(57)【要約】【課題】銅（Ｃｕ）残渣や側壁保護膜の除去残りを発生することなく、好適な銅（Ｃｕ）を含む有機膜のパターン形成方法を提供する。【解決手段】半導体基板１の上に下地膜２を設けその上に設けた銅（Ｃｕ）を含む有機膜３を、レジストマスク４を介して塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでドライエッチングするプラズマエッチング処理工程と、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）のいずれかと酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでアッシングするアッシング処理工程と、有機溶剤によりレジストマスクを除去する工程を有する銅（Ｃｕ）を含む有機膜のパターン形成方法。【選択図】図１
2008118016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理基板上にレジストマスクを介して、塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスによるドライエッチングで銅（Ｃｕ）を含むポリイミド系或いはアクリル系の有機膜をパターニングするエッチング処理工程と、
前記エッチング処理工程で付着した側壁保護膜を、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）のいずれかと酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでアッシングするアッシング処理工程と
を有することを特徴とする有機膜パターンの形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の有機膜パターンの形成方法において、
前記ドライエッチング処理工程では塩素（Ｃｌ２）を全体の流量に対して７５％〜８５％、酸素（Ｏ２）を全体の流量に対して１５％〜２５％の割合で混合し、
前記アッシング処理工程ではメタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）のいずれかを全体の流量に対して１０％〜２５％、酸素（Ｏ２）を全体の流量に対して７５％〜９０％の割合で混合している
ことを特徴とする有機膜パターンの形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の有機膜パターンの形成方法において、
前記ドライエッチング処理工程では処理基板温度を２５℃〜１００℃にし、前記アッシング処理工程では処理基板温度を２５℃〜１００℃にする
ことを特徴とする有機膜パターンの形成方法。
【請求項４】
請求項１記載の有機膜パターンの形成方法において、
前記ドライエッチング処理工程ではＲＦバイアスパワーを１２０Ｗ〜２００Ｗ印加してエッチング処理する
ことを特徴とする有機膜パターンの形成方法。
【請求項５】
請求項１記載の有機膜パターンの形成方法において、
前記アッシング処理工程で、処理時間を４０秒〜８０秒でアッシング処理する
ことを特徴とする有機膜パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスで用いられる有機膜層の処理方法に関して、好適な有機膜パターン形成を可能にする処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に当たって、半導体基板上に下地膜を形成し、その上に銅（Ｃｕ）を含む有機膜層を形成し、さらにその上にフォトレジスト層を形成した後、フォトレジスト層をパターニングしてマスクとなし、このマスクを用いて有機膜相をエッチングすることが求められている。
【０００３】
有機膜層のパターン形成方法として、第１工程として半導体基板上に有機膜層とレジスト層を成膜し、第２工程としてフォトリソグラフィによるレジストマスクのパターニングを行い、第３工程としてレジストマスクを介したドライエッチング処理により有機膜層へのパターニングを行い、第４工程としてアッシング処理によってレジストマスク表面を処理し、第５工程として有機溶剤によるレジストマスクを除去する処理の５工程を行うパターン形成方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この内、第３工程の有機膜層へのパターニングを行うエッチング処理は、酸素（Ｏ２）プラズマガスでエッチングする方法や塩素系ガスと酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでエッチングする方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、第４工程のアッシング処理は、フルオロカーボン系ガスと酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでアッシングする方法が提案されている。有機膜サンプルのアッシング処理は、金属膜サンプルのアッシングとは異なり、長時間アッシングするとレジストマスクだけでなく有機膜層もアッシングされる。その為レジストマスクを除去しない短時間のアッシングを行い、有機溶剤でレジストマスクを除去する方法が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これらの方法に用いる被処理基板の例を図１に示す。被処理基板は、半導体基板（例えば、Ｓｉウェハ）１上に下地膜(有機膜層のエッチストッパーの役割をもつ膜で、例えばＳｉＯ２や上層とは異なる有機膜層)２を成膜し、銅（Ｃｕ）を含むポリイミド系、或いはアクリル系の有機膜３を生成し、さらにこの上にレジストマスク４を形成した被処理基板を用いている。これらのエッチング方法では、この被処理基板の銅（Ｃｕ）を含む有機膜層３を、レジストマスク４をマスクにしてドライエッチングしている。この場合、有機膜層３のエッチング後に下地膜２の表面に銅（Ｃｕ）残渣が発生する問題を有している。
【０００７】
また、アッシング処理では、前工程のエッチング処理においてレジストマスク表面や有機膜層３の側壁に側壁保護膜が付着すると、アッシング処理においてこの側壁保護膜を除去できず、その後の薬液処理を行っても側壁保護膜の除去残りが発生するという問題を有している。
【０００８】
上述したように、従来の技術では、銅（Ｃｕ）を含む有機膜層のエッチング（パターン形成）処理は、エッチング後に銅（Ｃｕ）残渣が発生し、さらに、アッシング後の有機溶剤を使った薬液処理ではエッチング時に生じた側壁保護膜を除去することが困難であった。
【特許文献１】特開２００３−３３２３１０号公報
【特許文献２】特開平２−２４４６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するもので、側壁保護膜の除去残り無い良好な形状を得ることができる銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターンの形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、銅（Ｃｕ）を含む有機膜層を、レジストマスクを介して塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）の混合ガスのプラズマガスによるエッチングを行い、その後、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）のいずれかと酸素（Ｏ２）の混合ガスのプラズマガスによりアッシングして側壁保護膜を除去した後、有機溶剤(例えばトルエン、キシレン、アセトン、或いは、これらのいずれかを含む混合液や、アミン系のレジスト剥離液などレジストを除去できる溶剤)を用いてレジストマスクを除去する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターンの形成方法によれば、レジストマスクを介してエッチングした後に、アッシング処理を行うことにより、側壁保護膜を除去し、有機溶剤を用いてレジストマスクを容易に除去でき、良好な有機膜パターンの形成が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するにあたり、プラズマエッチング処理装置としては、プラズマ形成用のガスの供給を受けてガスプラズマを発生し、基板上に形成された有機膜層をエッチングするプラズマエッチング処理装置を使用した。プラズマアッシング処理装置としては、プラズマ形成用のガスの供給を受けてガスプラズマを発生し、基板上に形成された有機膜層をアッシングするプラズマアッシング処理装置を使用した。なお、本発明にかかるエッチング方法が適用されるプラズマエッチング処理装置としては、マイクロ波プラズマエッチング処理装置、誘導結合型プラズマエッチング処理装置、へリコン波プラズマエッチング処理装置、２周波励起平行平板型プラズマエッチング処理装置等が採用され、アッシング方法が適用されるプラズマアッシング処理装置としては、マイクロ波プラズマアッシング処理装置、誘導結合型プラズマアッシング処理装置等が採用される。
【００１３】
以下、この発明の一実施例を、図１〜図１５を参照して説明する。図２は、本発明のプラズマエッチングにより銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターン形成方法におけるエッチング処理を実施するためのマイクロ波プラズマエッチング処理装置の構成の概要を説明する概念図である。このマイクロ波プラズマエッチング処理装置は、エッチング処理室２０と、マイクロ波発信器２１と、マイクロ波整合器２２と、導波管２３と、磁場発生用のソレノイドコイル２４と、マイクロ波導入窓２５と、排気ポンプ２６と、排気配管２７と、高周波電源２８と、電極２９とを有している。このマイクロ波プラズマエッチング処理装置は、電極２９上に、被処理基板３０を設置し、エッチング処理室２０にエッチングガス３１を導入する。
【００１４】
このマイクロ波プラズマエッチング処理装置では、エッチング処理室２０にエッチングガス３１を導入し、マイクロ波発信器２１で発信されたマイクロ波を整合器２２及び導波管２３を通しマイクロ波導入窓２５よりエッチング処理室２０に輸送してガスをプラズマ化する。高効率放電の為磁場発生用のソレノイドコイル２４をエッチング処理室２０の周辺に配置し、０．０８７５テスラの磁場を作り電子サイクロトロン共鳴を用いて高密度プラズマを発生させる。エッチング処理室２０には電極２９があり、この上に被処理基板３０を設置して、ガスプラズマによりエッチングする。エッチング処理室２０に導入されたエッチングガス３１は、排気ポンプ２６および排気配管２７によりエッチング処理室２０の外に排気される。被処理基板３０を設置する電極２９には高周波電源２８が接続され、４００ＫＨｚから１３．５６ＭＨｚの高周波バイアスを印加できる構造となっている。
【００１５】
図３は、本発明のプラズマエッチングにより銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターン形成方法におけるアッシング処理を実施するためのマイクロ波プラズマアッシング処理装置の概要を説明する概念図である。このマイクロ波プラズマアッシング処理装置は、アッシング処理室４２と、マイクロ波発信器２１と、マイクロ波整合器２２と、導波管２３と、マイクロ波導入窓２５と、排気ポンプ２６と、排気配管２７と、試料台４０と、を有しており、試料台４０上に被処理基板３０を設置して、アッシング処理室４２内にアッシングガス４１を導入してプラズマを生成し、被処理基板３０をアッシング処理する。
【００１６】
このマイクロ波プラズマアッシング処理装置は、アッシング処理室４２にアッシングガス４１を導入し、マイクロ波発信器２１で発信されたマイクロ波を整合器２２及び導波管２３を通しマイクロ波導入窓２５よりアッシング処理室４２に輸送してガスをプラズマ化する。アッシング処理室４２には試料台４０があり、この上に被処理基板３０を設置して、ガスプラズマによりアッシングする。アッシング処理室４２に導入されたアッシングガス４１は、排気ポンプ２６および排気配管２７によりアッシング処理室の外に排気される。
【００１７】
本発明は、このようなマイクロ波プラズマエッチング処理装置およびマイクロ波プラズマアッシング処理装置を用いて、銅（Ｃｕ）を含む有機膜層のエッチング処理およびアッシング処理を行う。
【００１８】
［参考例１］本発明の金属を含む有機膜パターン形成方法における銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターンのエッチング処理について説明する。まず、従来技術による銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターンのエッチング処理について説明する。
【００１９】
図２のマイクロ波プラズマエッチング処理装置を用いて、被処理基板として、例えば、図１に示すように、半導体基板１上に下地膜２を成膜し、銅（Ｃｕ）を含む有機膜層３を生成した被エッチング材を、レジストマスク４をマスクにして銅（Ｃｕ）を含む有機膜層３をエッチング処理した。まず、有機膜のエッチングでよく使用される、酸素（Ｏ２）のプラズマガスでエッチングした。この処理における処理条件は、酸素（Ｏ２）：１００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、マイクロ波：５００Ｗ、ＲＦバイアスパワー：５０Ｗ、処理基板温度：６０℃、エッチング時間：終点判定で処理とした。この結果、下地膜２の表面に銅（Ｃｕ）残渣が発生した。
【００２０】
上記エッチング処理の結果から、酸素（Ｏ２）プラズマガスでは有機膜に含まれる銅（Ｃｕ）は、酸化銅（ＣｕＯ）になるだけでエッチングされず、下地膜２の表面に銅（Ｃｕ）残渣が発生したと推測した。そこで、銅（Ｃｕ）をエッチングできるガスを使用すれば銅（Ｃｕ）残渣が発生しないと考え、酸素（Ｏ２）に添加するエッチングガスの検討を実施した。エッチングガスとして、フッ素系ガス、塩素系ガス、臭素系ガスを検討したが、反応生成物の蒸気圧や反応生成物の物性から添加するガスを塩素（Ｃｌ２）とした。次に、酸素（Ｏ２）と塩素（Ｃｌ２）を混合させたプラズマガスでエッチングした。この処理における処理条件は、酸素（Ｏ２）：３０ｍｌ／ｍｉｎ、塩素(Ｃｌ２):２０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、マイクロ波：５００Ｗ、ＲＦバイアスパワー：５０Ｗ、処理基板温度：６０℃、エッチング時間：終点判定で処理とした。しかし、この処理でも下地膜２の表面に銅（Ｃｕ）残渣が発生した。
【００２１】
前述の通り銅（Ｃｕ）をエッチングできる塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでも銅（Ｃｕ）残渣が発生したことから、化学的な反応だけでは有機膜に含まれる銅（Ｃｕ）をエッチングできず銅（Ｃｕ）残渣が発生したと考え、物理的な作用が必要であると判断した。
【００２２】
そこで、高いＲＦバイアスパワーを印加し、プラズマガス中のイオンを大量に引き込み、有機膜に含まれる銅（Ｃｕ）と衝突させればエッチング可能となり、銅（Ｃｕ）残渣が発生しなくなると考えた。
【００２３】
［実施例１］参考例１と同様のマイクロ波プラズマエッチング処理装置および被処理基板を用いて塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスで有機膜をエッチングした。このとき、電極２９に供給するＲＦバイアスパワーを１５０Ｗとした。
【００２４】
エッチング条件は、塩素（Ｃｌ２）：４０ｍｌ／ｍｉｎ、酸素（Ｏ２）：１０ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：０．３Ｐａ、マイクロ波：５００Ｗ、ＲＦバイアスパワー：１５０Ｗ、処理基板温度：６０℃、エッチング時間：終点判定で処理とした。その結果、図４に示す様に銅（Ｃｕ）残渣は発生しなかった。
【００２５】
この結果から、塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスで、高ＲＦバイアスパワー（１５０Ｗ）を印加することにより、銅（Ｃｕ）残渣が発生しないことが確認できた。しかし、高ＲＦバイアスパワーではエッチング速度が増加する為、レジストマスク残膜量の低下や反応生成物による側壁保護膜が大量に付着しテーパ形状化などの不具合が考えられる。また、低ＲＦバイアスパワーでは銅（Ｃｕ）残渣が発生する可能性がある。その為、実施例１を中心条件としてＲＦバイアスパワーの検討を実施した。
【００２６】
［実施例２］実施例１と同様のマイクロ波プラズマエッチング処理装置および被処理基板ならびにエッチング条件を用いて、ＲＦバイアスパワーのみ５０Ｗ、１００Ｗ、１２０Ｗ、２００Ｗ、２２０Ｗに変化させて処理した。この結果、図５に示す様にＲＦバイアスパワーが１２０Ｗ以上であれば銅（Ｃｕ）残渣の発生数は規格内であった。また、ＲＦバイアスパワーが２２０Ｗではレジストマスクの残膜量が減少し、テーパ形状となった。
【００２７】
この結果は、ＲＦバイアスパワーが１００Ｗだとプラズマガス中のイオンの引き込み量が不足して有機膜層に含まれる銅（Ｃｕ）とイオンが十分な衝突ができず、銅（Ｃｕ）残渣が発生したと考えられる。また、ＲＦバイアスパワーが２２０Ｗだと過剰なイオンの引き込みで銅（Ｃｕ）はエッチングされるが、必要以上にレジストマスクがエッチングされ、反応生成物による側壁保護膜が大量に付着したことから、テーパ形状になったと考えられる。
【００２８】
以上の結果から、ＲＦバイアスパワーが１２０Ｗ〜２００Ｗの範囲で銅（Ｃｕ）残渣が規格内の個数で目標としている垂直な形状が得られた。
【００２９】
次に、ＲＦバイアスパワーを印加した状態で、塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）の流量の割合を検討した。圧力と酸素（Ｏ２）流量一定で塩素（Ｃｌ２）流量を増加させると、酸素（Ｏ２）の分圧が低下して有機膜層のエッチング速度が低下し、エッチング時間が長くなり銅（Ｃｕ）残渣抑制に有利となるが、エッチング時間が長くなるとレジストマスクの残膜量低下などの不具合が生じることが考えられる。また、圧力と酸素（Ｏ２）流量一定で塩素（Ｃｌ２）流量を低下させると、酸素（Ｏ２）の分圧が増加し有機膜層のエッチング速度が増加する。その結果、エッチング時間が短くなるため有機膜層に含まれた銅（Ｃｕ）のエッチング時間が不足することや塩素（Ｃｌ２）流量が少ない為、有機膜に含まれる銅と十分な反応ができず銅（Ｃｕ）残渣が発生する可能性が考えられる。
【００３０】
そこで、実施例１の塩素（Ｃｌ２）：４０ｍｌ／ｍｉｎ、酸素（Ｏ２）：１０ｍｌ／ｍｉｎ（塩素の流量比は８０％）を中心条件として、圧力と酸素（Ｏ２）流量は固定し、塩素（Ｃｌ２）流量のみ変更して塩素（Ｃｌ２）ガスの流量割合の検討を実施した。
【００３１】
［実施例３］実施例１と同様のマイクロ波プラズマエッチング処理装置および被処理基板ならびにエッチング条件を用いて、塩素（Ｃｌ２）流量のみ２０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：６６％）、３０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：７５％）、６０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：８５％）、９０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：９０％）で処理した。結果、図６に示す様に塩素流量が３０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：７５％）以上であれば銅（Ｃｕ）残渣の発生数は規格内であった。しかし、塩素流量が９０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：９０％）ではレジストマスクの残膜量が減少し、テーパ形状となった。
【００３２】
この結果は、塩素（Ｃｌ２）流量が２０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：６６％）では、塩素（Ｃｌ２）流量が少なく酸素（Ｏ２）分圧が高いので有機膜層のエッチング速度が早く、有機膜に含まれる銅（Ｃｕ）のエッチング時間が不足したことや、塩素（Ｃｌ２）流量が少なく有機膜に含まれる銅（Ｃｕ）と十分な反応ができず銅（Ｃｕ）残渣が発生したと考えられる。また、塩素（Ｃｌ２）流量が９０ｍｌ／ｍｉｎ（全体の流量の割合：９０％）では、塩素（Ｃｌ２）流量が多く酸素（Ｏ２）分圧が低いので有機膜層のエッチング速度が遅く、銅（Ｃｕ）のエッチング時間は十分であるが、エッチング時間が長くなったことによりレジストマスクの残膜量が減少し、反応生成物による側壁保護膜が大量に付着したためテーパ形状になったと考えられる。
【００３３】
以上の結果から、塩素（Ｃｌ２）を全体の流量に対して７５％〜８５％、酸素（Ｏ２）を全体の流量に対して１５％〜２５％の割合で混合したガスでエッチングすることにより、銅（Ｃｕ）残渣が規格内の個数で目標とする垂直な形状が得られた。
【００３４】
次に、ＲＦバイアスパワーを印加した状態で、処理基板温度を検討した。処理基板温度が高温だとプラズマガスと有機膜層に含まれる銅（Ｃｕ）が反応しやすくなり、銅（Ｃｕ）残渣抑制に効果的である。しかし、レジストマスクや有機膜層の耐熱温度を考慮する必要がある。一般的にレジストの耐熱温度は１２０℃〜１３０℃である。そこで実施例１を中心条件として、処理基板温度の検討を実施した。
【００３５】
［実施例４］実施例１と同様のマイクロ波プラズマエッチング処理装置および被処理基板ならびにエッチング条件を用いて、処理基板温度のみ２０℃、２５℃、１００℃、１０５℃で処理した。
【００３６】
結果、図７に示す様に処理基板温度が２５℃以上であれば銅（Ｃｕ）残渣の発生数は規格内であった。また、図８に示す様に処理基板温度が１０５℃では、レジストの硬化が見られた。
【００３７】
上記の結果から、処理基板温度が２５℃〜１００℃の範囲で銅（Ｃｕ）残渣が規格内の個数でレジスト硬化も見られない形状が得られた。
【００３８】
次に、アッシング処理の検討に入ることにした。エッチング処理だけの状態では有機溶剤を用いてもレジストを除去することができない。これはエッチング処理で付着した側壁保護膜に有機溶剤が浸透しにくい為と考えられた。そこで、アッシング処理で側壁保護膜を除去する、或いは除去しやすいように性質を変えることで有機溶剤でレジストが容易に除去できると考え、本発明の銅（Ｃｕ）を含む有機膜のパターン形成方法におけるアッシング処理について検討した。
【００３９】
［参考例２］以下、銅（Ｃｕ）を含む有機膜のパターン形成方法におけるアッシング処理の従来技術について説明する。参考例１から実施例４までの検討でエッチングの最適条件が得られた。図３に示すマイクロ波プラズマアッシング処理装置を用いて、最適条件でエッチングされた図４に示す処理基板を、真空状態を保持したまま、従来技術の４フッ化炭素（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでアッシングした。アッシング条件は、下記の条件とした。４フッ化炭素（ＣＦ４）：１００ｍｌ／ｍｉｎ、酸素（Ｏ２）：９００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：１３０Ｐａ、マイクロ波：４００ｍＡ、処理基板温度：５０℃、アッシング時間：６０秒。その結果アッシングで有機膜層にサイドエッチが発生した。
【００４０】
参考例２の結果から、従来技術の４フッ化炭素（ＣＦ４）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスではアッシング速度が速く、側壁保護膜を除去した後、有機膜層もアッシングしてしまった為にサイドエッチが発生したと考えた。
【００４１】
［参考例３］そこで、酸素（Ｏ２）単独であればアッシング速度が抑えられ、有機膜層がアッシングされないと考え、参考例２と同様のマイクロ波プラズマアッシング処理装置および被処理基板を、酸素（Ｏ２）単独のプラズマガスでアッシングした。アッシング条件は、下記の条件とした。酸素（Ｏ２）：９００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：１３０Ｐａ、マイクロ波：４００ｍＡ、処理基板温度：５０℃、アッシング時間：６０秒。その結果、アッシングで有機膜層にはサイドエッチは発生しなかったが、有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤)でレジストマスクを除去した結果、側壁保護膜の除去残りが発生した。
【００４２】
参考例３の結果から、酸素(Ｏ２)単独のアッシングでは側壁保護膜が除去されていない為に、有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤) でレジストを除去しても、側壁保護膜が残ったと考えた。そこで側壁保護膜を除去するために、酸素（Ｏ２）に添加するガスの検討を実施した。
【００４３】
エッチング処理で付着した側壁保護膜は、レジストマスクと有機膜層がエッチングガスと反応して生成されたカーボン（Ｃ）と塩素（Ｃｌ２）の重合体ＣｘＣｌｙが熱変質した物だと考えた。参考例２の結果からフッ素を含むガスではアッシング速度が速すぎるため、フッ素とハロゲンを含まないガスを検討した結果、半導体製造に一般的に使用される純水（Ｈ２Ｏ）に着目した。純水（Ｈ２Ｏ）に含まれるＨによるＣｌの引き抜きによる重合体の分解、改質作用で側壁保護膜の除去が可能と考えた。
【００４４】
［参考例４］参考例２と同様のマイクロ波プラズマアッシング処理装置および被処理基板を、酸素（Ｏ２）と純水（Ｈ２Ｏ）を混合したプラズマガスでアッシングした。アッシング条件は、下記の条件とした。純水（Ｈ２Ｏ）：１００ｍｌ／ｍｉｎ、酸素（Ｏ２）：９００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：１３０Ｐａ、マイクロ波：４００ｍＡ、処理基板温度：５０℃、アッシング時間：６０秒。その結果アッシングで有機膜層のサイドエッチが発生した。
【００４５】
参考例４の結果から、純水（Ｈ２Ｏ）を使用することにより、側壁保護膜は除去されたが、参考例２と同様に有機膜層もアッシングしてしまいサイドエッチが発生したと考えた。そこで、有機膜層のアッシングを抑制するためにデポ性のあるＣＨ成分を生成するガスを添加することが有効と考えフッ素とハロゲンを含まないガスでＣＨとＨを含む物を検討した。ＣＨ成分が多いとデポ性が強くなることが予想されるため、適度なＣＨを含み半導体製造に一般的に使われている、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）に着目した。
【００４６】
［実施例５］参考例２と同様のマイクロ波プラズマアッシング処理装置および被処理基板を、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスでアッシングした。アッシング条件は、下記の条件とした。メタノール（ＣＨ３ＯＨ）：１００ｍｌ／ｍｉｎ、酸素（Ｏ２）：９００ｍｌ／ｍｉｎ、圧力：１３０Ｐａ、マイクロ波：４００ｍＡ、処理基板温度：５０℃、アッシング時間：６０秒。その結果、アッシングで有機膜層にサイドエッチの発生はなく、その後有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤) で処理すると、図９に示す様に側壁保護膜５およびフォトレジスト層４は除去され、これらの除去残りは発生しなかった。
【００４７】
実施例５の結果から、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）と酸素（Ｏ２）を混合したプラズマガスを使用することで、有機膜層にサイドエッチを発生させず、有機溶剤（キシレンとトルエンを含む溶剤)でレジストマスクを除去できることが確認できた。酸素（Ｏ２）に添加するガスとしては、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）以外に同程度のＣＨを持つエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）で同様の効果が得られる。
【００４８】
しかし、プラズマガスであるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）の全体流量の割合が多いと、ＣＨが多すぎてデポ性が強くなり側壁保護膜を除去できなくなり、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）の全体流量の割合が少ないとデポ性が弱くなり有機膜層にサイドエッチが発生する可能性がある。そこで、実施例５のメタノール（ＣＨ３ＯＨ）：１００ｍｌ／ｍｉｎ(全体流量の割合：１０％)と圧力を固定し酸素（Ｏ２）流量のみ変更して、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）と酸素（Ｏ２）流量割合の検討を実施した。
【００４９】
［実施例６］実施例５と同様の装置、被処理基板、処理条件を用いて、酸素（Ｏ２）流量のみ２５０ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：２８％）、３００ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：２５％）、６００ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：１４％）、１１００ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：８％）に変更した。アッシング後１１００ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：８％）では有機膜層にサイドエッチが発生した。有機膜層にサイドエッチが発生しなかったサンプルを有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤)でレジストマスクを除去した。
【００５０】
その結果、図１０に示す様に酸素（Ｏ２）流量が２５０ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：２８％）では側壁保護膜の除去残りが発生し、図１１に示すように酸素（Ｏ２）流量が１１００ｍｌ／ｍｉｎ（メタノールの全体流量の割合：８％）では有機膜層にサイドエッチが発生した。
【００５１】
これは、アッシングガス全体流量中のメタノール（ＣＨ３ＯＨ）の割合が２５％を超えるとＣＨが多くなりデポ性が強くなって側壁保護膜が除去できなかったと考えられる。メタノール（ＣＨ３ＯＨ）の全体流量の割合が１０％より少ないとデポ性が弱く、有機膜層にサイドエッチが発生したと考えられる。
【００５２】
以上の結果から、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）を全体の流量に対して１０％〜２５％、酸素（Ｏ２）を全体の流量に対して７５％〜９０％の割合で混合したガスでアッシングすることにより、有機膜層にサイドエッチが発生せず、側壁保護膜の除去残りが無い形状が得られた。
【００５３】
次に、アッシング処理における処理基板温度について検討した。処理基板温度が高ければ、アッシング速度は速いがレジストマスクは高温では硬化し、側壁保護膜も同様に硬化する。硬化してしまうとアッシング処理で側壁保護膜が除去できなくなる。また、処理基板温度が低ければ、アッシング速度が遅くなる為、側壁保護膜が除去できない可能性がある。
【００５４】
［実施例７］実施例５と同様のマイクロ波プラズマアッシング処理装置および被処理基板ならびに処理条件を用いて、処理基板温度のみ２０℃、２５℃、１００℃、１０５℃で処理し、その後有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤)でレジストマスクを除去した。その結果、図１２に示す様に被処理基板温度が２０℃および１０５℃では側壁保護膜の除去残りが発生し、図１３に示す様に処理基板温度が１０５℃では、レジストの硬化が見られた。
【００５５】
以上の結果から、処理基板温度が２５℃〜１００℃の範囲で有機膜層にサイドエッチの発生、側壁保護膜の除去残りが無くレジスト硬化も見られない形状が得られた。
【００５６】
次に、アッシング処理における処理時間について検討した。アッシング時間が短いと側壁保護膜を除去できず、長いと有機膜層にサイドエッチが発生する可能性がある。
【００５７】
［実施例８］実施例５と同様のマイクロ波プラズマアッシング処理装置および被処理基板ならびに処理条件を用いて、処理時間のみ３０秒、４０秒、８０秒、９０秒で処理した。アッシング後、９０秒では有機膜層にサイドエッチが発生した。有機膜層にサイドエッチが発生しなかったサンプルを有機溶剤(キシレンとトルエンを含む溶剤)でレジストマスクを除去した。
【００５８】
その結果、図１４の様に処理時間が４０秒以上であれば側壁保護膜の除去残りは発生せず、図１５の様に８０秒より長いとサイドエッチが発生した。
【００５９】
この結果は３０秒では側壁保護膜を除去できず、９０秒では側壁保護膜が除去され、有機膜層をアッシングしたと考えられる。
【００６０】
以上の結果から、処理時間が４０秒〜８０秒の範囲で側壁保護膜の除去残り無い良好な形状が得られた。
【００６１】
本一実施の形態によれば、上述の工程を経ることにより、銅（Ｃｕ）残渣なく銅（Ｃｕ）を含む有機膜をエッチングにより所定のパターニングを行うことが可能となり、側壁保護膜をアッシング処理してレジストに有機溶剤が容易に浸透できる状態にして、有機溶剤でレジストマスクを除去することにより、所定の有機膜パターンを形成することができ、また微細な加工を実現することが可能になる。
【００６２】
塩素（Ｃｌ２）と酸素（Ｏ２）の混合ガスのエッチング後に、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、イソプパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）のいずれかと酸素（Ｏ２）の混合ガスでアッシング処理を行う。その後に有機溶剤を用いて残存するレジストマスク層を除去するので、レジスト層を完全に除去し、且つ有機膜パターンに悪影響を与えず、有機膜を精度良くパターニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】エッチング処理した被処理基板の構造を概念的に説明する断面図。
【図２】本発明に係る有機膜パターン形成方法のエッチング処理を適用するマイクロ波プラズマエッチング処理装置の構成の概要を説明する断面図。
【図３】本発明に係る有機膜パターン形成方法のアッシング処理を適用するマイクロ波プラズマアッシング処理装置の構成の概要を説明する断面図。
【図４】本発明のエッチング処理後の被処理基板の構造を概念的に示す断面図。
【図５】本発明におけるＲＦバイアスパワーと金属残渣の関係を説明する図。
【図６】本発明におけるエッチングガスの全体流量中の塩素の割合と金属残渣の関係を説明する図。
【図７】本発明における処理基板温度と金属残渣の関係を説明する図。
【図８】本発明における処理基板温度とレジスト硬度の関係を説明する図。
【図９】本発明のアッシング処理後の被処理基板の構造を概念的に示す断面図。
【図１０】本発明におけるアッシングガスの全体流量中のメタノールの割合と除去残りの関係を説明する図。
【図１１】本発明におけるアッシングガスの全体流量中のメタノールの割合と有機膜サイドエッチの関係を説明する図。
【図１２】本発明における処理基板温度と除去残りの関係を説明する図。
【図１３】本発明における処理基板温度と除去残りの関係を説明する図。
【図１４】本発明における処理時間と除去残りの関係を説明する図。
【図１５】本発明における処理時間と有機膜サイドエッチの関係を説明する図。
【符号の説明】
【００６４】
１…半導体基板、２…下地膜、３…銅（Ｃｕ）を含む有機膜、４…フォトレジスト層、５…側壁保護膜、１２…銅（Ｃｕ）を含む有機膜パターン、２０…エッチング処理室、２１…マイクロ波発信器、２２…マイクロ波整合器、２３…導波管、２４…ソレノイドコイル、２５…マイクロ波導入窓、２６…排気ポンプ、２７…排気配管、２８…高周波電源、２９…電極、３０…試料、３１…エッチングガス、４０…試料台、４１…アッシングガス、４２…アッシング処理室
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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