JPH11150103A

JPH11150103A - コンタクトホールの形成方法

Info

Publication number: JPH11150103A
Application number: JP31791697A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Okuni; 充弘大國; Hideo Nikawa; 秀夫二河
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】膜厚の薄いレジストパターンを用いて、絶縁
膜に微細で且つアスペクト比の高いコンタクトホールを
形成するにも拘わらず、良好な断面形状を有するコンタ
クトホールが得られるようにする。【解決手段】導電膜１１の上に形成された絶縁膜１２
の上にレジスト膜１３を堆積した後、レジスト膜１３に
選択的にパターン露光を行なう。パターン露光されたレ
ジスト膜１３の表面にシリル化剤１５を供給して、レジ
スト膜１３の表面部におけるコンタクトホール形成領域
を除く領域に選択的にシリル化層１６を形成する。レジ
スト膜１３に対してシリル化層１６をマスクとしてドラ
イエッチングを行なって、レジスト膜１３よりなるレジ
ストパターン１７を形成する。絶縁膜１２に対してレジ
ストパターン１７をマスクとしてエッチングを行なっ
て、絶縁膜１２にコンタクトホールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁膜に対してレ
ジストパターンをマスクとしてエッチングを行なってコ
ンタクトホールを形成する方法に関し、特に、微細な開
口径を持つと共にアスペクト比の高いコンタクトホール
の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
って、例えば開口径が０．２０μｍ以下で且つアスペク
ト比が７以上であるような、微細で且つアスペクト比の
高いコンタクトホールを形成する必要性が生じてきた。

【０００３】このような微細で且つアスペクト比の高い
コンタクトホールを形成するためには、絶縁膜の上に堆
積されたレジスト膜に対して行なうリソグラフィにおけ
る露光光の光源は短波長化が求められ、現在では、露光
光の光源として、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎ
ｍ）又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）等が
用いられている。

【０００４】ところが、露光光が短波長化すればするほ
ど、レジスト膜に対する露光の際に基板反射率が増加す
るので、レジスト膜の解像性が悪くなると共に焦点深度
が浅くなる。このため、レジスト膜の強度が十分でない
ので、レジストパターンを形成する際にレジストパター
ン倒れが生じたり、又は、レジスト膜に対するウェット
現像の際にレジスト膜が膨張してレジストパターンのコ
ンタクトホール用開口部にレジスト残りが発生したりす
る問題が起きる。

【０００５】そこで、レジスト膜の解像性が悪化したり
焦点深度が浅くなったりする事態を回避するために、レ
ジスト膜の薄膜化が有効であり、最近では、レジスト膜
の膜厚としては、０．７μｍ程度が要求されるようにな
ってきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
ト膜の薄膜化に伴って、以下に説明するような問題が発
生する。すなわち、図８（ａ）は、図示しない半導体基
板の上に形成されたポリシリコン膜等よりなる導電膜１
０１の上に堆積された例えばシリコン酸化膜よりなる絶
縁膜１０２の上に、膜厚が例えば０．７μｍ程度であっ
てコンタクトホール形成領域に開口部１０３ａを有する
レジストパターン１０３を形成し、該レジストパターン
１０３をマスクとして絶縁膜１０２に対してドライエッ
チングを行なう状態を示している。図８（ｂ）は、絶縁
膜１０２に対してレジストパターン１０３をマスクとし
てＣ₄Ｆ₈／Ｏ₂ ／Ａｒ系のガス等のエッチングガスを
用いてドライエッチングを行なうことによりコンタクト
ホール１０４を形成した後の状態を示しており、図８
（ｂ）に示すように、レジストパターン１０３の膜厚が
極めて小さくなっていると共に、レジストパターン１０
３の開口部１０３ａの径が大きくなっている。このた
め、絶縁膜１０２に形成されているコンタクトホール１
０４の開口径が所定値よりも大きくなってしまうという
問題がある。

【０００７】また、絶縁膜１０２の上に膜厚が０．７μ
ｍ程度のレジストパターン１０３を形成しても、絶縁膜
１０２が凸状になっている部分においては、レジストパ
ターン１０３の膜厚は０．４μｍ程度に薄くなってしま
うので、絶縁膜１０２の凸状部にコンタクトホール１０
４を形成する場合には、絶縁膜１０２に形成されている
コンタクトホール１０４の開口径が所定値よりも大きく
なってしまうという問題が発生する。

【０００８】特に、コンタクトホール１０４は、導電膜
１０１（膜厚は０．２〜０．３μｍ程度である）に比べ
て膜厚がかなり大きい絶縁膜１０２（膜厚は１．０〜
１．５μｍ程度である）に形成されるため、コンタクト
ホール１０４を形成するためのエッチング時間は、導電
膜１０１にラインパターンを形成する場合のエッチング
時間に比べて長くなる。このため、レジストパターン１
０３が受けるダメージが大きくなるので、レジストパタ
ーン１０３の膜厚が小さくなると共にレジストパターン
１０３の開口部１０３ａの径が大きくなるという問題は
顕著になる。

【０００９】また、ポリシリコン膜又はタングステン膜
等よりなる導電膜１０１をエッチングする際には、エッ
チングガスとしてＣｌ₂ガス又はＨＢｒガス等が用いら
れるのに対して、ＴＥＯＳ膜、ＢＰＳＧ膜又はＮＳＧ膜
等よりなる絶縁膜１０２をエッチングする際には、エッ
チングガスとしてはＣ₂Ｆ₆ガス又はＣ₄Ｆ₈等のＣＦ
系のガスが用いられるが、ＣＦ系のガスに含まれるＦ
は、プラズマエッチング装置のチャンバー壁面又はチャ
ンバー内の各部材をエッチングしてＯ₂を発生させ易
い。そして、チャンバー内に発生したＯ₂ガスはレジス
トパターン１０３をエッチングするので、レジストパタ
ーン１０３の膜厚が小さくなると共にレジストパターン
１０３の開口部１０３ａの径が大きくなるという問題は
顕著に現われる。

【００１０】前記に鑑み、本発明は、膜厚の薄いレジス
トパターンを用いて、絶縁膜に微細で且つアスペクト比
の高いコンタクトホールを形成するにも拘わらず、良好
な断面形状を有するコンタクトホールが得られるように
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るコンタクト
ホールの形成方法は、導電膜の上に形成された絶縁膜の
上にレジスト膜を堆積するレジスト膜堆積工程と、レジ
スト膜に選択的にパターン露光を行なった後、パターン
露光されたレジスト膜の表面にシリル化剤を供給して、
レジスト膜の表面部におけるコンタクトホール形成領域
を除く領域に選択的にシリル化層を形成するシリル化層
形成工程と、レジスト膜に対してシリル化層をマスクと
してドライエッチングを行なって、レジスト膜よりなる
レジストパターンを形成するパターン形成工程と、絶縁
膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチング
を行なって、絶縁膜にコンタクトホールを形成するコン
タクトホール形成工程とを備えている。

【００１２】尚、本発明におけるコンタクトホールに
は、下層の配線層と上層の配線層とを接続するために下
層の配線層と上層の配線層との間に形成された層間絶縁
膜に形成される貫通孔、及び半導体基板上に形成された
トランジスタのソース領域、ドレイン領域又はゲート電
極等の導電膜と上層の配線層とを接続するために導電膜
と配線層との間に形成された絶縁膜に形成される貫通孔
の両方が含まれる。

【００１３】本発明のコンタクトホールの形成方法によ
ると、レジスト膜の表面部におけるコンタクトホール形
成領域を除く領域に選択的にシリル化層を形成した後、
該シリル化層をマスクとしてレジスト膜に対してドライ
エッチングを行なうため、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫ
ｒＦエキシマレーザのような短波長の露光光を用いても
良好な焦点深度及び解像度を得ることができる。

【００１４】本発明のコンタクトホール形成方法のパタ
ーン形成工程におけるドライエッチングは、ハロゲン系
のガスよりなるエッチングガスを用いて行なうことが好
ましい。

【００１５】この場合、ハロゲン系のガスとしては、Ｃ
ｌ₂／Ｏ₂系のガス、ＳＦ₆／Ｏ₂系のガス、ＣＦ₄／
Ｏ₂系のガス、ＣＨＦ₃／Ｏ₂系のガス又はＨＢｒ／Ｏ
₂ 系のガスが挙げられる。

【００１６】また、本発明のコンタクトホール形成方法
のパターン形成工程におけるドライエッチングは、希ガ
ス、Ｓ成分を含むガス又はＣ成分を含むガスよりなるエ
ッチングガスを用いて行なうことが好ましい。

【００１７】また、本発明のコンタクトホール形成方法
のパターン形成工程におけるドライエッチングは、Ａｒ
／Ｏ₂系のガス、Ｈｅ／Ｏ₂系のガス、ＳＯ₂／Ｏ₂系
のガス又はＣＯ／Ｏ₂系のガスよりなるエッチングガス
を用いて行なうことが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
コンタクトホールの形成方法について説明するが、その
前提として、各実施形態のドライエッチングに用いられ
るエッチング装置について図１を参照しながら説明す
る。

【００１９】図１は、ＩＣＰ（Inductively Coupled Pl
asma）方式のドライエッチング装置を示しており、図１
に示すように、ドライエッチング装置は、接地されてい
ると共に、内壁面がセラミック、アルミナ又は石英等の
絶縁物で覆われたチャンバー１を備えており、該チャン
バー１の内部には、上部において誘導結合型コイル２が
設けられていると共に、下部において高周波電力が印可
される下部電極としての試料台３がアース電極４の上に
設けられている。誘導結合型コイル２の一端には第１の
高周波電力供給源５から図示しない整合回路を介して４
ＭＨｚの高周波電力が印加されると共に、試料台３には
第２の高周波電力供給源６から１３．５６ＭＨｚの高周
波電力が印可される。尚、誘導結合型コイル２の他端は
チャンバー１の側壁に接続されることにより接地されて
いる。また、図示は省略しているが、チャンバー１に
は、エッチングガスをマスフローコントローラを介して
チャンバー１内に導入するためのガス導入部が設けられ
ていると共に、チャンバー１内の圧力を０．１Ｐａ〜１
０Ｐａ程度に制御するターボポンプが設けられている。

【００２０】（第１の実施形態）以下、本発明の第１の
実施形態に係るコンタクトホールの形成方法について、
図２〜図４を参照しながら説明する。

【００２１】まず、図２（ａ）に示すように、図示しな
い半導体基板の上に形成された例えばポリシリコンより
なる導電膜１１の上に絶縁膜１２を堆積した後、該絶縁
膜１２の上に、例えば膜厚が０．７μｍのレジスト膜１
３を堆積する。

【００２２】次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト
膜１３に対してバイナリーマスク（開口数ＮＡ：０．５
５、パーシャルコヒーレンスσ：０．６、倍率Ｘ：２
０）１４を通して例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１
９３ｎｍ）を照射してパターン露光を行なって、レジス
ト膜１３に露光部１３ａ及び未露光部１３ｂを形成した
後、例えば１１０℃の温度下において９０秒のプリベー
クを行なう。尚、レジスト膜１３の露光部１３ａはコン
タクトホール形成領域に相当する。

【００２３】次に、図３（ａ）に示すように、レジスト
膜１３の上に全面に亘って気相又は液相でシリル化剤１
５を供給して気相又は液相のシリル化処理を行なう。気
相のシリル化処理の一例を挙げると、例えば、ＤＭＳＤ
ＭＡ（ジメチルシリルジメチルアミン）のガスを、７０
℃の温度下における１０Ｔｏｒｒの圧力下で６０秒間供
給する。また、液相のシリル化処理の一例を挙げると、
３０重量％のＢ（ＤＭＡ）ＤＳ（ビス（ジメチルアミ
ノ）ジメチルシラン）と、２重量％のＮＭＰ（Ｎ−メチ
ル−２−ピロソドン）と、６８重量％のキシレン溶媒と
の混合液よりなり室温に保持されたシリル化剤に４５秒
間浸漬する。

【００２４】前記のシリル化処理を行なうと、図３
（ｂ）に示すように、レジスト膜１３の未露光部１３ｂ
の表面部にシリル化層１６が形成される。

【００２５】次に、レジスト膜１３に対してシリル化層
１６をマスクとしてＯ₂プラズマを用いるドライエッチ
ング現像を行なうと、図３（ｃ）に示すように、コンタ
クトホール形成領域に開口部１７ａを有するレジストパ
ターン１７が形成される。尚、Ｏ₂プラズマによるドラ
イエッチングのプロセス条件は［表１］に示す通りであ
る。尚、［表１］において、ＩＣＰとは第１の高周波電
力供給源５から誘導結合型コイル２に印加される高周波
電力を示し、ＲＦとは第２の高周波電力供給源６から試
料台３に印加される高周波電力を示しており、ＩＣＰ及
びＲＦの意味については、［表２］〜［表４］において
も共通である。

【００２６】

【表１】

【００２７】次に、図４（ａ）に示すように、絶縁膜１
２に対してレジストパターン１７をマスクとしてドライ
エッチングを行なうと、絶縁膜１２にコンタクトホール
１８が形成される。その後、レジストパターン１７をア
ッシングにより除去すると、図４（ｂ）に示すように、
微細で且つアスペクト比の高いコンタクトホール１８が
露出する。

【００２８】第１の実施形態に係るパターン形成方法に
よると、レジスト膜１３の上における未露光部１３ｂの
表面部にシリル化層１６を形成した後、該シリル化層１
６をマスクとしてレジスト膜１３に対してドライエッチ
ングを行なうため、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫｒＦエ
キシマレーザのような短波長の露光光を用いても良好な
焦点深度及び解像度を得ることができる。また、絶縁膜
１２に対してレジストパターン１７をマスクとしてドラ
イエッチングを行なう際に、シリル化層１６がレジスト
パターン１７を保護するため、レジストパターン１７の
開口部１７ａの上縁部の形状が乱れ難いので、膜厚の薄
いレジスト膜１３よりなるレジストパターン１７を用い
ても、絶縁膜１２には良好な形状のコンタクトホール１
８が形成される。

【００２９】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係るコンタクトホールの形成方法について、
図５及び図６を参照しながら説明する。

【００３０】まず、図５（ａ）に示すように、図示しな
い半導体基板の上に形成された例えばポリシリコンより
なる導電膜２１の上に絶縁膜２２を堆積した後、該絶縁
膜２２の上に、例えば膜厚が０．７μｍのレジスト膜２
３を堆積する。

【００３１】次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト
膜２３に対してバイナリーマスク２４を通して例えばＡ
ｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を照射してパタ
ーン露光を行なって、レジスト膜２３に露光部２３ａ及
び未露光部２３ｂを形成した後、例えば１１０℃の温度
下において９０秒のプリベークを行なう。尚、レジスト
膜２３の未露光部２３ｂはコンタクトホール形成領域に
相当する。

【００３２】次に、図６（ａ）に示すように、レジスト
膜２３の上に全面に亘って気相又は液相でシリル化剤２
５を供給してシリル化処理を行なう。気相のシリル化処
理の条件及び液相のシリル化処理の条件は第１の実施形
態と同様である。

【００３３】前記のシリル化処理を行なうと、図６
（ｂ）に示すように、レジスト膜２３の露光部２３ａの
表面部にシリル化層２６が形成される。

【００３４】次に、レジスト膜２３に対してシリル化層
２６をマスクとしてＯ₂プラズマを用いるドライエッチ
ング現像を行なうと、図６（ｃ）に示すように、コンタ
クトホール形成領域に開口部２７ａを有するレジストパ
ターン２７が形成される。尚、Ｏ₂プラズマによるドラ
イエッチングのプロセス条件は第１の実施形態と同様で
ある。

【００３５】次に、第１の実施形態と同様にして、絶縁
膜２２に対してレジストパターン２７をマスクとしてド
ライエッチングを行なうと、絶縁膜２２にコンタクトホ
ールが形成される。その後、レジストパターン２７をア
ッシングにより除去すると、微細で且つアスペクト比の
高いコンタクトホールが露出する。

【００３６】第２の実施形態に係るパターン形成方法に
おいては、レジスト膜２３の上における露光部２３ａの
表面部にシリル化層２６を形成した後、該シリル化層２
６をマスクとしてレジスト膜２３に対してドライエッチ
ングを行なうため、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫｒＦエ
キシマレーザのような短波長の露光光を用いても良好な
焦点深度及び解像度を得ることができると共に、シリル
化層２６がレジスト膜２３を保護するため、レジストパ
ターン２７の開口部２７ａの上縁部の形状が乱れ難いの
で、膜厚の薄いレジスト膜２３を用いても、絶縁膜２２
には良好な形状のコンタクトホールが形成される。

【００３７】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係るコンタクトホールの形成方法について説
明する。

【００３８】第３の実施形態は、第１又は第２の実施形
態とは、レジスト膜１３、２３に対するドライエッチン
グのエッチングガス及びエッチングプロセス条件が異な
るのみであるから、以下の説明においては、エッチング
ガス及びエッチングプロセス条件についてのみ説明す
る。

【００３９】まず、エッチングガスとしては、ハロゲン
系ガスであるＣｌ₂／Ｏ₂系のガスを用い、エッチング
プロセス条件は［表２］に示す通りである。

【００４０】

【表２】

【００４１】ところで、第１又は第２の実施形態におい
ては、レジストパターン１７、２７の開口部１７ａ、１
７ｂの上縁部の形状は乱れないが、図７（ａ）に示すよ
うに、開口部１７ａ、１７ｂの断面はボーイング形状
（弓形状）になる。このように、レジストパターン１
７、２７の開口部１７ａ、１７ｂの断面がボーイング形
状になると、絶縁膜１２、２２に形成されるコンタクト
ホールの形状が乱れる原因になる。

【００４２】そこで、レジストパターンの開口部の断面
がボーイング形状になる原因について検討を行なった結
果、レジスト膜に対するドライエッチングつまりレジス
ト膜に対する異方性エッチングの工程において、レジス
ト膜の開口部の内部に存在しており、該開口部の壁面を
保護する成分が、レジスト膜の開口部のアスペクト比が
増大するにつれて、つまり開口部の深さが大きくなるに
つれて、減少するためであることが分かった。

【００４３】ところが、第３の実施形態のように、エッ
チングガスとしてハロゲン系ガスであるＣｌ₂／Ｏ₂系
のガスを用いると、Ｃｌ₂／Ｏ₂系のガスに含まれる塩
素ラジカルが、レジスト膜の開口部の壁面に堆積物とし
て付着して該壁面を保護するために、図７（ｂ）に示す
ように、レジストパターン３７の開口部３７の断面がボ
ーイング形状にならず、深さ方向に均一な断面形状にな
る。このため、第３の実施形態により得られるレジスト
パターン３７を用いて、導電膜３１の上に堆積された絶
縁膜３２に対してエッチングを行なうと、図７（ｃ）に
示すような微細で且つアスペクト比の高いコンタクトホ
ール３８を形成することができる。

【００４４】尚、第３の実施形態においては、エッチン
グガスとして、ハロゲン系のＣｌ₂／Ｏ₂系のガスを用
いたが、これに代えて、ＳＦ₆／Ｏ₂系のガス、ＣＦ₄
／Ｏ₂系のガス、ＣＨＦ₃／Ｏ₂系のガス又はＨＢｒ／
Ｏ₂ 系のガス等のハロゲン系のガスを用いても、レジス
トパターン３７の開口部３７ａの断面がボーイング形状
になる事態を防止できる。

【００４５】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態に係るコンタクトホールの形成方法について説
明する。

【００４６】第３の実施形態は、第１又は第２の実施形
態とは、レジスト膜１３、２３に対するドライエッチン
グのエッチングガス及びエッチングプロセス条件が異な
るのみであるから、以下の説明においては、エッチング
ガス及びエッチングプロセス条件についてのみ説明す
る。

【００４７】まず、エッチングガスとしては、Ｓ成分を
有するガス系であるＳＯ₂／Ｏ₂系のガスを用い、エッ
チングプロセス条件は［表３］に示す通りである。

【００４８】

【表３】

【００４９】第４の実施形態のように、エッチングガス
としてＳ成分を有するガス系であるＳＯ₂／Ｏ₂系のガ
スを用いると、ＳＯ₂／Ｏ₂系のガスに含まれる硫黄ラ
ジカルが、レジスト膜に含まれるＣ成分と反応してＣＳ
₂よりなる堆積物となって開口部の壁面に付着して該壁
面を保護するために、図７（ｂ）に示すように、レジス
トパターン３７の開口部３７の断面がボーイング形状に
ならず、深さ方向に均一な断面形状になる。このため、
第４の実施形態により得られるレジストパターン３７を
用いて、導電膜３１の上に堆積された絶縁膜３２に対し
てエッチングを行なうと、図７（ｃ）に示すような微細
で且つアスペクト比の高いコンタクトホール３８を形成
することができる。

【００５０】また、絶縁膜３２がＳｉＯ₂ 系の酸化膜で
ある場合に、レジスト膜に対してＳＯ₂／Ｏ₂系のエッ
チングガスを用いてドライエッチングを行なうと、絶縁
膜３２との選択性も良好になるので、レジスト膜に対し
てドライエッチングを行なってレジストパターン３７を
形成する際に、絶縁膜３２がエッチングされる恐れも解
消される。すなわち、レジスト膜に対してハロゲン系の
ガス例えばＣｌ₂ ／Ｏ₂ 系のエッチングガスを用いてエ
ッチングを行なってレジストパターンを形成する場合に
は、レジスト膜の絶縁膜に対する選択比が５程度であっ
て低いが、レジスト膜に対してＳＯ₂／Ｏ₂系のエッチ
ングガスを用いてドライエッチングを行なうと、レジス
ト膜の絶縁膜に対する選択比が３０程度になる。

【００５１】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態に係るコンタクトホールの形成方法について説
明する。

【００５２】第５の実施形態は、第１又は第２の実施形
態とは、レジスト膜１３、２３に対するドライエッチン
グのエッチングガス及びエッチングプロセス条件が異な
るのみであるから、以下の説明においては、エッチング
ガス及びエッチングプロセス条件についてのみ説明す
る。

【００５３】まず、エッチングガスとしては、Ｃ成分を
有するガス系であるＣＯ／Ｏ₂系のガスを用い、エッチ
ングプロセス条件は［表４］に示す通りである。

【００５４】

【表４】

【００５５】第５の実施形態のように、エッチングガス
としてＣ成分を有するガス系であるＣＯ／Ｏ₂系のガス
を用いると、ＣＯガスに含まれる炭素ラジカルが、単独
で堆積物となって開口部の壁面に付着して該壁面を保護
するために、図７（ｂ）に示すように、レジストパター
ン３７の開口部３７の断面がボーイング形状にならず、
深さ方向に均一な断面形状になる。このため、第５の実
施形態により得られるレジストパターン３７を用いて、
導電膜３１の上に堆積された絶縁膜３２に対してエッチ
ングを行なうと、図７（ｃ）に示すような微細で且つア
スペクト比の高いコンタクトホール３８を形成すること
ができる。

【００５６】また、絶縁膜３２がＳｉＯ₂ 系の酸化膜で
ある場合に、レジスト膜に対してＣＯ／Ｏ₂系のエッチ
ングガスを用いてドライエッチングを行なうと、絶縁膜
３２との選択性も良好になるので、レジスト膜に対して
ドライエッチングを行なってレジストパターン３７を形
成する際に、絶縁膜３２がエッチングされる恐れも解消
される。

【００５７】尚、第４の実施形態においては、エッチン
グガスとしてＳＯ₂／Ｏ₂系のガスを用い、第５の実施
形態においては、エッチングガスとしてＣＯ／Ｏ₂系の
ガスを用いたが、これに代えて、Ａｒ／Ｏ₂系のガス又
はＨｅ／Ｏ₂系のガス等の希ガスを用いても、レジスト
パターン３７の開口部３７ａの断面がボーイング形状に
なる事態を防止できると共にＳｉＯ₂ 系の酸化膜よりな
る絶縁膜に対する選択性も向上する。

【００５８】尚、第１〜第５の実施形態においては、図
１に示すＩＣＰ方式のドライエッチング装置を用いた
が、これに代えて、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etchi
ng）方式、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）方
式、ＴＣＰ（Transformor Coupled Plasma）方式、又は
ＬＥＰ（Lissajous Electron Plasma）方式等のプラズ
マ発生源を有するドライエッチング装置を用いても同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００５９】

【発明の効果】本発明のコンタクトホールの形成方法に
よると、レジスト膜の表面部におけるコンタクトホール
形成領域を除く領域に選択的に形成されたシリル化層を
マスクとしてレジスト膜に対してドライエッチングを行
なうため、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫｒＦエキシマレ
ーザのような短波長の露光光を用いても良好な焦点深度
及び解像度が得られるので、膜厚の薄いレジストパター
ンを用いて、絶縁膜に微細で且つアスペクト比の高いコ
ンタクトホールを形成するにも拘わらず、良好な断面形
状を有するコンタクトホールを得ることができる。

【００６０】パターン形成工程におけるドライエッチン
グを、ハロゲン系のガスよりなるエッチングガスを用い
て行なうと、ハロゲン系のガスに含まれる塩素ラジカル
が、レジストパターンの開口部の壁面に堆積物として付
着して該壁面を保護するために、レジストパターンの開
口部の断面がボーイング形状にならず、深さ方向に均一
な断面形状になる。このため、一層良好な断面形状を有
するコンタクトホールを形成することができる。

【００６１】パターン形成工程におけるドライエッチン
グを、希ガス、Ｓ成分を含むガス又はＣ成分を含むガス
よりなるエッチングガスを用いて行なうと、レジスト膜
のＳｉＯ₂ 系の酸化膜よりなる絶縁膜に対する選択性が
向上するので、レジスト膜に対してドライエッチングを
行なってレジストパターンを形成する際に、絶縁膜がエ
ッチングされる恐れがなくなる。特に、Ｓ成分を含むエ
ッチングガスを用いると、エッチングガスに含まれるＳ
成分よりなるＳラジカルがレジスト膜に含まれるＣ成分
と反応してＣＳ₂よりなる堆積物となって開口部の壁面
に付着し、また、Ｃ成分を含むエッチングガスを用いる
と、エッチングガスに含まれるＣ成分が堆積物となって
開口部の壁面に付着するため、開口部の壁面が堆積物に
よって保護されるので、レジストパターンの開口部の断
面がボーイング形状にならず、深さ方向に均一な断面形
状になる。このため、一層良好な断面形状を有するコン
タクトホールを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施形態に係るコンタクトホールの
形成方法に用いるドライエッチング装置の概略斜視図で
ある。

【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に
係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図
である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に
係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図
である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に
係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図
である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に
係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図
である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に
係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す断面図
である。

【図７】（ａ）は本発明の第１又は第２の実施形態に係
るコンタクトホールの形成方法の問題点を説明する断面
図であり、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第３〜第５の実施
形態に係るコンタクトホールの形成方法の各工程を示す
断面図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）は従来のコンタクトホールの形
成方法及びその問題点を説明する断面図である。

【符号の説明】

１チャンバー２誘導結合型コイル３試料台４アース電極５第１の高周波電力供給源６第２の高周波電力供給源１１導電膜１２絶縁膜１３レジスト膜１３ａ露光部１３ｂ未露光部１４バイナリーマスク１５シリル化剤１６シリル化層１７レジストパターン１７ａ開口部１８コンタクトホール２１導電膜２２絶縁膜２３レジスト膜２３ａ露光部２３ｂ未露光部２４バイナリーマスク２５ＡｒＦエキシマレーザ２６シリル化剤２７レジストパターン２７ａ開口部３１導電膜３２絶縁膜３７レジストパターン３７ａ開口部３８コンタクトホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電膜の上に形成された絶縁膜の上にレ
ジスト膜を堆積するレジスト膜堆積工程と、前記レジスト膜に選択的にパターン露光を行なった後、
パターン露光された前記レジスト膜の表面にシリル化剤
を供給して、前記レジスト膜の表面部におけるコンタク
トホール形成領域を除く領域に選択的にシリル化層を形
成するシリル化層形成工程と、前記レジスト膜に対して前記シリル化層をマスクとして
ドライエッチングを行なって、前記レジスト膜よりなる
レジストパターンを形成するパターン形成工程と、前記絶縁膜に対して前記レジストパターンをマスクとし
てエッチングを行なって、前記絶縁膜にコンタクトホー
ルを形成するコンタクトホール形成工程とを備えている
ことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項２】前記パターン形成工程におけるドライエ
ッチングは、ハロゲン系のガスよりなるエッチングガス
を用いて行なうことを特徴とする請求項１に記載のコン
タクトホールの形成方法。
【請求項３】前記ハロゲン系のガスはＣｌ₂／Ｏ₂系
のガス、ＳＦ₆／Ｏ₂系のガス、ＣＦ₄／Ｏ₂系のガ
ス、ＣＨＦ₃／Ｏ₂系のガス又はＨＢｒ／Ｏ₂ 系のガス
であることを特徴とする請求項２に記載のコンタクトホ
ールの形成方法。
【請求項４】前記パターン形成工程におけるドライエ
ッチングは希ガス、Ｓ成分を含むガス又はＣ成分を含む
ガスよりなるエッチングガスを用いて行なうことを特徴
とする請求項１に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項５】前記パターン形成工程におけるドライエ
ッチングはＡｒ／Ｏ₂系のガス、Ｈｅ／Ｏ₂系のガス、
ＳＯ₂／Ｏ₂系のガス又はＣＯ／Ｏ₂系のガスよりなる
エッチングガスを用いて行なうことを特徴とする請求項
１に記載のコンタクトホールの形成方法。