JP2022057019A - Plasma processing apparatus, and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.
プラズマを利用したドライプロセスは、半導体装置の製造、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体装置やフラットパネルディスプレイなどの製造においては、エッチング処理、アッシング処理、イオンを用いたエッチング処理により生じたダメージの除去などの各種のプラズマ処理が行われている。 Dry processes using plasma are utilized in a wide range of technical fields such as manufacturing of semiconductor devices, surface hardening of metal parts, surface activation of plastic parts, and chemical-free sterilization. For example, in the manufacture of semiconductor devices and flat panel displays, various plasma treatments such as etching treatment, ashing treatment, and removal of damage caused by etching treatment using ions are performed.
このようなプラズマ処理においては、発生させたプラズマによりプロセスガスを励起、活性化させてラジカルやイオンなどのプラズマ生成物を生成する。そして、生成したラジカルやイオンなどにより処理物に対するプラズマ処理を行う。この場合、プロセスガスは、処理の種類や処理物の材料などに応じて適宜選択される。例えば、エッチング処理の場合には、反応性の高いラジカルが生成されるように、CF4やCF3などのフッ素原子を含むプロセスガスが用いられる場合が多い。 In such plasma treatment, the generated plasma excites and activates the process gas to generate plasma products such as radicals and ions. Then, plasma treatment is performed on the processed product using the generated radicals and ions. In this case, the process gas is appropriately selected according to the type of treatment, the material of the treated product, and the like. For example, in the case of etching treatment, a process gas containing a fluorine atom such as CF 4 or CF 3 is often used so that highly reactive radicals are generated.
ところが、フッ素原子を含むプロセスガスを用いてエッチング処理を行うと、処理が終了した処理物の表面にフッ素化合物が残留する場合がある。また、プラズマ処理を行うチャンバの内壁に付着していたフッ素化合物が、処理が終了した処理物の表面に付着する場合もある。また、処理が終了した処理物は、チャンバの外部に設けられたポッドなどの収納部に収納される。この場合、チャンバから収納部に搬送された処理物の表面にフッ素化合物が付着していると、フッ素化合物が収納部の内部に放出され、収納部に収納さている他の処理物の表面にフッ素化合物が付着する場合もある。 However, when the etching treatment is performed using a process gas containing fluorine atoms, the fluorine compound may remain on the surface of the treated product after the treatment. In addition, the fluorine compound adhering to the inner wall of the chamber to be plasma-treated may adhere to the surface of the processed product after the treatment. In addition, the processed material that has been processed is stored in a storage unit such as a pod provided outside the chamber. In this case, if the fluorine compound adheres to the surface of the processed material conveyed from the chamber to the storage unit, the fluorine compound is released to the inside of the storage unit, and fluorine is released on the surface of the other processed material stored in the storage unit. Compounds may adhere.
処理物の表面にフッ素化合物が付着していると、エッチング処理の後に行われる処理(例えば、エッチング処理により生じたダメージの除去)において、フッ素化合物が障害となる場合がある。
そのため、一般的には、フッ素化合物が付着している処理物を水洗処理することで、フッ素化合物を除去するようにしている。しかしながら、水洗処理を行うと処理時間が長くなるので生産性が低下する。また、ウォータマークが発生するおそれもある。
If the fluorine compound adheres to the surface of the treated object, the fluorine compound may become an obstacle in the treatment performed after the etching treatment (for example, removal of damage caused by the etching treatment).
Therefore, in general, the treated product to which the fluorine compound is attached is washed with water to remove the fluorine compound. However, when the washing treatment is performed, the treatment time becomes long and the productivity is lowered. In addition, watermark may occur.
また、水素原子を含むガスの雰囲気中において処理物を加熱することで、処理物の表面に付着しているフッ素化合物を除去する技術が提案されている。(例えば、特許文献1を参照)
しかしながら、加熱された処理物が、チャンバから搬出されて空気などの酸素を含むガスが存在する雰囲気に晒されると、処理物の表面が酸化するおそれがある。この場合、加熱された処理物の温度が低下するまで、処理物をチャンバの内部に待機させると、処理時間が長くなるので生産性が低下する。
Further, a technique has been proposed in which a fluorine compound adhering to the surface of a processed product is removed by heating the processed product in an atmosphere of a gas containing a hydrogen atom. (See, for example, Patent Document 1).
However, when the heated processed material is carried out of the chamber and exposed to an atmosphere in which an oxygen-containing gas such as air is present, the surface of the processed material may be oxidized. In this case, if the processed material is kept waiting inside the chamber until the temperature of the heated processed material decreases, the processing time becomes long and the productivity decreases.
そこで、処理物の表面に付着しているフッ素化合物を効率よく除去することができる技術の開発が望まれていた。 Therefore, it has been desired to develop a technique capable of efficiently removing the fluorine compound adhering to the surface of the processed product.
本発明が解決しようとする課題は、処理物の表面に付着しているフッ素化合物を効率よく除去することができるプラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of efficiently removing a fluorine compound adhering to the surface of a processed product.
実施形態に係るプラズマ処理装置は、フッ素原子を含むガスを用いて、処理物をプラズマ処理可能なプラズマ処理装置である。大気圧よりも減圧された雰囲気を維持し、表面にフッ素化合物が付着した前記処理物を内部に保持可能な第1のチャンバと、前記第1のチャンバの内部を所定の圧力まで減圧可能な排気部と、前記フッ素化合物が付着した前記処理物に、または、プラズマを発生させる領域に、水蒸気を含むガスを供給可能なガス供給部と、を備えている。前記プラズマを発生させる領域に供給された、前記水蒸気を含むガスは、発生したプラズマにより励起されて、前記フッ素化合物が付着した前記処理物に供給される。 The plasma processing apparatus according to the embodiment is a plasma processing apparatus capable of plasma processing a processed material by using a gas containing a fluorine atom. A first chamber that maintains an atmosphere depressurized from atmospheric pressure and can hold the treated product having a fluorine compound on its surface inside, and an exhaust gas that can depressurize the inside of the first chamber to a predetermined pressure. A unit and a gas supply unit capable of supplying a gas containing water vapor to the processed product to which the fluorine compound is attached or to a region where plasma is generated are provided. The gas containing water vapor supplied to the region where the plasma is generated is excited by the generated plasma and supplied to the processed product to which the fluorine compound is attached.
本発明の実施形態によれば、処理物の表面に付着しているフッ素化合物を効率よく除去することができるプラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法が提供される。 According to the embodiment of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus capable of efficiently removing the fluorine compound adhering to the surface of the processed product, and a plasma processing method.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本実施の形態に係るプラズマ処理装置1を例示するための模式断面図である。 図1に例示をするプラズマ処理装置1は、一般に「CDE(Chemical Dry Etching;ケミカルドライエッチング)装置」、あるいは、「リモートプラズマ装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置1は、プラズマPを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、主に、プラズマ生成物に含まれているラジカルを用いて処理物Wの処理を行う。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be illustrated with reference to the drawings. In each drawing, similar components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for illustrating the
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、例えば、プラズマ発生部2、排気部3、マイクロ波発生部4、チャンバ5(第1のチャンバの一例に相当する)、ガス供給部6、および、コントローラ7を備えている。
プラズマ発生部2は、例えば、放電管2a、導入導波管2b、および輸送管2cを有する。
放電管2aは、内部にプラズマPを発生させる領域を有し、チャンバ5から離隔した位置に設けられている。放電管2aは管状を呈し、マイクロ波Mに対する透過率が高くエッチングされにくい材料を含んでいる。例えば、放電管2aは、アルミナや石英などの誘電体を含んでいる。
As shown in FIG. 1, the
The
The
導入導波管2bは、放電管2aと略直交するように放電管2aの外側に接続されている。導入導波管2bの終端には終端整合器2b1が設けられている。また、導入導波管2bの入口側(マイクロ波Mの導入側)にはスタブチューナ2b2が設けられている。
The
導入導波管2bと放電管2aの接続部分には、環状のスロット2b3が設けられている。導入導波管2bの内部を伝播したマイクロ波Mは、スロット2b3を介して、放電管2aの内部に放射される。
An annular slot 2b3 is provided at the connection portion between the
輸送管2cの一方の端部は、放電管2aの、ガス供給部6側とは反対側の端部に接続されている。輸送管2cの他方の端部は、チャンバ5に接続されている。輸送管2cは、プラズマ生成物に含まれているラジカルに対する耐性のある材料から形成される。輸送管2cは、例えば、石英、ステンレス鋼、セラミックス、フッ素樹脂などから形成される。
One end of the
排気部3は、例えば、チャンバ5の底面に接続される。また、排気部3とチャンバ5との間には、圧力制御部(Auto Pressure Controller)3aを設けることができる。排気部3は、チャンバ5の内部を所定の圧力まで減圧する。排気部3は、例えば、ドライポンプやターボ分子ポンプ(TMP)などである。
The
マイクロ波発生部4は、導入導波管2bの、放電管2a側とは反対側の端部に設けられている。マイクロ波発生部4は、所定周波数(例えば2.75GHz)のマイクロ波Mを発生させ、導入導波管2bに向けて放射する。
The
チャンバ5は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。チャンバ5の内部には、図示しない静電チャックを内蔵した載置部5aが設けられている。処理物W(例えば、半導体ウェーハやガラス基板など)は、載置部5aの上に載置される。そのため、チャンバ5は、表面Waにフッ素化合物が付着した処理物Wを内部に保持することができる。
The
また、チャンバ5の内部には、整流板5bが設けられている。整流板5bは、載置部5aの載置面と略平行となるようにチャンバ5の内壁に設けられる。整流板5bとチャンバ5の天井との間の空間には、輸送管2cを介して、ラジカルを含んだガス、あるいは、後述する水蒸気を含むガスG2が導入される。整流板5bが設けられていれば、処理物Wの表面Waにおけるラジカルの量、あるいは水蒸気の量を略均一にするのが容易となる。
Further, a straightening
また、チャンバ5の側壁などには、処理物Wの搬入と搬出を行うための開口5cが設けられている。また、開口5cを開閉する扉5dが設けられている。開口5cが設けられている部分には、チャンバ5e1(第1のチャンバの一例に相当する)を有するロードロック部5eが設けられている。なお、ロードロック部5eには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
Further, the side wall of the
ガス供給部6は、放電管2aの、チャンバ5側とは反対側の端部に接続されている。ガス供給部6は、ガスG1の供給と、ガスG2の供給とを切り替えることができる。また、ガス供給部6と、放電管2aとの間には、圧力制御部6aが設けられている。圧力制御部6aは、放電管2aの内部に供給するガスG1の圧力と、ガスG2の圧力とを制御する。 なお、ガスG1を供給するガス供給部と、ガスG2を供給するガス供給部とを別々に設けることもできる。ガスG1の圧力を制御する圧力制御部と、ガスG2の圧力を制御する圧力制御部とを別々に設けることもできる。
The
ガスG1は、いわゆるプロセスガスとすることができる。ガスG1は、処理物Wの表面Waの材料に応じて適宜選択される。例えば、エッチング処理の場合には、反応性の高いラジカルが生成されるように、CF4やCF3などのフッ素原子を含むガスG1とすることができる。例えば、ガスG1は、CF4だけとすることができる。また、ガスG1は、CF4に酸素ガスや窒素ガスなどの反応性ガスを混合した混合ガスとすることもできる。また、ガスG1は、CF4にアルゴンガスやヘリウムガスなどの希ガスを混合した混合ガスとすることもできる。 The gas G1 can be a so-called process gas. The gas G1 is appropriately selected depending on the material of the surface Wa of the processed product W. For example, in the case of etching treatment, the gas G1 containing fluorine atoms such as CF 4 and CF 3 can be used so that highly reactive radicals are generated. For example, the gas G1 can be only CF4 . Further, the gas G1 can also be a mixed gas in which a reactive gas such as oxygen gas or nitrogen gas is mixed with CF 4 . Further, the gas G1 can also be a mixed gas in which a rare gas such as argon gas or helium gas is mixed with CF 4 .
ガスG2は、水蒸気を含む。例えば、ガスG2は、水蒸気だけとすることができる。また、ガスG2は、キャリアガスをさらに含むことができる。キャリアガスは、反応性の低いガスとすることが好ましい。キャリアガスは、例えば、窒素ガスとすることができる。また、キャリアガスは、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなどの希ガスとすることもできる。 The gas G2 contains water vapor. For example, the gas G2 can be only water vapor. Further, the gas G2 can further contain a carrier gas. The carrier gas is preferably a gas having low reactivity. The carrier gas can be, for example, nitrogen gas. Further, the carrier gas may be a rare gas such as argon gas or helium gas.
なお、ガスG2は、プラズマPを用いて励起、活性化させた後に、チャンバ5の内部に供給することもできるし、ガスG2をそのままチャンバ5の内部に供給することもできる。
ガスG2をそのままチャンバ5の内部に供給する場合には、マイクロ波発生部4におけるマイクロ波Mの発生は行われない。また、ガスG2を、輸送管2cの内部に供給したり、チャンバ5の内部に供給したりすることもできる。また、後述するように、ガスG2は、ロードロック部5eのチャンバ5e1の内部に供給することもできる。
例えば、ガス供給部6は、後述するフッ素化合物が付着した処理物Wに、または、プラズマPを発生させる領域に、水蒸気を含むガスG2を供給する。プラズマPを発生させる領域に供給された、水蒸気を含むガスG2は、発生したプラズマPにより励起されて、フッ素化合物が付着した処理物Wに供給される。
The gas G2 can be supplied to the inside of the
When the gas G2 is supplied to the inside of the
For example, the
コントローラ7は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの演算部と、メモリなどの記憶部とを有する。コントローラ7は、例えば、コンピュータなどである。コントローラ7は、例えば、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置1に設けられた各要素の動作を制御する。
The
次に、プラズマ処理装置1の作用について説明する。
まず、ガスG1を用いて、処理物Wに対するプラズマ処理が行われる。
まず、図示しない搬送装置により処理物Wが、チャンバ5の内部に搬入され、載置部5aの上に載置、保持される。
次に、チャンバ5の内部が排気部3により所定の圧力まで減圧される。この際、圧力制御部3aによりチャンバ5の内部の圧力が制御される。また、チャンバ5と連通する放電管2aの内部も減圧される。
Next, the operation of the
First, plasma treatment is performed on the processed material W using the gas G1.
First, the processed object W is carried into the inside of the
Next, the inside of the
次に、プラズマ発生部2によりプラズマ生成物が生成される。例えば、ガス供給部6から圧力制御部6aを介して所定の圧力のガスG1(例えば、CF4など)が放電管2aの内部に供給される。また、マイクロ波発生部4から所定のパワーのマイクロ波Mが導入導波管2bの内部に放射される。放射されたマイクロ波Mは導入導波管2bの内部を伝播し、スロット2b3を介して放電管2aの内部に放射される。
Next, the plasma product is generated by the
放電管2aの内部に放射されたマイクロ波Mのエネルギーにより、プラズマPが発生する。発生したプラズマPにより、ガスG1が励起、活性化されて、ラジカルやイオンなどを含むプラズマ生成物が生成される。
Plasma P is generated by the energy of microwave M radiated inside the
プラズマ生成物を含むガスは、輸送管2cを介してチャンバ5の内部に供給される。この際、寿命の短いイオンなどはチャンバ5の内部に到達できず、寿命の長いラジカルがチャンバ5の内部に到達する。チャンバ5の内部に供給されたラジカルを含むガスは、整流板5bにより整流されて処理物Wの表面Waに到達し、エッチング処理などのプラズマ処理が行われる。この場合、主に、ラジカルによる化学的な処理が行われる。また、物理的な処理に用いられるイオンは、チャンバ5の内部に供給されないので、処理物Wの表面Waがイオンにより損傷を受けることがない。そのため、プラズマ処理装置1は、例えば、イオンを用いたエッチング処理により生じたダメージを除去するのに好適である。
The gas containing the plasma product is supplied to the inside of the
ここで、CF4などのフッ素原子を含むガスG1を用いると、処理物Wの表面Waにフッ素化合物が付着する場合がある。例えば、プラズマ処理により発生したフッ素化合物が処理物Wの表面Waに残留する場合がある。また、プラズマ処理により発生し、チャンバ5の内壁に付着していたフッ素化合物が処理物Wの表面Waに付着する場合がある。また、処理が終了した処理物Wは、チャンバ5から排出されて、ポッドなどの収納部に収納される。収納部に搬入された処理物Wの表面Waにフッ素化合物が付着していると、フッ素化合物が収納部の内部に放出され、収納部に収納さている他の処理物Wの表面Waにフッ素化合物が付着する場合がある。
Here, when the gas G1 containing a fluorine atom such as CF 4 is used, the fluorine compound may adhere to the surface Wa of the processed product W. For example, the fluorine compound generated by the plasma treatment may remain on the surface Wa of the treated product W. In addition, the fluorine compound generated by the plasma treatment and adhering to the inner wall of the
処理物Wの表面Waにフッ素化合物が付着していると、エッチング処理の後に行われる処理において、フッ素化合物が障害となる場合がある。 If the fluorine compound adheres to the surface Wa of the processed product W, the fluorine compound may be an obstacle in the treatment performed after the etching treatment.
そこで、次に、ガスG2を用いて、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去する。
まず、ガス供給部6から圧力制御部6aを介して所定の圧力のガスG2が放電管2aの内部に供給される。放電管2aの内部に供給されたガスG2は、輸送管2cおよび整流板5bを介して、処理物Wの表面Waに供給される。この場合、前述したように、ガスG2を、輸送管2cの内部に供給したり、チャンバ5の内部に供給したりすることもできる。 また、放電管2aの内部に供給されたガスG2を、プラズマPにより、励起、活性化してもよい。励起、活性化されたガスG2は、フッ素化合物が付着した処理物Wに供給される。
Therefore, next, the gas G2 is used to remove the fluorine compound adhering to the surface Wa of the treated product W.
First, the gas G2 having a predetermined pressure is supplied from the
この場合、ガスG2や、励起、活性化されたガスG2が、チャンバ5の内部に供給されるので、チャンバ5の内壁に付着しているフッ素化合物も除去することができる。処理物Wの表面Waやチャンバ5の内壁から除去されたフッ素化合物は、排気部3により、チャンバ5の外部に排出される。
In this case, since the gas G2 and the excited and activated gas G2 are supplied to the inside of the
処理が終了した処理物Wは、図示しない搬送装置によりチャンバ5から搬出される。この後、必要があれば、次の処理物Wがチャンバ5の内部に搬入され、前述した処理が行われる。
The processed material W, which has been processed, is carried out from the
図2は、ガスG2の効果を例示するためのグラフである。
図2中の「A1」は、ガスG2の供給圧力を500Pa、ガスG2の温度を25℃とした場合である。「A2」は、ガスG2の供給圧力を1000Pa、ガスG2の温度を25℃とした場合である。「A3」は、ガスG2の供給圧力を1000Pa、ガスG2の温度を100℃とした場合である。「B」は、ガスG2の供給圧力を1000Pa、ガスG2の温度を25℃とし、プラズマPにより、ガスG2を励起、活性化した場合である。
FIG. 2 is a graph for exemplifying the effect of gas G2.
“A1” in FIG. 2 is a case where the supply pressure of the gas G2 is 500 Pa and the temperature of the gas G2 is 25 ° C. “A2” is a case where the supply pressure of the gas G2 is 1000 Pa and the temperature of the gas G2 is 25 ° C. “A3” is a case where the supply pressure of the gas G2 is 1000 Pa and the temperature of the gas G2 is 100 ° C. “B” is a case where the supply pressure of the gas G2 is 1000 Pa, the temperature of the gas G2 is 25 ° C., and the gas G2 is excited and activated by the plasma P.
「A1」および「A2」から分かるように、ガスG2の供給圧力を高くすれば、ガスG2の供給量が増えるので、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物の除去率を向上させることができる。
「A2」および「A3」から分かるように、ガスG2の温度を高くすると、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物の除去率が低下する。
As can be seen from "A1" and "A2", if the supply pressure of the gas G2 is increased, the supply amount of the gas G2 increases, so that the removal rate of the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed product W is improved. be able to.
As can be seen from "A2" and "A3", when the temperature of the gas G2 is increased, the removal rate of the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed product W decreases.
本発明者の得た知見によれば、ガスG2の供給圧力を、1000Pa以上、2000Pa以下とし、ガスG2の温度を、20℃以上、25℃以下とすることが好ましい。この様にすれば、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を効率よく除去することができる。 According to the knowledge obtained by the present inventor, it is preferable that the supply pressure of the gas G2 is 1000 Pa or more and 2000 Pa or less, and the temperature of the gas G2 is 20 ° C. or more and 25 ° C. or less. By doing so, the fluorine compound adhering to the surface Wa of the treated product W can be efficiently removed.
またさらに、「A2」および「B」から分かるように、プラズマPにより、ガスG2を励起、活性化すれば、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物をさらに効率よく除去することができる。 Furthermore, as can be seen from "A2" and "B", if the gas G2 is excited and activated by the plasma P, the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed product W can be removed more efficiently. can.
図3は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置11を例示するための模式断面図である。
図3に例示をするプラズマ処理装置11は、一般に「平行平板型RIE(Reactive Ion Etching)装置」と呼ばれる容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)処理装置である。プラズマ処理装置11は、プラズマPを用いてプロセスガスからプラズマ生成物を生成し、プラズマ生成物に含まれているイオンとラジカルを用いて処理物Wの処理を行う。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for illustrating the
The
図3に示すように、プラズマ処理装置11は、例えば、プラズマ発生部12、排気部3、電源部14、チャンバ15(第1のチャンバの一例に相当する)、ガス供給部6、コントローラ7を備えている。
チャンバ15は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。チャンバ15の側壁などには、処理物Wの搬入と搬出を行うための開口15aが設けられている。また、開口15aを開閉する扉15bが設けられている。開口15aが設けられている部分には、チャンバ15c1(第1のチャンバの一例に相当する)を有するロードロック部15cが設けられている。なお、ロードロック部15cには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the
The
プラズマ発生部12は、例えば、下部電極12a、および上部電極12bを有する。
下部電極12aは、チャンバ15の内部に設けられている。下部電極12aは、チャンバ15の底面に設けることができる。下部電極12aは、放電電極、および処理物Wを載置する載置部として機能する。
上部電極12bは、下部電極12aに対向している。上部電極12bは、例えば、接地することができる。
The
The
The
電源部14は、例えば、高周波電源14a、およびブロッキングコンデンサ14bを有する。高周波電源14aは、ブロッキングコンデンサ14bを介して下部電極12aに電気的に接続されている。高周波電源14aは、100KHz~100MHz程度の高周波電力を下部電極12aに印加する。ブロッキングコンデンサ14bは、プラズマPの中で発生し下部電極12aに到達した電子の移動を阻止するために設けられている。
The
次に、プラズマ処理装置11の作用について説明する。
まず、ガスG1を用いて、処理物Wに対するプラズマ処理が行われる。
まず、図示しない搬送装置により処理物Wが、チャンバ15の内部に搬入され、下部電極12aの上に載置、保持される。
Next, the operation of the
First, plasma treatment is performed on the processed material W using the gas G1.
First, the processed object W is carried into the
次に、チャンバ15の内部が排気部3により所定の圧力まで減圧される。この際、圧力制御部3aによりチャンバ15の内部の圧力が制御される。
Next, the inside of the
次に、プラズマ発生部12によりプラズマ生成物が生成される。例えば、ガス供給部6から圧力制御部6aを介して所定の圧力のガスG1(例えば、CF4など)が、チャンバ15の内部のプラズマPを発生させる領域に供給される。
Next, the plasma product is generated by the
また、電源部14(高周波電源14a)から100KHz~100MHz程度の高周波電力が下部電極12aに印加される。下部電極12aと上部電極12bとが平行平板電極となるため、電極間に放電が起こりプラズマPが発生する。発生したプラズマPによりガスG1が励起、活性化されてラジカル、イオン、電子などのプラズマ生成物が生成される。生成されたプラズマ生成物が、チャンバ15の内部を下降して処理物Wの表面Waに到達して、エッチング処理などのプラズマ処理が行われる。
Further, high frequency power of about 100 KHz to 100 MHz is applied to the
この場合、生成されたイオンと電子のうち、質量の軽い電子は動きが速く、下部電極12aと上部電極12bにすぐに到達する。下部電極12aに到達した電子は、ブロッキングコンデンサ14bにより移動を阻止されるので、下部電極12aが帯電する。下部電極12aの帯電圧は400V~1000V程度に達するが、これを「陰極降下」という。一方、上部電極12bは接地されているため、到達した電子は移動が阻止されず、上部電極12bはほとんど帯電しない。
In this case, among the generated ions and electrons, the electron having a light mass moves quickly and reaches the
そして、陰極降下により発生する垂直な電界に沿って、イオンが下部電極12a(処理物W)に向かって移動し、処理物Wの表面Waに入射する。そのため、イオンによる物理的な処理が、処理物Wの表面Waに施される。また、ラジカルは、ガス流や重力により下降して処理物Wの表面Waに到達する。そのため、ラジカルによる化学的な処理も行われる。イオンによる物理的な処理を行うプラズマ処理装置11は、処理物Wの表面Waにトレンチやホールなどを形成するのに好適である。
Then, the ions move toward the
ここで、前述したプラズマ処理装置1の場合と同様に、CF4などのフッ素原子を含むガスG1を用いると、処理物Wの表面Waにフッ素化合物が付着する。
そのため、プラズマ処理装置11の場合にも、ガスG2を用いて、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去する。
Here, as in the case of the
Therefore, also in the case of the
まず、ガス供給部6から圧力制御部6aを介して所定圧力のガスG2が、チャンバ15の内部に供給される。チャンバ15の内部に供給されたガスG2は、チャンバ15の内部を下降して、処理物Wの表面Waに供給される。
また、チャンバ15の内部に供給されたガスG2を、プラズマPにより、励起、活性化してもよい。励起、活性化されたガスG2は、フッ素化合物が付着した処理物Wに供給される。
First, gas G2 having a predetermined pressure is supplied from the
Further, the gas G2 supplied to the inside of the
また、ガスG2や、励起、活性化されたガスG2が、チャンバ15の内部に供給されるので、チャンバ15の内壁に付着しているフッ素化合物も除去することができる。処理物Wの表面Waやチャンバ15の内壁から除去されたフッ素化合物は、排気部3により、チャンバ15の外部に排出される。
ガスG2の効果は、図2において説明したとおりである。
Further, since the gas G2 and the excited and activated gas G2 are supplied to the inside of the
The effect of gas G2 is as described in FIG.
処理が終了した処理物Wは、図示しない搬送装置によりチャンバ15から搬出される。この後、必要があれば、次の処理物Wがチャンバ15の内部に搬入され、前述した処理が行われる。
The processed material W, which has been processed, is carried out from the
なお、以上においては、CDE装置(リモートプラズマ装置)、平行平板型RIE装置に代表される容量結合型プラズマ処理装置を例示したが、本発明に係るプラズマ処理装置は、これらのプラズマ処理装置に限定されるわけではない。本発明は、フッ素原子を含むプロセスガスを用いることができるプラズマ処理装置に適用することができる。例えば、本発明に係るプラズマ処理装置は、「SWP(Surface Wave Plasma:表面波プラズマ)装置」と呼ばれるマイクロ波励起型のプラズマ処理装置、「誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)」、「上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマ処理装置」などであってもよい。なお、これらのプラズマ処理装置の基本的な構成には、既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。 In the above, the capacitive coupling type plasma processing apparatus represented by the CDE apparatus (remote plasma apparatus) and the parallel plate type RIE apparatus has been exemplified, but the plasma processing apparatus according to the present invention is limited to these plasma processing apparatus. Not done. The present invention can be applied to a plasma processing apparatus that can use a process gas containing a fluorine atom. For example, the plasma processing apparatus according to the present invention is a microwave-excited plasma processing apparatus called "SWP (Surface Wave Plasma) apparatus", "Inductively Coupled Plasma (ICP)", "Inductively Coupled Plasma (ICP)". It may be a dual frequency plasma processing apparatus having an inductively coupled electrode at the upper part and a capacitively coupled electrode at the lower part. Since known techniques can be applied to the basic configuration of these plasma processing devices, detailed description thereof will be omitted.
図4は、他の実施形態に係るプラズマ処理装置21を例示するためのレイアウト図である。
図4に示すように、プラズマ処理装置21は、例えば、収納部21a、搬送部21b、ロードロック部21c、受け渡し部21d、処理部21e、およびコントローラ27を有する。
FIG. 4 is a layout diagram for exemplifying the
As shown in FIG. 4, the
コントローラ27は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などの演算部と、メモリなどの記憶部とを有する。コントローラ27は、例えば、コンピュータなどである。コントローラ27は、例えば、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、プラズマ処理装置21に設けられた各要素の動作を制御する。
The
収納部21aは、例えば、処理物Wを積層状(多段状)に収納する。収納部21aは、例えば、いわゆるポッドや、正面開口式キャリアであるFOUP(Front-Opening Unified Pod)などである。ただし、収納部21aは、例示をしたものに限定されるわけではなく、処理物Wを収納することができるものであればよい。収納部21aは、少なくとも1つ設けられる。
The
搬送部21bは、収納部21aと、ロードロック部21cとの間に設けられている。搬送部21bは、収納部21aとロードロック部21cとの間における処理物Wの搬送と受け渡しを行う。この場合、搬送部21bは、プラズマ処理を施す際の圧力よりも高い圧力(例えば、大気圧)の環境において、処理物Wの搬送と受け渡しを行う。搬送部21bは、例えば、アームを有する搬送ロボットである。
The
ロードロック部21cは、搬送部21bと受け渡し部21dとの間に設けられている。ロードロック部21cは、雰囲気の圧力が異なる、搬送部21bと処理部21eとの間で、処理物Wの受け渡しを行う。そのため、ロードロック部21cは、チャンバ21c1(第1のチャンバの一例に相当する)、排気部21c3、および、ガス供給部21c2を有する。排気部21c3は、ロードロック部21cの内部の圧力が、受け渡し部21dのチャンバ21d1の内部の圧力とほぼ同等となるようにする。ガス供給部21c2は、ロードロック部21cの内部にガスを供給して、ロードロック部21cの内部の圧力が、搬送部21bの圧力とほぼ同等となるようにする。
The load lock portion 21c is provided between the
受け渡し部21dは、処理部21eとロードロック部21cとの間に設けられている。受け渡し部21dは、処理部21eとロードロック部21cとの間における処理物Wの受け渡しを行う。受け渡し部21dは、チャンバ21d1(第1のチャンバの一例に相当する)、チャンバ21d1の内部に設けられた搬送部21d2、および、チャンバ21d1の内部を所定の圧力まで減圧する排気部21d3を有する。搬送部21d2は、例えば、アームを有する搬送ロボットである。
The
なお、収納部21a、搬送部21b、ロードロック部21c、および、受け渡し部21dには既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。また、収納部21a、搬送部21b、ロードロック部21c、受け渡し部21d、および処理部21eにおける、処理物Wの受け渡し手順や、プラズマ処理の手順には、既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
Since known techniques can be applied to the
処理部21eは、プラズマ処理部21e1、および、除去部21e2を有する。プラズマ処理部21e1は、少なくとも1つ設けられる。除去部21e2は、少なくとも1つ設けられる。
プラズマ処理部21e1は、大気圧よりも減圧された雰囲気において、処理物Wに対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理部21e1は、例えば、前述したプラズマ処理装置1、11から、ガスG2を供給するガス供給部を除去し、ガスG1を供給するガス供給部のみを設けたものとすることができる。すなわち、プラズマ処理部21e1は、フッ素原子を含むプロセスガスを用いることができるプラズマ処理装置であればよい。そのため、プラズマ処理部21e1の構成は、前述したものと同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
The
The plasma processing unit 21e1 performs plasma treatment on the processed material W in an atmosphere in which the pressure is lower than the atmospheric pressure. The plasma processing unit 21e1 may be provided with, for example, the gas supply unit for supplying the gas G2 removed from the
除去部21e2は、大気圧よりも減圧された雰囲気において、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去する。
プラズマ処理部21e1のチャンバ(第2のチャンバの一例に相当する)21e1aの内部にガスG2を供給してフッ素化合物の除去を行うと、除去している間、プラズマ処理部21e1に次の処理物Wを搬入することができない。また、次の処理物Wに対してプラズマ処理を施す前に、チャンバ21e1aの内部からガスG2を排出させる必要がある。プラズマ処理部21e1と除去部21e2とが分離されていれば、プラズマ処理後の処理物Wからフッ素化合物を除去することを待つこと無く、プラズマ処理部21e1に次の処理物Wを搬入することができる。また、次の処理物Wに対してプラズマ処理を施す前に、チャンバ21e1aの内部からガスG2を排出させる必要がない。そのため、除去部21e2が設けられていれば、スループットを向上させることができる。
The removing unit 21e2 removes the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed product W in an atmosphere depressurized from atmospheric pressure.
When the gas G2 is supplied to the inside of the chamber (corresponding to an example of the second chamber) 21e1a of the plasma processing unit 21e1 to remove the fluorine compound, the next processed product is sent to the plasma processing unit 21e1 during the removal. W cannot be carried in. Further, it is necessary to discharge the gas G2 from the inside of the chamber 21e1a before performing the plasma treatment on the next processed object W. If the plasma processing unit 21e1 and the removing unit 21e2 are separated, the next processed material W can be carried into the plasma processing unit 21e1 without waiting for the fluorine compound to be removed from the processed material W after the plasma treatment. can. Further, it is not necessary to discharge the gas G2 from the inside of the chamber 21e1a before performing the plasma treatment on the next processed object W. Therefore, if the removal unit 21e2 is provided, the throughput can be improved.
図5は、除去部21e2を例示するための模式断面図である。
図5に示すように、除去部21e2は、例えば、排気部3、チャンバ21e2a(第1のチャンバの一例に相当する)、ガス供給部26を備えている。
チャンバ21e2aは、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。
排気部3は、チャンバ21e2aの内部を所定の圧力まで減圧する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for illustrating the removal portion 21e2.
As shown in FIG. 5, the removing unit 21e2 includes, for example, an
The chamber 21e2a has an airtight structure capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure.
The
ガス供給部26は、チャンバ21e2aの内部にガスG2を供給する。ガス供給部26と、チャンバ21e2aとの間には、圧力制御部26aが設けられている。圧力制御部26aは、チャンバ21e2aの内部に供給するガスG2の圧力を制御する。
The
この場合、ガス供給部26は、処理物Wの表面Waに向けてガスG2を供給できる位置に設けることが好ましい。例えば、図5に示すように、ガス供給部26は、載置部5aの載置面の中心に向けてガスG2を供給することができる。この様にすれば、処理物Wの表面WaにガスG2を直接供給することができるので、フッ素化合物の除去率を向上させることができる。
なお、ガスG2の効果は、図2において説明したとおりである。
In this case, it is preferable that the
The effect of gas G2 is as described in FIG.
また、チャンバ21e2aの内容積は、プラズマ処理部21e1のチャンバ21e1aの内容積よりも小さくすることが好ましい。この様にすれば、ガスG2の利用効率を向上させることができ、ひいては、ガスG2の消費量を低減させることができる。 Further, it is preferable that the internal volume of the chamber 21e2a is smaller than the internal volume of the chamber 21e1a of the plasma processing unit 21e1. By doing so, the utilization efficiency of the gas G2 can be improved, and by extension, the consumption amount of the gas G2 can be reduced.
また、除去部21e2は、フッ素化合物を除去後、ガスG2の供給を停止する。そして、ロードロック部21cから受け渡し部21dに処理物Wを搬送する際のロードロック部21cの圧力程度までガスG2を排出させる。これにより、受け渡し部21dに流入するガスG2の量を少なくできる。したがって、受け渡し部21dの排気速度を維持することができる。
Further, the removing unit 21e2 stops the supply of the gas G2 after removing the fluorine compound. Then, the gas G2 is discharged to about the pressure of the load lock portion 21c when the processed object W is conveyed from the load lock portion 21c to the
なお、以上に説明したものは、プラズマ処理を行うチャンバ5、15や、除去部21e2のチャンバ21e2aにおいて、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去している。しかしながら、フッ素化合物の除去は、大気圧よりも減圧された雰囲気において行えばよい。
In the above description, the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed material W is removed in the
例えば、プラズマ処理装置21の場合には、ロードロック部21cのチャンバ21c1、および、受け渡し部21dのチャンバ21d1の少なくともいずれかに、ガスG2を供給して、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去してもよい。
For example, in the case of the
例えば、前述したプラズマ処理装置1、11にも、チャンバ5e1を有するロードロック部5e、チャンバ15c1を有するロードロック部15cが設けられるので、チャンバ5e1、15cにガスG2を供給して、処理物Wの表面Waに付着しているフッ素化合物を除去してもよい。
For example, since the above-mentioned
以上に説明した様に、本実施の形態に係るプラズマ処理方法は、以下の工程を有することができる。
フッ素原子を含むガスG1を用いて、処理物Wをプラズマ処理する工程。
処理物Wの表面Waに付着したフッ素化合物を除去する工程。
フッ素化合物を除去する工程において、フッ素化合物が付着した処理物Wに、または、プラズマPを発生させる領域に、水蒸気を含むガスG2を供給する。
プラズマPを発生させる領域に供給された、水蒸気を含むガスG2は、発生したプラズマPにより励起されて、フッ素化合物が付着した処理物Wに供給される。
As described above, the plasma treatment method according to the present embodiment can have the following steps.
A step of plasma-treating a processed product W using a gas G1 containing a fluorine atom.
A step of removing the fluorine compound adhering to the surface Wa of the processed product W.
In the step of removing the fluorine compound, the gas G2 containing water vapor is supplied to the processed product W to which the fluorine compound is attached or to the region where the plasma P is generated.
The gas G2 containing water vapor supplied to the region where the plasma P is generated is excited by the generated plasma P and supplied to the processed product W to which the fluorine compound is attached.
水蒸気を含むガスG2の温度は、20℃以上、25℃以下である。
水蒸気を含むガスG2の供給圧力は、1000Pa以上、2000Pa以下である。
The temperature of the gas G2 containing water vapor is 20 ° C. or higher and 25 ° C. or lower.
The supply pressure of the gas G2 containing water vapor is 1000 Pa or more and 2000 Pa or less.
以上、本実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、プラズマ処理装置1、11、21が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
The present embodiment has been illustrated above. However, the present invention is not limited to these descriptions.
The above-mentioned embodiments which have been appropriately designed by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention.
For example, the shape, size, material, arrangement, number, and the like of each element included in the
Further, the elements included in each of the above-described embodiments can be combined as much as possible, and the combination thereof is also included in the scope of the present invention as long as the features of the present invention are included.
1 プラズマ処理装置、2 プラズマ発生部、3 排気部、5 チャンバ、5e ロードロック部、6 ガス供給部、11 プラズマ処理装置、12 プラズマ発生部、15 チャンバ、15c ロードロック部、21 プラズマ処理装置、21c ロードロック部、21d 受け渡し部、21e 処理部、21e1 プラズマ処理部、21e2 除去部、21e2a チャンバ、26 ガス供給部、G1 ガス、G2 ガス、P プラズマ、W 処理物、Wa 表面 1 Plasma processing device, 2 Plasma generating section, 3 Exhaust section, 5 Chamber, 5e load lock section, 6 Gas supply section, 11 Plasma processing device, 12 Plasma generating section, 15 Chamber, 15c load lock section, 21 Plasma processing device, 21c load lock part, 21d transfer part, 21e processing part, 21e1 plasma processing part, 21e2 removal part, 21e2a chamber, 26 gas supply part, G1 gas, G2 gas, P plasma, W processed material, Wa surface
Claims (9)
大気圧よりも減圧された雰囲気を維持し、表面にフッ素化合物が付着した前記処理物を内部に保持可能な第1のチャンバと、
前記第1のチャンバの内部を所定の圧力まで減圧可能な排気部と、
前記フッ素化合物が付着した前記処理物に、または、プラズマを発生させる領域に、水蒸気を含むガスを供給可能なガス供給部と、
を備え、
前記プラズマを発生させる領域に供給された、前記水蒸気を含むガスは、発生したプラズマにより励起されて、前記フッ素化合物が付着した前記処理物に供給されるプラズマ処理装置。 A plasma processing device capable of plasma processing a processed product using a gas containing fluorine atoms.
A first chamber capable of maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure and holding the treated product having a fluorine compound attached to the surface inside.
An exhaust unit that can reduce the pressure inside the first chamber to a predetermined pressure,
A gas supply unit capable of supplying a gas containing water vapor to the treated product to which the fluorine compound is attached or to a region where plasma is generated.
Equipped with
A plasma processing apparatus in which the gas containing water vapor supplied to the region where plasma is generated is excited by the generated plasma and supplied to the processed product to which the fluorine compound is attached.
前記プラズマを発生させる領域は、前記第2のチャンバの内部、または、前記第2のチャンバから離隔した位置に設けられ、
前記ガス供給部は、前記第1のチャンバの内部に保持された前記フッ素化合物が付着した処理物に、前記水蒸気を含むガスを供給する請求項1記載のプラズマ処理装置。 With a second chamber
The region for generating the plasma is provided inside the second chamber or at a position separated from the second chamber.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit supplies a gas containing water vapor to a processed product to which the fluorine compound is attached, which is held inside the first chamber.
前記第1のチャンバは、前記ロードロック部に設けられ、
前記ガス供給部は、前記第1のチャンバの内部に保持された前記フッ素化合物が付着した処理物に、前記水蒸気を含むガスを供給する請求項1記載のプラズマ処理装置。 Further equipped with a load lock part,
The first chamber is provided in the load lock portion, and the first chamber is provided in the load lock portion.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supply unit supplies a gas containing water vapor to a processed product to which the fluorine compound is attached, which is held inside the first chamber.
前記処理物の表面に付着したフッ素化合物を除去する工程と、
を備え、
前記フッ素化合物を除去する工程において、前記フッ素化合物が付着した前記処理物に、または、プラズマを発生させる領域に、水蒸気を含むガスを供給し、
前記プラズマを発生させる領域に供給された、前記水蒸気を含むガスは、発生したプラズマにより励起されて、前記フッ素化合物が付着した前記処理物に供給されるプラズマ処理方法。 The process of plasma-treating the processed product using a gas containing fluorine atoms,
The step of removing the fluorine compound adhering to the surface of the treated product, and
Equipped with
In the step of removing the fluorine compound, a gas containing water vapor is supplied to the treated product to which the fluorine compound is attached or to a region where plasma is generated.
A plasma treatment method in which the gas containing water vapor supplied to the region where plasma is generated is excited by the generated plasma and supplied to the processed product to which the fluorine compound is attached.
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2020
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