(57)【要約】【課題】ホール形状（トップ、ボトム）の変形およびホールのトップの広がりを抑制することができ、所望のホール形状が得られる。【解決手段】半導体基板１上に層間絶縁膜３を形成する工程と、層間絶縁膜３上にレジストパターン４を形成する工程と、レジストパターン４をマスクとして層間絶縁膜３をドライエッチングする工程とを含み、ドライエッチングに用いるガスとして少なくともＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｎ２ガス、不活性ガスの混合ガスを用い、かつ、ガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガス流量の合計の比が２％以上１２％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上２０％以下である。これにより、ホール５形状の変形、およびホール５のトップ径の広がりを抑制することができ、ホールの抜け性を確保することでトップ及びボトムの形状とも角張りの無い所望のホール形状を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に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前記層間絶縁膜をドライエッチングする工程とを含み、前記ドライエッチングに用いるガスとして少なくともＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｎ２ガス、不活性ガスを含む混合ガスを用い、かつ、ガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガス流量の合計の比が２％以上１２％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上２０％以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
層間絶縁膜がメチル基を有する炭素含有シリコン酸化膜である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
炭素とフッ素を含むガス流量は、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガス以外に少なくとも１種類のガスを含むフルオロカーボンガスもしくはハイドロカーボンガスの総流量とした請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下である請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスの合計流量の比が６％以下であり、ガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上である請求項１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】
この発明は、層間絶縁膜、特に低誘電率絶縁膜のドライエッチング方法における半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化、高集積化が著しく進んでいる。しかし、微細化を進めていくにしたがい、トランジスタの遅延時間は短縮できるが、配線抵抗と寄生容量が増加することによって、配線遅延時間の短縮が困難になる。その対策として、配線抵抗を低減させるために従来のアルミニウムに代わってより抵抗率の低い銅が、また、寄生容量を低減するために低誘電率絶縁膜が採用されつつある。最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路では、炭素含有シリコン酸化膜（以下、ＳｉＯＣ膜と記す）などが用いられている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下に、低誘電率絶縁膜としてＳｉＯＣ膜を用いた場合の孔（以下、ホールと記す）の形成工程について、本発明の実施の形態で示した図１を用いて説明する。
【０００４】
まず、図１（ａ）に示す工程において半導体基板１上に、膜厚２００ｎｍのシリコン酸化膜２と膜厚２５０ｎｍのＳｉＯＣ膜３を順次堆積させる。その後、ＳｉＯＣ膜３上にＡｒＦレジストを塗布し、ＡｒＦエキシマレーザーによるリソグラフィー技術を用いてレジストパターン４を形成する。ここで、微細なパターンを形成するために、波長の短いＡｒＦエキシマレーザに対してＫｒＦレジスト材料より解像度の良いＡｒＦレジストを用いる。ＡｒＦレジストとは芳香環を実質的に含まない樹脂を主成分とする化学増幅型レジストである。次に、図１（ｂ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒの混合ガスを用いてＳｉＯＣ膜３のエッチングを行う。次に、図１（ｃ）に示す工程で、Ｃ４Ｆ６、Ｏ２、Ａｒの混合ガスを用いてシリコン酸化膜２をエッチングし、ホール５を形成する。最後に、図１（ｄ）に示す工程でＯ２などのガスを用いてアッシングによりレジストを除去する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５８３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最小加工寸法が０．１０μｍ以細対応のリソグラフィー技術であるＡｒＦリソグラフィーを用いてパターニングを行ったウエハのドライエッチングを上記の従来技術を用いて行った場合、ＡｒＦレジスト材料の耐ドライエッチング性は従来のＫｒＦレジスト材料に比べて著しく劣り、レジストの表面荒れ、突き抜け等の問題があった。また、一般にホールのドライエッチングではホール直径の１０％程度の寸法シフト（ドライエッチング後のホール直径とリソグラフィー後のホール直径との差）が許容されている。最小加工寸法が０．１０μｍの半導体集積回路では、一般に直径０．２０μｍホールが用いられ、その許容され得る寸法シフト量は２０ｎｍ程度となるが、従来の技術では寸法シフト３０ｎｍが限界であり、それを達成することができていない。これはレジストの表面荒れや耐レジスト選択比が低いため、ホール肩部のレジスト残膜が足りなくなりトップ径が広がることによるものであると考えられる。
【０００７】
そこで、近年では耐レジスト選択比を向上させるために、Ｏ２の代わりにＮ２を添加する方法も提案されているが、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求される寸法シフトやホールテーパー角はそれぞれ２０ｎｍ、８８度であるが、それが実現できていないなど、形状制御に多くの問題があった。
【０００８】
したがって、この発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、ホール形状（トップ、ボトム）の変形およびホールのトップの広がりを抑制することができ、所望のホール形状が得られる半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法は、半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上に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前記層間絶縁膜をドライエッチングする工程とを含み、前記ドライエッチングに用いるガスとして少なくともＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｎ２ガス、不活性ガスを含む混合ガスを用い、かつ、ガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガス流量の合計の比が２％以上１２％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上２０％以下である。
【００１０】
このように、ドライエッチングに用いるガスとして少なくともＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｎ２ガス、不活性ガスを含む混合ガスを用い、かつ、ガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガス流量の合計の比が２％以上１２％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上２０％以下であるので、ホール形状の変形、およびホールのトップ径の広がりを抑制することができる。すなわち、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒの混合ガス系を用いたＳｉＯＣ膜のドライエッチングにおいて、ガスの総流量に対するＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２の流量比を上記のように特定範囲内で用いることにより、エッチング中に形成されるＣｘＨｙＦｚ系のポリマーを制御し、ホールの抜け性を確保することでトップ及びボトムの形状とも角張りの無い所望のホール形状を得ることができる。
【００１１】
請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、層間絶縁膜がメチル基を有する炭素含有シリコン酸化膜である。このように、層間絶縁膜がメチル基を有する炭素含有シリコン酸化膜であるので、メチル基を含むＳｉＯＣ膜のドライエッチングにおいて、トップ及びボトムの形状とも丸い所望のホール形状を得ることができる。また、メチル基は、分極量を低減できるため、メチル基を導入することで層間絶縁膜の誘電率を下げることができる。
【００１２】
請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１または２記載の半導体装置の製造方法において、炭素とフッ素を含むガス流量は、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガス以外に少なくとも１種類のガスを含むフルオロカーボンガスもしくはハイドロカーボンガスの総流量とした。このように、炭素とフッ素を含むガス流量は、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガス以外に少なくとも１種類のガスを含むフルオロカーボンガスもしくはハイドロカーボンガスの総流量としても、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
請求項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項３記載の半導体装置の製造方法において、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下である。このように、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であるので、ＣＦ４ガスを減少することによってレジストへのダメージを低減することができ、レジスト残膜の増加およびレジストの後退を抑制することができる。したがって、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求される寸法シフト２０μｍ以下を実現することができる。
【００１４】
請求項５記載の半導体装置の製造方法は、請求項１記載の半導体装置の製造方法において、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスの合計流量の比が６％以下であり、ガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上である。このように、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスの合計流量の比が６％以下であり、ガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上であるので、エッチング中に形成されるＣｘＨｙＦｚ系のポリマーやレジスト残膜を制御し、ホールの抜け性を向上させることで最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求されるホールテーパー角８８度以上を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１はこの発明の第１の実施形態におけるホール形成工程を示す断面図である。
【００１６】
まず、図１（ａ）に示す工程においてチャンバ内で半導体基板１上に、例えば、膜厚２００ｎｍのシリコン酸化膜２と膜厚２５０ｎｍの膜中にメチル基を含むＳｉＯＣ膜（層間絶縁膜）３を順次堆積させる。その後、ＳｉＯＣ膜３上にＡｒＦ用レジストを塗布して膜厚４００ｎｍのレジスト膜を形成し、ＡｒＦエキシマレーザーによるリソグラフィー技術を用いてホール直径０．１４μｍのレジストパターン４を形成する。なお、本実施の形態では、メチルアダマンチルメタクリレートとメチルラクチルメタクリレートの共重合体からなる樹脂と酸発生剤を含むレジストを用いた。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてＳｉＯＣ膜３をエッチングする。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、反応ガスの種類がＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒ、ガス圧力が６．７Ｐａ、上部ＲＦ電力が１２００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００１８】
次に、図１（ｃ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてシリコン酸化膜２をエッチングし、ホール５を形成する。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、例えば、反応ガスの種類と流量とがＣ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ＝１６／２２／８００ｓｃｃｍ、ガス圧力が５．３Ｐａ、上部ＲＦ電力が１４００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００１９】
次に、図１（ｄ）に示す工程でＯ２などのガスを用いてアッシングによりレジスト４を除去する。
【００２０】
図２は図１（ｄ）に示すアッシング後のホール形状をトップの形状、ボトムの形状によって分類した説明図を示す。（Ａ）はトップの形状は丸く、所望のホール形状となっているが、ボトムの形状は多角形に角張っている場合、（Ｂ）はトップ及びボトムの形状とも丸くなり所望の形状が得られている場合、（Ｃ）はボトムの形状は丸く、所望のホール形状がとなっているが、トップの形状は多角形に角張っている場合である。
【００２１】
ここで、本実施形態に係るドライエッチング方法の特徴は、図１（ｂ）に示す工程でガスの総流量（ＣＦ４＋ＣＨＦ３＋Ｎ２＋Ａｒ）に対するＣＦ４流量とＣＨＦ３流量の合計（以下、（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）と記する）の比、およびＮ２流量比を制御することで、図２（Ａ）、（Ｃ）に示すような角張りなしに、トップ、ボトムの形状が共に丸い所望のホール形状を形成することである。
【００２２】
そのため、ホール形状のガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比の依存性、およびガスの総流量に対するＮ２の流量比依存性を調べた。
【００２３】
図３は、（ａ）ガスの総流量に対するＮ２流量比、（ｂ）ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比がエッチング形状にどのような影響を及ぼすかを調べ、その境界領域を示した説明図である。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、ガスの総流量に対するＮ２流量の比については５から２０％の領域において、かつ図３（ｂ）に示すように、ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比については２から１２％の領域においてトップ、ボトムともに角張らない所望のホール形状を得ることができる。ここで、ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比が２％以下、ガスの総流量に対するＮ２流量の比が５％以下でホール底形状が多角形に角張る要因として、エッチング中に形成されたＣｘＨｙＦｚ系のポリマーがホール側壁に付着し、ドライエッチングのマスクとして作用すること、及びホールの抜け性が低下したことが考えられる。また、ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比が１２％以上、ガスの総流量に対するＮ２流量の比が２０％以上でホール上部形状が多角形に角張る要因として、レジスト上へのＣｘＨｙＦｚ系のポリマーの生成に比べて、レジストエッチング速度が速いことによる、レジスト残膜の減少およびレジストの後退が考えられる。
【００２５】
上述のように、本実施形態によればＳｉＯＣ膜のドライエッチングにおいて、エッチング条件として、２≦（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）／ガスの総流量≦１２％、５≦Ｎ２流量／ガスの総流量≦２０％の領域を用いることにより、トップ及びボトムの形状とも丸くなり所望の形状を得ることができる。
【００２６】
なお、実施形態１において、ＳｉＯＣ膜のエッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒを用いたが、ＣＦ４とＣＨＦ３以外にも、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等の少なくとも一種類のガスを含み、上記フルオロカーボンガス、もしくはハイドロカーボンガスのガスの総流量に対する割合が、２から１２％の範囲にあれば同様の効果が得られる。
【００２７】
この発明の第２の実施の形態を図４および図５に基づいて説明する。なお、第２の実施形態におけるホール形成工程の断面図は図１と同様である。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示す工程においてチャンバ内で半導体基板１上に、例えば、膜厚２００ｎｍのシリコン酸化膜２と膜厚２５０ｎｍの膜中にメチル基を含むＳｉＯＣ膜３を順次堆積させる。その後、ＳｉＯＣ膜３上にＡｒＦ用レジストを塗布して膜厚４００ｎｍのレジスト膜を形成し、ＡｒＦエキシマレーザーによるリソグラフィー技術を用いてホール直径０．１４μｍのレジストパターン４を形成する。なお、本実施形態では、メチルアダマンチルメタクリレートとメチルラクチルメタクリレートの共重合体からなる樹脂と酸発生剤を含むレジストを用いた。
【００２９】
次に、図１（ｂ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてＳｉＯＣ膜３をエッチングする。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、反応ガスの種類がＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒ、ガス圧力が６．７Ｐａ、上部ＲＦ電力が１２００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてシリコン酸化膜２をエッチングし、ホール５を形成する。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、例えば、反応ガスの種類と流量とがＣ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ＝１６／２２／８００ｓｃｃｍ、ガス圧力が５．３Ｐａ、上部ＲＦ電力が１４００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００３１】
次に、図１（ｄ）に示す工程でＯ２などのガスを用いてアッシングによりレジスト４を除去する。
【００３２】
ここで、本実施形態に係るドライエッチング方法の特徴は、図１（ａ）から（ｄ）に示す工程で寸法制御性の良いホールエッチングを実現することである。
【００３３】
そのため、図４（ａ）に示すようにホールパターンのリソグラフィー後のボトム寸法Ｘと、図４（ｂ）に示すようにアッシング後のトップ寸法Ｙの差を寸法シフトＹ−Ｘとして、寸法シフトのガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性を調べた。
【００３４】
図５は、寸法シフトのガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性を示す図である。図５において、横軸はガスの総流量に対するＣＦ４流量の比［％］を表し、縦軸は寸法シフト［ｎｍ］を表している。図５に示すように、ガスの総流量に対するＣＦ４流量の比が減少するにしたがって、寸法シフトが減少する。この要因として、ＣＦ４ガスを増加することによってレジストへのダメージが大きくなり、レジスト残膜の減少およびレジストの後退が考えられる。したがって、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求される寸法シフト２０ｎｍ以下を実現するには、ガスの総流量に対するＣＦ４の流量比を３％以下にすることによって実現することができる。
【００３５】
上述のように、本実施形態によれば、ＣＦ４流量／ガスの総流量≦３％の領域を用いることにより、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求される寸法シフト２０ｎｍ以下を実現することができる。
【００３６】
この発明の第３の実施の形態を図６〜図９に基づいて説明する。なお、第３の実施形態におけるホール形成工程の断面図は図１と同様である。
【００３７】
まず、図１（ａ）に示す工程においてチャンバ内で半導体基板１上に、例えば、膜厚２００ｎｍのシリコン酸化膜２と膜厚２５０ｎｍの膜中にメチル基を含むＳｉＯＣ膜３を順次堆積させる。その後、その後、ＳｉＯＣ膜３上にＡｒＦ用レジストを塗布して膜厚４００ｎｍのレジスト膜を形成し、ＡｒＦエキシマレーザーによるリソグラフィー技術を用いてホール直径０．１４μｍのレジストパターン４を形成する。なお、本実施形態では、メチルアダマンチルメタクリレートとメチルラクチルメタクリレートの共重合体からなる樹脂と酸発生剤を含むレジストを用いた。
【００３８】
次に、図１（ｂ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてＳｉＯＣ膜３をエッチングする。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、反応ガスの種類がＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒ、ガス圧力が６．７Ｐａ、上部ＲＦ電力が１２００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００３９】
次に、図１（ｃ）に示す工程でレジストパターン４をエッチングマスクとして用い、エッチングガスを用いてシリコン酸化膜２をエッチングし、ホール５を形成する。この場合には、一般的な二周波励起型の容量結合型プラズマエッチング装置を用いて、例えば、反応ガスの種類と流量とがＣ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ＝１６／２２／８００ｓｃｃｍ、ガス圧力が５．３Ｐａ、上部ＲＦ電力が１４００Ｗ、下部ＲＦ電力が１７００Ｗという条件のもとでエッチングを行う。
【００４０】
次に、図１（ｄ）に示す工程でＯ２などのガスを用いてアッシングによりレジスト４を除去する。
【００４１】
ここで、本実施形態に係るドライエッチング方法の特徴は、図１（ａ）から（ｄ）に示す工程でテーパー角制御性の良いホールエッチングを実現することである。テーパー角θとは図６に示すように、ホール側壁５ａと下地基板１のなす角である。
【００４２】
そのため、ホールテーパー角θのガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比依存性、ガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性、およびガスの総流量に対するＮ２の流量比依存性を調べた。
【００４３】
図７は、ホールテーパー角θのガスの総流量に対するＣＦ４とＣＨＦ３の流量比依存性を示す図である。図７において、横軸はガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比［％］を表し、縦軸はホールテーパー角θ［度］を表している。図７に示すように、ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比が減少するにしたがって、ホールテーパー角θが増加する。
【００４４】
図８は、ホールテーパー角θのガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性を示す図である。図８において、横軸はガスの総流量に対するＣＦ４の流量比［％］を表し、縦軸はホールテーパー角θ［度］を表している。図８に示すように、ガスの総流量に対するＣＦ４の流量比が減少するにしたがって、ホールテーパー角θが増加する。
【００４５】
図９は、ホールテーパー角θのガスの総流量に対するＮ２の流量比依存性を示す図である。図９において、横軸はガスの総流量に対するＮ２の流量比［％］を表し、縦軸はホールテーパー角θ［度］を表している。図９に示すように、ガスの総流量に対するＮ２の流量比が増加するにしたがって、ホールテーパー角θが増加する。
【００４６】
したがって、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求されるホールテーパー角８８度以上を実現するには、ガスの総流量に対する（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）の比を６％以下、ガスの総流量に対するＣＦ４の流量比を３％以下、ガスの総流量に対するＮ２の流量比を５％以上にすることによって実現することができる。
【００４７】
上述のように、本実施形態によれば、（ＣＦ４流量＋ＣＨＦ３流量）／ガスの総流量≦６％、ＣＦ４流量／ガスの総流量≦３％、Ｎ２流量／ガスの総流量≧５％の領域を用いることにより、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求されるホールテーパー角８８度以上を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施形態１から３ではポリメタクリル酸誘導体を主鎖に有するレジストを用いたが、ポリアクリル酸誘導体、α−位をフッ素、塩素、トリフルオロメチル基等で置換されたポリアクリル酸誘導体、ポリビニルアルコール誘導体、主鎖の水素をフッ素で置換されたポリアクリル酸誘導体、主鎖の水素をフッ素で置換されたポリビニルアルコール誘導体、ポリノルボルネン誘導体やポリテトラシクロドデセン誘導体等の主鎖にシクロオレフィンを有するポリマー、無水マレイン酸と主鎖にシクロオレフィンを有するポリマーとの共重合体、あるいはこれらの共重合体を用いて同様の効果が得られる。
【００４９】
また、本実施形態１から３では、混合ガスの中で不活性ガスとしてＡｒガスを用いたが、Ｋｒ等の他の不活性ガスを用いてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の半導体装置の製造方法によれば、ドライエッチングに用いるガスとして少なくともＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｎ２ガス、不活性ガスを含む混合ガスを用い、かつ、ガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガス流量の合計の比が２％以上１２％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上２０％以下であるので、ホール形状の変形、およびホールのトップ径の広がりを抑制することができる。すなわち、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２、Ａｒの混合ガス系を用いたＳｉＯＣ膜のドライエッチングにおいて、ガスの総流量に対するＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｎ２の流量比を上記のように特定範囲内で用いることにより、エッチング中に形成されるＣｘＨｙＦｚ系のポリマーを制御し、ホールの抜けを確保することでトップ及びボトムの形状とも角張りの無い所望のホール形状を得ることができる。
【００５１】
請求項２では、層間絶縁膜がメチル基を有する炭素含有シリコン酸化膜であるので、メチル基を含むＳｉＯＣ膜のドライエッチングにおいて、トップ及びボトムの形状とも丸い所望のホール形状を得ることができる。また、メチル基は、分極量を低減できるため、メチル基を導入することで層間絶縁膜の誘電率を下げることができる。
【００５２】
請求項３では、炭素とフッ素を含むガス流量は、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガス以外に少なくとも１種類のガスを含むフルオロカーボンガスもしくはハイドロカーボンガスの総流量としても、請求項１と同様の作用効果が得られる。
【００５３】
請求項４では、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であるので、ＣＦ４ガスを減少することによってレジストへのダメージを低減することができ、レジスト残膜の増加およびレジストの後退を抑制することができる。したがって、最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求される寸法シフト２０μｍ以下を実現することができる。
【００５４】
請求項５では、ドライエッチングに用いるガスの総流量に対するＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスの合計流量の比が６％以下であり、ガスの総流量に対するＣＦ４ガス流量の比が３％以下であり、ガスの総流量に対するＮ２ガス流量の比が５％以上であるので、エッチング中に形成されるＣｘＨｙＦｚ系のポリマーやレジスト残膜を制御し、ホールの抜け性を確保することで最小加工寸法が０．１０μｍ以細の半導体集積回路で要求されるホールテーパー角８８度以上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態におけるホール形成工程を示す断面図である。
【図２】ドライエッチング後のホール形状をトップの形状、ボトムの形状によって３種類に分類した説明図である。
【図３】（ａ）はＳｉＯＣ膜、絶縁膜のエッチングを行った際のホール形状のガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガスの総流量（ＣＦ４とＣＨＦ３流量の合計）の比依存性、（ｂ）はそのガスの総流量に対するＮ２の流量比依存性を示す説明図である。
【図４】寸法シフト（Ｙ−Ｘ）の定義を示す説明図である。
【図５】寸法シフトのガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性を示すグラフである。
【図６】ホールテーパー角θの定義を示す説明図である。
【図７】ホールテーパー角のガスの総流量に対する炭素とフッ素を含むガスの総流量（ＣＦ４とＣＨＦ３流量の合計）の比依存性を示すグラフである。
【図８】ホールテーパー角のガスの総流量に対するＣＦ４の流量比依存性を示すグラフである。
【図９】ホールテーパー角のガスの総流量に対するＮ２の流量比依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１  半導体基板
２  シリコン酸化膜
３  炭素含有シリコン酸化膜
４  ＡｒＦ用レジスト
５  ホール
【図１】
2004247568.tif 000003
【図２】
2004247568.tif 000004
【図３】
2004247568.tif 000005
【図４】
2004247568.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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