JP3455442B2 - Wiring structure manufacturing method - Google Patents

Wiring structure manufacturing method

Info

Publication number
JP3455442B2
JP3455442B2 JP31034698A JP31034698A JP3455442B2 JP 3455442 B2 JP3455442 B2 JP 3455442B2 JP 31034698 A JP31034698 A JP 31034698A JP 31034698 A JP31034698 A JP 31034698A JP 3455442 B2 JP3455442 B2 JP 3455442B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin layer
forming
latent image
wiring structure
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP31034698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000138219A (en
Inventor
國夫 斎藤
仁 石井
克之 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP31034698A priority Critical patent/JP3455442B2/en
Publication of JP2000138219A publication Critical patent/JP2000138219A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3455442B2 publication Critical patent/JP3455442B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置やデ
ィスプレイ装置などを構成している基板上に形成される
配線構造の製造方法に関する。特に、層間絶縁膜にビア
ホール(スルーホール)や配線溝(トレンチ)を形成
し、その上に金属膜を堆積した後、化学的機械的研磨
(CMP)法などによってその金属膜を除去し、ビアホ
ールや配線溝内に金属を埋め込む、いわゆる、シングル
ダマシン法ないしはデュアルダマシン法を用いた配線構
造の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a wiring structure formed on a substrate which constitutes a semiconductor device, a display device or the like. In particular, a via hole (through hole) or a wiring groove (trench) is formed in an interlayer insulating film, a metal film is deposited on the via hole, and then the metal film is removed by a chemical mechanical polishing (CMP) method, etc. The present invention relates to a method for manufacturing a wiring structure using a so-called single damascene method or dual damascene method, in which a metal is embedded in a wiring groove.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数の素子が集積された半導体装置を高
速に動作させるにあたっては、各素子間を接続している
などの配線遅延を少なくするため、配線抵抗を低減させ
る必要がある。そのため、最近では、配線に抵抗率の小
さく入手しやすい銅(Cu)が検討されている。そし
て、このCuを用いた配線構造の形成にあたっては、工
程の簡略化とコストダウンを狙い、シングルダマシン法
やデュアルダマシン法が盛んに検討されている。以下、
従来開発されたデュアルダマシン法の例を以下に挙げて
それらを簡単に説明する。
2. Description of the Related Art In order to operate a semiconductor device in which a plurality of elements are integrated at a high speed, it is necessary to reduce a wiring resistance in order to reduce a wiring delay such as a connection between the respective elements. Therefore, recently, copper (Cu), which has a low resistivity and is easily available, has been studied for wiring. In forming the wiring structure using Cu, the single damascene method and the dual damascene method are being actively studied in order to simplify the process and reduce the cost. Less than,
An example of the dual damascene method that has been conventionally developed will be given below to briefly explain them.

【0003】従来例1 文献1(特開平10−112503号広報)には、有機
低誘電率膜を用いたデュアルダマシン法による半導体装
置の製造方法が記載されている。近年、微細化が進んで
集積度が向上している半導体装置においては、配線間が
より近設した状態となっているので、配線遅延をより低
減させるためには、配線間や配線と基板との間の容量を
低減させる必要がある。そのため、各配線間を分離する
ための層間絶縁膜に、上述した誘電率の小さく加工しや
すい有機系の低誘電率な絶縁膜が検討されている。
Conventional Example 1 Document 1 (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-112503) discloses a method of manufacturing a semiconductor device by a dual damascene method using an organic low dielectric constant film. In recent years, in a semiconductor device in which miniaturization is advanced and the degree of integration is improved, wirings are placed closer to each other. There is a need to reduce the capacity between. Therefore, as the interlayer insulating film for separating each wiring, the above-described organic insulating film having a low dielectric constant and a small dielectric constant and being easily processed is being studied.

【0004】その文献1に記載された製造方法に関して
図6を参照して説明する。この文献1では、まず、図6
(a)に示すように、シリコン基板601上に酸化シリ
コン膜602、有機低誘電率膜603、酸化シリコン膜
604を順次堆積し、その上に配線構造形成部に溝を有
するレジストパタン605を形成する。そして、そのレ
ジストパタン605をマスクとして酸化シリコン膜60
4をエッチングし、その後レジストパタン605を除去
することで、図6(b)に示すように、酸化シリコン膜
602に溝606を形成する。
The manufacturing method described in Document 1 will be described with reference to FIG. In this document 1, first, FIG.
As shown in (a), a silicon oxide film 602, an organic low dielectric constant film 603, and a silicon oxide film 604 are sequentially deposited on a silicon substrate 601, and a resist pattern 605 having a groove in a wiring structure forming portion is formed thereon. To do. Then, using the resist pattern 605 as a mask, the silicon oxide film 60 is formed.
By etching 4 and then removing the resist pattern 605, a groove 606 is formed in the silicon oxide film 602 as shown in FIG. 6B.

【0005】次に、図6(c)に示すように、溝606
内に配置する開口部を有するレジストパタン607を形
成する。そして、このレジストパタン607をマスクと
して、有機低誘電率膜603と酸化シリコン膜602と
を選択的にエッチング除去し、そして、レジストパタン
607を除去することで、図6(d)に示すように、底
部にシリコン基板601表面が露出したコンタクトホー
ル608を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, a groove 606 is formed.
A resist pattern 607 having an opening to be placed inside is formed. Then, by using this resist pattern 607 as a mask, the organic low dielectric constant film 603 and the silicon oxide film 602 are selectively removed by etching, and the resist pattern 607 is removed, as shown in FIG. A contact hole 608 having a surface of the silicon substrate 601 exposed at the bottom is formed.

【0006】次に、図6(e)に示すように、溝606
が形成された酸化シリコン膜604をマスクとして有機
低誘電率膜603を選択的にエッチング除去し、配線溝
609を形成する。このとき、下層の酸化シリコン膜6
02は、材料の違いによりエッチングされないため、酸
化シリコン膜602には溝が形成されずコンタクトホー
ル608が残る。次に、コンタクトホール608および
配線溝609内を含む酸化シリコン膜604上に配線材
料を堆積し、ついで、化学的機械的研磨法(CMP)に
より酸化シリコン膜604が露出するまでその配線材料
を除去することで、図6(f)に示すように、コンタク
トホール608および配線溝609内を充填するように
配線材料610を形成する。以上説明した工程によっ
て、文献1に記載された従来例1により層間膜の一部に
有機低誘電率膜を用い、Cuを電極配線材料に用いた配
線構造が形成される。
Next, as shown in FIG. 6E, the groove 606 is formed.
The organic low dielectric constant film 603 is selectively removed by etching using the silicon oxide film 604 having the film formed as a mask to form a wiring groove 609. At this time, the lower silicon oxide film 6
Since 02 is not etched due to the difference in material, no groove is formed in the silicon oxide film 602 and the contact hole 608 remains. Next, a wiring material is deposited on the silicon oxide film 604 including the inside of the contact hole 608 and the wiring groove 609, and then the wiring material is removed by chemical mechanical polishing (CMP) until the silicon oxide film 604 is exposed. By doing so, as shown in FIG. 6F, the wiring material 610 is formed so as to fill the contact hole 608 and the wiring groove 609. Through the steps described above, according to Conventional Example 1 described in Document 1, a wiring structure using an organic low dielectric constant film as a part of the interlayer film and using Cu as an electrode wiring material is formed.

【0007】ところで、上記の従来例1では、同一層に
形成された隣り合う配線間には、有機低誘電率膜を配置
しているので、それら配線間の容量を低減することがで
きるが、例えば、配線と基板との間の容量はあまり低減
されない。ここで、次に示す文献2(月刊Semiconducto
r World(1998年1月号)の108〜114頁)に記載された技術
では、ほぼ全ての層間膜に有機低誘電率膜を用いるよう
にしている。
By the way, in the above-mentioned conventional example 1, since the organic low dielectric constant film is arranged between the adjacent wirings formed in the same layer, the capacitance between the wirings can be reduced. For example, the capacitance between the wiring and the substrate is not reduced so much. Here, the following Document 2 (monthly Semiconducto
In the technology described in r World (January 1998 issue, pages 108 to 114), an organic low dielectric constant film is used for almost all interlayer films.

【0008】従来例2 まず、文献2に記載された1つの技術では、図7(a)
に示すように、例えばシリコン基板などの下地層(省
略)の上に、窒化シリコン膜701,低誘電率膜70
2,酸化シリコン膜703,低誘電率膜704,酸化シ
リコン膜705を順次堆積し、そして、所望の箇所に開
口部を有するフォトレジストパタン706を形成する。
次に、フォトレジストパタン706をマスクとして酸化
シリコン膜705,低誘電率膜704,酸化シリコン膜
703,低誘電率膜702を選択的に除去し、その後、
フォトレジストパタン706を除去することで、図7
(b)に示すように、ビアホール707を形成する。
Conventional Example 2 First, according to one technique described in Document 2, FIG.
, A silicon nitride film 701, a low dielectric constant film 70 is formed on a base layer (omitted) such as a silicon substrate.
2, a silicon oxide film 703, a low dielectric constant film 704, and a silicon oxide film 705 are sequentially deposited, and a photoresist pattern 706 having an opening at a desired position is formed.
Next, using the photoresist pattern 706 as a mask, the silicon oxide film 705, the low dielectric constant film 704, the silicon oxide film 703, and the low dielectric constant film 702 are selectively removed.
By removing the photoresist pattern 706, as shown in FIG.
As shown in (b), a via hole 707 is formed.

【0009】次に、そのビアホール707形成部を含む
酸化シリコン膜705上に新たにフォトレジストを塗布
し、電極配線パタンを露光して現像することで、図7
(c)に示すように、配線構造を形成する所望の領域に
溝が形成されたフォトレジストパタン708を形成す
る。このとき、図7(c)に示すように、ビアホール7
07の底部にもフォトレジストパタン708が残るよう
に、上述したフォトレジストパタン708形成のための
露光量や現像量を制御する。次に、そのフォトレジスト
パタン708をマスクとして酸化シリコン膜705を選
択的にエッチングし、図7(d)に示すように、酸化シ
リコン膜705に溝を形成する。
Next, a new photoresist is applied on the silicon oxide film 705 including the via hole 707 forming portion, and the electrode wiring pattern is exposed and developed, whereby the structure shown in FIG.
As shown in (c), a photoresist pattern 708 having a groove formed in a desired region for forming a wiring structure is formed. At this time, as shown in FIG.
The exposure amount and the development amount for forming the photoresist pattern 708 described above are controlled so that the photoresist pattern 708 remains on the bottom of 07. Next, using the photoresist pattern 708 as a mask, the silicon oxide film 705 is selectively etched to form a groove in the silicon oxide film 705, as shown in FIG. 7D.

【0010】次に、フォトレジストパタン708を除去
した後、今度は、溝が形成された酸化シリコン膜705
をマスクとして低誘電率膜704を選択的に除去し、図
7(e)に示すように、低誘電率膜704に配線溝70
9を形成する。このとき、酸化シリコン膜703がエッ
チングストッパーとなって低誘電率膜702には、溝が
形成されない。次に、ビアホール707が形成された酸
化シリコン膜703をマスクとして窒化シリコン膜70
1を選択的にエッチングし、図7(f)に示すように、
シリコン膜701下の図示していないシリコン基板表面
にまで届いたビアホール710を形成する。
Next, after removing the photoresist pattern 708, this time, a silicon oxide film 705 having a groove is formed.
The low dielectric constant film 704 is selectively removed by using the mask as a mask, and the wiring groove 70 is formed in the low dielectric constant film 704 as shown in FIG.
9 is formed. At this time, the silicon oxide film 703 serves as an etching stopper and no groove is formed in the low dielectric constant film 702. Next, the silicon nitride film 70 is formed using the silicon oxide film 703 having the via holes 707 as a mask.
1 is selectively etched, and as shown in FIG.
A via hole 710 reaching the surface of a silicon substrate (not shown) under the silicon film 701 is formed.

【0011】この後、そのビアホール710および配線
溝709に配線材料を充填することで、シリコン基板に
接続する配線構造が形成されることになり、デュアルダ
マシン工程が完了する。前述した従来例1と比較する
と、この従来例2では、図7に示した酸化シリコン膜7
03(窒化シリコン膜でもよい)を設け、上下の低誘電
率膜に異なるパタンを形成するようにしている。すなわ
ち、この従来例2では、酸化シリコン膜703にエッチ
ングストッパー層の役割を負わせ、上下の低誘電率膜に
異なる形状のパタンを形成するようにしている点が特徴
的である。
After that, the via hole 710 and the wiring groove 709 are filled with a wiring material to form a wiring structure connected to the silicon substrate, and the dual damascene process is completed. In comparison with the above-mentioned conventional example 1, in this conventional example 2, the silicon oxide film 7 shown in FIG.
03 (a silicon nitride film may be used) to form different patterns on the upper and lower low dielectric constant films. That is, the conventional example 2 is characterized in that the silicon oxide film 703 plays a role of an etching stopper layer to form patterns of different shapes on the upper and lower low dielectric constant films.

【0012】従来例3 次に、図8を用い、第3の従来例について説明する。こ
の従来例3は、1層の低誘電率膜内にビアホールと配線
溝を形成する例である。まず、図8(a)に示すよう
に、図示していないがシリコン基板などの下地層の上に
窒化シリコン膜801,低誘電率膜802,酸化シリコ
ン膜803を順次堆積し、そして、ビアホールを形成す
る箇所に開口部を有するフォトレジストパタン804を
形成する。ついで、そのフォトレジストパタン804を
マスクとして酸化シリコン膜803と低誘電率膜802
を選択的にエッチングし、そのフォトレジストパタン8
04を除去することで、図8(b)に示すように、ビア
ホール805を形成する。
Conventional Example 3 Next, a third conventional example will be described with reference to FIG. This conventional example 3 is an example in which a via hole and a wiring groove are formed in a single low-k film. First, as shown in FIG. 8A, although not shown, a silicon nitride film 801, a low dielectric constant film 802, and a silicon oxide film 803 are sequentially deposited on a base layer such as a silicon substrate, and a via hole is formed. A photoresist pattern 804 having an opening is formed at the place to be formed. Then, using the photoresist pattern 804 as a mask, a silicon oxide film 803 and a low dielectric constant film 802 are formed.
Selectively etch the photoresist pattern 8
By removing 04, a via hole 805 is formed as shown in FIG.

【0013】次に、フォトレジストを塗布し、電極配線
パタンを露光・現像し、図8(c)に示すように、配線
形成領域に対応した溝を備えたフォトレジストパタン8
06を形成する。次に、そのフォトレジストパタン80
6をマスクとして酸化シリコン膜803を選択的にエッ
チングし、図8(d)に示すように、酸化シリコン膜8
03に溝が形成された状態とする。次に、フォトレジス
トパタン806を除去した後、溝が形成された酸化シリ
コン膜803をマスクとして低誘電率膜802を選択的
に途中まで除去することで、図8(e)に示すように、
低誘電率膜802に配線溝807を形成する。
Next, a photoresist is applied, the electrode wiring pattern is exposed and developed, and as shown in FIG. 8C, a photoresist pattern 8 having a groove corresponding to the wiring formation region is formed.
06 is formed. Next, the photoresist pattern 80
6 is used as a mask to selectively etch the silicon oxide film 803, and as shown in FIG.
The groove is formed in 03. Next, after removing the photoresist pattern 806, the low dielectric constant film 802 is selectively removed halfway using the silicon oxide film 803 in which the groove is formed as a mask, as shown in FIG.
A wiring groove 807 is formed in the low dielectric constant film 802.

【0014】そして、図8(f)に示すように、配線溝
807内に形成されているビアホール底部に露出してい
る窒化シリコン膜801を除去し、図8(f)に示すよ
うに、図示していないシリコン基板に到達するビアホー
ル808を形成する。この後、前述した従来例1と同様
に、配線溝807とビアホール808内に配線材料を埋
め込めば、シリコン基板にビアホールを介して接続する
配線が形成された状態となり、デュアルダマシン工程が
完了する。この従来例3は、層間絶縁膜が1層で構成さ
れており、工程が簡略化されている。
Then, as shown in FIG. 8F, the silicon nitride film 801 exposed at the bottom of the via hole formed in the wiring trench 807 is removed, and as shown in FIG. A via hole 808 reaching a silicon substrate (not shown) is formed. After that, if the wiring material is buried in the wiring groove 807 and the via hole 808 as in the case of the conventional example 1 described above, the wiring connected to the silicon substrate through the via hole is formed, and the dual damascene process is completed. In Conventional Example 3, the interlayer insulating film is formed of one layer, and the process is simplified.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、次に示すような問題点があった。上
述の従来例1〜3から分かるように、低誘電率膜を層間
膜として用いてダマシン工程で配線構造を形成する場
合、その低誘電率膜に配線を形成するための溝やホール
を、よく知られたフォトリソグラフィ技術とエッチング
技術からなる加工技術を用いて形成するようにしてい
る。すなわち、無機材料からなる酸化膜上にフォトリソ
グラフィ技術を用いてフォトレジストパタンを形成し、
このフォトレジストパタンを用いて酸化膜をパターニン
グし、そのパターニングした酸化膜をマスクとして下層
の低誘電率膜をパターニングするようにしている。
However, the above-mentioned conventional method has the following problems. As can be seen from the above-mentioned conventional examples 1 to 3, when a wiring structure is formed by a damascene process using a low dielectric constant film as an interlayer film, grooves and holes for forming wiring in the low dielectric constant film are often used. It is formed by using a known processing technique including photolithography technique and etching technique. That is, a photoresist pattern is formed on the oxide film made of an inorganic material by using a photolithography technique,
This photoresist pattern is used to pattern an oxide film, and the patterned low-dielectric-constant film is used as a mask to pattern the lower dielectric constant film.

【0016】低誘電率膜は有機材料であるため、同様の
有機材料であるフォトレジストパタンを直接マスクとし
て用いた選択エッチングが困難なため、上述したよう
に、一度無機材料の酸化膜のパターンを形成し、これを
マスクとして低誘電率膜を加工するようにしている。そ
して、フォトレジストは、酸化膜のパターニングのため
にだけ使われ、その役割を終えると除去されてしまう。
また、上記の従来例1,2では、ダマシン工程により配
線溝とともに接続用のホールも形成するようにしている
(デュアルダマシン)。このように異なるパターンを形
成するために、低誘電率膜の中間にエッチングストッパ
ー層となる酸化シリコン膜や窒化シリコン膜が必要であ
る。そのため、従来技術1,2では、工程数が多くな
り、加えて製造装置数も多くなり、コストアップにつな
がっていた。
Since the low dielectric constant film is an organic material, it is difficult to perform selective etching using a photoresist pattern, which is a similar organic material, as a direct mask. Therefore, as described above, once the pattern of the inorganic material oxide film is formed. It is formed, and the low dielectric constant film is processed using this as a mask. Then, the photoresist is used only for patterning the oxide film, and is removed when it finishes its role.
Further, in the above-mentioned conventional examples 1 and 2, the connection groove and the wiring groove are formed by the damascene process (dual damascene). In order to form such different patterns, a silicon oxide film or a silicon nitride film to be an etching stopper layer is required in the middle of the low dielectric constant film. Therefore, in the related arts 1 and 2, the number of steps is increased, and in addition, the number of manufacturing apparatuses is increased, which leads to an increase in cost.

【0017】それらに対し、従来例3では、エッチング
ストッパー層を用いることなく、2つのパターンを形成
するようにしているが、有機材料である低誘電率膜の加
工にプラズマを用いたドライエッチングを用いるように
している。このように、有機材料の加工をプラズマ処理
で行うと、上述した文献2にも記載されているように、
プラズマ処理により生成する反応生成物が、ホールや溝
の加工形状に悪影響をおよぼすという問題があった。
On the other hand, in Conventional Example 3, two patterns are formed without using the etching stopper layer. However, dry etching using plasma is performed for processing the low dielectric constant film which is an organic material. I am trying to use it. Thus, when the processing of the organic material is performed by the plasma treatment, as described in the above-mentioned Document 2,
There is a problem that the reaction product generated by the plasma treatment adversely affects the processed shape of the hole or groove.

【0018】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、プラズマ処理により生成
する反応生成物の悪影響を受けることなく、絶縁性を有
する有機材料による層間膜を用いた配線構造より少ない
工程で製造できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems and uses an interlayer film made of an organic material having an insulating property without being adversely affected by a reaction product generated by plasma treatment. It is an object of the present invention to be able to be manufactured in a smaller number of steps than the conventional wiring structure.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】この発明の配線構造の製
造方法は、基板上に感光性を有する有機材料からなる樹
脂層を形成する工程と、樹脂層の所定領域に所定光量の
紫外線を所定時間照射することで樹脂層に潜像を形成す
る工程と、潜像を現像して樹脂層に凹部を形成する工程
と、凹部を含む樹脂層上に導電性材料からなる導電膜を
形成する工程と、導電膜を表面より除去して導電性材料
で凹部が充填された状態の配線構造を形成する工程とを
備え、潜像の形成は、樹脂層の所定領域に所定光量の紫
外線を所定時間照射することで基板表面に到達する開口
部を樹脂層に形成するための第1の潜像を形成する工程
と、樹脂層の第1の潜像形成領域を含む領域であって、
基板表面に到達しない深さの所定の領域に所定光量の紫
外線を所定時間照射することで開口部が形成される箇所
を通過して所定の方向に延在された溝を樹脂層に形成す
るための第2の潜像を形成する工程とを少なくとも備
え、凹部は開口部と溝とから構成され、樹脂層は光が照
射されたところが現像で除去されるようにした。以上の
ように製造するようにしたので、配線構造が埋め込まれ
る層間膜の凹部が、その層間膜を直接加工するフォトリ
ソグラフィ技術により形成され、例えば、基板上に樹脂
層からなる層間膜を介して配線構造が配置された状態と
なる。
A method of manufacturing a wiring structure according to the present invention comprises a step of forming a resin layer made of an organic material having photosensitivity on a substrate and a predetermined amount of ultraviolet rays of a predetermined amount in a predetermined region of the resin layer. A step of forming a latent image on the resin layer by irradiating for a time, a step of developing the latent image to form a recess in the resin layer, and a step of forming a conductive film made of a conductive material on the resin layer including the recess And a step of removing the conductive film from the surface to form a wiring structure in which the recesses are filled with a conductive material, and the latent image is formed in a predetermined region of the resin layer with a predetermined amount of light of a purple color.
An opening that reaches the substrate surface by irradiating it with an external wire for a predetermined time
Of forming a first latent image for forming a portion on a resin layer
And a region including the first latent image forming region of the resin layer,
A certain amount of purple light is emitted in a certain area of the depth that does not reach the substrate surface.
A place where an opening is formed by irradiating an outside line for a predetermined time
To form a groove in the resin layer that extends through in the specified direction
And a step of forming a second latent image for
The recess is composed of an opening and a groove, and the resin layer is illuminated by light.
Where it was Isa was in so that is removed in the development. Since the manufacturing is performed as described above, the concave portion of the interlayer film in which the wiring structure is embedded is formed by the photolithography technique for directly processing the interlayer film, and for example, the interlayer film made of the resin layer is formed on the substrate through the interlayer film. The wiring structure is placed.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図を
参照して説明する。 実施の形態1 はじめに、この発明の第1の実施の形態について、図1
と図2を用いて説明する。この実施の形態1は、デュア
ルダマシン法に適用したものである。まず、図1(a)
に示すように、電極パッド103や絶縁層102を有す
る基板101上に、スピンコートなどによって感光性樹
脂を塗布し、これをプリベークして溶剤を揮発させて乾
燥させることで、第1層目の感光性樹脂層104を形成
する。この、感光性樹脂層104を構成する感光性樹脂
としては、ポリイミド,ポリアミド酸,ポリベンゾオキ
サゾール(PBO)などを基質としたベース樹脂に、ポ
ジ型感光剤(ジアゾナフトキノン等)を付加したポジ型
感光性樹脂を用いる。なお、当然であるが、この感光性
樹脂層104は絶縁性の材料であり、以降で示す感光性
樹脂は、絶縁性を有しているものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described with reference to FIG. The first embodiment is applied to the dual damascene method. First, FIG. 1 (a)
As shown in FIG. 5, a photosensitive resin is applied onto the substrate 101 having the electrode pad 103 and the insulating layer 102 by spin coating or the like, and prebaked to evaporate the solvent to dry the resin. The photosensitive resin layer 104 is formed. As the photosensitive resin forming the photosensitive resin layer 104, a positive type obtained by adding a positive type photosensitive agent (diazonaphthoquinone or the like) to a base resin using polyimide, polyamic acid, polybenzoxazole (PBO) or the like as a substrate. A photosensitive resin is used. Naturally, the photosensitive resin layer 104 is an insulating material, and the photosensitive resin described below has an insulating property.

【0021】その、PBOをベース樹脂とするポジ型感
光性樹脂では、例えば、住友ベークライト株式会社製の
CRC8300(商品名)を用いて良好な結果が得られ
た。このCRC8300の場合、溶剤を蒸発させるなど
のプリベークは、120℃に加熱したホットプレート上
に、それを塗布した基板を4分問程度載置することで行
えばよい。なお、このような感光性樹脂は、300℃程
度のハードベーク(高温加熱処理)により硬化させた後
は、比誘電率が2.5〜3.0程度と低いことが特徴的
である。次に、図1(b)に示すように、所望のビアホ
ールを形成するためのパタンを有する第1のフォトマス
ク105を用い、この第1のフォトマスク105を通し
て感光性樹脂層104に紫外線106を露光し、電極パ
ッド103上にビアホールとなる第1の潜像107を形
成する。
With respect to the positive type photosensitive resin containing PBO as a base resin, good results were obtained by using, for example, CRC8300 (trade name) manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. In the case of this CRC8300, prebaking such as evaporation of the solvent may be performed by placing the substrate coated with it on a hot plate heated to 120 ° C. for about 4 minutes. It is characteristic that such a photosensitive resin has a low relative dielectric constant of about 2.5 to 3.0 after being hard-baked (high-temperature heat treatment) at about 300 ° C. Next, as shown in FIG. 1B, a first photomask 105 having a pattern for forming a desired via hole is used, and an ultraviolet ray 106 is applied to the photosensitive resin layer 104 through the first photomask 105. Exposure is performed to form a first latent image 107, which will be a via hole, on the electrode pad 103.

【0022】ここで、この露光工程を、より詳細に説明
すると、まず、用いる第1のフォトマスク105には、
所望とする箇所に光透過部で構成されたビアホールとな
るパタンが形成され、また、例えば周辺部には、マスク
アライメントマークが形成されている。すなわち、第1
のフォトマスクは、合成石英などから構成された透明基
板に、クロムなどの金属膜からなる遮光膜が形成され、
その遮光膜の所定のところに上述した光透過部からなる
パタンなどが形成されたものである。なお、ここでは、
ポジ型の感光性樹脂を用いるようにしているため、フォ
トマスクのパタンは光透過部で構成するようにした。こ
れに対し、ネガ型の感光性樹脂を用いる場合は、例え
ば、合成石英などから構成された透明基板に、クロムな
どの金属膜からなる遮光体でパタンを構成したフォトマ
スクを用いるようにすればよい。
Here, the exposure process will be described in more detail. First, the first photomask 105 used is
A pattern serving as a via hole composed of a light transmitting portion is formed at a desired portion, and a mask alignment mark is formed, for example, in the peripheral portion. That is, the first
In the photomask of, a light-shielding film made of a metal film such as chrome is formed on a transparent substrate made of synthetic quartz or the like.
The pattern formed of the above-mentioned light transmitting portion is formed at a predetermined position of the light shielding film. In addition, here
Since the positive type photosensitive resin is used, the pattern of the photomask is composed of the light transmitting portion. On the other hand, in the case of using a negative photosensitive resin, for example, a photomask in which a pattern is composed of a light shield made of a metal film of chromium or the like is used on a transparent substrate made of synthetic quartz or the like. Good.

【0023】そして、露光に際しては、その第1のフォ
トマスク105のパタン形成面を感光性樹脂層104形
成面に対向して近設させる。このとき、基板101に形
成されている基板アライメントマークと上述したマスク
アライメントマークとの位置関係を所定の状態とするこ
とで、基板101と第1のフォトマスク105との相対
位置関係を所定の状態とする。このことにより、第1の
フォトマスク105に形成されているビアホールとなる
パタンの位置が、感光性樹脂層104のビアホールを形
成したい位置に重なる。以上の位置合わせを行った後、
第1のフォトマスク105のパタンが形成されていない
面側より紫外線106を照射し、そのパタンを感光性樹
脂層104に転写することで、第1の潜像107が形成
できる。
At the time of exposure, the pattern forming surface of the first photomask 105 is placed close to the photosensitive resin layer 104 forming surface. At this time, by setting the positional relationship between the substrate alignment mark formed on the substrate 101 and the mask alignment mark described above to a predetermined state, the relative positional relationship between the substrate 101 and the first photomask 105 is set to a predetermined state. And As a result, the position of the pattern to be the via hole formed in the first photomask 105 overlaps the position of the photosensitive resin layer 104 where the via hole is to be formed. After performing the above alignment,
The first latent image 107 can be formed by irradiating the surface of the first photomask 105 on which the pattern is not formed with ultraviolet rays 106 and transferring the pattern to the photosensitive resin layer 104.

【0024】次に、第1の潜像107を現像し、図1
(c)に示すように、感光性樹脂層104にビアホール
108を形成する。ここで、この実施の形態1では、感
光性樹脂層104としてポジ型のCRC8300を用い
ているので、アルカリ水溶液の現像液を用いる。なお、
現像液は用いる感光性樹脂それぞれに適合したものを用
いるようにする。次に、ビアホール108が形成された
感光性樹脂層104を硬化する。この、硬化処理は、高
温でハードベークすることによって、樹脂を硬化させる
とともに、感光剤を除去する工程である。CRC830
0の場合、窒素雰囲気下で150℃で30分間加熱し、
続けて310℃から320℃の温度で30分間加熱す
る。
Next, the first latent image 107 is developed and the image shown in FIG.
As shown in (c), a via hole 108 is formed in the photosensitive resin layer 104. Here, since the positive type CRC8300 is used as the photosensitive resin layer 104 in the first embodiment, a developer of an alkaline aqueous solution is used. In addition,
Use a developing solution suitable for each photosensitive resin used. Next, the photosensitive resin layer 104 in which the via hole 108 is formed is cured. This curing treatment is a step of curing the resin and removing the photosensitizer by performing hard baking at a high temperature. CRC830
In the case of 0, heating at 150 ° C. for 30 minutes under a nitrogen atmosphere,
Subsequently, heating is performed at a temperature of 310 ° C. to 320 ° C. for 30 minutes.

【0025】次に、図1(d)に示すように、硬化処理
されて感光性が消失した樹脂層109上に、スピンコー
トなどによって感光性樹脂を塗布し、これをプリベーク
して溶剤を揮発させて乾燥させることで、第2層目の感
光性樹脂層110を形成する。次に、図1(e)に示す
ように、所望の電極配線を形成するためのパタンを有す
る第2のフォトマスク111を用い、この第2のフォト
マスク111を通して感光性樹脂層110に紫外線11
2を露光し、電極パッド103上を通過するように、電
極配線を形成するための溝となる第2の潜像113を形
成する。次に、第2の潜像113を現像することで、図
2(f)に示すように、感光性樹脂層11に配線溝1
14を形成する。ここでも、感光性樹脂層11してポ
ジ型のCRC8300を用いているので、アルカリ水溶
液の現像液を用いる。このとき、樹脂層109は硬化処
理を行っているので感光性が全くなく、感光性樹脂層1
の露光・現像処理においてほとんど変形されない。
Next, as shown in FIG. 1 (d), a photosensitive resin is applied by spin coating or the like on the resin layer 109 which has been cured to lose its photosensitivity, and this is prebaked to evaporate the solvent. Then, the second photosensitive resin layer 110 is formed by drying. Next, as shown in FIG. 1E, a second photomask 111 having a pattern for forming a desired electrode wiring is used, and the ultraviolet ray 11 is applied to the photosensitive resin layer 110 through the second photomask 111.
2 is exposed, and a second latent image 113 that serves as a groove for forming an electrode wiring is formed so as to pass over the electrode pad 103. Then, by developing the second latent image 113, as shown in FIG. 2 (f), the wiring trench in the photosensitive resin layer 11 0 1
14 is formed. Again, because of the use of CRC8300 the positive and the photosensitive resin layer 11 0, using the developer an aqueous alkali solution. At this time, since the resin layer 109 is cured, it has no photosensitivity and the photosensitive resin layer 1
It is hardly deformed in the exposure and development of the 1 0.

【0026】次に、上述した樹脂層109の硬化処理と
同様にして硬化処理を行い、図2(g)に示すように、
電極パッド103上にビアホール108が配置されそれ
を通過するように配線溝114が配置された低誘電率樹
脂層115が形成される。次に、図2(h)に示すよう
に、ビアホール108および配線溝114を含む低誘電
率樹脂層115上に、例えばスパッタ法などにより、金
属層116を100nm程度に薄く形成し、加えて、そ
の金属層116上に、銅からなる配線材料膜117をメ
ッキ法で形成する。ただし、このメッキの前に、金属層
116表面にスパッタ法により銅膜をシード層として薄
く形成しておく。なお、その配線材料117は、銅に限
るものではなく、アルミや金もしくは銀などを用いるこ
ともできる。また、メッキ法に限るものではなく、スパ
ッタ法やCVD法、あるいは、流動法など他の成膜方法
を用いるようにしてもよい。
Next, a hardening process is performed in the same manner as the hardening process of the resin layer 109 described above, and as shown in FIG.
A via hole 108 is arranged on the electrode pad 103, and a low dielectric constant resin layer 115 in which a wiring groove 114 is arranged so as to pass therethrough is formed. Next, as shown in FIG. 2H, a metal layer 116 is thinly formed to have a thickness of about 100 nm on the low dielectric constant resin layer 115 including the via hole 108 and the wiring groove 114 by, for example, a sputtering method. A wiring material film 117 made of copper is formed on the metal layer 116 by a plating method. However, before this plating, a thin copper film is formed as a seed layer on the surface of the metal layer 116 by a sputtering method. The wiring material 117 is not limited to copper, but aluminum, gold, silver, or the like can be used. Further, the method is not limited to the plating method, and other film forming methods such as a sputtering method, a CVD method, or a fluidizing method may be used.

【0027】また、金属層116は、例えば、銅などの
拡散を阻止したり他の元素の移動を阻止するためのバリ
ア膜として用いる。また、低誘電率樹脂層115と配線
材料膜117との密着性を向上させるために形成する。
なお、この金属層116としては、使用する配線材料の
種類によって、それぞれ最適のものを選択するようにす
ればよい。ここでは、Ti膜上にTiN膜を形成した積
層膜を用いればよい。また、銅の拡散を阻止できるW,
WN,Ta,TaNの他の材料を用いるようにしてもよ
い。ところで、上述したように、配線材料層117をメ
ッキ法で形成する場合、用いる材料の組み合わせによっ
ては、金属層116をシード層として用いることもでき
る。
The metal layer 116 is used as a barrier film for preventing the diffusion of copper or the like and the movement of other elements, for example. Further, it is formed in order to improve the adhesion between the low dielectric constant resin layer 115 and the wiring material film 117.
As the metal layer 116, an optimum one may be selected depending on the type of wiring material used. Here, a laminated film in which a TiN film is formed on the Ti film may be used. In addition, W that can prevent the diffusion of copper,
Other materials such as WN, Ta, and TaN may be used. By the way, as described above, when the wiring material layer 117 is formed by the plating method, the metal layer 116 can be used as a seed layer depending on the combination of materials used.

【0028】次に、図2(i)に示すように、化学的機
械的研磨法(CMP)によって金属層116の一部と配
線材料層117とを研削研磨して除去し、低誘電率樹脂
層115のビアホールと配線溝とがその配線材料で充填
された状態とし、いわゆる、デュアルダマシン法により
電極配線118を形成する。ここで、CMPでは、アル
ミナを主成分とする研磨剤に過酸化水素(H22)を混
合した研磨溶液(スラリー)を用いた。このことによ
り、低誘電率樹脂層115と配線材料層117および金
属層116の研磨速度がほぼ等しくなり、研磨完了後に
低誘電率樹脂層115の表面と電極配線118の表面が
ほぼ同じ高さ(0.1μm以下の差)にできる。
Next, as shown in FIG. 2 (i), a part of the metal layer 116 and the wiring material layer 117 are ground and removed by chemical mechanical polishing (CMP) to remove the low dielectric constant resin. The via hole and the wiring groove of the layer 115 are filled with the wiring material, and the electrode wiring 118 is formed by a so-called dual damascene method. Here, in CMP, a polishing solution (slurry) in which hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is mixed with a polishing agent containing alumina as a main component is used. As a result, the polishing rates of the low dielectric constant resin layer 115, the wiring material layer 117, and the metal layer 116 become substantially equal, and the surface of the low dielectric constant resin layer 115 and the surface of the electrode wiring 118 have substantially the same height ( The difference can be less than 0.1 μm).

【0029】以上示したように、この実施の形態1によ
れば、従来とは異なり、より短いプロセスで、かつ、有
機材料の加工にプラズマ処理を用いることなく、電極パ
ッド103に層間膜としての低誘電率樹脂層115を介
して電極配線118が接続した配線構造(図2(i))
が形成できる。なお、上記実施の形態1では、ポジ型の
感光性樹脂を用いるようにしたが、ポリイミドやベンゾ
シクロブテン(BCB)にネガ型感光剤を付加したネガ
型感光性樹脂を用いるようにしてもよい。このように、
ネガ型感光性樹脂を使用する場合には、前述したフォト
マスクのパタンの遮光部と透過部との関係を反転させれ
ばよい。
As described above, according to the first embodiment, unlike the prior art, the electrode pad 103 serves as an interlayer film in a shorter process and without using plasma processing for processing the organic material. Wiring structure in which the electrode wiring 118 is connected through the low dielectric constant resin layer 115 (FIG. 2 (i))
Can be formed. Although the positive photosensitive resin is used in the first embodiment, a negative photosensitive resin obtained by adding a negative photosensitive agent to polyimide or benzocyclobutene (BCB) may be used. . in this way,
When the negative photosensitive resin is used, the relationship between the light shielding portion and the light transmitting portion of the pattern of the photomask described above may be reversed.

【0030】ここで、層間膜として用いる感光性樹脂に
ポジ型とネガ型を用いた場合の、それぞれの得失につい
て述べる。まず、ポジ型感光性樹脂を用いた場合の特長
は、現像後、ホールや溝の上部ほど開く傾向が強いこと
(エッジが正テーパになる)である。これは、感光性樹
脂層の紫外線の透過率が100%ではないため、パタン
形成のための露光時に樹脂層の上部の方が露光量が多い
ことによる。また、現像による樹脂の溶解が上部側から
生ずることも、その正テーパになる傾向を強めることに
なる。特に、紫外線が照射されると透過率を上げるタイ
プのポジ型感光性樹脂(例えば、CRC8300等)
は、正テーパが強くつくことになる。
The advantages and disadvantages of the positive type and negative type photosensitive resins used as the interlayer film will be described below. First, a feature of using a positive photosensitive resin is that after development, the holes and grooves have a stronger tendency to open toward the top (edges have a positive taper). This is because the ultraviolet ray transmittance of the photosensitive resin layer is not 100%, so that the amount of exposure is higher in the upper portion of the resin layer during exposure for pattern formation. Further, the dissolution of the resin due to development from the upper side also increases the tendency of the positive taper. In particular, a positive photosensitive resin of a type that increases the transmittance when irradiated with ultraviolet rays (for example, CRC8300)
Has a strong positive taper.

【0031】この正テーパは、配線形成プロセス上、極
めて重要である。配線材料として、Cu,Au,Agと
いった抵抗率の小さい材料を用いる場合、これらの材料
の層間絶縁膜等への拡散を抑制するために、前述したよ
うにホールや溝にバリヤ膜を形成しておくことが必要と
なる。このバリヤ膜をスパッタ法やプラズマを用いた成
膜方法等で堆積する場合、ホールや溝が正テーパであれ
ば、それらの側壁に、上面や底面と比べて極端には薄く
ならない膜を堆積することが可能である。しかし、逆テ
ーパであると、側壁のバリヤ膜は極端に薄くならざるを
得ず、バリヤ効果が著しく劣化する原因になってしま
う。
This positive taper is extremely important in the wiring forming process. When a material having a low resistivity such as Cu, Au, or Ag is used as the wiring material, a barrier film is formed in the hole or groove as described above in order to suppress the diffusion of these materials into the interlayer insulating film or the like. It is necessary to keep it. When depositing this barrier film by a sputtering method, a film forming method using plasma, or the like, if the holes and grooves are positive taper, a film that is not extremely thin compared to the top surface and bottom surface is deposited on the side walls thereof. It is possible. However, if the taper is inversely tapered, the barrier film on the side wall must be extremely thin, which causes the barrier effect to be significantly deteriorated.

【0032】以上のことに対し、ネガ型感光性樹脂では
光に対する機構が逆転するため、ネガ型感光性樹脂でホ
ールや溝を形成すると逆テーパになり易い。したがっ
て、ネガ型感光性樹脂を用いる場合、ホールや溝の側壁
にバリア膜が厚く形成できない場合がある。このため、
ネガ型感光性樹脂を用いる場合には、なるべく、テーパ
角のつかない樹脂を選ぶことが肝要である。ただし、逆
テーパを利用して配線構造を形成すると都合のよい場合
もあるので、その場合には、この限りではない。例え
ば、逆テーパのついたゲート電極を形成したい場合に
は、ネガ型感光性樹脂の使用は都合がよいことになる。
低誘電率ネガ型感光性樹脂の代表的存在は、感光性を有
するBCBである。この材料は、低い比誘電率(約2.
5)が得られる。なお、上述の実施の形態1で用いたポ
ジ型の感光性樹脂であるCRC8300の硬化後の比誘
電率は約2.9である。
On the other hand, in the negative type photosensitive resin, the mechanism for light is reversed, and therefore when the holes or grooves are formed in the negative type photosensitive resin, reverse taper is likely to occur. Therefore, when the negative photosensitive resin is used, the barrier film may not be thickly formed on the side wall of the hole or groove. For this reason,
When using a negative photosensitive resin, it is important to select a resin that does not have a taper angle as much as possible. However, since it may be convenient to form the wiring structure by utilizing the inverse taper, this is not the case. For example, when it is desired to form a gate electrode having a reverse taper, it is convenient to use a negative photosensitive resin.
A representative example of the low dielectric constant negative photosensitive resin is BCB having photosensitivity. This material has a low dielectric constant (approximately 2.
5) is obtained. In addition, the relative permittivity after curing of CRC8300, which is the positive photosensitive resin used in the above-described first embodiment, is about 2.9.

【0033】実施の形態2 次に、この発明の第2の実施の形態について説明する。
この実施の形態2は、実施の形態1における感光性樹脂
の第1回目の硬化処理をより簡便な処理に置き代えた方
法であり、1回の硬化処理でビアホールと配線溝を形成
できる方法である。前述のように、実施の形態1では、
第1層目の感光性樹脂層104(図1(c))の感光性
を消失させるために、高温での熱処理、いわゆる、硬化
処理を行った。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The second embodiment is a method in which the first curing process of the photosensitive resin in the first embodiment is replaced with a simpler process, and the via hole and the wiring groove can be formed by one curing process. is there. As described above, in the first embodiment,
In order to eliminate the photosensitivity of the first photosensitive resin layer 104 (FIG. 1C), heat treatment at high temperature, so-called curing treatment was performed.

【0034】この硬化処理には、通常、加熱炉が用いら
れる。ポリイミド,ポリアミド酸,PBO,BCBなど
をベース樹脂とした感光性樹脂では、酸化を防ぐため、
硬化処理は窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気中で行う必
要がある。そのため、加熱処理対象の基板を加熱炉に装
填してから、その炉内を不活性ガスで長時間パージしな
ければならない。また、加熱炉は熱容量が大きいため、
昇温と冷却に長い時間が必要である。このような事情に
よって、硬化処理は長時間の処理時間を必要とする。そ
こで、発明者等は種々の実験の末、次に示すことによ
り、前述した実施の形態1における第1層目の感光性樹
脂層104の感光性を迅速に消失させる方法を見い出し
た。
A heating furnace is usually used for this curing treatment. In order to prevent oxidation, a photosensitive resin based on polyimide, polyamic acid, PBO, BCB, etc.
The curing treatment needs to be performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen gas. Therefore, after the substrate to be heat-treated is loaded in the heating furnace, the inside of the furnace must be purged with an inert gas for a long time. Also, since the heating furnace has a large heat capacity,
A long time is required for heating and cooling. Under such circumstances, the curing process requires a long processing time. Then, after various experiments, the inventors found a method of rapidly eliminating the photosensitivity of the first photosensitive resin layer 104 in the first embodiment described above by the following.

【0035】本実施の形態2は、第1層目の感光性樹脂
層104の感光性を迅速に消失させるため、ホットプレ
ートなどによって空気中で比較的低温で熱処理するよう
にしたものである。ここで、図3に、一度露光して現像
した後の感光性樹脂膜の加熱処理温度と、その加熱処理
の後で再度露光現像処理をしたときの膜厚変化との関係
を示す。ここでは、前述したCRC8300を塗布して
プリベークにより溶剤を乾燥して基板上に感光性樹脂膜
を形成し、この感光性樹脂膜に所定のパタンを転写する
露光(紫外線)を行い、これを現像して乾燥したもの
を、空気中で150℃から210℃の範囲で10分間加
熱したものを初期状態として用いた。なお、加熱は、所
定の温度としたホットプレート上に、その基板を載置す
ることで行った。
In the second embodiment, in order to quickly eliminate the photosensitivity of the first photosensitive resin layer 104, heat treatment is performed at a relatively low temperature in the air using a hot plate or the like. Here, FIG. 3 shows the relationship between the heat treatment temperature of the photosensitive resin film after once exposed and developed, and the film thickness change when the exposure and development treatment is performed again after the heat treatment. Here, the above-mentioned CRC8300 is applied, the solvent is dried by prebaking to form a photosensitive resin film on the substrate, exposure (ultraviolet rays) for transferring a predetermined pattern to the photosensitive resin film is performed, and this is developed. The dried product was heated in the air at 150 ° C. to 210 ° C. for 10 minutes and used as the initial state. The heating was performed by placing the substrate on a hot plate set to a predetermined temperature.

【0036】そして、その初期状態の感光性樹脂膜に、
今度は全域に同程度の露光量の紫外線を照射し、また、
同様に現像して乾燥し、上記の初期状態における感光性
樹脂膜の残膜部の膜厚の変化を測定した。図3から分か
るように、ホットプレートの設定温度が170℃以上で
あると、第2回目の露光・現像によって膜の減小が発生
していない。すなわち、ホットプレートによる170℃
以上の加熱は、CRC8300の感光性を消失させるこ
とが分かる。この熱処理でCRC8300の感光性が消
失する原因については、例えば、感光剤の蒸発、その他
の化学変化による現像液に対する溶解度の低下、あるい
は、酸化の影響などが可能性として考えられる。
Then, in the photosensitive resin film in the initial state,
This time, the entire area is irradiated with the same amount of UV light,
Similarly, the film was developed and dried, and the change in the film thickness of the remaining film portion of the photosensitive resin film in the initial state was measured. As can be seen from FIG. 3, when the set temperature of the hot plate is 170 ° C. or higher, the reduction of the film does not occur due to the second exposure and development. That is, 170 ℃ by hot plate
It can be seen that the above heating causes the CRC8300 to lose its photosensitivity. The cause of the loss of the photosensitivity of CRC8300 by this heat treatment is considered to be, for example, the evaporation of the photosensitizer, the decrease in the solubility in the developer due to other chemical changes, or the influence of oxidation.

【0037】なお、このホットプレートによる加熱で感
光性が消失するのは、上述したCRC8300に限るも
のではなく、ホットプレートによる加熱で感光性が消失
する温度は、用いる感光性樹脂の種類によって異なると
考えられる。上述したように、実施の形態1で用いた感
光性樹脂は、高温による硬化処理を行わなくても感光性
を消失させることできるので、図1(c)から図1
(d)で説明した、感光性樹脂層104の時間のかかる
硬化処理を行わなくてもすむ。すなわち、第2層目の感
光性樹脂層110を形成する前の段階で、感光性樹脂層
104はその感光性が消失していればよく、感光性樹脂
膜104が硬化処理をされている必要はないからであ
る。
The photosensitivity lost by the heating by the hot plate is not limited to the above-mentioned CRC8300, and the temperature at which the photosensitivity disappears by the heating by the hot plate varies depending on the type of the photosensitive resin used. Conceivable. As described above, the photosensitive resin used in the first embodiment can eliminate the photosensitivity without performing the curing treatment at a high temperature.
It is not necessary to perform the time-consuming curing treatment of the photosensitive resin layer 104 described in (d). That is, it is sufficient that the photosensitive resin layer 104 has lost its photosensitivity before the second photosensitive resin layer 110 is formed, and the photosensitive resin film 104 needs to be cured. Because there is no.

【0038】したがって、この実施の形態2では、図1
(c)に示すように、感光性樹脂層104にビアホール
108を形成した後、ホットプレートなどにより約17
0℃以上に加熱する処理により、感光性樹脂層104の
感光性を消失させる。そしてその後、図1(d)に示す
ように、感光性を消失した樹脂層109上に、スピンコ
ートなどによって感光性樹脂を塗布し、これをプリベー
クして溶剤を揮発させて乾燥させることで、第2層目の
感光性樹脂層110を形成するようにした。その後のプ
ロセスは上記実施の形態1と同様である。この結果、こ
の実施の形態2によれば、感光性樹脂層110の形成の
前に感光性樹脂層104の硬化処理を行わなくてすむの
で、実施の形態1に比較してよりプロセス時間を短縮す
ることが可能となる。
Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG.
After forming the via holes 108 in the photosensitive resin layer 104, as shown in FIG.
The photosensitivity of the photosensitive resin layer 104 is lost by the treatment of heating to 0 ° C. or higher. Then, as shown in FIG. 1D, a photosensitive resin is applied onto the resin layer 109 having lost its photosensitivity by spin coating or the like, and prebaked to evaporate the solvent to dry the resin. The second photosensitive resin layer 110 was formed. The subsequent process is similar to that of the first embodiment. As a result, according to the second embodiment, it is not necessary to carry out the curing treatment of the photosensitive resin layer 104 before the formation of the photosensitive resin layer 110, so that the process time is shortened as compared with the first embodiment. It becomes possible to do.

【0039】実施の形態3 次に、この発明の実施の形態3について説明する。この
実施の形態3では、ポジ型感光性樹脂の感光特性を利用
し、1回の塗布、現像、および、硬化処理で、配線溝と
ビアホールとを低誘電率樹脂層に形成するようにした。
まず、図4(a)に示すように、電極パッド203また
は絶縁層202を有する基板201上にスピンコートな
どによってポジ型の感光性樹脂層204を形成し、プリ
ベークして乾燥させる。これらは、上記実施の形態1と
同様であり、例えば、ポジ型感光性樹脂として住友ベー
クライト株式会社製のCRC8300を用いた。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, the photosensitive characteristics of the positive type photosensitive resin are utilized to form the wiring groove and the via hole in the low dielectric constant resin layer by a single coating, developing and curing process.
First, as shown in FIG. 4A, a positive type photosensitive resin layer 204 is formed on a substrate 201 having an electrode pad 203 or an insulating layer 202 by spin coating or the like, prebaked and dried. These are the same as those in the first embodiment, and for example, CRC8300 manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd. was used as the positive photosensitive resin.

【0040】次に、図4(b)に示すように、所望のビ
アホールを形成するためのパタンを有する第1のフォト
マスク205を用い、この第1のフォトマスク205を
通して感光性樹脂層204に紫外線206を露光し、電
極パッド203上に一部がビアホールとなる第1の潜像
207を形成する。この潜像の形成におけるフォトリソ
グラフィ技術に関しても、上記実施の形態1と同様であ
る。ただし、この第1の潜像207の形成にあたって
は、後の現像処理により、ビアホール部のポジ型感光性
樹脂の残膜が零になるだけの量の紫外線を露光する。
Next, as shown in FIG. 4B, a first photomask 205 having a pattern for forming a desired via hole is used, and a photosensitive resin layer 204 is formed through the first photomask 205. The ultraviolet ray 206 is exposed to form a first latent image 207, which is a via hole on the electrode pad 203. The photolithography technique for forming this latent image is also the same as in the first embodiment. However, in the formation of the first latent image 207, the amount of ultraviolet light that exposes the residual film of the positive photosensitive resin in the via hole portion to zero is exposed by the subsequent development processing.

【0041】引き続き、図4(c)に示すように、今度
は、所望の電極配線を形成するためのパタンを有する第
2のフォトマスク208を用い、この第2のフォトマス
ク208を通して感光性樹脂層204に再度紫外線20
9を露光し、電極パッド203上を通過するように、電
極配線を形成するための溝となる第2の潜像210を形
成する。ここで、その第2の潜像210の形成にあたっ
ては、後の現像処理により、露光されたポジ型感光性樹
脂が所望の膜厚を残す量の紫外線を露光する。
Subsequently, as shown in FIG. 4C, this time, a second photomask 208 having a pattern for forming a desired electrode wiring is used, and the photosensitive resin is passed through the second photomask 208. UV light again on layer 204
9 is exposed, and a second latent image 210 which will be a groove for forming an electrode wiring is formed so as to pass over the electrode pad 203. Here, in the formation of the second latent image 210, the exposed positive type photosensitive resin is exposed to an amount of ultraviolet rays that leaves a desired film thickness by the subsequent development processing.

【0042】次に、露光によって形成した第1の潜像2
07と第2の潜像210を現像することで、図4(d)
に示すように、感光性樹脂層204に配線溝211とビ
アホール212とを形成する。ここで、この実施の形態
3においても、感光性樹脂層204してポジ型のCRC
8300を用いているので、アルカリ水溶液の現像液を
用いる。ついで、その感光性樹脂層201を硬化処理し
た後、図5(e)に示すように、硬化処理された低誘電
率樹脂層213上に、前述した実施の形態1と同様に、
金属層214を薄く形成し、加えて、配線材料215を
形成する。
Next, the first latent image 2 formed by exposure
By developing 07 and the second latent image 210, the image shown in FIG.
As shown in FIG. 3, a wiring groove 211 and a via hole 212 are formed in the photosensitive resin layer 204. Here, also in the third embodiment, the photosensitive resin layer 204 is used as the positive CRC.
Since 8300 is used, an alkaline aqueous solution is used. Then, after the photosensitive resin layer 201 is subjected to a curing treatment, as shown in FIG. 5E, on the cured low dielectric constant resin layer 213, in the same manner as in the above-described first embodiment,
The metal layer 214 is thinly formed, and in addition, the wiring material 215 is formed.

【0043】次に、やはり、実施の形態1と同様に、図
5(f)に示すように、CMPによって金属層214の
一部と配線材料層215とを研削研磨して除去し、低誘
電率樹脂層213のビアホールと配線溝とがその配線材
料で充填された状態とし、いわゆる、デュアルダマシン
法により電極配線216を形成する。以上説明したよう
に、この実施の形態3に方法によっても、従来とは異な
り、より短いプロセスで、かつ、有機材料の加工にプラ
ズマ処理を用いることなく、電極パッドに層間膜として
の低誘電率樹脂層を介して電極配線が接続した配線構造
が形成できる。また、この実施の形態3によれば、前述
した実施の形態1,2に比較して、より工程の短縮が可
能となっている。
Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 5 (f), a portion of the metal layer 214 and the wiring material layer 215 are ground and removed by CMP to remove the low dielectric constant. The via hole and the wiring groove of the resin layer 213 are filled with the wiring material, and the electrode wiring 216 is formed by a so-called dual damascene method. As described above, according to the method according to the third embodiment as well, unlike the conventional method, a shorter process and a low dielectric constant as an interlayer film for the electrode pad can be achieved without using plasma processing for processing the organic material. It is possible to form a wiring structure in which the electrode wiring is connected via the resin layer. Further, according to the third embodiment, the process can be further shortened as compared with the above-described first and second embodiments.

【0044】この実施の形態3では、特に、以下に述べ
るポジ型感光性樹脂の感光特性を利用している。すなわ
ち、この実施の形態3に好適なポジ型感光性樹脂は、紫
外線の未露光時には、樹脂の表面側で露光光の多くが吸
収されるため、紫外線の透過率が低い。しかし、一度紫
外線が照射された領域は、その露光量に応じて徐々に紫
外線の透過率を上げ、紫外線の充分な照射によって、ポ
ジ型感光性樹脂層の深い部分にまで紫外線が到達するよ
うになり、紫外線が到達したところまで感光するという
特性を持つ。
In the third embodiment, in particular, the photosensitive characteristics of the positive type photosensitive resin described below are utilized. That is, in the positive photosensitive resin suitable for the third embodiment, most of the exposure light is absorbed on the surface side of the resin when the ultraviolet light is not exposed, and thus the ultraviolet light transmittance is low. However, in the region once exposed to ultraviolet rays, the transmittance of ultraviolet rays is gradually increased according to the exposure amount so that the ultraviolet rays reach a deep portion of the positive photosensitive resin layer by sufficient irradiation of ultraviolet rays. It has the characteristic that it will be exposed to ultraviolet light.

【0045】このような特性を有するため、上述した実
施の形態1〜3で用いたポジ型感光性樹脂(CRC83
00)は、露光量に対する残膜厚の制御性が比較的良
く、このため、現像によって所望の残膜厚が得やすい。
この種のポジ型の感光性樹脂を用いると、上記の第1の
潜像207を形成する際には、感光性樹脂層204の下
部まで充分に感光する量の紫外線を露光し、次の第2の
潜像210を形成するときには、感光性樹脂層204の
途中(所望の深さ)まで感光する量の紫外線を露光する
ことにより、ビアホールの部分形成するとともに、同時
に配線溝の部分を比較的膜厚の制御性良く形成できる。
Because of having such characteristics, the positive photosensitive resin (CRC83) used in the first to third embodiments described above is used.
No. 00) has a relatively good controllability of the remaining film thickness with respect to the exposure amount, and therefore, it is easy to obtain a desired remaining film thickness by development.
When this type of positive type photosensitive resin is used, when forming the above-mentioned first latent image 207, a sufficient amount of ultraviolet light is exposed to the lower part of the photosensitive resin layer 204, and the next When the second latent image 210 of 2 is formed, the via hole is partially formed by exposing the photosensitive resin layer 204 to an ultraviolet ray that is exposed to the middle (desired depth), and at the same time, the wiring groove is relatively formed. It can be formed with good controllability of the film thickness.

【0046】ところで、上述の実施の形態3において、
第1の潜像207形成時の露光波長と、第2の潜像21
0形成時の露光波長とを変えることによって、第2の潜
像210における樹脂の露光量に対する残膜厚の制御性
をさらに良くすることができる。例えば、上記CRC8
300ポジ型感光性樹脂では、紫外線の露光によって約
350〜500nmの波長の光に対する透過率が変化す
る。すなわち、紫外線が照射されていない未露光時に
は、約350〜500nmの光の透過率が悪いが、充分
に紫外線を露光すると、その波長帯の光の透過率が向上
する。ただし、約350nm未満の波長の光の透過率
は、露光の後でも透過率は向上しない。
By the way, in the above-described third embodiment,
The exposure wavelength at the time of forming the first latent image 207 and the second latent image 21
The controllability of the remaining film thickness with respect to the exposure amount of the resin in the second latent image 210 can be further improved by changing the exposure wavelength at the time of forming 0. For example, the CRC8
In the 300 positive type photosensitive resin, the transmittance of light having a wavelength of about 350 to 500 nm changes due to exposure to ultraviolet light. That is, the transmittance of light of about 350 to 500 nm is poor when it is not exposed to ultraviolet rays, but the transmittance of light in that wavelength band is improved when the ultraviolet rays are sufficiently exposed. However, the transmittance of light having a wavelength of less than about 350 nm does not improve even after exposure.

【0047】そこで、上述した実施の形態3において
は、まず、図4(b)において、第1の潜像207を形
成するにあたって約350〜500nmにおける紫外線
を用いて露光する。この波長域の光を照射すれば、感光
性樹脂層204における露光光の透過率は徐々に向上し
て露光光が底部にまで到達するので、潜像207の底部
を電極パッド203まで到達させることができる。そし
て、第2の潜像210の形成にあたっては約350nm
以下の波長帯の紫外線を露光するようにする。約350
nm以下の波長帯の紫外線では、透過率が悪くこれが露
光によっても向上しないので、その露光光は感光性樹脂
層204の内部にまではあまり到達しない。したがっ
て、約350nm以下の波長帯の紫外線の露光で第2の
潜像210の形成するようにすれば、その露光量をあま
り厳密に制御しなくても、第2の潜像210の深さをほ
ぼ一定の状態とすることができる。
Therefore, in the above-described third embodiment, first, in FIG. 4B, when forming the first latent image 207, the exposure is carried out using ultraviolet rays of about 350 to 500 nm. When the light in this wavelength range is irradiated, the transmittance of the exposure light in the photosensitive resin layer 204 is gradually improved and the exposure light reaches the bottom, so that the bottom of the latent image 207 reaches the electrode pad 203. You can Then, in forming the second latent image 210, about 350 nm
The ultraviolet rays of the following wavelength bands are exposed. About 350
With ultraviolet rays in the wavelength band of nm or less, the transmittance is poor and this is not improved even by exposure, so that the exposure light does not reach the inside of the photosensitive resin layer 204 so much. Therefore, if the second latent image 210 is formed by exposure to ultraviolet light having a wavelength band of about 350 nm or less, the depth of the second latent image 210 can be reduced without strict control of the exposure amount. It can be in a substantially constant state.

【0048】ところで、上述したように露光する波長帯
を変えるには、例えば、露光光源に高圧水銀ランプを用
い、光学フィルターをその光路に挿入して350nm以
下の波長の紫外線を選択的に透過させるようにすればよ
い。その光学フィルターとしては、所望とする波長帯以
外を吸収するものや、所望とする波長帯以外を反射する
ものがある。反射形のフィルターとしては、よく知られ
ているように、光学定数の異なる複数の膜を積層した多
層膜を、光学的に設計・作成することで得られる。な
お、第2の潜像を形成するときに、あまり短い波長の紫
外線を用いると、紫外線を照射したところを硬化させる
場合もあるので、波長が350nmより短い範囲で、感
光性樹脂層があまり硬化しない範囲の波長を用いるよう
にした方がよい。
By the way, in order to change the wavelength band for exposure as described above, for example, a high pressure mercury lamp is used as an exposure light source, and an optical filter is inserted in the optical path to selectively transmit ultraviolet rays having a wavelength of 350 nm or less. You can do it like this. As the optical filter, there are a filter that absorbs a wavelength band other than the desired wavelength band and a filter that reflects a wavelength band other than the desired wavelength band. As is well known, a reflection type filter can be obtained by optically designing and creating a multilayer film in which a plurality of films having different optical constants are laminated. In addition, when ultraviolet rays having a too short wavelength are used when forming the second latent image, the portion irradiated with the ultraviolet rays may be cured. Therefore, when the wavelength is shorter than 350 nm, the photosensitive resin layer is not cured so much. It is better to use a wavelength in a range that does not.

【0049】ところで、上記実施の形態3では、ポジ型
の感光性樹脂を用いるようにしたが、ネガ型の感光性樹
脂を用いても可能である。ネガ型の感光性樹脂を用いる
場合は、第2の潜像に対応する潜像を形成してから、第
1の潜像に対応する潜像を形成すればよい。この場合、
まず、図3(c)に示した第2の潜像と反転した第1の
ネガ潜像を形成する。この第1のネガ潜像の形成では、
マスクの光透過部と遮光部との関係を逆転させて露光す
る。この結果、溝形成部分意外の第1のネガ潜像形成領
域が露光光を照射されて光硬化し、その第1のネガ潜像
形成領域が現像液に不溶となる。すなわち、ネガ型の感
光性樹脂を用いる場合、例えば配線溝形成部が露光され
ない(未露光)領域となる。
By the way, in the third embodiment, the positive type photosensitive resin is used, but it is also possible to use the negative type photosensitive resin. When a negative photosensitive resin is used, the latent image corresponding to the second latent image may be formed first, and then the latent image corresponding to the first latent image may be formed. in this case,
First, a first negative latent image that is the reverse of the second latent image shown in FIG. 3C is formed. In the formation of this first negative latent image,
Exposure is performed by reversing the relationship between the light transmitting portion and the light shielding portion of the mask. As a result, the first negative latent image forming region other than the groove forming portion is irradiated with the exposure light and is photo-cured, and the first negative latent image forming region becomes insoluble in the developing solution. That is, when a negative type photosensitive resin is used, for example, the wiring groove forming portion becomes an unexposed (unexposed) region.

【0050】その状態で現像をすれば第1のネガ潜像以
外の溝形成部分が選択的に除去されるが、この現像の時
に、未露光のネガ型感光性樹脂層が残るように現像時間
を通常より短い範囲で調整する。この結果、ネガ型感光
性樹脂層には、配線溝が形成される。そして、今度は、
前述した第1の潜像に対応する第2のネガ潜像を形成す
る。この第2のネガ潜像の形成でも、第1の潜像形成の
マスクの光透過部と遮光部との関係を逆転させて露光す
る。この結果、第2のネガ潜像形成領域が、露光光を照
射されて光硬化し、現像液に不溶となる。
If development is carried out in this state, the groove forming portions other than the first negative latent image are selectively removed. At the time of this development, the development time is set so that the unexposed negative photosensitive resin layer remains. Adjust within a shorter range than usual. As a result, wiring grooves are formed in the negative photosensitive resin layer. And this time,
A second negative latent image corresponding to the first latent image described above is formed. Also in the formation of the second negative latent image, the exposure is performed by reversing the relationship between the light transmitting portion and the light shielding portion of the mask for forming the first latent image. As a result, the second negative latent image forming area is irradiated with the exposure light to be photo-cured and becomes insoluble in the developing solution.

【0051】その状態で現像をすれば、今度は、残して
おいたネガ型感光性樹脂層の第2のネガ潜像以外である
ビアホール形成部分が選択的に除去される。この結果、
ネガ型感光性樹脂層に、第1のネガ潜像以外の領域の配
線溝と第2のネガ潜像以外の領域のスルーホールとが形
成されることになる。ただし、このネガ型の感光性樹脂
を用いる方法は、配線溝形成を例えば現像時間などで制
御する。このため、この方法と、前述した実施の形態3
のようにポジ型の感光性樹脂を用いる方法とを比較する
と、配線溝形成の制御性はポジ型の感光性樹脂を用いる
方が優れている。
If development is carried out in this state, this time, the via hole forming portion other than the second negative latent image of the remaining negative type photosensitive resin layer is selectively removed. As a result,
In the negative photosensitive resin layer, a wiring groove in a region other than the first negative latent image and a through hole in a region other than the second negative latent image are formed. However, in the method using the negative photosensitive resin, the wiring groove formation is controlled by, for example, the development time. Therefore, this method and the third embodiment described above are used.
As compared with the method using the positive type photosensitive resin as described above, the controllability of the wiring groove formation is superior when the positive type photosensitive resin is used.

【0052】ところで、上述では、潜像の形成にフォト
マスクを露光対象に近設して配置する等倍の露光方法を
用いるようにしたが、これに限るものではなく、ミラー
やレンズなどを介して像を投影する投影露光法であって
もよく、また、縮小した光学像を投影する縮小投影露光
法であってもよい。また、上述では、層間膜としての感
光性樹脂層にスルーホールと配線溝とを形成してから、
それらを金属材料で充填するようにする、いわゆる、デ
ュアルダマシン工程を例にとり説明したが、これに限る
ものではない。ホールだけを形成してからそこに金属材
料を充填してプラグを形成したり、配線溝だけを形成し
てそこに金属材料を充填して配線だけを形成する、いわ
ゆるシングルダマシンに適用するようにしてもよい。こ
のシングルダマシン工程であっても、従来よりも工程数
を減らしコストを低減することができる。
By the way, in the above description, the same-magnification exposure method in which the photomask is disposed close to the exposure target is used to form the latent image, but the present invention is not limited to this, and a mirror or lens is used. The projection exposure method may be a projection exposure method of projecting an image, or the reduction projection exposure method of projecting a reduced optical image. Further, in the above, after forming the through hole and the wiring groove in the photosensitive resin layer as the interlayer film,
The so-called dual damascene process of filling them with a metal material has been described as an example, but the present invention is not limited to this. It is applied to so-called single damascene, which forms only holes and then fills them with metal material to form plugs, or forms only wiring grooves and fills them with metal material to form wiring only. May be. Even in this single damascene process, the number of processes can be reduced and the cost can be reduced as compared with the conventional method.

【0053】また、例えば図1に示した電極パッド10
3や絶縁層102の有無は、本発明とは直接かかわらな
い。また、基板の種類や形状、あるいは、集積回路等の
搭載の有無に関しても本発明とは直接かかわらない。ま
た、感光性樹脂の塗布はスピンコートに限らず、均一な
厚さに塗布できる方法であれば、スプレーコート法など
他の方法でも良い。また、フォトマスクのパタンを適宜
変更し、上述した本発明による工程を繰り返すことによ
って、多層配線が容易に形成できる。なお、上記実施の
形態では、300℃以上の耐熱性を有する樹脂を基質と
する場合について説明したが、配線構造が形成される他
のプロセスが低温で行われ、加えて、その配線構造自身
にあまり耐熱性が必要でない場合は、ノボラック樹脂な
どのあまり耐熱性のない樹脂を基質とした感光性樹脂を
用いるようにしてもよい。
Also, for example, the electrode pad 10 shown in FIG.
The presence or absence of 3 and the insulating layer 102 is not directly related to the present invention. Further, the type and shape of the substrate, or the presence or absence of the mounting of an integrated circuit or the like are not directly related to the present invention. Further, the application of the photosensitive resin is not limited to spin coating, and another method such as a spray coating method may be used as long as it is a method capable of applying a uniform thickness. Further, by appropriately changing the pattern of the photomask and repeating the steps according to the present invention described above, the multilayer wiring can be easily formed. In the above embodiment, the case where the resin having heat resistance of 300 ° C. or higher is used as the substrate has been described. However, other processes for forming the wiring structure are performed at a low temperature, and in addition, the wiring structure itself is When heat resistance is not required so much, a photosensitive resin using a resin having low heat resistance such as novolac resin as a substrate may be used.

【0054】ところで、有機樹脂層を層間絶縁膜として
用いると、膜の応力が小さくひび割れが生じにくいた
め、厚くすることが可能であり、有機樹脂層をスピンコ
ートする場合でも、硬化後の厚さで1層を10μm以上
に形成することが可能である。したがって、10μm以
上の厚さの電極配線を形成することもできる。粘度を小
さくした感光性樹脂を高速回転させてスピンコートする
と、1μm程度またはそれ以下の厚さの薄い感光性樹脂
層を塗布することもできる。この場合、短波長の光源を
用いた縮小投影露光を用いれば、微細なパタンを感光性
樹脂の現像で得ることが可能であり、単結晶シリコン基
板を用いた微細・高集積集積回路の多層配線の製造にも
用いることも可能である。この場合、大幅な製造コスト
の削減と集積回路の高速動作を可能にする。低誘電率化
された感光性樹脂の比誘電率は、2.5〜3.0程度で
あり、また、電極配線に抵抗率の低いCuやAuなどの
金属を用いて、本願発明のダマシン又はデュアルダマシ
ン工程を用いると、高周波特性に優れた多層配線やQ値
の大きいコイル等を形成できる。
When an organic resin layer is used as an interlayer insulating film, the stress of the film is small and cracks are less likely to occur, so that the thickness can be increased. Even when the organic resin layer is spin-coated, the thickness after curing can be increased. It is possible to form one layer with a thickness of 10 μm or more. Therefore, the electrode wiring having a thickness of 10 μm or more can be formed. When a photosensitive resin having a reduced viscosity is rotated at a high speed and spin-coated, a thin photosensitive resin layer having a thickness of about 1 μm or less can be applied. In this case, if reduction projection exposure using a short-wavelength light source is used, a fine pattern can be obtained by developing a photosensitive resin, and a multilayer wiring of a fine / highly integrated integrated circuit using a single crystal silicon substrate. It can also be used for the production of In this case, a large reduction in manufacturing cost and high speed operation of the integrated circuit are possible. The relative permittivity of the photosensitive resin having a reduced permittivity is about 2.5 to 3.0, and a metal such as Cu or Au having a low resistivity is used for the electrode wiring, and the damascene or By using the dual damascene process, it is possible to form a multi-layer wiring excellent in high frequency characteristics, a coil having a large Q value, and the like.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、この発明では、基
板上に感光性を有する有機材料からなる樹脂層を形成す
る工程と、樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定
時間照射することで樹脂層に潜像を形成する工程と、潜
像を現像して樹脂層に凹部を形成する工程と、凹部を含
む樹脂層上に導電性材料からなる導電膜を形成する工程
と、導電膜を表面より除去して導電性材料で凹部が充填
された状態の配線構造を形成する工程とを備え、潜像の
形成は、樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定時
間照射することで基板表面に到達する開口部を樹脂層に
形成するための第1の潜像を形成する工程と、樹脂層の
第1の潜像形成領域を含む領域であって、基板表面に到
達しない深さの所定の領域に所定光量の紫外線を所定時
間照射することで開口部が形成される箇所を通過して所
定の方向に延在された溝を樹脂層に形成するための第2
の潜像を形成する工程とを少なくとも備え、凹部は開口
部と溝とから構成され、樹脂層は光が照射されたところ
が現像で除去されるようにした。以上のように製造する
ようにしたので、配線構造が埋め込まれる層間膜の溝
が、その層間膜を直接加工するフォトリソグラフィ技術
により形成され、例えば、、基板上に樹脂層からなる層
間膜を介して配線構造が配置された状態となる。この結
果、この発明によれば、例えばドライエッチングなどの
フォトリソグラフィ工程以外のプロセスを必要とせず
に、配線構造が埋め込まれる層間膜の凹部を形成できる
ので、エッチングマスクやエッチングストッパ層を用い
ることなく、また、プラズマ処理により生成する反応生
成物の悪影響を受けることなく、絶縁性を有する有機材
料による層間膜を用いた配線構造より少ない工程で製造
できるようになるという効果を有している。
As described above, according to the present invention, the step of forming a resin layer made of a photosensitive organic material on a substrate and irradiating a predetermined region of the resin layer with a predetermined amount of ultraviolet rays for a predetermined time. A step of forming a latent image on the resin layer, a step of developing the latent image to form a recess in the resin layer, a step of forming a conductive film made of a conductive material on the resin layer including the recess, and a conductive film Of the latent image by removing from the surface to form a wiring structure in which the recesses are filled with a conductive material .
It is formed by applying a predetermined amount of ultraviolet light to a predetermined area of the resin layer at a predetermined time.
The resin layer has an opening that reaches the substrate surface by irradiating
A step of forming a first latent image for forming the resin layer,
An area including the first latent image forming area, reaching the substrate surface
When a predetermined amount of ultraviolet light is applied to a predetermined area of a depth that cannot be reached
By passing through the area where the opening is formed by irradiating
Second for forming a groove extending in a fixed direction in the resin layer
And a step of forming a latent image of
Where the resin layer is exposed to light
There was so that removed by development. Since the manufacturing is performed as described above, the groove of the interlayer film in which the wiring structure is embedded is formed by the photolithography technique of directly processing the interlayer film, and for example, the interlayer film formed of the resin layer is formed on the substrate. And the wiring structure is placed. As a result, according to the present invention, it is possible to form the concave portion of the interlayer film in which the wiring structure is embedded without using a process other than the photolithography process such as dry etching, and therefore, without using an etching mask or an etching stopper layer. Further, there is an effect that it can be manufactured in a smaller number of steps than a wiring structure using an interlayer film made of an insulating organic material without being adversely affected by a reaction product generated by plasma treatment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 発明の第1の実施の形態における配線構造の
製造方法を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a wiring structure according to a first embodiment of the invention.

【図2】 図1に続く、発明の第1の実施の形態におけ
る配線構造の製造方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the method of manufacturing the wiring structure according to the first embodiment of the invention, following FIG. 1;

【図3】 CRC8300の光感光特性を示す特性図で
ある。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a photosensitivity characteristic of CRC8300.

【図4】 この発明の実施の形態3における配線構造の
製造方法を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a wiring structure according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 図4に続く、発明の第3の実施の形態におけ
る配線構造の製造方法を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing the method of manufacturing the wiring structure according to the third embodiment of the invention, following FIG. 4;

【図6】 従来例1の配線構造の製造方法を示す説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a wiring structure of Conventional Example 1.

【図7】 従来例2の配線構造の製造方法を示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a wiring structure of Conventional Example 2.

【図8】 従来例3の配線構造の製造方法を示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing a wiring structure of Conventional Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…基板、102…絶縁層、103…電極パッド、
104,110…感光性樹脂層、105…第1のフォト
マスク、106,112…紫外線、107…第1の潜
像、108…ビアホール、109…樹脂層、111…第
2のフォトマスク、113…第2の潜像、114…配線
溝、115…低誘電率樹脂層、116…金属層、117
…配線材料膜、118…電極配線。
101 ... Substrate, 102 ... Insulating layer, 103 ... Electrode pad,
104, 110 ... Photosensitive resin layer, 105 ... First photomask, 106, 112 ... Ultraviolet ray, 107 ... First latent image, 108 ... Via hole, 109 ... Resin layer, 111 ... Second photomask, 113 ... Second latent image, 114 ... Wiring groove, 115 ... Low dielectric constant resin layer, 116 ... Metal layer, 117
... Wiring material film, 118 ... Electrode wiring.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−140520(JP,A) 特開 平4−162642(JP,A) 特開 平4−31860(JP,A) 特開 平11−274121(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/3205 - 21/3213 H01L 21/768 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-140520 (JP, A) JP-A-4-162642 (JP, A) JP-A-4-31860 (JP, A) JP-A-11-274121 (JP , A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/28-21/288 H01L 21/3205-21/3213 H01L 21/768

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に感光性を有する有機材料からな
る樹脂層を形成する工程と、 前記樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定時間照
射することで前記樹脂層に潜像を形成する工程と、 前記潜像を現像して前記樹脂層に凹部を形成する工程
と、 前記凹部を含む前記樹脂層上に導電性材料からなる導電
膜を形成する工程と、 前記導電膜を表面より除去して前記導電性材料で前記凹
部が充填された状態の配線構造を形成する工程とを備
前記潜像の形成は、 前記樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定時間照
射することで前記基板表面に到達する開口部を前記樹脂
層に形成するための第1の潜像を形成する工程と、 前記樹脂層の前記第1の潜像形成領域を含む領域であっ
て、前記基板表面に到達しない深さの所定の領域に所定
光量の紫外線を所定時間照射することで前記開口部が形
成される箇所を通過して所定の方向に延在された溝を前
記樹脂層に形成するための第2の潜像を形成する工程と
を少なくとも備え、 前記凹部は前記開口部と前記溝とから構成され、 前記樹脂層は光が照射されたところが前記現像で除去さ
れる ことを特徴とする配線構造の製造方法。
1. A latent image is formed on the resin layer by forming a resin layer made of an organic material having photosensitivity on a substrate, and irradiating a predetermined region of the resin layer with a predetermined amount of ultraviolet rays for a predetermined time. The step of developing the latent image to form a recess in the resin layer, forming a conductive film made of a conductive material on the resin layer including the recess, and forming the conductive film from the surface. And removing the conductive material to form a wiring structure in which the recesses are filled , the latent image is formed by irradiating a predetermined region of the resin layer with a predetermined amount of ultraviolet rays for a predetermined time.
The opening that reaches the surface of the substrate by
A step of forming a first latent image for forming a layer, and an area including the first latent image forming area of the resin layer.
A predetermined area at a depth that does not reach the substrate surface.
The opening is shaped by irradiating a certain amount of ultraviolet light for a predetermined time.
In front of the groove that extends in the specified direction passing through the place to be formed
And a step of forming a second latent image for forming on the resin layer.
At least, the recess is composed of the opening and the groove, and the resin layer is removed by the development where light is irradiated.
Method for manufacturing a wiring structure, characterized in that it is.
【請求項2】 請求項記載の配線構造の製造方法にお
いて、 前記第2の潜像を形成するための紫外線の波長帯は前記
第1の潜像を形成するための紫外線の波長帯よりも前記
樹脂層を透過しにくい波長帯であることを特徴とする配
線構造の製造方法。
2. The method of manufacturing a wiring structure according to claim 1 , wherein the wavelength band of ultraviolet rays for forming the second latent image is the
The above-mentioned wavelength range of ultraviolet rays for forming the first latent image
A method of manufacturing a wiring structure, which is in a wavelength band that is difficult to pass through a resin layer .
【請求項3】 請求項記載の配線構造の製造方法にお
いて、 前記第2の潜像を形成するための波長帯は前記第1の潜
像を形成するための波長帯より短波長帯であることを特
徴とする配線構造の製造方法。
3. The method of manufacturing a wiring structure according to claim 2 , wherein the wavelength band for forming the second latent image is the first latent image.
A method of manufacturing a wiring structure, wherein the wavelength band is shorter than a wavelength band for forming an image .
【請求項4】 請求項1〜3いずれか1項記載の配線構
造の製造方法において、 前記第1の潜像を形成した後に前記第2の潜像を形成す
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
4. The method of manufacturing a wiring structure according to claim 1 , wherein the second latent image is formed after forming the first latent image.
Method for manufacturing a wiring structure, characterized in that that.
【請求項5】 請求項いずれか1項記載の配線構
造の製造方法において、 前記第の潜像を形成した後に前記第の潜像を形成す
ることを特徴とする配線構造の製造方法。
5. A method according to claim 1-3 method of manufacturing a wiring structure according to any one of interconnect structure and forming a first latent image after formation of the second latent image Production method.
【請求項6】 請求項1〜5いずれか1項記載の配線構
造の製造方法において、 前記凹部が形成された樹脂層を硬化する工程を備えた
とを特徴とする配線構造の製造方法。
6. The wiring structure according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a step of curing the resin layer in which the recess is formed. Manufacturing method.
【請求項7】 請求項6記載の配線構造の製造方法にお
いて、 前記樹脂層の硬化は前記樹脂層を所定の温度に加熱する
ことで行うことを特徴とする配線構造の製造方法。
7. The method of manufacturing a wiring structure according to claim 6, wherein the resin layer is cured by heating the resin layer to a predetermined temperature.
A method of manufacturing a wiring structure, which is characterized by the above.
【請求項8】 請求項1〜いずれか1項記載の配線構
造の製造方法において、 前記有機材料はポリベンゾオキサゾールを基質とした樹
脂であり、 前記導電膜の除去は化学的機械的研磨法により行う こと
を特徴とする配線構造の製造方法。
8. The system of claim 1-7 method of manufacturing a wiring structure according to any one, the organic material was a polybenzoxazole as a substrate tree
A method for manufacturing a wiring structure, which is a resin, and the conductive film is removed by a chemical mechanical polishing method.
【請求項9】 基板上にポジ型の感光性を有するポリベ
ンゾオキサゾールを基質とする第1の樹脂層を形成する
工程と、 前記第1の樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定
時間照射することで前記基板表面に到達する開口部を前
記第1の樹脂層に形成するための第1の潜像を形成する
工程と、 前記第1の潜像を現像して前記第1の樹脂層に前記開口
部を形成する工程と、 空気中で所定の温度に加熱して前記第1の樹脂層の感光
性を硬化処理をせずに消失させる工程と、 前記開口部を含む前記第1の樹脂層の上にポジ型の感光
性を有するポリベンゾ オキサゾールを基質とする第2の
樹脂層を形成する工程と、 前記第2の樹脂層の所定領域に所定光量の紫外線を所定
時間照射することで前記開口部を通過して所定の方向に
延在された溝を前記第2の樹脂層に形成するための第2
の潜像を形成する工程と、 前記第2の潜像を形成して前記第2の樹脂層に前記溝を
形成する工程と、 前記開口部および前記溝が形成された前記第1および前
記第2の樹脂層を不活性ガス雰囲気中で加熱して硬化さ
せる工程と、 前記開口部と前記溝を含む硬化された樹脂層の上に導電
性材料からなる導電膜を形成する工程と、 前記導電膜を表面より除去して前記導電性材料で前記開
口部と前記溝が充填された状態の配線構造を形成する工
程と を備えたことを特徴とする配線構造の製造方法。
9. A photosensitive polyester having a positive photosensitivity on a substrate.
Forming the first resin layer using nzoxazole as a substrate
And a predetermined amount of ultraviolet light on a predetermined region of the first resin layer.
The opening that reaches the substrate surface by irradiating for a time
Forming a first latent image for forming on the first resin layer
And a step of developing the first latent image to form the opening in the first resin layer.
Of the first resin layer by heating to a predetermined temperature in air.
A step of erasing the property without curing treatment, and a positive photosensitive resin on the first resin layer including the opening.
The second by using a polybenzoxazole having the property of
A step of forming a resin layer, and a predetermined amount of ultraviolet rays are predetermined in a predetermined area of the second resin layer.
By irradiating for a time, it passes through the opening and moves in a predetermined direction.
A second groove for forming an extended groove in the second resin layer
And forming the second latent image to form the groove in the second resin layer.
Forming step, and the first and front portions in which the opening and the groove are formed
The second resin layer is heated and cured in an inert gas atmosphere.
And a step of conducting on the cured resin layer including the opening and the groove.
Forming a conductive film made of a conductive material, removing the conductive film from the surface, and opening the conductive film with the conductive material.
A process for forming a wiring structure in which the mouth and the groove are filled.
A method of manufacturing a wiring structure, comprising:
JP31034698A 1998-10-30 1998-10-30 Wiring structure manufacturing method Expired - Fee Related JP3455442B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31034698A JP3455442B2 (en) 1998-10-30 1998-10-30 Wiring structure manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31034698A JP3455442B2 (en) 1998-10-30 1998-10-30 Wiring structure manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000138219A JP2000138219A (en) 2000-05-16
JP3455442B2 true JP3455442B2 (en) 2003-10-14

Family

ID=18004135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31034698A Expired - Fee Related JP3455442B2 (en) 1998-10-30 1998-10-30 Wiring structure manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3455442B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3797073B2 (en) * 2000-08-07 2006-07-12 日本電気株式会社 High density mounting wiring board and manufacturing method thereof
JP4927357B2 (en) * 2005-07-20 2012-05-09 株式会社デンソー Pressure sensor and manufacturing method thereof
JP5284328B2 (en) * 2010-09-17 2013-09-11 株式会社東芝 Pattern forming method and imprint mold manufacturing method
CN112585748A (en) * 2018-11-05 2021-03-30 Nok株式会社 Method for manufacturing conductive member
JP7211156B2 (en) * 2019-02-27 2023-01-24 凸版印刷株式会社 Multilayer wiring board manufacturing method and multilayer wiring board
JP7290513B2 (en) * 2019-08-26 2023-06-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 semiconductor equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000138219A (en) 2000-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5741626A (en) Method for forming a dielectric tantalum nitride layer as an anti-reflective coating (ARC)
US6136679A (en) Gate micro-patterning process
US6242344B1 (en) Tri-layer resist method for dual damascene process
USRE41697E1 (en) Method of forming planarized coatings on contact hole patterns of various duty ratios
US5935763A (en) Self-aligned pattern over a reflective layer
US6191030B1 (en) Anti-reflective coating layer for semiconductor device
JP2000150644A (en) Manufacture of semiconductor device
US6326231B1 (en) Use of silicon oxynitride ARC for metal layers
US20080020327A1 (en) Method of formation of a damascene structure
US6051369A (en) Lithography process using one or more anti-reflective coating films and fabrication process using the lithography process
JPH06302539A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3455442B2 (en) Wiring structure manufacturing method
JP2003163265A (en) Wiring structure and its manufacturing method
US5922516A (en) Bi-layer silylation process
US6174801B1 (en) E-beam direct writing to pattern step profiles of dielectric layers applied to fill poly via with poly line, contact with metal line, and metal via with metal line
US6861376B1 (en) Photoresist scum free process for via first dual damascene process
US5609994A (en) Method for patterning photoresist film having a stepwise thermal treatment
US20040038520A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
TW471119B (en) Self-aligned formation and method for semiconductors
US10998192B2 (en) Sequential infiltration synthesis extreme ultraviolet single expose patterning
US20040180295A1 (en) Method for fabricating a dual damascene structure using a single photoresist layer
US6544885B1 (en) Polished hard mask process for conductor layer patterning
US7683487B2 (en) Structure applied to a photolithographic process
US6090694A (en) Local interconnect patterning and contact formation
JP2002170883A (en) Method for fabricating wiring structure for semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080725

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090725

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100725

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110725

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120725

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130725

Year of fee payment: 10

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees