JP2002359239A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2002359239A
JP2002359239A JP2001321448A JP2001321448A JP2002359239A JP 2002359239 A JP2002359239 A JP 2002359239A JP 2001321448 A JP2001321448 A JP 2001321448A JP 2001321448 A JP2001321448 A JP 2001321448A JP 2002359239 A JP2002359239 A JP 2002359239A
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form an insulation film, having a low dielectric constant and a sufficient mechanical strength. SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor device comprises a step of coating a precursor of a substance for constituting an interlayer insulating film 3 or an insulation film stock, containing the substance on a semiconductor substrate 1, steps of irradiating the insulating film stock with an electron beam, while heating the substrate 1 in a reaction vessel, and curing the stock. At this time, at least on of the pressure in the vessel, the temperature of the substrate 1, the species of gas to which the substrate is exposed, the flow rate of the gas to be introduced into the container, the position of the substrate 1 and the amount of electrons which is incident per unit time on the substrate is changed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に係わり、特に塗布法によって形成される絶縁膜を
有する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having an insulating film formed by a coating method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子の微細化によって配線寸法が
小さくなるのに伴い、配線間容量が増加してきている。
近年、この種の配線間容量の増加がデバイスの動作速度
に大きな影響を与えるようになってきている。
2. Description of the Related Art As wiring dimensions have become smaller due to miniaturization of semiconductor elements, the capacitance between wirings has been increasing.
In recent years, this type of increase in inter-wiring capacitance has been greatly affecting the operation speed of devices.

【0003】従来より、半導体装置の層間絶縁膜とし
て、熱CVDやプラズマCVDにより形成されたシリコ
ン酸化膜が用いられている。しかし、近年、配線間容量
を低減するために、有機シリコン酸化膜あるいはシリコ
ンを含まない有機膜などの低誘電率膜を、層間絶縁膜に
適用することが要求されている。
Conventionally, a silicon oxide film formed by thermal CVD or plasma CVD has been used as an interlayer insulating film of a semiconductor device. However, in recent years, it has been required to apply a low dielectric constant film such as an organic silicon oxide film or an organic film containing no silicon to the interlayer insulating film in order to reduce the capacitance between wirings.

【0004】従来のプラズマCVDにより得られる一般
的なシリコン酸化膜(P−SiO2)の比誘電率は4.
1程度である。また、これにフッ素(F)を添加して低
誘電率化して得られたシリコン酸化膜(FSG膜)の比
誘電率は3.3である。これが、熱CVDやプラズマC
VDにより形成された絶縁膜の比誘電率の低さの限界で
あった。
The relative dielectric constant of a general silicon oxide film (P-SiO 2 ) obtained by conventional plasma CVD is 4.
It is about 1. Further, the relative dielectric constant of a silicon oxide film (FSG film) obtained by adding fluorine (F) to this and lowering the dielectric constant is 3.3. This is thermal CVD or plasma C
This is the lower limit of the relative dielectric constant of the insulating film formed by VD.

【0005】これに対し、上記有機シリコン酸化膜など
の低誘電率膜を用いることによって、比誘電率が2.4
−2.8程度の層間絶縁膜を実現できる。しかし、これ
らの低誘電率膜の実用化には多々の問題があるのが現状
である。その内の重大な問題点の一つとして、膜の機械
的強度が低いことがあげられる。膜の機械的強度が低い
と、成膜中および成膜後において膜にクラックが生じた
り、あるいはCMPプロセス中で膜の剥離が発生する。
クラックや剥離が発生すると、信頼性の高い配線を作る
ことが困難になる。
On the other hand, by using a low dielectric constant film such as the above-mentioned organic silicon oxide film, the relative dielectric constant becomes 2.4.
An interlayer insulating film of about -2.8 can be realized. However, there are many problems in the practical use of these low dielectric constant films at present. One of the serious problems is that the mechanical strength of the film is low. When the mechanical strength of the film is low, cracks occur in the film during and after film formation, or peeling of the film occurs during the CMP process.
When cracks or peeling occur, it becomes difficult to produce highly reliable wiring.

【0006】有機シリコン酸化膜等の低誘電率膜のほと
んどは、塗布を用いた方法によって形成される。上記方
法は、例えば低誘電率膜を構成する物質の前駆体を溶媒
に溶解させたワニスと呼ばれる液状原料を基板上に塗布
し、その後、液状原料を加熱して溶媒の揮発と前駆体の
架橋を行うというものである。なお、ここで、前駆体と
は着目する生成物の前の段階にある一連の物質を指す。
Most of low dielectric constant films such as an organic silicon oxide film are formed by a method using coating. In the above method, for example, a liquid material called a varnish in which a precursor of a substance constituting a low dielectric constant film is dissolved in a solvent is applied on a substrate, and then the liquid material is heated to evaporate the solvent and crosslink the precursor. It is to do. Here, the precursor refers to a series of substances at a stage before the product of interest.

【0007】次に、従来の塗布法による絶縁膜の形成方
法のシーケンスを、ポリメチルシロキサン膜(有機シリ
コン酸化膜)を例にとって具体的に以下に述べる。上記
形成方法の概要は、以下の通りである(工程a−c)。
Next, a sequence of a conventional method of forming an insulating film by a coating method will be specifically described below using a polymethylsiloxane film (organic silicon oxide film) as an example. The outline of the above forming method is as follows (steps ac).

【0008】工程a:ワニスの塗布 工程b:約80−200℃、約1分間の加熱処理。 工程c:約400−450℃、約30−60分間の加熱
処理。
Step a: Application of varnish Step b: Heat treatment at about 80-200 ° C. for about 1 minute. Step c: heat treatment at about 400-450 ° C. for about 30-60 minutes.

【0009】上記形成方法についてより詳細に説明す
る。まず、被処理基板上に、溶媒にポリメチルシロキサ
ンを溶解させたワニスを、コーターを用いてスピンコー
ト法により塗布し、塗布膜を形成する(工程a)。次
に、上記被処理基板を80−200℃の温度で約1分間
加熱する(工程b)。最後に、上記被処理基板を400
−450℃の温度で30分間加熱し(工程c)、ポリメ
チルシロキサン膜が得られる。
The above forming method will be described in more detail. First, a varnish in which polymethylsiloxane is dissolved in a solvent is applied on a substrate to be processed by a spin coat method using a coater to form a coating film (step a). Next, the substrate to be processed is heated at a temperature of 80 to 200 ° C. for about 1 minute (step b). Finally, the substrate to be processed is
Heating at a temperature of -450 ° C for 30 minutes (step c) gives a polymethylsiloxane film.

【0010】上記シーケンス(工程a−c)において、
工程bは溶媒揮発により膜材料を固定化する処理、そし
て工程cがポリメチルシロキサン分子間の架橋を形成す
る処理をそれぞれ担っている。
In the above sequence (steps ac),
Step b is responsible for fixing the film material by solvent volatilization, and step c is responsible for the treatment of forming cross-links between polymethylsiloxane molecules.

【0011】上記形成方法によって形成されたポリメチ
ルシロキサン膜の特性を以下に述べる。
The characteristics of the polymethylsiloxane film formed by the above forming method will be described below.

【0012】一般的にこのような絶縁膜は低誘電率では
あるが、密度が低く、かつ(または)空孔度が高い。そ
のため、ポリメチルシロキサン膜は、機械的強度が低い
という欠点を持つている。
Generally, such an insulating film has a low dielectric constant, but has a low density and / or a high porosity. Therefore, the polymethylsiloxane film has a drawback of low mechanical strength.

【0013】さらに、このような機械的強度が低い絶縁
膜を上記のような方法で形成した場合には、ある一定以
上の厚さでクラックが生じるという問題が起こる。クラ
ックを発生しない限界の厚さを耐クラック膜厚と言う。
Further, when such an insulating film having a low mechanical strength is formed by the above-mentioned method, a problem occurs that a crack is formed at a certain thickness or more. The limit thickness at which cracks do not occur is called crack resistant film thickness.

【0014】ここで、半導体装置の層間絶縁膜の特性と
しては、比誘電率が低いほど、かつ耐クラック膜厚が大
きいほど良い。上述した従来の形成方法によって形成さ
れたポリメチルシロキサン膜は、比誘電率が2.8の時
に、耐クラック膜厚が1200nmである。したがっ
て、従来の形成方法によって形成されたポリメチルシロ
キサン膜は、半導体装置の層間絶縁膜の特性としては十
分なものではなかった。
Here, the characteristics of the interlayer insulating film of the semiconductor device are better as the relative dielectric constant is lower and the crack resistance is larger. The polymethylsiloxane film formed by the above-described conventional forming method has a crack-resistant film thickness of 1200 nm when the relative dielectric constant is 2.8. Therefore, a polymethylsiloxane film formed by a conventional forming method is not sufficient as a characteristic of an interlayer insulating film of a semiconductor device.

【0015】ここで、従来の形成方法によって形成され
た低誘電率のポリメチルシロキサン膜にクラックを生ぜ
しめる要因を以下に示す。クラックが生じる要因は、力
学的強度が低い膜に対し、架橋反応の際の膜収縮による
内部応力が生ずることと、膜形成時に熱ストレスが加え
られることである。
Here, the factors causing cracks in the low dielectric constant polymethylsiloxane film formed by the conventional forming method will be described below. The causes of the cracks are that the film having low mechanical strength generates internal stress due to film shrinkage during the crosslinking reaction, and that thermal stress is applied during film formation.

【0016】ポリメチルシロキサン膜の場合は、脱水縮
合によって架橋反応が起こるため、その反応時に膜収縮
が起こり、これが成膜後の膜の残留応力となる。また、
熱処理による架橋反応時では、材料が熱膨張している状
態で膜収縮が起こっているため、この膜を室温まで冷却
した場合には降温による収縮が加わる。その結果、膜の
残留応力はさらに大きくなる。これに加え、昇降温に加
わっている熱ストレスが架橋欠陥や空孔度増加の原因と
なり、これによってもともと脆弱である膜の機械的強度
はさらに弱められることになる。
In the case of a polymethylsiloxane film, a crosslinking reaction occurs due to dehydration condensation, so that the film shrinks during the reaction, and this becomes residual stress of the film after film formation. Also,
At the time of the cross-linking reaction by heat treatment, film shrinkage occurs while the material is thermally expanded, and when this film is cooled to room temperature, shrinkage due to temperature decrease is applied. As a result, the residual stress of the film is further increased. In addition, the thermal stress applied to the temperature rise and fall causes bridging defects and an increase in porosity, which further weakens the mechanical strength of the originally brittle film.

【0017】さらに最近では、塗布膜を硬化させる方法
として、例えば特開平10−303190号公報に開示
されているように、樹脂を塗布し、溶媒を一部揮発さ
せ、室温程度で高いエネルギー線を塗布膜に照射して塗
布膜を硬化させ、さらに塗布膜に高温の熱処理を施すと
いう方法が提案されている。上記方法によれば、被覆性
および平坦性に優れた絶縁膜が得られる。
More recently, as a method of curing a coating film, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303190, for example, a resin is applied, a part of a solvent is volatilized, and a high energy ray is applied at about room temperature. There has been proposed a method of irradiating a coating film to cure the coating film and then subjecting the coating film to a high-temperature heat treatment. According to the above method, an insulating film having excellent coverage and flatness can be obtained.

【0018】しかし、上記方法により、被覆性および平
坦性に優れたシリカ(シリコン酸化膜)を形成するため
には、165keVもの高エネルギー線を樹脂に照射し
ている。このような高レベルの高エネルギー線の照射に
より塗布膜を硬化させることはできるが、塗布膜中の前
駆体の構造のネットワークを変形させることはできな
い。すなわち、上記方法では、塗布膜の誘電率を小さく
すること、および塗布膜に所望の機械的強度を持たせる
ことはできない。さらに、上記公報には、塗布膜の低誘
電率化等についての記載およびそれを示唆する記載もな
い。
However, in order to form silica (silicon oxide film) having excellent coverage and flatness by the above-described method, a high energy ray of 165 keV is applied to the resin. Although the coating film can be cured by irradiation with such a high-level high-energy beam, the network of the structure of the precursor in the coating film cannot be deformed. That is, in the above method, the dielectric constant of the coating film cannot be reduced, and the coating film cannot have desired mechanical strength. Further, there is no description in the above-mentioned gazette about a reduction in the dielectric constant of the coating film or the like, nor is there any description suggesting this.

【0019】さらに、熱処理および電子線照射の一方の
みを用いた塗布膜の形成方法は、前駆体の架橋反応が終
了するまでに要する時間が長いという問題がある。例え
ば、前駆体の架橋反応が終了するのに、30分から1時
間程度の時間を必要とする。
Furthermore, the method of forming a coating film using only one of the heat treatment and the electron beam irradiation has a problem that it takes a long time until the crosslinking reaction of the precursor is completed. For example, it takes about 30 minutes to about 1 hour to complete the crosslinking reaction of the precursor.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、配線間容
量を軽減するために、塗布法によって形成された低誘電
率の絶縁膜が提案されている。しかしながら、従来の塗
布法によって形成された低誘電率の絶縁膜は、機械的強
度が不十分であるという問題がある。
As described above, an insulating film having a low dielectric constant formed by a coating method has been proposed in order to reduce the capacitance between wirings. However, the low dielectric constant insulating film formed by the conventional coating method has a problem that the mechanical strength is insufficient.

【0021】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、誘電率が低く、かつ十
分な機械的強度を有する絶縁膜を備えた半導体装置およ
びその製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device having an insulating film having a low dielectric constant and sufficient mechanical strength and a method of manufacturing the same. To provide.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。すなわち、上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体装置の製造方法は、被処理基板
を用意する工程と、前記被処理基板上に絶縁膜を形成す
る工程とを有し、前記絶縁膜を形成する工程は、前記被
処理基板上に前記絶縁膜を構成する物質の前駆体もしく
は該物質を含む絶縁膜原料を塗布する工程と、反応容器
内で前記被処理基板を加熱しながら、前記絶縁膜原料に
電子線を照射し、前記絶縁膜原料を硬化する工程であっ
て、前記絶縁膜原料に前記電子線が照射されているとき
に、前記反応容器内の圧力、前記被処理基板の温度、前
記被処理基板が曝露されるガス種、前記反応容器内に導
入されるガスの流量、前記被処理基板の位置、および前
記被処理基板に単位時間当たりに入射する電子の量のう
ちの少なくとも一つを変動させる工程とを含むことを特
徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, typical ones are briefly described as follows. That is, in order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of preparing a substrate to be processed and a step of forming an insulating film on the substrate to be processed. Is a step of applying a precursor of a substance constituting the insulating film or an insulating film raw material containing the substance on the substrate to be processed, and heating the substrate to be processed in a reaction vessel, Irradiating the insulating film raw material with an electron beam, and curing the insulating film raw material, when the insulating film raw material is irradiated with the electron beam, the pressure in the reaction vessel, the pressure of the substrate to be processed; Temperature, the gas type to which the substrate is exposed, the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel, the position of the substrate to be processed, and the amount of electrons incident on the substrate to be processed per unit time. The step of varying at least one Characterized in that it comprises a.

【0023】本発明者等の研究によれば、前記被処理基
板を加熱しながら、前記絶縁膜原料に電子線を照射して
いる最中に、反応容器内の圧力等のパラメータを変動さ
せることによって、誘電率が低く、かつ十分な機械的強
度を有する絶縁膜が得られることが明らかになった。こ
の点については発明の実施の形態でさらに詳細に説明す
る。
According to the study of the present inventors, while heating the substrate to be processed, changing the parameters such as the pressure in the reaction vessel while irradiating the insulating film material with an electron beam. As a result, it was found that an insulating film having a low dielectric constant and sufficient mechanical strength was obtained. This will be described in more detail in the embodiments of the present invention.

【0024】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】まず、以下に述べる本実施形態の基本とな
る、熱処理および電子線照射処理を用いた塗布膜の形成
方法について説明する。上記形成方法は、膜材料もしく
はその前駆体を溶媒に溶解させた液状原料(ワニス)を
基板上に塗布し、その後、基板上に塗布された液状原料
を、熱処理および電子線照射処理を用いて硬化させると
いうものである。下記に、上記塗布膜の形成方法のシー
クエンスの典型的な例を2つ示す。
First, a description will be given of a method of forming a coating film using heat treatment and electron beam irradiation, which is the basis of the present embodiment described below. In the above-described formation method, a liquid material (varnish) obtained by dissolving a film material or a precursor thereof in a solvent is applied on a substrate, and then the liquid material applied on the substrate is subjected to heat treatment and electron beam irradiation treatment. It is to be cured. Two typical examples of the sequence of the method for forming the coating film are shown below.

【0027】〔シークエンス1〕 工程1:塗布 工程2:熱処理+電子線照射処理 〔シークエンス2〕 工程1:塗布 工程2:熱処理+電子線照射処理 工程3:熱処理 次に、絶縁膜の形成に電子線照射を用いた場合の作用に
ついて述べる。膜材料に対してエネルギーを与える形態
として、熱処理と比較して電子線照射には以下のような
特徴がある。
[Sequence 1] Step 1: coating Step 2: heat treatment + electron beam irradiation treatment [Sequence 2] step 1: coating Step 2: heat treatment + electron beam irradiation treatment Step 3: heat treatment The operation in the case where the line irradiation is used will be described. As a form of applying energy to the film material, electron beam irradiation has the following characteristics as compared with heat treatment.

【0028】まず、膜材料に対し、電子線は熱処理より
も桁違いに大きなエネルギーを与えることができる。熱
処理が与えるエネルギーは高々数eVかそれ以下なのに
対し、一般的に照射処理等に用いられる電子線は、約5
−200keVのエネルギーを持っている。
First, an electron beam can give a much higher energy to the film material than the heat treatment. The energy given by the heat treatment is at most several eV or less, while the electron beam generally used for irradiation treatment is about 5 eV.
It has an energy of -200 keV.

【0029】無論、膜材料内に進入した電子線は、衝突
によるカスケードを起こして2次電子やX線などを発生
しながらエネルギーを損失する。そのため、電子線がも
ともと持っているエネルギーの全てが直接反応に関与で
きるわけではない。しかし、電子線が膜材料に与えるこ
とのできるエネルギーは、熱処理のそれと比べて、桁違
いに大きいことには変わりない。
Of course, the electron beam that has entered the film material causes a cascade due to collisions, and loses energy while generating secondary electrons and X-rays. Therefore, not all of the energy originally possessed by the electron beam can directly participate in the reaction. However, the energy that the electron beam can give to the film material is still significantly higher than that of the heat treatment.

【0030】電子線照射を行った場合、熱処理では不可
能なエネルギーが膜材料に与えられることによって、膜
材料の前駆体の架橋反応が効果的に進んだり、あるいは
熱エネルギーでは切断できない分子鎖や基を切断するこ
とができる。
When electron beam irradiation is performed, energy that cannot be obtained by heat treatment is applied to the film material, so that a cross-linking reaction of the precursor of the film material proceeds effectively or a molecular chain or the like that cannot be cut by heat energy. The group can be cleaved.

【0031】電子線照射を行った場合、一般的に、分子
間の架橋反応と、分子鎖の切断または基の分離とは同時
に起こる。どちらがどのような割合で起こるかは材料分
子の種類に依存する。さらに電子線照射と熱処理を組み
合わせることにより、分子鎖の切断や基の分離が起こっ
た場合にも、切断点が新たな架橋点となりさらに架橋が
進む。
When electron beam irradiation is performed, generally, a cross-linking reaction between molecules and a breaking of molecular chains or separation of groups occur simultaneously. Which occurs at what rate depends on the type of material molecule. Further, by combining electron beam irradiation and heat treatment, even when a molecular chain is broken or a group is separated, the breaking point becomes a new cross-linking point and further cross-linking proceeds.

【0032】以上のように、電子線照射を用いること
で、熱処理のみでは実現できないような膜材料の分子間
の架橋反応と、分子鎖の切断または基の分離とを行うこ
とができる。
As described above, by using electron beam irradiation, it is possible to carry out a cross-linking reaction between molecules of a film material, which cannot be realized only by a heat treatment, and a cleavage of a molecular chain or separation of a group.

【0033】上述した電子線照射の作用をふまえ、電子
線照射を低誘電率の絶縁膜の形成に用いた場合の効果に
ついて述べる。電子線照射による架橋反応では、高エネ
ルギーが与えられるため、架橋反応は効果的に促進され
る。
Based on the effect of the electron beam irradiation described above, the effect when the electron beam irradiation is used for forming an insulating film having a low dielectric constant will be described. In the crosslinking reaction by electron beam irradiation, high energy is given, so that the crosslinking reaction is effectively promoted.

【0034】さらに、電子線照射を用いることにより、
低温で効果的な架橋反応が可能となる。そのため、昇降
温の熱ストレスによる架橋欠陥や空孔度の増加が抑制さ
れ、機械的強度が高い膜が形成される。
Further, by using electron beam irradiation,
An effective crosslinking reaction can be performed at a low temperature. Therefore, an increase in crosslinking defects and porosity due to thermal stress during temperature rise and fall is suppressed, and a film having high mechanical strength is formed.

【0035】また、分子構造の観点からは、電子線照射
処理を用いることにより、熱処理による架橋とは異なる
架橋点での架橋が可能となるため、熱処理では得られな
い機械的強度の高い分子構造が生成されることが考えら
れる。
From the viewpoint of the molecular structure, the use of the electron beam irradiation treatment enables the crosslinking at a crosslinking point different from the crosslinking by the heat treatment, so that the molecular structure having high mechanical strength which cannot be obtained by the heat treatment. Is generated.

【0036】電子線照射を用いた塗布膜の硬化に関して
は、既に、例えば特表平11−505670号公報に
は、半導体基板上のSOG材料を硬化させる方法とし
て、SOG材料を約250℃よりも低い温度で加熱しつ
つ、SOG材料に電子ビームを照射する方法が開示され
ている。
Regarding the curing of a coating film using electron beam irradiation, for example, Japanese Patent Publication No. 11-505670 discloses a method of curing an SOG material on a semiconductor substrate by heating the SOG material to a temperature lower than about 250 ° C. A method of irradiating an SOG material with an electron beam while heating at a low temperature is disclosed.

【0037】また、特表平11−506872号公報に
は、シリコンウェハ上のシロキサン等の誘電性物質を硬
化させる方法として、電子ビーム照射を用いることによ
り、優れた誘電特性、密度、均一性などを有する膜が得
られることが開示されている。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-506873 discloses a method for curing a dielectric substance such as siloxane on a silicon wafer by using electron beam irradiation to obtain excellent dielectric properties, density, uniformity, etc. It is disclosed that a film having

【0038】さらに、特開平10−107026号公報
には、HSQ(Hydrogen silsesquioxane)からなるSOG
層を常温から約500℃までの温度で加熱しつつ、SO
G層を電子ビームに曝し硬化することにより、金属配線
間の絶縁作用と平坦化作用を行うSOG層のキュアリン
グ方法が開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-107026 discloses an SOG made of HSQ (Hydrogen silsesquioxane).
While heating the layer at a temperature from room temperature to about 500 ° C., the SO 2
There is disclosed a method of curing an SOG layer in which the G layer is exposed to an electron beam and cured to perform an insulating action between metal wirings and a flattening action.

【0039】本実施形態では、後で詳しく述べるよう
に、熱処理工程と電子線照射処理工程を組み合わせた絶
縁膜の形成方法において、電子線照射処理工程の電子線
照射時に、複数の所定のパラメータのうちの少なくとも
一つを変動させる。
In this embodiment, as will be described in detail later, in a method of forming an insulating film in which a heat treatment step and an electron beam irradiation processing step are combined, a plurality of predetermined parameters are set at the time of electron beam irradiation in the electron beam irradiation processing step. Change at least one of them.

【0040】上記複数の所定のパラメータは、反応容器
内の圧力、被処理基板の温度、前記被処理基板が曝露さ
れるガス種、前記反応容器内に導入されるガスの流量、
被処理基板の位置、および被処理基板に単位時間当たり
に入射する電子の量である。
The plurality of predetermined parameters include a pressure in the reaction vessel, a temperature of the substrate to be processed, a gas type to which the substrate is exposed, a flow rate of the gas introduced into the reaction vessel,
These are the position of the substrate to be processed and the amount of electrons incident on the substrate to be processed per unit time.

【0041】すなわち、本発明者等は、複数の所定のパ
ラメータのうちの少なくとも一つを変動させることによ
り、優れた耐クラック性を有し、加えてドライエッチン
グ、ドライアッシング、CMP等の各プロセスにおける
耐性に優れた、低誘電率の絶縁膜を容易に得られる方法
を見出した。
That is, the present inventors have achieved excellent crack resistance by changing at least one of a plurality of predetermined parameters, and have also been able to perform various processes such as dry etching, dry ashing, and CMP. And found a method of easily obtaining an insulating film having a low dielectric constant and excellent in resistance.

【0042】本実施形態の方法は、このように電子線照
射処理中に所定のパラメータを変動させる点で、先述し
た特表平11−505670号公報、特表平11−50
6872号公報、特開平10−107026号公報等に
開示された方法とは大きく異なっている。
The method of the present embodiment is characterized in that predetermined parameters are changed during the electron beam irradiation processing as described above, and the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 11-505670 and Japanese Patent Publication No.
This method is significantly different from the methods disclosed in Japanese Patent No. 6872, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-107026, and the like.

【0043】さらに、以下に詳しく述べるように、電子
線照射処理を行う反応容器と同一の容器内において、上
記塗布膜の形成方法と連続して前熱処理および後熱処理
の少なくとも一方を行っても良い。上記前熱処理および
後熱処理は、複数の所定のパラメータのうちの少なくと
も一つ以上の変動を伴う加熱処理である。
Further, as described in detail below, at least one of the pre-heat treatment and the post-heat treatment may be performed in the same vessel as the reaction vessel for performing the electron beam irradiation treatment, continuously with the method of forming the coating film. . The pre-heat treatment and the post-heat treatment are heat treatments involving at least one variation of a plurality of predetermined parameters.

【0044】上記複数のパラメータは、反応容器内の圧
力、被処理基板の温度、前記被処理基板が曝露されるガ
ス種、前記反応容器内に導入される前記ガスの流量、お
よび被処理基板の位置である。
The plurality of parameters include the pressure in the reaction vessel, the temperature of the substrate to be processed, the type of gas to which the substrate is exposed, the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel, and the Position.

【0045】本実施形態の方法は、このように電子線照
射処理を行う反応容器と同一の容器内において、上記電
子線照射処理と連続した前熱処理や後熱処理を行い、か
つこれらの処理中に複数の所定のパラメータを変動させ
る点でも、先述した特表平11−505670号公報、
特表平11−506872号公報、特開平10−107
026号公報等に開示された方法とは大きく異なってい
る。
In the method of the present embodiment, the pre-heat treatment and the post-heat treatment which are continuous with the above-mentioned electron beam irradiation treatment are performed in the same vessel as the reaction vessel which carries out the electron beam irradiation treatment as described above. In terms of varying a plurality of predetermined parameters, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-505670,
Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 11-506873, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 10-107
The method is significantly different from the method disclosed in Japanese Patent No. 026 or the like.

【0046】電子線照射によって膜材料の分子鎖の切断
や基の分離が起こり、さらに電子線照射と組み合わせて
使用する熱処理によって架橋反応が促進され、電子線照
射による切断や分離との関係の調整がとれる。その結
果、膜材料中に機械的強度の高いネットワーク構造が生
成され、低誘電率の絶縁膜のクラック耐性が向上する。
The electron beam irradiation causes the molecular chains of the film material to be cut and the groups to be separated, and the heat treatment used in combination with the electron beam irradiation promotes the crosslinking reaction, and adjusts the relationship with the cutting and separation by the electron beam irradiation. Can be taken. As a result, a network structure having high mechanical strength is generated in the film material, and the crack resistance of the insulating film having a low dielectric constant is improved.

【0047】電子線照射工程においては、架橋と同時に
起こっている分子鎖の切断や、基の分離が進みすぎない
よう、適正な線量の電子線を膜材料中に照射することが
重要である。
In the electron beam irradiation step, it is important to irradiate the film material with an appropriate dose of electron beam so that the molecular chains are not cut off simultaneously with the crosslinking and the separation of the groups does not proceed too much.

【0048】多くの塗布材料の場合、電子線照射処理の
前に熱処理を行い、溶媒揮発による膜材料の固定化を積
極的に行った方が、より良好な絶縁膜を形成できること
が多い。
In the case of many coating materials, it is often possible to form a better insulating film by performing a heat treatment before the electron beam irradiation treatment and positively fixing the film material by evaporating the solvent.

【0049】次に図面を参照しながら実施形態を説明す
る。
Next, an embodiment will be described with reference to the drawings.

【0050】(第1の実施形態)図1(a)−1(c)
は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
(First Embodiment) FIGS. 1 (a) -1 (c)
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【0051】まず、図1(a)に示すように、素子が集
積形成された半導体基板1の表面に下地絶縁膜2を形成
し、次に、加熱および電子線照射を用いて、下地絶縁膜
2上に層間絶縁膜3を形成する。層間絶縁膜3の具体的
な形成方法は後で説明する。
First, as shown in FIG. 1A, a base insulating film 2 is formed on a surface of a semiconductor substrate 1 on which elements are integrated, and then the base insulating film 2 is heated and irradiated with an electron beam. An interlayer insulating film 3 is formed on 2. A specific method for forming the interlayer insulating film 3 will be described later.

【0052】次に、図1(b)に示すように、層間絶縁
膜3の所定の箇所に、所望する大きさおよび形状からな
る配線溝を形成し、周知のCMPプロセスにより、配線
溝内にバリアメタル4および金属配線5を形成するとと
もに、層間絶縁膜3、バリアメタル4および金属配線5
の表面を平坦にする。ここでは、金属配線5として、C
uを主成分とするCu配線を使用する。
Next, as shown in FIG. 1B, a wiring groove having a desired size and shape is formed in a predetermined portion of the interlayer insulating film 3, and is formed in the wiring groove by a well-known CMP process. The barrier metal 4 and the metal wiring 5 are formed, and the interlayer insulating film 3, the barrier metal 4 and the metal wiring 5 are formed.
The surface of is flattened. Here, as the metal wiring 5, C
Cu wiring mainly containing u is used.

【0053】その後、図1(c)に示すように、表面が
平坦にされた層間絶縁膜3、バリアメタル4および金属
配線5の表面上に、SiNまたはSiCからなるバリア
絶縁膜6を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, a barrier insulating film 6 made of SiN or SiC is formed on the surfaces of the interlayer insulating film 3, the barrier metal 4 and the metal wiring 5 whose surfaces are flattened. .

【0054】次に、層間絶縁膜3を形成する方法につい
て具体的に説明する。上記形成方法の概要は、以下の通
りである(工程1−4)。
Next, a method for forming the interlayer insulating film 3 will be specifically described. The outline of the above forming method is as follows (Step 1-4).

【0055】工程1:スピンコート法にてワニスを半導
体基板1上に塗布する。 工程2:半導体基板1に80℃、1分間の熱処理を施
す。 工程3:半導体基板1に200℃、1分間の熱処理を施
す。 工程4:減圧された窒素雰囲気中で、半導体基板1を加
熱しつつ、電子線照射処理を行い、層間絶縁膜3を形成
する。
Step 1: A varnish is applied on the semiconductor substrate 1 by spin coating. Step 2: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 80 ° C. for 1 minute. Step 3: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 200 ° C. for 1 minute. Step 4: An electron beam irradiation treatment is performed while heating the semiconductor substrate 1 in a reduced-pressure nitrogen atmosphere to form the interlayer insulating film 3.

【0056】上記形成方法についてより詳細に説明す
る。まず、半導体基板1上の下地絶縁膜2の表面上に、
溶媒に膜材料の前駆体としてのポリメチルシロキサンを
溶解させたワニスを、コーターを用いてスピンコート法
により塗布し、塗布膜を形成する(工程1)。溶媒は、
例えばPGPE(プロピレングリコールモノプロピルエ
ーテル)である。
The above forming method will be described in more detail. First, on the surface of the base insulating film 2 on the semiconductor substrate 1,
A varnish in which polymethylsiloxane as a film material precursor is dissolved in a solvent is applied by a spin coat method using a coater to form a coating film (Step 1). The solvent is
For example, PGPE (propylene glycol monopropyl ether).

【0057】次に、電子線照射処理を行う反応容器と同
一の容器内に設置され、80℃に保持されているホット
プレート上に、半導体基板1を載置する。この状態を1
分間保持することにより、80℃、1分間の熱処理を上
記塗布膜に施す(工程2)。
Next, the semiconductor substrate 1 is placed on a hot plate which is set in the same container as the reaction container for performing the electron beam irradiation treatment and is kept at 80.degree. This state is 1
The coating film is subjected to a heat treatment at 80 ° C. for 1 minute by holding the coating film for 1 minute (Step 2).

【0058】次に、上記ホットプレート上に、半導体基
板1を載置したまま、上記ホットプレートの温度を20
0℃に保持する。この状態を1分間保持することによ
り、電子線照射処理を行う反応容器と同一の容器内で、
200℃、1分間の熱処理を上記塗布膜に施す(工程
3)。
Next, while the semiconductor substrate 1 is placed on the hot plate, the temperature of the hot plate is set to 20.
Keep at 0 ° C. By holding this state for one minute, in the same container as the reaction container for performing the electron beam irradiation treatment,
A heat treatment at 200 ° C. for 1 minute is performed on the coating film (Step 3).

【0059】上記工程2または工程3により、工程1で
形成された塗布膜中に含まれる溶媒は除去され、塗布膜
は半導体基板1上に固定される。
In the above step 2 or step 3, the solvent contained in the coating film formed in step 1 is removed, and the coating film is fixed on the semiconductor substrate 1.

【0060】その後、反応容器内に窒素約20slmを
導入し、減圧された窒素雰囲気中で半導体基板1を40
0℃に保持されたホットプレート上に載置した状態で、
上記塗布膜に電子線を照射し、層間絶縁膜3を形成する
(工程4)。
Thereafter, about 20 slm of nitrogen is introduced into the reaction vessel, and the semiconductor substrate 1 is placed in a reduced pressure nitrogen atmosphere.
While placed on a hot plate maintained at 0 ° C,
The coating film is irradiated with an electron beam to form an interlayer insulating film 3 (Step 4).

【0061】工程4における電子線照射の際、本実施形
態では、反応容器内の圧力を40Torrと60Tor
rの2段階に変動させた。すなわち、電子線照射開始か
ら約90秒間は、反応容器内の圧力を40Torrと
し、単位時間あたりの入射電子の量(以下、照射量とい
う。)を約5μC/cm2 ・secとして電子線照射を
行い、それ以降から電子線照射終了までの約30秒間
は、反応容器内の圧力を60Torrとし、照射量を約
4μC/cm2 ・secとして電子線照射を行った。電
子線のエネルギーは1−15keVとする。また、半導
体基板に入射する電子の総量(以下、全照射量という)
は500μC/cm2 とした。全照射量は上記値に限定
されるものではなく、ポリメチルシロキサン膜が変質し
ない値であれば良い。
At the time of electron beam irradiation in step 4, in this embodiment, the pressure in the reaction vessel is set to 40 Torr and 60 Torr.
r was varied in two stages. That is, for about 90 seconds from the start of electron beam irradiation, the pressure in the reaction vessel is set to 40 Torr, and the amount of incident electrons per unit time (hereinafter, referred to as irradiation amount) is set to about 5 μC / cm 2 · sec. After that, for about 30 seconds from the end of the electron beam irradiation to the end, the pressure in the reaction vessel was set to 60 Torr, and the irradiation amount was set to about 4 μC / cm 2 · sec. The energy of the electron beam is 1 to 15 keV. Also, the total amount of electrons incident on the semiconductor substrate (hereinafter referred to as the total irradiation amount)
Was set to 500 μC / cm 2 . The total irradiation amount is not limited to the above value, and may be any value as long as the polymethylsiloxane film does not deteriorate.

【0062】次に、本実施形態および以降に述べる実施
形態に使用する電子線照射装置について図2を用いて説
明する。
Next, an electron beam irradiation apparatus used in this embodiment and the following embodiments will be described with reference to FIG.

【0063】電子線照射処理を行う反応容器21上部に
は、電子線発生部22が少なくとも1個設置され、電子
線発生部22は隔壁23により反応容器21と隔離さ
れ、電子線24は隔壁23を透過して反応容器21内に
導入される。反応容器21内の下方には電子線発生部2
2の下部と対向するようにホットプレート25が設置さ
れている。図2(a)は電子線発生部22の数が1個、
図2(b)は電子線発生部22の数が複数個の装置を示
している。
At least one electron beam generator 22 is provided above the reaction vessel 21 for performing the electron beam irradiation treatment. The electron beam generator 22 is separated from the reaction vessel 21 by a partition wall 23, and the electron beam 24 is And is introduced into the reaction vessel 21. The electron beam generator 2 is located below the reaction vessel 21.
A hot plate 25 is installed so as to face the lower part of the second plate 2. FIG. 2A shows that the number of the electron beam generators 22 is one,
FIG. 2B shows an apparatus having a plurality of electron beam generators 22.

【0064】ホットプレート25上には塗布膜が形成さ
れた半導体基板1が載置され、半導体基板1には電子線
24が所望の条件で照射される。ここで、ホットプレー
ト25は図示されない制御装置に接続され、その制御装
置によって、ホットプレート25は所望な温度に維持さ
れる。ホットプレート25を使用することにより、その
上に載置される半導体基板1は略均一な温度に保持さ
れ、処理の均一性が図られる。
A semiconductor substrate 1 on which a coating film is formed is placed on a hot plate 25, and the semiconductor substrate 1 is irradiated with an electron beam 24 under desired conditions. Here, the hot plate 25 is connected to a control device (not shown), and the hot plate 25 is maintained at a desired temperature by the control device. By using the hot plate 25, the semiconductor substrate 1 placed thereon is maintained at a substantially uniform temperature, and the uniformity of processing is achieved.

【0065】一方、すでに市販されている電子線照射装
置としては、例えば米国Electron vision社のElectronC
ure(TM)装置がある。上記装置の電子線源にはプラ
ズマが使用されている。プラズマ中の電子はメッシュを
介して反応容器内へ引き出され、電子線発生部と反応容
器は常に同一雰囲気にある。
On the other hand, examples of electron beam irradiation apparatuses that are already commercially available include, for example, ElectronC of Electrovision of the United States.
ure (TM) device. Plasma is used for the electron beam source of the above-mentioned apparatus. Electrons in the plasma are extracted into the reaction vessel through the mesh, and the electron beam generator and the reaction vessel are always in the same atmosphere.

【0066】そのため、電子線照射処理により被処理膜
から有機成分を含有したガスが発生すると、放電領域の
圧力が急変する。放電領域の圧力が急変すると、電子線
源が不安定になる。その結果、均一な電子線の照射が不
可能となる。したがって、上記装置を用いると、焼成後
の膜の特性、例えば、誘電率、機械的強度等にばらつき
が生じる等の問題が発生する。
Therefore, when a gas containing an organic component is generated from the film to be processed by the electron beam irradiation treatment, the pressure in the discharge region changes suddenly. When the pressure in the discharge region changes suddenly, the electron beam source becomes unstable. As a result, uniform electron beam irradiation becomes impossible. Therefore, when the above-described apparatus is used, problems such as variations in the properties of the fired film, for example, dielectric constant, mechanical strength, and the like occur.

【0067】これに対して、本実施形態で使用する電子
線照射装置は、電子線源である電子線発生部22と被照
射物(塗布膜が形成された半導体基板1)の間に隔壁2
3が設けられ、電子線24は隔壁23を介して被照射物
を照射するようになっている。そのため、被照射物から
発生するガスの電子線発生部22への影響は隔壁23に
よって抑えられる。その結果、均一な電子線24を被照
射物に照射することが可能になり、焼成後の膜の特性に
ばらつきを無くすことが可能となる。
On the other hand, the electron beam irradiating apparatus used in the present embodiment comprises a partition wall 2 between an electron beam generator 22 as an electron beam source and an object to be irradiated (semiconductor substrate 1 on which a coating film is formed).
3 is provided, and the electron beam 24 irradiates the irradiation object through the partition wall 23. Therefore, the influence of the gas generated from the irradiation object on the electron beam generating unit 22 is suppressed by the partition wall 23. As a result, it is possible to irradiate the irradiation target with the uniform electron beam 24, and it is possible to eliminate variations in the characteristics of the film after firing.

【0068】上記方法で形成された層間絶縁膜3は、原
料に含まれる前駆体の脱水縮合による架橋によって形成
されるが、その架橋時に膜収縮が起こり、この膜収縮に
よって成膜後の膜に残留応力が生じる。
The interlayer insulating film 3 formed by the above method is formed by crosslinking by dehydration condensation of a precursor contained in the raw material. At the time of the crosslinking, film shrinkage occurs. Residual stress occurs.

【0069】従来のように熱処理のみで塗布膜の硬化を
行う場合、半導体基板が熱膨張している状態で塗布膜の
収縮が起こる。そのため、塗布膜を室温まで冷却した場
合、降温時に半導体基板の収縮が塗布膜に加わり、残留
応力はさらに大きくなる。上記のような残留応力は、成
膜中または成膜後のクラック発生の起因の一つとなって
いる。したがって、残留応力の低減のためには、工程4
における加熱処理は、基板温度を500℃以下に設定し
て行うことが望ましい。
When the coating film is hardened only by heat treatment as in the prior art, the coating film contracts while the semiconductor substrate is thermally expanded. Therefore, when the coating film is cooled to room temperature, the shrinkage of the semiconductor substrate is applied to the coating film when the temperature is lowered, and the residual stress is further increased. The residual stress as described above is one of the causes of crack generation during or after film formation. Therefore, in order to reduce the residual stress, the process 4
Is desirably performed by setting the substrate temperature to 500 ° C. or lower.

【0070】しかし、温度が低すぎると脱水反応等の架
橋反応は進まず、所望の機械的強度は得られなかった。
本発明者等の研究によれば、電子線照射時に、脱水反応
等の反応を効果的に促進するには、少なくとも200℃
以上の加熱温度が必要であることが分かった。以上のこ
とにより、本実施形態では加熱温度を400℃とした。
However, if the temperature is too low, a crosslinking reaction such as a dehydration reaction does not proceed, and a desired mechanical strength cannot be obtained.
According to the study of the present inventors, at the time of electron beam irradiation, at least 200 ° C.
It was found that the above heating temperature was necessary. From the above, the heating temperature was set to 400 ° C. in the present embodiment.

【0071】さらに、工程4を行う際は、雰囲気中の酸
素により塗布膜の表面が酸化されないように、反応容器
内の圧力を400Torr以下に設定し、かつ酸素濃度
を100ppm以下に抑える必要がある。本実施形態で
は、40Torrまたは60Torrの窒素雰囲気下で
電子線照射を行った。
Further, when performing Step 4, it is necessary to set the pressure in the reaction vessel to 400 Torr or less and the oxygen concentration to 100 ppm or less so that the surface of the coating film is not oxidized by oxygen in the atmosphere. . In this embodiment, the electron beam irradiation is performed in a nitrogen atmosphere of 40 Torr or 60 Torr.

【0072】また、上記条件のもとで電子線照射の均一
性を保持するために、本実施形態では、電子線発生部2
2の下端から75mmの位置にホットプレート25を設
置して、電子線照射を行った。
In order to maintain the uniformity of electron beam irradiation under the above conditions, in the present embodiment, the electron beam generator 2
The hot plate 25 was set at a position 75 mm from the lower end of No. 2 and irradiated with an electron beam.

【0073】本実施形態の方法により形成された絶縁膜
(ポリメチルシロキサン膜)の特性について説明する。
The characteristics of the insulating film (polymethylsiloxane film) formed by the method of this embodiment will be described.

【0074】表1に、本実施形態の方法、方法A(熱処
理のみ)、方法B(熱処理と電子線照射、反応容器内の
圧力40Torr)および方法C(熱処理と電子線照
射、反応容器内の圧力60Torr)で形成された各絶
縁膜(ポリメチルシロキサン膜)の比誘電率と耐クラッ
ク膜厚を示す。方法Bにおいて、照射量は約5μC/c
2 ・sec、電子線照射時間は120秒間とした。方
法Cにおいて、照射量は約4μC/cm2 ・sec、電
子線照射時間は120秒間とした。比誘電率は水銀プロ
ーブ法を用いて測定した。耐クラック膜厚は目視や光学
顕微鏡でクラックの発生が観察されたときの膜厚であ
る。
Table 1 shows the method, the method A (heat treatment only), the method B (heat treatment and electron beam irradiation, the pressure in the reaction vessel of 40 Torr) and the method C (heat treatment and electron beam irradiation, The relative dielectric constant and crack-resistant film thickness of each insulating film (polymethylsiloxane film) formed at a pressure of 60 Torr are shown. In method B, the irradiation dose is about 5 μC / c
m 2 · sec, and the electron beam irradiation time was 120 seconds. In method C, the irradiation amount was about 4 μC / cm 2 · sec, and the electron beam irradiation time was 120 seconds. The relative permittivity was measured using a mercury probe method. The crack-resistant film thickness is a film thickness when cracks are observed visually or by an optical microscope.

【0075】[0075]

【表1】 [Table 1]

【0076】本実施形態の方法により形成された絶縁膜
は、方法Aにより形成された絶縁膜と同程度の約3.0
の比誘電率を有する。耐クラック膜厚に関しては、本実
施形態の方法により形成された絶縁膜は、方法Aにより
形成された絶縁膜に比べて、1.5倍改善された。
The insulating film formed by the method of the present embodiment has a thickness of about 3.0 which is almost equal to that of the insulating film formed by the method A.
Having a relative dielectric constant of With respect to the crack-resistant film thickness, the insulating film formed by the method of the present embodiment was improved by 1.5 times as compared with the insulating film formed by the method A.

【0077】方法Bにより形成された絶縁膜は、方法A
により形成された絶縁膜と同程度の約3.0の比誘電率
を有する。耐クラック膜厚に関しては、方法Bにより形
成された絶縁膜は、方法Aにより形成された絶縁膜に比
べて、1.1倍の改善に留まることが分かった。
The insulating film formed by the method B is obtained by the method A
Has a relative dielectric constant of about 3.0, which is about the same as that of the insulating film formed by the above method. Regarding the crack-resistant film thickness, it was found that the insulating film formed by the method B improved only 1.1 times as much as the insulating film formed by the method A.

【0078】方法Cにより形成された絶縁膜は、方法A
により形成された絶縁膜よりも大きな比誘電率を有す
る。耐クラック膜厚に関しては、方法Cにより形成され
た絶縁膜は、方法Aにより形成された絶縁膜に比べて、
1.6倍ほど改善されることが分かった。
The insulating film formed by the method C is obtained by the method A
Has a higher relative dielectric constant than the insulating film formed by the method. Regarding the crack-resistant film thickness, the insulating film formed by the method C is smaller than the insulating film formed by the method A.
It was found to be improved about 1.6 times.

【0079】方法Bまたは方法Cにより、本実施形態と
同等な膜質を有する絶縁膜を得ようとすると、照射時間
を長くしたり、照射量を多くしたりする必要がある。そ
の場合、処理時間が長くなり生産効率が低下したり、過
剰な電子線照射により低誘電率の絶縁膜でなくなってし
まったり、あるいは前駆体の架橋反応が十分に達成され
ず、所望の膜質を有する絶縁膜が得られないことが分か
った。
In order to obtain an insulating film having the same film quality as that of this embodiment by the method B or the method C, it is necessary to lengthen the irradiation time or increase the irradiation amount. In this case, the processing time is prolonged, the production efficiency is reduced, the insulating film having a low dielectric constant is lost due to excessive electron beam irradiation, or the crosslinking reaction of the precursor is not sufficiently achieved, and a desired film quality is obtained. It was found that an insulating film having the same could not be obtained.

【0080】本実施形態では、方法Bと方法Cをうまく
組み合わせることにより、すなわち、熱処理と電子線照
射処理とを併用し、かつ圧力を2段階に変更させること
により、低誘電率で優れた耐クラック性を有する絶縁膜
を得ることができた。
In the present embodiment, the method B and the method C are combined well, that is, the heat treatment and the electron beam irradiation treatment are used in combination, and the pressure is changed in two stages, so that the low dielectric constant and the excellent resistance can be obtained. An insulating film having cracking properties was obtained.

【0081】ここで、以下、本実施形態および上記方法
A−Cにより形成された各絶縁膜の膜構造の変化につい
て考察する。
Here, a change in the film structure of each insulating film formed by the present embodiment and the above methods AC will be considered.

【0082】図3に、それぞれの方法で形成された絶縁
膜(ポリメチルシロキサン膜)のフーリエ変換赤外分光
法(FT−IR:Fourier Transform Infrared Spectro
meter)によるスペクトル強度を示す。図3では、比較
しやすいように、3つの絶縁膜のスペクトルを縦に並べ
て示している。方法Bで形成された絶縁膜のFT−IR
スペクトルは、方法Cで形成された絶縁膜のそれと同様
であった。
FIG. 3 shows Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) of the insulating film (polymethylsiloxane film) formed by each method.
meter). In FIG. 3, the spectra of the three insulating films are vertically arranged for easy comparison. FT-IR of insulating film formed by method B
The spectrum was similar to that of the insulating film formed by Method C.

【0083】図3から、本実施形態の方法および方法C
により形成された絶縁膜は、方法Aにより形成された絶
縁膜に比べて、波数1300cm-1の周辺において、S
i−CH3 結合のピーク強度が小さいことが分かる。こ
れは、本実施形態の方法および方法Cの場合、電子線照
射により分子中のCH3 基と主鎖との結合が切断された
ことを示している。
FIG. 3 shows that the method and method C of the present embodiment are shown.
The insulating film formed by the method described above has a smaller S value around 1300 cm -1 than the insulating film formed by the method A.
It can be seen that the peak intensity of the i-CH 3 bond is small. This indicates that in the case of the method and method C of the present embodiment, the bond between the CH 3 group in the molecule and the main chain was broken by electron beam irradiation.

【0084】また、方法Aにより形成された絶縁膜は、
波数1050cm-1および1150cm-1の周辺で、S
i−O結合のピーク強度の分離が顕著であることが分か
る。これは、直鎖状のSi−O結合があることを示して
いる。それに対して、本実施形態の方法および方法Cに
より形成された絶縁膜は、Si−O結合のピーク強度の
分離はなだらかになっている。これは、直鎖状の結合が
崩され、複雑なSi−O結合が形成されたことを示して
いる。
The insulating film formed by the method A is
Around the wave numbers 1050 cm -1 and 1150 cm -1 , S
It is understood that the separation of the peak intensity of the i-O bond is remarkable. This indicates that there is a linear Si—O bond. On the other hand, in the insulating film formed by the method and the method C of the present embodiment, the separation of the peak intensity of the Si—O bond is gentle. This indicates that the linear bond was broken and a complex Si—O bond was formed.

【0085】さらに、方法Cにより形成された絶縁膜
は、波数3500cm-1付近のH2 O結合および波数9
80cm-1付近のSi−OH結合による大きなピークが
現れているが、本実施形態の方法および方法Aにより形
成された絶縁膜は、上記波数付近ではピークはほとんど
現れていない。
Further, the insulating film formed by the method C has an H 2 O bond near the wave number of 3500 cm −1 and a wave number of 9
Although a large peak due to the Si—OH bond appears around 80 cm −1 , the insulating film formed by the method and the method A of the present embodiment has almost no peak near the wave number.

【0086】これらのことから、方法Cの場合、十分な
脱水反応が行われず、絶縁膜中に多くのSi−OH結合
およびH2 Oが残存すると考えられる。
From these facts, it is considered that in the case of the method C, a sufficient dehydration reaction is not performed, and a large amount of Si—OH bonds and H 2 O remain in the insulating film.

【0087】つまり、方法Cでは、膜の表面近傍のCH
3 の切断は電子線照射により促進され、充分な脱水反応
が行われるものの、膜全体としては十分な脱水反応が行
われないため、低い誘電率が得られなかったと考えられ
る。一方、電子線照射による表面近傍の強固なネットワ
ークの形成により、耐クラック膜厚は向上したものと考
えられる。
That is, in the method C, CH near the surface of the film is used.
It is probable that although the cutting of 3 was accelerated by electron beam irradiation and a sufficient dehydration reaction was performed, a sufficient dehydration reaction was not performed on the whole film, so that a low dielectric constant could not be obtained. On the other hand, it is considered that the crack-resistant film thickness was improved by the formation of a strong network near the surface by electron beam irradiation.

【0088】一方、本実施形態の方法で形成された絶縁
膜は、波長3500cm-1の付近にH2 O結合および波
長980cm-1付近にSi−OH結合によるピークは見
られない。つまり、電子線照射時に熱処理を同時に行う
とともに、圧力を変動させることによって、分子中のC
3 基と主鎖の結合とが切断され、ダングリングボンド
が形成されるとともに、脱水反応が熱処理によって効果
的に起こることにより、ダングリングボンドはOH基と
結合せず、他の分子または基と結合する。これが、本実
施形態の方法により、低誘電率を有し、かつ強固なネッ
トワークが形成され、充分な耐クラック性を有する絶縁
膜が得られた理由だと考えられる。
On the other hand, in the insulating film formed by the method of this embodiment, no peak due to the H 2 O bond near the wavelength of 3500 cm −1 and no Si—OH bond near the wavelength of 980 cm −1 is observed. That is, by simultaneously performing the heat treatment at the time of the electron beam irradiation and changing the pressure, the C
The bond between the H 3 group and the main chain is broken to form a dangling bond, and the dehydration reaction effectively occurs by heat treatment. Combine with This is considered to be the reason that the method of the present embodiment formed a strong network having a low dielectric constant and a sufficient crack resistance.

【0089】本発明者等は、本実施形態の方法、方法A
および方法Cで形成された絶縁膜の各々をFT−IRに
より分析し、Si−O結合のスペクトル強度面積を1と
した場合の、該スペクトル強度面積に対する、Si−C
3 結合のスペクトル強度面積、Si−OH結合とH2
Oとをまとめたもののスペクトル強度面積のそれぞれの
比を調べた。その結果を表2に示す。
The present inventors have set forth the method, method A of the present embodiment.
And analyzing each of the insulating films formed by the method C by FT-IR, and assuming that the spectral intensity area of the Si—O bond is 1, Si—C
H 3 bond spectral intensity area, Si—OH bond and H 2
The respective ratios of the spectral intensity areas of the sum of O and O were examined. Table 2 shows the results.

【0090】[0090]

【表2】 [Table 2]

【0091】本発明の方法により得られた絶縁膜を備え
た半導体装置は、一般には、以下のように表現できる。
すなわち、本発明に係る半導体装置は、基板と、前記基
板上に設けられた有機シリコン酸化膜とを具備してな
り、前記有機シリコン酸化膜をフーリエ変換赤外分光法
により分析した場合に、Si−O結合のスペクトル強度
面積に対するSi−CH3 結合のスペクトル強度面積の
比が0.01以上0.03以下、Si−O結合のスペク
トル強度面積に対するH2 0およびSi−OH結合のス
ペクトル強度面積の比がそれぞれ0.001以下である
ことを特徴とする。
A semiconductor device having an insulating film obtained by the method of the present invention can be generally expressed as follows.
That is, the semiconductor device according to the present invention includes a substrate and an organic silicon oxide film provided on the substrate, and when the organic silicon oxide film is analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy, the ratio of the spectral intensity area of Si-CH 3 bond with respect to the spectral intensity area of -O bonds 0.01 to 0.03, the spectral intensity area of H 2 0 and Si-OH bonds to the spectral intensity area of Si-O bonds Are 0.001 or less.

【0092】より具体的な構成は、前記絶縁膜の比誘電
率は3.5以下、前記絶縁膜の耐クラック膜厚は1.5
μm以上である。前記有機シリコン酸化膜は、ポリメチ
ルシロキサン膜である。前記絶縁膜の表面にCuを主成
分とする配線が埋め込まれている。
More specifically, the relative dielectric constant of the insulating film is 3.5 or less, and the crack-resistant film thickness of the insulating film is 1.5.
μm or more. The organic silicon oxide film is a polymethylsiloxane film. A wiring mainly composed of Cu is buried in the surface of the insulating film.

【0093】なお、架橋反応をさらに進めるために、電
子線照射量等を増やしてしまうと、Si−CH3 の結合
のスペクトル強度がさらに減少してしまい、単なる酸化
シリコン膜になってしまう。そのため、架橋反応をさら
に進めると、十分な耐クラック性があっても、低誘電率
の絶縁膜ではなくなってしまう可能性がある。本発明者
等の実験によれば、Si−CH3 の結合のスペクトル強
度面積比は、少なくとも0.01以上なくてはいけない
ことが分かった。
If the amount of electron beam irradiation is increased to further promote the crosslinking reaction, the spectral intensity of the Si—CH 3 bond is further reduced, resulting in a simple silicon oxide film. Therefore, if the cross-linking reaction is further advanced, even if there is sufficient crack resistance, the insulating film may not be a low dielectric constant insulating film. According to experiments performed by the present inventors, it has been found that the spectral intensity area ratio of the Si—CH 3 bond must be at least 0.01 or more.

【0094】このように本実施形態のように方法Bと方
法Cをうまく組み合わせることにより、分子鎖の切断と
再架橋、および脱水縮合が効果的に行われ、その結果と
して機械的強度が高く、かつ比誘電率が低い絶縁膜を実
現することができるようになる。
As described above, by appropriately combining the method B and the method C as in the present embodiment, the molecular chain is effectively cut, re-crosslinked, and dehydrated and condensed, resulting in high mechanical strength, In addition, an insulating film having a low relative dielectric constant can be realized.

【0095】さらに、CMPプロセスにより発生するス
クラッチとクラックの総数を調べた結果、本実施形態の
方法で形成された絶縁膜は、方法Aで形成された絶縁膜
に比べ、約1/10に低減されることが分かった。
Further, as a result of examining the total number of scratches and cracks generated by the CMP process, the insulating film formed by the method of the present embodiment was reduced to about 1/10 as compared with the insulating film formed by the method A. It turned out to be.

【0096】加えて、ドライエッチング、ドライアッシ
ングによって形成されるダメージ層の厚さに関しても、
本実施形態で形成された絶縁膜は、方法Aで形成された
絶縁膜に比べ、約30%に低減されることが分かった。
In addition, regarding the thickness of the damage layer formed by dry etching and dry ashing,
It was found that the insulating film formed in the present embodiment was reduced to about 30% as compared with the insulating film formed by the method A.

【0097】本実施形態では、工程4において圧力と照
射量を変動させたが、どちらか一方だけを変動させて
も、機械的強度が高く、かつ比誘電率が低い絶縁膜を実
現することは可能である。
In this embodiment, the pressure and the irradiation amount are changed in the step 4. However, even if only one of them is changed, it is not possible to realize an insulating film having high mechanical strength and low relative dielectric constant. It is possible.

【0098】さらに、圧力、照射量以外のパラメータを
一つだけ変動させても、機械的強度が高く、かつ比誘電
率が低い絶縁膜を実現することは可能である。圧力、照
射量以外のパラメータとは、半導体基板1の温度、半導
体基板1が曝露されるガス種、前記反応容器内に導入さ
れる上記ガスの流量、半導体基板1の位置である。例え
ば、工程4において、温度を400℃から200℃に変
化、ガス種を窒素からアルゴンに変化、ガス流量を25
slmから3slmに変化、あるいは半導体基板1の位
置を50mmから120mmに変化させても同様の効果
が得られた。
Further, even if only one parameter other than the pressure and the irradiation amount is changed, it is possible to realize an insulating film having high mechanical strength and low relative dielectric constant. The parameters other than the pressure and the dose are the temperature of the semiconductor substrate 1, the type of gas to which the semiconductor substrate 1 is exposed, the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel, and the position of the semiconductor substrate 1. For example, in step 4, the temperature is changed from 400 ° C. to 200 ° C., the gas type is changed from nitrogen to argon, and the gas flow rate is 25
The same effect was obtained by changing from slm to 3 slm or changing the position of the semiconductor substrate 1 from 50 mm to 120 mm.

【0099】ただし、この場合、要求される機械的強度
や比誘電率などによっては、実現できない場合もある。
したがって、一般には、複数のパラメータを変動させる
ことが好ましい。圧力と照射量以外の複数のパラメータ
を変動させても、あるいは圧力と照射量の一方と、圧力
と照射量以外の少なくとも一つ以上のパラメータを変動
させても、本実施形態と同様な効果を得ることは可能で
ある。
However, in this case, it may not be realized depending on the required mechanical strength and relative dielectric constant.
Therefore, it is generally preferable to vary a plurality of parameters. Even if a plurality of parameters other than the pressure and the irradiation amount are changed, or one of the pressure and the irradiation amount and at least one or more parameters other than the pressure and the irradiation amount are changed, the same effect as that of the present embodiment is obtained. It is possible to get.

【0100】すなわち、反応容器内の圧力、半導体基板
の温度、半導体基板が曝露されるガス種、反応容器内に
導入される該ガスの流量、半導体基板の位置および照射
量のうちの少なくとも一つを変動させることにより、本
実施形態で示したような効果を得ることが可能となる。
That is, at least one of the pressure in the reaction vessel, the temperature of the semiconductor substrate, the kind of gas to which the semiconductor substrate is exposed, the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel, the position of the semiconductor substrate, and the irradiation amount Is varied, the effect as described in the present embodiment can be obtained.

【0101】また、工程4では圧力と照射量をそれぞれ
増加・減少させる方向に変動させたが、どちらか一方で
も反対の方向に変動させると、本実施形態で示した効果
は得られなくなる場合がある。一般に、複数のパラメー
タを変動させて、所望の効果を得るためには、パラメー
タの変動の方向(増加、減少)も重要となる。一般に、
その方向は、選択したパラメータや、要求される機械的
強度や比誘電率などによって異なる。したがって、パラ
メータの変動の方向は適宜選択することになる。
In step 4, the pressure and the irradiation amount are changed in the directions of increasing and decreasing, respectively. However, if either of them is changed in the opposite direction, the effect shown in the present embodiment may not be obtained. is there. Generally, in order to obtain a desired effect by changing a plurality of parameters, the direction of the change (increase, decrease) of the parameters is also important. In general,
The direction depends on the selected parameter, required mechanical strength, relative dielectric constant, and the like. Therefore, the direction of the parameter change is appropriately selected.

【0102】上記各パラメータの変動域は、具体的には
以下の通りである。上記圧力の変動域は0Torrより
も大きく400Torr以下、上記温度の変動域は20
0℃以上500℃以下、上記ガス種の変動域は酸素濃度
100ppm以下の窒素ガス、希ガス、還元ガス(例え
ばH2 )およびこれらのうちの少なくとも2つ以上のガ
スからなる混合ガスのうちで行われ、上記流量の変動域
は0slmよりも大きく25slm以下、上記位置の変
動域は電子線を発生する電子線発生部の下端から50m
m以上120mm以下だけ離れた位置、上記照射量の変
動域は4μC/cm2 ・sec以上10μC/cm2
sec以下である。
The variation range of each parameter is specifically as follows. The pressure fluctuation range is greater than 0 Torr and 400 Torr or less, and the temperature fluctuation range is 20 Torr.
The variation range of the gas type is 0 ° C. or more and 500 ° C. or less, and the variation range of the gas type is selected from a nitrogen gas having a oxygen concentration of 100 ppm or less, a rare gas, a reducing gas (eg, H 2 ), and a mixed gas composed of at least two or more of these gases. The fluctuation range of the flow rate is greater than 0 slm and 25 slm or less, and the fluctuation range of the position is 50 m from the lower end of the electron beam generating unit that generates the electron beam.
m or more 120mm or less apart positions, fluctuation region of the dose is 10 [mu] C / cm 2 · more 4μC / cm 2 · sec
sec or less.

【0103】また、工程2および工程3の熱処理工程
は、工程4と異なる反応容器内で行っても良く、もちろ
ん、工程4と同じ反応容器内で行っても構わない。
The heat treatment steps 2 and 3 may be performed in a different reaction vessel from step 4, or of course, may be performed in the same reaction vessel as step 4.

【0104】また、本実施形態では、本発明を多層配線
構造における最下層の層間絶縁膜の形成に適用したが、
その他各層における層間絶縁膜の形成にも同様な方法で
適用できる。
In the present embodiment, the present invention is applied to the formation of the lowermost interlayer insulating film in the multilayer wiring structure.
In addition, the same method can be applied to the formation of an interlayer insulating film in each layer.

【0105】(第2の実施形態)次に、本発明の第2の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は層間絶縁
膜3の形成方法にあり、その概要は以下の通りである
(工程1−5)。
(Second Embodiment) Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in the method of forming the interlayer insulating film 3, and the outline thereof is as follows (Step 1-5).

【0106】工程1:スピンコート法にてワニスを半導
体基板1上に塗布する。 工程2:半導体基板1に80℃、1分間の熱処理を施
す。 工程3:半導体基板1に200℃、1分間の熱処理を施
す。 工程4:減圧された窒素雰囲気中で、半導体基板1を加
熱しつつ、電子線照射処理を行い、層間絶縁膜3を形成
する。 工程5:半導体基板1に400℃、約2分間の熱処理を
施す。
Step 1: A varnish is applied on the semiconductor substrate 1 by spin coating. Step 2: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 80 ° C. for 1 minute. Step 3: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 200 ° C. for 1 minute. Step 4: An electron beam irradiation treatment is performed while heating the semiconductor substrate 1 in a reduced-pressure nitrogen atmosphere to form the interlayer insulating film 3. Step 5: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 400 ° C. for about 2 minutes.

【0107】上記形成方法についてより詳細に説明す
る。まず、第1の実施形態と同様に、工程1−3を行
う。
The above forming method will be described in more detail. First, Steps 1-3 are performed as in the first embodiment.

【0108】その後、反応容器内に窒素約20slmを
導入し、減圧された窒素雰囲気中で半導体基板1を40
0℃に保持されたホットプレート上に載置した状態で、
塗布膜に電子線を照射し、層間絶縁膜3(ポリメチルシ
ロキサン膜)を形成する(工程4)。
Thereafter, about 20 slm of nitrogen is introduced into the reaction vessel, and the semiconductor substrate 1 is placed in a reduced pressure nitrogen atmosphere.
While placed on a hot plate maintained at 0 ° C,
The coating film is irradiated with an electron beam to form an interlayer insulating film 3 (polymethylsiloxane film) (Step 4).

【0109】工程4における電子線照射の際、本実施形
態では、反応容器内の圧力を10Torrと60Tor
rの2段階に変動させた。すなわち、電子線照射開始か
ら約180秒間は、反応容器内の圧力を10Torrと
し、照射量を約5μC/cm 2 ・secとして電子線照
射を行い、それ以降から電子線照射終了までの約30秒
間は、反応容器内の圧力を60Torrとし、照射量を
約4μC/cm2 ・secとして電子線照射を行った。
At the time of electron beam irradiation in step 4, the present embodiment
In the state, the pressure in the reaction vessel is 10 Torr and 60 Torr.
r was varied in two stages. That is, whether to start electron beam irradiation
For about 180 seconds, the pressure in the reaction vessel is increased to 10 Torr.
And the irradiation amount is about 5 μC / cm Two・ Electron beam irradiation as sec
Approximately 30 seconds from the start of irradiation to the end of electron beam irradiation
During this time, the pressure inside the reaction vessel was set to 60 Torr,
About 4μC / cmTwo-Electron beam irradiation was performed as sec.

【0110】また、上記条件のもとで電子線照射の均一
性を保持するために、本実施形態では電子線発生部の下
端から75mmの位置にホットプレートを設置し、電子
線照射を行った。
In this embodiment, in order to maintain the uniformity of the electron beam irradiation under the above conditions, a hot plate was set at a position 75 mm from the lower end of the electron beam generating section, and the electron beam irradiation was performed. .

【0111】さらに、半導体基板1を工程4と同一反応
容器内の400℃に保持したホットプレート上に載置し
約2分間の熱処理を行う(工程5)。工程5において
は、処理開始から約30秒間は、電子線発生部の下端か
ら75mm離れた位置に半導体基板1が載置されたホッ
トプレートを設置し処理を行い、それ以降の約1.5分
間は電子線発生部の下端から約120mmの位置に半導
体基板1が載置されたホットプレートを設置し、熱処理
を行った。
Further, the semiconductor substrate 1 is placed on a hot plate maintained at 400 ° C. in the same reaction vessel as in Step 4, and heat-treated for about 2 minutes (Step 5). In step 5, for about 30 seconds from the start of the processing, a hot plate on which the semiconductor substrate 1 is placed is placed at a position 75 mm away from the lower end of the electron beam generating section, and the processing is performed. A hot plate on which the semiconductor substrate 1 was placed was placed at a position about 120 mm from the lower end of the electron beam generator, and heat treatment was performed.

【0112】第1の実施形態の工程4の場合と同様の理
由により、工程4の熱処理において、基板温度を200
℃以上500℃以下に設定することが望ましい。
For the same reason as in step 4 of the first embodiment, in the heat treatment of step 4, the substrate temperature is set to 200
It is desirable that the temperature is set to be higher than or equal to 500 ° C.

【0113】また、工程5における熱処理温度は、工程
4における加熱温度と同じか、もしくはより高温である
場合が有効であった。さらに工程5における処理時間は
工程4における処理時間と同程度かそれより長い場合が
効果的であった。
Further, it was effective that the heat treatment temperature in step 5 was the same as or higher than the heating temperature in step 4. Further, it was effective that the processing time in step 5 was equal to or longer than the processing time in step 4.

【0114】第1の実施形態の工程4の場合と同様の理
由により、本実施形態の工程4および工程5は、酸素濃
度を100ppm以下に抑えた減圧雰囲気下で行うこと
が望ましい。
For the same reason as in the case of the step 4 of the first embodiment, the steps 4 and 5 of the present embodiment are desirably performed in a reduced pressure atmosphere in which the oxygen concentration is suppressed to 100 ppm or less.

【0115】上記の形成方法によって形成したポリメチ
ルシロキサン膜の特性としては、第1の実施形態で示し
たものと同様の効果が得られた。
The characteristics of the polymethylsiloxane film formed by the above-described method were the same as those shown in the first embodiment.

【0116】さらに工程5の熱処理工程により、電子線
照射によって半導体素子のゲート絶縁膜に入ったダメー
ジを回復でき、半導体装置のリーク電流や閾値電圧等の
特性が改善されることを確認した。
Further, it has been confirmed that the heat treatment of Step 5 can recover the damage that has entered the gate insulating film of the semiconductor element due to the irradiation of the electron beam, thereby improving the characteristics of the semiconductor device such as the leak current and the threshold voltage.

【0117】工程5において、被処理基板が曝露される
ガス種がN2 、Ar、フォーミングガス(N2 とH2
混合ガス)のいずれの場合でも上記のような効果が見ら
れたが、フォーミングガスの場合はN2 、Arに比べ、
約1.5倍の効果が得られた。
In step 5, the above-described effect was obtained regardless of the type of gas to which the substrate to be processed was exposed was N 2 , Ar, or forming gas (mixed gas of N 2 and H 2 ). In the case of forming gas, compared to N 2 and Ar
About 1.5 times the effect was obtained.

【0118】本実施形態では、工程5(後工程)の熱処
理工程において、半導体基板1の位置(ギャップ)を変
動させたが、他のパラメータを少なくとも1つ以上変動
させても良い。他のパラメータとは、反応容器内の圧
力、半導体基板1の温度、半導体基板1が曝露されるガ
ス種、および反応容器内に導入される上記ガスの流量で
ある。さらに、半導体基板1の位置を含む少なくとも2
つ以上のパラメータを変動させても良い。これらの工程
5におけるパラメータの変動域は具体的には上記工程4
におけるそれらと同じである。前工程の熱処理は、後工
程の熱処理と同様に、上記電子線照射処理を行う反応容
器内で行われ、かつ上記電子線照射処理と連続して行わ
れる。
In this embodiment, the position (gap) of the semiconductor substrate 1 is changed in the heat treatment step 5 (post-process), but at least one or more other parameters may be changed. Other parameters are the pressure in the reaction vessel, the temperature of the semiconductor substrate 1, the type of gas to which the semiconductor substrate 1 is exposed, and the flow rate of the gas introduced into the reaction vessel. Further, at least two positions including the position of the semiconductor substrate 1
One or more parameters may be varied. The variable range of the parameters in step 5 is specifically described in step 4 above.
Are the same as those in The heat treatment in the pre-process is performed in the reaction vessel in which the electron beam irradiation process is performed, and is performed continuously with the electron beam irradiation process, similarly to the heat treatment in the post-process.

【0119】パラメータの変動方向は、温度に関しては
増加する方向、圧力、流量およびギャップに関しては増
加および減少する方向が考えられる。ガス種は、アルゴ
ンまたは窒素から、これらの混合ガスへの変動が現実的
である。
The direction in which the parameter fluctuates may be a direction in which the temperature increases, and a direction in which the pressure, the flow rate and the gap increase and decrease. It is realistic that the gas species fluctuates from argon or nitrogen to a mixed gas thereof.

【0120】本実施形態では、後工程の熱処理において
パラメータを変動させたが、電子線照射処理と連続して
行われる前工程の熱処理においてパラメータを変動させ
ても良い。前工程の熱処理とは工程3の熱処理を示して
いる。この場合、工程2の熱処理を工程3の熱処理に吸
収させることができ、工程2を省くことができる。この
場合、パラメータの変動方向は、温度、圧力、流量およ
びギャップに関しては後工程のそれらと同じである。ガ
ス種は、窒素からアルゴン、またはアルゴンから窒素へ
の変動である。さらに、前工程および後工程の熱処理に
おいてパラメータを変動させて良い。
In this embodiment, the parameters are changed in the heat treatment in the post-process. However, the parameters may be changed in the heat treatment in the pre-process performed continuously with the electron beam irradiation process. The heat treatment in the previous step indicates the heat treatment in step 3. In this case, the heat treatment of step 2 can be absorbed by the heat treatment of step 3, and step 2 can be omitted. In this case, the directions in which the parameters fluctuate are the same as those in the subsequent steps with respect to temperature, pressure, flow rate and gap. The gas type is a variation from nitrogen to argon or from argon to nitrogen. Further, parameters may be varied in the heat treatment in the pre-process and the post-process.

【0121】(第3の実施形態)次に、本発明の第3の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は層間絶縁
膜3の形成方法にあり、その概要は以下の通りである
(工程1−2)。
(Third Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is different from the first embodiment in the method of forming the interlayer insulating film 3, and the outline thereof is as follows (Step 1-2).

【0122】工程1:スピンコート法にてワニスを半導
体基板1上に塗布する。
Step 1: A varnish is applied on the semiconductor substrate 1 by spin coating.

【0123】工程2:減圧下の窒素雰囲気中で、半導体
基板1を加熱しつつ、電子線照射処理を行い、層間絶縁
膜3を形成する。
Step 2: An electron beam irradiation process is performed while heating the semiconductor substrate 1 in a nitrogen atmosphere under reduced pressure to form an interlayer insulating film 3.

【0124】上記形成方法についてより詳細に説明す
る。まず、第1の実施形態と同様に、工程1を行い、塗
布膜を形成する。
The above forming method will be described in more detail. First, similarly to the first embodiment, Step 1 is performed to form a coating film.

【0125】次に、減圧下の窒素雰囲気中で、上記半導
体基板を400℃に保持されたホットプレートに載置
し、塗布膜に電子線を照射し、層間絶縁膜3を形成する
(工程2)。上記電子線照射は、電子線エネルギー:6
kev、全照射量:500μC/cm2 の条件で行っ
た。
Next, the above-mentioned semiconductor substrate is placed on a hot plate maintained at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere under reduced pressure, and the coating film is irradiated with an electron beam to form an interlayer insulating film 3 (Step 2). ). The electron beam irradiation is performed with an electron beam energy of 6
kev, the total irradiation amount: 500 μC / cm 2 .

【0126】ここで、第1の実施形態の工程4の場合と
同様の理由により、工程2は、酸素濃度が100ppm
以下に抑えられた減圧の雰囲気が望ましい。
Here, for the same reason as in the case of the step 4 of the first embodiment, the step 2 is performed when the oxygen concentration is 100 ppm.
It is desirable to have a reduced-pressure atmosphere suppressed to the following.

【0127】さらに、第1の実施形態の工程4の場合と
同様の理由により、工程2の加熱処理において、基板温
度を200℃以上500℃以下に設定することが望まし
い。
Further, for the same reason as in step 4 of the first embodiment, it is desirable to set the substrate temperature in the heat treatment in step 2 to 200 ° C. or more and 500 ° C. or less.

【0128】本実施形態の方法で形成されたポリメチル
シロキサン膜は、第1の実施形態と同様の効果が得られ
た。また、本実施形態は、第1の実施形態よりも工程数
が二つ少ないので、生産効率の点では、第1の実施形態
よりも優れている。なお、本実施形態において、第1の
実施形態と同様に少なくとも1つ以上のパラメータを変
動させることが、第1の実施形態と同様の効果が得られ
る。例えば、基板温度を200℃から400℃に変動さ
せることができる。
The same effect as that of the first embodiment was obtained by the polymethylsiloxane film formed by the method of the present embodiment. In addition, the present embodiment is smaller than the first embodiment in the number of steps by two, and is therefore superior to the first embodiment in terms of production efficiency. Note that, in the present embodiment, at least one or more parameters are varied as in the first embodiment, and the same effect as in the first embodiment is obtained. For example, the substrate temperature can be changed from 200 ° C. to 400 ° C.

【0129】(第4の実施形態)次に、本発明の第4の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。本実施形態が第1の実施形態と異なる点は層間絶縁
膜3の形成方法にあり、その概要は以下の通りである
(工程1−3)。
(Fourth Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in the method of forming the interlayer insulating film 3, and the outline thereof is as follows (Step 1-3).

【0130】工程1:スピンコート法にてワニスを半導
体基板1上に塗布する。 工程2:大気圧(780Torr)下の窒素雰囲気中
で、半導体基板1を加熱しつつ、電子線照射処理を行
い、層間絶縁膜3を形成する。 工程3:半導体基板1に400℃、約2分間の熱処理を
施す。
Step 1: A varnish is applied on the semiconductor substrate 1 by spin coating. Step 2: An electron beam irradiation treatment is performed while heating the semiconductor substrate 1 in a nitrogen atmosphere under the atmospheric pressure (780 Torr) to form the interlayer insulating film 3. Step 3: The semiconductor substrate 1 is subjected to a heat treatment at 400 ° C. for about 2 minutes.

【0131】上記形成方法についてより詳細に説明す
る。まず、第1の実施形態と同様に、工程1を行い、塗
布膜を形成する。(工程1)。
The above forming method will be described in more detail. First, similarly to the first embodiment, Step 1 is performed to form a coating film. (Step 1).

【0132】次に、大気圧下の窒素雰囲気中で、半導体
基板1を200℃に保持されたホットプレート上に載置
し、上記塗布膜に電子線を照射し、層間絶縁膜を形成す
る(工程2)。上記電子線照射は、電子線エネルギー:
6keV、照射量:500μC/cm2 の条件で行っ
た。
Next, the semiconductor substrate 1 is placed on a hot plate maintained at 200 ° C. in a nitrogen atmosphere under atmospheric pressure, and the coating film is irradiated with an electron beam to form an interlayer insulating film ( Step 2). The electron beam irradiation is performed using an electron beam energy:
The test was performed under the conditions of 6 keV and an irradiation amount of 500 μC / cm 2 .

【0133】第1の実施形態の工程4の場合と同様の理
由により、工程2における加熱は、基板温度が200℃
以上500℃以下であることが望ましい。また、第1の
実施形態の工程4の場合と同様の理由により、工程2
は、酸素濃度が100ppm以下に抑えられた雰囲気中
で行うことが望ましい。
For the same reason as in step 4 of the first embodiment, the heating in step 2 is performed by setting the substrate temperature to 200 ° C.
It is desirable that the temperature is not less than 500 ° C. Further, for the same reason as in the case of step 4 of the first embodiment, step 2
Is preferably performed in an atmosphere in which the oxygen concentration is suppressed to 100 ppm or less.

【0134】また、本発明者等の実験によれば、工程3
の熱処理の温度は、工程2の熱処理の温度と同じか、も
しくはより高温であるほうが有効であることが分かっ
た。また、工程3の熱処理の時間は、工程2の熱処理の
時間と同程度か、もしくはそれより長いほうが効果的で
あることが分かった。また、第1の実施形態の工程4の
場合と同様の理由により、工程3は、酸素濃度が100
ppm以下に抑えられた大気圧雰囲気または減圧雰囲気
中で行うことが望ましい。
According to the experiments by the present inventors, step 3
It has been found that it is more effective to set the temperature of the heat treatment at the same as or higher than the temperature of the heat treatment at the step 2. In addition, it was found that the time of the heat treatment in the step 3 was almost the same as or longer than the time of the heat treatment in the step 2. Further, for the same reason as in the case of the step 4 of the first embodiment, the step 3 is performed when the oxygen concentration is 100%.
It is desirable to carry out in an atmospheric pressure atmosphere or a reduced pressure atmosphere which is suppressed to ppm or less.

【0135】本実施形態の方法で形成されたポリメチル
シロキサン膜の特性としては、第1の実施形態と同様の
効果が得られた。
As the characteristics of the polymethylsiloxane film formed by the method of this embodiment, the same effects as those of the first embodiment were obtained.

【0136】さらに、第2の実施形態と同様に工程3の
熱処理により、電子線照射により生じた素子等のダメー
ジを回復でき、これにより例えばMOS型素子のリーク
電流や閾値電圧等の特性を改善できる。また、本実施形
態は、第2の実施形態よりも工程数が二つ少ないので、
生産効率の点では、第2の実施形態よりも優れている。
なお、本実施形態において、第1の実施形態と同様に少
なくとも1つ以上のパラメータを変動させることで、第
1の実施形態と同様の効果が得られる。例えば、基板温
度を200℃から400℃に変動させることができる。
Further, as in the second embodiment, the heat treatment in step 3 can recover the damage of the element and the like caused by the electron beam irradiation, thereby improving the characteristics such as the leak current and the threshold voltage of the MOS element. it can. Also, the present embodiment has two fewer steps than the second embodiment,
In terms of production efficiency, it is superior to the second embodiment.
In this embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained by changing at least one parameter in the same manner as in the first embodiment. For example, the substrate temperature can be changed from 200 ° C. to 400 ° C.

【0137】(第5の実施形態)図4は、本発明の第5
の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。
(Fifth Embodiment) FIG. 4 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the embodiment.

【0138】まず、図4(a)に示すように、半導体基
板101の表面上に、下地絶縁膜102を形成する。こ
こでは、下地絶縁膜102としてTEOS膜を用いる。
続けて、下地絶縁膜102の表面側の所定の箇所に、所
望する大きさおよび形状の配線溝を形成し、その後、周
知のCMPプロセスにより、配線溝の内部にバリアメタ
ル103およびCuを主成分とするCu配線104を形
成するとともに、下地絶縁膜102、バリアメタル10
3およびCu配線104の表面を平坦にする。
First, as shown in FIG. 4A, a base insulating film 102 is formed on a surface of a semiconductor substrate 101. Here, a TEOS film is used as the base insulating film 102.
Subsequently, a wiring groove having a desired size and shape is formed at a predetermined position on the front surface side of the base insulating film 102, and thereafter, the barrier metal 103 and Cu are mainly contained inside the wiring groove by a known CMP process. Forming a Cu wiring 104, a base insulating film 102, a barrier metal 10
3 and the surface of the Cu wiring 104 are flattened.

【0139】次に、図4(b)に示すように、平坦化さ
れた下地絶縁膜102、バリアメタル103およびCu
配線104の表面上に、バリア絶縁膜としてのシリコン
窒化膜105を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the planarized base insulating film 102, barrier metal 103 and Cu
On the surface of the wiring 104, a silicon nitride film 105 as a barrier insulating film is formed.

【0140】次に、図4(c)に示すように、シリコン
窒化膜105上に、低誘電率の層間絶縁膜106を設け
る。ここでは、低誘電率の層間絶縁膜106として、ポ
リメチルシロキサン膜を使用する。
Next, as shown in FIG. 4C, an interlayer insulating film 106 having a low dielectric constant is provided on the silicon nitride film 105. Here, a polymethylsiloxane film is used as the interlayer insulating film 106 having a low dielectric constant.

【0141】以下、上記ポリメチルシロキサン膜を形成
する工程を、工程1−4に分けて詳細に説明する。
Hereinafter, the step of forming the polymethylsiloxane film will be described in detail by dividing into steps 1-4.

【0142】以下の説明では、図4(b)に示すよう
に、半導体基板101上にSiN層105までを形成し
たものを、第1層半導体基板108と称することとす
る。この第1層半導体基板108に、以下に説明する各
工程1−4を順次行うことにより、所望する半導体装置
109を得ることができる。
In the following description, as shown in FIG. 4B, a structure in which the semiconductor substrate 101 is formed up to the SiN layer 105 is referred to as a first-layer semiconductor substrate. A desired semiconductor device 109 can be obtained by sequentially performing the following steps 1-4 described below on the first layer semiconductor substrate 108.

【0143】工程1:ポリメチルシロキサン膜の膜材
料、もしくはその前駆体としてのポリメチルシロキサン
を、溶媒に溶解させたワニスと呼ばれる図示しない液状
原料を、シリコン窒化膜105の表面上に供給する。ワ
ニスを供給する方法としては、本実施形態においては、
良質なポリメチルシロキサン膜が成膜されるように、ワ
ニスを略均一な厚さでむらなく供給することができる塗
布法を採用する。このワニスの塗布作業は、具体的に
は、塗布装置として、例えば図示しないコーターを用い
て、塗布法の一種であるスピンコート法によってワニス
をシリコン窒化膜105の表面上に塗布するものであ
る。
Step 1: A liquid material (not shown) called a varnish obtained by dissolving a polymethylsiloxane film material or a polymethylsiloxane as a precursor thereof in a solvent is supplied onto the surface of the silicon nitride film 105. As a method of supplying the varnish, in the present embodiment,
A coating method capable of uniformly supplying a varnish with a substantially uniform thickness so that a high-quality polymethylsiloxane film is formed is employed. Specifically, this varnish application operation is to apply a varnish onto the surface of the silicon nitride film 105 by a spin coat method, which is a kind of application method, using a coater (not shown) as an application apparatus.

【0144】工程2:第1層半導体基板108を、図4
(c)に示すように、そのワニスが塗布されたシリコン
窒化膜5を上向きにした姿勢で、温度調節装置としての
ホットプレート107(加熱装置)上に載置する。その
後、ワニスの温度が約80℃に保持されるようにホット
プレート107の温度を調節して、ワニスを第1層半導
体基板108ごと加熱するとともに、この状態を約1分
間保持する。これによりワニスに1回目の加熱処理を施
す。
Step 2: The first layer semiconductor substrate 108 is
As shown in (c), the silicon nitride film 5 coated with the varnish is placed on a hot plate 107 (heating device) as a temperature control device with the varnish applied upward. Thereafter, the temperature of the hot plate 107 is adjusted so that the temperature of the varnish is maintained at about 80 ° C., the varnish is heated together with the first layer semiconductor substrate 108, and this state is maintained for about 1 minute. Thereby, the varnish is subjected to the first heat treatment.

【0145】工程3:第1層半導体基板108をホット
プレート107上に載置した状態のまま、ワニスの温度
が約200℃に保持されるようにホットプレート107
の温度を調節して、ワニスを第1層半導体基板108ご
と加熱するとともに、この状態を約1分間保持する。こ
れによりワニスに2回目の加熱処理を施す。
Step 3: With the first layer semiconductor substrate 108 placed on the hot plate 107, the hot plate 107 is maintained so that the temperature of the varnish is maintained at about 200 ° C.
The varnish is heated together with the first layer semiconductor substrate 108, and this state is maintained for about 1 minute. Thus, the varnish is subjected to a second heat treatment.

【0146】上記第2および第3の工程の加熱処理によ
って、ワニスに含まれる溶媒は蒸発によって除去され、
シリコン窒化膜105上にワニス(塗布膜)は固定(固
着)される。
By the heat treatment in the second and third steps, the solvent contained in the varnish is removed by evaporation.
A varnish (coating film) is fixed (fixed) on the silicon nitride film 105.

【0147】本発明者等が行った実験によれば、工程
2,3のように、ワニスの温度を段階的に昇温させると
いう加熱方法を採用することにより、ワニス中のポリメ
チルシロキサン膜の主要成分であるポリメチルシロキサ
ン以外の成分(例えば溶媒)を効率よく略完全に揮発さ
せることができ、塗布膜を効果的に固定できることが明
らかになった。
According to the experiment conducted by the present inventors, the heating method of increasing the temperature of the varnish stepwise as in Steps 2 and 3 allows the polymethylsiloxane film in the varnish to be formed. It has been clarified that components (for example, a solvent) other than the main component, polymethylsiloxane, can be efficiently and almost completely volatilized, and the coating film can be effectively fixed.

【0148】工程4:第1層半導体基板108をホット
プレート107上に載置した状態のまま、ワニスおよび
このワニスを基に成膜されるポリメチルシロキサン膜が
酸化されないように、約10Torrまで減圧した減圧
雰囲気下に配置する。それとともに、第1層半導体基板
108が配置される雰囲気を、還元性を有するH2 ガス
を主成分とするガスで満たす。上記H2 ガスは、後述す
る電子線照射作業を行うときに、Cu配線104の表面
をクリーニングし、該表面の酸化を抑制する。
Step 4: With the first layer semiconductor substrate 108 placed on the hot plate 107, the varnish and the polymethylsiloxane film formed based on the varnish are decompressed to about 10 Torr so as not to be oxidized. It is placed under a reduced pressure atmosphere. At the same time, the atmosphere in which the first layer semiconductor substrate 108 is arranged is filled with a gas mainly composed of a reducing H 2 gas. The H 2 gas cleans the surface of the Cu wiring 104 and suppresses oxidation of the surface when performing an electron beam irradiation operation described later.

【0149】この状態において、ワニスの温度が約40
0℃に保持されるようにホットプレート107の温度を
調節して、ワニスを第1層半導体基板108ごと加熱す
るとともに、図4(c)中の矢印で示すように、図示し
ない電子線照射装置からワニスに向けて、照射(加速)
エネルギーが約10keV、全照射量が約500μC/
cm2 の電子線を照射する。
In this state, the temperature of the varnish is about 40.
The temperature of the hot plate 107 is adjusted so as to be maintained at 0 ° C., the varnish is heated together with the first layer semiconductor substrate 108, and an electron beam irradiation device (not shown) as shown by an arrow in FIG. Irradiation (acceleration) toward varnish
Energy is about 10 keV, total irradiation amount is about 500 μC /
Irradiate an electron beam of cm 2 .

【0150】このとき、加熱状態と電子線照射状態を約
5分間保持する。これにより、シリコン窒化膜105の
表面上に、言い換えれば第1層半導体基板108の最上
層の上にポリメチルシロキサン膜が形成される。
At this time, the heating state and the electron beam irradiation state are maintained for about 5 minutes. Thus, a polymethylsiloxane film is formed on the surface of the silicon nitride film 105, in other words, on the uppermost layer of the first layer semiconductor substrate.

【0151】以上説明したように、工程2−4のうち、
それらの最終工程である工程4においてのみワニスに加
熱処理を施しつつ、ワニスに向けて電子線を照射する。
As described above, of the steps 2-4,
The varnish is irradiated with an electron beam while subjecting the varnish to heat treatment only in the final step, step 4.

【0152】その理由は、シリコン窒化膜105上に固
定されていない状態のワニスに電子線を照射することに
より、ワニス中に含まれる溶媒などのポリメチルシロキ
サン以外の成分までもが変質し、この変質した成分によ
り所望外の特性を有する低誘電率の層間絶縁膜が形成さ
れるのを未然に防ぐためである。すなわち、所望の特性
を有する低誘電率の層間絶縁膜106としてのポリメチ
ルシロキサン膜を得るためである。
The reason is that when the varnish not fixed on the silicon nitride film 105 is irradiated with an electron beam, even components other than polymethylsiloxane, such as a solvent, contained in the varnish are deteriorated. This is to prevent the formation of a low dielectric constant interlayer insulating film having undesired characteristics due to altered components. That is, it is to obtain a polymethylsiloxane film as a low dielectric constant interlayer insulating film 106 having desired characteristics.

【0153】本発明者等が行った実験によれば、工程4
においてワニスに電子線を照射する際に、ワニスの温度
が200℃以上500℃以下、好ましくは約380−4
00℃程度の範囲内で略一定の温度、特に約400℃と
なるように加熱処理を行うことにより、半導体装置10
9が、実用上適正な動作性能を発揮できる良質なポリメ
チルシロキサン膜を形成できることが明らかになった。
According to the experiment performed by the present inventors, Step 4
In irradiating the varnish with an electron beam, the temperature of the varnish is 200 ° C. or more and 500 ° C. or less, preferably about 380-4.
By performing a heat treatment at a substantially constant temperature within a range of about 00 ° C., particularly about 400 ° C., the semiconductor device 10
9 showed that a high-quality polymethylsiloxane film capable of exhibiting practically appropriate operation performance could be formed.

【0154】また、本発明者等が行った実験によれば、
工程4においてワニスへ照射する電子線の全照射量を、
約500μC/cm2 以上で略一定の値、好ましくは約
500μC/cm2 となるように設定して電子線照射を
行うことにより、半導体装置109が、実用上適正な動
作性能を発揮できる良質なポリメチルシロキサン膜を形
成できることが明らかになった。
According to the experiment performed by the present inventors,
In step 4, the total amount of electron beam irradiation to the varnish is
By irradiating the electron beam while setting it to be a substantially constant value of about 500 μC / cm 2 or more, preferably about 500 μC / cm 2 , a high quality semiconductor device 109 can exhibit practically appropriate operation performance. It became clear that a polymethylsiloxane film could be formed.

【0155】同様に、本発明者等が行った実験によれ
ば、工程4においてワニスに照射する電子線の加速エネ
ルギーを、1keV−15keV程度の範囲内で略一定
の値、好ましくは約10keVとなるように設定して電
子線照射を行うことにより、半導体装置109が、実用
上適正な動作性能を発揮できる良質なポリメチルシロキ
サン膜を形成できることが明らかになった。
Similarly, according to an experiment conducted by the present inventors, the acceleration energy of the electron beam irradiated to the varnish in step 4 is set to a substantially constant value within a range of about 1 keV to 15 keV, preferably about 10 keV. It has been clarified that the semiconductor device 109 can form a high-quality polymethylsiloxane film capable of exhibiting practically appropriate operation performance by performing electron beam irradiation with such settings.

【0156】さらに、本発明者等が行った実験によれ
ば、工程4においてワニスに加熱処理を施しつつ電子線
を照射する際に、ワニスを所定の還元性を有するガス中
において、所定の範囲内の減圧雰囲気下に配置すること
により、半導体装置109が、実用上適正な動作性能を
発揮できる良質なポリメチルシロキサン膜を形成できる
ことが明らかになった。
Further, according to an experiment conducted by the present inventors, when the varnish is irradiated with an electron beam while being subjected to a heat treatment in step 4, the varnish is subjected to a predetermined range in a gas having a predetermined reducing property. It has been clarified that the semiconductor device 109 can form a high-quality polymethylsiloxane film capable of exhibiting practically appropriate operation performance by disposing the semiconductor device 109 in a reduced-pressure atmosphere.

【0157】特に、上記H2 ガス中において、約0.1
Torrという減圧値に設定された雰囲気下にワニスを
配置することにより、半導体装置109が、実用上極め
て良好な動作性能を発揮できる、極めて良質なポリメチ
ルシロキサン膜を形成できることが明らかになった。
Particularly, in the above H 2 gas, about 0.1
It has been found that the semiconductor device 109 can form an extremely high-quality polymethylsiloxane film that can exhibit extremely good operation performance in practical use by disposing the varnish in an atmosphere set to a reduced pressure value of Torr.

【0158】以上説明した工程4までが終了した後、得
られた半導体装置109を図示しない光学顕微鏡を用い
て観察したところ、Cu配線104の表面の酸化は認め
られなかった。
After the above-described Step 4 was completed, when the obtained semiconductor device 109 was observed using an optical microscope (not shown), no oxidation of the surface of the Cu wiring 104 was observed.

【0159】また、工程1−4を行っている間、および
これらの工程が終了した後において、下地絶縁膜10
2、バリアメタル103、Cu配線104、シリコン窒
化膜105、および層間絶縁膜106(ポリメチルシロ
キサン膜)の剥がれは一切観察されなかった。
During the process 1-4 and after the completion of these processes, the base insulating film 10
2. Peeling of the barrier metal 103, the Cu wiring 104, the silicon nitride film 105, and the interlayer insulating film 106 (polymethylsiloxane film) was not observed at all.

【0160】また、Cu配線104の抵抗率を測定した
ところ、その大きさは層間絶縁膜106としてのポリメ
チルシロキサン膜を形成する前と後で略同じ大きさであ
った。
When the resistivity of the Cu wiring 104 was measured, the size was substantially the same before and after forming the polymethylsiloxane film as the interlayer insulating film 106.

【0161】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、加熱作業と電子線照射作業とを併用することによ
り、工程1−4を合計僅か7分程度の短時間で終了する
ことができる。
As described above, according to the present embodiment, by using both the heating operation and the electron beam irradiation operation, the steps 1-4 can be completed in a short time of only about 7 minutes in total.

【0162】すなわち、本実施形態によれば、従来の技
術に係るホットプレートを使った加熱処理のみによる絶
縁膜の成膜工程において、30分−1時間程度要してい
た溶媒の揮発や前駆体の架橋反応が伴う成膜工程を大幅
に短縮できる。
That is, according to the present embodiment, in the process of forming an insulating film only by a heat treatment using a hot plate according to the conventional technique, it takes about 30 minutes to 1 hour for solvent volatilization and precursor evaporation. Can significantly reduce the film forming process associated with the crosslinking reaction.

【0163】また、本実施形態によれば、加熱作業と電
子線照射作業とを併用することにより、工程1−4にお
ける膜焼成温度を、例えば前述したように400℃、あ
るいは高くてもその上限を500℃以下に抑えることが
できる。
Further, according to the present embodiment, by using the heating operation and the electron beam irradiation operation together, the film baking temperature in the step 1-4 is set to, for example, 400 ° C. as described above, or the upper limit even if it is higher. Can be suppressed to 500 ° C. or less.

【0164】すなわち、本実施形態によれば、従来の技
術に係るホットプレートを使った加熱処理のみによる絶
縁膜の成膜工程において、500℃以上の極めて高い膜
焼成温度を必要としていた膜焼成の最終工程の膜焼成温
度を低温化できる。
That is, according to the present embodiment, in the process of forming an insulating film only by a heat treatment using a hot plate according to the prior art, a film baking process requiring an extremely high film baking temperature of 500 ° C. or more is required. The film firing temperature in the final step can be lowered.

【0165】したがって、本実施形態によれば、加熱作
業と電子線照射作業とを併用することにより、層間絶縁
膜106や、あるいはCu配線104などへ、必要以上
の刺激を殆ど与えることなく、層間絶縁膜106を成膜
できる。これにより、成膜工程におけるCu配線104
におけるCuの粒成長が抑制され、Cu配線104とシ
リコン窒化膜105との界面における剥がれは抑制され
る。
Therefore, according to the present embodiment, by using both the heating operation and the electron beam irradiation operation, the interlayer insulating film 106 or the Cu wiring 104 is hardly exposed to unnecessary stimulus. The insulating film 106 can be formed. Thereby, the Cu wiring 104 in the film forming process is formed.
Is suppressed, and peeling at the interface between the Cu wiring 104 and the silicon nitride film 105 is suppressed.

【0166】また、ワニスへの電子線の照射を、減圧さ
れた還元性を有するH2 ガスの雰囲気中で行うことによ
り、層間絶縁膜106を形成する際のCu配線104の
表面の酸化を抑制して、Cu配線4の抵抗値を低い良好
な状態に維持できる。還元性を有するガスはH2 ガス以
外のガスでも使用可能である。一般には、配線(ここで
はCu配線4)の酸化を防止でき、かつ成膜される膜
(ここでは層間絶縁膜106)の品質を劣化させないも
のであれば使用可能である。
By irradiating the varnish with an electron beam in an atmosphere of reduced-pressure H 2 gas having a reducing property, the oxidation of the surface of the Cu wiring 104 when the interlayer insulating film 106 is formed is suppressed. As a result, the resistance value of the Cu wiring 4 can be maintained in a good low state. The reducing gas may be a gas other than the H 2 gas. Generally, any material can be used as long as it can prevent oxidation of the wiring (here, the Cu wiring 4) and does not degrade the quality of the film to be formed (here, the interlayer insulating film 106).

【0167】したがって、本実施形態によれば、半導体
装置109の配線間容量などの電気的性能(品質)を向
上させることができるとともに、短時間で製造できる。
その結果、半導体装置109の歩留まりが向上し、半導
体装置109の生産効率は高くなる。
Therefore, according to the present embodiment, the electrical performance (quality) of the semiconductor device 109 such as the capacitance between wirings can be improved, and the semiconductor device 109 can be manufactured in a short time.
As a result, the yield of the semiconductor device 109 is improved, and the production efficiency of the semiconductor device 109 is increased.

【0168】また、本実施形態によれば、層間絶縁膜1
06として、低誘電率の絶縁膜であるポリメチルシロキ
サン膜を用いても、その性能を損なわず、かつ良好な状
態に保持できるように短時間で形成できるので、半導体
装置109の比誘電率を低い良好な状態に維持すること
ができる。
According to the present embodiment, the interlayer insulating film 1
06, even if a polymethylsiloxane film, which is a low-dielectric-constant insulating film, can be formed in a short time without deteriorating its performance and maintaining a good state, the relative dielectric constant of the semiconductor device 109 can be reduced. It can be maintained in a good low state.

【0169】すなわち、本実施形態によれば、半導体装
置109の配線容量を低減させて、配線抵抗と線間容量
との積を小さくできる。これにより、半導体装置10
9、ひいてはこの半導体装置109を用いた各種半導体
デバイスの動作速度を向上できる。
That is, according to the present embodiment, the wiring capacitance of the semiconductor device 109 can be reduced, and the product of the wiring resistance and the line capacitance can be reduced. Thereby, the semiconductor device 10
9. The operating speed of various semiconductor devices using the semiconductor device 109 can be improved.

【0170】また、複数の配線層が積層された半導体装
置を所望する場合には、第1層半導体基板108上に、
下地絶縁膜102を介してバリアメタル103、Cu配
線104、シリコン窒化膜105、層間絶縁膜106等
の各層を前述した方法と同様の方法で繰り返して形成す
れば良い。
When a semiconductor device in which a plurality of wiring layers are stacked is desired, the first
The layers such as the barrier metal 103, the Cu wiring 104, the silicon nitride film 105, and the interlayer insulating film 106 may be repeatedly formed by the same method as described above via the base insulating film 102.

【0171】このように、複数の配線層を形成しても、
配線間容量などの電気的性能を劣化させるおそれは殆ど
ない。したがって、処理能力の高い半導体装置、ひいて
はこの半導体装置を用いた処理能力の高い各種半導体デ
バイスを生産できる。
As described above, even if a plurality of wiring layers are formed,
There is almost no risk of deteriorating the electrical performance such as the capacitance between wirings. Therefore, a semiconductor device having a high processing capability, and various semiconductor devices having a high processing capability using the semiconductor device can be produced.

【0172】(第6の実施形態)図5は、本発明の第6
の実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す断面図で
ある。本実施形態が第5の実施形態と異なる点は、下地
絶縁膜102としてポリメチルシロキサン膜を用いるこ
とにある。
(Sixth Embodiment) FIG. 5 shows a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device according to the embodiment. This embodiment is different from the fifth embodiment in that a polymethylsiloxane film is used as the base insulating film 102.

【0173】まず、図5(a)に示すように、半導体基
板101の表面上に、下地絶縁膜102を形成する。こ
こでは、下地絶縁膜102としてポリメチルシロキサン
膜を用いる。
First, as shown in FIG. 5A, a base insulating film 102 is formed on a surface of a semiconductor substrate 101. Here, a polymethylsiloxane film is used as the base insulating film 102.

【0174】以下、このポリメチルシロキサン膜を形成
する工程を、工程1−4に細分化して詳細に説明する。
Hereinafter, the step of forming the polymethylsiloxane film will be described in detail by dividing it into steps 1-4.

【0175】工程1:ポリメチルシロキサン膜の膜材
料、もしくはその前駆体としてのポリメチルシロキサン
を溶媒に溶解させたワニスを、半導体基板1の表面上に
塗布する。ワニスの塗布の仕方は、例えば第5の実施形
態の工程1と同じである。
Step 1: A varnish obtained by dissolving a polymethylsiloxane film material or a polymethylsiloxane as a precursor thereof in a solvent is applied on the surface of the semiconductor substrate 1. The method of applying the varnish is the same as, for example, the step 1 of the fifth embodiment.

【0176】工程2:半導体基板1を、図5(a)に示
すように、そのワニスが塗布された表面を上向きにした
姿勢でホットプレート107上に載置する。その後、ワ
ニスの温度が約80℃に保持されるようにホットプレー
ト107の温度を調節して、ワニスを半導体基板1ごと
加熱するとともに、この状態を約1分間保持する。これ
によりワニスに1回目の加熱処理を施す。
Step 2: As shown in FIG. 5A, the semiconductor substrate 1 is placed on the hot plate 107 with its varnish applied surface facing upward. Thereafter, the temperature of the hot plate 107 is adjusted so that the temperature of the varnish is maintained at about 80 ° C., the varnish is heated together with the semiconductor substrate 1, and this state is maintained for about 1 minute. Thereby, the varnish is subjected to the first heat treatment.

【0177】工程3:半導体基板101をホットプレー
ト107上に載置した状態のまま、ワニスの温度が約2
00℃に保持されるようにホットプレート107の温度
を調節して、ワニスを半導体基板101ごと加熱すると
ともに、この状態を約1分間保持する。これによりワニ
スに2回目の加熱処理を施す。
Step 3: With the semiconductor substrate 101 placed on the hot plate 107, the temperature of the varnish is reduced to about 2
The temperature of the hot plate 107 is adjusted so as to be maintained at 00 ° C., and the varnish is heated together with the semiconductor substrate 101, and this state is maintained for about one minute. Thus, the varnish is subjected to a second heat treatment.

【0178】工程4:半導体基板101をホットプレー
ト107上に載置した状態のまま、ワニスの温度が約4
00℃に保持されるようにホットプレート107の温度
を調節して、ワニスを半導体基板101ごと加熱すると
ともに、この状態を約30分間保持する。これによりワ
ニスに3回目の加熱処理を行う。
Step 4: With the semiconductor substrate 101 placed on the hot plate 107, the temperature of the varnish is set to about 4
The temperature of the hot plate 107 is adjusted so as to be maintained at 00 ° C., and the varnish is heated together with the semiconductor substrate 101, and this state is maintained for about 30 minutes. Thus, the varnish is subjected to a third heat treatment.

【0179】以上説明した工程2−4の加熱処理によっ
て、工程1において半導体基板1上に塗布されたワニス
に含まれる溶媒は揮発(蒸発)され、除去される。これ
により、ワニス(塗布膜)は半導体基板101上に固定
される。
The solvent contained in the varnish applied on the semiconductor substrate 1 in step 1 is volatilized (evaporated) and removed by the heat treatment in step 2-4 described above. As a result, the varnish (coating film) is fixed on the semiconductor substrate 101.

【0180】以上説明した工程1−4の後、第5の実施
形態と同様に、下地絶縁膜102の表面に配線溝を形成
し、その内部にバリアメタル103およびCu配線10
4を形成し、図5(a)に示した構造が得られる。
After the above-described steps 1-4, a wiring groove is formed in the surface of the underlying insulating film 102 and the barrier metal 103 and the Cu wiring
4 is obtained, and the structure shown in FIG. 5A is obtained.

【0181】次に、図5(b)に示すように、下地絶縁
膜102、バリアメタル103、およびCu配線104
の表面上にシリコン窒化膜105を形成し、第1層半導
体基板108を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, the base insulating film 102, the barrier metal 103, and the Cu wiring 104
A silicon nitride film 105 is formed on the surface of the substrate, and a first layer semiconductor substrate 108 is formed.

【0182】その後、図5(c)に示すように、層間絶
縁膜106(ポリメチルシロキサン膜)を、第5の実施
形態と同様に加熱作業と電子線照射作業を併用して、シ
リコン窒化膜105の表面上に形成し、半導体装置10
9を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the interlayer insulating film 106 (polymethylsiloxane film) is formed by using a silicon nitride film by heating and electron beam irradiation in a similar manner to the fifth embodiment. 105 on the surface of the semiconductor device 10
9 is formed.

【0183】このようにして得られた半導体装置109
を光学顕微鏡を用いて観察したところ、Cu配線104
の表面の酸化は認められなかった。
The semiconductor device 109 obtained as described above
Was observed using an optical microscope, and Cu wiring 104
No oxidation of the surface was observed.

【0184】また、工程2−4を行っている間、これら
の工程に続く層間絶縁膜106の形成までの各工程を行
っている間、ならびにそれらの工程が終了した後におい
て、下地絶縁膜102(ポリメチルシロキサン膜)、バ
リアメタル103、Cu配線104、シリコン窒化膜1
05、および層間絶縁膜106(ポリメチルシロキサン
膜)の剥がれは一切観察されなかった。
Also, while performing Steps 2-4, while performing each of the following steps up to the formation of the interlayer insulating film 106, and after completing these steps, the base insulating film 102 (Polymethylsiloxane film), barrier metal 103, Cu wiring 104, silicon nitride film 1
05, and peeling of the interlayer insulating film 106 (polymethylsiloxane film) were not observed at all.

【0185】また、Cu配線104の抵抗値を測定した
ところ、その大きさは層間絶縁膜106を形成する前と
後で略同じ大きさであった。さらに、層間絶縁膜106
に対して、CMPプロセスを施したところ、層間絶縁膜
106の剥がれは生じなかった。
When the resistance value of the Cu wiring 104 was measured, the size was substantially the same before and after the formation of the interlayer insulating film 106. Further, the interlayer insulating film 106
On the other hand, when the CMP process was performed, the interlayer insulating film 106 did not peel off.

【0186】本実施形態でも第5の実施形態と同様の効
果が得られる。さらに、本実施形態によれば、下地絶縁
膜102としてポリメチルシロキサン膜を用いているの
で、半導体装置109の比誘電率をより低下させること
ができる。すなわち、半導体装置109の配線容量をよ
り低減させて、配線抵抗と線間容量との積をより小さく
できる。これにより、半導体装置109、ひいては半導
体装置109を用いた各種デバイスの動作速度をより向
上できる。
In the present embodiment, the same effects as in the fifth embodiment can be obtained. Further, according to the present embodiment, since the polymethylsiloxane film is used as the base insulating film 102, the relative dielectric constant of the semiconductor device 109 can be further reduced. That is, the wiring capacitance of the semiconductor device 109 can be further reduced, and the product of the wiring resistance and the line capacitance can be further reduced. Accordingly, the operation speed of the semiconductor device 109 and, eventually, various devices using the semiconductor device 109 can be further improved.

【0187】(第7の実施形態)次に、本発明の第7の
実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明す
る。本実施形態の製造工程を示す断面図は、第6の実施
形態のそれと同じなので、図5を参照して本実施形態の
製造方法を説明する。本実施形態が第5の実施形態と異
なる点は、下地絶縁膜102としてポリメチルシロキサ
ン膜を用い、かつ該ポリメチルシロキサン膜を加熱作業
と電子線照射作業を併用して形成することにある。
(Seventh Embodiment) Next, a method of manufacturing a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention will be described. Since the cross-sectional view showing the manufacturing process of this embodiment is the same as that of the sixth embodiment, the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment is different from the fifth embodiment in that a polymethylsiloxane film is used as the base insulating film 102, and the polymethylsiloxane film is formed by using both a heating operation and an electron beam irradiation operation.

【0188】図5(a)に示すように、半導体基板10
1の表面上に下地絶縁膜102を形成する。本実施形態
では、下地絶縁膜102としてポリメチルシロキサン膜
を形成する。上記ポリメチルシロキサン膜の形成方法
は、第5の実施形態において説明した、層間絶縁膜10
5としてのポリメチルシロキサン膜の形成方法と同様
に、加熱作業と電子線照射作業を併用して形成される。
As shown in FIG. 5A, the semiconductor substrate 10
The base insulating film 102 is formed on the surface of the substrate 1. In this embodiment, a polymethylsiloxane film is formed as the base insulating film 102. The method of forming the polymethylsiloxane film is the same as that of the interlayer insulating film 10 described in the fifth embodiment.
Similarly to the method of forming the polymethylsiloxane film of No. 5, the film is formed by using both the heating operation and the electron beam irradiation operation.

【0189】続いて、下地絶縁膜102の表面側の所定
の箇所に、所望する大きさおよび形状の配線溝を形成
し、その後、周知のCMPプロセスにより、上記配線溝
の内部をバリアメタル103およびCu配線104で埋
めるともに、下地絶縁膜102(ポリメチルシロキサン
膜)、バリアメタル103、およびCu配線104の表
面を平坦にする。
Subsequently, a wiring groove having a desired size and shape is formed at a predetermined position on the front surface side of the base insulating film 102, and thereafter, the inside of the wiring groove is formed into a barrier metal 103 and a well by a well-known CMP process. The surface of the base insulating film 102 (polymethylsiloxane film), the barrier metal 103, and the surface of the Cu wiring 104 are flattened while filling with the Cu wiring 104.

【0190】次に、図5(b)に示すように、下地絶縁
膜102、バリアメタル103およびCu配線104の
表面上にシリコン窒化膜105を形成し、第1層半導体
基板108を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, a silicon nitride film 105 is formed on the surfaces of the base insulating film 102, the barrier metal 103 and the Cu wiring 104, and a first layer semiconductor substrate 108 is formed.

【0191】次に、図5(c)に示すように、低誘電率
の層間絶縁膜106としてのポリメチルシロキサン膜
を、前述した第5の実施形態と同様に加熱作業と電子線
照射作業を併用して、シリコン窒化膜105の表面上に
形成し、半導体装置109を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, a polymethylsiloxane film as the low-dielectric-constant interlayer insulating film 106 is heated and irradiated with an electron beam in the same manner as in the fifth embodiment. Together, they are formed on the surface of the silicon nitride film 105 to form the semiconductor device 109.

【0192】以上説明した層間絶縁膜106としてのポ
リメチルシロキサン膜の形成までが終了した後、得られ
た半導体装置109を光学顕微鏡を用いて観察したとこ
ろ、Cu配線104の表面の酸化は認められなかった。
After the formation of the polymethylsiloxane film as the interlayer insulating film 106 described above was completed, the obtained semiconductor device 109 was observed with an optical microscope. As a result, oxidation of the surface of the Cu wiring 104 was observed. Did not.

【0193】また、前記各工程を行っている間、および
前記各工程が終了した後において、下地絶縁膜102
(ポリメチルシロキサン膜)、バリアメタル103、C
u配線104、シリコン窒化膜105、および層間絶縁
膜106(ポリメチルシロキサン膜)の剥がれは一切観
察されなかった。また、Cu配線104の抵抗値を測定
したところ、その大きさは層間絶縁膜106を形成する
前と後で略同じ大きさであった。さらに、ポリメチルシ
ロキサン膜に対して、CMP法を行ったところ、その剥
がれは生じなかった。
[0193] Also, during the execution of each of the above steps and after the completion of each of the above steps, the underlying insulating film 102 is formed.
(Polymethylsiloxane film), barrier metal 103, C
Peeling of the u wiring 104, the silicon nitride film 105, and the interlayer insulating film 106 (polymethylsiloxane film) was not observed at all. When the resistance value of the Cu wiring 104 was measured, the size was substantially the same before and after the formation of the interlayer insulating film 106. Further, when the polymethylsiloxane film was subjected to the CMP method, the peeling did not occur.

【0194】本実施形態によれば、下地絶縁膜102と
してのポリメチルシロキサン膜を加熱作業と電子線照射
とを併用して形成することにより、第6の実施形態より
も比誘電率が低いポリメチルシロキサン膜を形成でき
る。これにより、半導体装置109の配線容量をさらに
低減でき、配線抵抗と線間容量との積をより小さくでき
る。その結果、半導体装置109、ひいてはこの半導体
装置109を用いた各種デバイスの動作速度をより向上
できる。
According to the present embodiment, by forming the polymethylsiloxane film as the base insulating film 102 by using both the heating operation and the electron beam irradiation, the polymethylsiloxane film having a lower dielectric constant than the sixth embodiment can be obtained. A methylsiloxane film can be formed. Thus, the wiring capacitance of the semiconductor device 109 can be further reduced, and the product of the wiring resistance and the line capacitance can be further reduced. As a result, the operation speed of the semiconductor device 109, and furthermore, various devices using the semiconductor device 109 can be further improved.

【0195】また、本実施形態によれば、下地絶縁膜1
02としてのポリメチルシロキサン膜を加熱作業と電子
線照射とを併用して形成することにより、上記ポリメチ
ルシロキサン膜、ひいてはこのポリメチルシロキサン膜
を含む半導体装置109を短時間で形成できる。したが
って、半導体装置109、ひいてはこの半導体装置10
9を用いた各種デバイスの生産効率を向上できる。
Further, according to the present embodiment, the base insulating film 1
By forming the polymethylsiloxane film 02 by using both the heating operation and the electron beam irradiation, the above-mentioned polymethylsiloxane film, and furthermore, the semiconductor device 109 including the polymethylsiloxane film can be formed in a short time. Therefore, the semiconductor device 109 and, consequently, the semiconductor device 10
9 can improve the production efficiency of various devices.

【0196】以上説明したように、第5−7の実施形態
の半導体装置の製造方法は、Cu配線を有する半導体装
置の製造方法に関し、特に、電子線照射を行う低誘電率
の層間絶縁膜の形成工程を含むものである。そのため、
第5−7の実施形態の半導体装置の製造方法は、EBキ
ュアSOG膜によるCuインテグレーションと称するこ
とができる。
As described above, the method for fabricating a semiconductor device according to the fifth to seventh embodiments relates to a method for fabricating a semiconductor device having Cu wiring, and particularly relates to a method for fabricating a low dielectric constant interlayer insulating film to be subjected to electron beam irradiation. It includes a forming step. for that reason,
The method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth to seventh embodiments can be referred to as Cu integration using an EB-cured SOG film.

【0197】なお、第5−7の実施形態においても、第
1の実施形態と同様に、少なくとも1つ以上のパラメー
タを変動させることで、第1の実施形態と同様の効果が
得られる。
In the fifth to seventh embodiments, as in the first embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained by changing at least one parameter.

【0198】(第8の実施形態)本発明者等の研究によ
れば、上記実施形態のように加熱と電子線照射を使って
形成されたポリメチルシロキサン膜は、外部から光を与
えると、蛍光を発することが分かった。その理由は、加
熱作業と電子線照射作業とを同時に行うことによって、
ポリメチルシロキサン膜中に、有機樹脂膜の構造で見ら
れるようなC−C結合が形成されたからだと考えられ
る。
(Eighth Embodiment) According to the study of the present inventors, the polymethylsiloxane film formed by heating and electron beam irradiation as in the above embodiment can be obtained by applying light from the outside. It was found to emit fluorescence. The reason is that by performing heating work and electron beam irradiation work at the same time,
This is presumably because CC bonds as formed in the structure of the organic resin film were formed in the polymethylsiloxane film.

【0199】本実施形態では、このようなポリメチルシ
ロキサン膜の性質を利用して、ポリメチルシロキサン膜
の面内のキュアの均一性を評価する方法について説明す
る。
In the present embodiment, a method for evaluating the uniformity of the in-plane cure of the polymethylsiloxane film using such properties of the polymethylsiloxane film will be described.

【0200】まず、第1の実施形態の工程1−4を行
い、厚さ1μmのポリメチルシロキサン膜を形成する。
工程4における電子線エネルギーが6keVであること
を除いて成膜条件は同じである。
First, steps 1-4 of the first embodiment are performed to form a 1 μm-thick polymethylsiloxane film.
The film forming conditions are the same except that the electron beam energy in step 4 is 6 keV.

【0201】次に、ポリメチルシロキサン膜上の94個
の箇所に、514.5nmのAr+レーザーを照射す
る。このとき、ポリメチルシロキサン膜の上記94の箇
所から発せられる蛍光の強度を計測する。図6にその測
定結果を示す。そして、これらの蛍光の強度のばらつき
から、ポリメチルシロキサン膜の面内のキュアの均一性
を評価する。蛍光の強度のばらつきが小さいほど均一性
は高く、逆に蛍光の強度のばらつきが大きいほど均一性
は低いことになる。
Next, Ar + laser of 514.5 nm is irradiated to 94 places on the polymethylsiloxane film. At this time, the intensity of the fluorescence emitted from the above-mentioned 94 points of the polymethylsiloxane film is measured. FIG. 6 shows the measurement results. Then, the uniformity of the in-plane cure of the polymethylsiloxane film is evaluated from the variation in the intensity of the fluorescence. The smaller the variation in the intensity of the fluorescent light, the higher the uniformity. Conversely, the larger the variation in the intensity of the fluorescent light, the lower the uniformity.

【0202】(第9の実施形態)本実施形態が第8の実
施形態と異なる点は、ポリメチルシロキサン膜から発せ
られる蛍光の強度分布から、ポリメチルシロキサン膜の
膜厚分布を評価することにある。
(Ninth Embodiment) This embodiment is different from the eighth embodiment in that the thickness distribution of the polymethylsiloxane film is evaluated from the intensity distribution of the fluorescence emitted from the polymethylsiloxane film. is there.

【0203】まず、第1の実施形態の工程1−4を行
い、厚さ1μmのポリメチルシロキサン膜を形成する。
工程4における電子線エネルギーは第8の実施形態のそ
れと同じである。
First, Steps 1-4 of the first embodiment are performed to form a 1 μm-thick polymethylsiloxane film.
The electron beam energy in step 4 is the same as that of the eighth embodiment.

【0204】次に、ポリメチルシロキサン膜上の94個
の箇所に、514.5nmのAr+レーザーを照射し、
ポリメチルシロキサン膜の上記94の箇所から発せられ
る蛍光の強度を計測する。
Next, Ar + laser of 514.5 nm was irradiated to 94 places on the polymethylsiloxane film,
The intensity of the fluorescence emitted from the above-mentioned 94 points of the polymethylsiloxane film is measured.

【0205】ポリメチルシロキサン膜から発せられる蛍
光の強度とポリメチルシロキサン膜のシュリンク率との
間には関係があるので、予めその関係を求めておく。そ
の一例を図7に示す。蛍光を発した部分の実際の膜厚
は、ポリメチルシロキサン膜の設計膜厚(ここでは1μ
m)と、その部分での蛍光の強度に対応したシュリンク
率との積になる。
Since there is a relationship between the intensity of the fluorescence emitted from the polymethylsiloxane film and the shrinkage of the polymethylsiloxane film, the relationship is determined in advance. An example is shown in FIG. The actual film thickness of the portion emitting the fluorescence is the designed film thickness of the polymethylsiloxane film (here, 1 μm).
m) and the shrink rate corresponding to the intensity of the fluorescence at that portion.

【0206】したがって、上記94の箇所のそれぞれに
ついて、設計膜厚と蛍光の強度に対応したシュリンク率
との積を計算することにより、ポリメチルシロキサン膜
の膜厚分布を評価することができるようになる。
Therefore, the thickness distribution of the polymethylsiloxane film can be evaluated by calculating the product of the designed film thickness and the shrinkage ratio corresponding to the intensity of the fluorescent light at each of the 94 points. Become.

【0207】(第10の実施形態)本実施形態が第9の
実施形態と異なる点は、ポリメチルシロキサン膜の成膜
中に、ポリメチルシロキサン膜の膜厚分布を評価するこ
とにある。
(Tenth Embodiment) This embodiment is different from the ninth embodiment in that the thickness distribution of the polymethylsiloxane film is evaluated during the formation of the polymethylsiloxane film.

【0208】まず、第1の実施形態の工程1−3を行
う。
First, step 1-3 of the first embodiment is performed.

【0209】次に、第1の実施形態の工程4を行うとと
もに、成膜途中のポリメチルシロキサン膜上の94個の
箇所に、514.5nmのAr+ レーザーを照射する。
そして、第9の実施形態で述べた方法により、成膜途中
のポリメチルシロキサン膜の膜厚分布を評価する。すな
わち、膜厚をモニターしながら、ポリメチルシロキサン
膜の成膜を行う。モニターの結果、膜厚分布が所定通り
にならないようであれば、例えば、成膜途中で成膜条件
を変更するか、あるいは成膜を中止する。
Next, while performing Step 4 of the first embodiment, 94+ portions of the polymethylsiloxane film being formed are irradiated with Ar + laser of 514.5 nm.
Then, the film thickness distribution of the polymethylsiloxane film during film formation is evaluated by the method described in the ninth embodiment. That is, a polymethylsiloxane film is formed while monitoring the film thickness. As a result of monitoring, if the film thickness distribution does not become the predetermined distribution, for example, the film forming conditions are changed during the film formation or the film formation is stopped.

【0210】(第11の実施形態)本実施形態では、ポ
リメチルシロキサン膜からの発光を位置合わせに利用す
る方法について説明する。
(Eleventh Embodiment) In this embodiment, a method of utilizing light emission from a polymethylsiloxane film for alignment will be described.

【0211】まず、第1の実施形態の工程1−3を行
う。
First, Step 1-3 of the first embodiment is performed.

【0212】次に、減圧雰囲気下で、半導体基板を40
0℃のホットプレートにより30分間加熱する。このと
き、図8に示すように、電子線遮光用マスク26を半導
体基板1の上方に配置し、半導体基板1の最上層に形成
されているポリメチルシロキサン膜27の周縁部のアラ
イメントマーク部のみに電子線24を照射する。このと
きの照射条件は、例えば、電子線エネルギー:6ke
V、全照射量:500μC/cm2 である。なお、第1
の実施形態と同様に、加熱処理しながら電子線照射処理
を行うときに、少なくとも1つ以上のパラメータを変動
させても良い。
Next, under a reduced pressure atmosphere, the semiconductor substrate is
Heat for 30 minutes on a 0 ° C. hot plate. At this time, as shown in FIG. 8, an electron beam light shielding mask 26 is arranged above the semiconductor substrate 1 and only the alignment mark portion at the peripheral edge of the polymethylsiloxane film 27 formed on the uppermost layer of the semiconductor substrate 1 is formed. Is irradiated with an electron beam 24. The irradiation condition at this time is, for example, electron beam energy: 6 ke
V, total irradiation dose: 500 μC / cm 2 . The first
Similarly to the above embodiment, when performing the electron beam irradiation processing while performing the heating processing, at least one or more parameters may be changed.

【0213】次に、ポリメチルシロキサン膜の成膜工程
後の、半導体基板1(ウェハ)の位置合わせ方法につい
て説明する。図8に示したように、ポリメチルシロキサ
ン膜の周縁部に沿って、514.5nmのAr+ レーザ
ーを照射する。このとき、Ar+レーザーがアライメン
トマーク部に照射されると、ポリメチルシロキサン膜は
蛍光を発する。したがって、蛍光が発せられた箇所を測
定することによって、半導体基板1(ウェハ)の位置が
求まり、位置合わせが可能となる。
Next, a method for aligning the semiconductor substrate 1 (wafer) after the step of forming the polymethylsiloxane film will be described. As shown in FIG. 8, an Ar + laser of 514.5 nm is irradiated along the periphery of the polymethylsiloxane film. At this time, when the alignment mark portion is irradiated with the Ar + laser, the polymethylsiloxane film emits fluorescence. Therefore, the position of the semiconductor substrate 1 (wafer) is determined by measuring the location where the fluorescence is emitted, and the alignment can be performed.

【0214】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではな
い。例えば、上記実施形態では、絶縁膜の例としてポリ
メチルシロキサン膜をあげたが、本発明はその他の絶縁
膜の成膜にも適用できる。例えば、膜中にSi−C結合
(一般的にはSi−CH3 結合)を持つ塗布有機シリコ
ン酸化膜(SOG)、有機膜、または塗布した溶液を熱
等により硬化し、絶縁化されるものがあげられる。別の
観点からは、加熱作業と電子線照射作業との併用によっ
て、短時間で成膜反応が進行し、かつ、品質が劣化しな
い材料を主成分とする絶縁膜であれば、使用可能であ
る。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above embodiment, a polymethylsiloxane film is given as an example of the insulating film, but the present invention can be applied to the formation of other insulating films. For example, a coated organic silicon oxide film (SOG) having a Si—C bond (generally a Si—CH 3 bond) in the film, an organic film, or a solution that is cured by heat or the like to be insulated. Is raised. From another viewpoint, a combined use of the heating operation and the electron beam irradiation operation allows a film forming reaction to proceed in a short time, and any insulating film containing a material whose quality does not deteriorate can be used. .

【0215】また、上記実施形態では、ワニスの塗布法
として、スピンコート法を用いたが、ノズルスキャン塗
布法等の他の塗布方法を用いても構わない。塗布法を用
いて絶縁膜を形成する際に、ワニスの温度を段階的に上
げて溶媒を揮発させる代わりに、ワニスを所定の減圧雰
囲気下に配置して溶媒を揮発させることにより、上記絶
縁膜を基板に固着させても構わない。
In the above embodiment, the spin coating method is used as the varnish coating method, but another coating method such as a nozzle scan coating method may be used. When forming the insulating film using a coating method, instead of evaporating the solvent by gradually increasing the temperature of the varnish, the varnish is placed in a predetermined reduced-pressure atmosphere to volatilize the solvent, thereby forming the insulating film. May be fixed to the substrate.

【0216】さらに、上記実施形態では、絶縁膜の例と
して低誘電率の層間絶縁膜をとりあげたが、本発明は、
ゲート絶縁膜等の他の絶縁膜にも可能である。
Further, in the above embodiment, an interlayer insulating film having a low dielectric constant is taken as an example of the insulating film.
Other insulating films such as a gate insulating film are also possible.

【0217】さらにまた、塗布膜の形成方法のシークエ
ンスは上記実施形態で示したものには限定されず、塗布
膜の種類や用途に応じて、熱処理+電子線照射処理の工
程を行う順番、熱処理および電子線照射処理を行う回
数、熱処理および電子線照射処理の条件は適宜変更する
ことが可能である。電子線照射の条件としては、例えば
電子線のエネルギー、照射線量、雰囲気、照射時の基板
温度があげられる。
Furthermore, the sequence of the method for forming the coating film is not limited to the sequence described in the above embodiment, and the order of performing the heat treatment + electron beam irradiation treatment step, the heat treatment In addition, the number of times of performing the electron beam irradiation treatment and the conditions of the heat treatment and the electron beam irradiation treatment can be appropriately changed. Conditions for electron beam irradiation include, for example, electron beam energy, irradiation dose, atmosphere, and substrate temperature during irradiation.

【0218】その他、ワニスの加熱温度および加熱時
間、雰囲気の減圧値など、諸々の設定値についても、同
様に、適宜変更することが可能である。すなわち、上記
諸々の設定値は、半導体装置の性能を、所望する水準に
到達させることができるものであれば、製造環境に応じ
て、種々様々な組み合わせに設定して構わない。
In addition, various set values such as the heating temperature and the heating time of the varnish, the reduced pressure value of the atmosphere, and the like can be similarly appropriately changed. That is, the above-mentioned various set values may be set in various combinations depending on the manufacturing environment as long as the performance of the semiconductor device can reach a desired level.

【0219】また、配線に用いられる材料は、Cu以外
でも構わない。配線の抵抗率が、半導体装置の動作速度
を妨げない程度に十分に低ければ良い。
Further, the material used for the wiring may be other than Cu. It is sufficient that the resistivity of the wiring is low enough not to hinder the operation speed of the semiconductor device.

【0220】さらに、上記実施形態には種々の段階の発
明が含まれており、開示される複数の構成要件における
適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例
えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成
要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄
で述べた課題を解決できる場合には、この構成要件が削
除された構成が発明として抽出され得る。
Further, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent elements are deleted from all the constituent elements described in the embodiment, if the problem described in the section of the problem to be solved by the invention can be solved, the constituent Can be extracted as an invention.

【0221】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。
In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0222】[0222]

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、誘
電率が低く、かつ十分な機械的強度を有する絶縁膜を備
えた半導体装置の製造方法を実現できるようになる。
As described above in detail, according to the present invention, a method of manufacturing a semiconductor device having an insulating film having a low dielectric constant and sufficient mechanical strength can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態で使用される電子線照射装置
を示す模式図
FIG. 2 is a schematic view showing an electron beam irradiation apparatus used in an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態および比較例(方法A−C)
により形成された各絶縁膜のFT−IRスペクトルを示
す図
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention and a comparative example (methods AC).
Showing the FT-IR spectrum of each insulating film formed by the method shown in FIG.

【図4】本発明の第5の実施形態に係る半導体装置の製
造工程を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第6および第7の実施形態に係る半導
体装置の製造工程を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the sixth and seventh embodiments of the present invention;

【図6】ポリメチルシロキサン膜のAr+ レーザーが照
射された箇所から発せられた蛍光の強度の計測結果を示
す図
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of the intensity of fluorescence emitted from a portion of the polymethylsiloxane film irradiated with an Ar + laser.

【図7】ポリメチルシロキサン膜から発せられる蛍光の
強度とポリメチルシロキサン膜のシュリンク率との間の
関係の一例を示す図
FIG. 7 is a diagram showing an example of a relationship between the intensity of fluorescence emitted from a polymethylsiloxane film and the shrinkage of the polymethylsiloxane film.

【図8】本発明の第11の実施形態で使用される電子線
照射装置を示す模式図
FIG. 8 is a schematic view showing an electron beam irradiation apparatus used in an eleventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板 2…下地絶縁膜 3…層間絶縁膜 4…バリアメタル 5…金属配線 21…処理室 22…電子線発生部 23…隔壁 24…電子線 25…ホットプレート 26…電子線遮光用マスク 27…ポリメチルシロキサン膜 101…半導体基板 102…下地絶縁膜 103…バリアメタル 104…Cu配線 105…シリコン窒化膜 106…層間絶縁膜 107…ホットプレート 108…第1層半導体基板 109…半導体装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate 2 ... Base insulating film 3 ... Interlayer insulating film 4 ... Barrier metal 5 ... Metal wiring 21 ... Processing chamber 22 ... Electron beam generating part 23 ... Partition wall 24 ... Electron beam 25 ... Hot plate 26 ... Electron beam shielding mask 27 ... polymethylsiloxane film 101 ... semiconductor substrate 102 ... underlying insulating film 103 ... barrier metal 104 ... Cu wiring 105 ... silicon nitride film 106 ... interlayer insulating film 107 ... hot plate 108 ... first layer semiconductor substrate 109 ... semiconductor device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 錬平 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 蓮沼 正彦 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 宮島 秀史 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F033 HH11 MM01 MM13 QQ48 RR04 RR06 RR23 RR25 SS04 SS22 WW01 WW03 WW04 WW05 WW06 WW07 XX17 XX24 5F058 AA02 AA10 AC03 AF04 AG01 AG10 AH02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Rinhei Nakata 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Masahiko Hasunuma 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Toshiba Yokohama Office (72) Inventor Hidefumi Miyajima 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Katsumi Okumura 1-1-1, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa (72) Nobuo Hayasaka, No. 8 Shinsugitacho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 5F033 HH11 MM01 MM13 QQ48 RR04 RR06 RR23 RR25 SS04 SS22 WW01 WW03 WW04 WW05 WW06 WW07 XX17 XX24 5F058 AA02 AA10 AC03 AF04 AG01 AG10 AH02

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理基板を用意する工程と、 前記被処理基板上に絶縁膜を形成する工程とを有し、 前記絶縁膜を形成する工程は、前記被処理基板上に前記
絶縁膜を構成する物質の前駆体もしくは該物質を含む絶
縁膜原料を塗布する工程と、反応容器内で前記被処理基
板を加熱しながら、前記絶縁膜原料に電子線を照射し、
前記絶縁膜原料を硬化する工程であって、前記絶縁膜原
料に前記電子線が照射されているときに、前記反応容器
内の圧力、前記被処理基板の温度、前記被処理基板が曝
露されるガス種、前記反応容器内に導入されるガスの流
量、前記被処理基板の位置、および前記被処理基板に単
位時間当たりに入射する電子の量のうちの少なくとも一
つを変動させる工程とを含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
A step of preparing a substrate to be processed; and a step of forming an insulating film on the substrate to be processed. The step of forming the insulating film includes forming the insulating film on the substrate to be processed. A step of applying a precursor of a constituent substance or an insulating film raw material containing the substance, and irradiating the insulating film raw material with an electron beam while heating the substrate to be processed in a reaction vessel;
A step of curing the insulating film raw material, wherein the pressure in the reaction vessel, the temperature of the processing target substrate, and the processing target substrate are exposed when the insulating film raw material is irradiated with the electron beam. Varying at least one of a gas type, a flow rate of a gas introduced into the reaction vessel, a position of the substrate to be processed, and an amount of electrons incident on the substrate to be processed per unit time. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項2】前記反応容器内の圧力を0Torrより大
きく400Torr以下の範囲で変動させることを特徴
とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the pressure in the reaction vessel is varied within a range of more than 0 Torr and not more than 400 Torr.
【請求項3】前記被処理基板の温度を200℃以上50
0℃以下の範囲で変動させ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。
3. The temperature of the substrate to be processed is 200 ° C. or more and 50 ° C. or more.
2. The method according to claim 1, wherein the temperature is varied within a range of 0 ° C. or less.
13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項4】前記被処理基板が曝露されるガス種の変動
を、酸素濃度が100ppm以下の窒素ガス、希ガス、
還元ガス、およびこれらの混合ガスのうちで変動させる
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。
4. The method according to claim 1, wherein a change in the type of gas to which the substrate to be processed is exposed is determined by a nitrogen gas, a rare gas having an oxygen concentration of 100 ppm or less,
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method is varied among a reducing gas and a mixed gas thereof.
【請求項5】前記反応容器内に導入される、前記被処理
基板が曝露されるガスの流量を、0slmよりも大きく
25slm以下の範囲で変動させ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。
5. The semiconductor according to claim 1, wherein the flow rate of the gas to be exposed to the substrate to be processed, which is introduced into the reaction vessel, is changed in a range of more than 0 slm and 25 slm or less. Device manufacturing method.
【請求項6】前記被処理基板の位置を、前記電子線を発
生する電子線発生部からの距離が50mm以上120m
m以下の範囲で変動させ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。
6. A position of the substrate to be processed, wherein a distance from an electron beam generating unit for generating the electron beam is 50 mm or more and 120 m or more.
2. The method according to claim 1, wherein the value is varied within a range of not more than m.
【請求項7】前記被処理基板に単位時間あたりに入射す
る電子の量を、4μC/cm2 ・sec以上10μC/
cm2 ・sec以下の範囲で変動させることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
7. An amount of electrons incident on the substrate to be processed per unit time is 4 μC / cm 2 · sec or more and 10 μC / cm 2.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the variation is performed in a range of not more than cm 2 · sec.
【請求項8】前記絶縁膜原料を硬化する工程の前に前記
反応容器内で行われる前熱処理および前記絶縁膜原料を
硬化する工程の後に前記反応容器内で行われる後熱処理
の少なくとも一方をさらに含み、かつ前記前熱処理およ
び前記後熱処理の少なくとも一方が行われているとき
に、前記反応容器内の圧力、前記被処理基板の温度、前
記被処理基板が曝露されるガス種、前記反応容器内に導
入されるガスの流量、および前記被処理基板の位置のう
ちの少なくとも一つを変動させ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。
8. A method according to claim 1, wherein at least one of a pre-heat treatment performed in the reaction vessel before the step of curing the insulating film material and a post-heat treatment performed in the reaction vessel after the step of curing the insulating film material is further performed. And the pressure in the reaction container, the temperature of the substrate to be processed, the gas type to which the substrate to be processed is exposed, and the inside of the reaction container when at least one of the pre-heat treatment and the post-heat treatment is performed. 2. The method according to claim 1, wherein at least one of a flow rate of a gas introduced into the substrate and a position of the substrate to be processed is changed.
【請求項9】前記前熱処理および前記後熱処理の少なく
とも一方が行われているときの、前記反応容器内の圧力
を、0Torrより大きく400Torr以下の範囲で
変動させ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。
9. The method according to claim 8, wherein the pressure in the reaction vessel when at least one of the pre-heat treatment and the post-heat treatment is being performed is changed within a range of more than 0 Torr and not more than 400 Torr. The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項10】前記前処理工程および後熱処理工程の少
なくとも一方が行われているときの、前記被処理基板の
温度を、200℃以上500℃以下の範囲で変動させる
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。
10. The method according to claim 1, wherein the temperature of the substrate to be processed is varied within a range of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less when at least one of the pre-treatment step and the post-heat treatment step is performed. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 8.
【請求項11】前記前熱処理および前記後熱処理の少な
くとも一方が行われているときの、前記被処理基板が曝
露されるガス種の変動を、酸素濃度が100ppm以下
の窒素ガス、希ガス、還元ガスおよびこれらの混合ガス
のうちで変動させ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。
11. The method according to claim 1, wherein at least one of the pre-heat treatment and the post-heat treatment is performed to determine a variation in a gas type to which the substrate is exposed. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the semiconductor device is varied among a gas and a mixed gas thereof.
【請求項12】前記前熱処理および前記後熱処理の少な
くとも一方が行われているときの、前記反応容器内に導
入される、前記被処理基板が曝露されるガスの流量を、
0slmよりも大きく25slm以下の範囲で変動させ
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。
12. The method according to claim 11, wherein at least one of said pre-heat treatment and said post-heat treatment is performed, wherein a flow rate of a gas introduced into said reaction vessel and exposed to said substrate to be processed is
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the variation is made in a range larger than 0 slm and 25 slm or less.
【請求項13】前記前熱処理および前記後熱処理の少な
くとも一方が行われているときの、前記被処理基板の位
置を、前記電子線を発生する電子線発生部からの距離が
50mm以上120mm以下の範囲で変動させることを
特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
13. When at least one of the pre-heat treatment and the post-heat treatment is performed, the position of the substrate to be processed is adjusted to a distance from an electron beam generator for generating the electron beam of 50 mm or more and 120 mm or less. 9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the method is varied within a range.
【請求項14】前記絶縁膜は、有機シリコン酸化膜であ
ることを特徴とする請求項1または8に記載の半導体装
置の製造方法。
14. The method according to claim 1, wherein the insulating film is an organic silicon oxide film.
【請求項15】前記絶縁膜は、ポリメチルシロキサン膜
であることを特徴とする請求項1または8に記載の半導
体装置の製造方法。
15. The method according to claim 1, wherein the insulating film is a polymethylsiloxane film.
【請求項16】前記絶縁膜の表面にCuを主成分とする
配線を埋め込む工程をさらに有することを特徴とする請
求項1または8に記載の半導体装置の製造方法。
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of burying a wiring containing Cu as a main component in a surface of said insulating film.
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