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JPH11251292A - Method and apparatus for treating with halogen-containing gas - Google Patents

Method and apparatus for treating with halogen-containing gas

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Publication number
JPH11251292A
JPH11251292A JP5023498A JP5023498A JPH11251292A JP H11251292 A JPH11251292 A JP H11251292A JP 5023498 A JP5023498 A JP 5023498A JP 5023498 A JP5023498 A JP 5023498A JP H11251292 A JPH11251292 A JP H11251292A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
halogen
gas
processing
processed
containing gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5023498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuji Nagayama
哲治 長山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP5023498A priority Critical patent/JPH11251292A/en
Publication of JPH11251292A publication Critical patent/JPH11251292A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the corrosion of a material to be etched and etcher in a dry etching process using a halogen-contg. etching gas, to efficiently conduct the etching treating process. SOLUTION: In an etching chamber 3, a material 6 to be etched is dry etched using a halogen-containing an etching gas, and a high frequency discharge energy is applied only to the material 6 to be etched in the presence of O gas, etc., in the same etching chamber 3 so as to have halides existing on the material 6 to be etched removed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ハロゲンを含有するガ
スの存在下で被処理材料を処理(例えば、半導体基体に
おけるエッチング処理)する、ハロゲン含有ガスによる
処理方法及びその装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a material to be treated in the presence of a gas containing a halogen (for example, an etching treatment on a semiconductor substrate) by using a halogen-containing gas and an apparatus therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の超LSI(large scale integrat
ion )デバイス等に見られるように、半導体装置の高集
積化及び高性能化が進展するに伴い、メモリセル縮小技
術に対する要求が益々高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, a large scale integrat
As seen in ion) devices and the like, as the degree of integration and performance of semiconductor devices has increased, the demand for memory cell reduction technology has been increasing.

【0003】特にその中でも、シリコン(Si)系材料
やアルミニウム(Al)系材料のドライエッチング工程
においては、高異方性、高選択性、低ダメージ性等の諸
要求のいずれをも犠牲にすることなく達成する技術の開
発が強く望まれている。
[0003] Above all, in the dry etching process of a silicon (Si) -based material or an aluminum (Al) -based material, any of requirements such as high anisotropy, high selectivity, and low damage is sacrificed. There is a strong demand for the development of technologies that can be achieved without any problems.

【0004】ドライエッチング工程に用いるエッチング
ガスとしては、一時、フロンガス等も用いられたが、近
年では、SF6 、Cl2 、BCl3 、HBrといった各
種のハロゲンを含有するガス(ハロゲン系ガス又はハロ
ゲン含有ガスと称する。)が典型的に用いられている。
これらは、何も新しいガスではないが、被エッチング材
料中に存在するSi、W(タングステン)、Al等のエ
ッチャントをいずれも含むため、被エッチング材料がS
iの場合、F、Cl、BrによってSiF4 、SiCl
4 SiBr4 を、Wの場合にはFによってWF6 を、A
lの場合にはClによってAlCl3 をというように蒸
気圧の高い生成物を形成し、従って、エッチングそのも
のは基本的に容易に行うことができる。
As an etching gas used in the dry etching process, a fluorocarbon gas or the like was used at one time. In recent years, however, gases containing various halogens such as SF 6 , Cl 2 , BCl 3 , and HBr (halogen gas or halogen gas) have been used. Is referred to as "containing gas".
These are not new gases, but include any etchants such as Si, W (tungsten), and Al that are present in the material to be etched.
In the case of i, SiF 4 , SiCl by F, Cl, Br
4 SiBr 4 , WF 6 by F in the case of W, A
In the case of 1, Cl forms a product having a high vapor pressure, such as AlCl 3 , so that the etching itself can basically be easily performed.

【0005】そして、単独のガス系では不足しがちな側
壁保護膜形成のために、例えば、フォトレジストからの
分解物やエッチング時の反応生成物を側壁保護膜として
用いる等の如く、ガス系やプロセスパラメータの制御等
によって、高異方性、高選択性、低ダメージ性等を確保
することが図られている。
[0005] In order to form a sidewall protective film, which tends to be insufficient with a single gas system, for example, a gas-based material such as a decomposition product from a photoresist or a reaction product at the time of etching is used as a sidewall protective film. High anisotropy, high selectivity, low damage, and the like are ensured by controlling process parameters.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなハロゲン系ガスを用いるドライエッチングプロセ
スに関していくつかの問題点が指摘されている。その中
でも特に問題となっているのが、被処理材料(特に半導
体基板)の腐食、及び、ドライエッチング装置の腐食で
ある。
However, several problems have been pointed out regarding the dry etching process using a halogen-based gas as described above. Of these, the problems that are particularly problematic are the corrosion of the material to be processed (particularly, the semiconductor substrate) and the corrosion of the dry etching apparatus.

【0007】半導体基板(ウエハ)の腐食に関しては、
特にAl系材料のコロージョン(corrosion )がよく知
られている。周知のように、Al原子とCl原子とは反
応性が非常に高く、AlClX のような化合物を形成し
た後、これを大気中に放出すると即座に腐食が進行して
しまう。そのため、現在では、アルミニウムを含む積層
構造のドライエッチング処理に用いるドライエッチング
装置の多くで、インラインアッシングチェンバーを用い
た残留Cl原子及びその化合物の除去処理を行ってい
る。
Regarding the corrosion of a semiconductor substrate (wafer),
In particular, the corrosion of Al-based materials is well known. As is well known, Al atoms and Cl atoms are very reactive, and after a compound such as AlCl X is formed and released into the atmosphere, corrosion proceeds immediately. For this reason, at present, many dry etching apparatuses used for dry etching of a laminated structure containing aluminum perform a process of removing residual Cl atoms and their compounds using an inline ashing chamber.

【0008】しかしながら、インラインアッシングチェ
ンバーを用いたハロゲン系生成物の除去処理は、エッチ
ングチェンバーとは別のチェンバーに被処理材料を移送
し、そのチェンバー内で処理を行わなければならず、装
置コストの削減や、フットプリントの低減等の要求に相
対することになる。
However, the removal of halogen-based products using an in-line ashing chamber requires transferring the material to be processed to a chamber different from the etching chamber and performing the processing in that chamber, which results in lower equipment costs. This is in line with the demand for reduction and footprint reduction.

【0009】一方、装置の腐食については、Si系材料
のエッチングプロセスで指摘されている。これは、Si
系材料のエッチングプロセスでは、前述したAl系材料
のエッチングプロセスのように、ハロゲン系の残留物に
よって即座に腐食されることがないため、多くの装置で
インラインアッシングチェンバーを付設していないこと
に起因している。従って、半導体基体上に吸着したCl
原子やBr原子が放出されてエッチングチェンバー内壁
に既に付着しているため、大気開放した際にこの付着物
が水和してSUS系部品を腐食させ、最悪の場合、装置
の寿命を縮めたり、パーティクルの発生の根源となって
しまうことがある。
On the other hand, corrosion of the apparatus has been pointed out in an etching process of a Si-based material. This is Si
Unlike the Al-based material etching process described above, many types of equipment do not have an in-line ashing chamber because they are not immediately corroded by halogen-based residues. doing. Therefore, Cl adsorbed on the semiconductor substrate
Atoms and Br atoms are released and have already adhered to the inner wall of the etching chamber. When released to the atmosphere, these adherents hydrate and corrode SUS-based components, and in the worst case, shorten the life of the device, It may be a source of particle generation.

【0010】もちろん、Si系材料のエッチング装置に
ついてもインラインアッシングチェンバーを付設するこ
とも可能であるが、昨今の装置コストやフットプリント
の削減要求と相対してしまい、恒久的解決策とは言い難
い。
Of course, it is also possible to provide an in-line ashing chamber for an etching apparatus for Si-based materials, but it is difficult to say that this is a permanent solution because it is opposed to recent demands for reduction in equipment cost and footprint. .

【0011】そこで、Si系材料のエッチングプロセス
では、半導体基体上に存在するドライエッチング処理に
よる残留ハロゲン(特にハロゲン系生成物)の除去を主
な目的として、エッチングを行うチェンバー(処理室:
以下、同様)と同じチェンバー内で、エッチング後に、
残留ハロゲンを除去するための放電処理が行われてい
る。これは、半導体基体上に残留したCl原子、Br原
子等のハロゲン原子や、SiClX 、SiBrX 等のハ
ロゲン系化合物を、放電エネルギーによって生じる励起
種(脱ハロゲン用ガスの反応性プラズマ又はガス原子分
子)によって置換するか、或いは、その放電熱により気
化させてしまうものである。
Therefore, in a process of etching a Si-based material, a chamber (a processing chamber: an etching chamber) for etching is mainly used for removing residual halogens (particularly halogen-based products) by a dry etching process existing on a semiconductor substrate.
In the same chamber as above), after etching,
Discharge treatment is performed to remove residual halogen. This is because a halogen atom such as Cl atom or Br atom or a halogen-based compound such as SiCl x or SiBr x remaining on the semiconductor substrate is converted into an excited species (reactive plasma or gas atom of a dehalogenation gas) generated by discharge energy. Molecule) or is vaporized by the heat of the discharge.

【0012】しかしながら、この場合、図21に示すよ
うな問題が生じる。それは、放電の際に、脱ハロゲン用
ガスとして酸素ガスを用いた際に特に顕著である。
However, in this case, a problem as shown in FIG. 21 occurs. This is particularly remarkable when oxygen gas is used as a dehalogenating gas during discharge.

【0013】一般に、図21(A)に示すように、マグ
ネトロン1によるマグネトロン放電によって発生するマ
イクロ波と、ソレノイドコイル4によって発生する電磁
場とによって生成した高密度プラズマによって、ウエハ
ステージ5上に配されるシリコンウエハ6をドライエッ
チング処理すると、ハロゲン系エッチングガスの分解や
ウエハの食刻等によってSiClX 、SiBrX などの
ハロゲン系の反応生成物100がエッチングチェンバー
(石英ベルジャー)3の内壁部や、ウエハ6上に付着す
る(ウエハ上に付着したハロゲン系の反応生成物は図示
省略)。
In general, as shown in FIG. 21A, a high-density plasma generated by a microwave generated by a magnetron discharge by a magnetron 1 and an electromagnetic field generated by a solenoid coil 4 arranges the wafer on a wafer stage 5. When the silicon wafer 6 is dry-etched, a halogen-based reaction product 100 such as SiCl x or SiBr x is decomposed by etching of the halogen-based etching gas or the etching of the wafer, etc., and the inner wall of the etching chamber (quartz bell jar) 3, It adheres to the wafer 6 (halogen-based reaction products attached to the wafer are not shown).

【0014】そして、図21(B)に示すように、ウエ
ハ上のハロゲン系反応生成物の除去を目的に、ガス導入
口8から導入された酸素ガス雰囲気下で、ウエハステー
ジ(支持電極)5に対して高周波電源12からの高周波
電圧を印加して放電処理を行うと、この放電による反応
性プラズマがチェンバー3の内壁にも作用するので、チ
ェンバー3の内壁に付着していた反応生成物100がS
iOX 等の無機系の生成物101となり、これがウエハ
6上に降り注ぐことがある(但し、図中の各生成物の厚
さ、大きさは誇張して示している)。
Then, as shown in FIG. 21B, the wafer stage (support electrode) 5 is placed under an oxygen gas atmosphere introduced from a gas inlet 8 for the purpose of removing halogen-based reaction products on the wafer. When a discharge process is performed by applying a high-frequency voltage from the high-frequency power supply 12 to the reaction chamber, the reactive plasma generated by the discharge also acts on the inner wall of the chamber 3. Is S
inorganic products 101 next to the iO X like, this may drenched on the wafer 6 (however, the thickness of each product in the figure, the size is exaggerated).

【0015】ウエハ上に付着したSiOX 等の無機系の
生成物は、パーティクルとしてウエハに固着し、例え
ば、コンタクトホールが塞がれる、或いは、配線間に堆
積する等のように、次段処理時の加工性、ひいては作製
されるデバイスの信頼性に大きな影響を与えることにな
る。
The inorganic products of the SiO X or the like attached on the wafer is secured to the wafer as particles, for example, a contact hole is blocked, or, as in such deposited between the wirings, the next stage processing This greatly affects the workability at the time, and the reliability of the device to be manufactured.

【0016】すなわち、この方法では、半導体基板等の
被処理材料の腐食抑制のために、同一チェンバー内で放
電処理を行っているものの、処理装置内に付着している
ハロゲン系反応生成物が無機系生成物へと変化し、この
無機系生成物が被処理材料上に降り注ぐといった現象が
生じており、信頼性の高いデバイスを得るには至ってい
ない。
That is, in this method, although the discharge treatment is performed in the same chamber to suppress the corrosion of the material to be treated such as a semiconductor substrate, the halogen-based reaction product adhering to the inside of the treatment apparatus is not treated as an inorganic substance. However, a phenomenon has occurred in which the inorganic product falls onto the material to be processed, and a highly reliable device has not been obtained.

【0017】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、被処理材料の腐食と装置の腐
食とを防止し、信頼性の高い製品を得ると共に、ハロゲ
ン含有ガスの存在下での例えばエッチング処理を容易に
実現する、ハロゲン含有ガスによる処理方法及びその装
置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to prevent corrosion of a material to be processed and corrosion of an apparatus, obtain a highly reliable product, and reduce halogen-containing gas. An object of the present invention is to provide a processing method using a halogen-containing gas and an apparatus therefor, which easily realize, for example, etching processing in the presence.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の問題
点に鑑みて鋭意検討を重ねた結果、特に、ハロゲン含有
ガスを用いたプロセスにおいて、被処理材料の腐食及び
処理装置の腐食を抑制すると同時に、信頼性の高いデバ
イスを得るためには、処理装置内のハロゲン系生成物が
付着する部位に作用し難い放電によって、被処理材料に
存在するハロゲン(特にハロゲン化物)を除去するのが
好適であることを見出した。
The present inventor has made intensive studies in view of the above-mentioned problems, and as a result, in particular, in a process using a halogen-containing gas, the corrosion of the material to be treated and the corrosion of the processing apparatus are reduced. At the same time, in order to obtain a highly reliable device, it is necessary to remove the halogen (particularly the halide) present in the material to be processed by a discharge that hardly acts on the site where the halogen-based product adheres in the processing apparatus. Was found to be suitable.

【0019】すなわち、本発明は、所定の処理室内で、
ハロゲンを含有するガスを用いて、被処理材料に所定の
処理を施した後、前記処理室内で、脱ハロゲン用ガスの
存在下で、実質的に前記被処理材料のみに放電エネルギ
ーを作用せしめ、前記被処理材料に存在するハロゲンを
除去する、ハロゲン含有ガスによる処理方法(以下、本
発明の処理方法と称する。)に係るものである。
That is, according to the present invention, in a predetermined processing chamber,
Using a gas containing halogen, after performing a predetermined treatment on the material to be processed, in the processing chamber, in the presence of a gas for dehalogenation, substantially apply the discharge energy only to the material to be processed, The present invention relates to a processing method using a halogen-containing gas for removing halogen present in the material to be processed (hereinafter, referred to as a processing method of the present invention).

【0020】本発明の処理方法によれば、ハロゲンを含
有するガスを用いて、半導体基体等の被処理材料に対し
て所定の処理(例えば、エッチング処理やCVD法によ
る成膜処理など)を施した後、この所定の処理を行った
処理室内にて、酸素ガスや窒素ガス等の脱ハロゲン用ガ
スの存在下、実質的に前記被処理材料のみに放電エネル
ギーを作用せしめると同時に、前記所定の処理によって
生成するハロゲン系生成物等が付着する処理室内壁部分
等には前記放電エネルギーが実質的に作用しないので、
前記被処理材料に存在するハロゲン(特にハロゲン化
物)のみを効率よく除去することができる。
According to the processing method of the present invention, a predetermined process (for example, an etching process or a film forming process by a CVD method) is performed on a material to be processed such as a semiconductor substrate using a gas containing halogen. After that, in the processing chamber where the predetermined processing is performed, in the presence of a dehalogenating gas such as an oxygen gas or a nitrogen gas, discharge energy is applied substantially only to the material to be processed, and at the same time, the predetermined energy is applied. Since the discharge energy does not substantially act on the inner wall of the processing chamber to which the halogen-based products generated by the processing adhere,
Only the halogen (especially halide) present in the material to be treated can be efficiently removed.

【0021】上述したように、特に、ドライエッチング
装置の腐食はSi系材料のエッチングプロセスで指摘さ
れており、これは、Si系材料はAl系材料のように、
ハロゲン系ガスによるエッチング後に半導体基体をチェ
ンバー外に取り出した際に即座に腐食されることがない
ため、多くの装置でインラインアッシングチェンバーを
付設していないことに起因している。
As described above, in particular, corrosion of a dry etching apparatus has been pointed out in an etching process of a Si-based material.
This is because many devices do not have an inline ashing chamber, because they are not immediately corroded when the semiconductor substrate is taken out of the chamber after etching with a halogen-based gas.

【0022】しかし、Si系材料でも、インラインアッ
シングチェンバーを付設しなければ、エッチング処理後
の半導体基体をエッチング処理室から取り出すと、この
半導体基体から飛散して装置内面に吸着していたCl原
子やBr原子が大気中で水和し、エッチング装置を構成
するSUS系部品等を腐食させ、最悪の場合、装置の寿
命を縮めたりパーティクル大発生の根源となる。
However, even if an Si-based material is not provided with an in-line ashing chamber, when the semiconductor substrate after the etching process is taken out of the etching chamber, Cl atoms or the like adhering to the inner surface of the device by scattering from the semiconductor substrate are removed. Br atoms are hydrated in the atmosphere and corrode SUS-based components and the like constituting the etching apparatus. In the worst case, the life of the apparatus is shortened and particles become large.

【0023】そこで、本発明によれば、前記所定の処理
を行う処理室と同じ処理室内で放電処理を行い、前記被
処理材料を大気(特に酸素雰囲気)に開放せず、連続的
に前記ハロゲン化物やハロゲン原子等の除去を行ってい
るので、被処理材料を処理後に処理室外に取り出したと
き、前記ハロゲン化物の酸化による被処理材料の腐食を
防止すると同時に、前記ハロゲン原子による前記処理室
の腐食を防止することができる。しかも、前記放電処理
を実質的に前記被処理材料に対してのみ行う(前記処理
室の内壁に対しては行わない)ので、前記所定の処理時
に前記処理室内壁に付着していた前記ハロゲン化物等が
剥離することもない。
Therefore, according to the present invention, the discharge processing is performed in the same processing chamber as the processing chamber in which the predetermined processing is performed, so that the material to be processed is not continuously exposed to the atmosphere (in particular, an oxygen atmosphere), but the halogen is continuously discharged. When the material to be processed is taken out of the processing chamber after processing, the corrosion of the material to be processed due to oxidation of the halide is prevented, and the processing of the processing chamber by the halogen atom is performed. Corrosion can be prevented. Moreover, since the discharge treatment is performed substantially only on the material to be processed (not on the inner wall of the processing chamber), the halide adhering to the inner wall of the processing chamber during the predetermined processing. Does not peel off.

【0024】従って、被処理材料の腐食と処理装置の腐
食とを防止(抑制)して、信頼性の高い製品が得られる
と同時に、前記所定の処理と前記被処理材料に存在する
ハロゲンの除去処理(放電処理)とを同一処理室内で実
施することができ、前記ハロゲンの除去を容易に行うこ
とができる。
Accordingly, a highly reliable product can be obtained by preventing (suppressing) the corrosion of the material to be processed and the corrosion of the processing apparatus, and at the same time, the predetermined processing and the removal of halogen present in the material to be processed. The treatment (discharge treatment) can be performed in the same treatment chamber, and the halogen can be easily removed.

【0025】なお、本発明の処理方法において、前記
「所定の処理」とは、ハロゲン含有ガスをそのエッチン
グガスや原料ガス等として用いる例えばドライエッチン
グ加工処理やCVD成膜処理を意味する(以下、同
様)。また、前記「放電処理」とは、脱ハロゲン用ガス
の存在下で、実質的に前記被処理材料のみに放電エネル
ギーを作用せしめ、前記被処理材料に存在するハロゲン
を除去する処理を意味する。
In the processing method of the present invention, the “predetermined processing” means, for example, a dry etching processing or a CVD film forming processing using a halogen-containing gas as an etching gas or a source gas thereof (hereinafter, referred to as a CVD film forming processing). Similar). Further, the term “discharge treatment” means a treatment in which, in the presence of a halogen-eliminating gas, discharge energy is applied substantially only to the material to be treated to remove halogen present in the material to be treated.

【0026】また、本発明は、本発明の処理方法を再現
性良く実施する装置として、所定の処理室と、被処理材
料に所定の処理を施すために、ハロゲンを含有するガス
を前記処理室内に導入する第1のガス導入室と、前記処
理室内で、脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的に前記
被処理材料のみに放電エネルギーを作用せしめ、前記被
処理材料に存在するハロゲンを除去する放電手段と、前
記処理室に前記脱ハロゲン用ガスを導入する第2のガス
導入手段とを有する、ハロゲン含有ガスによる処理装置
(以下、本発明の処理装置と称する。)を提供するもの
である。
According to the present invention, as a device for carrying out the processing method of the present invention with good reproducibility, a predetermined processing chamber and a gas containing halogen for performing predetermined processing on a material to be processed are supplied to the processing chamber. A discharge gas is applied to substantially only the material to be treated in the presence of a dehalogenating gas in the first gas introduction chamber to be introduced into the processing chamber, and halogen present in the material to be treated is removed. And a second gas introducing means for introducing the dehalogenating gas into the processing chamber. The processing apparatus uses a halogen-containing gas (hereinafter, referred to as a processing apparatus of the present invention). is there.

【0027】本発明の処理装置によれば、前記処理室
と、半導体基体等の被処理材料に所定の処理(例えばエ
ッチング処理やCVD法による成膜処理など)を施すた
めにハロゲンを含有するガスを前記処理室内に導入する
第1のガス導入室と、この処理室内で、酸素ガスや窒素
ガス等の脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的に前記被
処理材料のみに放電エネルギーを作用せしめ、前記被処
理材料に存在するハロゲンを除去する放電手段と、前記
処理室に前記脱ハロゲン用ガスを導入する第2のガス導
入手段とを有しており、前記被処理材料のみに放電エネ
ルギーを作用せしめ、前記所定の処理によって生成する
ハロゲン系生成物等が付着する処理室内壁部分等に前記
放電エネルギーが実質的に作用しないので、前記被処理
材料に存在するハロゲン(特にハロゲン化物)のみを効
率よく除去することができ、従って、被処理材料の腐食
と処理装置の腐食とを抑制して、信頼性の高い製品が得
られると同時に、前記所定の処理と前記放電処理とを同
一処理室内で実施することができ、前記ハロゲンの除去
を簡易な構成の装置で行うことができる。
According to the processing apparatus of the present invention, the processing chamber and the gas containing halogen for performing a predetermined process (for example, an etching process or a film forming process by a CVD method) on a material to be processed such as a semiconductor substrate. A first gas introduction chamber for introducing the gas into the processing chamber, and in this processing chamber, in the presence of a dehalogenation gas such as an oxygen gas or a nitrogen gas, discharge energy is applied substantially only to the material to be processed. Discharge means for removing halogen present in the material to be processed, and second gas introducing means for introducing the gas for dehalogenation into the processing chamber, wherein discharge energy is applied only to the material to be processed. The discharge energy does not substantially act on the inner wall of the processing chamber to which the halogen-based products and the like generated by the predetermined processing adhere. (Especially halides) can be efficiently removed, so that the corrosion of the material to be treated and the corrosion of the processing equipment can be suppressed, and a highly reliable product can be obtained. The discharge treatment can be performed in the same processing chamber, and the halogen can be removed by an apparatus having a simple configuration.

【0028】なお、本発明の処理装置において、前記第
1のガス導入口と前記第2のガス導入口とは、同じ位置
に配されるものであっても、異なる位置に配されるもの
であってもよい。
In the processing apparatus of the present invention, the first gas inlet and the second gas inlet may be arranged at different positions even if they are arranged at the same position. There may be.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明の処理方法及び本発
明の処理装置(以下、「本発明」と称することがある)
について、その望ましい実施の形態を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The processing method and the processing apparatus of the present invention (hereinafter, may be referred to as "the present invention").
A preferred embodiment will be described.

【0030】本発明においては、前記処理室内で、前記
ハロゲンを含有するガスを用いて、被加工材料を所定の
微細パターンにドライエッチング加工した後、前記処理
室内で、前記脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的に前
記被加工材料のみに高周波放電エネルギーを作用せし
め、前記被加工材料に付着するハロゲンを除去すること
が望ましい。
In the present invention, after the material to be processed is dry-etched into a predetermined fine pattern using the gas containing halogen in the processing chamber, the presence of the gas for dehalogenation in the processing chamber is performed. It is desirable that high frequency discharge energy be applied substantially only to the material to be processed to remove the halogen adhering to the material to be processed.

【0031】すなわち、本発明は、特にドライエッチン
グ加工工程(及びその装置)に適用することが望まし
く、例えば、前記処理室内で、エッチングガスとしてC
2 ガス、HBrガス、BCl3 ガス等のハロゲン含有
ガスを用い、その存在下で、半導体基板上に設けられた
Si系材料やAl系材料等の被加工材料を所定の微細パ
ターンにドライエッチング加工した後、前記処理室と同
じ室内で、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス等の脱ハロゲ
ン用ガスの存在下、実質的に前記被加工材料のみに高周
波放電エネルギーを作用せしめることによって、前記被
加工材料に付着するハロゲン(例えば、ClやBr等の
ハロゲン原子、AlClx 、CClx 、SiClx 及び
SiBrx 等のハロゲン化物)を除去することができ
る。前記高周波エネルギーは、例えば、RFバイアス1
3.56MHzのとき、パワー100W以上、時間5秒
以上印加することが望ましい。
That is, the present invention is particularly preferably applied to a dry etching process (and its apparatus). For example, in the processing chamber, C is used as an etching gas.
Using a halogen-containing gas such as l 2 gas, HBr gas, or BCl 3 gas, dry-etch a material to be processed such as a Si-based material or an Al-based material provided on a semiconductor substrate into a predetermined fine pattern in the presence thereof. After processing, the high-frequency discharge energy is applied substantially only to the material to be processed in the same chamber as the processing chamber in the presence of a dehalogenating gas such as oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, etc. Halogen (for example, halogen atoms such as Cl and Br, and halides such as AlCl x , CCl x , SiCl x and SiBr x ) attached to the processing material can be removed. The high frequency energy is, for example, RF bias 1
At 3.56 MHz, it is desirable to apply a power of 100 W or more and a time of 5 seconds or more.

【0032】特に、前記被加工材料には電極を配し、こ
の電極(以下、第1の電極と称することがある。)と、
前記被加工材料の近傍に配した電極(以下、第2の電極
と称することがある。)との間に高周波電圧を印加して
前記高周波放電を生ぜしめることが望ましい。特に、前
記第2の電極は、前記所定の処理時に処理室内壁に生じ
たハロゲン系生成物が存在しない部位に設けることがさ
らに望ましい。さらに、前記第1の電極と前記第2の電
極との間に印加される高周波電圧を、前記第1の電極の
みに印加すれば、実質的に前記第1の電極のみに高周波
放電エネルギーが作用し(つまり、前記処理室内の前記
ハロゲンが付着した部分に前記放電エネルギーを作用さ
せることなく)、従って、この第1の電極上に配される
被処理材料のみに前記高周波放電エネルギーを作用せし
めることが可能である。
In particular, an electrode is provided on the material to be processed, and this electrode (hereinafter sometimes referred to as a first electrode) and
It is desirable that a high-frequency voltage is applied between an electrode disposed in the vicinity of the material to be processed (hereinafter, sometimes referred to as a second electrode) to generate the high-frequency discharge. In particular, it is more preferable that the second electrode is provided at a portion where the halogen-based product generated on the inner wall of the processing chamber during the predetermined processing does not exist. Further, when a high-frequency voltage applied between the first electrode and the second electrode is applied only to the first electrode, the high-frequency discharge energy substantially acts only on the first electrode. (Ie, without applying the discharge energy to the portion of the processing chamber to which the halogen adheres), so that the high-frequency discharge energy is applied only to the material to be processed disposed on the first electrode. Is possible.

【0033】さらに具体的には、プラズマ発生域とエッ
チング域とが異なるプラズマ分離型エッチング法の如
く、前記ハロゲンを含有するガスの反応性プラズマを発
生せしめ、この反応性プラズマを支持電極上の前記被加
工材料に作用させることによって前記ドライエッチング
加工を行った後、前記支持電極(第1の電極)と、前記
支持電極の近傍位置に配された対向電極(第2の電極)
との間に前記高周波電圧を印加して、前記反応性プラズ
マの発生領域とは別の領域で前記高周波放電を生ぜしめ
ることができる。この際、前記対向電極は接地(アー
ス)することが望ましい。
More specifically, as in a plasma separation type etching method in which a plasma generation region and an etching region are different, a reactive plasma of the halogen-containing gas is generated, and the reactive plasma is applied to the support electrode. After the dry etching process is performed by acting on the material to be processed, the support electrode (first electrode) and a counter electrode (second electrode) arranged near the support electrode
The high-frequency voltage can be applied between the two to generate the high-frequency discharge in a region different from the reactive plasma generation region. At this time, it is desirable that the counter electrode be grounded.

【0034】または、平行平板を用いたエッチング法の
如く、前記被加工材料の支持電極と、この支持電極に対
向配置される対向電極との間で、前記ハロゲンを含有す
るガスの反応性プラズマを発生させ、この反応性プラズ
マを前記被加工材料に作用させることによって前記ドラ
イエッチング加工を行った後、前記支持電極のみに前記
高周波電圧を印加して、前記対向電極と前記支持電極と
の間であって、実質的に前記支持電極の近傍にのみ前記
高周波放電を生ぜしめることができる。
Alternatively, as in an etching method using a parallel plate, a reactive plasma of the halogen-containing gas is applied between a supporting electrode of the material to be processed and a counter electrode disposed opposite to the supporting electrode. After the dry etching is performed by causing the reactive plasma to act on the material to be processed, the high-frequency voltage is applied only to the support electrode, and between the counter electrode and the support electrode. Thus, the high-frequency discharge can be generated substantially only in the vicinity of the support electrode.

【0035】また、本発明において、前記脱ハロゲン用
ガスは、酸素ガス(O2 )、窒素ガス(N2 )、水素ガ
ス(H2 )及び不活性ガス(Ar、He等)からなる群
より選ばれる少なくとも1種のガスであってよい。前記
放電処理時に、これらのガスの反応性プラズマ(又は励
起種、イオン等)を前記被処理材料に作用せしめること
によって、前記被処理材料に存在するハロゲン(特に前
記ハロゲン化物)を、前記反応性プラズマ中の原子(又
は分子)によって置換するか、或いは、その放電熱によ
り気化できる。
In the present invention, the dehalogenating gas is selected from the group consisting of oxygen gas (O 2 ), nitrogen gas (N 2 ), hydrogen gas (H 2 ) and inert gas (Ar, He, etc.). It may be at least one gas selected. At the time of the discharge treatment, the plasma (or excited species, ions, etc.) of these gases is applied to the material to be treated, whereby the halogen (particularly the halide) present in the material to be treated is converted to the reactive material. It can be replaced by atoms (or molecules) in the plasma, or it can be vaporized by its discharge heat.

【0036】前述したドライエッチング加工に用いるエ
ッチング装置としては、マグネトロンによるマイクロ波
によって前記所定の処理のための反応性プラズマを発生
させる装置〔例えば、有磁場マイクロ波プラズマエッチ
ング装置、ECR(electroncyclotron resonance:電
子サイクロトロン)プラズマエッチング装置など〕を用
いることができる。また、誘導結合コイルに印加される
高周波電圧によって前記所定の処理のための反応性プラ
ズマを発生させる装置(例えば、誘導結合プラズマエッ
チング装置等)を用いてもよいし、ヘリコン波と電子と
の相互作用によって前記所定の処理のための反応性プラ
ズマを発生させる装置(ヘリコン波プラズマエッチング
装置等)を用いてもよい。
As an etching apparatus used for the above-mentioned dry etching processing, an apparatus for generating reactive plasma for the above-mentioned predetermined processing by a microwave by a magnetron [for example, a magnetic field microwave plasma etching apparatus, an ECR (electron cyclotron resonance: Electron cyclotron) plasma etching apparatus]. Further, an apparatus (for example, an inductively coupled plasma etching apparatus or the like) that generates reactive plasma for the predetermined processing by using a high-frequency voltage applied to the inductively coupled coil may be used. An apparatus (such as a helicon wave plasma etching apparatus) that generates reactive plasma for the predetermined processing by an action may be used.

【0037】このように、本発明においては、特に、反
応性プラズマの発生領域と被加工材料の設置領域とが分
離されたプラズマ分離型のエッチング装置に適用するこ
とが望ましい。
As described above, in the present invention, it is particularly preferable to apply the present invention to a plasma separation type etching apparatus in which the reactive plasma generation region and the work material installation region are separated.

【0038】さらに、前記被処理材料と対向電極との間
に印加される高周波電圧によって、前記所定の処理のた
めの反応性プラズマを発生させる装置〔例えば、平行平
板型RIE(reactive ion etching:反応性イオンエッ
チング)装置等〕を用いてもよい。
Further, an apparatus for generating a reactive plasma for the predetermined processing by means of a high-frequency voltage applied between the material to be processed and the counter electrode [for example, a parallel plate type RIE (reactive ion etching: reaction). Ion etching) apparatus or the like].

【0039】また、本発明において、前記被処理材料を
静電チャックにより支持して前記処理を行うとき、前記
放電エネルギーによって前記静電チャック時の残留電荷
も除去することができる。従って、本発明の処理装置に
おいては、被処理材料を機械的に固定するクランプが設
けられていることが望ましい。一般に、被処理材料(例
えばウエハ)の冷却等を目的として、これに対する熱伝
導性を向上させるために、被処理材料とその支持体(例
えばウエハステージ)とを静電チャックによって密着、
固定している。そして、更に一層の熱伝導性の向上を目
的として、前記被処理材料とその支持体との間に熱伝導
性の高いガス(He、N2 等)を導入することが行われ
ることがある(即ち、このガスによって、前記被処理材
料とその支持体との間の僅かな間隙を埋めることにな
る)。従って、このような手法をとるとき、前記残留電
荷が無くなる直前に前記熱伝導性の高いガス(裏面ガ
ス)の導入を止めれば、前記被処理材料が浮かずに済む
ので、必ずしも前記クランプが必要なわけではない。
Further, in the present invention, when the processing is performed while the material to be processed is supported by an electrostatic chuck, the residual energy at the time of the electrostatic chuck can also be removed by the discharge energy. Therefore, in the processing apparatus of the present invention, it is desirable to provide a clamp for mechanically fixing the material to be processed. Generally, for the purpose of cooling a material to be processed (eg, a wafer) or the like, the material to be processed and its support (eg, a wafer stage) are closely adhered to each other by an electrostatic chuck in order to improve thermal conductivity.
It is fixed. For the purpose of further improving the thermal conductivity, a gas (He, N 2, or the like) having a high thermal conductivity may be introduced between the material to be processed and the support thereof (in some cases). That is, the gas fills a slight gap between the material to be processed and its support). Therefore, when such a method is employed, if the introduction of the gas having a high thermal conductivity (backside gas) is stopped immediately before the residual charge is eliminated, the material to be processed does not have to float, so that the clamp is necessarily required. Not necessarily.

【0040】さらに、本発明においては、半導体基板上
に形成した所定の膜(被処理膜)に前記ドライエッチン
グ加工を施すことができる。
Further, in the present invention, the dry etching process can be performed on a predetermined film (film to be processed) formed on the semiconductor substrate.

【0041】前記半導体基体上の被処理膜は、例えば、
後述するように、ゲート電極用ポリシリコン配線(ポリ
サイド配線)や、アルミニウム配線であってよい。但
し、本発明は、これらの配線形成のためのエッチング工
程に限定されるものではなく、ハロゲン含有ガスを用い
る種々の半導体製造プロセス、例えばpウエル型CMO
S半導体デバイスの製造プロセスであれば、pウエル形
成のための酸化膜のエッチング、素子分離領域形成のた
めの窒化膜のエッチング、ゲート酸化膜形成のためのエ
ッチング、ゲート電極形成のためのエッチング、ソース
・ドレイン領域形成のためのエッチング等、種々のエッ
チング工程に適用できる。さらに、ハロゲン含有ガスを
ソースガスとして用いるCVD法(例えば、バリアメタ
ルの成膜、酸化膜の成膜、窒化ケイ素膜の成膜等)の種
々の工程にも適用可能である。また、被処理材料とし
て、半導体基体以外にも例えば、ガラス材料等のエッチ
ング処理工程にも適用することができる。
The film to be processed on the semiconductor substrate is, for example,
As described later, the gate electrode may be a polysilicon wiring (polycide wiring) or an aluminum wiring. However, the present invention is not limited to the etching step for forming these wirings, but may be applied to various semiconductor manufacturing processes using a halogen-containing gas, for example, a p-well type CMO.
In the case of an S semiconductor device manufacturing process, etching of an oxide film for forming a p-well, etching of a nitride film for forming an element isolation region, etching for forming a gate oxide film, etching for forming a gate electrode, It can be applied to various etching processes such as etching for forming source / drain regions. Further, the present invention can be applied to various processes of a CVD method (for example, formation of a barrier metal, formation of an oxide film, formation of a silicon nitride film, and the like) using a halogen-containing gas as a source gas. Further, as a material to be processed, the present invention can be applied to, for example, an etching process of a glass material or the like in addition to the semiconductor substrate.

【0042】なお、本発明において、前記被処理材料に
存在するハロゲン(残留ハロゲン)を除去し、この被処
理材料を処理室から取り出した後、上述したものと同様
の脱ハロゲン用ガスの雰囲気下で放電処理を行うことに
よって、処理室内壁に付着したハロゲン系生成物の除去
を行うこともできる。
In the present invention, the halogen (residual halogen) present in the material to be treated is removed, and after the material to be treated is taken out of the processing chamber, the material is treated under the same degassing atmosphere as described above. , It is possible to remove the halogen-based product attached to the inner wall of the processing chamber.

【0043】次に、図1〜図4を参照に、本発明に基づ
く各種プラズマエッチング装置を説明する。
Next, various plasma etching apparatuses according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0044】まず、図1のRF(radio freqency:高周
波)バイアス印加型ECRプラズマエッチング装置を説
明する。
First, an RF (radio frequency) bias applying type ECR plasma etching apparatus shown in FIG. 1 will be described.

【0045】この装置において、マグネトロン1で発生
したマイクロ波は、図中矢印Aに示すように、導波管2
と前記処理室としての石英ベルジャー3とを介して、ウ
エハステージ5上のウエハ6に到達するように構成され
ている。また、石英ベルジャー3の周囲には、ソレノイ
ドコイル(電磁コイル)4が配されていて、石英ベルジ
ャーの内部にて電磁界が発生されるように構成されてお
り、この電磁界とマイクロ波Aとの作用によって、高密
度のエッチング処理用の反応性プラズマが発生する。
In this device, the microwave generated by the magnetron 1 is applied to the waveguide 2 as shown by the arrow A in the figure.
It is configured to reach the wafer 6 on the wafer stage 5 via the quartz bell jar 3 as the processing chamber. A solenoid coil (electromagnetic coil) 4 is arranged around the quartz bell jar 3 so that an electromagnetic field is generated inside the quartz bell jar. , A high-density reactive plasma for etching is generated.

【0046】また、石英ベルジャー(所定室)3には、
被加工材料としてのウエハ6の近傍に、前記第1のガス
導入口及び前記第2のガス導入口としてのガス導入口8
が設けられており、所定のガス9が所定の流量及び圧力
にて導入されるように構成されている。従って、ウエハ
6のエッチング処理時には、エッチングガスとしてのハ
ロゲン含有ガスが導入され、また、前記放電処理時に
は、酸素ガス等の脱ハロゲン用ガスが導入される。さら
に、ウエハステージ5は高周波電源12に接続されてお
り、前記エッチング処理時及び前記放電処理時の電極と
ウエハ6の支持部材とを兼ねる支持電極として構成され
ている。
The quartz bell jar (predetermined chamber) 3 includes:
In the vicinity of a wafer 6 as a material to be processed, a gas inlet 8 as the first gas inlet and a gas inlet 8 as the second gas inlet
Is provided, and a predetermined gas 9 is introduced at a predetermined flow rate and a predetermined pressure. Therefore, a halogen-containing gas as an etching gas is introduced during the etching process of the wafer 6, and a dehalogenating gas such as an oxygen gas is introduced during the discharge process. Further, the wafer stage 5 is connected to a high-frequency power supply 12 and is configured as a support electrode that also serves as a support member for the wafer 6 during the etching process and the discharge process.

【0047】そして、石英ベルジャー3の内部には、実
質的にウエハ6のみに高周波放電エネルギーを作用せし
め、前記所定の処理によってウエハ6上に存在するハロ
ゲン(特にハロゲン化物)の除去を行うための放電手段
を形成するアースリング13が配されている。このアー
スリングは、前記エッチング処理による反応性プラズマ
の発生領域とは別の領域で前記放電処理時の高周波放電
を生ぜしめるような位置に配されており、石英ベルジャ
ー3の内壁であって、ウエハ6及びウエハステージ5の
周囲にリング状に配されている。従って、前記放電処理
時には、高周波電源12から供給される高周波電力によ
って、ウエハステージ5とアースリング13との間に高
周波放電が生じ、さらに、この高周波放電によって、ガ
ス導入口から導入された脱ハロゲン用ガスの反応性プラ
ズマが発生し、これがウエハ6に作用してウエハ6に存
在するハロゲンの除去が達成される。
In the quartz bell jar 3, high-frequency discharge energy is applied substantially only to the wafer 6 to remove halogens (particularly halides) existing on the wafer 6 by the above-mentioned predetermined processing. An earth ring 13 forming a discharging means is provided. This earth ring is arranged in a region other than the region where the reactive plasma is generated by the etching process so as to generate a high-frequency discharge at the time of the discharge process. 6 and a ring around the wafer stage 5. Therefore, at the time of the discharge processing, a high-frequency power is supplied between the wafer stage 5 and the earth ring 13 by the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 12, and the high-frequency discharge further causes a dehalogenation introduced from the gas inlet. A reactive plasma of the working gas is generated and acts on the wafer 6 to achieve the removal of the halogen present on the wafer 6.

【0048】なお、ウエハ6は、ウエハステージ5上に
クランプ7によって固定されており、また、エッチング
処理時には静電チャックによっても固定されている。ま
た、石英ベルジャー3にはガス排気口10が設けられて
おり、ターボ分子ポンプ等によって、石英ベルジャー3
内が所定圧力となるように脱気(排気)が行われる。さ
らに、アースリング13は、図示の如く接地されていて
もよいが、高周波電源12と接続されていてもよい。
The wafer 6 is fixed on the wafer stage 5 by a clamp 7, and is also fixed by an electrostatic chuck during the etching process. Further, the quartz bell jar 3 is provided with a gas exhaust port 10 and is provided with a quartz bell jar 3 by a turbo molecular pump or the like.
Degassing (exhausting) is performed so that the inside becomes a predetermined pressure. Further, the earth ring 13 may be grounded as shown, or may be connected to the high-frequency power supply 12.

【0049】次に、図2の誘導結合プラズマ(ICP:
inductively coupled plasma)タイプのエッチング装置
を説明する。
Next, the inductively coupled plasma (ICP:
An etching apparatus of the inductively coupled plasma type will be described.

【0050】この装置では、前記エッチング処理時に
は、高周波電源23から石英板21上に蚊取線香状に巻
回された誘導結合コイル22に例えば13.56MHz
の高周波(RF)を印加すると、石英板21とウエハス
テージ25との間で、エッチング処理用のハロゲン含有
ガスの高密度反応性プラズマが形成される。
In this apparatus, at the time of the etching process, for example, 13.56 MHz is applied to the inductive coupling coil 22 wound on the quartz plate 21 from the high frequency power source 23 in a mosquito coil.
Is applied, a high-density reactive plasma of a halogen-containing gas for etching processing is formed between the quartz plate 21 and the wafer stage 25.

【0051】また、処理室20には、被加工材料として
のウエハ26の近傍に、前記第1のガス導入口及び前記
第2のガス導入口としてのガス導入口24が設けられて
おり、所定のガスが所定の流量及び圧力にて導入される
ように構成されている。従って、上述したRFバイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置(図1)と同様
に、前記エッチング処理時には、エッチングガスとして
のハロゲン含有ガスが導入され、また、前記放電処理時
には、酸素ガス等の脱ハロゲン用ガスが導入される。さ
らに、ウエハステージ25は高周波電源28に接続され
ており、前記エッチング処理時及び前記放電処理時の電
極とウエハ26の支持部材とを兼ねる支持電極として構
成されている。
The processing chamber 20 is provided with the first gas inlet 24 and the gas inlet 24 as the second gas inlet in the vicinity of a wafer 26 as a material to be processed. Is introduced at a predetermined flow rate and pressure. Therefore, similarly to the above-mentioned RF bias application type ECR plasma etching apparatus (FIG. 1), a halogen-containing gas is introduced as an etching gas during the etching process, and a halogen-containing gas such as oxygen gas is discharged during the discharging process. Gas is introduced. Further, the wafer stage 25 is connected to a high-frequency power supply 28 and is configured as a support electrode that also serves as a support member for the wafer 26 during the etching process and the discharge process.

【0052】そして、処理室20の内部には、実質的に
ウエハ26のみに高周波放電エネルギーを作用せしめ、
前記エッチング処理によってウエハ26上に存在するハ
ロゲン(特にハロゲン化物)の除去を行うための放電手
段を形成するアースリング29が配されている。このア
ースリングは、前記エッチング処理による反応性プラズ
マの発生領域とは別の領域で前記放電処理時の高周波放
電を生ぜしめるような位置にリング状に配されており、
石英板21の内壁であって、ウエハ26及びウエハステ
ージ25の周囲に配されている。従って、前記放電処理
時には、高周波電源28から供給される高周波電力によ
って、ウエハステージ25とアースリング29との間に
高周波放電が発生し、さらに、この高周波放電によっ
て、ガス導入口24から導入された脱ハロゲン用ガスの
反応性プラズマが発生し、これがウエハ26に作用して
ウエハ26に存在するハロゲンの除去が達成される。
In the processing chamber 20, high-frequency discharge energy is applied to substantially only the wafer 26,
An earth ring 29 forming a discharge means for removing halogen (particularly halide) present on the wafer 26 by the etching process is provided. This earth ring is arranged in a ring shape at a position that generates a high-frequency discharge during the discharge process in a region different from a region where reactive plasma is generated by the etching process,
The inner wall of the quartz plate 21 is arranged around the wafer 26 and the wafer stage 25. Therefore, at the time of the discharge process, a high-frequency power is supplied between the wafer stage 25 and the earth ring 29 by the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 28, and the high-frequency discharge is introduced from the gas inlet 24 by the high-frequency discharge. A reactive plasma of the dehalogenating gas is generated, which acts on the wafer 26 to achieve the removal of the halogen present on the wafer 26.

【0053】なお、ウエハ26は、ウエハステージ25
上にクランプ27によって固定されており、また、エッ
チング処理時には、静電チャックによっても固定されて
いる。また、処理室20には、ガス排気口30が設けら
れており、ターボ分子ポンプ等によって、処理室20内
が所定圧力となるように脱気が行われる。さらに、アー
スリング29は、図示の如く接地されていてもよいが、
高周波電源28と接続されていてもよい。
The wafer 26 is placed on the wafer stage 25
It is fixed on the upper side by a clamp 27, and is also fixed by an electrostatic chuck during the etching process. Further, a gas exhaust port 30 is provided in the processing chamber 20, and degassing is performed by a turbo molecular pump or the like so that the inside of the processing chamber 20 has a predetermined pressure. Further, the earth ring 29 may be grounded as shown,
It may be connected to the high frequency power supply 28.

【0054】次に、図3のヘリコン波プラズマタイプの
エッチング装置を説明する。
Next, the helicon wave plasma type etching apparatus shown in FIG. 3 will be described.

【0055】この装置において、ソース電源34により
アンテナ31にRF(例えば13.56MHz)を印加
すると、ソレノイドコイル33により形成された磁場に
おける電子との相互作用でソースチェンバー32内にホ
イッスラー波(ヘリコン波)が発生し、結果的に生じた
高密度プラズマが、マルチポール磁石35が配されてい
る処理室43内に配置されたウエハ37に達する機構と
なっている。
In this apparatus, when RF (for example, 13.56 MHz) is applied to the antenna 31 by the source power supply 34, the interaction with electrons in the magnetic field formed by the solenoid coil 33 causes the whistler wave (helicon wave) in the source chamber 32. ) Is generated, and the resulting high-density plasma reaches the wafer 37 disposed in the processing chamber 43 in which the multipole magnet 35 is disposed.

【0056】また、処理室43には、被加工材料として
のウエハ37の近傍に、前記第1のガス導入口及び前記
第2のガス導入口としてのガス導入口41が設けられて
おり、所定のガスが所定の流量及び圧力にて導入される
ように構成されている。従って、上述したRFバイアス
印加型ECRプラズマエッチング装置(図1)や誘導結
合プラズマタイプのエッチング装置(図2)と同様に、
前記エッチング処理時には、エッチングガスとしてのハ
ロゲン含有ガスが導入され、また、前記放電処理時に
は、酸素ガスや窒素ガス等の脱ハロゲン用ガスが導入さ
れる。さらに、ウエハステージ36は高周波電源38に
接続されており、前記エッチング処理時及び前記放電処
理時の電極とウエハ37の支持部材とを兼ねる支持電極
として構成されている。
In the processing chamber 43, the first gas inlet 41 and the gas inlet 41 as the second gas inlet are provided in the vicinity of the wafer 37 as a material to be processed. Is introduced at a predetermined flow rate and pressure. Therefore, similarly to the above-described RF bias application type ECR plasma etching apparatus (FIG. 1) and the inductively coupled plasma type etching apparatus (FIG. 2),
At the time of the etching treatment, a halogen-containing gas is introduced as an etching gas, and at the time of the discharge treatment, a gas for removing halogen such as an oxygen gas or a nitrogen gas is introduced. Further, the wafer stage 36 is connected to a high-frequency power supply 38 and is configured as a support electrode that also serves as a support member for the wafer 37 during the etching process and the discharge process.

【0057】そして、処理室43の内部には、実質的に
ウエハ37のみに高周波放電エネルギーを作用せしめ、
前記エッチング処理によってウエハ37上に存在するハ
ロゲン(特にハロゲン化物)の除去を行うための放電手
段を形成するアースリング40が配されている。このア
ースリングは、前記所定の処理による反応性プラズマの
発生領域とは別の領域で前記放電処理時の高周波放電を
生ぜしめるような位置に配されており、処理室43の内
壁であって、ウエハ37及びウエハステージ36の周囲
にリング状に配されている。従って、前記放電処理時に
は、高周波電源38から供給される高周波電力によっ
て、ウエハステージ36とアースリング40との間に高
周波放電が発生し、さらに、この高周波放電によってガ
ス導入口41から導入された脱ハロゲン用ガスの反応性
プラズマが発生し、これがウエハ37に作用してウエハ
37に存在するハロゲンの除去が達成される。
Then, in the processing chamber 43, high-frequency discharge energy is applied substantially only to the wafer 37,
An earth ring 40 forming a discharge means for removing halogen (particularly halide) present on the wafer 37 by the etching process is provided. The earth ring is disposed in a region different from a region where reactive plasma is generated by the predetermined process, so as to generate a high-frequency discharge during the discharge process, and is an inner wall of the processing chamber 43, It is arranged in a ring shape around the wafer 37 and the wafer stage 36. Therefore, at the time of the discharge processing, a high-frequency power is supplied between the wafer stage 36 and the earth ring 40 by the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply 38, and the high-frequency power is discharged from the gas inlet 41 by the high-frequency discharge. Reactive plasma of a halogen gas is generated, and acts on the wafer 37 to remove the halogen present on the wafer 37.

【0058】なお、ウエハ37は、ウエハステージ36
上にクランプ39によって固定されており、また、エッ
チング処理時には、静電チャックによっても固定されて
いる。また、前記処理室43には、ガス排気口42が設
けられており、ターボ分子ポンプ等によって、処理室4
3内が所定圧力となるように脱気が行われる。さらに、
アースリング40は、図示の如く接地されていてもよい
が、高周波電源38と接続されていてもよい。
The wafer 37 is mounted on the wafer stage 36.
It is fixed above by a clamp 39, and is also fixed by an electrostatic chuck at the time of etching processing. The processing chamber 43 is provided with a gas exhaust port 42, and the processing chamber 4 is provided by a turbo molecular pump or the like.
Degassing is performed so that the inside of the chamber 3 has a predetermined pressure. further,
The earth ring 40 may be grounded as shown, or may be connected to the high frequency power supply 38.

【0059】次に、図4の平行平板タイプのエッチング
について説明する。
Next, the parallel plate type etching shown in FIG. 4 will be described.

【0060】この装置では特に、高周波電源56からの
高周波を、下部電極となるウエハステージ51とこれに
対向配置された上部電極50とに分割して印加すること
で、エッチング処理用の比較的高密度のプラズマをウエ
ハ52に照射できる機構となっている。
In this apparatus, in particular, the high frequency from the high frequency power supply 56 is divided and applied to the wafer stage 51 serving as the lower electrode and the upper electrode 50 arranged opposite to the lower stage, so that a relatively high frequency for the etching process is obtained. This is a mechanism that can irradiate the plasma of the density to the wafer 52.

【0061】また、被加工材料としてのウエハ52の近
傍には、前記第1のガス導入口及び前記第2のガス導入
口としてのガス導入口54が設けられており、所定のガ
スが所定の流量及び圧力にて導入されるように構成され
ている。従って、上述したRFバイアス印加型ECRプ
ラズマエッチング装置(図1)や誘導結合プラズマタイ
プのエッチング装置(図2)、ヘリコン波プラズマタイ
プのエッチング装置(図3)と同様に、前記エッチング
処理時には、エッチングガスとしてのハロゲン含有ガス
が導入され、また、前記放電処理時には、酸素ガス等の
脱ハロゲン用ガスが導入される。さらに、ウエハステー
ジ52は高周波電源56に接続されており、前記エッチ
ング処理時及び前記放電処理時の電極とウエハ52の支
持部材とを兼ねる支持電極として構成されている。
The first gas inlet and the gas inlet 54 as the second gas inlet are provided in the vicinity of the wafer 52 as a material to be processed. It is configured to be introduced at a flow rate and pressure. Therefore, like the RF bias application type ECR plasma etching apparatus (FIG. 1), the inductively coupled plasma type etching apparatus (FIG. 2), and the helicon wave plasma type etching apparatus (FIG. 3), the etching is performed during the etching process. A halogen-containing gas is introduced as a gas, and a gas for dehalogenation such as oxygen gas is introduced during the discharge treatment. Further, the wafer stage 52 is connected to a high-frequency power supply 56 and is configured as a support electrode that also serves as a support member for the wafer 52 during the etching process and the discharge process.

【0062】そして、前記エッチング処理時には、上部
電極50と下部電極51とにほぼ均等に高周波電圧を印
加することによって、上部電極50と下部電極51との
間に均一に前記エッチングガスの反応性プラズマを生じ
せしめ、ウエハ52のエッチングを行い、前記放電処理
時には、高周波電源56から供給される高周波電力によ
って、ウエハステージ(下部電極)51と上部電極50
との間に高周波放電が発生し、さらに、この高周波放電
によってガス導入口41から導入された脱ハロゲン用ガ
スの反応性プラズマが発生するが、ここで、上部電極5
0を接地すれば、上部電極50付近では反応性プラズマ
のエネルギーが低く、上部電極50に堆積するハロゲン
系生成物に対する前記反応性プラズマの作用(これはい
わゆるスパッタに相当する)を抑制して、ウエハ52上
のハロゲン系生成物のみを除去することができる。
During the etching process, a high-frequency voltage is applied to the upper electrode 50 and the lower electrode 51 substantially uniformly, so that the reactive plasma of the etching gas is uniformly applied between the upper electrode 50 and the lower electrode 51. The wafer 52 is etched and the wafer stage (lower electrode) 51 and the upper electrode 50 are subjected to the high frequency power supplied from the high frequency power supply 56 during the discharge processing.
And a reactive plasma of the dehalogenating gas introduced from the gas inlet 41 is generated by the high-frequency discharge.
If 0 is grounded, the energy of the reactive plasma is low near the upper electrode 50, and the action of the reactive plasma on the halogen-based product deposited on the upper electrode 50 (this corresponds to so-called sputtering) is suppressed. Only the halogen-based products on the wafer 52 can be removed.

【0063】なお、ウエハ52は、ウエハステージ(下
部電極)51上にクランプ53によって固定されてお
り、また、エッチング処理時には、静電チャックによっ
ても固定されている。また、処理室57にはガス排気口
42が設けられており、ターボ分子ポンプ等によって、
所定圧力となるように脱気が行われる。
The wafer 52 is fixed on a wafer stage (lower electrode) 51 by a clamp 53, and is also fixed by an electrostatic chuck during the etching process. Further, the processing chamber 57 is provided with a gas exhaust port 42, and is provided with a turbo molecular pump or the like.
Degassing is performed so as to be a predetermined pressure.

【0064】また、上述した各種エッチング装置におい
て、図示しないが、ウエハステージ(又は下部電極)は
温度制御用の冷媒(例えばフロリナート:商品名)が循
環した構造となっており、更に単極式静電チャックが設
置されているものとする。
In the above-described various etching apparatuses, although not shown, the wafer stage (or lower electrode) has a structure in which a coolant for controlling temperature (for example, Fluorinert: trade name) is circulated. It is assumed that an electric chuck is installed.

【0065】[0065]

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to specific examples, but the present invention is not limited to the following examples.

【0066】実施例1 本実施例は、図1に示したRFバイアス型ECRプラズ
マエッチング装置を用いて、シリコン基板上にタングス
テン−ポリサイド(W−polycide)配線を作製するエッ
チング工程に、前記放電処理を適用した例である。
Embodiment 1 In this embodiment, the discharge treatment is performed in an etching step of forming a tungsten-polycide (W-polycide) wiring on a silicon substrate using the RF bias type ECR plasma etching apparatus shown in FIG. This is an example in which is applied.

【0067】まず、本実施例で用いたサンプルは図5に
示す積層構造を有するもので、シリコン基板61上に、
ゲート酸化膜(SiO2 )62を熱酸化で形成した後、
ポリシリコン膜63を減圧CVD法で100nm厚に形
成し、次いで、WSiX 膜64をプラズマCVD法で1
00nm厚に形成し、さらに、フォトレジストをスピン
コート法によって塗布した後、エキシマステッパーを用
いて0.25μm幅のゲートパターニングを行い、フォ
トレジスト65を所定の微細パターンに形成したもので
ある。
First, the sample used in this embodiment has a laminated structure shown in FIG.
After forming the gate oxide film (SiO 2 ) 62 by thermal oxidation,
The polysilicon film 63 is formed on the 100nm thickness by the low pressure CVD method, then, a WSi X film 64 by plasma CVD 1
The photoresist 65 is formed in a predetermined fine pattern by forming a layer having a thickness of 00 nm and further applying a photoresist by spin coating, and then performing gate patterning with a width of 0.25 μm using an excimer stepper.

【0068】この後、図1に示したエッチング装置に
て、以下の条件で、WSiX 膜64及びポリシリコン膜
63(タングステン−ポリサイド)のエッチングを段階
的に行ったところ、図6に示す如き形状となった。
[0068] After this, in the etching apparatus shown in FIG. 1, under the following conditions, WSi X film 64 and the polysilicon film 63 - where the etching of (tungsten polycide) was carried out stepwise, as shown in FIG. 6 It became a shape.

【0069】 <メインエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa マイクロ波出力(2.45GHz):1200W RFバイアス(800kHz) :70W ウエハ温度 :20℃<Main etching step> Gas type and flow rate: Cl 2 / O 2 = 75/6 sccm Pressure: 0.4 Pa Microwave output (2.45 GHz): 1200 W RF bias (800 kHz): 70 W Wafer temperature: 20 ° C.

【0070】 <オーバーエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /O2 =75/6sccm 圧力 :0.4Pa マイクロ波出力(2.45GHz):1200W RFバイアス(800kHz) :30W ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :40%<Overetching Step> Gas type and flow rate: Cl 2 / O 2 = 75/6 sccm Pressure: 0.4 Pa Microwave output (2.45 GHz): 1200 W RF bias (800 kHz): 30 W Wafer temperature: Over 20 ° C. Etch: 40%

【0071】この際、図6に示すように、パターン側壁
にはSiClX を主成分とするハロゲン系側壁保護膜6
6が堆積した(但し、図中の膜厚は誇張して厚く示して
いる)。また、図示省略するが、石英ベルジャー3の上
部内壁付近には、このハロゲン系側壁保護膜66と同じ
成分のハロゲン系生成物が付着していた。
At this time, as shown in FIG. 6, a halogen-based side wall protective film 6 containing SiCl X as a main component is formed on the pattern side walls.
6 was deposited (however, the film thickness in the figure is exaggerated and shown thickly). Although not shown, a halogen-based product having the same component as that of the halogen-based side wall protective film 66 adhered to the vicinity of the upper inner wall of the quartz bell jar 3.

【0072】この後、同じチェンバー内で、以下のよう
な残留ハロゲン化物(ここでは、側壁保護膜中のSiC
X )除去のための放電処理を行ったところ、図7に示
すような形状となった。 <放電処理条件> ガス種及び流量 :O2 =20sccm 圧力 :2.0Pa マイクロ波出力(2.45GHz):0W RFバイアス(800kHz) :100W ウエハ温度 :20℃ 時間 :10秒
Thereafter, in the same chamber, the following residual halide (here, SiC in the side wall protective film)
l x ) When discharge treatment was performed for removal, the shape was as shown in FIG. 7. <Discharge treatment conditions> Gas type and flow rate: O 2 = 20 sccm Pressure: 2.0 Pa Microwave output (2.45 GHz): 0 W RF bias (800 kHz): 100 W Wafer temperature: 20 ° C. Time: 10 seconds

【0073】このような放電処理条件では、図1におけ
るウエハステージ5とアースリング13との間に高周波
放電が生じ、ウエハ6上の残留ハロゲン化物が除去され
ると同時に、石英ベルジャー3の内壁部まではプラズマ
がほとんど達しなかったのでパーティクル発生は全く見
られなかった。また、放電処理後のパターン側壁の堆積
膜は、図7に示すように、SiOX を主成分とする無機
系側壁保護膜67へと変化した。さらに、上記条件で、
静電チャック時の残留電荷除去を兼ねることができた。
Under such discharge processing conditions, a high-frequency discharge occurs between the wafer stage 5 and the earth ring 13 in FIG. 1 to remove the residual halide on the wafer 6 and, at the same time, to remove the inner wall of the quartz bell jar 3. Until the plasma hardly reached, no particle generation was observed. Further, as shown in FIG. 7, the deposited film on the pattern side wall after the discharge treatment changed to an inorganic side wall protective film 67 containing SiO X as a main component. Furthermore, under the above conditions,
The residual charge can be removed at the time of the electrostatic chuck.

【0074】その後、HF系ガスを用いた洗浄工程及び
アッシング工程を組み合わせた処理により、図8に示す
ように、タングステン−ポリサイド配線68を良好な加
工形状にて形成できた。
Thereafter, by combining the cleaning step and the ashing step using an HF-based gas, a tungsten-polycide wiring 68 was formed in a good processed shape as shown in FIG.

【0075】以上のように、本実施例によって、半導体
基体上に設けられたSi系材料の良好なエッチング加工
が実現でき、デバイス特性及び装置信頼性を両立するこ
とができた。
As described above, according to the present embodiment, good etching of the Si-based material provided on the semiconductor substrate can be realized, and both device characteristics and device reliability can be achieved.

【0076】実施例2 本実施例は、図2に示した誘導結合プラズマタイプエッ
チング装置を用いて、シリコン基板上にタングステン−
ポリサイド(W−polycide)配線を作製するエッチング
工程に、前記放電処理を適用した例である。
Example 2 In this example, tungsten was deposited on a silicon substrate using the inductively coupled plasma type etching apparatus shown in FIG.
This is an example in which the discharge treatment is applied to an etching step for producing a polycide (W-polycide) wiring.

【0077】まず、本実施例で用いたサンプルは図9に
示す積層構造を有するもので、シリコン基板61上に、
ゲート酸化膜(SiO2 )62を熱酸化で形成した後、
ポリシリコン63を減圧CVD法で100nm厚に形成
し、次いで、WSiX 膜64をプラズマCVD法で10
0nm厚に形成し、さらに、フォトレジストをスピンコ
ート法によって塗布した後、エキシマステッパーを用い
て0.25μm幅のゲートパターニングを行い、フォト
レジスト65を所定の微細パターンに形成したものであ
る。
First, the sample used in this embodiment has a laminated structure shown in FIG.
After forming the gate oxide film (SiO 2 ) 62 by thermal oxidation,
The polysilicon 63 is formed to 100nm thickness by the low pressure CVD method, then, a WSi X film 64 by plasma CVD 10
The photoresist 65 is formed in a predetermined fine pattern by performing a gate patterning with a width of 0.25 μm using an excimer stepper after applying a photoresist by spin coating to form a photoresist 65 with a thickness of 0 nm.

【0078】この後、図2に示したエッチング装置に
て、以下の条件で、WSiX 膜64及びポリシリコン膜
63(タングステン−ポリサイド)のエッチングを段階
的に行ったところ、図10に示す如き形状となった。
[0078] After this, in the etching apparatus shown in FIG. 2, under the following conditions, WSi X film 64 and the polysilicon film 63 - was carried out etching (tungsten polycide) stepwise, as shown in FIG. 10 It became a shape.

【0079】 <メインエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /O2 =100/5sccm 圧力 :0.4Pa ソース出力(13.56MHz) :300W RFバイアス(13.56MHz):150W ウエハ温度 :60℃<Main etching step> Gas type and flow rate: Cl 2 / O 2 = 100/5 sccm Pressure: 0.4 Pa Source output (13.56 MHz): 300 W RF bias (13.56 MHz): 150 W Wafer temperature: 60 ° C.

【0080】 <オーバーエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /HBr/O2 =50/50/5sccm 圧力 :0.4Pa ソース出力(13.56MHz) :300W RFバイアス(13.56MHz):50W ウエハ温度 :60℃ オーバーエッチ :40%<Overetching Step> Gas type and flow rate: Cl 2 / HBr / O 2 = 50/50/5 sccm Pressure: 0.4 Pa Source output (13.56 MHz): 300 W RF bias (13.56 MHz): 50 W Wafer Temperature: 60 ° C Overetch: 40%

【0081】この際、図10に示すように、パターン側
壁にはSiClX 、SiBrX を主成分とするハロゲン
系側壁保護膜70が堆積した(但し、図中の膜厚は誇張
して厚く示している)。また、図示省略するが、処理室
20の上部内壁付近には、このハロゲン系側壁保護膜7
0と同じ成分のハロゲン系生成物が付着していた。
[0081] At this time, as shown in FIG. 10, the pattern sidewall SiCl X, is halogen-based sidewall protective film 70 composed mainly of SiBr X was deposited (however, the thickness in the figure indicate thicker exaggerated ing). Although not shown, the halogen-based side wall protective film 7 is provided near the upper inner wall of the processing chamber 20.
A halogen-based product having the same component as that of 0 was attached.

【0082】この後、同じチェンバー内で、以下のよう
な残留ハロゲン化物(ここでは、側壁保護膜中のSiC
X 、SiBrX )除去のための放電処理を行ったとこ
ろ、図11に示すような形状となった。 <放電処理条件> ガス種及び流量 :N2 =20sccm 圧力 :1.0Pa ソース出力(13.56MHz) :0W RFバイアス(13.56MHz):200W ウエハ温度 :60℃ 時間 :5秒
Then, in the same chamber, the following residual halide (here, SiC in the side wall protective film)
1 x , SiBr x ) was subjected to a discharge treatment to remove it, resulting in a shape as shown in FIG. <Discharge treatment conditions> Gas type and flow rate: N 2 = 20 sccm Pressure: 1.0 Pa Source output (13.56 MHz): 0 W RF bias (13.56 MHz): 200 W Wafer temperature: 60 ° C. Time: 5 seconds

【0083】このような放電処理条件では、図2におけ
るウエハステージ25とアースリング29との間に高周
波放電が生じ、ウエハ26上の残留ハロゲン化物が除去
されると同時に、処理室20の内壁までは放電時の反応
性プラズマがほとんど達しなかったので、パーティクル
発生は全く無かった。また、放電処理後のパターン側壁
の堆積膜は、図11に示すように、SiNX を主成分と
する無機系側壁保護膜71へと変化した。さらに、上記
条件で、静電チャック時の残留電荷除去を兼ねることが
できた。
Under such discharge processing conditions, a high-frequency discharge is generated between the wafer stage 25 and the earth ring 29 in FIG. 2 to remove the residual halide on the wafer 26 and, at the same time, to reach the inner wall of the processing chamber 20. Since the reactive plasma at the time of discharge hardly reached, no particles were generated. Further, as shown in FIG. 11, the deposited film on the pattern side wall after the discharge treatment changed to an inorganic side wall protective film 71 containing SiN X as a main component. Further, under the above conditions, the residual charge can be removed at the time of the electrostatic chuck.

【0084】その後、HF系ガスによる洗浄工程及びア
ッシング工程を組み合わせた処理により、図12に示す
ように、タングステン−ポリサイド配線72を良好な加
工形状にて形成できた。
Thereafter, a tungsten-polycide wiring 72 was formed in a good processed shape as shown in FIG. 12 by a combination of a cleaning step and an ashing step using an HF-based gas.

【0085】以上のように、本実施例によって、半導体
基体上に設けられたSi系材料の良好なエッチング処理
を実現でき、デバイス特性及び装置信頼性を両立するこ
とができた。
As described above, according to the present embodiment, a favorable etching treatment of the Si-based material provided on the semiconductor substrate can be realized, and both device characteristics and device reliability can be achieved.

【0086】実施例3 本実施例は、図3に示したヘリコン波プラズマエッチン
グ装置を用いて、シリコン基板上にアルミニウム配線を
作製するエッチング工程に、前記放電処理を適用した例
である。
Embodiment 3 This embodiment is an example in which the above-described discharge treatment is applied to an etching step of forming an aluminum wiring on a silicon substrate using the helicon wave plasma etching apparatus shown in FIG.

【0087】まず、本実施例で用いたサンプルは図13
に示す積層構造を有するもので、シリコン基板81上に
SiO2 膜82をプラズマCVDで形成した後、TiN
からなるバリアメタル83、アルミニウム及び銅からな
るAl−Cu層84、TiNからなる反射防止膜85
を、スパッタ法によってそれぞれ膜厚100/400/
100nmとなるように順次形成し、さらに、フォトレ
ジストをスピンコート法によって塗布した後、エキシマ
ステッパーを用いて0.3μm幅の配線パターニングを
行い、フォトレジスト86を所定の微細パターンに形成
したものである。
First, the sample used in this embodiment is shown in FIG.
After a SiO 2 film 82 is formed on a silicon substrate 81 by plasma CVD, TiN
Metal 83 made of Al, an Al-Cu layer 84 made of aluminum and copper, and an antireflection film 85 made of TiN
By a sputtering method.
The photoresist 86 is sequentially formed so as to have a thickness of 100 nm, and further, a photoresist is applied by a spin coating method, and then a 0.3 μm-width wiring pattern is performed by using an excimer stepper to form a photoresist 86 into a predetermined fine pattern. is there.

【0088】この後、図3に示したエッチング装置に
て、以下の条件でAl配線(すなわち、バリアメタル8
3/Al−Cu層84/反射防止膜85)のエッチング
を行ったところ、図14に示す形状となった。
Thereafter, the Al wiring (that is, the barrier metal 8
3 / Al-Cu layer 84 / anti-reflection film 85) was etched to obtain the shape shown in FIG.

【0089】 <メインエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /BCl3 =100/100sccm 圧力 :0.5Pa ソース出力(13.56MHz):1500W RFバイアス(400kHz) :150W ウエハ温度 :20℃<Main etching step> Gas type and flow rate: Cl 2 / BCl 3 = 100/100 sccm Pressure: 0.5 Pa Source output (13.56 MHz): 1500 W RF bias (400 kHz): 150 W Wafer temperature: 20 ° C.

【0090】 <オーバーエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /BCl3 =150/50sccm 圧力 :0.5Pa ソース出力(13.56MHz) :1500W RFバイアス(13.56MHz):50W ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :30%<Overetching Step> Gas type and flow rate: Cl 2 / BCl 3 = 150/50 sccm Pressure: 0.5 Pa Source output (13.56 MHz): 1500 W RF bias (13.56 MHz): 50 W Wafer temperature: 20 ° C. Overetch: 30%

【0091】その際、図14に示すように、パターン側
壁にはAlClX 、CClX を主成分とするハロゲン系
側壁保護膜87が堆積した(但し、図中の膜厚は誇張し
て厚く示している)。また、図示省略するが、処理室4
3の上部内壁付近には、このハロゲン系側壁保護膜87
と同じ成分を有するハロゲン系生成物が付着していた。
[0091] At this time, as shown in FIG. 14, the pattern side wall and deposited halogenated sidewall protective film 87 to AlCl X, a CCl X as a main component (however, the thickness in the figure indicate thicker exaggerated ing). Although not shown, the processing chamber 4
3, the halogen-based side wall protective film 87
And a halogen-based product having the same components as

【0092】この後、同じチェンバー内で、以下のよう
な残留ハロゲン化物(ここでは、側壁保護膜のAlCl
X 、CClX )除去のための放電処理を行ったところ、
図15に示すような形状となった。 <放電処理条件> ガス種及び流量 :O2 =50sccm 圧力 :1.0Pa ソース出力(13.56MHz) :0W RFバイアス(400kHz) :150W ウエハ温度 :20℃ 時間 :10秒
Thereafter, in the same chamber, the following residual halide (here, AlCl of the side wall protective film)
X , CCl x ).
The shape was as shown in FIG. <Discharge treatment conditions> Gas type and flow rate: O 2 = 50 sccm Pressure: 1.0 Pa Source output (13.56 MHz): 0 W RF bias (400 kHz): 150 W Wafer temperature: 20 ° C. Time: 10 seconds

【0093】このような放電処理条件では、図3におけ
るウエハステージ36とアースリング40との間に高周
波放電が生じ、ウエハ37上の残留ハロゲン化物が除去
されると同時に、処理室43の内壁までは生成した反応
性プラズマがほとんど達しなかったのでパーティクル発
生は全く無かった。また、放電処理後のパターン側壁の
堆積膜は、図15に示すように、AlOX を主成分とす
る無機系側壁保護膜88へと変化した。さらに、上記条
件で、静電チャック時の残留電荷除去を兼ねることがで
きた。
Under such discharge processing conditions, a high-frequency discharge is generated between the wafer stage 36 and the earth ring 40 in FIG. 3 to remove the residual halide on the wafer 37 and at the same time reach the inner wall of the processing chamber 43. No particles were generated because the reactive plasma generated hardly reached. Further, as shown in FIG. 15, the deposited film on the pattern side wall after the discharge treatment changed to an inorganic side wall protective film 88 containing AlO X as a main component. Further, under the above conditions, the residual charge can be removed at the time of the electrostatic chuck.

【0094】その後、有機系溶剤による洗浄工程及びア
ッシング工程を組み合わせた処理によって、図16に示
すように、アルミニウム配線90を良好な加工形状にて
形成できた。
Thereafter, by a combination of the washing step and the ashing step with the organic solvent, the aluminum wiring 90 was formed in a good processed shape as shown in FIG.

【0095】以上のように、本実施例によって、半導体
基体上に設けられたAl系材料の良好なエッチング処理
が実現でき、デバイス特性及び装置信頼性を両立するこ
とができた。
As described above, according to the present embodiment, an excellent etching treatment of the Al-based material provided on the semiconductor substrate can be realized, and both device characteristics and device reliability can be achieved.

【0096】実施例4 本実施例は、図4に示した平行平板タイプのエッチング
装置を用いて、シリコン基板上にアルミニウム配線を作
製するエッチング工程に、前記放電処理を適用した例で
ある。
Embodiment 4 This embodiment is an example in which the above-described discharge treatment is applied to an etching step of forming an aluminum wiring on a silicon substrate by using the parallel plate type etching apparatus shown in FIG.

【0097】まず、本実施例で用いたサンプルは図17
に示す積層構造を有するもので、シリコン基板81上に
SiO2 膜82をプラズマCVDで形成した後、TiN
からなるバリアメタル83、アルミニウム及び銅からな
るAl−Cu層84、TiNからなる反射防止膜85
を、スパッタ法によってそれぞれ膜厚100/400/
100nmとなるように順次形成し、さらに、フォトレ
ジストをスピンコート法によって塗布した後、エキシマ
ステッパーを用いて0.3μm幅の配線パターニングを
行い、フォトレジスト86を所定の微細パターンに形成
したものである。
First, the sample used in this embodiment is shown in FIG.
After a SiO 2 film 82 is formed on a silicon substrate 81 by plasma CVD, TiN
Metal 83 made of Al, an Al-Cu layer 84 made of aluminum and copper, and an antireflection film 85 made of TiN
By a sputtering method.
The photoresist 86 is sequentially formed so as to have a thickness of 100 nm, and further, a photoresist is applied by a spin coating method, and then a 0.3 μm-width wiring pattern is performed by using an excimer stepper to form a photoresist 86 into a predetermined fine pattern. is there.

【0098】この後、図4に示したエッチング装置に
て、以下の条件でAl配線(すなわち、バリアメタル8
3/Al−Cu層84/反射防止膜85)のエッチング
を行ったところ、図18に示す形状となった。
Thereafter, in the etching apparatus shown in FIG. 4, Al wiring (that is, barrier metal 8
3 / Al-Cu layer 84 / antireflection film 85) was etched to obtain the shape shown in FIG.

【0099】 <メインエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /BCl3 =200/300sccm 圧力 :5Pa RF出力(400kHz):1500W 上部/下部比 :60%/40% ウエハ温度 :20℃<Main etching step> Gas type and flow rate: Cl 2 / BCl 3 = 200/300 sccm Pressure: 5 Pa RF output (400 kHz): 1500 W Upper / lower ratio: 60% / 40% Wafer temperature: 20 ° C.

【0100】 <オーバーエッチングステップ> ガス種及び流量 :Cl2 /BCl3 =250/50sccm 圧力 :5Pa RF出力(400kHz):800W 上部/下部比 :60%/40% ウエハ温度 :20℃ オーバーエッチ :30%<Overetching Step> Gas type and flow rate: Cl 2 / BCl 3 = 250/50 sccm Pressure: 5 Pa RF output (400 kHz): 800 W Top / bottom ratio: 60% / 40% Wafer temperature: 20 ° C. Overetch: 30%

【0101】その際、図18に示すように、パターン側
壁にはAlClX 、CClX を主成分とするハロゲン系
側壁保護膜92が堆積した(但し、図中の膜厚は誇張し
て厚く示している)。また、図示省略するが、処理室5
7の内壁上部付近には、このハロゲン系側壁保護膜92
と同じ成分のハロゲン系生成物が付着していた。
[0102] At this time, as shown in FIG. 18, the pattern sidewall AlCl X, is halogen-based sidewall protective film 92 composed mainly of CCl X is deposited (however, the thickness in the figure indicate thicker exaggerated ing). Although not shown, the processing chamber 5
7, the halogen-based side wall protective film 92
And a halogen-based product of the same component as the above.

【0102】この後、同じチェンバー内で、以下のよう
な残留ハロゲン化物(ここでは、側壁保護膜のAlCl
X 、CClX )除去のための放電処理を行ったところ、
図19に示すような形状となった。 <放電処理条件> ガス種及び流量 :Ar=200sccm 圧力 :3Pa RF出力(400kHz):300W 上部/下部比 :0%/100% ウエハ温度 :20℃ 時間 :5秒
Thereafter, in the same chamber, the following residual halide (here, AlCl of the side wall protective film)
X , CCl x ).
The shape was as shown in FIG. <Discharge treatment conditions> Gas type and flow rate: Ar = 200 sccm Pressure: 3 Pa RF output (400 kHz): 300 W Upper / lower ratio: 0% / 100% Wafer temperature: 20 ° C. Time: 5 seconds

【0103】このような放電処理条件では、図4におけ
るウエハステージ(下部電極)51と上部電極50との
間に高周波放電が生じ、ウエハ52上の残留ハロゲン化
物が除去されると同時に、上部電極50へはイオンエネ
ルギーが低く、実質的に前記高周波放電が作用しなかっ
た、つまり、処理室57の上部電極50付近に付着した
堆積物のスパッタレートは抑えられたので、パーティク
ル発生は殆ど無かった。また、放電処理後のパターン側
壁の堆積膜は、図19に示すように、Al、Tiを主成
分とする無機系側壁保護膜93へと変化した。さらに、
上記条件で、静電チャック時の残留電荷除去を兼ねるこ
とができた。
Under such discharge processing conditions, a high-frequency discharge is generated between the wafer stage (lower electrode) 51 and the upper electrode 50 in FIG. 50, the ion energy was low, and the high-frequency discharge did not substantially act. That is, the sputter rate of the deposit attached to the vicinity of the upper electrode 50 in the processing chamber 57 was suppressed, so that almost no particles were generated. . Further, as shown in FIG. 19, the deposited film on the pattern side wall after the discharge treatment changed to an inorganic side wall protective film 93 containing Al and Ti as main components. further,
Under the above conditions, it was also possible to remove the residual charges at the time of the electrostatic chuck.

【0104】その後の工程としては、有機系溶剤による
洗浄工程及びアッシング工程を組み合わせた処理によっ
て、図20に示すように、良好なアルミニウム配線94
を形成できた。
As a subsequent step, as shown in FIG. 20, a good aluminum wiring 94 is obtained by a combination of a cleaning step and an ashing step using an organic solvent.
Could be formed.

【0105】以上のように、本実施例によっても、半導
体基体上に設けられたAl系材料の良好なエッチング処
理が実現でき、デバイス特性及び装置信頼性を両立する
ことができた。
As described above, also in the present embodiment, a favorable etching treatment of the Al-based material provided on the semiconductor substrate could be realized, and both device characteristics and device reliability could be achieved.

【0106】以上、本発明を4つの実施例に基づいて説
明したが、当然のことながら、本発明は上述の実施例に
限定されるものではなく、エッチングプラズマ源、装置
構成、サンプル構造、プロセス条件は本発明の主旨を逸
脱しない範囲で適宜選択できる。
Although the present invention has been described based on the four embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes an etching plasma source, an apparatus configuration, a sample structure, and a process. Conditions can be appropriately selected without departing from the gist of the present invention.

【0107】また、上述したように、本実施例では、ハ
ロゲンを含有するガスを用いたエッチングプロセスにお
いて、特に半導体基板(ウエハ)の腐食を抑制するため
に、チェンバー内壁に作用し難い、プラズマ生成側とは
別の基板側のRF放電にて半導体基板上のハロゲン化物
を除去することがポイントである。
Further, as described above, in the present embodiment, in the etching process using the gas containing halogen, in order to suppress the corrosion of the semiconductor substrate (wafer), it is difficult to act on the inner wall of the chamber, and the plasma generation is difficult. The point is to remove the halide on the semiconductor substrate by RF discharge on the substrate side different from the side.

【0108】従来、Al系材料のエッチング処理工程で
は、いわゆるコロージョン防止のために、フッ素系ガス
や酸素系ガスの存在下での放電処理が知られており、ま
た、Si系材料のエッチング工程では、ごく最近である
が、同様の放電処理が実施されはじめている。しかしな
がら、どちらのエッチング処理における腐食防止のため
の放電も、チェンバー壁面に付着したハロゲン系反応生
成物を酸化もしくは蒸気圧の低い物質に変化させる反応
を伴うために、後処理工程で問題となるパーティクルが
大量発生していた。
Conventionally, in the etching process of an Al-based material, a discharge process in the presence of a fluorine-based gas or an oxygen-based gas has been known in order to prevent so-called corrosion. Very recently, similar discharge treatments have begun to be implemented. However, in both etching treatments, the discharge for preventing corrosion involves a reaction that oxidizes halogen-based reaction products attached to the chamber wall surface or changes them into substances having a low vapor pressure. Had occurred in large numbers.

【0109】そこで、本実施例では、半導体基体上のみ
主に作用し、チェンバー内壁面には作用しないような放
電処理を行うことによって、前記パーティクル発生を抑
えようというわけである。その際の放電は、プラズマ生
成側とは別の基板側にRFを印加するもので、いわゆる
カソードカップル方式になるわけである。この場合、ア
ースとなるものの材料、表面積、位置もポイントとなっ
てくるが、反応生成物が付着し易い壁面との位置関係も
含めてチェンバーデザインを工夫すれば問題ない。具体
的には、反応生成物が付着し易い反応性プラズマの生成
領域と基板との距離をある程度離し、アースは基板電極
周辺に配する等で十分効果がある。
Therefore, in the present embodiment, the generation of the particles is suppressed by performing a discharge treatment that mainly acts on the semiconductor substrate and does not act on the inner wall surface of the chamber. The discharge at that time is to apply RF to the substrate side different from the plasma generation side, which is a so-called cathode couple system. In this case, the material, surface area, and position of the earth will also be important points, but there is no problem if the chamber design is devised including the positional relationship with the wall surface to which the reaction product easily adheres. More specifically, a sufficient effect can be obtained by providing a certain distance between the substrate and the reactive plasma generation region where the reaction products are likely to adhere, and disposing the ground around the substrate electrode.

【0110】また、本実施例のメリットとしては、上述
したように、単極式静電チャック残留電荷除去放電ステ
ップとも組み合わせることができるので、エッチングプ
ロセスの範囲でスループット低減は十分可能である。
Further, as an advantage of this embodiment, as described above, since it can be combined with the single-pole type electrostatic chuck residual charge removing discharge step, the throughput can be sufficiently reduced in the range of the etching process.

【0111】なお、本実施例は、最近主に使用されてい
る高密度プラズマ仕様のエッチング装置はもちろん、プ
ラズマ生成側と基板側とが分かれている、いわゆるリモ
ートプラズマ方式(プラズマ分離型のエッチング方式)
のものに適用することができる。
In this embodiment, the so-called remote plasma method (plasma separation type etching method) in which the plasma generation side and the substrate side are separated, as well as the etching apparatus of the high density plasma type which is mainly used recently, is used. )
Can be applied to

【0112】[0112]

【発明の作用効果】本発明の処理方法によれば、ハロゲ
ンを含有するガスを用いて、半導体基体等の被処理材料
に対して所定の処理を施した後、この所定の処理を行っ
た処理室内にて、酸素ガスや窒素ガス等の脱ハロゲン用
ガスの存在下、実質的に前記被処理材料のみに放電エネ
ルギーを作用せしめるので、前記所定の処理によって生
成するハロゲン系生成物が付着する処理室内壁には前記
放電エネルギーが実質的に作用せず、前記被処理材料に
存在するハロゲンのみを効率よく除去することができ、
従って、被処理材料の腐食と処理装置の腐食とを抑制
し、信頼性の高い製品が得られると同時に、前記所定の
処理と被処理材料に存在するハロゲンの除去処理とを同
一処理室内で実施することができ、前記ハロゲンの除去
を容易に行うことができる。
According to the processing method of the present invention, a predetermined process is performed on a material to be processed such as a semiconductor substrate using a gas containing halogen, and then the predetermined process is performed. In a room, in the presence of a dehalogenating gas such as an oxygen gas or a nitrogen gas, discharge energy is applied substantially only to the material to be processed, so that the halogen-based product generated by the predetermined process adheres. The discharge energy does not substantially act on the interior wall, and only the halogen present in the material to be treated can be efficiently removed,
Therefore, corrosion of the material to be processed and corrosion of the processing apparatus are suppressed, and a highly reliable product can be obtained. At the same time, the predetermined process and the process of removing halogen present in the material to be processed are performed in the same processing chamber. And the halogen can be easily removed.

【0113】本発明の処理装置によれば、前記処理室
と、半導体基体等の被処理材料に所定の処理を施すため
にハロゲンを含有するガスを前記処理室内に導入する第
1のガス導入室と、この処理室内で、酸素ガスや窒素ガ
ス等の脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的に前記被処
理材料のみに放電エネルギーを作用せしめ、前記被処理
材料に存在するハロゲンを除去する放電手段と、前記処
理室に前記脱ハロゲン用ガスを導入する第2のガス導入
手段とを有しているので、前記放電処理を行うに際し、
前記所定の処理によって生成するハロゲン系生成物等が
付着する処理室内壁部分等には、前記放電エネルギーが
実質的に作用せず、前記被処理材料に存在するハロゲン
のみを効率よく除去することができ、従って、被処理材
料の腐食と処理装置の腐食とを抑制し、信頼性の高い製
品が得られると同時に、前記所定の処理と前記放電処理
とを同一処理室内で実施することができ、前記ハロゲン
の除去を簡易な構成の装置で行うことができる。
According to the processing apparatus of the present invention, the processing chamber and the first gas introduction chamber for introducing a gas containing halogen into the processing chamber for performing a predetermined processing on a material to be processed such as a semiconductor substrate. In the processing chamber, in the presence of a dehalogenating gas such as an oxygen gas or a nitrogen gas, a discharge energy is applied to substantially only the material to be processed to remove halogen present in the material to be processed. Means, and the second gas introduction means for introducing the dehalogenation gas into the processing chamber, when performing the discharge treatment,
The discharge energy does not substantially act on the inner wall of the processing chamber to which the halogen-based product or the like generated by the predetermined processing adheres, and it is possible to efficiently remove only the halogen present in the material to be processed. It is possible to suppress the corrosion of the material to be processed and the corrosion of the processing apparatus, and thus a highly reliable product can be obtained.At the same time, the predetermined processing and the discharge processing can be performed in the same processing chamber. The removal of the halogen can be performed by an apparatus having a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の処理方法に使用可能なRFバイアス印
加型ECRプラズマエッチング装置の要部概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an RF bias application type ECR plasma etching apparatus that can be used in the processing method of the present invention.

【図2】同、誘導結合プラズマ(ICP)タイプエッチ
ング装置の要部概略図である。
FIG. 2 is a schematic view of a main part of the same inductively coupled plasma (ICP) type etching apparatus.

【図3】同、ヘリコン波プラズマタイプエッチング装置
の要部概略図である。
FIG. 3 is a schematic view of a main part of the helicon wave plasma type etching apparatus.

【図4】同、平行平板タイプエッチング装置の要部概略
図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of the parallel plate type etching apparatus.

【図5】本発明の実施例1に基づいてタングステン−ポ
リサイド配線を作製する際の一作製工程を示す概略模式
図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing one manufacturing step when manufacturing a tungsten-polycide wiring based on Example 1 of the present invention.

【図6】同、タングステン−ポリサイド配線を作製する
際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 6 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図7】同、タングステン−ポリサイド配線を作製する
際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図8】同、タングステン−ポリサイド配線を作製する
際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図9】本発明の実施例2に基づいてタングステン−ポ
リサイド配線を作製する際の一作製工程を示す概略模式
図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing one manufacturing step when manufacturing a tungsten-polycide wiring based on Example 2 of the present invention.

【図10】同、タングステン−ポリサイド配線を作製す
る際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図11】同、タングステン−ポリサイド配線を作製す
る際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 11 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図12】同、タングステン−ポリサイド配線を作製す
る際の他の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing another manufacturing step of manufacturing a tungsten-polycide wiring.

【図13】本発明の実施例3に基づいてアルミニウム配
線を作製する際の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 13 is a schematic diagram showing one manufacturing step when manufacturing an aluminum wiring based on Embodiment 3 of the present invention.

【図14】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 14 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing an aluminum wiring.

【図15】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 15 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing the aluminum wiring.

【図16】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 16 is a schematic diagram showing another manufacturing step of manufacturing the aluminum wiring.

【図17】本発明の実施例4に基づいてアルミニウム配
線を作製する際の一作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 17 is a schematic diagram showing one manufacturing step when manufacturing an aluminum wiring based on Example 4 of the present invention.

【図18】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 18 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing an aluminum wiring.

【図19】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 19 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing the aluminum wiring.

【図20】同、アルミニウム配線を作製する際の他の一
作製工程を示す概略模式図である。
FIG. 20 is a schematic view showing another manufacturing step of manufacturing the aluminum wiring.

【図21】通常のRFバイアス印加型ECRプラズマエ
ッチング装置を用いてSi系材料のエッチングを行った
後の装置内部の様子を示す要部概略図(A)、同装置内
部に高周波放電を生ぜしめたときの様子を示す要部概略
図(B)である。
FIG. 21 is a schematic view (A) showing the inside of a device after etching a Si-based material using a normal RF bias application type ECR plasma etching device, and generating a high-frequency discharge inside the device. FIG. 7B is a schematic diagram (B) of a main part showing a state when the display is folded.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…マグネトロン、2…導波管、3…石英ベルジャー
(処理室)、4、33…ソレノイドコイル、5、25、
36…ウエハステージ、6、26、37、52…ウエ
ハ、7、27、39、53…クランプ、8、24、4
1、54…ガス導入口、9…導入ガス、10、30、4
2、55…ガス排出口、11…排出ガス、12、23、
28、34、38、56…高周波電源、13、29、4
0…アースリング、20、43、57…処理室、21…
石英板、22…誘導結合コイル、31…アンテナ、32
…ソースチェンバー、34…ソース電源、35…マルチ
ポール磁石、50…上部電極、51…下部電極、61…
シリコン基板、62…ゲート酸化膜、63…ポリシリコ
ン膜、64…WSix 膜、65、86…フォトレジス
ト、66…SiClx を主成分とするハロゲン系側壁保
護膜、67…SiOx を主成分とする無機系側壁保護
膜、68、72…タングステン−ポリサイド配線、70
…SiClx 及びSiBrx を主成分とするハロゲン系
側壁保護膜、71…SiNx を主成分とする無機系側壁
保護膜、81…シリコン基板、82…SiO2 膜、83
…バリアメタル層、84…アルミニウム−銅配線層、8
5…反射防止膜、87…AlClx 及びCClx を主成
分とするハロゲン系側壁保護膜、88…AlOx を主成
分とする無機系側壁保護膜、90、94…アルミニウム
配線、92…AlClx 及びCClx を主成分とするハ
ロゲン系側壁保護膜、93…Al及びTiを主成分とす
る無機系側壁保護膜、100…SiClx 及びSiBr
x を主成分とする反応生成物、101…SiOx を主成
分とする生成物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetron, 2 ... Waveguide, 3 ... Quartz bell jar (processing chamber), 4, 33 ... Solenoid coil, 5, 25,
36 wafer stage, 6, 26, 37, 52 wafer, 7, 27, 39, 53 clamp, 8, 24, 4
1, 54: gas inlet, 9: introduced gas, 10, 30, 4
2, 55 ... gas outlet, 11 ... exhaust gas, 12, 23,
28, 34, 38, 56 ... high frequency power supply, 13, 29, 4
0: earth ring, 20, 43, 57: processing chamber, 21:
Quartz plate, 22 ... inductive coupling coil, 31 ... antenna, 32
... source chamber, 34 ... source power supply, 35 ... multipole magnet, 50 ... upper electrode, 51 ... lower electrode, 61 ...
Silicon substrate, 62 ... gate oxide film, 63 ... polysilicon film, 64 ... WSi x film, 65,86 ... photoresist, 66 ... halogenated sidewall protective film composed mainly of SiCl x, mainly of 67 ... SiO x , 68, 72 ... tungsten-polycide wiring, 70
... Halogen-based side wall protective film mainly composed of SiCl x and SiBr x , 71. Inorganic inorganic side wall protective film mainly composed of SiN x , 81 silicon substrate, 82 SiO 2 film 83
... Barrier metal layer, 84 ... Aluminum-copper wiring layer, 8
5 ... Anti-reflection film, 87 ... Halogen-based side wall protective film containing AlCl x and CCl x as main components, 88 ... Inorganic side wall protective film mainly containing AlO x , 90, 94 ... Aluminum wiring, 92 ... AlCl x , A halogen-based side wall protective film mainly containing CCl x , 93 ... an inorganic side wall protective film mainly containing Al and Ti, 100 ... SiCl x and SiBr
The reaction product mainly composed of x, product composed mainly of 101 ... SiO x

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の処理室内で、ハロゲンを含有する
ガスを用いて、被処理材料に所定の処理を施した後、 前記処理室内で、脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的
に前記被処理材料のみに放電エネルギーを作用せしめ、
前記被処理材料に存在するハロゲンを除去する、ハロゲ
ン含有ガスによる処理方法。
After subjecting a material to be treated to a predetermined treatment using a gas containing halogen in a predetermined treatment chamber, the material is substantially treated in the treatment chamber in the presence of a dehalogenation gas. Apply discharge energy only to the material to be treated,
A processing method using a halogen-containing gas for removing halogen present in the material to be processed.
【請求項2】 前記処理室内で、前記ハロゲンを含有す
るガスを用いて、被加工材料を所定の微細パターンにド
ライエッチング加工した後、 前記処理室内で、前記脱ハロゲン用ガスの存在下で、実
質的に前記被加工材料のみに高周波放電エネルギーを作
用せしめ、前記被加工材料に付着するハロゲンを除去す
る、請求項1に記載したハロゲン含有ガスによる処理方
法。
2. After the material to be processed is dry-etched into a predetermined fine pattern using the halogen-containing gas in the processing chamber, the material is processed in the processing chamber in the presence of the dehalogenating gas. 2. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein high-frequency discharge energy is applied substantially only to the material to be processed to remove halogen adhering to the material to be processed.
【請求項3】 前記被加工材料に電極を配し、この電極
と、前記被加工材料の近傍に配した電極との間に、高周
波電圧を印加して前記高周波放電を生ぜしめる、請求項
2に記載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
3. An electrode is disposed on the material to be processed, and a high-frequency voltage is applied between the electrode and an electrode disposed near the material to be processed to generate the high-frequency discharge. The treatment method using a halogen-containing gas described in the above item.
【請求項4】 前記ハロゲンを含有するガスの反応性プ
ラズマを発生せしめ、この反応性プラズマを支持電極上
の前記被加工材料に作用させることによって前記ドライ
エッチング加工を行った後、 前記支持電極と、前記支持電極の近傍位置に配された対
向電極との間に前記高周波電圧を印加して、前記反応性
プラズマの発生領域とは別の領域で前記高周波放電を生
ぜしめる、請求項3に記載したハロゲン含有ガスによる
処理方法。
4. After performing the dry etching process by generating reactive plasma of the halogen-containing gas and causing the reactive plasma to act on the material to be processed on the support electrode, 4. The high frequency discharge according to claim 3, wherein the high frequency voltage is applied between a counter electrode disposed near the support electrode and the high frequency voltage in a region different from the reactive plasma generation region. Processing method using a halogen-containing gas.
【請求項5】 前記対向電極を接地する、請求項4に記
載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
5. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 4, wherein the counter electrode is grounded.
【請求項6】 前記被加工材料の支持電極と、この支持
電極に対向配置される対向電極との間で、前記ハロゲン
を含有するガスの反応性プラズマを発生させ、この反応
性プラズマを前記被加工材料に作用させることによって
前記ドライエッチング加工を行った後、 前記支持電極のみに前記高周波電圧を印加して、前記対
向電極と前記支持電極との間であって、実質的に前記支
持電極の近傍にのみ前記高周波放電を生ぜしめる、請求
項3に記載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
6. A reactive plasma of the halogen-containing gas is generated between a support electrode of the material to be processed and a counter electrode disposed to face the support electrode, and the reactive plasma is generated by the reactive plasma. After performing the dry etching by acting on a processing material, applying the high-frequency voltage only to the support electrode, between the counter electrode and the support electrode, substantially the support electrode The method according to claim 3, wherein the high-frequency discharge is generated only in the vicinity.
【請求項7】 前記脱ハロゲン用ガスを、酸素ガス、窒
素ガス、水素ガス及び不活性ガスからなる群より選ばれ
る少なくとも1種のガスとする、請求項1に記載したハ
ロゲン含有ガスによる処理方法。
7. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein the dehalogenating gas is at least one gas selected from the group consisting of oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, and inert gas. .
【請求項8】 マグネトロンによるマイクロ波によっ
て、前記処理のための反応性プラズマを発生させる、請
求項1に記載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
8. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein reactive plasma for the processing is generated by microwaves from a magnetron.
【請求項9】 誘導結合コイルに印加される高周波電圧
によって、前記処理のための反応性プラズマを発生させ
る、請求項1に記載したハロゲン含有ガスによる処理方
法。
9. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein a reactive plasma for the processing is generated by a high-frequency voltage applied to the inductive coupling coil.
【請求項10】 ヘリコン波と電子との相互作用によっ
て、前記処理のための反応性プラズマを発生させる、請
求項1に記載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
10. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein a reactive plasma for the processing is generated by an interaction between the helicon wave and the electrons.
【請求項11】 前記被処理材料と対向電極との間に印
加される高周波電圧によって、前記処理のための反応性
プラズマを発生させる、請求項1に記載したハロゲン含
有ガスによる処理方法。
11. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 1, wherein a reactive plasma for the processing is generated by a high-frequency voltage applied between the material to be processed and a counter electrode.
【請求項12】 前記被処理材料を静電チャックにより
支持して前記処理を行うとき、前記放電エネルギーによ
って前記静電チャック時の残留電荷も除去する、請求項
1に記載したハロゲン含有ガスによる処理方法。
12. The processing with a halogen-containing gas according to claim 1, wherein, when the processing is performed while supporting the material to be processed by an electrostatic chuck, the discharge energy also removes a residual charge at the time of the electrostatic chuck. Method.
【請求項13】 半導体基板上に形成した所定の膜に前
記ドライエッチング加工を施す、請求項2に記載したハ
ロゲン含有ガスによる処理方法。
13. The processing method using a halogen-containing gas according to claim 2, wherein the dry etching is performed on a predetermined film formed on the semiconductor substrate.
【請求項14】 所定の処理室と、 被処理材料に所定の処理を施すために、ハロゲンを含有
するガスを前記処理室内に導入する第1のガス導入室
と、 前記処理室内で、脱ハロゲン用ガスの存在下で、実質的
に前記被処理材料のみに放電エネルギーを作用せしめ、
前記被処理材料に存在するハロゲンを除去する放電手段
と、 前記処理室に前記脱ハロゲン用ガスを導入する第2のガ
ス導入手段とを有する、ハロゲン含有ガスによる処理装
置。
14. A predetermined processing chamber, a first gas introduction chamber for introducing a halogen-containing gas into the processing chamber to perform predetermined processing on a material to be processed, and a dehalogenating gas in the processing chamber. In the presence of a gas for use, substantially apply the discharge energy only to the material to be treated,
An apparatus for processing with a halogen-containing gas, comprising: discharge means for removing halogen present in the material to be processed; and second gas introduction means for introducing the gas for halogen removal into the processing chamber.
【請求項15】 前記処理室内で、前記ハロゲンを含有
するガスを用いて、被加工材料を所定の微細パターンに
ドライエッチング加工した後、 前記処理室内で、前記脱ハロゲン用ガスの存在下で、実
質的に前記被加工材料のみに高周波放電エネルギーを作
用せしめ、前記被加工材料に付着するハロゲンを除去す
るように構成された、請求項14に記載したハロゲン含
有ガスによる処理装置。
15. After dry-etching a material to be processed into a predetermined fine pattern using the halogen-containing gas in the processing chamber, in the processing chamber in the presence of the dehalogenating gas, 15. The processing apparatus using a halogen-containing gas according to claim 14, wherein the high-frequency discharge energy is applied substantially only to the material to be processed to remove halogen attached to the material to be processed.
【請求項16】 前記被加工材料に電極が配され、この
電極と、前記被加工材料の近傍に配した電極との間に、
高周波電圧が印加されて前記高周波放電を生ぜしめられ
る、請求項15に記載したハロゲン含有ガスによる処理
装置。
16. An electrode is disposed on the material to be processed, and between the electrode and an electrode disposed near the material to be processed.
The processing apparatus according to claim 15, wherein the high-frequency voltage is applied to generate the high-frequency discharge.
【請求項17】 前記ハロゲンを含有するガスの反応性
プラズマを発生せしめ、この反応性プラズマを支持電極
上の前記被加工材料に作用させることによって前記ドラ
イエッチング加工を行った後、 前記支持電極と、前記支持電極の近傍位置に配された対
向電極との間に前記高周波電圧が印加され、前記反応性
プラズマの発生領域とは別の領域で前記高周波放電を生
ぜしめるように構成された、請求項16に記載したハロ
ゲン含有ガスによる処理装置。
17. The method according to claim 17, further comprising: generating a reactive plasma of the halogen-containing gas, and performing the dry etching process by causing the reactive plasma to act on the material to be processed on the support electrode. The high-frequency voltage is applied between a counter electrode disposed in the vicinity of the support electrode, and the high-frequency discharge is generated in a region different from a region where the reactive plasma is generated. Item 18. A processing apparatus using a halogen-containing gas according to Item 16.
【請求項18】 前記対向電極が接地される、請求項1
7に記載したハロゲン含有ガスによる処理装置。
18. The method according to claim 1, wherein said counter electrode is grounded.
7. A processing apparatus using a halogen-containing gas described in 7.
【請求項19】 前記被加工材料の支持電極と、この支
持電極に対向配置される対向電極との間で、前記ハロゲ
ンを含有するガスの反応性プラズマを発生させ、この反
応性プラズマを前記被加工材料に作用させることによっ
て前記ドライエッチング加工を行った後、 前記支持電極のみに前記高周波電圧を印加して、前記対
向電極と前記支持電極との間であって、実質的に前記支
持電極の近傍にのみ前記高周波放電を生ぜしめるように
構成された、請求項16に記載したハロゲン含有ガスに
よる処理装置。
19. A reactive plasma of the halogen-containing gas is generated between a supporting electrode of the material to be processed and a counter electrode disposed to face the supporting electrode, and the reactive plasma is generated by the reactive plasma. After performing the dry etching by acting on a processing material, applying the high-frequency voltage only to the support electrode, between the counter electrode and the support electrode, substantially the support electrode 17. The processing apparatus according to claim 16, wherein the high-frequency discharge is generated only in the vicinity.
【請求項20】 前記脱ハロゲン用ガスが、酸素ガス、
窒素ガス、水素ガス及び不活性ガスからなる群より選ば
れる少なくとも1種のガスである、請求項14に記載し
たハロゲン含有ガスによる処理装置。
20. The dehalogenating gas is an oxygen gas,
The processing apparatus using a halogen-containing gas according to claim 14, which is at least one kind of gas selected from the group consisting of nitrogen gas, hydrogen gas, and inert gas.
【請求項21】 マグネトロンによるマイクロ波によっ
て、前記処理のための反応性プラズマが発生する、請求
項14に記載したハロゲン含有ガスによる処理装置。
21. The processing apparatus according to claim 14, wherein a reactive plasma for the processing is generated by a microwave from a magnetron.
【請求項22】 誘導結合コイルに印加される高周波電
圧によって、前記処理のための反応性プラズマが発生す
る、請求項14に記載したハロゲン含有ガスによる処理
装置。
22. The processing apparatus according to claim 14, wherein a reactive plasma for the processing is generated by a high-frequency voltage applied to the inductive coupling coil.
【請求項23】 ヘリコン波と電子との相互作用によっ
て、前記処理のための反応性プラズマが発生する、請求
項14に記載したハロゲン含有ガスによる処理装置。
23. The processing apparatus according to claim 14, wherein a reactive plasma for the processing is generated by an interaction between the helicon wave and the electrons.
【請求項24】 前記被処理材料と対向電極との間に印
加される高周波電圧によって、前記処理のための反応性
プラズマが発生する、請求項14に記載したハロゲン含
有ガスによる処理装置。
24. The processing apparatus according to claim 14, wherein a reactive plasma for the processing is generated by a high-frequency voltage applied between the material to be processed and a counter electrode.
【請求項25】 前記被処理材料を静電チャックにより
支持して前記処理が行われるとき、前記放電エネルギー
によって前記静電チャック時の残留電荷も除去される、
請求項14に記載したハロゲン含有ガスによる処理装
置。
25. When the processing is performed while the material to be processed is supported by an electrostatic chuck, residual charge at the time of the electrostatic chuck is also removed by the discharge energy.
A processing apparatus using the halogen-containing gas according to claim 14.
【請求項26】 半導体基板上に形成した所定の膜に前
記ドライエッチング加工が施される、請求項15に記載
したハロゲン含有ガスによる処理装置。
26. The processing apparatus using a halogen-containing gas according to claim 15, wherein the dry etching is performed on a predetermined film formed on a semiconductor substrate.
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