JPH0335239A

JPH0335239A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0335239A
Application number: JP16956389A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yano; 博之矢野; Toru Watanabe; 徹渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-30
Filing date: 1989-06-30
Publication date: 1991-02-15

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体装置の製造方法に係わり、特に金属膜
或いは金属化合物膜のパターニング工程の改良をはかっ
た半導体装置の製造方法に関する。

（従来の技術）従来、半導体装置の製造工程において、配線等の金属膜
（或いは金属化合物膜）をバターニングするには、次の
ようにしている。即ち、半導体基板上に絶縁膜を介して
金属膜を堆積した・後、この金属膜上にレジストを直接
塗布し、レジストにマスクパターンを露光する。続いて
、レジストの現像工程を行ってレジストパターンを形成
し、このレジストパターンをマスクに反応性イオンエツ
チング（ＲＩ　Ｅ）法により金属膜を選択エツチングす
る。これにより、マスクパターンが金属膜に転写される
ことになる。

しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、露光の際にレジストを通過し金属膜の
表面で乱反射した光が再びレジストに侵入し、レジスト
の異常露光を招く。

特に、金属膜の形成された基板に凹凸がある場合には、
上記異常露光の影響が大きく、フォトレジストに転写さ
れるパターンはマスクパターンに比べ歪んだものとなっ
てしまう。さらに、このレジストパターンの歪みはＲＩ
Ｅ後の金属膜にも反映される。そしてこの現象は、金属
膜に転写されたパターンに欠損等の歪みを引き起こし、
バターニングの精度、信頼性を低下させるばかりではな
く、製品の歩留りを低下させる要因となる。

一方、上記問題を避けるために、金属膜とフォトレジス
トとの間に色素含有レジストやＴｉＮ膜を形成する方法
がある。しかし、色素含有レジストを用いる方法は、フ
ォトレジストの現像峙に光照射された色素含有レジスト
が溶けるので、レジストパターンの下地がサイドエツチ
ングされた形状となり、レジストパターンの信頼性が低
い。さらに、ＴｉＮ膜を用いる方法では、金属膜の選択
エツチング後にＴｉＮ専用の剥離工程が必要であり、工
程の複雑化を招く。

（発明が解決しようとする課題）このように従来、金属膜或いは金属化合物膜をパターニ
ングする工程においては、露光の際に金属膜或いは金属
化合物膜の表面で光が乱反射しフォトレジストに転写さ
れるパターンが歪んでしまい、これがパターニング精度
、信頼性及び製造歩留りを低下させる要因となっていた
。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、フォトレジストに転写されるパター
ンの歪みを低減することができ、金属膜或いは金属化合
物膜のパターニングの高精度化、高信頼化をはかり得る
半導体装置の製造方法を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の骨子は、被加工膜とフォトレジストとの間に反
射防止膜を配置することにあり、特に反射防止膜として
有機物薄膜又は有機高分子薄膜を用いることにある。

即ち本発明は、金属膜又は金属化合物膜からなる被加工
膜上にレジストパターンを形成し、このレジストパター
ンを用いて被加工膜をパタニングする工程を備えた半導
体装置の製造方法において、被加工膜上に露光用の光に
よって変質しない有機物薄膜又は有機高分子薄膜からな
る反射防止膜を形成したのち、この反射防止膜上にフォ
トレジストを塗布し、次いでこのレジストに所望のパタ
ーンを露光、現像してレジストパターンを形成し、しか
るのちこのレジストパターンをマスクに反射防止膜及び
被加工膜を選択エツチングするようにした方法である。

（作用）金属膜や金属化合物膜等からなる被加工膜のバターニン
グを従来のように、被加工膜の成膜後、直接レジストを
塗布、露光、現像の工程を行って、ＲＩＥ法によりパタ
ーン転写するという方法で行うと、露光の際に被加工膜
の表面で露光用の光が乱反射し、フォトレジストに転写
されるパターンはマスクパターンに比べ歪んだものとな
ってしまう。これは、バターニングされた金属膜或いは
金属化合物膜の信頼性を低下させるものである。

これに対し本発明のように、被加工膜とフォトレジスト
との間に露光用の光（例えば、波長３００〜４００　ｎ
ｉの光）によって変質しない有機物薄膜或いは有機高分
子薄膜を設けてやると、フォトレジストを通過した光は
有機物薄膜或いは有機高分子膜中で弱められ、フォトレ
ジストに転写されるパターンの歪みは低減される。これ
により、被加工膜に転写されるパターンの歪みは低減さ
れ、金属膜或いは金属化合物膜のパターニングの高精度
化、高信頼化が達成される。

また、被加工膜とフォトレジストとの間に設けた膜は、
有機物或いは有機高分子であるため、フォトレジスト剥
離の工程において酸素アッシングすることにより容易に
取り除くことができる。従って、有機物薄膜或いは有機
高分子薄膜を剥離するために新たな剥離工程を必要とす
ることもない。さらに、有機物薄膜或いは有機高分子薄
膜は色素含有レジストとは異なりレジストの現像時に溶
けることもないので、レジストパターンの信頼性向上を
はかることも可能である。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例方法に係わる金属膜のバター
ニング工程を示す断面図である。まず、第１図（ａ）に
示す如く、Ｓｉ基板１１上に５ｉｎ２膜１２を形成し、
この上に配線に用いる金属膜としてのＡＩ膜（被加工膜
）１３を堆積する。次いで、第１図（ｂ）に示す如く、
ＡＩ膜１３上に反射防止膜としてのポリベンズイミダゾ
ール（ＦＢＩ）薄膜１４を形成する。このＦＢＩ薄膜１
４の形成には、２塩化テレフタロイルと３．３−ジアミ
ノベンジジンを同時に真空蒸着した後、空気中で１０分
間、２５０℃に加熱することにより行った。本実施例で
は、ＰＢｌ薄膜の膜厚は１ｏｏｒｖとした。

次いで、第１図（ｅ）に示す如く、ＦＢＩ薄膜１４上に
フォトレジスト１５を塗布し、図示しないマスクパター
ンを用いてレジスト１５を露光した。このとき、露光波
長λは４００ｎｉとした。

続いて、第１図（ｄ）に示す如く、レジスト１５を現像
してレジストパターン１５′を形成した。

このレジストパターン１５′は、露光時におけるＡＩ膜
１３からの乱反射による影響が殆どなく、マスクパター
ン通りであった。また、ＦＢＩ薄膜１４は、レジスト１
５の現像時に溶けることはなかった。

次いで、第１図（ｅ）に示す如く、レジストパターン１
５′をマスクにＲＩＥでＰＢＩ薄膜１４及びＡｌ膜１３
を選択エツチングし、Ａ１１１１１３をバターニングし
た。最後に、第１図（「）に示す如く、レジストパター
ン１５を酸素アッシングにより剥離したが、このときＦ
ＢＩ薄膜１４も同時に剥離された。

かくして形成されるＡｌ膜１３のパターンは、マスクパ
ターンからの歪みが殆どなく極めて良好なものであった
。これは、ＰＢＩ薄Ｈ１４が露光用の光を吸収し、ＡＩ
膜１３に到達する光、さらにＡ　１１９１３で乱反射し
てレジスト１４に到達する光が低減したからと考えられ
る。

ここで、Ａ　ＩＷＡｌ　３上に形成したＰＢＩ＃Ｍ１４
のＡｌ上での光反射を低減させる効果を示す実験結果を
第２図に示す。露光Ｉこ用いる４００ｎ１ｍ付近の光の
反射は、ＦＢＩで被覆しないＡＩの場合の１０％以下に
低減した。また、Ａｌ上に被覆したＰｆ３Ｉをフォトレ
ジストの現増液に８０分間浸漬したが、ＦＢＩの浸蝕は
観察されなかった。

また、本実施例は、特に下地に凹凸を持つ金属膜のバタ
ーニングに有効である。実際に、下地に凹凸を持つＡＩ
のバターニングを行った結果を第３図に示す。第３図に
おいて、（ａ）は従来法によるもので、〈ｂ）はＡＩと
レジストとの間にＦＢＩ薄膜を設けた本発明方法による
ものである。第３図（ａ）に示す従来法でＡｌのバター
ニングを行った場合、Ａ１表面で露光用の光の乱反射に
よりレジストに転写されたパターンはマスクパターンと
は歪んだものとなり、このためバターニングされたＡＩ
の配線には数多くの断線、短絡が観察された。

一方、第３図（ｂ）に示す本発明による方法では、ＡＩ
の配線パターンに断線、短絡箇所は全く観察されず、マ
スクパターンを忠実にＡｌに転写することができた。な
お、第３図はライン及スペースのパターンを形成した例
であり、３１はライン、３２はスペース、３３は断線部
、３４は短絡部を示している。

このように本実施例方法によれば、Ａｌ１１１３とフォ
トレジスト１５との間にＦＢＩ薄膜１４を配置すること
により、露光用の光によるＡｌ上での乱反射を抑制する
ことができ、マスクパターンを歪みなくレジストに転写
することができる。このため、Ａｌ１１１３のバターニ
ング精度の向上及び信頼性の向上をはかることができ、
ひいては半導体装置の製造歩留り向上に寄与することが
できる。また、ＦＢＩ薄膜１４はレジストの現像液には
溶けないので、レジスト１５の現像を確実に行うことが
できる。さらに、ＦＢＩ薄膜１４はレジスト１５の剥離
時に同時に剥離される。従って、Ａｌ膜１３のエツチン
グ後にＦＢＩ薄膜１４を剥離する工程が不要であり、工
程の複雑化を最小限に抑えることができる。

第４図は本発明の他の実施例を説明するための断面図で
ある。この実施例が先に説明した実施例と異なる点は、
光の吸収を利用するのではなく、無反射条件を満足して
ＡＩでの乱反射を防止することにある。

即ち、Ａ１膜１３上にポリイミド等の有機高分子薄膜１
６を形威し、この上にフォトレジスト１５を塗布する。

ここで、薄膜１６の屈折率ｎｏをＡＩ膜１３の屈折率ｎ
、とレジスト１５の屈折率ｎ２との間の値に設定しくｎ
＋　＜ｎ。

＜　ｎ　２　）　、薄膜１６の膜厚をλ／４に設定する
。

これにより、波長λの露光光に対して無反射条件が満足
され、ＡＩ膜１３からの反射光によるレジスト１５の露
光が未然に防止される。

このように本実施例によっても、ＡＩ膜１３からの反射
光によるレジスト１５の露光を防止することができ、従
って先の実施例と同様の効果が得ら社る。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。例えば、前記パターニングされる被加工膜はＡＩ
に限るものではなく、Ｔｉ。

Ｎｉ、ＮｉＳｉ等の金属膜、或いはＡｌ−３ｉ。

Ａｌ−８ｉ−Ｃｕ等の金属化合物膜であってもよい。さ
らに、被加工膜とフォトレジストとの間に設ける反射防
止膜としては、ポリベンズイミダゾールの他に、ポリア
ミド、ポリイミド。

フタロシアニン等の他の有機物薄膜或いは有機高分子薄
膜の場合に対しても有効である。また、実施例では有機
物薄膜或いは有機高分子薄膜の成膜方法として真空蒸着
法を用いたが、ＣＶＤ法、スプレー法等の他の成膜法を
用いることも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、金属膜或いは金属
化合物膜をパターニングする際、これらの被加工膜とフ
ォトレジストとの間に露光露光により変質しない有機物
薄膜或いは有機高分子薄膜を設けることにより、露光用
の光が金属膜或いは金属化合物膜で乱反射するのを抑制
し、フォトレジストに転写されるパターンのマスクパタ
ーンとの歪みを低減することができる。

従って、金属膜或いは金属化合物膜のバターニング精度
の向上及び高信頼化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法に係わる金属膜のバター
ニング工程を示す断面図、第２図及び第３図それぞれ上
記実施例の作用を説明するためのもので第２図はＦＢＩ
薄膜を形成した場合のＡＩに対する反射率の変化を示す
特性図、第３図は本発明方法及び従来方法により形成さ
れるレジストパターンを示す模式図、第４図は本発明の
他の実施例を説明するための模式図である。１１・・・Ｓｉ基板（半導体基板）、１２・・・５ｉｎ２膜（絶縁膜）、１３・・・Ａ１１ｌｌｉ（被加工膜）、１４・・・ＦＢ
Ｉ薄膜（反射防止膜）、１５・・・フォトレジスト、１５′・・・レジストパターン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属膜又は金属化合物膜からなる被加工膜上に露
光用の光によって変質しない有機物薄膜又は有機高分子
薄膜からなる反射防止膜を形成する工程と、前記反射防
止膜上にフォトレジストを塗布する工程と、前記レジス
トに所望のパターンを露光、現像してレジストパターン
を形成する工程と、前記レジストパターンをマスクに前
記反射防止膜及び被加工膜を選択エッチングする工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）前記反射防止膜として、ポリベンズイミダゾール
、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン、
ポリスルホン及びナイロンの少なくとも１つを用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。