(57)【要約】【課題】シリコンを含む基板に対して、フッ素と炭素とを含む処理ガスを用いてプラズマ処理を行った後に、アンモニアガスを用いてプラズマ処理を行う際、基板上に毒性と吸水性を有するケイフッ化アンモニウムが生成すること。【解決手段】アンモニアガスを用いてプラズマ処理を行った後に、プラズマ処理を行った処理室内あるいはプラズマ処理を行った処理室に接続され、クリーンルーム雰囲気と隔絶された処理容器内において、基板をケイフッ化アンモニウムの分解温度以上の温度に加熱して、ケイフッ化アンモニウムを分解させる。【選択図】図４
2008047686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のシリコンを含む膜に対してフッ素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ａ）と前記基板に対して窒素及び水素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ｂ）とを同一処理容器内にて行うことにより、基板上にケイフッ化アンモニウムが生成する工程と、
次いで前記基板がクリーンルーム雰囲気に置かれる前に、当該基板を処理容器内において前記ケイフッ化アンモニウムの分解温度以上に加熱する工程と、を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）は、前記工程（ａ）の後に行われることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記工程（ａ）は、基板に形成された金属配線の表面に形成されたシリコン及び炭素を含むエッチングストップ膜を除去するための処理であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、金属配線の上層に形成された炭素を含む有機絶縁膜を除去するための処理及び／または前記工程（ａ）によって金属配線上に副生成物として形成された有機膜を除去するための処理であることを特徴とする請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記基板を加熱する工程は、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）が行われる処理容器とは異なる処理容器で行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記フッ素を含む処理ガスは、フッ素及び炭素を含むガスであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記窒素及び水素を含む処理ガスは、アンモニアガスであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の基板処理方法。
【請求項８】
基板上のシリコンを含む膜に対してフッ素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ａ）と前記基板に対して窒素及び水素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ｂ）とを同一処理容器内で行うためのプラズマ処理装置と、
このプラズマ処理装置におけるプラズマ処理によって基板上に形成されたケイフッ化アンモニウムを分解するために、処理容器内において基板をケイフッ化アンモニウムの分解温度以上に加熱する加熱装置と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
前記プラズマ処理装置は、前記工程（ａ）に続いて前記工程（ｂ）を行うように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記プラズマ処理装置における処理容器と加熱装置における処理容器とは互いに異なる処理容器であり、これら処理容器は、基板搬送手段を備えた真空雰囲気の搬送室に気密に接続されていることを特徴とする請求項８まはた９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記フッ素を含むガスは、フッ素及び炭素を含むガスであることを特徴とする請求項８または９に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記窒素及び水素を含む処理ガスは、アンモニアガスであることを特徴とする請求項８または９に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
基板を処理容器内で処理する基板処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし７のいずれか一つに記載の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対してプラズマ処理を行った結果、基板上に生成したケイフッ化アンモニウムを除去する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程の一つにプラズマを用いて基板のエッチングを行う処理があるが、デバイス構造の複雑化やパターンの微細化に伴って加工技術も益々複雑化している。このため配線を埋め込む凹部の形成などにおいて、複数種類のエッチングガスが連続して用いられる場合が多く、そのために基板上に複合物からなる生成物が生成することがあり、その生成物が基板表面に残留する場合がある。
【０００３】
例えばシリコン酸化膜に代わって誘電率の低い層間絶縁膜として着目されているＳｉ（シリコン）、Ｏ（酸素）、Ｃ（炭素）及びＨ（水素）からなるＳｉＯＣＨ膜に対して、Ｃｕ配線の埋め込み用の凹部を形成するエッチングプロセスにおいては、ＳｉＯＣＨ膜のエッチングガスからＣｕ配線の表面を保護するために、エッチングストップ膜（いわゆるエッチングストッパ）としてＳｉ及びＣの化合物である例えばＳｉＣ（炭化ケイ素）膜が用いられる場合がある。このＳｉＣ膜を例えばＣＦガスのプラズマによってエッチングする際には、このエッチングによって、Ｃｕ配線層の表面にＳｉを含むＣＦポリマーが堆積する。この堆積物は、コンタクト抵抗を増大させる要因となるため、除去する必要がある。
【０００４】
一方、Ｃｕ配線をデュアルダマシンにより形成する場合には、上下層を接続するビアホールと各層の配線溝であるトレンチとを同時に形成するために、犠牲膜を用いることが多く、その犠牲膜の一つとして有機膜が用いられている。ある種のデュアルダマシンにおいては、前記ＳｉＣ膜のエッチングに続いて犠牲膜である有機膜がエッチングされる場合がある。この時、基板の表面に露出しているＣｕ配線の酸化を防止する必要があるため、酸素を含むエッチングガスの使用を避ける必要があり、ＳｉＣ膜のエッチングガスとして、例えばアンモニアガスを用いてプラズマ処理が行われる。アンモニアガスを用いることにより、前記有機膜のエッチングと同時に既述のＣＦポリマーもエッチングされ、この点で効率の良いプロセスである。また、ＳｉＣ膜のエッチングの時に生成したＣＦポリマーだけを除去する場合においても、例えば洗浄ステーションで洗浄する場合に比べて、ＳｉＣ膜のエッチングに続くアンモニアガスによる除去処理（プラズマ処理）を行う方が効率的である。
【０００５】
しかしながら、このようにＣＦ系のガスを用いたプラズマ処理（この例ではＳｉＣ膜のエッチング）を行うと、処理容器内にＣＦ系の堆積物が付着するため、続いてアンモニアガスを用いたプラズマ処理を行うと、ＣＦ系の堆積物がプラズマによって分解してフッ素が処理雰囲気に放出され、この結果基板のシリコン含有膜の表面に例えば基板の表面全体にケイフッ化アンモニウムが生成する。この化合物は人体に有害であるため、この化合物が基板に付着した状態で処理装置の外の作業雰囲気に基板が搬出されると、作業者の健康に悪影響を及ぼす懸念を拭いきれない。また、この化合物は吸湿性を有しており、誘電率の高い水を吸収することによって、ウェハの誘電率が上昇するおそれがあると共に、バリアメタルや配線材料が酸化するおそれがあり、従ってこの化合物を基板の表面から除去する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、この化合物の吸湿性（水への溶解性）を利用して、水やアルコールなどを用いてウェハの洗浄を行う技術が記載されているが、洗浄に用いた水などがＳｉＯＣＨ膜中に入り込んだ場合、誘電率の上昇の原因になり、また配線金属が露出している場合には配線金属の表面が酸化してしまう。
【０００７】
また、特許文献２には、チャンバーの内部に付着したケイフッ化アンモニウムを三フッ化窒素ガスと酸素ガスとを用いてクリーニングする方法が記載されているが、基板に付着したケイフッ化アンモニウムの除去については記載されていない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９１２７５（（０００６）、（０００８）、図２）
【特許文献２】特開２００５−８５９５６（（００４１）〜（００４５））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、プラズマ処理によって基板上に生成した有害なケイフッ化アンモニウムを除去して、人体への悪影響を防止することのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の基板処理方法は、
基板上のシリコンを含む膜に対してフッ素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ａ）と前記基板に対して窒素及び水素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ｂ）とを同一処理容器内にて行うことにより、基板上にケイフッ化アンモニウムが生成する工程と、
次いで前記基板がクリーンルーム雰囲気に置かれる前に、当該基板を処理容器内において前記ケイフッ化アンモニウムの分解温度以上に加熱する工程と、を含むことを特徴とする。  
前記工程（ｂ）は、前記工程（ａ）の後に行われるようにすることが好ましい。  
前記工程（ａ）は、基板に形成された金属配線の表面に形成されたシリコン及び炭素を含むエッチングストップ膜を除去するための処理であることが好ましい。  
前記工程（ｂ）は、金属配線の上層に形成された炭素を含む有機絶縁膜を除去するための処理及び／または前記工程（ａ）によって金属配線上に副生成物として形成された有機膜を除去するための処理であることが好ましい。  
また、前記基板を加熱する工程は、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）が行われる処理容器とは異なる処理容器で行われることが好ましい。  
前記フッ素を含む処理ガスは、フッ素及び炭素を含むガスであることが好ましい。  
前記窒素及び水素を含む処理ガスは、アンモニアガスであることが好ましい。
【００１１】
本発明の基板処理装置は、
基板上のシリコンを含む膜に対してフッ素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ａ）と前記基板に対して窒素及び水素を含む処理ガスによるプラズマ処理を行う工程（ｂ）とを同一処理容器内で行うためのプラズマ処理装置と、
このプラズマ処理装置におけるプラズマ処理によって基板上に形成されたケイフッ化アンモニウムを分解するために、処理容器内において基板をケイフッ化アンモニウムの分解温度以上に加熱する加熱装置と、を備えたことを特徴とする。  
前記プラズマ処理装置は、前記工程（ａ）に続いて前記工程（ｂ）を行うように構成されていることが好ましい。  
前記プラズマ処理装置における処理容器と加熱装置における処理容器とは互いに異なる処理容器であり、これら処理容器は、基板搬送手段を備えた真空雰囲気の搬送室に気密に接続されていることが好ましい。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、
基板を処理容器内で処理する基板処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上述の基板処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、シリコンを含む膜が形成された基板に対して、プラズマ処理を行うことにより、基板上にケイフッ化アンモニウムが生成した後、基板が大気雰囲気に置かれる前に、基板を加熱処理して有害なケイフッ化アンモニウムを除去しているため、人体に悪影響を及ぼすおそれがなく、またケイフッ化アンモニウムを簡便に除去できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明における基板処理方法を実施するための基板処理装置の一例について、図１を参照して説明する。図１に示した基板処理装置１１は、後述のプラズマ処理や加熱処理を行うためのクラスターツールあるいはマルチチャンバなどと呼ばれており、キャリア室１２ａ〜１２ｃ、第１の搬送室１３、ロードロック室１４、１５、第２の搬送室１６、プラズマ処理装置５１〜５３及び加熱装置５４を備えている。また、第１の搬送室１３の側面には、アライメント室１９が設けられている。ロードロック室１４、１５には、図示しない真空ポンプとリーク弁とが設けられており、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えらるように構成されている。
【００１５】
第１の搬送室１３及び第２の搬送室１６には、それぞれ第１の搬送手段１７及び第２の搬送手段１８が設けられている。第１の搬送手段１７は、キャリア室１２ａ〜１２ｃとロードロック室１４、１５との間及び第１の搬送室１３とアライメント室１９との間でウェハＷの受け渡しを行うための搬送アームであり、図中左右方向に移動可能に構成されている。第２の搬送手段１８は、ロードロック室１４、１５とプラズマ処理装置５１〜５３及び加熱装置５４との間でウェハＷの受け渡しを行うための搬送アームであり、例えば２枚のアームが第２の搬送室１６の略中心を軸に回転及び伸縮できるように構成されている。
【００１６】
前記プラズマ処理装置５１は、図２に示すように、真空チャンバからなる処理容器２１と、この処理容器２１内の底面中央に配設された載置台３と、処理容器２１の上面部に設けられた上部電極４と、を備えている。
【００１７】
前記処理容器２１は電気的に接地されており、また処理容器２１の底面の排気口２２には排気管２４を介して真空ポンプ等を含む排気装置２３が接続されている。処理容器２１の壁面にはウェハＷの搬送口２５が設けられており、この搬送口２５はゲートバルブ２６によって開閉可能となっている。
【００１８】
載置台３は、下部電極３１とこの下部電極３１を下方から支持する支持体３２とからなり、処理容器２１の底面に絶縁部材３３を介して配設されている。載置台３の上部には静電チャック３４が設けられており、高圧直流電源３５から電圧が印加されることによって、載置台３上にウェハＷが静電吸着される。  
載置台３内には所定の温調媒体が通る温調流路３７が形成されており、温調媒体によってウェハＷの温度が所望の温度に調整されるように構成されている。
【００１９】
また、載置台３の内部にはＨｅ（ヘリウム）ガス等の熱伝導性ガスをバックサイドガスとして供給するガス流路３８が形成されており、このガス流路３８は載置台３の上面の複数箇所で開口している。これらの開口部は静電チャック３４に設けられた前記貫通孔３４ａと連通している。
【００２０】
前記下部電極３１はハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３ａを介して接地されており、また下部電極３１には例えば周波数が２ＭＨｚの高周波電源３１ａが整合器３１ｂを介して接続されている。  
また下部電極３１の外周縁には静電チャック３４を囲むようにフォーカスリング３９が配置され、プラズマ発生時にこのフォーカスリング３９を介してプラズマが載置台３上のウェハＷに集束するように構成されている。
【００２１】
上部電極４は中空状に形成されており、その下面には処理容器２１内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔４１が例えば均等に配置されてガスシャワーヘッドを構成している。また上部電極４の上面中央にはガス導入管４２が設けられ、このガス導入管４２は絶縁部材２７を介して処理容器２１の上面中央を貫通している。そしてこのガス導入管４２は上流側において５本に分岐して分岐管４２Ａ〜４２Ｅを形成し、バルブ４３Ａ〜４３Ｅと流量制御部４４Ａ〜４４Ｅとを介してガス供給源４５Ａ〜４５Ｅに接続されている。このバルブ４３Ａ〜４３Ｅ、流量制御部４４Ａ〜４４Ｅはガス供給系４６を構成している。
【００２２】
上部電極４はローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７を介して接地されており、またこの上部電極４には高周波電源３１ａの高周波よりも周波数の高い高周波例えば６０ＭＨｚのプラズマ発生手段である高周波電源４ａが整合器４ｂを介して接続されている。  
上部電極４に接続された高周波電源４ａからの高周波は、処理ガスをプラズマ化するためのものであり、下部電極３１に接続された高周波電源３１ａからの高周波は、ウェハＷにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウェハＷ表面に引き込むものである。
【００２３】
前記加熱装置５４は、図３に示すように、処理容器９１及び加熱手段であるヒーター９８が埋設された載置台９２を備えている。ヒーター９８は、ウェハＷを上述のケイフッ化アンモニウム８１の分解温度例えば１００℃以上の温度に昇温することができる。処理容器９１の下面には吸引口９６が形成されており、その上流側に接続された排気手段をなす真空ポンプ９７によって処理容器９１内の雰囲気が排気されるように構成されている。また、真空ポンプ９７には、真空ポンプ９７の排気ガスが流入するように、図示しない除害装置が接続されており、ウェハＷの加熱処理によって分解した後述のケイフッ化アンモニウム８１のガスなどを無害化するように構成されている。処理容器９１の上面におけるウェハＷと対向する位置には、ガス供給口９５が形成されており、ガス源９４から例えば窒素ガスなどを処理容器９１内に供給できるように構成されている。処理容器９１の側面には、ウェハＷの搬出入を行うための開口部９３ａが形成されており、ゲートバルブ９３ｂによって開閉される。
【００２４】
また、図１に示したように、この基板処理装置１１には例えばコンピュータからなる制御部２Ａが設けられており、この制御部２Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部２Ａから基板処理装置１１の各部に制御信号を送り、後述の各ステップを進行させることでウェハＷの処理や搬送を行うように命令が組み込まれている。また、例えばメモリには処理圧力、処理温度、処理時間、ガス流量または電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの基板処理装置１１の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部２Ｂに格納されて制御部２Ａにインストールされる。
【００２５】
次に、この基板処理装置１１を用いた本発明の基板処理方法の一例について説明する。まず、ウェハＷの搬送容器であるキャリアをゲートドアＧＴを介して大気側からキャリア室１２ａ〜１２ｃのいずれかに搬入した後、ウェハＷを第１の搬送手段１７を介して第１の搬送室１３内に搬入する。次いでウェハＷを第１の搬送手段１７を介してアライメント室１９に搬送して、ウェハＷの向きの調整を行った後、ロードロック室１４（または１５）に搬送する。このロードロック室１４内の雰囲気を減圧した後、ウェハＷを第２の搬送手段１８によってロードロック室１４から第２の搬送室１６とゲートバルブ２６とを介してプラズマ処理装置５１に搬送する。
【００２６】
ウェハＷを処理容器２１内の載置台３上に水平に載置した後、第２の搬送手段１８が処理容器２１から退去してゲートバルブ２６が閉じられる。引き続きガス流路３８からバックサイドガスを供給して、ウェハＷを所定の温度に調整する。その後以下のステップを行う。
【００２７】
ここで、ウェハＷの表面部の構造を図４（ａ）に示す。このウェハＷは、本発明の第１の実施の形態の膜の構造を表しており、同図（ａ）は、ｎ（ｎは１以上の整数）番目の層であるＳｉＯ2膜７１及び有機膜７２からなる絶縁膜と、その内部に形成された銅配線７３と、の上に、（ｎ＋１）番目の配線層を形成する工程の途中段階の例を示している。尚、同図中、ｎ番目の層における（ｎ−１）番目と接続するための銅配線については、省略している。銅配線７３の上には、エッチングストップ膜であるＳｉＣ膜７４、層間絶縁膜であるＳｉＯＣＨ膜７５、有機膜７６及びハードマスクであるＳｉＯ2膜７７が下からこの順番で成膜されている。ＳｉＯＣＨ膜７５及び有機膜７６とには、ビアホールを抜くための凹部７９が形成されている。この凹部７９は、従来の手法例えばフォトレジストマスクなどを用いたドライエッチング法によって形成されているが、ここではその説明を省略する。
【００２８】
（ステップ１：ＳｉＣ膜７４のエッチング工程）
排気装置２３により排気管２４を介して処理容器２１内の真空排気を行い、処理容器２１内を所定の真空度に保持した後、ガス供給系４６より処理ガスとして例えばＣＦ4ガスを供給する。続いて周波数が６０ＭＨｚの高周波を上部電極４に供給して、前記処理ガスをプラズマ化すると共に、バイアス用の高周波として周波数が２ＭＨｚの高周波を下部電極３１に供給する。
【００２９】
このプラズマ中には、炭素とフッ素との化合物の活性種が含まれており、ＳｉＣ膜７４がこれら活性種雰囲気に曝されると、膜中の原子と反応した化合物が生成され、これにより図４（ｂ）に示すようにＳｉＣ膜７４がエッチングされる。この時、銅配線７３の表面には、ＳｉＣ膜７４のエッチングによってＳｉＣ膜７４と処理ガスとの反応生成物である、シリコンを含むＣＦ系のポリマー（堆積物）８０が堆積する。また、この時のエッチングによって、処理容器２１の内壁にもＣＦ系のポリマーが堆積する。
【００３０】
尚、この例ではＣＦ4ガスを用いたが、炭素とフッ素とからなるガス例えばＣ2Ｆ6ガスなどの他のＣＦ系ガスを用いても良い。また、エッチングストップ膜としては、ＳｉＣ膜７４に限られず、シリコンと炭素とを含む膜例えばＳｉＣＮ膜などでも良い。ＣＦ4ガスには窒素ガスなどの不活性ガスを混合するようにしても良い。
【００３１】
（ステップ２：アンモニア処理工程）
ＳｉＣ膜７４のエッチング終了後、高周波電源４ａ、３１ａからの給電を止めて処理容器２１内におけるプラズマの発生を停止した後、ガス供給系４６からのガスの供給を止める。次に排気装置２３により処理容器２１内を排気して残存しているガスを除去して処理容器２１内を所定の真空度に保持する。
【００３２】
次いで、ガス供給系４６より窒素と水素とを含むガス例えばアンモニアガスを供給して処理容器２１内を所定の圧力に保持した後、周波数が６０ＭＨｚの高周波を上部電極４に供給して、前記処理ガスをプラズマ化すると共に、バイアス用の高周波として、周波数が２ＭＨｚの高周波を下部電極３１に供給する。
【００３３】
このプラズマによって、図４（ｃ）に示すように、銅配線７３の表面に堆積していたポリマー８０が除去されると共に、ＳｉＯ2膜７７をマスクとして有機膜７６がエッチングされて、銅配線を埋め込む溝（トレンチ）が形成される。尚、この工程において、例えば酸素ガスを用いずに、アンモニアガスを用いたのは、ポリマー８０の除去によってウェハＷの表面に露出する銅配線７３の酸化を抑えると共に、銅配線７３の表面に形成された僅かな酸化膜の還元を行うためである。
【００３４】
この処理を行うことによって、ウェハＷの表面に白色の粉末状の生成物が堆積する。この生成物は、シリコン、フッ素、窒素及び水素を含む化合物であり、例えば化学式が（ＮＨ4）2ＳｉＦ6などで表されるケイフッ化アンモニウム８１である。
【００３５】
このケイフッ化アンモニウム８１は、次のように生成すると推測される。即ち、ＳｉＣ膜７４のエッチングを行うことにより、既述のように処理容器２１の内壁にＣＦ系のポリマーが堆積することから、引き続いてアンモニアガスをプラズマ化すると、そのプラズマによってＣＦ系のポリマーが解離してフッ素が発生する。そしてこのフッ素がウェハＷの表面に付着し、ウェハＷの表面の膜中のシリコン及びアンモニアガスと反応して、ケイフッ化アンモニウム８１がウェハＷの表面全体に生成する。
【００３６】
ここで、ケイフッ化アンモニウム８１とは、各構成元素の化学量論比が上述の化学式に限られるものではなく、この化合物が持つ特性（毒性、吸湿性及び熱分解温度）が同程度の化合物であっても良い。また、この例では窒素と水素とを含むガスとしてアンモニアガスを用いたが、例えばヒドラジン系のガスを用いても良い。
【００３７】
次に、アンモニア処理を終えたウェハＷを再び第２の搬送手段１８によって第２の搬送室１６に取り出して、加熱装置５４に搬送する。
（ステップ３：加熱工程）
次に、ウェハＷを加熱装置５４内の載置台９２に載置し、ガス源９４から処理容器９１内に窒素ガスを供給しながら、真空ポンプ９７によって処理容器９１内を所定の真空度に保持する。次いで、載置台９２に埋設されたヒーター９８によって、ウェハＷを例えば１５０℃に昇温して、１５０秒保持する。この熱処理によって、図４（ｄ）に示すように、ウェハＷの表面に堆積していた既述のケイフッ化アンモニウム８１が分解して、例えばフッ化水素（ＨＦ）やフッ化シリコン（ＳｉＦ4）などが生成する。これらの生成物は、窒素ガスと共に真空ポンプ９７を介して図示しない除害装置に吸引されて、無害化される。この例では上記のように熱処理温度を設定したが、ケイフッ化アンモニウム８１が分解する温度以上で層間絶縁膜（この例ではＳｉＯＣＨ膜７５）の耐熱温度（４００℃程度）以下であれば特に制限はなく、また、保持時間についても、ケイフッ化アンモニウム８１が十分に分解する時間であれば良い。  
その後、搬入された順序と逆の順序でウェハＷを基板処理装置１１から搬出する。
【００３８】
上述の実施の形態によれば、ＳｉＣ膜７４のエッチング処理であるＣＦ4ガスを用いたプラズマ処理に続いて、このエッチング処理時の残渣物であるＣＦ系のポリマー８０の除去と有機膜７６の除去とを行うために、アンモニアガスを用いたプラズマ処理を行っているため、ウェハＷの表面に有害なケイフッ化アンモニウム８１が生成するが、基板処理装置１１内において熱処理により除去してからウェハＷを基板処理装置１１の外部の大気雰囲気（クリーンルーム雰囲気）に搬出しているため、ケイフッ化アンモニウム８１によりクリーンルーム内が汚染されるおそれがないし、またオペレータに直接ケイフッ化アンモニウム８１が付着する可能性もなくなり、従って半導体製造プロセス中に生成した有害物による人体への悪影響を確実に防止できる。
【００３９】
また、吸湿性の高いケイフッ化アンモニウム８１を除去することによって、吸湿による銅配線７３などの酸化を抑えることができると共に、誘電率の高い水がウェハＷ内に吸収されることを防止できるので、誘電率の上昇を抑えることができる。
【００４０】
ケイフッ化アンモニウム８１の除去を行う方法として、水などによる洗浄ではなく、加熱処理を施しているため、簡便な方法でケイフッ化アンモニウム８１を除去することができると共に、ポーラス体であるＳｉＯＣＨ膜７５の内部へ洗浄に使用する水が入り込まないので、誘電率の上昇を抑えることができ、ウェハＷ内に入り込んだ水の除去工程を行う必要もない。
【００４１】
尚、この例ではプラズマ処理と加熱処理とを別個の処理容器２１、９１内で行っているが、プラズマ処理装置５１内の載置台３にヒーターを設けて、処理容器２１を熱処理が行われる処理容器９１として兼用するように、同一処理容器２１内で両方の処理を行うようにしても良い。また、ウェハＷを加熱する加熱手段としては、ヒーター９８に限られず、例えば赤外線ランプなどであってもよい。  
また、加熱装置５４は、ロードロック室１４、１５に組み合わせて設けるようにしても良く、この場合ロードロック室１４、１５内の図示しない載置台にヒーターを設けたり、ロードロック室１４、１５内の天壁に赤外線ランプを設けたりするなどして、更にパージガスを供給できる構造とすればよい。
【００４２】
また、ＳｉＣ膜７４のエッチング時の残渣物であるポリマー８０の除去工程では、有機膜７６をエッチングして、トレンチの溝である凹部７９の一部を形成する工程も同時に行っているが、有機膜７６の除去工程を伴わない処理であっても良い。また、フッ素を含むガスによるプラズマ処理としては、ＳｉＣ膜７４のエッチングに限られるものではなく、他のプラズマ処理であっても良く、そのプラズマ処理に続いて、アンモニアガスを用いたプラズマ処理であるシリコンを含む有機膜７６のエッチングを行うようにしても良い。前者の例について、図５及び図６を参照して説明する。
【００４３】
本発明の第２の実施の形態では、図５に示すように、銅配線１１０の上には、エッチングストップ膜であるＳｉＣ膜１０３、層間絶縁膜であるＳｉＯＣＨ膜１０４、ハードマスクであるＳｉＯ2膜１０５及び犠牲膜である有機膜１０７が下からこの順番で成膜されている。ＳｉＯＣＨ膜１０４、ＳｉＯ2膜１０５及び有機膜１０７にはトレンチの溝１０６ａが形成されており、この溝１０６ａは、例えばＳｉＯＣＨ膜１０４の半分程度の深さまで穿たれている。また、ＳｉＯＣＨ膜１０４には、溝１０６ａからＳｉＣ膜１０３に連通するようにホール１０６ｂが形成されており、このホール１０６ｂには、既述の有機膜１０７と同じ材質である有機膜１０７ａが埋め込まれている。
【００４４】
この場合には、ウェハＷを処理容器２１内の載置台３に載置し、処理ガスとしてＯ2ガスまたはアンモニアガスを用いて上述と同様のプラズマ処理を行い、図６（ａ）に示すように、ウェハＷの表面の有機膜１０７とホール１０６ｂ内の有機膜１０７ａとをエッチングする。続いて、同様にしてＣＦ4ガスを用いたプラズマ処理によって、図６（ｂ）に示すように、ＳｉＣ膜１０３をエッチングし、更に同様にしてアンモニアガスを用いたプラズマ処理により、図６（ｃ）に示すように、銅配線１１０の表面に堆積しているＳｉＣ膜１０３のエッチング時の残渣物であるポリマー８０を除去する。この場合にも、既述の通り、ウェハＷの表面にケイフッ化アンモニウム８１が生成する。  
次に、ウェハＷを加熱装置５４に搬入し、同様の加熱処理を行う。  
この実施の形態においても、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００４５】
また、本発明の基板処理方法を適用する他の基板処理装置の一例について、図７を参照して簡単に説明する。  
図７に示した基板処理装置１２１は、キャリア室１２２ａ〜１２２ｃ、搬送室１２３、ロードロック室１２４、１２５及びプラズマ処理装置５１、５２を備えている。また、搬送室１２３の側面には、アライメント室１２９が設けられている。
【００４６】
搬送室１２３には、第１の搬送手段１２７が設けられており、この第１の搬送手段１２７は、キャリア室１２２ａ〜１２２ｃとロードロック室１２４、１２５との間及び搬送室１２３とアライメント室１２９との間でウェハＷの受け渡しを行うための搬送アームであり、図中左右方向に移動可能に構成されている。また、ロードロック室１２４、１２５には、図８に示すように、それぞれ第２の搬送手段１２８ａ、１２８ｂが設けられており、この第２の搬送手段１２８ａ、１２８ｂは、第１の搬送手段１２７とプラズマ処理装置５１、５２との間でウェハＷの受け渡しを行うための搬送アームである。また、ロードロック室１２４、１２５の上方には、加熱手段である赤外線ランプ１３５が設けられており、ガラス等からなる透明窓１３６を介してロードロック室１２４、１２５内のウェハＷに赤外線を照射して、ウェハＷをケイフッ化アンモニウム８１の分解温度以上の温度例えば１００℃以上に加熱できるように構成されている。
【００４７】
ロードロック室１２４、１２５には、それぞれ排気管１３０ａ、１３０ｂを介して排気手段である真空ポンプ１３１ａ、１３１ｂが接続されており、ロードロック室１２４、１２５内を排気可能に構成されている。真空ポンプ１３１ａ、１３１ｂの上流側には、図示しない除害装置が接続されており、ロードロック室１２４、１２５から発生するケイフッ化アンモニウム８１の分解によるガスを無害化できるように構成されている。また、ロードロック室１２４、１２５にはガス供給管１３２ａ、１３２ｂを介して例えば窒素ガスを供給可能なガス源１３４に接続されており、ロードロック室１２４、１２５それぞれに対してガスを供給できるように構成されている。また、ロードロック室１２４、１２５は、図示しないリーク弁を備えており、このリーク弁と既述の真空ポンプ１３１ａ、１３１ｂとによって、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えられるように構成されている。ロードロック室１２４、１２５には、例えば冷却ガス源とガス供給路とを含む冷却手段が接続されており、熱処理後のウェハＷを冷却できるように構成されているが、ここでは省略している。尚、図８はロードロック室１２４を例示している。
【００４８】
この基板処理装置１２１においては、ウェハＷは、キャリア室１２２ａ（１２２ｂ、１２２ｃ）から、搬送室１２３、アライメント室１２９、搬送室１２３、ロードロック室１２４（または１２５）、プラズマ処理装置５１（５２）の順に搬送されて、既述のプラズマ処理が行われ、その後第２の搬送手段１２８ａ（１２８ｂ）によりロードロック室１２４（１２５）に搬入される。そして、赤外線ランプ１３５によってウェハＷを例えば１００℃以上に加熱して、ウェハＷの表面のケイフッ化アンモニウム８１を分解する。その後、図示しないリーク弁からロードロック室１２４（１２５）内に大気が流入して、ウェハＷは、ロードロック室１２４（１２５）内に搬入された順序と逆の順序で基板処理装置１２１内から搬出される。
【実施例】
【００４９】
次に、本発明の基板処理方法について行った実験について説明する。実験には、図９に示すように、実験用のベアシリコンウェハ上に膜厚が１００ｎｍとなるようにＳｉＣ膜８３を成膜したウェハＷに対して、基板処理装置１１を用いて、各例毎に以下に示す処理を行った。その後、飛行時間型２次イオン質量分析装置（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ：Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ  −  Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて、金イオンでウェハＷの表面をスパッタして、析出した化合物の成分を分析した。
【００５０】
尚、ウェハＷに対して処理を行う場合は、以下の条件を用いた。
（ＳｉＣ膜８３のエッチング）
処理圧力            ：６Ｐａ（４５ｍＴｏｒｒ）
処理ガス            ：ＣＦ4＝１００ｓｃｃｍ
処理時間            ：１５ｓｅｃ
尚、このエッチングは、ＳｉＣ膜８３の表面にレジスト膜などを形成せずに行った。
（アンモニア処理）
処理圧力            ：４０Ｐａ（３００ｍＴｏｒｒ）
処理ガス            ：アンモニア＝７００ｓｃｃｍ
処理時間            ：４０ｓｅｃ
（加熱処理）
加熱温度            ：１５０℃
真空度              ：１．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
保持時間            ：１５０秒
（実施例１）
ウェハＷに対して、上述のＳｉＣ膜８３のエッチング、アンモニア処理及び加熱処理を上述のステップに従って施した。
（実施例２）
ウェハＷに対して、実施例１と同じ処理を施した。ただし、大気中の水分等による影響がどの程度か確かめるため、プラズマ処理装置５１においてＳｉＣ膜８３のエッチング及びアンモニア処理を行った後、一度大気雰囲気であるキャリア室１２ａにウェハＷを戻して、再度ウェハＷを加熱装置５４に搬送し、加熱処理を施した。
（比較例）
ウェハＷに対して、上述のＳｉＣ膜８３のエッチング及びアンモニア処理をこの順番で施した。
（参考例）
ウェハＷに対して、上述のＳｉＣ膜８３のエッチングを施した。
（実験結果）
この実験結果を図１０に示す。
【００５１】
上の各例において、ケイフッ化アンモニウム８１の分解に起因すると考えられる様々な化合物（図中の凡例の番号１〜１４）の生成が確認された。これらの化合物は、実施例１、２においても確認されたが、参考例の結果とほぼ同程度のレベルの生成量であったため、実施例１、２におけるこれらの生成物は、ウェハＷ中に含まれる不純物や、環境中の元素との反応物などに起因するものと考えられる。
【００５２】
一方、比較例においては、上述のケイフッ化アンモニウム８１の分解に起因する化合物の量が実施例１、２の１０倍程度確認されたことから、分析前のウェハＷ上には、明らかにケイフッ化アンモニウム８１が堆積していたと考えられる。
【００５３】
尚、実施例１と実施例２との間において、生成物の量がほぼ同程度であることから、アンモニア処理の後、加熱処理の前にウェハＷを大気雰囲気に晒しても構わないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の加熱処理に用いられる加熱装置の一例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における基板処理方法の一例を示す基板の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における基板処理方法の一例を示す基板の断面図である。
【図６】上記の基板処理方法の一例を示す基板の断面図である。
【図７】本発明における基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図８】上述の基板処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施例に用いた基板の断面図である。
【図１０】本発明の実施例の結果を示す特性図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  基板処理装置
１３  第１の搬送室
１４  ロードロック室
１６  第２の搬送室
１７  第１の搬送手段
１８  第２の搬送手段
２１  処理容器
５１  プラズマ処理装置
５４  加熱装置
７３  銅配線
７４  ＳｉＣ膜
７６  有機膜
８０  堆積物
８１  ケイフッ化アンモニウム
【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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