JP2010258222A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の絶縁膜を有する積層膜を形成する場合のスループットの向上等を実現し得る半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１０上に、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて、組成の異なる複数の絶縁膜３４、３６、３８、４０を有する積層膜及び組成の異なる複数の絶縁膜５６，５８，６０，６２を有する積層膜６４を、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に形成する工程を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。

多層配線構造を有する半導体装置においては、組成や様々な特性等が異なる複数の絶縁膜を有する積層膜が形成される。

このような積層膜のうちの一の絶縁膜を形成する際には、第１の原料を用い、第１の成膜装置により成膜が行われる。第１の成膜装置を用いて一の絶縁膜を形成した後には、大気開放が行われ、第２の成膜装置に半導体基板が搬送される。そして、第１の原料と異なる第２の原料を用い、第２の成膜装置により他の絶縁膜の成膜が行われる。

こうして、組成等の異なる複数の絶縁膜を有する積層膜が半導体基板上に形成される。

特開２００７−８８０１７号公報 特開２００４−４７８７３号公報 特開２００３−１２７７６号公報 特開２００４−６４０２３号公報 特開２００４−２５３７９１号公報 特開２００５−５０９５４号公報

しかしながら、提案されている技術では、必ずしも十分に高いスループットで半導体装置を製造し得なかった。

本発明の目的は、スループットの向上等を実現し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。

実施形態の一観点によれば、半導体基板上に、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて、組成の異なる複数の絶縁膜を有する積層膜を、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

開示の半導体装置の製造方法によれば、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして、積層膜の各々の絶縁膜を形成する。トリメチルシリルアセチレンは、組成の異なる様々な絶縁膜を形成するのに適した材料である。このため、トリメチルシリルアセチレンを用いれば、組成の異なる複数の絶縁膜を有する積層膜を、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に形成することができる。同一の反応室内において大気開放することなく連続的に絶縁膜を形成得るため、高いスループットで半導体装置を製造することができる。

一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その６）である。 成膜装置を示す概略図である。 一実施形態による半導体装置の製造方法のシーケンスを示す図（その１）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法のシーケンスを示す図（その２）である。 一実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果を示すグラフである。

［一実施形態］
一実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図１０を用いて説明する。図１乃至図６は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図７は、成膜装置を示す概略図である。図８及び図９は、本実施形態による半導体装置の製造方法のシーケンスを示す図である。

まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０に、例えばＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法により、素子分離領域１２を形成する。素子分離領域１２により、素子領域１４が確定される。半導体基板１０としては、例えばシリコン基板を用いる。素子分離領域１２の材料としては、例えば二酸化シリコンを用いる。

次に、素子領域１４上に、ゲート絶縁膜１６を介してゲート電極１８を形成する。ゲート絶縁膜１６の膜厚は、例えば２ｎｍ程度とする。ゲート電極１８は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、全面にポリシリコン膜を形成し、かかるポリシリコン膜をパターニングすることにより形成される。ゲート長は、例えば６５ｎｍ程度とする。

次に、ゲート電極１８の側壁部分にサイドウォール絶縁膜２０を形成する。サイドウォール絶縁膜２０は、例えばＣＶＤ法により全面に絶縁膜を形成し、かかる絶縁膜を異方性エッチングすることにより形成される。

次に、サイドウォール絶縁膜２０が側壁部分に形成されたゲート電極１８をマスクとして、半導体基板１０内にドーパント不純物を導入することにより、ゲート電極１８の両側の半導体基板１０内にソース／ドレイン拡散層２２を形成する。こうして、ゲート電極１８とソース／ドレイン拡散層２２とを有するトランジスタ２４が形成される。

なお、トランジスタ２４の動作速度の向上を図るべく、ゲート電極１８の上部やソース／ドレイン拡散層２２の上部に、シリサイド膜（図示せず）を形成してもよい。シリサイド膜としては、例えばコバルトシリサイド膜やニッケルシリサイド膜等を形成する。

次に、図１（ｂ）に示すように、例えばＣＶＤ法により、全面に、層間絶縁膜２６を形成する。層間絶縁膜２６としては、例えばＵＳＧ（Undoped Silicate Glass）膜やＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）膜等を形成する。層間絶縁膜２６の膜厚は、例えば１．５μｍ程度とする。

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、トランジスタ２４のソース／ドレイン拡散層２２に達するコンタクトホール２８を形成する。

次に、全面に、例えばスパッタリング法により、バリア膜３０を形成する。バリア膜３０としては、例えばＴｉ膜とＴｉＮ膜との積層膜を形成する。Ｔｉ膜の膜厚は、例えば１０ｎｍ程度とする。ＴｉＮ膜の膜厚は、例えば１０ｎｍ程度とする。

次に、例えばＣＶＤ法により、例えばタングステン膜３２を形成する。タングステン膜３２の膜厚は、例えば２００ｎｍ程度とする。

次に、例えばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学的機械的研磨）法により、層間絶縁膜２６の表面が露出するまでタングステン膜３２を研磨する。こうして、コンタクトホール２８内に、例えばタングステン膜により形成された導体プラグ３２が埋め込まれる。

次に、以下のようにして、組成の異なる複数の絶縁膜３４、３６、３８、４０を有する積層膜４２を同一の反応室１１０（図７参照）内において大気開放することなく連続的に形成する。

まず、積層膜４２を形成する際に用いられる成膜装置について図７を用いて説明する。

図７に示す成膜装置は、例えばプラズマＣＶＤ法により成膜を行う成膜装置である。反応室（チャンバ、成膜室）１１０は、配管１３２を介して排気用の真空ポンプ１３４に接続されている。反応室１１０の内部には、シャワーヘッド１１２とプレート１１４とが設けられている。シャワーヘッド１１２は、プレート１１４の上方に位置している。シャワーヘッド１１２とプレート１１４とは、成膜の際にはプラズマを発生する対向電極として用いられる。

シャワーヘッド１１２には、高周波（ＨＦ、High Frequency）電源１１６及び低周波（ＬＦ、Low Frequency）電源１１８が接続されている。高周波電源１１６の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ程度とする。低周波電源１１８の周波数は、例えば４００ｋＨｚ程度とする。プレート１１４は接地されている。プレート１１４は、半導体基板（半導体ウェハ）１０を支持する載置台としても機能する。プレート１１４内には、ヒータ（図示せず）が設けられている。原料ガスは、配管１２８を介してシャワーヘッド１１２に送られ、反応室１１０内に導入される。半導体基板１０は、図示しない搬送口を介して搬入又は搬出される。

液体材料気化供給器１２２は、液体材料を気化して供給するものである。液体のトリメチルシリルアセチレン（Trimethylsilylacetylene、ＴＭＳＡ）は、液体材料気化供給器１２２により気化されて供給される。液体材料気化供給器１２２内には、液体材料の流量を制御する液体用流量制御器（液体用マスフローコントローラ）（図示せず）が設けられている。液体のＴＭＳＡの流量は、液体材料気化供給器１２２内に設けられた液体用流量制御器により制御される。気体用流量制御器（気体用マスフローコントローラ）１２４、１２６は、気体の流量を制御するものである。ＣＯ_２（二酸化炭素）ガスの流量は、気体用流量制御器１２４により制御される。Ｏ_２（酸素）ガスの流量は、気体用流量制御器１２６により制御される。トリメチルシリルアセチレン等の原料ガスは、配管１２８を通して混合され、シャワーヘッド１１２を介して反応室１１０内に供給される。

半導体基板１０を反応室１１０内に導入する前の段階においては、半導体基板１０が載置される載置台１１４の温度を所定の温度に予め設定する。載置台１１４の温度は、載置台１１４内に設けられたヒータ（図示せず）を用いて適宜設定することができる。載置台１１４の設定温度、即ち、基板温度は、例えば３００〜４３０℃程度とする。より好ましくは、載置台１１４の設定温度を３５０〜４００℃程度とする。ここでは、載置台１１４の設定温度を、例えば４００℃とする。本実施形態では、後述するように、積層膜４２の各々の絶縁膜３４、３６、３８、４０を、同じ基板温度（処理温度、成膜温度）に設定した状態で成膜する。また、本実施形態では、後述するように、積層膜６４の各々の絶縁膜５６、５８、６０、６２を、同じ基板温度に設定した状態で成膜する。

次に、半導体基板１０を成膜装置の反応室１１０内に導入する。反応室１１０内に導入された半導体基板１０は、所望の温度に設定された載置台１１４上に載置される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（エッチングストッパ膜）３４を形成する（図１（ｃ），図８，図９参照）。エッチングストッパ膜３４は、後述する層間絶縁膜３６（図１（ｄ）参照）をエッチングする際に、エッチングストッパとして機能するものである。従って、エッチングストッパ膜３４と層間絶縁膜３６とはエッチング特性が異なることが好ましい。トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いることにより、以下のようにして、所望のエッチングストッパ膜３４を形成することが可能である。ここでは、エッチングストッパ膜３４としてＳｉＣ膜を形成する場合を例に説明する。ＳｉＣ膜は、ＳｉＣＯ膜と称される場合もある。ＳｉＣＯ膜は、後述するＳｉＯＣ膜より酸素の組成が低く、ＳｉＯＣ膜より炭素の組成が高い。

エッチングストッパ膜３４は低誘電率膜である層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチングストッパとして機能するものであるため、エッチングストッパ膜３４の密度は層間絶縁膜３６の密度より高くなる。エッチングストッパ膜３４の比誘電率は、層間絶縁膜３６の比誘電率より高くなる。

本実施形態においてトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いるのは、トリメチルシリルアセチレンを原料として用いれば、組成や様々な特性が異なる絶縁膜を大気開放することなく連続的に形成し得るためである。また、トリメチルシリルアセチレンは、絶縁膜の組成等の制御が容易であり、しかも、安価であるためである。

まず、反応室１１０内へのＣＯ_２の導入を開始する。ＣＯ_２の流量（供給量）は、例えば、７０００〜１２０００ｓｃｃｍ程度とする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。反応室１１０内の圧力は、例えば３〜４Ｔｏｒｒとする。ここでは、反応室１１０内の圧力を、例えば３Ｔｏｒｒとする。

なお、エッチングストッパ膜３４を形成する際のＣＯ_２の流量及び反応室１１０内の圧力は、上記に限定されるものではない。所望のエッチングストッパ膜３４を形成し得るように、ＣＯ_２の流量及び反応室１１０内の圧力を適宜設定することができる。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、反応室１１０内へのトリメチルシリルアセチレン（ＴＭＳＡ）の導入を開始する。トリメチルシリルアセチレンの供給量は、例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとする。ここでは、リメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５ｇ／ｍｉｎとする。

なお、エッチングストッパ膜３４を形成する際のトリメチルシリルアセチレンの供給量は、上記に限定されるものではない。所望のエッチングストッパ膜３４を形成しうるように、トリメチルシリルアセチレンの供給量を適宜設定することができる。

ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンの流量が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば４００〜５００Ｗ程度とする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば４５０Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜６００Ｗ程度とする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば５００Ｗとする。

なお、エッチングストッパ膜３４を形成する際の高周波電源１１６の電力及び低周波電源１１８の電力は、上記に限定されるものではない。所望のエッチングストッパ膜３４が形成されるように、高周波電源１１６の電力及び低周波電源１１８の電力を適宜設定することができる。

エッチングストッパ膜３４の膜厚は、例えば３０ｎｍ程度とする。エッチングストッパ膜３４の膜厚は、例えば成膜時間等を制御することにより適宜設定することができる。

エッチングストッパ膜３４の比誘電率は、例えば３．５程度とする。エッチングストッパ膜３４の密度は、例えば１．７ｇ／ｃｍ^３程度とする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量を例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとした場合には、以下のようなエッチングストッパ膜３４が形成される。即ち、エッチングストッパ膜３４の比誘電率は、例えば３．４〜３．８となる。エッチングストッパ膜３４の密度は、例えば１．５〜２．０ｇ／ｃｍ^３となる。

エッチングストッパ膜３４が形成された後には、高周波電源１１６と低周波電源１１８とをオフ状態とする（図８，図９参照）。なお、ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、エッチングストッパ膜３４が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（層間絶縁膜、低誘電率膜）３６を形成する（図１（ｄ），図８，図９参照）。層間絶縁膜３６を形成する工程は、エッチングストッパ膜３４を形成する工程の後に、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に行われる。ここでは、層間絶縁膜３６として、例えばＳｉＯＣ膜（カーボン含有ＳｉＯ_２膜）を形成する場合を例に説明する。ＳｉＯＣ膜は、前述したＳｉＣＯ膜より酸素の組成が高く、ＳｉＣＯ膜より炭素の組成が低い。配線間容量等を低減し、ひいては動作速度の向上等を実現すべく、層間絶縁膜３６の比誘電率は比較的低いことが好ましい。トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いることにより、比誘電率が十分に低い層間絶縁膜３６を形成することが可能である。

エッチングストッパ膜３４は層間絶縁膜３６をエッチングする際にエッチングストッパとして機能するものである一方、層間絶縁膜３６は配線間容量が十分に低くなるように形成される。このため、層間絶縁膜３６の比誘電率は、エッチングストッパ３４の比誘電率より低いものとなる。

まず、反応室１１０内の圧力を、例えば６〜７Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば７Ｔｏｒｒとする。

なお、層間絶縁膜３６を形成する際における反応室１１０内の圧力は、上記に限定されるものではない。所望の層間絶縁膜３６を形成し得るように、反応室１１０内の圧力を適宜設定することができる。

また、反応室１１０内へのＯ_２の導入を開始する。これにより、トリメチルシリルアセチレンとＣＯ_２とＯ_２とが反応室１１０内に導入されるようになる。Ｏ_２の流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍとする。ここでは、Ｏ_２の流量を、例えば２００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合は、例えば０．８％〜５．０％とする。ここでは、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を、例えば２．２％とする。

なお、層間絶縁膜３６を形成する際におけるＯ_２の流量及びＣＯ_２の流量は、上記に限定されるものではない。所望の層間絶縁膜２６を形成し得るように、Ｏ_２の流量及びＣＯ_２の流量を適宜設定することができる。

本実施形態において、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を０．８％〜５．０％とするのは、以下のような理由によるものである。

即ち、Ｏ_２を反応室１１０内に導入しない場合であっても、比誘電率が２．４程度の比較的誘電率の低い層間絶縁膜３６を形成することは可能である。しかし、この場合には、層間絶縁膜３６の骨格に酸素が十分に取り込まれていないため、機械的強度が比較的低い層間絶縁膜３６となってしまう。具体的には、ヤング率が例えば４ＧＰａ程度の層間絶縁膜３６が形成される。機械的強度の比較的高い層間絶縁膜３６を得るためには、層間絶縁膜３６の骨格に酸素をある程度取り込むことが好ましい。層間絶縁膜３６の骨格に酸素をある程度取り込むためには、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を０．８％以上とすることが好ましい。

一方、層間絶縁膜３６の骨格に取り込ませる酸素の量を過度に多く設定した場合には、相対的に層間絶縁膜３６中における炭素の濃度が低下してしまう。層間絶縁膜３６中の炭素の濃度が低下すると、後工程において行われるエッチング等のダメージに対する耐性が低くなってしまう。層間絶縁膜３６の骨格に取り込ませる酸素の量が適度に多くならないようにするためには、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を５％以下とすることが好ましい。

このような理由により、本実施形態では、層間絶縁膜３６を形成する際におけるＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を０．８％〜５．０％程度としている。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．５〜３．０ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．５ｇ／ｍｉｎとする。

なお、層間絶縁膜３６を形成する際におけるトリメチルシリルアセチレンの供給量は、これに限定されるものではない。所望の層間絶縁膜３６を形成し得るように、トリメチルシリルアセチレンの供給量を適宜設定することができる。

トリメチルシリルアセチレンの流量が安定した後には、高周波電源１１６をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば２０００〜３０００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば２５００Ｗとする。低周波電源１１８については、オフ状態のままとする。

なお、層間絶縁膜３６を形成する際における高周波電源１１６の電力は、上記に限定されるものではない。所望の層間絶縁膜３６を形成し得るように、高周波電源１１６の電力を適宜設定することができる。

層間絶縁膜３６の膜厚は、例えば１３０ｎｍ程度とする。層間絶縁膜３６の膜厚は、例えば成膜時間等を制御することにより適宜設定することが可能である。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば２．５〜３．０ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を例えば０．８％〜５．０％（Ｏ_２の流量は１００〜３００ｓｃｃｍ、ＣＯ_２の流量は５０００〜１２０００ｓｃｃｍ）とすることが好ましい。この場合には、層間絶縁膜３６の比誘電率は例えば２．２〜２．６程度となる。

ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を２．２％とした場合には、層間絶縁膜３６の比誘電率は例えば２．３５程度となる。層間絶縁膜３６のヤング率は、例えば７ＧＰａ程度となる。

層間絶縁膜３６が形成された後には、高周波電源１１６をオフ状態とする。なお、ＣＯ_２、Ｏ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜３６が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（保護膜、ＣＭＰ犠牲膜、ハードマスク層）３８を形成する（図２（ａ），図８，図９参照）。保護膜３８を形成する工程は、層間絶縁膜３６を形成する工程の後に、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に行われる。ここでは、保護膜３８として、例えばＳｉＯＣ膜を形成する場合を例に説明する。

保護膜３８は、後工程においてＣＭＰ法により研磨を行う際に層間絶縁膜３６を保護するためのものである。このため、ＣＭＰ法による研磨の際に過度に研磨除去されるのを防止すべく、機械的強度が比較的強いことが好ましい。このため、保護膜３８の機械的強度は、少なくとも層間絶縁膜３６の機械的強度より強くすることが好ましい。トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いることにより、所望の保護膜３８を形成することが可能である。

まず、反応室１１０内の圧力を、例えば４〜６Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば４．５Ｔｏｒｒとする。

なお、保護膜３８を形成する際における反応室１１０内の圧力は、上記に限定されるものではない。所望の保護膜３８を形成し得るように、反応室１１０内の圧力を適宜設定することができる。

Ｏ_２の流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍとする。ここでは、Ｏ_２の流量を例えば１００ｓｃｃｍに設定する。ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする（図９参照）。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合は、例えば０．８％〜２．５％とする。

なお、保護膜３８を形成する際におけるＯ_２の流量及びＣＯ_２の流量は、上記に限定されるものではない。所望の保護膜３８を形成し得るように、Ｏ_２の流量及びＣＯ_２の流量を適宜設定することができる。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５〜２．０ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．０ｇ／ｍｉｎとする。

なお、保護膜３８を形成する際におけるトリメチルシリルアセチレンの供給量は、これに限定されるものではない。所望の保護膜３８を形成し得るように、トリメチルシリルアセチレンの供給量を適宜設定することができる。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば１０００〜２０００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば１５００Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜８００Ｗとする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば７００Ｗとする。

なお、保護膜３８を形成する際における高周波電源１１６及び低周波電源１１８の電力は、上記に限定されるものではない。所望の保護膜３８を形成し得るように、高周波電源１１６の電力及び低周波電源１１８の電力を適宜設定することができる。

保護膜３８の機械的強度は、比較的高いことが好ましい。保護膜３８の機械的強度が比較的高いことが好ましいのは、ＣＭＰ法による研磨の際に層間絶縁膜３６を確実に保護するためである。また、保護膜３８の比誘電率は、比較的低いことが好ましい。保護膜３８の比誘電率が比較的低いことが好ましいのは、配線間容量等を低減するためである。しかしながら、機械的強度を高くしようとした場合には、比誘電率が高くなる傾向があり、比誘電率を低くしようとした場合には、機械的強度が低くなる傾向がある。このため、実用的に許容できる範囲内で保護膜３８の比誘電率と機械的強度とが設定される。保護膜３８の比誘電率は、例えば２．６〜３．０程度とする。また、保護膜３８のヤング率は、例えば８〜１７ＧＰａ程度とする。保護膜３８のヤング率は、層間絶縁膜３６のヤング率より高いものとなる。

保護膜３８のヤング率は、以下のようにして、高く設定することが可能である。即ち、比誘電率が高くなるようにプロセスパラメータを設定すれば、ヤング率（機械的強度）が必然的に高くなる。比誘電率を高くする方法、即ち、ヤング率を高くする方法としては、（１）トリメチルシリルアセチレンの流量比を下げること、（２）ＣＯ_２の流量比を上げること、（３）成膜圧力を下げること、（４）対向電極に印加する電力を上げること、（５）Ｏ_２の流量比を調整することが挙げられる。

上記（１）〜（３）は、基本的に分圧を調整することにより比誘電率を制御する方法である。

上記（４）については、以下の通りである。即ち、プラズマＣＶＤ法による成膜においては、電力の印加によって解離したラジカルイオンにより、膜表面に対してイオン衝撃（Ion Bombardment）が加えられる。かかるイオン衝撃の大きさは、対向電極に印加する電力の大きさに依存する。対向電極に印加する電力を大きくすると、成膜する際におけるイオン衝撃が大きくなる。即ち、膜がラジカルイオンにより強く叩かれるため、膜が硬くなる。膜の密度は高くなり、膜のヤング率も向上する。一方、膜中における空孔のサイズは小さくなるため、膜の比誘電率は高くなる。

上記（５）については、以下の通りである。即ち、Ｏ_２の流量比を調整することにより、比誘電率を調整することが可能であり、ヤング率も調整することが可能である。但し、Ｏ_２の流量比に応じて比誘電率が一義的に変化するとは限らない。所望のヤング率が得られるように、Ｏ_２の流量比を適宜設定すればよい。

本実施形態では、主として上記（１）、（３）、（４）により、保護膜３８のヤング率を層間絶縁膜３６のヤング率より高く設定している。

本実施形態では、保護膜３８を形成する際に、高周波電源１１６のみならず、低周波電源１１８をもオン状態とする。高周波電源１１６と低周波電源１１８の両方をオン状態とした場合には、高周波電源１１６のみをオン状態とする場合と比較して、成膜時におけるイオン衝撃が大きくなる。このため、高周波電源１１６と低周波電源１１８の両方をオン状態とすることは、保護膜３８のヤング率を高く設定することに寄与する。

保護膜３８の膜厚は、例えば５０ｎｍ程度とする。保護膜３８の膜厚は、例えば成膜時間等を制御することにより適宜設定することができる。

ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を２．２％とした場合には、保護膜３８の比誘電率は例えば２．８程度となる。保護膜３８のヤング率は、例えば１１ＧＰａ程度となる。

保護膜３８が形成された後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオフ状態とする。なお、ＣＯ_２、Ｏ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、保護膜３８が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（反射防止膜、ハードマスク層）４０を形成する（図２（ｂ），図８，図９参照）。反射防止膜４０は、後工程においてフォトレジスト膜４４にパターンを露光する際に、ハレーション等の発生を防止するためのものである。

反射防止膜４０を形成する工程は、保護膜３８を形成する工程の後に、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に行われる。即ち、本実施形態では、エッチングストッパ膜３４を形成する工程、層間絶縁膜３６を形成する工程、保護膜３８を形成する工程及び反射防止膜４０を形成する工程が、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に行われる。

反射防止膜４０の組成は、例えば、上述したエッチングストッパ膜３４の組成と類似したものとする。トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用い、所望の反射防止膜４０を形成することが可能である。ここでは、反射防止膜４０として、例えばＳｉＣＯ膜を形成する場合を例に説明する。

まず、反応室１１０内の圧力を、例えば３〜４Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば３．３Ｔｏｒｒとする。

なお、反応室１１０内の圧力は、上記に限定されるものではない。所望の反射防止膜４０を形成し得るように、反応室１１０内の圧力を適宜設定することができる。

反応室１１０内へのＯ_２の導入は、停止する。

ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。

なお、反射防止膜４０を形成する際におけるＣＯ_２の流量は、上記に限定されるものではない。所望の反射防止膜４０を形成し得るように、ＣＯ_２の流量を適宜設定することができる。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５ｇ／ｍｉｎとする。

なお、トリメチルシリルアセチレンの供給量は、これに限定されるものではない。所望の反射防止膜４０を形成し得るように、トリメチルシリルアセチレンの供給量を適宜設定することができる。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする（図８，図９参照）。高周波電源１１６の電力は、例えば４００〜６００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば５３０Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜６００Ｗとする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば５００Ｗとする。

なお、反射防止膜４０を形成する際における高周波電源１１６及び低周波電源１１８の電力は、上記に限定されるものではない。所望の反射防止膜４０を形成し得るように、高周波電源１１６の電力及び低周波電源１１８の電力を適宜設定することができる。

反射防止膜４０の膜厚は、例えば７０ｎｍ程度とする。反射防止膜４０の膜厚は、成膜時間等を適宜設定することにより設定し得る。

反射防止膜４０の屈折率ｎ及び消衰係数ｋの値は、例えば、反射防止膜４０を形成する際に印加される高周波電源１１６及び低周波電源１１８の電力を調整することにより適宜設定し得る。反射防止膜４０の屈折率ｎは、例えば１．６３程度とする。反射防止膜４０の消衰係数ｋは、例えば０．４５程度とする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量を例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとした場合には、以下のような反射防止膜４０が形成される。反射防止膜４０の比誘電率は、例えば３．４〜３．８程度となる。反射防止膜４０の密度は、例えば１．５〜２．０ｇ／ｃｍ^３程度となる。反射防止膜４０の屈折率ｎは、例えば１．６０〜１．７０程度となる。反射防止膜４０の消衰係数は、例えば０．４〜０．５程度となる。

反射防止膜４０が形成された後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオフ状態とする。また、ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンの反応室１１０内への供給を停止する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、反射防止膜４０が形成される。

こうして、組成の異なる複数の絶縁膜３４，３６，３８，４０を有する積層膜４２が、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成される。

積層膜４２が形成された後には、半導体基板１０が反応室１１０内から搬出される。

次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４４を塗布する。

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４４をパターニングする。これにより、溝４８（図３（ａ）参照）を形成するための開口部４６がフォトレジスト膜４４に形成される（図２（ｃ）参照）。

次に、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching、反応性イオンエッチング）法により、フォトレジスト膜４４をマスクとし、エッチングストッパ膜３４をエッチングストッパとして、反射防止膜４０、保護膜３８及び層間絶縁膜３６をエッチングする。この際、ハードマスク層４０がハードマスクとして機能する。エッチングガスとしては、例えばＣＦ_４を用いる。印加する高周波電力は、例えば２５０Ｗ程度とする。反応室内の圧力は、例えば２０ｍＴｏｒｒ程度とする。こうして、層間絶縁膜３６、保護膜３８及び反射防止膜４０に、溝４８が形成される。

次に、例えばＲＩＥ法により、溝４８内に露出しているエッチングストッパ膜３４をエッチング除去する。エッチングガスとしては、例えばＣＨＦ_３ガス、Ｏ_２ガス及びＡｒガスを用いる。印加する高周波電力は、例えば５００Ｗ程度とする。反応室１１０内の圧力は、例えば４０ｍＴｏｒｒ程度とする。

こうして、積層膜４２に配線５４（図３（ｃ）参照）を埋め込むための溝４８が形成される。

次に、例えばＯ_２ガスとＣＦ_４ガスとを用いて生成したプラズマを用いたアッシングにより、フォトレジスト膜４４を剥離する（図３（ａ）参照）。

次に、全面に、例えばスパッタリング法により、バリア膜（Ｃｕ拡散防止膜）５０を形成する（図３（ｂ）参照）。かかるバリア膜５０は、配線５４に含まれるＣｕが拡散するのを防止するためのものである。バリア膜５０としては、例えばＴａ（タンタル）膜を形成する。バリア膜５０の膜厚は、例えば３０ｎｍ程度とする。

次に、全面に、例えばスパッタリング法により、シード層（図示せず）を形成する。シード層としては、例えばＣｕ膜を形成する。シード層の厚さは、例えば３０ｎｍ程度とする。

次に、全面に、例えば電気めっき法により、導電膜（金属膜）５２を形成する。導電膜５２としては、例えばＣｕ膜を形成する。導電膜５２の膜厚は、例えば５００ｎｍ程度とする。

次に、例えばＣＭＰ法により、保護膜３８の表面が露出するまで、導電膜５２、シード層及びバリア膜５０を研磨する。これにより、導電膜５２により形成された配線（第１金属配線層）５４が溝４８内に埋め込まれる。

次に、以下のようにして、組成の異なる複数の絶縁膜５６，５８，６０，６２を有する積層膜６４を同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成する。配線５４が埋め込まれた積層膜４２上に形成される積層膜６４は、図１（ｃ）乃至図２（ｂ）を用いて上述した積層膜４２の形成方法と同様にして形成することができる。

即ち、まず、半導体基板１０を反応室１１０内に導入する前の段階においては、半導体基板１０が載置される載置台１１４の温度を所定の温度に予め設定する。載置台１１４の設定温度は、例えば、積層膜６４を形成した際と同様に、例えば３００〜４３０℃程度とする。ここでは、載置台の設定温度を、例えば４００℃とする。積層膜６４の各々の絶縁膜５６，５８，６０，５２は、積層膜４２の各々の絶縁膜３４，３６，３８，４０を形成した際と同様に、同じ基板温度に設定した状態で成膜される。

次に、半導体基板１０を成膜装置の反応室１１０内に導入する。反応室１１０内に導入された半導体基板１０は、所望の温度に設定された載置台１１４上に載置される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（Ｃｕ拡散防止膜、エッチングストッパ膜）５６を形成する（図４（ａ），図８，図９参照）。Ｃｕ拡散防止膜５６は、積層膜４２に埋め込まれた配線５４に含まれているＣｕが拡散するのを防止するためのものである。

Ｃｕ拡散防止膜５６におけるＣｕの拡散を防止する機能は、Ｃｕ拡散防止膜４５の密度に依存する。Ｃｕ拡散防止膜５６の密度を比較的高く設定した場合には、Ｃｕの拡散を防止する機能は比較的高くなり、Ｃｕ拡散防止膜５６の密度を比較的低く設定した場合には、Ｃｕの拡散を防止する機能は比較的低くなる。しかしながら、Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率は、Ｃｕ拡散防止膜５６の密度を高くするに伴って高くなる。配線間容量等を十分に低減するためには、Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率を比較的低く設定することが好ましい。このため、Ｃｕ拡散防止膜５６の組成は、Ｃｕ拡散防止膜５６におけるＣｕの拡散を防止する機能と、Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率とを総合的に考慮して設定される。

Ｃｕ拡散防止膜５６はＣｕの拡散を防止するためのものである一方、層間絶縁膜５８は配線間容量を十分に低減すべく比誘電率が十分に低くなるように形成される。従って、Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率は、後述する層間絶縁膜５８の比誘電率より高いものとなる。

また、Ｃｕ拡散防止膜５６は、後述する層間絶縁膜５８をエッチングする際に、エッチングストッパとしても機能し得る。従って、Ｃｕ拡散防止膜５６と層間絶縁膜５８とは、エッチング特性が異なることが好ましい。ここでは、Ｃｕ拡散防止膜５６としてＳｉＣ膜を形成する場合を例に説明する。

まず、反応室１１０内へのＣＯ_２の導入を開始する。ＣＯ_２の流量は、例えば、７０００〜１２０００ｓｃｃｍ程度とする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。反応室１１０内の圧力は、例えば３〜４Ｔｏｒｒとする。ここでは、反応室１１０内の圧力を、例えば３Ｔｏｒｒとする。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、反応室１１０内へのトリメチルシリルアセチレンの導入を開始する。トリメチルシリルアセチレンの供給量は、例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとする。ここでは、リメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５ｇ／ｍｉｎとする。

ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンの流量が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば４００〜５００Ｗ程度とする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば４５０Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜６００Ｗ程度とする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば５００Ｗとする。

Ｃｕ拡散防止膜５６の膜厚は、例えば３０ｎｍ程度とする。Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率は、例えば３．５程度とする。Ｃｕ拡散防止膜５６の密度は、例えば１．７ｇ／ｃｍ^３程度とする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量を例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとした場合には、以下のようなＣｕ拡散防止膜５６が形成される。Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率は、例えば３．４〜３．８となる。Ｃｕ拡散防止膜５６の密度は、例えば１．５〜２．０ｇ／ｃｍ^３となる。

Ｃｕ拡散防止膜５６が形成された後には、高周波電源１１６と低周波電源１１８とをオフ状態とする。なお、ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、Ｃｕ拡散防止膜５６が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（層間絶縁膜、低誘電率膜）５８を形成する（図４（ｂ），図８，図９参照）。層間絶縁膜５８を形成する工程は、Ｃｕ拡散防止膜５６を形成する工程の後に、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に行われる。ここでは、層間絶縁膜５８として、例えばＳｉＯＣ膜を形成する場合を例に説明する。Ｃｕ拡散防止膜５６はＣｕの拡散を防止するためのものである一方、層間絶縁膜５８は配線間容量を十分に低減すべく比誘電率が十分に低くなるように形成される。従って、層間絶縁膜５８の比誘電率は、Ｃｕ拡散防止膜５６の比誘電率より低いものとなる。

層間絶縁膜５８は、図１（ｄ）を用いて上述した層間絶縁膜３６と同様にして形成することができる。

即ち、まず、反応室１１０内の圧力を、例えば６〜７Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば７Ｔｏｒｒとする。

また、反応室１１０内へのＯ_２（酸素）の導入を開始する。これにより、トリメチルシリルアセチレンとＣＯ_２とＯ_２とが反応室内に導入されるようになる。Ｏ_２の流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍとする。ここでは、Ｏ_２の流量を、例えば２００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合は、例えば０．８％〜５．０％とする。ここでは、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を、例えば２．２％とする。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．５〜３．０ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．５ｇ／ｍｉｎとする。

トリメチルシリルアセチレンの流量が安定した後には、高周波電源１１６をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば２０００〜３０００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１８の電力を、例えば２５００Ｗとする。低周波電源１１８については、オフ状態のままとする。

層間絶縁膜５８の膜厚は、例えば２００ｎｍ程度とする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば２．５〜３．０ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を例えば０．８％〜５．０％（Ｏ_２の流量は１００〜３００ｓｃｃｍ、ＣＯ_２の流量は５０００〜１２０００ｓｃｃｍ）とすることが好ましい。この場合には、層間絶縁膜５８の比誘電率は、例えば２．２〜２．６程度となる。

ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を２．２％とした場合には、層間絶縁膜５８の比誘電率は例えば２．３５程度となる。層間絶縁膜５８のヤング率は、例えば７ＧＰａ程度となる。

層間絶縁膜５８が形成された後には、高周波電源１１６をオフ状態とする。なお、ＣＯ_２、Ｏ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、層間絶縁膜５８が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（保護膜、ＣＭＰ犠牲膜、ハードマスク層）６０を形成する（図４（ｃ），図８，図９参照）。保護膜６０を形成する工程は、層間絶縁膜５８を形成する工程の後に、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に行われる。ここでは、保護膜６０として、例えばＳｉＯＣ膜を形成する場合を例に説明する。

保護膜６０の機械的強度は、比較的高いことが好ましい。保護膜６０の機械的強度が比較的高いことが好ましいのは、ＣＭＰ法による研磨の際に層間絶縁膜５８を確実に保護するためである。保護膜６０のヤング率は、層間絶縁膜５８のヤング率より高いものとなる。

保護膜６０は、図２（ａ）を用いて上述した保護膜３８と同様にして形成することができる。

まず、反応室１１０内の圧力を、例えば４〜６Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば４．５Ｔｏｒｒとする。

Ｏ_２の流量は、例えば１００〜３００ｓｃｃｍとする。ここでは、Ｏ_２の流量を例えば１００ｓｃｃｍに設定する。ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合は、例えば０．８％〜２．５％とする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５〜２．０ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば２．０ｇ／ｍｉｎとする。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば１０００〜２０００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば１５００Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜８００Ｗとする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば７００Ｗとする。

保護膜６０の比誘電率は、例えば２．６〜３．０程度とする。また、保護膜６０のヤング率は、例えば８〜１７ＧＰａ程度とする。保護膜６０の膜厚は、例えば５０ｎｍ程度とする。

ＣＯ_２の流量に対するＯ_２の流量の割合を２．２％とした場合には、保護膜６０の比誘電率は例えば２．８程度となる。保護膜６０のヤング率は、例えば１１ＧＰａ程度となる。

保護膜６０が形成された後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオフ状態とする。なお、ＣＯ_２、Ｏ_２及びトリメチルシリルアセチレンについては、中断することなく、反応室１１０内への供給を継続する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、保護膜６０が形成される。

次に、以下のようにして、絶縁膜（反射防止膜、ハードマスク層）６２を形成する（図５（ａ），図８，図９参照）。

反射防止膜６２は、図２（ｂ）を用いて上述した反射防止膜４０と同様にして形成することができる。

反射防止膜６２を形成する工程は、保護膜６０を形成する工程の後に、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に行われる。即ち、本実施形態では、Ｃｕ拡散防止膜５６を形成する工程、層間絶縁膜５８を形成する工程、保護膜６０を形成する工程及び反射防止膜６２を形成する工程が、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に行われる。

反射防止膜６２の組成は、上述したＣｕ拡散防止膜５６の組成と類似している。ここでは、反射防止膜６２として、例えばＳｉＣＯ膜を形成する場合を例に説明する。

まず、反応室１１０内の圧力を、例えば３〜４Ｔｏｒｒに設定する。ここでは、反応室１１０内の圧力の設定を、例えば３．３Ｔｏｒｒとする。

反応室１１０内へのＯ_２の導入は、停止する。

ＣＯ_２の流量は、例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとする。ここでは、ＣＯ_２の流量を、例えば９０００ｓｃｃｍとする。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎに設定する。ここでは、トリメチルシリルアセチレンの供給量を、例えば１．５ｇ／ｍｉｎとする。

反応室１１０内の圧力が安定した後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオン状態とする。高周波電源１１６の電力は、例えば４００〜６００Ｗとする。ここでは、高周波電源１１６の電力を、例えば５３０Ｗとする。低周波電源１１８の電力は、例えば４００〜６００Ｗとする。ここでは、低周波電源１１８の電力を、例えば５００Ｗとする。

反射防止膜６２の膜厚は、例えば７０ｎｍ程度とする。反射防止膜６２の屈折率ｎは、例えば１．６３程度となる。反射防止膜６２の消衰係数は、例えば０．４５程度となる。

トリメチルシリルアセチレンの供給量を例えば１．０〜１．５ｇ／ｍｉｎとし、ＣＯ_２の流量を例えば７０００〜１２０００ｓｃｃｍとした場合には、以下のような反射防止膜６２が形成される。反射防止膜６２の比誘電率は、例えば３．４〜３．８程度となる。反射防止膜６２の密度は、例えば１．５〜２．０ｇ／ｃｍ^３程度となる。反射防止膜６２の屈折率ｎは、例えば１．６０〜１．７０程度となる。反射防止膜６２の消衰係数は、例えば０．４〜０．５程度となる。

反射防止膜６２が形成された後には、高周波電源１１６及び低周波電源１１８をオフ状態とする。また、ＣＯ_２及びトリメチルシリルアセチレンの反応室１１０内への供給を停止する。

こうして、プラズマＣＶＤ法により、反射防止膜６２が形成される。

こうして、組成の異なる複数の絶縁膜５６，５８，６０，６２を有する積層膜６４が、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成される。

積層膜６４が形成された後には、半導体基板１０が反応室１１０内から搬出される。

次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を塗布する。

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜（図示せず）をパターニングする。これにより、コンタクトホール６６を形成するための開口部（図示せず）がフォトレジスト膜に形成される。

次に、例えばＲＩＥ法により、フォトレジスト膜をマスクとし、エッチングストッパ膜をエッチングストッパとして、反射防止膜６２、保護膜６０及び層間絶縁膜５８をエッチングする。エッチングガスとしては、例えばＣＦ_４を用いる。印加する高周波電力は、例えば２５０Ｗ程度とする。反応室１１０内の圧力は、例えば２０ｍＴｏｒｒ程度とする。こうして、層間絶縁膜５８、保護膜５６及び反射防止膜５４に、コンタクトホール６６が形成される。

こうして、積層膜６４に導体プラグ７４ａを埋め込むためのコンタクトホール６６が形成される。この後、例えばＯ_２ガスとＣＦ_４ガスとを用いて生成したプラズマを用いたアッシングにより、フォトレジスト膜を剥離する。

次に、全面に、例えばスピンコート法により、樹脂層（図示せず）を形成する。樹脂層は、コンタクトホール６６内にも埋め込まれる。

次に、例えば、Ｏ_２ガスを用いて生成したプラズマを用いて、樹脂層を所定の深さまでエッチバックする。これにより、コンタクトホール６６内の少なくとも一部に樹脂層が残存する、
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜（図示せず）を塗布する。

次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜をパターニングする。これにより、溝６８を形成するための開口部（図示せず）がフォトレジスト膜に形成される。

次に、フォトレジスト膜をマスクとして、積層膜６４を所定の深さまでエッチングする。

次に、例えばＯ_２ガスとＣＦ_４ガスとを用いて生成したプラズマを用いたアッシングにより、フォトレジスト膜を剥離するとともに、コンタクトホール６６内の樹脂層を除去する。

次に、例えばＲＩＥ法により、コンタクトホール６６内に露出しているエッチングストッパ膜５６をエッチング除去する。エッチングガスとしては、例えばＣＨＦ_３ガス、Ｏ_２ガス及びＡｒガスを用いる。印加する高周波電力は、例えば５００Ｗ程度とする。反応室内の圧力は、例えば４０ｍＴｏｒｒ程度とする。

こうして、配線５４に達するコンタクトホール６６と、コンタクトホール６６の上部に接続された溝６８とが、積層膜６４に形成される（図５（ｂ）参照）。

次に、全面に、例えばスパッタリング法により、バリア膜（Ｃｕ拡散防止膜）７０を形成する（図６（ａ）参照）。かかるバリア膜７０は、配線７４に含まれるＣｕ等が拡散するのを防止するためのものである。バリア膜７０としては、例えばＴａ膜を形成する。バリア膜７０の膜厚は、例えば３０ｎｍ程度とする。

次に、全面に、例えばスパッタリング法により、シード層（図示せず）を形成する。シード層としては、例えばＣｕ膜を形成する。シード層の厚さは、例えば３０ｎｍ程度とする。

次に、全面に、例えば電気めっき法により、導電膜（金属膜）７２を形成する。導電膜７２としては、例えばＣｕ膜を形成する。導電膜７２の膜厚は、例えば５００ｎｍ程度とする。

次に、例えばＣＭＰ法により、保護膜６４の表面が露出するまで、導電膜７２、シード層及びバリア膜７０を研磨する。これにより、導電膜７２により形成された導体プラグ７４ａと、導体プラグ７４ａの上部に接続され、導電膜７２により形成された配線７４ｂとが、コンタクトホール６６内及び溝６８内にそれぞれに埋め込まれる。導体プラグ７４ａと配線７４ｂとは一体形成される。

こうして、本実施形態による半導体装置が製造される。

（評価結果）
次に、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態による半導体装置の製造方法の評価結果を示すグラフである。

図１０（ａ）は、Ｏ_２プラズマアッシングによる絶縁膜の比誘電率の上昇値を示すグラフである。実施例１は、本実施形態の場合、即ち、トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて形成した絶縁膜（ＳｉＯＣ膜）に対してＯ_２プラズマアッシングを行った場合を示している。実施例１では、上述した層間絶縁膜５８を形成する際の条件と同様の条件で評価対象となる絶縁膜を形成した。比較例１は、従来の低誘電率膜に対してＯ_２プラズマアッシングを行った場合を示している。具体的には、比較例１においては、低誘電率膜を成膜する際の材料として、ジエトキシメチルシラン（Diethoxymethylsilane、ＤＥＭＳ）を用いた。

図１０（ａ）から分かるように、比較例１においては、Ｏ_２プラズマアッシングにより比誘電率が約０．６であった。

これに対し、実施例１においては、Ｏ_２プラズマアッシングによる比誘電率の上昇値は約０．１であった。

このことから、本実施形態によれば、Ｏ_２プラズマアッシング等に対するダメージ耐性の極めて高い半導体装置を提供し得ることが分かる。

図１０（ｂ）は、絶縁膜中におけるＳｉに対するＣの比を示すグラフである。実施例２は、本実施形態の場合、即ち、トリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて形成した絶縁膜（ＳｉＯＣ膜）の場合を示している。実施例２では、上述した層間絶縁膜５８を形成する際の条件と同様の条件で評価対象となる絶縁膜を形成した。比較例２は、従来の低誘電率膜の場合を示している。具体的には、比較例２においては、低誘電率膜を成膜する際の材料として、ジエトキシメチルシラン（ＤＥＭＳ）を用いた。

図１０（ｂ）から分かるように、比較例２では、Ｓｉに対するＣの比が０．７程度である。

これに対し、実施例２では、Ｓｉに対するＣの比が１．６程度である。

このことから、本実施形態によれば、Ｃの組成比が極めて高いＳｉＯＣ膜が形成されることがわかる。本実施形態において、Ｏ_２プラズマアッシング等に対するダメージ耐性が極めて高いＳｉＯＣ膜が得られるのは、ＳｉＯＣ膜におけるＣの組成比が極めて高いためと考えられる。

このように本実施形態によれば、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして、積層膜４２の各々の絶縁膜３４，３６，３８，４０を形成し、また、積層膜６４の各々の絶縁膜５６，５８，６０，６２を形成する。トリメチルシリルアセチレンは、様々な組成の絶縁膜３４，３６，３８，４０，５６，５８，６０，６２を形成するのに適した材料である。このため、トリメチルシリルアセチレンを用いれば、組成の異なる複数の絶縁膜３４，３６，３８，４０を有する積層膜４２を、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成することができる。また、組成の異なる複数の絶縁膜５８，６０，６２，６４を有する積層膜６４を、同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成することができる。同一の反応室１１０内において大気開放することなく連続的に形成するため、本実施形態によれば、高いスループットで半導体装置を製造することができる。

また、トリメチルシリルアセチレンを用いて形成した積層膜４２，６４は、Ｏ_２アッシング等のダメージに対する耐性が極めて高い。従って、本実施形態によれば、半導体装置の信頼性の向上に寄与することができる。

また、本実施形態によれば、積層膜４２の各々の絶縁膜３４，３６，３８，４０を同一の反応室１１０内において大気開放することなく形成し、積層膜６４の各々の絶縁膜５６，５８，６０，６２を同一の反応室１１０内において大気開放することなく形成する。このため、本実施形態によれば、各々の絶縁膜の成膜が終わる毎に一の成膜装置から他の成膜装置に半導体基板１０を搬送することを要しない。各々の絶縁膜の成膜が終わる毎に一の成膜装置から他の成膜装置に半導体基板１０を搬送することを要しないため、本実施形態によれば、異物の付着による信頼性の低下等を防止することができる。

また、本実施形態によれば、絶縁膜３４，３６，３８の各々の成膜が終わる毎に大気開放することを要さず、また、絶縁膜５６，５８，６０の各々の成膜が終わる毎に大気開放することを要しない。このため、大気中の水分が絶縁膜に付着したり、大気中の水分が絶縁膜に吸収されたりするのを抑制することができる。従って、本実施形態によれば、膜質の良好な積層膜４２，６４を形成することができ、半導体装置の信頼性の向上に寄与することができる。

［変形実施形態］
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、エッチングストッパ膜３４として、ＳｉＣ膜を形成する場合を例に説明したが、エッチングストッパ膜３４は、ＳｉＣ膜に限定されるものではない。層間絶縁膜３６をエッチングする際に、エッチングストッパとして機能し得る材料を、エッチングストッパ膜３４の材料として適宜形成することができる。例えば、エッチングストッパ膜３４として、ＳｉＣＮ膜を形成してもよい。例えばトリメチルシリルアセチレンとＮＨ_３とを反応室内に導入するようにすれば、ＳｉＣＮ膜を形成することが可能である。また、トリメチルシリルアセチレンとＮ_２とを反応室内に導入することによっても、ＳｉＣＮ膜を形成することが可能である。また、エッチングストッパ膜３４として、ＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、エッチングストッパ膜３４として、単層のエッチングストッパ膜３４を形成する場合を例に説明したが、エッチングストッパ膜３４は単層の膜に限定されるものではない。例えば、ＳｉＣ膜とＳｉＣＮ膜との積層膜によりエッチングストッパ膜を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、単層の反射防止膜４０を形成したが、反射防止膜４０は単層構造に限定されるものではない。例えば、かかる反射防止膜４０上に、他の反射防止膜を積層し、積層構造の反射防止膜を形成してもよい。また、上記実施形態では、単層の反射防止膜６２を形成したが、反射防止膜６２は単層構造に限定されるものではない。例えば、かかる反射防止膜６２上に、他の反射防止膜を積層してもよい。例えば、他の反射防止膜として、ＳｉＯ系やＳｉＮ系の反射防止膜を積層してもよい。

例えば、他の反射防止膜として、ＳｉＯ系の反射防止膜を積層する場合には、以下のような条件で他の反射防止膜を成膜することができる。即ち、反応室１１０内には、例えばＳｉＨ_４、Ｎ_２Ｏ及びＮ_２を導入する。ＳｉＨ_４の流量は、例えば７００〜９００ｓｃｃｍ程度とする。Ｎ_２Ｏの流量は、例えば１００００〜１５０００ｓｃｃｍ程度とする。Ｎ_２の流量は、例えば７０００〜９０００ｓｃｃｍ程度とする。反応室１１０内の圧力は、例えば２．５〜３．５Ｔｏｒｒ程度とする。基板温度は、例えば３５０〜４００℃程度とする。高周波電源１１６の電力は、例えば１５００〜２５００Ｗ程度とする。低周波電源１１８は例えばオフ状態とする。

また、他の反射防止膜として、ＳｉＮ系の反射防止膜を積層する場合には、以下のような条件で他の反射防止膜を成膜することができる。即ち、反応室内には、例えばＳｉＨ_４、ＮＨ_３及びＮ_２を導入する。ＳｉＨ_４の流量は、例えば８００〜１０００ｓｃｃｍ程度とする。ＮＨ_３の流量は、例えば４０００〜６０００ｓｃｃｍ程度とする。Ｎ_２の流量は、例えば５０００〜８０００ｓｃｃｍ程度とする。反応室内の圧力は、例えば２．５〜３．５Ｔｏｒｒ程度とする。基板温度は、例えば３５０〜４００℃程度とする。高周波電源１１６の電力は、例えば８００〜１０００Ｗ程度とする。低周波電源１１８の電力は、例えば２００〜４００Ｗとする。

また、上記実施形態では、Ｃｕ拡散防止膜５６として、ＳｉＣ膜を形成する場合を例に説明したが、Ｃｕ拡散防止膜５６は、ＳｉＣ膜に限定されるものではない。Ｃｕの拡散を防止し得る材料を、Ｃｕ拡散防止膜５６として適宜形成することができる。例えば、Ｃｕ拡散防止膜５６として、ＳｉＣＮ膜を形成してもよい。例えばトリメチルシリルアセチレンとＮＨ_３とを反応室１１０内に導入するようにすれば、ＳｉＣＮ膜を形成することが可能である。また、トリメチルシリルアセチレンとＮ_２とを反応室内に導入することによっても、ＳｉＣＮ膜を形成することが可能である。また、Ｃｕ拡散防止膜５６として、ＳｉＮ膜を形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、Ｃｕ拡散防止膜５６として、単層のＣｕ拡散防止膜５６を形成する場合を例に説明したが、Ｃｕ拡散防止膜５６は単層の膜に限定されるものではない。例えば、ＳｉＣ膜とＳｉＣＮ膜との積層膜によりＣｕ拡散防止膜５６を形成するようにしてもよい。

上記実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
半導体基板上に、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて、組成の異なる複数の絶縁膜を有する積層膜を、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に形成する工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記２）
付記１記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層膜を形成する工程は、第１の絶縁膜を形成する工程と；前記第１の絶縁膜より比誘電率の低い第２の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記３）
付記２記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層膜を形成する工程は、前記第２の絶縁膜を形成する工程の後に、前記第２の絶縁膜よりヤング率の高い第３の絶縁膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記４）
付記３記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層膜を形成する工程は、前記第４の絶縁膜を形成する工程の後に、反射防止膜である第４の絶縁膜を形成する工程を更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記５）
付記２乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、トリメチルシリルアセチレンとＣＯ_２とを前記反応室内に導入し、ＳｉＣ膜である前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記６）
付記２乃至５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜を形成する工程では、トリメチルシリルアセチレンとＯ_２とＣＯ_２とを前記反応室内に導入し、ＳｉＯＣ膜である前記第２の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記７）
付記３記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３の絶縁膜を形成する工程では、トリメチルシリルアセチレンとＯ_２とＣＯ_２とを前記反応室内に導入し、ＳｉＯＣ膜である前記第３の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記８）
付記４記載の半導体装置の製造方法において、
前記第４の絶縁膜を形成する工程では、トリメチルシリルアセチレンとＣＯ_２とを前記反応室内に導入し、ＳｉＣ膜である前記第４の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記９）
付記３記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層膜を形成する工程の後に、前記第１の絶縁膜をエッチングストッパとして前記第３の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜をエッチングすることにより、前記第３の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜に少なくとも溝を形成する工程と；前記溝内に露出する前記第１の絶縁膜をエッチング除去する工程と；前記溝内及び前記積層膜上に導電膜を形成する工程と；前記第３の絶縁膜の表面が露出するまで前記導電膜を研磨することにより、前記導電膜により形成された配線を前記溝内に埋め込む工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記１０）
付記２乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記積層膜を形成する工程の前に、前記半導体基板上に絶縁層を形成する工程と；前記絶縁層に溝を形成する工程と；前記溝内にＣｕを含む第１の配線を埋め込む工程とを更に有し、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、Ｃｕの拡散を防止する前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

１０…半導体基板
１２…素子分離領域
１４…素子領域
１６…ゲート絶縁膜
１８…ゲート電極
２０…サイドウォール絶縁膜
２２…ソース／ドレイン拡散層
２４…トランジスタ
２６…層間絶縁膜
２８…コンタクトホール
３０…バリア膜
３２…導体プラグ
３４…絶縁膜、エッチングストッパ膜
３６…絶縁膜、層間絶縁膜
３８…絶縁膜、保護膜
４０…絶縁膜、反射防止膜
４２…積層膜
４４…フォトレジスト膜
４６…開口部
４８…溝
５０…バリア膜
５２…導電膜
５４…配線
５６…絶縁膜、Ｃｕ拡散防止膜
５８…絶縁膜、層間絶縁膜
６０…絶縁膜、保護膜
６２…絶縁膜、反射防止膜
６４…積層膜
６６…コンタクトホール
６８…溝
７０…バリア膜
７２…導電膜
７４ａ…導体プラグ
７４ｂ…配線
１１０…反応室
１１２…シャワーヘッド
１１４…プレート、載置台
１１６…高周波電源
１１８…低周波電源
１２２…液体材料気化供給器
１２４…気体用流量制御器
１２６…気体用流量制御器
１２８…配管
１３２…配管
１３４…真空ポンプ

Claims (5)

1. 半導体基板上に、少なくともトリメチルシリルアセチレンを原料ガスとして用いて、組成の異なる複数の絶縁膜を有する積層膜を、同一の反応室内において大気開放することなく連続的に形成する工程を有する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
   前記積層膜を形成する工程は、第１の絶縁膜を形成する工程と；前記第１の絶縁膜より比誘電率の低い第２の絶縁膜を形成する工程とを有する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
   前記積層膜を形成する工程は、前記第２の絶縁膜を形成する工程の後に、前記第２の絶縁膜よりヤング率の高い第３の絶縁膜を形成する工程を更に有する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項３記載の半導体装置の製造方法において、
   前記積層膜を形成する工程は、前記第４の絶縁膜を形成する工程の後に、反射防止膜である第４の絶縁膜を形成する工程を更に有する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第２の絶縁膜を形成する工程では、トリメチルシリルアセチレンとＯ_２とＣＯ_２とを前記反応室内に導入し、ＳｉＯＣ膜である前記第２の絶縁膜を形成する
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images