JPH09232315A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
クトホールを形成することに伴なうゴミの発生を防止す
ること。 【解決手段】ウェーハの絶縁膜1にコンタクトホール6
を形成するために、ステップ式投影露光装置とハーフト
ーン位相シフトマスクを用いてステップ露光する。配線
層8aを形成するための露光を慣用の透過型マスクを用
いて行なうとき、スクライブ領域中心線近傍におけるハ
ーフトーン位相シフトマスクによる露光時のショットの
重なり部である四重露光部に形成される第2の開口7と
その周辺を覆ってフォトレジスト膜9Aを形成する。こ
れによりスクライブ領域からAl−Si−Cu合金膜8
を異方性エッチングで除去するとき第2の開口7側壁に
残滓ができるのを防止する。
Description
方法に関し、特に、ハーフトーン位相シフト法を用いる
半導体装置の製造方法に関する。
集積化・微細化が進められている。近年では、プロセス
マージンの拡大のためハーフトーン位相シフト法が開発
され、主流となりつつある。ハーフトーン位相シフト法
は、マスクパターンを、光透過率1〜16%、光透過部
に対し光位相差が180±10°以内の半透明膜で形成
されたマスクを用いて、フォトリソグラフィー法を行う
方法である。この方法によると、マスクパターンエッジ
部分での光位相反転効果によりエッジ部分での急峻な像
強度(シフタエッジ作用)を得て、解像度を向上させる
ことができる。しかしながら、ハーフトーン位相シフト
法を用いると、1〜16%の光透過率を有する半透明膜
をマスクに使用しているため、パターンのレジスト膜の
膜減りが起こるという問題点があった。これについて
は、特開平5−197160号公報に示されているよう
に、フォトレジスト膜の表面を硬化させることなどで対
応していた。
ターンをウェーハ上のフォトレジスト膜に転写すると
き、一回の露光で照射される領域(ショット)は少なく
とも1つのチップ領域をカバーするように設定される
が、各ステップ毎の位置合せずれによるショット間の隙
間が生じないように一定寸法のリピートマージンを取っ
ている。図5を参照すると、あるショットAの縁はウェ
ーハ上のチップ領域を区画するスクライブ領域上にくる
が、スクライブ領域中心線101−1,101−2から
リピートマージン102(例えば2μm)だけ外側には
み出すようになっている。
きは、複数のショットの重なり部分(これを多重露光部
と記す)が生じる。ハーフトーン位相シフト法では多重
露光部に関係して次のような問題がある。
トホールの形成に良く利用される。図6(a)に示すよ
うにシリコン基板1上の絶縁膜2にコンタクトホールを
形成するため、フォトレジスト膜3を形成し、ハーフト
ーン位相シフトマスクを用いてステップ露光を行ない現
像することによりチップ領域I上にコンタクトホール形
成用の開口4を設ける。このとき、四重露光部(図5の
103)上にも開口5が形成されてしまいがちである。
ハーフトーン位相シフトマスクの半透明膜を透過した光
によって四回露光されるからである。現状ではこのよう
な四重露光部でフォトレジスト膜に開口が形成されるの
を十分に防ぐことはできない。次に、このフォトレジス
ト膜3をマスクとして絶縁膜2をエッチングすることに
より、図6(b)に示すように、コンタクトホール6を
形成する。このとき、四重露光部にも開口7が形成され
る。次に、Al−Si−Cu合金膜8などの導電膜を形
成し配線層を形成するためのフォトレジスト膜9を形成
する。スクライブ領域II上にはフォトレジスト膜9は
形成しない。スクライビングにより個片化するときに導
電物が飛散するのを回避するためである。次に、フォト
レジスト膜9をマスクとしてAl−Si−Cu合金膜8
をパターニングして配線層8aを形成する。このとき開
口7の側壁にAl−Si−Cuの残滓10が存在し易
い。
トーン位相シフトマスクを利用してステップ露光により
ウェーハ上の絶縁膜にコンタクトホールを形成すると、
スクライブ領域の多重露光部にも開口が形成されてしま
う結果、次に行なう配線層の形成時にその開口側壁に導
電性の残滓が存在することになり、洗浄工程などで剥れ
てしまいゴミ発生の原因となって歩留りや信頼性が低下
するという問題があった。
マスクを利用してコンタクトホールを形成するのに伴な
うゴミの発生を防止できる半導体装置の製造方法を提供
することにある。
造方法は、ステップ式投影露光機を使用することによ
り、ハーフトーン位相シフトマスクを利用してウェーハ
のチップ領域上の絶縁膜に第1の開口を設ける第1の工
程及び前記第1の工程の次に導電膜を全面に堆積し前記
第1の工程における複数ショットのスクライブ領域での
重なり部分である四重露光部の前記絶縁膜に形成される
第2の開口とその周辺部には少なくとも前記導体膜を残
すようにパターニングする第2工程を含むというもので
ある。
露光を行なうことができる。
法を前記導電膜の層次に応じて順次に大きくすることが
できる。
を残しておくので、第2の開口側壁に洗浄工程で剥れ易
い残滓はできない。
いて説明する。
リコン基板の表面に図示しないフィールド酸化膜,ゲー
ト絶縁膜,ゲート電極,ソース・ドレイン領域を形成し
た後、厚さ500nmの酸化シリコン膜(層間絶縁膜
2)を形成し、例えば前述のソース・ドレイン領域に達
するコンタクトホールを形成するためのフォトレジスト
膜3を形成する。このとき、ハーフトーン位相シフトマ
スクを利用してウェーハ状態でステップ露光を行なうこ
とによりコンタクトホール形成用の開口4を形成する
が、スクライブ領域II上の四重露光部にも開口5が形
成されてしまう。これは従来の技術の項で説明した通り
である。
層間絶縁膜2をエッチングして、図1(b)に示すよう
にコンタクトホール6(第1の開口)を形成するが、四
重露光部にも第2の開口7が形成される。次に、Al−
Si−Cu膜8などの導電膜を形成し配線層を形成るた
めのフォトレジスト膜9Aを形成する。このとき第2の
開口7とその周辺部上にもフォトレジスト膜9Aを形成
する。このときの露光用マスクは、位相シフトマスクが
提案される以前から慣用されているマスク(これを透過
率型マスクと記すことにする)を使用する。
いて四重露光部103(リピートマージン102が2μ
mのとき、4μm×4μmの領域)をカバーするよう
に、例えば6μm×6μmの四角形領域104に露光光
が投射されないようにマスクが長方形状のときその四隅
に遮光膜を設けておけばよい。ただし、ポジ型フォトレ
ジスト及びネガ型フォトマスクを用いるものとする。
てAl−Si−Cu合金膜8を異方性エッチングして図
1(c)に示すように、配線層8a及び導電膜パターン
8bを形成する。次に、単層配線半導体装置の場合は、
スクライブ領域IIの層間絶縁膜2のうち導電膜パター
ン8bで覆われていない部分を除去する。多層配線半導
体装置の場合には、図1(d)に示すように厚さ400
nmの酸化シリコン膜(層間絶縁膜11)を堆積し、配
線層8a上にコンタクトホールを形成するための開口1
3を有するフォトレジスト膜12をハーフトーン位相シ
フトマスクを利用して形成する。導電膜パターン8b上
方にも開口14が形成される。次に、フォトレジスト膜
12をマスクとして層間絶縁膜11をエッチングして、
図1(e)に示すように、開口15,16を形成する。
導電膜を形成し、上層の配線層を形成するためのフォト
レジスト膜18を透過型マスクを使用して形成する。こ
のとき開口16とその周辺部上に、導電膜パターン8b
エッジ部に生じる層間絶縁膜11の段差を覆うようにフ
ォトレジスト膜が残るようにする。次に、Al−Si−
Cu合金膜17を異方性エッチングすることにより、図
2(a)に示すように配線層17a,導電膜パターン1
7bを形成する。導電膜パターン17bの寸法を導電膜
パターン8bと同程度にするときは、段差19の側壁に
Al−Si−Cu合金の残滓ができてしまうので、それ
を防ぐため導電膜パターン17bの寸法を例えば8μm
×8μm程度に大きくしてある。2層配線半導体装置の
場合は、次に、図2(b)に示すように、スクライブ領
域IIの層間絶縁膜2,11を除去する。スクライブ領
域IIの一部には層間絶縁膜と導電膜パターンの積層物
が残るが、スクライブ領域の寸法(例えば幅100μ
m)に比較するとその占有面積は小さいのでスクライビ
ング時の導電性の飛沫による歩留り低下は殆んどない。
3層配線以上の半導体装置を形成するには、同様の手順
を繰り返し行えばよい。その場合、四重露光部に残す導
電膜パターンの寸法は上層にいくほど順次大きくする。
におけるウェーハ当り(チップ数260)のゴミ数(図
4(a))及び収率(図4(b))を従来例と比較して
示す。ただし、ゴミ数はマスクのパターン欠陥などの試
験に使用する自動外観検査装置を使用してカウントし
た。この装置では、少なくとも大きさ0.5μm程度以
上のゴミの計数が可能である。ゴミ数は50〜70個か
ら10個以下に低減され、収率は数パーセント向上し、
ロット間のばらつきも少なくなることが確認できた。
の絶縁膜に、ステップ式投影露光機を使用してハーフト
ーン位相シフトマスクを用いて第1の開口を形成した後
導電膜を堆積しパターニングする際に四重露光部の絶縁
膜に形成される第2の開口とその周辺部にも導電膜パタ
ーンが残るようにしたので、スクライブ領域の全域から
導電膜をエッチングにより除去する場合に第2の開口側
壁に導電膜の残滓ができるのを回避することができる。
従って、この残滓が洗浄工程などで剥れてゴミとなるこ
とによる歩留りや信頼性の低下を防止できる効果があ
る。
(a)〜(e)に分図して示す工程順断面図である。
程順断面図である。
平面図である。
ためのゴミ数(図4(a))及び収率(図4(b))を
ロット別に示すグラフである。
露光時の多重露光部を示す平面図である。
に分図して示す工程順断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ステップ式投影露光機を使用することに
より、ハーフトーン位相シフトマスクを利用してウェー
ハのチップ領域上の絶縁膜に第1の開口を設ける第1の
工程及び前記第1の工程の次に導電膜を全面に堆積し前
記第1の工程における複数ショットのスクライブ領域で
の重なり部分である四重露光部の前記絶縁膜に形成され
る第2の開口とその周辺部には少なくとも前記導体膜を
残すようにパターニングする第2工程を含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 第2の工程では透過率型マスクを使用し
て露光を行なう請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 四重露光部に残す導電膜のパターン寸法
を前記導電膜の層次に応じて順次に大きくする請求項1
又は2記載の半導体装置の製造方法。
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