半導体集積回路装置の製造方法
【課題】主にアルミニウム系通常配線を有するＬＳＩの製造工程ＢＥＯＬプロセスでは、配線の信頼性に関して、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性の向上が特に重要である。アルミニウム系配線に関する不良の中でも、配線メタル膜の膨張や欠けの発生は、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性を大きく劣化させる要因となる。
【解決手段】本願発明は、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、配線メタル層の側壁部の付着物が完全に除去され、膨張不良の原因が取り除かれ、更に、不動態化の進行、ストレス開放等により、欠け不良を抑制するものである。
【解決手段】本願発明は、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、配線メタル層の側壁部の付着物が完全に除去され、膨張不良の原因が取り除かれ、更に、不動態化の進行、ストレス開放等により、欠け不良を抑制するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置（または半導体装置）の製造方法におけるアルミニウム系配線形成技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００４−２８８７６３号公報（特許文献１）には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に関して、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による層間絶縁膜を有するアルミニウム系メタル多層配線の形成プロセスにおいて、アルミニウム系メタル配線層のパターニング後であって層間絶縁膜で被覆する前に、配線ボイド形成防止等のために、水素雰囲気中において、アルミニウム・スパッタリング温度や後の層間絶縁膜成膜温度よりも高い摂氏４２０度程度で通常の熱処理炉を用いて熱処理する技術が開示されている。
【０００３】
日本特開２００３−３３２３３８号公報（特許文献２）には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に関して、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による層間絶縁膜を有するアルミニウム系メタル多層配線の形成プロセスにおいて、アルミニウム系メタル配線層のパターニング後であって層間絶縁膜で被覆する前に、配線ボイド形成防止等のために、酸素フリーな非酸化性雰囲気中において、アルミニウム・スパッタリング温度や後の層間絶縁膜成膜温度よりも高い温度で通常の熱処理炉を用いて熱処理する技術が開示されている。
【０００４】
日本特開２００７−１２８９７６号公報（特許文献３）には、バイポーラ型トランジスタ等に関して、パッシベーション膜であるプラズマＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜のクラック等を防ぐために、アルミニウム系メタル電極のパターニング後であってＰＳＧ膜の成膜前に、窒素雰囲気又は酸素雰囲気中、摂氏３５０度から摂氏４５０度の温度において、熱処理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８８７６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２３３８号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主にアルミニウム系通常配線から構成された多層配線を有するＬＳＩの製造工程、すなわち、ウエハ工程におけるＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）プロセスでは、配線の信頼性に関して、ＥＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性およびＳＭ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性の向上が特に重要である。アルミニウム系配線に関する不良の中でも、配線メタル膜の膨張や欠けの発生は、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性を大きく劣化させる要因となる。
【０００７】
配線メタル膜の膨張や欠け等の不良モードについて、本願発明者等が検討したところによると、以下の点が明らかとなった。すなわち、配線メタル膜の膨張不良は、アルミニウム系配線メタル層のパターニングの際に配線メタル層の側壁に付着する付着成分によって、後続のアッシング処理による不動態化が十分に進行せず、層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が排出するためというものである。
【０００８】
一方、配線メタル膜の欠け不良は、配線メタルが層間絶縁膜で覆われた状態で、層間絶縁膜の成膜時または、後の工程の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁等の不動態化が不十分な部分のグレイン部において、ストレス緩和が発生する結果、欠けが生成するというものである。
【０００９】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００１０】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体集積回路装置の製造プロセスを提供することにある。
【００１１】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
すなわち、本願の一つの発明は、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１５】
すなわち、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が排出することを防止することができ、その結果、膨張不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤチャンバを複数台内蔵するマルチ・チャンバ型ウエハ処理装置の平面レイアウト図である。
【図２】図１のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの正断面図である。
【図３】図２のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバのウエハ冷却システム全体の模式断面構成図である。
【図４】図３のウエハ冷却システムの各セクションが担当するウエハ裏面とウエハ・ステージ間の領域を示すウエハ・ステージの上面図である。
【図５】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造図である。
【図６】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のプロセス・ブロック・フロー図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（第１層配線完成時点）である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（下層バリア・メタル膜成膜時点）である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム系配線金属膜成膜時点）である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（上層バリア・メタル膜成膜時点）である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜成膜時点）である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜塗布時点）である。
【図１３】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜現像時点）である。
【図１４】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（配線メタル膜ドライ・エッチング完了時点）である。
【図１５】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜アッシング除去完了時点）である。
【図１６】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去時点）である（この図から図２１は、図１７のＸ−Ｘ’断面に対応する）。
【図１７】図１６に対応するウエハの上面図である。
【図１８】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＨＤＰ−ＣＶＤ完了時点）である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマＴＥＯＳ膜成膜時点）である。
【図２０】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＣＭＰ完了時点）である。
【図２１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（キャップ酸化シリコン系膜成膜時点）である。
【図２２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群のプロセス・ブロック・フロー図である。
【図２３】図２２のプラズマ・アニール工程の詳細構成の具体例を示すプロセス・ブロック・フロー図である。
【図２４】図２２の層間膜成膜周辺工程群におけるウエハ温度の推移を示すウエハ温度変化模式図である。
【図２５】図２２の層間膜成膜周辺工程群における各ステップの処理条件等をまとめた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１８】
１．以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）第１のウエハ温度において、ウエハの第１の主面上に、アルミニウム系配線金属膜を含む多層配線金属膜を成膜する工程；
（ｂ）前記ウエハの前記第１の主面上の前記アルミニウム系配線金属膜を含む前記多層配線金属膜をパターニングする工程；
（ｃ）前記工程（ａ）の後、第１のプラズマＣＶＤチャンバ内のウエハ・ステージ上に、前記ウエハをセットする工程；
（ｄ）前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第１の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも高い第２のウエハ温度において、第１のプラズマ表面処理を実行する工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、第２のウエハ温度よりも低い第３のウエハ温度において、層間絶縁膜の成膜処理を第１のプラズマＣＶＤ処理により、実行する工程。
【００１９】
２．前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【００２０】
３．前記１または２項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｃ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第２の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第４のウエハ温度において、第２のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２１】
４．前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まない。
【００２２】
５．前記３または４項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２３】
６．前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度と前記第５のウエハ温度は、ほぼ同一である。
【００２４】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｅ）の後に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの温度を、前記第３のウエハ温度から、前記第１のウエハ温度よりも低い第６のウエハ温度以下に降下させる工程。
【００２５】
８．前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第６のウエハ温度は、摂氏２００度である。
【００２６】
９．前記７または８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）における摂氏３００度と摂氏２００度の間における平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下である。
【００２７】
１０．前記７から９項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）において、プラズマは点灯状態にある。
【００２８】
１１．前記５から１０項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｉ）前記工程（ｇ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第４の雰囲気下、前記ウエハの温度を、前記第５のウエハ温度から前記第２のウエハ温度へ昇温しながら、第４のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２９】
１２．前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【００３０】
１３．前記１から１２項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記層間絶縁膜は、ＨＤＰ−ＣＶＤによる酸化シリコン系絶縁膜である。
【００３１】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｊ）レジスト膜及びポリマ除去を含む前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｃ）の前に、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第５の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも低い第７のウエハ温度において、第５のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００３２】
１５．前記１４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｊ）は、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内では行われない。
【００３３】
１６．前記１から１５項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２のウエハ温度は、前記摂氏３５０度以上、前記摂氏４５０度以下である。
【００３４】
１７．前記３から１６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度は、前記摂氏１５０度以上、前記摂氏２７０度以下である。
【００３５】
１８．前記１から１７項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第３のウエハ温度は、前記摂氏３２０度以上、前記摂氏３７０度以下である。
【００３６】
１９．前記３または４項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび窒素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００３７】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００３８】
更に、本願において、「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）を中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００３９】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリ・メタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクト・ホール形成、タングステン・プラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナル・パッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハ・レベル・パッケージ・プロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。
【００４０】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」、「酸化シリコン系絶縁膜」等と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NCS）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００４１】
また、酸化シリコン系絶縁膜と並んで、半導体分野で常用されているシリコン系絶縁膜としては、窒化シリコン系絶縁膜がある。この系統の属する材料としては、ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＮＨ，ＳｉＣＮＨ等がある。ここで、「窒化シリコン」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＮおよびＳｉＮＨの両方を含む。同様に、「ＳｉＣＮ」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＣＮおよびＳｉＣＮＨの両方を含む。
【００４２】
なお、ＳｉＣは、ＳｉＮと類似の性質を有するが、反射防止膜等に使用されるＳｉＯＮは、むしろ、酸化シリコン系絶縁膜に分類すべき場合が多い。
【００４３】
窒化シリコン膜は、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）技術におけるエッチ・ストップ膜として、多用されるほか、ＳＭＴ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）における応力付与膜としても使用される。
【００４４】
同様に、「アルミニウム配線」、「アルミニウム系配線金属」等といっても、通常、高純度のアルミニウムのみではなく、０．５から５重量％程度の銅、シリコン、その他の添加物が添加されている。また、上下に複数の補助メタル層（さらに付加的な絶縁性反射防止膜等）を有するのが普通である。
【００４５】
さらに、ガス組成についても、「不活性ガス雰囲気」といっても、特にそうでない旨明示した場合を除き、アルゴンやヘリウムのみではなく、他の汎用添加ガス、すなわち、水素、酸素、窒素等の添加や含有を許容する。
【００４６】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４７】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４８】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００４９】
６．「ウエハ温度」は、パイロ・メータによって測定したウエハの温度である。「ステージ温度」とは、ウエハを載せたウエハ・ステージの設定温度である。なお、加熱においては、ステージ温度は、一般にウエハ温度よりも若干低い。以下の実施の形態に使用するウエハ処理装置では、ステージ自体には加熱温調機構はなく、加熱はもっぱらウエハ上方のプラズマからの熱による。ウエハの温度は、このプラズマからの熱とウエハ下方から供給される冷却用ヘリウム・ガス流のバランスによって制御されている。
【００５０】
７．「プラズマ表面処理」とは、ウエハをプラズマ反応室に導入して、プラズマによって励起された活性種によって、ウエハの表面又はその近傍に対して、物理的又は化学的処理をすることを言う。具体的には、プラズマ・クリーニング、プラズマ酸化、プラズマ窒化、プラズマ還元、プラズマ・アニーリング等がその典型である。ＨＤＰ−ＣＶＤは、「プラズマ処理」または「プラズマ成膜処理」であるが、ここで言う「プラズマ表面処理」ではない。
【００５１】
なお、プラズマ処理における雰囲気については、主要なもののみを記載したが、その他にプロセスの邪魔にならない限り（安全及び特性の劣化のない限り）種々のガスの添加が可能である。これらの点を前提に、種々の目的のために、窒素、酸素、水素、不活性ガス等の添加は一般に許容される。
【００５２】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５３】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５４】
１．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤ装置等の説明（主に図１から図４）
まず、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群において使用するＨＤＰ−ＣＶＤ装置を説明する。
【００５５】
図１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤチャンバを複数台内蔵するマルチ・チャンバ型ウエハ処理装置の平面レイアウト図である。図２は図１のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの正断面図である。図３は図２のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバのウエハ冷却システム全体の模式断面構成図である。図４は図３のウエハ冷却システムの各セクションが担当するウエハ裏面とウエハ・ステージ間の領域を示すウエハ・ステージの上面図である。
【００５６】
まず、図１に基づいて、マルチ・チャンバ型ウエハ処理装置５１の平面レイアウトを説明する。図１に示すように、マルチ・チャンバ型ウエハ処理装置５１には、複数のロードポート５２が設けられており、そこには、複数のウエハ１を収容したフープ（密閉型ウエハ搬送容器）５３をセットできるようになっている。ロードポート５２にセットされたフープ５３は、局所清浄室５４とドッキングされ、フープ５３内のウエハ１は、局所清浄室５４内のロード・アンロード用ロボット５９によって、複数のロードロック室５５のいずれかを通して、真空搬送室５６内の真空搬送ロボット５８に受け渡される。真空搬送ロボット５８は、受け取ったウエハ１をプラズマ処理室（プラズマＣＶＤチャンバ）５７ａ，５７ｂ，５７ｃ（各チャンバは、ほぼ同一の機能を有する）のいずれかに導入する。一連の処理１２１（図２２）が完了すると、ウエハ１は導入時と逆の経路をたどり、フープ５３に戻される。
【００５７】
次に、図２に基づいて、図１におけるプラズマ処理室５７ａ（他のチャンバも構造および機能はほぼ同一である）の構造及び機能の概要を説明する。図２に示すように、プラズマ処理室５７ａの外壁６１は、上部のドーム上の部分が、ほぼセラミック製であり、中間から下の基体部分がステンレス又はアルミニウムを主要な成分とする金属等から構成されている。ウエハ１は、ウエハ出し入れ用ゲート７１から導入されて、プラズマ処理室５７ａ内のウエハ・ステージ（下部電極）６２上に、そのデバイス面１ａ（第１の主面）を上にしてセットされる。下部電極６２には、ウエハ側バイアス用コンデンサ６４を介して、ウエハ側バイアス用高周波電源６３（たとえば、１３．５６ＭＨｚ）が接続されている。また、ウエハ１の裏面を冷却するためのヘリウム冷却系制御部８１から冷却用ヘリウム・ガスが供給されるようになっている。ウエハ・ステージ６２の周辺には、反応ガス等を供給するガス導入ノズル６９が複数個設けられている。ウエハ・ステージ６２の上方には、プラズマ４１が生成される部分があり、外壁６１のセラミック製のドーム上の部分の外部には、プラズマ励起用サイド・アンテナ６６およびプラズマ励起用トップ・アンテナ６８が設けられており、それぞれサイド・アンテナ用高周波電源６５（たとえば、２ＭＨｚ）およびトップ・アンテナ用高周波電源６８（たとえば、２ＭＨｚ）に接続されている。ウエハ・ステージ６２の下方には、主排気ゲート・バルブ７０と真空排気系の一部をなすターボ分子ポンプ７３が設けられており、主排気管７２によりドライ粗引きポンプ７４に連結されている。また、この主排気路とパラレルに予備排気管７５、予備排気バルブ７６等からなる予備排気路が設けられている。また、プラズマ処理室５７ａの上部外部には、クリーニング用リモート・プラズマ励起室７７が設けられており、ここで励起された弗素の活性種等がクリーニング用ガス搬送管７８を通してプラズマ処理室５７ａ内に搬送されるようになっている。なお、プラズマ処理室５７ａの上端部内部に設けられているのは、ガス導入バッフル７９である。
【００５８】
次に、図３及び図４に基づいて、図２のヘリウム冷却系等について説明する。図３及び図４に示すように、ヘリウム冷却系は、ウエハ１の裏面１ｂにヘリウム・ガス（たとえば摂氏８０度程度の）を供給してウエハを冷却することにより、プラズマ４１からの熱とのバランスで、ウエハ１を所望の温度に制御するシステムである。ヘリウム・ガス源８２から供給されたヘリウム・ガスは、ヘリウム冷却系制御部８１内のウエハ内部領域ヘリウム・ガス圧力制御系８３およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス圧力制御系８４において所望の圧力に調整され、それぞれウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給バルブ８５およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給バルブ８６を介して、２系統の供給管であるウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管８７およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管８８に供給される。ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管８７は、ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハ内部領域９３にヘリウム・ガスを供給するようになっており、ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管８８はウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハエッジ領域９４にヘリウム・ガスを供給するようになっている。
【００５９】
また、ウエハ・ステージ６２には、ウエハ１を静電的に吸着する静電チャック９１が設けられている。
【００６０】
２．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造の説明（主に図５）
セクション３及び４の理解を容易にするために、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造（ファイナル・パッシベーション膜形成時点）の概要を説明する。ここでは、説明の都合上、４層配線について具体的に説明するが、一般に、３層から１１層程度の配線構成が汎用されている。
【００６１】
図５は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造図（たとえば、３００ｎｍテクノロジ・ノード製品）である。
【００６２】
図５に示すように、半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン・ウエハ）１のデバイス面１ａ（裏面１ｂの反対の面）側表面領域には、ＭＩＳＦＥＴのソース・ドレイン領域８（不純物ドープ領域）、複数のＭＩＳＦＥＴを電気的に分離するＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等が設けられている。ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）上には、ＭＩＳＦＥＴのゲート電極構造９が形成されており、これを覆うように酸化シリコン系膜を主要な構成要素とするプリ・メタル絶縁膜２０が設けられている。プリ・メタル絶縁膜２０内には、タングステン系コンタクト・プラグ４０およびコンタクト・プラグ用バリア・メタル２２が埋め込まれている。このプリ・メタル絶縁膜２０上には、４層の配線層、すなわち、第１層アルミニウム系配線層Ｍ１、第２層アルミニウム系配線層Ｍ２、第３層アルミニウム系配線層Ｍ３、および第４層アルミニウム系配線層Ｍ４が順次形成されている。
【００６３】
第１層アルミニウム系配線層Ｍ１には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第１層多層配線金属膜１３が設けられており、それを覆うように第１層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜２４、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜２５、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜２６等からなる第１層層間絶縁膜が形成されている。第１層層間絶縁膜内には、第１層配線領域タングステン・プラグ１５および第１層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜１６が埋め込まれている。第１層多層配線金属膜１３上を覆うのは、第１層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４４である。
【００６４】
第２層アルミニウム系配線層Ｍ２には、下層バリア・メタル膜２（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜５、上層バリア・メタル膜６（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第２層多層配線金属膜３が設けられており、それを覆うように第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜７、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜１１等からなる第２層層間絶縁膜が形成されている。第２層層間絶縁膜内には、第２層配線領域タングステン・プラグ２７および第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜２８が埋め込まれている。第２層多層配線金属膜２３上を覆うのは、第２層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）１８である。
【００６５】
第３層アルミニウム系配線層Ｍ３には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第３層多層配線金属膜３３が設けられており、それを覆うように第３層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜３５、第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜３６、第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜３７等からなる第３層層間絶縁膜が形成されている。第３層層間絶縁膜内には、第３層配線領域タングステン・プラグ３２および第３層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜３４が埋め込まれている。第３層多層配線金属膜３３上を覆うのは、第３層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４５である。
【００６６】
第４層アルミニウム系配線層Ｍ４には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第４層多層配線金属膜４３が設けられており、それを覆うように第４層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層内絶縁膜３８、第４層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層内絶縁膜３９、ファイナル・パッシベーション膜１７等からなる最上層絶縁膜が形成されている。第４層多層配線金属膜４３上を覆うのは、第４層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４６である。
【００６７】
３．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のデバイス断面プロセス・フローの説明（主に図６から図２１）
ここでは、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとって、ビア層及び配線層のうち、特にその配線層部分を中心に説明する。）のデバイス断面プロセス・フローを説明する。なお、第２層配線以外にも、ほぼ、そのまま適用できることは言うまでもない。
【００６８】
図６は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のプロセス・ブロック・フロー図である。図７は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（第１層配線完成時点）である。図８は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（下層バリア・メタル膜成膜時点）である。図９は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム系配線金属膜成膜時点）である。図１０は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（上層バリア・メタル膜成膜時点）である。図１１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜成膜時点）である。図１２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜塗布時点）である。図１３は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜現像時点）である。図１４は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（配線メタル膜ドライ・エッチング完了時点）である。図１５本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜アッシング除去完了時点）である。図１６は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去時点）である（この図から図２１は、図１７のＸ−Ｘ’断面に対応する）。図１７は図１６に対応するウエハの上面図である。図１８は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＨＤＰ−ＣＶＤ完了時点）である。図１９は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマＴＥＯＳ膜成膜時点）である。図２０は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＣＭＰ完了時点）である。図２１本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（キャップ酸化シリコン系膜成膜時点）である。
【００６９】
図７にプリメタル絶縁膜および第１層アルミニウム系配線層を含む下層絶縁膜１０（図５のプリ・メタル絶縁膜２０および第１層アルミニウム系配線層Ｍ１を含む）が完成した時点のデバイス断面構造を示す（図６の下部の層間絶縁膜形成工程１０１）。
【００７０】
次に、図８に示すように、まず、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の下層絶縁膜１０上のほぼ全面に、第２層配線領域下層バリア・メタル膜２（たとえば、厚さ１５ｎｍ程度の下層チタン膜、厚さ２０ｎｍ程度の下層窒化チタン膜等からなる）をスパッタリングにより形成する。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度（第１のウエハ温度）である。
【００７１】
次に、図９に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の第２層配線領域下層バリア・メタル膜２上のほぼ全面に、第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜５（たとえば、厚さ２５０ｎｍ程度のアルミニウムを主要な成分とし、たとえば１重量％程度の銅を添加）をスパッタリングにより形成する。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度である。
【００７２】
次に、図１０に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面のアルミニウム系配線金属膜５上のほぼ全面に、第２層配線領域上層バリア・メタル膜６（たとえば、厚さ５ｎｍ程度の下層チタン膜、厚さ５０ｎｍ程度の下層窒化チタン膜等からなる）をスパッタリングにより形成する（以上、図６の配線膜形成工程１０２）。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度である。この第２層配線領域下層バリア・メタル膜２、第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜５、第２層配線領域上層バリア・メタル膜６等で、第２層多層配線金属膜３を構成する。
【００７３】
次に、図１１に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面のバリア・メタル膜６上のほぼ全面に、たとえば厚さ３０ｎｍ程度の第２層配線用反射防止膜１８（プラズマＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）を形成する（図６の反射防止膜形成工程１０３）。この成膜条件として、たとえば、ガス流量ＳｉＨ４/Ｎ２Ｏ/Ｈｅ＝１４０ｓｃｃｍ/６００ｓｃｃｍ/７５０ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１００ワット程度、気圧３００パスカル程度、ウエハ温度摂氏４００度程度を例示することができる。
【００７４】
次に、図１２に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の反射防止膜１８上のほぼ全面に、フォト・レジスト膜１９を塗布する（図６のレジスト塗布工程１０４）。続いて、図１３に示すように、光リソグラフィ等（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＥＵＶ等）により、フォト・レジスト膜１９をパターニングする（図６のリソグラフィ工程１０５）。
【００７５】
次に、図１４に示すように、パターニングされたフォト・レジスト膜１９をマスクとして、ドライ・エッチングを実行すると、（反射防止膜１８を含めて）第２層多層配線金属膜３がパターニングされる（図６の多層配線金属膜エッチング工程１０６）。このとき、パターニングされた第２層多層配線金属膜３等の側壁には、側壁ポリマ膜２１が形成される。このドライ・エッチング条件として、たとえば、ガス雰囲気はＣｌ２，ＢＣｌ３等、高周波パワー（上方８００ワット程度/下方３３０ワット程度）、気圧０．８パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏４０度程度を例示することができる。
【００７６】
次に、図１５に示すように、ウエハ１の第１の主面１ａ側に対して、アッシング処理を施し、フォト・レジスト膜１９を除去する（図６のアッシング工程１０７）。このアッシング条件として、たとえば、ガス流量Ｏ２/Ｎ２＝７５００ｓｃｃｍ/４０ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１５００ワット程度、気圧２００パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏２５０度程度を例示することができる。
【００７７】
次に、図１６に示すように、有機系溶剤によって、側壁ポリマ膜２１を除去する（図６のポリマ除去工程１０８）。この時点のウエハ１の上面１ａの様子を図１７に示す。図１６の断面は、図１７のＸ−Ｘ’に対応する。続いて、エッチング後のアルミニウム系配線金属層５の安定化のための不動態化処理工程１０９（図６）すなわち、第５のプラズマ表面処理を実行する。この処理条件として、たとえば、ガス流量Ｏ２＝７０００ｓｃｃｍ程度、高周波パワー２０００ワット程度、気圧１００から３００パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏２５０度程度（第７のウエハ温度）を例示することができる。先のアッシング工程１０７からこの工程までを多層配線金属膜エッチング後処理工程群１２０という。
【００７８】
次に、図１８に示すように、図１及び図２等で説明したＨＤＰ−ＣＶＤ炉に導入して、たとえば厚さ４００ｎｍ程度の第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４を成膜する（図６のＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１）。この工程を含む前後の工程については、層間膜成膜周辺工程群１２１（図６）として、セクション４において詳述するので、ここでは簡単に言及するにとどめる。先の多層配線金属膜エッチング工程１０６からＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（層間膜成膜周辺工程群１２１を含む）までを多層配線金属膜エッチング＆層間膜成膜周辺工程群１２２という。
【００７９】
次に、図１９に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４上のほぼ全面に、たとえば厚さ６００ｎｍ程度の第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜７を形成する（図６のプラズマＴＥＯＳ層間絶縁膜形成工程１１２）。この成膜条件として、たとえば、ガス流量ＴＥＯＳ/Ｏ２/Ｈｅ＝５２５０（ｍｇ/分）/４２００ｓｃｃｍ/４０００ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１４００ワット程度、気圧３００から１５００パスカル程度、ウエハ温度摂氏４００度程度を例示することができる。
【００８０】
続いて、図２０に示すように、図１９にＣＭＰ研摩量１２を表す破線部分まで化学機械研摩（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により、研摩することで平坦化する（図６の化学機械研摩工程１１３）。
【００８１】
次に、図２１に示すように、第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜１１を成膜する（図６のキャップ絶縁膜形成工程）。
【００８２】
この後、第２層配線領域タングステン・プラグ２７および第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜２８を埋め込むことにより、第２層アルミニウム系配線層Ｍ２が完成する。
【００８３】
なお、この製法は、配線層が変わっても基本的に同じである。すなわち、第１層アルミニウム系配線層Ｍ１から第３層アルミニウム系配線層Ｍ３は、ほとんど同一であり、第４層アルミニウム系配線層Ｍ４は、同層をそのままボンディング・パッド層とする場合は、寸法の相違、ビア、プラグがない点など以外は、ほぼ同一である。
【００８４】
４．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群の説明（主に図２２から図２５）
セクション１から３を踏まえて、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群について説明する。
【００８５】
図２２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群のプロセス・ブロック・フロー図である。図２３は図２２のプラズマ・アニール工程の詳細構成の具体例を示すプロセス・ブロック・フロー図である。図２４は図２２の層間膜成膜周辺工程群におけるウエハ温度の推移を示すウエハ温度変化模式図である。図２５は図２２の層間膜成膜周辺工程群における各ステップの処理条件等をまとめた図表である。
【００８６】
図２２に示すように、多層配線金属膜エッチング後処理工程群１２０（図６）の処理が完了したウエハ１は、図１に説明したフープ５３に収容されて、マルチ・チャンバ・ウエハ処理装置５１のロードポート５２に搬送され、そこで、セクション１で説明した手順に沿って、いずれかのプラズマ処理室５７ａ，５７ｂ，５７ｃ（第１のプラズマ・チャンバ）のウエハ・ステージ６２上に載置された状態で、一連の層間膜成膜周辺工程群１２１に属する処理が施される。なお、処理の効率及び処理特性の観点から、一連の層間膜成膜周辺工程群１２１に属する処理の間、ウエハ１は、同一のウエハ・ステージ６２上に載置されていることが望ましい。
【００８７】
まず、図２２に沿って、層間膜成膜周辺工程群１２１の概要を説明する。ＨＤＰ−ＣＶＤ処理等により層間絶縁膜１４（図１８）を形成する前に、その前処理として、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、プラズマ・アニール処理１５１を実行する。このプラズマ・アニール処理１５１の主要な目的は、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、排出することを防止するところ、およびメタル膜内部のストレス開放（すなわち、不動態化の進行および、層間絶縁膜成膜前における配線メタル層のストレス解放により、欠け不良を抑制することができる。）にある。
【００８８】
プラズマ・アニール処理１５１の後、図２２に示すように、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（第１のプラズマＣＶＤ処理）を実行する。続いて、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、ＣＶＤ後処理工程１６１、すなわち、ウエハ温度の急冷処理を実行する。この処理の主要な目的は、エレクトロ・マイグレーション対策として、アルミニウム系配線金属膜５（図１６）に添加している銅の析出を防止するためである。なお、図２２に迂回の矢印で示すように、この急冷処理は必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００８９】
次に、図２３によって一連のプラズマ・アニール処理１５１として実施することが望ましい各処理ステップの概要及び意義について説明する。まず、プラズマ・クリーニング処理１５１ａは、アルゴン等の不活性ガスを主要な成分の一つとするガス雰囲気下で、プラズマ励起によるスパッタリング作用により、アルミニウム系配線金属膜５等の表面領域の清浄化を図る。なお、図２３に迂回の矢印で示すように、このプラズマ・クリーニング処理１５１ａは必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００９０】
次のプラズマ酸化処理１５１ｂは、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下で、プラズマ励起によるスパッタリング作用および酸素ラジカルによる酸化作用により、不動態化が不十分なアルミニウム系配線金属膜５等の表面領域の不動態化を更に進行させる。なお、図２３に迂回の矢印で示すように、このプラズマ・クリーニング処理１５１ａは必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００９１】
最後のプラズマ高温アニール処理１５１ｄは、アルゴン等の不活性ガスを主要な成分の一つとするガス雰囲気下で、ウエハ１の加熱およびプラズマ励起によるスパッタリング作用により、アルミニウム系配線金属膜５等の表面領域からの脱ガスを促進することを主要な目的とするものである。このため、ウエハ温度の主要な値（または平均値）は、後続の層間絶縁膜形成工程１１１（図２２）の主要な値（または平均値）よりも高い必要がある。また、高温および酸素ラジカルの効果を利用して、不十分な酸化処理等を更に進行させて、アルミニウム欠損等を抑制したい場合には、酸素を添加することが有効である（図２５の具体例参照）。この点、次のプラズマ中昇温処理１５１ｃも同じである。
【００９２】
プラズマ中昇温処理１５１ｃは、先行ステップからプラズマ高温アニール処理１５１ｄへウエハ温度を上昇させるための遷移期間であって、ウエハ温度が一瞬で上昇可能ならば省略可能である。また、雰囲気は害にならないものであれば、いずれでもよいが、プラズマ高温アニール処理１５１ｄと同一又は類似の雰囲気にすれば、プラズマ高温アニール処理１５１ｄの処理時間を短縮することができる。
【００９３】
次に、図２４及び図２５に基づいて、図２２の層間膜成膜周辺工程群１２１の詳細プロセスの好適な一例を説明する。図２４及び図２５（図１、図２、図６、図１６から図１８、図２２及び図２３を参照）に示すように、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側を上に向けた状態で載置される。この状態で、プラズマ・クリーニング処理１５１ａ（ステップＡ、すなわち、第２のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間３０秒程度、ガス流量アルゴン２５０ｓｃｃｍ程度（第２の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度摂氏１５０度から２７０度程度（第４のウエハ温度、すなわち、摂氏２５０度周辺の温度）、処理気圧０．４パスカルから０．６パスカル程度を例示することができる。なお、第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まないのがクリーニング特性の観点から望ましい。しかし、たとえば、次の工程と同時に実行したいときには、酸素を添加することができる。
【００９４】
次に、前記状態のまま、続けて、プラズマ酸化処理１５１ｂ（ステップB、すなわち第３のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間３０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第３の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度摂氏２００度から２７０度程度（第５のウエハ温度、すなわち、摂氏２５０度周辺の温度）、処理気圧０．４パスカルから０．６パスカル程度を例示することができる。なお、ここで、酸素ガスを窒素ガスに変更して窒化処理とすることができる。前記のように、第４のウエハ温度と第５のウエハ温度は、ほぼ同一温度領域に属する。
【００９５】
次に、ここで、その他の条件は、ほぼそのままで、静電チャックをオフにして、昇温を開始することで、プラズマ中昇温処理１５１ｃ（ステップC、すなわち第４のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間４０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第４の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオフ、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度たとえば摂氏３８０度程度へ向けて昇温、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度を例示することができる。
【００９６】
次に、ウエハ温度が摂氏３８０度程度（第２のウエハ温度）に達すると、静電チャック９１をオンとして、他は、ほぼそのままの状態で、当該温度の周辺で、プラズマ高温アニール処理１５１ｄ（ステップD、すなわち第１のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間６０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第１の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度たとえば摂氏３８０度程度（好適なウエハ温度範囲としては、摂氏３５０度から４５０度程度、ただし、第２のウエハ温度が、次のＣＶＤの処理温度よりも高いことを前提条件とする）、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度を例示することができる。
【００９７】
次に、静電チャック９１はオンのままで、冷却系８１をオンさせて、ウエハ温度をたとえば摂氏３５０度程度（第３のウエハ温度）に向けて降温させながら、ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（ステップE、すなわち、第１のプラズマＣＶＤ処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間８０秒程度、ガス流量モノシラン/酸素＝３９ｓｃｃｍ程度/６５ｓｃｃｍ程度、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝２５００ワット/６０００ワット/７５００ワット、静電チャック９１はオフ、ウエハ冷却制御系８１はオフ、安定状態のウエハ温度たとえば摂氏３５０度程度（好適なウエハ温度範囲としては、摂氏３２０度から３７０度程度、ただし、第２のウエハ温度が、第３のウエハ温度よりも高いことを前提条件とする）、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度、膜厚４００ｎｍ程度を例示することができる。
【００９８】
次に、ガスおよび高周波電力を切り換え、その他はほぼそのままで、ウエハ温度を摂氏２００度（第６のウエハ温度、ここで、第６のウエハ温度はアルミニウム系配線金属膜の銅析出温度および第１の温度よりも低い）以下に向け、急冷させるＣＶＤ後処理工程１６１（ステップF）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間４０から８０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/３１０ｓｃｃｍ程度、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝オフ/５００ワット/オフ（全部オフとしてもよいが、微弱でもプラズマを点灯させている方が、処理ステップが複雑にならず、処理時間を短時間化できる。）、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオン、ウエハ温度たとえば摂氏２００度以下程度（たとえば、摂氏１５０度程度まで）へ向けて降下（なお、摂氏３００から摂氏２００度間の平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下が望ましい）、処理気圧０．６６パスカルから０．７５パスカル程度を例示することができる。
【００９９】
５．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１００】
例えば、前記実施の形態においては、アプライド・マテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社のＨＤＰ−ＣＶＤ装置”のＣｅｎｔｕｒａ Ｕｌｔｉｍａ”等を使用した例について具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ノベラス（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ）社の”Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｔｈｒｅｅ Ｓｐｅｅｄ”その他やそれ以外の半導体装置メーカの対応する装置を使用して実施してもよいことは言うまでもない。
【０１０１】
また、前記実施の形態においては、配線層の全層がアルミニウム系通常配線であるものについて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、銅系又は銀系のダマシン配線とアルミニウム系通常配線を混合させて使用した配線構造におけるアルミニウム系通常配線部分にも同様に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン・ウエハ）
１ａ 半導体ウエハのデバイス面（第１の主面）
１ｂ 半導体ウエハの裏面（第２の主面）
２ 第２層配線領域下層バリア・メタル膜
３ 第２層多層配線金属膜
４ ＳＴＩ領域
５ 第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜
６ 第２層配線領域上層バリア・メタル膜
７ 第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
８ ソース・ドレイン領域
９ ゲート電極構造
１０ プリメタル絶縁膜および第１層アルミニウム系配線層を含む下層絶縁膜
１１ 第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
１２ ＣＭＰ研摩量
１３ 第１層多層配線金属膜
１４ 第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
１５ 第１層配線領域タングステン・プラグ
１６ 第１層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
１７ ファイナル・パッシベーション膜
１８ 第２層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
１９ フォト・レジスト膜
２０ プリ・メタル絶縁膜
２１ 側壁ポリマ膜
２２ コンタクト・プラグ用バリア・メタル
２４ 第１層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
２５ 第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
２６ 第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
２７ 第２層配線領域タングステン・プラグ
２８ 第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
３２ 第３層配線領域タングステン・プラグ
３３ 第３層多層配線金属膜
３４ 第３層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
３５ 第３層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
３６ 第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
３７ 第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
３８ 第４層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層内絶縁膜
３９ 第４層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層内絶縁膜
４０ タングステン系コンタクト・プラグ
４１ プラズマ
４３ 第４層多層配線金属膜
４４ 第１層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
４５ 第３層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
４６ 第４層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
５１ マルチ・チャンバ・ウエハ処理装置
５２ ロードポート
５３ フープ（密閉型ウエハ搬送容器）
５４ 局所清浄室
５５ ロードロック室
５６ 真空搬送室
５７ａ，５７ｂ，５７ｃ プラズマ処理室（プラズマＣＶＤチャンバ）
５８ 真空搬送ロボット
５９ ロード・アンロード用ロボット
６１ チャンバ外壁
６２ ウエハ・ステージ（下部電極）
６３ ウエハ側バイアス用高周波電源
６４ ウエハ側バイアス用コンデンサ
６５ サイド・アンテナ用高周波電源
６６ プラズマ励起用サイド・アンテナ
６７ トップ・アンテナ用高周波電源
６８ プラズマ励起用トップ・アンテナ
６９ ガス導入ノズル
７０ 主排気ゲート・バルブ
７１ ウエハ出し入れ用ゲート
７２ 主排気管
７３ ターボ分子ポンプ
７４ ドライ粗引きポンプ
７５ 予備排気管
７６ 予備排気バルブ
７７ クリーニング用リモート・プラズマ励起室
７８ クリーニング用ガス搬送管
７９ ガス導入バッフル
８１ ヘリウム冷却系制御部
８２ ヘリウム・ガス源
８３ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス圧力制御系
８４ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス圧力制御系
８５ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給バルブ
８６ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給バルブ
８７ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管
８８ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管
９１ 静電チャック
９３ ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハ内部領域
９４ ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハエッジ領域
１０１ 下部層間絶縁膜形成工程（第１層配線層形成工程）
１０２ 配線膜形成工程
１０３ 反射防止膜形成工程
１０４ レジスト塗布工程
１０５ リソグラフィ工程
１０６ 多層配線金属膜エッチング工程
１０７ アッシング工程
１０８ ポリマ除去工程
１０９ 不動態化処理工程
１１１ ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程
１１２ プラズマＴＥＯＳ層間絶縁膜形成工程
１１３ 化学機械研摩工程
１１４ キャップ絶縁膜形成工程
１２０ 多層配線金属膜エッチング後処理工程群
１２１ 層間膜成膜周辺工程群
１２２ 多層配線金属膜エッチング＆層間膜成膜周辺工程群
１５１ プラズマ・アニール工程
１５１ａ プラズマ・クリーニング処理
１５１ｂ プラズマ酸化処理
１５１ｃ プラズマ中昇温処理
１５１ｄ プラズマ高温アニール処理
１６１ ＣＶＤ後処理工程
Ａ プラズマ・クリーニング処理ステップ
Ｂ プラズマ酸化処理ステップ
Ｃ プラズマ中昇温処理ステップ
Ｄ プラズマ高温アニール処理
Ｅ プラズマＣＶＤステップ
Ｆ ＣＶＤ後処理ステップ
Ｍ１ 第１層アルミニウム系配線層
Ｍ２ 第２層アルミニウム系配線層
Ｍ３ 第３層アルミニウム系配線層
Ｍ４ 第４層アルミニウム系配線層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置（または半導体装置）の製造方法におけるアルミニウム系配線形成技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本特開２００４−２８８７６３号公報（特許文献１）には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に関して、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による層間絶縁膜を有するアルミニウム系メタル多層配線の形成プロセスにおいて、アルミニウム系メタル配線層のパターニング後であって層間絶縁膜で被覆する前に、配線ボイド形成防止等のために、水素雰囲気中において、アルミニウム・スパッタリング温度や後の層間絶縁膜成膜温度よりも高い摂氏４２０度程度で通常の熱処理炉を用いて熱処理する技術が開示されている。
【０００３】
日本特開２００３−３３２３３８号公報（特許文献２）には、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）に関して、ＨＤＰ−ＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ−Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による層間絶縁膜を有するアルミニウム系メタル多層配線の形成プロセスにおいて、アルミニウム系メタル配線層のパターニング後であって層間絶縁膜で被覆する前に、配線ボイド形成防止等のために、酸素フリーな非酸化性雰囲気中において、アルミニウム・スパッタリング温度や後の層間絶縁膜成膜温度よりも高い温度で通常の熱処理炉を用いて熱処理する技術が開示されている。
【０００４】
日本特開２００７−１２８９７６号公報（特許文献３）には、バイポーラ型トランジスタ等に関して、パッシベーション膜であるプラズマＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜のクラック等を防ぐために、アルミニウム系メタル電極のパターニング後であってＰＳＧ膜の成膜前に、窒素雰囲気又は酸素雰囲気中、摂氏３５０度から摂氏４５０度の温度において、熱処理する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２８８７６３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３２３３８号公報
【特許文献３】特開２００７−１２８９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
主にアルミニウム系通常配線から構成された多層配線を有するＬＳＩの製造工程、すなわち、ウエハ工程におけるＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）プロセスでは、配線の信頼性に関して、ＥＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性およびＳＭ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ）耐性の向上が特に重要である。アルミニウム系配線に関する不良の中でも、配線メタル膜の膨張や欠けの発生は、ＥＭ耐性およびＳＭ耐性を大きく劣化させる要因となる。
【０００７】
配線メタル膜の膨張や欠け等の不良モードについて、本願発明者等が検討したところによると、以下の点が明らかとなった。すなわち、配線メタル膜の膨張不良は、アルミニウム系配線メタル層のパターニングの際に配線メタル層の側壁に付着する付着成分によって、後続のアッシング処理による不動態化が十分に進行せず、層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が排出するためというものである。
【０００８】
一方、配線メタル膜の欠け不良は、配線メタルが層間絶縁膜で覆われた状態で、層間絶縁膜の成膜時または、後の工程の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁等の不動態化が不十分な部分のグレイン部において、ストレス緩和が発生する結果、欠けが生成するというものである。
【０００９】
本願発明は、これらの課題を解決するためになされたものである。
【００１０】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体集積回路装置の製造プロセスを提供することにある。
【００１１】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
すなわち、本願の一つの発明は、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１５】
すなわち、層間絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤチャンバのウエハ・ステージ上に於いて、アルミニウム系配線メタル膜のパターニングの後であって層間絶縁膜の成膜前に、ウエハのデバイス面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が排出することを防止することができ、その結果、膨張不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤチャンバを複数台内蔵するマルチ・チャンバ型ウエハ処理装置の平面レイアウト図である。
【図２】図１のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの正断面図である。
【図３】図２のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバのウエハ冷却システム全体の模式断面構成図である。
【図４】図３のウエハ冷却システムの各セクションが担当するウエハ裏面とウエハ・ステージ間の領域を示すウエハ・ステージの上面図である。
【図５】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造図である。
【図６】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のプロセス・ブロック・フロー図である。
【図７】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（第１層配線完成時点）である。
【図８】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（下層バリア・メタル膜成膜時点）である。
【図９】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム系配線金属膜成膜時点）である。
【図１０】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（上層バリア・メタル膜成膜時点）である。
【図１１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜成膜時点）である。
【図１２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜塗布時点）である。
【図１３】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜現像時点）である。
【図１４】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（配線メタル膜ドライ・エッチング完了時点）である。
【図１５】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜アッシング除去完了時点）である。
【図１６】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去時点）である（この図から図２１は、図１７のＸ−Ｘ’断面に対応する）。
【図１７】図１６に対応するウエハの上面図である。
【図１８】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＨＤＰ−ＣＶＤ完了時点）である。
【図１９】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマＴＥＯＳ膜成膜時点）である。
【図２０】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＣＭＰ完了時点）である。
【図２１】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（キャップ酸化シリコン系膜成膜時点）である。
【図２２】本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群のプロセス・ブロック・フロー図である。
【図２３】図２２のプラズマ・アニール工程の詳細構成の具体例を示すプロセス・ブロック・フロー図である。
【図２４】図２２の層間膜成膜周辺工程群におけるウエハ温度の推移を示すウエハ温度変化模式図である。
【図２５】図２２の層間膜成膜周辺工程群における各ステップの処理条件等をまとめた図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。
【００１８】
１．以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）第１のウエハ温度において、ウエハの第１の主面上に、アルミニウム系配線金属膜を含む多層配線金属膜を成膜する工程；
（ｂ）前記ウエハの前記第１の主面上の前記アルミニウム系配線金属膜を含む前記多層配線金属膜をパターニングする工程；
（ｃ）前記工程（ａ）の後、第１のプラズマＣＶＤチャンバ内のウエハ・ステージ上に、前記ウエハをセットする工程；
（ｄ）前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第１の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも高い第２のウエハ温度において、第１のプラズマ表面処理を実行する工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、第２のウエハ温度よりも低い第３のウエハ温度において、層間絶縁膜の成膜処理を第１のプラズマＣＶＤ処理により、実行する工程。
【００１９】
２．前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【００２０】
３．前記１または２項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｃ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第２の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第４のウエハ温度において、第２のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２１】
４．前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まない。
【００２２】
５．前記３または４項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２３】
６．前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度と前記第５のウエハ温度は、ほぼ同一である。
【００２４】
７．前記１から６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｅ）の後に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの温度を、前記第３のウエハ温度から、前記第１のウエハ温度よりも低い第６のウエハ温度以下に降下させる工程。
【００２５】
８．前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第６のウエハ温度は、摂氏２００度である。
【００２６】
９．前記７または８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）における摂氏３００度と摂氏２００度の間における平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下である。
【００２７】
１０．前記７から９項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）において、プラズマは点灯状態にある。
【００２８】
１１．前記５から１０項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｉ）前記工程（ｇ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第４の雰囲気下、前記ウエハの温度を、前記第５のウエハ温度から前記第２のウエハ温度へ昇温しながら、第４のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００２９】
１２．前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【００３０】
１３．前記１から１２項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記層間絶縁膜は、ＨＤＰ−ＣＶＤによる酸化シリコン系絶縁膜である。
【００３１】
１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｊ）レジスト膜及びポリマ除去を含む前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｃ）の前に、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第５の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも低い第７のウエハ温度において、第５のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００３２】
１５．前記１４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｊ）は、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内では行われない。
【００３３】
１６．前記１から１５項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２のウエハ温度は、前記摂氏３５０度以上、前記摂氏４５０度以下である。
【００３４】
１７．前記３から１６項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度は、前記摂氏１５０度以上、前記摂氏２７０度以下である。
【００３５】
１８．前記１から１７項のいずれか一つの半導体集積回路装置の製造方法において、前記第３のウエハ温度は、前記摂氏３２０度以上、前記摂氏３７０度以下である。
【００３６】
１９．前記３または４項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび窒素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【００３７】
〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００３８】
更に、本願において、「半導体集積回路装置」というときは、主に、各種トランジスタ（能動素子）を中心に、抵抗、コンデンサ等を半導体チップ等（たとえば単結晶シリコン基板）上に集積したものをいう。ここで、各種トランジスタの代表的なものとしては、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に代表されるＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を例示することができる。このとき、集積回路構成の代表的なものとしては、Ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとＰチャネル型ＭＩＳＦＥＴを組み合わせたＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路に代表されるＣＭＩＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型集積回路を例示することができる。
【００３９】
今日の半導体集積回路装置、すなわち、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）のウエハ工程は、通常、原材料としてのシリコンウエハの搬入からプリ・メタル（Ｐｒｅｍｅｔａｌ）工程（Ｍ１配線層下端とゲート電極構造の間の層間絶縁膜等の形成、コンタクト・ホール形成、タングステン・プラグ、埋め込み等からなる工程）あたりまでのＦＥＯＬ（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程と、Ｍ１配線層形成から始まり、アルミニウム系パッド電極上のファイナル・パッシベーション膜へのパッド開口の形成あたりまで（ウエハ・レベル・パッケージ・プロセスにおいては、当該プロセスも含む）のＢＥＯＬ（Ｂａｃｋ Ｅｎｄ ｏｆ Ｌｉｎｅ）工程に大別できる。
【００４０】
２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかに、そうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」、「酸化シリコン系絶縁膜」等と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NCS）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。
【００４１】
また、酸化シリコン系絶縁膜と並んで、半導体分野で常用されているシリコン系絶縁膜としては、窒化シリコン系絶縁膜がある。この系統の属する材料としては、ＳｉＮ，ＳｉＣＮ，ＳｉＮＨ，ＳｉＣＮＨ等がある。ここで、「窒化シリコン」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＮおよびＳｉＮＨの両方を含む。同様に、「ＳｉＣＮ」というときは、特にそうでない旨明示したときを除き、ＳｉＣＮおよびＳｉＣＮＨの両方を含む。
【００４２】
なお、ＳｉＣは、ＳｉＮと類似の性質を有するが、反射防止膜等に使用されるＳｉＯＮは、むしろ、酸化シリコン系絶縁膜に分類すべき場合が多い。
【００４３】
窒化シリコン膜は、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）技術におけるエッチ・ストップ膜として、多用されるほか、ＳＭＴ（Ｓｔｒｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）における応力付与膜としても使用される。
【００４４】
同様に、「アルミニウム配線」、「アルミニウム系配線金属」等といっても、通常、高純度のアルミニウムのみではなく、０．５から５重量％程度の銅、シリコン、その他の添加物が添加されている。また、上下に複数の補助メタル層（さらに付加的な絶縁性反射防止膜等）を有するのが普通である。
【００４５】
さらに、ガス組成についても、「不活性ガス雰囲気」といっても、特にそうでない旨明示した場合を除き、アルゴンやヘリウムのみではなく、他の汎用添加ガス、すなわち、水素、酸素、窒素等の添加や含有を許容する。
【００４６】
３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００４７】
４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００４８】
５．「ウエハ」というときは、通常は半導体集積回路装置（半導体装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩ基板、ＬＣＤガラス基板等の絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。
【００４９】
６．「ウエハ温度」は、パイロ・メータによって測定したウエハの温度である。「ステージ温度」とは、ウエハを載せたウエハ・ステージの設定温度である。なお、加熱においては、ステージ温度は、一般にウエハ温度よりも若干低い。以下の実施の形態に使用するウエハ処理装置では、ステージ自体には加熱温調機構はなく、加熱はもっぱらウエハ上方のプラズマからの熱による。ウエハの温度は、このプラズマからの熱とウエハ下方から供給される冷却用ヘリウム・ガス流のバランスによって制御されている。
【００５０】
７．「プラズマ表面処理」とは、ウエハをプラズマ反応室に導入して、プラズマによって励起された活性種によって、ウエハの表面又はその近傍に対して、物理的又は化学的処理をすることを言う。具体的には、プラズマ・クリーニング、プラズマ酸化、プラズマ窒化、プラズマ還元、プラズマ・アニーリング等がその典型である。ＨＤＰ−ＣＶＤは、「プラズマ処理」または「プラズマ成膜処理」であるが、ここで言う「プラズマ表面処理」ではない。
【００５１】
なお、プラズマ処理における雰囲気については、主要なもののみを記載したが、その他にプロセスの邪魔にならない限り（安全及び特性の劣化のない限り）種々のガスの添加が可能である。これらの点を前提に、種々の目的のために、窒素、酸素、水素、不活性ガス等の添加は一般に許容される。
【００５２】
〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【００５３】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００５４】
１．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤ装置等の説明（主に図１から図４）
まず、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群において使用するＨＤＰ−ＣＶＤ装置を説明する。
【００５５】
図１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法に使用するＨＤＰ−ＣＶＤチャンバを複数台内蔵するマルチ・チャンバ型ウエハ処理装置の平面レイアウト図である。図２は図１のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバの正断面図である。図３は図２のＨＤＰ−ＣＶＤチャンバのウエハ冷却システム全体の模式断面構成図である。図４は図３のウエハ冷却システムの各セクションが担当するウエハ裏面とウエハ・ステージ間の領域を示すウエハ・ステージの上面図である。
【００５６】
まず、図１に基づいて、マルチ・チャンバ型ウエハ処理装置５１の平面レイアウトを説明する。図１に示すように、マルチ・チャンバ型ウエハ処理装置５１には、複数のロードポート５２が設けられており、そこには、複数のウエハ１を収容したフープ（密閉型ウエハ搬送容器）５３をセットできるようになっている。ロードポート５２にセットされたフープ５３は、局所清浄室５４とドッキングされ、フープ５３内のウエハ１は、局所清浄室５４内のロード・アンロード用ロボット５９によって、複数のロードロック室５５のいずれかを通して、真空搬送室５６内の真空搬送ロボット５８に受け渡される。真空搬送ロボット５８は、受け取ったウエハ１をプラズマ処理室（プラズマＣＶＤチャンバ）５７ａ，５７ｂ，５７ｃ（各チャンバは、ほぼ同一の機能を有する）のいずれかに導入する。一連の処理１２１（図２２）が完了すると、ウエハ１は導入時と逆の経路をたどり、フープ５３に戻される。
【００５７】
次に、図２に基づいて、図１におけるプラズマ処理室５７ａ（他のチャンバも構造および機能はほぼ同一である）の構造及び機能の概要を説明する。図２に示すように、プラズマ処理室５７ａの外壁６１は、上部のドーム上の部分が、ほぼセラミック製であり、中間から下の基体部分がステンレス又はアルミニウムを主要な成分とする金属等から構成されている。ウエハ１は、ウエハ出し入れ用ゲート７１から導入されて、プラズマ処理室５７ａ内のウエハ・ステージ（下部電極）６２上に、そのデバイス面１ａ（第１の主面）を上にしてセットされる。下部電極６２には、ウエハ側バイアス用コンデンサ６４を介して、ウエハ側バイアス用高周波電源６３（たとえば、１３．５６ＭＨｚ）が接続されている。また、ウエハ１の裏面を冷却するためのヘリウム冷却系制御部８１から冷却用ヘリウム・ガスが供給されるようになっている。ウエハ・ステージ６２の周辺には、反応ガス等を供給するガス導入ノズル６９が複数個設けられている。ウエハ・ステージ６２の上方には、プラズマ４１が生成される部分があり、外壁６１のセラミック製のドーム上の部分の外部には、プラズマ励起用サイド・アンテナ６６およびプラズマ励起用トップ・アンテナ６８が設けられており、それぞれサイド・アンテナ用高周波電源６５（たとえば、２ＭＨｚ）およびトップ・アンテナ用高周波電源６８（たとえば、２ＭＨｚ）に接続されている。ウエハ・ステージ６２の下方には、主排気ゲート・バルブ７０と真空排気系の一部をなすターボ分子ポンプ７３が設けられており、主排気管７２によりドライ粗引きポンプ７４に連結されている。また、この主排気路とパラレルに予備排気管７５、予備排気バルブ７６等からなる予備排気路が設けられている。また、プラズマ処理室５７ａの上部外部には、クリーニング用リモート・プラズマ励起室７７が設けられており、ここで励起された弗素の活性種等がクリーニング用ガス搬送管７８を通してプラズマ処理室５７ａ内に搬送されるようになっている。なお、プラズマ処理室５７ａの上端部内部に設けられているのは、ガス導入バッフル７９である。
【００５８】
次に、図３及び図４に基づいて、図２のヘリウム冷却系等について説明する。図３及び図４に示すように、ヘリウム冷却系は、ウエハ１の裏面１ｂにヘリウム・ガス（たとえば摂氏８０度程度の）を供給してウエハを冷却することにより、プラズマ４１からの熱とのバランスで、ウエハ１を所望の温度に制御するシステムである。ヘリウム・ガス源８２から供給されたヘリウム・ガスは、ヘリウム冷却系制御部８１内のウエハ内部領域ヘリウム・ガス圧力制御系８３およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス圧力制御系８４において所望の圧力に調整され、それぞれウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給バルブ８５およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給バルブ８６を介して、２系統の供給管であるウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管８７およびウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管８８に供給される。ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管８７は、ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハ内部領域９３にヘリウム・ガスを供給するようになっており、ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管８８はウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハエッジ領域９４にヘリウム・ガスを供給するようになっている。
【００５９】
また、ウエハ・ステージ６２には、ウエハ１を静電的に吸着する静電チャック９１が設けられている。
【００６０】
２．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造の説明（主に図５）
セクション３及び４の理解を容易にするために、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造（ファイナル・パッシベーション膜形成時点）の概要を説明する。ここでは、説明の都合上、４層配線について具体的に説明するが、一般に、３層から１１層程度の配線構成が汎用されている。
【００６１】
図５は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法によって製造されたデバイスの一般的断面構造図（たとえば、３００ｎｍテクノロジ・ノード製品）である。
【００６２】
図５に示すように、半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン・ウエハ）１のデバイス面１ａ（裏面１ｂの反対の面）側表面領域には、ＭＩＳＦＥＴのソース・ドレイン領域８（不純物ドープ領域）、複数のＭＩＳＦＥＴを電気的に分離するＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）等が設けられている。ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）上には、ＭＩＳＦＥＴのゲート電極構造９が形成されており、これを覆うように酸化シリコン系膜を主要な構成要素とするプリ・メタル絶縁膜２０が設けられている。プリ・メタル絶縁膜２０内には、タングステン系コンタクト・プラグ４０およびコンタクト・プラグ用バリア・メタル２２が埋め込まれている。このプリ・メタル絶縁膜２０上には、４層の配線層、すなわち、第１層アルミニウム系配線層Ｍ１、第２層アルミニウム系配線層Ｍ２、第３層アルミニウム系配線層Ｍ３、および第４層アルミニウム系配線層Ｍ４が順次形成されている。
【００６３】
第１層アルミニウム系配線層Ｍ１には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第１層多層配線金属膜１３が設けられており、それを覆うように第１層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜２４、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜２５、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜２６等からなる第１層層間絶縁膜が形成されている。第１層層間絶縁膜内には、第１層配線領域タングステン・プラグ１５および第１層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜１６が埋め込まれている。第１層多層配線金属膜１３上を覆うのは、第１層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４４である。
【００６４】
第２層アルミニウム系配線層Ｍ２には、下層バリア・メタル膜２（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜５、上層バリア・メタル膜６（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第２層多層配線金属膜３が設けられており、それを覆うように第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜７、第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜１１等からなる第２層層間絶縁膜が形成されている。第２層層間絶縁膜内には、第２層配線領域タングステン・プラグ２７および第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜２８が埋め込まれている。第２層多層配線金属膜２３上を覆うのは、第２層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）１８である。
【００６５】
第３層アルミニウム系配線層Ｍ３には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第３層多層配線金属膜３３が設けられており、それを覆うように第３層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜３５、第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜３６、第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜３７等からなる第３層層間絶縁膜が形成されている。第３層層間絶縁膜内には、第３層配線領域タングステン・プラグ３２および第３層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜３４が埋め込まれている。第３層多層配線金属膜３３上を覆うのは、第３層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４５である。
【００６６】
第４層アルミニウム系配線層Ｍ４には、下層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）、アルミニウム系配線金属膜、上層バリア・メタル膜（たとえばＴｉＮ膜）等からなる第４層多層配線金属膜４３が設けられており、それを覆うように第４層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層内絶縁膜３８、第４層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層内絶縁膜３９、ファイナル・パッシベーション膜１７等からなる最上層絶縁膜が形成されている。第４層多層配線金属膜４３上を覆うのは、第４層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）４６である。
【００６７】
３．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のデバイス断面プロセス・フローの説明（主に図６から図２１）
ここでは、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとって、ビア層及び配線層のうち、特にその配線層部分を中心に説明する。）のデバイス断面プロセス・フローを説明する。なお、第２層配線以外にも、ほぼ、そのまま適用できることは言うまでもない。
【００６８】
図６は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層のプロセス・ブロック・フロー図である。図７は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（第１層配線完成時点）である。図８は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（下層バリア・メタル膜成膜時点）である。図９は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（アルミニウム系配線金属膜成膜時点）である。図１０は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（上層バリア・メタル膜成膜時点）である。図１１は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（反射防止膜成膜時点）である。図１２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜塗布時点）である。図１３は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜現像時点）である。図１４は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（配線メタル膜ドライ・エッチング完了時点）である。図１５本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（フォト・レジスト膜アッシング除去完了時点）である。図１６は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（側壁ポリマ除去時点）である（この図から図２１は、図１７のＸ−Ｘ’断面に対応する）。図１７は図１６に対応するウエハの上面図である。図１８は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＨＤＰ−ＣＶＤ完了時点）である。図１９は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（プラズマＴＥＯＳ膜成膜時点）である。図２０は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（ＣＭＰ完了時点）である。図２１本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法における単位配線層（第２層配線を例にとる）のデバイス断面プロセス・フロー図（キャップ酸化シリコン系膜成膜時点）である。
【００６９】
図７にプリメタル絶縁膜および第１層アルミニウム系配線層を含む下層絶縁膜１０（図５のプリ・メタル絶縁膜２０および第１層アルミニウム系配線層Ｍ１を含む）が完成した時点のデバイス断面構造を示す（図６の下部の層間絶縁膜形成工程１０１）。
【００７０】
次に、図８に示すように、まず、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の下層絶縁膜１０上のほぼ全面に、第２層配線領域下層バリア・メタル膜２（たとえば、厚さ１５ｎｍ程度の下層チタン膜、厚さ２０ｎｍ程度の下層窒化チタン膜等からなる）をスパッタリングにより形成する。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度（第１のウエハ温度）である。
【００７１】
次に、図９に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の第２層配線領域下層バリア・メタル膜２上のほぼ全面に、第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜５（たとえば、厚さ２５０ｎｍ程度のアルミニウムを主要な成分とし、たとえば１重量％程度の銅を添加）をスパッタリングにより形成する。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度である。
【００７２】
次に、図１０に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面のアルミニウム系配線金属膜５上のほぼ全面に、第２層配線領域上層バリア・メタル膜６（たとえば、厚さ５ｎｍ程度の下層チタン膜、厚さ５０ｎｍ程度の下層窒化チタン膜等からなる）をスパッタリングにより形成する（以上、図６の配線膜形成工程１０２）。このスパッタリングの際にウエハ１を載置するウエハ・ステージの温度は、たとえば、摂氏３００度程度である。この第２層配線領域下層バリア・メタル膜２、第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜５、第２層配線領域上層バリア・メタル膜６等で、第２層多層配線金属膜３を構成する。
【００７３】
次に、図１１に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面のバリア・メタル膜６上のほぼ全面に、たとえば厚さ３０ｎｍ程度の第２層配線用反射防止膜１８（プラズマＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）を形成する（図６の反射防止膜形成工程１０３）。この成膜条件として、たとえば、ガス流量ＳｉＨ４/Ｎ２Ｏ/Ｈｅ＝１４０ｓｃｃｍ/６００ｓｃｃｍ/７５０ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１００ワット程度、気圧３００パスカル程度、ウエハ温度摂氏４００度程度を例示することができる。
【００７４】
次に、図１２に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の反射防止膜１８上のほぼ全面に、フォト・レジスト膜１９を塗布する（図６のレジスト塗布工程１０４）。続いて、図１３に示すように、光リソグラフィ等（ＫｒＦ，ＡｒＦ，ＥＵＶ等）により、フォト・レジスト膜１９をパターニングする（図６のリソグラフィ工程１０５）。
【００７５】
次に、図１４に示すように、パターニングされたフォト・レジスト膜１９をマスクとして、ドライ・エッチングを実行すると、（反射防止膜１８を含めて）第２層多層配線金属膜３がパターニングされる（図６の多層配線金属膜エッチング工程１０６）。このとき、パターニングされた第２層多層配線金属膜３等の側壁には、側壁ポリマ膜２１が形成される。このドライ・エッチング条件として、たとえば、ガス雰囲気はＣｌ２，ＢＣｌ３等、高周波パワー（上方８００ワット程度/下方３３０ワット程度）、気圧０．８パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏４０度程度を例示することができる。
【００７６】
次に、図１５に示すように、ウエハ１の第１の主面１ａ側に対して、アッシング処理を施し、フォト・レジスト膜１９を除去する（図６のアッシング工程１０７）。このアッシング条件として、たとえば、ガス流量Ｏ２/Ｎ２＝７５００ｓｃｃｍ/４０ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１５００ワット程度、気圧２００パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏２５０度程度を例示することができる。
【００７７】
次に、図１６に示すように、有機系溶剤によって、側壁ポリマ膜２１を除去する（図６のポリマ除去工程１０８）。この時点のウエハ１の上面１ａの様子を図１７に示す。図１６の断面は、図１７のＸ−Ｘ’に対応する。続いて、エッチング後のアルミニウム系配線金属層５の安定化のための不動態化処理工程１０９（図６）すなわち、第５のプラズマ表面処理を実行する。この処理条件として、たとえば、ガス流量Ｏ２＝７０００ｓｃｃｍ程度、高周波パワー２０００ワット程度、気圧１００から３００パスカル程度、ウエハ・ステージ温度摂氏２５０度程度（第７のウエハ温度）を例示することができる。先のアッシング工程１０７からこの工程までを多層配線金属膜エッチング後処理工程群１２０という。
【００７８】
次に、図１８に示すように、図１及び図２等で説明したＨＤＰ−ＣＶＤ炉に導入して、たとえば厚さ４００ｎｍ程度の第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４を成膜する（図６のＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１）。この工程を含む前後の工程については、層間膜成膜周辺工程群１２１（図６）として、セクション４において詳述するので、ここでは簡単に言及するにとどめる。先の多層配線金属膜エッチング工程１０６からＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（層間膜成膜周辺工程群１２１を含む）までを多層配線金属膜エッチング＆層間膜成膜周辺工程群１２２という。
【００７９】
次に、図１９に示すように、ウエハ１の表面１ａのほぼ全面の第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜１４上のほぼ全面に、たとえば厚さ６００ｎｍ程度の第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜７を形成する（図６のプラズマＴＥＯＳ層間絶縁膜形成工程１１２）。この成膜条件として、たとえば、ガス流量ＴＥＯＳ/Ｏ２/Ｈｅ＝５２５０（ｍｇ/分）/４２００ｓｃｃｍ/４０００ｓｃｃｍ程度、高周波パワー１４００ワット程度、気圧３００から１５００パスカル程度、ウエハ温度摂氏４００度程度を例示することができる。
【００８０】
続いて、図２０に示すように、図１９にＣＭＰ研摩量１２を表す破線部分まで化学機械研摩（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等により、研摩することで平坦化する（図６の化学機械研摩工程１１３）。
【００８１】
次に、図２１に示すように、第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜１１を成膜する（図６のキャップ絶縁膜形成工程）。
【００８２】
この後、第２層配線領域タングステン・プラグ２７および第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜２８を埋め込むことにより、第２層アルミニウム系配線層Ｍ２が完成する。
【００８３】
なお、この製法は、配線層が変わっても基本的に同じである。すなわち、第１層アルミニウム系配線層Ｍ１から第３層アルミニウム系配線層Ｍ３は、ほとんど同一であり、第４層アルミニウム系配線層Ｍ４は、同層をそのままボンディング・パッド層とする場合は、寸法の相違、ビア、プラグがない点など以外は、ほぼ同一である。
【００８４】
４．本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群の説明（主に図２２から図２５）
セクション１から３を踏まえて、本願の一実施の形態の半導体集積回路装置の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群について説明する。
【００８５】
図２２は本願の一実施の形態の半導体集積回路装置（アルミニウム系通常配線の製品）の製造方法の要部プロセスである層間膜成膜周辺工程群のプロセス・ブロック・フロー図である。図２３は図２２のプラズマ・アニール工程の詳細構成の具体例を示すプロセス・ブロック・フロー図である。図２４は図２２の層間膜成膜周辺工程群におけるウエハ温度の推移を示すウエハ温度変化模式図である。図２５は図２２の層間膜成膜周辺工程群における各ステップの処理条件等をまとめた図表である。
【００８６】
図２２に示すように、多層配線金属膜エッチング後処理工程群１２０（図６）の処理が完了したウエハ１は、図１に説明したフープ５３に収容されて、マルチ・チャンバ・ウエハ処理装置５１のロードポート５２に搬送され、そこで、セクション１で説明した手順に沿って、いずれかのプラズマ処理室５７ａ，５７ｂ，５７ｃ（第１のプラズマ・チャンバ）のウエハ・ステージ６２上に載置された状態で、一連の層間膜成膜周辺工程群１２１に属する処理が施される。なお、処理の効率及び処理特性の観点から、一連の層間膜成膜周辺工程群１２１に属する処理の間、ウエハ１は、同一のウエハ・ステージ６２上に載置されていることが望ましい。
【００８７】
まず、図２２に沿って、層間膜成膜周辺工程群１２１の概要を説明する。ＨＤＰ−ＣＶＤ処理等により層間絶縁膜１４（図１８）を形成する前に、その前処理として、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、プラズマ・アニール処理１５１を実行する。このプラズマ・アニール処理１５１の主要な目的は、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下、アルミニウム系配線メタル膜および層間絶縁膜の成膜温度よりも高いウエハ温度において、プラズマ・アニール処理を実行することにより、配線メタル層の側壁に残留していたガス成分が層間絶縁膜の成膜時の熱ストレスにより、排出することを防止するところ、およびメタル膜内部のストレス開放（すなわち、不動態化の進行および、層間絶縁膜成膜前における配線メタル層のストレス解放により、欠け不良を抑制することができる。）にある。
【００８８】
プラズマ・アニール処理１５１の後、図２２に示すように、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（第１のプラズマＣＶＤ処理）を実行する。続いて、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側に対して、ＣＶＤ後処理工程１６１、すなわち、ウエハ温度の急冷処理を実行する。この処理の主要な目的は、エレクトロ・マイグレーション対策として、アルミニウム系配線金属膜５（図１６）に添加している銅の析出を防止するためである。なお、図２２に迂回の矢印で示すように、この急冷処理は必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００８９】
次に、図２３によって一連のプラズマ・アニール処理１５１として実施することが望ましい各処理ステップの概要及び意義について説明する。まず、プラズマ・クリーニング処理１５１ａは、アルゴン等の不活性ガスを主要な成分の一つとするガス雰囲気下で、プラズマ励起によるスパッタリング作用により、アルミニウム系配線金属膜５等の表面領域の清浄化を図る。なお、図２３に迂回の矢印で示すように、このプラズマ・クリーニング処理１５１ａは必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００９０】
次のプラズマ酸化処理１５１ｂは、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む雰囲気下で、プラズマ励起によるスパッタリング作用および酸素ラジカルによる酸化作用により、不動態化が不十分なアルミニウム系配線金属膜５等の表面領域の不動態化を更に進行させる。なお、図２３に迂回の矢印で示すように、このプラズマ・クリーニング処理１５１ａは必須ではないが、実施すれば、信頼性等の向上に有益である。
【００９１】
最後のプラズマ高温アニール処理１５１ｄは、アルゴン等の不活性ガスを主要な成分の一つとするガス雰囲気下で、ウエハ１の加熱およびプラズマ励起によるスパッタリング作用により、アルミニウム系配線金属膜５等の表面領域からの脱ガスを促進することを主要な目的とするものである。このため、ウエハ温度の主要な値（または平均値）は、後続の層間絶縁膜形成工程１１１（図２２）の主要な値（または平均値）よりも高い必要がある。また、高温および酸素ラジカルの効果を利用して、不十分な酸化処理等を更に進行させて、アルミニウム欠損等を抑制したい場合には、酸素を添加することが有効である（図２５の具体例参照）。この点、次のプラズマ中昇温処理１５１ｃも同じである。
【００９２】
プラズマ中昇温処理１５１ｃは、先行ステップからプラズマ高温アニール処理１５１ｄへウエハ温度を上昇させるための遷移期間であって、ウエハ温度が一瞬で上昇可能ならば省略可能である。また、雰囲気は害にならないものであれば、いずれでもよいが、プラズマ高温アニール処理１５１ｄと同一又は類似の雰囲気にすれば、プラズマ高温アニール処理１５１ｄの処理時間を短縮することができる。
【００９３】
次に、図２４及び図２５に基づいて、図２２の層間膜成膜周辺工程群１２１の詳細プロセスの好適な一例を説明する。図２４及び図２５（図１、図２、図６、図１６から図１８、図２２及び図２３を参照）に示すように、ウエハ１のデバイス面１ａ（第１の主面）側を上に向けた状態で載置される。この状態で、プラズマ・クリーニング処理１５１ａ（ステップＡ、すなわち、第２のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間３０秒程度、ガス流量アルゴン２５０ｓｃｃｍ程度（第２の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度摂氏１５０度から２７０度程度（第４のウエハ温度、すなわち、摂氏２５０度周辺の温度）、処理気圧０．４パスカルから０．６パスカル程度を例示することができる。なお、第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まないのがクリーニング特性の観点から望ましい。しかし、たとえば、次の工程と同時に実行したいときには、酸素を添加することができる。
【００９４】
次に、前記状態のまま、続けて、プラズマ酸化処理１５１ｂ（ステップB、すなわち第３のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間３０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第３の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度摂氏２００度から２７０度程度（第５のウエハ温度、すなわち、摂氏２５０度周辺の温度）、処理気圧０．４パスカルから０．６パスカル程度を例示することができる。なお、ここで、酸素ガスを窒素ガスに変更して窒化処理とすることができる。前記のように、第４のウエハ温度と第５のウエハ温度は、ほぼ同一温度領域に属する。
【００９５】
次に、ここで、その他の条件は、ほぼそのままで、静電チャックをオフにして、昇温を開始することで、プラズマ中昇温処理１５１ｃ（ステップC、すなわち第４のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間４０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第４の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオフ、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度たとえば摂氏３８０度程度へ向けて昇温、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度を例示することができる。
【００９６】
次に、ウエハ温度が摂氏３８０度程度（第２のウエハ温度）に達すると、静電チャック９１をオンとして、他は、ほぼそのままの状態で、当該温度の周辺で、プラズマ高温アニール処理１５１ｄ（ステップD、すなわち第１のプラズマ表面処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間６０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/２５０ｓｃｃｍ程度（第１の雰囲気）、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝３０００ワット/５０００ワット/オフ、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオフ、ウエハ温度たとえば摂氏３８０度程度（好適なウエハ温度範囲としては、摂氏３５０度から４５０度程度、ただし、第２のウエハ温度が、次のＣＶＤの処理温度よりも高いことを前提条件とする）、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度を例示することができる。
【００９７】
次に、静電チャック９１はオンのままで、冷却系８１をオンさせて、ウエハ温度をたとえば摂氏３５０度程度（第３のウエハ温度）に向けて降温させながら、ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程１１１（ステップE、すなわち、第１のプラズマＣＶＤ処理）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間８０秒程度、ガス流量モノシラン/酸素＝３９ｓｃｃｍ程度/６５ｓｃｃｍ程度、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝２５００ワット/６０００ワット/７５００ワット、静電チャック９１はオフ、ウエハ冷却制御系８１はオフ、安定状態のウエハ温度たとえば摂氏３５０度程度（好適なウエハ温度範囲としては、摂氏３２０度から３７０度程度、ただし、第２のウエハ温度が、第３のウエハ温度よりも高いことを前提条件とする）、処理気圧０．５３パスカルから０．６６パスカル程度、膜厚４００ｎｍ程度を例示することができる。
【００９８】
次に、ガスおよび高周波電力を切り換え、その他はほぼそのままで、ウエハ温度を摂氏２００度（第６のウエハ温度、ここで、第６のウエハ温度はアルミニウム系配線金属膜の銅析出温度および第１の温度よりも低い）以下に向け、急冷させるＣＶＤ後処理工程１６１（ステップF）を実行する。好適な条件の一例として、処理時間４０から８０秒程度、ガス流量アルゴン/酸素＝２５０ｓｃｃｍ程度/３１０ｓｃｃｍ程度、高周波電力トップ６７/サイド６５/バイアス６３＝オフ/５００ワット/オフ（全部オフとしてもよいが、微弱でもプラズマを点灯させている方が、処理ステップが複雑にならず、処理時間を短時間化できる。）、静電チャック９１はオン、ウエハ冷却制御系８１はオン、ウエハ温度たとえば摂氏２００度以下程度（たとえば、摂氏１５０度程度まで）へ向けて降下（なお、摂氏３００から摂氏２００度間の平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下が望ましい）、処理気圧０．６６パスカルから０．７５パスカル程度を例示することができる。
【００９９】
５．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１００】
例えば、前記実施の形態においては、アプライド・マテリアルズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）社のＨＤＰ−ＣＶＤ装置”のＣｅｎｔｕｒａ Ｕｌｔｉｍａ”等を使用した例について具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ノベラス（Ｎｏｖｅｌｌｕｓ）社の”Ｃｏｎｃｅｐｔ Ｔｈｒｅｅ Ｓｐｅｅｄ”その他やそれ以外の半導体装置メーカの対応する装置を使用して実施してもよいことは言うまでもない。
【０１０１】
また、前記実施の形態においては、配線層の全層がアルミニウム系通常配線であるものについて具体的に説明したが、本願発明はそれに限定されるものではなく、銅系又は銀系のダマシン配線とアルミニウム系通常配線を混合させて使用した配線構造におけるアルミニウム系通常配線部分にも同様に適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 半導体ウエハ（Ｐ型単結晶シリコン・ウエハ）
１ａ 半導体ウエハのデバイス面（第１の主面）
１ｂ 半導体ウエハの裏面（第２の主面）
２ 第２層配線領域下層バリア・メタル膜
３ 第２層多層配線金属膜
４ ＳＴＩ領域
５ 第２層配線領域アルミニウム系配線金属膜
６ 第２層配線領域上層バリア・メタル膜
７ 第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
８ ソース・ドレイン領域
９ ゲート電極構造
１０ プリメタル絶縁膜および第１層アルミニウム系配線層を含む下層絶縁膜
１１ 第２層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
１２ ＣＭＰ研摩量
１３ 第１層多層配線金属膜
１４ 第２層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
１５ 第１層配線領域タングステン・プラグ
１６ 第１層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
１７ ファイナル・パッシベーション膜
１８ 第２層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
１９ フォト・レジスト膜
２０ プリ・メタル絶縁膜
２１ 側壁ポリマ膜
２２ コンタクト・プラグ用バリア・メタル
２４ 第１層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
２５ 第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
２６ 第１層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
２７ 第２層配線領域タングステン・プラグ
２８ 第２層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
３２ 第３層配線領域タングステン・プラグ
３３ 第３層多層配線金属膜
３４ 第３層配線領域タングステン・プラグのバリア・メタル膜
３５ 第３層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層間絶縁膜
３６ 第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層間絶縁膜
３７ 第３層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系キャップ絶縁膜
３８ 第４層配線領域ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化シリコン系層内絶縁膜
３９ 第４層配線領域プラズマＴＥＯＳ酸化シリコン系層内絶縁膜
４０ タングステン系コンタクト・プラグ
４１ プラズマ
４３ 第４層多層配線金属膜
４４ 第１層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
４５ 第３層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
４６ 第４層配線用反射防止膜（ＣＶＤ−ＳｉＯＮ膜）
５１ マルチ・チャンバ・ウエハ処理装置
５２ ロードポート
５３ フープ（密閉型ウエハ搬送容器）
５４ 局所清浄室
５５ ロードロック室
５６ 真空搬送室
５７ａ，５７ｂ，５７ｃ プラズマ処理室（プラズマＣＶＤチャンバ）
５８ 真空搬送ロボット
５９ ロード・アンロード用ロボット
６１ チャンバ外壁
６２ ウエハ・ステージ（下部電極）
６３ ウエハ側バイアス用高周波電源
６４ ウエハ側バイアス用コンデンサ
６５ サイド・アンテナ用高周波電源
６６ プラズマ励起用サイド・アンテナ
６７ トップ・アンテナ用高周波電源
６８ プラズマ励起用トップ・アンテナ
６９ ガス導入ノズル
７０ 主排気ゲート・バルブ
７１ ウエハ出し入れ用ゲート
７２ 主排気管
７３ ターボ分子ポンプ
７４ ドライ粗引きポンプ
７５ 予備排気管
７６ 予備排気バルブ
７７ クリーニング用リモート・プラズマ励起室
７８ クリーニング用ガス搬送管
７９ ガス導入バッフル
８１ ヘリウム冷却系制御部
８２ ヘリウム・ガス源
８３ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス圧力制御系
８４ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス圧力制御系
８５ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給バルブ
８６ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給バルブ
８７ ウエハ内部領域ヘリウム・ガス供給管
８８ ウエハエッジ領域ヘリウム・ガス供給管
９１ 静電チャック
９３ ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハ内部領域
９４ ウエハ・ステージとウエハ裏面間のウエハエッジ領域
１０１ 下部層間絶縁膜形成工程（第１層配線層形成工程）
１０２ 配線膜形成工程
１０３ 反射防止膜形成工程
１０４ レジスト塗布工程
１０５ リソグラフィ工程
１０６ 多層配線金属膜エッチング工程
１０７ アッシング工程
１０８ ポリマ除去工程
１０９ 不動態化処理工程
１１１ ＨＤＰ層間絶縁膜形成工程
１１２ プラズマＴＥＯＳ層間絶縁膜形成工程
１１３ 化学機械研摩工程
１１４ キャップ絶縁膜形成工程
１２０ 多層配線金属膜エッチング後処理工程群
１２１ 層間膜成膜周辺工程群
１２２ 多層配線金属膜エッチング＆層間膜成膜周辺工程群
１５１ プラズマ・アニール工程
１５１ａ プラズマ・クリーニング処理
１５１ｂ プラズマ酸化処理
１５１ｃ プラズマ中昇温処理
１５１ｄ プラズマ高温アニール処理
１６１ ＣＶＤ後処理工程
Ａ プラズマ・クリーニング処理ステップ
Ｂ プラズマ酸化処理ステップ
Ｃ プラズマ中昇温処理ステップ
Ｄ プラズマ高温アニール処理
Ｅ プラズマＣＶＤステップ
Ｆ ＣＶＤ後処理ステップ
Ｍ１ 第１層アルミニウム系配線層
Ｍ２ 第２層アルミニウム系配線層
Ｍ３ 第３層アルミニウム系配線層
Ｍ４ 第４層アルミニウム系配線層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）第１のウエハ温度において、ウエハの第１の主面上に、アルミニウム系配線金属膜を含む多層配線金属膜を成膜する工程；
（ｂ）前記ウエハの前記第１の主面上の前記アルミニウム系配線金属膜を含む前記多層配線金属膜をパターニングする工程；
（ｃ）前記工程（ａ）の後、第１のプラズマＣＶＤチャンバ内のウエハ・ステージ上に、前記ウエハをセットする工程；
（ｄ）前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第１の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも高い第２のウエハ温度において、第１のプラズマ表面処理を実行する工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、第２のウエハ温度よりも低い第３のウエハ温度において、層間絶縁膜の成膜処理を第１のプラズマＣＶＤ処理により、実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【請求項３】
前記２項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｃ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第２の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第４のウエハ温度において、第２のプラズマ表面処理を実行する工程。
【請求項４】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まない。
【請求項５】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【請求項６】
前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度と前記第５のウエハ温度は、ほぼ同一である。
【請求項７】
前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｅ）の後に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの温度を、前記第３のウエハ温度から、前記第１のウエハ温度よりも低い第６のウエハ温度以下に降下させる工程。
【請求項８】
前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第６のウエハ温度は、摂氏２００度である。
【請求項９】
前記８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）における摂氏３００度と摂氏２００度の間における平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下である。
【請求項１０】
前記９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）において、プラズマは点灯状態にある。
【請求項１１】
前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｉ）前記工程（ｇ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第４の雰囲気下、前記ウエハの温度を、前記第５のウエハ温度から前記第２のウエハ温度へ昇温しながら、第４のプラズマ表面処理を実行する工程
【請求項１２】
前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【請求項１３】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記層間絶縁膜は、ＨＤＰ−ＣＶＤによる酸化シリコン系絶縁膜である。
【請求項１４】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｊ）レジスト膜及びポリマ除去を含む前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｃ）の前に、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第５の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも低い第７のウエハ温度において、第５のプラズマ表面処理を実行する工程
【請求項１５】
前記１４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｊ）は、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内では行われない。
【請求項１６】
前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２のウエハ温度は、前記摂氏３５０度以上、前記摂氏４５０度以下である。
【請求項１７】
前記１６項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度は、前記摂氏１５０度以上、前記摂氏２７０度以下である。
【請求項１８】
前記１７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第３のウエハ温度は、前記摂氏３２０度以上、前記摂氏３７０度以下である。
【請求項１９】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび窒素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【請求項１】
以下の工程を含む半導体集積回路装置の製造方法：
（ａ）第１のウエハ温度において、ウエハの第１の主面上に、アルミニウム系配線金属膜を含む多層配線金属膜を成膜する工程；
（ｂ）前記ウエハの前記第１の主面上の前記アルミニウム系配線金属膜を含む前記多層配線金属膜をパターニングする工程；
（ｃ）前記工程（ａ）の後、第１のプラズマＣＶＤチャンバ内のウエハ・ステージ上に、前記ウエハをセットする工程；
（ｄ）前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第１の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも高い第２のウエハ温度において、第１のプラズマ表面処理を実行する工程；
（ｅ）前記工程（ｄ）の後、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、第２のウエハ温度よりも低い第３のウエハ温度において、層間絶縁膜の成膜処理を第１のプラズマＣＶＤ処理により、実行する工程。
【請求項２】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第１の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【請求項３】
前記２項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｆ）前記工程（ｃ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第２の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第４のウエハ温度において、第２のプラズマ表面処理を実行する工程。
【請求項４】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２の雰囲気は、実質的に酸素を含まない。
【請求項５】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【請求項６】
前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度と前記第５のウエハ温度は、ほぼ同一である。
【請求項７】
前記５項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｈ）前記工程（ｅ）の後に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの温度を、前記第３のウエハ温度から、前記第１のウエハ温度よりも低い第６のウエハ温度以下に降下させる工程。
【請求項８】
前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第６のウエハ温度は、摂氏２００度である。
【請求項９】
前記８項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）における摂氏３００度と摂氏２００度の間における平均温度降下速度は、２度/秒以上、５度/秒以下である。
【請求項１０】
前記９項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｈ）において、プラズマは点灯状態にある。
【請求項１１】
前記７項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｉ）前記工程（ｇ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスを主要な成分の一つとして含む第４の雰囲気下、前記ウエハの温度を、前記第５のウエハ温度から前記第２のウエハ温度へ昇温しながら、第４のプラズマ表面処理を実行する工程
【請求項１２】
前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４の雰囲気は、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む。
【請求項１３】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記層間絶縁膜は、ＨＤＰ−ＣＶＤによる酸化シリコン系絶縁膜である。
【請求項１４】
前記１項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｊ）レジスト膜及びポリマ除去を含む前記工程（ｂ）の後であって、前記工程（ｃ）の前に、酸素ガスを主要な成分の一つとして含む第５の雰囲気下、第１のウエハ温度よりも低い第７のウエハ温度において、第５のプラズマ表面処理を実行する工程
【請求項１５】
前記１４項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記工程（ｊ）は、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内では行われない。
【請求項１６】
前記１１項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第２のウエハ温度は、前記摂氏３５０度以上、前記摂氏４５０度以下である。
【請求項１７】
前記１６項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第４のウエハ温度は、前記摂氏１５０度以上、前記摂氏２７０度以下である。
【請求項１８】
前記１７項の半導体集積回路装置の製造方法において、前記第３のウエハ温度は、前記摂氏３２０度以上、前記摂氏３７０度以下である。
【請求項１９】
前記３項の半導体集積回路装置の製造方法において、更に以下の工程を含む：
（ｇ）前記工程（ｆ）の後であって、前記工程（ｄ）の前に、前記第１のプラズマＣＶＤチャンバ内の前記ウエハ・ステージ上にセットされた前記ウエハの前記第１の主面に対して、不活性ガスおよび窒素ガスを主要な成分の一つとして含む第３の雰囲気下、前記第１のウエハ温度よりも低い第５のウエハ温度において、第３のプラズマ表面処理を実行する工程。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１１−３５０４８（Ｐ２０１１−３５０４８Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７７６０（Ｐ２００９−１７７７６０）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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