JP2008078678A - Method for processing plasma - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体エッチング装置内壁で発生する塵埃の発生源を取り去ることのできるドライクリーニング方法を提供する。
【解決手段】処理室内にフッ素含有ガスを含む異なるガスの組み合わせからなる処理ガスを多段ステップで供給しAlを含む積層膜である被エッチング材料に多段ステップでエッチング処理を施した後、Bを含むガスを用いて処理室内に付着する被エッチング材料を含む堆積物を除去する第1のクリーニング処理および処理室に付着する処理室内の内部構成材料のイオンスパッタ物をBを含むガスを用いて除去する第2のクリーニング処理を行う。
【選択図】図1There is provided a dry cleaning method capable of removing a source of dust generated on an inner wall of a semiconductor etching apparatus.
A process gas comprising a combination of different gases including a fluorine-containing gas is supplied into a processing chamber in a multi-stage step, and an etching process is performed on the material to be etched, which is a laminated film containing Al, in a multi-stage step. A first cleaning process for removing a deposit containing a material to be etched that adheres to the processing chamber using a gas and an ion sputter of an internal component material in the processing chamber that adheres to the processing chamber are removed using a gas containing B. A second cleaning process is performed.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は,半導体装置の製造工程において,基板上に微細加工,もしくは成膜
を施すのに使用される半導体製造装置内のドライクリーニング方法に関する。
The present invention relates to a dry cleaning method in a semiconductor manufacturing apparatus used for performing fine processing or film formation on a substrate in a manufacturing process of a semiconductor device.
半導体装置の製造工程において,塵埃(異物)が基板に付着すると,目的のデ
バイスのパターン欠陥を引き起こし,製造工程における歩留まりを低下させる。
If dust (foreign matter) adheres to the substrate in the manufacturing process of the semiconductor device, it will cause a pattern defect of the target device and reduce the yield in the manufacturing process.
これに対して,近年の製造工程においては,プラズマを利用するドライエッチ
ングやCVD等のプロセスが重要になっている。すなわち,各種ガスを装置内に導
入し,導入したガスのプラズマの反応を利用して,成膜,エッチング等の微細加
工を行うものである。これらのプロセスでは,微細加工を施そうとする基板以外
にも,すなわち,製造装置内壁にも堆積膜が付着する。例えばドライエッチング
おいてはエッチングガスがプラズマ中で分解や結合されること,また,エッチン
グにより生成されるエッチング副生成物により装置内壁に堆積膜が付着する。こ
のような堆積膜は,処理枚数が増加し膜厚が厚くなると部分的に剥離して塵埃と
なり,デバイスのパターン欠陥の原因となる。したがって,これらの付着堆積物
を定期的に除去する必要がある。
On the other hand, in recent manufacturing processes, processes such as dry etching and CVD using plasma have become important. That is, various gases are introduced into the apparatus, and microfabrication such as film formation and etching is performed using the plasma reaction of the introduced gas. In these processes, the deposited film adheres not only to the substrate to be finely processed, that is, to the inner wall of the manufacturing apparatus. For example, in dry etching, an etching gas is decomposed or combined in plasma, and a deposited film adheres to the inner wall of the apparatus due to etching by-products generated by etching. Such a deposited film partially peels off and becomes dust when the number of processed films increases and the film thickness increases, causing a pattern defect of the device. Therefore, it is necessary to periodically remove these deposits.
従来,このような付着堆積物の除去方法としては,装置を大気開放してアルコ
ールや純水等の溶媒を用いて拭き取る,いわゆるウェットクリーニングと,例え
ば,特許文献1に開示されている塩素系ガスとフッ素系ガスの組み合わせに
よるものや,特許文献2に開示されている酸素ガスと塩素ガスの混合ガスの
プラズマによるドライクリーニングが知られている。
しかしながら上記従来のクリーニング方法は以下に示す問題がある。 However, the conventional cleaning method has the following problems.
まず,ウェットクリーニングに関しては,定期的に装置を大気開放し,分解す
る必要があり,さらにはウェットクリーニング後の真空排気も必要となる。した
がって,クリーニング毎に長時間装置を停止させることとなり,著しい装置稼働
率の低下,スループットの低下を引き起こす。
First, with regard to wet cleaning, it is necessary to periodically open the apparatus to the atmosphere and disassemble it, and further evacuation after wet cleaning is required. Accordingly, the apparatus is stopped for a long time every cleaning, which causes a significant decrease in apparatus operation rate and throughput.
次に,特許文献1の開示例では,被エッチング材がAl,およびWを含む合金で
あり,Alのエッチング生成物,Wのエッチング生成物を除去するために,すなわ
ち複数のエッチング対象物に対するクリーニングが組み合わされていることが特
徴となっている。また,特許文献2の開示例に代表される従来のドライクリー
ニングは,被エッチング材料とエッチングガス,もしくはエッチングの際のマス
ク材料であるフォトレジスト(カーボン)とエッチングガス,もしくはエッチン
グガスの重合体によるいわゆる反応生成物を除去するが特徴である。
Next, in the disclosure example of Patent Document 1, the material to be etched is an alloy containing Al and W, and in order to remove the Al etching product and the W etching product, that is, cleaning a plurality of etching objects. It is characterized by the combination. Further, the conventional dry cleaning represented by the disclosure example of
これら従来の開示例では,被エッチング材料やマスク材料等のウエハ基板上の
材料とエッチングガスとの生成物に関するクリーニングについては考慮されてい
るものの,装置内部材材料のイオンスパッタ物,あるいは装置内部材材料とエッ
チングガスとの化合物に対するクリーニングに関しては,全く考慮されていない
。
In these conventional disclosure examples, cleaning related to the product of the etching gas and the material on the wafer substrate, such as the material to be etched and the mask material, is considered, but the ion sputter of the material in the apparatus or the material in the apparatus No consideration is given to the cleaning of compounds of materials and etching gases.
エッチング装置においては,エッチングガスによるプラズマが被エッチング対
象である基板表面をエッチングする他,装置内部材料をも叩き,その結果,エッ
チング反応生成物ばかりではなく,装置内部材材料のイオンスパッタ物,あるい
は装置内部材材料とエッチングガスとの化合物を装置内壁に付着,堆積させる。
In the etching apparatus, the plasma by the etching gas etches the surface of the substrate to be etched, and also hits the internal material of the apparatus. As a result, not only the etching reaction product but also the ion spatter of the internal material of the apparatus, or A compound of material inside the device and etching gas is attached and deposited on the inner wall of the device.
すなわち従来のドライクリーニング方法では,装置内部材材料のイオンスパッ
タ物,あるいは装置内部材材料とエッチングガスとの化合物が除去しきれずに堆
積し,異物を発生させてしまうという大きな問題があった。
That is, in the conventional dry cleaning method, there has been a big problem that the ion sputtered material in the apparatus member material or the compound of the apparatus member material and the etching gas accumulates without being removed and generates foreign matters.
本発明の目的は,これらの問題を解決することにあり,製造装置内壁に付着し
た堆積膜を効果的に除去できる,すなわち,塵埃の発生源を取り去ることのでき
るドライクリーニング方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve these problems, and to provide a dry cleaning method capable of effectively removing a deposited film adhering to an inner wall of a manufacturing apparatus, that is, capable of removing a dust generation source. is there.
上記目的は,ドライクリーニング工程の中に,エッチング反応生成物を除去す
る工程と、処理装置内部の材料のイオンスパッタ物,もしくは装置内部材材料と
エッチングガスとの化合物を除去する工程とを有することにより達成される。
The above object has a step of removing an etching reaction product and a step of removing an ion sputter of a material inside the processing apparatus or a compound of an internal member material and an etching gas in the dry cleaning process. Is achieved.
また上記目的は,ドライクリーニングを施す工程に,エッチング,及びクリー
ニングを施す工程において使用されるガスを構成する元素に対する原子間結合エ
ネルギーの値が,被エッチング材料を構成する元素とエッチング,及びクリーニ
ングを施す工程において使用されるガスを構成する元素の原子間結合エネルギー
の値よりも,大きな値である物質を含むガスを用いることにより達成される。
In addition, the purpose of the above is that when the dry cleaning process is performed, the value of the interatomic bond energy with respect to the elements constituting the gas used in the etching and cleaning processes is different from that of the elements constituting the material to be etched. This is achieved by using a gas containing a substance having a larger value than the value of the interatomic bond energy of the elements constituting the gas used in the applying step.
また上記目的は,ドライクリーニングを施す工程に,エッチング,及びクリー
ニングを施す工程において使用されるガスを構成する元素に対する原子間結合エ
ネルギーの値が,装置内部材材料を構成する元素とエッチング,及びクリーニン
グを施す工程において使用されるガスを構成する元素の原子間結合エネルギーの
値よりも,大きな値を持つ物質を含むガスを用いることにより達成される。
In addition, the above-described object is that, in the process of performing dry cleaning, the value of the interatomic bond energy with respect to the elements constituting the gas used in the processes of etching and cleaning is determined by the etching and cleaning with the elements constituting the material in the apparatus. This is achieved by using a gas containing a substance having a value larger than the value of the interatomic bond energy of the elements constituting the gas used in the step of applying.
本発明は、以上の構成を備えるため、製造装置内壁に付着した堆積膜を効率的に除去
することができる。これにより,堆積膜厚の増加(処理枚数の増加)にともなう
,堆積膜の剥離,これによる塵埃の発生を防止することが可能となり,製造工程
における歩留まりの向上,製造装置の稼働率向上を図ることができる。
Since this invention is provided with the above structure, the deposited film adhering to the inner wall of a manufacturing apparatus can be removed efficiently. As a result, it becomes possible to prevent the peeling of the deposited film and the generation of dust due to the increase in the deposited film thickness (increase in the number of processed sheets), thereby improving the yield in the manufacturing process and improving the operating rate of the manufacturing apparatus. be able to.
以下本発明のドライクリーニング方法の実施例について図に従って詳細に説明
する。
Embodiments of the dry cleaning method of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1に本発明に係るドライクリーニング方法に使用されたマイクロ波エッチン
グ装置の構成図を示す。図において1は,微細加工を施すシリコンウエハ(基板
),3,4は各々,石英ベルジャー,メインチャンバーであり,真空雰囲気を作
る。10は真空排気のための排気口,15はエッチング,あるいはドライクリー
ニングのためのガス導入部である。9は,ウエハを固定保持する基板ステージで
あり,8はウエハをクランプするクランパーである。このクランパーは一般的に
,例えばアルミナセラミックス等のセラミックスで製作されることが多い。ウエ
ハを基板ステージ9に固定保持する方式として静電吸着力を利用した方式を使っ
ても良い。7はアース板であり,11はアース7とウエハステージ9との間にRF
バイアスを印加するための高周波電源である。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a microwave etching apparatus used in the dry cleaning method according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a silicon wafer (substrate) to be finely processed, and
This is a high-frequency power source for applying a bias.
マイクロ波エッチング装置は,まず,高真空排気後プラズマを生成するための
ガスを導入する。そして,マイクロ波14をマグネトロン(図示しない)から発
振,導波管5を通して石英ベルジャ3(処理室)内に導入して,処理室周囲に配置
されたソレノイドコイル6により形成する磁場との共鳴(ECR)により,処理室の
ガスをプラズマ化し,そのプラズマを利用してエッチングを行う。アース7とウ
エハステージ9間には,イオンを引き込むことにより異方性エッチングを行う目
的で,高周波電源11によりRFバイアスが印加される。
The microwave etching apparatus first introduces a gas for generating plasma after high vacuum evacuation. Then, the
この際,エッチング処理の副産物としてできる反応生成物が,石英ベルジャ3
,メインチャンバー4,ガス導入部の出口15,クランパー8等の処理室の構成
部品に付着,堆積膜13を形成する。このような堆積膜は,処理枚数が増加し膜
厚が厚くなると部分的に剥離して塵埃となり,デバイスのパターン欠陥の原因と
なる。
At this time, a reaction product formed as a by-product of the etching process is a
The deposited film 13 is formed on the
ここでは一例として,図2に示すような絶縁膜に用いられるシリコン酸化膜(S
iO2膜)17をフルオロカーボン系ガス,例えばここではCF4ガスのプラズマと添
加ガスAr, O2ガスのプラズマによりエッチングする場合を挙げて説明する。この
図のように,例えば基板16上にSiO2膜17が形成され,その上にフォトレジス
トからなるマスクパターン18が形成され,これを図1に示したようなエッチン
グ装置でエッチング処理を施す。このときエッチングガスはプラズマ中で解離し
,ウエハを叩くことによってエッチングを進行させる。この際に,エッチング対
象物が原因で装置内壁に付着する不要堆積物は,シリコンを含む酸化物,有機物
を含む化合物となる。
Here, as an example, a silicon oxide film (S
The case where the (iO2 film) 17 is etched using a fluorocarbon-based gas, for example, a plasma of CF4 gas and plasma of additive gases Ar and O2 gas will be described. As shown in this figure, for example, a
ところで,ドライクリーニングの際のガスは,除去対象である堆積物に対して
,堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物になる狙いで行われ,結果的には蒸発・
真空排気して除去する。例えば堆積物が炭素化合物であれば,O2ガスのプラズマ
を当て,気体であるCO,CO2にして除去するというように行われる。前記特開平7
-508313に開示した例では,塩素系ガスに酸素系ガスを混合したクリーニングガ
スのを用いている。酸素を混合することにより,金属,塩素,有機物を含む化合
物から炭素を切り放し,同時に塩素により金属をクリーニングすることにより,
全体としての効果を向上を狙いとている。
By the way, the gas at the time of dry cleaning is carried out with the aim of reacting with the deposit to be removed to become a compound having a high vapor pressure.
Remove by evacuation. For example, if the deposit is a carbon compound, it is removed by applying plasma of O2 gas to CO or CO2 as gases. JP-A-7
In the example disclosed in -508313, a cleaning gas in which an oxygen-based gas is mixed with a chlorine-based gas is used. By mixing oxygen, carbon is cut off from compounds containing metal, chlorine and organic matter, and at the same time, by cleaning the metal with chlorine,
The aim is to improve the overall effect.
本実施例に挙げたようなSiO2膜をエッチングする場合には,フッ素系ガスと酸
素系ガスの混合,あるいは組み合わせによるクリーニングが一般的である。しか
し,すでに述べたようにエッチングガスによるプラズマは被エッチング対象であ
る基板表面17,18をエッチングする他,装置内部材料,例えばクランパ8,
アース7等をも叩き,その結果,被エッチング材料に対する反応生成物ばかりで
はなく,装置内部材材料のイオンスパッタ物,あるいは装置内部材材料とエッチ
ングガスとの化合物もエッチング処理の副産物として堆積膜13の構成元素とな
る。
In the case of etching the SiO2 film as mentioned in this embodiment, cleaning by mixing or combination of fluorine-based gas and oxygen-based gas is generally used. However, as described above, the plasma by the etching gas etches the
As a result, the deposited film 13 is not only a reaction product with respect to the material to be etched but also an ion sputtered material of the internal member material or a compound of the internal member material and the etching gas as a by-product of the etching process. It becomes a constituent element.
一般的に,エッチング装置等のプラズマ応用半導体製造装置にはアルミナ部品
が良く用いられる。本実施例(図2の例)においては,装置内壁に付着する不要
堆積物は,まずエッチング対象物が原因である,被エッチング材のSiO2,レジス
ト材の有機化合物の他,装置内のアルミナ部品であるクランパ8がプラズマに叩
かれ,イオンスパッタされてアルミナの形で装置内壁に付着・堆積している。こ
の一部はエッチングの際にフッ素によってフッ化アルミの形で付着・堆積する。
In general, alumina parts are often used in plasma application semiconductor manufacturing apparatuses such as etching apparatuses. In this embodiment (example in FIG. 2), unnecessary deposits adhering to the inner wall of the apparatus are first caused by the object to be etched. The
従来のドライクリーニングでは,SiO2,レジスト材の有機化合物に対するクリー
ニングしか行われていない。すなわち,装置内部材材料のイオンスパッタ物,あ
るいは装置内部材材料とエッチングガスとの化合物が堆積するということが考慮
に入れられておらず,したがってこれらのに対するクリーニングも考えられてい
ない。よって,これらが最終的に異物の発生原因として残ることになる。
Conventional dry cleaning only cleans SiO2 and organic compounds of resist materials. That is, it is not taken into account that the ion sputtered material of the internal member material of the apparatus or the compound of the internal member material of the apparatus and the etching gas is deposited, and therefore cleaning of these is not considered. Therefore, these finally remain as the cause of the generation of foreign matter.
本発明によれば,ドライクリーニング工程の中に,エッチング反応生成物を除
去する工程に加えて,装置内部材材料のイオンスパッタ物,および装置内部材材
料とエッチングガスとの化合物を除去する工程が付加されるために,従来のドラ
イクリーニングでは見逃されてきた装置内部材材料の化合物からなる堆積物も除
去でき,クリーニング効果の向上,異物の発生の抑制効果の向上を図ることが可
能である。
According to the present invention, in the dry cleaning step, in addition to the step of removing the etching reaction product, the step of removing the ion sputter of the member material in the apparatus and the compound of the member material in the device and the etching gas. Therefore, it is possible to remove deposits made of the compound of the material in the apparatus, which has been overlooked in the conventional dry cleaning, and it is possible to improve the cleaning effect and the effect of suppressing the generation of foreign matter.
本実施例では,具体的にBcl3とCl2の混合ガスによるクリーニングを,装置内
部材料のクリーニングとして付加した。アルミニウムの付着物に対しては,Cl2
ガスプラズマにより蒸気圧の高いAlCl3を生成して除去することが有効である。
In this embodiment, specifically cleaning with a mixed gas of Bcl3 and Cl2 is added as cleaning of the material inside the apparatus. For aluminum deposits, Cl2
It is effective to generate and remove AlCl3 with high vapor pressure by gas plasma.
しかし,アルミニウムが酸化物,もしくはフッ化物になっている場合には,Al-C
lの原子間結合エネルギーよりもAl-O,Al-Fの原子間結合エネルギーの方が大き
いために,Cl2単独のプラズマではAlCl3が生成できずクリーニングによる除去は
できない。そこで,Al-O,及びAl-Fの原子間結合エネルギーよりも,フッ素,酸
素に対する原子間結合エネルギーが大きいBを含むガス,Bcl3をCl2ガスに混ぜる
ことにより,Al-O,およびAl-FからO,Fを引き抜き,Cl2によるクリーニングを
有効にする。これにより,エッチング反応生成物に加えて,装置内部材材料のイ
オンスパッタ物をも除去可能となる。
However, when aluminum is an oxide or fluoride, Al-C
Since the interatomic bond energy of Al-O and Al-F is larger than the interatomic bond energy of l, AlCl3 cannot be generated by Cl2 alone plasma and cannot be removed by cleaning. Therefore, by mixing Bcl3, a gas containing B, whose interatomic bond energy for fluorine and oxygen is larger than the interatomic bond energies of Al-O and Al-F, Al-O and Al-F Pull out O and F from, and enable cleaning with Cl2. As a result, in addition to the etching reaction product, the ion sputtered material of the member in the apparatus can be removed.
ここでは,O2と六フッ化硫黄(SF6)のクリーニング,BCl3とCl2の混合ガスによ
るクリーニングを順番に行うことにより,装置内のクリーニング効果,および異
物の抑制効果を著しく向上することができる。
Here, the cleaning effect in the apparatus and the foreign matter suppression effect can be remarkably improved by sequentially cleaning O2 and sulfur hexafluoride (SF6) and cleaning with a mixed gas of BCl3 and Cl2.
このように,被エッチング材料に対する反応生成物を除去するドライクリーニ
ングに加えて装置内部材材料のイオンスパッタ物,あるいは装置内部材材料とエ
ッチングガスとの化合物を除去するためのドライクリーニングを行うことにより
装置内のクリーニング効果を著しく向上させることができる。ここでは,エッチ
ング反応生成物に対するドライクリーニングと装置内部材材料に対するクリーニ
ングを順番に行ったが,両者のクリーニングガスを混合しても良い。
In this way, in addition to dry cleaning for removing reaction products on the material to be etched, by performing dry cleaning for removing ion spatter of the member material in the apparatus or a compound of the member material in the apparatus and the etching gas. The cleaning effect in the apparatus can be remarkably improved. Here, the dry cleaning for the etching reaction product and the cleaning for the material inside the apparatus are performed in order, but the cleaning gases of both may be mixed.
次に,タングステン配線に適用した例について,図3を用いて説明する。図3
のように,例えば基板16上にタングステン配線19が形成され,その上にフォ
トレジストからなるマスクパターン18が形成され,これを図1に示したような
エッチング装置でエッチング処理を施す。タングステンに対してはSF6ガスのプ
ラズマによりエッチングを進行させる。
Next, an example applied to tungsten wiring will be described with reference to FIG. FIG.
Thus, for example, a
この際に,装置内壁に付着する不要堆積物は,タングステン,フッ素,有機物
を含む化合物と,装置内のアルミナ部品であるクランパ8がプラズマに叩かれ,
イオンスパッタされてアルミ酸化物の形で装置内壁に付着・堆積している。この
一部はエッチングの際のSF6ガスのプラズマによりフッ化アルミの形になってい
る。ここでは,SF6によるクリーニング,とBCl3とCl2の混合ガスによるクリーニ
ングを順番に行った。SF6は,タングステン,および有機化合物に関してもクリ
ーニング効果がある。BCl3とCl2の混合ガスによるクリーニングは第一の実施例
で説明した通り,アルミ酸化物,アルミフッ化物に対してクリーニング効果を発
揮する。このクリーニングにより,異物の抑制効果を著しく向上した。第一の実
施例と同様,このようにエッチング材料に対する反応生成物を除去するドライク
リーニングと,装置内部材材料に対するドライクリーニングを行うこれにより,
クリーニング効果が著しく向上する。
At this time, unnecessary deposits adhering to the inner wall of the apparatus are struck by plasma by a compound containing tungsten, fluorine and organic matter, and a
Ion sputtered and deposited on the inner wall of the device in the form of aluminum oxide. Part of this is in the form of aluminum fluoride due to the plasma of SF6 gas during etching. Here, cleaning with SF6 and cleaning with a mixed gas of BCl3 and Cl2 were performed in order. SF6 also has a cleaning effect on tungsten and organic compounds. Cleaning with a mixed gas of BCl3 and Cl2 exhibits a cleaning effect on aluminum oxide and aluminum fluoride as described in the first embodiment. This cleaning significantly improved the effect of suppressing foreign matter. As in the first embodiment, the dry cleaning for removing the reaction product for the etching material and the dry cleaning for the material in the apparatus are performed in this way.
The cleaning effect is remarkably improved.
次に本発明を利用した別の実施例について説明する。ここでは,図4に示すよ
うなアルミ積層配線をエッチングする場合に本発明を適用した場合について説明
する。
Next, another embodiment using the present invention will be described. Here, the case where the present invention is applied to the case of etching an aluminum laminated wiring as shown in FIG. 4 will be described.
最近のメタル配線は,アルミ単層膜ではなく図4に示すようなバリアメタル2
1を伴った積層膜となっており,複数のエッチングガスがエッチング工程に用い
られる。耐エレクトロマイグレーション性や拡散バリア性を得ることが目的であ
る。ここでは,アルミ配線20,チタンタングステン(TiW)バリアメタル21の
積層膜をエッチングする例を挙げる。すでに述べたように,エッチングを行う場
合,被エッチング材料に対して蒸気圧の高い化合物を形成してエッチングを進行
させる。この場合,第一層目のアルミ20はCl2ガスを用いて蒸気圧の高いAlCl3
にしてエッチングを進行させる。このとき,装置内壁,例えば石英ベルジャ3,
メインチャンバー4,ガス導入口15,クランパー8等の処理室の構成部品にAl
,もしくはAlClxが付着,堆積する。この後,第二層目のTiW21はSF6プラズマ
により行われ,このとき装置内壁や処理室の構成部品にTi,もしくはタングステ
ン(W)が付着,堆積する。
Recent metal wiring is not an aluminum single layer film but a
A laminated film with 1 is used, and a plurality of etching gases are used in the etching process. The purpose is to obtain electromigration resistance and diffusion barrier properties. Here, an example in which a laminated film of an
Then, the etching is advanced. At this time, the inner wall of the apparatus, for example,
Al for process chamber components such as
Or, AlClx adheres and accumulates. Thereafter,
通常,Al,もしくはAlClxをクリーニングする場合,Tiをクリーニングする場合
には,Cl2プラズマにより蒸気圧の高いAlCl3,TiClにして除去する。また,Wを
クリーニングする場合にはフッ素系ガス,例えばSF6のプラズマにより蒸気圧の
高いWF6にして除去を行う。
Normally, when cleaning Al or AlClx, when cleaning Ti, Cl2 plasma is used to remove AlCl3 and TiCl with high vapor pressure. In addition, when cleaning W, WF6 having a high vapor pressure is removed by using a fluorine-based gas such as SF6 plasma.
しかし,配線を構成する膜が単層膜でなく積層膜の場合は,複数のエッチング
ガスのプラズマを使用するために,また,複数のクリーニングガスを使用するた
めに,装置内壁や処理室の構成部品に付着している堆積膜は単純な形ではなく,
これらのガスとの化合物の形となる。
However, if the film that forms the wiring is not a single layer film but a laminated film, the configuration of the inner wall of the apparatus and the processing chamber is required in order to use multiple etching gas plasmas and multiple cleaning gases. The deposited film adhering to the parts is not a simple shape,
It will be in the form of compounds with these gases.
すなわち,付着物は,
1)第一層目のエッチングの際にAl,もしくはAlClxが付着,堆積する。その堆
積物が第二層目のTiWエッチングの際に,SF6プラズマによりアルミフッ化物にな
る。この後,第二層目のTiW20はSF6プラズマにより行われ,このとき装置内壁
や処理室の構成部品にTi,もしくはWが付着,堆積する。
That is, the deposit is
1) Al or AlClx adheres and deposits during the etching of the first layer. The deposit becomes aluminum fluoride by SF6 plasma during the TiW etching of the second layer. Thereafter,
2)第一層目のエッチングの際に堆積するAl,AlClxは,第二層目のTiWエッチン
グの際の堆積物であるWを除去するクリーニング工程,SF6プラズマによりさらに
アルミフッ化物が促進される。
2) Al and AlClx deposited during the etching of the first layer are further promoted by the cleaning process for removing W, which is a deposit during the TiW etching of the second layer, and SF6 plasma.
3)エッチングガス,もしくはクリーニングガスによるプラズマは,装置内部材
料,一般的に装置内部品に使用されているアルミナ部品を叩き,イオンスパッタ
作用によりアルミ酸化物の形で装置内壁に付着・堆積する。
3) Plasma generated by etching gas or cleaning gas strikes and deposits on the inner wall of the apparatus in the form of aluminum oxide by ion sputtering by hitting alumina parts generally used for the parts inside the apparatus.
4)プラズマのイオンスパッタ作用により装置内壁に付着・堆積したアルミ酸化
物は,第二層目のTiWエッチングの際のSF6プラズマにより一部アルミフッ化物と
なる。
4) Aluminum oxide adhering to and depositing on the inner wall of the device due to the ion sputtering effect of the plasma is partially converted to aluminum fluoride by SF6 plasma during the TiW etching of the second layer.
5)プラズマのイオンスパッタ作用により装置内壁に付着・堆積したアルミ酸化
物は,Wクリーニングの際のSF6プラズマにより一部アルミフッ化物となる。
5) Aluminum oxide adhering to and depositing on the inner wall of the device due to the ion sputtering action of the plasma is partially converted to aluminum fluoride by SF6 plasma during W cleaning.
このように,多層配線をエッチングする場合には,ある配線層をエッチングし
ている間にエッチング用ガスのプラズマが,別の配線層をエッチングした際に装
置内に付着した堆積物を除去しずらい化合物にする。さらに,ある元素の堆積物
をクリーニングしている間にクリーニングガスのプラズマが,別の元素の堆積物
を除去しずらい化合物にする。これらにより,目的としたクリーニングを阻害す
ることが起こる。
Thus, when etching a multi-layer wiring, the plasma of the etching gas does not remove deposits adhering to the apparatus when another wiring layer is etched while one wiring layer is being etched. It is made into a compound. Further, while cleaning deposits of one element, cleaning gas plasma makes it difficult to remove deposits of other elements. These can interfere with the intended cleaning.
さらには,エッチングガス,クリーニングガスによるプラズマは,装置内部材
料も叩き,その結果,装置内部材材料のイオンスパッタ物を装置内に付着させる
。また,これらはエッチングガス,クリーニングガスとの化合物にもなる。これ
らにより,目的としたクリーニングを阻害することが起こる。
Further, the plasma generated by the etching gas and the cleaning gas also strikes the material inside the apparatus, and as a result, the ion sputtered material of the material inside the apparatus adheres to the apparatus. These also become compounds with etching gas and cleaning gas. These can interfere with the intended cleaning.
本発明によれば,ドライクリーニングの工程の中に,被エッチング材料とエッ
チングガスを構成する元素との原子間結合エネルギーよりも,エッチングガス元
素との原子間結合エネルギーが大きな値を持つ物質を含むガスによるクリーニン
グを付加する。これにより,前記1)の堆積物が除去可能となる。すなわち,第
一層目のエッチングの際に堆積したAlが第二層目のTiWエッチングの際のSF6プラ
ズマによりアルミフッ化物になったものを除去可能となる。
According to the present invention, the dry cleaning process includes a substance whose interatomic bond energy with the etching gas element is larger than the interatomic bond energy between the material to be etched and the element constituting the etching gas. Add gas cleaning. As a result, the deposit 1) can be removed. In other words, it is possible to remove the aluminum deposited during the etching of the first layer from the aluminum fluoride by SF6 plasma during the TiW etching of the second layer.
また本発明によれば,ドライクリーニング工程の中に,エッチング反応生成物
を除去する工程に加えて,装置内部材材料のイオンスパッタ物を除去する工程が
付加されるために,前記3)の堆積物が除去可能となる。すなわち,装置内部品
に使用されているアルミナ部品のイオンスパッタ物が除去可能となる。
Further, according to the present invention, in addition to the step of removing the etching reaction product in the dry cleaning step, the step of removing the ion sputtered material of the member in the apparatus is added. Things can be removed. That is, it becomes possible to remove the ion spatter of the alumina parts used for the parts in the apparatus.
さらに,ドライクリーニングの工程の中に,被エッチング材料,および装置構
成材料と他の工程のクリーニングガスを構成する元素との原子間結合エネルギー
よりも,上記クリーニング工程のガス元素との原子間結合エネルギーが大きな値
を持つ物質を含むガスによるクリーニングを付加する。これにより,前記2),
4),5)の堆積物が除去可能となる。すなわち,Wクリーニングの際のSF6プラ
ズマによりアルミフッ化物となった堆積物が除去可能となる。
Further, during the dry cleaning process, the interatomic bond energy with the gas element in the cleaning process is higher than the interatomic bond energy between the material to be etched and the material constituting the apparatus and the element constituting the cleaning gas in another process. A cleaning with a gas containing a substance having a large value is added. As a result, 2),
The deposits 4) and 5) can be removed. In other words, it becomes possible to remove deposits that have become aluminum fluoride by SF6 plasma during W cleaning.
具体的には,エッチング,およびクリーニング時に用いられるSF6プラズマに
より,アルミニウムがフッ化物になっているために,Cl2単独のプラズマではク
リーニングによる除去はできない。ドライクリーニングを施す工程の中に,エッ
チング,およびクリーニング時に用いられるフッ素と被エッチング材料であるア
ルミとの原子間結合エネルギーの値よりも,フッ素との原子間結合エネルギーが
大きな値を持つ物質Bを含むガス,Bcl3をCl2ガスに混ぜてクリーニングガスと
することにより,Al-FからFを引き抜き,Cl2によるクリーニングを有効にするこ
とができる。
Specifically, the SF6 plasma used during etching and cleaning makes aluminum fluoride, so it cannot be removed by cleaning with Cl2 alone plasma. During the dry cleaning process, a substance B having an interatomic bond energy with fluorine larger than the interatomic bond energy between fluorine used for etching and cleaning and aluminum as the material to be etched is selected. By mixing the containing gas, Bcl3, with Cl2 gas to make a cleaning gas, F can be extracted from Al-F and Cl2 cleaning can be made effective.
またBは,装置内部材材料のイオンスパッタ物であるアルミ酸化物Al-Oに対して
,B-Oの原子間結合エネルギーの方が大きい。したがって,Bを含むガス,Bcl3を
Cl2ガスに混ぜることにより,Al-OからOを引き抜き,Cl2によるクリーニングを
有効にする。すなわち,装置内部材材料のイオンスパッタ物をも除去可能である
。
In addition, B has higher interatomic bond energy of BO than aluminum oxide Al-O, which is an ion sputtered material in the equipment. Therefore, the gas containing B, Bcl3
By mixing with Cl2 gas, O is extracted from Al-O, and cleaning with Cl2 is enabled. That is, it is possible to remove the ion sputtered material of the internal member of the apparatus.
このような,積層膜であるがために次工程のエッチングガスやクリーニングガ
スと反応して堆積した膜に対するクリーニング行程は,エッチング反応生成物単
独のクリーニング工程の後,もしくは前,もしくは両方に入れてよい。
The cleaning process for the film deposited by reacting with the etching gas or cleaning gas in the next process because it is a laminated film is put after or before or both of the cleaning process of the etching reaction product alone. Good.
なお,本発明の実施例は,マイクロ波エッチング装置に適用した例で説明した
が,これに限定されるものではなく,平行平板型のエッチング装置,誘導結合型
のエッチング装置,またCVD装置であっても,プラズマにより装置内壁の堆積物
をクリーニングする装置であれば効果が得られる。
Although the embodiment of the present invention has been described with reference to an example applied to a microwave etching apparatus, the present invention is not limited to this, and may be a parallel plate etching apparatus, an inductively coupled etching apparatus, or a CVD apparatus. However, the effect can be obtained if the apparatus cleans the deposits on the inner wall of the apparatus with plasma.
1…ウエハ、2…プラズマ、3…石英ベルジャー、4…、メインチャンバー、
5…導波管、6…ソレノイドコイル、7,12…アース、8…ウエハクランパ、
9…ウエハステージ、10…真空排気口、11…高周波電源、13…堆積物、1
4…マイクロ波、15…ガス導入口、16…半導体基板、18…フォトレジスト
マスクパターン、19…タングステン配線、20…アルミ配線膜、21…TiWバ
リアメタル。
1 ... wafer, 2 ... plasma, 3 ... quartz bell jar, 4 ... main chamber,
5 ... Waveguide, 6 ... Solenoid coil, 7, 12 ... Ground, 8 ... Wafer clamper,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Wafer stage, 10 ... Vacuum exhaust port, 11 ... High frequency power supply, 13 ... Deposit, 1
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Bを含むガスを用いて処理室内に付着する被エッチング材料を含む堆積物を除去する第1のクリーニング処理および処理室に付着する処理室内の内部構成材料のイオンスパッタ物をBを含むガスを用いて除去する第2のクリーニング処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。 A processing gas composed of a combination of different gases including a fluorine-containing gas is supplied into the processing chamber in a multi-stage step, and an etching process is performed in a multi-stage step on the material to be etched which is a laminated film containing Al.
A gas containing B is used as a first cleaning process for removing deposits containing an etching target material adhering to the processing chamber using a gas containing B, and an ion sputtered material of an internal constituent material in the processing chamber adhering to the processing chamber. And performing a second cleaning process to be removed.
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