JP2023050155A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理システム - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマ処理前において、チャンバの内部の部材の表面に対するプリコーティングを適切に行う。【解決手段】プラズマ処理方法は、(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を含む。【選択図】図3
Description
本開示は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理システムに関する。
特許文献1には、シリコン含有膜をエッチングするプラズマ処理方法が開示されている。かかるプラズマ処理方法は、チャンバの内部をカーボン膜によってコーティングする工程と、コーティング後に、チャンバの内部にフルオロカーボン含有ガスを含むガスを供給し、生成されるプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする工程と、を有する。
本開示にかかる技術は、プラズマ処理前において、チャンバの内部の部材の表面に対するプリコーティングを適切に行う。
本開示の一態様のプラズマ処理方法は、(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を含む。
本開示によれば、プラズマ処理前において、チャンバの内部の部材の表面に対するプリコーティングを適切に行うことができる。
半導体デバイスの製造工程では、プラズマ処理装置において、半導体基板(以下、「基板」という。)に対してエッチングや成膜処理等のプラズマ処理が行われる。プラズマ処理装置では、チャンバの内部で処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって基板を処理する。
プラズマ処理の前には、チャンバの内部の部材(以下、「チャンバ内部材」という場合がある。)の表面に対して、いわゆるプリコーティングが行われる。プリコーティングは、プラズマ処理の安定化のため、或いはプラズマ処理を行う際にチャンバ内部材の消耗を抑制するため、当該チャンバ内部材の表面に保護膜をコーティングするものである。このプリコーティングとして、例えば上述した特許文献1に記載のプラズマ処理方法では、チャンバ内部をカーボン膜によってコーティングする。
プリコーティングの保護膜は、プラズマ処理が一定期間行われると除去され、再度、チャンバ内部材の表面に新たな保護膜がコーティングされる。すなわち、保護膜のプリコーティング、プラズマ処理、保護膜の除去が繰り返し行われ、プラズマ処理が継続して行われる。
しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、プリコーティングの保護膜の種類によっては、プラズマ処理の結果がシフトして、プラズマ処理のレートが経時的に変化する場合があることが分かった。また、このようにプラズマ処理の結果がシフトした場合のチャンバ内部材を確認したところ、当該チャンバ内部材が損傷していることを確認した。したがって、従来のプラズマ処理前のプリコーティングには改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理前において、チャンバの内部の部材の表面に対するプリコーティングを適切に行う。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理システム及びプラズマ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<プラズマ処理システム>
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図1は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図1は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。
一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置1は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部20に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム40に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。また、AC(Alternating Current)プラズマ生成部及びDC(Direct Current)プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ACプラズマ生成部で用いられるAC信号(AC電力)は、100kHz~10GHzの範囲内の周波数を有する。従って、AC信号は、RF(Radio Frequency)信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、RF信号は、100kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。
制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、処理部2a1、記憶部2a2及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aにより実現される。処理部2a1は、記憶部2a2からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部2a2に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部2a2に格納され、処理部2a1によって記憶部2a2から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ2aに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース2a3に接続されている通信回線であってもよい。処理部2a1は、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。
<プラズマ処理装置>
以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図2は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図2は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
容量結合型のプラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。
基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、処理対象体としての基板Wを支持するための中央領域111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域111bとを有する。ウェハは基板Wの一例である。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。従って、中央領域111aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域111bは、リングアセンブリ112を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部111は、基台1110及び静電チャック1111を含む。基台1110は、導電性部材を含む。基台1110の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック1111は、基台1110の上に配置される。静電チャック1111は、セラミック部材1111aとセラミック部材1111a内に配置される静電電極1111bとを含む。セラミック部材1111aは、中央領域111aを有する。一実施形態において、セラミック部材1111aは、環状領域111bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック1111を囲む他の部材が環状領域111bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ112は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック1111と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF電源31及び/又はDC電源32に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材1111a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極が下部電極として機能する。後述するバイアスRF信号及び/又はDC信号が少なくとも1つのRF/DC電極に供給される場合、RF/DC電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台1110の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極1111bが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つの下部電極を含む。
リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部11は、静電チャック1111、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路1110a、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路1110aには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路1110aが基台1110内に形成され、1又は複数のヒータが静電チャック1111のセラミック部材1111a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域111aとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、少なくとも1つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。
ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも1つの流量変調デバイスを含んでもよい。
電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ生成部12の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を少なくとも1つの下部電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。
一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、10MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給される。
第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、100kHz~60MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、少なくとも1つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。
また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部32aは、少なくとも1つの下部電極に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のDC信号は、少なくとも1つの下部電極に印加される。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、少なくとも1つの上部電極に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、少なくとも1つの上部電極に印加される。
種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第1のDC生成部32aと少なくとも1つの下部電極との間に接続される。従って、第1のDC生成部32a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第2のDC生成部32b及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも1つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第1及び第2のDC生成部32a,32bは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部32aが第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。
排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
<プラズマ処理方法の第1の実施形態>
次に、プラズマ処理方法の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、プラズマ処理としてエッチングを行う場合について説明する。図3は、第1の実施形態にかかるプラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。
次に、プラズマ処理方法の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、プラズマ処理としてエッチングを行う場合について説明する。図3は、第1の実施形態にかかるプラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。
[ステップS1]
先ず、第1の処理ガスのプラズマにより、プラズマ処理チャンバ10の内部の部材(以下、「チャンバ内部材」という場合がある。)の表面に対して第1の保護膜を形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図3のステップS1)。チャンバ内部材は、少なくともプラズマ処理空間10sに露出する部材を含み、プラズマ処理チャンバ10も含む。また、チャンバ内部材は、例えばSiや石英で形成される部材を含む。第1の処理ガスは、ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む。プリカーサガスは、炭化水素(CxHy:x、yは整数)ガスであり、例えばCH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6等である。なお、第1の処理ガスは、さらに希ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等である。
先ず、第1の処理ガスのプラズマにより、プラズマ処理チャンバ10の内部の部材(以下、「チャンバ内部材」という場合がある。)の表面に対して第1の保護膜を形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図3のステップS1)。チャンバ内部材は、少なくともプラズマ処理空間10sに露出する部材を含み、プラズマ処理チャンバ10も含む。また、チャンバ内部材は、例えばSiや石英で形成される部材を含む。第1の処理ガスは、ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む。プリカーサガスは、炭化水素(CxHy:x、yは整数)ガスであり、例えばCH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6等である。なお、第1の処理ガスは、さらに希ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等である。
ステップS1では、先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部に、処理対象体とは異なる基板(以下、「ダミー基板」という。)を搬入し、静電チャック1111上にダミー基板を載置する。また、ダミー基板の搬入後、排気システム40によってプラズマ処理チャンバ10内を所望の真空度まで減圧する。
続いて、ガス供給部20からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに第1の処理ガスを供給する。また、RF電源31の第1のRF生成部31aによりプラズマ生成用のソースRF電力を基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給する。この第1の処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。そして、生成されたプラズマの作用によって、チャンバ内部材の表面に第1の保護膜が形成される。なお、第1の保護膜の形成後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される。
[ステップS2]
次に、処理対象体である基板Wを第2の処理ガスのプラズマによりエッチングする(図3のステップS2)。第2の処理ガスは、少なくとも水素含有ガスを含む。水素含有ガスは、例えばHBr、CH2F2、H2等である。また、第2の処理ガスは、フロロカーボンガスやハイドロフロロカーボンガスを含んでいてもよく、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。フロロカーボンガスは、例えばC4F6ガスやC4F8ガス等であり、ハイドロフロロカーボンガスは、例えばCHF3やCH2F2等であり、ハロゲン含有ガスは、例えばCl2やSiCl4等である。また、第2の処理ガスは、WF6等の金属含有ガスを含んでいてもよい。さらに、第2の処理ガスは、希ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等であり、酸素含有ガスは、例えばO2等であり、窒素含有ガスは、例えばN2等である。これら第2の処理ガスは、基板Wに含まれるエッチング対象膜や求められるエッチング後のエッチング対象膜の形状によって選択される。
次に、処理対象体である基板Wを第2の処理ガスのプラズマによりエッチングする(図3のステップS2)。第2の処理ガスは、少なくとも水素含有ガスを含む。水素含有ガスは、例えばHBr、CH2F2、H2等である。また、第2の処理ガスは、フロロカーボンガスやハイドロフロロカーボンガスを含んでいてもよく、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。フロロカーボンガスは、例えばC4F6ガスやC4F8ガス等であり、ハイドロフロロカーボンガスは、例えばCHF3やCH2F2等であり、ハロゲン含有ガスは、例えばCl2やSiCl4等である。また、第2の処理ガスは、WF6等の金属含有ガスを含んでいてもよい。さらに、第2の処理ガスは、希ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等であり、酸素含有ガスは、例えばO2等であり、窒素含有ガスは、例えばN2等である。これら第2の処理ガスは、基板Wに含まれるエッチング対象膜や求められるエッチング後のエッチング対象膜の形状によって選択される。
ステップS2では、先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部に、処理対象体である基板Wを搬入し、静電チャック1111上に基板Wを載置する。基板Wは、基板Wはクーロン力によって静電チャック1111に静電吸着され、保持される。この際、基板Wは所望の温度に調整される。また、基板Wの搬入後、排気システム40によってプラズマ処理チャンバ10内を所望の真空度まで減圧する。
続いて、ガス供給部20からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに第2の処理ガスを供給する。また、RF電源31の第1のRF生成部31aによりプラズマ生成用のソースRF電力を基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給する。この第2の処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第2のRF生成部31bによりイオン引き込み用のバイアスRF信号を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、基板Wがエッチングされる。なお、基板Wのエッチング後、当該基板Wはプラズマ処理チャンバ10から搬出される。
なお、ステップS2においてエッチングされる基板Wは1枚でもよいし、複数枚でもよい。複数枚の場合、エッチングされた基板Wがプラズマ処理チャンバ10から搬出されたのち、別の基板Wがプラズマ処理チャンバ10の内部に搬入され、エッチングされる。
[ステップS3]
次に、第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面から第1の保護膜を除去する(図3のステップS3)。第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。
次に、第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面から第1の保護膜を除去する(図3のステップS3)。第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。
ステップS3では、先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部に、ダミー基板を搬入し、静電チャック1111上にダミー基板を載置する。また、ダミー基板の搬入後、排気システム40によってプラズマ処理チャンバ10内を所望の真空度まで減圧する。
続いて、ガス供給部20からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに第3の処理ガスを供給する。また、RF電源31の第1のRF生成部31aによりプラズマ生成用のソースRF電力を基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給する。この第3の処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第2のRF生成部31bによりイオン引き込み用のバイアスRF信号を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、チャンバ内部材の表面から第1の保護膜が除去される。なお、第1の保護膜の除去後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される。
また、ダミー基板がプラズマ処理チャンバ10から搬出された後、第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面および静電チャック1111の表面をクリーニングしてもよい。その時、同時に静電チャック1111の表面に帯電している電荷も除電できる。
また、第1の保護膜の除去後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される前に、ダミー基板を静電チャック1111の表面から離間させた状態で、第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面および静電チャック1111の表面のクリーニングおよび静電チャック1111の表面に帯電している電荷の除電を行ってもよい。その際、ダミー基板と静電チャック1111の表面の間でも十分にプラズマが生成されるために、ダミー基板を静電チャック1111の表面から離間させる距離は、第3の処理ガスのプラズマにより形成されるシース幅より大きいことが望ましく、約8mm以上が望ましい。
そして第1の実施形態では、ステップS1~S3を繰り返し行い、基板Wに対するプラズマ処理が継続して行われる。
また、ステップS1~S3を繰り返し行う場合、ステップS1でのダミー基板とステップS3でのダミー基板は同一のものであってよい。その場合、ステップS3後のダミー基板の搬出とステップS1開始時のダミー基板の搬入を省略することが可能となり、その分、時間短縮が図れる。
以上の第1の実施形態によれば、ステップS1においてハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に第1の保護膜を形成する。このため、ステップS2におけるエッチングが安定し、例えばエッチングレートの経時変化を抑制することができる。また、ステップS3において第1の保護膜を除去しても、チャンバ内部材の損傷を抑制することができる。以下、これらの効果の詳細について説明する。
本発明者らは、異なる膜種のプリコーティングを行った場合について、基板Wのエッチングを行い、そのエッチングレートの経時変化を調べた。比較例1は、C4F8ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面に保護膜を形成した例である。比較例2は、CH4ガスとC4F8ガスの混合ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面に保護膜を形成した例である。実施例は、本実施形態の一例であり、CH4ガスのプラズマによりチャンバ内部材の表面に第1の保護膜を形成した例である。
比較例1について説明する。本実験では、比較例1のC4F8単ガスによる保護膜をプリコーティングした場合のエッチングレートの経時変化と、プリコーティング無しの場合のエッチングレートの経時変化とを比較した。その結果、比較例1のプリコーティング有りの場合とプリコーティング無しの場合のいずれにおいても、エッチングレートは経時的に上昇した。さらに、比較例1のプリコーティング有りの場合のエッチングレートの経時変化は、プリコーティング無しのエッチングレートの経時変化より大きかった。例えば、プリコーティング無しの場合において、エッチングレートの経時変化率は1.4%であった。一方、比較例1のプリコーティング有りの場合において、エッチングレートの経時変化率は2.7%であった。したがって、比較例1のC4F8単ガスによる保護膜をプリコーティングした場合、エッチングが安定しないことが分かった。なお、エッチングレートの経時変化率とは、初期(0h)のエッチングレートに対して、エッチング、すなわちソースRF電力の供給を一定時間(10h)行った後のエッチレートの変化率である。
比較例2について説明する。本実験では、比較例2のCH4ガスとC4F8ガスの混合ガスによる保護膜をプリコーティングした場合のエッチングレートの経時変化と、プリコーティング無しの場合のエッチングレートの経時変化とを比較した。その結果、比較例2のプリコーティング有りの場合とプリコーティング無しの場合のいずれにおいても、エッチングレートは経時的に上昇した。但し、比較例2のプリコーティング有りの場合のエッチングレートの経時変化は、プリコーティング無しのエッチングレートの経時変化の約半分であった。例えば、プリコーティング無しの場合において、エッチングレートの経時変化率は6.3%であった。一方、比較例2のプリコーティング有りの場合において、エッチングレートの経時変化率は3.7%であった。したがって、比較例2のCH4ガスとC4F8ガスの混合ガスによる保護膜をプリコーティングした場合、上述した比較例1と比べて、エッチングレートの経時変化は改善されるが、やはりエッチングが安定しないことが分かった。
実施例について説明する。本実験では、実施例のCH4ガス単ガスによる保護膜をプリコーティングした場合のエッチングレートの経時変化と、プリコーティング無しの場合のエッチングレートの経時変化とを比較した。その結果、プリコーティング無しの場合、エッチングレートは経時的に上昇したのに対して、実施例のプリコーティング有りの場合、エッチングレートは経時的にほぼ変化しなかった。例えば、プリコーティング無しの場合において、エッチングレートの経時変化率は2.6%であった。一方、実施例のプリコーティング有りの場合において、、エッチングレートの経時変化率は0.06%であった。したがって、実施例のCH4ガス単ガスによる保護膜をプリコーティングした場合、エッチングレートの経時変化が抑えられて、エッチングが安定することが分かった。
以上の実験結果より、実施例のCH4ガス単ガスによる保護膜をプリコーティングした場合、エッチングレートの経時変化を最も抑えることができる。さらに、本発明者らが鋭意検討した結果、ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスによる第1の保護膜をプリコーティングした場合、CH4ガスと同様に、エッチングレートの経時変化が抑えられ、エッチングが安定することを見出した。
以上のように、実施例(CH4単ガス)、比較例2(CH4ガスとC4F8ガスの混合ガス)、比較例1(C4F8単ガス)の順にエッチングレートの経時変化を小さくすることができる。このメカニズムについて、本発明者らは次のように推察した。
図4(a)に示すように例えば比較例1、2の保護膜RがFを含む場合において、当該保護膜Rは、エッチングの際に用いられる第2の処理ガスの水素含有ガス中のHに対して露出される。そうすると、図4(b)に示すように保護膜Rの内部において、FとHが反応しHFが発生し、このHFがチャンバ内部材Mと反応することで、当該チャンバ内部材Mの表面が損傷(消耗)して、表面荒れが生じる。チャンバ内部材Mは、例えばSiや石英で形成される。そして、チャンバ内部材Mの損傷がエッチングに影響を及ぼし、エッチングレートが経時的に変化する。
これに対して、図5に示すように例えば実施例の第1の保護膜P1がF(ハロゲン)を含まない場合、第1の保護膜P1は第2の処理ガスのHと反応しないため、チャンバ内部材Mの表面の損傷を抑制することができる。その結果、エッチングレートが経時的に変化するのを抑制することができ、エッチングを安定させることができる。
なお、第2の処理ガスに水素含有ガスが含まれなかったとしても、チャンバ内部材Mと保護膜Rとの界面において、熱エネルギーやプラズマから照射されるイオンのエネルギーによって、チャンバ内部材Mの表面と保護膜Rに含まれるFとの反応により、チャンバ内部材Mの表面が損傷(消耗)して、表面荒れが生じることも予想される。熱エネルギーは、チャンバ内部材Mが記述されない加熱機構によって一定温度に制御されている場合であったり、プラズマからのUV光による加熱であったり、プラズマから照射されるイオンのエネルギーが熱に変換されたものである。これに対しても、例えば実施例の第1の保護膜P1がF(ハロゲン)を含まない場合、チャンバ内部材Mの表面の損傷を抑制することができる。
<プラズマ処理方法の第2の実施形態>
次に、プラズマ処理方法の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、第1の保護膜、すなわち単層をプリコーティングしたが、本第2の実施形態では、複数層の保護膜をプリコーティングする。なお、第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様に、プラズマ処理としてエッチングを行う場合について説明する。図6は、第2の実施形態にかかるプラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。
次に、プラズマ処理方法の第2の実施形態について説明する。上記第1の実施形態では、第1の保護膜、すなわち単層をプリコーティングしたが、本第2の実施形態では、複数層の保護膜をプリコーティングする。なお、第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様に、プラズマ処理としてエッチングを行う場合について説明する。図6は、第2の実施形態にかかるプラズマ処理の主な工程を示すフロー図である。
[ステップT1]
先ず、第1の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して第1の保護膜を形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図6のステップT1)。第1の処理ガスは、ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む。プリカーサガスは、炭化水素(CxHy:x、yは整数)ガスであり、例えばCH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6等である。第1の処理ガスは、さらに希ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等である。なお、ステップT1の詳細は、上記第1の実施形態のステップS1と同様であるので、その説明を省略する。
先ず、第1の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面に対して第1の保護膜を形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図6のステップT1)。第1の処理ガスは、ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む。プリカーサガスは、炭化水素(CxHy:x、yは整数)ガスであり、例えばCH4、C2H6、C2H4、C3H8、C3H6等である。第1の処理ガスは、さらに希ガスを含んでいてもよい。希ガスは、例えばAr、He等である。なお、ステップT1の詳細は、上記第1の実施形態のステップS1と同様であるので、その説明を省略する。
[ステップT2]
次に、後述するステップT3で用いられる第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、図7に示すように第1の保護膜P1の上に第2の保護膜P2形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図6のステップT2)。第4の処理ガスは、第2の処理ガスと同じプリカーサガスを含む。第4の処理ガスは、例えばH、F、N、Cのいずれか又は複数を含んでいてもよい。また、第4の処理ガスは、金属含有ガスを含んでいてもよい。
次に、後述するステップT3で用いられる第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、図7に示すように第1の保護膜P1の上に第2の保護膜P2形成する、いわゆるプリコーティングを行う(図6のステップT2)。第4の処理ガスは、第2の処理ガスと同じプリカーサガスを含む。第4の処理ガスは、例えばH、F、N、Cのいずれか又は複数を含んでいてもよい。また、第4の処理ガスは、金属含有ガスを含んでいてもよい。
ステップT2では、ステップT1から継続して、静電チャック1111上にダミー基板を載置した状態で行われる。そして、ガス供給部20からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに供給される処理ガスを第1の処理ガスから第4の処理ガスに切り替える。また、RF電源31の第1のRF生成部31aによりプラズマ生成用のソースRF電力を基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給する。この第4の処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第2のRF生成部31bによりイオン引き込み用のバイアスRF信号を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、第1の保護膜P1上に第2の保護膜P2が形成される。なお、第2の保護膜P2の形成後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される。
ステップT2におけるプロセス条件は、後述するステップT3のプロセス条件と同じであるのが好ましい。例えばステップT3が複数の異なるプロセス条件を含み、プロセス条件A、プロセス条件B、プロセス条件Cを順次行って基板Wをエッチングする場合、ステップT2におけるプロセス条件は、ステップT3の最初のプロセス条件Aと同じが好ましい。
かかる場合、ステップT3においてエッチングを行う際、当該エッチングによるバイプロダクト(副生成物)が生成されるが、第2の保護膜P2から同じバイプロダクトが生成される。なお、第2の保護膜P2からエッチング時と同じバイプロダクトが生成されれば、ステップT2のプロセス条件は、ステップT3の最初のプロセス条件Aと全く同じにする必要はない。条件設定の優先順としては、例えば下記(1)~(3)の順序が考えられる。
(1)ステップT2の第4の処理ガスの種類が、ステップT3の第2の処理ガスの種類と同じであること。
(2)ステップT2の第4の処理ガスの流量が、ステップT3の第2の処理ガスの流量と同じであること。
(3)ステップT2におけるRF電力と処理圧力がそれぞれ、ステップT3におけるRF電力と処理圧力と同じであること。
(1)ステップT2の第4の処理ガスの種類が、ステップT3の第2の処理ガスの種類と同じであること。
(2)ステップT2の第4の処理ガスの流量が、ステップT3の第2の処理ガスの流量と同じであること。
(3)ステップT2におけるRF電力と処理圧力がそれぞれ、ステップT3におけるRF電力と処理圧力と同じであること。
[ステップT3]
次に、処理対象体である基板Wを第2の処理ガスのプラズマによりエッチングする(図6のステップT3)。また、エッチングされる基板Wは1枚でもよいし、複数枚でもよい。なお、ステップT3の詳細は、上記第1の実施形態のステップS2と同様であるので、その説明を省略する。
次に、処理対象体である基板Wを第2の処理ガスのプラズマによりエッチングする(図6のステップT3)。また、エッチングされる基板Wは1枚でもよいし、複数枚でもよい。なお、ステップT3の詳細は、上記第1の実施形態のステップS2と同様であるので、その説明を省略する。
[ステップT4]
次に、第2の保護膜P2を除去可能なガスを含む第5の処理ガスのプラズマにより、第1の保護膜P1から第2の保護膜P2を除去する(図6のステップT4)。第2の保護膜P2を除去可能なガスは、第2の保護膜P2に応じて適宜選択される。例えば、第2の保護膜P2の主成分がフロロカーボン等の有機膜であれば、第2の保護膜P2を除去可能なガス(第5の処理ガス)は、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。また、第2の保護膜P2に金属が含まれている場合は、第5の処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えばCF4ガスやCl2ガス等である。
次に、第2の保護膜P2を除去可能なガスを含む第5の処理ガスのプラズマにより、第1の保護膜P1から第2の保護膜P2を除去する(図6のステップT4)。第2の保護膜P2を除去可能なガスは、第2の保護膜P2に応じて適宜選択される。例えば、第2の保護膜P2の主成分がフロロカーボン等の有機膜であれば、第2の保護膜P2を除去可能なガス(第5の処理ガス)は、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。また、第2の保護膜P2に金属が含まれている場合は、第5の処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えばCF4ガスやCl2ガス等である。
ステップT4では、先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部に、ダミー基板を搬入し、静電チャック1111上にダミー基板を載置する。また、ダミー基板の搬入後、排気システム40によってプラズマ処理チャンバ10内を所望の真空度まで減圧する。
続いて、ガス供給部20からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに第5の処理ガスを供給する。また、RF電源31の第1のRF生成部31aによりプラズマ生成用のソースRF電力を基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給する。この第5の処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、第2のRF生成部31bによりイオン引き込み用のバイアスRF信号を供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、第1の保護膜P1から第2の保護膜P2が除去される。
[ステップT5]
次に、第1の保護膜P1を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材Mの表面から第1の保護膜P1を除去する(図6のステップT5)。第1の保護膜P1を除去可能なガスは、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。なお、ステップT5の詳細は、上記第1の実施形態のステップS3と同様であるので、その説明を省略する。
次に、第1の保護膜P1を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材Mの表面から第1の保護膜P1を除去する(図6のステップT5)。第1の保護膜P1を除去可能なガスは、酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、例えばO2等である。なお、ステップT5の詳細は、上記第1の実施形態のステップS3と同様であるので、その説明を省略する。
なお、ステップT4の第5の処理ガスとステップT5の第3の処理ガスが同じ場合、ステップT4とステップT5を分ける必要は無く、第2の保護膜P2の除去と第1の保護膜P1の除去を連続して行ってもよい。
なお、第2の保護膜P2の除去と第1の保護膜の除去後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される。
また、ダミー基板がプラズマ処理チャンバ10から搬出された後、第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面および静電チャック1111の表面をクリーニングしてもよい。その時、同時に静電チャック1111の表面に帯電している電荷も除電できる。
また、第1の保護膜の除去後、ダミー基板はプラズマ処理チャンバ10から搬出される前に、ダミー基板を静電チャック1111の表面から離間させた状態で、第3の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材の表面および静電チャック1111の表面のクリーニングおよび静電チャック1111の表面に帯電している電荷の除電を行ってもよい。その際、ダミー基板と静電チャック1111の表面の間でも十分にプラズマが生成されるために、ダミー基板を静電チャック1111の表面から離間させる距離は、第3の処理ガスのプラズマにより形成されるシース幅より大きいことが望ましく、約8mm以上が望ましい。
そして第2の実施形態では、ステップT1~T5を繰り返し行い、基板Wに対するプラズマ処理が継続して行われる。
また、ステップT1~T5を繰り返し行う場合、ステップT1でのダミー基板とステップT4及びステップT5でのダミー基板は同一のものであってよい。その場合、ステップT5後のダミー基板の搬出とステップT1開始時のダミー基板の搬入を省略することが可能となり、その分、時間短縮が図れる。
以上の第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、ステップT1においてハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスのプラズマにより、チャンバ内部材Mの表面に第1の保護膜P1を形成するので、ステップT3におけるエッチングが安定し、例えばエッチングレートの経時変化を抑制することができる。また、ステップT5において第1の保護膜P1を除去しても、チャンバ内部材Mの損傷を抑制することができる。
しかも第2の実施形態では、少なくともステップT2の第4の処理ガスの種類が、ステップT3の第2の処理ガスの種類と同じであり、好ましくはステップT2のプロセス条件が、ステップT3の最初のプロセス条件Aと同じである。このため、ステップT3において、第2の保護膜P2からエッチング時と同じバイプロダクトを生成することができる。その結果、ステップT3のエッチングをさらに安定させることができる。例えば、ステップT3において複数枚の基板Wをエッチングする場合、1枚目から一定のエッチングレートとなる。また、エッチングレートの面内均一性を向上させることもできる。更に、エッチング、すなわちソースRF電力の供給を一定時間行った後のエッチレートの変化率も低減できる。
なお、2回目のステップT3においてプロセス条件D、プロセス条件E、プロセス条件Fを順次行って基板Wをエッチングする場合、2回目のステップT2のプロセス条件は、ステップT3の最初のプロセス条件Dと同じであることが好ましい。すなわち、ステップT2のプロセス条件は、直後に行われるステップT3の最初のプロセス条件と同じであることが好ましい。
また、第2の実施形態において、上記の例では、第1の保護膜P1と第2の保護膜P2の2層をプリコーティングしたが、3層以上であってもよい。かかる場合、チャンバ内部材M側の最下層が第1の保護膜P1であって、プラズマ処理空間10s側の最上層が第2の保護膜P2であればよい。また、プリコーティングの複数の層は、グラデーションのように高さ方向に変化するものであってもよく、かかる場合でも、最下層が第1の保護膜P1であって、最上層が第2の保護膜P2であればよい。
<第1の保護膜の膜厚>
次に、第1の保護膜P1の膜厚について説明する。ステップT4では、第5の処理ガスのプラズマにより、いわゆるイオンスパッタリングを行って、第2の保護膜P2を除去する。かかる場合、図8に示すように第5の処理ガス(第3の処理ガス)のプラズマにより生成されたイオンが第2の保護膜P2及び第1の保護膜P1に照射される。
次に、第1の保護膜P1の膜厚について説明する。ステップT4では、第5の処理ガスのプラズマにより、いわゆるイオンスパッタリングを行って、第2の保護膜P2を除去する。かかる場合、図8に示すように第5の処理ガス(第3の処理ガス)のプラズマにより生成されたイオンが第2の保護膜P2及び第1の保護膜P1に照射される。
図8Aに示すように、上記イオンのエネルギー(以下、「イオンエネルギー」という。)が大きい場合、すなわち図8A中の湾曲領域が大きい場合、当該イオンエネルギーはチャンバ内部材Mの内部(図8中のハッチング領域)まで到達する。例えば第2の保護膜P2がFを含み、チャンバ内部材MがSiで形成される場合、チャンバ内部材Mの表層内部でSiとFが反応してSiF4が生成され、さらにSiF4が気化する。その結果、エッチングが促進される。そして、チャンバ内部材Mの表面内において、このようにSiF4が気化する現象が起きたり、起きなかったりするので、チャンバ内部材Mの表面が消耗して、表面荒れが生じる。
また、図8Bに示すように、イオンエネルギーがチャンバ内部材Mの表面に到達する場合でも、やはりチャンバ内部材Mの表面内において、このようにSiF4が気化する現象が起きたり、起きなかったりするので、チャンバ内部材Mの表面に荒れが生じる。
これに対して、図8Cに示すようにイオンエネルギーがチャンバ内部材Mの表面に到達しない場合、SiF4が気化する現象が起きず、チャンバ内部材Mの表面が荒れない。そこで、第1の保護膜P1の膜厚Fは、ステップT4において上記イオンが第2の保護膜P2及び第1の保護膜P1に照射された際、当該イオンが第1の保護膜P1に侵入する深さDよりも厚いことが好ましい。かかる場合、チャンバ内部材Mの表面荒れを抑制することができる。
なお、第1の実施形態の場合、第1の保護膜P1のみがプリコーティングされる。このため、図9Aに示すようにイオンエネルギー(図9A中の湾曲領域)が大きく、チャンバ内部材Mの表層内部(図9A中のハッチング領域)に到達しても、当該チャンバ内部材Mの表面は反応しにくい。但し、ステップS3で用いられる第3の処理ガスはFを含む場合があり、当該第3の処理ガスのFがチャンバ内部材Mの表層内部に到達するおそれがある。かかる場合、上記図8Aと同様にSiとFが反応して、SiF4が気化する現象が起きるので、チャンバ内部材Mの表面に荒れが生じるおそれがある。
そこで、第1の実施形態においても、図9Bに示すように第1の保護膜P1の膜厚Fは、ステップS3において上記イオンが第1の保護膜P1に照射された際、当該イオンが第1の保護膜P1に侵入する深さDよりも厚いことが好ましい。かかる場合、チャンバ内部材Mの表面荒れを抑制することができる。
<他の実施形態>
以上の第1の実施形態及び第2の実施形態において、第1の保護膜は有機膜であって、第1の処理ガスのプリカーサガスは炭化水素であったが、第1の保護膜とプリカーサガスはこれに限定されない。例えば第1の保護膜が酸化膜(SiO2膜)である場合、第1の処理ガスのプリカーサガスは、ハロゲンを有しなければよく、シリコン含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、アミノシラン系ガス、シリコンアルコキシド系ガス等である。アミノシラン系ガスは、例えばBTBAS(Bistertiarybutylaminosilane)、BDMAS(Bisdimethylaminosilane)、BDEAS(Bisdiethylaminosilane)、DMAS(Dimethylaminosilane)、DEAS(Diethylaminosilane)、DPAS(Dipropylaminosilane)、BAS(Butylaminosilane)、BEMAS(Bisethylmethylaminosilane)、TDMAS(Tridimethylaminosilane)、HDMS(Hexamethyldisilazane)、DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)、TMSDMA(Dimethilaminotrimethylsilane)、TMMAS(Trimethylmethylaminosilane)、TMICS(Trimethyl(isocyanato)silane)、TMSA(Trimethylsilylacetylene)、TMSC(Trimethylsilylcyanide)等である。シリコンアルコキシド系ガスは、例えばTEOS(Tetraethoxysilan)等である。また、シリコン含有ガスは、Siソースガスとして、4DMAS(4 Dimethylaminosilane)、DIPAS(Diisopropylaminosilane)等であってもよい。
以上の第1の実施形態及び第2の実施形態において、第1の保護膜は有機膜であって、第1の処理ガスのプリカーサガスは炭化水素であったが、第1の保護膜とプリカーサガスはこれに限定されない。例えば第1の保護膜が酸化膜(SiO2膜)である場合、第1の処理ガスのプリカーサガスは、ハロゲンを有しなければよく、シリコン含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、アミノシラン系ガス、シリコンアルコキシド系ガス等である。アミノシラン系ガスは、例えばBTBAS(Bistertiarybutylaminosilane)、BDMAS(Bisdimethylaminosilane)、BDEAS(Bisdiethylaminosilane)、DMAS(Dimethylaminosilane)、DEAS(Diethylaminosilane)、DPAS(Dipropylaminosilane)、BAS(Butylaminosilane)、BEMAS(Bisethylmethylaminosilane)、TDMAS(Tridimethylaminosilane)、HDMS(Hexamethyldisilazane)、DMSDMA(Dimethylsilyldimethylamine)、TMSDMA(Dimethilaminotrimethylsilane)、TMMAS(Trimethylmethylaminosilane)、TMICS(Trimethyl(isocyanato)silane)、TMSA(Trimethylsilylacetylene)、TMSC(Trimethylsilylcyanide)等である。シリコンアルコキシド系ガスは、例えばTEOS(Tetraethoxysilan)等である。また、シリコン含有ガスは、Siソースガスとして、4DMAS(4 Dimethylaminosilane)、DIPAS(Diisopropylaminosilane)等であってもよい。
また、ステップS1、T1において第1の保護膜を形成する際には、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)を用いたが、シリコン含有膜の成膜方法は任意である。アミノシラン系ガスを用いて第1の保護膜を形成する場合、プラズマCVDを用いてもよいし、ALD(Atomic Layer Deposition)を用いてもよい。プラズマCVDの場合、添加ガスにはO2ガス等の酸素含有ガスが用いられる。ALDの場合、アミノシラン系ガスが用いられるステップとO2ガス等の酸素含有ガスプラズマが用いられるステップを繰り返す。アミノシラン系ガスを用いるステップでは、アミノシラン系ガスのプラズマを用いてもよいし、プラズマを用いずチャンバ内部材に対する熱吸着反応を用いてもよい。また、シリコンアルコキシド系ガスを用いて第1の保護膜を形成する場合、プラズマCVDを用いてもよい。かかる場合、添加ガスにはO2ガス等の酸素含有ガスが用いられる。
また、第1の処理ガスのプリカーサガスがシリコン含有ガスである場合、ステップS3、T5において、第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである。
以上の第1の実施形態及び第2の実施形態では、プラズマ処理としてエッチングを行ったが、これに限定されない。例えばステップS2、T3において成膜処理を行う場合にも、本開示の技術を適用することができる。
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。
なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
(1)(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を含む、プラズマ処理方法。
(2)(c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を除去する工程をさらに含む、前記(1)に記載のプラズマ処理方法。
(3)前記(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚は、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚い、前記(2)に記載のプラズマ処理方法。
(4)前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、前記(2)又は(3)に記載のプラズマ処理方法。
(5)前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、前記(2)又は(3)に記載のプラズマ処理方法。
(6)(d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに含む、前記(1)~(5)のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
(7)前記(d)工程におけるプロセス条件は、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じである、前記(6)に記載のプラズマ処理方法。
(8)処理対象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に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバの内部で前記処理ガスからプラズマを生成するプラズマ生成部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、プラズマ処理システム。
(9)前記制御部は、(c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を除去する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(8)に記載のプラズマ処理システム。
(10)前記制御部は、前記(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚が、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚くなるように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(9)に記載のプラズマ処理システム。
(11)前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、前記(9)又は(10)に記載のプラズマ処理システム。
(12)前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、前記(9)又は(10)に記載のプラズマ処理システム。
(13)前記制御部は、(d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(8)~(12)のいずれかに記載のプラズマ処理システム。
(14)前記制御部は、前記(d)工程におけるプロセス条件を、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じに制御する、前記(13)に記載のプラズマ処理システム。
(1)(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を含む、プラズマ処理方法。
(2)(c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を除去する工程をさらに含む、前記(1)に記載のプラズマ処理方法。
(3)前記(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚は、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚い、前記(2)に記載のプラズマ処理方法。
(4)前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、前記(2)又は(3)に記載のプラズマ処理方法。
(5)前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、前記(2)又は(3)に記載のプラズマ処理方法。
(6)(d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに含む、前記(1)~(5)のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
(7)前記(d)工程におけるプロセス条件は、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じである、前記(6)に記載のプラズマ処理方法。
(8)処理対象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に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバの内部で前記処理ガスからプラズマを生成するプラズマ生成部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、プラズマ処理システム。
(9)前記制御部は、(c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を除去する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(8)に記載のプラズマ処理システム。
(10)前記制御部は、前記(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚が、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚くなるように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(9)に記載のプラズマ処理システム。
(11)前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、前記(9)又は(10)に記載のプラズマ処理システム。
(12)前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、前記(9)又は(10)に記載のプラズマ処理システム。
(13)前記制御部は、(d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、前記(8)~(12)のいずれかに記載のプラズマ処理システム。
(14)前記制御部は、前記(d)工程におけるプロセス条件を、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じに制御する、前記(13)に記載のプラズマ処理システム。
1 プラズマ処理装置
2 制御部
10 プラズマ処理チャンバ
12 プラズマ生成部
20 ガス供給部
W 基板
2 制御部
10 プラズマ処理チャンバ
12 プラズマ生成部
20 ガス供給部
W 基板
Claims (14)
- (a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を含む、プラズマ処理方法。 - (c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を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(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚は、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚い、請求項2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、請求項2又は3に記載のプラズマ処理方法。 - 前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、請求項2又は3に記載のプラズマ処理方法。 - (d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。
- 前記(d)工程におけるプロセス条件は、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じである、請求項6に記載のプラズマ処理方法。
- 処理対象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に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバの内部で前記処理ガスからプラズマを生成するプラズマ生成部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
(a)ハロゲンを含有しないプリカーサガスを含む第1の処理ガスにより、チャンバの内部の部材の表面に対して第1の保護膜を形成する工程と、
(b)前記部材の表面に前記第1の保護膜が形成された後に、第2の処理ガスのプラズマにより、前記チャンバの内部に搬入された処理対象体をプラズマ処理する工程と、を実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、プラズマ処理システム。 - 前記制御部は、(c)前記プラズマ処理された前記処理対象体が前記チャンバの外部に搬出された後に、前記第1の保護膜を除去可能なガスを含む第3の処理ガスのプラズマにより、前記部材の表面から前記第1の保護膜を除去する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、請求項8に記載のプラズマ処理システム。
- 前記制御部は、前記(a)工程において形成される前記第1の保護膜の膜厚が、前記(c)工程において、前記プラズマにより生成されたイオンが前記第1の保護膜に照射された際、前記イオンが前記第1の保護膜に侵入する深さよりも厚くなるように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、請求項9に記載のプラズマ処理システム。
- 前記プリカーサガスは、炭化水素ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、酸素含有ガスである、請求項9又は10に記載のプラズマ処理システム。 - 前記プリカーサガスは、シリコン含有ガスであり、
前記第1の保護膜を除去可能なガスは、ハロゲン含有ガスである、請求項9又は10に記載のプラズマ処理システム。 - 前記制御部は、(d)前記(a)工程の後であって前記(b)工程の前に、前記第2の処理ガスと同じ種類の第4の処理ガスのプラズマにより、前記第1の保護膜の上に第2の保護膜を形成する工程をさらに実行するように、前記ガス供給部と前記プラズマ生成部を制御する、請求項8又は9に記載のプラズマ処理システム。
- 前記制御部は、前記(d)工程におけるプロセス条件を、前記(b)工程における最初のプロセス条件と同じに制御する、請求項13に記載のプラズマ処理システム。
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