(57)【要約】【課題】  基板の周縁部において異物残りが発生することを防止できる配線パターン形成方法を提供する。【解決手段】  パターン形成方法は、絶縁膜２の上にレジスト膜３を形成する工程と、レジスト膜３に対して露光及び現像を行なってレジストパターン５を形成する工程と、レジストパターン５をマスクにエッチングを行なって絶縁膜２に配線溝パターン５ａ〜５ｃを形成する工程と、絶縁２膜の上にメッキ膜９を形成する工程と、絶縁膜２の上のメッキ膜９を研磨及び除去して配線パターン９ａ〜９ｃを形成する工程とを備える。配線溝パターンを形成する工程は、絶縁膜２におけるメッキ膜９が形成されない領域である基板１の周縁部の上方に存在している領域には、配線溝パターンを形成しない。【選択図】  図１
2005164803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された絶縁膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に対して露光及び現像を行なって、レジストパターンを形成する工程と、
前記絶縁膜に対して、前記レジストパターンをマスクにエッチングを行なって、前記絶縁膜に配線溝パターンを形成する工程と、
前記配線溝パターンを含む前記絶縁膜の上に、メッキ膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の上に存在している前記メッキ膜を研磨及び除去して、前記配線溝パターンの内部に前記メッキ膜よりなる配線パターンを形成する工程とを備える配線パターン形成方法であって、
前記配線溝パターンを形成する工程は、前記絶縁膜における前記メッキ膜が形成されない領域である前記基板の周縁部の上方に存在している領域には、前記配線溝パターンを形成しない工程を含むことを特徴とする配線パターン形成方法。
【請求項２】
前記レジスト膜を形成する工程と前記レジストパターンを形成する工程との間に、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域が現像液に溶解しないように、前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の配線パターン形成方法。
【請求項３】
前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、前記現像液に対して不溶性を有する樹脂膜を、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に塗布する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線パターン形成方法。
【請求項４】
前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域を限定的に加熱する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線パターン形成方法。
【請求項５】
前記レジスト膜は、ポジ型レジスト材料よりなり、
前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、塩基性溶液を、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に接触させる工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線パターン形成方法。
【請求項６】
前記レジスト膜は、ポジ型レジスト材料よりなり、
前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、前記レジスト膜内において架橋反応を起こすエネルギー以上のエネルギーを有する光を、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に照射する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線パターン形成方法。
【請求項７】
前記レジスト膜は、ネガ型レジスト材料よりなり、
前記レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、前記レジスト膜における前記基板の周縁部の上方に存在している領域を限定的に露光する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線パターン形成方法。
【請求項８】
前記レジストパターンを形成する工程と前記配線溝パターンを形成する工程との間に、前記レジストパターンにおける前記基板の周縁部の上方に形成されている開口部を塞ぐ工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の配線パターン形成方法。
【請求項９】
前記開口部を塞ぐ工程は、樹脂膜を、前記レジストパターンにおける前記開口部を有する領域に限定的に塗布する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の配線パターン形成方法。
【請求項１０】
前記開口部を塞ぐ工程は、レジスト溶剤を、前記レジストパターンにおける前記開口部を有する領域に限定的に接触させる工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の配線パターン形成方法。
【請求項１１】
基板上に形成されたレジスト膜に対して開口部から薬液を滴下するノズルを備え、
前記ノズルの開口部は、前記基板の周縁部においてメッキ膜が形成されない領域の前記基板の縁部から直径方向に延びる距離に対応する幅を有していることを特徴とするレジスト塗布現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、配線パターン形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化に伴って、配線の性能及び信頼性を向上させるために、配線材料はアルミニウムから銅に移行してきている。ところで、銅はアルミニウムのように気相でエッチングすることが困難であるので、銅配線の形成方法として、ダマシンプロセスと呼ばれる技術が用いられている。ダマシンプロセスとは、絶縁膜に形成された溝パターンに電解メッキ法によって銅を埋め込んだ後に、特有の研磨材料を用いた化学的機械研磨 (以下、ＣＭＰという) によって不要な銅を研磨及び除去することにより、配線パターンを形成するというプロセスである。
【０００３】
以下に、ダマシンプロセスを用いた第１の従来例に係る配線パターン形成方法について、図９(a) 〜(h) を参照しながら説明する。
【０００４】
なお、図９(a) 〜(h) は、従来の配線パターン形成方法を示す工程断面図であり、半導体ウェハ等の基板における周縁部の断面を拡大した図が示されている。
【０００５】
まず、図９(a) に示すように、半導体ウェハ等の基板１００の上に絶縁膜１０１を形成した後、該絶縁膜１０１の上にレジスト膜１０２を形成する。
【０００６】
次に、図９(b) に示すように、回路パターンが描画されたマスク１０３を介して、光、電子線又はＸ線等をレジスト膜１０２に対して照射して感光させる。なお、この工程は露光工程と呼ばれる。また、レジスト膜１０２は一般に感光性の樹脂材料よりなり、ポジ型レジスト材料とネガ型レジスト材料との２種類のタイプがある。光が照射されなかった部分は現像液に溶解せず、光が照射された部分が現像液に溶解するレジスト材料がポジ型レジスト材料であり、光が照射されなかった部分が現像液に溶解し、光が照射された部分が現像液に溶解しないレジスト材料がネガ型レジスト材料である。
【０００７】
次に、図９(c) に示すように、感光されたレジスト膜１０２を現像することにより、レジストパターン１０４を形成する。また、図９(c) には、レジスト材料としてポジ型レジスト材料が用いられた場合に形成されたレジストパターン１０４が示されており、レジストパターン１０４には、光が照射された部分が現像液に溶解することによって形成された開口部１０４ａ〜１０４ｄが形成されている。
【０００８】
次に、図９(d) に示すように、絶縁膜１０１に対して、レジストパターン１０４をマスクに選択的エッチングを行なって、絶縁膜１０１に配線溝パターン１０１ａ〜１０１ｄを形成する。
【０００９】
次に、図９(e) に示すように、酸素プラズマ等を用いて、絶縁膜１０１の上に残存しているレジストパターン１０４を灰化し除去する。
【００１０】
次に、図９(f) に示すように、配線溝パターン１０１ａ〜１０１ｄを含む絶縁膜１０１の上に、導電性膜１０５を堆積する。
【００１１】
次に、図９(g) に示すように、導電性膜１０５における基板１００の周縁部の上方に存在している領域１０５ａに形成されたメッキ電極１０６によって導電性膜１０５に通電し、銅等の配線材料をメッキ膜１０７として堆積する。
【００１２】
次に、図９(h) に示すように、メッキ電極１０６を外した後に、ＣＭＰ法により、絶縁膜１０１の上に形成されているメッキ膜１０７を研磨除去することにより、配線溝パターン１０１ａ〜１０１ｃの内部に、導電性膜１０５及びメッキ膜１０７よりなる配線パターン１０８ａ〜１０８ｃを形成すると共に、配線溝パターン１０１ｄ内には、後述する異物残り１０９が発生している。
【００１３】
ところで、基板の周縁部の上方に形成され、ダストの要因となる不要なレジストパターンを除去する目的で、周辺露光又はエッジカット等の処理を行なう第２の従来例に係る配線パターン形成方法が提案されている (例えば、特許文献１参照) 。第２の従来例に係る配線パターン形成方法によると、基板上における良品の半導体素子が形成されない周縁部に配線溝パターンを形成しないことができる。
【００１４】
以下に、第２の従来例に係る配線パターン形成方法について、図１０(a) 〜(h) を参照しながら説明する。
【００１５】
図１０(a) に示すように、半導体ウェハ等の基板２００上に絶縁膜２０１を形成した後に、該絶縁膜２０１の上にレジスト膜２０２を形成する。具体的には、絶縁膜２０１における基板２００の周縁部の上方に存在している領域２０３にはレジスト膜２０２は形成されていない。
【００１６】
次に、図１０(b) に示すように、回路パターンが描画されたマスク２０４を介して、レジスト膜２０２を露光する。
【００１７】
次に、図１０(c) に示すように、露光後のレジスト膜２０２を現像することにより、レジストパターン２０５を形成する。また、図１０(c) には、レジスト材料としてポジ型レジスト材料が用いられた場合に形成されたレジストパターン２０５が示されており、レジストパターン２０５には、開口部２０５ａ〜２０５ｃが形成されている。なお、当然のことながら、絶縁膜２０１における領域２０３には、レジストパターンは形成されていない。
【００１８】
次に、図１０(d) に示すように、絶縁膜２０１に対して、レジストパターン２０５をマスクに選択的エッチングを行なって、絶縁膜２０１に配線溝パターン２０１ａ〜２０１ｃを形成する。この場合、絶縁膜２０１におけるレジストパターン２０５が形成されていない領域２０３はエッチングされて、絶縁膜２０１に領域２０６が形成される。
【００１９】
次に、図１０(e) に示すように、酸素プラズマ等を用いて、絶縁膜２０１の上に残存しているレジストパターン２０５を灰化し除去する。
【００２０】
次に、図１０(f) に示すように、配線溝パターン２０１ａ〜２０１ｃと領域２０６とを含む絶縁膜２０１の上に、導電性膜２０７を堆積する。
【００２１】
次に、図１０(g) に示すように、導電性膜２０７における基板２００の周縁部の上方に存在する領域２０７ａに形成されたメッキ電極２０８によって導電性膜２０７に通電し、銅等の配線材料をメッキ膜２０９として形成する。
【００２２】
次に、図１０(h) に示すように、メッキ電極２０８を外した後に、ＣＭＰ法により、絶縁膜２０１の上に形成されているメッキ膜２０９を研磨除去することにより、配線溝パターン２０１ａ〜２０１ｃの内部に、導電性膜２０７及びメッキ膜２０９よりなる配線パターン２１０ａ〜２１０ｃを形成すると共に、絶縁膜２０１の領域２０６内には、後述する異物残り２１１が発生している。
【特許文献１】特許第２６２３４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上述の第１及び第２の従来例に係るパターン形成方法によると、以下のような問題が生じていた。すなわち、第１の従来例に係るパターン形成方法によると、図９(g) に示した工程において、メッキ電極１０６の下に存在する配線溝パターン１０１ｄにはメッキ膜１０７を形成することができない。このため、メッキ膜１０７が形成されていない配線溝パターン１０１ｄは、図９(h) に示した工程におけるＣＭＰの際にむき出しになるので、ＣＭＰで使用する研磨材料及び削り出された配線材料が配線溝パターン１０１ｄの中に入り込んでしまう。配線溝パターン１０１ｄの線幅は非常に微細であるので、配線溝パターン１０１ｄに一旦入り込んでしまった研磨材料及び配線材料は洗浄を行なっても除去しきれずに残存して、図９(h) に示す工程によって、配線溝パターン１０１ｄ内には不要な異物残り１０９が発生する。このような異物残り１０９は、後の工程において剥がれる場合があり、剥がれた異物残り１０９が他のパターン上へ移動すると半導体装置におけるショート又は断線等の不良の原因となる。また、剥がれた異物によって半導体製造装置内が汚染される場合もある。
【００２４】
基板の周縁部に形成される配線溝パターン内に異物残りが発生することを防止するために、前述の第２の従来例に係るパターン形成方法のように、周辺露光又はエッジカット等を行なって基板の周縁部の上方に形成されたレジスト膜を除去することにより、異物残りの発生を防止する方法も提案されているが、基板の周縁部のレジスト膜が取り除かれた場合であっても、図１０(h) に示したように、絶縁膜２０１における領域２０６に異物残り２１１が発生してしまうので、第２の従来例に係るパターン形成方法においても異物残りの発生を防止することは困難である。
【００２５】
以下に、基板の周縁付近に異物残りが発生する具体的な例について、図１１を参照しながら説明する。
【００２６】
図１１は、図９(c) に示す開口部１０４ａ〜１０４ｄを形成するマスク１０３のマスクパターン３００と基板１００との合わせ状態を上方から見た図である。
【００２７】
ステッパー装置により、基板１００上に形成されたレジスト膜１０２に対して、マスクパターン３００に対応したパターンが繰り返し複数回露光される。マスクパターン３００には複数の同一パターンが含まれている場合が多く、例えば、マスクパターン３００には、サブパターン３００ａ、３００ｂ、３００ｃ及び３００ｄが含まれている。特に、基板１００上における良品の半導体素子が形成されない周縁部１００ａには、図１１に示すように、サブパターン３００ａ、３００ｂ及び３００ｄが重なることになる。このように、サブパターン３００ａ、３００ｂ及び３００ｄと周縁部１００ａとが重なった領域において、前述のように、異物残りが発生することになる。
【００２８】
前記に鑑み、本発明の目的は、基板の周縁部において異物残りが発生することを防止できる配線パターン形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
前記の目的を達成するために、本発明のパターン形成方法は、基板上に形成された絶縁膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、レジスト膜に対して露光及び現像を行なって、レジストパターンを形成する工程と、絶縁膜に対して、レジストパターンをマスクにエッチングを行なって、絶縁膜に配線溝パターンを形成する工程と、配線溝パターンを含む絶縁膜の上に、メッキ膜を形成する工程と、絶縁膜の上に存在しているメッキ膜を研磨及び除去して、配線溝パターンの内部に前記メッキ膜よりなる配線パターンを形成する工程とを備える配線パターン形成方法であって、配線溝パターンを形成する工程は、絶縁膜におけるメッキ膜が形成されない領域である基板の周縁部の上方に存在している領域には、配線溝パターンを形成しない工程を含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明のパターン形成方法によると、絶縁膜におけるメッキ膜が形成されない領域である基板の周縁部の上方に存在している領域には、配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、メッキ膜を研磨及び除去する際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことにより形成される異物残りの発生を防止することができる。
【００３１】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜を形成する工程とレジストパターンを形成する工程との間に、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域が現像液に溶解しないように、レジスト膜に対して改質処理を施す工程をさらに備えることが好ましい。
【００３２】
このようにすると、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域が現像液に溶解しないため、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００３３】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、現像液に対して不溶性を有する樹脂膜を、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に塗布する工程を含むことが好ましい。
【００３４】
このようにすると、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域は現像液に対して不溶性を有する樹脂膜が塗布されているので、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域は現像液に直接接触することがなく溶解することがない。このため、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００３５】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域を限定的に加熱する工程を含むことが好ましい。
【００３６】
このようにすると、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域は加熱されることにより現像液に溶解することがなくなるので、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００３７】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜は、ポジ型レジスト材料よりなり、レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、塩基性溶液を、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に接触させる工程を含むことが好ましい。
【００３８】
このようにすると、塩基性溶液と接触した領域においては、感光反応によって発生した酸を中和して失活させるため、この領域は現像液に溶けなくなるので、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００３９】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜は、ポジ型レジスト材料よりなり、レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、レジスト膜内において架橋反応を起こすエネルギー以上のエネルギーを有する光を、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域に限定的に照射する工程を含むことが好ましい。
【００４０】
このようにすると、通常の感光反応ではポジ型レジスト材料は光の照射された部分が現像液に溶解するが、感光反応を大きく超えるエネルギーで光が照射された領域においては、樹脂同士の架橋反応が生じるので、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００４１】
本発明のパターン形成方法において、レジスト膜は、ネガ型レジスト材料よりなり、レジスト膜に対して改質処理を施す工程は、レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在している領域を限定的に露光する工程を含むことが好ましい。
【００４２】
このようにすると、ネガ型レジスト材料において感光反応が生じた領域は現像液に溶解しないので、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に存在している領域には開口部が形成されない。これにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００４３】
本発明のパターン形成方法において、レジストパターンを形成する工程と配線溝パターンを形成する工程との間に、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に形成されている開口部を塞ぐ工程をさらに備えることが好ましい。
【００４４】
このようにすると、絶縁膜に対してレジストパターンを用いてエッチングする前に、該レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に形成されている開口部を塞ぐことにより、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００４５】
本発明のパターン形成方法において、開口部を塞ぐ工程は、樹脂膜を、レジストパターンにおける開口部を有する領域に限定的に塗布する工程を含むことが好ましい。
【００４６】
このようにすると、絶縁膜に対してレジストパターンを用いてエッチングする前に、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に形成されている開口部を樹脂膜によって塞ぐので、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００４７】
本発明のパターン形成方法において、開口部を塞ぐ工程は、レジスト溶剤を、レジストパターンにおける開口部を有する領域に限定的に接触させる工程を含むことが好ましい。
【００４８】
このようにすると、絶縁膜に対してレジストパターンを用いてエッチングする前に、レジストパターンにおける基板の周縁部の上方に形成されている開口部を有する領域が、レジスト溶剤と接触して樹脂が溶け出すことにより、開口部が塞がれるので、レジストパターンを用いたエッチングによっても、絶縁膜における基板の周縁部の上方に存在している領域には配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、異物残りの発生を防止することができる。
【００４９】
本発明のレジスト塗布現像製造装置は、基板上に形成されたレジスト膜に対して開口部から薬液を滴下するノズルを備え、ノズルの開口部は、基板の周縁部においてメッキ膜が形成されない領域の基板の縁部から直径方向に延びる距離に対応する幅を有していることを特徴とする。
【００５０】
本発明のレジスト塗布現像製造装置によると、メッキ膜が形成されない領域に対応する幅の開口部を有するノズルを備えているので、異物残りの発生を防止するための基板の周縁部に対する種々の処理を均一かつ簡便に行なうことができる。また、レジスト塗布から露光及び現像までの連続的な処理の間に、異物残りの発生を防止するための基板の周縁部に対する種々の処理を行なうことができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明のパターン形成方法によると、絶縁膜におけるメッキ膜が形成されない領域である基板の周縁部の上方に存在している領域には、配線溝パターン自体がそもそも形成されないので、メッキ膜を研磨及び除去する際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことにより形成される異物残りの発生を防止することができる。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。
【００５３】
図１(a) 〜(i) は、本発明の第１の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程断面図であり、半導体ウェハ等の基板の周縁部の断面を拡大した図である。
【００５４】
まず、図１(a) に示すように、半導体ウェハ等の基板１の上に、例えば炭素を含有する酸化ケイ素膜 (以下、ＳｉＯＣ膜という) よりなる絶縁膜２を形成する。次に、基板１を回転させながら、絶縁膜２の上にレジスト膜３を形成する。
【００５５】
次に、図１(b) に示すように、レジスト膜３における基板１の周縁部の上方に存在している領域３ａが現像液に溶解しないように、該領域３ａに対して第１の改質処理を施す。なお、第１の改質処理については、後述で詳細に説明する。
【００５６】
次に、図１(c) に示すように、回路パターンが描画されたマスク４を介して、レジスト膜３に対して光、電子線又はＸ線等を照射し感光させる。この工程は露光工程と呼ばれる。本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なう。また、本実施形態においては、レジスト膜３として、化学増幅型のポジ型レジスト材料を用いている。化学増幅型のポジ型レジスト材料は、光が照射された部分に酸が発生し、発生した酸が触媒となって、脱保護反応 (現像液に対する樹脂の溶解性が低い官能基を樹脂の主鎖から外す反応) が連鎖的に行なわれることにより、光が照射された部分が現像液に溶解するように変化する性質を有するレジスト材料である。一方、化学増幅型のネガ型レジスト材料は、ＳｉＯＣ膜から放出される塩基性物質と光の照射によって発生した酸とが中和反応を起こしてレジストパターンとＳｉＯＣ膜との界面に空隙が形成される場合があり、この空隙は通常の電子顕微鏡による検査において発見することができない。このため、被処理膜としてＳｉＯＣ膜を用いる場合には、レジスト膜３として化学増幅型のポジ型レジスト材料を用いることが好ましい。
【００５７】
次に、図１(d) に示すように、特有の現像液に露光工程後のレジスト膜３を接触させることにより、レジストパターン５を形成する。本実施形態においては、レジスト膜３はポジ型レジスト材料よりなり、光が照射された部分が現像液に溶解するので、レジストパターン５には、絶縁膜２を露出させる開口部５ａ〜５ｃが形成されている。ここで、レジスト膜３における領域３ａは、光が照射されても現像液に溶けないので、領域３ａには開口部が形成されることはない。
【００５８】
次に、図１(e) に示すように、絶縁膜２に対して、開口部５ａ〜５ｃを有するレジストパターン５をマスクに選択的エッチングを行なって、絶縁膜２に配線溝パターン６ａ〜６ｃを形成する。この場合、レジスト膜３における領域３ａには開口部が形成されていないので、領域３ａの下に形成されている絶縁膜２には配線溝パターンは形成されない。
【００５９】
次に、図１(f) に示すように、酸素プラズマ等により、絶縁膜２の上に残存しているレジストパターン５を灰化し除去する。
【００６０】
次に、図１(g) に示すように、配線溝パターン６ａ〜６ｃを含む絶縁膜２の上に、例えば、銅等よりなる導電性膜７を堆積する。
【００６１】
次に、図１(h) に示すように、導電性膜７における基板１の周縁部の上方に存在する領域７ａに形成されたメッキ電極８によって導電性膜７を通電することにより、例えば銅等の配線材料よりなるメッキ膜９を形成する。次に、メッキ電極８を外した後に、ＣＭＰ法により、配線溝パターン６ａ〜６ｃの内部を除く絶縁膜２の上に形成されている導電性膜７及びメッキ膜９を研磨及び除去する。
【００６２】
これにより、図１(i) に示すように、配線溝パターン６ａ〜６ｃの内部に、導電性膜７及びメッキ膜８よりなる配線パターン９ａ〜９ｃが形成される。
【００６３】
以下に、図１(b) において、レジスト膜３における基板１の周縁部の上方に存在している領域３ａが現像液によって溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第１の改質処理について、図２(a) 及び(b) 、図３(a) 及び(b) 、図４、並びに図５(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
【００６４】
図２(a) 及び(b) は、第１の改質処理を施す際に用いる装置の概略図を示している。
【００６５】
図２(a) に示すように、本実施形態で用いる薬液１０ａが入った容器１１からポンプ１２によって薬液１０ａを吸引し、フィルター１３とバルブ１４とを通過させて、ノズルアーム１５に支持されたノズル１６から薬液１０ａを基板１上のレジスト膜３に対して滴下する。ここで、本実施形態で用いる薬液１０ａとして、現像液に不溶な樹脂材料を用いる。また、現像液に不溶な樹脂材料としては、非感光性のノボラック樹脂又はアクリル性ポリマー等を用いることができる。スピンチャック１７の回転と同期させてバルブ１４の開閉を制御することにより、薬液１０ａの滴下を開始した位置に戻る直前に薬液１０ａの滴下を終えるようにする。なお、ノズルアーム１５はノズル１６を基板１に対して自由に位置決めする役割を有する。
【００６６】
また、図２(b) に示すように、窒素による加圧により薬液１０ａを圧送する装置を用いてもよい。すなわち、図２(b) に示すように、薬液１０ａが入った容器１１を窒素によって加圧することにより、薬液１０ａをフィルター１３とバルブ１４とを通過させて、ノズルアーム１５により支持されたノズル１６から薬液１０ａを基板１上のレジスト膜３に対して滴下する。容器１１を窒素によって加圧するには、容器１８内に高圧で封入された窒素をレギュレータ１９によって一定の圧力に制御しながら容器１１へ送り込むことにより行なう。スピンチャック１７の回転と同期させてバルブ１４の開閉を制御することにより、薬液１０ａの滴下を開始した位置に戻る直前に薬液１０ａの滴下を終えるようにする。なお、ノズルアーム１５はノズル１６を基板１に対して自由に位置決めする役割を有する。
【００６７】
図３(a) 及び(b) は、図２(a) 及び(b) に示したノズル１６の一例を示す側面図であり、図４は、図３(a) 及び(b) に示したノズル１６を用いて形成したレジスト膜３における領域３ａの一部を示す上面図である。
【００６８】
図３(a) 及び(b) 、並びに図４に示すように、ノズル１６は長方形の開口部２０を有し、短辺２０ａは薬液１０ａの滴下量の制御を容易にするために細くなっていると共に、長辺２０ｂは導電性膜７における基板１の周縁部の上方であってメッキ膜が形成されない領域７ａの直径方向の幅よりもノズル１６の位置決めの精度分だけ大きくする。このように、ノズル１６は、メッキ膜９が形成されない領域７ａの直径方向の幅を考慮した開口部２０を有する構成になっているので、図４に示すように、領域７ａに沿って、均一にレジスト膜３における領域３ａに対して第１の改質処理を施すことができる。なお、第１の実施形態においては、導電性膜７におけるメッキ膜９が形成されない領域７ａの直径方向の幅が１ｍｍであったので、開口部２０の長辺２０ｂを１．５ｍｍとすると共に、短辺２０ａを０．５ｍｍとした。
【００６９】
ここで、図２(a) 又は(b) に示した装置を用いて、レジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第１の改質処理の具体的なフローについて、図５(a) 〜(c) を参照しながら説明する。
【００７０】
まず、図５(a) に示すように、スピンチャック１２により基板１を吸着して回転させながら、現像液に不溶な樹脂材料よりなる薬液１０ａをノズル１６から滴下する。このときの回転数は、通常のレジスト塗布の回転数が２０００ｒｐｍ〜３５００ｒｐｍ程度であるのに対して、薬液１０ａが遠心力により基板１から飛散しない回転数、例えば１０ｒｐｍ程度で、ゆっくりと回転させること好ましいが、高速回転で滴下しても構わない。
【００７１】
また、基板１の周縁部に沿って均一な膜厚を有する現像液に不溶な樹脂膜を形成するために、回転回数は、ちょうど１回転又はｎ回転 (ｎは自然数) とし、薬液１０ａの滴下を開始した位置に戻る直前に薬液１０ａの滴下を終える。図５(b) に示すように、薬液１０ａの滴下を終えた時点では、基板１の周縁部に沿って等しい量の樹脂材料（薬液１０ａ）が表面張力により保持されている。
【００７２】
次に、図５(c) 示すように、基板１を高速回転させ、遠心力によって薬液１０ａを均一に塗り広げることにより、図１(b) に示したように、レジスト膜３における領域３ａの上にのみ、現像液に不溶な樹脂材料よりなる樹脂膜１０ｂが形成される。この後、図示していないが、樹脂膜１０ｂに含まれる溶剤を揮発させるための熱処理を行った後に、図１(c) に示した露光工程を行なう。
【００７３】
このように、本実施形態において、レジスト膜３における領域３ａに対して第１の改質処理を施す工程は、図２(a) 及び(b) 、図３(a) 及び(b) 、図４、並びに図５(a) 〜(c) に示したように、現像液に不溶な樹脂材料よりなる薬液１０ａを用いて、レジスト膜 ３における領域３ａの上に現像液に不溶な樹脂膜１０ｂを形成する工程である。
【００７４】
以上のように、本発明の第１の本実施形態によると、図１(h) に示したように、絶縁膜２における基板１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜９が形成されていない領域には、そもそも配線溝パターン自体が形成されない。このため、図１(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図１(i) に示したように、配線パターン９ａ〜９ｃが形成された時点で異物残りが発生することがない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【００７５】
なお、第１の実施形態で用いた樹脂材料は、露光波長 (第１の実施形態においては２４８ｎｍ) で吸収性を有する方が好ましい。露光波長で吸収性を有していると、樹脂膜１０ｂの下に存在するレジスト膜３における領域３ａに届く光を遮蔽する効果を備えることができるので、第１の改質処理によって、レジスト膜３における領域３ａがより確実に現像液に溶解しないようにすることができる。
【００７６】
（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態に係るパターン形成方法は、第１の実施形態に係るパターン形成方法と同様の工程を行なうので、本実施形態に係るパターン形成方法についても前述の図１(a) 〜(i) に示した工程を前提にしながら説明する。
【００７７】
また、本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なうと共に、絶縁膜２としてＳｉＯＣ膜を用いる。
【００７８】
さらに、本実施形態に係るパターン形成方法においては、第１の実施形態における第１の改質処理に使用した装置と同様の装置を用いて、レジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して後述する第２の改質処理を施すことができるので、前述の図２(a) 及び(b) 、図３(a) 及び(b)、図４、並びに図５(a) 〜(c) を適宜参照しながら説明する。
【００７９】
したがって、以下では、本実施形態において、レジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第２の改質処理について具体的に説明する。
【００８０】
まず、本実施形態では、第２の改質処理に用いる薬液１０ｃとして、塩基性物質を含有する水溶液又は有機溶液 (以下、塩基性溶液という）を用いる。すなわち、第１の実施形態では不溶性の樹脂材料よりなる薬液１０ａを用いたが、本実施形態では塩基性溶液よりなる薬液１０ｃを用いる。
【００８１】
また、薬液１０ｃを塗布するレジスト膜３は、化学増幅型のポジ型レジスト材料よりなる場合に限定している。このため、塩基性溶液よりなる薬液１０ｃと化学増幅型のポジ型レジスト材料とを接触させると、ポジ型レジスト材料中に入り込んだ塩基性物質が、露光されたときにレジスト材料内に生じる酸を中和して、脱保護反応を阻害する。これにより、レジスト膜３に露光により光が照射されても、レジスト膜３には開口部が形成されることはない。
【００８２】
ここで、レジスト膜３における領域３ａが現像液によって溶解しないように、塩基性溶液よりなる薬液１０ｃを用いて、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第２の改質処理のフローについて、前述の図５(a) 〜(c) を参照しながら具体的に説明する。
【００８３】
まず、図５(a) に示すように、スピンチャック１２を回転させながら塩基性溶液よりなる薬液１０ｃをノズル１６から滴下する。このときの回転数は、薬液１０ｃが遠心力により基板１から飛散しない回転数、例えば１０ｒｐｍ程度で、ゆっくりと回転させることが好ましいが、高速回転で滴下しても構わない。
【００８４】
また、レジスト膜３における領域３ａを構成するポジ型レジスト材料と薬液１０ｃとの反応が均一的に起こるように、回転回数は、ちょうど１回転又はｎ回転 (ｎは自然数) とし、薬液１０ｃの滴下を開始した位置に戻る直前に薬液１０ｃの滴下を終える。図５(b) に示すように、薬液１０ｃの滴下を終えた時点では、基板１の周縁部に沿って等しい量の薬液１０ｃが表面張力により保持されている。
【００８５】
次に、図５(c) に示すように、基板１を高速回転させ、遠心力によって薬液１０ｃを除去し乾燥させることにより、図１(b) に示したように、レジスト膜３における領域３ａのみに薬液１０ｃを構成する塩基性物質が入り込むので、この後、図示してないが、レジスト膜３における領域３ａに含まれる溶剤を蒸発させると共に、塩基性物質の拡散を行なわせるための熱処理を行った後に、図１(c) に示す露光工程を行なう。この場合、前述のように、レジスト膜３における領域３ａにはパターンが描画されないので、その後に現像液に接触させてもレジスト膜３における領域３ａには開口部が形成されない。したがって、図１(e) に示す工程において、レジスト膜３における領域３ａの下に存在している絶縁膜２には配線溝パターンは形成されない。
【００８６】
以上のように、本発明の第２の実施形態によると、図１(h) に示したように、絶縁膜２における基板１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜９が形成されていない領域には、そもそも配線溝パターン自体が形成されない。このため、図１(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図１(i) に示したように、配線パターン９ａ〜９ｃが形成された時点で異物残りが発生することがない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
以下に、本発明の第３の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態に係るパターン形成方法は、第１の実施形態に係るパターン形成方法と同様の工程を行なうので、本実施形態に係るパターン形成方法についても前述の図１(a) 〜(i) に示した工程を前提にしながら説明する。
【００８８】
また、本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なうと共に、絶縁膜２としてＳｉＯＣ膜を用いる。
【００８９】
したがって、以下では、本実施形態において、レジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第３の改質処理について、図６を参照しながら具体的に説明する。なお、図６は、第３の改質処理に使用する装置の概略図を示している。
【００９０】
図６に示すように、基板１をスピンチャック１７によって回転させながら、ハロゲンランプよりなる光源３０からの光を光ファイバよりなる導光路３１を通過させ、アーム３２によって支持された射出部３３から射出された照射光３４を、基板１の周縁部におけるメッキ膜９が後に形成されない領域に対して照射する。スピンチャック１７の回転と同期させて射出部３３からの照射光３４を、導光路３１の途中に設けられたシャッター３５によって制御することにより、照射光３４の照射を開始した位置に戻る直前に照射光３４の照射を終えるようにする。なお、ノズルアーム３２はノズル３３を基板１に対して自由に位置決めする役割を有する。
【００９１】
また、本実施形態では、照射光３４が照射されるレジスト膜３は、化学増幅型のポジ型レジスト材料に限定している。このため、レジスト膜３に対して照射光３４を照射するだけでは、照射された領域が現像液に溶解するように変化するだけである。そこで、本実施形態においては、照射光３４の照射エネルギーとして、通常のポジ型レジスト材料に対して感光させるエネルギーの数１０倍〜数１００倍のエネルギー (数百ｍＪ／ｃｍ2 〜数千ｍＪ／ｃｍ2 ) を用いる。このようなエネルギーを有する照射光３４をレジスト膜３に対して照射することにより、レジスト膜３における照射光３４が照射された領域において、通常の露光反応である脱保護反応とは異なり、樹脂同士の架橋反応を生じさせることができる。したがって、レジスト膜３において樹脂同士が架橋反応を起こした領域は、現像液に溶けなくなるので、その後に現像液に接触させてもレジスト膜３における領域３ａには開口部が形成されない。したがって、図１(e) に示す工程において、レジスト膜３における領域３ａの下に存在している絶縁膜２には配線溝パターンは形成されない。
【００９２】
以上のように、本発明の第３の実施形態によると、図１(h) に示したように、絶縁膜２における基板１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜９が形成されていない領域には、そもそも配線溝パターン自体が形成されない。このため、図１(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図１(i) に示したように、配線パターン９ａ〜９ｃが形成された時点で異物残りが発生することはない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【００９３】
（第４の実施形態）
以下に、本発明の第４の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、第４の実施形態に係るパターン形成方法は、第１の実施形態に係るパターン形成方法と同様の工程を行なうので、第４の実施形態に係るパターン形成方法についても前述の図１(a) 〜(i) に示した工程を前提にしながら説明する。
【００９４】
また、第４の実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なうと共に、絶縁膜２としてＳｉＯＣ膜を用いる。
【００９５】
したがって、以下では、本実施形態において、図１(b) に示したレジスト膜３における領域３ａに対して施す第４の改質処理について具体的に説明する。なお、第４の改質処理に使用する装置は、前述の第３の実施形態と同様であるので、ここでは、第３の実施形態で用いた図６を適宜参照しながら説明する。
【００９６】
まず、本実施形態においては、図６に示した装置における光源３０の代わりに、波長８００ｎｍである半導体レーザーよりなる光源３０ａを使用する。
【００９７】
また、図７に示すように、本実施形態における射出部３３ａは集光レンズ３６を備えている。このため、照射部３３ａからの照射光３４は、図１(h) に示した導電性膜７におけるメッキ電極が形成されない領域７ａの幅よりも小さい幅を有する領域に集光にされるので、レジスト膜３を局所的に加熱することができる。そして、スピンチャック１７の回転と同期して、アーム３２によって支持される射出部３３ａの移動、又はスピンチャック１７の直径方向の移動により、基板１に対する射出部３３ａの相対位置関係を変えながらレーザー光を照射することにより、レジスト膜３における領域３ａ内の各部分に対して加えられる熱エネルギーの総量が均等になるように制御する。本実施形態においては、領域７ａの幅が１ｍｍであったので、レーザー光によって加熱する領域３ａの直径方向の幅が１．５ｍｍとなるように制御した。
【００９８】
このように、本実施形態では、加熱用の光源３０ａを用いて、基板１上の周縁部におけるメッキ膜９が形成されない領域を局所的に加熱することにより、通常の露光反応である脱保護反応とは異なる樹脂同士の架橋反応を生じさせることができるので、レジスト膜３における樹脂同士が架橋反応を起こした領域は、現像液に溶けなくなくなる。このため、その後に現像液に接触させてもレジスト膜３における領域３ａには開口部が形成されない。したがって、図１(e) に示す工程において、レジスト膜３における領域３ａの下に存在している絶縁膜２には配線溝パターンは形成されない。
【００９９】
以上のように、本発明の第４の実施形態によると、図１(h) に示したように、絶縁膜２における基板１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜９が形成されていない領域には、そもそも配線溝パターン自体が形成されない。このため、図１(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図１(i) に示したように、配線パターン９ａ〜９ｃが形成された時点で異物残りが発生することはない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【０１００】
（第５の実施形態）
以下に、本発明の第５の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態に係るパターン形成方法は、第１の実施形態に係るパターン形成方法と同様の工程を行なうので、本実施形態に係るパターン形成方法についても前述の図１(a) 〜(i) に示した工程を前提にしながら説明する。
【０１０１】
また、本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なうと共に、絶縁膜２としてＳｉＯＣ膜を用いる。
【０１０２】
また、本実施形態では、レジスト膜３として、化学増幅型のネガ型レジスト材料を用いている。
【０１０３】
したがって、以下では、本実施形態において、図１(b) に示したレジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して施す第５の改質処理について具体的に説明する。
【０１０４】
本実施形態に係るパターン形成方法においては、第３の実施形態における第３の改質処理に使用した装置と同様の装置を用いて、レジスト膜３における領域３ａが現像液に溶解しないように、レジスト膜３における領域３ａに対して第５の改質処理を施すことができるので、前述の図６を適宜参照しながら説明する。なお、第４の実施形態においては、ＫｒＦエキシマレーザーよりなる光源３０ｂを使用している。
【０１０５】
図６に示すように、基板１をスピンチャック１７によって回転させながら、エキシマレーザーよりなる光源３０ｂからの光を光ファイバよりなる導光路３１を通過させ、アーム３２によって支持された射出部３３から射出された照射光３４を、基板１の周縁部におけるメッキ膜９が後に形成されない領域に対して照射する。スピンチャック１７の回転と同期させて射出部３３からの照射光３４を、導光路３１の途中に設けたシャッター３５によって制御することにより、照射光３４の照射を開始した位置に戻る直前に照射光３４の照射を終えるようにする。
【０１０６】
また、本実施形態では、照射光３４が照射されるレジスト膜３は、前述の通り、化学増幅型のネガ型レジスト材料よりなると共に、照射光３４の光源として露光と同じ波長を有するＫｒＦエキシマレーザーを使用しているので、レジスト膜３における照射光３４が照射された領域３ａは現像液に溶解しないように変化する。このため、その後に現像液に接触させてもレジスト膜３における領域３ａには開口部が形成されない。したがって、図１(e) に示す工程において、レジスト膜３における領域３ａの下に存在している絶縁膜２には配線溝パターンは形成されない。
【０１０７】
また、この場合、光源３０ｂの照射エネルギーを、通常のネガ型レジスト材料を露光させる照射エネルギーと同程度にすることが可能なので、レジスト膜３としてポジ型レジスト材料を用いた場合と比較して、消費電力の増大を抑えることが可能である。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、ＫｒＦエキシマレーザーよりなる光源３０ｂを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長が２４８ｎｍである光を有する光源を用いればよく、この場合同じ効果が得られることはいうまでもない。
【０１０９】
以上のように、本発明の第５の実施形態によると、図１(h) に示したように、絶縁膜２における基板１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜９が形成されていない領域には、そもそも配線溝パターン自体が形成されない。このため、図１(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図１(i) に示したように、配線パターン９ａ〜９ｃが形成された時点で異物残りが発生することはない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【０１１０】
（第６の実施形態）
以下に、本発明の第６の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
図８(a) 〜(i) は、本発明の第６の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程断面図であり、半導体ウェハ等の基板１の周縁部の断面を拡大した図を示している。
【０１１２】
まず、図８(a) に示すように、半導体ウェハ等の基板６１の上に、例えばＳｉＯＣ膜よりなる絶縁膜６２を形成する。次に、基板６１を回転させながらレジスト材料を滴下することにより、絶縁膜６２の上にレジスト膜６３を形成する。
【０１１３】
次に、図８(b) に示すように、回路パターンが描画されたマスク６４を介して、レジスト膜６３に対して露光する。また、本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なう。また、本実施形態では、レジスト膜６３として化学増幅型のポジ型レジスト材料を用いている。
【０１１４】
次に、図８(c) に示すように、特有の現像液に露光工程後のレジスト膜６３を接触させることにより、レジストパターン６５を形成する。本実施形態においては、レジスト膜６３はポジ型レジスト材料よりなり、光が照射された部分が現像液に溶解するので、レジストパターン６５には、絶縁膜６２を露出させる開口部６５ａ〜６５ｄが形成されている。
【０１１５】
次に、図８(d) に示すように、基板６１の周縁部の上方に存在している絶縁膜６２を露出させる開口部６５ｄを塞ぐように、埋め込み領域６６を形成する。なお、埋め込み領域６６の形成方法については、後述で詳細に説明する。
【０１１６】
次に、図８(e) に示すように、絶縁膜６２に対して、開口部６５ａ〜６５ｃを有するレジストパターン６５をマスクに選択的エッチングを行なって、絶縁膜２に配線溝パターン６７ａ〜６７ｃを形成する。この場合、開口部６５ｄが存在していた領域は、図８(d) に示す工程によって形成された埋め込み領域６６によって塞がれているので、開口部６５ｄが形成されていたレジストパターン６５の下には配線溝パターンは形成されない。
【０１１７】
次に、図８(f) に示すように、酸素プラズマなどにより、絶縁膜６２の上に残存しているレジストパターン６５を灰化し除去する。
【０１１８】
次に、図８(g) に示すように、配線溝パターン６７ａ〜６７ｃを含む絶縁膜６２の上に、例えば銅などの導電性膜６８を堆積する。
【０１１９】
次に、図８(h) に示すように、導電性膜６８における基板６１の周縁部の上方に存在する領域６８ａに形成されたメッキ電極６９によって導電性膜６８を通電することにより、例えば銅等の配線材料よりなるメッキ膜７０を形成する。次に、メッキ電極６９を外した後に、ＣＭＰ法より、絶縁膜６２の上に形成されている導電性膜６８及びメッキ膜７０を研磨及び除去する。
【０１２０】
これにより、図８(i) に示すように、配線溝パターン６７ａ〜６７ｃの内部に、導電性膜６８及びメッキ膜７０よりなる配線パターン７１ａ〜７１ｃを形成する。
【０１２１】
ここで、図８(d) に示した工程における埋め込み領域６６を形成する方法について説明する。
【０１２２】
本実施形態においては、レジストパターン６５における開口部６５ｄを樹脂材料によって埋め込む。樹脂材料によって開口部６５ｄを埋め込む方法は、第１の実施形態においてレジスト膜３における領域３ａに樹脂膜１０ｂを形成する方法と同様である。すなわち、図２に示した装置及び図３に示したノズル１６を用いて、図５に示すフローにしたがって、開口部６５ｄ内に樹脂を埋め込むことによって埋め込み領域６６を形成する。この後、図示していないが、樹脂膜に含まれる溶剤を揮発させるための熱処理を行なった後に、図８(e) に示したエッチング工程を行なう。
【０１２３】
以上のように、本発明の第６の実施形態によると、図８(h) に示したように、絶縁膜６２における基板６１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜７０が形成されていない領域では、レジストパターン６５に形成された開口部６５ｄが埋め込み領域６６によって塞がっているので、埋め込み領域６６の下部がエッチングされて配線溝パターンが形成されることはない。このため、図８(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図８(i) に示したように、配線パターン７１ａ〜７１ｃが形成された時点で異物残りが発生することはない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【０１２４】
（第７の実施形態）
以下に、本発明の第７の実施形態に係るパターン形成方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態に係るパターン形成方法は、第６の実施形態に係るパターン形成方法と同様の工程を行なうので、本実施形態に係るパターン形成方法についても前述の図８(a) 〜(i) に示した工程を前提にしながら説明する。
【０１２５】
また、本実施形態においては、波長が２４８ｎｍであるＫｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置を用いて露光を行なうと共に、絶縁膜６２としてＳｉＯＣ膜を用いる。
【０１２６】
したがって、以下では、図８(d) に示した工程において、埋め込み領域６６を形成する方法について具体的に説明する。
【０１２７】
本実施形態においては、レジスト膜６３を溶かす有機溶剤を、レジストパターン６５に形成された開口部６５ｄに滴下することにより、レジストパターン６５に形成された開口部６５ｄに埋め込み領域６６を形成する。有機溶剤を滴下する方法は、第１の実施形態と同様である。すなわち、図２に示した装置及び図３に示したノズル１６を用いて、図５に示したフローにしたがって、例えばレジスト材料に対するシンナー等のような有機溶剤よりなる薬液１０ｄを滴下する。この場合、薬液１０ｄを滴下する量は、レジスト膜６３が溶解して除去されてしまわない程度の極微量とする。
【０１２８】
このようにして極微量の有機溶媒が滴下された領域では、レジスト膜６３中の樹脂が有機溶剤中に溶け出し、レジストパターン６５における開口部６５ｄは溶け出した樹脂によって埋められる。この後、図示していないが、樹脂に含まれる有機溶剤を熱処理により蒸発させた後、図８(e) に示したエッチング工程を行なう。
【０１２９】
以上のように、本発明の第７の実施形態によると、図８(h) に示したように、絶縁膜６２における基板６１の周縁部の上方に存在していると共に上部にメッキ膜７０が形成されていない領域では、レジストパターン６５に形成された開口部６５ｄが埋め込み領域６６によって塞がっているので、埋め込み領域６６の下部がエッチングされて配線溝パターンが形成されることはない。このため、図８(h) に示したＣＭＰの際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことがなくなるので、図８(i) に示したように、配線パターン７１ａ〜７１ｃが形成された時点で異物残りが発生することはない。これにより、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染を防止することができる。
【０１３０】
なお、以上の第１〜第７の実施形態においては、ＫｒＦエキシマレーザーを用いて露光工程を行なったが、これに限るものではなく、例えば波長１９３ｎｍであるＡｒＦエキシマレーザーを用いて行なってもよいことはいうまでもない。
【０１３１】
また、絶縁膜６２はＳｉＯＣ膜を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ＳｉＯ2 膜、ＳｉＯ2 膜よりも比誘電率が小さい材料であるＳｉＯＦ膜、ＳｉＯＣＨ膜、ＨＳＱ膜、ＭＳＱ膜又は有機ポリマー膜であってもよい。また、配線材料として銅を用いた場合について説明したがこれに限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、タングステン、金、又はこれらの化合物であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明のパターン形成方法によると、メッキ膜を研磨及び除去する際に、研磨材料及び研磨除去された配線材料が配線溝パターンに入り込むことにより形成される異物残りの発生を防止することができる。このため、本発明のパターン形成方法は、異物残りが原因となって、半導体装置におけるショート又は断線等の不良の発生、若しくは装置内の汚染の防止に対して好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】(a) 〜(i) は、第１〜５の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図２】(a) 及び(b) は、第１及び第２、並びに第６及び７の実施形態で使用する装置の概略図である。
【図３】図２(a) 及び(b) におけるノズルの一例を示す側面図である。
【図４】レジスト膜における基板の周縁部の上方に存在する領域の一部を示す上面図である。
【図５】(a) 〜(c) は、レジスト膜に対して薬液を塗布する工程を示すフロー図である。
【図６】第３〜５の実施形態で使用する装置の概略図である。
【図７】第４の実施形態における照射方法を説明するための図である。
【図８】(a) 〜(i) は、第６及び７の実施形態に係るパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図９】第１の従来例に係るパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図１０】第２の従来例に係るパターン形成方法を示す工程断面図である。
【図１１】基板の周縁付近に異物残りが発生する具体的な例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１、６１          基板
２、６２          絶縁膜
３、６３          レジスト膜
３ａ              改質処理を施す領域
４、６４          マスク
５ａ〜５ｃ、６５ａ〜６５ｄ  開口部
６ａ〜６ｃ、６７ａ〜６７ｃ  配線溝パターン
７、６８          導電性膜
７ａ、６８ａ        メッキ膜が形成されない領域
８、６９          メッキ電極
９、７０          メッキ膜
９ａ〜９ｃ、７１ａ〜７１ｃ  配線パターン
１０ａ、１０ｃ、１０ｄ  薬液
１０ｂ        樹脂膜
１１、１８          容器
１２          ポンプ
１３          フィルター
１４          バルブ
１５          ノズルアーム
１６          ノズル
１７          スピンチャック
１９          レギュレータ
２０          ノズルの開口部
２０ａ        ノズル開口部の短辺
２０ｂ        ノズル開口部の長辺
３０、３０ａ、３０ｂ  光源
３１          導光路
３２          アーム
３３、３３ａ  光の射出部
３５          シャッター
３６          集光部
６６          埋め込み領域
１００、２００          基板
１０１、２０１          絶縁膜
１０１ａ〜１０１ｄ、１０５ａ〜１０５ｃ      配線溝パターン
１０２、２０２          レジスト膜
１０３、２０４          マスク
１０４、２０５          レジストパターン
１０４ａ〜１０４ｄ、２０５ａ〜２０５ｃ      開口部
１０５、２０７          導電性膜
１０５ａ、２０７ａ      導電性膜における基板の周縁部の上方に存在する領域
１０６、２０８          メッキ電極
１０７、２０９          メッキ膜
１０８ａ〜１０８ｃ、２１０ａ〜２１０ｃ      配線パターン
１０９、２１１          異物残り
２０３                  レジストパターンが形成されていない領域
２０６                  領域
１００ａ                周縁部
３００                  マスクパターン
３００ａ〜３００ｄ      サブパターン
【図１】
2005164803.tif 000003
【図２】
2005164803.tif 000004
【図３】
2005164803.tif 000005
【図４】
2005164803.tif 000006
【図５】
2005164803.tif 000007
【図６】
2005164803.tif 000008
【図７】
2005164803.tif 000009
【図８】
2005164803.tif 000010
【図９】
2005164803.tif 000011
【図１０】
2005164803.tif 000012
【図１１】
2005164803.tif 000013