JP2009231372A - Pattern formation method - Google Patents

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博之 前田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pattern formation method capable of correctly forming a plurality of sparsely and densely arranged patterns. <P>SOLUTION: The method includes a step of forming a first insulation film 15 on a substrate 14, forming a first mask material 31 having first aperture patterns 31a-31d sparsely and densely provided on the first insulation film 15 and etching the first insulation film 15 by means of the first mask material 31 to transfer the first aperture patterns 31a-31d, a step of removing the first mask material 31 and forming a second insulation film 32 made of a material different from that of the first insulation film 15 to cover the upper surface of the first aperture patterns 15a-15d on the first insulation film 15, and a step of forming a second mask material 36 having second aperture patterns 36a-36d opposite to the first aperture patterns 15a-15d on the second insulation film 32, etching the second insulation film 32 by means of the second mask material 36, and etching the first insulation film 15 to a predetermined depth by means of the second mask material 36. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、パターン形成方法に関する。   The present invention relates to a pattern forming method.

半導体装置の微細化、高集積化に対応して、下層配線と上層配線とをビアコンタクトにより接続する多層配線のパターンを正確かつ容易に形成できるパターン形成方法が求められている。   Corresponding to miniaturization and high integration of semiconductor devices, there is a need for a pattern forming method capable of accurately and easily forming a multilayer wiring pattern that connects lower layer wiring and upper layer wiring by via contact.

従来、下層配線上に形成された層間絶縁膜にビアコンタクト用のホールを形成し、ホールが形成された層間絶縁膜上に、上層配線を埋め込むための配線溝を形成するためのレジスト膜を塗布したときに、ホールが密に配置されたところのレジスト膜厚が薄くなり、ホールが疎に配置されたところのレジスト膜厚が厚くなるという問題がある。   Conventionally, a hole for via contact is formed in the interlayer insulating film formed on the lower layer wiring, and a resist film for forming a wiring groove for embedding the upper layer wiring is applied on the interlayer insulating film in which the hole is formed. In this case, there is a problem that the resist film thickness is reduced when the holes are densely arranged, and the resist film thickness is increased when the holes are sparsely arranged.

そのため、レジスト膜厚が薄いところでは下層配線にダメージを与え、レジスト膜厚が厚いところではホールの周囲にフェンス状の堆積物(クラウンフェンス)が生じることがあり、上層配線とビアコンタクトとの間の抵抗が増加し、多層配線の信頼性が低下するという問題がある。   Therefore, when the resist film thickness is thin, the lower layer wiring may be damaged, and when the resist film thickness is thick, a fence-like deposit (crown fence) may be generated around the hole, and between the upper layer wiring and the via contact. There is a problem in that the resistance of the multi-layer wiring decreases and the reliability of the multilayer wiring decreases.

これに対して、ホールの周囲にクラウンフェンスが生じないように配線溝を形成し、且つホールおよび配線溝を形成する工程のエッチングによるダメージから下層配線を保護する方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   On the other hand, a method is known in which a wiring groove is formed so that a crown fence does not occur around the hole, and a lower layer wiring is protected from damage caused by etching in a process of forming the hole and the wiring groove (for example, (See Patent Document 1).

特許文献1に開示された多層配線の形成方法は、半導体基板上の第1の層間絶縁膜に下層配線をパターニングした後、エッチング停止層、第2の層間絶縁膜及び反射防止膜を順次堆積する。
次に、第2の層間絶縁膜に孔部及び配線溝を順次パターニングする。このとき、下層配線が露出しないようにエッチング条件を設定してエッチング停止層に凹部を形成する。次に、孔部の下側に位置するエッチング停止層を除去し、続いて下層配線を露出した後にビアコンタクト及び上層配線を形成している。
In the method of forming a multilayer wiring disclosed in Patent Document 1, after patterning a lower layer wiring on a first interlayer insulating film on a semiconductor substrate, an etching stop layer, a second interlayer insulating film, and an antireflection film are sequentially deposited. .
Next, holes and wiring grooves are sequentially patterned in the second interlayer insulating film. At this time, an etching condition is set so that the lower layer wiring is not exposed, and a recess is formed in the etching stop layer. Next, the etching stopper layer located below the hole is removed, and then the lower layer wiring is exposed, and then the via contact and the upper layer wiring are formed.

然しながら、特許文献1に開示された多層配線の形成方法は、複数の多層配線が疎密に配置されている場合については、何ら開示していない。
特開2004−63731号公報
However, the method for forming a multilayer wiring disclosed in Patent Document 1 does not disclose anything about a case where a plurality of multilayer wirings are densely arranged.
JP 2004-63731 A

疎密に配置された複数のパターンを正確に形成できるパターン形成方法を提供する。   Provided is a pattern forming method capable of accurately forming a plurality of densely arranged patterns.

本発明の一態様のパターン形成方法は、基板上に第1絶縁膜を形成し、前記第1絶縁膜上に疎密に配置された複数の第1開口パターンを有する第1マスク材を形成し、前記第1マスク材を用いて前記第1絶縁膜をエッチングして前記複数の第1開口パターンを転写する工程と、前記第1マスク材を除去し、前記複数の第1開口パターンの上面を塞いで前記第1絶縁膜上に、前記第1絶縁膜と異なる材質の第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に、前記複数の第1開口パターンと対向する複数の第2開口パターンを有する第2マスク材を形成し、前記第2マスク材を用いて前記第2絶縁膜をエッチングし、前記第2マスク材を用いて前記第1絶縁膜を予め定められた深さまでエッチングする工程と、を具備することを特徴としている。   In the pattern forming method of one embodiment of the present invention, a first insulating film is formed on a substrate, and a first mask material having a plurality of first opening patterns arranged densely on the first insulating film is formed. Etching the first insulating film using the first mask material to transfer the plurality of first opening patterns; removing the first mask material; and covering upper surfaces of the plurality of first opening patterns. And forming a second insulating film made of a material different from that of the first insulating film on the first insulating film, and a plurality of second facing the plurality of first opening patterns on the second insulating film. A second mask material having an opening pattern is formed, the second insulating film is etched using the second mask material, and the first insulating film is etched to a predetermined depth using the second mask material. And a step of performing

疎密に配置された複数のパターンを正確に形成できるパターン形成方法が得られる。   A pattern forming method capable of accurately forming a plurality of densely arranged patterns is obtained.

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施例1に係るパターン形成方法について、図1乃至図4を用いて説明する。図1はパターン形成方法を用いた半導体装置の多層配線を示す図で、図1(a)はその断面図、図1(b)はその要部を示す斜視図、図2乃至図4はパターン形成工程を順に示す断面図である。   A pattern forming method according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a multilayer wiring of a semiconductor device using a pattern forming method. FIG. 1A is a sectional view thereof, FIG. 1B is a perspective view showing an essential part thereof, and FIGS. It is sectional drawing which shows a formation process in order.

図1に示すように、本実施例のパターン形成方法を用いた半導体装置の多層配線10は、半導体基板(図示せず)と、半導体基板上に形成された絶縁膜11と、絶縁膜11に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれた第1配線12と、絶縁膜11および第1配線12の上面に形成された絶縁膜13とを有する基板14を具備している。
更に、基板14上に形成された第1絶縁膜15と、第1絶縁膜15の下側の第1配線12と対向する位置に形成されたビアコンタクト16と、第1絶縁膜15の上側のビアコンタクト16と対向する位置に形成された配線溝(図示せず)に埋め込まれ、ビアコンタクト16を介して第1配線12に接続された第2配線17と、第1絶縁膜15および第2配線17上に形成された保護膜18とを具備している。
As shown in FIG. 1, a multilayer wiring 10 of a semiconductor device using the pattern forming method of this embodiment includes a semiconductor substrate (not shown), an insulating film 11 formed on the semiconductor substrate, and an insulating film 11. A substrate 14 having a first wiring 12 embedded in a formed wiring trench (not shown) and an insulating film 11 and an insulating film 13 formed on the upper surface of the first wiring 12 is provided.
Furthermore, the first insulating film 15 formed on the substrate 14, the via contact 16 formed at a position facing the first wiring 12 below the first insulating film 15, and the upper side of the first insulating film 15 A second wiring 17 embedded in a wiring groove (not shown) formed at a position facing the via contact 16 and connected to the first wiring 12 through the via contact 16; a first insulating film 15; And a protective film 18 formed on the wiring 17.

ビアコンタクト16の内、ビアコンタクト16a、16b、16cは、第1ピッチL1で配置されており、ビアコンタクト16dはビアコンタクト16cから第1ピッチL1より大きい第2ピッチL2で配置されている。
同様に、第2配線17の内、第2配線17a、17b、17cは、第1ピッチL1で配置されており、第2配線17dは第2配線17cから第1ピッチL1より大きい第2ピッチL2で配置されている。
Of the via contacts 16, the via contacts 16a, 16b, and 16c are arranged at a first pitch L1, and the via contacts 16d are arranged from the via contacts 16c at a second pitch L2 that is larger than the first pitch L1.
Similarly, of the second wiring 17, the second wirings 17a, 17b, 17c are arranged at the first pitch L1, and the second wiring 17d is a second pitch L2 larger than the first pitch L1 from the second wiring 17c. Is arranged in.

即ち、ビアコンタクト16a、16b、16c、および第2配線17a、17b、17cは密に配置されている。ビアコンタクト16d、および第2配線17dは疎に配置されている。
第1ピッチL1はサブミクロンオーダ、第2ピッチL2はミクロンオーダであり、第1ピッチL1と第2ピッチL2の比は、例えば1:3程度である。
That is, the via contacts 16a, 16b, 16c and the second wirings 17a, 17b, 17c are densely arranged. The via contact 16d and the second wiring 17d are sparsely arranged.
The first pitch L1 is in the submicron order, the second pitch L2 is in the micron order, and the ratio between the first pitch L1 and the second pitch L2 is, for example, about 1: 3.

図2乃至図4は多層配線10のビアコンタクト16となるホールパターンと、第2配線17となるトレンチ(配線溝)パターンを形成するパターン形成工程を順に示す断面図である。   2 to 4 are cross-sectional views sequentially showing a pattern forming process for forming a hole pattern to be the via contact 16 of the multilayer wiring 10 and a trench (wiring groove) pattern to be the second wiring 17.

始めに、図2(a)に示すように、半導体基板(図示せず)と、半導体基板上に形成された絶縁膜11と、絶縁膜11に形成され、疎密に配置されたトレンチ(図示せず)に埋め込まれた第1配線12と、絶縁膜11および第1配線12の上面に形成された絶縁膜13とを有する基板14を形成する。   First, as shown in FIG. 2 (a), a semiconductor substrate (not shown), an insulating film 11 formed on the semiconductor substrate, and a trench (not shown) formed in the insulating film 11 and arranged densely. The substrate 14 having the first wiring 12 embedded in the first wiring 12 and the insulating film 11 and the insulating film 13 formed on the upper surface of the first wiring 12 is formed.

具体的には、半導体基板(図示せず)に絶縁膜11として、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によりシリコン酸化膜を形成し、例えばRIE(Reactive Ion Etching)法により絶縁膜11に疎密に配置されたトレンチ(図示せず)を形成し、例えば電解メッキ法により絶縁膜11上に導電材(銅)を堆積し、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法により絶縁膜11表面が露出するまで導電材を除去し、トレンチに導電材が埋め込まれた第1配線12を形成し、絶縁膜11および第1配線12の上面に絶縁膜13として、例えばプラズマCVD法によりシリコン窒化膜を形成する。   Specifically, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate (not shown) as the insulating film 11 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and is densely arranged on the insulating film 11 by, for example, an RIE (Reactive Ion Etching) method. A trench (not shown) is formed, a conductive material (copper) is deposited on the insulating film 11 by, for example, electrolytic plating, and the conductive material is applied until the surface of the insulating film 11 is exposed by CMP (Chemical Mechanical Polishing). The first wiring 12 having a conductive material embedded in the trench is removed, and a silicon nitride film is formed as an insulating film 13 on the upper surfaces of the insulating film 11 and the first wiring 12 by, for example, a plasma CVD method.

次に、基板14上に、例えばCVD法により第1絶縁膜15となる厚さ1μm程度のシリコン酸化膜を形成する。
次に、シリコン酸化膜上に、スピンコート法によりレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ法によりパターニングして、疎密に配置された第1配線12と対向する位置に複数の第1開口パターン31a、31b、31c、31dを有する第1マスク材31を形成する。
Next, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm and serving as the first insulating film 15 is formed on the substrate 14 by, eg, CVD.
Next, a resist film is applied on the silicon oxide film by a spin coating method and patterned by a photolithography method, and a plurality of first opening patterns 31a and 31b are arranged at positions facing the densely arranged first wirings 12. , 31c and 31d are formed.

次に、図2(b)に示すように、基板14を反応容器(図示せず)内に収納し、第1マスク材31を用いて、プロセスガスとしてCH、C、Ar、Oを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施し、シリコン酸化膜をエッチングする。
これにより、疎密に配置された複数の第1開口パターン15a、15b、15c、15dが転写された第1絶縁膜15が得られる。
Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 14 is accommodated in a reaction vessel (not shown), and the first mask material 31 is used as a process gas for CH 2 F 2 , C 4 F 8 , Plasma treatment using a mixed gas containing Ar and O 2 is performed to etch the silicon oxide film.
Thereby, the first insulating film 15 to which the plurality of first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d arranged in a sparse and dense manner are transferred is obtained.

次に、図2(c)に示すように、基板14を反応容器(図示せず)内に収納したまま、プロセスガスをOガスに切替えてプラズマ処理(アッシング)を施し、第1マスク材31を除去する。 Next, as shown in FIG. 2C, while the substrate 14 is housed in a reaction vessel (not shown), the process gas is switched to O 2 gas and plasma treatment (ashing) is performed, so that the first mask material is obtained. 31 is removed.

次に、図3(a)に示すように、基板14を反応容器(図示せず)内に収納したまま、プロセスガスをCH、Cを含む混合ガスに切替えてプラズマ処理を施し、厚さ50〜100nm程度のCF系堆積物を形成する。
尚、プロセスガスとして、Arはエッチングのアシスト作用をもたらすので、基本的には不要であるが、少量であればArを含んでいても構わない。
これにより、疎密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞いで第1絶縁膜15上に、第1絶縁膜15と異なる材質の第2絶縁膜32が形成される。
Next, as shown in FIG. 3A, plasma processing is performed by switching the process gas to a mixed gas containing CH 2 F 2 and C 4 F 8 while the substrate 14 is housed in a reaction vessel (not shown). To form a CF-based deposit having a thickness of about 50 to 100 nm.
As a process gas, Ar provides an assisting action for etching and is basically unnecessary. However, Ar may be contained if the amount is small.
Accordingly, the second insulating film 32 made of a material different from that of the first insulating film 15 is formed on the first insulating film 15 by covering the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d that are densely arranged. .

CF系堆積物は、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞いでいればよいので、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの内側に付着したCF系堆積物に空洞32aがあっても構わない。   Since the CF-based deposit only needs to block the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d, the cavity 32a is formed in the CF-based deposit attached inside the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d. There is no problem.

次に、図3(b)に示すように、第2絶縁膜32上にスピンコート法によりレジストを塗布し、ベーキングして厚さ300nm程度のレジスト膜33を形成する。
このとき、疎密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面が第2絶縁膜32で塞がれているので、下地のパターンの疎密の情報がマスクされ、下地のパターンの疎密に影響されずに、均一な厚さのレジスト膜33を形成することが可能である。
Next, as shown in FIG. 3B, a resist is applied on the second insulating film 32 by spin coating and baked to form a resist film 33 having a thickness of about 300 nm.
At this time, since the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d arranged in a sparse and dense manner are blocked by the second insulating film 32, the information on the density of the basal pattern is masked. The resist film 33 having a uniform thickness can be formed without being affected by the density.

次に、均一な厚さに形成されたレジスト膜33上にスピンコート法により有機シリコンを塗布し、ベーキングしてシリコン酸化膜34を形成する。
次に、シリコン酸化膜34上にスピンコート法によりレジストを塗布し、ベーキングしてレジスト膜35を形成する。
Next, organic silicon is applied on the resist film 33 formed to a uniform thickness by spin coating, and baked to form a silicon oxide film 34.
Next, a resist is applied on the silicon oxide film 34 by spin coating, and baked to form a resist film 35.

次に、レジスト膜35を、フォトリソグラフィ法によりパターニングして、第1開口パターン15a、15b、15c、15dと対向する位置に複数の第2開口パターン35a、35b、35c、35dを形成する。   Next, the resist film 35 is patterned by a photolithography method to form a plurality of second opening patterns 35a, 35b, 35c, 35d at positions facing the first opening patterns 15a, 15b, 15c, 15d.

次に、図3(c)に示すように、第2開口パターン35a、35b、35c、35dを有するレジスト膜35をマスクとして、例えばプロセスガスとしてCHF、C、Ar、Oを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施し、シリコン酸化膜34およびレジスト膜33をエッチングし、第2絶縁膜32を露出させる。
これにより、疎密に配置された第2開口パターン36a、36b、36c、36dを有する第2マスク材36が形成される。
Next, as shown in FIG. 3C, using the resist film 35 having the second opening patterns 35a, 35b, 35c, and 35d as a mask, for example, CHF 3 , C 4 F 8 , Ar, and O 2 are used as process gases. Plasma treatment using the mixed gas is performed, the silicon oxide film 34 and the resist film 33 are etched, and the second insulating film 32 is exposed.
Thereby, the second mask material 36 having the second opening patterns 36a, 36b, 36c, and 36d arranged in a sparse and dense manner is formed.

次に、図4(a)に示すように、第2マスク材36を用いて、例えばプロセスガスとしてC、Ar、Oを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施し、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞ぐ第2絶縁膜32をエッチングする。 Next, as shown in FIG. 4A, plasma treatment using a mixed gas containing, for example, C 4 F 8 , Ar, and O 2 as a process gas is performed using the second mask material 36 to form the first opening. The second insulating film 32 that covers the upper surfaces of the patterns 15a, 15b, 15c, and 15d is etched.

次に、図4(b)に示すように、第2マスク材36を用いて、例えばプロセスガスとしてCH、C、Ar、Oを含む混合ガスによるプラズマ処理を施し、第1絶縁膜15を予め定められた深さL3(第2配線17の厚さに相当)までエッチングし、第2開口パターン15e、15f、15g、15hを形成する。
同時に、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの内側に付着した第2絶縁膜32も深さL3までエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 4B, using the second mask material 36, for example, a plasma treatment using a mixed gas containing CH 2 F 2 , C 4 F 8 , Ar, and O 2 as a process gas is performed. The first insulating film 15 is etched to a predetermined depth L3 (corresponding to the thickness of the second wiring 17) to form second opening patterns 15e, 15f, 15g, and 15h.
At the same time, the second insulating film 32 attached to the inside of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d is also etched to the depth L3.

次に、図4(c)に示すように、例えばプロセスガスとしてOガスによりプラズマ処理(アッシング)を施し、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの内側に付着している第2絶縁膜32をエッチングして、絶縁膜13を露出させる。
同時に、例えばプロセスガスとしてOガスによりプラズマ処理(アッシング)を施し、レジスト膜33の残部およびレジスト膜33の下に残置されている第2絶縁膜32をエッチングする。
絶縁膜13は、エッチングのストッパーとして、エッチングによるダメージが第1配線12に及ばないようにしている。
Next, as shown in FIG. 4C, for example, plasma treatment (ashing) is performed with O 2 gas as a process gas, and the second insulation adhered inside the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d. The film 32 is etched to expose the insulating film 13.
At the same time, for example, plasma processing (ashing) is performed using O 2 gas as a process gas, and the remaining portion of the resist film 33 and the second insulating film 32 left under the resist film 33 are etched.
The insulating film 13 serves as an etching stopper so that damage caused by etching does not reach the first wiring 12.

これにより、下側にホールパターンである第1開口パターン15a、15b、15c、15dと、上側にトレンチパターンである第2開口パターン15e、15f、15g、15hを有する第1絶縁膜15が形成される。   Thus, the first insulating film 15 having the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d as the hole patterns on the lower side and the second opening patterns 15e, 15f, 15g, and 15h as the trench patterns on the upper side is formed. The

次に、RIE法により、絶縁膜13をエッチングし、第1配線12を露出させた後、第1開口パターン15a、15b、15c、15d、および第2開口パターン15e、15f、15g、15h内に導電材、例えば銅を埋め込む。これにより、ビアコンタクト16および第2配線17が形成される。   Next, the insulating film 13 is etched by RIE to expose the first wiring 12, and then into the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d and the second opening patterns 15e, 15f, 15g, and 15h. A conductive material such as copper is embedded. Thereby, the via contact 16 and the second wiring 17 are formed.

図5は本実施例のパターン形状を比較例と対比して示す図で、図5(a)が本実施例のパターン形状を示す図、図5(b)が比較例のパターン形状を示す図である。図6は比較例の製造工程の要部を順に示す断面図である。   FIG. 5 is a diagram showing the pattern shape of the present example in comparison with the comparative example, FIG. 5A is a diagram showing the pattern shape of the present example, and FIG. 5B is a diagram showing the pattern shape of the comparative example. It is. FIG. 6 is a cross-sectional view sequentially showing the main part of the manufacturing process of the comparative example.

ここで、比較例は、疎密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞いで第1絶縁膜15上に第2絶縁膜32を形成する工程を有しない場合を示している。始めに、比較例の製造工程について説明する。   Here, the comparative example shows a case where there is no step of forming the second insulating film 32 on the first insulating film 15 by closing the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d that are densely arranged. ing. First, the manufacturing process of the comparative example will be described.

図6(a)に示すように、比較例では、疎密に配置された複数の第1開口パターン15a、15b、15c、15dを有する第1絶縁膜15上に、スピンコート法によりレジストを塗布したときに、疎密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞いで第1絶縁膜15上に形成された第2絶縁膜32を有していない。   As shown in FIG. 6A, in the comparative example, a resist is applied by spin coating on the first insulating film 15 having the plurality of first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d that are arranged densely and densely. In some cases, the second insulating film 32 formed on the first insulating film 15 is not provided by closing the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d that are densely arranged.

このため、下地のパターンの疎密の情報がマスクされず、密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c上のレジスト膜厚が薄くなり、疎に配置された第1開口パターン15d上のレジスト膜厚が厚くなる。その結果、膜厚の不均一なレジスト膜61が形成されてしまう。
レジスト膜厚の不均一性は、塗布するレジストの粘性、スピンコート回転数に依存するが、供給されたレジストが第1開口パターン15a、15b、15c、15dの内側に吸収されることにより生じるものである。
For this reason, the information on the density of the underlying pattern is not masked, and the resist film thickness on the densely arranged first opening patterns 15a, 15b, and 15c becomes thin, and on the sparsely arranged first opening pattern 15d. The resist film thickness increases. As a result, a resist film 61 having a non-uniform film thickness is formed.
The non-uniformity of the resist film thickness depends on the viscosity of the resist to be applied and the spin coating rotation speed, but is caused by the supplied resist being absorbed inside the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d. It is.

次に、不均一な厚さに形成されたレジスト膜61上に、シリコン酸化膜62を形成し、シリコン酸化膜62上にレジスト膜63を形成する。
次に、レジスト膜63を、フォトリソグラフィ法によりパターニングして、第1開口パターン15a、15b、15c、15dと対向する位置に複数の第2開口パターン63a、63b、63c、63dを形成する。
Next, a silicon oxide film 62 is formed on the resist film 61 formed to have a nonuniform thickness, and a resist film 63 is formed on the silicon oxide film 62.
Next, the resist film 63 is patterned by a photolithography method to form a plurality of second opening patterns 63a, 63b, 63c, and 63d at positions facing the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d.

次に、図6(b)に示すように、第2開口パターン63a、63b、63c、63dを有するレジスト膜63をマスクとして、例えばプロセスガスとしてCHF、C、Ar、Oを含む混合ガスを用いたプラズマ処理を施し、シリコン酸化膜62およびレジスト膜61をエッチングする。
これにより、疎密に配置された第2開口パターン63a、63b、63c、63dを有する第2マスク材64が形成される。
Next, as shown in FIG. 6B, using the resist film 63 having the second opening patterns 63a, 63b, 63c, and 63d as a mask, for example, CHF 3 , C 4 F 8 , Ar, and O 2 are used as process gases. The silicon oxide film 62 and the resist film 61 are etched by performing plasma treatment using a mixed gas containing the mixed gas.
Thereby, the second mask material 64 having the second opening patterns 63a, 63b, 63c, and 63d arranged in a sparse and dense manner is formed.

このとき、エッチングのストッパーとなる第2絶縁膜32が存在しないので、レジスト膜63が消失し、レジスト膜61の膜厚不均一性を反映して第1絶縁膜15の第1開口パターン15a、15b、15c、15d内に充填されたレジスト61の上部もエッチングされてしまう。
これにより、密に配置された第1開口パターン15a、15b、15cのレジスト膜61aが薄く、疎に配置された第1開口パターン15dのレジスト膜61bが厚く、不均一になる。
At this time, since the second insulating film 32 serving as an etching stopper does not exist, the resist film 63 disappears, and the first opening pattern 15a of the first insulating film 15 reflects the film thickness non-uniformity of the resist film 61. The upper portion of the resist 61 filled in 15b, 15c, and 15d is also etched.
Thereby, the resist film 61a of the first opening patterns 15a, 15b, and 15c arranged densely is thin, and the resist film 61b of the first opening pattern 15d arranged sparsely is thick and non-uniform.

次に、図6(c)に示すように、第2マスク材64を用いて、例えばプロセスガスとしてCH、C、Ar、CO、Oを含む混合ガスによるプラズマ処理を施し、第1絶縁膜15を深さL3までエッチングし、第2開口パターン15e、15f、15g、15hを形成する。
同時に、第1開口パターン15a、15b、15c、15dに充填されたレジスト61a、61bもエッチングされる。
Next, as shown in FIG. 6C, plasma processing using a mixed gas containing, for example, CH 2 F 2 , C 4 F 8 , Ar, CO, and O 2 as process gases is performed using the second mask material 64. Then, the first insulating film 15 is etched to a depth L3 to form second opening patterns 15e, 15f, 15g, and 15h.
At the same time, the resists 61a and 61b filled in the first opening patterns 15a, 15b, 15c and 15d are also etched.

このとき、第1絶縁膜15のエッチング速度は、その選択性の違いによりレジスト膜61のエッチング速度より大きくなるので、第1絶縁膜15のエッチング量はレジスト膜61のエッチング量より大きくなる。
その結果、疎に配置された第2開口パターン15hでは、エッチング開始時の第1絶縁膜15とレジスト膜61bとの膜厚差L4が少ないので、レジスト膜61bの厚さが第1絶縁膜15の厚さより大きくなる。
レジスト膜61の厚さが第1絶縁膜15の厚さより大きくなると、エッチング生成物が第1開口パターン15hの内部に堆積し、フェンス状の堆積物65が生成される。
At this time, the etching rate of the first insulating film 15 is higher than the etching rate of the resist film 61 due to the difference in selectivity, so that the etching amount of the first insulating film 15 is larger than the etching amount of the resist film 61.
As a result, in the sparsely arranged second opening patterns 15h, since the film thickness difference L4 between the first insulating film 15 and the resist film 61b at the start of etching is small, the thickness of the resist film 61b is the first insulating film 15 Greater than the thickness of
When the thickness of the resist film 61 is larger than the thickness of the first insulating film 15, the etching product is deposited inside the first opening pattern 15h, and a fence-like deposit 65 is generated.

また、密に配置された第2開口パターン15e、15f、15gでは、エッチング開始時の第1絶縁膜15とレジスト膜61との膜厚差L5が大きいので、レジスト膜61aが消失し、絶縁膜13がエッチングされ、第1配線12にダメージを及ぼす恐れがある。   Further, in the densely arranged second opening patterns 15e, 15f, and 15g, since the film thickness difference L5 between the first insulating film 15 and the resist film 61 at the start of etching is large, the resist film 61a disappears, and the insulating film 13 is etched, and the first wiring 12 may be damaged.

従って、図5(b)に示すように、比較例では、疎に配置された第1開口パターン15dの周りに、不要なフェンス状の堆積物65が発生したパターン形状が得られる。   Therefore, as shown in FIG. 5B, in the comparative example, a pattern shape in which unnecessary fence-like deposits 65 are generated around the sparsely arranged first opening patterns 15d is obtained.

一方、図5(a)に示すように、本実施例では、第1開口パターン15a、15b、15c、15d内に付着した第2絶縁膜32の厚さが揃っているので、フェンス状の堆積物65のない正確なパターン形状が得られる。   On the other hand, as shown in FIG. 5A, in this embodiment, since the thickness of the second insulating film 32 adhered in the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d is uniform, a fence-like deposition is performed. An accurate pattern shape without the object 65 is obtained.

更に、絶縁膜13がエッチングされて、第1配線12にダメージを及ぼさないように、第1開口パターン15a、15b、15c、15dの底部に残置したい第2絶縁膜32を確保することができる。   Furthermore, the second insulating film 32 that is desired to remain on the bottom of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d can be secured so that the insulating film 13 is not etched and damages the first wiring 12.

以上説明したように、本実施例のパターン形成方法は、疎密に配置された第1開口パターン15a、15b、15c、15dの上面を塞いで第1絶縁膜15上に第2絶縁膜32を形成する工程を具備している。   As described above, in the pattern forming method of the present embodiment, the second insulating film 32 is formed on the first insulating film 15 by closing the upper surfaces of the first opening patterns 15a, 15b, 15c, and 15d that are densely arranged. The process to perform is comprised.

その結果、下地のパターンの情報が、第2絶縁膜32でマスクされるので、下地のパターンの疎密に影響されることなく、第2絶縁膜32上に均一な厚さのレジスト膜33を形成することができる。
従って、疎密に配置された複数のパターンを正確に形成できるパターン形成方法が得られる。
As a result, since the information on the underlying pattern is masked by the second insulating film 32, a resist film 33 having a uniform thickness is formed on the second insulating film 32 without being affected by the density of the underlying pattern. can do.
Accordingly, it is possible to obtain a pattern forming method capable of accurately forming a plurality of densely arranged patterns.

ここでは、疎密に配置された第1開口パターンがホールパターン、第2開口パターンがトレンチパターンである場合について説明したが、その他のパターンであっても構わない。   Here, a case has been described in which the densely arranged first opening patterns are hole patterns and the second opening patterns are trench patterns, but other patterns may be used.

第1絶縁膜15のエッチングと、第1マスク材31の除去と、第2絶縁膜32の形成とを、プロセスガス調整して、同一反応容器内でプラズマ処理により行う場合について説明したが、それぞれ個別に行っても構わない。   Although the case where the etching of the first insulating film 15, the removal of the first mask material 31, and the formation of the second insulating film 32 are performed by adjusting the process gas and performing the plasma treatment in the same reaction vessel has been described, You may do it individually.

第1配線12と第2配線17とが、第1開口パターンに銅を埋め込んだビアコンタクト16を介して接続されている場合について説明したが、第1開口パターンの内面に銅膜が形成されたスルーホールを介して接続することも可能である。   Although the case where the first wiring 12 and the second wiring 17 are connected via the via contact 16 in which copper is embedded in the first opening pattern has been described, a copper film is formed on the inner surface of the first opening pattern. It is also possible to connect via a through hole.

本発明の実施例1に係るパターン形成方法を用いた半導体装置の多層配線を示す図で、図1(a)はその断面図、図1(b)はその要部を示す斜視図。FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views of a semiconductor device using a pattern forming method according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view of a main part thereof. 本発明の実施例1に係るパターン形成工程を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the pattern formation process which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例1に係るパターン形成工程を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the pattern formation process which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例1に係るパターン形成工程を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the pattern formation process which concerns on Example 1 of this invention in order. 本発明の実施例1に係るパターン形状を比較例と対比して示す図で、図5(a)が本実施例のパターン形状を示す図、図5(b)が比較例のパターン形状を示す図。FIG. 5A is a diagram showing a pattern shape according to Example 1 of the present invention in comparison with a comparative example, FIG. 5A is a diagram showing the pattern shape of the present example, and FIG. 5B is a pattern shape of the comparative example. Figure. 本発明の比較例のパターン形成工程の要部を順に示す断面図。Sectional drawing which shows the principal part of the pattern formation process of the comparative example of this invention in order.

符号の説明Explanation of symbols

10 多層配線
11 絶縁膜
12 第1配線
13 絶縁膜
14 基板
15 第1絶縁膜
15a〜15d、31a〜31d 第1開口パターン
15e〜15h、35a〜35d、36a〜36d、63a〜63d 第2開口パターン
16 ビアコンタクト
17 第2配線
18 保護膜
31 第1マスク材
32 第2絶縁膜
32a 空洞
33、35、61、63 レジスト膜
34、62 シリコン酸化膜
36、64 第2マスク材
65 フェンス状堆積物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multilayer wiring 11 Insulating film 12 1st wiring 13 Insulating film 14 Substrate 15 1st insulating films 15a-15d, 31a-31d 1st opening pattern 15e-15h, 35a-35d, 36a-36d, 63a-63d 2nd opening pattern 16 Via contact 17 Second wiring 18 Protective film 31 First mask material 32 Second insulating film 32a Cavity 33, 35, 61, 63 Resist film 34, 62 Silicon oxide film 36, 64 Second mask material 65 Fence-like deposit

Claims (5)

基板上に第1絶縁膜を形成し、前記第1絶縁膜上に疎密に配置された複数の第1開口パターンを有する第1マスク材を形成し、前記第1マスク材を用いて前記第1絶縁膜をエッチングして前記複数の第1開口パターンを転写する工程と、
前記第1マスク材を除去し、前記複数の第1開口パターンの上面を塞いで前記第1絶縁膜上に、前記第1絶縁膜と異なる材質の第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に、前記複数の第1開口パターンと対向する複数の第2開口パターンを有する第2マスク材を形成し、前記第2マスク材を用いて前記第2絶縁膜をエッチングし、前記第2マスク材を用いて前記第1絶縁膜を予め定められた深さまでエッチングする工程と、
を具備することを特徴とするパターン形成方法。
A first insulating film is formed on the substrate, a first mask material having a plurality of first opening patterns arranged densely on the first insulating film is formed, and the first mask material is used to form the first mask material. Etching the insulating film to transfer the plurality of first opening patterns;
Removing the first mask material, closing upper surfaces of the plurality of first opening patterns, and forming a second insulating film made of a material different from the first insulating film on the first insulating film;
A second mask material having a plurality of second opening patterns facing the plurality of first opening patterns is formed on the second insulating film, and the second insulating film is etched using the second mask material. Etching the first insulating film to a predetermined depth using the second mask material;
The pattern formation method characterized by comprising.
前記疎密に配置された複数の第1開口パターンは、第1ピッチで配置された前記第1開口パターンと、前記第1ピッチより大きい第2ピッチで配置された前記第1開口パターンとを具備することを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。   The plurality of densely arranged first opening patterns includes the first opening pattern arranged at a first pitch and the first opening pattern arranged at a second pitch larger than the first pitch. The pattern forming method according to claim 1. 前記第1開口パターンはホールパターンであり、前記第2開口パターンはトレンチパターンであることを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。   The pattern forming method according to claim 1, wherein the first opening pattern is a hole pattern, and the second opening pattern is a trench pattern. 前記第2絶縁膜の形成は、CH、Cを含むガスを用いたプラズマ処理により行うことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。 The pattern forming method according to claim 1, wherein the second insulating film is formed by plasma treatment using a gas containing CH 2 F 2 and C 4 F 8 . 前記第1絶縁膜のエッチングと、前記第1マスク材の除去と、前記第2絶縁膜の形成とを、プロセスガスを調整して、同一反応容器内でプラズマ処理により行うことを特徴とする請求項1に記載のパターン形成方法。   The etching of the first insulating film, the removal of the first mask material, and the formation of the second insulating film are performed by plasma processing in the same reaction vessel by adjusting a process gas. Item 4. The pattern forming method according to Item 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107863308A (en) * 2016-09-21 2018-03-30 格芯公司 The device and method of autoregistration otch are formed in the mandrel of the array of metal wire and non-mandrel line
CN107863308B (en) * 2016-09-21 2021-09-10 格芯(美国)集成电路科技有限公司 Apparatus and method for forming self-aligned cuts in mandrels and non-mandrel axes of an array of metal wires

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