(57)【要約】【課題】生産性を著しく悪化することなくパーティクルの発生を低減して歩留りを向上できるプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、プラズマ処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施し、又はダミーウェハのプラズマ処理を行い、又はそれらの両方の処理を行うことにより、パーティクルの数が増え始めた頃に、上記のような短時間の簡単な処理を行うことで、ウェットメンテナンスまでの期間を延ばし、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持するようにした。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、ダミーウェハをプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】
ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施する処理と、ダミーウェハのプラズマ処理とを実施することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】
一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパーティクル発生数を測定し、測定値が規定値以内のときは、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施する処理又はダミーウェハのプラズマ処理又はその両者の処理を実施し、規定値を越えたときはウェットメンテナンスを実施することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
プラズマ処理は、酸素原子を含むマスクを形成されたシリコンウェハのプラズマ処理であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
ダミーウェハは、酸素原子を含むマスクを形成していないシリコンウェハであることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
プラズマ処理は、酸素原子を含むマスクを形成されたシリコンウェハのエッチング処理であり、ダミーウェハはマスクを形成していないシリコンウェハであることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
ハロゲンガスは、Ｂｒ原子又はＩ原子を含むガスであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライエッチング等のプラズマ処理方法に関し、特にハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理において発生するパーティクルを低減させるプラズマ処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の微細化が進み、その量産時の歩留りに対してパーティクルが及ぼす影響が問題視されている。
【０００３】
半導体素子の量産現場においては、安定した歩留りを得るため、パーティクル発生数の管理が行われており、歩留りとの相関性を監視している。特に、エッチングなど、ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理においては、処理を続けるとパーティクルが多発する。そのため、従来は、パーティクル発生数が量産現場で規定している数を上回った場合、プラズマ処理室内を大気開放し、薬液でウェットメンテナンスを実施し、プラズマ処理室内の雰囲気を初期化してパーティクル発生数を抑えるという方法がとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェットメンテナンスによって処理室内の雰囲気を初期化する方法では、パーティクルが多発するプラズマ処理においては、頻繁にウェットメンテナンスを実施しなければならず、またウェットメンテナンスは長時間を要するため、生産性が著しく悪化するいう問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、生産性を著しく悪化することなくパーティクルの発生を低減して歩留りを向上できるプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理方法は、ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施するものであり、パーティクルの数が増え始めた頃に、パージと真空引きを繰り返すという短時間の簡単な処理を行うことで、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【０００７】
また、本発明のプラズマ処理方法は、ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、ダミーウェハをプラズマ処理するものであり、同じくパーティクルの数が増え始めた頃に、ダミーウェハをプラズマ処理するという短時間の簡単な処理を行うことで、プラズマ処理に伴って処理室の内面に付着した脆い反応生成物が脱落・飛散してパーティクルが発生し易くなるのを、ダミーウェハのプラズマ処理による反応生成物によって抑制することができ、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【０００８】
また、本発明のプラズマ処理方法は、ハロゲンを含むガスを用いた半導体ウェハのプラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施する処理と、ダミーウェハのプラズマ処理とを実施するものであり、同じくパーティクルの数が増え始めた頃に、パージと真空引きを繰り返すという処理とダミーウェハをプラズマ処理するという処理を併用して行うことで、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【０００９】
また、上記プラズマ処理方法において、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパーティクル発生数を測定し、測定値が規定値以内のときは、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施する処理又はダミーウェハのプラズマ処理又はその両者の処理を実施し、規定値を越えたときはウェットメンテナンスを実施すると、上記処理によってもパーティクル数が徐々に増え続けてしまうような場合に、パーティクル発生数が規定値を越えた時点でウェットメンテナンスを実施することで、生産性を著しく悪化させることなく、処理室内のパーティクル発生数を規定値内にコントロールして歩留りを確保することができる。
【００１０】
また、上記プラズマ処理が、酸素原子を含むマスクを形成されたシリコンウェハのプラズマ処理である場合、シリコンのハロゲンと酸素を含む反応生成物が発生して処理室の内面に付着するとともに、その反応生成物は脆い物性を持っていることからパーティクルを多発するため、上記本発明方法を適用することで大きな効果を発揮する。
【００１１】
また、ダミーウェハが、酸素原子を含むマスクを形成していないシリコンウェハである場合、その反応生成物であるシリコンのハロゲン化物自体は粘りのある物性を持っているため、処理室内面に付着することでパーティクルの発生を効果的に抑制できて好適である。
【００１２】
また、プラズマ処理は、酸素原子を含むマスクを形成されたシリコンウェハのエッチング処理であり、ダミーウェハはマスクを形成していないシリコンウェハである場合に、エッチング処理時に上記のようにパーティクルが多発するため、上記本発明方法を適用することで特に大きな効果を発揮する。
【００１３】
また、ハロゲンを含むガスが、Ｂｒ原子又はＩ原子を含むガスであると、ハロゲンのうちでも、原子量の大きいＢｒ原子又はＩ原子を含むために処理能率が高い一方で、パーティクルが多発するため、上記本発明方法を適用することで一層大きな効果を発揮する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明のプラズマ処理方法をシリコンウェハのドライエッチング処理に適用した第１の実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００１５】
まず、本実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を図２を参照して説明すると、１はプラズマ処理室、２はターボ分子ポンプなどを有し、プラズマ処理室１内を真空排気して所定の圧力に保持する排気手段である。３は、プラズマ処理室１内にガスを導入するガス導入口で、ガス流量調節器４と切換弁５ａ、５ｂを介してハロゲンガス源６とＮ２　ガスなどの不活性ガスから成るパージガス源７に接続されている。
【００１６】
８はプラズマ処理室１内の上部に配設された対向電極又はアンテナ、９は対向電極８に対向してプラズマ処理室１内の下部に配設された下部電極で、被処理物であるシリコンウェハ１０を載置する。シリコンウェハ１０の表面には、エッチングパターンを形成するためＳｉＯ２　からなるマスクが設けられている。なお、マスクは有機物からなるマスクであってもよい。対向電極８には高周波電源１２がインピーダンス整合器１１を介して接続されている。また、下部電極９にも必要に応じて電源１３が接続される。
【００１７】
シリコンウェハ１０をドライエッチングする際の基本的なプラズマ処理動作を説明すると、プラズマ処理室１内にガス導入口３からＨＢｒやＨＩなどのハロゲンガスを導入しつつ排気手段２により排気してプラズマ処理室１内を所定の圧力に保ち、対向電極８に高周波電源１２により高周波電力を供給することにより、プラズマ処理室１内にプラズマを発生させる。このようにして発生させたプラズマの作用によって、下部電極９上に載置されたシリコンウェハ１０がエッチング処理される。また、必要に応じて電源１３から下部電極９に電圧を印加することにより、イオンの入射エネルギーを制御される。
【００１８】
このように、ＳｉＯ２　など、Ｏを含むマスクを形成したシリコンウェハ１０のドライエッチング処理を繰り返すと、ＳｉとＢｒとＯから成る脆い物性を有する反応生成物が発生してプラズマ処理室１の内面に付着する。そして、プラズマ処理室１の内面に付着したこの反応生成物が容易に脱落・飛散してパーティクルが多発することになり、所望の歩留りを確保するためには頻繁にウェットメンテナンスを行う必要が生じる。
【００１９】
そこで、ウェットメンテナンスの回数を低減しつつ歩留りを確保する本実施形態のプラズマ処理工程を、図１を参照して説明する。プラズマ処理（シリコンウェハのエッチング処理）をプラズマ処理室１で開始するに当たっては、予めプラズマ処理室１のウェットメンテナンスを行ってプラズマ処理室１の雰囲気を初期化しておく。次に、プラズマ処理室１で、上記のようにハロゲンガスを用いたプラズマ処理を開始し、１ロットや１又は複数枚の規定枚数のプラズマ処理を行う。規定枚数に代えて所定期間だけ処理を継続して行うようにしても良い。次に、プラズマ処理室１のパーティクル発生数の測定を行う。
【００２０】
測定の結果、パーティクル発生数が規定値以内であれば、その後プラズマ処理室１内のパージと真空引きを複数回繰り返す処理を実施する。すなわち、Ｎ２　ガスなどの不活性ガスから成るパージガスを導入しつつ排気してプラズマ処理室１の雰囲気の入れ換えを行った後、プラズマ処理室を所定の真空度になるまで真空排気するという動作を複数回繰り返す。この処理によってプラズマ処理室１のパーティクル発生数を低減させた後、後続するシリコンウェハのプラズマ処理を行うという動作を繰り返し、シリコンウェハのプラズマ処理を行う。
【００２１】
一方、上記測定の結果、パーティクル発生数が規定値を越えていれば、エッチング処理を中止し、プラズマ処理室１のウェットメンテナンスを実施する。
【００２２】
本実施形態によれば、パーティクルの数が増え始めた頃に、比較的簡単で短時間で処理を行える、パージと真空引きを繰り返すという処理を行うことで、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
次に、本発明のプラズマ処理方法の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。
【００２４】
上記第１の実施形態では、規定枚数のシリコンウェハをプラズマ処理した後の測定の結果、パーティクル発生数が規定値以内であった時に、プラズマ処理室１内のパージと真空引きを複数回繰り返す処理を実施したが、本実施形態では、図３に示すように、ダミーウェハを同じハロゲンガスを用いてプラズマ処理を行っている。ダミーウェハは、表面にＳｉＯ２　のマスクを形成していないシリコンウェハである。
【００２５】
このようにシリコンウェハ単体のダミーウェハをＨＢｒでプラズマ処理すると、そのＳｉとＢｒからなる反応生成物がプラズマ処理室１の内面に付着する。この反応生成物は、比較的ねばりのある物性を有している。そのため、ＳｉＯ２　など、Ｏを含むマスクを形成したシリコンウェハをプラズマ処理した時に発生してプラズマ処理室１の内面に付着している、ＳｉとＢｒとＯから成る脆い物性を有する反応生成物の上にこの反応生成物が付着することで、ＳｉとＢｒとＯから成る反応生成物の脱落・飛散を防止する作用を奏し、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００２６】
本実施形態においても、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
次に、本発明のプラズマ処理方法の第３の実施形態について、図４を参照して説明する。
【００２８】
プラズマ処理後のパーティクル発生数の測定結果が規定値以内であった時に、上記第１の実施形態ではプラズマ処理室内のパージと真空引きを複数回繰り返す処理を実施し、第２の実施形態ではダミーウェハのプラズマ処理を行ったが、本実施形態では、図４に示すように、プラズマ処理室内のパージと真空引きを複数回繰り返す処理と、ダミーウェハのハロゲンガスプラズマ処理の両方を行っている。
【００２９】
本実施形態においても、生産性を悪化することなく、より確実にパーティクルの発生数を規定の数以下に維持することができる。
【００３０】
（具体例）
次に、具体例を説明する。表面にＳｉＯ２　のマスクを形成したシリコンウェハをＨＢｒを用いてドライエッチング処理したときの、プラズマ処理室のパーティクル発生数の推移を図５に示す。図５は、一定枚数のウェハ処理の後、プラズマ処理室内のパージと真空引きの繰り返しと、ＳｉのダミーウェハのＨＢｒガスを用いたプラズマ処理を行った場合を示す。比較のために、従来のプラズマ処理方法におけるプラズマ処理室のパーティクル発生数の推移を図６に示す。図５、図６において、ラインＡは所要の歩留りを達成するために要求されるパーティクル発生数の許容限界値であり、このラインＡを越えると、ウェットメンテナンスを行う必要がある。図５と図６を比較して分かるように、本実施形態によって、パーティクル発生数が低減され、ウエットメンテナンスまでの期間を延ばすことができる。
【００３１】
上記実施形態の説明では、ＳｉＯ２　のマスクを設けたシリコンウェハをＨＢｒとＨＩから選択されたハロゲンガスを用いてドライエッチングを行う例について説明したが、半導体ウェハに形成されている各種薄膜層を種々のハロゲンガスを用いてドライエッチングする場合にも、本発明のプラズマ処理方法を適用することでパーティクルの発生数を低減してウエットメンテナンスまでの期間を延ばすことができる。
【００３２】
また、ドライエッチング処理に限らず、表面改質やスパッタリングやＣＶＤなどのプラズマ処理においても、本発明のプラズマ処理方法を適用することでパーティクルの発生数を低減してウエットメンテナンスまでの期間を延ばすことができる。
【００３３】
また、上記実施形態の説明では、平行平板型のプラズマ処理装置を用いた場合を例示したが、本発明は誘導結合型プラズマ処理装置など、他のプラズマ処理装置において、ハロゲンガスを用いたプラズマ処理方法に適用することで、その作用効果を奏することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理方法によれば、一定枚数の半導体ウェハをプラズマ処理した後または定期的に、処理室内のパージと真空引きを所定回数繰り返し実施し、又はダミーウェハをプラズマ処理し、又は両方の処理を実施するものであり、パーティクルの数が増え始めた頃に、上記のような短時間の簡単な処理を行うことで、ウェットメンテナンスまでの期間を延ばすことができ、生産性を悪化することなくパーティクルの発生数を規定の数以下に維持し、生産の歩留りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のプラズマ処理方法の工程を示すフロー図である。
【図２】同実施形態におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のプラズマ処理方法の工程を示すフロー図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のプラズマ処理方法の工程を示すフロー図である。
【図５】同実施形態のプラズマ処理方法におけるパーティクル発生数の推移を示すグラフである。
【図６】従来例のプラズマ処理方法におけるパーティクル発生数の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
１　プラズマ処理室
２　排気手段
３　ガス導入口
６　ハロゲンガス源
７　パージガス源
１０　シリコンウェハ（半導体ウェハ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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