(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理容器内で処理ガスのプラズマを発生させて被処理体の表面に形成された有機膜層を除去する処理方法において、上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、第１の圧力で上記有機膜層を除去する工程と、この工程と同一の処理ガスを用い、第１の圧力よりも高い第２の圧力で上記有機膜層を除去する工程を有し、上記第1の工程では上記第１の圧力の処理ガスによる上記有機膜層の過剰処理率を１５％以下に設定することを特徴とする処理方法。
【請求項２】
上記第１の圧力を１００ｍＴｏｒｒ以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項３】
上記第１の圧力による上記有機膜層の過剰処理率と上記第２の圧力による上記有機膜層の過剰処理率との合計を１００％以下に設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理方法。
【請求項４】
真空処理容器内で処理ガスのプラズマを発生させて被処理体の表面に形成された有機膜層をその下層膜層を除去する処理方法において、上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力で上記有機膜層を除去する工程を有し、上記工程では上記処理ガスによる上記有機膜層の過剰処理率を１５％以下に設定することを特徴とする処理方法。
【請求項５】
上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、１００ｍＴｏｒｒ以下の第１の圧力を、１００ｍＴｏｒｒを超える第２の圧力に切り換えて上記有機膜層を除去する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の処理方法。
【請求項６】
上記第１の圧力による上記有機膜層の過剰処理率と上記第２の圧力による上記有機膜層の過剰処理率との合計を１００％以下に設定することを特徴とする請求項５に記載の処理方法。
【請求項７】
上記処理ガスとしてＯ２ガスを用いることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項８】
上記真空処理容器内で上記プラズマに接触する部分が金属成分を含むことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項９】
上記金属成分がイットリウムであることを特徴とする請求項８に記載の処理方法。
【請求項１０】
上記金属成分を含む部分が酸化イットリウムであることを特徴とする請求項８に記載の処理方法。
【請求項１１】
上記有機膜層がレジスト層であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の処理方法。
【請求項１２】
上記有機膜層の下にシリコン酸化膜層が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理方法に関し、更に詳しくは例えば真空処理容器内で処理ガスのプラズマを発生させて被処理体の表面に形成された有機膜層を除去する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の配線を形成する場合には、例えば配線用のコンタクトホールや溝等を形成する工程がある。これらの工程では例えばシリコン酸化物等からなる絶縁膜層上にレジスト膜層及び反射防止膜層を形成し、更にフォトリソグラフィ技術によりコンタクトホールまたは溝のパターンを形成した後、プラズマ処理装置を用いてそれぞれの形状に即してエッチングを行ってコンタクトホールまたは溝を形成する。その後、同一のプラズマ処理装置または別のプラズマ処理装置を用いてアッシングを行ってレジスト膜層を除去している。
【０００３】
例えば図５の（ａ）、（ｂ）は従来のアッシング工程を示す図である。図５の（ａ）に示すようにウエハのシリコン層１０１上に、上層から下層に向けてフォトレジスト膜層（ＰＲ膜層）１０２、反射防止膜層（ＢＡＲＣ(BOTTOM ANTI REFLECTION COATING)層）１０３、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２膜層）１０４及びシリコン酸窒化膜層（ＳｉＯＮ膜層）１０５が形成され、更にＳｉＯ２膜層１０４及びＳｉＯＮ膜層１０５にはコンタクトホール１０６がエッチングにより形成されている。図５の（ａ）に示すＰＲ膜層２０２をアッシングする場合には、同図に示すようにＳｉＯ２膜層１０４上のＰＲ膜層１０２（ＢＡＲＣ層１０３を含む）をアッシングによって除去する。そして、このような従来の処理にはプラズマ処理装置の真空処理容器（チャンバー）として例えばアルマイト処理の施されたアルミニウム製のチャンバーや、アルミナ製のチャンバーが用いられている。
【０００４】
ところが、プラズマによってチャンバー材料がダメージを受け、経時的にパーティクルを発生する問題があった。特に、アルミニウム製やアルミナ製のようなチャンバー材料にアルミニウムを含有する場合に、フッ素系ガスを用いたエッチングを行うとフッ化アルミニウムのパーティクルを発生した。そのため最近ではチャンバーの内面に例えばイットリア（Ｙ２Ｏ３）等のセラミックスを溶射し、プラズマ耐性を高めたチャンバーが用いられ、チャンバーの定期クリーニングサイクルを極力長くするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミックス溶射、例えばイットリア溶射の施されたチャンバー内で所定のエッチングガスを用いてエッチングを行い、図５の（ａ）に示すようにＳｉＯ２膜層１０４にコンタクトホール１０６を形成し、引き続き同一チャンバー内で例えばＯ２ガスを用いて所定の圧力（例えば、２００ｍＴｏｒｒ）でアッシングを行って同図の（ｂ）に示すようにＰＲ膜層１０２を除去すると、アッシング後のＳｉＯ２膜層１０４の表面、殊にコンタクトホール１０６の周辺の異常なエッチングによりクレータ状の窪み（以下、単に「クレータ」と称す。）１０７を発生することが判った。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、プラズマ耐性を高めるためにイットリア溶射等の金属成分を含むセラミックス溶射を施した真空処理容器内でアッシングを行って有機膜層をその下層膜層から除去する際に下層膜層での異常なエッチングによるクレータの発生を格段に抑制することができる処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の請求項１に記載の処理方法は、真空処理容器内で処理ガスのプラズマを発生させて被処理体の表面に形成された有機膜層を除去する処理方法において、上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、第１の圧力で上記有機膜層を除去する工程と、この工程と同一の処理ガスを用い、第１の圧力よりも高い第２の圧力で上記有機膜層を除去する工程を有し、上記第1の工程では上記第１の圧力の処理ガスによる上記有機膜層の過剰処理率を１５％以下に設定することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の処理方法は、請求項１に記載の発明において、上記第１の圧力を１００ｍＴｏｒｒ以下に設定することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の処理方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記第１の圧力による上記有機膜層の過剰処理率と上記第２の圧力による上記有機膜層の過剰処理率との合計を１００％以下に設定することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の処理方法は、真空処理容器内で処理ガスのプラズマを発生させて被処理体の表面に形成された有機膜層をその下層膜層を除去する処理方法において、上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力で上記有機膜層を除去する工程を有し、上記工程では上記処理ガスによる上記有機膜層の過剰処理率を１５％以下に設定することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の処理方法は、請求項４に記載の発明において、上記処理ガスとして少なくともＯ２ガスを含むガスを用い、１００ｍＴｏｒｒ以下の第１の圧力を、１００ｍＴｏｒｒを超える第２の圧力に切り換えて上記有機膜層を除去する工程を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の処理方法は、請求項５に記載の発明において、上記第１の圧力による上記有機膜層の過剰処理率と上記第２の圧力による上記有機膜層の過剰処理率との合計を１００％以下に設定することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項７に記載の処理方法は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明において、上記処理ガスとしてＯ２ガスを用いることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項８に記載の処理方法は、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の発明において、上記真空処理容器内で上記プラズマに接触する部分が金属成分を含むことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項９に記載の処理方法は、請求項８に記載の発明において、上記金属成分がイットリウムであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項１０に記載の処理方法は、請求項８に記載の発明において、上記金属成分を含む部分が酸化イットリウムであることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項１１に記載の処理方法は、請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の発明において、上記有機膜層がレジスト層であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１２に記載の処理方法は、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の発明において、上記有機膜層の下にシリコン酸化膜層が形成されていることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。図１は本発明の処理方法を実施する際に用いられるマグネトロンＲＩＥ型エッチング処理装置（以下、単に「処理装置」と称す。）を模式的に示す断面図である。この処理装置は、例えば図１に示すように、内面にイットリア溶射が施されたアルミニウム製のチャンバー１と、このチャンバー１内に配置された下部電極２を絶縁材２Ａを介して支持する昇降可能なアルミニウム製の支持体３と、この支持体３の上方に配置され且つプロセスガスを供給し且つ上部電極を兼ねるシャワーヘッド（以下では、必要に応じて「上部電極」とも称す。）４とを備えている。
【００２２】
上記チャンバー１は上部が小径の上室１Ａとして形成され、下部が大径の下室１Ｂとして形成されている。上室１Ａはダイポールリング磁石５によって包囲されている。このダイポールリング磁石５は複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体からなるケーシング内に収納されて形成され、上室１Ａ内で全体として一方向に向かう一様な水平磁界を形成する。下室１Ｂの上部にはウエハＷを搬出入するための出入口が形成され、この出入口にはゲートバルブ６が取り付けられている。また、下部電極２には整合器７Ａを介して１３．５６ＭＨｚの高周波電源７が接続され、この高周波電源７から下部電極２に対して所定の高周波電力を印加し、上室１Ａ内で上部電極４との間で垂直方向の電界を形成する。従って、上室１Ａ内ではプロセスガスを介して高周波電源７による電界とダイポールリング磁石５による水平磁界とでマグネトロン放電が生成し、上室１Ａ内に供給されるプロセスガスのプラズマを生成する。
【００２３】
上記下部電極２の上面には静電チャック８が配置され、この静電チャック８の電極板８Ａには高圧直流電源９が接続されている。従って、高真空下で高圧直流電源９から電極板８Ａに高電圧を印加することにより静電チャック８によってウエハＷを静電吸着する。この下部電極２の外周には単結晶シリコン製のフォーカスリング１０が配置され、上室１Ａ内で生成したプラズマをウエハＷに集める。また、フォーカスリング１０の下側には支持体３の上部に取り付けられた排気リング１１が配置されている。この排気リング１１には複数の孔が全周に渡って周方向等間隔に形成され、これらの孔を介して上室１Ａ内のガスを下室１Ｂへ排気する。
【００２４】
上記支持体３はボールネジ機構１２及びベローズ１３を介して上室１Ａと下室１Ｂ間で昇降可能になっている。従って、ウエハＷを下部電極２上に供給する場合には、ボールネジ機構１２を介して下部電極２が支持体３と一緒に下室１Ｂまで下降し、ゲートバルブ６を開放して図示しない搬送機構を介してウエハＷを下部電極２上に供給する。そして、ウエハＷを処理する場合にはボールネジ機構１２を介して下部電極２が支持体３と一緒に上昇し、下部電極２とシャワーヘッド４のギャップをウエハＷの処理に適した距離に設定する。また、下部電極２の内部には冷媒配管１４に接続された冷媒流路２Ｂが形成され、冷媒配管１４を介して冷媒流路２Ｂ内で冷媒が循環し、ウエハＷを所定の温度に調整する。更に、支持体３、絶縁材２Ａ、下部電極２及び静電チャック８にはそれぞれガス流路２Ｃが形成され、ガス導入機構１５からガス配管１５Ａを介して静電チャック８とウエハＷ間の細隙に例えばＨｅガスを所定の圧力でバックサイドガスとして供給し、Ｈｅガスを介して静電チャック８とウエハＷ間の熱伝導性を高めている。尚、１６はベローズカバーである。
【００２５】
上記シャワーヘッド４の上面にはガス導入部４Ａが形成され、このガス導入部４Ａには配管１７を介してガス供給系１８が接続されている。ガス供給系１８は、ＣＦ４ガス供給源１８Ａ、Ｃ４Ｆ８ガス供給源１８Ｂ、ＣＨ２Ｆ２ガス供給源１８Ｃ、Ｏ２ガス供給源１８Ｄ、Ａｒガス供給源１８Ｅ及びＣＯガス供給源１８Ｆを有している。これらのガス供給源１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、１８Ｆはバルブ１８Ｇ、１８Ｈ、１８Ｉ、１８Ｊ、１８Ｋ、１８Ｌ及びマスフローコントローラ１８Ｍ、１８Ｎ、１８Ｏ、１８Ｐ、１８Ｑ、１８Ｒを介してそれぞれのガスをウエハＷの処理段階に即して単一のガスまたは複数種のガスを適宜選択して所定の流量でシャワーヘッド４へ供給し、複数種のガスを選択した場合にはシャワーヘッド４の内部で所定の配合比を持った混合ガスとして調整する。シャワーヘッド４の下面には複数の孔４Ｂが全面に渡って均等に配置され、これらの孔４Ｂを介してシャワーヘッド４から上室１Ａ内へ混合ガスをプロセスガスとして供給する。尚、図１において、１Ｃは排気管、１９は排気管１Ｃに接続された真空ポンプ等からなる排気機構である。
【００２６】
次に、上記処理装置を用いた本発明の処理方法の実施形態について図２〜図４を参照しながら説明する。図２はコンタクトホールを形成する工程、図３はフォトレジスト層（ＰＲ膜層）をアッシングする工程、図４はコンタクトホールのショルダー部を説明する説明図である。
【００２７】
まず、図２の（ａ）〜（ｃ）を参照しながら上記処理装置を用いたコンタクトホール形成工程について説明する。この工程で用いられるウエハのシリコン層２０１上には、この前の工程で図２の（ａ）に示すように、上層から下層に向けてＰＲ膜層２０２、反射防止膜層（ＢＡＲＣ層）２０３、シリコン酸化膜層（ＳｉＯ２膜層）２０４及びシリコン酸窒化膜層（ＳｉＯＮ膜層）２０５が形成され、更に、ＰＲ膜層２０２にはリソグラフィ技術によりコンタクトホールのパターン２０６が形成されている。
【００２８】
コンタクトホールを形成する場合には上記処理装置を用いて従来公知のエッチング条件で図２の（ａ）〜（ｃ）に示すようにウエハＷをエッチングしコンタクトホールを形成する。まず、ＢＡＲＣ層２０３をエッチングにより除去する。即ち、ガス供給系１８のＣＦ４ガス供給源１８Ａ、Ｏ２ガス供給源１８Ｄ及びＡｒガス供給源１８Ｅに対応するバルブ１８Ｇ、１８Ｊ、１８Ｋを開き、これらのガス供給源を上部電極４接続すると共に、マスフローコントローラ１８Ｍ、１８Ｐ、１８ＱによってＣＦ４ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスの流量をそれぞれ所定の流量（例えば、ＣＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝８０／２０／１６０ｓｃｃｍ）に設定し、これらのプロセスガスを上部電極４に供給する。また、排気機構１９を介してチャンバー１内の圧力を例えば４０ｍＴｏｒｒに設定する。この状態で下部電極２に例えば１５００Ｗの高周波電力を印加すると、下部電極２と上部電極４の間でＣＦ４ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマを発生し、このプラズマによりＢＡＲＣ層２０３をエッチングして除去する（図２の（ｂ）参照）。
【００２９】
ＢＡＲＣ層２０３のエッチング終了後、残留ガスをパージし、プロセスガスを置換し、ＳｉＯ２膜層２０４にコンタクトホールを形成する。ガス供給系１８のＣ４Ｆ８ガス供給源１８Ｂ、Ｏ２ガス供給源１８Ｄ及びＡｒガス供給源１８Ｅを上述と同一要領で上部電極４に接続し、これらのプロセスガスをそれぞれの流量（例えば、Ｃ４Ｆ８／Ｏ２／Ａｒ＝６／３／５００ｓｃｃｍ）に設定すると共に、チャンバー１内の圧力を例えば６０ｍＴｏｒｒに設定する。この状態で下部電極２に例えば１５００Ｗの高周波電力を印加し、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマによりＳｉＯ２膜層２０４をエッチングしてコンタクトホール２０７を形成する（図２の（ｃ）参照）。
【００３０】
ＳｉＯ２膜層２０４のエッチング終了後、残留ガスをパージし、プロセスガスを置換し、ＳｉＯ２膜層２０４をオーバエッチングする。それには、Ｃ４Ｆ８ガス供給源１８Ｂ、ＣＯガス供給源１８Ｆ及びＡｒガス供給源１８Ｅを上述と同一要領で上部電極４に接続し、これらのプロセスガスをそれぞれの流量（例えば、Ｃ４Ｆ８／ＣＯ／Ａｒ＝１２／３６０／２８０ｓｃｃｍ）に設定すると共に、チャンバー１内の圧力を例えば４５ｍＴｏｒｒに設定する。この状態で下部電極２に例えば１５００Ｗの高周波電力を印加すると、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＯガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマが発生し、ＳｉＯ２膜層２０４をオーバーエッチングする。この段階でＳｉＯＮ膜層２０５上等にエッチング残渣が付着している。
【００３１】
そこで、プロセスガスを切り換えてＳｉＯＮ膜層２０５上等のエッチング残渣をエッチングにより除去する。それには、Ｏ２ガス供給源１８Ｄ及びＡｒガス供給源１８Ｅを上述と同一要領で上部電極４に接続し、これらのプロセスガスをそれぞれの流量（例えば、Ｏ２／Ａｒ＝２０／１００ｓｃｃｍ）に設定すると共に、チャンバー１内の圧力を例えば４０ｍＴｏｒｒに設定する。この状態で下部電極２に例えば５００Ｗの高周波電力を印加し、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマにより短時間エッチングしてＳｉＯＮ膜層２０５上の堆積物を除去する。
【００３２】
ＳｉＯＮ膜層２０５上等の堆積物を除去した後、残留ガスをパージし、プロセスガスを置換し、ＳｉＯＮ膜層２０５をエッチングする。それには、ＣＨ２Ｆ２ガス供給源１８Ｃ、Ｏ２ガス供給源１８Ｄ及びＡｒガス供給源１８Ｅを上述と同一要領で上部電極４に接続し、これらのプロセスガスをそれぞれの流量（例えば、ＣＨ２Ｆ２／Ｏ２／Ａｒ＝２０／１０／１００ｓｃｃｍ）に設定すると共に、チャンバー１内の圧力を例えば８０ｍＴｏｒｒに設定する。この状態で下部電極２に例えば５００Ｗの高周波電力を印加し、ＣＨ２Ｆ２ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスの混合ガスのプラズマにより図２の（ｃ）に示すＳｉＯＮ膜層２０５をエッチングにより除去し、図３の（ａ）に示すようにコンタクトホール２０７を形成する。
【００３３】
コンタクトホールを形成した後、残留ガスをパージし、プロセスガスを置換し、同一チャンバー１内で本発明の処理方法によりＰＲ膜層２０２をアッシングする。それには、Ｏ２ガス供給源１８Ｄを上述と同一要領で上部電極４に接続し、Ｏ２ガスの圧力及び流量を本発明の処理方法を実施する所定の値にそれぞれ設定する。この状態で下部電極２に例えば３００Ｗの高周波電力を印加し、Ｏ２ガスのプラズマによりＰＲ膜層２０２をアッシングして図３の（ａ）に示す状態から同図の（ｂ）に示す状態まで完全に除去する。本実施形態では処理ガスとしてＯ２ガス単独を用いているが、処理ガスとしてはＮＨ３ガス単独またはＮ２ガスとＨ２ガスの混合ガスを用いても良い。
【００３４】
本発明の処理方法では二段階でＰＲ膜層２０２をアッシングすることが好ましい。つまり、本発明の処理方法は、Ｏ２ガスを用いて第１の圧力でＰＲ膜層２０２をアッシングする第１の工程と、Ｏ２ガスを用いて第１の圧力よりも高い第２の圧力でＰＲ膜層２０２をアッシングする第２の工程からなっている。第１の圧力は従来の圧力（例えば、２００ｍＴｏｒｒ）よりも格段に低い１００ｍＴｏｒｒ以下が好ましく、５０〜２０ｍＴｏｒｒがより好ましい。第１の圧力を１００ｍＴｏｒｒ以下に設定したため、チャンバー１内のイットリア溶射部に起因するＰＲ層２０２へのイットリアによる金属汚染が発生してもイットリウムに起因した異常なエッチングを防止してコンタクトホール２０７の周辺にクレータを発生させることなくＰＲ膜層２０２を除去することができる。第１の圧力が１００ｍＴｏｒｒを超えるとイットリウム汚染を原因としたコンタクトホール２０６の周辺のクレータを発生する虞があり、第１の圧力が低すぎるとクレータの発生を防止し得ても図４の（ａ）に示すようにショルダーロス２０７Ａが大きくなる虞がある。
【００３５】
上記ショルダーロス２０７Ａは、定量的には次のように定義される。即ち、図４の（ｂ）に示すようにコンタクトホール２０７の側壁からの延長線をＬ１とし、コンタクトホール２０７の開口端からの延長線をＬ２とする。そして、両延長線Ｌ１、Ｌ２のなす角（略９０゜）の二等分線をＬ３とする。この二等分線Ｌ３とショルダーの交差点Ｃとすると、両延長線Ｌ１、Ｌ２の交差点と交差点Ｃの間の二等分線Ｌ３の長さδがショルダーロス２０７Ａの大きさになる。従って、コンタクトホール２０７は上述のようにショルダーロスが小さい方が良い。
【００３６】
また、第２の圧力はショルダーロスを抑えるために高い圧力例えば１００ｍＴｏｒｒを超える圧力が好ましく、２００〜３００ｍＴｏｒｒが好ましい。第１の圧力から第２の圧力への切り換え時点としては、ショルダーロス２０７Ａを抑えるために第１の圧力によりＰＲ膜層２０２を１００％アッシング（以下、「ジャストアッシング」と称す。）した時点が好ましい。オーバーエッチング時点は従来公知の終点検出装置（図示せず）によってＣＯ２等のプラズマ活性種の特定波長の変化を検出することによって判断ができる。また、第１の圧力（１００ｍＴｏｒｒ以下）でジャストアッシングする前に第２の圧力に切り換えると、クレータを発生する虞があり好ましくない。
【００３７】
而して、第１の圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率は１５％以下が好ましく、０〜１０％がより好ましい。ＰＲ膜層２０２の過剰処理率とは、ＰＲ膜層２０２のオーバーアッシング量をＰＲ膜層２０２の膜厚で除した値を百分率で表したものを云う。この過剰処理率が１５％を超えるとショルダーロス２０７Ａが大きくなって好ましくない。また、第１の圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率と第２の圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率との合計が１００％以下であることが好ましく、５０〜１００％がより好ましい。この合計値が１００％を超えるとショルダーロス２０７Ａが大きくなって好ましくない。
【００３８】
また、クレータの発生にはＯ２ガスの圧力の他に、Ｏ２ガスのレジデンスタイム、つまりチャンバー１内でのＯ２ガスの滞留時間が関与していると推定される。そして、Ｏ２ガスが第１の圧力（１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力）の時にはレジデンスタイムが長いほどクレータの発生を防止する現象が認められ、Ｏ２ガスが第２の圧力（１００ｍＴｏｒｒを超える圧力）の時には逆にレジデンスタイムが短いほどクレータの発生を防止する現象が認められる。また、Ｏ２ガスが第１の圧力の時にはレジデンスタイムが長くなるとショルダーロスが大きくなる現象が認められる。尚、レジデンスタイム（τ）は下記▲１▼式によって求めることができる。
τ＝Ｖ／Ｓ＝ｐＶ／Ｑ（ｍ秒）・・・▲１▼
但し、Ｖはウエハの面積に上下両電極間のギャップ寸法を掛けた容積（Ｌ）であり、Ｓは排気機構１９の排気速度（Ｌ／秒）、ｐはチャンバー内の圧力（Ｔｏｒｒ）、Ｑはガスの総流量（ｓｃｃｍ）を示す。尚、１Ｔｏｒｒ・Ｌ／秒＝７９．０５ｓｃｃｍである。
【００３９】
また、ＰＲ膜層２０２のアッシング及びオーバーアッシングは第１の圧力、つまり、１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力のみでも行うこともできる。この場合にはコンタクトホール２０７の周辺でのクレータの発生を防止することができる。しかしながら、Ｏ２ガスのレジデンスタイムが長くなると上述のようにコンタクトホール２０７のショルダーロスが大きくなる虞がある。
【００４０】
以上説明したように本実施形態によれば、内面にイットリア溶射等のセラミックス溶射が施されたチャンバー１内で処理ガスのプラズマを発生させてウエハＷの表面に形成されたＰＲ膜層２０２を除去する場合に、処理ガスとしてＯ２ガスを用い、第１の圧力、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力でＰＲ膜層２０２を除去した後、引き続きＯ２ガスを用い、第１の圧力よりも高い第２の圧力、例えば１００ｍＴｏｒｒを超える圧力でＰＲ膜層２０２を除去するようにしたため、プラズマ耐性を高めるためにイットリア溶射等の金属成分を含むセラミックス溶射を施したチャンバー１内でＳｉＯ２膜層２０４にコンタクトホール２０７を形成した後、アッシングを行ってＳｉＯ２膜層２０４からレジスト膜層２０２を除去する際にＳｉＯ２膜層２０４上、殊にコンタクトホール２０７の周辺での異常なエッチングによるクレータ１０７（図５の（ｂ）参照）の発生を防止することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、第１の圧力、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率を１５％以下に設定するようにしたため、コンタクトホール２０７のショルダーロスを確実に抑制することができる。また、第１の圧力、例えば１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率と第２の圧力、例えば１００ｍＴｏｒｒを超える圧力によるＰＲ膜層２０２の過剰処理率との合計を１００％以下に設定するようにしたため、クレータの発生を防止することができると共にコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａを抑制することができる。また、第２の圧力による処理を省略してＯ２ガスを１００ｍＴｏｒｒ以下の圧力に設定し、この圧力のみでＰＲ膜層２０２を除去するようにしても、コンタクトホール２０７の周辺におけるクレータの発生を防止することができる。また、チャンバー１内でＯ２ガスのプラズマに接触する部分が金属成分、例えばイットリウムやイットリアを含む場合において、コンタクトホール２０７周辺でのクレータの発生を防止することができる。そして、ＳｉＯ２膜層２０４上にＢＡＲＣ層２０３及びＰＲ膜層２０２が有機膜層として形成されている場合にコンタクトホール２０７を確実且つ高精度に形成することができる。
【００４２】
【実施例】
本実施例では上記処理装置を下記のプロセス条件に設定し、コンタクトホール２０７の形成されたＳｉＯ２膜層２０４上のＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３をアッシングした。この際、第１の圧力での処理時間と第２の圧力での処理時間とを変化させ、第１、第２の圧力による最終的なオーバーアッシング量を３４０％に設定した。尚、ＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３の合計膜厚は７８０ｎｍであった。また、第１の圧力でのアッシングレートは９３６ｎｍ／分、第２の圧力でのアッシングレートは１１４０ｎｍ／分であった。
【００４３】
実施例１
本実施例ではＯ２ガスの第１の圧力を２０ｍＴｏｒｒ設定し、この圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を５０秒間アッシング（ジャストアッシング）した後、第２の圧力を２００ｍＴｏｒｒに設定し、この圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を２分１９秒間アッシングした。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータが発生しなかった。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは３０．４ｎｍであった。
［プロセス条件］
１．下部電極：１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ
２．上下両電極間の隙間寸法：２７ｍｍ
３．第１の圧力（２０ｍＴｏｒｒ）でのＯ２ガス流量＝５０ｓｃｃｍ
Ｏ２ガスのレジデンスタイム＝２６．８ｍ秒
４．第２の圧力（２００ｍＴｏｒｒ）でのＯ２ガス流量＝９００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガスのレジデンスタイム＝１４．９ｍ秒
５．Ｔ及びＷ／Ｂの温度：６０℃／６０℃
但し、Ｔは上部電極の温度、Ｗはチャンバー壁面の温度、Ｂは下部電極の温度を示す。
６．バックサイドガスの圧力（中央部／周縁部）：７／４０Ｔｏｒｒ
【００４４】
実施例２
本実施例ではＯ２ガスの第１、第２の圧力及びそれぞれの圧力でのガス流量を実施例１の場合と同一に設定し、第１の圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を６０秒間アッシングした後、第２の圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を２分１１秒間アッシングした。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータが発生しなかった。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは３４．１ｎｍであり、実施例１の場合よりショルダーロスが大きくなった。
【００４５】
実施例３
本実施例ではＯ２ガスの第１、第２の圧力及びそれぞれの圧力でのガス流量を実施例１の場合と同一に設定し、第１の圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を４０秒間アッシングした後、第２の圧力下でＰＲ膜層２０２及びＢＡＲＣ層２０３を２分２７秒間アッシングした。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータがうっすらと発生したが、従来と比較してクレータを格段抑制することができた。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは２９．５ｎｍであり、実施例１の場合よりショルダーロスが小さくなった。
【００４６】
実施例４
本実施例ではＯ２ガスの圧力を第１の圧力である２０ｍＴｏｒｒの低圧に設定し、Ｏ２ガスの流量を実施例１〜３と同様に５０ｓｃｃｍに設定し、２０ｍＴｏｒｒの圧力下でのみ３４０％のオーバーアッシングを行った。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータが発生しなかった。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは６２ｎｍであり、実施例１の場合よりショルダーロスが大きくなった。
【００４７】
実施例５
本実施例ではＯ２ガスの流量を１５０ｓｃｃｍに変えた以外は実施例４の場合と同一の条件でアッシング処理を行った。この時の、レジデンスタイムは８．９ｍ秒である。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータが発生しなかった。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは４５ｎｍであり、実施例４の場合よりショルダーロスが小さくなった。
【００４８】
実施例６
本参考例ではＯ２ガスの流量を２５０ｓｃｃｍに変えた以外は実施例３の場合と同一の条件でアッシング処理を行った。この時の、レジデンスタイムは５．４ｍ秒である。この結果、コンタクトホール２０７の周辺にはクレータが僅かに発生したが、従来と比較してクレータを格段抑制することができた。また、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは３５．３ｎｍであり、実施例４、５のいずれの場合よりショルダーロスが小さかった。
【００４９】
また、クレータの発生を抑制する観点から云えば、第１の圧力におけるＯ２ガスのレジデンスタイムは５ｍ秒以上が好ましく１０ｍ秒以上が更に好ましい。また、上記実施例では第１の圧力を２０ｍＴｏｒｒに設定したが、６０ｍＴｏｒｒにおいても上記実施例と同様にショルダーロスを抑制する傾向にあることを確認した。
【００５０】
比較例１
本比較例では従来の処理方法でＰＲ層膜２０２及びＢＡＲＣ層２０３をアッシングした。即ち、Ｏ２ガスの圧力を２００ｍＴｏｒｒに設定すると共にＯ２ガスの流量を９００ｓｃｃｍに設定し、３分間処理を行って３４０％のオーバーアッシングを行った。この結果、コンタクトホール２０７の周辺には窪みの深いはっきりとしたクレータが数多く発生した。但し、この時のコンタクトホール２０７のショルダーロス２０７Ａは１８．８ｎｍであり、上記各実施例の場合よりショルダーロスは小さかった。この際、オーバーアッシングを３０％、５０％、１００％、２００％とした場合についても調べた結果、オーバーアッシング量が大きいほどクレータの発生が顕著になることを確認した。
【００５１】
比較例２
本比較例では比較例１のＯ２ガス流量を３００ｍＴｏｒｒに設定した以外は比較例１と同一の処理を行った。この時のＯ２ガスのレジデンスタイムは４４．７ｍ秒である。この結果、比較例１のクレータよりも窪みのはっきりしたクレータが数多く発生した。
【００５２】
また、上記各実施例及び各比較例とは別に、シリコン酸化膜付きの金属汚染評価用のダミーウエハを用いてアッシング直前までの処理を行った結果、上記各実施例で用いたイットリア溶射チャンバー内での処理ではダミーウエハ表面のイットリア汚染は１０１１原子／ｃｍ２台であった。イットリア汚染が１０１０原子／ｃｍ２台でもクレータの発生を確認した。一方、イットリア溶射を施さないチャンバー内で同じダミーウエハを用いて同様に処理を行った結果、イットリア汚染は４．３×１０８原子／ｃｍ２（測定下限）以下であった。イットリア溶射を施さないチャンバーの場合には圧力によらずクレータを発生しなかった。
【００５３】
本発明者等は、上記の各実施例及び各比較例等に基づいて、イットリアのように金属成分を含むセラミック溶射でプラズマ耐性を高めたチャンバー内でアッシングによりＰＲ膜層を除去した後にできるクレータの原因について検討した結果、以下の推論を得た。即ち、ＳｉＯ２膜層１０４をエッチングすると、金属成分を含むセラミック溶射としてイットリア溶射が施されたチャンバー内部にエッチング副生成物の堆積膜（デポジション）（以下、「デポ」と称す。）ができる。そして、ＰＲ膜層１０２のアッシング時に、デポがイットリウムを伴ってウエハ上に落下、蓄積し、このイットリウム等の金属成分がＰＲ膜層除去後のＳｉＯ２膜層１０４上に残留し、その部分が選択的にエッチングを受けてクレータを発生する。そこで、Ｏ２ガス等の処理ガスの処理条件を例えば上記各実施例のように種々変更して一連の処理を行った結果、処理ガスを従来（比較例）よりも低圧に設定すると、アッシング時にイットリウムを含んだデポがＰＲ膜層１０２上に落下してもクレータの発生を防止することができる。
【００５４】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではない。例えば、イットリア溶射を上部電極等の他のチャンバー内部の部品に施した場合にも本発明を適用することができる。要はプラズマに接触する部分に金属成分を含む真空処理容器内で被処理体の表面に形成されたＰＲ膜層等の有機膜層を除去する際に、少なくともＯ２ガスを含む処理ガスの圧力を従来の圧力（例えば、２００ｍＴｏｒｒ）よりも格段に低い低圧に設定する処理方法であれば良く、このような発明であれば本発明に含まれる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマ耐性を高めるためにイットリア溶射等の金属成分を含むセラミックス溶射を施した真空処理容器内でアッシングを行って有機膜層をその下層膜層から除去する際に下層膜層での異常なエッチングによるクレータの発生を格段に抑制することができると共に下地膜層のエッチング部におけるショルダーロスを抑制することができる処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法に用いられるマグネトロンＲＩＥ型エッチング処理装置を示す構成図である。
【図２】図１に示すエッチング処理装置を用いてコンタクトホールを形成する工程を示す工程図である。
【図３】図１に示すエッチング処理装置を用い、本発明の処理方法によってＰＲ膜層をアッシングする工程を示す工程図である。
【図４】図２及び図３に示す工程で形成されたコンタクトホールのショルダーロスを説明するための説明図である。
【図５】図１に示すエッチング処理装置を用い、従来の処理方法によってＰＲ膜層をアッシングする工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１ チャンバー
Ｗ ウエハ（被処理体）
２０２ ＰＲ膜層（有機膜層）
２０３ ＢＡＲＣ層（有機膜層）
２０４ ＳｉＯ２膜層
２０７ コンタクトホール
【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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