(57)【要約】【課題】カーボン元素を含む絶縁膜を用いた配線形成工程において、高歩留まりのレジストマスク除去方法を提供する。【解決手段】水素に希ガスを添加した混合ガスのプラズマを用い、かつ、半導体基板に高周波バイアスを印加して、レジストマスクの除去を行う。本発明によれば、絶縁膜の変質やサイドエッチ、リソグラフィー工程における露光不良の問題がなく、量産で実用的なレジスト除去速度が得られる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板主面上に、カーボン元素を含む絶縁膜を堆積する工程、リソグラフィーを用いてレジストマスクを形成する工程、絶縁膜をエッチングする工程、および、レジストマスクを除去する工程を有する半導体装置の製造方法であって、水素ガス、希ガスの両方を含む混合ガスのプラズマを用いて、前記レジストマスクを除去することを特徴とする半導体装置の製造方法
【請求項２】
請求項１において、前記希ガスがクリプトンであることを特徴とする半導体装置の製造方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術に係わり、特にレジスト膜を除去する工程に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造分野において、レジスト膜は下層の導体膜或いは絶縁膜のパターン形成のためのマスクとして半導体基板主面に形成される。
このレジスト膜の除去方法としては、酸素のプラズマを用いる方法が非常に一般的である。また、異方性を得るために試料にバイアスを印加して、酸素に窒素を混ぜたガスのプラズマで処理する方法、窒素と水素を混合したガスのプラズマで処理する方法、アンモニアガスのプラズマで処理する方法、水素のみのプラズマで処理する方法などが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の製造工程では、数年以内に配線間の絶縁材料としてカーボン元素を含む低誘電率膜が用いられる見通しである。
このような工程では、エッチング後の低誘電率膜に寸法変動や変質なくマスク材料のレジストを除去する技術が必要になる。
また、通常レジスト除去後には再びリソグラフィでマスクを形成する。リソグラフィは微量な酸による触媒反応を使う技術のため、これを阻害するＮＨ４＋などのアルカリ性塩基が低誘電率膜中に生成されないレジスト除去方法が必要である。
また、低誘電率膜除去後には１５０ｎｍ〜３００ｎｍ程度のレジストが残っているため、スループットの観点から最低でも１００ｎｍ／分以上のレジスト除去速度が必要である。これらのレジスト除去の要求に対して、従来の酸素ガスのプラズマや酸素と窒素の混合ガスのプラズマによる処理では、カーボン元素を含む低誘電率膜にサイドエッチや変質を生じる問題がある。
また、水素と窒素の混合ガスやアンモニアのプラズマによる処理では、低誘電率膜中にＮＨ４＋のアルカリ性塩基を生成するため、露光不良を引き起こす問題がる。また、水素のみのプラズマ処理では十分なエッチング速度がえられない問題がある。
本発明は、カーボン元素を含む低誘電率膜を用いた半導体の製造工程において、量産適用可能なレジストマスクの除去方法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
水素に希ガスを添加した混合ガスのプラズマを用い、かつ、試料に高周波バイアスを印加する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
（１）水素とネオン、（２）水素とアルゴン、（３）水素とクリプトンの各混合ガスのプラズマを用いて、０．５Ｗ／ｃｍ２の高周波バイアスを印加した試料上のレジストの除去を検討した。試料（半導体基板）は、カーボン元素を含む低誘電率膜のＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｑｕｉｏｘａｎｅ）にホールパターンのレジストマスクを形成し、前記ホールパターンに合わせてＭＳＱをエッチングしたものを用いた。
各混合ガスのプラズマのレジスト除去速度と希ガスの添加率の関係を図１に示す。質量数の小さいネオンの添加ではガスを添加しても高いエッチング速度が得られない。質量数の大きいアルゴンやクリプトンの添加によって高い除去速度が得られることがわかった。
アルゴンやクリプトン添加で高い除去速度が得られる理由は、高周波バイアスによって加速された質量数の大きい希ガスのイオンが試料に照射されることによって、水素ラジカルによるレジスト除去反応が促進されるためであることがわかった。
また、この機構のため、水素ラジカルや希ガスのイオンが多く作られる高密度プラズマ程、高いレジスト除去速度が得られることがわかった。
また、レジスト除去後の形状は、いずれの方法でも、垂直形状が得られることが確認された。
（実施例２）
図２は本発明のレジスト除去方法を半導体装置の多層配線工程に適用した例である。本配線工程では（１）ケミカルベーパーデポジション法（ＣＶＤ法）によるＳｉＣ膜の形成（２）回転塗布法（ＳＯＤ法）によるＭＳＱの堆積（３）ＭＳＱ上へのにＳｉＯＮの作成（４）リソグラフィー法によるレジストマスク作成（５）レジストマスクに沿ってＣＨＦ系ガスのプラズマによるＳｉＯＮおよびＭＳＱをエッチングするよって、ＭＳＱにＶｉａホールを作成する。この時のプロセス断面図を図３に示す。１は半導体基板、２はＳｉＣ膜、３はＭＳＱ膜、４はＳｉＯＮそして５はレジストマスクである。次に、（６）実施例１に記載の水素とクリプトンの混合ガスプラズマによるレジスト除去を行い（７）再びリソグラフィーによってトレンチパターンを形成する（８）レジストマスクに沿ってＣＨＦ系ガスのプラズマによるＳｉＯＮおよびＭＳＱのエッチングすることによってホールおよびトレンチ構造が形成される。この時のプロセス断面図を図４に示す。
さらに（９）ＳｉＣの除去した後、（１０）残ったレジストマスクを除去し、（１１）ホールおよびトレンチ構造にスパッタ法によってＣｕの拡散防止膜Ｔａ，ＴａＮ層とメッキのシード層Ｃｕを順に形成する。（１２）この後メッキ法によってＣｕを埋め込む。次に埋め込み工程でＭＳＱ上に表面上に堆積した余剰なＣｕおよび拡散防止膜をＳｉＯＮの上層部とともに（１３）ケミカルメカニカルポリッシング法（ＣＭＰ法）で除去し、（１４）薬液による洗浄を行う。
洗浄した試料を、再び工程（１）のＣＶＤから順に繰り返し処理することによって多層配線が形成される。（６）のレジスト除去工程に水素とクリプトンの混合ガスの添加を用いた本製造方法で作られた半導体装置の歩留まりは９０％であった。一方、（６）の工程で窒素と水素の混合ガスのプラズマを用いたものは、（７）のリソグラフィー工程の露光不良によって歩留まりが５０％に低下した。また、（６）や（１０）のレジスト除去工程に酸素を含むガスプラズマを用いた場合は、ＭＳＱが変質し、高周波特性が大幅に劣化した。
以上のように、カーボン元素を含む絶縁膜を用いた半導体の製造工程では、レジストマスクの除去の際に水素と希ガスの混合ガスのプラズマを用いることで信頼性の高い半導体装置を作ることができる。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の半導体装置の製造工程を用いることで、高い信頼性の半導体装置を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水素と希ガスの混合ガスのプラズマを用いた場合のレジスト除去速度を示す特性図。
【図２】本発明のエッチング方法を適用した半導体装置の多層配線工程を示すフローチャート図。
【図３】本発明の半導体装置の製造過程を示す断面図。
【図４】本発明の半導体装置の製造過程を示す断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板、２…ＳｉＣ膜、３…ＭＳＱ膜、４…ＳｉＯＮ、５…レジストマスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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