JPH03266843A - アルミニゥム配線露光用マスク - 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】 〔概　要〕 半導体装置におけるアルミニウム配線をパターンニング
するための露光用マスクに関し。

該アルミニウム配線の幅の均一性を向上可能とすること
を目的とし。

半導体装置基板の一表面に画定された複数のチップ領域
に一括して光学的配線パターンを投射して該半導体装置
基板の一表面に堆積されたアルミニウム層を配線にパタ
ーンニングするための露光用マスクであって、光透過性
基板と、各々の前記チップ領域に一括して投射される前
記光学的配線パターンが形成された該光透過性基板の一
表面における第１の領域と、前記アルミニウム層上に塗
布されたフォトレジスト層を前記チップ領域の周囲に残
留させるための光学的パターンが形成された該光透過性
基板における領域であって該第１の領域を包囲する第２
の領域とを有するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置におけるアルミニウム配線をパタ
ーンニングするための露光用マスクに関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の高密度化にともなって必要とされる微細な
アルミニウム配線は、一般に、シリコンウェハ等の半導
体装置基板表面上に堆積されたアルミニウム層を、塩素
化合物のガスをエツチング剤とするＲＩＥ　　（リアク
ティブイオンエツチング）法によりパターンニングして
形成される。

上記ＲＩＥ法のように異方性の強いエツチング方法によ
りパターンニングされたアルミニウム配線の側縁部にも
、横方向のエツチング、すなわち。

サイドエンチングが避けられず、とくにアルミニウム配
線の延長方向においてサイドエツチングが不均一に生じ
て、側縁部に鋸歯状構造が形成される。前記微細アルミ
ニウム配線に、このような鋸歯状構造が甚だしくなると
、配線抵抗の増大や動作中におけるアルミニウムのマイ
グレーションに起因する断線等、半導体装置の信転性に
関わる障害の発生原因となるおそれがある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来、上記のような側縁部における構造を含めて、アル
ミニウム配線の形状および寸法を安定化するために１次
のような対策が講じられてきた。

（１）紫外線キュア：フォトレジスト層に対し、現像後
のベーキングに先立って、ベーキング温度より低温で加
熱しながら紫外線を照射する。これによりフォトレジス
ト層マスクの耐ドライエ・ンチング強度が向上する。

（２）ダミーパターン挿入二チップ領域内の遊休領域に
フォトレジスト層から成るダミーパターンを残す。

上記（１）の方法は、現像工程ないしはドライエツチン
グ工程においてフォトレジスト層マスクのエツジ部に鋸
歯状構造が生じないようにして、この鋸歯状構造がアル
ミニウム層に転写されることを防止するものである。し
たがって、フォトレジスト層マスクに関係しない原因に
よって生じる鋸歯状構造に対しては有効ではない。

一方、従来から、塩素化合物系のエツチングガスを用い
るＲＩＨによりアルミニウム層をパターンニングする場
合、フォトレジスト層マスクがスパッタリングされて生
じた有機高分子層による保護作用が存在すると考えられ
ている。すなわち、　ＲＩＥにおける雰囲気ガス中には
、フォトレジスト層がスパッタリングされて有機基が存
在し、この有機基がフォトレジスト層マスクの開口内に
表出するアルミニウム層の側面に堆積して有機高分子側
壁層を形成する。この有機高分子側壁層によりアルミニ
ウム層のサイドエツチングが防止されるとするものであ
る。

一方、多層配線構造においては、上層になるほどアルミ
ニウム配線が占める面積比率が小さくなる。したがって
、ＲＩＢ工程において１　フォトレジスト層マスクによ
り覆われた領域の総面積が小さくなる。その結果、アル
ミニウム層の側面を保護する上記のような有機高分子側
壁層の形成が進まずサイドエツチングが生じる。

上記（２）は、多層配線の最上層のように、アルミニウ
ム配線が占める面積比率が比較的低い場合にも、上記有
機高分子側壁層の形成が充分に行われるように、フォト
レジスト層の面積比率を増加し。

サイドエツチングを少なくすることが可能である。

しかしながら、チップ領域内に上記のようなフォトレジ
スト層のダミーパターンを設ける場合１次のような問題
がある。

■チップ領域内の遊休領域に上記ダミーパターンを配置
するためにマスクパターン設計工数の増加が大きい。

■チップ領域内には、上記ダミーパターンに対応して残
留するアルミニウム層により寄生容量が増大し、半導体
装置の動作速度を低下する原因となる。

■上記ダミーパターンに対応するアルミニウム層により
表面の段差が増大し、その上層に形成される配線層等の
カバレッジ不良が生じる問題がある。

本発明は、チップ領域内における遊休領域を考慮するこ
となく、かつ、チップ領域内に配線以外のアルミニウム
層を残すことなく、フォトレジスト層の面積比率を高く
することを可能とし、これにより、側縁部に鋸歯状構造
のない幅の均一なアルミニウム配線を形成することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、半導体装置基板の一表面に画定された複数
のチップ領域に一括して光学的配線パターンを投射して
該半導体装置基板の一表面に堆積されたアルミニウム層
を配線にパターンニングするための露光用マスクであっ
て、光透過性基板と。

各々の前記チップ領域に一括して投射される前記光学的
配線パターンが形成された該光透過性基板の一表面にお
ける第１の領域と、前記アルミニウム層上に塗布された
フォトレジスト層を前記チップ領域の周囲に残留させる
ための光学的パターンが形成された該光透過性基板にお
ける領域であって該第１の領域を包囲する第２の領域と
を有することを特徴とする本発明に係るアルミニウム配
線露光用マスクによって達成される。

［作　用］ 複数のチップ領域が画定される半導体装置基板の中央領
域を囲むようにして１周辺領域にフォトレジスト層を残
し、アルミニウム層のＲＩＥにおいて、フォトレジスト
層により覆われた領域の面積比率を高くする。このため
に、アルミニウム配線露光用のマスクにおける光学的配
線パターンが設けられる中央領域を囲むようにして開口
を設けるか（フォトレジスト層がネガ型の場合）あるい
は遮光層を残すか（フォトレジスト層がポジ型の場合）
する。

本発明によれば、露光用マスクにおける上記開口または
遮光層は、各チップ領域における光学的配線パターンに
無関係に配置できる。また、半導体装置基板がチップに
分割されたのちには、配線以外のアルミニウム層がチッ
プ領域に残るおそれもない。

〔実施例］ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本発明者らは、ウェハ表面におけるアルミニウム配線の
総面積占有率が２０％程度である場合には前記鋸歯状構
造が生じず１面積占有率がｌＯ％程度以下である場合に
は鋸歯状構造の発生が顕著になると言う知見を得、この
差が上記ＲＩＥ工程におけるフォトレジスト層マスクの
面積に関係するものであるかどうかについて９次のよう
にして確認を行った。

（ｉ）ウェハの周辺領域にはフォトレジスト層を残さな
い通常の露光マスクを用いて露光後、現像されたフォト
レジスト層マスクを有するウェハ周辺にポジ型フォトレ
ジストを滴下してフォトレジスト層で覆ったのち、ＲＩ
Ｈによりアルミニウム層をパターンニングした。このと
きのウェハ周辺におけるフォトレジスト層で覆われた面
積は、ウェハ全面積の１５％以上であった。その結果、
形成されたアルミニウム配線の側縁部には鋸歯状構造が
生じなかった。

（ｉｉ　）フォトレジスト層に比較的粗い配線パターン
を投射するための露光用マスクを作製する際に。

この露光用マスクの周辺に、チップ領域を囲む遮光層を
残しておき、このマスクを用いてポジ型フォトレジスト
層マスクを形成したのち、ＲＩＥによりアルミニウム層
のパターンニングを行った。このマスクを用いて露光さ
れたウェハ上におけるフォトレジストの面積占有率は２
０％以上であった。その結果、形成されたアルミニウム
配線の側縁部には鋸歯状構造が生じなかった。

上記により、アルミニウム配線の側縁における鋸歯状構
造の発生に対して、フォトレジスト層が塗布された面積
を大きくすることが有効であることが確かめられた。

第１図は本発明に係る露光用マスクおよび該マスクを用
いて一括露光されたウェハを示す模式的平面図、第３図
は従来の露光用マスクおよび該マスクを用いて露光され
たウェハを示す模式的平面図である。第１図と第３図と
を比較しながら説明する。

まず、第３図（ａ）に示す従来の露光用マスク１におい
ては、中央領域に複数のチップ領域２が画定されている
。各々のチップ領域２には、露光用マスク１上に堆積さ
れたクロム（Ｃｒ）薄膜等をエツチングして成る図示し
ない光学的配線パターンが形成されている。そして、チ
ップ領域２の周辺領域３には、前記光学的配線パターン
が投射されるフォトレジストの型によらず、前記クロム
薄膜が残されて成る遮光層が設けられていた。

従来は、上記露光用マスク１を用いて、チップ領域２の
一部がウェハからはみ出すように光学的配線パターンが
投射される。すなわち１例えば同図（ａ）において点線
で囲まれた範囲内のチップ領域２が、同図（ト））に示
すようにウェハ４上に投射されるのである。これは、露
光用マスク１とウェハ４との位置合わせを容易にするた
めである。

これに対して１本発明においては、第１図（ａ）と（ｂ
）を対照すると分かるように、露光用マスク１における
チップ領域２のすべてがウェハ４内に納まるように設計
する。そして、露光用マスク１がネガ型フォトレジスト
層に光学的配線パターンを投射するためのものである場
合には、チップ領域２の周辺領域３におけるクロム薄膜
を除去する。

方、露光用マスク１がポジ型フォトレジスト層に光学的
配線パターンを投射するためのものである場合には、前
記クロム薄膜から成る遮光層を周辺領域３に形成する。

各々のチップ領域２に、同一のクロム薄膜をエツチング
して成る光学的配線パターンが形成されることは従来と
同様である。

上記本発明の露光用マスクを用いて、ウェハ４上に光学
的配線パターンが投射したのち現像すると、ウェハ４上
におけるチップ領域２の周辺領域３にフォトレジスト層
が残る。

アルミニウム配線の側縁部における前記鋸歯状構造の発
生を防止するためにウェハの周辺に形成するフォトレジ
スト層の必要な面積は、チップ領域２におけるアルミニ
ウム配線上のフォトレジスト層マスクの総占有面積によ
って異なる。したがって、アルミニウム配線の面積占有
率に応じて。

マスク１がネガ型フォトレジスト層露光用の場合には、
第２図（ａ）に示すように５周辺領域３におけるクロム
薄膜から成る遮光層に所要面積の開口５を設けるか、あ
るいは２周辺領域３におけるすべてのクロム薄膜を除去
する。一方、前記ポジ型フォトレジスト層用の露光マス
クの場合には、第２図（ｂ）に示すように９周辺領域３
に、前記クロム薄膜から成る所要面積の遮光層６を形成
するか、あるいは９周辺領域３におけるすべてのクロム
薄膜を残す。

なお２本発明の露光用マスクを用いて光学的配線パター
ンが投射されるフォトレジスト層に対して、前記紫外線
照射等を適用してフォトレジスト層マスクの耐ＲＩＥ性
を強化し、あるいは、フォトレジスト層のエツジ部を急
峻することは、アルミニウム配線の鋸歯状構造の発生防
止をより完全にする上で有効であることは言うまでもな
い。

［発明の効果］ 本発明によれば、ＲＩＨによりパターンニングして形成
されるアルミニウム配線の側縁部における鋸歯状構造の
発生が防止され、配線の抵抗増大や断線に起因する不良
や障害が低減可能となり、とくに１アルミニウム配線を
含む多層配線を用いて成る半導体装置の製造歩留りおよ
び信顧性を向上に対して効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の詳細な説明図。 第３図は従来技術の説明図 である。 図において。 ■は露光用マスク ２はチップ領域。 ３は周辺領域。 ４はウェハ。 ５は開口。 ６は遮光層 である。 Ｘ　づ自ｉ明Ｑ１λ？坊旧３ンリ１！９セーｓｑ　１つ
（そ？７　つ促采仮４村ｙｒｇえ四国 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置基板の一表面に画定された複数のチップ
   領域に一括して光学的配線パターンを投射して該半導体
   装置基板の一表面に堆積されたアルミニウム層を配線に
   パターンニングするための露光用マスクであって、 光透過性基板と、 前記各々のチップ領域に一括して投射される前記光学的
   配線パターンが形成された該光透過性基板の一表面にお
   ける第１の領域と、 前記アルミニウム層上に塗布されたフォトレジスト層を
   前記チップ領域の周囲に残留させるための光学的パター
   ンが形成された該光透過性基板における領域であって該
   第１の領域を包囲する第２の領域 とを有することを特徴とするアルミニウム配線露光用マ
   スク。 ２、該フォトレジスト層はネガ型であり且つ該光学的パ
   ターンは該第２の領域に形成された遮光層に設けられた
   開口であることを特徴とする請求項１記載のアルミニウ
   ム配線露光用マスク。 ３、該フォトレジスト層はポジ型であり且つ該光学的パ
   ターンは該第２の領域に形成された遮光層から成ること
   を特徴とする請求項１記載のアルミニウム配線露光用マ
   スク。