(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が載置される載置台を備えた処理容器と、
前記基板上の低誘電率膜をエッチングするためにエッチング用のガスを前記処理容器内に供給するエッチング用のガス供給手段と、
エッチング後の低誘電率膜の上層のレジストパターンをアッシングするためにアッシング用のガスを前記処理容器内に供給するアッシング用のガス供給手段と、
前記処理容器内のエッチング用のガス及びアッシング用のガスにエネルギーを供給してプラズマを生成するプラズマ発生手段と、
アッシング後に、プラズマによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記処理容器内に供給する手段と、
前記ジピバロイルメタンガスを前記基板の表面に加熱された状態で接触させるための加熱手段と、を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
基板が載置される載置台を各々備えた第１の処理容器及び第２の処理容器と、
前記基板上の低誘電率膜をエッチングするためにエッチング用のガスを前記第１の処理容器内に供給するエッチング用のガス供給手段と、
前記第１の処理容器内のエッチング用のガスにエネルギーを供給してプラズマを生成する第１のプラズマ発生手段と、
前記第１の処理容器内でエッチングされた後の低誘電率膜の上層のレジストパターンをアッシングするためにアッシング用のガスを前記第２の処理容器内に供給するアッシング用のガス供給手段と、
前記第２の処理容器内のアッシング用のガスにエネルギーを供給して前記アッシング用のガスを活性化する手段と、
前記第２の処理容器内でアッシングした後に、アッシングによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを当該第２の処理容器内に供給する手段と、
前記ジピバロイルメタンガスを加熱した状態で前記基板の表面に接触させるための加熱手段と、を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
前記アッシング用のガスは、水素ラジカルを発生するガスであることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
アッシング時の前記基板の温度は１５０℃〜４００℃であることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
アッシング後の基板を冷却するために前記載置台に冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、前記載置台に設けられたヒータであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記加熱手段は、前記ジピバロイルメタンガスを加熱するために前記ガス供給手段に設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項８】
低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで、エッチング用のガスを前記処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記低誘電率膜をエッチングする工程と、
その後、アッシング用のガスを前記処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
この工程の後、プラズマによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記処理容器内に供給すると共に、当該ガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板を第１の処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで、エッチング用のガスを前記第１の処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記低誘電率膜をエッチングする工程と、
しかる後、前記基板を前記第１の処理容器から第２の処理容器内に搬送する工程と、
その後、アッシング用のガスを前記第２の処理容器内に供給すると共にこのガスを活性化してその活性種により前記レジストパターンをアッシングする工程と、
この工程の後、アッシングによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記第２の処理容器内に供給すると共に、当該ガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ジピバロイルメタンガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程は、前記載置台に設けられたヒータにより基板を加熱する工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ジピバロイルメタンガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程は、前記ジピバロイルメタンガスを加熱して処理容器内に供給する工程であることを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、請求項８ないし１１のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程においてシリコンを含む有機系の低誘電率膜をエッチングした後、レジストをアッシングし、その後低誘電率膜に対して回復処理を行う技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスに多層配線構造を形成する手法であるデュアルダマシン工程においては、層間絶縁膜に上層及び下層の配線を接続するためのビアホールと上層の配線を埋め込むためのトレンチ（溝部）とを形成し、この凹部に配線金属である銅を埋め込むようにしている。従って低誘電率膜にビアホール及びトレンチなどの凹部を形成するためには、処理ガスから得たプラズマによるエッチング工程が行われ、次いで酸素ガスや二酸化炭素ガスから得たプラズマによるレジストのアッシング工程が行われる。そして層間絶縁膜は、信号伝送の高速化を図るために比誘電率の低い材料が検討されているが、その代表的な低誘電率膜としてＳｉＣＯＨ膜が知られている。
【０００３】
しかしながらこれらの工程において低誘電率膜はプラズマによりダメージを受ける。特にアッシング時には酸素ガスや二酸化炭素ガスをプラズマ化するため、酸素を含む活性種が生成されるが、低誘電率膜は有機膜であることからアッシング時におけるダメージの程度が大きく、電気的特性が著しく低下する。「ダメージを受ける」とは、エッチング及びアッシングにより低誘電率膜中のＳｉ−ＣＨ3基が酸化して例えばＳｉ−ＯＨ基になることをいう。このようにダメージを受けると、具体的には、ウエハの洗浄後にパターンの線幅が広がる現象、比誘電率の上昇、リーク電流の上昇、水分の吸収による信頼性の低下といったことが起こる。
【０００４】
そこでアッシング後にＳｉＣＯＨ膜に対して例えばシラザン系のガスを用いてダメージの回復処理を行うことが知られている(特許文献１)。ところで、低誘電率膜の上にマスクパターンが形成された後に銅配線の埋め込み用の凹部を形成する装置は、真空搬送室に複数のチャンバが接続されたマルチチャンバシステムが通常使用されている。そしてエッチング及びアッシングを共通のプロセス装置例えば平行平板型プラズマ装置により実施する場合が多いが、最近ではアッシングを誘導コイルを用いたＩＣＰプラズマ装置により行うこともあり、この場合には両プロセスは別チャンバ(別のプロセス装置)で行われる。
【０００５】
一方、エッチングやアッシングを行うプラズマ装置のチャンバーにはプロセス時の反応生成物が付着しているため、シラザン系のガス中のシリコンが前記反応生成物と反応して副生成物を生成し、あるいは前記シリコンが水と反応して副生生物を生成し、これら副生成物がパーティクル汚染を引き起こす懸念がある。このためシラザン系のガスを用いた回復処理は、エッチングやアッシングを行うチャンバとは別のチャンバで行う必要がある。このため例えばマルチチャンバシステムにて回復処理を行おうとすると、エッチングやアッシングを行うチャンバとは別に回復処理専用のチャンバを真空搬送室に接続しなければならず、コストアップの要因になる。また真空搬送室に接続されるエッチングやアッシングなどの他の処理を行うチャンバの数が回復処理専用のチャンバを接続した分だけ制限されてしまうことから、マルチチャンバシステム全体のスループット向上の妨げの要因になる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４９７９８号公報（段落００３４〜００３５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、アッシングを行う処理容器と低誘電率膜の回復処理を行う処理容器とを共通化することのできる半導体製造装置、半導体装置の製造方法及びこの製造方法が記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体製造装置は、
基板が載置される載置台を備えた処理容器と、
前記基板上の低誘電率膜をエッチングするためにエッチング用のガスを前記処理容器内に供給するエッチング用のガス供給手段と、
エッチング後の低誘電率膜の上層のレジストパターンをアッシングするためにアッシング用のガスを前記処理容器内に供給するアッシング用のガス供給手段と、
前記処理容器内のエッチング用のガス及びアッシング用のガスにエネルギーを供給してプラズマを生成するプラズマ発生手段と、
アッシング後に、プラズマによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記処理容器内に供給する手段と、
前記ジピバロイルメタンガスを前記基板の表面に加熱された状態で接触させるための加熱手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の半導体製造装置は、
基板が載置される載置台を各々備えた第１の処理容器及び第２の処理容器と、
前記基板上の低誘電率膜をエッチングするためにエッチング用のガスを前記第１の処理容器内に供給するエッチング用のガス供給手段と、
前記第１の処理容器内のエッチング用のガスにエネルギーを供給してプラズマを生成する第１のプラズマ発生手段と、
前記第１の処理容器内でエッチングされた後の低誘電率膜の上層のレジストパターンをアッシングするためにアッシング用のガスを前記第２の処理容器内に供給するアッシング用のガス供給手段と、
前記第２の処理容器内のアッシング用のガスにエネルギーを供給して前記アッシング用のガスを活性化する手段と、
前記第２の処理容器内でアッシングした後に、アッシングによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを当該第２の処理容器内に供給する手段と、
前記ジピバロイルメタンガスを加熱した状態で前記基板の表面に接触させるための加熱手段と、を備えたことを特徴とする。  
前記アッシング用のガスは、水素ラジカルを発生するガスであっても良い。  
アッシング時の前記基板の温度は１５０℃〜４００℃であることが好ましい。  
アッシング後の基板を冷却するために前記載置台に冷却手段を設けても良い。  
前記加熱手段は、前記載置台に設けられたヒータであることが好ましい。  
前記加熱手段は、前記ジピバロイルメタンガスを加熱するために前記ガス供給手段に設けられていても良い。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法は、
低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板を処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで、エッチング用のガスを前記処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記低誘電率膜をエッチングする工程と、
その後、アッシング用のガスを前記処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記レジストパターンをアッシングする工程と、
この工程の後、プラズマによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記処理容器内に供給すると共に、当該ガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、
低誘電率膜の上層側にレジストパターンが形成された基板を第１の処理容器内の載置台に載置する工程と、
次いで、エッチング用のガスを前記第１の処理容器内に供給すると共にこのガスをプラズマ化してそのプラズマにより前記低誘電率膜をエッチングする工程と、
しかる後、前記基板を前記第１の処理容器から第２の処理容器内に搬送する工程と、
その後、アッシング用のガスを前記第２の処理容器内に供給すると共にこのガスを活性化してその活性種により前記レジストパターンをアッシングする工程と、
この工程の後、アッシングによりダメージを受けた低誘電率膜のダメージ層を回復させるためにジピバロイルメタンガスを前記第２の処理容器内に供給すると共に、当該ガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程と、を含むことを特徴とする。  
前記ジピバロイルメタンガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程は、前記載置台に設けられたヒータにより基板を加熱する工程であることが好ましい。  
前記ジピバロイルメタンガスと前記基板の表面とを加熱した状態で接触させる工程は、前記ジピバロイルメタンガスを加熱して処理容器内に供給する工程であっても良い。
【００１２】
本発明の記憶媒体は、
コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、上記の半導体装置の製造方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エッチングやアッシングによりダメージを受けた低誘電率膜の回復処理を、ジピバロイルメタン（以下「ＤＰＭ」という）ガスを用いて行うようにしており、このＤＰＭガスの分子はＣ、Ｈ、Ｏのみで構成されているので、エッチングやアッシングにより生成した反応生成物や水と接しても特殊な副生成物を生成するといったことがない。従って低誘電率膜の回復処理を行う処理容器を、エッチング及びアッシングを行う処理容器、あるいはアッシングを行う処理容器と共通化することができ、このため装置のコストアップを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［第１の実施の形態］
本発明の半導体製造装置を平行平板型プラズマ処理装置に適用した実施の形態について説明する。  
このプラズマ処理装置は、図１に示すように、真空チャンバからなる処理容器２１と、この処理容器２１内の底面中央に配設された載置台３０と、処理容器２１の上面部に設けられた上部電極４０と、を備えている。  
処理容器２１の底面の排気口２２には、排気管２４を介して真空ポンプ等を含む真空排気手段２３が接続されている。処理容器２１の壁面には、ウェハＷの搬送口２５が設けられており、この搬送口２５はゲートバルブＧによって開閉可能となっている。尚、処理容器２１は接地されている。
【００１５】
載置台３０は、下部電極３１とこの下部電極３１を下方から支持する支持体３２とからなり、処理容器２１の底面に絶縁部材３３を介して配設されている。載置台３０の上部には、静電チャック３４が設けられており、高圧直流電源３５から電圧が印加されることによって、載置台３０上にウェハＷが静電吸着される。また、載置台３０には、電源３６ａに接続された加熱手段であるヒーター３６が設けられており、載置台３０上のウェハＷを例えば−２０℃〜１５０℃に加熱できるように構成されている。
【００１６】
載置台３０内には、所定の温調媒体が通る温調流路３７が形成されており、この温調媒体は、例えばウェハＷのエッチング時、アッシング時にはウェハＷを設定温度に維持し、低誘電率膜の回復処理後に後続のウェハＷのエッチング時の設定温度まで冷却する手段としての機能を有している。  
また、載置台３０の内部には、Ｈｅ（ヘリウム）ガス等の熱伝導性ガスをバックサイドガスとして供給するガス流路３８が形成されており、このガス流路３８は、載置台３０の上面の複数箇所で開口している。これらの開口部は、静電チャック３４に設けられた前記貫通孔３４ａと連通している。
【００１７】
前記下部電極３１は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３０ａを介して接地されており、例えば周波数が２ＭＨｚの高周波電源３１ａが整合器３１ｂを介して接続されている。  
また、下部電極３１の外周縁には、静電チャック３４を囲むように、フォーカスリング３９が配置され、プラズマ発生時にこのフォーカスリング３９を介してプラズマが載置台３０上のウェハＷに集束するように構成されている。
【００１８】
上部電極４０は、中空状に形成されており、その下面には、処理容器２１内へ処理ガスを分散供給するための多数の孔４１が例えば均等に配置されてガスシャワーヘッドを構成している。また、上部電極４０の上面中央には、ガス供給路であるガス導入管４２が設けられ、このガス導入管４２は、絶縁部材２７を介して処理容器２１の上面中央を貫通している。そして、このガス導入管４２は、上流側において５本に分岐して分岐管４２Ａ〜４２Ｅを形成し、バルブ４３Ａ〜４３Ｅと流量制御部４４Ａ〜４４Ｅとを介してガス供給源４５Ａ〜４５Ｅに接続されている。ガス供給源４５Ａ〜４５Ｅは、それぞれ例えばＤＰＭ（ジピバロイルメタン、（ＣＨ3）3ＣＣＯＣＨ2ＣＯＣ（ＣＨ3）3）ガス源、ＣＦ4ガス源、ＣＯガス源、ＣＯ2ガス源及びＯ2ガス源である。ＤＰＭガスは回復処理用のガスであり、ＣＦ4ガスはエッチング用ガス、Ｏ2ガスはアッシング用のガスであり、分岐管４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｅは、それぞれジピバロイルメタンガスを供給する手段、エッチング用のガスを供給する手段、アッシング用のガスを供給する手段である。尚、ＤＰＭが常温では液体なので、このＤＰＭガス源４５Ａには、ＤＰＭを気化させるための図示しない加熱機構（気化器）が設けられている。バルブ４３Ａ〜４３Ｅ及び流量制御部４４Ａ〜４４Ｅは、ガス供給系４６を構成している。  
上部電極４０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７を介して接地されており、高周波電源３１ａの高周波よりも周波数の高い高周波例えば６０ＭＨｚの高周波電源４０ａがプラズマ発生手段として整合器４０ｂを介して接続されている。
【００１９】
上部電極４０に接続された高周波電源４０ａからの高周波は、処理ガスをプラズマ化するためのものである。下部電極３１に接続された高周波電源３１ａからの高周波は、ウェハＷにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウェハＷ表面に引き込むためのものである。
【００２０】
上記のプラズマ処理装置（符号「１０」として示す）は、図２に示すように、例えばマルチチャンバーシステムである基板処理装置の一部として構成されている。  
この基板処理装置について以下に簡単に説明すると、この基板処理装置は、キャリア室６１、大気雰囲気の第１の搬送室６２、ロードロック室６３及び真空雰囲気の第２の搬送室６４を備えている。第２の搬送室６４には、複数台この例では便宜上６台の図１に示すプラズマ処理装置１０が気密に接続されており、同時に複数枚例えば６枚のウェハＷの処理を並行して行うように構成されている。この第２の搬送室６４内は、例えば真空雰囲気となるように設定されている。  
第１の搬送室６２には、キャリア室６１とロードロック室６３との間でウェハＷの受け渡しを行うための第１の搬送手段である搬送アーム６５が設けられ、第２の搬送室６４には、ロードロック室６３とプラズマ処理装置１０との間でウェハＷの受け渡しを行うための第２の搬送手段ある搬送アーム６６が設けられている。
【００２１】
この基板処理装置には、例えばコンピュータからなる制御部２Ａが設けられている。この制御部２Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部２Ａから基板処理装置の各部に制御信号を送り、既述の各ステップを進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。また、例えばメモリには処理圧力、処理温度、処理時間、ガス流量または電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの基板処理装置の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部２Ｂに格納されて制御部２Ａにインストールされる。
【００２２】
次に、上記のプラズマ処理装置にて行われる処理を中心に基板処理装置全体の作用について説明する。まず、本発明における半導体装置の製造方法が実施される基板例えば半導体ウェハ（以下「ウェハ」という）Ｗの一例について、図３を参照して説明する。  
図３（ａ）は、基板であるウェハＷ上に形成されたｎ番目の回路層の上層に（ｎ＋１）番目の回路層を形成する様子を示している。このｎ番目の回路層は、層間絶縁膜であるＳｉＣＯＨ膜７０内に、例えばＣｕなどの金属である配線７１が埋め込まれた構成となっている。また、このｎ番目の回路層の上層には、キャップ膜７２とバリア膜７３とが下側からこの順番で積層されている。キャップ膜７２は、例えばＣＭＰ加工における機械的衝撃からこの回路層を保護するためのものである。また、バリア膜７３は、上下の回路層の間におけるＣｕの拡散を抑えるためのものである。尚、ＳｉＣＯＨ膜７０と配線７１との間にも金属の拡散を抑えるためのバリア膜が形成されているが、ここでは省略する。
【００２３】
バリア膜７３の上層には、ＳｉＣＯＨ膜７４、キャップ膜７５、ボトムレジスト膜７６、酸化膜７７、反射防止膜７８及びレジストパターンであるフォトレジストマスク７９が下側からこの順番で積層されている。フォトレジストマスク７９は、ＳｉＣＯＨ膜７４にビアホールを形成するためにパターニングされている。
【００２４】
次に、上記のウェハＷに対して行う処理について説明する。先ず、上記の基板処理装置において、ウェハＷの搬送容器であるキャリアがゲートドアＧＴを介して大気側からキャリア室６１に搬入されると、ウェハＷは、搬送アーム６５によって第１の搬送室６２を介してロードロック室６３に搬入される。そして、ウェハＷは、搬送アーム６６により、第２の搬送室６４を介してプラズマ処理装置１０の処理容器２１内に搬入され、載置台３０上に載置される。そして、ゲートバルブＧを閉じると共に、ガス流路３８からバックサイドガスを供給する。
【００２５】
そして、真空排気手段２３により処理容器２１内を所定の真空度に保持した後、ガス供給系４６より処理ガスとして例えばＣＦ4ガスを所定の流量で供給する。続いて周波数が６０ＭＨｚのプラズマ発生用の高周波を所定の電力となるように上部電極４０に供給して、処理ガスをプラズマ化すると共に、バイアス用の高周波として周波数が２ＭＨｚの高周波を所定の電力で下部電極３１に供給する。このプラズマによって、反射防止膜７８及び酸化膜７９がエッチングされる。
【００２６】
次いで、高周波及び処理ガスの供給を停止して、処理容器２１内を真空排気する。そして、処理ガスとしてＣＯ2ガス及びＣＯガスを所定の流量で処理容器２１内に供給する。また、上部電極４０及び下部電極３１から所定の電力の高周波を供給し、同様に処理ガスをプラズマ化して、ボトムレジスト膜７６をエッチングする。
【００２７】
その後、高周波及び処理ガスの供給を停止し、処理容器２１内を真空排気して、処理ガスとしてＣＦ4ガスを所定の流量で処理容器２１内に供給すると共に、処理容器２１内を所定の真空度に設定する。そして、上部電極４０及び下部電極３１から所定の電力を供給し、処理ガスをプラズマ化する。このプラズマをウェハＷに供給することにより、キャップ膜７５、ＳｉＣＯＨ膜７４をエッチングする。このエッチング処理により、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＣＯＨ膜７４にホール８０が形成されて、バリア膜７３の表面が露出する。
【００２８】
この時、プラズマのエネルギーを受けることにより、ＳｉＣＯＨ膜７４がごく僅かにダメージを受けて、ホール８０の側壁には、ダメージ層８１が形成される。このダメージ層８１は、既述のように、ＳｉＣＯＨ膜７４を構成するＳｉと結合していた有機物が脱離した層である。このような一連のエッチング工程においては、温調流路３７を流れる温調媒体の温度を調整することにより、ウェハＷはプラズマからの入熱と温調媒体への放熱とのバランスによって例えば０℃〜６０℃程度に維持される。
【００２９】
次に、高周波及び処理ガスの供給を停止し、処理容器２１内を真空排気する。また、処理ガスとして酸素ガスを所定の流量で処理容器２１内に供給すると共に、所定の真空度に設定する。そして、上部電極４０及び下部電極３１から所定の電力を供給して、酸素ガスをプラズマ化する。下部電極３１から供給されるバイアス用の高周波により、プラズマがウェハＷに引き寄せられて行き、図３（ｃ）に示すように、ボトムレジスト膜７６がアッシングされて除去されていく。このアッシング工程においても、ウェハＷは例えば０℃〜６０℃程度の温度に維持される。
【００３０】
ＳｉＣＯＨ膜７４の側壁（ホール８０の側面）がこのプラズマに曝されることにより、膜中から有機物例えばメチル基が脱離していく。ＳｉＣＯＨ膜７４中のＳｉには、メチル基の脱離により、ダングリングボンドと呼ばれる活性の非常に高い（反応力の高い）未結合手が生成される。また、この未結合手には、酸素ガス中の水分あるいは酸素ガスとメチル基の水素との反応により生成した水分が結合し、Ｓｉ−ＯＨとなる。
【００３１】
そして、メチル基が脱離して空隙となった部位からプラズマがＳｉＣＯＨ膜７４の内部まで進入して、ＳｉＣＯＨ膜７４の内部からもメチル基を順次脱離させていくので、結果として既述のダメージ層８１が厚く（深く）なっていく。このダメージ層８１は、メチル基の脱離により多孔質となるので、プラズマ中の酸素のイオンのエネルギーにより、表面が押しつぶされて緻密化する。  
以上のようにエッチングやアッシングが行われると、処理容器２１の内壁などのプラズマが接触する部位には、プラズマとＳｉＣＯＨ膜７４やレジストとの反応により生成した副生成物が堆積物として付着することとなる。
【００３２】
次いで、高周波及び処理ガスの供給を停止して、処理容器２１内を真空排気する。そして、ヒーター３６の発熱量を多くして、ウェハＷを設定温度例えば５０℃〜１５０℃に加熱し、排気管２４の図示しないメインバルブを閉じると共に、処理容器２１内の圧力が例えば２６７Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）となるまでＤＰＭガスを処理容器２１内に供給する。その後、ＤＰＭガスの供給を停止して処理容器２１内を閉じた（密閉空間とした）状態にし、この状態を例えば１５０秒保持する。
【００３３】
このＤＰＭガスは、処理容器２１内に拡散していき、ホール８０内更にはダメージ層８１の表面にまで到達する。このＤＰＭガスは、既述の未結合手を持つＳｉや水酸基の結合しているＳｉに引き寄せられて行き、ダメージ層８１の内部まで拡散していく。そして、ＤＰＭガスあるいはこのＤＰＭガスから脱離した反応基である有機物がＳｉの未結合手と結合する。また、Ｓｉと結合している水酸基がＤＰＭガス中の水素と反応して、水分として脱離し、この水酸基の脱離したＳｉの結合手にも有機物が結合する。その結果、図４（ａ）に示すように、ダメージ層８１の回復処理が行われる。
【００３４】
この時、既述のように、処理容器２１の内壁などには堆積物が付着しているが、ＤＰＭガスは、Ｃ、Ｈ、Ｏから構成されているので、この堆積物と接しても特殊な副生成物が生成しない。また、上述のアッシング工程において、ＳｉＣＯＨ膜７４内に水分が含まれていたとしても、このＤＰＭガスには、脱水効果があるので、良好に回復処理が行われることとなる。
【００３５】
尚、既述のように、ダメージ層８１の表面部分は酸素イオンのエネルギーによって緻密層が形成されているが、このＤＰＭガスは、プロトン（Ｈ＋）を放出しやすく、ダメージ層８１に存在するＯＨ基と結合してＨ２Ｏとしてダメージ層８１外へ放出するため、ダメージ層８１の内部まで良好に回復させることができる。
【００３６】
その後、処理容器２１内を真空排気して、ウェハＷを処理容器２１内から取り出す。そして、ウェハＷは、基板処理装置の搬送アーム６６によりプラズマ処理装置から取り出されて、搬入された経路と逆の経路でキャリアに戻される。しかる後、新たなレジストパターンを形成後、このレジストパターンを利用して、ＳｉＣＯＨ膜７４に配線を埋め込むための溝（トレンチ）を形成し、この溝とホール８０とからなる凹部にＣｕを埋め込んだ後、ＣＭＰ加工を行うことにより、図４（ｂ）に示すように（ｎ＋１）番目の配線８２が形成される。  
【００３７】
上述の実施の形態によれば、ＳｉＣＯＨ膜７４に対してプラズマによってアッシング処理を行った後に、そのプラズマによりＳｉＣＯＨ膜７４に生成したダメージ層８１に対して、Ｃ、Ｈ、Ｏのみで構成されるＤＰＭガスを供給し、回復処理を行っている。そのため、処理容器２１の内壁などに付着した堆積物や、アッシング工程において生じる水分などとＤＰＭガスが接しても特殊な副生成物が生成されないので、アッシング処理と同じ処理容器２１内にて回復処理を行うことができ、回復処理用のチャンバーを別途設けずに済む。図２では、便宜上プラズマ処理装置を６台記載してあるが、従来のようにエッチング処理及びアッシング処理を行うプラズマ処理装置のチャンバーと別個に回復処理用のチャンバーを設ける場合には、図２の基板処理装置と同程度のスループットを実現するためには、例えば１２基（図２のチャンバー数の２倍）のチャンバーが必要となるので、本発明では従来よりもはるかに装置の面積を小さくできることが分かる。  
尚、このＤＰＭガスは、既述のように、プロトン（Ｈ＋）を放出しやすく、ダメージ層８１に存在するＯＨ基と結合してＨ２Ｏとしてダメージ層８１外へ放出するため、従来のシラザン系のガスを用いたときよりも電気的特性を良好に回復させることができる。
【００３８】
上記の例では、ＤＰＭガスを処理容器２１内に供給した後、処理容器２１を密閉空間としたが、排気管２４の図示しないメインバルブを開いて、ＤＰＭガスを流しながら回復処理を行うようにしても良い。  
また、回復処理を行うにあたり、ヒーター３６によりウェハＷを加熱するようにしたが、ＤＰＭガス自体が加熱されるように、ＤＰＭガスの流路である分岐管４２Ａなどに加熱手段を設けても良い。
【００３９】
上記の例では、エッチング処理とアッシング処理とを同じ処理容器２１内にて行うようにしたが、それぞれ別のチャンバーにて処理を行うようにしても良い。そのような例について、以下に説明する。
【００４０】
［第２の実施の形態］
図５に示すアッシング装置は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を利用してアッシングを行う装置であり、第２の処理容器である下部容器９１ａの上方に、周縁部がこの下部容器９１ａの周縁部と連続するように形成されたベルジャー９１ｂを備えている。これらの下部容器９１ａとベルジャー９１ｂとで第２の処理容器９１をなす。処理容器９１内には、ウェハＷを載置するための載置台であるサセプタ９３が接地され、支持部材９４により支持されている。９３ａは加熱手段であるヒーター、９３ｂは電源であり、ウェハＷを例えば１５０℃〜４００℃の温度に設定できるように構成されている。９５はウェハＷをクランプするためのクランプリングである。
【００４１】
ベルジャー９１ｂの外側には、アッシング用のガスを活性化する手段である高周波電源９６ａに接続されたコイル９６がアンテナ部材として巻かれており、コイル９６に３００ｋＨｚ〜６００ＭＨｚの高周波を供給することにより、ベルジャー９１ｂ内に誘導電磁界を形成して、活性種を生成できるように構成されている。ベルジャー９１ｂの天井部には、アッシング用のガス供給手段とジピバロイルメタンガスを供給する手段とを兼ねるガス供給路９７を介してＤＰＭガス源９８Ａ及び水素ガス源９８Ｂが接続されており、既述のＤＰＭガスと、アッシング用ガスである水素ガスと、をベルジャー９１ｂ内に供給するように構成されている。処理容器９１の下方側の側壁には、排気路９９を介して真空排気手段９９ａが接続されている。Ｇはゲートバルブである。
【００４２】
図６は、このアッシング装置（符号「９０」として示す）を備えたマルチチャンバシステムである基板処理装置であり、複数台例えば３台が真空雰囲気の搬送室である第２の搬送室６４に気密に接続されている。また、この３台のアッシング装置９０と共に、例えば３台のエッチング装置１０ａが第２の搬送室６４に接続されている。尚、このエッチング装置１０ａは、第１の実施の形態で説明したエッチング処理を行うための装置であり、装置の構成としては既述のプラズマ処理装置１０と同じ構成であるため、説明を省略する。また、この基板処理装置において、他の符号については、既述の図２の基板処理装置と同じ符号を付してある。  
この基板処理装置では、エッチング装置１０ａにおいてウェハＷに対して既述のエッチング処理を行った後、搬送アーム６６によりエッチング装置１０ａからアッシング装置９０へ真空雰囲気下においてウェハＷを搬送する。
【００４３】
このアッシング装置９０では、サセプタ９３上のウェハＷを例えば１５０℃〜４００℃に加熱して、ウェハＷの上方から水素ガスを供給すると共に、コイル９６に所定の周波数の高周波を供給し、ベルジャー９１ｂ内に誘導電磁界を形成する。そして、この水素ガスをプラズマ化すると活性種である水素ラジカルが生成し、このプラズマをウェハＷに供給することにより、既述の第１の実施の形態と同様に、アッシング処理を行う。このアッシング装置９０では、ＳｉＣＯＨ膜７４の受けるダメージが小さくなるように、上記のように誘導電磁界により水素ガスをプラズマ化しているので、既述のダメージ層８１は、極めて薄い層となる。
【００４４】
アッシング処理を行うことにより、プラズマが接触する処理容器９１の内壁などの部位には、プラズマとＳｉＣＯＨ膜７４やレジストとの反応により生成した副生成物が堆積物として付着する。  
その後、水素ガス及び高周波の供給を停止して、処理容器９１内を真空排気する。そして、例えばウェハＷの温度をアッシング時のプロセス温度に維持したまま、既述の第１の実施の形態と同様にして、ウェハＷに対してＤＰＭガスを供給し、これによりＤＰＭガスがダメージ層８１の内部に拡散して、同様に回復処理が行われる。このような高温であっても、ＤＰＭガスと処理容器９１の内壁の付着物やＳｉＣＯＨ膜７４内の水分との反応が起こらないので、副生成物の生成が抑えられる。尚、このＤＰＭガスの発火点については、３００℃以上だと考えられるので、このような高温においても、爆発などのおそれがない。
【００４５】
上述の実施の形態では、既述の第１の実施の形態における効果と同様の効果が得られる。４００℃といった高温においても、このＤＰＭガスと付着物や水分との副生成物が生成しないので、回復処理を良好に行うことができる。また、アッシング処理を行った後にウェハＷを加熱せず、そのままの処理温度でＤＰＭガスを供給して回復処理を行うことができるので、ウェハＷの昇降温に要する時間を省くことができ、スループットを向上させることができる。  
また、既述のように、アッシング装置９０を用いてアッシング処理を行うと、ダメージ層８１が小さくなるが、このような僅かなダメージ層８１についても、上記の回復処理により、ＳｉＣＯＨ膜７４の電気的特性を良好に回復させることができる。
【００４６】
尚、この例においても、第１の実施の形態において説明したように、ウェハＷ上においてＤＰＭガスが所定の処理温度となるように、ＤＰＭガスを加熱してウェハＷに供給するようにしても良い。また、アッシング処理時の処理温度が高すぎる場合には、サセプタ９３に冷却手段を設けて、この冷却手段によりアッシング処理後に回復処理に適した処理温度となるように冷却しても良い。この場合であっても、アッシング処理と回復処理とのプロセス温度が近いので、昇降温に要する時間は短くて済む。
【００４７】
上記の例のように、プラズマ処理装置とは別個にアッシング装置９０を用いる場合には、既述の図１における処理容器２１及び高周波電源４０ａは、それぞれ特許請求の範囲における第１の処理容器及び第１のプラズマ発生手段に相当する。  
尚、エッチング処理とアッシング処理とを別々の装置で行うためのアッシング装置としては、アッシング用のガスをプラズマ化して活性種を生成する装置以外にも、例えば以下に説明する装置などであっても良い。
【００４８】
［第３の実施の形態］
図７は、ＣＡＴ−アッシング装置などと呼ばれる、触媒を用いてアッシング処理を行うためのアッシング装置を示している。このアッシング装置は、処理容器１０１、載置台１０２及びガスシャワーヘッド１０３を備えている。載置台１０２は、電源１０２ａに接続された加熱手段であるヒーター１０２ｂを備えており、載置台１０２上のウェハＷを例えば３００℃まで加熱できるように構成されている。ガスシャワーヘッド１０３には、下面側に多数のガス吐出孔が形成され、上面側にはアッシング用のガスを供給する手段とジピバロイルメタンガスを供給する手段とを兼ねるガス供給路１０４を介してＤＰＭガス源１０５Ａ及び水素ガス源１０５Ｂが接続されている。１０６は排気路、１０６ａは真空ポンプである。
【００４９】
ガスシャワーヘッド１０３と載置台１０２との間には、例えばタングステンなどの触媒ワイヤ１０７がアッシング用のガスを活性化する手段であるラジカル発生手段として設けられている。１０７ａは電源であり、触媒ワイヤ１０７を例えば１４００℃〜２０００℃に加熱して、上記の水素ガスをラジカル化して活性種を生成できるように構成されている。Ｇはゲートバルブである。  
このアッシング装置についても、既述の図５に示すアッシング装置と同様に、基板処理装置の第２の搬送室６４に気密に接続されているが、図示を省略する。
【００５０】
このアッシング装置では、上記の第２の実施の形態と同様にエッチング装置１０ａにおいてエッチング処理を行った後、ウェハＷを処理容器１０１内に搬入し、以下のアッシング処理及び回復処理を行う。
【００５１】
先ず、ウェハＷを載置台１０２上に載置し、例えば２５０℃に加熱すると共に、処理容器１０１内を所定の真空度に設定する。そして、触媒ワイヤ１０７に通電して、１４００℃〜２０００℃に加熱する。そして、水素ガスをガスシャワーヘッド１０３から所定の流量で処理容器１０１内に供給すると、この水素ガスが触媒ワイヤ１０７の熱によりラジカル化して、活性種である水素ラジカルが生成する。この水素ラジカルをウェハＷに供給することにより、既述の例と同様にアッシング処理が行われる。
【００５２】
次いで、水素ガスの供給を停止すると共に、触媒ワイヤ１０７への通電を停止して、処理容器１０１内を真空排気する。そして、触媒ワイヤ１０７の温度が所定の温度例えばＤＰＭガスが分解しない程度の温度に低下するまで保持する。その後、上記の第２の実施の形態と同様に、処理容器１０１内にＤＰＭガスを供給して、同様の回復処理を行う。この例においても、上記の各例と同様にＳｉＣＯＨ膜７４の電気的特性が良好に回復する。  
尚、この例においても、ガス供給路１０４などに加熱手段を設けて、加熱したＤＰＭガスをウェハＷに供給するようにしても良い。また、上記のアッシング装置と同様に、載置台１０２に冷却手段を設けて、アッシング後のウェハＷを冷却するようにしても良い。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の効果を確認するために行った実験について説明する。実験には、ウェハＷとして、以下の（１）の実験には既述の図３（ａ）に示すウェハＷを用い、それ以外の実験には、ダミーウェハのシリコン上にＳｉＣＯＨ膜を成膜したウェハＷを用いた。これらのウェハＷに対して、プラズマ処理装置１０を用いてエッチング処理及びアッシング処理を行い、その後回復処理を行った。回復処理としては、以下の表１に示すように、処理温度を変えて実験を行った。また、エッチング処理及びアッシング処理を行ったウェハＷと、その後回復処理を行ったウェハＷと、に対して、以下の試験を行った。各実験条件の詳細例えばエッチング条件やアッシング条件などについては、既述の通りであり、またそれぞれの条件で共通化したので、説明を省略する。
【００５４】
（実験内容）
（１）沸酸浸漬試験
ダメージ層８１が沸酸に溶解しやすい一方、ダメージの少ないＳｉＣＯＨ膜７４が沸酸に溶解しにくいので、ウェハＷを沸酸に浸漬して、沸酸への溶解量（ホール８０の幅の増加量）をＳＥＭにより測定することで、ダメージ層８１の量を評価した。  
（２）比誘電率
ダメージ層８１が形成されると、比誘電率が上昇するので、ダメージ層８１の量を確認するために、比誘電率の評価を行った。測定には水銀プローバを用いた。  
（３）リーク電流
既述のように、ダメージ層８１が吸湿しやすく、水分によりウェハＷの絶縁性が低下するので、この特性を評価するためリーク電流を測定した。  
（４）水の接触角
ダメージ層８１が形成されると、ＳｉＣＯＨ膜から有機物が脱離し、また吸湿するので、ダメージ層８１の形成に伴い、ＳｉＣＯＨ膜表面が疎水性（水の接触角が９０°に近いほど疎水性）から親水性に変化するため、ＳｉＣＯＨ膜表面の水の接触角を測定した。  
（５）含水量
ダメージ層８１が吸湿した量を確かめるために、含水量の測定を行った。含水量の測定には、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、１００℃〜５００℃まで昇温した時にウェハＷから脱離した水の量を積分して求めた。
【００５５】
（実験結果）
以上の実験結果を表１に示す。尚、比較例として、エッチング処理及びアッシング処理を行った後、回復処理を行わなかったウェハＷについての結果を示す。また、参考例として、エッチング処理を行う前のウェハＷ（未処理）についての結果を示す。尚、回復処理の右側の項目の温度は、回復処理を行った時の処理温度である。
【００５６】
（表１）
0004924245.tif 000002
【００５７】
その結果、回復処理を行うことにより、全ての実験結果において特性が改善されており、ダメージ層８１が極めて小さくなっていることが分かった。更に、どのような温度であっても、既述のように、ＤＰＭガスと処理容器２１の内壁の堆積物や水分などとの反応による副生成物は生成しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のエッチング処理及びアッシング処理に用いられるプラズマ処理装置の一例を示した縦断面図である。
【図２】上記のプラズマ処理装置が接続される基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の半導体製造装置の製造方法における工程の一例を示す基板の断面図である。
【図４】上記の製造方法における工程の一例を示す基板の断面図である。
【図５】上記の回復処理が行われるアッシング処理装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】上記のアッシング処理装置が接続される基板処理装置の一例を示す平面図である。
【図７】上記のアッシング処理装置の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
７４  ＳｉＣＯＨ膜
７５  キャップ膜
７６  ボトムレジスト膜
７７  酸化膜
７８  反射防止膜
７９  フォトレジストマスク
８０  ホール
８１  ダメージ層
８２  配線
２１  処理容器
３１  下部電極
４０  上部電極
【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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