(57)【要約】【課題】有機膜中における気泡の残存を抑制する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、開口（コンタクトホール３６）を有する層間絶縁膜３７を形成する工程と、層間絶縁膜３７上及び開口内に導体膜３９を形成する工程と、導体膜３９上に第１感光性有機膜１を塗布形成する工程を有する。この製造方法は更に、第１感光性有機膜１において開口外の部位を露光する工程と、第１感光性有機膜１において開口外の部位を現像により除去する工程と、第１感光性有機膜１において開口内の部位を紫外線により硬化させることによって第１有機膜１１を形成する工程を有する。この製造方法は更に、第１有機膜１１を覆うように導体膜３９上に第２感光性有機膜２を塗布形成する工程と、第２感光性有機膜２を紫外線により硬化させて第２有機膜１２を少なくとも第１有機膜１１上に形成する工程を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上及び前記開口内に導体膜を形成する工程と、
前記導体膜上に第１感光性有機膜を塗布形成する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口外の部位を露光する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口外の部位を現像により除去する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口内の部位を紫外線により硬化させることによって第１有機膜を形成する工程と、
前記第１有機膜を覆うように前記導体膜上に第２感光性有機膜を塗布形成する工程と、
前記第２感光性有機膜を紫外線により硬化させて第２有機膜を少なくとも前記第１有機膜上に形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２感光性有機膜を塗布形成する前記工程の後で、前記第２感光性有機膜を露光及び現像することによってパターニングする工程を行い、
その後、
前記第２有機膜を形成する前記工程と、
前記第２有機膜をマスクとして前記導体膜をエッチング加工する工程と、
を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【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する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する工程には、スパッタ等により金属膜を形成し、この金属膜上にフォトリソグラフィーによって感光性有機膜からなるマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとして金属膜をエッチングすることにより配線を形成する工程が含まれる（特許文献１、２）。
また、マスクパターンの改質のために、感光性有機膜に紫外線光を照射するＵＶキュアを行う場合がある（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０７００２号公報
【特許文献２】特開平０８−２９３４９０号公報
【特許文献３】特開平１１−２９５９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、以下のことを認識した。ＵＶキュアのために感光性有機膜に紫外線光を照射すると、感光性有機膜中の感光剤と紫外線とが反応することによって窒素ガスが発生するが、感光性有機膜の膜厚が厚い場合、窒素ガスが感光性有機膜の上端に到達し空気中に抜け切るよりも前に、紫外線により感光性有機膜の上部が硬化してしまう結果、その窒素ガスが感光性有機膜から抜け切ることができず、感光性有機膜中に気泡が発生する。気泡の場所及び大きさは制御できるものではないため、その後のエッチングの際に異常が発生する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、開口を有する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上及び前記開口内に導体膜を形成する工程と、
前記導体膜上に第１感光性有機膜を塗布形成する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口外の部位を露光する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口外の部位を現像により除去する工程と、
前記第１感光性有機膜において前記開口内の部位を紫外線により硬化させることによって第１有機膜を形成する工程と、
前記第１有機膜を覆うように前記導体膜上に第２感光性有機膜を塗布形成する工程と、
前記第２感光性有機膜を紫外線により硬化させて第２有機膜を少なくとも前記第１有機膜上に形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【０００６】
この製造方法によれば、有機膜（第１有機膜、第２有機膜）を厚み方向に複数に分割して形成するので、感光性有機膜を紫外線照射により硬化させることによって発生する窒素ガスが感光性有機膜から抜けるようにできる。よって、有機膜中に気泡が残存することによる不具合の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、有機膜中における気泡の残存を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図３】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図４】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図５】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図６】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図７】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図８】実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【図９】比較例に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１０】
図１乃至図８は実施形態に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、開口（コンタクトホール３６）を有する層間絶縁膜３７を形成する工程と、層間絶縁膜３７上及び開口内に導体膜３９を形成する工程と、導体膜３９上に第１感光性有機膜１を塗布形成する工程と、第１感光性有機膜１において開口外の部位を露光する工程と、第１感光性有機膜１において開口外の部位を現像により除去する工程と、第１感光性有機膜１において開口内の部位を紫外線により硬化させることによって第１有機膜１１を形成する工程と、第１有機膜１１を覆うように導体膜３９上に第２感光性有機膜２を塗布形成する工程と、第２感光性有機膜２を紫外線により硬化させて第２有機膜１２を少なくとも第１有機膜１１上に形成する工程と、を有する。以下、詳細に説明する。
【００１１】
図１に示すように、半導体基板（基板）２０上にＬＯＣＯＳ酸化膜等の素子分離膜２１を形成し、トランジスタ２２を形成する。更に、トランジスタ２２を埋め込むようにコンタクト層間絶縁膜２３を半導体基板２０上に形成し、このコンタクト層間絶縁膜２３にタングステンからなるコンタクト２４を埋め込み形成する。
【００１２】
次に、コンタクト層間絶縁膜２３上及びコンタクト２４上に、配線層３２を形成する。配線層３２は、導体膜３３と、配線層間絶縁膜（図示略）と、を含む。導体膜３３は、例えば、バリアメタルとしてのＴｉＮ膜３４と、このＴｉＮ膜３４上に形成されたＡｌ膜３５と、を含む。
【００１３】
次に、配線層３２上に、コンタクトホール（開口）３６を有する層間絶縁膜３７を形成する。なお、層間絶縁膜３７の膜厚は、一例として、４μｍ程度とすることができる。
【００１４】
次に、層間絶縁膜３７上に、導体膜３９を形成する。導体膜３９は、例えば、バリアメタルとしてのＴｉＮ膜４０と、このＴｉＮ膜４０上に形成されたＡｌ膜４１と、を含む。なお、Ａｌ膜４１の膜厚は、一例として、３μｍ程度とすることができる。ＴｉＮ膜４０及びＡｌ膜４１は、例えば、それぞれスパッタにより全面に成膜する。
導体膜３９（ＴｉＮ膜４０及びＡｌ膜４１）は、層間絶縁膜３７上、及び、コンタクトホール３６内に形成されている。
【００１５】
次に、図２に示すように、導体膜３９上に、ポジ型の第１感光性有機膜１を全面に塗布形成する。第１感光性有機膜１は、コンタクトホール３６内を埋め込むように形成される。第１感光性有機膜１の膜厚は、一例として、５．２μｍ程度とすることができる。
【００１６】
次に、図３に示すように、全面露光を行う。
ここで、コンタクトホール３６内の第１感光性有機膜１までしっかり露光するのではなく、コンタクトホール３６内の第１感光性有機膜１は露光が行われずに未感光有機膜１ａとなり、コンタクトホール３６外の第１感光性有機膜１、すなわち第１感光性有機膜１の上層部は露光が行われることにより感光済み有機膜１ｂとなるように、露光量を調節する（図４）。
その後、現像を行うことにより、感光済み有機膜１ｂを除去し、未感光有機膜１ａはコンタクトホール３６内に残留させる（図５）。
【００１７】
次に、未感光有機膜１ａに対して紫外線光を照射するＵＶキュアを行うことにより、該未感光有機膜１ａを硬化させることによって、第１有機膜１１を形成する（図６）。
このとき、未感光有機膜１ａには局所的に厚い箇所が無いため、未感光有機膜１ａ内の感光剤が紫外線光と反応して窒素が発生しても、この窒素が容易に未感光有機膜１ａから抜けるため、第１有機膜１１内へ窒素の気泡の残留が抑制される。
【００１８】
次に、図７に示すように、第１有機膜１１上及び導体膜３９上に第２感光性有機膜２を塗布形成する。
【００１９】
次に、第２感光性有機膜２を露光及び現像する。この際の露光では、図示しない露光マスクにより第２感光性有機膜２のパターニングを行う。このパターン形状は、導体膜３９の所望のパターン形状と対応する形状である。
【００２０】
ここで、第２感光性有機膜２は、ポジ型でもネガ型でも良い。
第２感光性有機膜２がポジ型の場合、導体膜３９を残留させる領域に対する露光光を遮蔽し、導体膜３９を除去する領域に露光光が照射されるような形状の露光マスクを用いて露光を行う。
一方、第２感光性有機膜２がネガ型の場合、導体膜３９を残留させる領域に対して露光光を照射し、導体膜３９を除去する領域に対する露光光が遮蔽されるような形状の露光マスクを用いて露光を行う。
何れの場合にも、その後の現像により、導体膜３９の所望のパターン形状と対応する形状に、第２感光性有機膜２がパターニングされる。
【００２１】
次に、第２感光性有機膜２に対して紫外線光を照射するＵＶキュアを行うことにより、該第２感光性有機膜２を硬化させることによって、第２有機膜１２を形成する（図８）。ここで、第２感光性有機膜２には局所的に厚い箇所が無いため、ＵＶキュアの際に紫外線光と感光剤とが反応することによって発生する窒素が第２感光性有機膜２から容易に抜けきることができるので、第２有機膜１２中における窒素の気泡の残留が抑制される。
こうして、第１有機膜１１と第２有機膜１２とからなる有機マスク１３が形成される。
【００２２】
その後、有機マスク１３をマスクとして導体膜３９をエッチング加工することにより、導体膜３９を所望のパターン形状に加工し、ビア４２及び配線４３を形成する（図８）。
このとき、有機マスク１３中における気泡の発生が抑制されていることから、ビア４２及び配線４３を精度良く所望の形状に加工することができる。
その後、有機マスク１３を除去する。
【００２３】
以上のような実施形態によれば、有機膜（第１有機膜１１、第２有機膜１１）を厚み方向に複数に分割して形成するので、感光性有機膜（第１感光性有機膜１、第２感光性有機膜２）を紫外線照射により硬化させることによって発生する窒素ガスが感光性有機膜から容易に抜けるようにできる。よって、有機膜中に気泡が残存することによる不具合（後述）の発生を抑制することができる。
【００２４】
＜比較例＞
ここで、比較例に係る半導体装置の製造方法を説明する。図９（ａ）及び（ｂ）は比較例に係る半導体装置の製造方法の一連の工程を示す断面図である。この製造方法は、以下に説明する点でのみ、上記の実施形態に係る半導体装置の製造方法と相違し、その他の点では、上記の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。
【００２５】
先ず、厚い（例えば、膜厚４μｍの）層間絶縁膜３７にコンタクトホール３６を形成し、ＴｉＮ膜３４と３μｍの膜厚のＡｌ膜３５とをスパッタにより形成する（図１）。
次に、ＴｉＮ膜３４及びＡｌ膜３５のパターニングを行うために、５．２μｍの膜厚の感光性有機膜１０１を全面に塗布形成する（図９（ａ））。
ここまでは、上記の実施形態における図２までの工程と同様である。
【００２６】
ここで、上述のように層間絶縁膜３７の膜厚を４μｍ程度とした場合、Ａｌ膜３５においてコンタクトホール３６の底部に位置する部位の上の感光性有機膜１０１の膜厚は、９．２μｍ程度となる。
【００２７】
次に、感光性有機膜１０１を露光及び現像した後で、エッチング耐性を向上させるためにＵＶキュアを施して、有機マスク１０２を形成する。
この際、感光性有機膜１０１中の感光剤から窒素が発生する。感光性有機膜１０１の膜厚が厚く、感光性有機膜１０１から窒素が抜けきるよりも前に紫外線により感光性有機膜１０１の上部が硬化すると、図９（ｂ）に示されるように有機マスク１０２中に気泡１０３が残存する。気泡１０３の場所、大きさは制御できるものではないため、その後のエッチングの際に異常が生じ、ＴｉＮ膜３４及びＡｌ膜３５のパターン形状にも異常が生じる可能性がある。
【符号の説明】
【００２８】
１ 第１感光性有機膜
１ａ 未感光有機膜
１ｂ 感光済み有機膜
２ 第２感光性有機膜
１１ 第１有機膜
１２ 第２有機膜
１３ 有機マスク
２０ 半導体基板
２１ 素子分離膜
２２ トランジスタ
２３ コンタクト層間絶縁膜
２４ コンタクト
３２ 配線層
３３ 導体膜
３４ ＴｉＮ膜
３５ Ａｌ膜
３６ コンタクトホール
３７ 層間絶縁膜
３９ 導体膜
４０ ＴｉＮ膜
４１ Ａｌ膜
４２ ビア
４３ 配線
１０１ 感光性有機膜
１０２ 有機マスク
１０３ 気泡
【図１】
2012238748.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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