(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を処理する方法であって、該被処理体は、金属部および絶縁部と、主面と、を含み、該主面の側において該金属部の第１の表面と該絶縁部の第２の表面とが露出されており、該方法は、
プラズマ処理装置の処理室内に前記被処理体を収容する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記処理室内に第１のガスの供給を開始する第２工程と、
前記第２工程の後に、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを前記処理室内に供給して該第２のガスを含む該処理室内のガスによるプラズマを該処理室内において生成する処理を開始する第３工程と、
を備え、
前記第１のガスは、酸素を含有し、
前記第３工程で生成されるプラズマは、デポジション種とエッチング種とを含有し、
前記第３工程では、前記第１の表面においてエッチングによる核の消滅速度が核発生速度より大きくなるようにするとともに前記第２の表面においてエッチングによる核の消滅速度が核発生速度より小さくなるように該第３工程で生成されるプラズマにおいて前記デポジション種と前記エッチング種との割合を調整することで、該第２の表面にのみ選択的に絶縁膜を形成する、
方法。
【請求項２】
前記デポジション種の元素はシリコンであり、前記エッチング種の元素はハロゲンである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッチング種の元素は、フッ素である、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有する、
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記金属部は、銅を含有する、
請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第３工程は、前記処理室内への前記第２のガスの供給と、該処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行う、
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第３工程の後に、プラズマの生成を終了する第４工程をさらに備え、該第４工程は、
前記処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、該処理室内への前記第１のガスの供給と、該処理室内への前記第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１工程において、前記処理室の内側の表面は、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有する、
請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第３工程において、前記被処理体の温度は、摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある、
請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
被処理体を処理する装置であって、
前記被処理体を収容する処理室と、
前記処理室内に、第１のガスおよび第２のガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内にプラズマ生成用高周波電力を供給する高周波電源と、
制御部と、
を備え、
前記被処理体は、金属部および絶縁部と、主面と、を含み、該主面の側において該金属部の第１の表面と該絶縁部の第２の表面とが露出されており、
前記制御部は、
前記処理室内に前記被処理体を収容する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記処理室内に第１のガスの供給を開始する第２工程と、
前記第２工程の後に、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを前記処理室内に供給して該第２のガスを含む該処理室内のガスによるプラズマを該処理室内において生成する処理を開始する第３工程と、
を実行するように前記処理ガス供給系および前記高周波電源を制御し、
前記第１のガスは、酸素を含有し、
前記第３工程で生成されるプラズマは、デポジション種とエッチング種とを含有し、
前記第３工程では、前記第１の表面においてエッチングによる核の消滅速度が核発生速度より大きくなるようにするとともに前記第２の表面においてエッチングによる核の消滅速度が核発生速度より小さくなるように該第３工程で生成されるプラズマにおいて前記デポジション種と前記エッチング種との割合を調整することで、該第２の表面にのみ選択的に絶縁膜を形成する、
装置。
【請求項１１】
前記デポジション種の元素はシリコンであり、前記エッチング種の元素はハロゲンである、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記エッチング種の元素は、フッ素である、
請求項１０または請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有する、
請求項１０〜請求項１２の何れか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記金属部は、銅を含有する、
請求項１０〜請求項１３の何れか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第３工程において、前記処理室内への前記第２のガスの供給と、該処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行う、
請求項１０〜請求項１４の何れか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記第３工程の後に、プラズマの生成を終了する第４工程を実行するように前記処理ガス供給系および前記高周波電源を制御し、該第４工程において、前記処理室内への前記プラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に該処理室内への前記第１のガスの供給と該処理室内への前記第２のガスの供給とを同じタイミングで終了する、
請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１工程において、前記処理室の内側の表面は、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有する、
請求項１０〜請求項１６の何れか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第３工程において、前記被処理体の温度は、摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある、
請求項１０〜請求項１７の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の微細化に伴って、配線パターンが高詳細なものとなっており、よって高精度のパターニング技術が要求されている。ところで、ＣＶＤやＡＬＤといった成膜プロセスにおいて、パターン成膜が行われる表面の状態（材質）は、核成長時間（インキュベーションタイム（incubation  time））に影響を与えると考えられており、よって、主要なプロセスファクタの一つであると考えられている。このような、表面の状態（材質）に応じた核成長時間の相異を選択的なパターン成膜に適用する技術開発が進められているが、表面の状態（材質）の相異が核成長時間に及ぼす影響が比較的に小さいので、当該技術開発は困難を伴っている。非特許文献１には、パターン成膜が行われる表面にＳＡＭ（Self-Assembled  Monolayer）を選択的に付着させて表面の状態（例えば親水性、疎水性等）の相異を増大させることによって、表面の状態の相異に応じて核成長時間の相異を増大させる技術が報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Fatemeh  Sadat、Minaye  Hashemi、Chaiya  Prasittichai、Stacey  F.  Bent、“A  New  Resist  for  Area  Selective  Atomic  and  Molecular  Layer  Deposition  on  Metal-Dielectric  Patterns”、THE  JOURNAL  OF  PHYSICAL  CHEMISTRY  C、American  Chemical  Society、２０１４年５月２日、118(20)、pp10957-10962
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に報告されているような技術では、パターン成膜の前にＳＡＭを付着させる等の工程が必要となる等、パターン成膜のプロセスが複雑なものとなり得る。したがって、プロセスの複雑化を抑制しつつ選択的なパターン成膜が行える技術の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、金属部および絶縁部と、主面と、を含み、主面の側において金属部の第１の表面と絶縁部の第２の表面とが露出されている。この方法は、（ａ）プラズマ処理装置の処理室内に被処理体を収容する第１工程と、（ｂ）第１工程の後に、処理室内に第１のガスの供給を開始する第２工程と、（ｃ）第２工程の後に、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを処理室内に供給して第２のガスを含む処理室内のガスによるプラズマを処理室内において生成する処理を開始する第３工程と、を備える。第１のガスは、酸素を含有する。第３工程で生成されるプラズマは、デポジション種（deposition  species）とエッチング種（etching  species）とを含有する。第３工程で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合よりも多い。【０００６】
一実施形態では、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はハロゲンであることができる。【０００７】
一実施形態では、エッチング種の元素は、フッ素であることができる。【０００８】
一実施形態では、第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有することができる。【０００９】
一実施形態では、金属部は、銅を含有することができる。【００１０】
一実施形態では、第３工程は、処理室内への第２のガスの供給と、処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行うことができる。【００１１】
一実施形態では、第３工程の後に、プラズマの生成を終了する第４工程をさらに備える。第４工程は、処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、処理室内への第１のガスの供給と、処理室内への第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する。【００１２】
一実施形態では、第１工程において、処理室の内側の表面は、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有することができる。【００１３】
一実施形態では、第３工程において、被処理体の温度は、摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にあることができる。発明者は、鋭意研究の結果、第３工程において被処理体の温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある場合に、金属部の第１の表面に対する膜の積層は抑制され、絶縁部の第２の表面に対する膜の積層が促進されることが見出された。
【発明の効果】
【００１４】
上記した一態様によれば、プロセスの複雑化を抑制しつつ選択的なパターン成膜が行える技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、一実施形態に係る方法を示す流図である。
【図２】図２は、図１に示す方法を実施するプラズマ処理装置の一例を断面的に示す図である。
【図３】図３は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図３の（ａ）部は、図１に示す方法の各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図であり、図３の（ｂ）部は、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示す方法の各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。
【図５】図５は、処理室の内側の表面にプリコート膜が形成されている状態を模式的に示す図である。
【図６】図６は、下地層の材料毎に得られた実施例の結果を示す図である。
【図７】図７は、種々のプロセス条件の下で得られた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、一実施形態の方法を示す流れ図である。図１に示す一実施形態の方法ＭＴは、被処理体（以下、「ウエハ」ということがある）を処理する方法である。また、一実施形態の方法ＭＴでは、一連の工程を単一のプラズマ処理装置を用いて実行することが可能である。
【００１７】
図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。図２には、被処理体を処理する方法の種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置１０の断面構造が概略的に示されている。図２に示すように、プラズマ処理装置１０は、誘導結合プラズマエッチング装置である。
【００１８】
プラズマ処理装置１０は、処理容器１を備える。処理容器１は、気密に設けられている。処理容器１は、導電性材料を含み、例えば、処理容器１の内壁面は、陽極酸化処理されたアルミニウム等の材料を含み得る。処理容器１は、分解可能に組み立てられており、接地線１ａによって接地されている。処理容器１は、誘電体壁２によって、上下にアンテナ室３と処理室４とに区画されている。誘電体壁２は、処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックス、石英等で構成されている。
【００１９】
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する。誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）によって、処理容器１の天井に吊されている。
【００２０】
シャワー筐体１１は、金属等の導電性材料を含み得る。シャワー筐体１１の内面は、汚染物が発生しないように、例えば陽極酸化処理されたアルミニウム等を含み得る。シャワー筐体１１には、誘電体壁２に沿って延びるガス流路１２が形成されており、ガス流路１２には、サセプタ２２に向かって延びる複数のガス供給孔１２ａが連通している。誘電体壁２の上面中央には、ガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、誘電体壁２から処理容器１の外側に延びており、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給される処理ガスは、ガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、シャワー筐体１１の下面（処理室４に向いている面）のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
【００２１】
処理容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
【００２２】
アンテナ室３内には誘電体壁２の上に誘電体壁２に面するように高周波アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１３ａによって、誘電体壁２から例えば５０［ｍｍ］以下の範囲で離間している。アンテナ室３の中央部付近には、誘電体壁２の上面に垂直な方向に（鉛直方向に）延びる４つの給電部材１６が設けられており、４つの給電部材１６には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。給電部材１６は、ガス供給管２０ａの周囲に配置されている。
【００２３】
プラズマ処理中において、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば１３．５６［ＭＨｚ］程度の周波数のプラズマ生成用高周波電力が高周波アンテナ１３を介して処理室４内に供給される。このように高周波電源１５からプラズマ生成用高周波電力が処理室４内に供給されることによって、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によって、シャワー筐体１１から処理室４内に供給される処理ガスのプラズマが生成される。なお、シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、高周波アンテナ１３からの高周波の電力の処理室４内への供給は、シャワー筐体１１が金属であっても妨げられない。
【００２４】
処理室４内の下方（誘電体壁２の反対側）には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、サセプタ２２（載置台）が設けられている。サセプタ２２には、被処理体であるウエハＷが載置される。サセプタ２２は、導電性材料を含み得る。サセプタ２２の表面は、例えば陽極酸化処理、または、アルミナ溶射されたアルミニウムを含み得る。サセプタ２２に載置されたウエハＷは、静電チャック（図示せず）によってサセプタ２２に吸着保持される。
【００２５】
サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収納され、支柱２５に支持される。支柱２５は、中空の構造を備える。サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と処理容器１の底部（処理容器１のうち支柱２５が設けられている側）との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されている。処理室４の側壁４ａには、ウエハＷを搬入出するための搬入出口２７ａと、搬入出口２７ａを開閉するゲートバルブ２７とが設けられている。
【００２６】
サセプタ２２は、支柱２５内に設けられた給電棒２５ａによって、整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用高周波電力、例えば４００［ｋＨｚ］〜６［ＭＨｚ］程度の周波数のバイアス用高周波電力をサセプタ２２に印加する。このバイアス用高周波電力によって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的にウエハＷに引き込まれ得る。
【００２７】
サセプタ２２内には、ウエハＷの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも支柱２５の内部を通して処理容器１外に導出される。
【００２８】
処理室４の底部（処理室４のうち支柱２５が設けられている側）には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。排気装置３０によって、処理室４が排気され、プラズマ処理中において、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３［Ｐａ］程度の気圧）に設定され、維持される。
【００２９】
高周波アンテナ１３は、四つの給電部（例えば、給電部４１、給電部４３等）を有する。四つの給電部は、給電部材１６に接続される。四つの給電部は、高周波アンテナ１３の中心の周囲において、例えば９０度程度ずつ離間して配置される。四つの給電部のそれぞれからは２本のアンテナ線が外側に延びており、それぞれのアンテナ線は、コンデンサ１８を介して接地される。
【００３０】
プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを備える。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。
【００３１】
制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号によって、処理ガス供給系２０から供給されるガスの選択および流量と、排気装置３０の排気と、高周波電源１５および高周波電源２９からの電力供給と、サセプタ２２の温度と、を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される被処理体を処理する方法（方法ＭＴ）の各工程（図１に示す工程Ｓ１〜Ｓ４）は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって、実行され得る。
【００３２】
再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、方法ＭＴの実施にプラズマ処理装置１０が用いられる例について説明を行う。また、以下の説明においては、図３の（ａ）部、図３の（ｂ）部、および図４を参照する。図３の（ａ）部は、図１に示す方法ＭＴの各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図３の（ｂ）部は、図１に示す方法ＭＴの各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示す方法ＭＴの各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。
【００３３】
図１に示す方法ＭＴは、方法ＭＴの主要な工程として、工程Ｓ１〜Ｓ４を備える。工程Ｓ１（第１工程）は、プラズマ処理装置１０の処理容器１の処理室４内にウエハＷを収容する。なお、工程Ｓ１の実施前において、工程Ｓ１の実施に用いる処理室４の内側の表面がシリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜で覆われている部分を有し得る場合がある。図５は、処理室４の内側の表面にプリコート膜ＰＣが形成されている状態を模式的に示す。図５には、処理室４の内側の表面の全体に形成されているプリコート膜ＰＣが示されているが、プリコート膜ＰＣは、処理室４の内側の表面の一部に形成され得る。プリコート膜ＰＣは、シリコンとハロゲン（例えばフッ素）とを含有する膜である。プリコート膜ＰＣにおいて、シリコンの占める割合は、ハロゲンの占める割合の約１倍以下の程度であり得る。プリコート膜ＰＣの厚みは、略均一であるが、平均して５０〜１００［ｎｍ］の程度以上である。
【００３４】
工程Ｓ１において処理室４内に収容されるウエハＷは、図３の（ａ）部に示すように、金属部６１と絶縁部６２とを備える。ウエハＷの主面６は、ダマシン（damascene）の実施の後にＣＭＰ（Chemical-Mechanical-Polishing  or  Planarization）を実施することによって形成され、金属部６１は、ダマシンの実施を介して形成される。金属部６１は、主面６において絶縁部６２に埋め込まれており、主面６の側において金属部６１の表面６１ａ（第１の表面）と絶縁部６２の表面６２ａ（第２の表面）とは露出されている。なお、図３の（ａ）部に示す態様ＰＴａのように、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとは、共にウエハＷの主面６に含まれる場合があり得るが、これに限らず、図３の（ａ）部に示す態様ＰＴｂのように、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとのうち絶縁部６２の表面６２ａのみがウエハＷの主面６に含まれており、且つ、金属部６１の表面６１ａは、ウエハＷの内側に向けて主面６から下がった位置において主面６に沿って延びるように形成され、主面６においてウエハＷの窪み６１ｂを画成している場合もあり得る。
【００３５】
金属部６１は、金属部６１の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）であり得る。金属部６１の材料は、更に、コバルト（Ｃｏ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルビジウム（Ｒｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等であり得る。絶縁部６２は、ＩＬＤ（Inter  Level  Dielectric）であり得る。絶縁部６２の材料は、ｘを自然数として、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＣｘ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＣＨ、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物であり得る。絶縁部６２の材料は、有機材料であり得る。
【００３６】
工程Ｓ１に引き続き、工程Ｓ２（第２工程）では、処理室４内の圧力をプロセス圧力に調節する。具体的には、処理室４内に第１のガスの供給が開始されることによって、処理室４内の圧力が調節される。図４のグラフＧ１に示すように、工程Ｓ２において、時刻Ｔ１に、処理室４内への第１のガスの供給を開始する（第１のガスの供給をＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ１は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第１のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。処理室４内への第１のガスの供給は、時刻Ｔ４に至るまで継続される。時刻Ｔ４は、時刻Ｔ１の後の時刻である。第１のガスは、酸素を含有するガスであり得る。第１のガスは、Ｏ２ガスであり得る。
【００３７】
工程Ｓ２に引き続き、工程Ｓ３（第３工程）では、プラズマＣＶＤ（CVD：Chemical  Vapor  Deposition）を用いて、ウエハＷの主面６のうち絶縁部６２の表面６２ａ上のみに絶縁膜６３を選択的に形成する。工程Ｓ３では、第２のガスとプラズマ生成用高周波電力とを処理室４内に供給して第２のガスを含む処理室４内のガスによるプラズマを処理室４内において生成する処理を開始する。
【００３８】
工程Ｓ３で生成されるプラズマは、デポジション種（deposition  species）とエッチング種（etching  species）とを含有する。工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合よりも多い。例えば、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、エッチング種が占める割合は、デポジション種が占める割合の４〜６倍程度である。第２のガスは、シリコンとハロゲンとを含有するガスであり得るものであり、この場合、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はハロゲンである。第２のガスは、例えば、シリコンとフッ素とを含有するガス（例えば、ＳｉＦ４ガス等）であり得るものであり、この場合、工程Ｓ３で生成されるプラズマにおいて、デポジション種の元素はシリコンであり、エッチング種の元素はフッ素である。
【００３９】
工程Ｓ３は、処理室４内への第２のガスの供給と、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングで行う。図４のグラフＧ２およびグラフＧ３に示すように、工程Ｓ３において、時刻Ｔ２に、処理室４内への第２のガスの供給と、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを、共に同じタイミングで開始する（第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とを同じタイミングでＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ２は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第２のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。グラフＧ３は、方法ＭＴにおいて、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。時刻Ｔ２は、時刻Ｔ１の後であって時刻Ｔ４の前の時刻である。処理室４内への第２のガスの供給は、時刻Ｔ４に至るまで、継続される。処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給は、時刻Ｔ３に至るまで、継続される。時刻Ｔ３は、時刻Ｔ２の後であって時刻Ｔ４の前の時刻である。
【００４０】
工程Ｓ３の処理によって、図３の（ｂ）部に示すように、絶縁膜６３は、絶縁部６２の表面６２ａ上にのみ形成され、金属部６１の表面６１ａ上には形成されない。このように、工程Ｓ３によって、絶縁膜６３は、ウエハＷの主面６において、絶縁部６２上に選択的に形成される。絶縁膜６３は、工程Ｓ３で生成されるプラズマに含まれるエッチング種の元素がハロゲン（Ｘ）の場合、ハロゲン（Ｘ）を含み、例えばＳｉＯ：Ｘ膜であり得る。特にエッチング種の元素がフッ素の場合に、絶縁膜６３は、ＳｉＯ：Ｆ膜である。
【００４１】
工程Ｓ３に引き続き、工程Ｓ４（第４工程）では、工程Ｓ３で開始した処理室４内におけるプラズマの生成を終了する。工程Ｓ４では、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に、処理室４内への第１のガスの供給と、処理室４内への第２のガスの供給と、を同じタイミングで終了する。図４のグラフＧ１〜Ｇ３に示すように、工程Ｓ４において、時刻Ｔ３に、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を終了した後に（プラズマ生成用高周波電力の供給をＯＦＦに維持する）、時刻Ｔ４に、処理室４内への第１のガスの供給と、処理室４内への第２のガスの供給とを、共に同じタイミングで終了する（第１のガスの供給と第２のガスの供給とを同じタイミングでＯＦＦにして維持する）。
【００４２】
以上説明した一実施形態に係る方法ＭＴによれば、少なくとも以下の効果が一例として奏され得る。まず発明者は、鋭意研究の結果、工程Ｓ３において生成されるプラズマがデポジション種だけではなくエッチング種を比較的に多く含む場合において、金属部６１の表面６１ａにおけるエッチング種によるエッチング効果が絶縁部６２の表面６２ａにおけるエッチング効果よりも大きくなり、よって、絶縁部６２の表面６２ａにはデポジション種による絶縁膜６３の堆積が進むが、金属部６１の表面６１ａではエッチング種によるエッチング効果によって膜の堆積が抑制される、という現象が生じることを見出した。この現象は、絶縁部６２の表面６２ａのインキュベーションタイムと金属部６１の表面６１ａのインキュベーションタイムとの差がエッチング種によって拡大されたことに起因している、と考えられる。即ち、インキュベーションが長い場合（本実施形態では金属部の表面）、表面での膜成長初期の核発生が遅いため、エッチングによる核の消滅速度が核発生速度より大きくなり膜の成長が抑制される。一方、インキュベーションが短い場合（本実施形態では絶縁膜の表面）、表面での膜成長初期の核発生が速いため、エッチングによる核の消滅速度が核発生速度より小さくなり膜の成長が促進される。
従って、プラズマ中のデポジション種とエッチング種との割合を調整することで（例えばプラズマを生成するガス種を調整することで）、プロセスを複雑化することなく、金属部６１の表面６１ａと絶縁部６２の表面６２ａとが共に露出しているウエハＷの主面６面において、絶縁部６２の表面６２ａにのみ選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。
【００４３】
また、従来技術には、（１）金属配線間のトレンチ溝の底部である成膜部位を赤外光（特開平２−９１２６号公報）や紫外光（特開２００２−３５９２４１号公報）による局所的な加熱等により絶縁膜部分を活性化し、その部分に選択的に絶縁膜を成膜させる方法であったり、（２）ハロゲンガス等を絶縁膜成膜前に供給して金属配線上にハロゲン等を吸着させ、次いで絶縁膜を金属部分以外のトレンチ溝の底部に選択成長させるものがある（特開平７−２２６４３７号公報）。しかしながら、上記（１）および（２）に記載の技術のいずれにおいても、絶縁膜を成膜する前に選択性を得るための処理を行った後に絶縁膜を成膜するという複雑な二段階の処理を必要とするが、これに対し、一実施形態に係る方法ＭＴでは、このような複雑な二段階の処理を必要とせず、一段階のみの処理を実行すればよいので、スループットなど生産性が向上される。また、一実施形態に係る方法ＭＴでは、配線や突起部分の狭間に埋め込むように絶縁膜を成膜するのではなく、ウエハＷの主面６に対し、絶縁部６２の表面６２ａのみから、金属部６１の表面６２ａを残し金属部６１の表面６２ａよりも上方に向けて、絶縁膜６３を成長させ、絶縁膜のトレンチやホールを形成することができるので、配線形成の大幅な工程削減が可能となる。更に、一実施形態に係る方法ＭＴでは、単なる下地の差異による絶縁膜の選択成長ではなく、プラズマにより生成するデポジション種とエッチング種とを使用しこれらの割合を調整することによって、電子授受が比較的に行われやすいという性質を有する金属部６１の表面６２ａ（金属表面）よりも、絶縁部６２上に絶縁膜６３の選択成長が可能となる。
【００４４】
デポジション種の元素にシリコンが用いられ、エッチング種の元素にハロゲンが用いられることによって、ウエハＷの主面６において絶縁部６２の表面６２ａのみに選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。特にエッチング種の元素にフッ素が用いられることによっても、ウエハＷの主面６において絶縁部６２の表面６２ａのみに選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。また、第２のガスがシリコンとハロゲン（例えばフッ素）とを含有することによって、工程Ｓ３で生成されるプラズマにデポジション種とエッチング種とが含まれ得る。また、金属部６１の材料が銅の場合においても、絶縁部６２の表面６２ａにのみ選択的に絶縁膜６３を形成することが可能となる。
【００４５】
また、工程Ｓ３において、第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とが同じタイミングで行われることによって、デポジション種による堆積とエッチング種によるエッチングとがバランス良く好適に実施されるので、絶縁膜６３の選択的な形成がより好適に実現される。また、工程Ｓ４において、プラズマ生成用高周波電力の供給が終了しプラズマの生成が終了した後に第２のガス等の供給が終了するので、プラズマによる膜の堆積が過剰に行われている場合であっても、プラズマによる膜の堆積が終了した後であって第２のガスの供給が終了するまでの間に、第２のガスに含まれるハロゲンによってエッチングが継続されることによって、当該過剰な堆積が除去され得る。なお、第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とのタイミングは同時であることが好ましいが、第２のガスの処理室４内の濃度の増大は時間的な遅れが生じる場合があり得るので、そのような場合には、高周波電力の供給を徐々に増大させても良い。こうすることでデポジション種による堆積とエッチング種によるエッチングとがバランス良く行われ得る。
【００４６】
また、ウエハＷの主面６への絶縁膜６３の形成が工程Ｓ１において開始される前に、絶縁膜６３の形成を行う処理室４の内側の表面に予めシリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜ＰＣが形成されている場合には、シリコンとハロゲンとを含有する第２のガスだけではなく、第２のガスと当該プリコート膜ＰＣから分離したシリコンおよびハロゲンの各原子とによって、ウエハＷの主面６における選択的な絶縁膜６３の形成に対し、より効果的なプラズマが形成され得る。
【００４７】
（実施例１）
工程Ｓ２，Ｓ３は、例えば以下の条件で実施され得る。なお、以下の条件は、処理室４の内側の表面にプリコート膜ＰＣが形成されていない場合の条件である。
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：０．１〜１０［Ｐａ］
・高周波電源１５の周波数の値［ＭＨｚ］および高周波電力の値［ワット］：１３．５６［ＭＨｚ］、１００〜５０００［ワット］
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：０．４〜６［ＭＨｚ］、０〜５００［ワット］
・処理ガス：Ｏ２ガス（第１のガス）、ＳｉＦ４ガス（第２のガス）
【００４８】
（実施例２）
工程Ｓ１で用いられる処理室４の内側の表面には、シリコンとハロゲンとを含有するプリコート膜ＰＣが形成されている場合がある。プリコート膜ＰＣの膜厚は約１００［ｎｍ］以下である。またプリコート膜ＰＣの形成場所は処理室４内のほぼ全面である。
【００４９】
（実施例３）
下地層の材料を、Ｓｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ，Ｃｕのそれぞれとして、下記のプロセス条件Ａを用いて工程Ｓ２〜工程Ｓ４を実行し、図６および図７に示す結果を得た。図６は、下地層の材料毎に得られた実施例の結果を示す図である。図６の横軸は、工程Ｓ３の実行時間［ｓｅｃ］を表し、図６の縦軸は、積層された膜の厚み（Film  Thickness）［ｎｍ］を表している。図７は、種々のプロセス条件の下で得られた結果を示す図である。図７の上側の横軸は、工程Ｓ３の実行時におけるウエハＷ（下地層）の温度［℃］（Ｔ［℃］）を表し、図７の下側の横軸は、Ｔ［℃］の逆数を１０００倍した値（１０００／Ｔ）を表し、図７の縦軸は、膜の積層率（Deposition  Rate）［ｎｍ／ｓｅｃ］を表している。
【００５０】
＜プロセス条件Ａ＞
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１．３３［Ｐａ］
・高周波電源１５の周波数の値［ＭＨｚ］および高周波電力の値［ワット］：１３．５６［ＭＨｚ］、２０００［ワット］
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：２［ＭＨｚ］（４〜６［ＭＨｚ］の範囲内で可変）、０［ワット］（０〜６００［ワット］の範囲内で可変）
・処理ガス：Ｏ２ガス（第１のガス）、ＳｉＦ４ガス（第２のガス）
・ガス流量［ｓｃｃｍ］：（Ｏ２ガス）２００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＦ４ガス）７．５［ｓｃｃｍ］
【００５１】
図６に示す全ての結果は、プロセス条件Ａと共に工程Ｓ３の実行時におけるウエハＷ（下地層）の温度を５０［℃］とする条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ１は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａの下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ２は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうちガス流量［ｓｃｃｍ］を、
・ガス流量［ｓｃｃｍ］：（Ｏ２ガス）１００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＦ４ガス）７．５［ｓｃｃｍ］
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ３は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち処理室４内の圧力の値［Ｐａ］を、
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１３［Ｐａ］
とした条件の下で得られた結果である。
【００５２】
図７に示す結果Ｇ４は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち処理室４内の圧力の値［Ｐａ］を、
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：１．７［Ｐａ］
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ５は、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度（Ｔ［℃］）を変化させつつ、プロセス条件Ａのうち高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力値［ワット］を、
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：２［ＭＨｚ］（４〜６［ＭＨｚ］の範囲内で可変）、０［ワット］（０〜６００［ワット］の範囲内で可変）
とした条件の下で得られた結果である。図７に示す結果Ｇ１〜Ｇ５は、下地層の材料がＳｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨの何れであっても、同様に得られた。
【００５３】
図６および図７に示すように、発明者は、鋭意研究の結果、工程Ｓ３においてウエハＷ（下地層）の温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内にある場合に、金属性の材料（Ｃｕ）の下地層の表面に対する膜の積層は抑制され、絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の下地層の表面に対する膜の積層が促進される、ということが見出された。
【００５４】
図６に示すように、下地層の材料が絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の場合、工程Ｓ３の実行時間の増加に伴って、下地層上に形成される膜厚も増加する。これに対し、下地層の材料が金属性の材料（Ｃｕ）の場合、工程Ｓ３の実行時間によらずに、下地層上には、膜はほとんど形成されない。
【００５５】
また、図７に示すように、下地層の材料が絶縁性の材料（Ｓｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ）の何れであっても、工程Ｓ３におけるウエハＷ（下地層）の温度が摂氏４５０度以下であり、更に、室温程度（より具体的には摂氏５０度）以上の場合（すなわち摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲内の場合）には、プロセス条件に含まれる各要素、すなわち、処理室４内の圧力、ガス流量、高周波電源２９のバイアス電力、等が様々な値を有していても、下地層上に形成される膜の積層率［ｎｍ／ｓｅｃ］は十分に大きな値となる。図７に示す結果Ｇ１〜Ｇ５によれば、工程Ｓ３におけるウエハＷの温度が摂氏５０度以上且つ摂氏４５０度以下の範囲にあることが、成膜を、Ｓｉ，ｔｈ−Ｏｘ（熱酸化膜），ＳｉＮ，ＳｉＣＯＨ等の絶縁性の材料の下地層上に行う場合に、好適である。
【００５６】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００５７】
工程Ｓ３では、時刻Ｔ２において処理室４内への第２のガスの供給と処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給とを行うが、時刻Ｔ２において、処理室４内への第２のガスの供給のタイミングは、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給のタイミングよりも、処理室４内のプラズマ状態が不安定にならない程度に前であってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１…処理容器、１０…プラズマ処理装置、１１…シャワー筐体、１２…ガス流路、１２ａ…ガス供給孔、１３…高周波アンテナ、１３ａ…スペーサ、１４…整合器、１５…高周波電源、１６…給電部材、１８…コンデンサ、１ａ…接地線、２…誘電体壁、２０…処理ガス供給系、２０ａ…ガス供給管、２２…サセプタ、２４…絶縁体枠、２５…支柱、２５ａ…給電棒、２６…ベローズ、２７…ゲートバルブ、２７ａ…搬入出口、２８…整合器、２９…高周波電源、３…アンテナ室、３０…排気装置、３１…排気管、３ａ…側壁、４…処理室、４１…給電部、４３…給電部、４ａ…側壁、５…支持棚、６…主面、６１…金属部、６１ａ…表面、６１ｂ…窪み、６２…絶縁部、６２ａ…表面、６３…絶縁膜、Ｃｎｔ…制御部、ＭＴ…方法、ＰＣ…プリコート膜、Ｗ…ウエハ。
【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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