(57)【要約】【課題】低誘電率膜上のレジスト、スカム等を除去するアッシング処理において、絶縁膜の誘電率を劣化させることがなく低コストで安定したプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】まず、水素ガスが連続的に供給されるとともにヘリウムガスが断続的に供給される状況下で、供給されたガスのプラズマ３が生成される。そして、プラズマ３中に生成されたラジカルをウエハ５の処理面に供給し、当該処理面のプラズマ処理を行う。これにより、高価なヘリウムガスの消費量を減らすができ、低誘電率膜の誘電率を劣化させることのないアッシング処理を低コストで実現することができる。また、上記ラジカルは、ウエハ５の処理面の中央部に比べて、周縁部に多く供給される構成とすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能に構成されたチャンバ内に設置された基板のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
第１のガスが連続的に供給されるとともに第２のガスが断続的に供給される状況下において、供給されたガスのプラズマを生成する工程と、
前記プラズマ中に生成されたラジカルを前記基板の処理面に供給し、当該処理面のプラズマ処理を行う工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記プラズマは、まず、前記第１のガスと前記第２のガスとが共に連続的に供給される状況下で励起され、当該励起後のプラズマが、前記第１のガスが連続的に供給されるとともに前記第２のガスが断続的に供給される状況下で維持される請求項１記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記第２のガスは、前記第１のガスの解離を促進するガスである請求項１または２記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記第１のガスが水素ガスであり、前記第２のガスが希ガスである請求項３記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記希ガスは、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒのいずれかである請求項４記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記基板は、処理面に、比誘電率が３．８以下の絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成された樹脂膜と、を有する請求項３から５のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記プラズマ処理が、前記樹脂膜を除去する処理である請求項６記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記処理面の周縁部に、当該処理面の中央部に比べて多くの前記ラジカルを供給する請求項７記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
減圧可能に構成されたチャンバ内に設置された基板のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
前記チャンバ内に設置され、前記基板が載置される支持台と、
第１のガスを連続的に供給するとともに第２のガスを断続的に供給するガス供給手段と、
前記ガス供給手段から供給されたガスのプラズマを生成する手段と、
を備え、
前記プラズマ中に生成されたラジカルを前記支持台に載置された基板の処理面に供給することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記処理面の周縁部に、当該処理面の中央部に比べて多くの前記ラジカルを供給する手段をさらに備えた請求項９記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関し、特に、低誘電率膜上に形成されたレジスト等のアッシング処理に好適なプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化及び動作速度の高速化の要求に応じて、半導体集積回路装置を構成する多層構造配線の配線寸法の微細化、並びに配線間の絶縁材料の低誘電率化が進められている。これに伴い、層間絶縁膜として、種々の低誘電率膜が提案されている。
【０００３】
このような低誘電率絶縁膜に、例えば、上層配線と下層配線とを電気的に接続するコンタクトを形成する場合、まず、低誘電率絶縁膜上にレジストパターンが形成される。次に、当該レジストパターンをマスクとしたエッチングにより、銅等の導電体を埋め込むためのトレンチが低誘電率絶縁膜に形成される。低誘電率絶縁膜上に形成されたレジストパターンは、トレンチ形成後にアッシング処理等により除去される。
【０００４】
低誘電率絶縁膜上のレジストパターンを除去する際に、通常の酸素ガスによるアッシング処理を適用すると、酸素ラジカル等により低誘電率絶縁膜が変質して誘電率が上昇するという現象が生じる。このため、当該アッシング処理では、酸素ガスに代えて、低誘電率絶縁膜の誘電率に影響を与えにくい水素ガスがプロセスガスとして使用されている。
【０００５】
しかしながら、水素ガス単体をプロセスガスとして使用した場合、プラズマ化する際に水素分子の解離が生じにくいため、レジストに対するアッシングレートが著しく低くなる。ここで、解離とは、一つのガス分子が当該分子を構成している原子、原子団、またはイオンに分解することを指す。そこで、実用性のあるアッシングレートを得るために、水素ガスの解離を促進するヘリウムガス等の希ガスを水素ガスに混合したガスが上記アッシング処理のプロセスガスとして使用されている。
【０００６】
また、当該アッシング処理では、プラズマ中の荷電粒子が低誘電率絶縁膜に入射してダメージを与えることを避けるため、通常、リモートプラズマ源を利用したダウンフロー型のプラズマ処理装置や、表面波プラズマを利用したダウンフロー型のプラズマ処理装置が使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図６は、上記水素ガスを用いたアッシング処理に使用されるリモートプラズマ方式のプラズマ処理装置の概略構成図である。図６に示すように、この種のプラズマ処理装置では、ガス輸送管２を通じてチャンバ１内に引き込まれたプラズマ３により、基板５（以下、ウエハ５という。）のプラズマ処理が行われる。プラズマ３は、プラズマ発生部１０において生成される。プラズマ発生部１０は、例えば、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波が透過可能な石英ガラス等からなる放電管１１と、当該放電管１１へマイクロ波電源１２が出力するマイクロ波（ここでは、周波数２．４５ＧＨｚ）を伝播させる導波管１３を備える。また、導波管１３にはスタブチューナ等の整合器１４が介在されており、例えば、マイクロ波の損失が最小となる状態が実現されている。放電管１１には、ガス供給手段７から流量制御がなされた水素ガスとヘリウムガスとが導入される。そして、導波管１３を介して供給されるマイクロ波により、これらのガスのプラズマ３が放電管１１内に生成される。なお、処理対象のウエハ５は、チャンバ１内に設けられた支持台４（以下、ステージ４という。）上に載置されている。ステージ４には、抵抗加熱ヒータ等の温度調整手段が内蔵されており、処理中のウエハ５の温度を所定温度に保持する。また、チャンバ１内の余剰ガスは、排気口６からチャンバ１の外部へ排気される。
【０００８】
さて、上述の低誘電率絶縁膜のアッシング処理を行う場合、図６の装置において、例えば、ガス供給手段７は、水素ガスを３００ｓｃｃｍの流量で放電管１１に供給するとともに、ヘリウムガスを３２００ｓｃｃｍの流量で放電管１１に供給する。ここで、１ｓｃｃｍは、０℃、１ａｔｍ（以下、標準状態という。）の気体において、１ｍｌ／ｍｉｎの流量を指す。そして、マイクロ波電源１２が出力する１ｋＷのマイクロ波電力により放電管１１内にプラズマ３が生成される。このとき、チャンバ内の圧力は１００Ｐａ、ウエハ温度は４００℃である。
【０００９】
図７は、図６に示すプラズマ処理装置を用いてアッシング処理を行う工程の例を示す図である。ここでは、低誘電率絶縁膜にコンタクト孔を形成する事例を示す。図７（ａ）に示すように、シリコン基板２１上に、下層から順に、酸化膜２２、銅配線（下層配線）２３、ＴｉＮ等の銅の拡散防止膜２４、低誘電率絶縁膜２５が成膜される。低誘電率絶縁膜２５上には、コンタクト孔形成領域に開口を有するレジストパターン２６がフォトリソグラフィにより形成される。
【００１０】
次いで、図７（ｂ）に示すように、レジストパターン２６をエッチングマスクとして、低誘電率絶縁膜２５にプラズマエッチング処理が行われ、低誘電率絶縁膜２５にコンタクト孔２５ａが形成される。また、レジストパターン２６は、エッチングマスクとして機能するため、図７（ｂ）に示すように上記エッチング処理後にも低誘電率絶縁膜２５上に残留している。そして、レジストパターン２６を除去するために、上記アッシング処理条件によりアッシング処理が行われ、図７（ｃ）に示すように、コンタクト孔の形成が完了する。
【特許文献１】特開平７−２６３３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の従来法では、水素ガスを用いてアッシング処理を行うため、コンタクト孔の側壁や、レジストパターン２６の除去により表面に露出した低誘電率絶縁膜２５を変質させることなく良好にレジストパターンを除去することができる。しかしながら、従来法では、水素ガスのプラズマ化を促進するために添加される高価なヘリウムガスの使用量が多くなり、半導体装置の製造コストが高くなるという問題がある。試算によると、実際の半導体製造工程で使用した場合、他の希ガスであるアルゴンガスと比較して１００倍程度高くなる。このような高コストプロセスでは将来に渡って使用することは困難であり、実用性という観点では不十分な技術である。
【００１２】
一方、特許文献１には、プラズマ化するガスをチャンバ内にパルス状に供給する技術が開示されている。当該技術を使用することにより、プラズマ処理の特性を大きく変化させることなく、使用ガスの総流量を減らすことができるとしている。しかしながら、特許文献１に記載の技術は、プロセスガス全体を断続的にチャンバ内に導入するため、上述のアッシング処理に適用すると、水素ガスの解離を促進するヘリウムガスだけでなく、アッシング処理に直接寄与する水素ガスの量も減少してしまう。このため、結果的にアッシングに寄与する反応性ラジカルの総量が減少し、アッシングレートが著しく低下してしまう。
【００１３】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、低誘電率絶縁膜を変質させることのないプラズマ処理を低コストで実現することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、以下に示す技術的手段を採用している。すなわち、減圧可能に構成されたチャンバ内に設置された基板のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、まず、第１のガスが連続的に供給されるとともに第２のガスが断続的に供給される状況下で、供給されたガスのプラズマが生成される。そして、前記プラズマ中に生成されたラジカルを前記基板の処理面に供給し、当該処理面のプラズマ処理を行う。
【００１５】
ここで、前記ラジカルは、基板の処理面の中央部に比べて、周縁部に多く供給されることが好ましい。また、上記プラズマは、まず、上記第１のガスと上記第２のガスとが共に連続的に供給される状況下で励起され、当該励起後のプラズマが、第１のガスが連続的に供給されるとともに第２のガスが断続的に供給される状況下で維持されるようにしてもよい。
【００１６】
ここで、上記第２のガスは、上記第１のガスの解離を促進するガスとすることができる。例えば、上記第１のガスが水素ガスとし、上記第２のガスを希ガスとする。この場合、希ガスは、例えば、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａｒ等である。以上の構成は、特に、比誘電率が３．８以下の絶縁膜、及び当該絶縁膜上に形成されたレジスト等の樹脂膜を処理面に備えた基板に対して、当該樹脂膜を除去する等の処理を行う場合に好適である。
【００１７】
一方、他の観点では、本発明は、上述のプラズマ処理方法を具現化するプラズマ処理装置を提供することができる。すなわち、本発明に係るプラズマ処理装置は、チャンバ内に設置され、前記基板が載置される支持台と、上記第１のガスを連続的に供給するとともに第２のガスを断続的に供給するガス供給手段と、ガス供給手段から供給されたガスのプラズマを生成する手段とを備える。そして、上記プラズマ中に生成されたラジカルを上記支持台に載置された基板の処理面に誘導する構成である。
【００１８】
上記構成において、上記基板の処理面の周縁部に、当該処理面の中心部に比べて多くのラジカルを供給する手段をさらに備えることが好ましい。例えば、断続的に供給するガスの上記チャンバへの導入位置を上記処理面の周縁部に対向する位置とし、連続的に供給するガスの上記チャンバへの導入位置を上記処理面の中央部とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、低誘電率絶縁膜上のレジストをアッシング除去する際に、ヘリウムガスのみを断続的に導入することで、プラズマを安定に放電させながらヘリウムガスの総流量を抑えることができる。この結果、低コストで安定したプラズマ処理を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略断面図である。図１に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置は、プラズマ発生部１０に連続的にガスを供給する連続ガス供給部７１と、プラズマ発生部１０に断続的にガスを供給する断続ガス供給部７２とをガス供給手段７に備えている。他の構成は、図６に示した従来のアッシング装置とほぼ同一の構成である。
【００２２】
連続ガス供給部７１は、水素ガスが収容されたタンク７３とマスフローコントローラ７４とを備える。そして、マスフローコントローラ７４により流量制御された水素ガスが、ガス輸送管７５を通じてプラズマ発生部１０の放電管１１に連続的に供給される。同様に、断続ガス供給部７２は、ヘリウムガスが収容されたタンク７６とマスフローコントローラ７４とを備える。さらに、断続ガス供給部７２は、図示しない制御部から入力されるパルス信号によりその開閉が制御されるガスバルブ７７（以下、パルスガスバルブ７７という。）を備えている。そして、当該パルスガスバルブ７７の開閉により、マスフローコントローラ７４により流量制御されたヘリウムガスがガス輸送管７５を通じて放電管１１に断続的に供給される。
【００２３】
以上のようにして、放電管１１に供給されたガスは、マイクロ波電源１２から導波管１３を介して供給されるマイクロ波により、プラズマ化されプラズマ３が生成される。このとき、導波管１３に介在された整合器１４は、マイクロ波の損失が最小となる状態に調整されている。
【００２４】
放電管１１内で生成されたプラズマ３中の水素ラジカルは、ガス輸送管２を通じてチャンバ１に導入される。ここで、プラズマ３中のイオンや電子等の荷電粒子は、例えば、図示しない磁石により生成される磁場等により放電管１１内に閉じ込められている。チャンバ１内に導入された水素ラジカルは、ステージ４上に載置されたウエハ５の表面に到達すると、ウエハ５上のレジストパターンと反応し当該レジストパターンを除去する。
【００２５】
ここでは、図７に例示したように、低誘電率絶縁膜２５上に形成されたレジストパターン２６を除去する事例について説明する。なお、ここでいう低誘電率絶縁膜２５とは、比誘電率が酸化シリコン（ＳｉＯ２）の比誘電率３．８よりも低く、例えば、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）の各元素から構成される有機膜、有機無機ハイブリッド膜、多孔質絶縁膜等である。
【００２６】
さて、本実施形態のアッシング処理では、上述のように、水素ガス及びヘリウムガスをプロセスガスとして使用する。ここで、水素ガスの流量は３００ｓｃｃｍであり、ヘリウムガスの流量は８０００ｓｃｃｍである。また、本実施形態では、ヘリウムガスは断続的に供給される。ここでは、供給時間を２ｍｓｅｃ、遮断時間を４９８ｍｓｅｃ（したがって、周期は５００ｍｓｅｃ）とし、供給と遮断を交互に繰り返している。なお、マイクロ波電源１２の出力電力は１ｋＷである。また、チャンバ１の内部圧力は１００Ｐａとし、ウエハ温度は４００℃としている。当該条件によれば、水素ガス及びヘリウムガスを連続的に供給する従来例と、ほぼ同等のアッシングレートを得ることができる。
【００２７】
上述の条件によれば、水素ガスを用いたアッシング処理であるため、上述のように低誘電率絶縁膜２５を変質させることなく良好にアッシング処理を行うことができる。また、本実施形態ではヘリウムガスの単位時間あたりの使用量は、８０００ｓｃｃｍ×２／５００＝３２０ｃｃ（標準状態）となる。これに対し、上記従来法では、３２００ｃｃ（標準状態）である。すなわち、本実施形態では、高価なヘリウムガスの使用量を１０％に低減（９０％削減）することができる。したがって、本発明は、低コストで、低誘電率絶縁膜２５の誘電率を劣化させることなくアッシング処理を行うことができ、非常に実用性の高い技術である。
【００２８】
ここで、上記ヘリウムガスの供給条件（上記供給時間と遮断時間）の設定方法について説明する。図２は、ヘリウムガスの供給遮断後の、プラズマ３中の水素ラジカル密度の時間変化を示す図である。図３において、横軸が経過時間に対応し、縦軸が水素ラジカル密度に対応する。なお、ここでは、ヘリウムガスの供給時間は２ｍｓに固定している。
【００２９】
水素ガスにヘリウムガスが添加されると、プラズマの電子温度が上昇する。このため、水素ガスはほぼ１００％解離し、水素ラジカル密度が高くなるとともにレジストのアッシングレートが上昇する。例えば、水素ラジカル密度がピークの状態（ヘリウムガスが添加されている状態）でのレジストのアッシングレートは４００ｎｍ／ｍｉｎである。
【００３０】
一方、ヘリウムガスを遮断すると水素ガスの解離が生じ難くなるため水素ラジカル密度は徐々に低下する。図２に示すように、ヘリウムガスの供給を遮断して５００ｍｓｅｃ程度経過後には、水素ラジカル密度はピーク時のほぼ１／２になる。このとき、レジストのアッシングレートは２００ｎｍ／ｍｉｎ程度である。さらに、時間が経過すると、水素ラジカル密度はさらに減少し、レジストのアッシングレートはさらに低下する。なお、ヘリウムガスの供給がなくなってもマイクロ波が印加されている限り放電は維持される。このため、図２に示すように、水素ラジカル密度が０になることはない。
【００３１】
本実施形態では、以上の事実を鑑み、水素ラジカル密度がピーク時の１／２となる５００ｍｓ（遮断時間４９８ｍｓ）を、ヘリウムガスの供給周期とした。ヘリウムガスを供給しない期間をさらに延長することも可能であるが、上述のようにアッシングレートがさらに低下するので好ましくない。なお、ヘリウムガスの供給時間を２ｍｓ以外の時間とする場合、当該供給時間に対応する水素ラジカル密度の時間依存性を図２と同様に求め、水素ラジカル密度が１／２程度になる時間に基づいて供給条件を設定することができる。
【００３２】
また、本実施形態の供給条件によれば、レジストの実効的なアッシングレートは、（４００＋２００）／２＝３００ｎｍ／ｍｉｎとなる。これに対し、ヘリウムガスを連続的に導入する従来の供給条件では、レジストのアッシングレートは４００ｎｍ／ｍｉｎである。本実施形態の供給条件では、従来の供給条件に比べてアッシングレートが２５％程度低下している。このため、本実施形態では、１回のアッシング処理時間を従来のヘリウムガスを連続供給する場合に比べて延長する必要があり、当該延長時間に応じて、アッシング処理１回あたりのヘリウムガスの消費量が増大する。しかしながら、当該延長時間を考慮した場合であっても、ヘリウムガスの消費量は従来の約１３．３％であり、安定したアッシング処理を十分に低コストで行うことができる。
【００３３】
図３は、上記条件でヘリウムガスを断続的に供給した場合の水素ラジカル密度の変化を示す図である。図３に示すように、ヘリウムガスの添加とともに、水素ラジカル密度が増大し、ヘリウムガスの遮断により水素ラジカル密度が低下している。しかしながら、水素ラジカル密度は、常に、ピーク時の水素ラジカル密度の１／２以上に維持されていることが理解できる。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、低誘電率絶縁膜上のレジストをアッシング除去する際に、ヘリウムガスのみを断続的に導入することで、プラズマを安定に放電させながらヘリウムガスの総流量を抑えることができる。この結果、低コストで安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００３５】
なお、上記では、アッシング中に水素ガスに断続的にヘリウムガスを添加する事例について説明した。上述のように、水素ガスにヘリウムガスを断続的に添加することにより水素ラジカル密度を高めることが可能となる。しかしながら、プラズマの励起性（点火性）は、水素ガスとヘリウムガスとが連続的に供給される従来に比べて低下してしまう。このため、プラズマの励起時には、例えば、水素ガスの流量を３００ｓｃｃｍ、ヘリウムガスの流量を３２００ｓｃｃｍとして連続供給した状態でプラズマを励起し、その後に、ヘリウムガスを上記条件で断続的に供給するようにしてもよい。このようにすれば、プラズマを励起（点火）直後に、プラズマ３中に水素ラジカルを十分な密度で生成することができる。なお、この場合、ヘリウムガスを連続供給する時間は１０秒程度で十分である。
【００３６】
（第２の実施形態）
続いて、本発明を表面波プラズマダウンフロー方式のプラズマ処理装置に適用した事例について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略断面図である。
【００３７】
図４に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置は、公知の表面波プラズマダウンフロー方式のプラズマ処理装置と同様に、チャンバ１の上壁が石英ガラスや酸化アルミニウム等の誘電体板８で構成されている。マイクロ波電源１２が発生したマイクロ波（例えば、周波数２．４５ＧＨｚ）を伝播する導波管１３は、誘電体板８の上面に接して配置される。導波管１３の底板には、長方形状の開口からなるスロットアンテナ（図示せず）が設けられている。また、誘電体壁８の内面には、プラズマ３が生成される領域を、ステージ４と対向する領域に限定するための遮蔽板９が設けられている。
【００３８】
本実施形態では、連続ガス供給部７１及び断続ガス供給部７２は、それぞれチャンバ１にガスを供給するためのガス輸送管７５ａ、７５ｂを備えている。図４に示すように、ガス輸送管７５ａ、７５ｂは、誘電体板８を貫通してチャンバ１に連通されている。ここで、ガス輸送管７５ａは、ステージ４上のウエハ５の中央部と対向する位置に接続されている。また、ガス輸送管７５ｂは、ステージ４上のウエハ５の周縁部と対向する位置に接続されている。特に限定されるものではないが、ガス輸送管７５ｂは、ウエハ周縁部に沿って等間隔で複数配設されることが好ましい。なお、ガス輸送管７５ａ、７５ｂは、導波管１３と交差することがないように適宜配置される。例えば、複数の導波管１３が誘電体板８上に配設され、ガス輸送管７５ａ、７６ｂがこれらの導波管１３が存在しない領域に上記条件を満たすように配設される。また、連続ガス供給部７１及び断続ガス供給部７２の構成は、第１の実施形態と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００３９】
上記構成において、マイクロ波電源１２から出力されたマイクロ波は、導波管１３内を伝播してスロットアンテナから誘電体板８側に放射されるとともに、誘電体板８を通じてチャンバ１内に導入される。当該マイクロ波により、ガス輸送管７５ａ、７５ｂを介してチャンバ１内に導入されたガスが解離され、プラズマ３が生成される。そして、プラズマ３の電子密度がマイクロ波のカットオフ密度を越えると、マイクロ波は表面波となってプラズマ３と誘電体板８との境界面に沿って伝搬し、誘電体板８の全域に拡がる。当該状態では、プラズマ３は誘電体板８の近傍でのみ生成され、プラズマ３中に生成されたラジカルがダウンフローによりウエハ５に入射する。
【００４０】
以上の装置を用いたプラズマ処理条件も第１の実施形態と同様に、水素ガスの流量を３００ｓｃｃｍとし、ヘリウムガスの流量を８０００ｓｃｃｍとしている。ここで、ヘリウムガスは供給時間を２ｍｓｅｃ、遮断時間を４９８ｍｓｅｃ（周期は５００ｍｓｅｃ）として断続的に供給される。なお、マイクロ波電源１２の出力電力は１ｋＷである。また、チャンバ１の内部圧力は１００Ｐａとし、ウエハ温度は４００℃としている。当該条件によれば、水素ガス及びヘリウムガスを連続的に供給した従来例と、ほぼ同等のアッシングレートを得ることができる。当該供給条件によれば、上記第１の実施形態と同様に、低誘電率絶縁膜の誘電率を劣化させることなく良好にアッシング処理を行うことができるとともに、高価なヘリウムガスの使用量を大幅に削減することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、水素ガスをウエハ５の中央部に対向する位置から供給するとともに、ヘリウムガスをウエハ５の周縁部に対向する位置から供給している。本構成により、ウエハ５面内のアッシングレートを均一にすることができる。
【００４２】
図５は、ウエハ面内のアッシングレートを示す図である。図５において、横軸はウエハ中心位置を０ｍｍとしたウエハ内の位置を示している。図５に示すように、第１の実施形態のプラズマ処理装置（図５に点線で示す。）では、アッシングレートがウエハ５の周縁部で低下している。これは、ウエハ５の周縁部が中心部に比べて排気口６が近いため、水素ラジカルの排気が促進されやすくアッシングレートが低下しているものと考えられる。これに対し、本実施形態のプラズマ処理装置では、水素ガスの解離を促進するヘリウムガスがウエハ５の周縁部に対向する位置から供給されているため、ウエハ周縁部の上方において水素ラジカルが多く生成される。すなわち、ウエハ周縁部に、ウエハ中央部に比べて多くの水素ラジカルを供給することができる。これにより、図５に実線で示すように、ウエハ周縁部における水素ラジカル密度の低下を抑制することができ、面内で均一なアッシングレートを得ることができる。
【００４３】
なお、上記では連続ガス（水素ガス）及び断続ガス（ヘリウムガス）が誘電体板８を貫通して供給される構成を例示した。しかしながら、本発明は、当該構成に限定されるものではなく、連続ガスがウエハ５の中央部に供給可能であり、かつ、断続ガスがウエハの周縁部に供給可能な構成であれば任意の構成を採用することができる。例えば、複数のガス輸送管７５ｂをチャンバ１の側壁を介して放射状にチャンバ１内に導入し、当該ガス輸送管７５ｂのガス噴出口を、ウエハ５の周縁部に対向する位置に、周縁部に沿って配置した構成であってもよい。
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、低誘電率絶縁膜上のレジストをアッシング除去する際に、ヘリウムガスのみを断続的に導入することで、プラズマを安定に放電させながらヘリウムガスの消費量を抑えることができる。この結果、低コストで安定したプラズマ処理を行うことが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、以上で説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形及び応用が可能である。上記では、特に好ましい形態として、低誘電率絶縁膜上のレジストを除去するアッシング処理の事例を説明したが、本発明は、２種類以上のガスをプロセスガスとして使用する他のドライエッチングに対しても使用することができる。また上記では、希ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）を用いたが、他の希ガスである、キセノン（Ｘｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、アルゴン（Ａｒ）等を用いることも可能である。さらに、断続的に供給されるガスに対して、相対的に連続供給と看做せる状態であれば、連続的に供給されるガスを断続的に供給してもよい。加えて、上記では、プラズマ処理装置として、マイクロ波電源を備えたプラズマ処理装置について説明したが、本発明は、ＲＦ（Radio frequency）電力によりプラズマを生成するリモートプラズマ型のプラズマ処理装置や、平衡平板型のプラズマ処理装置等、いかなる方式のプラズマ処理装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、低誘電率絶縁膜上のレジストを除去するアッシング処理等において、低コストで安定した処理を実現でき、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図
【図２】水素ラジカル密度の減衰量の時間依存性を示す図
【図３】本発明の水素ラジカル密度の変化を示す図
【図４】本発明のプラズマ処理装置の変形例を示す概略構成図
【図５】本発明のプラズマ処理装置のアッシングレートの面内分布を示す図
【図６】従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図
【図７】低誘電率膜のアッシング処理を示す工程断面図
【符号の説明】
【００４８】
１  チャンバ
２  ガス輸送管
３  プラズマ室
４  ステージ
５  ウエハ
６  排気口
７  ガス供給手段
１０  プラズマ発生部
１１  放電管
１２  マイクロ波電源
１３  導波管
１４  整合器
２１  ウエハ
２２  酸化膜
２３  銅配線
２４  拡散防止膜
２５  低誘電率絶縁膜
２６  レジストパターン
５１  連続ガス導入口
５２  断続ガス導入口
７１  連続ガス供給部
７２  断続ガス供給部
７３  連続ガス用ボンベ（第１のガス）
７４  マスフローコントローラ
７５  ガス輸送管
７６  断続ガス用ボンベ（第２のガス）
７７  パルスガスバルブ
【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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