JP4551991B2 - Plasma etching method and semiconductor device manufactured using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセスガスにＨＢｒを含むプラズマエッチングにおいて、ＣＤシフト量の変動を抑制するためのプラズマエッチング方法およびこれを用いて製造された半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板上にプラズマ処理によるエッチングを行った場合、処理を行うエッチング処理室としての真空容器の内壁には反応生成物（異物）が付着する。このような反応生成物は、パーティクルの原因になるため、定期的に除去する必要がある。そこで、従来ではエッチング処理室の内壁の異物を、ドライエッチングにより除去する方法が用いられていた。
【０００３】
従来、プロセスガスとして塩素ガスおよび酸素ガスの混合ガスを用いるプラズマエッチング方法において、クリーニング工程は、エッチング処理室内の被処理物を載置するための処理台上に、ＴＥＯＳウエハを載置する。次に、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させエッチング処理室内に付着している異物を除去する。次に、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ異物除去によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換する。
【０００４】
次に、エッチング処理室内にプロセスガスとしての例えば塩素ガスのガスプラズマを発生させ、エッチング処理室内を実際のプラズマエッチング処理にて行うガス雰囲気に整えるシーズニング処理を行う。このシーズニング処理は、あくまでも、プラズマエッチングにおけるプロセス状態に、エッチング処理室内を近づけるために行うもので、そのことにより反応生成物が生成されないように行われるものである。そしてこのクリーニング工程を経た後、処理台のＴＥＯＳウエハを除いて、処理台に被処理物を載置し、プロセスガスを用いて実際のプラズマエッチング処理を行う。
【０００５】
このクリーニング工程の際に、ＴＥＯＳウエハを処理台上に載置していったのは、処理台上にクリーニングの各工程における異物が付着するのを防止するためである。さらに、ＴＥＯＳ膜はクリーニングの各工程のプラズマ状態においてエッチングされにくいため、各工程において反応生成物が生成されるのを防止することができるため用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマエッチング方法は上記のように行われている。このことをＨＢｒを含むプロセスガスにおけるプラズマエッチング方法において同様に用いると、エッチング処理室内の被処理物を載置するための処理台上に、ＴＥＯＳウエハを載置する。次に、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させエッチング処理室内に付着している異物を除去する。次に、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ異物除去によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換する。
【０００７】
次に、エッチング処理室内にプロセスガスとしてのＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、エッチング処理室内を実際のプラズマエッチング処理にて行うガス雰囲気に整えるシーズニング処理を行う。そしてこのクリーニング工程を経た後、処理台のＴＥＯＳウエハを除いて、処理台に被処理物を載置し、ＨＢｒガスを含むプロセスガスを用いて実際のプラズマエッチング処理を行う。
【０００８】
このようにクリーニングされた後に、プラズマエッチング処理を行うと、図３に示すように、被処理物の処理枚数目に応じてＣＤシフト量が変化することが確認された。図から明らかなように、このクリーニングの後の、被処理物の２枚目以降においてＣＤシフト量はさほど変化がないが、１枚目と２枚目以降とのＣＤシフト量に大きな差が生じ、精度に優れた製造を行うことができないという問題点があった。
【０００９】
図４に、クリーニング工程を経た後の、プラズマエッチング処理における１枚目と２枚目とのＣＤシフト量に注目した図を示す。図から明らかなように、１枚目と２枚目とのＣＤシフト量の差が、０．０１５μｍ程度有することが判る。
【００１０】
この発明は上記のような問題点を解消するためなされたもので、プロセスガスにＨＢｒガスを含む場合、クリーニング工程後のプラズマエッチングにおいて、ＣＤシフト量の変動を減少させることができるプラズマエッチング方法およびこれを用いて製造された半導体装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１のプラズマエッチング方法は、エッチング処理室内にて、処理台上に被処理物を載置して、ＨＢｒガスを含むプロセスガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、処理台上にシリコンウエハを載置し、上記載置する工程の後、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングの際にエッチング処理室内に付着している異物を除去する除去工程を行い、上記除去工程の後、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換し、上記置換する工程の後、エッチング処理室内にＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、シリコンウエハをエッチングして反応生成物を生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させる工程とからなるクリーニング工程を経た後、次回のプラズマエッチングを行うものである。
【００１２】
また、この発明に係る請求項２のプラズマエッチング方法は、エッチング処理室内にて、処理台上に被処理物を載置して、ＨＢｒガスを含むプロセスガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、処理台上にＴＥＯＳウエハを載置し、上記載置する工程の後、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングによりエッチング処理室内に付着している異物を除去する除去工程を行い、上記除去工程の後、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換し、上記置換する工程の後、エッチング処理室内にＴＥＯＳ膜をエッチングすることができるエッチングガスを含むガスプラズマを発生させ、ＴＥＯＳウエハをエッチングして反応生成物を生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させ、上記所望量付着させる工程の後、エッチング処理室内に酸素を含むガスプラズマを用いて、反応生成物を酸化させる工程とからなるクリーニング工程を経た後、次回のプラズマエッチングを行うものである。
【００１３】
また、この発明に係る請求項３のプラズマエッチング方法は、請求項２において、エッチングガスとして、塩素ガス、または、ＨＢｒガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスとの混合ガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、酸化ガスとして、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガス、または、ＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたものである。
【００１４】
また、この発明に係る請求項４のプラズマエッチング方法は、請求項３に記載のプラズマエッチング方法において、酸化ガスとして塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた場合、クリーニング工程の最終工程として、ＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させるものである。
【００１５】
また、この発明に係る請求項５のプラズマエッチング方法は、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、エッチング処理室内にアルミニウムにて成る電極が配設され、反応生成物が電極に所望量付着しているものである。
【００１６】
また、この発明に係る請求項６のプラズマエッチング方法は、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、プロセスガスとして、ＨＢｒガスに塩素ガス、または、塩素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスを用い、プラズマエッチングは、被処理物上のシリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングを行うものである。
【００１７】
また、この発明に係る請求項７のプラズマエッチング方法は、請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、プラズマエッチングは複数枚の被処理物をロット単位で行い、クリーニング工程は、各ロット処理の直前に行われるものである。
【００１８】
また、この発明に係る請求項８の半導体装置は、請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法を用いて製造されたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態について説明する。
まず、発明者は従来の方法においてなぜＣＤシフト量に大きな変動が発生したのかを検討した。その結果、被処理物の１枚目においてＣＤシフト量が多くなったのは、エッチング処理室内においてクリーニングにより露出した部材の一部、例えば、アルミニウムにてなる電極が、プラズマエッチング工程においてエッチングされ、それが被処理物に付着することにより発生しているものと考えた。
【００２０】
そして、２枚目以降は、この１枚目のプラズマエッチングの際に発生した反応生成物が、その露出した部材に付着することにより、部材がエッチングされることは防止され、ＣＤシフト量が低減したものと考えた。このことより、この発明の実施の形態１においては以下の方法にてプラズマエッチング方法を行う。
【００２１】
まず、エッチング処理室内にて、処理台上に被処理物、例えばシリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングを行うものを載置して、ＨＢｒガスを含むプロセスガス、例えばＨＢｒガスに塩素ガス、または、塩素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスを用いたプラズマエッチングの処理が終了すると、処理台上にシリコンウエハを載置する。次に、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングの際にエッチング処理室内に付着している異物を除去する。次に、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ上記除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換する。
【００２２】
次に、エッチング処理室内にＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、シリコンウエハをエッチングして反応生成物を故意的に生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させる。以上のクリーニング工程を経た後、シリコンウエハを除去して、被処理物の例えば、シリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングを行うものを処理台上に載置させ、ＨＢｒガスを含む例えばＨＢｒガスに塩素ガス、または、塩素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスのガスプラズマを用いた次回のプラズマエッチングを行う。
【００２３】
図１に、このようにクリーニング工程を経た後にプラズマエッチングを行った際の、１枚目と２枚目とのＣＤシフト量を白丸にて示す。黒丸にて示すグラフは、従来の方法にてクリーニングした後の、プラズマエッチングを行った場合のものである。これらのグラフを比較すると、明らかなように、従来では１枚目と２枚目とのＣＤシフト量の差が０．０１５μｍ程度あったのに対し、実施の形態１においては、１枚目と２枚目とのＣＤシフト量の差が０．００５μｍ程度に低減されている。
【００２４】
このような実験結果より、クリーニング工程の際に、エッチング処理室内の異物を一旦除去した後に、エッチング処理室内にＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、シリコンウエハをエッチングして反応生成物を故意的に生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させると、その反応生成物がエッチング処理室内の特定の部材の例えばアルミニウムにて成る電極を覆うこととなり、プラズマエッチングにおいて、その部材がエッチングされることが防止されるためであると判断できる。
【００２５】
上記のように行われた実施の形態１のプラズマエッチング方法では、エッチング処理室内の異物を一旦除去した後に、ある程度の反応生成物を故意的に所望量付着せることにより、プラズマエッチングにおいて、１枚目と２枚目以降とのＣＤシフト量の差を低減することができ、精度に優れた製造を行うことができる。
また、シリコンウエハを載置させ所望量の反応生成物を生成させているため、シリコンウエハは容易にエッチングされるため反応生成物を容易に生成することが可能である。
【００２６】
実施の形態２．
上記実施の形態１においては、シリコンウエハを用いて反応生成物を生成する例を示したが、シリコンウエハはその取り扱いが困難であるため、従来と同様に、ＴＥＯＳウエハを用いる例について検討した。
【００２７】
まず、エッチング処理室内にて、処理台上にＴＥＯＳウエハを載置する。次に、上記実施の形態１と同様に、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングの際にエッチング処理室内に付着している異物を除去する。次に、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ上記除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換する。
【００２８】
次に、エッチング処理室内にＴＥＯＳ膜をエッチングすることができるエッチングガス、例えば、塩素ガス、または、ＨＢｒガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスとの混合ガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、ＴＥＯＳウエハをエッチングして反応生成物を故意的に生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させる。
【００２９】
次に、エッチング処理室内に酸素を含む酸化ガスとして、例えば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガス、または、ＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたガスプラズマを発生させ、反応生成物を酸化させる。この酸化は、酸化していない状態の反応生成物はもろく、エッチング処理室内からすぐに揮発する可能性があるため、酸化することにより確実に付着させるため行うものである。
【００３０】
以上のクリーニング工程を経た後、ＴＥＯＳウエハを除去して、被処理物の例えば、シリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングを行うものを処理台上に載置させ、ＨＢｒガスを含む例えば、ＨＢｒガスに塩素ガス、または、塩素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスのガスプラズマを用いた次回のプラズマエッチングを行う。
【００３１】
尚、上記酸化ガスとして塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた場合、クリーニング工程の最終工程として、ＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、シーズニングを行うようにすれば、より一層精度に優れたプラズマエッチングを行うことができることは言うまでもない。
【００３２】
このようにＴＥＯＳウエハを用いても、従来とは異なり、故意的に反応生成物が生成されるまでエッチングを行い、その反応生成物を酸化してエッチング処理室内に所望量付着すれば、上記実施の形態１と同様に、１枚目と２枚目以降とＣＤシフト量の差を低減することができる。
【００３３】
ＴＥＯＳウエハの用いた場合の、ＴＥＯＳ膜（酸化膜）の削れ量と、ＣＤシフト量との関係を図２に示す。図から明らかなように、ＴＥＯＳ膜の削れ量が多くなるとＣＤシフト量が低減することが判る。そしてＴＥＯＳ膜の所望の削れ量を判断して上記工程を行うようにすれば良い。
【００３４】
尚、上記各実施の形態における、クリーニング工程を行う時期は、プラズマエッチングは複数枚の被処理物をロット単位で行う場合、各ロット処理の直前に行われるものである。このようにすれば、各ロット処理において、精度良くプラズマエッチングを行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、エッチング処理室内にて、処理台上に被処理物を載置して、ＨＢｒガスを含むプロセスガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、処理台上にシリコンウエハを載置し、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングの際にエッチング処理室内に付着している異物を除去する除去工程を行い、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換し、エッチング処理室内にＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させ、シリコンウエハをエッチングして反応生成物を生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させる工程とからなるクリーニング工程を経た後、次回のプラズマエッチングを行うので、エッチング処理室内に所望量の反応生成物のみを付着させた後、プラズマエッチングを行うことができるため、ＣＤシフト量の差の低減を図ることができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００３６】
また、この発明の請求項２によれば、エッチング処理室内にて、処理台上に被処理物を載置して、ＨＢｒガスを含むプロセスガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング方法において、処理台上にＴＥＯＳウエハを載置し、エッチング処理室内にフッ素ガスを含むガスプラズマを発生させプラズマエッチングによりエッチング処理室内に付着している異物を除去する除去工程を行い、エッチング処理室内に塩素ガスを含むガスプラズマを発生させ除去工程によりエッチング処理室内に残存するフッ素を塩素に置換し、エッチング処理室内にＴＥＯＳ膜をエッチングすることができるエッチングガスを含むガスプラズマを発生させ、ＴＥＯＳウエハをエッチングして反応生成物を生成し、反応生成物をエッチング処理室内に所望量付着させ、エッチング処理室内に酸素を含むガスプラズマを用いて、反応生成物を酸化させる工程とからなるクリーニング工程を経た後、次回のプラズマエッチングを行うので、エッチング処理室内に所望量の反応性生物のみを付着させた後、プラズマエッチングを行うことができるため、ＣＤシフト量の差の低減を図ることができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００３７】
また、この発明の請求項３によれば、請求項２において、エッチングガスとして、塩素ガス、または、ＨＢｒガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスとの混合ガス、または、塩素ガスとＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、酸化ガスとして、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガス、または、ＨＢｒガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたので、ＴＥＯＳ膜が確実にエッチングされ、反応生成物が生成でき、この反応生成物を確実に酸化させ、エッチング処理室内に確実に付着させることができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００３８】
また、この発明の請求項４によれば、請求項３に記載のプラズマエッチング方法において、酸化ガスとして塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いた場合、クリーニング工程の最終工程として、ＨＢｒガスを含むガスプラズマを発生させるので、より一層精度に優れた製造を行うことができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００３９】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、エッチング処理室内にアルミニウムにて成る電極が配設され、反応生成物が電極に所望量付着しているので、次回のプラズマエッチングにおいて、アルミニウムのエッチングを低減させることができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００４０】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、プロセスガスとして、ＨＢｒガスに塩素ガス、または、塩素ガスおよび酸素ガスを含む混合ガスを用い、プラズマエッチングは、被処理物上のシリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングを行うので、シリコン、多結晶シリコン、またはシリサイドのエッチングのＣＤシフト量の差を低減することができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００４１】
また、この発明の請求項７によれば、請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、プラズマエッチングは複数枚の被処理物をロット単位で行い、クリーニング工程は、各ロット処理の直前に行われるので、各ロットにおいて、ＣＤシフト量の差の変動を低減することができるプラズマエッチング方法を提供することが可能となる。
【００４２】
また、この発明の請求項８によれば、請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法を用いて製造されたので、複数の半導体装置を製造する場合、その半導体装置間におけるＣＤシフト量の差の変動が低減する半導体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１によるＣＤシフト量を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態２による酸化膜の削れ量とＣＤシフト量との関係を示す図である。
【図３】 従来のＣＤシフト量を示す図である。
【図４】 従来のＣＤシフト量を示す図である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma etching method for suppressing fluctuations in the CD shift amount in plasma etching containing HBr in a process gas, and a semiconductor device manufactured using the same.
[0002]
[Prior art]
When etching is performed on a semiconductor substrate by plasma treatment, reaction products (foreign matter) adhere to the inner wall of a vacuum vessel as an etching treatment chamber for performing the treatment. Since such a reaction product causes particles, it must be periodically removed. Therefore, conventionally, a method has been used in which foreign matter on the inner wall of the etching chamber is removed by dry etching.
[0003]
Conventionally, in a plasma etching method using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a process gas, in the cleaning step, a TEOS wafer is placed on a processing table for placing an object to be processed in an etching processing chamber. Next, gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching chamber to remove foreign substances adhering to the etching chamber. Next, gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching chamber, and fluorine remaining in the etching chamber is replaced with chlorine by removing foreign substances.
[0004]
Next, a seasoning process is performed in which a gas plasma of, for example, chlorine gas as a process gas is generated in the etching process chamber, and the etching process chamber is adjusted to a gas atmosphere performed by an actual plasma etching process. This seasoning process is performed only to bring the etching chamber closer to the process state in plasma etching, and is performed so that no reaction product is generated. After this cleaning step, the object to be processed is placed on the processing table except for the TEOS wafer on the processing table, and an actual plasma etching process is performed using a process gas.
[0005]
The reason why the TEOS wafer is placed on the processing table during the cleaning process is to prevent foreign matters from adhering to the processing table on the processing table. Furthermore, the TEOS film is used because it is difficult to be etched in the plasma state of each cleaning process, and thus a reaction product can be prevented from being generated in each process.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional plasma etching method is performed as described above. When this is similarly used in the plasma etching method using a process gas containing HBr, a TEOS wafer is mounted on a processing table for mounting an object to be processed in the etching processing chamber. Next, gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching chamber to remove foreign substances adhering to the etching chamber. Next, gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching chamber, and fluorine remaining in the etching chamber is replaced with chlorine by removing foreign substances.
[0007]
Next, a seasoning process is performed in which a gas plasma containing HBr gas as a process gas is generated in the etching process chamber, and the etching process chamber is adjusted to a gas atmosphere performed by an actual plasma etching process. After this cleaning step, the object to be processed is placed on the processing table except for the TEOS wafer on the processing table, and an actual plasma etching process is performed using a process gas containing HBr gas.
[0008]
When the plasma etching process was performed after the cleaning as described above, it was confirmed that the CD shift amount changed according to the number of processed objects as shown in FIG. As is apparent from the figure, the CD shift amount does not change much after the second sheet after the cleaning, but there is a large difference in the CD shift amount between the first and second sheets. However, there is a problem that it is impossible to manufacture with excellent accuracy.
[0009]
FIG. 4 shows a diagram focusing on the CD shift amount between the first and second sheets in the plasma etching process after the cleaning process. As is apparent from the figure, the difference in CD shift amount between the first and second sheets is about 0.015 μm.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems. When the process gas contains HBr gas, a plasma etching method and a plasma etching method capable of reducing fluctuations in the CD shift amount in plasma etching after the cleaning process and An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufactured using the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The plasma etching method according to claim 1 of the present invention is a plasma etching method in which an object to be processed is placed on a processing table in an etching processing chamber and plasma etching is performed using a process gas containing HBr gas. After the step of placing the silicon wafer on the processing table and placing the wafer on the processing table, a gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching processing chamber to remove foreign substances adhering to the etching processing chamber during the plasma etching. After the removing step, a gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching process chamber, and the fluorine remaining in the etching process chamber is replaced with chlorine by the removing process. After the replacing step, the etching process chamber is filled with chlorine. A gas plasma containing HBr gas is generated, a silicon wafer is etched to generate a reaction product, After a cleaning process comprising the step of desired amount of deposition of the response product etching chamber, and performs next plasma etching.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method for performing plasma etching using a process gas containing HBr gas by placing an object to be processed on a processing table in an etching processing chamber. , A TEOS wafer is placed on the processing table, and after the above placing step, a gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching processing chamber to remove foreign matter adhering to the etching processing chamber by plasma etching. After the removing step, a gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching process chamber, and the fluorine remaining in the etching process chamber is replaced with chlorine by the removing process. After the replacing step, the etching process chamber is filled with chlorine. A gas plasma containing an etching gas capable of etching the TEOS film is generated, and T The OS wafer to produce a reaction product is etched, then the desired amount of deposition of the reaction products in the etching process chamber, after the step of the desired amount of adhesion, by using a gas plasma containing oxygen etching chamber, the reaction product The next plasma etching is performed after a cleaning process including an oxidation process.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method according to the second aspect, wherein the etching gas is chlorine gas, HBr gas, a mixed gas of chlorine gas and HBr gas, or chlorine gas and HBr. A mixed gas of gas and oxygen gas is used, and a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas or a mixed gas of HBr gas and oxygen gas is used as the oxidizing gas.
[0014]
Further, in the plasma etching method of claim 4 according to the present invention, in the plasma etching method of claim 3, when a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the oxidizing gas, as a final step of the cleaning step, A gas plasma containing HBr gas is generated.
[0015]
According to a plasma etching method of a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, an electrode made of aluminum is disposed in the etching chamber, and a desired amount of reaction product adheres to the electrode. It is what you are doing.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, the plasma etching method according to any one of the first to fifth aspects uses, as the process gas, chlorine gas or a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas as the HBr gas. In the plasma etching, silicon, polycrystalline silicon, or silicide on the object to be processed is etched.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method according to any one of the first to sixth aspects, wherein the plasma etching is performed on a plurality of workpieces in units of lots, and the cleaning step is performed for each lot processing. It is performed immediately before.
[0018]
A semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention is manufactured using the plasma etching method according to the first or second aspect.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below.
First, the inventor examined why a large variation occurred in the CD shift amount in the conventional method. As a result, the CD shift amount increased in the first piece to be processed because part of the member exposed by cleaning in the etching chamber, for example, an electrode made of aluminum is etched in the plasma etching step, It was thought that it was generated by adhering to the workpiece.
[0020]
In the second and subsequent sheets, the reaction product generated during the first plasma etching adheres to the exposed member, thereby preventing the member from being etched and reducing the CD shift amount. I thought. Thus, in the first embodiment of the present invention, the plasma etching method is performed by the following method.
[0021]
First, an object to be processed such as silicon, polycrystalline silicon, or silicide is placed on a processing table in an etching chamber, and a process gas containing HBr gas, such as chlorine gas in HBr gas, Alternatively, when the plasma etching process using the mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas is completed, the silicon wafer is placed on the processing table. Next, gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching process chamber to remove foreign substances adhering to the etching process chamber during the plasma etching. Next, gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching chamber, and the fluorine remaining in the etching chamber is replaced with chlorine by the removal step.
[0022]
Next, gas plasma containing HBr gas is generated in the etching process chamber, the silicon wafer is etched to intentionally generate a reaction product, and a desired amount of reaction product is deposited in the etching process chamber. After the above cleaning process, the silicon wafer is removed, and an object to be processed, such as silicon, polycrystalline silicon, or silicide, is placed on the processing table, and for example, HBr gas containing HBr gas is used. Next, plasma etching is performed using gas plasma of chlorine gas or a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas.
[0023]
In FIG. 1, the CD shift amount between the first sheet and the second sheet when plasma etching is performed after the cleaning process is indicated by white circles. A graph indicated by a black circle is obtained when plasma etching is performed after cleaning by a conventional method. Comparing these graphs, it is clear that the CD shift amount difference between the first and second sheets was about 0.015 μm in the prior art, whereas in the first embodiment, The difference in CD shift amount from the second sheet is reduced to about 0.005 μm.
[0024]
From these experimental results, in the cleaning process, after removing foreign substances in the etching process chamber, gas plasma containing HBr gas is generated in the etching process chamber, and the silicon wafer is etched to intentionally remove the reaction product. When a desired amount of reaction product is deposited in the etching chamber, the reaction product covers an electrode made of, for example, aluminum of a specific member in the etching chamber, and the member is etched in plasma etching. It can be determined that this is prevented.
[0025]
In the plasma etching method of the first embodiment performed as described above, after removing foreign substances in the etching processing chamber once, a desired amount of reaction products are intentionally adhered to each other in plasma etching. The difference in CD shift amount between the first and second and subsequent sheets can be reduced, and manufacturing with excellent accuracy can be performed.
Moreover, since the silicon wafer is placed and a desired amount of reaction product is generated, the silicon wafer is easily etched, so that the reaction product can be easily generated.
[0026]
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, an example in which a reaction product is generated using a silicon wafer has been described. However, since a silicon wafer is difficult to handle, an example using a TEOS wafer was examined as in the conventional case.
[0027]
First, a TEOS wafer is placed on a processing table in an etching processing chamber. Next, in the same manner as in the first embodiment, gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching process chamber to remove foreign substances attached to the etching process chamber during the plasma etching. Next, gas plasma containing chlorine gas is generated in the etching chamber, and the fluorine remaining in the etching chamber is replaced with chlorine by the removal step.
[0028]
Next, an etching gas capable of etching the TEOS film in the etching chamber, for example, chlorine gas, HBr gas, a mixed gas of chlorine gas and HBr gas, or a chlorine gas, HBr gas, and oxygen gas The TEOS wafer is etched to intentionally generate a reaction product, and a desired amount of reaction product is deposited in the etching chamber.
[0029]
Next, as an oxidizing gas containing oxygen in the etching chamber, for example, a gas plasma using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas or a mixed gas of HBr gas and oxygen gas is generated, and a reaction product is generated. Oxidize. This oxidation is performed so that the reaction product in a non-oxidized state is fragile and can be volatilized immediately from the inside of the etching processing chamber.
[0030]
After passing through the above cleaning process, the TEOS wafer is removed, and an object to be processed, such as silicon, polycrystalline silicon, or silicide, is placed on the processing table, and includes, for example, HBr containing HBr gas. The next plasma etching using a gas plasma of chlorine gas or a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas is performed.
[0031]
When a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the oxidizing gas, the gas plasma containing HBr gas is generated and seasoned as the final process of the cleaning process, so that the accuracy is further improved. Needless to say, plasma etching can be performed.
[0032]
Even if a TEOS wafer is used in this way, unlike the conventional case, if the etching is performed until a reaction product is intentionally generated, and the reaction product is oxidized and deposited in a desired amount in the etching chamber, the above-described implementation is performed. As in the first embodiment, the difference in CD shift amount between the first sheet and the second and subsequent sheets can be reduced.
[0033]
FIG. 2 shows the relationship between the amount of abrasion of the TEOS film (oxide film) and the CD shift amount when a TEOS wafer is used. As can be seen from the figure, the amount of CD shift decreases as the amount of TEOS film shaving increases. Then, a desired amount of scraping of the TEOS film may be determined to perform the above process.
[0034]
In the above-described embodiments, the cleaning process is performed when plasma etching is performed immediately before each lot process when a plurality of objects to be processed are performed in units of lots. In this way, plasma etching can be performed with high accuracy in each lot process.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plasma etching method in which an object to be processed is placed on a processing table in an etching chamber and plasma etching is performed using a process gas containing HBr gas. In the etching process, a silicon wafer is placed on the processing table, a gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching process chamber, and a removal process is performed to remove foreign substances adhering to the etching process chamber during the plasma etching. A gas plasma containing chlorine gas is generated in the chamber, and the fluorine remaining in the etching chamber is replaced with chlorine by a removal process. A gas plasma containing HBr gas is generated in the etching chamber, and the silicon wafer is etched to produce a reaction product. And depositing a desired amount of the reaction product in the etching chamber. Since the next plasma etching is performed after the etching process, the plasma etching can be performed after only the desired amount of reaction product is deposited in the etching chamber, so that the difference in the CD shift amount is reduced. It is possible to provide a plasma etching method capable of
[0036]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma etching method in which an object to be processed is placed on a processing table in an etching chamber and plasma etching is performed using a process gas containing HBr gas. A TEOS wafer is placed on the table, a gas plasma containing fluorine gas is generated in the etching process chamber, and a removal process is performed to remove foreign matter adhering to the etching process chamber by plasma etching. In the etching process chamber, fluorine gas remaining in the etching process chamber is replaced with chlorine in the removal process, and a gas plasma including an etching gas capable of etching the TEOS film is generated in the etching process chamber, and the TEOS wafer is etched. A reaction product is generated, and the reaction product is desired in the etching chamber. The next plasma etching is performed after the cleaning step including the step of attaching and oxidizing the reaction product using the gas plasma containing oxygen in the etching processing chamber. Since the plasma etching can be performed after only depositing, it is possible to provide a plasma etching method capable of reducing the difference in the CD shift amount.
[0037]
According to claim 3 of the present invention, in claim 2, the etching gas is chlorine gas, HBr gas, a mixed gas of chlorine gas and HBr gas, or chlorine gas, HBr gas and oxygen. Since a mixed gas with gas is used, and a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas or a mixed gas of HBr gas and oxygen gas is used as the oxidizing gas, the TEOS film is reliably etched, and the reaction product is It is possible to provide a plasma etching method that can be generated and that the reaction product can be reliably oxidized and reliably deposited in the etching chamber.
[0038]
According to claim 4 of the present invention, in the plasma etching method according to claim 3, when a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the oxidizing gas, HBr gas is used as the final step of the cleaning step. Since the gas plasma containing it is generated, it is possible to provide a plasma etching method capable of performing manufacturing with higher accuracy.
[0039]
According to
[0040]
According to claim 6 of the present invention, in any one of claims 1 to 5, plasma etching is performed by using chlorine gas or a mixed gas containing chlorine gas and oxygen gas as the process gas. The present invention provides a plasma etching method capable of reducing a difference in CD shift amount in etching of silicon, polycrystalline silicon, or silicide because etching of silicon, polycrystalline silicon, or silicide on an object to be processed is performed. Is possible.
[0041]
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, the plasma etching is performed on a plurality of workpieces in units of lots, and the cleaning process is performed immediately before each lot processing. Therefore, it is possible to provide a plasma etching method that can reduce the variation in the CD shift amount difference in each lot.
[0042]
According to claim 8 of the present invention, since the plasma etching method according to claim 1 or 2 is used, when a plurality of semiconductor devices are manufactured, the CD shift amount between the semiconductor devices is manufactured. It is possible to provide a semiconductor device in which fluctuations in the difference between them are reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a CD shift amount according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of oxide film shaving and the amount of CD shift according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing a conventional CD shift amount.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional CD shift amount.
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