(57)【要約】【課題】  静電チャックによる吸着強度を確保することを可能としつつ、チャンバ内のクリーニング処理を行う。【解決手段】  静電チャック７上にダミーウェハＤを載置し、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流のバランスを制御し、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺを下方から上方に移動させることにより、チャンバ４内のクリーニングを行う。【選択図】      図１
2005136183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを導入するチャンバと、
前記チャンバ内に載置された処理対象を吸着する静電チャックと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記プラズマ発生手段にて発生されたプラズマの閉じ込め制御を行う磁界発生手段と、
前記磁界発生手段で発生される磁界の制御を行うことにより、前記チャンバ内で発生させられるプラズマを下から上に移動させる磁界制御手段とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記静電チャックを介して前記処理対象の裏面に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、上下に配置された第１の電磁コイルおよび第２の電磁コイルを備え、
前記磁界制御手段は、前記第１の電磁コイルおよび前記第２の電磁コイルに流れる電流のバランスを制御することにより、前記チャンバ内で発生させられるプラズマを下から上に移動させることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
チャンバ内に配置された静電チャック上に処理対象を載置する工程と、
前記チャンバ内にクリーニングガスを供給する工程と、
前記クリーニングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、
前記静電チャックを介して前記処理対象の裏面に冷却ガスを供給する工程と、
前記プラズマを下から上に移動させることにより、前記チャンバ内をクリーニングする工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記チャンバ内に配置された静電チャック上にダミーウェハを載置する工程と、
前記ダミーウェハが載置されたチャンバ内にクリーニングガスを供給する工程と、
前記クリーニングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、
前記静電チャックを介して前記処理対象の裏面に冷却ガスを供給する工程と、
前記プラズマを下から上に移動させることにより、前記チャンバ内をクリーニングする工程と、
前記クリーニングされたチャンバ内の静電チャック上に製品ウェハを載置する工程と、
前記製品ウェハが載置されたチャンバ内にエッチングガスを供給する工程と、
前記エッチングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、
前記静電チャックを介して前記製品ウェハの裏面に冷却ガスを供給する工程と、
前記製品ウェハの裏面に冷却ガスを供給しながら、前記製品ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【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、プラズマ処理装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法に関し、特に、静電吸着されたウェハの裏面に冷却ガスを供給しながらクリーニングを行う方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマエッチング装置では、エッチングチャンバ内を隈なくクリーニングするために、コイル電流のバランスにより、上→中→下の順にプラズマ高さを変化させることが行われていた。
また、例えば、特許文献１には、エッチングチャンバ内に載置されたウェハを固定するために、静電チャックを用いる方法が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２９１３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上→中→下の順にプラズマ高さを変化させる方法では、クリーニング初期でのウェハに晒されるプラズマの量が十分ではなく、十分な負バイアスをウェハに与えることができない。このため、１極式の静電チャックを用いた場合には、クリーニング初期におけるウェハの吸着強度が十分でなく、クリーニング処理に支障を来たすという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、静電チャックによる吸着強度を確保することを可能としつつ、チャンバ内のクリーニング処理を行うことが可能なプラズマ処理装置、プラズマ処理装置のクリーニング方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置によれば、反応ガスを導入するチャンバと、前記チャンバ内に載置された処理対象を吸着する静電チャックと、前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記プラズマ発生手段にて発生されたプラズマの閉じ込め制御を行う磁界発生手段と、前記磁界発生手段で発生される磁界の制御を行うことにより、前記チャンバ内で発生させられるプラズマを下から上に移動させる磁界制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、プラズマが処理対象に十分に晒された後に、プラズマを処理対象から離すことが可能となる。このため、クリーニング初期に十分な負バイアスを処理対象に与えることができ、１極式の静電チャックを用いた場合においても、処理対象の吸着強度を十分に確保することを可能として、チャンバ内のクリーニング処理を円滑に行うことが可能となる。
【０００７】
また、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置によれば、前記静電チャックを介して前記処理対象の裏面に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段をさらに備えることを特徴とする。
これにより、処理対象に十分な負バイアスを与えながら、処理対象の裏面を冷却することが可能となる。このため、１極式の静電チャックを用いた場合においても、クリーニング時の裏面圧力エラーの発生を防止することが可能となり、クリーニング処理の中断を防止することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置によれば、前記磁界発生手段は、上下に配置された第１の電磁コイルおよび第２の電磁コイルを備え、前記磁界制御手段は、前記第１の電磁コイルおよび前記第２の電磁コイルに流れる電流のバランスを制御することにより、前記チャンバ内で発生させられるプラズマを下から上に移動させることを特徴とする。
【０００９】
これにより、装置構成を変更することなく、チャンバ内で発生させられるプラズマを下から上に移動させることができ、コスト増を伴うことなく、チャンバ内のクリーニング処理を円滑に行うことが可能となる。
また、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法によれば、前記チャンバ内に配置された静電チャック上に処理対象を載置する工程と、前記チャンバ内にクリーニングガスを供給する工程と、前記クリーニングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、前記静電チャックを介して前記する工程と、前記プラズマを下から上に移動させることにより、前記チャンバ内をクリーニングする工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
これにより、プラズマが処理対象に十分に晒された後に、チャンバ内にプラズマを隈なく行き渡らせることが可能となり、クリーニング初期に十分な負バイアスを処理対象に与えてから、処理対象の裏面に冷却ガスを供給することが可能となる。このため、１極式の静電チャックを用いた場合においても、処理対象の吸着強度を十分に確保することを可能としつつ、処理対象の裏面を冷却することが可能となり、チャンバ内のクリーニング処理を円滑に行うことが可能となる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、チャンバ内に配置された静電チャック上にダミーウェハを載置する工程と、前記ダミーウェハが載置されたチャンバ内にクリーニングガスを供給する工程と、前記クリーニングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、前記静電チャックを介して前記処理対象の裏面に冷却ガスを供給する工程と、前記プラズマを下から上に移動させることにより、前記チャンバ内をクリーニングする工程と、前記クリーニングされたチャンバ内の静電チャック上に製品ウェハを載置する工程と、前記製品ウェハが載置されたチャンバ内にエッチングガスを供給する工程と、前記エッチングガスが供給されたチャンバ内にプラズマを発生させる工程と、前記静電チャックを介して前記製品ウェハの裏面に冷却ガスを供給する工程と、前記製品ウェハの裏面に冷却ガスを供給しながら、前記製品ウェハのエッチング処理を行う工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
これにより、１極式の静電チャックを用いた場合においても、クリーニング時の裏面圧力エラーの発生を防止することが可能となり、クリーニング処理の中断を防止することができる。このため、スループットの低下を抑制することを可能としつつ、製品ウェハのエッチング処理の均一化を図ることが可能となるとともに、製品ウェハのエッチング不良を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、プラズマ処理が行われるチャンバ４内には、ウェハＷを配置するステージ６が設けられ、ステージ６上には、ウェハＷを吸着する静電チャック７が設けられている。なお、チャンバ４の材質としては、例えば、石英を用いることができる。ここで、ステージ６および静電チャック７には、ウェハＷの裏面に冷却ガスを流すための開口部８が形成されている。なお、冷却ガスとしては、例えば、Ｈｅなどの不活性ガスを用いることができる。
【００１４】
そして、チャンバ４上には放電管５が配置されるとともに、チャンバ４の周囲には、電磁コイル３ａ、３ｂが上下に重なるように配置されている。また、放電管５上には、マイクロ波を導波させる導波管２が配置され、導波管２はマイクロ波発生器１に連結されている。
そして、チャンバ４内のクリーニングを行う場合、チャンバ４内にクリーニングガスを流しながら、チャンバ４内の発生したプラズマを下から上に移動させることができる。
【００１５】
図２は、図１のプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。
図２（ａ）において、チャンバ４内のクリーニングを行う場合、静電チャック７上にダミーウェハＤを載置する。そして、チャンバ４内にクリーニングガスを流し、マイクロ波発生器１で発生したマイクロ波を導波管２を通してチャンバ４内に導くことにより、チャンバ４内にプラズマＰＺを発生させる。なお、クリーニングガスとしては、例えば、ＳＦ6ガスを用いることができる。また、静電チャック７上にダミーウェハＤを配置した状態でチャンバ４内のクリーニング処理を行うことにより、静電チャック７およびステージ６のダメージを抑制することができる。
【００１６】
そして、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流のバランスを制御し、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の下方に移動させることにより、チャンバ４内の下方のクリーニングを行う。なお、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の下方に移動させる場合、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流の比率は、例えば、４：１７とすることができる。
【００１７】
そして、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺがチャンバ４内の下方に移動すると、開口部８を介してＨｅなどの冷却ガスをダミーウェハＤの裏面に供給し、ダミーウェハＤを冷却する。
ここで、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の下方に移動させることにより、ダミーウェハＤにプラズマＰＺを十分に晒すことが可能となり、クリーニング初期に十分な負バイアスをダミーウェハＤに与えることができる。このため、１極式の静電チャック７を用いた場合においても、ダミーウェハＤの吸着強度を十分に確保することが可能となり、Ｈｅなどの冷却ガスをダミーウェハＤの裏面に供給した場合においても、裏面圧力エラーの発生を防止することを可能として、クリーニング処理の中断を防止することができる。
【００１８】
次に、チャンバ４内の下方のクリーニングが終了すると、図２（ｂ）に示すように、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流のバランスを制御し、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の中央部に移動させることにより、チャンバ４内の中央部のクリーニングを行う。なお、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の中央に移動させる場合、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流の比率は、例えば、４：２５とすることができる。
【００１９】
次に、チャンバ４内の中央部のクリーニングが終了すると、図２（ｃ）に示すように、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流のバランスを制御し、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の上方に移動させることにより、チャンバ４内の上方のクリーニングを行う。なお、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺをチャンバ４内の上方に移動させる場合、電磁コイル３ａ、３ｂに流れる電流の比率は、例えば、１４：２０とすることができる。
【００２０】
これにより、プラズマＰＺがダミーウェハＤに十分に晒された後に、チャンバ４内にプラズマＰＺを隈なく行き渡らせることが可能となり、クリーニング初期に十分な負バイアスをダミーウェハＤに与えてから、ダミーウェハＤの裏面に冷却ガスを供給することが可能となる。このため、１極式の静電チャック７を用いた場合においても、ダミーウェハＤの吸着強度を十分に確保することを可能としつつ、ダミーウェハＤの裏面を冷却することが可能となり、チャンバ４内のクリーニング処理を円滑に行うことが可能となる。
【００２１】
なお、チャンバ４内のクリーニングは、ロットごとに行うようにしてもよいし、製品ウェハＷの処理ごとに行うようにしてもよい。
そして、チャンバ４内のクリーニング処理が終了すると、クリーニングされたチャンバ４内の静電チャック７上に製品ウェハＷを載置する。そして、静電チャック７上に製品ウェハＷが載置されると、チャンバ４内にエッチングガスを供給する。なお、例えば、多結晶シリコンまたはシリサイドなどをエッチングする場合、エッチングガスとしてＣｌ2とＯ2との混合ガスを用いることができる。
【００２２】
そして、チャンバ４内にエッチングガスが供給されると、マイクロ波発生器１で発生したマイクロ波を導波管２を通してチャンバ４内に導くことにより、チャンバ４内にプラズマＰＺを発生させる。
そして、開口部８を介してＨｅなどの冷却ガスを製品ウェハＷの裏面に供給し、製品ウェハＷを冷却しながら、製品ウェハＷのエッチング処理を行う。
【００２３】
これにより、スループットの低下を抑制することを可能としつつ、製品ウェハＷのエッチング処理の均一化を図ることが可能となるとともに、チャンバ４内でのパーティクルの発生を抑制することを可能として、製品ウェハＷのエッチング不良を減らすことができる。
なお、上述した実施形態では、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺを下段→中段→上段の３段階に分けて移動させる方法について説明したが、下段→上段の２段階に分けてプラズマＰＺを移動させてもよいし、４段階以上に分けてプラズマＰＺを移動させてもよい。
【００２４】
また、チャンバ４内のクリーニングを行う場合、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺを下から上に移動させるに従って、マイクロ波発生器１で発生させられるマイクロ波パワーを増大させるようにしてもよく、例えば、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺが下段→中段→上段と移動するに従って、マイクロ波発生器１のアノード電流を２５０ｍＡ→３００ｍＡ→４００ｍＡと増大させるようにしてもよい。ここで、チャンバ４内に発生したプラズマＰＺを下から上に移動させるに従って、マイクロ波発生器１で発生させられるマイクロ波パワーを増大させることにより、チャンバ４内の上部のクリーニングを綿密に行うことが可能となり、パーティクルがウェハＷ上に落下することを防止することができる。
【００２５】
また、上述した実施形態では、ＥＣＲ（ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ：電子サイクロトロン共鳴）エッチング装置を例にとって説明したが、ＳＷＰ（ｓｕｒｆａｃｅ  ｗａｖｅ  ｐｌａｓｍａ：サーフェスウェーブプラズマ）エッチング装置、ＨＥＰ（ｈｅｌｉｃｏｎ−ｗａｖｅ  ｅｘｃｉｔｅｄ  ｐｌａｓｍａ：ヘリコン波励起プラズマ）エッチング装置、ＩＣＰ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ：誘導結合型プラズマ）エッチング装置、ＴＣＰ（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ：転送結合型プラズマ）エッチング装置などに適用してもよい。また、エッチング装置のクリーニング方法にも、ＣＶＤ装置などのクリーニング方法にも適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  マイクロ波発生器、２  導波管、３ａ、３ｂ  電磁コイル、４  チャンバ、５  放電管、６  ステージ、７  静電チャック、８  開口部、Ｗ  ウェハ、ＰＺ  プラズマ、Ｄ  ダミーウェハ
【図１】
2005136183.tif 000003
【図２】
2005136183.tif 000004