JPH07115044A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造方法において、ボイドを含
む絶縁膜をパターニングする際に、ボイドの熱膨張によ
るフォトレジスト膜の破裂を防止する。 【構成】 金属配線３上にパッシベーション膜４を堆積
した後、パッシベーション膜４にフォトレジスト５を塗
布して、プリベーク、露光、現像、ポストベークを行
う。そして、フォトレジスト膜５をマスクとして、パッ
シベーション膜４のエッチングを行い、上部電極６を形
成する。その際、ベーク工程においてフォトレジスト膜
５がパッシベーション膜４内のボイド８中の空気の熱膨
張によって破裂しないように、フォトレジスト膜５の臨
界強度と、塗布工程における半導体基板の温度と、塗布
工程における雰囲気の圧力と、ベーク工程における雰囲
気の圧力との４つのファクタについて、少なくともいず
れか一つのファクタを通常のボイドがないとしたときの
標準条件とは異なる特殊条件下で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板の金属配線
の上に所定形状の絶縁膜を設けてなる半導体装置の製造
方法及びその製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置に搭載される素子の高
集積化、微細化が進むとともに、付設される金属配線パ
ターンも微細となってきている。したがって、この金属
配線間の間隙も狭くなっており、金属配線を保護するた
めのパッシベーション膜の段差被覆性が重要な課題とな
っている。しかし、パターンの微細化の進行に段差被覆
性が追随するには限界があり、金属配線間の間隔が例え
ば０．８μｍ程度になると、パッシベーション膜にボイ
ドが発生する確率が高くなる。

【０００３】図６（ａ），（ｂ）は、所定の間隙Ａ又は
Ａ′をもって互いに平行に設けられた２つの金属配線３
ａ，３ｂを示す図である。また、図７（ａ），（ｂ）
は、上記図６（ａ）の状態の金属配線３ａ，３ｂの上に
パッシベーション膜４を堆積したときの状態を示し、図
７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）はVIIb−VIIb線断面
図である。すなわち、パターンの微細化にともない金属
配線３ａ，３ｂ間の間隔Ａ，Ａ′が狭くなると、パッシ
ベーション４の金属配線３ａ，３ｂの間に、パッシベー
ション膜４が堆積していないボイド８が形成されること
になる。このボイド８は、図６（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、金属配線３ｂが折れ曲がり、金属配線３ａと金属
配線３ｂが離れるところで開口している。つまり、図６
（ａ）のような配線パターンのパッシベーション膜には
一方の端部で開口したいわゆる盲穴状のボイドが生じや
すく、図６（ｂ）のような配線パターンのパッシベーシ
ョン膜には両端で開口したボイドが生じやすい傾向があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その場合、上記のよう
なボイド８を有するパッシベーション膜４をパターニン
グのためにエッチングする工程において、以下のような
問題が生じる。

【０００５】すなわち、上記のような金属配線３ａと金
属配線３ｂ間にボイド８があり、かつ開口部８ａが一端
又は両端にある場合、フォトレジストを塗布してもボイ
ド８の中にフォトレジストが入り込むことがなく、その
後、フォトレジスト膜を高温に維持するベークを行う
と、ボイド８中に閉じ込められた空気が膨張し、ボイド
８内部の圧力が高くなる。この圧力は、ボイドの開口部
８ａに集中し、フォトレジスト膜を破裂させるという現
象を引き起こす。特にプリベーク工程では、まだフォト
レジスト膜が十分硬化しておらず、流動性が高い状態で
強度的にも弱いので、フォトレジスト膜の破裂が生じや
すい。

【０００６】以下、上記現象について、図８（ａ）〜
（ｄ）及び図９を参照しながら説明する。図８（ａ）〜
（ｄ）は、半導体基板へのフォトレジストの塗布及びベ
ーク工程における断面状態を示し、図７のVIII−VIII線
断面図である。図８（ａ）に示すように、配線３ａ，３
ｂの上に開口部８ａを有するボイド８が含まれるパッシ
ベーション膜４が形成されたとする。そして、図８
（ｂ）に示すように、パッシベーション膜４の上にフォ
トレジストを塗布しフォトレジスト膜５を形成する。こ
のフォトレジスト膜５のベークを行うと、ボイド８の内
部に閉じ込められていた空気が膨張して開口部８ａから
フォトレジスト膜５を外方に膨らませる。その結果、図
８（ｃ）に示すように、開口部８ａの付近でフォトレジ
スト膜５の一部を破裂させる。したがって、その後、パ
ッシベーション膜４をエッチングすると、図８（ｄ）に
示すように、フォトレジスト膜５が破裂した部分のパッ
シベーション膜４がエッチングされてしまうことにな
る。

【０００７】図９は、上記図８（ｄ）の状態における半
導体装置の斜視図であって、金属配線３ａの一部にパッ
シベーション膜４で覆われてない部分Ｂができる。した
がって、この金属配線３ａがパッシベーション膜４で覆
われてないところでは、水分等による金属配線の腐食等
が起こり、金属配線の信頼性を低下させるという問題が
生じる。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ボイドを含む確率のあるパッシベー
ション膜上にフォトレジストマスクを形成する工程にお
いて、ベーク工程，少なくともプリベーク工程でボイド
内空気の熱膨張によってボイドの開口部でフォトレジス
ト膜が破断しないように、各工程における処理条件を通
常条件とは異なる条件にすることにより、金属配線上の
パッシベーション膜にボイドが生じても、パッシベーシ
ョン膜の一部がパターニング工程でエッチングされるの
を有効に防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、具体的に請求項１の発明の講じた手段は、素子等が
搭載された半導体基板と、該半導体基板の上に形成され
た金属配線と、該金属配線の上に形成され、開口したボ
イドが含まれる確率のある絶縁膜とを備えた半導体装置
の製造方法を対象とする。

【００１０】そして、上記金属配線の上に上記絶縁膜を
堆積する工程と、上記絶縁膜の上にフォトレジストを塗
布して所定厚みのフォトレジスト膜を形成する工程と、
上記フォトレジスト膜を所定の高温に維持してベークを
行なう工程とを設け、上記フォトレジスト膜の塗布工程
及びベーク工程を、フォトレジスト膜の材質，厚み及び
安全率で定まる臨界強度と、塗布工程における半導体基
板の温度と、塗布工程における雰囲気の圧力と、ベーク
工程のうち少なくともプリベーク工程における雰囲気の
圧力との４つのファクタを考慮し、ベーク工程のうち少
なくともプリベーク工程においてフォトレジスト膜が上
記絶縁膜内のボイド中の空気の熱膨張によって破裂しな
いように、少なくともいずれか一つのファクタを通常の
ボイドがないとしたときの標準条件とは異なる特殊条件
下で行うようにした方法である。

【００１１】請求項２の発明の講じた手段は、上記請求
項１の製造方法において、上記塗布工程における半導体
基板の温度を高温条件とする方法である。

【００１２】請求項３の発明の講じた手段は、上記請求
項１の製造方法において、上記塗布工程における雰囲気
圧力を減圧条件とする方法である。

【００１３】請求項４の発明の講じた手段は、上記請求
項１の製造方法において、上記塗布工程における雰囲気
を真空状態とする方法である。

【００１４】請求項５の発明の講じた手段は、上記請求
項１の製造方法において、上記ベーク工程のうち少なく
ともプリベーク工程における雰囲気圧力を加圧条件とし
て、少なくともプリベーク工程におけるボイド内の空気
の熱膨張によりフォトレジスト膜に生じる張力をフォト
レジスト膜の上記臨界強度以下にする方法である。

【００１５】請求項６の発明の講じた手段は、上記請求
項５の製造方法において、ポストベーク工程において
も、雰囲気条件を加圧条件として、ベーク工程における
ボイド内空気の熱膨張によりフォトレジスト膜に生じる
張力をフォトレジスト膜の上記臨界強度以下とする方法
である。

【００１６】請求項７の発明の講じた手段は、上記請求
項１の製造方法において、上記フォトレジスト膜を高強
度にして、少なくともプリベーク工程におけるボイド内
の空気の熱膨張によりフォトレジスト膜に生じる張力を
フォトレジスト膜の上記臨界強度以下にする方法であ
る。

【００１７】請求項８の発明の講じた手段は、上記請求
項７の製造方法において、上記フォトレジスト膜の厚み
を通常条件よりも大とする方法である。

【００１８】請求項９の発明の講じた手段は、上記請求
項１，２，３，４，５，６，７又は８の製造方法におい
て、上記金属配線上の絶縁膜を、パッシベーション膜と
する方法である。

【００１９】請求項１０の発明の講じた手段は、上記請
求項９の製造方法において、上記パッシベーション膜を
形成する工程をＣＶＤ法により行う方法である。

【００２０】

【作用】以上の方法により、請求項１の発明では、半導
体装置の製造工程において、金属配線上の絶縁膜をパタ
ーニングするに際し、金属配線上の絶縁膜に開口部を有
するボイドが形成されていても、ベーク工程のうち少な
くともまだフォトレジスト膜の強度が弱い状態であるプ
リベーク工程でボイド内の空気の熱膨張によってフォト
レジスト膜が破裂することがないように、フォトレジス
ト膜の塗布工程における雰囲気温度及び雰囲気圧力、ベ
ーク工程における雰囲気圧力、フォトレジスト膜の強度
の４つのファクタを考慮して、少なくともいずれか一つ
の条件が通常条件とは異なる特殊条件下で行われるの
で、絶縁膜のボイド開口部の周辺部分が絶縁膜のパター
ニングの際にエッチングされてしまうことがなく、金属
配線の露出が防止されることになる。

【００２１】請求項２の発明では、高温状態で塗布され
たフォトレジスト膜で絶縁膜のボイドの開口が塞がれた
後、そのときのフォトレジスト膜の流動性が低い場合に
は、冷却の過程でボイド内にフォトレジストがほとんど
入り込まず冷却後のボイド内の圧力は大気圧よりも小さ
くなっている。すなわち、その後基板がベーク工程で高
温になってもボイド内の空気の熱膨張で上昇した圧力と
大気圧との差圧は小さくなり、フォトレジスト膜に生じ
る張力がフォトレジスト膜の臨界強度以下に低減する。
また、高温で塗布後冷却する過程でフォトレジスト膜の
流動性が大きい場合には、ボイド内体積の収縮にともな
いボイド内にフォトレジスト膜がやや入り込む。したが
って、フォトレジスト膜がボイド内に入り込んだ分だけ
開口部におけるフォトレジスト膜の臨界強度は高くな
る。したがって、いずれにおいても、フォトレジスト膜
の破裂が防止されることになる。

【００２２】請求項３の発明では、雰囲気圧力が大気圧
よりも小さい条件下でフォトレジストが塗布されるの
で、フォトレジスト膜を大気中に戻したときに、上記請
求項２の発明と同様の作用により、フォトレジスト膜の
流動性が低い場合にはボイド内体積が減圧される一方、
フォトレジスト膜の流動性が高い場合にはボイド内壁面
へのフォトレジストの付着によりフォトレジスト膜の強
度が開口部で大きくなる。したがって、上記請求項２の
発明と同様の作用より、フォトレジスト膜の破裂が防止
されることになる。

【００２３】請求項４の発明では、フォトレジストの塗
布工程における雰囲気が真空状態とされることで、フォ
トレジストがボイド内に侵入し、ボイド内がフォトレジ
ストで満たされる。したがって、ベーク工程で高温にな
ってもボイド内に空気がないので、フォトレジストを破
裂させるような張力は生じることがなく、フォトレジス
トの破裂が防止されることになる。

【００２４】請求項５の発明では、少なくともプリベー
ク工程において高温状態となることで、ボイド内の空気
が膨張しようとしてボイド内の空気の圧力が上昇する
が、雰囲気圧力が加圧条件となることで、フォトレジス
ト膜のボイド開口部において外方に作用する圧力とボイ
ド内方に作用する圧力とが相殺されて、フォトレジスト
膜に生じる張力がフォトレジスト膜の臨界強度以下に低
減する。したがって、特に強度の弱い状態でもフォトレ
ジスト膜の破裂が防止されることになる。

【００２５】請求項６の発明では、プリベーク工程及び
ポストベーク工程の双方において、上記請求項５の発明
の作用が得られるので、より確実にフォトレジスト膜の
破裂が防止されることになる。

【００２６】請求項７の発明では、フォトレジスト膜の
強度が高強度とされ、少なくとも強度の弱い状態である
プリベーク工程でボイド内空気の熱膨張により生じるフ
ォトレジスト膜への張力よりもフォトレジスト膜の臨界
強度が大となるので、フォトレジスト膜の破裂が防止さ
れることになる。

【００２７】請求項８の発明では、上記請求項６の発明
において、フォトレジスト膜の強度の向上がフォトレジ
スト膜の厚みを大とすることで実現されるので、塗布条
件の変更だけで容易にフォトレジスト膜の強度が向上す
ることになる。

【００２８】請求項９の発明では、上記各発明における
絶縁膜が金属配線上のパッシベーション膜である場合、
特に金属配線が露出することによる金属配線の腐食等が
防止されることになる。

【００２９】請求項１０の発明では、特にＣＶＤ法で堆
積されたパッシベーション膜にはボイドが発生する確率
が高くなるが、かかる場合にも、パッシベーション膜上
のフォトレジスト膜の破裂が確実に防止されることにな
る。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例に係る半導体装置の製
造方法について、図面を参照しながら説明する。

【００３１】（実施例１）まず、実施例１について、図
１（ａ）〜（ｃ）及び図２に基づき説明する。

【００３２】図２は、実施例１において使用したフォト
レジストの塗布装置１０の概略を示す。図２において、
塗布装置１０のチャンバー１１内には、スピンコータ１
２が配設されており、このスピンコータ１２の上に基板
Ｓを設置して、スピンコータ１２を回転しながら基板Ｓ
の上にフォトレジストを塗布し、均一な厚みのフォトレ
ジスト膜を形成するようになされている。このスピンコ
ータ１２はヒータによって加熱できるようになされてい
る。

【００３３】次に、図１ｂに示すように、８０℃に保た
れた状態で、パッシベーション膜４にフォトレジスト膜
５を塗布する。

【００３４】図１（ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の製造
工程中における上部電極の形成工程を示す断面図であ
る。図１（ａ）〜（ｃ）において、１は半導体基板、２
は該半導体基板１の上に形成された層間絶縁膜、３は該
層間絶縁膜２の上に形成された金属配線、４は該金属配
線３を保護するための絶縁膜であるパッシベーション
膜、５は該パッシベーション膜４をパターニングするた
めのフォトレジスト膜、６は上部電極パッドである。ま
た、７は半導体基板に形成されたＭＯＳトランジスタで
あり、該ＭＯＳトランジスタ７には、ゲート酸化膜７
ａ，ゲート電極７ｂ，ソース７ｃ及びドレイン７ｄが形
成されている。ここで、上記パッシベーション膜４は、
ＣＶＤ法により、金属配線３及び層間絶縁膜２上に堆積
されたものである。

【００３５】まず、図１（ａ）に示すように、パッシベ
ーション膜４の上に、フォトレジストを塗布してフォト
レジスト膜５を形成する。このとき、基板Ｓを８０℃に
加熱する。その後、基板Ｓを冷却すると、ボイド８内の
圧力は大気圧よりも小さくなり、フォトレジスト膜５に
は大気圧とボイド８内の圧力との差圧によってフォトレ
ジスト膜５をボイド８内に押し込もうとする張力が生じ
ている。

【００３６】そして、この状態で基板Ｓを塗布装置１０
から取り出して、ベーキング装置（図示せず）内で高温
に保持し、プリベークを行う。

【００３７】次に、図１（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト膜５の露光，現像，ポストベークを行って、所定
の形状のマスクを形成する。

【００３８】最後に、図１（ｃ）に示すように、フォト
レジスト膜５をマスクとして、パッシベーション膜４の
エッチングを行い、フォトレジスト膜５を除去して、上
部電極６を形成する。

【００３９】ここで、上記実施例１では、塗布工程にお
ける基板Ｓの温度を下記のようにして決定している。

【００４０】すなわち、通常フォトレジストの塗布は室
温（２５℃）で、ベークは１００℃程度で行う。ここ
で、配線間のボイド内のベーク中の圧力を計算する。ボ
イドの体積は一定であるため、この２つの状態間にはボ
イル・シャルルの法則により、下記式(1) Ｐ1 ／Ｔ1 ＝Ｐ2 ／Ｔ2 (1) が成り立つ。ただし、Ｐ1 はＴ1 であるフォトレジスト
塗布時の温度２５℃のときのボイド内の圧力で通常１ａ
ｔｍと考えてよく、Ｐ2 はフォトレジスト膜のベーク温
度１００℃のときのボイド内の圧力である。すなわち、
フォトレジスト塗布時の圧力を１ａｔｍとすると、ベー
ク中の圧力は約１．３ａｔｍとなり、この圧力と外部の
大気圧１ａｔｏｍとの圧力差（０．３ａｔｍ）により生
じる張力によって、フォトレジスト膜は破裂することに
なる。

【００４１】ここで、上記実施例１のようにフォトレジ
スト塗布時に半導体基板を８０℃以上に加熱することに
より、フォトレジスト膜５の流動がないと仮定した場合
には、基板Ｓの冷却時にボイド８内の圧力が予め減圧さ
れていることになる。つまり、冷却時におけるボイド８
中の圧力Ｐ1 は、 Ｐ１＝（２７３＋２５）／（２７３＋８０） となっている。そのため、フォトレジスト膜５のベーク
を１００℃で行った時のボイド８内の圧力Ｐ2 は、上記
式(1) から、 Ｐ2 ＝Ｐ1 ・Ｔ2 ／Ｔ1 ＝（２７３＋２５）（２７３＋１００）／（２７３＋８０）（２７３＋２５） ＝１．０６（ａｔｍ） となる。

【００４２】よって、ボイド８内の圧力と外部の大気圧
との差圧が小さくなり、フォトレジスト膜に加わる張力
が小さくなるので、フォトレジスト膜５の破裂を防止す
ることができるのである。

【００４３】なお、上記の場合、基板Ｓを冷却したとき
に、大気圧とボイド内圧力との差圧によって、フォトレ
ジスト膜５にはボイド８の内方への力が作用するが、こ
の力は張力だけでなく圧縮力成分を多く含むので、比較
的フォトレジスト膜５の破裂は生じにくい。したがっ
て、上記実施例１のごとく塗布工程における温度は、上
記実施例の数値に限定されるものではなく、室温より高
ければよい。

【００４４】また、フォトレジストの塗布後、フォトレ
ジスト膜５の流動性が高い状態でフォトレジスト膜５の
温度を冷却すると、ボイド内体積の収縮によってフォト
レジストがボイド内に流動して少し入り込む状態にな
る。その場合、ベーク工程でボイド内体積の膨張が生じ
ることになるが、その場合でも、ボイド開口部８ａ付近
の内壁面にフォトレジストが付着することで、ボイド開
口部におけるフォトレジスト膜５の強度が強化され、フ
ォトレジスト膜５の破裂防止効果が生じることになる。

【００４５】（実施例２）次に、実施例２について説明
する。

【００４６】本実施例２では、図３に示すように、塗布
装置１０には、チャンバー１１内を排気して減圧するた
めの真空ポンプ１３が設けられている。その他の使用装
置の構成は上記実施例１と同様である。

【００４７】本実施例２では、上部電極の形成工程にお
ける基板Ｓの状態は上記実施例１における図１（ａ）〜
（ｃ）に示すものと基本的に同様である。ただし、フォ
トレジストの塗布工程において塗布装置１０のチャンバ
ー１１内を真空ポンプ１３で減圧することで、フォトレ
ジスト膜５で開口部８ａが塞がれたパッシベーション膜
４のボイド８内を低圧状態としておく。ここでは、チャ
ンバー１０の内部を１／１．２ ａｔｍ程度に減圧する
ようにしている。そして、この状態で、基板Ｓを塗布装
置１０から取り出して、プリベークを行う。

【００４８】その場合、上記実施例２では、上記実施例
１と同様の考察により、プリベーク前におけるボイド８
内を減圧状態としておき、プリベーク時にボイド８内の
空気の熱膨張による圧力上昇を相殺するようにしてい
る。すなわち、フォトレジスト膜５の塗布時に減圧条件
で行うことで、塗布工程の終了後基板Ｓを大気中に取り
出したときにはボイド８内の圧力は大気圧よりも低くな
っている。そして、この状態でベーク工程に入って昇温
されても、ボイド８内の空気の熱膨張により上昇した圧
力と外部の大気圧との差圧が小さくなって、フォトレジ
スト膜５に加わる張力が減小する。また、フォトレジス
ト膜５の流動性が高い状態で基板Ｓを大気中に取り出し
ても、フォトレジストがボイド開口部８ａの内壁面に付
着することで、フォトレジスト膜５の強度が強化され
る。よって、フォトレジスト膜５の破裂が防止されるの
である。

【００４９】なお、塗布工程における雰囲気圧力の減圧
度を高くつまりボイド８内の圧力を小さくすると、基板
Ｓを大気中に取り出したときに、大気圧とボイド内圧力
との差圧によって、フォトレジスト膜５にはボイド８内
方への力が作用するが、この力は圧縮力も多く含むの
で、比較的フォトレジスト膜５の破裂は生じにくいこと
は上述したとおりである。したがって、上記実施例２の
ごとく塗布工程における圧力値を必ずしも大気圧１ａｔ
ｍと熱膨張により生じる圧力１．３ａｔｍとの中間的な
圧力１．２の逆数値１／１．２ａｔｍ程度とする必要は
なく、１ａｔｍ以下の減圧度であればよい。

【００５０】（実施例３）次に、実施例３について説明
する。

【００５１】本実施例３では、使用するフォトレジスト
の塗布装置１０は基本的に上記実施例２における装置と
同じである。ただし、本実施例では、真空ポンプ１３に
より、フォトレジストの塗布時におけるチャンバー１１
内の圧力を４５０Ｔorr 以下の真空としている。

【００５２】すなわち、実施例３では、図示は省略する
が、フォトレジストの塗布工程において、雰囲気を真空
状態とされるので、フォトレジストがボイド８内に侵入
して、ボイド８内がフォトレジストで満たされるので、
ベーク工程においてもボイド８内には空気が存在せず、
空気の熱膨張に起因するフォトレジスト膜５への張力の
発生を防止することができる。

【００５３】（実施例４）次に、実施例４について説明
する。

【００５４】本実施例では、フォトレジストの塗布工程
で使用する塗布装置は通常のスピンコータであり、図示
を省略する。図４は、ベーク工程で使用するベーキング
装置２０を示す。図４において、２１はチャンバーで、
該チャンバー２１の内部にはホットプレート２２が配設
されている。このホットプレート２２で、半導体基板の
加熱と固定とを行うようになされている。また、２３は
コンプレッサーであり、該コンプレッサー２３によって
プリベーク時にチャンバー２１の内部を加圧するように
している。

【００５５】本実施例４においても、フォトレジストの
塗布工程及びベーク工程における基板Ｓの状態は上記実
施例１の図１（ａ）〜（ｃ）と同様である。ただし、ベ
ーク工程では、基板Ｓをベーキング装置２０のチャンバ
ー２１内のホットプレート２２に固定し、チャンバー２
１内を加圧装置２３により１．３ａｔｍに加圧した状態
で、１００℃に昇温してプリベークを行う。さらに、パ
ターンの露光、現像の後、１．３ａｔｍの加圧状態でポ
ストベークを行う。

【００５６】したがって、上記実施例３では、ベーキン
グ装置２０のチャンバー２１にコンプレッサー２３を取
り付けてチャンバー２１内の雰囲気圧力を１．３ａｔｍ
にすることで、ベークを行うときの配線間のボイド８中
の空気の熱膨張によって上昇した圧力と均衡するので、
フォトレジスト膜５のボイド開口部８ａにおける張力が
減小し、フォトレジスト膜５の破裂が防止されることに
なる。

【００５７】なお、ベーク工程における雰囲気圧力は、
１．３ａｔｍ以上である必要は必ずしもなく、例えば
１．１ａｔｍや１．２ａｔｍ程度でも外部の圧力との差
圧を小さくすることで、フォトレジスト膜５の破裂を防
止することができる。また、ポストベーク工程では、硬
化が進んでフォトレジスト膜５の強度が強くなっている
ので、必ずしも加圧する必要はないが、ポストベークに
おいても加圧条件とすることで、より確実にフォトレジ
スト膜５の破裂を防止することができる。

【００５８】（実施例５）以下、実施例５について説明
する。

【００５９】本実施例では、上部電極の形成工程で使用
されるフォトレジストの塗布装置及びベーキング装置は
通常のものであるので、図示を省略する。

【００６０】図５（ａ）〜（ｃ）は、上部電極の形成工
程における基板Ｓの断面状態を示すものであり、基板Ｓ
内の基本的な構造は上記実施例１と同じである。ただ
し、基板Ｓ内部のトランジスタの構造は図示を省略され
ている。そして、本実施例では、フォトレジスト膜５の
膜厚を通常条件よりも厚くしている。

【００６１】図５（ａ）〜（ｃ）の工程は上記実施例１
における図１（ａ）〜（ｃ）と同じなので、説明を省略
するが、本実施例では、フォトレジストの塗布工程にお
いて、フォトレジスト膜５の厚みを通常の１．７μｍ前
後の厚みよりも厚く２．５μｍとしている。

【００６２】以上のように、フォトレジスト膜５の厚み
を通常条件（１．７μｍ前後）よりも厚い２．５μｍと
することにより、ボイド８内の空気が膨張してフォトレ
ジスト膜５に張力が生じても、フォトレジスト膜５の強
度がこの張力に耐えることができ、フォトレジスト膜が
破裂しないようにすることができる。ただし、フォトレ
ジスト膜５の厚みは２．５μｍ程度に限定されるもので
はなく、通常条件よりも厚ければ破裂防止効果は得られ
る。

【００６３】なお、このフォトレジスト膜５の強度はフ
ォトレジストの材質やベーク時の溶剤の乾燥度合等によ
っても異なるので、厚みは通常条件として、より迅速に
乾燥する条件等を選択してもよい。

【００６４】また、上記各実施例では、フォトレジスト
の塗布工程における雰囲気温度，雰囲気圧力，ベーク工
程における雰囲気圧力，フォトレジスト膜の厚み等のう
ちいずれか一つのファクタを通常条件とは異なる特殊条
件としたが、本発明はかかる実施例に限定されるもので
はなく、例えばフォトレジストの塗布工程における雰囲
気温度及び雰囲気圧力等２つ以上のファクタを特殊条件
としてもよいことはいうまでもない。

【００６５】なお、上記各実施例では、金属配線上のパ
ッシベーション膜をパターニングして上部電極を形成す
る工程について本発明を適用した例を説明したが、本発
明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば層
間絶縁膜の形成工程についても適用することで同様の効
果を発揮することができる。すなわち、本発明の絶縁膜
はパッシベーション膜である必要はなく、層間絶縁膜等
であってもよい。

【００６６】ただし、パッシベーション膜，特にＣＶＤ
法で堆積されたものは、配線金属間に開口を有するボイ
ドを生じやすいので、本発明をＣＶＤ法で堆積されたパ
ッシベーション膜のパターニング工程におけるフォトレ
ジスト膜の形成時に適用することで、ボイドの熱膨張に
起因するフォトレジスト膜の破裂防止効果が顕著に発揮
されることになる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、半導体基板上の金属配線の上に絶縁膜を堆積
し、絶縁膜の上にフォトレジストを塗布して所定厚みの
フォトレジスト膜を形成するようにした半導体装置の製
造方法として、金属配線上の絶縁膜に開口部を有するボ
イドが形成されている場合に、少なくともプリベーク時
におけるボイド内の空気の熱膨張でフォトレジスト膜が
破裂することがないように、フォトレジスト膜の塗布工
程における雰囲気温度及び雰囲気圧力、少なくともプリ
ベーク工程における雰囲気圧力、フォトレジスト膜の強
度の４つのファクタを考慮して、少なくともいずれか一
つの条件が通常条件とは異なる特殊条件下で行うように
したので、絶縁膜のボイド開口部の周辺部分のエッチン
グによる金属配線の露出を有効に防止することができ
る。

【００６８】請求項２の発明によれば、上記請求項１の
発明において、フォトレジスト膜の塗布工程における半
導体基板の温度を高温条件とし、フォトレジストの塗布
後冷却状態におけるボイドの体積を収縮させて、少なく
ともプリベーク工程におけるボイド内の空気の熱膨張に
よるフォトレジスト膜の張力をフォトレジスト膜の臨界
強度以下にするようにしたので、フォトレジスト膜の破
裂を有効に防止することができる。

【００６９】請求項３の発明によれば、上記請求項１の
発明において、塗布工程における雰囲気圧力を減圧条件
とし、フォトレジスト膜の塗布後におけるボイド内の圧
力を大気圧よりも小さくして、少なくともプリベーク工
程におけるボイド内の空気の熱膨張により生じる張力を
フォトレジスト膜の臨界強度以下にするようにしたの
で、フォトレジスト膜の破裂を有効に防止することがで
きる。

【００７０】請求項４の発明によれば、上記請求項１の
発明において、塗布工程における雰囲気を真空状態とし
て、フォトレジストを上記ボイド内部まで侵入させるよ
うにしたので、少なくともプリベーク工程におけるフォ
トレジストを破裂させるような張力の発生を未然に防止
して、フォトレジストの破裂を有効に防止することがで
きる。

【００７１】請求項５の発明によれば、上記請求項１の
発明において、少なくともプリベーク工程における雰囲
気圧力を加圧条件として、ベーク工程におけるボイド内
の空気の熱膨張により生じるボイド内圧力との圧力差を
低減させるようにしたので、フォトレジスト膜の破裂を
有効に防止することができる。

【００７２】請求項６の発明によれば、上記請求項５の
発明に加え、ポストベーク工程における雰囲気をも加圧
条件とするようにしたので、より確実にフォトレジスト
膜の破裂を防止することができる。

【００７３】請求項７の発明によれば、上記請求項１の
発明において、フォトレジスト膜の強度が高強度とし
て、ベーク工程でボイド内空気の熱膨張によりフォトレ
ジスト膜に加わる張力よりもフォトレジスト膜の臨界強
度が大となるようにしたので、フォトレジスト膜の破裂
を有効に防止することができる。

【００７４】請求項８の発明によれば、上記請求項７の
発明において、フォトレジスト膜の強度を厚みを大とす
ることで向上させるようにしたので、塗布条件の変更だ
けで容易にフォトレジスト膜の強度を向上させることが
できる。

【００７５】請求項９の発明によれば、上記各発明にお
ける絶縁膜を金属配線上のパッシベーション膜としたの
で、特に金属配線が露出することによる金属配線の腐食
等を未然に防止することができる。

【００７６】請求項１０の発明によれば、上記請求項８
の発明におけるパッシベーション膜をＣＶＤ法で堆積す
るようにしたので、特にボイドの発生しやすいＣＶＤ法
で堆積されたパッシベーション膜上のフォトレジスト膜
の破裂を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の半導体装置の製造工程における基板
の状態を示す断面図である。

【図２】実施例１で使用される塗布装置の構成を概略的
にかつ内部のみを斜視状態で示す模式図である。

【図３】実施例２で使用される塗布装置の構成を概略的
にかつ内部のみを斜視状態で示す模式図である。

【図４】実施例４で使用されるべーキング装置の構成を
概略的にかつ内部のみを斜視状態で示す模式図である。

【図５】実施例５の半導体装置の製造工程における基板
の状態を示す断面図である。

【図６】本発明が適用される金属配線のボイドを生じや
すい配置状態を示す説明図である。

【図７】金属配線の上に堆積されたパッシベーション膜
の一部を平面状態及び断面状態で拡大して示す図であ
る。

【図８】従来の半導体装置の製造工程における基板の状
態を示す断面図である。

【図９】従来の半導体装置の製造方法で生じたパッシベ
ーション膜の破損状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 層間絶縁膜 ３ 金属配線 ４ パッシベーション膜 ５ フォトレジスト ６ 上部電極パッド ７ ＭＯＳトランジスタ ７ａ ゲート酸化膜 ７ｂ ゲート電極 ７ｃ ソース ７ｄ ドレイン ８ ボイド ８ａ ボイドの開口部 １０ 塗布装置 １１ チャンバー １２ スピンコータ １３ 真空ポンプ ２０ べーキング装置 ２１ チャンバー ２２ ホットプレート ２３ コンプレッサー

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素子等が搭載された半導体基板と、該半
   導体基板の上に形成された金属配線と、該金属配線の上
   に形成され、開口したボイドが含まれる確率のある絶縁
   膜とを備えた半導体装置の製造方法であって、 上記金属配線の上に上記絶縁膜を堆積する工程と、 上記絶縁膜の上にフォトレジストを塗布して所定厚みの
   フォトレジスト膜を形成する工程と、 上記フォトレジスト膜を所定の高温に維持してベークを
   行なう工程とを有するとともに、 上記フォトレジスト膜の塗布工程及びベーク工程は、フ
   ォトレジスト膜の材質，厚み及び安全率で定まる臨界強
   度と、塗布工程における半導体基板の温度と、塗布工程
   における雰囲気の圧力と、ベーク工程のうち少なくとも
   プリベーク工程における雰囲気の圧力との４つのファク
   タを考慮し、ベーク工程のうち少なくともプリベーク工
   程においてフォトレジスト膜が上記絶縁膜内のボイド中
   の空気の熱膨張により生じる張力によって破裂しないよ
   うに、少なくともいずれか一つのファクタを通常のボイ
   ドがないとしたときの標準条件とは異なる特殊条件下で
   行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記塗布工程における半導体基板の温度を高温条件とす
   ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記塗布工程における雰囲気圧力を減圧条件とすること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記塗布工程における雰囲気を真空状態とすることを特
   徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記ベーク工程のうち少なくともプリベーク工程におけ
   る雰囲気圧力を加圧条件として、少なくともプリベーク
   工程におけるボイド内の空気の熱膨張によりフォトレジ
   スト膜に生じる張力をフォトレジスト膜の上記臨界強度
   以下にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 ポストベーク工程においても、雰囲気条件を加圧条件と
   して、ベーク工程におけるボイド内空気の熱膨張により
   フォトレジスト膜に生じる張力をフォトレジスト膜の上
   記臨界強度以下とすることを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記フォトレジスト膜を高強度にして、少なくともプリ
   ベーク工程におけるボイド内の空気の熱膨張によりフォ
   トレジスト膜に生じる張力をフォトレジスト膜の上記臨
   界強度以下にすることを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 上記フォトレジスト膜の厚みを通常条件よりも大とする
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６，７又は
   ８記載の半導体装置の製造方法において、 上記金属配線上の絶縁膜は、パッシベーション膜である
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の半導体装置の製造方法
    において、 上記パッシベーション膜を形成する工程は、ＣＶＤ法に
    より行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。