溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法
【課題】 電気的特性および信頼性に優れた溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 層間絶縁膜７４上に所定の回路パターンを有するレジスト膜７５ｂを形成し、レジスト膜７５ｂをマスクとしてエッチング処理し、層間絶縁膜７４にビア７８ａを形成する。このエッチング処理によって層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側面部をシリル化処理し、ビア７８ａの側面部をエッチング処理によるダメージから回復させる。その後、ビア７８ａに金属を埋め込み、その表面を平坦化する。
【解決手段】 層間絶縁膜７４上に所定の回路パターンを有するレジスト膜７５ｂを形成し、レジスト膜７５ｂをマスクとしてエッチング処理し、層間絶縁膜７４にビア７８ａを形成する。このエッチング処理によって層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側面部をシリル化処理し、ビア７８ａの側面部をエッチング処理によるダメージから回復させる。その後、ビア７８ａに金属を埋め込み、その表面を平坦化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シングルダマシン法やデュアルダマシン法によって形成される、溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、溝配線または接続孔の形成にデュアルダマシン法が多用されている（例えば、特許文献１参照）。図２０に従来のデュアルダマシン法によるＣｕ配線の形成方法の一例を模式的に示す説明図を示す。
【０００３】
先ず、基板上に、例えば、配線層５００、層間絶縁膜５０１、反射防止膜５０２が下から順に形成され、その多層膜構造の表面に第１のレジスト膜５０３が形成される（図２０（ａ））。次いで第１のレジスト膜５０３がフォトリソグラフィー技術により所定のパターンにパターンニングされる（図２０（ｂ））。このパターニング工程では、第１のレジスト膜５０３が所定のパターンで露光され、その露光部が現像により選択的に除去される。続いて、この第１のレジスト膜５０３をマスクとしたエッチング処理により、反射防止膜５０２と層間絶縁膜５０１が蝕刻される。これにより多層膜構造の表面から配線層５００に通じる接続孔５０４が形成される（図２０（ｃ））。
【０００４】
続いて、例えば、アッシング処理により不要となった第１のレジスト膜５０３が剥離除去され（図２０（ｄ））、代わって配線溝を形成するための新たな第２のレジスト膜５０５が形成される（図２０（ｅ））。第２のレジスト膜５０５はフォトリソグラフィー技術によりパターニングされ（図２０（ｆ））、その後、第２のレジスト膜５０５をマスクとしたエッチング処理により、反射防止膜５０２と層間絶縁膜５０１の一部が蝕刻される。こうして接続孔５０４に連通し接続孔５０４よりも幅の広い配線溝５０６が形成される（図２０（ｇ））。不要となった第２のレジスト膜５０５は剥離除去され（図２０（ｈ））、接続孔５０４と配線溝５０６の中にＣｕ材料が埋め込まれて、Ｃｕ配線５０７が形成される（図２０（ｉ））。
【０００５】
このような溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法において、パターニングされた第１のレジスト膜５０３および第２のレジスト膜５０５をエッチングマスクとして、メチル基等のアルキル基を末端基として有する低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）からなる層間絶縁膜５０１をエッチングすると、形成された接続孔５０４や配線溝５０６の溝側面部にはエッチングによるダメージが残る。また、エッチング処理後に第１のレジスト膜５０３および第２のレジスト膜５０５を除去する際にも、接続孔５０４や配線溝５０６の溝側面部がダメージを受ける。このようなダメージは、近時、半導体装置における回路パターンの微細化と高集積化が進む中で、誘電率の上昇による配線間の寄生容量増大に起因する信号遅延や絶縁抵抗の低下等の電気的特性の低下およびこれにともなう半導体装置の信頼性の低下を招く原因となっている。
【特許文献１】特開２００２−８３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電気的特性および信頼性に優れた溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチング処理によって前記被エッチング膜に形成された溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングマスクの除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記エッチングマスク除去処理後の残渣を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記残渣処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１０】
本発明の第４の観点によれば、エッチングストッパ膜上に被エッチング膜を形成する工程と、
前記被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔が形成されることによって前記エッチングストッパ膜において露出した部分を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングストッパ膜の除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１１】
本発明の第５の観点によれば、基板に対し、成膜処理を行なう成膜装置と、レジスト塗布処理および現像処理を行なうレジスト塗布・現像装置と、露光処理を行なう露光装置と、洗浄処理を行なう洗浄処理装置と、レジストの除去を行なうアッシング装置と、エッチングを行なうエッチング装置と、研磨処理を行なう研磨装置と、これらの装置を用い、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法が行なわれるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム、が提供される。
【００１２】
本発明の第６の観点によれば、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法が行なわれるように、複数の半導体製造装置を制御することを特徴とする制御プログラム、が提供される。
【００１３】
本発明の第７の観点によれば、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法に用いられる複数の半導体製造装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体、が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溝配線または接続孔を形成する過程で被エッチング膜においてダメージを受けた部分を、そのダメージから回復させることができるので、電気的特性が改善される。これによって信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、シングルダマシン法やデュアルダマシン法により半導体装置を製造するウエハ処理システムを取り上げ、このウエハ処理システムにより溝配線または接続孔（以下「溝配線等」という）を有する半導体装置を製造する方法について説明する。
【００１６】
図１にウエハ処理システムの概略構成を示す説明図を示す。このウエハ処理システムは、ＳＯＤ（Spin On Dielectric）装置１０１と、レジスト塗布／現像装置１０２と、露光装置１０３と、洗浄処理装置１０４と、アッシング装置１０５と、エッチング装置１０６と、ＰＶＤ装置の１つであるスパッタ装置１０７と、電解メッキ装置１０８と、研磨装置としてのＣＭＰ装置１０９と、を備えた処理部１１０と、プロセスコントローラ１１１、ユーザーインターフェース１１２、記憶部１１３を含むメイン制御部１２０を備えている。ここで、処理部１１０のＳＯＤ装置１０１とスパッタ装置１０７と電解メッキ装置１０８は、成膜装置である。なお、処理部１１０の装置間でウエハＷを搬送する方法としては、オペレータによる搬送方法や、図示しない搬送装置による搬送方法が用いられる。
【００１７】
処理部１１０の各装置は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１１１に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ１１１には、工程管理者が処理部１１０の各装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理部１１０の各装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１１２と、処理部１１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１１１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１１３と、が接続されている。
【００１８】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１１２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部１１３から呼び出してプロセスコントローラ１１１に実行させることで、プロセスコントローラ１１１の制御下で、処理部１１０において所望の各種処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、処理部１１０の各装置間、あるいは外部の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
なお、メイン制御部１２０による全体的な制御は行なわず、あるいは、メイン制御部１２０による全体的な制御と重畳的に、処理部１１０の各装置毎にプロセスコントローラ、ユーザーインターフェースおよび記憶部を含む制御部を個別に配備して制御を行なう構成を採用することもできる。
【００１９】
ＳＯＤ装置１０１は、ウエハＷに薬液を塗布してｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜やエッチングストッパ膜等をスピンコート法により形成するために用いられる。ＳＯＤ装置１０１の詳細な構成は図示しないが、ＳＯＤ装置１０１は、スピンコーターユニットと、塗布膜が形成されたウエハＷを熱処理する熱処理ユニットを備えている。ウエハ処理システムでは、ＳＯＤ装置１０１に代えて、化学気相蒸着法（ＣＶＤ；chemical vapor deposition）法によりウエハＷに絶縁膜等を形成するＣＶＤ装置を用いてもよい。
【００２０】
レジスト塗布／現像装置１０２は、エッチングマスクとして用いられるレジスト膜や反射防止膜等を形成するために用いられる。レジスト塗布／現像装置１０２の詳細な構成は図示しないが、レジスト塗布／現像装置１０２は、ウエハＷにレジスト液等を塗布してレジスト膜等をスピンコート成膜するレジスト塗布処理ユニットと、露光装置１０３において所定のパターンで露光されたレジスト膜を現像処理する現像処理ユニットと、レジスト膜が成膜されたウエハＷや露光処理されたウエハＷ、現像処理が施されたウエハＷをそれぞれ熱的に処理する熱的処理ユニット等を有している。
【００２１】
露光装置１０３は、レジスト膜が形成されたウエハＷに所定の回路パターンを露光するために用いられる。洗浄処理装置１０４では、後に詳細に説明するように、純水や薬液による洗浄処理、エッチング処理後のポリマー残渣等の変性処理、層間絶縁膜のエッチングによるダメージからの回復処理が行われる。アッシング装置１０５では、例えば、プラズマによりレジスト膜が灰化処理される。
【００２２】
エッチング装置１０６では、ウエハＷ上に形成された層間絶縁膜等にエッチング処理が施され、また、層間絶縁膜のエッチングによるダメージからの回復処理が行われる。エッチング処理は、プラズマを利用するものであってもよく、薬液を用いるものであってもよい。後に、図６を参照しながらプラズマを利用したものについて説明する。スパッタ装置１０７では、例えば、拡散防止膜やＣｕシードが形成される。電解メッキ装置１０８ではＣｕシードが形成された溝配線等にＣｕが埋め込まれ、ＣＭＰ装置１０９ではＣｕが埋め込まれた溝配線等の表面の平坦化処理が行われる。
【００２３】
次に洗浄処理装置１０４について詳細に説明する。図２は洗浄処理装置１０４の概略平面図であり、図３はその概略正面図であり、図４はその概略背面図である。洗浄処理装置１０４は、ウエハＷが収容されたキャリアが他の処理装置等から順次搬入され、逆に洗浄処理装置１０４における処理の終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理装置等へ搬出するためのキャリアステーション４と、洗浄処理や変性処理、回復処理をそれぞれ行う複数の処理ユニットが設けられた処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液や純水、ガス等の製造、調製、貯留を行うケミカルステーション５と、を具備している。
【００２４】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図２には図示せず。図３および図４に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００２５】
図２に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有している。キャリアＣは蓋体１０ａが設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。このシャッタ１０はキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図３および図４に示すように、蓋体１０ａを把持した状態で搬送ステーション３側に、蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００２６】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド（図３および図４参照）７ｂに沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００２７】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆にキャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００２８】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有している。例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。
【００２９】
処理ステーション２においてはファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５から清浄な空気がダウンフローされるようになっており、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、処理ステーション２における処理後のウエハＷの汚染が抑制される。
【００３０】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００３１】
処理ステーション２の背面側には、エッチング処理やアッシング処理後のポリマー残渣等をオゾン（Ｏ３）と水蒸気を含むガス（以下「変性処理ガス」という）のこれら分子によって変性させる変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆが配置されている。ここで「変性」とは、ポリマー残渣等がウエハＷ上に残った状態で純水や薬液に溶解する性質に変化することをいう。また、レジスト膜をアッシング処理によって灰化して除去することなく、この変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆにおいて変性処理ガスで処理して水溶性に変性させることもできる。
【００３２】
この変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆの詳細な構造については図示しないが、これらはそれぞれ、上下分割式かつ密閉式でその内部にウエハＷを収容するための円盤状の空間が形成されるチャンバを有している。このチャンバの内部には、その表面にウエハＷを水平姿勢で支持するためのプロキシミティピンが設けられ、その内部にヒータが埋設されたウエハ載置ステージが設けられている。また、このチャンバの円盤状空間内を変性処理ガスが略水平方向に流れるようになっている。
【００３３】
変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ・１５ｄの上には、アッシング処理や洗浄処理等によってダメージを受け、または親水性表面となった層間絶縁膜の、そのダメージ部分をダメージ等から回復させるためにシリル化処理するシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂが設けられている。
【００３４】
図５にシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａの概略構造を示す断面図を示す。シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａは、ウエハＷを収容するチャンバ４１を備えており、チャンバ４１は、固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａを覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂは図示しない昇降装置により昇降自在である。下部容器４１ａにはホットプレート４２が設けられており、ホットプレート４２の周囲からシリル化剤の一例であるＤＭＳＤＭＡ（Dimethylsilyldimethylamine）の蒸気を含む窒素ガスがチャンバ４１内に供給されるようになっている。
【００３５】
図５では、液体のＤＭＳＤＭＡを気化器４３によって気化させて窒素ガスに含有させる構成が示されているが、ＤＭＳＤＭＡを気化させたガス（つまりＤＭＳＤＭＡ蒸気）のみをチャンバ４１に供給する構成としてもよい。後述するように、ＤＭＳＤＭＡをチャンバ４１内に供給する際には、チャンバ４１内は所定の真空度に保持されているので、気化器４３とチャンバ４１の圧力差を利用して、ＤＭＳＤＭＡガスをチャンバ４１に導入することは容易に行うことができる。
【００３６】
ホットプレート４２は、例えば、５０℃〜２００℃の範囲で温度調節が可能であり、その表面にはウエハＷを支持するピン４４が設けられている。ウエハＷをホットプレート４２に直接載置しないことで、ウエハＷの裏面の汚染が防止される。下部容器４１ａの外周部上面には第１シールリング４５が設けられており、蓋体４１ｂの外周部下面には、蓋体４１ｂを下部容器４１ａに押し付けた際に第１シールリング４５と接触する第２シールリング４６が設けられている。これら第１・第２シールリング４５・４６間の空間は減圧可能となっており、この空間を減圧することにより、チャンバ４１の気密性が確保される。蓋体４１ｂの略中心部には、チャンバ４１に供給されたＤＭＳＤＭＡを含む窒素ガスを排気するための排気口４７が設けられており、この排気口４７は圧力調整装置４８を介して、真空ポンプ４９に接続されている。
【００３７】
処理ステーション２の正面側には、変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆにおける処理が終了したウエハＷに薬液処理や水洗処理を施して、変性したポリマー残渣等を除去する洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄが配置されている。
【００３８】
洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄの詳細な構造は図示しないが、これらはそれぞれ、ウエハＷを略水平姿勢で保持する回転自在なスピンチャックと、スピンチャックを囲繞するカップと、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面に所定の薬液を供給する薬液ノズルと、純水に窒素ガスを混入させ、その窒素ガスのガス圧を利用してスピンチャックに保持されたウエハＷの表面に純水のミストを吐出させる洗浄ノズルと、薬液処理後のウエハＷを水洗処理（リンス処理）するためにウエハＷに純水を供給するリンスノズルと、水洗処理後のウエハＷに乾燥ガスを噴射するガス噴射ノズルと、を備えている。
【００３９】
洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄには、シリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜を除去するための希フッ酸等の薬液をウエハＷに供給するノズルや、エッチングマスクとして用いられるレジスト膜の剥離処理を行うための剥離液をウエハＷに供給するノズルを設けてもよい。
【００４０】
さて、先に説明した変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｃと変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｄ〜１５ｆとはその境界壁２２ｂについて略対称な構造を有しており、シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａとシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ｂはその境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。同様に、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ・１２ｂと洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ｃ・１２ｄとが境界壁２２ａについて略対称な構造を有している。
【００４１】
処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。主ウエハ搬送装置１４は、ウエハＷを搬送するウエハ搬送アーム１４ａを有している。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、ウエハ搬送アーム１４ａは水平方向で進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、主ウエハ搬送装置１４は、それ自体をＸ方向に移動させることなく、処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセスすることができ、これら各ユニット間でウエハＷを搬送することができるようになっている。
【００４２】
ケミカルステーション５には、処理ステーション２に設けられた各種処理ユニットにおいて使用される各種薬液が貯留された薬液貯留部１６と、薬液貯留部１６に貯留された各種薬液を所定の処理ユニットに送液する複数のポンプや開閉バルブからなる送液部１７と、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄへ純水を供給する純水供給部１８と、各種の処理ユニットに所定のガスを供給するガス供給部１９と、を有している。
【００４３】
次に、エッチング装置１０６の構成について説明する。図６にエッチング装置１０６の概略構造を示す平面図を示す。エッチング装置１０６は、プラズマエッチング処理を行うためのエッチングユニット５１・５２と、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４を備えており、これらの各ユニット５１〜５４は六角形をなすウエハ搬送室５５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、ウエハ搬送室５５の他の２つの辺にはそれぞれロードロック室５６・５７が設けられている。これらロードロック室５６・５７のウエハ搬送室５５と反対側にはウエハ搬入出室５８が設けられており、ウエハ搬入出室５８のロードロック室５６・５７と反対側にはウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート５９・６０・６１が設けられている。
【００４４】
エッチングユニット５１・５２およびシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４およびロードロック室５６・５７は、同図に示すように、ウエハ搬送室５５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは各ゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬送室５５と連通され、各ゲートバルブＧを閉じることによりウエハ搬送室５５から遮断される。また、ロードロック室５６・５７のウエハ搬入出室５８に接続される部分にもゲートバルブＧが設けられており、ロードロック室５６・５７は、これらゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬入出室５８に連通され、これらを閉じることによりウエハ搬入出室５８から遮断される。
【００４５】
ウエハ搬送室５５内には、エッチングユニット５１・５２、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４、ロードロック室５６・５７に対して、ウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６２が設けられている。このウエハ搬送装置６２は、ウエハ搬送室５５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部６３の先端にウエハＷを保持する２つのブレード６４ａ・６４ｂを有しており、これら２つのブレード６４ａ・６４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部６３に取り付けられている。なお、このウエハ搬送室５５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００４６】
ウエハ搬入出室５８の天井部には図示しないＨＥＰＡフィルタが設けられており、このＨＥＰＡフィルタを通過した清浄な空気がウエハ搬入出室５８内にダウンフロー状態で供給され、大気圧の清浄空気雰囲気でウエハＷの搬入出が行われるようになっている。ウエハ搬入出室５８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート５９・６０・６１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート５９・６０・６１にウエハＷを収容したまたは空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつウエハ搬入出室５８と連通するようになっている。また、ウエハ搬入出室５８の側面にはアライメントチャンバ６５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。
【００４７】
ウエハ搬入出室５８内には、キャリアＣに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室５６・５７に対するウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６６が設けられている。このウエハ搬送装置６６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール６８上を走行可能となっており、その先端のハンド６７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。ウエハ搬送装置６２・６６の動作等、システム全体の制御は制御部６９によって行われる。
【００４８】
シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４と先に説明したシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂとを比較すると、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４では、チャンバ４１内に所定濃度の水蒸気を含む窒素ガス（または水蒸気のみ）を供給することができるようになっている点が、シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂと異なり、それ以外の構成はシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂと同じである。このため、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４の詳細な構造は改めて図示はしない。
【００４９】
エッチング処理やアッシング処理によってダメージを受け、または親水性表面となった層間絶縁膜を大気中に取り出すと、水分が吸着して誘電率が上昇する。そこで、エッチング装置１０６内でウエハＷをエッチング処理した後に、大気中にさらすことなく、次にエッチング装置１０６内でシリル化処理を行うことで、水分吸着による誘電率の上昇を防止することができる。
【００５０】
しかしながら、エッチング装置１０６では、エッチング処理後のウエハＷはエッチングユニット５１・５２からシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４へ搬送する間は真空雰囲気の下にあり、エッチングによってダメージを受けた部分は全く吸湿を起こさないために、シリル化反応が起こり難くなるおそれがある。
【００５１】
そこで、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４では、チャンバ４１内に水蒸気を供給可能な構造とし、意図的にダメージ部分に適度な吸湿反応を起こさせて、シリル化反応を容易に進行させることができるようになっている。なお、前述したように、吸湿反応を過剰に進行させるとシリル化反応の進行が逆に抑制されるおそれがあるので、このような反応抑制が起こらないように水蒸気の供給を制御する必要がある。
【００５２】
次に、ウエハ処理システムを用いてウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成する方法について説明する。図７にシングルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示すフローチャートを示し、図８に図７に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。
【００５３】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷをＳＯＤ装置１０１に搬入して、そこでストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４を形成する（ステップ１、図８（ａ））。
【００５４】
次いで層間絶縁膜７４が形成されたウエハＷを、レジスト塗布／現像装置１０２に搬入し、そこで層間絶縁膜７４上に反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを逐次形成する。次いで、ウエハＷを露光装置１０３に搬送して、そこで所定のパターンで露光処理する。ウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に戻して、現像処理ユニットにおいてレジスト膜７５ｂを現像処理することによって、レジスト膜７５ｂに所定の回路パターンを形成する（ステップ２、図８（ｂ））。
【００５５】
次いで、ウエハＷをエッチング装置１０６に搬送して、そこでエッチング処理を行う（ステップ３）。これによりストッパ膜７３に達するビア７８ａが層間絶縁膜７４に形成される（図８（ｃ））。図８（ｃ）に示す符号７９ａは、後に詳細に説明するダメージ部である。こうしてエッチング処理が終了したウエハＷをアッシング装置１０５へ搬送し、そこで反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを灰化させるアッシング処理を行う（ステップ４）。
【００５６】
アッシング処理が終了したウエハＷは洗浄処理装置１０４へ搬送され、変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆのいずれかにおいて、エッチング処理やアッシング処理によってウエハＷに残存するポリマー残渣等を水溶性に変性させる処理が行われる（ステップ５）。なお、反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆによる処理で変性させることができる場合には、アッシング処理に代えてこの変性処理を用いてもよい。変性処理が終了したウエハＷは、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄのいずれかへ搬送され、そこで変性したポリマー残渣等を除去する（ステップ６、図８（ｄ））。
【００５７】
このようにして、エッチング処理やアッシング処理、その後の水洗処理等により、層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受ける。具体的には、このようなダメージ部は水分と反応し、ビア７８ａの側壁近傍におけるメチル基が減少し、水酸基が増加した状態となって誘電率が上昇する。ビア７８ａの側壁にこのようなダメージ部が形成された状態で、その後にビア７８ａを金属材料で埋めて溝配線を形成すると、配線間の寄生容量が増大するため、信号遅延や溝配線どうしの間の絶縁性が低下する等の問題が生ずる。図８（ｃ）・（ｄ）では、このようなダメージ部７９ａを模式的に明示しているが、ダメージ部７９ａとダメージを受けていない部分との境界は、図８（ｃ）・（ｄ）に示すように明確なものではない。
【００５８】
そこで、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ａをそのダメージから回復させるために、ウエハＷをシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂの一方に搬送し、そこでダメージ部のシリル化処理を行う（ステップ７、図８（ｅ））。シリル化処理の条件は、シリル化剤の種類に応じて選択すればよく、例えば気化器４３の温度は室温〜５０℃、シリル化剤流量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、Ｎ２ガス（パージガス）流量は１〜１０Ｌ／ｍｉｎ、処理圧力は６６６〜９５９７６Ｐａ（５〜７２０Ｔｏｒｒ）、ホットプレート４２の温度は室温〜２００℃などの範囲から適宜設定できる。シリル化剤としてＤＭＳＤＭＡを用いる場合は、例えば、ホットプレート４２の温度を１００℃とし、チャンバ４１内圧力を５Ｔｏｒｒ（＝６６６Ｐａ）に減圧し、その後ＤＭＳＤＭＡの蒸気を含んだ窒素ガスをチャンバ４１内圧力が５５Ｔｏｒｒになるまで供給し、その圧力を維持しながら、例えば３分間保持し、処理する方法が挙げられる。ＤＭＳＤＭＡを用いたシリル化反応は、下記化１式で示される。
【００５９】
【化１】
【００６０】
このようなシリル化処理が終了したウエハＷは、エッチング装置１０６に搬送され、そこでストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理が行われる（ステップ８、図８（ｆ））。次いで、ウエハＷは洗浄処理装置１０４へ搬送され、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄのいずれかにおいて洗浄処理される（ステップ９）。このようなエッチング処理や洗浄処理によっても、層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受け、ダメージ部７９ｂが形成される。そこで、このようなダメージ部７９ｂをそのダメージから回復させるために、ウエハＷをシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂの一方に搬送し、そこでシリル化処理を行う（ステップ１０、図８（ｇ））。
【００６１】
その後、ウエハＷをスパッタ装置１０７へ搬送して、そこでビア７８ａの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層（つまり、メッキシード層）を形成する（ステップ１１）。次いで、ウエハＷを電解メッキ装置１０８に搬送して、そこで電解メッキによりビア７８ａに銅等の金属７６を埋め込む（ステップ１２）。その後、ウエハＷを熱処理することによってビア７８ａに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い（アニール装置は図１に示さず）、さらにウエハＷをＣＭＰ装置１０９へ搬送し、そこでＣＭＰ法による平坦化処理が行われる（ステップ１３、図８（ｈ））。
【００６２】
このような溝配線の形成方法によれば、エッチングやアッシング、洗浄により層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受けた場合にも、そのダメージ部をシリル化処理によってダメージから回復させることができる。これにより、電気的特性に優れた溝配線を形成することができるために、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
上記説明においては、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理が終了した後にシリル化処理を行った場合について示したが、シリル化処理は所定の処理によって層間絶縁膜７４にダメージが生じた場合または生じたおそれがある場合に、その処理後毎に行ってもよい。例えば、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理後に代えてまたはこれに加えて、ステップ３やステップ８のエッチング処理の直後にエッチング装置１０６に設けられたシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４を用いてシリル化処理を行うことも好ましく、また、ステップ４のアッシング処理の直後に、洗浄処理装置１０４に設けられたシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂでシリル化処理を行うことも好ましい。
【００６４】
図９に、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理後にシリル化処理を行った場合と行わなかった場合の、リーク電流と累積確率との関係を示す説明図および電圧とリーク電流との関係を示す説明図を示す。図９に示す結果を与えた試料の構成は図８（ｈ）と同様であり、層間絶縁膜７４としてはＪＳＲ社製のＬＫＤ（商品名）シリーズのｌｏｗ−ｋ膜を用いている。図９からシリル化処理を行うことによりリーク電流が減少し、耐電圧が向上していることがわかる。つまり、層間絶縁膜の絶縁特性が、シリル化処理を行わない場合と比較すると向上していることがわかる。また、別途、層間絶縁膜の誘電率を測定した結果、シリル化処理を行った場合には、シリル化処理を行わなかった場合よりも、１０％〜２０％の改善効果が確認された。
【００６５】
次に、ウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成する別の方法について説明する。図１０にデュアルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示すフローチャートを示し、図１１に図１０に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。ここでは、各工程で使用される装置は先の説明で明らかであるので、装置については言及しないこととする。
【００６６】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷのストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４を形成する（ステップ１０１、図１１（ａ））。
【００６７】
次いで、形成された層間絶縁膜７４上に反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを逐次形成する。次いで、レジスト膜７５ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ１０２、図１１（ｂ））。次いで、レジスト膜７５ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い、ストッパ膜７３に達するビア７８ａを形成する（ステップ１０３、図１１（ｃ））。図１１（ｃ）に示す符号７９ａはエッチング処理によって生成したダメージ部である。続いて、アッシング処理によりレジスト膜７５ｂと反射防止膜７５ａを除去し（ステップ１０４）、次いで先のエッチング処理とアッシング処理で生成したポリマー残渣等を除去する洗浄処理を行い（ステップ１０５）、さらにシリル化処理を行って、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ａをそのダメージから回復させる（ステップ１０６、図１１（ｄ））。なお、シリル化処理は、ステップ１０３のエッチング後および／またはステップ１０４のアッシング後に行ってもよい。
【００６８】
次いで層間絶縁膜７４の表面に保護膜８１を形成し（ステップ１０７）、この保護膜８１上に反射防止膜８２ａおよびレジスト膜８２ｂを逐次形成し、レジスト膜８２ｂを所定パターンで露光し、現像して、レジスト膜８２ｂに回路パターンを形成する（ステップ１０８、図１１（ｅ））。なお、保護膜８１はＳＯＤ装置１０１において、所定の薬液をスピンコートすることで形成することができる。また、保護膜８１は必ずしも必要ではなく、層間絶縁膜７４上に直接に反射防止膜８２ａおよびレジスト膜８２ｂを形成してもよい。
【００６９】
次いで、レジスト膜８２ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行うことにより、層間絶縁膜７４にトレンチ７８ｂを形成し（ステップ１０９、図１１（ｆ））、その後にアッシング処理によりレジスト膜８２ｂと反射防止膜８２ａを除去する（ステップ１１０）。ステップ１１０の処理は変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆを用いて行ってもよい。図１１（ｆ）に示す符号７９ｂはステップ１０９のエッチング処理によって生じたダメージ部である。
【００７０】
次いで先のエッチング処理とアッシング処理で生成したポリマー残渣および保護膜８１等を除去する洗浄処理を行い（ステップ１１１）、さらにシリル化処理を行って、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ｂをそのダメージから回復させる（ステップ１１２、図１１（ｇ））。ここでも、シリル化処理は、ステップ１０９のエッチング処理後および／またはステップ１１０のアッシング処理後に行ってもよい。
【００７１】
続いて、ストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理とその残渣除去処理を行い（ステップ１１３）、その後、エッチング処理等でビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに形成されたダメージ部をそのダメージから回復させるためにシリル化処理を行う（ステップ１１４、図１１（ｈ））。この図１１（ｈ）にはシリル化処理後の状態が示されている。
【００７２】
その後、ビア７８ａおよびトレンチ７８ｂの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層を形成し、その後に電解メッキによりビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに銅等の金属７６を埋め込んでプラグを形成し、ウエハＷを熱処理することによってビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い、さらにＣＭＰ法による平坦化処理を行う（ステップ１１５、図１１（ｉ））。
【００７３】
次に、ウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成するさらに別の方法について説明する。図１２にデュアルダマシン構造の溝配線を形成する別の工程を示すフローチャートを示し、図１３に図１２に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。ここでも、各工程で使用される装置は先の説明で明らかであるので、装置については言及しない。
【００７４】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷのストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４と、ハードマスク層８６と、反射防止膜８７ａと、レジスト膜８７ｂを逐次形成し、レジスト膜８７ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ２０１、図１３（ａ））。
【００７５】
次いで、レジスト膜８７ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行って（ステップ２０２）ハードマスク層８６をパターニングし、その後、レジスト膜８７ｂおよび反射防止膜８７ａを除去する（ステップ２０３、図１３（ｂ））。次いで、ハードマスク層８６上に反射防止膜８８ａとレジスト膜８８ｂを逐次形成し、レジスト膜８８ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ２０４、図１３（ｃ））。
【００７６】
続いて、レジスト膜８８ｂをエッチングマスクとして用いてストッパ膜７３に到達するビア７８ａを形成する（ステップ２０５、図１３（ｄ））。次いで、レジスト膜８８ｂと反射防止膜８８ａをアッシング処理等によって除去し、さらにポリマー残渣等の除去処理を行う（ステップ２０６、図１３（ｅ））。このステップ２０５のエッチング処理後に層間絶縁膜７４にダメージ部が発生している場合には、アッシング処理前にシリル化処理を行ってもよい。また、ステップ２０６のアッシング処理および残渣除去処理後に層間絶縁膜７４にダメージ部が発生している場合には、その後にシリル化処理を行ってもよい。
【００７７】
ステップ２０６が終了した後には、所定パターンが形成されたハードマスク層８６が露出した状態となるため、ハードマスク層８６をエッチングマスクとして用いてエッチング処理を行い（ステップ２０７）、トレンチ７８ｂを形成する。この時点で層間絶縁膜７４にダメージ部が発生した場合には、直後にシリル化処理を行ってもよい。続いて、アッシング処理または薬液処理によってハードマスク層８６を除去する（ステップ２０８、図１３（ｆ））。例えば、このハードマスク層８６の除去処理後にシリル化処理を行い（ステップ２０９）、これによりステップ２０８前に層間絶縁膜７４に発生したダメージ部をそのダメージから回復させることができる。なお、図１３（ｆ）にはダメージ回復後の状態が示されている。
【００７８】
次いで、ストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理と残渣除去処理を行った後（ステップ２１０、図１３（ｇ））、このエッチング処理等でビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに形成されたダメージ部（図示せず）をそのダメージから回復させるために、再度、シリル化処理を行う（ステップ２１１）。続いて、ビア７８ａおよびトレンチ７８ｂの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層を形成し、その後に電解メッキによりビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに銅等の金属７６を埋め込んでプラグを形成し、さらにウエハＷを熱処理することによってビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い、ＣＭＰ法による平坦化処理を行う（ステップ２１２、図１３（ｈ））。
【００７９】
表１に、低誘電率絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）としてポーラスMSQ（Porous methyl-hydorogen-SilsesQuioxane）膜を使用し、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２を用いてエッチング装置１０６のエッチングユニット５１・５２でエッチング処理し、アッシングガスとしてＯ２単ガスを用いてアッシング装置１０５でアッシング処理し、シリル化剤としてＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）を用いて洗浄処理装置１０４のシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂでシリル化処理した場合の、ｋ値の変化について調べた結果を示す。なお、ポーラスMSQ膜は、スピン塗布で形成される絶縁膜（ＳＯＤ膜）であり、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有するシロキサン系膜の１つである。また、シリル化処理は、２．５Ｔｏｒｒ、２００℃で１５分行った。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示されるように、エッチング前の状態では、ｋ値は２．３６であるが、エッチング処理とアッシング処理後にはｋ値は２．８０で上昇している。しかし、その後にシリル化処理を行うことで、ｋ値は２．６３に低下していることがわかる。
【００８２】
シリル化剤としては、シリル化反応を起こす物質であれば特に制限なく使用可能であるが、分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ結合）を有する化合物群の中で比較的小さな分子構造を持つもの、例えば分子量が２６０以下のものが好ましく、分子量１７０以下のものがより好ましい。具体的には、例えば、前記ＤＭＳＤＭＡ、ＨＭＤＳのほか、ＴＭＳＤＭＡ（Dimethylaminotrimethylsilane）、ＴＭＤＳ（1,1,3,3-Tetramethyldisilazane）、ＴＭＳＰｙｒｏｌｅ（1-Trimethylsilylpyrole）、ＢＳＴＦＡ（N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide）、ＢＤＭＡＤＭＳ（Bis(dimethylamino)dimethylsilane）等を用いることが可能である。これらの化学構造を以下に示す。
【００８３】
【化２】
【００８４】
上記化合物の中でも、誘電率の回復効果やリーク電流の低減効果が高いものとして、ＴＭＳＤＭＡおよびＴＭＤＳを用いることが好ましい。また、シリル化後の安定性の観点からは、シラザン結合を構成するＳｉが３つのアルキル基（例えばメチル基）と結合している構造のもの（例えばＴＭＳＤＭＡ、ＨＭＤＳなど）が好ましい。
【００８５】
上述したウエハ処理システムは、アッシング装置１０５とエッチング装置１０６を別体で有している構成としたが、エッチング装置１０６を構成するエッチングユニット５１・５２では、処理ガスを変更することによりアッシング処理を行うことが可能であり、さらにＤＭＳＤＭＡ等のシリル化剤を供給することができるようにすれば、シリル化処理を行うことも可能である。
【００８６】
図１４にエッチング処理、アッシング処理、シリル化処理を行うことが可能なエッチングユニット９０の概略構造を示す断面図を示す。このエッチングユニット９０は、図６に示したエッチング装置１０６を構成するエッチングユニット５１・５２およびシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４に代えて、エッチング装置１０６に配備することができる。
【００８７】
エッチングユニット９０は、略円筒状に形成されたプラズマ処理チャンバ（プラズマ処理室）３０２を具備している。このプラズマ処理チャンバ３０２は、例えば、表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから構成されており、接地電位とされている。
【００８８】
プラズマ処理チャンバ３０２の底部には、セラミックス等からなる絶縁板３０３を介して、サセプタ支持台３０４が配置され、このサセプタ支持台３０４上に、サセプタ３０５が配置されている。サセプタ３０５は下部電極を兼ねたものであり、その上面にウエハＷが載置されるようになっている。このサセプタ３０５にはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３０６が接続されている。
【００８９】
サセプタ支持台３０４の内部には温度調節媒体室３０７が設けられている。この温度調節媒体室３０７には、導入管３０８と排出管３０９が接続されている。そして、導入管３０８から温度調節媒体室３０７内に温度調節媒体が導入され、この温度調節媒体が温度調節媒体室３０７内を循環して排出管３０９から排出されることにより、サセプタ３０５を所望の温度に調整できるようになっている。
【００９０】
サセプタ３０５は、その上側中央部が凸状の円板状に形成され、その上に静電チャック３１０が設けられている。静電チャック３１０は、絶縁材３１１の間に電極３１２が配置された構造となっており、電極３１２には直流電源３１３が接続されている。この直流電源３１３から電極３１２に、例えば、１．５ｋＶ程度の直流電圧が印加されることによって、ウエハＷが静電チャック３１０上に静電吸着される。
【００９１】
絶縁板３０３、サセプタ支持台３０４、サセプタ３０５および静電チャック３１０には、ウエハＷの裏面に伝熱媒体（例えば、Ｈｅガス）を供給するためのガス通路３１４が形成されている。このガス通路３１４から供給される伝熱媒体を介してサセプタ３０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ、ウエハＷが所定温度に温度調節される。
【００９２】
アッシング処理やシリル化処理においてウエハＷを高温に設定するためには、伝熱媒体の温度設定を高くすればよい。但し、エッチングユニット９０において、実際にエッチング処理とアッシング処理および／またはシリル化処理を行う場合には、各処理ごとに設定温度を変更するとウエハＷの温度安定化に時間を要するので、サセプタ３０５に冷熱素子を埋設して、温度制御を行うことができる構成とすることが好ましい。
【００９３】
サセプタ３０５の上端周縁部には、静電チャック３１０上に載置されたウエハＷの周囲を囲むように、環状のフォーカスリング３１５が配置されている。このフォーカスリング３１５は、セラミックスもしくは石英等の絶縁性材料、または導電性材料によって構成されている。
【００９４】
サセプタ３０５の上方には、サセプタ３０５と対向し、かつ、平行に上部電極３２１が設けられている。この上部電極３２１は絶縁材３２２を介してプラズマ処理チャンバ３０２の内部に支持されている。上部電極３２１はサセプタ３０５との対向面を構成し、多数の吐出口３２３を有する電極板３２４と、この電極板３２４を支持する電極支持体３２５とから構成されている。電極板３２４は絶縁性材料または導電性材料によって構成されている。本実施の形態では、電極板３２４はシリコンから構成されている。電極支持体３２５は、例えば、表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウム等の導電性材料から構成されている。なお、サセプタ３０５と上部電極３２１との間隔は、調整可能とされている。
【００９５】
電極支持体３２５の中央には、ガス導入口３２６が設けられている。このガス導入口３２６には、ガス供給管３２７が接続されている。ガス供給管３２７は、バルブ３２８およびマスフローコントローラ３２９を介して、処理ガス供給源３３０に接続されている。
【００９６】
処理ガス供給源３３０からは、プラズマ処理のための所定の処理ガスが供給されるようになっている。なお、図１４には、ガス供給管３２７、バルブ３２８、マスフローコントローラ３２９、処理ガス供給源３３０等からなる処理ガス供給系を１つのみ示してあるが、実際には複数の処理ガス供給系が設けられている。これらの処理ガス供給系からは、例えば、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガス、ＣＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、水蒸気、ＤＭＳＤＭＡなどのシリル化剤のガス等がそれぞれ独立に流量制御されて、プラズマ処理チャンバ３０２内に供給される。
【００９７】
プラズマ処理チャンバ３０２の底部には、排気管３３１が接続され、この排気管３３１には排気装置３３５が接続されている。排気装置３３５はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の減圧雰囲気（例えば、０．６７Ｐａ）以下に設定可能となっている。
【００９８】
プラズマ処理チャンバ３０２の側壁部分には、ゲートバルブ３３２が設けられており、このゲートバルブ３３２を開いて、ウエハＷのプラズマ処理チャンバ３０２内への搬入および搬出を行えるようになっている。
【００９９】
上部電極３２１には第１の高周波電源３４０が接続されており、その給電線には第１の整合器３４１が介挿されている。また、上部電極３２１にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４２が接続されている。この第１の高周波電源３４０は、プラズマ生成用の周波数の高い高周波電力、例えば、周波数が５０〜１５０ＭＨｚの高周波電力を供給可能である。このように高い周波数の高周波電力を上部電極３２１に印加することにより、プラズマ処理チャンバ３０２の内部に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ、低圧条件下でのプラズマ処理が可能となる。第１の高周波電源３４０の周波数は好ましくは５０〜１５０ＭＨｚであり、典型的には図示した６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数が使用される。
【０１００】
下部電極としてのサセプタ３０５には、第２の高周波電源３５０が接続されており、その給電線には第２の整合器３５１が介挿されている。この第２の高周波電源３５０は自己バイアス電圧を生成させるためのものであり、第１の高周波電源３４０より低い周波数、例えば、数百Ｈｚ〜十数ＭＨｚの周波数電力を供給可能である。このような範囲の周波数の電力をサセプタ３０５に印加することにより、ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源３５０の周波数は、典型的には図示した２ＭＨｚ、または３．２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ等が使用される。
【０１０１】
次に、このような構成のエッチングユニット９０を用いたウエハＷの処理工程について説明する。図１５は処理するウエハＷの表面の構造を模式的に示す断面図である。図１５（ａ）に示すように、ウエハＷ（図示せず）には、有機系低誘電率膜（例えば、Porous MSQ）６０１、ＳｉＣＮ膜６０２、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６０３、レジスト膜６０４が、下側からこの順序で形成されている。なお、レジスト膜６０４はパターニングされている。
【０１０２】
最初にゲートバルブ３３２を開いて、ウエハ搬送装置６２のブレード６４ａ（または６４ｂ）によって、ウエハＷをプラズマ処理チャンバ３０２内に搬入し、サセプタ３０５上に載置する。次に、直流電源３１３から、静電チャック３１０の電極３１２に、例えば、１．５ｋＶ程度の直流電圧を印加することにより、ウエハＷを静電チャック３１０上に静電吸着する。また、ウエハ搬送装置６２のブレード６４ａを、プラズマ処理チャンバ３０２内から待避させる。
【０１０３】
ゲートバルブ３３２を閉じた後、排気装置３３５によって排気を行い、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度（例えば、４Ｐａ以下）に設定する。これとともに、レジスト膜６０４をエッチングマスクとして、反射防止膜６０３のエッチング処理を行うために、処理ガス供給源３３０からマスフローコントローラ３２９等を介して所定の処理ガス（例えば、ＣＦ４単ガス）を所定流量でプラズマ処理チャンバ３０２内に導入し、第１の高周波電源３４０からプラズマ生成用の周波数の高い（例えば、６０ＭＨｚ）高周波電力を所定電力で上部電極３２１に印加することにより、処理ガスのプラズマを生成させる。さらに第２の高周波電源３５０から自己バイアス電圧を生成させるための周波数の低い（例えば、２ＭＨｚ）高周波電力を所定電力で下部電極としてのサセプタ３０５に印加して、プラズマ中のイオンをウエハＷに引き込み、反射防止膜６０３をエッチング処理する。
【０１０４】
このような反射防止膜６０３のエッチング処理と同様の手順で、ＳｉＣＮ膜６０２、有機系低誘電率膜６０１を、処理ガスを変えて逐次エッチング処理し、図１５（ｂ）に示す形態とする。ＳｉＣＮ膜６０２は、例えば、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスのプラズマによってエッチングを行う。また、有機系低誘電率膜６０１は、ＣＦ４／Ａｒの混合ガスのプラズマによってエッチングを行う。続いて、上記エッチング処理と同様の手順で、処理ガスとして、例えばＯ２ガス、ＮＨ３ガス、ＣＯ２ガスなどを用いたプラズマでアッシング処理し、レジスト膜６０４および反射防止膜６０３を除去する。これにより図１５（ｃ）に示す形態となる。図１５（ｃ）では、エッチング処理やアッシング処理によってダメージを受けた部分を模式的に符号６０５で示している。
【０１０５】
なお、上述のようにエッチング処理とアッシング処理を連続して行う場合には、所謂、２ステップアッシングを行うことが好ましい。すなわち、１ステップ目は第２の高周波電源３５０からのバイアス電圧印加なしで、プラズマ処理チャンバ３０２内のクリーニングを行い、２ステップ目に第２の高周波電源３５０からバイアス電圧を印加してウエハＷのアッシング処理を行うことが好ましい。
【０１０６】
続いて、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度とし、上部電極３２１に設けられた吐出口３２３を通してプラズマ処理チャンバ３０２内に所定量の水蒸気を供給し、有機系低誘電率膜６０１においてエッチング処理およびアッシング処理によりダメージを受けた部分に適量の水分を吸着させる。
【０１０７】
次いで、プラズマ処理チャンバ３０２内を排気し、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度に到達したら排気を中止して、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度に保持するとともに、ウエハＷをシリル化反応が生ずる温度、例えば、５０℃〜２００℃に加熱する。その後、上部電極３２１に設けられた吐出口３２３を通してプラズマ処理チャンバ３０２内に所定量のＤＭＳＤＭＡガス等のシリル化剤のガスを供給し、このシリル化剤のガスによってプラズマ処理チャンバ３０２内の圧力が上昇した状態で所定時間保持する。これにより図１５（ｄ）に示すように、有機系低誘電率膜６０１のダメージ部６０５はシリル化によってダメージから回復する。シリル化処理がされたウエハＷは、その後に大気にさらされても、有機系低誘電率膜６０１は吸湿し難く、特性が維持される。
【０１０８】
なお、図１５（ｄ）はダメージ部６０５の回復を模式的に示すために、ダメージ部６０５が元の有機系低誘電率膜６０１と同じ構造に回復している状態を示しているが、ダメージ部６０５が回復した後のその部分の化学構造は元の有機系低誘電率膜６０１の化学構造と完全には一致しない。
【０１０９】
また、有機系低誘電率膜６０１のシリル化処理によるダメージ回復は、ウエハＷをフッ酸浸漬処理することによって、定量的に評価することができる。何故なら、例えば酸素プラズマによるアッシング処理では、有機系低誘電率膜６０１における溝パターンの側壁部はＳｉＯ２化しているため、ダメージから回復していなければ、このＳｉＯ２がフッ酸に溶解するために、有機系低誘電率膜６０１がサイドエッチングされるからである。
【０１１０】
図１６に図１５（ｃ）に示す状態からシリル化処理を行わずにフッ酸（フッ化水素酸水溶液）浸漬処理を行った場合（図１６（ａ））と、シリル化処理によって図１５（ｄ）になった状態でフッ酸浸漬処理を行った場合（図１６（ｂ））の溝パターンの形状を模式的に示す断面図を示す。図１６（ａ）に示されるように、シリル化処理を行わずにフッ酸処理を行うと、アッシング処理によって生成したＳｉＯ２がフッ酸に溶解するために、有機系低誘電率膜６０１がサイドエッチングされて、線幅が細くなる。これに対して、図１６（ｂ）に示すように、シリル化処理を行った場合には、溝パターンの側壁部はＳｉＯ２が露出していない状態となるために、フッ酸に対する耐食性が高められ、有機系低誘電率膜６０１のフッ酸によるサイドエッチングが抑制される。
【０１１１】
次に、本発明の効果を確認した試験結果について説明する。
（１）誘電率、リーク電流密度および含水量の測定：
図１７に示すようにＳｉ基板上にＳＯＤ膜としてのポーラスＭＳＱ膜を成膜したテストサンプルを作製し、エッチング処理、アッシング処理を順次実施し、ポーラスＭＳＱ膜にダメージを入れた後、下記の表２に示すシリル化剤を用いてシリル化処理をした場合と、シリル化処理をしない場合について、誘電率およびリーク電流密度の測定を行なった。
【０１１２】
エッチング処理、アッシング処理は、いずれも図１４に示すエッチングユニット９０において実施し、エッチングガスとしてはＣＦ４を使用し、アッシングガスとしては、Ｏ２、ＮＨ３またはＣＯ２を用いた。シリル化処理は、図５に示すシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａと同様の構成の装置を用いて行なった。シリル化の条件は、シリル化剤の種類に応じ、ＤＭＳＤＭＡは処理温度１００℃、処理時間１８０秒、ＴＭＳＤＭＡは処理温度１５０℃、処理時間１５０秒、ＴＭＤＳは処理温度１８０℃、処理時間９００秒、ＢＳＴＦＡとＢＤＭＡＤＭＳとＴＭＳｐｙｒｏｌｅは、それぞれ処理温度１８０℃、処理時間３００秒、に設定し、Ｎ２ガス（パージガス）流量を５．０Ｌ／ｍｉｎとし、シリル化剤の種類に応じ、気化器４３の温度は室温〜５０℃、シリル化剤流量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、処理圧力は６６６〜９５９７６Ｐａ（５〜７２０Ｔｏｒｒ）の間で適宜設定した。
【０１１３】
誘電率およびリーク電流密度の測定は、図１７（ｂ）に示すようにテストサンプルのポーラスＭＳＱ膜上にＡｌパッドを装着し、Ｓｉ基板とＡｌパッドとの間に電圧を印加して、ｋ値およびリーク電流を測定することにより実施した。これらの試験の結果を併せて表２に示した。なお、リーク電流密度は、１ＭＶ／ｃｍにおける測定値を代表値として記載した。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
表２より、アッシング後にシリル化を行なうことにより、シリル化を実施しない場合と比較して、ｋ値の上昇とリーク電流密度の増加を抑制できることが確認された。特に、ｋ値の回復効果およびリーク電流密度の低減効果において、ＴＭＳＤＭＡおよびＴＭＤＳが優れていることがわかる。また、アッシングガス種との関係では、Ｏ２ガスによりアッシングを行なった場合に、特にシリル化の効果が高いことが示された。
【０１１６】
また、図１７（ａ）と同様のサンプルに対し、各種シリル化剤を用いてシリル化処理をした後、毎秒１℃で昇温し、昇温による水分の脱離量（すなわち、膜中の含水量）を質量分析により測定した。膜中の含水量は、誘電率やリーク電流を悪化させる要因となるものである。その結果を図１８に示した。なお、図１８の縦軸は、１００℃〜５００℃の水分の脱離量（脱離ガス量）を温度単位で積分してサンプルの質量で規格化した値である。
【０１１７】
図１８より、Ｏ２アッシングの場合には、薬液の種類によらず低減効果が大きいことがわかる。一方、ＮＨ３アッシング、ＣＯ２アッシングの場合には、ＴＭＳＤＭＡまたはＴＭＤＳでシリル化処理をした場合に、含水率の低減効果が得られた。
【０１１８】
（２）希フッ酸処理に対する耐食性試験：
Ｓｉ基板上にＳＯＤ膜としてのポーラスＭＳＱ膜を積層したものに、マスク膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術でトレンチパターンを露光・現像した。このマスクパターンをエッチングマスクとしてポーラスＭＳＱ膜をエッチング処理し、その後、エッチングマスクの残渣処理のためにアッシングガスとしてＯ２、ＮＨ３またはＣＯ２を用いてアッシング処理を実施し、ポーラスＭＳＱ膜に図１９（ａ）に示すようなパターンのトレンチ構造を形成した。
【０１１９】
このようなトレンチ構造を有するテストサンプルに対し、前記シリル化剤でシリル化処理を行なった後、０．５％希フッ酸を用いて３０秒間浸漬処理し、図１９（ｂ）に示すようにトレンチの上部と下部のトレンチ幅（以下、「トップＣＤ」、「ボトムＣＤ」と記す）を測定した。トップＣＤとボトムＣＤの長さの増加量について、希フッ酸処理前にシリル化処理した場合としない場合とを比較した結果を表３に示した。なお、エッチング、アッシングおよびシリル化の条件は、前記（１）の試験と同様とした。
【０１２０】
【表３】
【０１２１】
表３より、希フッ酸処理前にシリル化処理をした場合は、シリル化をしない場合に比べて概ねＣＤの増加が抑制され、ダメージの回復が図られていることが確認された。特に、Ｏ２アッシング後のシリル化において顕著にＣＤの増加が抑制された。
また、シリル化剤の中でもＴＭＳＤＭＡは、Ｏ２、ＣＯ２のいずれのアッシングガスの場合でも優れたダメージ回復効果を示した。
【０１２２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、シリル化処理によってダメージ回復を図ることができる膜は上述したポーラスMSQに限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤで形成される無機絶縁膜の１つであるＳｉＯＣ系膜を対象とすることもできる。これは従来のＳｉＯ２膜のＳｉ−Ｏ結合にメチル基（−ＣＨ３）を導入して、Ｓｉ−ＣＨ３結合を混合させたもので、Black Diamond（Applied Materials社）、Coral（Novellus社）、Aurora（ASM社）等がこれに該当する。ＳｉＯＣ系膜はポーラス（多孔質）であってもよい。また、MSQ系の絶縁膜はポーラスなものに限定されず、緻密質であってもよい。
【０１２３】
さらに、形成されたビアやトレンチにバリアメタル膜とＣｕシードを逐次形成し、銅を電解メッキ等により埋め込み形成し、アニール処理し、ＣＭＰ処理して、銅配線を形成した後には、アンモニアプラズマ処理によって銅配線表面の還元処理を行って、その後にストッパ膜を形成する。この場合においてアンモニアプラズマ処理によって損傷を受けた部分をその損傷から回復させるためにシリル化処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は半導体装置の製造方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図。
【図２】洗浄処理装置の概略構造を示す平面図。
【図３】洗浄処理装置の概略構造を示す正面図。
【図４】洗浄処理装置の概略構造を示す背面図。
【図５】シリル化ユニット（ＳＣＨ）の概略構造を示す断面図。
【図６】エッチング装置の概略構造を示す平面図。
【図７】シングルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示す説明図。
【図８】図７に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図９】シリル化処理の有無による電気的特性の相違を示す説明図。
【図１０】デュアルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示す説明図。
【図１１】図１０に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図１２】デュアルダマシン構造の溝配線を形成する別の工程を示す説明図。
【図１３】図１２に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図１４】エッチングユニットの概略構造を示す断面図。
【図１５】図１４のエッチングユニットを用いたウエハの処理工程おけるウエハの表面構造を模式的に示す断面図。
【図１６】フッ酸浸漬処理によるシリル化処理の有無と溝パターンの形状との関係を模式的に示す断面図。
【図１７】誘電率、リーク電流密度、水分脱離量を測定するためのテストサンプルの概略構成を示す図面。
【図１８】シリル化の有無およびシリル化剤の種類による水分脱離量の変化を示すグラフ図。
【図１９】希フッ酸浸漬による耐食性試験のテストサンプル構造を模式的に示す図面。
【図２０】従来のデュアルダマシン法による溝配線の形成工程を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【０１２６】
２；処理ステーション
１１ａ・１１ｂ；シリル化ユニット（ＳＣＨ）
１２ａ〜１２ｄ；洗浄ユニット（ＣＮＵ）
１５ａ〜１５ｆ；変性処理ユニット（ＶＯＳ）
７０；絶縁膜
７２；下部配線
７３；ストッパ膜
７４；層間絶縁膜
７５ａ；反射防止膜
７５ｂ；レジスト膜
７８ａ：ビア
７８ｂ；トレンチ
７９ａ・７９ｂ；ダメージ部
８１；保護膜
８６；ハードマスク層
９０；エッチングユニット
１０１；ＳＯＤ装置
１０２；レジスト塗布／現像装置
１０３；露光装置
１０４；洗浄処理装置
１０５；アッシング装置
１０６；エッチング装置
１０７；スパッタ装置
１０８；電解メッキ装置
１０９；ＣＭＰ装置
１１０；処理部
１１１；プロセスコントローラ
１１２；ユーザーインターフェース
１１３；記憶部
１２０；メイン制御部
Ｗ；ウエハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シングルダマシン法やデュアルダマシン法によって形成される、溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、溝配線または接続孔の形成にデュアルダマシン法が多用されている（例えば、特許文献１参照）。図２０に従来のデュアルダマシン法によるＣｕ配線の形成方法の一例を模式的に示す説明図を示す。
【０００３】
先ず、基板上に、例えば、配線層５００、層間絶縁膜５０１、反射防止膜５０２が下から順に形成され、その多層膜構造の表面に第１のレジスト膜５０３が形成される（図２０（ａ））。次いで第１のレジスト膜５０３がフォトリソグラフィー技術により所定のパターンにパターンニングされる（図２０（ｂ））。このパターニング工程では、第１のレジスト膜５０３が所定のパターンで露光され、その露光部が現像により選択的に除去される。続いて、この第１のレジスト膜５０３をマスクとしたエッチング処理により、反射防止膜５０２と層間絶縁膜５０１が蝕刻される。これにより多層膜構造の表面から配線層５００に通じる接続孔５０４が形成される（図２０（ｃ））。
【０００４】
続いて、例えば、アッシング処理により不要となった第１のレジスト膜５０３が剥離除去され（図２０（ｄ））、代わって配線溝を形成するための新たな第２のレジスト膜５０５が形成される（図２０（ｅ））。第２のレジスト膜５０５はフォトリソグラフィー技術によりパターニングされ（図２０（ｆ））、その後、第２のレジスト膜５０５をマスクとしたエッチング処理により、反射防止膜５０２と層間絶縁膜５０１の一部が蝕刻される。こうして接続孔５０４に連通し接続孔５０４よりも幅の広い配線溝５０６が形成される（図２０（ｇ））。不要となった第２のレジスト膜５０５は剥離除去され（図２０（ｈ））、接続孔５０４と配線溝５０６の中にＣｕ材料が埋め込まれて、Ｃｕ配線５０７が形成される（図２０（ｉ））。
【０００５】
このような溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法において、パターニングされた第１のレジスト膜５０３および第２のレジスト膜５０５をエッチングマスクとして、メチル基等のアルキル基を末端基として有する低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ材料）からなる層間絶縁膜５０１をエッチングすると、形成された接続孔５０４や配線溝５０６の溝側面部にはエッチングによるダメージが残る。また、エッチング処理後に第１のレジスト膜５０３および第２のレジスト膜５０５を除去する際にも、接続孔５０４や配線溝５０６の溝側面部がダメージを受ける。このようなダメージは、近時、半導体装置における回路パターンの微細化と高集積化が進む中で、誘電率の上昇による配線間の寄生容量増大に起因する信号遅延や絶縁抵抗の低下等の電気的特性の低下およびこれにともなう半導体装置の信頼性の低下を招く原因となっている。
【特許文献１】特開２００２−８３８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、電気的特性および信頼性に優れた溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチング処理によって前記被エッチング膜に形成された溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングマスクの除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００９】
本発明の第３の観点によれば、被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記エッチングマスク除去処理後の残渣を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記残渣処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１０】
本発明の第４の観点によれば、エッチングストッパ膜上に被エッチング膜を形成する工程と、
前記被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔が形成されることによって前記エッチングストッパ膜において露出した部分を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングストッパ膜の除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１１】
本発明の第５の観点によれば、基板に対し、成膜処理を行なう成膜装置と、レジスト塗布処理および現像処理を行なうレジスト塗布・現像装置と、露光処理を行なう露光装置と、洗浄処理を行なう洗浄処理装置と、レジストの除去を行なうアッシング装置と、エッチングを行なうエッチング装置と、研磨処理を行なう研磨装置と、これらの装置を用い、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法が行なわれるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム、が提供される。
【００１２】
本発明の第６の観点によれば、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法が行なわれるように、複数の半導体製造装置を制御することを特徴とする制御プログラム、が提供される。
【００１３】
本発明の第７の観点によれば、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、上記第１から第４のいずれかの観点の半導体装置の製造方法に用いられる複数の半導体製造装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体、が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、溝配線または接続孔を形成する過程で被エッチング膜においてダメージを受けた部分を、そのダメージから回復させることができるので、電気的特性が改善される。これによって信頼性に優れた半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、シングルダマシン法やデュアルダマシン法により半導体装置を製造するウエハ処理システムを取り上げ、このウエハ処理システムにより溝配線または接続孔（以下「溝配線等」という）を有する半導体装置を製造する方法について説明する。
【００１６】
図１にウエハ処理システムの概略構成を示す説明図を示す。このウエハ処理システムは、ＳＯＤ（Spin On Dielectric）装置１０１と、レジスト塗布／現像装置１０２と、露光装置１０３と、洗浄処理装置１０４と、アッシング装置１０５と、エッチング装置１０６と、ＰＶＤ装置の１つであるスパッタ装置１０７と、電解メッキ装置１０８と、研磨装置としてのＣＭＰ装置１０９と、を備えた処理部１１０と、プロセスコントローラ１１１、ユーザーインターフェース１１２、記憶部１１３を含むメイン制御部１２０を備えている。ここで、処理部１１０のＳＯＤ装置１０１とスパッタ装置１０７と電解メッキ装置１０８は、成膜装置である。なお、処理部１１０の装置間でウエハＷを搬送する方法としては、オペレータによる搬送方法や、図示しない搬送装置による搬送方法が用いられる。
【００１７】
処理部１１０の各装置は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１１１に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ１１１には、工程管理者が処理部１１０の各装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理部１１０の各装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１１２と、処理部１１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ１１１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１１３と、が接続されている。
【００１８】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１１２からの指示等を受けて、任意のレシピを記憶部１１３から呼び出してプロセスコントローラ１１１に実行させることで、プロセスコントローラ１１１の制御下で、処理部１１０において所望の各種処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、不揮発性メモリなどの読み出し可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、処理部１１０の各装置間、あるいは外部の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
なお、メイン制御部１２０による全体的な制御は行なわず、あるいは、メイン制御部１２０による全体的な制御と重畳的に、処理部１１０の各装置毎にプロセスコントローラ、ユーザーインターフェースおよび記憶部を含む制御部を個別に配備して制御を行なう構成を採用することもできる。
【００１９】
ＳＯＤ装置１０１は、ウエハＷに薬液を塗布してｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜やエッチングストッパ膜等をスピンコート法により形成するために用いられる。ＳＯＤ装置１０１の詳細な構成は図示しないが、ＳＯＤ装置１０１は、スピンコーターユニットと、塗布膜が形成されたウエハＷを熱処理する熱処理ユニットを備えている。ウエハ処理システムでは、ＳＯＤ装置１０１に代えて、化学気相蒸着法（ＣＶＤ；chemical vapor deposition）法によりウエハＷに絶縁膜等を形成するＣＶＤ装置を用いてもよい。
【００２０】
レジスト塗布／現像装置１０２は、エッチングマスクとして用いられるレジスト膜や反射防止膜等を形成するために用いられる。レジスト塗布／現像装置１０２の詳細な構成は図示しないが、レジスト塗布／現像装置１０２は、ウエハＷにレジスト液等を塗布してレジスト膜等をスピンコート成膜するレジスト塗布処理ユニットと、露光装置１０３において所定のパターンで露光されたレジスト膜を現像処理する現像処理ユニットと、レジスト膜が成膜されたウエハＷや露光処理されたウエハＷ、現像処理が施されたウエハＷをそれぞれ熱的に処理する熱的処理ユニット等を有している。
【００２１】
露光装置１０３は、レジスト膜が形成されたウエハＷに所定の回路パターンを露光するために用いられる。洗浄処理装置１０４では、後に詳細に説明するように、純水や薬液による洗浄処理、エッチング処理後のポリマー残渣等の変性処理、層間絶縁膜のエッチングによるダメージからの回復処理が行われる。アッシング装置１０５では、例えば、プラズマによりレジスト膜が灰化処理される。
【００２２】
エッチング装置１０６では、ウエハＷ上に形成された層間絶縁膜等にエッチング処理が施され、また、層間絶縁膜のエッチングによるダメージからの回復処理が行われる。エッチング処理は、プラズマを利用するものであってもよく、薬液を用いるものであってもよい。後に、図６を参照しながらプラズマを利用したものについて説明する。スパッタ装置１０７では、例えば、拡散防止膜やＣｕシードが形成される。電解メッキ装置１０８ではＣｕシードが形成された溝配線等にＣｕが埋め込まれ、ＣＭＰ装置１０９ではＣｕが埋め込まれた溝配線等の表面の平坦化処理が行われる。
【００２３】
次に洗浄処理装置１０４について詳細に説明する。図２は洗浄処理装置１０４の概略平面図であり、図３はその概略正面図であり、図４はその概略背面図である。洗浄処理装置１０４は、ウエハＷが収容されたキャリアが他の処理装置等から順次搬入され、逆に洗浄処理装置１０４における処理の終了したウエハＷを収容したキャリアを次の処理を行う処理装置等へ搬出するためのキャリアステーション４と、洗浄処理や変性処理、回復処理をそれぞれ行う複数の処理ユニットが設けられた処理ステーション２と、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う搬送ステーション３と、処理ステーション２で使用する薬液や純水、ガス等の製造、調製、貯留を行うケミカルステーション５と、を具備している。
【００２４】
キャリアＣの内部において、ウエハＷは略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。このようなキャリアＣに対するウエハＷの搬入出はキャリアＣの一側面を通して行われ、この側面は蓋体１０ａ（図２には図示せず。図３および図４に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉自在となっている。
【００２５】
図２に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有している。キャリアＣは蓋体１０ａが設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａ側を向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａにおいてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９ａが形成されており、各窓部９ａの搬送ステーション３側には窓部９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。このシャッタ１０はキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）を有しており、図３および図４に示すように、蓋体１０ａを把持した状態で搬送ステーション３側に、蓋体１０ａを退避させることができるようになっている。
【００２６】
搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持可能なウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床にＹ方向に延在するように設けられたガイド（図３および図４参照）７ｂに沿ってＹ方向に移動可能である。また、ウエハ搬送ピック７ａは、Ｘ方向にスライド自在であり、かつ、Ｚ方向に昇降自在であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。
【００２７】
このような構造により、キャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓部９ａを介して連通するようにシャッタ１０を退避させた状態において、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、逆にキャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。
【００２８】
処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂを有している。例えば、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ｂは搬送ステーション３からウエハＷを受け入れる際にウエハＷを載置するために用いられ、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａは処理ステーション２において所定の処理が終了したウエハＷを搬送ステーション３に戻す際にウエハＷを載置するために用いられる。
【００２９】
処理ステーション２においてはファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２５から清浄な空気がダウンフローされるようになっており、処理ステーション２において処理の終了したウエハＷを上段のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａに載置することにより、処理ステーション２における処理後のウエハＷの汚染が抑制される。
【００３０】
搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおいて、ウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂの位置に対応する部分には窓部９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、この窓部９ｂを介してウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂにアクセス可能であり、キャリアＣとウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ・１３ｂとの間でウエハＷを搬送する。
【００３１】
処理ステーション２の背面側には、エッチング処理やアッシング処理後のポリマー残渣等をオゾン（Ｏ３）と水蒸気を含むガス（以下「変性処理ガス」という）のこれら分子によって変性させる変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆが配置されている。ここで「変性」とは、ポリマー残渣等がウエハＷ上に残った状態で純水や薬液に溶解する性質に変化することをいう。また、レジスト膜をアッシング処理によって灰化して除去することなく、この変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆにおいて変性処理ガスで処理して水溶性に変性させることもできる。
【００３２】
この変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆの詳細な構造については図示しないが、これらはそれぞれ、上下分割式かつ密閉式でその内部にウエハＷを収容するための円盤状の空間が形成されるチャンバを有している。このチャンバの内部には、その表面にウエハＷを水平姿勢で支持するためのプロキシミティピンが設けられ、その内部にヒータが埋設されたウエハ載置ステージが設けられている。また、このチャンバの円盤状空間内を変性処理ガスが略水平方向に流れるようになっている。
【００３３】
変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ・１５ｄの上には、アッシング処理や洗浄処理等によってダメージを受け、または親水性表面となった層間絶縁膜の、そのダメージ部分をダメージ等から回復させるためにシリル化処理するシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂが設けられている。
【００３４】
図５にシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａの概略構造を示す断面図を示す。シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａは、ウエハＷを収容するチャンバ４１を備えており、チャンバ４１は、固定された下部容器４１ａと、下部容器４１ａを覆う蓋体４１ｂから構成され、蓋体４１ｂは図示しない昇降装置により昇降自在である。下部容器４１ａにはホットプレート４２が設けられており、ホットプレート４２の周囲からシリル化剤の一例であるＤＭＳＤＭＡ（Dimethylsilyldimethylamine）の蒸気を含む窒素ガスがチャンバ４１内に供給されるようになっている。
【００３５】
図５では、液体のＤＭＳＤＭＡを気化器４３によって気化させて窒素ガスに含有させる構成が示されているが、ＤＭＳＤＭＡを気化させたガス（つまりＤＭＳＤＭＡ蒸気）のみをチャンバ４１に供給する構成としてもよい。後述するように、ＤＭＳＤＭＡをチャンバ４１内に供給する際には、チャンバ４１内は所定の真空度に保持されているので、気化器４３とチャンバ４１の圧力差を利用して、ＤＭＳＤＭＡガスをチャンバ４１に導入することは容易に行うことができる。
【００３６】
ホットプレート４２は、例えば、５０℃〜２００℃の範囲で温度調節が可能であり、その表面にはウエハＷを支持するピン４４が設けられている。ウエハＷをホットプレート４２に直接載置しないことで、ウエハＷの裏面の汚染が防止される。下部容器４１ａの外周部上面には第１シールリング４５が設けられており、蓋体４１ｂの外周部下面には、蓋体４１ｂを下部容器４１ａに押し付けた際に第１シールリング４５と接触する第２シールリング４６が設けられている。これら第１・第２シールリング４５・４６間の空間は減圧可能となっており、この空間を減圧することにより、チャンバ４１の気密性が確保される。蓋体４１ｂの略中心部には、チャンバ４１に供給されたＤＭＳＤＭＡを含む窒素ガスを排気するための排気口４７が設けられており、この排気口４７は圧力調整装置４８を介して、真空ポンプ４９に接続されている。
【００３７】
処理ステーション２の正面側には、変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆにおける処理が終了したウエハＷに薬液処理や水洗処理を施して、変性したポリマー残渣等を除去する洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄが配置されている。
【００３８】
洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄの詳細な構造は図示しないが、これらはそれぞれ、ウエハＷを略水平姿勢で保持する回転自在なスピンチャックと、スピンチャックを囲繞するカップと、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面に所定の薬液を供給する薬液ノズルと、純水に窒素ガスを混入させ、その窒素ガスのガス圧を利用してスピンチャックに保持されたウエハＷの表面に純水のミストを吐出させる洗浄ノズルと、薬液処理後のウエハＷを水洗処理（リンス処理）するためにウエハＷに純水を供給するリンスノズルと、水洗処理後のウエハＷに乾燥ガスを噴射するガス噴射ノズルと、を備えている。
【００３９】
洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄには、シリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜を除去するための希フッ酸等の薬液をウエハＷに供給するノズルや、エッチングマスクとして用いられるレジスト膜の剥離処理を行うための剥離液をウエハＷに供給するノズルを設けてもよい。
【００４０】
さて、先に説明した変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｃと変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ｄ〜１５ｆとはその境界壁２２ｂについて略対称な構造を有しており、シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａとシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ｂはその境界壁２２ｂについて略対称な構造を有している。同様に、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ・１２ｂと洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ｃ・１２ｄとが境界壁２２ａについて略対称な構造を有している。
【００４１】
処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送装置１４が設けられている。主ウエハ搬送装置１４は、ウエハＷを搬送するウエハ搬送アーム１４ａを有している。主ウエハ搬送装置１４はＺ軸周りに回転自在である。また、ウエハ搬送アーム１４ａは水平方向で進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。このような構造により、主ウエハ搬送装置１４は、それ自体をＸ方向に移動させることなく、処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセスすることができ、これら各ユニット間でウエハＷを搬送することができるようになっている。
【００４２】
ケミカルステーション５には、処理ステーション２に設けられた各種処理ユニットにおいて使用される各種薬液が貯留された薬液貯留部１６と、薬液貯留部１６に貯留された各種薬液を所定の処理ユニットに送液する複数のポンプや開閉バルブからなる送液部１７と、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄへ純水を供給する純水供給部１８と、各種の処理ユニットに所定のガスを供給するガス供給部１９と、を有している。
【００４３】
次に、エッチング装置１０６の構成について説明する。図６にエッチング装置１０６の概略構造を示す平面図を示す。エッチング装置１０６は、プラズマエッチング処理を行うためのエッチングユニット５１・５２と、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４を備えており、これらの各ユニット５１〜５４は六角形をなすウエハ搬送室５５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、ウエハ搬送室５５の他の２つの辺にはそれぞれロードロック室５６・５７が設けられている。これらロードロック室５６・５７のウエハ搬送室５５と反対側にはウエハ搬入出室５８が設けられており、ウエハ搬入出室５８のロードロック室５６・５７と反対側にはウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート５９・６０・６１が設けられている。
【００４４】
エッチングユニット５１・５２およびシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４およびロードロック室５６・５７は、同図に示すように、ウエハ搬送室５５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは各ゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬送室５５と連通され、各ゲートバルブＧを閉じることによりウエハ搬送室５５から遮断される。また、ロードロック室５６・５７のウエハ搬入出室５８に接続される部分にもゲートバルブＧが設けられており、ロードロック室５６・５７は、これらゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬入出室５８に連通され、これらを閉じることによりウエハ搬入出室５８から遮断される。
【００４５】
ウエハ搬送室５５内には、エッチングユニット５１・５２、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４、ロードロック室５６・５７に対して、ウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６２が設けられている。このウエハ搬送装置６２は、ウエハ搬送室５５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部６３の先端にウエハＷを保持する２つのブレード６４ａ・６４ｂを有しており、これら２つのブレード６４ａ・６４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部６３に取り付けられている。なお、このウエハ搬送室５５内は所定の真空度に保持されるようになっている。
【００４６】
ウエハ搬入出室５８の天井部には図示しないＨＥＰＡフィルタが設けられており、このＨＥＰＡフィルタを通過した清浄な空気がウエハ搬入出室５８内にダウンフロー状態で供給され、大気圧の清浄空気雰囲気でウエハＷの搬入出が行われるようになっている。ウエハ搬入出室５８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート５９・６０・６１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート５９・６０・６１にウエハＷを収容したまたは空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつウエハ搬入出室５８と連通するようになっている。また、ウエハ搬入出室５８の側面にはアライメントチャンバ６５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。
【００４７】
ウエハ搬入出室５８内には、キャリアＣに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室５６・５７に対するウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６６が設けられている。このウエハ搬送装置６６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール６８上を走行可能となっており、その先端のハンド６７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。ウエハ搬送装置６２・６６の動作等、システム全体の制御は制御部６９によって行われる。
【００４８】
シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４と先に説明したシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂとを比較すると、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４では、チャンバ４１内に所定濃度の水蒸気を含む窒素ガス（または水蒸気のみ）を供給することができるようになっている点が、シリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂと異なり、それ以外の構成はシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂと同じである。このため、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４の詳細な構造は改めて図示はしない。
【００４９】
エッチング処理やアッシング処理によってダメージを受け、または親水性表面となった層間絶縁膜を大気中に取り出すと、水分が吸着して誘電率が上昇する。そこで、エッチング装置１０６内でウエハＷをエッチング処理した後に、大気中にさらすことなく、次にエッチング装置１０６内でシリル化処理を行うことで、水分吸着による誘電率の上昇を防止することができる。
【００５０】
しかしながら、エッチング装置１０６では、エッチング処理後のウエハＷはエッチングユニット５１・５２からシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４へ搬送する間は真空雰囲気の下にあり、エッチングによってダメージを受けた部分は全く吸湿を起こさないために、シリル化反応が起こり難くなるおそれがある。
【００５１】
そこで、シリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４では、チャンバ４１内に水蒸気を供給可能な構造とし、意図的にダメージ部分に適度な吸湿反応を起こさせて、シリル化反応を容易に進行させることができるようになっている。なお、前述したように、吸湿反応を過剰に進行させるとシリル化反応の進行が逆に抑制されるおそれがあるので、このような反応抑制が起こらないように水蒸気の供給を制御する必要がある。
【００５２】
次に、ウエハ処理システムを用いてウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成する方法について説明する。図７にシングルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示すフローチャートを示し、図８に図７に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。
【００５３】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷをＳＯＤ装置１０１に搬入して、そこでストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４を形成する（ステップ１、図８（ａ））。
【００５４】
次いで層間絶縁膜７４が形成されたウエハＷを、レジスト塗布／現像装置１０２に搬入し、そこで層間絶縁膜７４上に反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを逐次形成する。次いで、ウエハＷを露光装置１０３に搬送して、そこで所定のパターンで露光処理する。ウエハＷをレジスト塗布／現像装置１０２に戻して、現像処理ユニットにおいてレジスト膜７５ｂを現像処理することによって、レジスト膜７５ｂに所定の回路パターンを形成する（ステップ２、図８（ｂ））。
【００５５】
次いで、ウエハＷをエッチング装置１０６に搬送して、そこでエッチング処理を行う（ステップ３）。これによりストッパ膜７３に達するビア７８ａが層間絶縁膜７４に形成される（図８（ｃ））。図８（ｃ）に示す符号７９ａは、後に詳細に説明するダメージ部である。こうしてエッチング処理が終了したウエハＷをアッシング装置１０５へ搬送し、そこで反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを灰化させるアッシング処理を行う（ステップ４）。
【００５６】
アッシング処理が終了したウエハＷは洗浄処理装置１０４へ搬送され、変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆのいずれかにおいて、エッチング処理やアッシング処理によってウエハＷに残存するポリマー残渣等を水溶性に変性させる処理が行われる（ステップ５）。なお、反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆによる処理で変性させることができる場合には、アッシング処理に代えてこの変性処理を用いてもよい。変性処理が終了したウエハＷは、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄのいずれかへ搬送され、そこで変性したポリマー残渣等を除去する（ステップ６、図８（ｄ））。
【００５７】
このようにして、エッチング処理やアッシング処理、その後の水洗処理等により、層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受ける。具体的には、このようなダメージ部は水分と反応し、ビア７８ａの側壁近傍におけるメチル基が減少し、水酸基が増加した状態となって誘電率が上昇する。ビア７８ａの側壁にこのようなダメージ部が形成された状態で、その後にビア７８ａを金属材料で埋めて溝配線を形成すると、配線間の寄生容量が増大するため、信号遅延や溝配線どうしの間の絶縁性が低下する等の問題が生ずる。図８（ｃ）・（ｄ）では、このようなダメージ部７９ａを模式的に明示しているが、ダメージ部７９ａとダメージを受けていない部分との境界は、図８（ｃ）・（ｄ）に示すように明確なものではない。
【００５８】
そこで、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ａをそのダメージから回復させるために、ウエハＷをシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂの一方に搬送し、そこでダメージ部のシリル化処理を行う（ステップ７、図８（ｅ））。シリル化処理の条件は、シリル化剤の種類に応じて選択すればよく、例えば気化器４３の温度は室温〜５０℃、シリル化剤流量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、Ｎ２ガス（パージガス）流量は１〜１０Ｌ／ｍｉｎ、処理圧力は６６６〜９５９７６Ｐａ（５〜７２０Ｔｏｒｒ）、ホットプレート４２の温度は室温〜２００℃などの範囲から適宜設定できる。シリル化剤としてＤＭＳＤＭＡを用いる場合は、例えば、ホットプレート４２の温度を１００℃とし、チャンバ４１内圧力を５Ｔｏｒｒ（＝６６６Ｐａ）に減圧し、その後ＤＭＳＤＭＡの蒸気を含んだ窒素ガスをチャンバ４１内圧力が５５Ｔｏｒｒになるまで供給し、その圧力を維持しながら、例えば３分間保持し、処理する方法が挙げられる。ＤＭＳＤＭＡを用いたシリル化反応は、下記化１式で示される。
【００５９】
【化１】
【００６０】
このようなシリル化処理が終了したウエハＷは、エッチング装置１０６に搬送され、そこでストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理が行われる（ステップ８、図８（ｆ））。次いで、ウエハＷは洗浄処理装置１０４へ搬送され、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄのいずれかにおいて洗浄処理される（ステップ９）。このようなエッチング処理や洗浄処理によっても、層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受け、ダメージ部７９ｂが形成される。そこで、このようなダメージ部７９ｂをそのダメージから回復させるために、ウエハＷをシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂの一方に搬送し、そこでシリル化処理を行う（ステップ１０、図８（ｇ））。
【００６１】
その後、ウエハＷをスパッタ装置１０７へ搬送して、そこでビア７８ａの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層（つまり、メッキシード層）を形成する（ステップ１１）。次いで、ウエハＷを電解メッキ装置１０８に搬送して、そこで電解メッキによりビア７８ａに銅等の金属７６を埋め込む（ステップ１２）。その後、ウエハＷを熱処理することによってビア７８ａに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い（アニール装置は図１に示さず）、さらにウエハＷをＣＭＰ装置１０９へ搬送し、そこでＣＭＰ法による平坦化処理が行われる（ステップ１３、図８（ｈ））。
【００６２】
このような溝配線の形成方法によれば、エッチングやアッシング、洗浄により層間絶縁膜７４に形成されたビア７８ａの側壁がダメージを受けた場合にも、そのダメージ部をシリル化処理によってダメージから回復させることができる。これにより、電気的特性に優れた溝配線を形成することができるために、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
上記説明においては、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理が終了した後にシリル化処理を行った場合について示したが、シリル化処理は所定の処理によって層間絶縁膜７４にダメージが生じた場合または生じたおそれがある場合に、その処理後毎に行ってもよい。例えば、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理後に代えてまたはこれに加えて、ステップ３やステップ８のエッチング処理の直後にエッチング装置１０６に設けられたシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４を用いてシリル化処理を行うことも好ましく、また、ステップ４のアッシング処理の直後に、洗浄処理装置１０４に設けられたシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂでシリル化処理を行うことも好ましい。
【００６４】
図９に、洗浄ユニット（ＣＮＵ）１２ａ〜１２ｄでの処理後にシリル化処理を行った場合と行わなかった場合の、リーク電流と累積確率との関係を示す説明図および電圧とリーク電流との関係を示す説明図を示す。図９に示す結果を与えた試料の構成は図８（ｈ）と同様であり、層間絶縁膜７４としてはＪＳＲ社製のＬＫＤ（商品名）シリーズのｌｏｗ−ｋ膜を用いている。図９からシリル化処理を行うことによりリーク電流が減少し、耐電圧が向上していることがわかる。つまり、層間絶縁膜の絶縁特性が、シリル化処理を行わない場合と比較すると向上していることがわかる。また、別途、層間絶縁膜の誘電率を測定した結果、シリル化処理を行った場合には、シリル化処理を行わなかった場合よりも、１０％〜２０％の改善効果が確認された。
【００６５】
次に、ウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成する別の方法について説明する。図１０にデュアルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示すフローチャートを示し、図１１に図１０に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。ここでは、各工程で使用される装置は先の説明で明らかであるので、装置については言及しないこととする。
【００６６】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷのストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４を形成する（ステップ１０１、図１１（ａ））。
【００６７】
次いで、形成された層間絶縁膜７４上に反射防止膜７５ａとレジスト膜７５ｂを逐次形成する。次いで、レジスト膜７５ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ１０２、図１１（ｂ））。次いで、レジスト膜７５ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行い、ストッパ膜７３に達するビア７８ａを形成する（ステップ１０３、図１１（ｃ））。図１１（ｃ）に示す符号７９ａはエッチング処理によって生成したダメージ部である。続いて、アッシング処理によりレジスト膜７５ｂと反射防止膜７５ａを除去し（ステップ１０４）、次いで先のエッチング処理とアッシング処理で生成したポリマー残渣等を除去する洗浄処理を行い（ステップ１０５）、さらにシリル化処理を行って、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ａをそのダメージから回復させる（ステップ１０６、図１１（ｄ））。なお、シリル化処理は、ステップ１０３のエッチング後および／またはステップ１０４のアッシング後に行ってもよい。
【００６８】
次いで層間絶縁膜７４の表面に保護膜８１を形成し（ステップ１０７）、この保護膜８１上に反射防止膜８２ａおよびレジスト膜８２ｂを逐次形成し、レジスト膜８２ｂを所定パターンで露光し、現像して、レジスト膜８２ｂに回路パターンを形成する（ステップ１０８、図１１（ｅ））。なお、保護膜８１はＳＯＤ装置１０１において、所定の薬液をスピンコートすることで形成することができる。また、保護膜８１は必ずしも必要ではなく、層間絶縁膜７４上に直接に反射防止膜８２ａおよびレジスト膜８２ｂを形成してもよい。
【００６９】
次いで、レジスト膜８２ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行うことにより、層間絶縁膜７４にトレンチ７８ｂを形成し（ステップ１０９、図１１（ｆ））、その後にアッシング処理によりレジスト膜８２ｂと反射防止膜８２ａを除去する（ステップ１１０）。ステップ１１０の処理は変性処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａ〜１５ｆを用いて行ってもよい。図１１（ｆ）に示す符号７９ｂはステップ１０９のエッチング処理によって生じたダメージ部である。
【００７０】
次いで先のエッチング処理とアッシング処理で生成したポリマー残渣および保護膜８１等を除去する洗浄処理を行い（ステップ１１１）、さらにシリル化処理を行って、層間絶縁膜７４のダメージ部７９ｂをそのダメージから回復させる（ステップ１１２、図１１（ｇ））。ここでも、シリル化処理は、ステップ１０９のエッチング処理後および／またはステップ１１０のアッシング処理後に行ってもよい。
【００７１】
続いて、ストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理とその残渣除去処理を行い（ステップ１１３）、その後、エッチング処理等でビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに形成されたダメージ部をそのダメージから回復させるためにシリル化処理を行う（ステップ１１４、図１１（ｈ））。この図１１（ｈ）にはシリル化処理後の状態が示されている。
【００７２】
その後、ビア７８ａおよびトレンチ７８ｂの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層を形成し、その後に電解メッキによりビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに銅等の金属７６を埋め込んでプラグを形成し、ウエハＷを熱処理することによってビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い、さらにＣＭＰ法による平坦化処理を行う（ステップ１１５、図１１（ｉ））。
【００７３】
次に、ウエハＷに形成された層間絶縁膜に溝配線を形成するさらに別の方法について説明する。図１２にデュアルダマシン構造の溝配線を形成する別の工程を示すフローチャートを示し、図１３に図１２に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図を示す。ここでも、各工程で使用される装置は先の説明で明らかであるので、装置については言及しない。
【００７４】
最初に、バリアメタル膜７１を介して下部配線（銅配線）７２が形成されている絶縁膜７０を備え、絶縁膜７０の表面に、例えばＳｉＮ膜やＳｉＣ膜等のストッパ膜７３が形成されているウエハＷ（ウエハＷ自体は図示しない）を準備する。このウエハＷのストッパ膜７３上にｌｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜７４と、ハードマスク層８６と、反射防止膜８７ａと、レジスト膜８７ｂを逐次形成し、レジスト膜８７ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ２０１、図１３（ａ））。
【００７５】
次いで、レジスト膜８７ｂをエッチングマスクとしてエッチング処理を行って（ステップ２０２）ハードマスク層８６をパターニングし、その後、レジスト膜８７ｂおよび反射防止膜８７ａを除去する（ステップ２０３、図１３（ｂ））。次いで、ハードマスク層８６上に反射防止膜８８ａとレジスト膜８８ｂを逐次形成し、レジスト膜８８ｂを所定パターンで露光、現像して、エッチングパターンを形成する（ステップ２０４、図１３（ｃ））。
【００７６】
続いて、レジスト膜８８ｂをエッチングマスクとして用いてストッパ膜７３に到達するビア７８ａを形成する（ステップ２０５、図１３（ｄ））。次いで、レジスト膜８８ｂと反射防止膜８８ａをアッシング処理等によって除去し、さらにポリマー残渣等の除去処理を行う（ステップ２０６、図１３（ｅ））。このステップ２０５のエッチング処理後に層間絶縁膜７４にダメージ部が発生している場合には、アッシング処理前にシリル化処理を行ってもよい。また、ステップ２０６のアッシング処理および残渣除去処理後に層間絶縁膜７４にダメージ部が発生している場合には、その後にシリル化処理を行ってもよい。
【００７７】
ステップ２０６が終了した後には、所定パターンが形成されたハードマスク層８６が露出した状態となるため、ハードマスク層８６をエッチングマスクとして用いてエッチング処理を行い（ステップ２０７）、トレンチ７８ｂを形成する。この時点で層間絶縁膜７４にダメージ部が発生した場合には、直後にシリル化処理を行ってもよい。続いて、アッシング処理または薬液処理によってハードマスク層８６を除去する（ステップ２０８、図１３（ｆ））。例えば、このハードマスク層８６の除去処理後にシリル化処理を行い（ステップ２０９）、これによりステップ２０８前に層間絶縁膜７４に発生したダメージ部をそのダメージから回復させることができる。なお、図１３（ｆ）にはダメージ回復後の状態が示されている。
【００７８】
次いで、ストッパ膜７３を除去するためのエッチング処理と残渣除去処理を行った後（ステップ２１０、図１３（ｇ））、このエッチング処理等でビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに形成されたダメージ部（図示せず）をそのダメージから回復させるために、再度、シリル化処理を行う（ステップ２１１）。続いて、ビア７８ａおよびトレンチ７８ｂの内壁にバリアメタル膜およびＣｕシード層を形成し、その後に電解メッキによりビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに銅等の金属７６を埋め込んでプラグを形成し、さらにウエハＷを熱処理することによってビア７８ａおよびトレンチ７８ｂに埋め込まれた金属７６のアニール処理を行い、ＣＭＰ法による平坦化処理を行う（ステップ２１２、図１３（ｈ））。
【００７９】
表１に、低誘電率絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）としてポーラスMSQ（Porous methyl-hydorogen-SilsesQuioxane）膜を使用し、エッチングガスとしてＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２を用いてエッチング装置１０６のエッチングユニット５１・５２でエッチング処理し、アッシングガスとしてＯ２単ガスを用いてアッシング装置１０５でアッシング処理し、シリル化剤としてＨＭＤＳ（Hexamethyldisilazane）を用いて洗浄処理装置１０４のシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａ・１１ｂでシリル化処理した場合の、ｋ値の変化について調べた結果を示す。なお、ポーラスMSQ膜は、スピン塗布で形成される絶縁膜（ＳＯＤ膜）であり、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有するシロキサン系膜の１つである。また、シリル化処理は、２．５Ｔｏｒｒ、２００℃で１５分行った。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示されるように、エッチング前の状態では、ｋ値は２．３６であるが、エッチング処理とアッシング処理後にはｋ値は２．８０で上昇している。しかし、その後にシリル化処理を行うことで、ｋ値は２．６３に低下していることがわかる。
【００８２】
シリル化剤としては、シリル化反応を起こす物質であれば特に制限なく使用可能であるが、分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ結合）を有する化合物群の中で比較的小さな分子構造を持つもの、例えば分子量が２６０以下のものが好ましく、分子量１７０以下のものがより好ましい。具体的には、例えば、前記ＤＭＳＤＭＡ、ＨＭＤＳのほか、ＴＭＳＤＭＡ（Dimethylaminotrimethylsilane）、ＴＭＤＳ（1,1,3,3-Tetramethyldisilazane）、ＴＭＳＰｙｒｏｌｅ（1-Trimethylsilylpyrole）、ＢＳＴＦＡ（N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide）、ＢＤＭＡＤＭＳ（Bis(dimethylamino)dimethylsilane）等を用いることが可能である。これらの化学構造を以下に示す。
【００８３】
【化２】
【００８４】
上記化合物の中でも、誘電率の回復効果やリーク電流の低減効果が高いものとして、ＴＭＳＤＭＡおよびＴＭＤＳを用いることが好ましい。また、シリル化後の安定性の観点からは、シラザン結合を構成するＳｉが３つのアルキル基（例えばメチル基）と結合している構造のもの（例えばＴＭＳＤＭＡ、ＨＭＤＳなど）が好ましい。
【００８５】
上述したウエハ処理システムは、アッシング装置１０５とエッチング装置１０６を別体で有している構成としたが、エッチング装置１０６を構成するエッチングユニット５１・５２では、処理ガスを変更することによりアッシング処理を行うことが可能であり、さらにＤＭＳＤＭＡ等のシリル化剤を供給することができるようにすれば、シリル化処理を行うことも可能である。
【００８６】
図１４にエッチング処理、アッシング処理、シリル化処理を行うことが可能なエッチングユニット９０の概略構造を示す断面図を示す。このエッチングユニット９０は、図６に示したエッチング装置１０６を構成するエッチングユニット５１・５２およびシリル化ユニット（ＳＣＨ）５３・５４に代えて、エッチング装置１０６に配備することができる。
【００８７】
エッチングユニット９０は、略円筒状に形成されたプラズマ処理チャンバ（プラズマ処理室）３０２を具備している。このプラズマ処理チャンバ３０２は、例えば、表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから構成されており、接地電位とされている。
【００８８】
プラズマ処理チャンバ３０２の底部には、セラミックス等からなる絶縁板３０３を介して、サセプタ支持台３０４が配置され、このサセプタ支持台３０４上に、サセプタ３０５が配置されている。サセプタ３０５は下部電極を兼ねたものであり、その上面にウエハＷが載置されるようになっている。このサセプタ３０５にはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３０６が接続されている。
【００８９】
サセプタ支持台３０４の内部には温度調節媒体室３０７が設けられている。この温度調節媒体室３０７には、導入管３０８と排出管３０９が接続されている。そして、導入管３０８から温度調節媒体室３０７内に温度調節媒体が導入され、この温度調節媒体が温度調節媒体室３０７内を循環して排出管３０９から排出されることにより、サセプタ３０５を所望の温度に調整できるようになっている。
【００９０】
サセプタ３０５は、その上側中央部が凸状の円板状に形成され、その上に静電チャック３１０が設けられている。静電チャック３１０は、絶縁材３１１の間に電極３１２が配置された構造となっており、電極３１２には直流電源３１３が接続されている。この直流電源３１３から電極３１２に、例えば、１．５ｋＶ程度の直流電圧が印加されることによって、ウエハＷが静電チャック３１０上に静電吸着される。
【００９１】
絶縁板３０３、サセプタ支持台３０４、サセプタ３０５および静電チャック３１０には、ウエハＷの裏面に伝熱媒体（例えば、Ｈｅガス）を供給するためのガス通路３１４が形成されている。このガス通路３１４から供給される伝熱媒体を介してサセプタ３０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ、ウエハＷが所定温度に温度調節される。
【００９２】
アッシング処理やシリル化処理においてウエハＷを高温に設定するためには、伝熱媒体の温度設定を高くすればよい。但し、エッチングユニット９０において、実際にエッチング処理とアッシング処理および／またはシリル化処理を行う場合には、各処理ごとに設定温度を変更するとウエハＷの温度安定化に時間を要するので、サセプタ３０５に冷熱素子を埋設して、温度制御を行うことができる構成とすることが好ましい。
【００９３】
サセプタ３０５の上端周縁部には、静電チャック３１０上に載置されたウエハＷの周囲を囲むように、環状のフォーカスリング３１５が配置されている。このフォーカスリング３１５は、セラミックスもしくは石英等の絶縁性材料、または導電性材料によって構成されている。
【００９４】
サセプタ３０５の上方には、サセプタ３０５と対向し、かつ、平行に上部電極３２１が設けられている。この上部電極３２１は絶縁材３２２を介してプラズマ処理チャンバ３０２の内部に支持されている。上部電極３２１はサセプタ３０５との対向面を構成し、多数の吐出口３２３を有する電極板３２４と、この電極板３２４を支持する電極支持体３２５とから構成されている。電極板３２４は絶縁性材料または導電性材料によって構成されている。本実施の形態では、電極板３２４はシリコンから構成されている。電極支持体３２５は、例えば、表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウム等の導電性材料から構成されている。なお、サセプタ３０５と上部電極３２１との間隔は、調整可能とされている。
【００９５】
電極支持体３２５の中央には、ガス導入口３２６が設けられている。このガス導入口３２６には、ガス供給管３２７が接続されている。ガス供給管３２７は、バルブ３２８およびマスフローコントローラ３２９を介して、処理ガス供給源３３０に接続されている。
【００９６】
処理ガス供給源３３０からは、プラズマ処理のための所定の処理ガスが供給されるようになっている。なお、図１４には、ガス供給管３２７、バルブ３２８、マスフローコントローラ３２９、処理ガス供給源３３０等からなる処理ガス供給系を１つのみ示してあるが、実際には複数の処理ガス供給系が設けられている。これらの処理ガス供給系からは、例えば、Ｏ２ガス、ＮＨ３ガス、ＣＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、水蒸気、ＤＭＳＤＭＡなどのシリル化剤のガス等がそれぞれ独立に流量制御されて、プラズマ処理チャンバ３０２内に供給される。
【００９７】
プラズマ処理チャンバ３０２の底部には、排気管３３１が接続され、この排気管３３１には排気装置３３５が接続されている。排気装置３３５はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の減圧雰囲気（例えば、０．６７Ｐａ）以下に設定可能となっている。
【００９８】
プラズマ処理チャンバ３０２の側壁部分には、ゲートバルブ３３２が設けられており、このゲートバルブ３３２を開いて、ウエハＷのプラズマ処理チャンバ３０２内への搬入および搬出を行えるようになっている。
【００９９】
上部電極３２１には第１の高周波電源３４０が接続されており、その給電線には第１の整合器３４１が介挿されている。また、上部電極３２１にはローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４２が接続されている。この第１の高周波電源３４０は、プラズマ生成用の周波数の高い高周波電力、例えば、周波数が５０〜１５０ＭＨｚの高周波電力を供給可能である。このように高い周波数の高周波電力を上部電極３２１に印加することにより、プラズマ処理チャンバ３０２の内部に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができ、低圧条件下でのプラズマ処理が可能となる。第１の高周波電源３４０の周波数は好ましくは５０〜１５０ＭＨｚであり、典型的には図示した６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数が使用される。
【０１００】
下部電極としてのサセプタ３０５には、第２の高周波電源３５０が接続されており、その給電線には第２の整合器３５１が介挿されている。この第２の高周波電源３５０は自己バイアス電圧を生成させるためのものであり、第１の高周波電源３４０より低い周波数、例えば、数百Ｈｚ〜十数ＭＨｚの周波数電力を供給可能である。このような範囲の周波数の電力をサセプタ３０５に印加することにより、ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源３５０の周波数は、典型的には図示した２ＭＨｚ、または３．２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ等が使用される。
【０１０１】
次に、このような構成のエッチングユニット９０を用いたウエハＷの処理工程について説明する。図１５は処理するウエハＷの表面の構造を模式的に示す断面図である。図１５（ａ）に示すように、ウエハＷ（図示せず）には、有機系低誘電率膜（例えば、Porous MSQ）６０１、ＳｉＣＮ膜６０２、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６０３、レジスト膜６０４が、下側からこの順序で形成されている。なお、レジスト膜６０４はパターニングされている。
【０１０２】
最初にゲートバルブ３３２を開いて、ウエハ搬送装置６２のブレード６４ａ（または６４ｂ）によって、ウエハＷをプラズマ処理チャンバ３０２内に搬入し、サセプタ３０５上に載置する。次に、直流電源３１３から、静電チャック３１０の電極３１２に、例えば、１．５ｋＶ程度の直流電圧を印加することにより、ウエハＷを静電チャック３１０上に静電吸着する。また、ウエハ搬送装置６２のブレード６４ａを、プラズマ処理チャンバ３０２内から待避させる。
【０１０３】
ゲートバルブ３３２を閉じた後、排気装置３３５によって排気を行い、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度（例えば、４Ｐａ以下）に設定する。これとともに、レジスト膜６０４をエッチングマスクとして、反射防止膜６０３のエッチング処理を行うために、処理ガス供給源３３０からマスフローコントローラ３２９等を介して所定の処理ガス（例えば、ＣＦ４単ガス）を所定流量でプラズマ処理チャンバ３０２内に導入し、第１の高周波電源３４０からプラズマ生成用の周波数の高い（例えば、６０ＭＨｚ）高周波電力を所定電力で上部電極３２１に印加することにより、処理ガスのプラズマを生成させる。さらに第２の高周波電源３５０から自己バイアス電圧を生成させるための周波数の低い（例えば、２ＭＨｚ）高周波電力を所定電力で下部電極としてのサセプタ３０５に印加して、プラズマ中のイオンをウエハＷに引き込み、反射防止膜６０３をエッチング処理する。
【０１０４】
このような反射防止膜６０３のエッチング処理と同様の手順で、ＳｉＣＮ膜６０２、有機系低誘電率膜６０１を、処理ガスを変えて逐次エッチング処理し、図１５（ｂ）に示す形態とする。ＳｉＣＮ膜６０２は、例えば、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスのプラズマによってエッチングを行う。また、有機系低誘電率膜６０１は、ＣＦ４／Ａｒの混合ガスのプラズマによってエッチングを行う。続いて、上記エッチング処理と同様の手順で、処理ガスとして、例えばＯ２ガス、ＮＨ３ガス、ＣＯ２ガスなどを用いたプラズマでアッシング処理し、レジスト膜６０４および反射防止膜６０３を除去する。これにより図１５（ｃ）に示す形態となる。図１５（ｃ）では、エッチング処理やアッシング処理によってダメージを受けた部分を模式的に符号６０５で示している。
【０１０５】
なお、上述のようにエッチング処理とアッシング処理を連続して行う場合には、所謂、２ステップアッシングを行うことが好ましい。すなわち、１ステップ目は第２の高周波電源３５０からのバイアス電圧印加なしで、プラズマ処理チャンバ３０２内のクリーニングを行い、２ステップ目に第２の高周波電源３５０からバイアス電圧を印加してウエハＷのアッシング処理を行うことが好ましい。
【０１０６】
続いて、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度とし、上部電極３２１に設けられた吐出口３２３を通してプラズマ処理チャンバ３０２内に所定量の水蒸気を供給し、有機系低誘電率膜６０１においてエッチング処理およびアッシング処理によりダメージを受けた部分に適量の水分を吸着させる。
【０１０７】
次いで、プラズマ処理チャンバ３０２内を排気し、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度に到達したら排気を中止して、プラズマ処理チャンバ３０２内を所定の真空度に保持するとともに、ウエハＷをシリル化反応が生ずる温度、例えば、５０℃〜２００℃に加熱する。その後、上部電極３２１に設けられた吐出口３２３を通してプラズマ処理チャンバ３０２内に所定量のＤＭＳＤＭＡガス等のシリル化剤のガスを供給し、このシリル化剤のガスによってプラズマ処理チャンバ３０２内の圧力が上昇した状態で所定時間保持する。これにより図１５（ｄ）に示すように、有機系低誘電率膜６０１のダメージ部６０５はシリル化によってダメージから回復する。シリル化処理がされたウエハＷは、その後に大気にさらされても、有機系低誘電率膜６０１は吸湿し難く、特性が維持される。
【０１０８】
なお、図１５（ｄ）はダメージ部６０５の回復を模式的に示すために、ダメージ部６０５が元の有機系低誘電率膜６０１と同じ構造に回復している状態を示しているが、ダメージ部６０５が回復した後のその部分の化学構造は元の有機系低誘電率膜６０１の化学構造と完全には一致しない。
【０１０９】
また、有機系低誘電率膜６０１のシリル化処理によるダメージ回復は、ウエハＷをフッ酸浸漬処理することによって、定量的に評価することができる。何故なら、例えば酸素プラズマによるアッシング処理では、有機系低誘電率膜６０１における溝パターンの側壁部はＳｉＯ２化しているため、ダメージから回復していなければ、このＳｉＯ２がフッ酸に溶解するために、有機系低誘電率膜６０１がサイドエッチングされるからである。
【０１１０】
図１６に図１５（ｃ）に示す状態からシリル化処理を行わずにフッ酸（フッ化水素酸水溶液）浸漬処理を行った場合（図１６（ａ））と、シリル化処理によって図１５（ｄ）になった状態でフッ酸浸漬処理を行った場合（図１６（ｂ））の溝パターンの形状を模式的に示す断面図を示す。図１６（ａ）に示されるように、シリル化処理を行わずにフッ酸処理を行うと、アッシング処理によって生成したＳｉＯ２がフッ酸に溶解するために、有機系低誘電率膜６０１がサイドエッチングされて、線幅が細くなる。これに対して、図１６（ｂ）に示すように、シリル化処理を行った場合には、溝パターンの側壁部はＳｉＯ２が露出していない状態となるために、フッ酸に対する耐食性が高められ、有機系低誘電率膜６０１のフッ酸によるサイドエッチングが抑制される。
【０１１１】
次に、本発明の効果を確認した試験結果について説明する。
（１）誘電率、リーク電流密度および含水量の測定：
図１７に示すようにＳｉ基板上にＳＯＤ膜としてのポーラスＭＳＱ膜を成膜したテストサンプルを作製し、エッチング処理、アッシング処理を順次実施し、ポーラスＭＳＱ膜にダメージを入れた後、下記の表２に示すシリル化剤を用いてシリル化処理をした場合と、シリル化処理をしない場合について、誘電率およびリーク電流密度の測定を行なった。
【０１１２】
エッチング処理、アッシング処理は、いずれも図１４に示すエッチングユニット９０において実施し、エッチングガスとしてはＣＦ４を使用し、アッシングガスとしては、Ｏ２、ＮＨ３またはＣＯ２を用いた。シリル化処理は、図５に示すシリル化ユニット（ＳＣＨ）１１ａと同様の構成の装置を用いて行なった。シリル化の条件は、シリル化剤の種類に応じ、ＤＭＳＤＭＡは処理温度１００℃、処理時間１８０秒、ＴＭＳＤＭＡは処理温度１５０℃、処理時間１５０秒、ＴＭＤＳは処理温度１８０℃、処理時間９００秒、ＢＳＴＦＡとＢＤＭＡＤＭＳとＴＭＳｐｙｒｏｌｅは、それぞれ処理温度１８０℃、処理時間３００秒、に設定し、Ｎ２ガス（パージガス）流量を５．０Ｌ／ｍｉｎとし、シリル化剤の種類に応じ、気化器４３の温度は室温〜５０℃、シリル化剤流量は０．１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、処理圧力は６６６〜９５９７６Ｐａ（５〜７２０Ｔｏｒｒ）の間で適宜設定した。
【０１１３】
誘電率およびリーク電流密度の測定は、図１７（ｂ）に示すようにテストサンプルのポーラスＭＳＱ膜上にＡｌパッドを装着し、Ｓｉ基板とＡｌパッドとの間に電圧を印加して、ｋ値およびリーク電流を測定することにより実施した。これらの試験の結果を併せて表２に示した。なお、リーク電流密度は、１ＭＶ／ｃｍにおける測定値を代表値として記載した。
【０１１４】
【表２】
【０１１５】
表２より、アッシング後にシリル化を行なうことにより、シリル化を実施しない場合と比較して、ｋ値の上昇とリーク電流密度の増加を抑制できることが確認された。特に、ｋ値の回復効果およびリーク電流密度の低減効果において、ＴＭＳＤＭＡおよびＴＭＤＳが優れていることがわかる。また、アッシングガス種との関係では、Ｏ２ガスによりアッシングを行なった場合に、特にシリル化の効果が高いことが示された。
【０１１６】
また、図１７（ａ）と同様のサンプルに対し、各種シリル化剤を用いてシリル化処理をした後、毎秒１℃で昇温し、昇温による水分の脱離量（すなわち、膜中の含水量）を質量分析により測定した。膜中の含水量は、誘電率やリーク電流を悪化させる要因となるものである。その結果を図１８に示した。なお、図１８の縦軸は、１００℃〜５００℃の水分の脱離量（脱離ガス量）を温度単位で積分してサンプルの質量で規格化した値である。
【０１１７】
図１８より、Ｏ２アッシングの場合には、薬液の種類によらず低減効果が大きいことがわかる。一方、ＮＨ３アッシング、ＣＯ２アッシングの場合には、ＴＭＳＤＭＡまたはＴＭＤＳでシリル化処理をした場合に、含水率の低減効果が得られた。
【０１１８】
（２）希フッ酸処理に対する耐食性試験：
Ｓｉ基板上にＳＯＤ膜としてのポーラスＭＳＱ膜を積層したものに、マスク膜を成膜し、フォトリソグラフィー技術でトレンチパターンを露光・現像した。このマスクパターンをエッチングマスクとしてポーラスＭＳＱ膜をエッチング処理し、その後、エッチングマスクの残渣処理のためにアッシングガスとしてＯ２、ＮＨ３またはＣＯ２を用いてアッシング処理を実施し、ポーラスＭＳＱ膜に図１９（ａ）に示すようなパターンのトレンチ構造を形成した。
【０１１９】
このようなトレンチ構造を有するテストサンプルに対し、前記シリル化剤でシリル化処理を行なった後、０．５％希フッ酸を用いて３０秒間浸漬処理し、図１９（ｂ）に示すようにトレンチの上部と下部のトレンチ幅（以下、「トップＣＤ」、「ボトムＣＤ」と記す）を測定した。トップＣＤとボトムＣＤの長さの増加量について、希フッ酸処理前にシリル化処理した場合としない場合とを比較した結果を表３に示した。なお、エッチング、アッシングおよびシリル化の条件は、前記（１）の試験と同様とした。
【０１２０】
【表３】
【０１２１】
表３より、希フッ酸処理前にシリル化処理をした場合は、シリル化をしない場合に比べて概ねＣＤの増加が抑制され、ダメージの回復が図られていることが確認された。特に、Ｏ２アッシング後のシリル化において顕著にＣＤの増加が抑制された。
また、シリル化剤の中でもＴＭＳＤＭＡは、Ｏ２、ＣＯ２のいずれのアッシングガスの場合でも優れたダメージ回復効果を示した。
【０１２２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、シリル化処理によってダメージ回復を図ることができる膜は上述したポーラスMSQに限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤで形成される無機絶縁膜の１つであるＳｉＯＣ系膜を対象とすることもできる。これは従来のＳｉＯ２膜のＳｉ−Ｏ結合にメチル基（−ＣＨ３）を導入して、Ｓｉ−ＣＨ３結合を混合させたもので、Black Diamond（Applied Materials社）、Coral（Novellus社）、Aurora（ASM社）等がこれに該当する。ＳｉＯＣ系膜はポーラス（多孔質）であってもよい。また、MSQ系の絶縁膜はポーラスなものに限定されず、緻密質であってもよい。
【０１２３】
さらに、形成されたビアやトレンチにバリアメタル膜とＣｕシードを逐次形成し、銅を電解メッキ等により埋め込み形成し、アニール処理し、ＣＭＰ処理して、銅配線を形成した後には、アンモニアプラズマ処理によって銅配線表面の還元処理を行って、その後にストッパ膜を形成する。この場合においてアンモニアプラズマ処理によって損傷を受けた部分をその損傷から回復させるためにシリル化処理を行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は半導体装置の製造方法として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】ウエハ処理システムの概略構成を示す説明図。
【図２】洗浄処理装置の概略構造を示す平面図。
【図３】洗浄処理装置の概略構造を示す正面図。
【図４】洗浄処理装置の概略構造を示す背面図。
【図５】シリル化ユニット（ＳＣＨ）の概略構造を示す断面図。
【図６】エッチング装置の概略構造を示す平面図。
【図７】シングルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示す説明図。
【図８】図７に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図９】シリル化処理の有無による電気的特性の相違を示す説明図。
【図１０】デュアルダマシン構造の溝配線を形成する工程を示す説明図。
【図１１】図１０に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図１２】デュアルダマシン構造の溝配線を形成する別の工程を示す説明図。
【図１３】図１２に示すフローにしたがって形成される溝配線の形態変化を模式的に示す説明図。
【図１４】エッチングユニットの概略構造を示す断面図。
【図１５】図１４のエッチングユニットを用いたウエハの処理工程おけるウエハの表面構造を模式的に示す断面図。
【図１６】フッ酸浸漬処理によるシリル化処理の有無と溝パターンの形状との関係を模式的に示す断面図。
【図１７】誘電率、リーク電流密度、水分脱離量を測定するためのテストサンプルの概略構成を示す図面。
【図１８】シリル化の有無およびシリル化剤の種類による水分脱離量の変化を示すグラフ図。
【図１９】希フッ酸浸漬による耐食性試験のテストサンプル構造を模式的に示す図面。
【図２０】従来のデュアルダマシン法による溝配線の形成工程を模式的に示す説明図。
【符号の説明】
【０１２６】
２；処理ステーション
１１ａ・１１ｂ；シリル化ユニット（ＳＣＨ）
１２ａ〜１２ｄ；洗浄ユニット（ＣＮＵ）
１５ａ〜１５ｆ；変性処理ユニット（ＶＯＳ）
７０；絶縁膜
７２；下部配線
７３；ストッパ膜
７４；層間絶縁膜
７５ａ；反射防止膜
７５ｂ；レジスト膜
７８ａ：ビア
７８ｂ；トレンチ
７９ａ・７９ｂ；ダメージ部
８１；保護膜
８６；ハードマスク層
９０；エッチングユニット
１０１；ＳＯＤ装置
１０２；レジスト塗布／現像装置
１０３；露光装置
１０４；洗浄処理装置
１０５；アッシング装置
１０６；エッチング装置
１０７；スパッタ装置
１０８；電解メッキ装置
１０９；ＣＭＰ装置
１１０；処理部
１１１；プロセスコントローラ
１１２；ユーザーインターフェース
１１３；記憶部
１２０；メイン制御部
Ｗ；ウエハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチング処理によって前記被エッチング膜に形成された溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング処理と前記シリル化処理は同一のエッチング装置内で行われることを特徴とする請求項１に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理と前記シリル化処理は同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項２に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングマスクの除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリル化処理において、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージからも回復させることを特徴とする請求項４に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングマスクの除去処理は、アッシング処理または薬液処理によって行われることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記エッチングマスク除去処理後の残渣を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記残渣処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
エッチングストッパ膜上に被エッチング膜を形成する工程と、
前記被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔が形成されることによって前記エッチングストッパ膜において露出した部分を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングストッパ膜の除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記エッチングマスクを除去する工程はアッシング処理により行われ、前記エッチング処理と前記アッシング処理と前記シリル化処理は同一のエッチング装置内で行われることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング処理と前記アッシング処理は同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項９に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリル化処理もさらに前記同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項９に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記シリル化処理は、分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ）を有する化合物を用いて行なうことを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記分子内にシラザン結合を有する化合物が、ＴＭＤＳ（1,1,3,3-Tetramethyldisilazane）またはＴＭＳＤＭＡ（Dimethylaminotrimethylsilane）であることを特徴とする請求項１２に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板に対し、成膜処理を行なう成膜装置と、レジスト塗布処理および現像処理を行なうレジスト塗布・現像装置と、露光処理を行なう露光装置と、洗浄処理を行なう洗浄処理装置と、レジストの除去を行なうアッシング装置と、エッチングを行なうエッチング装置と、研磨処理を行なう研磨装置と、これらの装置を用い、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載された半導体装置の製造方法が行なわれるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム。
【請求項１５】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法が行なわれるように、複数の半導体製造装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
【請求項１６】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法に用いられる複数の半導体製造装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【請求項１】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチング処理によって前記被エッチング膜に形成された溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エッチング処理と前記シリル化処理は同一のエッチング装置内で行われることを特徴とする請求項１に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理と前記シリル化処理は同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項２に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングマスクの除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリル化処理において、前記溝または孔の側面部を前記エッチング処理によるダメージからも回復させることを特徴とする請求項４に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記エッチングマスクの除去処理は、アッシング処理または薬液処理によって行われることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記エッチングマスク除去処理後の残渣を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記残渣処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
エッチングストッパ膜上に被エッチング膜を形成する工程と、
前記被エッチング膜の表面に所定の回路パターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記被エッチング膜をエッチング処理し、前記被エッチング膜に溝または孔を形成する工程と、
前記エッチングマスクを除去する工程と、
前記溝または孔が形成されることによって前記エッチングストッパ膜において露出した部分を除去する工程と、
前記溝または孔の側面部をシリル化処理し、前記溝または孔の側面部を前記エッチングストッパ膜の除去処理によるダメージから回復させる工程と、
を有することを特徴とする溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記エッチングマスクを除去する工程はアッシング処理により行われ、前記エッチング処理と前記アッシング処理と前記シリル化処理は同一のエッチング装置内で行われることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記エッチング処理と前記アッシング処理は同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項９に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記シリル化処理もさらに前記同一のエッチングユニット内で行われることを特徴とする請求項９に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記シリル化処理は、分子内にシラザン結合（Ｓｉ−Ｎ）を有する化合物を用いて行なうことを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記分子内にシラザン結合を有する化合物が、ＴＭＤＳ（1,1,3,3-Tetramethyldisilazane）またはＴＭＳＤＭＡ（Dimethylaminotrimethylsilane）であることを特徴とする請求項１２に記載の溝配線または接続孔を有する半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
基板に対し、成膜処理を行なう成膜装置と、レジスト塗布処理および現像処理を行なうレジスト塗布・現像装置と、露光処理を行なう露光装置と、洗浄処理を行なう洗浄処理装置と、レジストの除去を行なうアッシング装置と、エッチングを行なうエッチング装置と、研磨処理を行なう研磨装置と、これらの装置を用い、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載された半導体装置の製造方法が行なわれるように制御する制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理システム。
【請求項１５】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法が行なわれるように、複数の半導体製造装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
【請求項１６】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法に用いられる複数の半導体製造装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【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】
【公開番号】特開２００６−４９７９８（Ｐ２００６−４９７９８Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５８６０９（Ｐ２００４−３５８６０９）
【出願日】平成１６年１２月１０日（２００４．１２．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１０日（２００４．１２．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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