JP4130278B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4130278B2 JP4130278B2 JP18682499A JP18682499A JP4130278B2 JP 4130278 B2 JP4130278 B2 JP 4130278B2 JP 18682499 A JP18682499 A JP 18682499A JP 18682499 A JP18682499 A JP 18682499A JP 4130278 B2 JP4130278 B2 JP 4130278B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- plasma
- reaction vessel
- flow rate
- wafer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関わり、特に、半導体装置のプラズマ処理方法に関する。さらに、プラズマ処理前後のウェハ上へのパーティクルの堆積防止するためのガス導入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応容器内にウェハなどの処理基板を設置し、所定の反応ガスを導入し、電極あるいはコイルなどに高周波電力を印加することにより、プラズマを生成せしめ、処理基板表面に成膜したり、処理基板上に堆積された膜をエッチングする方法は、現在の半導体製造工程において広く使われている。
【０００３】
これらの方法において、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法では、処理基板表面に成膜するために、プラズマによって活性化されて、所望の膜が成膜できるような反応ガスが反応容器内に導入される。また、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法などのドライエッチング法においても、プラズマにより活性化された反応ガスが、エッチングされる膜材料と結合し、蒸気圧の高い反応生成物が形成される。
【０００４】
このように、これらのプラズマによる基板処理方法においては、減圧された反応容器内に反応ガスを導入し、プラズマを生成して反応ガスを活性化することによってはじめて、基板の処理が進む。したがって、一般に反応ガスを導入し、ガス流量、反応容器内の圧力が所望の値になり、安定してプラズマが生成され、所望の処理が行われる。また、高周波電力の印加を停止し、プラズマの生成を停止すれば、基板の処理は終了するため、通常、高周波電力の印加を停止すると同時にガスの導入も停止される。場合によっては、プラズマによる所望の処理終了後、いったん、処理基板が配置された電極に供給する高周波電力を低下させてから、静電チャックに供給する直流電圧の供給を停止し、その後、電極に供給する高周波電力の印加を停止する場合もある。この場合も高周波電力の印加を停止すると同時に反応ガスの導入を停止していた。
【０００５】
また、これらのプラズマによる基板処理方法において、反応ガスの導入手段はそれぞれの基板処理工程の性能を重視して構成されている。一般的には、処理基板直上に小径の孔で同心円状に配列したガス導入口からなるシャワーヘッドタイプや、真空容器側壁に対称に数ヶ所のガス導入口を設け、そこから導入するのが一般的である。さらに所望の流量のガスを導入して、プラズマ処理中にこの所望の流量を維持するため、マスフローコントローラが一般に用いられ、また反応容器内の圧力を維持するために圧力調整機構が用いられている。圧力調整機構として容器と真空ポンプとの間に配置され、開度を調整することができる可変バルブなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガス導入開始直後からマスフローコントローラが安定駆動するまでに若干の時間がかかり、この時間内の昇流量速度は制御されず、急激に大量のガスが導入される。また、プラズマ処理が行われる圧力では、反応容器内に存在するパーティクルの挙動は、ガスの流れに最も影響を受ける。したがって、ガス導入開始直後に、所定の流量を超える大量のガスが急激に導入されると、ガスの流量及び流速が急激に変化して、反応容器内に存在しているパーティクルが舞い上がり、処理基板上に落下する場合がある。さらに、通常、反応容器の圧力調整機構もガス導入とともに動作しはじめるが、圧力調整用の可変パルブも短時間で所定の圧力に近づけようとして動作して、短時間であるが制御性が悪い。したがって、ガス導入開始直後の反応容器内は、短時間ではあるが、流速、流量、圧力が不規則に変化して、反応容器内に存在しているパーティクルが舞い上がり、処理基板上に落下する場合がある。パーティクルを処理基板上に存在させたまま処理を行えば、歩留まりがよい半導体装置を製造することが困難になる。
【０００７】
また、種々の実験から、プラズマ処理装置において、プラズマを生成維持している場合は、パーティクルは負に帯電しており、負の電位領域であるシースに反発を受け、シース中に浮遊し、処理基板上に落下することは少ないが、プラズマの生成が終了する、すなわちシースが消滅すると、シース上に浮遊していたパーティクルは、反発力を失い、処理基板上に落下する。パーティクルを処理基板上に存在させたまま次の処理を行うことになれば、これも言うまでもなく半導体製造工程において好ましくない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、プラズマ処理の前後において処理基板上に落下するパーティクルを低減し、パーティクルの少ない半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、反応容器内に処理基板を載置する工程と、所定の流量のエッチングガスを反応容器内に導入する工程と、反応容器内を所定の圧力に維持する工程と、反応容器内に配置された電極に高周波電力を供給して、プラズマの生成を開始する工程と、反応容器内に配置された処理基板に対して、エッチングを行う工程と、エッチング終了後に、高周波電力の供給を停止し、プラズマの生成を終了する工程とを少なくとも有する半導体装置の製造方法であって、エッチング終了後、高周波電力の停止前から停止後所定期間にわたり、反応容器内の圧力をエッチング時の圧力より低くし、かつ、エッチング後、所定期間経過までエッチングガスの導入量を維持することを特徴とする半導体装置の製造方法であることである。
【００１５】
本発明の第１の特徴によれば、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し、さらに、反応容器内の圧力を低くすることにより、第１の特徴に示した半導体装置の製造方法に比して、より効率的にシース上に浮遊していたパーティクルを処理基板上に落ちることなく、排気することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（パーティクルの挙動）
本発明の実施の形態を説明する前に、反応容器内のパーティクルの挙動について本発明者等が行った実験について説明する。本発明者等は、反応容器内へのガス導入シーケンスと反応容器内のパーティクルの挙動との関係を調べるために、図４に示すようなドライエッチング装置を用いて以下に示す実験を行った。
【００２３】
図４（ａ）はドライエッチング装置の断面図を示し、図４（ｂ）はその平面図を示す。図４（ａ）に示すように、ドライエッチング装置は、パーティクルの挙動を目視するために側壁に配置された窓１２と、窓１２からドライエッチング装置内に入射されるレーザ１３と、パーティクルにより散乱されたレーザ光（散乱光）１５を窓１２を介して検出するＣＣＤカメラ１６と、ＣＣＤカメラ１６の画像を表示及び保存するためのモニター１７及びビデオ１８を具備する。また、図４（ｂ）に示すように、入射されるレーザ１３を装置内で走査させるための反射ミラー１４を具備する。図４（ｂ）の斜線部分はレーザの走査範囲１９を示す。装置内でレーザ１３を走査させることによりＣＣＤカメラ１６が検出可能な範囲を広げている。また、図４（ａ）に示すように、レーザ１３は装置内に配置されたウェハ２と装置内で生成されたプラズマ７との間に形成されたシース８の上をウェハ２に平行に入射され、反射ミラーによりシース８の上をウェハ２に平行に走査される。これは、シース８の上に浮遊するパーティクルにレーザ１３が照射されるようにするためである。なお、プラズマ処理装置はマグネトロンＲＩＥ装置を用いており、レーザ１３の入射するための窓１２及び散乱光１５を撮影するための窓１２は石英製の窓を用いた。
【００２４】
まず、図４に示すドライエッチング装置を用いて、従来行われていたガス導入シーケンスでのパーティクルの挙動を散乱光１５を介して観察した。
【００２５】
（１）まず、ウェハ２をロードロックチャンバーからプラズマ処理装置の反応容器１内に搬送し、カソード電極の上に載置した。その後に、反応ガスが反応容器１内に導入される。反応ガスの設定流量は１００ｓｃｃｍであり、反応容器１内の設定圧力は４０ｍＴｏｒｒである。反応ガスのカス流量の制御にはマスフローコントローラを用いており、マスフローコントローラに設定されているガス流量は、ウェハ処理時に導入されるガス流量である。反応ガスの導入が開始される瞬間、マスフローコントローラが示すガスの流量値は瞬時に上昇し、同時にウェハ上に数個のパーティクルが落下するのが観察された。また、この瞬時のガス流量の上昇により、反応容器１内を所定の圧力に維持するように圧力調整用の可変バルブが動作した。可変バルブが閉まる動きになるたびにも、ウェハ２上にパーティクルが落下するのが観察された。
【００２６】
（２）そして、所定の流量の反応ガスを反応容器１内に導入し、反応容器１内が所定の圧力になった後に、ウェハ２が載置されたカソード電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加してプラズマを生成した。ウェハ２とプラズマ７の間に形成されたシース８の上にパーティクルが浮遊しているのが観察された。プラズマ中に存在するパーティクルがマイナスに帯電するため、負の電位勾配をもつシース８に電気的に反発しているためと考えられる。
【００２７】
（３）次に、所定のウェハ処理を終了した後、カソード電極に供給している高周波電力の印加を停止してプラズマの生成を終了すると同時に、反応ガスの導入を停止した。プラズマの生成が終了することで、ウェハ２とプラズマ７の間に形成されていたシース８も消滅する。シース８が消滅する際にパーティクルがウェハ２上に落下することが観察された。シース８上に浮遊しているパーティクルが、プラズマ生成の停止によりシース８が消滅し、シース８の反発が無くなり、ウェハ２上に落下したものと思われる。
【００２８】
次に、ガス導入及び反応容器内の圧力調整機構のシーケンスを変えて、パーティクルの挙動を観察した。反応ガスの導入を開始する際、ガス流量値が１００ｓｃｃｍの所定の流量になるように、徐々に流量を増やしながら反応ガスを導入した。１００ｓｃｃｍに達するまでに約５秒経過した。その際、従来のガス導入シーケンスにおいてガス導入時に見られたようなガス導入とともにパーティクルがウェハ２上へ落下する現象は観察されなかった。また、ガス流量が所定の流量に到達した後、反応容器１内が所定の圧力になるように圧力調節の可変バルブを動かした。可変バルブを閉める動作をする際に、可変バルブがオーバーシュートするような現象は見られず、パーティクルの落下も見られなかった。
【００２９】
所定の流量、所定の圧力になった後、カソード電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加してプラズマ７の生成を開始した。ウェハ２とプラズマ７の間にはシース８が形成され、シース８上にパーティクルが浮遊しているのが観察された。
【００３０】
所定のウェハ処理を終了後、カソード電極に供給している高周波電力の印加を停止してプラズマ７の生成を終了したが、ガスの導入は停止せずにそのまま保った。その結果、従来のガス導入シーケンスでは、プラズマ７は消滅してウェハ２とプラズマ７の間に形成されていたシース８も消滅する際に、多量のパーティクルがウェハ上に乗るのが観察されたが、ガスの導入を維持すれば、大部分のパーティクルが、排気されることが明らかとなった。また、高周波電力の印加を停止してプラズマ７の生成を停止する時に、ガス流量を増加させるか、もしくは、圧力調整用の可変バルブの開度を大きくし、反応容器１内を低圧にすることでも、同等あるいはそれ以上の効果が見られた。
【００３１】
（実施の形態）
＜第１のシーケンス＞
上述のパーティクルの挙動に係わる実験結果に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１０は実施の形態に係わるプラズマ処理装置を示す。プラズマ処理装置は、真空容器である反応容器１と、反応容器１に接続され反応容器１内の圧力を調節するための可変バルブ５と、可変バルブ５に接続された真空ポンプ４と、ウェハ２を載置する電極（カソード電極）３と、ウェハ２の上に同心円状に配設された複数のガス導入口１０と、カソード電極３に高周波電力を供給する高周波電源６とを具備したマグネトロンＲＩＥ装置である。高周波電源６から供給される高周波電力によりプラズマ７が生成され、プラズマ７とウェハ２との間にはシース８が形成され、シース８の上にはパーティクル９が浮遊している。また、図示はしないが、ガス導入口１０にはガスの流量を調節するためのマスフローコントローラが接続されている。マスフローコントローラで設定された流量のガスが反応容器１内に導入される。さらに、ウェハ処理時のプラズマ条件は、反応容器１内の圧力が４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力が８００Ｗ、反応ガスがＣＦ4／Ｏ2、ガス流量値が１００ｓｃｃｍｍであり、エッチング時間が２０秒である。
【００３２】
図１（ｂ）は、第１のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器１内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図１（ｂ）に示すように、高周波電力の供給を停止して、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。継続的に導入するガス種は反応ガスが好ましい。しかし、不活性ガスなどの異なる種類のガスを導入しても構わない。なお、図１の（ａ）は、従来行われているガス導入のシーケンスを示す。図１（ａ）に示すように、従来は、プラズマ７の生成を終了するときに、同時にガスの導入を停止していた。
【００３３】
第１のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態では、パーティクル９がシース８上に浮遊しているが、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅するとシース８上に浮遊していたパーティクル９が、ウェハ２上に落下する。しかし、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し続けることにより、シース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、継続的に導入されるガスとともに排気することができる。
【００３４】
＜第２のシーケンス＞
次に、図１（ｃ）に第２のシーケンスを示す。第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。
【００３５】
図１（ｃ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入し、反応容器１内に導入されるガスの総流量が、ウェハ処理時の所定の流量に比して増加されている。ここで、ガスの総流量の増加は、所定のウェハ処理時に導入していた反応ガスの流量を増やすことが望ましい。しかし、不活性ガスなどの所定の処理時に導入していたガス種とは異なる種類のガスを追加して導入して、導入するガス全体の流量を増加させてもよい。また、ウェハ２の上に配置されたガス導入口１０から導入されるガスの流量を増加させることが望ましいが、ガス導入口１０とは異なる系統のガス導入手段を設け、プラズマ７の生成を終了するときに限り、ここからガスを導入してもよい。
【００３６】
第２のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態で、シース８上に浮遊していたパーティクル９が、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅する時に、反応容器１内に導入されるガスの総流量を増加させることで、第１のシーケンスにおいて継続的に導入した場合に比して、より効率的にシース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、導入されるガスとともに排気することができる。
【００３７】
＜第３のシーケンス＞
次に、図１（ｄ）に第３のシーケンスを示す。第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。
【００３８】
図１（ｄ）に示すように、第１のシーケンスと同様に、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。また、圧力調整の可変バルブ５をより大きく開くことにより、プラズマ７の生成を終了する時の反応容器１内の圧力が、ウェハ処理時の所定の圧力に比して低くする。具体的には、プラズマ７の生成を終了する前に、圧力調整の可変バルブ５を開いて圧力を２０ｍＴｏｒｒに設定する。その後、カソード電極３に印加する高周波電力の供給を停止してプラズマ７の生成を終了する。
【００３９】
第３のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態では、パーティクル９がシース８上に浮遊しているが、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅するとシース８上に浮遊していたパーティクル９が、ウェハ２上に落下する。しかし、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し、さらに、反応容器１内の圧力を低くすることにより、第１のシーケンスに比してより効率的にシース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、排気することができる。
【００４０】
＜第４のシーケンス＞
図２（ｅ）は第４のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。
【００４１】
図２（ｅ）に示すように、所定の流量の反応ガスの導入を開始する際に、徐々にガス流量を増加させて所定の流量まで到達させる。図７（ｂ）はマスフローコントローラの設定流量値の時間変化を示す。具体的には、図７（ｂ）に示すように、まず、マスフローコントローラの設定値を１０ｓｃｃｍに設定してガス導入を開始する。そして、ガス流量が１０ｓｃｃｍで安定した後に、設定流量を２０ｓｃｃｍにする。そして、設定流量を１０ｓｃｃｍづつ増やして、導入開始から約５秒間程度をかけてガス導入流量を１００ｓｃｃｍに到達させる。つまり、毎秒２０ｓｃｃｍの昇流量速度でガス流量を増加させる。図６（ｂ）はガス導入開始時のガス流量の時間変化を示すグラフである。ガス流量がウェハ処理時の所定の流量を超えることなく、所定の流量に到達することができる。なお、図６（ａ）は、従来シーケンスにおけるのガス導入開始時のガス流量の時間変化を示し、図７（ａ）は、従来のシーケンスにおけるマスフローコントローラの設定流量値の時間変化を示す。ガス導入開始時より所定のウェハ処理時のガス流量をマスフローコントローラに設定しておくことにより、ガス導入開始直後に所定の流量を上回る大量のガスが急激に流れることがわかる。
【００４２】
次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図２（ｅ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。
【００４３】
第４のシーケンスによれば、ガス導入を開始直後からマスフローコントローラが安定駆動するまでの間に、ウェハ処理時の所定の流量を超えるガスが急激に導入されることがなくなる。したがって、チャンバー内壁に付着したパーティクル９などが舞い上がり、ウェハ２上に落下することを防止することができる。特に、図８に示すように、ガス導入口１０のガス管の内壁に付着した反応生成物３０がパーティクル９として剥がれて、ウェハ２上に落下することも防止できる。
【００４４】
＜第５のシーケンス＞
図２（ｆ）は、第５のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。図２（ｆ）に示したように、所定の流量の反応ガスの導入を開始する際に、徐々にガス流量を増加させて所定の流量まで到達させる。また、反応ガスの反応容器１内への導入を開始する時に反応容器１内の圧力がウェハ処理時の所定の圧力に比して低くする。具体的には、反応ガスの導入を開始する前に、設定圧力をウェハ処理時の所定の圧力よりも低く設定して、圧力調整用の可変バルブ５をより広く開いて反応容器１内の圧力を低くしておく。そして、ガス導入開始後からウェハ処理時の所定の流量に到達するまでの間も、この圧力を維持するように可変バルブ５を動作させる。
【００４５】
次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図２（ｆ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。
【００４６】
第５のシーケンスによれば、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し続けることにより、シース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、継続的に導入されるガスとともに排気することができる。また、ガス導入を開始直後に、ウェハ処理時の所定の流量を超えるガスが急激に導入されることがなくなるため、チャンバー内壁に付着したパーティクル９などが舞い上がり、ウェハ２上に落下することを防止することができる。さらに、ガス導入を開始直後にガスの流れによりパーティクルが舞い上がってしまった場合でも、反応容器内の圧力が低く保たれているので、導入されたガスとともに排気することができる。さらに、ガス導入開始時の圧力は低ければ低いほど、パーティクルの落下を防ぐ効果は増す。
【００４７】
＜第６のシーケンス＞
次に、第６のシーケンスは、第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。第６のシーケンスでは、プラズマ７の生成を開始する直前あるいはプラズマの生成を終了する時に、ウェハ上にウェハに平行なガスの流れを形成する。
【００４８】
図３は第６のシーケンスに係わるプラズマ処理装置を示す。図３に示すように、ウェハ２上にウェハ２に平行なガスの流れを形成するためには、反応容器１の側面に側面ガス導入口１１を配設し、プラズマ７の生成を開始する直前あるいはプラズマ７の生成を終了する時に限りガスを導入すればよい。また、導入するガスはガス導入口１０から導入される同種の反応ガスを導入すればよい。あるいは、不活性ガスなどの反応ガス種とは異なるガス種を導入してもよい。さらに、図３に示すように、側面ガス導入口１１から導入されるガスの流れ行く先に、可変バルブ５が配置された排気口があることが望ましい。つまり、側面ガス導入口１１はガスの流れが排気口に向かうように配置されることが望ましい。
【００４９】
第６のシーケンスによれば、ウェハ２上にウェハ２に平行なガスの流れにより、プラズマ７の生成を開始する前にウェハ２上に落下したパーティクル９を吹き飛ばして除去することができる。また、プラズマ７の生成を終了する時にシース８上に浮遊したパーティクル９をガスの流れに乗せて除去することができる。
【００５０】
＜実験結果＞
次に、第１乃至第４のシーケンス及び従来のシーケンスにしたがって行われた有機反射防止膜をマスクとしたアルミニウム（Ａｌ）配線のプラズマエッチング処理の実験結果について説明する。
【００５１】
図５に処理基板であるウェハの構造を示す。シリコン基板２０上に膜厚が１μｍのシリコン酸化膜２１が堆積され、その上に、膜厚が２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜２２および膜厚が７０ｎｍの窒化チタン膜（ＴｉＮ）２３からなるバリアメタルが堆積されている。さらに、主成分がアルミニウムからなり、０．５％の銅（Ｃｕ）を含んだ配線膜２４が堆積され、その上に反射防止膜として、膜厚が２０ｎｍのＴｉ膜２５及び膜厚が６０ｎｍのＴｉＮ膜２６が堆積されている。さらに、有機反射防止膜２７が堆積され、その上に通常のリソグラフィ技術を用いて露光、現像を行い、選択的に堆積された０．２０μｍ幅のラインアンドスペースを有するレジストパターン２８が形成されている。
【００５２】
本実験は、まず、有機反射防止膜１７を加工した後、Ａｌ配線積層膜のプラズマエッチング処理を行った。次に、レジスト２８を剥離し、後処理を施した。そして、欠陥検査装置をもちいてＡｌ配線パターンの欠陥数を調べる欠陥検査を行い、さらに電気測定による配線短絡検査を行った。欠陥検査とは、ウェハ上に同一パターンを複数形成し、規則的なパターンの繰り返しに対して、異物、異形状などを検出する検査であり、通常、その異物、異形状は、パターンくずれ、ゴミ等による。
【００５３】
実験結果を図９に示す。欠陥数は、欠陥検査においてＮＧパターンとなったパターンの数を示す。また、短絡試験結果は、歩留まりを示す。図９に示すように、従来のガス導入シーケンスに比べ、本発明に係わる第１乃至第４のシーケンスはどれもパーティクル起因による欠陥が少なく、また短絡試験でも良好な結果が得られた。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態についてドライエッチング装置を例にとり説明したが、処理基板を電極上に配置し、プロセスガスを処理室内に導入し、高周波を印加することによってプラズマを生成、処理する装置プラズマ処理装置、例えば、スパッタ装置、プラズマＣＶＤ装置においても同様な効果が得られることは容易に推定できる。また、プラズマの生成方法は、平行平板型、誘導結合型、あるいは電子サイクロトロン共鳴型などのいずれの方式においても適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プラズマ処理の前後において処理基板上に落下するパーティクルを低減し、パーティクルの少ない半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５６】
また本発明によれば、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるガス導入及び反応容器内の圧力のシーケンスを示す図である（その１）。
【図２】本発明の実施の形態に係わるガス導入及び反応容器内の圧力のシーケンスを示す図である（その２）。
【図３】本発明の実施の形態に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である（その１）。
【図４】図４（ａ）は、パーティクルの挙動の観察実験に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は、パーティクルの挙動の観察実験に係わるプラズマ処理装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる処理基板の構造を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、従来のシーケンスにおけるガス導入開始直後のガス流量の時間変化を示すグラフであり、図６（ｂ）は、第４のシーケンスにおけるガス導入開始直後のガス流量の時間変化を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、従来のシーケンスにおけるガス導入開始時のマスフローコントローラのガス流量設定値の時間変化を示す図であり、図７（ｂ）は、第４ののシーケンスにおけるガス導入開始時のマスフローコントローラのガス流量設定値の時間変化を示す図である。
【図８】ガス導入口の内壁に付着した反応生成物を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わる第１乃至第４のシーケンス及び従来のシーケンス係わる実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である（その２）。
【符号の説明】
１ 反応容器
２ ウェハ
３ 電極
４ 真空ポンプ
５ 可変バルブ
６ 高周波電源
７ プラズマ
８ シース
９ パーティクル
１０ ガス導入口
１１ 側面ガス導入口
１２ 窓
１３ レーザ
１４ 反射ミラー
１５ 散乱光
１６ ＣＣＤカメラ
１７ モニター
１８ ビデオ
１９ レーザ走査範囲
３０ 反応生成物
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関わり、特に、半導体装置のプラズマ処理方法に関する。さらに、プラズマ処理前後のウェハ上へのパーティクルの堆積防止するためのガス導入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反応容器内にウェハなどの処理基板を設置し、所定の反応ガスを導入し、電極あるいはコイルなどに高周波電力を印加することにより、プラズマを生成せしめ、処理基板表面に成膜したり、処理基板上に堆積された膜をエッチングする方法は、現在の半導体製造工程において広く使われている。
【０００３】
これらの方法において、例えば、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法では、処理基板表面に成膜するために、プラズマによって活性化されて、所望の膜が成膜できるような反応ガスが反応容器内に導入される。また、ＣＤＥ（Chemical Dry Etching）法などのドライエッチング法においても、プラズマにより活性化された反応ガスが、エッチングされる膜材料と結合し、蒸気圧の高い反応生成物が形成される。
【０００４】
このように、これらのプラズマによる基板処理方法においては、減圧された反応容器内に反応ガスを導入し、プラズマを生成して反応ガスを活性化することによってはじめて、基板の処理が進む。したがって、一般に反応ガスを導入し、ガス流量、反応容器内の圧力が所望の値になり、安定してプラズマが生成され、所望の処理が行われる。また、高周波電力の印加を停止し、プラズマの生成を停止すれば、基板の処理は終了するため、通常、高周波電力の印加を停止すると同時にガスの導入も停止される。場合によっては、プラズマによる所望の処理終了後、いったん、処理基板が配置された電極に供給する高周波電力を低下させてから、静電チャックに供給する直流電圧の供給を停止し、その後、電極に供給する高周波電力の印加を停止する場合もある。この場合も高周波電力の印加を停止すると同時に反応ガスの導入を停止していた。
【０００５】
また、これらのプラズマによる基板処理方法において、反応ガスの導入手段はそれぞれの基板処理工程の性能を重視して構成されている。一般的には、処理基板直上に小径の孔で同心円状に配列したガス導入口からなるシャワーヘッドタイプや、真空容器側壁に対称に数ヶ所のガス導入口を設け、そこから導入するのが一般的である。さらに所望の流量のガスを導入して、プラズマ処理中にこの所望の流量を維持するため、マスフローコントローラが一般に用いられ、また反応容器内の圧力を維持するために圧力調整機構が用いられている。圧力調整機構として容器と真空ポンプとの間に配置され、開度を調整することができる可変バルブなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ガス導入開始直後からマスフローコントローラが安定駆動するまでに若干の時間がかかり、この時間内の昇流量速度は制御されず、急激に大量のガスが導入される。また、プラズマ処理が行われる圧力では、反応容器内に存在するパーティクルの挙動は、ガスの流れに最も影響を受ける。したがって、ガス導入開始直後に、所定の流量を超える大量のガスが急激に導入されると、ガスの流量及び流速が急激に変化して、反応容器内に存在しているパーティクルが舞い上がり、処理基板上に落下する場合がある。さらに、通常、反応容器の圧力調整機構もガス導入とともに動作しはじめるが、圧力調整用の可変パルブも短時間で所定の圧力に近づけようとして動作して、短時間であるが制御性が悪い。したがって、ガス導入開始直後の反応容器内は、短時間ではあるが、流速、流量、圧力が不規則に変化して、反応容器内に存在しているパーティクルが舞い上がり、処理基板上に落下する場合がある。パーティクルを処理基板上に存在させたまま処理を行えば、歩留まりがよい半導体装置を製造することが困難になる。
【０００７】
また、種々の実験から、プラズマ処理装置において、プラズマを生成維持している場合は、パーティクルは負に帯電しており、負の電位領域であるシースに反発を受け、シース中に浮遊し、処理基板上に落下することは少ないが、プラズマの生成が終了する、すなわちシースが消滅すると、シース上に浮遊していたパーティクルは、反発力を失い、処理基板上に落下する。パーティクルを処理基板上に存在させたまま次の処理を行うことになれば、これも言うまでもなく半導体製造工程において好ましくない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、プラズマ処理の前後において処理基板上に落下するパーティクルを低減し、パーティクルの少ない半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴は、反応容器内に処理基板を載置する工程と、所定の流量のエッチングガスを反応容器内に導入する工程と、反応容器内を所定の圧力に維持する工程と、反応容器内に配置された電極に高周波電力を供給して、プラズマの生成を開始する工程と、反応容器内に配置された処理基板に対して、エッチングを行う工程と、エッチング終了後に、高周波電力の供給を停止し、プラズマの生成を終了する工程とを少なくとも有する半導体装置の製造方法であって、エッチング終了後、高周波電力の停止前から停止後所定期間にわたり、反応容器内の圧力をエッチング時の圧力より低くし、かつ、エッチング後、所定期間経過までエッチングガスの導入量を維持することを特徴とする半導体装置の製造方法であることである。
【００１５】
本発明の第１の特徴によれば、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し、さらに、反応容器内の圧力を低くすることにより、第１の特徴に示した半導体装置の製造方法に比して、より効率的にシース上に浮遊していたパーティクルを処理基板上に落ちることなく、排気することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（パーティクルの挙動）
本発明の実施の形態を説明する前に、反応容器内のパーティクルの挙動について本発明者等が行った実験について説明する。本発明者等は、反応容器内へのガス導入シーケンスと反応容器内のパーティクルの挙動との関係を調べるために、図４に示すようなドライエッチング装置を用いて以下に示す実験を行った。
【００２３】
図４（ａ）はドライエッチング装置の断面図を示し、図４（ｂ）はその平面図を示す。図４（ａ）に示すように、ドライエッチング装置は、パーティクルの挙動を目視するために側壁に配置された窓１２と、窓１２からドライエッチング装置内に入射されるレーザ１３と、パーティクルにより散乱されたレーザ光（散乱光）１５を窓１２を介して検出するＣＣＤカメラ１６と、ＣＣＤカメラ１６の画像を表示及び保存するためのモニター１７及びビデオ１８を具備する。また、図４（ｂ）に示すように、入射されるレーザ１３を装置内で走査させるための反射ミラー１４を具備する。図４（ｂ）の斜線部分はレーザの走査範囲１９を示す。装置内でレーザ１３を走査させることによりＣＣＤカメラ１６が検出可能な範囲を広げている。また、図４（ａ）に示すように、レーザ１３は装置内に配置されたウェハ２と装置内で生成されたプラズマ７との間に形成されたシース８の上をウェハ２に平行に入射され、反射ミラーによりシース８の上をウェハ２に平行に走査される。これは、シース８の上に浮遊するパーティクルにレーザ１３が照射されるようにするためである。なお、プラズマ処理装置はマグネトロンＲＩＥ装置を用いており、レーザ１３の入射するための窓１２及び散乱光１５を撮影するための窓１２は石英製の窓を用いた。
【００２４】
まず、図４に示すドライエッチング装置を用いて、従来行われていたガス導入シーケンスでのパーティクルの挙動を散乱光１５を介して観察した。
【００２５】
（１）まず、ウェハ２をロードロックチャンバーからプラズマ処理装置の反応容器１内に搬送し、カソード電極の上に載置した。その後に、反応ガスが反応容器１内に導入される。反応ガスの設定流量は１００ｓｃｃｍであり、反応容器１内の設定圧力は４０ｍＴｏｒｒである。反応ガスのカス流量の制御にはマスフローコントローラを用いており、マスフローコントローラに設定されているガス流量は、ウェハ処理時に導入されるガス流量である。反応ガスの導入が開始される瞬間、マスフローコントローラが示すガスの流量値は瞬時に上昇し、同時にウェハ上に数個のパーティクルが落下するのが観察された。また、この瞬時のガス流量の上昇により、反応容器１内を所定の圧力に維持するように圧力調整用の可変バルブが動作した。可変バルブが閉まる動きになるたびにも、ウェハ２上にパーティクルが落下するのが観察された。
【００２６】
（２）そして、所定の流量の反応ガスを反応容器１内に導入し、反応容器１内が所定の圧力になった後に、ウェハ２が載置されたカソード電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加してプラズマを生成した。ウェハ２とプラズマ７の間に形成されたシース８の上にパーティクルが浮遊しているのが観察された。プラズマ中に存在するパーティクルがマイナスに帯電するため、負の電位勾配をもつシース８に電気的に反発しているためと考えられる。
【００２７】
（３）次に、所定のウェハ処理を終了した後、カソード電極に供給している高周波電力の印加を停止してプラズマの生成を終了すると同時に、反応ガスの導入を停止した。プラズマの生成が終了することで、ウェハ２とプラズマ７の間に形成されていたシース８も消滅する。シース８が消滅する際にパーティクルがウェハ２上に落下することが観察された。シース８上に浮遊しているパーティクルが、プラズマ生成の停止によりシース８が消滅し、シース８の反発が無くなり、ウェハ２上に落下したものと思われる。
【００２８】
次に、ガス導入及び反応容器内の圧力調整機構のシーケンスを変えて、パーティクルの挙動を観察した。反応ガスの導入を開始する際、ガス流量値が１００ｓｃｃｍの所定の流量になるように、徐々に流量を増やしながら反応ガスを導入した。１００ｓｃｃｍに達するまでに約５秒経過した。その際、従来のガス導入シーケンスにおいてガス導入時に見られたようなガス導入とともにパーティクルがウェハ２上へ落下する現象は観察されなかった。また、ガス流量が所定の流量に到達した後、反応容器１内が所定の圧力になるように圧力調節の可変バルブを動かした。可変バルブを閉める動作をする際に、可変バルブがオーバーシュートするような現象は見られず、パーティクルの落下も見られなかった。
【００２９】
所定の流量、所定の圧力になった後、カソード電極に１３．５６ＭＨｚの高周波を印加してプラズマ７の生成を開始した。ウェハ２とプラズマ７の間にはシース８が形成され、シース８上にパーティクルが浮遊しているのが観察された。
【００３０】
所定のウェハ処理を終了後、カソード電極に供給している高周波電力の印加を停止してプラズマ７の生成を終了したが、ガスの導入は停止せずにそのまま保った。その結果、従来のガス導入シーケンスでは、プラズマ７は消滅してウェハ２とプラズマ７の間に形成されていたシース８も消滅する際に、多量のパーティクルがウェハ上に乗るのが観察されたが、ガスの導入を維持すれば、大部分のパーティクルが、排気されることが明らかとなった。また、高周波電力の印加を停止してプラズマ７の生成を停止する時に、ガス流量を増加させるか、もしくは、圧力調整用の可変バルブの開度を大きくし、反応容器１内を低圧にすることでも、同等あるいはそれ以上の効果が見られた。
【００３１】
（実施の形態）
＜第１のシーケンス＞
上述のパーティクルの挙動に係わる実験結果に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１０は実施の形態に係わるプラズマ処理装置を示す。プラズマ処理装置は、真空容器である反応容器１と、反応容器１に接続され反応容器１内の圧力を調節するための可変バルブ５と、可変バルブ５に接続された真空ポンプ４と、ウェハ２を載置する電極（カソード電極）３と、ウェハ２の上に同心円状に配設された複数のガス導入口１０と、カソード電極３に高周波電力を供給する高周波電源６とを具備したマグネトロンＲＩＥ装置である。高周波電源６から供給される高周波電力によりプラズマ７が生成され、プラズマ７とウェハ２との間にはシース８が形成され、シース８の上にはパーティクル９が浮遊している。また、図示はしないが、ガス導入口１０にはガスの流量を調節するためのマスフローコントローラが接続されている。マスフローコントローラで設定された流量のガスが反応容器１内に導入される。さらに、ウェハ処理時のプラズマ条件は、反応容器１内の圧力が４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力が８００Ｗ、反応ガスがＣＦ4／Ｏ2、ガス流量値が１００ｓｃｃｍｍであり、エッチング時間が２０秒である。
【００３２】
図１（ｂ）は、第１のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器１内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図１（ｂ）に示すように、高周波電力の供給を停止して、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。継続的に導入するガス種は反応ガスが好ましい。しかし、不活性ガスなどの異なる種類のガスを導入しても構わない。なお、図１の（ａ）は、従来行われているガス導入のシーケンスを示す。図１（ａ）に示すように、従来は、プラズマ７の生成を終了するときに、同時にガスの導入を停止していた。
【００３３】
第１のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態では、パーティクル９がシース８上に浮遊しているが、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅するとシース８上に浮遊していたパーティクル９が、ウェハ２上に落下する。しかし、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し続けることにより、シース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、継続的に導入されるガスとともに排気することができる。
【００３４】
＜第２のシーケンス＞
次に、図１（ｃ）に第２のシーケンスを示す。第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。
【００３５】
図１（ｃ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入し、反応容器１内に導入されるガスの総流量が、ウェハ処理時の所定の流量に比して増加されている。ここで、ガスの総流量の増加は、所定のウェハ処理時に導入していた反応ガスの流量を増やすことが望ましい。しかし、不活性ガスなどの所定の処理時に導入していたガス種とは異なる種類のガスを追加して導入して、導入するガス全体の流量を増加させてもよい。また、ウェハ２の上に配置されたガス導入口１０から導入されるガスの流量を増加させることが望ましいが、ガス導入口１０とは異なる系統のガス導入手段を設け、プラズマ７の生成を終了するときに限り、ここからガスを導入してもよい。
【００３６】
第２のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態で、シース８上に浮遊していたパーティクル９が、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅する時に、反応容器１内に導入されるガスの総流量を増加させることで、第１のシーケンスにおいて継続的に導入した場合に比して、より効率的にシース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、導入されるガスとともに排気することができる。
【００３７】
＜第３のシーケンス＞
次に、図１（ｄ）に第３のシーケンスを示す。第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。
【００３８】
図１（ｄ）に示すように、第１のシーケンスと同様に、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。また、圧力調整の可変バルブ５をより大きく開くことにより、プラズマ７の生成を終了する時の反応容器１内の圧力が、ウェハ処理時の所定の圧力に比して低くする。具体的には、プラズマ７の生成を終了する前に、圧力調整の可変バルブ５を開いて圧力を２０ｍＴｏｒｒに設定する。その後、カソード電極３に印加する高周波電力の供給を停止してプラズマ７の生成を終了する。
【００３９】
第３のシーケンスによれば、プラズマ７が生成している状態では、パーティクル９がシース８上に浮遊しているが、プラズマ７の生成が終了してシース８が消滅するとシース８上に浮遊していたパーティクル９が、ウェハ２上に落下する。しかし、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し、さらに、反応容器１内の圧力を低くすることにより、第１のシーケンスに比してより効率的にシース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、排気することができる。
【００４０】
＜第４のシーケンス＞
図２（ｅ）は第４のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。
【００４１】
図２（ｅ）に示すように、所定の流量の反応ガスの導入を開始する際に、徐々にガス流量を増加させて所定の流量まで到達させる。図７（ｂ）はマスフローコントローラの設定流量値の時間変化を示す。具体的には、図７（ｂ）に示すように、まず、マスフローコントローラの設定値を１０ｓｃｃｍに設定してガス導入を開始する。そして、ガス流量が１０ｓｃｃｍで安定した後に、設定流量を２０ｓｃｃｍにする。そして、設定流量を１０ｓｃｃｍづつ増やして、導入開始から約５秒間程度をかけてガス導入流量を１００ｓｃｃｍに到達させる。つまり、毎秒２０ｓｃｃｍの昇流量速度でガス流量を増加させる。図６（ｂ）はガス導入開始時のガス流量の時間変化を示すグラフである。ガス流量がウェハ処理時の所定の流量を超えることなく、所定の流量に到達することができる。なお、図６（ａ）は、従来シーケンスにおけるのガス導入開始時のガス流量の時間変化を示し、図７（ａ）は、従来のシーケンスにおけるマスフローコントローラの設定流量値の時間変化を示す。ガス導入開始時より所定のウェハ処理時のガス流量をマスフローコントローラに設定しておくことにより、ガス導入開始直後に所定の流量を上回る大量のガスが急激に流れることがわかる。
【００４２】
次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図２（ｅ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。
【００４３】
第４のシーケンスによれば、ガス導入を開始直後からマスフローコントローラが安定駆動するまでの間に、ウェハ処理時の所定の流量を超えるガスが急激に導入されることがなくなる。したがって、チャンバー内壁に付着したパーティクル９などが舞い上がり、ウェハ２上に落下することを防止することができる。特に、図８に示すように、ガス導入口１０のガス管の内壁に付着した反応生成物３０がパーティクル９として剥がれて、ウェハ２上に落下することも防止できる。
【００４４】
＜第５のシーケンス＞
図２（ｆ）は、第５のシーケンスを示す。まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。図２（ｆ）に示したように、所定の流量の反応ガスの導入を開始する際に、徐々にガス流量を増加させて所定の流量まで到達させる。また、反応ガスの反応容器１内への導入を開始する時に反応容器１内の圧力がウェハ処理時の所定の圧力に比して低くする。具体的には、反応ガスの導入を開始する前に、設定圧力をウェハ処理時の所定の圧力よりも低く設定して、圧力調整用の可変バルブ５をより広く開いて反応容器１内の圧力を低くしておく。そして、ガス導入開始後からウェハ処理時の所定の流量に到達するまでの間も、この圧力を維持するように可変バルブ５を動作させる。
【００４５】
次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。図２（ｆ）に示すように、プラズマ７の生成を終了する時に、ウェハ処理時の所定の流量のガスを継続的に導入する。
【００４６】
第５のシーケンスによれば、プラズマ生成の終了時に、所定の流量のガスを継続的に導入し続けることにより、シース８上に浮遊していたパーティクル９をウェハ２上に落ちることなく、継続的に導入されるガスとともに排気することができる。また、ガス導入を開始直後に、ウェハ処理時の所定の流量を超えるガスが急激に導入されることがなくなるため、チャンバー内壁に付着したパーティクル９などが舞い上がり、ウェハ２上に落下することを防止することができる。さらに、ガス導入を開始直後にガスの流れによりパーティクルが舞い上がってしまった場合でも、反応容器内の圧力が低く保たれているので、導入されたガスとともに排気することができる。さらに、ガス導入開始時の圧力は低ければ低いほど、パーティクルの落下を防ぐ効果は増す。
【００４７】
＜第６のシーケンス＞
次に、第６のシーケンスは、第１のシーケンスと同様に、まず、ウェハ２をロードロックチャンバーから反応容器１内に搬送し、カソード電極３の上に載置する。そして、ウェハ処理時の所定の流量の反応ガスをガス導入口１０から反応容器１内に導入する。ガス導入を開始する際のマスフローコントローラの設定流量はウェハ処理時の所定の流量である１００ｓｃｃｍである。次に、圧力調整機構である可変バルブ５の開度を調節して反応容器１内をウェハ処理時の所定の圧力に維持する。次に、反応容器内に配置されたカソード電極３に高周波電力を供給してプラズマ７の生成を開始する。次に、反応容器１内のカソード電極３上に配置されたウェハ２に対して所定のウェハ処理を行う。次に、所定のウェハ処理終了後に、高周波電力の供給を停止し、反応容器１内におけるプラズマ７の生成を終了する。第６のシーケンスでは、プラズマ７の生成を開始する直前あるいはプラズマの生成を終了する時に、ウェハ上にウェハに平行なガスの流れを形成する。
【００４８】
図３は第６のシーケンスに係わるプラズマ処理装置を示す。図３に示すように、ウェハ２上にウェハ２に平行なガスの流れを形成するためには、反応容器１の側面に側面ガス導入口１１を配設し、プラズマ７の生成を開始する直前あるいはプラズマ７の生成を終了する時に限りガスを導入すればよい。また、導入するガスはガス導入口１０から導入される同種の反応ガスを導入すればよい。あるいは、不活性ガスなどの反応ガス種とは異なるガス種を導入してもよい。さらに、図３に示すように、側面ガス導入口１１から導入されるガスの流れ行く先に、可変バルブ５が配置された排気口があることが望ましい。つまり、側面ガス導入口１１はガスの流れが排気口に向かうように配置されることが望ましい。
【００４９】
第６のシーケンスによれば、ウェハ２上にウェハ２に平行なガスの流れにより、プラズマ７の生成を開始する前にウェハ２上に落下したパーティクル９を吹き飛ばして除去することができる。また、プラズマ７の生成を終了する時にシース８上に浮遊したパーティクル９をガスの流れに乗せて除去することができる。
【００５０】
＜実験結果＞
次に、第１乃至第４のシーケンス及び従来のシーケンスにしたがって行われた有機反射防止膜をマスクとしたアルミニウム（Ａｌ）配線のプラズマエッチング処理の実験結果について説明する。
【００５１】
図５に処理基板であるウェハの構造を示す。シリコン基板２０上に膜厚が１μｍのシリコン酸化膜２１が堆積され、その上に、膜厚が２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）膜２２および膜厚が７０ｎｍの窒化チタン膜（ＴｉＮ）２３からなるバリアメタルが堆積されている。さらに、主成分がアルミニウムからなり、０．５％の銅（Ｃｕ）を含んだ配線膜２４が堆積され、その上に反射防止膜として、膜厚が２０ｎｍのＴｉ膜２５及び膜厚が６０ｎｍのＴｉＮ膜２６が堆積されている。さらに、有機反射防止膜２７が堆積され、その上に通常のリソグラフィ技術を用いて露光、現像を行い、選択的に堆積された０．２０μｍ幅のラインアンドスペースを有するレジストパターン２８が形成されている。
【００５２】
本実験は、まず、有機反射防止膜１７を加工した後、Ａｌ配線積層膜のプラズマエッチング処理を行った。次に、レジスト２８を剥離し、後処理を施した。そして、欠陥検査装置をもちいてＡｌ配線パターンの欠陥数を調べる欠陥検査を行い、さらに電気測定による配線短絡検査を行った。欠陥検査とは、ウェハ上に同一パターンを複数形成し、規則的なパターンの繰り返しに対して、異物、異形状などを検出する検査であり、通常、その異物、異形状は、パターンくずれ、ゴミ等による。
【００５３】
実験結果を図９に示す。欠陥数は、欠陥検査においてＮＧパターンとなったパターンの数を示す。また、短絡試験結果は、歩留まりを示す。図９に示すように、従来のガス導入シーケンスに比べ、本発明に係わる第１乃至第４のシーケンスはどれもパーティクル起因による欠陥が少なく、また短絡試験でも良好な結果が得られた。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態についてドライエッチング装置を例にとり説明したが、処理基板を電極上に配置し、プロセスガスを処理室内に導入し、高周波を印加することによってプラズマを生成、処理する装置プラズマ処理装置、例えば、スパッタ装置、プラズマＣＶＤ装置においても同様な効果が得られることは容易に推定できる。また、プラズマの生成方法は、平行平板型、誘導結合型、あるいは電子サイクロトロン共鳴型などのいずれの方式においても適用できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、プラズマ処理の前後において処理基板上に落下するパーティクルを低減し、パーティクルの少ない半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００５６】
また本発明によれば、製造歩留まりの高い半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるガス導入及び反応容器内の圧力のシーケンスを示す図である（その１）。
【図２】本発明の実施の形態に係わるガス導入及び反応容器内の圧力のシーケンスを示す図である（その２）。
【図３】本発明の実施の形態に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である（その１）。
【図４】図４（ａ）は、パーティクルの挙動の観察実験に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、図４（ｂ）は、パーティクルの挙動の観察実験に係わるプラズマ処理装置の構成を示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる処理基板の構造を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、従来のシーケンスにおけるガス導入開始直後のガス流量の時間変化を示すグラフであり、図６（ｂ）は、第４のシーケンスにおけるガス導入開始直後のガス流量の時間変化を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、従来のシーケンスにおけるガス導入開始時のマスフローコントローラのガス流量設定値の時間変化を示す図であり、図７（ｂ）は、第４ののシーケンスにおけるガス導入開始時のマスフローコントローラのガス流量設定値の時間変化を示す図である。
【図８】ガス導入口の内壁に付着した反応生成物を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態に係わる第１乃至第４のシーケンス及び従来のシーケンス係わる実験結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である（その２）。
【符号の説明】
１ 反応容器
２ ウェハ
３ 電極
４ 真空ポンプ
５ 可変バルブ
６ 高周波電源
７ プラズマ
８ シース
９ パーティクル
１０ ガス導入口
１１ 側面ガス導入口
１２ 窓
１３ レーザ
１４ 反射ミラー
１５ 散乱光
１６ ＣＣＤカメラ
１７ モニター
１８ ビデオ
１９ レーザ走査範囲
３０ 反応生成物
Claims (1)
- 反応容器内に処理基板を載置する工程と、
所定の流量のエッチングガスを前記反応容器内に導入する工程と、
前記反応容器内を所定の圧力に維持する工程と、
前記反応容器内に配置された電極に高周波電力を供給して、プラズマの生成を開始する工程と、
前記反応容器内に配置された前記処理基板に対して、エッチングを行う工程と、
前記エッチング終了後に、前記高周波電力の供給を停止し、前記プラズマの生成を終了する工程とを少なくとも有する半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング終了後、前記高周波電力の停止前から停止後所定期間にわたり、前記反応容器内の圧力を前記エッチング時の圧力より低くし、かつ、前記エッチング終了後、前記所定期間経過まで前記エッチングガスの導入量を維持することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18682499A JP4130278B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
| US09/605,436 US6368977B1 (en) | 1999-06-30 | 2000-06-29 | Semiconductor device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18682499A JP4130278B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015486A JP2001015486A (ja) | 2001-01-19 |
| JP4130278B2 true JP4130278B2 (ja) | 2008-08-06 |
Family
ID=16195262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18682499A Expired - Fee Related JP4130278B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6368977B1 (ja) |
| JP (1) | JP4130278B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004090534A (ja) * | 2002-09-02 | 2004-03-25 | Tokyo Electron Ltd | 基板の加工装置および加工方法 |
| US20070077354A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Applied Materials, Inc. | Thermal conditioning plate with gas gap leak |
| JP5227367B2 (ja) * | 2010-06-01 | 2013-07-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2890494B2 (ja) | 1989-07-11 | 1999-05-17 | セイコーエプソン株式会社 | プラズマ薄膜の製造方法 |
| US5296094A (en) * | 1992-06-12 | 1994-03-22 | Intel Corporation | Process for etching silicon dioxide layer without micro masking effect |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP18682499A patent/JP4130278B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-29 US US09/605,436 patent/US6368977B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6368977B1 (en) | 2002-04-09 |
| JP2001015486A (ja) | 2001-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101226297B1 (ko) | 포토레지스트 및 에칭 찌꺼기를 저압 제거하는 애싱 방법 | |
| US9960031B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| US7344993B2 (en) | Low-pressure removal of photoresist and etch residue | |
| US5980768A (en) | Methods and apparatus for removing photoresist mask defects in a plasma reactor | |
| JP3942672B2 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| KR20090125084A (ko) | 가변 전력을 갖는 에지 전극 | |
| WO2000001007A1 (fr) | Procede de traitement au plasma | |
| TW201626434A (zh) | 被處理體之處理方法 | |
| US5801101A (en) | Method of forming metal wirings on a semiconductor substrate by dry etching | |
| US6547934B2 (en) | Reduction of metal oxide in a dual frequency etch chamber | |
| JP4656364B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| KR20050058464A (ko) | 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 | |
| JP3555084B2 (ja) | 半導体基板に対するプラズマ処理方法及び半導体基板のためのプラズマ処理装置 | |
| KR100593826B1 (ko) | 드라이 에칭 방법 | |
| KR20020032342A (ko) | 반도체 장치의 제조 방법 | |
| JP4130278B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| KR20180124773A (ko) | 플라즈마 처리 장치의 세정 방법 | |
| JP2010263244A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP4673457B2 (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP3362093B2 (ja) | エッチングダメージの除去方法 | |
| JP2004259819A (ja) | 試料の表面処理装置及び表面処理方法 | |
| JP2004031970A (ja) | 半導体素子の製造方法 | |
| JPH0684853A (ja) | 半導体デバイス処理における微粒子汚染の低減 | |
| KR100329787B1 (ko) | 반도체 소자의 감광막 제거방법 | |
| JP2006080375A (ja) | 半導体集積装置製造用のプラズマ処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040826 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050615 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070329 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070717 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070912 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20071016 |
|
| RD13 | Notification of appointment of power of sub attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433 Effective date: 20071213 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20071213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080215 |
|
| 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: 20080513 |
|
| 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: 20080521 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110530 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120530 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130530 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130530 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140530 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |