JP2004281528A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004281528A JP2004281528A JP2003068129A JP2003068129A JP2004281528A JP 2004281528 A JP2004281528 A JP 2004281528A JP 2003068129 A JP2003068129 A JP 2003068129A JP 2003068129 A JP2003068129 A JP 2003068129A JP 2004281528 A JP2004281528 A JP 2004281528A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- oxygen gas
- chamber
- frequency power
- plasma processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】本発明のプラズマ処理方法は、上部電極5に第1の高周波電力を印加してプラズマを発生させると共に第1の高周波電力より周波数の低い第2の高周波電力をウエハWの下部電極4に印加するプラズマ処理装置1を用いて、下部電極4上に載置されたウエハWの端部に付着した堆積物Dを酸素ガスのプラズマによって除去する際に、酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、下部電極4からウエハWを離した状態で上部電極5によって酸素ガスをプラズマ化することを特徴とする
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」と称す。)等の被処理体にプラズマエッチング(以下、単に「エッチング」と称す。)等の所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、半導体装置やLCDの製造工程ではウエハやLCD基板等の被処理体に種々の成膜処理やエッチング処理等のプラズマ処理を施している。
【0003】
例えばエッチングを行なう場合には、例えば図4の(a)に示すような層構造を有する被処理体(例えば、ウエハ)Wのエッチングを行う。このウエハWは、図4の(a)に示すように、下層から上層に向けて拡散防止膜51、層間絶縁膜52、絶縁膜(例えば、シリコン酸化膜)53及びレジスト膜54を表面に有し、エッチングガスのプラズマを用いて図4の(a)、(b)の順序でレジスト膜54に形成されたパターン54Aに即してシリコン酸化膜53をエッチングして例えば配線用のトレンチ53Aを形成する。次いで、ウエハWにアッシングを施して同図の(c)に示すようにレジスト膜54を除去してシリコン酸化膜53を表出させる。更に、図示してないが後工程で層間絶縁膜にビアホールを形成する。
【0004】
このようなエッチングには例えば平行平板型のプラズマ処理装置がプラズマ処理装置として用いられる。この種のプラズマ処理装置は、例えば、気密構造のチャンバと、チャンバ内でウエハを載置し且つ下部電極を兼ねる載置台と、この載置台の上方に配置された上部電極とを備え、下部電極に高周波電力を印加してチャンバ内でプラズマを発生させ、上述のようにレジスト膜54を介して所定のパターン54Aでシリコン酸化膜53のエッチングを行って配線用のトレンチ53Aを形成する。また、エッチング後のアッシングは同一チャンバ内あるいは別のチャンバ内で行われる。図5は、このプラズマ処理装置の載置台の端部を示す断面図の一例である。
【0005】
図5に示す載置台61は、導電性材料、例えば表面がアルマイト加工されたアルミニウムによって形成されている。この載置台61の載置面にはウエハWを固定する静電チャック62が配置されている。この静電チャック62は、シート状の絶縁体62A間に電極62Bが介在し、電極62Bに直流電圧を印加することにより、クーロン力でウエハWを静電吸着する。また、載置台61の外周縁部にはフォーカスリング63が配置され、このフォーカスリング63によって載置台61上に静電チャック62を介して固定されたウエハWを囲んでいる。
【0006】
ところで、載置台61はアルミニウムによって形成されているため、ウエハWの上方に形成されるプラズマに直接曝される部位があると、その部位がプラズマによってスパッタされ、ウエハWにアルミニウム等を含む望ましくない膜が形成される虞がある。そこで、図5に示すように、載置台61の載置面(静電チャック62が配置されている部分)の直径がウエハWの直径より僅かに(例えば、4mm程度)小さく形成されている。そして、フォーカスリング63の載置面がウエハWの外径より大きく形成され、上から見た場合に載置台61の上面がプラズマに直接曝されないようにしてある。
【0007】
ところが、載置台61が図5に示すように構成されていると、シリコン酸化膜やレジスト膜のエッチングによる副生成物がウエハWの端部裏側まで廻り込み、ウエハWの端部裏面側、特に裏面の傾斜部(以下、「ベベル部」と称す。)に副生成物がポリマー等として薄膜状に堆積することがある。ベベル部にポリマー等が堆積すると、後工程でこの堆積物(ポリマー等の物質)がベベル部から剥離してパーティクルの原因になり、あるいは堆積物によって段差ができてレジスト露光時にピントが合わなくなる等のトラブルの原因になる虞がある。そのため、このような堆積物の生成をできる限り防止する必要がある。
【0008】
そこで、このような堆積物を除去するために、例えばウエハをエッチング用のチャンバから別のチャンバへ搬送し、別のチャンバ内でアッシングを行ってレジスト膜を除去すると共にウエハ端部の堆積物を除去している。
【0009】
また、堆積物を除去する別の方法として、例えば、エッチングを行ったチャンバ内でウエハをピンで持ち上げて支持した状態で不活性ガスのプラズマを立ててウエハ裏面側の堆積物を除去するプラズマ処理方法が提案されている(特許文献1)。更に、この文献には不活性ガスに代えて酸化性ガス(例えば、酸素ガス)を供給してウエハ裏面側に酸化膜を形成し、この酸化膜によって不純物の付着を防止する方法が提案されている。これらの場合チャンバ内の圧力を50〜300mTorrに設定すると共に、25〜100Wの高周波電力を載置台に印加してプラズマ処理を行う。
【0010】
また、特許文献1と同種の処理方法として、CVD成膜後、同一チャンバ内でウエハをガスシャワーヘッドの直下までピンで押し上げて保持し、ガスシャワーヘッドからウエハの表面にパージガスを供給した状態で別のガス供給部からチャンバ内にF系ガス等のエッチングガスを供給してプラズマ化してウエハの裏面や側面の堆積物を除去する基板処理方法及び基板処理装置が提案されている(特許文献2)。
【0011】
【特許文献1】
米国特許第4962049号明細書(第2欄〜第3欄、及び実施例1)
【特許文献2】
特開平9−283459号公報(段落[0040]〜[0042])
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アッシング用チャンバ内でウエハ端部の堆積物を除去する方法の場合には、エッチング用のチャンバとは別にアッシング用チャンバが必要になり、装置コストが高くなると共に装置サイズが大きくなり、しかもエッチング用のチャンバからアッシング用のチャンバへウエハを搬送するため、スループットが低下するという課題があった。特許文献1、2のようにピンでウエハを持ち上げる方法の場合には、ウエハ端部の堆積物を除去する場合にも下部電極にプラズマ発生用の高周波電力を印加するため、プラズマ中のイオンが下部電極側に強く衝突し、チャンバ内の各種の部品を損傷する虞があった。
【0013】
一方、近年はマスクパターンが超微細化し、パターン通りにエッチングをすることが難しくなって来ているため、上下の各電極に周波数の異なった高周波電力を印加する二周波印加方式の平行平板型プラズマ処理装置が用いられ、上部電極にはプラズマを発生させるために周波数の高い高周波電力を印加し、下部電極にはプラズマ中のイオンを下部電極側に引き込むために上部電極より周波数の低い高周波電力を印加する。ところが、下部電極に印加する高周波電力は、周波数及び印加電力共に低く設定されているため、特許文献1、2のようにピンを用いてウエハを下部電極から持ち上げてウエハ端部の堆積物を除去する方法では、堆積物を十分に除去することができないという課題があった。
【0014】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ウエハ等の被処理体の端部に付着した物質を迅速且つ確実に除去することができ、しかもチャンバ内の各部品のプラズマによる損傷を防止することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のプラズマ処理方法は、保持体で保持された被処理体の端部に付着した物質を酸素ガスのプラズマによって除去する際に、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記保持体から上記被処理体を離した状態で酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の請求項2に記載のプラズマ処理方法は、プラズマ発生手段に第1の高周波電力を印加してプラズマを発生させると共に第1の高周波電力より周波数の低い第2の高周波電力を被処理体の載置台に印加するプラズマ処理装置を用いて、上記載置台上に載置された被処理体の端部に付着した物質を酸素ガスのプラズマによって除去する際に、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記載置台から上記被処理体を離した状態で上記プラズマ発生手段によって上記酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするものである。
【0017】
また、本発明の請求項3に記載のプラズマ処理方法は、請求項2に記載の発明において、上記プラズマ発生手段として上記載置台の上方に配置された上部電極を用いることを特徴とするものである。
【0018】
また、本発明の請求項4に記載のプラズマ処理方法は、請求項2または請求項3に記載の発明において、上記第1の高周波電力の周波数を13.56MHz以上に設定し、第2の高周波電力の周波数を3.2MHz以下に設定することを特徴とするものである。
【0019】
また、本発明の請求項5に記載のプラズマ処理方法は、請求項4に記載の発明において、上記上部電極に印加する第1の高周波電力の密度を2.83〜4.25W/cm2に設定し、上記載置台に印加する第2の高周波電力の密度を0.28W/cm2以下設定することを特徴とするものである。
【0020】
また、本発明の請求項6に記載のプラズマ処理方法は、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の発明において、上記酸素ガスの滞留時間を50〜260m秒に設定することを特徴とするものである。
【0021】
また、本発明の請求項7に記載のプラズマ処理方法は、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の発明において、上記物質を除去するに先立って上記被処理体に対してエッチング及びアッシングを連続して行うことを特徴とするものである。
【0022】
また、本発明の請求項8に記載のプラズマ処理装置は、気密構造のチャンバと、上記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、上記チャンバ内に被処理体を保持する保持体と、上記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段とを備え、上記被処理体の端部に付着した物質を除去する際に、上記ガス供給手段から上記チャンバ内に酸素ガスを供給し、上記プラズマ発生手段によって上記酸素ガスのプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、上記保持体から上記被処理体を離す離間手段を有し、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記離間手段によって上記被処理体を上記保持体から離した状態で上記酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするものである。
【0023】
また、本発明の請求項9に記載のプラズマ処理装置は、気密構造のチャンバと、上記チャンバに配置され且つ第1の高周波電力を印加する上部電極と、上記上部電極の下方で被処理体を載置し且つ第1の高周波電力より周波数の低い第2の高周波電力を印加する載置台と、上記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段とを備え、上記被処理体の端部に付着した物質を除去する際に、上記ガス供給手段から上記チャンバ内に酸素ガスを供給し、上記上部電極に上記第1の高周波電力を印加して上記チャンバ内でプラズマを発生させると共に上記載置台に第2の高周波電力を印加して上記酸素ガスのプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、上記保持体から上記被処理体を離す離間手段を有し、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記離間手段によって上記被処理体を上記載置台から離した状態で酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図3に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
まず、本実施形態に用いられるプラズマ処理装置について図1を参照しながら説明する。このプラズマ処理装置1は、例えば図1に示すように二周波印加方式の平行平板型のプラズマ処理装置として構成され、例えば図4に示すウエハW中のシリコン酸化膜(SiO2膜)を所定のパターンに即してエッチングする。
【0025】
上記プラズマ処理装置1は、図1に示すように、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の金属により形成され且つ保安接地されたチャンバ2と、このチャンバ2内の底部に絶縁体3を介して配置され且つ下部電極を兼ねる載置台(以下、適宜「サセプタ」または「下部電極」と称す。)4と、このサセプタ4の上方に配置された上部電極5と、本発明のプラズマ処理方法を実施する際のプログラムを有する制御装置(図示せず)とを備え、制御装置のプログラムによる制御下でウエハWのエッチング、アッシング及びウエハ端部の堆積物を除去する一連のプラズマ処理を行う。そして、上部電極5には整合器6を介して第1の高周波電源7が接続され、下部電極4には整合器8を介して第2の高周波電源9が接続されている。更に、上部電極5にはローパスフィルタ(LPF)10が接続され、サセプタ4にはハイパスフィルタ(HPF)11が接続されている。
【0026】
サセプタ4上には静電チャック12が設けられ、その上にはウエハWが載置されている。静電チャック12は、絶縁体間に電極12Aが介在して構成され、電極12Aに接続された直流電源13から直流電圧を印加することにより、クーロン力でウエハWを静電吸着する。そして、サセプタ4の外周縁部にはウエハWを囲むフォーカスリング14が配置されている。このフォーカスリング14はSi等からなり、エッチングの均一性を向上させている。
【0027】
また、サセプタ4内には複数(例えば、3本)のピン15(図2参照)が昇降可能に設けられ、これらのピン15を介してサセプタ4と搬出入口からチャンバ2内へ進入したウエハ搬送機構(図示せず)との間でウエハWの受け渡しを行う。これらのピン15は、後述のように制御装置の制御下でウエハWのエッチング及びアッシングを連続して行った後、所定寸法だけ上昇し、その位置を所定時間保持し、この間に酸素ガスのプラズマによってウエハW端部の堆積物Dを除去する。
【0028】
更に、サセプタ4内には冷媒流路4Aが形成され、その入口に接続された流入管16Aから冷媒(例えば、エチレングリコール水溶液等)が流入すると共にその出口に接続された流出管16Bから冷媒が流出し、冷媒が冷媒流路4A内を循環してサセプタ4を冷却する。また、サセプタ4内には静電チャック12を貫通して複数箇所で開口するガス流路4Bが形成され、このガス流路4B内にHeガス等の熱伝導度の高い伝熱性ガスを供給してガス流路4Bの開口部から静電チャック12とウエハW間に流出させ、サセプタ4とウエハW間の熱伝達性を高めている。
【0029】
また、上部電極5は、シャワーヘッド状の電極板5Aと、この電極板5Aを支持する支持体5Bとから構成され、絶縁体17を介してチャンバ2の上部に支持されている。この上部電極5と下部電極4は例えば10〜60mm離間している。また、支持体5Bの中央にはガス導入口5Cが設けられ、このガス導入口5Cにはガス供給管18を介して処理ガス供給源19が接続されている。ガス供給管18には上流側から下流側に向けてマスフローコントローラ20及びバルブ21が順次配設されている。処理ガス供給源19は、エッチングガスとして利用する複数のガス源を有している。エッチングガスとしては例えばC5F8とArとO2等の従来公知のガスを使用することができる。
【0030】
一方、チャンバ2の底部には排気管22が接続され、この排気管22には排気装置23が接続されている。また、チャンバ2の側壁の搬出入口にはゲートバルブ24が配設され、ゲートバルブ24が開放された搬出入口を介してウエハWを隣接するロードロック室(図示せず)とチャンバ2の間で搬送する。
【0031】
次に、上記プラズマ処理装置1を用いた本発明のプラズマ処理方法の一実施形態について図2の(a)、(b)を参照しながら説明する。まず、ゲートバルブ24を開放してウエハWをチャンバ2内に搬入し、静電チャック12上に載置する。次いで、ゲートバルブ24を閉じ、排気装置23によってチャンバ2内を減圧した後、ガス供給管18のバルブ21を開放し、例えばC5F8とArとO2を処理ガス供給源19から供給し、これらのガスをマスフローコントローラ20で所定の流量(例えば、C5F8/Ar/O2の流量=140/650/24sccm)でエッチングガスとして上部電極5からチャンバ2内へ供給すると共にエッチングガスを所定の圧力に設定する。この状態で第1の高周波電源7から上部電極5へ例えば周波数が60MHzの第1の高周波電力を印加すると共に第2の高周波電源9から下部電極4へ例えば周波数が2MHzの第2の高周波電力を印加し、第1の高周波電力によりエッチングガスをプラズマ化すると共に第2の高周波電力によってプラズマ中のイオンを下部電極4に引き込んでイオンアシストによるエッチングの異方性を高め、ウエハW中のSiO2膜を、レジスト膜を介してエッチングして例えば配線用のトレンチを形成する。この際、直流電源13を静電チャック12内の電極12Aに印加してウエハWを静電チャック12上に静電吸着する。
【0032】
上述のようにC5F8とArとO2とからなるエッチングガスによりSiO2膜をエッチングすると、SiO2膜及びレジスト膜から副生成物が生成して図2の(a)に模式的に示すようにウエハWの端部にポリマー等が堆積して堆積物を形成する。引き続き、チャンバ2内の残留ガスを窒素ガス等の化学的に不活性なガスで置換した後、チャンバ2内に酸素ガスを供給してチャンバ2内を所定の圧力(例えば、20〜800mTorr)に設定し、上部電極5に第1の高周波電力を印加すると共に下部電極4に第2の高周波電力を印加してレジスト膜をアッシングにより除去し、配線用のトレンチが形成されたSiO2膜を表出させる。
【0033】
然る後、ウエハWを次工程へ引き渡すためにピンを上昇させてサセプタ4からウエハWを例えば1〜18mm(本実施形態では18mm)だけ持ち上げて図2の(b)に示すように保持する。この状態で引き続きチャンバ2内に酸素ガスを供給し、アッシング時とは異なった条件で上部電極5に第1の高周波電力を印加すると共にサセプタ4に第2の高周波電力を印加して酸素ガスのプラズマを発生させ、このプラズマにより静電チャック12から持ち上げられたウエハWの端部の堆積物を除去する。
【0034】
堆積物を除去する際、チャンバ2内の酸素ガスの圧力を例えば400〜800mTorrに設定することが好ましく、また、酸素ガスのチャンバ2内の滞留時間を50〜260m秒に設定することが好ましい。酸素ガスの圧力が400mTorr未満ではウエハW端部の堆積物の除去時間が長くなり、800mTorrを超えるとチャンバ2内の圧力の安定化時間が長くなって堆積物除去までに時間を要し、却ってスループットが低下する虞がある。また、酸素ガスの滞留時間が短いほど堆積物の除去時間が短くなるが、50m秒未満では400〜800mTorrの圧力範囲で1500sccm以上の流量が必要となり、消費量の点で好ましくない。260m秒を超えると堆積物の除去時間が長くなる。
【0035】
ここで、酸素ガスの滞留時間は下記(1)式を用いて算出する。また、滞留時間を算出する時には、ウエハWより外側のガスはエッチングに寄与しないと仮定し、計算上は考慮しない。下記▲1▼式において、τは滞留時間(秒)、Vはチャンバ2の体積(L)、Sは酸素ガスの排気速度(L/秒)、pはチャンバ2内の酸素ガスの圧力(Torr)、Qは酸素ガスの総流量(sccm)である。
τ=V/S=pV/Q・・・・(1)
【0036】
また、ウエハWの端部裏面側の堆積物を除去する場合には、上部電極5には第1の高周波電源7から13.56MHz以上の周波数で2000〜3000W(電力密度に換算で2.83〜4.25W/cm2)の高周波電力を印加することが好ましい。第1の高周波電力の周波数が13.56MHz未満では十分なプラズマ密度が得られないため、好ましくない。また、第1の高周波電力が2000W未満では堆積物除去のスループットが低下し、その電力が3000Wを超えるとオーバーエッチング気味になると共にチャンバ2内の部品の損傷を招く虞がある。
【0037】
また、下部電極4には第2の高周波電源9から3.2MHz以下の周波数で200W(電力密度に換算で0.28W/cm2)以下の高周波電力を印加する。第2の高周波電力の周波数が3.2MHzを超え、あるいはその電力が200Wを超えると下部電極4のセルフバイアス電位が高くなってプラズマ中のイオンの引き込みが強く、トレンチの肩落ちや下部電極4及びその周辺の部品のプラズマによる損傷を招く虞があるため、好ましくない。
【0038】
従って、上下各電極4、5の印加電力が大きいほど堆積物の除去速度は大きくなるが、チャンバ2内の各部品が消耗し易く、エッチング特性の低下(例えば、ホール等の肩落ち等)があり、印加電力には上限がある。また、堆積物を除去する場合には酸素ガス流量が大きいほど、つまり同一の圧力において酸素ガスの滞留時間が短いほど除去速度が大きくなるが、消費量増大の観点から、酸素ガス流量にも自ずと上限がある。
【0039】
ところで、アッシングの最適条件と堆積物除去の最適条件は相違するため、上述したようにアッシングを行った後、堆積物の除去を行うようにしている。アッシング時には上部電極5の印加電力を大きく設定すると共に下部電極4の印加電力を小さく設定する必要があり、また、酸素ガスの流量も堆積物除去の場合よりも小さく設定する必要がある。また、アッシング時には、例えばチャンバ2内の酸素ガスの圧力を20mTorr、酸素ガスの流量を300sccm、上部電極5を1500W、下部電極4の電力を400Wにそれぞれ設定することによりアッシングを円滑に行なうことができる。
【0040】
上述のようにウエハ端部の堆積物を除去した後、チャンバ2内の残存ガスを窒素ガス等の不活性ガスで置換した後、ゲートバルブ24を開いて処理済のウエハWをチャンバ2から搬出し、次工程へ搬送する。
【0041】
以上説明したように本実施形態によれば、チャンバ2内でサセプタ4からウエハWを持ち上げた状態で上部電極5によって酸素ガスをプラズマ化し、このプラズマPによってウエハWの端部から堆積物Dを除去する際に、チャンバ2内の酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定するようにしたため、下部電極4に印加する第1の高周波電源9の周波数及び電力が低くてもウエハWの端部に付着した堆積物Dを迅速且つ確実に除去することができ、しかもチャンバ2内の各部品のプラズマによる損傷を防止することができる。また、更に、その後のウエハ搬送機構の汚染や後工程での汚染を防止することができる。
【0042】
また、本実施形態によれば、上部電極5に印加する第1の高周波電力の周波数を13.56MHz以上に設定し、下部電極4に印加する第2の高周波電力の周波数を3.2MHz以下に設定するようにしたため、ウエハ端部の堆積物をより短時間で除去してスループットを高めることができ、チャンバ2内の各部品の消耗をより確実に防止することができる。
【0043】
また、チャンバ2内の酸素ガスの滞留時間を50〜260m秒に設定するようにしたため、より確実にウエハ端部の堆積物を除去することができる。更に、堆積物を除去するに先立ってウエハWに対してエッチング及びアッシングを連続して行うようにしたため、エッチング、アッシング及びウエハ端部の堆積物除去に至る一連の処理を効率良く行なうことができ、これら一連の工程のスループットを高めることができる。
【0044】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。本実施例では全面をレジスト膜で被覆した300mmのウエハを4枚準備し、プラズマ処理装置を用いてシリコン酸化膜をエッチング条件に準じた下記条件で、これらのウエハについてエッチングを行ってレジスト膜による副生成物をウエハの端部に堆積物として付着させ、試料ウエハを作成した。
[エッチング条件]
▲1▼上部電極に印加する第1の高周波電源の周波数:60MHz
▲2▼上部電極に印加する第1の高周波電力:1500W
▲3▼下部電極に印加する第2の高周波電源の周波数:2MHz
▲4▼下部電極に印加する第2の高周波電力:1500W
▲5▼サセプタ温度:−10℃
▲6▼チャンバ内の圧力:120mTorr
▲7▼エッチングガスの流量:
C5F8=140sccm、Ar=650sccm、O2=24sccm
▲8▼処理時間:230秒
【0045】
実施例1
本実施例は、ウエハの堆積物をエッチングにより除去する場合のチャンバ2内の酸素ガスの圧力と第1、第2の高周波電力の関係を調べた。即ち、上記試料ウエハの堆積物の初期の膜厚を走査型電子顕微鏡(以下、「SEM」と称す。)により観察し、その写真に基づいて測定した。その後、チャンバ2内のサセプタ4上に試料ウエハを載置した後、酸素ガスの流量を1200sccmに制御して供給し、実験計画法(DOE)に基づいて下記表1に示すように第1、第2の高周波電力及びチャンバ2内の酸素ガス圧力をレベル1〜レベル4の範囲で振り、ウエハ端部の堆積物をエッチングにより5秒間除去した。その後、チャンバ2から試料ウエハを取り出し、各ウエハのノッチA、B及びトップA、Bにおける堆積物の残存膜厚/減少膜厚をSEMの観察写真に基づいて測定し、その結果を下記表2及び下記表3に示した。また、下記表1及び下記表2の測定結果を纏めて図示したものが図3である。尚、下記表1及び表2において、膜厚の単位はオングストロームである。
【0046】
下記表2、下記表3及び図3において、ノッチとはウエハ端部のうち、ウエハのノッチ部分のことを云い、トップとはウエハ端部のうち、ノッチとは180°反対側の部分のことを云う。そして、ノッチAはノッチ部分の裏面側を指し、ノッチBはノッチ部分の裏面側の傾斜部(ベベル部)を指す。トップAはトップ部分の裏面側を指し、トップBはトップ部分の裏面側の傾斜部(ベベル部)を指す。
【0047】
【表1】
【0048】
【表2】
【0049】
【表3】
【0050】
上記表2及び上記表3を纏めた図3に示す結果によれば、チャンバ2内の酸素ガスの圧力が高いほどウエハ端部の堆積物の膜厚減少量が大きくなり、除去速度の速いことが判った。また、図3に示すように上部電極5の電力が大きいほどウエハ端部の堆積物の膜厚減少量が大きくなり、除去速度の速いことが判った。しかし、図3に示すように下部電極4の電圧は図3に示すようにウエハ端部の堆積物除去には上述した他のファクターほどの効果がないことも判った。
【0051】
実施例2
実際に堆積物を除去する場合には単に堆積物を除去する時間以外にも、チャンバ2内の圧力安定化時間を加算した時間で処理速度を評価する必要がある。そこで、本実施例では、実施例1において得られた結果を基に、上部電極の印加電圧を2000Wに設定し、下記表4に示すようにチャンバ内の酸素ガス圧力を振って各圧力の安定化時間と各圧力での堆積物除去時間(下記表4ではクリーニング時間)とを測定し、これら両者の合計時間を実際の処理時間として評価した。
【0052】
【表4】
【0053】
上記表4に示す結果によれば、400mTorr、600mTorr及び800mTorrのうち、600mTorrにおける処理時間が最も短くなることが判った。即ち、堆積物除去時間は圧力が高くなるほど短くなるが、圧力安定化時間は圧力が低くなるほど短くなるため、処理時間の最短化をするためにはチャンバ内の圧力を最適化する必要がある。よって、酸素ガスの好ましい圧力範囲は400〜800mTorrである。
【0054】
実施例3
本実施例では、下記表5に示すように酸素ガス流量を振ってウエハを5秒間処理し、チャンバ内における酸素ガス流量と堆積物除去速度との関係をウエハのトップA及びトップBのSEMによって観察した。そして、SEMの観察写真に基づいて各部位の堆積物の残存膜厚を測定し、この残存膜厚と処理時間とから除去速度を求めた。これらの測定結果を下記表5に示した。尚、下記表5では残存膜厚及び除去速度は、残存膜厚/除去速度として示した。また、膜厚の単位はオングストローム、除去速度の単位はオングストローム/秒である。
【0055】
【表5】
【0056】
上記表5に示す結果によれば、酸素ガス流量が大きいほど堆積物の除去速度が大きいことが判った。堆積物の除去速度と酸素ガスの消費量の点から酸素ガスの流量は600〜1500sccmの範囲が好ましい。また、酸素ガス流量が1200sccmの場合の結果から、下部電極4の第2の高周波電力の高い方が堆積物の除去速度の大きいことが判った。
【0057】
上述の実施例2、3によって、酸素ガスの圧力範囲は400〜800mTorrが好ましく、酸素ガスの流量範囲は1000〜1500sccmが好ましいことが判った。そこで、前記式(1)を用いて酸素ガスの好ましい圧力範囲及び好ましい流量範囲における酸素ガスの滞留時間を計算したところ、下記表6に示す結果が得られた。下記表6の結果によれば、酸素ガスの滞留時間は50〜260m秒が好ましいことが判った。
【0058】
【表6】
【0059】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明のプラズマ処理装置は、本発明方法を実施することができるプログラム仕様を有するものであれば、本発明に包含される。例えば、上記実施形態では上下の電極に互いに異なる周波数を有する高周波電力を印加してプラズマを発生させるプラズマ処理装置に場合について説明したが、上下の電極のいずれか一方に高周波電力を印加するプラズマ処理装置、上下の電極に更に別の周波数を有する高周波電力を印加するプラズマ処理装置、あるいは、これらのプラズマ処理装置に磁場形成手段を付加したプラズマ処理装置についても本発明を適用することができる。
【0060】
【発明の効果】
本発明の請求項1〜請求項9に記載の発明によれば、ウエハ等の被処理体の端部に付着した物質を迅速且つ確実に除去することができ、しかもチャンバ内の各部品のプラズマによる損傷を防止することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ処理装置の一実施形態の概略を示す断面図である。
【図2】図1に示すプラズマ処理装置を用いた本発明方法の一実施形態を説明するための模式図で、(a)はアッシング処理後のサセプタを示す図、(b)は本発明方法の一実施形態でウエハ端部の堆積物を除去する時のサセプタを示す図である。
【図3】図1に示すプラズマ処理装置の処理条件を実験計画法によって振ってウエハ端部の堆積物を除去した時の結果を示すグラフである。
【図4】エッチング工程を説明するための工程図で、(a)はエッチング直前の状態を示す図、(b)はエッチング後の状態を示す図、(c)はアッシング後の状態を示す図である。
【図5】プラズマ処理装置のサセプタの一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
1 プラズマ処理装置
2 チャンバ
4 サセプタ(載置台兼下部電極、保持体)
5 上部電極(プラズマ発生手段)
7 第1の高周波電源
9 第2の高周波電源
15 ピン(離間手段)
W ウエハ
P プラズマ
D 堆積物(物質)
Claims (9)
- 保持体で保持された被処理体の端部に付着した物質を酸素ガスのプラズマによって除去する際に、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記保持体から上記被処理体を離した状態で酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理方法。
- プラズマ発生手段に第1の高周波電力を印加してプラズマを発生させると共に第1の高周波電力より周波数の低い第2の高周波電力を被処理体の載置台に印加するプラズマ処理装置を用いて、上記載置台上に載置された被処理体の端部に付着した物質を酸素ガスのプラズマによって除去する際に、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記載置台から上記被処理体を離した状態で上記プラズマ発生手段によって上記酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理方法。
- 上記プラズマ発生手段として上記載置台の上方に配置された上部電極を用いることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 上記第1の高周波電力の周波数を13.56MHz以上に設定し、第2の高周波電力の周波数を3.2MHz以下に設定することを特徴とする請求項2または請求項3に記載のプラズマ処理方法。
- 上記上部電極に印加する第1の高周波電力の密度を2.83〜4.25W/cm2に設定し、上記載置台に印加する第2の高周波電力の密度を0.28W/cm2以下設定することを特徴とする請求項4に記載のプラズマ処理方法。
- 上記酸素ガスの滞留時間を50〜260m秒に設定することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 上記物質を除去するに先立って上記被処理体に対してエッチング及びアッシングを連続して行うことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 気密構造のチャンバと、上記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、上記チャンバ内に被処理体を保持する保持体と、上記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段とを備え、上記被処理体の端部に付着した物質を除去する際に、上記ガス供給手段から上記チャンバ内に酸素ガスを供給し、上記プラズマ発生手段によって上記酸素ガスのプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、上記保持体から上記被処理体を離す離間手段を有し、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記離間手段によって上記被処理体を上記保持体から離した状態で上記酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理装置。
- 気密構造のチャンバと、上記チャンバに配置され且つ第1の高周波電力を印加する上部電極と、上記上部電極の下方で被処理体を載置し且つ第1の高周波電力より周波数の低い第2の高周波電力を印加する載置台と、上記チャンバ内にガスを供給するガス供給手段とを備え、上記被処理体の端部に付着した物質を除去する際に、上記ガス供給手段から上記チャンバ内に酸素ガスを供給し、上記上部電極に上記第1の高周波電力を印加して上記チャンバ内でプラズマを発生させると共に上記載置台に第2の高周波電力を印加して上記酸素ガスのプラズマを発生させるプラズマ処理装置であって、上記保持体から上記被処理体を離す離間手段を有し、上記酸素ガスの圧力を400〜800mTorrに設定し、上記離間手段によって上記被処理体を上記載置台から離した状態で酸素ガスをプラズマ化することを特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003068129A JP4656364B2 (ja) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | プラズマ処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003068129A JP4656364B2 (ja) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | プラズマ処理方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010180425A Division JP2010263244A (ja) | 2010-08-11 | 2010-08-11 | プラズマ処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004281528A true JP2004281528A (ja) | 2004-10-07 |
JP4656364B2 JP4656364B2 (ja) | 2011-03-23 |
Family
ID=33285548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003068129A Expired - Fee Related JP4656364B2 (ja) | 2003-03-13 | 2003-03-13 | プラズマ処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4656364B2 (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006245097A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置におけるf密度測定方法とプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
JP2007081221A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置および処理方法 |
JP2007227529A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法、プラズマ処理装置、及び記憶媒体 |
JP2008112854A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2008199010A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-28 | Applied Materials Inc | ウェハ正面側ガスパージを用いたウェハ背面重合体除去方法 |
JP2008227466A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-09-25 | Applied Materials Inc | ウェハ背面重合体除去方法及びウェハ正面側捕捉プラズマ |
CN100423187C (zh) * | 2005-12-08 | 2008-10-01 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种硅片脱附工艺 |
JP2009530851A (ja) * | 2006-03-22 | 2009-08-27 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低誘電率材料のイン・サイチュの裏側ポリマー除去を含むプラズマ誘電エッチング方法 |
JP2012256895A (ja) * | 2007-03-16 | 2012-12-27 | Sosul Co Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
JP2013251546A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Psk Inc | 基板処理装置及び方法 |
KR101357699B1 (ko) * | 2007-03-16 | 2014-02-04 | 참엔지니어링(주) | 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 |
KR101362815B1 (ko) * | 2007-04-13 | 2014-02-13 | 참엔지니어링(주) | 플라즈마 처리 방법 |
WO2022102463A1 (ja) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263244A (ja) * | 2010-08-11 | 2010-11-18 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0817798A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | ベンゾシクロブテン層のドライエッチング処理方法、それを用いた多層配線用絶縁層の形成方法 |
JPH0831808A (ja) * | 1994-03-09 | 1996-02-02 | Texas Instr Inc <Ti> | 半導体材料内にトレンチをエッチングする方法及び装置 |
JPH08195382A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置 |
JP2000101086A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2000269202A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Toshiba Corp | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
JP2001283475A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイレクトマスタリングの基板及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-03-13 JP JP2003068129A patent/JP4656364B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0831808A (ja) * | 1994-03-09 | 1996-02-02 | Texas Instr Inc <Ti> | 半導体材料内にトレンチをエッチングする方法及び装置 |
JPH0817798A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Oki Electric Ind Co Ltd | ベンゾシクロブテン層のドライエッチング処理方法、それを用いた多層配線用絶縁層の形成方法 |
JPH08195382A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Hitachi Ltd | 半導体製造装置 |
JP2000101086A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2000269202A (ja) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Toshiba Corp | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
JP2001283475A (ja) * | 1999-09-01 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ダイレクトマスタリングの基板及びその製造方法 |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4522888B2 (ja) * | 2005-03-01 | 2010-08-11 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置におけるf密度測定方法とプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
JP2006245097A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Tokyo Electron Ltd | プラズマ処理装置におけるf密度測定方法とプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 |
JP2007081221A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置および処理方法 |
JP4588595B2 (ja) * | 2005-09-15 | 2010-12-01 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置および処理方法 |
CN100423187C (zh) * | 2005-12-08 | 2008-10-01 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种硅片脱附工艺 |
JP2007227529A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Tokyo Electron Ltd | 半導体装置の製造方法、プラズマ処理装置、及び記憶媒体 |
JP2009530851A (ja) * | 2006-03-22 | 2009-08-27 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 低誘電率材料のイン・サイチュの裏側ポリマー除去を含むプラズマ誘電エッチング方法 |
JP2008112854A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2008199010A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-28 | Applied Materials Inc | ウェハ正面側ガスパージを用いたウェハ背面重合体除去方法 |
JP2008227466A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-09-25 | Applied Materials Inc | ウェハ背面重合体除去方法及びウェハ正面側捕捉プラズマ |
JP2012256895A (ja) * | 2007-03-16 | 2012-12-27 | Sosul Co Ltd | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
KR101357699B1 (ko) * | 2007-03-16 | 2014-02-04 | 참엔지니어링(주) | 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 플라즈마 처리 방법 |
US8888950B2 (en) | 2007-03-16 | 2014-11-18 | Charm Engineering Co., Ltd. | Apparatus for plasma processing and method for plasma processing |
KR101362815B1 (ko) * | 2007-04-13 | 2014-02-13 | 참엔지니어링(주) | 플라즈마 처리 방법 |
JP2013251546A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Psk Inc | 基板処理装置及び方法 |
WO2022102463A1 (ja) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理方法および基板処理装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4656364B2 (ja) | 2011-03-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8313635B2 (en) | Bare aluminum baffles for resist stripping chambers | |
US20210134604A1 (en) | Etching method | |
US9607811B2 (en) | Workpiece processing method | |
TWI492296B (zh) | Substrate handling method | |
JP2012204644A (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
JP4656364B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
JP2008078515A (ja) | プラズマ処理方法 | |
JP4312630B2 (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
US8642482B2 (en) | Plasma etching method, control program and computer storage medium | |
JP4911936B2 (ja) | プラズマアッシング方法 | |
JP2007234770A (ja) | プラズマエッチング方法およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 | |
US9177781B2 (en) | Plasma processing method and manufacturing method of semiconductor device | |
JP4642809B2 (ja) | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 | |
US20100218786A1 (en) | Cleaning method of plasma processing apparatus and storage medium | |
JP2007273866A (ja) | エッチング方法、プラズマ処理装置、記憶媒体 | |
JP2010263244A (ja) | プラズマ処理方法 | |
JP4176365B2 (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JP3905462B2 (ja) | プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 | |
JP4775834B2 (ja) | エッチング方法 | |
JP2006165246A (ja) | プラズマエッチング方法 | |
JP4616605B2 (ja) | プラズマ処理方法、プラズマ処理装置及び記憶媒体 | |
JP2004259819A (ja) | 試料の表面処理装置及び表面処理方法 | |
JP6745199B2 (ja) | 銅層をエッチングする方法 | |
US20220028670A1 (en) | Plasma processing method and plasma processing apparatus | |
JP2022030376A (ja) | プラズマ処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060303 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080521 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090119 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090217 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090413 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100511 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100811 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100824 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100921 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101116 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101214 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101215 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140107 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4656364 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |