(57)【要約】【課題】犠牲有機膜とハードマスクとに形成される接続孔パターンを先に形成し、それに配線溝パターンをアライメントすることで、いわゆるデュアルダマシン技術におけるアライメント精度の向上を可能とする。【解決手段】層間絶縁膜１２上に犠牲有機膜２２と第１、第２ハードマスク２３、２４を積層した積層ハードマスクとを形成し、犠牲有機膜２２と積層ハードマスクとをエッチングマスクに用いて層間絶縁膜１２に配線溝２９と接続孔３０とを形成する半導体装置の製造方法において、犠牲有機膜２２と積層ハードマスクとをエッチングマスクに形成する工程は、積層ハードマスクに接続孔パターン２６を形成し、第２ハードマスク２４に接続孔パターン２６にアライメントした配線溝パターン２８を形成し、積層ハードマスクをエッチングマスクに用いて犠牲有機膜２２に接続孔パターン２６を延長形成する。【選択図】図１
2007027447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した層間絶縁膜上に犠牲有機膜を形成した後に第１ハードマスクと第２ハードマスクとを積層した積層ハードマスクを形成し、前記犠牲有機膜と前記積層ハードマスクとをエッチングマスクに用いて前記層間絶縁膜に配線溝とその配線溝に接続する接続孔とを形成する半導体装置の製造方法において、
前記犠牲有機膜と前記積層ハードマスクとをエッチングマスクに形成する工程は、
前記積層ハードマスクに接続孔パターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクに前記接続孔パターンにアライメントした配線溝パターンを形成する工程と、
前記積層ハードマスクをマスクに用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程と
からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に形成した低誘電率膜を有する層間絶縁膜に配線溝とその配線溝に接続する接続孔を形成する工程と、
前記配線溝と前記接続孔とに配線材料膜を埋め込んで配線およびその配線に接続するプラグを形成する工程と
を備えた半導体装置の製造方法において、
前記配線溝と前記接続孔とを形成する工程は、
前記層間絶縁膜上に犠牲有機膜を形成する工程と、
前記犠牲有機膜上に第１ハードマスクと第２ハードマスクとからなる積層ハードマスクを形成する工程と、
前記積層ハードマスクに接続孔パターンを形成する工程と、
前記第２ハードマスクに前記接続孔パターンにアライメントした配線溝パターンを形成する工程と、
前記積層ハードマスクをマスクに用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程と、
前記第２ハードマスクを用いたエッチングにより前記第１ハードマスクに配線溝パターンを延長形成する工程と、
前記第１ハードマスクを用いたエッチングにより層間絶縁膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程と、
前記第１ハードマスクを用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記配線溝パターンを延長形成する工程と、
前記第１ハードマスクおよび前記犠牲有機膜を用いたエッチングにより前記層間絶縁膜に前記配線溝パターンを延長形成して配線溝を形成するとともに前記接続孔パターンを延長形成して接続孔を形成する工程と、
前記犠牲有機膜および前記積層ハードマスクを除去する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記積層ハードマスクに接続孔パターンを形成する工程の後に前記接続孔パターンの底部に露出する前記犠牲有機膜を被覆する保護膜を形成する工程と、
前記犠牲有機膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程の後に前記保護膜を除去する工程と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記層間絶縁膜は、シリコン系低誘電率膜からなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、シリコン系低誘電率膜と有機絶縁膜とシリコン系低誘電率膜とを積層したものからなる
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低誘電率膜を含む層間絶縁膜へのいわゆるデュアルダマシン構造の多層配線を形成する製造方法において、リソグラフィー工程でのアライメント精度良く、いわゆる肩落ち形状の少ない加工変換差の制御された配線溝および接続孔の加工を行うことが容易な半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化、高集積化に伴い、配線の時定数に起因する電気信号の遅れが深刻な問題となる。このため、多層配線工程で用いられる導電層は、アルミニウム（Ａｌ）系合金の配線に代わり、銅（Ｃｕ）配線が導入されるようになっている。銅はアルミニウムなど従来の多層配線構造に使われていた金属材料と違って、ドライエッチングによるパターニングが困難であるため、層間に配線溝を形成しておき、銅を埋め込むことにより配線パターンを形成するダマシン法が一般に使われている。特に接続孔と配線溝を形成しておき、銅埋め込みを同時に行うデュアルダマシン法は、工程数の削減に有効である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、配線容量の増加がデバイスの速度低下につながるため、低誘電率膜を層間絶縁膜に用いた微細な多層配線が不可欠となっている。低誘電率層間絶縁膜の材料としては、従来から比較的実績のある比誘電率３．５程度のフッ素含有酸化シリコン（ＦＳＧ）のみならず、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）に代表される有機シリコン系のポリマーや、ハイドロゲンシルセスキオサン（ＨＳＱ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）、炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）に代表される無機系材料などの比誘電率２．７前後の低誘電率膜が挙げられ、近年ではそれらを多孔質（ポーラス）化させて比誘電率を２．５以下とした材料まで導入が試みられている。
【０００４】
９０ｎｍ世代以降のデザインルールでは、低誘電率層間絶縁膜にいわゆるデュアルダマシン法を用いて微細配線を形成する製造方法として、大きく２種類の選択肢が存在する。
【０００５】
第１の選択肢は、低誘電率膜中に接続孔を最初に開口し、接続孔の開口部に多層レジスト構造等を用いて、配線溝を開口する方法である（例えば、非特許文献１参照。）。しかし、比誘電率が２．７以下の低誘電率膜に適用する場合には、接続孔中に堆積された埋め込みレジストを剥離する工程において、低誘電率膜の損傷が深刻になること等の技術課題が顕在化しており、難易度の高いアプローチとなっている。
【０００６】
第２の選択肢は、低誘電率膜上に積層構造のハードマスクを堆積し、積層ハードマスクに配線溝を開口後に接続孔を途中開口し、その後ハードマスクを用いて配線溝と接続孔を完全開口する方法である（例えば、特許文献２参照。）。この製造方法では、レジストパターニングやレジスト剥離工程が全てハードマスク上で行われるため、比誘電率が２．７以下の低誘電率膜においても、比較的容易にデュアルダマシン法による微細配線を形成しやすいことが知られている。
【０００７】
しかしながら、上記デュアルダマシンの製造方法では、世代が進むに従って、接続孔と配線との絶縁耐圧確保が深刻な課題となる。すなわち、配線ピッチの縮小に伴って、異電位配線間、さらには配線と接続孔間のスペースの縮小が進むことにより、耐圧限界スペースを確保できない場合が想定される。また、物理的なショートを回避できて製品歩留まりが得られたとしても、十分な分離スペースが得られていない場合、ＴＤＤＢ（time dependent dielectric breakdown）等のデバイスの信頼性が劣化する懸念も大きい。
【０００８】
上記課題を改善する製造方法として、本発明者によって、犠牲有機膜上に積層ハードマスクを形成する製造方法が考案されている。この技術を図７および図８によって説明する。
【０００９】
図７（１）に示すように、基板（図示せず）に堆積された下地絶縁膜１１１上に、炭素含有酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜１１２を形成し、その層間絶縁膜１１２に配線溝を形成した後、その配線溝に銅（Ｃｕ）膜を埋め込んで第１配線１１３を形成する。さらに第１配線１１３上に酸化防止層１１４を炭化シリコン膜（ＳｉＣ）膜で形成する。続いて、接続孔と上層配線が形成される層間絶縁膜１１５を炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜で形成する。次いで、犠牲有機膜１１６を例えばポリアリールエーテルで形成し、さらに積層ハードマスクの下層ハードマスク１１７となる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と上層ハードマスク１１８となる酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を順に成膜する。さらに、上層ハードマスク１１８上に配線溝形成のためのレジストマスク１１９を形成する。
【００１０】
次に、図７（２）に示すように、配線溝パターンが形成されたレジストマスク１１９を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク１１８に配線溝パターン１２０を形成する。次に接続孔パターンを形成するためのレジストマスク１２１を形成する。上記レジストマスク１２１に形成される接続孔パターン１２２は、前記上層ハードマスク１１８に形成される配線溝パターン１２０に少なくとも一部が重なるように形成される。
【００１１】
この接続孔のレジストマスク１２１は、上記第１配線１１３もしくは配線溝パターンに対してアライメントされるように形成されるが、接続孔と上記第１配線１１３とがボーダーレス構造となるレイアウトにおける導通特性や信頼性を考慮すると、第１配線１１３にアライメントすることが望ましい。その場合、接続孔のレジストマスク１２１は配線溝パターン１２０に対しては間接アライメントとなり、直接アライメントの場合に対してミスアライメント量が増加することになる。このリソグラフィープロセス上で発生し得る合わせずれや各層の寸法ばらつきにより、配線溝パターン１２０に対してボーダーレス構造となる領域が発生することになる。
【００１２】
次に、図７（３）に示すように、上記レジストマスク１２１〔前記図７（２）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク１１８と下層ハードマスク１１７に接続孔パターン１２２を開口し、続いて犠牲有機膜１１６までのその開口を行う。ここで、レジストマスク１２１は、犠牲有機膜１１６のエッチング処理で同時に除去することができる。図面ではレジストマスク１２１が除去された状態を示した。
【００１３】
次に、図７（４）に示すように、配線溝パターン１２０が形成された上層ハードマスク１１８を用いて、ドライエッチング法により、下層ハードマスク１１７に配線溝パターン１２３を開口する。その際、層間絶縁膜１１５の上層に接続孔パターン１２４が形成される。
【００１４】
さらに、図７（５）に示すように、層間絶縁膜１１５に接続孔パターン１２４を途中まで開口する。
【００１５】
続いて、図８（６）に示すように、犠牲有機膜１１６に配線溝パターン１２５を形成する。
【００１６】
次に、図８（７）に示すように、下層ハードマスク１１７〔前記図７（３）参照〕と犠牲有機膜１１６をマスクとして層間絶縁膜１１５をエッチングし、この層間絶縁膜１１５に配線溝１２７を形成する。このエッチング加工により、接続孔パターン１２４が酸化防止層１１４の直上まで形成されることで接続孔１２６が形成される。このエッチング加工では、下層ハードマスク１１７の下に厚い犠牲有機膜１１６のマスクが存在するため、肩落ちの非常に少ない形状の制御できた配線溝１２７と接続孔１２６の開口を行うことがでる。
【００１７】
続いて、図８（８）に示すように、接続孔１２６底部にある酸化防止層１１４をエッチングして、上記接続孔１２６を第１配線１１３に到達させる。そして犠牲有機膜１１６〔前記図８（７）参照〕を選択的に除去することにより、所定のデュアルダマシン加工が完了する。酸化防止層１１４の開口では犠牲有機膜１１６がマスクとなって配線溝１２７の肩落ちを抑制することができる。また、本エッチングにより配線溝１２７底部の層間絶縁膜１１５もある程度開口されるため、その量を考慮した深さ設定を行っている。
【００１８】
しかるべき薬液を用いた後処理と、水素アニール処理により、配線溝１２７や接続孔１２６の側壁に残留するエッチング付着物や、接続孔１２６底部のＣｕ変質層を清浄にした後、図８（９）に示すように、例えばバリアメタル膜１３０としてＴａ膜をスパッタリング法により成膜し、銅（Ｃｕ）膜１３１が電解めっき法あるいはスパッタリング法により堆積させ、配線溝１２７と接続孔１２６へ導電膜の埋め込みを行う。
【００１９】
さらに図８（１０）に示すように、堆積したバリアメタル膜１３０および銅（Ｃｕ）膜１３１のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、配線溝１２７および接続孔１２６内部にバリアメタル膜１３０および銅（Ｃｕ）膜１３１が残され、デュアルダマシン構造の多層配線構造が得られる。また、下層配線パターンと同様、デュアルダマシン配線上に酸化防止層１３２を形成する。
【００２０】
上記製造方法では、デュアルダマシンの肩落ち形状が格段に改善されることにより、形状悪化に起因する製造ばらつきを大幅に抑制することができるので、特開２００４-６３８５９号公報に記載された製造方法と比べて、接続孔と配線との絶縁耐圧マージン拡大が期待できる。一方でリソグラフィー工程におけるミスアライメント起因の製造ばらつきについては、上層配線と接続孔が間接アライメントでパターニングされるため、上記製造方法を採用しても改善効果は無く、少なくとも３２ｎｍ世代以降の微細配線ではさらにミスアライメントを低減できる製法が不可欠となる。
【００２１】
また、レジスト剥離による低誘電率膜へのダメージを抑制しつつ、接続孔を先に開口するデュアルダマシンの製造方法としては、例えば特開２００４-６３８５９号公報に記載されている製造方法があるが、配線溝の肩落ち形状を改善できるまでには至っていない。
【００２２】
【特許文献１】特開平１１-４５８８７号公報
【特許文献２】特開２００４-６３８５９号公報
【非特許文献１】「A Manufacturable Copper/Low-k SiOC/SiCN Process Technology for 90nm node High Performance eDRAM」 International Interconnect Technology Conference（IITC）2002 p.15-17 ２００２年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
解決しようとする問題点は、低誘電率膜を含む層間絶縁膜への配線溝およびその配線溝に接続する接続孔を形成する、いわゆるデュアルダマシン構造の多層配線構造を形成するに際し、いわゆる肩落ち形状の少ない加工変換差の制御された配線溝および接続孔の加工を、リソグラフィー工程でのアライメント精度良く行うことができない点である。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法では、肩落ち形状の少ない加工変換差の制御された配線溝および接続孔の加工を行うに際し、積層ハードマスクおよび犠牲有機膜に形成される接続孔パターンおよび配線溝パターンにおいて、接続孔パターンに対する配線溝パターンのアライメント精度を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、基板上に形成した層間絶縁膜上に犠牲有機膜を形成した後に第１ハードマスクと第２ハードマスクとを積層した積層ハードマスクを形成し、前記犠牲有機膜と前記積層ハードマスクとをエッチングマスクに用いて前記層間絶縁膜に配線溝とその配線溝に接続する接続孔とを形成する半導体装置の製造方法において、前記犠牲有機膜と前記積層ハードマスクとをエッチングマスクに形成する工程は、前記積層ハードマスクに接続孔パターンを形成する工程と、前記第２ハードマスクに前記接続孔パターンにアライメントした配線溝パターンを形成する工程と、前記積層ハードマスクをマスクに用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程とからなることを特徴とする。
【００２６】
具体的には、基板上に形成した低誘電率膜を有する層間絶縁膜に配線溝とその配線溝に接続する接続孔を形成する工程と、前記配線溝と前記接続孔とに配線材料膜を埋め込んで配線およびその配線に接続するプラグを形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、前記配線溝と前記接続孔とを形成する工程は、前記層間絶縁膜上に犠牲有機膜を形成する工程と、前記犠牲有機膜上に第１ハードマスクと第２ハードマスクとからなる積層ハードマスクを形成する工程と、前記積層ハードマスクに接続孔パターンを形成する工程と、前記第２ハードマスクに前記接続孔パターンにアライメントした配線溝パターンを形成する工程と、前記積層ハードマスクをマスクに用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程と、前記第２ハードマスクを用いたエッチングにより前記第１ハードマスクに配線溝パターンを延長形成する工程と、前記第１ハードマスクを用いたエッチングにより層間絶縁膜に前記接続孔パターンを延長形成する工程と、前記第１ハードマスクを用いたエッチングにより前記犠牲有機膜に前記配線溝パターンを延長形成する工程と、前記第１ハードマスクおよび前記犠牲有機膜を用いたエッチングにより前記層間絶縁膜に前記配線溝パターンを延長形成して配線溝を形成するとともに前記接続孔パターンを延長形成して接続孔を形成する工程と、前記犠牲有機膜および前記積層ハードマスクを除去する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、低誘電率膜を含む層間絶縁膜へのデュアルダマシン構造の多層配線の形成において、肩落ち形状の少ない加工変換差の制御されたデュアルダマシン加工をリソグラフィー工程でのアライメント精度良く容易に行うことが可能となる。すなわち、配線溝パターンと接続孔パターンの形成が直接アライメントで行われるため、従来技術の製造方法よりもリソグラフィー工程におけるミスアライメント起因の製造ばらつきを抑制することができ、それにより、配線と接続孔間の最小分離スペースを拡大することができる。結果として、隣接する異電位配線とのショート不良の防止や絶縁耐圧の確保に対して、十分な製造裕度が３２ｎｍ世代の微細配線においても得ることができる。よって、配線間、配線と接続孔間ショートによる製品歩留まり低下の抑制や、耐圧不足による初期不良、もしくは配線間ＴＤＤＢ（Time dependence dielectric breakdown）等の配線信頼性の劣化を抑制することが可能となる。また、少なくとも前記各工程を含むデュアルダマシンプロセスを経て形成された半導体装置は、高い歩留まりと良好な配線信頼性を得ることができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第１例を、図１および図２の製造工程断面図によって説明する。
【００２９】
図１（１）に示すように、基板（図示せず）に堆積された下地絶縁膜１１上に層間絶縁膜１２を形成し、その層間絶縁膜１２に配線溝１３を形成した後、その配線溝１３にバリアメタル膜１４を介して配線材料膜を埋め込んで第１配線１５を形成する。上記層間絶縁膜１２は、例えば炭素含有酸化シリコン膜で形成し、上記配線材料膜は銅（Ｃｕ）膜で形成する。さらに上記第１配線１５上に酸化防止層１６を、例えば炭化シリコン膜（ＳｉＣ）膜で形成する。続いて、接続孔と上層配線となる第２配線が形成される層間絶縁膜２１を形成する。この層間絶縁膜２１は、例えば炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜で形成する。次いで、犠牲有機膜２２を形成する。この犠牲有機膜２２は、例えばポリアリールエーテル膜で形成する。さらに積層ハードマスクの下層ハードマスク２３となる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と上層ハードマスク２４となる酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を順に成膜する。さらに、上層ハードマスク２４上に接続孔パターン２６を形成するためのレジストマスク２５を形成する。
【００３０】
上記犠牲有機膜２２、下層ハードマスク２３、上層ハードマスク２４は光透過性を有する材料で形成されることが好ましい。このように光透過性を有する材料で形成されることにより、下層に形成されたパターンに対してアライメントし易くなる利点がある。また、上記説明したように、上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３とは、上層ハードマスク２４をエッチングマスクに用いて下層ハードマスク２３を反応性イオンエッチング法により加工できる材料から成ることが好ましい。
【００３１】
上記炭化シリコン（ＳｉＣ）膜および上記炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を成膜するには、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる。その成膜に使用するガスには、どちらもシリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。膜の比誘電率はＳｉＣ膜が３．８、ＳｉＯＣ膜が２．６程度で形成することができる。また、ＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を堆積した構造としても良い。
【００３２】
上記犠牲有機膜２２は、スピンコート法によりポリアリールエーテル（ＰＡＥ）膜を成膜して形成する。上記犠牲有機膜２２には、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜もしくは耐熱性の高いノボラック樹脂等のレジスト膜を用いることも可能である。上記下層ハードマスク２３は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を成膜するのと同様のプラズマＣＶＤ装置により、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、窒化剤としてアンモニア（ＮＨ3）ガスを用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用い、不活性ガスをキャリアガスとして成膜を行うことができる。上記上層ハードマスク２４は、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
【００３３】
次に、図１（２）に示すように、上記レジストマスク２５〔前記図１（１）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク２４に接続孔パターン２６を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8−ＣＯ−Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングされて掘れることはほとんどない。また、上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜のエッチング後は、例えば酸素（Ｏ2）プラズマをベースとしたアッシング処理と有機アミン系の薬液処理を行うことにより、上記レジストマスク２５とエッチング処理での残留付着物は完全に除去することができる。
【００３４】
続いて、上記上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜を用いて、下層ハードマスク２３のＳｉＮ膜に上記接続孔パターン２６を延長形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてジフルオルメタン （ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）は２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。
【００３５】
この後、配線溝パターンを形成するためのレジストマスク２７を形成する。このレジストマスク２７は、前記接続孔パターン２６が開口された積層ハードマスク（上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３）上に形成されることになる。
【００３６】
次いで、図１（３）に示すように、配線溝パターンが形成された上記レジストマスク２７〔前記図１（２）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク２４となるＳｉＯ2膜に配線溝パターン２８を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングにより掘れることはほとんどない。
【００３７】
さらに、上層ハードマスク２４のエッチング後は、上記レジストマスク２７を除去するとともに接続孔パターン２６を犠牲有機膜２２へ延長形成する。このエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスにはアンモニア（ＮＨ3）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件でのレジスト膜２７のエッチングレートは犠牲有機膜２２のそれとほぼ同等であるため、レジスト剥離と犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の延長形成とを同時に容易に行うことができる。また、上記のエッチング条件におけるＳｉＮ膜やＳｉＯ2膜、ＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、積層ハードマスクに対して選択的に除去することが可能となる。
【００３８】
次に、図１（４）に示すように、配線溝パターン２８が形成された上層ハードマスク２４を用いて、ドライエッチング法により、下層ハードマスク２３に配線溝パターン２８を延長形成する。その際、層間絶縁膜２１の上層に接続孔パターン２６が延長形成される。
【００３９】
上記ハードマスク２３のＳｉＮ膜に配線溝パターン２８を形成するエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）およびアルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。また、このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯＣ）は約１程度であるため、このエッチングによりＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１へ接続孔パターン２６の開口は１００ｎｍ以下の途中開口となる。
【００４０】
さらに、図１（５）に示すように、層間絶縁膜２１に接続孔パターン２６を途中まで開口する。
【００４１】
ここでは層間絶縁膜２１への配線溝パターン２８の開口時にマージンをもってＳｉＣ膜からなる酸化防止層１６上まで接続孔を開口できるよう、予め追加のエッチングを行った。このエッチングとして一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：１とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定し、層間絶縁膜２１の途中まで接続孔パターン２６の開口を行った。
【００４２】
続いて、図２（６）に示すように、犠牲有機膜２２に配線溝パターン２８を形成する。
【００４３】
上記犠牲有機膜２２への配線溝パターン２８の形成は、犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の開口と同様に、高密度プラズマエッチング装置によるアンモニア（ＮＨ3）ガスを用いた異方性エッチングにより行う。
【００４４】
次に、図２（７）に示すように、下層ハードマスク２３〔前記図１（４）参照〕と犠牲有機膜２２をマスクとして、層間絶縁膜２１をエッチングし、この層間絶縁膜２１に配線溝パターン２８を延長形成して配線溝２９を形成する。この配線溝２９を形成するエッチングにより、接続孔パターン２６が酸化防止層１６の直上まで延長され、接続孔３０が形成される。すなわち、配線溝２９の形成と接続孔３０の形成とが同時に行われる。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。任意の配線溝パターン２８をＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１に形成するために、抜け性の良い条件設定としているが、ＳｉＮ膜からなる下層ハードマスク２３の下に厚い犠牲有機膜２２のマスクが存在するため、肩落ちの非常に少ない形状の制御できた配線溝２９と接続孔３０の開口を行うことができる。
【００４５】
続いて、図２（８）に示すように、接続孔３０底部にある酸化防止層１６をエッチングして、上記接続孔３０を第１配線１５に到達させる。そして犠牲有機膜２２〔前記図２（７）参照〕を選択的に除去することにより、所定のデュアルダマシン加工が完了する。酸化防止層１６の開口では犠牲有機膜２２がマスクとなって配線溝２９の肩落ちを抑制することができる。また、本エッチングにより配線溝２９底部の層間絶縁膜２１もある程度開口されるため、その量を考慮した深さ設定を行っている。
【００４６】
上記接続孔３０底部にあるＳｉＣ膜からなる酸化防止層１６のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。ただし、上記エッチング条件ではＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１に対する選択比は１前後であるが、犠牲有機膜２２に対しては２以上得ることができる。
【００４７】
しかるべき薬液を用いた後処理と、水素アニール処理により、配線溝２９や接続孔３０の側壁に残留するエッチング付着物や、接続孔３０底部の銅（Ｃｕ）変質層を清浄にした後、図２（９）に示すように、配線溝２９および接続孔３０の内面にバリアメタル膜３１を形成する。このバリアメタル膜３１は、例えばスパッタリング法によりＴａ膜を成膜して形成することができる。続いて、配線溝２９および接続孔３０の内部を埋め込むように配線材料膜３２を形成する。この配線材料膜は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。
【００４８】
さらに図２（１０）に示すように、堆積したバリアメタル膜３１および配線材料膜３２のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、配線溝２９の内部にバリアメタル膜３１を介して配線材料膜３２からなる第２配線３３が形成されるとともに、接続孔３０の内部にバリアメタル膜３１を介して上記第１配線１５と上記第２配線３３とを接続するもので配線材料膜３２からなるプラグ３４が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン構造の多層配線構造が得られる。また、第１配線１５と同様、第２配線３３上に酸化防止層３５を形成する。
【００４９】
上記製造方法を経て形成されたデュアルダマシン構造の多層配線は、犠牲有機膜２２を含む積層ハードマスク（下層ハードマスク２３と上層ハードマスク２４）による配線溝２９の開口を行うことにより、肩落ちの抑制された配線溝２９および接続孔３０の形成が可能となる。これによって、形状悪化に起因する製造ばらつきを大幅に抑制することができるとともに、配線溝２９と接続孔３０の形成が直接アライメントで行われるため、従来技術の製造方法よりもリソグラフィー工程におけるミスアライメント起因の製造ばらつきを抑制することができ、それにより、配線と接続孔間の最小分離スペースを拡大することができる。結果として、隣接する異電位配線とのショート不良の防止や絶縁耐圧の確保に対して、十分な製造裕度が３２ｎｍ世代の微細配線においても得ることができる。また、少なくとも前記各工程を含むデュアルダマシンプロセスを経て形成された半導体装置は、高い歩留まりと良好な配線信頼性を得ることができる。
【００５０】
なお、上記記載の各膜は、表記された膜種、膜厚、製法に限定されることはない。
【００５１】
例えば、上記酸化防止層１６、３５は、ＣＶＤ法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜としてもよく、また、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜中に窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等の軽元素を含有した膜として用いることも可能である。
【００５２】
上記層間絶縁膜２１は、例えばＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜やＳｉＯ2膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜でもよく、さらに、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜、その他の多孔質有機絶縁膜、多孔質無機絶縁膜の適用も可能である。
【００５３】
また、層間絶縁膜２１上に堆積される多層エッチングマスクは、それぞれ上から酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる上層ハードマスク２４（膜厚：３５ｎｍ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる下層ハードマスク２３（膜厚：５０ｎｍ）、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）からなる犠牲有機膜２２（膜厚：１５０ｎｍ）を用いたが、上層マスクを用いて下層マスクをエッチングできる組み合わせの膜種、膜厚、製法であり、積層したときの密着性や耐熱性がその後のエッチング工程に耐えられる構造であれば、上記以外の膜ヲ用いることが可能である。例えば、下層ハードマスク２３はＣＶＤ法で成膜したＳｉＣ膜やＳｉＣＮ膜としてもよく、エッチング選択比が許す限り薄膜化することも可能である。同様に上層ハードマスク２４はスパッタリング法により形成したアモルファスシリコン膜とすることもでき、犠牲有機膜２２にノボラック系樹脂等のレジスト材料を適用して、ハードマスクＣＶＤ膜を２００℃〜３５０℃の低温成膜としたり、ハードマスク自体を塗布系の材料とすることも可能である。
【００５４】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第２例を、図３および図４の製造工程断面図によって説明する。
【００５５】
図３（１）に示すように、基板（図示せず）に堆積された下地絶縁膜１１上に層間絶縁膜１２を形成し、その層間絶縁膜１２に配線溝１３を形成した後、その配線溝１３にバリアメタル膜１４を介して配線材料膜を埋め込んで第１配線１５を形成する。上記層間絶縁膜１２は、例えば炭素含有酸化シリコン膜で形成し、上記配線材料膜は銅（Ｃｕ）膜で形成する。さらに上記第１配線１５上に酸化防止層１６を、例えば炭化シリコン膜（ＳｉＣ）膜で形成する。続いて、接続孔と上層配線となる第２配線が形成される層間絶縁膜２１を形成する。この層間絶縁膜２１は、例えば炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜で形成する。次いで、犠牲有機膜２２を形成する。この犠牲有機膜２２は、例えばポリアリールエーテル膜で形成する。さらに積層ハードマスクの下層ハードマスク２３となる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と上層ハードマスク２４となる酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を順に成膜する。さらに、上層ハードマスク２４上に接続孔パターン２６を形成するためのレジストマスク２５を形成する。
【００５６】
上記犠牲有機膜２２、下層ハードマスク２３、上層ハードマスク２４は光透過性を有する材料で形成されることが好ましい。このように光透過性を有する材料で形成されることにより、下層に形成されたパターンに対してアライメントし易くなる利点がある。また、上記説明したように、上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３とは、上層ハードマスク２４をエッチングマスクに用いて下層ハードマスク２３を反応性イオンエッチング法により加工できる材料から成ることが好ましい。
【００５７】
上記炭化シリコン（ＳｉＣ）膜および上記炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を成膜するには、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる。その成膜に使用するガスには、どちらもシリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。膜の比誘電率はＳｉＣ膜が３．８、ＳｉＯＣ膜が２．６程度で形成することができる。また、ＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を堆積した構造としても良い。
【００５８】
上記犠牲有機膜２２は、スピンコート法によりポリアリールエーテル（ＰＡＥ）膜を成膜して形成する。上記犠牲有機膜２２には、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜もしくは耐熱性の高いノボラック樹脂等のレジスト膜を用いることも可能である。上記下層ハードマスク２３は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を成膜するのと同様のプラズマＣＶＤ装置により、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、窒化剤としてアンモニア（ＮＨ3）ガスを用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用い、不活性ガスをキャリアガスとして成膜を行うことができる。上記上層ハードマスク２４は、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
【００５９】
次に、図３（２）に示すように、上記レジストマスク２５〔前記図１（１）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３とに接続孔パターン２６を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8−ＣＯ−Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングされて掘れることはほとんどない。また、上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜のエッチング後は、例えば酸素（Ｏ2）プラズマをベースとしたアッシング処理と有機アミン系の薬液処理を行うことにより、上記レジストマスク２５とエッチング処理での残留付着物は完全に除去することができる。
【００６０】
続いて、上記上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜を用いて、下層ハードマスク２３のＳｉＮ膜に上記接続孔パターン２６を延長形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてジフルオルメタン （ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）は２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。
【００６１】
その後、上記接続孔パターン２６の内面を含む積層ハードマスク（上層ハードマスク２４、下層ハードマスク２３）上に、保護膜４１を形成する。この保護膜４１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜で形成され、例えば５ｎｍ〜２０ｎｍの厚さに形成される。また、光透過性を有する材料で形成することが好ましく、さらに２５０℃以下のプラズマＣＶＤ法で成膜されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）であることが好ましい。ここでは、低温プラズマＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯ2膜を用いた。一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用い、原料ガスとしてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用い、不活性ガスをキャリアガスとして成膜を行うことができる。また成膜条件としては基板温度を１００℃〜２５０℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。本成膜条件で成膜された低温ＳｉＯ2膜は、通常のＣＶＤ法で成膜される緻密なＳｉＯ2膜に比べて、シリコンと水素（ＳｉＨ）の結合基、さらにはＳｉＯＨ基を多量に含むため、フッ酸水溶液等の薬液処理により選択的な除去が可能となる。また、軽元素ガスを用いたレジスト膜の除去に対しては、十分な耐性を有する膜となっている。また、保護膜４１は、レジスト剥離処理に対するエッチング耐性があり、積層ハードマスク（上層ハードマスク２４、下層ハードマスク２３）、犠牲有機膜２２に対して選択的に除去可能な材料であれば、上記材料、製法に限定されない。例えば、スピンコート法により形成されたＳｉＨ基の多いハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜でも良く、スパッタ法により形成されたチタン（Ｔｉ）膜等の金属材料の適用も可能である。
【００６２】
次に、図３（３）に示すように、上記保護膜４１上に配線溝パターン２８を形成するためのレジストマスク２７を形成する。
【００６３】
次いで、図３（４）に示すように、配線溝パターンが形成された上記レジストマスク２７を用いて、ドライエッチング法により、保護膜４１および上層ハードマスク２４となるＳｉＯ2膜に配線溝パターン２８を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングにより掘れることはほとんどない。また、低温ＳｉＯ2膜からなる上記保護膜４１も、通常のＳｉＯ2膜と同等以上のエッチングレートを得ることができる。
【００６４】
さらに、上層ハードマスク２４のエッチング後は、上記レジストマスク２７を除去するとともに接続孔パターン２６を下層ハードマスク２３、犠牲有機膜２２へ延長形成する。このエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスにはアンモニア（ＮＨ3）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件でのレジスト膜２７のエッチングレートは犠牲有機膜２２のそれとほぼ同等であるため、レジスト剥離と犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の延長形成とを同時に容易に行うことができる。また、上記のエッチング条件におけるＳｉＮ膜やＳｉＯ2膜、ＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、積層ハードマスクに対して選択的に除去することが可能となる。
【００６５】
続いて、図３（５）に示すように、保護膜４１〔前記図３（４）参照〕を希フッ酸を含む薬液処理により除去する。この方法は、通常の洗浄機を用いて、例えば１／１００に希釈されたフッ酸（ＤＨＦ）水溶液にて室温で５秒〜６０秒処理を行う。通常のＳｉＯ2膜や有機膜に比べて低温ＳｉＯ2膜からなる保護膜４１は一桁以上高いエッチングレートが得られるため、本薬液処理により、積層ハードマスク（上層ハードマスク２４、下層ハードマスク２３）や犠牲有機膜２２に対して選択的に保護膜４１の除去が可能となる。この後、必要に応じて、接続孔パターン２６が完全開口されるように、アンモニア（ＮＨ3）を用いた高密度プラズマエッチング処理を行う。
【００６６】
次に、図３（６）に示すように、配線溝パターン２８が形成された上層ハードマスク２４を用いて、ドライエッチング法により、下層ハードマスク２３に配線溝パターン２８を延長形成する。その際、層間絶縁膜２１の上層に接続孔パターン２６が延長形成される。
【００６７】
上記ハードマスク２３のＳｉＮ膜に配線溝パターン２８を形成するエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）およびアルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。また、このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯＣ）は約１程度であるため、このエッチングによりＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１へ接続孔パターン２６の開口は１００ｎｍ以下の途中開口となる。
【００６８】
さらに、図４（７）に示すように、層間絶縁膜２１に接続孔パターン２６を途中まで開口する。
【００６９】
ここでは層間絶縁膜２１への配線溝パターン２８の開口時にマージンをもってＳｉＣ膜からなる酸化防止層１６上まで接続孔を開口できるよう、予め追加のエッチングを行った。このエッチングとして一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：１とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定し、層間絶縁膜２１の途中まで接続孔パターン２６の開口を行った。
【００７０】
続いて、図４（８）に示すように、犠牲有機膜２２に配線溝パターン２８を形成する。
【００７１】
上記犠牲有機膜２２への配線溝パターン２８の形成は、犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の開口と同様に、高密度プラズマエッチング装置によるアンモニア（ＮＨ3）ガスを用いた異方性エッチングにより行う。
【００７２】
次に、図４（９）に示すように、下層ハードマスク２３〔前記図３（６）参照〕と犠牲有機膜２２をマスクとして、層間絶縁膜２１をエッチングし、この層間絶縁膜２１に配線溝２９を形成する。この配線溝２９を形成するエッチングにより、接続孔パターン２６が酸化防止層１６の直上まで延長され、接続孔３０が形成される。すなわち、配線溝２９の形成と接続孔３０の形成とが同時に行われる。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。任意の配線溝パターン２８をＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１に形成するために、抜け性の良い条件設定としているが、ＳｉＮ膜からなる下層ハードマスク２３の下に厚い犠牲有機膜２２のマスクが存在するため、肩落ちの非常に少ない形状の制御できた配線溝２９と接続孔３０の開口を行うことができる。
【００７３】
続いて、図４（１０）に示すように、接続孔３０底部にある酸化防止層１６をエッチングして、上記接続孔３０を第１配線１５に到達させる。そして犠牲有機膜２２〔前記図４（９）参照〕を選択的に除去することにより、所定のデュアルダマシン加工が完了する。酸化防止層１６の開口では犠牲有機膜２２がマスクとなって配線溝２９の肩落ちを抑制することができる。また、本エッチングにより配線溝２９底部の層間絶縁膜２１もある程度開口されるため、その量を考慮した深さ設定を行っている。
【００７４】
上記接続孔３０底部にあるＳｉＣ膜からなる酸化防止層１６のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。ただし、上記エッチング条件ではＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１に対する選択比は１前後であるが、犠牲有機膜２２に対しては２以上得ることができる。
【００７５】
しかるべき薬液を用いた後処理と、水素アニール処理により、配線溝２９や接続孔３０の側壁に残留するエッチング付着物や、接続孔３０底部の銅（Ｃｕ）変質層を清浄にした後、図４（１１）に示すように、配線溝２９および接続孔３０の内面にバリアメタル膜３１を形成する。このバリアメタル膜３１は、例えばスパッタリング法によりＴａ膜を成膜して形成することができる。続いて、配線溝２９および接続孔３０の内部を埋め込むように配線材料膜３２を形成する。この配線材料膜は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。
【００７６】
さらに図４（１２）に示すように、堆積したバリアメタル膜３１および配線材料膜３２のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、配線溝２９の内部にバリアメタル膜３１を介して配線材料膜３２からなる第２配線３３が形成されるとともに、接続孔３０の内部にバリアメタル膜３１を介して上記第１配線１５と上記第２配線３３とを接続するもので配線材料膜３３からなるプラグ３４が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン構造の多層配線構造が得られる。また、第１配線１５と同様、第２配線３３上に酸化防止層３５を形成する。
【００７７】
上記製造方法を経て形成されたデュアルダマシン構造の多層配線は、犠牲有機膜２２を含む積層マスク（下層ハードマスク２３と上層ハードマスク２４）による配線溝２９の開口を行うことにより、肩落ちの抑制された配線溝２９および接続孔３０の形成が可能となる。これによって、形状悪化に起因する製造ばらつきを大幅に抑制することができるとともに、配線溝２９と接続孔３０の形成が直接アライメントで行われるため、従来技術の製造方法よりもリソグラフィー工程におけるミスアライメント起因の製造ばらつきを抑制することができ、それにより、配線と接続孔間の最小分離スペースを拡大することができる。結果として、隣接する異電位配線とのショート不良の防止や絶縁耐圧の確保に対して、十分な製造裕度が３２ｎｍ世代の微細配線においても得ることができる。また、少なくとも前記各工程を含むデュアルダマシンプロセスを経て形成された半導体装置は、高い歩留まりと良好な配線信頼性を得ることができる。
【００７８】
なお、上記記載の各膜は、表記された膜種、膜厚、製法に限定されることはない。
【００７９】
例えば、上記酸化防止層１６、３５は、ＣＶＤ法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜としてもよく、また、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜中に窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等の軽元素を含有した膜として用いることも可能である。
【００８０】
上記層間絶縁膜２１は、例えばＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜やＳｉＯ2膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜でもよく、さらに、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜、その他の多孔質有機絶縁膜、多孔質無機絶縁膜の適用も可能である。
【００８１】
また、層間絶縁膜２１上に堆積される多層エッチングマスクは、それぞれ上から酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる上層ハードマスク２４（膜厚：３５ｎｍ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる下層ハードマスク２３（膜厚：５０ｎｍ）、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）からなる犠牲有機膜２２（膜厚：１５０ｎｍ）を用いたが、上層マスクを用いて下層マスクをエッチングできる組み合わせの膜種、膜厚、製法であり、積層したときの密着性や耐熱性がその後のエッチング工程に耐えられる構造であれば、上記以外の膜ヲ用いることが可能である。例えば、下層ハードマスク２３はＣＶＤ法で成膜したＳｉＣ膜やＳｉＣＮ膜としてもよく、エッチング選択比が許す限り薄膜化することも可能である。同様に上層ハードマスク２４はスパッタリング法により形成したアモルファスシリコン膜とすることもでき、犠牲有機膜２２にノボラック系樹脂等のレジスト材料を適用して、ハードマスクＣＶＤ膜を２００℃〜３５０℃の低温成膜としたり、ハードマスク自体を塗布系の材料とすることも可能である。
【００８２】
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第３例を、図５および図６の製造工程断面図によって説明する。
【００８３】
図５（１）に示すように、基板（図示せず）に堆積された下地絶縁膜１１上に層間絶縁膜１２を形成し、その層間絶縁膜１２に配線溝１３を形成した後、その配線溝１３にバリアメタル膜１４を介して配線材料膜を埋め込んで第１配線１５を形成する。上記層間絶縁膜１２は、例えば炭素含有酸化シリコン膜で形成し、上記配線材料膜は銅（Ｃｕ）膜で形成する。さらに上記第１配線１５上に酸化防止層１６を、例えば炭化シリコン膜（ＳｉＣ）膜で形成する。続いて、接続孔が形成される層間絶縁膜５１と上層配線となる第２配線が形成される層間絶縁膜５２とを形成する。上記層間絶縁膜５１は、上記層間絶縁膜５２は、有機ポリマー膜５３とその上層に形成される保護膜５４とを積層して形成される。
【００８４】
上記酸化防止膜１６に用いる炭化シリコン（ＳｉＣ）膜および上記層間絶縁膜５１に用いる上記炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜を成膜するには、一例として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いる。その成膜に使用するガスには、どちらもシリコン源としてメチルシランを用いる。また成膜条件としては基板温度を３００℃〜４００℃に設定し、プラズマパワーを１５０Ｗ〜３５０Ｗ、成膜雰囲気の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ程度に設定する。膜の比誘電率はＳｉＣ膜が３．８、ＳｉＯＣ膜が２．６程度で形成することができる。また、ＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を堆積した構造としても良い。
【００８５】
上記有機ポリマー膜５３には、比誘電率２．６程度のポリアリールエーテル（ＰＡＥ）膜を用いる。上記ポリアリールエーテル膜は、前駆体をスピンコート法により堆積した後、３５０℃〜４５０℃のキュア処理を行って形成することができる。その他にはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜を用いることも可能である。
【００８６】
上記保護膜５４は、例えば炭素含有酸化シリコン（ＳｉＯＣ）膜で形成される。この保護膜５４は、上記層間絶縁膜５１と同様にＣＶＤ装置を用いて、例えば比誘電率３．０程度となる条件で成膜を行う。またＳｉＯＣ膜からなる保護膜５４を形成する際に、特に後工程でのエッチングにおける抜け性が問題となる場合には、化学量論より酸素が多いＳｉＯＣ膜を形成することが好ましい。
【００８７】
次いで、上記保護膜５４上に犠牲有機膜２２を形成する。この犠牲有機膜２２は、例えばポリアリールエーテル膜で形成する。さらに積層ハードマスクの下層ハードマスク２３となる窒化シリコン（ＳｉＮ）膜と上層ハードマスク２４となる酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を順に成膜する。さらに、上層ハードマスク２４上に接続孔パターン２６を形成するためのレジストマスク２５を形成する。
【００８８】
上記犠牲有機膜２２は、スピンコート法によりポリアリールエーテル（ＰＡＥ）膜を成膜して形成する。上記犠牲有機膜２２には、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）膜、ポリイミド膜、アモルファスカーボン膜もしくは耐熱性の高いノボラック樹脂等のレジスト膜を用いることも可能である。上記下層ハードマスク２３は、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜を成膜するのと同様のプラズマＣＶＤ装置により、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、窒化剤としてアンモニア（ＮＨ3）ガスを用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用い、不活性ガスをキャリアガスとして成膜を行うことができる。上記上層ハードマスク２４は、シリコン源としてモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、酸化剤として一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
【００８９】
また、上記犠牲有機膜２２、下層ハードマスク２３、上層ハードマスク２４は光透過性を有する材料で形成されることが好ましい。このように光透過性を有する材料で形成されることにより、下層に形成されたパターンに対してアライメントし易くなる利点がある。また、上記説明したように、上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３とは、上層ハードマスク２４をエッチングマスクに用いて下層ハードマスク２３を反応性イオンエッチング法により加工できる材料から成ることが好ましい。
【００９０】
次に、図５（２）に示すように、上記レジストマスク２５〔前記図１（１）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク２４に接続孔パターン２６を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングされて掘れることはほとんどない。また、上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜のエッチング後は、例えば酸素（Ｏ2）プラズマをベースとしたアッシング処理と有機アミン系の薬液処理を行うことにより、上記レジストマスク２５とエッチング処理での残留付着物は完全に除去することができる。
【００９１】
続いて、上記上層ハードマスク２４のＳｉＯ2膜を用いて、下層ハードマスク２３のＳｉＮ膜に上記接続孔パターン２６を延長形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてジフルオルメタン （ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）は２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。
【００９２】
この後、配線溝パターンを形成するためのレジストマスク２７を形成する。このレジストマスク２７は、前記接続孔パターン２６が開口された積層ハードマスク（上層ハードマスク２４と下層ハードマスク２３）上に形成されることになる。したがって、レジストの再生処理により底部に露出した犠牲有機膜２２がエッチングされてしまう懸念がある。この問題を回避するためには、例えばレジスト膜とＳｉＯ2膜を堆積した上に上記レジストマスク２７を形成し、ＳｉＯ2膜上で選択的にレジスト再生を行う方法も採用できる。または、上記レジストマスク２７を形成する前に、上記接続孔パターンの開口を犠牲有機膜２２まで行い、異方性イオンエッチングにより上記レジストマスク２７の再生処理を行うこともできる。
【００９３】
次いで、図５（３）に示すように、配線溝パターンが形成された上記レジストマスク２７〔前記図５（２）参照〕を用いて、ドライエッチング法により、上層ハードマスク２４となるＳｉＯ2膜に配線溝パターン２８を形成する。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置にて、エッチングガスとしてオクタフルオロブタン（Ｃ4Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（Ｃ4Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ）は１：５：２０とし、バイアスパワーは１２００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。このエッチング条件におけるＳｉＮ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＯ2／ＳｉＮ）は１０以上得ることができるため、下層ハードマスク２３となるＳｉＮ膜はエッチングにより掘れることはほとんどない。
【００９４】
さらに、上層ハードマスク２４のエッチング後は、上記レジストマスク２７を除去するとともに接続孔パターン２６を犠牲有機膜２２へ延長形成する。このエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスにはアンモニア（ＮＨ3）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件でのレジスト膜２７のエッチングレートは犠牲有機膜２２のそれとほぼ同等であるため、レジスト剥離と犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の延長形成とを同時に容易に行うことができる。また、上記のエッチング条件におけるＳｉＮ膜やＳｉＯ2膜、ＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、積層ハードマスクに対して選択的に除去することが可能となる。
【００９５】
次に、図５（４）に示すように、配線溝パターン２８が形成された上層ハードマスク２４を用いて、ドライエッチング法により、下層ハードマスク２３に配線溝パターン２８を延長形成する。その際、層間絶縁膜５２の上層に接続孔パターン２６が延長形成される。
【００９６】
上記ハードマスク２３のＳｉＮ膜に配線溝パターン２８を形成するエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用いて、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）およびアルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。このエッチング条件におけるＳｉＯ2膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ2）は３程度得ることができるため、上層ハードマスク２４は２５ｎｍ程度の膜厚があれば下層ハードマスク２３が５０ｎｍの膜厚を有していても余裕を持って開口できる。また、このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜に対するエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯＣ）は約１程度であるため、このエッチングによりＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１へ接続孔パターン２６の開口は１００ｎｍ以下の途中開口となる。したがって、下層ハードマスク層２３と保護膜５４との膜厚構成を変えて完全開口させるか、下層ハードマスク層２３を用いた保護膜５４の完全開口のエッチングを追加する必要がある。
【００９７】
そこで、図５（５）に示すように、層間絶縁膜５２の保護膜５４に接続孔パターン２６を開口する。その際、有機ポリマー膜５３にも接続孔パターン２６が一部形成される。このエッチングでは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：１とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定し、保護膜５４の完全開口を行った。
【００９８】
続いて、図５（６）に示すように、犠牲有機膜２２に配線溝パターン２８を形成する。このとき、上記接続孔パターン２６は有機ポリマー膜５３に延長形成される。
【００９９】
上記犠牲有機膜２２への配線溝パターン２８の形成は、犠牲有機膜２２への接続孔パターン２６の開口と同様に、高密度プラズマエッチング装置によるアンモニア（ＮＨ3）ガスを用いた異方性エッチングにより行う。
【０１００】
次に、図６（７）に示すように、下層ハードマスク２３〔前記図５（４）参照〕と犠牲有機膜２２をマスクとして、層間絶縁膜５１および層間絶縁膜５２をエッチングし、この層間絶縁膜５２のＳｉＯＣ膜からなる保護膜５４に配線溝２９を形成する。この配線溝２９を形成するエッチングにより、接続孔パターン２６が酸化防止層１６の直上まで延長され、ＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜５１に接続孔３０が形成される。すなわち、配線溝２９の形成と接続孔３０の形成とが同時に行われる。このエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてのオクタフルオロシクロペンテン（Ｃ5Ｆ8）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ2）を用い、ガス流量比（Ｃ5Ｆ8：ＣＯ：Ａｒ：Ｏ2）を１：１０：５：５とし、バイアスパワーは１６００Ｗ、基板温度は２０℃に設定する。任意の配線溝パターン２８をＳｉＯＣ膜からなる保護膜５４に形成するために、抜け性の良い条件設定としているが、ＳｉＮ膜からなる下層ハードマスク２３の下に厚い犠牲有機膜２２のマスクが存在するため、肩落ちの非常に少ない形状の制御できた配線溝２９と接続孔３０の開口を行うことができる。
【０１０１】
続いて、図６（８）に示すように、接続孔３０底部にある酸化防止層１６をエッチングして、上記接続孔３０を第１配線１５に到達させる。それとともに、上記有機ポリマー膜５３に配線溝２９を延長形成する。その際、犠牲有機膜２２〔前記図２（７）参照〕もエッチング除去される。このようにして、所定のデュアルダマシン加工が完了する。酸化防止層１６の開口では犠牲有機膜２２がマスクとなって配線溝２９の肩落ちを抑制することができる。なお、配線溝３０の領域外に残存した犠牲有機膜２２は、配線層間の有機ポリマー膜５３をエッチングする過程で除去されることになる。
【０１０２】
上記有機ポリマー膜５３に配線溝２９を形成するエッチングと犠牲有機膜２２を除去するエッチングは、通常の高密度プラズマエッチング装置を用い、エッチングガスには例えばアンモニア（ＮＨ3）を用いた。ＲＦパワーは１５０Ｗ、基板温度は２０℃に設定した。このエッチング条件におけるＳｉＯＣ膜２９に対するエッチング選択比は１００以上得られるため、配線溝の開口は深さばらつき無く、制御性良く行うことができる。
【０１０３】
上記接続孔３０底部にあるＳｉＣ膜からなる酸化防止層１６のエッチングは、一般的なマグネトロン方式のエッチング装置を用い、エッチングガスとしてジフルオルメタン（ＣＨ2Ｆ2）、酸素（Ｏ2）、アルゴン（Ａｒ）を用い、ガス流量比（ＣＨ2Ｆ2：Ｏ2：Ａｒ）を２：１：５とし、バイアスパワーを１００Ｗに設定する。ただし、上記エッチング条件ではＳｉＯＣ膜からなる層間絶縁膜２１に対する選択比は１前後であるが、犠牲有機膜２２に対しては２以上得ることができる。
【０１０４】
しかるべき薬液を用いた後処理と、水素アニール処理により、配線溝２９や接続孔３０の側壁に残留するエッチング付着物や、接続孔３０底部の銅（Ｃｕ）変質層を清浄にした後、図６（９）に示すように、配線溝２９および接続孔３０の内面にバリアメタル膜３１を形成する。このバリアメタル膜３１は、例えばスパッタリング法によりＴａ膜を成膜して形成することができる。続いて、配線溝２９および接続孔３０の内部を埋め込むように配線材料膜３２を形成する。この配線材料膜は、例えば電解めっき法もしくはスパッタリング法により銅（Ｃｕ）膜を堆積して形成される。
【０１０５】
さらに図６（１０）に示すように、堆積したバリアメタル膜３１および配線材料膜３２のうち、配線パターンとして不要な部分を化学機械研磨（ＣＭＰ）法により除去することにより、配線溝２９の内部にバリアメタル膜３１を介して配線材料膜３２からなる第２配線３３が形成されるとともに、接続孔３０の内部にバリアメタル膜３１を介して上記第１配線１５と上記第２配線３３とを接続するもので配線材料膜３３からなるプラグ３４が形成される。このようにして、いやゆるデュアルダマシン構造の多層配線構造が得られる。また、第１配線１５と同様、第２配線３３上に酸化防止層３５を形成する。
【０１０６】
上記製造方法を経て形成されたデュアルダマシン構造の多層配線は、犠牲有機膜２２を含む積層ハードマスク（下層ハードマスク２３と上層ハードマスク２４）による配線溝２９の開口を行うことにより、肩落ちの抑制された配線溝２９および接続孔３０の形成が可能となる。これによって、形状悪化に起因する製造ばらつきを大幅に抑制することができるとともに、配線溝２９と接続孔３０の形成が直接アライメントで行われるため、従来技術の製造方法よりもリソグラフィー工程におけるミスアライメント起因の製造ばらつきを抑制することができ、それにより、配線と接続孔間の最小分離スペースを拡大することができる。結果として、隣接する異電位配線とのショート不良の防止や絶縁耐圧の確保に対して、十分な製造裕度が３２ｎｍ世代の微細配線においても得ることができる。また、少なくとも前記各工程を含むデュアルダマシンプロセスを経て形成された半導体装置は、高い歩留まりと良好な配線信頼性を得ることができる。
【０１０７】
なお、上記記載の各膜は、表記された膜種、膜厚、製法に限定されることはない。
【０１０８】
例えば、上記酸化防止層１６、３５は、ＣＶＤ法により形成される窒化シリコン（ＳｉＮ）膜としてもよく、また、炭化シリコン（ＳｉＣ）膜中に窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）、酸素（Ｏ）等の軽元素を含有した膜として用いることも可能である。
【０１０９】
上記接続孔が形成される層間絶縁膜５１、同一配線間の層間絶縁膜となる有機ポリマー膜５３およびそれを保護する保護膜５４の積層構造は、下層よりＳｉＯＣ膜、ポリアリールエーテル膜、ＳｉＯＣ膜であったが、例えばＳｉＯＣ膜の代わりにＣＶＤ法により成膜されたＳｉＯＦ膜やＳｉＯ2膜、スピンコート法により形成されるメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）膜やハイドロゲンシルセキオサン（ＨＳＱ）膜等のシリコン系低誘電率膜を用いることができ、またポリアリールエーテル膜の代わりにではポリアリレンエーテル膜、アモルファスカーボン膜、ポリテトラトラフロロエチレン膜等の低誘電率有機膜の適用が可能である。さらに、キセロゲル膜、多孔質構造を有する比誘電率が２．５以下のＭＳＱ膜や有機ポリマー等の適用や、これらの組み合わせた積層膜を適用することも可能である。
【０１１０】
また、層間絶縁膜５２上に堆積される多層エッチングマスクは、それぞれ上から酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる上層ハードマスク２４（膜厚：３５ｎｍ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる下層ハードマスク２３（膜厚：５０ｎｍ）、ポリアリールエーテル（ＰＡＥ）からなる犠牲有機膜２２（膜厚：１５０ｎｍ）を用いたが、上層マスクを用いて下層マスクをエッチングできる組み合わせの膜種、膜厚、製法であり、積層したときの密着性や耐熱性がその後のエッチング工程に耐えられる構造であれば、上記以外の膜ヲ用いることが可能である。例えば、下層ハードマスク２３はＣＶＤ法で成膜したＳｉＣ膜やＳｉＣＮ膜としてもよく、エッチング選択比が許す限り薄膜化することも可能である。同様に上層ハードマスク２４はスパッタリング法により形成したアモルファスシリコン膜とすることもでき、犠牲有機膜２２にノボラック系樹脂等のレジスト材料を適用して、ハードマスクＣＶＤ膜を２００℃〜３５０℃の低温成膜とする、もしくは、ハードマスク自体を塗布系の材料とすることも可能である。
【０１１１】
さらに、有機ポリアリールエーテル膜５３を保護するＳｉＯＣ膜からなる保護膜５４は、本実施の形態例では最終的に配線層間膜として約５０ｎｍ残存させているが、バリアメタルとの密着性や銅（Ｃｕ）のＣＭＰ工程における機械的強度、もしくは銅（Ｃｕ）の酸化防止層３５を成膜する前に行われる銅酸化物の還元処理時の損傷が問題にならなければ、銅のＣＭＰ工程にて除去することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第１例を示した製造工程断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第１例を示した製造工程断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第２例を示した製造工程断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第２例を示した製造工程断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第３例を示した製造工程断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第３例を示した製造工程断面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法に係る一例を示した製造工程断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法に係る一例を示した製造工程断面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１２…層間絶縁膜、２２…犠牲有機膜、２３…第１ハードマスク、２４…第２ハードマスク、２６…接続孔パターン、２８…配線溝パターン
【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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