等離子體處理裝置的清潔方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及對等離子體處理裝置的處理容器內進行清潔的方法，特別是用于除去含Ti反應物的清潔方法。
【背景技術】
[0002]最近的半導體器件，為了對應于高速化、低消耗電力等的要求，配線材料使用與鋁相比阻抗小的銅，層間絕緣膜使用降低配線間的電容的Low-k膜(低介電常數膜)。作為這種Low-k膜，積極研宄S1F膜等的無機類材料、多孔膜，也有希望使用2.5以下的相對介電常數的氟樹脂或非晶氟碳等的有機類材料。即使采用任一種Low-k膜，在半導體器件制造的作為配線形成步驟的BEOL(back)中進行的Low_k膜的蝕刻加工中，由TiN膜構成的蝕刻掩模較硬而多用作蝕刻耐性或者選擇比優異的金屬硬掩模。與S12膜的蝕刻加工同樣，蝕刻氣體廣泛使用CF類氣體例如CF4氣體。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:特開2003-282539號公報
【發明內容】
[0006]發明想要解決的技術問題
[0007]在等離子體蝕刻裝置中，當使用TiN膜的金屬硬掩模進行Low-k膜的蝕刻時，從暴露在CF類氣體的等離子體的金屬硬掩模產生含Ti的反應物(主要是T1-Fx或T1-OF等)，在處理容器內浮游。這樣的含Ti反應物的大多從處理容器與其他反應生成物或未反應氣體等一起被排氣，但一部分殘留在處理容器內。
[0008]殘留在處理容器內的含Ti反應物，附著在處理容器的內壁、容器內的各種各樣的部件上。特別是，麻煩的是當結束了 Low-k膜的蝕刻處理的處理完成的被處理體例如半導體晶片被從處理容器搬出時，直到此時載置有被處理體的載置臺的上表面即晶片載置面成為空的狀態，在該空的狀態的晶片載置面上附著或者堆積含Ti反應物。
[0009]一旦在載置臺的晶片載置面上附著含Ti反應物時，即使載置臺所具備的靜電吸盤通過靜電力吸附處理對象的半導體晶片，也在該半導體晶片和晶片載置面之間存在硬的含Ti反應物而產生間隙，該半導體晶片有時產生位置偏移。這樣一來，從晶片載置面的氣體噴射口供給到半導體晶片的背面的傳熱用的背面氣體有可能泄漏到晶片的外部。或者，在蝕刻步驟完成后，搬送臂使處理完成的半導體晶片離開載置臺的晶片載置面時，搬送臂上反映該半導體晶片的位置偏移，有可能引起TNS(Transfer Navigat1n System)錯誤。
[0010]本發明用于解決上述這樣的現有技術的問題點，提供一種能夠簡便且有效地除去殘留在等離子體處理裝置的處理容器內的含Ti反應物的等離子體處理裝置的清潔方法。
[0011]用于解決技術課題的技術方案
[0012]本發明的清潔方法，其用于除去殘留在等離子體處理裝置的處理容器內的含Ti反應物，上述清潔方法的特征在于，包括:第一干清潔步驟，其一邊對上述處理容器內進行排氣，一邊向減壓狀態的上述處理容器內導入包含H2氣體和N 2氣體的第一清潔氣體，使上述第一清潔氣體放電而生成等離子體，使上述等離子體的任一種活性種與上述含Ti反應物反應，將該反應生成物從上述處理容器排出。
[0013]在本發明的清潔方法中，在第一干清潔步驟中，等離子體所包含的氫類活性種與殘留在處理容器內的含Ti反應物反應，生成揮發性的反應生成物。另一方面，等離子體中所包含的氮類活性種不直接與含Ti反應物引起化學反應，反而會促進氫類活性種和含Ti反應物的化學反應或者適當地抑制。如此生成的含有Ti反應生成物，與其他的反應生成物、未反應氣體等一起從處理容器排出。
[0014]在本發明中，活性種是與其他原子或者分子進行化學反應或者物理反應的任意的種，包括激發原子、自由基、離子。
[0015]發明效果
[0016]根據本發明的清潔方法，利用上述這樣的結構和作用，能夠簡便并且有效地除去殘留在等離子體處理裝置的處理容器內的含Ti反應物。
【附圖說明】
[0017]圖1為表示能夠適用本發明的清潔方法的等離子體處理裝置的一結構例的截面圖。
[0018]圖2為示意性表示在半導體器件制造的BEOL中進行的多層抗蝕劑法的蝕刻加工的主要的步驟的圖。
[0019]圖3為表示實施方式中的Low-k膜蝕刻加工的詳細的步驟的流程圖。
[0020]圖4為針對腔室內的晶片載置面上的Ti污染量降低效果，將實施中具有晶片的干清潔和比較例中具有晶片的吹掃對比表示的圖。
[0021]圖5為實施方式中反復進行包括5個步驟(S1-S6)的全部的Low-k膜蝕刻加工的情況(實施例)和除去具有晶片的干清潔步驟(S3)之外反復進行包括其他4個步驟(S1'S2、S4?S5)的Low-k膜蝕刻加工的情況(比較例)下，對比表示測定用晶片的徑方向的各位置中Ti堆積量的圖。
[0022]圖6為表示實施方式中時效處理的順序的流程圖。
[0023]圖7為以具有晶片的干清潔步驟中使用的清潔氣體的氣體種類和流量比為參數，將腔室內的晶片載置面上的Ti污染量降低效果對比表示的圖。
[0024]附圖標記說明
[0025]10 腔室
[0026]12基座(下部電極)
[0027]26排氣裝置
[0028]30第一高頻電源
[0029]32第二高頻電源
[0030]40靜電吸盤
[0031]60噴淋頭(上部電極)
[0032]70處理氣體供給部
[0033]82控制部
【具體實施方式】
[0034]以下，參照附圖對本發明的優選實施方式進行說明。
[0035][裝置整體的構成]
[0036]圖1表示能夠適用本發明的清潔方法的等離子體處理裝置的一結構例。該等離子體處理裝置構成為采用下部雙頻施加方式的陰極電偶的電容耦合性等離子體蝕刻裝置，例如，具有鋁或者不銹鋼等金屬制的圓筒型腔室(處理容器)10。腔室10被安全接地。
[0037]在腔室10內，載置作為被處理基板例如半導體晶片W的大致圓板狀或者大致圓柱狀的基座12作為下部電極水平配置。該基座12，例如由鋁構成，支承于從腔室10的底部垂直向上方延伸的絕緣性的筒狀支承部14。沿著該筒狀支承部14的外周，在從腔室10的底部垂直向上方延伸的導電性的筒狀支承部(內壁部)16和腔室10的側壁之間形成有環狀的排氣路徑18。該排氣路徑18的入口安裝有環狀的緩沖板(排氣環)20，在排氣路徑18的底部設置有I個或者多個排氣口 22。排氣口 22經由排氣管24和壓力調整器例如APC閥25與排氣裝置26連接。排氣裝置26具有渦輪分子泵等的真空泵。壓力調整器25調整排氣裝置26的排氣量，來調整腔室10內的壓力。通過壓力調整器25和排氣裝置26，能夠將腔室10內的等離子體生成空間S減壓到規定的真空度。此外，使排氣裝置26動作，由此能夠從基座12的周圍經由排氣路徑18和排氣口 22將氣體排出到排氣裝置26側。在腔室10的側壁安裝有打開和關閉半導體晶片W的搬入搬出口的門閥28。
[0038]基座12經由匹配單元34和供電棒36連接有第一和第二高頻電源30、32。在此，第一高頻電源30，主要輸出適合于處理氣體的高頻放電即等離子體的生成的固定的頻率(優選為27MHz以上)例如40MHz的第一高頻HF。第二高頻電源32，主要是輸出適合于控制引入到在基座12上的半導體晶片W的離子的能量的固定的頻率(優選為13.56MHz以下)例如2MHz的第二高頻LF。匹配單元34收納有用于在第一高頻電源30側的阻抗和負載(主要是電極、等離子體、腔室)側的阻抗之間取得匹配的第一匹配器和用于在第二高頻電源32側的阻抗和負載側的阻抗之間取得匹配的第二匹配器。
[0039]基座12具有比半導體晶片W大一圈的直徑或者口徑。基座12的上表面以載置處理對象的半導體晶片W、并包圍該半導體晶片W的方式設置有聚焦環(補正環)38。該聚焦環38由對處理影響少的導電性的材質例如S1、SiC等構成，作為消耗部件可裝卸地安裝在基座12的上表面。
[0040]在基座12的上表面設置有晶片吸附用的靜電吸盤40。該靜電吸盤40，在膜狀或者板狀的電介體中夾著片狀或者網狀的導電體。該導電體經由開關44、阻抗器45和供電線46與配置在腔室10外的直流電源42電連接。利用由直流電源42施加的直流電壓，能夠利用靜電力將半導體晶片W吸附保持在靜電吸盤40上。
[0041]在基座12的內部設置有例如在圓周方向上延伸的環狀的冷卻劑室48。從制冷單元(未圖示)通過配管50、52對該冷卻劑室48循環供給規定溫度的冷卻劑例如冷卻水cw。基座12的內部還能夠具備加