JPS6199351A - 配線パタ−ン形成方法 - Google Patents

配線パタ−ン形成方法

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JPS6199351A
JPS6199351A JP22066384A JP22066384A JPS6199351A JP S6199351 A JPS6199351 A JP S6199351A JP 22066384 A JP22066384 A JP 22066384A JP 22066384 A JP22066384 A JP 22066384A JP S6199351 A JPS6199351 A JP S6199351A
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上村 幸和
Yasutaka Shimizu
清水 保孝
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、IC,LSI等の半導体装置を実現するため
の微細パターン形成法に関する。
〔従来の技術〕
単一半導体ウニバー上に多数の半導体素子を組込んだモ
ノリシック型集積回路では、一般にその中のすべての半
導体素子はプレーナ構造に1    なっている。この
様な半導体装置は、不純物の選択的拡散、表面酸化膜の
コンタクト用窓明け、選択的鍍金による半導体素子間の
電気的配線、半導体表面保護のため絶縁膜の形成、およ
び最後のリード線取り出し用のボンデインパッド部分の
配線層の露出などの工程を経て形成される。
近年L8Iなどの半導体装置の素子数の増大は、目ざま
しくそれに従い、電気的配線層パターンは微細化を余儀
なくされ、配線パターンの幅および間隔は狭くする必要
にせまられている。
それ故現在のL8I等の高密度半導体装置では、配線パ
ターンの形成には、解像力のすぐれたポジ型レジストの
使用、および平行平板型のプラス“マエッチング法が金
属薄層の食刻技術として従来の陽酸系の薬品によるウェ
ーIトエッチング法にかわって用いられる様になって来
ている。
以下図面により現在の高密度L8Iの電気的配線パター
ンの形成工程を説明すると、シリコン基板1上に酸化シ
リコン薄層11のコンタクト窓明は工程終了後、該酸化
シリコン薄層11の上に真空蒸着法により、所定の厚さ
のアルミ   )ニウム薄層12を付着させる。(第1
−1図)次に該アルミニウム層上に例えばシー!プレイ
(5hipley )社製のAZ1870あるいは住友
化学社製のスミレシストDF2200ポジ型フォトレジ
ストを所定の厚さに塗布してレジスト膜層18を形成す
る。(第1−2図)。
続いて該レジスト膜層18をマスクによる露光および現
像処理により所定の部分以外のレジスト膜を除去してレ
ジストパターン18Aを形成する(第1−8図)、、次
いで所定の温度でべ一り処理後、平行平板型プラズマエ
ツチャーでレジスト膜により被覆されない部分のアルミ
ニウム薄層を怜去する(第1−4図)。
最後に酸素(02)プラズマ法によりレジストパターン
13Aを除去すると、電気配線パターン12Aが完成す
る(第1−5図)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら以上説明した現在の配線パターン形成方法
には次の問題点がある。
即ち、配線層の材料となるアルミニウム薄層等の金属薄
層は一般に表面反射率が高く、そのためフォトレジスト
の露光時に複反射によるレジストパターンのふちどりの
R題およびそれに伴う解像度の低下の問題が生じる。こ
のため近年および将来の配線パターンの微細化の要求に
対して限界が生じて来る。
従って当該業界では、アルミニウム薄層表面での複反射
による解像度の低下を防ぐため、染料による吸光剤入り
のフォトレジストを用いることが多くなった。しかしな
がらこのレジスト材には光の吸収による感度の低下とい
う問題があり、そのため露光処理工程の生産性が著しく
低下してしまう。
本発明は、以下の欠点を克服するためになされたもので
ありレジスト材の感度低下を来たすことなく、アルミニ
ウム薄層のごとき金属薄層表面での複反射による解像度
の低下を防ぐ新規な微細パターン形成法を提供するもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の概要はアルミニウム薄層表面に複反射防止膜と
して所定波長を吸収する色素材を含む反射防止樹脂組成
物を付着する所にあり、しかもこの反射防止膜はアルミ
ニウム層のエッチレグ時に工”/チングマスクにならな
いという特徴を有する。
即ち本願発明は、 +1)  金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層を
付着する工程と次にフォトレジストを塗布して露光およ
び現像の光学処理により所定部分の該フォトレジスト層
および該樹脂層を選択的に除去する工程と、次いでハロ
ゲン化合物を含むプラズマガスによる該金属薄層を選択
的にエツチングする工程とを含み該反射防止樹脂組成物
がノボラーIり樹uwに下記一般式で表わされる吸光剤
を含有することを特徴とする配線パターン形成法並びに (2)  該反射防止樹脂組成物がノボラック樹脂に前
記一般式で表わされる吸光剤と感光剤とを含有すること
を特徴とする配線パターン形成法に他ならない。
本発明に使用されるノボラ・ツク樹脂としてはフェノー
ル−ホルムアルデヒドノボラック樹脂、クレゾ〜ルーホ
ルムアルデヒドノボラーlり樹脂、tart−ブチルフ
ェノール−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
本発明に於いて使用される前記一般式で示される吸光剤
の具体例としては次の様な化合物が挙げられる。
4−(N、N〜ジーn〜ヘキシル)−アニリノ−メチリ
デンマロノニトリル、 4−(N、N−ジ−n−ペンチル)−8−メチルアニリ
ノ−メチリデンマロノニトリル、4−(N、N−ジ−n
−ペンチル)−2−メチルアニリノ−メチリデンマロノ
ニトリル、4−(N、N−ジ−n−ヘキシル)−2−メ
チルアニリノ−メチリデンマロノ ニトリル、4−(N
、N−ジ−n−ヘキシル)−8−メチルアニリノ−メチ
(1デンマロノニトリル、4−(N 、N−ジ−n−ヘ
プチル)−アニリノ−メチリデンマロノニトリル、 4−(N、N−ジ−n−ヘプチル)−2−メチルアニリ
ノ−メチリデンマロノニトリル、4−(N、N−ジ−n
−ヘキシル)−7ニリノーメチリデンージメチルマロメ
ート、4−(N、N−ジ−n−ヘキシル)−2−メチル
アニリノ−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N、N−ジ−n−ペンチル)−8−メチルアニリ
ノ−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N、N−ジ−n−ヘキシル)−2−メトキシアニ
リノ−メチリデン−マロノニトリル、4−(N 、N−
ジ−n−ヘキシル)−2−クロロアニリノ−メチリデン
マロノニトリル、4−(N、N−ジ−n−ヘキシル)−
8−メトキシアニリノ−メチリデンマロノニトリル、4
−(N、N−ジ−n−ペンチル)−2−クロロアニリノ
−メチリデン−ジメチルマロメート、 4−(N、N−ジ−ベンジル)−アニリノ−メチリデン
−マロノニトリル、 より好ましく使用される吸光剤としては第1表に示す化
合物が挙げられる。
第  1  表 吸光剤の使用量は、過剰であると感度の低下を招き、又
少量では反射防止能が低下するため、1    ノボラ
・ツク樹脂に対し2〜6o!量%が好ましく、より好適
には8〜40重量%である。
これらの吸光剤はノボラック樹脂にきわめて溶解性が良
いためプリベーキング後の塗膜中においても、長時間完
全に溶解し、安定した塗膜が形成される。特に前記した
吸光剤の一般式において、R5、R,の炭素数が4以上
の吸光剤はノボラーIり樹脂に対する溶解性がきわめて
良好であり、ILs 、 R6の炭素数は4〜7が望ま
しい。
又これらの吸光剤は紫外線、特に紫外線のG線(486
nm)部分に強い吸収をもち、目合せ等に必要な可視領
域の光は大部分透過する結果正確なマスクの位置合せが
可能でかつ充分な反射防止効果を発揮する。
本発明の反射防止樹脂組成物はエチレングリコールモノ
エチルエーテルアセテートあるいは、シクロヘキサノン
等の溶媒に溶解させた状態で通常のホトレジストを塗布
するのと同様の方法。
で用いる。
又、この反射防止樹脂組成物の中に通常のポジ型レジス
トに用いるナフトキノンジアジドス    (ルホン酸
エステル又はベンゾキノンジアジドスルホン酸エステル
等の感光剤を添加して用いても良い。
この感光剤の添加量は、ノボラック樹脂に対して5〜5
0重量%が好適である。反射防止樹脂組成物に感光剤を
含有させた場合は、現像時の反射防止樹脂組成物と基板
との密着性が向上するとともに解像度をより高めること
ができる。
本発明の反射防止樹脂組成物を用いると、反射率の高い
基板上で感度低下を伴うことなく、反射による解像度の
低下を防止することができろう 又、本発明の反射防止゛樹脂組成物に含有する吸光剤は
80°C〜too”cでのプリベーク時の安定性にもす
ぐれており、再現性良いパターン形成が可能となる。
以下図面を参照しながら本発明の配線パターン形成工程
を詳細に説明する。
まず第2−1図のアルミニウム薄層12上に本発明の反
射防止樹脂組成物を用いて所定の厚さの反射防止層14
を形成させる。(第2−1図) この反射防止樹脂組成物は、フォトレジストと同様に回
転塗布付法と、それに続く所定温度の加熱加工が可能で
それにより、容易に厚さ0.5μm前後の反射防止層1
4を形成することができる。
次に、該反射防止層14上に例えば、住友化学工業株式
会社製のスミレシストDF2200ポジ型フォトレジス
ト或いはシラプレー(Shiplay)社製A Z 1
370の様なポジ型フォトレジストを所定の厚さに塗布
する(第2−2図)。
続いて該レジスト膜IJ13をマスクによる選択的露光
及び現像処理により所定の部分以外のレジスト膜及び反
射防止層を除去して、レジストパターン13Bを形成す
る(第2−3図)。
上記の現像処理において反射防止層の材質は主としてノ
ポラ7り樹脂から成るため通常のアルカリ性の現像 液
により容易に除去することができる。
本発明によれば、反射防止Ji14により、マスクによ
る露光時の複反対が防止されて、従来より格段に解像度
が改良され、レジストパターン13Bは、これまでのレ
ジストパターン13A(第1−4E)にくらべてはるか
に微細化することが可能となる。
次いでレジストパターン18Bを所定の温度でベーク処
理後平行平板型プラズマエツチャーで反応ガスとしてC
Otaガスを用い該レジストパターン18Bをマスクに
して、アルミニウム薄層12の所定の部分をエツチング
してアルミニウムパターン層12Bを形成する(第2−
4図)。
最後に02プラズマ法によりレジストパターン18B即
ちレジスト層18および反射防止層14を除去すれば本
発明による電気配線パターン12Bが完成する(第2−
5図)7 〔発明の効果〕 前述したように本発明による製造方法によると、反射防
止層14によりアルミニウム層表面の複反射が抑えられ
る効果の他に反射防止層14の材質がノボラック樹脂を
主体とする為レジスト層18とほぼ同じ材質なので該層
14はレジスト層18とほぼ同等のエツチングマスクと
しての機能を有する故にこれを補完し、従って本発明に
おいてはレジスト層18を従来に比べて若干薄くするこ
とが可能となりこれにより一層解像度を向上することが
可能となる。
しかも該反射防止層14は通常のレジスト塗布と同様に
容易に回転塗布法により形成することが可能であり、レ
ジスト塗布と同一装置を用いることが可能であり、該m
14の形成により該半導体装置の製造コストに悪影響を
与えることはない。
以上述べたごとく、本発明による微細パターン形成法に
より電気配線層を始めとして各層パターンの微細化が可
能となり、これにより該半導体装置のチップサイズの縮
少化により、該装置の特性向上および製造コスト低減に
少なからぬを与をすることができる。
また本発明においては該反射防止樹脂組成物としては、
ノボラーIり樹脂に前記吸光剤に加えて他の添加物とし
て、ナフトキノンジアジド等    ”を主成分とする
感光剤を微量添加することかできる。
この場合は感光剤の添加により、現像後の反射防止層1
4の断面形状をより垂直にし、オーバー現像の状態を防
止する効果がもたらされる、次に実施例を挙げて本発明
をさらに詳しく説明するが、以下の実施例に制限される
ものではない。
実施例−1 ノボラック樹ロ旨アルノボルrN4aO(ヘキスト社製
)10yを含むエチレングリコールモノエチルエーテル
アセテート溶液(ノボラーlり樹脂含有量10重量%)
に、486ntnに主吸収波長を示す吸光剤(第1表記
載の吸光剤& 1 ) 6. Of  を添加し、反射
防止組成物を調製した。これをアルミニウムを蒸着した
シリコン基板上に塗布し、温度90″Cで20分間プリ
ベークして膜厚0.50μmの被膜を形成させた。この
上にポジ型フォトレジスト(住友化学社製スミレシスト
P F−2200)を塗布して1.80μmにし、再び
90°Cでプリベークした後オプトラインマスクを使用
して、カスパーアライナ−で露光し、現像液(ポジレジ
スト用住友化学社180PD)を用いて現像した。
一方、比較のために、上記の反射防止組成物は使用せず
にポジ型フォトレジスト(住友化学社製スミレシストP
F−2200>のみを、アルミニウムを蒸着したシリコ
ン基板上に塗布して膜厚1.3011mにし、以降上記
と同じ処決で露光、現像を行い、両者の比較をした。そ
の結果を箇2表に示す。
反射防止層によって、感度は低下していない。
これらのウェハーを120”C130分間ベト膜により
被膜されていない部分のアルミニウム薄膜を除去した後
酸素プラズマによりレジストパターンを除去したものに
つき走査型電子顕微鏡でパターンの形状を調べたところ
第2表で示されるように反射防止層によって解像度の著
しい改良がみられた。
第2表 実施例−2 ノボラ=yり樹脂アルノボルPN480(ヘキスト社製
)15Nと、2,8.4−トリハイドロキシベンゾフェ
ノン−ナフトキノン−1,′2−ジアジドー5−スルホ
ン酸−(モノ;ジ;トリ)エステル混合物1.5gを含
むエチレングリコールモノエチルエーテル1     
アセテート溶液(ノボラlり樹脂含有量10重量%)に
、435nmに主吸収波長を示す吸光剤(第1表記載の
吸光剤&1)9.0yを添加し、反射防止組成物を調製
した。これを、アルミニウムを蒸着したシリコン基板上
に塗布し、温度90゛″Cで20分間プリベークして膜
厚0.45μmの被膜を形成させた。
この上にポジ型フォトレジスト(住人化学社製スミレシ
スト1’ F −2200)を塗布して膜厚1.80μ
mにし、再び90’Cでプリベークした後、オプトライ
ンマスクを使用して、カスパーアライナ−で露光し、現
像液(ポジレジスト用住友化学社製80PD)を用いて
現像した。
一方、比較のために、上記の反射防止組成物は使用せず
にポジ型フォトレジスト(住人化学社製スミレシストP
F−2200)のみをアルミニウムを蒸着したシリコン
基板上に塗布して膜厚1,80nmにし、以降上記と同
じ処決で露光、現像プラズマエ・ソチングを行い両者の
比較をした。その結果を第3表に示    1すっ 反射防止層によって、感度は低下せず、走査型電子顕微
鏡でパターンの形状をみたところ、解像度の著しい改善
が認められた。
第  8  表 実施例−3 反射防止組成物に含有する吸光剤以外は、実施例−2と
全く同様の方法で反射防止性能を検討しtごところ第4
表に示す如く、各皿吸光剤を含有する反射防止層によっ
て、感度は低下せず、走査型電子顕微鏡でパターンの形
状をみたところ、解像度は非常に良好であった。
第4表
【図面の簡単な説明】
@2−1図乃至第2−5図は、本願発明の配線パターン
の形成工程を示す断面図であり、第1−1図乃至第1−
5図は従来技術の配線パターンの形成工程を工程順に示
【ノた断面図である。 尚、図中の番号は、以下のものを示す。 11.シリコン基板  11. 、 、酸化シリコン薄
層12、、、アルミニウム薄層 1B、、、フォトレジスト膜層 14、、、反射防止層 12A 、 12B、、、電気配線パターン1(A、1
8B1.、レジストパターン〒

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層を付着
    する工程と次にフォトレジストを塗布して露光および現
    像の光学処理により所定部分の該フォトレジスト層およ
    び該樹脂層を選択的に除去する工程と、次いで該金属薄
    層を選択的にエッチングする工程とを含み、該反射防止
    樹脂組成物がノボラック樹脂に下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ R_1、R_2:それぞれシアノ基又はCOOR_7基
    (R_7;低級アルキル基) R_8、R_4:それぞれ水素原子、低級アルキル、低
    級アルコキシ、低級アシ ルアミノ又はハロゲンから選ば れた基 R_5、R_6:それぞれアルキル、アラルキルから選
    ばれた基である。 で表わされる吸光剤を含有することを特徴とする配線パ
    ターン形成法。
  2. (2)金属薄層表面に反射防止樹脂組成物の薄層を付着
    する工程と次にフォトレジストを塗布して露光および現
    像の光学処理により所定部分の該フォトレジスト層およ
    び該樹脂層を選択的に除去する工程と次いでプラズマガ
    スによる該金層薄層を選択的にエッチングする工程とを
    含み、該反射防止樹脂組成物がノボラック樹脂に下記一
    般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ R_1、R_2:それぞれシアノ基又は、COOR_7
    基(R_7:低級アルキル基) R_8、R_4:それぞれ水素原子、低級アルキル、低
    級アルコキシ、低級アシ ルアミノ又は、ハロゲンから選 ばれた基 R_5、R_6:それぞれアルキル、アラルキルから選
    ばれた基である。 で表わされる化合物と、感光剤とを含有することを特徴
    とする配線パターン形成法。
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