JP2674488B2 - ドライエッチング室のクリーニング方法 - Google Patents
ドライエッチング室のクリーニング方法Info
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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- H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
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- H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts
-
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- H01L21/321—After treatment
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板のアルミニ
ウム膜にパターンが施されたレジストを被着しドライエ
ッチングしてアルミニウム配線を形成するドライエッチ
ング装置におけるエッチング室のクリーニング方法に関
する。
ウム膜にパターンが施されたレジストを被着しドライエ
ッチングしてアルミニウム配線を形成するドライエッチ
ング装置におけるエッチング室のクリーニング方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、レジストをエッチングマスクとし
てアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜をエッチグ
して配線を形成するドライエッチング装置は半導体基板
（以下単にウェーハと記す）を一枚ずつエッチング室に
収納し一枚ずつ処理するといった枚葉式のものが採用さ
れていた。しかしながら、このような枚様式のドライエ
ッチング装置では、連続的にウェーハを処理出来るもの
の、処理枚数に伴ないレジストを主成分とした反応生成
物がエッチング室内に付着し堆積することがある。この
エッチング室の内壁に堆積した付着物は再度蒸発し、エ
ッチング室の雰囲気および放電インピーダンスの変化な
どもたらし、エッチング度の再現性を著しく低下させる
も問題があった。
てアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜をエッチグ
して配線を形成するドライエッチング装置は半導体基板
（以下単にウェーハと記す）を一枚ずつエッチング室に
収納し一枚ずつ処理するといった枚葉式のものが採用さ
れていた。しかしながら、このような枚様式のドライエ
ッチング装置では、連続的にウェーハを処理出来るもの
の、処理枚数に伴ないレジストを主成分とした反応生成
物がエッチング室内に付着し堆積することがある。この
エッチング室の内壁に堆積した付着物は再度蒸発し、エ
ッチング室の雰囲気および放電インピーダンスの変化な
どもたらし、エッチング度の再現性を著しく低下させる
も問題があった。
【０００３】例えば、エッチング終点検出装置を備えた
ドライエッチング装置では、エッチング時に発光し石英
窓を透過する光の透過度が付着物のために低下しエッチ
ング終点を検知できなくなるなどの問題を起す。
ドライエッチング装置では、エッチング時に発光し石英
窓を透過する光の透過度が付着物のために低下しエッチ
ング終点を検知できなくなるなどの問題を起す。
【０００４】通常、この対策としてエッチング室をクリ
ーニングすることで対処してきた。この枚様式のドライ
エッチング装置では、例えば、ウェーハを１００枚処理
毎にエッチング室に酸素ガスを導入し、このガスでプラ
ズマを発生させエッチング室内をドライエッチングする
ことでクリーニングを行なっていた。また、このクリー
ニング時間を短縮することを目的として一枚ずつ処理す
る毎にクリーニングを行なう方法も採られていた。そし
て、この場合は、ステージへのウェーハの固定方法によ
ってエッチング室にウェーハを入れたままあるいはウェ
ーハを取除いて行なう二つの場合があった。
ーニングすることで対処してきた。この枚様式のドライ
エッチング装置では、例えば、ウェーハを１００枚処理
毎にエッチング室に酸素ガスを導入し、このガスでプラ
ズマを発生させエッチング室内をドライエッチングする
ことでクリーニングを行なっていた。また、このクリー
ニング時間を短縮することを目的として一枚ずつ処理す
る毎にクリーニングを行なう方法も採られていた。そし
て、この場合は、ステージへのウェーハの固定方法によ
ってエッチング室にウェーハを入れたままあるいはウェ
ーハを取除いて行なう二つの場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の方法では、定期的にクリーニングする方法にして
も後者のように一枚ずつ処理する毎にクリーニングする
方法でも、トータル的にはクリーニングにかかる時間は
同じかむしろ後者の方法の方がかかることがある。この
ことは処理装置のスループットを低下させる問題とな
る。
従来の方法では、定期的にクリーニングする方法にして
も後者のように一枚ずつ処理する毎にクリーニングする
方法でも、トータル的にはクリーニングにかかる時間は
同じかむしろ後者の方法の方がかかることがある。この
ことは処理装置のスループットを低下させる問題とな
る。
【０００６】また、後者の方法でウェーハをエッチング
室に入れたまま、室内をドライエッチングする方法は、
たとえ、引続き行なうレジスト除去のためのプラズマア
ッシングでアルミニウムコロージョン防止処理を行なっ
ても、クリーニングガスとして酸素ガスのみを用いてい
る限り塩素が残存し、ウェーハを大気に戻した後、残存
の塩素と水分との結合し塩化アルミとなり腐食が起り配
線の信頼性を著しく低下させる問題がある。
室に入れたまま、室内をドライエッチングする方法は、
たとえ、引続き行なうレジスト除去のためのプラズマア
ッシングでアルミニウムコロージョン防止処理を行なっ
ても、クリーニングガスとして酸素ガスのみを用いてい
る限り塩素が残存し、ウェーハを大気に戻した後、残存
の塩素と水分との結合し塩化アルミとなり腐食が起り配
線の信頼性を著しく低下させる問題がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、形成されたアル
ミニウム配線に腐食を起すことなく極めて短時間でエッ
チング室をクリーニングし装置のスループットを向上す
ることのできるエッチング室のクリーニング方法を提供
することである。
ミニウム配線に腐食を起すことなく極めて短時間でエッ
チング室をクリーニングし装置のスループットを向上す
ることのできるエッチング室のクリーニング方法を提供
することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、一枚の
半導体基板を収納しエッチング処理するエッチング室を
具備するドライエッチング装置における前記エッチング
室をクリーニングするドライエッチング室のクリーニン
グ方法において、下地のアルミニウム膜の上にパターン
が形成されたレジスト膜が施された前記半導体基板をハ
ロゲンガスを導入しプラズマエッチング処理する後に、
エッチング処理され前記レジスト膜が被着された前記半
導体基板を前記エッチング室に残したまま前記ハロゲン
ガスを真空排気により除去してから、酸素ガスを含むア
ルミニウム腐食防止のクリーニングガスを導入しプラズ
マ生成することによって前記エッチング室内をドライエ
ッチングしてクリーニングするドライエッチング室のク
リーニング方法である。また、前記クリーニングガスは
酸素ガスとアンモニアガスとの混合ガス、あるいは該酸
素ガスとメタノールガスとの混合ガスであることが望ま
しい。
半導体基板を収納しエッチング処理するエッチング室を
具備するドライエッチング装置における前記エッチング
室をクリーニングするドライエッチング室のクリーニン
グ方法において、下地のアルミニウム膜の上にパターン
が形成されたレジスト膜が施された前記半導体基板をハ
ロゲンガスを導入しプラズマエッチング処理する後に、
エッチング処理され前記レジスト膜が被着された前記半
導体基板を前記エッチング室に残したまま前記ハロゲン
ガスを真空排気により除去してから、酸素ガスを含むア
ルミニウム腐食防止のクリーニングガスを導入しプラズ
マ生成することによって前記エッチング室内をドライエ
ッチングしてクリーニングするドライエッチング室のク
リーニング方法である。また、前記クリーニングガスは
酸素ガスとアンモニアガスとの混合ガス、あるいは該酸
素ガスとメタノールガスとの混合ガスであることが望ま
しい。
【０００９】
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明のエッチング室のクリーニン
グ方法の一実施例を説明するためのドライエッチング装
置の構成を示す図である。このエッチング室のクリーニ
ング方法に適用したドライエッチング装置は、図１に示
すように、エッチングガスを導入しプラズマを形成しウ
エーハ８をエッチングするエッチング室２と、ゲートバ
ルブ９を介して付設される試料導入室１と、エッチング
処理されたウエーハに被着されているレジストを除去す
るアッシング室３とを備えている。
グ方法の一実施例を説明するためのドライエッチング装
置の構成を示す図である。このエッチング室のクリーニ
ング方法に適用したドライエッチング装置は、図１に示
すように、エッチングガスを導入しプラズマを形成しウ
エーハ８をエッチングするエッチング室２と、ゲートバ
ルブ９を介して付設される試料導入室１と、エッチング
処理されたウエーハに被着されているレジストを除去す
るアッシング室３とを備えている。
【００１２】また、このドライエッチング装置は、試料
導入室１のステージ４に載置されたウエーハをゲートバ
ルブ９を開けてからエッチング室２に入れエッチング
し、エッチングしてからゲートバルブ１０を開きウエー
ハ８をアッシング室３に入れ、ここでＥＣＲプラズマア
ッシングして不要のレジストを除去するといった連続式
にウエーハを処理する枚様式のドライエッチング装置で
ある。
導入室１のステージ４に載置されたウエーハをゲートバ
ルブ９を開けてからエッチング室２に入れエッチング
し、エッチングしてからゲートバルブ１０を開きウエー
ハ８をアッシング室３に入れ、ここでＥＣＲプラズマア
ッシングして不要のレジストを除去するといった連続式
にウエーハを処理する枚様式のドライエッチング装置で
ある。
【００１３】次に、本発明のエッチング室のクリーニン
グ方法をエッチング動作を含めて説明する。まず、シリ
コンおよび銅を僅かに含むアルミニウム膜が施されこの
アルミニウム膜にパターンを形成したレジストが被着さ
れたウェーハを準備し、試料導入室１に収納する。次
に、ゲートバルブ９が閉じられた試料導入室を十分に排
気し所定の圧力に減圧する。
グ方法をエッチング動作を含めて説明する。まず、シリ
コンおよび銅を僅かに含むアルミニウム膜が施されこの
アルミニウム膜にパターンを形成したレジストが被着さ
れたウェーハを準備し、試料導入室１に収納する。次
に、ゲートバルブ９が閉じられた試料導入室を十分に排
気し所定の圧力に減圧する。
【００１４】次に、ゲートバルブ９を開きウエーハ８を
ステージ４からステージ５に移載しゲートバルブ９を閉
じエッチング室２に収納する。そして高真空に維持され
たエッチング室２にガス導入口よりＢｃｌ3 、Ｃｌ2 お
よびＮ2 の混合ガスを導入し、圧力を４０ｍＴｏｒｒに
維持し高周波電源１２により電極間に１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を印加する。このことによりプラズマを形
成され、発生するイオンでアルミニウム膜はレジストを
マスクとして選択的にエッチングされる。
ステージ４からステージ５に移載しゲートバルブ９を閉
じエッチング室２に収納する。そして高真空に維持され
たエッチング室２にガス導入口よりＢｃｌ3 、Ｃｌ2 お
よびＮ2 の混合ガスを導入し、圧力を４０ｍＴｏｒｒに
維持し高周波電源１２により電極間に１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力を印加する。このことによりプラズマを形
成され、発生するイオンでアルミニウム膜はレジストを
マスクとして選択的にエッチングされる。
【００１５】次に、エッチング終了後、真空排気を十分
に行ないガス導入口よりクリーニングガスを導入し所定
の圧力に維持する。ここで、クリーニングガスは、エッ
チング能力の高い酸素ガスと残存塩素によるアルミ腐食
防止のためのガスを混合する。例えば、アンモニア、メ
タノール、四フッ化炭素ガスなどが望ましい。特に、酸
素ガスとアンモニアガスとの混合ガスであれば酸素３に
対しアンモニア５の割合の混合ガスが有効である。ま
た、メタノールガスであれば、酸素６に対しメタノール
ガスを１の割合が結果は良かった。
に行ないガス導入口よりクリーニングガスを導入し所定
の圧力に維持する。ここで、クリーニングガスは、エッ
チング能力の高い酸素ガスと残存塩素によるアルミ腐食
防止のためのガスを混合する。例えば、アンモニア、メ
タノール、四フッ化炭素ガスなどが望ましい。特に、酸
素ガスとアンモニアガスとの混合ガスであれば酸素３に
対しアンモニア５の割合の混合ガスが有効である。ま
た、メタノールガスであれば、酸素６に対しメタノール
ガスを１の割合が結果は良かった。
【００１６】このようにクリーニングガスを導入し、例
えば、高周波電力を１００Ｗを供給しプラズマを生成
し、ウエーハ８を含むステージ５および室内壁に付着す
る反応生成物をリアクティブエッチングすることにより
除去した。試みに１５秒間行なってみたところ、ウェー
ハ面には塩素が残存はなく内壁の汚れなどは初期の清掃
度を保つことができた。
えば、高周波電力を１００Ｗを供給しプラズマを生成
し、ウエーハ８を含むステージ５および室内壁に付着す
る反応生成物をリアクティブエッチングすることにより
除去した。試みに１５秒間行なってみたところ、ウェー
ハ面には塩素が残存はなく内壁の汚れなどは初期の清掃
度を保つことができた。
【００１７】次に、ゲートバルブ１０を開き、ウェーハ
８をステージ５よりアッシング室３のステージ６に移載
し再びゲートバルブ１０を閉じる。このときエッチング
室２は高真空に排気され、ゲートバルブ９が開き、次の
ウェーハがエッチング室２に収納される。一方、アッシ
ング室３に収納されたウェーハは導入された酸素ガスの
１Ｔｏｒｒの圧力下で保たれた雰囲気に置かれ、絶縁板
７を介して導波管１３より導入される２．４５ＧＨｚの
マイクロ波のＥＣＲ現象によりプラズマを生成し、ウェ
ーハに被着されたレジストを灰化して除去する。
８をステージ５よりアッシング室３のステージ６に移載
し再びゲートバルブ１０を閉じる。このときエッチング
室２は高真空に排気され、ゲートバルブ９が開き、次の
ウェーハがエッチング室２に収納される。一方、アッシ
ング室３に収納されたウェーハは導入された酸素ガスの
１Ｔｏｒｒの圧力下で保たれた雰囲気に置かれ、絶縁板
７を介して導波管１３より導入される２．４５ＧＨｚの
マイクロ波のＥＣＲ現象によりプラズマを生成し、ウェ
ーハに被着されたレジストを灰化して除去する。
【００１８】このアッシング室３でレジスト灰化処理を
行なっている間、エッチング室１ではウェーハ８のエッ
チング処理とエッチング室２のクリーニングが行なわ
れ、試料導入室１では未処理のウェーハが高真空の雰囲
気で待機している。このようにウェーハ導入、エッチン
グ、クリーニングおよびアッシングという一連のサイク
ル作業がアッシングに要する時間内でできることから、
この一連の作業はアッシング作業時間に含まれ、エッチ
ング室のクリーニングに要する時間は全く必要としなか
った。その結果、スループットも１時間当りの処理枚数
は従来に比べ３枚から６枚多く処理することができた。
行なっている間、エッチング室１ではウェーハ８のエッ
チング処理とエッチング室２のクリーニングが行なわ
れ、試料導入室１では未処理のウェーハが高真空の雰囲
気で待機している。このようにウェーハ導入、エッチン
グ、クリーニングおよびアッシングという一連のサイク
ル作業がアッシングに要する時間内でできることから、
この一連の作業はアッシング作業時間に含まれ、エッチ
ング室のクリーニングに要する時間は全く必要としなか
った。その結果、スループットも１時間当りの処理枚数
は従来に比べ３枚から６枚多く処理することができた。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、エッチング室にア
ッシング室が付設されたドライエッチング装置を利用し
て、ウェーハ収納、ウェーハ面のアルミニウム膜の選択
的ドライエッチング、酸素ガスを含む残存塩素を除去す
るエッチングガスによるエッチング室のクリーニングお
よびレジストの灰化除去処理の一連の作業を大気にウェ
ーハを晒すことなく連続的に一枚ずつ処理できるように
し、さらに灰化処理時間内でエッチング処理および室内
クリーニングを行なうことによって、形成されたアルミ
ニウム配線に腐食を起すことなくエッチング室をクリー
ニングに要する時間を無くし装置のスループットの向上
を図ることができるという効果がある。
ッシング室が付設されたドライエッチング装置を利用し
て、ウェーハ収納、ウェーハ面のアルミニウム膜の選択
的ドライエッチング、酸素ガスを含む残存塩素を除去す
るエッチングガスによるエッチング室のクリーニングお
よびレジストの灰化除去処理の一連の作業を大気にウェ
ーハを晒すことなく連続的に一枚ずつ処理できるように
し、さらに灰化処理時間内でエッチング処理および室内
クリーニングを行なうことによって、形成されたアルミ
ニウム配線に腐食を起すことなくエッチング室をクリー
ニングに要する時間を無くし装置のスループットの向上
を図ることができるという効果がある。
【図１】本発明のエッチング室のクリーニング方法の一
実施例を説明するためのドライエッチング装置の構成を
示す図である。
実施例を説明するためのドライエッチング装置の構成を
示す図である。
１ 試料導入室 ２ エッチング室 ３ アッシング室 ４，５，６ ステージ ７ 絶縁板 ８ ウェーハ ９，１０ ゲートバルブ １２ 高周波電源 １３ 導波管
Claims (2)
- 【請求項１】 一枚の半導体基板を収納しエッチング処
理するエッチング室を具備するドライエッチング装置に
おける前記エッチング室をクリーニングするドライエッ
チング室のクリーニング方法において、下地のアルミニ
ウム膜の上にパターンが形成されたレジスト膜が施され
た前記半導体基板をハロゲンガスを導入しプラズマエッ
チング処理する後に、エッチング処理され前記レジスト
膜が被着された前記半導体基板を前記エッチング室に残
したまま前記ハロゲンガスを真空排気により除去してか
ら、酸素ガスを含むアルミニウム腐食防止のクリーニン
グガスを導入しプラズマ生成することによって前記エッ
チング室内をドライエッチングしてクリーニングするこ
とを特徴とするドライエッチング室のクリーニング方
法。 - 【請求項２】 前記クリーニングガスは酸素ガスとアン
モニアガスとの混合ガス、あるいは該酸素ガスとメタノ
ールガスとの混合ガスであることを特徴とする請求項１
記載のドライエッチング室のクリーニング方法。
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