JP4588595B2 - Plasma processing apparatus and processing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体集積回路の加工に用いられるプラズマ処理方法、特にドライエッチング方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing method used for processing a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a dry etching method.
半導体集積回路は、高密度化の要求に応じて微細化が進展し、特に配線層では配線容量を低下させ、低消費電力で高速にデバイスを動作させることを目的として比誘電率の低い絶縁材料の導入が行われている。 In semiconductor integrated circuits, miniaturization has progressed in response to demands for higher density, and in particular, insulation layers with a low dielectric constant have the purpose of lowering wiring capacitance in wiring layers and operating devices at low speed with low power consumption. Has been introduced.
さらに、これら絶縁材料は加工マスクや下地との選択比の確保が困難であるため堆積性高いガスの混合量を多くしたガスでエッチングが行われている。このためウエハ面では特にイオンの衝撃の少ないウエハエッジ部のラウンド形状部分(ベベル部)へ堆積性ガスによって膜が生成堆積しエッチング終了時には100nm程度の厚さで膜が形成される。 Further, since it is difficult to secure a selection ratio with respect to the processing mask and the base for these insulating materials, etching is performed with a gas in which a mixed amount of a gas having a high deposition property is increased. Therefore, on the wafer surface, a film is formed and deposited by the deposition gas on the round shape portion (bevel portion) of the wafer edge portion where the impact of ions is particularly small, and the film is formed with a thickness of about 100 nm at the end of etching.
この堆積した膜は、次工程の処理中にはがれて微小異物を発生させたり、下地の膜剥がれを誘発したりするなどの障害を発生させる。
従来は、例えば、特許文献1に示されるように、エッチング処理で副次的に生じる堆積膜をエッチング後に薬液による後処理で除去していた。
また、例えば、特許文献2には、堆積物と化学的に反応する作用を有する堆積物除去ガスを前記被処理基板の端部近傍に供給して、堆積物の堆積を防止するプラズマエッチング処理方法が記載されている。
Conventionally, for example, as disclosed in Patent Document 1, a deposited film that is generated as a result of an etching process is removed after the etching by a post-treatment with a chemical solution.
Further, for example, Patent Document 2 discloses a plasma etching method for preventing deposit accumulation by supplying a deposit removing gas having a function of chemically reacting with a deposit to the vicinity of an end of the substrate to be processed. Is described.
上記従来技術では、堆積膜除去が不十分となって続く処理工程で剥離し異物を発生させ、あるいは除去性の高い薬液で処理を行うとウエハ上のデバイスの一部である膜がダメージを受けてしまうという問題があった。特にウエハ上の膜が低誘電率絶縁膜などの場合は、低誘電率の絶縁膜は薬液に対して化学的なダメージを受けやすく、使用できる薬液が限られるため堆積膜の除去効率は低く、処理時間が長くなってスループットを低下させ、電気特性の劣化あるいは歩留まり低下の大きな要因となっていた。あるいは、ベベル部に集中的に薬液を接触させる特殊な装置の使用等も行われているが、これらは装置コストが高く生産コスト増加要因となっている。 In the above-described prior art, if the deposited film is not sufficiently removed, the film is peeled off in the subsequent processing step to generate foreign matter, or the film that is a part of the device on the wafer is damaged when processed with a highly removable chemical. There was a problem that. Especially when the film on the wafer is a low dielectric constant insulating film, etc., the low dielectric constant insulating film is susceptible to chemical damage to the chemical solution, and since the usable chemical solution is limited, the removal efficiency of the deposited film is low, Processing time is prolonged and throughput is lowered, which is a major factor of deterioration of electrical characteristics or yield. Alternatively, the use of a special device for bringing the chemical solution into contact with the bevel portion intensively has been carried out, but these have a high device cost and cause an increase in production cost.
上記ベベル部の堆積膜を、エッチング処理をウエハとフォーカスリングへの給電線を独立させた装置を用いて行い、エッチング終了後に同エッチング装置内でどちらか片側の給電ラインを接地することにより概ウエハ周辺部に集中的にプラズマを発生させ効率的に除去する。 The deposited film on the bevel portion is etched by using an apparatus in which the power supply line to the wafer and the focus ring is made independent, and after the etching is finished, the power supply line on one side is grounded in the etching apparatus. Plasma is intensively generated in the peripheral part and efficiently removed.
本発明によれば、半導体集積装置の生産コストを低減できる。 According to the present invention, the production cost of a semiconductor integrated device can be reduced.
本発明の実施の形態では、エッチング直後、その場(in−situ)で堆積膜の付着しているウエハエッジ部を中心にプラズマを集中的に発生させ、ウエハ上の膜への悪影響なく堆積膜を除去する方法を与えるものである。特にin−situで除去することによって堆積膜の経時的、あるいは大気暴露などによる膜の変質硬化を避けることが出来るのでより効率的な除去処理が出来、エッチング装置のスループットに及ぼす影響はわずかで、トータルでは高いスループットを確保できるメリットが期待できる。
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。
In the embodiment of the present invention, immediately after etching, plasma is intensively generated around the wafer edge portion where the deposited film adheres in-situ, and the deposited film is formed without adversely affecting the film on the wafer. It gives a way to remove. In particular, by removing in-situ, it is possible to avoid alteration and hardening of the deposited film over time or due to atmospheric exposure, etc., so that more efficient removal processing can be performed, and the influence on the throughput of the etching apparatus is slight. In total, you can expect the merit of ensuring high throughput.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、UHF(Ultra High Frequency:超高周波)−ECR(Electron Cyclotron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)を用いたプラズマエッチング装置の概略断面図である。ここで、101は真空処理室で、石英窓102はプラズマ発生用のUHF電磁界を真空処理室101内に通過させるために設けられ、電極103は石英窓102に対向して真空処理室101内に配置され、半導体集積装置が形成されるウエハ104を載置し、バイアス電圧を発生させるための高周波電源105が接続されている。アンテナ107は石英窓102に連結され、真空処理室101内にプラズマを発生させるための電磁界をUHF電源110から導入する。ソレノイドコイル108は真空処理室101内に磁場を形成する。ガス分散板109はエッチングレシピにしたがってマスフローコントローラ110から供給されたガスを真空処理室内101に分散させ均一に導入する。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma etching apparatus using UHF (Ultra High Frequency) -ECR (Electron Cyclotron Resonance). Here,
電極103のウエハ非載置部には、絶縁リング123、導体リング122を介してシリコンリング121が設置されている。導体リング122、および電極103には真空処理室101外からスイッチ回路124を介して高周波電源105が接続されている。
スイッチ回路124は、図2に示すように電極、フォーカスリング(導体リング)への給電線をそれぞれ高周波電源105、アースへの配線に切り替える機能を有する。
A
As shown in FIG. 2, the
図2には、一つの高周波電源105が電極、フォーカスリング(導体リング)への給電線に接続される例が示されているが、電極に接続される高周波電源と、フォーカスリング(導体リング)に接続される高周波電源とを異なる高周波電源としても良い。また、図2には、アースへの配線を、電極用、及び、フォーカスリング(導体リング)用に別々に配置する例が示されているが、アースに接続される一本の配線が電極用、及び、フォーカスリング(導体リング)用に分岐するようにしても良い。
ウエハ104は直径300mmのウエハで、本実施例で用いたものは配線層形成工程のエッチング評価用の膜およびパターンが形成されたウエハである。
FIG. 2 shows an example in which one high-
The
まず、スイッチ回路124で高周波電源105からの配線を電極およびフォーカスリングに接続した状態でウエハ104に対して所定のエッチングレシピでエッチング処理を行った。処理後、ウエハを取り出してウエハベベル部について堆積膜の厚さの測定結果を図3に示す。ウエハ端面の垂直部分から裏面部にかけて100nmまでの堆積膜が形成されていることがわかる。
First, an etching process was performed on the
次に、同仕様の評価用のウエハを用いて、前記と同じエッチング処理を実施後、本発明の方法を実施した場合について述べる。エッチングステップを実施後、通常の終了シーケンスを実施し、図1のスイッチ回路124でフォーカスリングへの給電線を高周波電源側から接地側に切り替える。その後、堆積膜のエッチングガスである水素ガスを導入し所定の圧力に調整後、高周波電源105から100Wの電力を出力させ、その状態を30秒間維持した。その後ウエハを取り出し、図3で示した内容と同様の測定を実施した。結果を図4に示すが、堆積膜が本発明による後処理で除去されていることがわかる。
Next, a case where the method of the present invention is performed after performing the same etching process as described above using an evaluation wafer of the same specification will be described. After performing the etching step, a normal end sequence is performed, and the power supply line to the focus ring is switched from the high frequency power source side to the ground side by the
本発明の実施例2では、エッチング処理および、終了シーケンスを第1の実施例と同様に行った後、図1のスイッチ回路124で電極への給電線を接地側に接続し、水素ガスを導入して所定の圧力に調整後高周波電源105から150Wの電力を出力し、45秒間処理を実施し、その後同様の検査測定を行った。結果、すべての堆積膜が除去されていることが確認できた。
In the second embodiment of the present invention, after performing the etching process and the end sequence in the same manner as in the first embodiment, the
また、上記2つの実施例による処理を、エッチング評価用ウエハではなく、デバイスを作りこんだウエハについて行い、電気特性を評価したが従来と同様良好な特性が得られることを確認した。 Further, the processing according to the above two examples was performed not on the etching evaluation wafer but on the wafer in which the device was built, and the electrical characteristics were evaluated, but it was confirmed that the same excellent characteristics as in the conventional case were obtained.
これは、図5に示すように本発明による方法ではデポの付着したベベル部付近に効率的に放電プラズマを発生できるのでデバイスのあるウエハ面へのケミカルなダメージが回避できたことによると考えられる。 As shown in FIG. 5, the method according to the present invention is considered to be able to efficiently generate discharge plasma in the vicinity of the bevel portion where the deposit is attached, and thus chemical damage to the wafer surface with the device can be avoided. .
以上、本発明の実施によりエッチングにより生じたベベル部のデポがエッチング装置内で効率的に除去できることが例示された。この発明によりもたらされる産業上の効果は、従来の薬液処理に比較してスループットを向上し、薬液、薬液処理装置およびその廃液処理に関わるコストを不要とすることでトータルの生産コストを大幅に低減できることである。 As described above, it has been exemplified that the deposition of the bevel portion generated by the etching can be efficiently removed in the etching apparatus by implementing the present invention. The industrial effect brought about by this invention is that the throughput is improved compared to the conventional chemical processing, and the total production cost is greatly reduced by eliminating the costs associated with chemicals, chemical processing equipment and waste liquid processing. It can be done.
101 真空処理室
103 電極
104 ウエハ
121 フォーカスリング
124 スイッチ回路
101
Claims (3)
前記被処理基板と前記シリコンからなるフォーカスリングへの給電線をそれぞれ前記高周波電源または、アースへの配線に切り替えるスイッチ回路を備え、
前記スイッチ回路により、前記被処理基板あるいは前記シリコンからなるフォーカスリングの一方を接地し、
他方に前記高周波電源から高周波電力を印加することにより、前記被処理基板の周辺部下部にプラズマを発生させることを特徴とするプラズマ処理装置。 A vacuum processing chamber; plasma generating means for generating plasma; a substrate for processing a semiconductor integrated device to which plasma etching is performed; an electrode disposed in the vacuum processing chamber for mounting the substrate to be processed; A focus ring made of silicon installed around the processing substrate, and at least one high-frequency power source for applying high-frequency power to the substrate to be processed and the focus ring made of silicon ,
A switch circuit for switching the power supply line to the focus ring made of the substrate to be processed and the silicon to the high-frequency power source or to the ground, respectively,
With the switch circuit, one of the substrate to be processed or the focus ring made of silicon is grounded,
On the other hand, plasma is generated in the lower part of the periphery of the substrate to be processed by applying high frequency power from the high frequency power source.
前記被処理基板と前記シリコンからなるフォーカスリングへの給電線をそれぞれ前記高周波電源または、アースへの配線に切り替えるスイッチ回路により、前記被処理基板および前記シリコンからなるフォーカスリングに前記高周波電源から高周波電力を印加しながら、前記被処理基板をプラズマエッチングする工程と、
前記スイッチ回路により、前記被処理基板あるいは前記シリコンからなるフォーカスリングの一方を接地し、
他方に前記高周波電源から高周波電力を印加しながら、前記プラズマエッチングされた被処理基板周辺部をプラズマエッチングする工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。 A vacuum processing chamber; plasma generating means for generating plasma; a substrate for processing a semiconductor integrated device to which plasma etching is performed; an electrode disposed in the vacuum processing chamber for mounting the substrate to be processed; In a plasma processing method by a plasma processing apparatus having a focus ring made of silicon installed around a processing substrate and at least one high-frequency power source for applying high-frequency power to the substrate to be processed and the focus ring made of silicon ,
A high frequency power is supplied from the high frequency power source to the target substrate and the focus ring made of silicon by a switch circuit that switches a power supply line to the focus ring made of silicon and the focus ring made of silicon to the high frequency power source or wiring to the ground. Plasma etching the substrate to be processed while applying
With the switch circuit, one of the substrate to be processed or the focus ring made of silicon is grounded,
And plasma etching the plasma-etched substrate periphery while applying high-frequency power from the high-frequency power source.
前記被処理基板周辺部をプラズマエッチングする工程は、前記プラズマエッチングされた被処理基板の端部に付着した堆積膜を除去する工程であることを特徴とするプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 2, wherein
The plasma processing method is characterized in that the step of plasma etching the peripheral portion of the substrate to be processed is a step of removing a deposited film adhering to an end portion of the plasma-etched substrate to be processed.
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