(57)【要約】【課題】簡便な方法で、ドライエッチング耐性に優れたレジストパターンを形成する。【解決手段】フォトレジスト膜６のパターン上に、水溶性ポリマーを含む被覆膜７を形成し、第１の熱処理によりフォトレジスト膜６中のポリマーと水溶性ポリマーの架橋等による被覆層８を形成した後、被覆膜７を除去する。さらに被覆層８上にフォトレジスト膜６中のポリマーよりもドライエッチング耐性の高いポリマーを含む樹脂膜９を形成し、第２の熱処理により被覆層８とのミキシング層１０を形成した後、樹脂層９を除去することで、フォトレジスト膜６、被覆層８、ミキシング層１０の３層構成のレジストマスク層２０を形成し、これをマスクとして下地層をエッチングする。【選択図】図７
2012119440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上にフォトレジスト膜を成膜し、パターニングする工程、
前記パターン化したフォトレジスト膜を覆って水溶性ポリマーを含む組成物を塗布し、被覆膜を形成する工程、
第１の熱処理により前記フォトレジスト膜表面に前記水溶性ポリマーの浸透又は架橋による被覆層を形成する工程、
水洗により、被覆層上の被覆膜を除去する工程、
乾燥後、前記被覆層を覆って前記フォトレジスト膜を構成するポリマーよりもドライエッチング耐性の高いポリマーを含む組成物を塗布し、樹脂膜を形成する工程、
第２の熱処理により前記被覆層と樹脂膜中のポリマーとのミキシング層を形成する工程、
前記ミキシング層上の樹脂膜を除去する工程、
前記フォトレジスト膜、被覆層及びミキシング層の３層構成のレジストマスク層をマスクとして、前記被処理基板をドライエッチングする工程、
とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記水溶性ポリマーはポリビニルアルコールである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記水溶性ポリマーを含む組成物は架橋剤を含み、前記フォトレジスト膜との架橋反応又は架橋反応と浸透により前記被覆層が形成される請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジスト膜を構成するポリマーは、ベンゼン環を含まないポリマーであり、樹脂膜を構成するポリマーがベンゼン環を含むポリマーである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記フォトレジスト膜は、ＡｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜である請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂膜が、ＫｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜である請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記樹脂膜が、反射防止膜用の樹脂膜である請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記樹脂膜用の組成物が、有機溶剤を含む請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２の熱処理は、前記被覆層のガラス転移点以上の温度であって、前記フォトレジスト膜を流動化させない温度である請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
被処理基板はハードマスク層を含み、前記３層構成のレジストマスク層をマスクとしてハードマスク層をドライエッチングしてパターンを転写した後、該パターン転写されたマスクを用いて前記ハードマスク層下の層をエッチングする工程をさらに含む請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ハードマスク層とフォトレジスト膜との間に反射防止膜を有し、反射防止膜を前記３層構成のレジストマスク層を維持した状態でエッチングした後、続いて３層構成のレジストマスク層及び反射防止膜をマスクとしてハードマスク層をエッチングする請求項１０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、詳しくはフォトリソグラフィー技術におけるフォトレジストパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細化の進展に伴い、回路素子を構成するための配線層やコンタクトホールのサイズも縮小している。
【０００３】
微細化した配線層やコンタクトホールを精度よく形成するには、パターニングの際のマスク層となるフォトレジスト膜を精度よく加工する必要がある。
【０００４】
フォトレジスト膜の露光工程において加工精度を向上させるには、フォトレジスト膜の膜厚を薄くすることが有効である。特に、微細化のために、露光波長を短波長化するほど、焦点深度が浅くなるために、必然的に薄膜化せざるを得なくなる。
【０００５】
一方、フォトレジスト膜を薄膜化すると、マスクとして用いるドライエッチングの際の耐性が低下するため、ドライエッチング中にフォトレジスト膜で形成したパターンの変形や、フォトレジスト膜がエッチングによって消失してしまうと言う問題が生じる。
【０００６】
また、露光波長の短波長化は、レジスト材料の変更も余儀なくされる。例えば、ＫｒＦエキシマレーザに適用するフォトレジストでは、ヒドロキシポリスチレン等のベンゼン環を含有するレジストが使用できるが、ＡｒＦエキシマレーザに適用するフォトレジストでは、ＡｒＦエキシマレーザ波長である１９３ｎｍに対してベンゼン環が吸収を有しており不透明となることから、ベンゼン環を含有する樹脂材料が使用できない。ベンゼン環を含有する樹脂は、エッチング耐性が高いが、ベンゼン環を有さないＡｒＦエキシマレーザ用のフォトレジストはエッチング耐性が低く、薄膜化と相まってフォトレジスト膜の消失が深刻化している。
【０００７】
このような問題に対処するため、微細化したフォトレジスト膜の表面に保護膜を設けて、エッチングの耐性を向上させる技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−０４８０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば特許文献１では、フォトレジスト膜の表面にシリコンを含有した保護膜を形成する方法が提案されているが、保護膜の形成手順が煩雑であり、製造コストが増加してしまうと言う問題があった。
【００１０】
そこで、できるだけ簡単な方法で、フォトレジスト膜の表面に保護膜を設ける方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、ドライエッチング耐性の高い膜をフォトレジスト膜上に形成する際に、耐有機溶剤性のある膜をフォトレジスト膜上に形成した後、ドライエッチング耐性の高い膜を形成することで、ドライエッチング耐性の高い保護膜を容易に形成することができる。
即ち、本発明の一実施形態によれば、
被処理基板上にフォトレジスト膜を成膜し、パターニングする工程、
前記パターン化したフォトレジスト膜を覆って水溶性ポリマーを含む組成物を塗布し、被覆膜を形成する工程、
第１の熱処理により前記フォトレジスト膜表面に前記水溶性ポリマーの浸透又は架橋による被覆層を形成する工程、
水洗により、被覆層上の被覆膜を除去する工程、
乾燥後、前記被覆層を覆って前記フォトレジスト膜を構成するポリマーよりもドライエッチング耐性の高いポリマーを含む組成物を塗布し、樹脂膜を形成する工程、
第２の熱処理により前記被覆層と樹脂膜中のポリマーとのミキシング層を形成する工程、
前記ミキシング層上の樹脂膜を除去する工程、
前記フォトレジスト膜、被覆層及びミキシング層の３層構成のレジストマスク層をマスクとして、前記被処理基板をドライエッチングする工程、
とを含む半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、フォトレジスト膜上に水溶性樹脂による被覆膜を設けるため、フォトレジスト膜よりドライエッチング耐性に優れた樹脂膜の塗布とベークを実施してもフォトレジスト膜の変形が抑えられ、エッチング耐性を備えた微細なマスクパターンを形成することが可能である。このため、煩雑な製造工程を経ることなく、製造コストの上昇を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、処理すべき基板（被処理基板）の準備工程である。
【図２】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、被処理基板上に反射防止膜及びレジストパターンを形成した状態を示す。
【図３】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、レジストパターン上に被覆膜を形成した後、第１の熱処理により被覆層を形成した状態を示す。
【図４】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、被覆層上の被覆膜を除去した状態を示す。
【図５】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、被覆層上に樹脂膜を形成した状態を示す。
【図６】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、第２の熱処理により被覆層と樹脂膜中のポリマーとのミキシング層を形成した状態を示す。
【図７】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、ミキシング層上の樹脂膜を除去した状態を示す。
【図８】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、反射防止膜をエッチングした状態を示す。
【図９】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、マスク層をエッチングした状態を示す。
【図１０】本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図であり、マスク層の下地をエッチングした状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜１０は、本発明を用いた半導体装置の製造方法を示す断面模式図である。本実施例では、配線層を形成する場合を例にして示す。
【００１５】
〔図１工程〕
シリコン等の半導体基板１上にＣＶＤ法によるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等の層間絶縁膜２と、スパッタ法による５０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）などの導電膜３と、ＣＶＤ法による１００ｎｍ厚のシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）などのマスク膜４を順次成膜した被処理基板を準備する。
【００１６】
マスク層４は導電膜３をエッチングする際のハードマスク層として機能する。微細化の進展によって、マスク層のパターニングに用いるフォトレジスト膜の耐性が減少しているため、以下に説明する本発明を適用することによって、耐性を向上させることが可能となる。
【００１７】
半導体基板１は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜で形成された素子分離領域（図示せず）を備えており、素子分離領域によって活性領域となる拡散領域（図示せず）を区画している。拡散領域には、イオン注入法などで不純物が導入されている。また半導体基板１の主面上には、ポリシリコンやタングステンなどで構成されたゲート電極を有するＭＯＳトランジスタ（図示せず）を形成している。導電膜３をパターニングすることにより、ＭＯＳトランジスタ等の素子と接続する配線層を形成する。パターニングした配線層とＭＯＳトランジスタ等の素子は、層間絶縁膜２の膜中に形成されたコンタクトプラグ（図示せず）によって電気的に接続している。
【００１８】
〔図２工程〕
まず、露光時における下地膜からの反射光を回避するため、スピンナ（回転塗布機）を用いて、マスク膜４上に１００ｎｍ厚程度の反射防止膜（ＢＡＲＣ膜）５を形成する。
【００１９】
反射防止膜５は、有機溶剤に溶解させたノボラック系のポリフェノール樹脂などである。反射防止膜５は、マスク膜４上に塗布した後に、１７５〜２４０℃程度で６０〜９０秒間のベークを行い、有機溶剤を揮発させることによって流動性を無くした状態とする。
反射防止膜５上に、スピンナを用いてフォトレジスト膜６を塗布する。
【００２０】
本実施例では、ＡｒＦ（フッ化アルゴン）エキシマレーザを光源として用いる露光装置（以下、ＡｒＦ露光装置と記載）を用いてパターンを形成する場合について説明する。ＡｒＦ露光装置は、波長１９３ｎｍの光源を用いて露光を行う装置であり、現時点で量産に用いられている半導体装置用の露光装置としては、最も微細なパターンを形成することが可能である。
【００２１】
ＡｒＦ露光装置に対応したフォトレジストは化学増幅型のポジレジストであり、例えば、メタクリル酸ｔ−ブチル重合体などのメタクリル系樹脂を主成分とし、光酸発生剤と共に有機溶剤に溶かしたものを例示できる。ＡｒＦ露光装置用のフォトレジストは一般に市販されているものを使用できる。
【００２２】
フォトレジスト膜６は、膜厚を薄くすることにより微細なパターンを精度よく加工することができる。本実施例では、フォトレジスト膜６を１００ｎｍ程度の厚さに形成する。
【００２３】
ＡｒＦ露光装置用のフォトレジストは高解像度でパターン形成が可能であるが、ドライエッチング耐性があまり高くないことが知られている。これは、フォトレジスト膜を構成しているポリマーにおけるベンゼン環の有無が、ドライエッチング耐性を左右するためである。ベンゼン環が結合しているとドライエッチング時にベンゼン環の結合を切断して昇華物とさせるのが困難となって、ドライエッチング耐性が向上する。
【００２４】
ＡｒＦ露光用のフォトレジストはベンゼン環を含まないため、ドライエッチング耐性が弱いものとなる。
【００２５】
フォトレジスト膜６を塗布した後に、半導体基板１を１００〜１３０℃程度の温度で６０〜９０秒間加熱するベークを行って、有機溶剤を揮発させる。この後に、フォトマスク（図示せず）のパターンを露光させると、露光部分における光酸発生剤から酸（Ｈ＋）が生成して、レジスト成分であるメタクリル酸ｔ−ブチル重合体を分解（t-ブトキシカルボニル基の脱離）するので、露光部分のフォトレジスト膜６はアルカリ溶液に可溶となる。
【００２６】
次に、現像処理として有機アルカリの溶液（現像液）であるＴＭＡＨ（Tetra Methyl Ammonium Hydroxide）などに半導体基板１を浸して、フォトレジスト膜６の感光部分を除去し、さらに１１０〜１３０℃程度の温度に加熱して６０〜９０秒間のポストベークを行う。これらの処理によって、フォトレジスト膜６にフォトマスクの開口パターン６Ａが転写される。
【００２７】
〔図３工程〕
次に、フォトレジスト膜６上に、スピンナを用いて水溶性ポリマーを含む組成物を塗布し、被覆膜７を形成する。ここで、被覆膜７の厚さは、フォトレジスト膜６を露出させずに完全に埋め込んだ状態となるように設定する。
【００２８】
水溶性ポリマーとしては、ポリビニルアルコールを例示することができる。また、水溶性ポリマーに加えて架橋剤を含有する組成物を用いることができる。また、この組成物は、水等のフォトレジスト膜６へのダメージの少ない溶媒を含んでいても良い。
【００２９】
架橋剤は熱処理によってポリマー同士を架橋させるものであり、フォトレジスト膜６中のポリマーとポリビニルアルコールとを架橋させる。架橋剤としては、ポリビニルアルコールの水酸基とフォトレジスト膜６中のポリマー、例えばアクリレート系ポリマーの側鎖官能基と反応し得る２官能以上の官能基を有するものであり、特にフォトレジスト膜６中のポリマーと優先的に反応する官能基を有することが好ましい。このような架橋剤としては、例えば高分子型の熱架橋剤として、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体や、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタクリレートとシクロヘキシルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体を例示できる。また、低分子型の架橋剤として、ビスフェノールＡ−ジ（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）エーテルや、ポリ（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル）エーテルを例示できる。
【００３０】
被覆膜７を塗布した後に、第１の熱処理を行うことで架橋反応が促進される。半導体基板１を、例えば１４０〜１６０℃程度で６０秒間のベークを行うと、フォトレジスト膜６の表面に被覆膜７の一部が結合した被覆層８が形成される。この被覆層８は、ベーク処理の加熱によってフォトレジスト膜６と被覆膜７中のポリマー同士が架橋反応を起こして形成されたものであり、１５〜２０ｎｍ程度の厚さとなっている。したがって、最初に塗布膜７を形成した際に、フォトレジスト膜６が被覆膜７で完全に覆われていないと、その部分で架橋反応が進行せず、新たに形成された被覆層８の一部が開口して、フォトレジスト膜６が露出することになる。
【００３１】
被覆層８では、フォトレジスト膜６のポリマーと架橋した状態にあるので、被覆膜７が有していた水溶性の特性は喪失されている。
【００３２】
ここでは、被覆層８が被覆膜７とフォトレジスト膜６中のポリマー同士の架橋反応によって形成される事例を示したが、架橋反応に限定されるのではなく、被覆膜７中のポリマー成分をベークによってフォトレジスト膜６中に浸透させても１５〜２０ｎｍ程度の厚さで被覆層８を形成させることができる。なお浸透作用によって、被覆層８を形成する場合には、被覆膜７中に架橋剤が含まれている必要はない。浸透作用によって被覆層８を形成した場合にも、被覆層８の部分では被覆膜７が最初に有していた水溶性の特性は喪失されている。浸透作用は、フォトレジスト膜６の表面が被覆層８で覆われても継続するので、被覆層８の膜厚はベーク温度やベーク時間で調整することができる。
また、浸透作用と架橋反応を共に利用して被覆層８を形成してもよい。
【００３３】
〔図４工程〕
被覆層８を形成した後に、半導体基板１を水洗することによって、被覆層８上に残留していた被覆膜７を除去する。被覆膜７を構成するポリビニルアルコールのけん化度により水に対する溶解性の程度は異なるものの、溶解しにくい場合にも温水を用いることで被覆膜の除去は可能である。これにより、フォトレジスト膜６は側面及び上面を被覆層８で覆われた状態となっている。その後、１１０〜１３０℃程度で６０〜９０秒間のベークを行い、水分を乾燥させる。
【００３４】
〔図５工程〕
スピンナを用いて、被覆層８上にＡｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜６を構成する樹脂よりもドライエッチング耐性の高い樹脂を含む組成物を塗布し、樹脂膜９を形成する。樹脂膜９の厚さは、被覆層８を露出させずに完全に埋め込んだ状態となるように設定する。
【００３５】
このような樹脂膜９を構成する組成物の具体例としては、ＫｒＦ（フッ化クリプトン）エキシマレーザを光源として用いる露光装置（以下、ＫｒＦ露光装置と記載）用として一般に市販されているフォトレジストを例示できる。
【００３６】
ＫｒＦ露光装置用のフォトレジストは、例えば、ポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）を主なポリマーとしたアセタール系樹脂や、ｐ−ヒドロキシスチレンとｔ−ブチルアクリレートなどのアクリル酸エステルを共重合させたアニーリング系レジスト樹脂に、ペルフルオロオクタンスルホン酸（ＣＦ３（ＣＦ２）６ＣＦ２ＳＯ３Ｈ）などのように光を照射することで酸を発生する光酸発生剤を有機溶剤に混合させたものを例示できる。
【００３７】
被覆層８は非水溶性有機溶剤に耐性を備えているので、非水溶性有機溶剤を含有する樹脂膜を塗布しても、ダメージを受けない。
【００３８】
ＫｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜にはポリ（ｐ−ヒドロキシスチレン）によるベンゼン環が含まれており、ＡｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜よりもドライエッチング耐性が高くなる。
【００３９】
他の樹脂膜９用の組成物の具体例としては、感光特性を備えておらず、主成分のポリマーにベンゼン環を含んでいる反射防止膜（ＢＡＲＣ膜）用の組成物を用いてもよい。例えば反射防止膜用組成物として、非水溶性有機溶剤に溶解させたノボラック系のポリフェノール樹脂などを用いることができる。
【００４０】
エッチング耐性は、ポリマー中に多くのベンゼン環を含んでいるほど良好であり、さらにベンゼン環は、ポリマーの側鎖上に存在するよりも、主鎖上に存在しているほど耐性は向上する傾向にある。したがって、必要なエッチング耐性に応じて、ベンゼン環を含有したポリマーの種類を選定すればよい。
【００４１】
〔図６工程〕
樹脂膜９を形成した後に、半導体基板１を２００℃で７０秒間のベーク（第２の熱処理）を行うと、被覆層８の表面に約６５ｎｍ厚のミキシング層１０が形成される。ここでミキシング層１０とは、ベーク時の加熱によって被覆層８を構成するポリマーが流動化し、被覆層８及び樹脂膜９の間で相互に浸透（熱拡散）することによって形成される。また被覆層８に架橋剤が含有されている場合には、同時に樹脂膜９と被覆層８を構成するポリマーとの架橋反応が生じる場合があり、より強固なミキシング層１０が形成される。
【００４２】
ベーク温度は、被覆層８を流動化させるため、固形化した被覆層８のガラス転移点以上に設定する。また、ベーク温度を上げるほど、被覆層８の流動化は促進するが、高く設定しすぎると反射防止膜５及びフォトレジスト膜６の溶出や変形が発生してしまう。
【００４３】
このため、ベーク温度は１３０℃以上、２４０℃以下の範囲で設定することが好ましく、１４０℃以上、２２０℃以下の範囲で設定することがさらに好ましい。
ベーク時間は、設定したベーク温度に応じて、６０〜９０秒間の範囲で設定することができる。
【００４４】
形成したミキシング層１０には、樹脂膜９のベンゼン環を含むポリマーが含まれるので、ドライエッチング耐性に優れている。
【００４５】
なお、ミキシング層１０の厚さは、ベーク温度及びベーク時間を変更することにより調節することができるので、引き続き行うドライエッチングの特性に応じて最適となるように設定する。
【００４６】
〔図７工程〕
ミキシング層１０を形成した後に、ミキシング層１０上に残留している樹脂膜９を溶剤により除去する。溶剤としては、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ；Propylene Glycol Mono Ethylether Acetate）などのシンナーを例示できる。
【００４７】
ミキシング層１０と反射防止膜５は、溶剤には溶解しない。このため、ミキシング層１０で表面を覆われたフォトレジスト膜６は除去されること無く、そのままの形状で残留する。
【００４８】
その後、１１０〜１３０℃程度で６０〜９０秒間のベークを行い、溶剤を揮発させる。
以上の工程によって、ドライエッチングを行うための３層構造のレジストマスク層２０が形成される。
なお、この時点でレジストマスク層２０の寸法（パターン幅）が最適となるように、最初のフォトレジスト膜６のパターン寸法を調節しておくことが好ましい。
【００４９】
〔図８工程〕
エッチング工程について説明する。
まず、レジストマスク層２０をマスクにして、露出している反射防止膜５をドライエッチングによって除去する。このときのドライエッチングでは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）装置において、高周波電源パワーを１０００Ｗとした上で、チャンバー圧力を６．７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）、エッチングステージ温度を４０℃に設定して、エッチングガスとなるアンモニア（ＮＨ３）を５００ｓｃｃｍの流量でチャンバー内に供給する条件とした。
【００５０】
このドライエッチング条件では、ミキシング層１０に対する反射防止膜５の選択比（＝反射防止膜５のエッチング速度／ミキシング層１０のエッチング速度）が約３となっているので、反射防止膜５を完全に除去した時点で、レジストマスク層２０上面のミキシング層１０は残留している。ミキシング層１０にはベンゼン環が含まれており、エッチング耐性が向上しているため、ミキシング層１０を残留させた状態で反射防止膜５を完全に除去することができる。
このドライエッチングによって、除去した反射防止膜５の下地となっているマスク膜４が露出する。
【００５１】
〔図９工程〕
残留しているレジストマスク層２０をマスクにしたドライエッチングによって、露出しているマスク膜４を除去して、導電膜３を露出させる。このときのドライエッチングでは、ＲＩＥ装置において、高周波電源パワーを３０００Ｗとした上で、チャンバー圧力を約２〜４Ｐａ（１５〜３０ｍＴｏｒｒ）、エッチングステージ温度を２０℃に設定し、エッチングガスとなる三フッ化メタン（ＣＨＦ３）を８０ｓｃｃｍ、酸素（Ｏ２）を２０ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）を１５０ｓｃｃｍの各流量でチャンバー内に供給する条件とした。
この条件において、ミキシング層１０に対するマスク膜４の選択比（＝マスク膜４のエッチング速度／ミキシング層１０のエッチング速度）は約１．５となっている。
また、被覆層８並びにフォトレジスト膜６に対するマスク膜４の選択比（＝マスク膜４のエッチング速度／被覆層８［またはフォトレジスト膜６］のエッチング速度）は約０．５である。
【００５２】
このエッチングの途中で上面のミキシング層１０および被覆層８は完全に除去されるが、下層にフォトレジスト膜６が残存しているため、マスクとしての機能は維持される。すなわち、レジストマスク層２０の一部であるフォトレジスト膜６を残存させた状態で、マスク膜４のエッチングを終了させることができる。
【００５３】
〔図１０工程〕
引き続き、パターニングしたマスク膜４をハードマスクとして用いるドライエッチングによって、露出している導電膜３を除去する。
このときのドライエッチングは、ＲＩＥ装置において、高周波電源パワーを１０００Ｗとした上で、チャンバー圧力を約０．７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）、エッチングステージ温度を２０℃に設定して、エッチングガスとなる六フッ化硫黄（ＳＦ６）を１５０ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）を１０ｓｃｃｍとした流量でチャンバー内に供給する条件とした。
【００５４】
なお、このエッチングの開始時点ではマスク膜４上にフォトレジスト膜６が残存しているが、エッチングの途中で除去される。フォトレジスト膜６が完全に除去された後は、パターニングしたマスク膜４によってマスクとしての機能が維持される。
このドライエッチングでは、マスク膜４に対して導電膜３の選択比が非常に高いため、マスク膜４は完全に除去される事無く最後まで残存する。
【００５５】
以上の工程により、導電膜３のパターニングが終了し、配線層が形成される。
導電膜３上には、マスク膜４が残存し、配線層の上面の保護膜として機能する。
【００５６】
本発明では、パターニングしたフォトレジスト膜６に、有機溶剤に対して耐性を有する被覆層８と、ドライエッチング耐性を有するミキシング層１０を形成している。この構造では、ミキシング層１０によって、従来のフォトレジスト膜だけよりもエッチング耐性が向上するので、フォトレジスト膜６の厚膜化を回避し、フォトレジスト膜６の解像度を向上させることができる。したがって、微細化したマスクパターンを精度よく形成できる。また、エッチング後のパターン寸法精度を向上させることができる。
さらに、被覆層８によって、ミキシング層１０の形成時に使用する樹脂膜９に含まれる有機溶剤によってフォトレジスト膜６が溶解するのを防止して、ミキシング層１０を安定して形成することができる。
【００５７】
本発明では、フォトレジスト膜６上に被覆膜と樹脂膜の塗布とベークを順次実施するだけで、エッチング耐性を備えたマスクパターンを形成することが可能なため、製造が容易であり、製造コストの上昇を抑制することが可能である。
【００５８】
本発明は、配線層のパターニングだけでなく、コンタクトホールのパターニングに際しても使用可能である。
【００５９】
また、最初に形成するフォトレジスト膜６は、ＡｒＦ露光装置用のフォトレジスト膜には限定されないが、材料中にベンゼン環を含有していないフォトレジスト膜に適用した場合に本発明を適用すると、効果が大きい。
【符号の説明】
【００６０】
１  半導体基板
２  絶縁膜
３  導電膜
４  マスク層
５  反射防止膜
６  フォトレジスト膜
７  被覆膜
８  被覆層
９  樹脂膜
１０  ミキシング層
２０  レジストマスク層
【図１】
2012119440.tif 000003
【図２】
2012119440.tif 000004
【図３】
2012119440.tif 000005
【図４】
2012119440.tif 000006
【図５】
2012119440.tif 000007
【図６】
2012119440.tif 000008
【図７】
2012119440.tif 000009
【図８】
2012119440.tif 000010
【図９】
2012119440.tif 000011
【図１０】
2012119440.tif 000012