(57)【要約】      （修正有）【課題】低誘電率材料からなる配線間絶縁膜が露出していても悪影響を及ぼすことなくアッシング処理を行うことを可能とし、近時の要請に対応した微細配線の実現に寄与する。【解決手段】デュアルダマシン法により配線構造１３を形成するに際して、配線間絶縁膜４を非熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料から形成する。レジストパターン１０及び有機反射防止膜９をアッシング処理して除去する際に、配線間絶縁膜４の一部が露出していても、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いることでダメージを抑止する。【選択図】図３
2006041054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するアッシング処理方法であって、
前記絶縁膜は、非熱揮発的に孔形成がなされた多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、
アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理することを特徴とするアッシング処理方法。
【請求項２】
絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するアッシング処理方法であって、
前記絶縁膜は、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、
アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理することを特徴とするアッシング処理方法。
【請求項３】
水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて前記アッシング処理することを特徴とする請求項１又は２に記載のアッシング処理方法。
【請求項４】
基板の上方に、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる絶縁膜を含む絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に第１のレジストパターンを形成し、当該第１のレジストパターンをマスクとして前記絶縁層を加工する工程と、
少なくとも前記第１のレジストパターンを灰化して除去する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項５】
水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、少なくとも前記第１のレジストパターンを灰化することを特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体製造過程におけるレジスト等の有機膜のアッシング処理方法及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時においては、半導体集積回路に対する微細化及び高速化の要請が高まり、配線材料としては低抵抗の銅が、配線間絶縁膜及び層間絶縁膜としては多孔質の無機低誘電率絶縁材料の使用が検討されている。銅をドライエッチングする場合、これにより生成されるＣｕハロゲン化物は蒸気圧が低く、従ってウェーハを高温に加熱する必要がある。しかしながら、レジストマスクがこの高温に耐えられず溶解するという問題があり、銅のパターニングは極めて困難である。そこで、銅配線の加工形成法として、絶縁層に配線形状の溝及び開孔を形成し、これらに銅を埋め込み配線を形成するいわゆるダマシンプロセスが開発された。
【０００３】
例えば６層以上になる多層配線層においては、工程数の削減を目的に、上下の配線間を接続するビア孔と配線溝とに同時に銅を埋め込むデュアルダマシンプロセスが一般的になっている。例えば先ビア方式のデュアルダマシンプロセスでは、先ずウェーハ上に層間絶縁膜、配線間絶縁膜及び有機系反射防止膜等からなる絶縁層を形成した後、孔形状のレジストパターンをマスクとして絶縁層をドライエッチングし、ビア孔を形成する。その後、レジストパターン及びパターニングに必要な有機系反射防止膜をアッシング処理により灰化除去する。続いて、溝形状のレジストパターンをマスクとして絶縁層をドライエッチングし、ビア孔と一体となる配線溝を形成する。その後、レジストパターン及びパターニングに必要な有機系反射防止膜をアッシング処理により灰化除去する。そして、ビア孔及び配線溝に銅を埋め込み、研磨することにより、配線構造を形成する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２８３１３号公報
【特許文献２】特開２００４−１１１７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のダマシン法のように、絶縁層の表面や側面が露出した状態でレジストパターンをアッシング処理する場合、特に多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる配線間絶縁膜がダメージを受け、比誘電率を上昇させるという問題がある。レジストパターンの除去にアッシング処理を用いないとすれば、半導体プロセスの困難化及び複雑化を招くことになるため、対応策が模索されている現況にある。
【０００６】
アッシング処理によりダメージを受ける多孔質の無機低誘電率絶縁材料を使用する場合、例えばハードマスクを用いて加工する方法が考えられる。絶縁膜の上面にアッシングプラズマから当該絶縁膜を保護するカバー膜を成膜する。そのカバー膜上に絶縁膜をエッチングするためにマスクとして使用するハードマスクを成膜した後に、そのハードマスク上にフォトレジストを用いて、溝形状のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをドライエッチングにてハードマスクに転写する。このドライエッチングをカバー膜上で停止させて、絶縁膜が表面に現れないようにする。次に、ドライアッシングによりレジストパターンを灰化除去し、ハードマスクを用いて、カバー膜及び絶縁膜をエッチングすることにより、絶縁膜にダメージを与えない加工が達成できる。しかしながら、以上に示した方法は工程数の上昇につながり、またデュアルダマシン法を行う場合、ポーラス材料の表面・側面を露出させないために３層以上のハードマスクが必要となり、エッチング加工及びアッシング処理の複雑化及び困難化を招き、歩留まり低下が予測される。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる配線間絶縁膜の一部、例えば表面や側面が露出していても悪影響を及ぼすことなくアッシング処理を行うことが可能であり、近時の要請に対応した微細配線の実現に寄与するアッシング処理方法及び基板処理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】
【０００８】
本発明のアッシング処理方法は、絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するに際して、前記絶縁膜は、非熱揮発的に孔形成がなされた多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理する。
【０００９】
本発明のアッシング処理方法は、絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するに際して、前記絶縁膜は、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理する。
【００１０】
このとき、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて前記アッシング処理することが好適である。
【００１１】
本発明の基板処理方法は、基板の上方に、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる絶縁膜を含む絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に第１のレジストパターンを形成し、当該第１のレジストパターンをマスクとして前記絶縁層を加工する工程と、少なくとも前記第１のレジストパターンを灰化して除去する工程とを含む。
【００１２】
本発明の基板処理方法の一態様は、前記第１のレジストパターンを灰化した後、前記絶縁層上に第２のレジストパターンを形成し、当該第２のレジストパターンをマスクとして前記絶縁層を加工する工程と、少なくとも前記第２のレジストパターンを灰化して除去する工程とを更に含む。
【００１３】
このとき、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、前記第１のレジストパターン及び／又は前記第２のレジストパターンを灰化することが好適である。
【００１４】
本発明の基板処理方法の一態様では、前記絶縁膜として、非熱揮発的に孔形成がなされた多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなるものを用いることが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる配線間絶縁膜の一部が露出していても悪影響を及ぼすことなくアッシング処理を行うことを可能とし、近時の要請に対応した微細配線の実現に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
−本発明の基本骨子−
アッシング処理に起因するダメージは、特に配線抵抗の低減化に有利な多孔質の無機低誘電率絶縁材料（以下、無機系ポーラス絶縁材料と記す）からなる絶縁膜（以下、無機系ポーラス絶縁膜と記す）に顕著に表れる。ここでいうダメージとは、アッシング処理による形状変化とその材料自体の比誘電率変化を示す。特に、アッシング処理によるその材料自体の比誘電率の変化は重大であり、半導体プロセスの組み立てから見直す必要のある現象である。
【００１７】
アッシング処理に起因する無機系ポーラス絶縁膜の比誘電率上昇について説明する。
半導体プロセスに用いられる無機系ポーラス絶縁膜の多くは多孔質シリカを材料としており、その多くの場合、Ｓｉ−ＣＨ3結合を含む。Ｓｉ−ＣＨ3結合の有無及びその量は、絶縁膜の水に対する特性（疎水性、親水性）及び他の膜との密着性に重要な役割を果たす。この構造を有する無機系ポーラス絶縁膜をプラズマアッシング処理すると、無機系ポーラス絶縁膜からＣＨ3基が抜け、無機系ポーラス絶縁膜が親水性に変化し、水が絶縁膜内に進入して比誘電率の上昇が発生する。この無機系ポーラス絶縁材料の比誘電率は３以下であり、水の比誘電率は約８０であることから、無機系ポーラス絶縁膜に吸湿が発生すれば、比誘電率が上昇することは明白である。また、ＣＨ3基が抜けることにより絶縁膜の体積が減少し、膜形状自体の変動も生じる。
【００１８】
本発明者は、アッシング処理に起因する絶縁膜の比誘電率上昇を抑えるべく、無機系ポーラス絶縁材料として、非熱揮発的にポアが形成されてなる、即ち例えば空孔（ポア）形成に熱分解樹脂を用いない無機系ポーラス絶縁材料（以下、単に「非熱揮発的絶縁材料」と記す」を用いることに想到した。この絶縁材料を用いることにより、アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて当該無機系ポーラス絶縁膜の表面又は側面が露出した状態となる状況下が現出しても、アッシング処理のダメージ、即ち膜形状変動や比誘電率の変化が極めて少ないことが判明した。更にこの場合、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いることにより、アッシング処理のダメージが更に軽減されることが判明した。
【００１９】
通常、無機系ポーラス絶縁材料としては、熱揮発的にポアが形成されてなる、即ち例えばポア形成に熱分解樹脂を用いる絶縁材料（以下、単に「熱揮発的絶縁材料」と記す）が用いられる。この無機系ポーラス絶縁材料は、図１（ａ）に示すように、例えば絶縁材料２０１であるシロキサンポリマーと有機ポリマーの混合物において、熱を印加することによって、有機ポリマーを揮発させ、有機ポリマーの存在していた部分にポア２０２を形成する。即ち有機ポリマーの通り抜けたパスがポア２０２として形成されるものである。これに対して、非熱揮発的絶縁材料は、図１（ｂ）に示すように、例えば予めポア２０４を有した絶縁材料２０３であるシリカソースモノマー材料を焼結することにより形成されるものである。
【００２０】
熱揮発的絶縁材料は、ポア２０２が熱分解樹脂の通り抜けたパスであることから、図示のようにその孔径や孔形状は複雑で不均一なものとなる。これに対して、非熱揮発的絶縁材料は、ポア２０４の孔径が平均で３ｎｍ程度と非常に小さく、形状の揃った多数のポア２０４が絶縁材料２０３内に均等に分散されたものである。
【００２１】
本発明者が推測するに、非熱揮発的絶縁材料を用いた絶縁膜であっても、最表層の極薄い部分では、たとえばＣＨ3基の損失などのダメージは発生しているものの、その最表層が例えばＳｉＯ2として非常に安定した状態を保ち、アッシングを促進するための言わばダメージを引き起こすラジカルの当該絶縁膜中への進入が防止される。この場合、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いることにより、ラジカルとして酸素ラジカル及び水素ラジカルが生成されるが、これは反応性がさほど高くなく、最表層のＳｉＯ2がバリアとして機能し、当該絶縁膜中への進入がほぼ確実に防止される。このようにして、無機系ポーラス絶縁材料からなる絶縁膜を含む積層構造の絶縁層を加工する過程で、ポーラス材料の表面や側面が露出した場合におけるアッシング処理が可能となり、製造プロセスの簡略化及び単純化が実現する。
【００２２】
−本発明を適用した具体的な諸実施形態−
ここでは、本発明をダマシン法による配線構造に適用した実施形態について説明する。本発明は、無機系ポーラス絶縁材料の表面や側面が露出している場合でもアッシング処理によりダメージを受けないものであり、シングルダマシン加工及びデュアルダマシン加工の双方においてその効果を奏する。ここでは、配線溝に先立ってビア孔を形成する、いわゆる先ビア方式のデュアルダマシン法について、本発明の適応例を示す。
【００２３】
（第１の実施形態）
図２及び図３は、第１の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。この配線構造は、２層の絶縁膜に配線溝及びビア孔が形成される、いわゆるハイブリッド構造である。
先ず、図２（ａ）に示すように、表面にＭＯＳトランジスタ等の半導体素子（不図示）が形成されたシリコンウェーハ１上に、例えば当該半導体素子を覆う絶縁膜２、層間絶縁膜３、配線間絶縁膜４、カバー膜５及び有機反射防止膜６を順次積層する。層間絶縁膜３、配線間絶縁膜４、カバー膜５及び有機反射防止膜６から絶縁層１１が構成される。ここで、層間絶縁膜３はＳｉＯＣを材料とする。配線間絶縁膜４は、非熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料、具体的には無機系絶縁材料であるシリカソースモノマー材料内に３ｎｍ程度の均一な径を有し形状も均一な多数のポアが形成されてなるものである。また、層間絶縁膜３と配線間絶縁膜４との間にエッチングストッパー膜を形成しても良い。
【００２４】
続いて、図２（ｂ）に示すように、有機反射防止膜６上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジストを加工して、開孔形状のレジストパターン７を形成する。
【００２５】
続いて、図２（ｃ）に示すように、このレジストパターン７をマスクとして有機反射防止膜６、カバー膜５、配線間絶縁膜４及び層間絶縁膜３をドライエッチングによりパターニングし、レジストパターン７に倣ったビア孔８を形成する。
【００２６】
続いて、図２（ｄ）に示すように、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、有機膜、ここではレジストパターン７及び有機反射防止膜６をプラズマアッシング処理し、灰化除去する。このアッシング処理により配線間絶縁膜４の側面が露出するが、配線間絶縁膜４には殆どダメージが及ぼされることはない。
【００２７】
続いて、図３（ａ）に示すように、ビア孔８を埋め込むようにカバー膜５上に有機反射防止膜９を形成し、有機反射防止膜９上にフォトレジストを塗布する。そして、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジストを加工して、ビア孔８の形成位置と整合する配線溝形状のレジストパターン１０を形成する。
【００２８】
続いて、図３（ｂ）に示すように、このレジストパターン１０をマスクとして有機反射防止膜９、カバー膜５、配線間絶縁膜４をドライエッチングによりパターニングし、レジストパターン１０に倣いビア孔８の形成位置と整合してこれと一体化する配線溝１２を形成する。
【００２９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、有機膜、ここではレジストパターン１０及び有機反射防止膜９をプラズマアッシング処理し、灰化除去する。このアッシング処理により配線間絶縁膜４の側面が露出するが、配線間絶縁膜４には殆どダメージが及ぼされることはない。
【００３０】
続いて、図３（ｄ）に示すように、例えばメッキ法によりビア孔８及び配線溝１２内を銅又は銅合金で埋め込み、表面を化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）法により研磨して表面を平坦化し、銅又は銅合金でビア孔８及び配線溝１２内を充填してなる配線構造１３を形成する。しかる後、配線構造１３を覆うようにカバー膜１４を形成する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、無機系ポーラス絶縁材料からなる配線間絶縁膜４の一部、例えば表面や側面が露出していても悪影響を及ぼすことなくアッシング処理を行うことを可能とし、近時の要請に対応した微細配線の実現に寄与することができる。
【００３２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様にデュアルダマシン法によるハイブリッド構造を開示するが、カバー膜上にハードマスクを形成する点で相違する。
【００３３】
図４及び図５は、第２の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
先ず、図４（ａ）に示すように、表面にＭＯＳトランジスタ等の半導体素子（不図示）が形成されたシリコンウェーハ１上に、例えば当該半導体素子を覆う絶縁膜２、層間絶縁膜３、配線間絶縁膜４、カバー膜５、ハードマスクとなるシリコン窒化膜等の絶縁膜２１及び有機反射防止膜６を順次積層する。層間絶縁膜３、配線間絶縁膜４、カバー膜５、絶縁膜２１及び有機反射防止膜６から絶縁層２２が構成される。ここで、層間絶縁膜３はＳｉＯＣを材料とする。配線間絶縁膜４は、具体的には無機系絶縁材料であるシリカソースモノマー材料内に３ｎｍ程度の均一な径を有し形状も均一な多数のポアが形成されてなるものである。また、層間絶縁膜３と配線間絶縁膜４との間にエッチングストッパー膜を形成しても良い。
【００３４】
続いて、図４（ｂ）に示すように、有機反射防止膜６上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジストを加工して、開孔形状のレジストパターン７を形成する。
【００３５】
続いて、図４（ｃ）に示すように、このレジストパターン７をマスクとして有機反射防止膜６、絶縁膜２１、カバー膜５、配線間絶縁膜４及び層間絶縁膜３をドライエッチングによりパターニングし、レジストパターン７に倣ったビア孔８を形成する。この場合、ビア孔８は層間絶縁膜３を貫通する必要はなく、図示のように層間絶縁膜３の途中までドライエッチングすれば良い。
【００３６】
続いて、図４（ｄ）に示すように、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、有機膜、ここではレジストパターン７及び有機反射防止膜６をプラズマアッシング処理し、灰化除去する。このアッシング処理により配線間絶縁膜４の側面が露出するが、配線間絶縁膜４には殆どダメージが及ぼされることはない。
【００３７】
続いて、図４（ｅ）に示すように、ビア孔８を埋め込むように絶縁膜２１上に有機反射防止膜９を形成し、有機反射防止膜９上にフォトレジストを塗布する。そして、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジストを加工して、ビア孔８の形成位置と整合する配線溝形状のレジストパターン１０を形成する。
【００３８】
続いて、図５（ａ）に示すように、このレジストパターン１０をマスクとして有機反射防止膜９、絶縁膜２１及びカバー膜５をドライエッチングによりパターニングする。これにより、絶縁膜２１は、レジストパターン１０に倣いビア孔８の形成位置と整合する配線溝形状のハードマスク２３に加工される。
【００３９】
続いて、図５（ｂ）に示すように、水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、有機膜、ここではレジストパターン１０及び有機反射防止膜９をプラズマアッシング処理し、灰化除去する。このアッシング処理により配線間絶縁膜４の側面が露出するが、配線間絶縁膜４には殆どダメージが及ぼされることはない。特にこの場合、アッシング処理時における配線間絶縁膜４の露出部位はビア孔８の壁面のみであるため、配線の実質的な比誘電率の上昇を招くことはない。
【００４０】
続いて、図５（ｃ）に示すように、ハードマスク２３を用いて配線間絶縁膜４及び層間絶縁膜３をドライエッチングし、配線間絶縁膜４にハードマスク２３の溝形状に倣った配線溝２４を形成するとともに、層間絶縁膜３を貫通するようにビア孔８を加工する。これにより、配線溝２４とビア孔８とが整合して一体化される。
【００４１】
続いて、図５（ｄ）に示すように、ハードマスク２３をウェットエッチング等により除去した後、例えばメッキ法によりビア孔８及び配線溝１２内を銅又は銅合金で埋め込み、表面をＣＭＰ法により研磨して表面を平坦化し、銅又は銅合金でビア孔８及び配線溝１２内を充填してなる配線構造１３を形成する。しかる後、配線構造１３を覆うようにカバー膜１４を形成する。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、無機系ポーラス絶縁材料からなる配線間絶縁膜４の一部、例えば表面や側面が露出していても悪影響を及ぼすことなくアッシング処理を行うことを可能とし、近時の要請に対応した微細配線の実現に寄与することができる。
【００４３】
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、先ビア方式のデュアルダマシン法の場合を例示したが、本発明は、シングルダマシン法は勿論のこと、ビア孔に先立って配線溝を形成する、いわゆる先溝方式のデュアルダマシン法にも適用可能である。
【００４４】
（実験例）
本発明における非熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料からなる配線間絶縁膜のアッシング処理によるダメージ量（形状変動、比誘電率の変化）を、ポア形成に熱分解樹脂を使用する熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料としてＭＳＱ（メチルシルセスキオキサン）を用いた比較例との比較に基づいて測定した。
【００４５】
この実験では、以下のようにサンプルを作製する。
先ず、図６（ａ）に示すように、シリコンウェーハ１０１上に絶縁膜１０２、配線間絶縁膜１０３、カバー膜１０４、ハードマスクとなるシリコン窒化膜等の絶縁膜及び有機反射防止膜１０５を順次積層する。ここで、配線間絶縁膜１０３は、本発明では非熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料、具体的には無機系絶縁材料であるシリカソースモノマー材料内に３ｎｍ程度の均一な径を有し形状も均一な多数のポアが形成されてなるものである。これに対して比較例では、熱揮発的絶縁材料である無機系ポーラス絶縁材料（ＭＳＱ）からなるものである。続いて、有機反射防止膜１０５上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーによりこのフォトレジストを加工して、配線溝形状のレジストパターン１０６を形成する。そして、レジストパターン１０６をマスクとして、有機反射防止膜１０５及びハードマスクとなる絶縁膜をドライエッチングによりパターニングする。ここで、カバー膜１０４でエッチングを停止させる。これにより、当該絶縁膜は、レジストパターン１０６に倣い配線溝形状のハードマスク１１１に加工される。
【００４６】
続いて、図６（ｂ）に示すように、酸素（Ｏ2）をアッシングガスとして用いて、有機膜、ここではレジストパターン１０６及び有機反射防止膜１０５をプラズマアッシング処理し、灰化除去する。このとき、配線間絶縁膜１０３はカバー膜１０４で覆われているため、ダメージが及ぼされることはない。
【００４７】
続いて、図６（ｃ）に示すように、ハードマスク１１１を用いてカバー膜１０４及び配線間絶縁膜１０３をドライエッチングし、カバー膜１０４及び配線間絶縁膜１０３にハードマスク１１１の溝形状に倣った配線溝１０７を形成する。そして、この状態で、本発明のサンプル及び比較例のサンプルの各々について、以下の表１に示すような各種のアッシング処理を行う。各アッシングの時間は、レジストを約４００ｎｍアッシングするために要する時間とした。
【００４８】
続いて、図６（ｄ）に示すように、例えばメッキ法により配線溝１０７内を銅又は銅合金で埋め込み、表面をＣＭＰ法により研磨して表面を平坦化し、銅又は銅合金で配線溝１０８内を充填してなる配線構造１１２を形成する。しかる後、配線構造１１２を覆うようにカバー膜１１３を形成する。このとき、配線幅及び隣接する配線間距離は共に約１００ｎｍとなった。
【００４９】
【表１】
2006041054.tif 000003
【００５０】
【表２】
2006041054.tif 000004
【００５１】
上述の各種アッシング処理としては、本発明のサンプル及び比較例のサンプルの各々について、表１に示すように、平行平板型アッシング装置でアッシングガスとして（１）Ｏ2を用いた場合、（２）Ｈ2Ｏを用いた場合、ＮＨ3を用いた場合と、（４）マイクロ波ダウンフロー型アッシング装置でアッシングガスとしてＨ2／Ｈｅを用いた場合について、それぞれアッシングレート（ｎｍ／秒）を調べた。
【００５２】
そして、本発明のサンプル及び比較例のサンプルの各々について、アッシング処理のないもの及び表１の（１）〜（４）の各条件において配線容量を測定し、表２に示すように、各配線形状と配線容量から、比誘電率を算出した。
【００５３】
マイクロ波ダウンフローアッシング装置は、比誘電率の上昇が極めて少なく、低ダメージで高速のアッシングが可能であることが良く知られている。しかしながら、比誘電率の上昇を抑えて低ダメージで高速のアッシングを実現するという点ではマイクロ波ダウンフローアッシング装置に劣るが、汎用性が高く比較的安価で小規模な平行平板型やバレル型のアッシング装置も需要が高い。そこでこの実験では、本発明の非熱揮発的絶縁材料を絶縁材料として用いるアッシングの対象として、平行平板型でアッシングガスにＨ2Ｏ、Ｏ2、ＮＨ3を用いた場合のみならず、マイクロ波ダウンフローアッシング装置でアッシングガスにＨ2／Ｈｅを用いた場合についても調査した。
【００５４】
今回、本発明のサンプルにおける（２）の平行平板型でアッシングガスにＨ2Ｏを用いたアッシングでは、（４）のマイクロ波ダウンフロー型でアッシングガスにＨ2／Ｈｅを用いたアッシングと同等の比誘電率（共に約２．２７）に抑えられたことが確認された。また、本発明のサンプルにおける（１）の平行平板型でアッシングガスにＯ2を用いたアッシング及び（３）の平行平板型でアッシングガスにＯ2を用いたアッシングでも、（２）の場合にさほど劣らない良好な比誘電率（（１）では約２．３６、（３）では約２．２９）に抑えられたことが確認された。
【００５５】
これは、本発明のサンプルにおいて、Ｈ2Ｏをアッシングガスとして用いた場合、配線間絶縁膜には殆どアッシング処理に起因するダメージがないことを意味する。また、電子顕微鏡を用いた配線幅の変動を調べる試験を行ったところ、アッシング処理の有無による配線幅の変動は確認できない程小さなものであった。
【００５６】
以上説明したように、本発明のアッシング処理によれば、平行平板型でアッシング装置を用いた場合でも、マイクロ波ダウンフローアッシング装置と同等の良質なアッシングが可能となり、特にＨ2Ｏをアッシングガスとして用いた場合に顕著に奏効することが判明した。
【００５７】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００５８】
（付記１）絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するアッシング処理方法であって、
前記絶縁膜は、非熱揮発的に孔形成がなされた多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、
アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理することを特徴とするアッシング処理方法。
【００５９】
（付記２）絶縁膜の上方に有機膜が形成されており、前記有機膜を灰化して除去するアッシング処理方法であって、
前記絶縁膜は、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなり、
アッシング処理の少なくとも前後いずれかにおいて前記絶縁膜の一部が露出した状態となる状況下で、前記有機膜を前記アッシング処理することを特徴とするアッシング処理方法。
【００６０】
（付記３）水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて前記アッシング処理することを特徴とする付記１又は２に記載のアッシング処理方法。
【００６１】
（付記４）基板の上方に、孔径及び孔形状が均一な多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなる絶縁膜を含む絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に第１のレジストパターンを形成し、当該第１のレジストパターンをマスクとして前記絶縁層を加工する工程と、
少なくとも前記第１のレジストパターンを灰化して除去する工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【００６２】
（付記５）水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、少なくとも前記第１のレジストパターンを灰化することを特徴とする付記４に記載の基板処理方法。
【００６３】
（付記６）前記第１のレジストパターンを灰化した後、前記絶縁層上に第２のレジストパターンを形成し、当該第２のレジストパターンをマスクとして前記絶縁層を加工する工程と、
少なくとも前記第２のレジストパターンを灰化して除去する工程と
を含むことを特徴とする付記４又は５に記載の基板処理方法。
【００６４】
（付記７）水の単独ガス又は水を含有する混合ガスをアッシングガスとして用いて、少なくとも前記第２のレジストパターンを灰化することを特徴とする付記６に記載の基板処理方法。
【００６５】
（付記８）前記絶縁膜は、非加熱的に孔形成がなされた多孔質の無機低誘電率絶縁材料からなることを特徴とする付記４〜７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】無機系ポーラス絶縁材料の比較を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図３】図２に引き続き、第１の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】第２の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】図４に引き続き、第２の実施形態による配線構造の形成方法を工程順に示す概略断面図である。
【図６】アッシング処理のサンプルを作製する様子を工程順に示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，１０１  シリコンウェーハ
２，２１，１０２  絶縁膜
３  層間絶縁膜
４，１０３  配線間絶縁膜
５，２４，１０４，１１３  カバー膜
６，９，１０５  有機反射防止膜
７，１０，１０６  レジストパターン
８  ビア孔
１１，２２  絶縁層
１２，１０７  配線溝
１３，１１２  配線構造
２３，１１１  ハードマスク
２０１，２０３  絶縁材料
２０２，２０４  ポア
【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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