KR20210027524A - 플라스마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 반도체 기판 등의 웨이퍼를 플라스마 에칭하는 플라스마 처리 방법에 있어서, 웨이퍼의 에칭 처리에 의해 처리실 내에 퇴적하는 금속과 비금속의 복합 퇴적물을 제거하고, 퇴적물에 의한 이물의 발생을 저감할 수 있는 플라스마 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 처리실 내에서 시료를 플라스마 에칭하여 상기 처리실 내를 플라스마 클리닝하는 플라스마 처리 방법에 있어서, 상기 시료를 소정 매수 플라스마 에칭하는 에칭 공정과, 상기 에칭 공정 후, 플라스마를 이용하여 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 금속 제거 공정과, 상기 금속 제거 공정의 플라스마와 상이한 플라스마를 이용하여 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 비금속 제거 공정을 갖고, 상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스마 처리 방법{PLASMA TREATMENT METHOD}
본 발명은 시료의 플라스마 처리와 플라스마 클리닝을 포함하는 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 디바이스에 있어서, 트랜지스터 특성을 개선하기 위해, 종래의 Polysilicon／SiO2 구조로부터 High-K／Metal Gate 구조로 이행이 진행되고 있다. 또한, 평면형 트랜지스터로부터 입체형 트랜지스터 구조로의 이행도 진행되고 있다. 이 때문에, 트랜지스터에 사용되는 재료의 종류의 다양화와 함께 처리실 내의 표면의 퇴적물(난휘발성 재료와 휘발성 재료)의 종류와 그 클리닝 방법도 다양화되어지고 있다.
또한 트랜지스터의 미세 구조를 실현하기 위해, 에칭 제어성과 선택비 향상의 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, TiN이나 Al2O3 등의 박막 메탈에 의한 마스크나 스페이서가 이용되도록 되어 있다. 또한, 에칭 가스에는, 에칭 프로세스 중에, 에칭 장치의 내벽에 퇴적물이 발생하기 쉬운 CF계 가스가 이용되도록 되었다. 이러한 에칭에 있어서의 퇴적물은, Si, C, Ti, Al, Ta 중에서 1종류의 원소에 의해 구성되는 단순한 단층의 퇴적물이 아니라, 예를 들면 Ti, Al, Ta와 같은 메탈과 Si, C와 같은 비메탈의 혼합 퇴적물인 것이 많다. 이 때문에, 이러한 복잡한 혼합 퇴적물에도 대응하는 클리닝이 필요해지고 있다.
종래, 웨이퍼의 처리에 의해 발생하는 퇴적물에 대하여 웨이퍼 처리마다 또는 로트마다 플라스마 클리닝을 행하여 처리실 내의 표면 상태를 일정하게 유지하는 처리 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 금속 원소를 함유하는 막이 배치된 피(被)처리재의 플라스마 에칭에 있어서, 다음 절차에 의한 플라스마 클리닝 방법이 개시되어 있다. (a) 플라스마 에칭을 행하는 처리실 내에 실리콘 원소를 함유하는 막을 퇴적시킨다. (b) 상기 실리콘 원소를 함유하는 막을 퇴적시킨 후, 피처리재를 상기 처리실 내에 배치된 시료대에 재치(載置)한다. (c) 상기 피처리재를 상기 시료대에 재치한 후, 상기 피처리재를 플라스마 에칭한다. (d) 상기 피처리재를 플라스마 에칭한 후, 플라스마를 이용하여 상기 처리실 내의 금속 원소를 함유하는 물질을 제거한다. (e) 상기 금속 원소를 함유하는 물질을 제거한 후, 상기 처리실 내에 퇴적해 있는 실리콘 원소를 함유하는 막을 플라스마 클리닝한다. 그리고, 상기 (a)에 있어서의 실리콘 원소를 함유하는 막은, 실리콘 원소를 함유하는 가스를 이용한 플라스마에 의해 퇴적된다. 이 경우, 상기 실리콘 원소를 함유하는 가스는 SiCl4 가스이다. 또한, 상기 (d)에 있어서의 금속 원소를 함유하는 물질의 제거는, Cl2 가스와 BCl3 가스의 혼합 가스, Cl2 가스와 SiCl4 가스의 혼합 가스 또는 Cl2 가스와 H2 가스의 혼합 가스를 이용하여 행해진다. 이 경우, 상기 플라스마 클리닝은, NF3 가스를 이용하여 행해진다.
일본국 특허 제5750496호 공보 일본국 특개2005-142369호 공보
그러나, 최근 메탈(예를 들면, Ti, Al, Ta 등)과, 비메탈(예를 들면, Si, C 등)의 혼합물로 이루어지는 퇴적물(이하, 「혼합 퇴적물」이라고도 칭함)을 발생시키는 프로세스에 있어서는, 상술한 종래 기술의 플라스마 클리닝 기술로는, 충분히 메탈과 비메탈의 혼합 퇴적물을 제거할 수 없음이 발명자들의 클리닝 평가에 의해 판명되었다. 이하, 클리닝 평가에 대해서 설명한다.
클리닝 평가에 사용한 플라스마 에칭 장치는, 도 11에 나타내는 마이크로파 ECR(Electron Cyclotron Resonance)(ECR) 플라스마 에칭 장치이다. 이 플라스마 에칭 장치는 다음과 같이 구성된다. 처리실(100) 내에 웨이퍼(101)를 재치하는 시료대(102)를 갖고 있다. 시료대(102)에 대향하여 처리실(100)의 상방(上方)에 천판(103)과 석영제인 샤워 플레이트(104)가 마련되어 있다. 샤워 플레이트(104)부에 가스 공급 장치(105)가 접속되어 샤워 플레이트(104)를 통해 처리실(100) 내에 처리 가스가 공급된다.
처리실(100)의 상방에는 천판(103)을 개재하여 도파관(106)과 고주파 전원(마이크로파원)(107)이 마련되어 있다. 처리실(100) 및 도파관(106)을 둘러싸서 전자석(108)이 감겨 장착되어 있다. 고주파 전원(107)으로부터 발생된 마이크로파의 전장과 전자석(108)에 의해 발생된 자장의 상호 작용에 의해, 처리실(100) 내에 공급된 처리 가스가 플라스마화된다. 또한, 처리실(100)의 내벽면에는 석영제인 내통(109)과 링 형상의 어스(110)가 마련된다. 내통(109)은, 처리실(100) 내에 생성되는 플라스마로부터 처리실의 측벽을 보호하고, 어스(110)에는, 이온이나 전자에 의한 전류가 유입된다.
또한 시료대(102)에는, 정합기(111)를 개재하여 바이어스 인가용의 고주파 전원(112)이 접속되고, 플라스마 중의 이온을 웨이퍼(101) 위로 끌어들이기 위한 바이어스 전압이 시료대(102)에 인가된다. 처리실(100)의 저부(底部)에는 진공 배기 밸브(113)를 개재하여 진공 배기 장치(도시 생략)가 접속되고, 처리실(100) 내가 소정의 압력으로 유지·제어된다. 또한, 샤워 플레이트(104) 및 내통(109)은 전기적으로 부유(浮遊)되어 있다. 또한, 본 장치는, 대기 개방하지 않고 처리실 내의 표면의 퇴적물을 검출 가능한 Attenuated Total Reflection-Fourier Transfer Infrared Spectroscopy(ATR-FTIR, 이하, 「FTIR」이라고 칭함) 장치(114)를 플라스마가 형성되는 처리실(100)의 측면부에 장착하고 있다.
상술한 구성의 장치에 의해 플라스마 처리를 행하고, FTIR 장치를 이용하여 메탈과 비메탈 혼합 퇴적물의 기초 클리닝 평가를 행했다. 이 평가에 대해서 도 12에 의해 설명한다. 도 12의 (a)는 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하는 클리닝 평가의 플로우를 나타내고 있다. 또한, 도 12의 (b)는 비메탈 클리닝 후에 메탈 클리닝을 행하는 클리닝 평가의 플로우를 나타내고 있다.
도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 우선, 제품 에칭(S1201)을 1로트(25매의 웨이퍼)에 대해서 행한다. 또한, 이하에서 「제품 에칭」이란, 실제의 제품 웨이퍼에 대한 에칭, 혹은, 실제의 제품 웨이퍼를 본뜬 시료에 대한 에칭을 의미한다. 에칭 조건은, 에칭 가스로서 카본의 퇴적성이 강한 CH3F 가스를 이용했다. 또한, 에칭 평가 웨이퍼로서 Al2O3가 웨이퍼의 전면(全面)에 형성된 웨이퍼를 사용했다. 이 에칭에 있어서, 처리실에는, 플라스마화된 에칭 가스로부터 공급되는 카본과 웨이퍼로부터의 반응 생성물인 알루미늄의 혼합 퇴적물이 잔류한다.
도 12의 (a)에 있어서는, 제품 에칭(S1201) 후에, Cl계 가스를 이용하여, Ti, Al, Ta의 제거에 유효한 메탈 클리닝(S1202, 처리 시간 200초)을 1회 실시했다. 그리고, SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스를 이용한 Si, C 퇴적물의 제거에 유효한 비메탈 클리닝(S1203, 처리 시간 200초)을 1회 실시했다.
한편, 도 12의 (b)의 처리 플로우에서는, 에칭 직후에 비메탈 클리닝(S1203)을 실시하고, 도 12의 (a)의 처리 플로우에 있어서의 메탈 클리닝(S1202)과 비메탈 클리닝(S1203)의 순서를 역으로 하고 있다.
도 13의 (a)는, 도 12의 (a)의 처리 플로우에 대응하는 각 처리 후의 FTIR 스펙트럼이다. 평가 웨이퍼(Al2O3가 전면에 형성되어 있는 웨이퍼) 25매의 제품 에칭 후에는, 도 13의 (a)에 나타내는 바와 같이 파수 650㎝-1부터 3150㎝-1까지의 광범위에 걸쳐 CC, CH, CF계의 피크가 관측되었다. 이들의 피크는, 처리 시간 200초인 메탈 클리닝 S202의 실시 후에도 거의 변화되고 있지 않다. 이 점에서, 메탈 클리닝 처리(S1202)에 있어서는, 처리실 내에 퇴적하는 CHxFy막의 제거 레이트가 매우 느리다고 이해할 수 있다.
그 후, 비메탈 클리닝(S1203)을 실시하면, 이들 C계 피크는 소실하는 한편, 파수 1000㎝-1 이하의 저파수 영역에서 관측되는 Al-O(Al-F)계의 피크가 잔존했다. 즉, Al과 C의 혼합 퇴적물 중의 Al은, 도 12의 (a)의 클리닝의 플로우에서는 제거가 곤란한 것이 판명되었다. 메탈 클리닝에 의해 이를 제거하려고 하면 몇 시간 이상 걸리고, 경우에 따라서는 몇일 이상의 처리로도 제거할 수 없다.
한편, 도 13의 (b)는, 도 12의 (b)의 플로우에 대응하는 각 처리 후의 FTIR 스펙트럼이다. 도 13의 (b)에 나타내는 바와 같이 제품 에칭 직후의 비메탈 클리닝(S1203)에 의해 C계의 피크가 소실하지만, 파수 1000㎝-1 이하의 저파수 영역에서 관측되는 Al-O(Al-F)계의 피크가 관측된다. 그 후에 메탈 클리닝(S1202)을 실시함으로써, Al-O(Al-F)가 감소하는 것을 확인했다.
도 12의 (b)의 플로우에 의해, Al-O(Al-F)가 감소하는 현상은, 도 14를 이용하여 설명할 수 있다.
도 14의 (a)는, 에칭 직후의 메탈 클리닝 중의 추정 반응 모델을 도시한 것이다. 에칭 후의 혼합 퇴적물에 대하여, 메탈 클리닝을 비메탈 클리닝에 대하여 먼저 행할 경우, C계 퇴적물이 플라스마 중의 Cl 라디칼을 블록하기 때문에, 퇴적물 중의 Al과 Cl 라디칼의 반응이 곤란해진다.
한편, 도 14의 (b)는, 제품 에칭 직후의 비메탈 클리닝 중의 추정 반응 모델을 도시한 것이다. 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 비메탈 클리닝을 제품 에칭 직후에 행하면, O, F 라디칼에 의해 C계 퇴적물이 제거되기 때문에, 비메탈 클리닝 후에는 Al이 노출된다. C에 의한 블록이 없어진 Al은, 다음으로 행해지는 메탈 클리닝 중의 Cl과 반응하여 AlCl3로서 휘발·배기할 수 있다.
그러나, 비메탈 클리닝 중의 O, F 라디칼에 의해 일부의 Al이 산화되거나, 불화되거나 하여 제거하기 어려운 반응물로 변화되고, 메탈 클리닝 후에도 일부의 Al계 퇴적물이 잔존하여, 완전히 퇴적물을 제거할 수는 없다.
이러한 점에서 본 발명의 목적은, 반도체 기판 등의 웨이퍼의 플라스마 처리에 있어서, 웨이퍼의 플라스마 처리에 의해 처리실 내에 퇴적하는 금속과 비금속의 복합 퇴적물을 제거하고, 퇴적물에 의한 이물의 발생을 저감할 수 있는 플라스마 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 대표적인 플라스마 처리 방법 중 하나는, 플라스마 처리 후의 처리실 내를 클리닝함에 있어서, 시료를 소정 매수 플라스마 처리하는 공정과, 상기 플라스마 처리 공정 후, 플라스마를 이용하여 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 금속 제거 공정과, 상기 금속 제거 공정의 플라스마와 상이한 플라스마를 이용하여 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 비금속 제거 공정을 갖고, 상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 플라스마 처리에 의해 발생하는 금속과 비금속의 복합 퇴적물에 기인하는 이물(디펙트)을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 제1 실시예를 나타내는 플라스마 처리의 플로우 도면 및 FTIR의 스펙트럼 도면.
도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 플로우에 있어서의 클리닝 중의 추정 반응 모델.
도 3은 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 제2 실시예를 나타내는 플라스마 처리의 플로우 도면.
도 4는 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 제3 실시예를 나타내는 플라스마 처리의 플로우 도면.
도 5는 도 4에 나타내는 플라스마 처리에 있어서의 스테인레스 트리트먼트 처리를 평가하는 플로우 도면.
도 6은 도 5에 나타내는 스테인레스 트리트먼트 처리의 평가 결과를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 제4 실시예를 나타내는 플라스마 처리의 플로우 도면.
도 8은 발광 강도에 있어서의 사이클릭 클리닝의 사이클 횟수 의존성을 나타내는 도면.
도 9는 도 7에 나타내는 플라스마 처리에 있어서의 메탈 클리닝 중의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 제5 실시예를 나타내는 플라스마 처리의 플로우 도면.
도 11은 클리닝 평가에 이용한 플라스마 에칭 장치를 나타내는 종단면도.
도 12는 클리닝 평가에 이용한 플라스마 처리 플로우를 나타내는 도면.
도 13은 도 12에 나타내는 플라스마 처리 플로우의 각 스텝에 대응하여 얻어진 FTIR의 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 14는 도 12에 나타내는 플라스마 처리 플로우에 있어서의 클리닝 중의 추정 반응 모델을 나타내는 도면.
도 15는 사이클릭 클리닝의 종점 판정 방법을 개량한 플로우 도면.
도 16은 Al과 C가 적층하는 혼합 퇴적물에 대하여 사이클릭 클리닝을 실시했을 경우의 Al 발광 강도·CS 발광 강도와 사이클수의 관계를 나타내는 도면.
도 17은 Al과 C가 적층하는 혼합 퇴적물에 대하여 사이클릭 클리닝을 실시했을 경우의 Al 차분 강도·CS 차분 강도와 사이클수의 관계를 나타내는 도면.
도 18은 사이클릭 클리닝의 각 사이클에 있어서의 처리실의 표면 상태의 추정도.
도 19는 포이트 함수를 이용한 Al 피크의 검출예.
도 20은 ECR High와 Low 설정시의 알루미나 클리닝 레이트 분포.
도 21은 상하 2개의 ECR 높이를 갖는 메탈 클리닝을 이용한 사이클릭 클리닝의 시퀀스 플로우의 일례.
본 발명은 플라스마 처리에 의해 발생한 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하기 위한 클리닝과 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하기 위한 클리닝을 교대로 복수 반복함으로써, 금속과 비금속의 혼합 퇴적물(이하, 「복합 퇴적물」이라고도 칭함)을 효율적으로 제거하여, 처리실 내의 이물 발생을 저감하는 것이다.
또한, 후술하는 실시예에 있어서는, 혼합 퇴적물은 주로, 시료의 에칭에 의해 발생한 경우를 이용하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 플라스마 처리 방법에 의해 제거할 수 있는 혼합 퇴적물은, 에칭에 의해 발생한 퇴적물에 한정되는 것이 아니라, CVD나 스퍼터링 등, 다양한 처리에 의해 발생한 퇴적물에도 적용할 수 있다.
또한, 후술하는 실시예에서는, 도 11에 나타내는 마이크로파 Electron Cyclotron Resonance(ECR) 플라스마 에칭 장치를 이용한 실시예이다. 이하, 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법을 도면을 이용하여 설명한다.
또한, 이하의 기술에서 「처리실의 표면」은, 주로 처리실의 내면의 표면을 의미하는 것으로 한다.
〔실시예 1〕
본 발명의 플라스마 처리 방법인 제1 실시예를 도 1에 의해 설명한다. 도 1의 (a)는 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 플로우를 나타낸다. 우선, 스텝 S101에 있어서, 시료인 제품 웨이퍼의 에칭 처리를 1로트(25매) 행한다. 제품 웨이퍼의 처리는, 예를 들면, 특허문헌 2에 나타내는 바와 같은, Al2O3의 박막 메탈을 마스크로 하여 층간막을 플루오르 카본 가스를 이용하여 플라스마 에칭하는 처리이다.
이 에칭 처리에 의해, 처리실 내에는 플라스마화된 처리 가스의 성분인 탄소와, 웨이퍼로부터의 반응 생성물인 알루미늄의 혼합 퇴적물이 잔류한다. 이 제품 웨이퍼의 에칭 처리를 1로트분 처리한 후의 처리실에의 퇴적물의 퇴적 상태를 도 2의 (a)에 나타낸다. 예를 들면, 처리실의 측벽에는, 퇴적물인 탄소(C)와 알루미늄 혼합 퇴적물이 서로 섞인 상태로 잔류하고 있다.
다음으로 스텝 S102에 있어서, 클리닝 가스로서 BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스를 이용하여, 퇴적 잔류물인 Al 등의 금속을 제거하는 메탈 클리닝(이하 「금속 제거 공정」이라고도 칭함)을 30초 행했다. 계속해서 S103에 있어서, SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스를 이용하여 Si, C 등을 제거하는 비메탈 클리닝(이하, 「비금속 제거 공정」이라고도 칭함)을 30초 실시했다. 그 후, 이 메탈 클리닝(S102)과 비메탈 클리닝(S103)을 복수회, 예를 들면 5회 반복했다(이하, 이 메탈 클리닝과 비메탈 클리닝의 반복적인 클리닝을 「사이클릭 클리닝」이라고 칭함). 이때의 메탈 클리닝 중의 처리 상태를 도 2의 (b)에 나타내고, 비메탈 클리닝 중의 처리 상태를 도 2의 (c)에 나타낸다.
메탈 클리닝(S102) 중에는, 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 혼합 퇴적물의 표면에 노출되어 있는 알루미늄 혼합 퇴적물의 Al과 플라스마로부터의 Cl 라디칼이 반응하여 휘발성이 높은 AlxCly가 되어, 표면에 노출되어 있는 알루미늄 혼합 퇴적물이 제거된다. 또한, 비메탈 클리닝(S103) 중에는, 도 2의 (c)에 나타내는 바와 같이 메탈 클리닝에 의해 알루미늄 혼합 퇴적물이 제거되고, 혼합 퇴적물의 표면에 노출되어 있는 탄소(C)와 플라스마로부터의 F 라디칼이 반응하여 휘발성이 높은 CxFy가 되어, 표면에 노출된 C가 제거된다. 이 메탈 클리닝(S102)과 비메탈 클리닝(S103)이 교대로 반복됨으로써, 혼합 퇴적물의 표면에는 Al과 C가 교대로 노출되어 각각 효과적으로 제거된다. 이 결과, 혼합 퇴적물의 두께는 서서히 얇아져 모두 제거되어진다.
또한, 비메탈 클리닝(S103)의 처리 시간이 길면, C가 제거되어 표면에 노출된 Al이 불화 또는 산화되어 휘발성이 낮은 물질로 변화되어 버린다. 이 때문에, 비메탈 클리닝(S103)에 있어서의 F 라디칼이나 O 라디칼의 공급 시간은, 표면의 C를 제거하는 것만의 시간으로 하는 것이 좋다. 환언하면, 비메탈 클리닝 시간은, 노출된 Al 등의 금속이 제거되기 어려운 물질로 변화하지 않는 범위에서 설정된다. 따라서, 본 실시예에 있어서의 사이클릭 클리닝에 있어서는, 비메탈 클리닝에 있어서, 혼합 퇴적물의 표면에 나타난 C를 전부 제거할 수 없어도, Al의 불화나 산화를 방지하면서 반복하여 행하는 것이 중요해진다. 또한, Al의 불화를 방지하기 위해, 사이클릭 클리닝으로서 메탈 클리닝(S102)을 비메탈 클리닝(S103)보다 전에 행하는 것이 바람직하다.
메탈 클리닝(S102)에 있어서의 클리닝 가스로는, 상술한 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스와 염소 함유 가스의 혼합 가스인 BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스, 또는, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스와 염소 함유 가스의 혼합 가스인 SiCl4 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스인 것이 바람직하다. 이들의 가스계는, 전기적으로 플로팅된 처리실의 표면의 메탈에서도 제거하는 것이 가능하다.
비메탈 클리닝(S203)에 있어서의 클리닝 가스에는, 상술한 불소 함유 가스, 산소 함유 가스, 또는 이들의 혼합 가스(불소 함유 가스와 산소 함유 가스의 혼합 가스)를 이용한다. 그 일례로서는, SF6 가스, NF3 가스, SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스, 또는 O2 가스이다. 단, 불소 함유 가스는 C, Si 중 어느 쪽의 제거에도 유효하지만, 산소 함유 가스는, C 퇴적물의 제거에만 유효한 것에 주의가 필요하다. 이 때문에, 혼합 퇴적물의 종류에 따라 비메탈 클리닝의 가스종을 분류하여 사용할 필요가 있다.
도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에 나타내는 플라스마 처리를 실시한 후의 FTIR 스펙트럼이다. 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 Al계, Si계, C계의 피크는 관측되지 않고, 처리실의 표면이 깨끗한 상태가 되어 있음을 확인할 수 있었다. 이 때문에, 도 1의 (a)에 나타내는 바와 같은 본 실시예의 플라스마 처리를 행함으로써 C와 Al의 복잡한 혼합 퇴적물에 대하여 충분한 제거 효과가 있다. 덧붙여서 본 실시예에서는, 메탈 클리닝(S102)과 비메탈 클리닝(S103)을 5회 반복한 예였지만, 반복하는 횟수는 혼합 퇴적물의 두께 등을 고려하여 설정된다.
또한, 상술한 바와 같이, 혼합 퇴적물이 적층 상태로 형성되어 있을 경우에는, 메탈 클리닝과 비메탈 클리닝을 시퀀셜로 각각 1회씩 실시한 것만으로는, C층 또는 Al층 중 어느 쪽에서 클리닝이 스톱하는 사태가 일어난다. 이 점에서, 혼합 퇴적물에 대응하기 위해서는, Al 제거의 메탈 클리닝과 C 제거의 비메탈 클리닝을 2회 이상 반복할 필요가 있기 때문에, 본 실시예의 사이클릭 클리닝으로서는, 적어도 2회의 사이클을 행하게 된다.
이상, 본 실시예에 의하면, 웨이퍼의 에칭 처리 후에, 메탈 클리닝과 비메탈 클리닝을 사이클릭으로 복수회 반복 실시함으로써, 웨이퍼의 에칭 처리에 의해 발생하는 금속과 비금속을 교대로 조금씩, 표면에 노출된 퇴적물을 제거할 수 있다. 환언하면, 금속과 비금속을 교대로 실질적으로 한 층씩 제거하는 에칭 공정을 반복함으로써, 복잡하게 퇴적된 복합 퇴적물을 제거할 수 있다. 이 점에 의해, 복합 퇴적물에 기인하는 이물·디펙트를 저감하여 장기에 걸치는 양산 처리를 행할 수 있다. 또한, 메탈 클리닝을 비메탈 클리닝보다 먼저 실시하기 때문에, 제거되기 어려운 물질에의 메탈의 변화를 방지할 수 있고, 복합 퇴적물 제거 후의 메탈 퇴적물의 잔류를 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 스텝 101에 있어서의 제품 에칭을 1로트(예를 들면 웨이퍼 25매마다) 처리한 후, 사이클릭 클리닝을 행하도록 했지만, 사이클릭 클리닝의 실시 타이밍은, 제품 에칭 스텝 S101을 웨이퍼 1매마다로 해도 되고, 복수매마다 또는 복수 로트마다로 해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 메탈의 불화나 산화에 의한 제거되기 어려운 물질에의 변화를 피하기 위해, 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하도록 했지만, 본 발명으로서는, 반드시 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행할 필요는 없다. 그 이유는, 본 실시예의 메탈 클리닝은, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스 또는 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스를 이용함으로써, 메탈의 불화물이나 메탈의 산화물을 제거할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝으로서는, 비메탈 클리닝을 메탈 클리닝 전에 실시해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 비금속 퇴적물이 많을 경우에 보다 유효해진다.
또한 사이클릭 클리닝 중에 고(高)에너지의 이온이 존재하는 것은 바람직하지 않다. 그 이유는, 시료대(102)나 어스(110)의 표면에 바람직하지 않은 에칭(데미지)이 발생하기 때문이다. 이는, 시료대(102)나 어스(110)의 에칭물에 기인하는 이물의 발생 원인이 된다. 이 때문에, 사이클릭 클리닝은 화학적인 클리닝인 것이 바람직하고, 시료대(102)에 인가하는 RF 바이어스는, 가능한 한 낮은 것이 바람직하다(0Ｗ가 보다 바람직함).
또한, 본 실시예에 있어서, 메탈 클리닝(S102)과 비메탈 클리닝(S103)은, 웨이퍼(더미 웨이퍼)를 시료대(102)에 재치하지 않고 실시했지만, 메탈 클리닝에서 이용하는 염소 함유 가스는, Al을 함유하는 시료대(102)의 표면을 근소하게 에칭하기 때문에, 사이클릭 클리닝은, Si 등의 더미 웨이퍼를 시료대(102)에 재치하여 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로 본 발명의 제2 실시예를 도 3에 의해 설명한다. 본 실시예는 상술한 제1 실시예에 의거하여, 프로세스 변동을 더 저감화할 수 있는 플라스마 처리 방법이다.
〔실시예 2〕
도 3은 플라스마 처리의 플로우를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 바와 같이 스텝 S301에 있어서 제품 웨이퍼의 에칭 처리를 행하고, 다음으로 스텝 S302에 있어서 메탈 클리닝을 실시한다. 계속해서 스텝 S303에 있어서 Cl2 가스의 플라스마를 이용하여 붕소 퇴적물을 제거한다. 다음으로 스텝 S304에 있어서 비메탈 클리닝을 실시한다. 또한 스텝 S305에 있어서 O2 가스의 플라스마에 의해 처리실의 표면의 불소를 제거한다. 이 후, 스텝 S302, S303, S304, S305를 순차적으로, 혼합 퇴적물이 제거될 때까지 반복한다.
또한, 메탈 클리닝(S302)은, 도 1의 (a)에 나타내는 메탈 클리닝(S102)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한, 비메탈 클리닝(S304)은, 도 1의 (a)에 나타내는 비메탈 클리닝(S103)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 본 실시예에 있어서 메탈 클리닝(S302)과 비메탈 클리닝(S304) 사이에 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303)을 추가하는 기술적 의의는 이하와 같다.
메탈 클리닝(S302)에 있어서, BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스를 이용했을 경우, 처리실 내에 퇴적하는 산화 메탈·질화 메탈은, 처리실 내의 산소·질소가 B와 결합함으로써 생성된다. 이러한 붕소 화합물로서는, BOxCly이나 BNxCly이 있다. 이들 붕소 화합물은 그 결합 에너지가 높고, 저휘발성이기 때문에, 처리실의 표면에 용이하게 퇴적·잔류한다. 이 때문에, 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303)에 의해, 이러한 붕소 화합물을 제거할 필요가 있다. 또한, 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303)에 의해, 붕소 퇴적물에 덮여 있던 메탈 퇴적물은 다음의 메탈 클리닝 스텝(S302)에서 제거하기 쉬워진다.
다음으로 불소를 제거하는 스텝(S305)을 비메탈 클리닝(S304) 후에 추가하는 기술적 의의에 대해서 설명한다. 비메탈 클리닝(S304)에 있어서 불소 함유 가스를 이용했을 경우, 처리실 내의 석영 부품 등의 표면에 불소가 잔류한다. 이는, Si와 F의 결합 에너지가 높기 때문이다. 석영의 불화가 진행되면 SiF4가 되어 휘발하지만, 비메탈 클리닝(S304)의 종반에서 완전히 반응이 진행되지 않은 석영 표면은 SiOxFy가 된다. 이 상태에서, 스텝 S302, S303, S304를 순차적으로 반복하는 사이클릭 클리닝으로 했을 경우, 다음 로트의 제품 웨이퍼를 에칭 처리했을 때에, 석영 부품 등의 표면에 잔류한 불소에 의해 웨이퍼 표면의 불화가 발생하여, 에칭이 스톱하는 등의 예기치 않은 프로세스 변동이나 이물의 문제를 발생시킬 경우가 있다. 이 때문에, 이러한 잔류 불소를 제거하기 위해, O2 가스의 플라스마를 이용한 처리실의 표면의 불소를 제거하는 잔류 불소의 제거(S305)를 실시한다.
이상, 본 실시예에 의하면, 처리실 내의 붕소 화합물을 제거하는 스텝 S303과 처리실의 표면의 잔류 불소를 제거하는 스텝 S305를 추가함으로써, 클리닝 도중에 잔류할 가능성이 있는 붕소 및 불소를 제거할 수 있고, 추가적인 프로세스의 변동성의 저감과 이물 저감에 효과가 있어, 안정되게 양산 처리를 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 메탈의 불화나 산화에 의해 제거되기 어려운 물질에의 변화를 피할 수 있기 때문에, 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하도록 했지만, 본 발명으로서는, 반드시 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행할 필요는 없다. 그 이유는, 본 실시예의 메탈 클리닝은, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스, 또는, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스를 이용함으로써, 메탈의 불화물이나 메탈의 산화물을 제거할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝으로서는, 비메탈 클리닝을 메탈 클리닝 전에 실시해도 된다. 또한, 본 실시예에서 설명한 사이클릭 클리닝의 실시 타이밍은, 웨이퍼의 제품 에칭 처리 스텝 S301에 있어서, 1매마다여도 제품 에칭 1로트마다(예를 들면 웨이퍼 25매마다)여도 된다.
다음으로, 어스(110)로서 스테인레스제의 어스를 사용하고 있을 경우, 가능한 한 스테인레스를 마모하지 않는 것이 양산 안정성에 있어서 매우 중요하다. 그 이유는, 스테인레스의 마모량은, 스테인레스계의 이물 발생량과 상관되기 때문이다. 그러나, 실시예 1 및 2에서 설명한 메탈 클리닝이 염소 함유 가스를 이용할 경우에는, 스테인레스를 염화하여 부식·에칭할 가능성이 있다. 또한, 스테인레스의 녹의 원인은, 주로 염화에 의한 부동태막의 부식과 산화 반응이다.
이러한 점에서, 처리실 내의 표면 재료에 스테인레스를 사용하고 있을 경우, 스테인레스의 마모 등을 억제할 수 있는 플라스마 처리 방법에 대해서 이하 설명한다.
〔실시예 3〕
도 4는 본 실시예의 플라스마 처리의 플로우 도면이다. 도 4에 나타내는 바와 같이 스텝 S401에 있어서 제품 에칭을 행하고, 다음으로 스텝 S402에 있어서, H2 가스 또는 SF6 가스를 이용한 플라스마 처리를 실시한다. 계속해서 스텝 S403에 있어서 메탈 클리닝을 실시하고, 스텝 S404에 있어서 Cl2 가스의 플라스마를 이용하여 붕소 퇴적물을 제거한다. 다음으로 스텝 S405에 있어서 비메탈 클리닝을 실시한다. 또한 스텝 S406에 있어서 O2 가스의 플라스마에 의해 처리실의 표면의 불소를 제거한다. 이후, S402, S403, S404, S405, S406을 순차적으로, 혼합 퇴적물이 제거될 때까지 반복한다.
또한, 메탈 클리닝(S403)과 붕소 제거(S404)와 비메탈 클리닝(S405)과 불소 제거(S406)는, 각각, 도 3에 나타내는 메탈 클리닝(S302)과 붕소 제거(S303)와 비메탈 클리닝(S304)과 불소 제거(S305)와 마찬가지이기 때문에, 메탈 클리닝(S403)과 붕소 제거(S404)와 비메탈 클리닝(S405)과 불소 제거(S406) 각각의 설명은 생략한다.
이상과 같은 플라스마 처리를 행함으로써, 메탈 클리닝(S403) 중의 스테인레스의 마모량을 저감하는 것이 가능하며, 이물량을 저감하여 안정되게 양산 처리를 행할 수 있다. 다음으로 S402에 있어서 이용하는 가스를 H2 가스 또는 SF6 가스로 한 이유를 설명한다.
도 5는 스테인레스의 마모량을 평가하는 플로우이다. 도 5에 나타내는 바와 같이 스텝 S501에 있어서, 스테인레스 트리트먼트를 실시한다. 계속해서 스텝 S502에 있어서, 메탈 클리닝을 실시한다. 메탈 클리닝(S502) 후에 스테인레스 부품의 마모량을 주사형 전자 현미경에 의해 계측했다. 또한, 스테인레스 트리트먼트에 이용하는 플라스마를 생성하는 가스로서, O2 가스, SF6 가스, CF4 가스, NF3 가스, BCl3 가스와 Cl2 가스의 혼합 가스, CF4 가스와 O2 가스의 혼합 가스, SF6 가스와 O2 가스의 혼합 가스, N2 가스, H2 가스, SF6 가스와 H2 가스의 혼합 가스, HBr 가스, Ar 가스를 순차적으로 하나씩 평가했다. 또한, 메탈 클리닝(S502)은, 도 1의 (a)에 나타내는 메탈 클리닝(S102)과 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다.
도 6은 트리트먼트 플라스마의 종류와 스테인레스의 에칭량의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 나타내는 바와 같이 트리트먼트를 실시하지 않을 경우에는, 약 7㎚의 마모량인 것에 대하여 SF6 가스 또는 H2 가스 이외의 가스에서는 대강 스테인레스의 마모량이 증가(악화)하고 있다. 한편, SF6 가스 또는 H2 가스에 의한 스테인레스 트리트먼트에서는 겨우 2㎚까지 마모량이 저감하는 결과였다.
스테인레스의 마모의 메커니즘은, 스테인레스 표면에 형성되는 크롬 산화물인 부동태막이 산소를 수반하는 염화크로밀로서 휘발하는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 스테인레스의 마모를 억제하기 위해서는, 스테인레스의 부동태막의 염화크로밀화를 억제하는 것이 유효하다고 생각되고, SF6 가스 또는 H2 가스의 플라스마에 의해, 스테인레스로부터 산소를 빼앗는 수소의 환원 효과가 발휘된 것으로 추정된다. 이러한 결과로부터 스테인레스 트리트먼트(S602)에 H2 가스에 의한 플라스마 또는 SF6 가스에 의한 플라스마를 이용하는 것이 적합하다.
또한, 본 실시예는, 도 4에 나타내는 바와 같은 플라스마 처리 방법에서 설명했지만, 붕소 제거 스텝(S404) 및 불소 제거 스텝(S406)은 반드시 필요하지 않다(예를 들면 붕소나 불소가 잔류해도 제품 프로세스에의 감도가 작음 등). 이 때문에, 스테인레스 트리트먼트를 도 1의 (a)에 나타내는 플라스마 처리 방법에도 적용해도 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 구체적인 플로우는, 메탈 클리닝(S102) 전에 스테인레스 트리트먼트를 실시하고, 스테인레스 트리트먼트와 메탈 클리닝(S102)과 비메탈 클리닝(S103)을 순차적으로 반복하는 플로우여도 된다.
또한 본 실시예에서는, 메탈이 불화나 산화에 의해, 제거되기 어려운 물질로의 변화하는 것을 피하기 위해, 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하도록 했지만, 반드시 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행할 필요는 없다. 그 이유는, 본 실시예의 메탈 클리닝은, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스 또는 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스를 이용함으로써, 메탈의 불화물이나 메탈의 산화물을 제거할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝으로서는, 비메탈 클리닝을 메탈 클리닝 전에 실시해도 된다.
또한, 스테인레스 트리트먼트는, 도 5에 나타내는 바와 같이 메탈 클리닝 전에 실시하면, 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 발명으로서는, 메탈 클리닝 전에 스테인레스 트리트먼트를 실시하면 되고, 다른 공정과의 순서에는 전혀 한정되지는 않는다. 즉, 본 실시예에 따른 발명은, 재질이 스테인레스인 부재가 표면에 배치된 처리실 내에서 시료를 플라스마 에칭하는 플라스마 처리 방법에 있어서, H2 가스 또는 SF6 가스를 이용하여 플라스마 처리하는 트리트먼트 공정과, 상기 트리트먼트 공정 후, 플라스마를 이용하여 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 금속 제거 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 발명이다.
다음으로 상술한 실시예 1∼3과 같이 메탈 클리닝과 비메탈 클리닝을 복수회 반복하여 행하는 사이클릭 클리닝에 있어서, 클리닝의 반복 횟수를 플라스마의 발광을 이용하여 정하는 방법에 대해서, 도 7∼9에 의해 이하 설명한다.
〔실시예 4〕
도 7은 사이클릭 클리닝의 횟수를 플라스마의 발광을 이용하여 결정하는 플라스마 처리 방법의 플로우 도면이다.
도 7에 나타내는 바와 같이 스텝 S701에 있어서 제품 웨이퍼의 에칭을 행하고, 다음으로 스텝 S702에 있어서 메탈 클리닝을 실시한다. 계속해서 스텝 S703에 있어서, Cl2 가스의 플라스마를 이용하여 붕소 퇴적물을 제거한다. 다음으로 스텝 S704에 있어서 비메탈 클리닝을 실시한다. 또한 스텝 S705에 있어서, O2 가스의 플라스마에 의해 처리실의 표면의 불소를 제거한다. 이후, 스텝 S702, S703, S704, S705를 순차적으로, 혼합 퇴적물이 제거될 때까지 반복한다.
또한, 메탈 클리닝(S702)은, 도 1의 (a)에 나타내는 메탈 클리닝(S102)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한, 비메탈 클리닝(S704)은, 도 1의 (a)에 나타내는 비메탈 클리닝(S103)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한 붕소 퇴적물 제거 스텝(S703)은, 도 3에 나타내는 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한, 불소를 제거하는 스텝(S705)은, 도 3에 나타내는 불소를 제거하는 스텝(S305)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다.
다음으로 스텝 S706에 있어서, 메탈 클리닝(S702)에 의해 제거하는 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도와 비메탈 클리닝(S704)에 의해 제거하는 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 모두 대략 0인지를 판정한다. 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 및 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 대략 0이면 다음 처리(S707)를 행하고, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 또는 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 0이 아닌 경우에는, 메탈 클리닝(S702), 붕소 제거(S703), 비메탈 클리닝(S704), 불소 제거(S705)를 순차적으로 실시하여 스텝 S706에 있어서 판정을 행한다. 단, 스텝 S706의 판정은, 스텝 S702, 스텝 S703, 스텝 S704, 스텝 S705를 순차적으로 2회 반복한 이후에 행한다.
도 7에 나타내는 플라스마 처리는, 예를 들면 반응 생성물이 Al계와 C계인 경우, Al 발광 강도와 C 발광 강도 모두 대략 0이 될 때까지 메탈 클리닝(S702), 붕소 제거(S703), 비메탈 클리닝(S704), 불소 제거(S705)를 순차적으로 반복하게 된다.
또한, 금속 함유 퇴적물 및 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도의 측정은, 리얼 타임으로 메탈 클리닝(S702) 및 비메탈 클리닝(S704) 후에 행해도 되고, 혹은, 리얼 타임으로 메탈 클리닝(S702) 및 비메탈 클리닝(S704)을 행하고 있는 가운데, 각각 리얼 타임으로 측정을 실시해도 된다. 리얼 타임에 메탈 클리닝(S702) 및 비메탈 클리닝(S704)의 발광 강도의 종점을 검출하기 위해서는, 현시점의 발광 강도와 하나 전의 사이클의 발광 강도의 차분을 모니터하는 방법이 있다. 그리고, 이 차분치가 대략 0이 된 곳에서, 그 단계에서의 발광 강도가 포점(종점)된 것으로 하면 된다.
그리고, 어느 타이밍에서 발광 강도의 측정을 행했다고 해도, S706의 공정에서 메탈 클리닝(S702) 등을 다시 실시하거나, 다음 처리(S707)를 판정하게 된다.
또한 메탈 클리닝(S702) 중의 Al, Ti, Ta 원자 또는 분자의 각 발광 강도의 차분치 모두가 대략 0을 충족시키며, 또한 비메탈 클리닝(S704)의 Si, C 원자 또는 분자의 발광 강도의 차분치 모두가 대략 0을 충족시킬 때까지 메탈 클리닝(S702), 붕소 제거(S703), 비메탈 클리닝(S704), 불소 제거(S705)를 순차적으로 반복하는 사이클을 계속해도 된다. 이러한 방법을 채용함으로써, 웨이퍼나 도입 가스로부터 생성되는 복잡한 각종 반응 생성물을 남겨두지 않고 제거하는 것이 가능해진다. 또한, 여기에서 이용한 「차분치가 대략 0을 충족시킴」은, 엄밀하게는 「차분치의 절대치」가 분광기의 CCD 노이즈의 최대량과 플라스마 흔들림의 최대량으로 합성되는 값을 임계값으로 하여 이 임계값과 같은 정도 이하의 값이 되었음을 의미한다.
즉, N을 자연수로 하고, N회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (N-1)회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 소정치 이하가 되었을 경우, 상기 금속 제거 공정을 종료한다.
그리고, M을 자연수로 하고, M회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (M-1)회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 소정치 이하가 되었을 경우, 상기 비금속 제거 공정을 종료함으로써, 사이클릭 클리닝의 종료를 판정할 수 있다.
다음으로, 도 8을 이용하여, 메탈 클리닝(S702), 붕소 제거(S703), 비메탈 클리닝(S704), 불소 제거(S705)를 순차적으로 반복하는 사이클릭 클리닝의 종료를 판정하는 구체예를 설명한다. 도 8은 사이클릭 클리닝 중의 발광 강도와 사이클릭 클리닝의 사이클수의 관계를 나타내고 있다. 종축은, 메탈 클리닝(S702) 중의 Al 원자의 발광 강도(파장 394㎚)와 비메탈 클리닝(S704) 중의 SiF 분자의 발광 강도(파장 440㎚)를 임의 단위로 나타낸다. Al 원자의 발광 강도의 변화는, 제품 에칭(S701)에 의해 생성된 반응 생성물의 처리실 내에 있어서의 퇴적의 변화에 관련하고 있다. 또한, SiF 분자의 발광 강도의 변화는, 처리실 내의 표면 부재의 석영면적의 변화(석영 표면상의 금속 함유 퇴적물이 증가하면, SiF 발광 강도는 감소함)와 Si 퇴적물의 변화에 관련한다.
도 8에 나타내는 바와 같이 Al 원자의 발광 강도는 사이클수의 증가에 따라 감소하고, 사이클수 4로 포화했다. 한편, SiF 분자의 발광 강도는 사이클수의 증가에 따라 증가하고, 사이클수 4로 포화했다. 이들의 Al 원자의 발광 강도의 포화 및 SiF 분자의 발광 강도의 포화는, 처리실 내의 퇴적물이 제거되었음을 의미한다. 이 때문에, 사이클수 4 이후로 사이클릭 클리닝을 종료해도 되는 것으로 된다.
다음으로 도 9를 이용하여, 발광 강도의 종점 검출을 더 고정밀도로 행하는 방법에 대해서 설명한다. 도 9는 메탈 클리닝(S702) 중의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 9의 「초기」는, 사이클릭 클리닝의 1사이클째의 스펙트럼이며, 도 9의 「최후」는, 사이클릭 클리닝의 5사이클째의 스펙트럼이다. Al 원자의 발광 강도가 파장 394㎚와 396㎚로 관측되어 있다. 한편, 391㎚보다 단파장 영역에서도 발광 강도가 변화하고 있다. 이는, Al의 발광과는 관계없는 플라스마의 변화 성분이며, 말하자면 노이즈 성분이다. 이 노이즈 성분은, 파장 394㎚와 396㎚의 Al에도 중첩되어 영향을 미치게 하고 있다고 생각된다. 이 때문에, 모니터하는 발광으로서는, Al 원자의 발광 강도(I394㎚)만을 이용하기보다도 차분치(I394㎚-I391㎚)나 제산치(I394㎚／I391㎚)를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
이는, Al 발광 강도뿐만 아니라, Ti나 Ta에 대해서도 마찬가지인 것을 말할 수 있다. 예를 들면, Ti의 파장: 399㎚에 대해서는 근방의 402㎚의 백그라운드 강도의 차분치 또는 제산치를 이용하는 것이 좋다. 대상으로 하는 파장의 근방의 파장에서 감산 또는 제산한 값을 이용함으로써, 대상으로 하는 원자 이외의 발광 변화를 제외하는 것이 가능해진다. 그 결과, 사이클릭 클리닝의 횟수의 자동 종료의 오판정을 방지하는 것이 가능해진다. 여기에서, 근방이란, 대상으로 하는 파장을 중심으로 해서 ±10㎚의 범위로 한다.
즉, 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도로서 원자 혹은 분자의 피크 파장의 발광 강도와 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도와의 차분치 또는 상기 피크 파장의 발광 강도를 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도에 의해 나눈 값을 이용한다. 또한, 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도로서 원자 혹은 분자의 피크 파장의 발광 강도와 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도와의 차분치 또는 상기 피크 파장의 발광 강도를 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도에 의해 나눈 값을 이용함으로써, 발광 강도의 종점 검출을 더 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다.
또한, 잔류 메탈의 검출 방법으로서 Al의 경우에는, Al 원자의 발광 강도뿐만 아니라, AlCl 분자의 발광 강도도 사용할 수 있다. 또한, Ti의 검출 방법에 대해서도 마찬가지로 Ti 원자의 발광 강도 이외에 TiCl 분자의 발광 강도도 사용할 수 있다. 또한 Ta에 대해서는, Ta 원자의 발광 강도 이외에 TaCl 분자의 발광 강도도 이용할 수 있다. 또한, 이들의 에칭 라디칼인 Cl, BCl 발광 강도를 이용해도 된다. 또한, 잔류 비금속의 검출 방법으로서는, Si, SiF, C2, CFx, CO, CN, CS, CH, 에칭 라디칼인 F, O의 발광 강도를 이용해도 된다.
또한, 본 실시예는, 도 7에 나타내는 바와 같은 플라스마 처리 방법으로 설명했지만, 붕소 제거 스텝(S703) 및 불소 제거 스텝(S705)은 반드시 필요하지 않다(그 이유는, 예를 들면 붕소나 불소가 잔류해도 제품 프로세스에의 감도가 작음 등에 의함). 이 때문에, 스텝 S706을 도 1의 (a)에 나타내는 플라스마 처리 방법에도 적용해도 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
구체적인 플로우는, 비메탈 클리닝(S103) 후에 스텝 S706을 실시하고, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 및 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 대략 0이면 다음 처리(S707)를 행하고, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 또는 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 0이 아닌 경우에는, 메탈 클리닝(S102), 비메탈 클리닝(S103)을 순차적으로 반복하는 플로우이다.
또한 본 실시예에서는, 메탈의 불화나 산화에 의한 제거되기 어려운 물질에의 변화를 피하기 위해, 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하도록 했다. 그러나, 본 발명으로서는, 반드시 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행할 필요는 없다. 그 이유는, 본 실시예의 메탈 클리닝은, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스 또는 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스를 이용함으로써, 메탈의 불화물이나 메탈의 산화물을 제거할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝으로서는, 비메탈 클리닝을 메탈 클리닝 전에 실시해도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 스텝 S706에 있어서, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도와 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 모두 대략 0인지를 판정했다. 그러나, 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법으로서는, 반드시 스텝 S706에 있어서 판정할 필요는 없다. 예를 들면, 메탈 클리닝(S702)에 있어서, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 대략 0인지 판정하고, 비메탈 클리닝(S704)에 있어서, 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 대략 0인지를 판정하고, 금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도 및 비금속 함유 퇴적물에 대응하는 플라스마 발광 강도가 대략 0인 경우에 사이클릭 클리닝을 종료해도 된다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝의 사이클수는, 메탈 클리닝 및 비메탈 클리닝 중의 발광 강도 변화를 이용하여 자동적으로 결정하는 것이 가능하며, 금속이나 비금속에 기인하는 이물이나 프로세스 변동을 저감하여 안정되게 양산 처리를 행할 수 있다.
다음으로 실시예 1∼4에서 설명한 사이클릭 클리닝의 운용 시스템에 관한 Fault Detection and Classification: FDC 기술에 대해서 설명한다.
〔실시예 5〕
실시예 4에서 설명한 바와 같이 사이클릭 클리닝의 사이클수는, 발광 강도의 변화 등을 이용하여 자동적으로 정할 수 있는 것이 이상적이다. 그러나, 사이클수를 미리 장치 관리자가 설정하고, 결과적으로 클리닝이 충분한지 불충분한지를 판정시키는 운용 방법이 요구될 경우가 있다. 구체적으로는, 장치 관리자가 사이클수를 설정하여, 사이클수가 부적합이었을 경우, 컴퓨터의 스크린상에 경고를 보내거나, 그 이후의 처리를 스톱시키려는 경우가 있다. 즉, 사이클수의 부족에 대하여 보조적인 기능을 추가한다.
도 10은, 사이클릭 클리닝의 사이클수의 부족에 대하여 경고 표시나 플라스마 처리의 중단을 행하기 위한 판정 플로우이다. 도 10에 나타내는 바와 같이 스텝 S1001에 있어서 제품 에칭을 행하고, 다음으로 스텝 S1002에 있어서 메탈 클리닝을 실시한다. 계속해서 스텝 S1003에 있어서 Cl2 가스의 플라스마를 이용하여 붕소 퇴적물을 제거한다. 다음으로 스텝 S1004에 있어서 비메탈 클리닝을 실시한다. 또한 스텝 S1005에 있어서 O2 가스의 플라스마에 의해 처리실의 표면의 불소를 제거한다. 이후, 스텝 S1002, S1003, S1004, S1005를 순차적으로, 혼합 퇴적물이 제거될 때까지 반복한다.
또한, 메탈 클리닝(S1002)은, 도 1의 (a)에 나타내는 메탈 클리닝(S102)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한, 비메탈 클리닝(S1004)은, 도 1의 (a)에 나타내는 비메탈 클리닝(S103)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한 붕소 퇴적물 제거 스텝(S1003)은, 도 3에 나타내는 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다. 또한, 불소를 제거하는 스텝(S1005)은, 도 3에 나타내는 불소를 제거하는 스텝(S305)과 마찬가지이며, 설명은 생략한다.
다음으로 스텝 S1006에 있어서, 장치 관리자가 설정하는 설정 사이클수에 도달해 있는지의 여부를 판정하고, 설정 사이클수에 도달해 있지 않은 경우에는, 메탈 클리닝(S1002), 붕소 제거(S1003), 비메탈 클리닝(S1004), 불소 제거(S1005)를 순차적으로 실시한다.
스텝 S1006에 있어서, 장치 관리자가 설정하는 설정 사이클수에 도달해 있는지의 여부를 판정하고, 설정 사이클수에 도달해 있는 경우에는, S1007에 있어서, 금속(Al)의 발광 강도의 차분치와 비금속(SiF)의 발광 강도의 차분치 모두 대략 0인지를 판정한다. 메탈 클리닝(S1002)의 금속(Al)의 발광 강도의 차분치 및 비메탈 클리닝(S1004)의 비금속(SiF)의 발광 강도의 차분치가 대략 0이면, 다음 처리(S1008)를 행한다. 그리고, 메탈 클리닝(S1002)의 금속(Al)의 발광 강도의 차분치 또는 비메탈 클리닝(S1004)의 비금속(SiF)의 발광 강도의 차분치가 0이 아닌 경우에는, S1009에 있어서, 컴퓨터의 화면상에 경고 표시 또는 경고 표시 및 처리의 중단을 행한다.
또한 처리의 중단과 동시에 예를 들면, 컴퓨터의 화면상에 처리의 계속을 행할지의 여부를 장치 관리자에게 선택시키는 화면을 표시하고, 장치 관리자의 지시에 따라 예를 들면, 다음 로트 처리 등의 다음 처리(S1008)를 행할지 또는, 그대로 처리를 중단하는 것을 선택할 수 있도록 해도 된다. 또한, 본 실시예에서는 Al의 발광 강도의 차분치와 SiF의 발광 강도의 차분치를 이용한 예에서 경고 표시나 처리의 중단을 행하는 플로우를 설명했지만, 본 실시예는, 실시예 4에서 설명한 바와 같이 Al이나 Si의 반응 생성물에 한정되는 것은 아니다. 실시예 4를 적용하면, Al, Ti, Ta 등의 금속이나 Si, C, B 등의 비금속의 복잡한 혼합 퇴적물에 대해서도 경고 표시 또는 경고 표시 및 처리의 중단을 행할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 도 10에 나타내는 바와 같은 플라스마 처리 방법으로 설명했지만, 붕소 제거 스텝(S1003) 및 불소 제거 스텝(S1005)은 반드시 필요하지 않다(그 이유는, 예를 들면 붕소나 불소가 잔류해도 제품 프로세스에의 감도가 작음 등에 의함). 이 때문에, 본 실시예의 사이클릭 클리닝을 도 1의 (a)에 나타내는 사이클릭 클리닝으로 치환해도 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 메탈의 불화나 산화에 의한 제거되기 어려운 물질에의 변화를 피하기 위해, 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행하도록 했지만, 본 발명으로서는, 반드시 메탈 클리닝 후에 비메탈 클리닝을 행할 필요는 없다. 그 이유는, 본 실시예의 메탈 클리닝은, 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 붕소 함유 가스 또는 산화물 혹은 불화물의 환원화에 유효한 실리콘 함유 가스를 이용함으로써, 메탈의 불화물이나 메탈의 산화물을 제거할 수 있기 때문이다. 이 때문에, 본 발명에 따른 사이클릭 클리닝으로서는, 비메탈 클리닝을 메탈 클리닝 전에 실시해도 된다.
〔실시예 6〕
실시예 4에서 설명한 바와 같이 사이클릭 클리닝의 사이클수는, 현시점의 사이클의 발광 강도와 하나 전의 사이클의 발광 강도와의 차분을 모니터하는 방법 등으로 정할 수 있다. 그러나, 실시예 4의 방법만으로는 적절한 종점을 검출할 수 없는 경우가 있다. 본 실시예에서는, 그 예와 그 적절한 종점 판정 방법에 대해서 설명한다.
도 15는 사이클릭 클리닝의 종점 판정 방법을 개량한 플로우 도면이다. 실시예 4에서 설명한 도 7과는 종점 판정 방법 S1506만이 상이하다. 본 종점 판정 방법이 필요해지는 장면은, 메탈이나 비메탈의 적층 퇴적물의 양이 많은 장면이다. 이하에, 도 16∼도 18을 이용하여, 제품 에칭(S701)으로 메탈의 퇴적물량이 많은 장면에서의 사이클릭 클리닝의 일례에 대해서, 발광과 처리실의 표면 상태의 관계를 나타내면서 설명한다.
도 16은 Al과 C가 적층하는 혼합 퇴적물에 대하여 사이클릭 클리닝을 실시했을 경우의 Al 발광 강도·CS 발광 강도와 사이클수의 관계를 나타내고 있고, 도 17은 Al 차분 강도·CS 차분 강도와 사이클수의 관계를 나타내고 있다. 여기에서, 차분 강도란, 현시점의 사이클의 발광 강도와 하나 전의 사이클의 발광 강도와의 차분이다. Al 발광 강도는 제산치(I394㎚／I391㎚), CS 발광 강도는 제산치(I258㎚／I250㎚)를 이용했다. Al 발광 강도는 메탈 클리닝(S702) 중의 Al 퇴적물의 제거량에 관계하고, CS 발광 강도는 비메탈 클리닝(S704) 중의 C 퇴적물의 제거량에 관계(SF6 플라스마와 C 퇴적물의 반응에 의해 CS가 생성됨)한다. Al과 CS 발광의 양(兩)차분 강도가 대략 0이 되는 사이클이 종점의 후보가 된다. 그러나, 도 17로부터 분명한 바와 같이, 차분 강도가 대략 0이 되는 타이밍은, 사이클 n의 시점과 n+3의 시점 두 가지가 존재한다.
한편, 도 18은 사이클릭 클리닝의 각 사이클에 있어서의 처리실의 표면 상태의 추정도이다. 사이클 n-4에 있어서, 플라스마로부터 본 최표면층은 C 퇴적물이며, 그 안에 Al 퇴적물과 처리실의 벽면이 있다. 도 16에 있어서, 우선, 사이클 n-4에서는 최표면의 C 퇴적물이 제거되기 때문에, CS 발광 강도가 증가했다. 다음으로 사이클 n-1에 있어서는 C 퇴적물의 제거는 완료되어 있지만, Al층의 제거가 피크를 맞이하고 있다.
다음 사이클 n에서 Al 퇴적물의 두께는 감소하지만, 플라스마의 발행 강도로부터 본 Al의 표면적은, 사이클 n-1과 다르지 않은 상태를 나타내고 있다. 이 때문에, 메탈 클리닝 중의 사이클 n-1과 n의 Al 발광 강도는 대략 동일해지며, 도 17에 있어서 n의 차분 강도가 대략 0이 된다. 그러나, 모식도에 나타내는 바와 같이, 사이클 n의 시점은 진짜 종점이 아니다. 따라서, 차분 강도가 대략 0이 되는 점을 종점으로 하는 방법만으로는 오판정을 초래할 경우가 있다. 이를 회피하기 위해서는, 사이클의 각 시점에 있어서, Al의 차분 강도가 대략 0에 더하여, Al 발광 강도가 어느 임계값 이하의 경우에 한하여 종점으로 하면 된다.
즉, X 및 Y를 자연수로 하고, X회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (X-1)회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 제1 소정치(대략 0인 것을 포함함) 이하가 됨과 함께 상기 X회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제2 소정치(임계값으로서 설정하는 수치) 이하가 되는 것을 제1 요건으로 하고, 상기 제1 요건을 Y회 충족시켰을 경우, 금속 제거 공정이 종료됐다고 판정한다.
그리고, x 및 y를 자연수로 하고, x회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (x-1)회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 제3 소정치(대략 0인 것을 포함함) 이하가 됨과 함께 상기 x회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제4 소정치(임계값으로서 설정하는 수치) 이하가 되는 것을 제2 요건으로 하고, 상기 제2 요건을 y회 충족시켰을 경우, 상기 비금속 제거 공정이 종료됐다고 판정함으로써, 퇴적물의 제거의 종점 검출을 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다.
단, X회째, (X-1)회째, 및 x회째, (x-1)회째의 표기는, 모두 연속한 공정인 것을 나타내는 것이며, X, x는 고정된 하나의 수치를 의미하는 것이 아니다.
구체적으로는, Y＝2인 경우이면, 3회째와 4회째의 금속 제거 공정에 있어서 제1 요건을 충족시키고, 7회째와 8회째의 금속 제거 공정에 있어서 다시 제1 요건을 충족시켰을 경우에는, 금속 제거 공정이 종료됐다고 판정하게 된다. 즉, 이 예에 있어서는, X는 4 또는 8이 될 수 있다.
또한, 다른 종점 검출 방법으로서, X 및 Y를 자연수로 하고, 이하의 (1) 및 (2)의 조건을 충족시켰을 경우에, 금속 제거 공정이 종료됐다고 판정한다.
(1) X회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (X-1)회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 제1 소정치(대략 0인 것을 포함함) 이하가 되는 것을 Y회 충족시킨다.
(2) 상기 (1)에 있어서 상기 제1 소정치를 Y회 충족시켰을 때의 X회째의 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제2 소정치(임계값으로서 설정하는 수치) 이하가 된다.
그리고, x 및 y를 자연수로 하고, 이하의 (3) 및 (4)의 조건을 충족시켰을 경우에, 비금속 제거 공정이 종료됐다고 판정한다.
(3) x회째의 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (x-1)회째의 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와의 차의 절대치가 제3 소정치(대략 0인 것을 포함함) 이하가 되는 것을 y회 충족시킨다.
(4) 상기 x회째의 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제4 소정치(임계값으로서 설정하는 수치) 이하가 된다.
단, X회째, (X-1)회째, 및 x회째, (x-1)회째의 표기는, 모두 연속한 공정인 것을 나타내는 것으로서, X, x는 고정된 하나의 수치를 의미하는 것이 아니다.
구체적으로는, Y＝2인 경우이면, 3회째와 4회째의 금속 제거 공정 및 7회째와 8회째의 금속 제거 공정에 있어서, 각각 발광 강도의 차의 절대치가 제1 소정치를 충족시키고, 또한, 8회째의 금속 제거 공정에 있어서 모니터된 발광 강도가 제2 소정치 이하일 경우에는, 금속 제거 공정이 종료됐다고 판정하게 된다. 즉, 이 예에 있어서는, X는 4 또는 8이 될 수 있다.
도 16에 나타내는 본 실시예의 Al의 예에서는, 예를 들면 임계값을 1.9 내지 1.1 사이에 설정할 수 있다. 이 값은, 발광종의 밀도나 전이 확률, 플라스마 전자 온도, 분광기의 검출 감도, 노광 시간 등에 의존한다. 또한, 사이클 n시점의 Al 발광은, 챔버 내에 많은 Al이 잔존하는 것에 기인하여 강도가 강하기 때문에, 용이하게 검출이 가능하다. 따라서, 발광 강도의 임계값을 이용하여 오판정을 방지하는 방법 대신에, 발광 피크가 미검출이 되었을 경우에 한하여 종점으로 하는 방법을 이용해도 된다.
또한, 발광 피크를 검출하는 방법으로서는, 가우스 함수와 로렌츠 함수를 중첩한 포이트 함수가 적당하며, 백그라운드 스펙트럼의 추정에는 포이트 함수나 장(長)주기 스펙트럼의 검출에 적당한 Long Normal 함수 등을 이용할 수 있다. 도 19는 포이트 함수를 이용한 Al 피크의 검출예이다. 백그라운드 스펙트럼도 포이트 함수에 의한 피팅을 행하고, 발광 스펙트럼으로부터 396㎚(Al 피크 피트(1))와 394㎚(Al 피크 피트(2)) 두 가지의 Al 발광 피크를 추출했다. 피팅 파라미터에는, 피크 파장, 반값폭 등의 파라미터가 필요해지지만, 피크 파장이나 반값폭은 개발 단계에서 파라미터를 미리 정해 두고, 강도만을 임의로 할 수 있다. 또는, 이들의 값을 발광의 문헌치나 분광기의 분해능 스펙으로부터 결정해도 된다.
본 실시예에서는, 메탈 퇴적물을 Al, 비메탈 퇴적물을 C로 하여 예를 나타냈지만, 그 외에 메탈 퇴적물은 Ti, Ta 등, 비메탈 퇴적물은 Si, B, NH 등이어도, 퇴적물의 제거에 대응하는 적절한 발광 파장을 선택함으로써, 마찬가지의 종점 판정 방법을 이용하여 적절한 종점 판정을 행할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 메탈 클리닝 중, 비메탈 클리닝 중의 발광 강도 데이터의 취득 방법에 대해서 언급하지 않았지만, 각 처리 중의 전(全)시간 평균을 이용하는 방법이나, 일부의 시간 평균을 이용하는 방법이어도 된다. 특히 플라스마 착화(着火) 직후는, 플라스마나 압력이 안정되지 않음에 기인하는 발광 변동이 계측되기 때문에, 그 시간대를 제외해도 된다. 제외 시간의 기준으로서는, 0.5초∼5초 전후가 적당하다.
또한, 본 실시예에서는 메탈 퇴적물층이 두꺼운 경우에 있어서의 적절한 판정 방법에 대해서 설명했지만, 비메탈 퇴적물이 두꺼운 경우에 대해서도 적절한 판정이 필요하다. 이 때문에, 마찬가지의 판정 방법(차분 강도가 대략 0에 더하여, 발광 강도가 어느 임계값 이하인 경우에 한하여 종점)을 비메탈에 대해서도 적용할 필요가 있다. 즉, 각 사이클에 있어서 메탈에 있어서의 퇴적물의 제거에 기인하는 발광 강도의 차분 강도가 대략 0에 더하여, 발광 강도가 어느 임계값 이하인 경우에 한하여 메탈의 종점이 되고, 비메탈에 있어서의 퇴적물의 제거에 기인하는 발광 강도의 차분 강도가 대략 0에 더하여, 발광 강도가 어느 임계값 이하인 경우에 한하여 비메탈의 종점이 되고, 메탈과 비메탈의 종점이 모두 검출되는 사이클이 진짜 종점이 된다. 또한, 사이클릭 클리닝 중의 퇴적물의 검출에는 플라스마 분광법을 이용했지만, 퇴적물을 검출 가능한 대체 수단을 몇가지 생각할 수 있다. 그 예로서, 질량 분석법, 흡수 분광법, 레이저 유기 형광 분광법, 레이저 산란법 등이 있다. 이들에 의해서는, 본 실시예와 마찬가지의 방법을 이용하여 종점을 검출 가능하다고 생각된다.
본 실시예나 실시예 4의 일례에서는, 차분 강도가 대략 0이 되는 것이 종점 판정 조건 중 하나였다. 발광 강도가 아니라 차분 강도를 이용한 이유는 이하와 같다. 양산 에칭 장치에 있어서는, 반도체 디바이스의 제품 처리를 1만매 이상에 걸쳐 또한 몇 년에도 걸쳐 반복하기 때문에, 광학계 경로에 있어서의 광의 손실이나 산란, 분광기의 경년 변화를 무시할 수 없는 상황이 있다. 게다가, 이는 파장 의존성을 갖고 있어, 백그라운드 스펙트럼이 방해를 하여 진짜로 검출하려는 퇴적물에 기인하는 발광 강도만의 추출이 어려운 상황이 있다(예를 들면 도 9의 Al 발광 스펙트럼과 함께 계측되는 백그라운드 스펙트럼). 이 동안, 재현성 좋고 고정밀도인 종점 판정을 행하기 위해서는, 발광 강도의 절대치를 이용한 종점 판정보다도, 이들의 영향이 적은 최근의 발광 변화인 차분 강도가 대략 0이 되는 방법을 이용한 편이, 높은 재현성으로 종점 판정할 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시예에서는, Al의 차분 강도가 대략 0에 더하여, Al 발광 강도가 어느 임계값 이하인 경우를 조건으로 한 번만 충족시킴으로써 종점으로 했지만, 이 조건을 몇번 충족시킨 시점을 종점으로 할 수도 있다. 이 방법을 채용함으로써, 예기치 않은 불안정한 플라스마 변화가 발생했을 경우에도 안정되게 종점 판정을 행할 수 있다.
〔실시예 7〕
본 실시예에서는, 양산 에칭의 가동률을 향상시키는 사이클릭 클리닝의 고속화, 특히 메탈 클리닝 레이트의 향상에 대해서, 그 실현 방법과 그 구성에 대해서 설명한다.
고속화의 실현에는, 처리실 내의 클리닝 레이트의 율속(律速) 개소를 알 필요가 있다. 그래서, 처리실 내의 메탈 디포지션을 모의하는 알루미나 웨이퍼의 시험편(쿠폰 샘플)을 처리실 내에 첩부하여, 클리닝 레이트 분포와 메탈 클리닝 조건의 관계를 조사했다. 메탈 클리닝 조건은, BCl3／Cl2 가스, 마이크로파 파워 800Ｗ로 ECR 공명 조건인 COIL 전류치에 의해, 시료대(102)로부터의 거리로 정의하는 ECR 높이가 각각 20㎝(High), 15㎝(Low)가 되도록 설정했다. 시험편 쿠폰 웨이퍼의 첩부 개소는, 내통(109)의 상단으로부터 2㎝의 장소인 내통(상), 내통의 길이를 이등분한 중심의 장소인 내통(중)과, 시료대(102) 3점으로 했다.
도 20은 ECR High와 Low의 경우의, 각각에 있어서의 내통(상), 내통(중), 시료대(102)에 있어서의 알루미나 클리닝 레이트의 분포이다. 종축의 클리닝 레이트는, 최대 레이트인 ECR Low시의 내통(중)을 기준으로 하여 규격화하고 있다. ECR Low와 High를 비교하면, Low에 있어서 처리실 하부의 내통(중)이나 시료대의 레이트가 높은 한편, 내통(상)의 레이트가 0이었다. 한편, High에 있어서는 처리실 상부의 내통(상)의 레이트는 유한치였다. 이 점에서, 한쪽의 조건만을 이용하면, 처리실의 상부나 하부에 있어서 퇴적막의 제거 속도에 있어서 율속 개소가 발생하기 때문에, 메탈 클리닝을 적어도 상하 2개의 ECR 높이로 실시하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
도 21은 상하 2개의 ECR 높이를 갖는 메탈 클리닝을 이용한 사이클릭 클리닝의 시퀀스 플로우의 일례이다. 메탈 클리닝(A)(S2002)과 메탈 클리닝(B)(S2004)의 ECR 높이의 관계를 하기 중 어느 하나로 설정하면 된다.
메탈 클리닝(A)의 ECR 높이＞메탈 클리닝(B)의 ECR 높이
메탈 클리닝(A)의 ECR 높이＜메탈 클리닝(B)의 ECR 높이
또한, 메탈 클리닝(A)(S2002)과 메탈 클리닝(B)(S2004) 각각의 후에 비메탈 클리닝(S2003)을 실시함으로써, 효율적으로 메탈과 비메탈의 혼합 퇴적물이 제거된다.
〔실시예 8〕
본 실시예에서는, 실시예 1부터 7까지의 실시예에 대해서 보충 설명한다. 이들 실시예에서는, 메탈 클리닝 중에 생성되는 붕소 퇴적물의 제거를 목적으로 하여, 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303, S404, S703, S1003)을 도입하는 것이 있었다. 그러나, BF3의 융점은 대기압화로 약 -100℃이며, 붕소의 불화물은 고휘발성이다. 그 때문에, F계 가스를 이용한 비메탈 클리닝 스텝(S304, S405, S704, S1004)에서 동시에 제거할 수 있는 경우가 있다. 이 때문에, 붕소 퇴적물 제거 스텝(S303, S404, S703, S1003)을 제외하고, 붕소 퇴적물의 제거 기능을 갖는 F계의 비메탈 클리닝(S304, S405, S704, S1004)을 실시해도 된다. 또한, 비메탈 클리닝(S103, S304, S405, S704, S1004)은, Si, C, B, NH계 퇴적물의 제거에 효과적인 복수의 스텝을 이용하여 제거해도 된다.
예를 들면, Si 제거에 유효한 조건 1과 C 제거에 유효한 조건 2로 구성되는 2스텝 구조가 있으며, 예를 들면 조건 1은 F계 가스, 조건 2는 O계 가스로 해도 된다. 복수 스텝을 이용한 편이, 각각의 퇴적물의 고속 제거를 실현할 수 있는 경우가 있기 때문이다. 또한, 이때, 조건 1은 B 퇴적물도 모두 제거하는 것이 가능하다. 또한, 비메탈 클리닝 스텝(S304, S405, S704, S1004)의 실시 후에 있어서, 처리실 표면의 잔류 불소가 충분히 적다고 인정될 조건(예를 들면 O 가스계를 중심으로 하는 처리 조건에서 충분한 처리 시간에 의해 잔류 불소가 적어질 경우)에 있어서는, 불소를 제거하는 스텝(S305, S406, S705, S1005)을 실시하지 않는 경우도 있을 수 있다.
또한, 실시예 1∼6과 8은, 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법을 마이크로파 Electron Cyclotron Resonance(ECR) 플라스마 에칭 장치에 적용했을 경우로서 설명했지만, 용량 결합 플라스마나 유도 결합 플라스마와 같은 다른 플라스마원을 이용하는 플라스마 에칭 장치에 있어서도 본 발명의 실시예 1∼6과 8과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명에 의해, 처리실에 퇴적하는 Al, Ti, Ta 등의 금속과 Si, C, B 등의 비금속과의 복합 퇴적물을 제거할 수 있어, 장기에 걸치는 양산 처리를 실현할 수 있다.
101: 웨이퍼 102: 시료대
103: 천판 104: 샤워 플레이트
105: 가스 공급 장치 106: 도파관
107: 고주파 전원 108: 전자석
109: 내통 110: 어스
111: 정합기 112: 바이어스 인가용의 고주파 전원
113: 진공 배기 밸브 114: ATR-FTIR 장치

Claims (9)

  1. 금속 원소 및 비금속 원소를 함유하고 처리실 내에 퇴적하는 퇴적막을 플라스마 클리닝하는 플라스마 처리 방법에 있어서,
    시료를 플라스마 에칭하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 공정 후, 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 플라스마를 이용하여 제거하는 금속 제거 공정과,
    상기 금속 제거 공정 후, 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 플라스마를 이용하여 제거하는 비금속 제거 공정을 갖고,
    상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 2회 이상 반복하고,
    상기 금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 모니터하고,
    상기 비금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 모니터하고,
    상기 모니터된 금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 이용한 상기 금속 제거 공정의 종료 및 상기 모니터된 비금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 이용한 상기 비금속 제거 공정의 종료를 검지하기까지 상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 반복하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  2. 금속 원소 및 비금속 원소를 함유하고 처리실 내에 퇴적하는 퇴적막을 플라스마 클리닝하는 플라스마 처리 방법에 있어서,
    시료를 플라스마 에칭하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 공정 후, 붕소 함유 가스와 염소 함유 가스의 혼합 가스 또는 실리콘 함유 가스와 염소 함유 가스의 혼합 가스를 이용하여 생성된 플라스마에 의해, 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 금속 제거 공정과,
    상기 금속 제거 공정 후, 불소 함유 가스 또는 산소 함유 가스를 이용하여 생성된 플라스마에 의해, 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 제거하는 비금속 제거 공정을 갖고,
    상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  3. 금속 원소 및 비금속 원소를 함유하고 처리실 내에 퇴적하는 퇴적막을 플라스마 클리닝하는 플라스마 처리 방법에 있어서,
    시료를 플라스마 에칭하는 에칭 공정과,
    상기 에칭 공정 후, 금속 원소를 함유하는 퇴적막을 플라스마를 이용하여 제거하는 금속 제거 공정과,
    상기 금속 제거 공정 후, 플라스마를 이용하여 상기 처리실 내의 붕소 원소를 제거하는 붕소 제거 공정과,
    상기 붕소 제거 공정 후, 비금속 원소를 함유하는 퇴적막을 플라스마를 이용하여 제거하는 비금속 제거 공정과,
    상기 비금속 제거 공정 후, 플라스마를 이용하여 상기 처리실 내의 불소 원소를 제거하는 불소 제거 공정을 갖고,
    상기 금속 제거 공정과 상기 붕소 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정과 상기 불소 제거 공정의 실시를 하나의 사이클로서 상기 사이클을 2회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 처리실의 표면은 전기적으로 플로팅되어 있고,
    상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정은, 상기 시료가 시료대에 재치(載置)되어 있을 때에 행해지는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    N을 자연수로 하고, N회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (N-1)회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도의 차의 절대치가 소정치 이하가 되었을 경우, 상기 금속 제거 공정을 종료하고,
    M을 자연수로 하고, M회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (M-1)회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도의 차의 절대치가 소정치 이하가 되었을 경우, 상기 비금속 제거 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도로서 원자 혹은 분자의 피크 파장의 발광 강도와 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도의 차분치 또는 상기 피크 파장의 발광 강도를 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도에 의해 나눈 값을 이용하고,
    상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도로서 원자 혹은 분자의 피크 파장의 발광 강도와 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도의 차분치 또는 상기 피크 파장의 발광 강도를 상기 피크 파장의 소정 범위 내에 있어서의 백그라운드의 발광 강도에 의해 나눈 값을 이용하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    M 및 N을 자연수로 하고, M회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (M-1)회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도의 차의 절대치가 제1 소정치 이하가 됨과 함께 상기 M회째의 상기 금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제2 소정치 이하가 되는 것을 제1 요건으로 하고, 상기 제1 요건을 N회 충족시켰을 경우, 상기 금속 제거 공정을 종료하고,
    m 및 n을 자연수로 하고, m회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도와 (m-1)회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도의 차의 절대치가 제3 소정치 이하가 됨과 함께 상기 m회째의 상기 비금속 제거 공정에서 모니터된 발광 강도가 제4 소정치 이하가 되는 것을 제2 요건으로 하고, 상기 제2 요건을 n회 충족시켰을 경우, 상기 비금속 제거 공정을 종료하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 N 및 n은, 1인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속 제거 공정과 상기 비금속 제거 공정을 소정회 반복한 후, 상기 금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 이용한 상기 금속 제거 공정의 종료 및 상기 비금속 제거 공정의 플라스마의 발광을 이용한 상기 비금속 제거 공정의 종료를 검지할 수 없었을 경우, 경고하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
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CN113838743A (zh) * 2020-06-08 2021-12-24 长鑫存储技术有限公司 辅助晶圆及其制备方法、半导体制程
WO2021260869A1 (ja) 2020-06-25 2021-12-30 株式会社日立ハイテク 真空処理方法
JP7418309B2 (ja) 2020-09-16 2024-01-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマパージ方法
US20230015080A1 (en) * 2021-07-15 2023-01-19 Applied Materials, Inc. Metal oxide directional removal
CN116110812A (zh) * 2021-11-09 2023-05-12 上海华力微电子有限公司 金属刻蚀机台腔体预防性维护方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270589A (ja) * 2001-03-12 2002-09-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd エッチング方法
JP2005142369A (ja) 2003-11-06 2005-06-02 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2009016611A (ja) * 2007-07-05 2009-01-22 Hitachi High-Technologies Corp プラズマエッチング処理方法
JP2011249405A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Hitachi High-Technologies Corp ドライエッチング装置のプラズマクリーニング方法
JP5750496B2 (ja) 2013-12-11 2015-07-22 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 (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS565628A (en) 1979-06-29 1981-01-21 Shinkawa Mikio Mop
JP3379070B2 (ja) * 1992-10-05 2003-02-17 忠弘 大見 クロム酸化物層を表面に有する酸化不動態膜の形成方法
US7028696B2 (en) * 2001-05-04 2006-04-18 Lam Research Corporation Plasma cleaning of deposition chamber residues using duo-step wafer-less auto clean method
US20060275931A1 (en) * 2005-05-20 2006-12-07 Asm Japan K.K. Technology of detecting abnormal operation of plasma process
JP4101280B2 (ja) * 2006-07-28 2008-06-18 住友精密工業株式会社 終点検出可能なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
JP5315898B2 (ja) * 2008-09-30 2013-10-16 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP5450187B2 (ja) * 2010-03-16 2014-03-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP5705495B2 (ja) 2010-10-07 2015-04-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマの処理方法及びプラズマ処理装置
JP5643679B2 (ja) * 2011-03-02 2014-12-17 大陽日酸株式会社 炭化珪素の除去方法
JP2012222225A (ja) * 2011-04-12 2012-11-12 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP5859262B2 (ja) * 2011-09-29 2016-02-10 東京エレクトロン株式会社 堆積物除去方法
US20130084707A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Tokyo Electron Limited Dry cleaning method for recovering etch process condition
US20130105083A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-02 Lam Research Corporation Systems Comprising Silicon Coated Gas Supply Conduits And Methods For Applying Coatings
JP6177601B2 (ja) * 2013-06-25 2017-08-09 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及び基板処理装置
EP2849204B1 (de) * 2013-09-12 2017-11-29 Meyer Burger (Germany) AG Plasmaerzeugungsvorrichtung
US9355823B2 (en) * 2014-05-09 2016-05-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Methods for removing particles from etching chamber
JP6275610B2 (ja) 2014-09-26 2018-02-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
US9595448B2 (en) 2015-06-29 2017-03-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for cleaning plasma processing chamber and substrate
JP6630649B2 (ja) * 2016-09-16 2020-01-15 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002270589A (ja) * 2001-03-12 2002-09-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd エッチング方法
JP2005142369A (ja) 2003-11-06 2005-06-02 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2009016611A (ja) * 2007-07-05 2009-01-22 Hitachi High-Technologies Corp プラズマエッチング処理方法
JP2011249405A (ja) * 2010-05-24 2011-12-08 Hitachi High-Technologies Corp ドライエッチング装置のプラズマクリーニング方法
JP5750496B2 (ja) 2013-12-11 2015-07-22 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法

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