(57)【要約】【課題】処理時間を短くすることができるプラズマ処理方法を提供すること。また、処理容器内にシールド部材を配置した場合であっても、プラズマ点火の困難性をともなわずにプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法を提供すること。【解決手段】処理容器内部に設けられたシールド部材を具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すにあたり、被処理体を処理容器内に搬入し、載置台に載置し（工程１）、バイアス印加手段により、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるようなバイアスを前記載置台に印加して前記処理容器内でプラズマを点火し（工程３）、その後、処理容器内を実質的に同等の圧力に維持した状態で、高周波アンテナに高周波電力を印加して処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、バイアス印加手段により載置台にバイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す（工程４）。【選択図】      図３
2004363316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、
前記バイアス印加手段により、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを前記載置台に印加して前記容器内でプラズマを点火する工程と、
その後、前記処理容器内を実質的に同等の圧力に維持した状態で前記高周波アンテナに高周波電力を印加して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台に高周波バイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程と
を具備することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記プラズマを点火する工程および前記プラズマ処理を施す工程は、いずれも前記処理容器内の圧力を０．０４Ｐａ以上に調整して行うことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記プラズマを点火する工程は、２０Ｗ以下の高周波バイアスを前記載置台に印加することにより行うことを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段と、プラズマ処理の際に前記誘電体壁の所定部分に付着物が付着することを防止する前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、
前記バイアス印加手段により、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを前記載置台に印加して前記処理容器内でプラズマを点火する工程と、
その後、前記高周波アンテナに高周波電力を印加して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台にバイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程と
を具備することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記プラズマを点火する工程は、前記処理容器内の圧力を６．６〜１３３．３Ｐａの範囲に調整して行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記プラズマを点火する工程は、１００Ｗ以下の高周波バイアスを前記載置台に印加することを特徴とする請求項５に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段と、プラズマ処理の際に前記誘電体壁の所定部分に付着物が付着することを防止する前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、
前記高周波アンテナに高周波電力を印加すると同時に前記バイアス印加手段により前記載置台に自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを印加して前記処理容器内でプラズマを点火する工程と、
その後、前記高周波アンテナからの高周波電力をプラズマ処理用の値に調整して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台に高周波バイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程と
を具備することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記プラズマを点火する工程は、前記プラズマ処理を施す工程よりも前記処理容器内の圧力を高くして行うことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記プラズマを点火する工程は、前記処理容器内の圧力を６．６〜１３３．３Ｐａにして行うことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記プラズマを点火する工程は、１００Ｗ以下の高周波バイアスを前記載置台に印加し、かつ５００〜３０００Ｗの高周波電力を前記高周波アンテナに印加することを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の表面部分を除去するプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、例えば、被処理体であるシリコンウエハに形成されたコンタクトホールの底部にＴｉを成膜し、Ｔｉと基板のＳｉとの相互拡散によりＴｉＳｉを形成し、その上にＴｉＮ等のバリア層を形成し、さらにその上にＡｌ層、Ｗ層、Ｃｕ層等を形成してホールの埋め込みと配線の形成が行われる。従来から、このような一連の工程を実施するためにクラスターツール型のような複数のチャンバーを有するメタル成膜システムが用いられている。このようなメタル成膜システムにおいては、良好なコンタクトを得るために成膜処理に先立って、シリコンウエハ上に形成された自然酸化膜やエッチングダメージ層等を除去する処理が施される。このような自然酸化膜を除去する装置としては、特許文献１に示されたような水素ガスとアルゴンガスを用いて誘導結合プラズマを形成するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３３６４２６号公報（図２およびその説明部分）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような誘導結合プラズマにより自然酸化膜等をエッチング除去する場合、一般的に、まずチャンバー内を比較的高圧にして、高周波アンテナに高周波電力を印加してプラズマを点火し、その後、チャンバー内の圧力を低下させるとともにウエハにバイアスを印加してエッチング処理を行うが、この場合には、プロセスの途中でチャンバー内圧力を変動させざるを得ず、エッチングの不均一性が生じたり、処理時間が長くなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
ところで、近時、シリコンウエハの自然酸化膜と同時に、各膜間のコンタクト抵抗を低くするために金属膜のエッチングストッパーもエッチングされるような場合や、前の工程で形成された層、例えばＣｕ配線層の上に形成された酸化膜およびその上の金属バリア膜を一括して除去する場合等、金属膜をエッチングする場合に上記のような酸化膜除去装置を用いつつあるが、金属膜のような導電性材料をエッチングする場合には、装置の誘電体壁内面に導電性材料が付着し、このような誘導結合プラズマ処理におけるプラズマの点火の制御が難しいため、プラズマの安定性や均一性に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【０００６】
このような問題点に対して、本発明者は先に、プラズマ処理の際に飛散して装置の誘電体壁に付着した導電性材料に誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にする前記処理容器内部に設けられたシールド部材を設けることを提案し、特許出願した（特願２００３−１１８４４）。
【０００７】
しかしながら、このようなシールド部材を設けた場合、処理容器内を比較的高圧の状態にして高周波アンテナに高周波電力を印加しても、プラズマを点火することが困難であるという問題点がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理時間を短くすることができるプラズマ処理方法を提供することを目的とする。また、処理容器内にシールド部材を配置した場合であっても、プラズマ点火の困難性をともなわずにプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明第１の観点では、被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、前記バイアス印加手段により、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを前記載置台に印加して前記容器内でプラズマを点火する工程と、その後、前記処理容器内を実質的に同等の圧力に維持した状態で前記高周波アンテナに高周波電力を印加して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台に高周波バイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程とを具備することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１０】
このように、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを被処理体を載置する載置台に印加してプラズマを点火した後、処理容器内を実質的に同等の圧力に維持した状態で、高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを形成するとともにバイアス印加手段により載置台に高周波バイアスを印加してプラズマ処理を施すので、従来、プラズマを点火した後、処理容器内の圧力を変化させる際にかかっていた時間を実質的になくすことができ、処理時間を著しく短縮することができる。また、プラズマ点火時に印加する高周波バイアスは自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下であるから被処理体へイオンダメージ（プラズマダメージ）を及ぼすことはなく、被処理体の表面を良好で清浄な状態とすることができる。
【００１１】
上記第１の観点において、前記プラズマを点火する工程および前記プラズマ処理を施す工程は、いずれも前記処理容器内の圧力を０．０４Ｐａ以上に調整して行うことが好ましい。この場合に、前記プラズマを点火する工程は、２０Ｗ以下の高周波バイアスを載置台に印加することにより行うことができる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段と、プラズマ処理の際に前記誘電体壁の所定部分に付着物が付着することを防止する前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、前記バイアス印加手段により、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを前記載置台に印加して前記処理容器内でプラズマを点火する工程と、その後、前記高周波アンテナに高周波電力を印加して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台に高周波バイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程とを具備することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１３】
このように、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを被処理体に印加することにより、処理容器内にシールド部材が存在していても困難性をともなわずにプラズマを点火することができ、しかも被処理体にダメージを与えることもない。また、このようにしてプラズマを点火した後に、高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを形成するとともに、バイアス印加手段により被処理体にバイアスを印加してプラズマ処理を施す際には、処理容器内の圧力を実質的に変化させる必要がないので、従来よりも処理時間を短縮することができる。
【００１４】
上記第２の観点において、前記プラズマを点火する工程は、前記処理容器内の圧力を６．６〜１３３．３Ｐａの範囲に調整して行うことが好ましい。この場合に、前記プラズマを点火する工程は、１００Ｗ以下の高周波バイアスを載置台に印加することにより行うことができる。
【００１５】
本発明の第３の観点では、被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成する高周波アンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内で被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段と、プラズマ処理の際に前記誘電体壁の所定部分に付着物が付着することを防止する前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備するプラズマ処理装置を用いて被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、被処理体を前記処理容器内に搬入し、前記載置台に載置する工程と、前記高周波アンテナに高周波電力を印加すると同時に前記バイアス印加手段により前記載置台に自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを印加して前記処理容器内でプラズマを点火する工程と、その後、前記高周波アンテナからの高周波電力をプラズマ処理用の値に調整して前記処理容器内に誘導結合プラズマを形成するとともに、前記バイアス印加手段により前記載置台に高周波バイアスを印加して被処理体にプラズマ処理を施す工程とを具備することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１６】
このように、処理容器内でプラズマを点火する際に、高周波アンテナに高周波を印加するとともに、バイアス印加手段により被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するので、処理容器内にシールド部材が存在していても処理容器内にプラズマ点火に十分な電界を形成することができ、困難性をともなうことなくプラズマを点火することができる。またこの際に、被処理体に印加する高周波バイアスが、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるようなものであるため、被処理体にイオンダメージダメージ（プラズマダメージ）を与えることもなく、かつ被処理体の表面を良好で清浄な状態とすることができる。
【００１７】
上記第３の観点において、前記プラズマを点火する工程は、前記プラズマ処理を施す工程よりも前記処理容器内の圧力を高くして行うことが好ましい。また、前記プラズマを点火する工程は、前記処理容器内の圧力を６．６〜１３３．３Ｐａにして行うことが好ましい。この場合に、前記プラズマを点火する工程は、１００Ｗ以下の高周波バイアスを載置台に印加し、かつ５００〜３０００Ｗの高周波電力を前記高周波アンテナに印加することにより行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置１００は、金属膜上に形成される金属酸化膜等をエッチング除去するためのものであり、略円筒状のチャンバー１と、チャンバー１の上方にチャンバー１と連続するように設けられた上部が閉塞された円筒状、例えばドーム型のベルジャー２と、チャンバー１の下方に設けられたチャンバー１内を均一に排気するための排気室３を有している。
【００１９】
チャンバー１は、アルミニウム等の導電性材料で構成されており、その内部には被処理体であるウエハＷを水平に支持するための誘電性材料からなるサセプタ（載置台）１１が円筒状の支持部材１２に支持された状態で配置されている。このサセプタ１１は、排気室３の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材１２により支持されている。サセプタ１１の上面にはウエハＷと略同形の凹部１１ａが形成されており、この凹部１１ａにウエハＷが落とし込まれるようになっている。サセプタ１１の外周には、サセプタ１１に載置されたウエハＷのエッジを覆うようにシャドウリング１３が昇降可能に設けられている。シャドウリング１３は、プラズマをフォーカスし、均一なプラズマを形成するのに役立つ。また、サセプタ１１をプラズマから保護する役割も有する。
【００２０】
サセプタ１１は、高熱伝導性のセラミック材料、例えばＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３等で構成されている。中でも最も熱伝導性が高いＡｌＮが好ましい。サセプタ１１内の上部には電極１４が水平に埋設されており、この電極１４には整合器１６を介してウエハに高周波バイアスをかけてイオンを引き込むための高周波電源１５が接続されている。ベルジャー２の天壁の上には対向電極として機能し、かつベルジャー２の保持機能を兼備した導電性部材１７が設けられている。また、サセプタ１１内には、電極１４の下方位置にヒーター１８が埋設されており、ヒーター電源１９からヒーター１８に給電することにより、ウエハＷを所定の温度に加熱可能に構成されている。なお、電極１４およびヒーター１８への給電線は支持部材１２の内部に挿通されている。
【００２１】
サセプタ１１には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ昇降ピン２１が挿通されており、サセプタ１１の上面に対して突没可能に設けられている。これらウエハ昇降ピン２１は支持板２２に固定されており、エアシリンダ等の昇降機構２３により支持板２２を介して昇降される。
【００２２】
チャンバー１の内部には、その内壁に沿ってチャンバー１の内壁にプラズマエッチングにより生成された副生成物等が付着することを防止するための略円筒状をなすチャンバーシールド２４が着脱自在に設けられている。このチャンバーシールド２４はチャンバー１の底壁１ｂに数カ所（図では２カ所）ボルト２５により取り付けられており、ボルト２５を外すことにより、チャンバー１から取り外すことができ、チャンバー１内のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２３】
チャンバー１の側壁は開口２６を有しており、チャンバー１１の外側の開口２６と対応する位置にはゲートバルブ２７が設けられ、このゲートバルブ２７を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）とチャンバー１内との間で搬送されるようになっている。
【００２４】
ベルジャー２は、例えば石英やＡｌＮ等のセラミックス材料のような誘電体材料で形成されており、円筒状の側壁部２ａと、その上の天壁部２ｂとを有している。このベルジャー２の側壁部２ａの外側には高周波アンテナとしてのコイル５１が略水平方向に巻回（図では７巻）されており、コイル５１には整合器５３を介して高周波電源５２が接続されている。高周波電源５２は３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数を有している。好ましくは４５０ｋＨｚである。そして、高周波電源５２からコイル５１に高周波電力を供給することにより、誘電体材料からなるベルジャー２の側壁を介してベルジャー２の内側に誘導電磁界が形成されるようになっている。ベルジャー２の内部には、その内壁に沿ってベルジャー２の内壁への付着物を制御するシールド部材５４が設けられている。
【００２５】
シールド部材５４は例えばＡｌ等の金属で構成され、図２の斜視図に示すように、ベルジャー２の側壁部２ａに対応する円筒部７１と、ベルジャー２の天壁部２ｂに対応する天井部７２とを有しており、これらは一体的にベルジャー２の中に挿入される。円筒部７１は、その底部にスカート状に広がったスカート部７３とスカート部７３から外側に延出した取り付け部７４とを有している。また、円筒部７１には、縦方向に延びる短冊状（スリット状）を有する複数の窓部７５が全周に亘って略等間隔で形成されている。この窓部７５は、円筒部７１の底から高さｔｍｍの位置を下端として上方に天井部７２近傍位置まで延びている。円筒部７１の下端部のｔｍｍの部分により、プラズマ処理中に飛散する導電性材料がベルジャー２の内壁からガス導入部材３０に繋がって付着することを防止するようになっている。すなわち、ｔｍｍの部分は、ガス導入部材３０の上端からベルジャー２の内壁に付着する導電性材料の付着物の下端までの距離に相当し、３０ｍｍ程度以上であることが好ましい。これにより、このような効果をより有効に発揮することができる。また、窓部７５は所定間隔をおいて形成されて、周方向に不連続になっている。これによりベルジャー２の内壁における導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくして効率良く安定なプラズマを生成することができる。円筒部７１には上端から下端まで延びる切り欠き部７６が形成されている。この切り欠き部７６によりシールド部材５４に流れる周方向の電流の抵抗を大きくすることができ、より安定したプラズマを形成・維持することができる。天井部７２はドーム状をなし、頂上から下端部に延びる縦方向の細長いスリット状（図では細長い扇形型）をなす複数の窓部７７が円筒部７１の窓部７５と同様に全周に亘って形成されている。なお、窓部７７と窓部７７の間の部分は略同じ形状であっても異なる大きさであってもよい。
【００２６】
チャンバー１とベルジャー２との間には、リング状をなすガス導入部材３０が設けられている。このガス導入部材３０はＡｌ等の導電性材料からなり、接地されている。ガス導入部材３０には、その内周面に沿って複数のガス吐出孔３１が形成されている。またガス導入部材３０の内部には環状のガス流路３２が設けられており、このガス流路３２にはガス供給機構４０から後述するようにＡｒガス、Ｈ２ガス等が供給され、これらガスがガス流路３２から上記ガス吐出孔３１を介してベルジャー２内に吐出される。ガス吐出孔３１は、斜め上に向けて形成されており、これらガスがベルジャー２の中央部に向かって供給される。なお、ガス吐出孔３１はガスを水平に吐出するように形成してもよい。
【００２７】
ガス供給機構４０は、プラズマ処理用のガスをベルジャー２内に導入するためのものであり、所定のガスのガス供給源、開閉バルブ、および流量制御のためのマスフローコントローラ（いずれも図示せず）を有しており、ガス配管４１を介して上記ガス導入部材３０へ所定のガスを供給する。なお、各配管のバルブおよびマスフローコントローラは図示しないコントローラにより制御される。
【００２８】
プラズマ処理用のガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅが例示され、それぞれ単体で用いることができる。また、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＸｅのいずれかとＨ２との併用、またはＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｋｒ、ＸｅのいずれかとＮＦ３との併用であってもよい。これらの中では、Ａｒ単独、Ａｒ＋Ｈ２が好ましい。プラズマ処理用のガスは、エッチングしようとするターゲットに応じて適宜選択される。
【００２９】
上記排気室３は、チャンバー１の底壁１ｂの中央部に形成された円形の穴１ｃを覆うように下方に向けて突出して設けられている。排気室３の側面には排気管６１が接続されており、この排気管６１には排気装置６２が接続されている。そしてこの排気装置６２を作動させることによりチャンバー１およびベルジャー２内を所定の真空度まで均一に減圧することが可能となっている。
【００３０】
次に、このように構成されるプラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処理方法について説明する。
まず、第１の実施形態に係る方法について説明する。図３のフローチャートに示すように、最初に、ゲートバルブ２７を開にして、図示しない搬送アームによりチャンバー１内にウエハＷを搬入し、サセプタ１１から突出した昇降ピン２１の上にウエハＷを受け渡し、昇降ピン２１を下降させてウエハＷをサセプタ１１上面の凹部１１ａに挿入した状態で載置する（工程１）。
【００３１】
その後、ゲートバルブ２７を閉にして、排気装置６２によりチャンバー１およびベルジャー２内を排気しつつ、ガス供給機構４０から供給された所定のガス、例えばＡｒガスを１〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ、好ましくは４００〜７００ｍＬ／ｍｉｎの流量でガス導入機構３０のガス吐出孔３１からベルジャー２内に吐出させ、チャンバー１およびベルジャー２内の圧力を好ましくは０．０４Ｐａ以上、例えば０．０６６Ｐａとする（工程２）。
【００３２】
これと同時に、高周波電源１５から、サセプタ１１内の電極１４に高周波電力を供給して載置台であるサセプタ１１に高周波バイアスを印加することにより、電極１４とコイル５１および導電性部材１７との間等に電界が生じ、ベルジャ２内に導入したガスを励起させてプラズマを点火する（工程３）。この場合に、高周波バイアスは、サセプタ１１（電極１４）の自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下になるような値に設定される。自己バイアス電圧は高周波電力およびベルジャー内圧力に依存するから、ベルジャー２内の圧力を上述のように０．０４Ｐａ以上、例えば０．０６６Ｐａにした場合には、高周波バイアスの電力を５〜１００Ｗ程度、例えば２０Ｗとすれば自己バイアス電圧の絶対値を１０Ｖ以下にしつつ、困難性をともなうことなくプラズマを点火することができるので好ましい。
【００３３】
このようにしてプラズマを点火した後、ベルジャー２内を実質的にプラズマ点火の際の圧力に維持した状態で、高周波電源５２から高周波アンテナであるコイル５１に所定の高周波電力を印加することによりベルジャー内に誘導電流を流して連続的に誘導結合プラズマを形成するとともに、サセプタ１１へ印加する高周波バイアスを調整することにより、プラズマ中のイオンを適度にウエハＷに引き込み、ウエハＷ上に形成された所定の金属膜上の金属酸化膜をプラズマエッチングして除去する（工程４）。この場合に、コイル５１への高周波電力は、好ましくは５００〜３０００Ｗ、例えば１５００Ｗであり、電極１４への高周波バイアスは、好ましくは５００Ｗ以下、例えば２００Ｗである。この際にサセプタ１１のヒーター１８によりウエハＷが２０〜５００℃の所定温度、好ましくは２０〜２００℃に維持される。また、電極１４への高周波電源の周波数は３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚであり、好ましくは１３．５６ＭＨｚである。
【００３４】
このようにして金属酸化膜を除去する際には、隣接して存在する金属膜もエッチングされるため、エッチングの際にベルジャー２内に金属が飛散することになる。従来の装置のようにベルジャーにシールド部材が設けられていない場合には、上述のようなエッチング処理を繰り返すと、ベルジャー２の内壁の全面に亘って導電性である金属膜が形成され、この金属膜が導電性材料からなるガス導入部材３０に達するとコイル５１からの誘導電流が付着した金属膜およびガス導入部材３０およびチャンバー１を経てグラウンドに流れるため、初期段階でベルジャー２内に生じる誘導磁界が弱くなる。また、金属膜が連続して形成され、そこにループ状に電流が流れることから、プラズマに寄与する誘導電流成分がその分減衰し、プラズマが不安定になりやすい。そのため、シールド部材５４を設けて、ベルジャー２に付着する金属膜がガス導入部材３０に達することなく、しかも周方向に連続しないようにして、このような不都合を防止する。
【００３５】
しかしながら、シールド部材５４を設けると、高周波アンテナであるコイル５１に高周波電力を供給した場合にベルジャー２内に形成される電界の強度が低くなり、従来のように最初にコイル５１に高周波電力を供給する方法では、プラズマの点火することが困難となる。
【００３６】
これに対して、本実施形態では、プラズマ点火の際に、サセプタ１１の電極１４に高周波バイアスを印加するので、電界強度を強めることができ、シールド部材５４が存在していても、条件を適切に設定することにより、困難性をともなうことなくプラズマを点火することができる。また、プラズマ点火の際のバイアスは、サセプタ１１（電極１４）の自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下になるような値に設定されるので、ウエハＷに悪影響を及ぼすことはない。
【００３７】
さらに、プラズマを点火してから、連続的に誘導結合プラズマを形成してプラズマ処理を行う場合に、従来は、ベルジャー２内の圧力を例えば１３．３Ｐａにしてプラズマ点火を行い、その後の誘導結合プラズマ処理の際には０．０６６Ｐａ程度まで圧力を低下せざるを得ず、この圧力低下および圧力の安定に時間がかかり、結果として処理時間が長くなってしまっていたが、本実施形態では、サセプタ１１に高周波バイアスを印加することにより、低い圧力でプラズマを点火することができ、プラズマ点火と、その後の連続的な誘導結合プラズマの形成はベルジャー２内を実質的に同じ圧力に保ったまま行うことができるので、ベルジャー２内の圧力を変動させる必要がなく、そのため処理時間を著しく短縮することができる。
【００３８】
なお、本実施形態の処理方法は、プラズマ処理装置がシールド部材５４を具備しないものである場合にも有効である。すなわち、従来のシールド部材が存在しないプラズマ処理装置の場合、ベルジャー２内の圧力を例えば１３．３Ｐａと高い圧力にして高周波アンテナであるコイル５１に例えば１２００Ｗの高周波電力を印加し、サセプタ１１には高周波バイアスを印加しない従来の条件により何等問題なくプラズマが点火されていたが、この場合にも上述のように、プラズマを点火してから、連続的に誘導結合プラズマを形成してプラズマ処理を行う際に、ベルジャー２内の圧力変動が必要となる。これに対して、サセプタ１１に高周波バイアスを印加することにより、ベルジャー２内にシールド部材５４が存在しない場合においても、低い圧力でプラズマを点火することができ、プラズマ点火と、その後の連続的な誘導結合プラズマの形成はベルジャー２内を実質的に同じ圧力に保ったまま行うことができるので、処理時間を著しく短縮することができるといった効果は維持される。
【００３９】
このようにシールド部材５４を用いない場合には、サセプタ１１（電極１４）に高周波電力を印加してプラズマを点火する工程３では、ベルジャー２内の圧力を０．０４Ｐａ以上にして行うことが好ましい。また、このプラズマを点火する工程３は、上述のように、サセプタ１１の自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下になるような値に設定されるが、自己バイアス電圧は高周波電力およびベルジャー内圧力に依存するから、ベルジャー２内の圧力を上述のように、０．０４Ｐａ以下にした場合には、高周波バイアスの電力を２０Ｗ以下とすればよい。また、プラズマ処理を行う工程４は、ベルジャー２内の圧力をプラズマ点火の際の圧力と実質的に同じ０．０４Ｐａ以上にし、コイル５１への高周波電力は、好ましくは５００〜３０００Ｗ、例えば１５００Ｗ、電極１４への高周波バイアスは、好ましくは２０Ｗ以下、例えば１０Ｗにして行う。
【００４０】
次に、第２の実施形態に係る方法について説明する。図４のフローチャートに示すように、最初に、第１の実施形態の工程１と同様、ゲートバルブ２７を開にして、図示しない搬送アームによりチャンバー１内にウエハＷを搬入し、サセプタ１１から突出した昇降ピン２１の上にウエハＷを受け渡し、昇降ピン２１を下降させてウエハＷをサセプタ１１上面の凹部１１ａに挿入した状態で載置する（工程１１）。
【００４１】
その後、ゲートバルブ２７を閉にして、排気装置６２によりチャンバー１およびベルジャー２内を排気しつつ、ガス供給機構４０から供給された所定のガス、例えばＡｒガスをガス導入機構３０のガス吐出孔３１からベルジャー２内に吐出させ、チャンバー１およびベルジャー２内の圧力を好ましくは１〜１３３．３Ｐａ、例えば１３．３Ｐａとする（工程１２）。
【００４２】
これと同時に、高周波電源１５および高周波電源５２から、それぞれサセプタ１１内の電極１４およびコイル５１に高周波電力を供給することにより、電極１４とコイル５１および導電性部材１７との間等に電界が生じ、ベルジャー２内に導入したガスを励起させてプラズマを点火する（工程１３）。この場合に、高周波バイアスは、サセプタ１１（電極１４）の自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下になるような値に設定される。自己バイアス電圧は高周波電力およびベルジャー内圧力に依存するから、ベルジャー２内の圧力を上述のように、１〜１３３．３Ｐａ、例えば１３．３Ｐａにした場合には、高周波バイアスの電力を１００Ｗ以下、例えば３５Ｗとすれば自己バイアス電圧の絶対値を１０Ｖ以下にしつつ、プラズマを点火することができるので好ましい。また、コイル５１に印加する高周波電力は、好ましくは５００〜３０００Ｗ、例えば１２００Ｗである。
【００４３】
このようにしてプラズマを点火した後、ベルジャー２内をプラズマ処理に適した圧力に変化させる（工程１４）。この際の圧力は、好ましくは０．０４Ｐａ以上、例えば０．０６６Ｐａである。
【００４４】
そして、高周波電源５２から高周波アンテナであるコイル５１への高周波電力を調整し、ベルジャー内に誘導電流を流して連続的に誘導結合プラズマを形成するとともに、サセプタ１１へ印加する高周波バイアスを調整することにより、プラズマ中のイオンを適度にウエハＷに引き込み、ウエハＷ上に形成された所定の金属膜上の金属酸化膜をプラズマエッチングして除去する（工程１５）。この場合に、コイル５１への高周波電力は、好ましくは５００〜３０００Ｗ、例えば１５００Ｗであり、電極１４への高周波バイアスは、好ましくは５００Ｗ以下、例えば２００Ｗである。この際にサセプタ１１のヒーター１８によりウエハＷが２０〜５００℃の所定温度、好ましくは２０〜２００℃に維持される。
【００４５】
本実施形態の場合には、プラズマ点火時に高周波アンテナであるコイル５１に高周波電力を供給すると同時に、サセプタ１１に高周波バイアスを印加するので、シールド部材５４が存在していても容易にプラズマを点火することができる。上記第１の実施形態では、サセプタ１１に高周波バイアスを印加するのみで、プラズマの点火を行っていたが、本実施形態では、これに加えて高周波アンテナであるコイル５１にも高周波電力を供給するので、より容易にプラズマを点火することができ、プラズマ点火が可能なプロセス条件の範囲をより広くすることができる。ただし、本実施形態では、プラズマ点火の際のベルジャー内圧力は、従来と同程度の高圧力であるため、その後ベルジャー内圧力を誘導結合プラズマを形成する際のより低い値に変化させる必要があり、処理時間の短縮効果は得られない。
【００４６】
次に、本発明に基づいて実際にプラズマ点火を行った結果について説明する。まず、図１の装置にシールド部材を装着せず、プラズマ点火時にコイルに高周波電力を印加しない上記第１の実施形態に対応する実験を行った。プラズマ点火の際におけるサセプタに印加する高周波バイアスパワーおよびチャンバー内の圧力を変化させ、その際のＶｄｃを求めた。その結果を図５に示す。図５は横軸にチャンバー内圧力をとり、縦軸にＶｄｃの絶対値をとって、各バイアスパワーにおけるこれらの関係を示す図である。図５に示すように、高周波バイアスの電力が２０Ｗ以下であれば、チャンバー内圧力に関わらずＶｄｃの絶対値を１０Ｖ以下にすることができ、エッチングの際と同程度の低い圧力で、かつＶｄｃの絶対値が１０Ｖ以下でプラズマ点火を行えることが確認された。
【００４７】
次いで、シールド部材を装着した図１の装置を用いてプラズマ点火時にコイルに高周波電力を印加し、かつサセプタに高周波バイアスを印加する上記第２の実施形態に対応する実験を行った。チャンバー内の圧力を１３．３Ｐａと一定にし、コイルに印加するＩＣＰパワーおよびサセプタに印加する高周波バイアスパワーを変化させ、その際のＶｄｃを求めた。その結果を図６に示す。図６は横軸にＩＣＰパワーをとり、縦軸にＶｄｃの絶対値をとって各バイアスパワーにおけるこれらの関係を示す図である、図６に示すように、チャンバー内圧力が１３．３Ｐａでは、ＩＣＰパワーが２０００Ｗまで、バイアスパワーが５０Ｗまでにおいて、Ｖｄｃの絶対値が１０Ｖ以下でプラズマ点火を行えることが確認された。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、シールド部材５４は上記実施形態のものに限る必要はなく、種々の目的の様々なシールド部材を設けたプラズマ処理装置で実施することができる。また、プラズマ処理装置の構成も上記実施形態に限るものではなく、プロセス条件についても上記実施形態に限るものではない。
【００４９】
また、上記実施形態では本発明を自然酸化膜の除去を行う装置に適用した場合を示したが、本発明はコンタクトエッチング等を行う他のプラズマエッチング装置に適用することも可能であり、さらには、本発明を他のプラズマ処理装置に適用することも可能である。さらに、被処理体として半導体ウエハを用いた例について示したが、これに限らず、ＬＣＤのようなフラットディスプレイパネル（ＦＰＤ）基板等、他の被処理体に対しても適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを被処理体を載置する載置台に印加してプラズマを点火した後、処理容器内を実質的に同等の圧力に維持した状態で、高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを形成するとともにバイアス印加手段により載置台に高周波バイアスを印加してプラズマ処理を施すので、従来、プラズマを点火した後、処理容器内の圧力を変化させる際にかかっていた時間を実質的になくすことができ、処理時間を著しく短縮することができる。また、プラズマ点火時に印加する高周波バイアスは自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下であるから被処理体に悪影響を及ぼすことはない。
【００５１】
また、本発明によれば、処理容器内にシールド部材が配置されているプラズマ処理装置において、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるような高周波バイアスを被処理体に印加するので、処理容器内にシールド部材が存在していても困難性をともなわずにプラズマを点火することができ、しかも被処理体にダメージを与えることもない。また、このようにしてプラズマを点火した後に、高周波アンテナに高周波電力を印加して誘導結合プラズマを形成するとともに、バイアス印加手段により被処理体に高周波バイアスを印加してプラズマ処理を施す際には、処理容器内の圧力を実質的に変化させる必要がないので、従来よりも処理時間を短縮することができる。
【００５２】
さらに、本発明によれば、処理容器内にシールド部材が配置されているプラズマ処理装置において、処理容器内でプラズマを点火する際に、高周波アンテナに高周波を印加するとともに、バイアス印加手段により被処理体を載置する載置台に高周波バイアスを印加するので、処理容器内にシールド部材が存在していても処理容器内にプラズマ点火に十分な電界を形成することができ、困難性をともなうことなくプラズマを点火することができる。またこの際に、被処理体に印加する高周波バイアスが、自己バイアス電圧の絶対値が１０Ｖ以下となるようなものであるため、被処理体にダメージを与えることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理方法を実施するためのプラズマ処理装置を示す断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置に用いられるシールド部材を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る方法を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る方法を説明するためのフローチャート。
【図５】各バイアスパワーにおけるチャンバー内圧力とＶｄｃの絶対値との関係を示す図。
【図６】チャンバー内圧力が１３．３Ｐａのときの各バイアスパワーにおけるＩＣＰパワーとＶｄｃの絶対値との関係を示す図。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；ベルジャー
１１；サセプタ
１４；電極
１５，５２；高周波電源
１７；導電性部材
３０；ガス導入部材（導電性部材）
４０；ガス供給機構
５１；コイル（高周波アンテナ）
５４；シールド部材
Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
2004363316.tif 000003
【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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