(57)【要約】【課題】  デュアルダマシン工程による配線形成時に、１つのマスクだけでダマシン構造の形成を可能にして、工程を単純化し、製造コストを節減する。【解決手段】  本発明の金属配線の形成方法は、位相反転物質層からなるホール及び不透明金属層からなるトレンチが二重段差構造をなす位相反転フォトマスクを用意する段階と、下部層に層間絶縁膜及びフォトレジスト膜を積層塗布する段階と、前記フォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光現像し、前記マスクに対応するトレンチパターン及びホールパターンが二重段差構造をなすフォトレジストパターンを形成する段階と、前記フォトレジストパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングし、トレンチパターンに対応する配線ホール及びホールパターンに対応するコンタクトホールを前記層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階と、を備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の金属配線を形成する方法であって、
位相反転物質層で構成されるホール及び不透明金属層で構成されるトレンチが二重段差構造よりなる位相反転フォトマスクを用意する段階と、
下部層に層間絶縁膜を塗布する段階と、
前記層間絶縁膜にフォトレジスト膜を塗布する段階と、
前記位相反転フォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し、現像して、前記マスクのトレンチに対応するトレンチパターン及び前記マスクのホールに対応するホールパターンが二重段差構造よりなるフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングして、フォトレジストパターンのトレンチパターンに対応する配線ホール及びフォトレジストパターンのホールパターンに対応するコンタクトホールを、前記層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階と、を備えることを特徴とする金属配線の形成方法。
【請求項２】
前記層間絶縁膜のエッチングは、フォトレジストパターンとの選択比が４〜７範囲の条件で行われることを特徴とする請求項１に記載の金属配線の形成方法。
【請求項３】
前記層間絶縁膜をエッチングする段階は、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングする段階と、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階と、
前記フォトレジストパターンのトレンチパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングする段階と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の金属配線の形成方法。
【請求項４】
半導体素子の金属配線を形成する方法であって、
位相反転物質層で構成されるホール及び不透明金属層で構成されるトレンチが二重段差構造よりなる位相反転フォトマスクを用意する段階と、
下部金属層に層間絶縁膜を塗布する段階と、
前記層間絶縁膜にフォトレジスト膜を塗布する段階と、
前記位相反転フォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し、現像して、前記マスクのトレンチに対応するトレンチパターン及び前記マスクのホールに対応するホールパターンが二重段差構造よりなるフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングする際、層間絶縁膜の全体厚さの一部厚さは残されるようにエッチングする第１コンタクトホール形成段階と、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階と、
前記フォトレジストパターンのトレンチパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングして、層間絶縁膜に二重段差構造のコンタクトホール及び配線ホールを形成する段階と、を備えることを特徴とする金属配線の形成方法。
【請求項５】
前記第１コンタクトホールを形成する段階は、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＦ4 、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、５０〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 、５０〜５００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用することを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項６】
前記フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階は、５０〜３００ｓｃｃｍのＯ2 、１０〜６０ｓｃｃｍのＣＦ4 、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒを使用することを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項７】
前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、０〜３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、０〜５０ｓｃｃｍのＯ2 、０〜５０ｓｃｃｍのＣ5 Ｆ8 、３００〜１０００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用することを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項８】
前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、５〜３０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 、１００〜８００ｓｃｃｍのＣＯ、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒ、５〜３０ｓｃｃｍのＯ2 混合ガスを使用することを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項９】
前記下部金属層の上部には、ＳｉＮが塗布されていることを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１０】
前記位相反転物質層は、ＭｏＳｉ膜、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉx Ｏy Ｎz ）膜、酸化膜よりなる群から選ばれるいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１１】
前記第１コンタクトホール形成段階と、前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、層間絶縁膜のエッチングがフォトレジストパターンとの選択比が４〜７範囲の条件で行われることを特徴とする請求項４に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１２】
半導体素子の金属配線を形成する方法であって、
位相反転物質層で構成されるホール及び不透明金属層で構成されるトレンチが二重段差構造よりなる位相反転フォトマスクを用意する段階と、
エッチング停止層が中間に形成された層間絶縁膜を下部層に塗布する段階と、
前記層間絶縁膜にフォトレジスト膜を塗布する段階と、
前記位相反転フォトマスクを用いて前記フォトレジスト膜を露光し、現像して、前記マスクのトレンチに対応するトレンチパターン及び前記マスクのホールに対応するホールパターンが二重段差構造よりなるフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングする際、層間絶縁膜のエッチング停止層まで層間絶縁膜をエッチングする第１コンタクトホール形成段階と、
前記フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階と、
前記フォトレジストパターンのトレンチパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングして、層間絶縁膜に二重段差構造のコンタクトホール及び配線ホールを形成する段階と、を備えることを特徴とする金属配線の形成方法。
【請求項１３】
前記エッチング停止層は、ＳｉＮ層であることを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１４】
層間絶縁膜に二重段差構造のコンタクトホール及び配線ホールを形成する段階は、コンタクトホールの上部面にエッチング停止層が残されるように、層間絶縁膜をエッチングする段階であることを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１５】
前記第１コンタクトホールを形成する段階は、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＦ4 、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、５０〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 、５０〜５００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用することを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１６】
前記フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階は、５０〜３００ｓｃｃｍのＯ2 、１０〜６０ｓｃｃｍのＣＦ4 、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒを使用することを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１７】
前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、０〜３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、０〜５０ｓｃｃｍのＯ2 、０〜５０ｓｃｃｍのＣ5 Ｆ8 、３００〜１０００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用することを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１８】
前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、５〜３０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 、１００〜８００ｓｃｃｍのＣＯ、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒ、５〜３０ｓｃｃｍのＯ2 混合ガスを使用することを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項１９】
前記第１コンタクトホール形成段階と、前記コンタクトホール及び配線ホールを層間絶縁膜に二重段差構造で形成する段階は、層間絶縁膜のエッチングがフォトレジストパターンとの選択比が４〜７範囲の条件で行われることを特徴とする請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【請求項２０】
前記下部層は、半導体基板、ポリシリコン、下部金属配線層を含むことを特徴とする請求項１又は請求項１２に記載の金属配線の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、位相反転フォトマスクを用いた半導体素子の配線形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第５３０８７２１号
【特許文献２】米国特許第６１８０５１２号
【０００３】
一般に、配線技術は、集積回路（ＩＣ：Integrated Circuit）においてトランジスタの相互連結回路、電源供給及び信号伝達の通路を具現する技術を言う。
【０００４】
このような配線材料に主にアルミニウム（Ａｌ）を使用したが、半導体素子の高集積化及び高速化に伴う線幅減少により、配線及びコンタクト抵抗が増加し、電気泳動（ＥＭ：Electromigration）などの問題が引き起こされ、銅（Ｃｕ）配線に対する研究が盛んに進行されている。
【０００５】
銅は、アルミニウムに比べて抵抗が約６２％と低いだけでなく、ＥＭに対する抵抗性が大きいことから、高集積及び高速の素子において優れた配線信頼性を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、銅は、アルミニウムとは異なって、乾式エッチングが不可能なため、層間絶縁膜にコンタクトホール及び配線ホールを含むダマシン（Damascene ）構造を形成するデュアルダマシン（dual damascene）工程により配線を形成しなければならない。
【０００７】
このようなデュアルダマシン工程は、半導体基板上に第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜を順次に塗布し、第１マスクを用いたフォトリソグラフィ及びエッチング工程により第２層間絶縁膜をエッチングして、配線ホールを形成し、洗浄を行った後、第２マスクを用いたフォトリソグラフィ及びエッチング工程により第１層間絶縁膜をエッチングして、基板を露出させるコンタクトホールを形成し、洗浄を行う過程でなされる。
【０００８】
このように、デュアルダマシン工程を実施するためには、互いに異なる２つのマスクが要求されるだけでなく、２回のフォトリソグラフィ及びエッチング工程と２回の洗浄工程が要求されるので、マスクずれが発生する可能性が高く、工程が複雑になり、製造コストが高いという短所がある。
【０００９】
また、配線ホールの形成のための第２絶縁膜をエッチングする際、第１層間絶縁膜の損失を防止するためには、第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜との間に窒化膜のエッチング停止層をさらに形成しなければならないので、工程は、より一層複雑になり、製造コストも上昇するようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、デュアルダマシン工程による配線形成時に、１つのマスクだけでダマシン構造の形成を可能にして、工程を単純化し、製造コストを節減することを目的とする。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、デュアルダマシン構造を形成する際、下部層の損傷を防止し、工程の安定性を改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、透明基板と、該透明基板の一部を露出させるホールパターン及びトレンチパターンが二重段差構造よりなるフォトマスクであって、ホールパターンが位相反転物質層で構成されたフォトマスクとを用いることによって達成することができる。ここで、トレンチパターンは、不透明金属膜で構成され、不透明金属膜は、クロム膜よりなり、位相反転物質層は、ＭｏＳｉ膜、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉx Ｏy Ｎz ）膜、酸化膜よりなる群から選ばれるいずれか１つよりなる。ホールパターンにより開放される領域は、トレンチパターンにより開放される領域に含まれ、したがって、ホールパターンにより開放された領域を通過する光と、トレンチパターンにより開放される領域を通過する光に露光されたフォトレジストは、互いに異なる光応答特性を示すので、１つのフォトマスクを用いてフォトレジストに二重段差構造を形成することができる。
【００１３】
本発明による金属配線の形成方法は、次のような段階を備える。
【００１４】
（１）下部層に層間絶縁膜を塗布する段階、
（２）層間絶縁膜にフォトレジスト膜を塗布する段階、
（３）ホール及びトレンチが二重段差構造よりなり、ホールが位相反転物質層で構成され、トレンチが不透明金属層で構成された位相反転フォトマスクを用いて前記段階（２）で塗布されたフォトレジスト膜を露光した後、現像して、トレンチパターン及びホールパターンを有するフォトレジストパターンを形成する段階、
（４）フォトレジストパターンのホールパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングする段階、
（５）フォトレジストパターンのホールパターンを除去する段階、
（６）フォトレジストパターンのトレンチパターンを用いて層間絶縁膜をエッチングして、層間絶縁膜に二重段差構造のコンタクトホール及び配線ホールを形成する段階。
【００１５】
ここで、絶縁膜のエッチングは、フォトレジストパターンとのエッチング選択比が約４乃至７程度の条件で行う。前記段階（４）では、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＦ4 、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、５０〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 、５０〜５００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用し、前記段階（５）では、５０〜３００ｓｃｃｍのＯ2 、１０〜６０ｓｃｃｍのＣＦ4 、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒを使用し、前記段階（６）では、０〜３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、０〜５０ｓｃｃｍのＯ2 、０〜５０ｓｃｃｍのＣ5 Ｆ8 、３００〜１０００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用するか、５〜３０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 、１００〜８００ｓｃｃｍのＣＯ、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒ、５〜３０ｓｃｃｍのＯ2 混合ガスを使用することができる。前記下部層は、半導体基板、ポリシリコン層、金属配線層を含むことができ、銅金属配線層を下部層として使用する場合には、銅金属配線層上にＳｉＮが塗布されている。層間絶縁膜には、配線ホールを形成する際にエッチング停止層の役目をするＳｉＮ層が形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、配線ホールに対応するトレンチ及びコンタクトホールに対応するホールを共に具備したパターンが形成されたフォトマスクを用いてダマシン構造を形成するので、マスクの数が１つに減少し、エッチング工程及び洗浄工程も各々１回ずつ低減することができるだけでなく、窒化膜などのエッチング停止層の形成をも省略することができる。
【００１７】
これにより、マスクずれの発生を防止することができ、工程を単純化することができ、製造コストを節減することができるという効果を得ることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、位相反転フォトマスクを用いてデュアルダマシン構造を形成する際、別途のエッチング停止層を使用しなくとも、デュアルダマシン構造を製造することができ、下部層の損傷を防止し、フェンスの形成を抑制することができ、配線ホールの角部分が過度にエッチングされて発生する問題を解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施例を詳細に説明する。
【００２０】
第１実施例
まず、図１（ａ）乃至図１（ｃ）及び図２を参照して本発明に用いられるフォトマスクの製造方法を説明する。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、石英のような透明基板１０上に、中間透過率を有する位相反転物質（phase shift material；ＰＳＭ）層１１を形成し、ＰＳＭ層１１上に、不透明金属膜、例えばクロム膜１２を形成する。ここで、ＰＳＭ層１１としては、ＭｏＳｉ膜、シリコンオキシナイトライド（Ｓｉx Ｏy Ｎz 膜）、又は酸化膜などを使用する。本明細書では、ＰＳＭ層１１が含まれたフォトマスクを、「位相反転フォトマスク」又は「位相反転マスク」と称する。
【００２２】
ＰＳＭをフォトマスクとして用いる技術は、例えば、１９９４年５月４日に公開された米国特許第５，３０８，７２１号“Self-aligned method of making phase-shifting lithographic masks having three or more phase-shifts ”に記載されている。また、位相反転マスク技術を用いてデュアルダマシン構造を１つのフォトマスクのみ用いて具現する技術は、２００１年１月３０日に公開された米国特許第６，１８０，５１２号“Single-mask dual damascene processes by using phase-shifting mask ”に記載されている。前記米国特許第６，１８０，５１２号に記載されたフォトマスクは、位相反転物質層を使用するものではなく、石英基板の特定領域を、一定の深さ（２００〜２，０００Å）でエッチングして、位相反転領域を形成する。この位相反転領域を用いてダマシン構造のトレンチを形成し、同じフォトマスクの他の領域に形成されている透明領域を用いて垂直ホールを形成して、デュアルダマシン構造を具現する。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチング工程により、クロム膜１２をエッチングして、ＰＳＭ層１１の一部を露出させるトレンチ１３を形成する。
【００２４】
次に、図１（ｃ）及び図２に示すように、フォトリソグラフィ及びエッチング工程により、トレンチ１３により露出されたＰＳＭ層１１をエッチングして、透明基板１０の一部を露出させるホール１４を形成し、位相反転フォトマスク１００を形成する。ここで、ホール１４は、トレンチ１３内部に形成され、ホール１４及びトレンチ１３は、図２の断面図から分かるように、二重段差構造よりなる。したがって、ホール１４により露出される透明基板１０に入射された光は、マスク１００をそのまま通過し、トレンチ１３により露出されたＰＳＭ層１１に入射された光は、マスク１００を通過しながらその位相が変わるようになる。
【００２５】
一方、上記では、位相反転フォトマスクを製造する際、ＰＳＭ層１１をまず形成し、その後、クロム膜１２を形成することについて説明したが、クロム膜１２をまず形成し、ＰＳＭ層１１をクロム膜１２上に形成することもできる。
【００２６】
次に、このように形成された位相反転フォトマスク１００を用いた半導体素子の銅配線の形成方法を図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照して説明する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、半導体基板２０に層間絶縁膜２１を形成した後、層間絶縁膜２１上にフォトレジスト膜２２を塗布し、図１及び図２を参照して説明した位相反転フォトマスク１００を用いてフォトレジスト膜２２を露光する。上述したように、位相反転フォトマスク１００には、トレンチ１３及びホール１４が二重段差構造よりなるので、位相反転マスク１００を通過した光により露光されたフォトレジスト膜２２は、ＰＳＭ層１１が存在しない領域と、ＰＳＭ層１１のみ存在する領域とにおいて相異する光反応特性を示す。したがって、位相反転マスク１００を介して露光したフォトレジスト膜２２を現象すれば、マスクの二重段差構造に対応した二重段差構造が、図３（ａ）に示すように、フォトレジスト膜２２に形成される。
【００２８】
図３（ｂ）に示すように、二重段差構造のフォトレジストパターン２２を用いて層間絶縁膜２１をエッチングして、配線ホール２３ａ及びコンタクトホール２３ｂを同時に形成して、基板２０の一部を露出させるダマシン構造２３を形成する。ここで、層間絶縁膜２１のエッチングは、フォトレジストパターンとのエッチング選択比が約４乃至７程度の条件で行う。その後、公知の方法によりフォトレジストパターン２２を除去した後、洗浄工程を行う。基板２０は、コンタクトホール２３ｂにより露出され、露出された基板２０表面は、配線ホール２３ａ及びコンタクトホール２３ｂを埋め込む銅金属に電気的に連結される。このことから、図３を参照して説明した基板２０は、半導体基板を意味するだけでなく、金属配線に電気的に連結される下部構造を意味し、ポリシリコンや下部金属配線層であってもよい。
【００２９】
図３（ｃ）に示すように、ダマシン構造２３を埋め込むように、層間絶縁膜２１に、例えば、電気メッキ法で銅膜を塗布し、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing ）工程を行うことによって、基板２０に接触する銅配線層２４を形成する。
【００３０】
第２実施例
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、本発明の第２実施例に係る銅配線の形成方法を説明する断面図である。
【００３１】
第１実施例と同様に、トレンチパターン１３及びホールパターン１４が二重段差構造よりなる位相反転フォトマスク１００を用いて、層間絶縁膜２１上に塗布されたフォトレジスト膜を露光し、現像して、トレンチパターン２３及びコンタクトホールパターン２４の二重段差構造よりなるフォトレジストパターン２２を形成する（図４（ａ））。図４（ａ）において、下部層２０ａは、銅配線層であって、その上にＳｉＮなどの保護層（図示せず）が塗布されている。
【００３２】
図４（ｂ）を参照すれば、フォトレジストパターン２２の段差壁４３、４５を遮断膜として層間絶縁膜２１をエッチングして、第１コンタクトホール４１を形成する。ここで、段差壁４３、４５は、コンタクトホールパターン２４の側壁とトレンチパターン２３の底面によって定義される。第１コンタクトホール４１の形成は、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＦ4 、５０〜１００ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、５０〜１５０ｓｃｃｍのＯ2 、５０〜５００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用して、層間絶縁膜２１を全体厚さの約８０％までエッチングすることで形成される。すなわち、図４（ｂ）で、ｄ１は、層間絶縁膜２１の全体厚さの約２０％である。このように、第１コンタクトホール４１を形成する際、層間絶縁膜２１の厚さの８０％のみエッチングする理由は、下部層２０ａの銅上に塗布されたＳｉＮが損傷されることを防止するためである。また、第１コンタクトホール４１を形成する際、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、Ｏ2 、Ａｒ混合ガスを使用する理由は、コンタクトホール４１をエッチングする際に発生するポリマーの量が多すぎる場合、後続工程でトレンチをエッチングする際にコンタクトホールの周囲に発生し得るフェンス（fence ）の形成を防止するためである。
【００３３】
第１コンタクトホール４１を形成した後には、図４（ｃ）に示すように、５０〜３００ｓｃｃｍのＯ2 、１０〜６０ｓｃｃｍのＣＦ4 、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒを使用して、フォトレジストパターン２２の段差壁４３、４５を除去する。段差壁４３、４５は、フォトレジストパターン２２を、図４（ｂ）にｄ２で表した厚さだけエッチングすることで除去されることができ、この過程で、層間絶縁膜２１の一部、すなわち第１コンタクトホール４１の底面が少しエッチングされることができる。
【００３４】
その後、図４（ｄ）を参照すれば、段差壁４３、４５が除去されたフォトレジストパターン２２ａを遮断膜として層間絶縁膜２１をエッチングして、コンタクトホール４７及び配線ホール４９を形成する。コンタクトホール４７及び配線ホール４９の形成には、０〜３０ｓｃｃｍのＣＨＦ3 、０〜５０ｓｃｃｍのＯ2 、０〜５０ｓｃｃｍのＣ5 Ｆ8 、３００〜１０００ｓｃｃｍのＡｒ混合ガスを使用するか、５〜３０ｓｃｃｍのＣ4 Ｆ8 、１００〜８００ｓｃｃｍのＣＯ、１００〜５００ｓｃｃｍのＡｒ、５〜３０ｓｃｃｍのＯ2 混合ガスを使用する。このような混合ガスは、ＳｉＮに対するエッチング選択比が充分なので、下部層２０ａの銅上に塗布されたＳｉＮのエッチングを抑制することによって、コンタクトホール４７がエッチングされる際、下部層２０ａの銅が露出されることを防止することができる。また、第２実施例は、配線ホール４９をエッチングする際、エッチング停止層を使用しないが、この場合にも、配線ホール４９をエッチングする過程で、配線ホールの角部分が過度にエッチングされて発生するＷ形状を防止することができる。
【００３５】
第３実施例
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、本発明の第３実施例に係る銅配線の形成方法を説明する断面図である。
【００３６】
第３実施例は、第２実施例とほぼ同様であり、トレンチエッチング停止層５０が層間絶縁膜２１に形成されている点が異なる。トレンチエッチング停止層５０は、例えば、ＳｉＮ層である。第２実施例と相異する部分を中心にして本発明の第３実施例を説明する。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、段差壁５３、５５を遮断膜として層間絶縁膜２１をエッチングして、第１コンタクトホール５１を形成する際、エッチング停止層５０までに層間絶縁膜２１をエッチングする。また、図５（ｄ）に示すように、コンタクトホール５７及び配線ホール５９を形成する際にも、エッチング停止層５０はエッチングされずに、ホール５７の上部側壁に残存する。第１コンタクトホール５１の形成、フォトレジストパターン２２ｂの形成及びコンタクトホール５７と配線ホール５９のエッチングは、第２実施例と同様の工程条件を適用することができる。一方、第３実施例において、下部層２０ａは、シリコン基板、ポリシリコン、銅金属層を含む。
【００３８】
上記で、第２実施例及び第３実施例については、図４及び図５を参照してコンタクトホール４７、５７及び配線ホール４９、５９の形成工程までについて説明したが、このコンタクトホール及び配線ホールに銅膜を埋め込み、配線層を形成することは、第１実施例の説明と同様である。
【００３９】
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ】本発明の実施例に係るフォトマスクの製造方法のを説明するための工程斜視図であり、透明基板上にＰＳＭ層及び不透明金属膜を形成した状態を示すものである。
【図１ｂ】本発明の実施例に係るフォトマスクの製造方法のを説明するための工程斜視図であり、トレンチを形成した状態を示すものである。
【図１ｃ】本発明の実施例に係るフォトマスクの製造方法のを説明するための工程斜視図であり、トレンチの内部にホールを形成した状態を示すものである。
【図２】本発明の実施例に係るフォトマストを示す断面図である。
【図３ａ】本発明の第１実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図２に示したフォトマスクを用いて、二重段差構造を有するフォトレジストパターンを形成する工程を示すものである。
【図３ｂ】本発明の第１実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図３ａのフォトレジストパターンを用いて層間絶縁膜にダマシン構造を形成する工程を示すものである。
【図３ｃ】本発明の第１実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図３ｂのダマシン構造に銅配線層を埋め込む工程を示すものである。
【図４ａ】本発明の第２実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図２に示したフォトマスクを用いて、二重段差構造を有するフォトレジストパターンを形成する工程を示すものである。
【図４ｂ】本発明の第２実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図４ａのフォトレジストパターンを用いて層間絶縁膜に第１コンタクトホールを形成する工程を示すものである。
【図４ｃ】本発明の第２実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図４ｂのフォトレジストパターンの段差壁を除去する工程を示すものである。
【図４ｄ】本発明の第２実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、段差壁の除去されたフォトレジストパターンを用いてコンタクトホール及び配線ホールを形成する工程を示すものである。
【図５ａ】本発明の第３実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図２に示したフォトマスクを用いて、二重段差構造を有するフォトレジストパターンを形成する工程を示すものである。
【図５ｂ】本発明の第３実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図５ａのフォトレジストパターンを用い、層間絶縁膜に対してエッチング停止層に至る第１コンタクトホールを形成する工程を示すものである。
【図５ｃ】本発明の第３実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、図５ｂのフォトレジストパターンの段差壁を除去する工程を示すものである。
【図５ｄ】本発明の第３実施例に係る半導体素子の銅配線形成方法を説明するための工程断面図であり、段差壁の除去されたフォトレジストパターンを用いてコンタクトホール及び配線ホールを形成する工程を示すものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…透明基板、１１…ＰＳＭ層、１２…クロム膜、１３…トレンチ、１４…ホール、１００…位相反転フォトマスク
【図１ａ】
2006032899.tif 000003
【図１ｂ】
2006032899.tif 000004
【図１ｃ】
2006032899.tif 000005
【図２】
2006032899.tif 000006
【図３ａ】
2006032899.tif 000007
【図３ｂ】
2006032899.tif 000008
【図３ｃ】
2006032899.tif 000009
【図４ａ】
2006032899.tif 000010
【図４ｂ】
2006032899.tif 000011
【図４ｃ】
2006032899.tif 000012
【図４ｄ】
2006032899.tif 000013
【図５ａ】
2006032899.tif 000014
【図５ｂ】
2006032899.tif 000015
【図５ｃ】
2006032899.tif 000016
【図５ｄ】
2006032899.tif 000017