JP2011233713A - Plasma processing method and plasma processing device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent etching of an etching object film by residual etching gas when exhaust efficiency of the residual etching gas by an etching step can be enhance to a large extent and next an ashing step to be continuously executed is executed.SOLUTION: When the etching step is completed, before execution of the ashing step, a pressure control valve 134 provided at an exhaust port 130 of a processing room 102 is fully opened and the inside of the processing room is vacuumed for a specified time, thereby continuously executing a residual gas removal step of exhausting the etching gas remained in the processing room after the etching step, without taking out a wafer W from the inside of the processing room.

Description

本発明は，処理室内に所定のガスのプラズマを生成してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing method and a plasma processing apparatus that perform plasma processing by generating plasma of a predetermined gas in a processing chamber.

例えば，半導体製造プロセスにおいては，被処理基板例えば半導体ウエハ（以下，「ウエハ」ともいう）の表面に形成された被エッチング膜に対して，トレンチやホールがパターンニングされたレジスト膜をマスクとして，所定の処理ガスのプラズマを励起することによってプラズマエッチングする。このようなエッチングステップ実行後に，残ったレジスト膜をプラズマアッシングによって除去するアッシングステップが行われる。   For example, in a semiconductor manufacturing process, a resist film in which trenches and holes are patterned is used as a mask for a film to be etched formed on the surface of a substrate to be processed such as a semiconductor wafer (hereinafter also referred to as “wafer”). Plasma etching is performed by exciting plasma of a predetermined processing gas. After performing such an etching step, an ashing step is performed to remove the remaining resist film by plasma ashing.

近年では，スループット向上などを目的として，このエッチングステップとアッシングステップを同一の処理室内で連続して実行するプラズマ処理装置も開発されている（例えば下記特許文献１参照）。このようなプラズマ処理装置においては，例えば絶縁膜をレジスト膜をマスクとしてエッチングする場合には，エッチングステップにおいては処理室内を減圧してエッチング時の設定圧力に保持して，Ｃ_４Ｆ_８などのフルオロカーボンガスを導入し，プラズマを励起する。 In recent years, for the purpose of improving throughput and the like, a plasma processing apparatus that continuously executes the etching step and the ashing step in the same processing chamber has been developed (see, for example, Patent Document 1 below). In such a plasma processing apparatus, for example, when an insulating film is etched using a resist film as a mask, in the etching step, the processing chamber is depressurized and held at a set pressure at the time of etching, such as C ₄ F ₈ . Fluorocarbon gas is introduced to excite plasma.

このエッチングステップが終了すると，次のアッシングステップを連続して実行する。すなわち，処理室内の圧力をアッシング時の設定圧力に調整して，Ｏ_２ガスなどのアッシングガスを導入し，プラズマを励起してレジスト膜のアッシングを行う。 When this etching step is completed, the next ashing step is continuously executed. That is, the pressure in the processing chamber is adjusted to the set pressure at the time of ashing, an ashing gas such as O ₂ gas is introduced, the plasma is excited, and the resist film is ashed.

特開平０６−２３６８６４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-236864 特開２００３−５９９１１号公報JP 2003-59911 A 特表２００５−５２３５８５号公報JP 2005-523585 A 特開２００６−２４５２３４号公報JP 2006-245234 A 特表２００８−５２７６９１号公報Special table 2008-527691 gazette

ところが，このようにエッチングステップとアッシングステップを同一の処理室内で連続して実行する場合には，処理室内を設定圧力に調整する圧力制御も連続して行われるので，エッチングステップが終了しても，なかなかエッチングガスが排出されずに処理室内に残留してしまうという問題がある。   However, when the etching step and the ashing step are continuously executed in the same processing chamber as described above, the pressure control for adjusting the processing chamber to the set pressure is also continuously performed. , There is a problem that the etching gas is not exhausted and remains in the processing chamber.

このように処理室内にエッチングガスが残留したままアッシングステップが実行されプラズマが励起されると，プラズマ中に存在するエッチングガスの活性種（例えばＦラジカルなど）によって被エッチング膜の露出部分（例えば被エッチング膜に形成されたホール内やトレンチ内）がエッチングされてしまう。   In this way, when the ashing step is performed with the etching gas remaining in the processing chamber and the plasma is excited, the exposed portion of the film to be etched (for example, the target to be etched) is activated by the active species (for example, F radicals) of the etching gas present in the plasma. The inside of the hole or trench formed in the etching film is etched.

この点，アッシングステップを複数のステップに分けて，これらの複数ステップをエッチングステップ後に実行するものも多数提案されている（上記特許文献２〜５）。ところが，いずれの場合も処理室内が所定の圧力になるように圧力制御を行いながら，しかもプラズマを生起して実行される。このため，このようにアッシングステップを複数のステップに分けても，プラズマを生起したときに処理室内にエッチングガスが残留していれば，被エッチング膜のエッチングが進行してしまう。   In this regard, many have been proposed in which the ashing step is divided into a plurality of steps and these steps are executed after the etching step (see Patent Documents 2 to 5). However, in either case, the control is performed while generating a plasma while performing pressure control so that the processing chamber has a predetermined pressure. Therefore, even if the ashing step is divided into a plurality of steps as described above, if the etching gas remains in the processing chamber when the plasma is generated, the etching of the etching target film proceeds.

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，エッチングステップとアッシングステップを連続して実行する際に，エッチングステップ終了後に処理室内に残留したエッチングガスを効率的に排出できるプラズマ処理方法等を提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide an etching gas remaining in the processing chamber after completion of the etching step when the etching step and the ashing step are successively performed. It is to provide a plasma processing method and the like that can efficiently exhaust the gas.

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理室内の被処理基板に対して所定のプラズマ処理を実行するプラズマ処理方法であって，前記処理室の排気口に設けられた圧力制御弁の開度を調整しながら真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第１設定圧力に減圧し，前記処理室内にエッチングガスを導入してプラズマを励起することによって，前記被処理基板上に形成された被エッチング膜をパターンニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチングするエッチングステップと，前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第２設定圧力に減圧し，前記処理室内にアッシングガスを導入してプラズマを励起することによって，前記レジスト膜をアッシングするアッシングステップと，前記エッチングステップが終了すると，前記アッシングステップ実行前に，前記圧力制御弁を全開にして前記処理室内を所定時間だけ前記真空ポンプで真空引きすることによって，前記処理室内に残留したエッチングガスを排出する残留ガス除去ステップとを有し，前記各ステップを同一処理室内で前記被処理基板を搬出せずに連続して実行することを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method for executing a predetermined plasma processing on a substrate to be processed in a processing chamber, which is provided at an exhaust port of the processing chamber. The process chamber is evacuated to a predetermined first set pressure by evacuating with a vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve, and the plasma is excited by introducing an etching gas into the process chamber and exciting the plasma. An etching step of etching a film to be etched formed on the processing substrate using a patterned resist film as a mask, and exhausting with the vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve, the processing chamber is predetermined. The resist film is ashed by reducing the pressure to the second set pressure and exciting the plasma by introducing an ashing gas into the processing chamber. After the ashing step and the etching step are completed, the pressure control valve is fully opened before the ashing step is performed, and the processing chamber is evacuated by the vacuum pump for a predetermined time, thereby remaining in the processing chamber. And a residual gas removing step for discharging the etching gas, and performing each step continuously in the same processing chamber without carrying out the substrate to be processed.

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内の被処理基板に対して所定のプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置であって，前記処理室内にエッチンガスとアッシングガスとを選択的に導入する処理ガス導入部と，前記処理室内に配置された電極にプラズマを励起するための高周波電力を印加する電力供給装置と，前記処理室の排気口に接続された真空ポンプと，前記排気口に設けられ所定の設定圧力に基づいて弁開度を制御する圧力制御弁と，前記圧力制御弁を制御する制御部と，を備え，前記制御部は，前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第１設定圧力に減圧し，前記処理ガス導入部から前記処理室内に前記エッチングガスを導入し，前記電極供給装置から前記電極に高周波電力を印加してプラズマを励起することによって，前記被処理基板上に形成された被エッチング膜をパターンニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチングするエッチングステップと，前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第２設定圧力に減圧し，前記処理ガス導入部から前記処理室内にアッシングガスを導入し，前記電極供給装置から前記電極に高周波電力を印加してプラズマを励起することによって，前記レジスト膜をアッシングするアッシングステップと，前記エッチングステップが終了すると，前記アッシングステップ実行前に，前記圧力制御弁を全開にして前記処理室内を所定時間だけ前記真空ポンプで真空引きすることによって，前記処理室内に残留したエッチングガスを排出する残留ガス除去ステップとを有し，前記各ステップを同一処理室内で前記被処理基板を搬出せずに連続して実行することを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。この場合，例えば前記被エッチング膜は酸化膜であり，前記エッチングガスはフッ素を含むガスであり，前記アッシングガスは酸素を含むガスである。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for executing a predetermined plasma processing on a substrate to be processed in a processing chamber, wherein an etchant gas, an ashing gas, A process gas introduction part for selectively introducing a gas, a power supply device for applying a high frequency power for exciting plasma to an electrode disposed in the process chamber, a vacuum pump connected to an exhaust port of the process chamber, A pressure control valve provided at the exhaust port for controlling a valve opening based on a predetermined set pressure, and a control unit for controlling the pressure control valve, wherein the control unit opens the pressure control valve. The processing chamber is evacuated to a predetermined first set pressure by evacuating with the vacuum pump while adjusting the degree, the etching gas is introduced into the processing chamber from the processing gas introduction section, and the electrode supply An etching step in which a high frequency power is applied to the electrode to excite plasma to etch the etching target film formed on the processing target substrate using a patterned resist film as a mask, and the pressure control valve The processing chamber is evacuated to a predetermined second set pressure by evacuating with the vacuum pump while adjusting the opening degree of the gas, and an ashing gas is introduced into the processing chamber from the processing gas introduction unit, When the ashing step for ashing the resist film and the etching step are completed by applying high frequency power to the electrode to excite plasma, the pressure control valve is fully opened before the ashing step is performed. By evacuating the room with the vacuum pump for a predetermined time, A plasma processing apparatus comprising: a residual gas removal step for discharging etching gas remaining in the processing chamber; and performing each of the steps continuously without unloading the substrate to be processed in the same processing chamber. Provided. In this case, for example, the film to be etched is an oxide film, the etching gas is a gas containing fluorine, and the ashing gas is a gas containing oxygen.

このような本発明にかかる装置又は方法によれば，エッチングステップ終了後に連続して実行される残留ガス除去ステップによって残留したエッチングガスが効率的に排出されるので，次のアッシングステップを実行したときに残留したエッチングガスによって被処理基板がエッチングされることを防止できる。しかも，残留ガス除去ステップにおいて圧力制御弁を全開にして所定時間だけ真空引きすることで，残留したエッチングガスの排出効率を飛躍的に向上させることができる。これにより，残留したエッチングガスによって被処理基板がエッチングされることをより効果的に防止できる。   According to such an apparatus or method according to the present invention, the remaining etching gas is efficiently discharged by the residual gas removing step that is continuously executed after the etching step is completed, so that when the next ashing step is executed, It is possible to prevent the substrate to be processed from being etched by the etching gas remaining on the substrate. Moreover, the exhaust efficiency of the remaining etching gas can be drastically improved by fully opening the pressure control valve and evacuating for a predetermined time in the residual gas removal step. Thereby, it is possible to more effectively prevent the substrate to be processed from being etched by the remaining etching gas.

また，上記アッシングステップ実行時におけるプラズマ発光スペクトルから検出した特定波長の発光強度と，そのときに前記残留したエッチングガスによってエッチングされる前記被エッチング膜のエッチングレートとの相関を予め求めて記憶部に記憶しておき，前記アッシングステップは，その実行直後にプラズマ発光スペクトルから検出した前記特定波長の発光強度に基づいて前記残留したエッチングガスによってエッチングされる前記被エッチング膜のエッチングレートを予測するようにしてもよい。さらに，上記アッシングステップは，前記被エッチング膜のエッチングレートの予測値が所定の許容値以下であるか否かを判断し，前記許容値以下であると判断した場合はそのまま前記アッシングステップを続行し，前記許容値を超えると判断した場合には前記アッシングステップを停止するようにしてもよい。これによれば，残留したエッチングガスによって被処理基板がエッチングされることを未然に防止できる。   Further, a correlation between the emission intensity of a specific wavelength detected from the plasma emission spectrum at the time of executing the ashing step and the etching rate of the etching target film etched by the residual etching gas at that time is obtained in advance in the storage unit. The ashing step predicts the etching rate of the film to be etched etched by the remaining etching gas based on the emission intensity of the specific wavelength detected from the plasma emission spectrum immediately after execution. May be. Further, in the ashing step, it is determined whether or not a predicted value of the etching rate of the film to be etched is less than a predetermined allowable value. If it is determined that the estimated value is lower than the allowable value, the ashing step is continued as it is. The ashing step may be stopped when it is determined that the allowable value is exceeded. According to this, it is possible to prevent the substrate to be processed from being etched by the remaining etching gas.

本発明によれば，エッチングステップ終了後に処理室内に残留したエッチングガスを効率的に排出でき，アッシングステップを実行したときに残留したエッチングガスによって被処理基板がエッチングされることを防止できる。   According to the present invention, the etching gas remaining in the processing chamber after the etching step is completed can be efficiently discharged, and the substrate to be processed can be prevented from being etched by the etching gas remaining when the ashing step is executed.

本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus concerning embodiment of this invention. ６８５．５ｎｍ及び６７９ｎｍの波長を含む領域におけるプラズマ発光スペクトルの発光強度を示す図である。It is a figure which shows the emitted light intensity of the plasma emission spectrum in the area | region containing a wavelength of 685.5 nm and 679 nm. Ｆラジカルの発光強度と酸化膜のエッチングレートとの相関の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the correlation with the emitted light intensity of F radical, and the etching rate of an oxide film. 本実施形態におけるプラズマ処理のメインルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the main routine of the plasma processing in this embodiment. 図４に示すエッチングステップの具体例を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows the specific example of the etching step shown in FIG. 図４に示す残留ガス除去ステップの具体例を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the subroutine which shows the specific example of the residual gas removal step shown in FIG. 図４に示すアッシングステップの具体例を示すサブルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of a subroutine which shows the specific example of the ashing step shown in FIG. 残留ガス除去ステップによる効果を検証する実験結果であって，真空引き時間とＦラジカルの発光強度との関係をグラフに表した図である。It is an experimental result which verifies the effect by a residual gas removal step, Comprising: It is the figure which represented the relationship between evacuation time and the emitted light intensity of F radical in the graph. 残留ガス除去ステップによる効果を検証する実験結果であって，真空引き時間と酸化膜のエッチングレートとの関係をグラフに表した図である。It is an experimental result which verifies the effect by a residual gas removal step, Comprising: It is the figure which represented the relationship between evacuation time and the etching rate of an oxide film in the graph.

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また，本明細書において１ｍＴｏｒｒは（１０^−３×１０１３２５／７６０）Ｐａとする。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In this specification, 1 mTorr is (10 ⁻³ × 101325/760) Pa.

（基板処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかる基板処理装置の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，基板処理装置として，１つの電極（下部電極）に２つの異なる周波数の高周波を重畳して印加可能なプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。図１は本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 (Configuration example of substrate processing equipment)
First, a configuration example of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a plasma processing apparatus capable of applying a high frequency of two different frequencies on one electrode (lower electrode) will be described as an example of the substrate processing apparatus. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to the present embodiment.

図１に示すプラズマ処理装置１００は，１枚のウエハＷに対してエッチング処理とアッシング処理を連続して実行可能に構成されている。以下，このプラズマ処理装置１００の具体的構成を詳細に説明する。プラズマ処理装置１００は例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属から成る円筒形状に成形された処理容器を有する処理室（チャンバ）１０２を備える。処理室１０２は接地されている。処理室１０２内には，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）Ｗを載置する基板載置台（以下，単に「載置台」と称する）１１０が設けられている。載置台１１０は，円板状の下部電極（サセプタ）１１１を備えており，この下部電極１１１の上方には，処理ガスやパージガスなどを導入するシャワーヘッドを兼ねた上部電極１２０が対向して配設されている。   The plasma processing apparatus 100 shown in FIG. 1 is configured so that an etching process and an ashing process can be continuously performed on one wafer W. Hereinafter, a specific configuration of the plasma processing apparatus 100 will be described in detail. The plasma processing apparatus 100 includes a processing chamber (chamber) 102 having a processing container formed in a cylindrical shape made of a metal such as aluminum or stainless steel whose surface is anodized (anodized), for example. The processing chamber 102 is grounded. In the processing chamber 102, a substrate mounting table (hereinafter simply referred to as “mounting table”) 110 on which a substrate, for example, a semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as “wafer”) W is mounted is provided. The mounting table 110 includes a disk-shaped lower electrode (susceptor) 111, and an upper electrode 120 serving as a shower head for introducing processing gas, purge gas, or the like is disposed above the lower electrode 111 so as to be opposed thereto. It is installed.

下部電極１１１は例えばアルミニウムからなる。下部電極１１１は処理室１０２の底部から垂直上方に延びる筒状部１０４に絶縁性の筒状保持部１０６を介して保持されている。下部電極１１１の上面には，ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１１２が設けられている。静電チャック１１２は例えば導電膜からなる静電チャック電極１１４を絶縁膜内に挟み込んで構成される。静電チャック電極１１４には直流電源１１５が電気的に接続されている。この静電チャック１１２によれば，直流電源１１５からの直流電圧により，クーロン力でウエハＷを静電チャック１１２上に吸着保持することができる。   The lower electrode 111 is made of, for example, aluminum. The lower electrode 111 is held by a cylindrical portion 104 extending vertically upward from the bottom of the processing chamber 102 via an insulating cylindrical holding portion 106. On the upper surface of the lower electrode 111, an electrostatic chuck 112 for holding the wafer W with an electrostatic attraction force is provided. The electrostatic chuck 112 is configured, for example, by sandwiching an electrostatic chuck electrode 114 made of a conductive film in an insulating film. A DC power supply 115 is electrically connected to the electrostatic chuck electrode 114. According to the electrostatic chuck 112, the wafer W can be attracted and held on the electrostatic chuck 112 with a Coulomb force by a DC voltage from the DC power supply 115.

下部電極１１１の内部には冷却機構が設けられている。この冷却機構は，例えば下部電極１１１内の円周方向に延在する冷媒室１１６に，図示しないチラーユニットからの所定温度の冷媒（例えば冷却水）を配管を介して循環供給するように構成される。冷媒の温度によって静電チャック１１２を介してウエハＷの処理温度を制御できる。   A cooling mechanism is provided inside the lower electrode 111. This cooling mechanism is configured to circulate and supply a coolant (for example, cooling water) having a predetermined temperature from a chiller unit (not shown) to a coolant chamber 116 extending in the circumferential direction in the lower electrode 111 via a pipe, for example. The The processing temperature of the wafer W can be controlled via the electrostatic chuck 112 according to the temperature of the coolant.

下部電極１１１と静電チャック１１２には伝熱ガス供給ライン１１８がウエハＷの裏面に向けて配設されている。伝熱ガス供給ライン１１８には例えばＨｅガスなどの伝熱ガス（バックガス）が導入され，静電チャック１１２の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。これにより，静電チャック１１２とウエハＷとの間の熱伝達が促進される。静電チャック１１２上に載置されたウエハＷの周囲を囲むようにフォーカスリング１１９が配置されている。フォーカスリング１１９は，例えば石英やシリコンからなり，筒状保持部１０６の上面に設けられている。   A heat transfer gas supply line 118 is disposed on the lower electrode 111 and the electrostatic chuck 112 toward the back surface of the wafer W. A heat transfer gas (back gas) such as He gas is introduced into the heat transfer gas supply line 118 and supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 112 and the back surface of the wafer W. As a result, heat transfer between the electrostatic chuck 112 and the wafer W is promoted. A focus ring 119 is disposed so as to surround the periphery of the wafer W placed on the electrostatic chuck 112. The focus ring 119 is made of, for example, quartz or silicon, and is provided on the upper surface of the cylindrical holding unit 106.

上部電極１２０は処理室１０２の天井部に設けられている。上部電極１２０は接地されている。上部電極１２０には処理室１０２内での処理に必要なガスを供給する処理ガス供給部１２２が配管１２３を介して接続されている。処理ガス供給部１２２は，例えば処理室１０２内でのウエハのプロセス処理や処理室１０２内のクリーニング処理などに必要な処理ガスやパージガスなどを供給するガス供給源，ガス供給源からのガスの導入を制御するバルブ及びマスフローコントローラにより構成される。   The upper electrode 120 is provided on the ceiling of the processing chamber 102. The upper electrode 120 is grounded. A processing gas supply unit 122 that supplies a gas necessary for processing in the processing chamber 102 is connected to the upper electrode 120 via a pipe 123. The processing gas supply unit 122 introduces a gas from a gas supply source that supplies a processing gas, a purge gas, and the like necessary for, for example, wafer process processing in the processing chamber 102 and cleaning processing in the processing chamber 102. It is comprised by the valve | bulb and mass flow controller which control this.

上部電極１２０には多数のガス通気孔１２５を有する下面の電極板１２４と，この電極板１２４を着脱可能に支持する電極支持体１２６とを有する。電極支持体１２６の内部にバッファ室１２７が設けられている。このバッファ室１２７のガス導入口１２８には上記処理ガス供給部１２２の配管１２３が接続されている。   The upper electrode 120 has a lower electrode plate 124 having a large number of gas vent holes 125 and an electrode support 126 that detachably supports the electrode plate 124. A buffer chamber 127 is provided inside the electrode support 126. A pipe 123 of the processing gas supply unit 122 is connected to the gas inlet 128 of the buffer chamber 127.

図１では説明を簡単にするため，処理ガス供給部１２２を一系統のガスラインで表現しているが，処理ガス供給部１２２は単一のガス種の処理ガスを供給する場合に限られるものではなく，複数のガス種を処理ガスとして供給するものであってもよい。この場合には，複数のガス供給源を設けて複数系統のガスラインで構成し，各ガスラインにマスフローコントローラを設けてもよい。   In FIG. 1, the processing gas supply unit 122 is represented by a single gas line for the sake of simplicity, but the processing gas supply unit 122 is limited to supplying a processing gas of a single gas type. Instead, a plurality of gas species may be supplied as the processing gas. In this case, a plurality of gas supply sources may be provided to form a plurality of gas lines, and a mass flow controller may be provided in each gas line.

処理ガス供給部１２２からは，例えばＣ_４Ｆ_８，ＣＦ_４，ＣＨＦ_３，Ｏ_２，ＣＯ_２，Ａｒ，Ｈｅ，Ｎ_２等の処理ガスが，それぞれ独立に流量制御され，必要に応じて処理室１０２内に供給される。例えばエッチングのときにはＣ_４Ｆ_８，ＣＦ_４，ＣＨＦ_３などのフルオロカーボン系ガス（ＣｘＦｙ又はＣｘＨｙＦｚ）がエッチングガスとして用いられる。アッシングのときには，Ｏ_２，ＣＯ_２などがアッシングガスとして用いられる。本実施形態では，エッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８ガスを用い，アッシングガスとしてＯ_２ガスを用いる。 From the processing gas supply unit 122, for example, processing gases such as C ₄ F ₈ , CF ₄ , CHF ₃ , O ₂ , CO ₂ , Ar, He, and N ₂ are independently controlled in flow rate, and processed as necessary. It is supplied into the chamber 102. For example, during etching, a fluorocarbon gas (CxFy or CxHyFz) such as C ₄ F ₈ , CF ₄ , or CHF ₃ is used as an etching gas. At the time of ashing, O ₂ , CO ₂ or the like is used as the ashing gas. In this embodiment, C ₄ F ₈ gas is used as the etching gas, and O ₂ gas is used as the ashing gas.

処理室１０２の底部には排気口１３０が設けられている。排気口１３０には，処理室１０２内の雰囲気を排気（例えば真空排気）するための排気系が接続されている。具体的には，排気系は排気口１３０に接続された配管１３２を有している。この配管１３２の最上流側には例えばＡＰＣバルブよりなる圧力制御弁１３４が介在し，その下流側には真空ポンプ１３６が介在している。そして，処理室１０２の側壁には例えばキャパシタンスマノメータよりなる圧力検出器１３８が設けられている。このような排気系によれば，圧力検出器１３８で測定された処理室１０２内の圧力を圧力制御弁１３４に入力してフィードバック制御を行うことで，処理室１０２内を所定の設定圧力まで減圧し，設定圧力を保持できる。   An exhaust port 130 is provided at the bottom of the processing chamber 102. An exhaust system for exhausting the atmosphere in the processing chamber 102 (for example, vacuum exhaust) is connected to the exhaust port 130. Specifically, the exhaust system has a pipe 132 connected to the exhaust port 130. A pressure control valve 134 made of, for example, an APC valve is interposed on the most upstream side of the pipe 132, and a vacuum pump 136 is interposed on the downstream side thereof. A pressure detector 138 made of a capacitance manometer, for example, is provided on the side wall of the processing chamber 102. According to such an exhaust system, the pressure in the processing chamber 102 measured by the pressure detector 138 is input to the pressure control valve 134 to perform feedback control, thereby reducing the pressure in the processing chamber 102 to a predetermined set pressure. The set pressure can be maintained.

処理室１０２の側壁にはウエハＷの搬入出口１０７が設けられており，この搬入出口１０７はゲートバルブ１０８により開閉可能となっている。処理室１０２のゲートバルブ１０８側と反対側の側壁には，プラズマ発光スペクトルをモニタするためのモニタ用窓部１７０が形成されている。モニタ用窓部１７０は例えば石英ガラス等の透明体によって構成される。処理室１０２の側壁の外側にはこのモニタ用窓部１７０から透過したプラズマ光を分光する分光器１７２および分光器１７２で分光された波長の光の発光強度を検出する発光強度検出装置１７４が設けられている。   A loading / unloading port 107 for the wafer W is provided on the side wall of the processing chamber 102, and the loading / unloading port 107 can be opened and closed by a gate valve 108. A monitoring window 170 for monitoring the plasma emission spectrum is formed on the side wall of the processing chamber 102 opposite to the gate valve 108 side. The monitor window 170 is made of a transparent material such as quartz glass. A spectroscope 172 that splits the plasma light transmitted from the monitor window 170 and a light emission intensity detecting device 174 that detects the light intensity of light having a wavelength separated by the spectroscope 172 are provided outside the side wall of the processing chamber 102. It has been.

発光強度検出装置１７４からの信号は，後述する制御部１８０に入力される。制御部１８０では，モニタ用窓部１７０を介してプラズマ発光スペクトルから発光強度検出装置１７４によって検出された波長によってプラズマとして励起されているガスの種類を検出し，発光強度によってガスの相対的な量を検出している。例えばウエハＷ上に形成された多層膜の各膜の境界を検出したり，エッチングの終点を検出したりすることができる。本実施形態では，プラズマ発光スペクトルからから発光強度検出装置１７４によって検出された特定波長領域の発光強度を検出することで，処理室１０２内のエッチングガスの残量を検出する。なお，この点についての詳細は後述する。   A signal from the emission intensity detection device 174 is input to the control unit 180 described later. The control unit 180 detects the type of gas excited as plasma by the wavelength detected by the emission intensity detection device 174 from the plasma emission spectrum through the monitor window 170, and the relative amount of gas is determined by the emission intensity. Is detected. For example, it is possible to detect the boundary of each multilayer film formed on the wafer W or to detect the end point of etching. In the present embodiment, the remaining amount of etching gas in the processing chamber 102 is detected by detecting the emission intensity in the specific wavelength region detected by the emission intensity detection device 174 from the plasma emission spectrum. Details of this point will be described later.

下部電極１１１には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１４０が接続されている。電力供給装置１４０は，第１周波数の第１高周波電力（プラズマ励起用高周波電力）を供給する第１高周波電力供給機構１４２と，第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電力供給機構１５２から構成されている。   The lower electrode 111 is connected to a power supply device 140 that supplies two-frequency superimposed power. The power supply device 140 includes a first high-frequency power supply mechanism 142 that supplies a first high-frequency power (plasma excitation high-frequency power) having a first frequency, and a second high-frequency power (bias voltage) that is lower than the first frequency. The second high-frequency power supply mechanism 152 is configured to supply the generation high-frequency power).

第１高周波電力供給機構１４２は，下部電極１１１側から順次接続される第１フィルタ１４４，第１整合器１４６，第１電源１４８を有している。第１フィルタ１４４は，第２周波数の電力成分が第１整合器１４６側に侵入することを防止する。第１整合器１４６は，第１高周波電力成分をマッチングさせる。   The first high-frequency power supply mechanism 142 includes a first filter 144, a first matching unit 146, and a first power source 148 that are sequentially connected from the lower electrode 111 side. The first filter 144 prevents the power component of the second frequency from entering the first matching unit 146 side. The first matching unit 146 matches the first high frequency power component.

第２高周波電力供給機構１５２は，下部電極１１１側から順次接続される第２フィルタ１５４，第２整合器１５６，第２電源１５８を有している。第２フィルタ１５４は，第１周波数の電力成分が第２整合器１５６側に侵入することを防止する。第２整合器１５６は，第２高周波電力成分をマッチングさせる。   The second high-frequency power supply mechanism 152 includes a second filter 154, a second matching unit 156, and a second power source 158 that are sequentially connected from the lower electrode 111 side. The second filter 154 prevents the power component of the first frequency from entering the second matching unit 156 side. The second matching unit 156 matches the second high frequency power component.

処理室１０２にはその周囲を囲むように磁場形成部１６０が配設されている。磁場形成部１６０は，処理室１０２の周囲に沿って上下に離間して配置された上部マグネットリング１６２と下部マグネットリング１６４を備え，処理室１０２内にプラズマ処理空間を囲む磁場を発生させる。   A magnetic field forming unit 160 is disposed in the processing chamber 102 so as to surround the periphery thereof. The magnetic field forming unit 160 includes an upper magnet ring 162 and a lower magnet ring 164 that are spaced apart vertically along the periphery of the processing chamber 102, and generates a magnetic field that surrounds the plasma processing space in the processing chamber 102.

プラズマ処理装置１００には，制御部（全体制御装置）１８０が接続されており，この制御部１８０によってプラズマ処理装置１００の各部が制御されるようになっている。また，制御部１８０には，オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや，プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部１８２が接続されている。   A control unit (overall control device) 180 is connected to the plasma processing apparatus 100, and each unit of the plasma processing apparatus 100 is controlled by the control unit 180. In addition, the control unit 180 includes an operation unit 182 including a keyboard for an operator to input commands for managing the plasma processing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus 100, and the like. It is connected.

さらに，制御部１８０には，プラズマ処理装置１００で実行される各種処理（エッチングステップ，残留ガス除去ステップ，アッシングステップなど）を制御部１８０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された記憶部１８４が接続されている。   Further, the control unit 180 executes programs and programs for realizing various processes (such as an etching step, a residual gas removal step, and an ashing step) executed by the plasma processing apparatus 100 under the control of the control unit 180. A storage unit 184 in which processing conditions (recipe) necessary for the storage are stored is connected.

記憶部１８４には，例えば複数の処理条件（レシピ）が記憶されている。各処理条件は，プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。各処理条件は例えば処理ガスの流量比，処理室内圧力，高周波電力などのパラメータ値を有する。   The storage unit 184 stores, for example, a plurality of processing conditions (recipes). Each processing condition is a collection of a plurality of parameter values such as control parameters and setting parameters for controlling each part of the plasma processing apparatus 100. Each processing condition has parameter values such as a processing gas flow rate ratio, processing chamber pressure, and high-frequency power.

なお，これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部１８４の所定位置にセットするようになっていてもよい。   Note that these programs and processing conditions may be stored in a hard disk or semiconductor memory, or are stored in a storage medium readable by a portable computer such as a CD-ROM, DVD, or the like in the storage unit 184. You may set it to a position.

制御部１８０は，操作部１８２からの指示等に基づいて所望のプログラム，処理条件を記憶部１８４から読み出して各部を制御することで，プラズマ処理装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部１８２からの操作により処理条件を編集できるようになっている。   The control unit 180 reads out a desired program and processing conditions from the storage unit 184 based on an instruction from the operation unit 182 and controls each unit, thereby executing a desired process in the plasma processing apparatus 100. Further, the processing condition can be edited by an operation from the operation unit 182.

（プラズマ処理の具体例）
ここで，図１に示すプラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処理の具体例について説明する。ここでは，ウエハＷ上に形成された酸化膜を被エッチング膜とし，その上に形成されたレジスト膜をマスクとして，酸化膜をエッチングする場合の例を挙げる。図示はしないがレジスト膜にはホールやトレンチがパターンニングされており，これをマスクとして酸化膜をエッチングすることで酸化膜にホールやトレンチが形成される。 (Specific examples of plasma treatment)
Here, a specific example of plasma processing using the plasma processing apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described. Here, an example in which the oxide film formed on the wafer W is an etching target film and the oxide film is etched using the resist film formed thereon as a mask will be described. Although not shown, holes and trenches are patterned in the resist film, and holes and trenches are formed in the oxide film by etching the oxide film using the resist film as a mask.

先ず，処理室１０２内に図示しない搬送アームなどによりウエハＷを搬入し，ウエハＷ上に形成された酸化膜をパターンニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチングするエッチングステップを実行する。このエッチングステップでは，例えば圧力制御弁１３４の開度を制御することによって処理室１０２内を所定のエッチング圧力（第１設定圧力）に制御し，エッチングガスとして例えばＣ_４Ｆ_８ガスを所定流量供給してプラズマを励起してエッチング処理を行う。これにより，酸化膜に所定のパターンのホールやトレンチが形成される。 First, an etching step is performed in which the wafer W is carried into the processing chamber 102 by a transfer arm (not shown) and the like, and an oxide film formed on the wafer W is etched using a patterned resist film as a mask. In this etching step, for example, the inside of the processing chamber 102 is controlled to a predetermined etching pressure (first set pressure) by controlling the opening degree of the pressure control valve 134, and for example, C ₄ F ₈ gas is supplied as a predetermined flow rate as an etching gas. Then, etching is performed by exciting the plasma. Thereby, holes and trenches having a predetermined pattern are formed in the oxide film.

その後，プラズマアッシングを行ってウエハＷ上のレジスト膜を除去する必要がある。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１００によれば，このアッシングステップについても，同一の処理室１０２内でウエハＷを搬出せずに実行することができる。このアッシングステップでは，例えば圧力制御弁１３４の開度を制御することによって処理室１０２内を所定のアッシング圧力（第２設定圧力）に制御し，アッシングガスとして例えばＯ_２ガスを所定流量供給してプラズマを励起してレジスト膜のアッシングを行う。 Thereafter, it is necessary to remove the resist film on the wafer W by performing plasma ashing. According to the plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, this ashing step can also be executed without unloading the wafer W in the same processing chamber 102. In this ashing step, for example, the opening of the pressure control valve 134 is controlled to control the inside of the processing chamber 102 to a predetermined ashing pressure (second set pressure), and for example, O ₂ gas is supplied at a predetermined flow rate as ashing gas. Plasma is excited to ash the resist film.

ところで，このように各ステップを連続して実行する場合，もしエッチングステップ終了後にアッシングステップへそのまま移行すると，処理室１０２内にエッチングガスが残留し易いという問題がある。   By the way, when each step is continuously executed in this way, there is a problem that the etching gas tends to remain in the processing chamber 102 if the process proceeds to the ashing step after the etching step.

例えばエッチングステップからアッシングステップへ移行する際には，エッチング時の設定圧力からアッシング時の設定圧力に変えて，圧力制御弁１３４の開度を連続して制御しながら処理室１０２内の圧力制御を行うことになるので，エッチングステップが終了しても，なかなかエッチングガスが排出されずに処理室１０２内に残留してしまう。   For example, when shifting from the etching step to the ashing step, the pressure in the processing chamber 102 is controlled while continuously controlling the opening degree of the pressure control valve 134 by changing the set pressure at the time of etching to the set pressure at the time of ashing. Therefore, even if the etching step is completed, the etching gas is not easily exhausted and remains in the processing chamber 102.

特に，アッシングステップでは，処理室１０２内の圧力を高くした方がレジスト膜の除去レートを高めることができるので，アッシングステップにおける処理室１０２内の設定圧力は少なくともエッチングステップの場合と同等以上の圧力に設定されることも多い。この場合には，エッチングガスの排気効率はさらに悪くなり，処理室１０２内に残留し易くなる。   In particular, in the ashing step, the resist film removal rate can be increased by increasing the pressure in the processing chamber 102. Therefore, the set pressure in the processing chamber 102 in the ashing step is at least equal to or higher than that in the etching step. It is often set to. In this case, the exhaust efficiency of the etching gas is further deteriorated and tends to remain in the processing chamber 102.

このように処理室１０２内にエッチングガスが残留したままアッシングステップが実行されると，励起されたプラズマに存在するＦラジカルによって酸化膜の露出部分（例えば酸化膜に形成されたホール内やトレンチ内）がエッチングされてしまう。   When the ashing step is performed with the etching gas remaining in the processing chamber 102 in this way, the exposed portion of the oxide film (for example, in the hole formed in the oxide film or in the trench) by F radicals present in the excited plasma. ) Is etched.

そこで，本実施形態では，エッチングステップの実行後，アッシングステップの実行前に残留したエッチングガスを除去する残留ガス除去ステップを実行することで，次のアッシングステップが開始される前に処理室１０２内に残留したエッチングガスを効率的に除去するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, after the etching step is performed, the residual gas removing step is performed to remove the etching gas remaining before the ashing step is performed, so that the inside of the processing chamber 102 is started before the next ashing step is started. The etching gas remaining in the substrate is efficiently removed.

この場合，残留ガス除去ステップにおいてプラズマを励起すれば，ウエハＷにダメージが及ぶ。また，残留ガス除去ステップの時間が長くなると，スループットの低下を招くので好ましくない。このため，残留ガス除去ステップは，プラズマを励起せずに，かつ所定時間（例えば数秒〜十数秒）だけ真空引きを行うことにする。これにより，ウエハＷのダメージやスループットの低下を抑えながら，残留したエッチングガスを除去することができる。しかも，本実施形態では残留ガス除去ステップを実行している間は圧力制御弁１３４を全開することで残留したエッチングガスの除去効果を一層高めることができる。   In this case, if the plasma is excited in the residual gas removal step, the wafer W is damaged. Further, it is not preferable that the time for the residual gas removal step is long because throughput is reduced. For this reason, in the residual gas removal step, evacuation is performed for a predetermined time (for example, several seconds to several tens of seconds) without exciting the plasma. Thereby, the remaining etching gas can be removed while suppressing damage to the wafer W and a decrease in throughput. Moreover, in this embodiment, the remaining etching gas removal effect can be further enhanced by fully opening the pressure control valve 134 while the residual gas removal step is being performed.

さらに，本実施形態ではアッシングステップの実行を開始したときに，残留したエッチングガスによって被エッチング膜がエッチングされるときのエッチングレートを予測するようにしている。これにより，その後のアッシングステップを継続するか否かを判断することができる。具体的には処理室１０２内でプラズマを生成したときのプラズマ発光スペクトルから発光強度検出装置１７４によって検出された特定波長領域の発光強度を検出し，これに基づいて残留したエッチングガスによる被エッチング膜のエッチングレートを予測する。   Furthermore, in this embodiment, when the execution of the ashing step is started, the etching rate when the film to be etched is etched by the remaining etching gas is predicted. This makes it possible to determine whether or not to continue the subsequent ashing step. Specifically, the emission intensity in a specific wavelength region detected by the emission intensity detection device 174 is detected from the plasma emission spectrum when plasma is generated in the processing chamber 102, and the film to be etched by the etching gas remaining based on this is detected. The etching rate is predicted.

本実施形態のようにエッチングガスとしてＦ（フッ素）を含むガス，例えばフルオロカーボン系ガス（ＣｘＦｙ又はＣｘＨｙＦｚ）を用いる場合には，エッチングガスの残留量はプラズマを励起したときに発生するＦラジカルの量に比例する。このため，図２に示すように，プラズマの発光スペクトルのうち，Ｆラジカルの発光ピークである略６８５．５ｎｍの発光強度を検出することで，エッチングガスの残留量もわかる。   When a gas containing F (fluorine), for example, a fluorocarbon gas (CxFy or CxHyFz) is used as an etching gas as in the present embodiment, the residual amount of the etching gas is the amount of F radicals generated when the plasma is excited. Is proportional to Therefore, as shown in FIG. 2, by detecting the emission intensity of about 685.5 nm, which is the emission peak of F radicals, in the emission spectrum of plasma, the residual amount of etching gas can also be found.

ここでは，Ｆラジカルの発光ピークである６８５．５ｎｍを波長Ａとするとともに，その波長以外でＦラジカルとは相関のない波長（例えば６７９ｎｍ）を波長Ｂとし，波長Ａの発光強度ａを波長Ｂの発光強度ｂで基準化する。すなわち，発光強度比（ａ／ｂ）を求め，これをＦラジカルの発光強度とする。なお，これに限られず，波長Ａ（６８５．５ｎｍ）の近傍の波長領域の発光強度の平均値をＦラジカルの発光強度としてもよい。また，この波長領域の平均値をさらに他の波長領域の平均値で基準化したものをＦラジカルの発光強度としてもよい。   Here, 685.5 nm, which is the emission peak of the F radical, is set as the wavelength A, and a wavelength other than the wavelength (for example, 679 nm) is set as the wavelength B, and the emission intensity a of the wavelength A is set as the wavelength B. The emission intensity b is normalized. That is, the emission intensity ratio (a / b) is obtained, and this is used as the emission intensity of the F radical. However, the present invention is not limited to this, and the average value of the emission intensity in the wavelength region near the wavelength A (685.5 nm) may be used as the emission intensity of the F radical. Further, the light emission intensity of the F radical may be obtained by standardizing the average value of this wavelength region with the average value of other wavelength regions.

次に，このような特定波長の発光強度を利用して，残留したエッチングガスによる被エッチング膜のエッチングレートを予測する方法についてより詳細に説明する。アッシングステップにおいてエッチングガスが残留している場合には，その残留量が多いほど被エッチング膜のエッチングレートは高くなる。このため，これらの間には相関があるはずである。そこで，本発明者らはエッチングガスの残留量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関を実験により確認したところ，極めて高い相関があることがわかった。本実施形態ではこの相関を利用して，残留したエッチングガスによる被エッチング膜のエッチングレートを予測する。   Next, a method for predicting the etching rate of the film to be etched by the remaining etching gas using the light emission intensity of the specific wavelength will be described in more detail. When etching gas remains in the ashing step, the etching rate of the film to be etched increases as the residual amount increases. For this reason, there should be a correlation between them. Accordingly, the present inventors have confirmed the correlation between the residual amount of etching gas and the etching rate of the film to be etched by experiments, and found that there is a very high correlation. In the present embodiment, this correlation is used to predict the etching rate of the film to be etched by the remaining etching gas.

ここで，エッチングガスの残留量と被エッチング膜のエッチングレートとの相関を確認した実験結果について説明する。本実験では，処理室１０２内にエッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８ガスを残留させた状態で，その残留量を変えてアッシングステップの処理条件でプラズマを生成する複数の実験を行った。各実験においてプラズマが安定したところで，Ｆラジカルの発光強度，すなわち図２に示す波長Ａ，Ｂの発光強度を検出して求めた発光強度比（ａ／ｂ）を検出し，アッシングステップ終了後の酸化膜のエッチング量からそのエッチングレートを求めた。その実験結果をグラフにしたものを図３に示す。 Here, an experimental result in which a correlation between the residual amount of the etching gas and the etching rate of the film to be etched is confirmed will be described. In this experiment, a plurality of experiments were performed in which plasma was generated under the processing conditions of the ashing step by changing the residual amount in a state where C ₄ F ₈ gas was left as an etching gas in the processing chamber 102. When the plasma was stabilized in each experiment, the emission intensity ratio (a / b) obtained by detecting the emission intensity of the F radical, that is, the emission intensity of the wavelengths A and B shown in FIG. 2, was detected. The etching rate was determined from the etching amount of the oxide film. A graph of the experimental results is shown in FIG.

図３に示すように，Ｆラジカルの発光強度と酸化膜のエッチングレートとの間には，極めて高い相関があることがわかる。すなわち，Ｆラジカルの発光強度が大きくなるほど，酸化膜のエッチングレートも大きくなっている。これは，エッチングガスの残留量が多いほど，アッシングステップ終了後の酸化膜のエッチング量も大きくなることを表している。   As shown in FIG. 3, it can be seen that there is a very high correlation between the emission intensity of the F radical and the etching rate of the oxide film. That is, the etching rate of the oxide film increases as the emission intensity of the F radical increases. This indicates that the more the etching gas remains, the larger the etching amount of the oxide film after the ashing step ends.

このため，このような相関を利用すれば，アッシングステップ開始直後にＦラジカルの発光強度を検出することで酸化膜のエッチングレートを予測できるので，アッシングステップ終了後の酸化膜のエッチング量も容易に予測できる。従って，Ｆラジカルの発光強度に基づいて，その後のアッシングステップを続行すべきか否かを判断することができる。   For this reason, if such a correlation is used, the etching rate of the oxide film can be predicted by detecting the emission intensity of the F radical immediately after the start of the ashing step. Predictable. Therefore, based on the emission intensity of the F radical, it can be determined whether or not the subsequent ashing step should be continued.

次に，このような残留ガス除去ステップを含むプラズマ処理の具体例について図面を参照しながら説明する。図４は，本実施形態におけるプラズマ処理のメインルーチンを示すフローチャートである。図５，図６，図７は，それぞれ図４に示すエッチングステップ，残留ガス除去ステップ，アッシングステップのサブルーチンを示すフローチャートである。   Next, a specific example of plasma processing including such a residual gas removal step will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing a main routine of plasma processing in the present embodiment. 5, FIG. 6 and FIG. 7 are flow charts showing subroutines of the etching step, residual gas removal step and ashing step shown in FIG. 4, respectively.

制御部１８０は，所定のプログラムに基づいて図４〜図７に示すフローチャートに従ってプラズマ処理装置１００の各部を制御しながらプラズマ処理を実行する。このプラズマ処理では，処理室１０２内の載置台にウエハＷが載置されたまま，搬出されることなく各ステップ（エッチングステップ，残留ガス除去ステップ，アッシングステップ）が連続して行われる。ここでは，被エッチング膜として酸化膜が形成され，その上にレジスト膜がマスクとして形成されたウエハＷにプラズマ処理を施す。   The control unit 180 executes plasma processing while controlling each unit of the plasma processing apparatus 100 according to the flowcharts shown in FIGS. 4 to 7 based on a predetermined program. In this plasma processing, each step (etching step, residual gas removal step, ashing step) is continuously performed without being carried out while the wafer W is mounted on the mounting table in the processing chamber 102. Here, an oxide film is formed as a film to be etched, and a plasma treatment is performed on the wafer W on which a resist film is formed as a mask.

先ずステップＳ１００にてエッチングステップを実行する。このエッチングステップでは図５に示すようにステップＳ１１０にて処理ガス供給部１２２からエッチングガスを導入しつつ，処理室１０２内の圧力が所定のエッチング設定圧力になるように圧力制御弁１３４の開度を制御しながら減圧する。ここでは，エッチングガスとしてＣ_４Ｆ_８ガスを所定流量供給し，エッチング設定圧力は例えば４０ｍＴｏｒｒとする。 First, an etching step is executed in step S100. In this etching step, as shown in FIG. 5, while the etching gas is introduced from the processing gas supply unit 122 in step S110, the opening of the pressure control valve 134 is adjusted so that the pressure in the processing chamber 102 becomes a predetermined etching set pressure. The pressure is reduced while controlling. Here, a predetermined flow rate of C ₄ F ₈ gas is supplied as the etching gas, and the etching set pressure is, for example, 40 mTorr.

次いでステップＳ１２０にて電力供給装置１４０から高周波を印加する。具体的には例えば第１電源１４８から４０ＭＨｚの高周波を２０００Ｗのパワーで印加するともに，第２電源１５８から１２．８８ＭＨｚの高周波を２５００Ｗのパワーで印加する。これにより，Ｃ_４Ｆ_８ガスのプラズマが励起され，プラズマ中のＦラジカルなどによりウエハＷ上の酸化膜のエッチングが進行する。 Next, a high frequency is applied from the power supply device 140 in step S120. Specifically, for example, a high frequency of 40 MHz is applied from the first power source 148 with a power of 2000 W, and a high frequency of 12.88 MHz is applied from the second power source 158 with a power of 2500 W. As a result, the plasma of C ₄ F ₈ gas is excited, and etching of the oxide film on the wafer W proceeds by F radicals in the plasma.

そしてステップＳ１３０にて所定のエッチング時間（例えば３０秒）が経過したか否かを判断する。このとき，エッチング時間が経過したと判断した場合は，ステップＳ１４０にて第１電源１４８及び第２電源１５８からの高周波を停止し，Ｃ_４Ｆ_８ガスの導入を停止する。これにより，エッチングステップが終了する。 In step S130, it is determined whether a predetermined etching time (for example, 30 seconds) has elapsed. At this time, if it is determined that the etching time has elapsed, in step S140, the high frequency from the first power source 148 and the second power source 158 is stopped, and the introduction of the C ₄ F ₈ gas is stopped. This completes the etching step.

次に，図４に示す処理に戻り，ステップＳ２００にて残留ガス除去ステップを実行する。この残留ガス除去ステップでは，図６に示すように先ずステップＳ２１０にて圧力制御弁１３４を全開にして真空引きを行う。次いでステップＳ２２０にて予め設定された真空引き時間（例えば１０秒）が経過したか否かを判断する。このとき，真空引き時間が経過したと判断した場合は，残留ガス除去ステップを終了する。これにより，処理室１０２内に残留したＣ_４Ｆ_８ガスが効率よく排気される。 Next, returning to the process shown in FIG. 4, a residual gas removal step is executed in step S200. In this residual gas removal step, as shown in FIG. 6, first, in step S210, the pressure control valve 134 is fully opened to perform evacuation. Next, in step S220, it is determined whether a preset vacuuming time (for example, 10 seconds) has elapsed. At this time, if it is determined that the evacuation time has elapsed, the residual gas removal step is terminated. Thereby, the C ₄ F ₈ gas remaining in the processing chamber 102 is efficiently exhausted.

次に，図４に示す処理に戻り，ステップＳ３００にてアッシングステップを実行する。このアッシングステップでは，図７に示すように先ずステップＳ３１０にて処理ガス供給部１２２からアッシングガスを導入しつつ，処理室１０２内の圧力が所定のアッシング設定圧力になるように圧力制御弁１３４の開度を制御しながら減圧する。ここでは，アッシングガスとしてＯ_２ガスを所定流量供給し，アッシング設定圧力は例えば１５０ｍＴｏｒｒとする。 Next, returning to the process shown in FIG. 4, an ashing step is executed in step S300. In this ashing step, as shown in FIG. 7, the ashing gas is first introduced from the processing gas supply unit 122 in step S310, and the pressure control valve 134 is set so that the pressure in the processing chamber 102 becomes a predetermined ashing set pressure. Depressurize while controlling the opening. Here, a predetermined flow rate of O ₂ gas is supplied as the ashing gas, and the ashing set pressure is, for example, 150 mTorr.

次いでステップＳ３２０にて電力供給装置１４０から高周波を印加する。具体的には例えば第１電源１４８から４０ＭＨｚの高周波を１０００Ｗのパワーで印加する。このとき，ウエハＷへダメージを与えないようにするために第２電源１５８からは高周波を印加しない。これにより，Ｏ_２ガスのプラズマが励起され，ウエハＷ上のレジスト膜が除去される。 Next, a high frequency is applied from the power supply apparatus 140 in step S320. Specifically, for example, a high frequency of 40 MHz is applied from the first power source 148 with a power of 1000 W. At this time, no high frequency is applied from the second power source 158 so as not to damage the wafer W. Thereby, the plasma of O ₂ gas is excited, and the resist film on the wafer W is removed.

続いてステップＳ３３０にてプラズマが安定すると，発光強度検出装置１７４によりプラズマの発光スペクトルから特定波長の発光強度を検出し，その検出結果からステップＳ３４０にて酸化膜のエッチングレートを求める。具体的には上述したようなＦラジカルの発光強度を検出し，例えば図３に示すような相関に基づいてそのＦラジカルの発光強度に対応するエッチングレートを予測値として求める。   Subsequently, when the plasma is stabilized in step S330, the emission intensity detector 174 detects the emission intensity of a specific wavelength from the emission spectrum of the plasma, and obtains the oxide film etching rate from the detection result in step S340. Specifically, the emission intensity of the F radical as described above is detected, and an etching rate corresponding to the emission intensity of the F radical is obtained as a predicted value based on, for example, the correlation shown in FIG.

次にステップＳ３５０にてエッチングレートの予測値が予め設定された許容値以下か否かを判断する。ステップＳ３５０にてエッチングレートの予測値が許容値以下と判断した場合は，アッシングステップを継続して実行し，ステップＳ３６０にて予め設定されたアッシング時間（例えば３０秒）が経過したか否かを判断する。このとき，アッシング時間が経過したと判断した場合は，ステップＳ３７０にて第１電源１４８からの高周波を停止し，Ｏ_２ガスの導入を停止する。これにより，アッシングステップが終了し，一連のプラズマ処理が終了する。 Next, in step S350, it is determined whether or not the predicted etching rate is equal to or less than a preset allowable value. If it is determined in step S350 that the predicted etching rate is less than or equal to the allowable value, the ashing step is continued and whether or not the ashing time preset in step S360 (for example, 30 seconds) has elapsed is determined. to decide. At this time, if it is determined that the ashing time has elapsed, the high frequency from the first power source 148 is stopped in step S370, and the introduction of O ₂ gas is stopped. As a result, the ashing step ends and a series of plasma processing ends.

これに対して，ステップＳ３５０にてエッチングレートの予測値が許容値以下でないと判断した場合は，アッシングステップを続行せずに，ステップＳ３８０にてエラー処理を行った後にアッシングステップを終了する。すなわち，ステップＳ３７０にて第１電源１４８からの高周波を停止し，Ｏ_２ガスの導入を停止して，一連のプラズマ処理を終了する。なお，ステップＳ３８０のエラー処理では，例えばアラームによる報知やディスプレイによるエラー表示などを行う。 On the other hand, if it is determined in step S350 that the predicted etching rate is not less than the allowable value, the ashing step is terminated after error processing is performed in step S380 without continuing the ashing step. That is, in step S370, the high frequency from the first power source 148 is stopped, the introduction of O ₂ gas is stopped, and the series of plasma processing is finished. In the error processing in step S380, for example, alarm notification or error display on the display is performed.

このように，本実施形態にかかるプラズマ処理では，エッチングステップ後に連続して，圧力制御弁１３４を全開にして所定時間だけ真空引きする残留ガス除去ステップを実行することで，アッシングステップの実行前に処理室１０２内に残留したエッチングガスを効率よく除去することができる。   As described above, in the plasma processing according to the present embodiment, the residual gas removing step of fully opening the pressure control valve 134 and evacuating for a predetermined time is executed continuously after the etching step. Etching gas remaining in the processing chamber 102 can be efficiently removed.

また，アッシングステップの実行直後にプラズマの発光スペクトルから特定波長の発光強度を検出することによって被エッチング膜のエッチングレートの予測値を求めるので，その結果を利用することでアッシングステップを続行すべきか否かを容易に判断できる。すなわち，被エッチング膜のエッチングレートの予測値が許容値以下の場合のみにアッシングステップを続行することができる。   Also, since the predicted value of the etching rate of the film to be etched is obtained by detecting the emission intensity of a specific wavelength from the emission spectrum of the plasma immediately after the execution of the ashing step, whether or not the ashing step should be continued by using the result. Can be easily determined. That is, the ashing step can be continued only when the predicted value of the etching rate of the film to be etched is less than the allowable value.

（検証実験）
ここで，本実施形態における残留ガス除去ステップの効果を検証する実験を行った結果について説明する。この実験では，処理室１０２内にエッチングガス（ここではＣ_４Ｆ_８ガス）を所定量だけ残留させた状態で，真空引き時間を変えて図６に示す残留ガス除去ステップを実行した後に，連続して図７に示すアッシングステップを実行した。 (Verification experiment)
Here, a result of an experiment for verifying the effect of the residual gas removal step in the present embodiment will be described. In this experiment, after a predetermined amount of etching gas (C ₄ F ₈ gas in this case) remains in the processing chamber 102, the residual gas removal step shown in FIG. Then, the ashing step shown in FIG. 7 was executed.

真空引き時間は０秒，１秒，３秒，５秒，１０秒，２０秒とし，各アッシングステップ開始直後のＦラジカルの発光強度（ここでは上述の発光強度比（ａ／ｂ））を検出し，その検出結果から酸化膜のエッチングレートを求めた。図８，図９は，これらの実験結果をグラフにまとめたものである。具体的には図８はＦラジカルの発光強度の変化をグラフにしたものであり，図９は酸化膜のエッチングレートの変化をグラフにしたものである。   The evacuation time is 0 seconds, 1 second, 3 seconds, 5 seconds, 10 seconds, and 20 seconds, and the emission intensity of the F radical immediately after the start of each ashing step (here, the emission intensity ratio (a / b) described above) is detected. Then, the etching rate of the oxide film was obtained from the detection result. FIG. 8 and FIG. 9 summarize these experimental results in a graph. Specifically, FIG. 8 is a graph showing changes in the emission intensity of F radicals, and FIG. 9 is a graph showing changes in the etching rate of the oxide film.

図８，図９によれば，残留ガス除去ステップを実行した場合（真空引き時間が１秒，３秒，５秒，１０秒，２０秒の場合）は，残留ガス除去ステップを実行しない場合（真空引き時間が０秒の場合）に比して，Ｆラジカルの発光強度も酸化膜のエッチングレートも低下している。これによれば残留ガス除去ステップを１秒以上実行するだけで，残留したエッチングガスの除去効果があることがわかる。   According to FIGS. 8 and 9, when the residual gas removal step is executed (when the evacuation time is 1 second, 3 seconds, 5 seconds, 10 seconds, and 20 seconds), the residual gas removal step is not executed ( Compared to the case where the evacuation time is 0 second), the emission intensity of the F radical and the etching rate of the oxide film are lowered. According to this, it can be understood that there is an effect of removing the remaining etching gas only by executing the residual gas removing step for 1 second or more.

さらに，真空引き時間が略５秒くらいまでは，真空引き時間を増加させるほど，Ｆラジカルの発光強度も酸化膜のエッチングレートも急激に低下し，顕著な効果があることがわかる。これに対して，真空引き時間が５秒を超えると真空引き時間を増加させてもＦラジカルの発光強度及び酸化膜のエッチングレートの低下が緩やかになり，略１０秒を超えると，Ｆラジカルの発光強度及び酸化膜のエッチングレートはあまり変化しなくなる。   Further, it can be seen that, until the evacuation time is about 5 seconds, the emission intensity of the F radicals and the etching rate of the oxide film are drastically decreased as the evacuation time is increased, and there is a remarkable effect. In contrast, when the evacuation time exceeds 5 seconds, the decrease in the emission intensity of the F radicals and the etching rate of the oxide film is moderate even if the evacuation time is increased. The light emission intensity and the etching rate of the oxide film do not change much.

図８，図９の実験結果によれば，真空引き時間を設定する場合は，３秒以上ないしは５秒以上の範囲で設定することが好ましく，１０秒以上の範囲で設定することがより好ましい。但し，真空引き時間を長くし過ぎると，スループットが低下するだけでなく，残留したエッチングガスの除去効果も薄れるので，その効果が得られる範囲で図９に示すような酸化膜のエッチングレートの許容値から決定することが好ましい。例えば図９に示す実験結果の場合には酸化膜のエッチングレートの許容値を３ｎｍ以下とすれば，真空引き時間は５秒程度に設定することができる。   According to the experimental results of FIGS. 8 and 9, when setting the evacuation time, it is preferably set in the range of 3 seconds or more or 5 seconds or more, more preferably in the range of 10 seconds or more. However, if the evacuation time is too long, not only the throughput is lowered, but also the effect of removing the remaining etching gas is diminished, so that the allowable etching rate of the oxide film as shown in FIG. It is preferable to determine from the value. For example, in the case of the experimental results shown in FIG. 9, the evacuation time can be set to about 5 seconds if the allowable value of the etching rate of the oxide film is 3 nm or less.

なお，上記本実施形態では，被エッチング膜として酸化膜を例に挙げて説明したが，これに限られるものではない。また，被処理基板上の構造は上記実施形態のものに限定されるものではなく，エッチングステップとアッシングステップとを連続して実行して行う被処理基板のプラズマ処理であれば，どのような構造の被処理基板にも適用できる。例えば，被エッチング膜とレジスト膜との間には反射防止膜が形成されていてもよい。   In the present embodiment, the oxide film is described as an example of the film to be etched. However, the present invention is not limited to this. In addition, the structure on the substrate to be processed is not limited to that of the above-described embodiment, and any structure may be used as long as the substrate is subjected to plasma processing by sequentially executing the etching step and the ashing step. It can also be applied to the substrate to be processed. For example, an antireflection film may be formed between the film to be etched and the resist film.

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば上記実施形態では基板処理装置として，下部電極のみに２種類の高周波電力を重畳して印加してプラズマを生起させるタイプのプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが，これに限定されるものではなく，別のタイプ例えば下部電極のみに１種類の高周波電力を印加するタイプや２種類の高周波電力を上部電極と下部電極にそれぞれ印加するタイプのプラズマ処理装置に適用してもよい。   For example, in the above embodiment, as the substrate processing apparatus, a plasma processing apparatus of a type that generates plasma by superimposing and applying two types of high-frequency power to only the lower electrode has been described, but the present invention is not limited thereto. Instead, the plasma processing apparatus may be applied to another type, for example, a type in which only one type of high-frequency power is applied only to the lower electrode or a type in which two types of high-frequency power are applied to the upper electrode and the lower electrode, respectively.

本発明は，処理室内に所定のガスのプラズマを生成してプラズマ処理を行うプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に適用可能である。   The present invention can be applied to a plasma processing method and a plasma processing apparatus that perform plasma processing by generating plasma of a predetermined gas in a processing chamber.

１００ プラズマ処理装置
１０２ 処理室
１０４ 筒状部
１０６ 筒状保持部
１０７ 搬入出口
１０８ ゲートバルブ
１１０ 載置台
１１１ 下部電極
１１２ 静電チャック
１１４ 静電チャック電極
１１５ 直流電源
１１６ 冷媒室
１１８ 伝熱ガス供給ライン
１１９ フォーカスリング
１２０ 上部電極
１２２ 処理ガス供給部
１２３ 配管
１２４ 電極板
１２５ ガス通気孔
１２６ 電極支持体
１２７ バッファ室
１２８ ガス導入口
１３０ 排気口
１３２ 配管
１３４ 圧力制御弁
１３６ 真空ポンプ
１３８ 圧力検出器
１４０ 電力供給装置
１４２ 第１高周波電力供給機構
１４４ 第１フィルタ
１４６ 第１整合器
１４８ 第１電源
１５２ 第２高周波電力供給機構
１５４ 第２フィルタ
１５６ 第２整合器
１５８ 第２電源
１６０ 磁場形成部
１６２ 上部マグネットリング
１６４ 下部マグネットリング
１７０ モニタ用窓部
１７２ 分光器
１７４ 発光強度検出装置
１８０ 制御部
１８２ 操作部
１８４ 記憶部
Ｗ ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Plasma processing apparatus 102 Processing chamber 104 Cylindrical part 106 Cylindrical holding | maintenance part 107 Loading / unloading port 108 Gate valve 110 Mounting stand 111 Lower electrode 112 Electrostatic chuck 114 Electrostatic chuck electrode 115 DC power supply 116 Refrigerant chamber 118 Heat transfer gas supply line 119 Focus ring 120 Upper electrode 122 Processing gas supply unit 123 Pipe 124 Electrode plate 125 Gas vent hole 126 Electrode support 127 Buffer chamber 128 Gas inlet 130 Exhaust port 132 Pipe 134 Pressure control valve 136 Vacuum pump 138 Pressure detector 140 Power supply device 142 First High Frequency Power Supply Mechanism 144 First Filter 146 First Matching Device 148 First Power Supply 152 Second High Frequency Power Supply Mechanism 154 Second Filter 156 Second Matching Device 158 Second Power Supply 160 Magnetic Field Forming Unit 162 Upper Magnet Ring 164 Part magnet ring 170 monitor window 172 spectrometer 174 emission intensity detector 180 control unit 182 operation unit 184 storage unit W wafer

Claims (7)

処理室内の被処理基板に対して所定のプラズマ処理を実行するプラズマ処理方法であって，
前記処理室の排気口に設けられた圧力制御弁の開度を調整しながら真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第１設定圧力に減圧し，前記処理室内にエッチングガスを導入してプラズマを励起することによって，前記被処理基板上に形成された被エッチング膜をパターンニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチングするエッチングステップと，
前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第２設定圧力に減圧し，前記処理室内にアッシングガスを導入してプラズマを励起することによって，前記レジスト膜をアッシングするアッシングステップと，
前記エッチングステップが終了すると，前記アッシングステップ実行前に，前記圧力制御弁を全開にして前記処理室内を所定時間だけ前記真空ポンプで真空引きすることによって，前記処理室内に残留したエッチングガスを排出する残留ガス除去ステップと，を有し，
前記各ステップを同一処理室内で前記被処理基板を搬出せずに連続して実行することを特徴とするプラズマ処理方法。 A plasma processing method for performing predetermined plasma processing on a substrate to be processed in a processing chamber,
The process chamber is evacuated to a predetermined first set pressure by exhausting with a vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve provided at the exhaust port of the process chamber, and an etching gas is introduced into the process chamber. An etching step of etching the etched film formed on the substrate to be processed using the patterned resist film as a mask by exciting the plasma with
By reducing the pressure in the processing chamber to a predetermined second set pressure by evacuating with the vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve, and introducing ashing gas into the processing chamber to excite plasma, An ashing step for ashing the resist film;
When the etching step is completed, before the ashing step is performed, the pressure control valve is fully opened, and the processing chamber is evacuated by the vacuum pump for a predetermined time, whereby the etching gas remaining in the processing chamber is discharged. A residual gas removal step,
A plasma processing method, wherein each step is continuously executed in the same processing chamber without carrying out the substrate to be processed. 前記アッシングステップ実行時におけるプラズマ発光スペクトルから検出した特定波長の発光強度と，そのときに前記残留したエッチングガスによってエッチングされる前記被エッチング膜のエッチングレートとの相関を予め求めて記憶部に記憶しておき，
前記アッシングステップは，その実行直後にプラズマ発光スペクトルから検出した前記特定波長の発光強度に基づいて前記残留したエッチングガスによってエッチングされる前記被エッチング膜のエッチングレートを予測することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。 A correlation between the emission intensity of a specific wavelength detected from the plasma emission spectrum during execution of the ashing step and the etching rate of the etching target film etched by the residual etching gas at that time is obtained in advance and stored in the storage unit. And
The ashing step predicts an etching rate of the etching target film to be etched by the remaining etching gas based on emission intensity of the specific wavelength detected from a plasma emission spectrum immediately after the ashing step is executed. 2. The plasma processing method according to 1. 前記アッシングステップは，前記被エッチング膜のエッチングレートの予測値が所定の許容値以下であるか否かを判断し，
前記許容値以下であると判断した場合はそのまま前記アッシングステップを続行し，前記許容値を超えると判断した場合には前記アッシングステップを停止することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理方法。 The ashing step determines whether or not a predicted value of an etching rate of the film to be etched is less than a predetermined allowable value,
3. The plasma processing method according to claim 2, wherein the ashing step is continued as it is when it is determined that the allowable value is not exceeded, and the ashing step is stopped when it is determined that the allowable value is exceeded. . 前記残留したエッチングガスは，フッ素を含むガスであり，
前記特定波長の発光強度は，フッ素ラジカルの発光ピークの波長に基づいて検出することを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ処理方法。 The remaining etching gas is a gas containing fluorine,
The plasma processing method according to claim 2 or 3, wherein the emission intensity of the specific wavelength is detected based on a wavelength of an emission peak of a fluorine radical. 前記真空引きを実行する所定時間は，１０秒以上に設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 1, wherein the predetermined time for performing the vacuuming is set to 10 seconds or more. 処理室内の被処理基板に対して所定のプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置であって，
前記処理室内にエッチンガスとアッシングガスとを選択的に導入する処理ガス導入部と，
前記処理室内に配置された電極にプラズマを励起するための高周波電力を印加する電力供給装置と，
前記処理室の排気口に接続された真空ポンプと，
前記排気口に設けられ所定の設定圧力に基づいて弁開度を制御する圧力制御弁と，
前記圧力制御弁を制御する制御部と，を備え，
前記制御部は，前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第１設定圧力に減圧し，前記処理ガス導入部から前記処理室内に前記エッチングガスを導入し，前記電極供給装置から前記電極に高周波電力を印加してプラズマを励起することによって，前記被処理基板上に形成された被エッチング膜をパターンニングされたレジスト膜をマスクとしてエッチングするエッチングステップと，
前記圧力制御弁の開度を調整しながら前記真空ポンプで排気することによって前記処理室内を所定の第２設定圧力に減圧し，前記処理ガス導入部から前記処理室内にアッシングガスを導入し，前記電極供給装置から前記電極に高周波電力を印加してプラズマを励起することによって，前記レジスト膜をアッシングするアッシングステップと，
前記エッチングステップが終了すると，前記アッシングステップ実行前に，前記圧力制御弁を全開にして前記処理室内を所定時間だけ前記真空ポンプで真空引きすることによって，前記処理室内に残留したエッチングガスを排出する残留ガス除去ステップと，を有し，
前記各ステップを同一処理室内で前記被処理基板を搬出せずに連続して実行することを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for performing predetermined plasma processing on a substrate to be processed in a processing chamber,
A processing gas introduction section for selectively introducing an etchant gas and an ashing gas into the processing chamber;
A power supply device that applies high-frequency power to excite plasma to the electrodes disposed in the processing chamber;
A vacuum pump connected to the exhaust port of the processing chamber;
A pressure control valve provided at the exhaust port for controlling the valve opening based on a predetermined set pressure;
A control unit for controlling the pressure control valve,
The control unit depressurizes the processing chamber to a predetermined first set pressure by evacuating with the vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve, and the etching is performed from the processing gas introduction unit into the processing chamber. A gas is introduced, and high frequency power is applied to the electrode from the electrode supply device to excite plasma, thereby etching the film to be etched formed on the substrate to be processed using the patterned resist film as a mask. An etching step;
The process chamber is evacuated to a predetermined second set pressure by exhausting with the vacuum pump while adjusting the opening of the pressure control valve, ashing gas is introduced into the process chamber from the process gas introduction part, An ashing step of ashing the resist film by exciting plasma by applying high frequency power to the electrode from an electrode supply device;
When the etching step is completed, before the ashing step is performed, the pressure control valve is fully opened, and the processing chamber is evacuated by the vacuum pump for a predetermined time, whereby the etching gas remaining in the processing chamber is discharged. A residual gas removal step,
A plasma processing apparatus, wherein each step is continuously executed in the same processing chamber without carrying out the substrate to be processed. 前記被エッチング膜は酸化膜であり，前記エッチングガスはフッ素を含むガスであり，前記アッシングガスは酸素を含むガスであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the film to be etched is an oxide film, the etching gas is a gas containing fluorine, and the ashing gas is a gas containing oxygen.

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