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JPWO2018230373A1 - Plasma processing apparatus seasoning method and plasma etching method - Google Patents

Plasma processing apparatus seasoning method and plasma etching method Download PDF

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JPWO2018230373A1
JPWO2018230373A1 JP2019525318A JP2019525318A JPWO2018230373A1 JP WO2018230373 A1 JPWO2018230373 A1 JP WO2018230373A1 JP 2019525318 A JP2019525318 A JP 2019525318A JP 2019525318 A JP2019525318 A JP 2019525318A JP WO2018230373 A1 JPWO2018230373 A1 JP WO2018230373A1
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gas
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fluorobutane
plasma etching
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豪 松浦
豪 松浦
安曇 伊東
安曇 伊東
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Abstract

2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程の前段にて、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理してプラズマ処理室内表面を安定化するシーズニング方法である。A seasoning method for stabilizing the inner surface of the plasma processing chamber by performing plasma treatment using a seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen in a preceding stage of a plasma etching process in which plasma etching is performed using an etching gas containing 2-fluorobutane. Is.

Description

本発明は、プラズマ処理装置のシーズニング方法及びプラズマエッチング方法に関するものである。特に、本発明は、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程の前段で行うシーズニング方法、及びかかるシーズニング方法に従うシーズニング工程を含むプラズマエッチング方法に関するものである。   The present invention relates to a seasoning method and a plasma etching method for a plasma processing apparatus. In particular, the present invention relates to a seasoning method performed before a plasma etching step in which plasma etching is performed using an etching gas containing 2-fluorobutane, and a plasma etching method including a seasoning step according to the seasoning method.

半導体デバイスの製造においては、被処理体上に形成された薄膜を微細加工するにあたり、エッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うことがある。プラズマエッチングでは、プラズマ処理装置に含まれるプラズマ処理室(以下、単に「処理室」ともいう)内にウエハー等の被処理体を配置して、エッチングガスのプラズマを励起して、被処理体をプラズマエッチングするプラズマエッチング工程を行う。   In the manufacture of semiconductor devices, plasma etching may be performed using an etching gas when finely processing a thin film formed on an object to be processed. In plasma etching, an object to be processed such as a wafer is placed in a plasma processing chamber (hereinafter, simply referred to as a “processing chamber”) included in a plasma processing apparatus, and plasma of an etching gas is excited to remove the object to be processed. A plasma etching process of plasma etching is performed.

かかるプラズマエッチング工程に先立って、処理室内を半導体ウエハー等の製品を生産する際に要求される状態に整えるために、シーズニング工程を行うことが提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、CFガス、Cガス等のエッチング処理に用い得る既知の一般的なフルオロカーボンガスを用いたウエハーのプラズマエッチング処理に先立って、処理室内を定常状態とすること等を目的として、シーズニング処理を実施することが記載されている。Prior to the plasma etching step, it has been proposed to perform a seasoning step in order to adjust the inside of the processing chamber to a state required when producing a product such as a semiconductor wafer (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, prior to the plasma etching process of a wafer using a known general fluorocarbon gas that can be used for the etching process of CF 4 gas, C 4 F 8 gas, etc., the processing chamber is set to a steady state. As a purpose, performing a seasoning process is described.

特開2010−147052号公報JP, 2010-147052, A

近年、新たなプラズマエッチングガスとしての2−フルオロブタンの有用性が着目されつつある。しかし、本発明者らが検討したところ、2−フルオロブタンは、プラズマエッチングに際してプラズマ処理室内に導入された場合に、処理室内表面を形成する材料と反応して、分解され易い傾向があることが明らかとなった。そして、プラズマエッチングに際してプラズマ処理室内に導入された2-フルオロブタンが分解されてしまえば、プラズマエッチングガスとしての有用性を十分に高めることができない虞があった。   In recent years, the usefulness of 2-fluorobutane as a new plasma etching gas is drawing attention. However, as a result of studies by the present inventors, when 2-fluorobutane is introduced into the plasma processing chamber during plasma etching, it tends to be decomposed by reacting with the material forming the surface of the processing chamber. It became clear. If 2-fluorobutane introduced into the plasma processing chamber during plasma etching is decomposed, the usefulness as a plasma etching gas may not be sufficiently enhanced.

ここで、CFガス、Cガス等の従来から知られていたエッチングガスには、プラズマエッチング工程において分解され易いといった問題は指摘されてこなかった。従って、特許文献1に開示されたような従来のシーズニング処理は、専ら処理室内の部品温度を定常状態にすることや、製品用ウエハーのためのプラズマエッチング処理になじむように処理室の内壁に堆積する副生成物などの状態を調整することにより、処理室内の状態を製品用ウエハーの生産時に要求される最適な状態に安定化させるという目的において、実施されるものであった。従って、特許文献1に開示されたような従来のシーズニング処理では、2−フルオロブタンという特定のプラズマエッチングガスがプラズマエッチング工程で分解することを効果的に抑制することができなかった。Here, no problem has been pointed out that the conventionally known etching gases such as CF 4 gas and C 4 F 8 gas are easily decomposed in the plasma etching process. Therefore, the conventional seasoning process as disclosed in Patent Document 1 exclusively deposits on the inner wall of the processing chamber so as to adjust the temperature of components in the processing chamber to a steady state and to be compatible with the plasma etching process for product wafers. It was carried out for the purpose of stabilizing the state of the inside of the processing chamber to the optimum state required at the time of production of product wafers by adjusting the state of by-products and the like. Therefore, in the conventional seasoning process as disclosed in Patent Document 1, it is not possible to effectively suppress the decomposition of the specific plasma etching gas of 2-fluorobutane in the plasma etching process.

そこで、本発明は、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができる、プラズマ処理装置のシーズニング方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、エッチングガス中の2−フルオロブタンの分解を抑制可能な、プラズマエッチング方法を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a seasoning method for a plasma processing apparatus, which can favorably suppress the decomposition of 2-fluorobutane in the plasma etching step.
Another object of the present invention is to provide a plasma etching method capable of suppressing decomposition of 2-fluorobutane in etching gas.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、2-フルオロブタン及び窒素を含むガスを用いたシーズニング工程によれば、プラズマエッチング工程におけるエッチングガスとしての2-フルオロブタンの分解を効果的に抑制し得ることを新たに見出し、本発明を完成させた。   The present inventors have earnestly studied to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that the seasoning process using a gas containing 2-fluorobutane and nitrogen can effectively suppress the decomposition of 2-fluorobutane as an etching gas in the plasma etching process. Newly found and completed the present invention.

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のプラズマ処理装置のシーズニング方法は、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程の前段にて、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理してプラズマ処理室内表面を安定化することを特徴とする。このように、プラズマエッチング工程の前段にて、処理室内を、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理すれば、プラズマエッチング工程にてエッチングガスとして処理室内に導入された2−フルオロブタンの分解を効果的に抑制することができる。   The present invention has an object to advantageously solve the above problems, and a seasoning method for a plasma processing apparatus of the present invention is a plasma etching step of performing plasma etching using an etching gas containing 2-fluorobutane. The first stage is characterized in that plasma treatment is performed using a seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen to stabilize the inner surface of the plasma treatment chamber. In this way, if the inside of the processing chamber is plasma-processed using the seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen in the preceding stage of the plasma etching process, it is introduced into the processing chamber as the etching gas in the plasma etching process. The decomposition of fluorobutane can be effectively suppressed.

ここで、本発明のシーズニング方法は、前記シーズニングガス中における窒素の体積割合が、40体積%以上であることが好ましい。シーズニングガス中における窒素の体積割合が、40体積%以上であれば、プラズマエッチング工程にてエッチングガスとして処理室内に導入された2−フルオロブタンの分解を一層効果的に抑制することができる。
なお、本明細書において、「シーズニングガス中における窒素の体積割合」は、シーズニング工程において処理室内に導入した各ガスの流量に基づいて算出することができる。
Here, in the seasoning method of the present invention, the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is preferably 40% by volume or more. When the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is 40 vol% or more, the decomposition of 2-fluorobutane introduced into the processing chamber as the etching gas in the plasma etching step can be suppressed more effectively.
In the present specification, the “volume ratio of nitrogen in the seasoning gas” can be calculated based on the flow rate of each gas introduced into the processing chamber in the seasoning process.

また、本発明のシーズニング方法は、前記シーズニングガスの前記プラズマ処理室内における滞在時間が0.2秒以上30秒以下であることが好ましい。シーズニングガスのプラズマ処理室内における滞在時間が0.2秒以上30秒以下であれば、プラズマエッチング工程にてエッチングガスとして処理室内に導入された2−フルオロブタンの分解を一層効果的に抑制することができる。
なお、本明細書において、「シーズニングガスのプラズマ処理室内における滞在時間」は、シーズニング工程にて処理室内に導入した各ガスの流量、シーズニング工程中の処理室の容積、及びシーズニング工程中の処理室内の圧力に基づいて算出することができる。
Further, in the seasoning method of the present invention, it is preferable that the residence time of the seasoning gas in the plasma processing chamber is 0.2 seconds or more and 30 seconds or less. If the residence time of the seasoning gas in the plasma processing chamber is 0.2 seconds or more and 30 seconds or less, the decomposition of 2-fluorobutane introduced into the processing chamber as the etching gas in the plasma etching step can be suppressed more effectively. You can
In the present specification, "the residence time of the seasoning gas in the plasma processing chamber" refers to the flow rate of each gas introduced into the processing chamber in the seasoning process, the volume of the processing chamber during the seasoning process, and the processing chamber during the seasoning process. Can be calculated based on the pressure.

ここで、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のプラズマエッチング方法は、上記何れかのシーズニング方法に従うシーズニング工程、及び該シーズニング工程に後続する、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程を含むことを特徴とする。上記何れかのシーズニング方法に従うシーズニング工程に後続して、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程を実施することで、プラズマエッチング工程にてプラズマ処理室内に導入されたエッチングガスに含有される2−フルオロブタンが分解されることを良好に抑制することができる。   Here, the present invention has an object to advantageously solve the above-mentioned problems, and a plasma etching method of the present invention includes a seasoning step according to any one of the above-mentioned seasoning methods, and a step following the seasoning step. -A plasma etching step of performing plasma etching using an etching gas containing fluorobutane. After the seasoning step according to any one of the above seasoning methods, a plasma etching step of performing plasma etching using an etching gas containing 2-fluorobutane was carried out, and thus the plasma was introduced into the plasma processing chamber in the plasma etching step. It is possible to favorably suppress the decomposition of 2-fluorobutane contained in the etching gas.

本発明によれば、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができる、プラズマ処理装置のシーズニング方法を提供することができる。
また、本発明は、エッチングガス中の2−フルオロブタンの分解を抑制可能な、プラズマエッチング方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a seasoning method for a plasma processing apparatus, which can favorably suppress decomposition of 2-fluorobutane in a plasma etching step.
Further, the present invention can provide a plasma etching method capable of suppressing decomposition of 2-fluorobutane in etching gas.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明のプラズマ処理装置のシーズニング方法(以下、単に「シーズニング方法」とも称する)は、半導体デバイスの製造プロセスに含まれうる、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いたプラズマエッチング方法(本発明のプラズマエッチング方法)において好適に用いられうる。ここで、本明細書において「シーズニング」とは、少なくとも、プラズマエッチング工程の前段でプラズマ処理室内表面を安定化することを意味する。なお、かかるシーズニング方法を実施することによるシーズニング工程が、「プラズマ処理室内表面を安定化する」という作用に加えて、「プラズマ処理室内をプラズマエッチング工程における定常状態とする」という作用を更に発揮しても良い。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. A seasoning method for a plasma processing apparatus of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “seasoning method”) is a plasma etching method using an etching gas containing 2-fluorobutane (which may be included in a semiconductor device manufacturing process). Plasma etching method). Here, in the present specification, “seasoning” means stabilizing the inner surface of the plasma processing chamber at least before the plasma etching step. In addition to the effect of "stabilizing the surface of the plasma processing chamber" by performing the seasoning method, the seasoning process further exerts the function of "making the plasma processing chamber a steady state in the plasma etching process". May be.

(シーズニング方法)
本発明のシーズニング方法は、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程の前段に、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理してプラズマ処理室内表面を安定化するための方法である。シーズニングガスとして、2−フルオロブタン及び窒素の混合ガスを用いることで、エッチングガスに含有される2−フルオロブタンの分解を効果的に抑制することができる。その理由は明らかではないが、以下のような推定メカニズムの通りであると推察される。
(Seasoning method)
According to the seasoning method of the present invention, a plasma treatment is performed using a seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen before a plasma etching process in which plasma etching is performed using an etching gas containing 2-fluorobutane. Is a method for stabilizing the. By using a mixed gas of 2-fluorobutane and nitrogen as the seasoning gas, the decomposition of 2-fluorobutane contained in the etching gas can be effectively suppressed. The reason for this is not clear, but it is presumed that the mechanism is as follows.

一般的に、プラズマエッチング装置に含まれる処理室の内表面は、金属及び/又は金属化合物により構成されうる。より具体的には、処理室内表面を形成する材料としては、酸点(ルイス酸点)を有する金属及び/又は金属化合物、さらに具体的には、アルマイト(登録商標)のような酸化アルミニウム、ステンレス鋼、及びマンガン鋼等が挙げられる。なお、これらの中でも、アルマイト(登録商標)により形成された内表面を有する処理室がプラズマエッチング装置に一般的に備えられている。ここで、酸点を有する金属及び/又は金属化合物等により構成された処理室内表面には、酸点が露出しうる。処理室内表面上に露出した酸点と、エッチングガスに含まれる2−フルオロブタンとが反応すると、2−フルオロブタンが分解されてしまう。2−フルオロブタンが分解されれば、フッ化水素及びブテン類等を生じうる。そこで、本発明のシーズニング方法により、プラズマエッチング工程の前段で、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理することで、処理室内表面上に、2−フルオロブタン及び窒素由来の被膜が形成され、かかる被膜中の窒素原子が酸点による2−フルオロブタンの分解作用を抑制すると考えられる。その結果として、処理室内表面上の酸点とエッチング工程にてエッチングガスとして導入された2−フルオロブタンとが反応することが効果的に抑制されて、2−フルオロブタンの分解が大幅に抑制されうると推察される。   Generally, the inner surface of the processing chamber included in the plasma etching apparatus may be made of metal and / or metal compound. More specifically, the material forming the surface of the processing chamber is a metal and / or metal compound having an acid point (Lewis acid point), more specifically, aluminum oxide such as alumite (registered trademark), and stainless steel. Examples include steel and manganese steel. Among these, a plasma etching apparatus is generally provided with a processing chamber having an inner surface formed of alumite (registered trademark). Here, acid points may be exposed on the surface of the processing chamber formed of a metal and / or metal compound having acid points. When acid points exposed on the surface of the processing chamber react with 2-fluorobutane contained in the etching gas, 2-fluorobutane is decomposed. If 2-fluorobutane is decomposed, hydrogen fluoride and butenes can be produced. Therefore, according to the seasoning method of the present invention, a plasma treatment using a seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen is performed in the preceding stage of the plasma etching step, so that a film derived from 2-fluorobutane and nitrogen is formed on the surface of the treatment chamber. It is considered that the nitrogen atoms in the film suppress the decomposition action of 2-fluorobutane by the acid sites. As a result, the reaction between acid points on the surface of the processing chamber and 2-fluorobutane introduced as an etching gas in the etching step is effectively suppressed, and the decomposition of 2-fluorobutane is significantly suppressed. It is presumed to be possible.

さらに、上記被膜は、エッチング工程にてエッチングガスとして導入された2−フルオロブタンが分解された後、更に重合反応することをも抑制しうると推察される。このようにして、本発明のシーズニング方法によれば、エッチング工程にてエッチングガスとして導入された2−フルオロブタンが、処理室内にて分解されること、及び、分解されて生じた分解生成物がその後重合するなどして他の物質に変換されること、を抑制することができると推定される。   Furthermore, it is presumed that the above-mentioned coating can suppress further polymerization reaction after 2-fluorobutane introduced as an etching gas in the etching step is decomposed. In this way, according to the seasoning method of the present invention, 2-fluorobutane introduced as an etching gas in the etching step is decomposed in the processing chamber, and decomposition products generated by the decomposition are generated. It is presumed that it is possible to suppress the subsequent conversion into other substances such as polymerization.

<シーズニングガス>
シーズニングガスは、2−フルオロブタン及び窒素を含む。ここで、シーズニングガス中における窒素の体積割合が40体積%以上であることが好ましく、50体積%以上であることがより好ましく、99体積%以下であることが好ましく、95体積%以下であることがより好ましく、90体積%以下であることがさらに好ましい。シーズニングガス中における窒素の体積割合が上記範囲内であれば、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができる。なお、シーズニングガス中における2-フルオロブタンの体積割合が1体積%以上であることが好ましく、5体積%以上であることがより好ましく、10体積%以上であることがさらに好ましく、60体積%以下であることが好ましく、50体積%以下であることがより好ましい。特に、シーズニングガス中における窒素と2-フルオロブタンとの体積割合を適切に調整することで、被膜中の窒素原子量及び被膜の厚みを適切にバランスすることができ、その結果として、一層良好な2−フルオロブタンの分解抑制効果を得ることが可能となると推察される。例えば、シーズニングガス中における窒素の体積割合を上記下限値以上とすれば、被膜中の窒素原子量を十分に高めることで、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができると推察される。また、シーズニングガス中における窒素の体積割合を上記上限値以下とすれば、シーズニングガスにより形成される被膜を十分に厚膜化し、又は高密度化することで、処理室内表面上に形成された被膜を、プラズマエッチング工程にて処理室内表面から脱離しにくくすることができると推察される。
<Seasoning gas>
The seasoning gas contains 2-fluorobutane and nitrogen. Here, the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is preferably 40% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, preferably 99% by volume or less, and 95% by volume or less. Is more preferable, and 90% by volume or less is further preferable. When the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is within the above range, the decomposition of 2-fluorobutane in the plasma etching step can be effectively suppressed. The volume ratio of 2-fluorobutane in the seasoning gas is preferably 1% by volume or more, more preferably 5% by volume or more, further preferably 10% by volume or more, and 60% by volume or less. Is preferable and 50% by volume or less is more preferable. In particular, by appropriately adjusting the volume ratio of nitrogen and 2-fluorobutane in the seasoning gas, the atomic weight of nitrogen in the coating and the thickness of the coating can be appropriately balanced, and as a result, a better 2 -It is presumed that it becomes possible to obtain the effect of suppressing decomposition of fluorobutane. For example, if the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is set to the above lower limit value or more, it is possible to sufficiently suppress the decomposition of 2-fluorobutane in the plasma etching step by sufficiently increasing the amount of nitrogen atoms in the coating film. Inferred. Further, if the volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is not more than the above upper limit value, the film formed by the seasoning gas is sufficiently thickened or densified to form a film formed on the surface of the processing chamber. It is presumed that it is possible to make it difficult to detach from the inner surface of the processing chamber in the plasma etching process.

なお、「シーズニングガス中における窒素の体積割合」は、シーズニング工程において処理室内に導入した各ガスの流量に基づいて算出することができる。ここで、一般的に、プラズマエッチング装置に接続されうる各ガス源は、単独のガス種を高純度で含有するガスでありうる。「単独のガス種を高純度で含有するガス」とは、実質的に他のガス種を含まないガスであり、例えば、99.99体積%以上、好ましくは、100体積%が単独のガス種により占有されるガスである。従って、各ガス源から供給される流量は、略そのまま処理室内に導入された各ガスの体積割合に相当する。   The “volume ratio of nitrogen in the seasoning gas” can be calculated based on the flow rate of each gas introduced into the processing chamber in the seasoning process. Here, in general, each gas source that can be connected to the plasma etching apparatus can be a gas containing a single gas species with high purity. The “gas containing a single gas species in high purity” is a gas that does not substantially contain other gas species, and for example, 99.99% by volume or more, preferably 100% by volume is a single gas species. Is a gas occupied by. Therefore, the flow rate supplied from each gas source substantially corresponds to the volume ratio of each gas introduced into the processing chamber.

ここで、シーズニングガスは、2−フルオロブタン及び窒素以外の他のガス(すなわち、第三成分)を含まないことが好ましい。しかし、シーズニングガスが第三成分を含むことも除外しない。シーズニングガスが第三成分を含む場合には、かかる第三成分の体積割合は、シーズニングガス全体を100体積%として、50体積%未満でありうる。第三成分としては、特に限定されることなく、後続するプラズマエッチング工程にて処理室内に導入されうるガスが挙げられる。そのような第三成分としては、具体的には、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、クリプトンガス、及びキセノンガスのような希ガス;酸素;及び2−フルオロブタン以外の他のフルオロカーボンガス、ハイドロカーボンガス等が挙げられる。なお、他のフルオロカーボンガスとしては、フルオロメタン(CH3F)、ジフルオロメタン(CH2F2)、トリフルオロメタン(CHF3)、及びテトラフルオロメタン(CF4)が挙げられる。また、ハイドロカーボンガスとしては、メタン(CH4)及びエタン(C2H6)が挙げられる。Here, it is preferable that the seasoning gas does not include any gas other than 2-fluorobutane and nitrogen (that is, the third component). However, it does not exclude that the seasoning gas contains a third component. When the seasoning gas contains the third component, the volume ratio of the third component may be less than 50% by volume based on 100% by volume of the entire seasoning gas. The third component is not particularly limited and includes a gas that can be introduced into the processing chamber in the subsequent plasma etching step. Specific examples of such a third component include rare gases such as helium gas, argon gas, neon gas, krypton gas, and xenon gas; oxygen; and fluorocarbon gases other than 2-fluorobutane, hydrocarbons. Gas etc. are mentioned. Note that other fluorocarbon gases include fluoromethane (CH 3 F), difluoromethane (CH 2 F 2 ), trifluoromethane (CHF 3 ), and tetrafluoromethane (CF 4 ). Further, examples of the hydrocarbon gas include methane (CH 4 ) and ethane (C 2 H 6 ).

そして、本発明のシーズニング方法では、少なくとも2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスに対して高周波の電場を印加してグロー放電を起こし、シーズニングガスに含有される各種成分を化学的に活性なイオン、電子、及び中性種等の活性種に分離させることを含む。シーズニングガスに対して印加し得る電場等の各種条件は、特に限定されることなく、既知のプラズマ処理条件に従うものとすることができる。   In the seasoning method of the present invention, a high-frequency electric field is applied to the seasoning gas containing at least 2-fluorobutane and nitrogen to cause glow discharge, and various components contained in the seasoning gas are chemically activated ions. , Separation of active species such as electrons, and neutral species. Various conditions such as an electric field that can be applied to the seasoning gas are not particularly limited, and known plasma processing conditions can be followed.

<滞在時間>
本発明のシーズニング方法において、シーズニングガスの処理室内における滞在時間が0.2秒以上であることが好ましく、0.3秒以上であることがより好ましく、30秒以下であることが好ましく、20秒以下であることがより好ましい。シーズニングガスのプラズマ処理室内における滞在時間が上記範囲内であれば、シーズニング中のプラズマを安定化させることができ、被膜中に必要十分量の窒素原子を導入することができる。その結果、プラズマエッチング工程にてエッチングガスとして処理室内に導入された2−フルオロブタンの分解を一層効果的に抑制することができる。上述したように、滞在時間は、シーズニング工程にて処理室内に導入したシーズニングガスの流量(以下、「ガス流量」ともいう)、シーズニング工程中の処理室の容積(以下、「処理室容積」ともいう)、及びシーズニング工程中の処理室内の圧力(以下、「処理室圧力」ともいう)に基づいて算出することができる。具体的には、下式(1)に従って算出することができる。なお、下式(1)にて、係数78.95は、単位換算のための係数である。

滞在時間[秒]=78.95×処理室圧力[torr]×処理室容積[L]/ガス流量[sccm]・・・(1)

ここで、ガス流量はプラズマエッチング装置に備えられるガス供給機構の設定流量を調節することにより適宜変更することができる。また、処理室圧力はプラズマエッチング装置に備えられる圧力調節機構により適宜変更することができる。
<Stay time>
In the seasoning method of the present invention, the residence time of the seasoning gas in the processing chamber is preferably 0.2 seconds or more, more preferably 0.3 seconds or more, and preferably 30 seconds or less, 20 seconds. The following is more preferable. When the residence time of the seasoning gas in the plasma processing chamber is within the above range, the plasma during seasoning can be stabilized, and a necessary and sufficient amount of nitrogen atoms can be introduced into the film. As a result, the decomposition of 2-fluorobutane introduced into the processing chamber as an etching gas in the plasma etching step can be suppressed more effectively. As described above, the residence time is the flow rate of the seasoning gas introduced into the processing chamber in the seasoning process (hereinafter, also referred to as “gas flow rate”), the volume of the processing chamber during the seasoning process (hereinafter, also referred to as “processing chamber volume”). And the pressure in the processing chamber during the seasoning process (hereinafter, also referred to as “processing chamber pressure”). Specifically, it can be calculated according to the following equation (1). The coefficient 78.95 in the following equation (1) is a coefficient for unit conversion.

Residence time [sec] = 78.95 x processing chamber pressure [torr] x processing chamber volume [L] / gas flow rate [sccm] ・ ・ ・ (1)

Here, the gas flow rate can be appropriately changed by adjusting the set flow rate of the gas supply mechanism provided in the plasma etching apparatus. Further, the processing chamber pressure can be appropriately changed by a pressure adjusting mechanism provided in the plasma etching apparatus.

(プラズマエッチング方法)
以下、上述のようなシーズニング方法に従うシーズニング工程を含む、本発明のプラズマエッチング方法の一例を説明する。かかるプラズマエッチング方法は、上述した本発明のシーズニング方法に従うシーズニング工程、及び該シーズニング工程に後続する、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程を含むことを特徴とする。本発明のプラズマエッチング方法によれば、エッチング工程にて、エッチングガスに含有される2−フルオロブタンが分解されることを抑制しつつ、エッチングを進行させることができる。なお、「エッチング」とは、半導体デバイスの製造工程などで用いられる、加工対象及び非加工対象とを備える被処理体に、極めて高集積化された微細パターンを食刻する技術をいう。特に、「プラズマエッチング」とは、エッチングガスに高周波の電場を印加してグロー放電を起こし、エッチングガスを化学的に活性なイオン、電子、中性種に分離させて、これらの活性種とエッチング対象材料との間における化学的反応、及びこれらの活性種とエッチング対象材料との物理的衝突による反応を利用してエッチングを行う技術をいう。
(Plasma etching method)
Hereinafter, an example of the plasma etching method of the present invention including a seasoning step according to the above-described seasoning method will be described. Such a plasma etching method is characterized by including a seasoning step according to the seasoning method of the present invention described above, and a plasma etching step of performing plasma etching using an etching gas containing 2-fluorobutane, which is subsequent to the seasoning step. . According to the plasma etching method of the present invention, it is possible to proceed with etching while suppressing decomposition of 2-fluorobutane contained in the etching gas in the etching step. The term "etching" refers to a technique used in a semiconductor device manufacturing process or the like to etch a very highly integrated fine pattern on a processed object that includes a processed object and a non-processed object. In particular, "plasma etching" means applying a high-frequency electric field to the etching gas to cause glow discharge, separating the etching gas into chemically active ions, electrons, and neutral species, and etching these active species and etching. It refers to a technique of performing etching by utilizing a chemical reaction between a target material and a reaction due to physical collision between these active species and the etching target material.

プラズマエッチング方法は、特に限定されることなく、一般的なプラズマエッチング装置を用いて実施することができる。なかでも、反応性イオンエッチング(RIE)装置を用いることが好ましい。RIE装置としては、ヘリコン波方式プラズマエッチング装置、高周波誘導方式プラズマエッチング装置、平行平板型プラズマエッチング装置、マグネトロン方式プラズマエッチング装置、又はマイクロ波方式プラズマエッチング装置等が挙げられる。ここで、本発明のシーズニング方法を含むプラズマエッチング方法には、平行平板型プラズマエッチング装置、高周波誘導方式プラズマエッチング装置、及びマイクロ波方式プラズマエッチング装置が好適に使用されうる。高密度領域のプラズマを容易に発生させることができるからである。
以下、本発明のプラズマエッチング方法の一例として、任意のクリーニング工程と、シーズニング工程と、プラズマエッチング工程とをこの順に実施することを含む、プラズマエッチング方法を説明する。
The plasma etching method is not particularly limited and can be carried out using a general plasma etching apparatus. Among them, it is preferable to use a reactive ion etching (RIE) device. Examples of the RIE device include a helicon wave type plasma etching device, a high frequency induction type plasma etching device, a parallel plate type plasma etching device, a magnetron type plasma etching device, and a microwave type plasma etching device. Here, a parallel plate type plasma etching apparatus, a high frequency induction type plasma etching apparatus, and a microwave type plasma etching apparatus can be preferably used for the plasma etching method including the seasoning method of the present invention. This is because plasma in the high density region can be easily generated.
Hereinafter, as an example of the plasma etching method of the present invention, a plasma etching method including performing an arbitrary cleaning step, a seasoning step, and a plasma etching step in this order will be described.

<クリーニング工程>
クリーニング工程では、例えば、ダミーウエハー等の、ダミーの被処理体を処理室内に導入した上で、処理室内を脱気して真空とする。ここで、「ダミー」とは、プラズマエッチング工程で加工対象とするウエハー/被処理体とは別個のウエハー/被処理体であることを意味する。即ち、クリーニング工程で処理室内に導入したウエハー等は、あくまでも処理室内の環境を整えるために用いるものであり、最終的な製品とはならないものである。なお、クリーニング工程、及び、後述のシーズニング工程を通じて同じダミーの被処理体を処理室内に載置したままとすることができる。また、クリーニング工程、及び/又は、シーズニング工程にて、ダミーの被処理体を処理室内に載置することは必須ではない。
<Cleaning process>
In the cleaning step, for example, a dummy object to be processed such as a dummy wafer is introduced into the processing chamber, and then the processing chamber is degassed to a vacuum. Here, the “dummy” means a wafer / object to be processed which is different from the wafer / object to be processed in the plasma etching process. That is, the wafer or the like introduced into the processing chamber in the cleaning step is used only for adjusting the environment inside the processing chamber, and is not a final product. Note that the same dummy object to be processed can be left mounted in the processing chamber through the cleaning step and the seasoning step described later. Further, it is not essential to place the dummy object to be processed in the processing chamber in the cleaning step and / or the seasoning step.

そして、真空とした処理室内に所定のクリーニングガスを導入する。ここで、クリーニングガスとしては、特に限定されることなく、酸素、テトラフルオロメタン(CF4)、及び3フッ化窒素(NF3)、及びこれらの混合ガスを用いることができる。Then, a predetermined cleaning gas is introduced into the vacuumed processing chamber. Here, the cleaning gas is not particularly limited, and oxygen, tetrafluoromethane (CF 4 ), nitrogen trifluoride (NF 3 ), or a mixed gas thereof can be used.

<シーズニング工程>
そして、シーズニング工程では、クリーニングガスを処理室内から排気しつつ、上述したようなシーズニングガスを処理室内に導入して、処理室内のシーズニングガスに対して高周波の電場を印加してグロー放電を起こし、シーズニングガスのプラズマを発生させる。このようなシーズニング工程によれば、処理室内表面を安定化することができる。このとき、ダミーウエハーは、クリーニング工程にて処理室内に導入されたものをそのまま用いうる。
<Seasoning process>
Then, in the seasoning step, while exhausting the cleaning gas from the processing chamber, the above-described seasoning gas is introduced into the processing chamber, and a high frequency electric field is applied to the seasoning gas in the processing chamber to cause glow discharge, A plasma of seasoning gas is generated. According to such a seasoning process, the surface of the processing chamber can be stabilized. At this time, the dummy wafer that has been introduced into the processing chamber in the cleaning process can be used as it is.

さらに、シーズニング工程において、ダミーウエハーの温度を、例えば、−50℃以上120℃以下に調節しても良い。なお、ダミーウエハー等の温度は、例えば、ヘリウムガスなどの冷却ガス及び冷却装置を用いて制御することができる。また、プラズマエッチング装置として、上部電極が60MHz、下部電極が2MHzで、これらの電極間の距離が35mmである、平行平板型プラズマエッチング装置を用いる場合、上部電極への供給電力は100W以上2000W以下、下部電極への供給電力は0W以上600W以下の範囲で自由に組み合わせることができる。さらにまた、上部電極温度は20℃以上180℃以下、処理室壁部表面温度は20℃以上180℃以下の範囲で自由に組み合わせることができる。   Further, in the seasoning step, the temperature of the dummy wafer may be adjusted to, for example, -50 ° C or higher and 120 ° C or lower. The temperature of the dummy wafer and the like can be controlled by using a cooling gas such as helium gas and a cooling device. When a parallel plate type plasma etching apparatus having an upper electrode of 60 MHz and a lower electrode of 2 MHz and a distance between these electrodes of 35 mm is used as the plasma etching apparatus, the power supplied to the upper electrode is 100 W or more and 2000 W or less. The power supplied to the lower electrode can be freely combined within the range of 0 W or more and 600 W or less. Furthermore, the upper electrode temperature can be freely combined within the range of 20 ° C. to 180 ° C., and the processing chamber wall surface temperature can be freely combined within the range of 20 ° C. to 180 ° C.

そして、かかる条件の下、シーズニング工程におけるシーズニングガスの滞在時間が、上述した範囲内(0.2秒以上30秒以下)となるように、シーズニングガスの流量を調節することが好ましい。なお、上記クリーニング工程でも、ダミーウエハーの温度やエッチング装置の諸設定は、シーズニング工程について上述したような範囲内で、自由に組み合わせることができる。   Then, under such conditions, it is preferable to adjust the flow rate of the seasoning gas so that the staying time of the seasoning gas in the seasoning process is within the range described above (0.2 seconds or more and 30 seconds or less). Even in the cleaning process, the temperature of the dummy wafer and various settings of the etching apparatus can be freely combined within the range described above for the seasoning process.

<プラズマエッチング工程>
シーズニング工程に後続して、プラズマエッチング工程を行う。本発明のプラズマエッチング方法では、上記シーズニング工程に後続してプラズマエッチング工程を行うため、処理室内にエッチングガスとして導入された2−フルオロブタンがエッチング工程にて分解されることを抑制して、エッチング効率を向上させることができる。なお、本明細書において、「シーズニング工程に後続」してプラズマエッチング工程を実施する、とは、シーズニング工程に直接連続して、または、シーズニング工程とプラズマエッチング工程との間に、処理室内に不純物を侵入させることが無い、処理室内の状態を実質的に不変としうる他のステップのみが介在することのみを許容して、プラズマエッチング工程を実施することを意味する。
<Plasma etching process>
A plasma etching process is performed subsequent to the seasoning process. In the plasma etching method of the present invention, since the plasma etching step is performed after the seasoning step, 2-fluorobutane introduced as an etching gas into the processing chamber is suppressed from being decomposed in the etching step, and the etching is performed. The efficiency can be improved. In the present specification, “to perform the plasma etching step after the seasoning step” means that impurities are introduced into the processing chamber directly or continuously to the seasoning step or between the seasoning step and the plasma etching step. It means that the plasma etching process is performed by only allowing the intervening of other steps that do not infiltrate the inside of the processing chamber and can substantially change the state of the processing chamber.

より具体的には、処理室内の状態を実質的に不変としうる他のステップとして、シーズニング工程の終了後に処理室内からシーズニングガスを排気して、処理室内を真空状態とすると共に、処理室内からダミーの被処理体を搬出するとともに、ウエハー等の被処理体を処理室内に搬入する工程であるエッチング準備工程を介在させることができる。エッチング準備工程でダミーの被処理体を処理室外に搬出/被処理体を処理室内に搬入するに際して、例えば、ロードロック室等の真空室等にダミーの被処理体を搬出し、かかるロードロック室等に保管されていた被処理体を処理室内に搬入することができる。このようにすることで、シーズニング工程とプラズマエッチング工程との間で、処理室内の状態が実質的に変わらないようにすることができる。なお、かかるエッチング準備工程は、プラズマエッチング工程の一部を構成する工程として、即ち、プラズマエッチング工程に包含されるサブステップでありうる。なお、プラズマエッチング工程と、その直前の工程であるシーズニング工程との間には、クリーニング工程等の、処理室内の雰囲気の組成を変更し得るような他の工程が介在しないことが必要である。   More specifically, as another step that can make the state of the processing chamber substantially unchanged, the seasoning gas is exhausted from the processing chamber after the seasoning process is completed, the processing chamber is evacuated, and the dummy is removed from the processing chamber. It is possible to interpose the etching preparation step, which is a step of unloading the object to be processed and carrying in the object to be processed such as a wafer into the processing chamber. When the dummy object is carried out of the processing chamber in the etching preparation step / when the object is carried into the processing chamber, for example, the dummy object is carried out to a vacuum chamber such as a load lock chamber and the like. It is possible to carry the object to be processed, which has been stored in the same room, into the processing chamber. By doing so, the state in the processing chamber can be kept substantially unchanged between the seasoning step and the plasma etching step. The etching preparation process may be a sub-step included in the plasma etching process as a process forming a part of the plasma etching process. Note that it is necessary that no other process such as a cleaning process that can change the composition of the atmosphere in the processing chamber is interposed between the plasma etching process and the seasoning process, which is a process immediately before the plasma etching process.

また、シーズニング工程とプラズマエッチング工程との間に、処理室内からシーズニングガスを排気して、処理室内を真空とする操作を介在させることは可能である。換言すると、シーズニング工程の終了時点からプラズマエッチング工程開始時点までの間に、処理室内に不純物が侵入しないようにすることができる限りにおいて、他のステップを介在させることが可能である。   Further, it is possible to intervene an operation of exhausting the seasoning gas from the processing chamber to create a vacuum in the processing chamber between the seasoning process and the plasma etching process. In other words, other steps can be interposed between the end of the seasoning process and the start of the plasma etching process as long as it is possible to prevent impurities from entering the processing chamber.

このように、プラズマエッチング工程とシーズニング工程とは、直接連続して実施されることが好ましいが、上記したような、処理室内に不純物を導入せず、処理室内の状態を実質的に変動させることが無い、エッチング準備工程等のサブステップや、排気操作等は介在し得る。   As described above, the plasma etching step and the seasoning step are preferably performed directly and continuously, but as described above, impurities are not introduced into the processing chamber and the state inside the processing chamber is substantially changed. However, sub-steps such as an etching preparation process, an exhaust operation, etc. may be interposed.

プラズマエッチング工程では、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行う。エッチングガスは、2−フルオロブタンの他に、任意で、2−フルオロブタン以外のフルオロカーボンガスや、フッ素以外のハロゲン系ガスを含んでも良い。またエッチングガスに対して、希ガス、酸素、及び窒素等から選択されうる一種又は複数種のその他のガスを添加ガスとして混合して用いても良い。プラズマエッチング工程で用いることができる2−フルオロブタン以外の他のフルオロカーボンガスとしては、フルオロメタン(CH3F)、ジフルオロメタン(CH2F2)、トリフルオロメタン(CHF3)、及びテトラフルオロメタン(CF4)等が挙げられる。また、希ガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、クリプトンガス、及びキセノンガスが挙げられる。エッチングガスに、添加ガスを混合して用いることにより、プラズマエッチング工程におけるエッチング速度を、必要に応じて調節することができる。In the plasma etching process, plasma etching is performed using an etching gas containing 2-fluorobutane. In addition to 2-fluorobutane, the etching gas may optionally contain a fluorocarbon gas other than 2-fluorobutane or a halogen-based gas other than fluorine. Further, one or more kinds of other gases that can be selected from rare gas, oxygen, nitrogen, etc. may be mixed and used as an additive gas with respect to the etching gas. Other fluorocarbon gases other than 2-fluorobutane that can be used in the plasma etching process include fluoromethane (CH 3 F), difluoromethane (CH 2 F 2 ), trifluoromethane (CHF 3 ), and tetrafluoromethane ( CF 4 ) and the like. In addition, examples of the rare gas include helium gas, argon gas, neon gas, krypton gas, and xenon gas. By using an additive gas mixed with the etching gas, the etching rate in the plasma etching step can be adjusted as necessary.

エッチングガスは、2−フルオロブタンを含んでいる限りにおいて特に限定されることなく、あらゆる組成でありうる。中でも、エッチングガス全体を100体積%として、2−フルオロブタンの体積割合が、好ましくは1体積%以上、より好ましくは3体積%以上である場合に、エッチングガス中の2−フルオロブタンの分解抑制効果が一層顕著に得られうる。また、エッチングガスに対する添加ガスの混合比率は、特に限定されることなく、任意に設定可能である。換言すれば、エッチングガスに対する添加ガスの混合比率は、必要とするエッチング速度等の観点から、任意に設定することができる。また、ウエハー等の被処理体の温度や、処理室内の温度、エッチング装置における各種設定条件は、必要に応じて適宜調節することができる。   The etching gas is not particularly limited as long as it contains 2-fluorobutane, and may have any composition. In particular, when the volume ratio of 2-fluorobutane is preferably 1% by volume or more, and more preferably 3% by volume or more with 100% by volume of the entire etching gas, suppression of decomposition of 2-fluorobutane in the etching gas. The effect can be obtained more significantly. The mixing ratio of the additive gas to the etching gas is not particularly limited and can be set arbitrarily. In other words, the mixing ratio of the additive gas to the etching gas can be set arbitrarily from the viewpoint of the required etching rate and the like. Further, the temperature of the object to be processed such as a wafer, the temperature in the processing chamber, and various setting conditions in the etching apparatus can be appropriately adjusted as necessary.

<乖離率>
ここで、本発明のシーズニング方法に従うシーズニング工程、及び、かかるシーズニング工程を含む本発明のプラズマエッチング方法によれば、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができる。よって、上記シーズニング工程を経た後の処理室内にて実施されるプラズマエッチング工程では、エッチングガスに含有される2−フルオロブタンの分解が抑制されている。このことは、例えば、後述の実施例の記載に従って算出することができる「乖離率」の値が低いことにより確認することができる。「乖離率」とは、処理室内に2−フルオロブタンを導入する際の設定流量を100(%)として、処理室内の内圧上昇速度に基づいて算出されうる、処理室内に導入されたガスの実測ガス流量(以下、「実測流量」とも称する)が、設定流量から何%乖離しているかを示す値である。
<Deviation rate>
Here, according to the seasoning step according to the seasoning method of the present invention and the plasma etching method of the present invention including the seasoning step, the decomposition of 2-fluorobutane in the plasma etching step can be favorably suppressed. Therefore, in the plasma etching process performed in the processing chamber after the seasoning process, decomposition of 2-fluorobutane contained in the etching gas is suppressed. This can be confirmed, for example, by the low value of the "deviation rate" that can be calculated according to the description in Examples described later. The “deviation rate” is an actual measurement of the gas introduced into the processing chamber, which can be calculated based on the internal pressure increase rate in the processing chamber, with the set flow rate when introducing 2-fluorobutane being 100 (%). It is a value indicating how much the gas flow rate (hereinafter, also referred to as “actually measured flow rate”) deviates from the set flow rate.

上述したように、2−フルオロブタンが分解されることで、フッ化水素及びブテン類のような分解生成物を生じうると考えられる。これにより、2−フルオロブタンのみが処理室内に存在すると仮定した場合と比較して、分解生成物が生成された場合には、処理室内圧が想定していた内圧よりも高くなると考えられる。換言すると、処理室内に導入された2−フルオロブタンが分解等されず、処理室内にて導入時の状態を保っていると想定した場合の処理室内圧と、2−フルオロブタンの分解が発生した場合の処理室内圧とは異なりうる。このことに基づいて、プラズマエッチング工程における処理室内圧を経時的に測定して、かかる処理室内圧の上昇速度から、処理室内に導入された2−フルオロブタンの「実測流量」を逆算して、設定流量との乖離を算出することで、処理室内に導入された2−フルオロブタンの分解がどの程度生じているかを把握することができる。   As mentioned above, it is believed that the decomposition of 2-fluorobutane may result in decomposition products such as hydrogen fluoride and butenes. As a result, it is considered that the pressure inside the processing chamber becomes higher than the assumed internal pressure when the decomposition products are generated, as compared with the case where only 2-fluorobutane exists in the processing chamber. In other words, 2-fluorobutane introduced into the processing chamber is not decomposed, and the pressure inside the processing chamber and the decomposition of 2-fluorobutane assuming that the state at the time of introduction is maintained in the processing chamber have occurred. The pressure in the processing chamber may be different. Based on this, the pressure in the processing chamber in the plasma etching step was measured over time, and the "actually measured flow rate" of 2-fluorobutane introduced into the processing chamber was calculated backward from the rising rate of the pressure in the processing chamber, By calculating the deviation from the set flow rate, it is possible to grasp how much the 2-fluorobutane introduced into the processing chamber is decomposed.

さらに、2−フルオロブタンが分解した後に、生じた分解生成物が重合すれば、処理室内圧が想定していた内圧よりも低くなることが考えられる。この場合には、処理室内圧の上昇速度から逆算した「実測流量」は設定流量よりも低い値となりうる。この場合であっても、実測流量と設定流量との乖離を算出することで、処理室内に導入された2−フルオロブタンがどの程度他の物質に変換されているかを把握することができる。   Furthermore, if the generated decomposition products are polymerized after the decomposition of 2-fluorobutane, the pressure inside the processing chamber may be lower than the assumed internal pressure. In this case, the “actually measured flow rate” calculated back from the rising rate of the processing chamber pressure may be a value lower than the set flow rate. Even in this case, by calculating the difference between the actually measured flow rate and the set flow rate, it is possible to grasp how much 2-fluorobutane introduced into the processing chamber is converted into another substance.

なお、処理室内において、分解及び重合の双方が生じたと想定した場合においても、分解による体積増加分と重合による体積減少分が経時的に完全一致しない限りは、実測流量と設定流量との間に何らかの乖離が生じうる。かかる完全一致が生じる蓋然性は極めて低い。また、本発明者らによるこれまでの検討により、基本的に、重合の進行には分解反応よりも長い時間を要することが判明している。よって、上記したような乖離率の値に基づいて、エッチングガスとして導入された2−フルオロブタンが、主に分解反応を経て、他の物質に変換された否かを判定することができる。   Even if it is assumed that both decomposition and polymerization occur in the processing chamber, unless the volume increase due to decomposition and the volume decrease due to polymerization do not completely coincide with each other between the measured flow rate and the set flow rate, Some divergence may occur. The probability that such a perfect match will occur is extremely low. In addition, the studies conducted by the present inventors have revealed that the progress of polymerization basically requires a longer time than the decomposition reaction. Therefore, based on the value of the deviation rate as described above, it is possible to determine whether or not 2-fluorobutane introduced as an etching gas has been converted into another substance mainly through a decomposition reaction.

いずれにしても、乖離率が算出されたということは、処理室内に導入された2−フルオロブタンの多くが処理室内表面と反応するなどして分解し、或いは、重合反応するなどして、他の物質に変換されていることを意味しうる。そして、乖離率の値が大きいということは、分解及び重合による相殺を考慮したとしても、エッチングガスとして導入された2−フルオロブタンが他の物質に変換された割合が多いということを意味する。従って、乖離率の値は、工業的観点から小さいほど好ましいが、具体的には、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。なお、乖離率は、当然、0%であっても良い。   In any case, the fact that the divergence rate is calculated means that most of 2-fluorobutane introduced into the processing chamber is decomposed by reacting with the surface of the processing chamber, or is polymerized, etc. It can mean that it has been converted to the substance. The large value of the deviation rate means that the rate of conversion of 2-fluorobutane introduced as an etching gas into another substance is large even if the cancellation due to the decomposition and the polymerization is taken into consideration. Therefore, the value of the deviation rate is preferably as small as possible from an industrial viewpoint, but specifically, it is preferably 10% or less, and more preferably 5% or less. The deviation rate may of course be 0%.

以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、用いる処理ガスの種類、シーズニングの条件等を変更することができる。
実施例、比較例において、2−フルオロブタンの分解の抑制効果は、下記のようにして算出される値である「乖離率」を用いて評価した。また、実施例、比較例にて、シーズニング工程におけるシーズニングガスの滞在時間は、下記のようにして算出した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and the type of processing gas used, the conditions of seasoning, etc. can be changed without departing from the gist of the present invention.
In Examples and Comparative Examples, the effect of suppressing the decomposition of 2-fluorobutane was evaluated using the "deviation rate" which is a value calculated as follows. In addition, the staying time of the seasoning gas in the seasoning process in Examples and Comparative Examples was calculated as follows.

<乖離率>
実施例、比較例に従って行った120秒間にわたるシーズニング工程の後に、210秒間にわたり、処理室内に2−フルオロブタンを設定流量40sccmで導入した。そして、処理室内圧の上昇速度を得て、かかる上昇速度から処理室内に実際に導入されたガスの「実測流量」を算出した。そして、下式(2)に従って、乖離率を算出した。

乖離率[%]=√((実測流量/設定流量−1)^2)×100・・・(2)
<Deviation rate>
After the 120-second seasoning step performed according to the examples and comparative examples, 2-fluorobutane was introduced into the processing chamber at a set flow rate of 40 sccm for 210 seconds. Then, the rising speed of the pressure inside the processing chamber was obtained, and the "actually measured flow rate" of the gas actually introduced into the processing chamber was calculated from the rising speed. Then, the deviation rate was calculated according to the following equation (2).

Deviation rate [%] = √ ((measured flow rate / set flow rate-1) ^ 2) × 100 ... (2)

<滞在時間>
実施例、比較例に従うシーズニング工程におけるシーズニングガスの滞在時間を、下式(1)に従って算出した。

滞在時間[秒]=78.95×処理室圧力[torr]×処理室容積[L]/ガス流量 [sccm]・・・(1)
<Stay time>
The residence time of the seasoning gas in the seasoning process according to the examples and comparative examples was calculated according to the following formula (1).

Residence time [sec] = 78.95 x processing chamber pressure [torr] x processing chamber volume [L] / gas flow rate [sccm] ・ ・ ・ (1)

(実施例1)
プラズマエッチング装置としては、上部電極が60MHz、下部電極が2MHzで、これらの電極間の距離が35mmである、平行平板型プラズマエッチング装置を用いた。かかる平行平板型プラズマエッチング装置の処理室の内容積は30Lであった。
シーズニング工程は、上部電極への供給電力を500W、上部電極温度を80℃、処理室壁部表面温度を80℃、下部電極の供給電力を0Wとし、処理室圧力を0.08torrで一定にし、下部の冷却は、冷却ユニットを20℃としヘリウム圧力を1000Paに設定した。ここに、シーズニングガスとして、2−フルオロブタンを設定流量40sccmで、窒素を設定流量40sccmで処理室内に導入した。かかる状態を120秒間維持し、シーズニング工程を行った。そして、上記方法に従って乖離率及び滞在時間を算出したところ、結果は表1に示す通りであった。
(Example 1)
As the plasma etching apparatus, a parallel plate type plasma etching apparatus having an upper electrode of 60 MHz, a lower electrode of 2 MHz and a distance between these electrodes of 35 mm was used. The internal volume of the processing chamber of this parallel plate type plasma etching apparatus was 30 L.
In the seasoning step, the power supplied to the upper electrode was 500 W, the temperature of the upper electrode was 80 ° C., the surface temperature of the processing chamber wall was 80 ° C., the power supplied to the lower electrode was 0 W, and the processing chamber pressure was kept constant at 0.08 torr. For cooling the lower part, the cooling unit was set to 20 ° C. and the helium pressure was set to 1000 Pa. Here, as the seasoning gas, 2-fluorobutane was introduced into the processing chamber at a set flow rate of 40 sccm and nitrogen at a set flow rate of 40 sccm. This state was maintained for 120 seconds, and the seasoning process was performed. Then, when the deviation rate and the staying time were calculated according to the above method, the results were as shown in Table 1.

(実施例2〜5)
シーズニングガスとしての、2−フルオロブタンの設定流量、及び窒素の設定流量をそれぞれ、表1に示す通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてシーズニング工程を行った。そして、上記方法に従って乖離率及び滞在時間を算出したところ、結果は表1に示す通りであった。
(Examples 2 to 5)
The seasoning step was performed in the same manner as in Example 1 except that the set flow rates of 2-fluorobutane and nitrogen set as the seasoning gas were changed as shown in Table 1. Then, when the deviation rate and the staying time were calculated according to the above method, the results were as shown in Table 1.

(比較例1)
シーズニング工程を行うことなく、上記方法に従って乖離率及び滞在時間を算出したところ、結果は表1に示す通りであった。
(Comparative Example 1)
When the deviation rate and the residence time were calculated according to the above method without performing the seasoning step, the results were as shown in Table 1.

(比較例2〜7)
シーズニングガスの組成をそれぞれ表1に示す通りに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてシーズニング工程を行った。そして、上記方法に従って乖離率及び滞在時間を算出したところ、結果は表1に示す通りであった。
(Comparative Examples 2 to 7)
The seasoning process was performed in the same manner as in Example 1 except that the composition of the seasoning gas was changed as shown in Table 1. Then, when the deviation rate and the staying time were calculated according to the above method, the results were as shown in Table 1.

Figure 2018230373
Figure 2018230373

表1から、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いたシーズニング工程の後に、処理室内に2−フルオロブタンを導入した実施例1〜5では、乖離率が10%以下と低く、プラズマエッチング工程にてエッチングガスとして導入されうる2−フルオロブタンの分解を良好に抑制しうることが分かる。
一方、比較例1から、シーズニング工程を行わなかった場合、乖離率が高く、2−フルオロブタンの分解が起こっていたことが分かる。
また、比較例2〜3、6〜7から、窒素や2−フルオロブタン、一般的なエッチングガスである、オクタフルオロシクロブタン(C48)やフルオロメタン(CH3F)をそれぞれ単独でシーズニング工程に用いても、乖離率が高く、2−フルオロブタンの分解を抑制できなかったことが分かる。
さらにまた、比較例4では、窒素に替えてアルゴンを用いること以外は実施例1と同じ条件でシーズニング工程を行ったが、乖離率は約19%と高く、2−フルオロブタンに対して窒素以外の不活性ガスを混合して得たシーズニングガスを用いたシーズニング方法では、2−フルオロブタンの分解抑制効果が得られないことが分かる。
そして、比較例5では、2−フルオロブタンに替えてオクタフルオロシクロブタン(C48)を用いる事以外は実施例1と同じ条件でシーズニング工程を行っているが、乖離率は50%を超えており、2−フルオロブタン以外のフルオロカーボンと窒素を混合して得たシーズニングガスを用いたシーズニング方法では、2−フルオロブタンの分解抑制効果が得られないことが分かる。
From Table 1, in Examples 1 to 5 in which 2-fluorobutane was introduced into the processing chamber after the seasoning process using the seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen, the deviation rate was as low as 10% or less, and plasma etching was performed. It can be seen that the decomposition of 2-fluorobutane that can be introduced as an etching gas in the process can be suppressed well.
On the other hand, it can be seen from Comparative Example 1 that when the seasoning step was not performed, the deviation rate was high and the decomposition of 2-fluorobutane had occurred.
In addition, from Comparative Examples 2 to 3 and 6 to 7, nitrogen, 2-fluorobutane, and general etching gas such as octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) and fluoromethane (CH 3 F) were separately seasoned. It can be seen that even when used in the process, the dissociation rate was high and the decomposition of 2-fluorobutane could not be suppressed.
Furthermore, in Comparative Example 4, the seasoning step was performed under the same conditions as in Example 1 except that argon was used instead of nitrogen, but the deviation rate was high at about 19%, and 2-fluorobutane other than nitrogen was used. It can be seen that the effect of suppressing decomposition of 2-fluorobutane cannot be obtained by the seasoning method using the seasoning gas obtained by mixing the above inert gas.
Then, in Comparative Example 5, the seasoning process is performed under the same conditions as in Example 1 except that octafluorocyclobutane (C 4 F 8 ) is used instead of 2-fluorobutane, but the deviation rate exceeds 50%. Therefore, it is understood that the effect of suppressing decomposition of 2-fluorobutane cannot be obtained by the seasoning method using the seasoning gas obtained by mixing the fluorocarbon other than 2-fluorobutane and nitrogen.

本発明によれば、プラズマエッチング工程における2−フルオロブタンの分解を良好に抑制することができる、プラズマ処理装置のシーズニング方法を提供することができる。
本発明によれば、エッチングガス中の2−フルオロブタンの分解を抑制可能な、プラズマエッチング方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a seasoning method for a plasma processing apparatus, which can favorably suppress decomposition of 2-fluorobutane in a plasma etching step.
According to the present invention, it is possible to provide a plasma etching method capable of suppressing decomposition of 2-fluorobutane in etching gas.

Claims (4)

2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程の前段にて、2−フルオロブタン及び窒素を含むシーズニングガスを用いてプラズマ処理してプラズマ処理室内表面を安定化するシーズニング方法。   A seasoning method for stabilizing the inner surface of the plasma processing chamber by performing plasma processing using a seasoning gas containing 2-fluorobutane and nitrogen in a preceding stage of a plasma etching process in which plasma etching is performed using an etching gas containing 2-fluorobutane. . 前記シーズニングガス中における窒素の体積割合が、40体積%以上である、請求項1に記載のシーズニング方法。   The seasoning method according to claim 1, wherein a volume ratio of nitrogen in the seasoning gas is 40% by volume or more. 前記シーズニングガスの前記プラズマ処理室内における滞在時間が0.2秒以上30秒以下である、請求項1又は請求項2に記載のシーズニング方法。   The seasoning method according to claim 1, wherein the residence time of the seasoning gas in the plasma processing chamber is 0.2 seconds or more and 30 seconds or less. 請求項1〜3の何れかに記載のシーズニング方法に従うシーズニング工程、及び
該シーズニング工程に後続する、2−フルオロブタンを含むエッチングガスを用いてプラズマエッチングを行うプラズマエッチング工程、
を含む、プラズマエッチング方法。
A seasoning step according to the seasoning method according to any one of claims 1 to 3, and a plasma etching step that follows the seasoning step and performs plasma etching using an etching gas containing 2-fluorobutane;
And a plasma etching method including.
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