JP5728221B2

JP5728221B2 - 基板処理方法及び記憶媒体

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Publication number: JP5728221B2
Application number: JP2010287595A
Authority: JP
Inventors: 栄一西村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2015-06-03
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Description

本発明は、銅をプラズマによってエッチングする基板処理方法及び記憶媒体に関する。

半導体デバイスにおいて配線材料として多用される銅（Ｃｕ）をプラズマによってエッチングする際、処理ガスとしてハロゲンガスやハロゲン化合物のガス、さらにはこれらのガスにアンモニア（ＮＨ_３）ガスや窒素（Ｎ２）ガスを添加したガスを高温環境下で用いている。ところが、ハロゲンガスやハロゲン化合物のガスは強酸を発生させるため、高温環境下では基板処理装置の構成部品の腐食が促進されるという問題があった。

そこで、近年、処理ガスとしてハロゲンガスを用いずに銅からなる配線や層（以下、「銅部材」という。）をプラズマによってエッチングする方法が提案されている。この方法では、処理ガスとして水素ガスのみを用い、水素プラズマ及び銅の化学反応を、水素プラズマ発生時に生じる波長が約１００ｎｍの真空紫外線（Vacuum Ultraviolet）の照射によって促進して銅及び水素の化合物を生成し、該生成された化合物を蒸発させることによって銅のエッチングを行う（例えば、非特許文献１参照）。

Fangyu Wu, Galit Levitin, and Dennis W. Hess, "Low-Temperature Etching of Cu by Hydrogen-Based Plasmas", ACS APPLIED MATERIALS INTERFACES, VOL. 2, NO. 8, 2175-2179, 2010, ２０１０年７月１６日発行

しかしながら、上記方法では銅部材のエッチングレートが低く、実用に供することができないという問題がある。

本発明の目的は、ハロゲンガスを用いずに銅部材のエッチングレートを高くすることができる基板処理方法及び記憶媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理方法は、基板にプラズマエッチング処理を施す基板処理装置において実行される基板処理方法であって、前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングすることによって酸素ラジカルを生じさせる酸素含有層エッチングステップと、水素ガスに炭素化合物のガスを添加した処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記基板が備える銅部材をエッチングするメインエッチングステップとを有し、前記酸素ラジカルは前記炭素化合物のガスから生じた炭素ラジカルと合成されて有機酸を生成し、該有機酸は前記銅部材の銅原子と反応して銅原子を含む有機酸の錯体を生成することを特徴とする。

請求項２記載の基板処理方法は、請求項１記載の基板処理方法において、前記メインエッチングステップに先立って、前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングする酸素含有層エッチングステップを有することを特徴とする。

請求項３記載の基板処理方法は、請求項２記載の基板処理方法において、前記酸素含有層エッチング及び前記メインエッチングステップの間に、前記銅部材の表面に存在する異物を除去する異物除去ステップをさらに有することを特徴とする。

請求項４記載の基板処理方法は、請求項３記載の基板処理方法において、前記異物除去ステップでは、水素ガスに希ガスを添加した処理ガスからプラズマを生成することを特徴とする。

請求項５記載の基板処理方法は、請求項４記載の基板処理方法において、前記希ガスはアルゴンガスであることを特徴とする。

請求項６記載の基板処理方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記炭素化合物はメタン又は一酸化炭素であることを特徴とする。

請求項７記載の基板処理方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理装置は、互いに平行且つ対向する２つの電極を備える容量結合型の基板処理装置であり、前記２つの電極の間においてプラズマを生成し、該生成されたプラズマを用いて一方の前記電極に載置された前記基板に前記プラズマエッチング処理を施すことを特徴とする。
請求項８記載の基板処理方法は、請求項６記載の基板処理方法において、前記炭素化合物のガスはメタンガスからなり、該メタンガスの流量を前記水素ガスの流量に対して２．５％〜１２．５％に設定することを特徴とする。
請求項９記載の基板処理方法は、請求項８記載の基板処理方法において、前記メタンガスの流量を前記水素ガスの流量に対して５％〜１０％に設定することを特徴とする。
請求項１０記載の基板処理方法は、請求項６記載の基板処理方法において、前記炭素化合物のガスは一酸化炭素ガスからなり、該一酸化炭素ガスの流量を前記水素ガスの流量に対して２５％〜７５％に設定することを特徴とする。
請求項１１記載の基板処理方法は、請求項１０記載の基板処理方法において、前記一酸化炭素ガスの流量を前記水素ガスの流量に対して３７．５％〜６２．５％に設定することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１２記載の記憶媒体は、基板を収容する処理室を備える基板処理装置において前記基板に所定の処理を施す基板処理方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記基板処理方法は、前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングすることによって酸素ラジカルを生じさせる酸素含有層エッチングステップと、水素ガスに炭素化合物のガスを添加した処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記基板が備える銅部材をエッチングするメインエッチングとを有し、前記酸素ラジカルは前記炭素化合物のガスから生じた炭素ラジカルと合成されて有機酸を生成し、該有機酸は前記銅部材の銅原子と反応して銅原子を含む有機酸の錯体を生成することを特徴とする。

本発明によれば、酸素を含有する層をエッチングすることによって酸素ラジカルを生じさせ、水素ガスに炭素化合物のガスを添加した処理ガスから生成されたプラズマによって銅部材がエッチングされる。したがって、銅部材のエッチングの際、水素プラズマの他に酸素ラジカルと炭素ラジカルが存在することになるので、酸素ラジカルと炭素ラジカルとが合成されて有機酸が生成され、さらに、銅部材から銅原子を含む有機酸の錯体が多量に生じる。有機酸の錯体は容易に気化するので、結果として銅部材から多数の銅原子を除去することができ、これにより、ハロゲンガスを用いずに銅部材のエッチングレートを高くすることができる。

本発明の実施の形態に係る基板処理方法が実行される基板処理装置の構成を概略的に示す図である。図１の基板処理装置によってプラズマエッチング処理が施される基板の構成を概略的に示す部分断面図であり、図２（Ａ）はプラズマエッチング処理を施す前の基板の構成を示し、図２（Ｂ）はプラズマエッチング処理を施した後の基板の構成を示す。Ｃｕ層の表面に存在する有機物や酸化物の除去処理を示す工程図である。Ｃｕ層のメインエッチング処理を示す工程図である。基板処理装置におけるプラズマの発生状況を説明するための図であり、図５（Ａ）は容量結合型の基板処理装置におけるプラズマの発生状況を示し、図５（Ｂ）は誘導結合型の基板処理装置におけるプラズマの発生状況を示す。本実施の形態に係る基板処理方法であるＣｕ層エッチング処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板処理方法が実行される基板処理装置の構成を概略的に示す図である。本基板処理装置は、基板としての半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。

図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内にはウエハＷを上面に載置する円柱状のサセプタ１２が配置されている。基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。

排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５の内部空間には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。

排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０^−３Ｐａ（１．０×１０^−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。

チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的低い周波数、例えば、１３ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源２０は比較的高い周波数、例えば、４０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。

サセプタ１２の上部周縁部には、該サセプタ１２の中央部分が図中上方へ向けて突出するように段差が形成される。該サセプタ１２の中央部分の先端には静電電極板２２を内部に有するセラミックスからなる静電チャック２３が配置されている。静電電極板２２には直流電源２４が接続されており、静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力によってウエハＷは静電チャック２３に吸着保持される。

また、サセプタ１２は内部に冷媒流路からなる冷却機構（図示しない）を有し、該冷却機構はプラズマと接触して温度が上昇するウエハＷの熱をサセプタ１２を介して吸収することによってウエハＷの温度が所望の温度以上になるのを防止する。

サセプタ１２は伝熱効率や電極機能を考慮して導電体、例えば、アルミニウムから構成されるが、導電体をプラズマが発生する処理室１５へ晒すのを防止するために、該サセプタ１２は側面を誘電体、例えば、石英（ＳｉＯ_２）からなる側面保護部材２５によって覆われる。

さらに、サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着保持されたウエハＷを囲むようにフォーカスリング２６がサセプタ１２の段差や側面保護部材２５へ載置され、さらに、フォーカスリング２６を囲むようにシールドリング２７が側面保護部材２５へ載置されている。フォーカスリング２６は珪素（Ｓｉ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２６上まで拡大する。

チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド２８が配置される。シャワーヘッド２８は、上部電極板２９と、該上部電極板２９を着脱可能に釣支するクーリングプレート３０と、該クーリングプレート３０を覆う蓋体３１とを有する。上部電極板２９は厚み方向に貫通する多数のガス孔３２を有する円板状部材からなる。クーリングプレート３０の内部にはバッファ室３３が設けられ、このバッファ室３３には処理ガス導入管３４が接続されている。基板処理装置１０では、上部電極板２９とサセプタ１２の上面とが平行となるようにシャワーヘッド２８及びサセプタ１２が配置される。

基板処理装置１０はさらに制御部３５を備え、該制御部３５は内蔵するメモリ等に記憶されたプログラムに従って各構成要素の動作を制御し、プラズマエッチング処理を実行する。具体的に、制御部３５は、各構成要素の動作を制御して処理ガス導入管３４からバッファ室３３へ供給された処理ガスを処理室１５の内部空間へ導入し、該導入した処理ガスを、第２の高周波電源２０からサセプタ１２を介して処理室１５の内部空間へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力により、励起してプラズマを生成し、プラズマ中のイオンを第１の高周波電源１８がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引き込み、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。

図２は、図１の基板処理装置によってプラズマエッチング処理が施される基板の構成を概略的に示す部分断面図であり、図２（Ａ）はプラズマエッチング処理を施す前の基板の構成を示し、図２（Ｂ）はプラズマエッチング処理を施した後の基板の構成を示す。

図２（Ａ）において、ウエハＷは、シリコンからなる基部３６の上に、下方から順に積層されたＴＥＯＳ（Tetra Ethyl Ortho Silicate）層３７、例えば、BLOk（アプライドマテリアル社製）からなる低誘電率層３８、タングステン（Ｔａ）層３９、Ｃｕ層４０（銅部材）、低誘電率層４１、酸化層４２（酸素を含有する層）、有機誘電体（ＯＤＬ）層４３、ハードマスク及び反射防止膜として機能するＳｉ−ＡＲＣ層４４及び所定の開口パターンを有するフォトレジスト層４５を有する。

ウエハＷでは、基板処理装置１０においてプラズマエッチング処理が施される際、フォトレジスト層４５、Ｓｉ−ＡＲＣ層４４及び有機誘電体層４３が除去されるとともに、フォトレジスト層４５の開口パターンが酸化層４２や低誘電率層４１に転写されてＣｕ層４０の一部が露出する（図２（Ｂ））。

このとき、後述の図３（Ａ）に示すように、露出したＣｕ層４０の表面には有機誘電体層４３のエッチングによって生じた有機物４６、並びに酸化層４２や低誘電率層４１のエッチングによって生じた酸化物（図示しない）が部分的に堆積し、さらにＣｕ層４０の表面の一部が処理室１５に存在する酸素と反応して生成された酸化物４７、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）が存在する。有機物４６や酸化物４７は水素プラズマによって除去することができないため、Ｃｕ層４０のメインエッチングにおいてマスクとして機能し、Ｃｕ層４０における有機物４６や酸化物４７が覆う部分のエッチングを抑制する。その結果、Ｃｕ層４０のエッチングレートが低くなるという虞がある。

また、水素プラズマ及び銅の化学反応は、真空紫外線の照射によるエネルギ付与がないと進まないほど反応力が弱いため、銅及び水素の化合物を生成して銅をエッチングする方法だけではＣｕ層４０のエッチングレートを高めることができないという虞もある。

そこで、本発明者は鋭意研究を行い、Ｃｕ層４０のメインエッチングに先立って水素ガスに希ガスを添加した処理ガスから生成されたプラズマを用いてウエハＷへプラズマエッチング処理を施し、さらに、Ｃｕ層４０のメインエッチングにおいて水素ガスに炭素化合物、例えば、メタン（ＣＨ_４）ガスや一酸化炭素（ＣＯ）ガスを添加した処理ガスから生成されたプラズマを用いてウエハＷへプラズマエッチング処理を施せば、ハロゲンガスを用いずにＣｕ層４０のエッチングレートを高くすることができることを見出した。本発明は本知見に基づくものである。

図３は、Ｃｕ層の表面に存在する有機物や酸化物の除去処理を示す工程図である。

基板処理装置１０における有機誘電体層４３のエッチングによって生じた有機物４６や酸化層４２のエッチングによって酸素は処理室１５の内部空間を自由に漂うため、Ｃｕ層４０の表面において有機物４６は任意の箇所に付着し、さらに、Ｃｕ層４０の表面において酸化物４７が任意の箇所に生じる。すなわち、有機物４６や酸化物４７はＣｕ層４０の表面において部分的に存在する（図３（Ａ））。

本実施の形態に係る基板処理方法では、酸化層４２や低誘電率層４１のエッチング後、水素ガスに希ガス、例えば、アルゴン（Ａｒ）を添加した処理ガスを処理室１５の内部空間へ導入し、該処理ガスからプラズマを生じさせる。このとき、処理ガスから生じたアルゴンの陽イオン４８はサセプタ１２に印加されたイオン引き込み用の高周波電力によってＣｕ層４０へ引き込まれ、Ｃｕ層４０の表面全体をスパッタするが、希ガスの陽イオンでは銅をスパッタによって除去することができないため、結果として有機物４６や酸化物４７が選択的に除去される（図３（Ｂ））。

有機物４６や酸化物４７のみが除去されると、酸化物４７が除去された箇所が窪みとして残る等してＣｕ層４０の表面が荒れる虞があるが、本実施の形態では処理ガスから水素ラジカル４９が生じ、さらに処理ガスからプラズマが生成される際、真空紫外線が発生してＣｕ層４０の表面へ照射されるため、水素ラジカル４９及び銅の化学反応が多少進み、銅及び水素の化合物の蒸発を通じてＣｕ層４０の表面も微量であるがエッチングされる（図３（Ｂ））。

したがって、アルゴンの陽イオン４８によるスパッタ、並びに、水素ラジカル４９及び銅の化学反応により、円滑化された表面５０を有するＣｕ層４０を得ることができる（図３（Ｃ））。その結果、続くＣｕ層４０のメインエッチングにおいて有機物４６や酸化物４７がマスクとして機能することがなく、Ｃｕ層４０のエッチングが阻害されない。

図４は、Ｃｕ層のメインエッチング処理を示す工程図である。

まず、図３の処理によって円滑化された表面５０を有するＣｕ層４０を得た後、水素ガスに炭素化合物、例えば、メタンガスを添加した処理ガスを処理室１５の内部空間へ導入し、該処理ガスからプラズマを生じさせる。

このとき、処理室１５の内部空間には、酸化層４２のエッチングの際に生じた硅素（Ｓｉ）ラジカル５１や酸素（Ｏ）ラジカル５２、並びにメタンから生じた炭素（Ｃ）ラジカル５３が存在することになる（図４（Ａ））。

酸素ラジカル５２や炭素ラジカル５３は合成されて有機酸を生成し、該有機酸はＣｕ層４０の銅原子と反応して銅原子を含む有機酸の錯体、例えば、Ｃｕ（ＣＯＯ）を生成する。有機酸と銅原子との反応は腐食反応であるため、比較的容易に進行する。また、生成された有機酸の錯体の飽和蒸気圧は低く、低温低圧環境下でも蒸発する（図４（Ｂ））。したがって、有機酸の錯体の蒸発を通じてＣｕ層４０から銅原子を除去することができる、すなわち、Ｃｕ層４０を化学的にエッチングすることができる。

その後、銅原子を含む有機酸の錯体の生成、及び該錯体の蒸発を所定の期間、例えば、１２００秒継続し、本処理を終了する。これにより、所定の深さのトレンチ５４やホールが形成されたＣｕ層４０を得ることができる（図４（Ｃ））。

図４の処理において、有機酸の錯体の生成量は添加されるメタンガスの量に応じて増加するので、有機酸の錯体の蒸発を通じてＣｕ層４０を多量にエッチングする観点からは、添加するメタンガスの量を増加させるのがよい。一方、添加されるメタンガスの量が増加すると有機酸の錯体の蒸発量が増えるため、蒸発した錯体が再凝縮して生じるデポが多量に発生する。したがって、デポ発生の抑制の観点からは、添加するメタンガスの量を制限するのがよい。具体的には、メタンガスの流量を水素ガスの流量に対して２．５％〜１２．５％、より好ましくは５％〜１０％に設定するのがよい。例えば、水素ガスの流量が４００ｓｃｃｍである場合、メタンガスの流量を１０ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍ、より好ましくは２０ｓｃｃｍ〜４０ｓｃｃｍに設定するのがよい。

図４の処理において、メタンガスの代わりに一酸化炭素ガスを水素ガスに添加する場合も、処理室１５の内部空間には、酸化層４２のエッチングの際に生じた酸素ラジカル５２、並びに一酸化炭素から生じた炭素ラジカル５３が存在するため、銅原子を含む有機酸の錯体の生成、及び該錯体の蒸発を通じてＣｕ層４０を化学的にエッチングすることができ、所定の深さのトレンチ５４やホールが形成されたＣｕ層４０を得ることができる。

一酸化炭素ガスを水素ガスに添加する場合、Ｃｕ層４０を多量にエッチングしつつ、デポの発生を抑制する観点からは、一酸化炭素ガスの流量を水素ガスの流量に対して２５％〜７５％、より好ましくは３７．５％〜６２．５％に設定するのがよい。例えば、水素ガスの流量が４００ｓｃｃｍである場合、一酸化炭素ガスの流量を１００ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍ、より好ましくは１５０ｓｃｃｍ〜２５０ｓｃｃｍに設定するのがよい。

なお、図４の処理では、有機酸と銅原子との腐食反応を利用するが、該腐食反応は比較的容易に進行するため、進行促進のためにウエハＷを加熱する必要はなく、サセプタ１２の冷却機構によって当該サセプタ１２の温度を、例えば、室温（約２０℃）〜６０℃の間のいずれかに設定すればよい。

図４の処理では、図３の処理によって円滑化された表面５０を有するＣｕ層４０をエッチングするため、Ｃｕ層４０を均一にエッチングすることができ、もって、該Ｃｕ層４０に形成されたトレンチ５４やホールの形状を正確に所望の形状にすることができる。

また、図４の処理では、銅原子を含む有機酸の錯体の生成、及び該錯体の蒸発によるＣｕ層４０のエッチングだけでなく、水素ラジカル４９及び銅の化学反応によるＣｕ層４０のエッチングも進行する。水素プラズマ及び銅の化学反応は真空紫外線の照射によるエネルギ付与を必要とするので、真空紫外線の照射量の分布にばらつきがあると、プラズマ及び銅の化学反応によるＣｕ層のエッチングレートの分布もばらつく。

例えば、図５（Ｂ）に示すような、チャンバの上部に渦巻き状の誘導コイル５５を有し、該誘導コイル５５に高周波電力を印加する誘導結合型の基板処理装置５６では、プラズマ５７が誘導コイル５５に沿って発生するために、真空紫外線の照射量も誘導コイル５５に沿って増加する。その結果、ウエハＷでは誘導コイル５５に対向する部分のＣｕ層４０のエッチングレートが上昇し、Ｃｕ層４０全体を均一にエッチングすることができない。

一方、図４の処理を実行する基板処理装置１０は、図５（Ａ）に示すような容量結合型の基板処理装置であり、容量結合型の基板処理装置では平行且つ対向する上部電極板及びサセプタの上面の間においてプラズマがほぼ一様に発生する。すなわち、上部電極板２９及びサセプタ１２の上面の間においてプラズマ５８の分布を均一にすることができる。その結果、真空紫外線の照射量の分布を均一にすることができ、もって、ウエハＷにおいてＣｕ層４０全体を均一にエッチングすることができる。

図６は、本実施の形態に係る基板処理方法であるＣｕ層エッチング処理を示すフローチャートである。本処理は、制御部３５が基板処理装置１０の各構成要素を所定のプログラムに従って制御することによって実行される。

図６において、まず、フォトレジスト層４５をマスクとしてＳｉ−ＡＲＣ層４４、有機誘電体層４３、酸化層４２及び低誘電率層４１をエッチングする（ステップＳ６１）（酸素含有層エッチングステップ）。このとき、酸化層４２等の酸素を含有する層がエッチングされるため、処理室１５の内部空間には酸素ラジカル５２が発生する。また、低誘電率層４１までエッチングされて除去されるので、Ｃｕ層４０が露出するが、上述したように、該Ｃｕ層４０の表面に有機物４６や酸化物４７が部分的に存在する（図３（Ａ））。

次いで、図３の処理である酸化物、有機物エッチング処理を実行し（ステップＳ６２）（異物除去ステップ）、有機物４６や酸化物４７を除去するとともに、Ｃｕ層４０の表面を微量ほどエッチングして円滑化された表面５０を有するＣｕ層４０を得る（図３（Ｃ））。

次いで、図４の処理であるＣｕ層のメインエッチング処理を実行し（ステップＳ６３）（メインエッチングステップ）、これにより、所定の深さのトレンチ５４やホールが形成されたＣｕ層４０を得た（図４（Ｃ））後、本処理を終了する。

図６の処理によれば、水素ガスにメタンガスを添加した処理ガスから生成されたプラズマによってＣｕ層４０が化学的にエッチングされる。したがって、Ｃｕ層４０のエッチングの際、水素ラジカル４９の他に炭素ラジカル５３が存在することになるので、Ｃｕ層４０から銅原子を含む有機酸の錯体が多量に生じる。有機酸の錯体は容易に気化するので、結果としてＣｕ層４０から多数の銅原子を化学的に除去することができ、これにより、Ｃｕ層４０のエッチングレートを高くすることができる。

また、図６の処理では、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理に先立って酸化層４２等がエッチングされるため、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理の際に酸素ラジカル５２を存在させることができ、有機酸を確実に生成することができる。

さらに、図６の処理によれば、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理に先立ってＣｕ層４０の表面から酸化物４７や有機物４６が除去されるので、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理の際に、当該メインエッチング処理を阻害する物質が存在しない。したがって、Ｃｕ層４０のエッチングレートをより高くすることができる。

また、図６の処理によれば、ハロゲンガスを用いずにＣｕ層４０のエッチングレートを高くすることができるので、基板処理装置１０において腐食対策を施す必要がなく、もって、基板処理装置１０の構成を簡素化することができる。

さらに、上述した図６の処理では、酸化層４２等をエッチングすることによって処理室１５の内部空間に酸素ラジカル５２を存在させたが、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理の際に、水素ガスへメタンガスに加えて酸素を含有するガスを加えた処理ガスを用いることにより、当該処理ガスから酸素ラジカル５２を発生させてもよい。また、Ｃｕ層４０のメインエッチング処理の際に水素ガスに添加されるガスとしては、上述したメタンガスや一酸化炭素ガスに限られず、炭素を含有するガス、例えば、炭素化合物のガスであってもよい。

なお、上述した本実施の形態では、サセプタ１２にイオン引き込み用の高周波電力及びプラズマ生成用の高周波電力が印加されたが、サセプタ１２に、例えば、１３ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力を印加するとともに、上部電極板２９に、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力を印加してもよい。

以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

Ｗウエハ
１０基板処理装置
１１チャンバ
１２サセプタ
２８シャワーヘッド
４０Ｃｕ層
４２酸化層
４６有機物
４７酸化物
４８アルゴンの陽イオン
４９水素ラジカル
５２酸素ラジカル
５３炭素ラジカル

Claims

基板にプラズマエッチング処理を施す基板処理装置において実行される基板処理方法であって、
前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングすることによって酸素ラジカルを生じさせる酸素含有層エッチングステップと、
水素ガスに炭素化合物のガスを添加した処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記基板が備える銅部材をエッチングするメインエッチングステップとを有し、
前記酸素ラジカルは前記炭素化合物のガスから生じた炭素ラジカルと合成されて有機酸を生成し、該有機酸は前記銅部材の銅原子と反応して銅原子を含む有機酸の錯体を生成することを特徴とする基板処理方法。
前記メインエッチングステップに先立って、前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングする酸素含有層エッチングステップを有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
前記酸素含有層エッチング及び前記メインエッチングステップの間に、前記銅部材の表面に存在する異物を除去する異物除去ステップをさらに有することを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。
前記異物除去ステップでは、水素ガスに希ガスを添加した処理ガスからプラズマを生成することを特徴とする請求項３記載の基板処理方法。
前記希ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項４記載の基板処理方法。
前記炭素化合物はメタン又は一酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
前記基板処理装置は、互いに平行且つ対向する２つの電極を備える容量結合型の基板処理装置であり、前記２つの電極の間においてプラズマを生成し、該生成されたプラズマを用いて一方の前記電極に載置された前記基板に前記プラズマエッチング処理を施すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
前記炭素化合物のガスはメタンガスからなり、該メタンガスの流量を前記水素ガスの流量に対して２．５％〜１２．５％に設定することを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
前記メタンガスの流量を前記水素ガスの流量に対して５％〜１０％に設定することを特徴とする請求項８記載の基板処理方法。
前記炭素化合物のガスは一酸化炭素ガスからなり、該一酸化炭素ガスの流量を前記水素ガスの流量に対して２５％〜７５％に設定することを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
前記一酸化炭素ガスの流量を前記水素ガスの流量に対して３７．５％〜６２．５％に設定することを特徴とする請求項１０記載の基板処理方法。
基板を収容する処理室を備える基板処理装置において前記基板に所定の処理を施す基板処理方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、前記基板処理方法は、前記基板が備える酸素を含有する層をエッチングすることによって酸素ラジカルを生じさせる酸素含有層エッチングステップと、水素ガスに炭素化合物のガスを添加した処理ガスからプラズマを生成し、該プラズマによって前記基板が備える銅部材をエッチングするメインエッチングとを有し、前記酸素ラジカルは前記炭素化合物のガスから生じた炭素ラジカルと合成されて有機酸を生成し、該有機酸は前記銅部材の銅原子と反応して銅原子を含む有機酸の錯体を生成することを特徴とする記憶媒体。