JP4372811B2

JP4372811B2 - プラズマ処理方法

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Publication number: JP4372811B2
Application number: JP2007182679A
Authority: JP
Inventors: 究藤本; 載榮丁; 暁志布瀬
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2007281519A

Description

本発明は、半導体装置の製造工程でなされるプラズマ処理方法に関する。

被処理体中の層間絶縁膜、例えば有機絶縁膜をマスクのパターンを介してエッチングし、その後にマスクを除去する従来のプラズマ処理方法としては、処理容器内で有機絶縁膜をフロロカーボン等のＣＦ系のガスのプラズマを用いて有機絶縁膜下のＳｉＮ膜等のバリア層が露出するまで有機絶縁膜をエッチングし、その後引き続いて同一処理容器内で酸素ガス等のプラズマを用いてマスクを除去（アッシング）する方法が一般的であった。

しかしながら、従来のプラズマ処理方法の場合には、ＣＦ系のガスで有機絶縁膜をエッチングすると、処理容器内の物、例えば、処理容器の内壁や処理容器内にあるフォーカスリング、シールドリング、バッフル板等の部品にＣＦ系の副生成物が付着する。そして、その後の酸素ガス等を用いたプラズマアッシングにより処理容器内の部品に付着したＣＦ系の副生成物からフッ素ラジカル（Ｆ＊）等のフッ素の反応活性種が生成し、この反応活性種が被処理体中の露出したＳｉＮ膜等のシリコン含有膜からなる下地層に作用して下地層を削ってしまい、下地層の膜厚がウエハの場所によって不均一になるため、引き続き行われる下地層のエッチングにより導体膜を露出させる時に、場所によってオーバーエッチングの時間が長くなり、導体膜を余分に削ってしまい、デバイス性能を劣化させる問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、マスクを除去する時にエッチングによる副生成物に起因するフッ素の反応活性種の生成を防止して下地膜の膜厚を均一に保ちながらマスクを除去して、その後の下地膜のオーバーエッチングの時間を少なくして配線層の減少を抑制することができるプラズマ処理方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載のプラズマ処理方法は、処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜を、このシリコン含有膜上にある第１のマスクのパターンを介して途中までエッチングして溝を形成する工程と、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記溝を形成する工程の前または後に上記シリコン含有膜上にある第２のマスクのパターンを介して上記シリコン含有膜をエッチングして上記溝に連なるホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記処理容器内で上記第１、第２のマスクそれぞれを、上記処理容器内に導入した窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有し、上記第１、第２のマスクをそれぞれ除去する直前に上記シリコン含有膜に上記ホールがある時には、上記エッチングにより生成して上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程を有することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に記載のプラズマ処理方法は、処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜をエッチングしてデュアルダマシン配線の金属を埋め込む溝及びホールを形成するプラズマ処理方法であって、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第１のマスクのパターンを介して途中までエッチングして上記溝を形成する工程と、上記処理容器内で上記第１のマスクを、上記処理容器内に導入した窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記フッ素ガスを含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜の溝を、このシリコン含有膜上に形成された第２のマスクのパターンを介してエッチングして上記ホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記溝及びホールの形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第２のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有することを特徴とするものである。

本発明の請求項３に記載のプラズマ処理方法は、処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜をエッチングしてデュアルダマシン配線の金属を埋め込む溝及びホールを形成するプラズマ処理方法であって、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第１のマスクのパターンを介してエッチングして上記ホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記ホールの形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第１のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記フッ素ガスを含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第２のマスクのパターンを介して上記ホールを含む領域を途中までエッチングして上記溝を形成する工程と、上記溝の形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記溝の形成により上記部品に付着した副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第２のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載のプラズマ処理方法は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上上記窒素を含むガスは、更に水素を含むことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載のプラズマ処理方法は、請求項４に記載の発明において、上記窒素の流量と上記水素の流量との和に対する上記水素の流量は、０％を超え、２０％以下であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項６に記載のプラズマ処理方法は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記シリコン含有膜は、酸化シリコンを有する膜であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項７に記載のプラズマ処理方法は、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、上記フッ素を含むガスは、少なくともＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_８Ｆ_８のいずれか１つ以上を含むガスであることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項８に記載のプラズマ処理方法は、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、上記マスクは、フォトレジストであることを特徴とするものである。

本発明によれば、導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜をエッチングして溝及びこれに連なるホールを形成する際に用いられるマスクをそれぞれ除去する時に、エッチングによる副生成物に起因するフッ素の反応活性種による下地膜の削れを防止して下地膜の膜厚を均一に保ちながらマスクを除去して、その後の下地膜のオーバーエッチングの時間を少なくして導体膜の減少を抑制することができるプラズマ処理方法を提供することができる。

以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明について説明する。
まず、本発明のプラズマ処理方法に好適に用いられるプラズマ処理装置について説明する。本実施形態に用いられるプラズマ処理装置１０は、例えば図１に示すように、金属（例えば表面が酸化処理されたアルミニウム）により形成され且つ接地された処理容器１１と、この処理容器１１内の底面中央に絶縁体１２を介して配設された導電体からなるサセプタ１３と、このサセプタ１３の上方に形成され且つ処理ガスを供給するシャワーヘッド１４を備えている。サセプタ１３には整合器１５を介してプラズマ生成用の高周波電源１６が接続され、この高周波電源１６からサセプタ１３に対して周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加する。サセプタ１３上には静電チャック１７が配置され、この静電チャック１７内に介在する電極１７Ａには直流電源１８が接続されている。また、処理容器１１の外周にはダイポールリングマグネット（ＤＲＭ）１９が回転可能に配置されている。また、処理容器１１の頂面には処理ガス源（図示せず）が接続されたガス導入部１１Ａが形成され、このガス導入部１１Ａから導入された処理ガスをシャワーヘッド１４を介して被処理体（例えば、ウエハ）Ｗ全面に均一に供給するようにしてある。処理容器１１の周壁面の下部には排気ポンプ（図示せず）に接続された排気口１１Ｂが形成され、この排気口１１Ｂから排気ポンプを介して処理容器１１内を所定の圧力まで下げるようにしてある。

次に、プラズマ処理装置１０を用いた本発明のプラズマ処理方法の一実施形態について説明する。まず、図示しない搬入口から処理容器１１内にウエハＷを搬入し、サセプタ１３上の静電チャック３０上に載置する。次いで、処理容器１１内を排気しながら処理ガスを導入し、ＤＲＭ１９を回転させると共にサセプタ１３に高周波電力を印加する。高周波電力を印加すると同時かその前後に静電チャック１７にも直流電力を印加し、静電チャック１７上でウエハＷを吸着、固定する。サセプタ１３に高周波電力を印加したことと相俟ってＤＲＭ１９からの回転磁界の印加によって処理ガスをプラズマ化し、ウエハＷ中のプラズマ処理対象部を以下のようにして処理する。

ここでウエハＷのプラズマ処理対象部の構造について図２を参照しながら説明する。本実施形態では例えば図２に示すデュアルダマシン構造の溝を形成する場合について説明する。例えば図２の（ａ）に示すように、ウエハＷには下から上に向かってメタル配線層３１、下地層（ここでは、例えばＳｉＮ膜）３２、シリコン含有膜層（ここでは、例えばＳｉＯ_２膜層）３３、マスク３４が形成され、また、マスク３４には所定のパターンで開口部３４Ａが形成されている。そして、マスク３４の開口部３４Ａから下地層３２が露出するまでシリコン含有膜層３３をプラズマエッチングしてホール３３Ａを形成する。エッチングガスとしては、例えばＣ_４Ｆ_８（またはＣ_５Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６）とＣＯとＯ_２とＡｒの混合ガス等を使用することができる。シリコン含有膜層が有機系の酸化シリコン膜の場合には、更にＮ_２を加えると良い。このエッチングに続いて、例えば酸素ガスのプラズマを用いて処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する。引き続き、処理容器１１内に導入した窒素（Ｎ_２）と水素（Ｈ_２）とを含む混合ガスのプラズマを用いてアッシングして同図の（ｂ）に示すようにマスク３４を除去する。

次いで、フォトレジストを塗布し、図２の（ｂ）のホール３３Ａより大きいパターン開口部３５Ａを有するマスク３５を形成した後、同図の（ａ）の場合と同一のエッチングガスを用いてマスク３５の開口部３５Ａからシリコン含有膜層３３の途中までエッチングして溝３３Ｂを形成する（同図の（ｃ）参照）。その後、例えば酸素ガスのプラズマを用いて処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する。引き続き、同図の（ａ）のマスク３４を除去する場合と同一のアッシングガスのプラズマを用いてアッシングして同図の（ｄ）に示すようにマスク３５を除去する。

このように、マスク３４、３５を除去する工程の前に、処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する工程を入れたため、マスク３４、３５を除去する工程において、下地層３２に作用するフッ素活性種が生成されなくなり、下地層３２の削れを抑制でき、均一な膜厚をえることができる。また、窒素（Ｎ_２）と水素（Ｈ_２）とを含むガスのプラズマによりマスク３４、３５を除去すれば、シリコン含有膜３３の側面の削れを抑制することができる。また、窒素（Ｎ_２）や、窒素（Ｎ_２）に少量の水素（Ｈ_２）を添加したガスのプラズマを用いてマスク３４を除去することにより後述のようにフッ素を含有する副生成物を除去する工程を省略することができる。

更に、シリコン含有膜層３３をマスクとして用いて、下地層３２をＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２の少なくとも一つとＯ_２とＮ_２とＡｒ_２との混合ガスでエッチングしても良い。この際、残存している下地層（ＳｉＮ膜層）３２は削れが抑制されて、ウエハＷの全面で殆ど均一な膜厚になっているため、下地層３２のオーバーエッチングの時間が少なくて済み、下地のメタル層３１の減少を最小限に抑えられ、メタル層３１の性能の低下を抑制することができる。

また、上述のように窒素（Ｎ_２）を含むガスを用いることにより、処理容器１１内の部品に付着したフッ素（Ｆ）を含有する副生成物があっても、シリコン含有膜３３に対するマスクの選択比（マスクのエッチングレート／シリコン含有膜のエッチングレート）が約３０と、かなり高い値の選択比を維持しつつマスク３４を除去できる。尚、この窒素（Ｎ_２）を含むガスには、少量の水素ガスを添加しても良い。水素ガスの添加により、マスク３４のアッシングレートを上げることができる。この場合、窒素ガスの流量と水素ガスの流量の和に対する水素ガスの流量は、好ましくは、０％を超え２０％以下、より好ましくは、１％以上２０％以下、更に好ましくは１％以上１０％以下である。この領域での水素ガスの添加により、シリコン含有膜３３に対するマスク３４の選択比をある程度高く維持したまま、マスク３４のアッシングレートをも高く（約１８０ｎｍ／分以上）できる。また、これらのマスクを除去するガスには、更に、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを添加しても良い。

シリコン含有膜３３としては酸化シリコンを有する膜であることが好ましい。また、シリコン含有膜３３としてはデバイス性能を良くするために比誘電率が低い絶縁膜であることが好ましい。

また、シリコン含有膜３３をエッチングするフッ素を含むガスとしては、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_８Ｆ_８等のフロロカーボンや、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ等のハイドロフロロカーボンの少なくともいずれか１つ以上を含むガスを用いることができる。また、これ以外にも、メタン（ＣＨ_４）、四塩化炭素（ＣＣｌ_４）等やフッ素（Ｆ_２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）等との混合ガスを用いることができる。また、これらに窒素（Ｎ_２）、酸素（Ｏ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等を添加しても良い。これらの発明で使用されるマスクとしては、フォトレジストが好ましく、このフォトレジストを除去するには、上記の窒素を含むガス、窒素と水素を含むガスのほか、酸素（Ｏ_２）を含むガスのプラズマが使用できる。

また、図３に示すように、本発明はデュアルダマシン構造において先に溝を形成する場合にも適用することができる。尚、ウエハＷのプラズマ処理対象部は図２の場合と同様である。即ち、所定の大きさの開口部４４Ａを有するマスク４４をフォトレジストによって形成した後、図３の（ａ）に示すようにマスク４４の開口部４４Ａからシリコン含有膜層４３を途中までエッチングして溝４３Ａを形成する。続いて、マスク４４を上述の場合と同様の手法でアッシングして除去した後、再度フォトレジストを塗布し、図３の（ｂ）の溝４４Ａの幅より小径の開口部４５Ａを有するマスク４５を形成する。次いで、マスク４５の開口部４５Ａから下地層（ＳｉＮ膜層）４２が露出するまでシリコン含有膜層４３をエッチングしてホール４３Ｂを形成する（同図の（ｃ）参照）。その後、例えば酸素ガスのプラズマを用いて処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する。引き続き、上述の場合と同様にアッシングしてマスク４５を除去する（同図の（ｄ）参照）。本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。

また、本発明は例えば図４に示すバリア層を有するウエハについても好適に適用することができる。バリア膜は、上記各実施形態の下地膜とは役割が全く異なるが、下地膜と同一のシリコン含有膜によって形成することができる。即ち、本実施形態では図４の（ａ）に示すように、ウエハＷには下から上に向かってメタル配線層２１、バリア層（ここでは、シリコン含有膜）２２、絶縁膜層２３、マスク２４が形成され、また、マスク２４には所定のパターンで開口部２４Ａが形成されている。そして、プラズマ処理対象部にはマスク２４を介してプラズマ処理が施される。プラズマ処理時には例えば同図の（ｂ）に示すようにフロロカーボン等を含むガスを用いてマスク２４の開口部２４Ａから絶縁膜層２３をプラズマエッチングする。その後、酸素（Ｏ_２）を含むガスのプラズマを用いて処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する。引き続き、処理容器１１内に導入した窒素（Ｎ_２）と水素（Ｈ_２）とを含むガスのプラズマを用いて同図の（ｃ）に示すようにマスク２４を除去（アッシング）する。

このように、マスク２４を除去する工程の前に、処理容器１１内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を除去する工程を入れたため、マスク２４を除去する工程において、バリア層２２に作用するフッ素活性種が生成されなくなり、バリア層２２の削れを抑制できる。また、窒素（Ｎ_２）と水素（Ｈ_２）とを含むガスのプラズマによりマスク２４を除去すれば、シリコン含有膜であるバリア層２２上にある絶縁膜層２３の側面の削れを抑制することができる。また、窒素（Ｎ_２）や、窒素（Ｎ_２）に少量の水素（Ｈ_２）を添加したガスのプラズマを用いてマスク２４を除去することにより後述のようにフッ素を含有する副生成物を除去する工程を省略することができる。

また、上述のように窒素（Ｎ_２）を含むガスを用いることにより、処理容器１１内の部品に付着したフッ素（Ｆ）を含有する副生成物があっても、バリア層２２（シリコン含有膜）に対するマスクの選択比（マスクのエッチングレート／シリコン含有膜のエッチングレート）が約３０と、かなり高い値の選択比を維持しつつマスク２４を除去できる。この窒素（Ｎ_２）を含むガスとしては、上記各実施形態と同様のガスを同一の条件で用いることができる。

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。本実施例では図４に示すバリア層を有するウエハを用いて本発明のプラズマ処理方法を実施した。
実施例１
本実施例では図１に示すプラズマ処理装置を用いてバリア層２２の種類を変え、下記の諸条件でプラズマ処理、即ち、絶縁膜層２３のエッチング、フッ素を含有する副生成物の除去（クリーニング）及びマスク２４のアッシングをそれぞれ行った。そして、クリーニング工程の有無による各バリア層２２のエッチングレートへの影響を観た。
（１）エッチング工程の処理条件
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：１７００Ｗ
サセプタ温度：４０℃
処理容器内圧力：１５０ｍＴｏｒｒ
エッチングガスの流量：Ｃ_４Ｆ_８＝６ｓｃｃｍ、Ａｒ＝１０００ｓｃｃｍ、
Ｎ_２＝１５０ｓｃｃｍ

（２）クリーニング工程の処理条件
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：２０００Ｗ
サセプタ温度：４０℃
処理容器内圧力：１５０ｍＴｏｒｒ
クリーニングガスの流量：Ｏ_２＝５００ｓｃｃｍ

（３）アッシング工程の処理条件
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：５００Ｗ
サセプタ温度：５０℃
処理容器内圧力：５０ｍＴｏｒｒ
処理ガスの流量：Ｎ_２＝３００ｓｃｃｍ、Ｈ_２＝１００ｓｃｃｍ

アッシング時のマスク２４のエッチングレートと、ＳｉＮ膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯ_２膜の各エッチングレートとを、クリーニング工程が有る場合と無い場合について評価した結果、下記表１に示す結果が得られた。

表１に示す結果によれば、ＳｉＮ膜等バリア層２２が露出した状態でマスク２４を除去（アッシング）する場合、その前工程としてクリーニング工程が有るか無いかで、ＳｉＮ膜等のバリア層２２の削れが大きく異なっていることが分かった。

実施例２
本実施例では図１に示すプラズマ処理装置を用いてクリーニング工程を省略し、下記の諸条件でプラズマ処理、即ち、絶縁膜層２３のエッチング及びマスク２４のアッシングをそれぞれ行った。そして、アッシング工程で用いた窒素ガスと水素ガスの流量と、マスクのエッチングレート及びバリア層２２に対するマスク２４に対する選択比との関係を観た。
（１）エッチング工程の処理条件
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：１７００Ｗ
サセプタ温度：４０℃
処理容器内圧力：１５０ｍＴｏｒｒ
エッチングガスの流量：Ｃ_４Ｆ_８＝６ｓｃｃｍ、Ａｒ＝１０００ｓｃｃｍ、
Ｎ_２＝１５０ｓｃｃｍ

（２）アッシング工程の処理条件
下記条件で処理ガスの流量比（Ｎ_２／（Ｎ_２＋Ｈ_２））を変化させてマスク２４を除去（アッシング）した。
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：５００Ｗ
サセプタ温度：４０℃
処理容器内圧力：５０ｍＴｏｒｒ

図５に示す結果によれば、バリア層２２に対するマスク２４の選択比は、Ｎ_２／（Ｎ_２＋Ｈ_２）が８０％以上の領域で約１０以上、９０％以上の領域で約２０以上と高水準であることが分かった。また、これらの領域ではマスク２４のアッシングレートも高いことが分かった。

実施例３
本実施例では図１に示すプラズマ処理装置を用いて実施例２の場合と同様のエッチング工程により絶縁層２３をエッチングした後、窒素を含むガス（Ｎ_２とＨ_２の混合ガス）に代えてアンモニアを用いて下記アッシング工程の諸処理条件によりマスク２４のアッシングをそれぞれ行った。
アッシング工程の処理条件
ＤＲＭの回転速度：２０ｒｐｍ
サセプタに印加する高周波電源の周波数：１３．５６ＭＨｚ
サセプタに印加する高周波電力：３００Ｗ、７００Ｗの２種類
サセプタ温度：４０℃
アッシングガス：ＮＨ_３＝２００、５００、１０００ｓｃｃｍの３種類
処理容器内圧力：６０、１００、２００、４００ｍＴｏｒｒの４種類

この結果、処理容器内圧力が６０ｍＴｏｒｒの時にはＳｉＮに対するフォトレジストの選択比（マスクのエッチングレート／ＳｉＮのエッチングレート）は１５〜２１、１００ｍＴｏｒｒの時には１７〜２３、２００ｍＴｏｒｒの時には３０〜３６、４００ｍＴｏｒｒの時には４５〜５２といずれの場合にも選択比が高かった。

本発明のプラズマ処理方法に適用したプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。本発明のプラズマ処理方法の一実施形態で使用したウエハの要部を示す断面概略図である。本発明のプラズマ処理方法の他の実施形態で使用したウエハの要部を示す断面概略図である。本発明のプラズマ処理方法の更に他の実施形態で使用したウエハの要部を示す断面概略図である。本発明の実施例２の結果を示す図で、処理ガスの流量比（Ｎ２／（Ｎ２＋Ｈ２））と、マスクのアッシングレート及びバリア層に対するマスクの選択比との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｗ：ウエハ（被処理体）
１０：プラズマ処理装置
３１、４１：メタル配線層（導体膜）
３３、４３：シリコン含有膜
３４，４４：マスク

Claims

処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜を、このシリコン含有膜上にある第１のマスクのパターンを介して途中までエッチングして溝を形成する工程と、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記溝を形成する工程の前または後に上記シリコン含有膜上にある第２のマスクのパターンを介して上記シリコン含有膜をエッチングして上記溝に連なるホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記処理容器内で上記第１、第２のマスクそれぞれを、上記処理容器内に導入した窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有し、上記第１、第２のマスクをそれぞれ除去する直前に上記シリコン含有膜に上記ホールがある時には、上記エッチングにより生成して上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜をエッチングしてデュアルダマシン配線の金属を埋め込む溝及びホールを形成するプラズマ処理方法であって、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第１のマスクのパターンを介して途中までエッチングして上記溝を形成する工程と、上記処理容器内で上記第１のマスクを、上記処理容器内に導入した窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記フッ素ガスを含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜の溝を、このシリコン含有膜上に形成された第２のマスクのパターンを介してエッチングして上記ホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記溝及びホールの形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第２のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
処理容器内に導入したフッ素を含むガスをプラズマ化し、被処理体中の導体膜上にシリコンを含有する下地膜を介して積層されたシリコン含有膜をエッチングしてデュアルダマシン配線の金属を埋め込む溝及びホールを形成するプラズマ処理方法であって、上記フッ素を含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第１のマスクのパターンを介してエッチングして上記ホールを形成して上記下地膜を露出させる工程と、上記ホールの形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第１のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記フッ素ガスを含むガスのプラズマを用いて、上記シリコン含有膜を、このシリコン含有膜上に形成された第２のマスクのパターンを介して上記ホールを含む領域を途中までエッチングして上記溝を形成する工程と、上記溝の形成により上記処理容器内の部品に付着したフッ素を含有する副生成物を、上記処理容器内に導入した酸素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、上記溝の形成により上記部品に付着した副生成物を除去した後、上記処理容器内で上記第２のマスクを、上記処理容器内に導入した上記窒素を含むガスをプラズマ化して除去する工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
上記窒素を含むガスは、更に水素を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
上記窒素の流量と上記水素の流量との和に対する上記水素の流量は、０％を超え、２０％以下であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理方法。
上記シリコン含有膜は、酸化シリコンを有する膜であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
上記フッ素を含むガスは、少なくともＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８、Ｃ_８Ｆ_８のいずれか１つ以上を含むガスであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
上記マスクは、フォトレジストであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。