KR100830749B1 - 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법, 기억매체, 플라즈마 처리 장치, 기판 처리 방법 및 클리닝의종점 검출 방법 - Google Patents

기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법, 기억매체, 플라즈마 처리 장치, 기판 처리 방법 및 클리닝의종점 검출 방법 Download PDF

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Abstract

텅스텐계막을 포함하는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 클리닝함에 있어서, 플라즈마 처리후, 대기 개방하지 않고, 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 처리실을 클리닝한다.

Description

기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법, 기억 매체, 플라즈마 처리 장치, 기판 처리 방법 및 클리닝의 종점 검출 방법{METHOD FOR CLEANING TREATMENT CHAMBER IN SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING ENDPOINT OF CLEANING}
본 발명은 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법 및 클리닝의 종점 검출 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 금속으로 오염된 처리실의 클리닝 방법 및 클리닝의 종점 검출 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 및 기록 매체에 관한 것이다.
최근, LSI의 고집적화, 고속화의 요청으로부터 LSI를 구성하는 반도체 소자의 디자인 룰이 점점 미세화되고 있고, 그에 수반하여 DRAM 등에 사용되는 트랜지스터의 게이트 전극의 저저항화가 요구되고 있다. 그 때문에, 보다 저항이 낮은 W계막이 게이트 전극으로서 사용되고 있고, 텅스텐 폴리사이드(WSi/poly∼Si의 적층막)나 보다 저항이 낮은 텅스텐 폴리메탈 게이트(W/WN/poly∼Si의 적층 구조)가 주목받고 있다.
한편, 이러한 텅스텐 폴리메탈 게이트나 텅스텐 폴리사이드를 이용한 게이트 전극의 제조 프로세스에 있어서, 그 측면의 폴리실리콘을 선택 산화하는 공정이 존재하지만, 그 때에 텅스텐 산화물을 억제하면서 폴리실리콘을 선택 산화하는 관점에서, 플라즈마 밀도가 높은 저전자 온도 플라즈마에 의해 저온 처리가 가능한 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다(예컨대, 일본 특허 공개 제 2000-294550 호 참조).
이러한 처리에 있어서는, 텅스텐을 포함하는 Si 웨이퍼를 처리하게 되고, 처리후의 처리 챔버는 텅스텐으로 오염된 상태로 된다. 이러한 처리 챔버에서 다음 선택 산화 처리를 실행하는 경우에는, 텅스텐이 처리에 악영향을 주고, 텅스텐이 오염으로서 소자로 취입될 우려가 있는 것 외에, 텅스텐에 의해 산화 처리를 방해받아 산화 레이트가 저하된다. 따라서, 처리후의 처리 챔버는 클리닝에 의해 오염 레벨을 반도체 소자를 제조 가능한 레벨까지 저하시킬 필요가 있다.
종래, 이러한 텅스텐(W)으로 오염된 처리 챔버의 클리닝은 처리 챔버를 대기 개방하고, 챔버 내부 부품을 산 등으로 습식 클리닝하고, 거기에 부가하여 진공 챔버 내벽을 산, 물, 또는 용제를 스며들게 한 와이퍼에 의해 닦아냄으로써 실행하고 있다.
그러나, 이와 같이 클리닝하는 경우에는, 처리 챔버를 대기 개방하는 시간, 습식 세정하는 시간, 재배기하는 시간 및 배기 후의 처리 챔버를 재컨디셔닝하는 시간 등, 몇 시간 단위의 시간을 필요로 하고, 처리 효율이 낮아지는 원인으로 되어 있다.
한편, 플라즈마를 이용한 드라이 클리닝 방법으로 검토되고 있다. 플라즈마에 의한 드라이 클리닝은 일반적으로 클리닝 가스를 플라즈마화하여 챔버내에 부착된 퇴적물을 제거하는 방법이다.
그러나, 종래는 드라이 클리닝을 이용해도 텅스텐(W) 등의 금속으로 오염된 처리실을 고효율로 청정화하는 것은 아직 성공하고 있지 않다.
또한, 드라이 클리닝에 있어서는, 종점의 판단이 곤란하기 때문에, 클리닝의 종료를 시간 관리로 판단하고 있다. 그러나, 시간 관리에 의한 경우는, 미리 설정한 시간을 기준으로 클리닝을 종료시키기 때문에, 클리닝이 불충분하거나, 반대로 클리닝 시간이 지나치게 긴 등의 문제가 생긴다. 클리닝이 불충분한 경우는, 챔버내에 잔류한 퇴적물이 오염을 야기하기 때문에, 다시 클리닝을 실행하지 않으면 안되고 번잡하며, 반대로 클리닝 시간이 지나치게 긴 경우에는, 그 만큼의 시간과 에너지가 쓸데없이 낭비되게 된다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 기판 처리 장치에 있어서의 텅스텐 등의 금속으로 오염된 처리실을 고효율으로 청정화할 수 있다, 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기판 처리 장치에 있어서의 텅스텐 등의 금속으로 오염된 처리실을 청정화할 때에, 간이한 방법으로 종점을 파악할 수 있는 클리닝의 종점 검출 방법 및 클리닝 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 기판에 대하여 감압 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 금속으로 오염된 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법으로서, 상기 처리후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법이 제공된다.
또한, 본 발명의 제 2 관점에 의하면, 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법에 있어서, 상기 처리후, 대기 개방하지 않고, 상기 처리실내에 02를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법이 제공된다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 기판의 처리로는, 금속을 포함하는 기판의 산화 처리를 제공할 수 있다. 또한, 상기 금속의 전형예로서 텅스텐을 들 수 있다. 또한, 상기 기판의 처리로는 플라즈마 처리를 적용할 수 있다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 금속을 포함하는 막으로서, 텅스텐계막을 이용할 수 있고, 구체적인 플라즈마 처리로는 텅스텐계막과 폴리실리콘막을 포함하는 게이트 전극의 선택 산화 처리를 적용할 수 있다.
상기 제 1 관점에 있어서 플라즈마 처리를 적용하는 경우 및 상기 제 2 관점에 있어서, 상기 기판의 플라즈마 처리 및 클리닝은 평면 안테나를 이용한 플라즈마 또는 유도 결합형 플라즈마를 이용한 플라즈마에 의해 실시할 수 있다. 또한, 상기 기판의 플라즈마 처리 및 상기 클리닝은, 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 상기 처리실내에 마이크로파를 도입하여 형성되는 플라즈마에 의해 실시되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 관점 및 제 2 관점에 있어서, 상기 클리닝은 O2 가스 단독의 플라즈마, O2 가스 및 불활성 가스의 플라즈마, O2 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스의 플라즈마에 의해 실시할 수 있다. 이 경우에, 상기 클리닝을 실시하는 플라즈마의 O2 가스에 대한 H2 가스의 비가 4 이상인 것이 바람직하고, 8인 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 클리닝은 처리실내의 온도를 대략 600℃으로 하여 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클리닝은 처리 실내의 압력을 67㎩ 이하로 하여 실행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클리닝은 O2 가스 및 불활성 가스의 플라즈마와 O2 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스의 플라즈마를 교대로 형성하여 실시할 수 있다. 상기 클리닝에 앞서, 상기 처리실을 플라즈마에 의해 가열할 수도 있다. 상기 기판 처리 장치로는, 상기 처리실의 플라즈마에 노출되는 면의 적어도 일부가 유전체로 구성되어 있는 것을 적절히 이용할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에 의하면, 컴퓨터상에서 동작하고, 실행시에 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 상기 처리후 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도 입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 클리닝 방법이 실행되도록 상기 기판 처리 장치를 제어하는 것인 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 제 4 관점에 의하면, 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 상기 처리후 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 클리닝 방법으로 실행되도록 상기 기판 처리 장치를 제어하는 것인 기억 매체가 제공된다.
본 발명의 제 5 관점에 의하면, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 공급원과, 상기 플라즈마에 의해 기판의 처리를 실행하기 위한 처리실을 구획하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 탑재하는 기판 지지대와, 상기 처리 용기내를 감압하기 위한 배기 수단과, 상기 처리 용기내에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과, 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 상기 처리후 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 클리닝 방법이 실행되도록 제어하는 제어부를 구비하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제 6 관점에 의하면, 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 상기 처리후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2를 포함하는 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성 하여 클리닝하는 공정과, 상기 클리닝 공정 후에, 상기 처리실내에 있어서 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 공정을 구비하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 제 7 관점에 의하면, 금속계막이 형성된 기판의 처리에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 처리실을 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 클리닝함에 있어서, 클리닝의 종점을 검출하는 클리닝의 종점 검출 방법으로서, 상기 처리실내에서 클리닝의 진행에 따라 증가하는 라디칼의 발광 강도를 측정하고, 그 값으로부터 클리닝의 종점 검출을 실행하는 클리닝의 종점검출 방법이 제공된다.
상기 제 7 관점에 있어서, 상기 클리닝 가스는 수소 가스와 불활성 가스를 포함하는 가스이고, 상기 라디칼은 수소 라디칼인 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판의 처리는 상기 금속계막을 포함하는 기판의 산화 처리인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속계막이 텅스텐계막인 것이 바람직하다. 또한, 상기 텅스텐계막을 포함하는 기판의 산화 처리는, 텅스텐계막과 폴리실리콘막를 포함하는 적층막에 있어서의 폴리실리콘막의 선택 산화 처리인 것이 바람직하다. 또한, 상기 선택 산화 처리 및 상기 클리닝은 유도 결합 방식에 의한 플라즈마, 평행 평판 방식에 의한 플라즈마 또는 평면 안테나 방식에 의한 플라즈마에 의해 실시되거나, 또는 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 상기 처리실내에 마이크로파를 도입하여 형성되는 플라즈마에 의해 실시되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제 8 관점에 의하면, 금속계막이 형성된 기판의 처리에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 처리실을 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 클리닝하는 클리닝 방법으로서, 상기 처리실내에서 클리닝의 진행에 수반하여 증가하는 라디칼 의 발광 강도를 측정하고, 그 값으로부터 클리닝의 종점 검출을 실행하는 클리닝 방법이 제공된다.
상기 제 8 관점의 클리닝 방법에 있어서는, 상기 금속계막이 텅스텐계막인 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판의 처리후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 클리닝 가스를 도입하고, 클리닝 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클리닝은 유도 결합 방식에 의한 플라즈마, 평행 평판 방식에 의한 플라즈마 또는 평면 안테나 방식에 의한 플라즈마에 의해 실시되거나 또는 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 상기 처리실내에 마이크로파를 도입하여 형성되는 플라즈마에 의해 실시되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제 9 관점에 의하면, 컴퓨터상에서 동작하고, 실행시에 금속계막이 형성된 기판의 처리에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 처리실을 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 클리닝할 때에, 상기 처리실내에서 클리닝의 진행에 따라 증가하는 라디칼의 발광 강도를 측정하고, 그 값으로부터 클리닝의 종점을 검출하는 클리닝 방법이 실행되도록 플라즈마 처리 장치를 제어하는 제어 프로그램이 제공된다.
또한, 본 발명의 제 10 관점에 의하면, 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 컴퓨터 기억 매체로서, 상기 제어 프로그램은 실행시에 금속계막이 형성된 기판의 처리에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 처리실을 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 클리닝할 때에, 상기 처리실내에서 클리닝의 진행에 수반하여 증가하는 라디칼의 발광 강도를 측정하고, 그 값으로부터 클리닝의 종점을 검출하는 클리 닝 방법이 실행되도록 플라즈마 처리 장치를 제어하는 것인 컴퓨터 기억 매체가 제공된다.
또한, 본 발명의 제 11 관점에 의하면, 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 공급원과, 상기 플라즈마에 의해 기판의 처리를 실행하기 위한 처리실을 구획하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에서 상기 기판을 탑재하는 기판 지지대와, 상기 처리 용기내를 감압하기 위한 배기 수단과, 상기 처리 용기내에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과, 금속계막이 형성된 기판의 처리에 이용하는 플라즈마 처리 장치의 처리실을 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 클리닝할 때에, 상기 처리실내에서 클리닝의 진행 에 따라 증가하는 라디칼의 발광 강도를 측정하고, 그 치로부터 클리닝의 종점을 검출하는 클리닝 방법이 실행되도록 제어하는 제어부를 구비한 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 금속을 포함하는 막을 갖는 기판의 플라즈마 처리 등에 의해 금속으로 오염된 처리실을, 대기 개방하지 않고 in∼situ으로 O2를 포함하는 가스의 플라즈마에 의해 처리함으로써, 텅스텐 등의 금속 성분을 산화시켜서 승화시킬 수 있고, 매우 효과적으로 텅스텐 등의 금속 성분을 제거할 수 있다. 따라서, 처리실을 대기 개방하는 시간, 습식 세정하는 시간, 재배기하는 시간 및 배기후의 처리 챔버를 재컨디셔닝하는 시간 등이 필요했던 종래의 클리닝 처리에 비교하여 클리닝 시간을 현저하게 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 텅스텐으로 오염된 챔버내를 플라즈마에 의해 드라 이 클리닝함에 있어서, 수소 라디칼(H*)의 발광 강도를 모니터함으로써, 텅스텐 오염량을 용이하게 파악 할 수 있다. 이로써, 플라즈마에 의한 드라이 클리닝의 종점을 명확히 판정하는 것이 가능해진다. 따라서, 종래의 시간 관리에 의한 드라이 클리닝 방법에 있어서 과제였던 클리닝 부족에 기인하는 오염이나 클리닝의 재시도, 과잉의 클리닝 등을 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 처리실의 클리닝 방법이 실시되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 마이크로파 플라즈마 장치에 사용되는 평면 안테나 부재의 구조를 도시하는 도면,
도 3a는 종래의 폴리실리콘으로 이루어지는 게이트 전극의 구조를 도시하는 모식도,
도 3b는 본 발명의 실시 형태가 적용되는 W계막을 포함하는 게이트 전극의 구조의 일례를 도시하는 도면,
도 3c는 본 발명의 실시 형태가 적용되는 W계막을 포함하는 게이트 전극의 구조의 다른 예를 도시하는 도면,
도 4a는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 클리닝 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 클리닝 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 클리닝 방법을 설명하기 위한 도면,
도 4d는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 클리닝 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 가스 조성에 의한 W 제거 효과의 차를 실험한 결과를 도시한 도면,
도 6은 실제로 본 발명의 클리닝 방법을 실시한 경우의 효과를 도시하는 도면,
도 7은 도 6의 클리닝 방법을 실시했을 때의 산화막 두께 및 W 농도의 변화를 도시하는 도면,
도 8은 H2/O2비를 변화시켜서 실제로 본 발명의 클리닝 방법을 실시한 경우의 클리닝 효과를 도시한 도면.
도 9는 챔버내 압력을 변화시켜서 실제로 본 발명의 클리닝 방법을 실시한 경우의 클리닝 효과를 도시하는 도면,
도 10은 챔버벽 온도(서셉터 온도)를 변화시켜서 실제로 본 발명의 클리닝 방법을 실시한 경우의 클리닝 효과를 도시하는 도면,
도 11은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 처리실의 클리닝 방법이 실시되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도,
도 12는 클리닝을 실시했을 때의 샘플링용 웨이퍼의 처리 순서에 의한 발광 강도 및 막두께의 변화를 도시하는 그래프,
도 13은 클리닝을 실시했을 때의 샘플링용 웨이퍼의 처리 순서에 의한 발광 강도 및 W 농도의 변화를 도시하는 그래프.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 처리실의 클리닝 방법이 실시되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 소정의 패턴으로 복수의 슬롯이 형성된 평면 안테나인 RLSA(Radial Line Slot Antenna)를 이용하여 마이크로파 발생원으로부터 인도된 마이크로파를 챔버내에 방사하고, 플라즈마를 형성하는 RLSA마이크로파 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있고, 예컨대 게이트 전극의 폴리실리콘의 측벽을 선택 산화하는 처리에 이용할 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치(100)는 기밀하게 구성되고, 접지된 대략 원통형의 챔버(1)를 갖고 있다. 챔버(1)의 바닥벽(1a)의 대략 중앙부에는 원형의 개구부(1O)가 형성되어 있고, 바닥벽(1a)에는 이 개구부(1O)와 연통하고, 하방을 향해서 돌출하는 배기실(11)이 설치되어 있다. 챔버(1)내에는 피처리 기판인 웨이퍼(W)나 더미 웨이퍼(Wd)를 수평으로 지지하기 위한 AlN 등의 세라믹으로 이루어지는 서셉터(2)가 설치되어 있다. 이 서셉터(2)는 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 상방으로 연장되는 원통형의 AlN 등의 세라믹으로 이루어지는 지지 부재(3)에 의해 지지되어 있다. 서셉터(2)의 외측 가장자리에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(4)이 설치되어 있다. 또한, 서셉터(2)에는 저항 가열형의 히터(5)가 내장되어 있고, 이 히터(5)는 히터 전원(6)으로부터 급전됨으로써 서셉터(2)를 가열하여, 그 열로 피처리체인 웨이퍼(W)를 가열한다. 이 때, 예컨대 실온으로부터 800℃까지의 범위에서 온도 제어 가능해지고 있다. 또한, 챔버(1)의 내주에는, 유전체, 예컨대 석영으로 이루어지는 원통형의 라이너(7)가 설치되어 있다.
서셉터(2)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 웨이퍼 지지핀(도시하지 않음)이 서셉터(2)의 표면에 대하여 돌출 및 함몰 가능하게 설치되어 있다.
챔버(1)의 측벽에는 고리 형상을 이루는 가스 도입 부재(15)가 설치되어 있고, 이 가스 도입 부재(15)에는 가스 공급계(16)가 접속되어 있다. 가스 도입 부재는 샤워 형상으로 배치될 수도 있다. 이 가스 공급계(16)는 Ar 가스 공급원(17), H2 가스 공급원(18), O2 가스 공급원(19)을 갖고 있고, 이들 가스가 각각 가스 라인(20)을 거쳐서 가스 도입 부재(15)에 이르며, 가스 도입 부재(15)로부터 챔버(1)내에 도입된다. 또한, 가스 라인(20)의 각각에는 매스 플로우 컨트롤러(21) 및 그 전후의 개폐 밸브(22)가 설치되어 있다.
상기 배기실(11)의 측면에는 배기관(23)이 접속되어 있고, 이 배기관(23)에는 고속 진공 펌프(기압 양수기)를 포함하는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 그리고 이 배기 장치(24)를 작동시킴으로써 챔버(1)내의 가스가 배기실(11)의 공간(1la)내로 균일하게 배출되고, 배기관(23)을 거쳐서 배기된다. 이로써 챔버(1)내는 소정의 진공도, 예컨대 0.133㎩까지 고속으로 감압하는 것이 가능해지고 있다.
챔버(1)의 측벽에는 플라즈마 처리 장치(100)에 인접하는 반송실(도시하지 않음)의 사이에서 웨이퍼(W)나 더미 웨이퍼(Wd)의 반입출을 실행하기 위한 반입출구(25)와, 이 반입출구(25)를 개폐하는 게이트 밸브(26)가 설치되어 있다.
챔버(1)의 상부는 개구부로 되어 있고, 이 개구부의 주연부를 따라 돌출하는 고리 형상의 지지부(27)가 설치되어 있으며, 이 지지부(27)에 유전체, 예컨대 석영이나 Al2O3 등의 세라믹으로 이루어지고, 마이크로파를 투과하는 마이크로파 투과판(28)이 밀봉 부재(29)를 거쳐서 기밀하게 설치된다. 따라서, 챔버(1)내는 기밀하게 유지된다.
마이크로파 투과판(28)의 상방에는 서셉터(2)와 대향하도록, 원판 형상의 평면 안테나 부재(31)가 설치되어 있다. 이 평면 안테나 부재(31)는 지지부(27)의 상단에 걸려있다. 평면 안테나 부재(31)는, 도체, 예컨대 표면이 도금된 동판 또는 알루미늄판으로 이루어지고, 복수의 마이크로파 방사 구멍(슬롯)(32)이 소정의 패턴으로 관통하여 형성된 구성으로 되어 있다. 이 마이크로파 방사 구멍(32)은, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 긴홈 형상을 이루고, 인접하는 마이크로파 방사 구멍(32)끼리가 교차하도록 전형적으로는 도시와 같이 직교하도록 (「T」자 형상으로) 배치되고, 이러한 복수의 마이크로파 방사 구멍(32)이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 즉, 평면 안테나 부재(31)는 RLSA 안테나를 구성하고 있다. 마이크로파방사 구멍(32)의 길이나 배열 간격은 마이크로파의 파장 등에 따라 결정된다. 또한, 마이크로파 방사 구멍(32)은 원형 형상, 원호 형상 등의 다른 형상이어도 무방하다. 또한, 마이크로파 방사 구멍(32)의 배치 형태는 특히 한정되지 않고 동심원형상의 외에, 예컨대 나선 형상, 방사상으로 배치할 수도 있다.
이 평면 안테나 부재(31)의 상면에는 진공보다도 큰 유전율을 갖는 유전체로 이루어지는 지파재(遲波材)(33)가 설치되어 있다.
챔버(1)의 상면에는, 이러한 평면 안테나 부재(31) 및 지파재(33)를 덮도록, 예컨대 알루미늄이나 스테인리스강 등의 금속재로 이루어지는 실드 덮개(34)가 설치되어 있다. 챔버(11)의 상면과 실드 덮개(34)는 밀봉 부재(35)에 의해 밀봉되어 있다. 실드 덮개(34)에는 냉각수 유로(34a)가 형성되어 있다. 또한, 실드 커버체(34)는 접지되어 있다.
실드 덮개(34)의 상측벽의 중앙에는 개구부(36)가 형성되어 있고, 이 개구부에는 도파관(37)이 접속되어 있다. 이 도파관(37)의 단부에는 매칭 회로(38)를 거쳐서 마이크로파 발생 장치(39)가 접속되어 있다. 이로써, 마이크로파 발생 장치(39)에서 발생한 예컨대 주파수 2.45㎓의 마이크로파가 도파관(37)을 거쳐서 상기 평면 안테나 부재(31)로 전파되도록 되어 있다. 또한, 마이크로파의 주파수로는 8.35㎓, 1.98㎓ 등을 이용할 수도 있다.
도파관(37)은 상기 실드 덮개(34)의 개구부(36)로부터 상방으로 연장되는 단면 원형 형상의 동축 도파관(37a)과, 수평방향으로 연장되는 단면 직사각형 형상의 직사각형 도파관(37b)을 갖고 있다. 이들 사이에는 모드 변환기(40)가 설치되어 있다. 동축 도파관(37a)의 중심에는 내도체(41)가 연장되어 있고, 그 하단부는 평면 안테나 부재(31)의 중심으로 접속 고정되어 있다.
플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부는 프로세스 제어기(50)에 접속되어서 제어되는 구성으로 되어 있다. 프로세스 제어기(50)에는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위해서 명령의 입력 조작 등을 실행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 사용자 인터페이스(51)가 접속되어 있다.
또한, 프로세스 제어기(50)에는, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 제어기(50)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 에칭 장치의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 레시피가 저장된 기억부(52)가 접속되어 있다. 레시피는 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있을 수도 있고, CDROM, DVD 등의 가반성의 기억 매체에 수용된 상태로 기억부(52)의 소정 위치에 세팅하도록 할 수도 있다. 또한, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 거쳐서 레시피를 적절히 전송시키도록 할 수도 있다.
그리고, 필요에 따라 사용자 인터페이스(51)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(52)로부터 불러내어서 프로세스 제어기(50)에 실행시킴으로써, 프로세스 제어기(50)의 제어하에서 플라즈마 처리 장치(100)로의 소망의 처리가 실행된다.
이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서는, 상술한 바와 같이, 게이트 전극의 선택 산화 처리가 실행된다. 게이트 전극은 종래 도 3a에 도시하는 바와 같이, Si 기판(61)상에 게이트 절연막(62)을 거쳐서 폴리실리콘막(63)을 형성한 것이 이용되어 왔지만, LSI의 고집적화, 고속화에 동반하는 디자인 룰의 미세화의 요청으로부터 게이트 전극의 저 저항화가 요구되고 있고, 도 3b에 도시하는 Si 기판(61)상에 게이트 절연막(62)을 거쳐서 폴리실리콘막(63)을 형성하고, 또한 그 위에 텅스텐실리사이드(WSi)(64)를 형성한 텅스텐 폴리사이드 구조나, 도 3c에 도시하는 Si 기판(61)상에 게이트 절연막(62)을 거쳐서 폴리실리콘막(63)을 형성하며, 또한 텅스텐 나이트라이드(WN)막(65) 및 텅스텐(W)막(66)을 형성한, 보다 저항이 낮은 텅스텐 폴리메탈 게이트 구조 등, 텅스텐(W)을 이용한 게이트가 이용되고 있다. 따라서, 폴리실리콘만을 산화하는 선택 산화가 필요하게 된다. 또한, 도 3a 내지 도 3c에 있어서, 참조부호(67)는 게이트 전극을 에칭할 때에 이용된, 예컨대 SiN 절연막으로 이루어지는 하드 마스크층, 참조부호(68)는 선택 산화에 의해 형성된 산화막이다.
이들 중, 도 3c의 텅스텐 폴리메탈 게이트 전극을 예로 들어서 그 제조 공정을 설명하면, 우선 Si 기판(61)상에 예컨대 열산화 등에 의해 게이트 절연막(62)을 형성하고, 그 위에 CVD에 의해 폴리실리콘막(63), 텅스텐 나이트 라이드(WN)막(65), 텅스텐(W)막(66), 하드 마스크층(67)을 순차적으로 성막하고, 그 위에 포토레지스트막(비도시)을 형성한 후, 포토리소그래피에 의해 포토레지스트막을 마스크로 하여 하드 마스크층(67)을 에칭하고, 또한 포토레지스트막+하드 마스크층(67) 또는 하드 마스크층(67)을 마스크로 하여 텅스텐(W)막(66), 텅스텐 나이트라이드(WN)막(65), 폴리실리콘막(63)을 순차적으로 에칭하여 게이트 전극 구조를 형성하고, 그 후 이하의 조건으로 선택 산화 처리를 실행하여 폴리실리콘막(63)의 측벽에 산화막(68)을 형성하여, 도 3c의 구조를 얻는다.
플라즈마 처리 장치(100)에 의해 게이트 전극의 선택 산화 처리를 실행할 때에는, 우선 게이트 밸브(26)를 개방으로 하여 반입출구(25)로부터 게이트 전극이 형성된 웨이퍼(W)를 챔버(1)내에 반입하고, 서셉터(2)상에 탑재한다.
그리고, 가스 공급계(16)의 Ar 가스 공급원(17), H2 가스 공급원(18) 및 O2 가스 공급원(19)으로부터 Ar 가스, H2 가스, 및 O2 가스를 소정의 유량으로 가스 도입 부재(15)를 거쳐서 챔버(1)내에 도입하고, 소정의 압력으로 유지한다. 이 때의 조건으로는, 예컨대 가스 유량을 Ar 가스:1000mL/분, H2 가스:200mL/분, O2 가스:100mL/분과 고 H2 가스 농도의 조건으로 하고, 챔버내 압력을 3∼700㎩, 예컨대 6.7㎩(50mTorr)로 한다.
이어서, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파를 매칭 회로(38)를 거쳐 도파관(37)으로 유도한다. 마이크로파는 직사각형 도파관(37b), 모드 변환기(40) 및 동축 도파관(37a)을 순차적으로 통과하여 평면 안테나 부재(31)에 공급되고, 평면 안테나 부재(31)로부터 마이크로파 투과판(28)을 거쳐 챔버(1)내에 있어서의 웨이퍼(W)의 상방 공간으로 방사된다.
평면 안테나 부재(31)로부터 마이크로파 투과판(28)을 거쳐 챔버(1)에 방사된 마이크로파에 의해 챔버(1)내에서는 H2 가스, Ar 가스 및 O2 가스가 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)의 게이트 전극의 폴리실리콘 측벽을 선택 산화한다. 이 마이크로파 플라즈마는 대략 1O11/㎤ 이상의 플라즈마 밀도로 또한 대략 O.5∼2eV의 저전자 온도 플라즈마이고, 저온 또한 단시간에 선택 산화 처리를 실행하여 얇은 산화막을 형성할 수 있으며, 게다가 하지막으로의 이온 등의 플라즈마 손상이 작은 등의 장점이 있다. 또한, 도 3b, 도 3c에 도시하는 텅스텐(W)을 포함하는 게이트 전극의 경우에, 이와 같은 고밀도 플라즈마에 의해 저온, 단시간에 또한 고 H2/O2의 가스 배합으로 폴리실리콘의 선택 산화 처리를 실행하기 때문에, 텅스텐(W)의 산화에 의한 WOx(WO3, W02 또는 WO)의 승화를 매우 억제하여 매우 고밀도의 처리를 실행할 수 있다.
그러나, W0x의 승화는 완전히는 방지할 수 없고, 승화한 WOx에 의해 챔버(1)내가 오염된다. 이러한 상태의 챔버(1)로 다음 웨이퍼에 대하여 선택 산화 처리를 실행하는 경우에는, 챔버(1)에 부착된 텅스텐(W)이 처리에 악영향을 주어 텅스텐(W)이 오염으로서 소자에 취입될 우려가 있는 것 외에, 텅스텐(W)에 의해 산화 처리가 방해되게 된다. 따라서, 선택 산화 처리후의 챔버(1)는 클리닝에 의해 텅스텐(W)의 오염 레벨을 예컨대 1O11atoms/㎠ 오더(order) 또는 그 이하, 바람직하게는 1010atoms/㎠ 오더 이하의 레벨까지 청정화할 필요가 있다. 오염 레벨은 낮을수록 좋다.
본 실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같은 W를 함유하는 게이트 전극의 폴리실리콘 측벽의 선택 산화 처리를 실행한 후, W에 의해 오염된 챔버(1)를 대기 개방하지 않고, 플라즈마에 의한 드라이 클리닝을 실시한다. 이하, 이 클리닝 처리에 대하여 도 4a 내지 도 4d를 참조하면서 설명한다.
선택 산화 처리 후, 우선, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 대기 개방하지 않고, 게이트 밸브(26)를 개방으로 하여 감압 상태로 유지된 반송실(70)로부터 반입 출구(25)를 거쳐서 반송 장치(71)에 의해 청정한 더미 웨이퍼(Wd)를 챔버(1)내에 반입하고, 서셉터(2)상에 탑재한다. 이것은 더미 웨이퍼(Wd)로 서셉터(2)를 플라즈마로부터 보호하기 위해 및 챔버(1)의 클리닝후에 더미 웨이퍼(Wd)의 표면을 관찰하여 오염 상태의 개선 정도를 평가하기 위해서 실행된다. 또한, 이 공정은 필수적인 것이 아니라, 서셉터(2)의 손상을 고려할 필요가 없는 경우에는, 더미 웨이퍼(Wd)는 탑재하지 않아도 무방하다.
다음에, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 챔버(1)내를 배기하면서 가스 공급계(16)로부터 O2를 포함하는 가스를 챔버(1)내에 도입한다. 그리고, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 상기 폴리실리콘 측벽의 선택 산화 처리시와 같이 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파를 챔버(1)내로 유도하고, O2를 포함하는 가스를 플라즈마화한다. 즉, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파는 매칭 회로(38)를 거쳐서 도파관(37)으로 유도되고, 직사각형 도파관(37b), 모드 변환기(40) 및 동축 도파관(37a), 지파재(33)를 순차적으로 통과하여 평면 안테나 부재(31)에 공급되며, 평면 안테나 부재(31)의 슬롯으로부터 마이크로파 투과판(28)을 거쳐서 챔버(1)내에 방사되어, 이 마이크로파에 의해 챔버(1)내에 도입된 02를 포함하는 가스가 플라즈마화한다. 그 때에, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 이 플라즈마에 의해 기본적으로 챔버(1)에 부착된 WO는 승화하고, 배기관(23)을 거쳐서 배기되며, 이로써 챔버(1)내가 청정화된다. 이 때에, 처리 가스중에 H2가 포함되어 있으면, WOx가 환원되어서 이온 등의 보다 불안정한 상태로 되어 한층 더 승화하기 용이해지는 것으로 추측된다. 이러한 클리닝 처리는 1장의 디바이스 웨이퍼의 선택 산화 처리가 종료할 때마다 실행하는 것이 바람직하다. 또한, 선택 산화 처리에 앞서, 클리닝 처리와 동일한 조건으로 시즈닝 처리를 실행하는 것이 바람직하다. 물론, 디바이스 웨이퍼를 복수매 처리한 후에 클리닝할 수도 있다.
이러한 클리닝 처리에 있어서, 챔버(1)내의 압력은 예컨대 3∼1333㎩로 설정된다. 이 중에서는 3∼67㎩가 바람직하고, 예컨대 6.7㎩가 예시된다. 또한, 챔버(1)내의 온도[예컨대 서셉터(2)의 온도]는 45℃ 이상이 바람직하다. 이 때에 서셉터(2)의 온도는 높은 쪽이 좋고, 200∼800℃가 바람직하고, 400∼800℃가 특히 바람직하다. 또한, 마이크로파 발생 장치(39)의 파워는 1.0∼5.0㎾가 바람직하다.
도입하는 02를 포함하는 가스는 O2 가스 단독이어도 무방하지만, 바람직하게는 02 가스+H2 가스+Ar 가스이다. O2 가스 단독의 경우에는, 그 유량은 50∼100OmL/분이 바람직하고, 특히 100∼50OmL/분 정도가 바람직하다. O2 가스의 유량이 지나치게 많아지면 플라즈마 밀도가 저하하기 때문에, 클리닝 효과가 저하하게 된다. 또한, 02 가스와 Ar 가스의 플라즈마의 경우에는, 이들 유량을 적절히 조정함으로써, O2 가스 단독의 경우보다도 클리닝 효과를 높일 수 있다. 이것은 Ar 가스가 들어감으로써, 플라즈마 밀도가 높아지기 때문이라고 사료된다. 이 경우의 유량은 O 가스:10∼500mL/분, Ar가스:200∼2000mL/분이 바람직하다. 그래서, 더욱 H2 가스를 적량 부가한 플라즈마의 경우는 클리닝 효과를 한층 높일 수 있다. O2 가스+H2 가스+Ar 가스의 경우의 유량은 O2가스:10∼500mL/분, Ar가스:200∼2000mL/분, H2 가스:10∼500mL/분이 바람직하다. O2 가스에 대한 H2 가스의 유량비가 2 이상으로 클리닝 효과를 높일 수 있고, 4 이상이 보다 바람직하고, 또한 6 이상이다.
또한, O2 가스+Ar가스와, O2 가스+H2 가스+Ar 가스를 교대로 반복하는, 예컨대 O2 가스+Ar가스에 H2 가스를 간헐적으로 첨가함으로써, 클리닝 효과를 더욱 높일 수 있다. 또한, 클리닝 가스의 공급과 진공 흡인 혹은 퍼지 가스를 도입하면서의 진공 흡인을 교대로 반복함으로써 더욱 효과를 높일 수 있다.
또한, 도 1의 장치에 He 가스 또는 Ne 가스를 챔버(1)내에 도입하는 라인을 설치하고, 클리닝 조건의 플라즈마를 생성하기 직전에, 챔버내에 He 가스 또는 Ne 가스의 플라즈마를 생성시키는 것이 바람직하다. 이로써, 챔버(1)벽의 표면 온도를 플라즈마 가열로 상승시켜 둘 수 있고, W0x를 한층 승화시키기 용이해지기 때문에, 클리닝 효율이 상승한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 챔버(1)를 대기 개방하지 않고, 플라즈마에 의해 클리닝하여 챔버벽의 W 성분을 제거할 수 있기 때문에, 챔버를 대기 개방하는 시간, 습식 세정하는 시간, 재배기하는 시간 및 배기후의 처리 챔버를 재컨디셔닝하는 시간 등이 필요했던 종래의 습식 클리닝 처리에 비교하여 클리닝 시간을 현저하게 단축할 수 있다. 일례를 들면, 종래 적어도 2시간 필요했던 것을 2∼30분으로 할 수 있다.
이렇게 하여 클리닝 처리한 후, 상술한 선택 산화 처리와 같은 플라즈마 처리가 실시된다. 이로써, W 오염 레벨이 매우 낮은 청정한 상태에서 플라즈마 처리를 실행할 수 있고, W 오염에 의한 선택 산화 처리의 저해 등의 불량이 생기지 않는다.
다음에, 본 실시 형태의 효과를 확인한 실험에 대하여 설명한다.
우선, 클리닝의 가스종 및 유량을 변화시켜서 클리닝 효과를 확인했다. 이 실험에서는, 도 1의 장치를 이용하고, 최초로 W 오염이 없는 챔버에 전면에 W막이 형성된 Si 웨이퍼(200㎜) 1장을 챔버에 반입하고, 클리닝 처리를 모의하고, O2 가스 단독, O2 가스+Ar 가스, O2 가스+H2 가스+Ar 가스를 이용하고, 유량을 여러 가지로 변화시켜서 챔버에 도입하는 동시에, 마이크로파 발생 장치의 파워를 3.4㎾로 하여 마이크로파를 챔버에 도입하며, 웨이퍼 온도 400℃로 플라즈마를 180초간 생성했다. 챔버벽 온도는 45℃이였다.
이어서, W막이 형성된 Si 웨이퍼를 반출하고, 청정한 베어 Si 웨이퍼를 반입하며, 폴리실리콘의 선택 산화 조건과 동일한 조건으로 플라즈마 처리를 실행했다. 즉, 가스 유량:Ar/H2/O2=1000/200/100mL/분으로 하고, 챔버내 압력:6.7㎩, 마이크로파 발생 장치의 파워:3.4㎾, 서셉터 온도:400℃, 처리 시간:110초로 했다.
이 처리 후, 베어 Si 웨이퍼를 반출하고, 그 표면의 W 오염량을 TMT(Total Reflection X∼Ray Fluorescence:전반사 형광 X선 분석)에 의해 계측했다. 이 W 오염량은 상술한 클리닝 조건에 의해 W 부착 웨이퍼로부터 제거된 W양과 강한 상관이 있다고 사료되고, 제거된 W양이 많을수록 클리닝 효과가 크다고 판단할 수 있기 때문에, 이 W 오염량에 의해 클리닝 효과의 대소를 판단했다. 결과를 도 5에 도시한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, O2 가스 단독인 경우, 유량을 100, 300, 50OmL/분으로 변화시켰지만, 이들 중에서 30OmL/분이 가장 클리닝 효과가 높았다. 이것은 O 가스가 지나치게 많으면 플라즈마 밀도가 저하하여 WO의 생성율이 낮아지기 때문이라고 사료된다. O2 가스와 Ar 가스의 양쪽을 공급한 경우 (Ar/O=1000/100mL/분22)에는, 베어 Si웨이퍼의 W농도가 증가하고, O2 가스 단독의 경우에 비교해서 클리닝 효과가 상승하는 것이 확인되었다.
다음에, 실제의 클리닝 테스트를 갔다.
여기에서는, 도 1의 구조의 장치를 이용하고, 우선 챔버를 클리닝하고, W 프리의 상태로 했다. 이어서, 다음 산화 처리와 동일한 조건에서 챔버내의 시즈닝을 실행했다. 시즈닝은 챔버내에 있어서 산소 플라즈마 형성과 진공 흡인을 적어도 1 사이클 실시함으로써 실행했다.
그 후, 1장째의 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하고, 폴리실리콘의 선택 산화 처리와 동일한 조건에서 산화 처리를 실행했다. 그 때의 조건은 가스 유량:Ar/H2/O2=1000/200/100mL/분으로 하고, 챔버내 압력:6.7㎩, 마이크로파 발생 장치의 파워:3.4㎾, 웨이퍼 온도:400℃, 챔버 벽 온도:45℃, 처리 시간:110초로서 산화막의 막두께가 8㎚로 되도록 실시했다. 처리 후, 이 1장째의 샘플링용 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과 W 농도는 검출 한계의 3×1O8atoms/㎠ 이하와 W 프리(free)(청정)로 확인되었다. 또한, W 농도 측정은 상술한 TXRF를 이용하여 실행했다(이하, 동일함). 이 값을 챔버의 리퍼런스의 W 농도로 했다.
계속해서, 표면에 W막을 갖는 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하고, 처리 시간을 2분간으로 한 것 이외는 동일한 조건으로 산화 처리를 실행하여 챔버내를 오염시켰다. 또한, 이 시간은 디바이스 웨이퍼 약 5장의 처리 시간에 해당한다. 처리 후, 이 W막 부착 웨이퍼를 반출하고, 2장째의 샘플링용의 베어 Si웨이퍼를 서셉터상에 탑재하며, 1장째의 웨이퍼와 동일한 조건에서 산화 처리를 실행했다. 처리 후, 이 2장째의 샘플링용 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과, 웨이퍼 표면의 W 농도는 약 4×1010atoms/㎠로 높게 되었다.
이어서, Ar/O2 가스에 의한 플라즈마 클리닝을 실행했다. 즉, 가스 유량:Ar/O2=1000/30OmL/분, 챔버내 압력:6.7㎩, 마이크로파 발생 장치의 파워:3.4㎾, 서셉터 온도:400℃, 처리 시간:180초의 조건에서 클리닝 처리를 실행하고, 처리 후, 3장째의 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하며, 1장째의 샘플링용 웨이퍼와 동일한 조건으로 산화 처리를 실행했다. 처리 후, 이 3장째의 샘플링 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과, 웨이퍼 표면의 W 농도는 약 1.3×1O11atoms/㎠이였다. 이후, 동일한 클리닝 처리를 실행하고, 이어서 1장째의 샘플링 웨이퍼와 동일한 조건에서의 산화 처리를 실행한 후, W 농도 측정하는 일련의 조작을 13장째의 샘플링용 웨이퍼까지 합계 11장 반복했다.
최후에, 14장째의 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼를 서셉터에 탑재하고, 1장째의 샘플링용 웨이퍼와 동일한 조건에서 산화 처리를 실행한 후, 이 14장째의 샘플링용 웨이퍼를 취출하여서 표면의 W 농도를 측정했다. 이러한 일련의 실험의 결과를 도 6에 도시한다.
도 6은 횡축에 웨이퍼 번호(처리 순서)를 취하고, 종축에 웨이퍼 표면의 W 농도를 취하며, 본 발명의 클리닝에 의한 효과를 도시하는 도면이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 범위내의 3분간의 클리닝 처리가 웨이퍼 10장분 이내, 즉 30분간 이내에서 W 농도가 1×1010atoms/㎠ 이하로 되는 것이 확인되었다. 구체적으로는 21분 이상, 바람직하게는 27분 이상이고 W 농도가 1×1010atoms/㎠ 이하를 달성 가능한 것이 확인되었다.
또한, 각 샘플링용 웨이퍼의 선택 산화 처리시의 산화막의 두께를 측정했다. 이 때의 각 샘플링 웨이퍼에 있어서의 산화막 두께를 도 7에 도시한다. 또한, 도 7에는 산화막 두께 외에, W 농도도 플롯했다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 1장째의 샘플링용 웨이퍼에서는 산화막의 두께가 110초의 처리에서 7.99㎚이었던 것에 대하여, 2장째에서는 W의 오염에 의해 폴리실리콘의 산화가 방해받아서 산화막의 두께가 110초에서 7.75㎚로 얇아졌지만, 챔버내가 클리닝되어서 W 농도가 감소함에 따라서 산화막 두께가 서서히 회복하고, 최후의 14장째의 웨이퍼에 있어서의 산화막의 두께는 8.03㎚이며, W 오염에 의한 산화 저해가 해소되어 있는 것이 확인되었다. 이로써 이해되는 바와 같이, W 오염량(W 농도)과 산화막 두께와는 강한 상관 관계가 있고, 산화막 두께에 의해 클리닝의 종점을 파악하는 것이 가능하다.
다음에, 조건을 여러 가지로 변화시키고, 실제의 클리닝 테스트를 실행했다.
여기서는 도 1의 구조의 장치를 이용하고, 상기 테스트와 마찬가지로 먼저 챔버를 클리닝하며, W 프리의 상태로 하고, 이어서 챔버내의 시즈닝을 실행하며, 그 후 1장째의 샘플링용 베어 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하고, 상기 테스트와 같이 산화 처리를 실행했다. 처리 후, 이 1장째의 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정하고, W 농도는 검출 한계 이하인 것을 확인했다.
계속해서, 표면에 W막을 갖는 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하고, 상기 테스트와 동일한 조건에서 디바이스 웨이퍼 약 1로트(25장 상당)에 대응하는 10분간 산화 처리를 실행하여 챔버내를 W로 오염시켰다. W막 부착 웨이퍼를 반출하고, 2장째의 샘플링용 베어 Si 웨이퍼를 서셉터상에 탑재하며, 1장째와 동일한 조건에서 산화 처리를 실행했다. 처리 후, 이 2장째의 샘플링 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과, 웨이퍼 표면의 W 농도는 1O12atoms/㎠ 오더로 높은 값으로 되었다.
이어서, Ar/O2/H2 가스에 의한 플라즈마 클리닝을 실행했다. 즉, 가스 유량의 비율, 챔버내 압력, 챔버 온도(서셉터 온도)를 변화시키고, 처리 시간 180초로 클리닝 처리를 실행하며, 처리 후, 3장째의 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼를 서셉터 형상으로 탑재하며, 1장째의 샘플링용 웨이퍼와 동일한 조건으로 산화 처리를 실행했다. 처리 후, 이 3장째의 샘플링 웨이퍼를 취출하여 표면의 W 농도를 측정했다. 동일한 클리닝 처리를 실행하고, 이어서 1장째의 샘플링 웨이퍼와 동일한 조건에서의 산화 처리를 실행한 후, W 농도 측정하는 일련의 조작을 13장째의 샘플링 웨이퍼까지 합계 11장 반복했다.
최후에, 14장째의 샘플링용 베어 Si 웨이퍼를 서셉터에 탑재하고, 1장째의 웨이퍼와 동일한 조건에서 산화 처리를 실행한 후, 이 14장째의 웨이퍼를 취출하여서 표면의 W 농도를 측정했다.
이 때에, 클리닝 처리의 조건으로서 서셉터 온도를 400℃, 챔버내 압력을 6.7㎩로 하고, H2/O2비를 0(Ar/O2/H=1000:300:0mL/분), 8(Ar/O2/H2=1000:50:400mL/분), 10(Ar/O2/H2=700:50:500mL/분)으로 변화시켜서, 상기 클리닝 처리를 실행하고, 그 후 산화 처리를 실행하여 샘플링용 웨이퍼 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과를 도 8에 도시한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, W 농도의 측정값은 O2 가스에 대한 H2 가스의 유량비(H2/O2비)가 10까지는 유량비의 증가에 따라 저하하는 경향이 있고, 그 값이 2 이상으로 비교적 양호한 클리닝 효과를 얻을 수 있다. 그리고, H2/O2비가 8로 가장 W 농도가 낮아지고, 그것을 초과해도 클리닝 효과가 포화한다. 이로써 H2/O2비가 4이상이 보다 바람직하고, 6 이상이 보다 바람직한 것이 확인되었다.
다음에, 서셉터 온도를 400℃, 가스 조성을 Ar/O/H=1000:50:400mL/분으로 하고, 챔버내 압력을 6.7㎩로 한 경우와 126㎩로 한 경우에 상기 클리닝 처리를 실행하고, 그 후 산화 처리를 실행하여 샘플링용 웨이퍼 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과를 도 9에 도시한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 챔버내 압력이 낮은 6.7㎩의 쪽이 126㎩보다도 W 농도의 측정값이 낮은 결과로 되었다. 이로써, 챔버내 압력이 낮을수록 클리닝 효과가 높은 것이 확인되었다. 이것은, W 화합물의 증기압이 높게 되었다고 사료된다.
다음에, 가스 조성을 Ar/O2/H2=1000:50:400mL/분, 챔버내 압력을 226.7㎩로 하고, 서셉터 온도를 400℃으로 한 경우와 600℃로 한 경우에 상기 클리닝 처리를 실행하고, 표면의 W 농도를 측정했다. 그 결과를 도 10에 도시한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 서셉터 온도가 높은 쪽이 W농도의 측정값이 낮고, 600℃의 경우에 W 농도가 3.6×1010atoms/㎠로 채용한 조건 중에서는 가장 낮아졌다. 이것도 상기 압력을 변화시킨 경우와 동일하게 W 화합물의 증기압이 상승했기 때문이라고 사료된다.
또한, 이 때의 14장째의 웨이퍼에 있어서의 산화막의 두께는 거의 초기값과 동등한 8.l㎚이고, W 오염에 의한 산화 저해가 생기지 않는 것이 확인되었다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 처리실의 클리닝 방법이 실시되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이 플라즈마 처리 장치(200)는 상기 도 1의 플라즈마 처리 장치에 종점 검출 기능이 부가된 것이고, 도 11에 있어서 도 1과 동일한 것에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이 플라즈마 처리 장치(200)에 있어서는, 챔버(1)의 측벽의 하부에 클리닝의 종점 검출시에 이용되는 투광성의 윈도우(80)가 설치되어 있다. 이 윈도우(80)에 인접하여 수광부(81)가 배치되고, 수광부(81)는 플라즈마의 발광 강도를 측정하기 위한 모노클로미터 등의 분광 제어계(82)와 전기적으로 접속되어 있다. 윈도우(80)를 설치한 위치는 평면 안테나 부재(31)로부터 떨어져 있기 때문에, 플라즈마의 영향을 받기 어렵고, 또한 배기 경로로도 되어 있지 않기 때문에, 윈도우(80)로의 부착물이 적고, 안정되게 측정을 실행할 수 있다. 또한, 분광 제어계(82)의 설치 위치는 특히 한정되지 않고, 안정되게 측정 가능한 위치이면 어느 위치이어도 무방하다. 또한, 챔버(1)내에는 석영으로 이루어지는 원통 형상의 라이너(7)가 설치되어 있기 때문에, 윈도우(80)와 라이너(7)를 통해 플라즈마 중의 라디칼의 발광 강도를 측정 가능하다. 라이너(7)에 개구를 설치하는 것은 가능하지만, 윈도우(80)로의 부착물 방지의 관점으로부터는 오히려 개구를 설치하지 않는 것이 바람직하다.
프로세스 제어기(50)는 접속 배선(53)에 의해 분광 제어계(82)와 전기적으로 접속되어 있고, 상기 기능 이외에, 분광 제어계(82)로 검출된 H* 라디칼 등의 발광 강도의 정보를 해석하고, 클리닝의 종점 판단을 실행한다. 그리고, 프로세스 제어기(50)의 지시에 의해, 예컨대 클리닝을 자동 정지하거나, 클리닝이 종료한 취지를 사용자 인터페이스(51)의 디스플레이에 표시하거나 한다.
이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(200)에 있어서는, 제 1 실시 형태와 같이, 게이트 전극의 선택 산화 처리가 실행되고, 그 후 W0의 승화에 의해 오염된 챔버(1)를 대기 개방하지 않고, 플라즈마에 의한 드라이 클리닝을 실시한다. 또한, 본 실시 형태의 경우에는 클리닝 가스로서 수소 함유 가스가 필수적이다.
구체적으로는 상술한 도 4a 내지 도 4d를 따라서 클리닝 처리를 실시한다. 선택 산화 처리 후, 우선 도 4a에 도시하는 바와 같이 대기 개방하지 않고 게이트 밸브(26)를 개방으로 하여 감압 상태로 유지된 반송실(70)로부터 반입출구(25)를 거쳐서 반송 장치(71)에 의해 필요에 따라 청정한 더미 웨이퍼(Wd)를 챔버(1)내에 반입하고, 서셉터(2)상에 탑재한다. 그 후, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 챔버(1)내를 배기하면서 가스 공급계(16)로부터 Ar/H2/O2로 이루어지는 클리닝 가스를 챔버(1)내에 도입한다. 그리고, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 상기 폴리실리콘 측벽의 선택 산화 처리시와 같이, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파를 챔버(1)내로 유도하여, 클리닝 가스를 플라즈마화한다. 그 때에, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 이 플라즈마에 의해, 제 1 실시 형태와 같이 하여, 챔버(1)내가 청정화된다.
이러한 클리닝 처리에 있어서, 챔버(1)내의 압력은 예컨대 3∼1333㎩로 설정된다. 또한, 챔버(1)내의 온도[예컨대, 챔버벽이나 서셉터(2)의 온도]는 45℃ 이상이 바람직하다. 이 때, 서셉터(2)의 온도는 높은 쪽이 좋고, 대략 400∼800℃가 보다 바람직하다. 또한, 클리닝 중은 연속적으로 챔버(1)의 배기를 실행할 수도 있지만, 간헐적으로 배기를 실행하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 배기시에 퍼지 가스를 흘려도 효과가 있다.
도입하는 클리닝 가스는, 예컨대 H2 가스+Ar 가스이어도 무방하지만, O2 가스+H2 가스+Ar 가스가 바람직하다. H2 가스를 적량 부가함으로써, 클리닝 효과를 높일 수 있다. O2 가스+H2 가스+Ar 가스의 경우의 유량은 O2 가스:10∼500mL/분, Ar 가스:200∼2000mL/분, H2 가스:40∼2000mL/분이 바람직하다. O2 가스에 대한 H2 가스의 유량비가 2 이상으로 클리닝 효과를 높일 수 있고, 4 이상이 보다 바람직하고, 또한 6 이상이다. 또한, O2 가스+Ar 가스와, O2 가스+H2 가스+Ar 가스를 교대로 반복하는, 즉 O2 가스+Ar 가스에 H2 가스를 간헐적으로 첨가함으로써, 클리닝 효과를 더욱 높일 수 있다. 또한, 클리닝 가스의 공급과, 진공 흡인 혹은 퍼지 가스를 도입하면서의 진공 흡인을 교대에 반복함으로써 더욱 효과를 높일 수 있다. 또한, 도 11의 장치에 He 가스 또는 Ne 가스를 챔버(1)내에 도입하는 라인을 설치하고, 클리닝 조건의 플라즈마를 생성하기 직전에, 챔버내에 He 가스 또는 Ne 가스의 플라즈마를 생성시키는 것이 바람직하다. 이로써, 챔버(1)벽의 표면 온도를 플라즈마 가열로 상승시켜 둘 수 있고, WOX를 한층 승화시키기 용이해지기 때문에, 클리닝 효율이 상승한다. 또한, 마이크로파 발생 장치(39)의 파워는 1.0∼5.0㎾가 바람직하다.
클리닝중은 챔버(1)내의 플라즈마중의 라디칼의 발광 강도를 분광 제어계(82)에 의해 측정한다. 분광 제어계(82)에서는 수광부(81)로 검지한 플라즈마의 발광이 스펙트럼으로 나뉜다. 분광 제어계(82)에 의해 측정되는 라디칼의 발광 스펙트럼 중에서 클리닝의 진행에 따라 증가하는 라디칼, 예컨대 수소 라디칼(H*)의 파장 656㎚의 발광 강도를 측정하고 모니터링한다. 본 실시 형태에서는 H*의 발광 강도가 거의 초기 상태(W에 의한 오염전의 상태)까지 회복한 시점을 있어서 클리닝의 종점을 알 수 있다. 또한, 클리닝의 종점은, H*의 발광 강도를 시간 경과적으로 그래프화하고, 그 변화율(예컨대 발광 강도의 그래프의 접선의 경사)로부터 판정할 수도 있다.
수소 라디칼의 발광 강도에 따라 클리닝의 종점 검출이 가능해지는 메커니즘은 아직 명확하지 않지만, 이하와 같이 생각하면 합리적인 설명이 가능해진다.
챔버내를 오염하고 있는 텅스텐은 많은 경우 산물(WOX)로서 챔버벽 등에 부착되어 있는 것으로 사료된다. 클리닝 가스 플라즈마 중의 H*는 이 W0X를 환원할 때에 소비되기 때문에, 클리닝이 진행하고 잔존 W0X이 저감함에 따라 H* 소비량도 적어지기 때문에, H*의 발광 강도가 회복해 가고, WOX의 잔존이 없어진 시점에서 H*의 발광 강도는 거의 초기 상태(오염전의 상태)까지 회복하는 것으로 추찰된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 챔버(1)를 대기 개방하지 않고 플라즈마에 의해 클리닝할 때에, H*의 발광 강도를 모니터링함으로써, 클리닝의 종점의 검출을 정밀도 좋고, 확실하게 실행할 수 있기 때문에, 클리닝 부족이나 지나친 클리닝에 의한 문제가 생기는 일이 없고, 시간 관리에 의해 클리닝을 종료하고 있던 종래의 클리닝 방법에 비교하여 유리하다. 또한, 예컨대 ICP∼MS(유도 결합 플라즈마 질량 분석 장치)나 TXRF(전반사 형광 X선 분석) 등에 의해 시간과 비용을 들여서 클리닝의 종점을 확인할 필요가 없다. 또한, H*의 발광 강도를 모니터링함으로써, 챔버내의 이상에 의해 오염이 생긴 것도 파악할 수 있다.
다음에, 본 실시 형태의 효과를 확인한 시험에 대하여 설명한다.
챔버내의 W 오염에 대하여, 도 11과 동일한 플라즈마 처리 장치(200)를 이용하고, RLSA 플라즈마에 의한 in-situ 클리닝을 실시하고, H*의 발광을 모니터했다. 또한, 이 시험에서는 클리닝 가스로서 Ar/H2/O2의 혼합 가스를 이용하고, 유량비는 Ar/H2/O2=1000/400/50mL/분, 챔버내 압력은 6.7㎩(50mT), 마이크로파 발생 장치의 파워 3.4㎾, 서셉터(2)의 온도 400℃, 챔버벽 온도 45℃로 클리닝을 실시했다.
우선, W 오염이 없는 챔버내에 청정한 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.1)를 반입하고, 선택 산화 프로세스 조건으로 플라즈마 처리하며 이니셜 샘플을 작성했다. 선택 산화 프로세스 조건은 처리 가스로서 Ar/H2/O2의 혼합 가스를 이용하고, 유량비는 Ar/H2/O2=1000/200/100mL/분, 챔버내 압력은 6.7㎩(50mT), 마이크로파 발생 장치의 파워 3.4㎾, 서셉터(2)의 온도 400℃, 챔버벽 온도 45℃로 산화막의 막두께가 8㎚로 되도록 실시했다.
샘플링용 웨이퍼 No.1을 챔버(1)로부터 반출한 후, 청정한 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.2)를 반입하고, 동일한 선택 산화 프로세스 조건으로 플라즈마 처리를 실시했다. 선택 산화 처리후의 샘플링용 웨이퍼 No.2를 챔버로부터 반출한 후, 60㎚ 정도의 두께로 전면에 텅스텐(W)이 증착된 W 블랭킷 웨이퍼를 반입, 산화 처리하고, 챔버내를 텅스텐(W)으로 강제적으로 오염시켰다.
다음에, W 오염 웨이퍼를 챔버(1)로부터 반출하고, 청정한 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.3)를 반입하며, 상기 선택 산화 프로세스 조건으로 플라즈마 처리를 실시하며 모니터 샘플을 작성했다.
샘플링용 웨이퍼 No.3을 챔버내로부터 반출한 후, 상기 클리닝 조건으로 플라즈마 클리닝을 실시하고, 처리 후, 청정한 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.4)를 반입하고, 샘플링용 웨이퍼 No.1과 동일한 조건으로 선택 산화 처리를 실시했다. 이후, 동일한 클리닝 처리를 실행하고, 다음에 샘플링용 웨이퍼 No.1의 샘플링 웨이퍼와 동일한 조건에서의 선택 산화 처리를 실행하는 조작을 11장의 샘플링용 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.5∼15)에 대하여 반복했다.
이상의 각 샘플링용 웨이퍼 처리의 선택 산화 처리에 있어서, 모노클로미터에 의해 H*의 파장을 모니터하고, W 오염 웨이퍼를 처리하기 전의 H*의 발광 강도와, 드라이 클리닝후의 H*(파장:656㎚)의 발광 강도를 비교했다. 그 결과를 도 12에 도시한다. 도 12에는 챔버(1)내에 상기 샘플링용 웨이퍼 No.1∼15의 웨이퍼를 넣어서 선택 산화 처리를 실행했을 때의 각 발광 강도와, 클리닝 처리 전후에 실행한 베어 Si의 선택 산화 처리의 막두께를 도시하고 있다. 이 도 12로부터 베어 Si 웨이퍼의 처리 매수가 증가하고, 클리닝이 진행함에 따라, H*의 발광 강도가 회복해 가는 것을 알 수 있다. 또한, 이 처리 후, 샘플링용의 베어 Si 웨이퍼(샘플링용 웨이퍼 No.16)를 반출하고, 그 표면의 W 오염량을 TXRF(전반사 형광 X선 분석)에 의해 계측한 바, 텅스텐(W)은 검출되지 않고, 클리닝이 완료하고 있는 것이 확인되었다.
또한, 각 샘플링용 웨이퍼의 선택 산화 처리시의 산화막의 두께를 측정했다. 그 결과 샘플링용 웨이퍼 No.1에서는 산화막의 두께가 210초의 처리에서 7.85㎚이었던 것에 반하여, 샘플링용 웨이퍼 No.3에서는 W 오염에 의해 폴리실리콘의 산화가 방해받아서 산화막의 두께가 210초에서 7.3㎚로 얇아졌다. 이에 반해, 샘플링용 웨이퍼 No.15에 있어서의 산화막의 두께는 7.7㎚이고, 챔버내의 클리닝이 완료하고, W 오염이 해소됨에 따라서, W 오염에 의한 산화 저해가 생기지 않게 된 것이 확인되었다.
상술한 도 7에 도시하는 바와 같이, 선택 산화 처리시의 산화막 두께와 W 오염도(W 농도)와는 강한 상관이 있고, 결국 H*의 발광 강도를 모니터링함으로써, W 오염도(W 농도)를 파악할 수 있다. 이 경우에 있어서의 H*의 발광 강도와 W 오염도(W농도)와의 관계는, 예컨대 도 13에 도시하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고 각종 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는, 처리 장치로서 마이크로파를 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 챔버내에 전파하여 저전자 온도로 고밀도의 플라즈마를 형성하는 플라즈마 처리 장치를 이용했지만, 이러한 장치 구성 이외의 평면 안테나를 적용한 장치, 반사파 플라즈마 장치를 이용할 수 있다. 또한, 안테나에 고주파 전력을 인가하고, 이에 따라 유전체를 거쳐서 생기는 유도전계를 이용하는 유도 결합형 플라즈마 처리 장치에 의해 플라즈마를 형성하도록 할 수도 있다. 이에 의해서도 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 이에 한정하지 않고, 용량 결합형 플라즈마나 마그네트론을 이용한 플라즈마 등의 다른 플라즈마 처리 장치 처리에서도, 플라즈마 처리 이외의 처리 장치에서도, 용기(챔버)내에 금속 오염이 생기는 처리 장치이면 적용 가능하다. 또한, 클리닝 처리를 이러한 마이크로파를 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 챔버내에 전파하여 플라즈마를 생성함으로써 실행했지만, 이에 한정하지 않고, 상술한 바와 같은 이것 이외의 평면 안테나를 적용한 플라즈마나 유도 결합형 플라즈마도 적절히 이용할 수 있고, 용량 결합형 등, 다른 플라즈마이어도 무방하다. 또한, 상기 실시 형태에서는 금속이 W인 경우에 대하여 개시했지만, W 이외의 다른 금속, 예컨대 Co, Ni, Ba, Sr, Ti, Hf, Zr, Ru, Cu 등에도 적용할 수 있다. 또한, 수소 라디칼의 발광을 측정하는 예에 대하여 도시했지만, 라디칼의 발광이 측정 가능한 가스이면 적용 가능하다.
또한, 제 1 실시 형태에 있어서, 클리닝 가스로서, O2 가스 단독, 02 가스+Ar 가스, O2 가스+H2 가스+Ar 가스를 예시했지만, O2 가스를 포함하는 것이면 무방하고, 이들 조합에 한정되지 않는다. 또한, 상기 조합에 있어서의 Ar 가스를 다른 불활성 가스(He, Ne, Kr, Xe)로 교환하는 것도 가능하다.
또한, 제 2 실시 형태에 있어서, 클리닝 가스로서 H2 가스+Ar 가스, O2 가스+H2 가스+Ar 가스를 예시하고, 클리닝의 종점을 클리닝의 진행에 수반하여 증가하는 수소 라디칼 H*의 발광 강도를 측정함으로써 검출하는 예에 대하여 도시했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 상기 조합에 있어서의 Ar 가스를 다른 불활성 가스(He, Ne, Kr, Xe)로 교환하는 것도 가능하다.

Claims (46)

  1. 기판에 대하여 감압 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 금속으로 오염된 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법에 있어서,
    상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 02 가스 단독 또는 O2 가스 및 불활성 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법.
  2. 기판에 대하여 감압 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 금속으로 오염된 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법에 있어서,
    상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스 또는 O2 가스 및 H2 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 금속을 포함하는 기판의 산화 처리인 처리실의 클리닝 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 텅스텐인 처리실의 클리닝 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 플라즈마 처리인 처리실의 클리닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판의 플라즈마 처리 및 클리닝은 평면 안테나를 채용한 플라즈마 또는 유도 결합형 플라즈마를 채용한 플라즈마에 의해 실시되는 처리실의 클리닝 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기판의 플라즈마 처리 및 상기 클리닝은 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 상기 처리실내에 마이크로파를 도입하여 형성되는 플라즈마에 의해 실시되는 처리실의 클리닝 방법.
  8. 삭제
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝을 실시하는 플라즈마의 O2 가스에 대한 H2 가스의 비가 2 이상인 처리실의 클리닝 방법.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝을 실시하는 플라즈마의 O2 가스에 대한 H2 가스의 비가 4 이상인 처리실의 클리닝 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝에 앞서 상기 처리실을 플라즈마에 의해 가열하는 처리실의 클리닝 방법.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 처리실의 플라즈마에 노출되는 면의 적어도 일부가 유전체로 구성되어 있는 처리실의 클리닝 방법.
  13. 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법에 있어서,
    상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 O2 가스 단독 또는 02 가스 및 불활성 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법.
  14. 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 클리닝하는 클리닝 방법에 있어서,
    상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 02 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스 또는 O2 가스 및 H2 가스를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 처리실을 클리닝하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실의 클리닝 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 금속을 포함하는 막은 텅스텐계막인 처리실의 클리닝 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 금속을 포함하는 막을 갖는 기판의 플라즈마 처리는 텅스텐계막과 폴리실리콘막을 포함하는 게이트 전극의 선택 산화 처리인 처리실의 클리닝 방법.
  17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 플라즈마 처리 및 클리닝은 평면 안테나를 채용한 플라즈마 또는 유도 결합형 플라즈마를 채용한 플라즈마에 의해 실시되는 처리실의 클리닝 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판의 플라즈마 처리 및 상기 클리닝은 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나로 상기 처리실내에 마이크로파를 도입하여 형성되는 플라즈마에 의해 실시되는 처리실의 클리닝 방법.
  19. 삭제
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 클리닝을 실시하는 플라즈마의 O2 가스에 대한 H2 가스의 비가 2 이상인 처리실의 클리닝 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 클리닝을 실시하는 플라즈마의 O2 가스에 대한 H2 가스의 비가 4 이상인 처리실의 클리닝 방법.
  22. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 클리닝에 앞서 상기 처리실을 플라즈마에 의해 가열하는 처리실의 클리닝 방법.
  23. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 클리닝은 처리실내의 온도를 400∼800℃로 하여 실행하는 처리실의 클리닝 방법.
  24. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 클리닝은 처리실내의 압력을 126㎩ 미만으로 하여 실행하는 처리실의 클리닝 방법.
  25. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 처리실의 플라즈마에 노출되는 면의 적어도 일부가 유전체로 구성되어 있는 처리실의 클리닝 방법.
  26. 삭제
  27. 컴퓨터상에서 동작하는 제어 프로그램이 기억된 기억 매체로서,
    상기 제어 프로그램은 실행시에 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을 상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 02 가스 단독, 02 가스 및 불활성 가스, 02 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스, 및 02 가스 및 H2 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 클리닝 방법이 실행되도록 상기 기판 처리 장치를 제어하는 것인 기억 매체.
  28. 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 공급원과,
    상기 플라즈마에 의해, 기판의 처리를 실행하기 위한 처리실을 구획하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기내에서 상기 기판을 탑재하는 기판 지지대와,
    상기 처리 용기내를 감압하기 위한 배기 수단과,
    상기 처리 용기내에 가스를 공급하기 위한 가스 공급 수단과,
    금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을, 상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 02 가스 단독, 02 가스 및 불활성 가스, 02 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스, 및 02 가스 및 H2 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 클리닝 방법이 실행되도록 제어하는 제어부를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  29. 금속을 포함하는 막을 갖는 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서의 처리실을, 상기 처리 후, 대기 개방하지 않고 상기 처리실내에 02 가스 단독, 02 가스 및 불활성 가스, 02 가스 및 H2 가스 및 불활성 가스, 및 02 가스 및 H2 가스로 이루어진 군에서 선택된 하나를 도입하고, 이 가스의 플라즈마를 형성하여 클리닝하는 단계와,
    상기 클리닝 공정 후에, 상기 처리실내에 있어서 기판에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 단계를 구비하는 기판 처리 방법.
  30. 삭제
  31. 삭제
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