(57)【要約】【課題】０．１ｎｍ以下の最小寸法制御で、配線層やコンタクト孔形成工程を簡略化し、信頼性の高い半導体装置あるいは集積回路の製造方法を提供する。【解決手段】本半導体装置あるいは集積回路の製造方法は、素子が形成された基材１の表面に絶縁膜層３を形成する工程と、絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストＭ１をＸ線によりパターン露光する工程と、絶縁膜層３にエッチングによりコンタクト孔ａを形成する工程と、第１のマスク用レジストＭ１を除去する工程と、絶縁膜層３の表面に形成された第２のマスク用レジストＭ２をＸ線によりパターン露光を行う工程と、絶縁膜層３にエッチングにより導電性配線層用溝ｂを形成する工程と、第２のマスク用レジストＭ２を除去する工程と、コンタクト孔ａ、配線層用溝ｂ及び絶縁膜層３にバリアメタル７を形成する工程と、配線層用溝ｂ及びコンタクト孔ａに導電材８を充填する工程と、不必要な導電材及びバリアメタルを除去する工程を有する。【選択図】  図７
2004319535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、
素子が形成された基材の表面に絶縁膜層を形成する工程と、
前記絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
前記絶縁膜層にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、
前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、
前記絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
前記絶縁膜層にエッチングにより導電性配線層用溝を形成する工程と、
前記第２のマスク用レジストを除去する工程と、
前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、
前記配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、
不必要な前記導電材及び前記バリアメタルを除去する工程
を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項２】
トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、
素子が形成された基材の表面に第１の絶縁膜層を形成する工程と、
この第１の絶縁膜層の表面にシリコン窒化膜を形成する工程と、
このシリコン窒化膜の表面に第２の絶縁膜層を形成する工程と、
この第２の絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
第１のマスクを用いＸ線によりパターン露光する工程と、
前記第１の絶縁膜層及び前記シリコン窒化膜にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、
前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、
前記第２の絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
前記第２の絶縁膜層にエッチングにより導電性配線層用溝を形成する工程と、
前記第２のマスク用レジストを除去する工程と、
前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記第２の絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、
前記配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、
不必要な前記導電材及び前記バリアメタルを除去する工程
を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項３】
トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、
素子が形成された基材の表面に第１のシリコン窒化膜層を形成する工程と、
この第１のシリコン窒化膜の表面に第１の絶縁膜層を形成する工程と、
この第１の絶縁膜層の表面に第２のシリコン窒化膜を形成する工程と、
この第２のシリコン窒化膜の表面に第２の絶縁膜層を形成する工程と、
この第２の絶縁膜層の表面に第３のシリコン窒化膜を形成する工程と、
この第３の絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
前記第２の絶縁膜層及び前記第３のシリコン窒化膜にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、
前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、
前記第３の絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、
前記第２の絶縁膜層及び前記第３のシリコン窒化膜にエッチングにより導電性配線層用溝を形成し、かつ、前記第１のシリコン窒化膜２及び前記第１の絶縁膜層３にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、
第２のマスク用レジストを除去する工程と、
前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、
前記導電性配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、
不必要な前記導電材を除去する工程
を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、前記露光は、Ｘ線近接露光であることを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、前記パターン露光に用いられるＸ線は、波長が４〜９Åであることを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項６】
請求項２ないし５のいずれか１項に記載の半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、前記絶縁膜の少なくとも一層がシリコン窒化膜であることを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、前記レジストの厚さが基板の上で異なることを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法。
【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あるいは集積回路の製造方法に係わり、特に製造工程の短縮を可能にした半導体装置あるいは集積回路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置及び集積回路装置の微細価と高速化が進むにつれて、最小寸法が０．１ｎｍ以下の領域へと一層要求が厳しくなり、さらに、これと同時に、膨大な素子を相互に結合させるための配線層もより多層化の要求が出てきている。この様な状況下で、従来のアルミニウム（Ａｌ）配線に替わって銅（Ｃｕ）配線が開発されてきた。ＣｕはＡｌより低抵抗で、微細化配線にしたときの信号遅延を防止する効果がある。また、多層化配線を実現する技術としてダマシン技術が開発された。この技術は、絶縁膜層中に配線層やコンタクト層を埋め込むことが可能で、結果的に、より平坦な多層配線層が実現できる。
【０００３】
しかし、実際には製造方法上の困難さがあり、このような高速でかつ、平坦な多層配線層を高歩留で形成出きる技術は未だ確立されていない。ダマシン技術の最大の問題点は工程が複雑で工期が長くなるため、時間とコストがかかること歩留低下要因が内在していることである。特に、微細パターン作成上でのリソグラフィー技術の限界が見えてきている。リソグラフィー上の問題では、縮小投影露光における焦点深度の問題とレジスト材料のエッチング耐性の問題が特に深刻である。
【０００４】
さらに、焦点深度の問題は、可視光を用いた縮小投影露光技術における致命的な問題である。すなわち、焦点深度は使用する光の波長の関数であり、波長が短くなるに従って焦点深度は浅くなる。現在技術の最先端で使用されているＫｒＦやＡｒＦレーザー光では、最先端技術で製造される集積回路の表面の凹凸のレベルで、マスクパターンを正確に、かつ確実にジャストフォーカスさせることは困難になっている。そのため、パターン精度を要求されるスペック範囲内で面内均一に、再現性よくパターンを形成できない。
【０００５】
また、０．１ｎｍ以下のパターンを実現するためにはＡｒＦ露光技術が必須と考えられるが、ＡｒＦ露光技術は実用化レベルで完成しているとは言い難い。特に、使用するＡｒＦ用レジストのエッチング耐性に関しては、スペックを満足できていない。そのため、層間絶縁膜をエッチングする際には、予めＳｉＮのようなハードマスク層を使用する必要がある。すなわち、ＡｒＦレジストパターンを用いてＳｉＮ層をエッチングしてハードマスク・パターンを形成し、そのＳｉＮハードマスク・パターンを用いて、層間絶縁膜をエッチングするという複雑な工程が必要となる。
【０００６】
また、上記従来のダマシン技術の標準的工程は、図８に示す工程フローのような工程からなっており、図９（ａ）〜（ｊ）に示すような工程断面図のようにして製造される。なお、図８に示す工程と図９（ａ）〜（ｊ）に示す工程断面との関連は図８中に図９（ａ）〜（ｊ）の符号で示し、図９（ａ）〜（ｊ）で付される膜層名は図８中に符号で示す。この従来のダマシン製造技術は、予めＳｉＮ膜層（ハードマスク層）、絶縁体層（低誘電率膜層）、酸化窒化膜層（キャップ及びエッチストップ層）を順次成膜した後、これらの層に溝（連続した凹部）または孔を開孔させ、その後、その部分に導電性材料を充填して集積回路相互接続のための導電性配線層、あるいは導電性コンタクト（またはビア）を形成するもので、従来の集積回路相互接続配線層形成に広く用いられている。このダマシン製造工程を順次繰り返すことにより、導電性配線層、導電性コンタクトが連続的に形成できて、最終的に多層配線層が形成される。
【０００７】
この従来のダマシン製造技術の欠点は、工程が複雑で形成するのに非常に長い工期を要し、製造に時間とコストを要することである。さらに、半導体装置、あるいは集積回路装置では、製造歩留が非常に重要であるが、高歩留という観点から見ても、工程が複雑であることは大きな製造上の問題点である。
【０００８】
また、成膜工程や、リソグラフィー工程、エッチング工程など、幾つかの歩留低下要因が含まれており、特に配線層とコンタクト孔形成におけるリソグラフィー工程でのマスク合わせ誤差に基づく歩留低下は、ときとして非常に深刻である。さらに、メタル表面は通常非常に活性であるため、メタル酸化物が表面に形成されやすく、この酸化物が配線層とコンタクト孔（ビア）との界面に形成されコンタクト不良の原因になる。
【０００９】
このようなダマシン技術の改良としてデュアル（二重）ダマシン技術が考案された。図１０に示す他の従来のデュアルダマシン技術の標準的な工程フローに示すように、図１１（ａ）〜（ｉ）に示すような工程断面図のようにして製造される。この従来のデュアルダマシンでは、導電性配線層とコンタクト孔を同時に形成できることが特徴である。予めＳｉＮ膜層（ハードマスク層）、低誘電率膜層（絶縁体層）、酸化窒化膜層（キャップ＆エッチストップ層）を重ねて順次成膜した後、これらの層に上層の導電性配線層のための溝（連続した凹部）を形成し、連続してコンタクト孔を開孔させ、その後、その部分に導電性材料を充填して集積回路相互接続のための上層導電性配線層と、上層と下層の導電性配線層とを結合させる導電性コンタクト（またはビア）を同時に形成する。しかしながら、この従来の製造方法では、上層の導電性配線層とコンタクト孔が同時に形成されるため、配線層とコンタクト孔界面にメタル酸化物等の絶縁膜が形成される心配がなく、界面のコンタクト不良発生は完全に除去できるが、工程が複雑であることは、ほとんど改善されておらず、そのため、製造時間とコストの削減に関する問題が残る。また、成膜工程や、リソグラフィー工程、エッチング工程などに起因する、幾つかの歩留低下要因も含まれており、ときとして非常に深刻である。
【００１０】
また、従来のダマシン技術には、さらに大きな問題点が存在する。それは、集積回路装置に要求される最小寸法に起因する。現在、最新の集積回路装置の最小寸法は０．１３ｎｍで形成されている。この最小寸法を達成するために、ＫｒＦレーザーを使ったリソグラフィーが使用されているが、このＫｒＦリソグラフィーでは０．１３ｎｍの最小寸法は形成できるが、次世代の集積回路装置に要求される０．１ｎｍ以下の最小寸法を形成することはできない。そこで、ＫｒＦよりさらに波長の短いＡｒＦレーザーを用いたリソグラフィー技術（ＡｒＦ露光技術）が開発されている。この技術は未だ実用レベルに至っておらず、幾つかの問題点を有する。第一の問題点は、ＡｒＦ露光技術では非常に波長の短いレーザー光を使って縮小投影露光を行うため、焦点深度が非常に浅くなるという欠点がある。そのため特に、デュアルダマシン技術で必須とされる上層導電性配線層のための溝（凹部）形成後のコンタクト孔のリソグラフィーが非常に厳しい工程となる。すなわち、図１１（ａ）、（ｄ）で示す工程でリソグラフィーを行なう場合、焦点深度の問題でコンタクト孔形成のためのリソグラフィーが非常に難しく、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御は不可能に近い。
【００１１】
ＡｒＦ露光技術におけるもう一つの致命的な問題は、この露光技術で用いられるフォトレジストの絶縁膜エッチング耐性が極めて低いことである。従って、低誘電率膜層（絶縁体層）をエッチングして、導電性配線層、あるいはコンタクトを埋込むための溝（凹部）や孔を形成する場合、ＡｒＦレジストをマスクとして低誘電率膜層（絶縁体層）をエッチング加工することは不可能である。そこで、このような低誘電率膜層のエッチング加工を行う場合には、低誘電率膜層の上にＳｉＮ膜層（ハードマスク層）を形成し、予めレジストパターンにより、ＳｉＮ膜層をパターニングしてＳｉＮ膜よりなるハードマスク層を形成した後、このＳｉＮ膜層をマスクとして低誘電率膜層をエッチングする必要がある。図１１で示すように、デュアルダマシン工程が非常に複雑で工程が長くなるのは、このＡｒＦ露光用フォトレジストのエッチング耐性が極めて低いことに起因している。
【００１２】
なお、特許文献１及び特許文献２記載のデュアルダマシン技術のように、余分な工程を削減するデュアルダマシンの製造方法が提案されているが、特許文献１及び特許文献２はいずれも、露光にＸ線が用いられていないため、エッチング耐性が劣り、コンタクト孔の孔径が太り、所望の口径にすることができず、さらに、ＳｉＮ膜層を形成することが必要となる。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−８５５２３号公報（段落番号［０００６］〜［００１３］、図１）
【００１４】
【特許文献２】
特開２００１−１１０９００号公報（段落番号［０００６］〜［００１３］、図３、図５）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御で、配線層やコンタクト孔形成工程を簡略化し、信頼性の高い半導体装置あるいは集積回路の製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
次世代リソグラフィー技術としては、ＡｒＦリソグラフィー以外にも多くの露光技術が候補として挙げられ、例えば電子ビームやＸ線、あるいはＦ２レーザーを用いたリソグラフィー技術が挙げられる。その中で、並行ビームに成形されたＸ線を使ったリソグラフィー（近接Ｘ線露光技術）は最も有望な技術である。少なくとも、上記ＡｒＦが持つ致命的な欠点は、近接Ｘ線露光技術を使うことにより完全に回避できる。すなわち、近接Ｘ線露光技術では並行ビームＸ線を用いて等倍露光を行うため、焦点深度は非常に深くすることが可能であり、そのため、どのように下地が凹凸であっても、全ての場所でジャストフォーカスを得ることがごく容易に実現できる。また、Ｘ線露光ではレジスト材料に依存することなく、０．１ｎｍ以下の最小寸法を形成できる。この理由は、Ｘ線露光ではＸ線ビーム自身がフォトレジストを直接感光させるのではなく、Ｘ線が励起した最外郭電子がフォトレジストに吸収されて感光現象が起こるためである。従って、現在市販されているレジスト材料の大半はＸ線露光用に使用できる。そのため、低誘電率膜層（絶縁体層）のエッチングを行う場合、エッチング耐性の高いフォトレジストを用いれば、ハードマスクとしてのＳｉＮ層が不要となり、ダマシン工程の簡略化、短縮化が達成できる。
【００１７】
すなわち、本発明の１つの態様によれば、トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、素子が形成された基材の表面に絶縁膜層を形成する工程と、前記絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、前記絶縁膜層にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、前記絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、前記絶縁膜層にエッチングにより導電性配線層用溝を形成する工程と、前記第２のマスク用レジストを除去する工程と、前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、前記配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、不必要な前記導電材及び前記バリアメタルを除去する工程を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法が実現される。すなわち、工程の簡略化、工程削減は、エッチング時にハードマスクを必要としないのと同時に、エッチストップも必要としないために実現される。
【００１８】
また、本発明の他の態様によれば、トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、素子が形成された基材の表面に第１の絶縁膜層を形成する工程と、この第１の絶縁膜層の表面にシリコン窒化膜を形成する工程と、このシリコン窒化膜の表面に第２の絶縁膜層を形成する工程と、この第２の絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、第１のマスクを用いＸ線によりパターン露光を行う工程と、前記第１の絶縁膜層及び前記シリコン窒化膜にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、前記第２の絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、前記第２の絶縁膜層にエッチングにより導電性配線層用溝を形成する工程と、前記第２のマスク用レジストを除去する工程と、前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記第２の絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、前記配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、不必要な前記導電材及び前記バリアメタルを除去する工程を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法が提供される。これにより、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御で、配線層やコンタクト孔形成工程を簡略化し、信頼性の高い半導体装置あるいは集積回路の製造方法が実現される。すなわち、第１のシリコン窒化膜層及び第３のシリコン窒化膜形成工程の省略は、Ｘ線露光では特にシリコン窒化膜に用いられるレジスト材料のエッチング耐性が優れており、低誘電率膜層などの絶縁膜をエッチングするときにＳｉＮのようなハードマスクを必要としないからである。
【００１９】
また、本発明の他の態様によれば、トランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子を組合わせて形成される半導体装置あるいは集積回路の製造方法において、素子が形成された基材の表面に第１のシリコン窒化膜層を形成する工程と、この第１のシリコン窒化膜の表面に第１の絶縁膜層を形成する工程と、この第１の絶縁膜層の表面に第２のシリコン窒化膜を形成する工程と、この第２のシリコン窒化膜の表面に第２の絶縁膜層を形成する工程と、この第２の絶縁膜層の表面に第３のシリコン窒化膜を形成する工程と、この第３の絶縁膜層の表面に形成された第１のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、前記第２の絶縁膜層及び前記第３のシリコン窒化膜にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、前記第１のマスク用レジストを除去する工程と、前記第３の絶縁膜層の表面に形成された第２のマスク用レジストをＸ線によりパターン露光する工程と、前記第２の絶縁膜層及び前記第３のシリコン窒化膜にエッチングにより導電性配線層用溝を形成し、かつ、前記第１のシリコン窒化膜２及び前記第１の絶縁膜層３にエッチングによりコンタクト孔を形成する工程と、第２のマスク用レジストを除去する工程と、前記コンタクト孔、前記配線層用溝及び前記絶縁膜層にバリアメタルを形成する工程と、前記導電性配線層用溝及び前記コンタクト孔に導電材を充填する工程と、不必要な前記導電材を除去する工程を有することを特徴とする半導体装置あるいは集積回路の製造方法が提供される。これにより、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御で、配線層やコンタクト孔形成工程を簡略化し、信頼性の高い半導体装置あるいは集積回路の製造方法が実現される。
【００２０】
好適な一例では、前記露光は、Ｘ線近接露光である。これにより、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御が可能となる。
【００２１】
また、好適な一例では、前記パターン露光に用いられるＸ線は、波長が４〜９Åである。これにより、十分なＸ線強度が得られて、確実な露光が行える。
【００２２】
また、好適な一例では、前記絶縁膜の少なくとも一層がシリコン窒化膜である。これにより、シリコン窒化膜がエッチングストップとして機能し、シャープな形状が実現される。
【００２３】
また、他の好適な一例では、前記レジストの厚さが基板の上で異なる。これにより、基板に凹凸がありこれに起因してレジストの厚みに差異が生じても、全ての場所でジャストフォーカスを得ることがごく容易になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本第１実施形態の半導体装置あるいは集積回路の製造方法により製造された集積回路の概念図であり、図２はその製造フロー図、図３はその製造工程断面図である。
【００２６】
本第１実施形態の半導体装置あるいは集積回路の製造方法について、図２に及び図３に沿って説明する。
【００２７】
図３（ａ）に示すように、最初に基板、例えば通常の方法でトランジスタ、ダイオード、キャパシタ及び抵抗等の素子並びに一層目メタル配線層が形成された直径２００ｍｍのシリコンウェーハ１を用意する（Ｐ１）。
【００２８】
このシリコンウェーハ１の表面に第１のシリコン窒化膜層（ｐ−ＳｉＮ）２を１００ｎｍ形成する（Ｐ２）。この第１のシリコン窒化膜層２は、Ｘ線に対してハードマスク層として機能する。
【００２９】
第１のシリコン窒化膜２の表面に第１の絶縁体層３（ｐ−ＳｉＯ２）を３００ｎｍ形成する（Ｐ３）。第１の絶縁体層３は低誘電率膜層である。絶縁体層としてはＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等が適する。
【００３０】
第１の絶縁体層３の表面に第２のシリコン窒化膜（ｐ−ＳｉＮ）４を５０ｎｍ形成する（Ｐ４）。第２のシリコン窒化膜４は、キャップ及びエッチストップ層となる。
【００３１】
第２のシリコン窒化膜４の表面に第２の絶縁体層５を３００ｎｍ形成する（Ｐ５）。第２の絶縁体層５は低誘電率膜層である。
【００３２】
第２の絶縁体層５の表面に第３のシリコン窒化膜６を５０ｎｍ形成する（Ｐ６）。
【００３３】
第３のシリコン窒化膜６は、キャップ及びエッチストップ層となる。
【００３４】
この第３のシリコン窒化膜６の表面に形成された第１のマスク用レジストＭ１をＸ線により露光する（Ｐ７）。
【００３５】
この露光は、第３のシリコン窒化膜６にコンタクト孔ａを形成するに必要な第１のマスク用レジストＭ１のパターン化のためのものである。
【００３６】
この第１の露光工程（Ｐ７）では、並行ビームに成形されたＸ線を使用した近接Ｘ線露光のリソグラフィーが採用される。これにより、近接Ｘ線露光では、並行ビームＸ線を用いて等倍露光を行うため、焦点深度は非常に深くすることが可能であり、どのように下地（基板）に凹凸がありこれに起因してレジストの厚みに差異が生じても、全ての場所でジャストフォーカスを得ることがごく容易になる。また、Ｘ線露光ではレジスト材料に依存することなく、０．１ｎｍ以下の最小寸法を形成できる。この理由は、Ｘ線露光ではＸ線ビーム自身がフォトレジストを直接感光させるのではなく、Ｘ線が励起した最外郭電子がフォトレジストに吸収されて感光現象が起こるためである。従来のレジスト材料の大半はＸ線露光用に使用できるため、エッチング耐性の強いレジストを用いることにより、ハードマスクを必要とせず、パターン形成が可能となる。また、上記パターン露光に用いられるＸ線は、波長が４〜９Åであるのが好ましく、５〜７Åであるのがより好ましい。これにより、十分なＸ線強度が得られて、確実な露光が行える。この範囲を外れると十分なＸ線強度が得られず、確実な露光が行えない。
【００３７】
第３のシリコン窒化膜６及び第２の絶縁体層５にエッチングによりコンタクト孔ａを形成する（Ｐ８）。
第１のマスク用レジストＭ１を除去するためのアッシングを行う（Ｐ９）。    第３のシリコン窒化膜６の表面に形成された第２のマスク用レジストＭ２をＸ線により露光する（Ｐ１０）。
この露光は、第２の絶縁体層５に２層目導電性配線層用溝（連続した凹部）ｂを形成するに必要な第２のマスク用レジストＭ２のパターン化のためのものである。なお、第１のマスク用レジストＭ１と第２のマスク用レジストＭ２の厚さは異ならしてもよい。これにより、レジストの成膜とアッシングが効率よく行える。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、第２の露光は、第１の露光（Ｐ６）と同様に、並行ビームに成形されたＸ線を使用した近接Ｘ線露光のリソグラフィーが採用される。
【００３９】
本第１実施形態では、最初にコンタクト孔を形成し、その後連続的に上層の導電性配線層用溝を形成しているが、これらの形成順序は逆でもよい。すなわち、上層の導電性配線用溝を形成した後、コンタクト孔を形成してもよい。いずれの場合も、絶縁体層（低誘電率膜層）で挟まれた中間のＳｉＮ膜４は、上層の絶縁体層５のエッチング時にはエッチストップ層として機能すると同時に、下層の絶縁体層３エッチング時のハードマスクとして機能する。
【００４０】
エッチングによりシリコン窒化膜６をエッチングしてコンタクト孔ａを形成する（Ｐ１１）。
【００４１】
図３（ｃ）に示すように、エッチングにより第２の絶縁体層５をエッチングして導電性配線層用溝ｂを形成する（Ｐ１２）。
エッチングにより第３のシリコン窒化膜４をエッチングしてコンタクト孔ａを形成する（Ｐ１３）。
【００４２】
図３（ｄ）に示すように、第２のマスク用レジストＭ２を除去するためのアッシングを行う（Ｐ１４）。
コンタクト孔ａ及び第２の誘電体層５にＴｉＮ７をバリアメタルとして成長させる（Ｐ１５）。
枚葉式ラピッドサーマルによりアニールする（Ｐ１６）。
スパッタによりＣｕシードを行う（Ｐ１７）。
枚葉式ラピッドサーマルによりアニールする（Ｐ１８）。
【００４３】
図３（ｅ）に示すように、コンタクト孔ａ及び導電性配線層用溝ｂに導電材８としてメッキＣｕを充填する（Ｐ１９）。
バッチ式２００℃にてアニールする（Ｐ２０）。
【００４４】
図３（ｆ）に示すように、不必要な導電材８をＴｉＮ７とともに除去し、酸化膜とめを行い、上層と下層の導電性配線層とを結合させる導電性コンタクト（またはビア）を同時に形成した集積回路を製造する（Ｐ２１）。
この除去は、化学機械研磨（ＣＭＰ）により行う。
【００４５】
上記のように本第１実施形態において、近接Ｘ線露光を用いているため、等倍露光を行うことができ、Ｘ線は直進し縮小露光における焦点深度の問題は全く発生せず、０．１ｎｍ以下の最小寸法を形成できる。また、Ｘ線露光では従来のレジストの大半が使用できるため、エッチング耐性の強いレジストを用いることにより、ハードマスクを必要とせず、所望のパターンが形成でき、導電性配線層用溝及びコンタクト孔の形成工程の簡略化が図れる。さらに、上層の導電性配線層とコンタクト孔が同時に形成されるため、配線層とコンタクト孔界面にメタル酸化物等の絶縁膜が形成される心配が無く、界面のコンタクト不良発生は完全に除去できて、製造歩留が向上し、信頼性も向上する。
【００４６】
次に本発明に係わる半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４７】
本第２実施形態は、第１実施形態における工程の簡略化、工程削減を図ったものである。
【００４８】
例えば、本第２実施形態は、図４及び図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、図２に示す第１実施形態における工程Ｐ２の第１のシリコン窒化膜層（ｐ−ＳｉＮ）２と工程Ｐ６の第３のシリコン窒化膜６を形成する工程を省略する。これに伴い、図２に示すシリコン窒化膜２、６を除去するためのＰ１４、Ｐ１３のエッチング工程も不必要になる。
【００４９】
このように第１のシリコン窒化膜層及び第３のシリコン窒化膜形成工程を省略できるのは、Ｘ線露光では特にシリコン窒化膜４に用いられるレジスト材料のエッチング耐性が優れており、低誘電率膜などの絶縁膜をエッチングするときにＳｉＮのようなハードマスクを必要としないためである。これにより、上記のように第１実施形態における第１のシリコン窒化膜層２及び第３のシリコン窒化膜６を省略できる。
【００５０】
図４に示す第２実施形態では、導電性配線層とコンタクト孔を同時に形成し、従来のＡｒＦ露光技術では達成不可能であった０．１ｎｍ以下の最小寸法による導電性配線層とコンタクト孔を再現性よく、ウエハ面内均一に、高歩留で形成できる。予め絶縁体層（低誘電率膜層）、ＳｉＮ膜層（キャップ及びエッチストップ層）、絶縁体層（低誘電率膜層）を順次積層して成膜した後、Ｘ線露光技術を駆使して、上層の導電性配線層のための溝（連続した凹部）とコンタクト孔層を連続的に行なって所望の溝、及び開孔部を形成し、その後、その部分に導電性材料を充填して集積回路相互接続のための導電性配線層と、下層の導電性配線層とを結合させる導電性コンタクト（またはビア）を同時に形成する。
【００５１】
また、本発明に係わる半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第３実施形態について説明する。
【００５２】
本第３実施形態は、第２実施形態における第１の絶縁体層の中間に設けられたハードマスク及びエッチストップ層として機能するシリコン窒化膜層を削減したものである。
【００５３】
例えば、本第３実施形態は、図６及び図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、図４に示す第２実施形態におけるシリコン窒化膜層４を形成する工程Ｐ３及び絶縁体層５を形成する工程Ｐ４を省略する。
【００５４】
この様な工程の簡略化、工程削減が実現できるのは、上記エッチング時にハードマスクを必要としないのと同時に、エッチストップも必要としないためである。本第３実施形態では、絶縁体層３にコンタクト孔ａを開孔し、引続いて上層の導電性配線層のための溝（連続した凹部）を形成した後、その部分に導電性材を充填して集積回路相互接続のための導電性配線層と、下層の導電性配線層とを結合させる導電性コンタクト（またはビア）を同時に形成する。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体装置あるいは集積回路の製造方法によれば、０．１ｎｍ以下の最小寸法制御で、配線層やコンタクト孔形成工程を簡略化し、信頼性の高い半導体装置あるいは集積回路の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第１実施形態を用いて製造される集積回路の概念図。
【図２】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第１実施形態の製造フロー図。
【図３】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第１実施形態の製造工程断面図。
【図４】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第２実施形態の製造フロー図。
【図５】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第２実施形態の製造工程断面図。
【図６】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第３実施形態の製造フロー図。
【図７】本発明の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の第３実施形態の製造工程断面図。
【図８】従来の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の製造フロー図。
【図９】従来の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の製造工程断面図。
【図１０】従来の他の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の製造フロー図。
【図１１】従来の他の半導体装置あるいは集積回路の製造方法の製造工程断面図。
【符号の説明】
１  シリコンウェーハ
２  第１のシリコン窒化膜層
３  第１の絶縁体層
４  第２のシリコン窒化膜
５  第２の絶縁体層
６  第３のシリコン窒化膜
７  メタルバリア
８  導電材
Ｍ１  第１のマスク
Ｍ２  第２のマスク
ａ  コンタクト孔
ｂ  導電性配線層用溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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