(57)【要約】【課題】形状の整った溝配線要素を有するデバイスを容易に製造するためのデバイス用溝構造体の製造方法を提供する。【解決手段】下部配線６１が形成された絶縁層６０に、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２、純水に溶解する犠牲膜６３、反射防止膜６４、レジスト膜６５を逐次形成し、レジスト膜６５を所定のパターンで露光、現像して、レジスト膜６５に所定の回路パターンを形成する。次いで多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２にビアホール６２ａが形成されるようにウエハＷをエッチング処理し、続いてウエハＷを過酸化水素水で処理してレジスト膜６５を変質させ、さらに犠牲膜６３が純水で溶解されるようにウエハＷを洗浄液で処理することによって、レジスト膜６５と反射防止膜６４をウエハＷから剥離する。これにより絶縁膜６２に損傷を与えることなく、形状精度に優れたビアホール６２ａが形成される。【選択図】　図６
2004088042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線のための溝を有するデバイス用溝構造体の製造方法であって、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に所定の液体に溶解する犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に所定のパターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記絶縁膜にビアホールが形成されるように前記基板をエッチング処理する工程と、
前記犠牲膜が前記所定の液体で溶解されるように前記基板を前記液体で処理することによって前記エッチングマスクを前記基板から剥離させる工程と、
を有することを特徴とするデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項２】
配線のための溝を有するデバイス用溝構造体の製造方法であって、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に所定の液体に溶解する犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を所定のパターンで露光し、その後に現像処理して、前記レジスト膜に所定の回路パターンを形成する工程と、
前記絶縁膜にビアホールが形成されるように前記基板をエッチング処理する工程と、
前記犠牲膜が前記所定の液体で溶解されるように前記基板を前記液体で処理することによって前記反射防止膜を前記基板から剥離する工程と、
を有することを特徴とするデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁膜は多孔質低誘電材料膜であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項４】
前記所定の液体は水であり、前記犠牲膜が水溶性であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項５】
前記水溶性の犠牲膜はゼラチン膜であることを特徴とする請求項４に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項６】
前記犠牲膜はＳｉＯ２系薄膜であり、かつ、前記所定の液体は、希フッ酸、フッ化アンモニウム系薬液、燐酸アンモニウム系薬液、蓚酸アンモニウム系薬液、酢酸アンモニウム系薬液のいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項７】
前記エッチング処理工程の後、前記犠牲膜の溶解処理工程の前に、前記基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスで処理する工程を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング処理工程の後、前記犠牲膜の溶解処理工程の前に、前記基板を所定の処理液で処理することにより、前記犠牲膜上に形成された膜を変質させる工程を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項９】
前記所定の処理液は、過酸化水素水であることを特徴とする請求項８に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記基板は半導体ウエハであり、前記絶縁膜は前記半導体ウエハの表面に形成された金属薄膜の回路パターン上に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のデバイス用溝構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダマシン構造等の溝配線要素を形成するためのデバイス用溝構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、多層配線の形成にシングルダマシン法やデュアルダマシン法が広く用いられている。図８はシングルダマシン法による多層配線の形成工程の一例を示す説明図である。最初に、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗに形成された絶縁層９１の表面部分にバリアメタル９２を介して銅等からなる下部配線９３を形成し、次いで、下部配線９３を含む絶縁層９１の表面に絶縁膜９４を形成する。続いて絶縁膜９４上に反射防止膜（ＢＡＲＣ；Ｂｏｔｔｏｍ　Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　Ｃｏｒｔｉｎｇ）９５を形成し、さらにその上にレジスト膜９６を形成する（図８（ａ））。
【０００３】
レジスト膜９６を所定の回路パターンで露光処理し、さらに現像処理して、レジスト膜９６に所定の回路パターンを形成する（図８（ｂ））。こうして得られたウエハＷを、絶縁膜９４にビアホール９４ａが形成されて下部配線９３が露出するまでエッチング処理する（図８（ｃ））。その後、レジスト膜９６を溶剤によって溶解除去する（図８（ｄ））。次に、ビアホール９４ａに導電性材料９４ｂが埋め込まれるように導電性薄膜を形成し、さらにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法等による平坦化処理を行う。このときに反射防止膜（ＢＡＲＣ）９５も除去される。こうして下部配線９３とビアホール９４ａ内の導電性材料９４ｂとが導通した溝配線が形成される（図８（ｅ））（例えば、特開２０００−２３２１０６号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２３２１０６号公報
【０００５】
このようなダマシン法を用いた近年の半導体デバイスの開発においては、処理の高速化と低消費電力化等を目的として、絶縁膜９４として低誘電率の絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜またはｌｏｗ−ε膜）が用いられるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年のＬＳＩ等の半導体デバイスの開発においては、さらなる演算処理の高速化等を目標として、従来のｌｏｗ−ｋ膜よりもさらに比誘電率を低下させた多孔質ｌｏｗ−ｋ膜を絶縁膜９４として使用する試みが行われている。ところが、上述したダマシン法にしたがって、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜を形成し、さらにビアホールの形成を行った場合には、その後にレジスト膜を薬液によって除去する際に多孔質ｌｏｗ−ｋ膜が浸食され、ビアホールの形状を保持できなくなる等の問題が生ずる場合がある。
【０００７】
また、レジスト膜を除去する別の方法として、レジスト膜９６をアッシングにより除去する方法があるが、このアッシングによっても多孔質ｌｏｗ−ｋ膜はダメージを受け、その誘電率が大きくなってしまう問題が発生する。また、アッシング処理は、スループットが低いという問題もある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、絶縁層に損傷を与えずに形状の整った溝配線要素を有するデバイスを容易に製造することができるデバイス用溝構造体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明はスループットを向上させるデバイス用溝構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、配線のための溝を有するデバイス用溝構造体の製造方法であって、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に所定の液体に溶解する犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に所定のパターンを有するエッチングマスクを形成する工程と、
前記絶縁膜にビアホールが形成されるように前記基板をエッチング処理する工程と、
前記犠牲膜が前記所定の液体で溶解されるように前記基板を前記液体で処理することによって前記エッチングマスクを前記基板から剥離させる工程と、
を有することを特徴とするデバイス用溝構造体の製造方法、が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、配線のための溝を有するデバイス用溝構造体の製造方法であって、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に所定の液体に溶解する犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜上に反射防止膜を形成する工程と、
前記反射防止膜上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を所定のパターンで露光し、その後に現像処理して、前記レジスト膜に所定の回路パターンを形成する工程と、
前記絶縁膜にビアホールが形成されるように前記基板をエッチング処理する工程と、
前記犠牲膜が前記所定の液体で溶解されるように前記基板を前記液体で処理することによって前記反射防止膜を前記基板から剥離する工程と、
を有することを特徴とするデバイス用溝構造体の製造方法、が提供される。
【００１１】
このようなデバイス用溝構造体の製造方法によれば、エッチング処理後に犠牲膜を溶解することによって、絶縁膜に損傷を与えることなく、絶縁膜上の不用な膜を簡単に剥離することができる。これにより形状精度の高いビアホールを形成することができる。また、処理のスループットが向上し、生産コストを下げることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、多孔質な低誘電率の絶縁膜（多孔質ｌｏｗ−ｋ膜）にダマシン構造の溝配線要素が形成された半導体デバイスを製造する場合について説明することとする。図１は、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜の形成や多孔質ｌｏｗ−ｋ膜へのビアホールの形成に用いられるダマシン形成システムの概略構成を示す説明図であり、図２は図１に示すダマシン形成システムが備えているＳＯＤシステムの概略平面図であり、図３はＳＯＤシステムの概略側面図であり、図４はＳＯＤシステム内に装着された処理ユニット群の側面図である。
【００１３】
このダマシン形成システムは、ＳＯＤシステム１と、レジスト塗布／現像システム２と、露光装置３と、エッチャー４と、洗浄システム５と、レジスト変質システム６から構成されており、これらシステムと装置の間でウエハＷを搬送することができるようになっている。ＳＯＤシステム１は、後に詳細に説明するように、ウエハＷに多孔質ｌｏｗ−ｋ膜や犠牲膜を形成するために用いられる。
【００１４】
レジスト塗布／現像システム２は、ウエハＷにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を成膜するレジスト塗布処理ユニットと、ウエハＷに反射防止膜（ＢＡＲＣ）を成膜するＢＡＲＣ塗布処理ユニットと、露光装置３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、反射防止膜が成膜されたウエハ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。
【００１５】
露光装置３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。エッチャー４は、ウエハＷ上に形成された種々の膜にエッチング処理を施すために用いられる。また洗浄システム５は、半導体デバイスの製造工程で不用となったレジスト膜や反射防止膜（ＢＡＲＣ）等をウエハＷから剥離するレジスト除去ユニットやエッチング後の残渣を除去する残渣除去ユニット等を備えている。
【００１６】
レジスト変質システム６は、洗浄システム５のレジスト除去ユニットにおいてレジスト膜や反射防止膜（ＢＡＲＣ）等をウエハＷから剥離する際の前処理を行う２種類の処理ユニットを具備している。その一方は、ウエハＷをオゾンガス（Ｏ３）と水蒸気との混合ガスで処理して、レジスト膜や反射防止膜（ＢＡＲＣ）等に損傷を与え、レジスト除去ユニットで使用される洗浄液が犠牲膜へ浸透し易くなるように処理するＶＯＳユニットである。他方は、ウエハＷを所定の薬液で処理することによってレジスト膜や反射防止膜（ＢＡＲＣ）等に損傷を与え、レジスト除去ユニットで使用される洗浄液が犠牲膜へ浸透し易くなるように処理する薬液処理ユニットである。
【００１７】
ＳＯＤシステム１についてより詳細に説明する。ＳＯＤシステム１は、大略的に、処理部７と、サイドキャビネット８と、キャリアステーション（ＣＳＢ）９とを有している。処理部７には、図２および図３に示すように、手前側上部に塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２が設けられている。塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２は、ウエハＷにスピンコートにより塗布膜を形成するために、ウエハＷを略水平に保持するスピンチャックと、スピンチャックを鉛直方向軸回りに回転させる回転機構と、スピンチャックに保持されたウエハＷに薬液を供給する薬液供給装置を有する。
【００１８】
例えば、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１は多孔質ｌｏｗ−ｋ膜の塗布形成に用いられ、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２は犠牲膜の塗布形成に用いられる。ここで犠牲膜とは、他の膜の特性に悪影響を与えることなく、処理工程を円滑に進めるため一時的に形成される膜であって、所定の処理が終了した後に除去される膜をいう。なお、レジスト塗布／現像システム２が備えるレジスト塗布処理ユニットとＢＡＲＣ塗布処理ユニットは、これら塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２と同様の構成を有する。
【００１９】
これら塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２の下方には塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２で用いられる薬液やこの薬液を塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１・１２へ送るためのポンプ等を内蔵したケミカルユニット１３・１４が設けられている。
【００２０】
処理部７の中央部には、図２に示すように、複数の処理ユニットを多段に積層してなる処理ユニット群１６・１７が設けられ、これらの間に、昇降して半導体ウエハ（ウエハ）Ｗを搬送するための主ウエハ搬送装置１８が設けられている。
【００２１】
主ウエハ搬送装置１８は、Ｚ方向に延在し、垂直壁５１ａ・５１ｂおよびこれらの間の側面開口部５１ｃを有する筒状支持体５１と、その内側に筒状支持体５１に沿ってＺ方向に昇降自在に設けられたウエハ搬送体５２とを有している。筒状支持体５１はモータ５３の回転駆動力によって回転可能となっており、それに伴ってウエハ搬送体５２も一体的に回転されるようになっている。
【００２２】
ウエハ搬送体５２は、搬送基台５４と、搬送基台５４に沿って前後に移動可能な３本のウエハ搬送アーム５５・５６・５７とを備えており、ウエハ搬送アーム５５〜５７は、筒状支持体５１の側面開口部５１ｃを通過可能な大きさを有している。これらウエハ搬送アーム５５〜５７は、搬送基台５４内に内蔵されたモータおよびベルト機構によりそれぞれ独立して進退移動することが可能となっている。ウエハ搬送体５２は、モータ５８によってベルト５９を駆動させることにより昇降するようになっている。なお、符号４０は駆動プーリー、４１は従動プーリーである。
【００２３】
左側の処理ユニット群１６は、図４に示すように、その上側から順に低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９と、２個のキュア（硬化）処理ユニット（ＤＬＣ）２０と、２個のエージングユニット（ＤＡＣ）２１とが積層されて構成されている。また右側の処理ユニット群１７は、その上から順に２個のベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２と、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）２３と、２個のクーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４と、受渡ユニット（ＴＲＳ）２５と、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２６とが積層されて構成されている。なお、受渡ユニット（ＴＲＳ）２５は、クーリングプレートの機能を兼ね備えることが可能である。また、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２に代えて高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ）を設けることができる。
【００２４】
サイドキャビネット８は、バブラー（Ｂｕｂ）２７と各ユニットから排出される排気ガスの洗浄のためのトラップ（ＴＲＡＰ）２８を有している。またバブラー（Ｂｕｂ）２７の下方には、電力供給源（図示せず）と、純水やアンモニア（ＮＨ３）ガス等を貯留するための薬液室（図示せず）と、ＳＯＤシステムにおいて使用された処理液の廃液を排出するためのドレイン２９とが設けられている。
【００２５】
キャリアステーション（ＣＳＢ）９は、ウエハＷが収容されたカセットを載置する載置台（図示せず）と、この載置台に載置されたカセットと処理部７に設けられた受渡ユニット（ＴＲＳ）２５との間でウエハＷの搬送を行うウエハ搬送装置（図示せず）を有している。
【００２６】
上記のように構成されたＳＯＤシステムにおいて、シルク法およびスピードフィルム法によりウエハＷにｌｏｗ−ｋ膜を形成する場合には、一般的には、ウエハＷを、クーリングプレートユニット（ＣＰＬ）２４・２６、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２（アドヒージョンプロモータの塗布）、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１（本薬液の塗布）、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２（または高温用のホットプレートユニット（ＯＨＰ））、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序で搬送し、処理する。
【００２７】
このように構成されたダマシン形成システムを用いて、シングルダマシン構造の溝配線要素を備える半導体デバイスを製造する方法について以下に説明する。図５は半導体デバイスの製造工程の一実施形態を示すフローチャートである。また、図６はウエハＷにシングルダマシン構造の溝配線要素が形成される過程を示した概略説明図である。
【００２８】
最初に、ウエハＷに形成された絶縁膜６０の表面部分にパターニングされた下部配線６１をバリアメタル層６１ａを介して形成する（ステップ１、図６（ａ））。
【００２９】
下部配線６１の材質に限定はないが、一般的には、銅（Ｃｕ）配線またはアルミニウム（Ａｌ）配線である。また、下部配線６１はウエハＷに直接に設けられた配線に限られず、例えば、ダマシン構造を有する溝配線要素の表面側に形成されたトレンチであってもよい。
【００３０】
次に、ＳＯＤシステム１を用いて、下部配線６１を含む絶縁膜６０上に多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２を形成する（ステップ２、図６（ｂ））。具体的には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１１に設けられたスピンチャックにウエハＷを保持し、このウエハＷの表面に薬液を供給してスピンチャックを回転させることによってウエハＷの表面に薬液を拡げて塗布膜を形成し、次いでこのウエハＷを低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０の順序で搬送し、各ユニットにおいて熱処理する。薬液を塗布して形成された塗布膜を熱処理する過程で、塗布膜は多孔質化され、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２が得られる。
【００３１】
なお、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２における処理温度は、低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３における処理温度よりも高く、キュア処理ユニット（ＤＬＣ）２０における処理温度よりも低くなるようにする。つまり、ｌｏｗ−ｋ膜の熱処理は、低温で蒸発する成分から順に蒸発させることによって行う。これにより多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２の性状を良好な状態とすることができる。
【００３２】
続いて、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２の表面に犠牲膜６３を形成する（ステップ３、図６（ｃ））。犠牲膜６３の形成は、ＳＯＤシステム１に備えられた犠牲膜塗布処理ユニットを用いて行われる。具体的には、塗布処理ユニット（ＳＣＴ）１２に設けられたスピンチャックにウエハＷを保持し、このウエハＷの表面に薬液を供給し、スピンチャックを回転させることによってウエハＷの表面に薬液を拡げて塗布膜を形成し、次いでこのウエハＷを低温用のホットプレートユニット（ＬＨＰ）１９・２３、ベーク処理ユニット（ＤＬＢ）２２の順序で搬送し、各ユニットにおいて熱処理する。犠牲膜６３の材料としては、ＳｉＯ２系材料またはゼラチン等の水溶性材料が好適に用いられる。
【００３３】
なお、犠牲膜６３の熱処理は、後に犠牲膜６３の表面に形成する反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４の薬液塗布時および塗布膜の熱処理時に、犠牲膜６３と反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４との間に混合中間層が形成されることのないように、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４の熱処理温度と同等またはそれ以上の温度で行うことが好ましい。
【００３４】
また、後述するように、犠牲膜６３はビアホール６２ａの形成後に所定の洗浄液によって溶解される必要がある。このために、犠牲膜６３を形成する際の熱処理の後において、犠牲膜６３は所定の洗浄液に対する溶解性を保持していることが必要である。さらに、犠牲膜６３の材料としてＳｉＯ２系材料を使用し、かつ、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２もＳｉＯ２系材料である場合には、犠牲膜６３は所定の洗浄液に溶解し易いが、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２はその洗浄液に溶解し難くなるような、犠牲膜材料と洗浄液との組合せを選択する。
【００３５】
また、犠牲膜６３としてゼラチン膜を用いる場合には、ゼラチンが溶解している水溶液（ゼラチン水溶液）は、その温度が所定の温度よりも低くなるとゲル化して流動性が低下することに注意する必要がある。つまり、ゼラチン水溶液をウエハＷにスピンコートして均一な厚みのゼラチン膜を形成する際には、ゼラチン水溶液の温度が所定値よりも低くならないように、ゼラチン水溶液および／またはウエハＷの温度管理を十分に行うことが好ましい。
【００３６】
犠牲膜６３が形成されたウエハＷはレジスト塗布／現像システム２に搬送されて、そこで犠牲膜６３上に反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４が形成される（ステップ４、図６（ｄ））。この反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４の形成手法は、犠牲膜６３の形成手法と同様である。
【００３７】
次に、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４上にレジスト膜６５をスピンコートにより形成し（ステップ５、図６（ｅ））、さらにレジスト膜に所定の回路パターンを形成する（ステップ６、図６（ｆ））。続いて、ウエハＷはエッチャー４に搬送されて、そこでエッチング処理が行われる（ステップ７、図６（ｇ））。こうして、下部配線６１に達するビアホール６２ａが形成される。
【００３８】
エッチング処理の終了したウエハＷは、レジスト変質システム６へ搬送される。レジスト変質システム６では、例えば、薬液処理ユニットを用いて、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２を浸食しない所定濃度の過酸化水素水等の薬液でウエハＷを処理する。これによってレジスト膜６５や反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４に孔やクラックが発生する（ステップ８、図６（ｈ））。この孔やクラックは、所定の洗浄液でウエハＷを処理する次工程（ステップ９）の際に、洗浄液を犠牲膜６３へ浸透させて犠牲膜６３の溶解を促進する役割を果たす。
【００３９】
このステップ８の処理は、複数枚のウエハＷを薬液に浸漬して所定時間保持する方法や、１枚のウエハＷを略水平姿勢に保持してウエハＷの表面に薬液を液盛りし、所定時間保持する方法、回転するウエハＷ（１枚または複数を問わない）に薬液をスプレー噴射して処理する方法等が用いられる。これらの各方法においては、例えば５０℃〜６０℃に加温された薬液を用いることも好ましく、これによりスループットを向上させることができる。
【００４０】
次に、ウエハＷはレジスト変質システム６から洗浄システム５に搬送される。洗浄システム５においては、犠牲膜６３を洗浄液で溶解することによって犠牲膜６３上に形成された反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４とレジスト膜６５をウエハＷから剥離させる（ステップ９）。洗浄液はレジスト膜６５と反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４に形成された孔等から犠牲膜６３へと浸透して犠牲膜６３を溶解し、また、犠牲膜６３の側面（エッチング処理によって形成された溝側）から犠牲膜６３を溶解する。これにより、ステップ８の処理が終了したウエハＷは、図６（ｉ）に示すように、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２にビアホール６２ａが形成された状態となる。
【００４１】
このステップ８の処理において、犠牲膜６３がＳｉＯ２系の膜である場合には、例えば、希フッ酸、フッ化アンモニウム系薬液、燐酸アンモニウム系薬液、蓚酸アンモニウム系薬液、酢酸アンモニウム系薬液のいずれかが洗浄液として好適に使用される。
【００４２】
一方、犠牲膜６３がゼラチン膜等の水溶性の膜である場合には、洗浄液として純水を使用することができる。洗浄液として純水を用いた場合には、純水は希フッ酸等の薬液よりも低コストであるために、処理コストを低減することができる。また純水は有害物質を含まないために処理上も安全である。さらに、洗浄液（純水）に混入した反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４とレジスト膜６５は水に溶解しないために、これらをフィルターや沈降槽により分離することが容易である。これにより分離されたレジスト膜６５等の廃棄処理を、環境に配慮しながら、容易に行うことができる。純水の代わりとして、活性化された水やオゾン水等の機能水を用いることも好ましい。これにより犠牲膜６３の溶解を速めることができる。
【００４３】
ステップ９の処理は、ステップ８の処理と同様に、複数のウエハＷを同時に処理するバッチ式で行ってもよく、ウエハＷを１枚ずつ処理する枚葉式で行ってもよい。つまり、バッチ式処理の場合には、例えば、略平行に所定間隔で並べられたウエハＷを、洗浄液が貯留されたタンクの中へ収容して所定時間保持することにより、犠牲膜６３を溶解する方法を用いることができる。これにより反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４とレジスト膜６５がウエハＷから剥離する。ここで、タンク内の洗浄液には超音波を印加したり、洗浄液を撹拌等することも好ましい。
【００４４】
また、枚葉式処理の場合には、ウエハＷの表面に洗浄液のパドルを形成して所定時間保持し、その後にウエハＷを回転させながら洗浄液を噴射する方法や、常にウエハＷに洗浄液をスプレー噴射しながらウエハＷを回転させる方法等を用いることによって、犠牲膜６３を溶解して反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４を除去することができる。この枚葉式処理の場合には、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４が除去された後に連続してウエハＷの水洗処理とスピン乾燥処理を行うことができる。
【００４５】
このようにして犠牲膜６３を溶解し、反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４を剥離させる方法を使用した場合には、レジスト膜６５と反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４を１つの処理で同時に除去することができるために、スループットを向上させることができる。また、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２に損傷を与えないために、ビアホール６２ａの形状精度を高く保持することができる。
【００４６】
なお、犠牲膜６３が水溶性であり、かつ、先のレジスト変質システム６におけるステップ８の処理において過酸化水素水を用いる場合には、ステップ８とステップ９は共に水系の処理液を使用することになるために、洗浄システム５において過酸化水素水と純水との供給を切り替えることができるようにしておけば、ウエハＷをエッチャー４から洗浄システム５へ搬送し、そこでステップ８の処理とステップ９の処理を連続して行うことも可能である。この場合には、ダマシン形成システムのフットプリントが縮小される。
【００４７】
ステップ９の処理が終了したウエハＷにはその後に水洗処理と乾燥処理が施される（ステップ１０）。次いで、ステップ９の終了したウエハＷに対しては、ビアホール６２ａの内壁にＣＶＤ法等によりバリアメタル層（図示せず）を形成し、その後にＣＶＤ法等を用いてビアホール６２ａに導電性材料が埋め込まれるように薄膜を形成し、さらにＣＭＰ法等による平坦化処理を行う（ステップ１１）。こうして下部配線６１とビアホール６２ａとが導通するプラグ６９が形成される（図６（ｊ））。
【００４８】
次に、本発明をデュアルダマシン法に適用した場合について説明する。図７はデュアルダマシン法による溝配線要素の形成工程を示す説明図である。図７（ａ）は先に図６（ｉ）に示した状態と同じであり、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２にビアホール６２ａが形成された状態を示している。この状態から、デュアルダマシン法では、ビアホール６２ａを導電性材料で埋設せずに、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２上に犠牲膜７１を形成する（図７（ｂ））。このとき犠牲膜７１はビアホール６２ａをも覆う。
【００４９】
続いて、犠牲膜７１上に反射防止膜（ＢＡＲＣ）７２を形成し、さらにその上にレジスト膜７３を形成した後に、レジスト膜７３を所定のパターンで露光、現像してパターニングする（図７（ｃ））。次に、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２の上部が一定高さだけ削られるようにウエハＷをエッチング処理する（図７（ｄ））。
【００５０】
次いで、例えば、過酸化水素水でウエハＷを処理して、レジスト膜６５と反射防止膜（ＢＡＲＣ）６４に孔等を形成した後に、ウエハＷを所定の洗浄液で処理することによって犠牲膜７１を溶解すると、図７（ｅ）に示すように、反射防止膜（ＢＡＲＣ）７２とレジスト膜７３がウエハＷから剥離し、かつ、ビアホール６２ｂ内からも犠牲膜７１が除去される。こうして、ビアホール６２ａとトレンチ６２ｂが形成される。
【００５１】
続いてウエハＷを水洗処理し、乾燥処理した後に、ビアホール６２ａおよびトレンチ６２ｂの内壁にＣＶＤ法等によりバリアメタル層（図示せず）を形成し、その後にメッキとＰＶＤ法等を用いてビアホール６２ａおよびトレンチ６２ｂが導電性材料で埋め込まれるように薄膜を形成し、さらにＣＭＰ法等による平坦化処理を行う。これにより下部配線６１とビアホール６２ａおよびトレンチ６２ｂが導通するプラグ６９´が形成される（図７（ｆ））。
【００５２】
上述した図７（ａ）から図７（ｅ）に示す状態に至るまでの従来の処理工程は、犠牲膜７１を形成することなく、絶縁膜６２上に反射防止膜（ＢＡＲＣ）７２とレジスト膜７３を形成してレジスト膜７３をパターニングし、その後にエッチング処理、薬液によるレジスト膜７３の除去、酸素励起プラズマによるアッシング処理による反射防止膜（ＢＡＲＣ）７２の除去、を行うというものであった。このような方法では、エッチング後のビアホール６２ａ内にポリマー残渣が発生し、またアッシング処理時にビアホール６２ａ周りの多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２が損傷を受ける等の問題がある。
【００５３】
しかし、上述した犠牲膜７１を用いる方法によれば、アッシング処理を行わないために多孔質ｌｏｗ−ｋ膜６２のビアホール６２ａ周りが損傷することがない。これによりビアホール６２ａとトレンチ６２ｂを寸法精度よく形成することができる。これによりひいてはデバイスの品質を高く保持することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、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、上記説明においては、洗浄液による犠牲膜の溶解速度を速め、また、犠牲膜を均一に除去するために、犠牲膜を洗浄液によって溶解する処理の前に、レジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）を過酸化水素水で処理する場合について説明したが、犠牲膜の溶解が犠牲膜の側面から進むことによって十分にレジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）とを剥離させることができる場合には、過酸化水素水等による処理を省いてもよい。
【００５５】
また、絶縁膜として多孔質ｌｏｗ−ｋ膜を形成した場合について説明したが、絶縁膜は従来から使用されている緻密質のｌｏｗ−ｋ膜であってもよい。緻密質のｌｏｗ−ｋ膜としては、ポリオルガノシロキサン架橋ビスベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）やＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ社製のＳｉＬＫ（商品名）、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社製のＦＬＡＲＥ（商品名）等のポリアリレンエーテル樹脂（ＰＡＥ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）等の有機ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
【００５６】
このような緻密質のｌｏｗ−ｋ膜を用いた場合であっても、レジスト膜を溶剤によって除去していた従来の処理に代えて本発明を用いることにより、レジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）の除去を同時に行う処理を行うことができる。これにより、ビアホールに導電性材料を埋設した後のエッチング処理においては、従来必要とされていた反射防止膜（ＢＡＲＣ）の除去処理を行う必要がなくなるために、スループットを向上させることができる。
【００５７】
また、緻密質のｌｏｗ−ｋ膜を用いた場合には、過酸化水素水等の薬液による処理に代えて、オゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気でウエハＷを処理することによって、レジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）に孔を形成することが可能である。これによって、その後の洗浄処理では、レジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）に形成された孔から犠牲膜への洗浄液の浸透が促進され、犠牲膜の溶解が速められる。また、犠牲膜の剥離ムラの発生を防止することができる。なお、一般的に多孔質のｌｏｗ−ｋ膜はオゾンガスと水蒸気の混合ガス雰囲気に晒されると劣化するが、オゾンガスと水蒸気の混合ガスに対して耐食性を有する多孔質ｌｏｗ−ｋ膜であれば、同処理方法を用いることができる。
【００５８】
上記説明では、レジスト膜と反射防止膜（ＢＡＲＣ）に孔等を形成する薬液として過酸化水素水を例示したが、同処理に用いるその他の薬液として、アミン系薬液を挙げることができる。但し、一般的に多孔質ｌｏｗ−ｋ膜はアミン系薬液に溶解し易いために、アミン系薬液は、緻密質ｌｏｗ−ｋ膜等のアミン系薬液に対して耐食性を有する絶縁膜が設けられた場合に用いられる。
【００５９】
また、上記説明においては、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜をスピンコート法によって形成した場合を示したが、多孔質ｌｏｗ−ｋ膜等の絶縁膜は、ＣＶＤ法等の別の方法によって形成してもよい。また、犠牲膜や反射防止膜（ＢＡＲＣ）の成膜には、スピンコート以外の塗布方法を用いてもよい。上記説明においてはレジスト膜の下地に反射防止膜（ＢＡＲＣ）を形成した形態について説明したが、犠牲膜上に反射防止膜（ＢＡＲＣ）を形成することなく、犠牲膜上に直接にレジスト膜を形成する工程を用いてもよい。基板は半導体ウエハに限定されるものではなく、各種基板、例えば、ＬＣＤガラス基板やセラミックス基板であってもよい。
【００６０】
【発明の効果】
上述の通り、本発明によれば、ダマシン構造等の溝配線要素を形成する際に、絶縁膜に損傷を与えることなく、ビアホールの形状精度を保持したまま、絶縁膜上の不用な膜を簡単に剥離することができる。これにより形状精度に優れた溝配線を形成することが可能となり、製造されるデバイスの信頼性が高められる。また不良品の発生を抑制することもできる。さらに、処理のスループットを向上させることができるために生産コストを下げることができる等、本発明は種々の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁膜の形成等に用いられるダマシン形成システムの概略構成を示す説明図。
【図２】ダマシン形成システムが備えているＳＯＤシステムの概略平面図。
【図３】ＳＯＤシステムの概略側面図。
【図４】ＳＯＤシステム内に装着された処理ユニット群の側面図。
【図５】ウエハへ溝配線要素を形成する工程の一実施形態を示すフローチャート。
【図６】ウエハへ溝配線要素を形成する工程の一実施形態を示す説明図。
【図７】ウエハへ溝配線要素を形成する工程の別の実施形態を示す説明図。
【図８】従来のダマシン法による半導体デバイスの製造工程の一例を示す説明図。
【符号の説明】
１；ＳＯＤシステム
２；レジスト塗布／現像システム
３；露光装置
４；エッチャー
５；洗浄システム
１１・１２；塗布処理ユニット（ＳＣＴ）
６１；下部配線
６２；多孔質ｌｏｗ−ｋ膜
６２ａ；ビアホール
６２ｂ；トレンチ
６３；犠牲膜
６４；反射防止膜（ＢＡＲＣ）
６５；レジスト膜
６９・６９´；プラグ
Ｗ；ウエハ
【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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