エッチング方法、半導体装置の製造方法、およびエッチング装置
【課題】材料表面からの脱ガスによって加工特性に大きな影響が生じる被エッチング膜の水分吸収によるエッチング加工精度の面内ばらつきを防止し、寸法精度の面内均一性の向上を図ることが可能なエッチング方法および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】低誘電率膜（被エッチング膜）１０３の上部に無機マスク層１０４やレジストパターン１０５などのマスクパターン層が形成された状態で、低誘電率膜１０３から水分を除去するための脱ガス処理を行う。この脱ガス処理は減圧雰囲気内において前記被エッチング膜の周縁を加熱することによって行われる。その後、連続してマスクパターン層上から低誘電率膜１０３をドライエッチング処理する。脱ガス処理とドライエッチング処理とは、減圧雰囲気内において連続して行われる。
【解決手段】低誘電率膜（被エッチング膜）１０３の上部に無機マスク層１０４やレジストパターン１０５などのマスクパターン層が形成された状態で、低誘電率膜１０３から水分を除去するための脱ガス処理を行う。この脱ガス処理は減圧雰囲気内において前記被エッチング膜の周縁を加熱することによって行われる。その後、連続してマスクパターン層上から低誘電率膜１０３をドライエッチング処理する。脱ガス処理とドライエッチング処理とは、減圧雰囲気内において連続して行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法、半導体装置の製造方法、およびエッチング装置に関し、特にはマスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチングするエッチング方法、このエッチングを行う半導体装置の製造方法、およびこれを行うためのエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＵＬＳＩデバイスの開発においては、高速・低消費電力の実現を念頭においた各社各様の検討が進められている。このような中、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ材料）からなる層間絶縁膜に形成された配線溝および接続孔中に、銅（Ｃｕ）配線を埋込み形成する多層配線技術が一般的となっている。
【０００３】
以下、低誘電率材料からなる層間絶縁膜に接続孔（配線溝）を形成する手順の一例を、図８の断面工程図に基づいて説明する。先ず、図８（１）に示すように、銅（Ｃｕ）配線などが形成された下地基板１０１上に、拡散防止用の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜１０２、層間絶縁膜としてハイドロシルセスキオキサン（ＳｉＯＣＨ：ＨＳＱ）等からなる低誘電率膜１０３を順次成膜する。次いで、低誘電率膜１０３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４を成膜し、この上部にレジストパターン１０５を形成する。
【０００４】
次に、図８（２）に示すように、レジストパターン１０５をマスクに用いて無機マスク層１０４をドライエッチングし、無機マスク層１０４に接続孔パターン１０４ａを形成する。このエッチングにおいてはレジストパターン１０５のエッチングも進み、無機マスク層１０４上のレジストパターン１０５は薄膜化され除去される場合もある。その後、残りのレジストパターン１０５も含む無機マスク層１０４上から、被エッチング膜として低誘電率膜１０３をドライエッチングし、この低誘電率膜１０３に接続孔１０３ａを形成する。これにより、レジスト材料に対してエッチング選択比が小さいＳｉＯＣＨ等の低誘電率材料からなる低誘電率膜１０３を、無機マスク層１０４に対して選択性良好にドライエッチングして接続孔１０３ａが形成される。
【０００５】
以上の後、ここでの図示は省略したが、接続孔１０３ａ内を埋め込む状態で配線材料を成膜し、余分な配線材料をＣＭＰ法などによって研磨除去することにより、埋め込みヴィアを形成する。
【０００６】
尚、接続孔１０３ａを形成した後、接続孔１０３ａ内に配線メタルを埋め込む場合には、接続孔１０３ａを形成した後に、加熱による低誘電率膜１０３の脱ガス処理を行う方法が提案されている。これにより、接続孔１０３ａの内壁に露出する低誘電率膜１０３部分からの脱ガスにより、低誘電率膜１０３中の水分が除去される。そして、次に接続孔１０３ａの内部に高圧リフロー法によって導電性材料を埋め込む際には、埋め込み特性の劣化を防止することができるとしている（下記特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０―１５０１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、以上に説明した低誘電率材料のエッチング加工においては、プラズマ中の僅かな入射粒子の変動が、ドライエッチングの加工特性に大きな影響を与えることが発明者らによって報告されている（2002ドライプロセスシンポジウム予稿集ｐ９）。したがって、低誘電率材料の加工精度を向上させるためには、これまで以上に厳密なプロセス制御が必要となってくる。
【０００９】
また、ドライエッチングにおいては、エッチング表面に入射する活性粒子（例えばＣＦｘラジカル）の反応性が、エッチングに用いるプラズマだけではなく、被エッチング膜の表面状態、表面温度、組成、さらには被エッチング膜からの脱ガス量など、被エッチング膜側の変動要因にも依存することが知られている。そしてこのような依存性は、低誘電率材料からなる被エッチング膜において顕著である。
【００１０】
具体的な一例として、例えば図９の平面図に示すように、低誘電率膜（被エッチング膜）１０３上に無機マスク層１０４を設けた状態のウェハＷにおいては、無機マスク層１０４が酸化シリコン等の低吸湿材料で構成されている。このため、低誘電率膜１０３内には、主に周縁の露出部分から水分が浸入する。これにより、この状態で大気中に放置されたウェハＷにおいては、その中央部と周縁部とで低誘電率膜（被エッチング膜）１０３のエッチング特性が変動し、エッチングパターン（例えば接続孔の径）に数ｎｍ程度の寸法バラツキが生じる現象が既に観察されている。
【００１１】
つまり、低誘電率膜１０３上に無機マスク層１０４を設けた状態で大気中に放置されたウェハＷにおいては、図８（１）に示すように、被エッチング膜１０３中における中央部と周縁部とで水分（Ｈ2Ｏ）の含有量が異なる。そして、図８（２）に示すように、低誘電率膜１０３の中央部においては、水分浸入が抑えられているため、ドライエッチングの際にはエッチング側壁に保護膜１０６を形成することで異方性形状を保ちつつ、寸法精度良好に接続孔１０３ａが形成される。これに対して、露出した周端面からの浸入によって水分を含有している低誘電率膜１０３の周縁部においては、ドライエッチングの際にエッチング面から水分が放出され、この水分によって活性粒子（例えばＣＦｘラジカル）の付着反応が阻害される。このため、低誘電率膜１０３の周縁部においては、エッチング側壁に保護膜１０６が形成され難く、エッチング側壁が後退して接続孔１０３ａの開口径が大きくなるのである。そして、このような接続孔１０３ａの開口径のバラツキ、すなわち寸法精度のバラツキは数ｎｍ程度にもなる。
【００１２】
ここで、４５ｎｍ世代以降のデバイスでは、ウェハ面内における加工のバラツキは数ｎｍ以下にまで抑制する必要があり、各加工プロセスにおいては数原子層レベルでの反応制御が必須となる。したがって、上述した例誘電率膜のドライエッチングプロセスにおける寸法精度のバラツキは、４５ｎｍ世代以降の微細デバイスにおいて抑制することが必須である。
【００１３】
そこで本発明は、材料表面からの脱ガスによって加工特性に大きな影響が生じる被エッチング膜の水分吸収によるエッチング加工精度の面内ばらつきを防止し、寸法精度の面内均一性の向上を図ることが可能なエッチング方法および半導体装置の製造方法を提供すること、およびこれを行うためのエッチング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】
以上のような目的を達成するための本発明のエッチング方法は、先ず、被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行う。次いで、この脱ガス処理に連続してマスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチング処理する。また、本発明の半導体装置の製造方法は、このようなエッチング方法によるパターン形成を行う。
【００１５】
このようなエッチング方法およびこの方法を行う半導体装置の製造方法では、マスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチングする際、その直前に被エッチング膜からの脱ガス処理が行われる。このため、マスクパターン層から露出した周端面から被エッチング膜に水分が浸入した場合であっても、この水分を除去した状態でドライエッチング処理が行われる。したがって、エッチング面内における水分量を均一に抑えた状態でドライエッチング処理が行われる。これにより、被エッチング膜内における水分量の不均一によるエッチング精度の面内バラツキを抑えることができる。
【００１６】
また本発明は、上記手順のエッチング方法を行うために用いるエッチング装置でもある。このエッチング装置は、反応ガスプラズマの供給により基板表面をドライエッチングするエッチング装置である。そして、特には、基板の周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えている。
【００１７】
これにより、このエッチング装置を用いたドライエッチングに際しては、基板の周縁部を効果的に加熱することで、この周縁部からの脱ガス処理を効果的に行い、さらにこれに続けてドライエッチング処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した本発明のエッチング方法およびこのエッチング方法を行う半導体装置の製造方法によれば、材料表面からの脱ガスによって加工特性に大きな影響が生じる被エッチング膜の水分吸収によるエッチング加工精度の面内ばらつきを防止することができ、これにより寸法精度の面内均一化を高精度に図ることが可能になる。そして本発明のエッチング装置によれば、このようなエッチング方法を効果的に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を、エッチング方法（半導体装置の製造方法）、これを行うエッチング装置の順に説明する。
【００２０】
＜エッチング方法＞
図１は、本発明のエッチング方法を示す断面工程図である。この図に示すエッチング方法は、例えば半導体装置の製造工程における接続孔や配線溝の形成工程に適用される。尚、背景技術において図８を用いて説明したと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を行うこととする。
【００２１】
先ず、図１（１）に示すように、銅（Ｃｕ）配線などが形成された下地基板１０１上に、拡散防止用の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜１０２、ハイドロシルセスキオキサン（ＳｉＯＣＨ：ＨＳＱ）からなる低誘電率膜１０３を順次成膜する。この低誘電率膜１０３が、被エッチング膜となる。次に、低誘電率膜１０３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４を成膜し、この上部にレジストパターン１０５を形成する。このレジストパターン１０５は、低誘電率膜１０３に形成する接続孔パターンを備えている。そして、これらの無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５が、マスクパターン層となる。
【００２２】
以上のように、下地基板１０１上にレジストパターン１０５までが形成されたウェハ（基板）Ｗにおいては、例えば大気中に放出されることにより、低誘電率膜１０３の周縁部にその露出した周端面から水分が浸入する。つまり、低誘電率膜１０３の上部は、低吸湿性材料である酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４で覆われている。このため、低誘電率膜１０３の中央部には、無機マスク層１０４がバリアとなって水分の侵入が防止されるのである。
【００２３】
この状態で、図１（２）に示すように、低誘電率膜１０３に対して脱ガス処理を行う。この際、下地基板１０１上にレジストパターン１０５までが形成されたウェハＷを、減圧雰囲気中において加熱することにより、無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５で覆われた低誘電率膜１０３の露出した周端面から水分を放出させる。この際、１３ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ程度）以下の圧力の減圧雰囲気中において、２００℃以下の加熱温度での脱ガス処理を行うこととする。この加熱温度は、レジストパターン１０５の耐熱性の範囲内であることとし、例えば１５０℃で３分間の加熱が行われる。また、ウェハＷの加熱は、周縁部分のみであって良く、また中央部と比較して周縁部分をより高温（１５０℃）に加熱しても良い。さらに、低誘電率膜１０３内への水分の浸入状態によっては、例えば水分の浸入範囲がごく周縁端に側に限られている場合などには、減圧雰囲気下に保持するのみ、または周縁部の加熱のみによって脱ガス処理を行っても良い。
【００２４】
次に、上述した脱ガス処理に続けて、図１（３）に示すように、レジストパターン１０５をマスクに用いて無機マスク層１０４をドライエッチングし、無機マスク層１０４に接続孔パターン１０４ａを形成する。このようなドライエッチングにおいてはレジストパターン１０５のエッチングも進み、無機マスク層１０４上のレジストパターン１０５は薄膜化され、さらに除去される場合もある。
【００２５】
以上の後、残りのレジストパターン１０５も含む無機マスク層１０４上から、被エッチング膜である低誘電率膜１０３をドライエッチングし、この低誘電率膜１０３に配線溝１０３ａを形成する。この際のエッチング条件は、一例として以下のようである。
エッチングガスと流量 ：Ｃ5Ｆ8 ＝５ｓｃｃｍ、
：ＣＨ2Ｆ2＝５ｓｃｃｍ、
：Ａｒ ＝６００ｓｃｃｍ、
：Ｏ2 ＝１０ｓｃｃｍ
エッチング雰囲気内圧力：２０ｍＴｏｒｒ（約２７Ｐａ）、
プラズマ密度 ：２×１０11ｃｍ-3、
入射イオンエネルギー ：１０００Ｖ。
【００２６】
以上のような無機マスク層１０４および低誘電率膜１０３のドライエッチングは、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理の後に直ちに行うこととし、より好ましくは脱ガス処理に連続させてウェハＷを大気放出することなく行うことが好ましい。
【００２７】
以上により、レジスト材料に対してエッチング選択比が小さいＳｉＯＣＨ等の低誘電率材料からなる低誘電率膜１０３を、無機マスク層１０４に対して選択性良好にドライエッチングする。
【００２８】
そして以上の後には、ここでの図示は省略したが、接続孔１０３ａ内を埋め込む状態で配線材料を成膜し、余分な配線材料をＣＭＰ法などによって研磨除去することにより、埋め込みヴィアや埋め込み配線を形成する。
【００２９】
以上の手順によれば、図１（２）を用いて説明したように、ドライエッチング処理に先立って、被エッチング膜である低誘電率膜１０３からの脱ガス処理が行われる。このため、無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５からなるマスクパターン層から露出した周端面から、低誘電率膜１０３に水分が浸入した場合であっても、この水分を除去した状態で、次の図１（３）を用いて説明したドライエッチング処理が行われることになる。したがって、エッチング面内において水分量を均一に抑えることができ、エッチング側壁からの水分の脱離に伴って、活性粒子（例えばここではＣＦｘラジカル）が消費されることが防止される。これにより、ウェハＷの面内の全域において、エッチング側壁に保護膜１０６を形成した異方性の良好なドライエッチング処理を行うことができる。
【００３０】
この結果、特に水分量によってエッチング特性が影響を受けやすい低誘電率膜１０３であっても、エッチング加工精度のウェハ面内ばらつきを防止することができ、これにより寸法精度の面内均一化が高精度に図られたエッチング加工を行うことが可能になる。またこれにより、高アスペクト比のエッチング加工を精度良く行うことが可能となり、信頼性の高い埋め込み配線を形成することができ、さらなる微細デバイスの作製が実現される。
【００３１】
＜エッチング装置＞
図２は、本発明が適用されるエッチング装置の一例を示す上面構成図である。この図に示すエッチング装置１は、いわゆるマルチチャンバ形式のエッチング装置であり、搬送室２を介して複数の部屋がそれぞれ気密状態を保って連通される構成となっている。すなわち、このエッチング装置１は、搬送室２に対して、２つのカセット室３，３、アライナー室４，２つのエッチング室５，５がそれぞれ個別に接続された状態となっている。
【００３２】
このうち搬送室２は、当該搬送室２に接続されている各室３〜５に対して、処理対象となる基板（ウェハ）の搬入および搬出を行うための搬送用アーム２１が設けられている部屋である。そして、カセット室３，３は、ウェハを保持したウェハカセットが収納される部屋であり、このエッチング装置１の外部にウェハカセットを搬入出させるための気密自在な扉を備えている。また、アライナー室４は、当該エッチング装置１内においてのウェハの配置状態（向き）を所定状態とするためのアライメント機構が設けられている部屋である。そして、エッチング室５，５は、ウェハに対してドライエッチング処理を行うための部屋である。
【００３３】
以上のような各室３〜５を備えたエッチング装置１には、処理対象となるウェハの周縁部を、中心部よりも高温に加熱するための加熱機構が備えられている。
【００３４】
以下においては、このエッチング装置１において、各室２〜５に加熱機構を設けた構成についてを、上記図２および図３〜７の側面図を用いて、ウェハの処理手順に沿って説明する。ただし、エッチング装置１には、以下に説明する複数箇所のうちの少なくとも１箇所に加熱機構が設けられていれば良い。
【００３５】
先ず処理するウェハは、カセット室３内に収納される。
【００３６】
図２および図３に示すカセット室３には、処理を行う複数のウェハＷを保持したカセット６が収納される。このカセット室３には、室内を減圧状態にするための真空排気系３１および、室内に窒素ガスを導入するためのガス導入系３２が設けられている。また、カセット室３の内部には、カセット６に収納されたウェハＷの周囲を囲む状態で、加熱機構３ａが設けられていることとする。ここで、図示したように、カセット室３内の上下方向に重なる状態で複数のウェハＷが配置される場合、その周囲を囲む円筒状の加熱機構３ａが、筒を上下方向に立てた状態で設けられていることとする。この加熱機構３ａは、赤外線ランプや熱伝ヒータであって良い。
【００３７】
また、図４に示すように、カセット６’自体が、ウェハＷの周囲を加熱するための加熱機構６ａを内蔵していても良い。この場合、例えば、カセット６‘において、ウェハＷを保持した場合にその周縁に近い部分に、加熱機構６ａとしてヒータが埋め込まれている構成が例示される。そして、このようなカセット６’を収納するカセット室３内には、カセット６’が収納された状態で、カセット６’に埋め込まれた加熱機構６ａに接続する電源が、加熱機構３ｂとして設けられていることとする。
【００３８】
ここで、図３、４に示したカセット６，６’自体は、通常、ウェハＷの周縁における一部分を保持する構成である。このため、図３に示すカセット室３の加熱機構３ａと、図４に示すカセット室３の加熱機構３ｂおよびカセット６’の加熱機構６ａとを組み合わせ、これにより、ウェハＷの全周をムラ無く加熱する構成としても良い。
【００３９】
尚、上述したような加熱機構を有するカセット室３は、本エッチング装置１に備えられた２つのカセット室３，３のうち、ドライエッチング処理前のウェハＷが収納される一方のみであって良い。これに対して、ドライエッチング処理後のウェハＷが収納されるカセット室３には、上述した加熱機構を設ける必要はない。
【００４０】
そして、上述したカセット室３内にカセット６（６’）に保持された状態で搬入されたウェハＷは、減圧されたカセット室３内において上述した加熱機構３ａ，３ｂ，６ａを用いた加熱により、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、このカセット室３内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４１】
次に、以上のカセット室３内のウェハＷは、搬送室２内に搬送される。この搬送室２の構成を図２および図５を用いて説明する。
【００４２】
この搬送室２には、ウェハＷを搬送するための搬送用アーム２１と、室内を減圧状態にするための真空排気系２２が設けられている。また、この搬送室２の天井面には、搬送アーム２１上に載置した状態で搬送室２内に搬入されたウェハＷの周縁に対向するリング形状の加熱機構２ａが設けられている。この加熱機構２ａは、例えば赤外線ランプであって良い。そして、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に成形されていることとする。この加熱機構２ａは、搬送アーム２１によるウェハＷの搬送に支障のない箇所に配置される。そして、加熱機構２ａを天井面側に設けたことにより、搬送アーム２１に遮蔽されることなく、ウェハＷの周縁を全周にわたって加熱することができる。
【００４３】
尚、上述した加熱機構２ａは、搬送室２の床面側に設けられても良い。
【００４４】
そして、搬送室２内に搬入されたウェハＷは、減圧された搬送室２内においてこのリング状の加熱機構２ａの下方に所定時間の間配置されることにより、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、搬送室２内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４５】
次に、以上の搬送室２内のウェハＷは、アライナー室４に搬送される。このアライナー室４の構成を図２および図６を用いて説明する。
【００４６】
アライナー室４には、ウェハＷを載置するための回動自在なステージ４１と、ステージ４１上に配置されたウェハＷの向きを検知するためのセンサー４２が設けられている。またこのアライナー室４には、室内を減圧状態にするための真空排気系４３が設けられている。そして、ステージ４１には、この上部に載置されたウェハＷの周囲を、中心部よりも高い温度に加熱するためのリング形状の加熱機構４ａが埋め込まれている。この加熱機構４ａは、例えば熱伝ヒータであって良い。この加熱機構４ａは、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に配置されていることとする。
【００４７】
尚、センサー４２によるウェハＷの検知に支障のない範囲であれば、アライナー室４の天井面側に加熱機構を設けても良い。このような加熱機構は、搬送室２の天井面に設けた加熱機構と同様の構成であって良い。
【００４８】
そして、アライナー室４のステージ４１上に載置されたウェハＷは、減圧されたアライナー室４内において、ステージ４１に埋め込まれた加熱機構４ａによって加熱され、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、このアライナー室４内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４９】
次に、以上のアライナー室４内のウェハＷは、搬送室２を介してエッチング室５内に搬送される。このエッチング室５の構成を図２および図７を用いて説明する。
【００５０】
エッチング室５には、ウェハＷを載置するためのステージ状の下部電極５１と、下部電極５１上に対向配置された上部電極板５２とが設けられている。このエッチング室５には、室内を減圧状態にするための真空排気系５３が設けられている。そして、下部電極５１には、この上部に載置されたウェハＷの周囲を、中心部よりも高い温度に加熱するためのリング形状の加熱機構５ａが埋め込まれている。この加熱機構５ａは、例えば熱伝ヒータであって良い。この加熱機構５ａは、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に配置されていることとする。
【００５１】
尚、下部電極５１と上部電極板５２との間のプラズマ生成に支障のない範囲であれば、上部電極板５２側に加熱機構を設けても良い。このような加熱機構は、搬送室２の天井面に設けた加熱機構と同様の構成であって良い。また、このエッチング室５に加熱機構を設ける場合であって、他の部屋に加熱機構を設けない場合には、２つのエッチング室５の両方に加熱機構を設けることとする。
【００５２】
そして、エッチング室５の下部電極板５１上に載置されたウェハＷは、減圧されたエッチング室５内において、下部電極板５１に埋め込まれた加熱機構５ａによって加熱され、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。
【００５３】
その後、エッチング室５内においてドライエッチング処理が施されたウェハＷは、搬送室２を介して出口側のカセット室３内に搬送され、処理が終了する。
【００５４】
尚、このエッチング室５内に加熱機構５ａが設けられている場合、エッチング室５自体が、請求項に示す減圧室となる。
【００５５】
また、上述した各室２〜５のうち、脱ガス処理を行うための加熱機構が設けられた減圧室には、脱ガスのモニターとして、室内の圧力変動測定器もしくは質量分析計等、室内に放出された水分量の増減を検知する機構を設けることが好ましい。これにより、吸湿量に応じて設定された処理時間だけ脱ガス処理を行うこととする。
【００５６】
そして、各室２〜５のうちの複数に加熱機構を設けた場合には、加熱機構が設けられた複数の室内においての合計の脱ガス処理時間が、設定された処理時間となるように、それぞれの室内における脱ガス処理時間を設定する。この際、通常のウェハＷの搬入スケジュールでエッチング室５内にウェハＷを搬入した状態で、脱ガス処理が完了するように、各室内においての脱ガス処理時間を割り振る。これにより、スループットを落とすことなく、脱ガス処理を含んだドライエッチングの工程を行うことが好ましい。
【００５７】
以上説明したエッチング装置１には、ウェハＷの周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えている。これにより、このエッチング装置１を用いたドライエッチングに際しては、ウェハＷの周縁部を効果的に加熱することで、この周縁部からの脱ガス処理を効果的に行い、さらにこれに続けてドライエッチング処理を行う、上述したエッチング方法で説明した手順でのエッチングを行うことが可能である。
【００５８】
そして特に、加熱機構が、ウェハＷの周縁部を中心部よりも高温に加熱する構成であるため、ウェハＷ全体を昇温させる場合と比較して、より短時間で所定の温度にまでウェハＷの周縁部を加熱することが可能である。これにより、脱ガス処理に要する時間を短縮化することができ、エッチング処理全体のスループットの低下を抑えることができる。
【００５９】
さらに、エッチング室５よりも手前の搬送経路に当たる室内に加熱機構を設けた場合には、上述したように、通常のウェハＷの搬入スケジュールでエッチング室５内にウェハＷを搬入した状態で脱ガス処理が完了しているように、各室内においての脱ガス処理時間を割り振ることにより、スループットを落とすことなく脱ガス処理を含んだドライエッチング処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態のエッチング方法を説明する断面工程図である。
【図２】実施形態のエッチング装置の概略構成図である。
【図３】図２のエッチング装置におけるカセット室の一構成例を示す図である。
【図４】図２のエッチング装置におけるカセット室の他の構成例を示す図である。
【図５】図２のエッチング装置における搬送室の一構成例を示す図である。
【図６】図２のエッチング装置におけるアライナー室の一構成例を示す図である。
【図７】図２のエッチング装置におけるエッチング室の一構成例を示す図である。
【図８】従来のエッチング方法を示す断面工程図である。
【図９】上部にマスクパターン層が設けられた被エッチング膜への水分の浸入を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…エッチング装置、２…搬送室（減圧室）、３…カセット室（減圧室）、４…アライナー室（減圧室）、５…エッチング室、１０３…低誘電率膜（被エッチング膜）、１０４…酸化シリコン膜（マスクパターン層）、１０５…レジストパターン（マスクパターン層）、２ａ，３ａ，３ｂ，４ａ，５ａ，６ａ…加熱機構、Ｗ…ウェハ（基板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング方法、半導体装置の製造方法、およびエッチング装置に関し、特にはマスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチングするエッチング方法、このエッチングを行う半導体装置の製造方法、およびこれを行うためのエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のＵＬＳＩデバイスの開発においては、高速・低消費電力の実現を念頭においた各社各様の検討が進められている。このような中、低誘電率材料（いわゆるＬｏｗ−ｋ材料）からなる層間絶縁膜に形成された配線溝および接続孔中に、銅（Ｃｕ）配線を埋込み形成する多層配線技術が一般的となっている。
【０００３】
以下、低誘電率材料からなる層間絶縁膜に接続孔（配線溝）を形成する手順の一例を、図８の断面工程図に基づいて説明する。先ず、図８（１）に示すように、銅（Ｃｕ）配線などが形成された下地基板１０１上に、拡散防止用の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜１０２、層間絶縁膜としてハイドロシルセスキオキサン（ＳｉＯＣＨ：ＨＳＱ）等からなる低誘電率膜１０３を順次成膜する。次いで、低誘電率膜１０３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４を成膜し、この上部にレジストパターン１０５を形成する。
【０００４】
次に、図８（２）に示すように、レジストパターン１０５をマスクに用いて無機マスク層１０４をドライエッチングし、無機マスク層１０４に接続孔パターン１０４ａを形成する。このエッチングにおいてはレジストパターン１０５のエッチングも進み、無機マスク層１０４上のレジストパターン１０５は薄膜化され除去される場合もある。その後、残りのレジストパターン１０５も含む無機マスク層１０４上から、被エッチング膜として低誘電率膜１０３をドライエッチングし、この低誘電率膜１０３に接続孔１０３ａを形成する。これにより、レジスト材料に対してエッチング選択比が小さいＳｉＯＣＨ等の低誘電率材料からなる低誘電率膜１０３を、無機マスク層１０４に対して選択性良好にドライエッチングして接続孔１０３ａが形成される。
【０００５】
以上の後、ここでの図示は省略したが、接続孔１０３ａ内を埋め込む状態で配線材料を成膜し、余分な配線材料をＣＭＰ法などによって研磨除去することにより、埋め込みヴィアを形成する。
【０００６】
尚、接続孔１０３ａを形成した後、接続孔１０３ａ内に配線メタルを埋め込む場合には、接続孔１０３ａを形成した後に、加熱による低誘電率膜１０３の脱ガス処理を行う方法が提案されている。これにより、接続孔１０３ａの内壁に露出する低誘電率膜１０３部分からの脱ガスにより、低誘電率膜１０３中の水分が除去される。そして、次に接続孔１０３ａの内部に高圧リフロー法によって導電性材料を埋め込む際には、埋め込み特性の劣化を防止することができるとしている（下記特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０―１５０１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、以上に説明した低誘電率材料のエッチング加工においては、プラズマ中の僅かな入射粒子の変動が、ドライエッチングの加工特性に大きな影響を与えることが発明者らによって報告されている（2002ドライプロセスシンポジウム予稿集ｐ９）。したがって、低誘電率材料の加工精度を向上させるためには、これまで以上に厳密なプロセス制御が必要となってくる。
【０００９】
また、ドライエッチングにおいては、エッチング表面に入射する活性粒子（例えばＣＦｘラジカル）の反応性が、エッチングに用いるプラズマだけではなく、被エッチング膜の表面状態、表面温度、組成、さらには被エッチング膜からの脱ガス量など、被エッチング膜側の変動要因にも依存することが知られている。そしてこのような依存性は、低誘電率材料からなる被エッチング膜において顕著である。
【００１０】
具体的な一例として、例えば図９の平面図に示すように、低誘電率膜（被エッチング膜）１０３上に無機マスク層１０４を設けた状態のウェハＷにおいては、無機マスク層１０４が酸化シリコン等の低吸湿材料で構成されている。このため、低誘電率膜１０３内には、主に周縁の露出部分から水分が浸入する。これにより、この状態で大気中に放置されたウェハＷにおいては、その中央部と周縁部とで低誘電率膜（被エッチング膜）１０３のエッチング特性が変動し、エッチングパターン（例えば接続孔の径）に数ｎｍ程度の寸法バラツキが生じる現象が既に観察されている。
【００１１】
つまり、低誘電率膜１０３上に無機マスク層１０４を設けた状態で大気中に放置されたウェハＷにおいては、図８（１）に示すように、被エッチング膜１０３中における中央部と周縁部とで水分（Ｈ2Ｏ）の含有量が異なる。そして、図８（２）に示すように、低誘電率膜１０３の中央部においては、水分浸入が抑えられているため、ドライエッチングの際にはエッチング側壁に保護膜１０６を形成することで異方性形状を保ちつつ、寸法精度良好に接続孔１０３ａが形成される。これに対して、露出した周端面からの浸入によって水分を含有している低誘電率膜１０３の周縁部においては、ドライエッチングの際にエッチング面から水分が放出され、この水分によって活性粒子（例えばＣＦｘラジカル）の付着反応が阻害される。このため、低誘電率膜１０３の周縁部においては、エッチング側壁に保護膜１０６が形成され難く、エッチング側壁が後退して接続孔１０３ａの開口径が大きくなるのである。そして、このような接続孔１０３ａの開口径のバラツキ、すなわち寸法精度のバラツキは数ｎｍ程度にもなる。
【００１２】
ここで、４５ｎｍ世代以降のデバイスでは、ウェハ面内における加工のバラツキは数ｎｍ以下にまで抑制する必要があり、各加工プロセスにおいては数原子層レベルでの反応制御が必須となる。したがって、上述した例誘電率膜のドライエッチングプロセスにおける寸法精度のバラツキは、４５ｎｍ世代以降の微細デバイスにおいて抑制することが必須である。
【００１３】
そこで本発明は、材料表面からの脱ガスによって加工特性に大きな影響が生じる被エッチング膜の水分吸収によるエッチング加工精度の面内ばらつきを防止し、寸法精度の面内均一性の向上を図ることが可能なエッチング方法および半導体装置の製造方法を提供すること、およびこれを行うためのエッチング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】
以上のような目的を達成するための本発明のエッチング方法は、先ず、被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行う。次いで、この脱ガス処理に連続してマスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチング処理する。また、本発明の半導体装置の製造方法は、このようなエッチング方法によるパターン形成を行う。
【００１５】
このようなエッチング方法およびこの方法を行う半導体装置の製造方法では、マスクパターン層上から被エッチング膜をドライエッチングする際、その直前に被エッチング膜からの脱ガス処理が行われる。このため、マスクパターン層から露出した周端面から被エッチング膜に水分が浸入した場合であっても、この水分を除去した状態でドライエッチング処理が行われる。したがって、エッチング面内における水分量を均一に抑えた状態でドライエッチング処理が行われる。これにより、被エッチング膜内における水分量の不均一によるエッチング精度の面内バラツキを抑えることができる。
【００１６】
また本発明は、上記手順のエッチング方法を行うために用いるエッチング装置でもある。このエッチング装置は、反応ガスプラズマの供給により基板表面をドライエッチングするエッチング装置である。そして、特には、基板の周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えている。
【００１７】
これにより、このエッチング装置を用いたドライエッチングに際しては、基板の周縁部を効果的に加熱することで、この周縁部からの脱ガス処理を効果的に行い、さらにこれに続けてドライエッチング処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した本発明のエッチング方法およびこのエッチング方法を行う半導体装置の製造方法によれば、材料表面からの脱ガスによって加工特性に大きな影響が生じる被エッチング膜の水分吸収によるエッチング加工精度の面内ばらつきを防止することができ、これにより寸法精度の面内均一化を高精度に図ることが可能になる。そして本発明のエッチング装置によれば、このようなエッチング方法を効果的に行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明の実施の形態を、エッチング方法（半導体装置の製造方法）、これを行うエッチング装置の順に説明する。
【００２０】
＜エッチング方法＞
図１は、本発明のエッチング方法を示す断面工程図である。この図に示すエッチング方法は、例えば半導体装置の製造工程における接続孔や配線溝の形成工程に適用される。尚、背景技術において図８を用いて説明したと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を行うこととする。
【００２１】
先ず、図１（１）に示すように、銅（Ｃｕ）配線などが形成された下地基板１０１上に、拡散防止用の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜１０２、ハイドロシルセスキオキサン（ＳｉＯＣＨ：ＨＳＱ）からなる低誘電率膜１０３を順次成膜する。この低誘電率膜１０３が、被エッチング膜となる。次に、低誘電率膜１０３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４を成膜し、この上部にレジストパターン１０５を形成する。このレジストパターン１０５は、低誘電率膜１０３に形成する接続孔パターンを備えている。そして、これらの無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５が、マスクパターン層となる。
【００２２】
以上のように、下地基板１０１上にレジストパターン１０５までが形成されたウェハ（基板）Ｗにおいては、例えば大気中に放出されることにより、低誘電率膜１０３の周縁部にその露出した周端面から水分が浸入する。つまり、低誘電率膜１０３の上部は、低吸湿性材料である酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる無機マスク層１０４で覆われている。このため、低誘電率膜１０３の中央部には、無機マスク層１０４がバリアとなって水分の侵入が防止されるのである。
【００２３】
この状態で、図１（２）に示すように、低誘電率膜１０３に対して脱ガス処理を行う。この際、下地基板１０１上にレジストパターン１０５までが形成されたウェハＷを、減圧雰囲気中において加熱することにより、無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５で覆われた低誘電率膜１０３の露出した周端面から水分を放出させる。この際、１３ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ程度）以下の圧力の減圧雰囲気中において、２００℃以下の加熱温度での脱ガス処理を行うこととする。この加熱温度は、レジストパターン１０５の耐熱性の範囲内であることとし、例えば１５０℃で３分間の加熱が行われる。また、ウェハＷの加熱は、周縁部分のみであって良く、また中央部と比較して周縁部分をより高温（１５０℃）に加熱しても良い。さらに、低誘電率膜１０３内への水分の浸入状態によっては、例えば水分の浸入範囲がごく周縁端に側に限られている場合などには、減圧雰囲気下に保持するのみ、または周縁部の加熱のみによって脱ガス処理を行っても良い。
【００２４】
次に、上述した脱ガス処理に続けて、図１（３）に示すように、レジストパターン１０５をマスクに用いて無機マスク層１０４をドライエッチングし、無機マスク層１０４に接続孔パターン１０４ａを形成する。このようなドライエッチングにおいてはレジストパターン１０５のエッチングも進み、無機マスク層１０４上のレジストパターン１０５は薄膜化され、さらに除去される場合もある。
【００２５】
以上の後、残りのレジストパターン１０５も含む無機マスク層１０４上から、被エッチング膜である低誘電率膜１０３をドライエッチングし、この低誘電率膜１０３に配線溝１０３ａを形成する。この際のエッチング条件は、一例として以下のようである。
エッチングガスと流量 ：Ｃ5Ｆ8 ＝５ｓｃｃｍ、
：ＣＨ2Ｆ2＝５ｓｃｃｍ、
：Ａｒ ＝６００ｓｃｃｍ、
：Ｏ2 ＝１０ｓｃｃｍ
エッチング雰囲気内圧力：２０ｍＴｏｒｒ（約２７Ｐａ）、
プラズマ密度 ：２×１０11ｃｍ-3、
入射イオンエネルギー ：１０００Ｖ。
【００２６】
以上のような無機マスク層１０４および低誘電率膜１０３のドライエッチングは、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理の後に直ちに行うこととし、より好ましくは脱ガス処理に連続させてウェハＷを大気放出することなく行うことが好ましい。
【００２７】
以上により、レジスト材料に対してエッチング選択比が小さいＳｉＯＣＨ等の低誘電率材料からなる低誘電率膜１０３を、無機マスク層１０４に対して選択性良好にドライエッチングする。
【００２８】
そして以上の後には、ここでの図示は省略したが、接続孔１０３ａ内を埋め込む状態で配線材料を成膜し、余分な配線材料をＣＭＰ法などによって研磨除去することにより、埋め込みヴィアや埋め込み配線を形成する。
【００２９】
以上の手順によれば、図１（２）を用いて説明したように、ドライエッチング処理に先立って、被エッチング膜である低誘電率膜１０３からの脱ガス処理が行われる。このため、無機マスク層１０４およびレジストパターン１０５からなるマスクパターン層から露出した周端面から、低誘電率膜１０３に水分が浸入した場合であっても、この水分を除去した状態で、次の図１（３）を用いて説明したドライエッチング処理が行われることになる。したがって、エッチング面内において水分量を均一に抑えることができ、エッチング側壁からの水分の脱離に伴って、活性粒子（例えばここではＣＦｘラジカル）が消費されることが防止される。これにより、ウェハＷの面内の全域において、エッチング側壁に保護膜１０６を形成した異方性の良好なドライエッチング処理を行うことができる。
【００３０】
この結果、特に水分量によってエッチング特性が影響を受けやすい低誘電率膜１０３であっても、エッチング加工精度のウェハ面内ばらつきを防止することができ、これにより寸法精度の面内均一化が高精度に図られたエッチング加工を行うことが可能になる。またこれにより、高アスペクト比のエッチング加工を精度良く行うことが可能となり、信頼性の高い埋め込み配線を形成することができ、さらなる微細デバイスの作製が実現される。
【００３１】
＜エッチング装置＞
図２は、本発明が適用されるエッチング装置の一例を示す上面構成図である。この図に示すエッチング装置１は、いわゆるマルチチャンバ形式のエッチング装置であり、搬送室２を介して複数の部屋がそれぞれ気密状態を保って連通される構成となっている。すなわち、このエッチング装置１は、搬送室２に対して、２つのカセット室３，３、アライナー室４，２つのエッチング室５，５がそれぞれ個別に接続された状態となっている。
【００３２】
このうち搬送室２は、当該搬送室２に接続されている各室３〜５に対して、処理対象となる基板（ウェハ）の搬入および搬出を行うための搬送用アーム２１が設けられている部屋である。そして、カセット室３，３は、ウェハを保持したウェハカセットが収納される部屋であり、このエッチング装置１の外部にウェハカセットを搬入出させるための気密自在な扉を備えている。また、アライナー室４は、当該エッチング装置１内においてのウェハの配置状態（向き）を所定状態とするためのアライメント機構が設けられている部屋である。そして、エッチング室５，５は、ウェハに対してドライエッチング処理を行うための部屋である。
【００３３】
以上のような各室３〜５を備えたエッチング装置１には、処理対象となるウェハの周縁部を、中心部よりも高温に加熱するための加熱機構が備えられている。
【００３４】
以下においては、このエッチング装置１において、各室２〜５に加熱機構を設けた構成についてを、上記図２および図３〜７の側面図を用いて、ウェハの処理手順に沿って説明する。ただし、エッチング装置１には、以下に説明する複数箇所のうちの少なくとも１箇所に加熱機構が設けられていれば良い。
【００３５】
先ず処理するウェハは、カセット室３内に収納される。
【００３６】
図２および図３に示すカセット室３には、処理を行う複数のウェハＷを保持したカセット６が収納される。このカセット室３には、室内を減圧状態にするための真空排気系３１および、室内に窒素ガスを導入するためのガス導入系３２が設けられている。また、カセット室３の内部には、カセット６に収納されたウェハＷの周囲を囲む状態で、加熱機構３ａが設けられていることとする。ここで、図示したように、カセット室３内の上下方向に重なる状態で複数のウェハＷが配置される場合、その周囲を囲む円筒状の加熱機構３ａが、筒を上下方向に立てた状態で設けられていることとする。この加熱機構３ａは、赤外線ランプや熱伝ヒータであって良い。
【００３７】
また、図４に示すように、カセット６’自体が、ウェハＷの周囲を加熱するための加熱機構６ａを内蔵していても良い。この場合、例えば、カセット６‘において、ウェハＷを保持した場合にその周縁に近い部分に、加熱機構６ａとしてヒータが埋め込まれている構成が例示される。そして、このようなカセット６’を収納するカセット室３内には、カセット６’が収納された状態で、カセット６’に埋め込まれた加熱機構６ａに接続する電源が、加熱機構３ｂとして設けられていることとする。
【００３８】
ここで、図３、４に示したカセット６，６’自体は、通常、ウェハＷの周縁における一部分を保持する構成である。このため、図３に示すカセット室３の加熱機構３ａと、図４に示すカセット室３の加熱機構３ｂおよびカセット６’の加熱機構６ａとを組み合わせ、これにより、ウェハＷの全周をムラ無く加熱する構成としても良い。
【００３９】
尚、上述したような加熱機構を有するカセット室３は、本エッチング装置１に備えられた２つのカセット室３，３のうち、ドライエッチング処理前のウェハＷが収納される一方のみであって良い。これに対して、ドライエッチング処理後のウェハＷが収納されるカセット室３には、上述した加熱機構を設ける必要はない。
【００４０】
そして、上述したカセット室３内にカセット６（６’）に保持された状態で搬入されたウェハＷは、減圧されたカセット室３内において上述した加熱機構３ａ，３ｂ，６ａを用いた加熱により、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、このカセット室３内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４１】
次に、以上のカセット室３内のウェハＷは、搬送室２内に搬送される。この搬送室２の構成を図２および図５を用いて説明する。
【００４２】
この搬送室２には、ウェハＷを搬送するための搬送用アーム２１と、室内を減圧状態にするための真空排気系２２が設けられている。また、この搬送室２の天井面には、搬送アーム２１上に載置した状態で搬送室２内に搬入されたウェハＷの周縁に対向するリング形状の加熱機構２ａが設けられている。この加熱機構２ａは、例えば赤外線ランプであって良い。そして、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に成形されていることとする。この加熱機構２ａは、搬送アーム２１によるウェハＷの搬送に支障のない箇所に配置される。そして、加熱機構２ａを天井面側に設けたことにより、搬送アーム２１に遮蔽されることなく、ウェハＷの周縁を全周にわたって加熱することができる。
【００４３】
尚、上述した加熱機構２ａは、搬送室２の床面側に設けられても良い。
【００４４】
そして、搬送室２内に搬入されたウェハＷは、減圧された搬送室２内においてこのリング状の加熱機構２ａの下方に所定時間の間配置されることにより、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、搬送室２内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４５】
次に、以上の搬送室２内のウェハＷは、アライナー室４に搬送される。このアライナー室４の構成を図２および図６を用いて説明する。
【００４６】
アライナー室４には、ウェハＷを載置するための回動自在なステージ４１と、ステージ４１上に配置されたウェハＷの向きを検知するためのセンサー４２が設けられている。またこのアライナー室４には、室内を減圧状態にするための真空排気系４３が設けられている。そして、ステージ４１には、この上部に載置されたウェハＷの周囲を、中心部よりも高い温度に加熱するためのリング形状の加熱機構４ａが埋め込まれている。この加熱機構４ａは、例えば熱伝ヒータであって良い。この加熱機構４ａは、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に配置されていることとする。
【００４７】
尚、センサー４２によるウェハＷの検知に支障のない範囲であれば、アライナー室４の天井面側に加熱機構を設けても良い。このような加熱機構は、搬送室２の天井面に設けた加熱機構と同様の構成であって良い。
【００４８】
そして、アライナー室４のステージ４１上に載置されたウェハＷは、減圧されたアライナー室４内において、ステージ４１に埋め込まれた加熱機構４ａによって加熱され、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。尚、このアライナー室４内において脱ガス処理が行われたウェハＷは、以下に説明する経路でエッチング室５内に搬入されるまで、大気開放されることなく減圧雰囲気内に保たれることとする。
【００４９】
次に、以上のアライナー室４内のウェハＷは、搬送室２を介してエッチング室５内に搬送される。このエッチング室５の構成を図２および図７を用いて説明する。
【００５０】
エッチング室５には、ウェハＷを載置するためのステージ状の下部電極５１と、下部電極５１上に対向配置された上部電極板５２とが設けられている。このエッチング室５には、室内を減圧状態にするための真空排気系５３が設けられている。そして、下部電極５１には、この上部に載置されたウェハＷの周囲を、中心部よりも高い温度に加熱するためのリング形状の加熱機構５ａが埋め込まれている。この加熱機構５ａは、例えば熱伝ヒータであって良い。この加熱機構５ａは、ウェハＷの周縁が効率よく加熱されるように、ウェハＷの径に合わせた大きさのリング状に配置されていることとする。
【００５１】
尚、下部電極５１と上部電極板５２との間のプラズマ生成に支障のない範囲であれば、上部電極板５２側に加熱機構を設けても良い。このような加熱機構は、搬送室２の天井面に設けた加熱機構と同様の構成であって良い。また、このエッチング室５に加熱機構を設ける場合であって、他の部屋に加熱機構を設けない場合には、２つのエッチング室５の両方に加熱機構を設けることとする。
【００５２】
そして、エッチング室５の下部電極板５１上に載置されたウェハＷは、減圧されたエッチング室５内において、下部電極板５１に埋め込まれた加熱機構５ａによって加熱され、図１（２）を用いて説明した脱ガス処理が行われる。
【００５３】
その後、エッチング室５内においてドライエッチング処理が施されたウェハＷは、搬送室２を介して出口側のカセット室３内に搬送され、処理が終了する。
【００５４】
尚、このエッチング室５内に加熱機構５ａが設けられている場合、エッチング室５自体が、請求項に示す減圧室となる。
【００５５】
また、上述した各室２〜５のうち、脱ガス処理を行うための加熱機構が設けられた減圧室には、脱ガスのモニターとして、室内の圧力変動測定器もしくは質量分析計等、室内に放出された水分量の増減を検知する機構を設けることが好ましい。これにより、吸湿量に応じて設定された処理時間だけ脱ガス処理を行うこととする。
【００５６】
そして、各室２〜５のうちの複数に加熱機構を設けた場合には、加熱機構が設けられた複数の室内においての合計の脱ガス処理時間が、設定された処理時間となるように、それぞれの室内における脱ガス処理時間を設定する。この際、通常のウェハＷの搬入スケジュールでエッチング室５内にウェハＷを搬入した状態で、脱ガス処理が完了するように、各室内においての脱ガス処理時間を割り振る。これにより、スループットを落とすことなく、脱ガス処理を含んだドライエッチングの工程を行うことが好ましい。
【００５７】
以上説明したエッチング装置１には、ウェハＷの周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えている。これにより、このエッチング装置１を用いたドライエッチングに際しては、ウェハＷの周縁部を効果的に加熱することで、この周縁部からの脱ガス処理を効果的に行い、さらにこれに続けてドライエッチング処理を行う、上述したエッチング方法で説明した手順でのエッチングを行うことが可能である。
【００５８】
そして特に、加熱機構が、ウェハＷの周縁部を中心部よりも高温に加熱する構成であるため、ウェハＷ全体を昇温させる場合と比較して、より短時間で所定の温度にまでウェハＷの周縁部を加熱することが可能である。これにより、脱ガス処理に要する時間を短縮化することができ、エッチング処理全体のスループットの低下を抑えることができる。
【００５９】
さらに、エッチング室５よりも手前の搬送経路に当たる室内に加熱機構を設けた場合には、上述したように、通常のウェハＷの搬入スケジュールでエッチング室５内にウェハＷを搬入した状態で脱ガス処理が完了しているように、各室内においての脱ガス処理時間を割り振ることにより、スループットを落とすことなく脱ガス処理を含んだドライエッチング処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】実施形態のエッチング方法を説明する断面工程図である。
【図２】実施形態のエッチング装置の概略構成図である。
【図３】図２のエッチング装置におけるカセット室の一構成例を示す図である。
【図４】図２のエッチング装置におけるカセット室の他の構成例を示す図である。
【図５】図２のエッチング装置における搬送室の一構成例を示す図である。
【図６】図２のエッチング装置におけるアライナー室の一構成例を示す図である。
【図７】図２のエッチング装置におけるエッチング室の一構成例を示す図である。
【図８】従来のエッチング方法を示す断面工程図である。
【図９】上部にマスクパターン層が設けられた被エッチング膜への水分の浸入を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１…エッチング装置、２…搬送室（減圧室）、３…カセット室（減圧室）、４…アライナー室（減圧室）、５…エッチング室、１０３…低誘電率膜（被エッチング膜）、１０４…酸化シリコン膜（マスクパターン層）、１０５…レジストパターン（マスクパターン層）、２ａ，３ａ，３ｂ，４ａ，５ａ，６ａ…加熱機構、Ｗ…ウェハ（基板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行い、
前記脱ガス処理に連続して前記マスクパターン層上から前記被エッチング膜をドライエッチング処理する
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記マスクパターン層は、低吸湿材料で構成されている
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記被エッチング膜は、低誘電率材料からなる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記脱ガス処理は減圧雰囲気内において前記被エッチング膜の周縁を加熱することによって行われる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記脱ガス処理と前記ドライエッチング処理とは、減圧雰囲気内において連続して行われる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
マスクパターン層の上方からのドライエッチング処理によって被エッチング膜をパターニングする工程を行う半導体装置の製造方法において、
被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行い、
前記脱ガス処理に連続して前記マスクパターン層上から前記被エッチング膜をドライエッチング処理する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
反応ガスプラズマの供給により基板表面をドライエッチングするエッチング装置であって、
基板の周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えた
ことを特徴とするエッチング装置。
【請求項８】
請求項７記載のエッチング装置において、
前記加熱機構は、内部が減圧雰囲気に保たれる減圧室内に設けられている
ことを特徴とするエッチング装置。
【請求項９】
請求項８記載のエッチング装置において、
前記ドライエッチングを行うエッチング室と前記減圧室とは、気密状態を保って連通される
ことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１】
被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行い、
前記脱ガス処理に連続して前記マスクパターン層上から前記被エッチング膜をドライエッチング処理する
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記マスクパターン層は、低吸湿材料で構成されている
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記被エッチング膜は、低誘電率材料からなる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記脱ガス処理は減圧雰囲気内において前記被エッチング膜の周縁を加熱することによって行われる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求項１記載のエッチング方法において、
前記脱ガス処理と前記ドライエッチング処理とは、減圧雰囲気内において連続して行われる
ことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
マスクパターン層の上方からのドライエッチング処理によって被エッチング膜をパターニングする工程を行う半導体装置の製造方法において、
被エッチング膜の上部にマスクパターン層が形成された状態で、当該被エッチング膜から水分を除去するための脱ガス処理を行い、
前記脱ガス処理に連続して前記マスクパターン層上から前記被エッチング膜をドライエッチング処理する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
反応ガスプラズマの供給により基板表面をドライエッチングするエッチング装置であって、
基板の周縁部を中心部よりも高温に加熱するための加熱機構を備えた
ことを特徴とするエッチング装置。
【請求項８】
請求項７記載のエッチング装置において、
前記加熱機構は、内部が減圧雰囲気に保たれる減圧室内に設けられている
ことを特徴とするエッチング装置。
【請求項９】
請求項８記載のエッチング装置において、
前記ドライエッチングを行うエッチング室と前記減圧室とは、気密状態を保って連通される
ことを特徴とするエッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３２４２７７（Ｐ２００６−３２４２７７Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４３４７０（Ｐ２００５−１４３４７０）
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１７日（２００５．５．１７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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