(57)【要約】【課題】導電性の第１の部材の消耗を抑えつつ、グランド電位又はフローティング電位の第２の部材に付着した金属を含む堆積物を除去する。【解決手段】処理容器の内部に、少なくとも表面が導電性シリコン材料で覆われている導電性のある第１の部材と、プラズマから見て電気的にグランド電位又はフローティング電位である第２の部材と、を有するプラズマ処理装置において使用するプラズマ処理方法であって、酸素を含むガスをプラズマ化し、前記第１の部材の表面に酸化層を形成する工程と、ハロゲンガスを含むガスをプラズマ化し、前記第２の部材の表面をトリートメントする工程と、を有する、プラズマ処理方法が提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器の内部に、少なくとも表面が導電性シリコン材料で覆われている導電性のある第１の部材と、プラズマから見て電気的にグランド電位又はフローティング電位である第２の部材と、を有するプラズマ処理装置において使用するプラズマ処理方法であって、
酸素を含むガスをプラズマ化し、前記第１の部材の表面に酸化層を形成する工程と、
ハロゲンガスを含むガスをプラズマ化し、前記第２の部材の表面をトリートメントする工程と、
を有する、プラズマ処理方法。
【請求項２】
前記酸化層を形成する工程は、イオン引き込み用の高周波電力又は直流電圧の少なくともいずれかを前記第１の部材に印加する、
請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
金属材料を含む膜を有する基板を提供する工程と、
前記基板をエッチングする工程と、を有し、
前記エッチングする工程の後、前記酸化層を形成する工程と前記トリートメントする工程とを行う、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記エッチングする工程の後であって前記酸化層を形成する工程の前に、前記基板を前記処理容器から搬出する工程を有する、
請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記エッチングする工程の後であって前記酸化層を形成する工程の前に、前記エッチングする工程によって前記第１の部材の表面に付着した金属を含む堆積物を除去する工程を有する、
請求項３又は４に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記トリートメントする工程は、前記エッチングする工程によって前記第２の部材の表面に付着した金属を含む堆積物を取り除く、
請求項３〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記トリートメントする工程は、前記第２の部材の表面に付着した堆積物に含まれる金属をハロゲン化し、除去する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記第１の部材は、上部電極及び基板の周囲に配置されるエッジリングの少なくともいずれかである、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記第２の部材は、上部電極の周囲に配置される絶縁部材、デポシールド、バッフル板、保護部材及び接地部材の少なくともいずれかである、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記酸化層を形成する工程と前記トリートメントする工程とは、予め定められた回数繰り返す、
請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記トリートメントする工程の後、前記酸化層を除去する工程を行う、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
処理容器の内部に、少なくとも表面が導電性シリコン材料で覆われている導電性のある第１の部材と、プラズマから見て電気的にグランド電位又はフローティング電位である第２の部材と、制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
酸素を含むガスをプラズマ化し、前記第１の部材の表面に酸化層を形成する工程と、
ハロゲンガスを含むガスをプラズマ化し、前記第２の部材の表面をトリートメントする工程と、
を制御するように構成される、プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１は、ＴｉＮのマスクの下のエッチング対象膜をエッチングする間にチャンバーの側壁に付着したＴｉ含有堆積物を除去し、金属堆積物に起因したエッチング特性の経時劣化を抑制する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０４００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、導電性の第１の部材の消耗を抑えつつ、グランド電位又はフローティング電位の第２の部材に付着した金属を含む堆積物を除去することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一の態様によれば、処理容器の内部に、少なくとも表面が導電性シリコン材料で覆われている導電性のある第１の部材と、プラズマから見て電気的にグランド電位又はフローティング電位である第２の部材と、を有するプラズマ処理装置において使用するプラズマ処理方法であって、酸素を含むガスをプラズマ化し、前記第１の部材の表面に酸化層を形成する工程と、ハロゲンガスを含むガスをプラズマ化し、前記第２の部材の表面をトリートメントする工程と、を有する、プラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一の側面によれば、導電性の第１の部材の消耗を抑えつつ、グランド電位又はフローティング電位の第２の部材に付着した金属を含む堆積物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。
【図２】一実施形態に係る酸化工程及びトリートメント工程の作用を説明するための図。
【図３】一実施形態に係るエッチング工程による金属堆積物の組成を一例を示す図。
【図４】一実施形態に係るプラズマ処理の一例を示すフローチャート。
【図５】一実施形態に係るプラズマ処理の効果の一例を示す図。
【図６】一実施形態の変形例に係るプラズマ処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【０００９】
[プラズマ処理装置]
まず、一実施形態にかかるプラズマ処理方法を実行するプラズマ処理装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の一例として、平行平板型の容量結合（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）プラズマ処理装置の断面模式図を示す。
【００１０】
最初に、図１（ａ）に示すプラズマ処理装置１０の構成について説明する。プラズマ処理装置１０は、処理容器１１と、その内部に配置された載置台１２とを有する。処理容器１１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム（Ａｌ）からなる円筒形の容器であり、接地されている。載置台１２は、基台２７と、基台２７の上に配置された静電チャック１３とを有する。載置台１２は、絶縁性の材料からなる保持部１４を介して処理容器１１の底部に配置されている。
【００１１】
基台２７は、アルミニウム等で形成されている。静電チャック１３は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の誘電体で形成され、ウェハＷを静電吸着力で保持するための機構を有する。静電チャック１３の外周の上部には、ウェハＷの周囲を環状に囲むエッジリング１５（フォーカスリングともいう）が設けられている。エッジリング１５の外周には、エッジリング１５の側面、および保持部１４の上面をプラズマから保護するための絶縁性の材料からなる保護部材４４が設けられている。
【００１２】
処理容器１１の内側壁と載置台１２の外側壁の間には、環状の排気路２３が形成され、排気口２４を介して排気装置２２に接続されている。排気装置２２は、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプから構成される。排気装置２２は、処理容器１１内のガスを排気路２３及び排気口２４に導き、排気する。これにより、処理容器１１内の処理空間を所定の真空度に減圧する。
【００１３】
排気路２３の保持部１４と処理容器１１の内側壁との間には、処理空間と排気空間とを分け、ガスの流れを制御するためのバッフル板２１が設けられている。バッフル板２１は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（例えば酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３））を形成することにより構成される。バッフル板２１には、複数の貫通孔が形成されている。
【００１４】
載置台１２は、第１の高周波電源１７と第２の高周波電源１８に接続される。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力（以下、「ＨＦパワー」ともいう。）を載置台１２に印加する。第２の高周波電源１８は、例えば１３ＭＨｚのイオン引き込みが可能なバイアス電圧用の高周波電力（以下、「ＬＦパワー」ともいう。）を載置台１２に印加する。これにより、載置台１２は下部電極としても機能する。
なお、第２の高周波電源１８はイオン引き込みが可能なバイアス電圧用ではあるが、印加したＬＦパワーの一部は、プラズマ生成にも寄与する場合がある。また、第１の高周波電源１７はプラズマ生成用ではあるが、印加したＨＦパワーの一部は、イオン引き込みにも寄与する場合がある。
【００１５】
処理容器１１の天井の開口には、外周にリング状の絶縁部材４０を介してシャワーヘッド１６が設けられている。ＨＦパワーが載置台１２とシャワーヘッド１６との間に容量的に印加される。また、可変直流電源４１がシャワーヘッド１６に接続されている。可変直流電源４１からシャワーヘッド１６に負の直流電圧を印加することにより、シャワーヘッド１６にバイアス電圧が印加され、イオンを引き込むことができる。
【００１６】
具体的には、主にＨＦパワーによりガスからプラズマが生成される。プラズマ中のイオンは、シャワーヘッド１６に印加した直流電圧によりシャワーヘッド１６に引き込まれてシャワーヘッド１６に衝突し、これにより、シャワーヘッド１６がスパッタされる。また、プラズマ中のイオンは載置台１２に印加されたＬＦパワーにより載置台１２に引き込まれて載置台１２に載置されたウェハＷおよびエッジリング１５に衝突し、これにより、ウェハＷ上の所定膜、およびエッジリング１５がスパッタされる。エッジリング１５に直流電圧を供給する機構を設けて、エッジリング１５に印加した直流電圧によりイオンがエッジリング１５に引き込まれてエッジリング１５に衝突し、これにより、エッジリング１５をスパッタさせてもよい。
【００１７】
ガス供給源１９は、エッチング工程、酸化工程、トリートメント工程、スパッタ工程の各プラズマ処理工程のプロセス条件に応じたガスを供給する。ガスは、ガス配管２０を介してシャワーヘッド１６内に入り、ガス拡散室２５を経て多数のガス通気孔２６から処理容器１１内にシャワー状に導入される。
【００１８】
処理容器１１には、その内壁面に沿ってデポシールド４２が着脱自在に設けられている。デポシールド４２は、プラズマ処理工程において発生する堆積物が処理容器１１の内壁面に付着することを防止する。デポシールド４２は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。なお、デポシールド４２は、保持部１４の外周面や排気路２３に配置してもよい。
【００１９】
接地部材４３は、処理容器１１の側壁に配置され、リング状に突出する。接地部材４３は電気的に接地されており、導電性材料、例えば、シリコンからなる。処理容器１１内では、シャワーヘッド１６に印加した直流電圧等に起因して発生した電子が接地部材４３に導入される。
【００２０】
図１（ｂ）に示す一実施形態に係るプラズマ処理装置１０は、図１（ａ）に示す一実施形態に係るプラズマ処理装置１０とほぼ同一構成を有し、第１の高周波電源１７の配置のみ異なる。つまり、図１（ｂ）のプラズマ処理装置１０では、第１の高周波電源１７が、シャワーヘッド１６に接続されている点が異なる。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのＨＦパワーをシャワーヘッド１６に印加する。
【００２１】
制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。制御部３０は、ＲＡＭに記憶されたレシピに設定された手順に従い、各種のプラズマ処理工程の制御や装置全体の制御を行う。
【００２２】
かかる構成のプラズマ処理装置１０においてプラズマプロセスを行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、ゲートバルブから処理容器１１内に搬入される。ウェハＷは、静電チャック１３上に載置される。ゲートバルブは、ウェハＷを搬入後に閉じられる。静電チャック１３の電極に直流電圧を印加することで、ウェハＷは、クーロン力によって静電チャック１３上に吸着及び保持される。
【００２３】
処理容器１１内の圧力は、排気装置２２により設定値に減圧され、処理容器１１の内部が真空状態に制御される。所定のガスがシャワーヘッド１６からシャワー状に処理容器１１内に導入される。ＨＦパワー及びＬＦパワーが載置台１２に印加される。直流電圧がシャワーヘッド１６に印加されてもよい。
【００２４】
主にＨＦパワーにより、導入されたガスからプラズマが生成され、プラズマの作用によりウェハＷにエッチング等のプラズマ処理工程が実行される。すべてのプラズマ処理工程が終了した後、ウェハＷは、搬送アーム上に保持され、処理容器１１の外部に搬出される。この処理を繰り返すことで連続してウェハＷが処理される。
【００２５】
かかる構成のプラズマ処理装置１０が有するシャワーヘッド１６及びエッジリング１５は、少なくとも表面が導電性シリコン材料で覆われている導電性のある第１の部材の一例である。第１の部材は、Ｓｉ、ＳｉＣ、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）の導電性シリコン材料から形成されてもよい。第１の部材は、少なくとも表面が前記導電性シリコン材料から形成されてもよい。例えば、第１の部材は、任意の部材に導電性シリコン材料を溶射等によりコーティングしてもよい。第１の部材は、導電性のシリコン又はシリコン含有物であり、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ）等の絶縁性の材料は含まない。本実施形態では、シャワーヘッド１６及びエッジリング１５は、シリコンにより形成される例を挙げて説明する。
【００２６】
また、絶縁部材４０、デポシールド４２、バッフル板２１、保護部材４４、及び接地部材４３は、プラズマから見て電気的にグランド電位又はフローティング電位である第２の部材の一例である。デポシールド４２、バッフル板２１及び接地部材４３は、プラズマから見て電気的にグランド電位である第２の部材の一例である。絶縁部材４０及び保護部材４４は、プラズマから見て電気的にフローティング電位である第２の部材の一例である。
【００２７】
［金属の堆積物］
近年、半導体構造は複雑化かつ微細化が進んでおり、プラズマ処理中に発生する副生成物（反応生成物）が極微小であっても、最終製品の半導体チップに与える影響の度合いは大きくなってきている。
【００２８】
特に、金属を含む部材をプラズマエッチングすると、副生成物に金属が含まれることになる。例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）のマスクの下にシリコン含有膜が形成され、マスクを介してシリコン含有膜をプラズマエッチングすると、マスクに含まれるチタン（Ｔｉ）が削れて副生成物に含まれることになる。このようにして副生成物に含まれるＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ等の金属材料は、金属以外の材料と比べて容易に除去し難い性質をもっている。
【００２９】
金属を含む副生成物が処理容器１１内に付着し、堆積すると、金属を含む堆積物（以下、「金属堆積物」という。）となる。金属堆積物は遷移金属であってもよい。金属堆積物は、基板上のパーティクルとなったり、処理容器１１のインピーダンスを変化させたり、ラジカル種の壁との相互作用が変化したりすることでエッチングプロセスの経時劣化を引き起こす要因となる。そのため、処理容器１１内の各部材に付着した金属の堆積物は除去することが重要である。
【００３０】
プラズマ処理装置１０内の部材のうち、シャワーヘッド１６及び載置台１２は、直流電圧、ＨＦパワー又はＬＦパワーのバイアス電圧を印加できる部材である。載置台１２に載置されたウェハＷおよびエッジリング１５は、載置台１２を通じてバイアス電圧を印加できる部材である。バイアス電圧を印加できる部材の場合、当該部材にバイアス電圧を印加してイオンを部材に引き込み、イオンによるスパッタエッチングによって部材に付着した金属堆積物を除去することが可能である。
【００３１】
一方、バイアス電圧を印加できない又は十分に印加できないパーツの場合、イオンの引き込みができない又は十分でないため、スパッタエッチングの効果は低い。このため、塩素（Ｃｌ）を含有する腐食ガスを使ってプラズマエッチングを行う。そうすると、図２の「比較例」の欄に示すように、絶縁部材４０等の第２の部材に付着した金属堆積物Ｒは塩素と反応して除去される。一方、主に塩素とＳｉとが反応して処理容器１１内のシャワーヘッド１６及びエッジリング１５等の第１の部材が削れ、ダメージを受ける。
【００３２】
そこで、図２の「本実施形態」の欄に示すように、塩素系ガス（ハロゲンガス）を含むガスのプラズマにて金属堆積物を除去する前に、Ｏ２プラズマによりシャワーヘッド１６等の表面を酸化し、これらの部材の表面にシリコン酸化膜を形成する（酸化工程）。これにより、次の金属堆積物Ｒを除去する工程（トリートメント工程）においてシャワーヘッド１６やエッジリング１５の表面を酸化層１５ａ、１６ａで保護することができる。
【００３３】
これにより、シャワーヘッド１６及びエッジリング１５等の第１の部材を酸化層１５ａ、１６ａで保護することでこれらの部材の消耗を抑えつつ、絶縁部材４０等の第２の部材に付着した金属堆積物Ｒを除去することができる。
【００３４】
図３は、下からシリコン膜２０３、シリコン酸化膜２０２、アルミナ膜２０１を有するチップをシャワーヘッド１６及び絶縁部材４０の表面に張り付け、アルミ基板をプラズマエッチングしたときのシャワーヘッド１６及び絶縁部材４０の表面に付着する堆積物の形状をＳＥＭ観察したものを上段に示す。また、下段には、シャワーヘッド１６及び絶縁部材４０の表面に付着する堆積物２００の元素の種類と量をＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy : XPS）にて測定した結果の一例を示す。
【００３５】
この結果から、シャワーヘッド１６上の堆積物２００の形状と、絶縁部材４０上の堆積物２００の形状とは異なるものであることがわかった。また、シャワーヘッド１６上の堆積物２００の組成と、絶縁部材４０の上の堆積物２００の組成はいずれも同じくアルミニウム（Ａｌ）とフッ素（Ｆ）を多く含むことが分かった。特に堆積物２００の約３割がアルミニウムであった。ただし、組成比は異なる。
【００３６】
以上から、以下に説明するプラズマ処理方法は、フローティング電位の絶縁部材４０やグランド電位のデポシールド４２等の第２の部材の表面をトリートメントし、表面に付着した堆積物２００を取り除く工程（以下、「トリートメント工程」ともいう。）を実行する。
【００３７】
また、このトリートメント工程において絶縁部材４０に付着した堆積物２００はハロゲンガスを含むガスと反応して除去される一方、主に塩素系ガスは、シャワーヘッド１６等の第１の部材のシリコンと反応して第１の部材を消耗させる。これにより、第１の部材がダメージを受ける。
【００３８】
そこで、トリートメント工程を実行する前に、Ｏ２プラズマによりシャワーヘッド１６の表面を酸化し、その表面に酸化層を形成する酸化工程を実行する。これにより、シャワーヘッド１６等の第１の部材の消耗を抑えつつ、絶縁部材４０等の第２の部材に付着した堆積物２００を除去することができる。
【００３９】
なお、酸化工程は、第１の部材の表面を酸化して、その表面をシリコン酸化膜にするのであり、第１の部材の表面を改質することにより第１の部材の表面に酸化層を形成する。
【００４０】
［プラズマ処理］
上記に説明した一実施形態に係るプラズマ処理の一例を、図４のフローチャートを参照しながら説明する。本処理は、制御部３０により制御される。本処理が開始されると、まず、制御部３０は処理容器１１内に金属材料を含む膜を有するウェハＷを提供する（ステップＳ１）。具体的には、制御部３０は、図示しない搬送アームによりウェハＷを処理容器１１内に搬入し、載置台１２に載置する。
【００４１】
ウェハ上に形成される金属材料を含む膜の一例としては、マスクに金属が含まれる場合、例えば、エッチング対象膜の一例であるシリコン酸化膜の上にＴｉＮのマスクやタングステン（Ｗ）のマスクが形成された膜が挙げられる。また、金属材料を含む膜の他の例としては、エッチング膜自体に金属が含まれる場合、例えば、エッチング膜がアルミナ又は酸化チタン（ＴｉＯ）膜が挙げられる。また、他の例としては、エッチング膜をエッチングすると露出する下地膜に金属が含まれる場合、例えば、シリコン酸化膜の下のタングステン膜が挙げられる。
【００４２】
次に、制御部３０は、ウェハＷをエッチングする（ステップＳ２）。例えば、制御部３０は、主にＨＦパワーによりＣＦ系のガスの一例としてＣ４Ｆ８ガスをプラズマ化し、当該プラズマによりウェハＷの上に形成された金属マスクを介してシリコン酸化膜等のエッチング対象膜をエッチングする。ただし、エッチングに使用されるガス種は、マスク、エッチング対象膜はこれに限られない。
【００４３】
次に、制御部３０は、処理後のウェハＷを処理容器１１外に搬出する（ステップＳ３）。次に、制御部３０は、処理容器１１内にダミーウェハを搬入し、載置台１２に載置する（ステップＳ４）。これにより、次の工程以降で生成されるプラズマから載置台１２の表面を保護することができる。ただし、ステップＳ４の処理は省略してもよい。
【００４４】
次に、制御部３０は、主にＨＦパワーにより酸素ガスをプラズマ化し、当該プラズマによりシャワーヘッド１６及びエッジリング１５の表面にシリコンの酸化層を形成する（ステップＳ５：酸化工程）。これにより、シャワーヘッド１６及びエッジリング１５の表面に酸化層の保護膜が形成される。
【００４５】
次に、制御部３０は、ハロゲンを含むガスを供給し、主にＨＦパワーによりプラズマ化し、当該プラズマにより処理容器１１の内部をトリートメントする（ステップＳ６：トリートメント工程）。これにより、処理容器１１内の全部材がトリートメントされる。この結果、例えば、絶縁部材４０、デポシールド４２、バッフル板２１、保護部材４４及び接地部材４３の表面をトリートメントし、これらの部材の表面に付着した金属堆積物を取り除くことができる。
【００４６】
ステップＳ６のトリートメント工程は、絶縁部材４０、デポシールド４２、バッフル板２１、保護部材４４及び接地部材４３の表面に付着した堆積物に含まれる金属をハロゲン化し、除去する。例えば、ＴｉＮのマスクの下にシリコン酸化膜が形成されたウェハＷをプラズマ処理する場合、金属堆積物にはＴｉが含有する。制御部３０は、ハロゲンを含むガスとして例えばＢＣｌ３ガスを供給し、主にＨＦパワーによりプラズマ化し、当該プラズマにより絶縁部材４０等の表面をトリートメントする。このときの化学反応を以下に示す。
Ｔｉ＋４Ｃｌ＊（ラジカル）→ＴｉＣｌ４↑
このようにして絶縁部材４０等の表面に付着した金属堆積物に含まれる金属をハロゲン化し、揮発させる。これにより、絶縁部材４０等の表面に付着した金属堆積物を除去することができる。
【００４７】
次に、制御部３０は、ステップＳ５の酸化工程及びステップＳ６のトリートメント工程を繰り返すかを判定する（ステップＳ７）。制御部３０は、ステップＳ５及びステップＳ６を予め定められた回数繰り返したかを判定し、予め定められた回数繰り返していないと判定した場合、ステップＳ５に戻り、ステップＳ５の酸化工程及びステップＳ６のトリートメント工程を繰り返す。例えば、酸化層は、塩素に対して耐性があるが、ある程度は消耗する。そこで、ステップＳ５及びステップＳ６を繰り返すことにより、酸化層が消失する前に酸化層を再度形成しながら、金属堆積物を除去することができる。なお、繰り返し回数は、１回以上であればよい。
【００４８】
ステップＳ７において、制御部３０は、ステップＳ５及びステップＳ６を予め定められた回数繰り返したと判定した場合、シャワーヘッド１６及びエッジリング１５の表面の酸化層を除去する（ステップＳ８）。そして、制御部３０は、本処理を終了する。
【００４９】
なお、ステップＳ５の酸化工程は、第２の高周波電源１８から供給されるイオン引き込み用のＬＦパワー又は可変直流電源４１から供給される直流電圧の少なくともいずれかを第１の部材に印加することが好ましい。また、エッジリング１５に直流電圧を供給する機構からエッジリング１５に直流電圧を印加してもよい。これにより、第１の部材の表面の酸化を促進することができる。
【００５０】
以上に説明したプラズマ処理方法によれば、シャワーヘッド１６等の第１の部材のシリコンの消耗を抑えつつ、絶縁部材４０等の第２の部材の表面の金属堆積物を除去することができる。
【００５１】
また、第１の部材の消耗を抑制することで、シリコンが第１の部材から第２の部材に飛来することを抑制できるため、第２の部材の表面に付着する金属堆積物の量が減り、第２の部材の表面の金属堆積物の除去をより容易にすることができる。
【００５２】
［実験結果］
図５は、上記実施形態に係るプラズマ処理方法を実行した結果の一例を示す。ここでは、第１の部材のうちシャワーヘッド１６と、第２の部材のうち絶縁部材４０及びデポシールド４２の表面の状態を示す。本実験ではシャワーヘッド１６はポリシリコンで形成されている。シャワーヘッド１６、絶縁部材４０及びデポシールド４２の表面には、金属堆積物の一例としてアルミナが形成されている。そして、上記実施形態に係るプラズマ処理方法を実行した結果、第１の部材の表面のポリシリコンのエッチングレートと、第２の部材の表面のアルミナのエッチングレートとを計測した。また、これらの計測した数値からアルミナとポリシリコンとの選択比を算出した。選択比が高いほど、アルミナに対してポリシリコンが削れていないことを示す。
【００５３】
本実施形態では、図４に示すステップＳ５の酸化工程の後にステップＳ６のトリートメント工程が実行された。一方、比較例では、酸化工程を行わずにトリートメント工程が実行された。
【００５４】
この結果、本実施形態では比較例と比べて、第１の部材の一例であるシャワーヘッド１６の表面のポリシリコンが削られておらず、シリコンの消耗を抑制できた。また、本実施形態では比較例と同等程度、第２の部材の一例である絶縁部材４０及びデポシールド４２においてアルミナの金属堆積物を除去できた。つまり、本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、第１の部材上のポリシリコンのエッチングレートを低下させ、第２の部材上の金属堆積物のエッチングレートを向上させることを両立させることができた。これにより、シャワーヘッド１６の選択比が向上した。
【００５５】
以上から、本実施形態では比較例と比べて、第１の部材の表面が酸化され、酸化層が形成されると、第２の部材の表面の金属堆積物を除去するトリートメント工程において第１の部材の表面がエッチングされ難い状態になった。これにより、結果として第１の部材に対する金属堆積物のエッチングレートが高くなり、選択比が上がった。
【００５６】
フローティング電位を持つ絶縁部材４０やグランド電位を持つデポシールド４２等の第２の部材には、直流電圧やＬＦパワーを印加したとしても十分なバイアス電圧がかからない。このため、プラズマから見ると、第２の部材はスパッタできるほどの電位差を持っておらず、スパッタ効果が低い又は生じない。このため、トリートメント工程では、ハロゲンを含むガスの主にラジカルの作用により第２の部材の表面の金属堆積物を化学的に除去する。このとき、ハロゲンを含むガスは、第１の部材のシリコンを消耗する。このため、トリートメント工程を実行する前に酸化工程を実行し、第１の部材の表面に酸化層を形成する。これにより、トリートメント工程において、第１の部材のシリコンの消耗を抑制しつつ、第２の部材の表面に形成された金属堆積物を除去することができた。
【００５７】
［変形例］
次に、一実施形態の変形例に係るプラズマ処理について、図６を参照しながら説明する。図６は、一実施形態の変形例に係るプラズマ処理の一例を示すフローチャートを示す。図４に示した一実施形態に係るプラズマ処理と同一処理については同一ステップ番号を付与し、説明を省略又は簡略化する。
【００５８】
一実施形態の変形例に係るプラズマ処理では、ステップＳ２のエッチング工程の後であって、ステップＳ３においてウェハを搬出し、ステップＳ４においてダミーウェハを搬入後、ステップＳ１０及びステップＳ１１のクリーニング工程を行う点が異なる。
【００５９】
つまり、変形例に係るプラズマ処理では、ステップＳ５の酸化工程を行う前に、ステップＳ２のエッチングする工程によってシャワーヘッド１６等の第１の部材の表面に付着した金属堆積物を除去するクリーニング工程が実行される。
【００６０】
クリーニング工程として、制御部３０は、酸素ガスのプラズマにより処理容器１１内のすべての部材に付着した金属堆積物を除去する（ステップＳ１０）。次に、制御部３０は、イオン引き込み用のＬＦパワー、プラズマ生成用のＨＦパワー、又は可変直流電源４１からの直流電圧の少なくともいずれかをシャワーヘッド１６及びエッジリング１５に印加する。これにより、イオンをシャワーヘッド１６及びエッジリング１５を含む第１の部材に引き込み、シャワーヘッド１６及びエッジリング１５に付着した金属堆積物をスパッタにより除去する（ステップＳ１１）。
【００６１】
変形例では、ステップＳ１０のＯ２プラズマのクリーニング及びステップＳ１１のスパッタによるクリーニングを実行した後、ステップＳ５の酸化工程及びステップＳ６のトリートメント工程を実行する。
【００６２】
以上に説明したように、一実施形態の変形例に係るプラズマ処理方法によっても、シャワーヘッド１６等の第１の部材のシリコンの消耗を抑えつつ、絶縁部材４０等の第２の部材の表面の金属堆積物を除去することが可能になる。
【００６３】
なお、ステップＳ１０のクリーニング工程は、金属堆積物にＣやＦが含まれない場合、省略することができる。また、ステップＳ１０のクリーニング工程とステップＳ５の酸化工程とは、一つの工程として行ってもよいし、別の工程として分けて行ってもよい。ただし、本変形例のように、ステップＳ１０のクリーニング工程を、ステップＳ５の酸化工程と分けて行うことで、ステップＳ１０のクリーニング工程のプロセス条件と、ステップＳ５の酸化工程のプロセス条件とをそれぞれの工程に最適化させることができる。
【００６４】
更に、ステップＳ１０のクリーニング工程とステップＳ１１のスパッタ工程との実行順を入れ替えてもよいし、一つの工程としてまとめて行ってもよい。
【００６５】
今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００６６】
一実施形態にかかるプラズマ処理方法を実行可能な装置は、プラズマ処理装置１０に限られない。一実施形態にかかるプラズマ処理方法を実行可能な装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプの装置でも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１０  プラズマ処理装置
１２  載置台（下部電極）
１１  処理容器
１５  エッジリング
１６  シャワーヘッド（上部電極）
１７  第１の高周波電源
１８  第２の高周波電源
２１  バッフル板
３０  制御部
４０  絶縁部材
４１  可変直流電源
４２  デポシールド
４３  接地部材
Ｒ    金属堆積物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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