JP7543059B2

JP7543059B2 - プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法

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Publication number: JP7543059B2
Application number: JP2020165063A
Authority: JP
Inventors: 佑一目黒
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2024-09-02
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: JP2022057019A

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。

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。

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、ＣＦ_４やＣＦ_３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。

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。

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。

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。

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。

特開平１０－１６３１２７号公報

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。

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。前記水蒸気を含むガスは、温度が２０℃以上、２５℃以下であり、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。
また、他の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。前記水蒸気を含むガスの供給圧力は、１０００Ｐａ以上、２０００Ｐａ以下であり、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。

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。

本実施の形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。ガスの効果を例示するためのグラフである。他の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するための模式断面図である。他の実施形態に係るプラズマ処理装置を例示するためのレイアウト図である。除去部を例示するための模式断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、ＣＦ_４やＣＦ_３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、ＣＦ_４だけとすることができる。また、ガスＧ１は、ＣＦ_４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、ＣＦ_４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。

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。

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。

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。

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。

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、ＣＦ_４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。

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。

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。

ここで、ＣＦ_４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。

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。

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。

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。

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。

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。

「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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、ＣＦ_４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。

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。

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。

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。

ここで、前述したプラズマ処理装置１の場合と同様に、ＣＦ_４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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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って、
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、
前記水蒸気を含むガスは、温度が２０℃以上、２５℃以下であり、
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。
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って、
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、
前記水蒸気を含むガスの供給圧力は、１０００Ｐａ以上、２０００Ｐａ以下であり、
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。
前記プラズマを発生させる領域は、前記第１のチャンバの内部、または、前記第１のチャンバから離隔した位置に設けられる請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
第２のチャンバをさらに備え、
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または２に記載のプラズマ処理装置。
ロードロック部をさらに備え、
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または２に記載のプラズマ処理装置。
前記水蒸気を含むガスの供給圧力は、１０００Ｐａ以上、２０００Ｐａ以下である請求項１記載のプラズマ処理装置。
フッ素原子を含むガスを用いて、処理物をプラズマ処理する工程と、
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、
前記水蒸気を含むガスは、温度が２０℃以上、２５℃以下であり、
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。
フッ素原子を含むガスを用いて、処理物をプラズマ処理する工程と、
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、
前記水蒸気を含むガスの供給圧力は、１０００Ｐａ以上、２０００Ｐａ以下であり、
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。
前記水蒸気を含むガスの供給圧力は、１０００Ｐａ以上、２０００Ｐａ以下である請求項７記載のプラズマ処理方法。