JP5025458B2 - クリーニング方法、制御プログラム、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体およびプラズマ処理装置 - Google Patents
クリーニング方法、制御プログラム、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体およびプラズマ処理装置 Download PDFInfo
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る処理室のクリーニング方法が実施されるプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
Line Slot Antenna;ラジアルラインスロットアンテナ)にて処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るRLSAマイクロ波プラズマ処理装置として構成されており、例えば、半導体装置の製造過程における酸化膜形成などの成膜処理等に用いられる。このプラズマ処理装置100は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー1を有している。なお、チャンバー1は角筒状でもよい。チャンバー1の底壁1aの略中央部には円形の開口部10が形成されており、底壁1aにはこの開口部10と連通し、下方に向けて突出する排気室11が設けられている。
まず、図3Aに示すように、大気開放することなく、ゲートバルブ26を開にして減圧状態に保持された搬送室70から搬入出口25を介して搬送装置71により、清浄なダミーウエハWdをチャンバー1内に搬入し、サセプタ2上に載置する。これはダミーウエハWdにて、サセプタ2をプラズマから保護するため、およびチャンバー1のクリーニング後にダミーウエハWdの表面を観察して汚染状態の改善度合いを評価するために行われる。なお、この工程は必須のものではなく、サセプタ2のダメージを考慮する必要がない場合にはダミーウエハWdは載置しなくてもよい。
以上のように、クリーニングと、真空引き又はパージ処理との組み合わせを1ステップとして継続的に数時間にわたり多数のステップを繰り返すことによって、効率的なクリーニングを実施できる。
図4は、クリーニングガスとしてH2ガスとO2ガスを含むガスを用いた本発明のクリーニング方法の手順の第1の態様を示すものである。この例では、プラズマ処理装置100のチャンバー1内を、プラズマにより複数回繰り返してクリーニングを行なうとともにクリーニングとクリーニングの間に、パージガスとしてArガスを導入してパージを行なう。
まず、プラズマ処理装置100のチャンバー1内を排気しつつガス供給系16からArガスを導入し、所定時間、例えば5〜180秒間かけてチャンバー1内をパージする。
まず、プラズマ処理装置100のチャンバー1内を排気しつつガス供給系16からArガスを導入し、チャンバー1内をパージする。
まず、プラズマ処理装置100のチャンバー1内を排気しつつガス供給系16からクリーニングガスであるArガスとO2ガスとH2ガスをチャンバー1内に導入するとともに、チャンバー1内にガスが充満したタイミングで、マイクロ波パワーをONにし、平面アンテナ部材31を介してマイクロ波をチャンバー1内に導入する。このようにしてチャンバー1内で希ガスを含むクリーニングガスのプラズマを励起させ、クリーニングを行なう。所定時間のクリーニング後、Arガス、O2ガス、H2ガスおよびマイクロ波パワーの供給を停止し、第1回目のクリーニング工程を終了する。第1回目のクリーニング工程の終了後は、パージガスを導入せずにチャンバー1内を排気し続ける。以降は、第1回目のクリーニング工程と同様の手順で、第2回目のクリーニング工程を実施し、第3回目のクリーニング工程・・・第n回目のクリーニング工程、のように所定回数のクリーニングを繰り返し実施する。本実施形態では、クリーニング工程の合間に真空引きすることにより、Naの排出が促される。
まず、予備実験として、図1と同様のプラズマ処理装置100を用い、チャンバー内にダミーウエハWdを入れてRLSAプラズマによるプラズマ処理(空運転)を実施し、途中でダミーウエハWdをサンプリングウエハに換え、サンプリングウエハに付着したNa量を測定した。このような空運転によって、チャンバー内部品等に付着していたNaが、プラズマ処理中にウエハWに付着してコンタミネーションを引き起こす状況を再現することができる。この試験では、ダミー処理ガスとして、Ar/O2の混合ガスを用いた。その結果、サンプリングウエハ上のNaの汚染量は1×1011(atoms/cm2)以上に達することが確認された。
<比較例>
チャンバー内にダミーウエハWdを入れ、Ar/O2=375/125mL/min(sccm)、チャンバー内圧力は667Pa、マイクロ波発生装置のパワー3.5kW、サセプタ2の温度600℃でプラズマクリーニングを実施した。
クリーニングの開始から所定時間後に、ダミーウエハWdをサンプリングウエハに換え、Ar/O2=375/125mL/min(sccm)、チャンバー内圧力は667Pa、マイクロ波発生装置のパワー3.5kW、サセプタ2の温度600℃でプラズマ処理を実施し、TXRF(全反射蛍光X線分析;テクノス社製TREX610Tを使用)によって、サンプリングウエハ上のNa汚染量を測定した。その結果を図7に示した。
チャンバー内にダミーウエハWdを入れ、処理ガスとしてH2とO2を導入して圧力1267Paのもとでサセプタ2の温度400℃までプレヒートした後、H2/O2=50/50mL/min(sccm)、チャンバー内圧力は1267Pa、マイクロ波発生装置のパワー4.0kW、サセプタ2の温度400℃でクリーニングを実施した。1回のクリーニング時間は180秒とし、1回のクリーニング毎にその後30秒間、温度を維持したままガスの導入を停止し、排気の目的で真空引きを行なった。これを1ステップとして継続的に数時間にわたり複数のステップを繰り返した。クリーニングの開始から1,2,4時間後に、ダミーウエハWdをサンプリングウエハに換え、処理ガスとしてO2を500mL/minで用いた以外は、上記クリーニングと同様の条件でプラズマ処理し、比較例と同様にNa汚染量を測定した。その結果を図8に示した。
また、上記実施例のように、プラズマクリーニングと交互に真空引き(好ましくは同時にパージガス導入)を行なうことにより、Naの除去効率をよりいっそう高めることができる。なお、パージガスとしては、例えば、Ar、He、Xeなどの不活性ガスのほか、H2、O2、N2などを用いることが可能であるが、それらの中でもAr、He、N2が好ましい。
すなわち、本発明のプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置100のチャンバー1内に少なくともH2ガスとO2ガスを含むクリーニングガスを導入してクリーニングガスのプラズマを形成し、チャンバー1内のNaなどの汚染物質を除去するクリーニング工程と、このクリーニング工程の後に、ウエハWなどの基板に対して酸化処理、窒化処理または酸窒化処理を行なうプラズマ処理工程と、を含むことができる。
また、図1のプラズマ処理装置100を用いる窒化処理としては、例えば、N2、NH3、またはN2とH2を含む処理ガスにより、ウエハW等の基板上のシリコンを窒化するプラズマ窒化処理などを挙げることができる。この場合、例えば処理圧力1.3〜1333Pa、処理温度200〜600℃で、処理ガス中のN2ガス流量が10〜500ml/min、水素ガス流量が10〜500ml/min、および希ガス流量が0〜2000ml/minとなる条件でプラズマ酸化処理を行なうことができる。さらに、酸窒化処理の場合は、NO、N2O、NO2、N2+O2の少なくとも一つと、希ガスとを用い、上記酸化処理および窒化処理に準じた条件で処理することができる。
たとえば、上記実施の形態では、マイクロ波を複数のスロットを有する平面アンテナでチャンバー内に伝播して低電子温度で高密度のプラズマを形成するプラズマ処理装置におけるクリーニングを例に挙げたが、これに限らず、処理容器(チャンバー)内にNa等による汚染が生じる処理装置であれば本発明を適用可能であり、例えば容量結合方式や誘導結合方式、平行平板方式、表面反射波方式、マグネトロン方式等のプラズマ処理装置であってもよい。
Claims (8)
- 被処理基板に対して減圧条件で酸化処理又は窒化処理を施す基板処理装置における処理室のクリーニング方法であって、
前記処理室内を排気し、パージガスを導入してパージする工程と、
前記処理室内に少なくともH2ガスとO2ガスを含むクリーニングガスを導入してクリーニングガスのプラズマを形成し、前記処理室内の汚染物質を除去するクリーニング工程とを含み、
前記パージ工程と前記クリーニング工程とを複数回行い、
前記クリーニングガス中に含まれるH2ガスとO2ガスとの流量比が1:1〜5:1である、クリーニング方法。 - 前記被処理基板を処理した後、大気開放することなくクリーニングを行なう、請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記汚染物質は、前記処理室内に存在するアルカリ金属またはアルカリ土類金属である、請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記クリーニングは、誘導結合方式によるプラズマ、平行平板方式によるプラズマまたは平面アンテナ方式によるプラズマにより実施される、請求項1に記載のクリーニング方法。
- 前記クリーニングは、複数のスロットを有する平面アンテナにて前記処理室内にマイクロ波を導入して形成されるプラズマにより実施される、請求項1に記載のクリーニング方法。
- コンピュータ上で動作する制御プログラムであって、実行時に、
被処理基板に対して減圧条件で酸化処理又は窒化処理を施す基板処理装置における処理室内を排気し、パージガスを導入してパージする工程と、前記処理室内に少なくともH2ガスとO2ガスを含むクリーニングガスを導入してクリーニングガスのプラズマを形成し、前記処理室内の汚染物質を除去するクリーニング工程とを複数回行い、
前記クリーニングガス中に含まれるH2ガスとO2ガスとの流量比が1:1〜5:1となるように、前記基板処理装置を制御する、制御プログラム。 - コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、被処理基板に対して減圧条件で酸化処理又は窒化処理を施す基板処理装置における処理室内を排気し、パージガスを導入してパージする工程と、前記処理室内に、少なくともH2ガスとO2ガスを含むクリーニングガスを導入してクリーニングガスのプラズマを形成し、前記処理室内の汚染物質を除去するクリーニング工程とを複数回行い、
前記クリーニングガス中に含まれるH2ガスとO2ガスとの流量比が1:1〜5:1となるように、前記基板処理装置を制御する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。 - プラズマを発生させるプラズマ供給源と、
前記プラズマにより、被処理基板の処理を行なうための処理室を区画する処理容器と、
前記処理容器内で前記被処理基板を載置する基板支持台と、
前記処理容器内を減圧するための排気手段と、
前記処理容器内にガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理室内を排気し、パージガスを導入してパージする工程と、前記処理室内に、少なくともH2ガスとO2ガスを含むクリーニングガスを導入してクリーニングガスのプラズマを形成し、前記処理室内の汚染物質を除去するクリーニング工程とを複数回行い、
前記クリーニングガス中に含まれるH2ガスとO2ガスとの流量比が1:1〜5:1となるように、制御する制御部と、
を備えた、プラズマ処理装置。
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