JP2001308068A - Method of cleaning chamber of etching apparatus - Google Patents
Method of cleaning chamber of etching apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ装置のチャンバー内部をクリーニングする方法に関す
る。The present invention relates to a method for cleaning the inside of a chamber of a plasma etching apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの作成プロセスには、通
常、アルミニウム(Al)のドライエッチングが行われ
る。Alのドライエッチングは、通常、Cl2、BC
l3、CHF3プラズマを用いて行われる。2. Description of the Related Art Generally, dry etching of aluminum (Al) is performed in a process of manufacturing a semiconductor device. Dry etching of Al is usually performed using Cl 2 , BC
is performed using the l 3, CHF 3 plasma.
【0003】しかしながら、これらのプラズマを用いて
Alのドライエッチングを行うと、エッチング装置のチ
ャンバー内壁には主にAlF3が堆積する。ウェハ処理
枚数の増加に伴うAlエッチング処理回数の増大に伴
い、堆積したAlF3の膜厚は増加する。However, when dry etching of Al is performed using these plasmas, AlF 3 is mainly deposited on the inner wall of the chamber of the etching apparatus. As the number of Al etching processes increases with an increase in the number of processed wafers, the thickness of the deposited AlF 3 increases.
【0004】AlF3の膜厚が増加すると、AlF3膜は
やがてチャンバー内壁からウェハー上に剥がれ落ち、ウ
ェハーの配線のショートの原因となる。When the film thickness of AlF 3 increases, the AlF 3 film eventually peels off from the inner wall of the chamber onto the wafer, causing a short circuit in the wiring of the wafer.
【0005】従来は、このようにチャンバー内壁から剥
がれ落ちたAlF3膜は、一定期間毎に、チャンバーを
開き、チャンバー内部をウェットクリーニングすること
により、除去していた。しかしながら、剥がれ落ちるA
lF3の量が増大すると、ウェットクリーニングのサイ
クルが短くなり、エッチング装置の稼働率が低下すると
いう問題を生じる。Conventionally, the AlF 3 film peeled off from the inner wall of the chamber as described above has been removed by opening the chamber at regular intervals and performing wet cleaning on the inside of the chamber. However, A peels off
If the amount of the lF 3 is increased, the cycle of wet cleaning is shortened, the operation rate of the etching apparatus results in a lowered.
【0006】このような問題を解決するため、これまで
に、多くのチャンバークリーニング方法が提案されてい
る。In order to solve such a problem, many chamber cleaning methods have been proposed.
【0007】例えば、特公平2−12818号公報は、
エッチングまたはアッシングにより生成された酸化物ま
たは堆積物を水素プラズマを用いて除去する方法を提案
している。For example, Japanese Patent Publication No. 2-12818 discloses that
A method for removing oxides or deposits generated by etching or ashing using hydrogen plasma has been proposed.
【0008】また、特開平6−302565号公報は、
少なくとも水素を含む有機化合物のガスのプラズマを用
いてチャンバーをクリーニングする方法を提案してい
る。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-302565 discloses
A method of cleaning a chamber using plasma of an organic compound gas containing at least hydrogen has been proposed.
【0009】また、特開平10−261623号公報
は、ホウ素と塩素との混合ガスのプラズマを用いてドラ
イクリーニングを行う方法を提案している。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-261623 proposes a method of performing dry cleaning using plasma of a mixed gas of boron and chlorine.
【0010】また、特開平11−330055号公報
は、ハロゲンガスのプラズマを用いて、チャンバーをク
リーニングする方法を提案している。Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-330055 proposes a method of cleaning a chamber by using a plasma of a halogen gas.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
何れの方法によっても、チャンバー内壁に堆積したAl
F3を十分に除去することはできず、依然として、チャ
ンバー内壁から剥がれ落ちるAlF3に起因する問題は
未解決のままであった。However, according to any of the above-mentioned methods, the Al deposited on the inner wall of the chamber is not always possible.
F 3 could not be sufficiently removed, and the problem due to AlF 3 peeling off from the inner wall of the chamber still remained unresolved.
【0012】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あり、エッチング装置のチャンバー内壁に堆積したAl
F3を十分に除去することを可能にするチャンバークリ
ーニング方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of this point, and has been made in consideration of the fact that Al deposited on the inner wall of a chamber of an etching apparatus.
And to provide a chamber cleaning process which makes it possible to sufficiently remove F 3.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、プラズマエッチング装置のチャンバー内
部をクリーニングする方法において、Alドライエッチ
ング工程後において、H 2Oプラズマ処理を行う第1工
程と、第1工程に続いて、Cl2プラズマ処理を行う第
2工程とを備えることを特徴とするクリーニング方法を
提供する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve this object,
Therefore, the present invention relates to a plasma etching apparatus in a chamber.
In the method of cleaning the part, the Al dry etch
After the TwoFirst process to perform O plasma treatment
Then, following the first step, Cl 2TwoPlasma processing
A cleaning method characterized by comprising two steps.
provide.
【0014】エッチング装置のチャンバーの内壁に堆積
するエッチング生成物としてのAlF3は水(H2O)と
容易に反応し、Al(OH)3に分解することが分かっ
ている。本発明に係るクリーニング方法においては、先
ず、AlF3をH2OプラズマによりAl(OH)3に分
解し、次いで、Cl2プラズマによりAl(Cl)3に変
化させた後、チャンバーの外部へ排気する。AlF3は
蒸気圧が低いため排気されず、チャンバーの内壁に付着
するが、Al(Cl)3は蒸気圧が高いため、チャンバ
ーの外部へ排気することが可能である。このため、上記
の二つのプラズマ処理を介して、AlF3をAl(C
l)3に変化させることによって、エッチング装置のチ
ャンバーの内壁に堆積したエッチング生成物としてのA
lF3を効率的に除去することができる。It has been found that AlF 3 as an etching product deposited on the inner wall of the chamber of the etching apparatus easily reacts with water (H 2 O) and is decomposed into Al (OH) 3 . In the cleaning method according to the present invention, first, AlF 3 is decomposed into Al (OH) 3 by H 2 O plasma, then changed to Al (Cl) 3 by Cl 2 plasma, and then exhausted to the outside of the chamber. I do. AlF 3 is not exhausted because of its low vapor pressure and adheres to the inner wall of the chamber, but Al (Cl) 3 can be exhausted to the outside of the chamber because of its high vapor pressure. For this reason, AlF 3 is converted to Al (C
l) By changing to 3 , A as an etching product deposited on the inner wall of the chamber of the etching apparatus
lF 3 can be efficiently removed.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
るクリーニング方法を実施するためのAlCu配線用ド
ライエッチング装置の概略図である。このドライエッチ
ング装置は、ICP型の低圧高密度プラズマエッチャー
である。FIG. 1 is a schematic diagram of a dry etching apparatus for AlCu wiring for performing a cleaning method according to an embodiment of the present invention. This dry etching apparatus is an ICP type low pressure high density plasma etcher.
【0016】図1に示したドライエッチング装置は、ガ
ス導入ライン6とガス排気ライン7とが設けられている
真空チャンバー1と、真空チャンバー1の底部に配置さ
れた下部電極3と、真空チャンバー1の内部に高周波電
力を供給するソースRF電源4と、バイアス電圧を下部
電極3に印加するバイアスRF電源5と、からなる。The dry etching apparatus shown in FIG. 1 includes a vacuum chamber 1 provided with a gas introduction line 6 and a gas exhaust line 7, a lower electrode 3 disposed at the bottom of the vacuum chamber 1, And a bias RF power supply 5 for applying a bias voltage to the lower electrode 3.
【0017】このような構成を有するドライエッチング
装置は以下のように作動する。The dry etching apparatus having such a structure operates as follows.
【0018】被処理ウエハー2は、真空チャンバー1の
内部において、下部電極3上に静電吸着により固定され
る。The wafer 2 to be processed is fixed on the lower electrode 3 in the vacuum chamber 1 by electrostatic attraction.
【0019】図示していないが、下部電極3にはヒータ
ーが埋め込まれており、下部電極3の温度を自在に調節
することができるようになっている。Although not shown, a heater is embedded in the lower electrode 3 so that the temperature of the lower electrode 3 can be freely adjusted.
【0020】エッチングガスは、ガス導入ライン6を通
って真空チャンバー1の内部に供給される。An etching gas is supplied to the inside of the vacuum chamber 1 through a gas introduction line 6.
【0021】ソースRF電源4から、真空チャンバー1
に高周波電力が供給され、真空チャンバー1の内部にプ
ラズマが生成する。バイアスRF電源5から下部電極3
に供給されるバイアス電圧により、プラズマは被処理ウ
エハー2に異方的に照射され、被処理ウエハー2に対す
るエッチングが可能となる。From the source RF power supply 4, the vacuum chamber 1
Is supplied with high-frequency power, and plasma is generated inside the vacuum chamber 1. Bias RF power supply 5 to lower electrode 3
Is applied to the wafer 2 to be processed anisotropically, and the wafer 2 to be processed can be etched.
【0022】反応後に生成されるエッチング生成物及び
ガスは、ガス排気ライン7を通って排気される。The etching products and gases generated after the reaction are exhausted through a gas exhaust line 7.
【0023】被処理ウエハー2上に形成されている、エ
ッチング対象としてのAlCu配線の構造は、上からレ
ジスト、TiN反射防止膜、AlCu膜、TiN/Ti
バリア膜、プラズマ酸化膜の順となっている。The structure of the AlCu wiring as an etching target formed on the wafer to be processed 2 includes a resist, a TiN antireflection film, an AlCu film, and a TiN / Ti
The order is barrier film, plasma oxide film.
【0024】エッチングガスはCl2、BCl3、さら
に、Al側壁保護ガスとしてCHF3を添加した系であ
る。The etching gas Cl 2, BCl 3, furthermore, a system with the addition of CHF 3 as Al sidewall protective gas.
【0025】AlCu配線のエッチングは2ステップで
行った。すなわち、メインエッチステップで、AlCu
膜及びその下層のTiN/Tiバリア膜までエッチング
し、次に、オーバーエッチステップで下地酸化膜をエッ
チングし、ウエハー面内で完全に配線を分離し、配線間
ショートを抑制した。The etching of the AlCu wiring was performed in two steps. That is, in the main etching step, AlCu
The film and the underlying TiN / Ti barrier film were etched, and then the underlying oxide film was etched in an over-etch step to completely separate the wiring within the wafer surface and to suppress short-circuiting between wirings.
【0026】エッチングによって生成する反応生成物と
しては、レジストからの寄与によるカーボンを主成分と
する化合物、AlとCl2との反応により発生するAl
Cl3、さらに、AlとCHF3との反応により発生する
AlF3、がある。The reaction products generated by etching include compounds mainly composed of carbon contributed by resist, and Al generated by reaction between Al and Cl 2.
Cl 3 , and also AlF 3 generated by the reaction between Al and CHF 3 .
【0027】これらのエッチング生成物8は真空チャン
バー1の内壁に堆積する。These etching products 8 are deposited on the inner wall of the vacuum chamber 1.
【0028】真空チャンバー1の内壁に付着した堆積物
8のEDX分析より、AlとFのピークが現れることが
分かっている。すなわち、Alは主にCl2と反応し、
AlCl3が生成されるが、AlCl3は蒸気圧が高いた
め、チャンバー内壁に付着せずに排気される。一方、A
lがCHF3と反応した場合にはAlF3となるが、Al
F3は蒸気圧が低いためにチャンバー外に排気される前
に配線側壁に付着し側壁保護膜となると同時に、チャン
バー内壁にも付着し、堆積の原因になったと考えられ
る。From the EDX analysis of the deposit 8 attached to the inner wall of the vacuum chamber 1, it is found that peaks of Al and F appear. That is, Al reacts mainly with Cl 2 ,
Although AlCl 3 is generated, AlCl 3 is exhausted without adhering to the inner wall of the chamber because of its high vapor pressure. On the other hand, A
When l reacts with CHF 3 , it becomes AlF 3 ,
It is considered that F 3 adheres to the wiring side wall before being exhausted to the outside of the chamber due to its low vapor pressure and forms a side wall protective film, and also adheres to the inner wall of the chamber to cause deposition.
【0029】エッチング処理枚数の増大とともに、真空
チャンバー1の内壁の堆積物8の膜厚は増大する。パー
ティクル数のAlエッチング処理枚数に対する依存性を
評価した結果、約1000枚エッチングした後に、パー
ティクル数が急増したことから、約1000枚のエッチ
ングを完了した時点において、堆積膜厚が過剰となり、
堆積物8が剥がれ落ちたと考えられる。通常、パーティ
クル異常が起きる段階で真空チャンバー1の内部のウェ
ットクリーニングが必要となる。As the number of etching processes increases, the thickness of the deposit 8 on the inner wall of the vacuum chamber 1 increases. As a result of evaluating the dependence of the number of particles on the number of Al-etched wafers, the number of particles increased rapidly after etching about 1,000 sheets, and when the etching of about 1,000 sheets was completed, the deposited film thickness became excessive.
It is considered that the deposit 8 peeled off. Normally, wet cleaning of the inside of the vacuum chamber 1 is required at the stage when a particle abnormality occurs.
【0030】以下、本実施形態に係るドライクリーニン
グ方法を説明する。ドライクリーニングは、Alエッチ
ングをある程度行った後、真空チャンバー1の内壁の堆
積物8を除去するためのエッチングレシピを挿入するこ
とである。Hereinafter, the dry cleaning method according to the present embodiment will be described. The dry cleaning is to insert an etching recipe for removing the deposit 8 on the inner wall of the vacuum chamber 1 after performing Al etching to some extent.
【0031】本実施形態においては、ドライクリーニン
グ処理はAlエッチングを50枚行った後に実施した。
ここで、Al処理枚数の間隔が50枚である必要はな
く、任意の数に設定することが可能である。In this embodiment, the dry cleaning process is performed after performing 50 Al etchings.
Here, the interval between the number of Al processed sheets does not need to be 50, and can be set to an arbitrary number.
【0032】ドライクリーニングガスはH2Oであり、
プラズマをONした状態で使用した。堆積物8の主成分
であるAlF3はH2OプラズマによりAl(OH)3に
容易に加水分解される。しかし、加水分解により堆積膜
8はもろくなるものの、Al(OH)3は蒸気圧が低い
ので、この段階では真空チャンバー1の内壁に付着した
ままである。The dry cleaning gas is H 2 O,
It was used with the plasma turned on. AlF 3 , the main component of the deposit 8, is easily hydrolyzed to Al (OH) 3 by H 2 O plasma. However, although the deposited film 8 becomes brittle due to hydrolysis, Al (OH) 3 has a low vapor pressure, and thus remains attached to the inner wall of the vacuum chamber 1 at this stage.
【0033】そこで、第2のステップとして、Cl2プ
ラズマ処理により、Al(OH)3をAlCl3に変化さ
せる。AlCl3は通常のAlエッチング時の反応生成
物であり、蒸気圧が高いために排気される。Therefore, as a second step, Al (OH) 3 is changed to AlCl 3 by Cl 2 plasma treatment. AlCl 3 is a reaction product at the time of ordinary Al etching, and is exhausted because of its high vapor pressure.
【0034】以上より、真空チャンバー1の内部の堆積
物8の膜質を変えることにより、堆積物8を除去し、堆
積物8の膜厚増加を抑制できる。As described above, by changing the film quality of the deposit 8 inside the vacuum chamber 1, the deposit 8 can be removed and the increase in the thickness of the deposit 8 can be suppressed.
【0035】本実施形態に係るドライクリーニング方法
を実施することにより、パーティクル数が急増するまで
のAlエッチ処理枚数は2000枚以上であった。上述
のように、本実施形態に係るドライクリーニング方法を
実施しない場合においては、パーティクル数が急増する
までのAlエッチ処理枚数は約1000枚であったの
で、本実施形態に係るドライクリーニング方法により、
堆積物8を効率的に除去することが可能であることが判
明した。By performing the dry cleaning method according to the present embodiment, the number of Al-etched sheets before the number of particles rapidly increased was 2,000 or more. As described above, in the case where the dry cleaning method according to the present embodiment is not performed, the number of Al-etched treatments until the number of particles rapidly increases is about 1,000, and therefore, the dry cleaning method according to the present embodiment provides:
It has been found that the deposit 8 can be efficiently removed.
【0036】AlCu配線をエッチングするエッチャー
として、他のプラズマ方式、例えば、EGR型及びRI
E型を用いて、上記の実施形態と同様のドライクリーニ
ング処理を行った。この結果、他のプラズマ方式を用い
た場合にも、上述の実施形態と同様のドライクリーニン
グ効果が得られた。As an etcher for etching the AlCu wiring, another plasma method such as EGR type and RI
The same dry cleaning process as in the above embodiment was performed using the E type. As a result, even when another plasma method was used, the same dry cleaning effect as in the above-described embodiment was obtained.
【0037】さらに、Al配線エッチングガスの側壁保
護ガスとしてCHF3の代わりにCH2F2を用いて、上
記の実施形態と同様のドライクリーニング処理を行っ
た。この場合においても、AlF3が真空チャンバ1の
側壁の堆積膜8となるので、上述の実施形態と同様のド
ライクリーニング効果が得られた。Further, the same dry cleaning treatment as in the above embodiment was performed by using CH 2 F 2 instead of CHF 3 as a side wall protection gas for the Al wiring etching gas. Also in this case, since AlF 3 becomes the deposited film 8 on the side wall of the vacuum chamber 1, a dry cleaning effect similar to that of the above-described embodiment was obtained.
【0038】[0038]
【発明の効果】本発明に係るクリーニング方法によれ
ば、チャンバー内壁に堆積する堆積物の膜厚増大を抑制
することができ、ひいては、パーティクル数を低く抑え
ることが可能になるとともに、Al配線のショートを抑
制することができるので、歩留まりを向上させることが
できる。According to the cleaning method of the present invention, it is possible to suppress an increase in the film thickness of the deposits deposited on the inner wall of the chamber, and it is possible to keep the number of particles low, and to reduce the number of particles of Al wiring. Since a short circuit can be suppressed, the yield can be improved.
【0039】また、ウェットクリーニングサイクルを延
長することができるので、エッチング装置の稼動率を上
昇させることができる。Further, since the wet cleaning cycle can be extended, the operating rate of the etching apparatus can be increased.
【図1】本発明の一実施形態に係るクリーニング方法を
実施するためのエッチング装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of an etching apparatus for performing a cleaning method according to an embodiment of the present invention.
【符号の説明】 1 真空チャンバー 2 被処理ウェハー 3 下部電極 4 ソースRF電源 5 バイアスRF電源 6 ガス導入ライン 7 ガス排気ライン7 8 堆積物[Description of Signs] 1 Vacuum chamber 2 Wafer to be processed 3 Lower electrode 4 Source RF power supply 5 Bias RF power supply 6 Gas introduction line 7 Gas exhaust line 7 8 Deposit
Claims (1)
部をクリーニングする方法において、 Alドライエッチング工程後において、H2Oプラズマ
処理を行う第1工程と、第1工程に続いて、Cl2プラ
ズマ処理を行う第2工程とを備えることを特徴とするク
リーニング方法。1. A method of cleaning the chamber interior of the plasma etching apparatus, after Al dry etching step, a first step of performing of H 2 O plasma treatment, subsequent to the first step, first performs Cl 2 plasma treatment A cleaning method comprising two steps.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000122024A JP2001308068A (en) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | Method of cleaning chamber of etching apparatus |
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