(57)【要約】  このプラズマ処理装置のドライクリーニング方法は、誘電体部材を備えた真空容器と；前記誘電体部材の外側に設けられた平面状電極及び高周波アンテナと；これら高周波アンテナ及び平面状電極のそれぞれに高周波電力を供給することにより、前記誘電体部材を介して前記真空容器内に高周波電力を導入して誘導結合プラズマを発生させる高周波電源と；を備えたプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、前記真空容器内にフッ素を含むガスを導入すると共に、前記高周波電源により、前記真空容器内に高周波電力を導入して前記フッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させる工程と；この誘導結合プラズマにより前記誘電体部材に付着した貴金属および強誘電体の少なくとも一方を含む生成物を除去する工程と；を含む。
2008149741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体部材を備えた真空容器と；
前記誘電体部材の外側に設けられた平面状電極及び高周波アンテナと；
これら高周波アンテナ及び平面状電極のそれぞれに高周波電力を供給することにより、前記誘電体部材を介して前記真空容器内に高周波電力を導入して誘導結合プラズマを発生させる高周波電源と；
を備えたプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記真空容器内にフッ素を含むガスを導入すると共に、前記高周波電源により前記真空容器内に高周波電力を導入して前記フッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させる工程と；
この誘導結合プラズマにより、前記誘電体部材に付着した貴金属および強誘電体の少なくとも一方を含む生成物を除去する工程と；
を含むことを特徴とするプラズマ処理装置のドライクリーニング方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記フッ素を含むガスが、フッ化硫黄ガス、フッ化窒素ガス、フッ化炭素ガスのいずれか１種である。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記貴金属が、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ルテニウム酸ストロンチウムの群から選択される１種または２種以上を含有する。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記強誘電体が、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３）の群から選択される１種または２種以上を含有する。
【請求項５】
請求項１に記載のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記貴金属および強誘電体の少なくとも一方が、強誘電体メモリの記憶素子用の構成材料である。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、
前記貴金属および強誘電体の少なくとも一方が、アクチュエータまたは圧電素子用の構成材料である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置のドライクリーニング方法に関し、更に詳しくは、プラズマ処理装置を用いてＦｅＲＡＭ（Ferroelectric Random Access Memory）と称される強誘電体メモリの記憶素子、もしくはセンサ、アクチュエータ、発振器、フィルタ等の圧電素子等を製作した際に、真空容器内に高周波電力を導入する誘電体部材に付着した生成物を効率よく除去し、しかもパーティクルを大幅に減少させるとともに、スループットを向上させることが可能なプラズマ処理装置のドライクリーニング方法に関する。
本出願は、特願２００７−１４５０１８号を基礎出願とし、その内容を取り込む。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＦｅＲＡＭと称される強誘電体メモリがある。
この強誘電体メモリは、下部電極層、強誘電体層及び上部電極層からなる積層構造の記憶素子であり、基板上に、絶縁体からなる下地層を成膜し、この下地層上にＰｔ等の貴金属からなる下部電極層、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）からなる強誘電体層、Ｐｔ等の貴金属からなる上部電極層を順次成膜して積層膜とし、この積層膜にエッチングを施すことにより作製される（例えば、特許文献１等参照）。この積層膜をエッチングする工程では、例えば、誘導結合プラズマを用いたプラズマ処理装置が用いられている。【０００３】
ところで、従来の誘導結合プラズマを用いたプラズマ処理装置においては、積層膜にエッチングを施す際に、高周波電力をチャンバー（真空容器）内に導入する誘電体部材に、積層膜を構成する貴金属や強誘電体が付着し、高周波電力をシールしてしまうために、プラズマが不安定になる問題があった。さらに、この付着物が剥離することによって積層膜のパーティクルが増加するという問題もあった。
そこで、この付着物を除去するために、静電的に結合する電極に高周波電力を印加した際に発生するイオンの衝撃によって付着物を除去することが行われている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３４４７８５号公報
【特許文献２】特許３４２９３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の付着物除去方法では、付着物の厚みが厚かったり、あるいは付着物が強固に付着していた様な場合には、イオン衝撃に時間が掛かり、除去効率が低下するという問題点、及びスループットを低下させるという問題があった。
また、付着物を除去した後に再度積層膜を成膜すると、クリーニングを行ったにもかかわらず、パーティクルの数を大幅に減少させることができないという問題もあった。【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高周波電力を真空容器内に導入する誘電体部材に付着した貴金属や強誘電体を、効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができるプラズマ処理装置のドライクリーニング方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、プラズマ処理装置の誘電体部材に付着した貴金属および／または強誘電体を含む生成物を除去するドライクリーニング方法について鋭意検討を行った。その結果、真空容器内にフッ素を含むガスを導入し、このフッ素を含むガスに高周波電力を導入することによって誘導結合プラズマを発生させ、この誘導結合プラズマにより、誘電体部材に付着した貴金属および／または強誘電体を含む生成物を除去すれば、付着物を効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００７】
すなわち、本発明のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法は、誘電体部材を備えた真空容器と；前記誘電体部材の外側に設けられた平面状電極及び高周波アンテナと；これら高周波アンテナ及び平面状電極のそれぞれに高周波電力を供給することにより、前記誘電体部材を介して前記真空容器内に高周波電力を導入して誘導結合プラズマを発生させる高周波電源と；を備えたプラズマ処理装置のドライクリーニング方法であって、前記真空容器内にフッ素を含むガスを導入すると共に、前記高周波電源により、前記真空容器内に高周波電力を導入して前記フッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させる工程と；この誘導結合プラズマにより前記誘電体部材に付着した貴金属および強誘電体の少なくとも一方を含む生成物を除去する工程と；を含む。【０００８】
このドライクリーニング方法では、高周波電源により高周波アンテナ及び平面状電極それぞれに高周波電力を供給し、真空容器内に導入されたフッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させ、この誘導結合プラズマにより生じたフッ素イオン及びラジカルが誘電体部材に付着した貴金属および／または強誘電体を含む生成物をスパッタリングすると共にこれら貴金属および／または強誘電体と反応し、これら貴金属および／または強誘電体を誘電体部材から散逸させる。
これにより、誘電体部材から付着物が効率よく除去される。よって、この付着物に起因するパーティクルの数が大幅に減少し、スループットも向上する。【０００９】
前記フッ素を含むガスは、フッ化硫黄ガス、フッ化窒素ガス、フッ化炭素ガスのいずれか１種であることが好ましい。
前記貴金属は、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、ルテニウム酸ストロンチウムの群から選択される１種または２種以上を含有することが好ましい。
前記強誘電体は、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３）の群から選択される１種または２種以上を含有することが好ましい。【００１０】
前記貴金属および強誘電体の少なくとも一方が、強誘電体メモリの記憶素子用の構成材料であってもよい。
前記貴金属および強誘電体の少なくとも一方が、アクチュエータまたは圧電素子用の構成材料であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法によれば、真空容器内にフッ素を含むガスを導入すると共に、高周波電源により前記真空容器内に高周波電力を導入して前記フッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させ、この誘導結合プラズマにより、誘電体部材に付着した貴金属および強誘電体の少なくとも一方を含む生成物を除去する。よって、誘電体部材に付着した貴金属や強誘電体を、効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るドライクリーニング方法を実施する際に用いられるプラズマ処理装置の断面図である。
【図２】図２は、同プラズマ処理装置が備える平面状電極の形状の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、同平面状電極の形状の、他の例を示す平面図である。
【図４】図４は、クリーニング後のパーティクルの個数を示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
１    真空チャンバ
２    石英板
３    高周波ループアンテナ
４，１１    マッチングボックス（ＭＢ）
５    高周波電源
６    永久磁石
７    平面状電極
８    可変コンデンサ
９    ウエハ
１０  基板ホルダ
１２  高周波電源
２１、２２  線状金属材料
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法を実施するための一実施形態について以下に説明する。
なお、本実施形態は、本発明の趣旨をより良く理解するために具体的な説明を行うものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。【００１５】
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置のドライクリーニング方法を実施する際に用いられる、誘導結合プラズマを用いたプラズマ処理装置の断面図である。
同図１において、符号１は、プラズマ処理装置の処理室を画定している真空チャンバ（真空容器）を示す。また、符号２は、真空チャンバ１の上部開口に密閉した状態で取り付けられ窓を構成する誘電体部材である石英板を示す。また、符号３は、石英板２の外側に設けられ石英板２と平行に二巻回のループ状とされた高周波ループアンテナを示す。また、符号４は、高周波ループアンテナ３に接続されてマッチング回路を備えたマッチングボックス（ＭＢ）を示す。また、符号５は、マッチングボックス４に接続される高周波電源を示す。【００１６】
また、符号６は、高周波ループアンテナ３の下側に、この高周波ループアンテナ３に流れる電流に直交し、かつ石英板２と平行にループ状に配置された複数の板状の永久磁石を示す。また、符号７は、石英板２と永久磁石６との間に設けられた平面状電極を示す。また、符号８は、容量を最適な値（１０ｐＦ〜５００ｐＦ）に調整することが可能な可変コンデンサを示す。また、符号９は、プラズマ処理が施されるウエハを示す。また、符号１０は、ウエハ９を支持する基板ホルダを示す。また、符号１１は、基板ホルダ１０に接続されてマッチング回路を備えたマッチングボックス（ＭＢ）を示す。また、符号１２は、マッチングボックス１１に接続される高周波電源を示す。【００１７】
平面状電極７は、平面形状を有する線状金属材料で構成されたもので、石英板２で形成する窓の形状に合わせて構成され、この石英板２から５０ｍｍ以下の間隔をあけて平行に配置されている。
平面状電極７の形状は、図２に示すように、複数本の線状金属材料２１が中心から放射状に伸びる星形、あるいは、図３に示すように、先端部が分岐した線状金属材料２２が複数本、中心から放射状に伸びる星形とされている。
平面状電極７の形状は、星形の他、櫛形状等も採用可能である。【００１８】
次に、このプラズマ処理装置におけるドライクリーニング方法について説明する。
ＦｅＲＡＭと称される強誘電体メモリの積層膜からなる記憶素子の成膜後は、積層膜をエッチングした際に発生する生成物が石英板２の内側に付着している。
この生成物は、貴金属および／または強誘電体を含むもので、貴金属としては、白金、イリジウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ３）の群から選択される１種または２種以上が挙げられる。
また、強誘電体としては、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＴＯ（ＢａＴｉＯ３）の群から選択される１種または２種以上が挙げられる。【００１９】
そこで、この生成物を除去するために、真空チャンバ１内にダミーウエハを導入し、クリーニングガスとしてフッ素を含むガスを導入するとともに、高周波電源５により高周波ループアンテナ３及び平面状電極７それぞれに高周波電力を供給し、真空チャンバ１内に導入されたフッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させる。
このフッ素を含むガスとしては、フッ化硫黄ガス、フッ化窒素ガス、フッ化炭素ガスのいずれか１種が好ましい。【００２０】
フッ化硫黄ガスとしては、一フッ化硫黄（Ｓ２Ｆ２）、二フッ化硫黄（ＳＦ２）、四フッ化硫黄（ＳＦ４）、五フッ化硫黄（Ｓ２Ｆ１０）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）が挙げられる。これらの中でも、特に六フッ化硫黄（ＳＦ６）が、加温かつ低圧下で貴金属および／または強誘電体と反応して貴金属および／または強誘電体のフッ化物を容易に生成できるので好ましい。【００２１】
フッ化窒素ガスとしては、一フッ化窒素（Ｎ２Ｆ２）、三フッ化窒素（ＮＦ３）が挙げられる。これらの中でも、特に三フッ化窒素（ＮＦ３）が、加温かつ低圧下で貴金属および／または強誘電体と反応して貴金属および／または強誘電体のフッ化物を容易に生成できるので好ましい。【００２２】
フッ化炭素ガスとしては、パーフルオロメタン（ＣＦ４）、パーフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）、パーフルオロプロパン（Ｃ３Ｆ８）、ヘキサフルオロブタン（Ｃ４Ｆ６）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、ペルフルオロシクロペンテン（Ｃ５Ｆ８）等が挙げられる。これらの中でも、特に、分子量の小さいパーフルオロメタン（ＣＦ４）、パーフルオロエタン（Ｃ２Ｆ６）等が、加温かつ低圧下で貴金属および／または強誘電体と反応して貴金属および／または強誘電体のフッ化物を容易に生成できるので好ましい。【００２３】
このフッ素を含むガスの流量は、２０ｓｃｃｍ以上かつ１００ｓｃｃｍ以下が好ましい。
また、フッ素を含むガスの圧力は、０．３Ｐａ以上かつ５Ｐａ以下が好ましい。【００２４】
このフッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させることにより、フッ素イオン及びラジカルが生じる。これらフッ素イオン及びラジカルが石英板２に付着した貴金属および／または強誘電体を含む生成物をスパッタリングする。すると、これら貴金属および／または強誘電体と反応して、貴金属および／または強誘電体を構成する元素のフッ化物が生成される。【００２５】
このフッ化物としては、その沸点（ｂｐ）または融点（ｍｐ）が貴金属および／または強誘電体を構成する元素よりも低いものが好ましく、例えば、フッ化イリジウム(VI)（ＩｒＦ６）（ｍｐ＝４４．４℃、ｂｐ＝５３℃）、フッ化白金(II)（ＰｔＦ２）、フッ化白金(IV)（ＰｔＦ４）、フッ化ジルコニウム(IV)（ＺｒＦ４）、フッ化チタン(III)（ＴｉＦ３）、フッ化チタン(IV)（ＴｉＦ４）等が挙げられる。
このフッ化物は、生成物との結合力が比較的弱く、スパッタリングにより生成物から容易に剥離するので、このフッ化物を石英板２から容易に散逸させることができる。【００２６】
このように、石英板２から付着物が効率よく除去される。よって、付着物に起因するパーティクルの数が大幅に減少し、スループットも向上する。
以上説明のように、石英板２に付着した貴金属や強誘電体を、効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができる。【００２７】
図４は、本発明を適用した一実施例を示すグラフであり、クリーニング後のパーティクルの個数を示している。より詳細に言うと、同グラフは、８インチウエハを２５枚、プラズマ処理した後、ダミーウエハを導入し、アルゴン（Ａｒ）ガスまたは六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを用いてドライクリーニングを行い、その後、パーティクル測定用のウエハを導入してプラズマ処理を施した際のウエハ上のパーティクルの個数を示したものである。【００２８】
同図４中、Ａｒは、上記のプラズマ処理装置にＡｒガス（５０ｓｃｃｍ、０．５Ｐａ）を導入し、高周波ループアンテナ３の高周波電力を１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、３０分としてドライクリーニングを行ったときのパーティクルの個数であり、約４０００個である。
一方、ＳＦ６は、上記のプラズマ処理装置にＳＦ６ガス（５０ｓｃｃｍ、０．５Ｐａ）を導入し、高周波ループアンテナ３の高周波電力を１０００Ｗ、バイアスを１００Ｗ、３０分としてドライクリーニングを行ったときのパーティクルの個数であり、５０個以下である。【００２９】
上記実施例によれば、ＳＦ６ガスを用いた場合は、Ａｒガスを用いた場合に比べてパーティクルの個数が大幅に減少していることが分かった。
また、ドライクリーニングの前後における石英板２の表面状態を観察したところ、ドライクリーニング前の石英板２の表面状態は、生成物の付着により凹凸が激しいものであったが、ドライクリーニング後の石英板２の表面状態は、生成物の付着が殆ど認められず、平坦性に優れていた。【００３０】
以上説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法によれば、真空チャンバ１内にフッ素を含むガスを導入すると共に、高周波電源５により高周波ループアンテナ３及び平面状電極７のそれぞれに高周波電力を供給し、真空チャンバ１内に導入されたフッ素を含むガスに誘導結合プラズマを発生させ、石英板２上の貴金属および／または強誘電体を含む生成物をスパッタリングすると共に、これら貴金属および／または強誘電体と反応し、貴金属および／または強誘電体を構成する元素のフッ化物を生成する。その結果、石英板２上に付着した貴金属や強誘電体を、効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができる。【００３１】
なお、本実施形態のプラズマ処理装置のドライクリーニング方法では、ＦｅＲＡＭと称される強誘電体メモリの積層膜からなる記憶素子を成膜した際に石英板２の内側に付着する貴金属および／または強誘電体を含む生成物を、ドライクリーニングにより除去する場合を例に取り説明した。この他、アクチュエータまたは圧電素子を構成する材料である貴金属および／または強誘電体を含む生成物をドライクリーニングにより除去する場合においても、本発明は同様の効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、高周波電力を真空容器内に導入する誘電体部材に付着した貴金属や強誘電体を、効率よく除去することができ、パーティクルの数を大幅に減少させることができ、スループットを向上させることができるプラズマ処理装置のドライクリーニング方法を提供することができる。
【図１】
2008149741.tif 000003
【図２】
2008149741.tif 000004
【図３】
2008149741.tif 000005
【図４】
2008149741.tif 000006
【国際調査報告】
2008149741.tif 000007
2008149741.tif 000008