JP3905462B2 - プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置にかかり，特にプラズマ処理における処理室内の壁面等に付着する堆積物等の汚染物の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において，塵埃（異物）が半導体ウエハ等の被処理体に付着すると，目的のデバイスのパターン欠陥を引き起こし，製造工程における歩留まりを低下させる。これに対して，近年の製造工程においては，プラズマを利用するドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスが重要になっている。すなわち，各種ガスを装置内に導入し，導入したガスのプラズマの反応を利用して，成膜，エッチング等の微細加工を行うものである。
【０００３】
これらのプロセスでは，微細加工を施す被処理体以外にも，すなわち，製造装置の内壁にも堆積物（デポジション膜）が付着する。例えばドライエッチングおいては，エッチングガスがプラズマ中で分解や結合されること，また，エッチングにより生成されるエッチング副生成物により装置内壁に堆積物が付着する。かかる堆積物は，処理枚数が増加し膜厚が厚くなると部分的に剥離して塵埃となり，デバイスのパターン欠陥の原因となる。したがって，かかる付着堆積物を定期的に除去する必要がある。
【０００４】
また，シリコン酸化膜のドライエッチング時に，例えばＣ４Ｆ８等のＦ／Ｃ比の小さいガスを用いて四フッ化炭素等のＣＦ系を含むポリマが目に見える程度にチャンバに付着する処理（以下，デポプロセスと呼ぶ。）を行った後に，ＣＦ４等のＦ／Ｃ比の大きいガスを用いて，かかるポリマがチャンバに付着しない処理（以下，デポレスプロセスと呼ぶ。）への切り換えを同一チャンバ内で実行すると，チャンバ内における堆積物の環境の影響を受けやすいデポレスプロセスのエッチングレートが不安定になる。
【０００５】
従来，かかる問題を解決するために，上記の堆積物と反応するガスを導入することによるドライクリーニングが行なわれる。かかるドライクリーニングとして，例えば，載置台上に設けられたウエハの温度を０℃以下に保持した状態で処理室内に四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスの処理ガスを導入し，活性化した処理ガスにより堆積物の除去を行うものや（例えば，特許文献１参照），酸素ガスに水素ガスを添加したクリーニングガスを導入してドライクリーニングを行うもの（例えば，特許文献２参照）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２９１２１３号公報
【特許文献２】
特開平７−７８８０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，ドライクリーニングの際のガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物になる狙いで行われ，結果的には蒸発・真空排気して除去される。かかるドライクリーニング直後において，処理室内のコンディションがデポレスプロセスを繰り返し行って安定状態にある時と異なってしまうため，デポレスプロセスでのエッチングレートが低下することが問題となった。
【０００８】
上記問題を解決するため，ドライクリーニング後に直ちにウエハを処理せずに，処理室内に複数のダミー基板を流し，かかるダミー基板に対して，実際のプラズマ処理工程と同様なプロセス条件でプラズマ処理を施して，処理室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を行うことが効果的とも考えられる。
【０００９】
しかしながら，上記シーズニング処理には，かかるシーズニング処理用のダミーウエハ，および少なくとも数分の処理時間を要し，余分に手間や時間を要すこととなり，一連のプラズマ処理の稼働率を低下させてしまう。
【００１０】
本発明は，従来のプラズマ処理方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ドライクリーニング直後にシーズニングを実行せずにデポレスプロセスのエッチングレートの低下を抑えることの可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等が鋭意研究した結果，ドライクリーニング後にデポレスプロセスを行う際のエッチングレートの下落は，ドライクリーニングの際に使用するダミーウエハや，フォーカスリングなどのシリコン含有材料からスパッタされるシリコン含有物が処理室内壁表面へ付着・残留することが原因であること，およびかかるウエハスパッタ物の処理室内壁表面への付着・残留を生じないドライクリーニング方法を見出した。
【００１２】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，実質的に処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に処理室内に堆積物が付着しないプラズマ処理工程とを同一の処理室内で実施するプラズマ処理方法であって，少なくとも実質的に処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に処理室内に堆積物が付着しないプラズマ処理工程との間に，ダミー基板を使用して処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，ドライクリーニング工程は，堆積物が付着するプラズマ処理工程時に処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００１３】
このとき，堆積物除去用ガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物になりやすい気体であることが好ましく，具体的には，酸素ガス，窒素ガス，水素ガス，アンモニアガスのいずれか１つ，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスなどが挙げられる。
【００１４】
また，このときダミー基板エッチング性ガスは，ウエハと反応することによってウエハを削りやすいガスであることが好ましく，具体的には，ＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，ＳＦ系ガスなどが挙げられる。
【００１５】
さらに，堆積物除去用ガスは，酸素ガスであり，ダミー基板エッチング性ガスは，四フッ化炭素であり，ダミー基板の表面は，シリコン含有材料からなることとしてもよい。
【００１６】
また，本発明の第２の観点によれば，処理室内で被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において，被処理体に対するプラズマ処理後に，ダミー基板を使用して処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，ドライクリーニング工程は，プラズマ処理時に処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング処理用ガスとを処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であり，ドライクリーニング工程の際に，堆積物除去用ガスに対するダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．１４％以上，７．１％以下であることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００１７】
また，このときプラズマ処理において，上部電極または下部電極のいずれか一方に印加する高周波電力は，３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２の範囲内とすることが好ましい。
【００１８】
さらに，このとき処理室内において，処理室内に堆積物が付着しやすいプラズマ処理工程と処理室内に堆積物が付着しにくいプラズマ処理工程とを実施する際に，少なくとも処理室内に堆積物が付着しやすいプラズマ処理工程と処理室内に堆積物が付着しにくいプラズマ処理工程との間に，ドライクリーニング工程を施すこととしてもよい。
【００１９】
かかる構成とすることにより，ドライクリーニングにより処理室内の壁面に二酸化ケイ素等のシリコン含有物が付着されないため，ドライクリーニング直後にデポレスプロセスを行ったときのエッチングレートの下落を防止できるので，ドライクリーニング直後にシーズニング処理を不要とすることより，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１は，本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。かかるプラズマ処理装置１００は，気密に構成された処理室１０２を有している。この処理室１０２には，小径の上部１０２ａと大径の下部１０２ｂとからなる段つき円筒状をなしている。また処理室１０２は，壁部が例えばアルミニウム製で表面に約２００μｍの酸化イットリウムＹ２Ｏ３膜が形成されている。また処理室１０２は，電気的に接地されている。
【００２２】
また処理室１０２内には，被処理体として，例えば直径２００ｍｍの半導体ウエハＷ（以下「ウエハ」と称する。）を水平に支持する支持テーブル１０４が設けられている。支持テーブル１０４は，例えばアルミニウムで構成されており，絶縁板１０６を介して導体の支持台１０８に支持されている。また支持テーブル１０４の上方の外周には，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング１１０が設けられている。
【００２３】
支持テーブル１０４と支持台１０８は，ボールねじ１１２を含むボールねじ機構により昇降可能となっており，支持台１０８の下方の駆動部分は，ステンレス鋼（ＳＵＳ）などから構成されるベローズ１１４で覆われている。また，ベローズ１１４の外側には，ベローズカバー１１６が設けられている。
【００２４】
支持テーブル１０４には，マッチングボックス１１８を介してＲＦ電源１２０が接続されており，下部電極を構成する。ＲＦ電源１２０からは，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル１０４に供給されるようになっている。一方，支持テーブル１０４に対向して，その上方には，上部電極を構成する後述のシャワーヘッド１２２が互いに平行に設けられており，かかるシャワーヘッド１２２は，接地されている。本実施形態のプラズマ処理装置では，支持テーブル（下部電極）１０４とシャワーヘッド（上部電極）１２２は，一対の電極として機能する。
【００２５】
支持テーブル１０４の表面上には，ウエハＷを静電吸着するための静電チャック１２４が設けられている。かかる静電チャック１２４は，絶縁体１２４ｂの間に電極１２４ａが介在されて構成されており，電極１２４ａには，電源１２６が接続されている。そして電極１２４ａに電源１２６から電圧が印加されることにより，クーロン力によってウエハＷが吸着される。
【００２６】
支持テーブル１０４の内部には，冷媒流路（図示せず）が形成されており，その中に適宜の冷媒を循環させることによって支持テーブル１０４を温度制御するとともに，ウエハＷの裏面にはバックガス供給系（図示せず）が設けられており，ヘリウム等の不活性ガスを供給することにより，支持テーブル１０４とウエハＷとの間の熱伝導性を高めてウエハＷを所定の温度に制御可能となっている。また，フォーカスリング１１０の外側にはバッフル板１２８が設けられている。かかるバッフル板１２８は，支持台１０８，ベローズ１１４を通して処理室１０２と導通している。
【００２７】
処理室１０２の天壁部分には，支持テーブル１０４に対向するようにシャワーヘッド１２２が設けられている。シャワーヘッド１２２は，その下面に多数のガス吐出孔１３０が設けられており，かつその上部にガス導入部１３２を有している。シャワーヘッド１２２の内部には，空間部１３４が形成されている。ガス導入部１３２には，ガス供給配管１３６が接続されており，かかるガス供給配管１３６の他端には，エッチングなどのプラズマ処理用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１３８が接続されている。反応ガスとしては，例えばハロゲン系のガス，希釈ガスとしては，例えばＡｒガス，Ｈｅガス等，通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００２８】
上記に記載したような処理ガスが，処理ガス供給系１３８からガス供給配管１３６，ガス導入部１３２を介してシャワーヘッド１２２の空間１３４に至り，ガス吐出孔１３０から吐出され，ウエハＷに形成された膜がエッチングされる。
【００２９】
また処理室１０２の下部１０２ｂの側壁には，排気ポート１４０が形成されており，かかる排気ポート１４０には，排気系１４２が接続されている。排気系１４２に設けられた真空ポンプ（図示せず）を作動させることにより，処理室１０２内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方，処理室１０２の下部１０２ｂの側壁上側には，ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１４４が設けられている。
【００３０】
一方，処理室１０２の上部１０２ａの周囲には，磁場形成手段として，同心状にダイポールリング磁石１４６が配置されており，支持テーブル１０４とシャワーヘッド１２２との間の空間に磁場を及ぼすようになっている。かかるダイポールリング磁石１４６は，モータ等の回転手段（図示せず）により回転可能となっている。
【００３１】
このように構成されるプラズマ処理装置においては，まずゲートバルブ１４４を開いてウエハＷが処理室１０２内に搬入され，支持テーブル１０４に載置された後，支持テーブル１０４が図示の位置まで上昇され，排気系１４２の真空ポンプにより排気ポート１４０を介して処理室１０２内が排気される。
【００３２】
処理室１０２内が所定の真空度になった後，処理室１０２内には処理ガス供給系１３８から所定の処理ガスが導入され，処理室１０２内が所定の圧力，例えば４０ｍＴｏｒｒに保持される。この状態でＲＦ電源１２０から支持テーブル１０４に，周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ，パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力が供給される。このとき直流電源１２６から静電チャック１２４の電極１２４ａに所定の電圧が印加され，ウエハＷは，クーロン力により吸着される。
【００３３】
この場合に，上述のようにして下部電極である支持テーブル１０４に高周波電力が印加されることにより，上部電極であるシャワーヘッド１２２と下部電極である支持テーブル１０４との間には電界が形成される。一方，処理室１０２の上部１０２ａには，ダイポールリング磁石１４６により水平磁場が形成されるから，ウエハＷが存在する処理空間には，電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ，それによって形成された処理ガスのプラズマにより，ウエハＷ上に形成された所定の膜がエッチング処理される。
【００３４】
次に，ドライクリーニング後のデポレスプロセスにおけるエッチングレートの変動を分析したデータについて説明する。
【００３５】
図２は，ドライクリーニング後に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図の左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），右側に位置するグラフの縦軸がエッチングレートの面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。なお，デポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハの枚数に対応する。
【００３６】
また図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，それぞれドライクリーニングを施した時間が３分，５分，１０分，３０分の場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフがエッチングレートの面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。また，図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００３７】
被処理体として直径２００ｍｍのウエハ全面に形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，シリコン熱酸化膜を形成したウエハは，１，２，３，５，７，１０，１５，２０，および２５枚目に処理し，それ以外は，ウエハ表面にレジスト膜を形成したダミーウエハを処理した。
【００３８】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００３９】
上記の条件におけるドライクリーニング後のデポレスプロセスでのエッチングレート，エッチングレートの面内均一性の変動を見ると，ドライクリーニングを施した時間が３分から３０分へと長くなるにつれて，ドライクリーニング終了時におけるエッチングレートの下落が大きくなり，一方ドライクリーニング終了時の面内均一性は，若干増加していることがわかる。また，ドライクリーニングを施した時間が３分から３０分へと長くなるにつれて，ドライクリーニング終了時からエッチングレート，および面内均一性が安定するまでに要す時間が１〜２分から９分へと長くなっていることがわかる。以上から，ドライクリーニング終了時におけるエッチングレートの下落度，およびドライクリーニング終了時からエッチングレートが安定するまでに要す時間は，ドライクリーニングを施した時間に依存するものと考えられる。
【００４０】
上記のドライクリーニングによるエッチングレートの変動の理由を調べるために行った実験について説明する。具体的には，本実施形態で使用された処理室１０２と同じ材質のアルミニウム表面に酸化イットリウムＹ２Ｏ３が溶射により形成されたチップ２００を使用して，後述の処理条件下で，図３に示す実験チャンバ２０２でドライクリーニングをしたとき，チップ２００表面への付着物の成分をＸ線光電子分光法（以下，ＸＰＳと呼ぶ。）で分析をする実験を行った。かかるチップ２００は，実験チャンバ２０２の天井部２０４に熱伝達が良好なシリコン製テープ（図示せず）で固定されている。
【００４１】
また，実験チャンバ２０２内には，本実施形態で使用されたプラズマ処理装置１００と同様に，支持テーブル２０４上にウエハWが載置され，支持テーブル２０４の上方の外周には，プラズマを処理空間Ｓに集中させるために，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング２０８が設けられている。さらに，実験チャンバ２０２の下部には，バッフル板２１０が設けられている。
【００４２】
本実験では，
（１）ドライクリーニング１５分処理
（２）ドライクリーニング１５分処理の後にデポレスプロセス２５分処理
（３）四フッ化炭素ＣＦ４を微量添加した上でドライクリーニング１５分処理
の３つの処理条件で，実験チャンバ２０２に設けたチップ２００表面への付着物の成分をＸＰＳで分析をした。上記処理条件（１），（２），（３）での実験結果をそれぞれ図４，５，６のグラフに示す。なお，図４，５，６のグラフにおいて，縦軸は，光電子強度（単位は任意）を表し，横軸は，結合エネルギー（単位はｅＶ）を表す。
【００４３】
また，本実験では，ドライクリーニング時の条件として，各処理条件とも例えば実験チャンバ２０２内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００４４】
さらに，条件（２）でのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００４５】
また，処理条件（３）では，ドライクリーニング時に酸素Ｏ２ガスと共に四フッ化炭素ＣＦ４を２ｓｃｃｍの流量で供給する。このとき使用する四フッ化炭素ＣＦ４は，シリコンダミーウエハをエッチングする作用を有するガスである。
【００４６】
なお，本実験で使用するＸＰＳによる分析では，分析される元素固有の結合エネルギー値のところに光電子強度のピークが現れることより，ピークの現れた元素がチップ２００の表面に付着していることがわかる。
【００４７】
まず，処理条件（１）でのチップ２００表面の分析結果を図４に示す。図４より，光電子強度のピークが特に酸素元素Ｏとシリコン元素Ｓｉに見られることがわかる。
【００４８】
次に，処理条件（２）でのチップ２００表面の分析結果を図５に示す。図５より，光電子強度のピークが特にフッ素元素Ｆとイットリウム元素Ｙに見られることがわかる。
【００４９】
次に，処理条件（３）でのチップ２００表面の分析結果を図６に示す。図６より，光電子強度のピークが処理条件（２）と同様にして，特にフッ素元素Ｆとイットリウム元素Ｙに見られることがわかる。
【００５０】
上記ＸＰＳで分析されたチップ２００は，酸化イットリウムＹ２Ｏ３で形成されていることより，かかるＸＰＳ分析により，イットリウム元素Ｙと酸素元素Ｏに光電子強度のピークが見られるはずである。
【００５１】
しかしながら，処理条件（１）では，イットリウム元素Ｙの光電子強度のピークは，見られないかわりに，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られた。このことより，処理条件（１）では，チップ２００の表面に二酸化ケイ素ＳｉＯ２を含むシリコンスパッタ物が付着していると推測される。
【００５２】
また，処理条件（２）では，酸素元素Ｏよりもフッ素元素Ｆの光電子強度のピークが見られ，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られなくなっている。このことより，チップ２００の表面は，フッ化されて，さらにシリコンスパッタ物がデポレスプロセスにより除去されていることが推測される。
【００５３】
さらに，処理条件（３）では，酸素元素Ｏよりもフッ素元素Ｆの光電子強度のピークが見られ，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られない。このことより，チップ２００の表面は，フッ化されて，さらにシリコンスパッタ物の付着がないことが推測される。
【００５４】
次に，ドライクリーニングを施すときに，四フッ化炭素ＣＦ４を添加したときのエッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性の変動への影響を調査した結果を図７で示す。
【００５５】
図７は，３０分間のドライクリーニング後に先の実施例と同様に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレートおよびエッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），本図右側に位置するグラフの縦軸が面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。デポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハ枚数に対応する。
【００５６】
また（ａ），（ｂ），（ｃ）は，それぞれドライクリーニングを３０分施した場合，ウエハ表面にポリイミドを貼付してドライクリーニングを３０分施した場合，四フッ化炭素ＣＦ４を微量（流量２ｓｃｃｍ）添加してドライクリーニングを３０分施した場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフがエッチングレートの面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。また，図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００５７】
また，被処理体として直径２００ｍｍのウエハに形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００５８】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００５９】
図７より，ドライクリーニングを３０分施した場合は，ドライクリーニング直後にエッチングレートが下落し，エッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性が安定するまで９分かかる。また，ウエハ表面にポリイミド膜を貼付してドライクリーニングを３０分施した場合は，同様にしてドライクリーニング直後にエッチングレートの下落が見られ，エッチングレートが安定するまでの時間が６分に低減した。また，面内均一性が安定するまでは，９分かかった。このことからシリコンウエハの表面をポリイミド膜で覆うことでシリコンスパッタ物の発生及び付着が抑制されたと推察される。一方，四フッ化炭素ＣＦ４を微量（流量２ｓｃｃｍ）添加してドライクリーニングを３０分施した場合は，ドライクリーニング直後にエッチングレートの下落が見られずに，エッチングレートは，略一定で安定した状態であった。また面内均一性は，若干の下落は見られたものの１分で安定した。
【００６０】
このように上記の実験による条件では，ドライクリーニング直後のデポレスプロセスでのエッチングレートの低下は，ドライクリーニング中に処理室内に付着する二酸化ケイ素等のシリコンスパッタ物の影響が大きいことがわかった。
【００６１】
さらに，ドライクリーニング中にシリコンダミーウエハをエッチングする作用を有する四フッ化炭素ＣＦ４を微量添加することにより，シリコンスパッタ物の付着を抑えることができ，ドライクリーニング直後のデポレスプロセスでのエッチングレートの低下を抑えることができると考えられる。
【００６２】
上記の効果を得るために，ドライクリーニング処理中に添加する四フッ化炭素ＣＦ４の適正量を調査した結果を図８に示す。
【００６３】
図８は，３０分間のドライクリーニング後に先の実施例と同様に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレート，エッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），本図右側に位置するグラフの縦軸が面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。このときデポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハ枚数に対応する。
【００６４】
また（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，それぞれ四フッ化炭素ＣＦ４を流量０．４ｓｃｃｍ，流量２ｓｃｃｍ，流量１０ｓｃｃｍ，流量５０ｓｃｃｍ添加してドライクリーニングを３０分施した場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフが面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００６５】
また，被処理体として直径２００ｍｍのウエハに形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００６６】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００６７】
図８より，ドライクリーニング中に添加する四フッ化炭素ＣＦ４の流量が０．４ｓｃｃｍの場合は，エッチングレート，および面内均一性の下落が見られ，安定するまで４分かかるが，四フッ化炭素ＣＦ４の流量が２ｓｃｃｍ以上になるとエッチングレートの下落は，見られない。また，面内均一性は，四フッ化炭素ＣＦ４の流量が２ｓｃｃｍ以上になると若干の下落は見られるが，１〜２分で安定する。このことより，ドライクリーニング時に酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給すると同時に四フッ化炭素ＣＦ４を流量２ｓｃｃｍ以上供給すると，ドライクリーニング後のエッチングレートの下落を抑制することが可能であることがわかる。
【００６８】
しかし，四フッ化炭素ＣＦ４を必要以上の流量で供給すると，プラズマ処理装置内の各パーツへの腐食等の影響を与えるため，ドライクリーニング時の酸素／四フッ化炭素の流量比は，７００ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約０．１４％）以上，７００ｓｃｃｍ／５０ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約７．１％）以下，好ましくは７００ｓｃｃｍ／２ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約０．２９％）以上，７００ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約１．４％）以下であることが好適であると言える。
【００６９】
次に，ドライクリーニング時における諸条件の変化によるエッチングレートの変化を調べるために行った実験について説明する。本実験では，図９に示すように，実験チャンバ３００の天板部３０２，側壁部（デポシールド）３０４，インシュレータリング３１０，バッファ板３１２の各部に不図示のレジストのチップを熱伝達が良好なシリコン製テープ（図示せず）で貼付してドライクリーニングしたときに，
１）四フッ化炭素の添加の有無（四フッ化炭素添加時の流量２ｓｃｃｍ）
２）下部電極へ印加する電力の大きさの変更
によるアッシングレート，およびアッシング時間への影響を調べた。
【００７０】
なお，実験チャンバ３００内には，支持テーブル３０６上にウエハWが載置され，支持テーブル３０６の上方の外周には，プラズマを処理空間Ｓに集中させるために，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング３０８，さらにフォーカスリング３０８の外側には，例えば二酸化ケイ素で形成されたインシュレータリング３１０が設けられている。さらに，実験チャンバ３００の下部には，バッフル板３１２が設けられている。
【００７１】
さらに，図１０において，本実験でレジストチップを貼付した実験チャンバ３００内の部位は，以下の通りとする。
（１）ウエハＷ中心部の真上にあたる天板中心部
（２）天板中心から５０ｍｍの地点の天板
（３）天板中心から９５ｍｍの地点の天板
（４）天板中心から１４０ｍｍの地点の天板
（５）実験チャンバの底面からの距離が５０ｍｍのデポシールド
（６）実験チャンバの底面からの距離が４０ｍｍのデポシールド
（７）実験チャンバの底面からの距離が３０ｍｍのデポシールド
（８）実験チャンバの底面からの距離が２０ｍｍのデポシールド
（９）実験チャンバの底面からの距離が１０ｍｍのデポシールド
（１０）インシュレータリング上
（１１）バッフル板の支持テーブル側
（１２）バッフル板の中間部
（１３）バッフル板の側壁部側
【００７２】
また，本実験のうち，１）四フッ化炭素ＣＦ４の添加の有無（四フッ化炭素添加時の流量２ｓｃｃｍ），による影響を調べる実験では，ドライクリーニング時の条件として，実験チャンバ３００内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１５００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００７３】
さらに，本実験のうち，２）下部電極へ印加する電力の大きさの変更，による影響を調べる実験では，ドライクリーニング時の条件として，実験チャンバ３００内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１５００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガス，四フッ化炭素ＣＦ４ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍ／２ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００７４】
図１０は，本実験１）の結果を表した表であり，実験チャンバ３００内の各点における四フッ化炭素添加の有無とアッシングレート（単位：Å／ｍｉｎ）の関係を表している。本図の表より，アッシングレートの最大値（Ｍａｘ．），最小値（Ｍｉｎ．），平均値（Ａｖｅ．），および均一性（Ｕｎｉｆ．）共に，四フッ化炭素の添加の有無により，大きな差がないことがわかる。なお，均一性（Ｕｎｉｆ．）＝｛（Ｍａｘ．−Ｍｉｎ．）／（２×Ａｖｅ．）｝×１００である。四フッ化炭素の添加によるレジストのアッシングレート値に大きな変化がないことから，エッチングにおける四フッ化炭素の添加によるエッチングレートの値も大きな変化がないことが推察される。
【００７５】
図１１は，本実験２）の結果を表した表であり，デポプロセス３ｍｉｎ×２５枚処理した後の実験チャンバ３００内の各点におけるレジストチップへの付着堆積物が除去される時間（単位：ｓ）と，下部電極への印加電力との関係を示す。なお，本実験では，下部電極に印加する電力は，５００，１０００，１５００Ｗと変化させるものとする。
【００７６】
本図によると，下部電極への印加電力を５００Ｗから１５００Ｗへと大きくするに従って，アッシングに要する時間が最大値（Ｍａｘ．），最小値（Ｍｉｎ．），平均値（Ａｖｅ．）共に，実験チャンバ内の各部において短縮されていることがわかる。このことから下部電極への印加電力を大きくするとアッシングレートも大きくなることが推察される。
【００７７】
しかしながら，下部電極への印加電力を５００Ｗから１５００Ｗへと大きくするに従って，アッシングに要する時間の均一性（Ｕｎｉｆ．）においては，印加電力が５００Ｗから１０００Ｗへと大きくなるに従い，小さくなるが，印加電力が１０００Ｗから１５００Ｗへと大きくなると，アッシングに要する時間の均一性（Ｕｎｉｆ．）は，１１６．６８から１１７．９２へと若干の増加が見られる。このことから下部電極への印加電力をある程度以上大きくするとアッシングレートの均一性は，低下することが推察される。なお，均一性（Ｕｎｉｆ．）＝｛（Ｍａｘ．−Ｍｉｎ．）／（２×Ａｖｅ．）｝×１００である。
【００７８】
また，下部電極に印加される高周波電力のパワーが過度に大きいとチャンバ３００内の温度が大きくなりすぎることより，本発明の本実施形態のプラズマ処理装置１００内の各パーツに影響を及ぼすことが推察される。
【００７９】
従って，本装置構成において，レジストチップのアッシングでの，下部電極への印加電力は，１０００Ｗ〜１５００Ｗ（３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２）の範囲内であることが好ましいことがわかる。また，同様にしてエッチング時での印加電力は，かかる印加電力範囲内であることが好ましい。
【００８０】
以上のようにプラズマ処理におけるドライクリーニング処理について実験を重ねた結果，ドライクリーニング時に酸素を含む堆積物除去用ガスと共に四フッ化炭素ＣＦ４を含むダミーウエハエッチング性ガス（ダミー基板エッチング性ガス）を処理室内に供給することにより，プラズマ処理装置内の壁面等にシリコンスパッタ物等のデポジション膜の付着を未然に防ぐことができることがわかる。
【００８１】
したがって，図１２に示すように，従来のドライクリーニングと異なり，本発明のプラズマ処理におけるドライクリーニングでは，ドライクリーニング時に四フッ化炭素を微量添加することにより，ドライクリーニング後にシーズニング処理が不要となるので，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率を向上させることが実現される。
【００８２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８３】
例えば，本発明の実施形態では，プラズマ処理としてエッチングに関して言及しているが，かかるプラズマ処理は，エッチングに限らず，アッシング，スパッタ等の他のプラズマ処理においてもシリコンスパッタ物からなる堆積物が悪影響を及ぼす場合には，同様の効果が得られる。
【００８４】
また，本発明の実施形態では，ドライクリーニング時の堆積物除去用ガスと共に微量添加するダミーウエハエッチング性ガス（ダミー基板エッチング性ガス）として，四フッ化炭素が使用されているが，かかるダミーウエハエッチング性ガスは，ウエハと反応することによってウエハを削りやすいガスであればよい。具体的には，四フッ化炭素以外のＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，またはＳＦ系ガスがダミーウエハエッチング性ガスとして使用可能な気体として挙げられる。
【００８５】
さらに，本発明の実施形態では，ドライクリーニング時の堆積物除去用ガスとして酸素を使用しているが，かかる堆積物除去用ガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物を形成し，蒸発する気体であればよい。具体的には，酸素ガス以外にも窒素ガス，水素ガス，アンモニアガス，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスが堆積物除去用ガスとして使用可能な気体として挙げられる。
【００８６】
また，本発明の本実施形態のプラズマ処理装置では，下部電極となる支持テーブルに高周波電力が印加され，上部電極となるシャワーヘッドが接地されているが，上部電極となるシャワーヘッドに高周波電力を印加され，下部電極となる支持テーブルが接地されている構成としても同様の効果が得られる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，ドライクリーニングにより処理室内の壁面にシリコンスパッタ物等の堆積物の付着を未然に防ぐため，ドライクリーニング直後のエッチングレートの下落を防止できる。このためドライクリーニング直後にデポレスプロセスを行った時のシーズニング処理が不要となるので，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率向上が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の本実施形態に使用されるプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】 本発明の本実施形態のドライクリーニング後のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図３】 本発明の本実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験装置の概略断面図である。
【図４】 従来の実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図５】 従来の実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図６】 本発明の本実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図７】 従来の実施形態，および本発明の本実施形態のドライクリーニングを３０分間実施した後のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図８】 本発明の本実施形態のドライクリーニングを四フッ化炭素の添加量を変化した時のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図９】 ドライクリーニング時における諸条件の変化によるエッチングレートの変化を調べるために行った実験装置の概略断面図である。
【図１０】 実験チャンバ内の各点における四フッ化炭素添加の有無とアッシングレート（単位：Å／ｍｉｎ）の関係を表す表である。
【図１１】 デポプロセス３ｍｉｎ×２５枚処理した後の実験チャンバ内の各点におけるレジストチップへの付着堆積物が除去される時間（単位：ｓ）と，下部電極への印加電力との関係を示す表である。
【図１２】 本発明と従来のプラズマ処理方法とのドライクリーニング前後の流れを示したフロー図である。
【符号の説明】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 支持テーブル
１０６ 絶縁板
１０８ 支持台
１１０ フォーカスリング
１１２ ボールねじ
１１４ ベローズ
１１６ ベローズカバー
１１８ マッチングボックス
１２０ ＲＦ電源
１２２ シャワーヘッド
１２４ 静電チャック
１２６ 電源
１２８ バッフル板
１３０ ガス吐出孔
１３２ ガス導入部
１３４ 空間部
１３６ ガス供給配管
１３８ 処理ガス供給系
１４０ 排気ポート
１４２ 排気系
１４４ ゲートバルブ
１４６ ダイポールリング磁石
Ｗ ウエハ
２００ チップ
２０２，３００ 実験チャンバ
２０４，３０６ 支持テーブル
２０８，３０８ フォーカスリング
２１０，３１２ バッフル板
３０２ 天板部
３０４ 側壁部（デポシールド）
３１０ インシュレータリング
【発明の属する技術分野】
本発明は，プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置にかかり，特にプラズマ処理における処理室内の壁面等に付着する堆積物等の汚染物の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において，塵埃（異物）が半導体ウエハ等の被処理体に付着すると，目的のデバイスのパターン欠陥を引き起こし，製造工程における歩留まりを低下させる。これに対して，近年の製造工程においては，プラズマを利用するドライエッチングやＣＶＤ等のプロセスが重要になっている。すなわち，各種ガスを装置内に導入し，導入したガスのプラズマの反応を利用して，成膜，エッチング等の微細加工を行うものである。
【０００３】
これらのプロセスでは，微細加工を施す被処理体以外にも，すなわち，製造装置の内壁にも堆積物（デポジション膜）が付着する。例えばドライエッチングおいては，エッチングガスがプラズマ中で分解や結合されること，また，エッチングにより生成されるエッチング副生成物により装置内壁に堆積物が付着する。かかる堆積物は，処理枚数が増加し膜厚が厚くなると部分的に剥離して塵埃となり，デバイスのパターン欠陥の原因となる。したがって，かかる付着堆積物を定期的に除去する必要がある。
【０００４】
また，シリコン酸化膜のドライエッチング時に，例えばＣ４Ｆ８等のＦ／Ｃ比の小さいガスを用いて四フッ化炭素等のＣＦ系を含むポリマが目に見える程度にチャンバに付着する処理（以下，デポプロセスと呼ぶ。）を行った後に，ＣＦ４等のＦ／Ｃ比の大きいガスを用いて，かかるポリマがチャンバに付着しない処理（以下，デポレスプロセスと呼ぶ。）への切り換えを同一チャンバ内で実行すると，チャンバ内における堆積物の環境の影響を受けやすいデポレスプロセスのエッチングレートが不安定になる。
【０００５】
従来，かかる問題を解決するために，上記の堆積物と反応するガスを導入することによるドライクリーニングが行なわれる。かかるドライクリーニングとして，例えば，載置台上に設けられたウエハの温度を０℃以下に保持した状態で処理室内に四フッ化炭素ガスと酸素ガスとの混合ガスの処理ガスを導入し，活性化した処理ガスにより堆積物の除去を行うものや（例えば，特許文献１参照），酸素ガスに水素ガスを添加したクリーニングガスを導入してドライクリーニングを行うもの（例えば，特許文献２参照）が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２９１２１３号公報
【特許文献２】
特開平７−７８８０２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，ドライクリーニングの際のガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物になる狙いで行われ，結果的には蒸発・真空排気して除去される。かかるドライクリーニング直後において，処理室内のコンディションがデポレスプロセスを繰り返し行って安定状態にある時と異なってしまうため，デポレスプロセスでのエッチングレートが低下することが問題となった。
【０００８】
上記問題を解決するため，ドライクリーニング後に直ちにウエハを処理せずに，処理室内に複数のダミー基板を流し，かかるダミー基板に対して，実際のプラズマ処理工程と同様なプロセス条件でプラズマ処理を施して，処理室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を行うことが効果的とも考えられる。
【０００９】
しかしながら，上記シーズニング処理には，かかるシーズニング処理用のダミーウエハ，および少なくとも数分の処理時間を要し，余分に手間や時間を要すこととなり，一連のプラズマ処理の稼働率を低下させてしまう。
【００１０】
本発明は，従来のプラズマ処理方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，ドライクリーニング直後にシーズニングを実行せずにデポレスプロセスのエッチングレートの低下を抑えることの可能な，新規かつ改良されたプラズマ処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等が鋭意研究した結果，ドライクリーニング後にデポレスプロセスを行う際のエッチングレートの下落は，ドライクリーニングの際に使用するダミーウエハや，フォーカスリングなどのシリコン含有材料からスパッタされるシリコン含有物が処理室内壁表面へ付着・残留することが原因であること，およびかかるウエハスパッタ物の処理室内壁表面への付着・残留を生じないドライクリーニング方法を見出した。
【００１２】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，実質的に処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に処理室内に堆積物が付着しないプラズマ処理工程とを同一の処理室内で実施するプラズマ処理方法であって，少なくとも実質的に処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に処理室内に堆積物が付着しないプラズマ処理工程との間に，ダミー基板を使用して処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，ドライクリーニング工程は，堆積物が付着するプラズマ処理工程時に処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００１３】
このとき，堆積物除去用ガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物になりやすい気体であることが好ましく，具体的には，酸素ガス，窒素ガス，水素ガス，アンモニアガスのいずれか１つ，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスなどが挙げられる。
【００１４】
また，このときダミー基板エッチング性ガスは，ウエハと反応することによってウエハを削りやすいガスであることが好ましく，具体的には，ＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，ＳＦ系ガスなどが挙げられる。
【００１５】
さらに，堆積物除去用ガスは，酸素ガスであり，ダミー基板エッチング性ガスは，四フッ化炭素であり，ダミー基板の表面は，シリコン含有材料からなることとしてもよい。
【００１６】
また，本発明の第２の観点によれば，処理室内で被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において，被処理体に対するプラズマ処理後に，ダミー基板を使用して処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，ドライクリーニング工程は，プラズマ処理時に処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング処理用ガスとを処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であり，ドライクリーニング工程の際に，堆積物除去用ガスに対するダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．１４％以上，７．１％以下であることを特徴とする，プラズマ処理方法が提供される。
【００１７】
また，このときプラズマ処理において，上部電極または下部電極のいずれか一方に印加する高周波電力は，３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２の範囲内とすることが好ましい。
【００１８】
さらに，このとき処理室内において，処理室内に堆積物が付着しやすいプラズマ処理工程と処理室内に堆積物が付着しにくいプラズマ処理工程とを実施する際に，少なくとも処理室内に堆積物が付着しやすいプラズマ処理工程と処理室内に堆積物が付着しにくいプラズマ処理工程との間に，ドライクリーニング工程を施すこととしてもよい。
【００１９】
かかる構成とすることにより，ドライクリーニングにより処理室内の壁面に二酸化ケイ素等のシリコン含有物が付着されないため，ドライクリーニング直後にデポレスプロセスを行ったときのエッチングレートの下落を防止できるので，ドライクリーニング直後にシーズニング処理を不要とすることより，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２１】
図１は，本発明の第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。かかるプラズマ処理装置１００は，気密に構成された処理室１０２を有している。この処理室１０２には，小径の上部１０２ａと大径の下部１０２ｂとからなる段つき円筒状をなしている。また処理室１０２は，壁部が例えばアルミニウム製で表面に約２００μｍの酸化イットリウムＹ２Ｏ３膜が形成されている。また処理室１０２は，電気的に接地されている。
【００２２】
また処理室１０２内には，被処理体として，例えば直径２００ｍｍの半導体ウエハＷ（以下「ウエハ」と称する。）を水平に支持する支持テーブル１０４が設けられている。支持テーブル１０４は，例えばアルミニウムで構成されており，絶縁板１０６を介して導体の支持台１０８に支持されている。また支持テーブル１０４の上方の外周には，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング１１０が設けられている。
【００２３】
支持テーブル１０４と支持台１０８は，ボールねじ１１２を含むボールねじ機構により昇降可能となっており，支持台１０８の下方の駆動部分は，ステンレス鋼（ＳＵＳ）などから構成されるベローズ１１４で覆われている。また，ベローズ１１４の外側には，ベローズカバー１１６が設けられている。
【００２４】
支持テーブル１０４には，マッチングボックス１１８を介してＲＦ電源１２０が接続されており，下部電極を構成する。ＲＦ電源１２０からは，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル１０４に供給されるようになっている。一方，支持テーブル１０４に対向して，その上方には，上部電極を構成する後述のシャワーヘッド１２２が互いに平行に設けられており，かかるシャワーヘッド１２２は，接地されている。本実施形態のプラズマ処理装置では，支持テーブル（下部電極）１０４とシャワーヘッド（上部電極）１２２は，一対の電極として機能する。
【００２５】
支持テーブル１０４の表面上には，ウエハＷを静電吸着するための静電チャック１２４が設けられている。かかる静電チャック１２４は，絶縁体１２４ｂの間に電極１２４ａが介在されて構成されており，電極１２４ａには，電源１２６が接続されている。そして電極１２４ａに電源１２６から電圧が印加されることにより，クーロン力によってウエハＷが吸着される。
【００２６】
支持テーブル１０４の内部には，冷媒流路（図示せず）が形成されており，その中に適宜の冷媒を循環させることによって支持テーブル１０４を温度制御するとともに，ウエハＷの裏面にはバックガス供給系（図示せず）が設けられており，ヘリウム等の不活性ガスを供給することにより，支持テーブル１０４とウエハＷとの間の熱伝導性を高めてウエハＷを所定の温度に制御可能となっている。また，フォーカスリング１１０の外側にはバッフル板１２８が設けられている。かかるバッフル板１２８は，支持台１０８，ベローズ１１４を通して処理室１０２と導通している。
【００２７】
処理室１０２の天壁部分には，支持テーブル１０４に対向するようにシャワーヘッド１２２が設けられている。シャワーヘッド１２２は，その下面に多数のガス吐出孔１３０が設けられており，かつその上部にガス導入部１３２を有している。シャワーヘッド１２２の内部には，空間部１３４が形成されている。ガス導入部１３２には，ガス供給配管１３６が接続されており，かかるガス供給配管１３６の他端には，エッチングなどのプラズマ処理用の反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系１３８が接続されている。反応ガスとしては，例えばハロゲン系のガス，希釈ガスとしては，例えばＡｒガス，Ｈｅガス等，通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００２８】
上記に記載したような処理ガスが，処理ガス供給系１３８からガス供給配管１３６，ガス導入部１３２を介してシャワーヘッド１２２の空間１３４に至り，ガス吐出孔１３０から吐出され，ウエハＷに形成された膜がエッチングされる。
【００２９】
また処理室１０２の下部１０２ｂの側壁には，排気ポート１４０が形成されており，かかる排気ポート１４０には，排気系１４２が接続されている。排気系１４２に設けられた真空ポンプ（図示せず）を作動させることにより，処理室１０２内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方，処理室１０２の下部１０２ｂの側壁上側には，ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１４４が設けられている。
【００３０】
一方，処理室１０２の上部１０２ａの周囲には，磁場形成手段として，同心状にダイポールリング磁石１４６が配置されており，支持テーブル１０４とシャワーヘッド１２２との間の空間に磁場を及ぼすようになっている。かかるダイポールリング磁石１４６は，モータ等の回転手段（図示せず）により回転可能となっている。
【００３１】
このように構成されるプラズマ処理装置においては，まずゲートバルブ１４４を開いてウエハＷが処理室１０２内に搬入され，支持テーブル１０４に載置された後，支持テーブル１０４が図示の位置まで上昇され，排気系１４２の真空ポンプにより排気ポート１４０を介して処理室１０２内が排気される。
【００３２】
処理室１０２内が所定の真空度になった後，処理室１０２内には処理ガス供給系１３８から所定の処理ガスが導入され，処理室１０２内が所定の圧力，例えば４０ｍＴｏｒｒに保持される。この状態でＲＦ電源１２０から支持テーブル１０４に，周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ，パワーが例えば１０００〜５０００Ｗの高周波電力が供給される。このとき直流電源１２６から静電チャック１２４の電極１２４ａに所定の電圧が印加され，ウエハＷは，クーロン力により吸着される。
【００３３】
この場合に，上述のようにして下部電極である支持テーブル１０４に高周波電力が印加されることにより，上部電極であるシャワーヘッド１２２と下部電極である支持テーブル１０４との間には電界が形成される。一方，処理室１０２の上部１０２ａには，ダイポールリング磁石１４６により水平磁場が形成されるから，ウエハＷが存在する処理空間には，電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ，それによって形成された処理ガスのプラズマにより，ウエハＷ上に形成された所定の膜がエッチング処理される。
【００３４】
次に，ドライクリーニング後のデポレスプロセスにおけるエッチングレートの変動を分析したデータについて説明する。
【００３５】
図２は，ドライクリーニング後に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図の左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），右側に位置するグラフの縦軸がエッチングレートの面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。なお，デポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハの枚数に対応する。
【００３６】
また図２の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，それぞれドライクリーニングを施した時間が３分，５分，１０分，３０分の場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフがエッチングレートの面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。また，図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００３７】
被処理体として直径２００ｍｍのウエハ全面に形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，シリコン熱酸化膜を形成したウエハは，１，２，３，５，７，１０，１５，２０，および２５枚目に処理し，それ以外は，ウエハ表面にレジスト膜を形成したダミーウエハを処理した。
【００３８】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００３９】
上記の条件におけるドライクリーニング後のデポレスプロセスでのエッチングレート，エッチングレートの面内均一性の変動を見ると，ドライクリーニングを施した時間が３分から３０分へと長くなるにつれて，ドライクリーニング終了時におけるエッチングレートの下落が大きくなり，一方ドライクリーニング終了時の面内均一性は，若干増加していることがわかる。また，ドライクリーニングを施した時間が３分から３０分へと長くなるにつれて，ドライクリーニング終了時からエッチングレート，および面内均一性が安定するまでに要す時間が１〜２分から９分へと長くなっていることがわかる。以上から，ドライクリーニング終了時におけるエッチングレートの下落度，およびドライクリーニング終了時からエッチングレートが安定するまでに要す時間は，ドライクリーニングを施した時間に依存するものと考えられる。
【００４０】
上記のドライクリーニングによるエッチングレートの変動の理由を調べるために行った実験について説明する。具体的には，本実施形態で使用された処理室１０２と同じ材質のアルミニウム表面に酸化イットリウムＹ２Ｏ３が溶射により形成されたチップ２００を使用して，後述の処理条件下で，図３に示す実験チャンバ２０２でドライクリーニングをしたとき，チップ２００表面への付着物の成分をＸ線光電子分光法（以下，ＸＰＳと呼ぶ。）で分析をする実験を行った。かかるチップ２００は，実験チャンバ２０２の天井部２０４に熱伝達が良好なシリコン製テープ（図示せず）で固定されている。
【００４１】
また，実験チャンバ２０２内には，本実施形態で使用されたプラズマ処理装置１００と同様に，支持テーブル２０４上にウエハWが載置され，支持テーブル２０４の上方の外周には，プラズマを処理空間Ｓに集中させるために，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング２０８が設けられている。さらに，実験チャンバ２０２の下部には，バッフル板２１０が設けられている。
【００４２】
本実験では，
（１）ドライクリーニング１５分処理
（２）ドライクリーニング１５分処理の後にデポレスプロセス２５分処理
（３）四フッ化炭素ＣＦ４を微量添加した上でドライクリーニング１５分処理
の３つの処理条件で，実験チャンバ２０２に設けたチップ２００表面への付着物の成分をＸＰＳで分析をした。上記処理条件（１），（２），（３）での実験結果をそれぞれ図４，５，６のグラフに示す。なお，図４，５，６のグラフにおいて，縦軸は，光電子強度（単位は任意）を表し，横軸は，結合エネルギー（単位はｅＶ）を表す。
【００４３】
また，本実験では，ドライクリーニング時の条件として，各処理条件とも例えば実験チャンバ２０２内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００４４】
さらに，条件（２）でのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００４５】
また，処理条件（３）では，ドライクリーニング時に酸素Ｏ２ガスと共に四フッ化炭素ＣＦ４を２ｓｃｃｍの流量で供給する。このとき使用する四フッ化炭素ＣＦ４は，シリコンダミーウエハをエッチングする作用を有するガスである。
【００４６】
なお，本実験で使用するＸＰＳによる分析では，分析される元素固有の結合エネルギー値のところに光電子強度のピークが現れることより，ピークの現れた元素がチップ２００の表面に付着していることがわかる。
【００４７】
まず，処理条件（１）でのチップ２００表面の分析結果を図４に示す。図４より，光電子強度のピークが特に酸素元素Ｏとシリコン元素Ｓｉに見られることがわかる。
【００４８】
次に，処理条件（２）でのチップ２００表面の分析結果を図５に示す。図５より，光電子強度のピークが特にフッ素元素Ｆとイットリウム元素Ｙに見られることがわかる。
【００４９】
次に，処理条件（３）でのチップ２００表面の分析結果を図６に示す。図６より，光電子強度のピークが処理条件（２）と同様にして，特にフッ素元素Ｆとイットリウム元素Ｙに見られることがわかる。
【００５０】
上記ＸＰＳで分析されたチップ２００は，酸化イットリウムＹ２Ｏ３で形成されていることより，かかるＸＰＳ分析により，イットリウム元素Ｙと酸素元素Ｏに光電子強度のピークが見られるはずである。
【００５１】
しかしながら，処理条件（１）では，イットリウム元素Ｙの光電子強度のピークは，見られないかわりに，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られた。このことより，処理条件（１）では，チップ２００の表面に二酸化ケイ素ＳｉＯ２を含むシリコンスパッタ物が付着していると推測される。
【００５２】
また，処理条件（２）では，酸素元素Ｏよりもフッ素元素Ｆの光電子強度のピークが見られ，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られなくなっている。このことより，チップ２００の表面は，フッ化されて，さらにシリコンスパッタ物がデポレスプロセスにより除去されていることが推測される。
【００５３】
さらに，処理条件（３）では，酸素元素Ｏよりもフッ素元素Ｆの光電子強度のピークが見られ，シリコン元素Ｓｉの光電子強度のピークが見られない。このことより，チップ２００の表面は，フッ化されて，さらにシリコンスパッタ物の付着がないことが推測される。
【００５４】
次に，ドライクリーニングを施すときに，四フッ化炭素ＣＦ４を添加したときのエッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性の変動への影響を調査した結果を図７で示す。
【００５５】
図７は，３０分間のドライクリーニング後に先の実施例と同様に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレートおよびエッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），本図右側に位置するグラフの縦軸が面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。デポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハ枚数に対応する。
【００５６】
また（ａ），（ｂ），（ｃ）は，それぞれドライクリーニングを３０分施した場合，ウエハ表面にポリイミドを貼付してドライクリーニングを３０分施した場合，四フッ化炭素ＣＦ４を微量（流量２ｓｃｃｍ）添加してドライクリーニングを３０分施した場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフがエッチングレートの面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。また，図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００５７】
また，被処理体として直径２００ｍｍのウエハに形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００５８】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００５９】
図７より，ドライクリーニングを３０分施した場合は，ドライクリーニング直後にエッチングレートが下落し，エッチングレート，およびエッチングレートの面内均一性が安定するまで９分かかる。また，ウエハ表面にポリイミド膜を貼付してドライクリーニングを３０分施した場合は，同様にしてドライクリーニング直後にエッチングレートの下落が見られ，エッチングレートが安定するまでの時間が６分に低減した。また，面内均一性が安定するまでは，９分かかった。このことからシリコンウエハの表面をポリイミド膜で覆うことでシリコンスパッタ物の発生及び付着が抑制されたと推察される。一方，四フッ化炭素ＣＦ４を微量（流量２ｓｃｃｍ）添加してドライクリーニングを３０分施した場合は，ドライクリーニング直後にエッチングレートの下落が見られずに，エッチングレートは，略一定で安定した状態であった。また面内均一性は，若干の下落は見られたものの１分で安定した。
【００６０】
このように上記の実験による条件では，ドライクリーニング直後のデポレスプロセスでのエッチングレートの低下は，ドライクリーニング中に処理室内に付着する二酸化ケイ素等のシリコンスパッタ物の影響が大きいことがわかった。
【００６１】
さらに，ドライクリーニング中にシリコンダミーウエハをエッチングする作用を有する四フッ化炭素ＣＦ４を微量添加することにより，シリコンスパッタ物の付着を抑えることができ，ドライクリーニング直後のデポレスプロセスでのエッチングレートの低下を抑えることができると考えられる。
【００６２】
上記の効果を得るために，ドライクリーニング処理中に添加する四フッ化炭素ＣＦ４の適正量を調査した結果を図８に示す。
【００６３】
図８は，３０分間のドライクリーニング後に先の実施例と同様に２５枚のウエハをデポレスプロセスで処理した場合のエッチングレート，エッチングレートの面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフであり，本図左側に位置するグラフの縦軸がエッチングレート（単位：Å／ｍｉｎ），本図右側に位置するグラフの縦軸が面内均一性（単位：％），横軸がドライクリーニング終了時からの経過時間（単位：ｍｉｎ）を表す。このときデポレスプロセスの処理時間は，ウエハ１枚あたり１ｍｉｎであり，横軸の数値は，ウエハ枚数に対応する。
【００６４】
また（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は，それぞれ四フッ化炭素ＣＦ４を流量０．４ｓｃｃｍ，流量２ｓｃｃｍ，流量１０ｓｃｃｍ，流量５０ｓｃｃｍ添加してドライクリーニングを３０分施した場合におけるドライクリーニング終了時からの経過時間に対し，左側のグラフがエッチングレート，右側のグラフが面内均一性の変化を表す。さらに，各グラフ内に記載してある値は，デポレスプロセスでのエッチングレートおよび面内均一性が安定範囲に達した後のエッチングレート，面内均一性の平均値とそのばらつきを表したものである。なお，安定範囲の判定基準は，安定範囲到達以降のエッチングレートおよび面内均一性の平均値に対して，それぞれ±１．０％以内および３．０％以内に収まることとした。図中の網掛け部分は，未だ安定範囲に到達していないことを示している。
【００６５】
また，被処理体として直径２００ｍｍのウエハに形成したシリコン熱酸化膜をプラズマエッチング処理したときのデポレスプロセスの条件としては，例えば処理室内の圧力４５ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１４００Ｗを１分間印加する条件下において，ＣＦ４，Ｏ２，Ａｒの混合ガスを処理ガスとして８０ｓｃｃｍ／２０ｓｃｃｍ／１６０ｓｃｃｍの流量比で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００６６】
また，ドライクリーニング時の条件として，例えば処理室内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力２０００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。なお，ドライクリーニング時には，シリコンダミーウエハを使用した。
【００６７】
図８より，ドライクリーニング中に添加する四フッ化炭素ＣＦ４の流量が０．４ｓｃｃｍの場合は，エッチングレート，および面内均一性の下落が見られ，安定するまで４分かかるが，四フッ化炭素ＣＦ４の流量が２ｓｃｃｍ以上になるとエッチングレートの下落は，見られない。また，面内均一性は，四フッ化炭素ＣＦ４の流量が２ｓｃｃｍ以上になると若干の下落は見られるが，１〜２分で安定する。このことより，ドライクリーニング時に酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給すると同時に四フッ化炭素ＣＦ４を流量２ｓｃｃｍ以上供給すると，ドライクリーニング後のエッチングレートの下落を抑制することが可能であることがわかる。
【００６８】
しかし，四フッ化炭素ＣＦ４を必要以上の流量で供給すると，プラズマ処理装置内の各パーツへの腐食等の影響を与えるため，ドライクリーニング時の酸素／四フッ化炭素の流量比は，７００ｓｃｃｍ／１ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約０．１４％）以上，７００ｓｃｃｍ／５０ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約７．１％）以下，好ましくは７００ｓｃｃｍ／２ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約０．２９％）以上，７００ｓｃｃｍ／１０ｓｃｃｍ（四フッ化炭素の流量が酸素の流量の約１．４％）以下であることが好適であると言える。
【００６９】
次に，ドライクリーニング時における諸条件の変化によるエッチングレートの変化を調べるために行った実験について説明する。本実験では，図９に示すように，実験チャンバ３００の天板部３０２，側壁部（デポシールド）３０４，インシュレータリング３１０，バッファ板３１２の各部に不図示のレジストのチップを熱伝達が良好なシリコン製テープ（図示せず）で貼付してドライクリーニングしたときに，
１）四フッ化炭素の添加の有無（四フッ化炭素添加時の流量２ｓｃｃｍ）
２）下部電極へ印加する電力の大きさの変更
によるアッシングレート，およびアッシング時間への影響を調べた。
【００７０】
なお，実験チャンバ３００内には，支持テーブル３０６上にウエハWが載置され，支持テーブル３０６の上方の外周には，プラズマを処理空間Ｓに集中させるために，導電性材料，例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング３０８，さらにフォーカスリング３０８の外側には，例えば二酸化ケイ素で形成されたインシュレータリング３１０が設けられている。さらに，実験チャンバ３００の下部には，バッフル板３１２が設けられている。
【００７１】
さらに，図１０において，本実験でレジストチップを貼付した実験チャンバ３００内の部位は，以下の通りとする。
（１）ウエハＷ中心部の真上にあたる天板中心部
（２）天板中心から５０ｍｍの地点の天板
（３）天板中心から９５ｍｍの地点の天板
（４）天板中心から１４０ｍｍの地点の天板
（５）実験チャンバの底面からの距離が５０ｍｍのデポシールド
（６）実験チャンバの底面からの距離が４０ｍｍのデポシールド
（７）実験チャンバの底面からの距離が３０ｍｍのデポシールド
（８）実験チャンバの底面からの距離が２０ｍｍのデポシールド
（９）実験チャンバの底面からの距離が１０ｍｍのデポシールド
（１０）インシュレータリング上
（１１）バッフル板の支持テーブル側
（１２）バッフル板の中間部
（１３）バッフル板の側壁部側
【００７２】
また，本実験のうち，１）四フッ化炭素ＣＦ４の添加の有無（四フッ化炭素添加時の流量２ｓｃｃｍ），による影響を調べる実験では，ドライクリーニング時の条件として，実験チャンバ３００内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１５００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００７３】
さらに，本実験のうち，２）下部電極へ印加する電力の大きさの変更，による影響を調べる実験では，ドライクリーニング時の条件として，実験チャンバ３００内の圧力１００ｍＴ，下部電極に印加する高周波電力１５００Ｗを１分間印加する条件下において，酸素Ｏ２ガス，四フッ化炭素ＣＦ４ガスを処理ガスとして７００ｓｃｃｍ／２ｓｃｃｍの流量で供給し，上部電極，処理室側壁，下部電極の温度をそれぞれ６０℃，６０℃，４０℃，バックサイドガス（Ｈｅ）の圧力を被処理体の中央部で７Ｔｏｒｒ，周辺部で４０Ｔｏｒｒとする。
【００７４】
図１０は，本実験１）の結果を表した表であり，実験チャンバ３００内の各点における四フッ化炭素添加の有無とアッシングレート（単位：Å／ｍｉｎ）の関係を表している。本図の表より，アッシングレートの最大値（Ｍａｘ．），最小値（Ｍｉｎ．），平均値（Ａｖｅ．），および均一性（Ｕｎｉｆ．）共に，四フッ化炭素の添加の有無により，大きな差がないことがわかる。なお，均一性（Ｕｎｉｆ．）＝｛（Ｍａｘ．−Ｍｉｎ．）／（２×Ａｖｅ．）｝×１００である。四フッ化炭素の添加によるレジストのアッシングレート値に大きな変化がないことから，エッチングにおける四フッ化炭素の添加によるエッチングレートの値も大きな変化がないことが推察される。
【００７５】
図１１は，本実験２）の結果を表した表であり，デポプロセス３ｍｉｎ×２５枚処理した後の実験チャンバ３００内の各点におけるレジストチップへの付着堆積物が除去される時間（単位：ｓ）と，下部電極への印加電力との関係を示す。なお，本実験では，下部電極に印加する電力は，５００，１０００，１５００Ｗと変化させるものとする。
【００７６】
本図によると，下部電極への印加電力を５００Ｗから１５００Ｗへと大きくするに従って，アッシングに要する時間が最大値（Ｍａｘ．），最小値（Ｍｉｎ．），平均値（Ａｖｅ．）共に，実験チャンバ内の各部において短縮されていることがわかる。このことから下部電極への印加電力を大きくするとアッシングレートも大きくなることが推察される。
【００７７】
しかしながら，下部電極への印加電力を５００Ｗから１５００Ｗへと大きくするに従って，アッシングに要する時間の均一性（Ｕｎｉｆ．）においては，印加電力が５００Ｗから１０００Ｗへと大きくなるに従い，小さくなるが，印加電力が１０００Ｗから１５００Ｗへと大きくなると，アッシングに要する時間の均一性（Ｕｎｉｆ．）は，１１６．６８から１１７．９２へと若干の増加が見られる。このことから下部電極への印加電力をある程度以上大きくするとアッシングレートの均一性は，低下することが推察される。なお，均一性（Ｕｎｉｆ．）＝｛（Ｍａｘ．−Ｍｉｎ．）／（２×Ａｖｅ．）｝×１００である。
【００７８】
また，下部電極に印加される高周波電力のパワーが過度に大きいとチャンバ３００内の温度が大きくなりすぎることより，本発明の本実施形態のプラズマ処理装置１００内の各パーツに影響を及ぼすことが推察される。
【００７９】
従って，本装置構成において，レジストチップのアッシングでの，下部電極への印加電力は，１０００Ｗ〜１５００Ｗ（３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２）の範囲内であることが好ましいことがわかる。また，同様にしてエッチング時での印加電力は，かかる印加電力範囲内であることが好ましい。
【００８０】
以上のようにプラズマ処理におけるドライクリーニング処理について実験を重ねた結果，ドライクリーニング時に酸素を含む堆積物除去用ガスと共に四フッ化炭素ＣＦ４を含むダミーウエハエッチング性ガス（ダミー基板エッチング性ガス）を処理室内に供給することにより，プラズマ処理装置内の壁面等にシリコンスパッタ物等のデポジション膜の付着を未然に防ぐことができることがわかる。
【００８１】
したがって，図１２に示すように，従来のドライクリーニングと異なり，本発明のプラズマ処理におけるドライクリーニングでは，ドライクリーニング時に四フッ化炭素を微量添加することにより，ドライクリーニング後にシーズニング処理が不要となるので，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率を向上させることが実現される。
【００８２】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８３】
例えば，本発明の実施形態では，プラズマ処理としてエッチングに関して言及しているが，かかるプラズマ処理は，エッチングに限らず，アッシング，スパッタ等の他のプラズマ処理においてもシリコンスパッタ物からなる堆積物が悪影響を及ぼす場合には，同様の効果が得られる。
【００８４】
また，本発明の実施形態では，ドライクリーニング時の堆積物除去用ガスと共に微量添加するダミーウエハエッチング性ガス（ダミー基板エッチング性ガス）として，四フッ化炭素が使用されているが，かかるダミーウエハエッチング性ガスは，ウエハと反応することによってウエハを削りやすいガスであればよい。具体的には，四フッ化炭素以外のＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，またはＳＦ系ガスがダミーウエハエッチング性ガスとして使用可能な気体として挙げられる。
【００８５】
さらに，本発明の実施形態では，ドライクリーニング時の堆積物除去用ガスとして酸素を使用しているが，かかる堆積物除去用ガスは，除去対象であるデポジション膜の堆積物に対して，かかる堆積物と反応して蒸気圧の高い化合物を形成し，蒸発する気体であればよい。具体的には，酸素ガス以外にも窒素ガス，水素ガス，アンモニアガス，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスが堆積物除去用ガスとして使用可能な気体として挙げられる。
【００８６】
また，本発明の本実施形態のプラズマ処理装置では，下部電極となる支持テーブルに高周波電力が印加され，上部電極となるシャワーヘッドが接地されているが，上部電極となるシャワーヘッドに高周波電力を印加され，下部電極となる支持テーブルが接地されている構成としても同様の効果が得られる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，ドライクリーニングにより処理室内の壁面にシリコンスパッタ物等の堆積物の付着を未然に防ぐため，ドライクリーニング直後のエッチングレートの下落を防止できる。このためドライクリーニング直後にデポレスプロセスを行った時のシーズニング処理が不要となるので，シーズニングによる余分な手間や時間を省略でき，一連のプラズマ処理の稼働率向上が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の本実施形態に使用されるプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】 本発明の本実施形態のドライクリーニング後のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図３】 本発明の本実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験装置の概略断面図である。
【図４】 従来の実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図５】 従来の実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図６】 本発明の本実施形態のドライクリーニングにより，酸化イットリウムチップの表面への付着物の成分分析をするための実験で，酸化イットリウムチップの表面をＸＰＳで分析した結果を表すグラフである。
【図７】 従来の実施形態，および本発明の本実施形態のドライクリーニングを３０分間実施した後のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図８】 本発明の本実施形態のドライクリーニングを四フッ化炭素の添加量を変化した時のデポレスプロセスでのエッチングレート，および面内均一性の変動を調査した結果を表したグラフである。
【図９】 ドライクリーニング時における諸条件の変化によるエッチングレートの変化を調べるために行った実験装置の概略断面図である。
【図１０】 実験チャンバ内の各点における四フッ化炭素添加の有無とアッシングレート（単位：Å／ｍｉｎ）の関係を表す表である。
【図１１】 デポプロセス３ｍｉｎ×２５枚処理した後の実験チャンバ内の各点におけるレジストチップへの付着堆積物が除去される時間（単位：ｓ）と，下部電極への印加電力との関係を示す表である。
【図１２】 本発明と従来のプラズマ処理方法とのドライクリーニング前後の流れを示したフロー図である。
【符号の説明】
１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 支持テーブル
１０６ 絶縁板
１０８ 支持台
１１０ フォーカスリング
１１２ ボールねじ
１１４ ベローズ
１１６ ベローズカバー
１１８ マッチングボックス
１２０ ＲＦ電源
１２２ シャワーヘッド
１２４ 静電チャック
１２６ 電源
１２８ バッフル板
１３０ ガス吐出孔
１３２ ガス導入部
１３４ 空間部
１３６ ガス供給配管
１３８ 処理ガス供給系
１４０ 排気ポート
１４２ 排気系
１４４ ゲートバルブ
１４６ ダイポールリング磁石
Ｗ ウエハ
２００ チップ
２０２，３００ 実験チャンバ
２０４，３０６ 支持テーブル
２０８，３０８ フォーカスリング
２１０，３１２ バッフル板
３０２ 天板部
３０４ 側壁部（デポシールド）
３１０ インシュレータリング
Claims (19)
- 実質的に処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着しないプラズマ処理工程とを同一の前記処理室内で実施するプラズマ処理方法であって，
少なくとも実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着しないプラズマ処理工程との間に，ダミー基板を使用して前記処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，
前記ドライクリーニング工程は，前記堆積物が付着するプラズマ処理工程時に前記処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，前記ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを前記処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であり、
前記ドライクリーニング工程の際の，前記堆積物除去用ガスに対する前記ダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．２９％以上，１．４％以下であることを特徴とする，プラズマ処理方法。 - 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガス，窒素ガス，水素ガス，アンモニアガスのいずれか１つ，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスであることを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ダミー基板エッチング性ガスは，ＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，ＳＦ系ガスのいずれか１つのガスであることを特徴とする，請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
- 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガスであり，前記ダミー基板エッチング性ガスは，四フッ化炭素であることを特徴とする，請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ダミー基板の表面は，シリコン含有材料からなることを特徴とする，請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
- 処理室内で被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において；
前記被処理体に対する前記プラズマ処理後に，ダミー基板を使用して前記処理室内をドライクリーニングするドライクリーニング工程を有し，
前記ドライクリーニング工程は，前記プラズマ処理時に前記処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，前記ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング処理用ガスとを前記処理室内に供給することによってドライクリーニング処理を施す工程であり，
前記ドライクリーニング工程の際の，前記堆積物除去用ガスに対する前記ダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．２９％以上，１．４％以下であることを特徴とする，プラズマ処理方法。 - 前記プラズマ処理において，上部電極または下部電極のいずれか一方に印加する高周波電力は，３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２の範囲内としたことを特徴とする，請求項６に記載のプラズマ処理方法。
- 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガス，窒素ガス，水素ガス，アンモニアガスのいずれか１つ，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスであることを特徴とする，請求項６または請求項7に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ダミー基板エッチング性ガスは，ＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，ＳＦ系ガスのいずれか１つのガスであることを特徴とする，請求項６〜８のうちのいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガスであり，前記ダミー基板エッチング性ガスは，四フッ化炭素であることを特徴とする，請求項６〜９のうちのいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記ダミー基板の表面は，シリコン含有材料からなることを特徴とする，請求項６〜１０のうちのいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記処理室内において，実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着しないプラズマ処理工程とを実施する際に，
少なくとも実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着するプラズマ処理工程と実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着しないプラズマ処理工程との間に，前記ドライクリーニング工程を施すことを特徴とする，請求項６〜１１のうちのいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。 - 処理室内で被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において；
実質的に前記処理室内に堆積物が付着するプラズマ処理と実質的に前記処理室内に前記堆積物が付着しないプラズマ処理とを同一の前記処理室内で実施し，
前記被処理体に対する前記プラズマ処理後に，ダミー基板を使用して前記処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，前記ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを前記処理室内に供給してドライクリーニング処理を行い、
前記ドライクリーニング工程の際の，前記堆積物除去用ガスに対する前記ダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．２９％以上，１．４％以下であることを特徴とする，プラズマ処理装置。 - 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガス，窒素ガス，水素ガス，アンモニアガスのいずれか１つ，またはこれらのガスを組み合わせた混合ガスであることを特徴とする，請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ダミー基板エッチング性ガスは，ＣＦ系ガス，ＣＨＦ系ガス，ＳＦ系ガスのいずれか１つのガスであることを特徴とする，請求項１３または請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
- 前記堆積物除去用ガスは，酸素ガスであり，前記ダミー基板エッチング性ガスは，四フッ化炭素であることを特徴とする，請求項１３〜１５のうちのいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ダミー基板の表面は，シリコン含有材料からなることを特徴とする，請求項１３〜１６のうちのいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
- 処理室内で被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において；
前記被処理体に対する前記プラズマ処理後に，ダミー基板を使用して前記処理室内に生成される堆積物を除去する堆積物除去用ガスと，前記ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを前記処理室内に供給してドライクリーニング処理を行い，
前記ドライクリーニング処理の際の，前記堆積物除去用ガスに対する前記ダミー基板エッチング性ガスの流量比率は，０．２９％以上，１．４％以下であることを特徴とする，プラズマ処理装置。 - 前記プラズマ処理において，上部電極または下部電極のいずれか一方に印加する高周波電力は，３．１８Ｗ／ｃｍ２〜４．７８Ｗ／ｃｍ２の範囲内としたことを特徴とする，請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
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