JP2002043294A - プラズマ処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライエッチングなどのプラズマ処理では、高
周波電極上にウエハを固定して行なう。このときウエハ
のベベル部に付着したＣｕなどの汚染物質がプラズマに
よってウエハ表面に再付着しないようにする。 【解決手段】プラズマ処理装置の高周波電極１上にウエ
ハ２を設置し、さらにリング３で、ウエハ２の表面部は
覆わずベベル部２ａのみが覆われるようにウエハ２を固
定してプラズマ処理する。このリングのウエハ２と接触
する部分はウエハ２のべべル部２ａの傾斜と同じ傾斜を
有する。したがってベベル部２ａに付着した汚染物質１
０はプラズマ処理中表面まで拡散せず、しかもウエハ２
の平面部はすべて露出するので半導体デバイスチップの
取れ数が減少しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハのベベル部
分からウエハ表面への不純物による汚染の拡散を防止し
たプラズマ処理方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、0.13μｍ以降の半導体デバイスを
構成する素子には、従来にはない新材料膜などが次々に
導入されようとしている。ＭＯＳトランジスタのゲート
電極のメタル化、容量部に用いる絶縁膜の高誘電率化、
配線の層間絶縁膜の低誘電率化、配線材料のアルミニウ
ムからCuへの移行等が挙げられる。一方、半導体デバイ
スのデザインルールの微細化に伴って、製造における歩
留り向上には、ますます製造工程途中で発生するパーテ
ィクル及びコンタミネーションの除去が重要となってく
る。

【０００３】特にCu配線プロセスにおいては、Cuのスパ
ッタリング成膜、及び絶縁膜の溝にＣｕを埋め込み形成
するためのCu/CMP工程で、ウエハ裏面及びベベル部(ウ
エハ端部の面取り傾斜部分)へのCu成分等の周り込み付
着がある。このようなウエハはＣｕが付着したまま多の
工程を行う処理装置で処理されることになる。

【０００４】Ｃｕは、常温付近においても拡散係数が大
きく、ウエハの深部まで拡散し、デバイス特性に影響を
与える。そのためCu等のコンタミネーション対策が不可
欠であり、ウエハ裏面及びベベル部からのウエハ表面へ
Cu成分等の不純物が付着することを避ける必要がある。
そこで、従来からウエハ裏面及びベベル部のみ例えば高
圧の４０〜５０℃の純水を用いるスピンエッチ等で洗浄
する方法があるが、必ずしも完全にCu等のコンタミネー
ションを防ぐことは、結果的には充分には出来なかっ
た。

【０００５】また一般的に、プラズマ処理特にドライエ
ッチング装置においては、反応室内にウエハを設置し、
プラズマを発生させる下部電極周辺の配置は、図４〜図
６に示すような配置の種類がある。すなわち、図４は下
部電極１上に設置されたウエハ２の周りに何も設置しな
い場合であり、図５はウエハ２の周辺部から離れて、ド
ライエッチングガスの流れを整形し、エッチングの均一
性などを増すリング７が設置された場合である。また図
６は、ウエハ２の周辺部を取り囲んでリング８を設置
し、ウエハ２を下部電極１に固定するもので、ウエハ２
を下部電極１に密着させプラズマによる処理中のウエハ
温度を安定させる等のために使用される。これは例えば
特開平7-94480号公報に記載されている。

【０００６】次にウエハ端部の面取りされた傾斜部分で
あるベベル部について図３と表１を用いて説明する。ウ
エハ端部の傾斜角度θは、200mmウエハの場合は22°で
あり、300mmウエハの場合は18°である。その他の寸法
は表１に示す通りである。

【０００７】

【表１】

【０００８】以下、従来技術によるドライエッチングに
おけるプラズマ処理の例を示す。図２は、反応性イオン
エッチング装置の構成を示す概略図であり、これは代表
的なドライエッチング装置である。１は処理室内にプラ
ズマを発生するプラズマ発生手段の下部電極でウエハが
設置される載置台ともなっている。２はウエハ、４は下
部電極及び上部電極に接続されている高周波バイアス電
源、５は減圧可能な処理室、６は上部電極、７はウエハ
周縁部に設置されたリングである。

【０００９】図７(a)、図8(a)および図９は、従来のプ
ラズマエッチング装置の真空チャンバー内に置かれた、
前工程でベベル部にＣｕなどの不必要な汚染物１０が付
着したウエハの様子を示す図である。各図においては汚
染物は点状に示されるが、島状の付着、薄膜状の付着な
ど各種の付着状態があり、これらを代表して描かれたも
のである。１はプラズマ処理装置のプラズマ発生用下部
電極、２はウエハである。まず、図４に示すようなウエ
ハ周りにリング等何も設置しないでプラズマ処理を行な
った場合、プラズマ処理を行なう前の状態は図7(a)に示
す通りであり、ウエハ2のベベル部に不純物10が付着し
ている。この状態で例えばドライエッチングによるプラ
ズマ処理を施すと、ベベル部がプラズマに曝されるた
め、不純物10がプラズマの衝撃を受けてプラズマ中に遊
離・拡散しそれが最後にウエハ2のベベル部付近の表面
に再付着し、結果的に不純部10がウエハ2の表面に付着
してしまう。

【００１０】また、図５に示すようなウエハ周辺部にウ
エハと接触しないようにリング７を設置したような場
合、プラズマ処理を行なう前の状態は図8(a)に示す通り
であり、ウエハ2のベベル部に不純物10が付着してい
る。この状態で例えばドライエッチングによるプラズマ
処理を施すと、同じくベベル部がプラズマに曝されるた
め、不純物10がプラズマ中に遊離しそれが最後にウエハ
2の表面に降り落ち、同じく結果的に不純部10がウエハ2
の表面に付着してしまう。

【００１１】一方、図6に示すようなウエハ２の周縁部
にウエハ端部と接触させウエハを抑えるようにリング８
を設置した場合、プラズマ処理を行なう前の状態は図9
に示すとおりであり、ウエハのベベル部に不純物10が付
着している。しかしこの状態では、ドライエッチングに
よるプラズマ処理を施しても、ベベル部がプラズマに曝
されることはないので不純物10がプラズマ中に遊離する
ことはなく、ウエハ2の表面を汚染することはないとい
う点で利点がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の図６あるいは図９の構成では、ウエハ上から良品とな
る有効なチップの取れ数が減少し、全体として生産コス
トを上昇させる要因となる課題が発生する。ウエハ周り
にリング等何も設置しない場合及びウエハ周縁部にそれ
から離してリングを設置した場合では、プラズマ処理を
施すとウエハ表面にベベル部からの不純物が付着してし
まう。

【００１３】一方、ウエハ周縁部にウエハ端部と接触さ
せウエハを抑えるようにリングを設置した場合では、プ
ラズマ処理を施してもベベル部がプラズマに曝されるこ
とはないので、ウエハ表面に不純物は付着しないが、こ
の場合は、リングがウエハ表面の周辺部と接触している
ためその部分の半導体デバイスは不良品となるので良品
採れ数が減少してしまうのである。ウエハ自体が大口径
化し、その周辺長が長くなるとこの傾向はますます顕著
になってくる。

【００１４】本発明は上記の従来の課題を解決するもの
であり、ベベル部に不純物が付着しているウエハに対し
てプラズマ処理を施しても、ウエハ表面にその不純物が
回り込んで再付着することなく、且つウエハ表面部の全
ての部分で半導体デバイスチップをとることができる、
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供すること
を目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のプラズマ
処理方法は、減圧可能な処理室と、この処理室内にプラ
ズマを発生するプラズマ発生手段と、処理室内に設置さ
れたウエハの載置台と備えたプラズマ処理装置を用いた
プラズマ処理方法であって、載置台にウエハを載置し、
ウエハのベベル部分のみを覆うとともにウエハを載置台
に固定して、プラズマ処理することを特徴とするもので
ある。

【００１６】請求項１記載のプラズマ処理方法によれ
ば、プラズマ処理中は、ウエハのベベル部のみを覆うよ
うに押え、ウエハ部の平面部を覆わないので、ベベル部
の不純物がウエハ表面に付着することなく、且つウエハ
表面の有効な半導体集積回路形成領域部を損なうことも
ない。このため、プラズマ処理においてウエハ表面を良
好でクリーンな状態を維持でき、半導体製造工程におい
て大変価値あるものである。

【００１７】請求項２記載のプラズマ処理方法は、請求
項１において、ウエハのベベル部は密着して覆われ、載
置台に固定されるものである。

【００１８】請求項２記載のプラズマ処理方法によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。

【００１９】請求項３記載のプラズマ処理装置は、減圧
可能な処理室と、この処理室内にプラズマを発生するプ
ラズマ発生手段と、処理室内に設置されたウエハの載置
台と、この載置台に固定可能でありウエハのベベル部の
みを覆うようにベベル部分に接触してウエハを載置台に
固定するリングとを備えたものである。

【００２０】請求項３記載のプラズマ処理装置によれ
ば、ウエハ載置台に固定されることによってウエハを固
定するリングを、ウエハのベベル部分を覆い、ウエハの
平面部を覆わないようにする事によって、ウエハのベベ
ル部に前工程でのＣｕなどの汚染物が付着したとしても
その部分は完全に覆い隠し、かつ半導体集積回路が形成
されるウエハ表面部は覆わないので、プラズマ処理によ
って汚染物がウエハ表面部に再付着することはなく、ま
たウエハ全表面を半導体集積回路の形成に利用すること
ができるようになる。

【００２１】請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求
項３において、リングを載置台に固定したとき、ウエハ
のベベル部に対向して接触する部分の角度が、ウエハの
ベベル部の傾斜角度と実質的に同じ角度であるものであ
る。

【００２２】請求項４記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３と同様な効果がある。

【００２３】請求項５記載のプラズマ処理装置は、請求
項３または請求項４において、リングを載置台に固定し
たときのリングの高さが、ウエハの厚さと実質的に同じ
である。

【００２４】請求項５記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３または請求項４と同様な効果がある。

【００２５】請求項６記載のプラズマ処理装置は、請求
項３、請求項４または請求項５において、リングが、２
分割された部分からなるものである。

【００２６】請求項６記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３、請求項４または請求項５と同様な効果が
ある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態につい
て説明する。図1は、本発明のプラズマ処理方法に使用
する装置のウエハ固定部を示す図であり、プラズマ発生
手段である高周波電力が印加される下部電極１上にウエ
ハ２がリング３で固定される。このリング３はウエハ２
のベベル部２ａのみを覆うようにしたことが特徴であ
る。そしてリング３のウエハ２のベベル部２ａに接触す
る部分の傾斜は、ベベル部２ａの傾斜と実質的に一致す
るように形成されている。

【００２８】ウエハ２の端部の傾斜部分であるベベル部
２ａについての詳細な形状は図３と表１に示すとおりで
ある。200mmウエハの場合は、ウエハ端部の傾斜角度が2
2°であるため、それに対向するリング３の傾斜角度も2
2°とし、そしてウエハ２の厚みは725μｍであるため、
リング高さも同じく725μｍと設計する。このようにす
ることによってウエハ２のベベル部２ａはリング３と密
着するようになり、また高さがウエハ２の厚みと一致す
るから下部電極１に確実に固定されると共にウエハ２の
半導体集積回路を形成すべき平面部から上には出ない。

【００２９】また300mmウエハの場合は、ウエハ端部の
傾斜角度が18°であるため、それに対向するリングの傾
斜角度も18°とし、そしてウエハ２の厚みは775μｍで
あるため、リング高さも同じく775μｍと設計する。プ
ラズマ処理装置の全体は、図２に示すものと同様な装置
でよい。

【００３０】図１に示すようなウエハ２のベベル部２ａ
のみに接触させウエハ２を抑えるようにリング３を設置
した場合、ウエハ２のベベル部２ａに前工程の処理で不
純物10が付着したウエハ２を下部電極１に固定し、プラ
ズマ処理を行なう前の状態は、図１（ｂ）に示す通りと
なる。すなわち、ウエハ２のベベル部２ａに付着した汚
染物１０はウエハ２の周辺部を完全に被覆しているので
汚染物１０が付着した面は露出していない。

【００３１】そしてこの状態では、ドライエッチングに
よるプラズマ処理を施しても、ベベル部２ａがプラズマ
に曝されることはないので不純物10がプラズマ中に遊離
することはなく、ウエハ2の表面を汚染することはな
い。しかもリング３がウエハ２の周辺の傾斜したベベル
部２ａとのみ接触し、ウエハ２表面に接触していないた
め、ウエハ２の表面に有効に半導体デバイスを形成でき
る領域が損なわれず、チップの取れ数を増加させること
ができる。

【００３２】以上の実施の形態におけるリング３はウエ
ハ周辺部をすべて覆う一体物のリング３であった。この
ようなリング３でウエハ２を固定するには、ウエハ２が
それのノッチあるいはオリフラ部を基準としてプラズマ
処理装置の下部電極１の所定位置に設置された後、下部
電極１の上からリング３を下降させ固定する事になる。
しかしながら本発明によるリング３は必ずしも一体物で
はなく、リング３の中心を通る線で２分割したものでも
よい。この場合はウエハ２は設置された後、分割された
リング３をウエハ２の左右から移動させて、ウエハ２を
固定できる。リング３を２個以上の複数に分割できるこ
とはもちろんであるが、部品点数から考えて２分割が好
ましい。

【００３３】なお、本実施の形態ではプラズマ処理とし
て、ドライエッチング装置を用いたが、CVD装置、スパ
ッタリング装置等の他のプラズマ処理装置を用いても同
様の効果が得られるのは言うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載のプラズマ処理方法によれ
ば、プラズマ処理中は、ウエハのベベル部のみを覆うよ
うに押え、ウエハ部の平面部を覆わないので、ベベル部
の不純物がウエハ表面に付着することなく、且つウエハ
表面の有効な半導体集積回路形成領域部を損なうことも
ない。このため、プラズマ処理においてウエハ表面を良
好でクリーンな状態を維持でき、半導体製造工程におい
て大変価値あるものである。

【００３５】請求項２記載のプラズマ処理方法によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。

【００３６】請求項３記載のプラズマ処理装置によれ
ば、ウエハ載置台に固定されることによってウエハを固
定するリングを、ウエハのベベル部分を覆い、ウエハの
平面部を覆わないようにする事によって、ウエハのベベ
ル部に前工程でのＣｕなどの汚染物が付着したとしても
その部分は完全に覆い隠し、かつ半導体集積回路が形成
されるウエハ表面部は覆わないので、プラズマ処理によ
って汚染物がウエハ表面部に再付着することはなく、ま
たウエハ全表面を半導体集積回路の形成に利用すること
ができるようになる。

【００３７】請求項４記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３と同様な効果がある。

【００３８】請求項５記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３または請求項４と同様な効果がある。

【００３９】請求項６記載のプラズマ処理装置によれ
ば、請求項３、請求項４または請求項５と同様な効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示し、（ａ）はプラズ
マ処理装置におけるウエハの固定部を示した断面図、
（ｂ）はプラズマ処理装置でのウエハにおける汚染物付
着状態を示す断面図である。

【図２】プラズマ処理におけるドライエッチング装置の
概略図である。

【図３】ウエハのベベル部の断面図である。

【図４】従来のプラズマ処理装置における、ウエハの固
定部を示した断面図である。

【図５】他の従来のプラズマ処理装置における、ウエハ
の固定部を示した断面図である。

【図６】さらに他の従来のプラズマ処理装置における、
ウエハの固定部を示した断面図である。

【図７】図５の装置のウエハにおける汚染物付着状態を
示す説明図である。

【図８】図６の装置のウエハにおける汚染物付着状態を
示す説明図である。

【図９】図７の装置のウエハにおける汚染物付着状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 下部電極 ２ ウエハ ３ リング ４ 高周波バイアス電源 ５ 処理室 ６ 上部電極 ７ リング ８ リング １０ 不純物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧可能な処理室と、この処理室内にプ
   ラズマを発生するプラズマ発生手段と、前記処理室内に
   設置されたウエハの載置台と備えたプラズマ処理装置を
   用いたプラズマ処理方法であって、前記載置台にウエハ
   を載置し、前記ウエハのベベル部分のみを覆うとともに
   前記ウエハを前記載置台に固定して、プラズマ処理する
   ことを特徴とするプラズマ処理方法。
2. 【請求項２】 ウエハのベベル部は密着して覆われ、載
   置台に固定される請求項１記載のプラズマ処理方法。
3. 【請求項３】 減圧可能な処理室と、この処理室内にプ
   ラズマを発生するプラズマ発生手段と、前記処理室内に
   設置されたウエハの載置台と、この載置台に固定可能で
   あり前記ウエハのベベル部のみを覆うように前記ベベル
   部分に接触して前記ウエハを前記載置台に固定するリン
   グとを備えたプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 リングを載置台に固定したとき、ウエハ
   のベベル部に対向して接触する部分の角度が、ウエハの
   ベベル部の傾斜角度と実質的に同じ角度である請求項３
   記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 リングを載置台に固定したときの前記リ
   ングの高さは、ウエハの厚さと実質的に同じである請求
   項３または請求項４記載のプラズマ処理装置。
6. 【請求項６】 リングは、２分割された部分からなる請
   求項３、請求項４または請求項５記載のプラズマ処理装
   置。