レジスト除去方法及び半導体装置の製造方法
【課題】 低誘電率絶縁膜の比誘電率の増加を防止すると共にレジスト残渣を生じさせないレジスト除去を可能にする。
【解決手段】 ビアホール用開口３を有するレジストマスク４をエッチングマスクにして、第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂを順次に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でドライエッチングしビアホール５を形成する。そして、レジストマスク４の除去では、はじめに、上記ＲＩＥでレジストマスク４表面部に形成された変質層４ａに対して、ホットプレートにより空気雰囲気、３００℃温度、３分程度の熱処理を施すことで、変質層４ａを少なくともその一部が酸素と反応した改質層４ｂに変換させる。その後に、この改質層４ｂおよびレジストマスク４に水素ラジカルを照射して残渣のないレジスト除去を行う。
【解決手段】 ビアホール用開口３を有するレジストマスク４をエッチングマスクにして、第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂを順次に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でドライエッチングしビアホール５を形成する。そして、レジストマスク４の除去では、はじめに、上記ＲＩＥでレジストマスク４表面部に形成された変質層４ａに対して、ホットプレートにより空気雰囲気、３００℃温度、３分程度の熱処理を施すことで、変質層４ａを少なくともその一部が酸素と反応した改質層４ｂに変換させる。その後に、この改質層４ｂおよびレジストマスク４に水素ラジカルを照射して残渣のないレジスト除去を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト除去方法及び半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、被処理基板上の加工のために用いたレジスト膜マスクの除去において、低誘電率の絶縁膜材料で成る層間絶縁膜の誘電率が上昇するのを防止すると共にレジスト残渣を生じさせないレジスト除去方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を構成する素子の微細化は、半導体装置の高性能化にとって最も有効であり、現在、その寸法の設計基準は６５ｎｍから４５ｎｍに向けて技術開発が精力的に進められている。そして、上記微細な構造を有する半導体装置の高性能化において、素子間を接続する配線の低抵抗化および配線の寄生容量の低減化のために、微細加工で接続孔（ビアホール）あるいは配線用溝（トレンチ）が形成された低誘電率の層間絶縁膜上に銅（Ｃｕ）膜等の配線材料膜を堆積し、ビアホールあるいはトレンチ内に埋め込まれた部分以外にある上記配線材料膜を化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により除去する、いわゆるダマシン法で形成する溝配線すなわちダマシン配線が必須になっている。
【０００３】
上記ダマシン配線の形成では、層間絶縁膜の材料としてシリコン酸化膜に換わり、それより比誘電率が低くなる、いわゆる低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が使用される。ここで、Ｌｏｗ−ｋ膜は、二酸化シリコン膜の比誘電率３．９以下の低誘電率の絶縁膜であり、メチルシルセスキオキサン(ＭＳＱ：Methyl Silsesquioxane)膜をスピン塗布および焼成により成膜した絶縁膜、化学気相成長（ＣＶＤ）法で堆積する炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ膜）、あるいはこれらの多孔質膜が好適である。
【０００４】
しかし、公知のレジストマスクを用いたドライエッチングにより上記Ｌｏｗ−ｋ膜にビアホールあるいはトレンチを形成した後、従来の技術である原料ガスの酸素（Ｏ２）ガスあるいはフッ素のハロゲン化合物ガスを添加した混合ガスをプラズマ励起し、上記レジストマスクをアッシング除去しようとすると、膜組成が例えば［ＣＨ3ＳｉＯ3/2］ｎとなるＭＳＱ膜のような有機成分を含有するＬｏｗ−ｋ膜に損傷が生じる。その第１の損傷は、上記アッシングによりＬｏｗ−ｋ膜の膜質が変化し比誘電率が増大することである。これについて図１３を参照して説明する。図１３は、酸素プラズマによるアッシングにおいてＭＳＱ膜の変質を示す模式的な構造図である。上記プラズマアッシングにおいて、ＭＳＱ膜の表面に酸素イオンあるいは酸素ラジカルのような酸化力の強い活性種がプラズマ照射されると、図１３（ａ）に示したＳｉ−ＣＨ3 の結合が図１３（ｂ）に示すようにＳｉ−Ｏの結合に変わる。このようにして、ＭＳＱ膜表面が組成的に変化して二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜が部分的に形成され、膜の比誘電率が大幅に増加する。この酸素プラズマアッシングによる膜変質は、レジストマスクのオーバーエッチング時間において顕著になり、上述した有機成分含有の低誘電率絶縁膜において全般に生じてくる。
【０００５】
そこで、Ｌｏｗ−ｋ膜のエッチング加工で用いたレジストマスクのアッシング方法が新しく提案されている（例えば、非特許文献１参照）。以下、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む層間絶縁膜にビアホールを形成する場合の工程について概略説明する。ここで、図１４は半導体装置の層間絶縁膜にビアホールを形成する工程順の素子断面図である。
【０００６】
図１４（ａ）に示すように、例えば銅あるいは銅合金から成る下層配線１０１を形成し、その上部に絶縁性バリア層であるエッチングストッパー層１０２ａ、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂおよびキャップ層１０２ｃの積層膜である層間絶縁膜１０２を堆積させる。そして、公知のリソグラフィ技術により開口１０３を有するレジストマスク１０４を形成する。ここで、エッチングストッパー層１０２ａは膜厚が５０ｎｍ程度の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜であり、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂは膜厚が１．５μｍ程度のＭＳＱ膜であり、キャップ層１０２ｃは膜厚が１００ｎｍ程度のＳｉＯＣ膜である。
【０００７】
次に、図１４（ｂ）に示すように、レジストマスク１０４をエッチングマスクとして層間絶縁膜１０２のうちのキャップ層１０２ｃ、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂを順次に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でドライエッチングし、ビアホール１０５を形成する。ここで、エッチングガスとしては、Ｃ4Ｆ8のようなフルオロカーボンガスとＮ2ガスとＡｒガスの混合ガスが用いられプラズマ励起される。このＲＩＥのエッチング条件にも依存するが、上記ドライエッチングにおいてレジストマスク１０４表面部は、上記プラズマのイオン衝撃を受け、変質層１０４ａが形成される。
【０００８】
続いて、図１４（ｃ）に示すように、図８で後述するレジスト除去装置において水素（Ｈ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをプラズマ励起し水素の活性種を生成し、水素の活性種のうち水素プラズマを成すプロトン及び水素分子イオンを除いたところの水素原子あるいは水素分子の水素ラジカル１０６を照射し、上記変質層１０４ａを含めたレジストマスク１０４のエッチング除去を行う。この水素ラジカル１０６を用いたレジスト除去であると、上述したようなＬｏｗ−ｋ膜１０２ｂの組成的な変化は皆無でありその比誘電率の増加は完全に防止される。
【０００９】
そして、図１４（ｄ）に示すように、キャップ層１０２ｃをハードマスクにしたドライエッチングでエッチングストッパー層１０２ａの露出部をエッチング除去し、ビアホール１０５が下層配線１０１の表面に達するように貫通させる。このようにして、下層配線１０１上の層間絶縁膜１０２にビアホール１０５を形成することになる。
【非特許文献１】International Interconnect Technology Conference 2003,p.147-149
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、水素ガスあるいは不活性ガスとの混合ガスを用いた上述したようなレジスト除去では、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂへの損傷は皆無になるが、図１４（ｄ）に示しているように、レジスト残渣１０７がキャップ層１０２ｃ表面に形成され、レジストマスク１０４を除去しきれないという問題があった。このレジスト残渣１０７が形成されると、その後、このレジスト残渣１０７は化学薬液による洗浄等では取りきれなくなる。これは、非常に酸化されやすい銅あるいは銅合金から成る下層配線１０１の一部がビアホール１０５で露出するために、これ以降の工程において高い酸化力を有する化学薬液が使用できなくなるからである。
【００１１】
このレジスト残渣１０７の発生は、図１４（ｂ）で説明したような被処理基板の加工時のＲＩＥ等のドライエッチング条件に依存している。本発明者等の詳細な検討では、レジスト残渣１０７が形成され易い第１のケースは、ＲＩＥ等のドライエッチングにおいて層間絶縁膜が厚くエッチング処理の時間が長くなるために、レジストマスク１０４表面部の上記プラズマイオン衝撃を受ける時間が長くなり、レジストマスクの熱硬化が進行してしまう場合である。そして、その第２のケースは、ＲＩＥのプラズマ励起に用いる原料ガスであるハロゲン（弗素、塩素、臭素等）とレジストとの化学反応が進み、異物質がレジストマスク１０４の表面部に形成される場合である。このように変質層１０４ａには、大きく分けて熱硬化層と異物質層の２つが存在する。
【００１２】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、レジストマスクのプラズマによるレジスト除去において原料ガスに水素を用いる場合に、Ｌｏｗ−ｋ膜の比誘電率の増加を防止すると共に、ＲＩＥの条件によらずレジスト残渣を生じさせないレジスト除去方法を提供することを主目的としている。
【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、レジスト除去方法にかかる発明は、被処理基板の加工でマスクとして用いたレジスト膜をエッチング除去するレジスト除去方法において、前記加工した後、前記レジスト膜に対して、酸素含有ガスの雰囲気中において所定温度の熱処理を施す工程と、前記熱処理の後、水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種を用いて前記レジスト膜をエッチング除去する工程と、を有する構成になっている。
【００１４】
上記発明において、前記熱処理の温度は２００℃〜４５０℃の範囲であることが好適である。また、前記酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであることが好ましい。更に、前記熱処理における前記酸素含有ガスの圧力は、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａの範囲にすることが好ましい。
【００１５】
上記発明において、前記被処理基板の加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記被処理基板表面に成膜したシロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることである。
【００１６】
上記発明において、前記水素活性種は水素ラジカルであり、前記原料ガスは水素ガスと不活性ガスの混合ガスである。
【００１７】
また、前記水素活性種を用いるエッチング除去において、前記被処理基板の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定することが好ましい。更に、前記水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種の圧力は、５０Ｐａ〜１×１０５ Ｐａであることが好ましい。
【００１８】
そして、半導体装置の製造方法にかかる発明は、基板上に少なくとも一部に低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜表面に所望の開口パターンを有するレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜をエッチング加工して前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜に前記所望の開口を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記エッチング加工の後に、前前レジストマスクに対して、酸素含有ガスの雰囲気中で所定温度の熱処理を施し、その後に水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素ラジカルを用いて前記レジストマスクをエッチング除去する、という構成になっている。
【００１９】
上記発明において、前記低誘電率膜は、シロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜であって、比誘電率が３以下の低誘電率膜である。
【００２０】
また、前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜のエッチング加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることである。
【００２１】
また、前記酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであり、酸素含有ガスの雰囲気中の熱処理の温度が２００℃〜４００℃であり、前記水素ラジカルを用いた前記レジストマスクのエッチング除去の基板温度が２００℃〜４００℃であることが好適である。
【００２２】
また、上記発明において、前記基板が、銅配線層を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレジスト除去方法により、半導体装置の配線構造に使用する低誘電率の層間絶縁膜が高い再現性の下に簡便にしかも高精度に形成できる。そして、水素ガスを用いたレジスト除去においてレジスト残渣の発生が皆無になり、水素ガスを用いるレジスト除去の方法が、半導体装置の製造において充分に適用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１乃至６は、本発明の第１の実施の形態にかかるレジスト除去方法による半導体装置の製造すなわち銅埋め込みのダマシン配線構造体の製造を示す工程別素子断面図である。そして、図７は、ドライエッチングにおいてレジストマスク表面に形成される変質層を改質するための熱処理装置の模式的な略断面図であり、図８は、水素ガスを用いたレジスト除去装置の模式的な略断面図である。
【００２５】
シリコン基板上にＣＶＤ法でシリコン酸化膜を堆積させ、下地絶縁膜（不図示）を形成する。そして、周知のダマシン配線の形成方法により導電層であるＣｕ膜で成る下層配線１を形成する。続いて、第１エッチングストッパー層２ａとして膜厚が２５ｎｍ程度であり、比誘電率が３．５程度のＳｉＣ膜を成膜する。次に、例えば、図９に示すようなメチル基を含有する膜組成のＭＳＱ膜に空孔が形成され多孔質化したｐ−ＭＳＱ膜を、スピン塗布法等を用いて成膜することにより、比誘電率が２．５程度、膜厚が２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度になる第１低誘電率膜２ｂを形成する。ここで、第１低誘電率膜２ｂの空孔の含有比率は３０〜４０％程度である。この空孔の含有比率とは、（多孔質でない緻密なＭＳＱ膜バルクの密度）−（多孔質のＭＳＱ膜の密度）の（多孔質でない緻密なＭＳＱ膜バルクの密度）に対する比率である。
【００２６】
次に、上記第１低誘電率膜２ｂ表面に、ＣＶＤ法で成膜した膜厚、比誘電率がそれぞれ１００ｎｍ程度、２．５〜３程度のＳｉＯＣ膜から成る第１キャップ層２ｃを形成する。このようにして、第１エッチングストッパー層２ａ、第１低誘電率膜２ｂおよび第１キャップ層２ｃからなる層間絶縁膜２が形成される。ここで、第１低誘電率膜２ｂと第１キャップ層２ｃ間の密着性を高めるために、第１低誘電率膜２ｂの表面をプラズマに暴露することが好ましい。このようにしてから、被処理基板上に公知のリソグアフィ技術によりビアホール用開口３を有するレジストマスク４を形成する（図１（ａ））。
【００２７】
次に、レジストマスク４をエッチングマスクにして、上記第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂを順次にＲＩＥでドライエッチングし口径が８０ｎｍ程度のビアホール４を形成する。ここで、第１エッチングストッパー層２ａはエッチングしないままにする（図１（ｂ））。
【００２８】
この第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂのドライエッチングでは、エッチングガスとして例えばＣ４Ｆ８／Ｎ２／Ａｒの混合ガス、Ｃ５Ｆ８／Ｎ２／Ａｒの混合ガスが好適である。ここで、上記のような炭素原子の結合量が多いフルオロカーボンガスを含むエッチングガスでは、第１エッチングストッパー層２ａのエッチングはほとんど進まない。そして、このドライエッチングでは、反応生成物として有機ポリマーが多く生成され、その反応生成物がビアホール５の側壁に保護膜として付着して側壁をフッ素のラジカルによるエッチングから保護する。このようなフルオロカーボンガスとしては、その他に一般式がＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガスからなる群より選択された少なくとも一種のエッチングガスを用いることが好ましい。例えば、Ｃ４Ｆ６ガス、ＣＦ４ガスある。その他に、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガスでもよい。
【００２９】
上記のフルオロカーボンガスを含むエッチングガスでは、上記ドライエッチングにおいて従来の技術でも説明した変質層４ａがレジストマスク４の表面に形成される。この変質層４ａは炭素とフッ素の結合した異物質層で形成される
【００３０】
次に、図７に示すような熱処理装置２０を用い、上記変質層４ａを改質層４ｂに変える（図１（ｃ））。この熱処理装置２０は、基本的にはホットプレート構造のものが好適である。図７に示すように、ヒータ２１を内蔵したホットプレート２２からなっており、ホットプレートの温度は１００℃〜５００℃の範囲で制御できるようになっている。そして、例えば３００ｍｍφの半導体ウエハ２３上には、上記変質層４ａの形成されたレジストマスク２４が形成されており、空気中において例えば３００℃温度で１分〜５分程度の熱処理が施される。ここで、処理温度は２００〜４００℃の範囲の所定の温度に設定すれば良い。この熱処理により、図１（ｂ）で説明したＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層４ａは、少なくともその一部が酸素と反応した改質層４ｂに変換される。ここで、この改質層４ｂは、後述するレジスト除去装置を用いたレジスト除去において水素ラジカルにより水素化分解され易い物質である。一方、上記変質層４ａを改質層４ｂに変換するために行う酸化性ガス雰囲気での熱処理は、Ｌｏｗ−ｋ膜に損傷を与えることは全くなくその比誘電率の増大することはない。
【００３１】
上述した熱処理装置としては、その他にいわゆるトンネル炉や赤外線照射装置、あるいは石英炉芯管を具備した熱処理炉のような構造であっても良い。このような熱処理装置においても、処理温度は２００〜４００℃の範囲に設定することが好適である。ここで、雰囲気ガスは、上述したように空気であっても良いし、酸素ガスあるいはその不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ等）で希釈した酸化性ガスであっても良いし、水蒸気（Ｈ２Ｏ）であっても良い。
【００３２】
ここで、処理温度が２００℃以下であると、変質層４ａは水素ラジカルにより水素化分解できない。また、処理温度が４００℃を超えてくると、下層配線１にＣｕを使用する場合、Ｃｕのバリア層が機能しなくなり、Ｃｕ原子が層間絶縁膜中に熱拡散し、半導体素子の活性領域に達して半導体装置の特性劣化を引き起こすようになる。
【００３３】
また、上記雰囲気ガスの圧力は、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａが好適である。ガス圧力が上記範囲を下回ると、処理時間が長くなり実用的な時間内に処理できなくなる。また、上記範囲を超えてくると、下層配線１は第１エッチングストッパー層２ａで保護されているものの、その表面の酸化が部分的であれ起こるようになり実用的でなくなる。
【００３４】
次に、従来の技術で説明したのと同様に、図８に示すレジスト除去装置を用いて水素ラジカル６を照射し改質層４ｂおよびレジストマスク４を除去する（図２（ａ））。
【００３５】
このレジスト除去装置３０は、その基本構造として、表面がアルマイト処理されたアルミニウムから成る円筒形状に成形されたレジスト除去を行う処理室のチャンバ３１、チャンバ３１内の底部に取り付けられた回転テーブル３２、チャンバ３１内の上部に取り付けられた活性種輸送管であるガス輸送管３３、プラズマ発生部３４、そしてＨ２ガスおよびＨｅガスのガス供給系３９と反応後の処理ガスをチャンバ３１外に排出する排気系４０を備えている。
【００３６】
そして、上記プラズマ発生部３４は、例えば石英ガラスから成る放電管３５の内壁に耐プラズマ部材３６を設け、放電管３５は、この放電管３５の内部にμ波３７（例えば周波数；２．４５ＧＨｚ）を供給するための導波管３８が接続してある。また、ガス輸送管３３の内壁にも耐プラズマ部材３６を設けても良い。ここで、耐プラズマ部材３６は水素あるいは不活性ガスのプラズマでスパッタリングされ難いサファイアで構成するのが好ましい。
【００３７】
このレジスト除去装置３０の回転テーブル３２上にシリコン基板１である半導体ウエハ４１を載置し一定速度で回転させ、ガス導入口４２より原料ガスとして水素ガスをＨｅガスで希釈した水素混合ガスを放電管３５に導入し、マグネトロンで発生させたμ波３７を導波管３８を通して放電管３５内に供給し、上記混合ガスをプラズマ励起させ水素の活性種を生成する。ここで、水素の活性種には水素プラズマを成すプロトン及び水素分子イオン、そして水素原子あるいは水素分子の中性ラジカル（まとめて水素ラジカルという）がある。この活性種のうち水素ラジカルの寿命は長く、ガス輸送管３３を通りチャンバ３１内に導入され図２（ａ）の水素ラジカル６となり、回転テーブル３２上に載置した半導体ウエハ４１表面のレジストマスク４および改質層４ｂを除去する。なお、水素プラズマの一部はガス輸送管３３を流れる間に水素ラジカルに変化している。そして、このレジスト除去後の処理ガスはガス排出口４３から排気系４０によりチャンバ３１外に排出される。
【００３８】
ここで、水素混合ガスのプラズマ励起はマイクロ波で行うためにプラズマ密度が高くそれに伴い水素ラジカルの密度も高くなり、レジスト除去速度が増大する。また、回転テーブル３２を加熱し温度制御する基板加熱系４４により半導体ウエハ４１の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定すると好適である。このようなウエハ温度は、従来のプラズマによるレジスト除去におけるウエハ温度が通常で１５０℃程度あるいはそれ以下になるのと比べると高い温度範囲である。ここで、上記温度が２００℃以下であると、レジスト除去速度が小さく実用的でない。一方、上記温度範囲を超えてくると、配線にＣｕを使用する場合、高温により層間絶縁膜中でのＣｕの熱拡散が生じ易くなり、Ｃｕが半導体素子の活性領域に達して半導体装置の特性劣化を引き起こす。
【００３９】
また、上記水素ラジカルのチャンバ３１のガス圧力は、５０Ｐａ〜１×１０５ Ｐａが好適である。中性ラジカルのガス圧力が上記範囲を下回ると、ラジカル密度が希薄になり、レジスト除去速度が小さく実用的な時間内に処理できなくなる。一方、上記範囲を超えてくると、ラジカルの拡散不良のためにレジスト除去の半導体ウエハ４１内での均一性不良が顕著になり実用的でない。
【００４０】
ここで、Ｈ２／Ｈｅガスのラジカル形成では、ヘリコン波プラズマ励起、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ励起、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）プラズマ励起の方法を用いても良い。また、Ｈｅの替わりにＡｒ等の不活性ガスを用いてもよい。
【００４１】
上述したようなレジスト除去の方法により、第１キャップ層２ｃ上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される（図２（ｂ））。そして、上記ビアホール５の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。
【００４２】
次に、上記第１キャップ層２ｃをいわゆるハードマスクにして上記エッチングしないで残っていた第１エッチングストッパー層２ａをエッチング除去し、ビアホール５を下層配線１表面まで貫通させる。このドライエッチングでは、通常の平行平板電極に例えば２周波の高周波電力を印加し、エッチングガスとしてＣＦ４／Ａｒ／Ｎ２混合ガス、あるいはＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスをプラズマ励起して、第１エッチングストッパー層２ａを選択的にエッチングする（図２（ｃ））。
【００４３】
次に、導電性バリア膜として、膜厚が１ｎｍ〜５ｎｍになるタンタル（Ｔａ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜をスパッタ（ＰＶＤ）法あるいは原子気相成長（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）法で成膜し、下層配線１に接続する第１バリアメタル膜７を第１キャップ層２ｃ上を被覆しビアホール５に埋め込むように堆積させる。更に、配線材料として、スパッタによるＣｕシード層形成とＣｕメッキ法とを用いて膜厚が２００ｎｍ〜５００ｎｍの第１Ｃｕ膜８をビアホール５に埋め込むように形成する（図３（ａ））。そして、窒素雰囲気において１５０〜３５０℃程度の熱処理を施す。このＣｕアニールにより、第１Ｃｕ膜８の結晶化を行うと共に、第１バリアメタル膜７と第１Ｃｕ膜８との接着性を高める。
【００４４】
そして、ＣＭＰ法を用いて、第１キャップ層２ｃを研磨ストッパーとしてその上の不要な部分のＣｕ膜および第１バリアメタル膜７を順次に研磨除去し、ビアホール５内の第１バリア層９を介し、導電層であるビアプラグ１０を充填して形成する（図３（ｂ））。
【００４５】
このようにした後、第１キャップ層２ｃ、第１バリア層９の上部およびビアプラグ１０を被覆するように、全面に膜厚が２５ｎｍ程度のＳｉＣ膜から成る第２エッチングストッパー層１１ａ、ｐ−ＭＳＱ膜から成る比誘電率が２．０程度、膜厚が２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度になる第２低誘電率膜１１ｂを形成する。そして、上記第２低誘電率膜１１ｂ表面に、たとえば膜厚が１００ｎｍのＳｉＯＣ膜から成る第２キャップ層１１ｃを形成して、これらの積層した第２層間絶縁膜１１を形成する（図３（ｃ））。
【００４６】
次に、公知のリソグラフィ技術を用いてトレンチ用開口１２を有するレジストマスク１３を第２層間絶縁膜１１表面に形成する（図４（ａ））。そして、レジストマスク１３をエッチングマスクにして、上記第２キャップ層１１ｃ、第２低誘電率膜１１ｂを順次にＲＩＥでドライエッチングし幅寸法が１００ｎｍ程度のトレンチ１４を形成する。ここで、第２エッチングストッパー層１１ａはエッチングしない（図４（ｂ））。この第２キャップ層１１ｃ、第２低誘電率膜１１ｂのドライエッチングでは、図１（ｂ）で説明したのと同様にＣ４Ｆ８／Ｎ２／Ａｒ／の混合ガス、Ｃ５Ｆ８／Ｎ２／Ａｒ／等の混合ガスをエッチングガスに用いて行う。この場合でも、上記エッチングガスでは、第２エッチングストッパー層１１ａのエッチングはほとんど進まない。そして、反応生成物として有機ポリマーが多く生成され、その反応生成物がトレンチ１４の側壁に保護膜として付着して側壁をフッ素のラジカルによるエッチングから保護する。
【００４７】
次に、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い上記変質層１３ａを改質層１３ｂに変換させる（図４（ｃ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、空気中において例えば３００℃温度で３分程度の熱処理を施し、図４（ｂ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層４ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層１３ｂに変える。
【００４８】
次に、図２（ａ）で説明したのと同様にして上記レジストマスク１３および改質層１３ｂを水素ラジカルにより除去する（図５（ａ））。上述したようなレジスト除去の方法により、第２キャップ層１１ｃ上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される（図５（ｂ））。そして、上記トレンチ１４の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。
【００４９】
この場合でも、改質層１３ｂ形成のための熱処理および水素ラジカルによるレジスト除去において、Ｃｕで成るビアプラグ１０あるいは下層配線１中のＣｕ原子がバリア層を透過し層間絶縁膜中に熱拡散することはない。また、Ｌｏｗ−ｋ膜である第２低誘電率膜１１ｂが組成変化することもない。
【００５０】
次に、第２キャップ層１１ｃをハードマスクにして第２エッチングストッパー層１１ａをエッチング除去し、トレンチ１４をビアプラグ１０に達するように貫通させる（図５（ｃ））。ここで、このドライエッチングに用いるエッチングガスは、ＣＦ４／Ａｒ／Ｎ２混合ガス、あるいはＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスである。
【００５１】
次に、トレンチ１４の側壁および底面、第２キャップ層１１ｃ表面を被覆するように、膜厚がそれぞれ５ｎｍ〜１０ｎｍになるＴａ膜／ＴａＮ膜をＰＶＤ法等でこの順に堆積させて第２バリアメタル膜１５を全面に成膜する。そして、更に、Ｃｕメッキ法等を用いて膜厚が５００ｎｍ〜１μｍのＣｕ膜を成膜し、第２Ｃｕ膜１６を第２バリアメタル膜１５に積層しトレンチ１４に埋め込むように堆積させる（図６（ａ））。ここで、第２バリアメタル膜１５は第１バリア層９およびビアプラグ１０に接続している。そして、ＣＭＰ法を用いて、第２キャップ層１１ｃを研磨ストッパーとしてその上の不要な部分の第２Ｃｕ膜１６および第２バリアメタル膜１５を研磨除去する。このようにして、実効的な比誘電率が２．０〜２．５程度になる第２層間絶縁膜１１に設けられたトレンチ１４内に第２バリア層１７を介して銅配線から成る上層配線１８が形成される。ここで、上層配線１８は、実効的な比誘電率が２．５〜３．０程度になる第１層間絶縁膜２に形成されたビアプラグ１０および第１バリア層９を通して下層配線１に電気接続され、ダマシン配線構造体の２層配線が完成する（図６（ｂ））。
【００５２】
上述したように、第１の実施の形態の特徴は、ダマシン法で銅配線を形成するためにＬｏｗ−ｋ膜を層間絶縁膜に用いる場合に、層間絶縁膜の加工に用いたレジストマスクの除去において、予めレジストマスク表面部の変質層を水素化分解できる改質層に変換し、その後に水素ラジカル照射を行いレジストマスクと共に除去するところにある。
【００５３】
この実施の形態において、有機成分を含有するＭＳＱ膜のようなＬｏｗ−ｋ膜の比誘電率は変化しない。図９に示すように、上記改質層４ｂおよびレジストマスク４を除去した後において、その膜組成は全く変わらない。上述したように変質層を改質層に変換するために行う酸化性ガス雰囲気での熱処理において、Ｌｏｗ−ｋ膜は全くの損傷を受けずその比誘電率が増大することはない。またＬｏｗ−ｋ膜は、上記改質層およびレジストマスクの水素ラジカル照射において、ＭＳＱ膜のメチル基（−ＣＨ３）がそのまま残存しＭＳＱ膜の膜質変化は全く生じない。ここで、図９は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）の測定結果を参考にしたＭＳＱ膜の模式的な構造図である。
【００５４】
第１の実施の形態では、従来の技術で説明したようなレジスト残渣は、高い再現性の下に安定的に発生しないようにすることができる。そして、この実施の形態では、低誘電率の絶縁膜の比誘電率が２程度と小さくなった場合でも、レジストマスク除去後の層間絶縁膜の比誘電率は低いままに保持できる。例えば、比誘電率が２．０の多孔質のＭＳＱ膜を用いた場合、レジストマスク除去後のその比誘電率は２．０のままであり、従来の技術で触れた第１の損傷は皆無になる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、有機成分を含有するＬｏｗ−ｋ膜、特に上記多孔質の低誘電率膜に生じ易い以下に述べる第２の損傷も抑制される。すなわち、レジスト除去の工程において、上記ビアホールあるいはトレンチの側壁に多数の空孔（ポア）が露出しても、その側壁において有機成分が解離したり変質したりして、ポア径が大きくなりその含有比率が増大するという損傷は全く生じない。このために、増大したポアを通ってＬｏｗ−ｋ膜内に水分、配線材料膜のＣｕあるいはそのバリアメタルのＴａ、ＴａＮ等が侵入し、層間絶縁膜の信頼性の低下および比誘電率の上昇、配線間のリーク電流の増加等が引き起こされることは皆無になる。
【００５６】
このようにして、第１の実施の形態のレジスト除去の方法は半導体装置の製造において充分に適用できるようになる。そして、半導体装置において実効的な比誘電率が３以下の積層構造の層間絶縁膜を用い、寄生容量が小さなダマシン配線構造が容易に形成できるようになり、高速動作し高性能な半導体装置の実用化が促進される。
【００５７】
（実施の形態２）
図１０乃至１２は、本発明の第２の実施の形態にかかるレジスト除去方法を適用した半導体装置の製造を示す工程別素子断面図である。この実施の形態は、銅と異なる導電体膜を配線材料に用いたダマシン配線を形成する例である。
【００５８】
例えばｐ導電型のシリコン基板５１の表面部にｎ導電型の拡散層５２を形成し、シリコン基板５１表面の熱酸化により例えば５０ｎｍ厚のシリコン酸化膜で下地絶縁膜５３を形成する。そして、下地絶縁膜５３上にＰＥＣＶＤ法を用いて堆積する膜厚が１μｍ程度のＳｉＯＣ膜により低誘電率膜５４を形成し、低誘電率膜５４上にＣＶＤにより膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜で形成した保護絶縁膜５５を積層させる。そして、公知のリソグラフィ技術によりコンタクト用開口５６を有するレジストマスク５７を形成する（図１０（ａ））。
【００５９】
次に、レジストマスク５７をエッチングマスクとして、層間絶縁膜を構成する保護絶縁膜５５／低誘電率膜５４／下地絶縁膜５３を順次にＲＩＥでドライエッチングする。ここで、エッチングガスは、例えばＣＨ２Ｆ２ガスのようなフルオロカーボンガスとＮ２ガスとＡｒガスの混合ガスが好適である。そして、拡散層５２に達するビアホール５８を形成する。ここで、上記ドライエッチングによりレジストマスク５７の表面部に変質層５７ａが形成される（図１０（ｂ））。この変質層５７ａは、上述した熱硬化層と異物質層が混在したものである。
【００６０】
次に、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い上記変質層５７ａを改質層５７ｂに変換させる（図１０（ｃ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、酸素雰囲気中において例えば２５０℃温度で２分程度の熱処理を施し、図１０（ｂ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層５７ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層５７ｂに変える。ここで、熱処理温度は２００℃〜４５０℃範囲が好適である。この場合のように銅配線が形成されていないと、第１の実施の形態で説明したＣｕバリア層およびＣｕ拡散の問題は無くなるので、４００℃よりも処理温度を高くすることができる。但し、この場合、露出した拡散層５２表面に酸素が化学吸着し極薄い酸化層が形成され易くなるために、上記範囲内にするのがよい。
【００６１】
次に、図２（ａ）で説明したのと同様にして上記レジストマスク５７および改質層５７ｂを水素ラジカル５９により除去する（図１０（ｄ））。上述したようなレジスト除去の方法により、保護絶縁膜５５上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される。そして、上記ビアホール５８の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。また、拡散層５２表面の極薄い酸化層も還元され消滅する。
【００６２】
次に、上記積層構造の層間絶縁膜に形成したビアホール５８を充填するようにＣＶＤ法で導電体膜６０を堆積させる（図１１（ａ））。ここで、導電体膜６０は周知のチタン系のバリアメタルとタングステン等の高融点金属あるいはそのシリサイドとの積層構造となっている。
【００６３】
そして、周知のＣＭＰ法を用いて、保護絶縁膜５上の不要な導電体膜６０を研磨除去する。このＣＭＰの工程で保護絶縁膜５５がＣＭＰ用ストッパ膜として機能し、低誘電率膜５４をＣＭＰから保護する。以上のようにして、拡散層５２に接続するビアプラグ６１を形成する（図１１（ｂ））
【００６４】
次に、ビアプラグ６１に接続する膜厚が１μｍ程度のアルミ・銅のアルミ合金膜６２をスパッタ法で保護絶縁膜５５上に成膜し、配線パターンを有するレジストマスク６３をアルミ合金膜６２表面にリソグラフィ技術で形成する（図１１（ｃ））。
【００６５】
次に、レジストマスク６３をエッチングマスクとしてアルミ合金膜６２をＲＩＥでドライエッチングし配線６４を形成する。ここで、アルミ合金膜６２のドライエッチングは、原料ガスがＣｌ２ ガス、ＢＣｌ３ ガス等の塩素を含む混合ガスをプラズマ励起して行う。このドライエッチングでは、レジストマスク６３表面部に熱硬化した塩素を含有する有機ポリマーが変質層６３ａとして形成される（図１２（ａ））。ここで、変質層６３ａは、上述した異物質層が主体のものである。
【００６６】
そして、この変質層６３ａは、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い、改質層６３ｂに変換させる（図１２（ｂ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、水蒸気雰囲気中において例えば３００℃温度で５分程度の熱処理を施し、図１２（ａ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｃｌ結合の異物質層を含む変質層６３ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層６３ｂに変える。
【００６７】
次に、図１０（ｄ）で説明したのと同様に、図８に示すレジスト除去装置を用いて水素ラジカル６５を照射しレジストマスク６３および改質層６３ｂを除去する。このようにして、シリコン基板５１表面に形成した拡散層５２と、上記積層構造の層間絶縁膜に設けたビアプラグ６１を通して接続する配線６４を形成する（図１２（ｃ））。
【００６８】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様の効果が生じ、レジスト残渣の発生は、高い再現性の下に安定的に無くすることができる。そして、レジスト除去後の低誘電率絶縁膜の誘電率が増加をすることもなくなる。例えば、図１０で説明した層間絶縁膜の形成において、比誘電率が２．５の多孔質のＳｉＯＣ膜で成る低誘電率膜５４を用いた場合、図１２（ｃ）の工程後の低誘電率膜５４の比誘電率は若干の増加傾向にあるが、測定誤差を考慮しても比誘電率の増加率は１％以下である。この実施の形態では、層間絶縁膜は、保護絶縁膜５５／低誘電率膜５４／下地絶縁膜５３の積層膜である。下地絶縁膜５３および保護絶縁膜５５を構成するシリコン酸化膜の比誘電率を４とすると層間絶縁膜はＳｉＯＣ膜の換算膜厚で１．０６μｍ強になり、半導体装置の製造において、配線間の寄生容量を充分に低減した配線構造が形成できることになる。
【００６９】
このようにして、半導体装置の配線構造において、低誘電率を有する層間絶縁膜が高い再現性の下に簡便にしかも高精度に形成できるようになる。そして、半導体装置において比誘電率が３以下の層間絶縁膜で寄生容量が小さな配線構造が容易に形成できるようになり、高速動作する高性能な半導体装置の実用化が促進される。
【００７０】
以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。上述した実施の形態では、低誘電率絶縁膜である有機成分を含有するシロキサン骨格の絶縁膜の代表例とし、ＭＳＱ膜をドライエッチングし配線構造に用いる層間絶縁膜を形成する場合について説明しているが、それ以外のシルセスキオキサン類の絶縁膜であるＳｉ−ＣＨ3 結合、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｆ結合のうち少なくとも１つの結合を含むシリカ膜あるいはその多孔質膜でも本発明は全く同様にして適用できるものである。ここで、シルセスキオキサン類の絶縁膜としてよく知られた絶縁材料には、上記ＭＳＱの他、ハイドロゲンシルセスキオキサン（ＨＳＱ：Hydrogen Silsesquioxane)、メチレーテッドハイドロゲンシルセスキオキサン（ＭＨＳＱ：Methylated Hydrogen Silsesquioxane）等がある。さらに、低誘電率絶縁膜としては、ＣＶＤ法により成膜するＳｉＯＣＨ膜あるいはその多孔質膜、ＳｉＯＣ膜あるいはその多孔質膜でも同様に適用できる。すなわち、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜である。そして、本発明は、有機高分子を主骨格とした低誘電率の絶縁膜、例えば有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜を用い層間絶縁膜を形成する場合には更に効果的に適用できる。その有機高分子を主骨格とした絶縁膜としては、有機ポリマーで成るＳｉＬＫ（登録商標）がある。
【００７１】
また、上記実施の形態では、絶縁性バリア層であるエッチングストッパー層として、ＳｉＣ膜に替えてＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜を用いても良い。あるいはキャップ層として、ＳｉＯＣ膜の他にＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜を用いても良い。
【００７２】
更に、本発明は、低誘電率の絶縁膜を用いた層間絶縁膜を通してシリコン基板内に不純物イオン注入をする場合に用いたレジストマスクを除去する場合にも、全く同様に適用できる。このイオン注入においても、そのドーズ量が増大するとレジストマスクの表面部に変質層が生じるからである。このような不純物イオン注入に用いるレジストマスクは、例えば一個のＭＯＳＦＥＴで構成するＲＯＭ（含む多値機能）を搭載した半導体装置の製造に頻繁に使用される。
【００７３】
また、上記ドライエッチングにおける被加工材料は層間絶縁膜に限定されず、他の絶縁体材料あるいは半導体材料、導電体材料の場合でも本発明は同様に適用できる。
【００７４】
更に、本発明は、被処理基板として、シリコン基板上に半導体装置を形成する場合の他に、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板のような化合物半導体基板上に半導体装置を形成する場合にも同様に適用できる。また、半導体基板に限らず液晶表示基板、プラズマディスプレイ基板上の被加工材料のエッチングでも同様に適用できる。そして、半導体装置の実装に使用する多層配線基板のプリプレグのような絶縁素材を形成する場合にも適用できる。このように、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は適宜に変更されうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【図２】図１に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図３】図２に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図４】図３に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図５】図４に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図６】図５に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図７】レジストマスク表面部の変質層を改質する熱処理装置の模式的な略断面図である。
【図８】レジストマスクを除去するためにのレジスト除去装置の模式的な略断面図である。
【図９】本発明の効果を説明するための低誘電率絶縁膜の構造図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【図１１】図１０に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図１２】図１１に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図１３】従来のレジスト除去における問題点を説明するための低誘電率絶縁膜の構造図である。
【図１４】従来の技術を説明するための半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 下層配線
２ 第１層間絶縁膜
２ａ 第１エッチングストッパー層
２ｂ 第１低誘電率膜
２ｃ 第１キャップ層
３ ビアホール用開口
４，１３，５７，６３ レジストマスク
４ａ，１３ａ，５７ａ，６３ａ 変質層
４ｂ，１３ｂ，５７ｂ，６３ｂ 改質層
５ ビアホール
６，５９，６５ 水素ラジカル
７ 第１バリアメタル膜
８ 第１Ｃｕ膜
９ 第１バリア層
１０ ビアプラグ
１１ 第２層間絶縁膜
１１ａ 第２エッチングストッパー層
１１ｂ 第２低誘電率膜
１１ｃ 第２キャップ層
１２ トレンチ用開口
１４ トレンチ
１５ 第２バリアメタル膜
１６ 第２Ｃｕ膜
１７ 第２バリア層
１８ 上層配線
２０ 熱処理装置
２１ ヒータ
２２ ホットプレート
２３，４１ 半導体ウエハ
３０ レジスト除去装置
３１ チャンバ
３２ 回転テーブル
３３ ガス輸送管
３４ プラズマ発生部
３５ 放電管
３６ 耐プラズマ部材
３７ μ波
３８ 導波管
３９ ガス供給系
４０ 排気系
４２ ガス導入口
４３ ガス排出口
４４ 基板加熱系
５１ シリコン基板
５２ 拡散層
５３ 下地絶縁膜
５４ 低誘電率膜
５５ 保護絶縁膜
５６ コンタクト用開口
５８ コンタクト孔
６０ 導電体膜
６１ ビアプラグ
６２ アルミ合金膜
６４ 配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジスト除去方法及び半導体装置の製造方法に係り、詳しくは、被処理基板上の加工のために用いたレジスト膜マスクの除去において、低誘電率の絶縁膜材料で成る層間絶縁膜の誘電率が上昇するのを防止すると共にレジスト残渣を生じさせないレジスト除去方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を構成する素子の微細化は、半導体装置の高性能化にとって最も有効であり、現在、その寸法の設計基準は６５ｎｍから４５ｎｍに向けて技術開発が精力的に進められている。そして、上記微細な構造を有する半導体装置の高性能化において、素子間を接続する配線の低抵抗化および配線の寄生容量の低減化のために、微細加工で接続孔（ビアホール）あるいは配線用溝（トレンチ）が形成された低誘電率の層間絶縁膜上に銅（Ｃｕ）膜等の配線材料膜を堆積し、ビアホールあるいはトレンチ内に埋め込まれた部分以外にある上記配線材料膜を化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）により除去する、いわゆるダマシン法で形成する溝配線すなわちダマシン配線が必須になっている。
【０００３】
上記ダマシン配線の形成では、層間絶縁膜の材料としてシリコン酸化膜に換わり、それより比誘電率が低くなる、いわゆる低誘電率膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）が使用される。ここで、Ｌｏｗ−ｋ膜は、二酸化シリコン膜の比誘電率３．９以下の低誘電率の絶縁膜であり、メチルシルセスキオキサン(ＭＳＱ：Methyl Silsesquioxane)膜をスピン塗布および焼成により成膜した絶縁膜、化学気相成長（ＣＶＤ）法で堆積する炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＯＣ膜）、あるいはこれらの多孔質膜が好適である。
【０００４】
しかし、公知のレジストマスクを用いたドライエッチングにより上記Ｌｏｗ−ｋ膜にビアホールあるいはトレンチを形成した後、従来の技術である原料ガスの酸素（Ｏ２）ガスあるいはフッ素のハロゲン化合物ガスを添加した混合ガスをプラズマ励起し、上記レジストマスクをアッシング除去しようとすると、膜組成が例えば［ＣＨ3ＳｉＯ3/2］ｎとなるＭＳＱ膜のような有機成分を含有するＬｏｗ−ｋ膜に損傷が生じる。その第１の損傷は、上記アッシングによりＬｏｗ−ｋ膜の膜質が変化し比誘電率が増大することである。これについて図１３を参照して説明する。図１３は、酸素プラズマによるアッシングにおいてＭＳＱ膜の変質を示す模式的な構造図である。上記プラズマアッシングにおいて、ＭＳＱ膜の表面に酸素イオンあるいは酸素ラジカルのような酸化力の強い活性種がプラズマ照射されると、図１３（ａ）に示したＳｉ−ＣＨ3 の結合が図１３（ｂ）に示すようにＳｉ−Ｏの結合に変わる。このようにして、ＭＳＱ膜表面が組成的に変化して二酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜が部分的に形成され、膜の比誘電率が大幅に増加する。この酸素プラズマアッシングによる膜変質は、レジストマスクのオーバーエッチング時間において顕著になり、上述した有機成分含有の低誘電率絶縁膜において全般に生じてくる。
【０００５】
そこで、Ｌｏｗ−ｋ膜のエッチング加工で用いたレジストマスクのアッシング方法が新しく提案されている（例えば、非特許文献１参照）。以下、Ｌｏｗ−ｋ膜を含む層間絶縁膜にビアホールを形成する場合の工程について概略説明する。ここで、図１４は半導体装置の層間絶縁膜にビアホールを形成する工程順の素子断面図である。
【０００６】
図１４（ａ）に示すように、例えば銅あるいは銅合金から成る下層配線１０１を形成し、その上部に絶縁性バリア層であるエッチングストッパー層１０２ａ、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂおよびキャップ層１０２ｃの積層膜である層間絶縁膜１０２を堆積させる。そして、公知のリソグラフィ技術により開口１０３を有するレジストマスク１０４を形成する。ここで、エッチングストッパー層１０２ａは膜厚が５０ｎｍ程度の炭化シリコン（ＳｉＣ）膜であり、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂは膜厚が１．５μｍ程度のＭＳＱ膜であり、キャップ層１０２ｃは膜厚が１００ｎｍ程度のＳｉＯＣ膜である。
【０００７】
次に、図１４（ｂ）に示すように、レジストマスク１０４をエッチングマスクとして層間絶縁膜１０２のうちのキャップ層１０２ｃ、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂを順次に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）でドライエッチングし、ビアホール１０５を形成する。ここで、エッチングガスとしては、Ｃ4Ｆ8のようなフルオロカーボンガスとＮ2ガスとＡｒガスの混合ガスが用いられプラズマ励起される。このＲＩＥのエッチング条件にも依存するが、上記ドライエッチングにおいてレジストマスク１０４表面部は、上記プラズマのイオン衝撃を受け、変質層１０４ａが形成される。
【０００８】
続いて、図１４（ｃ）に示すように、図８で後述するレジスト除去装置において水素（Ｈ２）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスをプラズマ励起し水素の活性種を生成し、水素の活性種のうち水素プラズマを成すプロトン及び水素分子イオンを除いたところの水素原子あるいは水素分子の水素ラジカル１０６を照射し、上記変質層１０４ａを含めたレジストマスク１０４のエッチング除去を行う。この水素ラジカル１０６を用いたレジスト除去であると、上述したようなＬｏｗ−ｋ膜１０２ｂの組成的な変化は皆無でありその比誘電率の増加は完全に防止される。
【０００９】
そして、図１４（ｄ）に示すように、キャップ層１０２ｃをハードマスクにしたドライエッチングでエッチングストッパー層１０２ａの露出部をエッチング除去し、ビアホール１０５が下層配線１０１の表面に達するように貫通させる。このようにして、下層配線１０１上の層間絶縁膜１０２にビアホール１０５を形成することになる。
【非特許文献１】International Interconnect Technology Conference 2003,p.147-149
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、水素ガスあるいは不活性ガスとの混合ガスを用いた上述したようなレジスト除去では、Ｌｏｗ−ｋ膜１０２ｂへの損傷は皆無になるが、図１４（ｄ）に示しているように、レジスト残渣１０７がキャップ層１０２ｃ表面に形成され、レジストマスク１０４を除去しきれないという問題があった。このレジスト残渣１０７が形成されると、その後、このレジスト残渣１０７は化学薬液による洗浄等では取りきれなくなる。これは、非常に酸化されやすい銅あるいは銅合金から成る下層配線１０１の一部がビアホール１０５で露出するために、これ以降の工程において高い酸化力を有する化学薬液が使用できなくなるからである。
【００１１】
このレジスト残渣１０７の発生は、図１４（ｂ）で説明したような被処理基板の加工時のＲＩＥ等のドライエッチング条件に依存している。本発明者等の詳細な検討では、レジスト残渣１０７が形成され易い第１のケースは、ＲＩＥ等のドライエッチングにおいて層間絶縁膜が厚くエッチング処理の時間が長くなるために、レジストマスク１０４表面部の上記プラズマイオン衝撃を受ける時間が長くなり、レジストマスクの熱硬化が進行してしまう場合である。そして、その第２のケースは、ＲＩＥのプラズマ励起に用いる原料ガスであるハロゲン（弗素、塩素、臭素等）とレジストとの化学反応が進み、異物質がレジストマスク１０４の表面部に形成される場合である。このように変質層１０４ａには、大きく分けて熱硬化層と異物質層の２つが存在する。
【００１２】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、レジストマスクのプラズマによるレジスト除去において原料ガスに水素を用いる場合に、Ｌｏｗ−ｋ膜の比誘電率の増加を防止すると共に、ＲＩＥの条件によらずレジスト残渣を生じさせないレジスト除去方法を提供することを主目的としている。
【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、レジスト除去方法にかかる発明は、被処理基板の加工でマスクとして用いたレジスト膜をエッチング除去するレジスト除去方法において、前記加工した後、前記レジスト膜に対して、酸素含有ガスの雰囲気中において所定温度の熱処理を施す工程と、前記熱処理の後、水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種を用いて前記レジスト膜をエッチング除去する工程と、を有する構成になっている。
【００１４】
上記発明において、前記熱処理の温度は２００℃〜４５０℃の範囲であることが好適である。また、前記酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであることが好ましい。更に、前記熱処理における前記酸素含有ガスの圧力は、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａの範囲にすることが好ましい。
【００１５】
上記発明において、前記被処理基板の加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記被処理基板表面に成膜したシロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることである。
【００１６】
上記発明において、前記水素活性種は水素ラジカルであり、前記原料ガスは水素ガスと不活性ガスの混合ガスである。
【００１７】
また、前記水素活性種を用いるエッチング除去において、前記被処理基板の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定することが好ましい。更に、前記水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種の圧力は、５０Ｐａ〜１×１０５ Ｐａであることが好ましい。
【００１８】
そして、半導体装置の製造方法にかかる発明は、基板上に少なくとも一部に低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜表面に所望の開口パターンを有するレジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜をエッチング加工して前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜に前記所望の開口を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記エッチング加工の後に、前前レジストマスクに対して、酸素含有ガスの雰囲気中で所定温度の熱処理を施し、その後に水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素ラジカルを用いて前記レジストマスクをエッチング除去する、という構成になっている。
【００１９】
上記発明において、前記低誘電率膜は、シロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜であって、比誘電率が３以下の低誘電率膜である。
【００２０】
また、前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜のエッチング加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることである。
【００２１】
また、前記酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであり、酸素含有ガスの雰囲気中の熱処理の温度が２００℃〜４００℃であり、前記水素ラジカルを用いた前記レジストマスクのエッチング除去の基板温度が２００℃〜４００℃であることが好適である。
【００２２】
また、上記発明において、前記基板が、銅配線層を有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のレジスト除去方法により、半導体装置の配線構造に使用する低誘電率の層間絶縁膜が高い再現性の下に簡便にしかも高精度に形成できる。そして、水素ガスを用いたレジスト除去においてレジスト残渣の発生が皆無になり、水素ガスを用いるレジスト除去の方法が、半導体装置の製造において充分に適用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態の幾つかを詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１乃至６は、本発明の第１の実施の形態にかかるレジスト除去方法による半導体装置の製造すなわち銅埋め込みのダマシン配線構造体の製造を示す工程別素子断面図である。そして、図７は、ドライエッチングにおいてレジストマスク表面に形成される変質層を改質するための熱処理装置の模式的な略断面図であり、図８は、水素ガスを用いたレジスト除去装置の模式的な略断面図である。
【００２５】
シリコン基板上にＣＶＤ法でシリコン酸化膜を堆積させ、下地絶縁膜（不図示）を形成する。そして、周知のダマシン配線の形成方法により導電層であるＣｕ膜で成る下層配線１を形成する。続いて、第１エッチングストッパー層２ａとして膜厚が２５ｎｍ程度であり、比誘電率が３．５程度のＳｉＣ膜を成膜する。次に、例えば、図９に示すようなメチル基を含有する膜組成のＭＳＱ膜に空孔が形成され多孔質化したｐ−ＭＳＱ膜を、スピン塗布法等を用いて成膜することにより、比誘電率が２．５程度、膜厚が２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度になる第１低誘電率膜２ｂを形成する。ここで、第１低誘電率膜２ｂの空孔の含有比率は３０〜４０％程度である。この空孔の含有比率とは、（多孔質でない緻密なＭＳＱ膜バルクの密度）−（多孔質のＭＳＱ膜の密度）の（多孔質でない緻密なＭＳＱ膜バルクの密度）に対する比率である。
【００２６】
次に、上記第１低誘電率膜２ｂ表面に、ＣＶＤ法で成膜した膜厚、比誘電率がそれぞれ１００ｎｍ程度、２．５〜３程度のＳｉＯＣ膜から成る第１キャップ層２ｃを形成する。このようにして、第１エッチングストッパー層２ａ、第１低誘電率膜２ｂおよび第１キャップ層２ｃからなる層間絶縁膜２が形成される。ここで、第１低誘電率膜２ｂと第１キャップ層２ｃ間の密着性を高めるために、第１低誘電率膜２ｂの表面をプラズマに暴露することが好ましい。このようにしてから、被処理基板上に公知のリソグアフィ技術によりビアホール用開口３を有するレジストマスク４を形成する（図１（ａ））。
【００２７】
次に、レジストマスク４をエッチングマスクにして、上記第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂを順次にＲＩＥでドライエッチングし口径が８０ｎｍ程度のビアホール４を形成する。ここで、第１エッチングストッパー層２ａはエッチングしないままにする（図１（ｂ））。
【００２８】
この第１キャップ層２ｃ、第１低誘電率膜２ｂのドライエッチングでは、エッチングガスとして例えばＣ４Ｆ８／Ｎ２／Ａｒの混合ガス、Ｃ５Ｆ８／Ｎ２／Ａｒの混合ガスが好適である。ここで、上記のような炭素原子の結合量が多いフルオロカーボンガスを含むエッチングガスでは、第１エッチングストッパー層２ａのエッチングはほとんど進まない。そして、このドライエッチングでは、反応生成物として有機ポリマーが多く生成され、その反応生成物がビアホール５の側壁に保護膜として付着して側壁をフッ素のラジカルによるエッチングから保護する。このようなフルオロカーボンガスとしては、その他に一般式がＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ、ｙ、ｚは、ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガスからなる群より選択された少なくとも一種のエッチングガスを用いることが好ましい。例えば、Ｃ４Ｆ６ガス、ＣＦ４ガスある。その他に、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガスでもよい。
【００２９】
上記のフルオロカーボンガスを含むエッチングガスでは、上記ドライエッチングにおいて従来の技術でも説明した変質層４ａがレジストマスク４の表面に形成される。この変質層４ａは炭素とフッ素の結合した異物質層で形成される
【００３０】
次に、図７に示すような熱処理装置２０を用い、上記変質層４ａを改質層４ｂに変える（図１（ｃ））。この熱処理装置２０は、基本的にはホットプレート構造のものが好適である。図７に示すように、ヒータ２１を内蔵したホットプレート２２からなっており、ホットプレートの温度は１００℃〜５００℃の範囲で制御できるようになっている。そして、例えば３００ｍｍφの半導体ウエハ２３上には、上記変質層４ａの形成されたレジストマスク２４が形成されており、空気中において例えば３００℃温度で１分〜５分程度の熱処理が施される。ここで、処理温度は２００〜４００℃の範囲の所定の温度に設定すれば良い。この熱処理により、図１（ｂ）で説明したＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層４ａは、少なくともその一部が酸素と反応した改質層４ｂに変換される。ここで、この改質層４ｂは、後述するレジスト除去装置を用いたレジスト除去において水素ラジカルにより水素化分解され易い物質である。一方、上記変質層４ａを改質層４ｂに変換するために行う酸化性ガス雰囲気での熱処理は、Ｌｏｗ−ｋ膜に損傷を与えることは全くなくその比誘電率の増大することはない。
【００３１】
上述した熱処理装置としては、その他にいわゆるトンネル炉や赤外線照射装置、あるいは石英炉芯管を具備した熱処理炉のような構造であっても良い。このような熱処理装置においても、処理温度は２００〜４００℃の範囲に設定することが好適である。ここで、雰囲気ガスは、上述したように空気であっても良いし、酸素ガスあるいはその不活性ガス（Ｎ２、Ｈｅ、Ａｒ等）で希釈した酸化性ガスであっても良いし、水蒸気（Ｈ２Ｏ）であっても良い。
【００３２】
ここで、処理温度が２００℃以下であると、変質層４ａは水素ラジカルにより水素化分解できない。また、処理温度が４００℃を超えてくると、下層配線１にＣｕを使用する場合、Ｃｕのバリア層が機能しなくなり、Ｃｕ原子が層間絶縁膜中に熱拡散し、半導体素子の活性領域に達して半導体装置の特性劣化を引き起こすようになる。
【００３３】
また、上記雰囲気ガスの圧力は、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａが好適である。ガス圧力が上記範囲を下回ると、処理時間が長くなり実用的な時間内に処理できなくなる。また、上記範囲を超えてくると、下層配線１は第１エッチングストッパー層２ａで保護されているものの、その表面の酸化が部分的であれ起こるようになり実用的でなくなる。
【００３４】
次に、従来の技術で説明したのと同様に、図８に示すレジスト除去装置を用いて水素ラジカル６を照射し改質層４ｂおよびレジストマスク４を除去する（図２（ａ））。
【００３５】
このレジスト除去装置３０は、その基本構造として、表面がアルマイト処理されたアルミニウムから成る円筒形状に成形されたレジスト除去を行う処理室のチャンバ３１、チャンバ３１内の底部に取り付けられた回転テーブル３２、チャンバ３１内の上部に取り付けられた活性種輸送管であるガス輸送管３３、プラズマ発生部３４、そしてＨ２ガスおよびＨｅガスのガス供給系３９と反応後の処理ガスをチャンバ３１外に排出する排気系４０を備えている。
【００３６】
そして、上記プラズマ発生部３４は、例えば石英ガラスから成る放電管３５の内壁に耐プラズマ部材３６を設け、放電管３５は、この放電管３５の内部にμ波３７（例えば周波数；２．４５ＧＨｚ）を供給するための導波管３８が接続してある。また、ガス輸送管３３の内壁にも耐プラズマ部材３６を設けても良い。ここで、耐プラズマ部材３６は水素あるいは不活性ガスのプラズマでスパッタリングされ難いサファイアで構成するのが好ましい。
【００３７】
このレジスト除去装置３０の回転テーブル３２上にシリコン基板１である半導体ウエハ４１を載置し一定速度で回転させ、ガス導入口４２より原料ガスとして水素ガスをＨｅガスで希釈した水素混合ガスを放電管３５に導入し、マグネトロンで発生させたμ波３７を導波管３８を通して放電管３５内に供給し、上記混合ガスをプラズマ励起させ水素の活性種を生成する。ここで、水素の活性種には水素プラズマを成すプロトン及び水素分子イオン、そして水素原子あるいは水素分子の中性ラジカル（まとめて水素ラジカルという）がある。この活性種のうち水素ラジカルの寿命は長く、ガス輸送管３３を通りチャンバ３１内に導入され図２（ａ）の水素ラジカル６となり、回転テーブル３２上に載置した半導体ウエハ４１表面のレジストマスク４および改質層４ｂを除去する。なお、水素プラズマの一部はガス輸送管３３を流れる間に水素ラジカルに変化している。そして、このレジスト除去後の処理ガスはガス排出口４３から排気系４０によりチャンバ３１外に排出される。
【００３８】
ここで、水素混合ガスのプラズマ励起はマイクロ波で行うためにプラズマ密度が高くそれに伴い水素ラジカルの密度も高くなり、レジスト除去速度が増大する。また、回転テーブル３２を加熱し温度制御する基板加熱系４４により半導体ウエハ４１の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定すると好適である。このようなウエハ温度は、従来のプラズマによるレジスト除去におけるウエハ温度が通常で１５０℃程度あるいはそれ以下になるのと比べると高い温度範囲である。ここで、上記温度が２００℃以下であると、レジスト除去速度が小さく実用的でない。一方、上記温度範囲を超えてくると、配線にＣｕを使用する場合、高温により層間絶縁膜中でのＣｕの熱拡散が生じ易くなり、Ｃｕが半導体素子の活性領域に達して半導体装置の特性劣化を引き起こす。
【００３９】
また、上記水素ラジカルのチャンバ３１のガス圧力は、５０Ｐａ〜１×１０５ Ｐａが好適である。中性ラジカルのガス圧力が上記範囲を下回ると、ラジカル密度が希薄になり、レジスト除去速度が小さく実用的な時間内に処理できなくなる。一方、上記範囲を超えてくると、ラジカルの拡散不良のためにレジスト除去の半導体ウエハ４１内での均一性不良が顕著になり実用的でない。
【００４０】
ここで、Ｈ２／Ｈｅガスのラジカル形成では、ヘリコン波プラズマ励起、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマ励起、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）プラズマ励起の方法を用いても良い。また、Ｈｅの替わりにＡｒ等の不活性ガスを用いてもよい。
【００４１】
上述したようなレジスト除去の方法により、第１キャップ層２ｃ上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される（図２（ｂ））。そして、上記ビアホール５の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。
【００４２】
次に、上記第１キャップ層２ｃをいわゆるハードマスクにして上記エッチングしないで残っていた第１エッチングストッパー層２ａをエッチング除去し、ビアホール５を下層配線１表面まで貫通させる。このドライエッチングでは、通常の平行平板電極に例えば２周波の高周波電力を印加し、エッチングガスとしてＣＦ４／Ａｒ／Ｎ２混合ガス、あるいはＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスをプラズマ励起して、第１エッチングストッパー層２ａを選択的にエッチングする（図２（ｃ））。
【００４３】
次に、導電性バリア膜として、膜厚が１ｎｍ〜５ｎｍになるタンタル（Ｔａ）膜、窒化タンタル（ＴａＮ）膜をスパッタ（ＰＶＤ）法あるいは原子気相成長（ＡＬＤ；Atomic Layer Deposition）法で成膜し、下層配線１に接続する第１バリアメタル膜７を第１キャップ層２ｃ上を被覆しビアホール５に埋め込むように堆積させる。更に、配線材料として、スパッタによるＣｕシード層形成とＣｕメッキ法とを用いて膜厚が２００ｎｍ〜５００ｎｍの第１Ｃｕ膜８をビアホール５に埋め込むように形成する（図３（ａ））。そして、窒素雰囲気において１５０〜３５０℃程度の熱処理を施す。このＣｕアニールにより、第１Ｃｕ膜８の結晶化を行うと共に、第１バリアメタル膜７と第１Ｃｕ膜８との接着性を高める。
【００４４】
そして、ＣＭＰ法を用いて、第１キャップ層２ｃを研磨ストッパーとしてその上の不要な部分のＣｕ膜および第１バリアメタル膜７を順次に研磨除去し、ビアホール５内の第１バリア層９を介し、導電層であるビアプラグ１０を充填して形成する（図３（ｂ））。
【００４５】
このようにした後、第１キャップ層２ｃ、第１バリア層９の上部およびビアプラグ１０を被覆するように、全面に膜厚が２５ｎｍ程度のＳｉＣ膜から成る第２エッチングストッパー層１１ａ、ｐ−ＭＳＱ膜から成る比誘電率が２．０程度、膜厚が２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度になる第２低誘電率膜１１ｂを形成する。そして、上記第２低誘電率膜１１ｂ表面に、たとえば膜厚が１００ｎｍのＳｉＯＣ膜から成る第２キャップ層１１ｃを形成して、これらの積層した第２層間絶縁膜１１を形成する（図３（ｃ））。
【００４６】
次に、公知のリソグラフィ技術を用いてトレンチ用開口１２を有するレジストマスク１３を第２層間絶縁膜１１表面に形成する（図４（ａ））。そして、レジストマスク１３をエッチングマスクにして、上記第２キャップ層１１ｃ、第２低誘電率膜１１ｂを順次にＲＩＥでドライエッチングし幅寸法が１００ｎｍ程度のトレンチ１４を形成する。ここで、第２エッチングストッパー層１１ａはエッチングしない（図４（ｂ））。この第２キャップ層１１ｃ、第２低誘電率膜１１ｂのドライエッチングでは、図１（ｂ）で説明したのと同様にＣ４Ｆ８／Ｎ２／Ａｒ／の混合ガス、Ｃ５Ｆ８／Ｎ２／Ａｒ／等の混合ガスをエッチングガスに用いて行う。この場合でも、上記エッチングガスでは、第２エッチングストッパー層１１ａのエッチングはほとんど進まない。そして、反応生成物として有機ポリマーが多く生成され、その反応生成物がトレンチ１４の側壁に保護膜として付着して側壁をフッ素のラジカルによるエッチングから保護する。
【００４７】
次に、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い上記変質層１３ａを改質層１３ｂに変換させる（図４（ｃ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、空気中において例えば３００℃温度で３分程度の熱処理を施し、図４（ｂ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層４ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層１３ｂに変える。
【００４８】
次に、図２（ａ）で説明したのと同様にして上記レジストマスク１３および改質層１３ｂを水素ラジカルにより除去する（図５（ａ））。上述したようなレジスト除去の方法により、第２キャップ層１１ｃ上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される（図５（ｂ））。そして、上記トレンチ１４の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。
【００４９】
この場合でも、改質層１３ｂ形成のための熱処理および水素ラジカルによるレジスト除去において、Ｃｕで成るビアプラグ１０あるいは下層配線１中のＣｕ原子がバリア層を透過し層間絶縁膜中に熱拡散することはない。また、Ｌｏｗ−ｋ膜である第２低誘電率膜１１ｂが組成変化することもない。
【００５０】
次に、第２キャップ層１１ｃをハードマスクにして第２エッチングストッパー層１１ａをエッチング除去し、トレンチ１４をビアプラグ１０に達するように貫通させる（図５（ｃ））。ここで、このドライエッチングに用いるエッチングガスは、ＣＦ４／Ａｒ／Ｎ２混合ガス、あるいはＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスである。
【００５１】
次に、トレンチ１４の側壁および底面、第２キャップ層１１ｃ表面を被覆するように、膜厚がそれぞれ５ｎｍ〜１０ｎｍになるＴａ膜／ＴａＮ膜をＰＶＤ法等でこの順に堆積させて第２バリアメタル膜１５を全面に成膜する。そして、更に、Ｃｕメッキ法等を用いて膜厚が５００ｎｍ〜１μｍのＣｕ膜を成膜し、第２Ｃｕ膜１６を第２バリアメタル膜１５に積層しトレンチ１４に埋め込むように堆積させる（図６（ａ））。ここで、第２バリアメタル膜１５は第１バリア層９およびビアプラグ１０に接続している。そして、ＣＭＰ法を用いて、第２キャップ層１１ｃを研磨ストッパーとしてその上の不要な部分の第２Ｃｕ膜１６および第２バリアメタル膜１５を研磨除去する。このようにして、実効的な比誘電率が２．０〜２．５程度になる第２層間絶縁膜１１に設けられたトレンチ１４内に第２バリア層１７を介して銅配線から成る上層配線１８が形成される。ここで、上層配線１８は、実効的な比誘電率が２．５〜３．０程度になる第１層間絶縁膜２に形成されたビアプラグ１０および第１バリア層９を通して下層配線１に電気接続され、ダマシン配線構造体の２層配線が完成する（図６（ｂ））。
【００５２】
上述したように、第１の実施の形態の特徴は、ダマシン法で銅配線を形成するためにＬｏｗ−ｋ膜を層間絶縁膜に用いる場合に、層間絶縁膜の加工に用いたレジストマスクの除去において、予めレジストマスク表面部の変質層を水素化分解できる改質層に変換し、その後に水素ラジカル照射を行いレジストマスクと共に除去するところにある。
【００５３】
この実施の形態において、有機成分を含有するＭＳＱ膜のようなＬｏｗ−ｋ膜の比誘電率は変化しない。図９に示すように、上記改質層４ｂおよびレジストマスク４を除去した後において、その膜組成は全く変わらない。上述したように変質層を改質層に変換するために行う酸化性ガス雰囲気での熱処理において、Ｌｏｗ−ｋ膜は全くの損傷を受けずその比誘電率が増大することはない。またＬｏｗ−ｋ膜は、上記改質層およびレジストマスクの水素ラジカル照射において、ＭＳＱ膜のメチル基（−ＣＨ３）がそのまま残存しＭＳＱ膜の膜質変化は全く生じない。ここで、図９は、ＸＰＳ（X-ray Photoelectron Spectroscopy）の測定結果を参考にしたＭＳＱ膜の模式的な構造図である。
【００５４】
第１の実施の形態では、従来の技術で説明したようなレジスト残渣は、高い再現性の下に安定的に発生しないようにすることができる。そして、この実施の形態では、低誘電率の絶縁膜の比誘電率が２程度と小さくなった場合でも、レジストマスク除去後の層間絶縁膜の比誘電率は低いままに保持できる。例えば、比誘電率が２．０の多孔質のＭＳＱ膜を用いた場合、レジストマスク除去後のその比誘電率は２．０のままであり、従来の技術で触れた第１の損傷は皆無になる。
【００５５】
また、上記実施の形態では、有機成分を含有するＬｏｗ−ｋ膜、特に上記多孔質の低誘電率膜に生じ易い以下に述べる第２の損傷も抑制される。すなわち、レジスト除去の工程において、上記ビアホールあるいはトレンチの側壁に多数の空孔（ポア）が露出しても、その側壁において有機成分が解離したり変質したりして、ポア径が大きくなりその含有比率が増大するという損傷は全く生じない。このために、増大したポアを通ってＬｏｗ−ｋ膜内に水分、配線材料膜のＣｕあるいはそのバリアメタルのＴａ、ＴａＮ等が侵入し、層間絶縁膜の信頼性の低下および比誘電率の上昇、配線間のリーク電流の増加等が引き起こされることは皆無になる。
【００５６】
このようにして、第１の実施の形態のレジスト除去の方法は半導体装置の製造において充分に適用できるようになる。そして、半導体装置において実効的な比誘電率が３以下の積層構造の層間絶縁膜を用い、寄生容量が小さなダマシン配線構造が容易に形成できるようになり、高速動作し高性能な半導体装置の実用化が促進される。
【００５７】
（実施の形態２）
図１０乃至１２は、本発明の第２の実施の形態にかかるレジスト除去方法を適用した半導体装置の製造を示す工程別素子断面図である。この実施の形態は、銅と異なる導電体膜を配線材料に用いたダマシン配線を形成する例である。
【００５８】
例えばｐ導電型のシリコン基板５１の表面部にｎ導電型の拡散層５２を形成し、シリコン基板５１表面の熱酸化により例えば５０ｎｍ厚のシリコン酸化膜で下地絶縁膜５３を形成する。そして、下地絶縁膜５３上にＰＥＣＶＤ法を用いて堆積する膜厚が１μｍ程度のＳｉＯＣ膜により低誘電率膜５４を形成し、低誘電率膜５４上にＣＶＤにより膜厚５０ｎｍのシリコン酸化膜で形成した保護絶縁膜５５を積層させる。そして、公知のリソグラフィ技術によりコンタクト用開口５６を有するレジストマスク５７を形成する（図１０（ａ））。
【００５９】
次に、レジストマスク５７をエッチングマスクとして、層間絶縁膜を構成する保護絶縁膜５５／低誘電率膜５４／下地絶縁膜５３を順次にＲＩＥでドライエッチングする。ここで、エッチングガスは、例えばＣＨ２Ｆ２ガスのようなフルオロカーボンガスとＮ２ガスとＡｒガスの混合ガスが好適である。そして、拡散層５２に達するビアホール５８を形成する。ここで、上記ドライエッチングによりレジストマスク５７の表面部に変質層５７ａが形成される（図１０（ｂ））。この変質層５７ａは、上述した熱硬化層と異物質層が混在したものである。
【００６０】
次に、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い上記変質層５７ａを改質層５７ｂに変換させる（図１０（ｃ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、酸素雰囲気中において例えば２５０℃温度で２分程度の熱処理を施し、図１０（ｂ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｆ結合の異物質層を含む変質層５７ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層５７ｂに変える。ここで、熱処理温度は２００℃〜４５０℃範囲が好適である。この場合のように銅配線が形成されていないと、第１の実施の形態で説明したＣｕバリア層およびＣｕ拡散の問題は無くなるので、４００℃よりも処理温度を高くすることができる。但し、この場合、露出した拡散層５２表面に酸素が化学吸着し極薄い酸化層が形成され易くなるために、上記範囲内にするのがよい。
【００６１】
次に、図２（ａ）で説明したのと同様にして上記レジストマスク５７および改質層５７ｂを水素ラジカル５９により除去する（図１０（ｄ））。上述したようなレジスト除去の方法により、保護絶縁膜５５上のレジストマスクは残渣の生じることはなく完全に除去される。そして、上記ビアホール５８の側壁に形成された側壁保護膜である有機ポリマーも同時に除去される。また、拡散層５２表面の極薄い酸化層も還元され消滅する。
【００６２】
次に、上記積層構造の層間絶縁膜に形成したビアホール５８を充填するようにＣＶＤ法で導電体膜６０を堆積させる（図１１（ａ））。ここで、導電体膜６０は周知のチタン系のバリアメタルとタングステン等の高融点金属あるいはそのシリサイドとの積層構造となっている。
【００６３】
そして、周知のＣＭＰ法を用いて、保護絶縁膜５上の不要な導電体膜６０を研磨除去する。このＣＭＰの工程で保護絶縁膜５５がＣＭＰ用ストッパ膜として機能し、低誘電率膜５４をＣＭＰから保護する。以上のようにして、拡散層５２に接続するビアプラグ６１を形成する（図１１（ｂ））
【００６４】
次に、ビアプラグ６１に接続する膜厚が１μｍ程度のアルミ・銅のアルミ合金膜６２をスパッタ法で保護絶縁膜５５上に成膜し、配線パターンを有するレジストマスク６３をアルミ合金膜６２表面にリソグラフィ技術で形成する（図１１（ｃ））。
【００６５】
次に、レジストマスク６３をエッチングマスクとしてアルミ合金膜６２をＲＩＥでドライエッチングし配線６４を形成する。ここで、アルミ合金膜６２のドライエッチングは、原料ガスがＣｌ２ ガス、ＢＣｌ３ ガス等の塩素を含む混合ガスをプラズマ励起して行う。このドライエッチングでは、レジストマスク６３表面部に熱硬化した塩素を含有する有機ポリマーが変質層６３ａとして形成される（図１２（ａ））。ここで、変質層６３ａは、上述した異物質層が主体のものである。
【００６６】
そして、この変質層６３ａは、図１（ｃ）で説明したのと同様にして、図７に示すような熱処理装置２０を用い、改質層６３ｂに変換させる（図１２（ｂ））。この場合もホットプレート構造の熱処理装置２０を用い、水蒸気雰囲気中において例えば３００℃温度で５分程度の熱処理を施し、図１２（ａ）で説明したドライエッチングで形成されたＣ−Ｃｌ結合の異物質層を含む変質層６３ａを、少なくともその一部が酸素と反応した改質層６３ｂに変える。
【００６７】
次に、図１０（ｄ）で説明したのと同様に、図８に示すレジスト除去装置を用いて水素ラジカル６５を照射しレジストマスク６３および改質層６３ｂを除去する。このようにして、シリコン基板５１表面に形成した拡散層５２と、上記積層構造の層間絶縁膜に設けたビアプラグ６１を通して接続する配線６４を形成する（図１２（ｃ））。
【００６８】
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の場合と同様の効果が生じ、レジスト残渣の発生は、高い再現性の下に安定的に無くすることができる。そして、レジスト除去後の低誘電率絶縁膜の誘電率が増加をすることもなくなる。例えば、図１０で説明した層間絶縁膜の形成において、比誘電率が２．５の多孔質のＳｉＯＣ膜で成る低誘電率膜５４を用いた場合、図１２（ｃ）の工程後の低誘電率膜５４の比誘電率は若干の増加傾向にあるが、測定誤差を考慮しても比誘電率の増加率は１％以下である。この実施の形態では、層間絶縁膜は、保護絶縁膜５５／低誘電率膜５４／下地絶縁膜５３の積層膜である。下地絶縁膜５３および保護絶縁膜５５を構成するシリコン酸化膜の比誘電率を４とすると層間絶縁膜はＳｉＯＣ膜の換算膜厚で１．０６μｍ強になり、半導体装置の製造において、配線間の寄生容量を充分に低減した配線構造が形成できることになる。
【００６９】
このようにして、半導体装置の配線構造において、低誘電率を有する層間絶縁膜が高い再現性の下に簡便にしかも高精度に形成できるようになる。そして、半導体装置において比誘電率が３以下の層間絶縁膜で寄生容量が小さな配線構造が容易に形成できるようになり、高速動作する高性能な半導体装置の実用化が促進される。
【００７０】
以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。上述した実施の形態では、低誘電率絶縁膜である有機成分を含有するシロキサン骨格の絶縁膜の代表例とし、ＭＳＱ膜をドライエッチングし配線構造に用いる層間絶縁膜を形成する場合について説明しているが、それ以外のシルセスキオキサン類の絶縁膜であるＳｉ−ＣＨ3 結合、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｆ結合のうち少なくとも１つの結合を含むシリカ膜あるいはその多孔質膜でも本発明は全く同様にして適用できるものである。ここで、シルセスキオキサン類の絶縁膜としてよく知られた絶縁材料には、上記ＭＳＱの他、ハイドロゲンシルセスキオキサン（ＨＳＱ：Hydrogen Silsesquioxane)、メチレーテッドハイドロゲンシルセスキオキサン（ＭＨＳＱ：Methylated Hydrogen Silsesquioxane）等がある。さらに、低誘電率絶縁膜としては、ＣＶＤ法により成膜するＳｉＯＣＨ膜あるいはその多孔質膜、ＳｉＯＣ膜あるいはその多孔質膜でも同様に適用できる。すなわち、Ｓｉ、Ｃ、Ｏ、及びＨを含む低誘電率絶縁膜である。そして、本発明は、有機高分子を主骨格とした低誘電率の絶縁膜、例えば有機炭化水素重合体系の低誘電率絶縁膜を用い層間絶縁膜を形成する場合には更に効果的に適用できる。その有機高分子を主骨格とした絶縁膜としては、有機ポリマーで成るＳｉＬＫ（登録商標）がある。
【００７１】
また、上記実施の形態では、絶縁性バリア層であるエッチングストッパー層として、ＳｉＣ膜に替えてＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜を用いても良い。あるいはキャップ層として、ＳｉＯＣ膜の他にＳｉＣ膜、ＳｉＣＮ膜、ＳｉＮ膜を用いても良い。
【００７２】
更に、本発明は、低誘電率の絶縁膜を用いた層間絶縁膜を通してシリコン基板内に不純物イオン注入をする場合に用いたレジストマスクを除去する場合にも、全く同様に適用できる。このイオン注入においても、そのドーズ量が増大するとレジストマスクの表面部に変質層が生じるからである。このような不純物イオン注入に用いるレジストマスクは、例えば一個のＭＯＳＦＥＴで構成するＲＯＭ（含む多値機能）を搭載した半導体装置の製造に頻繁に使用される。
【００７３】
また、上記ドライエッチングにおける被加工材料は層間絶縁膜に限定されず、他の絶縁体材料あるいは半導体材料、導電体材料の場合でも本発明は同様に適用できる。
【００７４】
更に、本発明は、被処理基板として、シリコン基板上に半導体装置を形成する場合の他に、ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板のような化合物半導体基板上に半導体装置を形成する場合にも同様に適用できる。また、半導体基板に限らず液晶表示基板、プラズマディスプレイ基板上の被加工材料のエッチングでも同様に適用できる。そして、半導体装置の実装に使用する多層配線基板のプリプレグのような絶縁素材を形成する場合にも適用できる。このように、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は適宜に変更されうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【図２】図１に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図３】図２に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図４】図３に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図５】図４に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図６】図５に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図７】レジストマスク表面部の変質層を改質する熱処理装置の模式的な略断面図である。
【図８】レジストマスクを除去するためにのレジスト除去装置の模式的な略断面図である。
【図９】本発明の効果を説明するための低誘電率絶縁膜の構造図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【図１１】図１０に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図１２】図１１に示す工程の続きの工程別素子断面図である。
【図１３】従来のレジスト除去における問題点を説明するための低誘電率絶縁膜の構造図である。
【図１４】従来の技術を説明するための半導体装置製造におけるレジスト除去方法を示す工程別素子断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１ 下層配線
２ 第１層間絶縁膜
２ａ 第１エッチングストッパー層
２ｂ 第１低誘電率膜
２ｃ 第１キャップ層
３ ビアホール用開口
４，１３，５７，６３ レジストマスク
４ａ，１３ａ，５７ａ，６３ａ 変質層
４ｂ，１３ｂ，５７ｂ，６３ｂ 改質層
５ ビアホール
６，５９，６５ 水素ラジカル
７ 第１バリアメタル膜
８ 第１Ｃｕ膜
９ 第１バリア層
１０ ビアプラグ
１１ 第２層間絶縁膜
１１ａ 第２エッチングストッパー層
１１ｂ 第２低誘電率膜
１１ｃ 第２キャップ層
１２ トレンチ用開口
１４ トレンチ
１５ 第２バリアメタル膜
１６ 第２Ｃｕ膜
１７ 第２バリア層
１８ 上層配線
２０ 熱処理装置
２１ ヒータ
２２ ホットプレート
２３，４１ 半導体ウエハ
３０ レジスト除去装置
３１ チャンバ
３２ 回転テーブル
３３ ガス輸送管
３４ プラズマ発生部
３５ 放電管
３６ 耐プラズマ部材
３７ μ波
３８ 導波管
３９ ガス供給系
４０ 排気系
４２ ガス導入口
４３ ガス排出口
４４ 基板加熱系
５１ シリコン基板
５２ 拡散層
５３ 下地絶縁膜
５４ 低誘電率膜
５５ 保護絶縁膜
５６ コンタクト用開口
５８ コンタクト孔
６０ 導電体膜
６１ ビアプラグ
６２ アルミ合金膜
６４ 配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の加工でマスクとして用いたレジスト膜をエッチング除去するレジスト除去方法において、
前記加工した後、前記レジスト膜に対して、酸素含有ガスの雰囲気中において所定温度の熱処理を施す工程と、
前記熱処理の後、水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種を用いて前記レジスト膜をエッチング除去する工程と、
を有するレジスト除去方法。
【請求項２】
前記熱処理の温度が２００℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１に記載のレジスト除去方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガスが、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレジスト除去方法。
【請求項４】
前記熱処理における前記酸素含有ガスの圧力が、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３のいずれかに記載のレジスト除去方法。
【請求項５】
前記被処理基板の加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記被処理基板表面に成膜したシロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項６】
前記原料ガスは水素ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項７】
前記水素活性種を用いるエッチング除去において、前記被処理基板の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項８】
基板上に少なくとも一部に低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜表面に所望の開口パターンを有するレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜をエッチング加工して前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜に前記所望の開口を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング加工の後に、前前レジストマスクに対して、酸素含有ガスの雰囲気中で所定温度の熱処理を施し、その後に水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素ラジカルを用いて前記レジストマスクをエッチング除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記低誘電率膜が、シロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜であって、比誘電率が３以下の低誘電率膜であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜のエッチング加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
被処理基板の加工でマスクとして用いたレジスト膜をエッチング除去するレジスト除去方法において、
前記加工した後、前記レジスト膜に対して、酸素含有ガスの雰囲気中において所定温度の熱処理を施す工程と、
前記熱処理の後、水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素活性種を用いて前記レジスト膜をエッチング除去する工程と、
を有するレジスト除去方法。
【請求項２】
前記熱処理の温度が２００℃〜４５０℃であることを特徴とする請求項１に記載のレジスト除去方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガスが、酸素（Ｏ２）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、空気からなる群より選択された少なくとも一種のガス、あるいは前記ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレジスト除去方法。
【請求項４】
前記熱処理における前記酸素含有ガスの圧力が、５０Ｐａ〜３×１０５ Ｐａであることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３のいずれかに記載のレジスト除去方法。
【請求項５】
前記被処理基板の加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記被処理基板表面に成膜したシロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項６】
前記原料ガスは水素ガスと不活性ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項７】
前記水素活性種を用いるエッチング除去において、前記被処理基板の温度を２００℃〜４００℃の範囲に設定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のレジスト除去方法。
【請求項８】
基板上に少なくとも一部に低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜表面に所望の開口パターンを有するレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜をエッチング加工して前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜に前記所望の開口を形成する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング加工の後に、前前レジストマスクに対して、酸素含有ガスの雰囲気中で所定温度の熱処理を施し、その後に水素ガスを含む原料ガスのプラズマ励起により生成した水素ラジカルを用いて前記レジストマスクをエッチング除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記低誘電率膜が、シロキサン骨格を有する炭素含有の低誘電率絶縁膜あるいは有機高分子を主骨格の低誘電率絶縁膜であって、比誘電率が３以下の低誘電率膜であることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記低誘電率絶縁膜を含む層間絶縁膜のエッチング加工は、ＣｘＨｙＦｚの化学式（ｘ＝１〜５の整数、ｙ＝０〜３の整数、ｚ＝４〜８の整数）で表されるフルオロカーボンガス群より選択された少なくとも一種のガスをプラズマ励起し、前記プラズマ励起したエッチングガスを用いて、前記低誘電率絶縁膜をドライエッチングすることであることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−５９８４８（Ｐ２００６−５９８４８Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３７１１７（Ｐ２００４−２３７１１７）
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１７日（２００４．８．１７）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]