(57)【要約】      （修正有）【課題】レジストパターンを低温ＲＩＥ方式のアッシング処理で除去する際、基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーの除去を、簡単な構成により可能にするプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】内部の真空度を所定の状態に維持することが可能な容器３と、容器内に設けられ、表面にレジストパターンを有する基板１を設置可能な保持台２と、容器内にガスを導入し、容器内で放電によるプラズマを発生させ、プラズマにより基板上のレジストパターンをアッシングするプラズマ処理部２、４、６、７とを備える。保持台またはその近傍に、基板の周辺部を局所的に加熱する加熱部１０を備える。これにより、基板中央部を低温に保ったままで基板の外周領域のみを加熱して、基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーを除去することが可能となる。【選択図】図１Ａ
2007220815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の真空度を所定の状態に維持することが可能な容器と、
前記容器内に設けられ、表面にレジストパターンを有する基板を設置可能な保持台と、
前記容器内にガスを導入し、前記容器内で放電によるプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記基板上のレジストパターンをアッシングするプラズマ処理部とを備えたプラズマ処理装置において、
前記保持台またはその近傍に、前記基板の周辺部を局所的に加熱する加熱部を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台に配置された電熱線からなるヒーターにより構成された請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台とは別体で配置され、加熱されたガスを前記基板に向かって吹き付けるガス導入管により構成された請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台とは別体で配置されたランプヒーターにより構成された請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記加熱部を動作させることにより、前記基板の周辺部と前記基板の中央部との温度差を６０℃以上とすることが可能である請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記加熱部を動作させることにより、前記基板の周辺部のみを１００℃以上に加熱することが可能である請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記基板における局所的に加熱される周辺部は、前記基板の端面から中心に向かって３ｍｍ以内である請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記保持台が、前記基板の中央部を冷却する冷却部を備えた請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
表面にレジストパターンを有する基板を容器内の保持台上に設置する工程と、
前記容器内にガスを導入し、前記容器内で放電によるプラズマを発生させる工程と、
前記プラズマにより前記基板上のレジストパターンをアッシングする工程とを備えたプラズマ処理方法において、
前記アッシング工程では前記基板の周辺部を局所的に加熱することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記基板の周辺部を局所的に加熱することにより、前記基板周辺部とそれ以外の前記基板中央部との温度差を６０℃以上にする請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記基板の周辺部を局所的に加熱することにより、前記基板周辺部のみを１００℃以上に加熱する請求項８または９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記局所的に加熱する対象となる基板周辺部は、前記基板の端面から中心に向かって３ｍｍ以内である請求項８〜１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記アッシング工程では前記基板の中央部を冷却する請求項８〜１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理基体の表面に対してプラズマ処理を施すためのプラズマ処理技術に係わり、特に、レジストのアッシング等に供されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の微細化、高速化にともない、配線間の寄生容量の増大がデバイスの速度に与える影響が無視できなくなっている。この寄生容量を低減するため、層間絶縁膜に誘電率の低い低誘電率膜（ｌｏｗ−ｋ膜）が用いられるようになっている。
【０００３】
一方、半導体装置の配線形成工程においては、層間絶縁膜上にレジストでパターンを形成した後、ドライエッチングによって層間絶縁膜の加工を行い、その後、アッシングによって残ったレジストを除去する方法が一般的である。
【０００４】
層間絶縁膜として低誘電率膜を用いる場合、このアッシング工程において、従来用いられてきた酸素プラズマによる高温、ダウンフローの方式では、酸素ラジカルによってレジスト開口部に露出した低誘電率膜が容易に酸化されてしまい、低誘電率膜の誘電率が増加してしまう問題が発生する。
【０００５】
そこで、層間絶縁膜として低誘電率膜を用いる場合は、低温化によってラジカルの反応性を低下させ、イオンのエネルギーを利用してアッシングを行うＲＩＥ（Reactive Ion Etching）方式が主流となっている。ＲＩＥ方式ではイオンの高い異方性によって、レジスト開口部から低誘電率膜内部への酸素ラジカルの拡散を防ぐ効果もある。
【０００６】
他方、微細化に伴い、ドライエッチングでパターンの加工を行う際に寸法を制御性良く加工するため、レジスト開口部の側壁にポリマーを付着させることによりエッチングが等方的に進行するのを防ぐ側壁保護膜を形成する技術が重要になっている。
【０００７】
図８Ａに、エッチング後の基板４０周辺の側壁、ベベル部へのポリマー４１の付着の状態を示す。基板４０は、下部電極４２上に載置されている。４３はチラーを示す。このように、ポリマー４１は、レジスト開口部の側壁（図示せず）だけではなく、プラズマの回り込みによって、基板４０周辺の側壁部やベベル部にも付着する。
【０００８】
図８Ｂは、低温ＲＩＥアッシング装置によるアッシング後の基板４０周辺部のポリマー４１の付着の状態を示す。このように、上記した低温ＲＩＥ方式のアッシングでは、ラジカル４４の反応性が低く、またイオン４５の異方性が大きいために、この基板４０周辺の側壁部やベベル部に付着したポリマー４１はほとんど除去できない。このポリマー４１は、後工程において剥がれることで、パーティクルの原因となる、またプラズマ処理装置などの処理時に基板４０を保持台に吸着させる装置において、吸着エラーの原因となるなどの問題が発生する。
【０００９】
なお、上記の問題は、層間絶縁膜に低誘電率膜を用いた場合に起こりやすい問題ではあるが、必ずしもこの場合に限定されるものではなく、低誘電率膜以外の層間絶縁膜を用いた場合にも起こりうる問題である。
【００１０】
従来、この基板４０周辺の側壁部やベベル部に付着したポリマー４１を除去するために、プラズマ化されたガスを基板４０周辺部のみに吹き付ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１４２３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記した従来の方法では、基板周辺部以外のレジストマスクを同時に除去することはできないため、通常のアッシング工程とは別に、上記の基板周辺の側壁部やベベル部に付着したポリマーを除去する工程を設ける必要があり、製造工程数およびコストが増加するという課題が発生する。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、低温ＲＩＥ方式のアッシング処理において、基板周辺部以外のレジストマスク除去と同時に基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーを除去することが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。また、そのようなプラズマ処理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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、内部の真空度を所定の状態に維持することが可能な容器と、前記容器内に設けられ、表面にレジストパターンを有する基板を設置可能な保持台と、前記容器内にガスを導入し、前記容器内で放電によるプラズマを発生させ、前記プラズマにより前記基板上のレジストパターンをアッシングするプラズマ処理部とを備え、前記保持台またはその近傍に、前記基板の周辺部を局所的に加熱する加熱部を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のプラズマ処理装方法は、表面にレジストパターンを有する基板を容器内の保持台上に設置する工程と、前記容器内にガスを導入し、前記容器内で放電によるプラズマを発生させる工程と、前記プラズマにより前記基板上のレジストパターンをアッシングする工程とを備え、前記アッシング工程では前記基板の周辺部を局所的に加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によれば、レジストパターンを有する被処理基体に対してプラズマ処理を施してレジストパターンをアッシングする際、基板の周辺部を局所的に加熱することにより、同時に被処理基体の基板周辺の側壁部やベベル部に付着したポリマーを除去することができる。したがって、製造工程数およびコストの増加が発生することなく、ポリマーを除去することができる。この結果、ポリマーの剥がれによる歩留り低下を防ぎ、製品の品質を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記構成の本発明のプラズマ処理装置において、前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台に配置された電熱線からなるヒーターにより構成することができる。
【００１７】
あるいは、前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台とは別体で配置され、加熱されたガスを前記基板に向かって吹き付けるガス導入管により構成することができる。
【００１８】
あるいは、前記加熱部は、前記基板の周辺部に対向するように前記保持台とは別体で配置されたランプヒーターにより構成することができる。
【００１９】
また、前記加熱部を動作させることにより、前記基板の周辺部と前記基板の中央部との温度差を６０℃以上とすることが可能であることが好ましい。
【００２０】
また、前記加熱部を動作させることにより、前記基板の周辺部のみを１００℃以上に加熱することが可能であることが好ましい。
【００２１】
また、前記基板における局所的に加熱される周辺部は、前記基板の端面から中心に向かって３ｍｍ以内であることが好ましい。
【００２２】
また、前記保持台が、前記基板の中央部を冷却する冷却部を備えることが好ましい。
【００２３】
上記構成の本発明のプラズマ処理方法において、前記基板の周辺部を局所的に加熱することにより、前記基板周辺部とそれ以外の前記基板中央部との温度差を６０℃以上にすることが好ましい。
【００２４】
また、前記基板の周辺部を局所的に加熱することにより、前記基板周辺部のみを１００℃以上に加熱することが好ましい。
【００２５】
また、前記局所的に加熱する対象となる基板周辺部は、前記基板の端面から中心に向かって３ｍｍ以内であることが好ましい。
【００２６】
また、前記アッシング工程では前記基板の中央部を冷却することが好ましい。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置について、図１Ａ〜１Ｃ、図２および図３を参照しながら説明する。図１Ａは、本実施形態におけるアッシング装置の概略構成を示す断面図である。図１Ｂは、基板１を搭載した下部電極２の周辺を拡大して示した断面図である。図１Ｃは、基板１を搭載した下部電極２を上方から見た平面図である。
【００２９】
図１Ａにおいて、容器３は、内部の真空度を所定の状態に維持することが可能であり、その底部には、基板１を支持する下部電極（保持台）２が配置されている。容器３の上部には、上部電極４が配置されている。容器３の側部には、排気口５およびガス導入口６が設けられている。下部電極２には、１３．５６ＭＨｚの下部ＲＦ電源７がコンデンサ８を介して接続されており、下部電極２と上部電極４の間に高周波電力を印加することによりプラズマを発生させる機構となっている。
【００３０】
下部電極２は、基板１を一定温度に保つためのチラー９を備えている。また下部電極２の外周に沿って、基板１外周部のみを局所的に加熱するための電熱線からなるヒーター１０が、基板１の外周近傍に断熱材１１を介して対向するように配置されている。
【００３１】
ヒーター１０は、基板１の周辺部から例えば約３ｍｍ外側に位置するように配置されている。また、チラー９とヒーター１０との間に配置された断熱材１１は、基板１の最外周端から内側に向かって、例えば約１ｍｍから約３ｍｍまでの約２ｍｍの同心円状に配置されている。これにより、基板１中央部を低温に保ったままで、基板１最外周端から１〜２ｍｍの外周領域のみを加熱することが可能となる。
【００３２】
基板１の周辺部のみを局所的に加熱することで、基板１の周辺部でのラジカルの反応性を高くすることができ、この部分のポリマーを効率的に除去することができる一方、基板１中央部でのラジカルの反応性は低く保ち、低誘電率膜の酸化およびダメージを抑制することができる。この結果、低誘電率膜の酸化を抑制しながら、同時に基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーを効率的に除去することができる。
【００３３】
以下に、本実施形態におけるプラズマ処理装置によるアッシングの効果について、実際の加工の実施例に基づいて説明する。まず、図２に、実際にエッチングによって加工を行った層間絶縁膜構造の一例を示す。
【００３４】
図２に示すように、層間絶縁膜は上方から順に、酸化膜１２、低誘電率膜１３、ストッパー膜１４の３層の積層膜として、下層配線１５を覆って形成されている。この積層膜上に反射防止膜１６を塗布し、さらにその上にＡｒＦレジスト１７を塗布した後、ビアホール１８の開口パターンを形成した。
【００３５】
実施例でのエッチングには、上部電極と下部電極にＲＦ電源を接続した２周波励起の容量結合型のプラズマエッチング装置（図示せず）を用いた。エッチングは３ステップ構成で実施した。第１ステップでは、反射防止膜１６を開口した。第２ステップでは、酸化膜１２を全て開口するとともに低誘電率膜１３を途中まで開口した。第３ステップでは、残存する低誘電率膜１３を開口するとともにストッパー膜１４でエッチングを止めた。
【００３６】
ここで、第１ステップでは、容器内の圧力は１３Ｐａに制御し、上部のＲＦパワーは５００Ｗ、下部のＲＦパワーは６００Ｗとした。エッチングガスの流量はＣＦ４＝２００ｍｌ／ｍｉｎとした。第２ステップでは、容器内の圧力は６．０Ｐａに制御し、上部のＲＦパワーは２０００Ｗ、下部のＲＦパワーは３５００Ｗとした。エッチングガスの流量は、ＣＦ４／ＣＨＦ３／Ｎ２／Ａｒ＝３０／３０／２００／１０００ｍｌ／ｍｉｎとした。第３のステップでは、容器内の圧力は４．０Ｐａに制御し、上部のＲＦパワーは２０００Ｗ、下部のＲＦパワーは２０００Ｗとした。エッチングガスの流量は、ＣＦ４／Ｎ２／Ａｒ＝３０／６０／１２００ｍｌ／ｍｉｎとした。なお、全ステップにおいて下部電極の温度は２０℃に制御した。この条件を用いてビアホール１８のエッチングを行った。
【００３７】
この後、図１に示すプラズマ処理装置を用いてアッシングを行った。アッシングの条件は、容器３内の圧力を３０Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗ、導入するＯ2ガス流量を４００ｍｌ／ｍｉｎとした。基板１中央の下部電極２の温度はチラー９によって２５℃に制御し、基板１周辺部の下部電極２の温度はヒーター１０によって２００℃に制御した。
【００３８】
この条件でアッシングを行った後、基板１周辺の側壁部やベベル部でのポリマー堆積膜厚を測定したところ、ポリマー堆積膜厚はほぼ０ｎｍであった。また、アッシングによる低誘電率膜１３の酸化量を調べるために、酸化層を０．５％濃度の希フッ酸溶液に３０秒間浸すことで溶解させ、その削れ量を測定した。希フッ酸処理による低誘電率膜１３の削れ量は、従来の高温、ダウンフロー方式のアッシング装置を用いた場合の２０ｎｍに比べ８ｎｍと少なく、基板１中央部での酸化が抑制できていることが分かった。
【００３９】
図３に、酸素ラジカルによってアッシングを行うマイクロ波アッシャーを用いた時の、基板を支持するステージの温度とレジストのアッシング速度の関係を表わすグラフを示す。この図より、基板温度が１００℃以上になるとアッシング速度が大幅に増加し始めることが分かる。このことから、基板周辺部側壁およびベベル部のポリマーを除去するためには、基板周辺部の温度を１００℃以上、できれば１５０℃以上に加熱することが望ましいことが分かる。
【００４０】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を用い、基板周辺部のみを局所的に加熱することで、基板周辺部でのラジカルの反応性を高くすることができ、この部分のポリマーを効率的に除去することができる。その一方、基板中央部でのラジカルの反応性は低く保ち、低誘電率膜の酸化およびダメージを抑制することができる。この結果、低誘電率膜の酸化を抑制しながら、同時に基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーを効率的に除去することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置ついて、図４Ａ〜４Ｃを参照しながら説明する。図４Ａは、本実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図４Ｂは、基板１を搭載した下部電極２０の周辺を拡大して示した断面図である。図４Ｃは、基板１を搭載した下部電極２０を上方から見た平面図である。なお、図１Ａ〜１Ｃに示した第１の実施の形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００４２】
図４Ａ〜４Ｃに示すように、基板１を支持する下部電極２０は、基板１を一定温度に保つためのチラー２１を備えている。また、基板１外周部に高温に加熱したＯ2ガスを吹き付けるためのガス導入管２２が、基板１外周部に沿って配置されている。これにより、基板１中央部を低温に保ったままで、基板１外周部周辺のみを加熱することが可能となる。
【００４３】
本実施形態におけるプラズマ処理装置によるアッシングの効果について、実際の加工の実施例に基づいて説明する。まず、第１の実施形態と同様、図２に示したように、層間絶縁膜構造に対してエッチング加工を行った。エッチング加工の際のエッチング条件もまた、第１の実施形態の場合と同様の条件とした。
【００４４】
この後、図４Ａ〜４Ｃに示すプラズマ処理装置を用いてアッシングを行った。アッシングの条件は、容器３内の圧力を３０Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗ、Ｏ2ガスは３００℃に加熱した状態で、ガス導入口２２から流量４００ｍｌ／ｍｉｎで導入した。下部電極２０温度はチラー２１によって２５℃に制御した。
【００４５】
この条件でアッシングを行った後、基板１周辺の側壁部やベベル部でのポリマー堆積膜厚を測定したところ、ポリマー堆積膜厚はほぼ０ｎｍであった。また、アッシングによる低誘電率膜１３の酸化量を調べるために、酸化層を０．５％濃度の希フッ酸溶液に３０秒間浸すことで溶解させ、その削れ量を測定した。希フッ酸処理による低誘電率膜１３の削れ量は、従来の高温、ダウンフロー方式のアッシング装置を用いた場合の２０ｎｍに比べ８ｎｍと少なく、基板１中央部での酸化が抑制できていることが分かった。
【００４６】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を用い、ガス導入管２２から基板１周辺部のみに高温のＯ2ガスを吹き付けることで、基板１周辺部でのラジカルの反応性を高くすることができ、この部分のポリマーを効率的に除去することができる。その一方、基板１中央部でのラジカルの反応性は低く保ち、低誘電率膜の酸化およびダメージを抑制することができる。この結果、低誘電率膜の酸化を抑制しながら、同時に基板１周辺の側壁部やベベル部のポリマーを効率的に除去することができる。
【００４７】
さらに本実施形態によれば、高温のＯ2ガスを吹き付けることにより、温度上昇の効果だけでなく、ガスの置換効率がよくなるため、反応をより早く進行させることが可能となる。
【００４８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態におけるプラズマ処理装置ついて、図５Ａ〜５Ｃを参照しながら説明する。図５Ａは、本実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図５Ｂは、基板１を搭載した下部電極２０の周辺を拡大して示した断面図である。図５Ｃは、基板１を搭載した下部電極２０を上方から見た平面図である。なお、上述の実施の形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００４９】
図５Ａ〜５Ｃに示すように、基板１を支持する下部電極２０は、基板１を一定温度に保つためのチラー２１を備える。また、基板１周辺部のみを加熱するためのランプヒーター２３が、基板１外周部に沿って配置されている。これにより、基板１中央部を低温に保ったままで、基板１外周部周辺のみを加熱することが可能となる。
【００５０】
本実施形態におけるプラズマ処理装置によるアッシングの効果について、実際の加工の実施例に基づいて説明する。まず、第１の実施形態と同様、図２に示したように、層間絶縁膜構造に対してエッチング加工を行った。エッチング加工の際のエッチング条件もまた、第１の実施形態の場合と同様の条件とした。
【００５１】
この後、図５Ａ〜５Ｃに示すプラズマ処理装置を用いてアッシングを行った。アッシングの条件は、容器３内の圧力を３０Ｐａ、ＲＦパワーを４００Ｗ、基板１外周部はランプヒーター２３により２００℃に加熱した。下部電極２０の温度はチラー２１によって２５℃に制御した。
【００５２】
この条件でアッシングを行った後、基板１周辺の側壁部やベベル部でのポリマー堆積膜厚を測定したところ、ポリマー堆積膜厚はほぼ０ｎｍであった。また、アッシングによる低誘電率膜１３の酸化量を調べるために、酸化層を０．５％濃度の希フッ酸溶液に３０秒間浸すことで溶解させ、その削れ量を測定した。希フッ酸処理前後で低誘電率膜１３の削れ量は、従来の高温、ダウンフロー方式のアッシング装置を用いた場合の２０ｎｍに比べ８ｎｍと少なく、基板１中央部での酸化が抑制できていることが分かった。
【００５３】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を用い、基板１周辺部のみをランプヒーター２３で局所的に加熱することで、基板１周辺部でのラジカルの反応性を高くすることができ、この部分のポリマーを効率的に除去することができる。一方、基板１中央部でのラジカルの反応性は低く保ち、低誘電率膜の酸化およびダメージを抑制することができる。この結果、低誘電率膜の酸化を抑制しながら、同時に基板１周辺の側壁部やベベル部のポリマーを効率的に除去することができる。
【００５４】
また、ランプヒーター２３を用いることによって、第１の実施形態と比較すると下部電極にヒーターを埋め込む必要がないため、下部電極構造を単純にできるという効果がある。
【００５５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態におけるプラズマ処理装置ついて、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。なお、上述の実施の形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明の繰り返しを省略する。
【００５６】
図６に示すように、基板１を支持する下部電極２４は、基板１を一定温度に保つためのチラー２５を備えている。また、基板１外周部のみを局所的に加熱するためのヒーター２６が、基板１外周近傍に対向するように、下部電極２４の外周に沿って配置されている。ヒーター２６は、基板１の周辺部から例えば約３ｍｍ外側に位置するように配置されている。また、チラー２５とヒーター２６との間には断熱材２７が設けられている。断熱材２７は、基板１最外周端から内側に向かって例えば約１ｍｍから約３ｍｍまでの約２ｍｍの同心円状に配置されている。これにより、基板１中央部を低温に保ったままで基板１最外周端から約１〜２ｍｍの外周領域のみを加熱することが可能となる。また、下部電極２４には下部ＲＦ電源７が、上部電極２８には上部ＲＦ電源２９がそれぞれ接続されており、下部電極２４と上部電極２８の間に高周波電力を印加することによりプラズマを発生させる機構となっている。上部電極２８には、ガス導入管３０が配置されている。
【００５７】
以下に、本実施形態におけるプラズマ処理装置によるアッシングの効果について、実際の加工の実施例に基づいて説明する。まず、図７に、実際にエッチングによって加工を行った層間絶縁膜構造の一例を示す。
【００５８】
図７に示すように、層間絶縁膜は上方から順に、酸化膜３１、ストッパー膜３２の２層の積層膜として、半導体基板３３上に形成されている。この積層膜上に反射防止膜３４を塗布し、さらにその上にＡｒＦレジスト３５を塗布した後、ビアホール３６の開口パターンを形成した。
【００５９】
そして、図６に示したプラズマ処理装置を用い、同一チャンバー内でエッチング処理とアッシング処理を連続して行った。エッチングは２ステップ構成で実施した。第１ステップでは、反射防止膜３４を開口した。第２ステップでは、酸化膜３１を全て開口するとともにストッパー膜３２でエッチングを止めた。
【００６０】
ここで、第１のステップでは、容器３内の圧力は１３Ｐａに制御し、上部ＲＦ電源２９のＲＦパワーは５００Ｗ、下部ＲＦ電源７のＲＦパワーは６００Ｗとした。エッチングガスの流量は、ＣＦ４＝２００ｍｌ／ｍｉｎとした。第２のステップでは、容器３内の圧力は６．０Ｐａに制御し、上部ＲＦ電源２９のＲＦパワーは５００Ｗ、下部ＲＦ電源７のＲＦパワーは７００Ｗとした。エッチングガスの流量は、ＣＦ４／Ｃ４Ｆ８／Ｎ２＝２００／２０／２００ｍｌ／ｍｉｎとした。全ステップにおいて、下部電極２４のチラー２５の温度は２０℃に制御した。この条件を用いてビアホール３６のエッチングを行った。
【００６１】
その後、上述のように、同一チャンバー内で引き続きアッシングを行った。アッシングの条件は、容器１内の圧力を５．３Ｐａ、上部ＲＦ電源２９のＲＦパワーは１０００Ｗ、下部ＲＦ電源７のＲＦパワーは５００Ｗとした。またＯ2ガスを３００ｍｌ／ｍｉｎでチャンバー内に導入した。基板１中央の電極温度はチラー２５によって２０℃に制御し、基板１周辺部の電極温度をヒーター２６によって２００℃に制御した。
【００６２】
この条件でアッシングを行った後、基板１周辺の側壁部やベベル部でのポリマー堆積膜厚を測定したところ、ポリマー堆積膜厚はほぼ０ｎｍであった。
【００６３】
以上のように、本実施形態のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を用い、基板１周辺部のみを局所的に加熱することで、基板１周辺部でのラジカルの反応性を高くすることができ、この部分のポリマーを効率的に除去することができる。一方、基板１中央部でのラジカルの反応性は低く保ち、酸化膜のダメージを抑制することができる。この結果、酸化膜のダメージを抑制しながら、同時に基板１周辺の側壁部やベベル部のポリマーを効率的に除去することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、層間絶縁膜として第１の実施形態のような低誘電率膜を用いておらず、コスト低減、工程数削減のため、エッチングとその後のアッシングとを低温のＲＩＥ方式で、かつ同一チャンバー内で行なっているが、このような場合においても、本実施形態におけるアッシング方法を用いれば、基板周辺部の側壁やベベル部に付着したポリマーを効率的に除去することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法は、低温ＲＩＥ方式のアッシング処理において基板周辺部以外のレジストマスク除去と同時に基板周辺の側壁部やベベル部のポリマーを除去することを可能にするものであり、特に、レジストのアッシング等に供されるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図
【図１Ｂ】同プラズマ処理装置の基板周辺部の拡大断面図
【図１Ｃ】同プラズマ処理装置の基板部の平面図
【図２】第１〜３の実施形態における被処理基板膜構造を示す断面図
【図３】マイクロ波アッシングにおけるステージ温度とアッシング速度の関係を示す図
【図４Ａ】第２の実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図
【図４Ｂ】同プラズマ処理装置の基板周辺部の拡大断面図
【図４Ｃ】同プラズマ処理装置の基板部の平面図
【図５Ａ】第３の実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図
【図５Ｂ】同プラズマ処理装置の基板周辺部の拡大断面図
【図５Ｃ】同プラズマ処理装置の基板部の平面図
【図６】第４の実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図
【図７】第４の実施形態における被処理基板膜構造を示す断面図
【図８Ａ】エッチング後の基板周辺の側壁、ベベル部へのポリマーの付着状態を示す断面図
【図８Ｂ】従来例の低温ＲＩＥアッシング装置によるアッシング後の基板周辺部のポリマーの付着状態を示す断面図
【符号の説明】
【００６７】
１  基板
２、２０、２４  下部電極
３  容器
４  上部電極
５  排気口
６  ガス導入口
７  下部ＲＦ電源
８  コンデンサ
９、２１、２５  チラー
１０、２６  ヒーター
１１、２７  断熱材
１２  酸化膜
１３  低誘電率膜
１４  ストッパー膜
１５  下層配線
１６  反射防止膜
１７  ＡｒＦレジスト
１８  ビアホール
２２  ガス導入管
２３  ランプヒーター
２８  上部電極
２９  上部ＲＦ電源
３０  ガス導入管
３１  酸化膜
３２  ストッパー膜
３３  半導体基板
３４  反射防止膜
３５  ＡｒＦレジスト
３６  トレンチパターン
４０  基板
４１  ポリマー
４２  下部電極
４３  チラー
４４  ラジカル
４５  イオン
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2007220815.tif 000009
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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