JPH11154703A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH11154703A
JPH11154703A JP31970097A JP31970097A JPH11154703A JP H11154703 A JPH11154703 A JP H11154703A JP 31970097 A JP31970097 A JP 31970097A JP 31970097 A JP31970097 A JP 31970097A JP H11154703 A JPH11154703 A JP H11154703A
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JP
Japan
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resist
film
contact hole
forming
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP31970097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsukasa Azuma
司 東
Masaki Narita
雅貴 成田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method by which the forming accuracy of a pattern can be improved by preventing an organic reflection preventing film or resist from being buried in a contact hole by hot reflow and reflection from a step section when the resist is exposed to light. SOLUTION: In a semiconductor device manufacturing method for forming multilayered wiring, the diameter of a contact hole formed through a base substrate is substantially made smaller by forming a reflection preventing film 15 of TiO2 on the surface of the substrate by the sputtering method. Then, after an organic reflection preventing film 16 and a resist 17 are successively applied to the film 15, a wiring pattern is formed by patterning the resist 17. Thereafter, a groove 18 for wiring is formed by selectively etching the part of the base substrate in the upper section of the contact hole by using the resist 17 as a mask and the groove 18 and contact hole are filled up by forming an Al film 19 in the groove 18 and contact hole.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線工程等で
利用されるデュアル・ダマシン・プロセス(DualDamasc
ene Process:コンタクト孔先形成プロセス)を利用し
た半導体装置の製造方法に係わり、特に反射防止技術の
改良をはかった半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual damascene process (Dual Damasc
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device using an ene process (contact hole forming process), and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device with improved antireflection technology.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の製造方法において、
層間絶縁膜にコンタクトホール及び該コンタクトホール
とつながる上層配線用の溝を形成し、コンタクトホール
及び配線用溝を導電体で埋め込むことにより多層配線等
を実現する、デュアル・ダマシン・プロセスが注目され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, in a method of manufacturing a semiconductor device,
A dual damascene process that forms a contact hole and a groove for an upper layer wiring connected to the contact hole in an interlayer insulating film and embeds the contact hole and the groove for the wiring with a conductor to realize a multilayer wiring and the like has been attracting attention. I have.

【0003】このデュアル・ダマシン・プロセスでは、
1回目の露光により第1のレジストに開口パターンを形
成し、これをマスクに層間絶縁膜に下地配線と接続する
ためのコンタクトホールを形成し、2回目の露光により
第2のレジストに配線パターンを形成し、これをマスク
に層間絶縁膜にコンタクトホール上部とつながる上層配
線用溝を形成する。そして、コンタクトホール及び配線
用溝内に導電体を埋め込み形成した後、CMP(Chemec
al Mechanical Polishing )等でエッチバックすること
により表面を平坦化する。このプロセスでは、工程が簡
略化されると共に表面が平坦となるため、その後のリソ
グラフィ工程を平坦な表面上で行うことができ、パター
ン加工精度の向上等をはかることが可能となる。
[0003] In this dual damascene process,
An opening pattern is formed in the first resist by the first exposure, a contact hole for connecting to the underlying wiring is formed in the interlayer insulating film using the mask as a mask, and a wiring pattern is formed in the second resist by the second exposure. Then, using this as a mask, an upper layer wiring groove is formed in the interlayer insulating film to be connected to the upper portion of the contact hole. After a conductor is buried and formed in the contact hole and the wiring groove, CMP (Chemec
The surface is flattened by etching back with al Mechanical Polishing). In this process, the process is simplified and the surface is flat, so that the subsequent lithography process can be performed on the flat surface, and the pattern processing accuracy can be improved.

【0004】ところで、被加工基板上に塗布形成された
レジストに所望パターンを露光する場合、下地基板から
の反射によりレジストが再露光しパターンの解像性の劣
化を招く問題がある。このため、レジストを塗布形成す
る前に、下地基板の表面に有機反射防止膜等を塗布形成
する方法が採用されている。
When a desired pattern is exposed on a resist applied and formed on a substrate to be processed, there is a problem that the resist is re-exposed due to reflection from an underlying substrate and the resolution of the pattern is deteriorated. For this reason, a method of applying and forming an organic antireflection film or the like on the surface of a base substrate before applying and forming a resist has been adopted.

【0005】図6に、従来の塗布型反射防止膜を、デュ
アル・ダマシン・プロセスの2回目の露光に用いた場合
の工程断面図を示す。図6(a)は、1回目の露光によ
りレジスト3に開口を形成し、これをマスクに層間絶縁
膜2に下層配線1と接続するためのコンタクトホール4
を開口した状態である。図6(b)は、図6(a)に示
す下地基板の表面上に有機反射防止膜6及びレジスト7
を順に塗布し、2回目の露光によりレジスト7に配線パ
ターンを形成した状態である。図6(c)は、レジスト
7をマスクに下地基板(層間絶縁膜2)を選択エッチン
グした状態である。
FIG. 6 is a sectional view showing a process in which a conventional coating type antireflection film is used for the second exposure in a dual damascene process. FIG. 6A shows an opening formed in the resist 3 by the first exposure, and a contact hole 4 for connecting the lower wiring 1 to the interlayer insulating film 2 using the opening as a mask.
Are open. FIG. 6B shows an organic antireflection film 6 and a resist 7 on the surface of the underlying substrate shown in FIG.
Are sequentially applied, and a wiring pattern is formed on the resist 7 by the second exposure. FIG. 6C shows a state in which the underlying substrate (interlayer insulating film 2) is selectively etched using the resist 7 as a mask.

【0006】通常の塗布型反射防止膜では、図6(b)
に示したように、デュアル・ダマシン・プロセス特有の
深く急峻な段差部で被覆特性が著しく劣化する。このた
め、段差角部での反射を防止することが困難となり、2
回目の露光におけるレジストパターン形成精度が低下
し、これをマスクに用いて形成する配線用溝の加工精度
や加工形状等も低下する。また、熱リフローの傾向が強
い塗布型反射防止膜の場合、深く急峻なコンタクトホー
ルを完全に埋め込んでしまう傾向があり、後工程のエッ
チング後の剥離が困難となる。さらに、レジストも熱リ
フローによりコンタクトホールを埋め込む傾向があり、
現像時におけるコンタクトホール内のレジストの剥離が
難しくなる。
FIG. 6 (b) shows a conventional coating type antireflection film.
As shown in (1), the coating characteristics are significantly degraded at the deep and steep steps unique to the dual damascene process. For this reason, it is difficult to prevent reflection at the step corner, and
The accuracy of forming a resist pattern in the second exposure is reduced, and the processing accuracy, processed shape, and the like of a wiring groove formed using the resist pattern as a mask are also reduced. In the case of a coating type antireflection film having a strong tendency of thermal reflow, a deep and steep contact hole tends to be completely buried, which makes it difficult to peel off after etching in a later step. Furthermore, the resist tends to fill the contact hole by thermal reflow,
It becomes difficult to remove the resist in the contact hole during development.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、デュ
アル・ダマシン・プロセスの2回目の露光に際して、塗
布型の有機反射防止膜を用いると、有機反射防止膜やレ
ジストの熱リフローによるコンタクトホール内への埋め
込みが生じ、後工程のエッチング後の剥離の問題があ
る。さらに、有機反射防止膜は急峻な段差部で被覆特性
が悪いので、段差部からの反射を防止することができ
ず、これによりパターン加工精度の低下を招く問題があ
った。
As described above, conventionally, when a coating type organic anti-reflection film is used at the time of the second exposure in the dual damascene process, the organic anti-reflection film and the inside of the contact hole due to thermal reflow of the resist are used. And there is a problem of separation after etching in a later step. Furthermore, since the organic antireflection film has poor coating characteristics at a steep step portion, reflection from the step portion cannot be prevented, thereby causing a problem of lowering pattern processing accuracy.

【0008】本発明は、上記の事情を考慮して成された
もので、その目的とするところは、有機反射防止膜やレ
ジスト等の熱リフローによるコンタクトホール内への埋
め込みを防止することができ、且つレジスト露光の際に
おける段差部からの反射を防止することができ、パター
ン加工精度の向上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。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent an organic antireflection film or a resist from being buried in a contact hole due to thermal reflow. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which can prevent reflection from a step portion during resist exposure and can improve pattern processing accuracy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
即ち、本発明(請求項1)は、多層配線等を形成するた
めの半導体装置の製造方法において、段差を有する基板
表面上に金属酸化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レジストを塗布形成する工程
と、前記段差部が露出するように前記レジストを露光し
てパターニングする工程と、前記レジストをマスクに前
記基板の段差上部を選択エッチングする工程とを含むこ
とを特徴とする。
(Structure) In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following structure.
That is, according to the present invention (claim 1), in a method of manufacturing a semiconductor device for forming a multilayer wiring or the like, a step of forming an antireflection film made of a metal oxide film on a surface of a substrate having a step; A step of applying and forming a resist on a film, a step of exposing and patterning the resist so that the step portion is exposed, and a step of selectively etching the step upper portion of the substrate using the resist as a mask. Features.

【0010】また、本発明(請求項2)は、多層配線等
を形成するための半導体装置の製造方法において、コン
タクトホールが形成された下地基板表面上に金属酸化膜
からなる反射防止膜を形成し、該反射防止膜によりコン
タクトホールの開口径を実質的に小さくする工程と、前
記反射防止膜上にレジストを塗布形成する工程と、前記
レジストを露光して該レジストに開口を形成する工程
と、前記レジストをマスクに前記基板のコンタクトホー
ル上部を選択エッチングする工程と、前記コンタクトホ
ール内に導電体を埋め込み形成する工程とを含むことを
特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device for forming a multilayer wiring or the like, wherein an anti-reflection film made of a metal oxide film is formed on a surface of a base substrate in which a contact hole is formed. A step of substantially reducing the opening diameter of the contact hole by the antireflection film; a step of applying and forming a resist on the antireflection film; and a step of exposing the resist to form an opening in the resist. Selectively etching an upper portion of the contact hole of the substrate using the resist as a mask; and burying a conductor in the contact hole.

【0011】また、本発明(請求項3)は、多層配線等
を形成するための半導体装置の製造方法において、コン
タクトホールが形成された下地基板表面上に金属酸化膜
からなる反射防止膜を形成し、該反射防止膜によりコン
タクトホールの開口径を実質的に小さくする工程と、前
記反射防止膜上に有機反射防止膜及びレジストを順に塗
布形成する工程と、前記レジストを露光して該レジスト
に開口を形成する工程と、前記レジストをマスクに前記
基板のコンタクトホール上部を選択エッチングする工程
と、前記コンタクトホール内に導電体を埋め込み形成す
る工程とを含むことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device for forming a multilayer wiring or the like, an anti-reflection film made of a metal oxide film is formed on a surface of a base substrate having a contact hole formed therein. A step of substantially reducing the opening diameter of the contact hole by the antireflection film, a step of sequentially applying and forming an organic antireflection film and a resist on the antireflection film, and exposing the resist to the resist. Forming an opening; selectively etching an upper portion of the contact hole of the substrate using the resist as a mask; and burying a conductor in the contact hole.

【0012】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 反射防止膜としての金属酸化膜は、Tiを含む酸化
物であること。 (2) 反射防止膜としての金属酸化膜は、Tixy 又は
Tix Nbyz であること。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following. (1) The metal oxide film as the antireflection film is an oxide containing Ti. (2) a metal oxide film as an antireflective film, it is Ti x O y or Ti x Nb y O z.

【0013】(3) 反射防止膜としての金属酸化膜をスパ
ッタで形成し、該スパッタによるオーバーハングを利用
して有機反射防止膜又はレジストの熱リフローによるコ
ンタクトホール内への埋め込みを防止すること。
(3) A metal oxide film as an anti-reflection film is formed by sputtering, and the organic anti-reflection film or resist is prevented from being buried in the contact hole by thermal reflow by utilizing the overhang by the sputtering.

【0014】(4) 反射防止膜としての金属酸化膜は絶縁
体であり、パターニングされたレジストの下部に位置す
る金属酸化膜は、コンタクトホール上部のエッチング後
も残しておくこと。
(4) The metal oxide film as the antireflection film is an insulator, and the metal oxide film located under the patterned resist should be left after etching the contact hole.

【0015】(5) レジストに形成する開口は、短辺
(幅)がコンタクトホールの開口径と同じ又はそれより
も長いライン状の配線パターンであること。 (6) レジストの露光に際して、DUV光(遠紫外光)を
用いること。
(5) The opening formed in the resist is a linear wiring pattern whose short side (width) is equal to or longer than the opening diameter of the contact hole. (6) Use DUV light (far ultraviolet light) when exposing the resist.

【0016】(作用)本発明によれば、段差を有する基
板表面上に金属酸化膜からなる反射防止膜を形成するこ
とにより、段差角部を反射防止膜で確実に被覆すること
ができ、その上に形成したレジスト露光の際における段
差角部からの反射を防止することができる。従って、段
差を有する基板表面上における配線パターン等の加工精
度の向上をはかることが可能となる。
(Function) According to the present invention, by forming an anti-reflection film made of a metal oxide film on the surface of a substrate having a step, the corner of the step can be surely covered with the anti-reflection film. It is possible to prevent reflection from a step corner at the time of exposing the resist formed above. Therefore, it is possible to improve the processing accuracy of the wiring pattern and the like on the surface of the substrate having the step.

【0017】また、コンタクトホールが形成された下地
基板表面上に金属酸化膜からなる反射防止膜を形成する
ことにより、コンタクトホールの径を実質的に小さくす
ることができ、これにより有機反射防止膜やレジスト等
の熱リフローによるコンタクトホール内への埋め込みを
防止することができる。さらに、反射防止膜として有機
材料ではない金属酸化膜をスパッタ等で形成することに
より、段差角部も確実に被覆することができ、レジスト
露光の際における段差部からの反射を防止することがで
きる。従って、多層配線等のパターン加工精度の向上を
はかることが可能となる。
Further, by forming an anti-reflection film made of a metal oxide film on the surface of the underlying substrate on which the contact hole is formed, the diameter of the contact hole can be substantially reduced. Burying in a contact hole due to thermal reflow of a resist or a resist can be prevented. Further, by forming a metal oxide film, which is not an organic material, as an anti-reflection film by sputtering or the like, the step corner can be surely covered, and reflection from the step during resist exposure can be prevented. . Therefore, it is possible to improve the pattern processing accuracy of the multilayer wiring and the like.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。図1及び図2は、本発明の一実
施形態に係わる半導体装置の製造工程を説明するための
断面図であり、特にデュアルダマシンプロセスを示して
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments. 1 and 2 are cross-sectional views for explaining a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and particularly show a dual damascene process.

【0019】まず、図1(a)に示すように、下層配線
11と位置合わせして層間絶縁膜12上に、第1回目の
露光によりレジストパターンを形成する。具体的には、
厚さ0.2μmのW膜からなる下層配線11を覆うよう
に厚さ1.1μmのSiO2からなる層間絶縁膜12を
形成した後に、層間絶縁膜12上に第1のレジスト13
として0.6μm厚のレジスト(JSR製レジストS2
10J)を塗布形成する。続いて、DUV光でコンタク
トホールのパターンを露光し、さらに現像処理を施して
レジストパターンを形成する。その後、レジスト13を
マスクに層間絶縁膜12を選択エッチングし、0.15
μm径のコンタクトホール14を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a resist pattern is formed on an interlayer insulating film 12 by first exposure, in alignment with a lower wiring 11. In particular,
After forming an interlayer insulating film 12 made of SiO 2 having a thickness of 1.1 μm so as to cover a lower wiring 11 made of a W film having a thickness of 0.2 μm, a first resist 13 is formed on the interlayer insulating film 12.
0.6 μm thick resist (resist S2 manufactured by JSR)
10J). Subsequently, the pattern of the contact hole is exposed with DUV light, and further subjected to a development process to form a resist pattern. After that, the interlayer insulating film 12 is selectively etched using the resist 13 as a mask,
A contact hole 14 having a diameter of μm is formed.

【0020】次いで、レジスト13を除去した後、図1
(b)に示すように、無機反射防止膜としてのTiO2
膜15をスパッタ法で0.03μmの厚さに形成する。
このとき、スパッタ法の段差被覆性が良いことから、T
iO2 膜15はコンタクトホール14における段差上部
を確実に被覆することができる。さらに、スパッタ法に
よるTiO2 膜15のオーバーハングを利用することに
より、コンタクトホール14の開口面積を小さくするこ
とができる。具体的には、0.15μm径のコンタクト
ホール14を含む基板表面上をTiO2 膜15で0.0
3μm程度だけ被覆しているので、実質上コンタクトホ
ール14はTiO2 膜15のオーバーハング部分も含め
て0.09μm径以下に狭められることになる。
Next, after removing the resist 13, FIG.
As shown in (b), TiO 2 as an inorganic anti-reflection film
The film 15 is formed to a thickness of 0.03 μm by a sputtering method.
At this time, since the step coverage of the sputtering method is good, T
The iO 2 film 15 can reliably cover the upper part of the step in the contact hole 14. Further, by utilizing the overhang of the TiO 2 film 15 by the sputtering method, the opening area of the contact hole 14 can be reduced. Specifically, the TiO 2 film 15 covers the surface of the substrate including the contact hole 14 having a diameter of 0.15 μm by 0.02 μm.
Since it covers only about 3 μm, the contact hole 14 is substantially reduced to a diameter of 0.09 μm or less including the overhang portion of the TiO 2 film 15.

【0021】次いで、図1(c)に示すように、TiO
2 膜15上に有機反射防止膜16及び第2のレジスト1
7を塗布する。このとき、TiO2 膜15の形成により
コンタクトホール14の開口径が実質的に小さく(0.
09μm以下)なっているので、有機反射防止膜16及
びレジスト17はリフローによってもコンタクトホール
14内に埋め込まれることはない。なお、有機反射防止
膜16にはDUV18L(Brewer Science社製)を0.
055μm、レジスト17には先の(JSR製レジスト
S210J)を0.6μmの厚さで用いた。
Next, as shown in FIG.
2 Organic antireflection film 16 and second resist 1 on film 15
7 is applied. At this time, the opening diameter of the contact hole 14 is substantially small due to the formation of the TiO 2 film 15 (0.
09 μm or less), the organic antireflection film 16 and the resist 17 are not buried in the contact hole 14 by reflow. The organic antireflection film 16 is made of DUV18L (manufactured by Brewer Science).
The resist (the resist S210J manufactured by JSR) having a thickness of 0.6 μm was used as the resist 17.

【0022】次いで、図2(d)に示すように、第2回
目の露光によりコンタクトホールと略同じ径の開口を有
するレジストパターンを形成する。具体的には、DUV
光でレジスト17に上層配線のパターンを露光し、さら
に現像処理を施してレジストパターンを形成する。この
とき、下地からの反射が殆ど無いため、レジストパター
ンを精度良く形成することができた。なお、レジストパ
ターンの開口はコンタクトホールよりも大径にしてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 2D, a resist pattern having an opening having substantially the same diameter as the contact hole is formed by the second exposure. Specifically, DUV
The pattern of the upper layer wiring is exposed on the resist 17 with light, and further developed to form a resist pattern. At this time, since there was almost no reflection from the base, the resist pattern could be formed with high accuracy. Note that the opening of the resist pattern may be larger in diameter than the contact hole.

【0023】次いで、図2(e)に示すように、レジス
ト17をマスクに有機反射防止膜16,TiO2 膜1
5,及び層間絶縁膜12を、例えばRIE等で選択エッ
チングして配線用溝18を形成する。なお、このときの
エッチング深さは層間絶縁膜12で0.4μmとし、こ
れにより配線用溝18下のコンタクトホール14の深さ
は0.5μmとなった。
Next, as shown in FIG. 2E, the organic anti-reflection film 16 and the TiO 2 film 1 are formed using the resist 17 as a mask.
5 and the interlayer insulating film 12 are selectively etched by, for example, RIE or the like to form wiring grooves 18. The etching depth at this time was 0.4 μm in the interlayer insulating film 12, whereby the depth of the contact hole 14 below the wiring groove 18 was 0.5 μm.

【0024】このエッチングにより、コンタクトホール
14の段差上部を広げて配線用溝18を形成することが
でき、さらに従来のように配線用溝18に大きなテーパ
が付く等の不都合も無く、良好な形状にすることができ
た。なお、Ti酸化物を含む下地酸化膜のエッチングで
は、エッチングガス種として、Alエッチング条件のB
Cl3 :Cl2 :N2 =70:70:5 sccm を用い、
Ti酸化物を含む残渣除去には、ジメチルフォルムアミ
ド(DMF)+還元剤(NH2 OH)+NH4F+ジエ
チルレングリコールモノメチルエーテル(DMGME)
+pH調整剤の混合溶液が使用できる。
By this etching, the wiring groove 18 can be formed by widening the upper part of the step of the contact hole 14, and the wiring groove 18 can be formed in a good shape without inconvenience such as a large taper unlike the prior art. I was able to. In the etching of the underlying oxide film containing Ti oxide, the etching gas species is B under Al etching conditions.
Using Cl 3 : Cl 2 : N 2 = 70: 70: 5 sccm,
To remove the residue containing Ti oxide, dimethylformamide (DMF) + reducing agent (NH 2 OH) + NH 4 F + diethylene glycol monomethyl ether (DMGME)
A mixed solution of + pH adjuster can be used.

【0025】次いで、図2(f)に示すように、コンタ
クトホール14内に残ったTiO2膜15を除去した
後、Al膜19を全面に堆積し、CMP等でエッチバッ
クすることにより、コンタクトホール14及び配線用溝
18内にAl膜19を平坦に埋込み形成した。CMPに
より層間絶縁膜12も僅かに削れるため、Al配線層の
厚さは0.2μm厚程度となった。
Next, as shown in FIG. 2F, after removing the TiO 2 film 15 remaining in the contact hole 14, an Al film 19 is deposited on the entire surface and etched back by CMP or the like to obtain a contact. An Al film 19 was buried flat in the hole 14 and the wiring groove 18. Since the interlayer insulating film 12 was slightly removed by the CMP, the thickness of the Al wiring layer was about 0.2 μm.

【0026】なお、上記の説明では、反射防止膜として
のTiO2 膜15と層間絶縁膜12を同時にエッチング
したが、これに限らず図3(a)に示すように、レジス
ト17をマスクにTiO2 膜15を選択エッチングして
コンタクトホール14内のTiO2 膜15を完全に除去
した後に、レジスト17をマスクに層間絶縁膜12を選
択エッチングするようにしても良い。また、TiO2
15の上に有機反射防止膜16を塗布形成したが、Ti
2 自体がDUV光を吸収するものであり、反射防止膜
として機能するため、図3(b)に示すように、有機反
射防止膜16を省略しTiO2 膜15上に直接レジスト
17を形成することも可能である。
In the above description, the TiO 2 film 15 as an antireflection film and the interlayer insulating film 12 are etched at the same time. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. After the 2 film 15 is selectively etched to completely remove the TiO 2 film 15 in the contact hole 14, the interlayer insulating film 12 may be selectively etched using the resist 17 as a mask. Further, the organic anti-reflection film 16 is formed by coating on the TiO 2 film 15,
Since O 2 itself absorbs DUV light and functions as an anti-reflection film, the organic anti-reflection film 16 is omitted and a resist 17 is formed directly on the TiO 2 film 15 as shown in FIG. It is also possible.

【0027】図4に、本実施形態のプロセスにより反射
防止膜TiO2 (248nm光に対する屈折率n=0.
4467−1.7536)と有機反射防止膜DUV18
L(Brewer Science社製)を併用した場合の下地反射率
をTiO2 膜厚に対してプロットしたシミュレーション
データを示す。この図から、0.03μm厚のTiO2
膜と有機反射防止膜DRV18Lの両層を、0.6μm
厚のレジスト(JSR製レジストS210J)の反射防
止下層膜として使えば、基板からの反射を約15%以下
に抑えられるのが分る。
FIG. 4 shows that the antireflection film TiO 2 (refractive index n = 0.
4467-1.7536) and organic anti-reflective coating DUV18
Simulation data obtained by plotting the underlayer reflectance against the TiO 2 film thickness when L (manufactured by Brewer Science) is also used. From this figure, it can be seen that 0.03 μm thick TiO 2
Both layers of the film and the organic antireflection film DRV18L are 0.6 μm
It can be seen that the reflection from the substrate can be suppressed to about 15% or less when used as an anti-reflection underlayer film of a thick resist (resist S210J made by JSR).

【0028】さらに、先にも説明したように、反射防止
膜TiO2 の形成によりコンタクトホールはTiO2
のオーバーハング部分も含めて0.09μm径以下に狭
められているため、有機反射防止膜及びレジストの熱リ
フローによるコンタクトホールへの埋込みを防止でき
る。このため、従来の反射防止膜が抱えていた段差基板
上での塗布特性(特に段差部での基板被覆特性)の問題
や後工程のエッチング後の剥離の問題が解決できる。
Further, as described above, the contact hole is reduced to a diameter of 0.09 μm or less including the overhang portion of the TiO 2 film by forming the anti-reflection film TiO 2. In addition, embedding of the resist into the contact hole due to thermal reflow can be prevented. For this reason, the problem of the coating characteristics on the stepped substrate (particularly, the characteristics of covering the substrate at the stepped portion) and the problem of peeling after etching in a later step, which the conventional antireflection film has, can be solved.

【0029】また、図5に、本実施形態のプロセスによ
り反射防止膜TiO2 を利用した場合(有機反射防止膜
を使用していない)の下地反射率をTiO2 膜厚に対し
てプロットしたシミュレーションデータを示す。この図
から、0.01μm厚のTiO2 を0.6μm厚のレジ
スト(JSR製レジストS210J)の反射防止下層膜
として使えば、基板からの反射を約5%以下に抑えられ
るのが分る。TiO2膜厚が0.01μmを越えても2
0%以下に抑えられるのが分る。
FIG. 5 is a simulation plotting the base reflectance with respect to the TiO 2 film thickness when the anti-reflection film TiO 2 is used (the organic anti-reflection film is not used) by the process of this embodiment. Show data. From this figure, it can be seen that if TiO 2 having a thickness of 0.01 μm is used as an anti-reflection lower layer film of a resist having a thickness of 0.6 μm (resist S210J manufactured by JSR), the reflection from the substrate can be suppressed to about 5% or less. Even if the TiO 2 film thickness exceeds 0.01 μm, 2
It can be seen that it can be suppressed to 0% or less.

【0030】さらに、この場合も反射防止膜TiO2
形成によりコンタクトホールはTiO2 膜のオーバーハ
ング部分も含めて0.1μm径程度に狭められているた
め、レジストの熱リフローによるコンタクトホールへの
埋込みを防止できる。このため、従来の反射防止膜が抱
えていた段差基板上での塗布特性(特に段差部での基板
被覆特性)の問題や後工程のエッチング後の剥離の問題
が解決できる。
Further, also in this case, the contact hole is narrowed to a diameter of about 0.1 μm including the overhang portion of the TiO 2 film by forming the anti-reflection film TiO 2 . Embedding can be prevented. For this reason, the problem of the coating characteristics on the stepped substrate (particularly, the characteristics of covering the substrate at the stepped portion) and the problem of peeling after etching in a later step, which the conventional antireflection film has, can be solved.

【0031】このように本実施形態によれば、デュアル
・ダマシン・プロセスを用いた多層配線形成において、
2回目の露光に共するレジスト17を形成する前に、コ
ンタクトホール14が形成された下地基板表面上にTi
2 反射防止膜15をスパッタ法で形成することによ
り、コンタクトホール14の径を実質的に小さくするこ
とができ、これにより有機反射防止膜16及びレジスト
17の熱リフローによるコンタクトホール14内への埋
め込みを防止することができる。しかも、TiO2 反射
防止膜15をスパッタ法で形成することにより、コンタ
クトホール14の段差角部も確実に被覆することがで
き、レジスト露光の際に段差部からの反射を防止するこ
とができる。このため、多層配線等のパターン加工精度
の向上をはかることが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in forming a multilayer wiring using a dual damascene process,
Before the formation of the resist 17 for the second exposure, a Ti is formed on the surface of the underlying substrate on which the contact holes 14 are formed.
By forming the O 2 anti-reflection film 15 by a sputtering method, the diameter of the contact hole 14 can be substantially reduced, whereby the organic anti-reflection film 16 and the resist 17 enter the contact hole 14 by thermal reflow. Embedding can be prevented. Moreover, by forming the TiO 2 anti-reflection film 15 by the sputtering method, the step corner of the contact hole 14 can be surely covered, and reflection from the step at the time of resist exposure can be prevented. For this reason, it is possible to improve the pattern processing accuracy of the multilayer wiring and the like.

【0032】また、TiO2 反射防止膜15は絶縁体で
あることから、コンタクトホール上部のエッチング後も
コンタクトホール以外では反射防止膜15を残しておく
こともできる。これにより、プロセスの簡略化をはかる
ことができる。
Further, since the TiO 2 anti-reflection film 15 is an insulator, the anti-reflection film 15 can be left in areas other than the contact holes after the etching of the contact holes. Thereby, the process can be simplified.

【0033】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、反射防止膜としてT
iO2 を用いたが、これに限らず、Tixy やTix
Nbyz 等のTi系酸化物を用いることができる。さ
らに、Ti系酸化物に限らずDUV等の露光光に対して
吸収が大である金属酸化物を用いることができる。ま
た、実施形態では、多層配線形成のためのデュアル・ダ
マシン・プロセスにおける2回目の露光に際して、金属
酸化膜形成による反射防止効果を達成したが、本発明は
段差を有する基板表面上での各種のリソグラフィに適用
することが可能である。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。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment, T is used as the anti-reflection film.
Although TiO 2 was used, it is not limited to this, and Ti x O y and Ti x
It can be used Ti-based oxides such as Nb y O z. Further, not only a Ti-based oxide but also a metal oxide having a large absorption for exposure light such as DUV can be used. Further, in the embodiment, the anti-reflection effect by the formation of the metal oxide film is achieved at the second exposure in the dual damascene process for forming the multilayer wiring. It can be applied to lithography. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、段
差を有する基板表面上に、特にコンタクトホールが形成
された下地基板表面上に金属酸化膜からなる反射防止膜
をレジスト下地として形成することにより、有機反射防
止膜やレジスト等の熱リフローによるコンタクトホール
内への埋め込みを防止することができ、且つレジスト露
光の際における段差部からの反射を防止することができ
る。従って、パターン加工精度の向上をはかることが可
能となる。
As described above in detail, according to the present invention, an antireflection film made of a metal oxide film is formed as a resist underlayer on the surface of a stepped substrate, especially on the surface of an undersubstrate where contact holes are formed. By doing so, it is possible to prevent the organic antireflection film or the resist from being buried in the contact hole due to thermal reflow, and also to prevent reflection from the step portion during resist exposure. Therefore, it is possible to improve the pattern processing accuracy.

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

【図1】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造
工程の前半を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a first half of a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係わる半導体装置の製造
工程の後半を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing the latter half of the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;

【図3】本発明の変形例を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the present invention.

【図4】TiO2 反射防止膜の膜厚に対する反射率の変
化を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in reflectance with respect to a film thickness of a TiO 2 antireflection film.

【図5】TiO2 反射防止膜の膜厚に対する反射率の変
化を示す特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a change in reflectance with respect to the thickness of the TiO 2 antireflection film.

【図6】従来技術の問題点を説明するための工程断面
図。
FIG. 6 is a process cross-sectional view for explaining a problem of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…W膜(下層配線) 12…SiO2 膜(層間絶縁膜) 13…第1のレジスト 14…コンタクトホール 15…TiO2 膜(反射防止膜) 16…有機反射防止膜 17…第2のレジスト 18…配線用溝 19…Al膜11 ... W film (lower wiring) 12 ... SiO 2 film (interlayer insulating film) 13 ... first resist 14 ... contact hole 15 ... TiO 2 film (antireflection film) 16: organic anti-reflective film 17: second resist 18 ... wiring groove 19 ... Al film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】段差を有する基板表面上に金属酸化膜から
なる反射防止膜を形成する工程と、前記反射防止膜上に
レジストを塗布形成する工程と、前記段差部が露出する
ように前記レジストを露光してパターニングする工程
と、前記レジストをマスクに前記基板の段差上部を選択
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。
A step of forming an antireflection film made of a metal oxide film on a surface of a substrate having a step; a step of applying and forming a resist on the antireflection film; and a step of exposing the resist so that the step portion is exposed. Exposing the substrate to a pattern, and selectively etching an upper portion of the step of the substrate using the resist as a mask.
【請求項2】コンタクトホールが形成された下地基板表
面上に金属酸化膜からなる反射防止膜を形成し、該反射
防止膜によりコンタクトホールの開口径を実質的に小さ
くする工程と、前記反射防止膜上にレジストを塗布形成
する工程と、前記レジストを露光して該レジストに開口
を形成する工程と、前記レジストをマスクに前記基板の
コンタクトホール上部を選択エッチングする工程と、前
記コンタクトホール内に導電体を埋め込み形成する工程
とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A step of forming an antireflection film made of a metal oxide film on the surface of the base substrate having the contact hole formed therein, and substantially reducing the opening diameter of the contact hole by the antireflection film; Applying a resist on the film, forming an opening in the resist by exposing the resist, selectively etching an upper portion of the contact hole of the substrate using the resist as a mask, Embedding a conductor in the semiconductor device.
【請求項3】コンタクトホールが形成された下地基板表
面上に金属酸化膜からなる反射防止膜を形成し、該反射
防止膜によりコンタクトホールの開口径を実質的に小さ
くする工程と、前記反射防止膜上に有機反射防止膜及び
レジストを順に塗布形成する工程と、前記レジストを露
光して該レジストに開口を形成する工程と、前記レジス
トをマスクに前記基板のコンタクトホール上部を選択エ
ッチングする工程と、前記コンタクトホール内に導電体
を埋め込み形成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。
3. A step of forming an anti-reflection film made of a metal oxide film on the surface of the underlying substrate on which the contact hole is formed, and substantially reducing the opening diameter of the contact hole by the anti-reflection film; A step of sequentially forming an organic antireflection film and a resist on the film, a step of exposing the resist to form an opening in the resist, and a step of selectively etching the upper part of the contact hole of the substrate using the resist as a mask. Forming a conductor in the contact hole.
【請求項4】前記反射防止膜としての金属酸化膜は、T
iを含む酸化物であることを特徴とする請求項1〜3の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the metal oxide film as the antireflection film has a thickness of T.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the oxide is an oxide containing i.
【請求項5】前記反射防止膜としての金属酸化膜は、T
xy 又はTix Nbyz であることを特徴とする
請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein the metal oxide film as the anti-reflection film is made of T
i x O y or Ti x Nb y O The method according to claim 4, wherein the a z.
【請求項6】前記反射防止膜としての金属酸化膜をスパ
ッタで形成し、該スパッタによるオーバーハングを利用
して前記レジスト又は有機反射防止膜の熱リフローによ
るコンタクトホール内への埋め込みを防止することを特
徴とする請求項2又は3記載の半導体装置の製造方法。
6. A method of forming a metal oxide film as said anti-reflection film by sputtering, and preventing the resist or organic anti-reflection film from being buried in a contact hole by thermal reflow by utilizing overhang by said sputtering. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項7】前記反射防止膜としての金属酸化膜は絶縁
体であり、前記パターニングされたレジストの下部に位
置する金属酸化膜は、コンタクトホール上部のエッチン
グ後も残しておくことを特徴とする請求項2又は3記載
の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the metal oxide film serving as the antireflection film is an insulator, and the metal oxide film located below the patterned resist is left after etching the contact hole. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
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