JPH11186230A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11186230A JPH11186230A JP35031497A JP35031497A JPH11186230A JP H11186230 A JPH11186230 A JP H11186230A JP 35031497 A JP35031497 A JP 35031497A JP 35031497 A JP35031497 A JP 35031497A JP H11186230 A JPH11186230 A JP H11186230A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】フォトリソグラフィ技術の解像限界よりも小さ
なパターン転写が容易にできる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】半導体基板上に下地材料膜と所定のパター
ンを有するレジストマスクとを形成する工程と、プラズ
マ・デポジションにより前記レジストマスクの上面部と
側面部とに選択的に堆積物を形成する工程とを含む。そ
して、上記堆積物を形成後、上記レジストマスクと堆積
物とをエッチングマスクにして上記の下地材料膜をドラ
イエッチングする。ここで、プラズマ・デポジションお
よびドライエッチングとを同一のプラズマ装置内で行
う。
なパターン転写が容易にできる半導体装置の製造方法を
提供する。 【解決手段】半導体基板上に下地材料膜と所定のパター
ンを有するレジストマスクとを形成する工程と、プラズ
マ・デポジションにより前記レジストマスクの上面部と
側面部とに選択的に堆積物を形成する工程とを含む。そ
して、上記堆積物を形成後、上記レジストマスクと堆積
物とをエッチングマスクにして上記の下地材料膜をドラ
イエッチングする。ここで、プラズマ・デポジションお
よびドライエッチングとを同一のプラズマ装置内で行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、フォトリソグラフィ技術の解像限界
以下のパターン転写の簡便な方法に関する。
方法に関し、特に、フォトリソグラフィ技術の解像限界
以下のパターン転写の簡便な方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、半導体装置の製造工程において
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主にフ
ォトリソグラフィ技術を用いている。フォトリソグラフ
ィでは、通常、縮小投影露光装置によりレチクルのパタ
ーンをレジスト膜の塗布された半導体基板上に転写し、
現像により所定のパターンのレジストマスクを得る。こ
れまでのフォトリソグラフィ技術においては、投影レン
ズ系の高ＮＡ化により半導体素子パターンの微細化へ対
応してきた。ここでＮＡ（開口数）とはレンズがどれだ
け広がった光を集められるかに対応し、この値が大きい
ほどより広がった光を集められ、レンズの性能は良いこ
とになる。また、一般にレーレー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）
の式としてよく知られているように、限界解像度Ｒ（解
像できる限界の微細パターンの寸法）とＮＡには、Ｒ＝
Ｋ１×λ／ＮＡ（ここで、Ｋ１は感光性樹脂の性能等の
プロセスに依存する定数）の関係があり、ＮＡを大きく
するほど解像限界はより微細になってきた。
は、半導体基板上にパターンを形成するために、主にフ
ォトリソグラフィ技術を用いている。フォトリソグラフ
ィでは、通常、縮小投影露光装置によりレチクルのパタ
ーンをレジスト膜の塗布された半導体基板上に転写し、
現像により所定のパターンのレジストマスクを得る。こ
れまでのフォトリソグラフィ技術においては、投影レン
ズ系の高ＮＡ化により半導体素子パターンの微細化へ対
応してきた。ここでＮＡ（開口数）とはレンズがどれだ
け広がった光を集められるかに対応し、この値が大きい
ほどより広がった光を集められ、レンズの性能は良いこ
とになる。また、一般にレーレー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）
の式としてよく知られているように、限界解像度Ｒ（解
像できる限界の微細パターンの寸法）とＮＡには、Ｒ＝
Ｋ１×λ／ＮＡ（ここで、Ｋ１は感光性樹脂の性能等の
プロセスに依存する定数）の関係があり、ＮＡを大きく
するほど解像限界はより微細になってきた。
【０００３】しかし、露光装置の高ＮＡ化により解像力
は向上するが、逆に焦点深度（焦点位置のずれが許容は
できる範囲）は減少し、焦点深度の点で更なる微細化が
困難となる。この焦点深度ＤＯＦとＮＡには、ＤＯＦ＝
Ｋ２×λ／ＮＡ2 （ここで、Ｋ２はプロセスに依存する
定数）の関係が成り立つ。このように、ＮＡを大きくす
る程に上記の焦点深度は狭くなり、わずかな焦点位置の
ずれも許容できなくなる。
は向上するが、逆に焦点深度（焦点位置のずれが許容は
できる範囲）は減少し、焦点深度の点で更なる微細化が
困難となる。この焦点深度ＤＯＦとＮＡには、ＤＯＦ＝
Ｋ２×λ／ＮＡ2 （ここで、Ｋ２はプロセスに依存する
定数）の関係が成り立つ。このように、ＮＡを大きくす
る程に上記の焦点深度は狭くなり、わずかな焦点位置の
ずれも許容できなくなる。
【０００４】そこで、上記のようなフォトリソグラフィ
技術を補い、フォトリソグラフィ技術での解像限界、す
なわち、上記Ｒよりも寸法の小さくなるパターン転写の
方法が種々に検討されている。
技術を補い、フォトリソグラフィ技術での解像限界、す
なわち、上記Ｒよりも寸法の小さくなるパターン転写の
方法が種々に検討されている。
【０００５】例えば、上記のレジストマスクを用いたド
ライエッチングで層間絶縁膜にコンタクト孔あるいはス
ルーホールを形成した後、半導体ウェーハ全面に絶縁膜
を堆積し異方性ドライエッチングによるエッチバックを
施し、上記の一度形成したコンタクト孔あるいはスルー
ホールの側壁にサイドウォール絶縁膜を形成すること
で、出来上がりのコンタクト孔あるいはスルーホール寸
法をレジストマスクのパターン寸法より小さくする方法
がある。
ライエッチングで層間絶縁膜にコンタクト孔あるいはス
ルーホールを形成した後、半導体ウェーハ全面に絶縁膜
を堆積し異方性ドライエッチングによるエッチバックを
施し、上記の一度形成したコンタクト孔あるいはスルー
ホールの側壁にサイドウォール絶縁膜を形成すること
で、出来上がりのコンタクト孔あるいはスルーホール寸
法をレジストマスクのパターン寸法より小さくする方法
がある。
【０００６】また、他の方法として、フォトリソグラフ
ィ工程で所定のパターンのレジストマスクを形成した
後、全面に有機膜を形成し、この有機膜を異方性エッチ
ングすることで上記のレジストマスクの側壁に有機膜を
残し、フォトリソグラフィ工程で形成した転写パターン
寸法より有機膜の堆積分だけ微細化する方法が特開昭６
２−１２００３０号公報に記載されている。
ィ工程で所定のパターンのレジストマスクを形成した
後、全面に有機膜を形成し、この有機膜を異方性エッチ
ングすることで上記のレジストマスクの側壁に有機膜を
残し、フォトリソグラフィ工程で形成した転写パターン
寸法より有機膜の堆積分だけ微細化する方法が特開昭６
２−１２００３０号公報に記載されている。
【０００７】以下、特開昭６２−１２００３０号公報に
記載されている技術を図４に基づいて説明する。図４
は、この方法をコンタクト孔の形成に適用した場合の製
造工程順の断面図である。
記載されている技術を図４に基づいて説明する。図４
は、この方法をコンタクト孔の形成に適用した場合の製
造工程順の断面図である。
【０００８】図４（ａ）に示すように、導電型がＰ型の
シリコン基板１１表面の所定の領域に逆導電型の拡散層
１２を形成する。そして、全面にＢＰＳＧ膜（ボロンガ
ラスとリンガラスを含有するシリコン酸化膜）を堆積し
層間絶縁膜１３を形成する。そして、コンタクト孔を形
成するために、フォトリソグラフィ技術でコンタクト孔
用のレジストマスク１４を層間絶縁膜１３上に形成す
る。
シリコン基板１１表面の所定の領域に逆導電型の拡散層
１２を形成する。そして、全面にＢＰＳＧ膜（ボロンガ
ラスとリンガラスを含有するシリコン酸化膜）を堆積し
層間絶縁膜１３を形成する。そして、コンタクト孔を形
成するために、フォトリソグラフィ技術でコンタクト孔
用のレジストマスク１４を層間絶縁膜１３上に形成す
る。
【０００９】次に、図４（ｂ）に示すように、レジスト
マスク１４表面部および層間絶縁膜１３の露出部を被覆
するように全面に有機膜１５を堆積させる。ここで、有
機膜１５は化学気相成長（ＣＶＤ）法で堆積される。
マスク１４表面部および層間絶縁膜１３の露出部を被覆
するように全面に有機膜１５を堆積させる。ここで、有
機膜１５は化学気相成長（ＣＶＤ）法で堆積される。
【００１０】次に、図４（ｃ）に示すように、異方性ド
ライエッチングによるエッチバックを施し、レジストマ
スク１４の側壁にサイドウォールマスク１６を形成す
る。そして、図４（ｄ）に示すように、レジストマスク
１４とサイドウォールマスク１６をエッチングマスクに
した層間絶縁膜１３のドライエッチングで拡散層１２に
達するコンタクト孔１７を形成する。
ライエッチングによるエッチバックを施し、レジストマ
スク１４の側壁にサイドウォールマスク１６を形成す
る。そして、図４（ｄ）に示すように、レジストマスク
１４とサイドウォールマスク１６をエッチングマスクに
した層間絶縁膜１３のドライエッチングで拡散層１２に
達するコンタクト孔１７を形成する。
【００１１】このようにして、レジストマスク１４に転
写したパターン寸法よりもサイドウォールマスク１６の
膜厚分だけ小さなコンタクト孔が形成されるようにな
る。
写したパターン寸法よりもサイドウォールマスク１６の
膜厚分だけ小さなコンタクト孔が形成されるようにな
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した従来の
形成方法では、レジストマスクを形成後、有機膜の全面
堆積を行い、さらにこの有機膜を異方性エッチングによ
るエッチバックを行って、初めてレジストマスク寸法よ
り微細なマスクパターンが形成できる。そして、これを
マスクにして下地材料膜をドライエッチングする。この
ために、製造工程数が非常に多くなってしまう。
形成方法では、レジストマスクを形成後、有機膜の全面
堆積を行い、さらにこの有機膜を異方性エッチングによ
るエッチバックを行って、初めてレジストマスク寸法よ
り微細なマスクパターンが形成できる。そして、これを
マスクにして下地材料膜をドライエッチングする。この
ために、製造工程数が非常に多くなってしまう。
【００１３】また、上記の工程を同一装置内で行うにし
ても、処理工程時間が長くなりスループットが低下して
量産適用が困難になる。
ても、処理工程時間が長くなりスループットが低下して
量産適用が困難になる。
【００１４】このような問題は、抜きパターンであるコ
ンタクト孔の形成以外、例えば、残しパターンとなる電
極の形成においても同様に生じる。
ンタクト孔の形成以外、例えば、残しパターンとなる電
極の形成においても同様に生じる。
【００１５】そこで、本発明の目的は、簡便な方法でも
って、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下のパター
ンの微細加工を容易にする半導体装置の製造方法を提供
することにある。
って、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下のパター
ンの微細加工を容易にする半導体装置の製造方法を提供
することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】このために本発明の半導
体装置の製造方法は、半導体基板上に下地材料膜と所定
のパターンを有するレジストマスクとを形成する工程
と、プラズマ・デポジションにより前記レジストマスク
の上面部と側面部とに選択的に堆積物を形成する工程と
を含む。ここで、前記プラズマ・デポジションにより堆
積物を形成する工程において、プラズマ装置内に有機系
のハロゲン化合物ガスを導入しＲＦバイアスを生じさせ
る。そして、前記堆積物はフロロカーボン膜あるいはク
ロロカーボン膜のような有機ポリマーである。
体装置の製造方法は、半導体基板上に下地材料膜と所定
のパターンを有するレジストマスクとを形成する工程
と、プラズマ・デポジションにより前記レジストマスク
の上面部と側面部とに選択的に堆積物を形成する工程と
を含む。ここで、前記プラズマ・デポジションにより堆
積物を形成する工程において、プラズマ装置内に有機系
のハロゲン化合物ガスを導入しＲＦバイアスを生じさせ
る。そして、前記堆積物はフロロカーボン膜あるいはク
ロロカーボン膜のような有機ポリマーである。
【００１７】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、前記堆積物を形成後、前記レジストマスクと前記堆
積物とをエッチングマスクにして前記下地材料膜をドラ
イエッチングする。ここで、前記プラズマ・デポジショ
ンおよび前記ドライエッチングを同一のプラズマ装置内
で行う。なお、前記下地材料膜にはシリコン酸化膜ある
いはシリコン窒化膜を用いる。
は、前記堆積物を形成後、前記レジストマスクと前記堆
積物とをエッチングマスクにして前記下地材料膜をドラ
イエッチングする。ここで、前記プラズマ・デポジショ
ンおよび前記ドライエッチングを同一のプラズマ装置内
で行う。なお、前記下地材料膜にはシリコン酸化膜ある
いはシリコン窒化膜を用いる。
【００１８】このように本発明の方法では、フォトリソ
グラフィ工程で形成される転写パターンよりも寸法の縮
小したマスクが、上記のような選択的に形成した堆積物
により容易に形成できる。そして、この縮小したパター
ンを有する有機マスクをエッチングマスクとするドライ
エッチングで下地材料膜が加工される。このようにし
て、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下となる寸法
のパターンが下地材料膜に形成できるようになる。
グラフィ工程で形成される転写パターンよりも寸法の縮
小したマスクが、上記のような選択的に形成した堆積物
により容易に形成できる。そして、この縮小したパター
ンを有する有機マスクをエッチングマスクとするドライ
エッチングで下地材料膜が加工される。このようにし
て、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下となる寸法
のパターンが下地材料膜に形成できるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
を図１に基づいて説明する。図１は本発明の半導体装置
のコンタクト孔の形成工程順の断面図である。
を図１に基づいて説明する。図１は本発明の半導体装置
のコンタクト孔の形成工程順の断面図である。
【００２０】図１（ａ）に示すように、従来の技術で説
明したのと同様に、一導電型のシリコン基板１表面の所
定の領域に逆導電型の拡散層２を形成する。そして、全
面にシリコン酸化膜とＢＰＳＧ膜を積層して堆積し層間
絶縁膜３を形成する。ここで、層間絶縁膜３の膜厚は１
μｍ程度である。そして、コンタクト孔を形成するため
に、フォトリソグラフィ技術でコンタクト孔用のレジス
トパターンであるレジストマスク４を層間絶縁膜３上に
形成する。ここで、コンタクト孔のパターン寸法は０．
４μｍ程度に設定される。
明したのと同様に、一導電型のシリコン基板１表面の所
定の領域に逆導電型の拡散層２を形成する。そして、全
面にシリコン酸化膜とＢＰＳＧ膜を積層して堆積し層間
絶縁膜３を形成する。ここで、層間絶縁膜３の膜厚は１
μｍ程度である。そして、コンタクト孔を形成するため
に、フォトリソグラフィ技術でコンタクト孔用のレジス
トパターンであるレジストマスク４を層間絶縁膜３上に
形成する。ここで、コンタクト孔のパターン寸法は０．
４μｍ程度に設定される。
【００２１】次に、ＥＣＲ型プラズマ装置を用いて、図
１（ｂ）に示すように、レジストマスク４の表面部に選
択的に有機ポリマーである膜厚０．１μｍのフロロカー
ボン膜５を形成する。すなわち、フロロカーボン膜５の
選択的なプラズマ・デポジションを行う。ここで、反応
ガスとしてＣＨＦ3 とＣＦ4 の混合ガスを用い、このガ
ス圧力は１０Ｐａ程度に設定される。そして、マイクロ
波パワーを８００ワット程度に設定し、ＲＦバイアスを
生じさせるためのＲＦ印加パワーを１００ワット程度に
設定する。なお、基板の温度は３０℃程度に固定する。
このような条件にすると、レジストマスク４表面にのみ
選択的にフロロカーボン膜５が堆積物としてデポジショ
ンされるようになる。ここで、ＲＦバイアスがあるため
に層間絶縁膜３の露出部が僅かにエッチングされる。こ
のＲＦバイアスは、マイクロ波パワーでプラズマ励起し
たイオンを直進させるようになる。そして、この直進す
るイオンがこの領域の層間絶縁膜表面に衝突し酸素を発
生させ、フロロカーボン膜を形成する炭素がこの酸素と
結合して二酸化酸素になり除去される。そして、図１
（ｂ）に示したように、フロロカーボン膜５は層間絶縁
膜３上には形成されなくなる。
１（ｂ）に示すように、レジストマスク４の表面部に選
択的に有機ポリマーである膜厚０．１μｍのフロロカー
ボン膜５を形成する。すなわち、フロロカーボン膜５の
選択的なプラズマ・デポジションを行う。ここで、反応
ガスとしてＣＨＦ3 とＣＦ4 の混合ガスを用い、このガ
ス圧力は１０Ｐａ程度に設定される。そして、マイクロ
波パワーを８００ワット程度に設定し、ＲＦバイアスを
生じさせるためのＲＦ印加パワーを１００ワット程度に
設定する。なお、基板の温度は３０℃程度に固定する。
このような条件にすると、レジストマスク４表面にのみ
選択的にフロロカーボン膜５が堆積物としてデポジショ
ンされるようになる。ここで、ＲＦバイアスがあるため
に層間絶縁膜３の露出部が僅かにエッチングされる。こ
のＲＦバイアスは、マイクロ波パワーでプラズマ励起し
たイオンを直進させるようになる。そして、この直進す
るイオンがこの領域の層間絶縁膜表面に衝突し酸素を発
生させ、フロロカーボン膜を形成する炭素がこの酸素と
結合して二酸化酸素になり除去される。そして、図１
（ｂ）に示したように、フロロカーボン膜５は層間絶縁
膜３上には形成されなくなる。
【００２２】次に、続けて同一のＥＣＲ型プラズマ装置
内で、レジストマスク４およびフロロカーボン膜５をエ
ッチングマスクにして層間絶縁膜３をエッチングする。
ここで、反応ガスとしてはＣＨＦ3 とＣＦ4 の混合ガス
を用い、このガス圧力は５Ｐａ程度に設定する。そし
て、マイクロ波パワーを１０００ワット程度に設定し、
ＲＦ印加パワーを２００ワット程度に設定する。なお、
基板の温度は３０℃程度のままである。このような条件
にすると、上記のようなフロロカーボン膜は形成され
ず、層間絶縁膜３がドライエッチングされるようにな
る。
内で、レジストマスク４およびフロロカーボン膜５をエ
ッチングマスクにして層間絶縁膜３をエッチングする。
ここで、反応ガスとしてはＣＨＦ3 とＣＦ4 の混合ガス
を用い、このガス圧力は５Ｐａ程度に設定する。そし
て、マイクロ波パワーを１０００ワット程度に設定し、
ＲＦ印加パワーを２００ワット程度に設定する。なお、
基板の温度は３０℃程度のままである。このような条件
にすると、上記のようなフロロカーボン膜は形成され
ず、層間絶縁膜３がドライエッチングされるようにな
る。
【００２３】このようにして、図１（ｃ）に示すよう
に、レジストマスク４とフロロカーボン膜５をエッチン
グマスクにした層間絶縁膜３のドライエッチングで拡散
層２に達するコンタクト孔６を形成する。そして、レジ
ストマスク４に転写したパターン寸法よりもフロロカー
ボン膜５の膜厚分だけ小さなコンタクト孔６が形成され
るようになる。すなわち、口径が０．２μｍ程度のコン
タクト孔６が形成されることとなる。
に、レジストマスク４とフロロカーボン膜５をエッチン
グマスクにした層間絶縁膜３のドライエッチングで拡散
層２に達するコンタクト孔６を形成する。そして、レジ
ストマスク４に転写したパターン寸法よりもフロロカー
ボン膜５の膜厚分だけ小さなコンタクト孔６が形成され
るようになる。すなわち、口径が０．２μｍ程度のコン
タクト孔６が形成されることとなる。
【００２４】上記に示したプラズマ装置はＥＣＲ型であ
るが、その他、いわゆるＩＣＰ型プラズマ装置、ＲＦバ
イアスの可能なＲＩＥ型プラズマ装置でも同様にして本
発明に適用できる。また、ダウンフロー型のプラズマ装
置であっても、フロロカーボン膜のような有機ポリマー
のデポジション条件の適正化で、上記のような選択的な
デポジションが可能になる。
るが、その他、いわゆるＩＣＰ型プラズマ装置、ＲＦバ
イアスの可能なＲＩＥ型プラズマ装置でも同様にして本
発明に適用できる。また、ダウンフロー型のプラズマ装
置であっても、フロロカーボン膜のような有機ポリマー
のデポジション条件の適正化で、上記のような選択的な
デポジションが可能になる。
【００２５】また、本発明では同一のプラズマ装置内で
デポジションとエッチングとを行っているが、これを別
々の装置あるいはチャンバー内で行ってもよい。
デポジションとエッチングとを行っているが、これを別
々の装置あるいはチャンバー内で行ってもよい。
【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態を図２と
図３に基づいて説明する。この第２の実施の形態は、本
発明の方法を用いて溝配線を形成する場合である。図２
および図３はこの溝配線の形成工程順の断面図である。
ここで、第１の実施の形態で説明したものと同一の物は
同一符号で示されている。
図３に基づいて説明する。この第２の実施の形態は、本
発明の方法を用いて溝配線を形成する場合である。図２
および図３はこの溝配線の形成工程順の断面図である。
ここで、第１の実施の形態で説明したものと同一の物は
同一符号で示されている。
【００２７】図２（ａ）に示すように、シリコン基板１
上にシリコン酸化膜、ＢＰＳＧ膜およびシリコンオキシ
ナイトライド（ＳｉＯＮ）膜とをこの順に積層して堆積
し層間絶縁膜３を形成する。そして、層間絶縁膜３上に
溝用絶縁膜７を形成する。ここで、シリコンオキシナイ
トライド膜の膜厚は１００ｎｍ程度であり層間絶縁膜３
全体の膜厚は１μｍ程度である。そして、溝用絶縁膜７
は膜厚０．５μｍ程度のシリコン酸化膜である。
上にシリコン酸化膜、ＢＰＳＧ膜およびシリコンオキシ
ナイトライド（ＳｉＯＮ）膜とをこの順に積層して堆積
し層間絶縁膜３を形成する。そして、層間絶縁膜３上に
溝用絶縁膜７を形成する。ここで、シリコンオキシナイ
トライド膜の膜厚は１００ｎｍ程度であり層間絶縁膜３
全体の膜厚は１μｍ程度である。そして、溝用絶縁膜７
は膜厚０．５μｍ程度のシリコン酸化膜である。
【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ技術で所定のパターン幅を有するレジストマ
スク４を溝用絶縁膜７上に形成する。ここで、このパタ
ーン幅は０．５μｍ程度に設定される。
ソグラフィ技術で所定のパターン幅を有するレジストマ
スク４を溝用絶縁膜７上に形成する。ここで、このパタ
ーン幅は０．５μｍ程度に設定される。
【００２９】次に、第１の実施の形態と同様にして、図
２（ｃ）に示すように、レジストマスク４の表面部に選
択的に有機ポリマーである膜厚０．１μｍのフロロカー
ボン膜５ａをプラズマ・デポジションする。
２（ｃ）に示すように、レジストマスク４の表面部に選
択的に有機ポリマーである膜厚０．１μｍのフロロカー
ボン膜５ａをプラズマ・デポジションする。
【００３０】ここで、フロロカーボン膜５ａのプラズマ
・デポジションは、第１の実施の形態と同様にして行わ
れる。すなわち、ＥＣＲ型プラズマ装置を用い、反応ガ
スにＣＨＦ3 とＣＨ2 Ｆ2 の混合ガスを用いて行われ
る。ここで、反応ガス圧力は２０Ｐａ程度に設定され
る。そして、マイクロ波パワーを８００ワット程度に設
定し、ＲＦ印加パワーを２００ワット程度に設定する。
なお、基板の温度は５０℃程度に固定する。このような
条件にすると、レジストマスク４表面にのみ選択的にフ
ロロカーボン膜５ａがプラズマ・デポジションされるよ
うになる。このような条件では、溝用絶縁膜７の露出部
はほとんどエッチングされない。しかし、フロロカーボ
ン膜を形成する炭素は溝用絶縁膜７の酸素と結合して二
酸化酸素になり除去される。そして、図２（ｃ）に示し
たように、フロロカーボン膜５ａは溝用絶縁膜７上には
形成されなくなる。
・デポジションは、第１の実施の形態と同様にして行わ
れる。すなわち、ＥＣＲ型プラズマ装置を用い、反応ガ
スにＣＨＦ3 とＣＨ2 Ｆ2 の混合ガスを用いて行われ
る。ここで、反応ガス圧力は２０Ｐａ程度に設定され
る。そして、マイクロ波パワーを８００ワット程度に設
定し、ＲＦ印加パワーを２００ワット程度に設定する。
なお、基板の温度は５０℃程度に固定する。このような
条件にすると、レジストマスク４表面にのみ選択的にフ
ロロカーボン膜５ａがプラズマ・デポジションされるよ
うになる。このような条件では、溝用絶縁膜７の露出部
はほとんどエッチングされない。しかし、フロロカーボ
ン膜を形成する炭素は溝用絶縁膜７の酸素と結合して二
酸化酸素になり除去される。そして、図２（ｃ）に示し
たように、フロロカーボン膜５ａは溝用絶縁膜７上には
形成されなくなる。
【００３１】次に、続けて同一装置内で、レジストマス
ク４およびフロロカーボン膜５ａをエッチングマスクに
して溝用絶縁膜７をエッチングする。ここで、反応ガス
としてはＣ4 Ｆ8 のような有機ハロゲンガスを用い、こ
のガス圧力は５Ｐａ程度に設定する。そして、マイクロ
波パワーを１０００ワット程度に設定し、ＲＦ印加パワ
ーを２００ワット程度に設定する。なお、基板の温度は
５０℃程度のままである。このような条件にすると、上
記のようなフロロカーボン膜は形成されず、また、層間
絶縁膜３の表面層にあるシリコンオキシナイトライド膜
はほとんどエッチングされずに溝用絶縁膜７が選択的に
ドライエッチングされるようになる。
ク４およびフロロカーボン膜５ａをエッチングマスクに
して溝用絶縁膜７をエッチングする。ここで、反応ガス
としてはＣ4 Ｆ8 のような有機ハロゲンガスを用い、こ
のガス圧力は５Ｐａ程度に設定する。そして、マイクロ
波パワーを１０００ワット程度に設定し、ＲＦ印加パワ
ーを２００ワット程度に設定する。なお、基板の温度は
５０℃程度のままである。このような条件にすると、上
記のようなフロロカーボン膜は形成されず、また、層間
絶縁膜３の表面層にあるシリコンオキシナイトライド膜
はほとんどエッチングされずに溝用絶縁膜７が選択的に
ドライエッチングされるようになる。
【００３２】このようにして、図２（ｄ）に示すよう
に、レジストマスク４とフロロカーボン膜５ａをエッチ
ングマスクにした溝用絶縁膜７のドライエッチングで配
線用溝８を形成する。ここで、この配線用溝８のパター
ン幅は０．３μｍ程度になり、その深さは０．５μｍ程
度になる。
に、レジストマスク４とフロロカーボン膜５ａをエッチ
ングマスクにした溝用絶縁膜７のドライエッチングで配
線用溝８を形成する。ここで、この配線用溝８のパター
ン幅は０．３μｍ程度になり、その深さは０．５μｍ程
度になる。
【００３３】次に、レジストマスク４とフロロカーボン
膜５ａを公知の方法で除去する。このようにして、図３
（ａ）に示すように、層間絶縁膜３上に溝用絶縁膜７が
形成され、レジストマスク４に転写したパターン寸法よ
りも小さな配線用溝８がこの溝用絶縁膜７に形成される
ことになる。
膜５ａを公知の方法で除去する。このようにして、図３
（ａ）に示すように、層間絶縁膜３上に溝用絶縁膜７が
形成され、レジストマスク４に転写したパターン寸法よ
りも小さな配線用溝８がこの溝用絶縁膜７に形成される
ことになる。
【００３４】次に、図３（ｂ）に示すように、スパッタ
法等で全面に金属膜９を堆積させ、配線用溝８を金属膜
９で充填する。ここで、金属膜９は配線用のタングステ
ンあるいはアルミニウム等である。
法等で全面に金属膜９を堆積させ、配線用溝８を金属膜
９で充填する。ここで、金属膜９は配線用のタングステ
ンあるいはアルミニウム等である。
【００３５】次に、この金属膜９を化学機械研磨（ＣＭ
Ｐ）法で研磨し、図３（ｃ）に示すように、溝用絶縁膜
７の所定の領域に溝配線１０を形成する。このようにし
て、レジストマスク４に転写したパターン寸法よりも小
さな溝配線１０がこの溝用絶縁膜７に形成されることに
なる。
Ｐ）法で研磨し、図３（ｃ）に示すように、溝用絶縁膜
７の所定の領域に溝配線１０を形成する。このようにし
て、レジストマスク４に転写したパターン寸法よりも小
さな溝配線１０がこの溝用絶縁膜７に形成されることに
なる。
【００３６】以上の実施の形態では、有機ポリマーのよ
うな堆積物としてフロロカーボン膜を選択的に形成する
場合について説明した。本発明では、この他にハロゲン
として塩素を含有する有機ポリマーすなわちクロロカー
ボン膜であってもよい。この場合には、上述のプラズマ
・デポジションにおいて、反応ガスにクロロホルム等の
塩素化合物が用いられる。このような有機系ハロゲンガ
スであるとプラズマ・デポジションが生じ易くなる。そ
して、ＲＩＥ型プラズマ装置でプラズマ励起パワーを下
げても容易に選択的なプラズマ・デポジションができ
る。
うな堆積物としてフロロカーボン膜を選択的に形成する
場合について説明した。本発明では、この他にハロゲン
として塩素を含有する有機ポリマーすなわちクロロカー
ボン膜であってもよい。この場合には、上述のプラズマ
・デポジションにおいて、反応ガスにクロロホルム等の
塩素化合物が用いられる。このような有機系ハロゲンガ
スであるとプラズマ・デポジションが生じ易くなる。そ
して、ＲＩＥ型プラズマ装置でプラズマ励起パワーを下
げても容易に選択的なプラズマ・デポジションができ
る。
【００３７】また、下地材料膜にシリコン酸化膜系の絶
縁膜を使用する場合について説明しているが、下地材料
膜としてシリコン窒化膜を使用してもほぼ同様の効果が
発生することにも言及しておく。
縁膜を使用する場合について説明しているが、下地材料
膜としてシリコン窒化膜を使用してもほぼ同様の効果が
発生することにも言及しておく。
【００３８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の半導体
装置の製造方法では、微細パターンの形成方法におい
て、所定のパターンを有するレジストマスクを形成後、
レジストマスク表面に選択的にフロロカーボン膜のよう
な有機ポリマーを堆積させる。そして、このレジストマ
スクと有機ポリマーとをエッチング用のマスクとして下
地材料膜をドライエッチングする。
装置の製造方法では、微細パターンの形成方法におい
て、所定のパターンを有するレジストマスクを形成後、
レジストマスク表面に選択的にフロロカーボン膜のよう
な有機ポリマーを堆積させる。そして、このレジストマ
スクと有機ポリマーとをエッチング用のマスクとして下
地材料膜をドライエッチングする。
【００３９】このために、本発明の方法では、製造工程
数を増加させることなく、フォトリソグラフィ工程での
解像限界以下のパターンを有する加工が可能になる。そ
して、スループットを増大させ半導体装置の製造コスト
を低減するようになる。
数を増加させることなく、フォトリソグラフィ工程での
解像限界以下のパターンを有する加工が可能になる。そ
して、スループットを増大させ半導体装置の製造コスト
を低減するようになる。
【００４０】このようにして本発明は、微細化されたり
高密度化される半導体装置の実現をさらに促進するよう
になる。
高密度化される半導体装置の実現をさらに促進するよう
になる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を説明するための製
造工程順の断面図である。
造工程順の断面図である。
【図４】従来の技術を説明するための製造工程順の断面
図である。
図である。
１，１１ シリコン基板 ２，１２ 拡散層 ３，１３ 層間絶縁膜 ４，１４ レジストマスク ５，５ａ フロロカーボン膜 ６，１７ コンタクト孔 ７ 溝用絶縁膜 ８ 配線用溝 ９ 金属膜 １０ 溝配線 １５ 有機膜 １６ サイドウォールマスク
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体基板上に下地材料膜と所定のパタ
ーンを有するレジストマスクとをこの順に形成する工程
と、プラズマ・デポジションにより前記レジストマスク
の上面部と側面部とに選択的に堆積物を形成する工程と
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】 前記プラズマ・デポジションにより堆積
物を形成する工程において、プラズマ装置内に有機系の
ハロゲン化合物ガスを導入しＲＦバイアスを生じさせる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 前記堆積物が有機ポリマーであることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 前記堆積物を形成後、前記レジストマス
クと前記堆積物とをエッチングマスクにして前記下地材
料膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項
１、請求項２または請求項３記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項５】 前記プラズマ・デポジションおよび前記
ドライエッチングを同一のプラズマ装置内で行うことを
特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記下地材料膜がシリコン酸化膜あるい
はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１から
請求項５のうち１つの請求項に記載された半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35031497A JPH11186230A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35031497A JPH11186230A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186230A true JPH11186230A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18409655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35031497A Pending JPH11186230A (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186230A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007266291A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法、プラズマ処理装置及び記憶媒体。 |
| JP2008529313A (ja) * | 2005-02-03 | 2008-07-31 | ラム リサーチ コーポレーション | 複数のマスキングステップを用いて微小寸法を低減する方法 |
| US8263498B2 (en) | 2006-03-28 | 2012-09-11 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device fabricating method, plasma processing system and storage medium |
| JP2019204815A (ja) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
| JP2020126999A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板を処理する方法および装置 |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35031497A patent/JPH11186230A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008529313A (ja) * | 2005-02-03 | 2008-07-31 | ラム リサーチ コーポレーション | 複数のマスキングステップを用いて微小寸法を低減する方法 |
| JP2012124535A (ja) * | 2005-02-03 | 2012-06-28 | Lam Research Corporation | 複数のマスキングステップを用いて微小寸法を低減する方法 |
| JP2007266291A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法、プラズマ処理装置及び記憶媒体。 |
| US8263498B2 (en) | 2006-03-28 | 2012-09-11 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device fabricating method, plasma processing system and storage medium |
| JP2019204815A (ja) * | 2018-05-21 | 2019-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法及び基板処理装置 |
| JP2020126999A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板を処理する方法および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020416 |