[发明专利]半导体器件的制造方法和半导体器件的制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及通过蚀刻处理工序、CO₂等离子体处理工序等制造半导体 器件的半导体器件的制造方法和半导体器件的制造装置。

背景技术

以往，在半导体器件的制造工序中，通过执行对在半导体晶片等基板 上形成的层间绝缘膜等进行蚀刻的蚀刻工序、和通过使用氧等离子体或 CO₂等离子体进行灰化处理来除去在上述蚀刻工序中作为掩模使用的光致 抗蚀剂层的灰化处理工序等一系列工序，来形成规定的电路图形。

另外，近年来，作为上述的层间绝缘膜，能够使用与以往使用的SiO₂膜相比介电常数低的低介电常数绝缘膜(所谓Low-k膜)。作为这样的低 介电常数绝缘膜，一种包含硅、碳、氧和氢的被称为含碳的硅氧化膜等膜 (以下称为“SiCOH膜”)受到了关注。由于该SiCOH膜是相对SiO₂膜 的比介电常数为4附近的膜，其比介电常数为2.7以下，并具有充分的机 械强度，所以作为层间绝缘膜是非常有效的膜。并且，也可以使用把SiCOH 膜做成为多孔质膜的p-SiCOH膜。

但是，上述的p-SiCOH膜等，在蚀刻工序和灰化处理工序中如果曝露 在等离子体中，则会受到损伤，导致吸湿性的上升和介电常数的上升等， 由此会产生半导体器件的性能下降和可靠性的降低等不良情况。关于造成 这样的损伤的原因，被认为是由于从低介电常数绝缘膜中除去了碳，使介 电常数上升，且使材料变得容易吸收并保持水分的缘故。

因此，公知有如下技术，在蚀刻工序和灰化处理工序之后，通过使低 介电常数绝缘膜与甲硅烷基化剂(例如TMSDMA(Dimethy laminotrimethylsilane))的蒸汽等接触，进行甲硅烷基化的甲硅烷基化处 理，来修复低介电常数绝缘膜所受到的损伤(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2006-49798号公报

如上述那样，在修复因蚀刻、灰化处理等使低介电常数绝缘膜受到损 伤(吸湿性的上升和介电常数的上升等)的情况下，例如，在通过使用了 CF₄等蚀刻气体的等离子体蚀刻，对低介电常数绝缘膜进行蚀刻，并且在 之后的蚀刻工序中对作为掩模使用的光致抗蚀剂层，使用氧等离子体进行 了灰化处理的情况下，通过上述那样甲硅烷基化处理，可在一定程度上修 复损伤。

但是，在不使用氧等离子体，而使用CO₂等离子体进行了上述灰化处 理工序的情况下，即使实施甲硅烷基化处理，也存在着不能充分完成损伤 的修复，使损伤的修复不充分的问题。纠其原因，可推测是进行了使用氧 等离子体的灰化处理的情况、和使用CO₂等离子体进行了灰化处理的情 况，低介电常数绝缘膜所受到的损伤不同。

即，在进行了使用氧等离子体的灰化处理的情况下，低介电常数绝缘 膜所受到的损伤主要是被氧化。而在使用CO₂等离子体进行了灰化处理的 情况下，推测低介电常数绝缘膜所受到的损伤不仅有氧化，而且在膜表面 上形成了阻碍甲硅烷基化的皮膜(其组成部分中包含C、F、O等)。另外， 在进行了使用CO₂等离子体的灰化处理的情况下，推测在蚀刻时所使用的 CF₄等引起的F成分在膜中残留或扩散，提高膜的极性，其结果引起吸湿， 导致介电常数上升。

另外，在进行了氧等离子体的蚀刻时，低介电常数绝缘膜所受到的损 伤通过甲硅烷基化处理可得到一定程度的修复，但由于氧等离子体的氧化 力强，所以低介电常数绝缘膜所受到的损伤不仅在其表面部分，而且还到 达深层部，并且被氧化的部分密致化。因此，希望使用氧化力更低的CO₂等离子体进行灰化处理，把低介电常数绝缘膜所受到的损伤限制在表面附 近。另外，关于上述那样的起因于CO₂等离子体的损伤，不仅在CO₂等 离子体灰化处理时产生，而且在为了其他的目的，例如在等离子体蚀刻处 理后进行用于除去所附着的附着物的清洁等时，使用了CO₂等离子体的情 况下，与CO₂等离子体灰化处理的情况同样，也会产生的。

发明内容