(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の上に設けられ、第１の有機材料と揮発成分を含む第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられ、無機材料を含む第２の膜と、前記第２の膜の上に設けられ、第２の有機材料を含む第３の膜と、を有する多層レジストを除去する多層レジストの除去方法であって、
プラズマを用いて生成した第１の中性活性種により、前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する工程と、
前記プラズマを用いて生成した第２の中性活性種、または、処理液により、前記第２の膜を除去する工程と、
を備え、
前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する工程において、前記多層レジストの温度が、前記第１の膜のプリベーク温度よりも高く、前記第１の膜の揮発成分が前記第２の膜を爆発的に突き破らない温度以下となるようにして、前記第２の膜に、前記第１の膜側から前記第３の膜側へ貫通する貫通部を形成する多層レジストの除去方法。
【請求項２】
前記第３の膜は、紫外線または熱を照射することによって硬化するネガレジストである請求項１記載の多層レジストの除去方法。
【請求項３】
前記多層レジストの温度制御は、前記多層レジストと、前記プラズマと、の間の距離を変化させることにより行う請求項１または２に記載の多層レジストの除去方法。
【請求項４】
前記多層レジストと、前記プラズマと、の間の距離は、前記プラズマを発生させる環境の圧力を制御することで変化させる請求項３記載の多層レジストの除去方法。
【請求項５】
前記多層レジストの温度制御は、加熱装置、および、冷却装置の少なくともいずれかを用いて行う請求項１または２に記載の多層レジストの除去方法。
【請求項６】
内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部の圧力を制御する圧力制御部と、
前記処理容器の内部に設けられ、多層レジストが設けられた基体を載置する載置部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
を備え、
前記多層レジストは、前記基体の上に設けられ、第１の有機材料と揮発成分を含む第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられ、無機材料を含む第２の膜と、前記第２の膜の上に設けられ、第２の有機材料を含む第３の膜と、を有し、
前記発生させたプラズマに前記プロセスガスを供給して中性活性種を生成し、前記中性活性種を用いて、前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する際に、
前記圧力制御部は、前記処理容器の内部の圧力を制御することで、前記多層レジストと、前記プラズマと、の間の距離を変化させて、前記多層レジストの温度が、前記第１の膜のプリベーク温度よりも高く、前記第１の膜の揮発成分が前記第２の膜を爆発的に突き破らない温度以下となるようにして、前記第２の膜に、前記第１の膜側から前記第３の膜側へ貫通する貫通部を形成するプラズマ処理装置。
【請求項７】
内部にプラズマを発生させる領域を有し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器の内部を所定の圧力まで減圧する減圧部と、
前記処理容器の内部の圧力を制御する圧力制御部と、
前記処理容器の内部に設けられ、多層レジストが設けられた基体を載置する載置部と、
前記プラズマを発生させる領域にプロセスガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマを発生させる領域にマイクロ波を導入することでプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記多層レジストの温度を制御する温度制御部と、
を備え、
前記多層レジストは、前記基体の上に設けられ、第１の有機材料と揮発成分を含む第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられ、無機材料を含む第２の膜と、前記第２の膜の上に設けられ、
第２の有機材料を含む第３の膜と、を有し、
前記発生させたプラズマに前記プロセスガスを供給して中性活性種を生成し、前記中性活性種を用いて、前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する際に、
前記温度制御部は、前記多層レジストの温度が、前記第１の膜のプリベーク温度よりも高く、前記第１の膜の揮発成分が前記第２の膜を爆発的に突き破らない温度以下となるようにして、前記第２の膜に、前記第１の膜側から前記第３の膜側へ貫通する貫通部を形成するプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、多層レジストの除去方法、およびプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置などを製造する際には、ナノインプリント法などを用いてエッチングマスクが形成される。  
近年においては、パターンの微細化や材料の変更などにより、エッチングマスクのエッチングに対する耐性を高める必要が生じている。  
例えば、パターンのアスペクト比の増大に伴うマイクロローディング効果によりエッチング時間が長くなることで、エッチング処理におけるエッチングマスクの消耗が大きくなったり、パターンの微細化とともにエッチングマスクの厚みが薄くなることで、エッチング処理におけるエッチングマスクの消耗が大きくなったりしている。
そのため、エッチングマスクのエッチングに対する耐性を高める必要が生じている。
また、ナノインプリント法などで使用される紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂などのネガレジストを含むエッチングマスクの場合には、エッチング処理におけるエッチングマスクの消耗が大きくなるおそれがある。
【０００３】
エッチングに対する耐性の高いエッチングマスクは、例えば、有機材料を含む膜と、無機材料を含む膜と、有機材料を含む膜とをこの順番で積層した多層レジストを用いて形成することができる。すなわち、無機材料を含む膜を有する多層レジストを用いてエッチングマスクを形成すれば、有機材料を含む膜のみからなるエッチングマスクと比べて、エッチングに対する耐性を高めることができる。
【０００４】
ここで、多層レジストを用いてエッチングマスクを形成する過程においてパターンの検査が行われる。そして、パターンの検査において、パターン形状などに異常があると判断された場合には、多層レジストを除去し、再度、多層レジストの形成を行うリワークが行われる。  
多層レジストは、有機材料を含む膜と、無機材料を含む膜とを有するため、一度に除去することができず、上層にある膜から順に除去を行うようにしている。（例えば、特許文献１を参照）  
そのため、多層レジストの層数に応じた除去処理が必要となり、生産性が低下することになる。  
そこで、生産性を向上させることができる多層レジストの除去方法、およびプラズマ処理装置の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４１１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、生産性を向上させることができる多層レジストの除去方法、およびプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
基体の上に設けられ、第１の有機材料と揮発成分を含む第１の膜と、前記第１の膜の上に設けられ、無機材料を含む第２の膜と、前記第２の膜の上に設けられ、第２の有機材料を含む第３の膜と、を有する多層レジストを除去する多層レジストの除去方法である。
多層レジストの除去方法は、プラズマを用いて生成した第１の中性活性種により、前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する工程と、
前記プラズマを用いて生成した第２の中性活性種、または、処理液により、前記第２の膜を除去する工程と、
を備えている。
そして、前記第１の膜と、前記第３の膜と、を除去する工程において、前記多層レジストの温度が、前記第１の膜のプリベーク温度よりも高く、前記第１の膜の揮発成分が前記第２の膜を爆発的に突き破らない温度以下となるようにして、前記第２の膜に、前記第１の膜側から前記第３の膜側へ貫通する貫通部を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、生産性を向上させることができる多層レジストの除去方法、およびプラズマ処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る多層レジストの除去方法について例示をするための模式工程断面図である。
【図２】貫通部１０２ａを例示するための模式平面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、比較例に係る多層レジストの除去方法について例示をするための模式工程断面図である。
【図４】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
なお、以下においては、三層構造を有する多層レジストを除去する場合について例示をする。
【００１１】
[第１の実施形態]  
図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態に係る多層レジストの除去方法について例示をするための模式工程断面図である。  
図２は、貫通部１０２ａを例示するための模式平面図である。  
なお、図２は、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線矢視図である。  
図３（ａ）〜（ｄ）は、比較例に係る多層レジストの除去方法について例示をするための模式工程断面図である。
【００１２】
最初に、多層レジスト１００の形成方法について例示をする。  
まず、図１（ａ）に示すように、基体２００の表面に第１の膜１０１を形成する。  
基体２００は、例えば、シリコンウェーハなどの半導体基板などとすることができる。ただし、基体２００は、半導体基板に限定されるわけではない。  
この場合、基体２００の表面領域には、エッチング処理が施される膜などが形成されている。  
例えば、基体２００の表面領域には、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどを含む膜などが形成されている。
【００１３】
第１の膜１０１は、例えば、第１の有機材料を含む膜とすることができる。  
第１の膜１０１は、例えば、化学増幅型ポジレジストを含む膜などとすることができる。
例えば、基体２００の表面に、溶媒に溶解させた化学増幅型ポジレジストを塗布する。塗布は、例えば、スピンコート法や吹き付け法などを用いて行うことができる。  
そして、塗布された膜を加熱して硬化させることで第１の膜１０１を形成する。この様な硬化工程は、プリベークと呼ばれている。
【００１４】
続いて、第１の膜１０１の上に、第２の膜１０２を形成する。  
第２の膜１０２は、例えば、無機材料を含む膜とすることができる。  
第２の膜１０２は、例えば、ＳＯＧ（Spin-On Glass；塗布ガラス）により形成された膜などとすることができる。
【００１５】
続いて、第２の膜１０２の上に、第３の膜１０３を形成する。  
第３の膜１０３は、例えば、第２の有機材料を含む膜とすることができる。  
第３の膜１０３は、例えば、紫外線硬化型樹脂を含む膜などとすることができる。
第３の膜１０３の形成方法は、例えば、第１の膜１０１の形成方法と同様とすることができる。  
以上のようにして、三層構造を有する多層レジスト１００を形成することができる。  
なお、第１の有機材料と第２の有機材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１６】
この様にして形成された多層レジスト１００を用いてエッチングマスクを形成する場合には、ナノインプリント法を用いて第３の膜１０３から所望のパターン１０３ａを形成する。  
そして、パターン１０３ａをエッチングマスクとして、第２の膜１０２にパターンを転写する。  
続いて、パターン１０３ａを除去し、第２の膜１０２に転写されたパターンをエッチングマスクとして、第１の膜１０１にパターンを転写する。  
この様にして、頂部に無機材料を含む膜を有するエッチングマスクを形成することができる。  
頂部に無機材料を含む膜が形成されていれば、エッチングに対する耐性の高いエッチングマスクとすることができる。
【００１７】
ここで、第３の膜１０３からパターン１０３ａを形成した際に、パターン１０３ａの検査が行われる。  
パターン１０３ａの検査により異常が発見されない場合には、前述したエッチングマスクの形成が行われる。  
一方、パターン１０３ａの検査により異常が発見された場合には、多層レジスト１００を除去し、再度、多層レジスト１００の形成を行うリワークが行われる。
【００１８】
次に、比較例に係る多層レジスト１００の除去方法について例示をする。  
多層レジスト１００は、第１の有機材料を含む第１の膜１０１と、無機材料を含む第２の膜１０２と、第２の有機材料を含む第３の膜１０３とを有する。  
この場合、有機材料を含む第１の膜１０１、第３の膜１０３と、無機材料を含む第２の膜１０２とでは除去方法が異なるものとなる。  
そのため、比較例に係る多層レジスト１００の除去方法においては、図３（ａ）に例示をした第１の膜１０１、第２の膜１０２、第３の膜１０３を一度に除去することができず、上層にある第３の膜１０３から順に除去を行うようにしている。
【００１９】
まず、図３（ｂ）に示すように、イオンや中性活性種を含むプラズマ生成物を用いた処理（ドライアッシング処理）により、パターン１０３ａが形成された第３の膜１０３を除去する。  
例えば、プラズマＰを用いて酸素ガスなどの処理ガスを励起、活性化させてプラズマ生成物を生成し、プラズマ生成物を用いて第３の膜１０３を除去する。
【００２０】
次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、フッ酸やＳＯＧ用の剥離液などの処理液を用いて第２の膜１０２を除去する。  
次に、図３（ｄ）に示すように、ＳＰＭ（Sulfuric. Acid Hydrogen Peroxide Mixture）処理などを行うことで第１の膜１０１を除去する。  
この様にすれば、多層レジスト１００を除去することができる。  
ところが、多層レジスト１００を除去するためには、多層レジスト１００の層数に応じた除去処理が必要となり、生産性が低下することになる。
【００２１】
ここで、第１の膜１０１と第３の膜１０３は、有機材料を含む膜である。  
そのため、第１の膜１０１を除去する際に、第３の膜１０３を除去することができれば、除去処理工程の削減を図ることができる。  
しかしながら、比較例においては、イオンをも含むプラズマ生成物によって第３の膜１０３を除去するため、第１の膜１０１を除去する際に、第３の膜１０３を除去することが困難となる。
ここで、第１の膜１０１には溶媒などの揮発成分が含まれている。そのため、第３の膜１０３を除去する際の熱により、第１の膜１０１に含まれていた揮発成分が蒸発することになる。蒸発した揮発成分は、第２の膜１０２により外部への放出が妨げられるので、第１の膜１０１の内部における圧力が上昇することになる。第１の膜１０１の内部における圧力が高くなりすぎると、揮発成分は、第２の膜１０２を爆発的に突き破るようにして外部に放出される。そのため、第２の膜１０２の一部が飛び散り第１の膜１０１の表面などに付着するおそれがある。飛び散った第２の膜１０２は、除去が難しく、残渣となるおそれがある。また、揮発成分が、第２の膜１０２を爆発的に突き破る際の衝撃などにより、基体２００の表面に損傷が発生するおそれもある。
比較例においては、第３の膜１０３を除去する際に、イオンをも含むプラズマ生成物で除去するため、第３の膜１０３に入射するイオンエネルギーによる熱で第１の膜１０１に含まれていた揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破るおそれがある。そのため、第１の膜１０１を除去する際に第３の膜１０３を除去することが困難となる。
そこで、本実施形態では、第１の膜１０１を除去する際に、プラズマ生成物の中でも中性活性種を主体とする等方性処理を行う。その結果、第１の膜１０１と第３の膜１０３を同時に除去することができる。  
しかしながら、第１の膜１０１の上には無機材料を含む第２の膜１０２があるので、中性活性種が第１の膜１０１の中央領域に到達し難いという問題がある。
【００２２】
そこで、本実施の形態に係る多層レジスト１００の除去方法においては、揮発成分が放出されやすくするとともに、中性活性種が第１の膜１０１の中央領域に到達しやすくなるようにしている。  
図１（ａ）に例示をしたように、多層レジスト１００は、第１の膜１０１、第２の膜１０２、第３の膜１０３を有している。
【００２３】
本実施の形態に係る多層レジスト１００の除去方法においては、図１（ｂ）に示すように、第３の膜１０３を除去する際に第１の膜１０１をも除去する。
まず、中性活性種を用いて、パターン１０３ａが形成された第３の膜１０３を除去する。
この際、多層レジスト１００の温度を、第１の膜１０１のプリベーク温度よりも高く、且つ、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破らない程度に上昇させる。  
多層レジスト１００の温度を、第１の膜１０１のプリベーク温度よりも高くすれば、第１の膜１０１に含まれていた揮発成分を蒸発させることができる。  
そのため、第１の膜１０１の内部における圧力を上昇させることができるので、第２の膜１０２に力を加えることができる。
【００２４】
また、第１の膜１０１の材料の熱膨張係数と、第２の膜１０２の材料の熱膨張係数との差に起因する熱応力を第２の膜１０２に発生させることができる。  
すなわち、多層レジスト１００の温度を、第１の膜１０１のプリベーク温度よりも高くすれば、第２の膜１０２に力を加えることができる。  
この場合、多層レジスト１００の温度を制御して、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破らないようにする。
【００２５】
この様にすれば、図１（ｂ）、図２に示すように、第２の膜１０２を貫通する貫通部１０２ａを形成することができる。  
図２に例示をした貫通部１０２ａは、連続的なものであるが、断続的な貫通部１０２ａが形成される場合もある。  
また、図２に例示をした貫通部１０２ａは、線状を呈する「ひび割れ」であるが、孔状を呈する貫通部１０２ａが形成される場合もある。
【００２６】
多層レジスト１００の温度制御は、例えば、多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離を変化させることで制御することができる。  
この場合、多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離は、例えば、プラズマＰを発生させる環境の圧力（例えば、処理圧力）を制御することで変化させることができる。  
また、第３の膜１０３が紫外線や熱を照射することによって硬化するネガレジストであった場合、プラズマＰに含まれる紫外線や、プラズマＰの輻射熱によって、第３の膜１０３が硬化する。そのため、第３の膜１０３の除去が困難となり、第３の膜１０３と第１の膜１０１を同時に除去することが困難となる。そのため、第３の膜１０３が硬化しない程度に、多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離や、プラズマＰの密度を制御することも必要である。
例えば、圧力を高くすれば、プラズマＰの拡がりが大きくなるので多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離を短くすることができる。多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離が短くなれば、プラズマＰからの輻射熱が多くなるので多層レジスト１００の温度を上昇させることができる。  
逆に、圧力を低くすれば、プラズマＰの拡がりが小さくなり、多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離を長くすることができ、プラズマＰからの輻射熱の影響を抑えることができる。  
さらに、プラズマＰを生成するためのマイクロ波パワーを低くすれば、プラズマＰの密度が小さくなり、プラズマＰの発光強度が低くなる。
第３の膜１０１が紫外線や熱によって硬化するネガレジストであった場合、プラズマＰと多層レジスト１００との間の距離を大きくし、プラズマＰの発光強度を低くすることで、輻射熱や紫外線の影響を抑制することができる。その結果、第３の膜１０１が硬化することを抑制することができ、第３の膜１０３と第１の膜１０１の除去をともに進めることができる。
また、多層レジスト１００の温度制御は、加熱装置、および、冷却装置の少なくともいずれかを用いて行うこともできる。  
例えば、多層レジスト１００の温度をプリベークの温度以上に上昇させるときは加熱装置を使用することができる。また、例えば、多層レジスト１００の温度が、プラズマＰからの輻射熱のみにより第１の膜１０１に含まれていた揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破らない程度の温度を超えて上昇する場合は、冷却装置を使用することができる。
例えば、後述するプラズマ処理装置１の載置部１５に設けられた温度制御部１９を用いて、多層レジスト１００の温度制御を行うことができる。
【００２７】
貫通部１０２ａを形成するのに適した多層レジスト１００の温度や保持時間は、揮発成分の量、第２の膜１０２の剛性、第２の膜１０２の厚み寸法、第１の膜１０１の材料の熱膨張係数と第２の膜１０２の材料の熱膨張係数との差などの影響を受ける。  
そのため、貫通部１０２ａを形成するのに適した多層レジスト１００の温度（つまり、第１の膜１０１に含まれていた揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破らない程度の温度）は、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求めるようにすることが好ましい。  
例えば、多層レジスト１００の温度は、１６０℃程度とすることができる。
なお、貫通部１０２ａが形成されるまでの時間も、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求めることができる。
【００２８】
第２の膜１０２を貫通する貫通部１０２ａを形成すれば、貫通部１０２ａを介して、揮発成分を放出することができる。そのため、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破るのを抑制することができるので、残渣の発生や基体２００の表面における損傷の発生を抑制することができる。  
また、貫通部１０２ａを介して、中性活性種を第１の膜１０１に供給することができるので、中性活性種が第１の膜１０１の中央領域に到達しやすくなる。  
そのため、第１の膜１０１の除去を容易とすることができる。
【００２９】
ここで、貫通部１０２ａを形成するのに適した温度のままで、第３の膜１０３と第１の膜１０１を除去することもできる。  
しかしながら、一般的には、温度が高くなるほど除去効率を高めることができる。  
そのため、貫通部１０２ａが形成された後に、多層レジスト１００の温度を上昇させて除去効率を向上させるようにすることが好ましい。  
この場合、貫通部１０２ａが形成された後であれば、多層レジスト１００の温度を上昇させても、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破るのを抑制することができる。
【００３０】
次に、図１（ｃ）に示すように、第２の膜１０２を除去する。  
第２の膜１０２の除去は、例えば、フッ酸やＳＯＧ用の剥離液などの処理液を用いて行うことができる。  
この際、貫通部１０２ａの内部にも処理液が供給されるので、第２の膜１０２の溶解を容易とすることができる。  
また、貫通部１０２ａを介して、第２の膜１０２と基体２００の間に、処理液が供給されるので、第２の膜１０２を持ち上げる効果を発現させることができる。そのため、第２の膜１０２の剥離を容易とすることができる。  
なお、第２の膜１０２を除去する際には、処理液とオゾン水とを交互に供給することもできる。  
この場合、最後にオゾン水を供給するようにすることができる。
【００３１】
なお、基体２００の表面領域の材料（下地層の材料）によっては、中性活性種により第２の膜１０２を除去することもできる。  
中性活性種により第２の膜１０２を除去する場合には、第３の膜１０３と第１の膜１０１の除去の後に、例えば、プロセスガスＧ１としてフッ素を含むガスを供給し、プラズマＰによりフッ素を含むガス励起、活性化させて中性活性種（フッ素ラジカル）を生成し、中性活性種（フッ素ラジカル）により第２の膜１０２を除去するようにすればよい。  
フッ素を含むガスは、例えば、ＣＦ４などとすることができる。  
中性活性種により第２の膜１０２をも除去するようにすれば、生産効率をさらに向上させることができる。
【００３２】
以上に説明したように、本実施の形態に係る多層レジスト１００の除去方法によれば、第３の膜１０３を除去する際に第１の膜１０１を除去することができる。  
そのため、除去処理の工程数を削減することができるので、生産性を向上させることができる。  
また、貫通部１０２ａを介して、揮発成分を放出することができるので、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破るのを抑制することができる。そのため、残渣の発生や基体２００の表面における損傷の発生を抑制することができる。  
また、貫通部１０２ａを介して、中性活性種を第１の膜１０１に供給することができるので、中性活性種が第１の膜１０１の中央領域に到達しやすくなる。  
そのため、第１の膜１０１の除去を容易とすることができる。
【００３３】
[第２の実施形態]  
図４は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置１を例示するための模式断面図である。
図４に例示をするプラズマ処理装置１は、マイクロ波Ｍにより発生させたプラズマＰを用いてプロセスガスＧ１から中性活性種を含むプラズマ生成物を生成し、中性活性種を用いて第３の膜１０３と第１の膜１０１を除去する。  
なお、プラズマ処理装置１は、例示をしたものに限定されるわけではなく、主に、中性活性種を用いて第３の膜１０３と第１の膜１０１を除去することができるものであればよい。  
プラズマ処理装置１は、例えば、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）装置などの遠隔プラズマ処理装置などであってもよい。
【００３４】
図４に示すように、プラズマ処理装置１は、プラズマ発生部３１、減圧部３、ガス供給部４、マイクロ波発生部５、処理容器３２、温度検出部７、温度制御部１９、および制御部３３などを備えている。  
プラズマ発生部３１は、プラズマＰを発生させる領域にマイクロ波Ｍを導入することでプラズマＰを発生させる。    
プラズマ発生部３１には、透過窓３４、導入導波管３５が設けられている。透過窓３４は平板状を呈し、マイクロ波Ｍに対する透過率が高くエッチングされにくい材料から形成されている。例えば、透過窓３４を酸化アルミニウムや石英などの誘電体から形成することができる。透過窓３４は、処理容器３２の上端に気密となるようにして設けられている。
【００３５】
処理容器３２の外側であって、透過窓３４の上面には導入導波管３５が設けられている。なお、図示は省略したが終端整合器やスタブチューナを適宜設けるようにすることもできる。導入導波管３５は、マイクロ波発生部５から放射されたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて導波する。  
導入導波管３５と透過窓３４との接続部分には、スロット３６が設けられている。スロット３６は、導入導波管３５の内部を導波されてきたマイクロ波Ｍを透過窓３４に向けて放射するためのものである。
【００３６】
導入導波管３５の一端には、マイクロ波発生部５が設けられている。このマイクロ波発生部５は、所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させ、導入導波管３５に向けて放射する。  
処理容器３２の側壁上部には、流量制御部１３を介してガス供給部４が接続されている。そして、ガス供給部４から流量制御部１３を介して処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域にプロセスガスＧ１を供給することができるようになっている。  
また、制御部３３により流量制御部１３を制御することで、プロセスガスＧ１の供給量が調整できるようになっている。
【００３７】
処理容器３２は、有底の略円筒形状を呈し、その内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置部１５が設けられている。そして、載置部１５の上面に、多層レジスト１００が設けられた基体２００を載置、保持することができるようになっている。  
透過窓３４と載置部１５の上面との間の領域が、多層レジスト１００に対する除去処理を行う処理空間２０となる。
【００３８】
処理容器３２の底面には、圧力制御部（Auto Pressure Controller：ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプなどの減圧部３が接続されている。減圧部３は、処理容器３２の内部を所定の圧力まで減圧する。圧力制御部１６は、処理容器３２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるように制御する。
【００３９】
また、処理容器３２の側壁には、多層レジスト１００が設けられた基体２００を搬入搬出するための搬入搬出口３２ｂが設けられ、搬入搬出口３２ｂを気密に閉鎖できるよう扉６ｃが設けられている。  
扉６ｃは、例えば、Ｏ（オー）リングのようなシール部材６ｄを有している。扉６ｃは、図示しない開閉機構により開閉される。扉６ｃが閉まった時には、シール部材６ｄが搬入搬出口３２ｂの近傍の壁面に押しつけられ、搬入搬出口３２ｂが気密に閉鎖される。すなわち、処理容器３２は、多層レジスト１００が設けられた基体２００を収容し、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持できるようになっている。
【００４０】
温度検出部７は、載置部１５に載置された基体２００の温度、ひいては多層レジスト１００の温度を検出する。  
なお、基体２００の温度と、多層レジスト１００の温度との相関関係は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。  
温度検出部７は、例えば、載置部１５の内部に設けることができる。ただし、温度検出部７の配設位置はこれに限定されるわけではなく、多層レジスト１００の温度を検出することができる位置に設けるようにすればよい。温度検出部７の形式には特に限定がなく、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタなどを用いた接触式のものとしてもよいし、放射温度計のような非接触式のものとしてもよい。
【００４１】
温度検出部７からの出力（多層レジスト１００の温度データ）は、制御部３３に送られ、制御部３３により多層レジスト１００の温度が、貫通部１０２ａを形成するのに適した温度や、第３の膜１０３と第１の膜１０１の除去効率を高めることができる温度となるように制御される。  
なお、前述したように、貫通部１０２ａを形成するのに適した温度や保持時間などは、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。
【００４２】
温度制御部１９は、基体２００の温度、ひいては多層レジスト１００の温度を制御する。
温度制御部１９は、例えば、載置部１５の内部に設けることができる。  
温度制御部１９は、加熱を行うもの（例えば、ヒータ）とすることもできるし、熱媒体を循環させて加熱と冷却を行うものとすることもできる。  
温度制御部１９は、例えば、温度検出部７からの出力に基づいて、多層レジスト１００の温度が所望の範囲内となるように制御する。
【００４３】
制御部３３は、プラズマ処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。  
例えば、制御部３３は、ガス供給部４を制御して、処理容器３２の内部にプロセスガスＧ１を供給する。  
この際、制御部３３は、流量制御部１３を制御して、プロセスガスＧ１の流量を制御する。  
制御部３３は、マイクロ波発生部５を制御して、所定周波数（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発生させる。発生したマイクロ波Ｍは、導入導波管３５に向けて放射され、導入導波管３５の内部を導波される。導入導波管３５の内部を導波されたマイクロ波Ｍは、スロット３６および透過窓３４を介して、処理容器３２の内部のプラズマＰを発生させる領域に導入される。
【００４４】
制御部３３は、減圧部３を制御して、処理容器３２の内圧を大気圧よりも減圧されたものとする。  
この際、制御部３３は、処理容器３２の内圧を検出する図示しない真空計の出力に基づいて圧力制御部１６を制御して、処理容器３２の内圧が所定の圧力となるようにする。  
制御部３３は、温度検出部７からの出力に基づいて、多層レジスト１００の温度制御を行う。  
制御部３３は、温度制御部１９の起動や停止などの制御を行う。  
制御部３３は、図示しない開閉機構を制御して、扉６ｃの開閉を行う。
【００４５】
次に、プラズマ処理装置１の作用について例示をする。  
まず、扉６ｃが、図示しない開閉機構により開かれる。  
図示しない搬送装置により、搬入搬出口３２ｂから多層レジスト１００が設けられた基体２００を処理容器３２の内部に搬入する。多層レジスト１００が設けられた基体２００は載置部１５の上面に載置され、載置部１５に内蔵された図示しない静電チャックなどの保持機構により保持される。
【００４６】
次に、図示しない搬送装置を処理容器３２の外に退避させる。  
次に、図示しない開閉機構により扉６ｃを閉じる。  
次に、減圧部３により、処理容器３２の内部を所定の圧力まで減圧する。この際、圧力制御部１６により処理容器３２の内部の圧力が調整される。  
例えば、処理容器３２の内部の圧力が、１Ｐａ以下となるようにすることができる。
【００４７】
次に、プラズマ発生部３１により中性活性種を含むプラズマ生成物が生成される。  
例えば、まず、ガス供給部４から流量制御部１３を介して所定流量のプロセスガスＧ１が、処理容器３２内のプラズマＰを発生させる領域に供給される。  
この際、所定流量のプロセスガスＧ１を供給することで、処理容器３２の内部の圧力が２００Ｐａ程度となるようにすることができる。  
また、プロセスガスＧ１は、酸素を含むガスとすることができる。プロセスガスＧ１は、例えば、酸素ガスや、酸素ガスと不活性ガスの混合ガスなどとすることができる。
【００４８】
一方、マイクロ波発生部５から所定のパワーのマイクロ波Ｍが導入導波管３５内に放射される。放射されたマイクロ波Ｍは、導入導波管３５内を導波され、スロット３６を介して透過窓３４に向けて放射される。  
マイクロ波Ｍのパワーは、例えば、７００Ｗ程度とすることができる。
【００４９】
透過窓３４に向けて放射されたマイクロ波Ｍは、透過窓３４の表面を伝搬して、処理容器３２内に放射される。このようにして処理容器３２内に放射されたマイクロ波Ｍのエネルギーにより、プラズマＰが発生する。そして、発生したプラズマＰ中の電子密度が、透過窓３４を介して供給されるマイクロ波Ｍを遮蔽できる密度（カットオフ密度）以上になると、マイクロ波Ｍは透過窓３４の下面から処理容器３２内の空間に向けて一定距離（スキンデプス）だけ入るまでの間に反射されるようになる。そのため、このマイクロ波Ｍの反射面とスロット３６の下面との間にはマイクロ波Ｍの定在波が形成されることになる。その結果、マイクロ波Ｍの反射面がプラズマ励起面となって、このプラズマ励起面で安定的にプラズマＰが励起、発生するようになる。
【００５０】
このプラズマ励起面で励起、発生したプラズマＰ中において、酸素を含むガス（プロセスガスＧ１）が励起、活性化されて中性活性種（酸素ラジカル）、イオンなどのプラズマ生成物が生成される。生成されたプラズマ生成物を含むガスは、処理容器３２内を下降して多層レジスト１００に到達し、第３の膜１０３と第１の膜１０１が除去される。  
なお、プラズマ生成物を含むガスが処理容器３２内を下降する際に、イオンや電子が除去される。そのため、主に中性活性種（酸素ラジカル）により、等方性を有する除去処理が行われる。
【００５１】
この際、制御部１６は、温度制御部１９を制御して、多層レジスト１００の温度が貫通部１０２ａを形成するのに適した温度となるようにする。  
なお、制御部１６は、圧力制御部１６を制御することで多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離を変化させて、多層レジスト１００の温度が貫通部１０２ａを形成するのに適した温度となるようにすることもできる。なお、前述したように、多層レジスト１００とプラズマＰとの間の距離は、処理容器３２内の圧力（処理圧力）を制御することで変化させることができる。    
この場合、温度制御部１９による温度制御と、圧力制御部１６による温度制御とを行うようにしてもよい。  
貫通部１０２ａを形成するのに適した多層レジスト１００の温度は、例えば、１６０℃程度とすることができる。
【００５２】
ここで、貫通部１０２ａを形成するのに適した温度のままで、第３の膜１０３と第１の膜１０１を除去することもできる。  
しかしながら、一般的には、温度が高くなるほど除去効率を高めることができる。  
そのため、貫通部１０２ａが形成された後に、多層レジスト１００の温度を上昇させて除去効率を向上させるようにすることもできる。  
この場合、貫通部１０２ａが形成された後であれば、多層レジスト１００の温度を上昇させても、揮発成分が第２の膜１０２を爆発的に突き破るのを抑制することができる。  
貫通部１０２ａが形成されるまでの時間は、予め実験やシミュレーションなどを行うことで求めることができる。
【００５３】
以上の様にして、第３の膜１０３と第１の膜１０１を除去することができる。  
前述したように、第２の膜１０２の除去は、例えば、フッ酸やＳＯＧ用の剥離液などの処理液を用いて行うことができる。  
この場合、基体２００の表面領域の材料（下地層の材料）によっては、中性活性種により第２の膜１０２を除去することもできる。
【００５４】
中性活性種により第２の膜１０２を除去する場合には、第３の膜１０３と第１の膜１０１の除去の後に、例えば、プロセスガスＧ１としてフッ素を含むガスを供給し、プラズマＰによりフッ素を含むガス励起、活性化させて中性活性種（フッ素ラジカル）を生成し、中性活性種（フッ素ラジカル）により第２の膜１０２を除去するようにすればよい。  
フッ素を含むガスは、例えば、ＣＦ４などとすることができる。  
中性活性種により第２の膜１０２をも除去するようにすれば、生産効率をさらに向上させることができる。
【００５５】
除去処理が終了した基体２００は、図示しない搬送装置により処理容器３２の外に搬出される。この後、必要があれば、前述した手順に従い、多層レジスト１００が設けられた基体２００に対する処理が繰り返される。
【００５６】
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、プラズマ処理装置１が備える構成要素の形状、寸法、材料、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５７】
１  プラズマ処理装置、３  減圧部、４  ガス供給部、５  マイクロ波発生部、７  温度検出部、１５  載置部、１９  温度制御部、３１  プラズマ発生部、３２  処理容器、３３  制御部、１００  多層レジスト、１０１  第１の膜、１０２  第２の膜、１０２ａ  貫通部、１０３  第３の膜、１０３ａ  パターン、２００  基体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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