(57)【要約】【課題】石英管内においてプラズマを生成するプラズマ処理装置を用いるアッシング処理において、異物の発生を抑制する。【解決手段】  一実施形態の方法は、プラズマ処理装置の処理容器内に収容された被処理体を加熱する工程であり、石英管及び処理容器内に希ガスが供給され、石英管内の空間の圧力が第１の圧力に設定され、石英管内においてプラズマを発生させずに、被処理体が加熱される、該工程と、被処理体を加熱する工程の後に、石英管内の空間の圧力が第１の圧力よりも低い第２の圧力に設定された状態で、石英管内においてＨ２Ｏのプラズマを生成する工程と、を含む。【選択図】図１
2016111033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置を用いてアッシング処理を行う方法であって、該プラズマ処理装置は、被処理体を収容する処理容器、及び、前記処理容器に接続された石英管を有し、該石英管内においてプラズマを発生させるプラズマ発生ユニットを備え、該方法は、
前記処理容器内に収容された被処理体を加熱する工程であり、前記石英管及び前記処理容器内に希ガスを供給し、前記石英管内の空間の圧力を第１の圧力に設定し、該石英管内においてプラズマを発生させずに、前記被処理体を加熱する、該工程と、
前記被処理体を加熱する前記工程の後に、前記石英管内の空間の圧力が第１の圧力よりも低い第２の圧力に設定された状態で、前記石英管内においてＨ２Ｏのプラズマを生成する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記被処理体を加熱する前記工程と前記Ｈ２Ｏのプラズマを生成する工程との間において、前記石英管内でプラズマを発生させずに、前記石英管内の圧力を減圧する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記被処理体は、金属層と、前記金属層の上に設けられたレジストマスクと、前記レジストマスクと前記金属層の間に設けられたシリコン含有膜を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記金属層はタングステンから構成されている、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、アッシング処理を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、被処理体を処理した後に、被処理体に含まれる、又は被処理体に付着した有機物を除去する処理、即ち、所謂アッシング処理が行われることがある。アッシング処理では、一般的には、プラズマ処理装置内において酸素ガスのプラズマを生成され、当該酸素ガスのプラズマによって有機物が除去される。
【０００３】
しかしながら、被処理体が酸化を避けるべき層、例えば、金属層を含む場合には、アッシング用のガスとして酸素ガスを用いることができない。そこで、例えば、特許文献１に記載されているように、Ｈ２Ｏを酸素ガスの代替として用いたアッシング処理が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１７５２３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アッシング処理に要する処理時間を短くするためには、アッシング処理時の被処理体の温度を高く設定する必要がある。このため、プラズマの生成前に、被処理体を収容した処理容器内にアッシング処理用のガスを導入しつつ、被処理体を加熱する処理、即ち事前加熱処理が行われる。この事前加熱処理においては、被処理体に効率的に熱を伝達させるために、処理容器内の空間の圧力が高く設定される必要がある。
【０００６】
ところで、アッシング処理用のプラズマ処理装置には、石英管内においてプラズマを生成するタイプのプラズマ処理装置がある。本願発明者は、このタイプのプラズマ処理装置を用い、Ｈ２Ｏを石英管を介して処理容器内に導入しつつ事前加熱処理を行い、その後にＨ２Ｏのプラズマを生成してアッシング処理を行ったところ、被処理体にシリコン及び酸素を含有する異物が付着するという問題を発見している。
【０００７】
かかる背景から、石英管内においてプラズマを生成するプラズマ処理装置を用いるアッシング処理において、異物の発生を抑制することが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様においては、プラズマ処理装置を用いてアッシング処理を行う方法が提供される。このプラズマ処理装置は、処理容器及びプラズマ発生ユニットを備える。処理容器は、被処理体を収容するよう構成されている。プラズマ発生ユニットは、処理容器に接続された石英管を有し、該石英管内においてプラズマを発生させるよう構成されている。本方法は、（ａ）処理容器内に収容された被処理体を加熱する工程であり、石英管及び処理容器内に希ガスを供給し、石英管内の空間の圧力を第１の圧力に設定し、石英管内においてプラズマを発生させずに、被処理体を加熱する、該工程（以下、「事前加熱工程」という）と、（ｂ）事前加熱工程の後に、石英管内の空間の圧力が第１の圧力よりも低い第２の圧力に設定された状態で、石英管内においてＨ２Ｏのプラズマを生成する工程（以下、「アッシング工程」という）と、を含む。
【０００９】
事前加熱において、石英管内の空間の圧力が比較的高い第１の圧力にされ、当該石英管内にＨ２Ｏが供給されると、当該Ｈ２Ｏが液化して、石英管に付着する。石英管にＨ２Ｏが付着した状態でプラズマが生成されると、石英管が削られて異物が発生するものと推測される。そこで、本方法では、事前加熱工程において希ガスが用いられる。これにより、事前加熱後にＨ２Ｏのプラズマを用いアッシング処理を行っても、異物の発生を抑制することが可能となる。
【００１０】
一実施形態の方法は、事前加熱工程とアッシング工程との間において、石英管内でプラズマを発生させずに、石英管内の圧力を減圧する工程を更に含み得る。この実施形態によれば、石英管内の空間の圧力を下げた後に、当該石英管内においてＨ２Ｏのプラズマを生成することができる。したがって、石英管内でのＨ２Ｏの液化を抑制して、異物の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
一実施形態では、被処理体は、金属層と、金属層の上に設けられたレジストマスクと、レジストマスクと金属層の間に設けられたシリコン含有膜を含んでいてもよい。また、金属層は、タングステンから構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、石英管内においてプラズマを生成するプラズマ処理装置を用いるアッシング処理において、異物の発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係るアッシング処理を行う方法を示す流れ図である。
【図２】被処理体の一例を示す図である。
【図３】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図１は、一実施形態に係るアッシング処理を行う方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、被処理体に含まれる有機物及び／又は被処理体に付着した有機物を除去する方法である。図２は、被処理体の一例を示す図である。方法ＭＴは、図２に示す被処理体（以下、「ウエハＷ」という）に対して適用され得る。
【００１６】
図２に示すウエハＷは、基板ＳＢ、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、及びマスクＭＫを有している。第１層Ｌ１は、基板ＳＢ上に設けられている。第１層は、酸化を避けるべき層であり、例えば、金属層であり得る。金属層は、例えば、タングステンから構成され得る。第２層Ｌ２は、第１層Ｌ１上に設けられている。第２層Ｌ２は、例えば、シリコン含有膜である。シリコン含有膜としては、シリコン酸化膜といった酸化膜、多結晶シリコン層、又は、アモルファスシリコン層が例示される。マスクＭＫは、第１層Ｌ１上に設けられている。マスクＭＫは、例えば、フォトレジストから構成されたレジストマスクである。マスクＭＫには、開口を有するパターンが形成されている。このパターンは、例えば、フォトリソグラフィ技術によって形成され得る。
【００１７】
また、図２に示すように第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２には、マスクＭＫのパターンが転写されている。即ち、第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２には、マスクＭＫによって提供される開口に連続する開口が形成されている。第１層Ｌ１及び第２層Ｌ２の開口は、プラズマエッチングによって形成され得る。
【００１８】
方法ＭＴでは、ウエハＷがプラズマ処理装置の処理容器内に収容されて、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３が実行される。図３は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、ウエハＷを収容するように構成されている。即ち、処理容器１２は、ウエハＷを収容するための空間Ｓ１を提供している。
【００１９】
一実施形態では、処理容器１２は、第１部分１２ａ及び第２部分１２ｂを有している。第１部分１２ａは、略筒形状を有しており、処理容器１２の側壁及び底部を構成している。この第１部分１２ａの上端は開口している。また、第２部分１２ｂは、第１部分１２ａの上端に搭載されており、処理容器１２の天井部を構成している。
【００２０】
処理容器１２の内部には、載置台１４が設けられている。載置台１４は、その上に載置されるウエハＷを保持するよう構成されている。一実施形態では、載置台１４は、ウエハＷを静電吸着するための静電チャックを有し得る。また、載置台１４内には、ヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、処理容器１２の外部に設けられたヒータ電源ＨＰに電気的に接続されている。
【００２１】
また、処理容器１２の側壁には、ウエハＷが通過し得る通路が形成されている。この通路を介して、ウエハＷは処理容器１２内に搬入され、また、処理容器１２から外部に搬出される。処理容器１２に形成された通路は、ゲートバルブＧＶによって開閉可能となっている。
【００２２】
また、処理容器１２の底部には、排気口１２ｅが形成されている。排気口１２ｅには排気装置１６が接続されている。排気装置１６は、処理容器１２内の空間Ｓ１及び後述する石英管２２内の空間Ｓ２を減圧するよう構成されている。
【００２３】
また、処理容器１２内の空間Ｓ１には、プレート１８が設けられている。このプレート１８は、載置台１４の上方に設けられており、当該載置台１４の上面に対面している。プレート１８は、多数の貫通孔が形成された板状体であり、例えば、石英から構成されている。
【００２４】
また、プラズマ処理装置１０は、プラズマ発生ユニット２０を更に備えている。プラズマ発生ユニット２０は、処理容器１２の天井部、即ち第２部分１２ｂ上に設けられている。このプラズマ発生ユニット２０は、石英管２２を有している。石英管２２は、鉛直方向に延びる略筒形状を有しており、石英から構成されている。石英管２２は、当該石英管２２の内部の空間Ｓ２が空間Ｓ１と連通するように、処理容器１２の天井部上に設けられている。
【００２５】
石英管２２には、ガス導入口２２ａが形成されている。石英管２２の内部の空間Ｓ２には、ガス導入口２２ａを介してガスが供給される。具体的には、石英管２２の内部の空間Ｓ２には、ガスソースＧＳ１及びガスソースＧＳ２からのガスが選択的に供給されるようになっている。ガスソースＧＳ１は、気体状のＨ２Ｏのソースである。また、ガスソースＧＳ２は、希ガスのソースである。希ガスは、例えば、Ａｒガスであるが、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスといった任意の希ガスであってもよい。
【００２６】
ガスソースＧＳ１は、バルブＶ１１、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器といった流量制御器Ｆ１、及び、バルブＶ１２を介して石英管２２の内部の空間Ｓ２に接続されている。また、ガスソースＧＳ２は、バルブＶ２１、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器といった流量制御器Ｆ２、及び、バルブＶ２２を介して石英管２２の内部の空間Ｓ２に接続されている。
【００２７】
また、プラズマ発生ユニット２０は、プラズマ源を更に有している。一実施形態では、プラズマ発生ユニット２０は、プラズマ源としてコイル２４を有している。コイル２４は、石英管２２の外周面を囲むように設けられており、高周波電源ＲＧに電気的に接続されている。コイル２４に高周波電源ＲＧからの高周波電力が与えられると、石英管２２内の空間Ｓ２に供給されたガスが励起され、プラズマが生成される。プラズマの生成により得られる活性種は、空間Ｓ２から空間Ｓ１に流れ、ウエハＷに対して供給される。これにより、ウエハＷに含まれる有機物又はウエハＷに付着した有機物の除去が行われる。なお、プラズマ発生ユニット２０は筐体２６を更に有しており、石英管２２及びコイル２４は、筐体２６内に収容されている。
【００２８】
また、プラズマ処理装置１０は、制御部４０を備え得る。制御部４０は、方法ＭＴにおける各工程の実行のために、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部１００は、例えば、プロセッサ、記憶装置、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり得る。この例では、制御部１００は、方法ＭＴの各工程においてプラズマ処理装置１０の各部を制御するためのプログラムを記憶装置に格納しており、当該プログラムを実行することにより、プラズマ処理装置１０の各部、例えば、バルブＶ１１、流量制御器Ｆ１、バルブＶ１２、バルブＶ２１、流量制御器Ｆ２、バルブＶ２２、高周波電源ＲＧ、ヒータ電源ＨＰ、及び、排気装置１６を制御する。
【００２９】
以下、再び図１を参照して、プラズマ処理装置１０を用いて実施される方法ＭＴについて説明する。方法ＭＴでは、ウエハＷが処理容器１２内に収容されて載置台１４上に載置された後、工程ＳＴ１が実行される。
【００３０】
工程ＳＴ１では、石英管２２内の空間Ｓ２においてプラズマを発生させずに、ウエハＷが加熱される。工程ＳＴ１では、ウエハＷの温度は、例えば、２５０℃といった温度に設定される。このため、工程ＳＴ１では、高周波電源ＲＧからは高周波電力がコイル２４に与えられず、一方、ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が与えられる。また、工程ＳＴ１では、ガスソースＧＳ２からの希ガスが石英管２２内の空間Ｓ２及び処理容器１２内の空間Ｓ１に供給される。また、工程ＳＴ１では、排気装置１６を作動させることにより、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力が第１の圧力に設定される。このとき、処理容器１２内の空間Ｓ１の圧力も第１の圧力に設定される。第１の圧力は、ウエハＷの加熱を促進させるための圧力であり、後述の工程ＳＴ３において設定される第２の圧力よりも高い圧力である。第１の圧力は、２Ｔｏｒｒ（２６６．６Ｐａ）以上の圧力であり、例えば、７Ｔｏｒｒ（９３３．３Ｐａ）といった圧力である。
【００３１】
続く工程ＳＴ２では、プラズマを発生させずに、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力が減圧される。このため、高周波電源ＲＧからは高周波電力がコイル２４に与えられず、排気装置１６によって空間Ｓ２の圧力が減圧される。このとき、空間Ｓ１の圧力も同様に減圧される。なお、工程ＳＴ２においても、ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が与えられ、ウエハＷを加熱する状態が維持される。
【００３２】
工程ＳＴ２の減圧により、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力が第２の圧力に調整された後、工程ＳＴ３が実行される。第２の圧力は、第１の圧力よりも低い圧力、即ち、２Ｔｏｒｒ（２６６．６Ｐａ）より小さい圧力である。第２の圧力は、例えば、１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）といった圧力である。なお、工程ＳＴ３では、処理容器１２内の空間Ｓ２の圧力も第２の圧力となる。
【００３３】
工程ＳＴ３では、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力が第２の圧力に設定された状態で、石英管２２内においてＨ２Ｏのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ３では、ガスソースＧＳ１から気体状のＨ２Ｏが石英管２２内に供給される。また、高周波電源ＲＧからコイル２４に高周波電力が与えられる。これにより、空間Ｓ２において、Ｈ２Ｏのプラズマが生成される。そして、Ｈ２Ｏのプラズマの生成によって生じた活性種によって、ウエハＷに含まれる有機物、及び／又はウエハＷに付着した有機物が除去される。即ち、アッシング処理が行われる。なお、工程ＳＴ３では、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力を第２の圧力に維持するよう、排気装置１６が作動され、更に、ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が与えられ、ウエハＷを加熱する状態が維持される。
【００３４】
以上説明した方法ＭＴによれば、事前加熱のための工程ＳＴ１において、Ｈ２Ｏを石英管２２内の空間Ｓ２に供給せず、希ガスを当該空間Ｓ２に供給している。一方、石英管２２内の空間Ｓ２の圧力が高圧の第１の圧力に設定され、当該空間Ｓ２にＨ２Ｏが供給されると、Ｈ２Ｏの液化が生じ得る。Ｈ２Ｏが液化して石英管２２に付着した状態で、プラズマが生成されると、石英管２２が削られることにより生じる異物がウエハＷに付着し得る。そこで、方法ＭＴの工程ＳＴ１では、プラズマを発生させずに、希ガスを空間Ｓ２に供給している。したがって、方法ＭＴによれば、石英管２２からの異物の発生を抑制することが可能である。なお、工程ＳＴ１で用いるガスとして窒素ガスが考えられるが、窒素ガスを用いると、ウエハＷの層の窒化が生じ得る。このようなウエハＷの層の窒化を抑制するために、方法ＭＴの工程ＳＴ１では希ガスを用いている。また、方法ＭＴによれば、プラズマを発生させずに工程ＳＴ２において減圧を行った後に、Ｈ２Ｏのプラズマの生成を行っている。即ち、方法ＭＴは、Ｈ２Ｏが液化し得る圧力下ではＨ２Ｏのプラズマが生成されないように構成されている。したがって、方法ＭＴによれば、石英管２２の削れが抑制される。
【００３５】
なお、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＴの実施に用いられるプラズマ処理装置は、コイル２４を用いる誘導結合方式のプラズマ処理装置に限定されるものではない。方法ＭＴの実施には、石英管内においてＨ２Ｏのプラズマを生成する装置であれば、任意のプラズマ処理装置、例えば、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置を用いることが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…載置台、１６…排気装置、２０…プラズマ発生ユニット、２２…石英管、２４…コイル。
【図１】
2016111033.tif 000003
【図２】
2016111033.tif 000004
【図３】
2016111033.tif 000005