膜のさらに上層に形成
されるメタル配線パターン１３ａの導通不良を防止する
ことができる。
を順次成膜し、金属層１３上にレジスト１４を塗布して
レジスト１４に全面露光及びマスク露光を施し、現像し
てレジストパターン１４ａを形成した後に、金属層１３
にＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混合ガスを用いて異方性を有す
る反応性イオンエッチング処理を施す半導体装置のメタ
ル配線パターン形成方法。 【効果】 レジストパターン１４ａにテーパ角を付けて
おくことができ、レジストパターン１４ａの形状を金属
層に転写することができる。このため、線幅の制御性及
び再現性に優れたテーパ角を有するメタル配線パターン
１３ａを形成することができる。したがって、メタル配
線パターン１３ａ上の絶縁膜の埋め込み特性を改善し、
絶縁膜のストレスを緩和し、絶縁膜のさらに上層に形成
されるメタル配線パターン１３ａの導通不良を防止する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のメタル配線
パターン形成方法に関し、より詳細には半導体集積回路
製造過程の金属層をエッチングしてメタル配線パターン
を形成する半導体装置のメタル配線パターン形成方法に
関する。
パターン形成方法に関し、より詳細には半導体集積回路
製造過程の金属層をエッチングしてメタル配線パターン
を形成する半導体装置のメタル配線パターン形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体装置（半導体集積回
路）の製造において、半導体基板上にメタル配線パター
ンを形成するために、レジストにマスクのパターンを転
写するフォトリソグラフィ技術と、パターン形成された
レジストをマスクとして金属層を加工するエッチング技
術とを組み合わせた工程が採用されている。
路）の製造において、半導体基板上にメタル配線パター
ンを形成するために、レジストにマスクのパターンを転
写するフォトリソグラフィ技術と、パターン形成された
レジストをマスクとして金属層を加工するエッチング技
術とを組み合わせた工程が採用されている。
【０００３】メタル配線パターンを形成するための一般
的なフォトリソグラフィ及びエッチング工程を図５に基
づいて説明する。まず、Ｓｉ基板４１上もしくは絶縁膜
４２上に金属層４３を形成し（図５（ａ））、次いで感
光性高分子から成るレジスト４４を塗布し、この後プリ
ベークを行なってレジスト４４中に含まれる有機溶剤を
除去する（図５（ｂ））。次に、マスクパターン（図示
せず）を露光によってレジスト４４上に転写し、その後
レジスト４４を現像してマスクパターンに対応するパタ
ーンをレジスト４４に形成する。次に、ポストベークを
行ない、レジスト４４中に含まれる水分を飛ばしてレジ
スト４４を硬化させ、金属層４３との密着性を高めてお
く（図５（ｃ））。さらに、このレジスト４４をマスク
として金属層４３にエッチング処理を施し、メタル配線
パターン４３ａを形成する（図５（ｄ））。次に、不要
となったレジスト４４を溶かして除去する（図５
（ｅ））。以上のように、図５（ａ）〜（ｅ）に示した
ような５つの主な工程から一般的なフォトリソグラフィ
及びエッチング工程は構成されていた。
的なフォトリソグラフィ及びエッチング工程を図５に基
づいて説明する。まず、Ｓｉ基板４１上もしくは絶縁膜
４２上に金属層４３を形成し（図５（ａ））、次いで感
光性高分子から成るレジスト４４を塗布し、この後プリ
ベークを行なってレジスト４４中に含まれる有機溶剤を
除去する（図５（ｂ））。次に、マスクパターン（図示
せず）を露光によってレジスト４４上に転写し、その後
レジスト４４を現像してマスクパターンに対応するパタ
ーンをレジスト４４に形成する。次に、ポストベークを
行ない、レジスト４４中に含まれる水分を飛ばしてレジ
スト４４を硬化させ、金属層４３との密着性を高めてお
く（図５（ｃ））。さらに、このレジスト４４をマスク
として金属層４３にエッチング処理を施し、メタル配線
パターン４３ａを形成する（図５（ｄ））。次に、不要
となったレジスト４４を溶かして除去する（図５
（ｅ））。以上のように、図５（ａ）〜（ｅ）に示した
ような５つの主な工程から一般的なフォトリソグラフィ
及びエッチング工程は構成されていた。
【０００４】上記したフォトリソグラフィ及びエッチン
グ工程により形成されるメタル配線パターン４３ａの断
面形状は矩形形状をしているが、デバイスの応用上、金
属層４３のエッチング後、テーパ角のついた断面形状を
得ることが望ましい場合がある。例えば、メタル配線パ
ターン４３ａの断面形状をテーパ状とすることにより、
上層の絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のスト
レスを緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタ
ル配線パターンの導通不良を防止したりする場合であ
る。このようなテーパ角を有するメタル配線パターンを
得る方法としては、重合物をレジストパターンの側壁に
堆積させながらドライエッチングを行なう方法がある。
グ工程により形成されるメタル配線パターン４３ａの断
面形状は矩形形状をしているが、デバイスの応用上、金
属層４３のエッチング後、テーパ角のついた断面形状を
得ることが望ましい場合がある。例えば、メタル配線パ
ターン４３ａの断面形状をテーパ状とすることにより、
上層の絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のスト
レスを緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタ
ル配線パターンの導通不良を防止したりする場合であ
る。このようなテーパ角を有するメタル配線パターンを
得る方法としては、重合物をレジストパターンの側壁に
堆積させながらドライエッチングを行なう方法がある。
【０００５】重合膜を利用したドライエッチングによる
メタル配線パターン形成方法を図６に基づいて説明す
る。まず、Ｓｉ基板５１上もしくは絶縁膜５２上に金属
層５３を形成し、次にレジスト５４を塗布する。この後
プリベークを行なってレジスト５４中に含まれる有機溶
剤を除去し、マスクパターン（図示せず）を露光によっ
てレジスト５４上に転写してから現像を行ない、金属層
５３上にレジスト５４のパターンを形成する（図６
（ａ））。さらに、レジスト５４をマスクとし、ＣＨＣ
ｌ3 及びＣｌ2 の混合ガス系を用い、異方性を有するド
ライエッチングを行なう。この場合、金属層５３がエッ
チングされると同時に重合物がレジスト５４のパターン
側壁に堆積して重合膜５６が形成され（図６（ｂ）、
（ｃ））、テーパ角を有するメタル配線パターン５３ａ
が形成される。次に、不要となったレジスト５４を溶か
して除去する（図６（ｄ））。
メタル配線パターン形成方法を図６に基づいて説明す
る。まず、Ｓｉ基板５１上もしくは絶縁膜５２上に金属
層５３を形成し、次にレジスト５４を塗布する。この後
プリベークを行なってレジスト５４中に含まれる有機溶
剤を除去し、マスクパターン（図示せず）を露光によっ
てレジスト５４上に転写してから現像を行ない、金属層
５３上にレジスト５４のパターンを形成する（図６
（ａ））。さらに、レジスト５４をマスクとし、ＣＨＣ
ｌ3 及びＣｌ2 の混合ガス系を用い、異方性を有するド
ライエッチングを行なう。この場合、金属層５３がエッ
チングされると同時に重合物がレジスト５４のパターン
側壁に堆積して重合膜５６が形成され（図６（ｂ）、
（ｃ））、テーパ角を有するメタル配線パターン５３ａ
が形成される。次に、不要となったレジスト５４を溶か
して除去する（図６（ｄ））。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】重合膜５６を利用して
ドライエッチングを行なう方法の場合、レジスト５４側
壁に形成される重合膜５６を利用してメタル配線パター
ン５３ａの側壁にテーパ角を形成するため、レジスト５
４のパターン線幅Ａと、エッチングによって形成された
メタル配線パターン５３ａの底部線幅Ｂとの差（Ｂ−
Ａ）（以下、（Ｂ−Ａ）を線幅の変換差という）が大き
く、またエッチング処理枚数が増加するにつれて、重合
膜５６の影響でエッチングレートの低下が生じる。この
ため、線幅の制御性及び再現性が悪いという課題があっ
た。
ドライエッチングを行なう方法の場合、レジスト５４側
壁に形成される重合膜５６を利用してメタル配線パター
ン５３ａの側壁にテーパ角を形成するため、レジスト５
４のパターン線幅Ａと、エッチングによって形成された
メタル配線パターン５３ａの底部線幅Ｂとの差（Ｂ−
Ａ）（以下、（Ｂ−Ａ）を線幅の変換差という）が大き
く、またエッチング処理枚数が増加するにつれて、重合
膜５６の影響でエッチングレートの低下が生じる。この
ため、線幅の制御性及び再現性が悪いという課題があっ
た。
【０００７】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、線幅の制御性及び再現性に優れたテーパ
角を有するメタル配線パターンを形成することができる
半導体装置のメタル配線パターン形成方法を提供するこ
とを目的としている。
ものであって、線幅の制御性及び再現性に優れたテーパ
角を有するメタル配線パターンを形成することができる
半導体装置のメタル配線パターン形成方法を提供するこ
とを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明に係る半導体装置のメタル配線パターン形成方
法は、基板上にＳｉＯ2 膜及び金属層を順次成膜し、該
金属層上にレジストを塗布して該レジストに全面露光及
びマスク露光を施し、現像してレジストパターンを形成
した後に、前記金属層にＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混合ガス
を用いて異方性を有する反応性イオンエッチング処理を
施すことを特徴としている。
に本発明に係る半導体装置のメタル配線パターン形成方
法は、基板上にＳｉＯ2 膜及び金属層を順次成膜し、該
金属層上にレジストを塗布して該レジストに全面露光及
びマスク露光を施し、現像してレジストパターンを形成
した後に、前記金属層にＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混合ガス
を用いて異方性を有する反応性イオンエッチング処理を
施すことを特徴としている。
【０００９】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、前記全面露光または前記マ
スク露光の後にＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理を施
すことを特徴としている。
パターン形成方法において、前記全面露光または前記マ
スク露光の後にＰＥＢ（Post Exposure Bake）処理を施
すことを特徴としている。
【００１０】
【作用】上記した半導体装置のメタル配線パターン形成
方法によれば、フォトリソグラフィ工程において、レジ
ストを塗布したウエハに露光・現像処理を施してレジス
トパターンを形成する際、全面露光とマスク露光とを組
み合わせて行ない、この後現像処理を施す。
方法によれば、フォトリソグラフィ工程において、レジ
ストを塗布したウエハに露光・現像処理を施してレジス
トパターンを形成する際、全面露光とマスク露光とを組
み合わせて行ない、この後現像処理を施す。
【００１１】レジスト中のインヒビタ（現像抑制剤）は
レジストが露光されることによって分解されるので、全
面露光の強度を調整すれば、レジストの表面のみが強く
露光され、インヒビタ濃度は小さくなり、現像可能状態
となる。また、深い部分になるにしたがって露光された
光強度が弱まった状態となり、インヒビタ濃度は大きく
なり現像不可能状態となる。つまり、前記全面露光後の
インヒビタ濃度はレジストの表面から深くなるにつれて
大きくなるという濃度分布を示す。
レジストが露光されることによって分解されるので、全
面露光の強度を調整すれば、レジストの表面のみが強く
露光され、インヒビタ濃度は小さくなり、現像可能状態
となる。また、深い部分になるにしたがって露光された
光強度が弱まった状態となり、インヒビタ濃度は大きく
なり現像不可能状態となる。つまり、前記全面露光後の
インヒビタ濃度はレジストの表面から深くなるにつれて
大きくなるという濃度分布を示す。
【００１２】この状態から、マスクパターンを用いてマ
スク露光を行なうと、該マスク露光では開口部のみから
光がレジストに照射され、前記開口部における光強度分
布は表面部に近いほど現像により溶解可能な状態が大き
く拡がった状態となる。この後現像を行なうと、テーパ
角を有するレジストパターンが形成されることとなる。
スク露光を行なうと、該マスク露光では開口部のみから
光がレジストに照射され、前記開口部における光強度分
布は表面部に近いほど現像により溶解可能な状態が大き
く拡がった状態となる。この後現像を行なうと、テーパ
角を有するレジストパターンが形成されることとなる。
【００１３】その後、Ｃｌ2 及びＢＣｌ3 の混合ガスを
用いた異方性を有する反応性イオンエッチング処理を施
すことにより、レジストがエッチングされると同時に金
属層がエッチングされ、レジストパターンの形状及び線
幅が金属層に正確に転写される。その結果、テーパ角を
有するメタル配線パターンが形成されることとなる。こ
のエッチング処理の際には重合膜を利用しないため、線
幅の変換差は小さくなり、線幅の制御性及び再現性を向
上させることが可能となる。
用いた異方性を有する反応性イオンエッチング処理を施
すことにより、レジストがエッチングされると同時に金
属層がエッチングされ、レジストパターンの形状及び線
幅が金属層に正確に転写される。その結果、テーパ角を
有するメタル配線パターンが形成されることとなる。こ
のエッチング処理の際には重合膜を利用しないため、線
幅の変換差は小さくなり、線幅の制御性及び再現性を向
上させることが可能となる。
【００１４】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、露光波長が単一波長の場
合、定在波の影響で下地膜に対して垂直方向にλ／４ｎ
（λ；波長，ｎ；屈折率）周期で光の強度が変化するこ
とによって、レジストの側壁に波状模様が現われる場合
がある（図１（ａ））。しかし該波状模様も、全面露光
またはマスク露光の後にＰＥＢ処理を施すことによって
滑らかになり（図１（ｂ））、前記定在波の影響を緩和
することが可能となる。また、前記全面露光及び前記マ
スク露光後におけるレジスト中のインヒビタ濃度分布も
なだらかになり、線幅の制御が容易となる。このため、
滑らかなテーパ角を有するレジストパターンが形成され
ることとなる。
パターン形成方法において、露光波長が単一波長の場
合、定在波の影響で下地膜に対して垂直方向にλ／４ｎ
（λ；波長，ｎ；屈折率）周期で光の強度が変化するこ
とによって、レジストの側壁に波状模様が現われる場合
がある（図１（ａ））。しかし該波状模様も、全面露光
またはマスク露光の後にＰＥＢ処理を施すことによって
滑らかになり（図１（ｂ））、前記定在波の影響を緩和
することが可能となる。また、前記全面露光及び前記マ
スク露光後におけるレジスト中のインヒビタ濃度分布も
なだらかになり、線幅の制御が容易となる。このため、
滑らかなテーパ角を有するレジストパターンが形成され
ることとなる。
【００１５】前記マスク露光の前に前記ＰＥＢ処理を施
した場合は、前記マスク露光における光が入射し易くな
るため、マスク露光量を小さく見積もることも可能とな
り、またマスク露光時における光の定在波の影響も緩和
されることとなり、線幅の制御性及び再現性をより向上
させることとなる。
した場合は、前記マスク露光における光が入射し易くな
るため、マスク露光量を小さく見積もることも可能とな
り、またマスク露光時における光の定在波の影響も緩和
されることとなり、線幅の制御性及び再現性をより向上
させることとなる。
【００１６】
【実施例及び比較例】以下、本発明に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法の実施例及び比較例を図面
に基づいて説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は実施例に係
る半導体装置のメタル配線パターン形成方法を説明する
ための各工程を示した模式的断面図である。
メタル配線パターン形成方法の実施例及び比較例を図面
に基づいて説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は実施例に係
る半導体装置のメタル配線パターン形成方法を説明する
ための各工程を示した模式的断面図である。
【００１７】まず、Ｓｉ基板１１上にＳｉＯ2 膜１２を
形成し、次いでＳｉＯ2 膜１２上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕか
らなる金属層１３を形成し（図２（ａ））、次に金属層
１３上に感光性高分子から成るレジスト１４を塗布す
る。この後、プリベークを行なってレジスト１４中に含
まれる有機溶剤を除去する（図２（ｂ））。次に、レジ
スト１４上から全面露光を行ない（（図２（ｃ））、続
いてＰＥＢ処理（熱処理）を施した後、マスクパターン
１５を用いてステッパーでマスク露光を行なう（図２
（ｄ））。次にレジスト１４を現像し、マスクパターン
１５に対応するテーパ角を有するレジストパターン１４
ａを形成する（図２（ｅ））。この後、ポストベークを
行ない、レジスト１４中に含まれる水分を飛ばしてレジ
ストパターン１４ａを硬化させ、金属層１３との密着性
を高めておく。さらに、このテーパ角を有するレジスト
パターン１４ａをマスクとして金属層１３にＣｌ2 及び
ＢＣｌ3 の混合ガスを用いて異方性を有する反応性イオ
ンエッチング処理を施し、テーパ角を有するメタル配線
パターン１３ａを形成する（図２（ｆ））。この後、不
要となったレジストパターン１４ａを除去する（図２
（ｇ））。
形成し、次いでＳｉＯ2 膜１２上にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕか
らなる金属層１３を形成し（図２（ａ））、次に金属層
１３上に感光性高分子から成るレジスト１４を塗布す
る。この後、プリベークを行なってレジスト１４中に含
まれる有機溶剤を除去する（図２（ｂ））。次に、レジ
スト１４上から全面露光を行ない（（図２（ｃ））、続
いてＰＥＢ処理（熱処理）を施した後、マスクパターン
１５を用いてステッパーでマスク露光を行なう（図２
（ｄ））。次にレジスト１４を現像し、マスクパターン
１５に対応するテーパ角を有するレジストパターン１４
ａを形成する（図２（ｅ））。この後、ポストベークを
行ない、レジスト１４中に含まれる水分を飛ばしてレジ
ストパターン１４ａを硬化させ、金属層１３との密着性
を高めておく。さらに、このテーパ角を有するレジスト
パターン１４ａをマスクとして金属層１３にＣｌ2 及び
ＢＣｌ3 の混合ガスを用いて異方性を有する反応性イオ
ンエッチング処理を施し、テーパ角を有するメタル配線
パターン１３ａを形成する（図２（ｆ））。この後、不
要となったレジストパターン１４ａを除去する（図２
（ｇ））。
【００１８】上記エッチング処理には、図３に示したＥ
ＣＲプラズマ処理装置を使用し、Ｃｌ2 （７２sccm）及
びＢＣｌ3 （１０１sccm）の混合ガスを用い、マイクロ
波：１０００Ｗ、圧力：５ｍＴｏｒｒ、ＲＦ：２００Ｗ
の条件下で行なった。
ＣＲプラズマ処理装置を使用し、Ｃｌ2 （７２sccm）及
びＢＣｌ3 （１０１sccm）の混合ガスを用い、マイクロ
波：１０００Ｗ、圧力：５ｍＴｏｒｒ、ＲＦ：２００Ｗ
の条件下で行なった。
【００１９】図中２１はプラズマ生成室を示しており、
プラズマ生成室２１の周壁は二重になっている。その内
部は冷却水を通流させる冷却室２５となっており、プラ
ズマ生成室２１上壁略中央部にはマイクロ波導入窓２１
ａが形成され、このマイクロ波導入窓２１ａ上部にはマ
イクロ波導入用石英板２１ｂが配設されており、マイク
ロ波導入用石英板２１ｂ上方にマイクロ波導波管２２が
接続されている。また、プラズマ生成室２１の下部には
プラズマ引き出し窓２１ｄが形成されており、プラズマ
引き出し窓２１ｄに臨ませてエッチング室２３が配設さ
れている。エッチング室２３の下部にはエッチング室２
３内を所定の圧力に設定するためのターボ分子ポンプ３
２、ロータリーポンプ３３が接続されている。さらに、
プラズマ生成室２１及びこれに接続されたマイクロ波導
波管２２の一端部にわたる周囲にはこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル２４が配設されてい
る。一方、エッチング室２３内にはプラズマ引き出し窓
２１ｄと対向する位置に試料台２７が配設され、試料台
２７上にはウエハ等の試料２８が載置される。試料台２
７の内部には電極板３４が埋設されており、電極板３４
はＲＦ印加用ライン３５によりＲＦマッチングボックス
３６を介してＲＦ電源３７に接続されている。また、試
料台２７内のＲＦ印加用ライン３５を囲繞するようにし
て試料冷却機構２６が配設されており、試料冷却機構２
６をさらに囲繞するようにして副コイル２７ａが配設さ
れている。また、図中２１ｃはプラズマ生成室２１に連
通する反応ガス導入ラインを示しており、２３ｂはエッ
チング室２３に連通するエッチング室パージラインを示
しており、２５ａ、２５ｂは冷却水の供給管、排出管を
示しており、２６ａ、２６ｂは試料台冷却水の供給管、
排出管を示している。さらに、エッチング室２３の片側
にはカセット室２９が配設されており、カセット室２９
には試料２８が載置されたウエハカセット２９ａが配設
されている。このカセット室２９内をエッチング室２３
内と同じ圧力に維持するためにカセット室２９にはター
ボ分子ポンプ３０及びロータリーポンプ３１が接続され
ている。
プラズマ生成室２１の周壁は二重になっている。その内
部は冷却水を通流させる冷却室２５となっており、プラ
ズマ生成室２１上壁略中央部にはマイクロ波導入窓２１
ａが形成され、このマイクロ波導入窓２１ａ上部にはマ
イクロ波導入用石英板２１ｂが配設されており、マイク
ロ波導入用石英板２１ｂ上方にマイクロ波導波管２２が
接続されている。また、プラズマ生成室２１の下部には
プラズマ引き出し窓２１ｄが形成されており、プラズマ
引き出し窓２１ｄに臨ませてエッチング室２３が配設さ
れている。エッチング室２３の下部にはエッチング室２
３内を所定の圧力に設定するためのターボ分子ポンプ３
２、ロータリーポンプ３３が接続されている。さらに、
プラズマ生成室２１及びこれに接続されたマイクロ波導
波管２２の一端部にわたる周囲にはこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル２４が配設されてい
る。一方、エッチング室２３内にはプラズマ引き出し窓
２１ｄと対向する位置に試料台２７が配設され、試料台
２７上にはウエハ等の試料２８が載置される。試料台２
７の内部には電極板３４が埋設されており、電極板３４
はＲＦ印加用ライン３５によりＲＦマッチングボックス
３６を介してＲＦ電源３７に接続されている。また、試
料台２７内のＲＦ印加用ライン３５を囲繞するようにし
て試料冷却機構２６が配設されており、試料冷却機構２
６をさらに囲繞するようにして副コイル２７ａが配設さ
れている。また、図中２１ｃはプラズマ生成室２１に連
通する反応ガス導入ラインを示しており、２３ｂはエッ
チング室２３に連通するエッチング室パージラインを示
しており、２５ａ、２５ｂは冷却水の供給管、排出管を
示しており、２６ａ、２６ｂは試料台冷却水の供給管、
排出管を示している。さらに、エッチング室２３の片側
にはカセット室２９が配設されており、カセット室２９
には試料２８が載置されたウエハカセット２９ａが配設
されている。このカセット室２９内をエッチング室２３
内と同じ圧力に維持するためにカセット室２９にはター
ボ分子ポンプ３０及びロータリーポンプ３１が接続され
ている。
【００２０】このように構成されたＥＣＲプラズマ処理
装置を用い、試料台２７上に載置された試料２８にエッ
チング処理を施すには、まずプラズマ生成室２１及びエ
ッチング室２３内をターボ分子ポンプ３２及びロータリ
ーポンプ３３を作動させて、所定の真空度に設定した
後、試料台２７内の電極板３４にＲＦ電源３７を印加
し、副コイル２７ａに電流を流し、試料冷却機構２６内
に冷却水を通流し、冷却室２５内にも冷却水を通流す
る。そして、プラズマ生成室２１内に反応ガス導入ライ
ン２１ｃを通じて反応ガスとしてＣｌ2 及びＢＣｌ3 の
混合ガスを供給する。そして励磁コイル２４に電流を流
して磁界を形成しつつプラズマ生成室２１内にマイクロ
波を導入し、プラズマ生成室２１を空洞共振器としてガ
スを共鳴励起させてプラズマを生成させる。生成したプ
ラズマは励磁コイル２４によって形成されるエッチング
室２３側に向かうに従い磁束密度が低下する発散磁界に
よりエッチング室２３内の試料２８周辺に投射せしめら
れ、エッチング室２３内の試料２８表面にエッチング処
理が施される。エッチングされた試料２８はカセット室
２９内に運ばれ、ウエハカセット２９ａ内に収納され、
未処理の試料２８が試料台２７に運ばれる。
装置を用い、試料台２７上に載置された試料２８にエッ
チング処理を施すには、まずプラズマ生成室２１及びエ
ッチング室２３内をターボ分子ポンプ３２及びロータリ
ーポンプ３３を作動させて、所定の真空度に設定した
後、試料台２７内の電極板３４にＲＦ電源３７を印加
し、副コイル２７ａに電流を流し、試料冷却機構２６内
に冷却水を通流し、冷却室２５内にも冷却水を通流す
る。そして、プラズマ生成室２１内に反応ガス導入ライ
ン２１ｃを通じて反応ガスとしてＣｌ2 及びＢＣｌ3 の
混合ガスを供給する。そして励磁コイル２４に電流を流
して磁界を形成しつつプラズマ生成室２１内にマイクロ
波を導入し、プラズマ生成室２１を空洞共振器としてガ
スを共鳴励起させてプラズマを生成させる。生成したプ
ラズマは励磁コイル２４によって形成されるエッチング
室２３側に向かうに従い磁束密度が低下する発散磁界に
よりエッチング室２３内の試料２８周辺に投射せしめら
れ、エッチング室２３内の試料２８表面にエッチング処
理が施される。エッチングされた試料２８はカセット室
２９内に運ばれ、ウエハカセット２９ａ内に収納され、
未処理の試料２８が試料台２７に運ばれる。
【００２１】図４は上記した実施例に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法によって形成されたメタル
配線パターン１３ａを示した模式的断面図である。
メタル配線パターン形成方法によって形成されたメタル
配線パターン１３ａを示した模式的断面図である。
【００２２】この際の形成条件は、レジスト１３として
ＰＦＸ１５Ｃ−Ｄ２（住友化学工業（株）製）を用い、
プリベークは１００℃で１２０秒間行なった。マスクな
しの全面露光を露光量１０５ｍＪ／ｃｍ2 の露光条件で
露光を行なった後、ＰＥＢ処理を１２０℃で１２０秒間
施した。ついで、マスク露光を露光量１５５ｍＪ／ｃｍ
2 で行なった後、２２℃、６５秒間の現像処理を施し、
１２０℃、１２０秒間のポストベークを施した。
ＰＦＸ１５Ｃ−Ｄ２（住友化学工業（株）製）を用い、
プリベークは１００℃で１２０秒間行なった。マスクな
しの全面露光を露光量１０５ｍＪ／ｃｍ2 の露光条件で
露光を行なった後、ＰＥＢ処理を１２０℃で１２０秒間
施した。ついで、マスク露光を露光量１５５ｍＪ／ｃｍ
2 で行なった後、２２℃、６５秒間の現像処理を施し、
１２０℃、１２０秒間のポストベークを施した。
【００２３】図４から明らかなように、形成されたメタ
ル配線パターン１３ａは表面が滑らかなテーパ角を有し
ている。
ル配線パターン１３ａは表面が滑らかなテーパ角を有し
ている。
【００２４】また、下記の表１は実施例に係る半導体装
置のメタル配線パターン形成方法によって形成されたメ
タル配線パターン１３ａと、比較例として重合膜を利用
したドライエッチングによってテーパ角を付けた従来の
メタル配線パターン５３ａとを比較したものである。
置のメタル配線パターン形成方法によって形成されたメ
タル配線パターン１３ａと、比較例として重合膜を利用
したドライエッチングによってテーパ角を付けた従来の
メタル配線パターン５３ａとを比較したものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１から明らかように、比較例のものは線
幅の変換差が０．３μｍ〜０．５μｍと大きく、線幅の
制御性及び再現性も悪いが、実施例のものは線幅の変換
差が０．０１μｍと小さく、また線幅の制御性及び再現
性も改善されている。
幅の変換差が０．３μｍ〜０．５μｍと大きく、線幅の
制御性及び再現性も悪いが、実施例のものは線幅の変換
差が０．０１μｍと小さく、また線幅の制御性及び再現
性も改善されている。
【００２７】以上説明したように、実施例に係る半導体
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
行なうことにより、レジストパターン１４ａに表面が滑
らかなテーパ角を付けておく。その後、異方性を有する
反応性イオンエッチングを施すため、線幅の変換差を小
さくすることができる。また、前記全面露光の際の、露
光量の調整により、レジスト１４は表面部のみが強く感
光し、深くなるにしたがって弱く感光するので、前記全
面露光後のインヒビタ濃度はレジスト１４表面から深く
なるにつれて大きくなるという濃度分布を示し、インヒ
ビタ濃度が大きくなるほど現像による溶解が不可能とな
っている。この状態で、ＰＥＢ処理を施すことにより、
レジスト１４中のインヒビタ濃度の分布を滑らかにする
ことができる。また、レジスト１４中における光の透過
率も変化し、マスク露光における光が入射し易くなるた
め、マスク露光量を小さく見積もることもでき、さらに
は前記マスク露光時における光の定在波の影響も緩和す
ることができる。このため、エッチング時のパターン制
御性を向上させることができ、線幅の制御性及び再現性
に優れたテーパ角を有するメタル配線パターン１３ａを
形成することができる。
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
行なうことにより、レジストパターン１４ａに表面が滑
らかなテーパ角を付けておく。その後、異方性を有する
反応性イオンエッチングを施すため、線幅の変換差を小
さくすることができる。また、前記全面露光の際の、露
光量の調整により、レジスト１４は表面部のみが強く感
光し、深くなるにしたがって弱く感光するので、前記全
面露光後のインヒビタ濃度はレジスト１４表面から深く
なるにつれて大きくなるという濃度分布を示し、インヒ
ビタ濃度が大きくなるほど現像による溶解が不可能とな
っている。この状態で、ＰＥＢ処理を施すことにより、
レジスト１４中のインヒビタ濃度の分布を滑らかにする
ことができる。また、レジスト１４中における光の透過
率も変化し、マスク露光における光が入射し易くなるた
め、マスク露光量を小さく見積もることもでき、さらに
は前記マスク露光時における光の定在波の影響も緩和す
ることができる。このため、エッチング時のパターン制
御性を向上させることができ、線幅の制御性及び再現性
に優れたテーパ角を有するメタル配線パターン１３ａを
形成することができる。
【００２８】また、前記ＰＥＢ処理は前記全面露光及び
前記マスク露光を行なった後に施すことも可能である
が、前記全面露光の後に施した方がより滑らかなテーパ
形状を得ることができる。
前記マスク露光を行なった後に施すことも可能である
が、前記全面露光の後に施した方がより滑らかなテーパ
形状を得ることができる。
【００２９】上記した実施例に係る半導体装置のメタル
配線パターン形成方法にあっては、全面露光の後にＰＥ
Ｂ処理を施しているが、別の実施例に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法にあっては、特にＰＥＢ処
理を施さなくてもよい。この場合、全面露光及びマスク
露光を行なうことにより、線幅の制御性及び再現性に優
れたテーパ角を有するメタル配線パターン１３ａを形成
することができる。
配線パターン形成方法にあっては、全面露光の後にＰＥ
Ｂ処理を施しているが、別の実施例に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法にあっては、特にＰＥＢ処
理を施さなくてもよい。この場合、全面露光及びマスク
露光を行なうことにより、線幅の制御性及び再現性に優
れたテーパ角を有するメタル配線パターン１３ａを形成
することができる。
【００３０】なお、上記実施例では、金属層１３がＡｌ
−Ｓｉ−Ｃｕである場合を例にとって説明したが、その
他金属層１３がＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−ＳｉあるいはＡｌ−
Ｃｕ−Ｔｉ等である場合にも本発明を同様に適用するこ
とができる。
−Ｓｉ−Ｃｕである場合を例にとって説明したが、その
他金属層１３がＡｌ−Ｃｕ、Ａｌ−ＳｉあるいはＡｌ−
Ｃｕ−Ｔｉ等である場合にも本発明を同様に適用するこ
とができる。
【００３１】上記したように、本発明に係る半導体装置
のメタル配線パターン形成方法にあっては、全面露光及
びマスク露光を行ない、さらにＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混
合ガスを用いて異方性を有する反応性イオンエッチング
を施すことにより、線幅の制御性、再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターン１３ａを形成すること
ができる。
のメタル配線パターン形成方法にあっては、全面露光及
びマスク露光を行ない、さらにＣｌ2 及びＢＣｌ3 の混
合ガスを用いて異方性を有する反応性イオンエッチング
を施すことにより、線幅の制御性、再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターン１３ａを形成すること
ができる。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る半導体
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
組み合わせて行なうことにより、レジストパターンにテ
ーパ角を付けておくことができる。また、Ｃｌ2 及びＢ
Ｃｌ3 の混合ガスを用いた異方性を有する反応性イオン
エッチングを施すことによってレジストパターンを金属
層に転写するため、線幅の変換差を小さくすることがで
きる。このため、線幅の制御性及び再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターンを形成することができ
る。
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
組み合わせて行なうことにより、レジストパターンにテ
ーパ角を付けておくことができる。また、Ｃｌ2 及びＢ
Ｃｌ3 の混合ガスを用いた異方性を有する反応性イオン
エッチングを施すことによってレジストパターンを金属
層に転写するため、線幅の変換差を小さくすることがで
きる。このため、線幅の制御性及び再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターンを形成することができ
る。
【００３３】したがって、前記メタル配線パターン上の
絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のストレスを
緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタル配線
パターンの導通不良を防止することができる。
絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のストレスを
緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタル配線
パターンの導通不良を防止することができる。
【００３４】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、全面露光またはマスク露光
の後にＰＥＢ処理を施す場合には、線幅の制御性をより
向上させることができるため、より一層微細なメタル配
線パターンを形成することが容易となる。
パターン形成方法において、全面露光またはマスク露光
の後にＰＥＢ処理を施す場合には、線幅の制御性をより
向上させることができるため、より一層微細なメタル配
線パターンを形成することが容易となる。
【図１】（ａ）はＰＥＢ処理無でのレジストパターンを
示した摸式的断面図であり、（ｂ）はＰＥＢ処理有での
レジストパターンを示した摸式的断面図である。
示した摸式的断面図であり、（ｂ）はＰＥＢ処理有での
レジストパターンを示した摸式的断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る半導体装置のメ
タル配線パターン形成方法の実施例を各工程順に示した
模式的断面図である。
タル配線パターン形成方法の実施例を各工程順に示した
模式的断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置のメタル配線パターン
形成方法におけるエッチング処理工程に使用されたＥＣ
Ｒプラズマ処理装置を示した概略断面図である。
形成方法におけるエッチング処理工程に使用されたＥＣ
Ｒプラズマ処理装置を示した概略断面図である。
【図４】実施例に係る半導体装置のメタル配線パターン
形成方法によって形成されたメタル配線パターンを示し
た模式的断面図である。
形成方法によって形成されたメタル配線パターンを示し
た模式的断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は従来のメタル配線パターン形
成方法を工程順に示した模式的断面図である。
成方法を工程順に示した模式的断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は従来の別のメタル配線パター
ン形成方法を工程順に示した模式的断面図である。
ン形成方法を工程順に示した模式的断面図である。
１１ 基板（Ｓｉ基板） １２ ＳｉＯ2 膜 １３ 金属層 １３ａ メタル配線パターン １４ レジスト １４ａ レジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3205
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上にＳｉＯ2 膜及び金属層を順次成
膜し、該金属層上にレジストを塗布して該レジストに全
面露光及びマスク露光を施し、現像してレジストパター
ンを形成した後に、前記金属層にＣｌ2 及びＢＣｌ3 の
混合ガスを用いて異方性を有する反応性イオンエッチン
グ処理を施すことを特徴とする半導体装置のメタル配線
パターン形成方法。 - 【請求項２】 全面露光またはマスク露光の後にＰＥＢ
（Post Exposure Bake）処理を施すことを特徴とする請
求項１記載の半導体装置のメタル配線パターン形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030299A JPH06244155A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置のメタル配線パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030299A JPH06244155A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置のメタル配線パターン形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244155A true JPH06244155A (ja) | 1994-09-02 |
Family
ID=12299871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5030299A Pending JPH06244155A (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置のメタル配線パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06244155A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033273A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2002057163A (ja) * | 2000-05-13 | 2002-02-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| KR100688699B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2007-03-02 | 삼성전기주식회사 | 파인 피치 본딩 패드를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법 |
| USRE43471E1 (en) | 2000-05-13 | 2012-06-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5030299A patent/JPH06244155A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033273A (ja) * | 2000-05-12 | 2002-01-31 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| JP2002057163A (ja) * | 2000-05-13 | 2002-02-22 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
| USRE43471E1 (en) | 2000-05-13 | 2012-06-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
| KR100688699B1 (ko) * | 2005-12-26 | 2007-03-02 | 삼성전기주식회사 | 파인 피치 본딩 패드를 구비한 인쇄회로기판의 제조 방법 |
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