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JP6360770B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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JP6360770B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理装置としては、例えば薄膜の堆積処理を行うプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置や、エッチング処理を行うプラズマエッチング装置等が挙げられる。
ところで、プラズマ処理装置においては、チャンバ内に配置された部材（以下適宜「チャンバ内部材」という）は、各種のプラズマ処理の際に処理ガスのプラズマに曝されるため、耐プラズマ性が求められる。この点、例えば特許文献１には、被処理体をプラズマ処理する前に、酸素とＳｉＦ４とのガス流量比を１．７以上として酸素を含むシリコン含有ガスを供給し、チャンバ内部材の表面にフッ素を含むシリコン酸化膜を保護膜として成膜することにより、チャンバ内部材の耐プラズマ性を高めることが開示されている。
米国特許第６０７１５７３号明細書
しかしながら、酸素とＳｉＦ４とのガス流量比を１．７以上とする従来技術では、処理ガスのプラズマによるシリコン酸化膜のエッチ量が多くなる。
すなわち、従来技術では、酸素とＳｉＦ４とのガス流量比を１．７以上として酸素を含むシリコン含有ガスを供給する。また、酸素を含むシリコン含有ガスのプラズマ中の酸素ラジカルとＳｉラジカルとをチャンバ内の空間中で反応させてシリコン酸化物を生成し、生成したシリコン酸化物をチャンバ内部材にシリコン酸化膜として堆積させる。チャンバ内部材上に堆積したシリコン酸化膜は、処理ガスのプラズマによってシリコン酸化膜の膜厚以上にエッチングされる場合がある。このため、従来技術では、チャンバ内部材の表面が変質及び消耗してしまい、チャンバ内部材の保護が十分ではなかった。
本発明の一側面に係るプラズマ処理方法は、成膜工程と、プラズマ処理工程と、除去工程とを含む。成膜工程は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．０である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する。プラズマ処理工程は、前記部材の表面に前記シリコン酸化膜が成膜された後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理する。除去工程は、プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する。
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、チャンバの内部の部材をプラズマから保護し、変質及び消耗を防止することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置が実現される。
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理方法に適用されるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。 図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態におけるチャンバ内のデポ量の測定点の一例を説明するための図である。 図４は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の一例を示す図である。 図５は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。 図６は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。 図７は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。 図８は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。 図９は、シリコン含有ガスの流量とデポの膜厚比との関係の一例を示す図である。 図１０は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比とエッチ量との関係の一例を示す図である。 図１１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 図１２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 図１３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 図１４は、シリコン酸化膜のエッチ量の一例を示す図である。 図１５は、改質したシリコン酸化膜のデポ量の一例を示す図である。 図１６は、改質したシリコン酸化膜のエッチ量の一例を示す図である。 図１７は、シリコン酸化膜の改質の有無によるデポ量及びエッチ量の一例を示す図である。 図１８は、シリコン酸化膜の改質の有無によるエッチ量とデポ量との関係の一例を示す図である。 図１９（ａ）〜（ｄ）は、改質の有無によるシリコン酸化膜の表面の一例を示す図である。 図２０（ａ），（ｂ）は、改質なしの場合におけるシリコン酸化膜のデポ後の断面及び表面の一例を示す図である。 図２１（ａ），（ｂ）は、改質なしの場合におけるシリコン酸化膜のプラズマ処理後の断面及び表面の一例を示す図である。 図２２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。 図２３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．０である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、部材の表面にシリコン酸化膜が成膜された後に、チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、プラズマ処理された被処理体がチャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面からシリコン酸化膜を除去する除去工程とを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、成膜工程において、シリコン含有ガスの流量が１５０ｓｃｃｍ以上である。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、シリコン酸化膜を改質する改質工程と、前記改質工程後に、チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、プラズマ処理された被処理体がチャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面からシリコン酸化膜を除去する除去工程とを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程と、プレ成膜工程の後に、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、前記部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、部材の表面にシリコン酸化膜が成膜された後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する除去工程とを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、除去工程は、フッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面からシリコン酸化膜を除去する第１除去工程と、酸素含有ガスのプラズマにより部材の表面から炭素含有膜を除去する第２除去工程とを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガス、並びに、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部の部材の表面に対して炭素及びシリコン含有膜を成膜する成膜工程と、部材の表面に炭素及びシリコン含有膜が成膜された後に、チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、プラズマ処理された被処理体がチャンバの外部に搬出された後に、酸素及びフッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面から炭素及びシリコン含有膜を除去する除去工程とを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含み、シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む。
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、炭素及びシリコン含有膜を改質する改質工程を含む。
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、被処理体をプラズマ処理するためのチャンバと、チャンバの内部を減圧するための排気部と、チャンバの内部に処理ガスを供給するためのガス供給部と、上記のいずれか一つの本実施形態に係るプラズマ処理方法を実行する制御部とを備えた。
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理方法に適用されるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。図１に示すプラズマ処理装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバ１を有している。この処理チャンバ１は、円筒状とされ、例えば表面に陽極酸化被膜を形成されたアルミニウム等から構成されている。処理チャンバ１内には、被処理体である半導体ウエハＷを水平に支持する載置台２が設けられている。
載置台２は、その基材２ａが導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。この載置台２は、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、載置台２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられている。さらに、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、換言すれば、載置台２に支持された半導体ウエハＷと対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能するようになっている。載置台２の基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１の高周波電源１０ａが接続されている。また、載置台２の基材２ａには、第２の整合器１１ｂを介して第２の高周波電源１０ｂが接続されている。第１の高周波電源１０ａは、プラズマ発生用のものであり、この第１の高周波電源１０ａからは所定周波数（例えば１００ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるようになっている。また、第２の高周波電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２の高周波電源１０ｂからは第１の高周波電源１０ａより低い所定周波数（例えば、１３ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるようになっている。
載置台２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着されるよう構成されている。
載置台２の内部には、冷媒流路２ｂが形成されており、冷媒流路２ｂには、冷媒入口配管２ｃ、冷媒出口配管２ｄが接続されている。そして、冷媒流路２ｂの中にガルデンなどの冷媒を循環させることによって、支持台４及び載置台２を所定の温度に制御可能となっている。また、載置台２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給配管３０が設けられている。このバックサイドガス供給配管３０は、図示しないバックサイドガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御可能となっている。
上記したシャワーヘッド１６は、処理チャンバ１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材４５を介して処理チャンバ１の上部に支持されている。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。上部天板１６ｂは、シリコン含有物質で形成され、例えば石英で形成される。
本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃ，１６ｄが設けられ、このガス拡散室１６ｃ，１６ｄの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｅが形成されている。ガス拡散室は、中央部に設けられたガス拡散室１６ｃと、周縁部に設けられたガス拡散室１６ｄとに２分割されており、中央部と周縁部とで独立に処理ガスの供給状態を変更できるようになっている。
また、上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｆが、上記したガス通流孔１６ｅと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃ，１６ｄに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｅ及びガス導入孔１６ｆを介して処理チャンバ１内にシャワー状に分散されて供給されるようになっている。なお、本体部１６ａ等には、図示しないヒータや、冷媒を循環させるための図示しない配管等の温度調整器が設けられており、プラズマエッチング処理中にシャワーヘッド１６を所望温度に温度制御できるようになっている。
上記した本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃ，１６ｄへ処理ガスを導入するための２つのガス導入口１６ｇ，１６ｈが形成されている。これらのガス導入口１６ｇ，１６ｈにはガス供給配管１５ａ，１５ｂが接続されており、このガス供給配管１５ａ，１５ｂの他端には、エッチング用の処理ガスを供給する処理ガス供給源１５が接続されている。処理ガス供給源１５は、ガス供給部の一例である。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｃ、及び開閉弁Ｖ１が設けられている。また、ガス供給配管１５ｂには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｄ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。
そして、処理ガス供給源１５からはプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管１５ａ，１５ｂを介してガス拡散室１６ｃ，１６ｄに供給され、このガス拡散室１６ｃ，１６ｄから、ガス通流孔１６ｅ及びガス導入孔１６ｆを介して処理チャンバ１内にシャワー状に分散されて供給される。例えば、処理ガス供給源１５からは、後述するように、処理チャンバ１の内部に配置された部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する際に用いられる、酸素含有ガス及びシリコン含有ガスなどが供給される。また、例えば、処理ガス供給源１５からは、被処理体をプラズマ処理する際に用いられるＨＢｒ／ＮＦ３を含む処理ガスなどが供給される。また、処理ガス供給源１５からは、処理チャンバ１の内部に配置された部材の表面からシリコン酸化膜を除去する際に用いられるフッ素含有ガスなどが供給される。処理ガス供給源１５により供給されるガスの詳細については、後述する。
上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１を介して可変直流電源５２が電気的に接続されている。この可変直流電源５２は、オン・オフスイッチ５３により給電のオン・オフが可能となっている。可変直流電源５２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ５３のオン・オフは、後述する制御部６０によって制御されるようになっている。なお、後述のように、第１の高周波電源１０ａ、第２の高周波電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部６０によりオン・オフスイッチ５３がオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。
処理チャンバ１の底部には、排気口７１が形成されており、この排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理チャンバ１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。排気装置７３は、排気部の一例である。一方、処理チャンバ１の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口７４が設けられており、この搬入出口７４には、当該搬入出口７４を開閉するゲートバルブ７５が設けられている。
図中７６，７７は、着脱自在とされたデポシールドである。デポシールド７６は、処理チャンバ１の内壁面に沿って設けられ、処理チャンバ１にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する役割を有している。以下では、処理チャンバ１の内壁とデポシールド７６とを併せて「処理チャンバ１の内壁」と呼ぶことがあるものとする。また、デポシールド７７は、下部電極となる載置台２、内壁部材３ａ及び支持台４の外周面を覆うように設けられている。以下では、載置台２、内壁部材３ａ、支持台４及びデポシールド７７を併せて「下部電極」と呼ぶことがあるものとする。デポシールド７６の半導体ウエハＷと略同じ高さ位置には、直流的にグランドに接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられており、これにより異常放電が防止される。
また、処理チャンバ１の周囲には、同心円状にリング磁石８０が配置されている。リング磁石８０は、シャワーヘッド１６と載置台２との間の空間に磁場を印加する。リング磁石８０は、図示しない回転機構により回転自在に構成されている。
上記構成のプラズマエッチング装置は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインターフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
ユーザインターフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
記憶部６３には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なコンピュータ記録媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
例えば、制御部６０は、後述するプラズマ処理方法を行うようにプラズマ処理装置の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部６０は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する。そして、制御部６０は、シリコン酸化膜が成膜された後に、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理する。そして、制御部６０は、プラズマ処理された被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面からシリコン酸化膜を除去する。ここで、処理チャンバ１の内部に配置された部材は、例えば、処理チャンバ１の内壁と、処理チャンバ１の内部に配置された下部電極である載置台２、内壁部材３ａ、支持台４及びデポシールド７７とを含む。処理チャンバ１の内部に配置された部材を、以下では「チャンバ内部材」と呼ぶことがあるものとする。また、他の部材は、処理チャンバ１の内部において下部電極と対向する上部電極であるシャワーヘッド１６を含む。また、被処理体は、例えば、半導体ウエハＷである。
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法について説明する。図２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図２に示すように、プラズマ処理装置は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１０１）。チャンバ内部材は、例えば、処理チャンバ１の内壁と、処理チャンバ１の内部に配置された下部電極である載置台２、内壁部材３ａ及びデポシールド７７とを含む。また、他の部材は、処理チャンバ１の内部において下部電極と対向する上部電極であるシャワーヘッド１６を含む。また、シリコン含有ガスは、例えば、流量が１５０ｓｃｃｍ以上である。シリコン含有ガスは、例えば、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。シリコン含有ガスは、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えば、Ａｒ又はＨｅである。シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比は、０．２〜１．４、好ましくは、０．２〜１．０とする。すなわち、当該流量比は、例えば、Ｏ２÷ＳｉＦ４＝０．２〜１．４とし、好ましくは、例えば、Ｏ２÷ＳｉＦ４＝０．２〜１．０とする。
プラズマ処理装置は、成膜工程によりチャンバ内部材の表面にシリコン酸化膜であるデポを生成させる。プラズマ処理装置の制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１の内部に酸素含有ガス及びシリコン含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａから処理チャンバ１内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加して酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマを生成する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、チャンバ内部材の表面にシリコン酸化膜であるデポが生成される。
チャンバ内部材の表面に生成されるシリコン酸化膜（デポ）は、処理チャンバ１の各部において異なる量となる。図３は、本実施形態におけるチャンバ内のデポ量の測定点の一例を説明するための図である。図３に示すように、デポ量の測定点として、例えば、上部天板１６ｂの中心（ＵＥＬ Ｃｅｎｔ）である測定点９０、上部天板１６ｂのエッジ（ＵＥＬ Ｅｄｇｅ）である測定点９１、排気口７１に対応する処理チャンバ１の天壁部分（ＵＥＬ Ｅｘｈａｕｓｔ）である測定点９２、デポシールド（Ｄ／Ｓ）７６の測定点９３、及び、バッフル（Ｂｕｆｆｌｅ）の測定点９４を設ける。
図４は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の一例を示す図である。図４は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝３０／３０／１００ｓｃｃｍとした場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。
図５は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。図５は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝９０／９０／１００ｓｃｃｍとした場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。
図６は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。図６は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝１５０／１５０／１００ｓｃｃｍとした場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。
図７は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。図７は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３００／１００ｓｃｃｍとした場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。
図８は、シリコン含有ガスの流量とデポ量の他の一例を示す図である。図８は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝５００／５００／１００ｓｃｃｍとした場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。
図９は、シリコン含有ガスの流量とデポの膜厚比との関係の一例を示す図である。図９は、図４〜図８に示すグラフに基づいて、シリコン含有ガスの流量を横軸とし、上部電極中央、つまり測定点９０のデポの膜厚、及び、測定点９１〜９４のうちデポの膜厚が最小値である測定点のデポの膜厚と、測定点９０のデポの膜厚との比率（デポ比率）を縦軸としたグラフである。図９に示すように、シリコン含有ガスの流量が１５０ｓｃｃｍのときには、デポ比率が３５％となり、シリコン含有ガスの流量が５００ｓｃｃｍのときには、デポ比率が６８％となる。すなわち、処理チャンバ１内は、シリコン含有ガスの流量が増加することで供給律速から反応律速となり、チャンバ内部材の表面に生成されるデポ量は、シリコン含有ガスの流量が増加するほど、均一性が向上する。この結果、シリコン含有ガスの流量を１５０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ、好ましくは、３００ｓｃｃｍ〜７００ｓｃｃｍとすることにより、チャンバ内部材の表面に生成されるデポ量の均一性を向上させることが可能となる。
図１０は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比とエッチ量との関係の一例を示す図である。ここで、エッチ量は、チャンバ内部材の表面に生成されたシリコン酸化膜（デポ）が、プラズマ処理によってエッチングされる量を示す。図１０は、酸素含有ガスとシリコン含有ガスとの比率を横軸とし、エッチ量とデポ量（デポの膜厚）との比率を縦軸とし、シリコン含有ガスの流量が１５ｓｃｃｍ、９０ｓｃｃｍ及び３００ｓｃｃｍの場合におけるシリコン酸化膜（デポ）の耐プラズマ性を示す。
図１０の例では、シリコン含有ガスの流量が３００ｓｃｃｍの場合には、酸素含有ガスとシリコン含有ガスとの流量比が２０％、すなわち、酸素含有ガスの流量が６０ｓｃｃｍ、シリコン含有ガスの流量が３００ｓｃｃｍのとき、エッチ量とデポ量の比率は６５％となる。つまり、チャンバ内部材の表面に生成されたデポが６５％エッチングされる。また、酸素含有ガスとシリコン含有ガスとの流量比が１００％、すなわち、酸素含有ガス及びシリコン含有ガスの流量が３００ｓｃｃｍのとき、エッチ量とデポ量の比率は５６％となる。つまり、チャンバ内部材の表面に生成されたデポが５６％エッチングされる。また、酸素含有ガスとシリコン含有ガスとの流量比が２００％、すなわち、酸素含有ガスの流量が６００ｓｃｃｍ、シリコン含有ガスの流量が３００ｓｃｃｍのとき、エッチ量とデポ量の比率は１６０％となる。つまり、チャンバ内部材の表面に生成されたデポが１００％エッチングされ、さらに、チャンバ内部材の表面がエッチングされる。この結果、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比を０．２〜１．４、好ましくは、０．２〜１．０とすることにより、チャンバ内部材の表面に生成されるデポ量のプラズマ耐性を向上させることが可能となる。
図２の説明に戻る。続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１０２）。被処理体は、例えば、シリコン酸化膜が積層された半導体ウエハＷである。また、処理ガスは、例えば、ＨＢｒ／ＮＦ３である。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置の制御部６０は、搬入出口７４及びゲートバルブ７５から処理チャンバ１の内部に被処理体を搬入し、搬入された被処理体を静電チャック６上に載置する。その後、制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１内部に処理ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａからプラズマ生成用の高周波電力を印加するとともに、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加する。この結果、被処理体がプラズマ処理される。
そして、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する除去工程を行う（ステップＳ１０３）。フッ素含有ガスは、例えば、ＮＦ３、ＳＦ６及びＣＦ４のうち少なくともいずれか一つを含む。また、フッ素含有ガスは、Ｏ２を含んでもよい。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置の制御部６０は、搬入出口７４及びゲートバルブ７５から処理チャンバ１の外部へ被処理体を搬出する。その後、制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１内部にフッ素含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａからプラズマ生成用の高周波電力を印加する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、処理チャンバ１内の部材の表面からシリコン酸化物が除去される。
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を、図１１を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図１１に示すプラズマ処理方法の処理の流れは、シリコン酸化膜の成膜工程の前に、さらに、炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程を含む。
図１１に示すように、プラズマ処理装置は、炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程を行う（ステップＳ１１１）。炭素含有ガスは、例えば、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含む。また、炭素含有ガスは、例えば、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む炭素含有ガスであってもよい。炭素含有ガスは、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えば、Ａｒ又はＨｅである。プラズマ処理装置は、プレ成膜工程によりチャンバ内部材の表面に炭素含有膜であるデポを生成させる。
プラズマ処理装置の制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１の内部に炭素含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａから処理チャンバ１内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加して炭素含有ガスのプラズマを生成する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、チャンバ内部材の表面に炭素含有膜であるデポが生成される。
次に、プラズマ処理装置は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１１２）。なお、ステップＳ１１２の詳細は、上述のステップＳ１０１と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１１３）。なお、ステップＳ１１３の詳細は、上述のステップＳ１０２と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する第１除去工程を行う（ステップＳ１１４）。なお、ステップＳ１１４の詳細は、上述のステップＳ１０３と同様であるので、その説明を省略する。
そして、プラズマ処理装置は、酸素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面から炭素含有膜を除去する第２除去工程を行う（ステップＳ１１５）。酸素含有ガスは、少なくともＯ２を含み、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えば、Ａｒ又はＨｅである。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置の制御部６０は、シリコン酸化膜を除去する第１除去工程の後に、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１内部に酸素含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａからプラズマ生成用の高周波電力を印加する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、処理チャンバ１内の部材の表面から炭素含有膜が除去される。
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。
図１２に示すように、プラズマ処理装置は、炭素含有ガス、並びに、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素及びシリコン含有膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１２１）。炭素含有ガスは、例えば、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含む。また、炭素含有ガスは、例えば、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む炭素含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、例えば、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。炭素含有ガス及びシリコン含有ガスは、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えば、Ａｒ又はＨｅである。
プラズマ処理装置は、成膜工程によりチャンバ内部材の表面に炭素及びシリコン含有膜であるデポを生成させる。プラズマ処理装置の制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１の内部に炭素含有ガス、酸素含有ガス及びシリコン含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａから処理チャンバ１内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加して炭素含有ガス、酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマを生成する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、チャンバ内部材の表面に炭素及びシリコン含有膜であるデポが生成される。
続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１２２）。なお、ステップＳ１２２の詳細は、上述のステップＳ１０２と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、酸素及びフッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面から炭素及びシリコン含有膜を除去する除去工程を行う（ステップＳ１２３）。酸素及びフッ素含有ガスは、例えば、Ｏ２、並びに、ＮＦ３、ＳＦ６及びＣＦ４のうち少なくともいずれか一つを含む。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置の制御部６０は、搬入出口７４及びゲートバルブ７５から処理チャンバ１の外部へ被処理体を搬出する。その後、制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１内部に酸素及びフッ素含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａからプラズマ生成用の高周波電力を印加する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、処理チャンバ１内の部材の表面から炭素及びシリコン含有膜が除去される。
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図１３に示すプラズマ処理方法の処理の流れは、シリコン酸化膜の成膜工程の後に、さらに、還元性ガスのプラズマにより、シリコン酸化膜を改質する改質工程を含む。
図１３に示すように、プラズマ処理装置は、工程の繰り返しに用いるカウント用の変数ｍ、及び、繰り返し回数用の変数ｎについて、初期値を設定する。プラズマ処理装置は、例えば、変数ｍには「１」を設定し、変数ｎには、所定値として例えば「４０」を設定する（ステップＳ１３１）。なお、変数ｎに設定する所定値は、任意の値である。また当該所定値が、例えば「１」の場合には、成膜工程と改質工程とを１回ずつ行い、工程の繰り返しは行わない。
次に、プラズマ処理装置は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１３２）。なお、ステップＳ１３２の詳細は、上述のステップＳ１０１と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、還元性ガスのプラズマにより、成膜されたシリコン酸化膜を改質する改質工程を行う（ステップＳ１３３）。還元性ガスは、例えば、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む。還元性ガスは、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えば、Ａｒ又はＨｅである。プラズマ処理装置は、改質工程によりチャンバ内部材の表面に成膜されたシリコン酸化膜（デポ）を改質させる。
プラズマ処理装置の制御部６０は、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１の内部に還元性ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａから処理チャンバ１内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加して還元性ガスのプラズマを生成する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂからイオン引き込み用の高周波電力を印加しない。この結果、チャンバ内部材の表面に成膜されたシリコン酸化膜を改質させる。
続いて、プラズマ処理装置は、成膜工程と改質工程とを、予め設定された回数繰り返したか否か、つまり、変数ｍが変数ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３４）。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ未満である場合には（ステップＳ１３４：否定）、変数ｍを１増加させ（ステップＳ１３５）、ステップＳ１３２に戻って成膜工程と改質工程とを繰り返す。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ以上である場合には（ステップＳ１３４：肯定）、プラズマ処理工程に進む。
図１４は、シリコン酸化膜のエッチ量の一例を示す図である。図１４は、図７に示すシリコン酸化膜に対する所定の耐プラズマ条件での測定点９０〜９４のＥｔｃｈ量、つまりシリコン含有膜（デポ）のエッチング量を示す。ここで、所定の耐プラズマ条件は、２０ｍＴ及び８００Ｗとし、ＣＦ４ガスを３０秒、Ｈ２／Ｎ２ガスを６０秒、ＣＦ４ガスを３０秒、及び、Ｏ２／Ａｒガスを３０秒とした場合である。なお、図７に示すシリコン酸化膜の成膜条件は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いて、２０ｍＴ、８００Ｗ、２分、及び、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３００／１００ｓｃｃｍとして成膜される。
図１５は、改質したシリコン酸化膜のデポ量の一例を示す図である。図１５は、成膜条件の時間の合計が２分となるまで成膜工程と改質工程とを繰り返した場合、例えば、成膜工程を３秒、改質工程を５秒とし、変数ｎ＝４０として成膜工程と改質工程とを４０回繰り返した場合の測定点９０〜９４のデポの膜厚を示す。ここで、成膜工程と改質工程の諸条件を示す。成膜工程は、シリコン含有ガスとしてＳｉＦ４、酸素含有ガスとしてＯ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いる。また、改質工程は、還元性ガスとしてＨ２、及び、希ガスとしてＡｒを用いる。また、成膜条件は、２０ｍＴ、８００Ｗ、３秒、及び、流量比をＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３００／１００ｓｃｃｍとし、改質条件は、１０ｍＴ、８００Ｗ、５秒、及び、流量比を１００／１００ｓｃｃｍとする。ここで、改質工程は、成膜工程より処理時間が長い方が好ましい。
図１６は、改質したシリコン酸化膜のエッチ量の一例を示す図である。図１６は、図１５に示すシリコン酸化膜に対する所定の耐プラズマ条件での測定点９０〜９４のＥｔｃｈ量、つまりシリコン含有膜（デポ）のエッチング量を示す。ここで、所定の耐プラズマ条件は、２０ｍＴ及び８００Ｗとし、ＣＦ４ガスを３０秒、Ｈ２／Ｎ２ガスを６０秒、ＣＦ４ガスを３０秒、及び、Ｏ２／Ａｒガスを３０秒とした場合である。
図１７は、シリコン酸化膜の改質の有無によるデポ量及びエッチ量の一例を示す図である。図１７は、改質の有無のそれぞれの場合における、測定点９０〜９４のデポ（Ｄｅｐｏ）量及びエッチ（Ｅｔｃｈ）量を示したものであり、改質の有無を比較すると、デポ量の変化は少ないが、エッチ量が減少している。すなわち、改質されたシリコン酸化膜は、改質されないシリコン酸化膜に対して、より耐プラズマ性が高くなる。例えば、測定点９０におけるエッチ量は、４５ｎｍから２８ｎｍへと減少している。
図１８は、シリコン酸化膜の改質の有無によるエッチ量とデポ量との関係の一例を示す図である。図１８は、改質の有無のそれぞれの場合における、測定点９０〜９４のデポ（Ｄｅｐｏ）量に対するエッチ（Ｅｔｃｈ）量の比率を示したものである。図１８に示すように、改質されたシリコン酸化膜は、改質されないシリコン酸化膜に対して、測定点９０〜９４のデポ量に対するエッチ量の比率が減少しており、より耐プラズマ性が高くなっていることが判る。
図１９（ａ）〜（ｄ）は、改質の有無によるシリコン酸化膜の表面の一例を示す図である。図１９（ａ），（ｂ）は、ＳｉＦ４／Ｏ２／Ａｒによる成膜工程を３秒を４０回行ったものである。図１９（ｃ），（ｄ）は、同成膜工程を５秒を２４回行ったものである。また、図１９（ａ），（ｃ）は、Ｈ２／Ａｒによる改質工程を成膜工程１回実施につき１０秒行ったものである。図１９（ｂ），（ｄ）は、同改質工程を行わなかったものである。図１９（ａ）〜（ｄ）の各画像を比較すると、成膜工程の時間が短い、つまりシリコン酸化膜が薄いほど、シリコン酸化膜の改質の効果があることが判る。
図２０（ａ），（ｂ）は、改質なしの場合におけるシリコン酸化膜のデポ後の断面及び表面の一例を示す図である。図２０（ａ）は、測定点９０のデポの断面の一例を示し、図２０（ｂ）は、測定点９０のデポの表面の一例を示す。図２１（ａ），（ｂ）は、改質なしの場合におけるシリコン酸化膜のプラズマ処理後の断面及び表面の一例を示す図である。図２１（ａ）は、測定点９０のプラズマ処理後のデポの断面の一例を示し、図２１（ｂ）は、測定点９０のプラズマ処理後のデポの表面の一例を示す。図２０と図２１とを比較すると、測定点９０のデポは、プラズマ処理によりデポがエッチングされ、表面の状態が荒くなっていることが判る。
図１４から図２１に示すように、改質されたシリコン酸化膜は、改質されないシリコン酸化膜と比較すると、プラズマ処理によるエッチ量が減少し、より耐プラズマ性の高いシリコン酸化膜が成膜されていることが判る。このように、成膜工程の後に改質工程を行うこと、好ましくは成膜工程と改質工程とを繰り返すことにより、チャンバ内部材の表面に生成されるシリコン酸化膜（デポ）のプラズマ耐性を向上させることが可能となる。
図１３の説明に戻る。続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１３６）。なお、ステップＳ１３６の詳細は、上述のステップＳ１０２と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する除去工程を行う（ステップＳ１３７）。なお、ステップＳ１３７の詳細は、上述のステップＳ１０３と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を、図２２を用いて説明する。図２２は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図２２に示すプラズマ処理方法の処理の流れは、シリコン酸化膜の成膜工程の前に、さらに、炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程と、シリコン酸化膜の成膜工程の後に、さらに、還元性ガスのプラズマにより、シリコン酸化膜を改質する改質工程とを含む。
図２２に示すように、プラズマ処理装置は、工程の繰り返しに用いるカウント用の変数ｍ、及び、繰り返し回数用の変数ｎについて、初期値を設定する。プラズマ処理装置は、例えば、変数ｍには「１」を設定し、変数ｎには、所定値として例えば「４０」を設定する（ステップＳ１４１）。
次に、プラズマ処理装置は、炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程を行う（ステップＳ１４２）。なお、ステップＳ１４２の詳細は、上述のステップＳ１１１と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１４３）。なお、ステップＳ１４３の詳細は、上述のステップＳ１０１と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、還元性ガスのプラズマにより、成膜されたシリコン酸化膜を改質する改質工程を行う（ステップＳ１４４）。なお、ステップＳ１４４の詳細は、上述のステップＳ１３３と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、成膜工程と改質工程とを、予め設定された回数繰り返したか否か、つまり、変数ｍが変数ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ未満である場合には（ステップＳ１４５：否定）、変数ｍを１増加させ（ステップＳ１４６）、ステップＳ１４３に戻って成膜工程と改質工程とを繰り返す。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ以上である場合には（ステップＳ１４５：肯定）、プラズマ処理工程に進む。
続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１４７）。なお、ステップＳ１４７の詳細は、上述のステップＳ１０２と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する第１除去工程を行う（ステップＳ１４８）。なお、ステップＳ１４８の詳細は、上述のステップＳ１０３と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、酸素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面から炭素含有膜を除去する第２除去工程を行う（ステップＳ１４９）。なお、ステップＳ１４９の詳細は、上述のステップＳ１１５と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を、図２３を用いて説明する。図２３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図２３に示すプラズマ処理方法の処理の流れは、炭素及びシリコン含有膜の成膜工程の後に、さらに、還元性ガスのプラズマにより、炭素及びシリコン含有膜を改質する改質工程を含む。
図２３に示すように、プラズマ処理装置は、工程の繰り返しに用いるカウント用の変数ｍ、及び、繰り返し回数用の変数ｎについて、初期値を設定する。プラズマ処理装置は、例えば、変数ｍには「１」を設定し、変数ｎには、所定値として例えば「４０」を設定する（ステップＳ１５１）。
次に、プラズマ処理装置は、炭素含有ガス、並びに、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して炭素及びシリコン含有膜を成膜する成膜工程を行う（ステップＳ１５２）。なお、ステップＳ１５２の詳細は、上述のステップＳ１２１と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、還元性ガスのプラズマにより、成膜された炭素及びシリコン含有膜を改質する改質工程を行う（ステップＳ１５３）。なお、ステップＳ１５３の詳細は、上述のステップＳ１３３と同様であるので、その説明を省略する。
次に、プラズマ処理装置は、成膜工程と改質工程とを、予め設定された回数繰り返したか否か、つまり、変数ｍが変数ｎ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５４）。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ未満である場合には（ステップＳ１５４：否定）、変数ｍを１増加させ（ステップＳ１５５）、ステップＳ１５２に戻って成膜工程と改質工程とを繰り返す。プラズマ処理装置は、変数ｍが変数ｎ以上である場合には（ステップＳ１５４：肯定）、プラズマ処理工程に進む。
続いて、プラズマ処理装置は、処理チャンバ１の内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程を行う（ステップＳ１５６）。なお、ステップＳ１５６の詳細は、上述のステップＳ１０２と同様であるので、その説明を省略する。
続いて、プラズマ処理装置は、被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、酸素及びフッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面から炭素及びシリコン含有膜を除去する除去工程を行う（ステップＳ１５７）。なお、ステップＳ１５７の詳細は、上述のステップＳ１２３と同様であるので、その説明を省略する。
上述したように、本実施形態によれば、被処理体をプラズマ処理する前に、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する。このため、本実施形態によれば、チャンバ内部材の表面に生成されるシリコン酸化膜（デポ）の耐プラズマ性を向上させることが可能となる。この結果、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比を１．７以上とする手法と比較して、緻密で高品質なシリコン酸化膜を成膜して耐プラズマ性を向上させることが可能となる。さらに、被処理体をプラズマ処理する前に成膜工程を行うことで、チャンバ内部材の耐プラズマ性を高めることが可能になり、部材の消耗や部材からの汚染物の飛散を回避することが可能となる。
また、本実施形態によれば、プラズマ処理された被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する。この結果、チャンバ内部材の表面を清浄化することが可能となる。
また、本実施形態によれば、シリコン酸化膜を成膜する成膜工程において、シリコン含有ガスの流量を１５０ｓｃｃｍ以上とする。この結果、チャンバ内部材の表面に生成されるデポ量について、均一性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。この結果、チャンバ内部材の表面に生成されるシリコン酸化膜（デポ）のプラズマ耐性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、シリコン酸化膜を成膜する成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、シリコン酸化膜を改質する改質工程を含む。この結果、シリコン酸化膜中の残留ハロゲンの量が少なくなったので、より緻密で高品質なシリコン酸化膜を成膜して耐プラズマ性を向上させることが可能となる。
また、本実施形態によれば、シリコン酸化膜を成膜する成膜工程の前に、さらに、炭素含有ガスのプラズマにより、部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程を含む。この結果、フッ素含有ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面からシリコン酸化膜を除去する際に、フッ素含有ガスがチャンバ内部材の表面に触れないため、よりチャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含む。この結果、よりチャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む。この結果、よりチャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、除去工程は、フッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面からシリコン酸化膜を除去する第１除去工程と、酸素含有ガスのプラズマにより部材の表面から炭素含有膜を除去する第２除去工程とを含む。この結果、チャンバ内部材の表面をより清浄化することが可能となる。
また、本実施形態によれば、被処理体をプラズマ処理する前に、炭素含有ガス、並びに、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部の部材の表面に対して炭素及びシリコン含有膜を成膜する。この結果、よりチャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、プラズマ処理された被処理体が処理チャンバ１の外部に搬出された後に、酸素及びフッ素含有ガスのプラズマにより部材の表面から炭素及びシリコン含有膜を除去する。この結果、チャンバ内部材の表面をより効率的に清浄化することが可能となる。
また、本実施形態によれば、炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含み、シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含む。この結果、チャンバ内部材の表面に生成される炭素及びシリコン含有膜（デポ）の耐プラズマ性を向上させ、チャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含む。この結果、チャンバ内部材の表面に生成される炭素及びシリコン含有膜（デポ）の耐プラズマ性を向上させ、チャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
また、本実施形態によれば、炭素及びシリコン含有膜を成膜する成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、炭素及びシリコン含有膜を改質する改質工程を含む。この結果、炭素及びシリコン含有膜中の残留ハロゲンの量が少なくなったので、より緻密で高品質な炭素及びシリコン含有膜を成膜し、チャンバ内部材の表面の変質及び消耗を抑制することが可能となる。
（他の実施形態）
以上、本実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。以下では、他の実施形態について説明する。
（バイアス電圧）
例えば、成膜工程においてバイアス電圧を印加しても良い。すなわち、制御部６０は、成膜工程において、処理ガス供給源１５から処理チャンバ１内部に酸素含有ガス及びシリコン含有ガスを供給し、第１の高周波電源１０ａから処理チャンバ１内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加して酸素含有ガス及びシリコン含有ガスのプラズマを生成する。この際、制御部６０は、第２の高周波電源１０ｂから載置台２へイオン引き込み用の高周波電力を印加することで、載置台２に対してバイアス電圧を印加する。すると、プラズマ中のイオンが載置台２に向けて引き込まれる。この結果、バイアス電圧を印加しない手法と比較して、部材上の膜の膜厚をより緻密に制御することが可能となる。
１ 処理チャンバ
２ 載置台
２ａ 基材
２ｂ 冷媒流路
２ｃ 冷媒入口配管
２ｄ 冷媒出口配管
３ 絶縁板
３ａ 内壁部材
４ 支持台
５ フォーカスリング
６ 静電チャック
６ａ 電極
６ｂ 絶縁体
１０ａ 第１の高周波電源
１０ｂ 第２の高周波電源
１５ 処理ガス供給源
１６ シャワーヘッド
１６ａ 本体部
１６ｂ 上部天板
５２ 可変直流電源
６０ 制御部
６１ プロセスコントローラ
６２ ユーザインターフェース
６３ 記憶部
７１ 排気口
７２ 排気管
７３ 排気装置

Claims (14)

  1. シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．０である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、
    前記部材の表面に前記シリコン酸化膜が成膜された後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、
    プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する除去工程と
    を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
  2. シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、
    前記成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、前記シリコン酸化膜を改質する改質工程と、
    前記改質工程後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、
    プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する除去工程と
    を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
  3. 前記成膜工程の前に、さらに、炭素含有ガスのプラズマにより、前記部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理方法。
  4. 炭素含有ガスのプラズマにより、チャンバの内部の部材の表面に対して炭素含有膜を成膜するプレ成膜工程と、
    前記プレ成膜工程の後に、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、前記部材の表面に対してシリコン酸化膜を成膜する成膜工程と、
    前記部材の表面に前記シリコン酸化膜が成膜された後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、
    プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する除去工程と
    を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
  5. 前記成膜工程において、前記シリコン含有ガスの流量が１５０ｓｃｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
  6. 前記シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
  7. 前記炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含むことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理方法。
  8. 前記炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理方法。
  9. 前記除去工程は、前記フッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記シリコン酸化膜を除去する第１除去工程と、酸素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記炭素含有膜を除去する第２除去工程とを含むことを特徴とする請求項４、７、８のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
  10. 炭素含有ガス、並びに、シリコン含有ガスに対する酸素含有ガスの流量比が０．２〜１．４である前記酸素含有ガス及び前記シリコン含有ガスのプラズマにより、チャンバ内部の部材の表面に対して炭素及びシリコン含有膜を成膜する成膜工程と、
    前記部材の表面に前記炭素及びシリコン含有膜が成膜された後に、前記チャンバの内部に搬入された被処理体を処理ガスのプラズマによりプラズマ処理するプラズマ処理工程と、
    プラズマ処理された前記被処理体が前記チャンバの外部に搬出された後に、酸素及びフッ素含有ガスのプラズマにより前記部材の表面から前記炭素及びシリコン含有膜を除去する除去工程と
    を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
  11. 前記炭素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚ〔式中、ｘ、ｙ及びｚは整数を表し、（ｚ−ｙ）÷ｘは２以下〕で表されるガスを含み、前記シリコン含有ガスは、ＳｉＦ４及びＳｉＣｌ４のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
  12. 前記炭素含有ガスは、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ３Ｆ及びＣ２Ｈ４のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
  13. 前記成膜工程の後に、さらに、Ｈ２、ＣＨ４及びＣ３Ｈ６のうち少なくともいずれか一つを含む還元性ガスのプラズマにより、前記炭素及びシリコン含有膜を改質する改質工程を含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
  14. 被処理体をプラズマ処理するためのチャンバと、
    前記チャンバの内部を減圧するための排気部と、
    前記チャンバの内部に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
    請求項１〜１２のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法を実行する制御部と
    を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
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