TWI660394B - 電漿處理方法及電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電漿處理方法及電漿處理裝置,將含有金屬的附著物效率良好地去除。 該電漿處理方法,藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於配置在處理容器內部之構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物去除。

Description

電漿處理方法及電漿處理裝置
本發明之各方面及實施形態,係關於一種電漿處理方法及電漿處理裝置。
半導體之製程中,實行以薄膜的沉積或蝕刻等為目的之電漿處理的電漿處理裝置被廣為使用。作為電漿處理裝置,可列舉例如施行薄膜的沉積處理之電漿CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沉積)裝置、施行蝕刻處理之電漿蝕刻裝置等。
電漿處理裝置,例如具備如下所述等元件:處理容器,供將被處理體進行電漿處理所用;試樣台,於處理容器內設置被處理體;及氣體供給系統,供將電漿反應所必須之處理氣體導入處理室內所用。此外,電漿處理裝置,具備如下等元件:電漿產生機構,為了將處理室內之處理氣體電漿化,而供給微波、 RF波等電磁能;及偏電壓施加機構,用於對試樣台施加偏電壓,使電漿中的離子朝向設置於試樣台上的被處理基板加速。
而電漿處理裝置中,因將被處理體進行電漿處理而使各種附著物(反應生成物、反應副產物等)附著於配置在處理容器內部之構件(以下適當稱作「容器內構件」),故此等附著物在處理下一片基板時時被蝕刻而飛散,成為汙染物。此外若處理基板則附著物沉積於處理容器內,剝離而成為微粒的成因。因此,有去除附著物的需求。在此一方面,例如於專利文獻1揭露一種方法,藉由氯系氣體或氮系氣體之電漿,將因電漿處理具有過渡金屬等金屬膜的被處理體而附著於容器內構件之含有金屬的附著物予以去除。
【習知技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1:日本特開2006-179834號公報
專利文獻2:日本特開2006-165246號公報
然而,在使用氯系氣體或氮系氣體之習知處理技術中,在附著物含有對氯系氣體或氮系氣體之電漿具有抗性的金屬之情況,有無法將含有金屬的附著物效率良好地去除之情形。
本發明之一面向的電漿處理方法,藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於配置在處理容器內部之構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物,予以去除。
若依本發明之各種面向及實施形態,則實現可將含有金屬的附著物效率良好地去除之電漿處理方法及電漿處理裝置。
10‧‧‧腔室
10a‧‧‧外殼
11‧‧‧防沈積遮蔽構件
12‧‧‧絕緣板
14‧‧‧基座支持台
16‧‧‧下部電極
18‧‧‧靜電吸盤
20‧‧‧電極
22‧‧‧直流電源
24‧‧‧對焦環(修正環)
26‧‧‧內壁構件
28‧‧‧冷媒室
30a、30b‧‧‧配管
32‧‧‧氣體供給管線
34‧‧‧上部電極
36‧‧‧電極板
37‧‧‧氣體噴吐孔
38‧‧‧電極支持體
40‧‧‧氣體擴散室
41‧‧‧氣體流通孔
42‧‧‧絕緣性遮蔽構件42
46a‧‧‧低通濾波器(LPF)
50‧‧‧可變直流電源
51‧‧‧控制器
52‧‧‧ON‧OFF開關
62‧‧‧氣體導入口
64‧‧‧氣體供給管
66‧‧‧處理氣體供給源
68‧‧‧質量流量控制器(MFC)
70‧‧‧開閉閥
80‧‧‧排氣口
82‧‧‧排氣管
83‧‧‧排氣板
84‧‧‧排氣裝置
85‧‧‧搬出入口
86‧‧‧閘閥
87、88‧‧‧匹配器
89‧‧‧第1高頻電源
90‧‧‧第2高頻電源
91‧‧‧導電性構件
95‧‧‧控制部
96‧‧‧使用者介面
97‧‧‧記憶部
211~214、221~224、231、312~317、322~327、413、415~417、422~427、512、522、612、613、711~716、721~726、731~736、741~744、761~767、771~777‧‧‧描繪圖
S101、S102‧‧‧步驟
圖1係簡化示意應用在第1實施形態之電漿處理方法的電漿處理裝置之剖面圖。
圖2係示意應用在第1實施形態之電漿處理方法的電漿處理裝置之概略剖面圖。
圖3係顯示第1實施形態之電漿處理裝置所產生的電漿處理方法其流程之一例的流程圖。
圖4A係簡化示意下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置的剖面圖。
圖4B係簡化示意對上部電極施加負的直流電壓之下部RF單頻施加型的電漿蝕刻裝置之剖面圖。
圖5係簡化示意下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置的剖面圖。
圖6係顯示關於實施例1~6及比較例1~12之處理結果的圖。
圖7係顯示關於實施例1~6及比較例1~12之處理結果的圖。
圖8係顯示關於實施例7~16及比較例13、14之處理結果的圖。
圖9係顯示關於實施例17、18之處理結果的圖。
圖10係顯示關於實施例19~33之處理結果的圖。
圖11係顯示關於實施例34、35及比較例15之處理結果的圖。
圖12係顯示關於實施例36~45及比較例16、17之處理結果的圖。
【實施本發明之最佳形態】
以下,參考附圖,對本發明所揭露之電漿處理方法及電漿處理裝置詳細地加以說明。另,對於各附圖中相同或相當的部分,賦予同一符號。
本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於配置在處理容器內部之構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物蝕刻而去除。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體,係CF4氣體、CF4/CO氣體、CF4/CO2氣體、 CF4/Ar氣體、CF4/CO/Ar氣體、CF4/CO2/Ar氣體、C2F6氣體、C2F6/CO氣體、C2F6/CO2氣體、C2F6/Ar氣體、C2F6/CO/Ar氣體及C2F6/CO2/Ar氣體中之至少任一種。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,該過渡金屬,係Ti、Hf及Ta中之至少任一種。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,卑金屬係Al。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,藉由對在處理容器之內部彼此對向的兩個電極分別施加高頻電力,而產生該含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,並藉產生之電漿蝕刻而將該附著物去除。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,對構件施加負的直流電壓,並藉由該含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,蝕刻而將該附著物去除。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,對配置在處理容器內部之構件施加負的直流電壓,並藉由含有CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物蝕刻而去除。
此外,本發明之電漿處理方法,在一實施形態中,含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體,係CHF3氣體、CHF3/Ar/O2氣體、CH2F2氣體、CH2F2/Ar/O2氣體、CH3F氣體、CH3F/Ar/O2氣體中之至少任一種。
本發明之電漿處理裝置,在一實施形態中,具備:處理容器,供將被處理體進行電漿處理所用;排氣部,供將處理容器之內部減壓所用;氣體供給部,供對處理容器之內部供給處理氣體所用;以及控制部,藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於配置在處理容器內部之構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物,蝕刻而去除。
此外,本發明之電漿處理裝置,在一實施形態中,具備:處理容器,供將被處理體進行電漿處理所用;排氣部,供將處理容器之內部減壓所用;氣體供給部,供對處理容器之內部供給處理氣體所用;以及控制部,對配置在該處理容器內部之構件施加負的直流電壓,並藉由含有CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於該構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物,蝕刻而去除。
(第1實施形態之電漿處理裝置)
圖1為,示意應用在第1實施形態之電漿處理方法的電漿處理裝置之剖面圖。如圖1所示,電漿處理裝置為上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置,自第1 高頻電源89對上部電極34施加電漿產生用之例如40MHz的高頻(RF)電力,並自第2高頻電源90對下部電極16施加離子導入用之例如2MHz的高頻(RF)電力;如圖示所示,係於上部電極34連接可變直流電源50而施加既定的直流(DC)電壓之電漿蝕刻裝置。
圖2為,示意應用在第1實施形態之電漿處理方法的電漿處理裝置之概略剖面圖。電漿處理裝置,作為電容耦合型平行平板電漿處理裝置而構成,例如具有由表面經陽極氧化處理的鋁所構成之略圓筒狀的腔室(處理容器)10。使腔室10接地。
於腔室10的底部,隔著由陶瓷等形成之絕緣板12而配置圓柱狀的基座支持台14。在基座支持台14上方,設置例如由鋁構成之下部電極16。下部電極16,構成下部電極,於下部電極16上載置係被處理體之半導體晶圓W。
於下部電極16之頂面,設置以靜電力吸附保持半導體晶圓W之靜電吸盤18。靜電吸盤18,具有以一對絕緣層或絕緣片包夾由導電膜構成之電極20的構造,電極20與直流電源22電性連接。絕緣層或絕緣片,例如由Ai2O3、Y2O3等介電材料構成。靜電吸盤18,藉由以來自直流電源22的直流電壓產生之庫侖力等靜電力,將半導體晶圓W吸附保持。
在靜電吸盤18(半導體晶圓W)周圍,於下部電極16的頂面配置提高蝕刻之均一性的導電性對焦環(修正環)24。對焦環(修正環)24,例如由矽形成。 於下部電極16及基座支持台14之側面,設置例如由石英構成之圓筒狀的內壁構件26。
於基座支持台14之內部,例如在圓周上設置冷媒室28。於冷媒室28,透過配管30a、30b,藉由設置在外部之未圖示的急冷器單元循環供給既定溫度的冷媒。將下部電極16上之半導體晶圓W的處理溫度,藉由冷媒,例如控制為-20℃至200℃。
此外,使來自未圖示之熱傳氣體供給機構的熱傳氣體,例如He氣體,通過氣體供給管線32而供給至靜電吸盤18的頂面與半導體晶圓W的背面之間。
於下部電極16上方,以與下部電極16對向的方式平行地設置上部電極34。上部及下部電極34、16間的空間,成為電漿產生空間。上部電極34,與下部電極16上之半導體晶圓W對向而形成與電漿產生空間接觸的面,即形成對向面。
上部電極34,隔著絕緣性遮蔽構件42,被支持於腔室10之上部。上部電極34由電極板36與電極支持體38構成:電極板36,構成與下部電極16的對向面,且具有多個氣體噴吐孔37;電極支持體38,以可任意裝卸的方式支持電極板36,係由導電性材料構成之水冷構造。形成電極支持體38之導電性材料,例如為表面經陽極氧化處理的鋁。電極板36,係以含矽物質形成,例如以矽形成。於電極支持體38之內部,設置氣體擴散室40。自氣體擴散室40起,使與氣體噴吐孔37連通的多個氣體流通孔41往下方延伸。
於電極支持體38形成將處理氣體引導往氣體擴散室40的氣體導入口62。將氣體導入口62,與氣體供給管64連接;將氣體供給管64,與處理氣體供給源66連接。於氣體供給管64,自上游側起依序設置質量流量控制器(MFC)68及開閉閥70。自處理氣體供給源66起,作為用於蝕刻之處理氣體,使例如含有如CF4氣體之氟碳氣體(CxFy)或如CHF3氣體之CHzFw氣體的氣體,自氣體供給管64到達氣體擴散室40,通過氣體流通孔41及氣體噴吐孔37而沖淋狀地對電漿產生空間噴吐。亦即,上部電極34作為用於供給處理氣體的沖淋頭而作用。
另,自處理氣體供給源66起,如同後述地,供給將半導體晶圓W予以電漿處理時所使用的處理氣體、將附著於配置在腔室10內部的構件之附著物去除時所使用的處理氣體等。對於藉由處理氣體供給源66供給之處理氣體的細節,於後述內容描述。
於上部電極34,隔著低通濾波器(LPF)46a而與可變直流電源50電性連接。可變直流電源50可為雙極性電源。可變直流電源50,藉由ON‧OFF開關52而可進行供電的ON‧OFF。可變直流電源50的極性與電流‧電壓、及ON‧OFF開關52的ON‧OFF,係藉由控制器(控制裝置)51控制。
低通濾波器(LPF)46a,用於捕集來自後述第1及第2高頻電源的高頻率,宜以LR濾波器或LC濾波器構成。
以自腔室10之側壁起較上部電極34的高度位置更往上方延伸之方式設置圓筒狀的外殼(接地導體)10a。外殼10a,具有屏蔽功能以不洩漏出高頻率。
上部電極34,隔著匹配器87而與第1高頻電源89電性連接。此外,下部電極16,隔著匹配器88而與第2高頻電源90電性連接。第1高頻電源89,輸出27MHz以上的頻率,例如40MHz的高頻電力。第2高頻電源90,輸出13.56MHz以下的頻率,例如2MHz的高頻電力。第1高頻電源89係電漿產生用,而第2高頻電源90,係供對被處理體施加偏壓用。
匹配器87、88,分別用於將第1及第2高頻電源89、90之內部(或輸出)阻抗與負載阻抗匹配,以使第1及第2高頻電源89、90之內部阻抗與負載阻抗在腔室10內產生電漿時外觀上一致的方式作用。
於腔室10的底部設置排氣口80,在排氣口80隔著排氣管82而連接排氣裝置84。排氣裝置84,具有渦輪分子泵等真空泵,可將腔室10內減壓至期望的真空度為止。此外,於腔室10之側壁設置半導體晶圓W的搬出入口85。搬出入口85,可藉閘閥86加以開閉。另,沿著腔室10之內壁,將供防止蝕刻副產物(沉積物)附著於腔室10所用的防沈積遮蔽構件11,以可任意裝卸之方式設置。亦即,防沈積遮蔽構件11構成腔室壁。此外,防沈積遮蔽構件11,亦設置於內壁構件26之外周。在腔室10底部之腔室壁側的防沈積遮蔽構件11、與內壁構件26側的防沈積遮蔽構件11之間,設置排氣板83。作為防沈積遮蔽構件11及排氣板83,可使用在鋁材被覆有Y2O3等陶瓷之材料。
在防沈積遮蔽構件11之構成腔室10內壁部分的與半導體晶圓W幾近相同高度之部分,設置以DC方式接地的導電性構件(GND區塊)91,藉此發揮如同後述之異常放電防止效果。此外,導電性構件91,可於下部電極下方之排氣通路內在下部電極環狀地配置。
電漿處理裝置之各構成部,成為與控制部(全體控制裝置)95連接而進行控制之構成。此外,於控制部95連接使用者介面96,該使用者介面96,係由製程管理者用於管理電漿處理裝置而施行指令的輸入操作等之鍵盤、及將電漿處理裝置的運作狀況視覺化顯示之顯示器等構成。
於控制部95連接記憶部97,該記憶部97收納有用於將以電漿處理裝置實行之各種處理藉由控制部95的控制而實現之控制程式、及用於因應處理條件而使電漿處理裝置的各構成部實行處理之程式,即收納有配方。配方可記憶於硬碟或半導體記憶體,亦可在收納於CDROM、DVD等可攜式的電腦可讀取之記憶媒體的狀態下安裝至記憶部97之既定位置。
電漿處理裝置,因應必要,以來自使用者介面96的指示等將任意配方自記憶部97叫出而使控制部95實行,藉以在控制部95的控制下,施行電漿處理裝置之期望的處理。
例如,控制部95,控制電漿處理裝置之各部以施行後述之電漿處理方法。若列舉詳細的一例,則控制部95,藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數)或CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於配置在腔室10內部之構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物,蝕刻而去除。此處,配置於腔室10內部之構件,例如包含腔室10的內壁、配置於腔室10內部的下部電極16、及在腔室10之內部中與下部電極16對向的上部電極34。配置於腔室10內部之構件,以下亦稱作「腔室內構件」。此外,被處理體,例如為半導體晶圓W。
以此一方式構成之電漿處理裝置中,在對被處理體施行蝕刻處理時,首先,使閘閥86呈開啟狀態,將係蝕刻對象之半導體晶圓W通過搬出入口85而搬入腔室10內,將其載置於下部電極16上。而後,自處理氣體供給源66將用於蝕刻之處理氣體以既定的流量對氣體擴散室40供給,通過氣體流通孔41及氣體噴吐孔37對腔室10內供給,並藉由排氣裝置84將腔室10內排氣,使其中的壓力為例如0.1~150Pa之範圍內的設定值。
在如此地將蝕刻氣體導入腔室10內之狀態下,自第1高頻電源89將電漿產生用之高頻電力以既定功率施加於上部電極34,並自第2高頻電源90將離子導入用之高頻電力以既定功率施加於下部電極16。而後,因應必要自可變直流電源50對上部電極34施加既定的直流電壓。進一步,自直流電源22對靜電吸盤18之電 極20施加用於靜電吸盤18的直流電壓,將半導體晶圓W藉由靜電力固定於下部電極16。
自形成於上部電極34之電極板36的氣體噴吐孔37噴吐出之處理氣體,在藉由高頻電力而產生之上部電極34與下部電極16間電漿化,藉由以電漿產生之自由基或離子,蝕刻半導體晶圓W的被處理面。
電漿處理裝置中,自第1高頻電源89對上部電極34供給高頻範圍(例如10MHz以上)的高頻電力,故可將電漿在最佳狀態高密度化,即便在較低壓的條件下仍可形成高密度電漿。
(第1實施形態之電漿處理方法)
圖3為,顯示第1實施形態之電漿處理裝置所產生的電漿處理方法其流程之一例的流程圖。如同以下詳細地說明,電漿處理裝置,對具備含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的膜而將其作為蝕刻遮罩或阻障層之被處理體,實行一連串的處理。
另,此處,過渡金屬,例如為Ti、Hf及Ta中之至少任一種。此外,卑金屬,例如為Al。
如圖3所示,電漿處理裝置,施行藉由第1處理氣體之電漿而將被處理體電漿處理的電漿處理步驟(步驟S101)。第1處理氣體,例如為N2/O2氣體。
列舉更詳細之一例加以說明。電漿處理裝置之控制部95,自搬出入口85及閘閥86將被處理體搬入腔室10之內部,將搬入的被處理體載置於靜電吸盤18上。接著,控制部95,自處理氣體供給源66將第1處理氣體對腔室10內部供給,自第1高頻電源89施加電漿產生用之高頻電力,並自第2高頻電源90施加離子導入用之高頻電力。此一結果,於腔室內產生處理氣體之電漿,以該電漿蝕刻被處理體,造成過渡金屬及卑金屬中之至少任一方自被處理體的蝕刻遮罩或阻障層飛散,而含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物附著於腔室內構件。
而後,電漿處理裝置,施行藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體之電漿,將含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物去除之去除步驟(步驟S102)。含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體,例如為CF4氣體、CF4/CO氣體、CF4/CO2氣體、CF4/Ar氣體、CF4/CO/Ar氣體、CF4/CO2/Ar氣體、C2F6氣體、C2F6/CO氣體、C2F6/CO2氣體、C2F6/Ar氣體、C2F6/CO/Ar氣體及C2F6/CO2/Ar氣體中之至少任一種。此外,去除步驟中的腔室10之內部壓力,宜為4Pa~13.3Pa,更宜較6.7Pa更大,且為13.3Pa以下。此外,在去除步驟中,自第1高頻電源89施加的電漿產生用之高頻電力、與自第2高頻電源90施加的離子導入用之高頻電力,宜為500W以上,且為2000W以下。另外,在去除步驟中的第2處理氣體含有CF4之情況,CF4的流量,宜為300sccm以上,且為600sccm以下。另,在去除步驟中的第2處理氣體含有CO之情況,CO的流量,宜為150sccm以上,且為300sccm以下。 此外,在去除步驟中的第2處理氣體含有Ar之情況,Ar的流量,宜為50sccm以上,且為500sccm以下。
列舉更詳細之一例加以說明。電漿處理裝置之控制部95,自搬出入口85及閘閥86將被處理體搬出至腔室10之外部。之後,控制部95,自處理氣體供給源66對腔室10之內部供給第2處理氣體,自第1高頻電源89施加電漿產生用之高頻電力,並自第2高頻電源90施加離子導入用之高頻電力。此一結果,附著於腔室內構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物,與第2處理氣體之電漿反應,藉而將附著物自腔室內構件去除。
如同上述,若依照第1實施形態,則藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著於腔室內構件的含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的附著物予以去除。此一結果,在附著物含有對氯系氣體或氮系氣體之電漿具有抗性的金屬之情況,可促進處理氣體之電漿與附著物的反應。亦即,可將含有金屬的附著物效率良好地去除。進一步,若依第1實施形態,則能夠以不使用氯系氣體或氮系氣體等腐蝕性氣體的方式將附著物蝕刻而去除,故可不需要用於提高耐腐蝕性之裝置的規格變更等。
此外,若依第1實施形態,則含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體,係CF4氣體、CF4/CO氣體、CF4/CO2氣體、CF4/Ar氣體、CF4/CO/Ar氣體、CF4/CO2/Ar氣體、C2F6氣體、C2F6/CO氣體、C2F6/CO2氣體、 C2F6/Ar氣體、C2F6/CO/Ar氣體及C2F6/CO2/Ar氣體中之至少任一種。此一結果,可將具有含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一方的金屬的附著物效率更佳地電漿蝕刻而去除。
此外,若依第1實施形態,則過渡金屬,係Ti、Hf及Ta中之至少任一種。此一結果,即便在因將具備含有Ti、Hf及Ta中之至少任一種過渡金屬的膜以將其作為遮罩或阻障層之被處理體予以電漿處理,而使含有Ti、Hf及Ta中之至少任一種的附著物附著於處理裝置之腔室內構件的情況,仍可將附著物效率良好地電漿蝕刻而去除。
此外,若依第1實施形態,則卑金屬係Al。此一結果,即便在因將具備含有Al的膜以將其作為遮罩或阻障層之被處理體予以電漿處理,而使含有Al的附著物附著於處理裝置之腔室內構件的情況,仍可將附著物效率良好地電漿蝕刻而去除。
此外,若依第1實施形態,則藉由對在腔室10之內部彼此對向之下部電極16及上部電極34分別施加高頻電力,而產生含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,以產生的電漿將附著物去除。此一結果,可增大腔室內構件表面之自偏壓Vdc的絕對值,將附著於腔室內構件的附著物適當濺鍍,而可使腔室內構件之表面潔淨化。
(其他實施形態)
以上,雖對本實施形態之電漿處理方法及電漿處理裝置進行說明,但實施形態並未限定為上述內容。以下,對其他實施形態加以說明。
(直流電壓)
例如,亦可在去除步驟中,對成為附著物的去除對象之腔室內構件施加負的直流電壓,並藉由含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿將附著物去除。對腔室內構件施加之負的直流電壓,宜為-100V以下。
列舉更詳細之一例加以說明。此處,使成為附著物的去除對象之腔室內構件,為上部電極34。電漿處理裝置之控制部95,自搬出入口85及閘閥86將被處理體搬出至腔室10之外部。而後,控制部95,自處理氣體供給源66對腔室10之內部供給第2處理氣體,自第1高頻電源89施加電漿產生用之高頻電力,並自第2高頻電源90施加離子導入用之高頻電力。第2處理氣體,例如為含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體。此處,作為第2處理氣體,例如將CF4/Ar氣體、CF4/CO/Ar氣體、CF4/CO2/Ar氣體、C2F6/Ar氣體、C2F6/CO/Ar氣體及C2F6/CO2/Ar氣體中之至少任一種,對腔室10之內部供給。進一步,控制部95,在成為附著物的去除對象之上部電極34連接可變直流電源50而施加既定的直流(DC)電壓。亦即,控制部95,在形成電漿時,自可變直流電源50對上部電極34施加既定極性及大小之負的直流電壓。更佳態樣為,自可變直流電源50施加負的直流電壓,以使電極板36表面之自偏壓Vdc變深至可對成為上部電極34表面之電極板36的表面 獲得既定濺鍍效果之程度,亦即,使上部電極34的表面之Vdc的絕對值變大。此處,作為負的直流電壓,對上部電極34施加例如-100V以下的直流電壓。
此一結果,使離子對上部電極34表面的碰撞加速,增加附著於上部電極34之表面的附著物之去除量。例如,電漿中的氬離子與上部電極34之表面碰撞,將附著於上部電極34的附著物適當濺鍍,而可使上部電極34之表面潔淨化。
(處理氣體之類別)
此外,上述第1實施形態中,雖對使用含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體,作為供去除附著物所用的處理氣體之情況進行說明,但並未限於此一形態。例如,作為供去除附著物所用的處理氣體,亦可使用含有CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體。此一情況,電漿處理裝置,在去除步驟中,對成為附著物的去除對象之腔室內構件施加負的直流電壓,並藉由含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,將附著物去除。含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體,例如為CHF3氣體、CHF3/Ar/O2氣體、CH2F2氣體、CH2F2/Ar/O2氣體、CH3F氣體、CH3F/Ar/O2氣體中之至少任一種。此外,對腔室內構件施加之負的直流電壓,宜為-100V以下。
列舉更詳細之一例加以說明。此處,使成為附著物的去除對象之腔室內構件,為上部電極34。電漿處理裝置之控制部95,自搬出入口85及閘閥86將被處理體搬出至腔室10之外部。接著,控制部95,自處理氣體供給源66對腔室10之 內部供給第2處理氣體,自第1高頻電源89施加電漿產生用之高頻電力,並自第2高頻電源90施加離子導入用之高頻電力。第2處理氣體,例如為含有CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體。此處,作為第2處理氣體,例如將CHF3/Ar/O2氣體、CH2F2/Ar/O2氣體、CH3F氣體、CH3F/Ar/O2氣體中之至少任一種,對腔室10之內部供給。進一步,控制部95,在成為附著物的去除對象之上部電極34連接可變直流電源50而施加既定的直流(DC)電壓。亦即,控制部95,在形成電漿時,自可變直流電源50對上部電極34施加既定極性及大小之負的直流電壓。更佳態樣為,自可變直流電源50施加負的直流電壓,以使電極板36表面之自偏壓Vdc變深至可對成為上部電極34表面之電極板36的表面獲得既定濺鍍效果之程度,亦即,使上部電極34的表面之Vdc的絕對值變大。此處,作為負的直流電壓,對上部電極34施加例如-100V以下的直流電壓。
此一結果,使離子對上部電極34表面的碰撞加速,增加附著於上部電極34之表面的附著物之去除量。例如,電漿中的氬離子與上部電極34之表面碰撞,將附著於上部電極34的附著物適當濺鍍,而可使上部電極34之表面潔淨化。
(電漿處理裝置之類別)
此外,例如,第1實施形態,雖對作為應用於電漿處理方法之電漿處理裝置,使用圖1所示的上部單頻+上部DC施加+下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置的情況進行說明,但並不限於此一形態。例如,可應用下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置、對上部電極施加負的直流電壓之下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝 置、或下部RF雙頻+上部DC施加型之電漿蝕刻裝置、上下部RF施加+上部DC施加型之電漿蝕刻處理裝置、ICP(Inductively Coupled Plasma,電感耦合電漿)型之電漿蝕刻裝置、微波電漿蝕刻裝置等。
圖4A為,簡化示意下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置的剖面圖。另,圖4A中,對與圖1所示之構成部位相同的構成部位,給予同一符號並省略說明。如圖4A所示,下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置,自第1高頻電源89對下部電極16施加電漿產生用之例如40MHz的高頻(RF)電力。另,此一構成中,省略可變直流電源50、第2高頻電源90。
圖4B為,簡化示意對上部電極施加負的直流電壓之下部RF單頻施加型的電漿蝕刻裝置之剖面圖。另,圖4B中,對與圖1所示之構成部位相同的構成部位,給予相同符號並省略說明。圖4B所示之電漿蝕刻裝置,自第1高頻電源89對下部電極16施加電漿產生用之例如40MHz的高頻(RF)電力。此外,如圖4B所示,於上部電極34連接可變直流電源50而施加既定的直流(DC)電壓。另,此一構成中,將第2高頻電源90省略。
圖5為,簡化示意下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置的剖面圖。另,圖5中,對與圖1所示之構成部位相同的構成部位,給予相同符號並省略說明。如圖5所示,下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置,自第1高頻電源89對下部電極16施加電漿產生用之例如40MHz的高頻(RF)電力,並自第2高頻電源90施加離子導入用 之例如2MHz的高頻(RF)電力。此外,如圖5所示,於上部電極34連接可變直流電源50而施加既定的直流(DC)電壓。
(實施例)
以下,對本發明揭露之電漿處理方法,列舉實施例更進一步地詳細說明。然則本發明揭露之電漿處理方法,並不限為下述實施例。
(實施例1~4)
將具有含有過渡金屬X的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):500/250W
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
時間:180秒
此外,實施例1~4中,作為過渡金屬X,係使用以下之金屬。
實施例1、2:Ti(鈦)
實施例3、4:Hf(鉿)
此外,實施例1~4中,作為處理氣體G1及處理氣體G1的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。
實施例1、3:CF4/CO=300/300sccm
實施例2、4:CF4/CO/Ar=300/300/300sccm
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(實施例5、6)
將具有含有過渡金屬X的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):500/250W
對上部電極施加之直流電壓:-500V
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
時間:180秒
此外,實施例5、6中,作為過渡金屬X,係使用以下之金屬。
實施例5:Ti(鈦)
實施例6:Hf(鉿)
此外,實施例5、6中,作為處理氣體G1及處理氣體G1的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。
實施例5、6:CF4/CO/Ar=300/300/300sccm
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(比較例1~6)
比較例1~6,與實施例1、2相異,施行藉由含有氯系氣體或氮系氣體的處理氣體G2之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):1000/250W
溫度(上部/側壁部/下部):100/80/25℃
時間:180秒
此外,比較例1~6中,作為處理氣體G2及處理氣體G2的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。關於其他點,與實施例1、2相同。
比較例1:NF3=120sccm
比較例2:BCl3=200sccm
比較例3:Cl2=200sccm
比較例4:BCl3/Ar=125/75sccm
比較例5:BCl3/Cl2=125/75sccm
比較例6:Cl2/NF3=150/50sccm
(比較例7~12)
比較例7~12,與實施例3、4相異,施行藉由含有氯系氣體或氮系氣體的處理氣體G2之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):1000/250W
溫度(上部/側壁部/下部):100/80/25℃
時間:180秒
此外,比較例7~12中,作為處理氣體G2及處理氣體G2的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。關於其他點,與實施例3、4相同。
比較例7:NF3=120sccm
比較例8:BCl3=200sccm
比較例9:Cl2=200sccm
比較例10:BCl3/Ar=125/75sccm
比較例11:BCl3/Cl2=125/75sccm
比較例12:Cl2/NF3=150/50sccm
(關於實施例1~6及比較例1~12之處理結果)
圖6及圖7為,顯示關於實施例1~6及比較例1~12之處理結果的圖。圖6及圖7之描繪圖211為,顯示實施例1、2及比較例1~6中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖221為,顯示實施例3、4及比較例7~12中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。此外,圖6之描繪圖212、213、222、223,分別為顯示實施例1~4中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。圖6之描繪圖214、224,分別為顯示實施例5、6中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。此外,圖7之描繪圖312~317,分別為顯示比較例1~6中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。圖7之描繪圖322~327,分別為顯示比較例7~12中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描 繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖6及圖7所示,相較於在去除Ti的去除步驟中,使用含有氯系氣體或氮系氣體的處理氣體G2之比較例1~6,在使用含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之實施例1、2中,金屬汙染量的值得到改善。換而言之,則實施例1、2,與比較例1~6相較,可將含有係過渡金屬之Ti的附著物效率良好地去除。
此外,如圖6及圖7所示,相較於在去除Hf的去除步驟中,使用含有氯系氣體或氮系氣體的處理氣體G2之比較例7~12,在使用含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之實施例3、4中,金屬汙染量的值得到改善。換而言之,則實施例3、4,與比較例7~12相較,可將含有係過渡金屬之Hf的附著物效率良好地去除。
此外,如圖6所示,在去除Ti的去除步驟中,對上部電極34施加負的直流電壓之實施例5,可與未對上部電極34施加負的直流電壓之實施例1、2同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖6所示,在去除Hf的去除步驟中,對上部電極34施加負的直流電壓之實施例6,可與未對上部電極34施加負的直流電壓之實施例3、4同程度地改善金屬汙染量的值。
(實施例7~10)
實施例7~10中,與實施例3、4相異,作為處理氣體G1及處理氣體G1的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。關於其他點,與實施例1、2相同。
實施例7:CF4/Ar=300/300sccm
實施例8:CF4/CO2/Ar=300/300/300sccm
實施例9:CF4/CO/Ar=100/100/100sccm
實施例10:CF4=300sccm
(實施例11~16)
將具有含有係卑金屬之Al(鋁)的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有Al的附著物蝕刻而去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):500/250W
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
此外,實施例11~16中,作為處理氣體G1及處理氣體G1的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。
實施例11:CF4/CO/Ar=300/300/300sccm
實施例12:CF4/Ar=300/300sccm
實施例13:CF4/CO=300/300sccm
實施例14:CF4/CO2/Ar=300/300/300sccm
實施例15:CF4/CO/Ar=100/100/100sccm
實施例16:CF4=300sccm
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(比較例13)
比較例13,與實施例9相異,施行藉由係含有氮系氣體的處理氣體之NF3/CO/Ar=100/100/100sccm的電漿,將附著於上部電極34的含有係過渡金屬之Hf的附著物,蝕刻而去除之去除步驟。關於其他點,與實施例9相同。
(比較例14)
比較例14,與實施例15相異,施行藉由係含有氮系氣體的處理氣體之NF3/CO/Ar=100/100/100sccm的電漿,將附著於上部電極34的含有係卑金屬之Al的附著物,蝕刻而去除之去除步驟。關於其他點,與實施例15相同。
(關於實施例7~16及比較例13、14之處理結果)
圖8為,顯示關於實施例7~16及比較例13、14之處理結果的圖。圖8之描繪圖221,相當於圖6及圖7之描繪圖221。此外,圖8之描繪圖231為,顯示實施例7~16中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。此外,描繪圖413、415~417,分別為顯示實施例7~10中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。另外,描繪圖422~427,分別為顯示實施例11~16中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。此外,描繪圖512、522,分別為顯示比較例13、14中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖6及圖8所示,在去除Hf或Al的去除步驟中,藉由使用CF4/Ar,而可與使用CF4/CO或CF4/CO/Ar之手法同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖6及圖8所示,在去除Hf或Al的去除步驟中,藉由使用CF4/CO2/Ar,而可與使用CF4/CO或CF4/CO/Ar之手法同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖6及圖8所示,在去除Hf或Al的去除步驟中,藉由使用CF4,而可與使用CF4/CO或CF4/CO/Ar之手法同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖8所示,藉由在去除Hf或Al的去除步驟中使用CF4/CO/Ar,與使用NF3/CO/Ar之手法相較,金屬汙染量的值得到改善。換而言之,則實施 例9、15,與比較例13、14相較,可將含有係過渡金屬之Hf的附著物或含有係卑金屬之Al的附著物效率良好地蝕刻而去除。
(實施例17、18)
實施例17、18中,與實施例1~16相異,取代上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置,而使用下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置施行一連串的處理。亦即,將具有含有係過渡金屬之Hf的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有Hf的附著物蝕刻而去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力:1000W
溫度(上部/側壁部/下部):100/60/0℃
時間:180秒
此外,實施例17、18中,作為處理氣體G1及處理氣體G1的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。
實施例17:CF4/CO/Ar=300/300/300sccm
實施例18:CF4/CO=300/300sccm
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(關於實施例17、18之處理結果)
圖9為,顯示關於實施例17、18之處理結果的圖。圖9之描繪圖221,相當於圖6及圖7之描繪圖221。此外,描繪圖612、613,分別為顯示實施例17、18中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖9所示,即便在使用下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置的情況,仍與使用上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置的情況相同地改善金屬汙染量的值。換而言之,則即便為在上部電極34之表面未產生自偏壓的狀況,仍可將含有係過渡金屬之Hf的附著物效率良好地去除。
(實施例19~21)
將具有含有過渡金屬X的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):500W/250W
對上部電極施加之直流電壓:-500V
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
時間:180秒
處理氣體及處理氣體之流量:CF4/CO/Ar=100/100/100sccm
此外,實施例19~21中,作為過渡金屬X,係使用以下之金屬。
實施例19:Ti(鈦)
實施例20:Hf(鉿)
實施例21:Ta(鉭)
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(實施例22~33)
實施例22~33,與實施例19~21相異,施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且 不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G3之電漿,將附著於上部電極34之含有過渡金屬X的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:上下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):500W/250W
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
時間:180秒
此外,實施例22~33中,作為過渡金屬X,係使用以下之金屬。
實施例22、25、28、31:Ti(鈦)
實施例23、26、29、32:Hf(鉿)
實施例24、27、30、33:Ta(鉭)
此外,實施例22~33中,作為處理氣體G3及處理氣體G3的流量,係使用以下處理氣體及處理氣體的流量。
實施例22~24、31~33:CHF3/Ar/O2=100/100/100sccm
實施例25~27:CHF3/Ar/O2=100/500/100sccm
實施例28~30:CHF3/Ar/O2=100/800/100sccm
此外,實施例22~33中,作為對上部電極34施加的直流電壓,係使用以下直流電壓。
實施例22~30:-400V
實施例31~33:-900V
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(關於實施例19~33之處理結果)
圖10為,顯示關於實施例19~33之處理結果的圖。圖10中,描繪圖711為,顯示實施例19、22、25、28、31中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖721為,顯示實施例20、23、26、29、32中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖731為,顯示實施例21、24、27、30、33中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖712~716,分別為顯示實施例19、22、25、28、31中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖722~726,分別為顯示實施例20、23、26、29、32中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖732~736,分別為顯示實施例21、24、27、30、33中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖10所示,在去除作為過渡金屬之Ti、Hf或Ta的各去除步驟中,藉由對上部電極34施加負的直流電壓,而無關於過渡金屬之種類,改善金屬汙染量的值。
此外,如圖10所示,在去除Ti的去除步驟中,使用含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G3之實施例22、25、28、31,可與使用含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之實施例19同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖10所示,在去除Hf的去除步驟中,使用含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G3之實施例23、26、29、32,可與使用含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之實施例20同程度地改善金屬汙染量的值。
此外,如圖10所示,在去除Ta的去除步驟中,使用含有CHzFw氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G3之實施例24、27、30、33,可與使用含有CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之實施例21同程度地改善金屬汙染量的值。
(實施例34、35)
將具有含有係卑金屬之Al(鋁)的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CHzFw氣體(其中,z為3以 下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G3之電漿,將附著於上部電極34之含有Al的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:下部RF雙頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力(HF/LF):1000W/250W
溫度(上部/側壁部/下部):60/60/20℃
時間:180秒
處理氣體及處理氣體之流量:CHF3/Ar/O2=100/100/100sccm
此外,實施例34、35中,作為對上部電極34施加的直流電壓,係使用以下直流電壓。
實施例34:-150V
實施例35:-300V
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(比較例15)
比較例15,與實施例34、35相異,在去除步驟中,未對上部電極34施加負的直流電壓。關於其他點,與實施例34、35相同。
(關於實施例34、35及比較例15之處理結果)
圖11為,顯示關於實施例34、35及比較例15之處理結果的圖。圖11中,描繪圖741為,顯示實施例34、35及比較例15中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖742為,顯示比較例15中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖743、744,分別為顯示實施例34、35中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖11所示,在去除Al的去除步驟中,與未對上部電極34施加負的直流電壓之比較例15相較,對上部電極34施加負的直流電壓之實施例34、35中,金屬汙染量的值得到改善。換而言之,則實施例34、35,相較於比較例15,可將含有係卑金屬之Al的附著物效率良好地去除。
(實施例36~39)
將具有含有係卑金屬之Al的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。接著,施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有Al的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:對上部電極施加負的直流電壓之下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力:1kW
溫度(上部/側壁部/下部):20/-/20℃
時間:180秒
處理氣體及處理氣體之流量:CF4=500sccm
此外,實施例36~39中,作為對上部電極34施加的直流電壓,係使用以下直流電壓。
實施例36:-100V
實施例37:-150V
實施例38:-300V
實施例39:-500V
(實施例40~44)
將具有含有係過渡金屬之Hf的膜之半導體晶圓W予以電漿處理。施行對上部電極34施加負的直流電壓,並藉由含有CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體G1之電漿,將附著於上部電極34之含有Hf的附著物去除之去除步驟。施行去除步驟時所使用之諸條件,如同下述。
電漿處理裝置之類別:對上部電極施加負的直流電壓之下部RF單頻施加型之電漿蝕刻裝置
壓力:4.0Pa(30mT)
高頻電力:1kW
溫度(上部/側壁部/下部):20/-/20℃
時間:180秒
處理氣體及處理氣體之流量:CF4=500sccm
此外,實施例40~44中,作為對上部電極34施加的直流電壓,係使用以下直流電壓。
實施例40:-50V
實施例41:-100V
實施例42:-150V
實施例43:-300V
實施例44:-500V
(實施例45)
實施例45,與實施例40~44相異,在去除步驟中,未對上部電極34施加負的直流電壓。關於其他點,與實施例40~44相同。
施行去除步驟後,測定上部電極34表面的金屬汙染量。金屬汙染量,係表示每單位面積附著多少金屬原子之指標。另,金屬汙染量的測定,並非直接測定上部電極34表面的金屬汙染量,而係在上部電極34上設置測試用Si基板,測定測試用Si基板上的金屬汙染量以將其作為上部電極34表面的金屬汙染量。
(比較例16)
比較例16,與實施例36~39相異,在去除步驟中,未對上部電極34施加負的直流電壓。關於其他點,與實施例36~39相同。
(比較例17)
比較例17,與實施例36~39相異,在去除步驟中,作為對上部電極34施加的直流電壓,使用-50V。關於其他點,與實施例36~39相同。
(關於實施例36~45及比較例16、17之處理結果)
圖12為,顯示關於實施例36~45及比較例16、17之處理結果的圖。圖12中,描繪圖761為,顯示實施例36~39及比較例16、17中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖771為,顯示實施例40~45中的去除步驟前之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖762、763,分別為顯示比較例16、17中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖764~767,分別為顯示實施例36~39中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖773~777,分別為顯示實施例40~44中的去除步驟後之測試用Si基板的表面狀態之描繪圖。描繪圖772為,顯示實施例45中的去除步驟後之測試用Si基板的表面 狀態之描繪圖。另,描繪圖,將金屬汙染量(Contamination)〔×1010atms/cm2〕一併顯示。
如圖12所示,相較於在去除Al的去除步驟中,未對上部電極34施加負的直流電壓之比較例16,及對上部電極34施加較-100V更大的直流電壓之比較例17,在對上部電極34施加-100V以下的直流電壓之實施例36~39中,金屬汙染量的值得到改善。亦即,了解藉由將對上部電極34施加之負的直流電壓設定為-100以下的值,而可將含有係卑金屬之Al的附著物效率良好地去除。
此外,如圖12所示,去除Hf的去除步驟中,無論是否對上部電極34施加負的直流電壓,金屬汙染量的值皆得到改善。

Claims (9)

  1. 一種電漿處理方法,其特徵為:將被處理體搬入到處理容器內,該被處理體具備含過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的膜;以第1處理氣體之電漿對被處理體進行蝕刻,而使得過渡金屬及卑金屬中之至少任一者從被處理體飛散,且含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物附著在處理容器之內部所配置的構件上;將被處理體從處理容器內搬出;在處理容器內不存在被處理體之狀態下,藉由含有CO氣體、Ar氣體及CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體之電漿,將附著於該處理容器之內部所配置的構件上,並含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物去除;且一面對該處理容器之內部所配置的構件施加負的直流電壓,一面以該第2處理氣體之電漿去除該附著物;其中藉由將該負的直流電壓設在-100V以下,以使該第2處理氣體之電漿中的氬離子和該處理容器之內部所配置的構件碰撞,而利用氬離子的濺鍍去除該附著物。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理方法,其中,該第2處理氣體為CF4/CO/Ar氣體及C2F6/CO/Ar氣體中之至少任一種。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理方法,其中,該過渡金屬係Ti、Hf及Ta中之至少任一種。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理方法,其中,該卑金屬係Al。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理方法,其中,藉由對在該處理容器之內部彼此對向的兩個電極分別施加高頻電力,而產生含有該CxFy氣體,且不含氯系氣體及氮系氣體的處理氣體之電漿,並藉由所產生之電漿將該附著物去除。
  6. 一種電漿處理方法,其特徵為:將被處理體搬入到處理容器內,該被處理體具備含過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的膜;以第1處理氣體之電漿對被處理體進行蝕刻,而使得過渡金屬及卑金屬中之至少任一者從被處理體飛散,且含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物附著在處理容器之內部所配置的構件上;將被處理體從處理容器內搬出;在處理容器內不存在被處理體之狀態下,藉由含有O2氣體、Ar氣體及CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體之電漿,將附著於該處理容器之內部所配置的構件上,並含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物去除;且一面對該處理容器之內部所配置的構件施加負的直流電壓,一面以該第2處理氣體之電漿將該附著物去除;其中藉由將該負的直流電壓設在-100V以下,以使該第2處理氣體之電漿中的氬離子和該處理容器之內部所配置的構件碰撞,而利用氬離子的濺鍍去除該附著物。
  7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理方法,其中,該第2處理氣體為CHF3/Ar/O2氣體、CH2F2/Ar/O2氣體及CH3F/Ar/O2氣體中之至少任一種。
  8. 一種電漿處理裝置,其特徵為具備:處理容器,用以將被處理體進行電漿處理;排氣部,用以對該處理容器之內部進行減壓;氣體供給部,用以對該處理容器之內部供給處理氣體;以及控制部,其進行如下的控制:將被處理體搬入到處理容器內,該被處理體具備含過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的膜;以第1處理氣體之電漿對被處理體進行蝕刻,而使得過渡金屬及卑金屬中之至少任一者從被處理體飛散,且含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物附著在處理容器之內部所配置的構件上;將被處理體從處理容器內搬出;在處理容器內不存在被處理體之狀態下,藉由含有CO氣體、Ar氣體及CxFy氣體(其中,x為2以下的整數,y為6以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體之電漿,將附著於該處理容器之內部所配置的構件上,並含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物去除;且一面對該處理容器之內部所配置的構件施加負的直流電壓,一面以該第2處理氣體之電漿將該附著物去除;其中藉由將該負的直流電壓設在-100V以下,以使該第2處理氣體之電漿中的氬離子和該處理容器之內部所配置的構件碰撞,而利用氬離子的濺鍍去除該附著物。
  9. 一種電漿處理裝置,其特徵為具備:處理容器,用以將被處理體進行電漿處理;排氣部,用以對該處理容器之內部進行減壓;氣體供給部,用以對該處理容器之內部供給處理氣體;以及控制部,其進行如下的控制:將被處理體搬入到處理容器內,該被處理體具備含過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的膜;以第1處理氣體之電漿對被處理體進行蝕刻,而使得過渡金屬及卑金屬中之至少任一者從被處理體飛散,且含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物附著在處理容器之內部所配置的構件上;將被處理體從處理容器內搬出;在處理容器內不存在被處理體之狀態下,藉由含有O2氣體、Ar氣體及CHzFw氣體(其中,z為3以下的整數,w為3以下的整數),且不含氯系氣體及氮系氣體的第2處理氣體之電漿,將附著於該處理容器之內部所配置的構件上,並含有過渡金屬及卑金屬中之至少任一者的附著物去除;且一面對該處理容器之內部所配置的構件施加負的直流電壓,一面以該第2處理氣體之電漿將該附著物去除;其中藉由將該負的直流電壓設在-100V以下,以使該第2處理氣體之電漿中的氬離子和該處理容器之內部所配置的構件碰撞,而利用氬離子的濺鍍去除該附著物。
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