JP2018157188A - 被加工物を処理する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物が大気環境中に配置された後に実行されるバリア膜の除去において、絶縁膜が部分的に大きくエッチングされることを抑制する。【解決手段】一実施形態に係る方法では、被加工物の絶縁膜がフッ素を含有するガスのプラズマ処理によってエッチングされる。次いで、絶縁膜の表面及び導電層の表面を覆うように、バリア膜が形成される。次いで、被加工物が大気環境中に配置される。次いで、被加工物からバリア膜が除去される。バリア膜は、絶縁膜の表面及び導電層の表面にコンフォーマルに形成された膜である。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、被加工物を処理する方法に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造では、金属を含む導電層上に形成された絶縁膜に開口を形成するために、プラズマエッチングが実行されることがある。プラズマエッチングにおいては、フッ素を含むガスのプラズマ処理によって、絶縁膜がエッチングされる。プラズマエッチングの実行後には、絶縁膜に形成された開口から露出する導電層の表面上にフッ素を含む残留物が形成される。プラズマエッチングの実行後に被加工物が大気環境中に配置されると、導電層の表面の腐食が発生する。この腐食では、金属、フッ素、及び、大気中の水分の反応により、水和物が形成される。このような導電層の表面の腐食は、抑制されるべきである。
特許文献１には、導電層の表面上の残留物を、窒素及び水素を含むガスのプラズマ処理により除去する技術が記載されている。しかしながら、この処理によっても、完全に残留物を除去することは難しい。
特許文献２には、絶縁膜に対するプラズマエッチングが実行された後に被加工物を大気環境中に配置する前に、絶縁膜及び導電層の表面を覆うように、化学気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリコン酸化膜を形成する技術が記載されている。
特開２００６−１５６４８６号公報 特開２０１２−１２４３５１号公報
上述したシリコン酸化膜によれば、被加工物が大気環境中に配置されても、導電層の表面及び残留物が大気に接触することが防止される。このシリコン酸化膜は、被加工物が大気環境中に配置された後に、次の工程で除去される。この除去では、シリコン酸化膜のウェットエッチングが行われる。しかしながら、シリコン酸化膜の除去の際に、絶縁膜が部分的に大きくエッチングされる。
したがって、絶縁膜に対するエッチング後、被加工物が大気環境中に配置される前に、絶縁膜の表面及び導電層の表面がバリア膜によって覆われる必要がある。また、被加工物が大気環境中に配置された後に実行されるバリア膜の除去において、絶縁膜が部分的に大きくエッチングされることを抑制することが必要である。
一態様においては、被加工物を処理する方法が提供される。被加工物は、導電層、及び、当該導電層上に設けられた絶縁膜を有する。この方法は、（ｉ）絶縁膜に開口を形成するために、フッ素を含有するガスのプラズマ処理によって絶縁膜をエッチングする工程と、（ｉｉ）絶縁膜の表面及び絶縁膜に形成された開口から露出された導電層の表面を覆うように、バリア膜を形成する工程と、（ｉｉｉ）バリア膜を有する被加工物を大気環境中に配置する工程と、（ｉｖ）被加工物を大気環境中に配置する工程の後に、被加工物からバリア膜を除去する工程であり、該バリア膜が等方的にエッチングされる、該工程と、を含む。この方法では、絶縁膜をエッチングする工程の開始時からバリア膜を形成する工程の終了時までの間、被加工物は減圧された環境中に維持される。バリア膜は、絶縁膜の表面及び絶縁膜に形成された開口から露出された導電層の表面にコンフォーマルに形成された膜である。
上述した方法によれば、絶縁膜に対するエッチング後、被加工物が大気環境中に配置される前に、絶縁膜の表面及び導電層の表面がバリア膜によって覆われる。このバリア膜によって導電層の表面が保護されるので、被加工物が大気環境中に配置されても、導電層の表面の腐食が抑制される。また、バリア膜は、コンフォーマルに形成された膜であるので、等方的なエッチングにより、均一に除去される。したがって、バリア膜を除去する際に、絶縁膜が部分的に大きくエッチングされることが抑制される。
一実施形態では、バリア膜は、原子層堆積法により形成される。バリア膜を形成する工程は、被加工物の表面に前駆体を吸着させるために、被加工物に対して前駆体ガスを供給する工程と、前駆体からバリア膜を形成するために、前駆体に対してプラズマ処理を実行する工程と、を含む。
一実施形態では、前駆体ガスはハロゲン元素を含まない。ハロゲン元素を含まない前駆体ガスによれば、導電層の表面の損傷が抑制される。
一実施形態では、前駆体ガスは、アミノシラン系ガス又はシリコンアルコキシド系ガスである。
一実施形態の、前駆体に対してプラズマ処理を実行する工程では、酸素含有ガスのプラズマを用いたプラズマ処理が前駆体に対して実行される。
一実施形態において、方法は、バリア膜を形成する工程の後、且つ、被加工物を大気環境中に配置する工程の前に、被加工物に対してアルキルシラン基を有するアミノシラン系ガスを供給する工程を更に含む。アミノシラン系ガスに基づく前駆体を酸素含有ガスのプラズマを用いたプラズマ処理により酸化させると、バリア膜の表面にはＯＨ基が形成される。かかるバリア膜の表面は親水性を有する。アルキルシラン基を有するアミノシラン系ガスは、バリア膜の表面に疎水性を有する膜を形成する。したがって、この実施形態によれば、大気環境中に被加工物が配置される前に、被加工物の表面に疎水性が与えられる。
一実施形態では、バリア膜は、シリコン酸化膜である。別の実施形態では、バリア膜は、シリコン窒化膜、又は、炭化ケイ素膜であってもよい。更に別の実施形態では、バリア膜は、金属酸化膜であってもよい。金属酸化膜は、例えば酸化アルミニウム膜であり得る。
一実施形態では、バリア膜の膜厚は、０．４５ｎｍ以上である。０．４５ｎｍ以上の膜厚を有するバリア膜によれば、導電層の表面の腐食をより確実に抑制することができる。なお、バリア膜の膜厚は、絶縁膜の開口を塞ぐことがない膜厚、例えば、当該開口の幅又は直径の１／２より薄い膜厚であり得る。
一実施形態では、絶縁膜上にマスクが設けられている。絶縁膜をエッチングする工程では、マスクに形成された開口から露出する箇所において絶縁膜がエッチングされる。この実施形態において、方法は、絶縁膜をエッチングする工程とバリア膜を形成する工程との間において、プラズマを用いた処理により、マスクを除去する工程を更に含む。マスクを除去する工程において用いられるプラズマは、例えば窒素（Ｎ）及び水素（Ｈ）を含むガスのプラズマ、又は、酸素（Ｏ）を含むガスのプラズマである。
一実施形態において、方法は、絶縁膜をエッチングする工程とバリア膜を形成する工程との間において、水素（Ｈ）を含むガスのプラズマを用いて導電層のトリートメントを実行する工程を更に含む。導電層のトリートメントに用いられるガスは、水素に加えて窒素（Ｎ）を含んでいてもよい。このトリートメントにより、導電層の表面の残留物の量が低減される。また、このトリートメントにより、絶縁膜をエッチングする工程又はマスクを除去する工程において導電層の表面が酸化されていても、当該導電層の表面が還元される。
一実施形態のバリア膜を除去する工程では、バリア膜はウェットエッチングにより除去される。ウェットエッチングに用いられる溶液はフッ化水素（ＨＦ）又はフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を含む。
一実施形態においては、絶縁膜をエッチングする工程の開始時からバリア膜を形成する工程の終了時まで、被加工物が同一のチャンバ内に維持される。
以上説明したように、絶縁膜に対するエッチング後、被加工物が大気環境中に配置される前に、絶縁膜の表面及び導電層の表面がバリア膜によって覆われる。また、被加工物が大気環境中に配置された後に実行されるバリア膜の除去において、絶縁膜が部分的に大きくエッチングされることが抑制される。
一実施形態に係る、被加工物を処理する方法を示す流れ図である。 一例に係る被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る方法の実行に用いることが可能な処理システム及びウェット洗浄装置を示す図である。 図１に示す方法の実行において用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図１に示す方法の工程ＳＴ３を示す流れ図である。 図１に示す方法の工程ＳＴ６を示す流れ図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示す方法の終了時に得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係る、被加工物を処理する方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、導電層、及び、当該導電層上に設けられた絶縁膜を有する被加工物に対して適用される。図２は、一例に係る被加工物の一部を拡大して示す断面図である。被加工物Ｗは、金属層ＭＴＬ、及び、絶縁膜ＩＬを有している。金属層ＭＴＬは、導電層の一例である。図２に示す一例の被加工物Ｗは、下地層ＵＬ、マスク層ＭＫＬ、反射防止膜ＢＬ、及び、レジストマスクＲＭを更に有している。
金属層ＭＴＬは、下地層ＵＬ上に設けられている。下地層ＵＬは、限定されるものではないが、下層から順にシリコン層及び窒化チタン層を有し得る。金属層ＭＴＬは、金属から形成された層である。金属層ＭＴＬは、例えば、半導体装置における配線層を構成する層であり、任意の配線金属材料から形成され得る。金属層ＭＴＬは、例えばコバルト又は銅から形成される。
絶縁膜ＩＬは、金属層ＭＴＬ上に設けられている。一例において、絶縁膜ＩＬは、多層膜であり、第１層ＩＬ１及び第２層ＩＬ２を含み得る。第１層ＩＬ１は、例えば、拡散防止膜であり、窒化シリコンから形成される。第２層ＩＬ２は、例えば、層間絶縁膜であり、酸化シリコンから形成される。
マスク層ＭＫＬは、絶縁膜ＩＬ上に設けられている。マスク層ＭＫＬは、絶縁膜ＩＬのエッチング用のマスクとして用いられる層である。マスク層ＭＫＬは、例えば、アモルファスカーボンから形成される。反射防止膜ＢＬは、マスク層ＭＫＬ上に設けられている。反射防止膜ＢＬは、例えば、シリコンを含む反射防止膜である。レジストマスクＲＭは、反射防止膜ＢＬ上に設けられている。レジストマスクＲＭには、一以上の開口が形成されている。レジストマスクＲＭのパターンは、フォトリソグラフィ技術により形成される。
方法ＭＴは、プラズマ処理装置を備えた処理システム及びウェット洗浄装置を用いて実行され得る。図３は、一実施形態に係る方法の実行に用いることが可能な処理システム及びウェット洗浄装置を示す図である。図３に示す処理システム１１０は、ローダモジュール１１２、ロードロックモジュール１４１、ロードロックモジュール１４２、トランスファモジュール１１６、複数のプロセスモジュール１８１〜１８４、及び、制御部１３０を備えている。
ローダモジュール１１２は、大気圧環境下において被加工物Ｗを搬送する装置である。ローダモジュール１１２には、複数の台１２０が取り付けられている。複数の台１２０の各々の上には、複数の被加工物を収容することが可能な容器１２２が搭載される。容器１２２は、例えば、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）であり得る。容器１２２は被加工物Ｗをその内部に収容するように構成されている。
ローダモジュール１１２は、その内部に搬送チャンバ１１２ｃを提供している。ローダモジュール１１２は、搬送ロボット１１２ｒを有している。搬送ロボット１１２ｒは、搬送チャンバ１１２ｃ内に設けられている。ローダモジュール１１２には、ロードロックモジュール１４１及びロードロックモジュール１４２が接続されている。搬送ロボット１１２ｒは、容器１２２とロードロックモジュール１４１の間、又は、容器１２２とロードロックモジュール１４２の間において被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
ロードロックモジュール１４１及びロードロックモジュール１４２はそれぞれ、予備減圧のためのチャンバ１４１ｃ及びチャンバ１４２ｃを提供している。ロードロックモジュール１４１及びロードロックモジュール１４２には、トランスファモジュール１１６が接続されている。トランスファモジュール１１６は、減圧可能な搬送チャンバ１１６ｃを提供している。トランスファモジュール１１６は、搬送ロボット１１６ｒを有している。搬送ロボット１１６ｒは、搬送チャンバ１１６ｃ内に設けられている。トランスファモジュール１１６には、複数のプロセスモジュール１８１〜１８４が接続されている。トランスファモジュール１１６の搬送ロボット１１６ｒは、ロードロックモジュール１４１及びロードロックモジュール１４２の何れかと複数のプロセスモジュール１８１〜１８４の何れかとの間、及び、複数のプロセスモジュール１８１〜１８４のうち任意の二つのプロセスモジュールの間において被加工物Ｗを搬送することが可能である。
複数のプロセスモジュール１８１〜１８４の各々は、基板処理装置である。複数のプロセスモジュール１８１〜１８４のうち一つは、図４に示すプラズマ処理装置１０である。
制御部１３０は、処理システム１１０の各部、及び、複数のプロセスモジュールの各部を制御するように構成されている。制御部１３０は、例えばコンピュータ装置であり、プロセッサ、記憶装置、キーボードといった入力装置、表示装置、及び、信号の入出力インターフェイスを有している。記憶装置には、方法ＭＴの実行のための制御プログラム及びレシピデータが格納されている。プロセッサは、制御プログラム及びレシピデータに従って、処理システム１１０の各部、及び、複数のプロセスモジュールの各部に制御信号を送出する。
ウェット洗浄装置２１０は、方法ＭＴにおけるバリア膜の除去に用いられる装置である。ウェット洗浄装置２１０は、その内部に収容された被加工物に対して、バリア膜の除去のためのウェットエッチングを実行するように構成されている。
以下、プラズマ処理装置１０について説明する。図４は、図１に示す方法の実行において用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図４に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する皮膜が形成されている。この被膜は、陽極酸化処理によって形成された被膜、或いは、酸化イットリウムから形成された被膜であり得る。チャンバ本体１２は、接地されている。チャンバ本体１２の側壁には、開口１２ｇが形成されている。被加工物Ｗは、チャンバ本体１２の外部からチャンバ１２ｃ内に搬入されるとき、及び、チャンバ１２ｃ内からチャンバ本体１２の外部に搬出されるときに、開口１２ｇを通過する。チャンバ本体１２の側壁には、ゲートバルブ１４が取り付けられている。ゲートバルブ１４は、開口１２ｇを開閉するように構成されている。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１５が設けられている。支持部１５は、例えば、略円筒形状を有しており、絶縁材料から形成されている。支持部１５は、チャンバ本体１２内において、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。また、チャンバ１２ｃ内には、ステージ１６が設けられている。ステージ１６は、支持部１５によって支持されている。
ステージ１６は、その上面の上に載置された被加工物Ｗを支持するよう構成されている。ステージ１６は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。下部電極１８は、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂの各々は、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状を有している。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
静電チャック２０は、第２プレート１８ｂ上に設けられている。静電チャック２０は、絶縁層、及び、当該絶縁層内に設けられた導電膜である電極を有している。静電チャック２０の電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャック２０は、直流電源２２からの直流電圧により生じた静電力により被加工物Ｗを当該静電チャック２０に引き付け、当該被加工物Ｗを保持する。
第２プレート１８ｂの周縁部上には、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャック２０を囲むようにフォーカスリング２４が配置される。フォーカスリング２４は、被加工物Ｗに対するプラズマ処理の均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリング２４は、プラズマ処理に応じて適宜選択される材料から形成される。
第２プレート１８ｂの内部には、流路１８ｆが形成されている。流路１８ｆには、チャンバ本体１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。流路１８ｆに供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。流路１８ｆとチラーユニットとの間で冷媒が循環することにより、静電チャック２０によって支持された被加工物Ｗの温度が制御される。
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャック２０の上面と被加工物Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、ステージ１６の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４はチャンバ１２ｃに面している。天板３４には複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。天板３４は、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３４は、その表面に耐プラズマ性の被膜が形成されたアルミニウム製の部材であり得る。
支持体３６は、天板３４を脱着自在に支持するよう構成されている。支持体３６は、例えばアルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが形成されている。ガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。一例において、ガスソース群４０は、一以上のフッ素含有ガスのソース、Ｎ２ガスのソース、Ｈ２ガスのソース、希ガスのソース、前駆体ガスのソース、アルキルシラン基を有するアミノシラン系ガスのソース、及び、酸素含有ガスのソースを有している。ガスソース群４０は、窒素含有ガス（例えば、ＮＨ３ガス）のソース、又は、炭化水素ガス（例えば、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス、又は、Ｃ３Ｈ８ガス）のソースを更に有していてもよい。
一以上のフッ素含有ガスのソースは、フルオロカーボンガスのソース、ハイドロフルオロカーボンガスのソース、及び、ＮＦ３ガスのソースのうち、一以上を含み得る。フルオロカーボンガスのソースは、例えば、ＣＦ４ガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソースといった一以上のガスソースを含む。ハイドロフルオロカーボンガスのソースは、例えばＣＨ３Ｆガスのソースである。希ガスのソースは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスといった任意の希ガスのソースであり得る。酸素含有ガスのソースは、酸素（Ｏ２）ガス、ＣＯガス、又は、ＣＯ２ガスのソースであり得る。
前駆体ガスのソースは、後述する工程ＳＴ６において用いられる。前駆体ガスのソースは、シリコン含有ガスのソース、又は、金属含有ガスのソースであり得る。一実施形態では、前駆体ガスは、ハロゲン元素を含まない。前駆体ガスとして用いられるシリコン含有ガスは、例えば、アミノシラン系ガス（以下、「第１のアミノシラン系ガス」という）であり得る。第１のアミノシラン系ガスは、任意のアミノシラン系ガスであり得る。第１のアミノシラン系ガスとしては、例えば、モノアミノシラン（Ｈ３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒは有機を含んでおり置換されていても良いアミノ基））が用いられ得る。第１のアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有し得るアミノシランを含むことができ、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含むことができる。１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランは、１〜３個のアミノ基を有するモノシラン、１〜３個のアミノ基を有するジシラン、又は、１〜３個のアミノ基を有するトリシランであり得る。さらに、上記のアミノシランは、置換されていてもよいアミノ基を有し得る。第１のアミノシラン系ガスは、ＢＴＢＡＳ（Ｂｉｓｔｅｒｔｉａｒｙｂｕｔｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＢＤＭＡＳ（Ｂｉｓｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＢＤＥＡＳ（Ｂｉｓｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＤＭＡＳ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＤＥＡＳ（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＤＰＡＳ（Ｄｉｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＢＡＳ（Ｂｕｔｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＢＥＭＡＳ（Ｂｉｓｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、又は、ＴＤＭＡＳ（Ｔｒｉｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）であってよい。前駆体ガスとして用いられるシリコン含有ガスは、例えばＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ）に代表されるシリコンアルコキシド系ガスであってもよい。前駆体ガスとして用いられる金属含有ガスは、トリメチルアルミニウムガスであり得る。
アルキルシラン基を有するアミノシラン系ガス（以下、「第２のアミノシラン系ガス」という）のソースは、ＨＤＭＳ（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）、ＤＭＳＤＭＡ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ）、ＴＭＳＤＭＡ（Ｄｉｍｅｔｈｉｌａｍｉｎｏｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）、ＴＭＭＡＳ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ）、ＴＭＩＣＳ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ（ｉｓｏｃｙａｎａｔｏ）ｓｉｌａｎｅ）、ＴＭＳＡ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）、又は、ＴＭＳＣ（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌｃｙａｎｉｄｅ）であり得る。
バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
チャンバ本体１２の底部側、且つ、支持部１５とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８には、その板厚方向に延びる複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウム製の母材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより形成され得る。バッフルプレート４８の下方において、チャンバ本体１２には、排気管５２が接続されている。排気管５２には、排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁といった圧力調整器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。排気装置５０は、チャンバ１２ｃを指定された圧力に減圧するよう構成されている。
プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマの生成のための第１の高周波を発生する電源である。第１の高周波は、例えば、２７〜１００ＭＨｚの周波数を有する。第１の高周波電源６２は、整合器６３を介して上部電極３０に接続されている。整合器６３は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６３を介して下部電極１８に接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、被加工物Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波、即ちバイアス用の第２の高周波を発生する電源である。第２の高周波は、例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。第２の高周波電源６４は、整合器６５を介して下部電極１８に接続されている。整合器６５は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側のインピーダンスを整合させるための回路を有している。
再び図１を参照し、方法ＭＴについて説明する。以下では、処理システム１１０及びウェット洗浄装置２１０を用いて方法ＭＴが実行され、且つ、方法ＭＴの工程ＳＴ１〜工程ＳＴ７がプラズマ処理装置１０を用いて実行される場合に関連して、方法ＭＴを説明する。なお、方法ＭＴは、処理システム１１０及びウェット洗浄装置２１０を用いて実行される必要はない。また、方法ＭＴの工程ＳＴ１〜工程ＳＴ７は、プラズマ処理装置１０を含む一以上の基板処理装置、又は、プラズマ処理装置１０以外の一以上の基板処理装置を用いて実行されてもよい。
以下、図１と共に、図５〜図１４を参照する。図５は、図１に示す方法の工程ＳＴ３を示す流れ図である。図６は、図１に示す方法の工程ＳＴ６を示す流れ図である。図７〜図１３は、図１に示す方法の中間段階において得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。図１４は、図１に示す方法の終了時に得られる被加工物の一部を拡大して示す断面図である。
図１に示すように、一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、反射防止膜ＢＬのエッチングが行われる。反射防止膜ＢＬのエッチングは、プラズマエッチングである。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ１では、図２に示した被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから、反射防止膜ＢＬのエッチングのためのガスがチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ１において、チャンバ１２ｃに供給されるガスは、フルオロカーボンガスであり得る。また、工程ＳＴ１では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ１では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給され、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給される。
工程ＳＴ１では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、反射防止膜ＢＬがエッチングされる。この工程ＳＴ１の実行により、図７に示すように、レジストマスクＲＭのパターンが反射防止膜ＢＬに転写され、反射防止膜ＢＬにレジストマスクＲＭの開口に連続する開口が形成される。
図１に示すように、一実施形態の方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ２では、図７に示した被加工物Ｗのマスク層ＭＫＬのエッチングが行われる。マスク層ＭＫＬのエッチングは、プラズマエッチングである。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ２では、図７に示した被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、工程ＳＴ２では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから、マスク層ＭＫＬのエッチングためのガスがチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ２において、チャンバ１２ｃに供給されるガスは、例えばＮ２ガスとＨ２ガスの混合ガスである。また、工程ＳＴ２では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ２では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給され、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給される。
工程ＳＴ２では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、マスク層ＭＫＬがエッチングされる。この工程ＳＴ２の実行により、図８に示すように、反射防止膜ＢＬのパターンがマスク層ＭＫＬに転写され、マスク層ＭＫＬに反射防止膜ＢＬの開口に連続する開口が形成される。これにより、マスク層ＭＫＬからマスクＭＫが得られる。
図１に示すように、一実施形態の方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３では、フッ素を含有するガスのプラズマ処理によって絶縁膜ＩＬがエッチングされる。一例においては、絶縁膜ＩＬは、第１層ＩＬ１及び第２層ＩＬ２を含んでおり、工程ＳＴ３は、図５に示すように、工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２を含んでいる。
工程ＳＴ３１では、第２層ＩＬ２のエッチングが行われる。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ３１では、図８に示した被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、工程ＳＴ３１では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから、第２層ＩＬ２のエッチングためのガスがチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ３１において、チャンバ１２ｃに供給されるガスは、例えば、フルオロカーボンガス、Ｏ２ガス、及び、希ガスの混合ガスである。また、工程ＳＴ３１では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ３１では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給され、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給される。工程ＳＴ３１では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、第２層ＩＬ２がエッチングされる。この工程ＳＴ３１の実行により、図９に示すように、マスクＭＫの開口に連続する開口が、第２層ＩＬ２に形成される。
工程ＳＴ３２では、第１層ＩＬ１のエッチングが行われる。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ３２では、被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、工程ＳＴ３２では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから、第１層ＩＬ１のエッチングためのガスがチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ３２において、チャンバ１２ｃに供給されるガスは、例えば、ハイドロフルオロカーボンガス及び希ガスの混合ガスである。また、工程ＳＴ３２では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ３２では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給され、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給される。工程ＳＴ３２では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、第１層ＩＬ１がエッチングされる。この工程ＳＴ３２の実行により、図１０に示すように、マスクＭＫの開口及び第２層ＩＬ２の開口に連続する開口が、第１層ＩＬ１に形成される。工程ＳＴ３の実行により、絶縁膜ＩＬに形成された開口は、金属層ＭＴＬの表面まで延びている。このような絶縁膜ＩＬのエッチングでは、フッ素を含有する残留物が金属層ＭＴＬの表面上に形成される。
図１に示すように、一実施形態の方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、図１０に示した被加工物ＷのマスクＭＫが除去される。マスクＭＫの除去のため、工程ＳＴ４では、プラズマエッチングが実行される。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ４では、図１０に示した被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、工程ＳＴ４では、複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースから、マスクＭＫのエッチングためのガスがチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ４において、チャンバ１２ｃに供給されるガスは、窒素（Ｎ）及び／又は水素（Ｈ）を含むガス、例えばＮ２ガスとＨ２ガスの混合ガスである。また、工程ＳＴ４では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ４では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給される。工程ＳＴ４では、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給されてもよい。なお、工程ＳＴ４においてチャンバ１２ｃに供給されるガスは、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２といった酸素（Ｏ）を含むガスであってもよい。
工程ＳＴ４では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、マスクＭＫがエッチングされる。この工程ＳＴ４の実行により、図１１に示すように、マスクＭＫが除去される。
一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ４と工程ＳＴ６の間に、工程ＳＴ５を更に含み得る。工程ＳＴ５では、工程ＳＴ４が適用された被加工物Ｗの金属層ＭＴＬに対してトリートメントが実行される。工程ＳＴ５におけるトリートメントは、例えばＮ２及びＨ２を含むガスのプラズマによるプラズマ処理である。プラズマ処理装置１０が用いられる場合に、工程ＳＴ５では、被加工物Ｗが、ステージ１６の静電チャック２０上に載置され、当該静電チャック２０によって保持される。そして、工程ＳＴ５では、複数のガスソースからＮ２及びＨ２を含むガス（混合ガス）がチャンバ１２ｃに供給される。また、工程ＳＴ５では、チャンバ１２ｃが排気装置５０によって減圧される。さらに、工程ＳＴ５では、第１の高周波電源６２からの第１の高周波が上部電極３０に供給され、第２の高周波電源６４からの第２の高周波が下部電極１８に供給されてもよい。なお、工程ＳＴ５におけるトリートメントに用いられるガスは、Ｎ２及びＨ２を含むガスに限定されるものではなく、水素（Ｈ）を含むガスであり得る。工程ＳＴ５におけるトリートメントに用いられるガスは、水素（Ｈ）に加えて窒素（Ｎ）を含み得る。また、工程ＳＴ５におけるトリートメントに用いられるガスは、還元性ガスであり得る。
工程ＳＴ５では、チャンバ１２ｃに供給されたガスのプラズマが生成され、当該プラズマ中のイオン及び／又はラジカルといった活性種によって、金属層ＭＴＬの表面が処理される。即ち、金属層ＭＴＬの表面に存在する残留物の量が低減される。また、工程ＳＴ５におけるトリートメント用のガスが、還元性ガス、例えば水素（Ｈ）を含むガスである場合には、当該トリートメントにより、工程ＳＴ３又は工程ＳＴ４において金属層ＭＴＬの表面が酸化されても、当該金属層ＭＴＬの表面が還元される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ６が実行される。工程ＳＴ６では、図１２に示すように、絶縁膜ＩＬの表面、及び、絶縁膜ＩＬに形成された開口から露出された金属層ＭＴＬの表面を覆うように、バリア膜ＢＦが形成される。工程ＳＴ６において形成されるバリア膜ＢＦは、絶縁膜ＩＬの表面、及び、絶縁膜ＩＬに形成された開口から露出された金属層ＭＴＬの表面にコンフォーマルに形成された膜である。即ち、バリア膜ＢＦは、被加工物Ｗの表面上の形成位置に対する膜厚の依存性が小さい膜である。例えば、バリア膜ＢＦの膜厚の平均値に対して、当該バリア膜ＢＦ中の膜厚のバラツキは±１０％以下である。バリア膜ＢＦの膜厚は、絶縁膜ＩＬに形成された開口の幅又は直径の１／２又は１／４より薄い膜厚であり得る。一実施形態においては、バリア膜ＢＦの膜厚は、０．４５ｎｍ以上である。
バリア膜ＢＦは、シリコン含有膜、又は、金属酸化膜であり得る。シリコン含有膜は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又は、炭化ケイ素膜である。金属酸化膜は、例えば、酸化アルミニウム膜である。バリア膜ＢＦの成膜法は、原子層堆積法、又は、サイクル式プラズマ支援型ＣＶＤ（ｃｙｃｌｉｃ ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＣＶＤ）法といったサイクリック式成膜（ｃｙｃｌｉｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法であり得る。
工程ＳＴ６において原子層堆積法が用いられる場合には、工程ＳＴ６は、図６に示すように、工程ＳＴ６１〜工程ＳＴ６５を含む。工程ＳＴ６１では、チャンバ内に収容されている被加工物Ｗに対して前駆体ガスが供給される。一実施形態において、前駆体ガスは、ハロゲン元素を含まない。工程ＳＴ６１が実行されると、被加工物Ｗの表面に前駆体が吸着される。続く工程ＳＴ６２では、チャンバのパージが行われる。続く工程ＳＴ６３では、チャンバ内において被加工物に対してプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ６３では、被加工物Ｗに吸着した前駆体とプラズマ中のイオン及び／又はラジカルとが反応する。続く工程ＳＴ６４では、終了条件が満たされるか否かが判定される。終了条件は、工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６３を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされる。終了条件が満たされない場合には、続く工程ＳＴ６５において、チャンバのパージが行われ、処理が工程ＳＴ６１に戻る。一方、終了条件が満たされる場合には、工程ＳＴ６が終了する。その結果、バリア膜ＢＦが形成される。なお、工程ＳＴ６は、工程ＳＴ６２と工程ＳＴ６５を含んでいなくてもよい。
バリア膜ＢＦがシリコン含有膜である場合には、工程ＳＴ６１において前駆体ガスとしてシリコン含有ガスが用いられる。前駆体ガスとして用いられるシリコン含有ガスは、例えば、上述した第１のアミノシラン系ガス又はシリコンアルコキシド系ガスである。バリア膜ＢＦが金属酸化膜である場合には、工程ＳＴ６１において前駆体ガスとして金属含有ガスが用いられる。金属含有ガスは、例えばトリメチルアルミニウムガスである。バリア膜ＢＦがシリコン酸化膜又は金属酸化膜である場合には、工程ＳＴ６３のプラズマ処理において、酸素含有ガスが用いられる。酸素含有ガスは、例えば、酸素（Ｏ２）ガス、ＣＯガス、又は、ＣＯ２ガスである。バリア膜ＢＦがシリコン窒化膜である場合には、工程ＳＴ６３のプラズマ処理において、窒素含有ガス（例えば、ＮＨ３ガス）が用いられる。バリア膜ＢＦが炭化ケイ素膜である場合には、工程ＳＴ６３のプラズマ処理において、炭化水素ガス（例えば、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ４ガス、又は、Ｃ３Ｈ８ガス）が用いられる。
工程ＳＴ６で用いられる原子層堆積法は、化学気相成長法（ＣＶＤ）に比べ、コンフォーマルな膜を形成することが可能であり、且つ、ピンホールが非常に少ない膜を形成することが可能である。したがって、原子層堆積法によって形成された膜は、非常に低い透過性を有する。即ち、原子層堆積法によれば、高いバリア性を有するバリア膜が形成され得る。また、原子層堆積法によれば、コンフォーマル且つアスペクト比の高い成膜が可能あるので、被加工物ＷのマスクＭＫの開口寸法が微細化されても、金属層ＭＴＬの表面にバリア膜ＢＦを形成することが可能となる。さらに、原子層堆積法は、化学気相成長法（ＣＶＤ）と比して、低い処理温度での成膜が可能であるので、被加工物Ｗに含まれる半導体デバイスに対する成膜処理の影響を低く抑えることが可能となる。
工程ＳＴ３の開始時から工程ＳＴ６の終了時まで、被加工物Ｗは減圧された環境中に維持される。一実施形態では、工程ＳＴ３の開始時から工程ＳＴ６の終了時まで、被加工物Ｗは、同一のチャンバ内に維持される。例えば、工程ＳＴ３の開始時から工程ＳＴ６の終了時まで、被加工物Ｗは、プラズマ処理装置１０のチャンバ１２ｃ内に維持される。即ち、工程ＳＴ３と工程ＳＴ６は、同一のプラズマ処理装置１０において実行される。或いは、工程ＳＴ６は、工程ＳＴ３で用いられる基板処理装置とは別の基板処理装置を用いて実行されてもよい。但し、工程ＳＴ３の開始時から工程ＳＴ６の終了時まで、被加工物Ｗは減圧された環境中に維持される。例えば、工程ＳＴ３、又は、工程ＳＴ３〜工程ＳＴ５がプラズマ処理装置１０を用いて実行され、被加工物Ｗが、工程ＳＴ６の実行前に、処理システム１１０の別のプロセスモジュールである成膜装置にトランスファモジュール１１６のみを介して搬送されてもよい。
方法ＭＴは、工程ＳＴ６と工程ＳＴ８との間に、工程ＳＴ７を更に含んでいてもよい。工程ＳＴ７では、図１２に示した被加工物Ｗに対して、上述した第２のアミノシラン系ガスが供給される。工程ＳＴ７の実行により、図１３に示すように、バリア膜ＢＦ上に第２のアミノシラン系ガスによる保護膜ＰＦが形成される。この工程ＳＴ８は、プラズマ処理装置１０を用いて実行され得る。或いは、工程ＳＴ８は、プラズマ処理装置１０とは別の、処理システム１１０の基板処理装置を用いて実行され得る。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ８が実行される。工程ＳＴ８では、図１３に示した被加工物Ｗ（工程ＳＴ７が実行されない場合には、図１２に示した被加工物）が大気環境中に配置される。処理システム１１０が用いられる場合には、被加工物Ｗは、工程ＳＴ７において用いられた基板処理装置（工程ＳＴ７が実行されない場合には、工程ＳＴ６において用いられた基板処理装置）から、トランスファモジュール１１６、ロードロックモジュール１４１又はロードロックモジュール１４２、及び、ローダモジュール１１２を介して、大気環境に搬送される。そして、被加工物Ｗは、工程ＳＴ９の実行までの間、大気環境中で保管される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ９が実行される。工程ＳＴ９では、図１４に示すように、バリア膜ＢＦが除去される。工程ＳＴ７が実行されている場合には、バリア膜ＢＦと共に保護膜ＰＦが除去される。工程ＳＴ９では、等方的なエッチングによってバリア膜ＢＦが除去される。一実施形態において、等方的なエッチングは、ウェットエッチングである。ウェットエッチングに用いられる溶液はフッ化水素（ＨＦ）又はフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）を含む。このウェットエッチングには、ウェット洗浄装置２１０が用いられ得る。
かかる方法ＭＴによれば、工程ＳＴ３における絶縁膜に対するエッチング後、被加工物Ｗが大気環境中に配置される前に、絶縁膜ＩＬの表面及び金属層ＭＴＬの表面がバリア膜ＢＦによって覆われる。このバリア膜ＢＦによって金属層ＭＴＬの表面が保護されるので、被加工物Ｗが大気環境中に配置されても、金属層ＭＴＬの腐食が抑制される。このバリア膜ＢＦは、工程ＳＴ９において除去される。バリア膜ＢＦの膜厚のバラツキが大きい場合には、工程ＳＴ９の等方的なエッチングにより、膜厚の薄い部分によって覆われている箇所で絶縁膜ＩＬが部分的に大きくエッチングされる。方法ＭＴにおいて形成されるバリア膜ＢＦは、コンフォーマルに形成された膜であるので、工程ＳＴ９における等方的なエッチングにより、均一に除去される。したがって、方法ＭＴによれば、バリア膜ＢＦを除去する際に、絶縁膜ＩＬが部分的に大きくエッチングされることが抑制される。
一実施形態の工程ＳＴ３では、ハロゲン元素を含まない前駆体ガスが用いられる。かかる前駆体ガスによれば、金属層ＭＴＬの表面の損傷が抑制される。
一実施形態では、方法ＭＴは工程ＳＴ７を含んでいる。第１のアミノシラン系ガスを前駆体ガスとして用い、前駆体を酸素のプラズマ処理により酸化させることにより、バリア膜ＢＦとしてシリコン酸化膜が形成されると、当該バリア膜ＢＦの表面にはＯＨ基が形成される。かかるバリア膜ＢＦの表面は親水性を有する。工程ＳＴ７で用いられる第２のアミノシラン系ガスはアルキルシラン基を有するアミノシラン系ガスであるので、工程ＳＴ７の実行により、バリア膜ＢＦの表面に疎水性を有する保護膜ＰＦが形成される。したがって、大気環境中に被加工物Ｗが配置される前に工程ＳＴ７が実行されることにより、被加工物Ｗの表面に疎水性が与えられる。その結果、大気環境中での被加工物Ｗに対する水分の吸着が抑制される。
一実施形態では、バリア膜ＢＦの膜厚は、０．４５ｎｍ以上である。かかる膜厚を有するバリア膜ＢＦによれば、金属層ＭＴＬの表面の腐食が更に抑制される。
以下、第１〜第６の実験例及び比較実験例について説明する。第１〜第６の実験例では、図２に示した構造を有する被加工物に対して工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、工程ＳＴ４、及び、工程ＳＴ６をプラズマ処理装置１０を用いて実行し、次いで工程ＳＴ８を実行し、ウェット洗浄装置２１０を用いて工程ＳＴ９を実行した。被加工物は、コバルトから形成された金属層、及び、当該金属層上に設けられたシリコン酸化膜である絶縁膜を有していた。絶縁膜の膜厚は８０ｎｍであった。工程ＳＴ３においては、直径３０ｎｍの複数の開口を、絶縁膜に形成した。工程ＳＴ６では図６に示した原子層堆積法を用いた。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６３を含む各回のシーケンスの工程ＳＴ６１では、チャンバ１２ｃの圧力を１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）に設定し、前駆体ガスとして有機を含んだ１個のアミノ基を有するモノシランガスを、５０ｓｃｃｍの流量で被加工物に対して１０秒間供給した。各回のシーケンスの工程ＳＴ６３では、チャンバ１２ｃの圧力を２００ｍＴｏｒｒ（２６．６６Ｐａ）に設定し、ＣＯガスを３００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１２ｃに供給した。また、各回のシーケンスの工程ＳＴ６３では、上部電極３０に６０ＭＨｚ、３００Ｗの第１の高周波を供給した。各回のシーケンスの工程ＳＴ６３の実行時間は５秒であった。第１〜第６の実験例におけるシーケンスの実行回数はそれぞれ１〜６回であった。工程ＳＴ８では大気環境中に被加工物を６時間配置した。そして、工程ＳＴ９では、フッ化水素を含む溶液を用いてバリア膜を除去した。また、比較実験例として、工程ＳＴ６を実行しなかった点において実験例１〜６とは異なる条件で、同様の被加工物を処理した。
そして、第１〜第６の実験例及び比較実験例の各々で得られた被加工物のＳＥＭ画像（Ｔｏｐ Ｖｉｅｗ）を取得した。そして、各被加工物のＳＥＭ画像から、絶縁膜に形成された開口の全数に対して、腐食した金属表面をそこから露出させている開口の個数の割合を求めた。その結果、比較実験例で求められた割合は、９７．８％であった。第１の実験例で求められた割合は、３１．６％であった。第２の実験例で求められた割合は、３０．０％であった。第３〜第６の実験例で求められた割合は、０％であった。したがって、絶縁膜のエッチング後にバリア膜を形成することにより、被加工物を大気環境中に配置しても、金属層の表面の腐食が抑制されることが確認された。また、原子層堆積法において、シーケンスあたりに形成されるシリコン酸化膜の膜厚は０．１５ｎｍであることから、０．４５ｎｍ以上の膜厚を有するバリア膜によれば、被加工物を大気環境中に配置しても、金属層の表面の腐食が大きく抑制されることが確認された。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した説明では、方法ＭＴにおいて容量結合型のプラズマ処理装置１０が用いられているが、方法ＭＴにおいて用いられるプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、又は、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置であってもよい。
また、上述した説明では、方法ＭＴが適用される基板の導電層として、コバルト又は銅から形成され金属層を例示した。しかしながら、方法ＭＴが適用される基板の導電層は、このような金属層に限定されるものではない。導電層は、ルテニウム（Ｒｕ）又はニッケル（Ｎｉ）から形成された金属層であってもよい。或いは、導電層は、導電性を有するシリコン含有層であってもよい。このようなシリコン含有層は、例えば、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）といった導電性不純物が添加されたシリコン層、多結晶シリコン層、非結晶シリコン層、又は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）層である。
１１０…処理システム、１１２…ローダモジュール、１１６…トランスファモジュール、１４１，１４２…ロードロックモジュール、１８１，１８２，１８３，１８４…プロセスモジュール、２１０…ウェット洗浄装置、１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１６…ステージ、１８…下部電極、２０…静電チャック、３０…上部電極、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、Ｗ…被加工物、ＭＴＬ…金属層、ＩＬ…絶縁膜、ＢＦ…バリア膜、ＭＫ…マスク。

Claims (15)

  1. 導電層、及び、該導電層上に設けられた絶縁膜を有する被加工物を処理する方法であって、
    前記絶縁膜に開口を形成するために、フッ素を含有するガスのプラズマ処理によって前記絶縁膜をエッチングする工程と、
    前記絶縁膜の表面及び前記絶縁膜に形成された前記開口から露出された前記導電層の表面を覆うように、バリア膜を形成する工程と、
    前記バリア膜を有する前記被加工物を大気環境中に配置する工程と、
    前記被加工物を大気環境中に配置する前記工程の後に、前記被加工物から前記バリア膜を除去する工程であり、該バリア膜が等方的にエッチングされる、該工程と、
    を含み、
    前記絶縁膜をエッチングする前記工程の開始時からバリア膜を形成する前記工程の終了時までの間、前記被加工物は減圧された環境中に維持され、
    前記バリア膜は、前記絶縁膜の表面及び前記絶縁膜に形成された前記開口から露出された前記導電層の表面にコンフォーマルに形成された膜である、
    方法。
  2. 前記バリア膜は、原子層堆積法により形成され、
    バリア膜を形成する前記工程は、
    前記被加工物の表面に前駆体を吸着させるために、該被加工物に対して前駆体ガスを供給する工程と、
    前記前駆体から前記バリア膜を形成するために、前記前駆体に対してプラズマ処理を実行する工程と、
    を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記前駆体ガスはハロゲン元素を含まない、請求項２に記載の方法。
  4. 前記前駆体ガスは、アミノシラン系ガス又はシリコンアルコキシド系ガスである、請求項２又は３に記載の方法。
  5. 前記前駆体に対してプラズマ処理を実行する前記工程では、酸素含有ガスのプラズマを用いたプラズマ処理が前記前駆体に対して実行される、請求項４に記載の方法。
  6. バリア膜を形成する前記工程の後、且つ、前記被加工物を大気環境中に配置する前記工程の前に、前記被加工物に対してアルキルシラン基を有するアミノシラン系ガスを供給する工程を更に含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記バリア膜は、シリコン酸化膜である、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記バリア膜は、シリコン窒化膜、又は、炭化ケイ素膜である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記バリア膜は、金属酸化膜である、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記バリア膜の膜厚は、０．４５ｎｍ以上である、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 前記絶縁膜上には、マスクが設けられており、
    前記絶縁膜をエッチングする前記工程において、前記マスクに形成された開口から露出する箇所において該絶縁膜がエッチングされ、
    前記絶縁膜をエッチングする前記工程とバリア膜を形成する前記工程との間において、プラズマを用いた処理により、前記マスクを除去する工程を更に含む、
    請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
  12. 前記絶縁膜をエッチングする前記工程とバリア膜を形成する前記工程との間において、水素を含むガスのプラズマを用いて、前記導電層のトリートメントを実行する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記バリア膜を除去する前記工程において、該バリア膜はウェットエッチングにより除去され、該ウェットエッチングに用いられる溶液はフッ化水素又はフッ化アンモニウムを含む、請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法。
  14. 前記絶縁膜をエッチングする前記工程の開始時からバリア膜を形成する前記工程の終了時まで、前記被加工物が同一のチャンバ内に維持される、請求項１〜１３の何れか一項に記載の方法。
  15. 前記導電層は、金属層、又は、導電性を有するシリコン含有層である、請求項１〜１４の何れか一項に記載の方法。
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