JP3146780B2 - 半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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、特に配線間絶縁膜の平坦化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年半導体素子の配線は多層化が進み、
それに伴い配線の段差が激しくなり、配線の段差被覆製
（ステップカバレッジ）の低下による配線の断線を引き
起こす原因となり、層間絶縁膜の平坦化が重要になって
いる。従来の平坦化技術の１つであるエッチバック法に
ついて、図面を参照しながら説明する。図３は従来のレ
ジスト塗布法（スピンコート法）を用いたエッチバック
法の工程を示すための半導体装置の断面図である。図３
において、１はシリコン基板、２はＡｌ配線、３は酸化
珪素膜、４はレジスト、８はホットプレートである。

【０００３】まず図３（ａ）では、Ａｌ配線２が形成さ
れたシリコン基板１上に堆積された酸化珪素膜３の表面
にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラン）を塗布して疎水性
にし、酸化珪素膜３と後工程におけるレジスト４との密
着性を増大させる準備をする。

【０００４】次に図３（ｂ）では、酸化珪素膜３上に、
スピンコート法を用いてレジスト４を塗布する。図４
は、図３（ｂ）の工程においてレジストを塗布するため
のスピンコート装置を示した図である。図４において、
１はシリコン基板、４はレジスト、６はスピンチャッ
ク、７はノズルである。図４において、まず、パターン
形成されたシリコン基板１をスピンチャック６上で真空
吸着し回転させる。次に、回転中のシリコン基板１上
へ、ノズル７よりレジスト４を滴下し、レジスト膜を形
成する。

【０００５】次に図３（ｃ）では、ホットプレート８上
でシリコン基板１を加熱することにより、レジスト４を
固化させる。次に図３（ｄ）では、酸化珪素膜３とレジ
スト４を等しいエッチング速度でエッチングすると、レ
ジスト４の表面の平坦性が反映され酸化珪素膜３が平坦
化される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うなスピンコート法によるレジスト塗布法では、レジス
ト自身の粘性により、ある程度基板上の段差を反映する
ため、段差を完全に平坦化することは不可能である。従
ってエッチング後の酸化珪素膜の平坦化は不完全で、接
続孔において配線の断線にいたる場合がある。その結
果、高歩留り・高信頼性の半導体装置製造のためには、
完全に下層パターンの段差を絶縁膜により緩和し平坦に
する必要がある。

【０００７】そこで本発明は上記の問題点を解決し、基
板上の段差に依存することなく、平坦性をもつ半導体装
置の製造方法及びその製造装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の製造方法は、段差を有する絶縁膜を堆積さ
せた半導体基板を保持し引き上げて裏返す工程と、前記
半導体基板をレジストを滴下した容器上に前記容器と平
行に押し当て、前記絶縁膜上に疎水性であるレジストを
塗布し、前記絶縁膜表面を平坦化する工程と、前記半導
体基板を前記容器上で加熱して前記レジストを固化する
工程と、前記半導体基板を引き上げ前記半導体装置と前
記容器を解離する工程とを備え、前記容器が、レジスト
と接着力がない親水性の、平坦な内部底面を持つ容器で
ある構成とする。

【０００９】

【００１０】

【作用】本発明の製造方法によれば、レジストを平坦な
内部底面をもつ容器上に滴下し、その上へ半導体基板を
裏返して接合させるもので、下層パターンの段差とは無
関係に、容器の内部底面の平坦性がそのままレジスト表
面の平坦性に反映される。従って、エッチングにより平
坦な絶縁膜が形成されるために、接続孔における配線の
断線を防ぐことが可能である。

【００１１】

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例における半導体装置の
製造方法およびその製造装置について、図面を参照しな
がら説明する。図１は本実施例における半導体装置の製
造工程断面図である。図１において、１はシリコン基
板、２はＡｌ配線、３は酸化珪素膜、４はレジスト、５
は容器である。

【００１３】以下、本発明によるレジスト塗布法を用い
たエッチバック法の工程について、図１を参照しながら
説明する。またエッチング後の所望とする絶縁膜の膜厚
は８００ｎｍとする。まず図１（ａ）では、Ａｌ配線２
が形成されたシリコン基板１上に８００ｎｍ堆積された
酸化珪素膜３の表面にＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラ
ン）を塗布して疎水性にし、酸化珪素膜３とレジスト４
との密着性を増大させる。

【００１４】次に図１（ｂ）では、シリコン基板１を裏
返し、シリコン基板１の表面と充分なレジストを入れた
容器５の内部底面との間隔が１５００ｎｍになるよう制
御しながらシリコン基板１を容器５と平行を保ちながら
降下させ接合することにより、レジスト４を酸化珪素膜
３の表面に塗布する。

【００１５】次に図１（ｃ）では、容器５に内蔵されて
いる加熱器を用いてレジスト４を例えば２００℃に加熱
する。図１（ｄ）では、シリコン基板１を引き上げて容
器５と離脱させる。図１（ｅ）では、酸化珪素膜３とレ
ジスト４が等しいエッチング速度になるような条件でレ
ジスト表面から７００ｎｍドライエッチングする。

【００１６】図２は、図１（ｂ）から図１（ｄ）に示し
たレジスト塗布装置を示した図である。図２において、
１はシリコン基板、４はレジスト、５は容器、６は真空
チャック、９は真空チャック６を支持する支持棒であ
る。

【００１７】以下図２を用いて、レジスト塗布装置を説
明する。まず、シリコン基板１は裏面を真空チャック６
に接合し真空引きにより保持され裏返される。さらに真
空チャック６はシリコン基板１と容器５の底面が平行な
関係を保つように上下移動が可能であり、また容器５の
底面とシリコン基板１を任意の距離に設定可能なもので
ある。上記実施例では下層Ａｌ配線２の段差に全く影響
されずに平坦な８００ｎｍの絶縁膜を形成することがで
きる。

【００１８】なお、上記実施例では表面の平坦化にレジ
ストを用いているが、ＳＯＧを用いた場合にも同様に実
施可能である。

【００１９】なお、上記実施例では、絶縁膜に酸化珪素
膜を用いているが、窒化珪素膜を用いた場合、または２
種類以上の絶縁膜を堆積した場合も同様の方法で実施が
可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明は、レジスト表面が
容器の平坦な内部底面によって形成されるため、平坦性
の良い絶縁膜が形成される。また、絶縁膜とレジストの
膜厚は基板と容器底面との距離により制御できるため、
膜厚のばらつきが小さい絶縁膜が形成される。従って多
層化による配線の信頼性を向上させ、超微細な半導体装
置の製造に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における半導体装置の製造工
程断面図

【図２】同実施例における半導体装置の製造装置の構成
断面図

【図３】従来の技術における半導体装置の製造工程断面
図

【図４】従来の技術における半導体装置の製造装置の構
成断面図

【符号の説明】

４ レジスト ５ 容器 ６ 真空チャック ９ 支持棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｓ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/31 B05D 1/18 G03F 7/16 501 H01L 21/312 H01L 21/768

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】段差を有する絶縁膜が堆積した半導体基板
   と、レジストと接着力がない親水性の平坦な内部底面を
   持つ容器とを用いて半導体装置を製造する方法であっ
   て、 前記容器に入れた疎水性である液状の前記レジストの表
   面と前記絶縁膜の表面とが対向するように、前記半導体
   基板を位置させる第一の工程と、 前記半導体基板と前記容器とを近づけ、前記絶縁膜の表
   面に液状の前記レジストを塗布する第二の工程と、 加熱により前記レジストを固化させた後、前記半導体基
   板と前記容器とを離す第三の工程と、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２】段差を有する絶縁膜が堆積した半導体基板
   を用いて半導体装置を製造する装置であって、 レジストと接着力がない親水性の平坦な内部底面を持つ
   容器と、 前記容器と前記絶縁膜とが対向するように、前記半導体
   基板を位置させる手段と、 前記半導体基板と前記容器との間隔を任意に制御する手
   段と、 加熱により前記容器に入った液状の前記レジストを固化
   させる手段と、を具備することを特徴とする半導体装置
   の製造装置。