半導体装置の製造方法
【課題】微細で良好な形状のコンタクトホールを有する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁膜３６上にフォトレジスト膜４２を形成する工程と、フォトレジスト膜４２に開口部４４を形成する工程と、開口部４４が形成されたフォトレジスト膜４２をマスクとして絶縁膜３６をエッチングすることによりコンタクトホール４８を形成する工程とを有し、コンタクトホール４８を形成する工程は、開口部４４が形成されたフォトレジスト膜４２上に保護膜４６を堆積しながら絶縁膜３６をプラズマエッチングする第１の工程と、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６を一旦除去する第２の工程と、保護膜４６が一旦除去されたフォトレジスト膜４２上に他の保護膜を新たに堆積しながら絶縁膜３６を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含んでいる。
【解決手段】絶縁膜３６上にフォトレジスト膜４２を形成する工程と、フォトレジスト膜４２に開口部４４を形成する工程と、開口部４４が形成されたフォトレジスト膜４２をマスクとして絶縁膜３６をエッチングすることによりコンタクトホール４８を形成する工程とを有し、コンタクトホール４８を形成する工程は、開口部４４が形成されたフォトレジスト膜４２上に保護膜４６を堆積しながら絶縁膜３６をプラズマエッチングする第１の工程と、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６を一旦除去する第２の工程と、保護膜４６が一旦除去されたフォトレジスト膜４２上に他の保護膜を新たに堆積しながら絶縁膜３６を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含んでいる。
【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際には、トランジスタのソース／ドレイン拡散層に達するコンタクトホールや、配線に達するコンタクトホールが適宜形成される。かかるコンタクトホール内には、導体プラグが埋め込まれる。
【０００３】
近時、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置の各構成要素を微細化することが求められており、コンタクトホールの微細化も進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７４７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３４７９号公報
【特許文献３】特開２００５−７２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、微細で良好なコンタクトホールを形成するのは必ずしも容易ではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一観点によれば、絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜に開口部を形成する工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記絶縁膜をエッチングすることにより、コンタクトホールを形成する工程とを有し、前記コンタクトホールを形成する工程は、前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜をプラズマエッチングする第１の工程と、前記フォトレジスト膜上に堆積された前記保護膜を除去する第２の工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の半導体装置の製造方法によれば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、絶縁膜をプラズマエッチングするため、フォトレジスト膜にプラズマダメージが加わるのを抑制することができる。しかも、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜を、コンタクトホールを形成する途中の段階で一旦除去するため、保護膜の開口部の変形やストライエーションがコンタクトホールに転写されるのを抑制することができる。従って、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図２】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図４】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図５】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図６】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図７】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その７）である。
【図８】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その８）である。
【図９】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その９）である。
【図１０】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１０）である。
【図１１】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１１）である。
【図１２】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１２）である。
【図１３】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１３）である。
【図１４】一実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡像を示す図（その１）である。
【図１５】一実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡像を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
層間絶縁膜等にコンタクトホールを形成する際には、速いエッチングレートを得るとともに、良好な垂直形状を得るべく、比較的大きいパワーでのプラズマエッチングが行われる。エッチングの際には、例えばフルオロカーボン系ガスを用いて生成されたフルオロカーボンプラズマが用いられる。
【００１１】
一方、半導体装置の微細化に対応すべく、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源とする露光装置に対応するＡｒＦ用のフォトレジスト膜が用いられるようになってきている。
【００１２】
しかしながら、ＡｒＦ用のフォトレジスト膜は、プラズマ耐性が必ずしも十分に高くないため、大きいパワーでのプラズマエッチングを行うと、フォトレジスト膜が大きなダメージを受けてしまう。具体的には、フォトレジスト膜の開口部にストライエーション（Striation）が生じ、また、フォトレジスト膜の表面のラフネスも大きくなる。ストライエーションとは、開口部の側壁に生じる縦皺のことである。フォトレジスト膜にストライエーションが生じた状態でコンタクトホールを形成するためのエッチングを行うと、コンタクトホールの側壁にも縦筋が生じてしまう。
【００１３】
このように、微細で良好なコンタクトホールを形成することは必ずしも容易ではなかった。
【００１４】
ＡｒＦ用のフォトレジスト膜上に保護膜を堆積し、保護膜によりフォトレジスト膜を保護しながら、層間絶縁膜をエッチングすることも考えられる。
【００１５】
しかし、保護膜の堆積が進行するに伴って、フォトレジスト膜の開口部の上方に位置する保護膜の開口部においてストライエーションが生じてしまう場合がある。保護膜の開口部にストライエーションが生じた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホールに転写され、コンタクトホールに縦筋が生じてしまうことが考えられる。また、保護膜の開口部に変形が生じた場合には、かかる変形がコンタクトホールに転写され、コンタクトホールの変形を招いてしまうことが考えられる。また、保護膜の開口部がフォトレジスト膜の開口部より小さくなった場合には、コンタクトホールの径が小さくなってしまい、コンタクトホールの開口不良等が生じる虞もある。
【００１６】
このように、微細で良好なコンタクトホールを形成することは必ずしも容易ではなかった。
【００１７】
［一実施形態］
本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図１６を用いて説明する。図１乃至図１３は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
まず、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により、半導体基板１０に素子分離領域１２を形成する（図１（ａ）参照）。半導体基板１０としては、例えばＰ型のシリコン基板を用いる。素子分離領域１２の材料としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。なお、素子分離領域１２により素子領域１４が確定される。
【００１９】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２０】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００２１】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばイオン注入法により、半導体基板１０内にドーパント不純物を導入することにより、Ｐ型ウェル１６を形成する。Ｐ型のドーパント不純物としては、例えばＢ（ボロン）を用いる。
【００２２】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００２３】
なお、図示しないＰＭＯＳトランジスタ形成領域には、Ｎ型ウェル（図示せず）が形成され、Ｎ型ウェル上には、後工程においてＰＭＯＳトランジスタ（図示せず）が形成される。本実施形態では、主として、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域について説明し、ＰＭＯＳトランジスタ形成領域についての説明は省略する。
【００２４】
次に、半導体基板１０の表面に、例えばドライ熱酸化法により、例えば膜厚２．０ｎｍ程度のシリコン酸化膜のゲート絶縁膜１８を形成する。
【００２５】
次に、全面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、例えば膜厚１００ｎｍ程度のポリシリコン膜を形成する。
【００２６】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２７】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００２８】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばイオン注入法により、ポリシリコン膜にＮ型のドーパント不純物を導入する。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリンを用いる。こうして、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２内のポリシリコン膜がＮ型となる。
【００２９】
この後、例えばアッシングによりフォトレジスト膜を除去する。
【００３０】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。
【００３１】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、ポリシリコンのゲート電極２０を形成する（図１（ｂ）参照）。ゲート長は、例えば６０ｎｍ程度とする。
【００３２】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００３３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００３４】
次に、フォトレジスト膜及びゲート電極２０をマスクとし、例えばイオン注入法によりＮ型のドーパント不純物を導入することにより、ゲート電極２０の両側の半導体基板１０内にＮ型のエクステンション領域２２を形成する（図１（ｃ）参照）。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）を用いる。加速エネルギーは、例えば５ｋｅＶ程度とする。ドーズ量は、例えば５．０×１０１４ｃｍ−２程度とする。
【００３５】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００３６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００３７】
次に、シリコン酸化膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極２０の側壁部分にシリコン酸化膜のサイドウォール絶縁膜２４を形成する（図１（ｄ）参照）。
【００３８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００３９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００４０】
次に、サイドウォール絶縁膜２４が形成されたゲート電極２０とフォトレジスト膜とをマスクとして、半導体基板１０内にＮ型のドーパント不純物を導入する。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えば砒素を用いる。加速エネルギーは、例えば１０ｋｅＶ程度とする。ドーズ量は、例えば５．０×１０１５ｃｍ−２程度とする。これにより、エクステンションソース／ドレイン構造の深い領域を形成するＮ型の不純物領域２６が形成される。（図２（ａ）参照）。
【００４１】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００４２】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。こうして、エクステンション領域２２と不純物領域２６とによりエクステンションソース／ドレイン構造のソース／ドレイン拡散層２８が形成される（図２（ａ）参照）。
【００４３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚２０ｎｍ程度の高融点金属膜を形成する。高融点金属膜としては、例えばニッケル膜を用いる。
【００４４】
次に、熱処理を行うことにより、半導体基板１０表面のシリコンと高融点金属膜中のニッケルとを反応させるとともに、ゲート電極２０表面のシリコンと高融点金属膜中のニッケルとを反応させる。
【００４５】
次に、未反応の高融点金属膜をエッチング除去する。こうして、ソース／ドレイン拡散層２８上及びゲート電極２０上に、ニッケルシリサイドのシリサイド膜３０がそれぞれ形成される（図２（ｂ）参照）。ソース／ドレイン拡散層２８上のシリサイド膜３０は、ソース／ドレイン電極として機能する。
【００４６】
こうして、ゲート電極２０とソース／ドレイン拡散層２８とを有するトランジスタ（ＮＭＯＳトランジスタ）３２が形成される。
【００４７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜のエッチングストッパ膜３４を形成する。
【００４８】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５００ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜３６を形成する。
【００４９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜３８を形成する。
【００５０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍのＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）膜４０、即ち、反射防止膜を形成する。
【００５１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜４２を形成する。フォトレジスト膜４２としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【００５２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４２をパターニングする。これにより、コンタクトホール４８を形成するための開口部４４がフォトレジスト膜４２に形成される（図３（ａ）参照）。開口部４４の径は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【００５３】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、反射防止膜４０をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガス等を用いる。
【００５４】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６を堆積しつつ、シリコン窒化膜３８及び層間絶縁膜３６をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。
【００５５】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガス（フッ化炭素系ガス）を含むエッチングガスを用いる。より具体的には、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスは、フルオロカーボン系ガスである。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【００５６】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【００５７】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００５８】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜４６の堆積や層間絶縁膜３６のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを添加することにより、保護膜４６の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜３６のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜４６を適度に堆積でき、適切な速度で層間絶縁膜３６をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００５９】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガスは、保護膜４６を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を適宜添加することにより、保護膜４６がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜４６が過剰にフォトレジスト膜４２上に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【００６０】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。下部電極に複数種の周波数の電力を印加するエッチング装置を用いる場合、エッチング装置の下部電極（図示せず）に印加する高周波電力（ＲＦパワー）は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。また、エッチング装置の下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００６１】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フォトレジスト膜３６上にはフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６が堆積される。
【００６２】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６がフォトレジスト膜４２上に堆積されるのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００６３】
即ち、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてプラズマエッチングを行うと、ＣＦ４のうちのフッ素原子がＨ２のうちの水素原子と結合し、ＣＦ２等のカーボンリッチなＣＦＸが生成されると考えられる。ＣＦ２等のカーボンリッチなＣＦＸはフォトレジスト膜４２上に付着しやすいため、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマが堆積されると考えられる。
【００６４】
かかる保護膜４６は、プラズマによるダメージがフォトレジスト膜４２に加わるのを防止する機能を有する。ＡｒＦ用のフォトレジスト膜４２はプラズマ耐性があまり高くないが、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６を堆積しつつエッチングを行うため、エッチングの際にフォトレジスト膜４２に大きなダメージが加わるのを防止することができる。
【００６５】
図３（ｂ）は、反射防止膜４０とシリコン窒化膜３８とがエッチングされ、コンタクトホール（開口部、ビア）４８が層間絶縁膜３６の上部にまで達した状態を示している。
【００６６】
更にエッチングが進行すると、例えば、図４（ａ）のようになる。
【００６７】
図４（ａ）は、層間絶縁膜３６の膜厚の半分程度の深さにまでコンタクトホール４８が到達した状態を示している。
【００６８】
この段階で、フォトレジスト膜４２上に堆積される保護膜４６の厚さは、例えば５０ｎｍ程度となる。
【００６９】
フォトレジスト膜４２上への保護膜４６の堆積が進行していくと、保護膜４６の開口部５０に生じるストライエーションが徐々に大きくなる。また、保護膜４６の表面のラフネスも大きくなる。ストライエーションとは、膜の開口部の側壁部分に生じる縦皺のことである。保護膜４６にストライエーションが生じている状態で層間絶縁膜３６のエッチングを進行させた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホール４８に転写され、コンタクトホール４８に縦筋が形成される。コンタクトホール４８に深い縦筋が形成されると、信頼性や歩留まりの低下等を招く虞がある。
【００７０】
また、フォトレジスト膜４２上への保護膜４６の堆積が進行していくと、フォトレジスト膜４２の開口部４４上に位置する保護膜４６の開口部５０が、フォトレジスト膜４２の開口部４４より小さくなっていく（図示せず）。このような状態で層間絶縁膜３６のエッチングを進行させた場合には、所望の径や所望の形状のコンタクトホール４８を形成し得ない。
【００７１】
そこで、本実施形態では、コンタクトホール４８を層間絶縁膜３６の途中までエッチングした段階で、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６をプラズマエッチングにより一旦除去する。
【００７２】
保護膜４６を除去する際のエッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、例えばＣＦ４ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば２００ｓｃｃｍ程度とする。保護膜４６を除去する際には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しない。ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用いると、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６が更に堆積してしまい、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６を除去し得ないためである。
【００７３】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。
【００７４】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００７５】
例えば、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、又は、ＣＯガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜４６の除去を促進する機能を有する。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜４６を十分に除去し得る場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００７６】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。
【００７７】
保護膜４６を除去する際にエッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加される高周波電力（ＲＦパワー）は、層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチング装置の例えば下部電極に印加される高周波電力より小さく設定することが好ましい。即ち、保護膜４６を除去する際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力は、層間絶縁膜３６をエッチングする際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力より小さく設定することが好ましい。換言すれば、保護膜４６を除去する際におけるエッチング装置の例えば下部電極のセルフバイアスが、層間絶縁膜３６をエッチングする際におけるエッチング装置の例えば下部電極のセルフバイアスより小さくなるように設定することが好ましい。保護膜４６を除去していくに伴って、フォトレジスト膜４２が保護膜４６により保護されない状態となるため、印加する高周波電力が大きい場合には、保護膜４６を除去する過程でフォトレジスト膜４２に大きいダメージが加わってしまうためである。
【００７８】
ここでは、エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００７９】
図４（ｂ）は、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６が除去された状態を示している。
【００８０】
保護膜４６をプラズマエッチングにより除去する際には、保護膜４６のみならず、フォトレジスト膜４２もある程度除去される。フォトレジスト膜４２は、例えば２５ｎｍ程度エッチングされる。また、保護膜４６をプラズマエッチングにより除去する際には、層間絶縁膜３６のエッチングもある程度進行する。
【００８１】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜５０を堆積しつつ、層間絶縁膜３６を更にプラズマエッチングする。
【００８２】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、図３（ｂ）及び図４（ａ）を用いて上述した工程と同様に、例えば、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【００８３】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【００８４】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００８５】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、上述したように、保護膜５０の堆積を促進する機能や、層間絶縁膜３６のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを適宜添加することにより、保護膜５０の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜３６のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜５０を適度に堆積でき、適切なエッチング速度で層間絶縁膜３６をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００８６】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガス等は、上述したように保護膜５０を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を添加することにより、保護膜５０がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜５０がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【００８７】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００８８】
こうして、コンタクトホール４８がエッチングストッパ膜３４にまで到達する。
【００８９】
図５（ａ）は、コンタクトホール４８がエッチングストッパ膜３４にまで達した状態を示している。
【００９０】
なお、図３（ｂ）に示す工程から図５（ａ）に示す工程までは、例えば、大気開放することなく、同一のプラズマエッチング装置を用いて行われる。
【００９１】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４２を剥離する。この際、フォトレジスト膜４２上の保護膜５０及び反射防止膜４０も除去される。
【００９２】
次に、プラズマエッチング法により、コンタクトホール４８内に露出するエッチングストッパ膜３４と、層間絶縁膜３６上のシリコン窒化膜３８とをエッチング除去する（図５（ｂ）参照）。なお、フォトレジスト膜４２を剥離する工程とエッチングストッパ膜３４及びシリコン窒化膜３８をエッチングする工程とは、同一のチャンバを用いて連続的に行ってもよいし、同一のエッチング装置の別チャンバを用いて行ってもよい。
【００９３】
こうして、コンタクトホール４８がトランジスタ３２のソース／ドレイン電極３０にまで到達する。
【００９４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚１０ｎｍのＴｉＮ膜とを順次形成する。これにより、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜とにより形成されたバリアメタル膜５２が形成される。
【００９５】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えばタングステンの導電膜５４を形成する。導電膜５４の膜厚は、コンタクトホール４８内が導電膜５４により十分に充填される膜厚とする。
【００９６】
次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、層間絶縁膜３６の表面が露出するまで導電膜５４及びバリアメタル膜５２を研磨する。こうして、コンタクトホール４８内に、例えばタングステンの導体プラグ５４が埋め込まれる（図６（ｂ）参照）。
【００９７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜５６（図７（ａ）参照）を形成する。
【００９８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜５８を形成する。
【００９９】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜６０を形成する。フォトレジスト膜６０としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１００】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜６０をパターニングする。これにより、溝６４を形成するための開口部６２がフォトレジスト膜６０に形成される（図７（ｂ）参照）。開口部６２の幅は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【０１０１】
次に、フォトレジスト膜６０をマスクとし、反射防止膜５８及び層間絶縁膜５６をドライエッチングする。これにより、配線６８を埋め込むための溝６４が層間絶縁膜５６に形成される。
【０１０２】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜６０を剥離する（図８（ａ）参照）。この際、反射防止膜５８も除去される。
【０１０３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１５ｎｍ程度のバリアメタル膜６６を形成する。バリアメタル膜６６としては、例えばタンタル膜を用いる。
【０１０４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のＣｕ膜のシード層（図示せず）を形成する。
【０１０５】
次に、例えば電解めっき法により、Ｃｕ層６８を形成する（図８（ｂ）参照）。Ｃｕ層６８の厚さは、溝６４内がＣｕ層６８により十分に埋め込まれるような厚さとする。
【０１０６】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜５６の表面が露出するまで、Ｃｕ層６８及びバリアメタル膜６６を研磨する。これにより、溝６４内に、Ｃｕの配線６８が埋め込まれる（図９（ａ）参照）。
【０１０７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜のエッチングストッパ膜７０を形成する。
【０１０８】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５００ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜７２を形成する。
【０１０９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜７４を形成する。
【０１１０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜７６を形成する。
【０１１１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜７８を形成する。フォトレジスト膜７８としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１１２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜７８をパターニングする。これにより、コンタクトホール８４を形成するための開口部８０がフォトレジスト膜７８に形成される（図９（ｂ）参照）。開口部８０の径は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【０１１３】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、反射防止膜７６をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガス等を用いる。
【０１１４】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、フォトレジスト膜７８上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８２を堆積しつつ、シリコン窒化膜７４及び層間絶縁膜７２をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。
【０１１５】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【０１１６】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【０１１７】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１１８】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜８２の堆積や層間絶縁膜７２のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを添加することにより、保護膜８２の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜７２のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８２を適度に堆積でき、適切な速度で層間絶縁膜７２をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１１９】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガスは、保護膜８２を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を適宜添加することにより、保護膜８２がフォトレジスト膜７８上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜８２が過剰にフォトレジスト膜７８上に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【０１２０】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加する高周波電力（ＲＦパワー）は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。また、エッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１２１】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フォトレジスト膜７８上にはフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８２が堆積される。
【０１２２】
かかる保護膜８２は、プラズマによるダメージがフォトレジスト膜７２に加わるのを防止する機能を有する。ＡｒＦ用のフォトレジスト膜７８はプラズマ耐性があまり高くないが、フォトレジスト膜７８上に保護膜８２を堆積しつつエッチングを行うため、エッチングの際にフォトレジスト膜７８に大きなダメージが加わるのを防止することができる。
【０１２３】
図１０（ａ）は、反射防止膜７６とシリコン窒化膜７４とがエッチングされ、コンタクトホール８４が層間絶縁膜７２の上部にまで達した状態を示している。
【０１２４】
更にエッチングが進行すると、例えば、図１０（ｂ）のようになる。
【０１２５】
図１０（ｂ）は、層間絶縁膜７２の膜厚の半分程度の深さにまでコンタクトホール８４が到達した状態を示している。
【０１２６】
この段階で、フォトレジスト膜７８上に堆積される保護膜８２の厚さは、例えば５０ｎｍ程度となる。
【０１２７】
フォトレジスト膜７８上への保護膜８２の堆積が進行していくと、保護膜８２の開口部８６に生じるストライエーションが徐々に大きくなる。また、保護膜８２の表面のラフネスも大きくなる。保護膜８２にストライエーションが生じている状態で層間絶縁膜７２のエッチングを進行させた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホール８４に転写され、コンタクトホール８４に縦筋が形成される。コンタクトホール８４に深い縦筋が形成されると、信頼性や歩留まりの低下等を招く虞がある。
【０１２８】
また、フォトレジスト膜７８上への保護膜８２の堆積が進行していくと、保護膜８２の開口部８６が小さくなっていく（図示せず）。このような状態で層間絶縁膜７２のエッチングを進行させた場合には、所望の径や所望の形状のコンタクトホール８４を形成し得ない。
【０１２９】
そこで、本実施形態では、コンタクトホール８４を層間絶縁膜７２の途中までエッチングした段階で、フォトレジスト膜７８上に堆積された保護膜８２をプラズマエッチングにより一旦除去する。
【０１３０】
保護膜８２を除去する際のエッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、例えばＣＦ４ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば２００ｓｃｃｍ程度とする。保護膜８２を除去する際には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しない。ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用いると、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６が更に堆積してしまい、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６を除去し得ないためである。
【０１３１】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。
【０１３２】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１３３】
例えば、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、又は、ＣＯガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜８２の除去を促進する機能を有する。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８２を十分に除去し得る場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１３４】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。
【０１３５】
保護膜８２を除去する際にエッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加される高周波電力（ＲＦパワー）は、層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチング装置の例えば下部電極に印加される高周波電力より小さく設定することが好ましい。即ち、保護膜８２を除去する際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力は、層間絶縁膜７２をエッチングする際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力より小さく設定することが好ましい。保護膜８２を除去していくに伴って、フォトレジスト膜７８が保護膜８２により保護されない状態となるため、印加する高周波電力が大きい場合には、保護膜８２を除去する過程でフォトレジスト膜７８に大きいダメージが加わってしまうためである。
【０１３６】
ここでは、エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１３７】
図１１（ａ）は、フォトレジスト膜７８上に堆積した保護膜８２が除去された状態を示している。
【０１３８】
保護膜８２をプラズマエッチングにより除去する際には、保護膜８２のみならず、フォトレジスト膜７８もある程度除去される。フォトレジスト膜７８は、例えば２５ｎｍ程度エッチングされる。また、保護膜８２をプラズマエッチングにより除去する際には、層間絶縁膜７２のエッチングもある程度進行する。
【０１３９】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、フォトレジスト膜７８上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８８を堆積しつつ、層間絶縁膜７２を更にプラズマエッチングする。
【０１４０】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて上述した工程と同様に、例えば、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【０１４１】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【０１４２】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１４３】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、上述したように、保護膜８８の堆積を促進する機能や、層間絶縁膜７２のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを適宜添加することにより、保護膜８８の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜７２のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８８を適度に堆積でき、適切なエッチング速度で層間絶縁膜７２をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１４４】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガス等は、上述したように保護膜８８を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を添加することにより、保護膜８８がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜８８がフォトレジスト膜７８上に過剰に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【０１４５】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１４６】
こうして、コンタクトホール８４がエッチングストッパ膜７０にまで到達する。
【０１４７】
図１１（ｂ）は、コンタクトホール８４がエッチングストッパ膜７０にまで達した状態を示している。
【０１４８】
なお、図１０（ａ）に示す工程から図１１（ｂ）に示す工程までは、例えば、大気開放することなく、同一のプラズマエッチング装置を用いて行われる。
【０１４９】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜７８を剥離する。この際、フォトレジスト膜７８上の保護膜８８及び反射防止膜７６も除去される。
【０１５０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、熱硬化性の樹脂を塗布することにより、樹脂膜９０を形成する（図１２（ａ）参照）。これにより、コンタクトホール８４内及びシリコン窒化膜７４上に樹脂膜９０が形成される。
【０１５１】
次に、熱処理を行うことにより、樹脂膜９０を硬化する。熱処理温度は、例えば３００℃程度とする。熱処理時間は、例えば６０秒程度とする。
【０１５２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜９２を形成する。
【０１５３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜７６を形成する。
【０１５４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜９６を形成する。フォトレジスト膜９６としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１５５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜９６に開口部９８を形成する。開口部９８は、層間絶縁膜７２に溝１００を形成するためのものである。
【０１５６】
次に、フォトレジスト膜９６をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、反射防止膜９４及びシリコン酸化膜９２をエッチングする。
【０１５７】
次に、シリコン酸化膜９２をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、樹脂膜９０をエッチングする。この際、シリコン酸化膜９２上の反射防止膜９４及びフォトレジスト膜９６も除去される。
【０１５８】
次に、樹脂膜９０をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、シリコン窒化膜７４及び層間絶縁膜７２をエッチングする。これにより、層間絶縁膜７２に溝１００が形成される。
【０１５９】
次に、例えばプラズマアッシング法により、樹脂膜９０を剥離する。この際、樹脂膜９０上のシリコン酸化膜９２も除去される。
【０１６０】
次に、例えばプラズマエッチング法により、コンタクトホール８４内に露出しているエッチングストッパ膜７０をエッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスとＡｒとを含む混合ガスを用いる。これにより、コンタクトホール８４が配線６８の上面に達する。また、このエッチングにより、層間絶縁膜７２上のシリコン窒化膜７４がエッチング除去されるとともに、溝１００の深さが深くなる。
【０１６１】
こうして、層間絶縁膜７２に溝１００が形成される。溝１００の深さは、例えば２００ｎｍ程度とする。
【０１６２】
なお、フォトレジスト膜９６をマスクとして反射防止膜９４及びシリコン酸化膜９２をエッチングする工程からコンタクトホール８４内に露出しているエッチングストッパ膜７０をエッチングする工程までは、同一チャンバを用いて連続的に行うことができる。
【０１６３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１５ｎｍのバリアメタル膜１０２を形成する。バリアメタル膜１０２としては、例えばタンタル膜を用いる。
【０１６４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５０ｎｍのシード層（図示せず）を形成する。シード層の材料としては、例えばＣｕを用いる。
【０１６５】
次に、例えば電解めっき法により、Ｃｕ層１０４を形成する（図１３（ａ）参照）。Ｃｕ層１０４の厚さは、コンタクトホール８４及び溝１００内がＣｕ層１０４により十分に埋め込まれるような厚さとする。
【０１６６】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜７２の表面が露出するまで、Ｃｕ層１０４、バリアメタル膜１０２を研磨する。これにより、溝１００及びコンタクトホール８４内に、Ｃｕ層１０４が埋め込まれる。こうして、Ｃｕ層１０４のうちのコンタクトホール８４内に埋め込まれた部分は、導体プラグ１０４ａとなる。Ｃｕ層１０４のうちの溝１００内に埋め込まれた部分は、配線１０４ｂとなる。こうして、デュアルダマシン法により、導体プラグ１０４ａと配線１０４ｂとが一体的に形成される（図１３（ｂ）参照）。
【０１６７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１６８】
（評価結果）
本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果を図１４乃至図１５を用いて説明する。図１４及び図１５は、本実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Scanning Electron Microscope）像を示す図である。
【０１６９】
図１４は、保護膜４６をフォトレジスト膜４２上に堆積しつつ、層間絶縁膜３６の膜厚の半分程度の深さまでコンタクトホール４８を形成した状態、即ち、上述した図４（ａ）に示す工程が完了した状態に対応している。図１４（ａ）は断面図であり、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は平面図である。図１４（ｂ）はコンタクトホールのパターンを密に配置した場合を示しており、図１４（ｃ）はコンタクトホールのパターンを疎に配置した場合を示している。
【０１７０】
図１４から分かるように、保護膜４６の開口部５０が変形している。そして、保護膜４６の開口部５０には、比較的大きいストライエーションが生じている。
【０１７１】
図１５は、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜１４を除去した状態、即ち、上述した図４（ｂ）に示す工程が完了した状態に対応している。図１５（ａ）は断面図であり、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は平面図である。図１５（ｂ）はコンタクトホールのパターンを密に配置した場合を示しており、図１５（ｃ）はコンタクトホールのパターンを疎に配置した場合を示している。
【０１７２】
図１５から分かるように、フォトレジスト膜４２の開口部４８は比較的良好な形状となっている。従って、この後、フォトレジスト膜４２上に他の保護膜５０を堆積しながら、層間絶縁膜３６をエッチングすれば、良好なコンタクトホール４８が形成される。
【０１７３】
従って、本実施形態のようにフォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６を適切な段階で除去すれば、良好なコンタクトホールを形成し得ると考えられる。
【０１７４】
このように、本実施形態によれば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、絶縁膜をプラズマエッチングするため、フォトレジスト膜にプラズマダメージが加わるのを抑制することができる。しかも、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜を、コンタクトホールを形成する途中の段階で一旦除去するため、保護膜の開口部の変形やストライエーションがコンタクトホールに転写されるのを抑制することができる。従って、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置を製造することができる。
【０１７５】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１７６】
例えば、上記実施形態では、層間絶縁膜をプラズマエッチングする際に用いるエッチングガスとして、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いる場合を例に説明したが、層間絶縁膜をエッチングする際に用いるエッチングガスは、これに限定されるものではない。層間絶縁膜をエッチングする際に用いるエッチングガスとして、例えば、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、又は、これらの混合ガスをエッチングガスとして用いてもよい。これらのガスは、ＣＦ４ガスと比較してカーボンリッチなフルオロカーボン系ガスである。このため、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しなくても、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積し得る。一方、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合において、エッチングガス中にＨ２ガスを混合した場合には、フォトレジスト膜上に保護膜が過剰に堆積されてしまう場合がある。このため、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しないことが好ましい。エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、希釈ガスとして、例えばＡｒガスを用いる。添加ガスとして、例えばＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス等を添加してもよい。ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス等は、保護膜の堆積を促進したり、エッチングを促進したりするのに寄与する。また、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等を添加してもよい。Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等は、保護膜を除去する機能を有しており、保護膜が過剰に堆積されるのを防止するのに寄与する。
【０１７７】
また、上記実施形態では、保護膜を除去する際に用いるエッチングガスとしてＣＦ４ガスを用いる場合を例に説明したが、保護膜を除去する際に用いるエッチングガスは、これに限定されるものではない。保護膜を除去する際に用いるエッチングガスとして、例えば、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、又は、これらの混合ガスを用いてもよい。エッチングガスとして、ＣＨＦ３ガス又はＣＨ２Ｆ２ガスを用いる場合、希釈ガスとして、例えばＡｒガスを用いる。添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等を添加してもよい。Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等は、保護膜を除去する機能を有しており、保護膜が過剰に堆積されるのを防止するのに寄与する。
【０１７８】
また、上記実施形態では、コンタクトホールを形成する際に、フォトレジスト膜上の保護膜を除去する工程を１回行う場合を例に説明したが、コンタクトホールを形成する際に、保護膜を除去する工程を複数回行ってもよい。例えば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜の膜厚の３分の１程度の深さまでコンタクトホールが達するように、層間絶縁膜をエッチングする。次に、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜をエッチング除去する。次に、フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜の膜厚の３分の２程度の深さまでコンタクトホールが達するように、層間絶縁膜をエッチングする。次に、フォトレジスト膜上に堆積された他の保護膜をエッチング除去する。次に、フォトレジスト膜上に更に他の保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜を更にエッチングする。このように、コンタクトホールを形成する際に、保護膜を除去する工程を複数回行うようにしてもよい。層間絶縁膜の膜厚が比較的厚い場合には、保護膜を除去する工程を複数回行うことが有効である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０…半導体基板
１２…素子分離領域
１４…素子領域
１６…ウェル
１８…ゲート絶縁膜
２０…ゲート電極
２２…エクステンション領域
２４…サイドウォール絶縁膜
２６…不純物領域
２８…ソース／ドレイン拡散層
３０…シリサイド膜
３２…トランジスタ
３４…エッチングストッパ膜
３６…層間絶縁膜
３８…シリコン窒化膜
４０…反射防止膜
４２…フォトレジスト膜
４４…開口部
４６…保護膜
４８…コンタクトホール
５０…開口部
５２…バリアメタル膜
５４…導電膜、導体プラグ
５６…層間絶縁膜
５８…反射防止膜
６０…フォトレジスト膜
６２…開口部
６４…溝
６６…バリアメタル膜
６８…Ｃｕ層、配線
７０…エッチングストッパ膜
７２…層間絶縁膜
７４…シリコン窒化膜
７６…反射防止膜
７８…フォトレジスト膜
８０…開口部
８２…保護膜
８４…コンタクトホール
８６…開口部
８８…保護膜
９０…樹脂膜
９２…シリコン酸化膜
９４…反射防止膜
９６…フォトレジスト膜
９８…開口部
１００…溝
１０２…バリアメタル膜
１０４…Ｃｕ層
１０４ａ…導体プラグ
１０４ｂ…配線
【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際には、トランジスタのソース／ドレイン拡散層に達するコンタクトホールや、配線に達するコンタクトホールが適宜形成される。かかるコンタクトホール内には、導体プラグが埋め込まれる。
【０００３】
近時、半導体装置の高集積化に伴い、半導体装置の各構成要素を微細化することが求められており、コンタクトホールの微細化も進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７４７２号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３４７９号公報
【特許文献３】特開２００５−７２５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、微細で良好なコンタクトホールを形成するのは必ずしも容易ではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の一観点によれば、絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、前記フォトレジスト膜に開口部を形成する工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記絶縁膜をエッチングすることにより、コンタクトホールを形成する工程とを有し、前記コンタクトホールを形成する工程は、前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜をプラズマエッチングする第１の工程と、前記フォトレジスト膜上に堆積された前記保護膜を除去する第２の工程と、前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の半導体装置の製造方法によれば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、絶縁膜をプラズマエッチングするため、フォトレジスト膜にプラズマダメージが加わるのを抑制することができる。しかも、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜を、コンタクトホールを形成する途中の段階で一旦除去するため、保護膜の開口部の変形やストライエーションがコンタクトホールに転写されるのを抑制することができる。従って、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図２】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図４】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図５】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図６】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図７】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その７）である。
【図８】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その８）である。
【図９】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その９）である。
【図１０】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１０）である。
【図１１】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１１）である。
【図１２】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１２）である。
【図１３】一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１３）である。
【図１４】一実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡像を示す図（その１）である。
【図１５】一実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡像を示す図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
層間絶縁膜等にコンタクトホールを形成する際には、速いエッチングレートを得るとともに、良好な垂直形状を得るべく、比較的大きいパワーでのプラズマエッチングが行われる。エッチングの際には、例えばフルオロカーボン系ガスを用いて生成されたフルオロカーボンプラズマが用いられる。
【００１１】
一方、半導体装置の微細化に対応すべく、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源とする露光装置に対応するＡｒＦ用のフォトレジスト膜が用いられるようになってきている。
【００１２】
しかしながら、ＡｒＦ用のフォトレジスト膜は、プラズマ耐性が必ずしも十分に高くないため、大きいパワーでのプラズマエッチングを行うと、フォトレジスト膜が大きなダメージを受けてしまう。具体的には、フォトレジスト膜の開口部にストライエーション（Striation）が生じ、また、フォトレジスト膜の表面のラフネスも大きくなる。ストライエーションとは、開口部の側壁に生じる縦皺のことである。フォトレジスト膜にストライエーションが生じた状態でコンタクトホールを形成するためのエッチングを行うと、コンタクトホールの側壁にも縦筋が生じてしまう。
【００１３】
このように、微細で良好なコンタクトホールを形成することは必ずしも容易ではなかった。
【００１４】
ＡｒＦ用のフォトレジスト膜上に保護膜を堆積し、保護膜によりフォトレジスト膜を保護しながら、層間絶縁膜をエッチングすることも考えられる。
【００１５】
しかし、保護膜の堆積が進行するに伴って、フォトレジスト膜の開口部の上方に位置する保護膜の開口部においてストライエーションが生じてしまう場合がある。保護膜の開口部にストライエーションが生じた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホールに転写され、コンタクトホールに縦筋が生じてしまうことが考えられる。また、保護膜の開口部に変形が生じた場合には、かかる変形がコンタクトホールに転写され、コンタクトホールの変形を招いてしまうことが考えられる。また、保護膜の開口部がフォトレジスト膜の開口部より小さくなった場合には、コンタクトホールの径が小さくなってしまい、コンタクトホールの開口不良等が生じる虞もある。
【００１６】
このように、微細で良好なコンタクトホールを形成することは必ずしも容易ではなかった。
【００１７】
［一実施形態］
本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図１６を用いて説明する。図１乃至図１３は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
まず、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により、半導体基板１０に素子分離領域１２を形成する（図１（ａ）参照）。半導体基板１０としては、例えばＰ型のシリコン基板を用いる。素子分離領域１２の材料としては、例えばシリコン酸化膜が用いられる。なお、素子分離領域１２により素子領域１４が確定される。
【００１９】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２０】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００２１】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばイオン注入法により、半導体基板１０内にドーパント不純物を導入することにより、Ｐ型ウェル１６を形成する。Ｐ型のドーパント不純物としては、例えばＢ（ボロン）を用いる。
【００２２】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００２３】
なお、図示しないＰＭＯＳトランジスタ形成領域には、Ｎ型ウェル（図示せず）が形成され、Ｎ型ウェル上には、後工程においてＰＭＯＳトランジスタ（図示せず）が形成される。本実施形態では、主として、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域について説明し、ＰＭＯＳトランジスタ形成領域についての説明は省略する。
【００２４】
次に、半導体基板１０の表面に、例えばドライ熱酸化法により、例えば膜厚２．０ｎｍ程度のシリコン酸化膜のゲート絶縁膜１８を形成する。
【００２５】
次に、全面に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、例えば膜厚１００ｎｍ程度のポリシリコン膜を形成する。
【００２６】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００２７】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００２８】
次に、フォトレジスト膜をマスクとし、例えばイオン注入法により、ポリシリコン膜にＮ型のドーパント不純物を導入する。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリンを用いる。こうして、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２内のポリシリコン膜がＮ型となる。
【００２９】
この後、例えばアッシングによりフォトレジスト膜を除去する。
【００３０】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。
【００３１】
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて、ポリシリコン膜をパターニングすることにより、ポリシリコンのゲート電極２０を形成する（図１（ｂ）参照）。ゲート長は、例えば６０ｎｍ程度とする。
【００３２】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００３３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００３４】
次に、フォトレジスト膜及びゲート電極２０をマスクとし、例えばイオン注入法によりＮ型のドーパント不純物を導入することにより、ゲート電極２０の両側の半導体基板１０内にＮ型のエクステンション領域２２を形成する（図１（ｃ）参照）。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えばリン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）を用いる。加速エネルギーは、例えば５ｋｅＶ程度とする。ドーズ量は、例えば５．０×１０１４ｃｍ−２程度とする。
【００３５】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００３６】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００３７】
次に、シリコン酸化膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極２０の側壁部分にシリコン酸化膜のサイドウォール絶縁膜２４を形成する（図１（ｄ）参照）。
【００３８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００３９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＮＭＯＳトランジスタ形成領域２を開口する開口部（図示せず）をフォトレジスト膜に形成する。
【００４０】
次に、サイドウォール絶縁膜２４が形成されたゲート電極２０とフォトレジスト膜とをマスクとして、半導体基板１０内にＮ型のドーパント不純物を導入する。Ｎ型のドーパント不純物としては、例えば砒素を用いる。加速エネルギーは、例えば１０ｋｅＶ程度とする。ドーズ量は、例えば５．０×１０１５ｃｍ−２程度とする。これにより、エクステンションソース／ドレイン構造の深い領域を形成するＮ型の不純物領域２６が形成される。（図２（ａ）参照）。
【００４１】
この後、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜を除去する。
【００４２】
次に、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）法により、ドーパント不純物を活性化するための熱処理を行う。こうして、エクステンション領域２２と不純物領域２６とによりエクステンションソース／ドレイン構造のソース／ドレイン拡散層２８が形成される（図２（ａ）参照）。
【００４３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚２０ｎｍ程度の高融点金属膜を形成する。高融点金属膜としては、例えばニッケル膜を用いる。
【００４４】
次に、熱処理を行うことにより、半導体基板１０表面のシリコンと高融点金属膜中のニッケルとを反応させるとともに、ゲート電極２０表面のシリコンと高融点金属膜中のニッケルとを反応させる。
【００４５】
次に、未反応の高融点金属膜をエッチング除去する。こうして、ソース／ドレイン拡散層２８上及びゲート電極２０上に、ニッケルシリサイドのシリサイド膜３０がそれぞれ形成される（図２（ｂ）参照）。ソース／ドレイン拡散層２８上のシリサイド膜３０は、ソース／ドレイン電極として機能する。
【００４６】
こうして、ゲート電極２０とソース／ドレイン拡散層２８とを有するトランジスタ（ＮＭＯＳトランジスタ）３２が形成される。
【００４７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜のエッチングストッパ膜３４を形成する。
【００４８】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５００ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜３６を形成する。
【００４９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜３８を形成する。
【００５０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍのＢＡＲＣ（Bottom Anti-Reflection Coating）膜４０、即ち、反射防止膜を形成する。
【００５１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜４２を形成する。フォトレジスト膜４２としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【００５２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４２をパターニングする。これにより、コンタクトホール４８を形成するための開口部４４がフォトレジスト膜４２に形成される（図３（ａ）参照）。開口部４４の径は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【００５３】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、反射防止膜４０をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガス等を用いる。
【００５４】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６を堆積しつつ、シリコン窒化膜３８及び層間絶縁膜３６をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。
【００５５】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガス（フッ化炭素系ガス）を含むエッチングガスを用いる。より具体的には、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスは、フルオロカーボン系ガスである。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【００５６】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【００５７】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００５８】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜４６の堆積や層間絶縁膜３６のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを添加することにより、保護膜４６の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜３６のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜４６を適度に堆積でき、適切な速度で層間絶縁膜３６をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００５９】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガスは、保護膜４６を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を適宜添加することにより、保護膜４６がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜４６が過剰にフォトレジスト膜４２上に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【００６０】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。下部電極に複数種の周波数の電力を印加するエッチング装置を用いる場合、エッチング装置の下部電極（図示せず）に印加する高周波電力（ＲＦパワー）は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。また、エッチング装置の下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００６１】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フォトレジスト膜３６上にはフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６が堆積される。
【００６２】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フルオロカーボン系ポリマを含む保護膜４６がフォトレジスト膜４２上に堆積されるのは、以下のような理由によるものと考えられる。
【００６３】
即ち、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてプラズマエッチングを行うと、ＣＦ４のうちのフッ素原子がＨ２のうちの水素原子と結合し、ＣＦ２等のカーボンリッチなＣＦＸが生成されると考えられる。ＣＦ２等のカーボンリッチなＣＦＸはフォトレジスト膜４２上に付着しやすいため、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマが堆積されると考えられる。
【００６４】
かかる保護膜４６は、プラズマによるダメージがフォトレジスト膜４２に加わるのを防止する機能を有する。ＡｒＦ用のフォトレジスト膜４２はプラズマ耐性があまり高くないが、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６を堆積しつつエッチングを行うため、エッチングの際にフォトレジスト膜４２に大きなダメージが加わるのを防止することができる。
【００６５】
図３（ｂ）は、反射防止膜４０とシリコン窒化膜３８とがエッチングされ、コンタクトホール（開口部、ビア）４８が層間絶縁膜３６の上部にまで達した状態を示している。
【００６６】
更にエッチングが進行すると、例えば、図４（ａ）のようになる。
【００６７】
図４（ａ）は、層間絶縁膜３６の膜厚の半分程度の深さにまでコンタクトホール４８が到達した状態を示している。
【００６８】
この段階で、フォトレジスト膜４２上に堆積される保護膜４６の厚さは、例えば５０ｎｍ程度となる。
【００６９】
フォトレジスト膜４２上への保護膜４６の堆積が進行していくと、保護膜４６の開口部５０に生じるストライエーションが徐々に大きくなる。また、保護膜４６の表面のラフネスも大きくなる。ストライエーションとは、膜の開口部の側壁部分に生じる縦皺のことである。保護膜４６にストライエーションが生じている状態で層間絶縁膜３６のエッチングを進行させた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホール４８に転写され、コンタクトホール４８に縦筋が形成される。コンタクトホール４８に深い縦筋が形成されると、信頼性や歩留まりの低下等を招く虞がある。
【００７０】
また、フォトレジスト膜４２上への保護膜４６の堆積が進行していくと、フォトレジスト膜４２の開口部４４上に位置する保護膜４６の開口部５０が、フォトレジスト膜４２の開口部４４より小さくなっていく（図示せず）。このような状態で層間絶縁膜３６のエッチングを進行させた場合には、所望の径や所望の形状のコンタクトホール４８を形成し得ない。
【００７１】
そこで、本実施形態では、コンタクトホール４８を層間絶縁膜３６の途中までエッチングした段階で、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６をプラズマエッチングにより一旦除去する。
【００７２】
保護膜４６を除去する際のエッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、例えばＣＦ４ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば２００ｓｃｃｍ程度とする。保護膜４６を除去する際には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しない。ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用いると、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６が更に堆積してしまい、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６を除去し得ないためである。
【００７３】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。
【００７４】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００７５】
例えば、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、又は、ＣＯガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜４６の除去を促進する機能を有する。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜４６を十分に除去し得る場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００７６】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。
【００７７】
保護膜４６を除去する際にエッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加される高周波電力（ＲＦパワー）は、層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチング装置の例えば下部電極に印加される高周波電力より小さく設定することが好ましい。即ち、保護膜４６を除去する際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力は、層間絶縁膜３６をエッチングする際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力より小さく設定することが好ましい。換言すれば、保護膜４６を除去する際におけるエッチング装置の例えば下部電極のセルフバイアスが、層間絶縁膜３６をエッチングする際におけるエッチング装置の例えば下部電極のセルフバイアスより小さくなるように設定することが好ましい。保護膜４６を除去していくに伴って、フォトレジスト膜４２が保護膜４６により保護されない状態となるため、印加する高周波電力が大きい場合には、保護膜４６を除去する過程でフォトレジスト膜４２に大きいダメージが加わってしまうためである。
【００７８】
ここでは、エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００７９】
図４（ｂ）は、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６が除去された状態を示している。
【００８０】
保護膜４６をプラズマエッチングにより除去する際には、保護膜４６のみならず、フォトレジスト膜４２もある程度除去される。フォトレジスト膜４２は、例えば２５ｎｍ程度エッチングされる。また、保護膜４６をプラズマエッチングにより除去する際には、層間絶縁膜３６のエッチングもある程度進行する。
【００８１】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとし、フォトレジスト膜４２上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜５０を堆積しつつ、層間絶縁膜３６を更にプラズマエッチングする。
【００８２】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、図３（ｂ）及び図４（ａ）を用いて上述した工程と同様に、例えば、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【００８３】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【００８４】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【００８５】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、上述したように、保護膜５０の堆積を促進する機能や、層間絶縁膜３６のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを適宜添加することにより、保護膜５０の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜３６のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜５０を適度に堆積でき、適切なエッチング速度で層間絶縁膜３６をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【００８６】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガス等は、上述したように保護膜５０を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を添加することにより、保護膜５０がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜５０がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【００８７】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【００８８】
こうして、コンタクトホール４８がエッチングストッパ膜３４にまで到達する。
【００８９】
図５（ａ）は、コンタクトホール４８がエッチングストッパ膜３４にまで達した状態を示している。
【００９０】
なお、図３（ｂ）に示す工程から図５（ａ）に示す工程までは、例えば、大気開放することなく、同一のプラズマエッチング装置を用いて行われる。
【００９１】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜４２を剥離する。この際、フォトレジスト膜４２上の保護膜５０及び反射防止膜４０も除去される。
【００９２】
次に、プラズマエッチング法により、コンタクトホール４８内に露出するエッチングストッパ膜３４と、層間絶縁膜３６上のシリコン窒化膜３８とをエッチング除去する（図５（ｂ）参照）。なお、フォトレジスト膜４２を剥離する工程とエッチングストッパ膜３４及びシリコン窒化膜３８をエッチングする工程とは、同一のチャンバを用いて連続的に行ってもよいし、同一のエッチング装置の別チャンバを用いて行ってもよい。
【００９３】
こうして、コンタクトホール４８がトランジスタ３２のソース／ドレイン電極３０にまで到達する。
【００９４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚１０ｎｍのＴｉＮ膜とを順次形成する。これにより、Ｔｉ膜とＴｉＮ膜とにより形成されたバリアメタル膜５２が形成される。
【００９５】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えばタングステンの導電膜５４を形成する。導電膜５４の膜厚は、コンタクトホール４８内が導電膜５４により十分に充填される膜厚とする。
【００９６】
次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、層間絶縁膜３６の表面が露出するまで導電膜５４及びバリアメタル膜５２を研磨する。こうして、コンタクトホール４８内に、例えばタングステンの導体プラグ５４が埋め込まれる（図６（ｂ）参照）。
【００９７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜５６（図７（ａ）参照）を形成する。
【００９８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜５８を形成する。
【００９９】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜６０を形成する。フォトレジスト膜６０としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１００】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜６０をパターニングする。これにより、溝６４を形成するための開口部６２がフォトレジスト膜６０に形成される（図７（ｂ）参照）。開口部６２の幅は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【０１０１】
次に、フォトレジスト膜６０をマスクとし、反射防止膜５８及び層間絶縁膜５６をドライエッチングする。これにより、配線６８を埋め込むための溝６４が層間絶縁膜５６に形成される。
【０１０２】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜６０を剥離する（図８（ａ）参照）。この際、反射防止膜５８も除去される。
【０１０３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１５ｎｍ程度のバリアメタル膜６６を形成する。バリアメタル膜６６としては、例えばタンタル膜を用いる。
【０１０４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のＣｕ膜のシード層（図示せず）を形成する。
【０１０５】
次に、例えば電解めっき法により、Ｃｕ層６８を形成する（図８（ｂ）参照）。Ｃｕ層６８の厚さは、溝６４内がＣｕ層６８により十分に埋め込まれるような厚さとする。
【０１０６】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜５６の表面が露出するまで、Ｃｕ層６８及びバリアメタル膜６６を研磨する。これにより、溝６４内に、Ｃｕの配線６８が埋め込まれる（図９（ａ）参照）。
【０１０７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜のエッチングストッパ膜７０を形成する。
【０１０８】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５００ｎｍ程度のシリコン酸化膜の層間絶縁膜７２を形成する。
【０１０９】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍ程度のシリコン窒化膜７４を形成する。
【０１１０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜７６を形成する。
【０１１１】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜７８を形成する。フォトレジスト膜７８としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１１２】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜７８をパターニングする。これにより、コンタクトホール８４を形成するための開口部８０がフォトレジスト膜７８に形成される（図９（ｂ）参照）。開口部８０の径は、例えば１００ｎｍ程度とする。
【０１１３】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、反射防止膜７６をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガス等を用いる。
【０１１４】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、フォトレジスト膜７８上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８２を堆積しつつ、シリコン窒化膜７４及び層間絶縁膜７２をプラズマエッチングする。エッチング装置としては、プラズマエッチング装置を用いる。
【０１１５】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【０１１６】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【０１１７】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１１８】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜８２の堆積や層間絶縁膜７２のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを添加することにより、保護膜８２の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜７２のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８２を適度に堆積でき、適切な速度で層間絶縁膜７２をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１１９】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガスは、保護膜８２を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を適宜添加することにより、保護膜８２がフォトレジスト膜７８上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜８２が過剰にフォトレジスト膜７８上に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【０１２０】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加する高周波電力（ＲＦパワー）は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。また、エッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１２１】
ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いてエッチングすると、フォトレジスト膜７８上にはフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８２が堆積される。
【０１２２】
かかる保護膜８２は、プラズマによるダメージがフォトレジスト膜７２に加わるのを防止する機能を有する。ＡｒＦ用のフォトレジスト膜７８はプラズマ耐性があまり高くないが、フォトレジスト膜７８上に保護膜８２を堆積しつつエッチングを行うため、エッチングの際にフォトレジスト膜７８に大きなダメージが加わるのを防止することができる。
【０１２３】
図１０（ａ）は、反射防止膜７６とシリコン窒化膜７４とがエッチングされ、コンタクトホール８４が層間絶縁膜７２の上部にまで達した状態を示している。
【０１２４】
更にエッチングが進行すると、例えば、図１０（ｂ）のようになる。
【０１２５】
図１０（ｂ）は、層間絶縁膜７２の膜厚の半分程度の深さにまでコンタクトホール８４が到達した状態を示している。
【０１２６】
この段階で、フォトレジスト膜７８上に堆積される保護膜８２の厚さは、例えば５０ｎｍ程度となる。
【０１２７】
フォトレジスト膜７８上への保護膜８２の堆積が進行していくと、保護膜８２の開口部８６に生じるストライエーションが徐々に大きくなる。また、保護膜８２の表面のラフネスも大きくなる。保護膜８２にストライエーションが生じている状態で層間絶縁膜７２のエッチングを進行させた場合には、かかるストライエーションがコンタクトホール８４に転写され、コンタクトホール８４に縦筋が形成される。コンタクトホール８４に深い縦筋が形成されると、信頼性や歩留まりの低下等を招く虞がある。
【０１２８】
また、フォトレジスト膜７８上への保護膜８２の堆積が進行していくと、保護膜８２の開口部８６が小さくなっていく（図示せず）。このような状態で層間絶縁膜７２のエッチングを進行させた場合には、所望の径や所望の形状のコンタクトホール８４を形成し得ない。
【０１２９】
そこで、本実施形態では、コンタクトホール８４を層間絶縁膜７２の途中までエッチングした段階で、フォトレジスト膜７８上に堆積された保護膜８２をプラズマエッチングにより一旦除去する。
【０１３０】
保護膜８２を除去する際のエッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、例えばＣＦ４ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば２００ｓｃｃｍ程度とする。保護膜８２を除去する際には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しない。ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスをエッチングガスとして用いると、フォトレジスト膜４２上に保護膜４６が更に堆積してしまい、フォトレジスト膜４２上に堆積した保護膜４６を除去し得ないためである。
【０１３１】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。
【０１３２】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１３３】
例えば、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、又は、ＣＯガス等を添加してもよい。これらのガスは、保護膜８２の除去を促進する機能を有する。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８２を十分に除去し得る場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１３４】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。
【０１３５】
保護膜８２を除去する際にエッチング装置の例えば下部電極（図示せず）に印加される高周波電力（ＲＦパワー）は、層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチング装置の例えば下部電極に印加される高周波電力より小さく設定することが好ましい。即ち、保護膜８２を除去する際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力は、層間絶縁膜７２をエッチングする際において印加されるプラズマ発生用の高周波電力より小さく設定することが好ましい。保護膜８２を除去していくに伴って、フォトレジスト膜７８が保護膜８２により保護されない状態となるため、印加する高周波電力が大きい場合には、保護膜８２を除去する過程でフォトレジスト膜７８に大きいダメージが加わってしまうためである。
【０１３６】
ここでは、エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１３７】
図１１（ａ）は、フォトレジスト膜７８上に堆積した保護膜８２が除去された状態を示している。
【０１３８】
保護膜８２をプラズマエッチングにより除去する際には、保護膜８２のみならず、フォトレジスト膜７８もある程度除去される。フォトレジスト膜７８は、例えば２５ｎｍ程度エッチングされる。また、保護膜８２をプラズマエッチングにより除去する際には、層間絶縁膜７２のエッチングもある程度進行する。
【０１３９】
次に、フォトレジスト膜７８をマスクとし、フォトレジスト膜７８上にフルオロカーボン系ポリマを含む保護膜８８を堆積しつつ、層間絶縁膜７２を更にプラズマエッチングする。
【０１４０】
エッチングガスとしては、例えば、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いる。より具体的には、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を用いて上述した工程と同様に、例えば、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含む混合ガスを用いる。ＣＦ４ガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍ程度とする。Ｈ２ガスの流量は、例えば１５０ｓｃｃｍ程度とする。
【０１４１】
希釈ガスとしては、例えばＡｒガスを用いる。Ａｒガスの流量は、例えば３００ｓｃｃｍ程度とする。なお、Ａｒガスは、プラズマ放電の安定化にも寄与する。また、Ａｒガスは、エッチングの促進にも寄与する。
【０１４２】
添加ガスとして、例えば以下のようなガスを添加してもよい。
【０１４３】
例えば、添加ガスとして、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガス等を添加してもよい。これらのガスは、上述したように、保護膜８８の堆積を促進する機能や、層間絶縁膜７２のエッチングを促進する機能を有する。これらのガスを適宜添加することにより、保護膜８８の堆積を適度に調整したり、層間絶縁膜７２のエッチング速度を適度に調整したりすることができる。なお、これらのガスを添加しなくても、保護膜８８を適度に堆積でき、適切なエッチング速度で層間絶縁膜７２をエッチングできる場合には、これらのガスを添加しなくてもよい。
【０１４４】
また、添加ガスとして、例えばＮ２ガス等を用いてもよい。Ｎ２ガス等は、上述したように保護膜８８を除去する機能を有する。Ｎ２ガス等を添加することにより、保護膜８８がフォトレジスト膜４２上に過剰に堆積するのを防止することができる。なお、Ｎ２ガス等を添加しなくても、保護膜８８がフォトレジスト膜７８上に過剰に堆積されない場合には、Ｎ２ガス等を添加しなくてもよい。
【０１４５】
エッチング装置のチャンバ内の圧力は、例えば５０ｍＴ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する高周波電力は、例えば２７ＭＨｚ、１５００Ｗ程度とする。エッチング装置の例えば下部電極に印加する低周波電力は、例えば２ＭＨｚ、５００Ｗ程度とする。
【０１４６】
こうして、コンタクトホール８４がエッチングストッパ膜７０にまで到達する。
【０１４７】
図１１（ｂ）は、コンタクトホール８４がエッチングストッパ膜７０にまで達した状態を示している。
【０１４８】
なお、図１０（ａ）に示す工程から図１１（ｂ）に示す工程までは、例えば、大気開放することなく、同一のプラズマエッチング装置を用いて行われる。
【０１４９】
次に、例えばアッシングにより、フォトレジスト膜７８を剥離する。この際、フォトレジスト膜７８上の保護膜８８及び反射防止膜７６も除去される。
【０１５０】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、熱硬化性の樹脂を塗布することにより、樹脂膜９０を形成する（図１２（ａ）参照）。これにより、コンタクトホール８４内及びシリコン窒化膜７４上に樹脂膜９０が形成される。
【０１５１】
次に、熱処理を行うことにより、樹脂膜９０を硬化する。熱処理温度は、例えば３００℃程度とする。熱処理時間は、例えば６０秒程度とする。
【０１５２】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜９２を形成する。
【０１５３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば１００ｎｍの反射防止膜７６を形成する。
【０１５４】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、例えば膜厚３００ｎｍのフォトレジスト膜９６を形成する。フォトレジスト膜９６としては、例えばＡｒＦ用のフォトレジスト膜を形成する。
【０１５５】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜９６に開口部９８を形成する。開口部９８は、層間絶縁膜７２に溝１００を形成するためのものである。
【０１５６】
次に、フォトレジスト膜９６をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、反射防止膜９４及びシリコン酸化膜９２をエッチングする。
【０１５７】
次に、シリコン酸化膜９２をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、樹脂膜９０をエッチングする。この際、シリコン酸化膜９２上の反射防止膜９４及びフォトレジスト膜９６も除去される。
【０１５８】
次に、樹脂膜９０をマスクとし、例えばプラズマエッチング法により、シリコン窒化膜７４及び層間絶縁膜７２をエッチングする。これにより、層間絶縁膜７２に溝１００が形成される。
【０１５９】
次に、例えばプラズマアッシング法により、樹脂膜９０を剥離する。この際、樹脂膜９０上のシリコン酸化膜９２も除去される。
【０１６０】
次に、例えばプラズマエッチング法により、コンタクトホール８４内に露出しているエッチングストッパ膜７０をエッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ４ガスとＡｒとを含む混合ガスを用いる。これにより、コンタクトホール８４が配線６８の上面に達する。また、このエッチングにより、層間絶縁膜７２上のシリコン窒化膜７４がエッチング除去されるとともに、溝１００の深さが深くなる。
【０１６１】
こうして、層間絶縁膜７２に溝１００が形成される。溝１００の深さは、例えば２００ｎｍ程度とする。
【０１６２】
なお、フォトレジスト膜９６をマスクとして反射防止膜９４及びシリコン酸化膜９２をエッチングする工程からコンタクトホール８４内に露出しているエッチングストッパ膜７０をエッチングする工程までは、同一チャンバを用いて連続的に行うことができる。
【０１６３】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚１５ｎｍのバリアメタル膜１０２を形成する。バリアメタル膜１０２としては、例えばタンタル膜を用いる。
【０１６４】
次に、全面に、例えばスパッタリング法により、例えば膜厚５０ｎｍのシード層（図示せず）を形成する。シード層の材料としては、例えばＣｕを用いる。
【０１６５】
次に、例えば電解めっき法により、Ｃｕ層１０４を形成する（図１３（ａ）参照）。Ｃｕ層１０４の厚さは、コンタクトホール８４及び溝１００内がＣｕ層１０４により十分に埋め込まれるような厚さとする。
【０１６６】
次に、例えばＣＭＰ法により、層間絶縁膜７２の表面が露出するまで、Ｃｕ層１０４、バリアメタル膜１０２を研磨する。これにより、溝１００及びコンタクトホール８４内に、Ｃｕ層１０４が埋め込まれる。こうして、Ｃｕ層１０４のうちのコンタクトホール８４内に埋め込まれた部分は、導体プラグ１０４ａとなる。Ｃｕ層１０４のうちの溝１００内に埋め込まれた部分は、配線１０４ｂとなる。こうして、デュアルダマシン法により、導体プラグ１０４ａと配線１０４ｂとが一体的に形成される（図１３（ｂ）参照）。
【０１６７】
こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１６８】
（評価結果）
本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果を図１４乃至図１５を用いて説明する。図１４及び図１５は、本実施形態による半導体装置の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、Scanning Electron Microscope）像を示す図である。
【０１６９】
図１４は、保護膜４６をフォトレジスト膜４２上に堆積しつつ、層間絶縁膜３６の膜厚の半分程度の深さまでコンタクトホール４８を形成した状態、即ち、上述した図４（ａ）に示す工程が完了した状態に対応している。図１４（ａ）は断面図であり、図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）は平面図である。図１４（ｂ）はコンタクトホールのパターンを密に配置した場合を示しており、図１４（ｃ）はコンタクトホールのパターンを疎に配置した場合を示している。
【０１７０】
図１４から分かるように、保護膜４６の開口部５０が変形している。そして、保護膜４６の開口部５０には、比較的大きいストライエーションが生じている。
【０１７１】
図１５は、フォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜１４を除去した状態、即ち、上述した図４（ｂ）に示す工程が完了した状態に対応している。図１５（ａ）は断面図であり、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）は平面図である。図１５（ｂ）はコンタクトホールのパターンを密に配置した場合を示しており、図１５（ｃ）はコンタクトホールのパターンを疎に配置した場合を示している。
【０１７２】
図１５から分かるように、フォトレジスト膜４２の開口部４８は比較的良好な形状となっている。従って、この後、フォトレジスト膜４２上に他の保護膜５０を堆積しながら、層間絶縁膜３６をエッチングすれば、良好なコンタクトホール４８が形成される。
【０１７３】
従って、本実施形態のようにフォトレジスト膜４２上に堆積された保護膜４６を適切な段階で除去すれば、良好なコンタクトホールを形成し得ると考えられる。
【０１７４】
このように、本実施形態によれば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、絶縁膜をプラズマエッチングするため、フォトレジスト膜にプラズマダメージが加わるのを抑制することができる。しかも、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜を、コンタクトホールを形成する途中の段階で一旦除去するため、保護膜の開口部の変形やストライエーションがコンタクトホールに転写されるのを抑制することができる。従って、微細で良好なコンタクトホールを有する半導体装置を製造することができる。
【０１７５】
［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１７６】
例えば、上記実施形態では、層間絶縁膜をプラズマエッチングする際に用いるエッチングガスとして、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いる場合を例に説明したが、層間絶縁膜をエッチングする際に用いるエッチングガスは、これに限定されるものではない。層間絶縁膜をエッチングする際に用いるエッチングガスとして、例えば、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、又は、これらの混合ガスをエッチングガスとして用いてもよい。これらのガスは、ＣＦ４ガスと比較してカーボンリッチなフルオロカーボン系ガスである。このため、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しなくても、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積し得る。一方、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合において、エッチングガス中にＨ２ガスを混合した場合には、フォトレジスト膜上に保護膜が過剰に堆積されてしまう場合がある。このため、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、エッチングガス中にＨ２ガスを混合しないことが好ましい。エッチングガスとしてＣ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス又はＣ４Ｆ６ガスを用いる場合には、希釈ガスとして、例えばＡｒガスを用いる。添加ガスとして、例えばＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス等を添加してもよい。ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス等は、保護膜の堆積を促進したり、エッチングを促進したりするのに寄与する。また、添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等を添加してもよい。Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等は、保護膜を除去する機能を有しており、保護膜が過剰に堆積されるのを防止するのに寄与する。
【０１７７】
また、上記実施形態では、保護膜を除去する際に用いるエッチングガスとしてＣＦ４ガスを用いる場合を例に説明したが、保護膜を除去する際に用いるエッチングガスは、これに限定されるものではない。保護膜を除去する際に用いるエッチングガスとして、例えば、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、又は、これらの混合ガスを用いてもよい。エッチングガスとして、ＣＨＦ３ガス又はＣＨ２Ｆ２ガスを用いる場合、希釈ガスとして、例えばＡｒガスを用いる。添加ガスとして、Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等を添加してもよい。Ｏ２ガス、Ｎ２ガス、ＣＯガス等は、保護膜を除去する機能を有しており、保護膜が過剰に堆積されるのを防止するのに寄与する。
【０１７８】
また、上記実施形態では、コンタクトホールを形成する際に、フォトレジスト膜上の保護膜を除去する工程を１回行う場合を例に説明したが、コンタクトホールを形成する際に、保護膜を除去する工程を複数回行ってもよい。例えば、フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜の膜厚の３分の１程度の深さまでコンタクトホールが達するように、層間絶縁膜をエッチングする。次に、フォトレジスト膜上に堆積された保護膜をエッチング除去する。次に、フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜の膜厚の３分の２程度の深さまでコンタクトホールが達するように、層間絶縁膜をエッチングする。次に、フォトレジスト膜上に堆積された他の保護膜をエッチング除去する。次に、フォトレジスト膜上に更に他の保護膜を堆積しながら、層間絶縁膜を更にエッチングする。このように、コンタクトホールを形成する際に、保護膜を除去する工程を複数回行うようにしてもよい。層間絶縁膜の膜厚が比較的厚い場合には、保護膜を除去する工程を複数回行うことが有効である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０…半導体基板
１２…素子分離領域
１４…素子領域
１６…ウェル
１８…ゲート絶縁膜
２０…ゲート電極
２２…エクステンション領域
２４…サイドウォール絶縁膜
２６…不純物領域
２８…ソース／ドレイン拡散層
３０…シリサイド膜
３２…トランジスタ
３４…エッチングストッパ膜
３６…層間絶縁膜
３８…シリコン窒化膜
４０…反射防止膜
４２…フォトレジスト膜
４４…開口部
４６…保護膜
４８…コンタクトホール
５０…開口部
５２…バリアメタル膜
５４…導電膜、導体プラグ
５６…層間絶縁膜
５８…反射防止膜
６０…フォトレジスト膜
６２…開口部
６４…溝
６６…バリアメタル膜
６８…Ｃｕ層、配線
７０…エッチングストッパ膜
７２…層間絶縁膜
７４…シリコン窒化膜
７６…反射防止膜
７８…フォトレジスト膜
８０…開口部
８２…保護膜
８４…コンタクトホール
８６…開口部
８８…保護膜
９０…樹脂膜
９２…シリコン酸化膜
９４…反射防止膜
９６…フォトレジスト膜
９８…開口部
１００…溝
１０２…バリアメタル膜
１０４…Ｃｕ層
１０４ａ…導体プラグ
１０４ｂ…配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜に開口部を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記絶縁膜をエッチングすることにより、コンタクトホールを形成する工程とを有し、
前記コンタクトホールを形成する工程は、
前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜をプラズマエッチングする第１の工程と、
前記フォトレジスト膜上に堆積された前記保護膜を除去する第２の工程と、
前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の工程又は第３の工程では、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いて、前記絶縁膜をプラズマエッチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスは、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含むエッチングガス、Ｃ４Ｆ８ガスを含むエッチングガス、Ｃ５Ｆ８ガスを含むエッチングガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガスを含むエッチングガスである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜は、フルオロカーボン系ポリマを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の工程において用いられるプラズマ発生用の高周波電力の大きさは、前記第１の工程又は前記第３の工程において用いられるプラズマ発生用の高周波電力の大きさより小さい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
絶縁膜上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜に開口部を形成する工程と、
前記フォトレジスト膜をマスクとして、前記絶縁膜をエッチングすることにより、コンタクトホールを形成する工程とを有し、
前記コンタクトホールを形成する工程は、
前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜をプラズマエッチングする第１の工程と、
前記フォトレジスト膜上に堆積された前記保護膜を除去する第２の工程と、
前記フォトレジスト膜をマスクとし、前記フォトレジスト膜上に他の保護膜を堆積しながら、前記絶縁膜を更にプラズマエッチングする第３の工程とを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の工程又は第３の工程では、フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスを用いて、前記絶縁膜をプラズマエッチングする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記フルオロカーボン系ガスを含むエッチングガスは、ＣＦ４ガスとＨ２ガスとを含むエッチングガス、Ｃ４Ｆ８ガスを含むエッチングガス、Ｃ５Ｆ８ガスを含むエッチングガス、又は、Ｃ４Ｆ６ガスを含むエッチングガスである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は３記載の半導体装置の製造方法において、
前記保護膜は、フルオロカーボン系ポリマを含む
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の工程において用いられるプラズマ発生用の高周波電力の大きさは、前記第１の工程又は前記第３の工程において用いられるプラズマ発生用の高周波電力の大きさより小さい
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−７９７９２（Ｐ２０１２−７９７９２Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１３６１（Ｐ２０１０−２２１３６１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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