(57)【要約】【課題】チャンバの内部のコンディションを整え、安定したプラズマ処理を行うことを目的とする。【解決手段】基板をチャンバ内の載置台に載置し、ガスを前記チャンバ内に供給し、前記載置台に電磁波源から電力を印加することで前記ガスからプラズマを生成し、前記基板に所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、ハロゲン系ガスを含むガスを前記チャンバ内に供給し、生成されたプラズマによりシリコン製のダミー基板をスパッタリング及びエッチングし、前記チャンバ内にコーティング膜を成膜するコーティング工程、を含むプラズマ処理方法が提供される。【選択図】図１
2016086046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をチャンバ内の載置台に載置し、ガスを前記チャンバ内に供給し、前記載置台に電磁波源から電力を印加することで前記ガスからプラズマを生成し、前記基板に所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、
ハロゲン系ガスを含むガスを前記チャンバ内に供給し、生成されたプラズマによりシリコン製のダミー基板をスパッタリング及びエッチングし、前記チャンバ内にコーティング膜を成膜するコーティング工程、
を含むプラズマ処理方法。
【請求項２】
不活性ガス及び酸素ガスを前記チャンバ内に供給し、生成されたプラズマにより前記コーティング膜をトリートメントするトリートメント工程、
を更に含む請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記コーティング工程は、
１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）以上の第１の圧力に保持された前記チャンバ内に前記電磁波源として高周波電源から高周波電力を印加した後、前記チャンバ内を前記第１の圧力よりも低い２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）以下の第２の圧力にする、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記コーティング工程は、
２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）以下の圧力に保持された前記チャンバ内に前記電磁波源としてマイクロ波源と高周波電源とからマイクロ波と電力高周波電力とを印加した後、前記マイクロ波の出力を停止する、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記コーティング工程は、
ハロゲン系ガスを含むガスを前記チャンバのエッジ側に形成されたガス供給経路から該チャンバ内のエッジ側に供給し、
不活性ガス及び酸素ガスを前記チャンバのセンター側に形成されたガス供給経路から該チャンバ内のセンター側に供給する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記コーティング工程は、
前記ハロゲン系ガスとして臭化水素ガス（ＨＢｒ）又は塩素ガス（Ｃｌ２）を供給する、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記コーティング工程は、
基板をプラズマ処理した前記チャンバ内をウェハレスドライクリーニングした後、シリコン製のダミー基板を搬入し、前記チャンバ内にコーティング膜を成膜する、
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】
前記コーティング工程は、
一枚の基板がプラズマ処理される毎又は一ロット内の基板がプラズマ処理される毎に実行され、前記コーティング膜を成膜する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバの内部にて生成されたプラズマにより基板にプラズマ処理を行う際、プラズマ中のイオンやラジカルがチャンバの内壁に衝突する。チャンバの内壁はかかる衝突により削れたり浸食されたりしてダメージを受ける。チャンバの壁をこのようなダメージから保護するために、チャンバの内壁をコーティングすることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
例えば、チャンバの表面は、プラズマに対する耐食性がある酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）やフッ化イットリウム（ＹＦ３）等のイットリア系の膜でコーティングされる。これによりチャンバの表面がイオン等の衝突を受けた場合においてもイットリア系の膜によりコーティングされているため、チャンバの壁は保護される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４０２０４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０５８６４２号
【特許文献３】特開２００１−１８５５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、イットリア系のコーティング膜は、ハロゲン系ガスから生成されたプラズマに対する耐食性が弱いことが懸念される。よって、プラズマ処理中にイットリア系のコーティング膜が削れた場合には、イットリアのパーティクルが発生したり、イットリアのコーティング膜で保護されていたチャンバの壁からアルミニウム等の金属のコンタミネーションが発生したりする。この結果、チャンバの内部が金属により汚染される場合がある。また、チャンバの内壁に付着する反応生成物の堆積量の変化によりチャンバの内部のコンディションが変化する。チャンバの内部のコンディションを整えることはウェハに対するプラズマ処理の安定性を維持するためには重要である。
【０００６】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、チャンバの内部のコンディションを整え、安定したプラズマ処理を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板をチャンバ内の載置台に載置し、ガスを前記チャンバ内に供給し、前記載置台に電磁波源から電力を印加することで前記ガスからプラズマを生成し、前記基板に所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であって、ハロゲン系ガスを含むガスを前記チャンバ内に供給し、生成されたプラズマによりシリコン製のダミー基板をスパッタリング及びエッチングし、前記チャンバ内にコーティング膜を成膜するコーティング工程を含むプラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、チャンバの内部のコンディションを整え、安定したプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成図。
【図２】一実施形態に係るシリコン膜の有無とＶｐｐの変化を示す図。
【図３】一実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理の一例を示すフローチャート。
【図４】一実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理の変形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装置の変形例の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の構成の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１の断面図の一例である。ここではチャンバ１０内に載置台２０（下部電極）とガスシャワーヘッド２５（上部電極）とを対向配置し、ガスシャワーヘッド２５からガスをチャンバ内に供給する平行平板型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。
【００１２】
プラズマ処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなるチャンバ１０を有する。チャンバ１０は、接地されている。チャンバ１０の内壁は、プラズマに対する耐食性がある酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）やフッ化イットリウム（ＹＦ３）等のイットリア系の溶射膜で保護される。
【００１３】
ガス供給源１５は、後述されるコーティング工程、トリートメント工程、エッチング工程及びウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ：Wafer Less Dry Cleaning）工程の各工程においてそれぞれ特定のガスを供給する。
【００１４】
載置台２０は、半導体の製品ウェハ（以下、「製品ウェハ」という。）又はシリコン製のダミーウェハＤＷを載置する。ダミーウェハＤＷは、本実施形態ではスパッタの個体ソースに使用される。製品ウェハは、エッチング等のプラズマ処理が施される基板の一例である。
【００１５】
載置台２０の上面には、ウェハを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、絶縁体１０６ｂの間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造となっている。チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２から電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハが静電チャック１０６に吸着される。
【００１６】
載置台２０は、支持体１０４により支持されている。支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、冷媒入口配管１０４ｂ及び冷媒出口配管１０４ｃが接続されている。冷媒流路１０４ａには、適宜冷媒として例えば冷却水等が循環される。
【００１７】
伝熱ガス供給源８５は、ヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスをガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウェハの裏面に供給する。かかる構成により、静電チャック１０６は、冷媒流路１０４ａに循環させる冷却水と、ウェハの裏面に供給する伝熱ガスとによって温度制御される。この結果、ウェハを所定の温度に制御することができる。
【００１８】
下部電極としても機能する載置台２０には、電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源３４を備える。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して載置台２０に電気的に接続される。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して載置台２０に電気的に接続される。第１高周波電源３２は、例えば、４０ＭＨｚの第１高周波電力を供給する。第２高周波電源３４は、例えば、３．２ＭＨｚの第２高周波電力を供給する。
【００１９】
第１及び第２整合器３３、３５は、それぞれ第１及び第２高周波電源３２、３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。すなわち、チャンバ１０内にプラズマが生成されているときに第１、第２高周波電源３２、３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００２０】
なお、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３２は、上部電極として機能するガスシャワーヘッド２５に接続されてもよい。第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４は、電磁波を出力する電磁波源の一例である。電磁波源の他の例としては、マイクロ波源が挙げられる。
【００２１】
ガスシャワーヘッド２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介してチャンバ１０の天井部に配置されている。ガスシャワーヘッド２５は、電気的に接地してもよく、また図示しない可変直流電源を接続してガスシャワーヘッド２５に所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成してもよい。
【００２２】
ガスシャワーヘッド２５には、ガス供給源１５からガスを導入するためのガス導入口４５が形成されている。また、ガスシャワーヘッド２５の内部にはガス導入口４５から分岐してガスを拡散するセンター側の拡散室５０ａ及びエッジ側の拡散室５０ｂが設けられている。
【００２３】
ガスは、ガス導入口４５を介して２系統のガス供給経路を通ってガス供給孔５５からチャンバ１０の内部に導入される。一方は、ガスが、センター側のガス供給経路を通って拡散室５０ａに供給され、ここで拡散されてガス供給孔５５からチャンバ１０内のセンター側に導入される経路である。他方は、ガスが、エッジ側のガス供給経路を通って拡散室５０ｂに供給され、ここで拡散されてガス供給孔５５からチャンバ１０内のエッジ側に導入される経路である。
【００２４】
チャンバ１０の底面には排気口６０が形成され、排気口６０に接続された排気装置６５によって排気が行われる。チャンバ１０内は所定の真空度に維持される。チャンバ１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、チャンバ１０からウェハの搬入及び搬出を行う際に開閉される。
【００２５】
プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０５と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１０及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１５の記録領域とを有している。ＣＰＵ１０５は、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、後述されるコーティング処理等を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種プロセスガス流量、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、静電チャックの温度）などが設定されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよく、またＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶領域の所定位置にセットされてもよい。
【００２６】
以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について説明した。かかる構成のプラズマ処理装置１によって、ウェハレスドライクリーニング工程→コーティング工程→トリートメント工程→エッチング工程の順にプラズマ処理工程が繰り返される。
【００２７】
以下では、本実施形態に係る上記プラズマ処理工程のうちのコーティング工程を中心に説明する。
【００２８】
[コーティング工程]
コーティング工程では、シリコン製のダミーウェハＤＷ（非製品ウェハ）がチャンバ１０内に搬入され、載置台２０に載置される。チャンバ１０内が所定の圧力に制御され、ハロゲン系ガスを含むガスがチャンバ１０内に供給される。載置台２０に第１及び第２高周波電源３２，３４から第１及び第２高周波電力が印加される。これにより、ハロゲン系ガスを含むガスからプラズマが生成される。
【００２９】
また、本実施形態のコーティング工程では、載置台２０に第１及び第２高周波電力が印加されるため、図１に示すように、チャンバ１０の下方側の、載置台２０に載置されたダミーウェハＤＷの近傍でプラズマが生成される。これにより、図１に示すように、プラズマ中の主にイオンがダミーウェハＤＷをスパッタリングし、イオンの叩き込みによりダミーウェハＤＷから弾き飛ばされたシリコン（Ｓｉ）がチャンバ１０の内壁に付着する。
【００３０】
また、プラズマ中の主にハロゲン系のラジカルは、ダミーウェハＤＷをエッチングし、その際にシリコンやシリコンの酸化物と反応する。これにより、付着性の高い酸化シリコン（ＳｉＯ）等の反応生成物が生成される。生成された反応生成物（以下、「バイプロダクト」ともいう。）は、チャンバ１０の内壁に付着する。
【００３１】
以上のように、コーティング工程では、プラズマ中のイオン及びラジカルにより、ダミーウェハＤＷをスパッタリング及びエッチングすることで、チャンバ１０の内壁にコーティング膜（以下、イットリアの溶射膜と区別して「プリコート膜」ともいう。）を成膜することができる。
【００３２】
このように本実施形態のプラズマ処理装置１では、チャンバ１０のアルミニウムの壁に溶射されたイットリア系の溶射膜上にシリコン膜及び酸化シリコン膜のプリコート膜が成膜される。これにより、以下の（１）〜（４）の効果を奏することができる。
（１）イオンの衝突やラジカルとの反応によりイットリア系の溶射膜が削れたり浸食されてイットリア等のパーティクルがチャンバ１０の内部に飛散することを回避できる。
（２）同様にしてイオンの衝突等によりチャンバ１０の壁のアルミニウムのコンタミネーションが発生することを防止できる。
（３）プリコート膜を予めチャンバ１０の壁面に成膜することにより、チャンバ１０の内壁のインピーダンスが安定化し、チャンバ１０の内部のコンディションが整えられる。これにより、製品ウェハのプロセス開始時とプロセス定常時のチャンバ１０の内壁の状態に変化がなく、製品ウェハのプラズマ処理を安定して行うことができ、製品ウェハの歩留まりを高めることができる。これについては、図２を参照しながら後述される。
（４）チャンバ１０の内壁及びチャンバ１０の内部に配置されたパーツをプリコート膜により保護することで、チャンバ１０及びチャンバ１０内のパーツの製品寿命を向上させることができる。
【００３３】
なお、ダミーウェハＤＷを静電チャック１０６上に載置しない状態で本実施形態のコーティング工程を実行すると、静電チャック１０６の表面にプリコート膜が形成される。その状態で製品ウェハが静電チャック１０６上に載置され、プラズマ処理される際、製品ウェハと静電チャック１０６との間でプリコート膜を介してアーキング（異常放電）が生じることがある。又は、製品ウェハのプラズマ処理中にプリコート膜が剥がれて製品ウェハの裏面においてパーティクルが発生することがある。
【００３４】
これに対して、本実施形態では、ダミーウェハＤＷを静電チャック１０６上に載置する。これにより、静電チャック１０６の表面にはプリコート膜は形成されない。この結果、製品ウェハと静電チャック１０６との間でアーキングが生じることや、製品ウェハの裏面においてパーティクルが発生することを防止できる。
【００３５】
また、本実施形態では、第１及び第２高周波電力を載置台２０に印加することで、第１高周波電力をガスシャワーヘッド２５に印加する場合よりも載置台２０に近い位置にてプラズマが生成される。載置台２０側に近い位置にプラズマが生成される場合、ガスシャワーヘッド２５側にプリコート膜が成膜される場合よりもプリコート膜が均一に成膜されるため好ましい。ただし、コーティング工程では、第１高周波電力を載置台２０及びガスシャワーヘッド２５の少なくともいずれかに印加してもよい。
【００３６】
[コーティング工程におけるバイプロダクト]
本実施形態では、イオンがダミーウェハＤＷをスパッタした結果、チャンバ１０の壁にシリコンが付着する。また、ラジカルがダミーウェハＤＷと反応して生成された反応生成物がチャンバ１０の内壁に付着する。これにより、チャンバ１０の壁には、シリコン（Ｓｉ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を含むプリコート膜が成膜される。
【００３７】
このように、本実施形態に係るコーティング工程では、イオンによるダミーウェハＤＷのスパッタリングとラジカルによるダミーウェハＤＷのエッチングにより、チャンバ１０の壁にプリコート膜が成膜される。ラジカルによるダミーウェハＤＷのエッチングによって生成された反応生成物を、以下、「バイプロダクト」ともいう。
【００３８】
本実施形態にかかるコーティング工程では、堆積性の高いエッチングによりバイプロダクトを生成するためにハロゲン系のガスが導入される。例えば、ハロゲン系のガスとして塩素ガス（Ｃｌ２）をアルゴンガス（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ２）とともにチャンバ１０内に導入することでプリコート膜を成膜する場合、アルゴンガスと酸素ガスは主にダミーウェハＤＷのスパッタリングに寄与する。また、塩素ガスは主にダミーウェハＤＷのエッチングに寄与し、塩化ケイ素（ＳｉＣｌ）を含むバイプロダクト（ＳｉＣｌＯ等）を生成することに寄与する。
【００３９】
また、例えば、ハロゲン系のガスとして臭化水素ガス（ＨＢｒ）をアルゴンガス（Ａｒ）と酸素ガス（Ｏ２）とともにチャンバ１０内に導入することでプリコート膜を成膜する場合、臭化水素ガスは主にダミーウェハＤＷのエッチングに寄与し、臭化ケイ素（ＳｉＢｒ）を含むバイプロダクト（ＳｉＢｒＯ等）を生成することに寄与する。
【００４０】
なお、上記コーティング工程で導入するガス種は、ハロゲン系ガスを含むガスの一例であり、ハロゲン系ガスは、塩素やフッ素を含むガスであればよい。ハロゲン系ガスを含むガスは、ハロゲン系ガスにアルゴンガスやヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスが含まれていてもよい。
【００４１】
[プロセスの安定性]
次に、シリコン膜をチャンバ１０の壁に成膜したときの載置台２０に印加される印加電圧（Ｖｐｐ）の変化について、図２を参照しながら説明する。図２の（ａ）は、プリコート膜をチャンバ１０の壁に成膜していない状態で３ステップのエッチング（ＢＴ：ブレークスルー、ＭＥ：メインエッチング、ＯＥ：オーバーエッチング）を行った場合のメインエッチングのプロセス時間に対するＶｐｐの変化を示す。図２の（ｂ）は、プリコート膜をチャンバ１０の壁に成膜した状態で３ステップのエッチング（ＢＴ、ＭＥ、ＯＥ）を行った場合のメインエッチングのプロセス時間に対するＶｐｐの変化を示す。
【００４２】
図２の（ａ）及び図２の（ｂ）では、ポリシリコンのウェハのエッチング（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ｅｔｃｈ）と、酸化シリコンのウェハのエッチング（Ｏｘ  ｅｔｃｈ）の結果を示す。エッチングのプロセス条件は以下である。
【００４３】
＜プロセス条件：メインエッチング＞
圧力              １００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
マイクロ波電力    ２７００Ｗ
第１高周波電力    １５０Ｗ
ガス種            ＨＢｒ／Ａｒ／Ｏ２
これによれば、図２の（ａ）に示すように、チャンバ１０の壁がシリコン膜でコーティングされていない場合であってポリシリコンのウェハのエッチングの場合、エッチング時にポリシリコンのウェハとプラズマとが反応して反応生成物が生成され、チャンバ１０の壁に付着する。これにより、チャンバ１０の壁のインピーダンスが変わる。その結果、ポリシリコンのウェハをエッチングする場合にはＶｐｐが経時変化する。
【００４４】
これに対して、チャンバ１０の壁がシリコン膜でコーティングされていない場合であって酸化シリコンのウェハのエッチングの場合、エッチング時に酸化シリコンのウェハとプラズマとは反応せず反応生成物は生成されない。例えば、エッチング時に臭化水素ガスを導入した場合、酸化シリコンのウェハとＨＢｒガスから生成されたプラズマとは反応しない。その結果、壁に反応生成物が付着しないため壁のインピーダンスは変わらない。よって、酸化シリコンのウェハをエッチングする場合にはＶｐｐは経時変化しない。このように、チャンバ１０の壁がシリコンのプリコート膜でコーティングされていない場合、エッチング時のガス種及びウェハの材質により、Ｖｐｐが経時変化する場合が生じる。
【００４５】
一方、図２の（ｂ）に示すように、チャンバ１０の壁がシリコン膜でコーティングされている状態において、エッチング時にポリシリコンのウェハとプラズマとが反応してバイプロダクトが生成された場合であってもＶｐｐは変動しない。これは、エッチング前に壁に成膜されたプリコート膜がコンデンサの役割を担うために、エッチング処理中にバイプロダクトが壁に付着しても壁のインピーダンスは変化しないと考えられる。つまり、エッチング前に壁にプリコート膜を成膜すると、エッチング時のガス種及びウェハの材質に依存せず、Ｖｐｐは変動しない。
【００４６】
以上から、プリコート膜を予めチャンバ１０の壁に成膜することにより、チャンバ１０の壁のインピーダンスが安定し、チャンバ１０の内部のコンディションを整えることができる。これにより、製品ウェハのプロセス開始時とプロセス定常時のチャンバ１０の状態を定状態に維持し、製品ウェハのプラズマ処理を安定して行うことができ、製品ウェハの歩留まりを高めることができる。
【００４７】
[トリートメント工程]
本実施形態に係るプラズマ処理方法では、コーティング工程直後にトリートメント工程が実行される。トリートメント工程は、コーティング工程を行ったプラズマ処理装置１で行うことができる。トリートメント工程は、不活性ガス及び酸素ガスをチャンバ１０内に供給し、生成されたプラズマによりプリコート膜をトリートメントする。これにより、プリコート膜の表層が改質される。不活性ガスには、アルゴンガスやヘリウムガスを使用することができる。
【００４８】
コーティング工程において、臭化水素ガス（ＨＢｒ）や炭素ガス（Ｃｌ２）を含むガスでシリコン製のダミーウェハをスパッタした結果、チャンバ１０の壁にはＳｉやＳｉＯｘに混じってＳｉＢｒやＳｉＢｒＯやＳｉＣｌＯのバイプロダクトが付着する。ＳｉＢｒやＳｉＢｒＯやＳｉＣｌＯは不揮発性であるから、チャンバ１０の壁に堆積し、ガス化しない。一方、腐食性の高いＳｉＢｒ、ＳｉＢｒＯ、ＳｉＣｌＯがプリコート膜内に混入していると、次の製品ウェハのエッチング工程においてプラズマ処理に悪い影響を及ぼす懸念がある。そこで、コーティング工程後にトリートメント工程を行い、アルゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスとから生成されるプラズマによりＳｉＣｌ４等の揮発性のガスを生成し、これによりプリコート膜からＣｌやＢｒをガス化して除去する。
【００４９】
このようにしてトリートメント工程ではプリコート膜を改質し、プリコート膜の表層から臭素（Ｂｒ）や炭素（Ｃｌ）を除去する。この結果、最終的にチャンバ１０の壁に成膜されるプリコート膜は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜となる。酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜は、ＳｉＣｌ３、ＳｉＣｌ２、ＳｉＣｌよりも腐食性が低くなるため、プリコート膜として好ましい。
【００５０】
[ウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）工程]
本実施形態に係るプラズマ処理方法では、プリコート膜を均一に成膜することが好ましい。そこで、コーティング工程直前にウェハレスドライクリーニング工程が実行される。ウェハレスドライクリーニング工程は、コーティング工程が行われるプラズマ処理装置１で行うことができる。
【００５１】
ウェハレスドライクリーニングでは、三フッ化窒素ガス（ＮＦ３）を含むガスを導入し、チャンバ１０内をクリーニングする。これにより、チャンバ１０の壁に成膜した酸化シリコン膜とバイプロダクトとをチャンバ１０の壁から除去することができる。
【００５２】
ウェハレスドライクリーニング工程を実行した後、シリコン製のダミーウェハがチャンバ１０内に搬入され、チャンバ１０の壁にプリコート膜が成膜される。
【００５３】
[圧力制御]
本実施形態に係るプラズマ処理方法では、プリコート膜を薄く、かつ均一に成膜することが好ましい。そこで、薄くて均一なプリコート膜を成膜するために、チャンバ１０の内部は２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）以下の低圧に制御されることが好ましい。更に、チャンバ１０の内部は１０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ）以上２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）であることが好ましい。
【００５４】
しかしながら、圧力を低圧にするとコーティング工程においてプラズマ着火が困難になり、所定の密度のプラズマが生成されないことが懸念される。そこで、コーティング工程においてプラズマ着火する方法の一例として、以下の二つの方法がある。
【００５５】
一つ目の方法では、コーティング工程は、最初、チャンバ１０の内部を１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）〜１５０ｍＴｏｒｒ（２０．００Ｐａ）の高圧状態（第１の圧力）に保持し、そのチャンバ１０内に電磁波源として第１及び第２高周波電源から第１及び第２高周波電力を印加する。これにより、チャンバ１０内においてプラズマを着火させ、その後、チャンバ１０内を高圧状態（第１の圧力）から低圧状態（第２の圧力）にする方法である。低圧状態の第２の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ以下であり、前述したとおり１０ｍＴｏｒｒ〜２０ｍＴｏｒｒが好ましい。
【００５６】
二つ目の方法では、コーティング工程の間、チャンバ１０内は１０ｍＴｏｒｒ〜２０ｍＴｏｒｒの圧力に保持される。また、コーティング工程は、最初、チャンバ１０内に電磁波源としてマイクロ波源からマイクロ波電力を印加し、第１及び第２高周波電源から第１及び第２高周波電力を印加する。これにより、チャンバ１０内においてマイクロ波電力を用いてプラズマを着火させ、その後、マイクロ波の出力を停止する。
【００５７】
以上のいずれの方法によっても、所望のプラズマを生成でき、生成されたプラズマにより均一なプリコート膜が成膜される。なお、チャンバ１０内を高圧状態にして高周波電力を印加し、プラズマ着火後にチャンバ１０内を低圧状態にする方法では、低圧で高周波電力を印加した場合、高圧で高周波電力を印加した場合よりもＶｐｐが下がり、チャンバ１０の壁へのスパッタ力が下がる。これにより、プリコート膜を薄く、かつ均一に成膜することができる。また、一つ目の方法では、マイクロ波源を必要としないためコストの面で有利である。また、二つ目の方法では、プラズマ着火後にマイクロ波電力の供給を停止することで、チャンバ１０の壁へのスパッタ力が下がり、均一なプリコート膜を成膜することができる。
【００５８】
以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１において実行されるプリコート膜の成膜について説明した。次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１において実行されるプラズマ処理について説明する。本実施形態に係るプラズマ処理では、ウェハレスドライクリーニング工程→コーティング工程→トリートメント工程→エッチング工程の順に工程が繰り返される。
【００５９】
[プラズマ処理]
本実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理の一例を示すフローチャートである。本処理は主にレシピに従い制御部１００により制御される。
【００６０】
（ウェハレスドライクリーニング処理）
本処理がスタートすると、ステップＳ１０において、ウェハレスドライクリーニングが実行される。ウェハレスドライクリーニングでは、酸素ガスのプラズマによりチャンバ１０内がクリーニングされる。製品ウェハが静電チャック１０６上に載置され、プラズマ処理される際に静電チャック１０６の表面に付着物があると、製品ウェハと静電チャック１０６との間でアーキングが生じる。これに対して、ウェハレスドライクリーニング処理により静電チャック１０６の表面の付着物を除去することで、アーキングの発生を防止できる。
【００６１】
（コーティング処理）
次に、ステップＳ１２において、シリコン製のダミーウェハが搬入される。ダミーウェハは、ゲートバルブＧからチャンバ１０内に搬入され、載置台２０に載置される。
【００６２】
次に、ステップＳ１４において、ガス供給源１５は、アルゴンガス、臭化水素ガス及び酸素ガスを導入する。次に、ステップＳ１６において、チャンバ１０内の圧力が１００ｍＴｏｒｒ〜１５０ｍＴｏｒｒに制御され、第１及び第２の高周波電力が載置台２０に印加される。これにより、プラズマが着火され、アルゴンガス、臭化水素ガス及び酸素ガスの混合ガスからプラズマが生成される。
【００６３】
プラズマ中の主にイオンは、シリコンのダミーウェハＤＷをスパッタする。その結果、チャンバ１０の壁にシリコンが付着する。また、プラズマ中のラジカルは、ダミーウェハＤＷと反応する。これにより、チャンバ１０の壁にシリコンや酸化シリコンを含むプリコート膜が成膜される。
【００６４】
プラズマ着火後、ステップＳ１８において、チャンバ１０内の圧力が２０ｍＴｏｒｒ以下に制御される。制御部１００は、チャンバ１０内の圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜２０ｍＴｏｒｒにすることが好ましい。これにより、チャンバ１０の壁へのスパッタ力が下がり、より均一なプリコート膜を成膜することができる。
【００６５】
（トリートメント処理）
次に、ステップＳ２０において、ガス供給源１５は、アルゴンガス及び酸素ガスを導入する。これにより、アルゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスとから生成されるプラズマによりＳｉＣｌ４等の揮発性のガスが生成され、プリコート膜から塩素（Ｃｌ）を除去することができる。次に、ステップＳ２２において、ダミーウェハが搬出される。
【００６６】
（製品ウェハのプラズマ処理（エッチング））
次に、ステップＳ２４〜Ｓ３２において、製品ウェハのプラズマ処理の一例としてエッチング処理が実行される。なお、本実施形態では、エッチングを例に挙げて製品ウェハのプラズマ処理を説明するが、これに限らず、成膜処理、アッシング処理等のプラズマ処理を実行してもよい。
【００６７】
まず、ステップＳ２４において、製品ウェハが搬入される。次に、ステップＳ２６において、所望のエッチングガスの導入及び高周波電力の印加によりプラズマを生成し、製品ウェハをプラズマによりエッチングするエッチング工程が実行される。次に、ステップＳ２８において、エッチングが完了した製品ウェハがチャンバ１０から搬出される。次に、ステップＳ３０において、制御部１００は、予め定められた所定の枚数の製品ウェハをエッチング処理したかを判定する。ここで、所定の枚数は、１枚でもよいし、一ロット内の枚数であってもよい。これにより、コーティング工程は、一枚の製品ウェハがプラズマ処理される毎に実行されるか、一ロット内の製品ウェハがすべてプラズマ処理される毎に実行される。
【００６８】
ステップＳ３０において、制御部１００は、所定の枚数の製品ウェハが処理されていないと判定した場合、ステップＳ３２において、未処理の製品ウェハをチャンバ１０内に搬入し、ステップＳ２６に戻ってエッチング処理を実行する。このようにしてステップＳ３０において所定の枚数の製品ウェハが処理されたと判定されるまで、ステップＳ２６〜Ｓ３２が繰り返し実行され、ステップＳ３０において所定の枚数の製品ウェハが処理されたと判定されると、ステップＳ１０に戻り、再び、ウェハレスドライクリーニング工程（ステップＳ１０）→コーティング工程（ステップＳ１２〜Ｓ１８）→トリートメント工程（ステップＳ２０）が実行される。これにより、チャンバ１０の壁に新たなプリコート膜が成膜された状態で、次の製品ウェハがプラズマ処理される（ステップＳ２２〜Ｓ３２）。
【００６９】
以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、所定枚数の製品ウェハをプラズマ処理した後、チャンバ１０の壁面のプリコート膜を除去し、新たなプリコート膜をチャンバ１０の壁に成膜する。このようにして、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、所定の間隔毎に新たなプリコート膜を成膜してチャンバ１０の内部のコンディションを整えることで、製品ウェハに対して安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００７０】
[プラズマ処理：変形例]
本実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理の変形例について、図４を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係るプリコート膜の成膜を含むプラズマ処理の変形例を示すフローチャートである。本処理は主にレシピに従い制御部１００により制御される。
【００７１】
（ウェハレスドライクリーニング処理）
本処理がスタートすると、ステップＳ１０において、ウェハレスドライクリーニングが実行される。ウェハレスドライクリーニングでは、酸素ガスのプラズマによりチャンバ１０内がクリーニングされる。
【００７２】
（コーティング処理）
次に、ステップＳ１２において、シリコン製のダミーウェハが搬入される。次に、ステップＳ４０において、ガス供給源１５は、センター側のガス供給経路からアルゴンガス及び酸素ガスを供給し、チャンバ１０のセンター側に導入する。また、ステップＳ４０において、ガス供給源１５は、エッジ側のガス供給経路から塩素ガス、アルゴンガス及び酸素ガスを供給し、チャンバ１０のエッジ側に導入する。
【００７３】
次に、ステップＳ４２において、チャンバ１０内の圧力が２０ｍＴｏｒｒ以下に制御される。制御部１００は、チャンバ１０内の圧力を１０ｍＴｏｒｒ〜２０ｍＴｏｒｒに制御することが好ましい。この状態で、第１及び第２高周波電源３２，３４は、チャンバ１０内に第１及び第２の高周波電力を印加する。また、マイクロ波源は、チャンバ１０内にマイクロ波電力を印加する。高周波電力及びマイクロ波電力により、チャンバ内を低圧状態にしたままでもプラズマを着火することができる。この結果、塩化ガス、アルゴンガス及び酸素ガスの混合ガスからプラズマが生成される。プラズマ中の主にイオンは、シリコンのダミーウェハＤＷをスパッタする。また、プラズマ中のラジカルは、ダミーウェハＤＷと反応してバイプロダクトを生成する。これにより、チャンバ１０の壁にシリコンや酸化シリコンを含むプリコート膜が成膜される。
【００７４】
プラズマ着火後、ステップＳ４４において、マイクロ波源はマイクロ波電力の供給を停止する。これにより、チャンバ１０の壁へのスパッタ力が下がり、均一なプリコート膜を成膜することができる。
【００７５】
（トリートメント処理）
次に、ステップＳ２０において、ガス供給源１５は、アルゴンガス及び酸素ガスを導入する。これにより、アルゴンガス等の不活性ガスと酸素ガスとから生成されるプラズマによりＳｉＣｌ４等の揮発性のガスが生成され、プリコート膜から臭素（Ｂｒ）を除去することができる。次に、ステップＳ２２において、ダミーウェハが搬出される。
【００７６】
（製品ウェハのプラズマ処理（エッチング））
次に、ステップＳ２４〜Ｓ３２において、製品ウェハのプラズマ処理としてエッチング処理が実行される。なお、ステップＳ２４〜Ｓ３２の処理は図３の同ステップと同じ処理であるためここでは説明を省略する。
【００７７】
以上に説明したように、本変形例に係るプラズマ処理方法によっても、所定枚数の製品ウェハをプラズマ処理した後、チャンバ１０の壁のプリコート膜が除去される。そして、新たなプリコート膜を成膜した後、製品ウェハがプラズマ処理される。このようにして、本変形例に係るプラズマ処理装置１では、所定の間隔毎に新たなプリコート膜を成膜してチャンバ１０の内部のコンディションを整えることで、製品ウェハに対して安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００７８】
以上に説明したように、本実施形態及び本変形例に係るプラズマ処理方法によれば、ウェハレスドライクリーニング工程→コーティング工程→トリートメント工程→所定枚数の製品ウェハのエッチング工程が繰り返し実行される。これにより、所定枚数の製品ウェハをプラズマ処理する度にチャンバ１０の壁に新たなプリコート膜が成膜される。この結果、チャンバ１０の内部のコンディションを整え、安定したプラズマ処理を行うことができる。
【００７９】
また、チャンバ１０の壁の表面に被覆されたイットリア系の溶射膜へのイオン等の衝突によりイットリア系の溶射膜が削れてイットリア等のパーティクルがチャンバ１０の内部に飛散することを回避できる。
【００８０】
また、チャンバ１０の壁へのイオン等の衝突によりアルミニウム等の金属系のコンタミネーションが発生することを防止できる。また、チャンバ１０の壁及びチャンバ１０の内部に配置されたパーツをプリコート膜により保護することで、チャンバ１０及びチャンバ１０内のパーツの製品寿命を向上させることができる。
【００８１】
ガス供給については、更に、変形例では、２系統のガス供給経路を用いて所望のガスが供給される。臭化水素や塩素等のハロゲン系ガスをセンター側のガス供給経路から導入すると、センター側のガス供給孔５５の近傍に過剰にプリコート膜が成膜され、ガス供給孔５５を塞いだり、狭めたりすることが懸念される。また、センター側に過剰にプリコート膜がコーティングされるとプリコート膜の厚さが不均一になる。更にセンター側にハロゲン系ガスのような腐食性ガスを導入すると、センター側のガス供給経路からコンタミネーションが発生したり、センター側のガス供給経路が劣化したりする。特にチャンバ１０内のセンター側のガス供給経路は、エッジ側のガス供給経路よりもプラズマに近いため腐食しやすい。
【００８２】
そこで、本変形例にかかるコーティング工程では、ハロゲン系ガスを含むガスが、エッジ側のガス供給経路からチャンバ１０内のエッジ側に供給され、不活性ガス及び酸素ガスがセンター側のガス供給経路からチャンバ１０内のセンター側に供給される。これにより、チャンバ１０の壁により均一にプリコート膜を形成することができる。
【００８３】
以上、プラズマ処理方法を上記実施形態により説明したが、本発明に係るプラズマ処理方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の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、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００８４】
例えば、本発明に係るプラズマ処理方法は、平行平板型のプラズマ処理装置（容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。
【００８５】
また、本発明に係るプラズマ処理方法は、図５のプラズマ処理装置の変形例に示すように、ガスをチャンバ１０内のガスシャワーヘッド２５と、その下方であって載置台２０の上方に設けられたガス供給機構１５５とから導入するようにしてもよい。また、ガスをガス供給機構１５５のみから導入するようにしてもよい。
【００８６】
また、本発明にかかるプラズマ処理装置によりプラズマ処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１：プラズマ処理装置
１０：チャンバ
１５：ガス供給源
２０：載置台（下部電極）
２５：ガスシャワーヘッド（上部電極）
３２：第１高周波電源
３４：第２高周波電源
５０ａ：センター側の拡散室
５０ｂ：エッジ側の拡散室
５５：ガス供給孔
６５：排気装置
１００：制御部
１０４：支持体
１０６：静電チャック
１５５：ガス供給機構
【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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