JPH02148731A - 金属配線パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属配線パターン形成方法に関する。

本発明は金属配線を有する装置に汎用でき、例えばマイ
クロデバイスの金属配線パターンの形成に用いることが
できて、半導体装置の配線等や、磁気ヘッドの磁気薄膜
等の製造に際してのエツチングを用いる金属配線パター
ンの形成に利用することができる。

〔発明の概要〕

本発明の金属配線パターン形成法は、金属配線上に酸化
物または窒化物薄膜及びシリコンよりなる反射防止膜を
形成してパターニングを行うようにすることによって、
上記酸化物または窒化物薄膜の介在により、金属配線上
に直接シリコンからなる反射防止膜を形成した場合に生
じる、金属配線中のシリコン濃度の上昇を防止したもの
である。

〔従来の技術及びその問題点〕

従来より、例えば、半導体装置等の電子部品において金
属配線パターンを形成するには、所望の配線パターンと
すべき金属配線上に該パターンに対応した形状のレジス
トパターンを形成し、該レジストパターンをマスクにし
たエツチングにより配線パターンを得るようにしている
。ところが、金属配線が例えばアルミニウムの如き高反
射性のものである場合、該金属配線上にレジストを形成
して露光すると、所定のマスクにより所定のレジスト領
域のみが露光されるようにしているにも拘らず、レジス
トを透過した光が金属配線上で反射して散乱等し、この
結果露光すべき部分以外の領域も露光され、これにより
レジストパターン形状が所定形状とならないことがある
。

このように高反射性の材料の上にレジストバターニング
を行う場合には、ハレーションによりレジスト形状が悪
化するという問題がある。

レジスト形状がハレーションにより悪化した状態でエツ
チングを行うと、例えばアルミニウムのＲＩＥによるエ
ツチングを行うと、良好な形状のアルミニウム配線が得
られな（なる。

上記問題点を解決するため、従来−船釣には、反射率を
低減させる各種の技術が採用される。

従来の技術として挙げることができるものとして、第１
に、レジストに露光波長吸収のための染料を入れる手段
がある。これは、レジストそのもので露光光を吸収し、
高反射性材料からの反射を抑制する技術である。しかし
この手段では、吸収を大きくするとレジスト形状悪化が
著しく、解像度が低下し、また感度も悪くなる。逆に吸
収を少なめとすると、十分な反射防止効果が得られない
。

第２に、高反射性材料上に有機系の反射防止膜をコーテ
ィングする手段がある。これは、高反射性材料に有機系
の反射防止膜、例えばＡＲＣ，ＳＷＫ　（いずれも登録
商標名）等として市販されている有機系反射防止膜をコ
ーティングして、反射を防止するものである。しかしこ
の手段を、例えば段差の大きい基板上で用いて、段差の
ある高反射性材料上に該反射防止膜を形成しようとする
と、一定の膜厚で反射防止膜をコーティングすることが
難しいため、特に凸部が薄くなり、十分な反射防止効果
が得られない。

また、材料が高価であり、かつ溶剤が特殊で、専用のコ
ーティング装置を要する。更に、温度特性がシビアであ
り、制御性に難があって、取り扱いが難しいという問題
がある。

第３に、無機系の反射防止膜を高反射性材料上に堆積す
る手段がある。無機系の反射防止膜としては、例えば、
スパッターＳｔ、ａ（アモルファス）−３ｉ、ＴｉＮ等
の金属薄膜等を利用することができる。（例えばａ−３
ｔを用いる従来技術としては、特開昭６１−１７１１３
１号公報参照）。この手段によれば、段差部でもほとん
ど一定の膜厚で無機系反射防止膜を堆積することが可能
で、反射防止効果が高い。このように無機系反射防止膜
、特にＳｉ系の材料で反射防止膜を形成する手段は効果
的で好ましいのではあるが、しかしＳｉ系の薄膜の場合
、金属材料例えばアルミニウム上にこれを形成すると、
アルミニウムと反応して、アルミニウム中のＳｉ濃度が
増加する問題がある。Ｓｉ濃度の増加は金属配線の高抵
抗化をもたらすので、これを防止することが望ましい。

上記のように、従来の技術にあっては、レジストに染料
を含有させるという技術も、また反射防止膜を用いて高
反射材料の反射率を低減させようという技術も、いずれ
もそれぞれ問題点を有している。特に、シリコンよりな
る反射防止膜は効果的なのではあるが、金属配線中のＳ
ｉ濃度を増加させてしまうという問題を有していたので
ある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、高精度な
配線パターンの形成を可能とし、しかも金属配線中のシ
リコン濃度の上昇などの問題の生じない金属配線パター
ン形成法を提供せんとするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記問題を解決するため、本発明の金属配線パターン形
成方法においては、金属配線上に酸化物または窒化物薄
膜及びシリコンよりなる反射防止膜を形成し、フォトレ
ジスト膜を形成し、露光後エツチングを行う手段を採る
。

本発明の構成について、後記詳述する本発明の一実施例
を示す第１図の例示を用いて説明すると、次のとおりで
ある。

本発明においては、第１図に例示の如く、同図（ａ）の
ような金属配線１上に、同図（ｂ）のように酸化物また
は窒化物薄膜２を形成し、同図（Ｃ）のようにシリコン
から成る反射防止膜３を形成し、同図（ｄ）のようにフ
ォトレジスト膜４を形成し、同図（ｅ）に示すようにし
て露光後、エツチングして、同図（ｇ）のような金属配
線パターン１１を得る。

〔作用〕

本発明においては、上記のように金属配線１と、シリコ
ンからなる反射防止膜３との間に、酸化物または窒化物
薄膜２が介在するので、金属配線１が例えばアルミニウ
ムなどのシリコンを取り込みやすい材料から成るもので
ある場合でも、該金属配線１中のシリコン濃度が上昇す
ることは防止される。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例について、第１図を参照して説明
する。但し同然のことではあるが、本発明は以下の実施
例により限定されるものではない。

この実施例は、本発明を半導体装置製造プロセスのフォ
トリソグラフィ工程に適用したものであり、更に具体的
には、基板上にアルミニウム配線パターンを所定形状で
高精度に得る場合に適用したものである。

本実施例においては、まず第１図（ａ）に示すように、
下地である基板１０上に、金属配線１として、アルミニ
ウム配線を形成する。この形成は、スパッタ法やＣＶＤ
法等の堆積等の手段を適宜用いることができる。なお本
例の基板１０は、例えばＳｉ基板等の半導体基板であり
、本例では特に図示のように段差を有する基板である。

かかる段差のある基板は、この上に形成した金属配線に
有機系の反射防止膜を形成しようとしてもその膜厚制御
性が悪く、十分な効果を得られなかったものである。ア
ルミニウム配線は純Ａ１でも、シリコンを含有するＡ／
−３ｔ　　（例えば５ｉ−１％含有のもの）合金でもよ
い。

次に金属配線１上に酸化物または窒化物薄膜２を形成す
るのであるが、本例では第１図（ｂ）に示すように、０
□プラズマ等により金属配線１の表面を酸化することに
より、表面に酸化物薄膜を形成した。

これにより本実施例では、アルミニウムから成る金属配
線１上に、酸化アルミニウム（Ａｊ！ｚｏｚ）から成る
酸化物薄膜２を形成した。なお、アルミニウム表面は通
常、空気にさらされることにより、その表面が酸化して
、いわゆる自然酸化膜ができる。酸化物薄膜２は、反射
防止膜３からのシリコンの金属配線１への侵入を防ぐも
のであるから、かかるシリコン取り込み防止効果があれ
ば、自然酸化膜のみを酸化物薄膜として用いるのでもよ
い。

本例では、確実性を確保するため、強制酸化を行った。

酸化の手段は、その地熱酸化でもよい。

あるいは酸化でなく、窒化により表面に窒化アルミニウ
ム薄膜を形成するのでもよい。そのほか、窒化シリコン
（Ｓｉ、Ｎ、等）、酸化シリコン（Ｓｉｎ□等）、５ｔ
−０−Ｎ系化合物などの、酸化物や窒化物等を蒸着・堆
積等の手段で形成するのでもよい。アルミニウム等の金
属配線１と、シリコンからなる反射防止膜３との間のバ
リヤーの作用を果たし得るものであれば、材質は任意で
ある。透明性の低いものであることが好ましい。

次に第１図（Ｃ）に示すように、シリコンからなる反射
防止膜３を形成する。この反射防止膜３としては、例え
ばアモルファスシリコンや、スパッタシリコンを用いる
ことができる。本例では、プラズマＣＶＤ法により、ア
モルファスシリコンを堆積して、反射防止膜３を形成し
た。

従来、シリコンをアルミニウムから成る金属配線上に直
接連続して堆積（連続デボ）したり、スパッタすると、
界面において相互拡散反応が起こり、特にアルミニウム
中に、シリコンがかたまったような形で取り込まれるも
のであった。Ａ１−３ｔ合金であれば、５ｉｆｌｐ度が
高くあった。純アルミニウムについても同様であった。

このように金属配線中にシリコン部分が生じると、接続
不良になったり、接続がとれなくなる場合がある。

ところがこれに対し、本実施例では、金属配線１である
アルミニウム上には、酸化物薄膜（ここではアルミナ薄
膜）２が介在しているので、かかるシリコンの取り込み
は確実に防止される。

次いで本実施例では、第１図（ｄ）のように、フォトレ
ジストＭ４を形成する。更に、所望の配線パターンに対
応したマスク５を用いて、第１図（ｅ）のように露光し
、次いで現像して、第１図（ｆ）の如くフォトレジスト
パターン４１を得る。

このフォトレジストパターン４１をマスクにエツチング
することによって、第１図（ｇ）のように、所望の形状
の配線パターン１１を貰精度に得ることができる。

上述のように、本実施例では、シリコンからなる反射防
止膜３を用いたので、金属配線１が高反射性材料（例え
ばアルミニウム。但し、アルミニウムやアルミニウム系
材料に限定されないのは言うまでもない、）である場合
も、該金属配線１上のレジストパターンの形状の劣化を
防止できる。

かつこのようにレジスト形状を良好にするため、金属配
線１の上方にアモルファスシリコン等のシリコンからな
る反射防止膜３を用いるのであるが、このとき金属配線
１と反射防止膜３とを直接接して形成するとアルミニウ
ムとシリコンが反応し、アルミニウム中のシリコン濃度
が高くなり、コンタクト不良等を引き起こすおそれがあ
ったのに対し、上記の如く酸化物または窒化物薄膜２を
介在させるようにしたので、これがバリヤー層として働
き、上記反応を防止できる。従ってアルミニウム中のシ
リコン濃度増加を防止できる。

特に本実施例では、アルミニウム表面に０２プラズマ等
の処理を行うことで、アルミニウムの酸化膜を形成する
ようにしたので、薄膜２の形成は確実であり、上記のバ
リヤー層としての効果はきわめて顕著である。

〔発明の効果〕

上述のごとく、本発明によれば、金属配線が高反射性材
料から成る場合でも、シリコンからなる反射防止膜を用
いることにより形状精度の良好な金属配線パターンを得
ることができるとともに、金属配線中へのシリコンの取
り込みに伴う問題を解決できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施例を工程順に断
面図で示すものである。 １・・・金属配線、２・・・酸化物または窒化物薄膜、
３・・・シリコンからなる反射防止膜、４・・・フォト
レジスト、１１・・・金属配線パターン、４１・・・フ
ォトレジストパターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属配線上に酸化物または窒化物薄膜及びシリコン
   よりなる反射防止膜を形成し、フォトレジスト膜を形成
   し、露光後エッチングを行う金属配線パターン形成方法
   。