JP6396819B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の一実施形態にかかるプラズマ処理装置10の全体構成について、図1を参照しながら説明する。プラズマ処理装置10は、アルミニウム等からなり、内部を密閉可能な筒状の処理容器11を有している。処理容器11は、接地電位に接続されている。処理容器11の内部には、導電性材料、例えばアルミニウム等から構成された載置台12が設けられている。載置台12は、ウェハWを載置する円柱状の台であり、下部電極を兼ねている。
本実施形態にかかるプラズマ処理装置10には、処理容器11内にCrを含有する部材が含まれる。例えば、ガスを供給するガス供給管やその他の部材がCrを含有する金属で形成されている場合が挙げられる。処理容器11内にCrを含有する部材が含まれる場合、エッチング処理時にCrの反応生成物が処理容器の内壁に堆積することがある。この場合に生じるCrによる重金属汚染は、半導体製品の性能に大きな影響を与え、歩留まりを低下させる。
Cr+HBr→CrBr↓・・・(1)
予め定められた枚数(1枚又は複数枚)のウェハWをエッチング後、図2の(e)の「クリーニング」に示すように、O2プラズマにより処理容器11内をクリーニングし、堆積した反応生成物を除去する。具体的には、クリーニング中に反応式(2)により示される化学反応が進み、CrBrがO2プラズマと反応して気化する。
CrBr+O2→CrBrO↑・・・(2)
その結果、気化したCrBrOがコンタミネーションとなり、プラズマエッチングにおける処理容器11内のCrの重金属汚染を引き起こす。図3は、図2の(a)エッチング→図2の(e)クリーニングを実行した後において、ウェハW上に存在するコンタミネーション数を測定した結果の一例を示す。コンタミネーション数は、ナトリウム(Na)、クロム(Cr)及び鉄(Fe)の場合、「1.0×e10(atoms/cm2)」未満であれば、処理容器11内の各物質による金属汚染は発生していないと判定できる。また、アルミニウム(Al)の場合、「15.0×e10(atoms/cm2)」未満であれば、処理容器11内のアルミニウムによる金属汚染は発生していないと判定できる。図3に示す結果によれば、Na、Al及びFeのコンタミネーション数は閾値より低くなっており、これらの金属汚染は発生していないと判定できる。一方、Crのコンタミネーション数は閾値の9倍高くなっており、Crによる汚染が課題になっていることがわかる。
本実施形態にかかるプラズマ処理方法について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、エッチング工程とクリーニング工程との間に保護膜を形成するコーティング工程が実行される。エッチング工程、コーティング工程及びクリーニング工程は、制御部50により制御される。
CrBr+CFx+SiO2→CrOFx+BrFx+SiFx+CO・・・(3)
CrOFxの蒸気圧は20℃のとき約400mmHgであり、処理容器11内が真空状態に維持されている処理容器11内では、より気化しやすい状態となっている。よって、処理容器11の内壁から叩き出されたCrOFxは気化され、排気装置38により処理容器11の外部へ排気される(コーティング工程中に図2の(c)の排気が行われる)。なお、CrOFxは、フッ化クロム含有物の一例である。
本実施形態にかかるプラズマ処理方法をプラズマ処理装置10で実行した結果について、図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、エッチング工程にHBrガスや腐食性ガスを用いない場合のウェハW上のコンタミネーション数の一例を示す。つまり、図5は、HBrガスや腐食性ガスを用いないエッチング工程後、保護膜の形成(コーティング工程)を行った場合において、ウェハW上のCrのコンタミネーション数を測定した結果の一例を示す。
(1)HBrガスによる保護膜の形成(成膜時間5分)
(2)CH4及びO2ガスによる保護膜の形成(成膜時間5分)
(3)C4F8及びArガスによる保護膜の形成(成膜時間1分)
(4)C4F8及びArガスによる保護膜の形成(成膜時間5分)
この結果、(1)〜(3)の場合、いずれもCrのコンタミネーション数は「1.0×e10(atoms/cm2)」より大きくなった。すなわち、(1)〜(3)の保護膜では、処理容器11内にてCrの重金属汚染が発生した。
10:プラズマ処理装置
11:処理容器
12:載置台(下部電極)
19:第1の高周波電源
21:静電電極板
22:静電チャック
29:シャワーヘッド(上部電極)
31:第2の高周波電源
50:制御部
100:反応生成物(CrBr含有)
110:保護膜
Claims (6)
- クロム(Cr)の含有部材を有する処理容器と、該処理容器内に配置された載置台とを備えるプラズマ処理装置を用いて該載置台上の基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって、
臭素を含む第1のガスから生成されたプラズマにより基板をエッチングする工程と、
前記エッチングされた基板を搬出後、CxFyガス(x≧1、y≧4)及び不活性ガスを含む第2のガスから生成されたプラズマと前記エッチングにより生成された反応生成物との反応により保護膜を前記処理容器の内壁に形成する工程と、
前記エッチングする工程において生成されたクロムを含む反応生成物を排気する工程と、
を含むプラズマ処理方法。 - 前記保護膜を形成する工程後、酸素を含む第3のガスから生成されたプラズマにより前記処理容器内をクリーニングする工程を更に含む、
請求項1に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1のガスは、臭化水素(HBr)ガスを含む、
請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、臭化クロムを含む反応生成物からフッ化クロム含有物を生成し、
前記排気する工程は、前記フッ化クロム含有物を排気する、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。 - 前記CxFyガスは、CF4、C3F5、C3F6、C4F6、C4F8及びC5F8の少なくともいずれかである、
請求項1〜4のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。 - クロム(Cr)の含有部材を有する処理容器と、該処理容器内に配置された載置台と、制御部とを備え、該載置台上の基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
臭素を含む第1のガスから生成されたプラズマにより基板をエッチングする工程と、
前記エッチングされた基板を搬出後、CxFyガス(x≧1、y≧4)及び不活性ガスを含む第2のガスから生成されたプラズマと前記エッチングにより生成された反応生成物との反応により保護膜を前記処理容器の内壁に形成する工程と、
前記エッチングする工程において生成されたクロムを含む反応生成物を排気する工程と、を制御するプラズマ処理装置。
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