JP3326709B2 - Pattern formation method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願の発明は、半導体装置の製造
に際して、配線用の金属膜等である被パターニング膜に
所望のパターンを形成する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a desired pattern on a film to be patterned such as a metal film for wiring in manufacturing a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造に際して金属配線等を
形成する場合は、従来から、絶縁膜等の上の全面に形成
した金属膜上にレジストを塗布し、形成すべき金属配線
と同じパターンにリソグラフィでレジストを加工し、こ
のレジストをマスクにして金属層に対するエッチングを
行っていた。2. Description of the Related Art When a metal wiring or the like is formed at the time of manufacturing a semiconductor device, a resist is applied on a metal film formed on the entire surface of an insulating film or the like, and the same pattern as the metal wiring to be formed is formed. A resist is processed by lithography, and the metal layer is etched using the resist as a mask.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、形成すべき金
属配線と同じパターンにリソグラフィでレジストを加工
する上述の従来例では、リソグラフィにおける露光装置
の解像力を超える微細なパターンの金属配線は形成する
ことができない。リソグラフィにおける露光装置として
は縮小投影露光装置が従来から多く用いられており、こ
の縮小投影露光装置における光源として現在のところは
水銀のｉ線が最も一般的に用いられている。However, in the above-described conventional example in which a resist is processed by lithography into the same pattern as a metal wiring to be formed, a fine pattern of metal wiring exceeding the resolution of an exposure apparatus in lithography is formed. Can not. Conventionally, a reduction projection exposure apparatus has been widely used as an exposure apparatus in lithography, and at present, i-line of mercury is most commonly used as a light source in the reduction projection exposure apparatus.
【０００４】しかし、ｉ線を用いる縮小投影露光装置で
は、０．４〜０．５μｍ程度の解像力しかない。また、
現在のところ使用に耐え得るレジストが存在する最も短
波長の光源であるＫｒＦエキシマレーザ光を用いた場合
でも、０．３μｍ程度の解像力しかない。従って、上述
の従来例では、０．３μｍ程度よりも微細な金属配線を
形成することができなかった。However, a reduction projection exposure apparatus using i-line has a resolution of only about 0.4 to 0.5 μm. Also,
Even when a KrF excimer laser beam, which is a light source with the shortest wavelength and has a resist that can be used at present, is used, the resolution is only about 0.3 μm. Therefore, in the above-mentioned conventional example, a metal wiring finer than about 0.3 μm could not be formed.
【０００５】しかも、微細な金属配線を形成するために
解像力の高い露光装置を用いると、コストが高くなる。
また、金属膜は光の反射率が高いが、高い解像力を得る
ためにはレジストを厚く塗布することができず、金属膜
とレジストとの間に反射防止膜を設けたりする他の反射
防止措置をリソグラフィに際して講ずる必要があるの
で、このことによってもコストが高くなる。In addition, if an exposure apparatus having a high resolution is used to form fine metal wiring, the cost will increase.
In addition, although the metal film has a high light reflectance, it is not possible to apply a thick resist to obtain a high resolution, and other antireflection measures such as providing an antireflection film between the metal film and the resist. This must be taken at the time of lithography, which also increases the cost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】請求項１のパターン形成
方法は、形成すべきパターン１５を輪郭に含むマスク層
１３を、染料を添加してなるレジストを用いて被パター
ニング膜１２上に形成する工程と、前記被パターニング
膜１２の形成物質を含む化合物から成る側壁１４を前記
輪郭に形成する工程と、前記側壁１４をマスクにして前
記被パターニング膜１２をパターニングする工程とを有
するパターン形成方法であって、前記側壁１４は、前記
被パターニング膜１２の形成物質と前記レジストの成分
である炭素、水素、酸素との化合物からなり、前記側壁
１４をマスクにして前記被パターニング膜１２をパター
ニングする工程を経た後に、前記側壁１４を有機系剥離
液によって剥離する工程をさらに含むことを特徴として
いる。According to a first aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method, wherein a mask layer including an outline of a pattern to be formed is formed on a film to be patterned using a resist to which a dye is added. A pattern forming method , comprising: forming a sidewall 14 made of a compound containing a material for forming the film to be patterned 12 at the contour; and patterning the film to be patterned 12 using the sidewall 14 as a mask. there are, the side wall 14, the step of the carbon as a component of formation material as the resist film to be patterned 12, hydrogen, consists compound with oxygen, patterning the film to be patterned 12 and the sidewalls 14 as masks After the above, a step of peeling the side wall 14 with an organic peeling liquid is further included.
【０００７】請求項２のパターン形成方法は、前記形成
すべきパターンを輪郭に含むマスク層を第１のマスク層
１３とし、前記側壁１４を形成した後に、第２のマスク
層１６を前記被パターニング膜１２上に形成する工程
と、前記側壁１４と前記第２のマスク層１６とをマスク
にして前記被パターニング膜１２をパターニングする工
程とを有することを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, a mask layer including a pattern to be formed in an outline is used as a first mask layer. The method includes a step of forming the film on the film 12, and a step of patterning the film to be patterned 12 using the side wall 14 and the second mask layer 16 as a mask.
【０００８】請求項３のパターン形成方法は、パターニ
ングした前記被パターニング膜１２のうちで、前記側壁
１４をマスクにしてパターニングした部分１５の一部
と、前記第２のマスク層１６をマスクにしてパターニン
グした部分１７とを覆う第３のマスク層１８を形成する
工程と、前記第３のマスク層１８をマスクにして前記被
パターニング膜１２をパターニングする工程とを有する
ことを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the pattern forming method, a part of a portion of the patterned film to be patterned using the side wall as a mask and the second mask layer as a mask. The method includes a step of forming a third mask layer 18 covering the patterned portion 17 and a step of patterning the patterning target film 12 using the third mask layer 18 as a mask.
【０００９】[0009]
【作用】請求項１のパターン形成方法では、第１のマス
ク層１３の輪郭に側壁１４を形成しているので、第１の
マスク層１３がリソグラフィにおける露光装置の解像力
以内のパターンであっても、側壁１４は露光装置の解像
力に依存しない微細なパターンにすることができる。According to the pattern forming method of the present invention, since the side wall is formed on the contour of the first mask layer, even if the first mask layer has a pattern within the resolution of an exposure apparatus in lithography. The side wall 14 can be formed into a fine pattern which does not depend on the resolving power of the exposure apparatus.
【００１０】また、この様に、微細なパターンの側壁１
４を形成するに際して、露光装置の解像力による制約を
受けないので、解像力の高い露光装置を用いる必要がな
く、更に、被パターニング膜１２における光の反射率が
高くても、第１のマスク層１３を厚くすることによって
被パターニング膜１２からの反射を抑制することができ
る。Also, as described above, the side wall 1 of the fine pattern is formed.
4 is not restricted by the resolving power of the exposing device, it is not necessary to use an exposing device having a high resolving power. Further, even if the light reflectance of the film to be patterned 12 is high, the first mask layer 13 By increasing the thickness, reflection from the film to be patterned 12 can be suppressed.
【００１１】請求項２のパターン形成方法では、第１の
マスク層１３の輪郭に形成した側壁１４の他に第２のマ
スク層１６をもマスクにしているので、微細なパターン
１５のみならず通常のパターン１７をも含むパターン
で、被パターニング膜１２をパターニングすることがで
きる。[0011] In the pattern forming method according to claim 2, since a mask is also a second mask layer 16 on the other side wall 14 formed in the contour of the first mask layer 13, not only a fine pattern 15 Normal The patterning target film 12 can be patterned with a pattern including the pattern 17.
【００１２】請求項３のパターン形成方法では、側壁１
４をマスクにしてパターニングした被パターニング膜１
２のうちで第３のマスク層１８で覆っていない部分が除
去されるので、側壁１４を第１のマスク層１３の輪郭全
体に形成していても、所望のパターン１５、１７のみで
被パターニング膜１２を残すことができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a pattern forming method comprising:
Patterned film 1 patterned using mask 4
Since the part of the second mask 2 not covered by the third mask layer 18 is removed, even if the side wall 14 is formed over the entire contour of the first mask layer 13, patterning is performed only with the desired patterns 15 and 17. The membrane 12 can be left.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、金属配線の形成に適用した本願の発明
の第１及び第２実施例を、図１、２を参照しながら説明
する。図１が、第１実施例を示している。この第１実施
例では、図１（ａ）に示す様に、絶縁膜等である下地１
１上の全面に、Ａｌ膜やＷ膜やＴｉ膜等である金属膜１
２を、スパッタリング法やＣＶＤ法等によって堆積させ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, first and second embodiments of the present invention applied to the formation of metal wiring will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first embodiment. In the first embodiment, as shown in FIG.
Metal film 1 such as an Al film, a W film, a Ti film, etc.
2 is deposited by a sputtering method, a CVD method, or the like.
【００１４】そして、金属膜１２上の全面にレジスト１
３を塗布し、金属配線を形成すべき部分に輪郭が位置す
る様に、通常のリソグラフィ法でレジスト１３をパター
ニングする。この際の露光装置としては、形成すべき金
属配線間の間隔Ｓを解像できるものであればよく、例え
ばＳ≧０．５μｍであれば、水銀のｉ線を光源とする縮
小投影露光装置で十分である。A resist 1 is formed on the entire surface of the metal film 12.
3 is applied, and the resist 13 is patterned by a usual lithography method so that a contour is located at a portion where a metal wiring is to be formed. The exposure device at this time may be any device that can resolve the interval S between the metal wirings to be formed. For example, if S ≧ 0.5 μm, a reduction projection exposure device using a mercury i-line as a light source is used. It is enough.
【００１５】また、レジスト１３としては染料を添加し
たものを用い、このレジスト１３の膜厚は２μｍ程度に
する。このため、金属膜１２における光の反射率が高く
ても、露光に際して金属膜１２からの反射が少なく、レ
ジスト１３のパターンが所望の形状から変形するのを防
止することができる。The resist 13 is a dye to which a dye is added, and the thickness of the resist 13 is about 2 μm. For this reason, even if the light reflectance of the metal film 12 is high, the reflection from the metal film 12 during exposure is small, and the pattern of the resist 13 can be prevented from being deformed from a desired shape.
【００１６】次に、Ｏ2 を反応性ガスとするＲＩＥを全
面に対して行うことによって、図１（ｂ）に示す様に、
レジスト１３の輪郭に沿って自己整合的に側壁１４を形
成する。この側壁１４は、ＲＩＥによってスパッタリン
グされた金属膜１２の成分とレジスト１３の成分である
Ｃ、Ｈ、Ｏとの化合物である。Next, by performing RIE using O 2 as a reactive gas on the entire surface, as shown in FIG.
The side wall 14 is formed in a self-aligning manner along the contour of the resist 13. The side wall 14 is a compound of a component of the metal film 12 sputtered by RIE and C, H, and O as components of the resist 13.
【００１７】側壁１４の幅ＬはＲＩＥの時間によって変
化させることができるが、Ｌ＝０．１μｍ程度の側壁１
４を得ることができる。なお、ＲＩＥの時間に比例して
レジスト１３の膜厚も減少するが、レジスト１３の初期
の膜厚を上述の様に２μｍ程度と厚くしておけば、支障
なく側壁１４を形成することができる。The width L of the side wall 14 can be changed by the RIE time.
4 can be obtained. Although the thickness of the resist 13 decreases in proportion to the RIE time, the side wall 14 can be formed without any trouble if the initial thickness of the resist 13 is increased to about 2 μm as described above. .
【００１８】次に、図１（ｃ）に示す様に、アッシング
等によってレジスト１３を剥離し、図１（ｄ）に示す様
に、残っている側壁１４をマスクにして金属膜１２をエ
ッチングして、幅が０．１μｍ程度の金属配線１５を形
成する。その後、図１（ｅ）に示す様に、市販の有機系
剥離液によって側壁１４を剥離する。Next, as shown in FIG. 1C, the resist 13 is peeled off by ashing or the like, and as shown in FIG. 1D, the metal film 12 is etched using the remaining side walls 14 as a mask. Thus, a metal wiring 15 having a width of about 0.1 μm is formed. Thereafter, as shown in FIG. 1E, the side wall 14 is peeled off using a commercially available organic peeling liquid.
【００１９】図２が、第２実施例を示している。この第
２実施例も、図２（ａ）に示す様に、金属配線を形成す
べき部分に輪郭が位置する様に金属膜１２上でレジスト
１３をパターニングし、図２（ｂ）に示す様に、Ｏ2 を
反応性ガスとするＲＩＥによって側壁１４を形成した
後、レジスト１３を剥離するまでは、図１に示した第１
実施例と実質的に同様の工程を実行する。FIG. 2 shows a second embodiment. Also in the second embodiment, as shown in FIG. 2A, a resist 13 is patterned on a metal film 12 so that a contour is located in a portion where a metal wiring is to be formed, and as shown in FIG. After forming the side wall 14 by RIE using O 2 as a reactive gas, the first step shown in FIG.
Steps substantially similar to those of the embodiment are performed.
【００２０】しかし、この第２実施例では、次に、図２
（ｃ）に示す様に、金属膜１２のうちで金属配線のパッ
ド部を形成すべき部分を覆うパターンのレジスト１６を
形成する。そして、図２（ｄ）に示す様に、側壁１４と
レジスト１６とをマスクにして金属膜１２をエッチング
して、パッド部１７を有する金属配線１５を形成する。However, in the second embodiment, FIG.
As shown in (c), a resist 16 having a pattern covering a portion of the metal film 12 where a pad portion of a metal wiring is to be formed is formed. Then, as shown in FIG. 2D, the metal film 12 is etched using the side walls 14 and the resist 16 as a mask to form a metal wiring 15 having a pad portion 17.
【００２１】次に、図２（ｅ）に示す様に、パッド部１
７と金属配線１５のうちで所望の部分のみとを覆うパタ
ーンのレジスト１８を形成する。そして、図２（ｆ）に
示す様に、レジスト１８をマスクにして金属配線１５の
不要部分をエッチングし、更にレジスト１８を剥離し
て、トランジスタのゲート等である金属配線１５を完成
させる。Next, as shown in FIG.
A resist 18 is formed in a pattern that covers only the desired portions of the metal wiring 7 and the metal wiring 15. Then, as shown in FIG. 2F, an unnecessary portion of the metal wiring 15 is etched using the resist 18 as a mask, and the resist 18 is peeled off, thereby completing the metal wiring 15 such as a gate of the transistor.
【００２２】[0022]
【発明の効果】請求項１のパターン形成方法では、リソ
グラフィにおける露光装置の解像力に依存しない微細な
パターンの側壁をマスクにすることができるので、露光
装置の解像力に依存しない微細なパターンの被パターニ
ング膜を形成することができる。According to the pattern forming method of the present invention, since the side wall of the fine pattern that does not depend on the resolution of the exposure apparatus in lithography can be used as a mask, the patterning of the fine pattern that does not depend on the resolution of the exposure apparatus can be performed. A film can be formed.
【００２３】また、微細なパターンの側壁を形成するに
際して、解像力の高い露光装置を用いる必要がなく、更
に、第１のマスク層を厚くすることによって被パターニ
ング膜からの反射を抑制することができるので、微細な
パターンの被パターニング膜を低コストで形成すること
ができる。Further, when forming a fine pattern side wall, it is not necessary to use an exposure apparatus having a high resolution, and furthermore, the reflection from the film to be patterned can be suppressed by making the first mask layer thick. Therefore, a film to be patterned having a fine pattern can be formed at low cost.
【００２４】請求項２のパターン形成方法では、微細な
パターンのみならず通常のパターンをも含むパターンで
被パターニング膜をパターニングすることができるの
で、所望のパターンの被パターニング膜を形成すること
ができる。[0024] In claim 2 of the pattern forming method, it is possible to pattern the film to be patterned in a pattern including a normal pattern not only a fine pattern, it is possible to form a film to be patterned in a desired pattern .
【００２５】請求項３のパターン形成方法では、側壁を
第１のマスク層の輪郭全体に形成していても、所望のパ
ターンのみで被パターニング膜を残すことができるの
で、所望のパターンの被パターニング膜を形成すること
ができる。In the pattern forming method according to the third aspect , even if the side wall is formed over the entire contour of the first mask layer, the film to be patterned can be left with only a desired pattern. A film can be formed.
【図１】本願の発明の第１実施例を順次に示す側断面図
である。FIG. 1 is a side sectional view sequentially showing a first embodiment of the present invention.
【図２】本願の発明の第２実施例を順次に示す平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view sequentially showing a second embodiment of the present invention.
１２ 金属膜 １３ レジスト １４ 側壁 １５ 金属配線 １６ レジスト １７ パッド部 １８ レジスト Reference Signs List 12 metal film 13 resist 14 side wall 15 metal wiring 16 resist 17 pad portion 18 resist
Claims (3)
層を、染料を添加してなるレジストを用いて被パターニ
ング膜上に形成する工程と、前記被パターニング膜の形
成物質を含む化合物から成る側壁を前記輪郭に形成する
工程と、前記側壁をマスクにして前記被パターニング膜
をパターニングする工程とを有するパターン形成方法で
あって、 前記側壁は、前記被パターニング膜の形成物質と前記レ
ジストの成分である炭素、水素、酸素との化合物からな
り、前記側壁をマスクにして前記被パターニング膜をパ
ターニングする工程を経た後に、前記側壁を有機系剥離
液によって剥離する工程をさらに含む ことを特徴とする
パターン形成方法。1. A step of forming a mask layer including an outline of a pattern to be formed on a film to be patterned by using a resist to which a dye is added, and a side wall made of a compound containing a material for forming the film to be patterned. in the pattern forming method comprising the steps of forming the contour, and a step of patterning the film to be patterned by the sidewall mask
The side wall is formed of a material for forming the film to be patterned and the resin.
It is composed of compounds with carbon, hydrogen and oxygen
Patterning the film to be patterned using the side wall as a mask.
After the turning step, the side wall is peeled with an organic material.
A pattern forming method , further comprising a step of stripping with a liquid .
スク層を第１のマスク層とし、前記側壁を形成した後
に、第２のマスク層を前記被パターニング膜上に形成す
る工程と、 前記側壁と前記第２のマスク層とをマスクにして前記被
パターニング膜をパターニングする工程とを有すること
を特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。2. A step of forming a second mask layer on the film to be patterned after forming the side wall using a mask layer including a pattern to be formed in an outline as a first mask layer; 2. The pattern forming method according to claim 1, further comprising the step of patterning the film to be patterned using the mask and the second mask layer as masks.
のうちで、前記側壁をマスクにしてパターニングした部
分の一部と、前記第２のマスク層をマスクにしてパター
ニングした部分とを覆う第３のマスク層を形成する工程
と、 前記第３のマスク層をマスクにして前記被パターニング
膜をパターニングする工程とを有することを特徴とする
請求項２記載のパターン形成方法。3. A third mask layer which covers a part of the patterned film to be patterned which is patterned by using the side wall as a mask and a part which is patterned by using the second mask layer as a mask. 3. The pattern forming method according to claim 2 , further comprising: forming a pattern; and patterning the film to be patterned using the third mask layer as a mask. 4.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP12071294A JP3326709B2 (en) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Pattern formation method |
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| JPH07307333A JPH07307333A (en) | 1995-11-21 |
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| JP12071294A Expired - Fee Related JP3326709B2 (en) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Pattern formation method |
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| JP (1) | JP3326709B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8409787B2 (en) | 2003-12-26 | 2013-04-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a pattern in a semiconductor device and method of forming a gate using the same |
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1994
- 1994-05-10 JP JP12071294A patent/JP3326709B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH07307333A (en) | 1995-11-21 |
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