CN110268508B - 等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供等离子体处理方法，对半导体基板等的晶片进行等离子体蚀刻，能够通过晶片的蚀刻处理除去在处理室内堆积的金属与非金属的复合堆积物，并减少基于堆积物的异物的产生。本发明中，在处理室内对试料进行等离子体蚀刻并对所述处理室内进行等离子体清洗的等离子体处理方法的特征在于，具有如下工序：对预定个数的所述试料进行等离子体蚀刻的蚀刻工序；在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素的堆积膜的金属除去工序；以及使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有非金属元素的堆积膜的非金属除去工序，其中将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上。

Description

等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及一种包括试料的等离子体处理和等离子体清洗的等离子体处理方法。
背景技术
在近年来的半导体器件中，为了改善晶体管特性，不断进行从以往的多晶硅/SiO2构造向高-K/金属栅构造的转变。此外，还不断进行从平面型晶体管到立体型晶体管构造的转变。因此，在晶体管中使用的材料的种类不断多样化，并且处理室内的表面的堆积物(难挥发性材料与挥发性材料)的种类及其清洗方法也不断多样化起来。
此外，为了实现晶体管的微小构造，不断加强蚀刻控制性与选择比提高的要求。为了满足这样的要求，要利用基于TiN、Al2O3等薄膜金属的掩模、隔板。此外，对于蚀刻气体，要使用在蚀刻工艺中容易在蚀刻装置的内壁上产生堆积物的CF系气体。这样的蚀刻中的堆积物并不是由Si、C、Ti、Al、Ta中的一种元素构成的单一的单层堆积物，而大多是Ti、Al、Ta这样的金属与Si、C这样的非金属的混合堆积物。因此，与这样的复杂的混合堆积物也对应的清洗变得必要起来。
以往，已知如下一种处理技术：针对因晶片的处理而产生的堆积物，按照每个晶片处理来进行等离子体清洗或者按照每个批次来进行等离子体清洗，从而稳定地保持处理室内的表面状态。例如，专利文献1中公开了一种在配置有包含金属元素的膜的被处理件的等离子体蚀刻中，基于以下顺序的等离子体清洗方法。(a)使含有硅元素的膜堆积在进行等离子体蚀刻的处理室内。(b)在使所述含有硅元素的膜堆积之后，将被处理件载置在所述处理室内配置的试料台上。(c)在将所述被处理件载置到所述试料台之后，对所述被处理件进行等离子体蚀刻。(d)在对所述被处理件进行等离子体蚀刻之后，使用等离子体除去所述处理室内的含有金属元素的物质。(e)在除去含有所述金属元素的物质之后，对所述处理室内堆积的含有硅元素的膜进行等离子体清洗。并且，通过使用了含有硅元素的气体的等离子体，来堆积所述(a)中的含有硅元素的膜。这种情况下，所述含有硅元素的气体是SiCl4气体。此外，使用Cl2气体与BCl3气体的混合气体、Cl2气体与SiCl4气体的混合气体、或者Cl2气体与H2气体的混合气体，来进行所述(d)中的含有金属元素的物质的除去。这种情况下，使用NF3气体来进行所述等离子体清洗。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5750496号公报
专利文献2：日本特开2005-142369号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，近年来，根据发明人们的清洗评价判明了，在产生由金属(例如，Ti、Al、Ta等)与非金属(例如，Si、C等)的混合物构成的堆积物(以下也称为“混合堆积物”)的工艺中，通过上述现有技术的等离子体清洗技术，无法充分除去金属与非金属的混合堆积物。以下，说明清洗评价。
在清洗评价中使用的等离子体蚀刻装置，是图11所示的微波ECR(ElectronCyclotron Resonance(ECR)，电子回旋共振)等离子体蚀刻装置。该等离子体蚀刻装置按照如下而构成。在处理室100内具有载置晶片101的试料台102。与试料台102对置地，在处理室100的上方设置有顶板103与石英制的喷淋板104。气体供给装置105连接到喷淋板104部，经由喷淋板104向处理室100内供给处理气体。
在处理室100的上方，经由顶板103设置有波导管106和高频电源(微波源)107。围绕处理室100和波导管106，卷装有电磁铁108。通过从高频电源107产生的微波的电场与由电磁铁108产生的磁场之间的相互作用，供给到处理室100内的处理气体被等离子体化。此外，在处理室100的内壁面设置有石英制的内筒109和环状的接地110。内筒109保护处理室的侧壁免受处理室100内生成的等离子体的影响，基于离子、电子的电流流入接地110。
此外，偏压施加用的高频电源112经由匹配器而连接到试料台102，对试料台102施加用于将等离子体中的离子引入到晶片101上的偏置电压。真空排气装置(省略图示)经由真空排气阀113连接到处理室100的底部，将处理室100内维持/控制在预定压力。此外，喷淋板104和内筒109处于电浮置。此外，本装置中，将不向大气开放而能够对处理室内的表面的堆积物进行检测的衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(Attenuated Total Reflection-Fourier Transfer Infrared Spectroscopy，ATR-FTIR，以下称为“FTIR”)装置114安装于形成等离子体的处理室100的侧面部。
通过上述构成的装置来进行等离子体处理，并使用FTIR装置进行了金属与非金属混合堆积物的基础清洗评价。通过图12来说明该评价。图12中的(a)示出了在金属清洗之后进行非金属清洗的清洗评价的流程。此外，图12中的(b)示出了在非金属清洗之后进行金属清洗的清洗评价的流程。
如图12中的(a)和图12中的(b)所示，首先，针对一个批次(lot)(25个晶片)进行产品蚀刻(S1201)。此外，以下所谓的“产品蚀刻”是指对实际的产品晶片的蚀刻，或者对模仿了实际产品晶片的试料的蚀刻。关于蚀刻条件，使用了碳堆积性强的CH3F气体作为蚀刻气体。此外，使用了在晶片的整个面上形成Al2O3而得的晶片，作为蚀刻评价晶片。在该蚀刻中，在处理室内残留从被等离子体化的蚀刻气体供给的碳、以及来自晶片的反应生成物即铝的混合堆积物。
在图12中的(a)中，在产品蚀刻(S1201)之后，使用Cl系气体，实施一次有效地除去Ti、Al、Ta的金属清洗(S1202，处理时间200秒)。然后，实施一次使用SF6气体与O2气体的混合气体的有效除去Si、C堆积物的非金属清洗(S1203，处理时间200秒)。
另一方面，在图12中的(b)的处理流程中，在紧接蚀刻之后实施非金属清洗(S1203)，并以相反顺序进行图12中的(a)的处理流程中的金属清洗(S1202)与非金属清洗(S1203)。
图13中的(a)是与图12中的(a)的处理流程对应的各处理之后的FTIR光谱。在25个评价晶片(在整个面上形成有Al2O3的晶片)的产品蚀刻之后，如图13中的(a)所示，在波数从650cm-1到3150cm-1的宽范围内，观测到CC、CH、CF系的峰。这些峰在实施了处理时间200秒的金属清洗S202之后基本没有变化。因此，能够理解，在金属清洗处理(S1202)中，在处理室内堆积的CHxFy膜的除去速率非常缓慢。
之后，当实施非金属清洗(S1203)时，这些C系峰消失，另一方面，在波数1000cm-1以下的低频区域观测到的Al-0(Al-F)系的峰存留。即，判明了，Al与C的混合堆积物中的Al难以通过图12中的(a)的清洗流程除去。当想要通过金属清洗将其除去时，即使花费若干小时以上、根据情况若干天以上的处理，也无法除去。
另一方面，图13中的(b)是与图12中的(b)的流程对应的各处理后的FTIR光谱。如图13中的(b)所示，通过在紧接产品蚀刻后进行的非金属清洗(S1203)，C系的峰消失，但观测到在波数1000cm-1的低频区域观测的Al-O(Al-F)系的峰。确认出，之后通过实施金属清洗(S1202)，Al-O(Al-F)减少。
使用图14，说明通过图12中的(b)的流程，A1-0(Al-F)减少的现象。
图14中的(a)图示了在紧接蚀刻之后进行的金属清洗中的推定反应模型。在针对蚀刻后的混合堆积物，相对于非金属清洗而先进行金属清洗的情况下，C系堆积物阻挡了等离子体中的Cl基团(radical)，因此，堆积物中的Al与Cl基团之间的反应变得困难。
另一方面，图14中的(b)图示了在紧接产品蚀刻之后进行的非金属清洗中的推定反应模型。如图14中的(b)所示，当在紧接产品蚀刻之后进行非金属清洗时，通过O、F基团除去C系堆积物，因此在非金属清洗之后露出Al。在基于C的阻挡消失后，Al能够与接下来进行的金属清洗中的Cl发生反应，作为AlCl3进行挥发/排气。
但是，通过非金属清洗中的0、F基团，一部分Al被氧化、或者氟化，而变成难以除去的反应物，并在金属清洗之后也有一部分Al系堆积物发生残留，无法完全除去堆积物。
基于上述，本发明的目的在于，提供一种等离子体处理方法，在半导体基板等的晶片的等离子体处理中，能够通过晶片的等离子体处理除去在处理室内堆积的金属与非金属的复合堆积物，减少基于堆积物的异物的产生。
-用于解决课题的手段-
本发明的代表性的等离子体处理方法之一的特征在于，该等离子体处理方法具有：当对等离子体处理之后的处理室内进行清洗时，对预定个数的试料进行等离子体处理的工序；在所述等离子体处理工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素的堆积膜的金属除去工序；以及，使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有非金属元素的堆积膜的非金属除去工序，将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上。
-发明效果-
根据本发明，能够减少通过晶片的等离子体处理而产生的金属与非金属的复合堆积物所导致的异物(缺陷)。
附图说明
图1是表示本发明的等离子体处理方法的第一实施例的等离子体处理的流程图以及FTIR的光谱图。
图2是图1所示的等离子体处理流程中的清洗中的推定反应模型。
图3是表示本发明的等离子体处理方法的第二实施例的等离子体处理的流程图。
图4是表示本发明的等离子体处理方法的第三实施例的等离子体处理的流程图。
图5是对图4所示的等离子体处理中的不锈钢处理加工进行评价的流程图。
图6是表示图5所示的不锈钢处理加工的评价结果的图。
图7是表示本发明的等离子体处理方法的第四实施例的等离子体处理的流程图。
图8是表示发光强度中的循环清洗的循环次数依赖性的图。
图9是表示图7所示的等离子体处理中的金属清洗中的发光光谱的图。
图10是表示本发明的等离子体处理方法的第五实施例的等离子体处理的流程图。
图11是表示在清洗评价中使用的等离子体蚀刻装置的纵剖面图。
图12是表示在清洗评价中使用的等离子体处理流程的图。
图13是表示对应于图12所示的等离子体处理流程的各步骤而得的FTIR光谱的图。
图14是表示图12所示的等离子体处理流程中的清洗中的推定反应模型的图。
图15是对循环清洗的终点判定方法进行改良后的流程图。
图16是表示在对Al与C层积的混合堆积物实施了循环清洗时的Al发光强度/CS发光强度与循环数的关系的图。
图17是表示在对Al与C层积的混合堆积物实施了循环清洗时的Al差分强度/CS差分强度与循环数的关系的图。
图18是循环清洗的各循环中的处理室的表面状态的推定图。
图19是使用Voigt函数的Al峰的检测例。
图20是在ECR高设定时和ECR低设定时的氧化铝(alumina)清洗速率分布。
图21是使用具有上下两个ECR高度的金属清洗的循环清洗的顺序流程的一例。
具体实施方式
本发明将用于除去含有因等离子体处理而产生的金属元素的堆积膜的清洗与用于除去含有非金属元素的堆积膜的清洗交替地重复进行多次，由此，高效率地除去金属与非金属的混合堆积物(以下，也称为“混合堆积物”)，减少处理室内的异物发生。
此外，在后述的实施例中，主要利用通过试料的蚀刻产生混合堆积物的情况进行说明。但是，能够通过本发明的等离子体处理方法除去的混合堆积物并不限于通过蚀刻产生的堆积物，也能够适用于通过CVD、溅射等各种处理产生的堆积物。
此外，后述的实施例是使用图11所示的微波电子回旋共振(Electron CyclotronResonance(ECR))等离子体蚀刻装置的实施例。以下，使用附图说明本发明的等离子体处理方法。
此外，设以下记述的“处理室的表面”主要意指处理室的内表面。
(实施例1)
通过图1来说明本发明的等离子体处理方法即第一实施例。图1中的(a)表示本发明的等离子体处理方法的流程。首先，在步骤S101中，进行一个批次(25个)试料即产品晶片的蚀刻处理。产品晶片的处理例如是，如专利文献2所示那样的，以Al2O3薄膜金属作为掩模，使用氟碳气体对层间膜进行等离子体蚀刻的处理。
通过该蚀刻处理，被等离子体化的处理气体的成分即碳、以及来自晶片的反应生成物即铝的混合堆积物残留在处理室内。图2中的(a)示出了在以一批的量处理了该产品晶片的蚀刻处理之后堆积物向处理室堆积的堆积状态。例如，堆积物即碳(C)以及铝混合堆积物以相互混杂的状态残留在处理室的侧壁上。
接下来，在步骤S102中，进行30秒的金属清洗(以下也称为“金属除去工序”)，在该金属清洗中，使用BCl3气体与Cl2气体的混合气体作为清洗气体，除去堆积残留物即Al等金属。接下来，在S103中，实施30秒的非金属清洗(以下也称为“非金属除去工序”)，在该非金属清洗中，使用SF6气体与O2气体的混合气体来除去Si、C等。之后，将该金属清洗(S102)与非金属清洗(S03)重复进行多次例如5次(以下，将重复进行该金属清洗与非金属清洗的清洗称为“循环清洗”)。图2中的(b)表示此时的金属清洗中的处理状態，图2中的(c)表示非金属清洗中的处理状態。
在金属清洗(S102)中，如图2中的(b)所示，在混合堆积物的表面露出的铝混合堆积物的Al与来自等离子体的Cl基团发生反应而生成挥发性高的AlxCly，除去了在表面露出的铝混合堆积物。此外，在非金属清洗(S103)中，如图2中的(c)所示，通过金属清洗除去铝混合堆积物，在混合堆积物的表面露出的碳(C)与来自等离子体的F基团发生反应而生成挥发性高的CxFy，除去了在表面露出的C。通过交替地重复该金属清洗(S102)和非金属清洗(S103)，在混合堆积物的表面交替地露出A1和C并分别有效地将其除去。其结果，混合堆积物的厚度逐渐变薄而全部除去。
此外，如果非金属清洗(S103)的处理时间长，则C被除去而在表面露出的Al被氟化或氧化而生成挥发性低的物质。因此，优选地将非金属清洗(S103)中的F基团、O基团的供给时间设为仅除去表面的C的时间。换言之，在露出的Al等金属不变成难以除去的物质的范围内设定非金属清洗时间。因此，在本实施例的循环清洗中，重要的是，即使在非金属清洗中无法将在混合堆积物的表面出现的C全部除去，也一边防止Al的氟化、氧化，一边重复上述处理。此外，为了防止Al的氟化，优选地在非金属清洗(S103)之前进行金属清洗(S102)来作为循环清洗。
对于金属清洗(S102)中的清洗气体，优选地是，有效地使上述氧化物或氟化物还原的含硼气体和含氯气体的混合气体即BCl3气体和Cl2气体的混合气体、或者有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体和含氯气体的混合气体即SiCl4气体和Cl2气体的混合气体。即使是电浮置的处理室的表面的金属，这些气体系也能够将其除去。
对于非金属清洗(S203)中的清洗气体，使用上述的含氟气体、含氧气体、或这些的混合气体(含氟气体与含氧气体的混合气体)。作为其一例，有SF6气体、NF3气体、SF6气体与O2气体的混合气体、或O2气体。其中，需要注意，含氟气体对于C、Si中任意一种的除去也是有效的，含氧气体仅对C堆积物的除去有效。因此，需要按照混合堆积物的种类来区分使用非金属清洗的气体种类。
图1中的(b)是实施图1中的(a)所示的等离子体处理之后的FTIR光谱。如图2中的(b)所示，A1系、Si系、C系的峰未被观测到，能够确认出处理室的表面达到了清洁状态。因此，通过进行图1中的(a)所示本实施例的等离子体处理，对于C和Al的复杂的混合堆积物，具有充分的除去效果。此外，本实施例是将金属清洗(S102)和非金属清洗(S103)重复进行5次的例子，但是，考虑混合堆积物的厚度等来设定重复的次数。
此外，如上述，当以层积状态形成了混合堆积物时，在按顺序分别仅各实施了一次金属清洗和非金属清洗的情况下，会导致在C层或Al层中的某一层停止清洗的事态。因此，为了应对混合堆积物，需要将除去Al的金属清洗与除去C的非金属清洗重复2次以上，因而作为本实施例的循环清洗，至少进行2次循环。
以上，根据本实施例，通过在晶片的蚀刻处理之后，循环性地多次重复实施金属清洗和非金属清洗，能够使因晶片的蚀刻处理而产生的金属和非金属交替地一点一点减少，并能够除去在表面露出的堆积物。换言之，通过重复进行交替地实质上一层一层地除去金属和非金属的蚀刻工序，能够除去复杂地堆积的复合堆积物。由此，能够减少因复合堆积物导致的异物/缺陷，进行长时间的量产处理。此外，由于在非金属清洗之前先实施金属清洗，能够防止金属变成难以除去的物质，能够减少复合堆积物除去之后的金属堆积物的残留。
此外，在本实施例中，设为在处理了一批次(例如按每25个晶片)的步骤101中的产品蚀刻之后，进行循环清洗，然而，关于实施循环清洗的定时，可以将产品蚀刻步骤S101设为按每一个晶片，也可以设为按每多个晶片或按每多个批次。
此外，在本实施例中，为了避免因金属的氟化、氧化而变为难以除去的物质，设为在金属清洗之后进行非金属清洗，但是本发明并不必然在金属清洗之后进行非金属清洗。原因是，本实施例的金属清洗通过使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硼气体、或使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体，能够除去金属的氟化物、金属的氧化物。因此，作为本发明的循环清洗，也可以在金属清洗之前实施非金属清洗。这种情况下，例如非金属堆积物多的情况下更加有效。
此外，不希望在循环清洗中存在高能离子。原因是，在试料台102、接地110的表面会发生不希望的蚀刻(损伤)。这成为由试料台102、接地110的蚀刻物导致的异物的产生原因。因此，优选循环清洗是化学性的清洗，优选施加到试料台102的RF偏压尽可能低(OW是更加优选的)。
此外，在本实施例中，以未将晶片(辅助晶片)载置到试料台102上的方式实施了金属清洗(S102)和非金属清洗(S103)，然而，由于在金属清洗中使用的含氯气体会对含有Al的试料台102的表面进行少量蚀刻，因此优选将Si等的辅助晶片载置在试料台102上来实施循环清洗。
接下来，通过图3来说明本发明的第二实施例。本实施例是基于前述的第一实施例，能够进一步减少工艺变动的等离子体处理方法。
(实施例2)
图3是表示等离子体处理的流程的图。如图3所示，在步骤S301中进行产品晶片的蚀刻处理，接下来，在步骤S302中实施金属清洗。接下来，在步骤S303中，使用Cl2气体的等离子体来除去硼堆积物。接下来，在步骤S304中，实施非金属清洗。进一步地，在步骤S305中，通过O2气体的等离子体除去处理室的表面的氟。之后，依次重复进行步骤S302、S303、S304、S305，直到混合堆积物被除去为止。
此外，金属清洗(S302)与图1中的(a)中所示的金属清洗(S102)相同，省略说明。此外，非金属清洗(S304)与图1中的(a)中所示的非金属清洗(S103)相同，省略说明。关于本实施例中在金属清洗(S302)与非金属清洗(S304)之间追加硼堆积物除去步骤(S303)的技术上的意义，如下述。
在金属清洗(S302)中，在使用BCl3气体与Cl2气体的混合气体的情况下，通过处理室内的氧/氮与B结合会生成在处理室内堆积的金属氧化物/金属氮化物。作为这样的硼化合物，有BOxCly、BNxCly。这些硼化合物因其结合能高、挥发性低，因此容易在处理室的表面堆积/残留。因此，需要通过硼堆积物除去步骤(S303)来除去这样的硼化合物。此外，通过硼堆积物除去步骤(S303)，在下一个金属清洗步骤(S302)中，易于除去曾被硼堆积物覆盖的金属堆积物。
接下来，说明在非金属清洗(S304)之后追加除去氟的步骤(S305)的技术上的意义。在非金属清洗(S304)中使用含氟气体的情况下，氟会残留在处理室内的石英部件等的表面。这是因为Si与F的结合能高。随着石英氟化的进行，会成为SiF4并进行挥发，但是在非金属清洗(S304)的最后阶段，反应未完全进行的石英表面会成为SiOxFy。该状态下，在设为依次重复进行步骤S302、S303、S304的循环清洗的情况下，在对下一批次的产品晶片进行了蚀刻处理时，有时会因在石英部件等的表面残留的氟导致产生晶片表面的氟化，产生蚀刻停止等的非预期的工艺变动、异物的问题。因此，为了除去这样的残留氟，实施利用O2气体的等离子体来除去处理室的表面的氟的残留氟除去(S305)。
以上，根据本实施例，追加了除去处理室内的硼化合物的步骤S303、以及除去处理室的表面的残留氟的步骤S305，由此能够除去在清洗过程中可能残留的硼和氟，进一步有效地减少工艺的变动性和减少异物，能够稳定地进行量产处理。
此外，在本实施例中，能够避免因金属的氟化、氧化导致变成难以除去的物质，因此使得在金属清洗之后进行非金属清洗，但是本发明并不必然在金属清洗之后进行非金属清洗。原因是，本实施例的金属清洗通过使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硼气体、或使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体，能够除去金属的氟化物、金属的氧化物。因此，作为本发明的循环清洗，也可以在金属清洗之前实施非金属清洗。此外，关于本实施例中说明的循环清洗的实施定时，在晶片的产品蚀刻处理步骤S301中，可以按每一个也可以按每一产品蚀刻批次(例如按每25个晶片)。
接下来，在使用不锈钢制的接地来作为接地110的情况下，尽可能地不削减不锈钢对于量产稳定性是非常重要的。原因是，不锈钢的削减量与不锈钢系的异物产生量有关。但是，在实施例1和2中说明的金属清洗使用含氯气体的情况下，可能会使不锈钢氯化而使其腐蚀/蚀刻。此外，不锈钢生锈的原因主要是因氯化导致的钝态膜的腐蚀和氧化反应。
因此，以下，说明在对于处理室内的表面材料使用不锈钢的情况下，能够抑制不锈钢的削减等的等离子体处理方法。
(实施例3)
图4是本实施例的等离子体处理的流程图。如图4所示，在步骤S401中进行产品蚀刻，接下来，在步骤S402中，实施使用H2气体或SF6气体的等离子体处理。接下来，在步骤S403中实施金属清洗，在步骤S404中使用Cl2气体的等离子体除去硼堆积物。接下来，在步骤S405中实施非金属清洗。进一步地，在步骤S406中，通过O2气体的等离子体除去处理室的表面的氟。之后，依次重复进行步骤S402、S403、S404、S405、S406，直到混合堆积物被除去为止。
此外，金属清洗(S403)、硼除去(S404)、非金属清洗(S405)以及氟除去(S406)分别与图3所示的金属清洗(S302)、硼除去(S303)、非金属清洗(S304)以及氟除去(S305)相同，因此，省略金属清洗(S403)、硼除去(S404)、非金属清洗(S405)以及氟除去(S406)的各自的说明。
通过进行以上这样的等离子体处理，能够减少金属清洗(S403)中的不锈钢的削减量，并减少异物量，从而稳定地进行量产处理。接下来，说明将在S402中使用的气体设为H2气体或SF6气体的理由。
图5是对不锈钢的削减量进行评价的流程图。如图5所示，在步骤S501中，实施不锈钢处理。接下来，在步骤S502中实施金属清洗。在金属清洗(S502)之后，通过扫描型电子显微镜测量了不锈钢部件的削减量。此外，作为生成在不锈钢处理中使用的等离子体的气体，依次逐一评价了O2气体、SF6气体、CF4气体、NF3气体、BCl3气体与Cl2气体的混合气体、CF4气体与O2气体的混合气体、SF6气体与O2气体的混合气体、N2气体、H2气体、SF6气体与H2气体的混合气体、HBr气体、Ar气体。此外，金属清洗(S502)与图1中的(a)所示的金属清洗(S102)相同，因此省略说明。
图6是表示处理等离子体的种类与不锈钢的蚀刻量之间的关系的图表。如图6所示，在不实施处理的情况下，是约7nm的削减量，与此相对地，在除了SF6气体或H2气体以外的气体的情况下，大致上不锈钢的削减量增加(恶化)。另一方面，在基于SF6气体或H2气体的不锈钢处理中，结果是，削减量减少到仅2nm。
关于不锈钢的削减的机理，已知是在不锈钢表面形成的铬氧化物即钝态膜挥发成伴随有氧的氯化铬。因此，为了抑制不锈钢的削减，认为对不锈钢的钝态膜的氯化铬化进行抑制是有效的，并推定为由SF6气体或H2气体的等离子体发挥了从不锈钢夺取氧的氢的还原效果。根据这样的结果，在不锈钢处理(S602)中使用基于H2气体的等离子体或基于SF6气体的等离子体是适宜的。
此外，本实施例利用图4所示那样的等离子体处理方法进行了说明，然而，硼除去步骤(S404)和氟除去步骤(S406)不是必须的(例如，即使残留硼、氟，对产品工艺的灵敏度也较小等)。因此，将不锈钢处理应用于图1中的(a)所示的等离子体处理方法，也能够得到与本实施例相同的效果。关于具体的流程，也可以是，在金属清洗(S102)之前实施不锈钢处理，并依次重复进行不锈钢处理、金属清洗(S102)以及非金属清洗(S103)的流程。
此外，在本实施例中，为了避免金属因氟化、氧化而变为难以除去的物质，设为在金属清洗之后进行非金属清洗，但是本发明并不必然在金属清洗之后进行非金属清洗。原因是，本实施例的金属清洗通过使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硼气体、或使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体，能够除去金属的氟化物、金属的氧化物。因此，作为本发明的循环清洗，也可以在金属清洗之前实施非金属清洗。
此外，如果如图5所示那样在金属清洗之前实施不锈钢处理，则能够得到与本实施例相同的效果。因此，作为本实施例的发明，可以在金属清洗之前实施不锈钢处理，关于与其他工序的顺序没有任何限定。也就是说，本实施例的发明是具有如下特征的发明：在表面配置有材质为不锈钢的部件的处理室内对试料进行等离子体蚀刻的等离子体处理方法中，具有如下工序：使用H2气体或SF6气体进行等离子体处理的处理工序；以及在所述处理工序之后，使用等离子体将含有金属元素的堆积膜除去的金属除去工序。
接下来，以下通过图7～9，说明在如前述实施例1～3那样将金属清洗和非金属清洗重复多次而进行的循环清洗中，利用等离子体的发光来决定清洗的重复次数的方法。
(实施例4)
图7是利用等离子体的发光来决定循环清洗的次数的等离子体处理方法的流程图。
如图7所示，在步骤S701中进行产品晶片的蚀刻，接下来，在步骤S702中实施金属清洗。接下来，在步骤S703中，使用Cl2气体的等离子体来除去硼堆积物。接下来，在步骤S704中，实施非金属清洗。进一步地，在步骤S705中，通过O2气体的等离子体除去处理室的表面的氟。之后，依次重复进行步骤S702、S703、S704、S705，直到混合堆积物被除去为止。
此外，金属清洗(S702)与图1中的(a)中所示的金属清洗(S102)相同，省略说明。此外，非金属清洗(S704)与图1中的(a)中所示的非金属清洗(S103)相同，省略说明。此外，硼堆积物除去步骤(S703)与图3中所示的硼堆积物除去步骤(S303)相同，省略说明。此外，除去氟的步骤(S705)与图3中所示的除去氟的步骤(S305)相同，省略说明。
接下来，在步骤S706中，判定通过金属清洗(S702)除去的含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度与通过非金属清洗(S704)除去的含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度中这二者是否均大致上为0。如果含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度与含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度大致上为0，则进行接下来的处理(S707)，在含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度或含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度不为0的情况下，依次实施金属清洗(S702)、硼除去(S703)、非金属清洗(S704)、氟除去(S705)，并在步骤S706中进行判定。但是，也可以在将步骤S702、步骤S703、步骤S704、步骤S705按顺序重复2次以后，进行步骤S706的判定。
在图7所示的等离子体处理中，例如，在反应生成物为Al系和C系的情况下，依次重复进行金属清洗(S702)、硼除去(S703)、非金属清洗(S704)、氟除去(S705)，直到Al发光强度和C发光强度这二者均大致上为0为止。
此外，对于含金属的堆积物以及含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度的测定，可以在金属清洗(S702)和非金属清洗(S704)之后实时地进行，或者，也可以实时地在进行金属清洗(S702)和非金属清洗(S704)的过程中，分别实时地实施测定。为了实时地检测金属清洗(S702)和非金属清洗(S704)的发光强度的终点，存在对当前时间点的发光强度与前一个循环的发光强度的差分进行监测的方法。并且，可以在该差分值大致上变为0时，将该阶段中的发光强度设为饱点(终点)。
并且，不论在哪个定时进行发光强度的测定，均要在S706的工序中判定是要再次实施金属清洗(S702)等，还是要进行下一个处理(S707)。
进一步地，可以继续进行依次重复金属清洗(S702)、硼除去(S703)、非金属清洗(S704)、氟除去(S705)的循环，直到金属清洗(S702)中的Al、Ti、Ta原子或分子的各发光强度的差分值全部满足大致为0，并且非金属清洗(S704)中的Si、C原子或分子的发光强度的差分值全部满足大致为0为止。通过采用这样的方法，能够不会残留地除去从晶片、导入气体生成的复杂的各种反应生成物。此外，这里使用的“差分值满足大致为0”，严格来说，意指将由分光器的CCD噪声的最大量与等离子体波动的最大量合成的值设为阈值，“差分值的绝对值”成为与该阈值同程度以下的值。
也就是说，设N为自然数，在第N次的所述金属除去工序中监测到的发光强度与第(N-1)次的所述金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为预定值以下时，结束所述金属除去工序。
并且，设M为自然数，在第M次的所述非金属除去工序中监测到的发光强度与第(M-1)次的所述非金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为预定值以下时，结束所述非金属除去工序，由此，能够判定循环清洗的结束。
接下来，使用图8，说明对依次重复进行金属清洗(S702)、硼除去(S703)、非金属清洗(S704)、氟除去(S705)的循环清洗的结束进行判定的具体例。图8示出了循环清洗中的发光强度与循环清洗的循环数的关系。纵轴以任意单位表示金属清洗(S702)中的Al原子的发光强度(波长394nm)和非金属清洗(S704)中的SiF分子的发光强度(波长440nm)。Al原子的发光强度的变化与在产品蚀刻(S701)中生成的反应生成物在处理室内的堆积的变化相关。此外，SiF分子的发光强度的变化与处理室内的表面部件的石英面积的变化(当石英表面上的含金属的堆积物增加时，SiF发光强度减少)、以及Si堆积物的变化相关。
如图8所示，Al原子的发光强度随着循环数的增加而减少，并在循环数为4时饱和。另一方面，SiF分子的发光强度随着循环数的增加而增加，并在循环数为4时饱和。这些Al原子的发光强度的饱和以及SiF分子的发光强度的饱和意味着处理室内的堆积物已被除去。因此，可以在循环数4以后结束循环清洗。
接下来，使用图9，说明更高精度地进行发光强度的终点检测的方法。图9是表示金属清洗(S702)中的发光光谱的图。图9中的“初始”是循环清洗的第一个循环的光谱，图9中的“最后”是循环清洗的第五个循环的光谱。在波长394nm和396nm观测到Al原子的发光强度。另一方面，在比391nm短的短波长区域，发光强度也不断变化。这是与Al的发光无关的等离子体的变化成分，可以说是噪声成分。考虑该噪声成分会与波长394nm和396nm的Al重叠而产生影响。因此，作为要监测的发光，相较于仅使用Al原子的发光强度I394nm，更优选使用差分值(I394nm-I391nm)、除算值(I394nm/I391nm)。
这里，可以说，不仅是A1发光强度，对于Ti、Ta也是同样的。例如，针对Ti的波长：399nm，可以使用附近的402nm的背景强度的差分值或除算值。通过使用利用作为对象的波长的附近的波长进行减法运算或除法运算而得的值，能够排除作为对象的原子以外的发光变化。其结果，能够防止循环清洗的次数自动结束的错误判定。这里，所谓附近，设为以作为对象的波长为中心的±10nm的范围。
也就是说，作为在金属除去工序中监测到的发光强度，使用原子或分子的峰波长的发光强度与所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度之间的差分值、或者所述峰波长的发光强度除以所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度而得的值。此外，作为在非金属除去工序中监测到的发光强度，使用原子或分子的峰波长的发光强度与所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度之间的差分值、或者所述峰波长的发光强度除以所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度而得的值，由此，能够更高精度地进行发光强度的终点检测。
此外，作为残留金属的检测方法，在Al的情况下，除了Al原子的发光强度之外，还能够使用AlCl分子的发光强度。此外，关于Ti的检测方法，同样地，除了能够使用Ti原子的发光强度之外，也能够使用TiCl分子的发光强度。此外，关于Ta，除了能够使用Ta原子的发光强度之外，也能够使用TaCl分子的发光强度。此外，也可以使用这些的蚀刻基团即Cl、BCl发光强度。此外，作为残留非金属的检测方法，可以使用Si、SiF、C2、CFx、CO、CN、CS、CH、蚀刻基团即F、O的发光强度。
此外，本实施例利用图7所示那样的等离子体处理方法进行了说明，但是硼除去步骤(S703)和氟除去步骤(S705)不一定是必须的(其理由是因为，例如即使硼、氟发生残留，对产品工艺的灵敏度也较小等)。因此，即使在图1中的(a)所示的等离子体处理方法中也应用步骤S706，也能够得到与本实施例同样的效果。
具体的流程是如下流程：在非金属清洗(S103)之后，实施步骤S706，如果含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度与含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度大致上为0，则进行接下来的处理(S707)，在含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度或者含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度不为0的情况下，依次重复金属清洗(S102)、非金属清洗(S103)。
此外，在本实施例中，为了避免因金属的氟化、氧化而变为难以除去的物质，设为在金属清洗之后进行非金属清洗。但是本发明并不必然在金属清洗之后进行非金属清洗。原因是，本实施例的金属清洗通过使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硼气体、或使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体，能够除去金属的氟化物、金属的氧化物。因此，作为本发明的循环清洗，也可以在金属清洗之前实施非金属清洗。
此外，本实施例中，在步骤S706中判定了含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度与含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度这二者是否均大致上为0。但是，作为本发明的等离子体处理方法，并不必然在步骤S706中进行判定。例如，也可以在金属清洗(S702)中判定含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度是否大致上为0，并在非金属清洗(S704)中判定含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度是否大致上为0，在含金属的堆积物所对应的等离子体发光强度与含非金属的堆积物所对应的等离子体发光强度大致上为0的情况下，结束循环清洗。
根据以上，能够使用金属清洗和非金属清洗中的发光强度变化，自动地决定本发明的循环清洗的循环数，并能够减少因金属、非金属导致的异物、工艺变动从而稳定地进行量产处理。
接下来，说明与在实施例1～4中说明的循环清洗的应用系统相关的故障检测和分类(Fault Detection and Classification：FDC)技术。
(实施例5)
理想的是，如实施例4中说明的那样，使用发光强度的变化等来自动地决定循环清洗的循环数。但是，有时希望一种由装置管理者预先设定循环数，并且作为结果来判定清洗是充分还是不充分的应用方法。具体地，有时想要由装置管理者设定循环数，在循环数不适合的情况下，在计算机的屏幕上发出警告、或者使在此以后的处理停止。也就是说，针对循环数的不足，追加辅助性功能。
图10是用于针对循环清洗的循环数不足进行警告显示、等离子体处理的中断的判定流程。如图10所示，在步骤S1001中进行产品蚀刻，接下来，在步骤S1002中实施金属清洗。接下来，在步骤S1003中，使用Cl2气体的等离子体来除去硼堆积物。接下来，在步骤S1004中，实施非金属清洗。进一步地，在步骤S1005中，通过O2气体的等离子体除去处理室的表面的氟。之后，依次重复进行步骤S1002、S1003、S1004、S1005，直到混合堆积物被除去为止。
此外，金属清洗(S1002)与图1中的(a)中所示的金属清洗(S102)相同，省略说明。此外，非金属清洗(S1004)与图1中的(a)中所示的非金属清洗(S103)相同，省略说明。此外，硼堆积物除去步骤(S1003)与图3中所示的硼堆积物除去步骤(S303)相同，省略说明。此外，除去氟的步骤(Si005)与图3中所示的除去氟的步骤(S305)相同，省略说明。
接下来，在步骤S1006中，判定是否达到了装置管理者所设定的设定循环数，在未达到设定循环数的情况下，依次实施金属清洗(S1002)、硼除去(S1003)、非金属清洗(S1004)、氟除去(S1005)。
在步骤S1006中，判定是否达到了装置管理者所设定的设定循环数，在达到设定循环数的情况下，在步骤S1007中，判定金属(A1)的发光强度的差分值与非金属(SiF)的发光强度的差分值这二者是否均大致上为0。如果金属清洗(S1002)的金属(A1)的发光强度的差分值与非金属清洗(S1004)的非金属(SiF)的发光强度的差分值大致上为0，则进行接下来的处理(S1008)。并且，在金属清洗(S1002)的金属(A1)的发光强度的差分值或者非金属清洗(S1004)的非金属(SiF)的发光强度的差分值不为0的情况下，在S1009中，在计算机的画面上进行警告显示，或者进行警告显示以及处理的中断。
此外，在中断处理的同时，例如，可以在计算机的画面上显示使装置管理者选择是否要继续进行处理的画面，使得能够根据装置管理者的指示来选择例如是进行下一个批次处理等接下来的处理(S1008)，还是直接中断处理。此外，本实施例中通过使用Al的发光强度的差分值与SiF的发光强度的差分值的例子，说明了进行警告显示、处理中断的流程，但是本实施例并不限于实施例4中说明的Al、Si的反应生成物。如果应用实施例4，针对Al、Ti、Ta等金属、Si、C、B等非金属的复杂混合堆积物，也能够进行警告显示、或者进行警告显示和处理的中断。
此外，本实施例通过图10所示那样的等离子体处理方法进行了说明，但是硼除去步骤(S1003)和氟除去步骤(S1005)不是必须的(其理由是，例如，即使残留硼、氟，对产品工艺的灵敏度也较小等)。因此，即使将本实施例的循环清洗替换为图1中的(a)所示的循环清洗，也能够得到与本实施例同样的效果。
此外，在本实施例中，为了避免因金属的氟化、氧化而变为难以除去的物质，设为在金属清洗之后进行非金属清洗，但是本发明并不必然在金属清洗之后进行非金属清洗。原因是，本实施例的金属清洗通过使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硼气体、或使用有效地使氧化物或氟化物还原的含硅气体，能够除去金属的氟化物、金属的氧化物。因此，作为本发明的循环清洗，也可以在金属清洗之前实施非金属清洗。
(实施例6)
如实施例4中说明的那样，能够通过对当前时间点的循环的发光强度与前一个循环的发光强度的差分进行监测的方法等，来决定循环清洗的循环数。但是，有时仅通过实施例4的方法无法检测合适的终点。在本实施例中，说明该例以及该合适终点判定方法。
图15是对循环清洗的终点判定方法进行改良后的流程图。与实施例4中说明的图7相比，不同点仅在于终点判定方法S1506。需要该终点判定方法的情形是金属、非金属的层积堆积物的量大的情形。以下，使用图16～图18，一边表示发光与处理室的表面状态的关系，一边说明在产品蚀刻(S701)中在金属的堆积物量大的情形下的循环清洗的一例。
图16示出了在对Al和C层积的混合堆积物实施了循环清洗时的Al发光强度/CS发光强度与循环数的关系，图17示出了Al差分强度/CS差分强度与循环数的关系。这里，所谓差分强度是指，当前时间点的循环的发光强度与前一个循环的发光强度的差分。对于Al发光强度，使用除算值I394nm/I391nm，对于CS发光强度，使用除算值I258nm/I250nm。Al发光强度与金属清洗(S702)中的Al堆积物的除去量相关，CS发光强度与非金属清洗(S704)中的C堆积物的除去量相关(通过SF6等离子体与C堆积物的反应，生成CS)。将Al和CS发光这二者的差分强度大致上成为0的循环，作为终点的候补。但是，如根据图17可知的，关于差分强度大致上变为0的定时，存在循环n的时间点和n+3的时间点这两个。
另一方面，图18是循环清洗的各循环中的处理室的表面状态的推定图。在循环n-4中，从等离子体来看的最表面层是C堆积物，在其内部有Al堆积物以及处理室的壁面。在图16中，首先，在循环n-4中除去了最表面的C堆积物，因此CS发光强度增加。接下来，在循环n-1中，C堆积物的除去结束，Al层的除去迎来峰。
在接下来的循环n中，Al堆积物的厚度减少，但从等离子体的发光强度来看的Al的表面积示出了与循环n-1相比没变化的状态。因此，金属清洗中的循环n-1与n的Al发光强度大致上相同，在图17中，n的差分强度大致上变为0。但是，如示意图中所示的那样，循环n的时间点并不是真正的终点。因此，仅通过将差分强度大致上变为0的点设为终点的方法，有时会招致错误判定。为了避免这种情况，在循环的各时间点，除了Al的差分强度大致上为0之外，可以仅在Al发光强度为某阈值以下的情况下设为终点。
也就是说，设X和Y为自然数，并将第X次的金属除去工序中监测到的发光强度与第(X-1)次的金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为第一预定值(包含大致上为0的情况)以下，并且所述第X次的金属除去工序中监测到的发光强度成为第二预定值(作为阈值而设定的数值)以下这一情况设为第一要件，在满足了所述第一要件Y次时，判定为金属除去工序结束。
并且，设x和y为自然数，并将第x次的所述非金属除去工序中监测到的发光强度与第(x-1)次的所述非金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为第三预定值(包含大致上为0的情况)以下，并且所述第x次的所述非金属除去工序中监测到的发光强度成为第四预定值(作为阈值而设定的数值)以下这一情况设为第二要件，在满足了所述第二要件y次时，判定为所述非金属除去工序结束，由此，能够高精度地进行堆积物的除去的终点检测。
其中，第X次、第(X-1)次、以及第x次、第(x-1)次的表述均表示是连续的工序，X、x并不意味着固定的一个数值。
具体地，如果是Y＝2的情况，当在第3次和第4次的金属除去工序中满足第一要件，并在第7次和第8次的金属除去工序中再次满足第一要件时，判定为金属除去工序结束。也就是说，在该例中，X可以是4或者8。
此外，作为另一种终点检测方法，设X和Y为自然数，当满足以下的(1)和(2)的条件时，判定为金属除去工序结束。
(1)Y次满足以下情况：第X次的金属除去工序中监测到的发光强度与第(X-1)次的金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为第一预定值(包含大致上为0的情况)以下。
(2)在上述(1)中Y次满足了所述第一预定值时的第X次的金属除去工序中监测到的发光强度成为第二预定值(作为阈值而设定的数值)以下。
并且，设x和y为自然数，当满足以下的(3)和(4)的条件时，判定为非金属除去工序结束。
(3)y次满足以下情况：第x次的非金属除去工序中监测到的发光强度与第(x-1)次的非金属除去工序中监测到的发光强度之间的差的绝对值成为第三预定值(包含大致上为0的情况)以下。
(4)在所述第x次的非金属除去工序中监测到的发光强度成为第四预定值(作为阈值而设定的数值)以下。
其中，第X次、第(X-1)次、以及第x次、第(x-1)次的表述均表示是连续的工序，X、x并不意味着固定的一个数值。
具体地，如果是Y＝2的情况，当在第3次和第4次的金属除去工序以及第7次和第8次的金属除去工序中，分别发光强度的差的绝对值满足第一预定值，并且在第8次的金属除去工序中监测到的发光强度为第二预定值以下时，判定为金属除去工序结束。也就是说，在该例中，X可以是4或者8。
在图16所示的本实施例的Al的例中，例如能够将阈值设定在从1.9至1.1之间。该值依赖于发光种类的密度、迁移概率、等离子体电子温度、分光器的检测灵敏度、曝光时间等。此外，对于循环n时间点的Al发光，由于在腔室内残留较多的Al，而强度强，所以能够容易地检测。因此，可以代替使用发光强度的阈值来防止错误判定的方法，而使用仅在发光峰成为未检测的情况下设定终点的方法。
此外，作为检测发光峰的方法，将高斯函数与洛伦兹(Lorentz)函数进行重叠而得的Voigt(福格特)函数是合适的，对于背景光谱的推定，能够使用Voigt函数、适合于长周期光谱检测的长正态(Long Normal)函数等。图19是使用Voigt函数的Al峰的检测例。背景光谱也进行基于Voigt函数的拟合，从发光光谱提取396nm(Al峰拟合(1))以及394nm(Al峰拟合(2))这两个Al发光峰。对于拟合参数，需要峰波长、半值宽度等参数，对于峰波长、半值宽度，可以预先在开发阶段决定参数，并仅对强度进行任意设定。此外，这些值也可以根据发光的文献值、分光器的分辨率规格来决定。
本实施例中示出了设金属堆积物为Al、非金属堆积物为C的例子，但是，另外即使金属堆积物为Ti、Ta等，非金属堆积物为Si、B、NH等，通过选择与堆积物的除去对应的合适的发光波长，也能够使用同样的终点判定方法来进行合适终点的判定。此外，本实施例中未提及金属清洗中、非金属清洗中的发光强度数据的取得方法，但可以是使用各处理中的全部时间平均的方法、使用一部分时间平均的方法。特别地，在紧接等离子体点火之后，因等离子体、压力不稳定导致的发光变动会被测量，因而可以将该时间段排除。作为排除时间的标准，0.5秒～5秒左右是合适的。
此外，本实施例中说明了金属堆积物层厚时的适宜的判定方法，但是在非金属堆积物厚的情况下也需要适宜的判定方法。因此，对非金属也需要应用同样的判定方法(除了差分强度大致上为0，还仅在发光强度为某阈值以下的情况下终点)。即，在各循环中，除了因金属的堆积物的除去导致的发光强度的差分强度大致上为0之外，还仅在发光强度为某阈值以下的情况下成为金属的终点，除了因非金属的堆积物的除去导致的发光强度的差分强度大致上为0之外，还仅在发光强度为某阈值以下的情况下成为非金属的终点；金属和非金属的终点都被检测出的循环成为真正的终点。此外，在循环清洗中的堆积物的检测中使用了等离子体分光法，然而可以考虑能够检测堆积物的若干种替代手段。作为其中的例子，有质量分析法、吸收光谱法、激光诱导荧光光谱法、激光散射法等。这些方法中，考虑能够使用与本实施例相同的方法来检测终点。
在本实施例、实施例4的一例中，差分强度大致上变为0是终点判定条件之一。不使用发光强度而使用差分强度的理由，如下述。在量产蚀刻装置中，多达一万个以上且长达若干年地重复进行半导体器件的产品处理，因此，存在无法无视光学系统路径中的光的损失、散射、分光器的经年变化的状况。而且，存在如下状况，即，具有波长依赖性，背景光谱发生干扰而难以仅提取起因于真正想要检测的堆积物的发光强度(例如，图9的与Al发光光谱一起测量到的背景光谱)。这期间，为了进行再现性良好且高精度的终点判定，与使用了发光强度的绝对值的终点判定相比，使用这些影响小的最近的发光变化即差分强度大致上变为0的方法，能够以高的再现性进行终点判定。
此外，在本实施例中，除了Al的差分强度大致上为0之外，还通过仅满足一次Al发光强度为某阈值以下的情况作为条件，来作为终点，但是也可以将多次满足了该条件的时间点作为终点。通过采用该方法，即使在未预期地发生不稳定的等离子体变化的情况下，也能够稳定地进行终点判定。
(实施例7)
本实施例中，针对提高量产蚀刻的运转率的循环清洗的高速化、特别是针对金属清洗速率的提高，说明其实现方法及其构成。
为了实现高速化，需要知晓处理室内的清洗速率的限速部位。因此，将对处理室内的金属贮藏所进行模拟的氧化铝晶片的试验片(试样(coupon)样本)粘贴在处理室内，调查了清洗速率分布与金属清洗条件之间的关系。对于金属清洗条件，设定为：根据BCl3/Cl2气体、微波功率800W下ECR共振条件即COIL电流值，定义为距试料台102的距离的ECR高度分别成为20cm(高)、15cm(低)。关于试验片试样晶片的粘贴部位，设为与内筒109的上端(上顶部)相距2cm的部位即内筒(上)、将内筒的长度进行二等分而得的中心部位即内筒(中)、以及试料台102这三点。
图20是分别在ECR高和ECR低的情况下，在内筒(上)、内筒内筒(中)、试料台102的氧化铝清洗速率的分布。纵轴的清洗速率以最大速率即ECR低时的内筒(中)为基准进行标准化。将ECR低与ECR高进行比较，在ECR低的情况中，处理室下部的内筒(中)、试料台的速率高，另一方面，内筒(上)的速率是0。另一方面，在ECR高的情况中，处理室上部的内筒(上)的速率是有限值。由此可知，当仅使用一个条件时，在处理室的上部、下部堆积膜的除去速度中产生限速部位，所以希望以至少上下两个ECR高度来实施金属清洗。
图21是使用具有上下两个ECR高度的金属清洗的循环清洗的顺序流程的一例。可以将金属清洗(A)(S2002)与金属清洗(B)(S2004)的ECR高度的关系设定为下述某一种。
金属清洗(A)的ECR高度＞金属清洗(B)的ECR高度
金属清洗(A)的ECR高度＜金属清洗(B)的ECR高度
此外，分别在金属清洗(A)(S2002)和金属清洗(B)(S2004)之后实施非金属清洗(S2003)，由此，高效率地除去金属与非金属的混合堆积物。
(实施例8)
本实施例中，对实施例1至7的实施例进行补充说明。在这些实施例中，以除去金属清洗中生成的硼堆积物为目的，引入了硼堆积物除去步骤(S303、S404、S703、S1003)。但是，BF3的熔点在大气压下为约-100℃，硼的氟化物是高挥发性的。因此，有时在使用F系气体的非金属清洗步骤(S304、S405、S704、S1004)中能够同时除去。因此，除了硼堆积物除去步骤(S303、S404、S703、S1003)之外，还可以实施具有硼堆积物除去功能的F系的非金属清洗(S304、S405、S704、S1004)。此外，在非金属清洗(S103、S304、S405、S704、S1004)中，还可以使用对除去Si、C、B、NH系堆积物有效果的多个步骤来进行除去。
例如，存在由对除去Si有效的条件1和对除去C有效的条件2构成的2步骤构造，例如可以将条件1设为F系气体，将条件2设为O系气体。这是因为，有时，使用多步骤能够实现各自的堆积物的高速除去。此外，此时，条件1能够连同B堆积物一起除去。此外，在实施非金属清洗步骤(S304、S405、S704、S1004)之后，在认为处理室表面的残留氟足够少的条件(例如，在以O气体系为中心的处理条件下，通过充分的处理时间，残留氟变少的情况)下，也可以不实施除去氟的步骤(S305、S406、S705、S1005)。
此外，实施例1～6和8说明了将本发明的等离子体处理方法应用于微波电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance(ECR))等离子体蚀刻装置的情况，但是在使用电容耦合等离子体、电感耦合等离子体这样的其他等离子体源的等离子体蚀刻装置中，也能够得到与本发明的实施例1～6和8同样的效果。
以上，通过本发明，能够除去在处理室堆积的Al、Ti、Ta等金属与Si、C、B等非金属的复合堆积物，并能够实现长期的量产处理。
附图标记说明
101：晶片；
102：试料台；
103：顶板；
104：喷淋板；
105：气体供给装置；
106：波导管；
107：高频电源；
108：电磁铁；
109：内筒；
110：接地；
111：匹配器；
112：偏压施加用的高频电源；
113：真空排气阀；
114：ATR-FTIR装置。

Claims (12)

1.一种对处理室内进行清洗的等离子体处理方法，其特征在于，
所述等离子体处理方法具有如下工序：
蚀刻工序，对预定个数的试料进行等离子体蚀刻；
金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；以及
非金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜，
针对同一所述蚀刻工序，将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上，
所述非金属除去工序的时间，是规定为所述堆积膜含有的金属不变化为非挥发性物质的时间。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在所述非金属除去工序之前，进行所述金属除去工序。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，
监测所述金属除去工序的等离子体的发光，
监测所述非金属除去工序的等离子体的发光，
重复进行所述金属除去工序和所述非金属除去工序，直到检测出使用了被监测的所述金属除去工序的等离子体的发光的所述金属除去工序的结束以及使用了被监测的所述非金属除去工序的等离子体的发光的所述非金属除去工序的结束为止。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，
使用含硼气体与含氯气体的混合气体或者含硅气体与含氯气体的混合气体，来生成所述金属除去工序的等离子体，
使用含氟气体或含氧气体来生成所述非金属除去工序的等离子体。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理方法，其特征在于，
所述处理室的表面被电浮置，
在所述试料被载置于试料台时，进行所述金属除去工序和所述非金属除去工序。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，
所述等离子体处理方法还具有如下工序：
硼除去工序，在所述金属除去工序之后，使用等离子体除去所述处理室内的硼元素；以及
氟除去工序，在所述非金属除去工序之后，使用等离子体除去所述处理室内的氟元素，
将所述金属除去工序、所述硼除去工序、所述非金属除去工序以及所述氟除去工序的实施作为一个循环重复两次以上。
7.根据权利要求3所述的等离子体处理方法，其特征在于，
设N为自然数，在第N次所述金属除去工序中监测到的发光强度与第(N-1)次所述金属除去工序中监测到的发光强度的差的绝对值成为预定值以下时，结束所述金属除去工序，
设M为自然数，在第M次所述非金属除去工序中监测到的发光强度与第(M一1)次所述非金属除去工序中监测到的发光强度的差的绝对值成为预定值以下时，结束所述非金属除去工序。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理方法，其特征在于，
作为在所述金属除去工序中监测到的发光强度，使用原子或分子的峰波长的发光强度与所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度的差分值，或者使用所述峰波长的发光强度除以所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度而得的值，
作为在所述非金属除去工序中监测到的发光强度，使用原子或分子的峰波长的发光强度与所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度的差分值，或者使用所述峰波长的发光强度除以所述峰波长的预定范围内的背景的发光强度而得的值。
9.根据权利要求3所述的等离子体处理方法，其特征在于，
设M和N为自然数，将第M次所述金属除去工序中监测到的发光强度与第(M一1)次所述金属除去工序中监测到的发光强度的差的绝对值成为第一预定值以下、并且所述第M次所述金属除去工序中监测到的发光强度成为第二预定值以下这一情况设为第一要件，在N次满足了所述第一要件时，结束所述金属除去工序，
设m和n为自然数，将第m次所述非金属除去工序中监测到的发光强度与第(m-1)次所述非金属除去工序中监测到的发光强度的差的绝对值成为第三预定值以下、并且所述第m次所述非金属除去工序中监测到的发光强度成为第四预定值以下这一情况设为第二要件，在n次满足了所述第二要件时，结束所述非金属除去工序。
10.根据权利要求9所述的等离子体处理方法，其特征在于，
所述N以及所述n是1。
11.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，
在以预定次数重复了所述金属除去工序和所述非金属除去工序之后，未能检测出使用了所述金属除去工序的等离子体的发光的所述金属除去工序的结束以及使用了所述非金属除去工序的等离子体的发光的所述非金属除去工序的结束的情况下，进行警告。
12.一种等离子体处理方法，在表面的一部分配置有材质为不锈钢的部件的处理室内对试料进行等离子体蚀刻，并对所述处理室内进行等离子体清洗，其特征在于，
所述等离子体处理方法具有如下工序：
蚀刻工序，对预定个数的所述试料进行等离子体蚀刻；
金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；
非金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；以及
处理工序，在所述金属除去工序之前，使用H2气体或SF6气体进行等离子体处理，
针对同一所述蚀刻工序，将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上，
所述非金属除去工序的时间，是规定为所述堆积膜含有的金属不变化为非挥发性物质的时间。
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