(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置され内部でプラズマが形成される処理室と、該処理室内の下部に配置され試料が載置される試料台と、前記処理室内に試料搬送用ガス、試料処理用ガス、第一の試料異物除去用ガスまたは第二の試料異物除去用ガスの中で少なくとも一つのガスを導入するための導入孔を有し前記処理室の上方に配置されたガス導入機構と、前記真空容器と連結され減圧下で前記処理室内に前記試料を搬送するための搬送容器と、該搬送容器と前記真空容器とを連通する通路を開閉するゲートバルブとを備える真空処理装置を用いたプラズマ処理方法において、
前記真空容器内に前記試料搬送用ガスを流しながら前記ゲートバルブを開けて前記試料を前記試料台に搬送し、
前記試料搬送後に前記ゲートバルブを閉じた後、前記処理室に前記試料搬送用ガスを流したまま、高真空排気を行わずに、
前記試料の表面に存在する有機物を除去するためのガスである前記第一の試料異物除去用ガスを導入するとともに前記試料搬送用ガスの導入を停止し、
前記処理室内の圧力を所定の圧力に調整した後、前記処理室内にプラズマを形成して前記有機物を除去し、
前記試料の表面に存在する無機物を除去するためのガスである前記第二の試料異物除去用ガスを導入した後、前記処理室内にプラズマを形成して前記無機物を除去し、
前記有機物の除去および前記無機物の除去後、前記試料を前記試料処理用ガスを用いてプラズマエッチングすることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理方法において、
前記試料搬送用ガスは、Ａｒ(アルゴン)ガスまたはＮ２(窒素)ガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理方法において、
前記無機物は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）、ＰＳＧ（リンケイ酸塩ガラス膜）、ＢＰＳＧ（ホウリンケイ酸塩ガラス膜）、ＢＳＧ（ホウケイ酸塩ガラス膜）、ＳｉＯＦ（酸化ケイ素系絶縁膜）、ＴＥＯＳ（テトラオリシリケートシラン）、ＳｉＮｘ（窒化ケイ素）、ＳｉＯｘＮｙ（酸窒化ケイ素）の何れかであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理方法において、
前記第二の試料異物除去用ガスは、Ｃｌ２（塩素）ガス、ＢＣｌ３（三塩化ホウ素）ガス、ＣＦ４(四フッ化炭素)ガス、ＳＦ６(六フッ化硫黄)ガス、ＣＨＦ３（三フッ化メタン）ガスのうちから選ばれる少なくとも１種のガスあるいはＣｌ２（塩素）ガスとＢＣｌ３(三塩化ホウ素)ガス、ＣＦ４(四フッ化炭素)ガスとＳＦ６(六フッ化硫黄)ガス、ＣＦ４(四フッ化炭素)ガスとＣＨＦ３（三フッ化メタン）ガス、ＳＦ６(六フッ化硫黄)ガスとＣＨＦ３（三フッ化メタン）ガスの混合ガスであることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理方法において、
前記第一の試料異物除去用ガスは、Ｏ２（酸素）ガスに、Ｃｌ２（塩素）ガス、ＳＦ６(六フッ化硫黄)ガス、ＨＢｒ（臭化水素）ガス、Ｎ２（窒素）ガス、ＣＦ４（四フッ化炭素）ガス、ＣＨＦ３（三フッ化メタン）ガスの中から選ばれる少なくとも１種のガスを添加あるいはこれらの混合ガスにＡｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガスから選ばれる少なくとも１種のガスを添加あるいはＯ２（酸素）ガスに、Ａｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガスから選ばれる少なくとも１種のガスを添加することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置の運転方法に係り、特に真空容器にバルブで連結された搬送容器を備え試料を搬送する機構を有し、プラズマ処理開始時の試料表面上の異物を低減できるプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイス製造工程においては、歩留まり低下の要因である異物の低減が重要な問題となっている。また、デバイスの高集積化に伴う素子の微細化に伴い歩留まり低下を引き起こす異物の粒径も小さくなり、異物低減の要求が益々高くなってきている。
【０００３】
真空処理装置内で試料上へ付着する異物量を低減する技術として、例えば、特許文献１がある。この特許文献１には、試料を処理室内に搬送する際に、常に真空搬送室内を不活性ガスであるＡｒ（アルゴン）またはＮ２（窒素）のガス出しで加圧し、試料を処理室へ搬送する際にゲートバルブの開動作をする以前に処理室へ不活性ガスを２００ｍｌ/ｍｉｎ以上流すことによりガス流れを形成し、試料投入後に処理室に導入した不活性ガスを停止し、処理室内を減圧した後にエッチング処理を開始することが記載されている。
【０００４】
また、歩留まり低下の原因として、エッチング工程以前から付着したものも考えられる。例えば、リソグラフィー工程中で、ある特定波長をもった光源を用いて試料へ転写し、その後にレジスト除去を行う薬液を使った現像工程の不十分な処理、または現像除去したものの再付着等により、形成されたマスクパターン間に不均一の状態で有機物質の異物および残渣が発生している可能性がある。
【０００５】
このような前工程の影響を受けた状態にて、次工程のエッチング処理を行うと、残渣が発生している箇所と発生していない箇所において、極端な加工速度の違いが発生してしまうために、エッチング終了時にはエッチング量または加工形状に差が生じる。
【０００６】
このために、パターン間が繋がっている状態や加工形状の寸法の太り等が生じて、ショート欠陥の原因となり、歩留まりを低下させていると考えられる。この対応策として、例えば、特許文献２に記載のようなパターン形成後にその上にポリマー膜を塗布し、それを除去することにより、ポリマー膜と異物を一緒に除去する方法やレーザーの照射光を用いた除去方法等の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１７２０４４号公報
【特許文献２】特開平５−２３４９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術では異物の低減に関して、試料を処理室に搬送するときに真空搬送室と処理室に不活性ガスを流した状態にて搬送するシーケンスを用いているが、処理室へ試料投入後に減圧を行うためにガス流れが停止する。その後、エッチング処理ガスが導入され、エッチング開始までにガスの導入および停止動作が影響して処理室内に浮遊する異物が試料へ付着するという不具合があった
【０００９】
また、上記特許文献１の技術では、エッチング前工程の処理不足より、有機物質またはＳｉＯ２（二酸化ケイ素）などが配線間に異物および残渣として存在することで、試料面内において、エッチング量または加工形状に差が生じ、ショート欠陥の原因となり歩留まりを低下させるという不具合があった。
【００１０】
さらに、上記特許文献２に記載の方法においては、ポリマー膜の塗布や除去の処理が必要となるという不具合があった。
【００１１】
本発明の目的は、前記不具合事項を解決し、真空処理装置内で試料上へ付着する異物量を低減し、製品歩留まりを向上できるプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、試料を処理室に搬送するときに、真空搬送室と処理室に不活性ガスのガス流れを形成し、その状態をエッチング処理が開始するまで維持した搬送シーケンスを用いることにより、試料上へ付着する異物量を低減するとともに、エッチング処理開始時に、試料表面に付着している有機物質およびＳｉＯ２（二酸化ケイ素）などの異物を除去することにより、達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例で用いた処理装置の装置構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施例で用いた処理装置の装置構成を示す図。
【図３ａ】従来のエッチング処理および異物測定手順を説明する流れ図。
【図３ｂ】本発明の第１の実施例にかかるエッチング処理および異物測定手順を説明する流れ図。
【図４】本発明の第１の実施例である高真空排気時間による異物結果例を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施例である一般的な配線膜試料の構造および加工形状を示す縦断面図。
【図６】本発明の第２の実施例である配線膜上に異物が存在する試料の構造および加工形状を示す縦断面図。
【図７】本発明の第２の実施例であるエッチング処理ガス比に対するレジストエッチング速度とマスク寸法差の関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施例であるエッチング処理ガス比に対するレジストおよびＳｉＯ２エッチング度比およびＴｉＮ膜加工寸法差の関係を示す図。
【図９】本発明の第２の実施例である異物の除去手法を用いたエッチング処理方法を説明する流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の真空処理方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
（実施例１）本発明の第１の実施例に係る真空処理装置１００の概略を、図１を用いて説明する。図１に示す真空処理装置１００は、大きく分けて真空側ブロック１０１と大気側ブロック１０２とを備えている。大気側ブロック１０２は、大気搬送ロボット１０９を備えた大気搬送容器１０８を有し、この大気搬送容器１０８の前面側には真空処理装置１００において処理される対象となる半導体ウエハ等の基板等の試料を複数枚収容可能なカセット１１０がその上面に載置される複数の載置台１１１を備えている。真空側ブロック１０１は、内部に真空搬送ロボット１０７を備えた真空側搬送容器１１２の側壁面の周囲に、内部が減圧されたその内部に試料が搬送されエッチング処理される処理室を有する複数の真空容器１０３と、内部が減圧されたその内部に試料が搬送されアッシング（灰化）処理される処理室を有する複数の真空容器１０４、試料を大気側と真空側との間でやり取りするロードロック室１０５とアンロードロック室１０６を備えている。
【００１６】
図１に示す真空処理装置１００の真空容器１０３とその周辺の構成の概略を示す図２を用いて、真空処理装置の周辺の構成の概要を説明する。図２において、真空容器１０３には、第１の処理容器２０１および第２の処理容器２０２と第１の処理容器２０１の上部を形成する蓋部材２０６にて処理室２０７が構成されている。蓋部材２０６はその上部にアンテナ２０５を有しこのアンテナ２０５は同軸ケーブル等の導波手段２０４が接続され、ＵＨＦ帯の電波を形成する電波源２０３に接続されている。伝達してきた電波はアンテナ２０５を介して、第１の処理容器２０１および第２の処理容器２０２の内部に配置された処理室２０７と真空室２１６内に電波が導入される。さらに、第１の処理容器２０１の周辺に配置されたソレノイドコイル２０９により生成された磁界が処理室２０７および真空室２１６内に供給される。
【００１７】
蓋部材２０６の下方にあって処理室２０７内側に面する側には、蓋部材２０６との間に所定の隙間を開けてシャワープレート２０８が配置されている。このシャワープレート２０８には、前記隙間と処理室２０７内とを連通する複数の孔が配置されており、これら孔は処理用のガスがこれを通り処理室２０７内に導入されるガス導入孔２３５となっている。また、このシャワープレート２０８と蓋部材２０６との間の隙間は処理用のガスが供給されて拡散するバッファ室２１０であり、バッファ室２１０と複数のガス導入孔２３５は連通され、バッファ室２１０を通ることによりガス導入孔２３５を介して処理室２０７へ導入される処理用ガスの分布の偏りがより低減される。
【００１８】
この実施例の形態では、バッファ室２１０はガス供給管である処理ガス供給経路２２４と連通しており、処理ガス源２２０とこの処理ガス供給経路２２４とを介して連通されている。処理室２０７内の下方にあってシャワープレート２０８に対向する位置には、処理対象である試料をその上に載置する試料台２１３を含むステージが支持装置２１４の上部に配置されている。試料台２１３の下方に高周波電源２１５が接続されており、これより電力が供給される。この実施例の形態では、処理容器２０１の内側壁面を覆う誘電体製の円筒部材２１１およびこの下方に配置されてこれを支持する部材であって処理室２０７内のプラズマに対するアース電極となるアース部材２１２とを有している。なお、第１の処理容器２０１と第２の処理容器２０２は所定の手段により接地されている。
【００１９】
また、アース部材２１２は第１の処理容器２０１或いは第２の処理容器２０２に取り付けられ、その下端部下方に延在した円筒形状のフランジ部分を備え、このフランジ部分と試料台２１３との間の空間を通り処理室２０７内のガスが下方に移動する。
【００２０】
第２の処理容器２０２の下部には、第２の処理容器２０２内部の真空室２１６および第１の処理容器２０１内部の処理室２０７の内部を排気して減圧するための排気装置が配置されている。この排気装置は、上記処理室２０７および真空室２１６内を雰囲気圧から減圧するため排気するドライポンプ２３２と、このドライポンプ２３２の上流側に配置され減圧された状態から所定の高真空の状態にするための排気するターボ分子ポンプ２３１と、このターボ分子ポンプ２３１と第２の処理容器２０２，真空室２１６との間の連通を調節し、通路開口の大きさを可変にする可変バルブ２３０を備えている。上記可変バルブ２３０の動作による開口の大きさおよびターボ分子ポンプ２３１およびドライポンプ２３２による排気能力の高さを調節することにより、排気速度が調整され、ひいては処理室２０７および真空室２１６内の圧力が調節される。
【００２１】
また、真空搬送容器１１２についても、真空搬送容器１１２の内部にあって減圧された状態で試料が搬送される真空搬送室２１７内部を減圧するための排気装置がその真空搬送容器１１２下部に取り付けられている。この排気装置はターボ分子ポンプ２１９を介して真空搬送室２１７内の圧力を真空室２１６または処理室２０７内の圧力と略同等の値まで減圧可能に構成されている。
【００２２】
さらに、真空搬送容器１１２には、不活性ガスを真空搬送室２１７内に導入するため、不活性ガスの導入経路２２９がその下部に接続されている。不活性ガスの導入経路２２９は接続配管２２７で不活性ガス源２２５と連通されており、不活性ガスの流量を調節するマスフローコントローラ２２６および導入バルブ２２８の動作により真空搬送室２１７内の圧力が所望の圧力に調整される。
【００２３】
処理ガスは、処理ガス源２２０内に備えられたガスボンベ等から供給され、接続配管２２２で接続された流量調節器であるマスフローコントローラ２２１、その下流側に配置された導入バルブ２２３の動作により処理ガス供給経路２２４内を流れるガス量が調節されて真空容器１０３内の処理室２０７へ供給される。処理ガス源２２０、接続配管２２２、マスフローコントローラ２２１、導入バルブ２２３については、図２中には記載していないが、複数のガスを独立して流量を制御しながら導入できるように複数の経路で構成されている。この実施例の形態では真空容器１０３内の処理室２０７に導入するＡｒ或いはＮ2を流す経路も備わっている。そしてこれらの複数の経路は集合配管部２３６で処理ガス供給経路２２４に接続されている。
【００２４】
また、真空容器１０３の第１の処理容器２０１または第２の処理容器２０２内の圧力は、処理用ガスの供給と排気装置による排気の加減により調節されるが、第１の処理容器２０１および第２の処理容器２０２内の圧力は、第２の処理容器２０２に備えられた圧力センサ２３３により検知される。検知された圧力は、これに接続された制御装置２３４に送信される。制御装置２３４は、上記マスフローコントローラ２２１および導入バルブ２２３および可変バルブ２３０等の動作部品と接続され真空容器１０３の処理や動作を調節している。
【００２５】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を真空搬送室２１７から処理室２０７への搬送時に、ゲートバルブ２１８の開閉動作時に真空搬送室２１７内で加圧しているＡｒ或いはＮ2ガスの試料搬送用の気体が処理室２０７に流入することにより、圧力変動で発生する異物や処理室内に浮遊する異物が試料へ付着しないようにする。
【００２６】
また、処理室２０７に搬送された基板に対して、所望の処理ガスを処理室２０７へ供給し、可変バルブ２３０を用いて圧力センサ２３３の出力が所望圧力に近づくように制御し、ソレノイドコイル２０９で磁界を発生させ、ＵＨＦ帯の電波を形成する電波源２０３から電波をアンテナ２０５を介して、第１の処理容器２０１および第２の処理容器２０２の内部に配置された処理室２０７および真空室２１６内に電波を導入することにより、処理室２０７および真空室２１６にプラズマを生成する。プラズマ中に生成されたイオンを高周波電源２１５にて試料に引き込むことで、エッチング処理が開始される。本発明の第２の実施例では、このエッチング処理開始後に試料表面に付着した異物を低減する。
【００２７】
上記のように構成された真空処理装置１００を用いて、この真空処理装置内に処理の対象となる試料を搬送した時に試料に付着する異物数を減少させることについて検討した。
【００２８】
この検討における従来技術による一連の処理を、図３ａを用いて説明する。予め処理対象の試料に付着した異物数を測定する（Ｓ１）。異物数を測定した試料を大気側ブロック１０２にあるカセット１１０にセットし（Ｓ２）、この試料を一枚毎ロードロック室１０５に搬送し（Ｓ３）、さらに試料搬送用ガスであるＡｒ（アルゴン）ガスが流され圧力が例えば５Ｐａから３０Ｐａとなっている真空搬送室２１７に搬送する（Ｓ４）。その後、真空搬送室２１７から処理室２０７へ処理対象の試料を搬送する際に、真空容器１０３内の下方にある圧力調整用の可変バルブ２３０を開度１００％として真空容器内を減圧する。
【００２９】
その後、圧力調整用可変バルブ２３０の開度を変えない状態で真空容器１０３内の処理室２０７に試料搬送用ガスであるＡｒガスをシャワープレート２０８のガス導入孔２３５から導入し（Ｓ５）、処理室２０７の圧力を真空搬送室２１７の圧力より低い圧力となる例えば、２００ｍｌ／ｍｉｎ以上のＡｒガスの流れを形成し、ガス流れが安定するまで（一定時間）待ち（Ｓ６）、次にゲートバルブ２１８を開き（Ｓ７）、試料を処理室２０７の試料台２１３に搬送した（Ｓ８）後、ゲートバルブ２１８を閉じ（Ｓ９）、処理室２０７へのＡｒ（アルゴン）ガスの導入を停止し（Ｓ１０）、処理室２０７の高真空排気を実施する（Ｓ１１）。
【００３０】
その後、エッチング処理ガス（試料処理用ガス）として例えば、Ｃｌ２（塩素）を２００ｍｌ／ｍｉｎ導入し（Ｓ１２）、可変バルブ２３０を制御して処理室内２０７を圧力１Ｐａとし（Ｓ１３）、試料を試料台に６０ｓ間放置する（Ｓ１４）。その後、エッチング処理ガスの導入を停止し（Ｓ１５）、処理室２０７の可変バルブ２３０を開度１００％として、真空容器１０３内を高真空排気を実施して減圧する（Ｓ１６）。
【００３１】
その後、処理室２０７に試料搬送用ガスであるＡｒガスを導入し（Ｓ１７）、ガス流れが安定するまで（一定時間）待った（Ｓ１８）後、ゲートバルブ２１８を開き（Ｓ１９）、試料台２１３の試料を真空搬送室２１７に搬送し（Ｓ３０）、ゲートバルブ２１８を閉じた（Ｓ２１）後、処理室２０７へのＡｒガス導入を停止する（Ｓ２２）。次いで、真空搬送室２１７に搬送された試料をアンロードロック室１０６に搬送し（Ｓ２３）、大気側ブロック１０２のカセット１１０に戻す（Ｓ２４）。その後、試料上に存在する異物数を既知の手法で測定し（Ｓ２５）、ステップＳ２５で求めた異物数とステップＳ１で求めた予め測定してあった異物数の差を算出し、この異物数の差をこの真空処理装置で付着した異物数とした（Ｓ２６）。
【００３２】
ステップＳ６とステップＳ１８の待ち時間は２秒として実施した。この場合の試料上の異物数は、図４に示すように粒径０.１３μｍ以上の異物が２０個、粒径１.０μｍ以上の異物が５個であった。上記が従来技術を用いた搬送シーケンスの結果である。
【００３３】
次に、本発明の第１の実施例を適用した場合の処理について、従来技術との相違点を、図３ｂを用いて説明する。本発明の第１の実施例では、図３ｂにおいて、ステップＳ１からステップＳ７の処理を実行した後、試料を処理室２０７内の試料台２１３に搬送し（Ｓ８）、ゲートバルブ２１８を閉じ（Ｓ９）た後、処理室２０７に試料搬送用ガスであるＡｒガスを流したまま、高真空排気を行わずに、エッチング処理ガスを処理室２０７に導入し（Ｓ１２）、エッチング処理ガスの導入と同時又はエッチング処理ガス導入に重ねて、試料搬送用ガスであるＡｒガスの供給を停止する（Ｓ１０´）。それ以降の一連の（Ｓ１３〜Ｓ２６）処理を実行して異物の増加量を確認した。その結果は、図４に示すように粒径０.１３μｍ以上の異物が１４個、粒径１.０μｍ以上の異物が２個であった。第１の実施例では、処理室２０７内に試料を搬入した後にＡｒガスの供給を継続したままエッチング処理ガスの供給に切り替えてステップＳ１１の高真空排気を無くすことで、異物の付着量が減少することが分かった。
【００３４】
上記の結果から、試料を処理室２０７に搬送するときに、処理室２０７にエッチング処理ガスが導入されるまで処理室２０７に導入されるＡｒガスの流れを形成し続けることにより、試料への異物付着を低減することができた。
【００３５】
なお、この実施例では、試料搬送用ガスとして、Ａｒガスを用いたが、該ガスはＡｒに限定されるものではなく、Ｎ２（窒素）ガスのような不活性ガスでも同様な効果が得られる。
【００３６】
以上説明したように、第１の実施例によれば、真空容器１０３と真空搬送容器２１７間で処理対象の試料を搬送する際に、真空容器１０３内の下方にある圧力調整用の可変バルブ２３０を開度１００％として真空容器１０３内を減圧し、その後圧力調整用可変バルブ２３０の開度を変えない状態で真空容器１０３内にガス導入孔２３５からＡｒガスを導入し、処理室２０７の圧力を真空搬送室２１７の圧力より低い圧力となる２００ｍｌ／ｍｉｎ以上のＡｒガスの流れを形成し、その状態でゲートバルブ２１８を開放して試料の搬送を行い、試料搬送後にゲートバルブ２１８が閉となった後もＡｒガスを導入し続け、試料の処理に用いる試料処理用ガス(エッチング処理ガス)の導入と同時もしくは重なりあった場合にＡｒガスの導入を停止することで、試料への異物の付着を低減できる
【００３７】
（実施例２）本発明の第２の実施例を、以下説明する。図５（ａ）に、一般的に半導体製造で使用されるアルミニウム合金膜の試料例を示す。図５（ａ）において、マスク材に有機物質から成るレジストマスクとし、マスク膜の下に配線膜となるＴｉＮ（窒化チタン）、Ａｌ（アルミニウム）、ＴｉＮ膜を順次積層し、これら積層膜の下に配線間を絶縁するためＳｉ基板上の層間絶縁膜にＳｉＯ２を用いた試料を使用している。パターン表面に有機物質およびＳｉＯ２の異物の付着が無い場合、これらの配線膜はエッチング処理を行うと、図５（ｂ）に示すような異方性形状が得られる。
【００３８】
マスク膜の下に配置される配線膜としては、Ｔｉ（チタン）、ＴｉＮ、Ａｌ、ＴｉＮ、ＡｌにＳｉ（ケイ素）またはＣｕ（銅）などを含有したアルミニウム合金膜を積層した積層膜を用いることができる。
【００３９】
図６（ａ）に、エッチング処理工程より以前に、リソグラフィー工程等での有機物質の付着やＳｉＯ２マスク加工工程の異物が付着している状態を示す。この状態の試料で配線膜のエッチング処理を行うと、図６（ｂ）のように異物が無い箇所とのエッチング量差が生じてパターン間が繋がっている状態や異物等がマスクとなり、加工形状が等方性に仕上がってしまう。すなわち、これらがショート欠陥の原因となり歩留まりを低下させている。これら有機膜やＳｉＯ２などの異物を効率よく除去するエッチング方法の詳細を、以下説明する。
【００４０】
有機物質は、一般的にＯ２（酸素）を用いたプラズマ処理において反応性が優れているため、容易に除去ができることは公知である。但し、Ｏ２単独のエッチング処理では、反応性が優れている分、マスク寸法差は、エッチング処理後のマスク寸法からエッチング処理前のマスク寸法の差より算出すると細りが発生しやすくなる。各社デバイスメーカは、試料のマスク寸法をデバイス設計段階から決定しており、デバイスメーカの管理値であるマスク寸法の許容値を大きく外れてしまうとデバイス特性を大きく損なう可能性がある。
【００４１】
上記のＯ２を用いた処理でのマスク寸法細りを制御する方法として、第１の実施例に準じた処理方法を適用しながら、Ｏ２にＣｌ２を添加し、有機膜とＣｌ２から生成されるＣＣｌｘ（塩化炭素）にて寸法制御を行いながら異物を除去する試料異物除去方法を検討した。
【００４２】
図７に、Ｏ２ガスとＣｌ２ガスを用いたエッチング処理における、有機物質であるレジストのエッチング速度および処理前後のマスク寸法差を示す。図７において、Ｏ２の比率がＣｌ２より大きいとレジストエッチング速度は上昇するが、マスク寸法は、処理前の寸法に比べ細くなることが分かった。これは、有機物質の異物除去に対しては、非常に効果的だが、マスク寸法が細くなることで、配線膜の仕上がり寸法が細く仕上がってしまうと理解できる。よって、マスク寸法に影響が少ないＯ２ガスの流量３０ｍｌ/ｍｉｎとＣｌ２ガスの流量７０ｍｌ/ｍｉｎのガス流量比を使用することが望ましい。
【００４３】
次に、ＳｉＯ２を効率よく除去するエッチング方法として、一般的にＡｌ配線のエッチングガスに用いるＢＣｌ３（三塩化ホウ素）とＣｌ２を混合したガスにて検討を実施した。
【００４４】
図８に、ＢＣｌ３とＣｌ２の比率を変更したときのＳｉＯ２のエッチング速度とＴｉＮのエッチング速度比およびＴｉＮ膜加工寸法差を示す。なお、ＴｉＮ膜加工寸法差はエッチング後のＴｉＮ膜加工寸法からエッチング処理前のマスク寸法の差から算出した。
【００４５】
ＢＣｌ３の比率がＣｌ２より大きいとＳｉＯ２とＴｉＮのエッチング速度比が大きくなるため、ＴｉＮに対するＳｉＯ２のエッチング効率が上がるが、ＴｉＮ膜の加工寸法は太く仕上がってしまうことが分かる。よって、ＴｉＮ膜加工寸法が太りが少なく、ＳｉＯ２が除去しやすいＢＣｌ３の流量１００ｍｌ/ｍｉｎとＣｌ２の流量１００ｍｌ/ｍｉｎのガス流量比を使用することが望ましい。
【００４６】
図９に、前記有機物質や酸化物などの試料異物の除去手法を用いたエッチング方法を示す。図３ｂのステップＳ１〜ステップＳ９の処理を行った後、処理室２０７に試料搬送用Ａｒガスを流したままエッチング処理ガスとして使用される試料異物除去用ガスを処理室２０７へ導入する（Ｓ１２）。次いで、試料異物除去用ガスの導入と同時または試料異物除去用ガスの導入に重ねて試料搬送用ガスの供給を停止する（Ｓ１０´）。次いで、図９に示すエッチング処理開始（Ｓ３１）後、まず、有機物質の除去処理（Ｓ３２）およびＳｉＯ２などの異物除去処理を行う（Ｓ３３）。前記異物除去のステップ終了後に、配線膜のエッチング処理を行い（Ｓ３４）、エッチング処理を終了する（Ｓ３５）。
【００４７】
また、前記ステップＳ３２およびステップＳ３３に、前記検討の結果得られた除去条件を用いて試料面内のショート欠陥数を欠陥検査装置にて確認した。処理枚数２５枚の欠陥数の平均値として、通常３２個の欠陥数に対し、第２の実施例を適用した場合、２０個の欠陥数に減少させることができた。
【００４８】
なお、第２の実施例では、試料の表面に存在する有機物質の異物をＯ２とＣｌ２を混合した試料異物除去用ガスのプラズマ処理にて除去することで説明したが、該ガスはこれに限定されるものではなく、Ｏ２に、ＳＦ６(六フッ化硫黄)、ＨＢｒ（臭化水素）、Ｎ２、ＣＦ４（四フッ化炭素）、ＣＨＦ３（三フッ化メタン）のうちから選ばれる少なくとも１種のガスを添加すること、あるいはこれらの混合ガスにＡｒ、Ｈｅ（ヘリウム）から選ばれる少なくとも１種のガスを添加すること、あるいはＯ２にＡｒ、Ｈｅから選ばれる少なくとも１種のガスを添加することでも同様な効果が得られる。
【００４９】
また、試料の表面に存在するＳｉＯ２の異物について説明したが、異物としては、他に、Ｓｉ（ケイ素）、ＰＳＧ（リンケイ酸塩ガラス膜）、ＢＰＳＧ（ホウリンケイ酸塩ガラス膜）、ＢＳＧ（ホウケイ酸塩ガラス膜）、ＳｉＯＦ（酸化ケイ素系絶縁膜）、ＴＥＯＳ（テトラオリシリケートシラン）、ＳｉＮｘ（窒化ケイ素）、ＳｉＯｘＮｙ（酸窒化ケイ素）が考えられる。これらの試料異物除去用ガスとしてＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＦ４(四フッ化炭素)、ＳＦ６、ＣＨＦ３（三フッ化メタン）のうちから選ばれる少なくとも１種のガスあるいはＣｌ２とＢＣｌ３、ＣＦ４とＳＦ６、ＣＦ４とＣＨＦ３、ＳＦ６とＣＨＦ３の混合ガスでも同様な効果が得られる。
【００５０】
図９のステップＳ３２およびステップＳ３３は、異物量によって異なるが、複数回繰り返すことで、さらに除去効果が向上する。また、異物の物性によっては、ステップＳ３２およびステップＳ３３のどちらか一方を選択することも可能である。
【００５１】
さらに、第１の実施例と第２の実施例の技術を組み合わせることで、歩留まりの良い半導体デバイスの生産が可能である。
【００５２】
以上説明したように、本発明により、試料を真空搬送室から処理室に搬送する時の試料への異物付着を低減するとともに、試料表面に付着している有機物質およびＳｉＯ２などの異物に対しては、エッチング処理開始後に低減させるエッチング処理方法を用いることで、ショート欠陥数を低減し歩留まりを向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００…真空処理装置、
１０１…真空側ブロック、
１０２…大気側ブロック、
１０３，１０４…真空容器、
１０５…ロードロック室、
１０６…アンロードロック室、
１０７…真空搬送ロボット、
１０８…大気搬送容器、
１０９…大気搬送ロボット、
１１０…カセット、
１１１…載置台、
１１２…真空搬送容器、
２０１…第１の処理容器、
２０２…第２の処理容器、
２０３…電波源、
２０４…導波手段、
２０５…アンテナ、
２０６…蓋部材、
２０７…処理室、
２０８…シャワープレート、
２０９…ソレノイドコイル、
２１０…バッファ室、
２１１…円筒部材、
２１２…アース部材、
２１３…試料台、
２１４…支持装置、
２１５…高周波電源、
２１６…真空室、
２１７…真空搬送室、
２１８…ゲートバルブ、
２１９…ターボ分子ポンプ、
２２０…処理ガス源、
２２１，２２６…マスフローコントローラ、
２２２…接続配管、
２２３，２２８…導入バルブ、
２２４…処理ガス供給経路、
２２５…不活性ガス源、
２２７…接続配管、
２２９…不活性ガス導入経路、
２３０…可変バルブ、
２３１…ターボ分子ポンプ、
２３２…ドライポンプ、
２３３…圧力センサ、
２３４…制御装置、
２３５…ガス導入孔、
２３６…集合配管部。
【図１】
0005588529.tif 000002
【図２】
0005588529.tif 000003
【図３ａ】
0005588529.tif 000004
【図３ｂ】
0005588529.tif 000005
【図４】
0005588529.tif 000006
【図５】
0005588529.tif 000007
【図６】
0005588529.tif 000008
【図７】
0005588529.tif 000009
【図８】
0005588529.tif 000010
【図９】
0005588529.tif 000011