(57)【要約】      （修正有）【課題】凹部への埋め込みが容易な形状を形成する処理方法を提供する。【解決手段】処理方法は、凹部が形成された下地膜に有機膜を埋め込む埋込工程と、前記埋込工程の後に、前記下地膜の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を含む。【選択図】図４
2020031138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成された下地膜に有機膜を埋め込む埋込工程と、
前記埋込工程の後に、前記下地膜の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングするエッチング工程と、
を含む処理方法。
【請求項２】
前記エッチング工程は、
少なくとも前記下地膜の上部角部が露出するまでエッチングする、
請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
前記埋込工程は、
前記下地膜の上部から凹部に向けて窪むように前記有機膜を埋め込む、
請求項１又は２に記載の処理方法。
【請求項４】
前記埋込工程は、
前記下地膜の上部の垂直方向の有機膜の厚さが、前記下地膜の上部角部から最も薄い有機膜の厚さよりも厚い状態まで前記有機膜を埋め込む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項５】
前記埋込工程は、
前記下地膜の底部から上部までの厚さと前記下地膜の上部から垂直方向に成膜された有機膜の厚さとの合算値が、前記凹部の底部から垂直方向に前記凹部に埋め込まれた有機膜の厚さよりも厚い状態まで前記有機膜を埋め込む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項６】
前記埋込工程は、
前記凹部に埋め込まれた有機膜の厚さが、前記下地膜の底部から上部までの厚さ以下になる状態まで前記有機膜を埋め込む、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項７】
前記埋込工程は、
被処理体を真空容器内の−２０℃以下に冷却された載置台の上に設置する工程と、
前記真空容器内に低蒸気圧材料のガスを含む処理ガスを供給する工程と、
供給した前記処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記低蒸気圧材料から生成されるプリカーサを被処理体に照射する工程と、を有する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項８】
前記埋込工程は、
スピンオンコートにより有機材料を塗布することで前記有機膜を前記凹部に埋め込む、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項９】
前記エッチング工程は、
前記下地膜の上部がラウンドするようにエッチングする、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項１０】
前記エッチング工程は、
前記下地膜と前記有機膜とを、選択比が概ね１：１になる条件にてエッチングする、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項１１】
前記有機膜を除去する除去工程を有する、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の処理方法。
【請求項１２】
前記埋込工程の前に、前記下地膜の上のマスクを用いて前記下地膜をエッチングし、前記凹部を形成する形成工程を有する、
請求項１１に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、ビアやコンタクト等のホール形状をエッチングにより形成した後、ホール内にメタル等を埋め込むことを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０１６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、凹部への埋め込みが容易な形状を形成する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一の態様によれば、凹部が形成された下地膜に有機膜を埋め込む埋込工程と、前記埋込工程の後に、前記下地膜の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングするエッチング工程と、を含む処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一の側面によれば、凹部への埋め込みが容易な形状を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態と比較例に係るホール形状の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係る処理方法の概要を示す図。
【図３】一実施形態に係る埋込工程の温度依存の実験結果の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャート。
【図５】一実施形態に係る処理方法による実験結果の一例を示す図。
【図６】一実施形態と比較例との実験結果の一例を示す図。
【図７】一実施形態に係る埋込工程の実験結果の一例を示す図。
【図８】一実施形態に係るエッチング工程の実験結果の一例を示す図。
【図９】一実施形態に係る処理方法の他の膜への応用例を示す図。
【図１０】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【０００９】
［ホール形状］
例えばこれまでのビアやエッチング技術では、垂直方向にエッチングすることは可能であるが、ホールの上部の開口部のみをテーパーにすることは困難であった。図１（ａ）に示すように、従来のエッチング方法で形成された垂直形状のホール９４では、近年の微細化の要求によりホール径が小さくなっている。このため、ホール９４の開口部が狭くなり、ホール９４へのメタル配線等の埋め込みが難しい。
【００１０】
一方、図１（ｂ）に示すように、底からテーパー状に広がるホール９５を形成すると、テーパー状の広がりによりゲート等のアクティブエリア４と、隣接するホール９５との距離が短くなる。これにより、ホール９５にメタル配線等の導電物質を埋め込んだときにアクティブエリア４との絶縁性能が低くなる課題が生じる。
【００１１】
図１（ｃ）に示すように、垂直形状のホール５の開口部のみをテーパー状にするとメタル配線等の埋め込みが容易になる。例えば、イオンエッチングによりホール５の開口部のみをテーパー状にすることが可能である。しかし、イオンエッチングでは、エッチング時にホールの底部にもイオンが衝突することでホールの底部にダメージを与えてしまう。
【００１２】
そこで、本実施形態では、以下に説明する埋込工程とエッチング工程を含む処理方法を提案する。これにより、図１（ｃ）に示すように、垂直形状のホール５の開口部をテーパー状にすることができる。これにより、ホール５のテーパー状の開口部によってホール５へのメタル配線の埋め込みを容易にすることができる。また、ホール５は、底部から開口付近又は少なくとも中央の高さまでは垂直形状になるため、ホール５にメタル配線を埋め込んだ際にアクティブエリア４との絶縁性能が低くなることを防止できる。
【００１３】
［埋込工程及びエッチング工程の概要］
まず、一実施形態にかかる処理方法に含まれる埋込工程及びエッチング工程の概要について、図２を参照しながら説明する。図２は、ウェハ上に形成された膜の構成の一例を示す。本実施形態にかかる処理方法は、図２（ａ）に示す下地膜２に凹部を形成する形成工程と、図２（ｂ）に示す下地膜２の凹部に有機膜３を埋め込む埋込工程とを含む。また、埋込工程の後に、図２（ｃ）に示す下地膜２の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングするエッチング工程と、エッチング工程の後に、図２（ｃ）に示す有機膜３をアッシングにより除去する除去工程とを含む。
（形成工程）
図２（ａ）は、図２（ｂ）の埋込工程の前に、下地膜２の上の図示しないマスクを用いて下地膜２をエッチングし、下地膜２に凹部を形成する形成工程の一例を示す。形成工程は、下地膜２の下層に位置するシリコン膜１が露出するまでエッチングを行う。下地膜２に形成される凹部は、真円や楕円のホール形状であってもよいし、ライン形状であってもよい。マスクは、例えば、フォトレジスト、Ｓｉ系反射防止層、スピンオンカーボンハードマスクの３層マスクであってもよいし、フォトレジスト、その他の材料で構成された単層又は複数層のマスクであってもよい。
【００１４】
下地膜２は、シリコン膜１の上に積層され、例えば、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等のシリコン含有膜であってもよいし、メタル膜、炭素含有膜、Ｌｏｗ−ｋ膜であってもよい。下地膜２は、絶縁膜であってもよいし、導電膜であってもよい。本実施形態では、下地膜２はＳｉＯ２の絶縁膜を例に挙げて説明する。
【００１５】
（埋込工程）
図２（ｂ）は、凹部が形成された下地膜２に有機膜３を埋め込む埋込工程の一例を示す。埋込工程は、以下、第１工程ともいう。埋込工程は、形成工程にて使用したマスクをアッシングにより除去した後に実行される。本実施形態では、以下のプロセス条件下で埋込工程が実行される。埋込工程は、Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術又はＳＯＣ（Spin On Court）の埋め込み技術を用いる。最初に、Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いた埋込工程を説明し、その後にＳＯＣの埋め込み技術を用いた埋込工程を説明する。
【００１６】
Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いた埋込工程は、以下のプロセス条件により実行される。
・Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込みにおけるプロセス条件
真空容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ０Ｗ
処理ガス                Ｃ４Ｆ８
載置台の温度        −２０℃以下
これにより、図２（ｂ）に示すように下地膜２に形成された凹部に有機膜３が底部からボトムアップで埋め込まれる。かかるプロセス条件のＧａｐ  ｆｉｌｌによる有機膜３の埋め込みでは、Ｃ４Ｆ８ガスから生成されたプラズマ中のプリカーサが下地膜２の凹部に堆積し、ボトムアップで成膜されるため、有機膜３にボイド（空間）が発生し難い。
【００１７】
なお、以下では、本実施形態に係る埋込工程にて埋め込まれた有機膜３を、流動性有機膜ともいう。つまり、上記プロセス条件では、下地膜２の凹部に有機膜３としての流動性有機膜をボイドを発生させずに埋め込むことができる。
【００１８】
なお、Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いた本実施形態にかかる埋込工程は、上記条件に限られない。本実施形態にかかる埋込工程は、ウェハを本実施形態にかかる埋込工程が実行される真空容器内の−２０℃以下に冷却された載置台の上に設置する工程と、前記真空容器内に低蒸気圧材料のガスを含む処理ガスを供給する工程と、供給した前記処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって低蒸気圧材料から生成されるプリカーサをウェハに照射する工程と、を含んでもよい。
【００１９】
（埋込工程における温度依存）
埋込工程における温度依存について、図３を参照して説明する。図３は、一実施形態に係る埋込工程の温度依存の実験結果の一例を示す図である。以下のプロセス条件で本実験を行った。
・図３の実験のプロセス条件
真空容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）又は１００ｍＴ（約１３．３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ０Ｗ
処理ガス            Ｃ４Ｆ６又はＩＰＡ（イソプロピルアルコール：Ｃ３Ｈ８Ｏ）
載置台の温度        −１０℃、−２０℃、−３０℃、−４０℃、−５０℃
具体的には、図３（ａ）は、真空容器内を１００ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときの各温度における有機膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及び−２０℃の場合にボイドＶが発生した。一方、−３０℃及び−５０℃の場合には、シリコン膜１の凹部の底部から積み上げるように成膜され、ボイドＶは発生せず、凹部の内部が流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃の場合の結果は得られていない。
【００２０】
図３（ｂ）は、真空容器内を５０ｍＴの圧力に維持し、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ガスを７５ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。ＩＰＡは、第２級アルコールの１種である。これによれば、−１０℃及び−３０℃の場合にボイドＶが発生し、等方向の成膜が行われた。一方、−４０℃及び−５０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−２０℃の場合の結果は得られていない。
【００２１】
図３（ｃ）は、真空容器内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及の場合にボイドＶが発生し、−２０℃、−３０℃及び−５０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃の場合の結果は得られていない。
【００２２】
図３（ｄ）は、真空容器内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを１２５ｓｃｃｍ供給したときの各温度における膜の状態を示す。これによれば、−１０℃及び−２０℃の場合にボイドＶが発生し、−３０℃の場合には、ボイドＶは発生せず、凹部は流動性有機膜Ｒで埋められた。なお、−４０℃及び−５０℃の場合の結果は得られていない。
【００２３】
以上から、ガス種、圧力及びガス流量によって、凹部を流動性有機膜Ｒによりボトムアップで埋めることが可能な温度が異なることがわかった。少なくとも真空容器内を５０ｍＴの圧力に維持し、Ｃ４Ｆ６ガスを３００ｓｃｃｍ供給したときには、載置台を−２０℃以下の極低温にて凹部を流動性有機膜Ｒにより埋めることができた。
【００２４】
Ｃ４Ｆ８ガスを供給して有機膜３を成膜した埋込工程のプロセス条件を参照すると、埋込工程ではＣ４Ｆ６ガス、Ｃ３Ｈ８Ｏ又はＣ４Ｆ８ガスの少なくともいずれかを含むガスを供給してもよい。また、載置台は−２０℃以下、例えば−２０℃〜−６０℃の極低温に冷却することが好ましい。
【００２５】
また、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ３Ｈ８Ｏ、Ｃ４Ｆ８ガスは、いずれも低蒸気圧材料である。その中でもＣ４Ｆ８ガスが同一圧力下で低い温度で蒸気圧になるガスである。よって、埋込工程で用いる処理ガスとしては、Ｃ４Ｆ８の蒸気圧曲線が示す温度と同じ温度又はそれ以上の温度にて蒸気圧になるガスであり、且つ、有機膜３を堆積させることから、炭素含有ガスであることが好ましい。
【００２６】
なお、Ｇａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いた埋込工程は、所定時間が経過し、下地膜２の上部の一部又は全部に有機膜３が堆積したときに停止する。埋込工程の時間依存性については後述する。なお、有機膜３の埋め込みは、下地膜２の上面が薄い有機膜３に覆われている程度又は下地膜２の上面の一部が露出している程度が好ましい。
【００２７】
（ＳＯＣによる埋め込み）
有機膜３の埋込工程は、コータデベロッパー等の成膜装置を用いてＳＯＣ（Spin On Court）により有機材料を塗布することで実現してもよい。ＳＯＣによる埋め込みでは、コータデベロッパーに設けられたノズルから有機酸を含む薬液が有機材料として供給される。ウェハ上に供給された薬液は、ウェハの回転に伴う遠心力によってウェハの主面に塗り広げられる。そして、ウェハの回転及びその後のベーキングによる加熱処理によって薬液の揮発成分が揮発することにより、薬液が固化または硬化する。これにより、下地膜２の凹部に有機膜３が形成される。
【００２８】
（エッチング工程）
図２（ｃ）は、埋込工程の後に下地膜２の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングするエッチング工程の一例を示す。エッチング工程は、以下、第２工程ともいう。エッチング工程では、下地膜２と有機膜３とを、選択比が１：１又は概ね１：１になる条件にてエッチングする。本実施形態では、以下のプロセス条件下でエッチング工程が実行される。
・エッチング工程のプロセス条件
真空容器内の圧力    １０ｍＴ（約１．３３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ０Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５００Ｗ
処理ガス            ＣＦ４、Ｏ２、Ａｒ又はＣＦ４、Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、下地膜２と有機膜３とが、選択比が１：１又は概ね１：１になる条件にてエッチングされ、下地膜２と有機膜３とが概ね同じ厚さだけエッチングされる。この結果、図２（ｃ）に示すように、下地膜２の上部の少なくとも一部が露出するまでエッチングされる。エッチング工程は、少なくとも下地膜２の上部角部が露出するまでエッチングしてもよい。エッチング工程は、下地膜２の上部がラウンドするようにエッチングすることが好ましい。
【００２９】
エッチング工程では、下地膜２と有機膜３とをＡｒとＣＦ４とＯ２のガスでエッチングするか、又はＣＦ４とＯ２とのガスでエッチングする。これにより有機膜３と下地膜２とのエッチングレートをほぼ同一に制御し、有機膜３と下地膜２との選択比を１：１又は概ね１：１にすることができる。上記ガスの条件は、有機膜３と下地膜２との選択比を１：１又は概ね１：１にする条件に含まれる。
【００３０】
また、エッチング工程では、有機膜３と下地膜２とを希ガス、例えばＡｒガスでスパッタリングしてもよい。その場合、エッチング工程は、プラズマ処理装置１０を使用して以下のプロセス条件により実行される。
・別形態のエッチング工程のプロセス条件
真空容器内の圧力    １０ｍＴ（約１．３３Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ０Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５００Ｗ
処理ガス            Ａｒ
載置台の温度        −６０℃
これにより有機膜３と下地膜２とのスパッタリングレートをほぼ同一に制御し、有機膜３と下地膜２との選択比を概ね１：１にすることができる。上記ガスの条件は、有機膜３と下地膜２との選択比を概ね１：１にする条件に含まれる。
【００３１】
なお、エッチング工程の後であって次の除去工程の前に、有機膜３と下地膜２との表面に残った残渣を除去する工程を挿入してもよい。その場合、残渣を除去する工程は、有機膜３と下地膜２との選択比が概ね１：１になる以下のプロセス条件にて行われる。
【００３２】
真空容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ３００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ３００Ｗ
処理ガス            ＣＦ４、Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、有機膜３と下地膜２との表面に残った残渣を除去することができる。ただし、本処理は省略できる。
【００３３】
（除去工程）
図２に戻り、図２（ｄ）の除去工程は、有機膜３をアッシングすることで有機膜３を除去する除去工程の一例を示す。除去工程は、有機膜３と下地膜２との選択比が十分に大きいプロセス条件に切り替えて実行される。
・除去工程のプロセス条件
真空容器内の圧力    ５０ｍＴ（約６．６５Ｐａ）
高周波ＨＦのパワー  ５００Ｗ
高周波ＬＦのパワー  ５０Ｗ
処理ガス            Ｏ２
載置台の温度        −６０℃
これにより、Ｏ２ガスから生成された酸素プラズマにより有機膜３が除去される。
【００３４】
以上に説明した一実施形態にかかる処理方法では、下地膜２やシリコン膜１にダメージを与えることなく、図１（ｃ）に示すように、下地膜２の凹部の底部から開口付近までの垂直形状を保持しつつ、凹部の開口部をテーパー状にすることができる。凹部には、次工程にてメタル配線が形成される。
【００３５】
［埋込工程及びエッチング工程を含む処理方法］
次に、一実施形態にかかる処理方法について、図４のフローチャート及び図５の実験結果を参照しながら説明する。図４の処理が開始されると、ます、ＳｉＯ２の絶縁膜である下地膜２に凹部を形成する（Ｓ１０：形成工程）。次に、Ｇａｐ  ｆｉｌｌにより下地膜２の凹部に有機膜３を埋め込む（Ｓ１２：埋込工程（第１工程））。
【００３６】
次に、有機膜３と下地膜２との選択比が１：１又は概ね１：１となる条件にて所定時間エッチングを行う（Ｓ１４：エッチング工程（第２工程））。次に、有機膜３をアッシングする（Ｓ１６：除去工程（第３工程））。次に、凹部にメタル配線を埋め込む（Ｓ１６）。
【００３７】
［実験結果１］
以下では、一実施形態にかかる処理方法を用いて行った実験結果について説明する。まず、図４のＳ１２において、有機膜３を凹部に埋め込んだ埋込工程後の実験結果１を図５（ａ）に示す。本例では、埋込工程を行った結果、下地膜２の上部２ａに堆積した有機膜３と凹部に埋め込まれた有機膜３とに段差がある状態になっている。
【００３８】
埋込工程により形成された有機膜３は、下地膜２の上部２ａに堆積する有機膜３の垂直方向の厚さの最大値ａが、下地膜２の上部角部から最も薄い有機膜３の厚さｂよりも厚い状態、つまり、ａ＞ｂが成立するように有機膜３を埋め込むことが好ましい。
【００３９】
また、下地膜２の底部２ｃから上部２ａまでの厚さａ'と、下地膜２の上部２ａに堆積する有機膜３の垂直方向の厚さの最大値ａとの合算値（ａ＋ａ'）が、凹部の底部２ｂから埋め込まれた有機膜の垂直方向の厚さの最小値ｃよりも厚い状態になることが好ましい。つまり、（ａ＋ａ'）＞ｃが成立するように有機膜３を埋め込むことが好ましい。
【００４０】
さらに、凹部に埋め込まれた有機膜３の厚さｃが、下地膜２の厚さａ'以下になる状態まで有機膜３を埋め込むことが好ましい。つまり、ｃ≦ａ'が成立するように有機膜３を埋め込むことが好ましい。
【００４１】
これにより、図４のＳ１４のエッチング工程において、図５（ｂ）に示すように、下地膜２と有機膜３とを、選択比が１：１又は概ね１：１になる条件にてエッチングすることで、下地膜２の上部をラウンド形状に形成することができる。これにより、図５（ｃ）に示すように、有機膜３を除去後、凹部の開口部をテーパー状に形成することができる。
【００４２】
［実験結果２］
次に、図６を参照して、Ｓ１２の埋込工程（第１工程）、Ｓ１４のエッチング工程（第２工程）、Ｓ１６の除去工程（第３工程）の各工程が完了した直後の状態を示す実験結果２について比較例と比較しながら説明する。
【００４３】
図６の膜の構成は、左から順に初期状態、比較例で行った第２工程後の膜の状態、本実施形態で行った第１工程後及び第２工程後の膜の状態を示す。
【００４４】
初期状態は、これまで説明した膜の構成と同一である。比較例では、第２工程のみ行い、第１工程の有機膜３の埋め込みは行わなかった。この結果、比較例では、Ｂに示すように下地膜２の上部が侵食され、本実施形態と比べて下地膜２が目減りした。また、比較例では、Ａに示すように凹部の底部にて、サイドエッチングが進行し、凹部の形状が悪化した。
【００４５】
これに対して、本実施形態では、第１工程後の膜状態に示すように、下地膜２の上部に堆積した有機膜３と凹部に埋め込んだ有機膜３とに段差が形成された状態で、第２工程のエッチングが行われた。これにより、本実施形態では、比較例のＡに示す侵食や、Ｂに示す下地膜２の目減りはなかった。よって、本実施形態では、膜の下部のデバイス形状を保護しつつ、第２工程後の膜状態に示すように、下地膜２の凹部の開口部にテーパー状を形成できた。
【００４６】
以上から、本実施形態にかかる処理方法によれば、膜の下部のデバイス形状を保護しつつ、図５（ｃ）に示す凹部へのメタル配線の埋め込みが容易な形状を形成することができた。
【００４７】
［実験結果３］
次に、図７を参照しながら第１工程（埋込工程）の時間依存性についての実験結果３を説明する。図７（ａ）は、第１工程の埋込時間を０秒（初期状態）〜９０秒まで変化させたときの有機膜３の埋め込み状態の実験結果である。図７（ａ）のＴｏｐ  ｈｅｉｇｈｔ（ｎｍ）を図７（ｃ）に示す。Ｔｏｐ  ｈｅｉｇｈｔ（ｎｍ）は、図５の（ａ＋ａ'）の厚さである。図７（ａ）のＢｏｔｔｏｍ  ｈｅｉｇｈｔ（ｎｍ）を図７（ｃ）に示す。Ｂｏｔｔｏｍ  ｈｅｉｇｈｔ（ｎｍ）は、図５のｃの厚さである。
【００４８】
Ｔｏｐ  ｈｅｉｇｈｔとＢｏｔｔｏｍ  ｈｅｉｇｈｔとの差分から、埋込時間（Ｄｅｐｏ  ｔｉｍｅ）は、３０秒付近が、下地膜２の全体又は少なくとも一部が有機膜３で覆われ、かつ、下地膜２の上部から凹部に向けて窪むように有機膜３を埋め込むことができ、有機膜３の成膜時間として適切であることがわかった。つまり、有機膜３の埋込時間は、下地膜２の上部に堆積する有機膜３と凹部に堆積する有機膜３とに段差が生じている状態で埋込工程をストップさせるような時間に設定されることが好ましい。
【００４９】
例えば、図７（ｂ）に示すように、Ｔｏｐ  ｈｅｉｇｈｔとＢｏｔｔｏｍ  ｈｅｉｇｈｔとの差分は、４０秒以上では０ｎｍである。よって、有機膜３の埋込時間は、４０秒よりも短い埋込時間を設定することが好ましい。有機膜３の埋込時間は、約２５秒〜約３５秒であることがより好ましい。
【００５０】
［実験結果４］
次に、第２工程のエッチング工程において、載置台に印加するイオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを可変に制御したときの実験結果４について、図８を参照しながら説明する。
【００５１】
第１工程の有機膜の埋込工程がない比較例では、第２工程において、１００Ｗよりも低いイオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを印加してエッチングを行った。その結果、Ｂに示すように下地膜２の上部が侵食され、本実施形態と比べて下地膜２が目減りした。また、比較例では、Ａに示すように凹部の底部にて、サイドエッチングが進行し、凹部の形状が悪化した。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、第１工程の有機膜の埋込工程の後に、第２工程において、１００Ｗよりも低いイオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを印加してエッチングを行った。その結果、下地膜２の厚さ（Ｐａｔｔｅｒｎ  ｈｅｉｇｈｔ）が比較例よりも厚く、初期状態と比べても下地膜２の目減りはほとんど生じていないことが分かった。また、本実施形態では、侵食（Ｒｅｃｅｓｓ、以下、「リセス」ともいう。）は０．０ｎｍであり、比較例のＡに示すリセスは生じなかった。
【００５３】
また、本実施形態では、第２工程において、１００Ｗよりも高いイオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを印加してエッチングを行った。その結果、下地膜２の厚さ（Ｐａｔｔｅｒｎ  ｈｅｉｇｈｔ）は比較例よりも薄くなり、下地膜２の上部がよりラウンド形状になったが、比較例のＡに示すリセスは生じなかった。
【００５４】
以上から、第２工程において、イオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを制御することで、下地膜２の上部のラウンド形状を制御できることがわかった。なお、第２工程のエッチング時間は予め設定された時間に制御された。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態にかかる処理方法によれば、膜の下部のデバイス形状を保護しつつ、下地膜２の凹部へのメタル配線の埋め込みが容易な形状を形成することができる。
【００５６】
以上では、本実施形態にかかる処理方法は、シリコン膜１上に形成されたＳｉＯ２の下地膜の凹部の形状を最適化するために使用されたが、これに限らない。例えば、図９（ａ）に示す膜の構成等多様な膜の構成について、本実施形態にかかる処理方法を適用してもよい。
【００５７】
図９（ａ）の膜の構成では、ＴｉＮ膜８をマスクとして下地膜の一例であるＬｏｗ−ｋ膜６に凹部が形成されている。また、Ｌｏｗ−ｋ膜６に形成された凹部の底部には、Ｃｕ膜７が形成されている。Ｌｏｗ−ｋ膜６に替えて、シリコン膜又はＴｉＮ膜を使用してもよい。
【００５８】
この状態で、第１工程では、図９（ｂ）に示すようにＬｏｗ−ｋ膜６の凹部に有機膜３が埋め込まれる。第１工程は、図９（ｂ）に点線で示すようにＴｉＮ膜８の上部に堆積した有機膜３と凹部に埋め込んだ有機膜３とに段差が形成される状態まで実行される。
【００５９】
次に、第２工程では、図９（ｃ）に示すように有機膜３とＴｉＮ膜８とＬｏｗ−ｋ膜６とがエッチングされる。このとき、Ｃｕ膜７は、有機膜３で保護されているため、Ｃｕ膜７のダメージを抑えつつ、Ｌｏｗ−ｋ膜６をラウンド形状に加工することができる。次に、第３工程では、図９（ｄ）に示すように、有機膜３をアッシングにより除去する。これにより、膜の下部のデバイス形状を保護しつつ、Ｌｏｗ−ｋ膜６の凹部へのメタル配線の埋め込みが容易な形状を形成することができる。
【００６０】
[プラズマ処理装置]
最後に、本実施形態にかかる処理方法を実行する一実施形態に係るプラズマ処理装置１０について、図１０を参照しながら説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の一例として、平行平板型の容量結合（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）プラズマ処理装置の簡略図を示す。
【００６１】
最初に、図１０（ａ）に示すプラズマ処理装置１０の構成について説明する。プラズマ処理装置１０は、真空容器１１と、その内部に配置された載置台１２とを有する。真空容器１１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる円筒形の真空容器であり、接地されている。載置台１２は、基台２７と、基台２７の上に配置された静電チャック１３とを有する。載置台１２は、絶縁部材の保持部１４を介して真空容器１１の底部に配置されている。
【００６２】
載置台１２は、基台２７と静電チャック１３とを有する。基台２７は、アルミニウム等で形成されている。静電チャック１３は、アルミナ等の誘電体で形成され、ウェハＷを静電吸着力で保持するための機構を有する。静電チャック１３の外周側上部であって、ウェハＷの近傍には、ウェハＷの周囲を環状に囲むエッジリング１５が設けられている。
【００６３】
真空容器１１の側壁と載置台１２の側壁の間には、環状の排気路２３が形成され、排気装置２２に接続されている。排気装置２２は、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプから構成され、真空容器１１内の処理空間を所定の真空度まで減圧するとともに、真空容器１１内のガスを排気路２３及び排気口２４に導き、排気する。排気路２３には排気路の上部または入口には処理空間と排気空間とを分け、ガスの流れを制御するためのバッフル板２１が取り付けられている。
【００６４】
載置台１２には、第１の高周波電源１７と第２の高周波電源１８とが接続されている。第１の高周波電源１７は、例えば１００ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーを載置台１２に印加する。第２の高周波電源１８は、例えば４０ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波ＬＦのパワーを載置台１２に印加する。これにより、載置台１２は下部電極としても機能する。
【００６５】
真空容器１１の天井部には、ガスシャワーヘッド１６が設けられている。ガスシャワーヘッド１６は接地電位の上部電極としても機能する。これにより、第１の高周波電源１７からのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーが載置台１２とガスシャワーヘッド１６との間に容量的に印加される。
【００６６】
ガス供給源１９は、エッチング工程、成膜工程、アッシング工程等の各工程のプロセス条件に応じたガスを供給する。ガスは、ガス配管２０を介してガス導入口からガスシャワーヘッド１６内に入り、ガス拡散室２５を経て多数のガス通気孔２６から真空容器１１内にシャワー状に導入される。
【００６７】
図１０（ｂ）に示す一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、図１０（ａ）に示す一実施形態に係るプラズマ処理装置１０とほぼ同一構成を有し、第１の高周波電源１７の配置のみ異なる。つまり、図１０（ｂ）のプラズマ処理装置１０では、第１の高周波電源１７が、ガスシャワーヘッド１６に接続されている点が異なる。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーを印加する。
【００６８】
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。制御部３０は、ＲＡＭなどに記憶されたレシピに設定された手順に従い、エッチングや成膜等のプロセスの制御や装置全体の制御を行う。
【００６９】
かかる構成のプラズマ処理装置１０においてプラズマプロセスを行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、ゲートバルブから真空容器１１内に搬入される。ウェハＷは、静電チャック１３上に載置される。ゲートバルブは、ウェハＷを搬入後に閉じられる。静電チャック１３の電極に直流電圧を印加することで、ウェハＷは、クーロン力によって静電チャック１３上に吸着及び保持される。
【００７０】
真空容器１１内の圧力は、排気装置２２により設定値に減圧され、真空容器１１の内部が真空状態に制御される。所定のガスがガスシャワーヘッド１６からシャワー状に真空容器１１内に導入される。高周波ＨＦ、ＬＦのパワーが載置台１２に印加される。
【００７１】
主に高周波ＨＦのパワーにより、導入されたガスからプラズマが生成され、プラズマの作用によりウェハＷにエッチングや成膜等の処理が実行される。全処理工程が終了後、ウェハＷは、搬送アーム上に保持され、真空容器１１の外部に搬出される。この処理を繰り返すことで連続してウェハＷが処理される。
【００７２】
ただし、一実施形態にかかる処理方法を実行可能な装置は、プラズマ処理装置１０に限られない。一実施形態にかかる処理方法を実行可能な装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００７３】
[同一の真空容器での処理]
一実施形態にかかる処理方法では、埋込工程がＧａｐ  ｆｉｌｌの埋め込み技術を用いる場合、形成工程と埋込工程とエッチング工程と除去工程とは、真空を破ることなく実行することが可能である。
【００７４】
例えば、形成工程と埋込工程とエッチング工程と除去工程とは、同一真空容器内で連続的に処理されてもよい。これにより、別の真空容器にウェハＷを搬送する時間をなくし、生産性を向上させることができる。
【００７５】
また、例えば、ウェハＷは真空環境下で搬送され、形成工程と埋込工程とエッチング工程と除去工程とは、別の真空容器内で処理されてもよい。ウェハＷを大気に曝露すると、第２工程にてウェハＷに付着したハロゲン系（フッ素、塩素）の反応生成物が大気中の水分や酸素と反応して成長し、パーティクルが生じ易くなる。本実施形態によれば、形成工程と埋込工程とエッチング工程と除去工程とは、真空を破ることなく実行することで、パーティクルの発生を抑えることができる。また、真空を破ることなく実行することで、一工程後の次工程の放置時間に対して設定される制限時間（Ｑ−ｔｉｍｅ）の管理や、ウェハＷの表面に付着したＦやＣのウェット洗浄を不要とすることができる。
【００７６】
今回開示された一実施形態に係る処理方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００７７】
本明細書では、基板の一例としてウェハを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１  シリコン膜
２  下地膜
３  有機膜
５  ホール
６  Ｌｏｗ−ｋ膜
７  Ｃｕ膜
８  ＴｉＮ膜
１０  プラズマ処理装置
１２  載置台
１１  真空容器
１７  第１の高周波電源
１８  第２の高周波電源
【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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【図９】
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【図１０】
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