JP3307239B2 - Plasma cleaning method - Google Patents
Plasma cleaning methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマクリーニン
グ方法に係り、特に、アルミニウム(Al)，アルミニウム
合金(Al-Si，Al-Si-Cu)あるいはそれらと窒化チタン(Ti
N)との積層膜をエッチングした後のエッチング室に堆積
した堆積物のクリーニングを行うのに好適なプラズマク
リーニング方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma cleaning method, and more particularly, to a method for cleaning aluminum (Al), aluminum alloy (Al-Si, Al-Si-Cu) or titanium nitride (Ti).
The present invention relates to a plasma cleaning method suitable for cleaning deposits deposited in an etching chamber after etching a laminated film with N).
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のエッチング装置におけるプラズマ
クリーニング方法としては、例えば、特開平１−１１５
１２３号公報に記載のようにエッチング装置の処理室内
を酸素ガス(O2)プラズマを用いてクリーニングする方
法、あるいは、特開平７−２３０９５４号公報に記載の
ようにクリーニングガスとして塩素ガス(Cl2)と三塩化
ほう素ガス(BCl3)を用いると共に処理室内を加熱してク
リーニングを行なう方法が知られている。2. Description of the Related Art As a plasma cleaning method in a conventional etching apparatus, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
No. 123, a method of cleaning the inside of a processing chamber of an etching apparatus using oxygen gas (O 2 ) plasma, or, as described in JP-A-7-230954, chlorine gas (Cl 2 ) And boron trichloride gas (BCl 3 ) while heating the processing chamber to perform cleaning.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のクリーニン
グ方法では、エッチング時にアルミニウム(Al)，アルミ
ニウム合金(Al-Si，Al-Si-Cu)及びそれらと窒化チタン
(TiN)との積層膜あるいはレジストとエッチングガスの
プラズマとによって生成される反応生成物に起因する堆
積物については考慮されておらず、酸素ガス(O2)による
クリーニングではアルミニウム(Al)が処理室内に残留
し、塩素ガス(Cl2)と三塩化ほう素ガス(BCl3)によるク
リーニングでは炭素が処理室内に残留するという問題点
があった。In the conventional cleaning method described above, aluminum (Al), aluminum alloy (Al-Si, Al-Si-Cu) and titanium nitride are used during etching.
No consideration is given to deposits resulting from the reaction film generated by the laminated film with (TiN) or the resist and the plasma of the etching gas, and aluminum (Al) is treated by cleaning with oxygen gas (O 2 ). Cleaning with chlorine gas (Cl 2 ) and boron trichloride gas (BCl 3 ) has a problem that carbon remains in the processing chamber.
【０００４】本発明の目的は、アルミニウム(Al)，アル
ミニウム合金(Al-Si，Al-Si-Cu)あるいはそれらと窒化
チタン(TiN)との積層膜のエッチング時に、処理室内に
堆積する堆積物を減少させることにより、堆積物の剥が
れによる異物の発生を防止することのできるプラズマク
リーニング方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for depositing aluminum (Al), an aluminum alloy (Al-Si, Al-Si-Cu), or a deposit deposited in a processing chamber when etching a laminated film of them and titanium nitride (TiN). It is an object of the present invention to provide a plasma cleaning method capable of preventing generation of foreign substances due to peeling off of deposits by reducing the amount of deposits.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、エッチング終了後、ウエハ毎に塩化水素(HCl)ある
いは塩化水素(HCl)と塩素(Cl2)の混合ガス、または臭化
水素(HBr)あるいは臭化水素(HBr)と臭素(Br2)の混合ガ
スをクリーニングガスとして用いてプラズマクリーニン
グを行い、処理室内部に堆積する堆積物を減少させよう
としたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned object, after completion of etching, hydrogen chloride (HCl) or a mixed gas of hydrogen chloride (HCl) and chlorine (Cl 2 ) or hydrogen bromide (HCl) is provided for each wafer. Plasma cleaning is performed using HBr) or a mixed gas of hydrogen bromide (HBr) and bromine (Br 2 ) as a cleaning gas to reduce deposits deposited inside the processing chamber.
【０００６】エッチング時にアルミニウム(Al)，アルミ
ニウム合金(Al-Si，Al-Si-Cu)あるいはそれらと窒化チ
タン(TiN)との積層膜またはレジストとエッチングガス
のプラズマとによって生成される反応生成物に起因する
堆積物は、昇温脱離ガス分析(TDS)及びオージェ電子エ
ネルギ分析(AES)の分析結果から炭素の塩化物，アルミ
ニウムの塩化物及び炭素とアルミニウムの化合物(炭化
アルミニウム)であることがわかった。酸素ガスによる
クリーニングでは、炭素のみが除去されアルミニウムが
残留し、塩素ガス(Cl2)と三塩化ほう素ガス(BCl3)によ
るクリーニングでは、アルミニウムとわずかな炭素が除
去されるのみで、殆どの炭素が残留することがTDSとAES
の分析からわかった。クリーニングガスとして塩化水素
(HCl)あるいは塩化水素(HCl)と塩素(Cl2)の混合ガスを
用いることにより炭化アルミニウム及び炭素の塩化水素
(HCl)あるいはプラズマ中で解離した水素(H)との反応に
よりメタンの様な炭化水素ガスとアルミニウムの塩化物
となって除去される。また、アルミニウムは塩素との反
応によりアルミニウムの塩化物になって除去される。し
たがって、塩化水素(HCl)あるいは塩化水素(HCl)と塩素
(Cl2)の混合ガスを用いることにより、エッチング時に
生成された反応生成物に起因した堆積物である炭素の塩
化物、アルミニウムの塩化物及び炭素とアルミニウムの
化合物(炭化アルミニウム)を除去できるため処理室内へ
の堆積物の堆積を減少させることができる。また、臭化
水素(HBr)あるいは臭化水素(HBr)と臭素(Br2)の混合ガ
スをクリーニングガスとして用いても同様な効果が得ら
れることを見い出した。Reaction products generated during etching by aluminum (Al), aluminum alloy (Al-Si, Al-Si-Cu) or a laminated film of them and titanium nitride (TiN) or resist and plasma of etching gas The sediment due to the gas is a chloride of carbon, a chloride of aluminum and a compound of carbon and aluminum (aluminum carbide) based on the results of thermal desorption gas analysis (TDS) and Auger electron energy analysis (AES). I understood. Cleaning with oxygen gas removes only carbon and leaves aluminum, while cleaning with chlorine gas (Cl 2 ) and boron trichloride gas (BCl 3 ) removes only aluminum and a small amount of carbon. TDS and AES are carbon residues
Was found from the analysis. Hydrogen chloride as cleaning gas
(HCl) or a mixed gas of hydrogen chloride (HCl) and chlorine (Cl 2 ) to produce hydrogen chloride of aluminum carbide and carbon
By reacting with (HCl) or hydrogen (H) dissociated in the plasma, hydrocarbon gas such as methane and aluminum chloride are removed. Further, aluminum is removed as aluminum chloride by a reaction with chlorine. Therefore, hydrogen chloride (HCl) or hydrogen chloride (HCl) and chlorine
By using a mixed gas of (Cl 2 ), it is possible to remove carbon chloride, aluminum chloride and a compound of carbon and aluminum (aluminum carbide), which are deposits caused by reaction products generated during etching. Sediment accumulation in the processing chamber can be reduced. It has also been found that a similar effect can be obtained by using hydrogen bromide (HBr) or a mixed gas of hydrogen bromide (HBr) and bromine (Br 2 ) as a cleaning gas.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により説
明する。図１は、本発明のプラズマクリーニングを実施
するための装置の一例であるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置の概略を示した図である。図１において、マグ
ネトロン１から発振したマイクロ波は、導波管２を伝播
しベルジャー３を介して処理室５に導かれる。ベルジャ
ー３は、真空容器４の上部に気密に設けられ、真空容器
４にはガス供給装置１０および真空排気装置１１が接続
されている。処理室５は、真空容器４に設けられた試料
台電極５及びアース電極６とベルジャー３との間に形成
されている。磁界発生用直流電源９からソレノイドコイ
ル８に供給される直流電流によって形成される磁界とマ
イクロ波電界とにより、ガス供給装置10から供給される
エッチングガス(BCl3，Cl2)、またはクリーニングガス
(HCl3，Cl2)はプラズマ化される。BCl3とCl2の混合ガス
プラズマによりウエハ13のエッチングが行われる。エッ
チング終了後ウエハ毎にHClとCl2混合ガスプラズマによ
り処理室５のクリーニングが行われる。クリーニング及
びエッチング時の圧力は真空排気装置11によって制御さ
れる。基板13に入射するイオンエネルギは載置電極に高
周波電源12から供給される高周波電力によって制御され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing a microwave plasma etching apparatus which is an example of an apparatus for performing plasma cleaning according to the present invention. In FIG. 1, a microwave oscillated from a magnetron 1 propagates through a waveguide 2 and is guided to a processing chamber 5 via a bell jar 3. The bell jar 3 is provided in an airtight manner above the vacuum container 4, and a gas supply device 10 and a vacuum exhaust device 11 are connected to the vacuum container 4. The processing chamber 5 is formed between the sample jar electrode 5 and the ground electrode 6 provided in the vacuum vessel 4 and the bell jar 3. An etching gas (BCl 3 , Cl 2 ) or a cleaning gas supplied from a gas supply device 10 by a magnetic field and a microwave electric field formed by a DC current supplied from the magnetic field generating DC power supply 9 to the solenoid coil 8.
(HCl 3 , Cl 2 ) is turned into plasma. The wafer 13 is etched by a mixed gas plasma of BCl 3 and Cl 2 . After the etching, the processing chamber 5 is cleaned for each wafer by a mixed gas plasma of HCl and Cl 2 . The pressure at the time of cleaning and etching is controlled by the vacuum exhaust device 11. The ion energy incident on the substrate 13 is controlled by high frequency power supplied from the high frequency power supply 12 to the mounting electrode.
【０００８】以上、本実施例によれば、ウエハ毎のエッ
チング終了後にクリーニングを行うことにより、エッチ
ング時に生成され処理室内に堆積した反応生成物の堆積
量を減少させることができ、堆積物の剥がれによる異物
の発生を防止することができる。As described above, according to this embodiment, by performing cleaning after the completion of etching for each wafer, the amount of reaction products generated at the time of etching and deposited in the processing chamber can be reduced, and the deposits can be peeled off. Can prevent the generation of foreign matter.
【０００９】本実施例では塩化水素(HCl)あるいは塩化
水素(HCl)と塩素(Cl2)の混合ガスをクリーニングガスと
して用いた場合の効果について説明したが、エッチング
ガスとして臭素(Br2)、三臭化ほう素(BBr3)の単独ガス
あるいは混合ガスを用いてエッチングを行うプロセスで
は臭化水素(HBr)あるいは臭化水素(HBr)と臭素(Br2)の
混合ガスをクリーニングガスとして用いることにより同
様な効果が得られる。また、本実施例ではマイクロ波プ
ラズマエッチング装置についてその効果を説明したが、
他の放電方式例えばプラズマエッチング(PE)、ヘリコ
ン、TCPにおいても同様な効果が得られる。本実施例で
は温度の効果については説明していないが、エッチング
時に処理室内の構成部材を加熱することにより処理室内
部へのアルミニウムの反応生成物の堆積は減少し、クリ
ーニング時の堆積物のクリーニング時間も短縮される。
また、クリーニング時に処理室内の構成部材を加熱する
ことにより処理室内部に堆積したアルミニウムの反応生
成物が気化し易くなり、クリーニング時の堆積物のクリ
ーニング速度も増加する。In this embodiment, the effect when hydrogen chloride (HCl) or a mixed gas of hydrogen chloride (HCl) and chlorine (Cl 2 ) is used as a cleaning gas has been described. However, bromine (Br 2 ), a mixed gas of hydrogen bromide (HBr) or hydrogen bromide (HBr) and bromine (Br 2) as a cleaning gas in the process of etching using a single gas or a mixed gas of boron tribromide (BBr 3) Thereby, a similar effect can be obtained. In this embodiment, the effect has been described for the microwave plasma etching apparatus.
Similar effects can be obtained in other discharge methods such as plasma etching (PE), helicon, and TCP. Although the effect of temperature is not described in this embodiment, the deposition of aluminum reaction products inside the processing chamber is reduced by heating the components inside the processing chamber during etching, and the cleaning of the deposit during cleaning is performed. Time is also reduced.
In addition, by heating the constituent members in the processing chamber during cleaning, the reaction product of aluminum deposited in the processing chamber is easily vaporized, and the cleaning speed of the deposit during cleaning increases.
【００１０】[0010]
【発明の効果】本発明によれば、エッチング時に処理室
内に堆積した堆積物を減少させ堆積物の剥がれによる異
物の発生を防止することができるという効果がある。According to the present invention, there is an effect that the amount of deposits deposited in the processing chamber during etching can be reduced and the generation of foreign substances due to the peeling of the deposits can be prevented.
【図１】本発明を実施するための装置の一例であるマイ
クロ波プラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図で
ある。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a microwave plasma etching apparatus which is an example of an apparatus for carrying out the present invention.
５…処理室、１０…ガス供給装置。 5 processing chamber, 10 gas supply device.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−15044（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−235543（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−69167（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−508313（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-56-15044 (JP, A) JP-A-7-235543 (JP, A) JP-A-6-69167 (JP, A) 508313 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (2)
の単独ガスあるいは混合ガスをエッチングガスとして用
い、アルミニウム（Ａｌ），アルミニウム合金（Ａｌ−
Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）あるいはそれらと窒化チタン
(ＴｉＮ)との積層膜を有するウエハのエッチングを行う
プラズマエッチング装置におけるプラズマクリーニング
方法において、前記エッチング終了後に前記ウエハ毎に
塩化水素(ＨＣｌ)あるいは塩化水素（ＨＣｌ）と塩素
(Ｃｌ2）との混合ガスをクリーニングガスとして用い、
前記エッチング時に生成された反応生成物に起因する堆
積物である炭素の塩化物，アルミニウムの塩化物及び炭
素とアルミニウムの化合物（炭化アルミニウム）を、炭
化水素ガスとアルミニウムの塩化物に変えて除去し、前
記プラズマエッチング装置におけるエッチング室内のプ
ラズマクリーニングを行うことを特徴とするプラズマク
リーニング方法。(1) chlorine (Cl 2 ), boron trichloride (BCl 3 )
Of aluminum (Al), aluminum alloy (Al-
Si, Al-Si-Cu) or titanium nitride with them
In a plasma cleaning method in a plasma etching apparatus for etching a wafer having a laminated film of (TiN), hydrogen chloride (HCl) or hydrogen chloride (HCl) and chlorine
Using a mixed gas with (Cl 2 ) as a cleaning gas ,
A deposit caused by a reaction product generated during the etching
Deposits of carbon chloride, aluminum chloride and charcoal
A compound of aluminum and aluminum (aluminum carbide)
A plasma cleaning method , wherein the plasma cleaning apparatus performs plasma cleaning of an etching chamber in the plasma etching apparatus by removing the hydrogen chloride gas and chloride of aluminum and removing the gas .
の単独ガスあるいは混合ガスをエッチングガスとして用
い、アルミニウム（Ａｌ），アルミニウム合金（Ａｌ−
Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）あるいはそれらと窒化チタン
(ＴｉＮ)との積層膜を有するウエハのエッチングを行う
プラズマエッチング装置におけるプラズマクリーニング
方法において、前記エッチング終了後に前記ウエハ毎に
臭化水素(ＨＢｒ)あるいは臭化水素（ＨＢｒ）と臭素
(Ｂｒ2）の混合ガスをクリーニングガスとして用い、前
記エッチング時に生成された反応生成物に起因する堆積
物である炭素の塩化物，アルミニウムの塩化物及び炭素
とアルミニウムの化合物（炭化アルミニウム）を、炭化
水素ガスとアルミニウムの塩化物に変えて除去し、前記
プラズマエッチング装置におけるエッチング室内のプラ
ズマクリーニングを行うことを特徴とするプラズマクリ
ーニング方法。2. Bromine (Br 2 ), boron tribromide (BBr 3 )
Of aluminum (Al), aluminum alloy (Al-
Si, Al-Si-Cu) or titanium nitride with them
In a plasma cleaning method in a plasma etching apparatus for etching a wafer having a laminated film of (TiN), hydrogen bromide (HBr) or hydrogen bromide (HBr) and bromine are provided for each wafer after completion of the etching.
Using a mixed gas of (Br 2 ) as a cleaning gas ,
Deposition due to reaction products generated during etching
Chlorides, aluminum chlorides and carbon
And aluminum compound (aluminum carbide)
A plasma cleaning method , which comprises removing hydrogen gas and aluminum chloride and removing the same, and performing plasma cleaning of an etching chamber in the plasma etching apparatus.
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| JP23162496A JP3307239B2 (en) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | Plasma cleaning method |
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| JP23162496A JP3307239B2 (en) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | Plasma cleaning method |
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| JPH1074732A JPH1074732A (en) | 1998-03-17 |
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- 1996-09-02 JP JP23162496A patent/JP3307239B2/en not_active Expired - Fee Related
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