JP2002289589A - エッチング方法 - Google Patents
エッチング方法Info
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- JP2002289589A JP2002289589A JP2001089967A JP2001089967A JP2002289589A JP 2002289589 A JP2002289589 A JP 2002289589A JP 2001089967 A JP2001089967 A JP 2001089967A JP 2001089967 A JP2001089967 A JP 2001089967A JP 2002289589 A JP2002289589 A JP 2002289589A
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- etching
- plasma
- reaction chamber
- gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弗素以外のハロゲン元素を含むガスを用いて
シリコンを含む材料をエッチングする際、エッチングの
制御性、再現性に優れたエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチング方法は、（ａ）反応室内で、
シリコンを含む材料を弗素以外のハロゲン元素を含むガ
スプラズマを用いてエッチングする工程と、（ｂ）前記
工程（ａ）の後、前記反応室内を弗素を含むガスプラズ
マを用いてドライクリーニングする工程と、（ｃ）前記
工程（ｂ）の直後に、前記反応室内で酸素プラズマを発
生させ、プラズマ処理する工程とを含む。好ましくは、
さらに、（ｆ）前記工程（ｂ）、（ｃ）の間、それぞれ
プラズマ中のＳｉＦ、Ｆの発光強度をモニターし、処理
時間を制御する工程を含む。
シリコンを含む材料をエッチングする際、エッチングの
制御性、再現性に優れたエッチング方法を提供する。 【解決手段】 エッチング方法は、（ａ）反応室内で、
シリコンを含む材料を弗素以外のハロゲン元素を含むガ
スプラズマを用いてエッチングする工程と、（ｂ）前記
工程（ａ）の後、前記反応室内を弗素を含むガスプラズ
マを用いてドライクリーニングする工程と、（ｃ）前記
工程（ｂ）の直後に、前記反応室内で酸素プラズマを発
生させ、プラズマ処理する工程とを含む。好ましくは、
さらに、（ｆ）前記工程（ｂ）、（ｃ）の間、それぞれ
プラズマ中のＳｉＦ、Ｆの発光強度をモニターし、処理
時間を制御する工程を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエッチング方法に関
し、特にシリコンを含む材料を弗素以外のハロゲン元素
を含むガスプラズマを用いてエッチングする方法に関す
る。
し、特にシリコンを含む材料を弗素以外のハロゲン元素
を含むガスプラズマを用いてエッチングする方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置の製造プロセスに
は、素子分離領域の形成やＭＯＳトランジスタのゲート
電極の形成が含まれる。素子分離領域として、近年シャ
ロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）が用いられる
ようになった。シリコン基板をエッチして分離用溝を形
成し、溝内に酸化シリコン等の絶縁物を埋め込み、基板
表面上の絶縁物は化学機械研磨（ＣＭＰ）等により除去
する。
は、素子分離領域の形成やＭＯＳトランジスタのゲート
電極の形成が含まれる。素子分離領域として、近年シャ
ロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）が用いられる
ようになった。シリコン基板をエッチして分離用溝を形
成し、溝内に酸化シリコン等の絶縁物を埋め込み、基板
表面上の絶縁物は化学機械研磨（ＣＭＰ）等により除去
する。
【０００３】ＭＯＳトランジスタのゲート電極は、通常
多結晶シリコン層又はポリサイド層（多結晶シリコン層
＋シリサイド層）で形成される。ゲート電極層を形成し
た後、ゲート電極層の上にレジスト等のマスクを形成
し、エッチングすることによってゲート電極をパターニ
ングする。
多結晶シリコン層又はポリサイド層（多結晶シリコン層
＋シリサイド層）で形成される。ゲート電極層を形成し
た後、ゲート電極層の上にレジスト等のマスクを形成
し、エッチングすることによってゲート電極をパターニ
ングする。
【０００４】これらの工程は、シリコンをエッチングす
る工程を含む。弗素以外のハロゲン元素を含むエッチン
グガス、例えばＣｌ2、ＨＢｒ、Ｂｒ2、ＢＣｌ3等を用
いてシリコンをエッチングする方法が知られている。こ
のようなエッチングにおいては、例えばＳｉＣｌ3、Ｓ
ｉＢｒ3等の不揮発性化合物が反応生成物として生じ
る。従って、反応室内壁上にも、シリコンを含んだ不揮
発性反応生成物のデポジションが付着する。このような
デポジションは、内壁へバイアスを印加しない通常のエ
ッチング装置において容易に生じ得る。
る工程を含む。弗素以外のハロゲン元素を含むエッチン
グガス、例えばＣｌ2、ＨＢｒ、Ｂｒ2、ＢＣｌ3等を用
いてシリコンをエッチングする方法が知られている。こ
のようなエッチングにおいては、例えばＳｉＣｌ3、Ｓ
ｉＢｒ3等の不揮発性化合物が反応生成物として生じ
る。従って、反応室内壁上にも、シリコンを含んだ不揮
発性反応生成物のデポジションが付着する。このような
デポジションは、内壁へバイアスを印加しない通常のエ
ッチング装置において容易に生じ得る。
【０００５】反応室内壁にデポジションが生じている反
応室内でシリコンのエッチングを行なうと、エッチング
レートや線幅が変動する場合がある（例えば三輪他、２
０００年秋季応用物理学会講演予稿集第２分冊、６３５
頁、講演番号５ａ−ＺＦ−４）。特に、反応生成物を積
極的に排気しないエッチング装置において、この傾向が
顕著になると予想される。
応室内でシリコンのエッチングを行なうと、エッチング
レートや線幅が変動する場合がある（例えば三輪他、２
０００年秋季応用物理学会講演予稿集第２分冊、６３５
頁、講演番号５ａ−ＺＦ−４）。特に、反応生成物を積
極的に排気しないエッチング装置において、この傾向が
顕著になると予想される。
【０００６】反応室内壁上のデポジションの影響を避け
るため、弗素系ガスのプラズマを用いて反応室内のドラ
イクリーニングをする方法が知られている。例えば、特
開２０００−２１５９８号公報は、Ｃｌ2／ＨＢｒ／Ｏ2
混合ガスを用いてＷＳｉx／ドープドアモルファスＳｉ
積層ゲートのエッチングを行なった後、ＳＦ6のプラズ
マクリーニングを行なうことを開示している。
るため、弗素系ガスのプラズマを用いて反応室内のドラ
イクリーニングをする方法が知られている。例えば、特
開２０００−２１５９８号公報は、Ｃｌ2／ＨＢｒ／Ｏ2
混合ガスを用いてＷＳｉx／ドープドアモルファスＳｉ
積層ゲートのエッチングを行なった後、ＳＦ6のプラズ
マクリーニングを行なうことを開示している。
【０００７】弗素系ガスのプラズマによって反応室内の
ドライクリーニングを行なうと、弗素が反応室内に吸着
し、ドライクリーニング後にエッチングを行なうウエハ
表面に弗素が付着することがある。ウエハ表面に弗素が
付着すると、ウエハを局所クリーン環境（ＰＯＤ等）に
保管し、大気に接触した時に、大気中の成分が弗素と反
応し、不揮発性の微粒子を生じることがある。このよう
な微粒子は、以降の工程において欠陥発生の原因となり
得る。
ドライクリーニングを行なうと、弗素が反応室内に吸着
し、ドライクリーニング後にエッチングを行なうウエハ
表面に弗素が付着することがある。ウエハ表面に弗素が
付着すると、ウエハを局所クリーン環境（ＰＯＤ等）に
保管し、大気に接触した時に、大気中の成分が弗素と反
応し、不揮発性の微粒子を生じることがある。このよう
な微粒子は、以降の工程において欠陥発生の原因となり
得る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、弗素
以外のハロゲン元素を含むガスを用いてシリコンを含む
材料をエッチングする際、エッチングの制御性、再現性
に優れたエッチング方法を提供することである。
以外のハロゲン元素を含むガスを用いてシリコンを含む
材料をエッチングする際、エッチングの制御性、再現性
に優れたエッチング方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の1観点によれ
ば、（ａ）反応室内で、シリコンを含む材料を弗素以外
のハロゲン元素を含むガスプラズマを用いてエッチング
する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記反応室内
を弗素を含むガスプラズマを用いてドライクリーニング
する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）の直後に、前記反応
室内で酸素プラズマを発生させ、プラズマ処理する工程
とを含むエッチング方法が提供される。
ば、（ａ）反応室内で、シリコンを含む材料を弗素以外
のハロゲン元素を含むガスプラズマを用いてエッチング
する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記反応室内
を弗素を含むガスプラズマを用いてドライクリーニング
する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）の直後に、前記反応
室内で酸素プラズマを発生させ、プラズマ処理する工程
とを含むエッチング方法が提供される。
【００１０】反応室内壁などに付着しているＳｉを含む
デポジションは、Ｆを含むがスプラズマによって除去さ
れ、反応室に残るＦはＯによって除去されると解され
る。
デポジションは、Ｆを含むがスプラズマによって除去さ
れ、反応室に残るＦはＯによって除去されると解され
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１（Ａ）は、枚葉式プラズマエ
ッチング装置の構成を概略的に示す断面図である。この
ようなプラズマエッチング装置は、例えばラムリサーチ
社より商品名Ａｌｌｉａｎｃｅ９４００として市販され
ている。
ッチング装置の構成を概略的に示す断面図である。この
ようなプラズマエッチング装置は、例えばラムリサーチ
社より商品名Ａｌｌｉａｎｃｅ９４００として市販され
ている。
【００１２】反応室１１は、上面に石英窓１２を有し、
石英窓１２の上には高周波を印加するためのコイル１３
が配置されている。コイル１３は、１３．５６ＭＨｚの
高周波電源１４に接続されている。反応室底部には、ウ
エハ２０を載置するためのサセプタ１５が配置されてい
る。サセプタ１５は、１３．５６ＭＨｚの高周波電源１
６に接続されている。反応室本体は接地されている。さ
らに、反応室には複数本のガス供給管１８および排気管
１９が接続されている。
石英窓１２の上には高周波を印加するためのコイル１３
が配置されている。コイル１３は、１３．５６ＭＨｚの
高周波電源１４に接続されている。反応室底部には、ウ
エハ２０を載置するためのサセプタ１５が配置されてい
る。サセプタ１５は、１３．５６ＭＨｚの高周波電源１
６に接続されている。反応室本体は接地されている。さ
らに、反応室には複数本のガス供給管１８および排気管
１９が接続されている。
【００１３】反応室１１は、ゲートバルブ２１を介して
ロードロック室２２に接続されている。ロードロック室
２２は、局所クリーン環境を形成するＰＯＤ２３を備え
る。
ロードロック室２２に接続されている。ロードロック室
２２は、局所クリーン環境を形成するＰＯＤ２３を備え
る。
【００１４】ウエハ２０は、例えばシリコンウエハであ
り、このプラズマエッチング装置においてシリコン基板
やシリコン層のエッチングを行なう。
り、このプラズマエッチング装置においてシリコン基板
やシリコン層のエッチングを行なう。
【００１５】図１（Ｂ）は、シリコンのエッチングプロ
セスの工程を示すフローチャートである。ステップＳ１
において、Ｆ以外のハロゲン元素を含むエッチングガス
を用い、シリコンのエッチングを行なう。例えばＨＢｒ
／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスをエッチングガスとし、反
応室１１内にエッチングガスのプラズマを発生させ、ウ
エハ２０のシリコン領域又は多結晶（またはアモルファ
ス）シリコン層をエッチングする。エッチングを終了し
たウエハ２０は、ゲートバルブ２１を介してロードロッ
ク室２２に搬出され、ロードロック室２２からＰＯＤに
保管される。
セスの工程を示すフローチャートである。ステップＳ１
において、Ｆ以外のハロゲン元素を含むエッチングガス
を用い、シリコンのエッチングを行なう。例えばＨＢｒ
／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスをエッチングガスとし、反
応室１１内にエッチングガスのプラズマを発生させ、ウ
エハ２０のシリコン領域又は多結晶（またはアモルファ
ス）シリコン層をエッチングする。エッチングを終了し
たウエハ２０は、ゲートバルブ２１を介してロードロッ
ク室２２に搬出され、ロードロック室２２からＰＯＤに
保管される。
【００１６】1枚のシリコンウエハのエッチングが終了
した後、ステップＳ２において、Ｆを含むガスのプラズ
マを反応室１１内に発生させ、反応室１１内をドライク
リーニングする。
した後、ステップＳ２において、Ｆを含むガスのプラズ
マを反応室１１内に発生させ、反応室１１内をドライク
リーニングする。
【００１７】Ｆを含むプラズマによるドライクリーニン
グが終了した後、ステップＳ３において反応室１１内に
Ｏ2プラズマを生成し、反応室をプラズマ処理する。２
段階の清浄化ステップＳ２、Ｓ３により、反応室内の清
浄化を終了する。
グが終了した後、ステップＳ３において反応室１１内に
Ｏ2プラズマを生成し、反応室をプラズマ処理する。２
段階の清浄化ステップＳ２、Ｓ３により、反応室内の清
浄化を終了する。
【００１８】その後次のステップＳ４において次のウエ
ハのエッチングを行なう。1枚のウエハのエッチングが
終了するたびに、２段階の清浄化を行なう。
ハのエッチングを行なう。1枚のウエハのエッチングが
終了するたびに、２段階の清浄化を行なう。
【００１９】反応室清浄化の効果を確認するため、以下
の実験を行なった。
の実験を行なった。
【００２０】反応室内をＮ2ガスでパージし、その後真
空に引くパージ／真空引きステップを３０回繰り返した
後、反応室１１内にウエハを搬送し、エッチング用プラ
ズマを発生させた後、ウエハをＰＯＤまで搬出してウエ
ハ上に付着するパーティクル数を調べた。ウエハとして
は酸化膜を形成したシリコンウエハを用いた。ウエハ上
に付着した０．２μｍ以上のパーティクル数は１２個で
あった。
空に引くパージ／真空引きステップを３０回繰り返した
後、反応室１１内にウエハを搬送し、エッチング用プラ
ズマを発生させた後、ウエハをＰＯＤまで搬出してウエ
ハ上に付着するパーティクル数を調べた。ウエハとして
は酸化膜を形成したシリコンウエハを用いた。ウエハ上
に付着した０．２μｍ以上のパーティクル数は１２個で
あった。
【００２１】シリコン表面が露出したベアシリコンウエ
ハを反応室１１内に配置し、ＨＢｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ
混合ガスのエッチングガスを用い、ウエハの全面にダミ
ーエッチングを施した。その直後に、以下の条件のドラ
イクリーニングを行なった。 ドライクリーニング条件 ガス種：ＳＦ6 ガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ（例えば１２５ｓｃ
ｃｍ） 放電周波数：１３．５６ＭＨｚ 放電パワー：５００〜１０００Ｗ（例えば７００Ｗ） 反応室内をＳＦ6プラズマでドライクリーニングした
後、前記と同様の方法により、付着したパーティクル数
を調べた。ウエハ上に付着した０．２μｍ以上のパーテ
ィクル数は８３個であった。エッチングを行なう前と比
較し、パーティクル数がかなり増加したことが判る。
ハを反応室１１内に配置し、ＨＢｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ
混合ガスのエッチングガスを用い、ウエハの全面にダミ
ーエッチングを施した。その直後に、以下の条件のドラ
イクリーニングを行なった。 ドライクリーニング条件 ガス種：ＳＦ6 ガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ（例えば１２５ｓｃ
ｃｍ） 放電周波数：１３．５６ＭＨｚ 放電パワー：５００〜１０００Ｗ（例えば７００Ｗ） 反応室内をＳＦ6プラズマでドライクリーニングした
後、前記と同様の方法により、付着したパーティクル数
を調べた。ウエハ上に付着した０．２μｍ以上のパーテ
ィクル数は８３個であった。エッチングを行なう前と比
較し、パーティクル数がかなり増加したことが判る。
【００２２】再び反応室のＮ2パージ／真空引きを３０
回繰り返した後、前記と同様の方法により、付着するパ
ーティクル数を調べた。ウエハとしては酸化膜ウエハを
用いた。ウエハ上に付着した０．２μｍ以上のパーティ
クル数は１８個であった。
回繰り返した後、前記と同様の方法により、付着するパ
ーティクル数を調べた。ウエハとしては酸化膜ウエハを
用いた。ウエハ上に付着した０．２μｍ以上のパーティ
クル数は１８個であった。
【００２３】ベアシリコンウエハを反応室１１内に配置
し、ＨＢｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスのプラズマでウ
エハ全面にダミーエッチングを行なった。エッチング終
了後、直ちに上述の同様のドライクリーニングを行な
い、連続して反応室のＯ2プラズマ処理を行なった。Ｏ2プラズマ処理の条件 ガス種：Ｏ2 ガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ（例えば２００ｓｃ
ｃｍ） 放電周波数：１３．５６Ｍｚ 放電パワー：５００〜１０００ｗ（例えば７００Ｗ） その後、前記と同様の方法により、付着するパーティク
ル数を調べた。酸化膜ウエハ上に付着した０．２μｍ以
上のパーティクル数は、１７個出あった。
し、ＨＢｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスのプラズマでウ
エハ全面にダミーエッチングを行なった。エッチング終
了後、直ちに上述の同様のドライクリーニングを行な
い、連続して反応室のＯ2プラズマ処理を行なった。Ｏ2プラズマ処理の条件 ガス種：Ｏ2 ガス流量：１００〜５００ｓｃｃｍ（例えば２００ｓｃ
ｃｍ） 放電周波数：１３．５６Ｍｚ 放電パワー：５００〜１０００ｗ（例えば７００Ｗ） その後、前記と同様の方法により、付着するパーティク
ル数を調べた。酸化膜ウエハ上に付着した０．２μｍ以
上のパーティクル数は、１７個出あった。
【００２４】ＳＦ6ガスによるドライクリーニングのみ
を行なった場合と比べ、Ｆを含むプラズマのドライクリ
ーニングに続き、連続的にＯ2プラズマ処理を行なうこ
とにより、ウエハ上に付着するパーティクル数は著しく
減少した。
を行なった場合と比べ、Ｆを含むプラズマのドライクリ
ーニングに続き、連続的にＯ2プラズマ処理を行なうこ
とにより、ウエハ上に付着するパーティクル数は著しく
減少した。
【００２５】以上の結果を以下の表にまとめる。
【００２６】
【表１】 反応室の状態 パーティクル数 （０．２μｍ以上、単位個） Ｎ2パージ／真空引き後 １２ シリコンエッチング＋ドライエッチング後 ８３ Ｎ2パージ／真空引き後 １８ シリコンエッチング＋ドライクリニング ＋Ｏ2プラズマ処理後 １７ なお、反応室１１内になるべく弗素を吸着させないため
には、弗素を含むガスのプラズマによるドライクリーニ
ングをなるべく短時間で終了させることが望ましい。し
かしながら、反応室に付着するデポジションの量は必ず
しも一定ではない。一定のドライクリーニング時間で反
応室内のＳｉ化合物を除去しようとすると、必要以上の
時間ドライクリーニングを行なうことになる。この結
果、吸着して残留する弗素の量が増加しやすい。
には、弗素を含むガスのプラズマによるドライクリーニ
ングをなるべく短時間で終了させることが望ましい。し
かしながら、反応室に付着するデポジションの量は必ず
しも一定ではない。一定のドライクリーニング時間で反
応室内のＳｉ化合物を除去しようとすると、必要以上の
時間ドライクリーニングを行なうことになる。この結
果、吸着して残留する弗素の量が増加しやすい。
【００２７】又、Ｏ2プラズマ処理も、長時間行なうと
酸素が反応室内に吸着して残留し、その後のエッチング
のエッチレートや線幅を変化させる可能性が生じる。
酸素が反応室内に吸着して残留し、その後のエッチング
のエッチレートや線幅を変化させる可能性が生じる。
【００２８】そこで、ドライクリーニング及びＯ2プラ
ズマ処理を行なっている間、それぞれＳｉＦ及びＦの発
光強度をモニタした。
ズマ処理を行なっている間、それぞれＳｉＦ及びＦの発
光強度をモニタした。
【００２９】図２（Ａ）は、ベアシリコンウエハをＨＢ
ｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスでプラズマエッチング
し、その直後に上述のＳＦ6のドライクリーニングを行
なう間、ＳｉＦの発光強度をモニターした結果を示す。
横軸は時間を単位秒で示し、縦軸は発光強度を任意単位
で示す。プラズマ発生後、２秒でＳｉＦの発光強度はほ
ぼ最大値となり、その後減少した。約６秒後には発光強
度の減少はほぼなくなった。この強度がバックグラウン
ドと考えられる。
ｒ／Ｃｌ2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスでプラズマエッチング
し、その直後に上述のＳＦ6のドライクリーニングを行
なう間、ＳｉＦの発光強度をモニターした結果を示す。
横軸は時間を単位秒で示し、縦軸は発光強度を任意単位
で示す。プラズマ発生後、２秒でＳｉＦの発光強度はほ
ぼ最大値となり、その後減少した。約６秒後には発光強
度の減少はほぼなくなった。この強度がバックグラウン
ドと考えられる。
【００３０】弗素ガスのプラズマと反応室内に付着して
いたＳｉを含んだデポジションとが反応して、ＳｉＦ4
が発生し、デポジションが除去されるであろう。ＳｉＦ
の発光強度はＳｉＦ4の存在を示すものと考えられる。
ＳｉＦの発光強度がほとんど変化しなくなったことは、
Ｆを含むプラズマと反応室内に付着していたＳｉを含ん
だデポジションとの反応が終了したことを意味するであ
ろう。反応終了後直ちに処理を終了させることにより、
反応室内を弗素ガスのプラズマに不要にさらすことが防
止される。
いたＳｉを含んだデポジションとが反応して、ＳｉＦ4
が発生し、デポジションが除去されるであろう。ＳｉＦ
の発光強度はＳｉＦ4の存在を示すものと考えられる。
ＳｉＦの発光強度がほとんど変化しなくなったことは、
Ｆを含むプラズマと反応室内に付着していたＳｉを含ん
だデポジションとの反応が終了したことを意味するであ
ろう。反応終了後直ちに処理を終了させることにより、
反応室内を弗素ガスのプラズマに不要にさらすことが防
止される。
【００３１】ＳｉＦの発光強度の変化がなくなったこと
は、ＳｉとＦとの反応が定常状態となり、石英窓とＦが
反応していることを意味すると推定される。従って、Ｓ
ｉＦの発光強度の変化がなくなった時、Ｆを含むプラズ
マのドライクリーニングを終了させればよい。
は、ＳｉとＦとの反応が定常状態となり、石英窓とＦが
反応していることを意味すると推定される。従って、Ｓ
ｉＦの発光強度の変化がなくなった時、Ｆを含むプラズ
マのドライクリーニングを終了させればよい。
【００３２】図２（Ｂ）は、ＳＦ6ガスによるドライク
リーニングに連続して、反応室内にＯ2を導入し、Ｏ2プ
ラズマ処理を行なった際のＦの発光強度変化を示す。図
２（Ａ）同様、横軸は時間を単位秒で示し、縦軸は発光
強度を任意単位で示す。
リーニングに連続して、反応室内にＯ2を導入し、Ｏ2プ
ラズマ処理を行なった際のＦの発光強度変化を示す。図
２（Ａ）同様、横軸は時間を単位秒で示し、縦軸は発光
強度を任意単位で示す。
【００３３】Ｏ2プラズマ発生後、直ちにＦの発光強度
は減少を始める。約４秒経過後、発光強度の減少はより
急激となり、約６秒経過した後は、発光強度の減少は止
まった。反応室内に吸着したＦは、Ｏと反応してＯnＦ2
（ｎ＝２、３、４）となり、反応室外に排気されると考
えられる。Ｆの発光強度の減少がなくなったことは、反
応室内にＦが消滅したことを意味すると推定される。こ
れらの結果から、ドライクリーニングに必要な最小時間
は約６秒であり、Ｏ2プラズマ処理に必要な最小時間も
約６秒であったことが分かる。
は減少を始める。約４秒経過後、発光強度の減少はより
急激となり、約６秒経過した後は、発光強度の減少は止
まった。反応室内に吸着したＦは、Ｏと反応してＯnＦ2
（ｎ＝２、３、４）となり、反応室外に排気されると考
えられる。Ｆの発光強度の減少がなくなったことは、反
応室内にＦが消滅したことを意味すると推定される。こ
れらの結果から、ドライクリーニングに必要な最小時間
は約６秒であり、Ｏ2プラズマ処理に必要な最小時間も
約６秒であったことが分かる。
【００３４】従って、ドライクリーニング及びＯ2プラ
ズマ処理において、残留物として推定される物質に基づ
くのプラズマ中発光強度をモニターし、発光強度の減少
がほぼ止まった時にそれぞれドライクリーニング、Ｏ2
プラズマ処理を終了させることが好ましいことが判る。
なお、発光強度の減少が止まった時とは、発光強度が大
きく減少している間の最大減少率と比較し、例えば変化
が１／５以下となった場合を指す。
ズマ処理において、残留物として推定される物質に基づ
くのプラズマ中発光強度をモニターし、発光強度の減少
がほぼ止まった時にそれぞれドライクリーニング、Ｏ2
プラズマ処理を終了させることが好ましいことが判る。
なお、発光強度の減少が止まった時とは、発光強度が大
きく減少している間の最大減少率と比較し、例えば変化
が１／５以下となった場合を指す。
【００３５】なお、Ｏ2プラズマ処理において、Ｏ2と共
にＡｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを含めてもよい。
にＡｒ、Ｈｅなどの不活性ガスを含めてもよい。
【００３６】図３（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の実施例に
よるＳＴＩ形成方法を示す。
よるＳＴＩ形成方法を示す。
【００３７】図３（Ａ）に示すように、シリコン基板５
１の表面上にＳｉＮのエッチングマスク５２を形成す
る。エッチングマスクの形成は、ＳｉＮ膜を例えばプラ
ズマＣＶＤにより成膜し、その上にレジストパターンを
形成し、レジストパターンをエッチングマスクとしてＳ
ｉＮ膜をエッチングすることにより行なわれる。
１の表面上にＳｉＮのエッチングマスク５２を形成す
る。エッチングマスクの形成は、ＳｉＮ膜を例えばプラ
ズマＣＶＤにより成膜し、その上にレジストパターンを
形成し、レジストパターンをエッチングマスクとしてＳ
ｉＮ膜をエッチングすることにより行なわれる。
【００３８】図３（Ｂ）に示すように、ＳｉＮマスク５
２をエッチングマスクとし、下地のシリコン基板５１を
弗素以外のハロゲンガスを含むエッチングガスでエッチ
ングする。例えば、エッチングガスとしてＨＢｒ／Ｃｌ
2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスを用いたプラズマエッチングを行
なう。
２をエッチングマスクとし、下地のシリコン基板５１を
弗素以外のハロゲンガスを含むエッチングガスでエッチ
ングする。例えば、エッチングガスとしてＨＢｒ／Ｃｌ
2／Ｏ2／Ｈｅ混合ガスを用いたプラズマエッチングを行
なう。
【００３９】エッチング終了後、直ちにＳＦ6ガスの等
のＦを含むエッチングガスによるドライクリーニングを
行ない、続いてＯ2プラズマ処理を行なう。１枚のウエ
ハのエッチング毎に図１（Ｂ）に示した２段階のドライ
清浄化処理を行なう。このようにエッチング残留物を除
去することにより、反応室内を清浄化し、毎回のエッチ
ングを制御性よく行なうことができる。
のＦを含むエッチングガスによるドライクリーニングを
行ない、続いてＯ2プラズマ処理を行なう。１枚のウエ
ハのエッチング毎に図１（Ｂ）に示した２段階のドライ
清浄化処理を行なう。このようにエッチング残留物を除
去することにより、反応室内を清浄化し、毎回のエッチ
ングを制御性よく行なうことができる。
【００４０】このように、Ｓｉ基板５１のエッチングに
より、基板中にトレンチ５３が形成される。このトレン
チは各素子領域を囲み、素子領域を画定する。
より、基板中にトレンチ５３が形成される。このトレン
チは各素子領域を囲み、素子領域を画定する。
【００４１】図３（Ｃ）に示すように、トレンチの形成
されたシリコン基板５１上に、酸化シリコン膜５４を例
えばＣＶＤにより成膜する。成膜する酸化シリコン膜５
４の厚さは、少なくともトレンチ５３を完全に埋め込む
ように選択する。
されたシリコン基板５１上に、酸化シリコン膜５４を例
えばＣＶＤにより成膜する。成膜する酸化シリコン膜５
４の厚さは、少なくともトレンチ５３を完全に埋め込む
ように選択する。
【００４２】図３（Ｄ）に示すように、ＣＭＰにより窒
化シリコン膜５２上に堆積した酸化シリコン膜を研磨し
て除去する。このようにして、トレンチ５３内にのみ酸
化シリコンによる分離領域５４ｘが残る。
化シリコン膜５２上に堆積した酸化シリコン膜を研磨し
て除去する。このようにして、トレンチ５３内にのみ酸
化シリコンによる分離領域５４ｘが残る。
【００４３】図３（Ｅ）に示すように、シリコン基板５
１上に残っていた窒化シリコン膜５２を除去する。この
ようにして、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴ
Ｉ）が形成されたシリコンウエハ５１を得る。
１上に残っていた窒化シリコン膜５２を除去する。この
ようにして、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴ
Ｉ）が形成されたシリコンウエハ５１を得る。
【００４４】図４（Ａ）〜（Ｅ）は、ＳＴＩを形成した
シリコン基板上にＭＯＳトランジスタを形成する工程を
概略的に示す。
シリコン基板上にＭＯＳトランジスタを形成する工程を
概略的に示す。
【００４５】図４（Ａ）に示すように、ＳＴＩ領域５４
ｘを形成したシリコン基板５１表面上にゲート酸化膜５
５を熱酸化等により形成した後、その上に多結晶シリコ
ン層５６を堆積する。多結晶シリコン層５６の上に、レ
ジストパターン５７を形成する。レジストパターン５７
は、ゲート電極の形状にパターニングされている。
ｘを形成したシリコン基板５１表面上にゲート酸化膜５
５を熱酸化等により形成した後、その上に多結晶シリコ
ン層５６を堆積する。多結晶シリコン層５６の上に、レ
ジストパターン５７を形成する。レジストパターン５７
は、ゲート電極の形状にパターニングされている。
【００４６】図４（Ｂ）に示すように、レジストパター
ン５７をエッチングマスクとし、多結晶シリコン層５６
を上述のＦ以外のハロゲン元素を含むエッチングガスを
用いたドライエッチングによりパターニングする。
ン５７をエッチングマスクとし、多結晶シリコン層５６
を上述のＦ以外のハロゲン元素を含むエッチングガスを
用いたドライエッチングによりパターニングする。
【００４７】エッチング終了後、直ちにＦを含むガスの
ドライクリーニングと、Ｏ2プラズマ処理を連続して行
ない、反応室内を清浄化する。この清浄化により、次の
エッチング工程の精度が向上し、再現性が上がる。
ドライクリーニングと、Ｏ2プラズマ処理を連続して行
ない、反応室内を清浄化する。この清浄化により、次の
エッチング工程の精度が向上し、再現性が上がる。
【００４８】図４（Ｃ）に示すように、エッチング終了
後レジストマスク５７を剥離し、パターニングされた多
結晶シリコン層５６ｘをマスクとし、シリコン基板５１
にイオン注入を行なう。イオン注入後、不純物の活性化
を行なう。このようにして、浅いソース／ドレイン領域
５８が形成される。
後レジストマスク５７を剥離し、パターニングされた多
結晶シリコン層５６ｘをマスクとし、シリコン基板５１
にイオン注入を行なう。イオン注入後、不純物の活性化
を行なう。このようにして、浅いソース／ドレイン領域
５８が形成される。
【００４９】図４（Ｄ）に示すように、酸化シリコン層
又は窒化シリコン層を成膜し、異方性エッチングを行な
うことにより、ゲート電極５６ｘ側壁上にサイドウォー
ルスペーサ５９を形成する。
又は窒化シリコン層を成膜し、異方性エッチングを行な
うことにより、ゲート電極５６ｘ側壁上にサイドウォー
ルスペーサ５９を形成する。
【００５０】図４（Ｅ）に示すように、ゲート電極５６
ｘ及びサイドウォールスペーザ５９をマスクとし、シリ
コン基板５１中にイオン注入を行なって、高不純物濃度
のソース／ドレイン領域６０を形成する。イオン注入
後、不純物の活性化を行なう。このようにして、ＭＯＳ
トランジスタ構造が形成される。その後、必要な電極を
形成し、層間絶縁膜、配線層を形成する。
ｘ及びサイドウォールスペーザ５９をマスクとし、シリ
コン基板５１中にイオン注入を行なって、高不純物濃度
のソース／ドレイン領域６０を形成する。イオン注入
後、不純物の活性化を行なう。このようにして、ＭＯＳ
トランジスタ構造が形成される。その後、必要な電極を
形成し、層間絶縁膜、配線層を形成する。
【００５１】なお、実施例に沿って本発明を説明した
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、ゲート電極として、アモルファスシリコン層を堆積
し、パターニング後、多結晶化してもよい。Ｆ以外のハ
ロゲン元素を含むエッチングとしては、種々のエッチン
グガスを採用することができる。Ｆを含むプラズマを用
いたドライクリーニングのガスとしても、ＳＦ6の他、
ＮＦ3、ＣＦ4、ＣＨＦ3等種々のガスを用いることがで
きる。その他種々の変更、改良、組み合わせが可能なこ
とは当業者に自明であろう。
が、本発明はこれらに制限されるものではない。例え
ば、ゲート電極として、アモルファスシリコン層を堆積
し、パターニング後、多結晶化してもよい。Ｆ以外のハ
ロゲン元素を含むエッチングとしては、種々のエッチン
グガスを採用することができる。Ｆを含むプラズマを用
いたドライクリーニングのガスとしても、ＳＦ6の他、
ＮＦ3、ＣＦ4、ＣＨＦ3等種々のガスを用いることがで
きる。その他種々の変更、改良、組み合わせが可能なこ
とは当業者に自明であろう。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｆ以外のハロゲン元素を含むドライエッチングにより、
Ｓｉを含む材料をエッチングする際、エッチング終了後
反応室内のデポジションをドライクリーニングで除去
し、かつこのドライクリーニング工程における影響をＯ
2プラズマ処理により最小化することができる。
Ｆ以外のハロゲン元素を含むドライエッチングにより、
Ｓｉを含む材料をエッチングする際、エッチング終了後
反応室内のデポジションをドライクリーニングで除去
し、かつこのドライクリーニング工程における影響をＯ
2プラズマ処理により最小化することができる。
【００５３】エッチング工程の制御性が改善され、ウエ
ハ上の付着パーティクル数を減少させることができる。
半導体集積回路装置製造プロセスの歩留まりを向上する
ことができる。
ハ上の付着パーティクル数を減少させることができる。
半導体集積回路装置製造プロセスの歩留まりを向上する
ことができる。
【図１】 本発明の実施例によるエッチング方法を説明
するためのエッチング装置の概略断面図及びエッチング
方法のフローチャートである。
するためのエッチング装置の概略断面図及びエッチング
方法のフローチャートである。
【図２】 エッチング方法において、エッチングの進行
状況をモニターする発光強度変化を示すグラフである。
状況をモニターする発光強度変化を示すグラフである。
【図３】 ＳＴＩ形成工程を示すシリコン基板の概略断
面図である。
面図である。
【図４】 ＭＯＳトランジスタの製造工程を示すシリコ
ン基板の概略断面図である。
ン基板の概略断面図である。
１１ 反応室 １２ 石英窓 １３ コイル １４、１６ ＲＦ電源 １５ サセプタ １８ ガス供給管 １９ 排気管 ２０ ウエハ ２１ ゲートバルブ ２２ ロードロック室 ２３ ＰＯＤ ５１ シリコン基板 ５２ 窒化シリコン膜 ５３ トレンチ ５４ 酸化シリコン層 ５５ ゲート酸化膜 ５６ 多結晶シリコン層 ５７ レジストパターン ５８ 低濃度ソース／ドレイン領域 ５９ サイドウオールスペーサ ６０ 高濃度ソース／ドレイン領域
フロントページの続き (72)発明者 首藤 義治 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA15 BA20 BB18 CA01 CB02 DA00 DA01 DA02 DA03 DA04 DA05 DA11 DA12 DA13 DA14 DA15 DA16 DA17 DA18 DA19 DA20 DA26 DA29 DB01 EB04 5F032 AA35 AA44 AA77 CA17 DA22 DA23 5F140 AA37 BA01 BE07 BF01 BF04 BG08 BG12 BG14 BG27 BG38 BG41 BG51 BG53 BH17 BK13 BK21 CB04
Claims (5)
- 【請求項１】 （ａ）反応室内で、シリコンを含む材料
を弗素以外のハロゲン元素を含むガスプラズマを用いて
エッチングする工程と、 （ｂ）前記工程（ａ）の後、前記反応室内を弗素を含む
ガスプラズマを用いてドライクリーニングする工程と、 （ｃ）前記工程（ｂ）の直後に、前記反応室内で酸素プ
ラズマを発生させ、プラズマ処理する工程とを含むエッ
チング方法。 - 【請求項２】 シリコンを含む材料がシリコンウエハで
あり、1枚のシリコンウエハ毎に前記工程（ａ）〜
（ｃ）を行なう請求項1記載のエッチング方法。 - 【請求項３】 前記弗素以外のハロゲン元素がＣｌまた
は／およびＢｒである請求項1または２記載のエッチン
グ方法。 - 【請求項４】 前記弗素を含むガスがＳＦ6である請求
項１〜３のいずれか1項記載のエッチング方法。 - 【請求項５】 さらに、（ｆ）前記工程（ｂ）、（ｃ）
の間、それぞれプラズマ中のＳｉＦ、Ｆの発光強度をモ
ニターし、処理時間を制御する工程を含む請求項１〜４
のいずれか1項記載のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089967A JP2002289589A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | エッチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089967A JP2002289589A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | エッチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002289589A true JP2002289589A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18944813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001089967A Pending JP2002289589A (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | エッチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002289589A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006270030A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法、および後処理方法 |
| JP2006351948A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Tokyo Electron Ltd | 残渣改質処理方法、プラズマ処理方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
| US9490277B2 (en) | 2009-07-10 | 2016-11-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JP2020092135A (ja) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 発光モニタ方法、基板処理方法、および基板処理装置 |
-
2001
- 2001-03-27 JP JP2001089967A patent/JP2002289589A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006270030A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-10-05 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法、および後処理方法 |
| JP2006351948A (ja) * | 2005-06-17 | 2006-12-28 | Tokyo Electron Ltd | 残渣改質処理方法、プラズマ処理方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
| JP4593380B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2010-12-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 残渣改質処理方法、プラズマ処理方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
| US9490277B2 (en) | 2009-07-10 | 2016-11-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
| JP2020092135A (ja) * | 2018-12-04 | 2020-06-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 発光モニタ方法、基板処理方法、および基板処理装置 |
| JP7224160B2 (ja) | 2018-12-04 | 2023-02-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 発光モニタ方法、基板処理方法、および基板処理装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050830 |
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| A621 | Written request for application examination |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20080729 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090908 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090915 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100126 |