【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の汚染物の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスを製造するためには、半導体ウエハに対して成膜処理、酸化拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の各種の処理を繰り返し行うが、例えばこの種の処理を施す装置の一例としてプラズマ処理装置が知られている。
このプラズマ処理装置を用いて例えばエッチング処理を行う場合、エッチングによって削り取った薄膜がエッチングガス等と化学反応を生じて、反応副生成物が発生する。この反応副生成物には、ガス状態を維持してそのまま排気ガスとして排気される物質もあるし、或いはガス化せずに僅かずつ処理容器の内壁面や処理容器内の部品、例えばシャワーヘッドやフォーカスリングや容器絶縁物等の表面に付着する場合もある。この様な場合には、この付着膜が時々剥がれ落ちるなどしてパーティクル発生の原因となってしまう。
【０００３】
このような付着膜は、プロセスガスのガス種、ガス化、流量、温度等のプロセス条件に依存して発生したり、発生しなかったりするが、不要な膜が付着するような処理が連続して行われるような場合は、定期的、或いは不定期的に処理容器自体を分解し、この内壁面や部品の表面に付着している不要な膜を強力なエッチング液で除去する、いわゆるウエット洗浄が行われる。また、容器内の部品が消耗した場合にも、適当な期間でこの消耗した部品は新しい部品と交換される。
この場合、ウエット洗浄後に処理装置を再度組み上げた時、或いは処理容器内の部品を新たな部品と交換した時などは、容器内壁面や部品の表面が剥き出し状態になっているので、処理容器内のコンディションが先に連続的にプラズマ処理を行っていた時とは大幅に異なり、各種の汚染物などが部品表面などに付着していたりして、ウエット洗浄した時の再組み上げ直後や部品交換直後には、プラズマ処理の再現性を低下させる場合がある。
【０００４】
このため、ウエット洗浄した時の装置の再組み上げ直後や部品の交換直後には、直ちに製品ウエハを処理することはせずに、複数枚のダミー基板を流し、このダミー基板に対して、実際のプロセス時と同様なプロセス条件で、すなわち同じガス種、同じ圧力、同じ温度等でプラズマ処理を施して、処理容器内のコンディションを安定化させる処理、いわゆるシーズニング処理（汚染物の除去処理）が行われていた（例えば特開２０００−３３１９８９号公報）。
このシーズニング処理により、容器内の初期のパーティクルが除去されたり、プロセス条件によっては処理容器の内壁面や部品の表面に、僅かな薄膜がコーティングされて汚染物等が中に閉じ込められたり、或いは容器内壁面や部品表面に付着している汚染物が排除されたりし、処理容器内のコンディションが安定化されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなシーズニング処理では、プロセスの種類にもよるが、例えばエッチングプロセスを例にとれば、ダミー基板としてシリコン基板のベアウエハ、すなわち何ら膜等が付着処理されていない純粋なシリコン基板単体が用いられ、このベアウエハを５０枚程度連続的に流すことにより、シーズニング処理を行っていた。
そのため、このベアウエハは比較的高価なことから、シーズニング処理のコスト高を招来するという問題があるのみならず、５０枚のダミー基板を連続的に処理することから、シーズニング処理の時間も長時間を要し、処理装置自体の稼働率を低下させる原因にもなっていた。
【０００６】
更には、容器内壁面や部材の表面に、薄膜が付着しないようなプロセス条件での処理、例えば所定の条件下でのエッチング処理等を行う場合には、この容器内壁面や交換した部品の表面に付着していた汚染物を容器外へ十分に排除しなければならないが、上述したようなシーズニング処理では、十分に排除し得ない場合もあった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、少ないコストで迅速に、且つ確実に処理容器内の汚染物等を排除することが可能なプラズマ処理装置の汚染物の除去方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、シーズニング処理について鋭意研究した結果、表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）を形成したダミー基板を用いることにより、汚染物の除去効率を飛躍的に向上させることができる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて被処理体に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の汚染物の除去方法において、表面にシリコン酸化膜が形成された基板を用いて汚染除去用のプラズマ処理を行うようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置の汚染物の除去方法である。
このように、表面にシリコン酸化膜が形成された基板を用いてプラズマ処理（シーズニング処理）を行うことにより、処理容器内の部品の表面や容器内壁面に付着している汚染物を容器外へ効率的に排除することが可能となる。
従って、使用する基板が少なくて済むのでコストの削除を図ることができるのみならず、シーズニング処理の処理時間を短縮化できるので、その分、装置の稼働率を向上させることができる。
【０００８】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記基板はダミー基板であり、前記汚染除去用のプラズマ処理は、複数のダミー基板に対して連続的に行うようにする。
また、例えば請求項３に規定するように、前記基板１枚に対する前記汚染除去用のプラズマ処理の処理時間は１０秒以上である。
また、例えば請求項４に規定するように、前記汚染除去用のプラズマ処理は、前記処理容器の内壁に堆積物層を形成しないようなプロセス条件で行う。
また、例えば請求項５に規定するように、前記所定のプラズマ処理は、エッチング処理である。
また、例えば請求項６に規定するように、前記汚染除去用のプラズマ処理は、前記処理容器、或いは該処理容器内の部品を交換または洗浄する毎に行う。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の汚染物の除去方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明方法に用いるプラズマ処理装置の一例を示す構成図、図２は従来方法と本発明方法により処理容器内から汚染物を排除する工程を示す模式図である。ここではプラズマ処理装置として、薄膜をエッチング処理する装置を例にとって説明する。
【００１０】
図示するように、このプラズマ処理装置２は、例えばアルミニウム、ニッケル、或いはニッケル合金により円筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４の天井部には、下面に多数のガス噴出孔６を有するシャワーヘッド部８が設けられており、これにより処理ガスとして例えばエッチングガス等を処理容器４内の処理空間Ｓへ導入できるようになっている。
このシャワーヘッド部８の全体は、例えばアルミニウム、ニッケルやニッケル合金等の導電体により形成されており、上部電極を兼ねている。この上部電極であるシャワーヘッド部８の外周側や上方側は、例えば石英やアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）等よりなる絶縁体１０により全体が覆われており、上記シャワーヘッド部８はこの絶縁体１０を介して処理容器４側に絶縁状態で取り付け固定されている。この場合、上記シャワーヘッド部８と絶縁体１０と処理容器４の各接合部間には、例えばＯリング等よりなるシール部材１２がそれぞれ介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。
【００１１】
そして、このシャワーヘッド部８には、例えば４５０ｋＨｚの高周波電圧を発生する高周波電源１４がマッチング回路１６及び開閉スイッチ１８を介して接続されており、上記上部電極であるシャワーヘッド部８に必要に応じて高周波電圧を印加するようになっている。尚、この高周波電圧の周波数は４５０ｋＨｚに限定されず、他の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚ等を用いてもよい。
そして、この処理容器４の側壁には、ウエハを搬出入するための搬出入口２０が形成されており、これにはゲートバルブ２２が設けられて開閉可能になされている。このゲートバルブ２２には、図示しないロードロック室やトランスファチャンバ等が接続される。
【００１２】
また、この処理容器４の底部には排気口２４が設けられており、この排気口２４には、途中に図示しない真空ポンプ等が介設された排気管２６が接続されて、処理容器４内を必要に応じて真空引き可能としている。そして、この処理容器４内には、被処理体としての半導体ウエハＷやシーズニング処理時のダミー基板を載置するためにその底部より支柱２８を介して起立された載置台３０が設けられている。この載置台３０は下部電極を兼ねており、この下部電極である載置台３０と上記上部電極であるシャワーヘッド部８との間の処理空間Ｓに高周波電圧によりプラズマを立て得るようになっている。具体的には、この載置台３０は、例えば全体がＡｌＮ等のセラミックスよりなり、この内部に例えばモリブデン線等の抵抗体よりなる加熱ヒータ３２が所定のパターン形状に配列して埋め込まれている。この加熱ヒータ３２には、ヒータ電源３４が配線３６を介して接続されており、必要に応じて上記加熱ヒータ３２に電力を供給するようになっている。更に、この載置台３０の内部には、例えばモリブデン線等をメッシュ状（網状）に網み込んでなる電極本体３８が面内方向に略全域に亘って埋め込まれている。そして、この電極本体３８は配線４０を介して接地されている。尚、この電極本体３８にバイアス電圧として高周波電圧を印加するようにしてもよい。
【００１３】
そして、上記載置台３０には、この上下方向に貫通して複数のピン孔４２が形成されており、各ピン孔４２には、下端が連結リング４４に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン４６が遊嵌状態で収容されている。そして、上記連結リング４４は、容器底部に貫通して上下移動可能に設けた出没ロッド４８の上端に連結されており、この出没ロッド４８の下端はエアシリンダ５０に接続されている。これにより、上記各押し上げピン４６をウエハＷ等の受け渡し時に各ピン孔４２の上端から上方へ出没させるようになっている。また、上記出没ロッド４８の容器底部に対する貫通部には、伸縮可能になされたベローズ５２が介設されており、上記出没ロッド４８が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
そして、下部電極であるこの載置台３０の周縁部に、プラズマを処理空間Ｓに集中させるための例えばシリコン製のフォーカスリング５４が設けられている。尚、図示例ではシャワーヘッド部８内は１つの拡散空間になっているが、使用するガス種によっては複数の区画された拡散室に分離されている場合もある。
【００１４】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置に対して行われる汚染物の除去方法について説明する。
まず、被処理体である半導体ウエハに対して一般的なエッチング処理を行う場合、その時に使用するガス種やガス流量によって、ウエハの表面や容器内壁面や部品の表面等に薄膜が付着がし易かったり、或いは付着し難かったりする傾向が生ずる。この時の薄膜が付着し難い程度を数値化したものがデポ傾向値と称し、次の式で定義される。
デポ傾向値＝（［Ｆ］＋［Ｏ］）／（［Ｃ］＋［Ｈ］）
尚、上記［ ］内は対応する原素の化学式中の原子数×ガス流量を示す。
【００１５】
このデポ傾向値の数値が大きい程、エッチング時に膜が付着し難くなる。上記式によれば、Ｃ（炭素）やＨ（水素）はデポ（付着）が発生する方向に作用し、Ｆ（フッ素）やＯ（酸素）はデポを抑制する方向に作用する。ここで実際のプラズマエッチング処理におけるガス種及びガス流量のプロセス条件の一例及びその時のデポ傾向値の一例として、以下の３つの条件Ａ〜Ｃを示す。
条件Ａ：Ｃ５ Ｆ８ ／Ｏ２ ／Ａｒ：１５／２４／４００ｓｃｃｍ
デポ傾向値＝（［８（Ｆ）×１５］＋［２（Ｏ）×２４］）
／（［５（Ｃ）×１５］＋［０（Ｈ）］）＝２．２４
条件Ｂ：ＣＨ２ Ｆ２ ／Ｏ２ ／Ａｒ：２４／１０／８００ｓｃｃｍ
デポ傾向値＝（［２×２４］＋［２×１０］）
／（［１×２４］＋［２×２４］）＝２．３
条件Ｃ：ＣＨＦ３ ／ＣＦ４ ／Ｏ２ ／Ａｒ：５０／２５／１５／４００ｓｃｃｍ
デポ傾向値＝（［３×５０＋４×２５］＋［２×１５］）
／（［１×５０＋１×２５］＋［１×５０］）＝２．６４
【００１６】
上記したような３つの条件Ａ〜Ｃの下で、安定化したコンディション状態のプラズマ処理装置を用いて、表面にシリコン酸化膜が形成されているウエハに対して実際にプラズマエッチング処理を施したところ、次のような結果を得た。
まず、デポ傾向値が一番小さな条件Ａの場合には、容器内壁面や部材の表面等にエッチングにより発生する反応副生成物の膜がある程度付着してコーティングされた状態となっていた。
これに対して、条件Ａよりもデポ傾向値が大きな条件Ｂや条件Ｃの場合には、容器内壁面や部材の表面等にほとんど膜が付着しておらず、材料表面が略剥き出し状態のままであった。
そして、上記プラズマエッチング処理を行った後の、表面のシリコン酸化膜中に含まれる汚染物の一種であるナトリウム（Ｎａ）原子の量を測定したところ、以下の表１に示すような結果を得た。
【００１７】
【表１】
【００１８】
表１の結果より明らかなように、エッチングプロセス時に容器内壁面等に薄膜を付着し易い条件Ａの場合には、壁面が薄膜によりコーティングされて壁面に付着していた汚染物等が封止されてしまうので、Ｎａの検出値は比較的低く、比較的良好な結果となっている。
これに対して、エッチングプロセス時に容器内壁面等に薄膜を付着し難い条件Ｂ、条件Ｃの場合には、壁面や部材の表面が薄膜によりコーティングされることなく常時、略剥き出し状態となっているので、エッチング処理を行う毎に、壁面や部材の表面に付着していた汚染物がエッチング対象であるウエハ表面中のシリコン酸化膜中に取り込まれてしまって、Ｎａの検出値は高い値を示しており、あまり好ましくない。
【００１９】
そこで、条件Ｂや条件Ｃなどのデポ傾向値が大きいような条件下（デポが発生し難い条件下）で、プラズマエッチング処理を行うようなプラズマ処理装置に本発明方法を適用すると、以下に説明するようにより効果的となる。
プラズマ処理装置では、前述したように、ある程度の枚数のウエハを連続処理した場合には、定期的に、或いは不定期的に処理容器４内の部品を取り外して、処理容器４の内壁や取り外した部品をウエット洗浄した後、再度組み立て、そして、製品ウエハを流す前に容器内の状態を安定化して再現性を得るためにシーズニング処理を行う。また、処理容器内の部品を新品の部品と交換した時なども、同様な理由で製品ウエハを流す前にシーズニング処理を行う。
【００２０】
この場合、本発明方法では、ベアシリコン基板ではなく、表面にシリコン酸化膜が形成された基板、すなわちダミー基板を用いて汚染除去用のプラズマ処理、すなわちシーズニング処理を行う。
この場合、ダミー基板としては、例えばシリコン基板の表面に予め厚さ１μｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）をＣＶＤ等により付着堆積させておくだけでよく、このようなダミー基板を、従来方法で用いたベアシリコン基板の枚数よりも遥かに少ない枚数、例えば７〜８枚程度用いるだけでよい。
表面にシリコン酸化膜が形成されたこのダミー基板は、汚染物の吸着率が非常に高く、製品ウエハを実際に流す前に、このシリコン酸化膜付きのダミー基板を用いてシーズニング処理である汚染除去用のプラズマ処理を行うことにより、容器壁面や部材の表面に付着していた汚染物をこのシリコン酸化膜中に取り込んで、容器外へ排出することが可能となる。
【００２１】
ここで図２を参照して、従来方法と本発明方法の汚染物の除去の工程を模式的に説明する。
図２（Ａ）は従来方法の工程を示し、図２（Ｂ）は本発明方法の工程を示す。尚、この図示例ではシャワーヘッド部８の表面に汚染物５６が付着している場合を例にとって示している。
図２（Ａ）に示すように、従来方法の場合にはダミー基板としてシリコン基板よりなるベアウエハＢＷを用いてシーズニング処理を行っている。プラズマ処理中には、シャワーヘッド部８の表面の汚染物５６はこの表面より離れてプラズマＰ中に浮遊しているが、プラズマ処理が終了すると大部分の汚染物５６は再度シャワーヘッド部８の表面に付着して残留し、僅かな量の汚染物５６しかベアウエハＢＷの表面には付着しない。この結果、５０枚ものベアウエハＢＷを用いてシーズニング処理を行っても、処理容器内の汚染物を十分に排除することが困難であった。尚、汚染物としてはＮａやＫ等のアルカリ金属やＣａ等のアルカリ土類金属等が主体的になっている。
【００２２】
これに対して、図２（Ｂ）に示すように、本発明方法ではダミー基板ＤＷとして例えばシリコン基板５８上に１μｍ程度の厚さのシリコン酸化膜６０を形成したものを用いている。この場合には、プラズマＰ中に浮遊した汚染物５６の一部のみがシャワーヘッド部８に付着し、大部分がダミー基板ＤＷのシリコン酸化膜６０中に取り込まれてそのまま容器外へ排出されることになる。従って、このようなシリコン酸化膜付きのダミー基板ＤＷを用いて数回、例えば７〜８回程度、汚染除去用のプラズマ処理を行うだけで、処理容器内の大部分の汚染物を排除することが可能となる。
実際に、前述した条件Ｂの下で従来方法と本発明方法の処理を行った結果、図２（Ａ）に示すベアウエハＢＷ上のＮａ測定値は１．３×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ 程度であったが、図２（Ｂ）に示すダミー基板ＤＷのシリコン酸化膜６０中のＮａ測定値は８．３〜９．２×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ 程度であった。従って、シリコン酸化膜６０に多量の汚染物を付着させて容器外へ排除できることが判る。
上述したような原理を用いて行う本発明方法の一例を図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２３】
まず、プラズマ処理装置の処理容器４やこの内部の部品（シャワーヘッド部８やフォーカスリング５４や載置台３０等）をウエット洗浄してこれを再度組み上げた処理容器４内のシリコン酸化膜付きのダミー基板ＤＷを搬入し（Ｓ１）、例えば前述した条件Ｂの下で所定時間、例えば１０秒間程度だけ、汚染除去用のプラズマ処理（シーズニング処理）を実行する（Ｓ２）。このようにして、１回の汚染除去用のプラズマ処理を行ったならば、このダミー基板ＤＷを処理容器４の外へ排出する（Ｓ３）。
そして、また新たな別のシリコン酸化膜付きのダミー基板ＤＷを用いて上述したと同様な処理を行い、このような処理をダミー基板ＤＷを交換しつつ複数回、例えば７回実行する（Ｓ４）。のように、７回の汚染除去用のプラズマ処理を実行したならば、このシーズニング処理を終了する。以後は、通常の製品ウエハに対して通常のエッチング処理を行って行けばよい。
【００２４】
上記処理で用いた７枚の各ダミー基板のシリコン酸化膜中のＮａ原子の数値を測定したので、その時のＮａ原子の測定値を表２に示す。また、この表２には、８枚目に製品ウエハを流してシリコン酸化膜を実際に１０秒間エッチング処理した時のそのシリコン酸化膜中のＮａ原子数の測定値も示す。また、従来方法のように５０枚のベアシリコンを用いてシーズニング処理を行い、その後、製品ウエハを流してシリコン酸化膜を実際に１０秒間エッチング処理した時のそのシリコン酸化膜中のＮａ原子数の測定値も表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
この表２から明らかなように、従来方法の場合には、５０枚のベアウエハを用いても、最初の製品ウエハ中にはＮａ原子は２０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ も含まれてあまり好ましくない。
これに対して、本発明の場合には、シリコン酸化膜付きのダミー基板を処理する毎に、その表面のシリコン酸化膜中に多量のＮａ原子を付着させており、従って、ダミー基板の処理枚数が増加するに従って、そのシリコン酸化膜中に含まれるＮａ原子数が次第に減少してきている。そして、７枚のダミー基板を処理した後に流した製品ウエハ中のシリコン酸化膜中には、僅かに１．８×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ 程度しかＮａ原子が含まれておらず、良好な結果が得られることが判明した。尚、ここで用いたダミー基板の枚数は７枚に限定されず、必要とされるＮａ測定値が得られるダミー基板の枚数でシーズニング処理を終了すればよい。
【００２７】
また、上記実施例では、７枚のダミー基板に対して基板を交換しながらそれぞれ１０秒間のプラズマ処理を行って、合計で７０秒間のシーズニング処理を行ったが、これに代えて１枚のシリコン酸化膜付きのダミー基板に対して７０秒間のシーズニング処理を回行い、その後、製品ウエハのプラズマ処理を行ったところ、この製品ウエハのシリコン酸化膜のＮａ測定値は１０×１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２ に達した。この場合には汚染物排除の効果が少ないことが判明した。
従って、複数枚のシリコン酸化膜付きのダミー基板を連続処理することにより、汚染物排除の効果が大きいことが判明した。
【００２８】
また、上記各ダミー基板の処理時間は、ここでは１０秒に設定したが、この時間は特に限定されず、数秒、例えば５秒以上であればよい。
また、ここではダミー基板としてシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成したものを用いたが、これに限定されず、ガラス基板や化合物半導体基板等の表面にシリコン酸化膜を形成したものも用いることができる。
また、ここで説明したプラズマ処理装置は単に一例を示したに過ぎず、他の全てのプラズマ処理装置に本発明方法を適用できるのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置の汚染物の除去方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
表面にシリコン酸化膜が形成された基板、すなわちダミー基板を用いてプラズマ処理（シーズニング処理）を行うことにより、処理容器内の部品の表面や容器内壁面に付着している汚染物を容器外へ効率的に排除することができる。
従って、使用する基板、すなわちダミー基板が少なくて済むのでコストの削除を図ることができるのみならず、シーズニング処理の処理時間を短縮化できるので、その分、装置の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に用いるプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】従来方法と本発明方法により処理容器内から汚染物を排除する工程を示す模式図である。
【図３】本発明方法の工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２ プラズマ処理装置
４ 処理容器
８ シャワーヘッド部（部品）
１４ 高周波電源
３０ 載置台（部品）
５４ フォーカスリング（部品）
５８ シリコン基板
６０ シリコン酸化膜
ＤＷ ダミー基板（基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for removing contaminants in a plasma processing apparatus that performs a plasma process on an object to be processed such as a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to manufacture a semiconductor device, various processes such as a film forming process, an oxidation diffusion process, an annealing process, and an etching process are repeatedly performed on a semiconductor wafer. For example, as an example of an apparatus that performs this type of process, 2. Description of the Related Art Plasma processing apparatuses are known.
When, for example, an etching process is performed using this plasma processing apparatus, the thin film removed by the etching causes a chemical reaction with an etching gas or the like, and a reaction by-product is generated. Some of the reaction by-products may be exhausted as exhaust gas while maintaining the gaseous state, or parts of the inner wall surface of the processing vessel or the processing vessel, such as a shower head, may be slightly gasified without being gasified. It may adhere to the surface of the focus ring or the insulating material of the container. In such a case, the adhered film sometimes peels off and causes particles to be generated.
[0003]
Such an adhered film may or may not be generated depending on the process conditions such as the gas type, gasification, flow rate, and temperature of the process gas. In such cases, so-called wet cleaning, in which the processing vessel itself is disassembled periodically or irregularly, and unnecessary films adhering to the inner wall surface or the surface of the component are removed with a strong etching solution Is performed. Also, when parts in the container are worn, the worn parts are replaced with new parts in an appropriate period.
In this case, when the processing apparatus is reassembled after wet cleaning, or when a part in the processing container is replaced with a new part, the inner wall surface of the container or the surface of the part is exposed. The condition is significantly different from when plasma treatment was performed continuously first, and various contaminants are attached to the surface of components, etc., immediately after reassembly after wet cleaning or immediately after component replacement In some cases, the reproducibility of the plasma processing may be reduced.
[0004]
For this reason, immediately after reassembly of the apparatus after wet cleaning, or immediately after component replacement, the product wafer is not immediately processed, but a plurality of dummy substrates are flown. Plasma treatment is performed under the same process conditions as during the process, that is, the same gas type, the same pressure, the same temperature, etc., to stabilize the condition in the processing container, that is, so-called seasoning processing (contaminant removal processing) is performed. (For example, JP-A-2000-331989).
This seasoning treatment removes the initial particles in the container, or depending on the process conditions, coats a small thin film on the inner wall surface of the processing container or the surface of the component, thereby contaminants and the like are trapped in the container. Contaminants adhering to inner wall surfaces and component surfaces have been removed, and the condition in the processing container has been stabilized.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the seasoning process as described above, depending on the type of the process, for example, in the case of an etching process, for example, a bare silicon wafer substrate as a dummy substrate, that is, a pure silicon substrate alone without any film attached thereto The seasoning process has been performed by continuously flowing about 50 bare wafers.
Therefore, since the bare wafer is relatively expensive, not only there is a problem that the cost of the seasoning process is increased, but also because the 50 dummy substrates are continuously processed, the time of the seasoning process is long. In other words, this has been a cause of reducing the operation rate of the processing apparatus itself.
[0006]
Furthermore, when processing under process conditions such that a thin film does not adhere to the inner wall surface of the container or the surface of the member, for example, etching under predetermined conditions, the inner wall surface of the container or the surface of the replaced part is required. The contaminants adhered to the surface must be sufficiently removed out of the container, but the seasoning treatment as described above may not be able to sufficiently remove the contaminants.
The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving the problems. An object of the present invention is to provide a method for removing contaminants in a plasma processing apparatus, which can quickly and reliably remove contaminants and the like in a processing container at a low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on the seasoning process and found that the use of a dummy substrate having a silicon oxide film (SiO 2 ) formed on the surface thereof can dramatically improve the efficiency of removing contaminants. Thus, the present invention has been achieved.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for removing contaminants of a plasma processing apparatus for performing a predetermined plasma process on an object to be processed in a vacuum-evacuable processing chamber, wherein a silicon oxide film is formed on a surface of the plasma processing apparatus. A method for removing contaminants in a plasma processing apparatus, wherein plasma processing for removing contamination is performed using a substrate that has been removed.
As described above, by performing plasma processing (seasoning processing) using a substrate having a silicon oxide film formed on the surface, contaminants adhering to the surfaces of components in the processing container and the inner wall surface of the container are removed to the outside of the container. It becomes possible to eliminate efficiently.
Therefore, the number of substrates to be used can be reduced, so that the cost can be reduced, and the processing time of the seasoning process can be shortened, so that the operation rate of the apparatus can be improved accordingly.
[0008]
In this case, for example, the substrate is a dummy substrate, and the plasma processing for removing contamination is continuously performed on a plurality of dummy substrates.
In addition, for example, as described in claim 3, the processing time of the plasma processing for removing contamination on one substrate is 10 seconds or more.
In addition, for example, as defined in claim 4, the plasma treatment for removing contamination is performed under process conditions that do not form a deposit layer on the inner wall of the processing container.
Further, for example, the predetermined plasma processing is an etching processing.
In addition, for example, as defined in claim 6, the plasma treatment for removing contamination is performed every time the processing container or a component in the processing container is replaced or cleaned.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for removing contaminants of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a plasma processing apparatus used in the method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing steps of removing contaminants from inside a processing vessel by a conventional method and the method of the present invention. Here, a description will be given of an example of an apparatus for etching a thin film as a plasma processing apparatus.
[0010]
As shown in the drawing, the plasma processing apparatus 2 has a processing container 4 formed into a cylindrical shape by, for example, aluminum, nickel, or a nickel alloy. A shower head 8 having a large number of gas ejection holes 6 on its lower surface is provided on the ceiling of the processing container 4, whereby an etching gas or the like is introduced as a processing gas into the processing space S in the processing container 4. I can do it.
The entire shower head section 8 is formed of a conductor such as aluminum, nickel, or a nickel alloy, and also serves as an upper electrode. An outer peripheral side and an upper side of the shower head 8 serving as the upper electrode are entirely covered with an insulator 10 made of, for example, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), or the like. It is attached and fixed in an insulated state to the processing container 4 via 10. In this case, a seal member 12 made of, for example, an O-ring is interposed between each joint between the shower head 8, the insulator 10, and the processing container 4, thereby maintaining the airtightness in the processing container 4. It has become.
[0011]
A high-frequency power supply 14 for generating a high-frequency voltage of, for example, 450 kHz is connected to the shower head section 8 via a matching circuit 16 and an open / close switch 18. To apply a high frequency voltage. Note that the frequency of the high-frequency voltage is not limited to 450 kHz, and another frequency such as 13.56 MHz may be used.
A loading / unloading port 20 for loading / unloading a wafer is formed in a side wall of the processing container 4, and a gate valve 22 is provided at the loading / unloading port 20 so as to be openable and closable. A load lock chamber, a transfer chamber, and the like (not shown) are connected to the gate valve 22.
[0012]
An exhaust port 24 is provided at the bottom of the processing container 4, and an exhaust pipe 26 provided with a vacuum pump or the like (not shown) is connected to the exhaust port 24 in the processing container 4. Can be evacuated if necessary. In the processing container 4, there is provided a mounting table 30 erected from a bottom portion of the processing container 4 via a column 28 for mounting a semiconductor wafer W as a processing target or a dummy substrate during seasoning processing. . The mounting table 30 also serves as a lower electrode, and plasma can be generated by a high-frequency voltage in the processing space S between the mounting table 30 as the lower electrode and the shower head section 8 as the upper electrode. . Specifically, the mounting table 30 is entirely made of, for example, ceramics such as AlN, and a heater 32 made of, for example, a resistor such as a molybdenum wire is embedded in the inside thereof in a predetermined pattern. A heater power supply 34 is connected to the heater 32 via a wiring 36 so as to supply electric power to the heater 32 as needed. Further, inside the mounting table 30, an electrode body 38 in which, for example, a molybdenum wire or the like is meshed (meshed) is buried in substantially the entire area in the in-plane direction. The electrode body 38 is grounded via a wiring 40. Note that a high-frequency voltage may be applied to the electrode body 38 as a bias voltage.
[0013]
The mounting table 30 has a plurality of pin holes 42 penetrating in the up-down direction. Each of the pin holes 42 has a lower end commonly connected to a connection ring 44 and is made of, for example, a quartz push-up. The pin 46 is accommodated in a loosely fitted state. The connecting ring 44 is connected to an upper end of a retractable rod 48 that penetrates the bottom of the container and is provided to be vertically movable. The lower end of the retractable rod 48 is connected to an air cylinder 50. Thereby, each push-up pin 46 is made to protrude upward from the upper end of each pin hole 42 when the wafer W or the like is transferred. An extendable bellows 52 is interposed at the penetrating portion of the retractable rod 48 with respect to the container bottom, so that the retractable rod 48 can move up and down while maintaining the airtightness in the processing container 4. ing.
A focus ring 54 made of, for example, silicon for concentrating the plasma in the processing space S is provided at a peripheral portion of the mounting table 30 serving as a lower electrode. In the illustrated example, the inside of the shower head 8 is a single diffusion space, but may be separated into a plurality of divided diffusion chambers depending on the type of gas used.
[0014]
Next, a method of removing contaminants performed on the plasma processing apparatus configured as described above will be described.
First, when a general etching process is performed on a semiconductor wafer to be processed, a thin film adheres to the surface of the wafer, the inner wall surface of the container, the surface of components, etc., depending on the gas type and gas flow rate used at that time. It tends to be easy or difficult to adhere. The numerical value of the degree to which the thin film hardly adheres at this time is called a deposition tendency value, and is defined by the following equation.
Depot tendency value = ([F] + [O]) / ([C] + [H])
The numbers in the brackets [] indicate the number of atoms × gas flow rate in the chemical formula of the corresponding element.
[0015]
As the numerical value of the deposition tendency value is larger, the film is less likely to adhere during etching. According to the above formula, C (carbon) and H (hydrogen) act in a direction in which a deposit (adhesion) occurs, and F (fluorine) and O (oxygen) act in a direction to suppress the deposit. Here, the following three conditions A to C are shown as an example of a process condition of a gas type and a gas flow rate in an actual plasma etching process and an example of a deposition tendency value at that time.
Condition A: C 5 F 8 / O 2 / Ar: 15/24/400 sccm
Depot tendency value = ([8 (F) × 15] + [2 (O) × 24])
/([5(C)×15]+[0(H)])=2.24
Condition B: CH 2 F 2 / O 2 / Ar: 24/10/800 sccm
Depot tendency value = ([2 × 24] + [2 × 10])
/([1×24]+[2×24])=2.3
Condition C: CHF 3 / CF 4 / O 2 / Ar: 50/25/15/400 sccm
Depot tendency value = ([3 × 50 + 4 × 25] + [2 × 15])
/([1×50+1×25]+[1×50])=2.64
[0016]
Under the three conditions A to C as described above, a plasma etching process was actually performed on a wafer having a silicon oxide film formed on the surface using a plasma processing apparatus in a stabilized condition. The following results were obtained.
First, under the condition A having the smallest deposition tendency value, a film of a reaction by-product generated by etching adhered to the inner wall surface of the container or the surface of the member to some extent and was coated.
On the other hand, under the conditions B and C where the deposition tendency value is larger than the condition A, the film hardly adheres to the inner wall surface of the container or the surface of the member, and the material surface remains almost bare. Met.
Then, when the amount of sodium (Na) atoms, which is a kind of contaminants contained in the silicon oxide film on the surface after performing the plasma etching treatment, was measured, the results shown in Table 1 below were obtained. Was.
[0017]
[Table 1]
[0018]
As is clear from the results in Table 1, under the condition A where the thin film is easily attached to the inner wall surface of the container during the etching process, the wall surface is coated with the thin film and contaminants and the like adhering to the wall surface are sealed. Therefore, the detected value of Na is relatively low, which is a relatively good result.
On the other hand, under the conditions B and C in which the thin film is unlikely to adhere to the inner wall surface of the container during the etching process, the wall surface and the surface of the member are almost always exposed without being coated with the thin film. Therefore, every time the etching process is performed, the contaminants adhering to the wall surface or the surface of the member are taken into the silicon oxide film on the surface of the wafer to be etched, and the detected value of Na shows a high value. And not very good.
[0019]
Therefore, when the method of the present invention is applied to a plasma processing apparatus that performs a plasma etching process under a condition such as a condition B or a condition C where a deposition tendency value is large (a condition in which a deposit is unlikely to occur), the following description will be given. To be more effective.
In the plasma processing apparatus, as described above, when a certain number of wafers are continuously processed, components in the processing container 4 are removed periodically or irregularly, and the inner wall of the processing container 4 or the removed portion is removed. After the parts are wet-cleaned, they are reassembled, and a seasoning process is performed to stabilize the state in the container and obtain reproducibility before flowing the product wafer. Also, when a part in the processing container is replaced with a new part, the seasoning process is performed before the product wafer is flown for the same reason.
[0020]
In this case, in the method of the present invention, a plasma process for removing contamination, that is, a seasoning process is performed using a substrate having a silicon oxide film formed on its surface, that is, a dummy substrate, instead of a bare silicon substrate.
In this case, as the dummy substrate, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) having a thickness of about 1 μm may be simply deposited and deposited on the surface of the silicon substrate in advance by CVD or the like. It is only necessary to use a number far less than the number of bare silicon substrates used, for example, about seven to eight.
This dummy substrate with a silicon oxide film formed on the surface has a very high adsorption rate of contaminants. Before the product wafer is actually flown, the dummy substrate with the silicon oxide film is used for seasoning to remove contamination. By performing the plasma treatment, contaminants adhering to the container wall surface and the surface of the member can be taken into the silicon oxide film and discharged out of the container.
[0021]
Referring now to FIG. 2, the steps of removing contaminants in the conventional method and the method of the present invention will be schematically described.
FIG. 2A shows the steps of the conventional method, and FIG. 2B shows the steps of the method of the present invention. In the illustrated example, the case where the contaminant 56 adheres to the surface of the shower head 8 is shown as an example.
As shown in FIG. 2A, in the case of the conventional method, a seasoning process is performed using a bare wafer BW made of a silicon substrate as a dummy substrate. During the plasma processing, the contaminants 56 on the surface of the shower head 8 float away from the surface in the plasma P, but when the plasma processing ends, most of the contaminants 56 are removed again from the shower head 8. Only a small amount of the contaminants 56 adhere to and remain on the surface of the bare wafer BW. As a result, even if the seasoning process is performed using as many as 50 bare wafers BW, it has been difficult to sufficiently remove contaminants in the processing container. The contaminants are mainly alkali metals such as Na and K, alkaline earth metals such as Ca, and the like.
[0022]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, in the method of the present invention, a dummy substrate DW having a silicon oxide film 60 with a thickness of about 1 μm formed on a silicon substrate 58, for example, is used. In this case, only a part of the contaminant 56 floating in the plasma P adheres to the shower head portion 8, and most of the contaminant 56 is taken into the silicon oxide film 60 of the dummy substrate DW and discharged out of the container as it is. Will be. Therefore, it is possible to remove most of the contaminants in the processing container by performing only a few times, for example, about 7 to 8 times, of plasma processing for removing contamination using the dummy substrate DW having the silicon oxide film. Becomes possible.
Actually, as a result of performing the conventional method and the method of the present invention under the condition B described above, the measured value of Na on the bare wafer BW shown in FIG. 2A is about 1.3 × 10 10 atoms / cm 2 . However, the measured value of Na in the silicon oxide film 60 of the dummy substrate DW shown in FIG. 2B was about 8.3 to 9.2 × 10 10 atoms / cm 2 . Therefore, it can be seen that a large amount of contaminants can be attached to the silicon oxide film 60 and removed out of the container.
An example of the method of the present invention performed using the above principle will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0023]
First, the processing container 4 of the plasma processing apparatus and its internal components (such as the shower head 8, the focus ring 54, and the mounting table 30) are wet-cleaned, and a dummy with a silicon oxide film in the processing container 4 is assembled again. The substrate DW is loaded (S1), and a plasma process (seasoning process) for removing contamination is performed for a predetermined time, for example, about 10 seconds under the above-described condition B (S2). After the single plasma treatment for removing contamination is performed, the dummy substrate DW is discharged out of the processing container 4 (S3).
Then, the same processing as described above is performed using another new dummy substrate DW having a silicon oxide film, and such processing is performed a plurality of times, for example, seven times while replacing the dummy substrate DW (S4). . As described above, when the plasma processing for removing contamination is performed seven times, the seasoning processing ends. Thereafter, a normal etching process may be performed on a normal product wafer.
[0024]
Table 2 shows the measured values of Na atoms in the silicon oxide films of the seven dummy substrates used in the above processing. Table 2 also shows the measured value of the number of Na atoms in the silicon oxide film when the eighth product wafer was flowed and the silicon oxide film was actually etched for 10 seconds. Further, a seasoning process is performed using 50 pieces of bare silicon as in the conventional method, and thereafter, the number of Na atoms in the silicon oxide film when the product wafer is flown and the silicon oxide film is actually etched for 10 seconds. The measured values are also shown in Table 2.
[0025]
[Table 2]
[0026]
As is clear from Table 2, in the case of the conventional method, even if 50 bare wafers are used, 20 × 10 10 atoms / cm 2 of Na atoms are contained in the first product wafer, which is not very preferable. .
In contrast, in the case of the present invention, each time a dummy substrate with a silicon oxide film is processed, a large amount of Na atoms are attached to the silicon oxide film on the surface thereof. Increases, the number of Na atoms contained in the silicon oxide film gradually decreases. The silicon oxide film in the product wafer flowed after processing the seven dummy substrates contains only about 1.8 × 10 atoms / cm 2 of Na atoms, which is a good result. Was found to be obtained. It should be noted that the number of dummy substrates used here is not limited to seven, and the seasoning process may be completed with the number of dummy substrates for which a required Na measurement value is obtained.
[0027]
Further, in the above embodiment, the plasma treatment was performed for 10 seconds while exchanging the substrates for the seven dummy substrates, and the seasoning process was performed for a total of 70 seconds. A seasoning process was performed on the dummy substrate with an oxide film for 70 seconds, and then a plasma treatment was performed on the product wafer. As a result, the measured value of Na of the silicon oxide film on the product wafer was 10 × 10 10 atoms / cm 2. Reached. In this case, it was found that the effect of eliminating contaminants was small.
Therefore, it has been found that by continuously processing a plurality of dummy substrates having a silicon oxide film, the effect of eliminating contaminants is great.
[0028]
Further, the processing time of each of the dummy substrates is set to 10 seconds here, but this time is not particularly limited, and may be several seconds, for example, 5 seconds or more.
In addition, here, a dummy substrate in which a silicon oxide film is formed on a silicon substrate is used. However, the present invention is not limited to this, and a substrate in which a silicon oxide film is formed on a surface of a glass substrate, a compound semiconductor substrate, or the like may be used. it can.
In addition, the plasma processing apparatus described here is merely an example, and the method of the present invention can be applied to all other plasma processing apparatuses.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for removing contaminants of the plasma processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
By performing plasma processing (seasoning processing) using a substrate having a silicon oxide film formed on its surface, that is, a dummy substrate, contaminants adhering to the surface of components in the processing container and the inner wall surface of the container are taken out of the container. It can be eliminated efficiently.
Therefore, the number of substrates to be used, that is, the number of dummy substrates, can be reduced, so that not only the cost can be reduced but also the processing time of the seasoning process can be shortened, so that the operation rate of the apparatus can be improved accordingly. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus used in a method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing a step of removing contaminants from inside a processing vessel by a conventional method and the method of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing the steps of the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Plasma processing device 4 Processing container 8 Shower head (parts)
14 High frequency power supply 30 Mounting table (parts)
54 Focus Ring (Parts)
58 silicon substrate 60 silicon oxide film DW dummy substrate (substrate)
