JP7843675B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理システム - Google Patents
プラズマ処理方法及びプラズマ処理システムInfo
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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 (8)
- （ａ）ＣＨ ４ ガスのみからなる第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、
（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と、を含み、
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、プラズマ処理方法。 - 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１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３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）ＣＨ ４ ガスのみからなる第１の処理ガスにより、前記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、
（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と、を実行し、
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、プラズマ処理システム。 - 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５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５又は６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７に記載のプラズマ処理システム。
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