JPH10144668A - プラズマ処理方法 - Google Patents
プラズマ処理方法Info
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- JPH10144668A JPH10144668A JP8320915A JP32091596A JPH10144668A JP H10144668 A JPH10144668 A JP H10144668A JP 8320915 A JP8320915 A JP 8320915A JP 32091596 A JP32091596 A JP 32091596A JP H10144668 A JPH10144668 A JP H10144668A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウエハに対してプラズマ処理を行うに
あたってパーティクル汚染を低減すること。 【解決手段】 例えば電子サイクロトロン共鳴を用いて
プラズマを発生させＳｉＯＦ等の薄膜を形成する場合、
ウエハとプラズマとの間に例えば数ｍｍの厚さのシース
領域が形成され、シース領域とプラズマとの境界領域に
パーティクルがトラップされる。そこで成膜処理後にマ
イクロ波電力をいきなり零とせず、例えば１ｋｗ程度の
小さい値にして例えば１０秒程度維持する。こうすると
プラズマ密度が小さくなりシース領域が厚くなるのでパ
ーティクルがウエハ表面から離れ、その後マイクロ波電
力を切ったときにパーティクルが自由に動き回ってもウ
エハに付着する確率が少なくなる。
あたってパーティクル汚染を低減すること。 【解決手段】 例えば電子サイクロトロン共鳴を用いて
プラズマを発生させＳｉＯＦ等の薄膜を形成する場合、
ウエハとプラズマとの間に例えば数ｍｍの厚さのシース
領域が形成され、シース領域とプラズマとの境界領域に
パーティクルがトラップされる。そこで成膜処理後にマ
イクロ波電力をいきなり零とせず、例えば１ｋｗ程度の
小さい値にして例えば１０秒程度維持する。こうすると
プラズマ密度が小さくなりシース領域が厚くなるのでパ
ーティクルがウエハ表面から離れ、その後マイクロ波電
力を切ったときにパーティクルが自由に動き回ってもウ
エハに付着する確率が少なくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法に関する。
の被処理体に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体デバイスの製造工程の中に
プラズマを利用して半導体ウエハ（以下ウエハという）
に対して成膜やエッチングといった処理がある。この処
理はウエハ載置台を備えた真空容器内に処理ガスを導入
して例えば電磁エネルギーをこの処理ガスに供給してプ
ラズマ化することによって行われる。電磁エネルギーの
供給の手法としては、マイクロ波と磁界との相互作用で
ある電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用する方法
や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐ
ｌａｓｕｍａ）などと呼ばれている、ドーム状の容器に
巻かれたコイルから電界及び磁界を処理ガスに与える方
法などが知られている。
プラズマを利用して半導体ウエハ（以下ウエハという）
に対して成膜やエッチングといった処理がある。この処
理はウエハ載置台を備えた真空容器内に処理ガスを導入
して例えば電磁エネルギーをこの処理ガスに供給してプ
ラズマ化することによって行われる。電磁エネルギーの
供給の手法としては、マイクロ波と磁界との相互作用で
ある電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用する方法
や、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐ
ｌａｓｕｍａ）などと呼ばれている、ドーム状の容器に
巻かれたコイルから電界及び磁界を処理ガスに与える方
法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで高密度プラズ
マはウエハと対向している領域に立っているのである
が、真空容器内全体には薄いプラズマが存在しているた
め、シール部材であるＯリング等が劣化するし、また処
理ガスの反応によって容器壁に付着している膜が剥れる
ことがあり、こうしたことから真空容器内におけるパー
ティクルの発生を避けることができない。特にプラズマ
処理の場合には、プラズマ中の電子の移動速度の方がイ
オンよりも早いために容器壁や内部の部材あるいはウエ
ハなどの表面に電子が先に付着して負に帯電するため、
それらの表面近傍の電位勾配により電子が前記表面に近
づけず、表面近傍にプラズマの中性が崩れた厚さが例え
ばミリオーダのシースと呼ばれる領域が形成される。
マはウエハと対向している領域に立っているのである
が、真空容器内全体には薄いプラズマが存在しているた
め、シール部材であるＯリング等が劣化するし、また処
理ガスの反応によって容器壁に付着している膜が剥れる
ことがあり、こうしたことから真空容器内におけるパー
ティクルの発生を避けることができない。特にプラズマ
処理の場合には、プラズマ中の電子の移動速度の方がイ
オンよりも早いために容器壁や内部の部材あるいはウエ
ハなどの表面に電子が先に付着して負に帯電するため、
それらの表面近傍の電位勾配により電子が前記表面に近
づけず、表面近傍にプラズマの中性が崩れた厚さが例え
ばミリオーダのシースと呼ばれる領域が形成される。
【０００４】一方パーティクルは負に帯電するためにシ
ース領域を通過することができずにプラズマ側へ押し戻
されるため、ある時刻で見た場合、見かけ上プラズマと
シース領域との境界にパーティクルがトラップされてい
る格好になっている。このためマイクロ波電力及びウエ
ハのバイアス電力を切ったときに、ウエハから浮いた位
置にトラップされているパーティクルがウエハ上に付着
することになる。今後増々回路パターンの微細化が進む
ことから、こうしたパーティクルについてもできるだけ
発生を抑えることが要請されている。
ース領域を通過することができずにプラズマ側へ押し戻
されるため、ある時刻で見た場合、見かけ上プラズマと
シース領域との境界にパーティクルがトラップされてい
る格好になっている。このためマイクロ波電力及びウエ
ハのバイアス電力を切ったときに、ウエハから浮いた位
置にトラップされているパーティクルがウエハ上に付着
することになる。今後増々回路パターンの微細化が進む
ことから、こうしたパーティクルについてもできるだけ
発生を抑えることが要請されている。
【０００５】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的はパーティクルの発生を抑え歩留
まりを向上させることのできるプラズマ処理方法を提供
することにある。
ものであり、その目的はパーティクルの発生を抑え歩留
まりを向上させることのできるプラズマ処理方法を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、処理
室内にて処理ガスにエネルギーを供給してプラズマ化
し、そのプラズマにより被処理体に対してプラズマ処理
を行う方法において、プラズマ処理後に、前記エネルギ
ーをプラズマ処理時よりも小さくする工程と、次いで前
記エネルギーの供給を止め、被処理体を処理室から搬出
する工程と、を含むことを特徴とする。
室内にて処理ガスにエネルギーを供給してプラズマ化
し、そのプラズマにより被処理体に対してプラズマ処理
を行う方法において、プラズマ処理後に、前記エネルギ
ーをプラズマ処理時よりも小さくする工程と、次いで前
記エネルギーの供給を止め、被処理体を処理室から搬出
する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下にＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）プラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行う
場合に本発明を適用した実施の形態について説明する。
先ず図１を参照しながらプラズマ処理装置１の構成を示
す。このプラズマ処理装置は、例えばアルミニウム等に
より形成された真空容器２を有しており、この真空容器
２は上方に位置してプラズマを発生させる筒状のプラズ
マ室２１と、この下方に連通させて連結され、プラズマ
室２１よりは口径の大きい筒状の成膜室２２とからな
る。なおこの真空容器２は接地されてゼロ電位になって
いる。
ン共鳴）プラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を行う
場合に本発明を適用した実施の形態について説明する。
先ず図１を参照しながらプラズマ処理装置１の構成を示
す。このプラズマ処理装置は、例えばアルミニウム等に
より形成された真空容器２を有しており、この真空容器
２は上方に位置してプラズマを発生させる筒状のプラズ
マ室２１と、この下方に連通させて連結され、プラズマ
室２１よりは口径の大きい筒状の成膜室２２とからな
る。なおこの真空容器２は接地されてゼロ電位になって
いる。
【０００８】この真空容器２の上端は、開口されてこの
部分にマイクロ波を透過する部材例えば石英等の材料で
形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。この透
過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのプラズマ
発生用高周波供給手段としての高周波電源部２４に接続
された導波管２５が設けられており、高周波電源部２４
に発生したマイクロ波Ｍを導波管２５で案内して透過窓
２３からプラズマ室２１内へ導入し得るようになってい
る。
部分にマイクロ波を透過する部材例えば石英等の材料で
形成された透過窓２３が気密に設けられており、真空容
器２内の真空状態を維持するようになっている。この透
過窓２３の外側には、例えば２．４５ＧＨｚのプラズマ
発生用高周波供給手段としての高周波電源部２４に接続
された導波管２５が設けられており、高周波電源部２４
に発生したマイクロ波Ｍを導波管２５で案内して透過窓
２３からプラズマ室２１内へ導入し得るようになってい
る。
【０００９】プラズマ室２１を区画する側壁には例えば
その周方向に沿って均等に配置したプラズマガスノズル
２６が設けられると共にこのノズル２６には、図示しな
いプラズマガス源、例えばＡｒガスやＯ2 ガス源が接続
されており、プラズマ室２１内の上部にＡｒガスやＯ2
ガス等のプラズマガスをムラなく均等に供給し得るよう
になっている。なお図中ノズル２６は図面の煩雑化を避
けるため２本しか記載していないが、実際にはそれ以上
設けている。
その周方向に沿って均等に配置したプラズマガスノズル
２６が設けられると共にこのノズル２６には、図示しな
いプラズマガス源、例えばＡｒガスやＯ2 ガス源が接続
されており、プラズマ室２１内の上部にＡｒガスやＯ2
ガス等のプラズマガスをムラなく均等に供給し得るよう
になっている。なお図中ノズル２６は図面の煩雑化を避
けるため２本しか記載していないが、実際にはそれ以上
設けている。
【００１０】また、プラズマ室２１を区画する側壁の外
周には、これに接近させて磁界形成手段として例えばリ
ング状の主電磁コイル２７が配置されると共に、成膜室
２２の下方側にはリング状の補助電磁コイル２８が配置
され、プラズマ室２１から成膜室２２に亘って上から下
に向かう磁界例えば８７５ガウスの磁界Ｂを形成し得る
ようになっており、ＥＣＲプラズマ条件が満たされてい
る。なお電磁コイルに代えて永久磁石を用いてもよい。
周には、これに接近させて磁界形成手段として例えばリ
ング状の主電磁コイル２７が配置されると共に、成膜室
２２の下方側にはリング状の補助電磁コイル２８が配置
され、プラズマ室２１から成膜室２２に亘って上から下
に向かう磁界例えば８７５ガウスの磁界Ｂを形成し得る
ようになっており、ＥＣＲプラズマ条件が満たされてい
る。なお電磁コイルに代えて永久磁石を用いてもよい。
【００１１】このようにプラズマ室２１内に周波数の制
御されたマイクロ波Ｍと磁界Ｂとを形成することによ
り、これらの相互作用により上記ＥＣＲプラズマが発生
する。この時、前記周波数にて前記導入ガスに共鳴作用
が生じてプラズマが高い密度で形成されることになる。
すなわちこの装置は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマ処理装置を構成することになる。
御されたマイクロ波Ｍと磁界Ｂとを形成することによ
り、これらの相互作用により上記ＥＣＲプラズマが発生
する。この時、前記周波数にて前記導入ガスに共鳴作用
が生じてプラズマが高い密度で形成されることになる。
すなわちこの装置は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣ
Ｒ）プラズマ処理装置を構成することになる。
【００１２】一方前記成膜室２２の上部即ちプラズマ室
２１と連通している部分には、リング状の成膜ガス供給
部３０が設けられており、内周面から成膜ガスが噴出す
るようになっている。また成膜室２２内には、載置台３
が昇降自在に設けられている。この載置台３は、例えば
アルミニウム製の本体３１の上に、ヒータを内蔵した静
電チャック３２を設けてなり、静電チャック３２内のチ
ャック電極３３は、ウエハＷにイオンを引き込むための
バイアス電圧を印加するための電極を兼用しており、例
えば高周波電源部３４が接続されている。そしてまた成
膜室２２の底部には排気管３５が接続されている。
２１と連通している部分には、リング状の成膜ガス供給
部３０が設けられており、内周面から成膜ガスが噴出す
るようになっている。また成膜室２２内には、載置台３
が昇降自在に設けられている。この載置台３は、例えば
アルミニウム製の本体３１の上に、ヒータを内蔵した静
電チャック３２を設けてなり、静電チャック３２内のチ
ャック電極３３は、ウエハＷにイオンを引き込むための
バイアス電圧を印加するための電極を兼用しており、例
えば高周波電源部３４が接続されている。そしてまた成
膜室２２の底部には排気管３５が接続されている。
【００１３】次に上述の装置を用いて被処理体であるウ
エハ１０上に例えばＳｉＯＦ膜よりなる層間絶縁膜を形
成する方法について説明する。先ず、真空容器２の側壁
に設けた図示しないゲートバルブを開いて図示しない搬
送アームにより、例えば表面にアルミニウム配線が形成
された被処理体であるウエハ１０を図示しないロードロ
ック室から搬入して載置台３上に載置する。
エハ１０上に例えばＳｉＯＦ膜よりなる層間絶縁膜を形
成する方法について説明する。先ず、真空容器２の側壁
に設けた図示しないゲートバルブを開いて図示しない搬
送アームにより、例えば表面にアルミニウム配線が形成
された被処理体であるウエハ１０を図示しないロードロ
ック室から搬入して載置台３上に載置する。
【００１４】続いて、このゲートバルブを閉じて内部を
密閉した後、排気管３５より内部雰囲気を排出して所定
の真空度まで真空引きし、プラズマガスノズル２６から
プラズマ室２１内へプラズマ発生用ガス例えばＯ2 ガス
及びＡｒガスを流量２００ｓｃｃｍ及び３５０ｓｃｃｍ
で導入すると共に成膜ガス供給部３０から成膜室２２内
へ成膜ガス例えばＳｉＦ4 ガスを流量１４０ｓｃｃｍで
導入する。そして真空容器２内を例えば０．１Ｐａのプ
ロセス圧に維持し、かつ高周波電源部３４によりウエハ
１０に１３．５６ＭＨｚ、２５００Ｗのバイアス電力を
印加すると共に、載置台３の表面温度を２００℃に設定
する。
密閉した後、排気管３５より内部雰囲気を排出して所定
の真空度まで真空引きし、プラズマガスノズル２６から
プラズマ室２１内へプラズマ発生用ガス例えばＯ2 ガス
及びＡｒガスを流量２００ｓｃｃｍ及び３５０ｓｃｃｍ
で導入すると共に成膜ガス供給部３０から成膜室２２内
へ成膜ガス例えばＳｉＦ4 ガスを流量１４０ｓｃｃｍで
導入する。そして真空容器２内を例えば０．１Ｐａのプ
ロセス圧に維持し、かつ高周波電源部３４によりウエハ
１０に１３．５６ＭＨｚ、２５００Ｗのバイアス電力を
印加すると共に、載置台３の表面温度を２００℃に設定
する。
【００１５】プラズマ発生用高周波電源部２４からの
２．４５ＧＨｚの高周波（マイクロ波）は、導波管２５
を搬送されて真空容器２の天井部に至り、ここの透過窓
２３を透過してマイクロ波Ｍがプラズマ室２１内へ導入
される。このプラズマ室２１内には、電磁コイル２７、
２８により発生した磁界Ｂが上方から下方に向けて例え
ば８７５ガウスの強さで印加されており、この磁界Ｂと
マイクロ波Ｍとの相互作用でＥ（電界）×Ｂ（磁界）を
誘発して電子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によ
りＡｒガスがプラズマ化される。
２．４５ＧＨｚの高周波（マイクロ波）は、導波管２５
を搬送されて真空容器２の天井部に至り、ここの透過窓
２３を透過してマイクロ波Ｍがプラズマ室２１内へ導入
される。このプラズマ室２１内には、電磁コイル２７、
２８により発生した磁界Ｂが上方から下方に向けて例え
ば８７５ガウスの強さで印加されており、この磁界Ｂと
マイクロ波Ｍとの相互作用でＥ（電界）×Ｂ（磁界）を
誘発して電子サイクロトロン共鳴が生じ、この共鳴によ
りＡｒガスがプラズマ化される。
【００１６】プラズマ生成室２１より成膜室２２内に流
れ込んだプラズマ流は、ここに供給されているＳｉＦ4
ガスを活性化させて活性種を形成し、ＳｉＦ4 とＯ2 と
の反応によりＳｉＯＦ膜が成膜されて凹部が埋め込まれ
る。この際Ａｒイオンはプラズマ引き込み用のバイアス
電圧によりウエハ１０に引き込まれ、ウエハ１０表面の
パターン（凹部）に成膜されたＳｉＯＦ膜の角をスパッ
タエッチング作用により削り取って間口を広げる役割り
を果たす。
れ込んだプラズマ流は、ここに供給されているＳｉＦ4
ガスを活性化させて活性種を形成し、ＳｉＦ4 とＯ2 と
の反応によりＳｉＯＦ膜が成膜されて凹部が埋め込まれ
る。この際Ａｒイオンはプラズマ引き込み用のバイアス
電圧によりウエハ１０に引き込まれ、ウエハ１０表面の
パターン（凹部）に成膜されたＳｉＯＦ膜の角をスパッ
タエッチング作用により削り取って間口を広げる役割り
を果たす。
【００１７】本発明の実施の形態ではこれ以降のプロセ
スに特徴がある。即ち図２に示すように成膜終了時に先
ず時刻ｔ１でプラズマガスであるＡｒガス及びＯ2 ガス
はそのまま供給し続け、成膜ガスの供給を止めると共
に、マイクロ波電力を２５００Ｗから１０００Ｗに低下
させ、例えば１０秒後にマイクロ波電力及びバイアス電
力の供給を止める。
スに特徴がある。即ち図２に示すように成膜終了時に先
ず時刻ｔ１でプラズマガスであるＡｒガス及びＯ2 ガス
はそのまま供給し続け、成膜ガスの供給を止めると共
に、マイクロ波電力を２５００Ｗから１０００Ｗに低下
させ、例えば１０秒後にマイクロ波電力及びバイアス電
力の供給を止める。
【００１８】このようにすればウエハ上のパーティクル
を低減することができる。その理由については次のよう
に考えることができる。即ち従来技術の項にて記載した
ようにプラズマ中の電子の移動速度の方がイオンよりも
移動速度が大きいので、図３に示すように電子が先に部
材あるいはウエハ等の表面近傍に付着し、プラズマの中
性が崩れたシース領域Ｓが形成される。このシース領域
Ｓの厚さＤは電子密度が低くなると大きくなる。その理
由については、部材等に吸着する電子の電荷の量は決ま
っているため、シース領域Ｓに存在する正電荷の量も決
まっており、従って電子密度が低い（プラズマ密度が低
い）と、シース領域Ｓに存在するイオンの数が少ない。
少ないイオンで、ある電荷の量を確保するためにはイオ
ンの層が厚くなり、この結果シース領域Ｓが厚くなる。
を低減することができる。その理由については次のよう
に考えることができる。即ち従来技術の項にて記載した
ようにプラズマ中の電子の移動速度の方がイオンよりも
移動速度が大きいので、図３に示すように電子が先に部
材あるいはウエハ等の表面近傍に付着し、プラズマの中
性が崩れたシース領域Ｓが形成される。このシース領域
Ｓの厚さＤは電子密度が低くなると大きくなる。その理
由については、部材等に吸着する電子の電荷の量は決ま
っているため、シース領域Ｓに存在する正電荷の量も決
まっており、従って電子密度が低い（プラズマ密度が低
い）と、シース領域Ｓに存在するイオンの数が少ない。
少ないイオンで、ある電荷の量を確保するためにはイオ
ンの層が厚くなり、この結果シース領域Ｓが厚くなる。
【００１９】従って成膜時に図４（ａ）に示すようなシ
ース領域Ｓがウエハ１０表面上に形成されているとする
と、このままマイクロ波電力及びバイアス電力を切る
と、パーティクルＰがウエハ１０上に付着する。パーテ
ィクルは１μｍ以下と非常に小さいものであるため、重
力による落下というよりは気流等により自由に動き回っ
ており、このためウエハ１０の近くに存在するパーティ
クルがウエハ１０に衝突して付着する。ここで成膜後に
マイクロ波電力を小さくすれば、電子密度が低くなり、
この結果シース領域Ｓの厚さＤは図４（ｂ）に示すよう
に大きくなる。
ース領域Ｓがウエハ１０表面上に形成されているとする
と、このままマイクロ波電力及びバイアス電力を切る
と、パーティクルＰがウエハ１０上に付着する。パーテ
ィクルは１μｍ以下と非常に小さいものであるため、重
力による落下というよりは気流等により自由に動き回っ
ており、このためウエハ１０の近くに存在するパーティ
クルがウエハ１０に衝突して付着する。ここで成膜後に
マイクロ波電力を小さくすれば、電子密度が低くなり、
この結果シース領域Ｓの厚さＤは図４（ｂ）に示すよう
に大きくなる。
【００２０】パーティクルＰは見かけ上シース領域Ｓと
プラズマ領域との間にトラップされているので、シース
領域Ｓの厚さＤが大きくなると、パーティクルＰはウエ
ハ１０の表面から離れ、この時点でマイクロ波電力及び
バイアス電力を切ると、ウエハ１０に付着するパーティ
クルＰの数が少なくなる。
プラズマ領域との間にトラップされているので、シース
領域Ｓの厚さＤが大きくなると、パーティクルＰはウエ
ハ１０の表面から離れ、この時点でマイクロ波電力及び
バイアス電力を切ると、ウエハ１０に付着するパーティ
クルＰの数が少なくなる。
【００２１】成膜時のマイクロ波電力を２５００Ｗと
し、既述のプロセス条件でウエハ１０表面に成膜処理を
行った後、図２に示すシーケンスによりマイクロ波電力
を小さくし、そのマイクロ波電力を種々変えて、８イン
チのウエハ上のパーティクルのうち０．２５μｍ〜１μ
ｍのパーティクルの数を数えたところ図５に示す結果と
なった。図２の時刻ｔ１からｔ２の間のマイクロ波電力
を小さくしている期間を除電処理と呼ぶことにすると、
横軸は除電中のマイクロ波電力である。この結果から成
膜後にマイクロ波電力を小さくすることによりウエハ１
０上のパーティクルが低減されることが分かり、これに
よって歩留まりが向上する。なおマイクロ波電力を小さ
くするとは、徐々にマイクロ波電力を小さくする場合も
含むものである。この方法は、成膜処理に限らずエッチ
ングの場合にも適用でき、エッチングの場合には、エッ
チング後にエッチングガスから例えばＡｒガスの供給に
切り替えて、マイクロ波電力を小さくすればよい。
し、既述のプロセス条件でウエハ１０表面に成膜処理を
行った後、図２に示すシーケンスによりマイクロ波電力
を小さくし、そのマイクロ波電力を種々変えて、８イン
チのウエハ上のパーティクルのうち０．２５μｍ〜１μ
ｍのパーティクルの数を数えたところ図５に示す結果と
なった。図２の時刻ｔ１からｔ２の間のマイクロ波電力
を小さくしている期間を除電処理と呼ぶことにすると、
横軸は除電中のマイクロ波電力である。この結果から成
膜後にマイクロ波電力を小さくすることによりウエハ１
０上のパーティクルが低減されることが分かり、これに
よって歩留まりが向上する。なおマイクロ波電力を小さ
くするとは、徐々にマイクロ波電力を小さくする場合も
含むものである。この方法は、成膜処理に限らずエッチ
ングの場合にも適用でき、エッチングの場合には、エッ
チング後にエッチングガスから例えばＡｒガスの供給に
切り替えて、マイクロ波電力を小さくすればよい。
【００２２】またシ−ス厚を大きくするためにはバイア
ス電力を高くするようにしてもよく、例えば除電期中の
バイアス電力を３５００Ｗとし、こうすることによって
同様にパーティクルを低減することができる。バイアス
電力を高くすると電子密度が小さくなる理由は以下の通
りである。バイアス電力を高くするとバイアス電圧が高
くなり、しかもその電圧の周波数が１３．５６ＭＨｚと
イオンが追従できない程大きいので電子の入射量が増
し、それに応じてその電子数と同じイオン数を含むシ−
ス厚が大きくなる。ただしバイアス電力をあまり大きく
するとウエハ表面がスパッタエッチングされるので、マ
イクロ波電力を調整することが望ましい。
ス電力を高くするようにしてもよく、例えば除電期中の
バイアス電力を３５００Ｗとし、こうすることによって
同様にパーティクルを低減することができる。バイアス
電力を高くすると電子密度が小さくなる理由は以下の通
りである。バイアス電力を高くするとバイアス電圧が高
くなり、しかもその電圧の周波数が１３．５６ＭＨｚと
イオンが追従できない程大きいので電子の入射量が増
し、それに応じてその電子数と同じイオン数を含むシ−
ス厚が大きくなる。ただしバイアス電力をあまり大きく
するとウエハ表面がスパッタエッチングされるので、マ
イクロ波電力を調整することが望ましい。
【００２３】本発明方法はＥＣＲプラズマ処理装置を用
いる場合に限定されるものではなく、既述のＩＣＰ装置
などにも用いることができ、成膜処理後にコイル電流を
小さくして電磁エネルギーを下げ、電子密度を小さくす
るようにしてもよい。
いる場合に限定されるものではなく、既述のＩＣＰ装置
などにも用いることができ、成膜処理後にコイル電流を
小さくして電磁エネルギーを下げ、電子密度を小さくす
るようにしてもよい。
【００２４】更にウエハ表面に付着するパーティクルを
低減させるためには、次のような手法も有効である。即
ち成膜中には主電磁コイル２７と補助電磁コイル２８を
通電しているが、成膜終了時に補助電磁コイル２８の電
流を小さくするかあるいは零にして図６に示すようにミ
ラー磁界から発散磁界に変える。図８に示すように補助
電磁コイル２８の電流の向きを逆向きにしてカスプ磁界
を形成するようにしてもよい。この除電工程は、先の実
施の形態と同様に成膜ガスの供給を止め、Ａｒガス及び
Ｏ2 ガスについては供給し続ける。Ｍは磁界である。こ
のようにすれば図７に示すようにプラズマの領域が広が
り、このため既述のようにトラップされているパーティ
クルの群が横に広がるのでウエハ１０と対向するパーテ
ィクルの数が少なくなり、ウエハ１０に付着するパーテ
ィクルの数が少なくなる。なお図８に示すように補助電
磁コイル２８の電流の向きを逆向きにしてカスプ磁界を
形成するようにしてもよい。
低減させるためには、次のような手法も有効である。即
ち成膜中には主電磁コイル２７と補助電磁コイル２８を
通電しているが、成膜終了時に補助電磁コイル２８の電
流を小さくするかあるいは零にして図６に示すようにミ
ラー磁界から発散磁界に変える。図８に示すように補助
電磁コイル２８の電流の向きを逆向きにしてカスプ磁界
を形成するようにしてもよい。この除電工程は、先の実
施の形態と同様に成膜ガスの供給を止め、Ａｒガス及び
Ｏ2 ガスについては供給し続ける。Ｍは磁界である。こ
のようにすれば図７に示すようにプラズマの領域が広が
り、このため既述のようにトラップされているパーティ
クルの群が横に広がるのでウエハ１０と対向するパーテ
ィクルの数が少なくなり、ウエハ１０に付着するパーテ
ィクルの数が少なくなる。なお図８に示すように補助電
磁コイル２８の電流の向きを逆向きにしてカスプ磁界を
形成するようにしてもよい。
【００２５】図９は既述のようにして８インチのウエハ
に対して成膜を行った後、補助電磁コイル２８の電流を
種々変えて除電プロセスを行い、ウエハ表面の０．２５
μｍ〜１μｍのパーティクルの個数を調べた結果であ
り、補助電磁コイル２８の電流を小さくする程パーティ
クルの数が減っていることが分かる。なお成膜時におけ
る補助電磁コイル２８の電流は１２０Ａである。
に対して成膜を行った後、補助電磁コイル２８の電流を
種々変えて除電プロセスを行い、ウエハ表面の０．２５
μｍ〜１μｍのパーティクルの個数を調べた結果であ
り、補助電磁コイル２８の電流を小さくする程パーティ
クルの数が減っていることが分かる。なお成膜時におけ
る補助電磁コイル２８の電流は１２０Ａである。
【００２６】本発明はプラズマ処理を行うにあたってウ
エハへのパーティクル汚染を防止するための方法である
が、そのための手法である他の実施の形態について述べ
る。この実施の形態は載置台３の表面に付着するパーテ
ィクルの低減を図ろうとするものである。載置台３の表
面にパーティクルが付着すると、このパーティクルがウ
エハの裏面に付着し、カセット内にウエハを収納したと
きに落下して下段のウエハの表面に付着し、歩留まりが
低下する。
エハへのパーティクル汚染を防止するための方法である
が、そのための手法である他の実施の形態について述べ
る。この実施の形態は載置台３の表面に付着するパーテ
ィクルの低減を図ろうとするものである。載置台３の表
面にパーティクルが付着すると、このパーティクルがウ
エハの裏面に付着し、カセット内にウエハを収納したと
きに落下して下段のウエハの表面に付着し、歩留まりが
低下する。
【００２７】そこでこの実施の形態では図１０に示すよ
うに静電チャック３２のチャック電極３３に負の電圧例
えば−１０００Ｖの電圧を電源４により印加する。この
電圧の印加のタイミングは、例えば成膜後にウエハ１０
を搬送アームにより載置台３から取り除いた直後とする
ことができる。アームへのウエハの受け渡しは、載置台
３内に内蔵されている突き上げピンによりウエハを突き
上げ、アームをウエハの裏面側に進入させることにより
行うことができる。
うに静電チャック３２のチャック電極３３に負の電圧例
えば−１０００Ｖの電圧を電源４により印加する。この
電圧の印加のタイミングは、例えば成膜後にウエハ１０
を搬送アームにより載置台３から取り除いた直後とする
ことができる。アームへのウエハの受け渡しは、載置台
３内に内蔵されている突き上げピンによりウエハを突き
上げ、アームをウエハの裏面側に進入させることにより
行うことができる。
【００２８】チャック電極３３よりも上部の誘電体の厚
さは例えば０．４ｍｍと非常に薄く、しかも静電チャッ
クに用いられるアルミナや窒化アルミニウムなどの誘電
体中には、静電チャックを切ったときの残留電荷を小さ
くするために通常導電体が混入されているので誘電体の
表層部（電極３３よりも上の部分）は多少導電性となっ
ている。このため載置台３の表面は、前記表層部で電圧
降下があるので電源４の負の電圧がそのまま表われない
としても、負の電位になっている。一方プラズマ中のパ
ーティクルは高真空中では負に帯電したままであるか
ら、パーティクルは載置台３の表面に近づきにくく、従
って載置台３へのパーティクルの付着が抑えられる。こ
の方法はエッチング処理を行う場合にも適用できる。
さは例えば０．４ｍｍと非常に薄く、しかも静電チャッ
クに用いられるアルミナや窒化アルミニウムなどの誘電
体中には、静電チャックを切ったときの残留電荷を小さ
くするために通常導電体が混入されているので誘電体の
表層部（電極３３よりも上の部分）は多少導電性となっ
ている。このため載置台３の表面は、前記表層部で電圧
降下があるので電源４の負の電圧がそのまま表われない
としても、負の電位になっている。一方プラズマ中のパ
ーティクルは高真空中では負に帯電したままであるか
ら、パーティクルは載置台３の表面に近づきにくく、従
って載置台３へのパーティクルの付着が抑えられる。こ
の方法はエッチング処理を行う場合にも適用できる。
【００２９】図１１は、既述の条件でＳｉＯＦ膜をウエ
ハ上に成膜し、次いでウエハを載置台３からアームによ
り取り除き、載置台３の電極３３に種々の電圧を印加
し、その後次のウエハを載置台３上に載せ、このウエハ
を取り出して、カセットの中に入れ、その下にある未搬
送のウエハに付着した０．２５μｍ〜１μｍのパーティ
クルの数を調べた結果である。この結果から載置台３の
電極３３に負の電圧を印加することによりパーティクル
の数が低減していることが理解される。
ハ上に成膜し、次いでウエハを載置台３からアームによ
り取り除き、載置台３の電極３３に種々の電圧を印加
し、その後次のウエハを載置台３上に載せ、このウエハ
を取り出して、カセットの中に入れ、その下にある未搬
送のウエハに付着した０．２５μｍ〜１μｍのパーティ
クルの数を調べた結果である。この結果から載置台３の
電極３３に負の電圧を印加することによりパーティクル
の数が低減していることが理解される。
【００３０】次いで本発明の更に他の実施の形態につい
て説明する。この実施の形態では、図１２に示すように
成膜処理後に、ハロゲンガスを含むクリーニングガス例
えばＮＦ3 ガス、ＣＦ4 ガスあるいはＣｌＦ3 ガスなど
により第１のクリーニング工程を行い、その後少なくと
もＯ2 ガスを含むクリーニングガス、例えばＯ2 ガス及
びＡｒガスの混合ガスにより第２のクリーニング工程を
行うようにしている。クリーニングガスは、図１に示す
装置のプラズマガスノズル２６から供給する。クリーニ
ング工程では、成膜時のプラズマ領域よりも広いプラズ
マ領域を形成するために、例えば既述した図６に示すよ
うに補助電磁コイル２８の電流を成膜時よりも小さくす
るかあるいは零にして発散磁界とする。
て説明する。この実施の形態では、図１２に示すように
成膜処理後に、ハロゲンガスを含むクリーニングガス例
えばＮＦ3 ガス、ＣＦ4 ガスあるいはＣｌＦ3 ガスなど
により第１のクリーニング工程を行い、その後少なくと
もＯ2 ガスを含むクリーニングガス、例えばＯ2 ガス及
びＡｒガスの混合ガスにより第２のクリーニング工程を
行うようにしている。クリーニングガスは、図１に示す
装置のプラズマガスノズル２６から供給する。クリーニ
ング工程では、成膜時のプラズマ領域よりも広いプラズ
マ領域を形成するために、例えば既述した図６に示すよ
うに補助電磁コイル２８の電流を成膜時よりも小さくす
るかあるいは零にして発散磁界とする。
【００３１】このような方法によれば、例えばＳｉＯＦ
膜やＳｉＯ2 膜あるいはポリシリコン膜などを成膜する
装置に対して、パーティクルを低減することができる。
その理由について述べると、ウエハをある枚数例えば１
３枚成膜処理した後に、真空容器２内をハロゲン系のガ
スによってクリーニングされるが、本発明者が調べたと
ころ、このようなクリーニングを行っても、その後成膜
処理をしたウエハにわずかではあるがパーティクルが付
着し、そのパーティクル中にはカーボンが含まれてい
た。即ちハロゲンガスのクリーニングをもってしても、
容器内壁や載置台３の側面などにいまだ残渣が存在して
いることになる。
膜やＳｉＯ2 膜あるいはポリシリコン膜などを成膜する
装置に対して、パーティクルを低減することができる。
その理由について述べると、ウエハをある枚数例えば１
３枚成膜処理した後に、真空容器２内をハロゲン系のガ
スによってクリーニングされるが、本発明者が調べたと
ころ、このようなクリーニングを行っても、その後成膜
処理をしたウエハにわずかではあるがパーティクルが付
着し、そのパーティクル中にはカーボンが含まれてい
た。即ちハロゲンガスのクリーニングをもってしても、
容器内壁や載置台３の側面などにいまだ残渣が存在して
いることになる。
【００３２】本発明者はこのカーボンは真空容器を気密
にシールするためのＯリングから飛散しているものと考
えた。何故ならＯリングは樹脂であり、壁の隙間から入
り込んだプラズマの活性種によってＯリングが侵される
ことは十分考えられる。従ってＯ2 プラズマ（酸素プラ
ズマにより）を照射すればＣとＯとが反応して残渣がＣ
Ｏ2 やＣＯとなって飛散する。
にシールするためのＯリングから飛散しているものと考
えた。何故ならＯリングは樹脂であり、壁の隙間から入
り込んだプラズマの活性種によってＯリングが侵される
ことは十分考えられる。従ってＯ2 プラズマ（酸素プラ
ズマにより）を照射すればＣとＯとが反応して残渣がＣ
Ｏ2 やＣＯとなって飛散する。
【００３３】またクリーニングを行うにあたっては、発
散磁界としてプラズマ領域を広げれば載置台３の全体更
には真空容器２の内壁全体に亘ってクリーニングガスが
照射される。この場合第１クリーニング工程、第２クリ
ーニング工程の一方においてあるいは両方において発散
磁界としてもよい。なおプラズマ領域を広げるためには
既述した図８に示すようにカスプ磁界としてもよい。
散磁界としてプラズマ領域を広げれば載置台３の全体更
には真空容器２の内壁全体に亘ってクリーニングガスが
照射される。この場合第１クリーニング工程、第２クリ
ーニング工程の一方においてあるいは両方において発散
磁界としてもよい。なおプラズマ領域を広げるためには
既述した図８に示すようにカスプ磁界としてもよい。
【００３４】ここで既述のようにして１３枚のウエハに
対してＳｉＯＦ膜を成膜し、その後第１のクリーニング
工程及び第２のクリーニング工程を行い、しかる後にウ
エハに対してＳｉＯＦの成膜処理をし、このウエハ表面
上の０．２５μｍ〜１μｍのパーティクルの数を調べ、
第２クリーニング工程時の補助電磁コイル２８の電流を
種々変えてその電流値とパーティクル数との関係を調べ
たところ図１３に示す結果となった。
対してＳｉＯＦ膜を成膜し、その後第１のクリーニング
工程及び第２のクリーニング工程を行い、しかる後にウ
エハに対してＳｉＯＦの成膜処理をし、このウエハ表面
上の０．２５μｍ〜１μｍのパーティクルの数を調べ、
第２クリーニング工程時の補助電磁コイル２８の電流を
種々変えてその電流値とパーティクル数との関係を調べ
たところ図１３に示す結果となった。
【００３５】ただし第１のクリーニング工程ではＮＦ3
ガスを流量１０００ｓｃｃｍで供給し、圧力を５００Ｐ
ａ、マイクロ波電力を１２００Ｗ、バイアス電力を零、
補助電磁コイル２８の電流を２００Ａとし、１０分間ク
リーニングを行った。また第２のクリーニング工程では
Ｏ2 ガス及びＡｒガスを夫々流量２００ｓｃｃｍ及び３
００ｓｃｃｍで供給し、圧力を０．３Ｐａ、マイクロ波
電力を１７００Ｗ、バイアス電力を零とし、１分間クリ
ーニングを行った。
ガスを流量１０００ｓｃｃｍで供給し、圧力を５００Ｐ
ａ、マイクロ波電力を１２００Ｗ、バイアス電力を零、
補助電磁コイル２８の電流を２００Ａとし、１０分間ク
リーニングを行った。また第２のクリーニング工程では
Ｏ2 ガス及びＡｒガスを夫々流量２００ｓｃｃｍ及び３
００ｓｃｃｍで供給し、圧力を０．３Ｐａ、マイクロ波
電力を１７００Ｗ、バイアス電力を零とし、１分間クリ
ーニングを行った。
【００３６】この結果から第２クリーニング工程を行う
ことによってパーティクルを低減でき、更に磁界を広げ
ることにより、一層パーティクルを少なくすることがで
きる。
ことによってパーティクルを低減でき、更に磁界を広げ
ることにより、一層パーティクルを少なくすることがで
きる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば被処理体に対するパーテ
ィクル汚染を抑えることができ、歩留まりを向上させる
ことができる。
ィクル汚染を抑えることができ、歩留まりを向上させる
ことができる。
【図１】本発明方法を実施するためのプラズマ処理装置
の一例を示す縦断側面図である。
の一例を示す縦断側面図である。
【図２】本発明方法の一実施の形態を示す説明図であ
る。
る。
【図３】プラズマを立てたときにシース領域が形成され
る様子を示す説明図である。
る様子を示す説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図５】成膜処理後に印加するマイクロ波電力とパーテ
ィクル数との関係を示す特性図である。
ィクル数との関係を示す特性図である。
【図６】ミラー磁界と発散磁界とを示す説明図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。
【図８】磁界の生成の方法の一例を示す説明図である。
【図９】成膜処理後に補助電磁コイルに通電する電流値
とパーティクル数との関係を示す特性図である。
とパーティクル数との関係を示す特性図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態を示す説明図であ
る。
る。
【図１１】成膜処理後に載置台に印加するバイアス電圧
とパーティクル数との関係を示す特性図である。
とパーティクル数との関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態を示す説明図であ
る。
る。
【図１３】Ｏ2 プラズマクリーニングの有無及び補助電
磁コイルに通電する電流値とパーーティクル数との関係
を示す特性図である。
磁コイルに通電する電流値とパーーティクル数との関係
を示す特性図である。
１ プラズマ処理装置 ２ 真空容器 ２４ マイクロ波用の高周波電源 ２６ プラズマガスノズル ２７ 主電磁コイル ２８ 補助電磁コイル ３ 載置台 ３２ 静電チャック ３３ 電極 ３４ バイアス用の高周波電源 ４ 直流電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１月２４日
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 信介 東京都千代田区内幸町２−２−３日比谷国 際ビル 川崎製鉄株式会社東京本社内
Claims (1)
- 【請求項１】 処理室内にて処理ガスにエネルギーを供
給してプラズマ化し、そのプラズマにより被処理体に対
してプラズマ処理を行う方法において、 プラズマ処理後に、前記エネルギーをプラズマ処理時よ
りも小さくする工程と、 次いで前記エネルギーの供給を止め、被処理体を処理室
から搬出する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ
処理方法。
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