JP2008071894A - 成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理を行っても低い比誘電率を維持する低誘電率ＳｉＯＣＨ膜を提供する。
【解決手段】ＳｉＯＣＨ膜の成膜方法は、被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサをプラズマにより解離させる工程と、前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程とを含み、前記成膜工程は、室温以上、２００℃以下の温度で実行されることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は一般に絶縁膜の形成方法に係り、特にＳｉＯＣＨ膜の形成方法に関する。

最近の微細化された半導体装置では、基板上に形成された莫大な数の半導体素子を電気的に接続するのに、いわゆる多層配線構造が使われる。多層配線構造では、配線パターンを埋設した層間絶縁膜を多数積層し、一の層の配線パターンは、隣接する層の配線パターンと、あるいは基板中の拡散領域と、前記層間絶縁膜中に形成したコンタクトホールを介して相互接続される。

かかる微細化された半導体装置では、層間絶縁膜中において複雑な配線パターンが近接して形成されるため、層間絶縁膜中の寄生容量による電気信号の配線遅延が深刻な問題になる。

このため、特に最近のいわゆるサブミクロン、あるいはサブクォータミクロンと呼ばれる超微細化半導体装置では、多層配線構造を構成する層間絶縁膜として、比誘電率が４程度の従来のシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）の代わりに、比誘電率が３〜３．５程度のＦ添加シリコン酸化膜（ＳｉＯＦ膜）が用いられている。

しかし、ＳｉＯＦ膜では比誘電率の低減にも限界があり、このようなＳｉＯ₂ベースの絶縁膜では、設計ルール０．１μm以降の世代の半導体装置で要求される、３．０未満の比誘電率を達成するのは困難であった。

一方、比誘電率がより低い、いわゆる低誘電率（low-K）絶縁膜には様々な材料があるが、多層配線構造に使われる層間絶縁膜には、比誘電率が低いだけでなく、高い機械的強度と熱処理に対する安定性を備えた材料を備える必要がある。

ＳｉＯＣＨ膜は、十分な機械的強度を有し、かつ３．０未満の比誘電率を実現できる点で、次世代の超高速半導体装置に使われる低誘電率層間絶縁膜としてとして有望である。

従来、ＳｉＯＣＨ膜は、平行平板型プラズマ処理装置により形成できることが報告されている。

例えば非特許文献１は、平行平板型プラズマ処理装置中において環状あるいは直鎖状シロキサンをプリカーサに使い、ＳｉＯＣＨ膜を得ている。

また、環状シロキサンプリカーサを使ってＳｉＯＣＨ膜を形成した場合、膜中に残留する原料中のＳｉ−Ｏ環状シロキサンプリカーサにより、ＳｉＯＣＨ膜は低密度多孔質膜になり、膜の比誘電率が減少することが期待される。
Hayashi, Y., etal., Proc IEEE IITC2004, p.225

しかし、これら従来のＳｉＯＣＨ膜の成膜方法では、その成膜温度が３００℃以上と高く、比誘電率を下げるのが困難であり、このため、比誘電率を低下させるべく、成膜後に各種処理、例えば光照射、電子ビーム照射、プラズマ処理が行われている。

また環状シロキサンプリカーサを用いた成膜において、環構造を膜中に取り込み比誘電率を下げようとしても、成膜温度が３００℃以上の場合には、後述のように環構造の取り込みが十分でなく、比誘電率を下げられないといった問題が見出された。

本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、
ＳｉＯＣＨ膜の成膜方法であって、
被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサをプラズマにより解離させる工程と、
前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程と、
を含み、
前記成膜工程は、室温以上、２００℃以下の温度で実行されることを特徴とする成膜方法により、または
請求項２に記載したように、
前記成膜工程は、１００℃以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１記載の成膜方法により、または
請求項３に記載したように、
さらに前記ＳｉＯＣＨ膜を４００℃以下の温度に加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法により、または
請求項４に記載したように、
前記有機シロキサンプリカーサは、6員環構造を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の成膜方法により、または
請求項５に記載したように、
前記プラズマは、前記有機シロキサンプリカーサにマイクロ波を導入することにより発生させられることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の成膜方法により、または
請求項６に記載したように、
前記マイクロ波は、前記プロセス空間中に、ラジアルラインスロットアンテナより、マイクロ波窓を透過して導入されることを特徴とする請求項５記載の成膜方法により、または
請求項７に記載したように、
汎用コンピュータにより基板処理装置を制御させ、前記基板処理装置にＳｉＯＣＨ膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記ＳｉＯＣＨ膜の成膜処理は、
被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサをプラズマにより解離させる工程と、
前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程と、
を含み、
前記成膜工程は、室温以上、２００℃以下の温度で実行されることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体により、解決する。

本発明によれば、被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサをプラズマにより解離させる工程と、前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程とを含むＳｉＯＣＨ膜の成膜方法において、前記成膜工程を、室温以上、２００℃以下の温度で実行することにより、被処理基板上にＳｉＯＣＨ膜が、プリカーサ中のシロキサン員環構造を高い割合で保存するように形成される。このようなシロキサン員環構造は、その後前記ＳｉＯＣＨ膜を半導体装置の製造工程において４００℃の温度で熱処理しても実質的に保存され、その結果、得られるＳｉＯＣＨ膜は密度が低く、低い比誘電率を有する好ましい特徴を示す。また、本発明により得られたＳｉＯＣＨ膜は、膜中にＳｉＯ環状構造を保存しながら、大きな弾性定数で特徴付けられる優れた機械的性質を示す。

［第１の実施形態］
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明で使われるマイクロ波プラズマ処理装置１０の構成を示す。ただし図１（Ａ）はマイクロ波プラズマ処理装置１０の断面図を、また図１（Ｂ）は前記マイクロ波プラズマ処理装置で使われるラジアルラインスロットアンテナの構成を示す。

図１（Ａ）を参照するに、マイクロ波プラズマ処理装置１０は排気ポート１１Ｄから排気される処理容器１１を有し、前記処理容器１１中には被処理基板１２を保持する保持台１３が形成されている。前記処理容器１１の均一な排気を実現するため、前記保持台１３の周囲にはリング状に空間１１Ｃが形成されており、前記排気ポート１１Ｄは前記空間１１Ｃに連通して形成されている。

前記処理容器１１上には、前記保持台１３上の被処理基板１２に対応する位置に、前記処理容器１１の外壁の一部として、低損失誘電体よりなるセラミックカバープレート１７がシールリング１６Ａを介して前記被処理基板１２に対面するように形成されている。

前記カバープレート１７は、前記処理容器１１上に設けられたリング状部材１４上に前記シールリング１６Ａを介して着座しており、前記リング状部材１４には、プラズマガス供給ポート１４Ａに連通した、前記リング状部材１４に対応したリング形状のプラズマガス通路１４Ｂが形成されている。さらに、前記リング状部材１４中には、前記プラズマガス通路１４Ｂに連通する複数のプラズマガス導入口１４Ｃが、前記被処理基板１２に対して軸対称に形成されている。

そこで前記プラズマガス供給ポート１４Ａに供給されたＡｒ，ＫｒやＸｅおよびＨ₂等のプラズマガスは、前記プラズマガス通路１４Ｂから前記導入口１４Ｃに供給され、前記導入口１４Ｃから前記処理容器１１内部の前記カバープレート１７直下の空間１１Ａに放出される。

前記処理容器１１上には、さらに前記カバープレート１７上に、図１（Ｂ）に示す放射面を有するラジアルラインスロットアンテナ３０が設けられている。

前記ラジアルラインスロットアンテナ３０は前記リング状部材１４上にシールリング１６Ｂを介して着座しており、外部のマイクロ波源（図示せず）に同軸導波管２１を介して接続されている。前記ラジアルラインスロットアンテナ３０は、前記マイクロ波源からのマイクロ波により、前記空間１１Ａに放出されたプラズマガスを励起する。

前記ラジアルラインスロットアンテナ３０は、前記同軸導波管２１の外側導波管２１Ａに接続された平坦なディスク状のアンテナ本体２２と、前記アンテナ本体２２の開口部に形成された、図１（Ｂ）に示す多数のスロット１８ａおよびこれに直交する多数のスロット１８ｂを形成された放射板１８とよりなり、前記アンテナ本体２２と前記放射板１８との間には、厚さが一定の誘電体板よりなる遅相板１９が挿入されている。また前記放射板１８には、同軸導波管２１を構成する中心導体２１Ｂが接続されている。前記アンテナ本体２２上には、冷媒通路２０Ａを含む冷却ブロック２０が設けられている。

かかる構成のラジアルラインスロットアンテナ３０では、前記同軸導波管２１から給電されたマイクロ波は、前記ディスク状のアンテナ本体２２と放射板１８との間を、半径方向に広がりながら進行するが、その際に前記遅相板１９の作用により波長が短縮される。そこで、このようにして半径方向に進行するマイクロ波の波長に対応して前記スロット１８ａおよび１８ｂを同心円状に、かつ相互に直交するように形成しておくことにより、円偏波を有する平面波を前記放射板１８に実質的に垂直な方向に放射することができる。

かかるラジアルラインスロットアンテナ３０を使うことにより、前記カバープレート１７直下の空間１１Ａに均一な高密度プラズマが形成される。このようにして形成された高密度プラズマは電子温度が低く、そのため被処理基板１２にダメージが生じることがなく、また処理容器１１の器壁のスパッタリングに起因する金属汚染が生じることもない。

図１のプラズマ処理装置１０では、さらに前記処理容器１１中、前記カバープレート１７と被処理基板１２との間に、外部の処理ガス源（図示せず）から前記処理容器１１中に形成された処理ガス通路２３および２４Ａを介して供給された処理ガスを放出する多数のノズル２４Ｂ（図２参照）を形成された導体構造物２４が形成されており、前記ノズル２４Ｂの各々は、供給された処理ガスを、前記導体構造物２４と被処理基板１２との間の空間１１Ｂに放出する。すなわち前記導体構造物２４は処理ガス供給部として機能する。前記処理ガス供給部を構成する導体構造物２４には、前記隣接するノズル２４Ｂと２４Ｂとの間に、図２に示すように前記空間１１Ａにおいて形成されたプラズマを前記空間１１Ａから前記空間１１Ｂに拡散により、効率よく通過させるような大きさの開口部２４Ｃが形成されている。

図２は、前記処理ガス供給部２４の底面図を示す。図２よりわかるように前記ノズル２４Ｂは前記処理ガス供給部２４の前記基板１２に対面する側に形成されており、前記カバープレート１７に面する側には形成されていない。

そこで、図１（Ａ），（Ｂ）のプラズマ処理装置１０において前記処理ガス供給部２４から前記ノズル２４Ｂを介して処理ガスを前記空間１１Ｂに放出した場合、放出された処理ガスは前記空間１１Ａにおいて形成された高密度プラズマにより励起され、前記被処理基板１２上に、一様なプラズマ処理が、効率的かつ高速に、しかも基板および基板上の素子構造を損傷させることなく、また基板を汚染することなく行われる。一方前記ラジアルラインスロットアンテナ３０から放射されたマイクロ波は、前記空間１１Aにプラズマが形成されている場合には、当該プラズマにより、またプラズマ着火時には導体よりなる前記処理ガス供給部２４により阻止され、被処理基板１２が損傷することはない。

図１（Ａ），（Ｂ）の基板処理装置１０では、前記空間１１Ａおよび１１Ｂがプロセス空間を形成するが、図２の処理ガス供給部２４を設けた場合、前記プロセス空間１１Ａでは主としてプラズマの励起が生じ、一方前記プロセス空間１１Ｂでは、処理ガスによる成膜が主として生じる。

図３（Ａ）は、図１（Ａ），（Ｂ）のプラズマ処理装置１０において前記プラズマガス導入口１４ＣからＡｒガスを導入することにより前記処理容器１１中のプロセス圧を約６７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に設定し、さらに前記ラジアルラインスロットアンテナ３０に２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚのマイクロ波を１．２７Ｗ／ｃｍ²のパワー密度で導入した場合に前記空間１１Ａおよび１１Ｂを含むプロセス空間中に生じる電子温度の分布を示す。ただし図１（Ａ）中、縦軸は電子温度を、横軸は前記カバープレート下面から測った距離を示す。

図３（Ａ）を参照するに、電子温度は前記カバープレート１７直下の領域において最も高く、マイクロ波周波数が２．４５ＧＨｚの場合には２．０ｅＶ、マイクロ波周波数が８．３ＧＨｚの場合にはおよそ１．８ｅＶであるのに対し、前記カバープレート１７から２０ｍｍ以上離れた、いわゆる拡散プラズマ領域では電子温度がほぼ一定で、１．０〜１．１ｅＶの値をとることがわかる。

このように、図１（Ａ），（Ｂ）のマイクロ波プラズマ処理装置１０では、非常に低い電子温度のプラズマを形成することができ、このような低い電子温度のプラズマを使って低いエネルギを要求されるプロセスを行うことができる。

図３（Ｂ）は、図１（Ａ），（Ｂ）のプラズマ処理装置１０において前記処理容器１１中に生じるプラズマ電子密度の分布を示す。

図３（Ｂ）を参照するに、図示の例は図３（Ａ）と同様に前記プラズマガス導入口１４ＣからＡｒガスを導入することにより前記処理容器１１中のプロセス圧を約６７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に設定し、さらに前記ラジアルラインスロットアンテナ３０に２．４５ＧＨｚまたは８．３ＧＨｚのマイクロ波を１．２７Ｗ／ｃｍ²のパワー密度で導入した場合についての結果を示すが、前記カバープレート１７の下面から６０〜７０ｍｍ程度の距離までは、周端数が２．４５ＧＨｚの場合であっても８．３ＧＨｚの場合であっても、１×１０¹²ｃｍ^-2の非常に高いプラズマ密度が実現されているのがわかる。

図４（Ａ）は、前記図１，２の基板処理装置を使って実行される本発明の第１の実施形態による成膜方法を示す。

図４（Ａ）を参照するに、シリコン基板８１が前記基板処理装置１０の処理容器１１中に、前記被処理基板１１として導入され、前記ガス導入口１４ＣよりＡｒガスを前記プロセス空間１１Ａ、１１Ｂに導入し、さらに前記ラジアルラインスロットアンテナ３０よりマイクロ波を導入することにより、前記プロセス空間１１ＡにＡｒプラズマを形成する。

さらに前記プロセス空間１１Ｂに前記処理ガス供給部２４より、図５に示すシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサ、例えば１，３，５トリメチル２，４，６トリビニルシクロトリシロキサン（Ｖ３Ｄ３）のような６員環構造の有機シロキサンプリカーサを導入し、前記プロセス空間１１Ｂにおける前記有機シロキサンプリカーサの前記Ａｒプラズマによる解離反応

により、図４（Ｂ）に示すように前記シリコン基板８１上にＳｉＯＣＨ膜８２を堆積させる。図５よりわかるように、このようなシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサーカーサは、例えば径が０．３５ｎｍの、非常に微細な空孔を員環構造の中心に含んでいる。

さらに、本実施形態では、このようにして形成されたＳｉＯＣＨ膜８２に対し、図４（Ｃ）の工程において、半導体装置の製造工程において一般的に使われる４００℃の熱処理を行う。

図６は、本実施形態によるＳｉＯＣＨ膜８２のラマンスペクトルを示す図、図７は、同じく本実施形態によるＳｉＯＣＨ膜８２のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。ただし図６，図７において前記ＳｉＯＣＨ膜８２は４０ｍＴｏｒｒの圧力下、前記ＡｒガスおよびＶ３Ｄ３プリカーサを、それぞれ１５８ｓｃｃｍおよび８５．３ｓｃｃｍの流量で供給し、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波を９００Ｗのパワーで供給することにより形成している。

図６は、前記ＳｉＯＣＨ膜８２を１００℃，２００℃および４００℃で成膜した場合（図４（Ｂ）の工程の状態）のＦＴＩＲスペクトルを示しており、一方図７は、前記ＳｉＯＣＨ膜８２を１００℃および３５０℃で成膜した場合（図４（Ｂ）の工程の状態）、および１００℃で成膜したＳｉＯＣＨ膜８２をさらに４００℃の温度で熱処理した場合（図４（Ｃ）の工程の状態）のラマンスペクトルを示している。

図６を参照するに、前記ＳｉＯＣＨ膜８２を２００℃以下の温度で成膜した場合には、Ｓｉ−Ｏ−ＳｉサブオキサイドおよびＳｉ−Ｏ−Ｓｉネットワークに対応する吸収が生じており、図４（Ｂ）の状態では前記ＳｉＯＣＨ膜８２の膜中に、原料として使われた前記プリカーサの６員環構造が実質的に保存されているのが示唆される。また膜中に含まれるＳｉ−ＣＨ₃結合の数は、成膜温度と共に減少するのがわかる。

また図７のラマンスペクトルより、１００℃で成膜されたＳｉＯＣＨ膜８２では、約６００ｃｍ^-1の波数において、前記プリカーサの６員環構造に起因すると考えられる強い吸収が見られるが、このような１００℃で成膜したＳｉＯＣＨ膜８２では、さらに成膜後、４００℃で熱処理を行った場合でも、上記吸収ピークが明確に観測され、膜中に実質的な量の６員環構造が残留しているのが示される。これに対し、３５０℃で成膜したＳｉＯＣＨ膜８２では、上記プリカーサの６員環構造に起因する吸収は、存在はしているが、不明瞭になっている。図７では、様々な試料のラマンスペクトルを、波数５００ｃｍ^-1のＳｉ−Ｏ−Ｓｉネットワークのピークを使って規格化して示していることに注意すべきである。

このようにして形成したＳｉＯＣＨ膜８２に対して比誘電率および弾性率を測定したところ、成膜温度を３５０℃とした場合、比誘電率が２．７６で弾性率が５．９０ＧＰａであるのに対し、成膜温度を１００℃とした場合には、比誘電率が２．６０で、弾性率が２．８６ＧＰａであるのが確認された。

図８は、このようにして形成されたＳｉＯＣＨ膜８２の、前記図４（Ｂ）の状態における屈折率に対する成膜温度の効果を示す。

図８を参照するに、前記ＳｉＯＣＨ膜８２の成膜温度が２００℃以下であると、膜の屈折率は約１．４６であり、低い膜密度のＳｉＯＣＨ膜が形成されているのに対し、成膜温度が２００℃を超えると、膜の屈折率、従って膜密度が増大するのがわかる。

図８より、このようなＳｉＯＣＨ膜８２を低い比誘電率で形成しようとするならば、成膜温度を２００℃以下に設定するのが好ましいことがわかる。一方、図１，２の基板処理装置を使った場合、前記ＳｉＯＣＨ膜８２の成膜は室温においても可能である。

このように、本発明は被処理基板上にＳｉＯＣＨ膜８２を、員環構造を有する有機シロキサンプリカーサを原料としたプラズマＣＶＤ法により、低い比誘電率で形成することを可能とする。このようにして低い温度で成膜されたＳｉＯＣＨ膜は、先に図７のラマンスペクトルに示したように、その後の熱処理に対して安定で、膜中に、膜密度、従って膜の比誘電率を低下させる効果を奏する原料中の員環構造を、安定に保存することができる。

［変形例］
なお本実施形態において、図１，２の基板処理装置１０を、図９に示す基板処理装置１０Ａのように変形することも可能である。ただし図９中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図９を参照するに、基板処理装置１０Ａではプロセス空間１１Ａとプロセス空間１１Ｂがシャワープレート３４により隔てられており、前記シャワープレート３４中には、径が例えば５ｍｍの多数の開口部３４Ａが形成されている。前記開口部３４Ａは、絶縁部材３４ｂにより側壁部が画成されており、前記プロセス空間１１Ｂを排気することにより、前記プロセス空間１１Ａで形成された希ガスラジカルが前記プロセス空間１１Ｂに、前記開口部３４Ａを通って供給される。

さらに前記シャワープレート３４は内部空間３４Ｂを有する中空部材よりなり、ガス供給ポート３４Ｃより有機シロキサンガスなどの処理ガスが前記内部空間３４Ｂに供給される。

前記シャワープレート３４には、前記内部空間３４Ｂと前記プロセス空間１１Ｂを連通する、径が例えば０．５〜１ｍｍの小さな開口部３４ａが多数形成されており、前記内部空間３４Ｂに供給された前記処理ガスは、前記開口部３４ａを通って、前記プロセス空間１１Ｂに供給される。

前記基板処理装置１０Ａでは、前記空間１１Ａと空間１１Ｂを連通する開口部３４Ａが、先に図１として示した処理装置１０の開口部２４Ｃより小さいので、前記空間１１Ｂから空間１１Ａへ処理ガスが逆拡散することが防止される。これにより前記空間１１Ａ内において、プラズマと処理ガスの反応が防止され、パーティクルの発生を大幅に低減することができる。

そこで、前記プロセス空間１１Ｂに供給された処理ガスは、前記開口部３４Ａを通って前記プロセス空間１１Ｂに供給された希ガスラジカルにより活性化され、被処理基板１２上に前記ＳｉＯＣＨ膜の堆積を生じる。

図９の変形例では、前記被処理基板１２がプラズマに曝露されることがなく、低誘電率膜をダメージなく成膜することが可能となる。

なお本実施形態において、前記有機シロキサンプリカーサは図５に示す特定の６員環材料に限定されることはなく、本発明は、例えば図１０に示す１，３，５，７テトラメチル２，４，６，８テトラビニルシクロテトラシロキサン（Ｖ４Ｄ４）として知られる８員環の有機シロキサンプリカーサ、あるいはその他の員環構造を有する有機シロキサンプリカーサなどにも適用可能である。また本発明の成膜工程は、図１，２の基板処理装置に限定されるものではなく、他の平行平板型やＩＣＰ型などの基板処理装置を使って実行することも可能である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造方法を、図１１Ａ〜図１１Ｈを参照しながら説明する。

図１１Ａを参照するに、図示を省略したシリコン基板上に形成された層間絶縁膜９１中には、ＴａあるいはＴａＮなどのバリアメタル膜９１ａを介してＣｕパターン９１ｂが埋設されており、前記層間絶縁膜９１上には、前記Ｃｕパターン９１ｂを覆うＳｉＣあるいはＳｉＮよりなるエッチングストッパ膜９２を介して、次の層間絶縁膜９３が形成されている。

さらに前記層間絶縁膜９３上には、前記エッチングストッパ膜９２と同様なエッチングストッパ膜９４を介して次の層間絶縁膜９５が形成されており、前記層間絶縁膜９５上には、前記エッチングストッパ膜９２と同様なエッチングストッパ膜９６が形成されている。

図１１Ａの状態では、前記エッチングストッパ膜９６中に、形成したい配線パターンに対応した形状の開口部９６Ａが形成されている。なお本実施形態では、前記層間絶縁膜９３，９５を、先の実施形態で説明したＳｉＯＣＨ膜により形成する。

次に図１１Ｂの工程において前記層間絶縁膜９５を、前記エッチングストッパ膜９６をハードマスクに、前記エッチングストッパ膜９４が露出するまでドライエッチングし、前記開口部９６Ａに対応した配線溝９５Ａを形成する。

さらに図１１Ｃの工程において、前記配線溝９５Ａ中において、前記露出したエッチングストッパ膜９４をパターニングし、形成したいビアホールに対応した開口部９４Ａを形成する。

さらに図１１Ｄの工程で、前記エッチングストッパ膜９４をハードマスクに、前記層間絶縁膜９３を、前記エッチングストッパ膜９２が露出するまでドライエッチングし、前記層間絶縁膜９３中に前記開口部９４Ａに対応したビアホール９３Ａを形成する。

さらに図１１Ｅの工程において、前記層間絶縁膜９５の表面、前記配線溝９５Ａの底部、および前記ビアホール９３Ａの底部にそれぞれ露出しているエッチングストッパ膜９６，９４，９２を選択エッチングにより除去し、図１１Ｆの工程において、図１１Ｅの構造上にＴａあるいはＴａＮなどよりなるバリアメタル９７を、前記配線溝９５Ａの側壁面および底部、さらに前記ビアホール９３Ａの側壁面および底部、すなわち前記配線パターン９１ｂの露出面を連続して覆うように形成する。

次に図１１Ｇの工程において、前記図１１Ｆの構造上にＣｕ層９８を、最初にＣＶＤ法によりシード層を形成し、さらに前記シード層を使った電解メッキ法により、前記Ｃｕ層９８が前記配線溝９５Ａおよびビアホール９３Ａを充填するように堆積し、図１１Ｈの工程において前記層間絶縁膜９５上のＣｕ層９８を、前記バリアメタル膜９７も含めて、化学機械研磨により除去し、前記層間絶縁膜９５中にＣｕ配線パターン９８Ａが埋設され、前記ビアホール９３Ａ中に前記Ｃｕ配線パターン９８Ａと一体のビアプラグ９８Ｂが、バリアメタル層９７を介して埋設され、前記配線パターン９１ｂにコンタクトした配線構造が得られる。

本実施形態では、前記層間絶縁膜９３，９５として、先の実施形態で説明したＳｉＯＣＨ膜を使うことにより、低い誘電率の配線構造を形成することが可能となる。このような配線構造では、配線パターン形成後、４００℃程度の熱処理を行っても、層間絶縁膜９３，９５の比誘電率の増加が回避される。

［第３の実施形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態による基板処理システム４０の構成を示す。

図１２を参照するに、基板処理システム４０は、前記基板処理装置１０と、前記基板処理装置１０の排気ポート１１Ｄに結合され、前記プロセス空間１１Ａ，１１Ｂを排気するポンプ４１と、前記プラズマガス供給ポート１４Ａに接続され、質量流量コントローラ４２Ａ，Ａｒ源４２Ｂ，バルブ４２Ｃ，４２Ｄを含むＡｒ供給系４２と、前記処理ガス供給部２４に接続され、バルブ４３ａ，４３ｂと協働する質量流量コントローラ４３Ａと、前記プリカーサを保持し、質量流量コントローラ４３Ａに接続されたバブラ４３Ｂと、前記バブラ４３Ｂに質量流量コントローラ４３Ｃおよびバルブ４３ｃ，４３ｄを介してＡｒキャリアガスを供給する処理ガス供給系４３とを含み、さらに前記ポンプ４１および質量流量コントローラ４２Ａ，４３Ａ，４３Ｃ、さらにバルブ４２Ｃ，４２Ｄ，４３ａ〜４３ｄを制御するコントローラ４４が設けられている。また前記コントローラ４４は、図示しないマイクロ波源をも制御する。

図１３（Ａ）は、図１２のコントローラ４４として使われる汎用コンピュータ５０の全体構成を示す。

図１３（Ａ）を参照するに、コンピュータ５０は本体５１と表示装置５２、キーボード５３およびマウスなどのポインティングデバイス５４を備え、磁気ディスクあるいは光ディスクなどのコンピュータ可読記録媒体５５に記録された制御プログラムを読み込むことができる。

図１３（Ｂ）は、前記コンピュータ５０の内部構造を示す。

図１３（Ｂ）を参照するに、コンピュータ５０はシステムバス６０を備え、前記システムバスにＣＰＵ６１、メモリ６２、入出力インターフェース６３、ハードディスクドライブ６４、コントロールカード６５、グラフィックカード６６、ネットワークカード６７などが接続されている。

そこで前記コンピュータ可読記録媒体５５上に記録された、基板処理システム４０の制御プログラムは、ＣＰＵ６１によりメモリ６２およびハードディスクドライブ６４中に展開され、ＣＰＵ６１は、このようにして展開された制御プログラムに従って前記基板処理システム４０を、前記コントロールカード６５を介して制御する。

また、前記コンピュータはネットワーク６８と、ネットワークカード６７を介して接続されており、前記制御プログラムを、ネットワーク６８経由でロードすることもできる。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

（Ａ），（Ｂ）は、本発明で使われるプラズマ処理装置の構成を示す図である。 図１のプラズマ処理装置の一部を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図１（Ａ）のプラズマ処理装置中におけるプラズマ電子温度の空間分布および電子密度の空間分布をそれぞれ示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１の実施形態による成膜方法を示す図である。 本発明の第１の実施形態で使われる有機シロキサンプリカーサを示す構造式である。 本発明の第１の実施形態で形成されるＳｉＯＣＨ膜のＦＴＩＲスペクトルを示す図である。 本発明の第１の実施形態で形成されるＳｉＯＣＨ膜のラマンスペクトルを示す図である。 本発明の第１の実施形態で形成されるＳｉＯＣＨ膜の屈折率と成膜温度の関係を示す図である。 本発明で使われるプラズマ処理装置の一変形例を示す図である。 別の有機シロキサンプリカーサを示す構造式である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その１）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その２）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その３）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その４）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その５）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その６）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その７）である。 本発明の第２の実施形態による半導体装置の製造工程を示す図（その８）である。 本発明の第３の実施形態による基板処理システムを示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図９の基板処理システムで使われるコンピュータの構成を示す図である。

符号の説明

１０ 基板処理装置
１１ 処理容器
１１Ａ，１１Ｂ プロセス空間
１１Ｃ 排気空間
１１Ｄ 排気ポート
１２ 被処理基板
１３ 基板保持台
１３Ａ 高周波源
１４ リング状部材
１４Ａ プラズマガス供給ポート
１４Ｂ プラズマガス通路
１４Ｃ プラズマガス導入口
１６Ａ，１６Ｂ シールリング
１７ カバープレート
１８ 放射板
１８ａ，１８ｂ スロット
１９ 遅相板
２０ 冷却ブロック
２０Ａ 冷媒通路
２１ 同軸導波管
２１Ｂ 内側導波管
２１Ａ 外側導波管
２２ アンテナ本体
２４ 処理ガス導入部
２３，２４Ａ 処理ガス通路
２４Ｂ ノズル
３０ ラジアルラインスロットアンテナ
３４ シャワープレート
３４Ａ，３４ａ 開口部
３４Ｂ 空間
３４ｂ 絶縁部材
３４Ｃ ガス供給ポート
４０ 基板処理システム
４１ ポンプ
４２ プラズマガス供給系
４２Ａ，４３Ａ，４３Ｃ 質量流量コントローラ
４２Ｂ，４３Ｄ Ａｒガス源
４２Ｃ，４２Ｄ，４３ａ〜４３ｄ バルブ
４３ 処理ガス供給系
４３Ｂバブラ
４４ 制御装置
５０ コンピュータ
５１ コンピュータ本体
５２ 表示装置
５３ キーボード
５４ ポインティングデバイス
５５ コンピュータ可読記録媒体
６０ システムバス
６１ ＣＰＵ
６１ メモリ
６３ 入出力インターフェース
６４ ハードディスクドライブ
６５ コントロールカード
６６ グラフィックカード
６７ ネットワークカード
６８ ネットワーク
８１ 基板
８２ ＳｉＯＣＨ膜
９１，９３，９５ 層間絶縁膜
９１ａ，９７ バリアメタル膜
９１ｂ，９８Ａ Ｃｕ配線パターン
９２，９４，９６ エッチングストッパ膜
９５Ａ 配線溝
９３Ａ ビアホール
９８ Ｃｕ層
９８Ｂ ビアプラグ

Claims (7)

1. ＳｉＯＣＨ膜の成膜方法であって、
   被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサーをプラズマにより解離させる工程と、
   前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程と、を含み、
   前記成膜工程は、室温以上、２００℃以下の温度で実行されることを特徴とする成膜方法。
2. 前記成膜工程は、１００℃以下の温度で実行されることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
3. さらに前記ＳｉＯＣＨ膜を４００℃以下の温度に加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
4. 前記有機シロキサンプリカーサーは、6員環構造を有することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記載の成膜方法。
5. 前記プラズマは、前記有機シロキサンプリカーサにマイクロ波を導入することにより発生させられることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の成膜方法。
6. 前記マイクロ波は、前記プロセス空間中に、ラジアルラインスロットアンテナより、マイクロ波窓を透過して導入されることを特徴とする請求項５記載の成膜方法。
7. 汎用コンピュータにより基板処理装置を制御させ、前記基板処理装置にＳｉＯＣＨ膜の成膜処理を実行させるプログラムを記録したコンピュータ可読記録媒体であって、前記ＳｉＯＣＨ膜の成膜処理は、
   被処理基板上のプロセス空間中においてシロキサン員環構造を有する有機シロキサンプリカーサーをプラズマにより解離させる工程と、
   前記被処理基板上に前記ＳｉＯＣＨ膜を成膜する工程と、を含み、
   を含み、
   前記成膜工程は、室温以上、２００℃以下の温度で実行されることを特徴とするコンピュータ可読記録媒体。

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