JP2003518328A - プラズマ反応チャンバを洗浄および条件付けする方法 - Google Patents

プラズマ反応チャンバを洗浄および条件付けする方法

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Abstract

(57)【要約】 シリコン・ウェハなど基板が処理されるプラズマ・チャンバの内部表面を洗浄し、かつ条件付けするための方法。この方法は、湿式洗浄またはｉｎ−ｓｉｔｕプラズマ洗浄などによってチャンバを洗浄すること、条件付け用ガスをチャンバ内に導入すること、条件付け用ガスを付勢してプラズマ状態にすること、内部表面上にポリマー被覆を堆積させること、基板を処理することを含む。条件付けステップは、チャンバ内にウェハなど基板がない状態で行うことができ、処理ステップは、生産用ウェハを処理する前にチャンバを介して条件付け用ウェハを処理することなく行うことができる。アルミニウムをエッチングするために使用されるプラズマ・チャンバの場合は、条件付け用ガスが、フッ素含有ガス、炭素含有ガス、塩素含有ガスを含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 半導体ウェハの処理中には、従来、プラズマ・エッチングおよびＣＶＤ反応炉
の定期的なインサイチュー（ｉｎ−ｓｉｔｕ）洗浄を行う。米国特許第５，１２
９，９５８号は、半導体ウェハ処理装置内でＣＶＤ堆積チャンバを洗浄するため
の方法を開示しており、先のフッ素プラズマ洗浄ステップで残ったフッ素残留物
を、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア、水素、リン（ＰＨ３）、ジボラン（Ｂ２ Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）など、１つまたは複数の還元ガスと接触させる。
プラズマＣＶＤ反応炉の内部表面を洗浄し、かつ条件付け(conditioning)するた
めの他の技法は、本願の所有者が所有する米国特許第５，６４７，９５３号に開
示されており、その主題は参照により本明細書に組み込む。過去には、これらの
洗浄が、チャンバ内にウェハを有し、電極を覆って行われたが、ウェハ無し洗浄
を行うことがより一般的になった。
【０００２】 プラズマ反応チャンバを洗浄するための他の技法は、本願の所有者が所有する
米国特許第５，３５６，４７８号、米国特許第４，６５７，６１６号、第４，７
８６，３５２号、第４，８１６，１１３号、第４，８４２，６８３号、第４，８
５７，１３９号、第５，００６，１９２号、第５，１２９，９５８号、第５，１
５８，６４４号、第５，２０７，８３６号、および日本特許公開第５７−２０１
０１６号、第６１−２５０１８５号、第６２−２１４１７５号、第６３−２６７
４３０号、第３−６２５２０号に開示されている。たとえば、ＳｉＯｘ堆積物を
除去するために、プラズマへと付勢(energize)されるフッ素含有ガスを使用し、
チャンバ内の内部表面を洗浄した。反応炉洗浄の後に残るフッ素残留物は、水素
（Ｈ２）、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ４）、リン（ＰＨ３）、ジボ
ラン（Ｂ２Ｈ６）、アルシン（ＡｓＨ３）など、還元ガスを反応炉に通すことに
よって除去することができる。
【０００３】 チャンバ条件付けプロセスもまた一般に使用され、その場合、条件付け中に電
極を保護するためにウェハがチャンバ内に配置される。これら条件付けプロセス
は、堆積反応炉にとってプラズマ洗浄の後で非常に一般的であり、また、エッチ
ング反応炉について湿式洗浄の後で一般的である。ウェハは、条件付けプロセス
の際に支援する膜がその上に堆積されることがある。一例として、一般に、レジ
スト被覆されたウェハが条件付けを加速するために使用されている。そのような
条件付けステップは、下部電極電力のない状態でプロセス条件を使用してチャン
バ壁をならすことがある。
【０００４】 プラズマ・チャンバをならすために条件付け用ウェハを使用して、生産用ウェ
ハを処理するとき再現可能なプロセス条件を得ることの問題は、そのような条件
付け用ウェハがコストを付加し、かつ生産時にスローダウンを引き起こすことで
ある。したがって、コストと生産効率の点からより経済的な条件付け処理が望ま
しいであろう。
【０００５】 （発明の概要） 本発明は、基板が処理されるプラズマ反応チャンバを洗浄し、かつ条件付け(c
onditioning)する方法であって、チャンバ内の表面上に蓄積した堆積物を除去す
るようにプラズマ反応チャンバを洗浄するステップと、フッ素含有ガスおよび炭
素含有ガスを含む条件付け用ガスをチャンバ内に導入するステップと、条件付け
用ガスを付勢(energize)してプラズマ状態にするステップと、チャンバの内部表
面上にポリマー被覆を堆積させるステップと、堆積ステップ後にチャンバ内で基
板を処理するステップとを含む方法を提供する。「ポリマー」被覆という用語は
、エッチングまたは堆積副生物を含むことができる有機膜を述べるものとする。
【０００６】 本発明の好ましい実施形態によれば、付勢ステップが、チャンバの囲壁の一部
を形成する誘電シールドに近接して、チャンバの外部に配置されるＲＦアンテナ
・コイル内で無線周波数電流を共振させることによって生成される誘導磁界に、
条件付け用ガスをさらすことによって実行される。さらに、チャンバを開いて湿
式洗浄を行うことによって洗浄ステップを実行すること、または、洗浄ガスをチ
ャンバ内に導入し、洗浄ガスを付勢してプラズマ状態にし、内部表面をプラズマ
と接触させて堆積物を除去することによって洗浄ステップを実行することができ
る。好ましい方法では、条件付けステップが、チャンバに基板が入っていない、
かつ／または基板が生産用ウェハを含む間に実行され、処理ステップが、生産用
ウェハを処理する前に、チャンバ内に処理条件付け用ウェハのない状態で実行さ
れる。条件付けステップはまた、処理ステップ中に基板が支持される基板支持体
のＲＦバイアス電極に電力を加えることなく実行することができる。
【０００７】 アルミニウム・エッチング反応炉を洗浄する際には、堆積ステップ時に堆積さ
れるポリマーが塩素を含み、処理ステップが生産用ウェハ上のアルミニウム層を
エッチングすることを含むように、条件付け用ガスが塩素含有ガスをさらに含む
ことができる。そのような場合には、条件付け用ガスが、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、Ｃ
Ｃｌ４、ＳｉＣｌ４またはその混合物を含むことができる。たとえば、条件付け
ステップは、条件付け用ガスとしてＣＨＦ３、ＢＣｌ３、および／またはＣｌ２ を使用して１つまたは複数のステップで実行することができる。条件付けステッ
プ中のチャンバ圧力は約５〜８０ｍＴｏｒｒの範囲内とすることができ、かつ／
または、プラズマ生成アンテナに２００〜１０００ワットを条件付けステップ中
に供給することができる。
【０００８】 （好ましい実施の形態の詳細な説明） 本発明は、基板が処理されるプラズマ反応チャンバを洗浄し、かつ条件付けす
る経済的な方法を提供する。この方法は、チャンバ内の表面上に蓄積した堆積物
を除去するようにプラズマ反応チャンバを洗浄すること、フッ素含有ガスおよび
炭素含有ガスを含む条件付け用ガスをチャンバ内に導入すること、条件付け用ガ
スを付勢してプラズマ状態にすること、チャンバの内部表面上にプラズマによっ
て形成されるポリマー被覆を堆積させること、堆積ステップ後にチャンバ内で基
板を処理することを含む。
【０００９】 好ましい実施形態では、本発明は、アルミニウム膜スタックをプラズマ・エッ
チングするために使用される条件付けチャンバ用としてウェハ無しプラズマ洗浄
回復プロセスを提供する。Ａｌのプラズマ・エッチング用プロセスは、反応炉全
体にわたって堆積する副生物を生じる。最終的にこの副生物は、もはや反応炉壁
に貼り付いていられない厚さに達し、粒子が離脱してこれがエッチングされてい
る基板を汚染する。これが発生したときは、反応炉を開いて、湿式洗浄プロセス
で洗浄しなければならない。
【００１０】 反応炉を洗浄するために準備するプロセスは、実際の洗浄プロセスと、開放チ
ャンバ洗浄に続いてチャンバを条件付けするのに必要とされるステップとに加え
て、少なからぬ時間を必要とすることがある。ウェハ作製時の生産性を最大にす
るためには、そのような開放チャンバ洗浄を行うためにチャンバを開く合間の時
間を延ばすことが望ましい。そうするための一方法はプラズマ洗浄を実行するこ
とであり、それによりチャンバ内に堆積されるエッチング副生物を減少させるこ
とができ、開放チャンバ洗浄の合間の時間が延びる。しかし、プラズマ洗浄は、
反応炉堆積物を除去することによってチャンバ条件を変えるため、一般にプラズ
マ洗浄に続いてプロセス・シフトがある。その結果、アルミニウム・エッチング
・レート、エッチング・プロフィル、フィーチャＣＤ（Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉ
ｍｅｎｓｉｏｎ）が、製造されているデバイスにとって許容可能な範囲の外にシ
フトすることがある。プラズマ洗浄を使用する場合、生産用ウェハをエッチング
する前に、チャンバを介してウェハを循環させて再条件付けする。
【００１１】 条件付けのためにチャンバ内でウェハが必要とされるプロセスでは、特別なウ
ェハ・タイプが必要とされる可能性もある。これは、プラズマ洗浄後に特別なウ
ェハをチャンバ内に載荷して条件付けプロセスを実行しなければならないことが
生産の流れを中断させることになるため、生産環境内でＡｌエッチングのための
プラズマ洗浄プロセスの適用可能性を制限する。その結果、生産時にプラズマ洗
浄が使用されないことになり、長い湿式洗浄手順のために反応炉をより頻繁に開
く必要があろう。したがって、プラズマ洗浄を使用して湿式洗浄時間を延ばすこ
との反応炉稼働率上の利点は、特別なウェハ・タイプを用いてチャンバを再条件
付けすることの負担によって打ち消される。
【００１２】 本発明は、チャンバ内にウェハがない状態で実行し、プラズマ洗浄の後でチャ
ンバを再条件付けすることができるプロセスを提供する。Ａｌエッチングからの
副生堆積物は、大量の有機物質を含むことが示されている。堆積は、エッチング
・プロセス全体にわたって見られ、側壁不動態化の源、ならびに反応種の再結合
および吸着場所を提供することによって関与する。堆積物は、プラズマ含有Ｏ２ によって洗浄することができる。しかし、これによってチャンバ内にいくらかの
残留Ｏ２が残る。さらに、Ｏ２をＡｌエッチング・ガスに追加すると、Ａｌエッ
チング・レートが上がることが知られ、エッチング・プロフィルの結果に作用す
ることがある。
【００１３】 プラズマ洗浄の後でチャンバを再条件付けするために、エッチング・プロセス
が影響されないように残留Ｏ２を除去し、または結合することが望ましい。また
、副生堆積物と同様にプロセス内で関与する有機堆積物を提供することが望まし
い。ウェハ無し条件付けプロセスでは、プロセス中に覆われない、または保護さ
れないウェハ・チャックを侵食することなくこれを行わなければならない。
【００１４】 そうするために好ましい方法は、ＢＣｌ３およびＣＨＦ３を使用してプラズマ
処理を実行することである。ＬＡＭ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎより入手可能なＴＣＰ ９６００（商標）エッチャなど、誘導結合プラズマ・
エッチャでは、上部電極（ＴＣＰ（商標）電力）源に高いＲＦ電力を加える一方
、ウェハ処理中にＲＦ基板バイアスを提供する下部電極に電力を加えないことに
よってプロセスが実行される。これによりプラズマ電位が低くなり、ウェハ・チ
ャックの侵食が防止される。ＢＣｌ３は、チャンバから残留Ｏ２を除去すること
が可能であり、一方、ＣＨＦ３は、チャンバ壁上の有機物質の堆積源である。Ｂ
Ｃｌ３はまた、エッチング副生堆積物内に存在するＣｌの源である。ＴＣＰ ９
６００（商標）エッチング反応炉のための典型的なプロセス条件および範囲を表
１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】 Ａｌエッチング・スタックおよびプロセス要件に応じて、ウェハ無し回復プロ
セスの第２ステップが必要となる可能性がある。Ａｌエッチング・プロセスが、
ＣＨＦ３を含まないステップで終了する場合、ＣＨＦ３を解消する回復プロセス
の最終ステップがプロセス回復を改善する。２ステップ・ウェハ無し回復プロセ
スの一例を表２に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】 ＢＣｌ３をそのＯ２除去能力で選択したが、ＣＣｌ４およびＳｉＣｌ４など他
のガスは適切な代替となろう。塩素濃度は、Ｃｌ２を追加することによって上昇
させることができよう。同様に、多数のクロロカーボン、過フッ化炭化水素、Ｃ
ＦＣガスは、ポリマー源として容易にＣＨＦ３の代わりに使用することができよ
う。効果的なプロセスを維持しながら、ＨｅおよびＡｒなど希釈ガスを追加する
ことができよう。
【００１９】 ウェハ無し回復プロセスは、特別なウェハ・タイプを用いず、操作者介入の必
要性をなくして実行することができる。回復プロセス用のウェハを必要としない
ことの追加の利点は、洗浄または条件付けステップのためにチャンバ内にウェハ
を載荷するために使用されるオーバーヘッド時間がないため、生産時間の損失が
最小限であることである。この直接的な結果が、貴重な製品をエッチングするた
めの反応炉のより高い稼働率である。
【００２０】 反応炉湿式洗浄の後でウェハ無し回復ステップを使用することには、湿式洗浄
回復時間を短縮する利点もある。たとえば、湿式洗浄されたチャンバを介してレ
ジスト・ウェハ５０枚を処理するのに約９０分かかる条件付けプロセスに比べて
、本発明によれば、条件付けプロセスを約５分以下で完了させることができる。
したがって、本発明による条件付けプロセスは、チャンバ洗浄に続く回復時間を
、５０％を超えて、さらには８０％以上短縮することができる。さらに、条件付
け用ウェハを使用することなく、またはその使用を最小限に抑えてより短時間で
チャンバの条件付けをすることができる。製品に関して向上された反応炉の稼働
率も、削減された非生産用ウェハ要件も、顧客の収益性向上にとって有利である
。
【００２１】 （試験データおよび結果、ＴＣＰ（商標）９６００ＳＥ（商標）システム、シ
ステム基礎） この調査は、９６００ＳＥ（商標）システムの基礎から開始した。チャンバを
湿式洗浄し、ブランケット・フォトレジスト（ＰＲ）ウェハを処理してチャンバ
の条件付けをした。アルミニウム・エッチング・レート・ウェハを条件付け済み
チャンバ上で処理し、ウェハ無し回復プロセス開発作業のためにエッチング・レ
ート目標を確定した。長いＯ２ウェハ無し自動洗浄（ＷＡＣ）の実行によるプロ
セス・エッチング・レート・シフト量を確定した。基礎テストからのエッチング
・レート結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】
【００２３】 （チャンバ／プロセス回復の考慮すべき点） ＷＡＣの後のエッチング・レート増加を補償するためにいくつかの機構が提案
されている。エッチング・レート回復のための一提案は、Ａｌエッチング・レー
トがＣｌ２流量に比例するため、圧力制御弁の位置ではなくＣｌ２流量制御を使
用して圧力を調節することである。清浄な条件付け済みチャンバ壁とのＣｌ２の
相互作用は異なり（吸着、再結合など）、これが正味Ｃｌ２濃度に影響を及ぼす
場合には、固定された圧力制御弁の位置についてこれをチャンバ圧力に反映させ
ることが可能であろう。
【００２４】 少量のＯ２をいくつかのアルミニウム・エッチング・プロセスに追加すること
が、Ａｌエッチング・レートを増大させることもまた報告されている。チャンバ
内の残留Ｏ２がＷＡＣ後のエッチング・レート増加の可能な原因として提案され
た。残留Ｏ２を除去する条件付けプロセスがこの課題に対処することができよう
。
【００２５】 レジスト・ウェハを循環させることは、チャンバ条件付けにとって非常に効果
的な方法であり、湿式洗浄後に推奨される回復手順である。これは、チャンバ条
件付け時に有意な要素としてエッチング副生物内の炭素の役割を示す。また、チ
ャンバ洗浄にとってのＯ２ ＷＡＣの有効性は、チャンバ壁が有機堆積物で条件
付けられることを示した。チャンバ条件付けに関して有機堆積の化学的性質を使
用するとこの課題に対処することができよう。
【００２６】 提案された機構について考察し、有意な効果を決定するために一連の実験を行
った。
【００２７】 Ｃｌ２流量制御の選択が機能するために、ウェハ無し洗浄前後で固定された圧
力制御弁の位置について測定可能な圧力の差がなければならない。あるいは、Ｃ
ｌ２流量制御が効果的であろう場合、ＷＡＣ後に設定圧力を維持するように圧力
制御弁がより大きく開くことが期待できよう。ＷＡＣの前（ウェハ２枚）および
後の圧力制御弁の位置を測定した。Ｃｌ２流量制御がエッチング・レート回復に
とって効果的であるためには、位置の変化は小さく、著しい場合には方向が違う
。
【００２８】 これに基づき、チャンバ回復について調査された手法は、ウェハ無し回復ステ
ップ（ＷＲＳ）の実現可能性を探ることであった。提案された機構を考慮して、
３つの化学的性質、すなわち、Ｃｌ２／ＢＣｌ３（Ｏ２除去）、Ｃｌ２／ＣＨＦ ３ （有機物堆積）、ＢＣｌ３／ＣＨＦ３（除去および堆積の組合せ）を調査した
。
【００２９】 可能なＷＲＳプロセスを試験するために、各ウェハ間でＷＡＣ（１２秒）およ
びＷＲＳプロセス処理と共に基礎Ａｌエッチング・プロセスを使用してブランケ
ット・レジスト・ウェハを循環させるようにシステムをセット・アップした。試
験された３つのＷＲＳステップを表４に示す。各試験について、Ａｌエッチング
・レート試験を実行する前に、ブランケット・レジスト・ウェハ３０〜４０枚を
循環させた。表５は、エッチング・レートの結果を示す。条件付け済みチャンバ
の場合、Ａｌエッチング深さは約４６３０Ａである。ＢＣｌ３／ＣＨＦ３プロセ
スは、ＷＡＣに続いてＷＲＳを使用して所望のＡｌエッチング・レートを回復す
ることが可能であることを示す。エッチング・レートをプロセス・シフトの主な
指標と仮定して、ＷＡＣの後でＷＲＳを使用して所望のプロセス安定性を回復す
ることの実現可能性は、非常に良好と思われる。
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】 （ウェハ無し洗浄の頻度） ＷＡＣ実施の重要な一部は、清浄なチャンバを維持する際に有効性を最大にし
ながら、スループットへの影響を最小限に抑えるＷＡＣ頻度を選択することであ
る。７０３ｎｍの光放射が、適切なＷＡＣ終点指標であると決定された。この信
号はＷＡＣプロセス全体にわたって劣化し、チャンバが適切に洗浄されたとき平
坦になる。
【００３３】 一連の試験を実行して、必要とされるＷＡＣ時間がＷＡＣ間でウェハ枚数（Ｎ
）にどのように比例するかを判定した。チャンバは、基礎条件に達するように、
延長されたＯ２プラズマで洗浄した。これに引き続いて、ＷＡＣ実行間でウェハ
枚数を変え、ＷＡＣステップ中に７０３ｎｍ放射を監視してチャンバを洗浄する
のに必要とされる時間を決定する試験を行った。図１は、この試験から得た終点
トレースを示す。終点信号は、ＲＦがオンになるとき急激に増大する。Ｎが増加
するにつれて、終点信号が基礎まで劣化するのにかかる時間の長さが増し、洗浄
時間がＮの関数であることを示す。
【００３４】 表６は、ＷＡＣ対Ｎの終点時間、ならびにウェハの洗浄時間を示す。終点信号
が基礎まで劣化し、さらに基礎より上の１００カウントまで劣化する時間を示す
。これらプロセス条件の場合、Ｎが１から５に増加するとき単位洗浄時間が減少
するが、Ｎ＝１０で単位洗浄時間が増加している。これは、最適な洗浄頻度が、
ウェハ５〜２０枚の間にある可能性があることを示唆している。
【００３５】
【表６】
【００３６】 （ＷＲＳエッチング・レート回復） 表７に示すＡｌエッチング、ＷＡＣ、ＷＲＳステップ向けのプロセス条件を使
用して９６００ＰＴＸ（商標）システム上でＢＣｌ３／ＣＨＦ３ ＷＲＳを試験
した。最初に、Ａｌエッチング・プロセス条件を用いて、ブランケット・レジス
ト・ウェハ５７枚を循環させることによってシステムの条件付けをした。条件付
け済みチャンバについてのＡｌエッチング・レートを測定した。これに引き続い
て、７分の洗浄時間でＷＡＣプロセス条件を使用してチャンバをオーバー洗浄し
た。７０３ｎｍ終点信号を使用して、洗浄時間が十分であることを確認した。次
いで、Ａｌエッチング・プロセスを使用して、システムを介して追加のブランケ
ット・レジスト・ウェハ２９枚を循環させたが、各ウェハ間でＷＡＣおよびＷＲ
Ｓステップを使用した。次いで、ＷＡＣおよびＷＲＳステップの後でＡｌエッチ
ング・レートを再度チェックした。エッチング深さの結果を表８に示す。ＷＡＣ
およびＷＲＳの後のエッチング・レートは、ならし済みチャンバのエッチング・
レートよりもあまり異ならなかった（１．６％低い）。
【００３７】
【表７】
【００３８】
【表８】
【００３９】 （プロフィル・エッチング試験） エッチング・テストを行って、エッチング・プロフィルに対するＷＡＣおよび
ＷＲＳの作用を決定した。図２は、エッチング前のプロフィル試験ウェハ構造を
示す。
【００４０】 小さなマトリクスを実行して、エッチング・プロフィルに対する回復ステップ
のステップ時間およびＢＣｌ３：Ｃｌ２比の重要性を評価した。表９は、１／２
階乗マトリクスで実行された４つのプロセスを示す。図３は、２ステップ回復プ
ロセスの後でエッチングされたウェハについて終点トレースを示す。終点トレー
スは、レジスト条件付け済みチャンバ内でエッチングされたウェハのトレースと
密接に整合している。さらに、ＢＡＲＣ、Ｔｉ、ＴｉＮ層を介したエッチング・
レートは、レジスト条件付け済みチャンバ内のそのような層のエッチング・レー
トと整合している。２ステップ回復プロセスの後でエッチングされたウェハは、
すべて同様なトレースを有した。
【００４１】
【表９】
【００４２】 図４ａ〜ｅおよび５ａ〜ｅは、レジスト条件付け済みチャンバ内でのエッチン
グの結果に比べて、ＷＡＣおよびＷＲＳマトリクスの一部としてエッチングされ
たウェハから得たエッチング・プロフィルを示す。ウェハ間のエッチング・プロ
フィルの差は、たいていの場合でわずかであり、２ステップ回復プロセスが合理
的なプロセス・ウィンドウを有することを示す。マトリクスから得たいくつかの
顕著な傾向は、以下を含む。
【００４３】 −塩素を主体とする第２回復ステップが、エッチング・プロフィル回復を改善
する。
【００４４】 −第２回復ステップでより高い割合のＣｌ２を使用すると、基準ウェハに比べ
てフィーチャ上部でＣＤ成長が減少することが明らかである。この効果は、短い
第１回復ステップ時間についてより強い（ウェハ１７参照）。
【００４５】 −より長い第１回復ステップを使用すると、側壁の滑らかさについてプロセス
・ラチチュードが改善される。
【００４６】 −より短い第２ステップ時間でエッチングされたウェハは、基準ウェハ上の残
りの酸化物により密接に整合した。
【００４７】 図６ａ〜ｆは、ウェハ１９の結果を条件付け済みチャンバの結果と比較した追
加のＳＥＭを示す。これらのＳＥＭでは、分離されたフィーチャのプロフィルも
また再現されており、レジスト・プロフィルおよび側壁堆積物も２ステップ回復
プロセスによって整合されている。
【００４８】 第１回復ステップを、チャンバ内でいくらかの有機膜を生成するのに十分な長
さで実行し、その後に続いて短い塩素化学反応を実行することは、ＷＡＣ後、プ
ロセスを回復するのに十分であることが明らかである。塩素化学反応ステップは
、大量の有機堆積と高い衝撃エネルギーに依拠してエッチング側壁を保護するプ
ロセスについて必要でない可能性がある。
【００４９】 ＷＡＣ後にアルミニウムをエッチングするためのプロセス回復は、チャンバ内
での有機堆積とチャンバ壁の塩素化との間で適切なバランスを達成することを必
要とする。エッチング・プロフィルが化学反応バランスにより敏感なＣＨＦ３添
加剤のためのプロセス回復が示されている。ＷＲＳマトリクスは、２ステップ回
復プロセスを、チャンバ内で有機および塩素化組成を釣り合わせるように調整し
、ＷＡＣの後で「条件付けられた」状態にすることができることを示す。
【００５０】 以上、本発明についてその特定の実施形態を参照しながら詳しく述べたが、添
付の特許請求の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行い、均等
物を使用することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるウェハ無し自動洗浄プロセス中の７０３ｎｍ放射データを示す図
である。
【図２】 ０．２５μｍプロフィル・テスト・ウェハのエッチング前構造の図である。
【図３】 レジスト・ウェハを用いたチャンバ条件付けの後、および本発明によるウェハ
無し自動洗浄プロセスの後のプロフィル・ウェハ終点トレースを比較した図であ
る。
【図４ａ】、
【図４ｂ】、
【図４ｃ】、
【図４ｄ】 本発明によるウェハ無し自動洗浄プロセスおよびウェハ無し回復ステップの後
のエッチング済み構造の顕微鏡写真である。
【図４ｅ】 レジスト・ウェハを用いて条件付けされるチャンバ内で処理されたエッチング
済み構造の顕微鏡写真である。
【図５ａ】、
【図５ｂ】、
【図５ｃ】、
【図５ｄ】 本発明によるウェハ無し自動洗浄プロセスおよびウェハ無し回復ステップの
後のエッチング済み構造の顕微鏡写真である。
【図５ｅ】 レジスト・ウェハを用いて条件付けされるチャンバ内で処理されたエッチング
済み構造の顕微鏡写真である。
【図６ａ】、
【図６ｂ】、
【図６ｃ】 本発明によるウェハ無し自動洗浄プロセスおよびウェハ無し回復ステップの
後のエッチング済み構造の顕微鏡写真である。
【図６ｄ】、
【図６ｅ】、
【図６ｆ】 レジスト・ウェハを用いて条件付けされるチャンバ内で処理されたエッチング
済み構造の顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アウトカ， デュアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94536， フレモント， ガザニア テラ ス 15 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 DA06 LA15 5F004 AA15 BA20 BB25 BD03 CA02 CA03 CB02 DA04 DA05 DA11 DA16 DB09

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板が処理されるプラズマ反応チャンバを洗浄し、かつ条件
    付けする方法であって、 チャンバ内の表面上に蓄積した堆積物を除去するように前記プラズマ反応チャ
    ンバを洗浄するステップと、 フッ素含有ガスおよび炭素含有ガスを含む条件付け用ガスをチャンバ内に導入
    するステップと、 前記条件付け用ガスを付勢してプラズマ状態にするステップと、 チャンバの内部表面上に前記プラズマによって形成されるポリマー被覆を堆積
    させるステップと、 堆積ステップ後にチャンバ内で基板を処理するステップとを含む方法
  2. 【請求項２】 付勢ステップが、チャンバの囲壁の一部を形成する誘電シー
    ルドに近接して、チャンバの外部に配置されるＲＦアンテナ・コイル内で無線周
    波数電流を共振させることによって生成される誘導磁界に、前記条件付け用ガス
    をさらすことによって実行される、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記条件付け用ガスが塩素含有ガスをさらに含み、堆積ステ
    ップ時に堆積される前記ポリマーが塩素を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 洗浄ステップが、チャンバを開いて湿式洗浄を行うことによ
    って実行される、請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 洗浄ステップが、洗浄ガスをチャンバ内に導入し、前記洗浄
    ガスを付勢してプラズマ状態にし、前記内部表面を前記プラズマと接触させて前
    記堆積物を除去することによって実行される、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 条件付けステップが、チャンバに基板が入っていない間に実
    行される、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記基板が生産用ウェハを含み、処理ステップが、前記生産
    用ウェハを処理する前に、チャンバ内に処理条件付け用ウェハのない状態で実行
    される、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 処理ステップが、前記生産用ウェハ上のアルミニウム膜スタ
    ックをエッチングすることを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 条件付けステップが、処理ステップ中に前記基板が支持され
    る基板支持体のＲＦバイアス電極に電力を加えることなく実行される、請求項１
    に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記条件付け用ガスが、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４、Ｓ
    ｉＣｌ４またはその混合物を含む、請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記条件付け用ガスが、ＣＨＦ３、ＢＣｌ３、および／ま
    たはＣｌ２を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 条件付けステップ中のチャンバ圧力が、約５〜８０ｍＴｏ
    ｒｒの範囲内である、請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 条件付けステップ中に前記ＲＦアンテナに２００〜１００
    ０ワットを供給する、請求項２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 プラズマ洗浄ガスが、前記内部表面上の前記堆積物をガス
    副生物に変換する、請求項５に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 チャンバがプラズマ・エッチング・チャンバである、請求
    項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 洗浄ステップの前にチャンバ内で１枚または複数の半導体
    基板上のアルミニウムをエッチングするステップであって、チャンバの前記内部
    表面上で前記堆積物を生じるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 条件付けステップの後に、１枚または複数の半導体基板を
    チャンバ内に導入すること、および前記１枚または複数の基板上のアルミニウム
    をエッチングすることが続く、請求項１５に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 条件付けステップが、光放射または干渉法によって決定さ
    れる終点に達するまで行われる、請求項１に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 条件付けステップが第１および第２ステップで実行され、
    前記条件付け用ガスが前記第１ステップで塩素含有ガスをさらに含み、前記条件
    付け用ガスに前記第２ステップでフッ素が含まれない、請求項１に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記条件付け用ガスが、前記第１ステップで１〜３０ｓｃ
    ｃｍのＢＣｌ３および１０〜６０ｓｃｃｍのＣＨＦ３を含み、前記条件付け用ガ
    スが、前記第２ステップで２０〜６０ｓｃｃｍのＢＣｌ３および２０〜６０ｓｃ
    ｃｍのＣｌ２を含む、請求項１９に記載の方法。
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