JP2006013190A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 層間絶縁膜に低誘電率絶縁膜を用いた半導体作製の時、ハードマスクを用いて微細加工を行う製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体に低誘電率絶縁膜１３を適用して低誘電率絶縁膜１３とその下層のエッチングストッパー膜１２を加工する時、まずレジスト１５ａをマスクとしたハードマスク膜１４のエッチングを行い、続いてレジスト１５ａをＨ_２とＨｅの混合ガスで２００℃より高い高温、１Ｔｏｒｒ付近の圧力の条件でアッシングを行う。このようにすればレジスト除去においてハードマスク膜１４ａにダメージを与えることなく続く低誘電率絶縁膜１３のエッチングにおいてファセットの少ないハードマスクによる微細加工が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を用いた半導体装置の製造方法に関し、特にレジストのアッシング工程におけるハードマスク等の膜の損傷の少ない半導体装置の製造方法に関する。

半導体集積回路におけるメタル配線は、配線ピッチが縮小するにつれて、メタルの抵抗と層間絶縁膜の容量増大により信号遅延が深刻な問題となっている。この問題を解決するために配線材料にＣｕを、絶縁膜に低誘電率膜であるいわゆるＬｏｗ−ｋ膜を用いることが必要不可欠になっている。このメタル配線の形成は低誘電率絶縁膜に溝や孔を加工形成し、Ｃｕをメッキで埋め込んだ後ＣＭＰで平坦化するダマシン法が主流になっている。そして低誘電率絶縁膜の代表的なものとして膜中に空孔を導入、形成したポーラス低誘電率絶縁膜が知られている。

従来の低誘電率絶縁膜の加工技術においては、レジストをマスクとして用いる方法と、ハードマスクを用いる方法が知られている。レジストをマスクとして用いて加工を行う方法の場合、レジストパターンとして肩落ちの少ない形状が得られるが、続くアッシングにて低誘電率絶縁膜へのダメージが懸念される。

一方、ハードマスク加工の場合は、このようなアッシング工程はなくダメージ回避の点で有望である。しかしながら、この場合、レジストパターンをマスクとしてハードマスクのエッチングを行い、続いてレジストを除去した後で低誘電率絶縁膜のエッチングを行うが、このハードマスクエッチング後のレジストのアッシングにおいて、通常Ｏ_２ガスが用いられている（特許文献１参照）。このＯ_２ガスを用いた従来の高温アッシングではハードマスク膜にダメージを与えることとなり、ハードマスクがＳｉＯ_２ライクな膜となり、次の低誘電率絶縁膜エッチングでハードマスクとしての選択比が低下する。

また、ＮＨ_３、Ｎ_２／Ｈ_２などのガスを用い、２５℃以下の温度と０．１Ｔｏｒｒ以下の圧力でアッシングを行うことが知られている（特許文献２参照）。ところで、このアッシング条件では、例えばプラズマ中のイオンの影響により先に加工したハードマスクの形状に肩落ちが生じ、次の低誘電率絶縁膜加工ではハードマスクの肩落ちがより顕著となる。
特開２００２−２０３８５２号公報 特開２００２−０４３４２２号公報

前述のように、従来法によるハードマスク加工後のレジストのアッシングでは、エッチング後のハードマスクのパターン形状がテーパー形状となるため精密な微細加工には不適当であった。本発明は、従来技術のかかる問題点を解決するためになされたもので、レジストパターンのアッシング工程において、ハードマスク膜が損傷を受けることなく、寸法制御性に優れ精密なパターン加工が可能な半導体装置の製造方法を実現するものである。

本発明は、ハードマスクをパターニングする際に用いるレジストパターンをプラズマ処理によってアッシングする際に、アッシングガスとしてＨ_２とＨｅの混合ガスを用いることによって、ハードマスクに与えるダメージを低減することができることに着目して成されたものである。

本発明は、基板上に低誘電率絶縁膜を形成する工程と、前記低誘電率絶縁膜表面にハードマスク膜を形成する工程と、前記ハードマスク膜表面にレジストを塗布・現像し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ハードマスク膜をエッチング加工してハードマスクを形成する工程と、前記レジストパターンをアッシング加工により除去する工程と、前記ハードマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜をエッチング加工してパターン形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
レジストパターンのアッシング工程において、Ｈ_２とＨｅの混合ガスを用いてレジストのアッシング除去を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

前記本発明において、前記ハードマスク膜の材料が、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、ＳｉＮ、及びＳｉＣＮのいずれかから選ばれたものであることが好ましい。

また、前記本発明において、前記低誘電率絶縁膜が、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜、または有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜であって、誘電率が３以下の低誘電率膜であることが好ましい。

また、前記本発明において、前記低誘電率絶縁膜が、多孔質低誘電率絶縁膜であることが好ましい。

また、前記本発明において、前記低誘電率絶縁膜が、ＣＶＤ法もしくは塗布法により形成されたものであることが好ましい。

また、前記本発明において、前記ハードマスク膜もしくは低誘電率絶縁膜のエッチングが、ＲＦバイアス平行平板型リアクティブイオンエッチャーを用いたものであることが好ましい。

また、前記本発明の前記レジストパターンのアッシング工程において、アッシングの温度が２００℃〜４００℃であることが好ましい。

また、前記本発明の前記レジストパターンのアッシング工程において、アッシングが、リモートプラズマ処理装置を用いて行うものであることが好ましい。

また、前記本発明の前記レジストパターンのアッシング工程において、圧力が、５０Ｐａ〜１×１０^５Ｐａであることが好ましい。

また、前記本発明において、前記基板が、銅配線層を有するものとすることができる。

前記本発明は、基板上にエッチングストッパー膜を形成する工程と、前記エッチングストッパー膜表面に低誘電率絶縁膜を形成する工程と、前記低誘電率絶縁膜表面にハードマスク膜を形成する工程と、前記ハードマスク膜表面にレジストを塗布・現像し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ハードマスク膜をエッチング加工してハードマスクを形成する工程と、前記レジストパターンをアッシング加工により除去する工程と、前記ハードマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜をエッチング加工してパターン形成する工程と、前記エッチングストッパー膜をエッチング加工してパターン形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
レジストパターンのアッシング工程において、Ｈ_２とＨｅの混合ガスを用いてレジストのアッシング除去を行う工程を採用することもできる。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を実施の形態によって説明する。図１が本実施の形態のプロセスを示す図である。
図１に見られるように、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、基板に低誘電率絶縁膜を形成する工程（絶縁膜形成工程）、その表面にハードマスク膜を形成する工程（ハードマスク膜形成工程）、その表面にレジスト膜を形成し、露光及び現像処理してレジストパターンを形成する工程（レジストパターン形成工程）、ハードマスク膜をパターン加工してハードマスクを形成する工程（ハードマスク形成工程）、前記レジストパターンをアッシング除去する工程（アッシング工程）、前記ハードマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜にパターンを形成する工程（低誘電率絶縁膜加工工程）の各工程を備えたものである。以下、図１を用いて、各工程について順次説明する。

（絶縁膜形成工程）
この工程は図１（ａ）に示すように、基板１１表面に低誘電率絶縁膜１３を形成する工程である。
（基板）
この基板１１としては、シリコンウェハそのものであってもよいし、シリコンウェハ表面に、半導体デバイスを形成したものであってもよい。さらに、金属や絶縁膜、或いは各種機能膜を形成し配線、層間絶縁膜、あるいは各種機能素子を形成したものであってもよい。また、シリコンウェハ上に形成されている低誘電率絶縁膜に埋め込まれている銅配線を備えていてもよい。さらに、前記基板としては、その表面に密着性を向上させるために、シリコンカップリング剤などの層を形成したものであってもよい。さらに、エッチングストッパー膜を形成したものであってもよい。図１においては、基板１１の表面にこのエッチングストッパー膜１２を形成した例を示している。

（エッチングストッパー膜材料）
このエッチングストッパー膜１２の材料としては、慣用の材料を用いることができる。具体的には、ＳｉＣ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯ等のセラミックス膜が挙げられる。

（低誘電率絶縁膜材料）
この工程における低誘電率絶縁膜１３の材料としては、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜、または有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜であって、誘電率が３以下の低誘電率膜であることが望ましい。
前記Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜材料としては、ＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）、ＭＨＳＱ（メチル化ハイドロジェンシルセスキオキサン等のポリオルガノシロキサン、ＳｉＯＣ等が挙げられる。
また、前記有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜材料としては、ＰＡＥ（ポリアリールエーテル）、ＢＣＢ（ジビニルシロキサン−ビス−ベンゾシクロブテン）、ポリイミド等が挙げられる。

前記低誘電率絶縁膜は、慣用されているＣＶＤ法もしくは塗布法により形成することができる。この低誘電率絶縁膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、概ね０．１〜０．５μｍ程度のものである。また、この低誘電率絶縁膜はその内部に空孔を有するポーラスな層（多孔質）であってもよい。ポーラスな層を形成するには、塗布法が適している。低誘電率絶縁膜をポーラスな層にすることによって、容易に誘電率を低下させることが可能となる。

（ハードマスク膜形成工程）
次いで、前記低誘電率絶縁膜１３の表面に、ハードマスク膜１４を形成する。ハードマスク膜の材料としては、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、ＳｉＮ、ＳｉＣＮ等を用いることができる。ハードマスク膜材料としてこれらの材料を選択することは、低誘電率絶縁膜の加工において必要な選択比の点で有利である。これらの膜は、ＣＶＤ法等の方法によって形成することができる。ハードマスク膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、２０〜１００ｎｍ程度が好ましい。

（レジストパターン形成工程）
この工程は、図１（ｂ）に示すように、前記ハードマスク膜１４の表面にレジストパターン１５ａを形成する工程である。この工程は、まず、前記ハードマスク膜表面に、レジストを塗布した後、慣用されているフォトリソグラフィー手法、すなわち、紫外線や電子線などを用いて、露光し、現像を行うことによって、レジスト膜にパターンを形成するものである。この工程において用いられるレジスト膜材料は、特に制限されるものではないが、本発明において意図している微細加工に応用するには、エキシマレーザー用の化学増幅型レジスト材料が好ましい。

（ハードマスク形成工程）
この工程は、図１（ｃ）に示すように、前記工程において形成されたレジストパターン１５ａをマスクとして用いて、ハードマスク膜１４をドライエッチング加工し、ハードマスク１４ａを形成するものである。この工程において、ドライエッチング装置としては、２周波励起平行平板型リアクティブイオンエッチャー等のようなＲＦバイアス平行平板型リアクティブイオンエッチャーを用いることが、レジストマスクのパターンを、正確にドライエッチング加工を行う寸法制御性の点で好ましい。
また、この際に用いるガスは、ハードマスク膜の材料によって異なるが、ＣＦ_４，ＣＦ_４−Ｏ_２，ＣＦ_４／Ｈ_２，ＮＦ_３，ＣＨ_２Ｆ_２，ＣＨＦ_３等が用いられる。

（アッシング工程）
この工程は、図１（ｄ）に示すように、ハードマスク膜１４をパターニング加工するために使用したレジストパターン１５ａを除去する工程である。本発明は、この工程において、アッシングガスとして、Ｈ_２とＨｅの混合ガスを用いることによって、アッシング工程におけるＳｉＣ等のハードマスクの損傷を最小限に抑えることができ、さらに、等方性アッシングでＳｉＣ膜とは非常に大きな選択比を持つため肩落ちのないハードマスクを形成することができ、精密なパターン形成を可能にしたものである。

この工程において用いるのに適した混合ガス中の水素の濃度は、１〜２０％の範囲が好ましい。この組成比において、水素ガスの比率が小さいと、レート低下、均一性不良の問題があり、一方、水素ガスの比率が大きいと、爆発限界などの安全上の問題があり、好ましくない。

また、この工程において、アッシング温度は、２００℃ないし４００℃の範囲とすることが好ましい。アッシング温度が、２００℃以下であると、アッシング速度が遅く、実用的な時間内にアッシングを行うことができない。一方、アッシング温度が前記範囲を上回ると、配線にＣｕを使用している場合、高温によるストレスの増加などの背反事象が現れてくる。

さらに、アッシング時の圧力は、５０Ｐａ〜１×１０^５Ｐａの範囲が望ましい。アッシング圧力が前記範囲を下回った場合、ラジカル密度が希薄になり、アッシングレート低下の問題があり、一方、アッシング圧力が前記範囲を上回った場合、ラジカルの拡散不良のため、均一性不良の問題があり、それぞれ好ましくない。

この工程において用いられるアッシング装置としては、アッシングのチャンバー外に、配管を介して、プラズマ発生装置を接続し、このプラズマ発生装置で生成するラジカルを含んだガスをキャリアガスでアッシングチャンバーに輸送し、ラジカルを基板上に照射する、いわゆるリモートプラズマ装置を用いることが、ハードマスクに与えるダメージを低減することができる点で好ましい。

（低誘電率絶縁膜加工工程）
次の工程は、図１（ｅ）に示すように、低誘電率絶縁膜１３をハードマスク１４ａを用いて、エッチングすることにより、低誘電率絶縁膜１３に溝もしくは孔を形成するものである。この工程において、エッチング装置としては、前記ハードマスクのエッチング加工装置と同じ、プラズマエッチング装置を用いる。プラズマエッチングガスとしては、Ｃ_４Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ，Ｃ_５Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ，Ｃ_４Ｆ_５／Ｎ_２／Ａｒ等、ＣＦ系エッチングガスを用いることができる。

また、図１の例では、基板１１と低誘電率絶縁膜１３との間にエッチングストッパー膜１２を形成しているが、この場合には、低誘電率絶縁膜１３の加工後に、さらにエッチングストッパー膜１２のパターン加工が必要である。これには、前記工程において用いているエッチング装置を用いて、プラズマエッチングによって、加工を行うことが好ましい。エッチングガスとしては、ＣＦ_４／Ｎ_２／Ａｒ、ＣＨＦ_３／Ｎ_２／Ａｒ，ＣＨ_２Ｆ_２／Ｎ_２／Ａｒ等の混合ガスを用いることができる。

以下、図１には示さないが、定法に従って、溝もしくは孔内に、銅などの金属を埋め込み、配線あるいはビアプラグを形成することができる。

［第２の実施の形態］
以下、本発明を、ハードマスクを使ったデュアルダマシン法による２層目配線と孔の形成に適用した第２の実施の形態について、そのプロセスの概略を示す図２を用いて説明する。尚、本実施の形態において、前記第１の実施の形態と同等のプロセスについては、その詳細な説明は省略する。

まず、図２（ａ）に示すように、銅配線２７を埋設した基板２１の表面に、エッチングストッパー膜２２、低誘電率絶縁膜２３、ハードマスク膜２４、反射防止膜２５を形成し、その後、その表面にレジスト膜を形成した後慣用されている方法によりレジストパターン２６ａを順次形成する。

次いで、前記レジストパターン２６ａを用いて、反射防止膜２５とハードマスク膜２４をパターニングする（図２（ｂ））。

次いで、ハードマスク２４ａの表面に残存しているレジストパターン２６ａとパターニングされた反射防止膜２５ａを、Ｈ_２とＨｅの混合ガスを用いたプラズマエッチングにより、除去する（図２（ｃ））。この工程において、前記第１の実施の形態前記と同等の混合ガスを用いてエッチングすることにより、ハードマスクのダメージを低減することができる。

次いで、図２（ｄ）に示すように、ハードマスク２４ａ上にレジスト膜２８及びレジストパターン２９ａをフォトリソグラフィー法により形成する。ついで、図２（ｅ）に示すように、このレジストパターン２９ａをマスクとして、レジスト膜２８、低誘電率絶縁膜２３をエッチング除去する。

次いで、前記レジスト膜２８及びレジストパターン２９ａをアッシング除去する。この際、プラズマエッチングガスとして、Ｈ_２とＨｅとの混合ガスを用いる。これによって前述の通り、ハードマスクに与えるダメージを低減することができる。

次に、図２（ｇ）に示すように、ハードマスク２４ａのパターンを用いて低誘電率絶縁膜２３ａのエッチングを行うが、その途中でエッチングを止め、２層目配線パターン２３ｂを形成する。

次いで、ハードマスク２４ａをドライエッチングにより、除去する。以上の工程により、デュアルダマシン法により２層目配線の溝を、精密に寸法制御して作成することができる。

以下、図２には示さないが、定法に従って、銅配線あるいはビアプラグを形成することができる。

［第１の実施例］
以下、１層配線を行う例について、そのプロセスの概略図である図１を用いて説明する。
図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１１上にエッチングストッパー膜としてＳｉＣ膜１２、その上に塗布系低誘電率絶縁膜１３を形成し、その後ハードマスクとして酸化膜１４を形成した後、レジスト膜１５を形成する。

次に図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーにより、レジストをパターニングして、レジストパターン１５ａを形成する。

次に図１（ｃ）に示すように、レジストパターン１５ａをマスクとして、ハードマスク１４の一部をドライエッチングにより除去する。この時のドライエッチング装置としては、例えば上部と下部にそれぞれ６０ＭＨｚ、２ＭＨｚの高周波を印加する２周波励起平行平板型リアクティブイオンエッチャーを用いる。ガスはＣ_４Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ＝１５／２２５／１４００ｓｃｃｍを導入し、圧力を７５ｍＴに保ったまま上部に２４００Ｗ、下部に３３００Ｗの電力を印加してプラズマを発生させＣＦ系エッチャントによりエッチングを行う。このときステージ温度は４０℃を維持する。

次に図１（ｄ）に示すように、レジストパターン１５ａを除去した。このときのアッシング装置はチャンバーとは独立して設けられているプラズマ発生装置においてプラズマを発生させ、そのラジカルを含んだガスをキャリアガスで輸送するリモートプラズマを使用し、Ｈ_２とＨｅの混合ｇａｓ（水素濃度５％）で常温より高い高温（２００℃〜４００℃）に保ち、１Ｔｏｒｒ付近の圧力の条件により水素ラジカルをウエハ上に照射することによりレジストを除去した。水素ラジカルでアッシングを行うことによりハードマスクとしてのＳｉＣ膜の膜質劣化は防ぐことができ、等方性アッシングでＳｉＣ膜とは非常に大きな選択比を持つため肩落ちのないハードマスクを形成することが出来た。

次に図１（ｅ）に示すように、ハードマスク膜１４をエッチングする際に用いたものと同じエッチング装置により、低誘電率絶縁膜１３のエッチングを行った。ガスはＣ_４Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ＝１５／２２５／１４００ｓｃｃｍを導入し、圧力を７５ｍＴに保ったまま上部に２４００Ｗ、下部に３３００Ｗの電力を印加してプラズマを発生させＣＦ系エッチャントによりエッチングを行った。このときステージ温度は４０℃を維持した。

最後にストッパー膜としてのＳｉＣ膜１２の一部を除去した。このときは、ガスはＣＦ_４／Ｎ_２＝５０／３００ｓｃｃｍ、圧力は１５０ｍＴ、電力は上部に１０００Ｗ、下部に２００Ｗを印加して発生させたプラズマによりエッチングを行った。ステージ温度は４０℃のままとした。

実施例１の効果を比較するために、レジストパターンのアッシングの際にＯ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２／Ｈ_２等の酸化性のガスを用いたこと以外は実施例１と同様にして半導体を製造した。そのプロセスを図３に示す。各プロセスの詳細については、アッシングガスの種類が異なる以外には、図１と同様であるので省略する。
従来のＯ_２、ＮＨ_３、Ｎ_２／Ｈ_２などのアッシングによりハードマスク後のレジスト除去を行うと図３（ｄ）のようにアッシングによりハードマスク自身がダメージを受けハードマスクの肩落ちが生じたりする。これをマスクとして次の低誘電率絶縁膜のエッチングを行うと図３（ｅ）のようにマスクの肩落ちの影響を受けテーパー形状となり、レジストパターンに忠実な加工を行うことが困難になるものと判断される。

このような方法から、ハードマスクを用いた低誘電率絶縁膜加工において、ハードマスクのエッチング後にＨ_２とＨｅの混合ガスで一定の温度と圧力の条件でレジスト除去を行うことにより、寸法制御性に優れたハードマスク加工を実現することができた。

［第２の実施例］
ハードマスクを使ったデュアルダマシン法による２層目配線とビアの形成プロセスについて、そのプロセスの概略図である図２を用いて説明する。

図２（ａ）に示すように、１層Ｃｕ配線２７を形成した基板２１上にエッチングストッパー膜としてＳｉＣ膜２２、その上に塗布系低誘電率絶縁膜２３を形成し、その後ハードマスクとしてＳｉＣ膜２４を形成した後、反射防止膜２５を形成した後レジスト膜２６を形成した。その後、レジスト膜をフォトリソグラフィにより２層目配線のレジストパターン２６ａを形成した。

次に図２（ｂ）のようにレジストパターン２６ａをマスクとして、ハードマスク２４の一部をドライエッチングにより除去した。この時のドライエッチング装置としては、例えば上部と下部にそれぞれ６０ＭＨｚ、２ＭＨｚの高周波を印加する２周波励起平行平板型リアクティブイオンエッチャーを用いた。ガスはＣＦ_４＝１４０ｓｃｃｍを導入し、圧力を１５０ｍＴに保ったまま上部に１５００Ｗ、下部に８００Ｗの電力を印加してプラズマを発生させＣＦ系エッチャントによりエッチングを行った。このときステージ温度は４０℃を維持した。

次に図２（ｃ）に示すように、レジストパターン２６ａを除去した。このときのアッシング装置はチャンバーとは別にプラズマを発生させ、そのラジカル含んだガスをキャリアガスで輸送するリモートプラズマを使用し、Ｈ_２とＨｅの混合ｇａｓ（水素濃度５％）で常温より高い高温（２００℃〜４００℃）に保ち、１Ｔｏｒｒ付近の圧力の条件により水素ラジカルをウエハ上に照射することによりレジストを除去した。

次に図２（ｄ）に示すように、前記工程に形成したハードマスク２４ａ上にレジスト２８を塗布し、フォトリソグラフィにより２層目となるビアのレジストパターン２９ａを形成した。
次にハードマスク２４をエッチングした装置と同じエッチング装置により、レジストマスク２９ａをマスクとして低誘電率絶縁膜２３をエッチングしてビアパターンを形成した。このときは、ガスは、Ｃ_４Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ＝１５／２２５／１４００ｓｃｃｍ、圧力は７５ｍＴ、電力は上部に２４００Ｗ、下部に３３００Ｗを印加して発生させたプラズマによりエッチングを行った。ステージ温度は４０℃のままとした。

次に図２（ｅ）に示すように、レジスト２８，２９ａを除去した。このときのアッシング装置はチャンバーとは別にプラズマを発生させ、そのラジカル含んだガスをキャリアガスで輸送するリモートプラズマを使用し、Ｈ_２とＨｅの混合ｇａｓで常温より高い高温（２００℃〜４００℃）に保ち、１Ｔｏｒｒ付近の圧力の条件により水素ラジカルをウエハ上に照射することによりレジストを除去した。

次に図２（ｆ）に示すように、再度同じエッチング装置によりハードマスクエッチングを行い低誘電率絶縁膜２３の途中でエッチングを止め２層目配線パターンを形成した。このときガスは、Ｃ_４Ｆ_８／Ｎ_２／Ａｒ＝１０／１５０／１４００ｓｃｃｍ、圧力は７５ｍＴ、電力は上部に２４００Ｗ、下部に３３００Ｗを印加して発生させたプラズマによりエッチングを行った。ステージ温度は４０℃のままとした。
最後に図２（ｇ）に示すように、ストッパー膜としてのＳｉＣ膜２２の一部を除去した。このときは、ガスはＣＦ_４／Ｎ_２＝５０／３００ｓｃｃｍ、圧力は１５０ｍＴ、電力は上部に１０００Ｗ、下部に２００Ｗを印加して発生させたプラズマによりエッチングを行った。ステージ温度は４０℃のままとした。

この低誘電率絶縁膜２３のエッチングにおいては先に溝パターンを形成していたＳｉＣ膜をハードマスクとして低誘電率絶縁膜のエッチングを行った。このためマスクとなるＳｉＣ膜と被エッチング膜である低誘電率絶縁膜との選択比が重要となり、ハードマスクの形成後においてアッシング条件によってはＳｉＣ膜の膜質が劣化し選択比が低下して結果として溝パターン形状がテーパ−になりマスクに忠実な加工実現は難しいことが判明した。この場合、前記アッシング工程においては、アッシング装置はチャンバーとは別にプラズマを発生させ、そのラジカル含んだガスをキャリアガスで輸送するリモートプラズマを使用し、Ｈ_２とＨｅの混合ｇａｓで常温より高い高温（２００℃〜４００℃）に保ち、５０Ｐａ〜１×１０^５Ｐａの圧力の条件により水素ラジカルをウエハ上に照射することによりアッシングを行うとＳｉＣ膜の膜質劣化を抑えることができ微細加工を実現できた。

このような方法から、ハードマスクを用いたデュアルダマシンでの２層目配線の低誘電率絶縁膜加工においても、ハードマスクのエッチング後にＨ_２とＨｅの混合ガスで一定の温度と圧力の条件でレジスト除去を行うことにより寸法制御性に優れたハードマスク加工を実現することができた。

本発明の第１の実施の形態にかかるプロセスの概略説明図 本発明の第２の実施の形態にかかるプロセスの概略説明図 従来のプロセスの概略説明図

符号の説明

１１、３１…基板
１２、３２…エッチングストッパー膜
１２ａ…パターニングされたエッチングストッパー膜
１３、３３…低誘電率絶縁膜
１３ａ，３３ａ…パターニングされた低誘電率絶縁膜
１４、３４…ハードマスク膜
１４ａ，３４ａ…ハードマスク
１５、３５…レジスト膜
１５ａ，３５ａ…レジストパターン
２１…基板
２２…エッチングストッパー膜
２３…低誘電率絶縁膜
２４…ハードマスク膜
２５…反射防止膜
２６ａ…レジストパターン
２７…１層目Ｃｕ配線
２８…レジスト
２８ａ…レジストパターン
２９ａ…レジストマスク

Claims (9)

1. 基板上に低誘電率絶縁膜を形成する工程と、
   前記低誘電率絶縁膜表面にハードマスク膜を形成する工程と、
   前記ハードマスク膜表面にレジストを塗布・現像し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ハードマスク膜をエッチング加工してハードマスクを形成する工程と、
   前記レジストパターンをアッシング加工により除去する工程と、
   前記ハードマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜をエッチング加工してパターン形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
   レジストパターンのアッシング工程において、Ｈ_２とＨｅの混合ガスを用いてレジストのアッシング除去を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記ハードマスク膜の材料が、ＳｉＣ、ＳｉＯＣ、ＳｉＮ、及びＳｉＣＮのいずれかから選ばれたものである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。
3. 前記低誘電率絶縁膜が、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜、または有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜であって、誘電率が３以下の低誘電率膜であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記低誘電率絶縁膜が、ＣＶＤ法もしくは塗布法により形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記ハードマスク膜もしくは低誘電率絶縁膜のエッチングが、ＲＦバイアス平行平板型リアクティブイオンエッチャーを用いたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記レジストパターンのアッシング工程において、アッシングの温度が２００℃〜４００℃であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記レジストパターンのアッシング工程において、アッシングが、リモートプラズマ処理装置を用いて行うものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記レジストパターンのアッシング工程において、圧力が、５０Ｐａ〜１×１０^５Ｐａであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記基板が、銅配線層を有するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
   
   

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