JP7595431B2

JP7595431B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

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Publication number: JP7595431B2
Application number: JP2020124701A
Authority: JP
Inventors: 佑也箕浦
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2024-12-06
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Description

本開示は、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。

従来、プラズマを用いて半導体ウエハ等の基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置は、例えば、真空空間を構成可能な処理容器内に、基板を載置するための載置台を有する。載置台の内部には、リフターピンが収容されている。プラズマ処理装置では、プラズマ処理が施された基板を処理容器内から搬出する場合に、駆動機構により載置台からリフターピンを突出させ、リフターピンで載置台の載置面から基板を上昇させる。また、プラズマ処理装置では、載置台が０℃以下の温度まで冷却された状態でプラズマ処理が行われる場合がある。

特開２０１６－２０７８４０号公報特開２０１７－１０３３８８号公報

本開示は、載置台の載置面への反応生成物の付着を低減することができる技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理方法は、処理容器内に基板を搬入して前記処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、前記処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、前記基板に対するプラズマ処理を実行する工程と、前記処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、前記プラズマ処理の実行時に前記処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、前記処理容器内の部材の表面に前記膜が形成された状態で、前記載置台の載置面上の基板を前記処理容器内から搬出する工程とを含む。

本開示によれば、載置台の載置面への反応生成物の付着を低減することができるという効果を奏する。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。図２Ａは、一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態の一例について説明するための図である。図２Ｂは、一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態の一例について説明するための図である。図２Ｃは、一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態の一例について説明するための図である。図２Ｄは、一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態の一例について説明するための図である。図３は、ガス種ごとに、プラズマに晒された基板上の露出した膜の状態を比較した結果の一例を示す図である。図４は、比較例１による処理後の基板上の露出した膜の状態と、実施例１による処理後の基板上の露出した膜の状態とを比較した結果の一例を示す図である。図５は、保護膜の厚さと処理容器内のクリーニング時のトラブルの有無との関係を調べた実験結果の一例を示す図である。図６は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の実行に用いられるプラズマ処理装置１０の一例を示す図である。

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附すこととする。

ところで、プラズマ処理装置では、基板に対するプラズマ処理が行われる際に、反応生成物が生成され、処理容器の内壁等に付着し堆積する。処理容器の内壁等に堆積した反応生成物の一部は、反応生成物から揮発（脱離）してガスとして処理容器内を浮遊し、載置台の載置面に再び付着することがある。例えば、プラズマ処理装置では、プラズマ処理が施された基板が処理容器内から搬出されると、処理容器内で載置台の載置面が露出されるので、露出された載置台の載置面に反応生成物が付着することがある。特に、載置台が０℃以下の温度まで冷却された状態でプラズマ処理が行われる場合、揮発性ガスとして浮遊する反応生成物の凝縮が起こり易いため、反応生成物が載置台の載置面に付着し易くなる。載置台の載置面への反応生成物の付着は、載置台の載置面に対する基板の吸着不良等の異常を引き起こす要因となり、好ましくない。

［一実施形態に係るプラズマ処理方法の流れの一例］
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、処理容器内に基板を搬入する（ステップＳ１０１）。例えば、処理容器内に基板を搬入して処理容器内の載置台の載置面上に載置する。

次に、処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、基板に対するプラズマ処理を実行する（ステップＳ１０２）。基板に対するプラズマ処理は、例えば、載置台の温度が０℃以下に維持された状態で、実行される。基板に対するプラズマ処理は、例えば、エッチング処理である。基板に対するプラズマ処理が実行されることにより、処理容器内の部材の表面に反応生成物が付着する。処理容器内の部材とは、例えば、処理容器の内壁等を含む部材である。

次に、処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、処理容器内の部材の表面に保護膜を形成する（ステップＳ１０３）。保護膜は、プラズマ処理の実行時に処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する。このとき、載置台の載置面上の基板の表面が反応生成物の表面とともに保護膜で被覆される。

次に、処理容器内の部材の表面に保護膜が形成された状態で、載置台の載置面上の基板を処理容器内から搬出する（ステップＳ１０４）。

処理容器内から基板が搬出されると、処理容器内をクリーニングする（ステップＳ１０５）。クリーニングでは、例えば、処理容器内にダミー基板を搬入して載置台の載置面上に載置し、処理容器内で第３のガスをプラズマ化することにより、処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物を保護膜とともに除去する。

処理容器内から搬出された基板は、アッシング処理やウェットエッチング処理を実行可能な他の装置の処理容器内へ搬入される。そして、他の装置の処理容器内でアッシング処理やウェットエッチング処理を実行することにより、基板の表面を被覆する保護膜を除去する（ステップＳ１０６）。このとき、基板上のマスクとして、レジストやアモルファスカーボンなどの炭素含有マスクが用いられている場合、基板の表面を被覆する保護膜とともに基板上のマスクを除去する。

その後、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０１に戻り、次の基板を処理容器内に搬入し、ステップＳ１０６までの処理を繰り返す。一方、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、処理を終了する。

なお、ステップＳ１０７における判定は、例えば、プラズマ処理が施された基板の枚数が所定の枚数に達したか否かに基づいて行う。

［一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態］
図２Ａ～図２Ｄは、一実施形態に係るプラズマ処理方法が実行される場合の処理容器内の状態の一例について説明するための図である。図２Ａ～図２Ｄを参照して、一実施形態に係るプラズマ処理方法についてさらに説明する。

図２Ａは、ステップＳ１０２のプラズマ処理が実行されることにより、処理容器１内の部材の表面に反応生成物２０１が付着した状態を示す。図２Ａにおいては、処理容器１内の部材である、処理容器１の内壁及び処理容器１内の載置台２の側壁の表面に反応生成物２０１が付着している。また、処理容器１内の部材に付着した反応生成物２０１の一部は、揮発（脱離）して揮発性ガス２０１ａとして処理容器１内を浮遊している。図２Ａの状態のまま、プラズマ処理が施された基板Ｗが処理容器１内から搬出されると、処理容器１内で載置台２の載置面６ｅが露出され、露出された載置台２の載置面６ｅに向かって揮発性ガス２０１ａが引き寄せられる。このため、露出された載置台２の載置面６ｅに揮発性ガス２０１ａに基づく反応生成物が付着する可能性がある。特に、載置台２が０℃以下の温度まで冷却された状態でステップＳ１０２のプラズマ処理が行われる場合、揮発性ガス２０１ａとして浮遊する反応生成物の凝縮が起こり易いため、揮発性ガス２０１ａに基づく反応生成物が載置台２の載置面６ｅに付着し易くなる。載置台２の載置面６ｅへの反応生成物の付着は、載置台２の載置面６ｅに対する基板Ｗの吸着不良等の異常を引き起こす要因となり、好ましくない。

そこで、一実施形態では、ステップＳ１０２のプラズマ処理の実行後に、処理容器１内の部材の表面に、反応生成物２０１の表面を被覆する保護膜２１１を形成する（ステップＳ１０３、図２Ｂ）。すなわち、処理容器１内で第２のガスをプラズマ化することにより、処理容器１内の部材の表面に保護膜２１１を形成する。保護膜２１１は、反応生成物２０１の表面とともに載置台２の載置面６ｅ上の基板Ｗの表面を被覆する。そして、処理容器１内の部材の表面に保護膜２１１が形成された状態で、載置台２の載置面６ｅ上の基板Ｗを処理容器１内から搬出する（ステップＳ１０４）。

このように、ステップＳ１０２のプラズマ処理の実行後に、処理容器１内の部材の表面に、反応生成物２０１の表面を被覆する保護膜２１１を形成することにより、基板Ｗの搬出時に露出される載置台２の載置面６ｅへの反応生成物の付着を低減することができる。例えば、載置台２の載置面６ｅ上の基板Ｗが処理容器１内から搬出されると、図２Ｃに示すように、処理容器１内で載置台２の載置面６ｅが露出される。しかしながら、図２Ｃにおいては、反応生成物２０１の表面を被覆する保護膜２１１が形成されているため、反応生成物２０１から揮発（脱離）する揮発性ガス２０１ａ（図２Ａ参照）が保護膜２１１によって遮断される。これにより、処理容器１内での揮発性ガス２０１ａの浮遊を抑制することができ、結果として、載置台２の載置面６ｅへの反応生成物の付着を低減することができる。

処理容器１内から基板Ｗが搬出された後に、処理容器１内をクリーニングする（ステップＳ１０５、図２Ｄ）。クリーニングでは、例えば、処理容器１内にダミー基板Ｗ´を搬入して載置台２の載置面６ｅ上に載置し、処理容器１内で第３のガスをプラズマ化することにより、処理容器１内の部材の表面に付着した反応生成物２０１を保護膜２１１とともに除去する。なお、処理容器１内にダミー基板Ｗ´を搬入することなく、処理容器１内で第３のガスをプラズマ化することにより、クリーニングをおこなってもよい。一方で、処理容器１内から基板Ｗが搬出された後に、基板Ｗの表面を被覆する保護膜２１１を除去する（ステップＳ１０６）。このとき、基板Ｗ上のマスクとして、レジストやアモルファスカーボンなどの炭素含有マスクが用いられている場合、基板Ｗの表面を被覆する保護膜２１１とともに基板Ｗ上のマスクも除去する。

［保護膜の形成に用いる第２のガスの選定］
保護膜の形成に用いる第２のガスは、ステップＳ１０２の基板に対するプラズマ処理を実行することによって露出した基板上の膜の表面（上面、側面）に対してエッチャントとして機能しないガスであることが好ましい。そこで、本発明者らは、各種のガスに関して、基板上の露出した膜の表面に対するエッチャントとしての機能の有無について調べた。実験では、シリコン基板上に積層されたシリコン酸化膜（以下「ＳｉＯ２膜」と称する）を基板上の露出した膜として有する基板をＣＦ４、ＣＨ４及びＣ４Ｆ８夫々のプラズマに晒した。ＳｉＯ２膜には、パターンが形成されている。図３は、ガス種ごとに、プラズマに晒された基板上のエッチング対象膜の状態を比較した結果の一例を示す図である。図３において、「Ｉｎｉｔｉａｌ」は、ステップＳ１０２のプラズマ処理を実行することによってＳｉＯ２膜上に形成された開口部を有するマスクを通じて、ＳｉＯ２膜に穴状のパターンをエッチング加工した後の基板を示す。なお、実験の効果を分かりやすくするため、エッチング加工後、マスクを除去したものを用いており、ＳｉＯ２膜の上面と側面が露出している。

図３に示すように、ＣＦ４又はＣ４Ｆ８を用いる場合、基板上の露出した膜であるＳｉＯ２膜が削られ、その膜厚が減少している。これに対して、ＣＨ４を用いる場合、基板上のＳｉＯ２膜の上面及びＳｉＯ２膜のパターン底部にデポが堆積している。このように、図３の結果から、ハロゲンを含まない炭素含有ガスを用いることにより、基板上の露出した膜のパターン形状を維持することができることが分かる。すなわち、保護膜の形成に用いる第２のガスは、ハロゲンを含まない炭素含有ガスであることが好ましく、炭化水素ガスであることがより好ましい。

なお、上記実施形態では、ステップＳ１０２の基板に対するプラズマ処理をエッチング処理とし、エッチング対象膜およびエッチング処理後に露出した基板上の膜をＳｉＯ２膜であるとしたが、開示技術は任意のエッチング対象膜に採用され得る。例えば、エッチング対象膜は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン炭化膜（ＳｉＣ膜）などの単層膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが交互に積層された積層膜（ＯＮ積層膜）であってもよい。また、単結晶シリコン（Ｓｉ）、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）、アモルファスシリコン（αＳｉ）などのシリコン膜であってもよく、シリコン酸化膜と多結晶シリコンとが交互に積層された積層膜（ＯＰ積層膜）であってもよい。また、ＳｉＯＣＨ構造を有する低誘電率膜であってもよい。これらを総括して、「シリコン含有膜」と称する。また、エッチング対象膜がエッチングされ、下地膜まで到達した時、下地膜が露出する。下地膜としては、チタン（Ｔｉ）やタングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）などの金属膜やシリコン膜が用いられる。エッチングのマスクとして、窒化チタン（ＴｉＮ）やタングステン（Ｗ）などの金属膜やシリコン膜が用いられており、エッチング処理後、基板上にて露出した状態となる。

これらのシリコン含有膜および金属膜に対して、ＳｉＯ２膜と同様に、保護膜の形成に用いる第２のガスは、エッチャントとして機能しないガスであることが好ましい。なお、シリコン含有膜および金属膜はハロゲンが含まれる環境下では削られやすいことは知られているため、基板上の露出した膜がシリコン含有膜および金属膜である場合も、ＳｉＯ２膜である場合と同様に、保護膜の形成に用いる第２のガスは、ハロゲンを含まない炭素含有ガスであることが好ましく、炭化水素ガスであることがより好ましい。

［保護膜の除去］
上記のように、基板の表面を被覆する保護膜は、処理容器内から基板が搬出された後に除去される（ステップＳ１０６）。また、基板上のマスクとして炭素含有マスクを用いた場合、基板の表面を被覆する保護膜と同時に基板上のマスクも除去される。本発明者らは、一実施形態に係るプラズマ処理方法で基板をエッチング処理し、マスクの除去後のエッチング対象膜のパターン形状、すなわち、基板上の露出した膜のパターン形状を調べた。図４は、比較例１による処理後の基板上のエッチング対象膜の状態と、実施例１による処理後の基板上のエッチング対象膜の状態とを比較した結果の一例を示す図である。図４において、「Ｅｔｃｈ→Ｄｅｐｏ→Ａｓｈ」は、実施例１の結果であり、一実施形態に係るプラズマ処理方法で基板をエッチング処理し、マスクを除去した場合である。また、「Ｅｔｃｈ→Ａｓｈ」は、比較例１の結果であり、保護膜を形成することなく基板をエッチング処理し、マスクを除去した場合である。なお、実験では、シリコン基板上にＳｉＯ２膜をエッチング対象膜として有する基板が用いられた。また、基板上のマスクは、炭素含有マスクであり、ステップＳ１０６において酸素のプラズマを用いて除去された。

図４に示すように、実施例１による処理後のエッチング対象膜のパターン形状、すなわち、基板上の露出した膜のパターン形状は、比較例１による処理後のエッチング対象膜のパターン形状とほぼ同等であった。このように、図４の結果から、基板の表面を被覆する保護膜は、基板上のマスク（つまり、炭素含有マスク）と同時に適切に除去されることが確認された。

［保護膜の最小膜厚］
処理容器内の部材の表面に保護膜が形成されたとしても、保護膜が薄い場合には、反応生成物から脱離する揮発性ガスが保護膜を透過して処理容器内を浮遊するため、揮発性ガスに基づく反応生成物が露出された載置台の載置面に付着する可能性がある。そこで、保護膜の厚さと処理容器内のクリーニング時のトラブルの有無との関係について調べた。

図５は、保護膜の厚さと処理容器内のクリーニング時のトラブルの有無との関係を調べた実験結果の一例を示す図である。図５に示す実験では、ステップＳ１０３で形成される保護膜の厚さを５種類に設定し、ステップＳ１０５のクリーニングの実行中に、載置台の載置面とダミー基板との間に供給される伝熱ガス（Ｈｅガス）のリーク量を測定することで、トラブルの有無を調べた。保護膜の厚さを０（ｎｍ）、２５（ｎｍ）、５０（ｎｍ）、１００（ｎｍ）、１５０（ｎｍ）の５種類に設定した。なお、ステップＳ１０４の載置台の載置面上の基板を処理容器内から搬出して、ステップＳ１０５の処理容器内にダミー基板を搬入して載置台の載置面上に載置するまでの間、６００秒の間隔を空けている。これは、通常の基板の搬出、およびダミー基板の搬入に掛かる時間より十分に長い。そして、載置台の載置面とダミー基板との間に供給される伝熱ガスのリーク量が予め定められた許容スペックを超える場合、トラブルの発生が有ると判断された。一方、伝熱ガスのリーク量が許容スペック以下である場合、トラブルの発生が無いと判断された。なお、載置台の載置面に反応生成物が付着することにより、載置台の載置面に対するダミー基板の吸着力が低下し、結果として、伝熱ガスのリーク量が増大するものと考えられる。

図５に示すように、保護膜の厚さが１００（ｎｍ）以上である場合、処理容器内のクリーニング時のトラブルの発生が無かった。すなわち、図５の結果から、保護膜が１００（ｎｍ）以上の厚さである場合、揮発性ガスが保護膜を透過し難くなり、揮発性ガスに基づく反応生成物が載置台の載置面に付着することが抑制されることが確認された。したがって、保護膜は、１００ｎｍ以上の厚さで形成されることが好ましい。

[一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例]
図６は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の実行に用いられるプラズマ処理装置１０の一例を示す図である。プラズマ処理装置１０は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、半導体ウエハ等の基板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、基材（ベース）２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を含んで構成されている。基材２ａは、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。静電チャック６は、基板Ｗを静電吸着するための機能を有する。載置台２は、支持台４に支持されている。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３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、処理容器１内には、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。

基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ発生用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定の周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。また、第２のＲＦ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ＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。このように、載置台２は電圧印加可能に構成されている。一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、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。

静電チャック６は、上面が平坦な円盤状に形成され、当該上面が基板Ｗの載置される載置面６ｅとされている。静電チャック６は、該絶縁体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基板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２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。そして、冷媒流路２ｄの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御可能に構成されている。また、載置台２等を貫通するように、基板Ｗの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管３０が設けられており、ガス供給管３０は、図示しない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基板Ｗを、所定の温度に制御する。

載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図６には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。リフターピン６１は、昇降機構６２に接続されている。昇降機構６２は、リフターピン６１を昇降させて、載置台２の載置面６ｅに対してリフターピン６１を出没自在に動作させる。リフターピン６１を上昇させた状態では、リフターピン６１の先端が載置台２の載置面６ｅから突出し、載置台２の載置面６ｅの上方に基板Ｗを保持した状態となる。一方、リフターピン６１を下降させた状態では、リフターピン６１の先端がピン用貫通孔２００内に収容され、基板Ｗが載置台２の載置面６ｅに載置される。このように、昇降機構６２は、リフターピン６１により載置台２の載置面６ｅに対して基板Ｗを昇降させる。また、昇降機構６２は、リフターピン６１を上昇させた状態では、リフターピン６１により載置台２の載置面６ｅの上方に基板Ｗを保持する。

上記したシャワーヘッド１６は、処理容器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９５を介して処理容器１の上部に支持される。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。

本体部１６ａは、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。また、本体部１６ａは、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂ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１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄ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に供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。このガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源（ガス供給部）１５が接続される。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）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して、処理ガス供給源１５から種々の処理ガスが供給される。処理ガス供給源１５は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースは、炭化水素ガスのガスソース、酸素原子を有するガス（酸素ガス等）のソース、及び不活性ガスのソース等の各種のガスのソースを含み得る。不活性ガスとしては、窒素ガス、Ａｒガス、Ｈｅガスといった任意のガスが用いられ得る。したがって、プラズマ処理装置１０は、処理ガス供給源１５の複数のガスソースのうち選択された一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理容器１内に供給することが可能である。

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）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部１００によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ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１００によりオン・オフスイッチ７３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。

処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３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容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、基板Ｗの搬入出口８４が設けられており、この搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６の基板Ｗと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９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、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。

また、プラズマ処理装置１０は、例えば図１に示すように、プロセッサおよびメモリ等を含む制御部１００を備える。制御部１００は、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部１００は、具体的には、制御信号を用いて、処理ガス供給源１５からのガスの選択及び流量、排気装置８３の排気、第１のＲＦ電源１０ａ及び第２のＲＦ電源１０ｂからの電力供給、可変直流電源７２からの電圧印加、リフターピン６１の昇降等を制御する。なお、本明細書において開示されるプラズマ処理方法の各工程は、制御部１００による制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって実行され得る。制御部１００のメモリには、一実施形態に係るプラズマ処理方法を実行するためのコンピュータプログラム、および、当該方法の実行に用いられる各種のデータが、読出し自在に格納されている。

[実施形態の効果]
実施形態に係るプラズマ処理方法は、処理容器内に基板を搬入して処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、基板に対するプラズマ処理を実行する工程と、処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、プラズマ処理の実行時に処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、処理容器内の部材の表面に膜が形成された状態で、載置台の載置面上の基板を処理容器内から搬出する工程とを含む。これにより、載置台の載置面への反応生成物の付着を低減することができる。

また、実施形態において、搬出する工程の後に、処理容器内で第３のガスをプラズマ化することにより、反応生成物を膜とともに除去する工程をさらに含んでもよい。これにより、反応生成物の表面を被覆する保護膜を反応生成物と同時に除去することができる。

また、実施形態における膜を形成する工程において、基板の表面が反応生成物の表面とともに膜で被覆されてもよい。さらに、実施形態において、搬出する工程の後に、搬出された基板の表面を被覆する膜とともに基板上のマスクを除去する工程をさらに含んでもよい。これにより、基板の表面を被覆する保護膜を基板上のマスクとともに適切に除去することができ、結果として、マスクの下のパターン形状を維持可能である。

また、実施形態において、第２のガスは、基板上の露出した膜に対してエッチャントとして機能しないガスであってもよい。これにより、保護膜の形成時に基板上の露出した膜のパターン形状を維持可能である。

また、実施形態において、基板上の露出した膜は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）であり、第２のガスは、ハロゲンを含まない炭素含有ガスであってもよい。また、実施形態において、第２のガスは、炭化水素ガスであってもよい。これにより、保護膜の形成時に基板上の露出した膜であるＳｉＯ２膜のパターン形状を維持可能である。

また、実施形態における膜を形成する工程において、膜は、１００ｎｍ以上の厚さで処理容器内の部材の表面に形成されてもよい。これにより、反応生成物から脱離する揮発性ガスが保護膜を透過し難くなり、結果として、揮発性ガスに基づく反応生成物が載置台の載置面に付着することを抑制することができる。

また、実施形態において、処理容器内の部材の表面温度は、プラズマ処理の実行時の載置台の温度以下であり、膜から脱離するガスは、処理容器内の部材の表面に付着しない性質を有してもよい。これにより、処理容器内の部材の表面温度が低い場合であっても、膜から脱離するガスが処理容器内の部材の表面に付着することを抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、上記の実施形態では、プラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置１０であったが、任意のプラズマ処理装置１０に採用され得る。例えば、プラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置１０、マイクロ波といった表面波によってガスを励起させるプラズマ処理装置１０のように、任意のタイプのプラズマ処理装置１０であってもよい。

１処理容器
２載置台
６静電チャック
６ｅ載置面
１０プラズマ処理装置
Ｗ基板

Claims

第１の処理容器内に基板を搬入して前記第１の処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、
前記第１の処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、前記基板に対するエッチング処理を実行する工程と、
前記第１の処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、前記エッチング処理の実行時に前記エッチング処理によって生成され且つ前記第１の処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、
前記第１の処理容器内の部材の表面に前記膜が形成された状態で、前記載置台の載置面上の基板を前記第１の処理容器内から搬出する工程と
を含み、
前記膜を形成する工程において、
前記基板の表面が前記反応生成物の表面とともに前記膜で被覆され、
前記搬出する工程の後に、前記第１の処理容器とは異なる第２の処理容器内で前記基板の表面を被覆する前記膜を除去する工程をさらに含む
プラズマ処理方法。
前記搬出する工程の後に、前記第１の処理容器内で第３のガスをプラズマ化することにより、前記反応生成物を前記膜とともに除去する工程をさらに含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
前記第２のガスは、エッチング処理を実行する工程によって前記基板上にて露出する膜の表面に対してエッチャントとして機能しないガスである、請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
前記基板上にて露出する膜は、シリコン含有膜または金属膜であり、
前記第２のガスは、ハロゲンを含まない炭素含有ガスである、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
前記第２のガスは、炭化水素ガスである、請求項４に記載のプラズマ処理方法。
前記膜を形成する工程において、
前記膜は、１００ｎｍ以上の厚さで前記第１の処理容器内の部材の表面に形成される、請求項１～５のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
処理容器内に基板を搬入して前記処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、
前記処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、前記基板に対するプラズマ処理を実行する工程と、
前記処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、前記プラズマ処理の実行時に前記処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、
前記処理容器内の部材の表面に前記膜が形成された状態で、前記載置台の載置面上の基板を前記処理容器内から搬出する工程と
を含み、
前記第２のガスは、プラズマ処理を実行する工程によって前記基板上にて露出する膜の表面に対してエッチャントとして機能しないガスである、
プラズマ処理方法。
処理容器内に基板を搬入して前記処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、
前記処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、前記基板に対するプラズマ処理を実行する工程と、
前記処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、前記プラズマ処理の実行時に前記処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、
前記処理容器内の部材の表面に前記膜が形成された状態で、前記載置台の載置面上の基板を前記処理容器内から搬出する工程と
を含み、
前記膜を形成する工程において、
前記膜は、１００ｎｍ以上の厚さで前記処理容器内の部材の表面に形成される、
プラズマ処理方法。
前記搬出する工程の後に、前記処理容器内で第３のガスをプラズマ化することにより、前記反応生成物を前記膜とともに除去する工程をさらに含む、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
前記膜を形成する工程において、
前記基板の表面が前記反応生成物の表面とともに前記膜で被覆され、
前記搬出する工程の後に、搬出された前記基板の表面を被覆する前記膜を除去する工程をさらに含む、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
前記第２のガスは、プラズマ処理を実行する工程によって前記基板上にて露出する膜の表面に対してエッチャントとして機能しないガスである、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
前記基板上にて露出する膜は、シリコン含有膜または金属膜であり、
前記第２のガスは、ハロゲンを含まない炭素含有ガスである、請求項１１に記載のプラズマ処理方法。
前記第２のガスは、炭化水素ガスである、請求項１２に記載のプラズマ処理方法。
処理空間を提供する第１の処理容器と、
前記第１の処理容器とは異なる第２の処理容器と、
前記第１の処理容器内に設けられ、基板を載置可能な載置面を有する載置台と、
前記第１の処理容器内に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
制御部と
を有し、
前記制御部は、
第１の処理容器内に基板を搬入して前記第１の処理容器内の載置台の載置面上に載置する工程と、
前記第１の処理容器内で第１のガスをプラズマ化することにより、前記基板に対するエッチング処理を実行する工程と、
前記第１の処理容器内で第２のガスをプラズマ化することにより、前記エッチング処理の実行時に前記エッチング処理によって生成され且つ前記第１の処理容器内の部材の表面に付着した反応生成物の表面を被覆する膜を形成する工程と、
前記第１の処理容器内の部材の表面に前記膜が形成された状態で、前記載置台の載置面上の基板を前記第１の処理容器内から搬出する工程と
を含むプラズマ処理方法を各部に実行させ、
前記膜を形成する工程において、
前記基板の表面が前記反応生成物の表面とともに前記膜で被覆され、
前記プラズマ処理方法は、
前記搬出する工程の後に、前記第２の処理容器内で前記基板の表面を被覆する前記膜を除去する工程をさらに含む
プラズマ処理装置。