【手続補正書】
【提出日】平成21年7月24日(2009.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを含む有機系の低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板をプラズマ処理装置内に搬入して、前記低誘電率膜をプラズマによりエッチングする工程と、
次いで前記プラズマ処理装置内においてＣＯ2ガスのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
その後、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
シリコンを含む有機系の低誘電率膜は、炭素、酸素及び水素を含むものであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記回復処理は、前記エッチング及び前記アッシングが行われる処理容器とは別の処理容器内で行われることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記有機系のガスの分子は、メチル基を有するものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
メチル基の数は２以上であることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
メチル基を有する有機系のガスは、ジメチルカーボネートであることを特徴とする請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記アッシングする工程は、前記低誘電率膜に形成されるダメージが緻密化しない条件に設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記アッシングする工程は、処理圧力が１．３３Ｐａ〜６．６７Ｐａに設定されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記アッシングする工程は、プラズマ処理装置を用い、プラズマ発生用の電力が、下部電極上の基板の単位面積あたりに印加されるプラズマ発生用の電力が１．９１Ｗ／ｃｍ2〜３．１８Ｗ／ｃｍ2となるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
シリコンを含む有機系の低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板が搬入される処理容器を含み、前記低誘電率膜をプラズマによりエッチングするためのプラズマ処理装置と、
前記エッチング後の基板が搬入される処理容器を含み、ＣＯ2ガスのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングするプラズマ処理装置と、
前記アッシング後の基板が搬入される処理容器を含み、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行うための処理装置と、を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１１】
前記エッチングするためのプラズマ処理装置の処理容器は、前記アッシングするためのプラズマ処理装置の処理容器を兼用していることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
前記有機系のガスの分子は、メチル基を有するものであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体製造装置。
【請求項１３】
メチル基の数は２以上であることを特徴とする請求項１２記載の半導体製造装置。
【請求項１４】
メチル基を有する有機系のガスは、ジメチルカーボネートであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体製造装置。
【請求項１５】
上層側にレジストパターンが形成された、シリコン、炭素、酸素及び水素を含む有機系の低誘電率膜をプラズマによりエッチングする工程と、
次いで前記低誘電率膜の比誘電率が５．２以上とすることができる程度に酸素ラジカルの多いプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
その後、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
シリコン、炭素、酸素及び水素を含む有機系の低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板をプラズマ処理装置内に搬入して、前記低誘電率膜をプラズマによりエッチングする工程と、
次いで平行平板型プラズマ処理装置を用い、処理圧力を１．３３Ｐａ〜６．６７Ｐａに設定すると共に、下部電極上の基板の単位面積あたりに印加されるプラズマ発生用の電力が１．９１Ｗ／ｃｍ2〜３．１８Ｗ／ｃｍ2となるように、上部電極にプラズマ発生用の電力を印加して酸素ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
その後、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行う工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
半導体製造装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１５及び１６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体装置の製造方法、半導体製造装置及び記憶媒体
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
層間絶縁膜としては、信号伝送の高速化を図るために、比誘電率の低い材料が検討されており、その代表的な低誘電率膜としてＳｉＣＯＨ膜が知られている。  
しかしながら、上記のエッチング工程やアッシング工程においてＳｉＣＯＨ膜はプラズマによりダメージを受ける。特にアッシング工程時には酸素ガスが用いられ、そしてＳｉＣＯＨ膜は有機膜であることから、アッシング時におけるダメージの程度が大きく、電気的特性が著しく低下する。具体的には、このダメージは、図１０（ａ）に示すように、酸素ガスのプラズマにより、ＳｉＣＯＨ膜を構成するＳｉとメチル基（ＣＨ3）との間の結合が切れて、Ｓｉとの結合が切れたメチル基がＳｉＣＯＨ膜から脱離することによって生じる。また、メチル基との結合が切れたＳｉは、吸湿しやすいので、大気中や処理ガス中の水分あるいは処理ガスの酸素とメチル基の水素との反応による水分を取り込んでしまい、更にこのＳｉＣＯＨ膜の電気的特性が低下する。このようにダメージを受けると、具体的には、ウエハの洗浄後にパターンの線幅が広がる現象、比誘電率の上昇、リーク電流の上昇、水分の吸収による信頼性の低下といったことが起こる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコンを含む有機系の低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板をプラズマ処理装置内に搬入して、前記低誘電率膜をプラズマによりエッチングする工程と、
次いで前記プラズマ処理装置内においてＣＯ2ガスのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
その後、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
また本発明の半導体製造装置は、シリコンを含む有機系の低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板が搬入される処理容器を含み、前記低誘電率膜をプラズマによりエッチングするためのプラズマ処理装置と、
前記エッチング後の基板が搬入される処理容器を含み、ＣＯ2ガスのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングするプラズマ処理装置と、
前記アッシング後の基板が搬入される処理容器を含み、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行うための処理装置と、を備えたことを特徴とする。
さらに本発明の半導体装置の製造方法は、
上層側にレジストパターンが形成された、シリコン、炭素、酸素及び水素を含む有機系の低誘電率膜をプラズマによりエッチングする工程と、
次いで前記低誘電率膜の比誘電率が５．２以上とすることができる程度に酸素ラジカルの多いプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
その後、有機系のガスを前記低誘電率膜に供給して、プラズマにより受けた前記低誘電率膜のダメージの回復処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明は、アッシング後に、低誘電率膜に対して有機系のガスを供給しているため、低誘電率膜に発生したダメージを回復させることができる。
また本発明は、有機系の低誘電率膜であるＳｉＣＯＨ膜に対してプラズマによりエッチングを行った後及びアッシングを行うにあたり、ラジカルリッチな条件でアッシングを行うようにすることで、プラズマにより受けたダメージの程度を敢えて悪くしている。これは言い換えれば緻密層の形成が抑えられている状態である。具体的にはＳｉＣＯＨ膜の場合、比誘電率が５．２以上となるようにアッシング処理を行っている。あるいは有機系の低誘電率膜を平行平板型プラズマ処理装置を用いてアッシングする場合には、処理圧力を１．３３Ｐａ〜６．６７Ｐａに設定すると共に、下部電極上の基板の単位面積あたりに印加されるプラズマ発生用の電力を１．９１Ｗ／ｃｍ2〜３．１８Ｗ／ｃｍ2に設定している。例えば８インチサイズウエハの場合、例えば上部電極への供給電力が６００Ｗである。このようにすれば、ラジカルリッチな条件でアッシングが行われ、やはり低誘電率膜のダメージの程度を悪くしている。  
そしてこのようにアッシング条件を、低誘電率膜のダメージの程度を悪くするように設定することで、緻密層の形成が抑えられるため、回復処理用のガスが低誘電率膜の膜内部まで浸透しやすくなり、結果として低誘電率膜のダメージの回復率が向上する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上述の実施の形態によれば、アッシング後に、ＳｉＣＯＨ膜に対してメチル基を有する例えばシラザン系のガスを供給して、メチル基との結合の切れたシリコンにメチル基を付加することにより、回復処理が行われる。図１０（ｂ）及び同図（ｃ）はこの様子を示している。そしてアッシング処理条件として、処理圧力を１．３３Ｐａ〜６．６７Ｐａ、上部電極４０から供給する電力を６００Ｗ（１．９１Ｗ／ｃｍ2）〜１０００Ｗ（３．１８Ｗ／ｃｍ2）とすることで、酸素イオンが少なく、酸素ラジカルの多いプラズマを得て、このプラズマによりＳｉＣＯＨ膜７４が露出した状態でアッシング処理を行うようにしている。このため、ＳｉＣＯＨ膜７４の表層における密度の高い緻密層の生成が抑えられるので、回復処理を行う時のＴＭＳＤＭＡガスがダメージ層８１内部まで行き渡り、ダメージの回復率（電気的特性の回復率）を高めることができる。この結果、良好な電気的特性の半導体装置が得られる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
この実施の形態に係る手法は、次のような見方ができる。即ち、従来はアッシング処理を行った後の電気的特性が最も良くなるようにアッシング処理条件を調整して、その後回復処理を行っていたが、本発明では、従来までの発想とは逆の発想により、アッシング処理を行った後の特性については、従来のアッシング処理後の特性よりも悪くようにアッシング条件を調整し、こうすることで次工程の回復処理による特性の回復率を高めるようにしている。
ここでアッシング工程時に上部電極に印加する電力が低い場合には、処理ガスがプラズマ化すると主に酸素イオンとなり、この酸素イオンによりアッシング工程が行われる。この場合、図１１に示すように、メチル基が脱離して分子が小さくなったＳｉＣＯＨ膜１００の表面部分は、酸素ガスのプラズマ中に含まれる酸素イオンのエネルギーにより、密度の高い緻密層１０１となってしまう。この緻密層１０１が立体障害となって、分子の大きな既述のシラザン系のガスがＳｉＣＯＨ膜１００内に浸透しにくくなり、同図に示すように、回復処理によって回復するのは、この緻密層１０１の極く表層部分だけになってしまう。