KR19990077238A - 플라즈마 처리방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼에 대하여 플라즈마 처리를 행함에 있어, 파티클 오염을 절감할 수 있는 플라즈마 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 예컨대, 전자사이클로트론공명을 이용하여 플라즈마를 발생시켜 SiOF 등의 박막을 형성하는 경우, 웨이퍼와 플라즈마 사이에, 예컨대 수 mm 두께의 시스영역이 형성되고, 시스영역과 플라즈마의 경계영역에 파티클이 트랩된다. 여기서, 성막처리 후에 마이크로파 전력을 갑자기 0으로 하지 않고, 예컨대 1kw 정도의 작은 값으로 하여, 예컨대 10초 정도 유지한다. 이와 같이 하면 플라즈마 밀도가 작아지게 되어 시스영역이 두껍게 되므로 파티클이 웨이퍼 표면에서 떨어지고, 그 후 마이크로파 전력을 끊을 때에 파티클이 자유롭게 움직여도 웨이퍼에 부착하는 확률이 적어지게 된다.
Description
일반적으로 반도체 디바이스의 제조공정 중에서, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼로 칭함)에 대하여 성막이나 에칭이라는 처리가 있다. 이 처리는 웨이퍼 받침대를 갖춘 진공기구 내로 처리가스를 도입시켜, 예컨대 전자(電磁)에너지를 그 처리가스에 공급하여 플라즈마화하는 것으로 행해진다. 전자에너지의 공급방법으로서는 마이크로파와 자계의 상호작용인 전자사이클로트론공명(ECR)을 이용하는 방법이나, ICP(Inductive Coupled Plasma) 등으로 불려지고 있는 돔(Dome)형상의 용기에 권취된 코일로부터 전계 및 자계를 처리가스에 인가하는 방법 등이 알려져 있다.
그런데, 고밀도 플라즈마는 웨이퍼와 대향하고 있는 영역에서 일어나는 것이지만, 진공기구내 전체에는 얇은 플라즈마가 존재하기 때문에 밀봉(seal)부재인 0링 등이 열화되고, 또한 처리가스의 반응에 의해 용기벽에 부착되어 있는 막이 벗겨지는 것이 있으며, 이와 같이 되는 것에 의해 진공용기 내에 있어서 파티클의 발생을 막을 수 없게 된다. 특히, 플라즈마 처리의 경우에는 플라즈마 중의 전자 이동속도의 쪽이 이온보다도 빠르기 때문에, 용기벽이나 내부의 부재 또는 웨이퍼 등의 표면에 전자가 많이 부착되어 부(負)로 대전되기 때문에, 그 표면 근방의 전위 기울기에 의해 전자가 상기 표면에 접근하지 않고, 표면 근방에 플라즈마의 중성이 붕괴된 두께가, 예컨대 밀리 단위의 시스(sheath)로 불리는 영역이 형성된다.
한편, 파티클은 부로 대전되기 때문에 시스영역을 통과할 수 없어 플라즈마측으로 밀려 되돌려 지기 때문에, 어느 시각에서 본 경우, 외관상 플라즈마와 시스영역의 경계에 파티클이 트랩(trap)되는 모양이 된다. 이 때문에, 마이크로파 전력 및 웨이퍼의 바이어스 전력을 끊는 경우 웨이퍼에서 뜬 위치에 트랩되어 있는 파티클이 웨이퍼 상에 부착하게 된다. 이후, 점차 회로패턴의 미세화가 진행되어 이러한 파티클에 대해서도 가능한 한 발생을 억제하는 것이 요청되고 있다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 파티클의 발생을 억제하여 수율을 향상시킬 수 있도록 된 플라즈마 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 플라즈마 처리장치의 일례를 나타낸 종단측면도,
도 2는 본 발명의 방법의 제1실시 형태를 나타낸 설명도,
도 3은 플라즈마를 일으킨 경우 시스영역이 형성시키는 모양을 나타낸 설명도,
도 4A는 종래 방법에 의한 경우의 파티클 상태를 나타낸 도면,
도 4B는 도 2에 나타낸 실시 형태의 경우의 작용·효과를 나타낸 도면,
도 5는 성막처리 후에 인가하는 마이크로파 전력과 파티클 수의 관계를 나타낸 특성도,
도 6은 미러 자계와 발산자계를 나타낸 설명도,
도 7은 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 설명도,
도 8은 자계 생성 방법의 일례를 나타낸 설명도,
도 9는 성막처리 후에 보조전자코일에 통전하는 전류값과 파티클 수의 관계를 나타낸 특성도,
도 10은 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 설명도,
도 11은 성막처리 후에 받침대에 인가하는 바이어스 전압과 파티클 수의 관계를 나타낸 특성도,
도 12는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 설명도,
도 13은 O2플라즈마 세정의 유무 및 보조전자코일에 통전하는 전류값과 파티클 수의 관계를 나타낸 특성도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 청구범위 제1항에 따른 발명은, 처리실 내에서 처리가스에 적어도 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,
그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않는 플라즈마를 상기 공정시의 전력보다도 작은 전력으로 생성하여 피처리체 상의 시스영역을 상기 공정시의 시스영역보다 두껍게 하는 공정 및,
다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
청구범위 제2항에 따른 발명은, 처리실 내에 설치된 전극을 구비한 받침대 상에 피처리체를 얹어놓고, 처리가스에 적어도 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하며, 상기 전극에 바이어스 전력을 인가하여 플라즈마 중의 이온을 피처리체로 끌어들이므로, 상기 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,
그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않은 플라즈마를 생성하고, 상기 바이어스 전력을 상기 공정시의 전력보다도 크게 하여 피처리체 상의 시스영역을 상기 공정시의 시스영역보다 두껍게 하는 공정 및,
다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
청구범위 제3항에 따른 발명은, 자계형성수단에 의해 피처리체의 피처리면에 대향하는 영역에서 피처리체를 향하여 자력선이 뻗도록 자계를 형성함과 더불어 처리실 내로 공급된 처리가스를 전계와 상기 자계의 상호작용을 기초로 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,
그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않은 플라즈마를 생성하면서 피처리체 부근의 자력선이 상기 공정시 보다도 끝쪽이 넓어지도록 자계를 조정하는 공정 및,
다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
청구범위 제4항에 따른 발명은, 청구범위 제3항에 따른 발명에 있어서, 예컨대 자계형성수단이 각각 피처리체의 중심축을 에워싸도록 감겨지고, 피처리체의 상방에 설치된 제1코일과 피처리체의 측방 또는 하방측에 구비된 제2코일로 이루어지며,
상기 자계를 조정하는 공정이 상기 제2코일에 흐르는 전류를 플라즈마 처리시보다도 작게하거나(제로도 포함), 역방향으로 전류를 흐르도록 하는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 한다.
청구범위 제5항에 따른 발명은, 처리실 내에 설치된 정전척을 구비한 받침대 상에 피처리체를 정전흡착하여 얹어놓음과 더불어 처리실 내에서 처리가스로 전력을 공급하여 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,
이 공정 후, 피처리체를 받침대로부터 떨어뜨리고, 상기 정전척의 척전극에 부의 전압을 인가하는 공정 및,
그 다음, 다음 피처리체를 상기 받침대에 얹어 플라즈마 처리를 행하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
청구범위 제6항에 따른 발명은, 처리실 내로 처리가스를 공급하여 피처리체에 대하여 성막처리를 행하는 공정과,
다음에 할로겐화 가스의 플라즈마에 의해 처리실 내를 세정하는 제1세정공정과,
그 다음, 적어도 산소플라즈마를 포함하는 플라즈마에 의해 상기 처리실 내를 세정하는 제2세정공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
청구범위 제7항에 따른 발명은, 자계형성수단에 의해 피처리체의 피처리면에 대향하는 영역으로부터 피처리체를 향하여 자력선이 뻗도록 자계를 형성함과 더불어 처리실내에 공급된 처리가스를 전계와 상기 자계의 상호작용을 기초로 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 성막처리를 행하는 공정과,
다음에 세정가스의 플라즈마에 의해 처리실내를 세정하는 세정공정을 포함하여 이루어지고,
상기 세정공정은 피처리체 부근의 자력선이 상기 공정시 보다도 끝쪽이 넓어지록 자계를 조정하여 행해지는 것을 특징으로 한다.
이하, ECR(전자사이클로트론공명)플라즈마 처리장치를 이용하여 플라즈마 처리를 행하는 경우에 본 발명을 적용한 실시의 형태에 대하여 설명한다. 우선, 도 1을 참조하면서 플라즈마 처리장치(1)의 구성을 나타낸다. 이 플라즈마 처리장치는, 예컨대 알루미늄 등에 의해 형성된 진공용기(2)를 갖추고 있고, 이 진공용기(2)는 상방에 위치되어 플라즈마를 발생시키는 통형상의 플라즈마실(21)과, 이것의 하방에 연통되어 연결되고 플라즈마실(21) 보다는 구경이 큰 통형상의 성막실(22)로 이루어진다. 더욱이, 이 진공용기(2)는 접지되어 제로(zero) 전위로 되어 있다.
이 진공용기(2)의 상단은 개구되어 이 부분에 마이크로파를 유도하는 부재, 예컨대 석영 등의 재료로 형성된 투과창(23)이 기밀하게 설치되어 있어 진공용기(2) 내의 진공상태를 유지하도록 되어있다. 이 투과창(23)의 외측에는, 예컨대 2.45GHz의 플라즈마 발생용 고주파 공급수단으로서의 고주파 전원부(24)에 접속된 도파관(25)이 설치되어 있고, 고주파 전원부(24)에서 발생된 마이크로파(M)를 도파관(25)으로 안내하여 투과창(23)으로부터 플라즈마실(21) 내로 도입할 수 있도록 되어 있다.
플라즈마실(21)을 구획하는 측벽에는, 예컨대 그 테두리방향을 따라 균등하게 배치된 플라즈마 가스노즐(26)이 구비됨과 더불어, 이 노즐(26)에는 도시되지 않은 플라즈마 가스원, 예컨대 Ar가스나 O2가스원이 접속되어 있어, 플라즈마실(21)내의 상부에 Ar가스 및 O2가스 등의 플라즈마를 고르지 못함이 없이 균등하게 공급할 수 있게 된다. 더욱이, 도면 중의 노즐(26)은 도면의 번잡화를 회피하기 위해 2개만 기재하였지만, 실제로는 이것 이상 설치되어 있다.
또한, 플라즈마실(21)을 구획하는 측벽의 외주에는 이것에 접근시켜 자계형성수단으로서, 예컨대 링형상의 주전자(主電磁)코일(27)이 배치됨과 더불어, 성막실(22)의 하방측에는 링형상의 보조전자코일(28)이 배치되고, 플라즈마실(21)에서 성막실(22)에 걸쳐 위에서 아래로 향하는 자계, 예컨대 875가우스의 자계(B)를 형성할 수 있도록 되어 ECR플라즈마 조건이 충족되어 있다. 또한, 전자코일 대신 영구자석을 사용해도 된다.
이와 같이 플라즈마실(21) 내에 주파수가 제어된 마이크로파(M)와 자계(B)를 형성함으로써 이들의 상호작용에 의해 상기 ECR 플라즈마가 발생된다. 이때, 상기 주파수에 의하여 상기 도입가스에 공명작용이 생겨 플라즈마가 높은 밀도로 형성되는 것으로 된다. 즉, 이 장치는 전자사이클로트론공명(ECR) 플라즈마 처리장치를 구성하는 것으로 된다.
한편, 상기 성막실(22)의 상부, 즉 플라즈마실(21)과 연통되는 부분에는 링형상의 성막가스 공급부(30)가 구비되고, 내주면에서 성막가스가 분출되도록 되어있다. 또한, 성막실(22) 내에는 받침대(3)가 승강이 자유롭게 설치되어 있다. 이 받침대(3)에는, 예컨대 알루미늄제의 본체(31)상에 히터를 내장한 정전척(32)이 설치되어 있고, 정전척(32) 내의 척전극(33)에는 웨이퍼(W)에 이온을 끌어들이기 위한 바이어스 전압을 인가하기 위한 전극을 겸용하고 있는, 예컨대 고주파전원부(34)가 접속되어 있다. 그리고, 또한 성막실(22)의 저부에는 배기관(35)이 접속되어 있다.
다음에, 상술한 장치를 이용하여 피처리체인 웨이퍼(10) 상에, 예컨대 SiOF막으로 이루어진 층간절연막을 형성하는 방법에 대해 설명한다. 우선, 진공용기(2)의 측벽에 설치된 도시되지 않은 게이트밸브를 열어 도시되지 않은 반송암에 의해, 예컨대 표면에 알루미늄 배선이 형성된 피처리체인 웨이퍼(10)를 도시되지 않은 로드록(load lock)실까지 반입하여 받침대(3) 상에 얹어 놓는다.
다음에, 이 게이트밸브를 닫아 내부를 밀폐한 후, 배기관(35)에서 내부영역 대기를 배출하여 소정의 진공도까지 진공을 일으키고, 플라즈마노즐(26)에서 플라즈마실(21) 내로 플라즈마 발생용 가스, 예컨대 O2가스 및 Ar가스를 유량 200sccm 및 350sccm으로 도입함과 더불어, 성막가스 공급부(30)에서 성막실(22) 내로 성막가스, 예컨대 SiF4가스를 유량 140sccm으로 도입한다. 그리고, 진공용기(2) 내를, 예컨대 0.4Pa의 프로세스압으로 유지하면서 고주파 전원부(34)에 의해 웨이퍼(10)에 13.56MHz, 2500W의 바이어스 전력을 인가함과 더불어 받침대(3)의 표면온도를 200℃로 설정한다.
플라즈마 발생용 고주파 전원부(24)로부터의 2.45GHz의 고주파(마이크로파)는 도파관(25)를 반송하여 진공용기(2)의 천정부에 도달하고, 여기서 투과창(23)을 투과하여 마이크로파(M)가 플라즈마실(21)내로 도입된다. 이 플라즈마실(21) 내에는 전자코일(27,28)에 의해 발생된 자계(B)가 상방에서 하방을 향하여, 예컨대 875가우스의 세기로 인가되어 있고, 이 자계(B)와 마이크로파(M)의 상호작용으로 E(전계) × B(자계)를 유발시켜 전자싱크로트론공명이 생기며, 이 공명에 의해 Ar가스가 플라즈마화된다.
플라즈마 생성실(21)에서 성막실(22)내로 흘러 들어간 플라즈마 흐름은, 여기에 공급되고 있는 SiF4가스를 활성화시켜 활성종을 형성하고, SiF4와 O2의 반응에 의해 SiOF막이 형성되어 오목부가 매립된다. 이때, Ar이온이 플라즈마 인입용의 바이어스 전압에 의해 웨이퍼(10)로 끌어들여지고, 웨이퍼(10) 표면의 패턴(오목부)에 성막된 SiOF막의 각을 스퍼터 에칭(sputter etching)작용으로 깎아 없애 표면패턴 상부의 넓이 부부을 넓히는 역할을 한다.
본 발명의 실시 형태에는 이하의 프로세스에 특징이 있다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이 성막 종료 시에 우선 시각 t1에서 플라즈마가스인 Ar가스 및 O2가스는 그대로 공급을 계속하고, 성막가스의 공급을 중지함과 더불어 마이크로파 전력을 2500W에서 1000W로 저하시켜, 예컨대 10초 후에 마이크로파 전력 및 바이어스 전력의 공급을 중지한다.
이와 같이 하면, 웨이퍼 상의 파티클을 절감하는 것이 가능하다. 그 이유에 대해서는 다음과 같이 고려할 수 있다. 즉, 종래 기술의 항에 기재된 바와 같이 플라즈마 중의 전자 이동속도의 쪽이 이온보다도 이동속도가 크므로, 도 3에 나타낸 바와 같이 많은 수의 전자가 부재 또는 웨이퍼 등의 표면 근방에 부착된다. 이 때문에, 플라즈마영역(Z)에 대하여 플라즈마의 중성이 붕귀된 시스영역(S)이 형성된다. 이 시스영역(S)의 두께(D)는 전자밀도가 낮아지게 되면 크게 된다. 그 이유에 대해서는 부재 등에 흡착되는 전자의 전하량이 결정되어 있기 때문에 시스영역(S)에 존재하는 정전하의 양도 결정되어 있고, 따라서 전자밀도가 낮으면(플라즈마 밀도가 낮으면), 시스영역에 존재하는 이온의 수가 적어지게 된다. 적은 이온으로 소정의 전하량을 확보하기 위해서는 이온의 층이 두껍게 되고, 이 결과 시스영역(S)이 두껍게 된다.
따라서, 성막 시에 도 4A에 나타낸 바와 같은 시스영역(S)이 웨이퍼(10) 표면상에 형성되어 있는 것으로 하면, 그대로 마이크로파 전력 및 바이어스 전력을 끊으면, 파티클(P)이 웨이퍼(10)상에 부착된다. 파티클은 1㎛ 이하로 대단히 작은 것이기 때문에, 중력에 의한 낙하보다는 기류 등에 의해 자유롭게 움직이고, 이 때문에 웨이퍼(10) 근처에 존재하는 파티클이 웨이퍼(10)에 충돌하여 부착된다. 여기서, 성막 후에 마이크로파 전력을 작게 하면, 전자밀도가 낮아지게 되고, 이 결과 시스영역(S)의 두께(D)는 도 4B에 나타낸 바와 같이 크게 된다.
파티클(P)은 외관상 시스영역(S)과 플라즈마영역(Z)의 사이에서 트랩되고 있기 때문에, 시스영역(S)의 두께(D)가 커지게 되면 파티클(P)은 웨이퍼(10)의 표면에서 떨어지고, 이 시점에서 마이크로파 전력 및 바이어스 전력을 끊으면 웨이퍼(10)에 부착되는 파티클(P)의 수가 적어지게 된다.
성막시의 마이크로파 전력을 2500W로 하고, 상기한 프로세스 조건으로 웨이퍼(10) 표면에 성막처리를 행한 후, 도 2에 나타낸 시퀀스에 의해 마이크로파 전력을 작게 하고, 그 마이크로파 전력을 다양하게 변화시켜 8인치의 웨이퍼상의 파티클 중 0.25㎛ ~ 1㎛의 파티클의 수를 셈한 바, 도 5에 나타낸 결과로 되었다. 도 2의 시각 t1 에서 t2의 사이의 마이크로파 전력을 작게 하는 기간을 제전처리(除電處理)로 칭하는 것으로 하면, 횡축은 제전 중의 마이크로파 전력이다. 이 결과로부터, 성막 후에 마이크로파 전력을 작게 하는 것에 의해 웨이퍼(10)상의 파티클이 절감되는 것을 알 수 있고, 이것에 의하여 수율이 향상된다. 또한, 마이크로파 전력을 작게 하는 것은 서서히 마이크로파 전력을 작게하는 경우도 포함하는 것이다. 이 방법은 성막처리에 한정하지 않고 에칭의 경우에도 적용 가능하고, 에칭의 경우에는 에칭 후에 에칭가스로서, 예컨대 Ar가스의 공급을 달리하여 마이크로파 전력을 작게 하면 된다.
또한, 시스 두께를 크게 하기 위해서는 바이어스 전력을 높게 하도록 하여도 좋고, 예컨대 제전기간 중의 바이어스 전력을 3500W로 하고, 이와 같이 함으로써, 마찬가지로 파티클을 절감하는 것이 가능하다. 바이어스 전력을 높게 하면 시스 두께가 크게 되는 이유는 이하와 같다. 바이어스 전력을 높게 하면 바이어스 전압이 높아지게 되고, 더욱이 그 전압의 주파수가 13.56MHz로 이온이 따를 수 없는 정도의 크기이므로, 바이어스 전압을 부로 인가하는 순간의 시스 두께는 커지게 된다. 플라즈마의 전위는 외벽의 전위보다 반드시 높게 되므로, 바이어스 전압을 정으로 인가하여도 시스 두께는 그 만큼 작게되지 않는다. 이에 따라, 평균적인 시스 두께는 커지게 된다. 다만, 바이어스 전력을 지나치게 크게 하면 웨이퍼 표면이 스퍼터 에칭되므로, 마이크로파 전력을 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 ECR 플라즈마 처리장치를 이용한 경우에 한정되는 것은 아니고, 상기한 ICP장치 등에도 이용되는 것이 가능하며, 성막처리 후에 코일전류를 작게 해서 전자에너지를 낮추어, 전자밀도를 작게하도록 하여도 좋다.
더욱이, 웨이퍼 표면에 부착되는 파티클을 절감시키기 위해서는 다음과 같은 방법도 유효하다. 즉, 성막 중에는 주전자코일(27)과 보조전자코일(28)을 통전시키고 있지만, 성막 종료시에 보조전자코일(28)의 전류를 작게하던지 또는 0으로 해서, 도 6에 나타낸 바와 같이 미러자계(M1)에서 발산자계(M2)로 변화시킨다. 도 8에 나타낸 바와 같이 보조전자코일(28)의 전류방향(R)을 주전자코일(27)의 전류방향(L)에 대하여 역방향으로 하여 카스프(cusp)자계(M3)를 형성하여도 된다. 이 제전공정은 앞서의 실시 형태와 마찬가지로 성막가스의 공급을 끊고, Ar가스 및 O2가스에 대해서는 공급을 계속한다. 이와 같이 하면, 도 7에 나타낸 바와 같이 플라즈마영역(Z)이 넓어지고, 이 때문에 상기한 바와 같이 트랩되어 있는 파티클의 군이 횡으로 넓어지므로, 웨이퍼(10)에 대향하는 파티클의 수가 적어지게 되어, 웨이퍼(10)에 부착되는 파티클의 수가 적어지게 된다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 보조전자코일(28)의 전류의 방향을 역방향으로 하여 카스프자계를 형성하도록 하여도 된다.
도 9는 상기한 바와 같이 하여 8인치웨이퍼에 대하여 성막을 행한 후, 보조전자코일(28)의 전류를 다양하게 변화시겨 제전프로세스를 행하여 웨이퍼 표면의 0.25㎛ ~ 1㎛의 파티클의 개수를 조사한 결과로서, 보조전자코일(28)의 전류가 작을수록 파티클의 개수가 감소하는 것을 알 수 있다. 더욱이, 성막시에 있어서, 보조전자코일(28)의 전류는 120A이다.
본 발명은 플라즈마 처리를 행하는데 있어서, 웨이퍼로의 파티클 오염을 방지하기 위한 방법이지만, 이를 위한 방법인 다른 실시의 형태에 대해 설명한다. 본 실시의 형태는 받침대(3)의 표면에 부착하는 파티클의 절감을 도모하고자 하는 것이다. 받침대(3)의 표면에 파티클이 부착되면, 이 파티클이 웨이퍼 이면에 부착되고, 카세트 내로 웨이퍼를 수납하는 때에 낙하하여 하단의 웨이퍼의 표면에 부착되어 수율이 절감된다.
여기서, 본 실시의 형태에는 도 10에 나타낸 바와 같이 정전척(32)의 척전극(33)에 부의 전압, 예컨대 -1000V의 전압을 전원(4)에 의해 인가한다. 이 전압의 인가 타이밍은, 예컨대 성막 후에 웨이퍼(10)를 반송암에 의해 받침대(3)에서 제거한 직후에 하는 것이 가능하다. 암으로의 웨이퍼의 인수 인도는 받침대(3) 내에 내장되어 있는 돌출핀에 의해 웨이퍼를 밀어올려 암을 웨이퍼의 이면 측에 진입시키는 것에 의해 행할 수 있다.
척전극(33) 보다도 상부의 유전체의 두께는, 예컨대 0.4mm로 대단히 얇고, 더욱이 정전척에 이용되는 알루미나 및 질화알루미나 등의 유전체 중에는 정전척을 끊을 때의 잔류전하를 작게하기 위하여 통상 도전체가 혼입되어 있으므로, 유전체의 표층부(전극(33)보다도 위의 부분)는 약간 도전성으로 되어 있다. 이 때문에 받침대(3) 표면은 상기 표층부에 전압강하가 있으므로 전원(4)의 부의 전압이 그때까지 나타나지 않게 되어도 부의 전위로 되어 있다. 한편, 플라즈마 중의 파티클은 고진공 중에서는 부로 대전된 채이기 때문에 파티클은 받침대(3) 표면에 가까이 가기 어렵고, 따라서 받침대(3)로의 파티클의 부착이 억제된다. 이 방법은 에칭처리를 행하는 경우에도 적용할 수 있다.
도 11은 상기한 바와 같은 조건으로 SiOF막을 웨이퍼 상에 성막하고, 다음 웨이퍼를 받침대(3)에서 암으로 제거하며, 받침대(3)의 전극(33)에 다양한 전압을 인가하고, 그 후 다음 웨이퍼를 받침대(3) 상에 얹으며, 이 웨이퍼를 취출하여 카세트 중에 넣고, 그 아래에 있는 미반송의 웨이퍼에 부착된 0.25㎛ ~1㎛의 파티클의 수를 조사한 결과이다. 이 결과로부터 받침대(3)의 전극(33)에 부의 전압을 인가하는 것에 의해 파티클의 수가 절감되는 것이 이해된다.
다음에 본 발명의 더욱 다른 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시의 형태에서는 도 12에 나타낸 바와 같이 성막처리 후에 할로겐가스를 포함하는 세정가스(41), 예컨대 NF3가스, CF4가스 또는 ClF3가스 등에 의해 제1세정공정을 행하고, 그 다음 적어도 O2가스를 포함하는 세정가스(42), 예컨대 O2가스 및 Ar가스의 혼합가스에 의해 제2세정공정을 행하도록 하고 있다. 세정가스(41,42)는 도 1에 나타낸 장치의 플라즈마가스 노즐(26)에서 공급된다. 세정공정에는 성막시의 플라즈마 영역 보다도 넓은 플라즈마 영역(Z)을 형성하기 위하여, 예컨대 상기한 도 6에 나타낸 바와 같이 보조전자코일(28)의 전류를 성막시 보다도 작게 하거나 또는 영으로 하여 발산자계로 한다.
이와 같은 방법에 의하면, 예컨대 SiOF막이나 SiO2막 또는 폴리실리콘막 등을 성막하는 장치에 대하여 파티클을 절감하는 것이 가능하다. 그 이유에 대해 설명하면, 웨이퍼를 소정 매수, 예컨대 13매 성막처리한 다음에 진공용기(2) 내를 할로겐계의 가스에 의해 세정하는데, 본 발명자가 조사한 바, 이에 의한 세정을 행하여도 적기는 하지만 그 후 성막처리를 한 웨이퍼에 파티클이 부착되고, 그 파티클 중에는 카본이 포함되어 있었다. 즉, 할로겐가스의 세정을 행하여도 용기내벽이나 받침대(3)의 측면 등에 잔유 찌꺼기가 존재하게 된다.
본 발명자는 이 카본이 진공용기를 기밀하게 밀봉(seal)하기 위한 O링에서 비산하는 것으로 고려하였다. 왜냐하면 O링이 수지이고, 벽의 틈에서 들어온 플라즈마의 활성종에 의하여 O링이 침범 당하는 것이 충분히 고려된다. 따라서, O2플라즈마(산소 플라즈마에 의해)를 조사하면 C 와 O 가 반응하여 잔유 찌꺼기가 CO2나 CO로 되어 비산한다.
또한, 세정을 행함에 있어서는, 발산자계로서 플라즈마 영역을 넓히면 받침대(3)의 전체, 더욱이 진공용기(2)의 내벽 전체에 걸쳐 세정가스가 조사된다. 이 경우 제1세정공정과 제2세정공정의 한쪽에 있어서 또는 양 쪽에 있어서, 발산자계로 하여도 된다. 또한, 플라즈마 영역을 넓히기 위해서는 상기한 도 8에 나타낸 바와 같이 카스프자계로 하여도 된다.
여기서, 상기한 바와 같이 하여 13매의 웨이퍼에 대하여 SiOF막을 성막하고, 그 다음 제1세정공정 및 제2세정공정을 행하며, 그 다음에 웨이퍼에 대하여 SiOF의 성막처리를 하고, 이 웨이퍼 표면상의 0.25㎛ ~ 1㎛의 파티클의 수를 조사하며, 제2세정공정시의 보조전자코일(28)의 전류를 다양하게 변화시켜 그 전류값과 파티클의 수의 관계를 조사한 바, 도 13에 나타낸 결과를 얻었다.
단, 제1세정공정에는 NP3가스를 유량 1000sccm으로 공급하고, 압력을 500Pa, 마이크로파 전력을 1200W, 바이어스 전압을 0, 보조전자코일(28)의 전류를 200A으로 하여 10분간 세정을 행한다. 또한, 제2세정공정에는 O2가스 및 Ar가스를 각각 유량 200sccm 및 300sccm으로 공급하고, 압력을 0.3Pa, 마이크로파 전력을 1700W, 바이어스 전력을 0으로 하여 1분간 세정을 행하였다.
이 결과에서 제2세정공정을 행하는 것에 의하여 파티클을 절감할 수 있고, 더욱이 자계를 넓히는 것에 의해 한층 파티클을 적게할 수 있다.
본 발명에 의하면, 피처리체에 대한 파티클의 오염을 억제할 수 있어 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (7)
- 처리실 내에서 처리가스에 적어도 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않는 플라즈마를 상기 공정시의 전력보다도 작은 전력으로 생성하여 피처리체 상의 시스영역을 상기 공정시의 시스영역 보다도 두껍게 하는 공정 및,다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
- 처리실 내에 설치된 전극을 구비한 받침대 상에 피처리체를 얹어놓고, 처리가스에 적어도 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하며, 상기 전극에 바이어스 전력을 인가하여 플라즈마 중의 이온을 피처리체로 끌어들이면서 상기 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않은 플라즈마를 생성하고, 상기 바이어스 전력을 상기 공정시의 전력보다도 크게 하여 피처리체 상의 시스영역을 상기 공정시의 시스영역보다도 두껍게 하는 공정 및,다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법
- 자계형성수단에 의해 피처리체의 피처리면에 대향하는 영역에서 피처리체를 향하여 자력선이 뻗도록 자계를 형성함과 더불어 처리실 내로 공급된 처리가스를 전계와 상기 자계의 상호작용을 기초로하여 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,그 후, 상기 처리가스의 플라즈마 대신 처리가 진행되지 않은 플라즈마를 생성하면서 피처리체 부근의 자력선이 상기 공정시 보다도 끝쪽이 넓어지도록 자계를 조정하는 공정 및,다음에 피처리체를 처리실에서 반출하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법
- 제3항에 있어서, 자계형성수단이 각각 피처리체의 중심축을 에워싸도록 감겨지고, 피처리체의 상방에 설치된 제1코일과 피처리체의 측방 또는 하방측에 설치된 제2코일로 이루어지며,상기 자계를 조정하는 공정이 상기 제2코일에 흐르는 전류를 플라즈마 처리시보다도 작게하거나(제로도 포함), 역방향으로 전류를 흐르도록 하는 것에 의해 행해지는 것을 특징으로 플라즈마 처리방법.
- 처리실 내에 설치된 정전척을 구비한 받침대 상에 피처리체를 정전흡착하여 얹어 놓음과 더불어 처리실 내에서 처리가스로 전력을 공급하여 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 공정과,이 공정 후, 피처리체를 받침대로부터 떨어뜨리고, 상기 정전척의 척전극에 부의 전압을 인가하는 공정 및,그 다음, 다음 피처리체를 상기 받침대에 얹어 플라즈마 처리를 행하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
- 처리실 내로 처리가스를 공급하여 피처리체에 대하여 성막처리를 행하는 공정과,다음에 할로겐화 가스의 플라즈마에 의해 처리실 내를 세정하는 제1세정공정및,그 다음, 적어도 산소플라즈마를 포함하는 플라즈마에 의해 상기 처리실 내를 세정하는 제2세정공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 성막방법.
- 자계형성수단에 의해 피처리체의 피처리면에 대향하는 영역으로부터 피처리체를 향하여 자력선이 뻗도록 자계를 형성함과 더불어 처리실 내에 공급된 처리가스를 전계와 상기 자계의 상호작용을 기초로 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 피처리체에 대하여 성막처리를 행하는 공정과,다음에 세정가스의 플라즈마에 의해 처리실 내를 세정하는 세정공정을 포함하여 이루어지고,상기 세정공정은 피처리체 부근의 자력선이 상기 공정시 보다도 끝쪽이 넓어지도록 자계를 조정하여 행해지는 것을 특징으로 하는 성막방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| SUBM | Surrender of laid-open application requested |