JPH07263293A - 多層レジストマスクのパターニング方法 - Google Patents
多層レジストマスクのパターニング方法Info
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- JPH07263293A JPH07263293A JP4626694A JP4626694A JPH07263293A JP H07263293 A JPH07263293 A JP H07263293A JP 4626694 A JP4626694 A JP 4626694A JP 4626694 A JP4626694 A JP 4626694A JP H07263293 A JPH07263293 A JP H07263293A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 多層レジストマスクのパターニング方法に関
し、パターニング精度及び品質を向上する。 【構成】 パターニングしようとする基体３上に、酸素
を用いてドライエッチングすることが可能な第１の樹脂
層４を形成し、次いで該第１の樹脂層４上にシリコン化
合物からなる第２の樹脂層５を形成し、次いで該第２の
樹脂層５をパターニングし、次いで該パターニングされ
た第２の樹脂層５をマスクにし酸素を用いたドライエッ
チング手段により該第１の樹脂層４をパターニングして
多層構造の樹脂マスク８を形成する多層レジストプロセ
スを含み、該多層レジストプロセスにおいて、該酸素を
用いたドライエッチングによりなされる該第１の樹脂層
４のパターニングを、別途、弗素系のガスによるプラズ
マ処理の施されたエッチングチャンバ内において行う工
程を有する。
し、パターニング精度及び品質を向上する。 【構成】 パターニングしようとする基体３上に、酸素
を用いてドライエッチングすることが可能な第１の樹脂
層４を形成し、次いで該第１の樹脂層４上にシリコン化
合物からなる第２の樹脂層５を形成し、次いで該第２の
樹脂層５をパターニングし、次いで該パターニングされ
た第２の樹脂層５をマスクにし酸素を用いたドライエッ
チング手段により該第１の樹脂層４をパターニングして
多層構造の樹脂マスク８を形成する多層レジストプロセ
スを含み、該多層レジストプロセスにおいて、該酸素を
用いたドライエッチングによりなされる該第１の樹脂層
４のパターニングを、別途、弗素系のガスによるプラズ
マ処理の施されたエッチングチャンバ内において行う工
程を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置やフォトマス
クの製造に用いられる多層レジストマスクのパターニン
グ方法に関する。
クの製造に用いられる多層レジストマスクのパターニン
グ方法に関する。
【０００２】近時、半導体装置の高集積化により、パタ
ーンの微細且つ高密度化、配線の多層化が進み、配線や
開孔等の各種パターンの形成される基板面の凹凸段差が
益々大きくなっており、単層のレジストを用いる従来の
リソグラフィ技術では満足すべきパターン精度が得られ
なくなってきている。そこで近年、下地の段差に関係な
く高精度で安定したレジストマスクのパターニングがで
きる多層レジストプロセスが提供されている。
ーンの微細且つ高密度化、配線の多層化が進み、配線や
開孔等の各種パターンの形成される基板面の凹凸段差が
益々大きくなっており、単層のレジストを用いる従来の
リソグラフィ技術では満足すべきパターン精度が得られ
なくなってきている。そこで近年、下地の段差に関係な
く高精度で安定したレジストマスクのパターニングがで
きる多層レジストプロセスが提供されている。
【０００３】
【従来の技術】半導体装置を高密度、高集積化するに伴
って、それを構成する絶縁層や配線層が多層化し、ま
た、素子や配線等のパターンが複雑になる。このような
パターンの多層化と複雑化により、基板表面の段差も大
きくなるので、上層のパターンほど、大きな段差を有す
る下地上に形成されることになる。
って、それを構成する絶縁層や配線層が多層化し、ま
た、素子や配線等のパターンが複雑になる。このような
パターンの多層化と複雑化により、基板表面の段差も大
きくなるので、上層のパターンほど、大きな段差を有す
る下地上に形成されることになる。
【０００４】段差の大きな下地上にレジストマスクを形
成すると、所望のパターン精度を得ることが困難にな
る。その主な理由の、第１は、段差部で露光時における
光や電子ビームの散乱が大きいため、実効的な露光領域
の幅が設計値より大きくなってしまうこと、第２は、塗
布されたレジスト層の厚さが段差部を境にして異なるた
め、レジスト層の厚さに応じた最適露光量を満足するこ
とができず、場所により露光量に過不足が生じ、現像後
のパターン寸法が設計値通りにならないことである。
成すると、所望のパターン精度を得ることが困難にな
る。その主な理由の、第１は、段差部で露光時における
光や電子ビームの散乱が大きいため、実効的な露光領域
の幅が設計値より大きくなってしまうこと、第２は、塗
布されたレジスト層の厚さが段差部を境にして異なるた
め、レジスト層の厚さに応じた最適露光量を満足するこ
とができず、場所により露光量に過不足が生じ、現像後
のパターン寸法が設計値通りにならないことである。
【０００５】上記の問題を解決する方法として、多層レ
ジストプロセスが提供された。この手法は、レジストま
たは一般の有機材料（樹脂）からなり下地の凹凸段差を
平坦化する下層樹脂層上に、露光、現像処理あるいは、
露光、現像及びエッチング処理によりパターニングされ
る上層樹脂層を形成し、紫外線露光または電子ビーム露
光と現像、あるいは露光、現像とエッチング処理によっ
て上層樹脂層をパターニングし、このパターニングされ
た上層樹脂層をマスクにし異方性ドライエッチング手段
により下層樹脂層をパターニングして、所望のパターン
を有する多層構造の樹脂マスク、即ち多層レジストマス
クを得る方法である。
ジストプロセスが提供された。この手法は、レジストま
たは一般の有機材料（樹脂）からなり下地の凹凸段差を
平坦化する下層樹脂層上に、露光、現像処理あるいは、
露光、現像及びエッチング処理によりパターニングされ
る上層樹脂層を形成し、紫外線露光または電子ビーム露
光と現像、あるいは露光、現像とエッチング処理によっ
て上層樹脂層をパターニングし、このパターニングされ
た上層樹脂層をマスクにし異方性ドライエッチング手段
により下層樹脂層をパターニングして、所望のパターン
を有する多層構造の樹脂マスク、即ち多層レジストマス
クを得る方法である。
【０００６】このような多層レジストプロセスにおいて
は、前記下層樹脂層により下地の段差が平坦化されて打
ち消されるため、上層の樹脂層は均一な膜厚に形成され
る。その結果、上層樹脂層全体を一定の最適光量で露光
可能であり、従って、高いパターン精度が達成できる。
また下層樹脂層は、上記のように上層樹脂層をマスクに
してドライエッチング手段によりパターニングされる。
従って、下地段差部における光あるいは電子ビームの散
乱の問題から開放されるので、上層同様に高いパターン
精度を保持することができる。
は、前記下層樹脂層により下地の段差が平坦化されて打
ち消されるため、上層の樹脂層は均一な膜厚に形成され
る。その結果、上層樹脂層全体を一定の最適光量で露光
可能であり、従って、高いパターン精度が達成できる。
また下層樹脂層は、上記のように上層樹脂層をマスクに
してドライエッチング手段によりパターニングされる。
従って、下地段差部における光あるいは電子ビームの散
乱の問題から開放されるので、上層同様に高いパターン
精度を保持することができる。
【０００７】以上の長所を持つ多層レジストプロセス
は、従来、以下に図３の工程断面図を参照して述べるよ
うな方法により行われていた。 図３(a) 参照 例えば、半導体装置の製造工程において、アルミニウム
(Al)合金配線の形成に際しては、半導体基板51上の凹凸
段差(hS ) を有する下地の絶縁膜52上に、配線材料のア
ルミニウム（Al）合金層53を形成する。
は、従来、以下に図３の工程断面図を参照して述べるよ
うな方法により行われていた。 図３(a) 参照 例えば、半導体装置の製造工程において、アルミニウム
(Al)合金配線の形成に際しては、半導体基板51上の凹凸
段差(hS ) を有する下地の絶縁膜52上に、配線材料のア
ルミニウム（Al）合金層53を形成する。
【０００８】図３(b) 参照 そして、多層レジストプロセスを用いて上記Al合金層53
を配線形状にパターニングする場合、先ず、上記Al合金
層53上に、表面の凹凸段差(hS ) を完全に埋め表面が平
坦化される厚さに、酸素(O2)によるドライエッチングが
可能な下層樹脂層54を塗布形成し、次いで、この表面が
平坦化された下層樹脂層54上にシリコン（Si）化合物か
らなりO2プラズマにより殆どエッチングされない中間樹
脂層55を塗布形成し、次いで前記中間樹脂層55上に通常
の感光性樹脂（レジスト）からなる上層樹脂層56を形成
する。
を配線形状にパターニングする場合、先ず、上記Al合金
層53上に、表面の凹凸段差(hS ) を完全に埋め表面が平
坦化される厚さに、酸素(O2)によるドライエッチングが
可能な下層樹脂層54を塗布形成し、次いで、この表面が
平坦化された下層樹脂層54上にシリコン（Si）化合物か
らなりO2プラズマにより殆どエッチングされない中間樹
脂層55を塗布形成し、次いで前記中間樹脂層55上に通常
の感光性樹脂（レジスト）からなる上層樹脂層56を形成
する。
【０００９】図３(c) 参照 次いで、所定のパターン露光と現像を行い、それによっ
て上層樹脂層56に、この上層樹脂層56を配線形状パター
ン56A 、56B にパターニングする開孔57C を形成する。
て上層樹脂層56に、この上層樹脂層56を配線形状パター
ン56A 、56B にパターニングする開孔57C を形成する。
【００１０】図３(d) 参照 次いで、上記開孔57C の形成された上層樹脂層56をマス
クにし、弗素系のガスによる異方性ドライエッチング手
段、即ちリアクティブイオンエッチング(RIE)処理によ
り前記Si化合物からなる中間樹脂層55を選択的にエッチ
ング除去し、該中間樹脂層55に、前記開孔57C に整合し
て該中間樹脂層55を配線形状パターン55A 、55B にパタ
ーニングする開孔57B を形成する。
クにし、弗素系のガスによる異方性ドライエッチング手
段、即ちリアクティブイオンエッチング(RIE)処理によ
り前記Si化合物からなる中間樹脂層55を選択的にエッチ
ング除去し、該中間樹脂層55に、前記開孔57C に整合し
て該中間樹脂層55を配線形状パターン55A 、55B にパタ
ーニングする開孔57B を形成する。
【００１１】図３(e) 参照 次いで、上記上層樹脂層56及び中間樹脂層55をマスクに
し、酸素(O2)をエッチングガスに用いるRIE 処理により
下層樹脂層54を選択的にエッチング除去し、該下層樹脂
層54に、前記中間樹脂層55の開孔57B に整合し該下層樹
脂層54を配線形状パターン54A 、54B にパターニングす
る開孔57A を形成し、多層レジストマスク58を完成す
る。
し、酸素(O2)をエッチングガスに用いるRIE 処理により
下層樹脂層54を選択的にエッチング除去し、該下層樹脂
層54に、前記中間樹脂層55の開孔57B に整合し該下層樹
脂層54を配線形状パターン54A 、54B にパターニングす
る開孔57A を形成し、多層レジストマスク58を完成す
る。
【００１２】なお、上記O2によるRIE 処理により上層樹
脂層56は容易にエッチングされるので、最終的な多層レ
ジストマスク58の構造は、下層樹脂層54と中間樹脂層55
との積層構造になる。図中の、59は針状樹脂層残渣で、
発生過程は別途説明する。
脂層56は容易にエッチングされるので、最終的な多層レ
ジストマスク58の構造は、下層樹脂層54と中間樹脂層55
との積層構造になる。図中の、59は針状樹脂層残渣で、
発生過程は別途説明する。
【００１３】図３(f) 参照 そして、以後、下層樹脂層54と中間樹脂層55とが積層さ
れ、それぞれの層の開孔57B と57A からなる開孔57によ
って該積層体が配線形状に対応するパターン58A 、58B
にパターニングされた上記多層レジストマスク58を介
し、塩素系のガスをによるRIE 処理を行って多層レジス
トマスク58の開孔57内に表出するAl合金層53を選択的に
除去し、前記マスクパターン58A 、58B に整合するAl合
金配線53A、53B を形成し、次いでウエット処理または
ドライ処理により下層樹脂層54及び中間樹脂層55を除去
し、Al合金配線54A 、54B の形成工程が完了する。
れ、それぞれの層の開孔57B と57A からなる開孔57によ
って該積層体が配線形状に対応するパターン58A 、58B
にパターニングされた上記多層レジストマスク58を介
し、塩素系のガスをによるRIE 処理を行って多層レジス
トマスク58の開孔57内に表出するAl合金層53を選択的に
除去し、前記マスクパターン58A 、58B に整合するAl合
金配線53A、53B を形成し、次いでウエット処理または
ドライ処理により下層樹脂層54及び中間樹脂層55を除去
し、Al合金配線54A 、54B の形成工程が完了する。
【００１４】なお、図中の60はAl合金残渣パターンで、
発生過程は別途説明する。
発生過程は別途説明する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の多
層レジストプロセスは、以下に図４(a) 〜(c) 及び図５
(a) を参照して述べるような問題を生じていた。
層レジストプロセスは、以下に図４(a) 〜(c) 及び図５
(a) を参照して述べるような問題を生じていた。
【００１６】即ち、図４(a) （前記図３(e) の工程に対
応）に示すように、O2ガスによる異方性ドライエッチン
グ（RIE 処理）によりSi化合物からなる中間樹脂層55を
マスクにして下層樹脂層54をパターニングする際、図４
(b) に示すように、エッチング中にO2プラズマに叩かれ
るマスクの中間樹脂層55の表面からSi系物質55S がスパ
ッタして下層樹脂層54の被エッチング面54E 上に付着す
る。そのために、このO2ガスプラズマによりエッチング
されないSi系物質55S がエッチングマスクになってその
下部の下層樹脂層54が完全に除去されず、図４(c) 及び
図３(e) に示すように、下層樹脂層54のエッチングが終
わった時点で、その開孔57部に針状の樹脂残渣59が残留
する。
応）に示すように、O2ガスによる異方性ドライエッチン
グ（RIE 処理）によりSi化合物からなる中間樹脂層55を
マスクにして下層樹脂層54をパターニングする際、図４
(b) に示すように、エッチング中にO2プラズマに叩かれ
るマスクの中間樹脂層55の表面からSi系物質55S がスパ
ッタして下層樹脂層54の被エッチング面54E 上に付着す
る。そのために、このO2ガスプラズマによりエッチング
されないSi系物質55S がエッチングマスクになってその
下部の下層樹脂層54が完全に除去されず、図４(c) 及び
図３(e) に示すように、下層樹脂層54のエッチングが終
わった時点で、その開孔57部に針状の樹脂残渣59が残留
する。
【００１７】なお図５(a) は、上記従来の多層レジスト
プロセスによる多層レジストマスク58の形成面の走査顕
微鏡観察像の模式図で、58P は樹脂パターン、57は開孔
部、59は針状樹脂残渣を示す。
プロセスによる多層レジストマスク58の形成面の走査顕
微鏡観察像の模式図で、58P は樹脂パターン、57は開孔
部、59は針状樹脂残渣を示す。
【００１８】そのために、図４(d) に示すように、上記
開孔57を有する多層レジストマスク58を介してAl合金層
53を選択エッチングしAl合金配線53A 、53B を形成した
際に、配線の間隔部にAl合金の残渣パターン60が形成さ
れ、配線間のショート障害を誘発するという問題があっ
た。
開孔57を有する多層レジストマスク58を介してAl合金層
53を選択エッチングしAl合金配線53A 、53B を形成した
際に、配線の間隔部にAl合金の残渣パターン60が形成さ
れ、配線間のショート障害を誘発するという問題があっ
た。
【００１９】また、上記のような従来の多層レジストプ
ロセスをコンタクトホールの形成に用いた際には、コン
タクトホール内に絶縁膜の残渣パターンが残留し、コン
タクトホールの開口が不完全になって、コンタクト障害
やコンタクト抵抗の増大を招いていた。
ロセスをコンタクトホールの形成に用いた際には、コン
タクトホール内に絶縁膜の残渣パターンが残留し、コン
タクトホールの開口が不完全になって、コンタクト障害
やコンタクト抵抗の増大を招いていた。
【００２０】そこで本発明は、開孔部に不要な樹脂層残
渣が生ずることを防止した多層レジストマスクのパター
ニング方法を提供し、多層レジストマスクを介して行わ
れるエッチングの精度及び品質を高めることを目的とす
る。
渣が生ずることを防止した多層レジストマスクのパター
ニング方法を提供し、多層レジストマスクを介して行わ
れるエッチングの精度及び品質を高めることを目的とす
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、パタ
ーニングしようとする基体上に、酸素を用いてドライエ
ッチングすることが可能な第１の樹脂層を形成し、次い
で該第１の樹脂層上にシリコン化合物からなる第２の樹
脂層を形成し、次いで該第２の樹脂層をパターニング
し、次いで該パターニングされた第２の樹脂層をマスク
にし酸素を用いたドライエッチング手段により該第１の
樹脂層をパターニングして多層構造のレジストマスクを
形成する多層レジストプロセスを含み、 該多層レジス
トプロセスにおいて、該酸素を用いたドライエッチング
によりなされる該第１の樹脂層(4)のパターニングを、
別途、内壁面に、弗素系のガスによるプラズマ暴露処理
の施された後のエッチングチャンバ内において行う工程
を有する本発明による多層レジストマスクのパターニン
グ方法によって達成される。
ーニングしようとする基体上に、酸素を用いてドライエ
ッチングすることが可能な第１の樹脂層を形成し、次い
で該第１の樹脂層上にシリコン化合物からなる第２の樹
脂層を形成し、次いで該第２の樹脂層をパターニング
し、次いで該パターニングされた第２の樹脂層をマスク
にし酸素を用いたドライエッチング手段により該第１の
樹脂層をパターニングして多層構造のレジストマスクを
形成する多層レジストプロセスを含み、 該多層レジス
トプロセスにおいて、該酸素を用いたドライエッチング
によりなされる該第１の樹脂層(4)のパターニングを、
別途、内壁面に、弗素系のガスによるプラズマ暴露処理
の施された後のエッチングチャンバ内において行う工程
を有する本発明による多層レジストマスクのパターニン
グ方法によって達成される。
【００２２】
【作用】図１は本発明の原理説明用工程断面図である。
図中の、１は半導体基板、２は下地絶縁層、３は被パタ
ーニング基体、４はO2を用いたドライエッチングにより
エッチングされる第１の樹脂層、4Eは第１の樹脂層の被
エッチング面、５はSi化合物の樹脂からなり、O2を用い
たドライエッチングにより殆どエッチングされない第２
の樹脂層、7Aは第１の樹脂層に形成された開孔、7Bは第
２の樹脂層に形成された開孔、7Eは第１の樹脂層の被エ
ッチング面、７は多層樹脂（レジスト）マスクに形成さ
れた開孔、８は多層レジストマスクを示す。
図中の、１は半導体基板、２は下地絶縁層、３は被パタ
ーニング基体、４はO2を用いたドライエッチングにより
エッチングされる第１の樹脂層、4Eは第１の樹脂層の被
エッチング面、５はSi化合物の樹脂からなり、O2を用い
たドライエッチングにより殆どエッチングされない第２
の樹脂層、7Aは第１の樹脂層に形成された開孔、7Bは第
２の樹脂層に形成された開孔、7Eは第１の樹脂層の被エ
ッチング面、７は多層樹脂（レジスト）マスクに形成さ
れた開孔、８は多層レジストマスクを示す。
【００２３】本発明の方法においては、図１(a) に示す
ように、被パターニング基体３上に、該被パターニング
基体３の表面に形成されている図示しない凹凸段差を十
分に埋めて表面が平坦になるように厚く前記O2を用いた
ドライエッチングによりエッチングされる第１の樹脂層
４を塗布形成し、次いで該第１の樹脂層４上に前記O2プ
ラズマによりエッチングされないSi化合物の第２の樹脂
層５を塗布形成し、次いで該第２の樹脂層５に所定の形
状寸法を有する開孔7Bを形成する。なお開孔7Bの形成方
法は、図示しないが、第２の樹脂層上に感光性樹脂層を
形成し、露光現像を行って該感光性樹脂層に所定の形状
寸法を有する開孔を形成した後、この感光性樹脂層をマ
スクにしてRIE 処理により第２の樹脂層５をパターニン
グする方法、あるいは、第２の樹脂層に感光性を有する
Si化合物樹脂を用い、該第２の樹脂層を露光現像処理に
よりパターニングする方法の何れかにより形成される。
ように、被パターニング基体３上に、該被パターニング
基体３の表面に形成されている図示しない凹凸段差を十
分に埋めて表面が平坦になるように厚く前記O2を用いた
ドライエッチングによりエッチングされる第１の樹脂層
４を塗布形成し、次いで該第１の樹脂層４上に前記O2プ
ラズマによりエッチングされないSi化合物の第２の樹脂
層５を塗布形成し、次いで該第２の樹脂層５に所定の形
状寸法を有する開孔7Bを形成する。なお開孔7Bの形成方
法は、図示しないが、第２の樹脂層上に感光性樹脂層を
形成し、露光現像を行って該感光性樹脂層に所定の形状
寸法を有する開孔を形成した後、この感光性樹脂層をマ
スクにしてRIE 処理により第２の樹脂層５をパターニン
グする方法、あるいは、第２の樹脂層に感光性を有する
Si化合物樹脂を用い、該第２の樹脂層を露光現像処理に
よりパターニングする方法の何れかにより形成される。
【００２４】次いで、図１(b) に示すように、上記試料
を、別途、内部を弗素系のガスを用いてプラズマ暴露処
理してあるエッチングチャンバ内に挿入し、前記第２の
樹脂層５をマスクにしてO2ガスによるRIE 処理（O2 RI
E）を行い、前記第２の樹脂層５の開孔7B内に表出して
いる第１の樹脂層４を選択的にエッチングする。この
際、従来同様に、O2プラズマに照射されるエッチングマ
スクの第２の樹脂層５の表面からは、Si系物質がスパッ
タされる。しかし本発明の方法では、上記エッチングチ
ャンバの内壁面には、別途施されている前記弗素系ガス
のプラズマ暴露処理によって弗素や弗素化合物が吸着さ
れているので、上記第１の樹脂層２のエッチングに際し
て、O2ガス中には、チャンバ内壁面から放出されてプラ
ズマにより励起された弗素イオン（Ｆ+ ）や弗素ラジカ
ル（Ｆ. ）が混入し、このＦ+ やＦ.によって上記O2に
よるRIE 処理に際しSi化合物樹脂からなる第２の樹脂膜
５からスパッタされるSi系物質（主としてSi酸化物から
なる）は再び揮発性のSi弗化物(SiF4 と略記）に変えら
れてチャンバ外へ排出除去される。従って、第２の樹脂
層５の表面からスパッタされる上記Si系物質が、第１の
樹脂層４の被エッチング面4Eに堆積することはない。
を、別途、内部を弗素系のガスを用いてプラズマ暴露処
理してあるエッチングチャンバ内に挿入し、前記第２の
樹脂層５をマスクにしてO2ガスによるRIE 処理（O2 RI
E）を行い、前記第２の樹脂層５の開孔7B内に表出して
いる第１の樹脂層４を選択的にエッチングする。この
際、従来同様に、O2プラズマに照射されるエッチングマ
スクの第２の樹脂層５の表面からは、Si系物質がスパッ
タされる。しかし本発明の方法では、上記エッチングチ
ャンバの内壁面には、別途施されている前記弗素系ガス
のプラズマ暴露処理によって弗素や弗素化合物が吸着さ
れているので、上記第１の樹脂層２のエッチングに際し
て、O2ガス中には、チャンバ内壁面から放出されてプラ
ズマにより励起された弗素イオン（Ｆ+ ）や弗素ラジカ
ル（Ｆ. ）が混入し、このＦ+ やＦ.によって上記O2に
よるRIE 処理に際しSi化合物樹脂からなる第２の樹脂膜
５からスパッタされるSi系物質（主としてSi酸化物から
なる）は再び揮発性のSi弗化物(SiF4 と略記）に変えら
れてチャンバ外へ排出除去される。従って、第２の樹脂
層５の表面からスパッタされる上記Si系物質が、第１の
樹脂層４の被エッチング面4Eに堆積することはない。
【００２５】そして、図１(c) に示すように、形成が完
了した上記第１の樹脂層４と第２の樹脂層５とが積層さ
れてなる多層レジストマスクの開孔７の底面には、Si化
合物系残渣が存在することがなくなる。
了した上記第１の樹脂層４と第２の樹脂層５とが積層さ
れてなる多層レジストマスクの開孔７の底面には、Si化
合物系残渣が存在することがなくなる。
【００２６】故に、本発明に係る多層レジストプロセス
を用いて形成した多層レジストマスクを用いてパターニ
ングされる被エッチング基体のパターニング精度及び品
質は向上する。
を用いて形成した多層レジストマスクを用いてパターニ
ングされる被エッチング基体のパターニング精度及び品
質は向上する。
【００２７】
【実施例】以下本発明を、一実施例について、図２の工
程断面図及び図５(b) の多層樹脂マスク形成面の模式平
面図を参照し、具体的に説明する。
程断面図及び図５(b) の多層樹脂マスク形成面の模式平
面図を参照し、具体的に説明する。
【００２８】図２(a) 参照 本発明に係る多層レジストプロセスを用い例えば半導体
装置のAl合金配線を形成するに際しては、前記従来例同
様に、半導体基板11上の凹凸段差(hS ) を有する下地の
絶縁膜12上に、配線材料のアルミニウム（Al）合金層13
を形成する。
装置のAl合金配線を形成するに際しては、前記従来例同
様に、半導体基板11上の凹凸段差(hS ) を有する下地の
絶縁膜12上に、配線材料のアルミニウム（Al）合金層13
を形成する。
【００２９】図２(b) 参照 次いで、上記Al合金層13上に、表面の凹凸段差(hS ) を
完全に埋め表面が平坦化される例えば２μｍ程度の厚さ
に、酸素(O2)によるドライエッチングが可能な一般の有
機材料（レジストでも可）例えばクロロメチル化ポリス
チレン系樹脂(CMS) からなる下層樹脂層（第１の樹脂
層）14を塗布形成し、次いで、この表面が平坦化された
下層樹脂層14上に、シリコン（Si）化合物からなりO2プ
ラズマにより殆どエッチングされない樹脂例えばスピン
オングラス(SOG) のＺＢＴ（日本ゼオン製）からなる厚
さ 0.1〜0.3 μｍ程度の中間樹脂層（第２の樹脂層）15
を塗布形成し、次いでその上に、通常の電子ビーム露光
用レジストの例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等
からなる厚さ 0.5μｍ程度の感光性上層樹脂層16を形成
する。
完全に埋め表面が平坦化される例えば２μｍ程度の厚さ
に、酸素(O2)によるドライエッチングが可能な一般の有
機材料（レジストでも可）例えばクロロメチル化ポリス
チレン系樹脂(CMS) からなる下層樹脂層（第１の樹脂
層）14を塗布形成し、次いで、この表面が平坦化された
下層樹脂層14上に、シリコン（Si）化合物からなりO2プ
ラズマにより殆どエッチングされない樹脂例えばスピン
オングラス(SOG) のＺＢＴ（日本ゼオン製）からなる厚
さ 0.1〜0.3 μｍ程度の中間樹脂層（第２の樹脂層）15
を塗布形成し、次いでその上に、通常の電子ビーム露光
用レジストの例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等
からなる厚さ 0.5μｍ程度の感光性上層樹脂層16を形成
する。
【００３０】図２(c) 参照 次いで、電子ビームによる所定のパターン露光と現像を
行い、それによって上層樹脂層16に、この上層樹脂層16
を配線形状パターン16A 、16B にパターニングする開孔
17C を形成する。
行い、それによって上層樹脂層16に、この上層樹脂層16
を配線形状パターン16A 、16B にパターニングする開孔
17C を形成する。
【００３１】図２(d) 参照 次いで、上記開孔17C の形成された上層樹脂層16をマス
クにし、弗素系のガスによるRIE 処理を行い、前記Si化
合物樹脂のＺＢＴ（日本ゼオン製）からなる中間樹脂層
15を選択的にエッチング除去し、該中間樹脂層15に、前
記開孔17C に整合して該中間樹脂層15を配線形状パター
ン15A 、15B にパターニングする開孔17B を形成する。
このようにしてパターニングがなされた中間樹脂層15
は、下層樹脂層14を配線形状にパターニングする際のエ
ッチングマスクに用いる。
クにし、弗素系のガスによるRIE 処理を行い、前記Si化
合物樹脂のＺＢＴ（日本ゼオン製）からなる中間樹脂層
15を選択的にエッチング除去し、該中間樹脂層15に、前
記開孔17C に整合して該中間樹脂層15を配線形状パター
ン15A 、15B にパターニングする開孔17B を形成する。
このようにしてパターニングがなされた中間樹脂層15
は、下層樹脂層14を配線形状にパターニングする際のエ
ッチングマスクに用いる。
【００３２】なお、上記同様に下層樹脂層14のパターニ
ングに用いるエッチングマスクは、図示しないが、中間
樹脂層15に対応する第２の樹脂層に感光性Si化合物樹脂
の例えばポリメチルシルセスキオキサン(PMSS)層を用
い、該PMSS層に電子ビーム露光によりパターンを描画し
た後、該PMSS層を例えばメチルイソプチルケトンを用い
現像する方法により形成してもよい。但し、この場合
は、本実施例における感光性上層樹脂層16は用いない。
ングに用いるエッチングマスクは、図示しないが、中間
樹脂層15に対応する第２の樹脂層に感光性Si化合物樹脂
の例えばポリメチルシルセスキオキサン(PMSS)層を用
い、該PMSS層に電子ビーム露光によりパターンを描画し
た後、該PMSS層を例えばメチルイソプチルケトンを用い
現像する方法により形成してもよい。但し、この場合
は、本実施例における感光性上層樹脂層16は用いない。
【００３３】図２(e) 参照 次いで、上記中間樹脂層15のパターニングを終わった試
料を、別途、20〜30sccm程度の弗素系のガスの例えば４
弗化炭素(CF4) 、３弗化メタン(CHF3)等を流し、0.1 to
rr程度の減圧状態にして 300W 程度の高周波電力により
発生させたプラズマにより内壁面を暴露処理した平行平
板型のエッチングチャンバ内に挿入し、400 〜500sccm
程度のO2ガスを流入し、例えば0.03〜0.05torr程度の減
圧下において 300W 程度の高周波電力を印加してRIE 処
理を行い、前記O2プラズマによりエッチングされない中
間樹脂層15をマスクにして該中間樹脂層15の開孔17B 内
に表出する下層樹脂層14を選択的にエッチング除去し、
該下層樹脂層14に前記中間樹脂層15の開孔17B に整合し
該下層樹脂層14を配線形状パターン14A 、14B にパター
ニングする開孔17A を形成し、配線形状の積層樹脂パタ
ーン18A 、18B を有する本発明に係る多層樹脂（レジス
ト）マスク18を完成させる。ここで、感光性上層樹脂層
16はO2プラズマによりエッチングされるので消滅する。
料を、別途、20〜30sccm程度の弗素系のガスの例えば４
弗化炭素(CF4) 、３弗化メタン(CHF3)等を流し、0.1 to
rr程度の減圧状態にして 300W 程度の高周波電力により
発生させたプラズマにより内壁面を暴露処理した平行平
板型のエッチングチャンバ内に挿入し、400 〜500sccm
程度のO2ガスを流入し、例えば0.03〜0.05torr程度の減
圧下において 300W 程度の高周波電力を印加してRIE 処
理を行い、前記O2プラズマによりエッチングされない中
間樹脂層15をマスクにして該中間樹脂層15の開孔17B 内
に表出する下層樹脂層14を選択的にエッチング除去し、
該下層樹脂層14に前記中間樹脂層15の開孔17B に整合し
該下層樹脂層14を配線形状パターン14A 、14B にパター
ニングする開孔17A を形成し、配線形状の積層樹脂パタ
ーン18A 、18B を有する本発明に係る多層樹脂（レジス
ト）マスク18を完成させる。ここで、感光性上層樹脂層
16はO2プラズマによりエッチングされるので消滅する。
【００３４】なお上記O2ガスによるRIE 処理において、
前述したように、別途の前記弗素系ガスによるプラズマ
処理によりエッチングチャンバの内壁に吸着されていた
弗素系物質の例えば上記CF4 、CHF3等はO2ガス中に放出
され、プラズマにより励起されて、弗素イオン（Ｆ+ ）
や弗素ラジカル（Ｆ. ）を形成するため、O2RIE 処理に
際してのイオンの衝撃によりSi化合物樹脂の前記ＺＢＴ
からなる中間樹脂層（第２の樹脂層）15の表面からスパ
ッタされる例えば酸化シリコン等のSi系物質は上記Ｆ+
やＦ. と反応して揮発性の弗化物例えば４弗化シリコン
（SiF4）等に変化し、エッチングチャンバ外に排出され
る。従って、完成された上記多層樹脂（レジスト）マス
ク18の開孔17の底面、即ち開孔17内に表出するAl合金層
13面に、Si系物質残渣の微小パターンが残留することは
ない。
前述したように、別途の前記弗素系ガスによるプラズマ
処理によりエッチングチャンバの内壁に吸着されていた
弗素系物質の例えば上記CF4 、CHF3等はO2ガス中に放出
され、プラズマにより励起されて、弗素イオン（Ｆ+ ）
や弗素ラジカル（Ｆ. ）を形成するため、O2RIE 処理に
際してのイオンの衝撃によりSi化合物樹脂の前記ＺＢＴ
からなる中間樹脂層（第２の樹脂層）15の表面からスパ
ッタされる例えば酸化シリコン等のSi系物質は上記Ｆ+
やＦ. と反応して揮発性の弗化物例えば４弗化シリコン
（SiF4）等に変化し、エッチングチャンバ外に排出され
る。従って、完成された上記多層樹脂（レジスト）マス
ク18の開孔17の底面、即ち開孔17内に表出するAl合金層
13面に、Si系物質残渣の微小パターンが残留することは
ない。
【００３５】その状態を確認したのが、図５(b) の多層
レジストマスク18形成面の走査顕微鏡観察像模式図で、
この図のように、多層レジストマスク18の開孔部17内に
表出するAl合金層13の上面にSi系物質残渣は存在しない
ことが確認された。なお、図中の18P は樹脂パターンを
示す。
レジストマスク18形成面の走査顕微鏡観察像模式図で、
この図のように、多層レジストマスク18の開孔部17内に
表出するAl合金層13の上面にSi系物質残渣は存在しない
ことが確認された。なお、図中の18P は樹脂パターンを
示す。
【００３６】図２(f) 参照 次いで、上記多層樹脂（レジスト）マスク18をエッチン
グマスクにし、塩素系のガスによるRIE 処理を行って多
層樹脂（レジスト）マスク18の開孔17内に表出するAl合
金層13を選択的にエッチング除去し、前記積層樹脂パタ
ーン18A 、18Bに整合するAl合金配線13A 、13B を形成
し、次いでウエット処理またはドライ処理により下層樹
脂層14を除去し、且つ中間樹脂層15リフトオフして、Al
合金配線の形成工程が完了する。
グマスクにし、塩素系のガスによるRIE 処理を行って多
層樹脂（レジスト）マスク18の開孔17内に表出するAl合
金層13を選択的にエッチング除去し、前記積層樹脂パタ
ーン18A 、18Bに整合するAl合金配線13A 、13B を形成
し、次いでウエット処理またはドライ処理により下層樹
脂層14を除去し、且つ中間樹脂層15リフトオフして、Al
合金配線の形成工程が完了する。
【００３７】なお、ここで、前記のように、多層レジス
トマスク18の開孔17の底面に即ち該開孔17内に表出する
Al合金層13面にSi系物質残渣からなる微小パターンが残
留することがないのでAl合金配線13A 、13B 等の離間部
に表出する下地絶縁膜12上にAl合金の残渣パターンが形
成されることはなく配線の形成精度及び配線間の良好な
絶縁性が確保される。
トマスク18の開孔17の底面に即ち該開孔17内に表出する
Al合金層13面にSi系物質残渣からなる微小パターンが残
留することがないのでAl合金配線13A 、13B 等の離間部
に表出する下地絶縁膜12上にAl合金の残渣パターンが形
成されることはなく配線の形成精度及び配線間の良好な
絶縁性が確保される。
【００３８】上記のように本発明に係る多層レジストプ
ロセスによれば、凹凸段差を有する被パターニング層上
に、高精度で、しかも開孔部に不要な樹脂残渣パターン
が残留することのない多層レジストマスクを形成するこ
とができる。従って本発明によれば、段差を有する配線
層のパターニングに際してはパターン精度の向上及び配
線層残渣によるパターン間の絶縁性劣化の防止が図れ、
また段差を有する絶縁層に対するコンタクトホールのパ
ターニングに際してはパターン精度の向上及び絶縁層残
渣によるコンタクト障害の防止が図れる。
ロセスによれば、凹凸段差を有する被パターニング層上
に、高精度で、しかも開孔部に不要な樹脂残渣パターン
が残留することのない多層レジストマスクを形成するこ
とができる。従って本発明によれば、段差を有する配線
層のパターニングに際してはパターン精度の向上及び配
線層残渣によるパターン間の絶縁性劣化の防止が図れ、
また段差を有する絶縁層に対するコンタクトホールのパ
ターニングに際してはパターン精度の向上及び絶縁層残
渣によるコンタクト障害の防止が図れる。
【００３９】また、本発明は、レベンソン型位相シフト
レチクルのように表面に段差を有するフォトマスクの遮
光膜のパターニングに際しても有効に適用され、パター
ニング精度の向上及び以上パターンの発生防止の効果を
生ずる。
レチクルのように表面に段差を有するフォトマスクの遮
光膜のパターニングに際しても有効に適用され、パター
ニング精度の向上及び以上パターンの発生防止の効果を
生ずる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、異常
パターンの形成されない高精度の多層レチクルマスクが
形成できる。従って本発明は、表面に大きな段差が形成
される高集積度の半導体装置や、レベンソン型位相シフ
トレチクル等のフォトマスクの、品質及び信頼性の向上
に寄与するところが大きい。
パターンの形成されない高精度の多層レチクルマスクが
形成できる。従って本発明は、表面に大きな段差が形成
される高集積度の半導体装置や、レベンソン型位相シフ
トレチクル等のフォトマスクの、品質及び信頼性の向上
に寄与するところが大きい。
【図１】 本発明の原理説明用工程断面図
【図２】 本発明の一実施例の工程断面図
【図３】 従来の多層レジストプロセスの工程断面図
【図４】 従来の問題点を示す工程断面図
【図５】 多層レジストマスク形成面の走査顕微鏡観察
像模式図
像模式図
１ 半導体基板 ２ 下地絶縁層 ３ 被パターニング基体 ４ O2を用いたドライエッチングによりエッチングされ
る第１の樹脂層 4E 第１の樹脂層の被エッチング面 ５ Si化合物の樹脂からなる第２の樹脂層 ７ 多層樹脂マスクの開孔 7A 第１の樹脂層の開孔 7B 第２の樹脂層の開孔 7E 第１の樹脂層の被エッチング面 ８ 多層レジストマスク
る第１の樹脂層 4E 第１の樹脂層の被エッチング面 ５ Si化合物の樹脂からなる第２の樹脂層 ７ 多層樹脂マスクの開孔 7A 第１の樹脂層の開孔 7B 第２の樹脂層の開孔 7E 第１の樹脂層の被エッチング面 ８ 多層レジストマスク
Claims (3)
- 【請求項１】 パターニングしようとする基体(3) 上
に、酸素を用いてドライエッチングすることが可能な第
１の樹脂層(4) を形成し、次いで該第１の樹脂層(4) 上
にシリコン化合物からなる第２の樹脂層(5) を形成し、
次いで該第２の樹脂層(5) をパターニングし、次いで該
パターニングされた第２の樹脂層(5) をマスクにし酸素
を用いたドライエッチング手段により該第１の樹脂層
(4) をパターニングして多層構造のレジストマスク(8)
を形成する多層レジストプロセスを含み、 該多層レジ
ストプロセスにおいて、該酸素を用いたドライエッチン
グによりなされる該第１の樹脂層(4) のパターニング
を、 別途、内壁面に、弗素系のガスによるプラズマ暴露処理
の施された後のエッチングチャンバ内において行う工程
を有することを特徴とする多層レジストマスクのパター
ニング方法。 - 【請求項２】 前記第２の樹脂層のパターニングが、該
第２の樹脂層上にレジスト層を形成してパターニング
し、該パターニングされたレジスト層をマスクにして該
第２の樹脂層を選択エッチングする工程によりなされる
ことを特徴とする請求項１記載の多層レジストマスクの
パターニング方法。 - 【請求項３】 前記第２の樹脂層のパターニングが、該
第２の樹脂層に感光性を有するシリコン化合物樹脂を用
い、該第２の樹脂層に対して露光及び現像を行う工程に
よってなされることを特徴とする請求項１記載の多層レ
ジストマスクのパターニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4626694A JPH07263293A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 多層レジストマスクのパターニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4626694A JPH07263293A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 多層レジストマスクのパターニング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263293A true JPH07263293A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12742421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4626694A Withdrawn JPH07263293A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | 多層レジストマスクのパターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263293A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005344A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体パターン形成方法 |
| JP2011258769A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光デバイスの製造方法 |
-
1994
- 1994-03-17 JP JP4626694A patent/JPH07263293A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006005344A (ja) * | 2004-06-17 | 2006-01-05 | Samsung Electronics Co Ltd | 半導体パターン形成方法 |
| JP2011258769A (ja) * | 2010-06-09 | 2011-12-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体光デバイスの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010605 |