(57)【要約】      （修正有）【課題】層間絶縁層に形成した第１エッチング空間とこれに連通する第２エッチング空間とを導体材料により埋め込むことにより多層配線構造を形成するデュアルダマシンプロセスを用いた配線形成方法において、層間絶縁層を構成する低誘電体層を劣化させることなく、工数削減を可能にするとともに、工程管理の自由度を向上させる。【解決手段】第２エッチング空間形成用のホトレジストパターンを形成するための露光光から下層配線層２６を保護するために第１エッチング空間内に充填される材料として、層間絶縁層にダメージを与えることのない剥離液により容易に除去できるスピンオングラス材料を主成分とする埋込材３４ｂを用いるとともに、この埋込材には、露光光を吸収するための吸光材を添加せず、その代わりに埋込材層の上にドライエッチングにより加工可能な反射防止膜３５を形成する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された下層配線層と、その上に層間絶縁層を介して形成された上層配線層とが、前記層間絶縁層を上下に貫通するビア配線によって接続されている半導体多層配線の形成方法において、
前記下層配線層上に少なくとも低誘電体層からなる前記層間絶縁層を積層する層間絶縁層形成工程と、
前記層間絶縁層上にホトレジスト層を形成し、パターン露光の後、現像処理してホトレジストパターンを形成し、このホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って前記層間絶縁層に第１エッチング空間を形成する第１エッチング空間形成工程と、
前記層間絶縁層上に、少なくともスピンオングラス材料を主成分とする埋込材を塗布することによって、前記第１エッチング空間に前記埋込材を埋め込む埋め込み工程と、
前記層間絶縁層上に形成された埋込材層の上にドライエッチングにより加工可能な反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、
前記反射防止膜上にホトレジスト層を形成し、このホトレジスト層にパターン光を照射し、アルカリ現像液により現像して、ホトレジストパターンを形成するホトレジストパターン形成工程と、
前記ホトレジストパターンをマスクとして前記反射防止膜の露出部分をドライエッチングにより加工する反射防止膜加工工程と、
前記ホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って、前記第１エッチング空間の上部の前記層間絶縁層を所定のパターンに除去して前記第１エッチング空間と連通する第２エッチング空間を形成すると同時に、前記第１エッチング空間内の埋込材を除去する第２エッチング空間形成および埋込材除去工程と、
前記第１エッチング空間と第２エッチング空間とを同時に導体材料で埋め込み、前記ビア配線と上層配線層とを同時に形成する配線一括形成工程と、
を有することを特徴とする半導体多層配線形成方法。
【請求項２】
前記スピンオングラス材料が、
（Ａ）  Ｓｉ（ＯＲ１）ａ（ＯＲ２）ｂ（ＯＲ３）ｃ（ＯＲ４）ｄ
（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基、ａ，ｂ，ｃ，およびｄは、０≦ａ≦４，０≦ｂ≦４，０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦４であって、かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝４の条件を満たす整数である。）で表される化合物、
（Ｂ）  Ｒ５Ｓｉ（ＯＲ６）ｅ（ＯＲ７）ｆ（ＯＲ８）ｇ
（式中、Ｒ５は水素原子あるいは炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ６，Ｒ７，およびＲ８は、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル基、ｅ，ｆ，およびｇは、０≦ｅ≦３，０≦ｆ≦３，０≦ｇ≦３であって、かつｅ＋ｆ＋ｇ＝３の条件を満たす整数である。）で表される化合物、および
（Ｃ）  Ｒ９Ｒ１０Ｓｉ（ＯＲ１１）ｈ（ＯＲ１２）ｉ
（式中、Ｒ９およびＲ１０は水素原子あるいは炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル基、ｈおよびｉは、０≦ｈ≦２，０≦ｉ≦２であって、かつｈ＋ｉ＝２の条件を満たす整数である。）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を加水分解させたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項３】
前記低誘電体層をメチル基を少なくとも有するＳｉ系材料から形成するとともに、前記スピンオングラス材料を前記化合物（Ｂ）と前記化合物（Ｃ）との合計含有比率が５０％以上となるように調製することを特徴とする請求項２に記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項４】
前記Ｓｉ系材料としてヒドロキシシルセスキオキサン系材料を用い、前記スピンオングラス材料を前記Ｒ５が水素原子である化合物（Ｂ）の含有比率が５０％以上となるように調製することを特徴とする請求項３に記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項５】
前記スピンオングラス材料が有機溶媒により溶解されており、該有機溶媒が多価アルコールの水酸基をアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項６】
前記反射防止膜を、所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と溶媒とを含有してなる樹脂組成物から、構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項７】
前記樹脂成分が、少なくとも下記一般式（１）
【化１】
2004179391.tif 000005
（式中、ｎは１以上の整数を表し、Ｘは炭素原子数１〜１０の直鎖もしくは分岐状のアルキル鎖、芳香性もしくは脂環性の環状アルキル鎖、アルキルエステル鎖であり、Ｙは所定のエネルギーの印加を受けてスルホン酸残基を生じる置換基である。）
で表される繰り返し単位を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項８】
前記反射防止膜を、ポリチタノキサンおよびポリシロキサンの混合物もしくはそれらの共重合体を含有してなる樹脂組成物から、構成することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の半導体多層配線形成方法。
【請求項９】
前記第２エッチング空間形成工程の後に、前記第１エッチング空間に残留している埋込材を剥離液によって除去する埋込材除去工程をさらに有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに一つに記載の半導体多層配線形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板上に形成された下層配線層と、その上に層間絶縁層を介して形成された上層配線層とが、前記層間絶縁層を上下に貫通するビア配線によって接続されている半導体多層配線の形成方法に関するものであり、さらに詳しくは、前記ビア配線と上層配線層とをより簡易なデュアルダマシンプロセスによって形成する半導体多層配線形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、半導体集積回路における基本的配線構造は、半導体基板上に直接または間接的に形成された下層配線層と、この下層配線層上に層間絶縁層を介して形成された上層配線層とが、前記層間絶縁層を貫通するように形成されたビア配線によって接続されている構造である。この配線構造を複数化、多層化することによって、半導体集積回路の多層配線構造が形成される。
【０００３】
従来、この配線構造は、半導体基板上に積層する導体層や層間絶縁層などの各層の形成とそれらのエッチングによるパターン化の繰り返しによって、実現していた。このような積層とエッチングを繰り返して多層配線を形成する逐次形成方法は、ステップ数が多く、製造コストを低減することが困難であったため、現在では、ダマシン法と一般に呼称されている象眼法が採用されている。このダマシン法とは、ビア配線や上層配線層を形成するためのビアホールやトレンチと呼ばれる配線溝を層間絶縁層に形成しておき、その空間に導体材料を埋め込むという配線形成方法である。このダマシン法において、ビア配線と上層配線層を同時に形成する場合は、特にデュアルダマシンプロセスと呼称されている。このダマシン法を採用することによって、従来は導体材料として用いることができなかった銅を用いることができるようになった。すなわち、微細配線用の導体材料として、銅は、アルミニウムに比べてエレクトロマイグレーション耐性が優れているため好適な材料であるが、エッチングが難しいということから、従来の多層配線逐次形成方法では用いることができなかった。しかしながら、前述のダマシン法を用いることによって、待望の銅を導体材料として使用できるようになった。
【０００４】
かかるデュアルダマシンプロセスの基本的工程を図１および図２を参照して説明する。
【０００５】
まず、図１（ａ）に示すように、基板１上にＣＶＤ法、回転塗布法等により層間絶縁層２を形成する。この層間絶縁層２を構成する材料は、ＳｉＯ２や、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ  ｏｎ  ｇｌａｓｓ）等が用いられる。この層間絶縁層２の上にレジスト膜３を形成し、パターン化する。このパターン化したレジスト膜３をマスクとして層間絶縁層２を選択的にエッチングし、続いてレジスト膜３を除去することによって、図１（ｂ）に示すように、配線溝（トレンチ）４を形成する。次に、前述のように配線溝４を形成した層間絶縁層２の表面に、バリヤメタル５を堆積させることによって、配線溝４の内面に、この配線溝４内に埋め込むことになる銅と層間絶縁層２との接着性を向上させると同時に銅の層間絶縁層２中への拡散を防止するためのバリアメタル膜を、形成する。その後、図１（ｃ）に示すように、配線溝４内に銅を電解メッキなどを用いて埋め込み、下層配線層６を形成する。
【０００６】
次に、この時点で層間絶縁層２の表面に付着している銅と残存バリヤメタル５とを化学的研磨（ＣＭＰ）により除去し、層間絶縁層２の表面を平坦化した後、その上に、順次、第１の低誘電体層７、第１のエッチングストッパ膜８、第２の低誘電体層９、および第２のエッチングストッパ膜１０を積層する。次いで、前記第２のエッチングストッパ膜１０の上に、ビアホール形成用のパターンを有するレジストマスク１１を形成する。次に、図１（ｄ）に示すように、前記レジストマスク１１を用いてエッチングを行って、第２のエッチングストッパ膜１０、第２の低誘電体層９、第１のエッチングストッパ層８、および第１の低誘電体層７を貫通し、下層配線層６の表面に至るビアホール１２を形成する。続いて、図２（ｅ）に示すように、前記ビアホール１２にホトレジスト材料などの埋込材１３を充填する。この埋込材１３をエッチバックして、図２（ｆ）に示すように、所定厚みだけビアホール１２の底部に残し、さらに、前記第２のエッチングストッパ膜１０の上に、トレンチ形成用のパターンを有するレジストマスク１４を形成する。このレジストマスク１４を用いて、図２（ｇ）に示すように、第２のエッチングストッパ膜１０と第２の低誘電体層９とをエッチングしてトレンチ１５を形成するとともに、ビアホール１２の底部に残存している埋込材１３を除去する。この後、前記ビアホール１２とトレンチ１５とに銅を埋め込んで、図２（ｈ）に示すように、ビア配線１６と上層配線層１７とを形成する。これにより、下層配線層６と上層配線層１７とがビア配線１６によって電気的に接続された多層配線構造が実現される。
【０００７】
ところで、上記多層配線形成方法において、埋込材が用いられているが、この埋込材の役割は、次のような点にある。すなわち、ビアホールを形成した後に、エッチングにてトレンチを形成する際、ビアホールの底部に基板が露出していると、基板表面に存在する下層配線層が、トレンチを形成するためのエッチングガスによって損傷し、配線不良等を引き起こすことになる。そこで、ビアホールに埋込材を充填して、トレンチ形成工程中の下層配線層を保護する。
【０００８】
この埋込材としては、従来、ホトレジスト組成物が用いられているが、ホトレジスト組成物をビアホールに充填した場合、気泡が発生して埋め込みが十分に行われないことがあるため、新たな埋込材として、熱架橋性化合物を有機溶剤に溶かした溶液を用いることが提案されている（特許文献１）。
【０００９】
しかしながら、この有機膜を埋込材として用いる構成では、埋込材の役割を完了した後のビアホール内に残存する埋込材の除去が容易でなく、酸素プラズマアッシングによる除去処理が必要であるという問題点がある。そして、この場合、エッチングガス（主に酸素系ガス）が低誘電体層にダメージを与えるおそれがある。そのダメージとしては、低誘電体層のＳｉ−Ｒ結合がＳｉ−ＯＨ結合に変化したり、誘電率（ｋ）が変動するということが挙げられる。
【００１０】
また、他の埋込材として、スピンオングラス材料あるいはこれに高吸光性染料を添加した組成物が開示されている（特許文献１および２）。この組成物に高吸光性染料を添加する目的は、スピンオングラス材料が透明な材料であるので、トレンチを形成するためのレジストをパターニングする時の露光光が基板面に到達し、その反射光がレジストに入射し、レジストのパターン解像性を劣化させてしまうのを防止するためである。この埋込材組成物は、主成分であるスピンオングラス材料がフッ化水素酸に相溶性が高いため、ビアホールに埋込材が残留していてもフッ化水素酸を含有する剥離液により容易に除去することができるという利点を持つ。しかし、その反面、この埋込材には、その添加成分である高吸光性染料が変質しやすいため、埋込材溶液の保存安定性が低く、それに伴って埋込膜の安定性も低くなりやすく、工程管理の自由度を大きく制限するという問題点がある。また、高吸光性染料を配合した場合、上層膜との層間にインターミキシングが発生するおそれがある。
【００１１】
特許文献３には、さらに前記埋込材層の上に前記反射光を遮断するための反射防止膜を設け、この反射防止膜の上にトレンチ形成用のレジスト層を形成する構成が開示されている。この反射防止膜の材料としては慣用の有機および無機材料が用いられるとしている。
【００１２】
なお、反射防止膜の材料については、スピンオングラス材料に染料を添加した組成に改良を加えた材料がいくつか提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５）。特許文献４では、主成分たるシラン化合物に改良を加えて、ホトレジストに比べてエッチング速度が速い反射防止膜材料を開示している。また、特許文献５では、アルコキシシラン系材料に特定の高吸光性成分を配合して、光吸収性を高めた反射防止膜材料を開示している。
【００１３】
上述のように、デュアルダマシンプロセスによる従来の多層配線形成方法では、埋込材に感光性樹脂や熱可塑性樹脂などの有機膜を用いる場合には、埋込材の役割を完了した後のビアホール内に残存する埋込材の除去が容易でなく、酸素プラズマアッシングによる除去処理が必要であり、工数が増え、ひいては製造コストの低減が困難になるという問題点がある。さらに酸素プラズマガスにより低誘電体層がダメージを受けるという問題点が発生する。
【００１４】
また、残存埋込材の除去を容易にするために、剥離剤の主成分とするフッ化水素酸に相溶性の高いスピンオングラス材料を用いる場合では、この材料が透明であるので、露光光が基板面に達することないように光吸収性の高い染料を添加しなければならず、この添加成分である高吸光性染料が変質しやすいため、埋込材溶液の保存安定性が低く、それに伴って埋込膜の安定性も低くなりやすく、工程管理の自由度を大きく制限するという問題点が生じる。また、高吸光性染料を配合した場合、上層膜との層間にインターミキシングが発生するおそれがある。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１９５９５５号公報
【特許文献２】
米国特許第６，３２９，１１８号公報
【特許文献３】
米国特許第６，３６５，５２９号公報
【特許文献４】
特開２００１−９２１２２号公報
【特許文献５】
米国特許第６，２６８，４５７号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、デュアルダマシンプロセスを用いた半導体多層配線形成方法において、層間絶縁層を構成する低誘電体層を劣化させることなく、工数削減を可能にするとともに、工程管理の自由度を向上させることを課題とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本願発明者らは、デュアルダマシンプロセスによる半導体多層配線の形成工程全体の流れから、ダマシン法に必須の埋込材の役割と、トレンチを形成するときに生じる露光反射光の防止手段との関係を再検討するとともに、埋込材および反射防止膜材として好適な材料の検討を重ねたところ、次のような知見を得るに至った。
【００１８】
（ｉ）  残留埋込材の除去を、完全、かつ簡易に、そして低誘電体層を劣化させることなく、行うためには、埋込材の主成分としてスピンオングラス材料を採用すべきである。
（ｉｉ）  スピンオングラス材料にその透明性を下げるために高吸光性の染料を添加し、その代償として保存安定性を低下させるよりは、埋込材には埋込材としての役割のみを担わせ、露光光の基板からの反射を防止する役割を保存安定性が高くかつ除去の容易な反射防止膜を設けることにより果たさせるという構成を採用すれば、材料の安定供給および工程管理が容易になり、ひいては多層配線の形成が容易となる。
（ｉｉｉ）  スピンオングラス材料を主成分とした埋込材を用いることにより、そのエッチング速度を低誘電体層のエッチング速度より同程度あるいは速くすることができ、第２エッチング空間の形成が容易となる。
（ｉｖ）  スピンオングラス材料層の直上層にホトレジスト層を設けるプロセスでは、レジスト膜とのマッチング評価において、ロット間でのバラツキが多く発生したのに対し、反射防止層を介することにより、ホトレジスト層とのマッチングが容易となる。
【００１９】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、本発明にかかる半導体多層配線形成方法は、半導体基板上に形成された下層配線層と、その上に層間絶縁層を介して形成された上層配線層とが、前記層間絶縁層を上下に貫通するビア配線によって接続されている半導体多層配線の形成方法において、前記下層配線層上に少なくとも低誘電体層からなる前記層間絶縁層を積層する層間絶縁層形成工程と、前記層間絶縁層上にホトレジスト層を形成し、パターン露光の後、現像処理してホトレジストパターンを形成し、このホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って前記層間絶縁層に第１エッチング空間を形成する第１エッチング空間形成工程と、前記層間絶縁層上に、少なくともスピンオングラス材料を主成分とする埋込材を塗布することによって、前記第１エッチング空間に前記埋込材を埋め込む埋め込み工程と、前記層間絶縁層上に形成された埋込材層の上にドライエッチングにより加工可能な反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、前記反射防止膜上にホトレジスト層を形成し、このホトレジスト層にパターン光を照射し、アルカリ現像液により現像して、ホトレジストパターンを形成するホトレジストパターン形成工程と、前記ホトレジストパターンをマスクとして前記反射防止膜の露出部分をドライエッチングにより加工する反射防止膜加工工程と、前記ホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って、前記第１エッチング空間の上部の前記層間絶縁層を所定のパターンに除去して前記第１エッチング空間と連通する第２エッチング空間を形成すると同時に、前記第１エッチング空間内の埋込材を除去する第２エッチング空間形成および埋込材除去工程と、前記第１エッチング空間と第２エッチング空間とを同時に導体材料で埋め込み、前記ビア配線と上層配線層とを同時に形成する配線一括形成工程と、を有することを特徴とする。
【００２０】
なお、前記構成において、第１エッチング空間とは、トレンチもしくはビアホールを意味し、第２エッチング空間とは、ビアホールもしくはトレンチを意味している。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる半導体多層配線形成方法の一例を図３および図４を参照してさらに詳しく説明する。
【００２２】
まず、図３（ａ）に示すように、基板２１上にＣＶＤ法、回転塗布法等により低誘電体層（層間絶縁層）２２を形成する。この低誘電体層２２の上にレジスト膜２３を形成し、パターン化する。このパターン化したレジスト膜２３をマスクとして低誘電体層２２を選択的にエッチングし、続いてレジスト層２３を除去することによって、図３（ｂ）に示すように、配線溝（トレンチ）２４を形成する。次に、前述のように配線溝２４を形成した低誘電体層２２の表面に、バリヤメタル２５を堆積させることによって、配線溝２４の内面に、この配線溝２４内に埋め込むことになる銅と低誘電体層２２との接着性を向上させると同時に銅の低誘電体層２２中への拡散を防止するためのバリアメタル膜を、形成する。その後、図３（ｃ）に示すように、配線溝２４内に銅を電解メッキなどを用いて埋め込み、下層配線層２６を形成する。
【００２３】
次に、この時点で低誘電体層２２の表面に付着している銅と残存バリヤメタル２５とを化学的研磨（ＣＭＰ）により除去し、低誘電体層２２の表面を平坦化した後、その上に、順次、第１の低誘電体層２７、第１のエッチングストッパ膜２８、第２の低誘電体層２９、および第２のエッチングストッパ膜３０を積層する。次いで、前記第２のエッチングストッパ膜３０の上に、反射防止膜３１を形成する。この反射防止膜３１の上にレジストを塗布し、ビアホール形成用のパターニングを施して、レジストマスク３２を形成する。次に、図３（ｄ）に示すように、前記レジストマスク３２を用いてエッチングを行って、反射防止膜３１、第２のエッチングストッパ膜３０、第２の誘電体層２９、第１のエッチングストッパ層２８、および第１の低誘電体層２７を貫通し、下層配線層２６の表面に至るビアホール３３を形成する。続いて、前記レジストマスク３２と反射防止膜３１とを除去した後、図４（ｅ）に示すように、前記第２のエッチングストッパ３０上に、スピンオングラス材料を主成分とする埋込材を均一に塗布することによって、前記ビアホール３３に埋込材を充填する。図４（ｆ）に示すように、第２のエッチングストッパ３０上に形成された埋込材層３４ａの上にドライエッチングにより加工可能な反射防止膜３５を積層し、この反射防止膜３５上に、トレンチ形成用のパターンを有するレジストマスク３６を形成する。次に、このレジストマスク３６をマスクとして、レジストマスク３６により覆われていない反射防止膜３５の露出部分をドライエッチングにより加工する。続いて、前記レジストマスク３６を用いて、図４（ｇ）に示すように、第２のエッチングストッパ膜３０と第２の低誘電体層２９とをエッチングしてトレンチ３７を形成するとともに、ビアホール３３の内の埋込材３４ｂを除去する。その後、反射防止膜３５を除去し、第２のエッチングストッパ層３０上の埋込材層３４ａと、前記エッチングによって除去し残ったビアホール３３内の埋込材３４ｂを、フッ化水素酸を含有する剥離液によって、完全に除去する。その後、前記ビアホール３３とトレンチ３７とに銅を埋め込んで、図４（ｈ）に示すように、ビア配線３８と上層配線層３９とを同時に形成する。これにより、下層配線層２６と上層配線層３９とがビア配線３８によって電気的に接続された多層配線構造が実現される。
【００２４】
なお、上記説明は、ビアホールを先に形成する場合を対象として行ったものであるが、トレンチを先に形成する場合もあり、その場合にも、本発明方法は適用可能であることは、明らかである。
【００２５】
前記構成の本発明の半導体多層配線形成方法において、好適に用いるスピンオングラス材料は、
（Ａ）  Ｓｉ（ＯＲ１）ａ（ＯＲ２）ｂ（ＯＲ３）ｃ（ＯＲ４）ｄ
（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，およびＲ４は、それぞれ独立に炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基、ａ，ｂ，ｃ，およびｄは、０≦ａ≦４，０≦ｂ≦４，０≦ｃ≦４、０≦ｄ≦４であって、かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝４の条件を満たす整数である。）で表される化合物、
（Ｂ）  Ｒ５Ｓｉ（ＯＲ６）ｅ（ＯＲ７）ｆ（ＯＲ８）ｇ
（式中、Ｒ５は水素原子あるいは炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ６，Ｒ７，およびＲ８は、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル基、ｅ，ｆ，およびｇは、０≦ｅ≦３，０≦ｆ≦３，０≦ｇ≦３であって、かつｅ＋ｆ＋ｇ＝３の条件を満たす整数である。）で表される化合物、および
（Ｃ）  Ｒ９Ｒ１０Ｓｉ（ＯＲ１１）ｈ（ＯＲ１２）ｉ
（式中、Ｒ９およびＲ１０は水素原子あるいは炭素数１〜４のアルキル基、Ｒ１１およびＲ１２は、それぞれ炭素数１〜３のアルキル基またはフェニル基、ｈおよびｉは、０≦ｈ≦２，０≦ｉ≦２であって、かつｈ＋ｉ＝２の条件を満たす整数である。）で表される化合物から選ばれる少なくとも１種の化合物を水の存在下で酸の作用により加水分解させたものである。
【００２６】
前記（Ａ）の化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシプロポキシモノブトキシシランなどのテトラアルコキシシランまたはそれらのオリゴマーが挙げられ、なかでもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランまたはそれらのオリゴマーが好ましい。
【００２７】
また、前記（Ｂ）の化合物としては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリブロポキシシラン、トリフェニルオキシシラン、ジメトキシモノエトキシシラン、ジエトキシモノメトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシシラン、ジフェニルオキシルモノメトキシシラン、ジフェニルオキシモノエトキシシラン、ジフェニルオキシモノプロポキシシラン、メトキシエトキシプロポキシシラン、モノプロポキシジメトキシシラン、モノプロポキシジエトキシシラン、モノブトキシジメトキシシラン、モノフェニルオキシジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリフェニルオキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリフェニルオキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリフェニルオキシシラン、メチルモノメトキシジエトキシシラン、エチルモノメトキシジエトキシシラン、プロピルモノメトキシジエトキシシラン、ブチルモノメトキシジエトキシシラン、メチルモノメトキシジプロポキシシラン、メチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシジプロポキシシラン、エチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、プロピルモノメトキシジプロポキシシラン、プロピルモノメトキシジフェニルオキシシラン、ブチルモノメトキシジプロポキシシラン、ブチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、メチルメトキシエトキシプロポキシシラン、プロピルメトキシエトキシプロポキシシラン、ブチルメトキシエトキシプロポキシシラン、メチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、エチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、プロピルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ブチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシランなどが挙げられ、なかでもトリメトキシシラン、トリエトキシシランが好ましい。
【００２８】
さらに、前記（Ｃ）の化合物としては、例えば、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン、ジプロポキシシラン、ジフェニルオキシシラン、メトキシエトキシシラン、メトキシプロポキシシラン、メトキシフェニルオキシシラン、エトキシプロポキシシラン、エトキシフェニルオキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルメトキシプロポキシシラン、メチルメトキシフェニルオキシシラン、エチルジプロポキシシラン、エチルメトキシプロポキシシラン、エチルジフェニルオキシシラン、プロピルジメトキシシラン、プロピルメトキシエトキシシラン、プロピルエトキシプロポキシシラン、プロピルジエトキシシラン、プロピルジフェニルオキシシラン、ブチルジメトキシシラン、ブチルメトキシエトキシシラン、ブチルジエトキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシラン、ブチルジプロポキシシラン、ブチルメチルフェニルオキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルエトキシプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシプロポキシシラン、ジエチルジエトキシプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジフェニルオキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルメトキシフェニルオキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジフェニルオキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、メチルブチルジメトキシシラン、メチルブチルジエトキシシラン、メチルブチルジプロポキシシラン、メチルエチルエトキシプロポキシシラン、エチルプロピルジメトキシシラン、エチルプロピルメトキシエトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルメトキシエトキシシラン、プロピルブチルジメトキシシラン、プロピルブチルジエトキシシラン、ジブチルメトキシプロポキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシランなどが挙げられ、なかでもジメトキシシラン、ジエトキシシラン、メチルジメトキシシランが好ましい。
【００２９】
このように、本発明方法において、アルコキシシラン系の埋込材料を用いることにより、ビアやトレンチをドライエッチング（フロオロカーボン系ガスを使用）にて形成する際に、低誘電体層と同等あるいはそれよりも速く埋込材層をエッチング除去することが可能となり、工程を簡略化し得る。また、アルコキシシラン系材料がドライエッチング終了後にトレンチやビア内部に残留した場合であっても、容易にフッ化水素酸を含有する剥離液を用いた除去が可能である。これに反して、有機材料、あるいは有機材料をアルコキシシラン系材料に配合した従来の埋込材料を用いた場合、ビアホール内に残留した有機材料の除去が困難になるおそれがある。具体的には、有機系材料はＯ２プラズマアッシングにより除去されるが、この除去処理が低誘電体層にダメージを与えるおそれがある。
【００３０】
さらに、本発明方法において、低誘電体層に用いられる材料としては、後述のものが挙げられるが、中でもメチル基を少なくとも有するＳｉ系材料を用いた場合、スピンオングラス材料は、一般式（Ｂ）で表される成分と（Ｃ）で表される成分の合計の構成比率を重量ベースで５０％以上とすることが、低誘電体層と同等あるいはそれよりも速く埋込材層をエッチング除去できるようにするためには、好ましい。
【００３１】
また、低誘電体層がヒドロキシシルセスキオキサン系材料である場合には、Ｒ５が水素原子である一般式（Ｂ）で表される成分の構成比率を重量ベースで５０％以上とするか、もしくはこれにポリアルキレングリコール系のポリマーを配合した構成とすることが、上述と同様の理由により好ましい。
【００３２】
本発明方法では、上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の各成分を有機溶媒に溶解して埋込材層形成用の塗布液が調製されるが、使用する有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールのような一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールのような多価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルのような多価アルコールのモノエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトンのようなケトン類、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテルのような多価アルコールエーテルをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテルなどが挙げられる。中でも多価アルコールエーテルをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類、特にアルキレングリコールジアルキルエーテル類が好ましい。
【００３３】
上記有機溶媒は、単独でも、２種以上を組み合わせて用いても良いが、その使用量はシラン化合物の合計１モル当たり１０〜３０モルの範囲が好ましい。このように調製された塗布液は、そのまま使用できるが、塗布液中の固形分濃度の調整のため、希釈溶媒で希釈してから使用しても良い。前記希釈溶媒としては上記有機溶媒が使用できる。そして、塗布液の調製においては、使用したアルコール溶媒あるいはシラン化合物の加水分解反応により生成するアルコールの量が塗布液全量に対して１５重量％を超えて残存すると、Ｈ−Ｓｉ基とアルコールが反応して、ＲＯ−Ｓｉ基が生成し易くなり、塗布液がゲル化し、保存安定性が劣る上に、クラックが発生するようになる。アルコール分が過剰に混入した場合には減圧蒸留で除去するが、減圧蒸留は真空度３０〜３００ｍｍＨｇ、好ましくは５０〜２００ｍｍＨｇ、温度２０〜５０℃で、２〜６時間行うのがよい。
【００３４】
なお、本発明に用いるスピンオングラス材料には、高吸光性染料を実質的に添加することはない。というのは、このような染料の添加はインターミキシングの発生、保存安定性の低下を引き起こし、好ましくないからである。
【００３５】
上記配線層用の導電体材料としては、Ｃｕが好ましいが、Ｃｕ以外に、Ｃｕ合金、Ａｌ、Ａｌ合金等を用いてもよい。埋め込み配線層は電解めっき法などにより形成されるが、特に限定されない。
【００３６】
上記低誘電体層に用い得る材料としては、カーボンドープオキサイド（ＳｉＯＣ）系、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）系、ヒドロキシシルセスキオキサン（ＨＳＱ）系の低誘電体材料を挙げることができる。前記カーボンドープオキサイド系の低誘電体材料としては、具体的には、Ａｐｌｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  社製のブラックダイアモンド（商品名）、Ｎｏｖｅｌｕｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  社のコーラル（商品名）、日本ＡＳＭ社製のＡｕｒｏｒａ（商品名）等が挙げられる。また、前記メチルシルセスキオキサン系の低誘電体材料としては、具体的には、東京応化工業株式会社製の「ＯＣＤ  Ｔ−９」、「ＯＣＤ  Ｔ−１１」、「ＯＣＬ  Ｔ−３１」、「ＯＣＬ  Ｔ−３７」、「ＯＣＬ  Ｔ−３９」という商品名で市販されている材料等が挙げられる。さらに、前記ヒドロキシシルセスキオキサン系の低誘電体材料としては、具体的には、東京応化工業株式会社製の「ＯＣＤ  Ｔ−１２」、「ＯＣＬ  Ｔ−３２」という商品名で市販されている材料等が挙げられる。
【００３７】
本発明方法において、低誘電体層は、前記配線層上、あるいは配線層上にバリア膜（ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、Ｔａ、ＴａＮ等）を形成した上に形成してもよい。低誘電体層の焼成温度は、通常、３５０℃以上のハードベークで行われる。
【００３８】
上記ホトレジスト層は、水銀灯のｉ線、ｇ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２エキシマレーザー、電子線ビーム（ＥＢ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）向けに慣用されるホトレジスト材料を、リソグラフィー法により、用いることができる。
【００３９】
また、本発明方法において、上記ドライエッチングにより除去可能な反射防止膜としては、慣用のＣＦ４系エッチングガスや、Ｎ２＋Ｏ２系エッチングガスによって、除去可能な市販の材料を使用することが可能である。この反射防止膜により基板からの露光光の反射によるホトレジストパターンの形状劣化を防止し得る。市販の反射防止膜材料としては、東京応化工業株式会社製の「ＳＷＫ−ＥＸ１Ｄ５５」、「ＳＷＫ−ＥＸ３」、「ＳＷＫ−ＥＸ４」、「ＳＷＫ−Ｔ５Ｄ６０」、「ＳＷＫ−Ｔ７」等の商品名で市販されている材料や、Ｂｒｅｗｅｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ社製の「ＤＵＶ−４２」、「ＤＵＶ−４４」、「ＡＲＣ−２８」、「ＡＲＣ−２９」等の商品名で市販されている材料や、Ｓｈｉｐｌｅｙ社製の「ＡＲ−３」、「ＡＲ−１９」等の商品名で市販されている材料等が挙げられる。
【００４０】
上記反射防止膜を使用する場合、第２エッチング空間を形成し、埋込材を除去した後、ホトレジスト膜および反射防止膜の除去を行う。
【００４１】
これらの反射防止膜は、通常、酸素プラズマアッシング処理により除去されるが、この場合、低誘電体層へのダメージが発生するおそれがあり、アッシング処理を採用することは好ましくない。そこで、本発明では、反射防止膜の除去処理は、残存する反射防止膜下層の埋込材を除去して、リフトオフすることにより、実現する。
【００４２】
また、特に低誘電体層としてヒドロキシシルセスキオキサン系の材料を用いた場合には、Ｈｅ、Ａｒ等の不活性ガスから発生するプラズマを照射する処理を行って、低誘電体層の表面を改質する。この表面改質処理により、残存する反射防止膜およびホトレジストパターンは、低誘電体層へのダメージを生じることなく、酸素プラズマ処理により除去することができる。
【００４３】
また、前記反射防止膜を構成する材料として、前記慣用の組成物に加えて、次のような樹脂組成物を用いることもできる。すなわち、所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と、溶媒とを含有してなる樹脂組成物を用いることもできる。
【００４４】
前記樹脂成分は、少なくとも下記一般式（１）
【化２】
2004179391.tif 000003
（式中、ｎは１以上の整数を表し、Ｘは炭素原子数１〜１０の直鎖もしくは分岐状のアルキル鎖、芳香性もしくは脂環性の環状アルキル鎖、アルキルエステル鎖であり、Ｙは所定のエネルギーの印加を受けてスルホン酸残基を生じる置換基である。）
で表される繰り返し単位を有することを特徴とする。
【００４５】
前記スルホン酸残基を生じさせるために印加される所定のエネルギーとしては、例えば、８０℃以上の加熱処理等でスルホン酸残基を生じさせることができる。このような所定のエネルギーの印加は剥離処理における加熱とアルカリの協奏作用によりさらに促進される。
【００４６】
前記一般式（１）の置換基Ｙとしては、−ＳＯ３Ｒ１もしくは−ＳＯ３−Ｒ２＋（式中、Ｒ１およびＲ２は１価の有機基）が好ましい。
【００４７】
前記有機基Ｒ１としては、炭素原子数１〜１０のアルキル基、あるいはヒドロキシアルキル基のなかから選ばれる１種が好ましい。
【００４８】
また、前記有機基Ｒ２としては、アルカノールアミン、およびアルキルアミンの中から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００４９】
さらに、前記所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分として、前述のいずれかの樹脂成分と、アクリル酸またはメタアクリル酸あるいはそれらの誘導体との共重合体あるいは混合樹脂を用いてもよい。
【００５０】
樹脂成分として、前記共重合体あるいは混合樹脂を用いる場合、その重合比あるいは混合比は、レジスト現像液に対する耐性があり、レジスト剥離液にて除去できるという効果を維持できる範囲にあれば、特に限定されない。
【００５１】
さらにまた、前記所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分として、
前述のいずれかの樹脂成分とアクリル酸またはメタアクリル酸あるいはそれらの誘導体との共重合体あるいは混合樹脂に対して、下記一般式（２）
【化３】
2004179391.tif 000004
（式中、ｎは１以上の整数を表し、Ｒ３は水素原子、フッ素原子、水酸基、カルボキシル基、炭素原子数１〜５のヒドロキシアルキル基、炭素原子数１〜５のアルコキシアルキル基の中から選ばれる少なくとも１種であり、Ｚは炭素原子数１〜１０の直鎖もしくは分岐状のアルキル鎖、芳香性もしくは脂環性の環状アルキル鎖、アルキルエステル鎖である。）
で表される繰り返し単位を共重合させた共重合体もしくは前記一般式（２）で表される繰り返し単位を有する樹脂化合物を混合させた混合樹脂からなる樹脂成分を用いてもよい。
【００５２】
前記一般式（２）の誘導体を用いて共重合体を調製し、その共重合体を樹脂成分として反射防止膜材料を構成すれば、樹脂成分のユニットにアントラセンが含まれることになり、このアントラセンは、特にＫｒＦエキシマレーザーを用いたリソグラフィーにおいて吸収特性が高く、好ましい。
【００５３】
この反射防止膜形成材料に用いる溶媒としては、従来の下層膜形成材料に用いられるものであれば、特に制限することなく用いることができる。
【００５４】
前述の「所定のエネルギーが印加されることにより末端基が脱離してスルホン酸残基を生じる置換基を少なくとも有する樹脂成分と、溶媒とを含有してなる樹脂組成物」から反射防止膜を形成すれば、第２のエッチング空間を形成し、埋込材を除去した後、ホトレジスト膜および反射防止膜の除去を行う工程で、通常のリソグラフィー処理で用いられるホトレジスト用剥離剤により簡易に除去することが可能となる。その結果、Ｏ２プラズマアッシングを用いた反射防止膜除去処理に伴う低誘電体層へのダメージのリスクを回避することができる。また、ホトレジストパターンの形成に失敗した際に行われる半導体基板回収のリワークについても容易となる。
【００５５】
さらに、前記反射防止膜を形成するための他の組成物として、ポリチタノキサンおよびポリシロキサンの混合物もしくはそれらの共重合体を含有してなる樹脂組成物を用いることもできる。この樹脂組成物は、チタノキサン：ＲｍＴｉ（ＯＲ）（４−ｍ）を縮合させた反応物と、シロキサン：ＲｎＳｉ（ＯＲ）（４−ｎ）を縮合させた反応物の混合物、もしくはこれらの成分を合わせて縮合させた反応物を主成分とするもので、必要に応じて、活性剤、架橋促進剤等を含有させる。前記式中、Ｒは主にアルキル基であり、同一でも異種でもよく、ｍ、ｎは０〜３の整数である。また、この主成分中のＴｉ含有量は、０．１〜９９．９％であり、好ましくは、５〜７０％である。この樹脂組成物の溶剤としては、主成分樹脂を溶解でき、基板上に塗布し、乾燥した後で、加熱処理することで、レジストとインターミキシングしない程度に、膜を形成できるものであれば、特に限定することなく、何でも使用できる。
【００５６】
前述の「ポリチタノキサンおよびポリシロキサンの混合物もしくはそれらの共重合体を含有してなる樹脂組成物」を用いて反射防止膜を形成すれば、第２のエッチング空間を形成し、埋込材を除去した後、ホトレジスト膜および反射防止膜の除去を行う工程で、通常のリソグラフィー処理で用いられるホトレジスト用剥離剤により簡易に除去することが可能となる。その結果、Ｏ２プラズマアッシングを用いた反射防止膜除去処理に伴う低誘電体層へのダメージのリスクを回避することができる。また、ホトレジストパターンの形成に失敗した際に行われる半導体基板回収のリワークについても容易となる。
【００５７】
前述のような本発明方法による効果としては、以下のものを得ることができる。
（ｉ）  デュアルダマシンプロセスにおけるトレンチ／ビアの形成時に、ビア／トレンチ内の埋込材を、低誘電体層と同時に、あるいは低誘電体層よりも速く、エッチング除去することが可能となる。
（ｉｉ）  エッチング除去後にビアホール内に残った埋込材料は、フッ化水素酸を含有する剥離液により容易に除去することが可能となる。
（ｉｉｉ）  有機膜を埋込材料とした従来例では、Ｏ２プラズマアッシングによる除去が必要であったが、この工程を省くことができるため、低誘電体層へのダメージ（Ｓｉ−Ｒ結合→Ｓｉ−ＯＨ結合）、および誘電率（ｋ）の変動をなくすことが可能となる。
（ｉｖ）  実質的に有機系添加物（先行技術に言うところの高吸光性成分、染料、等）を配合しない埋込材料を用いるので、スピンオングラス材料の経時劣化が防止でき、これにより埋込材溶液の保存安定性、および膜の安定性を高めることができ、工程管理の自由度を高めることができる。また、上層膜との層間にインターミキシングが発生することを抑止することができる。
（ｖ）  スピンオングラス材料層の真上層にホトレジスト層を設けるプロセスでは、レジスト膜とのマッチング評価において、ロット間でのバラツキが多く発生したのに対し、反射防止膜を介する構成であるので、ホトレジスト層とのマッチングが容易となる。
【００５８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。以下に示す実施例は、本発明を好適に説明する例示に過ぎず、なんら本発明を限定するものではない。
【００５９】
（実施例１）
銅配線が形成された基板上に、ＳｉＮ層、ヒドロキシシルセスキオキサン系低誘電体材料（東京応化工業株式会社製（商品名：ＯＣＤ  Ｔ−１２））からなる第１の低誘電体層、ＳｉＮ層、およびヒドロキシシルセスキオキサン系低誘電体材料（東京応化工業株式会社製（商品名：ＯＣＤ  Ｔ−１２））からなる第２の低誘電体層の４つの層を、順次積層して、６０００Åの層間絶縁層を形成した。
【００６０】
前記層間絶縁層の上に、ＡＲＣ−２９（Ｂｒｅｗｅｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ社製）からなる膜厚７７０Åの第１の反射防止膜を形成し、その上に膜厚４０００Åの第１のホトレジスト層を形成し、露光、現像処理を施した。前記第１のホトレジスト層は、アクリル系ポリマーを主成分とするレジスト組成物（東京応化工業株式会社製（商品名：ＴＡｒＦ−７ａ２１））を用いて形成した。
【００６１】
得られたホトレジストパターンをマスクとして、前記層間絶縁層にエッチング処理を施し、直径２００ｎｍのビアホールを形成した。
【００６２】
このビアホールに対して、前記積層およびエッチング工程とは別工程にて調製しておいた埋込材を前記層間絶縁層上に膜厚４０００Åとなるようにスピンコーティングにより均一に塗布し、ビアホールを埋込材にて埋め込んだ。
【００６３】
前記埋込材は、次のようにして調製したものである。すなわち、トリエトキシシラン２３６．５８ｇ（１．４４モル）、テトラメトキシシラン１０８．７２ｇ（０．７２モル）、プロピレングリコールジメチルエーテル２１１７．７１ｇ（２０．４モル）、水１２９．６ｇ（７．２モル）および濃硝酸４３２μＬを配合して溶液を得た。この溶液を１５０ｍｍＨｇ、４０℃で４時間減圧蒸留し、固形分濃度９．０重量％、アルコール濃度３．８重量％の埋込材を調製した。
【００６４】
前述のようにビアホールに埋込材を埋め込むために基板表面に均一に塗布された埋込材層の上に、ＡＲＣ−２９（Ｂｒｅｗｅｒ  ｓｃｉｅｎｃｅ社製）からなる膜厚７７０Åの第２の反射防止膜を形成し、その上に膜厚４０００Åの第２のホトレジスト層を形成し、露光、現像処理を施した。第２のホトレジスト層は、前記第１のホトレジスト層と同一組成物から形成した。
【００６５】
得られたホトレジストパターンをマスクとして、Ｎ２＋０２の混合ガスからなるエッチングガスを用いて反射防止膜の露出部分を除去した。
【００６６】
続けて、前記ホトレジストパターンをマスクとして、ＣＦ４＋ＣＨＦ３の混合ガスからなるエッチングガスを用いて層間絶縁層の要部を除去し、トレンチを形成した。このエッチング処理後もビアホール内に残った埋込材は、０．１質量％バッファードフッ酸を用いて除去した。
【００６７】
その結果、低誘電体層にダメージおよび誘電率の変動を及ぼすことなく、工程を簡略化し、ビアホールとトレンチとからなるデュアルダマシン構造を形成することができた。
【００６８】
（実施例２〜５）
前記実施例１における第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とを、以下の４種の樹脂組成物から構成した以外は、実施例１と同様にして、それぞれデュアルダマシン構造を形成した。
【００６９】
反射防止膜形成材料として、次の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、および（Ｄ）の樹脂組成物を調製した。
【００７０】
（Ａ）  ｐ−スチレンスルホン酸エチルからなる樹脂成分を、γ−ブチロラクトン／乳酸エチル（２：８）からなる溶媒に溶解し、固形分濃度を６ｗｔ％に調整した樹脂組成物。
【００７１】
（Ｂ）  ｐ−スチレンスルホン酸エチル：ヒドロキシエチルアクリレート（＝５：５）からなる樹脂成分と、該樹脂成分量の２０ｗｔ％相当量のサイメル１１７２（三井サイアナミッド社製テトラメチロールグリコールウリル）とを、乳酸エチルからなる溶媒に溶解し、固形分濃度を６ｗｔ％に調整した樹脂組成物。
【００７２】
（Ｃ）  ｐ−スチレンスルホン酸エチル：９−ヒドロキシアントラセニルアクリレート（＝５：５）からなる樹脂成分を、γ−ブチロラクトン／乳酸エチル（２：８）からなる溶媒に溶解し、固形分濃度を６ｗｔ％に調整した樹脂組成物。
【００７３】
（Ｄ）  ｐ−スチレンスルホン酸エチル：ヒドロキシエチルアクリレート：９−ヒドロキシアントラセニルアクリレート（＝４：３：３）からなる樹脂成分と、該樹脂の２０ｗｔ％相当量のサイメル１１７２（三井サイアナミッド株式会社製テトラメチロールグリコールウリル）と、前記２種の固形分量の１０００ｐｐｍ相当量のメガファックＲ０８（大日本インキ株式会社製フッ素系界面活性剤）とを、乳酸エチルからなる溶媒に溶解し、固形分濃度を６ｗｔ％に調整した樹脂組成物。
【００７４】
これら（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）の樹脂組成物を前記実施例１における第１の反射防止膜と第２の反射防止膜を形成するための材料とした。これら樹脂組成物を反射防止膜形成材料として用い、各反射防止膜の膜厚を２０００Åにした以外は、実施例１と同様にして、トレンチとビアホールからなる配線構造を形成した。なお、各樹脂組成物を塗布して反射防止膜を得るための加熱条件は、２００℃にて９０秒間であった。
【００７５】
その結果、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）のいずれの樹脂組成物を用いた場合も、低誘電体層にダメージおよび誘電率の変動を及ぼすことなく、工程を簡略化し、ビアホールとトレンチとからなるデュアルダマシン構造を形成することができた。
【００７６】
（実施例６）
前記実施例１における第１の反射防止膜と第２の反射防止膜とを、以下の樹脂組成物から構成した以外は、実施例１と同様にして、それぞれデュアルダマシン構造を形成した。
【００７７】
テトライソプロポキシチタン１００ｇをエタノール３３８ｇに溶解し、次いで酢酸を１２１ｇ、さらにアセチルアセトン３５７ｇを投入して混合物を得た。この混合物を４時間撹拌し、その後、１６時間静置させることによって、ポリチタノキサン１０％液を得た。
【００７８】
次に、テトラエトキシシラン３２４ｇにメタノール１１３ｇ、アセチルアセトン３１２ｇ、酢酸３２４ｇを投入して混合物を得た。この混合物を６時間撹拌し、その後、１６時間静置させることによって、ポリシロキサン９％液を得た。
【００７９】
前記ポリチタノキサン液と、ポリシロキサン液とを、１：１で混合し、ブチルセロソルブで希釈した樹脂混合溶液を、前記実施例１における第１の反射防止膜と第２の反射防止膜を形成するための材料とした。この樹脂混合溶液を反射防止膜形成材料として用い、各反射防止膜の膜厚を１２４０Åにした以外は、実施例１と同様にして、トレンチとビアホールからなる配線構造を形成した。なお、各樹脂組成物を塗布して反射防止膜を得るための加熱処理は、まず９０℃９０秒間加熱し、その後、２２０℃６００秒間加熱するというものであった。
【００８０】
その結果、この樹脂混合物を用いて反射防止膜を形成した場合も、低誘電体層にダメージおよび誘電率の変動を及ぼすことなく、工程を簡略化し、ビアホールとトレンチとからなるデュアルダマシン構造を形成することができた。
【００８１】
（比較例１）
実施例１で用いた埋込材を形成する組成物を、メトキシメチル化ベンゾグアナミンの３０重量％プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液から構成した以外は、全く同様の組成および操作により、デュアルダマシン構造を形成した。
【００８２】
その結果、埋込材は、トレンチを形成するための「ＣＦ４＋ＣＨＦ３の混合ガスからなるエッチングガスによるドライエッチング処理」に伴う埋込材のエッチングによっては、殆ど除去できなかった。また、その後の剥離洗浄液を用いた処理によっても除去することができなかった。
【００８３】
そこで、除去できずに残留した埋込材を除去するために、Ｎ２＋Ｏ２の混合ガスからなるエッチングガスを用いてドライエッチング処理を行ったところ、埋込材の除去はできたものの、低誘電体層の表面にダメージが現れていることが、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察により判明した。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる半導体多層配線形成方法は、半導体基板上に形成された下層配線層と、その上に層間絶縁層を介して形成された上層配線層とが、前記層間絶縁層を上下に貫通するビア配線によって接続されている半導体多層配線の形成方法において、前記下層配線層上に少なくとも低誘電体層からなる前記層間絶縁層を積層する層間絶縁層形成工程と、前記層間絶縁層上にホトレジスト層を形成し、パターン露光の後、現像処理してホトレジストパターンを形成し、このホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って前記層間絶縁層に第１エッチング空間を形成する第１エッチング空間形成工程と、前記層間絶縁層上に、少なくともスピンオングラス材料を主成分とする埋込材を塗布することによって、前記第１エッチング空間に前記埋込材を埋め込む埋め込み工程と、前記層間絶縁層上に形成された埋込材層の上にドライエッチングにより加工可能な反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程と、前記反射防止膜上にホトレジスト層を形成し、このホトレジスト層にパターン光を照射し、アルカリ現像液により現像して、ホトレジストパターンを形成するホトレジストパターン形成工程と、前記ホトレジストパターンをマスクとして前記反射防止膜の露出部分をドライエッチングにより加工する反射防止膜加工工程と、前記ホトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行って、前記第１エッチング空間の上部の前記層間絶縁層を所定のパターンに除去して前記第１エッチング空間と連通する第２エッチング空間を形成すると同時に、前記第１エッチング空間内の埋込材を除去する第２エッチング空間形成および埋込材除去工程と、前記第１エッチング空間と第２エッチング空間とを同時に導体材料で埋め込み、前記ビア配線と上層配線層とを同時に形成する配線一括形成工程と、を有することを特徴とする。
【００８５】
すなわち、本発明方法は、デュアルダマシンプロセスによる半導体多層配線形成方法において、第２エッチング空間形成用のホトレジストパターンを形成するための露光光から下層配線層を保護するために第１エッチング空間内に充填される材料として、層間絶縁層にダメージを与えることのない剥離液により容易に除去することのできるスピンオングラス材料を主成分とする埋込材を用いるとともに、埋込材層の上にドライエッチングにより除去可能な反射防止膜を形成することを特徴する。
【００８６】
したがって、本発明方法によれば、以下のような利点が得られる。
（ｉ）  デュアルダマシンプロセスにおける第２エッチング空間の形成時に、第１エッチング空間内の埋込材を、低誘電体層と同時に、あるいは低誘電体層よりも速く、エッチング除去することが可能となる。
（ｉｉ）  エッチング除去後に第１エッチング空間内に残った埋込材料は、通常のリソグラフィーで用いられるホトレジスト用剥離液により容易に除去することが可能となる。
（ｉｉｉ）  有機膜を埋込材料とした従来例では、Ｏ２プラズマアッシングによる除去が必要であったが、この工程を省くことができるため、低誘電体層へのダメージ（Ｓｉ−Ｒ結合→Ｓｉ−ＯＨ結合）、および誘電率（ｋ）の変動をなくすことが可能となる。
（ｉｖ）  実質的に有機系添加物（先行技術に言うところの高吸光性成分、染料、等）を配合しない埋込材料を用いるので、スピンオングラス材料の経時劣化が防止でき、これにより埋込材溶液の保存安定性、および膜の安定性を高めることができ、工程管理の自由度を高めることができる。また、インターミキシングの発生を防止することができる。
（ｖ）  スピンオングラス材料層の真上層にホトレジスト層を設けるプロセスでは、レジスト膜とのマッチング評価において、ロット間でのバラツキが多く発生したのに対し、反射防止膜を介する構成であるので、ホトレジスト層とのマッチングが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、デュアルダマシンプロセスを用いた従来の半導体多層配線形成方法の前半の工程を説明した図である。
【図２】（ｅ）〜（ｈ）は、デュアルダマシンプロセスを用いた従来の半導体多層配線形成方法の後半の工程を説明した図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、デュアルダマシンプロセスを用いた本発明にかかる半導体多層配線形成方法の前半の工程を説明した図である。
【図４】（ｅ）〜（ｈ）は、デュアルダマシンプロセスを用いた本発明にかかる半導体多層配線形成方法の後半の工程を説明した図である。
【符号の説明】
２１  基板
２２  低誘電体層
２３  レジスト膜
２４  配線溝（トレンチ）
２５  バリヤメタル
２６  下層配線層
２７  第１の低誘電体層
２８  第１のエッチングストッパ膜
２９  第２の低誘電体層
３０  第２のエッチングストッパ膜
３１  反射防止膜
３２  レジストマスク
３３  ビアホール
３４ａ  埋込材層
３４ｂ  ビアホール内の埋込材
３５  ドライエッチングにより除去可能な反射防止膜
３６  レジストマスク
３７  トレンチ
３８  ビア配線
３９  上層配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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