(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、
前記有機絶縁膜に対してＣＯプラズマによりエッチングを行なって、前記有機絶縁膜をパターン化する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、
前記有機絶縁膜に対して酸素雰囲気中においてエッチングを行なって、前記有機絶縁膜をパターン化する工程と、
パターン化された前記有機絶縁膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なう工程とを備えていることを特徴とする絶縁膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を形成する方法、及び有機成分を主成分とする有機絶縁膜をパターン化する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体集積回路の高集積化の進展に伴い、金属配線同士の間の寄生容量である配線間容量の増加に起因する配線遅延時間の増大が半導体集積回路の高性能化の妨げとなっている。配線遅延時間は金属配線の抵抗と配線間容量との積に比例するいわゆるＲＣ遅延といわれるものである。
【０００３】
従って、配線遅延時間を低減するためには、金属配線の抵抗を小さくするか又は配線間容量を小さくすることが必要である。
【０００４】
配線間容量を小さくする方法としては、金属配線同士の間に形成される層間絶縁膜の比誘電率を小さくすることが考えられ、層間絶縁膜として従来のシリコン酸化膜とは異なる材料を用いることが検討されている。
【０００５】
０．２５μｍの最小加工寸法を有する半導体集積回路では、絶縁膜としてシリコン酸化膜にフッ素が添加されてなるフッ素添加シリコン酸化膜が用いられつつある。フッ素添加シリコン酸化膜の比誘電率は、３．３〜３．９程度であって、従来のシリコン酸化膜の４．２〜４．５に比べて小さいので、配線間容量の低減ひいては配線遅延時間の低減に効果的であると報告されている。
【０００６】
ところが、半導体集積回路の微細化がさらに進展することは明らかであり、最小加工寸法が０．１３μｍ以下の半導体集積回路では、比誘電率が２．５０以下の絶縁膜を用いることが、実用的な処理速度を実現するためには必須であると考えられている。
【０００７】
そこで、比誘電率がフッ素添加シリコン酸化膜よりも一層小さい絶縁膜として、低誘電率ＳＯＧ（スピンオングラス）膜、有機膜及び多孔質膜の検討が行われている。現在知られている絶縁膜を材料物性の観点から検討すると、有機膜は比誘電率が小さいので有望である。
【０００８】
有機膜の中でもパーフルオロカーボンポリマーは、フッ素−炭素結合を有しているで、比誘電率が最も小さい材料である。パーフルオロカーボンポリマーの比誘電率は最小のもので１．９程度である。
【０００９】
パーフルオロカーボンを形成する代表的な方法として、プラズマＣＶＤによる方法が報告されている。パーフルオロカーボンを材料としてプラズマＣＶＤにより形成される有機絶縁膜は、一般的にアモルファスフルオロカーボン（ａ−ＣＦ）膜と呼ばれることが多い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、比誘電率が小さい絶縁膜として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜が提案されているが、有機絶縁膜は以下に説明するような種々の問題がある。
【００１１】
第１に、有機絶縁膜に対して酸素プラズマを用いてエッチングを行なうと、有機絶縁膜が酸素プラズマによって劣化するという問題がある。すなわち、有機絶縁膜がプラズマ中に発生した活性な酸素ラジカルによって酸化されて不安定なカルボニル化合物が生成され、生成されたカルボニル化合物が、後に行なわれる熱処理により熱分解する。カルボニル化合物が熱分解すると、二酸化炭素等の低分子のガスが発生し、発生した低分子のガスは、有機絶縁膜の凹部等に堆積されるバリアメタル層の成膜を阻害したり、有機絶縁膜の上に堆積されるシリコン酸化膜又は金属膜等を有機絶縁膜から剥離させたりする。
【００１２】
第２に、有機絶縁膜をＣＶＤ法により堆積する場合には、有機絶縁膜の表面にラジカルが発生し、発生したラジカルと酸素とが反応するので、有機絶縁膜が酸化してしまう。有機絶縁膜が酸化すると、有機絶縁膜を構成するポリマーが切れて、トルエン、フェノール又は二酸化炭素等の低分子のガスが発生し、発生した低分子のガスが、有機絶縁膜の凹部等に堆積されるバリアメタル層の成膜を阻害したり、有機絶縁膜の上に堆積されるシリコン酸化膜又は金属膜等を有機絶縁膜から剥離させたりするという問題が発生する。
【００１３】
第３に、有機絶縁膜に対して酸化性雰囲気中においてエッチングを行なって有機絶縁膜をパターン化すると、有機絶縁膜におけるエッチングにより露出した部分が酸化してしまう。有機絶縁膜が酸化すると、前述したように、有機絶縁膜を構成するポリマーが切れて低分子のガスが発生し、発生した低分子のガスが、有機絶縁膜の凹部等に堆積されるバリアメタル層の成膜を阻害したり、有機絶縁膜の上に堆積されるシリコン酸化膜又は金属膜等を有機絶縁膜から剥離させたりするという問題が発生する。
【００１４】
第４に、シリコン酸化膜又は金属膜等からなる下地膜の上に有機絶縁膜を堆積する場合、下地膜が親水性であると、下地膜の表面に水が吸着し、吸着した水の作用によって、有機絶縁膜と下地膜との密着性が劣化するという問題がある。特に、有機絶縁膜がフッ素−炭素結合を有していると、下地膜との密着性は著しく低下する。
【００１５】
第５に、有機絶縁膜の上に例えばエッチング用マスク又はエッチング用ストッパーとなるシリコン酸化膜を形成する場合、有機絶縁膜におけるシリコン酸化膜と接している部分が酸化してしまう。有機絶縁膜が酸化すると、前述したように、有機絶縁膜を構成するポリマーが切れて低分子のガスが発生し、発生した低分子のガスが、有機絶縁膜の凹部等に堆積されるバリアメタル層の成膜を阻害したり、有機絶縁膜の上に堆積されるシリコン酸化膜又は金属膜等を有機絶縁膜から剥離させたりするという問題が発生する。
【００１６】
第６に、有機絶縁膜を塗布法により堆積する場合、有機絶縁膜に対してベーキング及び焼き締め等の熱処理を行なう必要があるが、有機絶縁膜に対して熱処理を行なう際に、有機絶縁膜が酸化してしまう。有機絶縁膜が酸化すると、前述したように、有機絶縁膜を構成するポリマーが切れて低分子のガスが発生し、発生した低分子のガスが、有機絶縁膜の凹部等に堆積されるバリアメタル層の成膜を阻害したり、有機絶縁膜の上に堆積されるシリコン酸化膜又は金属膜等を有機絶縁膜から剥離させたりするという問題が発生する。
【００１７】
前記に鑑み、本発明は、有機絶縁膜に対してエッチングを行なっても、有機絶縁膜が酸化しないようにすることを第１の目的とし、有機絶縁膜をＣＶＤ法により堆積するにも拘わらず、有機絶縁膜が酸化しないようにすることを第２の目的とし、有機絶縁膜に対して酸化性雰囲気中においてエッチングを行なうにも拘わらず、有機絶縁膜におけるエッチングにより露出した部分が酸化しないようにすることを第３の目的とし、有機絶縁膜とその下地膜との密着性を向上させることを第４の目的とし、有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜を形成する場合、有機絶縁膜におけるシリコン酸化膜と接している部分が酸化しないようにすることを第５の目的とし、有機絶縁膜を塗布法により堆積する場合、有機絶縁膜に対する熱処理工程において、有機絶縁膜が酸化しないようにすることを第６の目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため、本発明に係る第１の半導体装置の製造方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、有機絶縁膜に対してＨ2Ｏ プラズマによりエッチングを行なって、有機絶縁膜をパターン化する工程とを備えている。
【００１９】
第１の半導体装置の製造方法によると、基板上に堆積された有機成分を主成分とする有機絶縁膜に対してＨ2Ｏプラズマによりエッチングを行なうため、Ｈ2Ｏプラズマ中においては、Ｏ2 プラズマ中に比べて活性なＯラジカルの密度が非常に低いので、有機絶縁膜に対するエッチングにはＯＨラジカルが主として作用する。ＯＨラジカルはＯラジカルに比べて酸化性が非常に低いため、有機絶縁膜に対するエッチングはＯＨによる水素の引き抜きによって進行すると考えられる。このため、有機絶縁膜の酸化によってカルボニル化合物が生成される事態が回避される。
【００２０】
前記第１の目的を達成するため、本発明に係る第２の半導体装置の製造方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、有機絶縁膜に対してＣＯプラズマによりエッチングを行なって、有機絶縁膜をパターン化する工程とを備えている。
【００２１】
第２の半導体装置の製造方法によると、基板上に堆積された有機成分を主成分とする有機絶縁膜に対してＣＯプラズマによりエッチングを行なうため、ＣＯプラズマ中においては、Ｏ2 プラズマ中に比べて活性なＯラジカルの密度が非常に低いので、有機絶縁膜に対するエッチングにはＣＯラジカルが主として作用する。ＣＯラジカルはＯラジカルに比べて酸化性が非常に低いため、有機絶縁膜に対するエッチングはＣＯによる水素の引き抜きによって進行すると考えられる。このため、有機絶縁膜の酸化によってカルボニル化合物が生成される事態が回避される。
【００２２】
前記第２の目的を達成するため、本発明に係る第１の絶縁膜の形成方法は、ＣＶＤ法により基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、有機絶縁膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なう熱処理工程とを備えている。
【００２３】
第１の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００２４】
第１の絶縁膜の形成方法において、絶縁膜堆積工程におけるＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であり、熱処理工程は、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく、有機絶縁膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なう工程を含むことが好ましい。
【００２５】
前記第２の目的を達成するため、本発明に係る第２の絶縁膜の形成方法は、ＣＶＤ法により基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、有機絶縁膜に対して水素プラズマ処理を行なうプラズマ処理工程とを備えている。
【００２６】
第２の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して水素プラズマ処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素ラジカルとが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００２７】
第２の絶縁膜の形成方法において、絶縁膜堆積工程におけるＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であり、プラズマ処理工程は、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく、有機絶縁膜に対して水素プラズマ処理を行なう工程を含むことが好ましい。
【００２８】
前記第２の目的を達成するため、本発明に係る第３の絶縁膜の形成方法は、ＣＶＤ法により基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する絶縁膜堆積工程と、有機絶縁膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なうイオン注入工程とを備えている。
【００２９】
第３の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００３０】
第３の絶縁膜の形成方法において、絶縁膜堆積工程におけるＣＶＤ法はプラズマＣＶＤ法であり、イオン注入工程は、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく、有機絶縁膜に対して水素イオンを注入する工程を含むことが好ましい。
【００３１】
前記第３の目的を達成するため、本発明に係る第４の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、有機絶縁膜に対して酸素雰囲気中においてエッチングを行なって有機絶縁膜をパターン化する工程と、パターン化された有機絶縁膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なう工程とを備えている。
【００３２】
第４の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素雰囲気中において熱処理を行なうため、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基は水素によって還元されてＣＨ2 となるので、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【００３３】
前記第３の目的を達成するため、本発明に係る第５の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、有機絶縁膜に対して酸素雰囲気中においてエッチングを行なって、有機絶縁膜をパターン化する工程と、パターン化された有機絶縁膜に対して水素プラズマ処理を行なう工程とを備えている。
【００３４】
第５の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素プラズマ処理を行なうため、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基は水素によって還元されてＣＨ2 となるので、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【００３５】
前記第３の目的を達成するため、本発明に係る第６の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程と、有機絶縁膜に対して酸素雰囲気中においてエッチングを行なって、有機絶縁膜をパターン化する工程と、パターン化された有機絶縁膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なう工程とを備えている。
【００３６】
第６の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素イオンを注入し、その後、熱処理を行なうため、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基は水素によって還元されてＣＨ2 となるので、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【００３７】
前記第４の目的を達成するため、本発明に係る第７の絶縁膜の形成方法は、基板上に形成された下地膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なう工程と、水素雰囲気中における熱処理が行なわれた下地膜の上に、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程とを備えている。
【００３８】
第７の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なうため、下地膜を構成するシラノール基が水素により還元されて−ＳｉＨになったり、下地膜を構成する金属の酸化物が金属の水素化物に変化したりするので、下地膜の表面が疎水性に変わる。
【００３９】
前記第４の目的を達成するため、本発明に係る第８の絶縁膜の形成方法は、基板上に形成された下地膜に対して水素プラズマ処理を行なう工程と、水素プラズマ熱処理が行なわれた下地膜の上に、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程とを備えている。
【００４０】
第８の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して水素プラズマ処理を行なうため、下地膜を構成するシラノール基が水素により還元されて−ＳｉＨになったり、下地膜を構成する金属の酸化物が金属の水素化物に変化したりするので、下地膜の表面が疎水性に変わる。
【００４１】
前記第４の目的を達成するため、本発明に係る第９の絶縁膜の形成方法は、基板上に形成された下地膜に対して炭素イオンを注入する工程と、炭素イオンが注入された下地膜の上に、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程とを備えている。
【００４２】
第９の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に炭素イオンを注入するため、下地膜を構成する原子と水酸基との結合が下地膜を構成する原子と炭素原子との結合に変化するので、有機絶縁膜との親和性が高くなると共に下地膜の表面が疎水性に変化する。
【００４３】
前記第４の目的を達成するため、本発明に係る第１０の絶縁膜の形成方法は、基板上に形成された下地膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なう工程と、水素イオン注入後の熱処理が行なわれた下地膜の上に、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する工程とを備えている。
【００４４】
第１０の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して、水素イオンを注入した後に熱処理を行なうため、下地膜を構成するシラノール基が水素により還元されて−ＳｉＨになったり、下地膜を構成する金属の酸化物が金属の水素化物に変化したりするので、下地膜の表面が疎水性に変わる。
【００４５】
前記第５の目的を達成するため、本発明に係る第１１の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機膜を堆積する工程と、有機膜の上に、アルコキシシランを原料とし且つ酸化剤非存在下で行なわれるプラズマＣＶＤ法により有機成分含有シリコン酸化膜を堆積して、有機膜と有機成分含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程とを備えている。
【００４６】
第１１の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜の上に、アルコキシシランを原料に用いてプラズマＣＶＤ法を行なうため、酸化剤の非存在下においても重合反応が起こる。従って、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによって有機成分含有シリコン酸化膜を形成できるため、有機絶縁膜の酸化を防止することができる。
【００４７】
前記第５の目的を達成するため、本発明に係る第１２の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする有機膜を堆積する工程と、有機膜の上に、アルコキシシラン及びシランを原料とし且つ酸化剤非存在下で行なわれるプラズマＣＶＤ法により有機成分含有シリコン酸化膜を堆積して、有機膜と有機成分含有シリコン酸化膜からなる絶縁膜を形成する工程とを備えている。
【００４８】
第１２の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜の上に、アルコキシシラン及びシランを原料に用いてプラズマＣＶＤ法を行なうため、酸化剤の非存在下においても重合反応が起こる。従って、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによって有機成分含有シリコン酸化膜を形成できるため、有機絶縁膜の酸化を防止することができる。
【００４９】
前記第６の目的を達成するため、本発明に係る第１３の絶縁膜の形成方法は、基板上に有機成分を主成分とする材料を塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布膜に対して、還元性雰囲気中においてベーキング及び焼き締めを行なって、塗布膜からなる有機絶縁膜を形成する工程とを備えている。
【００５０】
第１３の絶縁膜の形成方法によると、有機成分を主成分とする材料を塗布することにより形成された塗布膜に対して、還元性雰囲気中においてベーキング及び焼き締めを行なって、塗布膜からなる有機絶縁膜を形成するため、有機絶縁膜の酸化を抑制することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜、例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機絶縁膜に対してＨ2Ｏ プラズマを用いるエッチングを行なう工程を備えた半導体装置の製造方法について、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１００上に形成された第１の金属配線１０１の上に、後に行なわれるエッチング工程において第１の金属配線１０１を保護する例えば５０ｎｍの膜厚を有するシリコン窒化膜１０２を形成した後、該シリコン窒化膜１０２の上に、例えば３００ｎｍの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とする第１の有機膜１０３を堆積する。次に、第１の有機膜１０３の上に、例えばプラズマＣＶＤ法により例えば１００ｎｍの膜厚を有するシリコン酸化膜１０４を堆積した後、該シリコン酸化膜１０４の上に、例えば３００ｎｍの膜厚を有すると共に有機成分を主成分とする第２の有機膜１０５を堆積し、その後、該第２の有機膜１０５の上に例えば５０ｎｍの膜厚を有する窒化チタン膜１０６を堆積する。
【００５３】
第１及び第２の有機膜１０３、１０５の堆積方法については、特に限定されないが、例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を塗布法により形成する。すなわち、ポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を３００ｎｍの厚さに塗布した後、ホットプレートによるベーキングを窒素雰囲気下において、１５０℃の温度下で１分間及び２５０℃の温度下で１分間それぞれ行なった後、電気炉の内部において、減圧下で窒素ガスを流しながら４００℃の温度で６０分間の焼き締めを行なう。
【００５４】
次に、図１（ｂ）に示すように、窒化チタン膜１０６の上に、リソグラフィ工程により配線溝形成用開口部を有する第１のレジストパターン１０７を形成した後、該第１のレジストパターン１０７をマスクとして窒化チタン膜１０６に対してドライエッチングを行なって、図１（ｃ）に示すように、窒化チタン膜１０６からなるマスクパターン１０８を形成する。
【００５５】
次に、第１のレジストパターン１０７を除去することなく、第２の有機膜１０５の上に、リソグラフィ工程によりコンタクトホール形成用開口部を有する第２のレジストパターン１０９を形成した後、第２の有機膜１０５に対して、Ｈ2Ｏ プラズマを用いるドライエッチングを行なって、図２（ａ）に示すように、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化された第２の有機膜１０５Ａを形成する。この場合、第２の有機膜１０５と、第１のレジストパターン１０７及び第２のレジストパターン１０９とは共に有機成分を主成分としているため、第２の有機膜１０５に対するエッチングレートと、第１及び第２のレジストパターン１０７、１０９に対するエッチングレートとはほぼ等しいので、第２の有機膜１０５に対するドライエッチング工程により、第１のレジストパターン１０７及び第２のレジストパターン１０９は除去される。
【００５６】
次に、パターン化された第２の有機膜１０５Ａをマスクにすると共にフルオロカーボン系のエッチングガスを用いてシリコン酸化膜１０４に対してドライエッチングを行なって、図２（ｂ）に示すように、コンタクトホール形成用開口部を有するパターン化されたシリコン酸化膜１０４Ａを形成する。
【００５７】
次に、マスクパターン１０８をマスクとしてパターン化された第２の有機膜１０５Ａに対し、またパターン化されたシリコン酸化膜１０４Ａをマスクとして第１の有機膜１０３に対して、Ｈ2Ｏ プラズマを用いるドライエッチングをそれぞれ行なって、図２（ｃ）に示すように、パターン化された第２の有機膜１０５Ａに配線溝１１１を形成すると共に、コンタクトホール１１０を有するパターン化された第１の有機膜１０３Ａを形成する。
【００５８】
次に、パターン化されたシリコン酸化膜１０４Ａをマスクとしてシリコン窒化膜１０２に対してドライエッチングを行なって、図３（ａ）に示すように、パターン化されたシリコン窒化膜１０２Ａを形成すると共に、第１の金属配線１０１をコンタクトホール１１０に露出させる。
【００５９】
次に、図３（ｂ）に示すように、コンタクトホール１１０及び配線溝１１１の壁面に例えば５０ｎｍの膜厚を有する窒化チタンからなる密着層１１２を堆積した後、コンタクトホール１１０及び配線溝１１１が埋まるように全面に亘って金属膜１１３を堆積する。金属膜１１３の組成は特に限定されず、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、コバルト、タングステン又はこれらの合金等を用いることができる。
【００６０】
次に、図３（ｃ）に示すように、パターン化された第２の有機膜１０５Ａの上に堆積されている、密着層１１２、金属膜１１３及びマスクパターン１０８を例えばＣＭＰ法により除去して、金属膜１１３からなる第２の金属配線１１４、及び第１の金属配線１０１と第２の金属配線１１４とを接続する金属膜１１３からなるコンタクト１１５を形成する。
【００６１】
ところで、第１の有機膜１０３及び第２の有機膜１０５に対するエッチング工程においては、従来では、酸素をエッチングガスとする反応性イオンエッチングにより行われていたが、有機膜は酸素に対して反応性が高いため、エッチングの際に酸素による膜質の劣化が生じる。すなわち、プラズマ中に発生した活性な酸素ラジカルにより有機膜が酸化されて不安定なカルボニル化合物が生成され、生成されたカルボニル化合物が後工程の熱処理により熱分解するので、脱ガスが発生するという不都合があった。
【００６２】
これに対して、第１の実施形態のように、Ｈ2Ｏ をエッチングガスとして用いるＨ2Ｏ プラズマ法によって、第１の有機膜１０３及び第２の有機膜１０５をエッチングすると、Ｈ2Ｏ プラズマ中においては、Ｏ2 プラズマ中に比べて活性なＯラジカルの密度が非常に低いため、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチングにはＯＨラジカルが主として作用する。このため、エッチング速度は、Ｏ2 プラズマを用いる場合に比べて遅いが、Ｏ2 プラズマを用いる場合の２／３程度であって十分に実用的な速度である。
【００６３】
ＯＨラジカルはＯラジカルに比べて酸化性が非常に低いため、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチングはＯＨによる水素の引き抜きによって進行すると考えられる。すなわち、ＯＨラジカルが、有機膜のポリマーを構成するＣ原子に結合しているＨ原子と反応してＨ2Ｏ が生成され、生成されたＨ2Ｏ がＣ原子から脱離するので、Ｃ原子には未結合手が形成される。Ｃ原子の未結合手に他のＯＨラジカルが結合して、アルコール又はアルデヒド化合物からなる低分子化合物が生成され、生成された低分子化合物が有機膜のポリマーから脱離することによって、有機膜に対するエッチングが進行するものと考えられる。
【００６４】
従って、第１及び第２の有機膜１０３、１０５が酸化してカルボニル化合物が生成されて低分子のガスが発生する事態を大きく低減することができる。
【００６５】
第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対してＨ2 Ｏプラズマによりエッチングを行なったところ、異方性を有する所望の溝形状を有機膜に形成することができた。
【００６６】
また、エッチング後の有機膜を赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）で評価したところ、カルボニル基に基づく吸収ピークは観測限界以下であった。
【００６７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機絶縁膜に対してＣＯプラズマによりエッチングを行なう工程を備えた半導体装置の製造方法について説明する。
【００６８】
第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチング工程が異なるのみである。すなわち、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチング工程において、ＣＯをエッチングガスとして用いるＣＯプラズマ法により行なう。
【００６９】
第２の実施形態のように、ＣＯをエッチングガスとして用いるＣＯプラズマ法を行なうと、ＣＯプラズマ中においては、Ｏ2 プラズマ中に比べて活性なＯラジカルの密度が非常に低いため、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチングにはＣＯラジカルが主として作用する。このため、エッチング速度は、Ｏ2 プラズマを用いる場合に比べて遅いが、Ｏ2 プラズマを用いる場合の１／２程度であって十分に実用的な速度である。
【００７０】
ＣＯラジカルはＯラジカルに比べて酸化性が非常に低いため、第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対するエッチングはＣＯによる水素の引き抜きによって進行すると考えられる。すなわち、ＣＯラジカルが有機膜のポリマーを構成するＣ原子と結合して、アルコール又はアルデヒド化合物からなる低分子化合物が生成され、生成された低分子化合物が有機膜のポリマーから脱離することによって、有機膜に対するエッチングが進行するものと考えられる。
【００７１】
従って、第１及び第２の有機膜１０３、１０５が酸化してカルボニル化合物が生成されて低分子のガスが発生する事態を大きく低減することができる。
【００７２】
第２の実施形態によると、ＣＯラジカルにおけるＣとＯとの結合は、ＯＨラジカルにおけるＨとＯとの結合に比べて強いため、第１の実施形態に比べて、Ｏラジカルがエッチングに寄与する程度は低い。このため、エッチング速度は若干劣るが、低分子のガスが発生する現象は一層発生し難くくなる。
【００７３】
第１及び第２の有機膜１０３、１０５に対してＣＯプラズマによりエッチングしたところ、異方性を有する所望の溝形状を有機膜に形成することができた。
【００７４】
また、エッチング後の有機膜を赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）で評価したところ、カルボニル基に基づく吸収ピークは観測限界以下であった。
【００７５】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、プラズマＣＶＤ法により形成された有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜に対して、水素雰囲気下において熱処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【００７６】
プラズマＣＶＤ法により、半導体基板上に有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜を堆積した後、堆積されたアモルファスフルオロカーボン膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、水素雰囲気中において、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行なう。
【００７７】
プラズマＣＶＤ法により形成されたアモルファスフルオロカーボン膜等の有機絶縁膜においては、成膜直後においては有機絶縁膜中にラジカルが存在する。その理由は、アモルファスフルオロカーボン膜の原料であるフルオロカーボンがプラズマ中でＣＦ2 ラジカルに解離し、解離したＣＦ2 ラジカルが重合してポリマーが形成されることにより成膜が進行するので、ポリマーは−ＣＦ2 ラジカル基で終端されるためである。
【００７８】
このように、プラズマＣＶＤ法により形成された直後の有機絶縁膜中にはラジカルが存在するため、有機絶縁膜が酸化性雰囲気に曝されると、ラジカルと酸素とが反応するので有機絶縁膜が酸化され、その後に行なわれる熱処理工程において、有機絶縁膜からトルエン、フェノール又は二酸化炭素等の低分子のガスが発生する。
【００７９】
ところが、第３の実施形態においては、プラズマＣＶＤ法により形成された直後の有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、水素雰囲気中において熱処理を行なうため、以下の化学反応式に示すように、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００８０】
−ＣＦ2*＋Ｈ2 →−ＣＦ2Ｈ ＋Ｈ* 
従って、第３の実施形態によると、有機絶縁膜から低分子のガスが発生し難くなる。
【００８１】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態として、プラズマＣＶＤ法により形成された有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜に対して水素プラズマにより処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【００８２】
プラズマＣＶＤ法により、半導体基板上に有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜を堆積した後、堆積されたアモルファスフルオロカーボン膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、例えば５Ｔｏｒｒの真空度で且つ５０℃の基板温度の条件で水素プラズマ処理を行なう。
【００８３】
第４の実施形態によると、プラズマＣＶＤ法により形成された直後の有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、水素プラズマ処理を行なうため、以下の化学反応式に示すように、有機絶縁膜中のラジカルと水素ラジカルとが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００８４】
−ＣＦ2*＋Ｈ* →−ＣＦ2Ｈ 
従って、第４の実施形態によると、有機絶縁膜から低分子のガスが発生し難くなる。
【００８５】
第３の実施形態においては、−ＣＦ2*と水素分子（Ｈ2 ）とが反応するために高いエネルギーが必要になるが、第４の実施形態においては、−ＣＦ2*と水素ラジカル（Ｈ* ）とが反応するため、低いエネルギーで反応が起こるので、第３の実施形態に比べて、低温で且つ短時間でラジカルを低減することができる。
【００８６】
もっとも、水素ラジカルとポリマーの不飽和結合との反応が進行するため、プラズマ処理の条件によっては比誘電率の上昇を伴う場合がある。
【００８７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態として、プラズマＣＶＤ法により形成された有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜に対して、水素イオンを注入した後に熱処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【００８８】
プラズマＣＶＤ法により、半導体基板上に有機絶縁膜例えばアモルファスフルオロカーボン膜を堆積した後、堆積されたアモルファスフルオロカーボン膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、水素イオンを注入し、その後、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行なう。
【００８９】
第５の実施形態によると、プラズマＣＶＤ法により形成された直後の有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中に曝すことなく、水素イオンを注入した後に熱処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。
【００９０】
特に、第５の実施形態によると、有機絶縁膜中に水素イオンを注入するため、有機絶縁膜中に水素原子が拡散するので、ラジカルの発生をより確実に抑制することができる。
【００９１】
また、有機絶縁膜中に存在するラジカルの濃度に合わせた量の水素イオンを注入することが可能になるので、過剰の水素により有機絶縁膜が劣化を引き起こされる恐れがない。
【００９２】
もっとも、水素イオンの注入によるチャージアップに起因して、デバイスにダメージが生じる恐れがある。
【００９３】
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機絶縁膜に対して酸化性雰囲気中においてエッチングを行なった後、有機絶縁膜におけるエッチングにより露出した部分に対して、水素雰囲気下で熱処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【００９４】
有機絶縁膜の形成方法としては、第１の実施形態における第１及び第２の有機膜１０３、１０５と同様、ポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を３００ｎｍの厚さに塗布した後、ホットプレートによるベーキングを窒素雰囲気下において、１５０℃の温度下で１分間及び２５０℃の温度下で１分間それぞれ行なった後、電気炉の内部において、減圧下で窒素ガスを流しながら４００℃の温度で６０分間の焼き締めを行なう。
【００９５】
次に、有機絶縁膜に対して、第１の実施形態と異なり、酸素をエッチングガスとする反応性イオンエッチング法によりエッチングを行なった後、水素雰囲気中において、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行なう。
【００９６】
有機絶縁膜に対して酸素をエッチングガスとして用いるエッチングを行なうと、有機絶縁膜は酸素に対して反応性が高いため、エッチングの際に酸素による膜質の劣化が生じる。すなわち、プラズマ中に発生した活性な酸素ラジカルにより有機絶縁膜が酸化されて不安定なカルボニル化合物が生成され、生成されたカルボニル化合物が後工程の熱処理により熱分解するので、低分子のガスが発生する恐れがある。
【００９７】
ところが、第６の実施形態においては、有機絶縁膜に対して、酸素をエッチングガスとするエッチングを行なった後、水素雰囲気中において熱処理を行なうので、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）は水素によって還元されてＣＨ2 となる。このため、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【００９８】
エッチング後の有機絶縁膜を赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）で評価したところ、カルボニル基が低減していることを確認できた。
【００９９】
（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機絶縁膜に対して酸化性雰囲気中においてエッチングを行なった後、有機絶縁膜におけるエッチングにより露出した部分に対して水素プラズマにより処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１００】
有機絶縁膜の形成方法としては、第１の実施形態における第１及び第２の有機膜１０３、１０５と同様、ポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を３００ｎｍの厚さに塗布した後、ホットプレートによるベーキングを窒素雰囲気下において、１５０℃の温度下で１分間及び２５０℃の温度下で１分間それぞれ行なった後、電気炉の内部において、減圧下で窒素ガスを流しながら４００℃の温度で６０分間の焼き締めを行なう。
【０１０１】
次に、有機絶縁膜に対して、第１の実施形態と異なり、酸素をエッチングガスとする反応性イオンエッチング法によりエッチングを行なった後、例えば５Ｔｏｒｒの真空度で且つ５０℃の基板温度の条件で水素プラズマ処理を行なう。
【０１０２】
第７の実施形態によると、有機絶縁膜に対して、酸素をエッチングガスとするエッチングを行なった後、水素プラズマ処理を行なうので、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）は水素によって還元されてＣＨ2 となる。このため、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【０１０３】
エッチング後の有機絶縁膜を赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）で評価したところ、カルボニル基が低減していることを確認できた。
【０１０４】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜例えばポリ（アリルエーテル）構造を有する有機絶縁膜に対して酸化性雰囲気中においてエッチングを行なった後、有機絶縁膜におけるエッチングにより露出した部分に対して、水素イオンを注入した後に熱処理を行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１０５】
有機絶縁膜の形成方法としては、第１の実施形態における第１及び第２の有機膜１０３、１０５と同様、ポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を３００ｎｍの厚さに塗布した後、ホットプレートによるベーキングを窒素雰囲気下において、１５０℃の温度下で１分間及び２５０℃の温度下で１分間それぞれ行なった後、電気炉の内部において、減圧下で窒素ガスを流しながら４００℃の温度で６０分間の焼き締めを行なう。
【０１０６】
次に、有機絶縁膜に対して、第１の実施形態と異なり、酸素をエッチングガスとする反応性イオンエッチング法によりエッチングを行なった後、水素イオンを注入し、その後、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行なう。
【０１０７】
第８の実施形態によると、有機絶縁膜に対して、酸素をエッチングガスとするエッチングを行なった後、水素イオンを注入し、その後、熱処理を行なうので、有機絶縁膜中に生成されたカルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）は水素によって還元されてＣＨ2 となる。このため、後工程において有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【０１０８】
エッチング後の有機絶縁膜を赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）で評価したところ、カルボニル基が低減していることを確認できた。
【０１０９】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態として、半導体基板の表面に対して水素雰囲気下で熱処理を行なった後、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１１０】
半導体基板上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を堆積した後、該シリコン酸化膜に対して、水素雰囲気中において、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行ない、しかる後、シリコン酸化膜の上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する。
【０１１１】
成膜直後のシリコン酸化膜の表面にはシラノール基が存在し、このシラノール基によってシリコン酸化膜の表面は親水性になっているので、シリコン酸化膜の上に有機絶縁膜を堆積する場合、特に塗布法により有機絶縁膜を堆積する場合には、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が損なわれる。
【０１１２】
ところが、第９の実施形態においては、シリコン酸化膜に対して、水素雰囲気中において熱処理を行なった後に、シリコン酸化膜の上に有機絶縁膜を堆積するため、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。すなわち、シリコン酸化膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なうと、シリコン酸化膜の表面に存在するシラノール基（−ＳｉＯＨ）は水素により還元されて−ＳｉＨになるため、シリコン酸化膜の表面が疎水性に変化するので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。
【０１１３】
シリコン酸化膜に対して水素雰囲気下で熱処理を行なうと、シリコン酸化膜中のシラノール及び水分まで除去することができるので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性を大きく向上させることができる。
【０１１４】
水素雰囲気中における熱処理が施されたシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法により有機絶縁膜を堆積する場合には、シリコン酸化膜の表面に存在する−ＳｉＨと有機ラジカルとが反応してＳｉ−Ｃ結合が形成されるので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が一層向上する。
【０１１５】
尚、第９の実施形態は、シリコン酸化膜と有機絶縁膜との密着性を向上させる場合について説明したが、これに代えて、例えばアルミニウム合金等からなる金属膜の上に有機絶縁膜を堆積する場合にも、金属膜の表面に対して水素雰囲気下で熱処理を行なった後に有機絶縁膜を堆積すると、有機絶縁膜と金属膜との密着性が向上する。その理由は、金属膜の表面に対して水素雰囲気下で熱処理を行なうと、金属の酸化物（Ｍｅ−Ｏ）が金属の水素化物（Ｍｅ−Ｈ）に変化するため、金属膜の表面が疎水性に変わるためである。
【０１１６】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態として、半導体基板の表面に対して水素プラズマ処理を行なった後、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１１７】
半導体基板上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を堆積した後、該シリコン酸化膜に対して、例えば５Ｔｏｒｒの真空度で且つ５０℃の基板温度の条件で水素プラズマ処理を行ない、しかる後、シリコン酸化膜の上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する。
【０１１８】
第１０の実施形態によると、シリコン酸化膜に対して水素プラズマ処理を行なった後に、シリコン酸化膜の上に有機絶縁膜を堆積するため、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。すなわち、シリコン酸化膜に対して水素プラズマ処理を行なうと、シリコン酸化膜の表面に存在するシラノール基（−ＳｉＯＨ）は水素により還元されて−ＳｉＨになるため、シリコン酸化膜の表面が疎水性に変化するので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。
【０１１９】
第１０の実施形態は、シリコン酸化膜の表面に対して水素プラズマ処理を行なうため、シリコン酸化膜の表面を短時間で疎水性に変化させることができる。
【０１２０】
水素プラズマ処理が施されたシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法により有機絶縁膜を堆積する場合には、シリコン酸化膜の表面に存在する−ＳｉＨと有機ラジカルとが反応してＳｉ−Ｃ結合が形成されるので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が一層向上する。
【０１２１】
尚、第１０の実施形態は、シリコン酸化膜と有機絶縁膜との密着性を向上させる場合について説明したが、これに代えて、例えばアルミニウム合金等からなる金属膜の上に有機絶縁膜を堆積する場合にも、金属膜の表面に対して水素プラズマ処理を行なった後に有機絶縁膜を堆積すると、有機絶縁膜と金属膜との密着性が向上する。その理由は、金属膜の表面に対して水素プラズマ処理を行なうと、金属の酸化物（Ｍｅ−Ｏ）が金属の水素化物（Ｍｅ−Ｈ）に変化するため、金属膜の表面が疎水性に変わるためである。
【０１２２】
（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態として、半導体基板の表面に対して、炭素イオンを注入した後、熱処理を行ない、その後、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１２３】
半導体基板上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を堆積する。シリコン酸化膜に対して、炭素イオンを注入した後、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行ない、しかる後、シリコン酸化膜の上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する。
【０１２４】
第１１の実施形態によると、シリコン酸化膜に対して、炭素イオンを注入した後、熱処理を行ない、その後、シリコン酸化膜の上に有機絶縁膜を堆積するため、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。すなわち、シリコン酸化膜に対して、炭素イオンを注入すると、シリコン酸化膜の表面に存在するシラノール基（−ＳｉＯＨ）が−ＳｉＣに変化するため、有機絶縁膜との親和性が高くなると共に、シリコン酸化膜の表面が疎水性に変化するので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。
【０１２５】
炭素イオンを注入したシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法により有機絶縁膜を堆積する場合には、シリコン酸化膜の表面に存在するＳｉ−Ｃ結合の炭素とポリマーの原料である有機ラジカルとが反応するので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が一層向上する。
【０１２６】
尚、第１１の実施形態においては、炭素イオンを注入した後に熱処理を行なったが、シリコン酸化膜に炭素イオンを注入する場合には、その後の熱処理は必ずしも必要ではない。
【０１２７】
（第１２の実施形態）
本発明の第１２の実施形態として、半導体基板の表面に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行ない、その後、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１２８】
半導体基板上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を堆積する。シリコン酸化膜に対して、水素イオンを注入した後、例えば４００℃の温度下で６０分間程度の熱処理を行ない、しかる後、シリコン酸化膜の上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積する。
【０１２９】
第１２の実施形態によると、シリコン酸化膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行ない、その後、シリコン酸化膜の上に有機絶縁膜を堆積するため、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。すなわち、シリコン酸化膜に対して、水素イオンを注入した後に熱処理を行なうと、シリコン酸化膜の表面に存在するシラノール基（−ＳｉＯＨ）は水素により還元されて−ＳｉＨになるため、シリコン酸化膜の表面が疎水性に変化するので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が向上する。
【０１３０】
第１２の実施形態は、シリコン酸化膜の表面に対して水素イオンを注入するため、シリコン酸化膜の極く表面にのみＳｉ−Ｈ結合を形成できるので、第１１の実施形態に比べて、シリコン酸化膜に発生する応力を抑制することができるが、密着性の向上という点では、第１１の実施形態の方が若干優れている。
【０１３１】
水素イオンが注入された後に熱処理が施されたシリコン酸化膜の上に、プラズマＣＶＤ法により有機絶縁膜を堆積する場合には、シリコン酸化膜の表面に存在する−ＳｉＨと有機ラジカルとが反応してＳｉ−Ｃ結合が形成されるので、有機絶縁膜とシリコン酸化膜との密着性が一層向上する。
【０１３２】
尚、第１２の実施形態は、シリコン酸化膜と有機絶縁膜との密着性を向上させる場合について説明したが、これに代えて、例えばアルミニウム合金等からなる金属膜の上に有機絶縁膜を堆積する場合にも、金属膜の表面に対して水素イオンを注入した後に熱処理を行ない、その後、有機絶縁膜を堆積すると、有機絶縁膜と金属膜との密着性が向上する。その理由は、金属膜の表面に対して水素イオンを注入した後に熱処理を行なうと、金属の酸化物（Ｍｅ−Ｏ）が金属の水素化物（Ｍｅ−Ｈ）に変化するため、金属膜の表面が疎水性に変わるためである。
【０１３３】
（第１３の実施形態）
本発明の第１３の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜の上に、アルコキシシランを原料とし、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによって、シリコン酸化膜を形成する絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１３４】
半導体基板上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積した後、該有機絶縁膜の上に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、アルコキシシラン例えばフェニルトリメトキシシランを原料ガスとし且つ酸化剤非存在下で、有機成分含有シリコン酸化膜を成膜する。有機成分含有シリコン酸化膜の成膜条件の一例としては、ＲＦパワー：５００Ｗ、圧力：５ｔｏｒｒ、フェニルトリメトキシシランの流量：１ｍｌ／ｍｉｎ、Ａｒの流量：５０００ｓｃｃｍ、基板温度：４００℃が挙げられる。この条件で成膜を行なったときの成膜速度は１００ｎｍ／ｍｉｎであった。
【０１３５】
第１３の実施形態によると、アルコキシシラン例えばフェニルトリメトキシシランを原料ガスとするプラズマＣＶＤ法を行なうため、酸化剤の非存在下においても重合反応が起こる。従って、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによって、有機成分含有シリコン酸化膜を形成できるため、有機絶縁膜の酸化を防止できるので、有機絶縁膜から低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【０１３６】
シリコン酸化膜を堆積した後に、有機絶縁膜をＦＴＩＲにより観測したところ、有機絶縁膜の酸化は観測されなかった。
【０１３７】
（第１４の実施形態）
本発明の第１４の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜の上に、アルコキシシランとシランとを原料とし、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによって、シリコン酸化膜を形成する絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１３８】
半導体基板上に、塗布法又はプラズマＣＶＤ法により、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を堆積した後、該有機絶縁膜の上に、プラズマＣＶＤ装置を用いて、アルコキシシラン例えばフェニルトリメトキシシランとシランとを原料ガスとし且つ酸化剤非存在下でシリコン酸化膜を成膜する。シリコン酸化膜の成膜条件の一例としては、ＲＦパワー：５００Ｗ、圧力：５ｔｏｒｒ、フェニルトリメトキシシランの流量：１ｍｌ／ｍｉｎ、シランの流量：５００ｓｃｃｍ、Ａｒの流量：５０００ｓｃｃｍ、基板温度：４００℃が挙げられる。この条件で成膜を行なったときの成膜速度は３００ｎｍ／ｍｉｎであった。
【０１３９】
第１４の実施形態によると、アルコキシシランとシランとを原料ガスとするプラズマＣＶＤ法を行なうため、酸化剤の非存在下においても重合反応が起こる。従って、酸化剤非存在化で行なうプラズマＣＶＤによってシリコン酸化膜を形成できるため、有機絶縁膜の酸化を防止できるので、有機絶縁膜から低分子のガスが発生する事態を回避することができる。
【０１４０】
シリコン酸化膜を堆積した後に、有機絶縁膜をＦＴＩＲにより観測したところ、有機絶縁膜の酸化は観測されなかった。
【０１４１】
第１４の実施形態によると、第１３の実施形態に比べて、シリコン酸化膜中の含水量が若干増加するが、成膜速度が大きく向上する。
【０１４２】
（第１５の実施形態）
本発明の第１５の実施形態として、有機成分を主成分とする有機絶縁膜を塗布法によって形成する際のベーキング工程及び焼き締め工程を還元性雰囲気で行なう有機絶縁膜の形成方法について説明する。
【０１４３】
例えば、ポリ（アリルエーテル）構造を有する有機膜を３００ｎｍの厚さに塗布した後、塗布された有機膜に対して、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスからなる還元性雰囲気下において熱処理を行なってベーキング及び焼き締めを行なうことにより、有機絶縁膜を形成する。熱処理の条件としては、例えば、常圧下における４００℃程度の温度下における、窒素ガスの流量：２０００ｓｃｃｍ、水素ガスの流量：２００ｓｃｃｍの雰囲気下で３０分間保持する。
【０１４４】
従来においては、電気炉又はホットプレートの内部において、常圧又は減圧下で且つ４００℃程度の温度下での不活性ガスの雰囲気下において保持することにより、有機膜に対する熱処理を行なっていたが、電気炉又はホットプレートの内部を完全な不活性ガスの雰囲気に保持することは困難であるため、電気炉又はホットプレートの内部に微量の酸素が混入してしまう。４００℃程度の温度下で有機膜を保持している雰囲気中においては、微量の酸素が混入しても有機膜は容易に酸化してしまう。
【０１４５】
これに対して、第１５の実施形態においては、有機膜を還元性雰囲気中で保持することにより熱処理を行なってベーキング及び焼き締めを行なうため、有機絶縁膜の酸化を抑制することができる。
【０１４６】
第１５の実施形態の方法により形成した有機絶縁膜をＦＴＩＲにより観測したところ、有機絶縁膜の酸化は観測されなかった。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明の第１の半導体装置の製造方法によると、有機絶縁膜に対してＨ2Ｏ プラズマによりエッチングを行なうため、有機絶縁膜の酸化によってカルボニル化合物が生成される事態ひいてはカルボニル化合物の熱分解により二酸化炭素等の低分子のガスが発生する事態が回避されるので、エッチング後の有機絶縁膜の上には、シリコン酸化膜又は金属膜等が良好に堆積される。
【０１４８】
本発明の第２の半導体装置の製造方法によると、有機絶縁膜に対してＣＯプラズマによりエッチングを行なうため、有機絶縁膜の酸化によってカルボニル化合物が生成される事態ひいてはカルボニル化合物の熱分解により二酸化炭素等の低分子のガスが発生する事態が回避されるので、エッチング後の有機絶縁膜の上には、シリコン酸化膜又は金属膜等が良好に堆積される。
【０１４９】
特に、第２の半導体装置の製造方法によると、ＣＯラジカルにおけるＣとＯとの結合は、ＯＨラジカルにおけるＨとＯとの結合に比べて強いため、第１の半導体装置の製造方法に比べて、Ｏラジカルがエッチングに寄与する程度は低いので、有機絶縁膜の酸化によってカルボニル化合物が生成される事態を一層低減することができる。
【０１５０】
本発明の第１の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。このため、有機絶縁膜の酸化によって低分子のガスが発生する事態が回避されるので、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等が良好に堆積される。
【０１５１】
第１の絶縁膜の形成方法において、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく水素雰囲気中において熱処理を行なうと、プラズマＣＶＤ法により形成された炭素化合物のラジカルと酸素とが反応して有機絶縁膜が酸化する事態を確実に回避することができる。
【０１５２】
本発明の第２の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して水素プラズマ処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素ラジカルとが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。このため、有機絶縁膜の酸化によって低分子のガスが発生する事態が回避されるので、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等が良好に堆積される。
【０１５３】
特に、第２の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜中のラジカルと水素ラジカルとが反応するため、低いエネルギーで反応が起こるので、第１の絶縁膜の形成方法に比べて、低温で且つ短時間で有機絶縁膜中のラジカルを低減することができる。
【０１５４】
第２の絶縁膜の形成方法において、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく水素プラズマ熱処理を行なうと、プラズマＣＶＤ法により形成された炭素化合物のラジカルと酸素とが反応して有機絶縁膜が酸化する事態を確実に回避することができる。
【０１５５】
本発明の第３の絶縁膜の形成方法によると、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜に対して水素イオンを注入した後に熱処理を行なうため、有機絶縁膜中のラジカルと水素とが反応して−ＣＦ2Ｈ が生成されるので、有機絶縁膜は酸素による酸化に対して安定する。このため、有機絶縁膜の酸化によって低分子のガスが発生する事態が回避されるので、ＣＶＤ法により形成された有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等が良好に堆積される。
【０１５６】
特に、第３の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜中に水素イオンを注入するため、有機絶縁膜中に水素原子が拡散するので、有機絶縁膜中におけるラジカルの発生をより確実に抑制することができる。
【０１５７】
第３の絶縁膜の形成方法において、堆積された有機絶縁膜を酸化性雰囲気に曝すことなく水素イオンの注入を行なうと、プラズマＣＶＤ法により形成された炭素化合物のラジカルと酸素とが反応して有機絶縁膜が酸化する事態を確実に回避することができる。
【０１５８】
第４の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素雰囲気中において熱処理を行なうため、後に有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避できるので、酸素雰囲気中においてエッチングされた有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等を良好に堆積することができる。
【０１５９】
第５の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素プラズマ処理を行なうため、後に有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避できるので、酸素雰囲気中においてエッチングされた有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等を良好に堆積することができる。
【０１６０】
第６の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜に対して、酸素雰囲気中においてエッチングを行なった後、水素イオンを注入し、その後、熱処理を行なうため、後に有機絶縁膜に対して熱処理を行なっても、カルボニル化合物が熱分解して低分子のガスが発生する事態を回避できるので、酸素雰囲気中においてエッチングされた有機絶縁膜の上にシリコン酸化膜又は金属膜等を良好に堆積することができる。
【０１６１】
第７の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して水素雰囲気中において熱処理を行なって下地膜の表面を疎水性に変化させた後に、該下地膜の上に有機絶縁膜を堆積するので、下地膜と有機絶縁膜との密着性が向上する。
【０１６２】
第８の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して水素プラズマ処理を行なって、下地膜の表面を疎水性に変化させた後に、該下地膜の上に有機絶縁膜を堆積するので、下地膜と有機絶縁膜との密着性が向上する。
【０１６３】
第９の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して炭素イオンを注入して、下地膜の表面を有機絶縁膜との親和性を高くしたり疎水性に変化させたりした後に、該下地膜の上に有機絶縁膜を堆積するので、下地膜と有機絶縁膜との密着性が向上する。
【０１６４】
第１０の絶縁膜の形成方法によると、下地膜に対して、水素イオンを注入した後、熱処理を行なって、下地膜の表面を疎水性に変化させた後に、該下地膜の上に有機絶縁膜を堆積するので、下地膜と有機絶縁膜との密着性が向上する。
【０１６５】
第１１の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜の上に、アルコキシシランを原料とし且つ酸化剤非存在下で行なわれるプラズマＣＶＤ法により有機成分含有シリコン酸化膜を堆積するため、有機絶縁膜の酸化を防止できるので、有機絶縁膜の酸化に起因して生じる低分子のガスの発生を確実に防止することができる。
【０１６６】
第１２の絶縁膜の形成方法によると、有機絶縁膜の上に、アルコキシシラン及びシランを原料とし且つ酸化剤非存在下で行なわれるプラズマＣＶＤ法により有機成分含有シリコン酸化膜を堆積するため、有機絶縁膜の酸化を防止できるので、有機絶縁膜の酸化に起因して生じる低分子のガスの発生を確実に防止することができる。
【０１６７】
第１３の絶縁膜の形成方法によると、有機成分を主成分とする材料からなる塗布膜に対して、還元性雰囲気中においてベーキング及び焼き締めを行なって有機絶縁膜を形成するため、有機絶縁膜の酸化を防止できるので、有機絶縁膜の酸化に起因して生じる低分子のガスの発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１００  半導体基板
１０１  第１の金属膜
１０２  シリコン窒化膜
１０２Ａ  パターン化されたシリコン窒化膜
１０３  第１の有機膜
１０３Ａ  パターン化された第１の有機膜
１０４  シリコン酸化膜
１０４Ａ  パターン化されたシリコン酸化膜
１０５  第２の有機膜
１０５Ａ  パターン化された第２の有機膜
１０６  窒化チタン膜
１０７  第１のレジストパターン
１０８  マスクパターン
１０９  第２のレジストパターン
１１０  コンタクトホール
１１１  配線溝
１１２  密着層
１１３  金属膜
１１４  第２の金属配線
１１５  コンタクト
【図１】
0004119542.tif 000002
【図２】
0004119542.tif 000003
【図３】
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