JP5783890B2 - プラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5783890B2
JP5783890B2 JP2011267454A JP2011267454A JP5783890B2 JP 5783890 B2 JP5783890 B2 JP 5783890B2 JP 2011267454 A JP2011267454 A JP 2011267454A JP 2011267454 A JP2011267454 A JP 2011267454A JP 5783890 B2 JP5783890 B2 JP 5783890B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plasma
gas
plasma processing
etching
cleaning
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.)
Active
Application number
JP2011267454A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013120810A5 (ja
JP2013120810A (ja
Inventor
高廣 阿部
高廣 阿部
島田 剛
剛 島田
篤 吉田
篤 吉田
山田 健太郎
健太郎 山田
藤田 大介
大介 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2011267454A priority Critical patent/JP5783890B2/ja
Priority to KR1020120007301A priority patent/KR101266053B1/ko
Priority to TW101104031A priority patent/TWI457971B/zh
Priority to US13/399,030 priority patent/US8591752B2/en
Publication of JP2013120810A publication Critical patent/JP2013120810A/ja
Publication of JP2013120810A5 publication Critical patent/JP2013120810A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5783890B2 publication Critical patent/JP5783890B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F4/00Processes for removing metallic material from surfaces, not provided for in group C23F1/00 or C23F3/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G5/00Cleaning or de-greasing metallic material by other methods; Apparatus for cleaning or de-greasing metallic material with organic solvents
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01Manufacture or treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334Etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

本発明は、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法に係り、特に磁性膜をプラズマエッチングするプラズマ処理方法に関するものである。
近年の情報量の増加に伴い、電子機器は低消費電力であり、メモリは高速動作であるとともに不揮発であることが望まれている。現在使われているメモリとしては電荷の蓄積を利用したDRAM(Dynamic Random Access Memory)とフラッシュメモリ等が挙げられる。DRAMはコンピューターのメインメモリとして使用されているが、電源を切ると記憶を失う揮発性メモリである。また、動作中もデータを保持するため一定時間置きに再書き込みが必要であり消費電力が大きい。一方、フラッシュメモリは不揮発性メモリであるが、情報の書き込み時間がμ秒オーダと遅い。これらの欠点なく、低消費電力かつ高速に動作する不揮発性メモリとしてMRAM(Magnetic Random Access Memory)の適応が期待されている。
MRAMは磁化の向きによる抵抗値の変化を利用したメモリであり、その製造においてはリソグラフィーにより生成したマスクを用い、基板上に形成されたFe、Co、Ni等の元素を含む磁性膜をドライエッチングにより微細加工する技術が必要である。
磁性膜のドライエッチングの方法としては、イオンビームエッチングを用いる方法とプラズマエッチングを用いる方法があるが、特にプラズマエッチングは半導体素子の製造で広く用いられており、大口径基板を均一にプラズマエッチングできることから量産性に優れている。
プラズマエッチングを用いた磁性膜のエッチング法としては、Cl2ガスをプラズマ化したCl2プラズマによる磁性膜の塩化物の生成を利用する方法と、COガスとNH3ガスの混合ガスやCH3OHガスといったCOを含有するガスをプラズマ化したCO含有プラズマによる磁性膜の金属カルボニルの生成を利用する方法がある。
一方、プラズマクリーニング方法は、特許文献1には、アルミニウム(Al)と窒化チタン(TiN)の積層膜をエッチング処理した後に、三塩化ホウ素(BCl3)ガスと塩素(Cl2)ガスとの混合ガスまたは三塩化ホウ素(BCl3)ガスと塩化水素(HCl)ガス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、チャンバー内の堆積物を減少させ、異物の発生を防止するクリーニング方法が開示されている。
また、特許文献2には、フッ化ジケントンガスを用いて、プラズマ処理室内面に付着した鉄(Fe)、銅(Cu)等の金属をプラズマクリーニングにより除去し、その後、酸素(O2)系プラズマクリーニングによりプラズマ処理室内面に付着した有機物を除去する方法が開示されている。
特開2000−12515号公報 特開2002−359234号公報
しかしながら、特許文献1に開示されたプラズマクリーニング方法では、クリーニング処理後にエッチング処理室内に塩素が残留するため、引き続き磁性膜をエッチングすると、エッチング処理室内に残留した塩素成分が被エッチング材料である磁性膜に打ち込まれ、磁気特性を劣化させてしまう問題が生じる。また、エッチング処理室内に残留していた塩素が磁性膜を有するウエハに滞留した状態で、エッチング処理後に大気に晒すと、磁性膜を有するウエハ表面では磁性膜を有するウエハに滞留した塩素と大気中の水分が反応して塩酸が生成され、磁性膜を有するウエハ表面が腐食してしまう問題が生じる。
また、特許文献2に開示されたプラズマクリーニング方法では、クリーニングガスにフッ素(F)を含んでいるため、エッチング処理室内壁の母材であるアルミニウム(Al)または、エッチング処理室内壁の保護膜であるアルミアルマイトとフッ素(F)が反応して揮発性が低いフッ化アルミニウムが生成され、これらがエッチング処理室内に堆積し、このフッ化アルミニウムの堆積による異物が発生する問題が生じる。
このため、本発明は、磁性膜をプラズマエッチングし、磁性膜を有するウエハの腐食を抑制するとともに磁性膜がプラズマエッチングされたエッチング処理室内の堆積物を効率的に除去できるプラズマクリーニングを行うプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
本発明は、磁性膜プラズマエッチングするプラズマ処理方法において、塩素を含有するガス以外のガスである第一のガスを用いて前記磁性膜をプラズマ処理室でプラズマエッチングし、前記プラズマエッチングされた磁性膜が配置された被処理基板を前記プラズマ処理室から搬出した後、前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングし、前記プラズマクリーニングは、塩素を含有する第二のガスを用いてプラズマクリーニングする第一のプラズマクリーニングと、前記第一のプラズマクリーニング後、水素を含有するガスを用いてプラズマクリーニングする第二のプラズマクリーニングとをすることを特徴とする。
また、本発明は、ファラデーシールドを具備する誘導結合型プラズマエッチング装置を用いて磁性膜を有する被処理基板をエッチング処理室でプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、塩素を含有する第一のガス以外のガスを用いて前記磁性膜をプラズマエッチングし、前記磁性膜がプラズマエッチングされた被処理基板を前記エッチング処理室から搬出した後、前記エッチング処理室をプラズマクリーニングし、前記プラズマクリーニングは、塩素を含有する第二のガスを用いてプラズマクリーニングする第一のプラズマクリーニングと、前記第一のプラズマクリーニング後に水素を含有するガスを用いてプラズマクリーニングする第二のプラズマクリーニングとを具備し、前記第二のプラズマクリーニングは、前記第一のプラズマクリーニング時に前記ファラデーシールドに印加した電圧より低い電圧を前記ファラデーシールドに印加しながらプラズマクリーニングすることを特徴とする。
また、本発明は、塩素を含有するガス以外のガスである第一のガスを用いて磁性膜をプラズマ処理室でプラズマエッチングする第一の工程と、前記プラズマエッチングされた磁性膜が配置された被処理基板を前記プラズマ処理室から搬出する第二の工程と、塩素を含有する第二のガスを用いて前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングする第三の工程と、水素を含有するガスを用いて前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングする第四の工程とを有し、前記第一の工程から前記第四の工程までの各工程を順次行ことを特徴とするプラズマ処理方法である。
本発明の上記の構成により、磁性膜をプラズマエッチングすることができ、磁性膜を有するウエハの腐食を抑制するとともに磁性膜がプラズマエッチングされたエッチング処理室内の堆積物を効率的に除去できるプラズマクリーニングを行うことができる。
本発明に係るプラズマエッチング装置を示す断面図である。 本発明に使用したウエハ12の膜の構造を示す図である。 本発明に係るプラズマ処理フロー図である。 磁性膜のプラズマエッチング中のエッチング処理室内の状態を示す図である。 第一のプラズマクリーニング中のエッチング処理室内の状態を示す図である。 第二のプラズマクリーニング中のエッチング処理室内の状態を示す図である。 本発明に係るプラズマ処理フロー図である。 第三のプラズマクリーニング中のエッチング処理室内の状態を示す図である。
本発明は、プラズマエッチング装置を用いて磁性膜を塩素を含有するガス以外を用いてプラズマエッチングし、磁性膜のプラズマエッチングが完了したウエハをエッチング処理室から搬出した後、上記エッチング処理室内をプラズマクリーニングするプラズマ処理方法であり、本発明を構成するプラズマクリーニングは、塩素ガスを用いたプラズマにより磁性膜を含んだ堆積物を除去する工程と、水素を含有するガスを用いたプラズマにより上記エッチング処理室に残留している塩素を除去する工程とを有する。
以下に、本発明の各実施形態について説明する。
[実施例1]
最初に、本発明を適用するプラズマエッチング装置について図1を用いて説明する。
エッチング処理室は、プラズマ生成部を形成する石英(SiO2)もしくはセラミック(Al23)の非導電性材料からなる放電部2と、被処理基板であるウエハ12が載置され、高周波バイアス電力が供給される電極6が配置されたプラズマ処理部3とから構成される。また、プラズマ処理部3は、接地されており、電極6は、絶縁材を介してプラズマ処理部3に配置されている。放電部2の外側には、第一の誘導アンテナ1aと第二の誘導アンテナ1bとからなる誘導アンテナ1と、誘導アンテナ1と放電部2との間に配置され、容量結合アンテナであるファラデーシールド9と、整合器4を介してプラズマを生成するための高周波電力を誘導アンテナ1に供給する第一の高周波電源10とが設けられている。
本プラズマエッチング装置は、ファラデーシールド9に整合器4を介して第一の高周波電源10より高周波電圧を印加することによって、放電部2への反応生成物の付着抑制ならびに除去が可能である。
エッチング処理室内部には、ガス供給装置5から処理ガスが供給される一方で、排気装置8によって所定の圧力に減圧排気される。
ガス供給装置5によりエッチング処理室内部に処理ガスを供給し、該処理ガスを誘導アンテナ1により発生した誘導磁場の作用によりエッチング処理室内にプラズマ7を生成する。また、プラズマ7中のイオンをウエハ12に引き込むため、電極6に第二の高周波電源11により高周波バイアス電圧を印加する。
次に、本発明に使用したウエハ12の膜の構造を図2に示す。シリコン基板13上にニッケル鉄(NiFe)である磁性膜14が成膜されている。また、磁性膜14の上にマスクとしてタンタル(Ta)膜15がパターン形成されている。
なお、磁性膜として本実施例では、ニッケル鉄(NiFe)を用いたが、これに限定されるものではなく、鉄(Fe)、コバルト鉄(CoFe)、ニッケル鉄コバルト(NiFeCo)等でも良い。すなわち、少なくとも、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)の1つを含有する材料であれば良い。
また、本実施例では、マスクとして、タンタル(Ta)を用いたが、本発明はタンタル(Ta)に限定されず、タンタル(Ta)以外のハードマスク、レジストマスクまたは、レジストマスクとハードマスクが積層されたマスクでも良い。
次に、本発明のプラズマ処理方法を図3に示すプラズマ処理フローを用いて説明する。
最初に、図2に示すようなウエハ12を搬送装置(図示せず)によりエッチング処理室内の電極6に載置する(S1)。
次に、ウエハ12の磁性膜14をタンタル(Ta)膜15をマスクとして、表1のようにCOガスのガス流量を60ml/min、処理圧力を0.3Pa、プラズマ生成用高周波電力を1200W、電極6に供給する高周波バイアス電力を500W、ファラデーシールド9に印加する高周波電圧(以下FSVと称する)を100Vとするプラズマエッチング条件にてプラズマエッチングを行う(S2)。ここで、本実施例では、磁性膜14のエッチング用のガスをCOガスとしたが、COガスとNH3ガスとの混合ガス、CO2ガス、CH3OHガス、C25OHガス、C37OHガス、CH3COCH3ガスでも良い。つまり、本発明としては、塩素を含有するガス以外のガスであれば良い。
次に、磁性膜14のプラズマエッチングが完了したウエハ12を搬送装置(図示せず)によりエッチング処理室から搬出し、ダミーウエハをエッチング処理室内の電極6に載置する(S3)。但し、本発明では、磁性膜14のプラズマエッチングが完了したウエハ12をエッチング処理室から搬出することは必須であるが、ダミーウエハをエッチング処理室内に搬入することは、必ずしも必須というわけではない。
次に、表2のようにCl2ガスのガス流量を100ml/min、処理圧力を1.0Pa、プラズマ生成用高周波電力を1800W、電極6に供給する高周波バイアス電力を100W、FSVを600Vとする第一のプラズマクリーニング条件にてエッチング処理室内に堆積したニッケル、鉄を含む堆積物をプラズマクリーニングする(S4)。
第一のプラズマクリーニングにより、エッチング処理室内に堆積したニッケル、鉄、タンタルを含む堆積物を除去できる理由は以下の通りである。
磁性膜14のプラズマエッチング中は、被エッチング材料である磁性膜14のニッケル(Ni)、鉄(Fe)がCOガスの励起活性種と反応することにより、蒸気圧の高い金属カルボニルのNi(CO)xやFe(CO)xが生成される。また、高いイオン入射エネルギーによってニッケル(Ni)、鉄(Fe)とマスク材料のタンタル(Ta)も単体で弾き飛ばされる。このため、図4に示すようにセラミック(Al23)製の放電部2の内壁及び、その周辺には、ニッケル、鉄、タンタルを含む堆積物が付着する。
この付着した堆積物が多くなると、エッチング処理室の内壁から剥がれ落ちて異物となる。また、放電部2の内壁に堆積物が多く付着するとプラズマ状態に変化をもたらし、エッチング速度や均一性、エッチング形状等のエッチング性能に経時的な変化を引き起こしてしまう。そのため、安定したエッチング性能を得るためには、この堆積物を除去する必要がある。
この堆積物を除去するために、塩素ガスを用いたプラズマにより、エッチング処理室内をプラズマクリーニングすると、図5に示すようにエッチング処理室の内壁に付着したニッケル(Ni)、鉄(Fe)、タンタル(Ta)を含む堆積物は、塩素(Cl2)ラジカルと反応して塩化物となり、除去される。
また、上記の堆積物は、被エッチング材料である磁性膜14から構成されているため、第一のプラズマクリーニングとしては、磁性膜14のプラズマエッチングに使用した一酸化炭素(CO)ガスによるプラズマを用いてもエッチング処理室内の堆積物除去は可能である。
しかし、塩素含有ガス以外のガスによる磁性材料のプラズマエッチングの速度は非常に遅いため、短時間での効率的な反応生成物の除去は困難である。例えば、塩素ガスと一酸化炭素ガスでの磁性膜のプラズマエッチング速度を比較すると、表3に示すように一酸化炭素ガスは塩素ガスに比べて磁性膜のプラズマエッチング速度がかなり遅い。この特性は、以下の理由による。鉄またはニッケルの塩化物(FeClx、NiClx)の蒸気圧は非常に高く揮発し易い。一方、金属カルボニルの蒸気圧は高く揮発し易いが、炭素系のエッチング阻害物が同時に生成されるため、磁性膜のエッチング速度が遅くなる。
このような理由から、本発明の第一のプラズマクリーニングとして、塩素ガスを用いたプラズマを用いることとした。
また、本実施例での第一のプラズマクリーニング用のガスとして、塩素(Cl2)ガスを用いたが、三塩化ホウ素(BCl3)ガス、塩素(Cl2)ガスと三塩化ホウ素(BCl3)ガスとの混合ガスでも本実施例と同様な効果を得ることができる。つまり、第一のプラズマクリーニング用のガスとしては、塩素を含有するガスを用いれば良い。
次に、第一のプラズマクリーニングが完了した後、次のウエハ12の磁性膜14を第一のプラズマクリーング後のエッチング処理室でプラズマエッチングすると、例えば放電部2の材料に含まれるアルミニウム(Al)と第一のプラズマクリーニング後にエッチング処理室内に残留した塩素が反応して生成されたアルミニウムの塩化物(AlxClx)または、エッチング処理室内に残留した微量の塩素がエッチング処理室の内壁に付着しているため、塩素成分が被エッチング材料である磁性膜に打ち込まれ、ウエハ12から製造される半導体素子の磁気特性を劣化させてしまう。また、磁性膜14のプラズマエッチングが完了したウエハ12上に上記の塩素成分が残留した状態で大気に晒すと、上記ウエハ12表面に大気中の水分と残留塩素成分が反応して塩酸が生成されて上記ウエハ12が腐食してしまう。
このため、本発明では、第一のプラズマクリーニング完了後に、第一のプラズマクリーニングによるエッチング処理室内に残留した塩素を除去するために、表4のようにCH3OHガスのガス流量を100ml/min、処理圧力を1.0Pa、プラズマ生成用高周波電力を1800W、電極6に供給する高周波バイアス電力を100W、FSVを100Vとする第二のプラズマクリーニング条件にてエッチング処理室内をプラズマクリーニングする(S5)。
第二のプラズマクリーニングを第一のプラズマクリーニングが実施されたエッチング処理室に実施すると、図6に示すようにメタノール(CH3OH)ガスプラズマから発生した水素成分と第一のプラズマクリーニングが実施されたエッチング処理室の内部に残留する塩素とを反応させて揮発し易い塩化水素(HCl)を生成させることにより第一のプラズマクリーニングが実施されたエッチング処理室の内部に残留した塩素成分を除去することができる。
また、第二のプラズマクリーニングでのFSVは、第一のプラズマクリーニング時のFSVより低いため、放電部2の内壁だけでなく、より広範囲にプラズマを形成することができる。このため、エッチング処理室内全域に残留した塩素成分の除去が可能となる。
また、本実施例では、第二のプラズマクリーニング用のガスとして、メタノール(CH3OH)を使用したが、水素(H2)、メタン(CH4)、エタン(C26)、プロパン(C38)、ブタン(C410)、エタノール(C25OH)、プロパノール(C37OH)、アセトン(CH3COCH3)、アンモニア(NH3)、水(H2O)でも同様な効果を得ることができる。言い換えると、第二のプラズマクリーニング用ガスとしては、水素を含有するガスを用いれば良い。
次に、第二のプラズマクリーニング後は、電極6に載置されたダミーウエハを搬送装置(図示せず)によりエッチング処理室から搬出し、次のウエハ12を搬送装置(図示せず)によりエッチング処理室内の電極6に載置する(S6)。
次に、電極6に載置されたウエハ12の磁性膜を表1に示す条件にてプラズマエッチングする(S2)。
以後、所定枚数のウエハ12の磁性膜14のプラズマエッチングが完了するまで、上述したフローを繰り返す。
以上、上述した本実施例により、塩素を含有するガス以外のガスを用いた磁性膜のプラズマエッチングにおいて、磁性膜のプラズマエッチングが行われたウエハから製造される半導体素子の磁気特性を劣化させることなく、磁性膜のプラズマエッチングにより発生した反応生成物に起因したエッチング処理室内壁の堆積物を効率的に除去できるとともに磁性膜のプラズマエッチングが完了したウエハの腐食を防止できる。また、異物の発生を抑制し、プラズマエッチング性能の経時変化を抑制できる。
[実施例2]
実施例1で説明した本発明のプラズマ処理方法では、磁性膜のプラズマエッチング中に炭素系の堆積物が多く発生すると、S4ステップの第一のプラズマクリーニングの負担が大きくなり、第一のプラズマクリーニングの処理時間が増加してしまう。これは、第一のプラズマクリーニング用のガスとして、塩素を含有するガスを用いているため、炭素系の堆積物の除去速度はあまり速くない。
このため、本実施例では、実施例1と同様の効果を得ることができ、さらに磁性膜のプラズマエッチング後のエッチング処理室内に堆積した炭素系の堆積物が多い場合でも、第一のプラズマクリーニングの処理時間を増加させることなく、炭素系の堆積物を効率的に
除去できるプラズマ処理方法について説明する。
本実施例の本発明は、図7に示す通り、S3のステップ後に行われる第三のプラズマクリーニングをエッチング処理室に行う(S7)だけ実施例1とは異なる。また、図7に示すS1からS6の各ステップは、実施例1でのS1からS6の各ステップと同様の処理を行うため、本実施例ではS1からS6の各ステップの説明を省略する。また、本実施例のプラズマ処理において用いるプラズマエッチング装置とウエハ12は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。
本発明のプラズマ処理方法は、S1からS3までの各ステップを実施した後、磁性膜14のプラズマエッチングの際にエッチング処理室に堆積した炭素系の堆積物を除去するために、表5のようにO2ガスのガス流量を100ml/min、処理圧力を1.0Pa、プラズマ生成用高周波電力を1800W、電極6に供給する高周波バイアス電力を100W、FSVを600Vとする第三のプラズマクリーニング条件にてエッチング処理室内をプラズマクリーニングする(S7)。
エッチング処理室に第三のプラズマクリーニングを実施すると、図8に示すように、酸素(O2)ガスプラズマから発生した酸素ラジカルが炭素系の堆積物と反応し、一酸化炭素(CO)や二酸化炭素(CO2)などの揮発しやすい化合物を生成させることによって、炭素系の堆積物を除去することができる。
次に、第三のプラズマクリーニングを実施した後は、S4からS6の各ステップを行う。そして、所定枚数のウエハ12の磁性膜14のプラズマエッチングが完了するまで、S2、S3、S7、S4、S5、S6の順番で各ステップを繰り返す。
以上、上述した本実施例により、実施例1と同様の効果を得ることができるだけでなく、さらに磁性膜のプラズマエッチング後のエッチング処理室内に堆積した炭素系の堆積物が多い場合でも、第一のプラズマクリーニングの処理時間を増加させることなく、炭素系の堆積物を効率的に除去できる。
実施例1及び実施例2では、プラズマエッチング装置としては、誘導結合型プラズマエッチング装置の例で説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、マイクロ波プラズマエッチング装置、容量結合型プラズマエッチング装置、ヘリコン型プラズマエッチング装置等でも適用できる。
1 誘導アンテナ
1a 第一の誘導アンテナ
1b 第二の誘導アンテナ
2 放電部
3 プラズマ処理部
4 整合器
5 ガス供給装置
6 電極
7 プラズマ
8 排気装置
9 ファラデーシールド
10 第一の高周波電源
11 第二の高周波電源
12 ウエハ
13 シリコン基板
14 磁性膜
15 タンタル(Ta)膜

Claims (7)

  1. 磁性膜をプラズマエッチングするプラズマ処理方法において、
    塩素を含有するガス以外のガスである第一のガスを用いて前記磁性膜をプラズマ処理室でプラズマエッチングし、
    前記プラズマエッチングされた磁性膜が配置された被処理基板を前記プラズマ処理室から搬出した後、前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングし、
    前記プラズマクリーニングは、塩素を含有する第二のガスを用いてプラズマクリーニングする第一のプラズマクリーニングと、前記第一のプラズマクリーニング後、水素を含有するガスを用いてプラズマクリーニングする第二のプラズマクリーニングとを有することを特徴とするプラズマ処理方法。
  2. 請求項1に記載のプラズマ処理方法において、
    前記プラズマクリーニングは、前記第一のプラズマクリーニング前、酸素ガスを用いてプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理方法において、
    前記第二のガスは、塩素ガス、三塩素ホウ素ガスまたは塩素ガスと三塩化ホウ素ガスの混合ガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法において、
    前記水素を含有するガスは、メタノールガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法において、
    前記磁性膜は、少なくとも、鉄元素、コバルト元素、ニッケル元素の一つを含有する膜であることを特徴とするプラズマ処理方法。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法において、
    前記プラズマ処理室は、ファラデーシールドを具備する誘導結合型プラズマ処理装置に備えられ、
    前記第二のプラズマクリーニングは、前記第一のプラズマクリーニングにおける前記ファラデーシールドに印加された電圧より低い電圧を前記ファラデーシールドに印加しながらプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
  7. 塩素を含有するガス以外のガスである第一のガスを用いて磁性膜をプラズマ処理室でプラズマエッチングする第一の工程と、
    前記プラズマエッチングされた磁性膜が配置された被処理基板を前記プラズマ処理室から搬出する第二の工程と、
    塩素を含有する第二のガスを用いて前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングする第三の工程と、
    水素を含有するガスを用いて前記プラズマ処理室をプラズマクリーニングする第四の工程とを有し、
    前記第一の工程から前記第四の工程までの各工程を順次行ことを特徴とするプラズマ処理方法。
JP2011267454A 2011-12-07 2011-12-07 プラズマ処理方法 Active JP5783890B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011267454A JP5783890B2 (ja) 2011-12-07 2011-12-07 プラズマ処理方法
KR1020120007301A KR101266053B1 (ko) 2011-12-07 2012-01-25 플라즈마 처리 방법
TW101104031A TWI457971B (zh) 2011-12-07 2012-02-08 Plasma processing method
US13/399,030 US8591752B2 (en) 2011-12-07 2012-02-17 Plasma processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011267454A JP5783890B2 (ja) 2011-12-07 2011-12-07 プラズマ処理方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013120810A JP2013120810A (ja) 2013-06-17
JP2013120810A5 JP2013120810A5 (ja) 2014-10-09
JP5783890B2 true JP5783890B2 (ja) 2015-09-24

Family

ID=48571028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011267454A Active JP5783890B2 (ja) 2011-12-07 2011-12-07 プラズマ処理方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8591752B2 (ja)
JP (1) JP5783890B2 (ja)
KR (1) KR101266053B1 (ja)
TW (1) TWI457971B (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5887366B2 (ja) * 2013-03-26 2016-03-16 東京エレクトロン株式会社 遷移金属を含む膜をエッチングする方法
JP6227483B2 (ja) * 2014-05-30 2017-11-08 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
JP6499980B2 (ja) 2016-01-04 2019-04-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
US10453925B2 (en) 2016-01-29 2019-10-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Epitaxial growth methods and structures thereof
JP6745199B2 (ja) * 2016-06-10 2020-08-26 東京エレクトロン株式会社 銅層をエッチングする方法
WO2017213193A1 (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 東京エレクトロン株式会社 銅層をエッチングする方法
JP7241627B2 (ja) * 2019-07-05 2023-03-17 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及びプラズマ処理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012515A (ja) 1998-06-22 2000-01-14 Hitachi Ltd マイクロ波プラズマエッチング装置のプラズマクリーニング方法
JP2002359234A (ja) 2001-06-01 2002-12-13 Hitachi Ltd プラズマ処理方法
US6878419B2 (en) 2001-12-14 2005-04-12 3M Innovative Properties Co. Plasma treatment of porous materials
JP3630666B2 (ja) * 2002-02-15 2005-03-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
KR20030085879A (ko) * 2002-05-02 2003-11-07 삼성전자주식회사 반도체소자 제조용 건식식각장치의 세정방법
US20040200498A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cleaning a substrate processing chamber
TWI249789B (en) * 2004-04-23 2006-02-21 United Microelectronics Corp Two-step stripping method for removing via photoresist during the fabrication of partial-via dual damascene structures
JP4418300B2 (ja) * 2004-05-25 2010-02-17 株式会社日立製作所 記録媒体作製方法とこれを用いた記録媒体及び情報記録再生装置
JP4764028B2 (ja) * 2005-02-28 2011-08-31 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
WO2009008659A2 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 Sosul Co., Ltd. Plasma etching apparatus and method of etching wafer
WO2010084909A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 キヤノンアネルバ株式会社 磁性膜加工チャンバのクリーニング方法、磁性素子の製造方法、および基板処理装置
US20100304504A1 (en) * 2009-05-27 2010-12-02 Canon Anelva Corporation Process and apparatus for fabricating magnetic device
KR101630234B1 (ko) * 2009-11-17 2016-06-15 주성엔지니어링(주) 공정챔버의 세정방법
JP2010168663A (ja) * 2010-03-26 2010-08-05 Canon Anelva Corp プラズマ処理装置
JP2013051227A (ja) * 2011-08-30 2013-03-14 Hitachi High-Technologies Corp プラズマエッチング方法

Also Published As

Publication number Publication date
US8591752B2 (en) 2013-11-26
TW201324575A (zh) 2013-06-16
TWI457971B (zh) 2014-10-21
KR101266053B1 (ko) 2013-05-21
US20130146563A1 (en) 2013-06-13
JP2013120810A (ja) 2013-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5783890B2 (ja) プラズマ処理方法
CN106206286B (zh) 蚀刻方法
JP6499980B2 (ja) プラズマ処理方法
TWI696219B (zh) 清理方法及電漿處理方法
KR101083148B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치 및 기억매체
TWI652840B (zh) 被處理體之處理方法
US20030180968A1 (en) Method of preventing short circuits in magnetic film stacks
EP2916344B1 (en) Method of cleaning a plasma processing apparatus
JP6845773B2 (ja) プラズマ処理方法
JP6347695B2 (ja) 被エッチング層をエッチングする方法
TW201137967A (en) Substrate processing apparatus, cleaning method thereof and storage medium storing program
TW201503257A (zh) 電漿蝕刻方法
CN109219866B (zh) 蚀刻方法
JP2013051227A (ja) プラズマエッチング方法
WO2010084909A1 (ja) 磁性膜加工チャンバのクリーニング方法、磁性素子の製造方法、および基板処理装置
IL176591A (en) Method of imitation of a conductive material exposed to a passive feature
US9093261B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP5704192B2 (ja) プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置並びに記憶媒体
TWI830129B (zh) 蝕刻裝置及蝕刻方法
JP2017228787A (ja) プラズマエッチング方法
JP2009260091A (ja) プラズマ処理装置のシーズニング方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140822

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140822

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150512

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150519

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150602

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: 20150623

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150721

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5783890

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350