KR102230509B1 - 클리닝 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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아키토시 하라다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 정전 척 위에 퇴적된, 티탄을 포함하는 반응 생성물을 제거할 수 있는 클리닝 방법을 제공하는 것.
(해결 수단) 적어도 기판을 탑재하는 정전 척을 갖고, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의, 상기 정전 척에 부착된 티탄을 포함하는 퇴적물을 제거하는 클리닝 방법으로서, 상기 티탄을 포함하는 퇴적물을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에 있어서 환원된 상기 퇴적물을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정에 의해 상기 정전 척 위에 퇴적된 플루오로카본계의 퇴적물을, 산소를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 3 공정을 포함하는 클리닝 방법.

Description

클리닝 방법 및 기판 처리 장치{CLEANING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 클리닝 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 처리 장치로서, 플라즈마를 사용하여 반도체 디바이스용 웨이퍼 등의 기판에 대하여 에칭 등의 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 널리 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마가 내부에서 발생하는 처리 용기, 이 처리 용기 내에 배치되어 웨이퍼를 탑재하는 탑재대 및 이 탑재대의 상부에 배치되어, 웨이퍼를 지지하는 정전 척(ESC) 등을 갖고 구성된다.
정전 척은, 일반적으로, 탑재되는 웨이퍼보다 그 지름이 작게 설계되어, 정전 척의 외주부와 웨이퍼의 이면의 사이에 약간의 극간을 발생시킨다. 플라즈마의 작용에 의해 웨이퍼를 에칭하면, 이 극간이나 처리 용기의 벽면 등에, 반응 생성물이 퇴적된다. 반응 생성물이 정전 척 위에 퇴적된 경우, 웨이퍼 W의 흡착 에러의 원인이 되고, 양호한 플라즈마 처리의 방해가 된다.
그 때문에, 소정 기간마다 처리 용기 내에 퇴적된 반응 생성물을 제거하기 위한 클리닝 처리나, 처리 용기 내의 분위기를 조정하기 위한 처리가 행해진다. 구체적으로는, 특허 문헌 1 등에는, 반응 생성물을 제거하는 방법으로서, 웨이퍼를 사용하지 않고서 드라이클리닝을 하는 웨이퍼리스 드라이클리닝(Waferless Dry Cleaning : WLDC) 처리가 개시되어 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공표 2008-519431호 공보
종래, 실리콘계의 막을 에칭 처리한 후의 클리닝 처리에서는, 산소(O2) 가스를 사용한 WLDC 처리가 채용되어 왔다. 그렇지만, 최근, 플라즈마 에칭 공정에 있어서의 에칭 대상막의 마스크로서, 질화티탄(TiN)막 등의 티탄 함유막이 사용되는 경우가 있다. TiN막을 마스크로서 이용하여 에칭했을 때에 정전 척 등에 퇴적되는 티탄 함유 반응 생성물은, O2 가스를 사용한 WLDC 처리에서는, 제거하는 것이 곤란했다.
상기 과제에 대하여, 정전 척 위에 퇴적된, 티탄을 포함하는 반응 생성물을 제거할 수 있는 클리닝 방법을 제공한다.
일 형태에서는, 적어도 기판을 탑재하는 정전 척을 갖고, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의, 상기 정전 척에 부착된 티탄을 포함하는 퇴적물을 제거하는 클리닝 방법으로서, 상기 티탄을 포함하는 퇴적물을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정에 있어서 환원된 상기 퇴적물을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 2 공정과, 상기 제 2 공정에 의해 상기 정전 척 위에 퇴적된 플루오로카본계의 퇴적물을, 산소를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 3 공정을 포함하는 클리닝 방법이 제공된다.
정전 척 위에 퇴적된, 티탄을 포함하는 반응 생성물을 제거할 수 있는 클리닝 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시형태의 기판 처리 장치에 따른, 티탄 함유막을 마스크로서 이용한 에칭시의 반응 생성물의 퇴적 형태를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 정전 척에 의한, 웨이퍼의 흡착의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 일례의 흐름도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복하는 설명을 생략한다.
(기판 처리 장치)
먼저, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실시할 수 있는 기판 처리 장치의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실시할 수 있는 기판 처리 장치로서는, 특별히 한정되지 않지만, 피처리체로서의 반도체 웨이퍼 W(이후, 웨이퍼 W라고 부른다)에 RIE(Reactive Ion Etching) 처리나 애싱 처리 등의 플라즈마 처리를 실시할 수 있는 평행 평판형(용량 결합형이라고도 한다)의 플라즈마 처리 장치를 들 수 있다.
도 1에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 구성도를 나타낸다.
본 실시형태의 기판 처리 장치(1)는, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제 원통형 챔버(처리 용기(10))를 갖고 있다. 처리 용기(10)는 접지되어 있다. 처리 용기(10) 내에서는, 피처리체에 대하여, 후술하는 본 실시형태의 클리닝 방법이나, 에칭 처리 등의 플라즈마 처리가 실시된다.
처리 용기(10) 내에는, 피처리체로서의 반도체 웨이퍼 W(이하, 웨이퍼 W라고 칭호한다)를 탑재하는 탑재대(12)가 마련되어 있다. 탑재대(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되고, 처리 용기(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장되는 통 형상 지지부(16)에 절연성의 통 형상 유지부(14)를 거쳐서 지지되어 있다. 통 형상 유지부(14)의 상면에는, 탑재대(12)의 상면을 고리 형상으로 둘러싸는 예컨대 석영으로 구성되는 포커스 링(18)이 배치되어 있다. 포커스 링(18)은, 탑재대(12)의 위쪽에 발생한 플라즈마를 웨이퍼 W를 향하여 수속시킨다.
처리 용기(10)의 내측벽과 통 형상 지지부(16)의 외측벽의 사이에는, 배기로(20)가 형성되어 있다. 배기로(20)에는 고리 형상의 배플판(22)이 장착되어 있다. 배기로(20)의 저부에는 배기구(24)가 마련되고, 배기관(26)을 거쳐서 배기 장치(28)에 접속되어 있다.
배기 장치(28)는, 도시하지 않는 진공 펌프를 갖고 있고, 처리 용기(10) 내를 소정의 진공도까지 감압한다. 처리 용기(10)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반입 또는 배출시에 개폐하는 게이트 밸브(30)가 장착되어 있다.
탑재대(12)에는, 급전봉(36) 및 정합기(34)를 거쳐서 플라즈마 생성용 고주파 전원(32)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(32)은, 예컨대 60㎒의 고주파 전력을 탑재대(12)에 인가한다. 이와 같이 하여 탑재대(12)는 하부 전극으로서도 기능한다.
처리 용기(10)의 천정부에는, 샤워 헤드(38)가 접지 전위의 상부 전극으로서 마련되어 있다. 고주파 전원(32)으로부터의 플라즈마 생성용 고주파 전력은, 탑재대(12)와 샤워 헤드(38)의 사이에 용량적으로 인가된다.
탑재대(12)의 상면에는, 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전 척(ESC)(40)이 마련되어 있다. 정전 척(40)은 도전막으로 이루어지는 시트 형상의 척 전극(40a)을 한 쌍의 유전 부재인 유전층부(40b, 40c)의 사이에 끼운 것이다. 직류 전압원(42)은, 스위치(43)를 거쳐서 척 전극(40a)에 접속되어 있다. 또, 일반적으로, 정전 척(40)에 있어서의 웨이퍼 W의 탑재면에는, 후술하는 도 3(a)~도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 볼록부(40d)와 오목부(40e)가 형성되어 있다. 이 볼록부(40d) 및 오목부(40e)는, 예컨대, 정전 척(40)을 엠보싱 가공하는 것에 의해 형성할 수 있다.
정전 척(40)은, 직류 전압원(42)으로부터 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롱력으로 웨이퍼 W를 척 위에 흡착 유지한다. 또한, 척 전극(40a)으로의 전압을 인가하지 않는 경우에는 스위치(43)에 의해 접지부(44)에 접속된 상태로 되어 있다. 이하, 척 전극(40a)에 전압을 인가하지 않는 상태는, 척 전극(40a)이 접지된 상태를 의미한다.
정전 척(40)은, 유전층부(40b, 40c)의 체적 저항률이 1×1014Ω㎝ 이상인 쿨롱형 정전 척과, 체적 저항률이 1×109~12Ω㎝ 정도인 JR(존슨-라벡)력형 정전 척과, 체적 저항률이 1×1012~14Ω㎝인 알루미나 등을 용사한 JR력형+쿨롱형 정전 척이 존재한다. 본 실시형태의 기판 처리 장치(1)에 있어서는, 어느 형태의 정전 척을 사용하더라도 좋다.
전열 가스 공급원(52)은, 헬륨(He) 가스 등의 전열 가스를, 가스 공급 라인(54)을 거쳐서, 정전 척(40) 위의 웨이퍼 W 이면에 공급한다.
천정부의 샤워 헤드(38)는, 다수의 가스 통기 구멍(56a)을 갖는 전극판(56)과, 이 전극판(56)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(58)를 갖는다. 전극 지지체(58)의 내부에는, 버퍼실(60)이 마련되어 있다. 버퍼실(60)의 가스 도입구(60a)에는, 가스 공급 배관(64)을 거쳐서 가스 공급원(62)이 연결되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 샤워 헤드(38)로부터 처리 용기(10) 내에, 소망하는 처리 가스가 공급된다.
천정부의 샤워 헤드(38)는, 다수의 가스 통기 구멍(56a)을 갖는 전극판(56)과, 이 전극판(56)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(58)를 갖는다. 전극 지지체(58)의 내부에는 버퍼실(60)이 마련되어 있다. 버퍼실(60)의 가스 도입구(60a)에는 가스 공급 배관(64)을 거쳐서 가스 공급원(62)이 연결되어 있다. 가스 공급원(62)은, 적어도 후술하는 본 실시형태의 클리닝 방법에 있어서의 각종 처리 가스가, 각각 독립하여 제어되고, 처리 용기(10) 내에 공급된다. 이것에 의해, 샤워 헤드(38)로부터 처리 용기(10) 내에 소망하는 가스가 공급된다.
탑재대(12)의 내부에는, 외부의 도시하지 않는 반송 암과의 사이에서 웨이퍼 W의 수수를 행하기 위해 웨이퍼 W를 승강시키는 지지 핀(81)이 복수(예컨대 3개) 마련되어 있다. 복수의 지지 핀(81)은, 연결 부재(82)를 거쳐서 전해지는 모터(84)의 동력에 의해 상하 운동한다. 처리 용기(10)의 외부를 향하여 관통하는 지지 핀(81)의 관통 구멍에는 저부 벨로즈(83)가 마련되고, 처리 용기(10) 내의 진공측과 대기측의 사이의 기밀을 유지한다.
또한, 처리 용기(10)의 주위에는, 고리 형상 또는 동심 형상으로 연장되는 도시하지 않는 자석이, 예컨대 상하 2단으로 배치되어 있더라도 좋다.
탑재대(12)의 내부에는, 통상, 냉매관(70)이 마련되어 있다. 이 냉매관(70)에는, 배관(72, 73)을 거쳐서 칠러 유닛(71)으로부터 소정 온도의 냉매가 순환 공급된다. 또한, 정전 척(40)의 내부에는, 히터(75)가 매설되어 있다. 히터(75)에는 도시하지 않는 교류 전원으로부터 소망하는 교류 전압이 인가된다. 칠러 유닛(71)에 의한 냉각과 히터(75)에 의한 가열에 의해, 정전 척(40) 위의 웨이퍼 W의 처리 온도는 소망하는 온도로 조정된다.
기판 처리 장치(1)는, 웨이퍼 W의 이면에 공급되는 전열 가스의 압력이나, 전열 가스가 웨이퍼 W의 이면으로부터 누출되는 누출(유)량을 감시하기 위한 모니터(80)를 갖는 구성이더라도 좋다. 전열 가스의 압력을 감시하는 경우, 전열 가스의 압력치 P는, 웨이퍼 W의 이면에 장착된 도시하지 않는 압력 센서에 의해 측정된다. 또한, 전열 가스의 누출(유)량 F는, 예컨대 웨이퍼 W의 측면 근방 등에 장착되는, 도시하지 않는 유량 센서에 의해 측정된다.
기판 처리 장치(1)에는, 예컨대 가스 공급원(62), 배기 장치(28), 히터(75), 직류 전압원(42), 스위치(43), 정합기(34), 고주파 전원(32), 전열 가스 공급원(52), 모터(84), 및 칠러 유닛(71)의 동작을 제어하는 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어 장치(100)는, 도시하지 않는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)을 갖고 있다. CPU는, 이들 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라서, 적어도 후술하는 본 실시형태에 따른 클리닝 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스의 배기), 고주파 전력이나 전압, 각종 처리 가스 유량, 챔버 내 온도(예컨대, 상부 전극 온도, 챔버의 측벽 온도, ESC 온도) 등이 기재되어 있다. 또, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있더라도 좋고, CD-ROM, DVD 등의 이동성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서, 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 구성되어 있더라도 좋다.
(정전 척에 따른 문제점)
도 2(a) 및 도 2(b)에, 본 실시형태의 기판 처리 장치에 따른, 티탄 함유막을 마스크로서 이용한 에칭시의 반응 생성물의 퇴적 형태를 설명하기 위한 개략도를 나타낸다. 또, 도 2(a) 및 도 2(b)는 도 1의 정전 척 근방의 개략도이다.
전술한 바와 같이, 정전 척(40)은, 탑재대(12)의 상면에 마련되고, 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 유지하는 기능을 갖는다. 이때, 정전 척(40)의 상면과, 웨이퍼 W의 이면이 대향하도록, 웨이퍼 W가 정전 척(40)에 탑재된다. 정전 척(40)은, 일반적으로, 탑재되는 웨이퍼 W보다, 그 지름이 약간 작게 설계되어, 정전 척(40)의 외주부와 웨이퍼 W의 이면의 사이에는, 약간의 극간이 발생한다. 그 때문에, 티탄 함유막을 마스크로서 이용하여 에칭할 때에는, 도 2(a)의 화살표로 나타내는 바와 같이, 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)이, 정전 척(40)의 표면이나, 샤워 헤드(38) 및 포커스 링(18)의 표면 등에 부착, 퇴적된다.
특히, 정전 척(40)의 표면에 퇴적되는 반응 생성물(130)은, 후술하는 바와 같이, 정전 척(40)에 의한 웨이퍼 W의 흡착 에러가 된다. 그 때문에, 후술하는 소정의 타이밍에, 처리 용기(10) 내의 반응 생성물을 제거하기 위한 클리닝 처리가 행해진다. 그렇지만, 종래의 O2 가스를 사용한 WLDC 처리에서는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)이 산화되어 TiO나 TiO2 등의 티탄 산화물을 형성하고, 반응 생성물(130)을 제거할 수 없다고 하는 문제점을 갖고 있었다.
도 3(a)~도 3(d)에, 정전 척(40)에 의한, 웨이퍼 W의 흡착의 원리를 설명하기 위한 개략도를 나타낸다. 또, 도 3(a)~도 3(d)는 도 1에 있어서의 정전 척(40) 근방의 개략도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)를 참조하여, 정전 척(40)에 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)이 퇴적되어 있지 않은 경우의, 정전 척(40)에 의한 웨이퍼 W의 흡착의 형태에 대하여 설명한다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 직류 전압원(42)(도 1 참조)에 의해 척 전극(40a)에 양의 직류 전압이 인가된 경우, 척 전극(40a)은 양의 전하(132)를 띠고, 정전 척(40)의 상면에 탑재된 웨이퍼 W는 음의 전하(134)를 띤다. 이 양의 전하(132)와 음의 전하(134)는 평형하고 있고, 이 전위차에 기인하여 쿨롱력 또는 JR력이 발생하고, 웨이퍼 W는 정전 척(40)에 흡착 유지된다. 그리고, 직류 전압원(42)에 의한 척 전극(40a)으로의 양의 직류 전압이 해제되면, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W의 전하가 제전되고, 지지 핀(81)(도 1 참조)에 의해 웨이퍼 W를 정전 척(40)으로부터 이탈시킬 수 있다.
한편, 도 3(c) 및 도 3(d)를 참조하여, 정전 척(40)의 표면의 볼록부(40d) 및 오목부(40e)에 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)이 퇴적되어 있는 경우의, 정전 척(40)에 의한 웨이퍼 W의 흡착의 형태에 대하여 설명한다. 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 직류 전압원(42)(도 1 참조)에 의해 척 전극(40a)에 양의 직류 전압이 인가된 경우, 척 전극(40a)은, 도 3(a)의 실시형태와 마찬가지로, 양의 전하(132)를 띤다. 그렇지만, 정전 척(40)의 상면에 탑재된 웨이퍼 W가 갖는 음의 전하(134)의 적어도 일부는, 도 3(d)의 화살표로 나타내는 바와 같이, 정전 척(40)의 오목부(40e)의 반응 생성물(130) 위로 이동한다. 그 때문에, 양의 전하(132)와 음의 전하(134)의 사이의 전위차가 작아져, 정전 척(40)에 의한 웨이퍼 W의 흡착력이 작아진다. 또한, 직류 전압원(42)에 의한 척 전극(40a)으로의 양의 직류 전압이 해제된 경우라도, 오목부(40e)의 반응 생성물(13) 위의 음의 전하(134)와, 웨이퍼 W 위의 잔류한 양의 전하(132)가 평형하여, 이들 전위차에 의해, 웨이퍼 W가 정전 척(40)에 흡착된다. 그 때문에, 지지 핀(81)에 의한 웨이퍼 W의 이탈시에 있어서의, 지지 핀(81)의 구동 토크가 커진다.
웨이퍼 W의 흡착력의 저하는, 예컨대, 전열 가스 공급원(52)(도 1 참조)에 의한 He 가스 등의 전열 가스의 누출량을, 모니터(30)(도 1 참조)에서 측정하는 것에 의해 확인할 수 있다. 정전 척(40)의 표면으로의, 반응 생성물(130)의 퇴적량이 커진 경우, 전열 가스의 누출량이 커진다. 또한, 잔류한 전하에 의해 정전 흡착력이 남은 상태에서, 지지 핀(81)을 상승시켜 웨이퍼 W를 이탈시킨 경우, 웨이퍼 W에 균열이나 엇갈림이 발생하는 일이 있다. 그 때문에, 정전 척(40)에 퇴적된, 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)의 제거 기술은 매우 중요하다.
(본 실시형태에 따른 클리닝 방법)
본 발명자들은, 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)을 제거하는 방법에 대하여 예의 연구한 결과, 후술하는 클리닝 방법에 의해, 반응 생성물(130)을 효율적으로 제거할 수 있는 것을 찾아내고, 본 발명에 도달했다.
도 4에, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 일례의 흐름도를 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법은, 적어도 기판을 탑재하는 정전 척을 갖고, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의, 상기 정전 척에 부착된 티탄을 포함하는 퇴적물을 제거하는 클리닝 방법으로서, 상기 티탄을 포함하는 퇴적물을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원하는 제 1 공정(S200)과, 상기 제 1 공정에 있어서 환원된 상기 퇴적물을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 2 공정(S210)과, 상기 제 2 공정에 의해 상기 정전 척 위에 퇴적된 플루오로카본계의 퇴적물을, 산소를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 3 공정(S220)을 포함한다.
각각의 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
도 5에, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 일례를 설명하기 위한 개략도를 나타낸다. 먼저, S200의 제 1 공정에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 정전 척(40) 위에 퇴적된 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원한다.
정전 척(40) 위에 퇴적된 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)은, 계 내의 산소 등에 의해 산화되어, 주로 TiO나 TiO2 등의 티탄 산화물로서 존재한다. 티탄 산화물은, O2 가스를 이용한 종래의 WLDC 처리에서는 제거할 수 없다. 그 때문에, S200의 제 1 공정에서는, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해, 티탄 산화를 환원한다.
처리 가스로서는, 티탄 산화물을 환원할 수 있으면 특별히 제한은 없지만, 본 실시형태에 있어서는 수소(H2) 가스 및 질소(N2) 가스의 혼합 가스를 이용했다. 즉, H2 가스를 이용한 플라즈마에 의해 티탄 산화물을 환원함과 아울러, N2 가스를 이용한 플라즈마에 의해, 티탄 산화물을 TiN으로 질화시켰다. 이 처리에 의해, 반응 생성물(130) 중의 OH 성분이나 물(H2O) 성분 등이 제거된다. 그렇지만, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 예컨대, 암모니아(NH3) 가스 등의 환원성 가스를 사용하더라도 좋다.
다음으로, S210의 제 2 공정에서는, 주로 TiN을 포함하는 반응 생성물(130)을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거한다. 이 처리에 의해, 반응 생성물(130) 중의 Ti 성분, NH 성분, OH 성분, H2O 성분 등이 제거된다.
처리 가스로서는, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스이면 특별히 제한은 없고, 본 실시형태에 있어서는, 삼불화메탄(CHF3) 가스와 O2 가스의 혼합 가스를 사용했다. 또, CHF3 가스 등의 불소계 가스를 단독으로 사용하더라도 좋다. 주로 TiN을 포함하는 반응 생성물(130)은, 이 제 2 공정에 의해 제거되지만, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리에서는, 플루오로카본(CF)계의 반응 생성물(131)이, 정전 척(40) 위에 퇴적된다.
그 때문에, S220의 제 3 공정에서는, 주로 CF계의 반응 생성물(131)을, O2 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거한다. 이 처리에 의해, CF계의 반응 생성물(131)이 제거된다.
본 실시형태의 클리닝 방법은, 제 3 공정이 최후에 실시되면, 제 1 공정, 제 2 공정 및 제 3 공정을 반복하여 처리하더라도 좋다. 예컨대, 제 1 공정, 제 2 공정 및 제 3 공정의 공정군을 반복하여 처리하더라도 좋고, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 반복하여 처리하고, 최후에 제 3 공정을 실시하는 공정이더라도 좋다.
또, 본 실시형태의 클리닝 방법은, 질화티탄(TiN)막 등의 티탄 함유막을 마스크로 한 에칭 처리가, 예컨대, 1매의 웨이퍼에 관하여 행해진 후에, 실시하더라도 좋다. 또한, 전술한 에칭 처리가, 복수 매, 예컨대 50매의 웨이퍼에 관하여 행해진 후에, 본 실시형태의 클리닝 방법을 실시하더라도 좋다. 또한, 예컨대 티탄 함유막을 마스크로 하여 에칭 처리했을 때의, 처리 시간을 적산하여 두고, 적산 시간이 소정의 시간을 넘은 경우에, 본 실시형태의 클리닝 방법을 실시하는 구성이더라도 좋다.
이상, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법은, 정전 척(40) 위에 퇴적된 티탄을 포함하는 반응 생성물(130)을, 제 1 공정에 의해 환원하고, 제 2 공정에 의해 제거한다. 그리고, 제 2 공정에 의해 정전 척(40) 위에 퇴적된 CF계의 반응 생성물(131)을, 제 3 공정에 의해 제거한다. 상기 구성을 갖는 본 실시형태에 따른 클리닝 방법은, 효율적으로 정전 척(40) 위의 퇴적물을 제거할 수 있다.
이하, 실시형태를 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의해, 정전 척을 효율적으로 클리닝할 수 있는 것을 확인한 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, TiN막이 성막된 웨이퍼를, TiN막을 마스크로 하여 플라즈마 에칭 처리했다. 플라즈마 에칭 처리의 적산 시간이 169시간인 정전 척과, 996시간인 정전 척에 관하여, 하기의 분석을 행했다.
정전 척 위에 웨이퍼를 탑재한 상태에서, 정전 척의 척 전극에 1.0㎸, 1.5㎸, 2.0㎸ 또는 2.5㎸를 인가하여, 웨이퍼를 정전 척에 흡착시켰다. 다음으로, 정전 척 위의 웨이퍼 이면에, 공급되는 가스의 설정 압력이 10, 15, 20, 25 또는 30Torr이 되도록, He 가스를 공급했다. 또, 이후의 모든 실시형태에 있어서, 도 1의 히터(75)에 의한 웨이퍼의 가열 온도는 60℃로 설정하고, 도 1의 칠러 유닛(71)에 있어서의 냉매의 온도는 10℃로 설정했다.
그리고, 각각의 조건에 있어서의, 웨이퍼의 이면으로부터 누출된 He 가스의 유량을 측정했다. 또, 웨이퍼의 이면으로부터 누출되는 He 가스의 유량은, 1sccm 이하인 것이 바람직하다.
표 1에, 적산 시간이 169시간인 정전 척의 측정 결과를 나타내고, 표 2에, 적산 시간이 996시간인 정전 척의 분석 결과를 나타낸다.
Figure 112014058229476-pat00001
Figure 112014058229476-pat00002
표 1과 표 2의 비교로부터 분명한 바와 같이, 적산 시간이 996시간인 정전 척은, He 가스의 누출량이 많다.
적산 시간이 996시간인 정전 척에 대하여, 도 1의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, 클리닝 처리를 실시했다. 클리닝 처리에 있어서는, 제 1 공정(S200)에서는 H2 가스 및 N2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용하고, 제 2 공정(S210)에서는 CHF3 가스 및 O2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용하고, 제 3 공정(S220)에서는 O2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용했다.
또한, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 3회 반복한 후, 제 3 공정을 실시했다.
클리닝 처리 후의 정전 척에 관하여, 전술한 바와 같은 분석을 행했다. 분석 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112014058229476-pat00003
표 2와 표 3의 비교로부터, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실시하는 것에 의해, 대부분의 측정 조건에 있어서, He 가스의 누출량이 개선되는 것을 알았다. 즉, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의해, 정전 척 위에 퇴적된 티탄을 포함하는 반응 생성물을 제거할 수 있는 것을 알았다.
(제 2 실시형태)
본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의해, 정전 척을 효율적으로 클리닝할 수 있는 것을 확인한 다른 실시형태에 대하여 설명한다.
제 1 실시형태와 마찬가지로, 도 1의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, TiN막이 성막된 웨이퍼를, TiN막을 마스크로 하여 플라즈마 에칭 처리했다. 플라즈마 에칭 처리의 적산 시간이 841시간인 정전 척에 관하여, 제 1 실시형태와 같은 분석을 행했다. 분석 결과를 표 4에 나타낸다.
Figure 112014058229476-pat00004
이 정전 척에 대하여, 도 1의 기판 처리 장치(1)를 이용하여, 클리닝 처리를 실시했다. 클리닝 처리에 있어서는, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 제 1 공정(S200)에서는 H2 가스 및 N2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용하고, 제 2 공정(S210)에서는 CHF3 가스 및 O2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용하고, 제 3 공정(S220)에서는 O2 가스를 포함하는 처리 가스를 사용했다.
또, 클리닝 처리에 있어서는, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 3회 반복한 후, 제 3 공정을 실시하는 처리(제 1 패턴)와, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 9회 반복한 후, 제 3 공정을 실시하는 처리(제 2 패턴)와, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 30회 반복한 후, 제 3 공정을 실시하는 처리(제 3 패턴)의 3패턴으로 실시했다.
각각의 패턴에서의 클리닝 처리 후의 정전 척에 관하여, 전술한 바와 같은 분석을 행했다. 제 1 패턴, 제 2 패턴 및 제 3 패턴에서의 분석 결과를, 각각, 표 5, 표 6 및 표 7에 나타낸다.
Figure 112014058229476-pat00005
Figure 112014058229476-pat00006
Figure 112014058229476-pat00007
표 4와, 표 5~표 7의 비교로부터, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실시하는 것에 의해, He 가스의 누출량이 개선되는 것을 알았다. 또한, 제 1 공정 및 제 2 공정의 공정군을 반복한 후, 제 3 공정을 실시하는 것에 의해, 클리닝 효율이 향상되는 것을 알았다.
이상, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의해, 정전 척 위에 퇴적된 티탄을 포함하는 반응 생성물을, 효율적으로 제거할 수 있는 것을 알았다.
또, 상기 본 실시형태에 든 구성 등에, 그 밖의 요소와의 조합 등, 여기서 나타낸 구성으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 이들 점에 관해서는, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하는 것이 가능하고, 그 응용 형태에 따라 적절하게 정할 수 있다.
1 : 플라즈마 처리 장치 10 : 처리 용기
12 : 탑재대(하부 전극) 28 : 배기 장치
32 : 고주파 전원 38 : 샤워 헤드(상부 전극)
40 : 정전 척(ESC) 40a : 척 전극
40b, 40c : 유전층부(유전 부재) 42 : 직류 전압원
52 : 전열 가스 공급원 62 : 가스 공급원
71 : 칠러 유닛 75 : 히터
80 : 모니터 81 : 지지 핀
84 : 모터 100 : 제어 장치
105 : 프로세스 실행부 110 : 취득부
115 : 제어부 120 : 기억부
130 : 티탄을 포함하는 반응 생성물 131 : CF계의 반응 생성물
132 : 양의 전하 134 : 음의 전하
W : 웨이퍼

Claims (9)

  1. 적어도 기판을 탑재하는 정전 척을 갖고, 상기 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의, 상기 정전 척에 부착된 티탄을 포함하는 퇴적물을 제거하는 클리닝 방법으로서,
    상기 티탄을 포함하는 퇴적물을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정에 있어서 환원된 상기 퇴적물을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에 의해 상기 정전 척 위에 퇴적된 플루오로카본계의 퇴적물을, 산소를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 3 공정
    을 포함하고,
    상기 티탄을 포함하는 퇴적물은, 티탄 산화물을 포함하는 클리닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원성 가스를 포함하는 처리 가스는, 수소 가스 및 질소 가스의 혼합 가스를 포함하는 클리닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원성 가스를 포함하는 처리 가스는, 암모니아 가스 또는 수소 가스를 포함하는 클리닝 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소계 가스를 포함하는 처리 가스는, 삼불화메탄 가스 및 산소 가스의 혼합 가스를 포함하는 클리닝 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불소계 가스를 포함하는 처리 가스는, 삼불화메탄 가스를 포함하는 클리닝 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클리닝 방법은, 적어도 질화티탄막이 성막된 상기 기판에 대하여, 상기 질화티탄막을 마스크로 하여 상기 플라즈마 처리를 실시한 후에 실시되는 방법이고,
    상기 클리닝 방법은, 상기 플라즈마 처리의 적산 시간이 소정의 시간을 넘은 경우에 실시되는
    클리닝 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 공정 및 상기 제 2 공정의 공정군을 소정의 횟수 반복하여 실시한 후에, 상기 제 3 공정을 실시하는 클리닝 방법.
  9. 기판 처리 장치로서,
    처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련된, 기판을 유지하는 정전 척과,
    상기 처리 용기 내에 마련된, 상기 정전 척과 대향하는 전극판과,
    상기 정전 척과 상기 전극판의 사이에 끼워진 공간에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 정전 척 또는 상기 전극판의 적어도 한쪽에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해, 상기 가스 공급부에 의해 상기 공간에 공급된 상기 처리 가스를 플라즈마화하는 고주파 전원과,
    상기 기판 처리 장치를 제어하는 제어부
    를 갖고,
    상기 제어부는, 티탄을 포함하는 퇴적물이 부착된 상기 정전 척에 대하여,
    상기 티탄을 포함하는 퇴적물을, 환원성 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 환원하는 제 1 공정과,
    상기 제 1 공정에 있어서 환원된 상기 퇴적물을, 불소계 가스를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 2 공정과,
    상기 제 2 공정에 의해 상기 정전 척 위에 퇴적된 플루오로카본계의 퇴적물을, 산소를 포함하는 처리 가스의 플라즈마에 의해 제거하는 제 3 공정
    을 포함하는 공정을 실시하도록 상기 기판 처리 장치를 제어하고,
    상기 티탄을 포함하는 퇴적물은, 티탄 산화물을 포함하는
    기판 처리 장치.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5982223B2 (ja) * 2012-08-27 2016-08-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置
JP2016136554A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP6661283B2 (ja) * 2015-05-14 2020-03-11 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法及びプラズマ処理方法
WO2017123423A1 (en) * 2016-01-13 2017-07-20 Applied Materials, Inc. Hydrogen plasma based cleaning process for etch hardware
US11355324B2 (en) * 2017-03-27 2022-06-07 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing method
KR102223759B1 (ko) * 2018-06-07 2021-03-05 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US11626271B2 (en) * 2020-06-18 2023-04-11 Tokyo Electron Limited Surface fluorination remediation for aluminium oxide electrostatic chucks
JP7189914B2 (ja) 2020-08-31 2022-12-14 株式会社Kokusai Electric クリーニング方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置、およびプログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040200498A1 (en) 2003-04-08 2004-10-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cleaning a substrate processing chamber
US20040209469A1 (en) 2001-09-26 2004-10-21 Akitoshi Harada Etching method
US20070186953A1 (en) * 2004-07-12 2007-08-16 Savas Stephen E Systems and Methods for Photoresist Strip and Residue Treatment in Integrated Circuit Manufacturing
WO2011048453A1 (en) 2009-10-21 2011-04-28 Nokia Corporation Method and apparatus for providing a generic interface context model
US20120085366A1 (en) 2010-10-07 2012-04-12 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20130087174A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Applied Materials, Inc. Methods for in-situ chamber clean utilized in an etching processing chamber

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100273298B1 (ko) * 1998-09-18 2001-01-15 김영환 반도체 소자의 금속실리사이드 형성방법
JP2001176807A (ja) * 1999-12-20 2001-06-29 Hitachi Ltd 半導体装置の製造装置、製造方法およびクリーニング方法
JP2002359234A (ja) * 2001-06-01 2002-12-13 Hitachi Ltd プラズマ処理方法
JP5277717B2 (ja) * 2008-05-15 2013-08-28 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2012243958A (ja) * 2011-05-19 2012-12-10 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040209469A1 (en) 2001-09-26 2004-10-21 Akitoshi Harada Etching method
US20040200498A1 (en) 2003-04-08 2004-10-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cleaning a substrate processing chamber
US20070186953A1 (en) * 2004-07-12 2007-08-16 Savas Stephen E Systems and Methods for Photoresist Strip and Residue Treatment in Integrated Circuit Manufacturing
WO2011048453A1 (en) 2009-10-21 2011-04-28 Nokia Corporation Method and apparatus for providing a generic interface context model
US20120085366A1 (en) 2010-10-07 2012-04-12 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20130087174A1 (en) * 2011-10-06 2013-04-11 Applied Materials, Inc. Methods for in-situ chamber clean utilized in an etching processing chamber

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Publication number Publication date
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US20140373867A1 (en) 2014-12-25
JP2015008211A (ja) 2015-01-15

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