(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板外縁部を含む半導体基板表面の前記絶縁層上に有機シリコン化合物膜を形成する工程と、
前記有機シリコン化合物膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を、露光現像によりパターンニングを行う工程と、
前記半導体基板外縁部の前記有機シリコン化合物膜に選択的にエネルギー照射を行い、被照射部を前記絶縁層より耐エッチング性の高い膜に変質させる工程と、
前記レジスト膜および前記被照射部をエッチングマスクとして前記絶縁層をエッチングする工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
さらに、エッチング後の前記絶縁層および前記被照射部をエッチングマスクとして前記半導体基板をエッチングする工程を有す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。
【請求項３】
前記エネルギー照射が電子線ビーム照射であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記有機シリコン化合物膜が該レジストの露光光を吸収する性質を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記有機シリコン化合物膜がポリシラン膜もしくは有機シリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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、特にドライエッチング法を用いたトレンチ、ビアホール、もしくはコンタクトホールの形成工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体記憶装置の製造では、トレンチキャパシタの高密度集積化に伴い、開口部の寸法に較べトレンチ深さが極めて大きい高アスペクト比のトレンチ形成が必要となってきた。
【０００３】
図６（ａ）〜図６（ｄ）は、このようなシリコントレンチキャパシタの作製方法例を示す工程図である。ここでは例えばトレンチの開口径が約０．２μｍ、深さ６μｍ〜７μｍの高アスペクト比トレンチの形成工程を示している。
【０００４】
同図に示すように、シリコントレンチのエッチングに際しては、まず、シリコン基板１１０上に、シリコントレンチを形成するときにエッチングマスクとなる絶縁層を積層形成する。即ち、まず基板表面を熱酸化し、膜厚約８ｎｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２）１１５を形成し、続いてこの上に減圧ＣＶＤ法を用いて膜厚約２２０ｎｍのシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）１２０を形成し、さらにその上にプラズマＣＶＤ法を用いて膜厚約１０００ｎｍの厚いＴＥＯＳ（Teara  Ethoxy  Silane）膜１３０を形成する。このとき減圧ＣＶＤ法ではなくプラズマＣＶＤ法を用いてＴＥＯＳ膜を成膜するのは、後工程で行うＴＥＯＳ膜の剥離を容易にするためである。
【０００５】
次に、これらの積層された絶縁層上にレジストマスクを形成する。ただし、開口径０．２μｍの微細な開口パターンを形成する場合は、図６（ａ）に示すように、レジスト膜１５０の下に反射防止膜１４０を形成する。この反射防止膜１４０は、露光光が界面で反射することによるレジストパターンの劣化を抑制する働きがある。反射防止膜１４０としては、例えば塗布法で簡単に形成可能で、レジストともに剥離可能なポリシラン膜等を用いる。
【０００６】
図６（ｂ）に示すように、レジストパターンを形成したら、これをエッチングマスクとし、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）法を用いて反射防止膜１４０、ＴＥＯＳ膜１３０、シリコン窒化膜１２０、及び熱酸化膜１１５からなる積層酸化膜をエッチングする。残ったレジスト膜１５０と反射防止膜１４０は、酸素アッシャー等を用いて、図６（ｃ）に示すように剥離除去する。
【０００７】
この後、図６（ｄ）に示すように、ＲＩＥ法を用いて積層絶縁膜をエッチングマスクとしてシリコン基板１１０をドライエッチングし、深さ約５〜６μｍ程度のシリコントレンチ１６０を形成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述する従来のシリコントレンチ形成方法において、基板の外縁部に注目すると、次のような問題が生じていた。
【０００９】
図６（ａ）に示すように、拡散性の良好な減圧ＣＶＤ法を用いて、しかも基板を水平面に垂直にたてた状態で成膜を行うシリコン窒化膜１２０の場合はシリコン基板の表面、周辺部のみならず裏面にもほぼ均一な厚みの膜が形成できる。これに対し、プラズマＣＶＤ法で形成されるＴＥＯＳ膜１３０や塗布法で形成される反射防止膜１４０は、基板を水平にした状態で成膜を行うことに加えて、減圧ＣＶＤほどにはガスの拡散性がよくないため、主に基板表面のみに形成され基板の外縁周辺の膜厚が薄くなる傾向がある。
【００１０】
また、レジストパターンは通常シリコン基板１１０の外縁部までは形成されないので、レジストパターン形成後の基板外縁部では反射防止膜１４０が露出した状態になる。通常、反射防止膜１４０自体は耐エッチング性を有さないため、シリコントレンチ形成のために積層絶縁膜（１１５，１２０，１３０）をエッチングする際には、基板外縁部のＴＥＯＳ膜１３０やシリコン窒化膜１２０もエッチングされる。また、基板外縁部ではＴＥＯＳ膜１３０の膜厚が薄いため、シリコン基板１１０が露出しやすい。よって、この後のシリコン基板のエッチング工程において基板外縁部のシリコン基板露出部もエッチングされてしまう。
【００１１】
通常ＴＥＯＳ膜１３０のエッチング時には、エッチングの進行とともに、トレンチ１６０の側壁にエッチング過程でできた反応生成物が付着するが、この付着物の存在はトレンチ１６０側壁のエッチングを阻止するため、むしろエッチング異方性を高める効果を有し、アスペクト比の高いエッチングを可能とする。
【００１２】
しかし、この反応生成物は基板外縁部にも飛来し付着してしまう。図７は、図６（ｄ）中の基板外縁部（破線部Ａ）を拡大した図である。同図に示すように、この反応生成物１７０は通常基板外縁周辺にまばらに付着し、エッチングマスクとなるため、エッチングは反応生成物１７０が付着していない基板露出部のみで進行する。深いトレンチ形成工程のため、露出部のシリコン基板は深くエッチングされる。この結果同図に示すようにシリコン基板外縁部には剣山状にエッチングされた領域ができてしまう。
【００１３】
剣山状にエッチングされた基板は機械的に脆く、製造中のウェハ搬送の際等にキャリアに当たると容易に剣山の一部がはがれ落ち、ダストとなる。よって、従来はこのダストの存在により、生産の歩留まり低下やパターン精度の低下が生じていた。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑み、ダストの発生を押さえ、より高精度のパターン形成が可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第１の特徴は、半導体基板上に絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板外縁部を含む半導体基板表面の前記絶縁層上に有機シリコン化合物膜を形成する工程と、前記有機シリコン化合物膜上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を、露光現像によりパターンニングを行う工程と、前記半導体基板外縁部の前記有機シリコン化合物膜に選択的にエネルギー照射を行い、被照射部を前記絶縁層より耐エッチング性の高い膜に変質させる工程と、前記レジスト膜および前記被照射部をエッチングマスクとして前記絶縁層をエッチングする工程を有することである。
【００１６】
なお、ここで有機シリコン化合物膜とは、シリコンを主成分とする有機膜であり、ポリシラン等のシリコンとシリコンとの結合を主鎖に有する有機シリコン膜の他、酸素を含む有機シリコン酸化膜や、シリコンと酸素との結合を主鎖に有するポリシロキ酸シリコン酸化膜等を含む。
【００１７】
なお、ここでエネルギー照射とは、何らかのエネルギーを供給できる線状もしくは面状の照射であればよく、例えば電子ビーム、レーザビーム、γ線、ｘ線等の照射を含む広い概念である。
【００１８】
なお、該エネルギー照射は、レジスト膜を形成前もしくはそのパターニング後のいずれで行ってもよい。
【００１９】
上記第１の特徴によれば、基板外縁部の絶縁層および半導体基板は、エネルギー照射により耐エッチング性の高い膜に変質した元有機シリコン化合物膜によって被覆されているため、後の絶縁層のエッチング工程において基板外縁部の絶縁層はエッチングされないですむ。特に製膜方法の影響により、絶縁層の厚みが基板外縁部において薄い場合においても耐エッチング性の高い変質した有機シリコン化合物膜のためエッチング中に膜減りがほとんど起こらない。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第２の特徴は、上述する第１の特徴において、さらにエッチング後の前記絶縁層および前記被照射部をエッチングマスクとして前記半導体基板をエッチングする工程を有することである。
【００２１】
上記第２の特徴によれば、基板外縁部の絶縁層がエッチングされないので、この後に半導体基板をエッチングする際に、基板外縁部で半導体基板のエッチングが進行することがない。よって、従来基板外縁部でダストの発生要因となっていた剣山状のエッチングの発生を阻止できる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第３の特徴は、上述するエネルギー照射を電子ビーム照射とすることである。
【００２３】
上記第３の特徴によれば、ビームエネルギーの調整が容易であり、かつ選択的なビーム照射を容易に行うことができる。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第４の特徴は、上述する有機シリコン化合物膜が該レジストの露光光を吸収する性質を有することである。
【００２５】
上記第４の特徴によれば、前記有機シリコン化合物膜をレジストの露光の際の反射防止膜として使用できるため、露光時の界面での反射光を抑え露光パターン精度の悪化を防止できる。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法に係る第５の特徴は、上述する有機シリコン化合物膜がポリシラン膜もしくは有機シリコン酸化膜であることである。
【００２７】
上記第５の特徴によれば、膜の塗布形成が容易であり、電子ビーム照射により耐エッチング性が高いＳｉＣもしくはＳｉＯＣに変質させることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考にしながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
まず、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参考にしながら第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態の主な特徴は、シリコントレンチの形成工程において、レジスト膜の下地膜として用いる反射防止膜の基板外縁部に選択的に電子線を照射し、耐エッチング性の高い膜に変質させ、これをシリコントレンチ形成の際のエッチングマスクとすることである。以下、第１の実施の形態にかかるシリコントレンチの形成工程について説明する。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０表面を熱酸化することにより膜厚約８ｎｍの薄い熱酸化膜１５を形成する。次に、減圧ＣＶＤ法を用いて膜厚約２２０ｎｍの窒化シリコン膜２０を形成する。さらに、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚約１０００ｎｍのＴＥＯＳ膜３０を形成する。この後、反射防止膜として、シリコンとシリコンとの結合を主鎖に有する有機シリコンのひとつであるポリシランを有機溶剤に所定量溶かしてスピンコートで膜厚約３００ｎｍのポリシラン膜を形成する。続いて、ポジ型のレジスト膜５０をポリシラン膜４０上に塗布形成し、露光現像工程を経て、レジスト膜のパターンを形成する。基板周辺部では、レジストパターンは形成されず、ポリシラン膜４０が露出した状態となる。ここまでの工程は、従来の工程とほぼ同様の工程手順で行うことができる。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示すように、基板外縁部の露出したポリシラン膜に電子線を選択的に照射する。電子線は、例えば露光マスク（レティクル）を用いた縮小投射露光方法を用いて一括露光を行ってもよいし、電子線ビームで描画露光を行ってもよい。例えば１０ＫｅＶのエネルギーで３０秒程度照射する。
【００３９】
電子線によるエネルギー照射により、被照射部４５は耐エッチング性の高い材料に変化する。発明者等の解析によれば、ポリシラン膜はＳｉＣ膜もしくはＳｉＯＣ膜に変化しているものと予想される。
【００４０】
この後、レジスト膜５０のパターンをエッチングマスクとして、熱酸化膜１５、シリコン窒化膜２０、ＴＥＯＳ膜３０からなる積層絶縁膜をＲＩＥ法を用いてエッチングする。具体的なエッチング条件は、ＴＥＯＳ膜のエッチングに対しては、例えば反応ガスとしてＣ４Ｆ８、ＣＯおよびＡｒの混合ガスを流量比１０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍで用い、チャンバー内の圧力を４０ｍＴｏｒｒ、高周波数電力１４００Ｗとする。なお、反応ガスとしてＣ４Ｆ８の代わりにＣ５Ｆ８等を用いてもよい。また、Ｓｉ３Ｎ４膜のエッチングに対しては、ＣＨＦ３、ＣＯおよびＯ2の混合ガスを流量比５０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍで用い、チャンバー内の圧力を４０ｍＴｏｒｒ、高周波数電力１４００Ｗとする。
【００４１】
基板外縁部の電子線照射によってポリシランからＳｉＣ、ＳｉＯＣに変質した変質部４５は、上述するエッチング条件において、ＴＥＯＳ膜３０に対しては、エッチング速度比が１／１００以下、シリコン窒化膜２０に対してはエッチング速度比が１／５０以下となり、耐エッチング性が高い膜であるため、エッチング中の膜減りも少なく、基板外縁部のシリコン窒化膜２０およびＴＥＯＳ膜３０はエッチングされない。よって、基板外縁部ではシリコン基板が露出することもない。
【００４２】
この後、図１（ｃ）に示すように、不要な残留レジスト膜５０を剥離する。この際、電子線照射を受けていないポリシラン膜４０はレジストとともに剥離されるが電子線照射を受けた変質部４５は、基板外縁部に残留する。この剥離方法としては、Ｏ２とＣＦ４を４００対１で混合したガスを用いたアッシングにより行う。この方法によれば、下地をエッチングすることなく剥離可能である。
【００４３】
積層絶縁膜（１５、２０、３０）のパターンをエッチングマスクとしてシリコン基板１０を異方性ＲＩＥ法によりエッチングし、シリコントレンチを形成する。エッチング条件は、例えば、反応ガスとして、Ｃｌ２とＯ２をそれぞれ流量７５ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍとし、チャンバー内の圧力を７５ｍＴｏｒｒ、高周波数電力３００Ｗとする。電子線照射を受けた変質部分４５は、このシリコンエッチング条件においてもＴＥＯＳ膜３０にほぼ同等の耐エッチング性を有するため膜減りが少なく、基板外縁部のシリコンまでもがエッチングされることはない。よって、従来発生していたようなシリコン基板外縁部での剣山状のシリコンのエッチング部は生じない。このため、ダスト要因もなくなり、プロセス上の歩留まりが向上する。
【００４４】
以上に説明するように、上述する第１の実施の形態においては、反射防止膜であるポリシラン膜の基板外縁部に部分的に電子線照射をすることにより耐エッチング性の高い膜に変え、これを積層絶縁膜およびシリコン基板エッチングの際のマスクとして用いることによりダストの発生要因となるシリコンのエッチングを阻止できる。
【００４５】
ここでポリシランとは、シリコンとシリコンの結合を主鎖し、一般式ＳｉＲ11Ｒ12で表される有機シリコンである。Ｒ11、Ｒ12は水素原子または炭素数１〜２０の置換もしくは非置換の脂肪族炭化水素、又は芳香族炭化水素等を示す。なお使用するポリシランは単独重合体または共重合体のいずれのものであってもよい。また、２種以上のポリシランが酸素原子、窒素原子、脂肪族基、芳香族基を介して互いに結合した構造を有するものであってもよい。
【００４６】
なお、ポリシラン以外の材料でも、電子線照射をすることで耐エッチング性の高い膜に変質する有機シリコン化合物膜であれば使用できる。例えば、シリコンと酸素の結合であるシロキサン結合（−Ｓｉ-Ｏ-）を主鎖とし、これに有機基の結合基を有するものであり、（Ｒ２ＳｉＯ）ｎで表すことができるポリシロキ酸シリコン酸化膜等やそれ以外の有機シリコン酸化膜を用いることもできる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参考にしながら第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態の主な特徴も、第１の実施の形態と同様にシリコントレンチの形成工程において、基板外縁部の反射防止膜に電子線照射を行い、これを耐エッチング性の高い膜に変え、基板外縁部でのシリコンのエッチングを阻止するものである。ただし、電子線照射の順序が第１の実施の形態における工程と異なる。以下、第２の実施の形態にかかるシリコントレンチの形成工程について説明する。
【００４８】
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１０表面を熱酸化することにより膜厚約８ｎｍの薄い熱酸化膜１５を形成する。次に、減圧ＣＶＤ法を用いて膜厚約２２０ｎｍの窒化シリコン膜２０を形成する。さらに、プラズマＣＶＤ法を用いて、膜厚約１０００ｎｍのＴＥＯＳ膜３０を形成する。この上に、反射防止膜としてポリシラン膜４０を厚み約３００ｎｍ程塗布形成する。
【００４９】
第２の実施の形態では、同図に示すように反射防止膜を形成した直後に基板外縁部に選択的に電子線を照射し、基板外縁部のポリシランを耐エッチング性の高い膜に変質させる。このときの電子線照射条件は、例えば電子線エネルギー１０ＫｅＶ、照射時間３０ｓｅｃとする。選択的な電子線照射方法としては、例えば露光マスク（レティクル）を用いた縮小投射露光方法を用いて一括露光を行ってもよいし、電子線ビームで描画露光を行ってもよい。
【００５０】
この後、基板表面にレジスト膜５０を塗布し、露光現像工程を経てレジスト膜５０をパターニングする。パターニング後、このレジストパターンをエッチングマスクとして基板上の積層絶縁膜、即ち、熱酸化膜１５、シリコン窒化膜２０およびＴＥＯＳ膜３０をエッチングする。エッチング条件は、第１の実施の形態と同様の条件を用いればよい。基板外縁部では耐エッチング性の高い変質部４５がエッチングマスクとなり積層絶縁膜はエッチングされない。
【００５１】
エッチング後、不要なレジスト膜５０および電子照射を受けていない領域のポリシラン４０を酸素とＣＦ４の混合ガス（Ｏ2とＣＦ４が約１００対１で混合）を用いたアッシャーを使用して剥離除去する。シリコン基板１０の外縁部には電子照射を受けた変質部分４５のみが残留する。
【００５２】
次に、積層絶縁膜のパターンをエッチングマスクとして、シリコン基板１０をＲＩＥ法を用いてエッチングしトレンチ６０を形成する。この場合のエッチング条件も第１の実施の形態と同様の条件を用いることができる。このエッチング工程においても電子照射を受けたポリシランの変質部分４５は、ＴＥＯＳ膜３０等に較べ高エッチング性を有するため、膜減りが少なく、基板外縁部のシリコン基板１０までもがエッチングされることはない。従来発生していたようなシリコン基板外縁部での剣山状のシリコンのエッチング部は生じないため、ダスト要因もなくなり、プロセス上の歩留まりが向上する。
【００５３】
以上に説明するように、上述する第２の実施の形態においては、基板外縁部の反射防止膜に成膜直後に電子線照射することによりポリシラン膜を耐エッチング性の高い膜に変え、これを積層絶縁膜およびシリコン基板エッチングの際のマスクとして用いていることにより、基板外縁部でのシリコンのエッチングを阻止している。
【００５４】
なお、ポリシラン膜の代わりにポリシロキ酸シリコン酸化膜等の有機シリコン酸化膜やその他、電子照射によりエッチング性の高い膜に変質する有機膜を用いてもよい。
【００５５】
（第３の実施の形態）
次に、図３（ａ）〜図３（ｄ）を参考にしながら第３の実施の形態について説明する。
【００５６】
第３の実施の形態の主な特徴は、電子線照射により耐エッチング性の高い材料に変質可能な有機シリコン化合物膜を従来のレジスト膜の代わりに用いて、エッチングパターンの形成を行うことである。以下、図面を参照しながら、具体的なシリコントレンチの形成工程を例にして説明する。
【００５７】
まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１０表面を熱酸化することにより膜厚約８ｎｍの薄い熱酸化膜１５を形成する。次に、減圧ＣＶＤ法を用いて膜厚約２２０ｎｍの窒化シリコン膜２０を形成する。さらに、プラズマＣＶＤ法を用いて膜厚約１０００ｎｍのＴＥＯＳ膜３０を形成する。この上に、ポリシラン膜４０を厚み約２００ｎｍ程塗布する。
【００５８】
この後、図３（ｂ）に示すように、露光マスク（レティクル）を用いて電子線を一括露光、もしくは電子ビーム描画法を用いてポリシラン膜上にエッチングパターンを露光する。この時、基板外縁部のポリシラン膜にも電子線が照射されるようにする。電子線照射条件は第１、第２の実施の形態とほぼ同様の条件を用いればよい。
【００５９】
電子線が露光照射された部分４５は第１、第２の実施の形態に説明したように、耐エッチング性が高いＳｉＣ、ＳｉＯＣに変質する。この後、図３（ｃ）に示すように、レジスト剥離に用いるものと同様な剥離方法を用いて、電子線が照射されていないポリシラン膜４０を剥離除去する。
【００６０】
図４（ｄ）に示すように、電子線照射により膜質が変質した部分４５をエッチングマスクとして、熱酸化膜１５、ＴＥＯＳ膜３０およびシリコン窒化膜２０のエッチングを行う。第１の実施の形態の場合と同様に、エッチング条件はＣ４Ｆ８、ＣＯおよびＡｒを流量比１０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、２００ｓｃｃｍとし、チャンバー内の圧力を４０ｍＴｏｒｒ、高周波数電力１４００Ｗとする。なお、反応ガスとしてＣ４Ｆ８の代わりにＣ５Ｆ８等を用いてもよい。このエッチング条件下で電子線照射をうけた変質部４５は積層絶縁膜に対し高いエッチング耐性を有する。よって、エッチング中にマスクの膜減りも少なく、高い精度で積層絶縁膜のエッチングを行うことができる。
【００６１】
この後図４（ｅ）に示すように、電子線照射によりポリシランから耐エッチング性の高い膜に変わった変質部４５及び積層絶縁膜をエッチングマスクとして、シリコン基板のエッチングを行い、シリコントレンチ６０を形成する。このとき、基板外縁は電子線照射により耐エッチング性を有するものに変質した膜で覆われているため、基板外縁部のシリコン窒化膜２０まではエッチングされず、シリコン基板が露出することもない。よって従来基板端部での剣山状のシリコンのエッチングも発生しない。
【００６２】
このように、第３の実施の形態ではレジスト膜の代わりに、ポリシラン膜を用いたことにより、レジスト膜のパターニング工程が不要になるとともに、絶縁層やシリコン基板をエッチングする際に耐エッチング性の高いエッチングマスクとして用いることができるため、高アスペクト比のトレンチやコンタクトホール、ビアホールの形成を高精度に行えるとともに、従来のダストの要因であった基板外縁部でのシリコンのエッチングの発生を阻止し、高精度で信頼性の高い製造工程を得ることができる。また、今回はポリシラン膜を用いているが、その代わりにポリシロキ酸シリコン酸化膜等の有機シリコン酸化膜を用いることもできる。
【００６３】
なお、ポリシラン膜４０の電子線露光工程に際し、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、一部底部に未変質部分を残して上層のポリシランのみが変質するように電子線のエネルギー量もしくは照射時間あるいはポリシラン膜の膜厚を調整してもよい。
【００６４】
例えば、図５（ｂ）に示すように、ポリシラン膜４０を膜厚約２００ｎｍ形成し、露光する電子線のエネルギーを１０ＫｅＶ、照射時間を３０秒とすれば、電子線を照射した部分は上層から１２０ｎｍ程度のみを耐エッチング性の高いＳｉＣ、ＳｉＯＣに変質させることができる。
【００６５】
もし、完全に底部までポリシラン膜が変質させた場合は、電子線露光終了時に露光パターニングのずれがみつかっても、通常のレジスト剥離方法では剥離できないため工程のやり直しがきかないことになるが、底部にわずかに未変質部を残しておけば、通常のレジスト膜剥離方法を用いて容易に膜を剥離除去できるので、工程のやり直しを負担なく行うことができる。また、後の工程で変質後のＳｉＣやＳｉＣＯの剥離も容易に行うことができる。なお、剥離は、例えば酸素に若干のＣＦ４を添加する（例えばＯ２に対し流量比１／４００のＣＦ４を添加する）か、もしくは水を用いたアッシングの他、希フッ酸等の薬液処理やベイパー弗酸処理により行う。
【００６６】
以上、第１の実施の形態から第３の実施の形態を通して、電子線照射により耐エッチング性の高い膜に変質しうる、シリコンとシリコンとの結合を主鎖とする有機シリコン化合物膜の例としてＳｉＲ１１Ｒ１２で表されるポリシラン膜を使用する例について説明したが、他の有機シリコン化合物膜を使用することは可能である。化１〜化１５は、利用可能と予想される有機シリコン化合物膜の具体例を示したものである。なお、式中のｍ、ｎは正の整数である。これらの化合物の重量平均分子量の値は特に限定されるものではないが、２００〜１００、０００の範囲内であることが望ましい。分子量が２００未満ではレジストの溶剤に溶解してしまい、一方１００、０００を超えると有機溶剤に溶解しにくく溶液材料の作製が困難になるためである。
【００６７】
【化１】
0003660170.tif 000002
【化２】
0003660170.tif 000003
【化３】
0003660170.tif 000004
【化４】
0003660170.tif 000005
【化５】
0003660170.tif 000006
【化６】
0003660170.tif 000007
【化７】
0003660170.tif 000008
【化８】
0003660170.tif 000009
【化９】
0003660170.tif 000010
【化１０】
0003660170.tif 000011
【化１１】
0003660170.tif 000012
【化１２】
0003660170.tif 000013
【化１３】
0003660170.tif 000014
【化１４】
0003660170.tif 000015
【化１５】
0003660170.tif 000016
なお、今回ポリシラン膜を用いているが、その代わりにポリシロキ酸シリコン酸化膜等の有機シリコン酸化膜やその他、電子線照射により耐エッチング性の高い膜に変質する有機シリコン化合物膜を用いることができる。
【００６８】
有機シリコン化合物膜は一種類に限定されるものではなく、数種類の化合物を混合して用いてもよい。また、必要に応じて貯蔵安定性をはかるために、熱重合防止剤、シリコン系絶縁膜への密着性を向上させるための密着性向上剤、シリコン系絶縁膜からレジスト膜中への反射光の防止に役立つ紫外光の吸収染料、ポリサルフォン、ポリベンズイミダゾール等の紫外線吸収ポリマー等を添加してもよい。
【００６９】
有機シリコン化合物膜が紫外線吸収特性を有する場合には、レジスト膜の露光時の反射防止膜として用いることもできる。
【００７０】
上述の実施の形態では、ポリシランを変質させる際、電子線照射を行っているが、それ以外のエネルギ照射により変質させてもよい。例えば、γ線、Ｘ線等の電磁波を照射することで有機シリコン化合物膜の変質を行ってもよい。
【００７１】
なお、ここでは積層絶縁層として熱酸化膜１５、シリコン窒化膜２０、ＴＥＯＳ膜３０の構成を示したが、この具体的な積層数や各膜製造方法は特に限定されない。例えばＴＥＯＳ膜をプラズマＣＶＤ法のみならず減圧ＣＶＤ法またはＳＯＧを用いた塗布法等を使用して形成することもできる。
【００７２】
また、上述の実施の形態に示した製造方法は、シリコントレンチの形成工程ばかりでなく、絶縁層のみに形成するコンタクトホールやビアホール等の溝加工にも、適用可能なことは当業者にとって明らかである。
【００７３】
【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は、半導体基板上に絶縁層を形成した後、半導体基板外縁部から半導体基板表面にかけて有機シリコン化合物膜を形成する工程と、有機シリコン化合物膜上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜を露光現像によりパターンニングを行う工程と、半導体基板外縁部の有機シリコン化合物膜に選択的なエネルギー照射を行い、被照射部を上述の絶縁層より耐エッチング性の高い膜に変質させる工程と、絶縁層をエッチングする工程を有するものである。よって、基板外縁部の絶縁層および半導体基板が、エネルギー照射によって耐エッチング性の高い膜に変質した有機シリコン化合物膜の変質部によって被覆されるため、半導体基板外縁部での絶縁層およびその下の半導体基板自体のエッチングを阻止できる。
【００７４】
特に成膜方法の影響により絶縁層の厚みが基板端部において薄くなる場合にも耐エッチング性の高い膜に変わった有機シリコン化合物の変質部のため、エッチング中に膜減りがほとんど起こらない。このため、基板端部で従来発生していたようなダストの原因となるような半導体基板の粗いエッチングが発生せず、高い生産歩留まりを得ることができる。
【００７５】
また、本発明の別の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に形成された単数もしくは複数の絶縁層上に、有機シリコン化合物膜を形成する工程と、前記有機シリコン化合物膜に選択的にエネルギー照射を行い、被照射部を前記絶縁層より耐エッチング性の高い膜に変質させる工程と、前記被照射部をエッチングマスクとして前記有機シリコン化合物膜下層をエッチングする工程を有するものである。有機シリコン化合物膜そのものをエッチングマスクとして用いることができるので、レジスト膜のパターニング工程を不要にすることができる。また、耐エッチング性が高いため、絶縁層に高アスペクト比のコンタクトホール、ビアホール等の各種ホールを高精度に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシリコントレンチの作製方法を示す工程図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るシリコントレンチの作製方法を示す工程図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るシリコントレンチの作製方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るシリコントレンチの作製方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る別の絶縁膜のエッチング方法を示す工程図である。
【図６】従来のシリコントレンチ作製方法を示す工程図である。
【図７】従来のシリコントレンチ作製方法において、基板端部に発生するシリコンのエッチング部を示す図である。
【符号の説明】
１０  シリコン基板
１５  熱酸化膜
２０  シリコン窒化膜
３０  ＴＥＯＳ膜
４０  反射防止膜（ポリシラン膜）
４５  電子線照射による変質部
５０  レジスト膜
６０  トレンチ
【図１】
0003660170.tif 000017
【図２】
0003660170.tif 000018
【図３】
0003660170.tif 000019
【図４】
0003660170.tif 000020
【図５】
0003660170.tif 000021
【図６】
0003660170.tif 000022
【図７】
0003660170.tif 000023