(57)【要約】【課題】コンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止する。【解決手段】半導体基板１１の上に、層間絶縁膜１３、酸化タンタル膜１４、有機反射防止膜１５、レジスト膜１６を順次形成する工程と、露光及び現像を行なうことにより、レジスト膜１６に対してパターンを形成する工程と、パターンが形成されたレジスト膜１６をマスクとして、有機反射防止膜１５の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、酸化タンタル膜１４をドライエッチングしながら、少なくともレジスト膜１６及び有機反射防止膜１５の側面に、タンタルの塩化物１７を堆積する工程と、タンタルの塩化物１７を保護膜として、層間絶縁膜１３をドライエッチングする工程と、アッシングにより、タンタルの塩化物１７を除去する工程を行なう。【選択図】図１
2006173360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の上に、層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を形成する工程と、
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜の上に、有機反射防止膜を形成する工程と、
前記有機反射防止膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、
露光及び現像を行なうことにより、前記レジスト膜に対してパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された前記レジスト膜をマスクとして、前記有機反射防止膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングしながら、少なくとも前記レジスト膜及び前記有機反射防止膜の側面に、前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属のハロゲン化物からなる反応生成物を堆積する工程と、
前記反応生成物を保護膜として、前記層間絶縁膜をドライエッチングする工程と、
アッシングにより、前記反応生成物を除去する工程と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】
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はタンタルであり、
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、塩素を含むガスであり、
前記反応生成物は、タンタルの塩化物からなり、
前記アッシングに用いるガスは、CF4あるいはCHF3を含むガス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。
【請求項３】
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はアルミニウムであり、
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、フッ素を含むガスであり、
前記反応生成物は、アルミニウムのフッ化物からなり、
前記アッシングに用いるガスは、Cl2を含むガス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。
【請求項４】
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はルテニウムであり、
前記金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、塩素を含むガスであり、
前記反応生成物は、ルテニウムの塩化物からなり、
前記アッシングに用いるガスは、酸素を含むガス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。
【請求項５】
半導体基板の上に、層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に、金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の上に、有機反射防止膜を形成する工程と、
前記有機反射防止膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、
露光及び現像を行なうことにより、前記レジスト膜に対してパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された前記レジスト膜をマスクとして、前記有機反射防止膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、
前記有機反射防止膜をマスクとして、前記金属膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、
前記金属膜をマスクとして、前記層間絶縁膜をドライエッチングする工程と、
アッシングにより、前記金属膜を除去する工程と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６】
前記金属膜を構成する金属はルテニウムであり、
前記アッシングに用いるガスは、酸素を含むガスであることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体装置の急速な高集積化に伴い、その最小加工寸法も急速に縮小化してきている。その微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術においては、微細なパターンをマスクどおりに転写するために、フォトレジストを薄膜化する必要がある。
【０００３】
また、フォトレジストが塗布される下地基板からの反射を抑制する手法として、有機材料を用いたＢＡＲＣ（Bottom Anti Referective Coating）等の反射防止膜を使用する技術が用いられている。微細なコンタクトホールをドライエッチングにより形成する技術においては、フォトレジストをマスクとして有機反射防止膜及び層間絶縁膜を順次エッチングするが、フォトレジストの薄膜化に伴い、フォトレジストと被エッチング膜との高選択比化が必要である。
【０００４】
しかしながら、有機反射防止膜及び層間絶縁膜をドライエッチングする際に、イオンスパッタによりフォトレジストの肩部の落ち込みが生じる。また、フォトレジストに局所的にエッチング耐性の弱い部分があるため、フォトレジスト及び有機反射防止膜が局所的に横方法にエッチングされる。これらにより、コンタクトホール上部での歪みやコンタクトホール寸法の拡大が生じ、その結果、コンタクト抵抗不良や、隣接するコンタクトホールと短絡するという課題が存在する。
【０００５】
上記のような問題から、例えば、エッチングガスにCH2F2等の堆積性の高いガスを使用することにより、レジスト及び反射防止膜を保護するエッチング方法が開示されている（特許文献１参照）。また、例えば、金属膜をハードマスクとして用い、エッチングする方法が開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１９８３６２号公報
【特許文献２】特開平９−１８６１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、CH2F2をエッチングガスに添加することにより得られる堆積膜は、通常のCF系ガスによる層間絶縁膜のエッチング中に堆積するCF系ポリマーと同様にドライエッチングに対する耐性が弱いため、レジスト及び反射防止膜を保護する効果が十分ではない。またCH2F2をエッチングガスに添加することによりエッチング中のCF系ポリマーの堆積レートを上昇させると、当該ポリマーの形成が不均一となりコンタクトホールに歪みが生じやすくなる。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された方法では、コンタクトホール等の形成後において、ハードマスクとして用いた金属膜の除去が難しい。局所的に金属膜が残った場合には、隣接するコンタクト間で残存する金属膜により短絡を起こすという問題がある。
【０００８】
上記課題に鑑みて、本発明は、コンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に、層間絶縁膜を形成する工程と、当該層間絶縁膜の上に、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を形成する工程と、当該金属膜あるいは金属を含む絶縁膜の上に、有機反射防止膜を形成する工程と、当該有機反射防止膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、露光及び現像を行なうことにより、当該レジスト膜に対してパターンを形成する工程と、当該パターンが形成されたレジスト膜をマスクとして、当該有機反射防止膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、当該金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングしながら、少なくとも当該レジスト膜及び当該有機反射防止膜の側面に、当該金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属のハロゲン化物からなる反応生成物を堆積する工程と、当該反応生成物を保護膜として、当該層間絶縁膜をドライエッチングする工程と、アッシングにより、当該反応生成物を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法によれば、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に、少なくともレジスト膜及び有機反射防止膜の側面に、金属のハロゲン化物からなる反応生成物を堆積することにより、層間絶縁膜をドライエッチングする際に、当該レジスト膜及び当該有機反射防止膜を当該反応生成物により保護することができ、その結果、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。
【００１１】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法において、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はタンタルであり、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、塩素を含むガスであり、反応生成物は、タンタルの塩化物からなり、アッシングに用いるガスは、CF4あるいはCHF3を含むガスであることが好ましい。
【００１２】
このようにすると、タンタル膜あるいはタンタルを含む絶縁膜を塩素を含むガスでドライエッチングする際に、少なくともレジスト膜及び有機反射防止膜の側面に、タンタルの塩化物からなる反応生成物を堆積することにより、層間絶縁膜をドライエッチングする際に、当該レジスト膜及び当該有機反射防止膜をタンタルの塩化物からなる反応生成物により保護することができ、その結果、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。また、CF4あるいはCHF3を含むガスによるアッシングにより、タンタルの塩化物を容易に除去することができる。
【００１３】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法において、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はアルミニウムであり、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、フッ素を含むガスであり、反応生成物は、アルミニウムのフッ化物からなり、アッシングに用いるガスは、Cl2を含むガスであることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、アルミニウム膜あるいはアルミニウムを含む絶縁膜をフッ素を含むガスでドライエッチングする際に、少なくともレジスト膜及び有機反射防止膜の側面に、アルミニウムのフッ化物からなる反応生成物を堆積することにより、層間絶縁膜をドライエッチングする際に、当該レジスト膜及び当該有機反射防止膜をアルミニウムのフッ化物により保護することができ、その結果、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。また、Cl2を含むガスによるアッシングにより、アルミニウムのフッ化物を容易に除去することができる。
【００１５】
本発明に係る第１の半導体装置の製造方法において、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜を構成する金属はルテニウムであり、金属膜あるいは金属を含む絶縁膜をドライエッチングする際に用いるエッチングガスは、塩素を含むガスであり、反応生成物は、ルテニウムの塩化物からなり、アッシングに用いるガスは、酸素を含むガスであることが好ましい。
【００１６】
このようにすると、ルテニウム膜あるいはルテニウムを含む絶縁膜を塩素を含むガスでドライエッチングする際に少なくともレジスト膜及び有機反射防止膜の側面に、ルテニウムの塩化物からなる反応生成物を堆積することにより、層間絶縁膜をドライエッチングする際に、当該レジスト膜及び当該有機反射防止膜をルテニウムの塩化物からなる反応生成物により保護することができ、その結果、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。また、酸素を含むガスによるアッシングにより、ルテニウムの塩化物を容易に除去することができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、半導体基板の上に、層間絶縁膜を形成する工程と、当該層間絶縁膜の上に、金属膜を形成する工程と、当該金属膜の上に、有機反射防止膜を形成する工程と、当該有機反射防止膜の上に、レジスト膜を形成する工程と、露光及び現像を行なうことにより、当該レジスト膜に対してパターンを形成する工程と、当該パターンが形成されたレジスト膜をマスクとして、当該有機反射防止膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、当該有機反射防止膜をマスクとして、当該金属膜の少なくとも一部に対してドライエッチングをする工程と、当該金属膜をマスクとして、当該層間絶縁膜をドライエッチングする工程と、アッシングにより、当該金属膜を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法によれば、金属膜をマスクとして層間絶縁膜をドライエッチングすることにより、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。
【００１９】
本発明に係る第２の半導体装置の製造方法において、金属膜を構成する金属はルテニウムであり、アッシングに用いるガスは、酸素を含むガスであることが好ましい。
【００２０】
このようにすると、ルテニウム膜をマスクとして層間絶縁膜をドライエッチングすることにより、当該層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止できる。また、酸素を含むガスによるアッシングにより、ルテニウム膜を容易に除去することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、層間絶縁膜中にコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成するうえにおいて、ホール上部での歪の発生やホール寸法が所定の寸法から拡大してしまうという現象を防止でき、半導体装置の微細化、高集積化、高性能化及び歩留まり向上を図る上で極めて意義の大きいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部工程断面図である。
【００２５】
図１において11は半導体基板、12は下地層、１３は層間絶縁膜、14は酸化タンタル膜、１５は有機反射防止膜、１６はフォトレジスト膜、17はタンタルの塩化物である。
【００２６】
まず、図１(a)に示すように、半導体基板１１上に下地層１２（例えばシリコン窒化膜）を介して層間絶縁膜１３を形成し、その上に例えば5nmの膜厚の金属（タンタル）を含む絶縁膜である酸化タンタル膜１４を形成する。層間絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。その上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像を行なうことにより、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16を形成する。次に、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16をマスクとして、有機反射防止膜15をドライエッチングによりエッチングする。例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００２７】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1500Ｗ、バイアスパワー：1000Ｗ
C5F8/Ar/CO:25/100/80sccm
次に図１(b)に示すように、 フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15をマスクとして酸化タンタル膜14をドライエッチングによりエッチングする。エッチングガスには、塩素を含むガスであるCl2を用い、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００２８】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1000Ｗ、バイアスパワー：100Ｗ
Cl2:75sccm
この時、エッチング生成物として生じる、タンタル（酸化タンタル膜14を構成する金属）のハロゲン化物からなる反応生成物であるタンタルの塩化物17は蒸気圧が低いため、フォトレジスト膜16の上面及び側面並びに有機反射防止膜15の側面に堆積する。
【００２９】
次に図１(c)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びタンタルの塩化物17をマスクとして層間絶縁膜１３に対して、以下の条件下でエッチングを行う。エッチングには、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いる。
【００３０】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：2200Ｗ、バイアスパワー：1800Ｗ
C5F8/CH2F2/Ar/CO：25/5/100/80sccm
この時、タンタルの塩化物17は、C/F比の高いC5F8等のガスを用いてエッチングを行った場合には、C系の堆積物が多いためほとんどエッチングされず、保護膜として機能し、フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15の側面がエッチングにより損傷されるのを防ぐことが出来る。
【００３１】
次に図１(d)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びタンタルの塩化物17をアッシングにより除去する。例えば、アッシングガスとしてCF4とO2を用い、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でアッシングを行い、コンタクトホール22を形成する。
【００３２】
圧力：33.3Ｐａ
ソースパワー：2000Ｗ、バイアスパワー：0Ｗ
CF4/O2：10/200sccm
アッシングの際に、C/F比の低いCF4を添加することにより、タンタルの塩化物17を容易に除去することができる。以下にそのメカニズムを説明する。
【００３３】
図２(a)に、ウエハ温度とタンタルのフッ化物及び塩化物の蒸気圧との関係を示す。また、図２(b)に混合ガス中のCF4の混合比とタンタルのエッチング量の関係を示す。図２(a)に示すように、タンタルの塩化物は、タンタルのフッ化物よりもウエハ温度100℃において蒸気圧が2桁低い。そのため、タンタルの塩化物は、レジスト及び有機反射防止膜上に堆積し、コンタクトホールエッチング時の保護膜となる。また、タンタルのフッ化物は、図２(a)に示すように、タンタルの塩化物よりもウエハ温度100℃において蒸気圧が2桁高い。このため図２(b)に示すように、CF4の混合比が約5%以上からタンタルのエッチングが進行している。以上のことから本実施形態のようにアッシングのガスにCF4を5%添加することで、タンタルの塩化物を容易に除去出来る。なお、CF4の代わりにCHF3を用いてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、コンタクトホールのエッチングの際にタンタルの塩化物からなる強固な堆積膜を形成し、レジスト及び反射防止膜を保護することによりコンタクトホール上部での歪みやコンタクトホール寸法の拡大を防止することが出来る。
【００３５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部工程断面図である。
【００３７】
図３において11は半導体基板、12は下地層、１３は層間絶縁膜、１５は有機反射防止膜、１６はフォトレジスト膜、18は酸化アルミニウム膜、19はアルミニウムのフッ化物である。
【００３８】
まず、図３(a)に示すように、半導体基板１１上に下地層１２（例えばシリコン窒化膜）を介して層間絶縁膜１３を形成し、その上に例えば5nmの膜厚の金属（アルミニウム）を含む絶縁膜である酸化アルミニウム膜１８を形成する。層間絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。その上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像を行なうことにより、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16を形成する。次に、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16をマスクとして、有機反射防止膜15をドライエッチングによりエッチングする。例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００３９】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1500Ｗ、バイアスパワー：1000Ｗ
C5F8/Ar/CO:25/100/80sccm
次に図３(b)に示すように、 フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15をマスクとして酸化アルミニウム膜18をドライエッチングによりエッチングする。エッチングガスには、フッ素を含むガスであるCHF3主体のエッチングガスを用い、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００４０】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1000Ｗ、バイアスパワー：100Ｗ
CHF3/Ar/O2:50/80/20sccm
この時、エッチング生成物として生じる、アルミニウム（酸化アルミニウム膜18を構成する金属）のハロゲン化物からなる反応生成物であるアルミニウムのフッ化物19は蒸気圧が低いため、フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15の側面に堆積する。
【００４１】
次に図３(c)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びアルミニウムのフッ化物19をマスクとして層間絶縁膜１３に対して、以下の条件下でエッチングを行う。エッチングには、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いる。
【００４２】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：2200Ｗ、バイアスパワー：1800Ｗ
C5F8/CH2F2/Ar/CO：25/5/100/80sccm
この時、アルミニウムのフッ化物19はほとんどエッチングされず、保護膜として機能し、フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15の側面がエッチングにより損傷されるのを防ぐことが出来る。
【００４３】
次に図３(d)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びアルミニウムのフッ化物19をアッシングにより除去する。例えば、アッシングガスとしてCl2とO2を用い、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でアッシングを行い、コンタクトホール22を形成する。
【００４４】
圧力：33.3Ｐａ
ソースパワー：2000Ｗ、バイアスパワー：0Ｗ
Cl2/O2：10/200sccm
アッシングの際に、Cl2を添加することにより、アルミニウムのフッ化物19を容易に除去出来る。これは、アルミニウムのフッ化物19がアルミニウムのフッ化物よりも常温において沸点が2桁以上高いアルミニウムの塩化物となるためである。
【００４５】
本実施形態によれば、コンタクトホールのエッチングの際にアルミニウムのフッ化物からなる強固な堆積膜を形成し、レジスト及び反射防止膜を保護することによりコンタクトホール上部での歪みやコンタクトホール寸法の拡大を防止することが出来る。
【００４６】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部工程断面図である。
【００４８】
図４において11は半導体基板、12は下地層、１３は層間絶縁膜、１５は有機反射防止膜、１６はフォトレジスト膜、20はルテニウム膜、21はルテニウムの塩化物である。
【００４９】
まず、図４(a)に示すように、半導体基板１１上に下地層１２（例えばシリコン窒化膜）を介して層間絶縁膜１３を形成し、その上に例えば5nmの膜厚の金属膜であるルテニウム膜20を形成する。層間絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。その上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像を行なうことにより、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16を形成する。次に、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16をマスクとして、有機反射防止膜15をドライエッチングによりエッチングする。例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００５０】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1500Ｗ、バイアスパワー：1000Ｗ
C5F8/Ar/CO:25/100/80sccm
次に図４(b)に示すように、 フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15をマスクとしてルテニウム膜20をドライエッチングによりエッチングする。エッチングガスには、塩素を含むガスであるCl2を用い、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００５１】
圧力：3Ｐａ
ソースパワー：1000Ｗ、バイアスパワー：200Ｗ
Cl2:150sccm
この時、エッチング生成物として生じる、ルテニウム（ルテニウム膜20を構成する金属）のハロゲン化物からなる反応生成物であるルテニウムの塩化物21は蒸気圧が低いため、フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15の側面に堆積する。
【００５２】
次に図４(c)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びルテニウムの塩化物21をマスクとして層間絶縁膜１３に対して、以下の条件下でエッチングを行う。エッチングには、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いる。
【００５３】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：2200Ｗ、バイアスパワー：1800Ｗ
C5F8/CH2F2/Ar/CO：25/5/100/80sccm
この時、ルテニウムの塩化物21は、ほとんどエッチングされず、保護膜として機能し、フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15の側面がエッチングにより損傷されるのを防ぐことが出来る。
【００５４】
次に図４(d)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びルテニウムの塩化物21をアッシングにより除去する。例えば、アッシングガスとしてO2を用い、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でアッシングを行い、コンタクトホール22を形成する。
【００５５】
圧力：33.3Ｐａ
ソースパワー：2000Ｗ、バイアスパワー：100Ｗ
O2：300sccm
アッシングの際に、ルテニウムの塩化物21及びルテニウム膜20は、酸素によるアッシングで常温において沸点が４０℃と非常に低いルテニウムの酸化物となり容易に除去出来る。
【００５６】
本実施形態によれば、コンタクトホールのエッチングの際にルテニウムの塩化物からなる強固な堆積膜を形成し、レジスト及び反射防止膜を保護することによりコンタクトホール上部での歪みやコンタクトホール寸法の拡大を防止することが出来る。
【００５７】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００５８】
図５は、本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための要部工程断面図である。
【００５９】
図５において11は半導体基板、12は下地層、１３は層間絶縁膜、１５は有機反射防止膜、１６はフォトレジスト膜、20はルテニウム膜である。
【００６０】
まず、図５(a)に示すように、半導体基板１１上に下地層１２（例えばシリコン窒化膜）を介して層間絶縁膜１３を形成し、その上に例えば100nmの膜厚の金属膜であるルテニウム膜20を形成する。層間絶縁膜としては、例えばシリコン酸化膜を用いることができる。その上にフォトレジストを塗布し、露光及び現像を行なうことにより、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16を形成する。次に、ホールパターンを有するフォトレジスト膜16をマスクとして、有機反射防止膜15をドライエッチングによりエッチングする。例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００６１】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：1500Ｗ、バイアスパワー：1000Ｗ
C5F8/Ar/CO:25/100/80sccm
次に図５(b)に示すように、 フォトレジスト膜16及び有機反射防止膜15をマスクとしてルテニウム膜20をドライエッチングによりエッチングする。エッチングガスとしてO2とCF4の混合ガスを用い、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でエッチングを行う。
【００６２】
圧力：3Ｐａ
ソースパワー：1000Ｗ、バイアスパワー：200Ｗ
O2/CF4:200/10sccm
次に図５(c)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びルテニウム膜20をマスクとして層間絶縁膜１３に対して、以下の条件下でエッチングを行う。エッチングには、例えば、誘導結合型プラズマエッチング装置を用いる。
【００６３】
圧力：1.3Ｐａ
ソースパワー：2200Ｗ、バイアスパワー：1800Ｗ
C5F8/CH2F2/Ar/CO：25/5/100/80sccm
この時、フォトレジスト16及び有機反射防止膜15の側面がエッチングにより損傷を受けたとしても、ルテニウム膜20がハードマスクとして機能することにより、フォトレジスト16及び有機反射防止膜15の側面の損傷が層間絶縁膜13の中に形成されるコンタクトホール22の形状に影響を及ぼすことを防止できる。
【００６４】
次に図５(d)に示すように、フォトレジスト膜16、有機反射防止膜15及びルテニウム膜20をアッシングにより除去する。例えば、アッシングガスとしてO2を用い、誘導結合型プラズマエッチング装置を使って、以下の条件下でアッシングを行い、コンタクトホール22を形成する。
【００６５】
圧力：33.3Ｐａ
ソースパワー：2000Ｗ、バイアスパワー：100Ｗ
O2：300sccm
アッシングの際に、ルテニウム膜20は、酸素によるアッシングで常温において沸点が４０℃と非常に低いルテニウムの酸化物となり容易に除去出来る。このため、残存したルテニウム膜２０によるコンタクトホール間の短絡を確実に防止できる。
【００６６】
本実施形態によれば、コンタクトホールのエッチングの際にルテニウム膜をハードマスクとして用いることにより、コンタクトホール上部での歪みやコンタクトホール寸法の拡大を防止することが出来る。更に、ハードマスクとして用いたルテニウム膜を容易かつ確実に除去することができ、コンタクトホール間の短絡を確実に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置におけるコンタクトホール、ヴィアホール等のホールを形成する方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】(a)〜(d)は本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の製造方法を説明するための要部工程断面図
【図２】(a)は、温度とタンタルのフッ化物及び塩化物の蒸気圧との関係を示す図、(b)は、アッシング工程における、混合ガス中のCF4の混合比とタンタルのエッチング量の関係を示す図
【図３】(a)〜(d)は本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の製造方法を説明するための要部工程断面図
【図４】(a)〜(d)は本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の製造方法を説明するための要部工程断面図
【図５】(a)〜(d)は本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の製造方法を説明するための要部工程断面図
【符号の説明】
【００６９】
11  半導体基板
12  下地層
13  層間絶縁膜
14  酸化タンタル膜
15  有機反射防止膜
16  フォトレジスト膜
17  タンタルの塩化物
18  酸化アルミニウム膜
19  アルミニウムのフッ化物
20  ルテニウム膜
21  ルテニウムの塩化物
22  コンタクトホール
【図１】
2006173360.tif 000003
【図２】
2006173360.tif 000004
【図３】
2006173360.tif 000005
【図４】
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【図５】
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