KR20210004865A - 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 챔버 내의 제12∼제16족의 원소를 효과적으로 제거한다.
[해결수단] 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고, 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 전 또는 후에, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X≥1) 행하는, 클리닝 방법이 제공된다.
[해결수단] 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고, 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 전 또는 후에, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X≥1) 행하는, 클리닝 방법이 제공된다.
Description
본 개시는, 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1은, 챔버(11) 내의 Ti 함유막을 제거 가능한 클리닝 방법을 제안하고 있다. 특허문헌 1에서는, 챔버(11) 내의 부재에 대해서 부착된 탄소 함유막 및 Ti 함유막 중, 탄소 함유막을 산소 함유 가스의 플라즈마에 의해 제거하면서, Ti 함유막의 표면을 산소 함유 가스의 플라즈마에 의해 개질한다. Ti 함유막의 표면이 개질되어 얻어진 TiO막은, 불소 함유 가스의 플라즈마에 의해 제거한다. TiO막이 제거되어 노출된 Ti 함유막의 잔사는, 염소 함유 가스의 플라즈마에 의해 상기 부재로부터 제거한다.
그런데, 챔버의 내벽에 부착되는 퇴적물이, 인듐 등의 에칭이 곤란한 금속 원소 외에, 유기물이나 실리콘 재료를 포함하는 경우, 각각의 잔사에 적합한 가스나 클리닝 방법을 행하지 않으면, 챔버(11) 내벽에 잔사가 축적된다. 이 결과, 챔버(11) 내에서 파티클이 발생하는 문제가 생기거나, 프로세스의 재현성에 문제가 생기거나 한다.
본 개시는, 챔버 내의 제12∼제16족의 원소를 효과적으로 제거할 수 있는 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 하나의 태양에 의하면, 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과, 상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고, 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하거나, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하는, 클리닝 방법이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 챔버 내의 제12∼제16족의 원소를 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 막 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 제품 처리 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 4는 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 5는 주기율표에 있어서의 군 A, 군 B 및 군 C를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 군 A, 군 B 및 군 C의 할로젠화물의 비점을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 군 C의 수소화물, 군 B 및 군 C의 메틸화물의 비점을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 ITO막의 에칭 후에 제 5 클리닝 공정을 실행한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 클리닝 방법의 효과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 12는 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 14는 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 15는 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 막 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 제품 처리 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 4는 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 5는 주기율표에 있어서의 군 A, 군 B 및 군 C를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 군 A, 군 B 및 군 C의 할로젠화물의 비점을 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 군 C의 수소화물, 군 B 및 군 C의 메틸화물의 비점을 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 ITO막의 에칭 후에 제 5 클리닝 공정을 실행한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 클리닝 방법의 효과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 11은 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 12는 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 14는 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 15는 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[플라즈마 처리 장치]
우선, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 일 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실행하는 플라즈마 처리 장치의 일례이다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 챔버(11)와, 그 내부에 배치된 재치대(12)를 갖는다. 챔버(11)는, 접지되어 있다. 재치대(12)는, 정전 척(13)과 기대(16)를 갖는다. 기대(16)는, 정전 척(13)을 지지한다. 재치대(12)는, 절연 부재의 지지부(14)를 개재시켜 챔버(11)의 저부에 배치되어 있다.
기대(16)는, 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다. 정전 척(13)은, 알루미나(Al2O3) 등의 유전체로 형성되어 있다. 정전 척(13)은, 상면시 대략 원형이다. 정전 척(13)은, 도시하지 않는 전극에 직류 전압을 인가함으로써 발생한 정전 흡인력에 의해 기판(W)를 보지(保持)한다. 정전 척(13)에는, 중앙에서 기판(W)이 재치되고, 외주에서 기판(W)의 주위를 둘러싸는 환상의 에지 링(15)(포커스 링이라고도 한다)이 재치된다.
챔버(11)의 측벽과 재치대(12)의 측벽 사이에는, 환상의 배기로(23)가 형성되어, 배기구(24)를 개재시켜 배기 장치(22)에 접속되어 있다. 배기 장치(22)는, 진공 펌프로 구성되고, 챔버(11) 내의 가스를 배기함으로써, 챔버(11) 내의 처리 공간을 소정의 진공도로 감압한다. 배기로(23)에는, 처리 공간과 배기 공간을 나누고, 가스의 흐름을 제어하는 배플판(27)이 설치되어 있다.
재치대(12)는, 제 1 고주파 전원(17) 및 제 2 고주파 전원(18)에 접속된다. 제 1 고주파 전원(17)은, 예를 들어 40MHz의 플라즈마 생성용의 소스 파워를 재치대(12)에 인가한다. 제 2 고주파 전원(18)은, 예를 들어 400kHz의 이온 인입용(引入用)의 바이어스 파워를 재치대(12)에 인가한다. 제 1 고주파 전원(17)은, 플라즈마 생성용의 소스 파워를 샤워 헤드(20)에 인가해도 된다.
챔버(11)의 천정의 개구(開口)에는, 외주에 링상의 절연 부재(28)를 개재시켜 샤워 헤드(20)가 설치되어 있다. 가스 공급원(19)은, 프로세스 조건에 따른 가스를 공급한다. 가스는, 가스 배관(21)을 개재시켜 샤워 헤드(20) 내에 들어가, 챔버(11) 내로 샤워상으로 도입된다. 소스 파워는 재치대(12)와 샤워 헤드(20) 사이에 용량적(容量的)으로 인가되고, 소스 파워에 의해 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 제어부(30)를 갖는다. 제어부(30)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 전체를 제어한다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 처리를 실행할 때에는, 도시하지 않는 게이트 밸브를 열어, 기판(W)이 반송 암 상에 보지된 상태로 반송구(41)를 통과하여 챔버(11) 내로 반입된다. 기판(W)은, 정전 척(13) 상에 재치된다. 게이트 밸브는 기판(W)을 반입 후에 닫혀진다.
챔버(11) 내의 압력은, 배기 장치(22)에 의해 설정치로 감압되어, 챔버(11)의 내부가 진공 상태로 제어된다. 소정의 가스가 샤워 헤드(20)로부터 샤워상으로 챔버(11) 내로 도입되고, 소스 파워 및 바이어스 파워가 재치대(12)에 인가되어, 플라즈마가 생성된다. 플라즈마의 작용에 의해 기판(W) 상의 막에 에칭 등이 실시된다. 에칭이 완료된 후, 기판(W)은, 반송 암 상에 보지되어, 챔버(11)의 외부로 반출된다.
[막 구조 및 제품 처리 공정]
다음에, 기판 상의 막 구조의 일례와, 당해 막 구조를 갖는 기판에 대해서 실행되는 제품 처리 공정(에칭 공정을 포함한다)에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는, 일 실시형태에 따른 막 구조를 나타내는 도면이다. 도 3은, 일 실시형태에 따른 제품 처리 공정을 나타내는 플로 차트이다.
기판 상의 막 구조의 초기 상태를 도 2(a)에 나타낸다. 실리콘 기판(50) 상에는, 아래로부터 순차로 실리콘 산화막(SiO2)(51), ITO(Indium Tin Oxide)막(52), 실리콘 산화막(53), 유기막(54)이 적층되어 있다.
실리콘 산화막(51, 53)은, 예를 들어 실리콘 질화막(SiN), 실리콘 산화질화막(SiON) 등의 실리콘 함유막이어도 된다. 실리콘 산화막(51, 53) 대신에, 텅스텐(W), 타이타늄(Ti), 질화 타이타늄(TiN), 탄탈럼(Ta), 질화 탄탈럼(TaN)의 막이 적층되어도 된다. 실리콘 산화막(53)은 하드 마스크로서 기능한다. 실리콘 산화막(53)은 없어도 된다.
ITO막(52)은, 금속 함유막의 일례이다. ITO막(52)은, 인듐의 산화물에 한정되지 않고, 별개의 원소가 불순물로서 도핑되어 있는 것이나, 다른 조성을 갖는 금속 함유막이어도 된다. 예를 들어 In-Ga-Zn-O나, In을 포함하지 않는 ZnO 등이어도 된다. 또한, 그들 막에 의한 적층 구조여도 된다. 유기막(54)은 예를 들어 포토레지스트이며, 리소그래피 공정에 의해 회로 패턴이 형성된다.
도 3에 나타내는 에칭을 포함하는 제품 처리 공정이 개시되면, 우선, 도 2(a)의 막 구조의 기판(제품 기판)이 재치대(12) 상에 제공된다(스텝 S1). ITO막(52)은, 금속 함유막의 일례이다. 실리콘 산화막(51, 53)은, 실리콘 함유막의 일례이다. 그리고, 최초에 CF4 등의 CF계 가스의 플라즈마에 의해 실리콘 산화막(53)이 에칭되어, 도 2(b)의 상태가 된다. 에칭 공정 중에 CF계 가스로부터 생긴 폴리머의 C 함유막(이하, 「폴리머」라고도 한다.)(R1)이 ITO막(52) 상의 잔사가 되는 경우가 있다. 따라서, 다음에 O2 가스의 플라즈마에 의해 폴리머(R1)와 유기막(54)을 애싱하여, 제거함으로써 도 2(c)에 나타내는 상태가 된다.
다음에, CH4 등의 메테인계 가스와 H2 가스의 플라즈마에 의해 ITO막(52)이 에칭되어, 도 2(d)의 상태가 된다. 에칭 공정 중에 메테인계 가스로부터 생긴 폴리머(R2)가 실리콘 산화막(51) 상의 잔사가 된다.
따라서, 다음에 O2 가스의 플라즈마에 의해 폴리머(R2)의 잔사를 애싱하여, 제거한다. 이것에 의해, 도 2(e)의 상태가 되어, 제품 처리 공정이 완료된다. 단, 다음 공정까지의 동안에 제품 표면이 공기나 습기에 접촉하는 것을 꺼리는 경우, 폴리머(R2)를 보호막으로서 사용하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 도 2(e)에 나타내는 폴리머(R2)의 애싱 처리는 실행하지 않는다.
제품 처리 공정을 완료한 후, 도 3의 스텝 S2에 있어서 기판을 반출한다. 다음에, 소정 매수의 기판에 대해서 제품 처리 공정을 행했는지를 판정한다(스텝 S3). 소정 매수의 기판에 대해서 제품 처리 공정을 행하고 있지 않다고 판정하면, 스텝 S1로 돌아와, 다음의 기판에 대해서 제품 처리 공정을 실행한다. 한편, 스텝 S3에 있어서, 소정 매수의 기판에 대해서 제품 처리 공정을 행했다고 판정되면, 본 처리를 종료한다. 한편, 소정 매수는, 스루풋을 고려하면 복수매인 것이 바람직하지만, 1매여도 된다. 본 처리의 종료 후, 일 실시형태에 따른 드라이 클리닝(이하, 간단히 「클리닝」이라고 한다.)을 실행한다.
이상에서 설명한 에칭을 포함하는 제품 처리 공정에서는, 도 2(a)∼(e)에 나타내는 바와 같이, 챔버(11) 내에서 기판 상의 복수 종류의 막 재료를 반복하여 에칭한다. 이 때문에, 챔버(11) 내벽에 부착되는 퇴적물에는, 기판 상의 적층막을 구성하는 반도체 및 금속 원소(Si, In, 주석(Sn) 등) 및 각 공정에서 사용하는 가스에 포함되는 원소(F, O, C, H 등)가 혼합된 혼합막이 잔사가 되어 챔버(11) 내에 퇴적된다. 이와 같은 혼합막에 포함되는 복수의 원소의 잔사를 모두 제거할 수 있는 클리닝 방법은 종래 존재하지 않았다. 이 결과, 챔버(11) 내벽에 부착한 퇴적물로부터의 파티클 발생이나, 프로세스의 재현성이 얻어지지 않는다고 하는 과제가 있었다.
특히, ITO막(52)과 같은 인듐을 포함하는 투명 도전막을 에칭하면, 인듐이 부생성물에 포함되게 된다. 별도로, 실리콘 함유막을 에칭했을 때에 부생성물이 된 실리콘을 클리닝할 때의 할로젠 라디칼에 의한 클리닝에 의해 인듐의 할로젠화물이 부생성물로서 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 인듐의 할로젠화물을 휘발시켜 제거하려면 600℃ 이상의 고온으로 할 필요가 있기 때문에, 현실적으로 실시 가능한 챔버(11) 내벽 온도(최대 150℃ 정도)에서는 인듐의 할로젠화물을 클리닝할 수는 없다.
이것에 대해서, 웨트 클리닝에 의해 이들 잔사를 제거하는 방법이 생각된다. 그러나, 웨트 클리닝으로 생산을 정지하는 다운 타임이 발생하여, 생산성이 낮아지기 때문에 웨트 클리닝의 빈도를 낮출 것이 요망된다. 또한, 예를 들어 InCl(염화 인듐)의 비점이 608℃인 것을 이용하여, 챔버(11) 내벽 모두를 608℃ 이상의 고온으로 하면, 염소 함유 가스의 플라즈마에 의해 In 잔사를 제거하는 것이 이론상 가능하지만, 공업적으로 실시 곤란하여 현실적이지 않다.
그래서, 이하에 설명하는 바와 같이, 일 실시형태에 따른 클리닝 방법에서는, 챔버(11) 내의 제12족∼제16족의 금속 원소가 혼합되어 있는 혼합막(부생성물 또는 잔사라고도 한다)을 효과적으로 제거할 수 있는 클리닝 방법을 제공한다. 이것에 의해, 챔버(11) 내에서 파티클이 발생하는 것을 억제하여, 프로세스의 재현성을 높일 수 있다. 웨트 클리닝의 빈도를 낮춤으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
＜제 1 실시형태＞
[클리닝 방법]
우선, 상기 제품 처리 공정을 실행한 후의 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버에 대해서 실행되는 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법을 나타내는 플로 차트이다.
본 처리가 개시되면, 더미 기판이, 플라즈마 처리 장치(10)의 재치대(12) 상에 제공된다(스텝 S10). 이것에 의해, 더미 기판에 의해 재치대(12)를 보호할 수 있다. 단, 더미 기판의 제공은 생략해도 된다.
(제 1 클리닝 공정: O 함유 가스 처리/폴리머 제거)
다음에, O 함유 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 O 함유 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽의 폴리머를 제거한다(스텝 S11). O 함유 가스는, O2, O3, CO2, CO의 단일 가스 또는 이들의 혼합 가스여도 된다.
스텝 S11의 클리닝(이하, 「제 1 클리닝 공정」이라고 한다.)에서는, ITO막(52)의 에칭 공정에서 주로 생성된 C 함유의 폴리머 잔사를 제거할 수 있다.
한편, 제 1 클리닝 공정은 생략할 수 있다. 그 이유는, 스텝 S16에 있어서도 스텝 S11과 동일한 O 함유 가스를 이용하여 동일한 클리닝 처리를 행하기 때문에, 스텝 S16에 있어서 폴리머 등을 제거할 수 있기 때문이다. 단, 다음 공정(제 2 클리닝 공정)을 효과적으로 행하기 위해서는, 제 1 클리닝 공정을 실행하는 것이 바람직하다.
(제 2 클리닝 공정: 할로젠 함유 가스 처리/군 A 제거)
다음에, 할로젠 함유 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 할로젠 함유 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽의 전형 반도체 재료 원소군(이하, 「군 A」라고 한다.)을 제거한다(스텝 S12). 군 A는, 도 5에 나타내는 바와 같이, Si(실리콘), Ge(저마늄), B(붕소), P(인), As(비소), N(질소), C(탄소), S(황), Se(셀레늄), Te(텔루륨)의 비금속 원소로 이루어진다.
할로젠 함유 가스는, F 함유 가스, Cl 함유 가스, Br 함유 가스 및 I 함유 가스 중 적어도 어느 하나이다. F 함유 가스로서는, NF3, SF6, CF4를 일례로서 들 수 있다. Cl 함유 가스로서는, Cl2, BCl3을 일례로서 들 수 있다. Br 함유 가스로서는, HBr을 일례로서 들 수 있다. I 함유 가스로서는, HI를 일례로서 들 수 있다.
스텝 S12의 클리닝(이하, 「제 2 클리닝 공정」이라고 한다.)에서는, 할로젠 함유 가스의 플라즈마에 의해 군 A의 할로젠화물을 제거할 수 있다. 더욱이, W, Ti, TiN, Ta, TaN 등의 금속 함유막의 잔사를 제거할 수 있을 가능성이 있다.
도 6은, 일 실시형태에 따른 군 A, 군 B 및 군 C의 할로젠화물의 비점을 나타내는 도면이다. 도 6(a)의 실선의 틀 내에 나타내는 군 A의 불화물은 모두 0℃보다 낮은 비점을 가진다. 즉, 이들 불화물은, 실온(15∼25℃) 및 상압(약 100kPa: 대기압)의 환경에 있어서 항상 기체 상태이며, 용이하게 제거할 수 있다. 따라서, 군 A의 잔사는, F 함유 가스의 플라즈마에 의해 불화시켜 클리닝할 수 있다. 단, 제 2 클리닝 공정에 있어서 사용하는 가스는, 불소 함유 가스에 한정되지 않고, 염소(Cl) 함유 가스, 브로민(Br) 함유 가스, 아이오딘(I) 함유 가스여도 된다. 환언하면, F 함유 가스, 염소 함유 가스, 브로민 함유 가스, 아이오딘 함유 가스 중 적어도 어느 하나의 가스에 의해 군 A의 할로젠화물을 생성함으로써 제거할 수 있다.
도 6(b)∼(d)는, 염소 함유 가스, 브로민 함유 가스, 아이오딘 함유 가스의 각각의 플라즈마에 의해 군 A의 각 원소를 염화, 브로민화, 아이오딘화시켰을 때의 군 A의 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물의 비점을 나타낸다. 도 6(b)∼(d)의 실선의 틀 내에 나타내는 군 A의 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물은, 도 6(a)에 나타내는 군 A의 불화물보다도 비점이 높다. 따라서, 할로젠 함유 가스 중, 군 A의 잔사를 가장 제거하기 쉬운 가스는, F 함유 가스라고 생각된다. 그렇지만, 군 A의 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물은, 군 B 및 군 C의 염화물, 브로민화물, 아이오딘화물보다도 대체로 비점이 낮아, 플라즈마를 생성하는 환경인 소정의 진공하로 제어한 챔버(11) 내에서 클리닝을 행함으로써 제거 가능하다고 생각된다. 또는, 챔버(11) 내벽을 상온보다도 높은 온도로 제어한 챔버(11) 내에서 클리닝을 행함으로써 제거 가능하다고 생각된다. 이상으로부터, 불소 함유 가스, 염소 함유 가스, 브로민 함유 가스, 아이오딘 함유 가스 중 적어도 어느 하나의 할로젠 함유 가스에 의해 군 A의 잔사를 유효하게 제거할 수 있음을 알 수 있다.
단, 제 2 클리닝 공정을 행하면, 잔사에 포함되는 인듐의 할로젠화물이 생성된다. 따라서, 인듐의 할로젠화물은, 이후의 클리닝 공정에서 제거할 필요가 있다.
(제 3 클리닝 공정: H 함유 가스 처리/수소 환원+군 C 제거)
다음에, 도 4에서는, H 함유 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 H 함유 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽의 잔사를 수소 환원시켜, 잔사 중의 제14족 및 제15족 금속 원소군(이하, 「군 C」라고 한다.)을 제거한다(스텝 S13). 군 C는, 도 5에 나타내는 바와 같이, Ge(저마늄), Sn(주석), Pb(납), Sb(안티모니), Bi(비스무트)의 금속 원소로 이루어진다.
스텝 S13의 클리닝(이하, 「제 3 클리닝 공정」이라고 한다.)에서는, H 함유 가스의 플라즈마에 의해 스텝 S12에서 할로젠화된 잔사를 수소 환원시킴으로써, 잔사 중의 군 C의 금속 원소의 수소화물을 생성한다. 이것에 의해, 군 C의 수소화물의 비점을 낮출 수 있다.
도 7(a)는, 일 실시형태에 따른 군 C의 수소화물의 비점을 나타내는 도면이다. 점선의 틀 내에 나타내는 군 C의 수소화물은 대체로 0℃보다 낮은 비점을 가진다. 따라서, 군 C의 수소화물은, 상온 및 상압에서 기체이며, 용이하게 제거할 수 있다. 단, 군 C의 잔사는 H 함유 가스의 플라즈마에 의해 클리닝할 수 있지만, 군 C의 수소화물을 직접 생성하는 것은 곤란하다고 예상된다. 그래서, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에서는, 제 2 클리닝 공정에 있어서 잔사를 불화시키고, 그 불화물을 제 3 클리닝 공정에 있어서 수소 환원시킨다. 이것에 의해, 군 C의 수소화물을 생성할 수 있다고 생각하고 있다. 그리고, 이 때에 생성된 수소화물이 0℃보다 낮은 비점을 가지기 때문에 용이하게 휘발되고, 이것에 의해, 군 C의 제거가 가능하게 된다.
한편, 제 3 클리닝 공정은 생략할 수 있다. 그 이유는, 스텝 S15의 클리닝을 실행할 때에 군 B와 함께 군 C의 잔사를 제거할 수 있기 때문이다. 단, 스텝 S15의 클리닝을 효과적으로 행하기 위해서 제 3 클리닝 공정을 실행하는 것이 바람직하다.
(제 4 클리닝 공정: 불활성 가스 처리/잔류 가스 제거)
다음에, 도 4에서는, 불활성 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 불활성 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽에 물리 흡착된 H 및 F(또는 Cl, Br, I)의 흡착 가스를 제거한다(스텝 S14). 스텝 S14의 클리닝(이하, 「제 4 클리닝 공정」이라고 한다.)에서는, 본 공정 이전의 공정에서 챔버(11) 내벽에 흡착된 H 및 F 등의 흡착 가스를 제거한다. H 및 F 등의 흡착 가스는 전기적인 치우침이 강하여, 챔버(11) 내벽에 물리 흡착되기 쉽다. 이 때문에, 제 4 클리닝 공정에 있어서 H 및 F 등의 흡착 가스를 제거한다. 불활성 가스로서는, Ar, He를 들 수 있다.
한편, 불활성 가스는 다른 클리닝 공정에 있어서도 사용되기 때문에, 그 공정에 있어서 H 및 F 등의 흡착 가스를 제거할 수 있다. 따라서, 제 4 클리닝 공정은 실행하지 않아도 된다. 단, 챔버(11) 내벽에 H 및 F 등의 흡착 가스가 존재하는 상태에서 다음 공정의 스텝 S15의 처리를 행하면, 흡착 가스와 CH4 등의 탄화수소 함유 가스가 반응하여 폴리머가 형성되기 쉬워진다. 즉, 챔버(11) 내벽에 남아 있는 H 및 F 등의 흡착 가스가 제 5 클리닝 공정에 있어서의 저해물이 되어, 제 5 클리닝 공정의 제거 효과를 저하시키는 경우가 있다. 따라서, 제 4 클리닝 공정은 생략하지 않고, 실행하는 것이 바람직하다.
(제 5 클리닝 공정: 탄화수소 가스 처리/군 B, 군 C 제거)
다음에, 탄화수소 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 탄화수소 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽의 군 C 및 제12족 및 제13족 금속 원소군(이하, 「군 B」라고 한다.)을 제거한다(스텝 S15). 군 B는, 도 5에 나타내는 바와 같이, Zn(아연), Cd(카드뮴), Hg(수은), Al(알루미늄), Ga(갈륨), In(인듐), Tl(탈륨)의 금속 원소로 이루어진다. 탄화수소 가스는, 메틸기(-CH3)를 갖는 화학식 CnH2n+2로 표시되는 알케인 중, CH4, C2H6, C3H8, C2H4, C2H2, 및 C2H6 중 적어도 어느 하나여도 된다. 탄화수소 가스의 다른 예로서는, 이하를 들 수 있다.
· 탄화수소의 수소 원자를 하이드록시기(-OH)로 치환한 알코올, 예를 들어 CH3OH(메탄올), C2H5OH(에탄올), C3H8O(아이소프로필 알코올)
· 화학식 R-COOH(R은 알킬기)로 표시되는 카복실산, 예를 들어 R이 메틸기인 경우의 CH3COOH(아세트산)
· 화학식 RCOR'(R 또는 R'는 알킬기)로 표시되는 케톤, 예를 들어 R·R'가 메틸기인 경우의 C3H6O(아세톤) 등
한편, 아세톤 등 대기압하에서 액상이어도, 기화시켜 챔버(11) 내에 공급함으로써 이용 가능하다. 또한, 수소나 희가스와의 혼합이어도 된다.
전술한 바와 같이, 군 B의 할로젠화물은, 비교적 저온에서는 불휘발성을 가져, 클리닝이 곤란하다. 또한, 군 B의 수소화물은 극히 불안정하여 군 B의 수소화물의 생성, 휘발, 제거의 일련의 처리의 실행은 곤란하다.
이것에 대해서, 제 5 클리닝 공정에서는, 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해, 군 B 및 군 C의 메틸화물을 생성한다. 도 7(b)는, 일 실시형태에 따른 군 B 및 군 C의 메틸화물의 비점을 나타내는 도면이다. 이것에 의하면, 일점 쇄선의 틀 내에 나타내는 군 B의 메틸화물, 및 점선의 틀 내에 나타내는 군 C의 메틸화물의 비점 중 인듐의 메틸화물의 비점이 가장 높다. 따라서, 인듐의 메틸화물을 휘발시켜 제거할 수 있으면, 다른 군 B 및 군 C의 메틸화물도 휘발시켜 제거할 수 있다고 할 수 있다.
후술하는 실험에서는, 제 5 클리닝 공정에 있어서 챔버(11) 내의 압력을 10∼200mT(1.33∼26.6Pa)로 제어하거나, 챔버(11) 내벽을 소정의 온도로 승온함으로써 인듐의 메틸화물을 휘발시켜 제거할 수 있음을 알 수 있었다. 이것에 의해, 인듐의 메틸화물보다도 비점이 낮은, 다른 군 B 및 군 C의 메틸화물에 대해서도 휘발 시켜 제거할 수 있음을 알 수 있었다.
이상으로부터, 탄화수소 가스에 의해 군 B 및 군 C의 메틸화물을 유효하게 제거할 수 있다. 그런데, 제 5 클리닝 공정에 있어서, CH4 가스 등의 탄화수소 가스에 의해 클리닝을 실행하면 폴리머가 잔사로서 남는다. 폴리머를 방치하면 후속 공정의 처리가 효과적으로 행해지지 않는다.
(제 6 클리닝 공정: O 함유 가스 처리/폴리머 제거)
그래서, 도 4에서는, 다음에, O 함유 가스를 챔버(11) 내에 공급하고, 고주파 전력을 인가하여 O 함유 가스의 플라즈마를 생성하여, 챔버(11) 내벽의 폴리머를 제거한다(스텝 S16). 제 6 클리닝 공정은, 제 1 클리닝 공정과 동일한 처리이다. 제 6 클리닝 공정은, 제 5 클리닝 공정 후에 제 5 클리닝 공정과 세트로 행해진다.
다음에, 스텝 S18의 판정 처리를 행한 후, 스텝 S12∼S16의 처리를 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수(X≥1)) 행했는지를 판정한다(스텝 S17). 스텝 S17에 있어서, 소정 횟수 X 행하고 있지 않다고 판정했을 경우, 스텝 S12로 돌아와, 스텝 S12∼S17의 처리를 행한다. 스텝 S17에 있어서, 소정 횟수 X 행했다고 판정했을 경우, 본 처리를 종료한다.
제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법에서는, 스텝 S12∼S16의 처리를 소정 횟수 X 행하는 대(大)루프 처리 중에, 제 5 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S15, S16)을 소정 횟수 Y 행하는 소(小)루프 처리가 있다. 즉, 스텝 S15∼S16의 처리를 소정 횟수 Y(Y는 1 이상의 자연수(Y≥1)) 행했는지를 판정한다(스텝 S18). 스텝 S18에 있어서, 소정 횟수 Y 행하고 있지 않다고 판정했을 경우, 스텝 S15로 돌아와, 스텝 S15∼S16의 처리를 행한다. 달리 말하면, 예를 들어, 스텝 S12∼S14 및 횟수 Y의 스텝 S15∼S16을 이 순서로 횟수 X 행한다.
이것에 의해서도, 군 B 및 군 C의 잔사를 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 또한, 군 A의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 이것에 의해, 군 A, 군 B 및 군 C의 원소를 포함하는 혼합막을 제거할 수 있다.
제 5 클리닝 공정에 있어서, 군 B 및 군 C의 원소의 잔사가 많은 경우, 이 잔사 성분의 제거가 완료되기 전에 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해 생성되는 폴리머가 형성되어 버려, 군 B 및 군 C의 원소의 잔사 제거에 있어서 저해 요인이 되어 버리는 경우가 있다. 다음의 제 6 클리닝 공정에 의해 이 폴리머는 제거되지만, 잔사 표면에는 군 B 및 군 C의 원소가 남아 있기 때문에, 이 다음에 제 2 클리닝 공정을 실시해도 군 A의 원소의 제거는 효율적으로 행해지지 않는다.
그래서, 제 5 및 제 6 클리닝 공정을 행하는 소루프 처리(S15, S16)를 소정 횟수 Y(Y≥1) 행한다. 이것에 의해, 군 B 및 군 C의 잔사 제거 공정의 비중을 높여, 군 B 및 군 C의 원소의 잔사를 완전히 제거하면서 군 A의 제거도 효율적으로 실시할 수 있다. 이것에 의해, 클리닝 완료까지의 시간을 단축할 수 있는 경우가 있다.
한편, 소루프 처리로서 제 5 및 제 6 클리닝 공정을 반복했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 소루프 처리에 있어서 제 3, 제 5 및 제 6 클리닝 공정을 반복해도 된다. 또한, 제 2 클리닝 공정은, 제 5 및 제 6 클리닝 공정의 반복 처리(소루프 처리) 전 또는 후에 실행해도 된다. 제 2 클리닝 공정은, 제 3, 제 5 및 제 6 클리닝 공정의 반복 처리(소루프 처리) 전 또는 후에 실행해도 된다.
한편, 스텝 S17 대신에, 엔드포인트(EPD)를 이용하여, 본 처리를 종료할지 여부를 판정해도 된다. 예를 들어, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15)의 플라즈마 생성 중, 및/또는 제 4 클리닝 공정(스텝 14)의 플라즈마 생성 중에, 잔사로서 상정되는 원소 유래의 발광을 관찰하여, 충분한 클리닝을 완료한 것을 확인함으로써, 본 처리를 종료시켜도 된다.
복수매의 기판(W)이 에칭된 후에 클리닝 방법이 실행되는 경우, ITO막(52) 및 실리콘 산화막(51, 53)의 에칭으로 생성된 폴리머, Si 함유물, 인듐 함유물, 에칭 가스 등이 챔버(11) 내벽에 반복하여 부착되어, 잔사가 된다. 따라서, 스텝 S12∼S17의 처리를 소정 횟수 행함으로써 효과적으로 잔사를 제거할 수 있다.
[프로세스 조건]
이상에서 설명한 각 클리닝 공정에 있어서의 프로세스 조건을 이하에 나타낸다.
· 각 클리닝 공정에 공통되는 프로세스 조건은 이하이다.
(공통되는 프로세스 조건)
압력 10∼200mT(1.33∼26.7Pa)
HF 500∼2000W
LF 오프
챔버 내벽의 온도 실온(15∼25℃)∼150℃
· 그 외의 각 클리닝 공정의 프로세스 조건은 이하이다.
(제 1 클리닝 공정)
가스 O2, Ar
(제 2 클리닝 공정)
가스 NF3, Ar
(제 3 클리닝 공정)
가스 H2, Ar
(제 4 클리닝 공정)
가스 Ar
(제 5 클리닝 공정)
가스 CH4, H2, Ar
(제 6 클리닝 공정)
가스 O2, Ar
[실험 결과]
도 8은, ITO막(52)을 갖는 기판에 대해서 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실행한 실험 결과를 나타내는 도면이다. 도 8(a)는, ITO막(52) 상의 실리콘 산화막(53)의 일부가, 에칭되어 개구하여, ITO막(52)의 마스크로서 형성된 상태를 나타낸다. 도 8(b)는, 탄화수소 가스에 의한 제 5 클리닝 공정을 포함하는 본 실시형태에 따른 클리닝 방법을 실행하여, ITO막(52)의 하지층이 노출될 때까지 에칭을 실행한 결과를 나타낸다. 클리닝 방법을 실행하고 있는 동안, 플라즈마에 의해 생성되는 이온을 기판으로 인입하기 위한 바이어스 파워는 인가되어 있지 않다. 이것에 의하면, 이온의 인입 없는 제 5 클리닝 공정이어도 ITO막(52)이 에칭 제거되는 것이 가능하다. 즉, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의해, 기판 상뿐만 아니라, 챔버(11) 내벽이나 챔버(11) 내의 각 파츠재에 부착된 인듐의 잔사를 제거할 수 있음을 알 수 있었다.
더욱이 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 효과에 대해, 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는, 하기의 기판의 표면 상태를 전반사 형광 X선 분석법(TXRF: total reflection X-ray fluorescence spectroscopy)으로 평가한 결과를 나타낸다.
본 실험에서는, 새로운 기판을 재치대(12)에 재치하여 아르곤 플라즈마의 생성을 행했다. 이것에 의해, 챔버(11) 내벽에 부착된 잔사를 구성하는 성분이, 플라즈마 중의 아르곤 이온의 물리적 충돌(스퍼터링)에 의해 비산되어, 기판 상에 부착된다. 이 기판 상의 표면 상태를 전반사 형광 X선 분석법으로 분석함으로써, 챔버(11) 내벽의 잔사 부착량을 평가했다. 본 실시형태에 따른 클리닝이 효과적으로 작용하고 있는지를 조사하기 위해, 도 2의 제품 처리 공정을 실행함으로써 챔버(11)에 부생성물이 부착되어 있는 상태, 및 그 상태에서 본 실시형태에 따른 클리닝 방법의 제 1 및 제 2∼제 6 클리닝 공정을 반복하여 행한 후의 상태의 각각에 있어서, 아르곤 플라즈마에 의한 챔버(11) 내벽에 부착되어 있는 잔사 구성 성분의 수집을 행하여, 기판 상의 표면 상태를 전반사 형광 X선 분석법으로 분석을 행했다.
도 9(a)는, 도 2의 제품 처리 공정 후에 아르곤 플라즈마로 잔사 구성 성분을 수집한 기판에 X선을 입사하여, 표면 상태를 검출한 결과를 나타낸다. 도 9(b)는, 도 9(a)의 영역 Q를 확대한 도면이다. 도 9(c)는, 본 실시형태에 따른 클리닝 실시 후에 아르곤 플라즈마로 잔사 구성 성분을 수집한 기판에 X선을 입사하여, 표면 상태를 검출한 결과를 나타낸다. 도 9(d)는, 도 9(c)의 영역 Q를 확대한 도면이다.
이것에 의하면, 본 실시형태에 따른 클리닝 실시 전은, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 인듐이 검출되고 있었다. 한편, 본 실시형태에 따른 클리닝 실시 후는, 도 9(d)에 나타내는 바와 같이 인듐은 검출되지 않았다. 이상의 실험 결과로부터, 본 실시형태에 따른 클리닝 공정에 의해, 제품 처리 유래의 챔버(11) 내벽에 부착된 인듐 잔사를 제거할 수 있음이 실증되었다. 한편, 검출 결과에 나타나고 있는 Ar은, 아르곤 플라즈마로 잔사 구성 성분을 기판에 수집했을 때에 기판에 박힌 것이다.
기존의 클리닝 방법에서는, 군 A의 원소가 포함되는 잔사는 제거할 수 있었지만, 군 B 및 군 C의 원소가 포함되는 잔사는 제거할 수 없었다. 그 때문에, 군 A, 군 B 및 군 C의 원소를 포함하는 혼합막을 효과적으로 제거할 수 없었다.
이것에 대해서, 이상에서 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의하면, 군 A는, 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거할 수 있다. 이것에 비해서, 군 B 및 군 C는, 할로젠 함유 가스의 플라즈마로는 제거할 수 없다. 예를 들어, 챔버(11) 내를 600℃ 정도의 고온으로 제어했을 경우에는 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 이론상은 제거할 수 있지만, 공업적으로 실시 곤란하여 현실적이지 않다.
그래서, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에서는, 군 B 및 군 C는, CH4 가스 등의 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해, 군 B 및 군 C의 메틸화물을 생성함으로써 제거한다. 제거 대상의 잔사 성분마다 사용하는 가스를 교체함으로써, 군 A, 군 B 및 군 C의 원소를 포함하는 혼합막을 효과적으로 제거할 수 있다. 한편, 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의하면, 도 5의 2점 쇄선으로 나타내는, O, F, Cl, Br, I, He, Ne, Ar, Kr, Xe의 할로젠이나 희가스 등의 군 D의 원소도 잔사와 함께 제거할 수 있다.
한편, Ge는 군 A 및 군 C의 어느 것에도 포함된다. 즉, Ge는, 할로젠 함유 가스의 플라즈마 및 탄화수소 가스의 플라즈마의 어느 것에 의해서도 제거할 수 있다.
에칭 공정에서는, 재치대(12)에 제 2 고주파 전원(18)으로부터 이온 인입용(바이어스 전압용)의 고주파 전력(이하, 「바이어스 파워」라고도 한다.)을 인가하여, 플라즈마 중의 이온을 기판으로 인입하여 에칭을 촉진시키는 것이 행해진다. 클리닝 공정에 있어서도, 바이어스 파워의 인가에 의해 클리닝을 촉진할 수 있다.
그러나, 챔버(11) 내벽에 있어서 석영이나 세라믹스 등의 유전체 재료의 파츠에는 바이어스 파워를 인가할 수 없다. 만일, 챔버(11) 내벽을 600℃ 정도의 고온으로 제어했을 경우, 바이어스 파워를 인가하지 않고도 클리닝을 촉진할 수 있지만, 공업적으로 실시 곤란하여 현실적이지 않다. 따라서, 바이어스 파워를 인가할 수 없는 챔버 내벽을 클리닝하는 것은 어렵다.
이것에 대해서, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에서는, 표면에 잔사를 가지는 시료에 바이어스 파워를 인가하지 않고 클리닝의 일부를 행한 결과, 도 8에 나타내는 바와 같이, 인듐의 잔사를 제거할 수 있었다. 이상으로부터, 본 실시형태에 따른 클리닝 방법에 의하면, 바이어스 파워를 인가할 수 없는 챔버(11) 내벽이어도 유효하게 클리닝할 수 있다.
＜제 1 실시형태의 변형예＞
[클리닝 공정]
다음에, 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은, 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다. 도 10의 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정은, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다. 즉, 도 10의 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에서는, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 제 2∼제 4 클리닝 공정(스텝 S12∼S14) 전에 행한다. 그리고, 이 순서로 스텝 S15, S16, S12∼S14의 처리를 소정 횟수 X 행한다. 또한, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 소루프 처리로서 이 순서로 소정 횟수 Y 행한다(스텝 S18). 달리 말하면, 예를 들어, 횟수 Y의 스텝 S15∼S16, 및 스텝 S12∼S14를 이 순서로 횟수 X 행한다.
이상과 같이, 제 1 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에서는, 제 5 및 제 6 클리닝 공정을 챔버(11) 내벽의 폴리머를 제거한 후 즉시 행한다. 이와 같이 제 5 및 제 6 클리닝 공정의 실행 순서를 바꾸어도, 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 5 및 제 6 클리닝 공정은, 이 순서로 세트로 행한다. 제 3 클리닝 공정(스텝 S13)은, 제 2 클리닝 공정(스텝 S12) 후에 행하는 것이 바람직하다. 또한, 제 4 클리닝 공정(스텝 S14)은, 제 3 클리닝 공정(스텝 S13) 후에 행하는 것이 바람직하다.
단, 제 2, 제 3 및 제 4 클리닝 공정은 어느 순번으로 행해도 된다.
또한, 제 2, 제 3 및 제 4 클리닝 공정은 모두 실행해도 되고, 실행하지 않아도 된다.
＜제 2 실시형태＞
[클리닝 공정]
다음에, 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 11을 참조하여 설명한다. 도 11은, 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다. 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 최소한 필요한 클리닝 공정으로 이루어지는 클리닝 수법이다. 도 11의 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다. 즉, 도 11의 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정에서는, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법의 제 1, 제 3, 제 4 클리닝 공정(스텝 S11, S13, S14)을 실행하지 않는다. 즉, 제 2 클리닝 공정(스텝 S12), 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)의 순서로 각 공정을 소정 횟수 X 행한다(스텝 S17). 또한, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 소루프 처리로서 이 순서로 소정 횟수 Y 행한다(스텝 S18). 달리 말하면, 예를 들어, 스텝 S12 및 횟수 Y의 스텝 S15∼S16을 이 순서로 횟수 X 행한다.
＜제 2 실시형태의 변형예＞
[클리닝 공정]
더욱이 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 12를 참조하여 설명한다. 도 12는, 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다.
도 12의 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정은, 도 11의 제 2 실시형태에 따른 클리닝 공정과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다. 즉, 도 12의 제 2 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에서는, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 제 2 클리닝 공정(스텝 S12) 전에 행한다. 즉, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15), 제 6 클리닝 공정(스텝 S16) 및 제 2 클리닝 공정(스텝 S12)의 순서로 각 공정을 소정 횟수 X 행한다(스텝 S17). 또한, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 소루프 처리로서 이 순서로 소정 횟수 Y 행한다(스텝 S18). 달리 말하면, 예를 들어, 횟수 Y의 스텝 S15∼S16, 및 스텝 S12를 이 순서로 횟수 X 행한다.
이상과 같이, 제 2 실시형태 및 그 변형예에 따른 클리닝 공정에서는, 최소한 필요한 클리닝 공정으로서 제 2, 제 5 및 제 6 클리닝 공정을 이 순서 또는 제 5, 제 6 및 제 2 클리닝 공정의 순서로 행하고, 이것을 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행한다.
이것에 의해서도, 군 B 및 군 C의 잔사를 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 또한, 군 A의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 이것에 의해, 군 A, 군 B 및 군 C의 원소를 포함하는 혼합막을 제거할 수 있다.
＜제 3 실시형태＞
[클리닝 공정]
다음에, 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13은, 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다. 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 군 B 및 군 C의 잔사 제거 공정의 비중을 높인 클리닝 수법이다. 도 13의 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다.
도 13의 제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정에서는, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법에 있어서의 제 4 클리닝 공정(스텝 S14)을 생략하고 있다.
제 3 실시형태에 따른 클리닝 공정에서는, 우선, 제 1 클리닝 공정(스텝 S11)이 실행된다. 다음에, 제 2 클리닝 공정(스텝 S12), 제 3 클리닝 공정(스텝 S13), 제 5 클리닝 공정(스텝 S15), 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)이 실행된다. 또한, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 이 순서로 소정 횟수 Y 행한다(스텝 S18). 달리 말하면, 예를 들어, 스텝 S12∼S13 및 횟수 Y의 스텝 S15∼S16을 이 순서로 횟수 X 행한다. 이 소루프 처리의 작용 및 효과에 대해서는 제 1 실시형태에 있어서 이미 설명했기 때문에, 개개로는 생략한다.
＜제 3 실시형태의 변형예＞
[클리닝 공정]
한편, 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는, 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다. 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정은, 클리닝 대상의 잔사에 군 A의 원소를 포함하지 않는 경우에 효율적인 클리닝 수법이다. 도 14의 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정은, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다. 즉, 도 14의 제 3 실시형태의 변형예에 따른 클리닝 공정에서는, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법 중 제 2∼제 4 클리닝 공정(스텝 S12∼S14)을 실행하지 않는다. 즉, 제 1 클리닝 공정(스텝 S11)을 실행하고, 그 후, 제 5 클리닝 공정(스텝 S15) 및 제 6 클리닝 공정(스텝 S16)을, 이 순서로 소정 횟수 Y 행한다(스텝 S18). 한편, 본 변형예에서는, 제 2∼제 4 클리닝 공정(스텝 S12∼S14)을 실행하지 않기 때문에, 스텝 S17 및 대루프 처리는 생략된다.
이것에 의하면, 제 2 클리닝 공정은 실행하지 않기 때문에, 군 A의 잔사를 제거할 수 없지만, 제 5 클리닝 공정의 실행에 의해 군 B 및 군 C의 잔사를 탄화수소 가스의 플라즈마에 의해 제거할 수 있다. 한편, 제 1 클리닝 공정(스텝 S11)은 생략해도 된다.
＜제 4 실시형태＞
[클리닝 공정]
다음에, 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정에 대해, 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는, 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정을 나타내는 플로 차트이다. 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 클리닝 대상의 잔사에 군 B의 원소를 포함하지 않는 경우에 효율적인 클리닝 수법이다. 도 15의 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법과 동일 처리에 동일 스텝 번호를 붙이고 있다. 즉, 도 15의 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정에서는, 도 4의 제 1 실시형태에 따른 클리닝 방법 중, 제 1 클리닝 공정(스텝 S11), 제 4∼제 6 클리닝 공정(스텝 S14∼S16)을 실행하지 않는다. 즉, 제 2 클리닝 공정(스텝 S12) 및 제 3 클리닝 공정(스텝 S13)을, 이 순서로 소정 횟수 X 행한다(스텝 S17).
이것에 의하면, 제 5 클리닝 공정은 실행하지 않기 때문에, 군 B의 잔사를 제거할 수 없지만, 제 2 및 제 3 클리닝 공정의 실행에 의해 군 A 및 군 C의 잔사를 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 장치에 의하면, 챔버 내의 군 A, 군 B 및 군 C의 잔사를 각 클리닝 공정에 의해 효과적으로 제거할 수 있다.
이상에서 설명한 각 실시형태 및 변형예에 따른 클리닝 공정은, 도 1의 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버(11)의 클리닝에 사용하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, EUV의 광원을 갖는 반도체 노광 장치의 클리닝에 사용할 수 있다. 예를 들어, 제 4 실시형태에 따른 클리닝 공정은, 반도체 노광 장치의 클리닝에 적합하다. 한편, 반도체 노광 장치는, 플라즈마 처리 장치의 일례이다.
반도체 노광 장치에서는, 주석 함유 가스에 레이저를 조사하여 주석 함유 가스의 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마로부터 13.5nm의 X선(UV광)을 출사하여, 레지스터의 노광 등을 행한다. 노광 시, 반도체 노광 장치의 챔버(11) 내에 주석의 잔사가 퇴적된다. 그래서, 제 1∼제 4 실시형태 및 변형예에 따른 클리닝 공정에 의해 군 C에 포함되는 주석의 잔사를 제거한다. 이와 같이 잔사의 종류에 따라 각 실시형태 및 그 변형예에 따른 클리닝 공정 중 어느 하나를 선택하는 것에 의해, 군 A∼군 C에 포함되는 원소 중 적어도 어느 하나의 클리닝이 가능함과 함께, 클리닝 시간을 단축할 수 있다.
이번 개시된 일 실시형태에 따른 클리닝 방법 및 플라즈마 처리 장치는, 모든 점에 있어서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 상기의 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그의 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시의 플라즈마 처리 장치(10)는, Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입의 장치에서도 적용 가능하다.
또한, 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마를 이용하여 기판에 소정의 처리(예를 들어, 성막, 에칭 등)를 실시하는 장치이면, 에칭 장치에 한정되지 않고, 성막 장치, 애싱 장치, 도핑 장치 등이어도 된다. 예를 들어, 플라즈마 처리 장치는, 스퍼터링법에 의한 ITO의 성막 장치나, MOCVD법에 의한 금속 함유막의 성막 장치여도 된다.
플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 ALD 장치, 플라즈마 CVD 장치여도 된다. 본 실시형태 및 그 변형예에 따른 클리닝 공정에 사용되는 플라즈마로는, 리모트 플라즈마를 이용해도 된다.
10 플라즈마 처리 장치
11 챔버
12 재치대
13 정전 척
16 기대
30 제어부
51, 53 실리콘 산화막
52 ITO막
54 유기막
W 기판
H 홀
11 챔버
12 재치대
13 정전 척
16 기대
30 제어부
51, 53 실리콘 산화막
52 ITO막
54 유기막
W 기판
H 홀
Claims (10)
- 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하거나, 또는 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하는, 클리닝 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 후에, 상기 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖는,
클리닝 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 또는 상기 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 후에, 상기 챔버 내의 H와, F, Cl, Br 및 I 중 적어도 어느 하나를 불활성 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖는,
클리닝 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을, 이 순서로 소정 횟수 Y(Y는 1 이상의 자연수) 실행하기 전 또는 실행한 후에 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 실행하여,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 횟수 Y의 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 횟수 X 행하거나, 또는
횟수 Y의 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 및 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 횟수 X 행하는,
클리닝 방법. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을, 이 순서로 소정 횟수 Y(Y는 1 이상의 자연수) 실행하기 전 또는 실행한 후, 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 실행하여,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 횟수 Y의 상기 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 횟수 X 행하거나, 또는
횟수 Y의 상기 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 및 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 횟수 X 행하는,
클리닝 방법. - 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고,
상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을, 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 실행하는, 클리닝 방법. - 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 갖고,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 H 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을, 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하는, 클리닝 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄화수소 함유 가스는, CH4, C2H6, C3H8, C2H4, C2H2, 및 C2H6 중 적어도 어느 하나인,
클리닝 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 할로젠 함유 가스는, NF3, SF6, CF4, Cl2, BCl3, HBr, 및 HI 중 적어도 어느 하나인,
클리닝 방법. - 플라즈마에 의한 클리닝을 행하는 챔버와, 제어부를 갖는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 제어부는,
상기 챔버 내의 전형 반도체 재료 원소군의 잔사를 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 제12족 및 제13족 금속 원소군, 및 제14족 및 제15족 금속 원소군의 잔사를 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정과,
상기 챔버 내의 C 함유물을 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 제어하고,
상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하거나, 또는
상기 탄화수소 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정, 상기 O 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정 및 상기 할로젠 함유 가스의 플라즈마로 제거하는 공정을 이 순서로 소정 횟수 X(X는 1 이상의 자연수) 행하는, 플라즈마 처리 장치.
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