(57)【要約】【課題】機械的強度が十分に強く、しかも、比誘電率が極めて低い絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板上に多孔質の第１の絶縁膜３８を形成する工程と、第１の絶縁膜上に、第１の絶縁膜より密度の高い第２の絶縁膜４０を形成する工程と、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜が存在している状態で、電子線、紫外線又はプラズマを照射し、第１の絶縁膜を硬化させる工程とを有している。緻密性の高い第２の絶縁膜を介して第１の絶縁膜に電子線等を照射するため、第１の絶縁膜に大きなダメージが加わるのを防止しつつ、第１の絶縁膜を硬化させることができる。第１の絶縁膜にダメージが加わるのを防止することができるため、吸湿性の増大や密度の増大を防止することができ、ひいては、比誘電率の増大を防止することができる。従って、比誘電率が低く、しかも機械的強度の高い絶縁膜を有する半導体装置を提供することができる。【選択図】  図２
2006190962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に多孔質の第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１の絶縁膜より密度の高い第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に前記第２の絶縁膜が存在している状態で、電子線、紫外線又はプラズマを照射し、前記第１の絶縁膜を硬化させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程では、電子線、紫外線又はプラズマを照射しながら、熱処理を行うことにより、前記第１の絶縁膜を硬化させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程では、１〜１００ｅＶの照射エネルギーでプラズマを照射することにより、前記第１の絶縁膜を硬化させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の密度は、１〜３ｇ／ｃｍ３である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の膜厚は、５〜７０ｎｍである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、クラスタ状の化合物を含む絶縁膜材料を塗布する工程と；熱処理を行い、前記絶縁膜材料中の溶媒を蒸発させることにより、多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、熱分解性化合物を含む絶縁膜材料を塗布する工程と；熱処理を行うことにより、前記熱分解性化合物を分解し、前記絶縁膜材料中に空孔を形成することにより、多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、気相成長法により多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、熱分解性又は酸化分解性の原子団を含む原料を用い、前記原子団を分解させながら、気相成長法により多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化する工程の後に、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜に溝を形成する工程と；前記溝内に配線を埋め込む工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に係り、特に、比誘電率の低い絶縁膜を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時では、半導体装置の高集積化に伴って、配線幅や配線間隔が非常に狭く設定されるようになってきている。そして、配線間隔を０．１μｍ以下にまで狭めることが検討されている。配線間の寄生容量は配線間隔に反比例する。このため、配線間隔を狭めるに伴って、配線間の寄生容量が増大してしまうこととなる。配線間の寄生容量の増大は、信号の伝搬速度の遅延を招いてしまうため、半導体装置の動作速度の向上における阻害要因となる。配線間の寄生容量を低減するためには、層間絶縁膜の材料として比誘電率の低い材料を用いることが有効である。
【０００３】
従来より、層間絶縁膜の材料としては、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）等の無機膜が用いられてきた。また、ポリイミド等の有機膜等も層間絶縁膜の材料として用いられてきた。例えば、ＣＶＤ法により形成したＳｉＯ２膜の比誘電率は、４程度である。
【０００４】
ＳｉＯ２膜より比誘電率の低い絶縁膜として、ＳｉＯＦ膜が提案されている。ＳｉＯＦ膜の比誘電率は、３．３〜３．５程度であり、ＳｉＯ２膜よりは比誘電率が低い。しかし、配線間の寄生容量を十分に低減するためには、更に比誘電率の低い絶縁膜を用いることが必要である。
【０００５】
近時、比誘電率が極めて低い絶縁膜として、多孔質の絶縁膜が注目されている。多孔質の絶縁膜は、絶縁膜中に多数の空孔が形成されている膜である。層間絶縁膜の材料として多孔質の絶縁膜を用いれば、配線間の寄生容量を低減することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−２６１２１号公報
【特許文献２】特開２００３−６８８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多孔質の絶縁膜には、多数の空孔が形成されているため、機械的強度が十分に高いとはいえなかった。このため、絶縁膜中にクラックが生じたり、ボンディングの際に絶縁膜が破壊されてしまう場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、機械的強度が十分に強く、しかも、比誘電率が極めて低い絶縁膜を有する半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、半導体基板上に多孔質の第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に、前記第１の絶縁膜より密度の高い第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に前記第２の絶縁膜が存在している状態で、電子線、紫外線又はプラズマを照射し、前記第１の絶縁膜を硬化させる工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、多孔質の層間絶縁膜を形成した後、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成し、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜に電子線、紫外線又はプラズマを照射する。本発明によれば、電子線等を用いて多孔質の層間絶縁膜を硬化させるため、極めて機械的強度の高い多孔質の層間絶縁膜を形成することができる。このため、本発明によれば、層間絶縁膜にクラックが生じたり、ボンディング等の際に層間絶縁膜が破壊されるのを防止することができる。しかも、本発明によれば、緻密性の高い絶縁膜を介して電子線等を照射するため、多孔質の層間絶縁膜にダメージが加わるのを防止することができる。このため、本発明によれば、多孔質の層間絶縁膜の吸湿性の増大を防止することができ、また、多孔質の層間絶縁膜の密度の増大を防止することができる。このため、本発明によれば、多孔質の層間絶縁膜の比誘電率が上昇してしまうのを防止することができる。従って、本発明によれば、比誘電率が低く、しかも機械的強度の高い層間絶縁膜を形成することができる。比誘電率が低く、機械的強度の高い層間絶縁膜を形成することができるため、本発明によれば、動作速度が速く、しかも信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上述したように、多孔質の絶縁膜は、機械的強度が十分に高いとはいえなかった。
【００１１】
電子線等を多孔質の絶縁膜に照射すれば、多孔質の絶縁膜の膜質が改質され、多孔質の絶縁膜の機械的強度の上昇を図ることが可能となる。
【００１２】
しかし、多孔質の絶縁膜に単に電子線等を照射した場合には、多孔質の絶縁膜にダメージが加わってしまう。多孔質の絶縁膜にダメージが加わると、多孔質の絶縁膜の吸湿性が高くなる。そして、多孔質の絶縁膜が水分を吸収すると、比誘電率が増大してしまうこととなる。また、多孔質の絶縁膜にダメージが加わると、多孔質の絶縁膜が過度に収縮してしまい、このことも比誘電率が増大する要因となる。
【００１３】
本願発明者らは、鋭意検討した結果、多孔質の絶縁膜にダメージが加わるのを防止しつつ、多孔質の絶縁膜に電子線等が照射されるよう、多孔質の絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成した状態で、緻密性の絶縁膜を介して多孔質の絶縁膜に電子線等を照射することに想到した。本発明によれば、多孔質の絶縁膜にダメージが加わるのを防止しつつ、多孔質の絶縁膜に電子線等が照射されるため、多孔質の絶縁膜の吸湿性の増大や多孔質の絶縁膜の収縮を防止しつつ、多孔質の絶縁膜を十分に硬化（キュア）させることができる。このため、本発明によれば、多孔質の機械的強度が十分に高く、しかも、比誘電率の低い絶縁膜を形成することが可能となる。
【００１４】
［一実施形態］
本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を図１乃至図８を用いて説明する。図１乃至図８は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１５】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０に、例えばＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon）法により素子分離膜１２を形成する。素子分離膜１２により、素子領域１４が画定される。半導体基板１０としては、例えばシリコン基板を用いる。
【００１６】
次に、素子領域１４上に、ゲート絶縁膜１６を介してゲート電極１８を形成する。次に、ゲート電極１８の側面に、サイドウォール絶縁膜２０を形成する。次に、サイドウォール絶縁膜２０及びゲート電極１８をマスクとして半導体基板１０内にドーパント不純物を導入することにより、ゲート電極１８の両側の半導体基板１０内にソース／ドレイン拡散層２２を形成する。こうして、ゲート電極１８とソース／ドレイン拡散層２２とを有するトランジスタ２４が形成される。
【００１７】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、シリコン酸化膜より成る層間絶縁膜２６を形成する。
【００１８】
次に、層間絶縁膜２６上に、例えば膜厚５０ｎｍのストッパ膜２８を形成する。ストッパ膜２８の材料としては、例えばプラズマＣＶＤ法により形成したＳｉＮ膜、水素化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｈ膜）、水素化酸化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜）、窒化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｎ膜）等を用いる。なお、ＳｉＣ：Ｈ膜とは、ＳｉＣ膜中にＨ（水素）を存在させて成る膜である。ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜とは、ＳｉＣ膜中にＯ（酸素）とＨ（水素）とを存在させて成る膜のことである。ＳｉＣ：Ｎ膜とは、ＳｉＣ膜中にＮ（窒素）を存在させて成る膜である。ストッパ膜２８は、後述する工程においてＣＭＰ法によりタングステン膜３４等を研磨する際にストッパとして機能する。また、ストッパ膜２８は、後述する工程において層間絶縁膜３８等に溝４６を形成する際に、エッチングストッパとしても機能する。
【００１９】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ソース／ドレイン拡散層２２に達するコンタクトホール３０を形成する（図１（ｂ）参照）。
【００２０】
次に、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜より成る密着層３２を形成する。密着層３２は、後述する導体プラグの下地に対する密着性を確保するためのものである。
【００２１】
次に、全面に、例えばＣＶＤ法により、例えば膜厚１μｍのタングステン膜３４を形成する。
【００２２】
次に、例えばＣＭＰ法により、ストッパ膜２８の表面が露出するまで、密着層３２及びタングステン膜３４を研磨する。こうして、コンタクトホール内に、タングステンより成る導体プラグ３４が埋め込まれる（図１（ｃ）参照）。
【００２３】
次に、全面に、気相成長法、より具体的にはプラズマＣＶＤ法により、水素化酸化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜）より成る絶縁膜３６を形成する。ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜とは、上述したように、ＳｉＣ膜中にＯ（酸素）とＨ（水素）とを存在させて成る膜のことである。ＳｉＣ膜は電気的には半導体であるが、ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜は電気的には絶縁体である。絶縁膜３６は、緻密性が高い絶縁膜である。絶縁膜３６の密度は、後述する多孔質の絶縁膜３８の密度より高い。絶縁膜３６は、水分等の拡散を防止するバリア膜として機能するものである。絶縁膜３６により、多孔質の絶縁膜３８に水分等が達するのを防止することができ、多孔質の絶縁膜３８の比誘電率が上昇するのを防止することが可能となる。
【００２４】
ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜３６は、例えば以下のようにして形成することができる。
【００２５】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に、半導体基板１０を導入する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００２６】
次に、基板温度を３００〜４００℃に加熱する。
【００２７】
次に、アルキル基を有するシロキサンモノマを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、不活性ガスをキャリアとして、反応性ガスをチャンバ内に導入する。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生し、ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜３６が形成される。
【００２８】
こうして、ＳｉＣ：Ｏ：Ｈより成る絶縁膜３６が形成される。
【００２９】
次に、図２（ａ）に示すように、全面に、多孔質の層間絶縁膜（第１の絶縁膜）３８を形成する。多孔質の層間絶縁膜３８の膜厚は、例えば膜厚１６０ｎｍとする。多孔質の層間絶縁膜３８は、例えば以下のようにして形成することができる。
【００３０】
まず、クラスタ状の珪素化合物（シリカ）を含む絶縁膜材料（シリカクラスタ前駆体）を用意する。
【００３１】
クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、テトラエトキシシラン２０．８ｇ（０．１ｍｏｌ）、メチルトリエトキシシラン１７．８ｇ（０．１ｍｏｌ）、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２３．６ｇ（０．１ｍｏｌ）、及び、メチルイソブチルケトン３９．６ｇを、２００ｍｌの反応容器内に入れ、１％のテトラブチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液１６．２ｇを１０分間で滴下する。滴下終了後、熟成反応を２時間行う。次に、硫酸マグネシウム５ｇを添加し、過剰の水分を除去する。次に、ロータリーエバポレータを用い、熟成反応の際に生成されたエタノールを、反応溶液が５０ｍｌになるまで除去する。こうして得られた反応溶液に、メチルイソブチルケトンを２０ｍｌ添加すると、クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料（シリカクラスタ前駆体）が形成される。
【００３２】
このような絶縁膜材料としては、例えば、触媒化成工業株式会社製のナノクラスタリングシリカ（ＮＣＳ）（型番：セラメートＮＣＳ）を用いることができる。かかる絶縁膜材料は、４級アルキルアミンを触媒として用いて、クラスタ状のシリカが形成されている。
【００３３】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、絶縁膜材料を塗布する。塗布条件は、例えば、３０００回転／分、３０秒とする。これにより、半導体基板１０上に層間絶縁膜３８が形成される。
【００３４】
次に、熱処理（ソフトベーク）を行う。熱処理を行う際には、例えばホットプレートを用いる。熱処理温度は、例えば２００℃とする。熱処理時間は、例えば１５０秒とする。これにより、絶縁膜材料中の溶媒が蒸発し、多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料を用いて層間絶縁膜３８を形成するため、空孔が非常に小さい多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。具体的には、空孔の直径は、例えば２ｎｍ以下となる。また、クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料を用いて層間絶縁膜３８を形成するため、空孔の分布が非常に均一となる。クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料を用いて層間絶縁膜３８を形成すれば、極めて良質な多孔質の層間絶縁膜３８を形成することが可能となる。なお、空孔のサイズは、例えば、Ｘ線小角散乱法により測定することができる。
【００３５】
層間絶縁膜３８に対して熱処理（ソフトベーク）を行う際には、層間絶縁膜３８における架橋率Ｘが１０％以上となるように、熱処理を行うことが望ましい。即ち、層間絶縁膜３８に対して熱処理を行うと、層間絶縁膜３８において架橋反応が進行していく。図１６は、層間絶縁膜における架橋反応を示す概念図である。図１６に示すように、層間絶縁膜３８中のシラノール基８０が脱水縮合され、主骨格であるシロキサン結合８２が形成されていく。図１６（ａ）は、シラノール基が脱水縮合される前の状態を示している。図１６（ａ）において点線で囲んだ部分は脱水縮合の際に脱離する水素及び酸素を示している。図１６（ｂ）は、シラノール基が脱水縮合した際の状態を示している。層間絶縁膜３８における架橋結合には、二次元的な架橋結合と三次元的な架橋結合とがあり、いずれもシラノール基の脱水縮合により形成される。層間絶縁膜３８に対して熱処理を行うと、まず、二次元的な架橋が進行していき、二次元的な架橋がある程度進行した段階で、二次元的な架橋結合どうしが架橋して、三次元的な架橋結合が形成されていく。層間絶縁膜３８における架橋率Ｘは、フーリエ変換赤外分光光度計により得られる赤外吸収スペクトルにより、以下のようにして求めることができる。フーリエ変換赤外分光光度計としては、例えば日本電子株式会社製のフーリエ変換赤外分光光度計（型番：ＪＩＲ−１００）等を用いることができる。赤外吸収スペクトルにおいては、三次元的なシロキサン結合に対応するスペクトル成分は１０５０ｃｍ−１付近に現れ、二次元的なシロキサン結合に対応するスペクトル成分は１１４０ｃｍ−１付近に現れる。三次元的なシロキサン結合に対応するスペクトル成分のピーク強度をＡ、二次元的なシロキサン結合に対応するスペクトル成分のピーク強度をＢとすると、層間絶縁膜３８における架橋率Ｘは、
Ｘ＝Ａ／（Ａ＋Ｂ）
により求められる。
【００３６】
層間絶縁膜３８における架橋率Ｘが１０％〜９０％となるように熱処理（ソフトベーク）を行うのは、以下のような理由によるものである。即ち、層間絶縁膜３８における架橋率Ｘが１０％未満となるように熱処理を行った場合には、層間絶縁膜３８中に大量の溶媒が残存した状態となってしまう。層間絶縁膜３８中に溶剤が大量に残存していると、層間絶縁膜３８の下に存在している絶縁膜３６等が溶媒により溶解されてしまう虞がある。このため、層間絶縁膜３８における架橋率Ｘが１０％未満の場合には、十分な信頼性を確保することが困難である。一方、熱処理（ソフトベーク）のみによって架橋率Ｘを９０％より大きくすることは、事実上困難である。架橋率Ｘが９０％以上になるように熱処理した場合には、層間絶縁膜３８に過度のダメージが加わる虞がある。このような理由により、層間絶縁膜３８における架橋率Ｘが１０％〜９０％以上となるように、熱処理（ソフトベーク）を行うことが望ましい。
【００３７】
こうして、多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。
【００３８】
なお、ここでは、クラスタ状の化合物として珪素化合物を含む絶縁膜材料を塗布する場合を例に説明したが、クラスタ状の化合物は珪素化合物に限定されるものではない。他のあらゆる材料より成るクラスタ状の化合物を含む絶縁膜材料を塗布してもよい。
【００３９】
また、多孔質の層間絶縁膜３８の材料や形成方法等は、上記に限定されるものではない。
【００４０】
例えば、以下に示すように、多孔質シリカより成る層間絶縁膜（多孔質シリカ膜）３８を形成してもよい。
【００４１】
まず、多孔質の層間絶縁膜３８を形成するための絶縁膜材料を用意する。具体的には、例えば、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、メチルトリアルコキシシラン、エチルトリアルコキシシラン、プロピルトリアルコキシシラン、フェニルトリアルコキシシラン、ビニルトリアルコキシシラン、アリルトリアルコキシシラン、グリシジルトリアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシラン、ジエチルジアルコキシシラン、ジプロピルジアルコキシシラン、ジフェニルジアルコキシシラン、ジビニルジアルコキシシラン、ジアリルジアルコキシシラン、ジグリシジルジアルコキシシラン、フェニルメチルジアルコキシシラン、フェニルエチルジアルコキシシラン、フェニルプロピルトリアルコキシシラン、フェニルビニルジアルコキシシラン、フェニルアリルジアルコキシシラン、フェニルグリシジルジアルコキシシラン、メチルビニルジアルコキシシラン、エチルビニルジアルコキシシラン、プロピルビニルジアルコキシシラン等を原料として用いて加水分解反応や縮重合反応を起こさせて成るポリマに、熱分解性化合物を添加して成る、液状の絶縁膜材料を用意する。熱分解性化合物としては、例えばアクリル樹脂等を用いる。
【００４２】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、絶縁膜材料を塗布する。塗布条件は、例えば３０００回転／分、３０秒とする。これにより、絶縁膜材料より成る層間絶縁膜３８が形成される。
【００４３】
次に、熱処理（ソフトベーク）を行う。熱処理を行う際には、例えばホットプレートを用いる。これにより、熱分解性化合物が熱分解され、層間絶縁膜３８中に空孔（細孔）が形成される。空孔の直径は、例えば１０〜２０ｎｍ程度となる。熱処理温度は、２００〜３５０℃に設定する。熱処理温度を２００〜３５０℃に設定するのは、以下のような理由によるものである。熱処理温度を２００℃より低く設定した場合には、熱分解性化合物が十分に熱分解されず、空孔が十分に形成されないこととなる。また、熱処理温度を２００℃より低く設定した場合には、熱分解性化合物が熱分解される速度が極めて遅く、空孔を形成するのに長時間を要してしまうこととなる。一方、熱処理温度を３５０℃より高く設定した場合には、絶縁膜材料の硬化が急速に進行してしまい、空孔の形成が阻害されてしまうこととなる。このような理由により、熱処理温度は、２００〜３５０℃に設定することが好ましい。ここでは、熱処理温度を例えば２００℃とする。
【００４４】
こうして、多孔質シリカより成る層間絶縁膜（多孔質シリカ膜）３８が形成される。
【００４５】
このように、熱分解性化合物を含む絶縁膜材料を塗布した後、熱処理を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜（多孔質シリカ膜）３８を形成してもよい。
【００４６】
また、以下に示すように、気相成長法により、多孔質の層間絶縁膜（Carbon Doped SiO2膜）３８を形成してもよい。
【００４７】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に、半導体基板１０を導入する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００４８】
次に、基板温度を例えば３００〜４００℃に設定する。
【００４９】
次に、アルキル基を有するシロキサンモノマを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、キャリアガスを用いて、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的速く設定すれば、多孔質の層間絶縁膜３８を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、多孔質の層間絶縁膜３８を形成することが可能である。反応性ガスとしては、例えば、ヘキサメチルジシロキサンを用いる。反応性ガスの供給量は、例えば３ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、ＣＯ２を用いる。キャリアガスの流量は、例えば６０００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（５００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（５００Ｗ）とする。こうして、カーボンを含むシリコン酸化膜より成る多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。
【００５０】
このように、気相成長法により、多孔質の層間絶縁膜（Carbon Doped SiO2膜）３８を形成してもよい。
【００５１】
また、以下に示すように、熱分解性の原子団（熱分解性化合物）又は酸化分解性の原子団（酸化分解性化合物）を含む原料を用いて、熱分解性又は酸化分解性の原子団をプラズマにより分解させながら、気相成長法により多孔質の層間絶縁膜（Porous Carbon Doped SiO2膜）３８を形成してもよい。
【００５２】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を導入する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００５３】
次に、基板温度を例えば２５０〜３５０℃に設定する。
【００５４】
次に、アルキル基を有するシロキサンモノマを気化装置により気化し、第１の反応性ガスを生成する。また、フェニル基を有するシラン化合物を気化装置により気化し、第２の反応性ガスを生成する。なお、フェニル基は、加熱した状態で酸化反応を起こさせると分解する原子団（熱分解性及び酸化分解性原子団）である。そして、ＣＯ２ガスをキャリアガスとして用いて、これらの反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、ＣＯ２ガスがプラズマ（酸素プラズマ）となり、フェニル基が分解される。フェニル基を分解しながら、層間絶縁膜３８を堆積するため、多孔質の層間絶縁膜３８が形成されることとなる。成膜条件は、例えば以下のように設定する。第１の反応性ガスとしては、より具体的には、例えばヘキサメチルジシロキサンを用いる。第１の反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。第２の反応性ガスとしては、より具体的には、例えばジフェニルメチルシランを用いる。第２の反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスの流量は、例えば３０００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（３００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（３００Ｗ）とする。こうして、カーボンを含むシリコン酸化膜より成る多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。
【００５５】
なお、ここでは、熱を加えながら酸化を行うと分解する熱分解性及び酸化分解性の原子団を含む材料を用いる場合を例に説明したが、酸化を行うことなく熱分解し得る熱分解性の原子団を含む原料、又は、熱を加えることなく酸化分解し得る酸化分解性の原子団を含む原料を用いて、気相成長法により多孔質の層間絶縁膜３８を形成してもよい。
【００５６】
このように、熱分解性又は酸化分解性の原子団（熱分解性化合物、酸化分解性化合物）を含む原料を用い、熱分解性又は酸化分解性の原子団をプラズマを用いて分解させながら、気相成長法により、多孔質の層間絶縁膜（Porous Carbon Doped SiO2膜）３８を形成してもよい。
【００５７】
また、以下に示すように、熱分解性の有機化合物を含む絶縁膜材料を塗布した後、熱分解性の原子団を熱分解することにより、多孔質の層間絶縁膜（有機多孔質膜）３８を形成してもよい。
【００５８】
まず、熱分解性有機化合物を含むポリアリールエーテルポリマを溶媒により希釈することにより、絶縁膜材料を形成する。熱分解性有機化合物としては、例えば２００〜３００℃で熱分解する有機化合物を用いる。このような有機化合物としては、例えばアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリルオリゴマ、エチレンオリゴマ、プロピレンオリゴマ等を用いる。溶媒としては、例えばシクロヘキサノンを用いる。
【００５９】
次に、半導体基板１０上の全面に、スピンコート法により、絶縁膜材料を塗布する。これにより、半導体基板１０上に絶縁膜材料より成る層間絶縁膜３８が形成される。
【００６０】
次に、ホットプレートを用いて熱処理を行う。熱処理温度は、例えば１００〜４００℃とする。これにより、層間絶縁膜３８中の溶媒が蒸発し、乾燥した層間絶縁膜３８が形成される。
【００６１】
次に、キュア装置内に半導体基板１０を導入し、熱処理を行う。熱処理温度は、例えば３００〜４００℃とする。これにより、熱分解性の有機化合物が熱分解し、層間絶縁膜３８中に空孔が形成される。こうして、多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。
【００６２】
このように、熱分解性の有機化合物を含む絶縁膜材料を塗布した後、熱分解性の有機化合物を熱分解することにより、多孔質の層間絶縁膜（有機多孔質膜）３８を形成してもよい。
【００６３】
次に、図２（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜３８が形成された半導体基板１０上の全面に、緻密性の高い絶縁膜（第２の絶縁膜）４０を形成する。例えば、気相成長法、より具体的にはプラズマＣＶＤ法により、シリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成する。絶縁膜４０は、多孔質の層間絶縁膜３８より密度の高い膜である。絶縁膜４０は、後述する工程において電子線等を照射しながら多孔質の層間絶縁膜３８を硬化（キュア）させる際に、多孔質の層間絶縁膜３８が電子線等により大きなダメージを受けるのを防止しつつ、多孔質の層間絶縁膜３８に適度な量の電子線等が到達するようにするためのものである。
【００６４】
なお、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、電子線を照射する際の加速電圧を低く設定することにより、電子線によるダメージを抑制することも考えられる。しかし、多孔質の層間絶縁膜３８に直接電子線を照射すると、多孔質絶縁膜３８の表面に凹凸が生じてしまう場合がある。また、加速電圧を低く設定すると、電子線を安定して均一に照射することができないため、層間絶縁膜３８を均一に硬化させることができない。従って、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、電子線を照射する際の加速電圧を低く設定することにより、良質な層間絶縁膜３８を形成することは、非常に困難である。
【００６５】
絶縁膜３８の密度は、１〜３ｇ／ｃｍ３とすることが望ましい。絶縁膜４０の密度を１〜３ｇ／ｃｍ３とするのは、以下のような理由によるものである。絶縁膜４０の密度を１ｇ／ｃｍ３より小さく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０を容易に透過してしまい、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わってしまう。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮し、比誘電率の増大を招いてしまう。一方、絶縁膜４０の密度を３ｇ／ｃｍ３より大きく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０により遮断されてしまい、多孔質の層間絶縁膜３８を十分に硬化させることが困難となる。このような理由により、絶縁膜４０の密度は１〜３ｇ／ｃｍ３に設定することが望ましい。但し、絶縁膜４０の密度を２．５ｇ／ｃｍ３より大きく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０によりかなり遮断され、電子線等が多孔質の絶縁膜３８に十分に到達し得ない場合がある。従って、絶縁膜４０の密度を１〜２．５ｇ／ｃｍ３に設定することが更に望ましい。
【００６６】
また、絶縁膜４０の膜厚は、例えば５〜７０ｎｍとすることが望ましい。絶縁膜４０の膜厚を５〜７０ｎｍに設定するのは、以下のような理由によるものである。絶縁膜４０の膜厚を５ｎｍより小さく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０を容易に透過してしまい、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わってしまう。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮し、これらにより比誘電率の増大を招いてしまう。一方、絶縁膜４０の膜厚を７０ｎｍより大きく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０により遮断されてしまい、多孔質の層間絶縁膜３８を十分に硬化させることが困難となる。このため、絶縁膜４０の膜厚は、５〜７０ｎｍに設定することが望ましい。但し、絶縁膜４０の膜厚を５０ｎｍより大きく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０にかなり遮断され、電子線等が多孔質の絶縁膜３８に十分に到達し得ない場合がある。また、絶縁膜４０の膜厚を１０ｎｍより小さく設定した場合には、後述する電子線等を照射する工程において電子線等が絶縁膜４０を比較的容易に透過してしまい、多孔質の層間絶縁膜３８にある程度のダメージが加わってしまう場合がある。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮し、これらにより比誘電率が増大してしまうこととなる。従って、絶縁膜４０の膜厚は、１０〜５０ｎｍ程度とすることが更に望ましい。
【００６７】
緻密性の高いシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０は、以下のようにして形成することができる。
【００６８】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を載置する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００６９】
次に、基板温度を、例えば４００℃に設定する。
【００７０】
次に、トリメチルシランを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、不活性ガスをキャリアとして、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能となる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、例えばＣＯ２を用いる。キャリアガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【００７１】
このような条件でシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成すると、絶縁膜４０の密度は例えば２ｇ／ｃｍ３程度となる。なお、ここでは、絶縁膜４０の膜厚を例えば３０ｎｍとする。こうして、緻密性の高い絶縁膜４０が、多孔質の層間絶縁膜３８上に形成される。
【００７２】
なお、緻密性の高い絶縁膜４０の材料や成膜方法は上記に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、以下に示すように、カーボンがドープされたシリコン酸化膜より成る緻密性の高い絶縁膜（Carbon Doped SiO2膜）４０を、気相成長法により形成してもよい。
【００７４】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を載置する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００７５】
次に、基板温度を例えば４００℃に設定する。
【００７６】
次に、ヘキサメチルジシロキサンを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、不活性ガスをキャリアとして、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスの流量は、例えば５００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【００７７】
このように、カーボンがドープされたシリコン酸化膜より成る緻密性の高い絶縁膜（Carbon Doped SiO2膜）４０を、気相成長法により形成してもよい。
【００７８】
また、以下に示すように、水素化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｈ膜）より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。ＳｉＣ：Ｈ膜とは、上述したように、ＳｉＣ膜中にＨ（水素）を存在させて成る膜である。
【００７９】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を載置する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００８０】
次に、基板温度を例えば４００℃に設定する。
【００８１】
次に、トリメチルシランを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、キャリアガスを用いて、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、例えば窒素を用いる。キャリアガスの流量は、例えば１０００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【００８２】
このように、ＳｉＣ：Ｈ膜より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。
【００８３】
また、以下に示すように、窒化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｎ膜）より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。ＳｉＣ：Ｎ膜とは、上述したように、ＳｉＣ膜中にＮ（窒素）を存在させて成る膜である。
【００８４】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を載置する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００８５】
次に、基板温度を例えば４００℃に設定する。
【００８６】
次に、トリメチルシランを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、キャリアガスを用いて、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、例えばアンモニアを用いる。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【００８７】
このように、ＳｉＣ：Ｎ膜より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。
【００８８】
また、以下に示すように、水素化酸化ＳｉＣ膜（ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜）より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜とは、上述したように、ＳｉＣ膜中にＯ（酸素）とＨ（水素）とを存在させて成る膜である。
【００８９】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を導入する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【００９０】
次に、基板温度を例えば４００℃に設定する。
【００９１】
次に、トリメチルシランを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、キャリアガスを用いて、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、例えばＣＯ２を用いる。キャリアガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【００９２】
このように、ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る緻密性の高い絶縁膜４０を、気相成長法により形成してもよい。
【００９３】
また、以下に示すように、有機ＳＯＧ膜を塗布することにより、緻密性の高い絶縁膜４０を形成してもよい。
【００９４】
まず、有機ＳＯＧ膜を形成するための絶縁膜材料を用意する。このような絶縁膜材料としては、例えば、テトラエトキシシランとメチルトリエトキシシランとを原料として用い、加水分解反応及び縮合反応を起こさせて成るポリマを用いる。
【００９５】
次に、全面に、スピンコート法により、絶縁膜材料を塗布する。塗布条件は、例えば３０００回転／分、３０秒とする。これにより、多孔質の層間絶縁膜３８上に絶縁膜４０が形成される。
【００９６】
次に、熱処理（ソフトベーク）を行う。熱処理を行う際には、例えばホットプレートを用いる。熱処理温度は、例えば２００℃とする。熱処理時間は、例えば１５０秒とする。
【００９７】
このように、有機ＳＯＧ膜を塗布することにより、絶縁膜４０を形成してもよい。
【００９８】
また、以下に示すように、無機ＳＯＧ膜を塗布することにより、緻密性の高い絶縁膜４０を形成してもよい。
【００９９】
まず、無機ＳＯＧ膜を形成するための絶縁膜材料を用意する。このような絶縁膜材料としては、例えば、テトラエトキシシランを原料として用い、加水分解反応及び縮合反応を起こさせて成るポリマを用いる。
【０１００】
次に、全面に、スピンコート法により、絶縁膜材料を塗布する。塗布条件は、例えば３０００回転／分、３０秒とする。これにより、多孔質の層間絶縁膜３８上に絶縁膜４０が形成される。
【０１０１】
次に、熱処理（ソフトベーク）を行う。熱処理を行う際には、例えばホットプレートを用いる。熱処理温度は、例えば２００℃とする。熱処理時間は、例えば１５０秒とする。
【０１０２】
このように、無機ＳＯＧ膜を塗布することにより、緻密性の高い絶縁膜４０を形成してもよい。
【０１０３】
次に、図２（ｃ）に示すように、多孔質の絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の絶縁膜３８に電子線を照射する。電子線の照射は、以下のようにして行う。
【０１０４】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体装置１０を載置する。
【０１０５】
次に、チャンバ内の気体を排気し、チャンバ内を真空状態にする。この際、チャンバ内の圧力を調整するため、又は、絶縁膜４０等の改質のために、チャンバ内にガスを導入してもよい。チャンバ内に導入するガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、メタンガス、又はエタンガス等を用いる。
【０１０６】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に電子線を照射する（電子線キュア）。多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射するのは、多孔質の層間絶縁膜３８に大きいエネルギーを加えることにより架橋反応を更に進行させ、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化（キュア）させるためである。上述したように、多孔質の層間絶縁膜３８にダメージが加わると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が過度に収縮し、これらにより比誘電率の上昇を招いてしまう。このため、本実施形態では、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に電子線を照射する。
【０１０７】
図１７は、多孔質の層間絶縁膜における空孔のサイズを示す概念図である。多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射する前の段階、即ち、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が不十分な段階では、図１７（ａ）に示すように、空孔８４のサイズにはある程度のバラツキがある。多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射する前の段階において空孔８４のサイズにある程度のバラツキがあるのは、多孔質の層間絶縁膜３８のうちの架橋反応が十分に進行していない部分において、空孔８４のサイズが大きくなりきっていないためである。多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射すると、上述したように多孔質の層間絶縁膜３８において架橋反応が更に進行するため、かかる架橋反応に伴って多孔質の層間絶縁膜３８中から水分が脱離する。多孔質の層間絶縁膜３８からの水分の離脱に伴い、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔８４のサイズは大きくなる。多孔質の層間絶縁膜３８に適度に電子線を照射すれば、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が十分に進行するため、空孔８４のサイズがいずれも十分に大きくなり、図１７（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなる。多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなれば、多孔質の層間絶縁膜３８に埋め込まれる配線間の寄生容量のバラツキが小さくなり、また、多孔質の層間絶縁膜３８等に意図しないストレスが加わるのを防止することができる。
【０１０８】
多孔質の層間絶縁膜３８に絶縁膜４０を介して電子線を照射する際には、熱処理を行いながら、電子線を照射することが好ましい。熱処理温度は、例えば２００〜５００℃とする。熱処理を行いながら電子線を照射すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化（キュア）が促進され、多孔質の層間絶縁膜３８の機械的強度を向上させることができるためである。
【０１０９】
電子線を照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定するのは、５００℃を超える温度で熱処理を行いながら電子線を照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜３８等に大きなダメージが加わってしまう虞があるためである。電子線を照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わるのを防止しつつ、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることが可能となる。電子線を照射する際の熱処理温度を２００℃以上とするのは、熱処理温度を低く設定すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化に長時間を要するためである。電子線を照射する際の熱処理温度を２００℃以上に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を短時間で硬化させることが可能となる。
【０１１０】
なお、電子線を照射する際の熱処理温度は、２００〜５００℃に限定されるものではない。２００℃未満で熱処理を行いながら電子線を照射した行った場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能である。但し、短時間で多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させる観点からは、電子線を照射する際の熱処理温度を２００℃以上に設定することが好ましい。
【０１１１】
また、多孔質の層間絶縁膜３８にダメージが加わるのを防止する観点からは、電子線を照射する際に敢えて熱処理を行わない方が好ましい。一方、熱処理を行うことなく、即ち、基板を加熱せずに、電子線を照射した場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能であり、ある程度の機械的強度を得ることも可能である。従って、基板を加熱せずに、多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させるようにしてもよい。
【０１１２】
電子線を照射する際の加速電圧は、例えば１０ｋｅＶ〜２０ｋｅＶとする。加速電圧を１０ｋｅＶより小さくした場合には、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化（キュア）するために長時間を要してしまうことになる。一方、加速電圧を２０ｋｅＶより大きく設定した場合には、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わる。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮し、これらにより比誘電率が増大する可能性がある。従って、電子線を照射する際における加速電圧は、１０ｋｅＶ〜２０ｋｅＶ程度とすることが好ましい。
【０１１３】
なお、電子線を照射する際における加速電圧は、１０ｋｅＶ〜２０ｋｅＶに限定されるものではない。多孔質の層間絶縁膜３８を硬化する際にある程度の時間を要してもよい場合には、加速電圧を１０ｋｅＶより小さく設定してもよい。また、多孔質の層間絶縁膜３８上に形成する緻密性の高い絶縁膜４０の膜厚を薄めに設定すれば、加速電圧が比較的低い場合であっても、電子線を十分に多孔質の層間絶縁膜３８中に導入することが可能である。また、加速電圧を２０ｋｅＶより大きく設定した場合であっても、電子線の照射時間を短めに設定すれば、多孔質の層間絶縁膜３８に過剰なダメージが加わるのを防止することが可能である。従って、加速電圧を２０ｋｅＶより大きく設定した場合であっても、電子線の照射時間を短めに設定すれば、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性の増大を防止し、また、多孔質の層間絶縁膜３８の収縮を防止することが可能である。また、多孔質の層間絶縁膜３８上に形成する緻密性の高い絶縁膜４０の膜厚を厚めに設定すれば、加速電圧が比較的高い場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８に過剰なダメージが加わるのを防止することが可能である。従って、多孔質の層間絶縁膜３８上に形成する緻密性の高い絶縁膜４０の膜厚を厚めに設定すれば、加速電圧が比較的高い場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性の増大を防止し、また、多孔質の層間絶縁膜３８の収縮を防止することが可能である。
【０１１４】
こうして、比誘電率が低く、しかも機械的強度の高い、多孔質の層間絶縁膜３８が形成される。
【０１１５】
なお、ここでは、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射する場合を例に説明したが、以下に示すように、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射するようにしてもよい。
【０１１６】
まず、紫外線ランプが設けられたチャンバ内に、半導体基板１０を載置する。紫外線ランプとしては、例えば高圧水銀ランプを用いる。なお、紫外線ランプは、高圧水銀ランプに限定されるものではなく、キセノンエキシマランプ、低圧水銀ランプ等、他のあらゆる紫外線ランプを適宜用いてもよい。
【０１１７】
次に、チャンバ内の気体を排気し、チャンバ内を真空状態にする。この際、チャンバ内の圧力を調整するため、又は、絶縁膜４０等の改質のために、チャンバ内にガスを導入してもよい。チャンバ内に導入するガスとしては、例えば、窒素ガスや不活性ガス等を用いる。不活性ガスとしては、例えばアルゴンガスを用いる。
【０１１８】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する（紫外線キュア）。多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射した場合にも、多孔質の層間絶縁膜３８に大きいエネルギーが加わるため、多孔質の層間絶縁膜３８において架橋反応が進行し、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化（キュア）させることができる。多孔質の層間絶縁膜３８に単に紫外線を照射すると、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わる。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮するため、比誘電率の上昇を招いてしまう場合がある。多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わるのを防止するため、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する。
【０１１９】
多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射する前の段階、即ち、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が不十分な段階では、図１７（ａ）を用いて上述したように、空孔８４のサイズにはある程度のバラツキがある。多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射する前の段階において空孔８４のサイズにある程度のバラツキがあるのは、多孔質の層間絶縁膜３８のうちの架橋反応が十分に進行していない部分において、空孔８４のサイズが大きくなりきっていないためである。多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射すると、上述したように多孔質の層間絶縁膜３８において架橋反応が更に進行するため、かかる架橋反応に伴って多孔質の層間絶縁膜３８中から水分が脱離する。多孔質の層間絶縁膜３８からの水分の離脱に伴い、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔８４のサイズは大きくなる。多孔質の層間絶縁膜３８に適度に紫外線を照射すれば、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が十分に進行するため、空孔８４のサイズがいずれも十分に大きくなり、図１７（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなる。多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなれば、多孔質の層間絶縁膜３８に埋め込まれる配線間の寄生容量のバラツキが小さくなり、また、多孔質の層間絶縁膜３８等に意図しないストレスが加わるのを防止することができる。
【０１２０】
なお、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、紫外線の照射時間等を短く設定することにより、紫外線によるダメージを抑制することも考えられる。しかし、多孔質の層間絶縁膜３８の表面が露出している状態で紫外線を照射すると、チャンバ内に存在する微量酸素がオゾンに変化してしまう。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の表面の疎水性の有機基がオゾンにより酸化分解され、多孔質の層間絶縁膜３８が水分を吸収しやすくなってしまう。多孔質の層間絶縁膜３８が水分を吸収すると、多孔質の層間絶縁膜３８の比誘電率が上昇してしまうこととなる。従って、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、紫外線の照射時間等を短く設定することにより、良質な層間絶縁膜３８を形成することは、極めて困難である。
【０１２１】
絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射する際には、熱処理を行いながら、紫外線を照射することが好ましい。熱処理温度は、例えば２００〜５００℃とする。熱処理を行いながら紫外線を照射すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化（キュア）が促進され、多孔質の層間絶縁膜３８の機械的強度を向上させることができるためである。
【０１２２】
紫外線を照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定するのは、５００℃を超える温度で熱処理を行いながら紫外線を照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜３８等に大きなダメージが加わってしまう虞があるためである。紫外線を照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わるのを防止しつつ、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることが可能となる。紫外線を照射する際の熱処理温度を２００℃以上とするのは、熱処理温度を低く設定すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化に長時間を要するためである。紫外線を照射する際の熱処理温度を２００℃以上に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を短時間で硬化させることが可能となる。
【０１２３】
なお、紫外線を照射する際の熱処理温度は、２００〜５００℃に限定されるものではない。２００℃未満で熱処理を行った場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能である。但し、短時間で多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させる観点からは、熱処理温度を２００℃以上に設定することが好ましい。
【０１２４】
また、熱処理を行うことなく、即ち、半導体基板を加熱することなく、紫外線を照射した場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能であり、ある程度の機械的強度を得ることも可能である。一方、多孔質の層間絶縁膜３８にダメージが加わるのを防止する観点からは、紫外線を照射する際に敢えて熱処理を行わない方が好ましい。従って、熱処理を行うことなく、即ち、基板を加熱することなく、多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させるようにしてもよい。
【０１２５】
このように、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８に紫外線を照射するようにしてもよい。
【０１２６】
なお、ここでは、真空状態で紫外線を照射する場合を例に説明したが、紫外線を照射する際における圧力は真空に限定されるものではない。例えば、常圧で紫外線を照射するようにしてもよい。
【０１２７】
また、上記では、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８に電子線や紫外線を照射する場合を例に説明したが、以下に示すように、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射するようにしてもよい。
【０１２８】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を載置する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置や、高密度プラズマＣＶＤ装置等を用いる。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、アンモニア、ヘリウムガス、二酸化炭素等を用いる。酸素ガス又は水素ガスを反応性ガスとして用いることが好ましい。
【０１２９】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する（プラズマキュア）。多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射した場合にも、多孔質の層間絶縁膜３８に大きいエネルギーが加わるため、多孔質の層間絶縁膜３８において架橋反応が進行し、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化（キュア）させることができる。多孔質の層間絶縁膜３８に単にプラズマを照射すると、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わる。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の吸湿性が増大し、また、多孔質の層間絶縁膜３８が収縮し、これらにより比誘電率の上昇を招いてしまうこととなる。多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わるのを防止するため、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する。
【０１３０】
多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射する前の段階、即ち、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が不十分な段階では、図１７（ａ）を用いて上述したように、空孔８４のサイズにはある程度のバラツキがある。多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射する前の段階において空孔８４のサイズにある程度のバラツキがあるのは、多孔質の層間絶縁膜３８のうちの架橋反応が十分に進行していない部分において、空孔８４のサイズが大きくなりきっていないためである。多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射すると、上述したように多孔質の層間絶縁膜３８において架橋反応が更に進行するため、かかる架橋反応に伴って多孔質の層間絶縁膜３８中から水分が脱離する。多孔質の層間絶縁膜３８からの水分の離脱に伴い、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔８４のサイズは大きくなる。多孔質の層間絶縁膜３８に適度にプラズマを照射すれば、多孔質の層間絶縁膜３８における架橋反応が十分に進行するため、空孔８４のサイズがいずれも十分に大きくなり、図１７（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなる。多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズのバラツキが極めて小さくなれば、多孔質の層間絶縁膜３８に埋め込まれる配線間の寄生容量のバラツキが小さくなり、また、多孔質の層間絶縁膜３８等に意図しないストレスが加わるのを防止することができる。
【０１３１】
なお、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、プラズマのパワーを小さく設定することにより、ダメージを抑制することも考えられる。しかし、パワーを小さく設定した場合には、プラズマを安定して均一に照射することは困難である。また、多孔質の層間絶縁膜３８の表面がプラズマにより活性化されてしまうため、半導体基板１０をチャンバ内から出した際に、多孔質の層間絶縁膜３８の表面が空気中の水分と反応してしまう。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８の比誘電率が上昇してしまうこととなる。従って、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成することなく、プラズマのパワーを小さく設定することにより、良質な層間絶縁膜３８を形成することは、極めて困難である。
【０１３２】
プラズマを照射する際におけるプラズマの照射エネルギー、即ち、絶縁膜４０に入射されるイオンの入射エネルギーは、１〜１００ｅＶとすることが好ましい。プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲に設定するのは、以下のような理由によるものである。
【０１３３】
プラズマの照射エネルギーを１ｅＶより小さく設定した場合には、層間絶縁膜３８における架橋反応があまり進行しない。そうすると、多孔質の層間絶縁膜３８における空孔のサイズは、図１７（ａ）に示すように、不均一なままとなってしまう。
【０１３４】
図１８は、プラズマの照射エネルギーと多孔質の層間絶縁膜の下地に対する引っ張り強度との関係を示すグラフである。横軸はプラズマの照射エネルギーを示しており、縦軸は下地に対する多孔質の層間絶縁膜の引っ張り強度との関係を示すグラフである。図から分かるように、プラズマの照射エネルギーが１ｅＶより小さい場合には、多孔質の層間絶縁膜３８の下地に対する引っ張り強度が十分に得られない。プラズマの照射エネルギーを１ｅＶより小さく設定すると、多孔質の層間絶縁膜３８の下地に対する引っ張り強度が十分に得られないのは、多孔質の層間絶縁膜３８が十分に硬化し得ないためと考えられる。
【０１３５】
図１９は、プラズマの照射エネルギーと多孔質の層間絶縁膜の比誘電率との関係を示すグラフである。横軸はプラズマの照射エネルギーを示しており、縦軸は多孔質の層間絶縁膜の比誘電率を示している。図１８から分かるように、プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きくなると、多孔質の層間絶縁膜３８の比誘電率は大きくなってしまう。プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きくなると多孔質の層間絶縁膜３８の比誘電率が大きくなってしまうのは、プラズマの照射エネルギーが大きすぎると、多孔質の層間絶縁膜３８が過度に収縮してしまうためと考えられる。
【０１３６】
このような理由により、プラズマを照射する際におけるプラズマの照射エネルギーは、１〜１００ｅＶに設定することが望ましい。
【０１３７】
多孔質の層間絶縁膜３８に絶縁膜４０を介してプラズマを照射する際には、熱処理を行いながら、プラズマを照射することが好ましい。熱処理温度は、例えば２００〜５００℃とする。熱処理を行いながらプラズマを照射すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化（キュア）が促進され、多孔質の層間絶縁膜３８の機械的強度を向上させることができるためである。
【０１３８】
プラズマを照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定するのは、５００℃を超える温度で熱処理を行いながら紫外線を照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜３８等に大きなダメージが加わってしまう虞があるためである。プラズマを照射する際の熱処理温度を５００℃以下に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８に大きなダメージが加わるのを防止しつつ、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることが可能となる。プラズマを照射する際の熱処理温度を２００℃以上とするのは、熱処理温度を低く設定すると、多孔質の層間絶縁膜３８の硬化に長時間を要するためである。プラズマを照射する際の熱処理温度を２００℃以上に設定することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を短時間で硬化させることが可能となる。
【０１３９】
なお、プラズマを照射する際の熱処理温度は、２００〜５００℃に限定されるものではない。２００℃未満で熱処理を行った場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能である。但し、短時間で多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させる観点からは、熱処理温度を２００℃以上に設定することが好ましい。
【０１４０】
また、熱処理を行うことなく、即ち、基板を加熱することなく、プラズマを照射した場合であっても、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させることは可能であり、ある程度の機械的強度を得ることも可能である。一方、多孔質の層間絶縁膜３８にダメージが加わるのを防止する観点からは、プラズマを照射する際に敢えて熱処理を行わない方が好ましい。従って、熱処理を行うことなく、即ち、基板を加熱することなく、多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射することにより、多孔質の層間絶縁膜３８を硬化させるようにしてもよい。
【０１４１】
このように、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の層間絶縁膜３８にプラズマを照射するようにしてもよい。
【０１４２】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜４２を形成する。
【０１４３】
次に、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜４２に開口部４４を形成する（図３（ａ）参照）。開口部４４は、第１層目の配線（第１金属配線層）５０を形成するためのものである。例えば、配線幅が１００ｎｍ、配線間隔が１００ｎｍとなるように、開口部４４をフォトレジスト膜４２に形成する。
【０１４４】
次に、フォトレジスト膜４２をマスクとして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６をエッチングする。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いてエッチングを行う。この際、ストッパ膜３８が、エッチングストッパとして機能する。こうして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線を埋め込むための溝（トレンチ）４６が形成される。導体プラグ３４の上面は、溝内４６に露出した状態となる。この後、フォトレジスト膜４２を剥離する。
【０１４５】
次に、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＴａＮより成るバリア膜（図示せず）を形成する。バリア膜は、後述する配線中のＣｕが絶縁膜中に拡散するのを防止するためのものである。次に、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＣｕより成るシード膜（図示せず）を形成する。シード膜は、電気めっき法によりＣｕより成る配線を形成する際に、電極として機能するものである。こうして、バリア膜とシード膜とから成る積層膜４８が形成される。
【０１４６】
次に、例えば電気めっき法により、膜厚６００ｎｍのＣｕ膜５０を形成する。
【０１４７】
次に、ＣＭＰ法により、絶縁膜の表面が露出するまで、Ｃｕ膜５０及び積層膜４８を研磨する。こうして、溝内にＣｕより成る配線５０が埋め込まれる。このような配線５０の製造プロセスは、シングルダマシン法と称される。
【０１４８】
次に、全面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５２を形成する。絶縁膜５２は、水分の拡散を防止するバリア膜として機能するものである。絶縁膜５２により、多孔質の層間絶縁膜３８に水分が達するのが防止される。ＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５２は、例えば以下のようにして形成することができる。
【０１４９】
まず、プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に半導体基板１０を導入する。プラズマＣＶＤ装置としては、例えば平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いる。
【０１５０】
次に、基板温度を例えば４００℃に設定する。
【０１５１】
次に、トリメチルシランを気化装置により気化し、反応性ガスを生成する。そして、キャリアガスを用いて、反応性ガスをチャンバ内に導入する。この際、平板電極間に高周波電力を印加すると、反応性ガスのプラズマが発生する。この際、堆積レートを比較的遅く設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することができる。具体的には、例えば、以下のように成膜条件を設定すれば、緻密性の高い絶縁膜４０を形成することが可能である。反応性ガスの供給量は、例えば１ｍｇ／ｍｉｎとする。キャリアガスとしては、例えばＣＯ２を用いる。キャリアガスの流量は、例えば１００ｓｃｃｍとする。平板電極間に印加する高周波電力は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）及び１００ｋＨｚ（２００Ｗ）とする。平板電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させる時間は、例えば５秒間とする。
【０１５２】
こうして、バリア膜として機能する絶縁膜５２が形成される（図３（ｂ）参照）。
【０１５３】
次に、図４（ａ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜５４を形成する。多孔質の層間絶縁膜５４の形成方法は、例えば、上述した多孔質の層間絶縁膜３８の形成方法と同様とする。多孔質の層間絶縁膜５４の膜厚は、例えば１８０ｎｍとする。
【０１５４】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上の全面に、緻密性の高い絶縁膜５６を形成する。緻密性の高い絶縁膜５６の形成方法は、例えば上述した緻密性の高い絶縁膜４０の形成方法と同様とする。緻密性の高い絶縁膜５６の材料としては、例えばＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜を用いる。絶縁膜５６の膜厚は、例えば３０ｎｍとする。
【０１５５】
次に、図４（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に電子線を照射する。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に電子線を照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に電子線を照射する際の上述した条件と同様とする。
【０１５６】
なお、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射してもよい。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する際の上述した条件と同様とする。
【０１５７】
また、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射してもよい。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の上述した条件と同様とする。
【０１５８】
こうして、比誘電率が低く、しかも機械的強度の高い、多孔質の層間絶縁膜５４が形成される。
【０１５９】
次に、図５（ａ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜５８を形成する。多孔質の層間絶縁膜５８の形成方法は、例えば、上述した多孔質の層間絶縁膜３８の形成方法と同様とする。層間絶縁膜５８の膜厚は、例えば１６０ｎｍとする。
【０１６０】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上の全面に、緻密性の高い絶縁膜６０を形成する。緻密性の高い絶縁膜６０の形成方法は、例えば上述した絶縁膜４０の形成方法と同様とする。緻密性の高い絶縁膜６０の材料としては、例えばＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜を用いる。絶縁膜６０の膜厚は、例えば３０ｎｍとする。
【０１６１】
次に、図５（ｂ）に示すように、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に電子線を照射する。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に電子線を照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に電子線を照射する際の条件と同様とする。
【０１６２】
なお、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射してもよい。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する際の上述した条件と同様とする。
【０１６３】
また、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射してもよい。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射する際の条件は、例えば、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の上述した条件と同様とする。
【０１６４】
こうして、誘電率が低く、しかも機械的強度が強い、多孔質の層間絶縁膜５８が形成される。
【０１６５】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜６２を形成する。
【０１６６】
次に、図６に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜６２に開口部６４を形成する。開口部６４は、配線５０に達するコンタクトホール６６を形成するためのものである。
【０１６７】
次に、フォトレジスト膜６２をマスクとして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２をエッチングする。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いてエッチングを行う。エッチングガスの組成比やエッチングの際の圧力等を適宜変化させることにより、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２をエッチングすることが可能である。こうして、配線５０に達するコンタクトホール６６が形成される。この後、フォトレジスト膜６２を剥離する。
【０１６８】
次に、全面に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜６８を形成する。
【０１６９】
次に、図７に示すように、フォトリソグラフィ技術を用い、フォトレジスト膜６８に開口部７０を形成する。この開口部７０は、第２層目の配線（第２金属配線層）７６ａを形成するためのものである。
【０１７０】
次に、フォトレジスト膜６８をマスクとして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８及び絶縁膜５６をエッチングする。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いてエッチングを行う。こうして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８及び絶縁膜５６に、配線７６ａを埋め込むための溝７２が形成される。溝７２は、コンタクトホール６６と繋がった状態となる。
【０１７１】
次に、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＴａＮより成るバリア膜（図示せず）を形成する。バリア膜は、後述する配線７６ａ及び導体プラグ７６ｂ中のＣｕが拡散するのを防止するためのものである。次に、全面に、例えばスパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＣｕより成るシード膜（図示せず）を形成する。シード膜は、電気めっき法によりＣｕより成る配線７６ａ及び導体プラグ７６ｂを形成する際に、電極として機能するものである。こうして、バリア膜とシード膜とから成る積層膜７４が形成される。
【０１７２】
次に、例えば電気めっき法により、膜厚１４００ｎｍのＣｕ膜７６を形成する。
【０１７３】
次に、ＣＭＰ法により、絶縁膜６０の表面が露出するまで、Ｃｕ膜７６及び積層膜７４を研磨する。こうして、コンタクトホール６６内にＣｕより成る導体プラグ７６ｂが埋め込まれるとともに、溝７２内にＣｕより成る配線７６ａが埋め込まれる。導体プラグ７６ｂと配線７６ａとは一体に形成される。このように導体プラグ７６ｂと配線７６ａとを一括して形成する製造プロセスは、デュアルダマシン法と称される。
【０１７４】
次に、全面に、例えばプラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜７８を形成する。絶縁膜７８の形成方法は、例えば、上述した絶縁膜７８の形成方法と同様とする。絶縁膜７８は、水分の拡散を防止するバリア膜として機能するものである。
【０１７５】
この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、図示しない第３層目の配線（第３金属配線層）が形成される。
【０１７６】
こうして本実施形態による半導体装置が製造される。
【０１７７】
このように本実施形態では、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８を形成した後、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８上に緻密性の高い絶縁膜４０、５６、６０を形成し、緻密性の高い絶縁膜４０、５６、６０を介して多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８に電子線、紫外線又はプラズマを照射する。本実施形態によれば、電子線等を用いて多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８を硬化（キュア）させるため、極めて機械的強度の高い多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８を形成することができる。このため、本実施形態によれば、層間絶縁膜３８、５４、５８にクラックが生じたり、ボンディング等の際に層間絶縁膜３８、５４、５８が破壊されるのを防止することができる。しかも、本実施形態によれば、緻密性の高い絶縁膜４０、５６、６０を介して電子線等を照射するため、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８にダメージが加わるのを防止することができる。このため、本実施形態によれば、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８の吸湿性の増大を防止することができ、また、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８の密度の増大を防止することができる。このため、本実施形態によれば、多孔質の層間絶縁膜３８、５４、５８の比誘電率が上昇してしまうのを防止することができる。従って、本実施形態によれば、比誘電率が低く、しかも機械的強度の高い層間絶縁膜３８、５４、５８を形成することができる。比誘電率が低く、機械的強度の高い層間絶縁膜３８、５４、５８を形成することができるため、本実施形態によれば、動作速度が速く、しかも信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【０１７８】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【０１７９】
例えば、多孔質の層間絶縁膜の形成方法は、上記に限定されるものではない。他のあらゆる形成方法により、多孔質の層間絶縁膜を形成してもよい。また、多孔質の絶縁膜の材料も上記に限定されるものではない。
【０１８０】
また、緻密性の高い絶縁膜の形成方法は、上記に限定されるものではない。他のあらゆる形成方法により、緻密性の高い絶縁膜を形成してもよい。また、緻密性の高い絶縁膜の材料も上記に限定されるものではない。
【実施例】
【０１８１】
［実施例１〜６］
まず、以下のようにして、クラスタ状のシリカを含む絶縁膜材料（シリカクラスタ前駆体）を作製した。即ち、テトラエトキシシラン２０．８ｇ（０．１ｍｏｌ）、メチルトリエトキシシラン１７．８ｇ（０．１ｍｏｌ）、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン２３．６ｇ（０．１ｍｏｌ）、及び、メチルイソブチルケトン３９．６ｇを、２００ｍｌの反応容器内に入れ、１％のテトラブチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液１６．２ｇを１０分間で滴下した。滴下終了後、熟成反応を２時間行った。次に、硫酸マグネシウム５ｇを添加し、過剰の水分を除去した。次に、ロータリーエバポレータを用い、熟成反応の際に生成されたエタノールを、反応溶液が５０ｍｌになるまで除去した。こうして得られた反応溶液に、メチルイソブチルケトンを２０ｍｌ添加し、絶縁膜材料（シリカクラスタ前駆体）を作製した。
【０１８２】
次に、スピンコート法により、シリコンウェハ（半導体基板）上に絶縁膜材料を塗布した。塗布条件は３０００回転／分、３０秒とした。
【０１８３】
次に、ホットプレートを用い、２００℃の熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。多孔質の層間絶縁膜の膜厚は、表１に示すような膜厚とした。この段階における多孔質の層間絶縁膜の屈折率を測定したところ、表１に示すような値であった。
【０１８４】
【表１】
2006190962.tif 000003
【０１８５】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表１に示すような絶縁膜を形成した。
【０１８６】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜に電子線を照射した（電子線キュア）。基板温度、加速電圧、電子線の照射時間、及びチャンバ内の雰囲気は、表１に示すように設定した。
【０１８７】
このようにして電子線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。表１から分かるように、実施例１〜６では、電子線を照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、層間絶縁膜が殆ど収縮していないことを意味する。即ち、実施例１〜６では、電子線の照射による層間絶縁膜の収縮が防止され、密度の小さい層間絶縁膜が得られていることが分かる。
【０１８８】
また、表１から分かるように、実施例１〜６では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表１から分かるように、実施例１〜６では、実効的な誘電率が十分に小さかった。これらのことは、実施例１〜６では、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られていることを意味する。
【０１８９】
［比較例１］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０１９０】
このようにして形成した多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表１のような結果が得られた。表１から分かるように、比較例１では、弾性率及び硬度が低かった。このことは、機械的強度が弱いことを意味している。
【０１９１】
［比較例２〜４］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０１９２】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜に電子線を照射した（電子線キュア）。基板温度、加速電圧、照射時間、及びチャンバ内の雰囲気は、表１に示すように設定した。
【０１９３】
このようにして電子線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表１に示すような結果が得られた。表１から分かるように、比較例２〜４では、屈折率が比較的大きかった。このことは、層間絶縁膜が過度に収縮し、層間絶縁膜の密度が大きくなったことを意味する。また、表１から分かるように、比較例２〜４では、実効的な誘電率が大きかった。
【０１９４】
［実施例７〜１２］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０１９５】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表２に示すような絶縁膜を形成した。
【０１９６】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線ランプとしては、高圧水銀ランプを用いた。基板温度及び照射時間は、表２に示すように設定した。
【０１９７】
【表２】
2006190962.tif 000004
【０１９８】
このようにして紫外線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表２に示すような結果が得られた。表２から分かるように、実施例７〜１２では、紫外線を照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、層間絶縁膜が殆ど収縮していないことを意味する。即ち、実施例７〜１２では、紫外線の照射による層間絶縁膜の収縮が防止され、密度の小さい層間絶縁膜が得られていることが分かる。
【０１９９】
また、表２から分かるように、実施例７〜１２では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表２から分かるように、実施例７〜１２では、実効的な誘電率が十分に小さかった。これらのことは、実施例７〜１２では、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られていることを意味する。
【０２００】
［比較例５〜７］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０２０１】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射した（紫外線キュア）。基板温度及び照射時間、表２に示すように設定した。
【０２０２】
このようにして紫外線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表２に示すような結果が得られた。表２から分かるように、比較例５〜７では、屈折率が比較的大きかった。このことは、層間絶縁膜が過度に収縮し、層間絶縁膜の密度が大きくなったことを意味する。また、表２から分かるように、比較例５〜７では、実効的な誘電率が大きかった。
【０２０３】
[実施例１３〜１８］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０２０４】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表３に示すような絶縁膜を形成した。
【０２０５】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。基板温度及び照射時間は、表３に示すように設定した。
【０２０６】
【表３】
2006190962.tif 000005
【０２０７】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表３に示すような結果が得られた。表３から分かるように、実施例１３〜１８では、プラズマを照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、層間絶縁膜が殆ど収縮していないことを意味する。即ち、実施例１３〜１８では、プラズマの照射による層間絶縁膜の収縮が防止され、密度の小さい層間絶縁膜が得られていることが分かる。
【０２０８】
また、表３から分かるように、実施例１３〜１８では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表３から分かるように、実施例１３〜１８では、実効的な誘電率が十分に小さかった。これらのことは、実施例１３〜１８では、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られていることを意味する。
【０２０９】
［比較例８、９］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０２１０】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。基板温度及び照射時間、表３に示すように設定した。
【０２１１】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表３に示すような結果が得られた。表３から分かるように、比較例８、９では、屈折率が比較的大きかった。このことは、層間絶縁膜が過度に収縮し、層間絶縁膜の密度が大きくなったことを意味する。また、表３から分かるように、比較例８、９では、実効的な誘電率が大きかった。
【０２１２】
［実施例１９］
まず、半導体基板１０上に、ＬＯＣＯＳ法により素子分離膜１２を形成した。次に、素子領域１４上に、ゲート絶縁膜１６を介してゲート電極１８を形成した。次に、ゲート電極１８の側面に、サイドウォール絶縁膜２０を形成した。次に、サイドウォール絶縁膜２０及びゲート電極１８をマスクとして半導体基板１０内にドーパント不純物を導入することにより、ゲート電極１８の両側の半導体基板１０内にソース／ドレイン拡散層２２を形成した。こうして、ゲート電極１８とソース／ドレイン拡散層２２とを有するトランジスタ２４を形成した（図１（ａ）参照）。
【０２１３】
次に、全面に、ＣＶＤ法により、層間絶縁膜２６を形成した。次に、層間絶縁膜２６上に、ストッパ膜２８を形成した。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ソース／ドレイン拡散層２２に達するコンタクトホール３０を形成した（図１（ｂ）参照）。
【０２１４】
次に、全面に、スパッタ法により、膜厚５０ｎｍのＴｉＮ膜より成る密着層３２を形成した。次に、全面に、ＣＶＤ法により、タングステン膜３４を形成した。次に、例えばＣＭＰ法により、ストッパ膜２８の表面が露出するまで、密着層３２及びタングステン膜３４を研磨した。こうして、コンタクトホール３０内に、タングステンより成る導体プラグ３４を埋め込んだ（図１（ｃ）参照）。
【０２１５】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜３６を形成した。次に、全面に、実施例１〜６と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した。多孔質の層間絶縁膜３８の膜厚は、１６０ｎｍとした（図２（ａ）参照）。
【０２１６】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る緻密性の高い絶縁膜４０を形成した。緻密性の高い絶縁膜４０の密度は、２ｇ／ｃｍ３とした（図２（ｂ）参照）。
【０２１７】
次に、多孔質の絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、緻密性の高い絶縁膜４０を介して多孔質の絶縁膜３８に電子線を照射した（電子線キュア）（図２（ｃ）参照）。電子線を照射する際の条件は、実施例３と同様とした。
【０２１８】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜４２を形成した。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、第１層目の配線５０を形成するための開口部４４をフォトレジスト膜に形成した。開口部４４は、配線幅が１００ｎｍ、配線間隔が１００ｎｍとなるように形成した。次に、フォトレジスト膜４２をマスクとして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６をエッチングした。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いた。こうして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込むための溝４６を形成した。この後、フォトレジスト膜４２を剥離した（図３（ａ）参照）。
【０２１９】
次に、全面に、スパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＴａＮより成るバリア膜を形成した。次に、全面に、スパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＣｕより成るシード膜を形成した。こうして、バリア膜とシード膜とから成る積層膜４８を形成した。次に、電気めっき法により、膜厚６００ｎｍのＣｕ膜５０を形成した。次に、ＣＭＰ法により、絶縁膜４０の表面が露出するまで、Ｃｕ膜５０及び積層膜４８を研磨した。こうして、溝４６内にＣｕより成る配線５０を埋め込んだ。次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０２２０】
次に、実施例１〜６と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。層間絶縁膜５４の膜厚は、１８０ｎｍとした。次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０２２１】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に電子線を照射した（電子線キュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に電子線を照射する際の条件は、実施例３と同様とした（図４（ｂ）参照）。
【０２２２】
次に、実施例１〜６と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。多孔質の層間絶縁膜５８の膜厚は、例えば１６０ｎｍとした。次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０２２３】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に電子線を照射した（電子線キュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に電子線を照射する際の条件は、実施例３と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０２２４】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜６２を形成した。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、コンタクトホール６６を形成するための開口部６４をフォトレジスト膜６２に形成した。次に、フォトレジスト膜６２をマスクとして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２をエッチングした。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いた。エッチングガスの組成比やエッチングの際の圧力等を適宜変化させることにより、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２をエッチングした。こうして、配線５０に達するコンタクトホール６６を形成した（図６参照）。この後、フォトレジスト膜を剥離した。
【０２２５】
次に、全面に、スピンコート法により、フォトレジスト膜６８を形成した。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、第２層目の配線７６ａを形成するための開口部７０をフォトレジスト膜６８に形成した。次に、フォトレジスト膜６８をマスクとして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８及び絶縁膜５６をエッチングした。エッチングを行う際には、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスを原料としたフッ素プラズマを用いた。こうして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８及び絶縁膜５６に、配線７６ａを埋め込むための溝７２を形成した（図７参照）。
【０２２６】
次に、全面に、スパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＴａＮより成るバリア膜を形成した。次に、全面に、スパッタ法により、膜厚１０ｎｍのＣｕより成るシード膜を形成した。こうして、バリア膜とシード膜とから成る積層膜７４を形成した。次に、電気めっき法により、膜厚１４００ｎｍのＣｕ膜７６を形成した。次に、ＣＭＰ法により、絶縁膜６０の表面が露出するまで、Ｃｕ膜７６及び積層膜７４を研磨した。こうして、コンタクトホール６６内にＣｕより成る導体プラグ７６ｂを埋め込むとともに、溝７２内にＣｕより成る配線７６ａを埋め込んだ。次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２２７】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは９１％であった。
【０２２８】
また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．６であった。なお、実効的な比誘電率とは、配線の周囲に、多孔質の層間絶縁膜のみならず、他の絶縁膜も存在している状態において測定される比誘電率のことである。比誘電率の低い多孔質の層間絶縁膜のみならず、比誘電率が比較的高い絶縁膜も配線の周囲に存在している状態で測定されるため、実効的な比誘電率は、多孔質の層間絶縁膜の比誘電率より大きい値となる。
【０２２９】
また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０２３０】
［比較例１０］
図９乃至図１５は、比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【０２３１】
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図９（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図９（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４を埋め込んだ（図９（ｃ）参照）。
【０２３２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図１０（ａ）参照）。次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜３８に電子線を照射した（電子線キュア）。電子線を照射する際の条件は、比較例４と同様とした（図１０（ｂ）参照）。次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成した（図１０（ｃ）参照）。
【０２３３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図１１（ａ）参照）。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図１１（ｂ）参照）。
【０２３４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した（図１２（ａ）参照）。
【０２３５】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の絶縁膜５４に電子線を照射した（電子線キュア）。電子線を照射する際の条件は、比較例４と同様とした（図１２（ｂ）参照）。
【０２３６】
次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５６を形成した（図１３（ａ）参照）。
【０２３７】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した（図１３（ｂ）参照）。
【０２３８】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５８に電子線を照射した（電子線キュア）。電子線を照射する際の条件は、比較例４と同様とした（図１４（ａ）参照）。
【０２３９】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜６０を形成した（図１４（ｂ）参照）。
【０２４０】
次に、実施例１９と同様にして、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜５４、５８等に導体プラグ７６ｂ及び配線７６ａを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図１５参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２４１】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは３４％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、３．８であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇が確認された。
【０２４２】
［実施例２０］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０２４３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０２４４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０２４５】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する際の条件は、実施例９と同様とした。
【０２４６】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０２４７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０２４８】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０２４９】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射する際の条件は、実施例９と同様とした。
【０２５０】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０２５１】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射する際の条件は、実施例９と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０２５２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０２５３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０２５４】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２５５】
このようにして形成される半導体装置に対し、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは８７％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．５８であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０２５６】
［比較例１１］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図９（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図９（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４を埋め込んだ（図９（ｃ）参照）。
【０２５７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図１０（ａ）参照）。
【０２５８】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の絶縁膜３８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例７と同様とした（図１０（ｂ）参照）。
【０２５９】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成した（図１０（ｃ）参照）。
【０２６０】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図１１（ａ）参照）。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図１１（ｂ）参照）。
【０２６１】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した（図１２（ａ）参照）。次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５４に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例７と同様とした（図１２（ｂ）参照）。
【０２６２】
次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５６を形成した（図１３（ａ）参照）。
【０２６３】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した（図１３（ｂ）参照）。
【０２６４】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例７と同様とした（図１４（ａ）参照）。
【０２６５】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜６０を形成した（図１４（ｂ）参照）。
【０２６６】
次に、実施例１９と同様にして、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜５４、５８等に導体プラグ７６ｂ及び配線７６ａを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図１５参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２６７】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは６４％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、３．６であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇が確認された。
【０２６８】
［実施例２１］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０２６９】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０２７０】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０２７１】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の条件は、実施例１８と同様とした。
【０２７２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０２７３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０２７４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０２７５】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射する際の条件は、実施例１８と同様とした。
【０２７６】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０２７７】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射する際の条件は、実施例１８と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０２７８】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０２７９】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０２８０】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２８１】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは９６％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．５８であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０２８２】
［比較例１２］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図９（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図９（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４を埋め込んだ（図９（ｃ）参照）。
【０２８３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図１０（ａ）参照）。
【０２８４】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例９と同様とした（図１０（ｂ）参照）。
【０２８５】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成した（図１０（ｃ）参照）。
【０２８６】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図１１（ａ）参照）。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図１１（ｂ）参照）。
【０２８７】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した（図１２（ａ）参照）。次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例９と同様とした（図１２（ｂ）参照）。
【０２８８】
次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５６を形成した（図１３（ａ）参照）。
【０２８９】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した（図１３（ｂ）参照）。
【０２９０】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例９と同様とした（図１４（ａ）参照）。
【０２９１】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜６０を形成した（図１４（ｂ）参照）。
【０２９２】
次に、実施例１９と同様にして、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜５４、５８等に導体プラグ７６ｂ及び配線７６ａを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図１５参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０２９３】
このようにして製造される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは４８％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、３．８であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇が確認された。
【０２９４】
［実施例２２〜２７］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０２９５】
このようにして形成した多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表４のような結果が得られた。
【０２９６】
【表４】
2006190962.tif 000006
【０２９７】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表４に示すような絶縁膜を形成した。
【０２９８】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線ランプの種類、紫外線のエネルギー、及び基板温度は、表４に示すように設定した。
【０２９９】
このようにして紫外線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表４に示すような結果が得られた。表４から分かるように、実施例２２〜２７では、紫外線を照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射する場合には、いずれの種類の紫外線ランプを用いた場合であっても、層間絶縁膜が殆ど収縮せず、密度の小さい層間絶縁膜が得られることを意味する。
【０３００】
また、表４から分かるように、実施例２２〜２７では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表４から分かるように、実施例２２〜２７では、実効的な比誘電率が十分に小さかった。これらのことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射する場合には、いずれの種類の紫外線ランプを用いた場合であっても、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られることを意味する。
【０３０１】
また、表４から分かるように、実施例２２〜２７では、空孔のサイズのバラツキが比較的小さい層間絶縁膜が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射する場合には、いずれの種類の紫外線ランプを用いた場合であっても、空孔のサイズのバラツキを小さくし得ることを意味する。
【０３０２】
また、表４から分かるように、実施例２２〜２７では、比較的高い引っ張り強度が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射する場合には、いずれの種類の紫外線ランプを用いた場合であっても、下地に対する引っ張り強度の高い層間絶縁膜を形成し得ることを意味する。
【０３０３】
［比較例１３〜１５］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３０４】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線ランプの種類、紫外線のエネルギー、及び基板温度は、表４に示すように設定した。
【０３０５】
このようにして紫外線キュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表４に示すような結果が得られた。表４から分かるように、比較例１３〜１５では、屈折率が比較的大きかった。このことは、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜に紫外線を照射した場合には、いずれの紫外線ランプを用いても、層間絶縁膜が過度に収縮し、層間絶縁膜の密度が大きくなったことを意味する。また、表４から分かるように、比較例１３〜１５では、実効的な比誘電率が大きかった。
【０３０６】
［実施例２８〜３４］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３０７】
このようにして形成した多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表５のような結果が得られた。
【０３０８】
【表５】
2006190962.tif 000007
【０３０９】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表５に示すような絶縁膜を形成した。
【０３１０】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表５に示すように、水素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギーは、表５に示すように、１〜１００ｅＶの範囲内で設定した。基板温度は、表５に示すように設定した。
【０３１１】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表５に示すような結果が得られた。表５から分かるように、実施例２８〜３４では、プラズマを照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、層間絶縁膜が過度に収縮しないことを意味する。即ち、実施例２８〜３４では、層間絶縁膜の過度の収縮を招くことなく、密度の小さい層間絶縁膜が得られていることが分かる。
【０３１２】
また、表５から分かるように、実施例２８〜３４では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表５から分かるように、実施例２８〜３４では、実効的な比誘電率が十分に小さかった。これらのことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られることを意味する。
【０３１３】
また、表５から分かるように、実施例２８〜３４では、空孔のサイズのバラツキが比較的小さい層間絶縁膜が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、空孔のサイズのバラツキを小さくし得ることを意味する。
【０３１４】
また、表５から分かるように、実施例２８〜３４では、比較的高い引っ張り強度が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、下地に対する引っ張り強度の高い層間絶縁膜を形成し得ることを意味する。
【０３１５】
［比較例１６〜１７］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３１６】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表５に示すような絶縁膜を形成した。
【０３１７】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表５に示すように、水素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギーは、表５に示すように設定した。即ち、比較例１６では、プラズマの照射エネルギーを１１０ｅＶに設定し、比較例１７では、プラズマの照射エネルギーを１２０ｅＶに設定した。基板温度は、表５に示すように設定した。
【０３１８】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表５に示すような結果が得られた。表５から分かるように、比較例１６〜１７では、屈折率が比較的大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きい場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮し、多孔質の層間絶縁膜の密度が大きくなることを意味する。
【０３１９】
また、表５から分かるように、比較例１６〜１７では、実効的な比誘電率が大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きい場合には、層間絶縁膜が過度に収縮し、実効的な比誘電率が大きくなることを意味する。
【０３２０】
［比較例１８］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３２１】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表５に示すような絶縁膜を形成した。
【０３２２】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表５に示すように、水素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギーは、表５に示すように０．５ｅＶに設定した。基板温度は、表５に示すように設定した。
【０３２３】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表５に示すような結果が得られた。表５から分かるように、比較例１８では、空孔のサイズのばらつきが比較的大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１ｅＶより小さい場合には、多孔質の層間絶縁膜における架橋反応が十分に進行せず、サイズが十分に大きくなりきらない空孔が存在することを意味する。
【０３２４】
また、表５から分かるように、比較例１８では、引っ張り強度が低かった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１ｅＶより小さい場合には、多孔質の層間絶縁膜を十分に硬化し得ないことを意味する。
【０３２５】
［比較例１９］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３２６】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表５に示すように、水素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギー及び基板温度は、表５に示すように設定した。
【０３２７】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表５に示すような結果が得られた。表５から分かるように、比較例１９では、空孔のサイズの小さかった。このことは、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮して空孔のサイズが小さくなり、多孔質の層間絶縁膜の密度が大きくなることを意味する。
【０３２８】
また、表４から分かるように、比較例１９では、実効的な比誘電率が大きかった。このことは、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮し、実効的な比誘電率が大きくなることを意味する。
【０３２９】
［実施例３５〜４１］
まず、実施例１〜６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３３０】
このようにして形成した多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表６のような結果が得られた。
【０３３１】
【表６】
2006190962.tif 000008
【０３３２】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表６に示すような絶縁膜を形成した。
【０３３３】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表６に示すように、酸素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギー及び基板温度は、表６に示すように設定した。
【０３３４】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表６に示すような結果が得られた。表６から分かるように、実施例３５〜４１では、プラズマを照射する前と後とで、層間絶縁膜の屈折率が殆ど変化していない。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、層間絶縁膜が過度に収縮しないことを意味する。即ち、実施例３５〜４１では、層間絶縁膜の過度の収縮を招くことなく、密度の小さい層間絶縁膜が得られていることが分かる。
【０３３５】
また、表６から分かるように、実施例３５〜４１では、十分に高い弾性率及び強度が得られた。また、表６から分かるように、実施例３５〜４１では、実効的な比誘電率が十分に小さかった。これらのことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、機械的強度が優れ、比誘電率の低い層間絶縁膜が得られることを意味する。
【０３３６】
また、表６から分かるように、実施例３５〜４１では、空孔のサイズのバラツキが比較的小さい層間絶縁膜が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、空孔のサイズのバラツキを小さくし得ることを意味する。
【０３３７】
また、表６から分かるように、実施例３５〜４１では、比較的高い引っ張り強度が得られた。このことは、緻密性の高い絶縁膜を介して多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射する際に、プラズマの照射エネルギーを１〜１００ｅＶの範囲内で設定すれば、下地に対する引っ張り強度の高い層間絶縁膜を形成し得ることを意味する。
【０３３８】
［比較例２０〜２１］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３３９】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表６に示すような絶縁膜を形成した。
【０３４０】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、表６に示すように、酸素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギーは表６に示すように設定した。即ち、比較例２０では、プラズマの照射エネルギーを１１０ｅＶに設定し、比較例２１では、プラズマの照射エネルギーを１２０ｅＶに設定した。基板温度は、表６に示すように設定した。
【０３４１】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表６に示すような結果が得られた。表６から分かるように、比較例２０〜２１では、屈折率が比較的大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きい場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮し、多孔質の層間絶縁膜の密度が大きくなることを意味する。
【０３４２】
また、表６から分かるように、比較例２０〜２１では、実効的な比誘電率が大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１００ｅＶより大きい場合には、層間絶縁膜が過度に収縮し、実効的な比誘電率が大きくなることを意味する。
【０３４３】
［比較例２２］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３４４】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に、緻密性の高い絶縁膜を形成した。緻密性の高い絶縁膜としては、表６に示すような絶縁膜を形成した。
【０３４５】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜が形成されている状態で、緻密性の高い絶縁膜を介して、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、図６に示すように、酸素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギー及び基板温度は、表６に示すように設定した。
【０３４６】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表６に示すような結果が得られた。表５から分かるように、比較例２２では、空孔のサイズのばらつきが比較的大きかった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１ｅＶより小さい場合には、多孔質の層間絶縁膜における架橋反応が十分に進行せず、サイズが十分に大きくなりきらない空孔が存在することを意味する。
【０３４７】
また、表６から分かるように、比較例１８では、引っ張り強度が低かった。このことは、プラズマの照射エネルギーが１ｅＶより小さい場合には、多孔質の層間絶縁膜を十分に硬化し得ないことを意味する。
【０３４８】
［比較例２３］
まず、実施例１乃至６と同様にして、絶縁膜材料（多孔質シリカ前駆体）を作製し、シリコンウェハ上に絶縁膜材料を塗布し、熱処理（ソフトベーク）を行うことにより、多孔質の層間絶縁膜を形成した。
【０３４９】
次に、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを生成するための反応性ガスとしては、図６に示すように、酸素ガスを用いた。プラズマの照射エネルギー及び基板温度は、表６に示すように設定した。
【０３５０】
このようにしてプラズマキュアを行った多孔質の層間絶縁膜に対して測定を行ったところ、表６に示すような結果が得られた。表６から分かるように、比較例２３では、空孔のサイズの小さかった。このことは、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮して空孔のサイズが小さくなり、多孔質の層間絶縁膜の密度が大きくなることを意味する。
【０３５１】
また、表６から分かるように、比較例２３では、実効的な比誘電率が大きかった。このことは、多孔質の層間絶縁膜上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜にプラズマを照射した場合には、多孔質の層間絶縁膜が過度に収縮し、実効的な比誘電率が大きくなることを意味する。
【０３５２】
［実施例４２］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０３５３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０３５４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０３５５】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８に紫外線を照射する際の条件は、実施例２２と同様とした。
【０３５６】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０３５７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０３５８】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０３５９】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４に紫外線を照射する際の条件は、実施例２２と同様とした。
【０３６０】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０３６１】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８に紫外線を照射する際の条件は、実施例２２と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０３６２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０３６３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０３６４】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０３６５】
このようにして形成される半導体装置に対し、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは９０％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．６であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０３６６】
［比較例２４］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図９（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図９（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４を埋め込んだ（図９（ｃ）参照）。
【０３６７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図１０（ａ）参照）。
【０３６８】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の絶縁膜３８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例１３と同様とした（図１０（ｂ）参照）。
【０３６９】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成した（図１０（ｃ）参照）。
【０３７０】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図１１（ａ）参照）。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図１１（ｂ）参照）。
【０３７１】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した（図１２（ａ）参照）。次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５４に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例１３と同様とした（図１２（ｂ）参照）。
【０３７２】
次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５６を形成した（図１３（ａ）参照）。
【０３７３】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した（図１３（ｂ）参照）。
【０３７４】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５８に紫外線を照射した（紫外線キュア）。紫外線を照射する際の条件は、比較例１３と同様とした（図１４（ａ）参照）。
【０３７５】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜６０を形成した（図１４（ｂ）参照）。
【０３７６】
次に、実施例１９と同様にして、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜５４、５８等に導体プラグ７６ｂ及び配線７６ａを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図１５参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０３７７】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは３４％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、３．８であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇が確認された。
【０３７８】
［実施例４３］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０３７９】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０３８０】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０３８１】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の条件は、実施例２９と同様とした。
【０３８２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０３８３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０３８４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０３８５】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射する際の条件は、実施例２９と同様とした。
【０３８６】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０３８７】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射する際の条件は、実施例２９と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０３８８】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０３８９】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０３９０】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０３９１】
このようにして形成される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは９２％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．５７であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０３９２】
［比較例２５］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０３９３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０３９４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０３９５】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の条件は、比較例１６と同様とした。
【０３９６】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０３９７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０３９８】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０３９９】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射する際の条件は、比較例１６と同様とした。
【０４００】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０４０１】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射する際の条件は、比較例１６と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０４０２】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０４０３】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０４０４】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０４０５】
このようにして製造される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは７６％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．９４であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０４０６】
［比較例２６］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図１（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図１（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４（図１（ｃ）参照）を埋め込んだ。
【０４０７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図２（ａ）参照）。
【０４０８】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０を形成した（図２（ｂ）参照）。
【０４０９】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜４０が存在している状態で、絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜４０を介して層間絶縁膜３８にプラズマを照射する際の条件は、比較例１８と同様とした。
【０４１０】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図３（ａ）参照）。
【０４１１】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６、層間絶縁膜３８及び絶縁膜４０に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図３（ｂ）参照）。
【０４１２】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６を形成した（図４（ａ）参照）。
【０４１３】
次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜５６が存在している状態で、絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜５６を介して層間絶縁膜５４にプラズマを照射する際の条件は、比較例１８と同様とした。
【０４１４】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した。次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０を形成した（図５（ａ）参照）。
【０４１５】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜６０が存在している状態で、絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。絶縁膜６０を介して層間絶縁膜５８にプラズマを照射する際の条件は、比較例１８と同様とした（図５（ｂ）参照）。
【０４１６】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６、層間絶縁膜５４及び絶縁膜５２に、コンタクトホール６６を形成した（図６参照）。
【０４１７】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜６０、層間絶縁膜５８、絶縁膜５６に溝７２を形成した（図７参照）。
【０４１８】
次に、実施例１９と同様にして、溝７２内に配線７６ａを埋め込むとともに、コンタクトホール６６内に導体プラグ７６ｂを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図８参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０４１９】
このようにして製造される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは８２％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、２．９４であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇は確認されなかった。
【０４２０】
［比較例２７］
まず、実施例１９と同様にして、トランジスタ２４を形成し（図９（ａ）参照）、層間絶縁膜２６及びストッパ膜２８を形成し（図９（ｂ）参照）、この後、コンタクトホール３０内に導体プラグ３４を埋め込んだ（図９（ｃ）参照）。
【０４２１】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜３６を形成し、この後、多孔質の層間絶縁膜３８を形成した（図１０（ａ）参照）。
【０４２２】
次に、多孔質の層間絶縁膜３８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の絶縁膜３８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例１９と同様とした（図１０（ｂ）参照）。
【０４２３】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜４０を形成した（図１０（ｃ）参照）。
【０４２４】
次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、多孔質の層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に溝４６を形成した（図１１（ａ）参照）。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜４０、層間絶縁膜３８及び絶縁膜３６に、配線５０を埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜５２を形成した（図１１（ｂ）参照）。
【０４２５】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５４を形成した（図１２（ａ）参照）。次に、多孔質の層間絶縁膜５４上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５４にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例１９と同様とした（図１２（ｂ）参照）。
【０４２６】
次に、全面に、膜厚３０ｎｍのＳｉＣ：Ｏ：Ｈ膜より成る絶縁膜５６を形成した（図１３（ａ）参照）。
【０４２７】
次に、実施例１９と同様にして、多孔質の層間絶縁膜５８を形成した（図１３（ｂ）参照）。
【０４２８】
次に、多孔質の層間絶縁膜５８上に緻密性の高い絶縁膜を形成することなく、多孔質の層間絶縁膜５８にプラズマを照射した（プラズマキュア）。プラズマを照射する際の条件は、比較例１９と同様とした（図１４（ａ）参照）。
【０４２９】
次に、全面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのシリコン酸化膜より成る絶縁膜６０を形成した（図１４（ｂ）参照）。
【０４３０】
次に、実施例１９と同様にして、デュアルダマシン法により、層間絶縁膜５４、５８等に導体プラグ７６ｂ及び配線７６ａを埋め込んだ。次に、実施例１９と同様にして、絶縁膜７８を形成した（図１５参照）。この後、上記と同様の工程を適宜繰り返すことにより、第３層目の配線を形成した。
【０４３１】
このようにして製造される半導体装置について、１００万個の導体プラグが電気的に直列に接続されるように配線及び導体プラグを形成し、歩留りを測定したところ、歩留りは４２％であった。また、配線間の実効的な比誘電率を算出したところ、３．６であった。また、２００℃で３０００時間放置した後に配線の抵抗を測定したところ、抵抗の上昇が確認された。
【０４３２】
以上詳述したように、本発明の特徴をまとめると以下の通りである。
（付記１）
半導体基板上に多孔質の第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に、前記第１の絶縁膜より密度の高い第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に前記第２の絶縁膜が存在している状態で、電子線、紫外線又はプラズマを照射し、前記第１の絶縁膜を硬化させる工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記２）
付記１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程では、電子線、紫外線又はプラズマを照射しながら、熱処理を行うことにより、前記第１の絶縁膜を硬化させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記３）
付記１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程では、前記半導体基板を加熱せずに、紫外線又はプラズマを照射することにより、前記第１の絶縁膜を硬化させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程では、１〜１００ｅＶの照射エネルギーでプラズマを照射することにより、前記第１の絶縁膜を硬化させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の密度は、１〜３ｇ／ｃｍ３である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記６）
付記５記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の密度は、１〜２．５ｇ／ｃｍ３である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記７）
付記１乃至６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の膜厚は、５〜７０ｎｍである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記８）
付記７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜の膜厚は、１０〜５０ｎｍである
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記９）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、クラスタ状の化合物を含む絶縁膜材料を塗布する工程と；熱処理を行い、前記絶縁膜材料中の溶媒を蒸発させることにより、多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１０）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程は、熱分解性化合物を含む絶縁膜材料を塗布する工程と；熱処理を行うことにより、前記熱分解性化合物を分解し、前記絶縁膜材料中に空孔を形成することにより、多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１１）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、気相成長法により多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１２）
付記１乃至８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、熱分解性又は酸化分解性の原子団を含む原料を用い、前記原子団を分解させながら、気相成長法により多孔質の前記第１の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜を形成する工程では、気相成長法により、シリコン酸化膜、カーボンがドープされたシリコン酸化膜、水素化ＳｉＣ膜、窒化ＳｉＣ膜、又は、水素化酸化ＳｉＣ膜より成る前記第２の絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１４）
付記１乃至１２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の絶縁膜を形成する工程は、塗布法によりシリコン酸化膜を形成する工程と；前記シリコン酸化膜を熱処理することにより、前記シリコン酸化膜より成る前記第２の絶縁膜を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１５）
付記２記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化させる工程における熱処理温度は、２００〜５００℃である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１６）
付記９記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程における熱処理温度は、２００〜３５０℃である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１７）
付記９記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を形成する工程では、前記第１の絶縁膜における架橋率が１０〜９０％となるように、熱処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（付記１８）
付記１乃至１７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の絶縁膜を硬化する工程の後に、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜に溝を形成する工程と；前記溝内に配線を埋め込む工程とを更に有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０４３３】
【図１】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図３】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図４】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図５】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図６】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図７】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その７）である。
【図８】本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その８）である。
【図９】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図１０】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１１】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図１２】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その４）である。
【図１３】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その５）である。
【図１４】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その６）である。
【図１５】比較例による半導体装置の製造方法を示す工程断面図（その７）である。
【図１６】層間絶縁膜における架橋反応を示す概念図である。
【図１７】多孔質の層間絶縁膜における空孔のサイズを示す概念図である。
【図１８】プラズマの照射エネルギーと多孔質の層間絶縁膜の下地に対する引っ張り強度との関係を示すグラフである。
【図１９】プラズマの照射エネルギーと多孔質の層間絶縁膜の比誘電率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０４３４】
１０…半導体基板
１２…素子分離膜
１４…素子領域
１６…ゲート絶縁膜
１８…ゲート電極
２０…サイドウォール絶縁膜
２２…ソース／ドレイン拡散層
２４…トランジスタ
２６…層間絶縁膜
２８…絶縁膜
３０…コンタクトホール
３２…密着層
３４…導体プラグ
３６…絶縁膜
３８…多孔質の層間絶縁膜
４０…緻密性の高い絶縁膜
４２…フォトレジスト膜
４４…開口部
４６…溝
４８…積層膜
５０…配線
５２…絶縁膜
５４…多孔質の層間絶縁膜
５６…緻密性の高い絶縁膜
５８…多孔質の層間絶縁膜
６０…緻密性の高い絶縁膜
６２…フォトレジスト膜
６４…開口部
６６…コンタクトホール
６８…フォトレジスト膜
７０…開口部
７２…溝
７４…積層膜
７６…Ｃｕ膜
７６ａ…配線
７６ｂ…導体プラグ
７８…絶縁膜
８０…シラノール基
８２…シロキサン結合
８４…空孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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