(57)【要約】【課題】有機反射防止膜のエッチングの際にエッチングバリアとして用いられる感光膜パターンの歪み又は損失を防止することができる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】被エッチング層上に有機反射防止膜を形成するステップと、該有機反射防止膜上に感光膜パターンを形成するステップと、硫黄が含有されたガスを用いて、前記有機反射防止膜をエッチングするステップとを含むことを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング層上に有機反射防止膜を形成するステップと、
該有機反射防止膜上に感光膜パターンを形成するステップと、
硫黄が含有されたガスを用いて、前記有機反射防止膜をエッチングするステップと
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記硫黄が含有されたガスが、ＣＯＳ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】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、プラズマエッチングで行われ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】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、誘導結合プラズマ装置で行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０℃〜１００℃の範囲の温度で行われ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６】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力で行われ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７】
前記被エッチング層が、絶縁膜又は導電膜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８】
被エッチング層上に有機反射防止膜を形成するステップと、
該有機反射防止膜上に感光膜パターンを形成するステップと、
硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて、前記有機反射防止膜をエッチングするステップと
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記硫黄が含有されたガスが、ＣＯＳであることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、前記ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスを用いて行われることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、前記混合ガスにＨＢｒ又はＣｌ２を添加して行われることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、ＳＯ２とＯ２との混合ガスを用いて行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、プラズマエッチングによって行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、誘導結合プラズマ装置で行われることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０℃〜１００℃の範囲の温度で行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力で行われることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記被エッチング層が、絶縁膜又は導電膜であることを特徴とする請求項８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、半導体の製造技術に関し、特に、半導体装置における有機反射防止膜のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、パターン又はコンタクトなどを形成するためのマスク工程には感光膜が用られている。感光膜を用いるためには、感光膜をコーティングした後、露光及び現像によってパターニングを行わなければならないが、このとき、露光過程における反射を防止するために、感光膜の下に反射防止膜ＢＡＲＣを用いている。反射防止膜には、無機反射防止膜（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ＢＡＲＣ）と有機反射防止膜（ｏｒｇａｎｉｃ  ＢＡＲＣ）とがある。
【０００３】
感光膜の下に有機反射防止膜を用いた場合、有機反射防止膜をエッチングするために、数種の混合ガスが用いられている。例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、及びＯ２の混合ガス、Ｃｌ２、ＨＢｒ、及びＮ２の混合ガス、又はＨＢｒ及びＯ２の混合ガスの中から選択されるいずれか１つの混合ガスを用いている。
【０００４】
図１は、ＣＦ４、ＣＨＦ３、及びＯ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【０００５】
同図に示すように、感光膜パターンの中間に途切れが発生し、パターンが歪むＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）などの問題が発生することが分かる。これは、フッ素（Ｆ）が感光膜パターンに浸透し、感光膜パターンの結合の弱化により砕け易く、ストレス（Ｓｔｒｅｓｓ）を誘発するためである。
【０００６】
上記のように、損傷した感光膜パターンを後続の工程でそのまま用いると、パターンの途切れの発生、線幅（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）の減少、及びパターン形状の屈曲の進行により、後続の工程において、不良の原因を提供する可能性がある。更に、このような問題は、デザインルールが狭くなるほどより深刻なものとなる。
【０００７】
図２は、ＨＢｒ及びＯ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【０００８】
同図に示すように、感光膜パターンの高さが、図１と比較しても急激に低くなっていることが分かる。このように、高さが低くなった感光膜パターンを後続の工程でそのまま用いると、エッチングマージンが不足し、パターンがなくなったり、コンタクトオープンの不良が発生するという問題がある。
【０００９】
図３は、Ｃｌ２、ＨＢｒ、及びＮ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【００１０】
同図に示すように、感光膜パターンの高さが、図２に比べて高くなったが、感光膜パターンの高さが均一ではない。このような、感光膜パターンの高さの不均一は、後続のエッチングの際、パターンの途切れを発生させる。更に、前記混合ガスに用いられたＣｌ２のため、感光膜パターン自体に屈曲が発生して、線幅の調節能力が下がるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した従来の技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、有機反射防止膜のエッチングの際にエッチングバリアとして用いられる感光膜パターンの歪み又は損失を防止することが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】
【００１２】
そこで、上記の目的を達成するための本発明による半導体装置の製造方法は、 被エッチング層上に有機反射防止膜を形成するステップと、該有機反射防止膜上に感光膜パターンを形成するステップと、硫黄が含有されたガスを用いて、前記有機反射防止膜をエッチングするステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
特に、前記硫黄が含有されたガスが、ＣＯＳ（硫化カルボニル）であることを特徴とする。
【００１４】
また、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、プラズマエッチングで行われ、誘導結合プラズマ装置で行われることを特徴とする。
【００１５】
また、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０℃〜１００℃の範囲の温度で行われ、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力で行われることを特徴とする。
【００１６】
なお、前記被エッチング層が、絶縁膜又は導電膜であることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明による他の半導体装置の製造方法は、被エッチング層上に有機反射防止膜を形成するステップと、該有機反射防止膜上に感光膜パターンを形成するステップと、硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて、前記有機反射防止膜をエッチングするステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
特に、前記硫黄が含有されたガスが、ＣＯＳであることを特徴とする。
【００１９】
また、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、前記ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスを用いて行われることを特徴とする。
【００２０】
また、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、前記混合ガスにＨＢｒ又はＣｌ２を添加して行われることを特徴とする。
【００２１】
なお、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、ＳＯ２とＯ２との混合ガスを用いて行われることを特徴とする。
【００２２】
更に、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、プラズマエッチングによって行われ、誘導結合プラズマ装置で行われることを特徴とする。
【００２３】
また、前記有機反射防止膜をエッチングするステップが、０℃〜１００℃の範囲の温度で行われ、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力で行われることを特徴とする。
【００２４】
なお、前記被エッチング層が、絶縁膜又は導電膜であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者が、本発明の技術的思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するために、本発明の最も好ましい実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００２６】
本発明は、有機反射防止膜のエッチングの際の感光膜パターンの歪み又は損失を防止するためのものであって、このために、硫黄が含有されたガス（硫黄含有ガス）又は硫黄含有ガスが混合された混合ガスを用いて有機反射防止膜のエッチングを行うものであり、これについては、図４Ａ及び図４Ｂにおいて詳しく説明する。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態に係る有機反射防止膜のエッチング方法を説明するための断面図である。
【００２８】
図４Ａに示すように、被エッチング層１１上に有機反射防止膜１２（ｏｒｇａｎｉｃ  ｂｏｔｔｏｍ  ａｎｔｉ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）を形成する。被エッチング層１１は、絶縁膜又は導電膜でありうる。また、被エッチング層１１は、シリコン基板でありうる。有機反射防止膜１２は、後続の感光膜の露光工程時における反射を防止するためのものである。
【００２９】
次いで、有機反射防止膜１２上に感光膜パターン１３（ｐｈｏｔｏ  ｒｅｓｉｓｔ  ｐａｔｔｅｒｎ）を形成する。感光膜パターン１３は、有機反射防止膜１２上に感光膜をコーティングし、露光及び現像によってパターニングして形成することができる。
【００３０】
図４Ｂに示すように、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて、感光膜パターン１３をエッチングバリアとして、有機反射防止膜１２（図４Ａ参照）をエッチングする。このとき、硫黄が含有されたガスは、ＣＯＳ又はＳＯ２でありうる。エッチングバリアとは、例えば、エッチングしようとする層に対して高いエッチング選択比を有する層である。
【００３１】
ＳＯ２の場合、ＳＯ２の硫黄（Ｓ）成分とカーボン系の感光膜パターン１３とが反応して、感光膜パターン１３の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ結合又はＳ＝Ｃ＝Ｓ結合が形成される。この場合、感光膜パターン１３とＳＯ２との反応があってこそ、ＣＯＳ又はＳＣＳの結合が発生するため、多量のガスを必要とする。
【００３２】
ＣＯＳの場合、ＳＯ２のような反応が必要ないため、少量だけ添加しても同じ効果を得ることができる。したがって、硫黄が含有されたガスとしては、ＣＯＳを用いることが好ましい。
【００３３】
硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスは、ＳＯ２とＯ２との混合ガスでありうる。
【００３４】
また、硫黄が含有されたガスとしてＣＯＳガスを用いる場合、エッチング効率の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスを用いることができる。そして、パターンのＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の改善効果の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスにＨＢｒ又はＣｌ２を更に添加することができる。
【００３５】
有機反射防止膜１２のエッチングに用いられるＣＯＳガスは、次の反応式によって形成することができる。
【００３６】
[反応式]
ＳＯ２＋３ＣＯ→ＣＯＳ＋２ＣＯ２
２ＣＯ＋Ｓ２→２ＣＯＳ
上記の反応式を説明すると、ＣＯＳは、ＳＯ２及び３ＣＯの反応又は２ＣＯ及びＳ２の反応によって形成することができる。すなわち、ＣＯＳは、既にＣＯＳの結合をなしているため、他の反応を必要とせず、感光膜パターン１３の表面に吸着が可能であるため、少量だけ添加しても感光膜パターン１３の保護効果を得ることができる。
【００３７】
上記の反応によって形成されたＣＯＳを用いて有機反射防止膜１２をエッチングすると、ＣＯＳが感光膜パターン１３及び有機反射防止膜１２の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ又はＳ＝Ｃ＝Ｓのような強い二重結合（ｓｔｒｏｎｇ  ｄｏｕｂｌｅ  ｂｏｎｄ）を形成して吸着される。有機反射防止膜１２のエッチングは、化学的エッチングのみならず、物理的エッチングを行っているため、物理的な力によって有機反射防止膜１２をエッチングすると同時に、感光膜パターン１３及び有機反射防止膜１２の表面に保護膜１４を形成する。
【００３８】
有機反射防止膜１２のエッチングは、プラズマエッチングによって行うことができ、特に、誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）装置で行うことができる。また、有機反射防止膜１２のエッチングは、０℃〜１００℃の範囲の温度で、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力を印加して行うことができる。
【００３９】
有機反射防止膜１２をエッチングするための具体的な実施形態として、誘導結合プラズマ型の装置でエッチングを行う場合、トップパワー（ｔｏｐ  ｐｏｗｅｒ）とボトムパワー（ｂｏｔｔｏｍ  ｐｏｗｅｒ）は、例えば、１３．５６Ｍｈｚを印加することができる。特に、ボトムパワーの場合、少なくとも１００Ｍｈｚ以下のボトムパワー（例えば、２Ｍｈｚ、１３．５６Ｍｈｚ、６０Ｍｈｚなど）を更に印加して、デュアルボトムパワー（ｄｕａｌ  ｂｏｔｔｏｍ  ｐｏｗｅｒ）を用いることができる。
【００４０】
上記のように、有機反射防止膜１２のエッチングによって有機反射防止膜パターン１２Ａが形成され、このとき、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスによって、感光膜パターン１３及び有機反射防止膜パターン１２Ａの表面に保護膜１４が形成される。すなわち、有機反射防止膜１２のエッチングと同時に保護膜１４が形成されて、感光膜パターン１３の歪み及び損失が防止される。
【００４１】
したがって、感光膜パターン１３及び有機反射防止膜パターン１２Ａをエッチングバリアとして後続の被エッチング層１１をエッチングするとき、パターンが途切れたり、歪んだり、又はなくなることを防止することができる。また、被エッチング層１１のエッチングによって形成されるパターンは、ＤＲＡＭ工程及び不揮発性メモリ素子に適用されるゲート、ビットライン、及び金属配線でありうる。また、上記パターンは、ゲート、ビットライン、及び金属配線を形成するためのハードマスクパターンでありうる。更に、上記パターンは、被エッチング層１１が基板である場合、素子分離膜でありえ、被エッチング層１１が絶縁膜である場合、ホール又は溝状の凹部（例えば、ビア、トレンチ、又はこれらの混合構造）でありうる。また、上記パターンは、微細パターンの形成のためのＳＰＴ（Ｓｐａｃｅｒ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）又はＤＰＴ（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ハードマスクパターンでありうる。なお、言及してはいないが、感光膜パターン１３及び有機反射防止膜パターン１２Ａを用いる半導体装置の全てのマスク工程に応用することができる。
【００４２】
図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の導電パターンの製造方法を説明するための断面図である。
【００４３】
図５Ａに示すように、基板２１上に導電膜２２及び有機反射防止膜２３を形成する。基板２１は、シリコン基板でありうるし、導電膜２２は、導電パターンとして用いるためのものであって、ポリシリコン又は金属物質でありうる。有機反射防止膜２３は、後続の感光膜の露光工程における反射を防止するためのものである。
【００４４】
次いで、有機反射防止膜２３上に感光膜パターン２４を形成する。感光膜パターン２４は、有機反射防止膜２３上に感光膜をコーティングし、露光及び現像によってパターン形成領域を画定するようにパターニングして形成することができる。
【００４５】
図５Ｂに示すように、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて、感光膜パターン２４をエッチングバリアとして有機反射防止膜２３（図５Ａ参照）をエッチングする。このとき、硫黄が含有されたガスは、ＣＯＳ又はＳＯ２でありうる。
【００４６】
ＳＯ２の場合、ＳＯ２の硫黄（Ｓ）成分とカーボン系の感光膜パターン２４とが反応して、感光膜パターン２４の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ結合又はＳ＝Ｃ＝Ｓ結合が形成される。この場合、感光膜パターン２４とＳＯ２との反応があってこそ、ＣＯＳ又はＳＣＳ結合が発生するため、多量のガスを必要とする。
【００４７】
ＣＯＳの場合、ＳＯ２のような反応が必要ないため、少量だけ添加しても同じ効果を得ることができる。したがって、硫黄が含有されたガスとしては、ＣＯＳを用いることが好ましい。
【００４８】
硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスは、ＳＯ２とＯ２との混合ガスでありうる。
【００４９】
また、硫黄が含有されたガスとしてＣＯＳガスを用いる場合、エッチング効率の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスを用いることができる。そして、パターンのＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の改善効果の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスにＨＢｒ又はＣｌ２を更に添加することができる。
【００５０】
有機反射防止膜２３のエッチングに用いられるＣＯＳガスは、次の反応式によって形成することができる。
【００５１】
[反応式]
ＳＯ２＋３ＣＯ→ＣＯＳ＋２ＣＯ２
２ＣＯ＋Ｓ２→２ＣＯＳ
上記の反応式を説明すると、ＣＯＳは、ＳＯ２及び３ＣＯの反応又は２ＣＯ及びＳ２の反応によって形成することができる。すなわち、ＣＯＳは、既にＣＯＳの結合をなしているため、他の反応を必要とせず、感光膜パターン２４の表面に吸着が可能であるため、少量だけ添加しても感光膜パターン２４の保護効果を得ることができる。
【００５２】
上記の反応によって形成されたＣＯＳを用いて有機反射防止膜２３をエッチングすると、ＣＯＳが感光膜パターン２４及び有機反射防止膜２３の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ又はＳ＝Ｃ＝Ｓのような強い二重結合（ｓｔｒｏｎｇ  ｄｏｕｂｌｅ  ｂｏｎｄ）を形成して吸着される。有機反射防止膜２３のエッチングは、化学的エッチングのみならず、物理的エッチングを行っているため、物理的な力によって有機反射防止膜２４をエッチングすると同時に、感光膜パターン２４及び有機反射防止膜２３の表面に保護膜２５を形成する。
【００５３】
有機反射防止膜２３のエッチングは、プラズマエッチングによって行うことができ、特に、誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）装置で行うことができる。また、有機反射防止膜２３のエッチングは、０℃〜１００℃の範囲の温度で、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力を印加して行うことができる。
【００５４】
有機反射防止膜２３をエッチングするための具体的な実施形態として、誘導結合プラズマ型の装置でエッチングを行う場合、トップパワーとボトムパワーは、例えば、１３．５６Ｍｈｚを印加することができる。特に、ボトムパワーの場合、少なくとも１００Ｍｈｚ以下のボトムパワー（例えば、２Ｍｈｚ、１３．５６Ｍｈｚ、６０Ｍｈｚなど）を更に印加して、デュアルボトムパワー（ｄｕａｌ  ｂｏｔｔｏｍ  ｐｏｗｅｒ）を用いることができる。
【００５５】
上記のように、有機反射防止膜２３のエッチングによって有機反射防止膜パターン２３Ａが形成され、このとき、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスによって、感光膜パターン２４及び有機反射防止膜パターン２３Ａの表面に保護膜２５が形成される。すなわち、有機反射防止膜２３のエッチングと同時に保護膜２５が形成されて、感光膜パターン２４の歪み及び損失が防止される。
【００５６】
図５Ｃに示すように、感光膜パターン２４及び有機反射防止膜パターン２３Ａをエッチングバリアとし、導電膜２２をエッチングして導電パターン２２Ａを形成する。このとき、保護膜２５によって感光膜パターン２４及び有機反射防止膜パターン２３Ａの表面が保護されて、導電膜２２のエッチングの際の感光膜パターン２４の損失及びエッチングマージンを十分に確保することができる。したがって、導電パターン２２Ａが途切れたり、歪んだり、又はなくなることを防止することができる。
【００５７】
導電パターン２２Ａは、ＤＲＡＭ工程及び不揮発性メモリ素子に適用されるゲート、ビットライン、及び金属配線でありうる。
【００５８】
図６Ａ〜図６Ｃ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断面図である。
【００５９】
図６Ａに示すように、基板３１上に絶縁膜３２及び有機反射防止膜３３を形成する。基板３１は、シリコン基板でありうるし、絶縁膜３２は、ホール又は溝状の凹部（例えば、ビア、トレンチ、又はこれらの混合構造）を提供するためのものであって、酸化膜又は窒化膜でありうる。有機反射防止膜３３は、後続の感光膜の露光工程における反射を防止するためのものである。
【００６０】
次いで、有機反射防止膜３３上に感光膜パターン３４を形成する。感光膜パターン３４は、有機反射防止膜３３上に感光膜をコーティングし、露光及び現像によってコンタクトホール形成領域を開口するようにパターニングして形成することができる。
【００６１】
図６Ｂに示すように、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて、感光膜パターン３４をエッチングバリアとして有機反射防止膜３３（図６Ａ参照）をエッチングする。このとき、硫黄が含有されたガスは、ＣＯＳ又はＳＯ２でありうる。
【００６２】
ＳＯ２の場合、ＳＯ２の硫黄（Ｓ）成分とカーボン系の感光膜パターン３４とが反応して、感光膜パターン３４の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ結合又はＳ＝Ｃ＝Ｓ結合が形成される。この場合、感光膜パターン３４とＳＯ２との反応があってこそ、ＣＯＳ又はＳＣＳ結合が発生するため、多量のガスを必要とする。
【００６３】
ＣＯＳの場合、ＳＯ２のような反応が必要ないため、少量だけ添加しても同じ効果を得ることができる。したがって、硫黄が含有されたガスとしては、ＣＯＳを用いることが好ましい。
【００６４】
硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスは、ＳＯ２とＯ２との混合ガスでありうる。
【００６５】
また、硫黄が含有されたガスとしてＣＯＳガスを用いる場合、エッチング効率の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスを用いることができる。そして、パターンのＬＷＲ（Ｌｉｎｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）又はＬＥＲ（Ｌｉｎｅ  Ｅｄｇｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）の改善効果の増大のために、ＣＯＳにＳｉＣｌ４、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、Ｘｅ、及びＫｒからなる群の中から選択されるいずれか１つ又は２つ以上のガスが添加された混合ガスにＨＢｒ又はＣｌ２を更に添加することができる。
【００６６】
有機反射防止膜２３のエッチングに用いられるＣＯＳガスは、次の反応式によって形成することができる。
【００６７】
[反応式]
ＳＯ２＋３ＣＯ→ＣＯＳ＋２ＣＯ２
２ＣＯ＋Ｓ２→２ＣＯＳ
上記の反応式を説明すると、ＣＯＳは、ＳＯ２及び３ＣＯの反応又は２ＣＯ及びＳ２の反応によって形成することができる。すなわち、ＣＯＳは、既にＣＯＳの結合をなしているため、他の反応を必要とせず、感光膜パターン３４の表面に吸着が可能であるため、少量だけ添加しても感光膜パターン３４の保護効果を得ることができる。
【００６８】
上記の反応によって形成されたＣＯＳを用いて有機反射防止膜３３をエッチングすると、ＣＯＳが感光膜パターン３４及び有機反射防止膜３３の表面にＣ＝Ｏ＝Ｓ又はＳ＝Ｃ＝Ｓのような強い二重結合（ｓｔｒｏｎｇ  ｄｏｕｂｌｅ  ｂｏｎｄ）を形成して吸着される。有機反射防止膜３３のエッチングは、化学的エッチングのみならず、物理的エッチングを行っているため、物理的な力によって有機反射防止膜３３をエッチングすると同時に、感光膜パターン３４及び有機反射防止膜３３の表面に保護膜３５を形成する。
【００６９】
有機反射防止膜３３のエッチングは、プラズマエッチングによって行うことができ、特に、誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）装置で行うことができる。また、有機反射防止膜３３のエッチングは、０℃〜１００℃の範囲の温度で、０．１３Ｐａ〜１３．３Ｐａ（１ｍＴｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒ）の範囲の圧力を印加して行うことができる。
【００７０】
有機反射防止膜３３をエッチングするための具体的な実施形態として、誘導結合プラズマ型の装置でエッチングを行う場合、トップパワーとボトムパワーは、例えば、１３．５６Ｍｈｚを印加することができる。特に、ボトムパワーの場合、少なくとも１００Ｍｈｚ以下のボトムパワー（例えば、２Ｍｈｚ、１３．５６Ｍｈｚ、６０Ｍｈｚなど）を更に印加して、デュアルボトムパワー（ｄｕａｌ  ｂｏｔｔｏｍ  ｐｏｗｅｒ）を用いることができる。
【００７１】
上記のように、有機反射防止膜３３のエッチングによって有機反射防止膜パターン３３Ａが形成され、このとき、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスによって、感光膜パターン３４及び有機反射防止膜パターン３３Ａの表面に保護膜３５が形成される。すなわち、有機反射防止膜３３のエッチングと同時に保護膜３５が形成されて、感光膜パターン３４の歪み及び損失が防止される。
【００７２】
図６Ｃに示すように、感光膜パターン３４及び有機反射防止膜パターン３３Ａをエッチングバリアとして絶縁膜３２をエッチングして凹部３６を形成する。エッチングされた絶縁膜３２は、凹部３６を提供する絶縁膜パターン３２Ａとなる。
【００７３】
絶縁膜３２のエッチングの際、保護膜３５によって感光膜パターン３４及び有機反射防止膜パターン３３Ａの表面が保護されて、感光膜パターン３４の損失及びエッチングマージンを十分に確保することができる。したがって、凹部３６の歪み又は開口不良（ｎｏｔ  ｏｐｅｎ）を防止することができる。
【００７４】
凹部３６は、ホール又は溝状の凹部であって、例えば、ビア、トレンチ、又はこれらの混合構造でありうるし、半導体装置に適用される全ての凹部３６を含みうる。
【００７５】
図７は、本発明の実施形態に係る有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【００７６】
同図に示すように、本発明の実施形態に係る感光膜パターンの場合、ＣＯＳガスによる損失を防止することから、側壁が垂直形状を有しており、かつ、感光膜パターンの歪みなく、均一であることが分かる。
【００７７】
前述した本発明に係る半導体装置の製造方法は、硫黄が含有されたガス又は硫黄が含有されたガスが混合された混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングすることにより、エッチングの際の感光膜パターンの歪み及び損傷から保護することができるという効果がある。
【００７８】
したがって、感光膜パターンを用いた後続のパターン形成の際のパターンの歪み、途切れ、及びなくなることを防止することができるという効果がある。また、パターンが凹状の場合、開口不良を防止することができるという効果がある。
【００７９】
本発明の技術思想は前記好ましい実施形態によって具体的に記載されたが、上記の実施形態は、その説明のためのものであり、その制限のためのものではないことに注意しなければならない。また、本発明の技術分野の通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で様々な実施形態が可能であることが理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】ＣＦ４、ＣＨＦ３、及びＯ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【図２】ＨＢｒ及びＯ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【図３】Ｃｌ２、ＨＢｒ、及びＮ２の混合ガスを用いて有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る有機反射防止膜のエッチング方法を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係る有機反射防止膜のエッチング方法を説明するための断面図である。
【図５Ａ】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断面図である。
【図５Ｂ】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断面図である。
【図５Ｃ】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断面図である。
【図６Ａ】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断面図である。
【図６Ｂ】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断面図である。
【図６Ｃ】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断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る有機反射防止膜をエッチングした場合の感光膜パターンを示した写真である。
【符号の説明】
【００８１】
１１      被エッチング層
１２      有機反射防止膜
１３      感光膜パターン
１４      保護膜
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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