等離子體處理方法和等離子體處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠提高與構(gòu)件的溫度相對應的膜厚的控制性的等離子體處理方法和等離子體處理裝置。該等離子體處理方法包括成膜工序、等離子體處理工序以及去除工序。在成膜工序中，將配置在腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜。在等離子體處理工序中，在第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到腔室的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理。在去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的被處理體輸出到腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自第一構(gòu)件的表面去除氧化硅膜。
【專利說明】等離子體處理方法和等離子體處理裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的各個技術方案和實施方式均涉及等離子體處理方法和等離子體處理裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體的制造工藝中，廣泛地采用用于執(zhí)行以薄膜的堆積或蝕刻等為目的的等離子體處理的等離子體處理裝置。作為等離子體處理裝置，可列舉出例如用于進行薄膜的堆積處理的等離子體CVD (Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)裝置、用于進行蝕刻處理的等離子體蝕刻裝置等。
[0003]另外，在等離子體處理裝置中，由于配置在腔室內(nèi)的構(gòu)件(以下適當?shù)胤Q作“腔室內(nèi)構(gòu)件”)在各種等離子體處理時暴露在處理氣體的等離子體中，因此要求具有耐等離子體性。關于這點，例如，在專利文獻I中公開了如下內(nèi)容:在對被處理體進行等離子體處理之前，利用含有氧的含硅氣體的等離子體在腔室內(nèi)構(gòu)件的表面上形成作為保護膜的氧化硅膜，由此提高腔室內(nèi)構(gòu)件的耐等離子體性。
[0004]專利文獻1:美國專利申請公開第2012/0091095號說明書。
[0005]然而,在使用含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的以往技術中，沒有考慮到提高與構(gòu)件的溫度相對應的膜厚的控制性。
[0006]即，在以往技術中，使含有氧的含硅氣體的等離子體中的氧自由基和Si自由基在腔室內(nèi)的空間中反應而生成硅氧化物，生成的硅氧化物堆積在腔室內(nèi)的構(gòu)件上而成為氧化硅膜。作為氧化硅膜堆積在腔室內(nèi)的構(gòu)件之上的硅氧化物的膜厚不受腔室內(nèi)的構(gòu)件的溫度影響而成為恒定的膜厚。因此，在以往技術中，難以根據(jù)腔室內(nèi)的構(gòu)件的溫度而相應地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一技術方案提供一種等離子體處理方法，其中，該等離子體處理方法包括成膜工序、等離子體處理工序以及去除工序。在成膜工序中，將配置在腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在配置于腔室的內(nèi)部的上述第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜。在等離子體處理工序中，在上述第一構(gòu)件的表面上形成上述氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到上述腔室的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理。在去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的上述被處理體輸出到上述腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自上述第一構(gòu)件的表面去除上述氧化娃膜。
[0008]采用本發(fā)明的各個技術方案和實施方式，可實現(xiàn)能夠提高與構(gòu)件的溫度相對應的膜厚的控制性的等離子體處理方法和等離子體處理裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1是表示適用于本實施方式的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的概略首1J視圖。
[0010]圖2是表示利用本實施方式的等離子體處理裝置進行的等離子體處理方法的處理的流程的一個例子的流程圖。
[0011]圖3是用于說明本實施方式中的成膜工序的一個例子的圖。
[0012]圖4是表示比較例I?比較例3中的處理結(jié)果的圖。
[0013]圖5是表示實施例1?實施例3中的處理結(jié)果的圖。
[0014]圖6是表示比較例1、4、5中的處理結(jié)果的圖。
[0015]圖7是表示實施例1、4、5中的處理結(jié)果的圖。
[0016]圖8是表示比較例1、6、7和實施例1、6、7中的處理結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0017]以下，參照附圖詳細說明各種實施方式。此外，在各附圖中，對于相同或等同的部分標注相同的附圖標記。
[0018]本實施方式的等離子體處理方法的一例包括以下工序:成膜工序，在該成膜工序中，將配置在腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在配置于腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜；等離子體處理工序，在該等離子體處理工序中，在第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到腔室的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理；以及去除工序，在該去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的被處理體輸出到腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自第一構(gòu)件的表面去除氧化硅膜。
[0019]另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，第一構(gòu)件包括腔室的內(nèi)壁和配置在腔室的內(nèi)部的下部電極，其他構(gòu)件包括在腔室的內(nèi)部與下部電極相對的上部電極，在成膜工序中，將腔室的內(nèi)壁和下部電極的溫度調(diào)整為低于上部電極的溫度，并在腔室的內(nèi)壁和下部電極的表面上形成氧化硅膜。
[0020]另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，在成膜工序中，施加偏置電壓。
[0021 ] 另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，含硅氣體含有SiCl4和SiF4中的至少任意一種。
[0022]另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，含氟氣體含有NF3、SF6以及CF4中的至少任意一種。
[0023]另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，含硅氣體還含有稀有氣體。
[0024]另外，在本實施方式的等離子體處理方法的一例中，稀有氣體為Ar或He。
[0025]本實施方式的等離子體處理裝置的一例包括:腔室，其用于對被處理體進行等離子體處理；排氣部，其用于對腔室的內(nèi)部進行減壓；氣體供給部，其用于向腔室的內(nèi)部供給處理氣體；控制部，其用于執(zhí)行成膜工序、等離子體處理工序以及去除工序，在該成膜工序中，將配置在腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在配置于腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜，在等離子體處理工序中，在第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到腔室的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理，在該去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的被處理體輸出到腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自第一構(gòu)件的表面去除氧化硅膜。
[0026]圖1是表示適用于本實施方式的等離子體處理方法的等離子體處理裝置的概略剖視圖。圖1所示的等離子體處理裝置包括氣密地構(gòu)成的、從電學角度來看為接地電位的處理腔室I。該處理腔室I為圓筒狀，并例如由在表面上形成有陽極氧化覆膜的鋁等構(gòu)成。在處理腔室I內(nèi)設有用于水平支承作為被處理體的半導體晶圓W的載置臺2。
[0027]載置臺2的基材2a由導電性的金屬、例如鋁等構(gòu)成，載置臺2具有作為下部電極的功能。該載置臺2借助絕緣板3支承于作為導體的支承臺4。另外，在載置臺2的上方的外周設有由例如單晶硅形成的聚焦環(huán)(日文才一力^ U >夕'')5。并且，以包圍載置臺2和支承臺4的周圍的方式設有由例如石英等構(gòu)成的圓筒狀的內(nèi)壁構(gòu)件3a。
[0028]在載置臺2的上方，以與載置臺2平行地相對的方式、換言之以與支承于載置臺2的半導體晶圓W相對的方式設有具有作為上部電極的功能的噴頭(日文:'>K)
16。噴頭16和載置臺2作為一對電極(上部電極和下部電極)發(fā)揮作用。載置臺2的基材2a經(jīng)由第I匹配器Ila與第I高頻電源IOa相連接。另外，載置臺2的基材2a經(jīng)由第2匹配器Ilb與第2高頻電源IOb相連接。第I高頻電源IOa是等離子體產(chǎn)生用的電源，自該第I高頻電源IOa向載置臺2的基材2a供給規(guī)定頻率(例如100MHz)的高頻電力。另外，第2高頻電源IOb是吸引離子用(偏壓用)的電源，自該第2高頻電源IOb向載置臺2的基材2a供給比第I高頻電源IOa的頻率低的規(guī)定頻率(例如13MHz)的高頻電力。
[0029]在載置臺2的上表面設有用于靜電吸附半導體晶圓W的靜電卡盤6。該靜電卡盤6以使電極6a設于絕緣體6b之間的方式構(gòu)成，電極6a與直流電源12相連接。于是該靜電卡盤6構(gòu)成為:通過自直流電源12向電極6a施加直流電壓，從而利用庫侖力吸附半導體晶圓W。
[0030]在載置臺2的內(nèi)部形成有制冷劑流路2b，制冷劑流路2b分別與制冷劑入口配管2c、制冷劑出口配管2d相連接。并且，通過使galden等制冷劑在制冷劑流路2b之中循環(huán)，能夠?qū)⒅С信_4和載置臺2控制在規(guī)定的溫度。另外，以貫穿載置臺2等的方式設有用于向半導體晶圓W的背面?zhèn)裙┙o氦氣等冷熱傳遞用氣體(背側(cè)氣體)的背側(cè)氣體供給配管30。該背側(cè)氣體供給配管30與未圖示的背側(cè)氣體供給源相連接。通過上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒈混o電卡盤6吸附保持在載置臺2的上表面上的半導體晶圓W控制在規(guī)定的溫度。
[0031]上述噴頭16設于處理腔室I的頂壁部分。噴頭16包括主體部16a和構(gòu)成電極板的上部頂板16b，噴頭16借助絕緣性構(gòu)件45支承于處理腔室I的上部。主體部16a由導電性材料、例如表面經(jīng)陽極氧化處理過的鋁構(gòu)成，構(gòu)成為能夠?qū)⑸喜宽敯?6b以自由裝卸的方式支承于主體部16a的下部。上部頂板16b由含硅物質(zhì)形成、例如由石英形成。
[0032]在主體部16a的內(nèi)部設有氣體擴散室16c、16d，在主體部16a的底部，以位于該氣體擴散室16c、16d的下部的方式形成有多個氣體流通孔16e。氣體擴散室分成設于主體部16a的中央部的氣體擴散室16c和設于主體部16a的周緣部的氣體擴散室16d這兩部分，能夠在中央部和周緣部單獨改變處理氣體的供給狀態(tài)。
[0033]另外，在上部頂板16b上，以沿該上部頂板16b的厚度方向貫穿該上部頂板16b、并與上述氣體流通孔16e重疊的方式設有氣體導入孔16f。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒐┙o到氣體擴散室16c、16d中的處理氣體經(jīng)由氣體流通孔16e和氣體導入孔16f以噴淋狀分散的方式供給到處理腔室I內(nèi)。此外，在主體部16a等中，設有未圖示的加熱器、供制冷劑循環(huán)的未圖示的配管等溫度調(diào)整器，從而能夠在等離子體蝕刻處理過程中將噴頭16的溫度控制在期望溫度。
[0034]在上述主體部16a形成有用于向氣體擴散室16c、16d導入處理氣體的兩個氣體導入口 16g、16h。上述氣體導入口 168、1611與氣體供給配管15&、1513相連接，該氣體供給配管15a、15b的另一端與用于供給蝕刻用的處理氣體的處理氣體供給源15相連接。處理氣體供給源15是氣體供給部的一個例子。在氣體供給配管15a上，自上游側(cè)起依次設有質(zhì)量流量控制器(MFC) 15c和開閉閥VI。另外，在氣體供給配管15b上，自上游側(cè)起依次設有質(zhì)量流量控制器(MFC) 15d和開閉閥V2。
[0035]并且，用于等離子體蝕刻的處理氣體自處理氣體供給源15經(jīng)由氣體供給配管15a、15b供給到氣體擴散室16c、16d，自該氣體擴散室16c、16d經(jīng)由氣體流通孔16e和氣體導入孔16f以噴淋狀分散的方式供給到處理腔室I內(nèi)。例如，能夠自處理氣體供給源15供給如后述那樣在配置于處理腔室I的內(nèi)部的第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜時使用的、不含有氧的含 硅氣體等。另外，例如，能夠自處理氣體供給源15供給在對被處理體進行等離子體處理時使用的含有HBr/NF3的處理氣體等。另外，能夠自處理氣體供給源15供給自配置于處理腔室I的內(nèi)部的第一構(gòu)件的表面去除氧化硅膜時使用的含氟氣體等。后面敘述利用處理氣體供給源15供給的氣體的詳細情況。
[0036]上述的作為上部電極的噴頭16經(jīng)由低通濾波器(LPF)51與可變直流電源52電連接。該可變直流電源52能夠利用開關53對供電和停止供電進行控制?？勺冎绷麟娫?2的電流、電壓以及開關53的接通、斷開均由后述的控制部60控制。此外，如后所述，在自第I高頻電源10a、第2高頻電源IOb向載置臺2施加高頻電力而在處理空間中產(chǎn)生等離子體時，能夠根據(jù)需要利用控制部60將開關53接通，從而向作為上部電極的噴頭16施加規(guī)定的直流電壓。
[0037]在處理腔室I的底部形成有排氣口 71，該排氣口 71經(jīng)由排氣管72與排氣裝置73相連接。排氣裝置73具有真空泵，能夠通過使該真空泵工作而將處理腔室I內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度。排氣裝置73是排氣部的一個例子。另一方面，在處理腔室I的側(cè)壁設有半導體晶圓W的輸入輸出口 74，在該輸入輸出口 74上設有用于對該輸入輸出口 74進行開閉的閘閥75。
[0038]圖中的附圖標記76、77是能夠自由裝卸的沉積物屏蔽件(日文:7 '> 一 ^ K )。沉積物屏蔽件76以沿著處理腔室I的內(nèi)壁面的方式設置，其具有用于防止在處理腔室I上附著蝕刻副產(chǎn)物(沉積物)的作用。以下，將處理腔室I的內(nèi)壁和沉積物屏蔽件76統(tǒng)稱作“處理腔室I的內(nèi)壁”。另外，沉積物屏蔽件77以覆蓋內(nèi)壁構(gòu)件3a、支承臺4的外周面以及構(gòu)成下部電極的載置臺2的方式設置。以下，將載置臺2、內(nèi)壁構(gòu)件3a、支承臺4以及沉積物屏蔽件77統(tǒng)稱作“下部電極”。在沉積物屏蔽件76的與半導體晶圓W大致相同高度的位置上設有直流地接地連接的導電性構(gòu)件(GND塊)79，由此能夠防止異常放電。
[0039]另外，在處理腔室I的周圍，以同心圓狀配置有環(huán)形磁體80。環(huán)形磁體80用于對噴頭16與載置臺2之間的空間施加磁場。環(huán)形磁體80以利用未圖示的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)自如的方式構(gòu)成。[0040]上述結(jié)構(gòu)的等離子體蝕刻裝置的工作由控制部60統(tǒng)一控制。該控制部60設有用于控制等離子體蝕刻裝置的各部分且具有CPU的過程控制器61、用戶界面62以及存儲部63。
[0041]用戶界面62由用于工序管理者管理等離子體蝕刻裝置的進行指令輸入操作的鍵盤、可視化顯示等離子體蝕刻裝置的運轉(zhuǎn)狀況的顯示器等構(gòu)成。
[0042]在存儲部63中存儲有制程，該制程存儲有利用過程控制器61的控制來實現(xiàn)等離子體蝕刻裝置所執(zhí)行的各種處理的控制程序(軟件)、處理條件數(shù)據(jù)等。并且，根據(jù)需要，由來自用戶界面62的指示等從存儲部63中調(diào)出任意制程，并由過程控制器61執(zhí)行該任意制程，從而在過程控制部61的控制下，由等離子體蝕刻裝置進行期望的處理。另外，對于控制程序、處理條件數(shù)據(jù)等制程，能夠利用處于存儲在可由計算機讀取的計算機存儲介質(zhì)(例如，硬盤、CD、軟盤以及半導體存儲器等)等中的狀態(tài)的制程，或者能夠從其他裝置通過例如專用線路隨時傳送而在線(on-line)地利用制程。
[0043]例如，控制部60控制等離子體處理裝置的各部分，以便進行后述的等離子體處理方法。列舉一個詳細的例子，控制部60將配置在處理腔室I的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在配置于腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜。然后，在形成氧化硅膜之后，控制部60利用處理氣體的等離子體對輸入到處理腔室I的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理。然后，在將經(jīng)等離子體處理過的被處理體輸出到處理腔室I的外部之后，控制部60利用含氟氣體的等離子體自第一構(gòu)件的表面去除氧化硅膜。此處，配置在處理腔室I的內(nèi)部的第一構(gòu)件包括例如處理腔室I的內(nèi)壁、配置在處理腔室I的內(nèi)部的作為下部電極的載置臺2、內(nèi)壁構(gòu)件3a、支承臺4以及沉積物屏蔽件77。以下，將配置在處理腔室I的內(nèi)部的第一構(gòu)件稱作“腔室內(nèi)構(gòu)件”。另外，其他構(gòu)件包括在處理腔室I的內(nèi)部與下部電極相對的作為上部電極的噴頭16。另外，被處理體例如為半導體晶圓W。
[0044]接下來，說明利用本實施方式的等離子體處理裝置進行的等離子體處理方法。圖2是表示利用本實施方式的等離子體處理裝置進行的等離子體處理方法的處理的流程的一個例子的流程圖。
[0045]如圖2所示，等離子體處理裝置進行將腔室內(nèi)構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在腔室內(nèi)構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜的成膜工序(步驟S101)。腔室內(nèi)構(gòu)件包括例如處理腔室I的內(nèi)壁、配置在處理腔室I的內(nèi)部的作為下部電極的載置臺2、內(nèi)壁構(gòu)件3a以及沉積物屏蔽件77。另外，其他構(gòu)件包括在處理腔室I的內(nèi)部與下部電極相對的作為上部電極的噴頭16。另外，不含有氧的含硅氣體含有例如SiCl4和SiF4中的至少任意一種。不含有氧的含硅氣體優(yōu)選還含有稀有氣體。稀有氣體例如為Ar或He。
[0046]圖3是說明本實施方式中的成膜工序的一個例子的圖。在圖3中，示出在配置于處理腔室I的內(nèi)部的載置臺2上形成氧化硅膜的例子。等離子體處理裝置的控制部60從處理氣體供給源15向處理腔室I的內(nèi)部供給不含有氧的含硅氣體，并從第I高頻電源IOa向處理腔室I內(nèi)部施加等離子體生成用的高頻電力而生成不含有氧的含硅氣體的等離子體。此時，控制部60沒有從第2高頻電源IOb施加吸引離子用的高頻電力。即，如圖3的(I)所示，在生成不含有氧的含硅氣體的等離子體時，控制部60通過使制冷劑在制冷劑流路2b中循環(huán)，從而將作為下部電極的載置臺2的溫度調(diào)整為低于作為上部電極的噴頭16的溫度。在此基礎上，控制部60向處理腔室I內(nèi)供給作為不含有氧的含硅氣體的例如SiCl4和He。
[0047]其結(jié)果，如圖3的(I)所示，等離子體中的自由基被吸引至成為相對較低溫度的載置臺2上，且自由基相互間在載置臺2上發(fā)生反應。例如，在圖3的(I)所示的例子中，Si自由基和自處理腔室I內(nèi)的含有硅氧化物的構(gòu)件放出的氧自由基被吸引至溫度比噴頭16的溫度低的載置臺2，促進Si自由基與氧自由基之間在載置臺2上反應。于是，如圖3的
(2)所示，在作為下部電極的載置臺2的表面上形成氧化硅膜100。作為處理腔室I內(nèi)的含有硅氧化物的構(gòu)件，例如為上部頂板16b、內(nèi)壁構(gòu)件3a，這些構(gòu)件由石英等構(gòu)成。由此，能夠抑制Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的空間中反應并促進Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的載置臺2上反應。其結(jié)果，能夠根據(jù)處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度而相對應地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。并且，通過在對被處理體進行等離子體處理之前進行成膜工序，能夠提高處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的耐等離子體性，從而能夠避免構(gòu)件的消耗、來自構(gòu)件的污染物的飛散。
[0048]此外，在圖3中，示出了在作為下部電極的載置臺2上形成氧化硅膜的例子，但能夠在設于載置臺2附近的支承臺4、內(nèi)壁構(gòu)件3a以及沉積物屏蔽件77上也同樣地形成氧化硅膜。即，能夠在溫度低于作為上部電極的噴頭16的溫度的、處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件上形成
氧化硅膜。
[0049]返回到圖2的說明。接著，等離子體處理裝置進行利用處理氣體的等離子體對輸入到處理腔室I的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理的等離子體處理工序(步驟S102)。被處理體例如為層疊有氧化硅膜的半導體晶圓W。另外，處理氣體例如為HBr和NF3。
[0050]列舉更詳細的一個例子進行說明。等離子體處理裝置的控制部60將被處理體自輸入輸出口 74和閘閥75輸入到處理腔室I的內(nèi)部，并將輸入后的被處理體載置在靜電卡盤6之上。之后，控制部60從處理氣體供給源15向處理腔室I內(nèi)部供給處理氣體且從第I高頻電源IOa施加等離子體生成用的高頻電力，并且從第2高頻電源IOb施加吸引離子用的高頻電力。其結(jié)果，能夠?qū)Ρ惶幚眢w進行等離子體處理。
[0051]然后，在將被處理體輸出到處理腔室I的外部之后，等離子體處理裝置進行利用含氟氣體的等離子體自腔室內(nèi)構(gòu)件的表面去除氧化硅膜的去除工序(步驟S103)。含氟氣體含有例如NF3、SF6以及CF4中的至少任意一種。
[0052]列舉更詳細的一個例子進行說明。等離子體處理裝置的控制部60將被處理體自輸入輸出口 74和閘閥75輸出到處理腔室I的外部。之后，控制部60從處理氣體供給源15向處理腔室I內(nèi)部供給含氟氣體，并從第I高頻電源IOa施加等離子體生成用的高頻電力。此時，控制部60沒有從第2高頻電源IOb施加吸引離子用的高頻電力。其結(jié)果，能夠自處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的表面去除硅氧化物。
[0053]如上所述，采用本實施方式，在對被處理體進行等離子體處理之前，將配置在處理腔室I的內(nèi)部的下部電極的溫度調(diào)整為低于上部電極的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在下部電極的表面上形成氧化硅膜。因此，采用本實施方式，能夠抑制Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的空間中反應并促進Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件上反應。其結(jié)果，與使用含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的方法相比，能夠提高與處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度相對應的膜厚的控制性。并且，通過在對被處理體進行等離子體處理之前進行成膜工序，能夠提高處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的耐等離子體性，從而能夠避免構(gòu)件的消耗、來自構(gòu)件的污染物的飛散。
[0054]另外，采用本實施方式，在將經(jīng)等離子體處理過的被處理體輸出到處理腔室I的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自處理腔室I內(nèi)的下部電極的表面去除氧化硅膜。其結(jié)果，能夠清潔處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的表面。
[0055]另外，采用本實施方式，不含有氧的含硅氣體含有SiCl4和SiF4中的至少任意一種。其結(jié)果，能夠根據(jù)處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度而相對應地高精度地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。
[0056]另外，采用本實施方式，含氟氣體含有NF3、SF6以及CF4中的至少任意一種。其結(jié)果，能夠更加高效地清潔處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的表面。
[0057]另外，采用本實施方式，不含有氧的含硅氣體還含有稀有氣體。其結(jié)果，能夠根據(jù)處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度而相應地更加高精度地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。
[0058]另外，采用本實施方式，稀有氣體是Ar或He。其結(jié)果，能夠根據(jù)處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度而相應地更加高精度地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。
[0059]其他實施方式
[0060]以上，說明了本實施方式的等離子體處理方法和等離子體處理裝置，但實施方式并不限定于此。以下，說明其他實施方式。
[0061]偏置電壓
[0062]例如，在成膜工序中也可以施加偏置電壓。即，在成膜工序中，控制部60從處理氣體供給源15向處理腔室I內(nèi)部供給不含有氧的含硅氣體，并從第I高頻電源IOa向處理腔室I內(nèi)部施加等離子體生成用的高頻電力，從而生成不含有氧的含硅氣體的等離子體。此時，控制部60通過從第2高頻電源IOb向載置臺2施加吸引離子用的高頻電力，從而對載置臺2施加偏置電壓。于是，等離子體中的離子被朝向載置臺2吸引。其結(jié)果，與不施加偏置電壓的方法相比，能夠更加精細地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。
[0063]另外，在本實施方式中，說明了在成膜工序中通過使制冷劑在制冷劑流路2b中循環(huán)而將作為下部電極的載置臺2的溫度調(diào)整為低于作為上部電極的噴頭16的溫度的例子，但并不限定于此。例如，在成膜工序中，也可以將作為上部電極的噴頭16的溫度調(diào)整為高于下部電極、處理腔室I的內(nèi)壁的溫度。即，只要使成為成膜對象的下部電極等構(gòu)件的溫度低于不成為成膜對象的上部電極等構(gòu)件的溫度即可。在該情況下，控制部60通過使用加熱器等溫度調(diào)整器來加熱作為上部電極的噴頭16，從而將噴頭16的溫度調(diào)整為高于載置臺2的溫度。在此基礎上，控制部60向處理腔室I內(nèi)供給不含有氧的含硅氣體、例如SiCl4和He。其結(jié)果，等離子體中的自由基被吸引至成為相對較低溫度的載置臺2上，且自由基相互間在載置臺2上發(fā)生反應。于是，在作為下部電極的載置臺2的表面上形成氧化硅膜。由此，能夠抑制Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的空間中反應并促進Si自由基與氧自由基之間在處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件上反應。其結(jié)果，與使用含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的方法相比，能夠提高與處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件的溫度相對應的膜厚的控制性。
實施例
[0064]以下，列舉實施例來進一步詳細地說明所記載的等離子體處理方法。但是，所記載的等離子體處理方法并不限定于下述的實施例。
[0065]比較例I
[0066]在比較例I中，依次進行了在腔室內(nèi)的構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜的成膜工序、對被處理體進行等離子體處理的等離子體處理工序以及自腔室內(nèi)的構(gòu)件的表面去除氧化硅膜的去除工序。成膜工序、等離子體處理工序以及去除工序分別使用以下的條件進行。_7]成膜工序
[0068]處理氣體:SiCl4/He/02=25sccm/100sccm/250sccm
[0069]壓力:1.3Pa(IOmTorr)
[0070]磁通密度:454G
[0071]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0072]來自第2高頻電源的高頻電力:0W
[0073]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /200C
[0074]時間:60秒
[0075]另外，在成膜工序中，測量了形成在下部電極的表面上的氧化硅膜的膜厚。在膜厚的測量過程中，并不是直接測量下部電極的表面上的氧化硅膜，而是在載置臺2的靜電卡盤6之上設置Si基板，作為下部電極的表面上的氧化硅膜的膜厚測量形成在Si基板的表面上的氧化硅膜的膜厚。
[0076]等離子體處理工序
[0077]處理氣體:HBr/NF3=350sccm/100sccm
[0078]壓力:13Pa(IOOmTorr)
[0079]磁通密度:454G
[0080]來自第I高頻電源的高頻電力:900W
[0081]來自第2高頻電源的高頻電力:1200W
[0082]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /400C
[0083]時間:60秒
[0084]去除工序
[0085]處理氣體:NF3=300sccm
[0086]壓力:27Pa(200mTorr)
[0087]磁通密度:454G
[0088]來自第I高頻電源的高頻電力:750W
[0089]來自第2高頻電源的高頻電力:0W
[0090]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /400C
[0091]時間:120秒
[0092]比較例2
[0093]在比較例2中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與比較例I相同。
[0094]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /400C
[0095]比較例3
[0096]在比較例3中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與比較例I相同。
[0097]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /70/0C 600C[0098]實施例1
[0099]在實施例1中，依次進行了在腔室內(nèi)的構(gòu)件的表面形成氧化硅膜的成膜工序、對被處理體進行等離子體處理的等離子體處理工序以及自腔室內(nèi)的構(gòu)件的表面去除氧化硅膜的去除工序。等離子體處理工序和去除工序以與比較例I相同的條件進行。成膜工序使用以下的條件進行。
[0100]成膜工序
[0101]處理氣體:SiCl4/He=25sccm/100sccm
[0102]壓力:1.3Pa (IOmTorr)
[0103]磁通密度:454G
[0104]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0105]來自第2高頻電源的高頻電力:0W
[0106]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /200C
[0107]時間:60秒
[0108]另外，在成膜工序中，測量了在下部電極的表面上形成的氧化硅膜的膜厚。在膜厚的測量過程中，并不是直接測量下部電極的表面上的氧化硅膜，而是在載置臺2的靜電卡盤6之上設置Si基板，作為下部電極的表面上的氧化硅膜的膜厚測量形成在Si基板的表面上的氧化硅膜的膜厚。
[0109]實施例2
[0110]在實施例2中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與實施例1相同。
[0111]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /700C /400C
[0112]實施例3
[0113]在實施例3中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與實施例1相同。
[0114]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):80°C /70°C /60°C
[0115]圖4是表示比較例I?比較例3中的處理結(jié)果的圖。圖5是表示實施例1?實施例3中的處理結(jié)果的圖。在圖4和圖5中，“下部溫度20deg.C”表示在下部電極為20°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板?！跋虏繙囟?0deg.C”表示在下部電極為40°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板。“下部溫度60deg.C”表示在下部電極為60°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板。
[0116]此外，在圖4和圖5中，“截面”是將Si基板的截面放大而得到的照片的繪圖。另夕卜，在圖4和圖5中，一并示出了形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚。
[0117]如圖4所示，在使用了 SiCl4/He/02的比較例I?比較例3中，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚不受下部電極的溫度影響而成為大致恒定的膜厚。與此相對，如圖5所示，在使用了 SiCl4Afe的實施例1?實施例3中，下部電極的溫度降低得越多，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚增加得越多。換言之，在使用了 SiCI4Afe的實施例1?實施例3中，將下部電極的溫度調(diào)整得比作為固定值的上部電極的溫度低得越多，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚增加得越多。
[0118]這樣，由比較例I?比較例3與實施例1?實施例3之間的比較可知，與使用含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的方法相比，在實施例1?實施例3中，通過使用不含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜，能夠提高構(gòu)件上的膜的與溫度相對應的膜厚的控制性。[0119]比較例4
[0120]在比較例4中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與比較例I相同。
[0121]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):60°C /70°C /20°C
[0122]比較例5
[0123]在比較例5中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與比較例I相同。
[0124]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):40°C /70°C /20°C
[0125]實施例4
[0126]在實施例4中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與實施例1相同。
[0127]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):60°C /70°C /20°C
[0128]實施例5
[0129]在實施例5中，在成膜工序中，使用了以下的溫度條件。其他條件與實施例1相同。
[0130]溫度(上部電極/處理腔室的內(nèi)壁/下部電極):40°C /70°C /20°C
[0131]圖6是表示比較例1、4、5中的處理結(jié)果的圖。圖7是表示實施例1、4、5中的處理結(jié)果的圖。在圖6和圖7中，“上部溫度40deg.C”表示在上部電極為40°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板。“上部溫度60deg.C”表示在上部電極為60°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板?！吧喜繙囟?0deg.C”表示在上部電極為80°C的條件下進行了形成氧化硅膜的成膜工序之后的Si基板。
[0132]此外，在圖6和圖7中，“截面”是將Si基板的截面放大而得到的照片的繪圖。另夕卜，在圖6和圖7中，一并示出了形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚。
[0133]如圖6所示，在使用了 SiCl4/He/02的比較例1、4、5中，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚不受上部電極的溫度影響而成為大致恒定的膜厚。與此相對，如圖7所示，在使用了 SiCl4Afe的實施例1、4、5中，上部電極的溫度升高得越多，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚增加得越多。換言之，在使用了 SiCl4Afe的實施例1、4、5中，將上部電極的溫度調(diào)整得比作為固定值的下部電極的溫度高得越多，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚增加得越多。
[0134]這樣，由比較例1、4、5與實施例1、4、5之間的比較可知，與使用含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的方法相比，在實施例1、4、5中，通過使用不含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜，能夠提高構(gòu)件上的膜的與溫度相對應的膜厚的控制性。
[0135]比較例6
[0136]在比較例6中，在成膜工序中，使用了以下高頻電力的條件。其他條件與比較例I相同。
[0137]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0138]來自第2高頻電源的高頻電力:500W
[0139]比較例7
[0140]在比較例7中，在成膜工序中，使用了以下高頻電力的條件。其他條件與比較例I相同。
[0141]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0142]來自第2高頻電源的高頻電力:1000W
[0143]實施例6[0144]在實施例6中，在成膜工序中，使用了以下高頻電力的條件。其他條件與實施例1相同。
[0145]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0146]來自第2高頻電源的高頻電力:500W
[0147]實施例7
[0148]在實施例7中，在成膜工序中，使用了以下高頻電力的條件。其他條件與實施例1相同。
[0149]來自第I高頻電源的高頻電力:500W
[0150]來自第2高頻電源的高頻電力:1000W
[0151]圖8是表示比較例1、6、7和實施例1、6、7中的處理結(jié)果的圖。在圖8中，橫軸表示來自第2高頻電源的高頻電力(W)，縱軸表示形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚(nm)。
[0152]如圖8所示，在使用了 SiCl4/He/02的比較例1、6、7中，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚不受來自第2高頻電源的高頻電力、即偏置電壓的影響而成為大致恒定的膜厚。與此相對，在使用了 SiCl4Afe的實施例1、6、7中，偏置電壓越大，形成在Si基板之上的氧化硅膜的膜厚減少得越多。
[0153]這樣，由比較例1、6、7與實施例1、6、7之間的比較可知，與不施加偏置電壓的方法相比，在實施例1、6、7中，通過在施加偏置電壓的情況下形成氧化硅膜，能夠更加精細地控制構(gòu)件上的膜的膜厚。認為其原因在于，在使用不含有氧的含硅氣體來形成氧化硅膜的實施例中，Si自由基和氧自由基在處理腔室I內(nèi)的構(gòu)件上發(fā)生反應的過程中，離子(例如He離子)會與抗濺射性較低的反應生成物相碰撞而妨礙氧化硅膜的成膜。
[0154]附圖標記說明
[0155]1、處理腔室；2、載置臺；2a、基材；2b、制冷劑流路；2c、制冷劑入口配管；2d、制冷劑出口配管；3、絕緣板；3a、內(nèi)壁構(gòu)件；4、支承臺；5、聚焦環(huán)；6、靜電卡盤；6a、電極；6b、絕緣體；10a、第I高頻電源；10b、第2高頻電源；15、處理氣體供給源；16、噴頭；16a、主體部；16b、上部頂板；52、可變直流電源；60、控制部；61、過程控制器；62、用戶界面；63、存儲部；71、排氣口 ；72、排氣管；73、排氣裝置。
【權利要求】
1.一種等離子體處理方法，其特征在于， 該等離子體處理方法包括以下工序: 成膜工序，在該成膜工序中，將配置在腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在上述第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜； 等離子體處理工序，在該等離子體處理工序中，在上述第一構(gòu)件的表面上形成上述氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到上述腔室的內(nèi)部的被處理體進行等離子體處理；以及 去除工序，在該去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的上述被處理體輸出到上述腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自上述第一構(gòu)件的表面去除上述氧化硅膜。
2.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于， 上述第一構(gòu)件包括上述腔室的內(nèi)壁和配置在上述腔室的內(nèi)部的下部電極，上述其他構(gòu)件包括在上述腔室的內(nèi)部與上述下部電極相對的上部電極， 在上述成膜工序中，將上述腔室的內(nèi)壁和上述下部電極的溫度調(diào)整為低于上述上部電極的溫度，并在上述腔室的內(nèi)壁和上述下部電極的表面上形成上述氧化硅膜。
3.根據(jù)權利要求1所述的等離子體處理方法，其特征在于， 在上述成膜工序中，施加偏置電壓。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的等離子體處理方法，其特征在于， 上述含硅氣體含有SiCl4和SiF4中的至少任意一種。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的等離子體處理方法，其特征在于， 上述含氟氣體含有NF3、SF6以及CF4中的至少任意一種。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的等離子體處理方法，其特征在于， 上述含硅氣體還含有稀有氣體。
7.根據(jù)權利要求6所述的等離子體處理方法，其特征在于， 上述稀有氣體為Ar或He。
8.一種等離子體處理裝置，其特征在于， 該等離子體處理裝置包括: 腔室，其用于對被處理體進行等離子體處理； 排氣部，其用于對上述腔室的內(nèi)部進行減壓； 氣體供給部，其用于向上述腔室的內(nèi)部供給處理氣體； 控制部，其用于執(zhí)行成膜工序、等離子體處理工序以及去除工序，在該成膜工序中，將配置在上述腔室的內(nèi)部的第一構(gòu)件的溫度調(diào)整為低于其他構(gòu)件的溫度，并利用不含有氧的含硅氣體的等離子體在上述第一構(gòu)件的表面上形成氧化硅膜；在等離子體處理工序中，在上述第一構(gòu)件的表面上形成上述氧化硅膜之后，利用處理氣體的等離子體對輸入到上述腔室的內(nèi)部的上述被處理體進行等離子體處理，在該去除工序中，在將經(jīng)等離子體處理過的上述被處理體輸出到上述腔室的外部之后，利用含氟氣體的等離子體自上述第一構(gòu)件的表面去除上述氧化硅膜。
【文檔編號】H01J37/32GK103928285SQ201410016335
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2013年1月15日
【發(fā)明者】勝沼隆幸, 本田昌伸, 市川裕展 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社