JP2002359234A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JP2002359234A JP2002359234A JP2001166013A JP2001166013A JP2002359234A JP 2002359234 A JP2002359234 A JP 2002359234A JP 2001166013 A JP2001166013 A JP 2001166013A JP 2001166013 A JP2001166013 A JP 2001166013A JP 2002359234 A JP2002359234 A JP 2002359234A
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- processing chamber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体デバイスの特性を劣化させるウエハへの
金属汚染を抑制する。 【解決手段】数ロット連続してエッチング処理を行った
後、フッ化ジケントンガスを用いて、プラズマ処理室内
面に付着したＦｅ，Ｃｕ等の金属をプラズマクリーニン
グにより除去し、その後、Ｏ2 系プラズマクリーニング
によりプラズマ処理室内面に付着した有機物を除去す
る。
金属汚染を抑制する。 【解決手段】数ロット連続してエッチング処理を行った
後、フッ化ジケントンガスを用いて、プラズマ処理室内
面に付着したＦｅ，Ｃｕ等の金属をプラズマクリーニン
グにより除去し、その後、Ｏ2 系プラズマクリーニング
によりプラズマ処理室内面に付着した有機物を除去す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理方法に
係り、特に金属汚染管理基準の厳しい半導体デバイスの
製造工程におけるプラズマ処理方法に関するものであ
る。
係り、特に金属汚染管理基準の厳しい半導体デバイスの
製造工程におけるプラズマ処理方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスで用いられる代表的
なプラズマ処理装置として、図２に示すようなマイクロ
波プラズマエッチング装置がある。本装置ではマグネト
ロン２００からのマイクロ波が導波管２０１と該経路に
具備したオートチューナ202,アイソレータ２０３により
制御され石英窓２０４を透過して真空排気されたプラズ
マ処理室２０５に導入される。該マイクロ波と複数のコ
イル２０６により形成された磁場との相互作用ＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance）により低圧雰囲気中
で低〜高密度プラズマを形成することを可能にしてい
る。エッチングに用いるガスはガス流量コントローラ２
０７を具備したガス導入系２０８及び複数の開孔部２０
９を有するガス分散板２１０を通してプラズマ処理室２
０５に導入され、バリアブルバルブ２１１により所望の
圧力に調整される。ウエハ２１２は別系統により排気さ
れた準備室２１３からゲートバルブ２１４を介して上下
動可能な電極２１５上に静電吸着方式で固定され、高周
波電源２１６によりバイアス用電力が印加される。該高
周波バイアスを安定に制御するためにアース電極２１７
を設置している。プラズマ処理室２０５はアルミ合金等
で作製されており、その内側には石英製内筒２１８が具
備されている。上述したプラズマエッチング装置を用い
てエッチング処理を施す場合は、図３に示す従来の処理
手順のように、プラズマ処理室２０５のコンディショニ
ングとしてエージング処理を行った後、所望のエッチン
グ処理を行う。該エッチング処理を重ねると反応生成物
がプラズマ処理室２０５の内面に付着し、パーティクル
発生の原因となるため、ロット間において適宜ＳＦ6 ク
リーニングを行う。エッチング処理を再開する場合には
エージング処理を行う。
なプラズマ処理装置として、図２に示すようなマイクロ
波プラズマエッチング装置がある。本装置ではマグネト
ロン２００からのマイクロ波が導波管２０１と該経路に
具備したオートチューナ202,アイソレータ２０３により
制御され石英窓２０４を透過して真空排気されたプラズ
マ処理室２０５に導入される。該マイクロ波と複数のコ
イル２０６により形成された磁場との相互作用ＥＣＲ
（Electron Cyclotron Resonance）により低圧雰囲気中
で低〜高密度プラズマを形成することを可能にしてい
る。エッチングに用いるガスはガス流量コントローラ２
０７を具備したガス導入系２０８及び複数の開孔部２０
９を有するガス分散板２１０を通してプラズマ処理室２
０５に導入され、バリアブルバルブ２１１により所望の
圧力に調整される。ウエハ２１２は別系統により排気さ
れた準備室２１３からゲートバルブ２１４を介して上下
動可能な電極２１５上に静電吸着方式で固定され、高周
波電源２１６によりバイアス用電力が印加される。該高
周波バイアスを安定に制御するためにアース電極２１７
を設置している。プラズマ処理室２０５はアルミ合金等
で作製されており、その内側には石英製内筒２１８が具
備されている。上述したプラズマエッチング装置を用い
てエッチング処理を施す場合は、図３に示す従来の処理
手順のように、プラズマ処理室２０５のコンディショニ
ングとしてエージング処理を行った後、所望のエッチン
グ処理を行う。該エッチング処理を重ねると反応生成物
がプラズマ処理室２０５の内面に付着し、パーティクル
発生の原因となるため、ロット間において適宜ＳＦ6 ク
リーニングを行う。エッチング処理を再開する場合には
エージング処理を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体製造工程におけ
るウエハの重金属汚染量は、例えばＦｅ，Ｎｉについて
は５×１０10個／cm2 以下であることが要求されてい
る。これは、前記金属元素が半導体デバイス中に入り込
むと素子性能の劣化を引き起こすためである。デバイス
性能向上とコスト低減を図るために、デバイスの設計ル
ールは０.３μｍ レベルから０.１３μｍ レベルへと微
細化が進められている。デバイス寸法の縮小に伴い、上
述した重金属汚染に対する許容レベルは厳しくなり、５
×１０9個／cm2 以下に抑える必要が出てくる。図２に
示したマイクロ波プラズマエッチング装置ではアルミ合
金製のプラズマ処理室２０５の内面には高純度のアルマ
イトを被覆し、さらに石英製内筒２１８を載置すること
でウエハ２１２へ飛来する金属元素を抑制している。し
かしながら、エッチング処理を重ねていくと被エッチン
グウエハのレジストマスク或いは被エッチング材料に含
まれる僅かなＦｅ，Ｃｕ等の重金属が石英製内筒２１８
等に付着して、前述したＳＦ6 クリーニングでは充分に
除去できず石英製内筒２１８内面に蓄積し、ウエハの金
属汚染源になるため金属汚染量を５×１０9個／cm2以下
にすることが困難な場合がある。
るウエハの重金属汚染量は、例えばＦｅ，Ｎｉについて
は５×１０10個／cm2 以下であることが要求されてい
る。これは、前記金属元素が半導体デバイス中に入り込
むと素子性能の劣化を引き起こすためである。デバイス
性能向上とコスト低減を図るために、デバイスの設計ル
ールは０.３μｍ レベルから０.１３μｍ レベルへと微
細化が進められている。デバイス寸法の縮小に伴い、上
述した重金属汚染に対する許容レベルは厳しくなり、５
×１０9個／cm2 以下に抑える必要が出てくる。図２に
示したマイクロ波プラズマエッチング装置ではアルミ合
金製のプラズマ処理室２０５の内面には高純度のアルマ
イトを被覆し、さらに石英製内筒２１８を載置すること
でウエハ２１２へ飛来する金属元素を抑制している。し
かしながら、エッチング処理を重ねていくと被エッチン
グウエハのレジストマスク或いは被エッチング材料に含
まれる僅かなＦｅ，Ｃｕ等の重金属が石英製内筒２１８
等に付着して、前述したＳＦ6 クリーニングでは充分に
除去できず石英製内筒２１８内面に蓄積し、ウエハの金
属汚染源になるため金属汚染量を５×１０9個／cm2以下
にすることが困難な場合がある。
【０００４】本発明の目的は、半導体デバイスの特性を
劣化させるウエハへの金属汚染量を低減することのでき
るプラズマ処理方法を提供することにある。
劣化させるウエハへの金属汚染量を低減することのでき
るプラズマ処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のＳｉウ
エハのエッチング処理の後に、複数のカニボル基及びフ
ッ素元素を含むガスを用いたプラズマクリーニングによ
り石英製内筒２１８等に付着したＦｅ，Ｃｕ等を除去す
ることにより、ウエハの金属汚染量を低減することがで
きる。
エハのエッチング処理の後に、複数のカニボル基及びフ
ッ素元素を含むガスを用いたプラズマクリーニングによ
り石英製内筒２１８等に付着したＦｅ，Ｃｕ等を除去す
ることにより、ウエハの金属汚染量を低減することがで
きる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１（ａ）に
示すロット処理フローを用いて説明する。エッチング処
理には図２に示したプラズマエッチング装置を用いた。
プラズマ処理室２０５のコンディショニングとしてエー
ジング処理を行った後、所望のエッチング処理を数ロッ
ト（図１（ａ）では３ロット）連続して行う。エッチン
グ処理を施すウエハにはレジストマスクがパターニング
されており、マスクパターン開孔部より露出した被加工
材料部をエッチングする。その後、フッ化ジケントンガ
ス（Ｆ元素６個以上）を用いて、プラズマ処理室２０５
内面、特に石英製内筒２１８の内面に付着したＦｅ，Ｃ
ｕ等の金属をプラズマクリーニングにより除去する。プ
ラズマ処理室２０５内面及び石英製内筒２１８の内面は
ヒータ等を用いて１００℃以上に加熱，制御している。
上述したフッ化ジケントンガスによるクリーニング処理
に続いて、Ｏ2 を含むガスによるクリーニング処理を行
う。このＯ2 系プラズマクリーニングにより前記フッ化
ジケントンガスによるクリーニング処理中にプラズマ処
理室２０５内面及び石英製内筒２１８の内面に付着した
有機物を除去する。然る後、エージング処理を行い、エ
ッチング処理を再開する。
示すロット処理フローを用いて説明する。エッチング処
理には図２に示したプラズマエッチング装置を用いた。
プラズマ処理室２０５のコンディショニングとしてエー
ジング処理を行った後、所望のエッチング処理を数ロッ
ト（図１（ａ）では３ロット）連続して行う。エッチン
グ処理を施すウエハにはレジストマスクがパターニング
されており、マスクパターン開孔部より露出した被加工
材料部をエッチングする。その後、フッ化ジケントンガ
ス（Ｆ元素６個以上）を用いて、プラズマ処理室２０５
内面、特に石英製内筒２１８の内面に付着したＦｅ，Ｃ
ｕ等の金属をプラズマクリーニングにより除去する。プ
ラズマ処理室２０５内面及び石英製内筒２１８の内面は
ヒータ等を用いて１００℃以上に加熱，制御している。
上述したフッ化ジケントンガスによるクリーニング処理
に続いて、Ｏ2 を含むガスによるクリーニング処理を行
う。このＯ2 系プラズマクリーニングにより前記フッ化
ジケントンガスによるクリーニング処理中にプラズマ処
理室２０５内面及び石英製内筒２１８の内面に付着した
有機物を除去する。然る後、エージング処理を行い、エ
ッチング処理を再開する。
【０００７】本実施例よれば、エッチング処理中にレジ
ストマスク材などからプラズマ処理室２０５内面或いは
石英製内筒２１８の内面に飛来，付着したＦｅ，Ｃｕ等
をロット間のフッ化ジケントンガスによるプラズマクリ
ーニング処理により除去しているため、エッチング処理
ウエハへの金属汚染量を低減することが可能である。全
反射蛍光Ｘ線測定器を用いてウエハ表面の金属汚染を測
定した結果、エッチング処理を繰返しても、５×１０9a
toms／cm2 以下で安定していることが確認された。
ストマスク材などからプラズマ処理室２０５内面或いは
石英製内筒２１８の内面に飛来，付着したＦｅ，Ｃｕ等
をロット間のフッ化ジケントンガスによるプラズマクリ
ーニング処理により除去しているため、エッチング処理
ウエハへの金属汚染量を低減することが可能である。全
反射蛍光Ｘ線測定器を用いてウエハ表面の金属汚染を測
定した結果、エッチング処理を繰返しても、５×１０9a
toms／cm2 以下で安定していることが確認された。
【０００８】本実施例ではレジストマスクから放出され
るＦｅ，Ｃｕ等がプラズマ処理室２０５内面或いは石英
製内筒２１８の内面に付着して金属汚染源となる場合に
ついて例示したが、実際のウエハでは被エッチング材料
自体にも金属が含まれる場合があり、これらの金属がプ
ラズマ処理室２０５内面或いは石英製内筒２１８の内面
に付着して汚染源になるときにも、本発明が有効である
ことは言うまでも無い。
るＦｅ，Ｃｕ等がプラズマ処理室２０５内面或いは石英
製内筒２１８の内面に付着して金属汚染源となる場合に
ついて例示したが、実際のウエハでは被エッチング材料
自体にも金属が含まれる場合があり、これらの金属がプ
ラズマ処理室２０５内面或いは石英製内筒２１８の内面
に付着して汚染源になるときにも、本発明が有効である
ことは言うまでも無い。
【０００９】上述した実施例では、エッチング処理中に
プラズマ処理室２０５内面或いは石英製内筒２１８の内
面に付着する金属を汚染源として捉えたが、エッチング
装置を定期的なメンテナンス清掃した時にも作業者，工
具、及び雰囲気等から飛来する金属がプラズマ処理室２
０５内面或いは石英製内筒２１８の内面に付着してウエ
ハ金属汚染の原因になる。そこで、図１（ｂ）の装置清
掃前後の処理フローに示すように、装置の清掃の後で、
フッ化ジケントンガスによるプラズマクリーニング処理
を行い、清掃中に付着した金属元素を除去することが、
ウエハ表面の金属汚染低減に有効であることは言うまで
も無い。
プラズマ処理室２０５内面或いは石英製内筒２１８の内
面に付着する金属を汚染源として捉えたが、エッチング
装置を定期的なメンテナンス清掃した時にも作業者，工
具、及び雰囲気等から飛来する金属がプラズマ処理室２
０５内面或いは石英製内筒２１８の内面に付着してウエ
ハ金属汚染の原因になる。そこで、図１（ｂ）の装置清
掃前後の処理フローに示すように、装置の清掃の後で、
フッ化ジケントンガスによるプラズマクリーニング処理
を行い、清掃中に付着した金属元素を除去することが、
ウエハ表面の金属汚染低減に有効であることは言うまで
も無い。
【００１０】上述した実施例のプラズマ処理装置ではマ
イクロ波によりプラズマ生成を行っているが、ヘリコン
波などを用いた他のプラズマ放電方式でも同様の効果が
あることは言うまでも無く、処理室内面が石英以外の高
純度セラッミック材或いはアルマイト皮膜により覆われ
ている場合にも本発明は有効である。
イクロ波によりプラズマ生成を行っているが、ヘリコン
波などを用いた他のプラズマ放電方式でも同様の効果が
あることは言うまでも無く、処理室内面が石英以外の高
純度セラッミック材或いはアルマイト皮膜により覆われ
ている場合にも本発明は有効である。
【００１１】
【発明の効果】以上、本発明によれば、レジストマスク
或いは被エッチング材料にＦｅ，Ｃｕ等の金属不純物が
含まれたウエハを連続的にエッチング処理しても、被処
理ウエハ上への金属汚染レベルを５×１０9個／cm2以下
に安定して低減することが可能であり、Ｓｉデバイスの
性能及び信頼性を向上させることができる。
或いは被エッチング材料にＦｅ，Ｃｕ等の金属不純物が
含まれたウエハを連続的にエッチング処理しても、被処
理ウエハ上への金属汚染レベルを５×１０9個／cm2以下
に安定して低減することが可能であり、Ｓｉデバイスの
性能及び信頼性を向上させることができる。
【図１】本発明のプラズマ処理方法の一実施例を示す処
理フロー図である。
理フロー図である。
【図２】本発明および従来のプラズマ処理に用いられる
プラズマエッチング装置の一例を示す縦断面図である。
プラズマエッチング装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】従来のプラズマ処理手順を示す処理フロー図で
ある。
ある。
２００…マグネトロン、２０１…導波管、２０２…オー
トチューナ、２０３…アイソレータ、２０４…石英窓、
２０５…プラズマ処理室、２０６…コイル、２０７…ガ
ス流量コントローラ、２０８…ガス導入系、２０９…開
孔部、２１０…ガス分散板、２１１…バリアブルバル
ブ、２１２…ウエハ、２１３…準備室、２１４…ゲート
バルブ、２１５…電極、２１６…高周波電源、２１７…
アース電極、２１８…石英製内筒。
トチューナ、２０３…アイソレータ、２０４…石英窓、
２０５…プラズマ処理室、２０６…コイル、２０７…ガ
ス流量コントローラ、２０８…ガス導入系、２０９…開
孔部、２１０…ガス分散板、２１１…バリアブルバル
ブ、２１２…ウエハ、２１３…準備室、２１４…ゲート
バルブ、２１５…電極、２１６…高周波電源、２１７…
アース電極、２１８…石英製内筒。
Claims (4)
- 【請求項１】処理室内でＳｉウエハに対して所望のエッ
チング処理を行う工程と、該工程の後に複数のカニボル
基及びフッ素元素を含むガスを用いて前記処理室内面に
付着した金属を除去する第１のプラズマクリーニング工
程と、該工程の後にＯ2を含むガス系により前記処理室
内面に付着した有機物を除去する第２のプラズマクリー
ニング工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方
法。 - 【請求項２】請求項１記載のプラズマ処理方法におい
て、前記Ｓｉウエハはその表面に有機レジストマスク或
いはＦｅ，Ｃｕの不純物金属を含む皮膜が具備されてい
るプラズマ処理方法。 - 【請求項３】請求項１記載のプラズマ処理方法におい
て、前記第１のプラズマクリーニング工程が、前記処理
室の内面を１００℃以上に加熱制御して処理するプラズ
マ処理方法。 - 【請求項４】請求項１記載のプラズマ処理方法におい
て、前記複数のカニボル基及びフッ素元素を含むガス
が、６個以上のフッ素元素を含むβ−ジケトンであるプ
ラズマ処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001166013A JP2002359234A (ja) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001166013A JP2002359234A (ja) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | プラズマ処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359234A true JP2002359234A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=19008610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001166013A Pending JP2002359234A (ja) | 2001-06-01 | 2001-06-01 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002359234A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8591752B2 (en) | 2011-12-07 | 2013-11-26 | Hitachi High Technologies Corporation | Plasma processing method |
| JP2014053644A (ja) * | 2013-12-11 | 2014-03-20 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| JP2015008211A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 東京エレクトロン株式会社 | クリーニング方法及び基板処理装置 |
| US9496147B2 (en) | 2010-03-16 | 2016-11-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US9972776B2 (en) | 2016-01-04 | 2018-05-15 | Hitachi High-Technologies Corporations | Plasma processing method |
-
2001
- 2001-06-01 JP JP2001166013A patent/JP2002359234A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9496147B2 (en) | 2010-03-16 | 2016-11-15 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US9960031B2 (en) | 2010-03-16 | 2018-05-01 | Hitachi High-Technologies Corporation | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| US8591752B2 (en) | 2011-12-07 | 2013-11-26 | Hitachi High Technologies Corporation | Plasma processing method |
| JP2015008211A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 東京エレクトロン株式会社 | クリーニング方法及び基板処理装置 |
| JP2014053644A (ja) * | 2013-12-11 | 2014-03-20 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
| US9972776B2 (en) | 2016-01-04 | 2018-05-15 | Hitachi High-Technologies Corporations | Plasma processing method |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060418 |