JPH0656560A

JPH0656560A - Ｓｏｇ組成物及びそれを用いた半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0656560A
Application number: JP21189892A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Tanaka; 寧田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＯＧの下地からの露光光の反射を防止する
ＳＯＧ組成物を得る。【構成】平坦化に用いるＳＯＧ組成物中に波長が２４
０〜４５０ｎｍの光を吸収する色素を含有させたことに
より、ＳＯＧ膜１５上にレジストパターン１７Ａを形成
する際のハレーション及び定在波効果を抑制できる。こ
のため、半導体装置の加工線幅のバラツキを防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＳＯＧ組成物及びそ
れを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、フォト
リソグラフィーの精度を高める平坦化技術に係わる。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴い、配線の微細化
と多層化が進んでいる。配線はすべて異方性の強いエッ
チングで形成されているため配線段差は急峻な形状であ
り、しかも配線の多層化による配線交差やホール数が増
加しているためＬＳＩチップ表面の段差はますます激し
くなっている。このような凹凸の激しい表面に配線を形
成する際には、配線パターンエッチング時に段差側壁部
にエッチング残りが生じて短絡が起こったり、配線層の
絶縁膜や配線材の段差被覆性の欠如から配線の断線や抵
抗の増大などが起こったりする不良が発生する。これら
の問題を解決するために配線層の層間絶縁膜を平坦に形
成する技術が必須となっている。このような、層間絶縁
膜の平坦化には、従来より、ＳＯＧ（ＳｐｉｎＯｎ
Ｇｌａｓｓ）が用いられている。ＳＯＧとは、ケイ素化
合物を有機溶剤に溶解した溶液、及びこれを塗布・焼成
することによって形成されるＳｉＯ₂を主成分とする膜
の総称である。このＳＯＧ膜の構造は、下記に示すよう
に−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−の主鎖にアルキル基の側鎖が結合
した構造となっている。

【０００３】

【化１】

【０００４】また、従来、斯かるＳＯＧを用いて平坦化
を行なった後、コンタクトホール等を形成する場合、図
２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような方法が行なわれてい
る。先ず、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１上に
絶縁膜２を介して配線３〜３がパターニングされたウエ
ハ全面に、プラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ₂膜４を堆積さ
せる。次に、ＳＯＧ膜５を回転塗布した後、熱処理を施
してＳＯＧ膜５を硬化させる。そして、ＳｉＯ₂膜４が
露出するまでＳＯＧ膜５の全面エッチバックを行なった
後、図２（Ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法でＳｉ
Ｏ₂膜６を再度堆積させて層間絶縁膜を平坦に形成す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のＳＯＧは、上記構造式からも判るように、露
光光に対して透明であり、図２（Ｂ）に示したように、
層間絶縁膜中にＳＯＧ膜５が残っている場合、ＳｉＯ₂
膜６も透明であるため、ＳｉＯ₂膜６上に塗布したフォ
トレジスト７の露光光がハレーションを起こしパターン
が歪む問題や、定在波効果に起因するパターンサイズの
バラツキが生じる問題を有していた。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、露光光のハレーションを
防止すると共に、定存在波効果を低減して、パターン精
度を高めるＳＯＧ組成物及び線幅のバラツキの少ない半
導体装置の製造方法を得んとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１記載の
発明は、波長が２４０〜４５０ｎｍの光を吸収する色素
を含有することを、その解決手段としている。

【０００８】請求項２記載の発明は、上色素は、クルク
ミン，クマリン，ベンゾ（ａ）アントラセン，ベンゾ
（ｃ）フェナントレン，９−メチルアントラセン，９−
メチルフェナントレン，１−ニトロナフタレン，２−ニ
トロナフタレン，３−ニトロナフタレン，９−ニトロフ
ェナントレン，オルト−ニトロフェノール，フェナジン
のうち少なくとも１種類から成ることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項３記載の発明は、段差部を有する半
導体基板上に露光波長が２４０〜４５０ｎｍの露光光を
吸収する色素を含有するＳＯＧを塗布する工程と、前記
ＳＯＧの上方にフォトレジストを塗布して露光・現像を
行なってレジストパターンを形成する工程と、前記レジ
ストパターンをマスクとしてドライエッチングを行なう
工程を、備えたことを、その解決方法としている。

【００１０】

【作用】波長が２４０〜４５０ｎｍの光を吸収する色素
を含有することにより、ＳＯＧ組成物を、例えば層間絶
縁膜として用いても、フォトリソグラフィー工程で露光
光はＳＯＧ膜中の色素で吸収されるため、ハレーション
及び定在波効果を抑制する作用がある。そのため、レジ
ストパターンのパターン精度を高めることが可能とな
る。

【００１１】波長が２４０〜４５０ｎｍの光としては、
短波長の遠紫外（ｄｅｅｐＵＶ）光やｉ線，ｈ線，ｇ
線等が含まれ、上記ＳＯＧ組成物によりフォトリソグラ
フィー工程で用いられる露光光の吸収が可能となる。

【００１２】また、斯かるＳＯＧを、段差部を有する半
導体基板上に塗布することにより、このＳＯＧの上方
に、即ち直上に又は他の絶縁膜を介してフォトレジスト
を塗布して露光を行なった場合に、上記のようにハレー
ションや定在波効果を抑制できるため、露光パターンの
精度が高まり、現像後のレジストパターン精度も高ま
る。このため、このレジストパターンをマスクとしてド
ライエッチングを行なうことにより、段差部上下位置で
の線幅の差や論理回路部での線幅のバラツキを抑えた精
度の高い半導体装置が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るＳＯＧ組成物の詳細を実
施例に基づいて説明する。

【００１４】本発明のＳＯＧ組成物は、ケイ素化合物を
有機溶剤（アルコールを主成としてエステル，ケトン等
を添加）に溶解し、それに添加物としてガラス質形成
剤，有機バインダー等を溶解して成るＳＯＧ基剤に、波
長が２４０〜４５０ｎｍの光を吸収する色素を配合して
成る。

【００１５】（配合例１）ケイ素化合物，ガラス質形成
剤，有機バインダー等を有機溶剤に溶解して成るＳＯＧ
基剤１０ｇ当たり、ベンゾ（ａ）アントラセンを０．３
３ｇ配合する。

【００１６】ベンゾ（ａ）アントラセンの構造式は、以
下に示す通りである。

【００１７】

【化２】

【００１８】また、ベンゾ（ａ）アントラセンのｉ線に
おける吸収係数（ε）の対数ｌｏｇε（／ｍｏｌ^-1 ｄ
ｍ³ ｃｍ^-1）は３．４６である。

【００１９】（配合例２）上記配合例１のＳＯＧ基剤１
０ｇに対して、９−メチルアントラセンを０．１２ｇ配
合する。

【００２０】９−メチルアントラセンの構造式は、以下
に示す通りである。

【００２１】

【化３】

【００２２】また、９−メチルアントラセンのｉ線にお
ける吸収係数（ε）の対数ｌｏｇε（／ｍｏｌ^-1 ｄｍ
³ ｃｍ^-1）は３．９６である。

【００２３】上記した配合例１，２のＳＯＧ組成物はｉ
線による露光に対して、ハレーション及び定在波効果を
有効に抑制する。また、上記配合例１，２において添加
した色素以外に例えば、

【００２４】

【化４】

【００２５】の構造式で示されるクルクミン、

【００２６】

【化５】

【００２７】の構造式で示されるクマリン、

【００２８】

【化６】

【００２９】の構造式で示されるベンゾ（ｃ）フェナン
トレン、

【００３０】

【化７】

【００３１】の構造式で示される９−メチルフェナント
レン、

【００３２】

【化８】

【００３３】の構造式で示される１−ニトロナフタレ
ン，２−ニトロナフタレン，３−ニトロナフタレン、

【００３４】

【化９】

【００３５】の構造式で示される９−ニトロフェナント
レン、

【００３６】

【化１０】

【００３７】の構造式で示されるオルト−ニトロフェノ
ール、

【００３８】

【化１１】

【００３９】の構造式で示されるフェナジンなどの色素
を１種類以上配合してもよい。

【００４０】次に、本発明に係るＳＯＧ組成物を用いた
半導体装置の製造方法の実施例を図１（Ａ）〜（Ｃ）に
基づいて説明する。

【００４１】先ず、図１（Ａ）に示すように、シリコン
基板１１上に絶縁膜１２を形成し、絶縁膜１２上に配線
１３〜１３をパターニングする。次に、全面にプラズマ
ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ₂（ｐ−ＳｉＯ₂）膜１２を堆積
させる。そして、従来方法よりも厚くＳＯＧ組成物を塗
布した後、熱処理を施して硬化させたＳＯＧ膜１５を形
成する。このＳＯＧ組成物は、上記配合例１のものを用
いた。その後、図１（Ｂ）に示すＳＯＧ膜１５の膜厚と
なるように、エッチバック量の少ない全面エッチバック
を行なう。

【００４２】次いで、同図（Ｂ）に示すように、再度、
プラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ₂膜１６を堆積させた後、
レジスト膜を塗布する。

【００４３】その後、ｉ線ステッパを用いてレジスト膜
１７を露光し、図１（Ｃ）に示すような、コンタクトホ
ールを開口するためのレジストパターン１７Ａを現像す
る。その後は、レジストパターン１７Ａをマスクとして
ドライエッチングを行なってコンタクトホールを開口す
る。上記露光に際して、ＳＯＧ膜１５はｉ線を吸収する
ため、ハレーション及び下地の凹凸等に起因する定在波
効果を抑制する。また、ＳｉＯ₂膜１６は、平坦なＳＯ
Ｇ膜１５上に膜厚が均一に堆積されている。このため、
レジストパターン１７Ａはハレーションによるパターン
形状の悪化が起こらず、良好なパターン形状となる。

【００４４】また、定在波効果を低減できるため、ＳＯ
Ｇ膜１５の下地の段差上下位置での線幅の差や、論理回
路部での線幅のバラツキを抑えることができる。

【００４５】以上、実施例について説明したが、本発明
は、上記実施例及び配合例に限定されるものではなく、
構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。

【００４６】例えば、上記実施例においては、レジスト
パターン１７Ａをコンタクトホールの開口用マスクとし
て形成したが、これに限定されるものではない。

【００４７】また、上記実施例においては、ＳｉＯ₂膜
１４，ＳＯＧ膜１５，ＳｉＯ₂膜１６で層間絶縁膜を構
成したが、ＳＯＧを用いるものであれば、これに限定さ
れるものではない。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ＳＯＧで露光光を吸収するため、ＳＯＧの下
地の段差に起因する定在波効果及び下地からの反射を低
減できるため、レジストパターン形状の悪化を防止でき
る効果がある。また、ＳＯＧが露光光を吸収することに
より、パターニング時のフォーカス余裕度が拡大できる
効果がある。

【００４９】さらに、線幅のバラツキのより小さい半導
体装置が製造できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例の工程を示す
要部断面図。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は従来例の工程を示す要部断
面図。

【符号の説明】

１１…シリコン基板、１３…配線、１４…ＳｉＯ₂膜、１５…ＳＯＧ膜１６…ＳｉＯ₂膜、１７…レジスト膜、１７Ａ…レジストパターン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長が２４０〜４５０ｎｍの光を吸収す
る色素を含有することを特徴とするＳＯＧ組成物。
【請求項２】前記色素は、クルクミン，クマリン，ベ
ンゾ（ａ）アントラセン，ベンゾ（ｃ）フェナントレ
ン，９−メチルアントラセン，９−メチルフェナントレ
ン，１−ニトロナフタレン，２−ニトロナフタレン，３
−ニトロナフタレン，９−ニトロフェナントレン，オル
ト−ニトロフェノール，フェナジンのうち少なくとも１
種類からなる請求項１記載に係るＳＯＧ組成物。
【請求項３】段差部を有する半導体基板上に露光波長
が２４０〜４５０ｎｍの露光光を吸収する色素を含有す
るＳＯＧを塗布する工程と、前記ＳＯＧの上方にフォトレジストを塗布して露光・現
像を行なってレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとしてドライエッチング
を行なう工程を、備えたことを特徴とする半導体装置の
製造方法。