等离子体处理方法技术

本发明专利技术的目的是提供等离子体处理方法，对半导体基板等的晶片进行等离子体蚀刻，能够通过晶片的蚀刻处理除去在处理室内堆积的金属与非金属的复合堆积物，并减少基于堆积物的异物的产生。本发明专利技术中，在处理室内对试料进行等离子体蚀刻并对所述处理室内进行等离子体清洗的等离子体处理方法的特征在于，具有如下工序：对预定个数的所述试料进行等离子体蚀刻的蚀刻工序；在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素的堆积膜的金属除去工序；以及使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有非金属元素的堆积膜的非金属除去工序，其中将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上。

Plasma treatment method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体处理方法
本专利技术涉及一种包括试料的等离子体处理和等离子体清洗的等离子体处理方法。
技术介绍
在近年来的半导体器件中，为了改善晶体管特性，不断进行从以往的多晶硅/SiO2构造向高-K/金属栅构造的转变。此外，还不断进行从平面型晶体管到立体型晶体管构造的转变。因此，在晶体管中使用的材料的种类不断多样化，并且处理室内的表面的堆积物(难挥发性材料与挥发性材料)的种类及其清洗方法也不断多样化起来。此外，为了实现晶体管的微小构造，不断加强蚀刻控制性与选择比提高的要求。为了满足这样的要求，要利用基于TiN、Al2O3等薄膜金属的掩模、隔板。此外，对于蚀刻气体，要使用在蚀刻工艺中容易在蚀刻装置的内壁上产生堆积物的CF系气体。这样的蚀刻中的堆积物并不是由Si、C、Ti、Al、Ta中的一种元素构成的单一的单层堆积物，而大多是Ti、Al、Ta这样的金属与Si、C这样的非金属的混合堆积物。因此，与这样的复杂的混合堆积物也对应的清洗变得必要起来。以往，已知如下一种处理技术：针对因晶片的处理而产生的堆积物，按照每个晶片处理来进行等离子体清洗或者按照每个批次来进行等离子体清洗，从而稳定地保持处理室内的表面状态。例如，专利文献1中公开了一种在配置有包含金属元素的膜的被处理件的等离子体蚀刻中，基于以下顺序的等离子体清洗方法。(a)使含有硅元素的膜堆积在进行等离子体蚀刻的处理室内。(b)在使所述含有硅元素的膜堆积之后，将被处理件载置在所述处理室内配置的试料台上。(c)在将所述被处理件载置到所述试料台之后，对所述被处理件进行等离子体蚀刻。(d)在对所述被处理件进行等离子体蚀刻之后，使用等离子体除去所述处理室内的含有金属元素的物质。(e)在除去含有所述金属元素的物质之后，对所述处理室内堆积的含有硅元素的膜进行等离子体清洗。并且，通过使用了含有硅元素的气体的等离子体，来堆积所述(a)中的含有硅元素的膜。这种情况下，所述含有硅元素的气体是SiCl4气体。此外，使用Cl2气体与BCl3气体的混合气体、Cl2气体与SiCl4气体的混合气体、或者Cl2气体与H2气体的混合气体，来进行所述(d)中的含有金属元素的物质的除去。这种情况下，使用NF3气体来进行所述等离子体清洗。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特许第5750496号公报专利文献2：日本特开2005-142369号公报
技术实现思路
-专利技术要解决的课题-然而，近年来，根据专利技术人们的清洗评价判明了，在产生由金属(例如，Ti、Al、Ta等)与非金属(例如，Si、C等)的混合物构成的堆积物(以下也称为“混合堆积物”)的工艺中，通过上述现有技术的等离子体清洗技术，无法充分除去金属与非金属的混合堆积物。以下，说明清洗评价。在清洗评价中使用的等离子体蚀刻装置，是图11所示的微波ECR(ElectronCyclotronResonance(ECR)，电子回旋共振)等离子体蚀刻装置。该等离子体蚀刻装置按照如下而构成。在处理室100内具有载置晶片101的试料台102。与试料台102对置地，在处理室100的上方设置有顶板103与石英制的喷淋板104。气体供给装置105连接到喷淋板104部，经由喷淋板104向处理室100内供给处理气体。在处理室100的上方，经由顶板103设置有波导管106和高频电源(微波源)107。围绕处理室100和波导管106，卷装有电磁铁108。通过从高频电源107产生的微波的电场与由电磁铁108产生的磁场之间的相互作用，供给到处理室100内的处理气体被等离子体化。此外，在处理室100的内壁面设置有石英制的内筒109和环状的接地110。内筒109保护处理室的侧壁免受处理室100内生成的等离子体的影响，基于离子、电子的电流流入接地110。此外，偏压施加用的高频电源112经由匹配器而连接到试料台102，对试料台102施加用于将等离子体中的离子引入到晶片101上的偏置电压。真空排气装置(省略图示)经由真空排气阀113连接到处理室100的底部，将处理室100内维持/控制在预定压力。此外，喷淋板104和内筒109处于电浮置。此外，本装置中，将不向大气开放而能够对处理室内的表面的堆积物进行检测的衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(AttenuatedTotalReflection-FourierTransferInfraredSpectroscopy，ATR-FTIR，以下称为“FTIR”)装置114安装于形成等离子体的处理室100的侧面部。通过上述构成的装置来进行等离子体处理，并使用FTIR装置进行了金属与非金属混合堆积物的基础清洗评价。通过图12来说明该评价。图12中的(a)示出了在金属清洗之后进行非金属清洗的清洗评价的流程。此外，图12中的(b)示出了在非金属清洗之后进行金属清洗的清洗评价的流程。如图12中的(a)和图12中的(b)所示，首先，针对一个批次(lot)(25个晶片)进行产品蚀刻(S1201)。此外，以下所谓的“产品蚀刻”是指对实际的产品晶片的蚀刻，或者对模仿了实际产品晶片的试料的蚀刻。关于蚀刻条件，使用了碳堆积性强的CH3F气体作为蚀刻气体。此外，使用了在晶片的整个面上形成Al2O3而得的晶片，作为蚀刻评价晶片。在该蚀刻中，在处理室内残留从被等离子体化的蚀刻气体供给的碳、以及来自晶片的反应生成物即铝的混合堆积物。在图12中的(a)中，在产品蚀刻(S1201)之后，使用Cl系气体，实施一次有效地除去Ti、Al、Ta的金属清洗(S1202，处理时间200秒)。然后，实施一次使用SF6气体与O2气体的混合气体的有效除去Si、C堆积物的非金属清洗(S1203，处理时间200秒)。另一方面，在图12中的(b)的处理流程中，在紧接蚀刻之后实施非金属清洗(S1203)，并以相反顺序进行图12中的(a)的处理流程中的金属清洗(S1202)与非金属清洗(S1203)。图13中的(a)是与图12中的(a)的处理流程对应的各处理之后的FTIR光谱。在25个评价晶片(在整个面上形成有Al2O3的晶片)的产品蚀刻之后，如图13中的(a)所示，在波数从650cm-1到3150cm-1的宽范围内，观测到CC、CH、CF系的峰。这些峰在实施了处理时间200秒的金属清洗S202之后基本没有变化。因此，能够理解，在金属清洗处理(S1202)中，在处理室内堆积的CHxFy膜的除去速率非常缓慢。之后，当实施非金属清洗(S1203)时，这些C系峰消失，另一方面，在波数1000cm-1以下的低频区域观测到的Al-0(Al-F)系的峰存留。即，判明了，Al与C的混合堆积物中的Al难以通过图12中的(a)的清洗流程除去。当想要通过金属清洗将其除去时，即使花费若干小时以上、根据情况若干天以上的处理，也无法除去。另一方面，图13中的(b)是与图12中的(b)的流程对应的各处理后的FTIR光谱。如图13中的(b)所示，通过在紧接产品蚀刻后进行的非金属清洗(S1203)，C系的峰消失，但观测到在波数1000cm-1的低频区域观测的Al-O(Al-F)系的峰。确认出，之后通过实施金属清洗(S1202)，Al-O(Al-F)减少。使用图14，说明通过图12中的(b)的流程，A1-0(Al-F)减少的现象。图14中的(a)图示了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对处理室内进行清洗的等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理方法具有如下工序：蚀刻工序，对预定个数的试料进行等离子体蚀刻；金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；以及非金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜，将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.27 JP 2017-0603531.一种对处理室内进行清洗的等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理方法具有如下工序：蚀刻工序，对预定个数的试料进行等离子体蚀刻；金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；以及非金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用与所述金属除去工序的等离子体不同的等离子体，来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜，将所述金属除去工序和所述非金属除去工序重复两次以上。2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，在所述非金属除去工序之前，进行所述金属除去工序。3.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，监测所述金属除去工序的等离子体的发光，监测所述非金属除去工序的等离子体的发光，重复进行所述金属除去工序和所述非金属除去工序，直到检测出使用了被监测的所述金属除去工序的等离子体的发光的所述金属除去工序的结束以及使用了被监测的所述非金属除去工序的等离子体的发光的所述非金属除去工序的结束为止。4.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，使用含硼气体与含氯气体的混合气体或者含硅气体与含氯气体的混合气体，来生成所述金属除去工序的等离子体，使用含氟气体或含氧气体来生成所述非金属除去工序的等离子体。5.根据权利要求4所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述处理室的表面被电浮置，在所述试料被载置于试料台时，进行所述金属除去工序和所述非金属除去工序。6.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理方法还具有如下工序：硼除去工序，在所述金属除去工序之后，使用等离子体除去所述处理室内的硼元素；以及氟除去工序，在所述非金属除去工序之后，使用等离子体除去所述处理室内的氟元素，将所述金属除去工序、所述硼除去工序、所述非金属除去工序以及所述氟除去工序的实施作为一个循环重复两次以上。7.一种等离子体处理方法，在表面的一部分配置有材质为不锈钢的部件的处理室内对试料进行等离子体蚀刻，并对所述处理室内进行等离子体清洗，其特征在于，所述等离子体处理方法具有如下工序：蚀刻工序，对预定个数的所述试料进行等离子体蚀刻；金属除去工序，在所述蚀刻工序之后，使用等离子体来除去含有金属元素和非金属元素并堆积在所述处理室内的堆积膜；非金属除...

【专利技术属性】
技术研发人员：广田侯然，角屋诚浩，中宇祢功一，玉利南菜子，井上智己，中元茂，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本,JP