JP2007266030A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】孔の中や溝の中などに金属材料を埋め込んだ際のカバレッジ性を向上させること
ができる半導体装置の製造方法および半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置９１の製造方法は、まず、基板５１上に低透過率のレジスト膜２
２を形成する。次に、ホログラフィック露光装置１１を用いてレジスト膜２２を露光及び
現像する。これにより、ホログラフィック露光装置１１側が広いテーパ状の開口孔６２ａ
を有する第１レジストパターン６１ａを形成することができる。この第１レジストパター
ン６１ａをマスクとしてシリコン酸化膜５３を異方性にエッチングするとともに、第１レ
ジストパターン６１ａも異方性にエッチングする。これにより、第１レジストパターン６
１ａの形状から第２レジストパターン６１bの形状にすることができ、口元が広いテーパ
状のコンタクトホールを形成することが可能となる。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に、基板上に微細な孔や
溝を加工する技術に関する。
上記した半導体装置の製造方法は、例えば、基板上に絶縁膜を形成し、絶縁膜に配線間
を電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する。近年、比較的大きな基板上に、
微細なコンタクトホールを形成することが要求されている。例えば、非特許文献１に記載
のように、高解像度でパターン形成が可能なホログラム露光技術を用いることにより、大
型の基板に微細なコンタクトホールを形成することが可能となっている。
しかし、微細なコンタクトホールはアスペクト比が大きく（コンタクトホールが細長い
）、コンタクトホールの中に金属材料を埋め込んだ際に、コンタクトホールの奥まで金属
材料が入りにくい。よって、金属材料のカバレッジ性が悪く、配線間が導通しにくかった
り導通しなかったりするなど、電気的特性が劣化することがあった。
カバレッジ性を向上させるために、例えば、コンタクトホールの口元を広げて金属材料
を埋め込み易くしている。口元を広げる方法としては、コンタクトホールが形成された基
板をエッチング液の中に入れ、コンタクトホール口元の絶縁膜を除去する。このようにし
て口元を広げることにより、コンタクトホールの中に金属材料を埋め込み易くすることが
可能となり、カバレッジ性を向上させている。
クルーベら（F. Clube et al.），「低温ポリシリコンディスプレイのための０．５μｍが可能なリソグラフィー（"0.5μm Enabling Lithography for Low-temperature Polysilicon Displays"）」、インフォメーションディスプレイ学会 ２００３ 国際シンポジウム技術論文ダイジェスト、３４巻、ブックＩ、ｐ．３５０−３５３（SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY，2003 INTERNATIONAL SYMPOSIUM，DIGEST OF TECHNICAL PAPERS，VOLUME XXXIV，BOOK I，pp.350-353）、２００３年５月２０日
しかしながら、基板が大きいことから、エッチング液の中に基板を出し入れする際に、
基板の一端側と他端側とではエッチング時間に差が生じる。これにより、コンタクトホー
ルの口元のエッチング量に差が生じることから、口元が広くなるものや、殆どエッチング
されていないものなど、ばらつきが生じる。よって、コンタクトホールに金属材料を埋め
込んだ際に、金属材料がコンタクトホールの奥まで埋まりきらず、カバレッジ性に差が生
じて電気的特性にばらつきが生じたり、電気的に導通しないものがあったりするという問
題があった。
本発明は、孔の中や溝の中などに金属材料を埋め込んだ際のカバレッジ性を向上させる
ことができる半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板の能動面上に
形成された被加工対象層上に、開口孔を有する第１レジストパターンを形成する第１レジ
ストパターン形成工程と、前記第１レジストパターンをマスクとして前記被加工対象層に
エッチング処理を施すとともに前記開口孔を広げるようにエッチング処理を施すことによ
り、前記開口孔を広げながら前記被加工対象層に口元が広いテーパ状の凹部又は溝部を形
成する第１エッチング工程と、前記凹部又は前記溝部の中に金属膜を埋め込む埋込工程と
、を有する。
この方法によれば、第１レジストパターン形成工程によって、被加工対象層に形成され
た凹部又は溝部の口元が広げられるので、埋込工程によって、この凹部又は溝部の中に金
属膜を埋め込み易くすることが可能となる。よって、凹部又は溝部の中全体に亘って金属
膜を埋め込ませることが可能となり、金属膜のカバレッジ性を向上させることができる。
その結果、安定した電気的特性を得ることができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記第１レジストパターンの前記開口孔は、
露光側が広いテーパ状に形成されており、前記第１エッチング工程は、前記第１レジスト
パターン及び前記被加工対象層に異方性のエッチングを施す。
この方法によれば、レジストパターンの開口孔が露光側に広がるテーパ状になっている
ことから、レジストパターンを異方性にエッチングすることにより、開口孔を大きくさせ
ながら被加工対象層にエッチング処理を施すことが可能となる。これにより、口元が広い
テーパ状の凹部又は溝部を被加工対象層に形成することができる。よって、凹部又は溝部
の口元が広いことから、凹部又は溝部の中に金属膜を埋め込み易くすることが可能となる
。これにより、凹部又は溝部の中全体に亘って金属膜を埋め込ませることが可能となり、
金属膜のカバレッジ性を向上させることができる。その結果、安定した電気的特性を得る
ことができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記第１エッチング工程のあとに、前記第１
レジストパターンに異方性のエッチング処理を施して、前記テーパ状の前記開口孔が広げ
られた第２レジストパターンを形成する第２レジストパターン形成工程を更に有し、前記
第２レジストパターン形成工程のあとに、前記第２レジストパターンをマスクとして前記
被加工対象層に異方性のエッチング処理を施すとともに前記第２レジストパターンに異方
性のエッチング処理を施すことにより、前記被加工対象層に口元が広い二段の凹部又は溝
部を形成する第２エッチング工程を更に有する。
この方法によれば、第２レジストパターン形成工程によって、テーパ状の開口孔が更に
広げられるので、第２エッチング工程によって、先に形成した凹部又は溝部がエッチング
によって進行するとともに、第２レジストパターンをマスクとしてエッチングされた大き
な凹部又は溝部を更に加えて形成することができる。これにより、二段の凹部又は溝部を
形成することが可能となり、凹部又は溝部の口元を広くすることができる。よって、凹部
又は溝部のアスペクト比を小さくすることが可能となり、口元が広いことから二段の凹部
又は溝部の中の全体に亘って金属材料を埋め込ませることができる。その結果、金属膜の
カバレッジ性を向上させることができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記第１レジストパターン形成工程は、前記
第１レジストパターンの基となるレジスト膜を、ホログラフィック露光装置で露光するこ
とにより前記開口孔を有する前記第１レジストパターンを形成する。
この方法によれば、ホログラフィック露光装置を用いてレジスト膜を露光することによ
り、レジスト膜の表面とのフォーカスを調整しながら露光するので、凹凸を有する基板で
あっても、レジスト膜に微細な開口孔を形成することができる。よって、比較的大きな基
板であっても、被加工対象層に微細な凹部又は溝部を形成することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記レジスト膜は、低透過率を有する材料で
構成されており、前記レジスト膜を露光することにより、露光側が広いテーパ状の前記開
口孔を形成する。
この方法によれば、低透過率を有するレジスト膜を用いるので、レジスト膜を露光した
際に、レジスト膜の下側にいくに従って光の感度の度合いを低下させることが可能となり
、露光側に近いほど広く露光された露光領域を形成することができる。よって、引き続く
工程で現像することにより、露光側に広いテーパ状の開口孔をレジスト膜に形成すること
が可能となる。その結果、テーパ状の開口孔を有する第１レジストパターンを形成するこ
とができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記レジスト膜は、コントラストが低い材料
で構成されており、前記レジスト膜を露光することにより、露光側が広いテーパ状の前記
開口孔を形成する。
この方法によれば、露光側に近いほど広く露光された露光領域を形成することができる
。よって、引き続く工程で現像することにより、露光側に広いテーパ状の開口孔をレジス
ト膜に形成することが可能となる。その結果、テーパ状の開口孔を有する第１レジストパ
ターンを形成することができる。
本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記凹部又は前記溝部は、コンタクトホール
、ビアホール、配線溝のいずれかである。
この方法によれば、口元が広いテーパ状のコンタクトホールであれば、金属材料を埋め
込むことにより、半導体素子と配線とを安定させて電気的に接続させることができる。ビ
アホールであれば、配線間を安定させて電気的に接続させることができる。配線溝であれ
ば、例えば、配線と接続するべく対象物とを安定させて電気的に接続させることができる
。
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、基板の能動面上の被加工対象
層に、露光側が広いテーパ状の開口孔を有する第１レジストパターンを用いて、前記被加
工対象層とともに前記第１レジストパターンに異方性のエッチングを施すことにより形成
された、口元が広いテーパ状の凹部又は溝部と、前記テーパ状の前記凹部又は前記溝部に
埋め込まれた金属膜と、を有する。
この構成によれば、凹部又は溝部は、第１レジストパターン及び被加工対象層に異方性
のエッチングを施して、テーパ状の開口孔の端部を後退させながら（開口孔を大きくしな
がら）被加工対象層をエッチングするので、口元が広いテーパ状に形成される。これによ
り、金属膜をこの凹部又は溝部の中全体に亘って埋め込ませることが可能となり、金属膜
のカバレッジ性を向上させることができる。その結果、安定した電気的特性を得ることが
可能な半導体装置を提供することができる。
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の実施形態について、図面を
参照しながら説明する。
図１は、半導体装置の製造における露光工程で用いられる、ホログラフィック露光装置
の構成を示す模式図である。以下、ホログラフィック露光装置の構成を、図１を参照しな
がら説明する。
図１に示すように、ホログラフィック露光装置１１は、ステージ１２を備えるステージ
装置１３と、光源１４と、距離測定光学系１５と、膜厚測定光学系１６と、第１情報処理
装置１７と、第２情報処理装置１８と、露光光源１９と、露光光源駆動装置２０と、プリ
ズム２１とを有する。
ステージ装置１３は、レジスト膜２２が成膜された被加工物２３を、真空チャックなど
でステージ１２上に保持することが可能に構成されている。ステージ１２は、被加工物２
３の位置調整をするために、水平方向（ＸＹ方向）や上下方向（Ｚ方向）に移動すること
が可能に設けられている。
光源１４は、距離測定光学系１５および膜厚測定光学系１６の測定用光ビームを出射す
ることが可能に構成されている。なお、距離測定光学系１５および第１情報処理装置１７
については、後に詳しく説明する。
膜厚測定光学系１６は、ビームスプリッタ３１（図２参照）、フォトディテクタ、増幅
器、Ａ／Ｄ変換器などを備え、被加工物２３に形成されたレジスト膜２２の膜厚を測定す
るための構成を備えている。
第２情報処理装置１８は、露光光源１９から照射される露光ビーム５６（図３参照）が
適正な露光領域内を走査するように露光光源１９を移動させるための処理を行うとともに
、膜厚測定光学系１６により出力されたレジスト膜２２の膜厚の相対値に基づいて露光の
光量を制御する処理が行われる。
露光光源１９は、ホログラムマスク２４のホログラム記録面２５に露光ビーム５６を照
射することが可能に構成されている。
露光光源駆動装置２０は、露光光源１９を移動して被加工物２３上の所望の露光領域を
走査して露光するように構成されている。また、ホログラフィック露光装置１１は、被加
工物２３に対向する面に、所定のレチクルパターンに対応した干渉パターンが記録されて
いるホログラムマスク２４を装着したプリズム２１を備えている。
図２は、距離測定光学系の構成を示す模式図である。以下、距離測定光学系の構成を、
図２を参照しながら説明する。
図２に示すように、距離測定光学系１５は、ビームスプリッタ３１と、回折格子３２と
、光センサとしてのリニアＣＣＤアレイ（Linear Charge-Coupled Devices Array）３３
と、誤差信号検出器３４とを有する。距離測定光学系１５を用いた露光方法を、以下に説
明する。
まず、光源１４からフォーカス調整用のフォーカスビームを被加工物２３に出射する。
フォーカスビームの波長は、例えば、８００ｎｍ〜９００ｎｍである。フォーカスビーム
は、プリズム２１を介して、ホログラムマスク２４及び被加工物２３上で反射する。この
ホログラムマスク２４及び被加工物２３で各々反射した異なる波長を有する反射光が、ビ
ームスプリッタ３１により回折格子３２に導かれる。そのあと、反射光は、回折格子３２
によって分散され、リニアＣＣＤアレイ３３上に集中する。
ホログラムマスク２４および被加工物２３の反射光の干渉波によって、ＣＣＤを通過す
る際の強度分布が変化する。このリニアＣＣＤアレイ３３から得られる強度分布の変化を
、誤差信号検出器３４により検出し、ホログラムマスク２４と被加工物２３との距離を算
出する。その後、算出された誤差情報が、第１情報処理装置１７に伝えられる。
第１情報処理装置１７では、距離測定光学系１５により計測されたホログラム記録面２
５と被加工物２３に形成されたレジスト膜２２の表面２２ａ（図１参照）との距離に基づ
いて、フォーカスが適正となるように、ステージ１２の位置を設定するための位置情報を
ステージ装置１３に送る。
ステージ装置１３は、このステージ１２の位置を設定するための位置情報に基づいて、
ステージ１２の上下方向（Ｚ方向）の位置調整を行う。このような機構により、ホログラ
ム記録面２５と被加工物２３上に成膜されたレジスト膜２２表面との距離を調整すること
が可能となり、精度良く露光することができる。
図３〜図１０は、半導体装置の製造方法を示す模式断面図である。以下、半導体装置の
製造方法を、図３〜図１０を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、特に、半導
体装置の配線層の製造方法を説明する。
図３に示す工程では、レジスト膜２２を露光する。まず、ガラスなどの基板５１上（能
動面上）に、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）層５２、被加工対象層としてのシリコン酸化膜（
ＳｉＯ2）５３、反射膜としての窒化チタン膜（ＴｉＮ）５４、レジスト膜２２が順に積
層された半導体基板５５を準備する。ポリシリコン層５２の厚みは、例えば、５０ｎｍで
ある。シリコン酸化膜５３の厚みは、例えば、８００ｎｍである。窒化チタン膜５４は、
例えば、５０ｎｍである。また、レジスト膜２２の厚みは、例えば、１μｍである。
詳述すると、ポリシリコン層５２は、薄膜トランジスタなどの活性層であってもよく、
例えば、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法、ＬＰＣＶＤ（L
ow Pressure Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法などの、各種成膜法に
より形成される。シリコン酸化膜５３は、例えば、電子サイクロトロン共鳴ＰＥＣＶＤ法
（ＥＣＲ−ＣＶＤ法）又は、ＰＥＣＶＤなどの成膜法によって形成することができる。窒
化チタン膜５４は、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの成膜法により形成するこ
とができる。なお、基板５１とポリシリコン層５２との間に、例えば、図示しないシリコ
ン酸化膜などの下地絶縁層が形成されていてもよい。
次に、レジスト膜２２を露光する。まず、ホログラフィック露光装置１１（図１参照）
の露光光源１９からレジスト膜２２に、露光ビーム５６を照射する。これにより、露光ビ
ーム５６で照射された、例えば、凹部の一つとしてのコンタクトホール７１（図７参照）
を形成する領域が感光される。この際、露光ビーム５６のフォーカス制御を行うために、
上記したような、フォーカス調整用のフォーカスビームを同時にレジスト膜２２に照射す
る。ここで、シリコン酸化膜５３の上にシリコン酸化膜５３よりも反射率が高い窒化チタ
ン膜５４を形成することにより、例えば、光透過性の高いシリコン酸化膜５３を形成した
場合であっても、フォーカス調整に必要な反射光量を得ることができる。
また、レジスト膜２２は、低透過率（低感度）の感光特性を有する材料であり、例えば
ノボラック樹脂系を用いる。このような材料を用いることにより、レジスト膜２２を露光
した際、レジスト膜２２に照射された露光ビーム５６の強度を反映させることが可能とな
る。例えば、露光された領域の周囲（マスクにおける開口孔の周囲）は露光ビーム５６の
強度が比較的弱く、露光された領域の中心部（マスクにおける開口孔の中心部）は露光ビ
ーム５６の強度が比較的強い。これにより、図３に示すような、露光側が広く露光された
テーパ状の領域を形成することができる。その結果、引き続く工程で現像を行った際に、
光の強度が形状に反映されたテーパ状の開口孔６２ａ（図４参照）を形成することが可能
となる。また、レジスト膜２２として、コントラストの低い（感光特性が急峻でない）材
料を用いてもよい。この場合にも、レジスト膜２２に照射された露光ビーム５６の強度を
反映させることが可能となる。
図４に示す工程（第１レジストパターン形成工程）では、第１レジストパターン６１ａ
を完成させる。まず、露光されたレジスト膜２２を現像する。現像によって、レジスト膜
２２における露光されたテーパ状の領域が溶ける。これにより、露光側が広いテーパ状の
開口孔６２ａを有するレジストパターン６１ａが完成する。第１レジストパターン６１ａ
の厚みは、例えば、１μｍである。
図５に示す工程（第１エッチング工程）では、シリコン酸化膜５３に第１コンタクトホ
ール７１ａを形成する。まず、テーパ状の開口孔６２ａを有するレジストパターン６１ａ
をマスクとして、窒化チタン膜５４およびシリコン酸化膜５３の中間付近までエッチング
処理を施す。エッチング処理は、例えばドライエッチングであり、異方性のエッチングに
よって第１コンタクトホール７１ａを形成する。エッチングガスは、例えば、フッ素系（
ＣＦ４等）のガスである。
なお、第１コンタクトホール７１ａをエッチングによって形成する際、シリコン酸化膜
５３をエッチングするとともに、第１レジストパターン６１ａも一緒にエッチングする。
詳しくは、第１レジストパターン６１ａの開口孔６２ａの端部をエッチングによって後退
させることにより、開口孔６２ａの大きさを僅かずつ広げながらシリコン酸化膜５３をエ
ッチングすることを目的とする。つまり、開口孔６２ａが露光側に広いテーパ状であるこ
とから、レジストパターン６１ａを異方性にエッチングすることにより、テーパ形状を維
持しながら開口孔６２ａを広げることができる。これは、フッ素系（ＣＦ）のエッチング
ガスに酸素（Ｏ2）の比率を増やすことにより、シリコン酸化膜５３とともに第１レジス
トパターン６１ａをエッチングさせることが可能となる。以上のように、第１レジストパ
ターン６１ａの開口孔６２ａを広げながらシリコン酸化膜５３をエッチングすることによ
り、口元が広いテーパ状の第１コンタクトホール７１ａが形成される。
図６に示す工程（第２レジストパターン形成工程）では、二段状のコンタクトホール７
１（図７参照）を形成するために、第１レジストパターン６１ａのみをエッチングして、
第２レジストパターン６１ｂを形成する。エッチングガスは、例えば、酸素（Ｏ2）であ
る。これにより、シリコン酸化膜５３をエッチングすることなく、第１レジストパターン
６１ａのみ異方性にエッチングさせることが可能となる。第１レジストパターン６１ａを
異方性にエッチングすることにより、開口孔６２ａ（図５参照）の孔径から開口孔６２ｂ
の孔径に広げることができる。このようにして形成された第２レジストパターン６１ｂの
厚みは、例えば、０．６μｍになる。
図７に示す工程（第２エッチング工程）では、シリコン酸化膜５３に第２コンタクトホ
ール７１ｂを形成して二段状のコンタクトホール７１を完成させる。詳しくは、第２レジ
ストパターン６１ｂをマスクとしてシリコン酸化膜５３をエッチングする。エッチングガ
スは、例えば、第１コンタクトホール７１ａを形成したときと同様に、フッ素系（ＣＦ）
のガスを用いる。これにより、シリコン酸化膜５３に第２コンタクトホール７１ｂが形成
されるとともに、第１コンタクトホール７１ａがポリシリコン層５２の上面まで引き続き
エッチングされる。
なお、第２コンタクトホール７１ｂをエッチングによって形成する際、シリコン酸化膜
５３をエッチングするとともに、第２レジストパターン６１ｂも一緒にエッチングする。
詳しくは、上記した第１コンタクトホール７１ａを形成したときと同様、第２レジストパ
ターン６１ｂの開口孔６２ｂの端部をエッチングによって後退させることにより、開口孔
６２ｂの大きさを僅かずつ広げながらシリコン酸化膜５３をエッチングする。エッチング
ガスは、フッ素系（ＣＦ）のガスに酸素（Ｏ2）の比率を増やしたガスを用いる。以上の
ように、第２レジストパターン６１ｂの開口孔６２ｂを広げながらシリコン酸化膜５３を
エッチングすることにより、口元が広いテーパ状の第２コンタクトホール７１ｂが形成さ
れる。
以上により、第１コンタクトホール７１ａがポリシリコン層５２の上面までテーパ状に
形成されるとともに、第２コンタクトホール７１ｂもテーパ状に形成された、二段状のコ
ンタクトホール７１が完成する。コンタクトホール７１を二段孔にすることにより、コン
タクトホール７１のアスペクト比を小さくすることができる。更に、ホログラフィック露
光装置１１を用いてレジスト膜２２を露光することにより、微細な開口孔６２ａを形成す
ることが可能となり、シリコン酸化膜５３に微細なコンタクトホール７１を形成すること
ができる。加えて、エッチング処理をドライエッチングのみで行うことにより、コンタク
トホール７１の口元を、ばらつきの少ない安定した形状に広げることができる。
図８に示す工程（埋込工程）では、シリコン酸化膜５３上に金属膜としての金属層７２
を形成する。まず、窒化チタン膜５４上の第２レジストパターン６１ｂ（図７参照）を除
去する。次に、コンタクトホール７１を含むシリコン酸化膜５３上に、金属層７２を形成
する。金属層７２は、例えば、タンタルやアルミニウムなどの金属である。本実施形態で
は、金属層７２は、チタン（Ｔｉ）層７３、アルミニウム（Ａｌ）層７４、窒化チタン（
ＴｉＮ）層７５を有する。チタン層７３の厚みは、例えば、５０ｎｍである。アルミニウ
ム層７４の厚みは、例えば、８００ｎｍである。窒化チタン層７５の厚みは、例えば、５
０ｎｍである。金属層７２は、金属層７２を構成する金属材料を、例えば、スパッタリン
グなどの方法で堆積させることにより形成される。
以上のような金属層７２を埋め込む際、コンタクトホール７１を二段状にしたことから
、コンタクトホール７１のアスペクト比を小さくすることができ、更に、口元が広いテー
パ状のコンタクトホール７１を形成したことから、コンタクトホール７１の中に金属材料
を埋め込み易くすることが可能となる。その結果、カバレッジ性を向上させることができ
る。
図９に示す工程では、配線層８１（図１０参照）を形成するためのレジストパターン７
７を形成する。まず、金属層７２上に、レジスト膜を成膜する。次に、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて、レジスト膜に露光および現像を行う。これにより、配線層８１を形成す
るためのレジストパターン７７が完成する。
図１０に示す工程では、金属層７２をエッチングして配線層８１を形成する。まず、前
工程で形成したレジストパターン７７をマスクとして、金属層７２をエッチングする。ま
た、不要な領域に形成された窒化チタン膜５４も、配線層８１のエッチングと一緒に除去
する。エッチング処理は、例えば、ドライエッチングである。そのあと、配線層８１上の
レジストパターン７７を除去する。以上により、チタン層８２、アルミニウム層８３、窒
化チタン層８４を有する、所望のパターンの配線層８１が形成された半導体装置９１を得
ることができる。
本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置は、例えば、ＥＬ表示装置や、液晶表示
装置などの電気光学装置における各画素を構成する画素回路や、画素回路を制御するドラ
イバ（集積回路）の形成等に適用することができる。また、このような電気光学装置の製
造以外にも、種々のデバイス製造に適用することが可能である。例えば、ＦｅＲＡＭ（Fe
rro electric RAM）、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＮＯＲ型ＲＡＭ、ＮＡＮＤ型ＲＡＭ、浮遊ゲ
ート型不揮発メモリ、マグネティックＲＡＭ（ＭＲＡＭ）など各種のメモリ製造が可能で
ある。また、この他、薄膜トランジスタを使用して集積化したセンサ、ＣＰＵを搭載した
バンクカード等にも利用可能である。更に、マイクロ波を用いた非接触型の通信システム
において、微小な回路チップ（ＩＣチップ）を搭載した安価なタグを製造する場合にも適
用が可能である。
以上詳述したように、本実施形態の半導体装置の製造方法及び半導体装置によれば、以
下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、低透過率（低コントラスト）の感光特性を有するノボラッ
ク樹脂系のレジスト膜２２に露光及び現像することにより、露光側が広いテーパ状の開口
孔６２ａを有する第１レジストパターン６１ａを形成することが可能となる。この第１レ
ジストパターン６１ａをマスクとして、シリコン酸化膜５３を異方性にエッチングすると
ともに、第１レジストパターン６１ａも異方性にエッチングすることにより、開口孔６２
ａを大きくしながら第１コンタクトホール７１ａを形成することができる。これにより、
口元が広いテーパ状の第１コンタクトホール７１ａを形成することができる。更に、第１
レジストパターン６１ａのみを異方性にエッチングして開口孔６２ｂを大きく形成したあ
と、同様の方法で、第２レジストパターン６１ｂをマスクとして異方性にエッチングする
ことにより、口元が広い二段状のコンタクトホール７１を形成することができる。よって
、コンタクトホール７１のアスペクト比を小さくすることが可能となり、口元が広いテー
パ状になっていることから、コンタクトホール７１の全体に亘って金属層７２を埋め込む
ことが可能となる。加えて、エッチング処理をドライエッチングのみで行うことにより、
コンタクトホール７１の口元を、ばらつきの少ない安定した形状に広げることができる。
その結果、コンタクトホール７１のカバレッジ性を向上させることができ、安定した電気
的特性を得ることができる。
（２）本実施形態によれば、ホログラフィック露光装置１１を用いてレジスト膜２２を
露光することにより、大型の基板５１に対しても、レジスト膜２２に微細な開口孔６２ａ
を形成することが可能となる。よって、大型の基板５１であっても、この第１レジストパ
ターン６１ａをマスクとして微細なコンタクトホール７１を形成することができる。
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）上記したように、コンタクトホール７１の形成工程を例に挙げて説明した
が、本発明の方法は、凹部の一つとしてのビアホールの形成、又は溝部としての配線溝の
形成等にも適用することが可能である。
（変形例２）上記したように、コンタクトホール７１は、第１コンタクトホール７１ａ
及び第２コンタクトホール７１ｂの両方をテーパ状に形成することに限定されず、例えば
、第２コンタクトホール７１ｂのみテーパ状に形成するようにしてもよい。また、コンタ
クトホール７１を二段状に形成することに限定されず、例えば、一段のテーパ状のコンタ
クトホールを形成するようにしてもよい。
一実施形態における、ホログラフィック露光装置の構成を示す模式図。 ホログラフィック露光装置における距離測定光学系の構成を示す模式図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。 半導体装置の製造方法を示す模式断面図。
符号の説明
１１…ホログラフィック露光装置、１２…ステージ、１３…ステージ装置、１４…光源
、１５…距離測定光学系、１６…膜厚測定光学系、１７…第１情報処理装置、１８…第２
情報処理装置、１９…露光光源、２０…露光光源駆動装置、２１…プリズム、２２…レジ
スト膜、２２ａ…表面、２３…被加工物、２４…ホログラムマスク、２５…ホログラム記
録面、３１…ビームスプリッタ、３２…回折格子、３３…リニアＣＣＤアレイ、３４…誤
差信号検出器、５１…基板、５２…ポリシリコン層、５３…被加工対象層としてのシリコ
ン酸化膜、５４…窒化チタン膜、５５…半導体基板、５６…露光ビーム、６１ａ…第１レ
ジストパターン、６１ｂ…第２レジストパターン、６２ａ…開口孔、６２ｂ…開口孔、７
１…コンタクトホール、７１ａ…第１コンタクトホール、７１ｂ…第２コンタクトホール
、７２…金属膜としての金属層、７３…チタン層、７４…アルミニウム層、７５…窒化チ
タン層、７７…レジストパターン、８１…配線層、８２…チタン層、８３…アルミニウム
層、８４…窒化チタン層、９１…半導体装置。

Claims (8)

  1. 基板の能動面上に形成された被加工対象層上に、開口孔を有する第１レジストパターン
    を形成する第１レジストパターン形成工程と、
    前記第１レジストパターンをマスクとして前記被加工対象層にエッチング処理を施すと
    ともに前記開口孔を広げるようにエッチング処理を施すことにより、前記開口孔を広げな
    がら前記被加工対象層に口元が広いテーパ状の凹部又は溝部を形成する第１エッチング工
    程と、
    前記凹部又は前記溝部の中に金属膜を埋め込む埋込工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記第１レジストパターンの前記開口孔は、露光側が広いテーパ状に形成されており、
    前記第１エッチング工程は、前記第１レジストパターン及び前記被加工対象層に異方性
    のエッチングを施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記第１エッチング工程のあとに、前記第１レジストパターンに異方性のエッチング処
    理を施して、前記テーパ状の前記開口孔が広げられた第２レジストパターンを形成する第
    ２レジストパターン形成工程を更に有し、
    前記第２レジストパターン形成工程のあとに、前記第２レジストパターンをマスクとし
    て前記被加工対象層に異方性のエッチング処理を施すとともに前記第２レジストパターン
    に異方性のエッチング処理を施すことにより、前記被加工対象層に口元が広い二段の凹部
    又は溝部を形成する第２エッチング工程を更に有することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記第１レジストパターン形成工程は、前記第１レジストパターンの基となるレジスト
    膜を、ホログラフィック露光装置で露光することにより前記開口孔を有する前記第１レジ
    ストパターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記レジスト膜は、低透過率を有する材料で構成されており、
    前記レジスト膜を露光することにより、露光側が広いテーパ状の前記開口孔を形成する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記レジスト膜は、コントラストが低い材料で構成されており、
    前記レジスト膜を露光することにより、露光側が広いテーパ状の前記開口孔を形成する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記凹部又は前記溝部は、コンタクトホール、ビアホール、配線溝のいずれかであるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 基板の能動面上の被加工対象層に、露光側が広いテーパ状の開口孔を有する第１レジス
    トパターンを用いて、前記被加工対象層とともに前記第１レジストパターンに異方性のエ
    ッチングを施すことにより形成された、口元が広いテーパ状の凹部又は溝部と、
    前記テーパ状の前記凹部又は前記溝部に埋め込まれた金属膜と、
    を有することを特徴とする半導体装置。
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