埋込配線の形成方法
【課題】 埋込配線の形成方法に関し、比誘電率の増加をもたらすことなくエッチング残渣を除去するとともに、金属の浸食をもたらすことなく配線露出表面の清浄化を行う。
【解決手段】 下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行う。
【解決手段】 下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は埋込配線の形成方法に関するものであり、特に、ダマシン構造を有する半導体装置の配線溝孔エッチング後の残渣をダメージなく除去するとともに、埋込配線或いはビアの浸食を防止するための構成に特徴のある埋込配線の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の電極材料、配線材料としては、アルミニウムが広く実用されてきたが、近年の半導体装置の微細化や処理の高速化の要求に伴い、電極や配線の形成をアルミニウムで対応することは困難になってきている。
【０００３】
そのため、アルミニウムの次世代材料として、エレクトロマイグレーションに強く、比抵抗がアルミニウムより小さな銅を利用する試みが進められている。
【０００４】
電極材料や配線材料として銅を用いる場合、銅が選択エッチングの困難な材料であることから、電極や配線はダマシン法により埋込電極或いは埋込配線として形成されることになるが、この場合は、形成される電極や配線のアスペクト比を高くすることによって、半導体装置の微細化、高速化を実現することが可能になる。
【０００５】
このような電極材料や配線材料として用いられる銅は、酸化されやすい性質を有しているため、半導体装置の製造過程においては、電極や配線として形成した銅の表面に、酸化銅（ＣｕＯ）や亜酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）といった銅酸化物が生成する。
【０００６】
この銅酸化物は、電気抵抗の上昇など、半導体装置の特性低下を招くため、電極形成後あるいは配線形成後に、生成してしまった銅酸化物を除去するための清浄化処理が必要となる。
【０００７】
一方、電極材料や配線材料を埋め込むための配線溝孔を形成するエッチング工程においては、下層の金属配線が露出するまで配線上下を繋ぐ溝孔を形成した後、レジスト等の残渣を除去するためにプラズマを用いたアッシングが行われるが、このアッシング工程におけるプラズマ処理により、エッチングで露出した下層配線の金属表面は酸化されることになる。
【０００８】
そこで、酸化された金属表面は、通常、ブラシスクラバーによるパーティクル除去と、絶縁層上に生成した銅酸化物およびビアホール底に露出する銅の表面に生成した銅酸化物の薬液による除去とが行われる。
【０００９】
その際用いられる薬液としては、クエン酸〔Ｃ3 Ｈ4 （ＯＨ）（ＣＯＯＨ）3 〕やシュウ酸〔（ＣＯＯＨ）2 〕などのカルボン酸、あるいはフッ化水素（ＨＦ）等の銅酸化物は除去するが金属銅に対してはエッチング作用の少ないものが選択されるのが通常である。
【００１０】
或いは、銅酸化物に水蒸気あるいは酢酸を作用させることにより、その銅酸化物を除去する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【００１１】
一方、半導体装置の高速化のためには、配線・電極の低抵抗化とともに、寄生容量を低減するためには層間絶縁膜の低誘電率化が必要となり、低誘電率の層間絶縁膜としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫ）やポーラスシリカの採用が試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７１１９２号公報
【特許文献２】特開２００４−０７１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来の清浄化処理には、以下に示すような問題点があった。
従来の清浄化処理では、パーティクル除去および薬液による除去が行われ、その後、付着している薬液除去のために純水洗浄が行われるが、この純水洗浄において、薬液が次第に除去されることによって洗浄水が酸性から中性に変化してｐＨ値が高くなるに伴って埋込電極や埋込配線を形成している銅の浸食が起こるという問題点がある。
【００１３】
このとき、薬液濃度が高くｐＨ値が低い酸性の場合には、電極や配線の露出面における浸食が若干進行する程度であるが、薬液濃度が低くｐＨ値が高まり中性に近くなった場合には、電極や配線を形成している銅を構成する結晶粒界に局所的な浸食が起こって表面に凹凸が生じ、電極や配線の露出面の平坦性を保つことが困難になる。
【００１４】
一方、層間絶縁膜としてポーラスシリカ等の有機系の低誘電率絶縁膜を用いた場合に、配線溝孔を形成工程後の残渣除去のためのアッシング工程において層間絶縁膜の誘電率が増大して、半導体装置の高速化を妨げるという問題が発生する。
【００１５】
例えば、ポーラスシリカ膜に対して４００ｓｃｃｍのＮＨ3 ガスを流して１２０Ｐａの圧力にし、２５０℃において１０００Ｗの電力を印加して６０秒間プラズマ処理を行ったところ、処理前に２．２であった比誘電率が２．８へと大幅に増大されるのが観測された。
【００１６】
したがって、本発明は、比誘電率の増加をもたらすことなくエッチング残渣を除去するとともに、金属の浸食をもたらすことなく配線露出表面の清浄化を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、埋込配線の形成方法において、下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする。
【００１８】
このように、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行うことにより、従来の液体状の薬液を用いた場合のような洗浄処理が不要になるため、洗浄処理に伴う配線の露出表面の再酸化或いは埋込配線の浸食を回避することができる。
【００１９】
また、残渣５を剥離処理したのちの配線は大気中に晒されることがないので、配線の露出表面の大気中のＯ2 等による酸化を回避することができ、さらに、清浄化処理後の絶縁膜２の比誘電率の増加も抑制することができる。
【００２０】
この場合、清浄化処理は、ゲートバルブを介して接続された処理室でプラズマ４による剥離処理とは個別に行っても良いが、剥離処理を行った処理装置内において、プラズマ４を切った状態で引き続き行っても良く、それによって、装置構成が簡素化される。
【００２１】
また、プラズマ励起による剥離処理工程においてプラズマ４を発生させるためには、酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いれば良く、配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系の低誘電率膜の場合には反応がソフトな水素或いはアンモニアが望ましい。
【００２２】
また、清浄化処理工程において使用する有機系ガス６としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸或いは酪酸等のカルボン酸を有するガスが望ましく、清浄化処理に伴って配線溝孔３を形成する絶縁膜２の誘電率が増大することがない。
なお、カルボン酸の分子量が大きくなるほど反応がソフトになる。
【００２３】
或いは、清浄化処理工程において使用する有機系ガス６としては、メタノール等のアルコール類でも良く、一般的にはカルボン酸を有するガスより反応がソフトであるので、配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜２である場合にも、清浄化処理に伴って絶縁膜２の誘電率が増大することがない。
【００２４】
上述の残渣５の剥離処理及びその後の清浄化処理は、各種の材料からなる配線に適用されるものであるが、表面の酸化物やその後の腐食が問題となる銅或いはＣｕ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｓｉ等の銅を含む合金の場合に特に有効となる。
【００２５】
また、処理装置の構成としては、プラズマ励起用電極、被処理基板を加熱する加熱手段、及び、有機系ガス６を多数の微小孔から供給する有機系ガス供給手段を内部に備えた処理チャンバー、及び、処理チャンバー内にプラズマ用ガスを供給するプラズマ用ガス供給用配管を少なくとも備えれば良い。
【００２６】
この場合、有機系ガス６となる有機系材料は一般的には常温で液体であるので、その場合には、有機系ガス供給手段に有機系ガス６を供給する有機系ガス供給用配管の途中に有機系材料を気化して有機系ガス６とする気化器を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、プラズマ処理後の清浄化工程を気相処理として行っているので、処理後の洗浄処理が不要になるため、配線の腐食等が発生することなくビアコンタクト歩留りの高い銅多層配線を得ることができる。
【００２８】
また、清浄化工程に伴って配線溝孔を形成する絶縁膜の誘電率が増大することがないので、設計通りの高速半導体装置を構成することができる。
【００２９】
なお、ＣＶＤ装置などの処理チャンバー内の清掃に関するものであるが、処理チャンバーの内壁に付着した金属薄膜に、カルボン酸またはその誘導体を含むクリーニングガスを作用させることにより、金属を錯体化して除去する方法（例えば、特開２００１−２５４１７８号公報参照）が提案されているが、半導体装置を構成する配線材料及び層間絶縁膜に対する影響を全く考慮していないものであり、本発明の具体的構成を示唆するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、下層配線或いはビア上に層間絶縁膜を設け、シングルダマシン法或いはデュアルダマシン法を用いて上層配線或いはビアを形成する際に、層間絶縁膜にフロロカーボン等を用いたドライエッチングによって埋込用溝或いは埋込用孔を形成したのち、プラズマを用いたアッシング処理によってエッチング後の剥離残渣を除去し、引き続いて、被処理基板を大気中に晒すことなく、有機系ガスを用いて下層配線やビアの露出表面に形成された酸化物を還元して清浄化処理したのち、埋込用溝或いは埋込用孔中にＣｕ等の金属を埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を研磨することによって埋込配線或いはビアを同時に或いは個別の工程で形成するものである。
【００３１】
この場合のアッシング処理におけるガス種としては主に酸素が用いられるが、水素、窒素、アンモニア、フロロカーボン系ガスを混合させても良く、酸素を使用しない場合には、灰化処理というより物理的なスパッタ反応による除去が中心となるが、チャンバ内の僅かな酸素成分により金属表面は酸化される。
【００３２】
また、清浄化処理に用いる有機系ガスとしては、カルボン酸或いはアルコール類を用い、例えば、銅に生成した酸化銅あるいは亜酸化銅といった銅酸化物を、気体状態のカルボン酸〔ＲＣＯＯＨ：Ｒ＝Ｈ，Ｃn Ｈ2n+1，Ｃn Ｈm Ｘ2n-m+1（ｎ，ｍは自然数、Ｘ＝Ｆ
，Ｃｌ）〕を用いて還元して清浄化される。
【００３３】
カルボン酸は、銅酸化物に対して還元剤として作用し、銅酸化物を金属銅（Ｃｕ）に還元し、二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び水（Ｈ2 Ｏ）を生成する。
例えば、カルボン酸としてギ酸〔ＨＣＯＯＨ：メタン酸（ｍｅｔｈａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）〕を用いた場合、酸化銅（ＣｕＯ）は反応式、
ＨＣＯＯＨ＋ＣｕＯ→Ｃｕ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ
に基づいて、また、亜酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）は反応式、
ＨＣＯＯＨ＋Ｃｕ2 Ｏ→２Ｃｕ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ
に基づいて、それぞれ金属銅に還元される。
【００３４】
ここで、ギ酸による酸化銅または亜酸化銅の還元反応における標準ギブズエネルギーは、上記反応式に基づいて生成するＨ2 Ｏが気体状態の場合には、それぞれ約−１３２ｋＪ／ｍｏｌ、約−１１２ｋＪ／ｍｏｌとなる。
即ち、この還元反応は、金属銅を生成する方向に進行し易く、この方向に反応が進行する還元温度で処理を行うことにより、半導体装置の製造過程で電極や配線に生成した酸化銅あるいは亜酸化銅を還元することができるようになる。
【００３５】
この場合、気相清浄化処理において生成する二酸化炭素および水は、上記の反応条件においては気体状態であるため、気相清浄化処理後に、これらが不純物として残留することがなく、したがって、従来のような水蒸気による処理を必要とせず、気相清浄化処理後の工程に影響を及ぼすことなく、安定した特性を有する半導体装置を製造することが可能になる。
【００３６】
また、この場合の気相清浄化処理条件としては、処理チャンバ内のカルボン酸の分圧を５０Ｐａ〜１００００Ｐａの範囲とし、還元温度１００℃〜４００℃、全圧１００Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒで還元時間３分、特に還元温度４００℃の場合には、圧力１００Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒで還元時間１分の反応条件で処理することにより、電極や配線の表面に凹凸を生じさせることなく、短い還元時間で均一に銅酸化物を還元することができる。
【００３７】
この様な清浄化処理によって、溝孔エッチングで開口露出した下層銅配線表面上に付着するフロロカーボンと層間絶縁膜材料を起因するデポ物、ならびにアッシングによる銅酸化物を同時に除去することが可能になる。
【００３８】
なお、化学大辞典（共立出版刊）によれば、銅と蟻酸が反応し蟻酸銅となる場合もあるが、生成された蟻酸銅は加熱により気化するので、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸蒸気を用い、気相中でリフトオフして装置のダウンフローで排出除去できる。
【００３９】
なお、還元剤として用いるカルボン酸は、ギ酸〔ＨＣＯＯＨ〕のほか、
酢酸〔ＣＨ3 ＣＯＯＨ：エタン酸（ｅｔｈａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ）〕
プロピオン酸〔Ｃ2 Ｈ5 ＣＯＯＨ：プロパン酸（ｐｒｏｐａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）〕 酪酸〔Ｃ3 Ｈ7 ＣＯＯＨ：ブタン酸（ｂｕｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ）〕
などの比較的沸点の低いものを用いるのが好ましい。
【００４０】
また、有機系ガスとして、カルボン酸を含む成分以外に、メタノール或いはエタノール等のアルコール系成分を気化させて噴出させても清浄化作用が得られる。
【実施例１】
【００４１】
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１のデュアルダマシン工程を説明するが、まず、図２及び図３を参照して本発明の実施に用いる処理装置を説明する。
図２参照
図２は本発明の実施に用いる処理装置の概念的構成図であり、アッシング工程における状態を示している。
この処理装置は、ガス導入口１２及び排気口１３を備えた処理チャンバー１１、処理チャンバー１１内に設けられたステージを兼ねる下部電極１４、下部電極１４と対向するように設けられたリング状上部電極１５、リング状上部電極１５の中央部に移動可能に嵌め込まれた有機系ガス噴出シャワーヘッド１６、有機系材料を貯蔵する貯蔵槽１９と有機系ガス噴出シャワーヘッド１６との間に接続された有機系ガス供給用配管１７、有機系ガス供給用配管１７の途中に設けられ有機系材料を加熱して気化して有機系ガスとする気化器１８、及び、ステージを兼ねる下部電極１４の下部に配置されて被処理基板２１を加熱するヒータ２０によって構成される。
【００４２】
アッシング工程においては、ガス導入口１３からＯ2 ガス等のガス種２２を処理チャンバー１１内に導入し、リング状上部電極１５と下部電極１４との間に電力を印加してガス種２２をプラズマ化して、発生したプラズマによって、配線溝孔をエッチング形成した被処理基板２１の表面に付着しているエッチング残渣をアッシング処理して排気口１３から除去する。
【００４３】
図３参照
図３は清浄化処理工程における処理装置の概念的構成図であり、有機系ガス噴出シャワーヘッド１６を下降させてリング状上部電極１５の中央部に嵌め込んだ状態を示しており、この状態で有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された有機系ガス２３を噴出して、ヒータ２０によって反応生成物が気体状態となる温度以上に加熱したアッシング処理後の被処理基板２１を清浄化処理して、気体状の反応生成物及び未反応の有機系ガス２３を排気口１３からダウンフローで排出する。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１のデュアルダマシン工程を説明する。
図４参照
まず、ｐ型シリコン基板３１に素子分離絶縁膜３２を形成したのち、ゲート絶縁膜３３を介してゲート電極３４を設け、このゲート電極３４をマスクとしてｎ型不純物を導入することによってｎ型エクステンション領域３５を形成し、次いで、サイドウォール３６を形成したのち、再び、ｎ型不純物を導入することによって、ｎ型ソース・ドレイン領域３７を形成する。
【００４５】
次いで、全面にＣｏを堆積させたのち、熱処理することによってＣｏシリサイド電極３８，３９を形成し、次いで、未反応のＣｏを除去したのち全面にＳｉＯ2 膜４０及びＢＰＳＧ膜４１を堆積させたのち、表面平坦化を行いエッチングストッパーとなるＳｉＣＮ膜４２を形成する。
【００４６】
次いで、ｎ型ソース・ドレイン領域３７に達するビアホールを形成したのち、ＴｉＮからなるバリア膜４３を介してＷを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＷプラグ４４を形成する。
【００４７】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＯＣからなる第１配線用絶縁膜４５を堆積させたのち、Ｗプラグ４４を露出する配線用溝を形成し、次いで、ＴａＮからなるバリア膜４６を介してＣｕを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第１Ｃｕ埋込配線４７を形成する。
【００４８】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜４８、厚さが、例えば、１５０ｎｍのＳｉＯ2 からなるビア形成用絶縁膜４９、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５０、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる第２配線用絶縁膜５１、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５２を順次堆積させる。
【００４９】
次いで、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第２配線用絶縁膜５１に幅が例えば、０．１２μｍの配線用溝５３を形成したのち、ビア形成用絶縁膜４９に第１Ｃｕ埋込配線４７に達する直径が例えば、０．１２μｍのビアホール５４を形成する。
【００５０】
図５参照
次いで、配線用溝５３及びビアホール５４を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ５５を発生させ、この酸素プラズマ５５中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００５１】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス５６を蟻酸ガス５６の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００５２】
次いで、再び、配線用溝５３及びビアホール５４をＴａＮからなるバリア膜５７を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＣｕビア５８及び第２Ｃｕ埋込配線５９を形成する。
【００５３】
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜及び層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝及びビアホールの形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、及び、ビア及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。
【００５４】
この本発明の実施例１において、上述の図示した２層配線構造において２０Ｍ（２×１０7 ）個のビアチェーンを形成して信頼性を確認したところ、ビアチェーンのコンタクト歩留りは１００％であり、十分な信頼性が得られた。
【００５５】
また、この場合のＳｉＯＣ膜からなる第２配線用絶縁膜５１の清浄化処理後の比誘電率を測定したところ、約２．７であり、処理前と殆ど同じか寧ろ低下していた。
なお、バリア膜５２，５０，４８となるＳｉＣＮ膜の清浄化処理後の比誘電率を測定したところ、約４０であり、処理前の約３．８に対して若干増大していたが、このバリア膜５２，５０，４８は構造的に配線の寄生容量に対する影響は小さいので問題はない。
【００５６】
このように、本発明の実施例１においては、アッシング処理後の清浄化処理を気化した蟻酸ガスを用いて気相処理として行っているので、反応生成物等は被処理基板の表面の残存することがなく、したがって、純水を用いた洗浄処理が不要になるので、埋込配線或いはビアの腐食に伴うコンタクト不良が発生することがなく、また、清浄化処理に伴う層間絶縁膜の比誘電率の増大も見られないので、寄生容量の増大による信号遅延が発生することがない。
【００５７】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは５０％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の実施例２のデュアルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫTM）を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、アッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化処理をメタノールガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００５９】
この実施例２のアッシング処理においては、ガス導入口１２から３００ｓｃｃｍのＨ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
なお、この場合の基本的反応は、水素プラズマによる物理的なスパッタエッチングが主なものであるが、処理チャンバー１１内に残留するＯ2 によるアッシングも生ずる。
【００６０】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化されたメタノールガスをメタノールガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００６１】
この実施例２におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
【００６２】
因に、上述の水素プラズマによるアッシング処理工程の後、メタノールガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の実施例３のデュアルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポーラスシリカを用いたものであり、それにともなって、アッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００６４】
この場合のポーラスシリカは、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料（ＩＰＳ）を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成（ベーク）及び硬化（キュア）することによって形成する。
【００６５】
また、この実施例３のアッシング処理においては、ガス導入口１２から２００ｓｃｃｍの酸素ガス及び２００ｓｃｃｍのＮ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００６６】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された酢酸ガスを酢酸ガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を２００℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００６７】
この実施例３におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
また、清浄化処理後のポーラスシリカの被誘電率は約２．２であり、処理前の被誘電率の間に殆ど変化は見られなかった。
【００６８】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４５％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例４】
【００６９】
次に、本発明の実施例４のデュアルダマシン工程を説明するが、ビア形成等絶縁膜４９として第２配線用絶縁膜５１と同じＳｉＯＣ膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００７０】
この実施例４におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
【００７１】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４５％であり、信頼性が大幅に低下していた。
【実施例５】
【００７２】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施例５のシングルダマシン工程を説明するが、デュアルダマシン工程をシングルダマシン工程に置き換えただけで、基本的構造及び処理条件は上記の実施例１と全く同様である。
図６参照
まず、図示を省略するが、図４と全く同様にＭＯＳＦＥＴ及びｎ型ソース・ドレイン領域上に設けたＣｏシリサイド電極に接続するＷプラグ４４を形成したのち、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＯＣからなる第１配線用絶縁膜４５を堆積させたのち、Ｗプラグ４４を露出する配線用溝を形成し、次いで、ＴａＮからなるバリア膜４６を介してＣｕを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第１Ｃｕ埋込配線４７を形成する。
【００７３】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜４８、厚さが、例えば、１５０ｎｍのＳｉＯ2 からなるビア形成用絶縁膜４９、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５０を順次堆積させたのち、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、ビア形成用絶縁膜４９に第１Ｃｕ埋込配線４７に達する直径が例えば、０．１２μｍのビアホール６０を形成する。
【００７４】
次いで、ビアホール６０を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ６１を発生させ、この酸素プラズマ６１中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００７５】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス６２を蟻酸ガス６２の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００７６】
図７参照
次いで、再び、ビアホール６０をＴａＮからなるバリア膜６３を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＣｕビア６４を形成する。
【００７７】
次いで、再び、プラズマＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる第２配線用絶縁膜５１及び厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５２を順次堆積させる。
【００７８】
次いで、再び、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第２配線用絶縁膜５１にＣｕビア６４に達する幅が例えば、０．１２μｍの配線用溝６５を形成する。
【００７９】
図８参照
次いで、再び、配線用溝６５を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ６６を発生させ、この酸素プラズマ６６中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００８０】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス６７を蟻酸ガス６７の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、Ｃｕビア６４の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００８１】
次いで、再び、配線用溝６５をＴａＮからなるバリア膜６８を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第２Ｃｕ埋込配線６９を形成する。
【００８２】
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜堆積工程、ビアホールの形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、ビア形成工程、層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝の形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、及び、埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。
【００８３】
この本発明の実施例５においても実施例１と同様の構造の２層配線構造において２０Ｍ（２×１０7 ）個のビアチェーンを形成して信頼性を確認したところ、ビアチェーンのコンタクト歩留りは１００％であり、十分な信頼性が得られた。
【００８４】
因に、上述のビアホール形成工程及び配線用溝の形成工程の各工程において、酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例６】
【００８５】
次に、本発明の実施例６のシングルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫTM）を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化処理をメタノールガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００８６】
この実施例６の配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理においては、ガス導入口１２から３００ｓｃｃｍのＨ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００８７】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化されたメタノールガスをメタノールガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００８８】
この実施例６におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００８９】
因に、上述のビアホール形成工程後の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させるとともに、配線用溝の形成工程後の水素プラズマによるアッシング処理工程の後、メタノールガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例６と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは５０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例７】
【００９０】
次に、本発明の実施例７のシングルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポーラスシリカを用いたものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００９１】
この場合もポーラスシリカも上述の実施例３と同様に、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料（ＩＰＳ）を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成（ベーク）及び硬化（キュア）することによって形成する。
【００９２】
また、この実施例７の配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理においては、ガス導入口１２から２００ｓｃｃｍの酸素ガス及び２００ｓｃｃｍのＮ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００９３】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された酢酸ガスを酢酸ガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を２００℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００９４】
この実施例７におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００９５】
因に、上述のビアホール形成工程後の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させるとともに、配線用溝の形成工程後の酸素プラズマによる軽めのアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例７と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは６０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例８】
【００９６】
次に、本発明の実施例８のシングルダマシン工程を説明するが、ビア形成用絶縁膜４９として第２配線用絶縁膜５１と同じＳｉＯＣ膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００９７】
この実施例８におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００９８】
因に、上述のビアホール形成工程及び配線用溝の形成工程の各工程において、酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例８と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【００９９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、ビアホールのサイズ及び埋込配線の幅等は任意であり、必要とする集積度に応じて適宜決定すれば良い。
【０１００】
また、上記の各実施例においては、ビア及び埋込配線をＣｕによって形成しているが、Ｃｕに限られるものではなく、Ｃｕ−ＡｌやＣｕ−Ｓｉ等のＣｕを主成分とする合金にも適用されるものであり、さらには、ＡｌやＡｇいったＣｕ以外の金属、或いは、ＴｉＮやＴａＮ等の金属窒化物にも適用されるものである。
【０１０１】
また、上記の各実施例においては、エッチング残渣の剥離処理工程にけるプラズマとして、酸素プラズマ、水素プラズマ、或いは、酸素と窒素の混合プラズマを用いているが、これらのプラズマ種に限られるものではなく、アンモニア或いはフロロカーボン系ガスを用いても良い。
【０１０２】
また、上記の各実施例においては、剥離処理工程後の清浄化処理工程におけるカルボン酸として、蟻酸或いは酢酸を用いているが、これらのカルボン酸に限られるものではなく、プロピオン酸或いは酪酸等の他のカルボン酸を用いても良いものである。
【０１０３】
また、上記の実施例２及び実施例６においては、剥離処理工程後の清浄化処理工程をメタノールを用いて行っているが、メタノールに限られるものではなく、エタノール或いはプロピルアルコール等の他のアルコール類を用いても良いものである。
【０１０４】
また、上記の各実施例においては、使用する層間絶縁膜の種類に応じてプラズマ種及び有機系ガスを使い分けているが、このような使い分けは必須ではなく、互いに、他のプラズマ種及び有機系ガスに置き換えて実施しても良いものである。
【０１０５】
また、上記の各実施例における配線用絶縁膜及びビア形成用絶縁膜の組み合わせた単なる一例であり、他の絶縁材料を用いた層間絶縁膜構造に適用できることは言うまでもないことであり、ＳｉＣＮ膜の代わりにＳｉＮ膜またはＳｉＯＣＮ膜を用いても良いし、或いは、ＳｉＯＣ膜の代わりにＳｉＯ2 膜或いはＳｉＯＣＮ膜を用いても良いものである。
【０１０６】
なお、ＳｉＯＣＮ膜に対して本発明の実施例と同様のプラズマ処理及び清浄化処理を行った場合、処理後の比誘電率は約２．９であり、処理前の比誘電率と殆ど変化がないか若干の低下が見られた。
【０１０７】
また、上記の各実施例においては、エッチング工程後に直ちにエッチング残渣の剥離処理工程及び清浄化処理工程を行っているが、エッチング工程後に所謂後洗浄液を用いて予備洗浄した後、上述のエッチング残渣の剥離処理工程及び清浄化処理工程を行っても良いものである。
【０１０８】
また、上記の各実施例に用いる処理装置においては、有機系ガス噴出用シャワーヘッドを可動にして、プラズマ種をリング状上部電極の中央部から導入しているが、有機系ガス噴出用シャワーヘッドを固定にして、上下の電極の間に横方向からプラズマ種を導入するようにしても良いものである。
【０１０９】
また、上記の各実施例においては、プラズマ処理後の被処理基板を大気に晒さないために同じ処理チャンバー内で引き続いて清浄化処理を行っているが、これらの工程を同じ処理チャンバー内で行う必要は必ずしもなく、プラズマ処理室と清浄化処理室とをゲートバルブを介して連結して各処理をそれぞれの処理室で行うようにしても良いものである。
【０１１０】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） 下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により前記配線１上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により前記配線１の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする埋込配線の形成方法。
（付記２） 上記清浄化処理を、上記剥離処理を行った処理装置内において、プラズマ４を切った状態で引き続き行うことを特徴とする付記１記載の埋込配線の形成方法。
（付記３） 上記プラズマ励起による剥離処理工程において、プラズマ４を発生させるために酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いることを特徴とする付記１または２に記載の埋込配線の形成方法。
（付記４） 上記プラズマ４を発生させるためのガスが水素であり、且つ、上記配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜であることを特徴とする付記３記載の埋込配線の形成方法。
（付記５） 上記有機系ガス６がカルボン酸を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記６） 上記カルボン酸が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸或いは酪酸の内のいずれか１種であるであることを特徴とする付記５記載の埋込配線の形成方法。
（付記７） 上記有機系ガス６がアルコール類であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記８） 上記配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜であることを特徴とする付記７記載の埋込配線の形成方法。
（付記９） 上記配線１が、銅或いは銅を含む合金であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記１０） プラズマ励起用電極、被処理基板を加熱する加熱手段、及び、有機系ガス６を多数の微小孔から供給する有機系ガス供給手段を内部に備えた処理チャンバー、及び、前記処理チャンバー内にプラズマ用ガスを供給するプラズマ用ガス供給用配管を少なくとも備えたことを特徴とする処理装置。
（付記１１） 上記有機系ガス供給手段に有機系ガス６を供給する有機系ガス供給用配管の途中に有機系材料を気化して有機系ガス６とする気化器を備えたことを特徴とする付記１０記載の処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の活用例としては、高集積度半導体装置の多層配線構造が典型的なものであるが、半導体装置における配線構造に限られるものではなく、強誘電体を用いた光デバイスの配線接続構造としても適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施に用いる処理装置のアッシング工程における状態を示す概念的構成図である。
【図３】本発明の実施に用いる処理装置の清浄化処理工程における状態を示す概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１のデュアルダマシン工程の途中までの説明図である。
【図５】本発明の実施例１のデュアルダマシン工程の図４以降の説明図である。
【図６】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の途中までの説明図である。
【図７】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の図６以降の途中までの説明図である。
【図８】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の図７以降の説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１ 下層の配線
２ 絶縁膜
３ 配線溝孔
４ プラズマ
５ 残渣
６ 有機系ガス
１１ 処理チャンバー
１２ ガス導入口
１３ 排気口
１４ 下部電極
１５ リング状上部電極
１６ 有機系ガス噴出シャワーヘッド
１７ 有機系ガス供給用配管
１８ 気化器
１９ 貯蔵槽
２０ ヒータ
２１ 被処理基板
２２ ガス種
２３ 有機系ガス
３１ ｐ型シリコン基板
３２ 素子分離絶縁膜
３３ ゲート絶縁膜
３４ ゲート電極
３５ ｎ型エクステンション領域
３６ サイドウォール
３７ ｎ型ソース・ドレイン領域
３８ Ｃｏシリサイド電極
３９ Ｃｏシリサイド電極
４０ ＳｉＯ2 膜
４１ ＢＰＳＧ膜
４２ ＳｉＣＮ膜
４３ バリア膜
４４ Ｗプラグ
４５ 第１配線用絶縁膜
４６ バリア膜
４７ 第１Ｃｕ埋込配線
４８ ＳｉＣＮ膜
４９ ビア形成用絶縁膜
５０ ＳｉＣＮ膜
５１ 第２配線用絶縁膜
５２ ＳｉＣＮ膜
５３ 配線用溝
５４ ビアホール
５５ 酸素プラズマ
５６ 蟻酸ガス
５７ バリア膜
５８ Ｃｕビア
５９ 第２Ｃｕ埋込配線
６０ ビアホール
６１ 酸素プラズマ
６２ 蟻酸ガス
６３ バリア膜
６４ Ｃｕビア
６５ 配線用溝
６６ 酸素プラズマ
６７ 蟻酸ガス
６８ バリア膜
６９ 第２Ｃｕ埋込配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は埋込配線の形成方法に関するものであり、特に、ダマシン構造を有する半導体装置の配線溝孔エッチング後の残渣をダメージなく除去するとともに、埋込配線或いはビアの浸食を防止するための構成に特徴のある埋込配線の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の電極材料、配線材料としては、アルミニウムが広く実用されてきたが、近年の半導体装置の微細化や処理の高速化の要求に伴い、電極や配線の形成をアルミニウムで対応することは困難になってきている。
【０００３】
そのため、アルミニウムの次世代材料として、エレクトロマイグレーションに強く、比抵抗がアルミニウムより小さな銅を利用する試みが進められている。
【０００４】
電極材料や配線材料として銅を用いる場合、銅が選択エッチングの困難な材料であることから、電極や配線はダマシン法により埋込電極或いは埋込配線として形成されることになるが、この場合は、形成される電極や配線のアスペクト比を高くすることによって、半導体装置の微細化、高速化を実現することが可能になる。
【０００５】
このような電極材料や配線材料として用いられる銅は、酸化されやすい性質を有しているため、半導体装置の製造過程においては、電極や配線として形成した銅の表面に、酸化銅（ＣｕＯ）や亜酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）といった銅酸化物が生成する。
【０００６】
この銅酸化物は、電気抵抗の上昇など、半導体装置の特性低下を招くため、電極形成後あるいは配線形成後に、生成してしまった銅酸化物を除去するための清浄化処理が必要となる。
【０００７】
一方、電極材料や配線材料を埋め込むための配線溝孔を形成するエッチング工程においては、下層の金属配線が露出するまで配線上下を繋ぐ溝孔を形成した後、レジスト等の残渣を除去するためにプラズマを用いたアッシングが行われるが、このアッシング工程におけるプラズマ処理により、エッチングで露出した下層配線の金属表面は酸化されることになる。
【０００８】
そこで、酸化された金属表面は、通常、ブラシスクラバーによるパーティクル除去と、絶縁層上に生成した銅酸化物およびビアホール底に露出する銅の表面に生成した銅酸化物の薬液による除去とが行われる。
【０００９】
その際用いられる薬液としては、クエン酸〔Ｃ3 Ｈ4 （ＯＨ）（ＣＯＯＨ）3 〕やシュウ酸〔（ＣＯＯＨ）2 〕などのカルボン酸、あるいはフッ化水素（ＨＦ）等の銅酸化物は除去するが金属銅に対してはエッチング作用の少ないものが選択されるのが通常である。
【００１０】
或いは、銅酸化物に水蒸気あるいは酢酸を作用させることにより、その銅酸化物を除去する方法（例えば、特許文献１参照）が提案されている。
【００１１】
一方、半導体装置の高速化のためには、配線・電極の低抵抗化とともに、寄生容量を低減するためには層間絶縁膜の低誘電率化が必要となり、低誘電率の層間絶縁膜としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫ）やポーラスシリカの採用が試みられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２７１１９２号公報
【特許文献２】特開２００４−０７１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来の清浄化処理には、以下に示すような問題点があった。
従来の清浄化処理では、パーティクル除去および薬液による除去が行われ、その後、付着している薬液除去のために純水洗浄が行われるが、この純水洗浄において、薬液が次第に除去されることによって洗浄水が酸性から中性に変化してｐＨ値が高くなるに伴って埋込電極や埋込配線を形成している銅の浸食が起こるという問題点がある。
【００１３】
このとき、薬液濃度が高くｐＨ値が低い酸性の場合には、電極や配線の露出面における浸食が若干進行する程度であるが、薬液濃度が低くｐＨ値が高まり中性に近くなった場合には、電極や配線を形成している銅を構成する結晶粒界に局所的な浸食が起こって表面に凹凸が生じ、電極や配線の露出面の平坦性を保つことが困難になる。
【００１４】
一方、層間絶縁膜としてポーラスシリカ等の有機系の低誘電率絶縁膜を用いた場合に、配線溝孔を形成工程後の残渣除去のためのアッシング工程において層間絶縁膜の誘電率が増大して、半導体装置の高速化を妨げるという問題が発生する。
【００１５】
例えば、ポーラスシリカ膜に対して４００ｓｃｃｍのＮＨ3 ガスを流して１２０Ｐａの圧力にし、２５０℃において１０００Ｗの電力を印加して６０秒間プラズマ処理を行ったところ、処理前に２．２であった比誘電率が２．８へと大幅に増大されるのが観測された。
【００１６】
したがって、本発明は、比誘電率の増加をもたらすことなくエッチング残渣を除去するとともに、金属の浸食をもたらすことなく配線露出表面の清浄化を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、埋込配線の形成方法において、下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする。
【００１８】
このように、プラズマ励起により配線上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により配線の露出部表面の清浄化処理を行うことにより、従来の液体状の薬液を用いた場合のような洗浄処理が不要になるため、洗浄処理に伴う配線の露出表面の再酸化或いは埋込配線の浸食を回避することができる。
【００１９】
また、残渣５を剥離処理したのちの配線は大気中に晒されることがないので、配線の露出表面の大気中のＯ2 等による酸化を回避することができ、さらに、清浄化処理後の絶縁膜２の比誘電率の増加も抑制することができる。
【００２０】
この場合、清浄化処理は、ゲートバルブを介して接続された処理室でプラズマ４による剥離処理とは個別に行っても良いが、剥離処理を行った処理装置内において、プラズマ４を切った状態で引き続き行っても良く、それによって、装置構成が簡素化される。
【００２１】
また、プラズマ励起による剥離処理工程においてプラズマ４を発生させるためには、酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いれば良く、配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系の低誘電率膜の場合には反応がソフトな水素或いはアンモニアが望ましい。
【００２２】
また、清浄化処理工程において使用する有機系ガス６としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸或いは酪酸等のカルボン酸を有するガスが望ましく、清浄化処理に伴って配線溝孔３を形成する絶縁膜２の誘電率が増大することがない。
なお、カルボン酸の分子量が大きくなるほど反応がソフトになる。
【００２３】
或いは、清浄化処理工程において使用する有機系ガス６としては、メタノール等のアルコール類でも良く、一般的にはカルボン酸を有するガスより反応がソフトであるので、配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜２である場合にも、清浄化処理に伴って絶縁膜２の誘電率が増大することがない。
【００２４】
上述の残渣５の剥離処理及びその後の清浄化処理は、各種の材料からなる配線に適用されるものであるが、表面の酸化物やその後の腐食が問題となる銅或いはＣｕ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｓｉ等の銅を含む合金の場合に特に有効となる。
【００２５】
また、処理装置の構成としては、プラズマ励起用電極、被処理基板を加熱する加熱手段、及び、有機系ガス６を多数の微小孔から供給する有機系ガス供給手段を内部に備えた処理チャンバー、及び、処理チャンバー内にプラズマ用ガスを供給するプラズマ用ガス供給用配管を少なくとも備えれば良い。
【００２６】
この場合、有機系ガス６となる有機系材料は一般的には常温で液体であるので、その場合には、有機系ガス供給手段に有機系ガス６を供給する有機系ガス供給用配管の途中に有機系材料を気化して有機系ガス６とする気化器を備えることが望ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、プラズマ処理後の清浄化工程を気相処理として行っているので、処理後の洗浄処理が不要になるため、配線の腐食等が発生することなくビアコンタクト歩留りの高い銅多層配線を得ることができる。
【００２８】
また、清浄化工程に伴って配線溝孔を形成する絶縁膜の誘電率が増大することがないので、設計通りの高速半導体装置を構成することができる。
【００２９】
なお、ＣＶＤ装置などの処理チャンバー内の清掃に関するものであるが、処理チャンバーの内壁に付着した金属薄膜に、カルボン酸またはその誘導体を含むクリーニングガスを作用させることにより、金属を錯体化して除去する方法（例えば、特開２００１−２５４１７８号公報参照）が提案されているが、半導体装置を構成する配線材料及び層間絶縁膜に対する影響を全く考慮していないものであり、本発明の具体的構成を示唆するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明は、下層配線或いはビア上に層間絶縁膜を設け、シングルダマシン法或いはデュアルダマシン法を用いて上層配線或いはビアを形成する際に、層間絶縁膜にフロロカーボン等を用いたドライエッチングによって埋込用溝或いは埋込用孔を形成したのち、プラズマを用いたアッシング処理によってエッチング後の剥離残渣を除去し、引き続いて、被処理基板を大気中に晒すことなく、有機系ガスを用いて下層配線やビアの露出表面に形成された酸化物を還元して清浄化処理したのち、埋込用溝或いは埋込用孔中にＣｕ等の金属を埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を研磨することによって埋込配線或いはビアを同時に或いは個別の工程で形成するものである。
【００３１】
この場合のアッシング処理におけるガス種としては主に酸素が用いられるが、水素、窒素、アンモニア、フロロカーボン系ガスを混合させても良く、酸素を使用しない場合には、灰化処理というより物理的なスパッタ反応による除去が中心となるが、チャンバ内の僅かな酸素成分により金属表面は酸化される。
【００３２】
また、清浄化処理に用いる有機系ガスとしては、カルボン酸或いはアルコール類を用い、例えば、銅に生成した酸化銅あるいは亜酸化銅といった銅酸化物を、気体状態のカルボン酸〔ＲＣＯＯＨ：Ｒ＝Ｈ，Ｃn Ｈ2n+1，Ｃn Ｈm Ｘ2n-m+1（ｎ，ｍは自然数、Ｘ＝Ｆ
，Ｃｌ）〕を用いて還元して清浄化される。
【００３３】
カルボン酸は、銅酸化物に対して還元剤として作用し、銅酸化物を金属銅（Ｃｕ）に還元し、二酸化炭素（ＣＯ2 ）及び水（Ｈ2 Ｏ）を生成する。
例えば、カルボン酸としてギ酸〔ＨＣＯＯＨ：メタン酸（ｍｅｔｈａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）〕を用いた場合、酸化銅（ＣｕＯ）は反応式、
ＨＣＯＯＨ＋ＣｕＯ→Ｃｕ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ
に基づいて、また、亜酸化銅（Ｃｕ2 Ｏ）は反応式、
ＨＣＯＯＨ＋Ｃｕ2 Ｏ→２Ｃｕ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 Ｏ
に基づいて、それぞれ金属銅に還元される。
【００３４】
ここで、ギ酸による酸化銅または亜酸化銅の還元反応における標準ギブズエネルギーは、上記反応式に基づいて生成するＨ2 Ｏが気体状態の場合には、それぞれ約−１３２ｋＪ／ｍｏｌ、約−１１２ｋＪ／ｍｏｌとなる。
即ち、この還元反応は、金属銅を生成する方向に進行し易く、この方向に反応が進行する還元温度で処理を行うことにより、半導体装置の製造過程で電極や配線に生成した酸化銅あるいは亜酸化銅を還元することができるようになる。
【００３５】
この場合、気相清浄化処理において生成する二酸化炭素および水は、上記の反応条件においては気体状態であるため、気相清浄化処理後に、これらが不純物として残留することがなく、したがって、従来のような水蒸気による処理を必要とせず、気相清浄化処理後の工程に影響を及ぼすことなく、安定した特性を有する半導体装置を製造することが可能になる。
【００３６】
また、この場合の気相清浄化処理条件としては、処理チャンバ内のカルボン酸の分圧を５０Ｐａ〜１００００Ｐａの範囲とし、還元温度１００℃〜４００℃、全圧１００Ｔｏｒｒ〜３００Ｔｏｒｒで還元時間３分、特に還元温度４００℃の場合には、圧力１００Ｔｏｒｒ〜２００Ｔｏｒｒで還元時間１分の反応条件で処理することにより、電極や配線の表面に凹凸を生じさせることなく、短い還元時間で均一に銅酸化物を還元することができる。
【００３７】
この様な清浄化処理によって、溝孔エッチングで開口露出した下層銅配線表面上に付着するフロロカーボンと層間絶縁膜材料を起因するデポ物、ならびにアッシングによる銅酸化物を同時に除去することが可能になる。
【００３８】
なお、化学大辞典（共立出版刊）によれば、銅と蟻酸が反応し蟻酸銅となる場合もあるが、生成された蟻酸銅は加熱により気化するので、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸蒸気を用い、気相中でリフトオフして装置のダウンフローで排出除去できる。
【００３９】
なお、還元剤として用いるカルボン酸は、ギ酸〔ＨＣＯＯＨ〕のほか、
酢酸〔ＣＨ3 ＣＯＯＨ：エタン酸（ｅｔｈａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ）〕
プロピオン酸〔Ｃ2 Ｈ5 ＣＯＯＨ：プロパン酸（ｐｒｏｐａｎｏｉｃ ａｃｉｄ）〕 酪酸〔Ｃ3 Ｈ7 ＣＯＯＨ：ブタン酸（ｂｕｔａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ）〕
などの比較的沸点の低いものを用いるのが好ましい。
【００４０】
また、有機系ガスとして、カルボン酸を含む成分以外に、メタノール或いはエタノール等のアルコール系成分を気化させて噴出させても清浄化作用が得られる。
【実施例１】
【００４１】
次に、図２乃至図５を参照して、本発明の実施例１のデュアルダマシン工程を説明するが、まず、図２及び図３を参照して本発明の実施に用いる処理装置を説明する。
図２参照
図２は本発明の実施に用いる処理装置の概念的構成図であり、アッシング工程における状態を示している。
この処理装置は、ガス導入口１２及び排気口１３を備えた処理チャンバー１１、処理チャンバー１１内に設けられたステージを兼ねる下部電極１４、下部電極１４と対向するように設けられたリング状上部電極１５、リング状上部電極１５の中央部に移動可能に嵌め込まれた有機系ガス噴出シャワーヘッド１６、有機系材料を貯蔵する貯蔵槽１９と有機系ガス噴出シャワーヘッド１６との間に接続された有機系ガス供給用配管１７、有機系ガス供給用配管１７の途中に設けられ有機系材料を加熱して気化して有機系ガスとする気化器１８、及び、ステージを兼ねる下部電極１４の下部に配置されて被処理基板２１を加熱するヒータ２０によって構成される。
【００４２】
アッシング工程においては、ガス導入口１３からＯ2 ガス等のガス種２２を処理チャンバー１１内に導入し、リング状上部電極１５と下部電極１４との間に電力を印加してガス種２２をプラズマ化して、発生したプラズマによって、配線溝孔をエッチング形成した被処理基板２１の表面に付着しているエッチング残渣をアッシング処理して排気口１３から除去する。
【００４３】
図３参照
図３は清浄化処理工程における処理装置の概念的構成図であり、有機系ガス噴出シャワーヘッド１６を下降させてリング状上部電極１５の中央部に嵌め込んだ状態を示しており、この状態で有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された有機系ガス２３を噴出して、ヒータ２０によって反応生成物が気体状態となる温度以上に加熱したアッシング処理後の被処理基板２１を清浄化処理して、気体状の反応生成物及び未反応の有機系ガス２３を排気口１３からダウンフローで排出する。
【００４４】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１のデュアルダマシン工程を説明する。
図４参照
まず、ｐ型シリコン基板３１に素子分離絶縁膜３２を形成したのち、ゲート絶縁膜３３を介してゲート電極３４を設け、このゲート電極３４をマスクとしてｎ型不純物を導入することによってｎ型エクステンション領域３５を形成し、次いで、サイドウォール３６を形成したのち、再び、ｎ型不純物を導入することによって、ｎ型ソース・ドレイン領域３７を形成する。
【００４５】
次いで、全面にＣｏを堆積させたのち、熱処理することによってＣｏシリサイド電極３８，３９を形成し、次いで、未反応のＣｏを除去したのち全面にＳｉＯ2 膜４０及びＢＰＳＧ膜４１を堆積させたのち、表面平坦化を行いエッチングストッパーとなるＳｉＣＮ膜４２を形成する。
【００４６】
次いで、ｎ型ソース・ドレイン領域３７に達するビアホールを形成したのち、ＴｉＮからなるバリア膜４３を介してＷを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＷプラグ４４を形成する。
【００４７】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＯＣからなる第１配線用絶縁膜４５を堆積させたのち、Ｗプラグ４４を露出する配線用溝を形成し、次いで、ＴａＮからなるバリア膜４６を介してＣｕを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第１Ｃｕ埋込配線４７を形成する。
【００４８】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜４８、厚さが、例えば、１５０ｎｍのＳｉＯ2 からなるビア形成用絶縁膜４９、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５０、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる第２配線用絶縁膜５１、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５２を順次堆積させる。
【００４９】
次いで、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第２配線用絶縁膜５１に幅が例えば、０．１２μｍの配線用溝５３を形成したのち、ビア形成用絶縁膜４９に第１Ｃｕ埋込配線４７に達する直径が例えば、０．１２μｍのビアホール５４を形成する。
【００５０】
図５参照
次いで、配線用溝５３及びビアホール５４を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ５５を発生させ、この酸素プラズマ５５中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００５１】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス５６を蟻酸ガス５６の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００５２】
次いで、再び、配線用溝５３及びビアホール５４をＴａＮからなるバリア膜５７を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＣｕビア５８及び第２Ｃｕ埋込配線５９を形成する。
【００５３】
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜及び層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝及びビアホールの形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、及び、ビア及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。
【００５４】
この本発明の実施例１において、上述の図示した２層配線構造において２０Ｍ（２×１０7 ）個のビアチェーンを形成して信頼性を確認したところ、ビアチェーンのコンタクト歩留りは１００％であり、十分な信頼性が得られた。
【００５５】
また、この場合のＳｉＯＣ膜からなる第２配線用絶縁膜５１の清浄化処理後の比誘電率を測定したところ、約２．７であり、処理前と殆ど同じか寧ろ低下していた。
なお、バリア膜５２，５０，４８となるＳｉＣＮ膜の清浄化処理後の比誘電率を測定したところ、約４０であり、処理前の約３．８に対して若干増大していたが、このバリア膜５２，５０，４８は構造的に配線の寄生容量に対する影響は小さいので問題はない。
【００５６】
このように、本発明の実施例１においては、アッシング処理後の清浄化処理を気化した蟻酸ガスを用いて気相処理として行っているので、反応生成物等は被処理基板の表面の残存することがなく、したがって、純水を用いた洗浄処理が不要になるので、埋込配線或いはビアの腐食に伴うコンタクト不良が発生することがなく、また、清浄化処理に伴う層間絶縁膜の比誘電率の増大も見られないので、寄生容量の増大による信号遅延が発生することがない。
【００５７】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）に浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは５０％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例２】
【００５８】
次に、本発明の実施例２のデュアルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫTM）を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、アッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化処理をメタノールガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００５９】
この実施例２のアッシング処理においては、ガス導入口１２から３００ｓｃｃｍのＨ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
なお、この場合の基本的反応は、水素プラズマによる物理的なスパッタエッチングが主なものであるが、処理チャンバー１１内に残留するＯ2 によるアッシングも生ずる。
【００６０】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化されたメタノールガスをメタノールガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００６１】
この実施例２におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
【００６２】
因に、上述の水素プラズマによるアッシング処理工程の後、メタノールガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の実施例３のデュアルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポーラスシリカを用いたものであり、それにともなって、アッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００６４】
この場合のポーラスシリカは、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料（ＩＰＳ）を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成（ベーク）及び硬化（キュア）することによって形成する。
【００６５】
また、この実施例３のアッシング処理においては、ガス導入口１２から２００ｓｃｃｍの酸素ガス及び２００ｓｃｃｍのＮ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００６６】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された酢酸ガスを酢酸ガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を２００℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００６７】
この実施例３におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
また、清浄化処理後のポーラスシリカの被誘電率は約２．２であり、処理前の被誘電率の間に殆ど変化は見られなかった。
【００６８】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４５％であり、信頼性が大きく欠如していた。
【実施例４】
【００６９】
次に、本発明の実施例４のデュアルダマシン工程を説明するが、ビア形成等絶縁膜４９として第２配線用絶縁膜５１と同じＳｉＯＣ膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例１と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００７０】
この実施例４におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例１と同等の信頼性が得られた。
【００７１】
因に、上述の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４５％であり、信頼性が大幅に低下していた。
【実施例５】
【００７２】
次に、図６乃至図８を参照して、本発明の実施例５のシングルダマシン工程を説明するが、デュアルダマシン工程をシングルダマシン工程に置き換えただけで、基本的構造及び処理条件は上記の実施例１と全く同様である。
図６参照
まず、図示を省略するが、図４と全く同様にＭＯＳＦＥＴ及びｎ型ソース・ドレイン領域上に設けたＣｏシリサイド電極に接続するＷプラグ４４を形成したのち、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＯＣからなる第１配線用絶縁膜４５を堆積させたのち、Ｗプラグ４４を露出する配線用溝を形成し、次いで、ＴａＮからなるバリア膜４６を介してＣｕを埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第１Ｃｕ埋込配線４７を形成する。
【００７３】
次いで、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜４８、厚さが、例えば、１５０ｎｍのＳｉＯ2 からなるビア形成用絶縁膜４９、及び、厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５０を順次堆積させたのち、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、ビア形成用絶縁膜４９に第１Ｃｕ埋込配線４７に達する直径が例えば、０．１２μｍのビアホール６０を形成する。
【００７４】
次いで、ビアホール６０を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ６１を発生させ、この酸素プラズマ６１中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００７５】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス６２を蟻酸ガス６２の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００７６】
図７参照
次いで、再び、ビアホール６０をＴａＮからなるバリア膜６３を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによってＣｕビア６４を形成する。
【００７７】
次いで、再び、プラズマＣＶＤ法を用いて、厚さが、例えば、２５０ｎｍのＳｉＯＣからなる第２配線用絶縁膜５１及び厚さが、例えば、５０ｎｍのＳｉＣＮ膜５２を順次堆積させる。
【００７８】
次いで、再び、フロロカーボン系のエッチングガスを用いたプラズマエッチングによって、第２配線用絶縁膜５１にＣｕビア６４に達する幅が例えば、０．１２μｍの配線用溝６５を形成する。
【００７９】
図８参照
次いで、再び、配線用溝６５を形成した被処理基板を上述の処理チャンバー内の下部電極１４上に載置・固定したのち、ガス導入口から４００ｓｃｃｍのＯ2 を導入して７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して酸素プラズマ６６を発生させ、この酸素プラズマ６６中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００８０】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された蟻酸ガス６７を蟻酸ガス６７の分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、Ｃｕビア６４の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するとともに、アッシングで取れ切れなかった銅表面に付着したデポ物を蟻酸化反応によって形成された蟻酸銅とともにリフトオフし、還元反応で生成されたＣＯ2 及び水蒸気（Ｈ2 Ｏ）とともに排気口１３から排気除去する。
【００８１】
次いで、再び、配線用溝６５をＴａＮからなるバリア膜６８を介してＣｕで埋め込み、ＣＭＰ法によって不要部を除去することによって第２Ｃｕ埋込配線６９を形成する。
【００８２】
以降は、必要とする多層配線層数に応じてビア形成用絶縁膜堆積工程、ビアホールの形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、ビア形成工程、層間絶縁膜の堆積工程、配線用溝の形成工程、アッシング処理工程及び清浄化処理工程、及び、埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体装置が完成する。
【００８３】
この本発明の実施例５においても実施例１と同様の構造の２層配線構造において２０Ｍ（２×１０7 ）個のビアチェーンを形成して信頼性を確認したところ、ビアチェーンのコンタクト歩留りは１００％であり、十分な信頼性が得られた。
【００８４】
因に、上述のビアホール形成工程及び配線用溝の形成工程の各工程において、酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させ、次いで、バリア膜、銅埋めこみ等の工程を経て、二層配線構造を作製したところ、実施例１と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例６】
【００８５】
次に、本発明の実施例６のシングルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポリアエーテル等の低誘電率の有機絶縁材料（例えば、ダウケミカル社登録商標ＳｉＬＫTM）を用いて塗布形成したものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を水素プラズマを用いて行うとともに、清浄化処理をメタノールガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００８６】
この実施例６の配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理においては、ガス導入口１２から３００ｓｃｃｍのＨ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００８７】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化されたメタノールガスをメタノールガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を１５０℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００８８】
この実施例６におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００８９】
因に、上述のビアホール形成工程後の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させるとともに、配線用溝の形成工程後の水素プラズマによるアッシング処理工程の後、メタノールガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例６と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは５０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例７】
【００９０】
次に、本発明の実施例７のシングルダマシン工程を説明するが、第２配線用絶縁膜５１としてポーラスシリカを用いたものであり、それにともなって、配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理を酸素プラズマを用いて軽めに行うとともに、清浄化処理を蟻酸ガスより反応がソフトな酢酸ガスを用いて行ったものであり、基本的な工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００９１】
この場合もポーラスシリカも上述の実施例３と同様に、例えば、触媒化成工業株式会社製のポーラスシリカ原料（ＩＰＳ）を被処理基板上にスピンコートしたのち、焼成（ベーク）及び硬化（キュア）することによって形成する。
【００９２】
また、この実施例７の配線用溝のエッチング形成後のアッシング処理においては、ガス導入口１２から２００ｓｃｃｍの酸素ガス及び２００ｓｃｃｍのＮ2 ガスを導入して圧力を７０Ｐａとした状態で、ヒータ２０によって８０℃の基板温度に加熱して６００Ｗの電力を印加して水素プラズマを発生させ、この水素プラズマ中で６０秒間のプラズマ処理を行って、エッチング処理に伴うレジスト残渣等のエッチング残渣をアッシングして除去する。
【００９３】
引き続いて、プラズマを切ったのち、処理チャンバー１１内に有機系ガス噴出シャワーヘッド１６から気化器１８によって気化された酢酸ガスを酢酸ガスの分圧が２００Ｐａになるように導入して、ヒータ２０によって基板温度を２００℃とし、全圧が２００Ｔｏｒｒの状態で還元時間２分で被処理基板を還元処理して、第１Ｃｕ埋込配線４７の表面に形成された銅酸化物を金属銅に還元するものである。
【００９４】
この実施例７におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００９５】
因に、上述のビアホール形成工程後の酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させるとともに、配線用溝の形成工程後の酸素プラズマによる軽めのアッシング処理工程の後、酢酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例７と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは６０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【実施例８】
【００９６】
次に、本発明の実施例８のシングルダマシン工程を説明するが、ビア形成用絶縁膜４９として第２配線用絶縁膜５１と同じＳｉＯＣ膜を用いたものであり、それ以外の工程及び構造は上記の実施例５と全く同様であるので、詳細な工程の説明は省略する。
【００９７】
この実施例８におけるコンタクト歩留りは、上述の実施例５と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりとして１００％であり、実施例５と同等の信頼性が得られた。
【００９８】
因に、上述のビアホール形成工程及び配線用溝の形成工程の各工程において、酸素プラズマによるアッシング処理工程の後、蟻酸ガスによる清浄化処理を行わずに５％シュウ酸水溶液で被処理基板を洗浄した後、純水リンスを行い、ＩＰＡに浸漬したのち、窒素ブローを行い被処理基板を乾燥させて二層配線構造を作製したところ、実施例８と同じ構造のビアチェーンのコンタクト歩留まりは４０％であり、信頼性の大幅な低下が見られた。
【００９９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、ビアホールのサイズ及び埋込配線の幅等は任意であり、必要とする集積度に応じて適宜決定すれば良い。
【０１００】
また、上記の各実施例においては、ビア及び埋込配線をＣｕによって形成しているが、Ｃｕに限られるものではなく、Ｃｕ−ＡｌやＣｕ−Ｓｉ等のＣｕを主成分とする合金にも適用されるものであり、さらには、ＡｌやＡｇいったＣｕ以外の金属、或いは、ＴｉＮやＴａＮ等の金属窒化物にも適用されるものである。
【０１０１】
また、上記の各実施例においては、エッチング残渣の剥離処理工程にけるプラズマとして、酸素プラズマ、水素プラズマ、或いは、酸素と窒素の混合プラズマを用いているが、これらのプラズマ種に限られるものではなく、アンモニア或いはフロロカーボン系ガスを用いても良い。
【０１０２】
また、上記の各実施例においては、剥離処理工程後の清浄化処理工程におけるカルボン酸として、蟻酸或いは酢酸を用いているが、これらのカルボン酸に限られるものではなく、プロピオン酸或いは酪酸等の他のカルボン酸を用いても良いものである。
【０１０３】
また、上記の実施例２及び実施例６においては、剥離処理工程後の清浄化処理工程をメタノールを用いて行っているが、メタノールに限られるものではなく、エタノール或いはプロピルアルコール等の他のアルコール類を用いても良いものである。
【０１０４】
また、上記の各実施例においては、使用する層間絶縁膜の種類に応じてプラズマ種及び有機系ガスを使い分けているが、このような使い分けは必須ではなく、互いに、他のプラズマ種及び有機系ガスに置き換えて実施しても良いものである。
【０１０５】
また、上記の各実施例における配線用絶縁膜及びビア形成用絶縁膜の組み合わせた単なる一例であり、他の絶縁材料を用いた層間絶縁膜構造に適用できることは言うまでもないことであり、ＳｉＣＮ膜の代わりにＳｉＮ膜またはＳｉＯＣＮ膜を用いても良いし、或いは、ＳｉＯＣ膜の代わりにＳｉＯ2 膜或いはＳｉＯＣＮ膜を用いても良いものである。
【０１０６】
なお、ＳｉＯＣＮ膜に対して本発明の実施例と同様のプラズマ処理及び清浄化処理を行った場合、処理後の比誘電率は約２．９であり、処理前の比誘電率と殆ど変化がないか若干の低下が見られた。
【０１０７】
また、上記の各実施例においては、エッチング工程後に直ちにエッチング残渣の剥離処理工程及び清浄化処理工程を行っているが、エッチング工程後に所謂後洗浄液を用いて予備洗浄した後、上述のエッチング残渣の剥離処理工程及び清浄化処理工程を行っても良いものである。
【０１０８】
また、上記の各実施例に用いる処理装置においては、有機系ガス噴出用シャワーヘッドを可動にして、プラズマ種をリング状上部電極の中央部から導入しているが、有機系ガス噴出用シャワーヘッドを固定にして、上下の電極の間に横方向からプラズマ種を導入するようにしても良いものである。
【０１０９】
また、上記の各実施例においては、プラズマ処理後の被処理基板を大気に晒さないために同じ処理チャンバー内で引き続いて清浄化処理を行っているが、これらの工程を同じ処理チャンバー内で行う必要は必ずしもなく、プラズマ処理室と清浄化処理室とをゲートバルブを介して連結して各処理をそれぞれの処理室で行うようにしても良いものである。
【０１１０】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） 下層の配線１を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により前記配線１上の残渣５を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガス６により前記配線１の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする埋込配線の形成方法。
（付記２） 上記清浄化処理を、上記剥離処理を行った処理装置内において、プラズマ４を切った状態で引き続き行うことを特徴とする付記１記載の埋込配線の形成方法。
（付記３） 上記プラズマ励起による剥離処理工程において、プラズマ４を発生させるために酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いることを特徴とする付記１または２に記載の埋込配線の形成方法。
（付記４） 上記プラズマ４を発生させるためのガスが水素であり、且つ、上記配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜であることを特徴とする付記３記載の埋込配線の形成方法。
（付記５） 上記有機系ガス６がカルボン酸を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記６） 上記カルボン酸が、ギ酸、酢酸、プロピオン酸或いは酪酸の内のいずれか１種であるであることを特徴とする付記５記載の埋込配線の形成方法。
（付記７） 上記有機系ガス６がアルコール類であることを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記８） 上記配線溝孔３を形成する絶縁膜２がＳｉを構成元素として含む有機系絶縁膜であることを特徴とする付記７記載の埋込配線の形成方法。
（付記９） 上記配線１が、銅或いは銅を含む合金であることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の埋込配線の形成方法。
（付記１０） プラズマ励起用電極、被処理基板を加熱する加熱手段、及び、有機系ガス６を多数の微小孔から供給する有機系ガス供給手段を内部に備えた処理チャンバー、及び、前記処理チャンバー内にプラズマ用ガスを供給するプラズマ用ガス供給用配管を少なくとも備えたことを特徴とする処理装置。
（付記１１） 上記有機系ガス供給手段に有機系ガス６を供給する有機系ガス供給用配管の途中に有機系材料を気化して有機系ガス６とする気化器を備えたことを特徴とする付記１０記載の処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の活用例としては、高集積度半導体装置の多層配線構造が典型的なものであるが、半導体装置における配線構造に限られるものではなく、強誘電体を用いた光デバイスの配線接続構造としても適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施に用いる処理装置のアッシング工程における状態を示す概念的構成図である。
【図３】本発明の実施に用いる処理装置の清浄化処理工程における状態を示す概念的構成図である。
【図４】本発明の実施例１のデュアルダマシン工程の途中までの説明図である。
【図５】本発明の実施例１のデュアルダマシン工程の図４以降の説明図である。
【図６】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の途中までの説明図である。
【図７】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の図６以降の途中までの説明図である。
【図８】本発明の実施例５のシングルダマシン工程の図７以降の説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１ 下層の配線
２ 絶縁膜
３ 配線溝孔
４ プラズマ
５ 残渣
６ 有機系ガス
１１ 処理チャンバー
１２ ガス導入口
１３ 排気口
１４ 下部電極
１５ リング状上部電極
１６ 有機系ガス噴出シャワーヘッド
１７ 有機系ガス供給用配管
１８ 気化器
１９ 貯蔵槽
２０ ヒータ
２１ 被処理基板
２２ ガス種
２３ 有機系ガス
３１ ｐ型シリコン基板
３２ 素子分離絶縁膜
３３ ゲート絶縁膜
３４ ゲート電極
３５ ｎ型エクステンション領域
３６ サイドウォール
３７ ｎ型ソース・ドレイン領域
３８ Ｃｏシリサイド電極
３９ Ｃｏシリサイド電極
４０ ＳｉＯ2 膜
４１ ＢＰＳＧ膜
４２ ＳｉＣＮ膜
４３ バリア膜
４４ Ｗプラグ
４５ 第１配線用絶縁膜
４６ バリア膜
４７ 第１Ｃｕ埋込配線
４８ ＳｉＣＮ膜
４９ ビア形成用絶縁膜
５０ ＳｉＣＮ膜
５１ 第２配線用絶縁膜
５２ ＳｉＣＮ膜
５３ 配線用溝
５４ ビアホール
５５ 酸素プラズマ
５６ 蟻酸ガス
５７ バリア膜
５８ Ｃｕビア
５９ 第２Ｃｕ埋込配線
６０ ビアホール
６１ 酸素プラズマ
６２ 蟻酸ガス
６３ バリア膜
６４ Ｃｕビア
６５ 配線用溝
６６ 酸素プラズマ
６７ 蟻酸ガス
６８ バリア膜
６９ 第２Ｃｕ埋込配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層の配線を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により前記配線上の残渣を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガスにより前記配線の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする埋込配線の形成方法。
【請求項２】
上記清浄化処理を、上記剥離処理を行った処理装置内において、プラズマを切った状態で引き続き行うことを特徴とする請求項１記載の埋込配線の形成方法。
【請求項３】
上記プラズマ励起による剥離処理工程において、プラズマを発生させるために酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の埋込配線の形成方法。
【請求項４】
上記有機系ガスがカルボン酸を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込配線の形成方法。
【請求項５】
上記有機系ガスがアルコール類であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込配線の形成方法。
【請求項１】
下層の配線を露出させるための開口を伴う配線溝孔エッチング後に、プラズマ励起により前記配線上の残渣を剥離処理したのち、大気中に晒すことなく、気体状態の有機系ガスにより前記配線の露出部表面の清浄化処理を行う工程を有することを特徴とする埋込配線の形成方法。
【請求項２】
上記清浄化処理を、上記剥離処理を行った処理装置内において、プラズマを切った状態で引き続き行うことを特徴とする請求項１記載の埋込配線の形成方法。
【請求項３】
上記プラズマ励起による剥離処理工程において、プラズマを発生させるために酸素、水素、窒素、アンモニア、或いは、フロロカーボン系ガスの内の少なくとも１種のガスを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の埋込配線の形成方法。
【請求項４】
上記有機系ガスがカルボン酸を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込配線の形成方法。
【請求項５】
上記有機系ガスがアルコール類であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の埋込配線の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２８６８０２（Ｐ２００６−２８６８０２Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０２７７７（Ｐ２００５−１０２７７７）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「基盤技術研究促進事業（民間基盤技術研究支援制度）有機酸ドライクリーニング技術の銅配線形成プロセスへの試験研究」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「基盤技術研究促進事業（民間基盤技術研究支援制度）有機酸ドライクリーニング技術の銅配線形成プロセスへの試験研究」委託研究、産業再生法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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