JPH06244155A - Formation of metallic wiring pattern of semiconductor device - Google Patents

Formation of metallic wiring pattern of semiconductor device

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JPH06244155A
JPH06244155A JP5030299A JP3029993A JPH06244155A JP H06244155 A JPH06244155 A JP H06244155A JP 5030299 A JP5030299 A JP 5030299A JP 3029993 A JP3029993 A JP 3029993A JP H06244155 A JPH06244155 A JP H06244155A
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JP
Japan
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resist
pattern
wiring pattern
metal wiring
exposure
Prior art date
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Pending
Application number
JP5030299A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Nakanishi
敏雄 中西
Shiyuu Yotsumoto
衆 四元
Masatsugu Komai
正嗣 駒井
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 Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a metallic wiring pattern forming method by which line widths can be excellently controlled and reproduced by performing anisotropic reactive ion etching by using a mixed gas of Cl2 and BCl3 on a metallic layer after successively forming an SiO2 film, the metallic layer, and a resist pattern on a substrate. CONSTITUTION:After an SiO2 film 12 and Al-Si-Cu metallic layer 13 are successively formed on an Si substrate 11, a resist 14 composed of a photosensitive high polymer is applied to the surface of the layer 13. After subjecting the resist 14 to entire-surface exposure and heat treatment, a resist pattern 14a having taper angles is formed by developing the resist 14 after exposing the resist 10 to light by using a mask pattern 15. Then the adhesiveness of the pattern 14a to the metallic layer 13 is improved by evaporating the moisture from the resist and hardening the resist by heat treatment. Thereafter, a metallic wiring pattern 13a having taper angles is formed by performing anisotropic reactive ion etching on the layer 13 with a mixed gas of Cl2 and BCl3 by using the pattern 14a as a mask. Finally, the unnecessary pattern 14a is removed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置のメタル配線
パターン形成方法に関し、より詳細には半導体集積回路
製造過程の金属層をエッチングしてメタル配線パターン
を形成する半導体装置のメタル配線パターン形成方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a metal wiring pattern in a semiconductor device, and more particularly to a method for forming a metal wiring pattern in a semiconductor device in which a metal layer is formed by etching a metal layer in a semiconductor integrated circuit manufacturing process. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、半導体装置(半導体集積回
路)の製造において、半導体基板上にメタル配線パター
ンを形成するために、レジストにマスクのパターンを転
写するフォトリソグラフィ技術と、パターン形成された
レジストをマスクとして金属層を加工するエッチング技
術とを組み合わせた工程が採用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the manufacture of a semiconductor device (semiconductor integrated circuit), a photolithography technique for transferring a mask pattern onto a resist and a patterned resist for forming a metal wiring pattern on a semiconductor substrate. A process combined with an etching technique for processing the metal layer using the as a mask is adopted.

【0003】メタル配線パターンを形成するための一般
的なフォトリソグラフィ及びエッチング工程を図5に基
づいて説明する。まず、Si基板41上もしくは絶縁膜
42上に金属層43を形成し(図5(a))、次いで感
光性高分子から成るレジスト44を塗布し、この後プリ
ベークを行なってレジスト44中に含まれる有機溶剤を
除去する(図5(b))。次に、マスクパターン(図示
せず)を露光によってレジスト44上に転写し、その後
レジスト44を現像してマスクパターンに対応するパタ
ーンをレジスト44に形成する。次に、ポストベークを
行ない、レジスト44中に含まれる水分を飛ばしてレジ
スト44を硬化させ、金属層43との密着性を高めてお
く(図5(c))。さらに、このレジスト44をマスク
として金属層43にエッチング処理を施し、メタル配線
パターン43aを形成する(図5(d))。次に、不要
となったレジスト44を溶かして除去する(図5
(e))。以上のように、図5(a)〜(e)に示した
ような5つの主な工程から一般的なフォトリソグラフィ
及びエッチング工程は構成されていた。
A general photolithography and etching process for forming a metal wiring pattern will be described with reference to FIG. First, a metal layer 43 is formed on the Si substrate 41 or the insulating film 42 (FIG. 5A), and then a resist 44 made of a photosensitive polymer is applied, and then prebaking is performed so that the resist 44 is contained. The organic solvent generated is removed (FIG. 5 (b)). Next, a mask pattern (not shown) is transferred onto the resist 44 by exposure, and then the resist 44 is developed to form a pattern corresponding to the mask pattern on the resist 44. Next, post-baking is performed to remove water contained in the resist 44 to cure the resist 44 and enhance the adhesiveness with the metal layer 43 (FIG. 5C). Further, the metal layer 43 is etched using the resist 44 as a mask to form a metal wiring pattern 43a (FIG. 5D). Next, the unnecessary resist 44 is melted and removed (FIG. 5).
(E)). As described above, the general photolithography and etching process is composed of the five main processes as shown in FIGS.

【0004】上記したフォトリソグラフィ及びエッチン
グ工程により形成されるメタル配線パターン43aの断
面形状は矩形形状をしているが、デバイスの応用上、金
属層43のエッチング後、テーパ角のついた断面形状を
得ることが望ましい場合がある。例えば、メタル配線パ
ターン43aの断面形状をテーパ状とすることにより、
上層の絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のスト
レスを緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタ
ル配線パターンの導通不良を防止したりする場合であ
る。このようなテーパ角を有するメタル配線パターンを
得る方法としては、重合物をレジストパターンの側壁に
堆積させながらドライエッチングを行なう方法がある。
The cross-sectional shape of the metal wiring pattern 43a formed by the above-mentioned photolithography and etching process is rectangular. However, due to the application of the device, a cross-sectional shape with a taper angle is formed after the metal layer 43 is etched. It may be desirable to obtain. For example, by making the cross-sectional shape of the metal wiring pattern 43a tapered,
This is a case where the burying property of the upper insulating film is improved, the stress of the insulating film is relieved, and the conduction failure of the metal wiring pattern formed on the upper layer of the insulating film is prevented. As a method of obtaining a metal wiring pattern having such a taper angle, there is a method of performing dry etching while depositing a polymer on the sidewall of the resist pattern.

【0005】重合膜を利用したドライエッチングによる
メタル配線パターン形成方法を図6に基づいて説明す
る。まず、Si基板51上もしくは絶縁膜52上に金属
層53を形成し、次にレジスト54を塗布する。この後
プリベークを行なってレジスト54中に含まれる有機溶
剤を除去し、マスクパターン(図示せず)を露光によっ
てレジスト54上に転写してから現像を行ない、金属層
53上にレジスト54のパターンを形成する(図6
(a))。さらに、レジスト54をマスクとし、CHC
3 及びCl2 の混合ガス系を用い、異方性を有するド
ライエッチングを行なう。この場合、金属層53がエッ
チングされると同時に重合物がレジスト54のパターン
側壁に堆積して重合膜56が形成され(図6(b)、
(c))、テーパ角を有するメタル配線パターン53a
が形成される。次に、不要となったレジスト54を溶か
して除去する(図6(d))。
A method of forming a metal wiring pattern by dry etching using a polymer film will be described with reference to FIG. First, the metal layer 53 is formed on the Si substrate 51 or the insulating film 52, and then the resist 54 is applied. After that, prebaking is performed to remove the organic solvent contained in the resist 54, and a mask pattern (not shown) is transferred onto the resist 54 by exposure and then developed to form a pattern of the resist 54 on the metal layer 53. Form (Fig. 6
(A)). Further, using the resist 54 as a mask, CHC
Dry etching having anisotropy is performed using a mixed gas system of l 3 and Cl 2 . In this case, at the same time when the metal layer 53 is etched, a polymer is deposited on the pattern side wall of the resist 54 to form a polymer film 56 (FIG. 6B).
(C)), metal wiring pattern 53a having a taper angle
Is formed. Next, the unnecessary resist 54 is melted and removed (FIG. 6D).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】重合膜56を利用して
ドライエッチングを行なう方法の場合、レジスト54側
壁に形成される重合膜56を利用してメタル配線パター
ン53aの側壁にテーパ角を形成するため、レジスト5
4のパターン線幅Aと、エッチングによって形成された
メタル配線パターン53aの底部線幅Bとの差(B−
A)(以下、(B−A)を線幅の変換差という)が大き
く、またエッチング処理枚数が増加するにつれて、重合
膜56の影響でエッチングレートの低下が生じる。この
ため、線幅の制御性及び再現性が悪いという課題があっ
た。
In the case of the dry etching method using the polymer film 56, the polymer film 56 formed on the side wall of the resist 54 is used to form a taper angle on the side wall of the metal wiring pattern 53a. Therefore, resist 5
4 and the bottom line width B of the metal wiring pattern 53a formed by etching (B-
A) (hereinafter, (B-A) is referred to as a line width conversion difference) is large, and as the number of etching-processed sheets increases, the etching rate decreases due to the influence of the polymerized film 56. Therefore, there is a problem that the controllability and reproducibility of the line width are poor.

【0007】本発明はこのような課題に鑑み発明された
ものであって、線幅の制御性及び再現性に優れたテーパ
角を有するメタル配線パターンを形成することができる
半導体装置のメタル配線パターン形成方法を提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of forming a metal wiring pattern having a taper angle which is excellent in controllability and reproducibility of line width, and a metal wiring pattern of a semiconductor device. It is intended to provide a forming method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明に係る半導体装置のメタル配線パターン形成方
法は、基板上にSiO2 膜及び金属層を順次成膜し、該
金属層上にレジストを塗布して該レジストに全面露光及
びマスク露光を施し、現像してレジストパターンを形成
した後に、前記金属層にCl2 及びBCl3 の混合ガス
を用いて異方性を有する反応性イオンエッチング処理を
施すことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention comprises a step of sequentially forming a SiO 2 film and a metal layer on a substrate, and then forming the metal layer on the metal layer. After a resist is applied, the resist is subjected to overall exposure and mask exposure, developed to form a resist pattern, and then reactive ion etching having anisotropy is performed on the metal layer by using a mixed gas of Cl 2 and BCl 3. It is characterized in that it is processed.

【0009】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、前記全面露光または前記マ
スク露光の後にPEB(Post Exposure Bake)処理を施
すことを特徴としている。
Further, in the above-described method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device, a PEB (Post Exposure Bake) process is performed after the whole surface exposure or the mask exposure.

【0010】[0010]

【作用】上記した半導体装置のメタル配線パターン形成
方法によれば、フォトリソグラフィ工程において、レジ
ストを塗布したウエハに露光・現像処理を施してレジス
トパターンを形成する際、全面露光とマスク露光とを組
み合わせて行ない、この後現像処理を施す。
According to the above-described method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device, in the photolithography step, when a resist-coated wafer is subjected to exposure / development processing to form a resist pattern, whole surface exposure and mask exposure are combined. After that, development processing is performed.

【0011】レジスト中のインヒビタ(現像抑制剤)は
レジストが露光されることによって分解されるので、全
面露光の強度を調整すれば、レジストの表面のみが強く
露光され、インヒビタ濃度は小さくなり、現像可能状態
となる。また、深い部分になるにしたがって露光された
光強度が弱まった状態となり、インヒビタ濃度は大きく
なり現像不可能状態となる。つまり、前記全面露光後の
インヒビタ濃度はレジストの表面から深くなるにつれて
大きくなるという濃度分布を示す。
Since the inhibitor (development inhibitor) in the resist is decomposed by exposing the resist, if the intensity of the whole surface exposure is adjusted, only the surface of the resist is exposed strongly and the inhibitor concentration becomes small, so that It becomes possible. Further, as the depth becomes deeper, the intensity of the exposed light becomes weaker, the inhibitor concentration becomes higher, and the developing becomes impossible. That is, the inhibitor concentration after the whole surface exposure shows a concentration distribution that increases as the depth from the surface of the resist increases.

【0012】この状態から、マスクパターンを用いてマ
スク露光を行なうと、該マスク露光では開口部のみから
光がレジストに照射され、前記開口部における光強度分
布は表面部に近いほど現像により溶解可能な状態が大き
く拡がった状態となる。この後現像を行なうと、テーパ
角を有するレジストパターンが形成されることとなる。
When mask exposure is performed using a mask pattern from this state, the resist is irradiated with light only from the opening in the mask exposure, and the light intensity distribution in the opening can be dissolved by development as it is closer to the surface. It will be in a state in which the large state is greatly expanded. When development is performed thereafter, a resist pattern having a taper angle is formed.

【0013】その後、Cl2 及びBCl3 の混合ガスを
用いた異方性を有する反応性イオンエッチング処理を施
すことにより、レジストがエッチングされると同時に金
属層がエッチングされ、レジストパターンの形状及び線
幅が金属層に正確に転写される。その結果、テーパ角を
有するメタル配線パターンが形成されることとなる。こ
のエッチング処理の際には重合膜を利用しないため、線
幅の変換差は小さくなり、線幅の制御性及び再現性を向
上させることが可能となる。
After that, by performing anisotropic reactive ion etching treatment using a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 , the metal layer is etched at the same time as the resist is etched, and the shape and line of the resist pattern are formed. The width is accurately transferred to the metal layer. As a result, a metal wiring pattern having a taper angle is formed. Since the polymerized film is not used in this etching process, the conversion difference of the line width becomes small, and the controllability and reproducibility of the line width can be improved.

【0014】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、露光波長が単一波長の場
合、定在波の影響で下地膜に対して垂直方向にλ/4n
(λ;波長,n;屈折率)周期で光の強度が変化するこ
とによって、レジストの側壁に波状模様が現われる場合
がある(図1(a))。しかし該波状模様も、全面露光
またはマスク露光の後にPEB処理を施すことによって
滑らかになり(図1(b))、前記定在波の影響を緩和
することが可能となる。また、前記全面露光及び前記マ
スク露光後におけるレジスト中のインヒビタ濃度分布も
なだらかになり、線幅の制御が容易となる。このため、
滑らかなテーパ角を有するレジストパターンが形成され
ることとなる。
In the metal wiring pattern forming method for a semiconductor device described above, when the exposure wavelength is a single wavelength, λ / 4n is perpendicular to the base film due to the influence of standing waves.
A wavy pattern may appear on the side wall of the resist due to the change of the light intensity in the cycle of (λ; wavelength, n: refractive index) (FIG. 1A). However, the wavy pattern is also smoothed by performing PEB processing after the whole surface exposure or the mask exposure (FIG. 1B), and the influence of the standing wave can be mitigated. Further, the inhibitor concentration distribution in the resist after the whole surface exposure and the mask exposure becomes gentle, and the line width can be easily controlled. For this reason,
A resist pattern having a smooth taper angle will be formed.

【0015】前記マスク露光の前に前記PEB処理を施
した場合は、前記マスク露光における光が入射し易くな
るため、マスク露光量を小さく見積もることも可能とな
り、またマスク露光時における光の定在波の影響も緩和
されることとなり、線幅の制御性及び再現性をより向上
させることとなる。
When the PEB process is performed before the mask exposure, the light in the mask exposure is likely to enter, so that the mask exposure amount can be estimated to be small, and the light standing during the mask exposure can be fixed. The influence of waves will be mitigated, and the controllability and reproducibility of the line width will be further improved.

【0016】[0016]

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法の実施例及び比較例を図面
に基づいて説明する。図2(a)〜(g)は実施例に係
る半導体装置のメタル配線パターン形成方法を説明する
ための各工程を示した模式的断面図である。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES Examples and comparative examples of a method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 2A to 2G are schematic cross-sectional views showing each step for explaining the metal wiring pattern forming method of the semiconductor device according to the example.

【0017】まず、Si基板11上にSiO2 膜12を
形成し、次いでSiO2 膜12上にAl−Si−Cuか
らなる金属層13を形成し(図2(a))、次に金属層
13上に感光性高分子から成るレジスト14を塗布す
る。この後、プリベークを行なってレジスト14中に含
まれる有機溶剤を除去する(図2(b))。次に、レジ
スト14上から全面露光を行ない((図2(c))、続
いてPEB処理(熱処理)を施した後、マスクパターン
15を用いてステッパーでマスク露光を行なう(図2
(d))。次にレジスト14を現像し、マスクパターン
15に対応するテーパ角を有するレジストパターン14
aを形成する(図2(e))。この後、ポストベークを
行ない、レジスト14中に含まれる水分を飛ばしてレジ
ストパターン14aを硬化させ、金属層13との密着性
を高めておく。さらに、このテーパ角を有するレジスト
パターン14aをマスクとして金属層13にCl2 及び
BCl3 の混合ガスを用いて異方性を有する反応性イオ
ンエッチング処理を施し、テーパ角を有するメタル配線
パターン13aを形成する(図2(f))。この後、不
要となったレジストパターン14aを除去する(図2
(g))。
First, the SiO 2 film 12 is formed on the Si substrate 11, then the metal layer 13 made of Al--Si--Cu is formed on the SiO 2 film 12 (FIG. 2A), and then the metal layer. A resist 14 made of a photosensitive polymer is applied onto 13. After that, prebaking is performed to remove the organic solvent contained in the resist 14 (FIG. 2B). Next, the entire surface of the resist 14 is exposed ((FIG. 2C)), followed by PEB treatment (heat treatment), and then mask exposure using a stepper using the mask pattern 15 (FIG. 2C).
(D)). Next, the resist 14 is developed to have a taper angle corresponding to the mask pattern 15.
a is formed (FIG. 2E). After that, post-baking is performed to remove water contained in the resist 14 to cure the resist pattern 14a and enhance the adhesiveness with the metal layer 13. Further, using the resist pattern 14a having the taper angle as a mask, the metal layer 13 is subjected to anisotropic reactive ion etching treatment using a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 to form the metal wiring pattern 13a having the taper angle. Formed (FIG. 2 (f)). After that, the resist pattern 14a which is no longer needed is removed (see FIG. 2).
(G)).

【0018】上記エッチング処理には、図3に示したE
CRプラズマ処理装置を使用し、Cl2 (72sccm)及
びBCl3 (101sccm)の混合ガスを用い、マイクロ
波:1000W、圧力:5mTorr、RF:200W
の条件下で行なった。
For the above etching treatment, E shown in FIG. 3 is used.
Using a CR plasma processing apparatus, using a mixed gas of Cl 2 (72 sccm) and BCl 3 (101 sccm), microwave: 1000 W, pressure: 5 mTorr, RF: 200 W
Was performed under the conditions of

【0019】図中21はプラズマ生成室を示しており、
プラズマ生成室21の周壁は二重になっている。その内
部は冷却水を通流させる冷却室25となっており、プラ
ズマ生成室21上壁略中央部にはマイクロ波導入窓21
aが形成され、このマイクロ波導入窓21a上部にはマ
イクロ波導入用石英板21bが配設されており、マイク
ロ波導入用石英板21b上方にマイクロ波導波管22が
接続されている。また、プラズマ生成室21の下部には
プラズマ引き出し窓21dが形成されており、プラズマ
引き出し窓21dに臨ませてエッチング室23が配設さ
れている。エッチング室23の下部にはエッチング室2
3内を所定の圧力に設定するためのターボ分子ポンプ3
2、ロータリーポンプ33が接続されている。さらに、
プラズマ生成室21及びこれに接続されたマイクロ波導
波管22の一端部にわたる周囲にはこれらを囲繞する態
様でこれらと同心状に励磁コイル24が配設されてい
る。一方、エッチング室23内にはプラズマ引き出し窓
21dと対向する位置に試料台27が配設され、試料台
27上にはウエハ等の試料28が載置される。試料台2
7の内部には電極板34が埋設されており、電極板34
はRF印加用ライン35によりRFマッチングボックス
36を介してRF電源37に接続されている。また、試
料台27内のRF印加用ライン35を囲繞するようにし
て試料冷却機構26が配設されており、試料冷却機構2
6をさらに囲繞するようにして副コイル27aが配設さ
れている。また、図中21cはプラズマ生成室21に連
通する反応ガス導入ラインを示しており、23bはエッ
チング室23に連通するエッチング室パージラインを示
しており、25a、25bは冷却水の供給管、排出管を
示しており、26a、26bは試料台冷却水の供給管、
排出管を示している。さらに、エッチング室23の片側
にはカセット室29が配設されており、カセット室29
には試料28が載置されたウエハカセット29aが配設
されている。このカセット室29内をエッチング室23
内と同じ圧力に維持するためにカセット室29にはター
ボ分子ポンプ30及びロータリーポンプ31が接続され
ている。
Reference numeral 21 in the drawing denotes a plasma generation chamber,
The peripheral wall of the plasma generation chamber 21 is doubled. A cooling chamber 25 for allowing cooling water to flow therethrough is provided, and the microwave introduction window 21 is provided at a substantially central portion of the upper wall of the plasma generation chamber 21.
a is formed, a microwave introduction quartz plate 21b is disposed above the microwave introduction window 21a, and a microwave waveguide 22 is connected above the microwave introduction quartz plate 21b. A plasma extraction window 21d is formed in the lower part of the plasma generation chamber 21, and an etching chamber 23 is provided so as to face the plasma extraction window 21d. Below the etching chamber 23 is the etching chamber 2.
Turbo molecular pump 3 for setting the pressure inside 3
2. The rotary pump 33 is connected. further,
Exciting coils 24 are arranged concentrically with the plasma generation chamber 21 and the microwave waveguide 22 connected to the plasma generation chamber 21 so as to surround the plasma generation chamber 21 and one end thereof. On the other hand, in the etching chamber 23, a sample table 27 is arranged at a position facing the plasma extraction window 21d, and a sample 28 such as a wafer is placed on the sample table 27. Sample table 2
7 has an electrode plate 34 embedded therein.
Is connected to an RF power source 37 via an RF matching box 36 by an RF application line 35. The sample cooling mechanism 26 is arranged so as to surround the RF application line 35 in the sample table 27.
A sub-coil 27a is arranged so as to surround 6 further. Further, in the figure, 21c indicates a reaction gas introduction line communicating with the plasma generation chamber 21, 23b indicates an etching chamber purge line communicating with the etching chamber 23, and 25a and 25b indicate cooling water supply pipes and discharges. 26a and 26b are pipes for supplying cooling water for the sample table,
The discharge pipe is shown. Further, a cassette chamber 29 is provided on one side of the etching chamber 23.
A wafer cassette 29a, on which the sample 28 is placed, is arranged in the. The inside of the cassette chamber 29 is the etching chamber 23.
A turbo molecular pump 30 and a rotary pump 31 are connected to the cassette chamber 29 in order to maintain the same pressure as the inside.

【0020】このように構成されたECRプラズマ処理
装置を用い、試料台27上に載置された試料28にエッ
チング処理を施すには、まずプラズマ生成室21及びエ
ッチング室23内をターボ分子ポンプ32及びロータリ
ーポンプ33を作動させて、所定の真空度に設定した
後、試料台27内の電極板34にRF電源37を印加
し、副コイル27aに電流を流し、試料冷却機構26内
に冷却水を通流し、冷却室25内にも冷却水を通流す
る。そして、プラズマ生成室21内に反応ガス導入ライ
ン21cを通じて反応ガスとしてCl2 及びBCl3
混合ガスを供給する。そして励磁コイル24に電流を流
して磁界を形成しつつプラズマ生成室21内にマイクロ
波を導入し、プラズマ生成室21を空洞共振器としてガ
スを共鳴励起させてプラズマを生成させる。生成したプ
ラズマは励磁コイル24によって形成されるエッチング
室23側に向かうに従い磁束密度が低下する発散磁界に
よりエッチング室23内の試料28周辺に投射せしめら
れ、エッチング室23内の試料28表面にエッチング処
理が施される。エッチングされた試料28はカセット室
29内に運ばれ、ウエハカセット29a内に収納され、
未処理の試料28が試料台27に運ばれる。
In order to perform the etching process on the sample 28 placed on the sample table 27 using the ECR plasma processing apparatus having the above-described structure, first, the turbo molecular pump 32 is placed in the plasma generation chamber 21 and the etching chamber 23. Then, the rotary pump 33 is operated to set a predetermined degree of vacuum, and then the RF power source 37 is applied to the electrode plate 34 in the sample stand 27, an electric current is passed through the auxiliary coil 27a, and cooling water is supplied into the sample cooling mechanism 26. The cooling water also flows through the cooling chamber 25. Then, a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 is supplied as a reaction gas into the plasma generation chamber 21 through the reaction gas introduction line 21c. Then, a current is passed through the exciting coil 24 to form a magnetic field, a microwave is introduced into the plasma generation chamber 21, and the gas is resonantly excited by using the plasma generation chamber 21 as a cavity resonator to generate plasma. The generated plasma is projected around the sample 28 in the etching chamber 23 by a divergent magnetic field whose magnetic flux density decreases toward the etching chamber 23 side formed by the excitation coil 24, and the surface of the sample 28 in the etching chamber 23 is etched. Is applied. The etched sample 28 is carried into the cassette chamber 29 and stored in the wafer cassette 29a.
The unprocessed sample 28 is carried to the sample table 27.

【0021】図4は上記した実施例に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法によって形成されたメタル
配線パターン13aを示した模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a metal wiring pattern 13a formed by the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the above-mentioned embodiment.

【0022】この際の形成条件は、レジスト13として
PFX15C−D2(住友化学工業(株)製)を用い、
プリベークは100℃で120秒間行なった。マスクな
しの全面露光を露光量105mJ/cm2 の露光条件で
露光を行なった後、PEB処理を120℃で120秒間
施した。ついで、マスク露光を露光量155mJ/cm
2 で行なった後、22℃、65秒間の現像処理を施し、
120℃、120秒間のポストベークを施した。
The formation conditions at this time are as follows: PFX15C-D2 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is used as the resist 13.
Prebaking was performed at 100 ° C. for 120 seconds. After exposing the entire surface without a mask under the exposure condition of an exposure amount of 105 mJ / cm 2 , PEB treatment was performed at 120 ° C. for 120 seconds. Then, the mask exposure is performed at an exposure amount of 155 mJ / cm.
2 and then developed at 22 ° C for 65 seconds,
Post-baking was performed at 120 ° C. for 120 seconds.

【0023】図4から明らかなように、形成されたメタ
ル配線パターン13aは表面が滑らかなテーパ角を有し
ている。
As is clear from FIG. 4, the surface of the formed metal wiring pattern 13a has a smooth taper angle.

【0024】また、下記の表1は実施例に係る半導体装
置のメタル配線パターン形成方法によって形成されたメ
タル配線パターン13aと、比較例として重合膜を利用
したドライエッチングによってテーパ角を付けた従来の
メタル配線パターン53aとを比較したものである。
Table 1 below shows a metal wiring pattern 13a formed by the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the embodiment, and a conventional example in which a taper angle is formed by dry etching using a polymer film as a comparative example. This is a comparison with the metal wiring pattern 53a.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】表1から明らかように、比較例のものは線
幅の変換差が0.3μm〜0.5μmと大きく、線幅の
制御性及び再現性も悪いが、実施例のものは線幅の変換
差が0.01μmと小さく、また線幅の制御性及び再現
性も改善されている。
As is apparent from Table 1, the comparative example has a large line width conversion difference of 0.3 μm to 0.5 μm and the controllability and reproducibility of the line width are poor, but the example has a line width. The conversion difference is as small as 0.01 μm, and the line width controllability and reproducibility are also improved.

【0027】以上説明したように、実施例に係る半導体
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
行なうことにより、レジストパターン14aに表面が滑
らかなテーパ角を付けておく。その後、異方性を有する
反応性イオンエッチングを施すため、線幅の変換差を小
さくすることができる。また、前記全面露光の際の、露
光量の調整により、レジスト14は表面部のみが強く感
光し、深くなるにしたがって弱く感光するので、前記全
面露光後のインヒビタ濃度はレジスト14表面から深く
なるにつれて大きくなるという濃度分布を示し、インヒ
ビタ濃度が大きくなるほど現像による溶解が不可能とな
っている。この状態で、PEB処理を施すことにより、
レジスト14中のインヒビタ濃度の分布を滑らかにする
ことができる。また、レジスト14中における光の透過
率も変化し、マスク露光における光が入射し易くなるた
め、マスク露光量を小さく見積もることもでき、さらに
は前記マスク露光時における光の定在波の影響も緩和す
ることができる。このため、エッチング時のパターン制
御性を向上させることができ、線幅の制御性及び再現性
に優れたテーパ角を有するメタル配線パターン13aを
形成することができる。
As described above, in the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the embodiment, the resist pattern 14a is tapered with a smooth surface by performing overall exposure and mask exposure in the photolithography process. Leave the corners. After that, reactive ion etching having anisotropy is performed, so that the conversion difference in line width can be reduced. Further, since the resist 14 is strongly exposed only at the surface portion and becomes weaker as it becomes deeper by adjusting the exposure amount at the time of the whole surface exposure, the inhibitor concentration after the whole surface exposure becomes deeper from the surface of the resist 14. It shows a concentration distribution of increasing, and as the inhibitor concentration increases, dissolution by development becomes impossible. By performing PEB processing in this state,
The distribution of the inhibitor concentration in the resist 14 can be made smooth. Further, the light transmittance in the resist 14 also changes, and the light in the mask exposure is likely to enter, so that the mask exposure amount can be underestimated, and further, the influence of the standing wave of the light in the mask exposure is also exerted. Can be relaxed. Therefore, the pattern controllability during etching can be improved, and the metal wiring pattern 13a having a taper angle excellent in the controllability and reproducibility of the line width can be formed.

【0028】また、前記PEB処理は前記全面露光及び
前記マスク露光を行なった後に施すことも可能である
が、前記全面露光の後に施した方がより滑らかなテーパ
形状を得ることができる。
The PEB process may be performed after the whole surface exposure and the mask exposure, but a smoother tapered shape can be obtained by performing the PEB process after the whole surface exposure.

【0029】上記した実施例に係る半導体装置のメタル
配線パターン形成方法にあっては、全面露光の後にPE
B処理を施しているが、別の実施例に係る半導体装置の
メタル配線パターン形成方法にあっては、特にPEB処
理を施さなくてもよい。この場合、全面露光及びマスク
露光を行なうことにより、線幅の制御性及び再現性に優
れたテーパ角を有するメタル配線パターン13aを形成
することができる。
In the method of forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the above-mentioned embodiment, PE is exposed after the whole surface is exposed.
Although the B process is performed, the PEB process may not be particularly performed in the metal wiring pattern forming method for a semiconductor device according to another embodiment. In this case, by performing the whole surface exposure and the mask exposure, it is possible to form the metal wiring pattern 13a having a taper angle excellent in the controllability and reproducibility of the line width.

【0030】なお、上記実施例では、金属層13がAl
−Si−Cuである場合を例にとって説明したが、その
他金属層13がAl−Cu、Al−SiあるいはAl−
Cu−Ti等である場合にも本発明を同様に適用するこ
とができる。
In the above embodiment, the metal layer 13 is made of Al.
Although description has been made by taking the case of -Si-Cu as an example, the other metal layer 13 is Al-Cu, Al-Si, or Al-.
The present invention can be similarly applied to the case of Cu-Ti or the like.

【0031】上記したように、本発明に係る半導体装置
のメタル配線パターン形成方法にあっては、全面露光及
びマスク露光を行ない、さらにCl2 及びBCl3 の混
合ガスを用いて異方性を有する反応性イオンエッチング
を施すことにより、線幅の制御性、再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターン13aを形成すること
ができる。
As described above, in the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention, the entire surface exposure and the mask exposure are performed, and the mixture gas having Cl 2 and BCl 3 has anisotropy. By performing the reactive ion etching, it is possible to form the metal wiring pattern 13a having a taper angle excellent in controllability of line width and reproducibility.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る半導体
装置のメタル配線パターン形成方法にあっては、フォト
リソグラフィ工程において、全面露光及びマスク露光を
組み合わせて行なうことにより、レジストパターンにテ
ーパ角を付けておくことができる。また、Cl2 及びB
Cl3 の混合ガスを用いた異方性を有する反応性イオン
エッチングを施すことによってレジストパターンを金属
層に転写するため、線幅の変換差を小さくすることがで
きる。このため、線幅の制御性及び再現性に優れたテー
パ角を有するメタル配線パターンを形成することができ
る。
As described above in detail, in the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention, the exposure of the entire surface and the exposure of the mask are combined in the photolithography process, so that the resist pattern has a taper angle. Can be attached. Also, Cl 2 and B
Since the resist pattern is transferred to the metal layer by performing anisotropic reactive ion etching using a mixed gas of Cl 3 , the line width conversion difference can be reduced. Therefore, it is possible to form a metal wiring pattern having a taper angle which is excellent in controllability and reproducibility of line width.

【0033】したがって、前記メタル配線パターン上の
絶縁膜の埋め込み特性を改善し、該絶縁膜のストレスを
緩和し、該絶縁膜のさらに上層に形成されるメタル配線
パターンの導通不良を防止することができる。
Therefore, it is possible to improve the burying property of the insulating film on the metal wiring pattern, relieve the stress of the insulating film, and prevent the conduction failure of the metal wiring pattern formed on the upper layer of the insulating film. it can.

【0034】また、上記記載の半導体装置のメタル配線
パターン形成方法において、全面露光またはマスク露光
の後にPEB処理を施す場合には、線幅の制御性をより
向上させることができるため、より一層微細なメタル配
線パターンを形成することが容易となる。
In the metal wiring pattern forming method for a semiconductor device described above, when PEB processing is performed after the whole surface exposure or the mask exposure, the controllability of the line width can be further improved, so that the fineness can be further reduced. It becomes easy to form a simple metal wiring pattern.

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

【図1】(a)はPEB処理無でのレジストパターンを
示した摸式的断面図であり、(b)はPEB処理有での
レジストパターンを示した摸式的断面図である。
FIG. 1A is a schematic sectional view showing a resist pattern without PEB treatment, and FIG. 1B is a schematic sectional view showing a resist pattern with PEB treatment.

【図2】(a)〜(g)は本発明に係る半導体装置のメ
タル配線パターン形成方法の実施例を各工程順に示した
模式的断面図である。
2A to 2G are schematic cross-sectional views showing an embodiment of a method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention in the order of each step.

【図3】本発明に係る半導体装置のメタル配線パターン
形成方法におけるエッチング処理工程に使用されたEC
Rプラズマ処理装置を示した概略断面図である。
FIG. 3 is an EC used in an etching process in the method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to the present invention.
It is a schematic sectional drawing which showed the R plasma processing apparatus.

【図4】実施例に係る半導体装置のメタル配線パターン
形成方法によって形成されたメタル配線パターンを示し
た模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a metal wiring pattern formed by a method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to an example.

【図5】(a)〜(e)は従来のメタル配線パターン形
成方法を工程順に示した模式的断面図である。
5A to 5E are schematic cross-sectional views showing a conventional metal wiring pattern forming method in the order of steps.

【図6】(a)〜(d)は従来の別のメタル配線パター
ン形成方法を工程順に示した模式的断面図である。
6A to 6D are schematic cross-sectional views showing another conventional method of forming a metal wiring pattern in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板(Si基板) 12 SiO2 膜 13 金属層 13a メタル配線パターン 14 レジスト 14a レジストパターン11 substrate (Si substrate) 12 SiO 2 film 13 metal layer 13a metal wiring pattern 14 resist 14a resist pattern

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3205 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/3205

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上にSiO2 膜及び金属層を順次成
膜し、該金属層上にレジストを塗布して該レジストに全
面露光及びマスク露光を施し、現像してレジストパター
ンを形成した後に、前記金属層にCl2 及びBCl3
混合ガスを用いて異方性を有する反応性イオンエッチン
グ処理を施すことを特徴とする半導体装置のメタル配線
パターン形成方法。
1. An SiO 2 film and a metal layer are sequentially formed on a substrate, a resist is applied on the metal layer, and the resist is subjected to overall exposure and mask exposure, followed by development to form a resist pattern. A method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device, wherein the metal layer is subjected to anisotropic reactive ion etching treatment using a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 .
【請求項2】 全面露光またはマスク露光の後にPEB
(Post Exposure Bake)処理を施すことを特徴とする請
求項1記載の半導体装置のメタル配線パターン形成方
法。
2. PEB after whole surface exposure or mask exposure
The method for forming a metal wiring pattern of a semiconductor device according to claim 1, wherein a (Post Exposure Bake) process is performed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033273A (en) * 2000-05-12 2002-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
JP2002057163A (en) * 2000-05-13 2002-02-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
KR100688699B1 (en) * 2005-12-26 2007-03-02 삼성전기주식회사 Manufacturing method of printed circuit board with fine pitch bonding pads
USRE43471E1 (en) 2000-05-13 2012-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002033273A (en) * 2000-05-12 2002-01-31 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
JP4651851B2 (en) * 2000-05-12 2011-03-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JP2002057163A (en) * 2000-05-13 2002-02-22 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Manufacturing method of semiconductor device
USRE43471E1 (en) 2000-05-13 2012-06-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a semiconductor device
KR100688699B1 (en) * 2005-12-26 2007-03-02 삼성전기주식회사 Manufacturing method of printed circuit board with fine pitch bonding pads

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