專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是涉及使用多層膜在被加工膜上形成規(guī)定圖案的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著半導(dǎo)體裝置的微細(xì)化和高精度化，在其制造工藝的微細(xì)加工工序中， 使采用蝕刻技術(shù)高精度地形成微細(xì)抗蝕圖、和對以抗蝕圖案為蝕刻掩模的被加工膜進行精密干式蝕刻兩方面都達到很好的水平成為重要的技術(shù)開發(fā)課題。采用蝕刻工序高精度地形成微細(xì)抗蝕圖案主要存在以下三個限制。首先，第一，為提高析像度，防止圖案破壞，需要盡可能地將抗蝕膜厚薄膜化。第二，為提高抗蝕劑材料的析像度，必須犧牲等離子干式蝕刻耐性。第三，為高精度地形成微細(xì)圖案，需要盡可能地減小基板反射率。另一方面，要對以抗蝕圖案為蝕刻掩模的被加工膜進行精密干式蝕刻，主要有以下三個限制。首先，第一，需要耐受被加工膜的干式蝕刻的蝕刻掩模膜厚。第二，需要對于各種被加工膜有高的選擇比的蝕刻掩模。第三，需要蝕刻后的剝離不會對基板造成損傷的蝕刻掩模。在被加工膜正上方使用單層抗蝕劑作為蝕刻掩模的現(xiàn)有方法中，在使采用蝕刻技術(shù)高精度地形成微細(xì)抗蝕圖、和對以抗蝕圖案為蝕刻掩模的被加工膜進行精密干式蝕刻兩方面都達到很好的水平有限制。因此，使用硬掩模的工藝、及使用多層抗蝕劑的工藝正在實用化。另外，專利文獻1及非專利文獻1提出利用含溴的等離子使光致抗蝕劑材料固化的技術(shù)，專利文獻2、3及非專利文獻2提出向通過蝕刻技術(shù)形成圖案的抗蝕劑掩模注入Ar 離子以提高抗蝕劑掩模的耐蝕刻性的技術(shù)。專利文獻1 特開2004-5^231號公報專利文獻2 特開2001-358061號公報專利文獻3 特開2002-3^648號公報非專禾丨J 文獻 1 :"Line edge roughness reduction by plasmacuring photoresist. ”，Proc. SPIE Vol. 5753(2005)pp. 380-389非專利文獻 2 :‘‘Ar Ion Implantation into Resist for EtchingResistance Improvement", Proc.SPIE Vol. 4345(2001)pp. 655-66
發(fā)明內(nèi)容
在通常的單層抗蝕法中，在被加工膜上形成約80nm膜厚的用于進行反射控制的有機或無機防反射膜，且在其上形成滿足干式蝕刻耐性的250nm膜厚的抗蝕圖案。在形成 50nm的圖案時，抗蝕圖案的膜厚/抗蝕圖案的橫向?qū)挾?長寬比為5.0。該情況下，由于抗蝕圖的長寬比過高，故在形成的抗蝕圖上產(chǎn)生圖案倒塌。當(dāng)為抑制抗蝕圖的圖案倒塌而將抗蝕劑的膜厚減薄至120nm時，抗蝕劑不能成為干式蝕刻的掩模，而在蝕刻后的被加工膜上產(chǎn)生掉(chip off)邊。這樣，在減薄了抗蝕劑的膜厚時，在被加工膜上產(chǎn)生任意的突邊或蝕刻中的抗蝕劑變形造成的線邊緣(line edge) 的凹凸，從而存在被加工膜的LER(Line Edge Roughness)增大的課題。另外，為抑制抗蝕圖的圖案顛倒，而減薄抗蝕劑的膜厚，為提高干式蝕刻的耐性，而向抗蝕劑注入Ar、B、As、P、C、H，在通過H2、HBr, NH3等還原性等離子、DUV(Deep Ultraviolet)、VUV (VacuumUltraviolet)的光照射或 EB (Electron Beam)照射等實施硬化處理時，取決于抗蝕圖的設(shè)計，圖案的變形(傾斜、大的圖案的過分的收縮等)產(chǎn)生，從而存在圖案尺寸偏離設(shè)計值的問題。該圖案的變形，在向抗蝕劑注入Ar、B、As、P、C、H時，因注入能量而對抗蝕膜引起還原作用的結(jié)構(gòu)變化而產(chǎn)生。在其它硬化處理中，雖然存在程度上的差異，但也產(chǎn)生圖案的變形，成為裝置制造上的大問題。即，在上述方法中，雖然蝕刻后的被加工膜的突邊得以改善，LER也改善，但存在對于設(shè)計的忠實度而言大幅度劣化的問題。在多層抗蝕法中，在被加工膜正上方涂敷下層有機膜作為下層硬掩模(HM)，進而對下層有機膜涂敷蝕刻選擇比高的SOG膜(硅倍半氧烷類膜)作為中間層，并在其上層形成現(xiàn)有的單層抗蝕圖。而且，在多層抗蝕法中，順次干式蝕刻中間層、下層HM，最終以下層 HM圖案為蝕刻掩模蝕刻被加工膜。在該多層抗蝕法中，若能確保高干式蝕刻耐性的下層有機膜和將其蝕刻的中間層的選擇比，控制在蝕刻工序中的反射率，則可得到完全滿足背景技術(shù)中說明的限制的工藝。但是，在多層抗蝕法中，隨著圖案微細(xì)化，下層、中間層也要求更硬質(zhì)的膜，但在涂敷型的膜中，僅通過加熱硬化處理未必能充分地均勻地硬化，其結(jié)果是， 存在蝕刻后的圖案上產(chǎn)生LER劣化的問題。另外，還有多層硬掩模(_法，該硬掩模(_法是在被加工膜正上方CVD形成無定形碳(α-C)層，對該α-C層CVD形成蝕刻選擇比高的氮化硅膜或氧化硅膜作為中間層， 并在其上層以薄膜形成現(xiàn)有的單層抗蝕圖。該多層硬掩模法中，順序干式蝕刻中間層、a -C 層，最終以a-C層的圖案作為蝕刻掩模，蝕刻被加工膜。多層硬掩模法與涂敷型多層抗蝕法相比，可均勻地進行硬質(zhì)膜的形成，因此，是完全滿足背景技術(shù)中說明的限制的工藝。但是，多層硬掩模法存在反射率控制、與抗蝕劑的化學(xué)相容性不良的問題。另外，在對先通孔(via-first)的雙嵌入式(Dual Damascene)工序等應(yīng)用多層硬掩模法時，需要將下層的無定形碳(α-C)包埋入通孔內(nèi)，但無定形碳的埋入特性存在問題。另外，埋入的無定形碳需要在干式蝕刻后進行剝離，但由于無定形碳是硬質(zhì)的，故難以進行除去，其結(jié)果是存在促使Low-k層間絕緣膜的膜質(zhì)劣化(k值上升)的問題。因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，降低被加工膜的加工形狀的惡化及圖案的皸裂，忠實于設(shè)計樣式，且也可以應(yīng)用于雙嵌入式工序等。本發(fā)明的解決手段，包括通過在被加工膜上進行膜的涂敷、加熱硬化，形成由至少一個以上的膜構(gòu)成的加工用掩模層，并對加工用掩模層中的至少一個膜進行硬化處理的加工用掩模層形成工序；在加工用掩模層上涂敷曝光用抗蝕膜，進行曝光顯影，由此形成抗蝕圖，以該抗蝕圖為掩模，蝕刻加工用掩模層的加工用掩模層蝕刻工序；以通過加工用掩模層蝕刻工序形成的加工用掩模層的圖案為掩模蝕刻被加工膜的被加工膜蝕刻工序。本發(fā)明所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于對至少加工用掩模層中的一個膜進行硬化處理，故具有降低被加工膜的加工形狀的惡化及圖案的皸裂，可形成忠實于設(shè)計樣式的圖案的效果。


圖1是本發(fā)明實施方式1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖；圖2是本發(fā)明實施方式2的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖；圖3是本發(fā)明實施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖；圖4是用于本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法的等離子處理裝置的簡圖；圖5是本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖；圖6是用于說明本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法中進行的等離子處理的圖；圖7是用于說明本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法中進行的等離子處理的圖；圖8是用于說明本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法中進行的等離子處理的圖；圖9是用于說明本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法中使用的裝置簡圖；圖10是用于說明本發(fā)明實施方式4的半導(dǎo)體裝置的制造方法中進行的采用EB照射的處理中使用的裝置的簡圖；圖11是以本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法為前提的流程圖；圖12是以本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法為前提的流程圖；圖13是用于說明以本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法為前提的流程的圖
圖14是用于說明以本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法為前提的流程的圖；圖15是本發(fā)明實施方式5的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖；圖16是說明本發(fā)明實施方式6的半導(dǎo)體裝置的薄膜結(jié)構(gòu)的圖；圖17是表示本發(fā)明實施方式6的半導(dǎo)體裝置的下層有機膜的光學(xué)常數(shù)的圖；圖18是表示從本發(fā)明實施方式6的半導(dǎo)體裝置的中間層和抗蝕劑的界面反射的反射率的圖。符號說明1基板；2被加工膜；3下層有機膜；4硬化處理；5中間層；6抗蝕圖；IlCu布線；12 襯墊膜；13層間絕緣膜；14絕緣膜；15最上層；16防反射層；17、20抗蝕圖；18通孔；19埋入材料；21槽；22Cu膜；23Si3N4膜；25,27,30下層有機膜；26,28,31中間層；41反應(yīng)室； 42、72Si基板；43下部電極；44上部電極；45高頻電源；46氣體導(dǎo)入口 ；47排氣口 ；50籬笆形狀；61盒式載物臺；62搬運臂；63加熱板；64涂敷、顯影杯；65硬化處理組件；71EB管；
具體實施例方式(實施方式1)圖1 (a) ⑴表示說明本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。首先，利用濺射或CVD (Chemical Vapor Deposition)等在圖1(a)所示的基板1 (Si基板等)上形成被加工膜2(圖1(b))。圖1(c)中，在被加工膜2上涂敷約150 300nm膜厚的涂敷型下層有機膜3，以200 250°C的溫度進行約1 1. 5分鐘的熱處理。通過對下層有機膜3進行熱處理，可通過利用熱化學(xué)反應(yīng)的加熱硬化處理使溶劑充分揮發(fā)，同時可通過熱反應(yīng)活性部位的反應(yīng)在聚合物上形成交聯(lián)。圖1(d)中，通過對熱處理后的下層有機膜3注入Ar、B、As、P、C、H中任一種，進行使下層有機膜3炭化(石墨化)的硬化處理4。另外，也可以由H2、HBr、NH3等還原性等離子代替上述的硬化處理4，還原使蝕刻耐性劣化的原子即氧，實施烴化的硬化處理4、采用 DUV, VUV光照射或EB照射的使交聯(lián)結(jié)構(gòu)更致密化的硬化處理4。需要說明的是，在進行硬化處理4時，需要考慮下層有機膜3發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，且光學(xué)常數(shù)隨之變化，及下層有機膜3的膜厚縮減到剛涂敷及加熱硬化處理后的十分之7 8 的膜厚。因此，圖1(c)中在涂敷下層有機膜3時，需要考慮膜厚縮減量來設(shè)定膜厚且需要實施反射率控制。在上述硬化處理4中，原子組成比自身變化的注入處理、等離子還原處理是特別有效的。其次，圖1(e)中，在結(jié)束了硬化處理4的下層有機膜3上形成中間層5。在下層有機膜3通過硬化處理4被完全石墨化而無機膜化時，也可以通過CVD等形成氧化膜，構(gòu)成中間層5。但是，通常硬化處理4控制注入能量及等離子高頻電力，使得可從下層有機膜3的表面石墨化到某規(guī)定的深度。因此，下層有機膜3未被完全石墨化而未無機膜化，因此，難以用通過CVD得到的氧化膜形成中間層5。因此，中間層5采用在無機SOG (spin-on glass)、有機SOG等硅倍半氧烷類聚合物中在內(nèi)部保有以下兩種官能基的樹脂，用涂敷顯影裝置涂敷約80nm左右的膜厚，所保有的官能基之一具有對曝光波長具有吸收的芳香環(huán)等，另一官能基具有熱反應(yīng)性的硅氧烷殘基及交聯(lián)性基。涂敷后的中間層5需要在200 250°C下通過約1 1. 5分鐘的熱處理進行脫水聚合反應(yīng)，或使環(huán)氧官能基等反應(yīng)活性部位反應(yīng)而交聯(lián)。在本實施方式中，如上所述， 通過用涂敷裝置形成全部的多層膜，從而可構(gòu)筑簡便廉價且生產(chǎn)性高的工藝流程。另外，在本實施方式中，下層有機膜3及中間層5是用于被加工膜2的加工的加工用掩模層。接著，圖1(f)中，在中間層5上涂敷曝光用抗蝕膜，使用蝕刻技術(shù)形成具有所希望的圖案的抗蝕圖6。圖1(g)中，以抗蝕圖6為掩模干式蝕刻中間層5。進而在圖1(h)中， 以圖1(g)中形成的中間層5的圖案為掩模干式蝕刻下層有機膜3。然后，在圖l(i)中，以圖1 (h)中形成的下層有機膜3的圖案為掩模干式蝕刻被加工膜2，通過灰化等除去剩下的下層有機膜3的圖案。由此，在被加工膜2上形成圖l(i)所示的所希望的圖案。另外，就下層有機膜3而言，根據(jù)硬化處理4，理想的是可提供更富炭的硬質(zhì)膜的有機高分子。下層有機膜3，通過將含多環(huán)型的芳香族化合物(含有荼、蒽的聚合物)的高分子、含有富苯環(huán)的芳香族環(huán)的酚類高分子脂、含飽和脂肪族環(huán)狀化合物的高分子等光學(xué)特性不同的聚合物共聚或混合，來選擇滿足光學(xué)常數(shù)、干式蝕刻耐性、涂敷性(埋入性)等的聚合物。
另外，在硬化處理4中，注入Ar、B、As、P、C、H使其炭化(石墨化)的處理可通過文獻(例如 “Projected Range Statistics 2ndEdition”，James F. Gibbons, William S. Johnson, Steven W. Mylroie)中的記載和試驗結(jié)果求取注入能量和注入深度的關(guān)系。通過考慮該關(guān)系控制注入能量，進行硬化處理4，可調(diào)整石墨化層的厚度。即，硬化處理4可通過改變處理條件(注入能量)來調(diào)節(jié)硬化層的厚度。例如，在注入B時，用IOKeV的注入能量將IOSnm厚度的下層有機膜3石墨化，用 20KeV的注入能量將226nm厚度的下層有機膜3石墨化。另外，在注入Ar時，用IOKeV的注入能量將45nm厚度的下層有機膜3石墨化，用30KeV的注入能量將112nm厚度的下層有機膜3石墨化，用50KeV的注入能量將ISOnm厚度的下層有機膜3石墨化。再有，在注入C時， 用IOKeV的注入能量將91nm厚度的下層有機膜3石墨化，用20KeV的注入能量將189nm厚度的下層有機膜3石墨化，用30KeV的注入能量將^Onm厚度的下層有機膜3石墨化。上述的任一種情況下，注入量都以5X1013/Cm2以上為目標(biāo)。另外，在通過EB照射進行的硬化處理4的情況下，可考慮與上述相同，通過改變電子照射加速電壓(100 300KV)和照射量(0. 2 1. 2mC/cm2)，可調(diào)節(jié)硬化層的厚度。在通過DUV、VUV照射進行硬化處理4的情況下，由于從選擇的照射光的波長、下層有機膜3的照射光的吸收系數(shù)決定光可透過到達的深度，因此，也可以調(diào)節(jié)硬化層的厚度。另外，在通過 DUV、VUV照射進行硬化處理4的情況下，通過控制光照射時間和照射時的載物臺溫度，也可以調(diào)節(jié)下層有機膜3的硬化度。如上所述，本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在加工膜上涂敷多個有機膜， 形成多層膜，利用多層膜在被加工膜上形成微細(xì)圖案的方法，其中，在進行下層有機膜的形成工序之后，對下層有機膜實施硬化處理，因此，具有可降低被加工膜的加工形狀惡化及圖案的皸裂，且可進行忠實于設(shè)計的微細(xì)加工的效果。需要說明的是，在本實施方式中，設(shè)于曝光用抗蝕劑下層的多層膜由中間層5和下層有機膜3這二層構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此，也可以由下層有機膜3僅一層或包括中間層 5及下層有機膜3的三層以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成多層膜。另外，在本實施方式中，以被加工膜2為構(gòu)圖對象，但也可以在基板1上形成加工用掩模層，對基板進行圖案形成。(實施方式2)圖2(a) ⑴表示說明本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。首先，在圖2(a)所示的基板l(Si基板等)上，通過濺射、CVD等形成被加工膜2(圖2(b))。在圖 2(c)中，在被加工膜2上涂敷約150 300nm膜厚的涂敷型下層有機膜3，在200 250°C 下進行約1 1. 5分鐘的熱處理。通過對下層有機膜3進行熱處理，可通過利用熱化學(xué)反應(yīng)的加熱硬化處理使溶劑充分揮發(fā)，同時可通過熱反應(yīng)活性部位的反應(yīng)在聚合物上形成交聯(lián)。其次，在圖2(d)中，在熱處理后的下層有機膜3上形成中間層5。中間層5采用無機S0G、有機SOG等硅倍半氧烷類聚合物衍生物，用涂敷顯影裝置涂敷約SOnm左右的膜厚。 涂敷后的中間層5需要在200 250°C下通過約1 1. 5分鐘的熱處理進行脫水縮合反應(yīng)， 或使環(huán)氧官能基等反應(yīng)活性部位反應(yīng)而交聯(lián)。接著，在圖2(e)中，通過對下層有機膜3注Ar、B、As、P、C、H中任一種，進行使下層有機膜3炭化(石墨化)的硬化處理4。另外，也可以由H2、HBr、NH3等還原性等離子代替上述的硬化處理4，還原使耐蝕刻性劣化的原子即氧，實施烴化的硬化處理4、采用DUV、 VUV光照射或EB照射的使交聯(lián)結(jié)構(gòu)更致密化的硬化處理4。另外，在圖2(e)中，通過對中間層5也注入Ar、B、As、P、C、H、Si中任一種，再形成中間層5的Si氧化膜結(jié)構(gòu)以外的部分的結(jié)構(gòu)，進行使純S^2化或硅率提高的硬化處理4。 另夕卜，也可以用H2、HBr, NH3等還原性等離子代替上述的硬化處理4，再形成中間層5的Si 氧化膜結(jié)構(gòu)以外的部分結(jié)構(gòu)，實施使純SiO2化或硅率提高的硬化處理4。需要說明的是，理想的是，中間層的硬化處理4使用注入處理。其次，在圖2 (f)中，在中間層5上涂敷曝光用抗蝕膜，使用刻蝕形成具有所希望的圖案的抗蝕圖6。在圖2(g)中，以抗蝕圖6為掩模干式蝕刻中間層5。進而在圖2(h)中， 以圖2(g)中形成的中間層5的圖案為掩模，干式蝕刻下層有機膜3。然后，在圖2(i)中，以圖2(h)中形成的下層有機膜3的圖案為掩模，干式蝕刻被加工膜2，通過灰化等除去剩下的下層有機膜3的圖案。由此，在被加工膜2上形成圖2(i)所示的所希望的圖案。在本實施方式中，由于對下層絕緣膜3及中間層5實施硬化處理4，也可以對各膜改變例如注入種類及注入能量，連續(xù)地進行多階段的硬化處理。就下層有機膜3而言，理想的是根據(jù)硬化處理4可提供更富炭的硬質(zhì)膜的有機高分子。下層有機膜3選自通過將含多環(huán)型的芳香族化合物(含有萘、蒽的聚合物)的高分子、含有富苯環(huán)的芳香族環(huán)的酚類高分子脂、含飽和脂肪族環(huán)狀化合物的高分子等光學(xué)特性不同的聚合物共聚或混合從而滿足光學(xué)常數(shù)、干式蝕刻耐性、涂敷性(埋入性)等的聚合物。另一方面，中間層5采用在無機S0G、有機SOG等硅倍半氧烷類聚合物中在內(nèi)部保有以下兩種官能基的樹脂，其中一種官能基具有對曝光波長具有吸收的芳香環(huán)等，另一官能基具有熱反應(yīng)性的硅氧烷殘基及交聯(lián)性活性基。另外，在硬化處理4中，注入Ar、B、As、P、C、H使下層有機膜3炭化(石墨化)的處理、或注入Ar、B、As、P、C、H及Si使中間層5的Si含有率提高的處理可通過文獻(例如"Projected RangeStatistics 2nd Edition，，，James F. Gibbons, William S. Johnson, Steven W. Mylroie)中的記載和試驗結(jié)果求得注入能量和注入深度的關(guān)系。通過考慮該關(guān)系控制注入能量，進行硬化處理4，從而可調(diào)整石墨化層的厚度或Si含有率高的層的厚度。 即，硬化處理4可通過改變處理條件(注入能量)來調(diào)節(jié)硬化層的厚度。例如，在注入B時，可用IOKeV的注入能量將IOSnm厚度的層進行硬化處理4，用 20KeV的注入能量將226nm厚度的層進行硬化處理4。另外，在注入Ar時，用IOKeV的注入能量將45nm厚度的層進行硬化處理4，用30KeV的注入能量將112nm厚度的層進行硬化處理4，用50KeV的注入能量將ISOnm厚度的層進行硬化處理4。再有，在注入C時，用IOKeV 的注入能量將91nm厚度的層進行硬化處理4，用20KeV的注入能量將189nm厚度的層進行硬化處理4，用30KeV的注入能量將^Onm厚度的層進行硬化處理4。上述的任一種情況下， 注入量都以5X1013/Cm2以上為目標(biāo)。另外，在通過EB照射進行硬化處理4的情況下，可考慮與上述相同，通過改變電子照射加速電壓(100 300KV)和照射量(0. 2 1. 2mC/cm2)，可調(diào)節(jié)硬化層的厚度。在通過 DUV.VUV照射進行硬化處理4的情況下，由于從選擇的照射光的波長、下層有機膜3及中間層5的照射光的吸收系數(shù)決定光可透過到達的深度，因此，也可以只調(diào)節(jié)硬化層的厚度。另外，在通過DUV、VUV照射進行硬化處理4的情況下，通過控制光照射時間和照射時的載物臺溫度，也可以調(diào)節(jié)下層有機膜3及中間層5的硬化度。如上所述，本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在加工膜上涂敷多個有機膜， 形成多層膜，利用多層膜在被加工膜上形成微細(xì)圖案的方法，其中，在進行中間層形成工序之后，對下層有機膜3及中間層5中至少之一層實施硬化處理4，因此，具有可降低被加工膜的加工形狀惡化及圖案的皸裂，且可進行忠實于設(shè)計樣式的微細(xì)加工的效果。需要說明的是，在本實施方式中，設(shè)于曝光用抗蝕劑膜下層的多層膜由中間層5 和下層有機膜3這二層構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此，也可以由含有中間層5及下層有機膜3的三層(是否為二層)以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成多層膜。實施方式3圖3(a) (j)表示說明本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。首先，在圖3 (a)所示的基板1 (Si基板等)上，通過濺射及CVD等形成被加工膜2 (圖3 (b))。在圖 3(c)中，在被加工膜2上涂敷約150 300nm膜厚的涂敷型下層有機膜3，在200 250°C 下進行約1 1. 5分鐘的熱處理。通過對下層有機膜3進行熱處理，可利用通過熱化學(xué)反應(yīng)的加熱硬化處理使溶劑充分揮發(fā)，同時可通過熱反應(yīng)活性部位的反應(yīng)在聚合物上形成交聯(lián)。在圖3(d)中，通過對熱處理后的下層有機膜3注入Ar、B、As、P、C、H中任一種，進行使下層有機膜3炭化(石墨化)的硬化處理4。另外，也可以由H2、HBr、NH3等還原性等離子代替上述的硬化處理4，還原使蝕刻耐性劣化的原子氧，實施進行烴化的硬化處理4及通過采用DUV、VUV光照射或EB照射使交聯(lián)結(jié)構(gòu)更致密化進行的硬化處理4。其次，在圖3(e)中，在硬化處理后的下層有機膜3上形成中間層5。中間層5采用無機S0G、有機SOG等硅倍半氧烷類聚合物衍生物，用涂敷顯影裝置涂敷約SOnm左右的厚度。涂敷后的中間層5需要在200 250°C下通過約1 1. 5分鐘的熱處理進行脫水縮合反應(yīng)，或使環(huán)氧官能基等反應(yīng)活性部位反應(yīng)而交聯(lián)。再有，在圖3(f)中，通過對中間層5也注入Ar、B、As、P、C、H、Si中任一種，進行再形成中間層5的S i氧化膜結(jié)構(gòu)以外的部分結(jié)構(gòu)、來提高純SiO2化或硅率的硬化處理4。 另外，也可以由H2、HBr、NH3等還原性等離子代替上述的硬化處理4，實施再形成中間層5的 Si氧化膜結(jié)構(gòu)以外的部分結(jié)構(gòu)、來提高純SiO2化或硅率的硬化處理4。需要說明的是，理想的是，中間層的硬化處理4使用注入處理。其次，在圖3 (g)中，在中間層5上涂敷曝光用抗蝕膜，使用蝕刻形成具有所希望的圖案的抗蝕圖6。在圖3(h)中，以抗蝕圖6為掩模干式蝕刻中間層5。進而在圖3(i)中， 以圖3(h)中形成的中間層5的圖案為掩模，干式蝕刻下層有機膜3。然后，在圖3(j)中，以圖3(i)中形成的下層有機膜3的圖案為掩模，干式蝕刻被加工膜2，通過灰化等除去剩下的下層有機膜3的圖案。由此，在被加工膜2上形成圖3 (j)所示的所希望的圖案。在本實施方式中，由于對下層絕緣膜3及中間層5實施硬化處理4，故對各膜改變例如注入種類及注入能量，也可以連續(xù)地進行多階段的硬化處理。就下層有機膜3而言，理想的是根據(jù)硬化處理4可提供更富炭的硬質(zhì)膜的有機高分子。下層有機膜3選自通過將含多環(huán)型的芳香族化合物(含有、蒽的聚合物)的高分子、 含有富苯環(huán)的芳香族環(huán)的酚類高分子脂、含飽和脂肪族環(huán)狀化合物的高分子等光學(xué)特性不同的聚合物共聚或混合從而滿足光學(xué)常數(shù)、干式蝕刻耐性、涂敷性(埋入性)等的聚合物。另一方面，中間層5采用在無機S0G、有機SOG等硅倍半氧烷類聚合物中在內(nèi)部保有以下兩種官能基的樹脂，其中一種官能基具有對曝光波長具有吸收的芳香環(huán)等，另一官能基具有熱反應(yīng)性的硅氧烷殘基及交聯(lián)性活性基。另外，在硬化處理4中，注入Ar、B、As、P、C、H使下層有機膜3炭化(石墨化)的處理、或注入Ar、B、As、P、C、H及Si使中間層5的Si含有率提高的處理可通過文獻(例如"Projected RangeStatistics 2nd Edition，，，James F. Gibbons, William S. Johnson, Steven W. Mylroie)中的記載和試驗結(jié)果求取注入能量和注入深度的關(guān)系。通過考慮該關(guān)系控制注入能量，進行硬化處理4，從而可調(diào)整石墨化的層的厚度或Si含有率高的層的厚度。即，硬化處理4可通過改變處理條件(注入能量)來調(diào)節(jié)硬化層的厚度。例如，在注入B時，可用IOKeV的注入能量將IOSnm的厚度層進行硬化處理4，用 20KeV的注入能量將226nm的厚度層進行硬化處理4。另外，在注入Ar時，用IOKeV的注入能量將45nm的厚度層進行硬化處理4，用30KeV的注入能量將112nm的厚度層進行硬化處理4，用50KeV的注入能量將ISOnm的厚度層進行硬化處理4。再有，在注入C時，用IOKeV 的注入能量將91nm的厚度層進行硬化處理4，用20KeV的注入能量將189nm的厚度層進行硬化處理4，用30KeV的注入能量將^Onm的厚度層進行硬化處理4。上述的任一種情況下， 注入量都以5X1013/Cm2以上為目標(biāo)。另外，在通過EB照射進行硬化處理4的情況下，可考慮與上述相同，通過改變電子照射加速電壓(100 300KV)和照射量(0. 2 1. 2mC/cm2)，可僅調(diào)節(jié)硬化層的厚度。在通過DUV、VUV照射進行硬化處理4的情況下，由于從選擇的照射光的波長、下層有機膜3及中間層5的照射光的吸收系數(shù)決定光可透過到達的深度，因此，也可以僅調(diào)節(jié)硬化層的厚度。 另外，在通過DUV、VUV照射進行硬化處理4的情況下，通過控制光照射時間和照射時的載物臺溫度，也可以調(diào)節(jié)下層有機膜3及中間層5的硬化度。如上所述，本實施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法是在加工膜上涂敷多個有機膜， 形成多層膜，利用多層膜在被加工膜上形成微細(xì)圖案的方法，其中，在進行下層有機膜的形成工序之后，對下層有機膜3實施硬化處理4，且在中間層形成工序后，對中間層5實施硬化處理4，因此，具有可降低被加工膜的加工形狀惡化及圖案的皸裂，且可進行忠實于設(shè)計樣式的微細(xì)加工的效果。需要說明的是，在本實施方式中，設(shè)于曝光用抗蝕劑下層的多層膜由中間層5和下層有機膜3這二層構(gòu)成，但本發(fā)明不限于此，也可以由含有中間層5及下層有機膜3的三層以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)成多層膜。(實施方式4)在本實施方式中，對實施方式1 3中所說明的硬化處理中的還原性等離子處理做詳細(xì)敘述。首先，圖4表示本實施方式的等離子處理中使用的等離子處理裝置。圖4所示的等離子處理裝置是雙頻激勵平行平板型RIEOteactivelon Kching)裝置。圖4所示的雙頻激勵平行平板型RIE裝置(下面簡單地稱作等離子處理裝置)具備在反應(yīng)室41的下部保持Si基板42的保持臺(下部電極4 ，在反應(yīng)室41的上部具備在與下部電極43向?qū)Φ奈恢闷叫性O(shè)置的上部電極44。從獨立的高頻電源45對各該上部電極44及下部電極43施加高頻電壓。另外，在上部電極44上設(shè)有玻璃導(dǎo)入口 46，從該玻璃導(dǎo)入口 46向反應(yīng)室41 內(nèi)供給氣體。反應(yīng)室41內(nèi)的排氣從排氣口 47進行。圖5(a) (k)表示進行利用等離子處理的硬化處理的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。首先，在圖5(a)所示的基板l(Si基板等)上，通過濺射或CVD等形成被加工膜 2(圖5(b))。圖5(c)中，在被加工膜2上涂敷約150 300nm膜厚的涂敷型下層有機膜3， 在200 250°C下進行約1 1. 5分鐘的熱處理。接著，圖5(d)中，將對下層有機層3實施了涂敷及加熱硬化處理的基板1搬入到圖4所示的雙頻激勵平行平板型RIE裝置的反應(yīng)室41內(nèi)，進行等離子處理(硬化處理4)。 在本實施方式的等離子處理中，從氣體導(dǎo)入口 46向圖4所示的反應(yīng)室41內(nèi)供給氫、溴化氫及氨等還原性的氣體，將壓力保持一定，對上部電極44及下部電極43施加高頻電力，產(chǎn)生等離子，將下層有機膜3在等離子中暴露一定時間。由此，等離子中產(chǎn)生的氫離子被注入下層有機層3中，在下層有機層3中烴化、形成炭化了的硬質(zhì)膜。特別是在等離子處理使用氫氣的氫等離子處理中，優(yōu)選設(shè)定氫100 500sCCm、壓力2. 0 10. OPa，對上部電極44及下部電極43施加高頻電力，使等離子產(chǎn)生，進行10 30秒時間的處理。需要說明的是，氫等離子處理中由于不含溴，故可抑制溴對處理的膜的影響。對以上述條件對抗蝕劑進行氫等離子處理，使用XPS (X-rayPhotoelectron Spectrometry)法及 FT-IR(Fourier TransformInfrared Spectroscopy)法進行分析的結(jié)果進行說明。從圖6所示的XPS法的分析結(jié)果可知抗蝕劑中的0 = C-O鍵、C-O鍵的峰值因氫等離子處理而減少，C-H鍵或C-C鍵的峰值因氫等離子處理而增加。在XPS法中，C-H 鍵和C-C鍵的峰雖然因重復(fù)而不能分離，但由于從圖7(a)所示的FTHR法的分析結(jié)果可知 C-H鍵因氫等離子處理而減少，故推測為C-C鍵的峰增加。因此，通過氫等離子處理，將等離子中產(chǎn)生的氫離子注入抗蝕劑中，由此可知產(chǎn)生抗蝕劑中的C-O鍵被切斷、C-C鍵增加(炭化)的還原反應(yīng)。從圖7(b)所示的分析結(jié)果也可知，C-O鍵因氫等離子處理而減少。上述結(jié)果是針對抗蝕劑的結(jié)果，在下層有機膜3中也容易想像到同樣通過還原反應(yīng)形成硬化層。另外，上述結(jié)果是氫等離子處理的結(jié)果，但同樣也可以適用于使用了溴化氫及氨等還原性氣體的等離子處理。圖8表示通過氫等離子處理形成的抗蝕劑中的硬化層膜厚和對下部電極43施加的高頻電力的關(guān)系。圖8中求出的硬化層的膜厚使用抗蝕劑中通過蝕刻等形成的變質(zhì)層不能溶解于稀釋劑(PGMEA(propyleneglycol methyle ther acetate))中的性質(zhì)，利用掃描型電子顯微鏡的截面觀察算出。表明圖8所示的硬化層的膜厚與下部電極43上施加的高頻電力(0% 100%)成正比地增加。圖8表示上述條件的氫等離子處理的硬化層的膜厚， 由此可知形成有50 70nm的硬化層。上述關(guān)系是由于，注入抗蝕劑的氫離子的能量相應(yīng)于下部電極43上施加的高頻電力而改變，氫離子的進入深度發(fā)生改變。同樣，通過改變施加在上部電極上的高頻電力， 改變氫離子的密度，或改變處理時間，由此，即使改變氫離子的注入量，也可以調(diào)節(jié)硬化層的膜質(zhì)和深度。需要說明的是，施加的高頻電力及處理時間等是等離子處理的處理條件。接著，在進行了下層有機膜3的硬化處理后，將基板1從等離子處理裝置的反應(yīng)室41內(nèi)搬出，如圖5(e)所示，在下層有機膜3上涂敷SOnm左右膜厚的中間層5，在200 250°C下進行1 1. 5分鐘的熱處理來進行加熱硬化處理。圖5(e)之后，如圖5(f)所示， 也可以對中間層5實施上述那樣的等離子處理等硬化處理4。接著，圖5(g)中，在中間層5上涂敷曝光用抗蝕膜，使用光刻技術(shù)形成具有所希望圖案的抗蝕圖6。圖5(h)中，將下層有機膜3、中間層5及抗蝕圖6的層疊結(jié)構(gòu)的基板1搬運到圖4所示的等離子處理裝置的反應(yīng)室41內(nèi)。接著，從氣體導(dǎo)入口 46向反應(yīng)室41內(nèi)供給碳氟化合物類氣體，在將壓力保持一定后，對上部電極44及下部電極43施加高頻電力， 使等離子產(chǎn)生，并以抗蝕圖6為掩模蝕刻中間層5，在中間層5上轉(zhuǎn)印圖案。作為碳氟化合物類的氣體，可列舉CF4、CHF3、CH2F2、CH3F，也可以使用在這些碳氟化合物類混合氣體類及碳氟化合物類氣體中添加氧、氮的混合氣體類。圖5(h)中，在從反應(yīng)室41內(nèi)以一定時間排出用于中間層5的蝕刻的碳氟化合物類氣體之后，連續(xù)地將氧和一氧化碳從氣體導(dǎo)入口 46向反應(yīng)室41內(nèi)供給，將壓力保持一定。之后，在圖5(i)中，對上部電極44及下部電極43施加高頻電力，使等離子產(chǎn)生，以抗蝕圖6和中間層5的圖案的層疊結(jié)構(gòu)為掩模，蝕刻下層有機膜3，在下層有機膜3上轉(zhuǎn)印圖案。需要說明的是，此時抗蝕圖6在蝕刻中自然消減。向反應(yīng)室41供給的氣體可僅使用氧， 還可以使用在氧中添加了氮或氬的混合氣體類、或氫和氮的混合氣體類、或氨。在上述說明中，中間層5的蝕刻和下層有機膜3的蝕刻使用同一等離子處理裝置進行，但也可以分別用不同的等離子處理裝置進行中間層5的蝕刻和下層有機膜3的蝕刻。接著，圖5(i)中，將中間層5的圖案和下層有機膜3的圖案的層疊結(jié)構(gòu)的基板1 搬運到圖4所示的等離子處理裝置的反應(yīng)室41內(nèi)。接著，如圖5(j)所示，向反應(yīng)室41內(nèi)供給碳氟化合物類氣體，將壓力保持一定，對上部電極44及下部電極43施加高頻電力，使等離子產(chǎn)生，并以中間層5和下層有機膜3的圖案的層疊結(jié)構(gòu)為掩模，蝕刻被加工膜2。此時，中間層5的圖案在蝕刻中自然消減。下層有機膜3在圖5(d)中進行硬化處理，因此，蝕刻中的變形被抑制，從而高精度地在被加工膜2上轉(zhuǎn)印微細(xì)圖案。接著，在圖5(k)中，通過通常的氧等離子處理除去進行被加工膜2的蝕刻處理后殘留的下層有機膜3。由此，在被加工膜2上形成高精度的微細(xì)圖案。需要說明的是，用于通常的光刻的抗蝕劑涂敷/顯影裝置具有圖4所示的等離子處理裝置，可在同一裝置內(nèi)進行至少圖5(a) 圖5(g)的一系列處理。圖9(a) (c)表示該裝置的概略圖。圖9(a)表示裝置的俯視圖，圖9(b)表示裝置的主視圖，圖9 (c)表示裝置的后視圖。圖9(a) (c)所示的裝置的處理是將容納于未圖示的盒中的晶片置于盒式載物臺61 上。盒式載物臺61上的晶片通過搬運臂62在加熱板63上移動，通過加熱板63進行背面處理。然后，通過搬運臂62移動到涂敷、顯影杯64。在涂敷、顯影杯64中，在晶片上涂敷規(guī)定的材料。在涂敷、顯影杯64中進行處理后，晶片通過搬運臂62在加熱板63上移動，再次進行背面處理。圖9(a) (c)所示的裝置，按照制法對晶片進行以上的處理，將其搬運到曝光裝置。在曝光裝置中進行曝光后，再次將晶片搬運到圖9(a) (c)所示的裝置，利用涂敷、顯影杯64進行顯影，再次進行加熱板等處理，進行一系列的圖案形成。需要說明的是， 圖9(a) (c)所示的裝置為在裝置正面一側(cè)層疊有涂敷、顯影杯64，在背面一側(cè)層疊有加熱板63的結(jié)構(gòu)，在該裝置中，涂敷、顯影杯64層疊4層，加熱板63層疊6層。而且，圖 9(a) (c)所示的裝置是通過搬運臂62處理加熱板63、涂敷、顯影杯64等各組件間的搬運的結(jié)構(gòu)。另外，也如本實施方式中所說明的那樣，在圖9(a) (C)所示的裝置中，在層疊有涂敷、顯影杯64及加熱板63的一部分的組件中組裝實施硬化處理(等離子處理或光照射處理)的硬化處理組件65。因此，圖9(a) (c)所示的裝置可實施本實施方式中說明的涂敷、硬化、顯影這一連串處理。需要說明的是，圖9(a) (c)是示例，若是具有同樣的功能的結(jié)構(gòu)，則也可以為其它結(jié)構(gòu)。在本實施方式中，使用還原性等離子處理對下層有機膜3、中間層5進行硬化處理，但如實施方式1 3所示，也可以使用離子注入處理、在下層有機膜3形成強固的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的DUV、VUV光照射或EB照射處理進行硬化處理，所述離子注入處理使用使下層有機膜炭化(石墨化)及使中間層5的Si的含量提高的注入裝置。另外，用于實施EB照射處理的裝置使用圖10中記載的裝置。圖10所示的EB 照射裝置中，相對于安裝有多個EB管71的面，平行地配置Si基板72，構(gòu)成照射EB簇射 (shower)的結(jié)構(gòu)。用于通常的光刻的抗蝕劑涂敷/顯影裝置具備圖10所示的裝置結(jié)構(gòu)，可在同一裝置內(nèi)進行一系列的處理。有關(guān)DUV、VUV光照射裝置也沒有圖示，在升降溫控制型加熱板上設(shè)置可選擇光源波長的光源，通過一邊進行溫度控制一邊進行DUV、VUV光照射， 從而用于通常的光刻的抗蝕劑涂敷/顯影裝置具備圖10所示的裝置結(jié)構(gòu)，可在同一裝置內(nèi)進行一系列的處理。在本實施方式中，使用雙頻激勵平行平板型RIE裝置作為等離子處理裝置， 但本發(fā)明不限于此，也可以使用平行平板型、感應(yīng)結(jié)合型及ECR(Electr0n Cyclotron Resonance)型等離子發(fā)生裝置等用于常規(guī)的干式蝕刻的等離子產(chǎn)生裝置、及用于等離子 CVD膜的成膜的等離子處理裝置。在本實施方式中，中間層5及下層有機膜3的蝕刻使用雙頻激勵平行平板型RIE 裝置，但本發(fā)明不限于此，也可以使用平行平板型、感應(yīng)結(jié)合型及ECR(Electron Cyclotron Resonance)型等離子發(fā)生裝置等用于常規(guī)的干式蝕刻的等離子產(chǎn)生裝置。(實施方式5)首先，在基板上形成雙嵌入式結(jié)構(gòu)的方法中，作為本實施方式的比較例，示出使用圖11(a) (k)所示的單層抗蝕劑的方法、和圖12(a) (k)所示的使用多層抗蝕劑的方法。圖11(a)及圖12(a)中，在下層Cu布線11上形成有襯墊膜12、層間絕緣膜13。需要說明的是，在Cu布線11的水平方向形成有SiO2等絕緣膜14。另外，襯墊膜12使用防止 Cu的擴散以及蝕刻止動器(etching stopper)的SiCN、SiC0、SiC、Si3N4等。層間絕緣膜13 使用SiOCH及MSQ(甲基硅倍半氧烷)等低介電常數(shù)膜(Low-k膜)、Si02、Si0F等。就層間絕緣膜13的最上層15而言，為抑制后工序的灰化等中使用的等離子及清洗液等造成的損傷，可以使用Si02、Si3N4等。在使用單層抗蝕劑的圖11(a)中，在層間絕緣膜13的最上層15上層疊防反射膜 16及抗蝕圖17。圖11(a)中表示以抗蝕圖17為掩模進行通孔18的蝕刻后的圖。接著，圖11(b)中，通過灰化除去蝕刻中殘留的抗蝕圖17等。然后，在圖11(c)中， 涂敷埋入材料19，埋起通孔18。在圖11 (d)中，進行回蝕(etch back)，除去通孔18的埋入材料19的一部分。在圖11(e)中，形成防反射膜16及抗蝕圖20?？刮g圖20使用刻蝕形成槽圖案(trench patten)。接著，在圖11(f)中，以抗蝕圖20為掩模，蝕刻層間絕緣膜13，形成槽21。之后，圖 11(g)中，通過灰化除去蝕刻中殘留的防反射膜16及抗蝕圖20。之后，在圖11(h)中，除去通孔18的底部的襯墊膜12。在圖ll(i)中，通過鍍敷處理形成作為布線材料的Cu膜22， 使其埋入到通孔18及槽21內(nèi)。在圖ll(j)中，通過CMP (ChemicalMechanical Polishing) 除去埋入到通孔18及槽21內(nèi)的Cu膜22之外的物質(zhì)。最后，在圖ll(k)中，在CMP后的Cu 膜22及層間絕緣膜13上成膜Si3N4膜23。另一方面，在使用多層抗蝕劑的圖12(a)中，在層間絕緣膜13的最上層15上層疊下層有機膜25、中間層沈及抗蝕圖17。圖12(b)中，以使用刻蝕形成通孔圖案的抗蝕圖17 為掩模，利用干式蝕刻裝置蝕刻(干燥現(xiàn)象)中間層26及下層有機膜25。進而在圖12(b) 中，以中間層26及下層絕緣膜25為掩模，進行通孔18的蝕刻。在圖12(c)中，除去因灰化而殘留的下層有機膜25。然后，在圖12(d)中，在形成槽圖案時，分別涂敷下層有機膜27及中間層觀，通過只實施200 250°C左右的加熱硬化處理，形成多層蝕刻堆(resist stack)。接著，使用刻蝕形成槽圖案的抗蝕圖20。當(dāng)由通孔18底部的SiCN、SiCO、SiC、Si3N4等構(gòu)成的襯墊膜12在形成槽時被蝕刻， 從而Cu布線11露出時，通過后工序的灰化、蝕刻、清洗等化學(xué)處理、和大氣中的水分的反應(yīng)使Cu布線11的氧化及腐蝕進行，由于異常成長及空隙產(chǎn)生，從而布線的非導(dǎo)通及高電阻這樣的電特性劣化產(chǎn)生。為防止這些問題，如圖12(d)所示，在通孔18內(nèi)充填下層有機膜27，防止通孔底部的CU布線11因形成槽時的蝕刻而露出。作為下層有機膜27的材料，廣泛使用埋入性良好的涂敷膜，通過CVD法成膜的炭膜(α-C)因敷層特性惡化而不適用。接著，圖12(e)中，以抗蝕圖20為掩模進行干式蝕刻(干燥現(xiàn)象)處理，由此將中間層觀及下層有機膜27進行圖案形成。接著，圖12(f)中，以構(gòu)圖后的中間層觀及下層有機膜27為掩模，蝕刻層間絕緣膜13，形成槽21。但是，當(dāng)充填于通孔18內(nèi)的下層有機膜27的蝕刻耐性過高時，如圖13(a)所示， 下層有機膜27成為掩模，通孔18周邊的層間絕緣膜13難以被蝕刻，因此，不能局部蝕刻而殘留。該殘留的部分如灰化了下層有機膜27之后的圖13(b)所示，產(chǎn)生王冠狀的被稱為籬笆形狀50的形狀異常。這樣的籬笆形狀50成為異物的原因，另外，由于使后工序的Cu屏蔽物和籽晶(barrier and seed)的成膜鍍層惡化，故引起電特性的劣化及可靠性的降低。另外，蝕刻耐性高的下層有機膜27，由于其灰化速度變小，故需要長時間的灰化， 從而對作為層間絕緣膜13的SiOCH等低介電常數(shù)材料(Low-k膜)的損傷大，引起介電常數(shù)的增大及可靠性的惡化。另一方面，當(dāng)下層有機膜27的蝕刻耐性降低時，籬笆形狀50的產(chǎn)生及對Low-k膜的損傷雖然能夠被抑制，但作為蝕刻掩模的耐性不夠，從而引起圖14(a) (b)所示的掩模的殘膜不足造成的加工形狀的惡化、及圖案的皸裂(LER、LWR(line width roughness))的形狀異常51。接著，圖12(g)中，將圖12(f)中殘留的下層有機膜27除去。接著，在圖12(h)中， 將通孔18底部的襯墊層12除去。在圖12(i)中，通過鍍敷處理形成作為布線材料的Cu膜 22，以使其被埋入通孔18及槽21內(nèi)。在圖12(j)中，通過CMP除去被埋入通孔18及槽21內(nèi)的Cu膜22以外的部分。最后，在圖12(k)中，在CMP后的Cu膜22及層間絕緣膜13上形成Si3N4膜23。這樣，在形成雙嵌入式結(jié)構(gòu)時，作為槽蝕刻工序中使用的下層有機膜的材料，在作為蝕刻掩模的部分需要低蝕刻速度(高蝕刻耐性)，但在埋入通孔內(nèi)的部分期望高蝕刻速度(低蝕刻耐性)及高灰化速度，有權(quán)衡選擇(trade-off)的關(guān)系。因此，在本實施方式中，對下層有機膜，不僅進行通常的加熱硬化處理，而且還進行等離子處理、注入處理、通過DUV、VUV照射進行的硬化處理。在該硬化處理中，如實施方式1 4所示，通過改變處理條件，可僅提高從表面到所需的深度的部分的蝕刻耐性，被埋入通孔內(nèi)的部分不會受到硬化處理的影響，從而可解決上述的權(quán)衡選擇。圖15(a) (1)表示本實施方式的雙嵌入式結(jié)構(gòu)的形成方法的流程圖。需要說明的是，在圖15(a) (1)所示的工藝中，與圖12(a) (k)相同的結(jié)構(gòu)使用相同的符號，省略詳細(xì)的說明。首先，圖15(a)中，在下層Cu布線11上形成襯墊膜12、層間絕緣膜13，在下層有機膜25及中間層沈的多層抗蝕劑堆上，使用刻蝕形成通孔圖案的抗蝕圖17。圖15(b)中，以該抗蝕圖17為掩模，用干式蝕刻裝置進行中間層沈及下層有機膜25的蝕刻(干燥現(xiàn)象)， 進而以中間層26及下層有機膜25為掩模進行通孔18的蝕刻。需要說明的是，在本實施方式中，在涂敷下層有機膜25，實施了加熱硬化處理之后，進行使用了氫等離子的硬化處理，由此提高表面部分的蝕刻耐性。通過進行該硬化處理，下層有機膜25的蝕刻耐性提高，因此，蝕刻選擇比提高，可抑制掩模的突出及變形、粗糙等形狀異常。另外，也可以選擇蝕刻耐性高的下層有機膜25或使用通過CVD法成膜的下層有機膜25代替下層有機膜25的硬化處理。接著，在圖15(c)中通過灰化除去下層有機膜25之后，在圖15(d)中，為進行槽圖案形成，而涂敷300 450nm的由實施方式1 3中所述的材料組成所構(gòu)成的下層有機膜 30，并且只實施在200 250°C左右的加熱硬化處理。而且，在本實施方式中，通過在涂敷下層有機膜30后進行使用氫等離子的硬化處理，從而提高表面部分的蝕刻耐性。在使用了氫等離子的硬化處理中，通過控制等離子處理的壓力、等離子的生成電力、離子引入用偏壓電力(bias power)、氣體流量、保持晶片的載物臺溫度等處理條件，可控制下層有機膜30的改質(zhì)層(硬化層)的深度。圖15(d)中為了表示下層有機層30經(jīng)改質(zhì)后的層從表面形成至規(guī)定的深度，用等級表示。在本實施方式中，優(yōu)選只對成為后工序的蝕刻掩模的部分進行改質(zhì)(硬化)，設(shè)定硬化處理的處理條件，使得影響不會波及埋入通孔18內(nèi)的下層有機膜30。例如，在涂敷300 450nm的下層有機膜30時，設(shè)定硬化處理的處理條件，使得改質(zhì)的層的厚度達到 50 250nm左右。另外，硬化處理不只使用氫等離子，還可以使用實施方式1中記載的使用了其它還原性氣體的等離子處理、離子注入處理、DUV、VUV照射等，如實施方式1中所說明的那樣，通過改變各處理條件，可調(diào)節(jié)改質(zhì)的層的厚度。接著，如圖15(e)所示，涂敷60 140nm的中間層31，只實施在200 250°C左右的加熱硬化處理。另外，用下層有機膜30和中間層31形成多層抗蝕劑堆。進而使用蝕刻在中間層31上形成槽圖案的抗蝕圖20。在此，也可以代替中間層31及上層的抗蝕圖20， 進行使用了含Si的抗蝕劑、甲硅烷基化處理的圖案形成。
接著，在圖15(f)中，以抗蝕圖20為掩模，通過干式蝕刻(干燥現(xiàn)象)處理將中間層31及下層有機膜30進行圖案形成。需要說明的是，通孔18內(nèi)的下層有機膜30的高度通過控制過量蝕刻時間來控制。接著，在圖15(g)中，以圖案形成后的中間層31及下層有機膜30為掩模，干式蝕刻層間絕緣膜13等，由此將槽21進行圖案形成。成為掩模的下層有機膜30由于通過硬化處理提高了蝕刻耐性，故可抑制掩模的殘膜不足造成的加工形狀的惡化及圖案的皸裂。另一方面，在下層有機膜30的硬化處理中，由于對通孔18內(nèi)幾乎沒有影響，故蝕刻速度加大，可抑制異常形狀即籬笆形狀50的產(chǎn)生。再有，通孔18內(nèi)的下層有機膜30由于幾乎未受到硬化處理的影響，故灰化速度也大， 可縮短在槽21的圖案形成后進行的圖15(h)所示的下層有機膜30的灰化處理的時間，且可抑制對Low-k材料的損傷。在此，對下層有機膜30的硬化處理，在下層有機膜30的上部和通孔18內(nèi)的下層有機膜30處理的影響不同。即，與通孔18內(nèi)的下層有機膜30相比，下層有機膜30上部的硬化處理的影響大。另夕卜，圖15 (i) (1)的工藝與圖12(h) (k)的工藝相同，故省略說明。(實施方式6)本實施方式中，對通過對圖1等中所示的下層有機膜實施硬化處理，下層有機膜的光學(xué)常數(shù)從表面向深度方向緩慢改變的情況進行說明。實施了硬化處理的下層有機膜為表面已炭化(石墨化)的狀態(tài)。炭化程度在深度方向變小。因此，下層有機膜的光學(xué)常數(shù)從表面向深度方向逐漸變化為原來的涂敷膜的光學(xué)常數(shù)。在本實施方式中，對含有實施了硬化處理的下層有機膜的圖16的薄膜結(jié)構(gòu)，計算從抗蝕劑和中間層的界面的反射率。另外，圖17(a) (b)表示實施了硬化處理后的下層有機膜的光學(xué)常數(shù)(折射率及吸光系數(shù))和距表面的深度的關(guān)系。圖18(a)表示從圖16所示的薄膜結(jié)構(gòu)的抗蝕劑和中間層的界面的反射率。另外， 圖18(b)作為參考，表示有關(guān)含有未實施硬化處理的下層有機膜的圖16的薄膜結(jié)構(gòu)的反射率。從圖18(a) (b)可知，在具有光學(xué)常數(shù)因硬化處理而緩慢變化的下層有機膜時，沒有折射率的差值很大的反射界面，光被吸收，因此，可通過下層有機膜高效地吸收光。因此，在曝光工序中，從重要的抗蝕劑和中間層的界面的反射穩(wěn)定。另外，圖18(a) (b)使曝光裝置的NA(開口度)從0變化到1.25，含有實施了硬化處理的下層有機膜的圖18(a)中，聚束性(規(guī)則性)高，這對抑制對所有的入射角(NA)的反射率是有利的。需要說明的是，圖中未圖示，通過對中間層也實施硬化處理，可使中間層的光學(xué)常數(shù)從表面緩慢地向深度方向變化，可得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，在半導(dǎo)體基板上形成雙嵌入式結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括在形成于下層布線上的層間絕緣膜上開設(shè)通孔的開口工序；在所述層間絕緣膜上涂敷下層有機膜，并在所述通孔內(nèi)埋入所述下層有機膜的下層有機膜形成工序；在所述下層有機膜上形成含有硅氧化物的中間層的中間層形成工序；在所述中間層上形成槽的抗蝕圖，以該所述抗蝕圖為掩模蝕刻所述中間層的中間層蝕刻工序；以所述中間層蝕刻工序中形成的所述中間層的圖案為掩模蝕刻所述下層有機膜的下層有機膜蝕刻工序；以所述下層有機膜蝕刻工序中形成的所述下層有機膜的圖案為掩模蝕刻所述層間絕緣膜，形成不會到達所述通孔底部的深度的所述槽的槽形成工序；除去存在于所述下層布線上的所述通孔中的膜，將布線材料埋入所述通孔及所述槽內(nèi)的布線形成工序；對所述下層有機膜及所述中間層中至少之一實施硬化處理，所述硬化處理在所述中間層蝕刻工序之前實施。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述硬化處理是使所述下層有機膜的上部比埋入到所述通孔內(nèi)的所述下層有機膜的部分硬的處理。
3.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述中間層形成工序是涂敷硅倍半氧烷衍生物的聚合物，通過加熱硬化形成所述中間層。
4.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述下層有機膜的形成后，對所述下層有機膜實施所述硬化處理。
5.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述中間層的形成后，對所述下層有機膜和所述中間層的至少之一實施所述硬化處理。
6.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述下層有機膜的形成后，對所述下層有機膜實施所述硬化處理，在所述中間層的形成后，對所述中間層實施所述硬化處理。
7.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述硬化處理，通過改變處理條件調(diào)節(jié)硬化層的厚度。
8.權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述硬化處理是所述還原性等離子處理，通過改變作為所述還原性等離子處理的處理條件之一的施加在下部電極上的高頻電力來調(diào)節(jié)硬化層的厚度。
9.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述硬化處理是還原性等離子處理或者照射UV光的處理，所述下層有機膜的形成、所述中間層的形成、及使用所述還原性等離子處理或所述照射UV光的處理的所述硬化處理在同一裝置內(nèi)連續(xù)地進行。
10.權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述層間絕緣膜是用 SiOCH或者MSQ形成的低介電常數(shù)膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其目的在于，降低被加工膜的加工性狀的惡化及圖案的皸裂，忠實于設(shè)計，且也可以適用于雙嵌入式工序等。包括通過在被加工膜(2)上進行膜的涂敷、加熱硬化，形成至少由一個以上的膜構(gòu)成的加工用掩模層(下層有機膜3及中間層5)，并對加工用掩模層中的至少一個膜進行硬化處理的加工用掩模層形成工序；在加工用掩模層上涂敷曝光用抗蝕膜，進行曝光顯影，由此形成抗蝕圖(6)，以該抗蝕圖(6)為掩模蝕刻加工用掩模層的加工用掩模層蝕刻工序；以加工用掩模層蝕刻工序中形成的加工用掩模層的圖案為掩模蝕刻被加工膜(2)的被加工膜蝕刻工序。
文檔編號H01L21/768GK102263058SQ20111004022
公開日2011年11月30日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月12日
發(fā)明者吉川和范, 小野良治, 田所昌洋, 石橋健夫, 米倉和賢 申請人:瑞薩電子株式會社