JP3946130B2 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス等を作製するために、被処理体に対して種々のプラズマ処理を行う際に好適に使用可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のプラズマ処理装置は、半導体ないし半導体デバイス、液晶デバイス等の電子デバイス材料の製造を始めとするプラズマ処理一般に広く適用可能であるが、ここでは説明の便宜のために、半導体デバイスの背景技術を例にとって説明する。
【０００３】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理体たる半導体デバイス用の基材（ウエハ）に対して、酸化処理、ＣＶＤ（化学気相堆積）処理、エッチング処理、スパッタ処理等の種々の処理を施すことが行われる。
【０００４】
従来より、このような各種の処理のためにプラズマ処理装置が用いられる場合が多い。これは、プラズマ処理装置を用いた場合には、低温処理という長所があるからである。
【０００５】
従来より、被処理体にプラズマ処理を行うべきプラズマ処理室（チャンバ）は、通常は金属からなる壁を用いて構成されているが、この場合、プラズマ処理室内で発生したプラズマ中に含まれるイオンが該プラズマ処理室の内壁に照射されることによって、該内壁の金属がスパッタリングおよび／又はエッチングされて、被処理体にコンタミネーションを生じる場合がある。
【０００６】
このようなスパッタリングおよび／又はエッチングを抑制するために、従来より、プラズマ処理室の内壁をアルマイト処理（すなわち、アルミニウム表面に酸化膜を形成）したり、あるいは該内壁をセラミック・コーティングすることが行われて来た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらのアルマイト処理ないしセラミック・コーティングは、プラズマに基づくスパッタリングおよび／又はエッチングを抑制すること自体の点では効果的であるが、他方、これらのアルマイト処理ないしセラミック・コーティングにおいては、それらのアルマイトないしセラミックの成膜の工程で、これらの膜に多くの不純物が混入する傾向があり、一旦、このような不純物が混入した場合には、コーティング後に、プラズマ処理室内壁の洗浄（例えば、フッ酸の使用による）を行っても、充分にクリーニングすることが極めて困難であった。
【０００８】
クリーニングが不充分なプラズマ処理室内で被処理体のプラズマ処理を行った場合には、プラズマ発生に基づくイオン照射によって、上記した不純物がプラズマ処理室の内壁からスパッタリングされてたたき出され、被処理体上等に付着して、いわゆるメタル・コンタミネーションとして種々の問題を引き起こしていた。
【０００９】
このようなメタル・コンタミネーションは、特に近年のように半導体デバイスにおける回路等の集積度が高まるにつれて、より深刻な問題となる傾向がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、被処理体に対するコンタミネーションを抑制しつつ、プラズマ処理室内壁のスパッタリングおよびエッチングをも効果的に防止したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、従来におけるように別個にアルマイト処理ないしセラミック・コーティング処理するのではなく、プラズマ処理そのものを利用してプラズマ処理室内壁（および／又は該内壁を構成すべき部品、等）に酸化膜を形成することが、上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；前記プラズマ処理室内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、更に、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；前記プラズマ処理室内で基準となる被処理体を酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該処理後の被処理体におけるＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅの合計原子数が、２×１０１０個以下であることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１５】
本発明によれば、更に、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置を用い；酸素含有ガスに基づく前処理プラズマを前記プラズマ処理室内で発生させて、該プラズマ処理室の内壁の少なくとも一部に酸化膜を形成することを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。
【００１６】
上記構成を有する本発明においては、プラズマ処理室内壁に存在するコンタミネーション金属自体が、クリーニング用のプラズマ処理に基づくスパッタリングによって除去されるのみならず、プラズマ処理室内壁の表面に所定の膜厚（例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）の酸化膜が形成されるため、その後のプラズマ処理において、コンタミネーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
更には、本発明においてクリーニング用のプラズマ処理に基づき形成されるプラズマ処理室内壁の酸化膜は、（それ自体がプラズマ処理による酸化膜であるため）プラズマ処理に基づくイオン照射に対する耐性も充分である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
【００１９】
（プラズマ処理装置）
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；前記被処理体を、前記プラズマ処理室内の所定の位置に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含む。このプラズマ処理装置においては、プラズマ処理室の内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていることが特徴である。
【００２０】
本発明においては、プラズマ処理装置が組立られた状態において、該装置の内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていれば足りる。すなわち、その酸化膜形成は、プラズマ処理装置が組立た後に内壁に対して行われてもよく、該内壁を構成すべき部分を有する部品に対して行われてもよく、更には、必要に応じて、これら組立前後の酸化膜形成を組み合わせてもよい。
【００２１】
（前処理プラズマに基づく酸化膜）
本発明においては、被処理体のコンタミネーション防止の点からは、上記したプラズマ処理室内壁において、該内壁の合計面積の５０％以上が、少なくとも１０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われていることが好ましい。少なくとも２０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われている面積の比率は、更には６０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。上記した酸化膜の平均厚さは、２０ｎｍ、更には３０ｎｍであることが好ましい。
【００２２】
本発明において、上記した酸化膜の膜厚、平均膜厚、および「少なくとも１０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われている面積の比率」は、以下の測定方法により好適に測定することができる。
【００２３】
（金属コンタミネーションの程度）
本発明においては、被処理体のコンタミネーション防止の点からは、該コンタミネーション程度の基準となる被処理体を前記プラズマ処理室内で酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該処理後の被処理体におけるＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅ（以下、これら４種類の金属元素を合わせて「コンタミネーション金属」と称する場合がある）の合計原子数が、２×１０１０個以下であることが好ましい。このＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅの合計原子数は、更には 個以下、特に１×１０１０個以下であることが好ましい。これら４種のコンタミネーション金属は、被処理体に付着ないし取り込まれた場合には、特に、被処理体の特性（例えば、半導体デバイス特性）に対する悪影響が特に著しいからである。
【００２４】
後述する実施例において述べるように、標準的なサンプルたるシリコンウエハ（サンプルウエハ、直径：２０ｃｍ）を、そのコンタミネーション金属の合計原子数を測定すべきプラズマ処理装置内に被処理体として配置して、プラズマ処理を行い、該プラズマ処理の後に得られたウエハ中のコンタミネーション金属の合計原子数を測定する。
【００２５】
（プラズマ前処理方法）
次に、上記した酸化処理されたプラズマ処理装置を得るための方法について説明する。
【００２６】
すなわち、このような酸化処理法においては、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、前記被処理体を、前記プラズマ処理室内の所定の位置に配置するための被処理体保持手段と、該プラズマ処理室にマイクロ波を案内するためのアンテナ手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置を用いる。本発明においては、このようなプラズマ処理装置において、酸素含有ガスに基づくプラズマを前記プラズマ処理室内で発生させて、該プラズマ処理室の内壁に酸化膜を形成する。
【００２７】
この酸化膜形成の際には、必要に応じて、プラズマ処理室内に他の被処理体（例えば、プラズマ処理装置の部品ないし構成要素）をプラズマ処理室内に配置して、該部品等の表面に酸化膜形成してもよい。
【００２８】
（酸素含有ガス）
上記したプラズマ前処理においては、酸素含有ガスが好適に使用可能である。この「酸素含有ガス」は、該ガス自体（ガスが単一物である場合）、ないしは該ガス（ガスが混合物である場合）を構成する少なくとも１つの成分が、少なくとも酸素を含有していればよい。この「酸素含有ガス」としては、例えば、以下のものが挙げられる。
【００２９】
＜酸素含有ガスの例＞
Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２
【００３０】
（好適な酸素含有ガス条件）
本発明においては、安価、安全の点からは、下記のガスが特に好適に使用可能である。
（１）酸素＋水素
（２）水含有ガス
【００３１】
（他の前処理プラズマ条件）
本発明においては、下記の前処理プラズマ条件が特に好適に使用可能である。すなわち、この「前処理プラズマ」条件は、処理速度の点において、以下に述べる通常のプラズマ条件とは異なる。
（１）圧力 ３〜１００Ｐａ
（２）温度 ５０℃
（３）処理時間 ２０分以上
（４）プラズマ条件 ２０００Ｗ
【００３２】
（通常のプラズマ条件）
本発明において、通常の被処理体（例えば、半導体ウエハ等の電子デバイス用基材）のプラズマ処理条件を用いることが可能である。
（１）圧力 ６７〜２００Ｐａ
（２）温度 ４００℃
（３）処理時間 １〜１０分
（４）プラズマ条件 ７０００Ｗ
【００３３】
（プラズマ処理室酸化のモニタ）
本発明において、上記した前処理プラズマによるプラズマ処理室内の酸化の程度については、例えば、上記した図１のウエハＷとして、標準的なサンプル・ウエハ（ないしはモニタ用ウエハ）を用いて、該サンプル・ウエハの酸化の程度を膜厚計測によってモニタすることにより測定することができる。
【００３４】
（湿式洗浄との組合せ）
上記した前処理プラズマによるプラズマ処理室内の酸化膜コーティングは、それ単独でも効果的であるが、プラズマ処理室の事前の湿式洗浄と組み合わせることにより、更にその効果が増強される。
【００３５】
（湿式洗浄）
【００３６】
上述したように、本発明においては、プラズマ処理室を湿式洗浄した後に、前記したプラズマ前処理を行うことが好ましい。重金属除去の点からは、この場合の湿式洗浄は、酸洗浄を含むことが好ましい。
【００３７】
（被処理体）
その上に酸化膜の形成が有用である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、前述したサンプル・ウエハであってもよく、プラズマ処理装置の構成要素ないし部品であってもよく、また電子デバイス用の各種基材（例えば、シリコン等の各種半導体デバイス用の基材）であってもよい。
【００３８】
（プラズマ処理室）
その上に酸化膜の形成が有用である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、このプラズマ処理室は金属（例えば、アルミニウム、ＳｕＳ、Ｓｉ等）であっっても、他の材料（例えば、セラミック）であってもよい。
【００３９】
（被処理体保持手段）
その上に被処理体を所定の時間で保持可能である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、チャック、静電保持手段、等の公知の被処理体保持手段を好適に使用することができる。
【００４０】
（プラズマ発生手段）
該プラズマ処理室内に、所定のプラズマ（例えば、前処理プラズマ、他の被処理体を処理するためのプラズマ）を発生させることが可能である限り、特に制限されない。
【００４１】
上記した中でも、高密度の点からは、このプラズマ発生手段は、マイクロ波を処理室内へ案内するためのアンテナ手段であることが好ましい。更には、プラズマ均一性の点からは、このアンテナ手段は、複数のスロットを有する平面アンテナ（ＲＬＳＡ）部材であることが好ましい。
【００４２】
（プラズマ処理装置の一態様）
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す模式断面図である。
【００４３】
図１を参照して、この態様においては、プラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（化学気相堆積、Chemical Vapor Deposition）処理に適用した場合について説明する。図１の態様は、アンテナ部材として、平面アンテナ部材を用いた例である。
【００４４】
図１に示すように、このプラズマ処理装置３０は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形されたプラズマ処理室３２を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されている。
【００４５】
このプラズマ処理室３２内には、その上面に被処理体（例えば半導体ウエハＷ）を載置するための載置台３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台３６により支持され、且つこの支持台３６はプラズマ処理室３２内の底部に絶縁材３８を介して設置されている。
【００４６】
上記した載置台３４の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャックまたはクランプ機構（図示せず）が設けられる。更に、この載置台３４は給電線４０を介してマッチングボックス４２およびバイアス用高周波電源（例えば１３．５６ＭＨｚ用）４４に接続されている。なお、ＣＶＤの場合には、このバイアス用高周波電源４４を設けなくてもよい。
【００４７】
上記載置台３４を支持する支持台３６には、プラズマ処理時のウエハＷを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット４６が設けられる。なお、必要に応じてこの載置台３４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
【００４８】
他方、上記プラズマ処理室３２の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル４８や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル５０が設けられる。これらのノズル４８、５０はそれぞれガス供給路５２、５４によりマスフローコントローラ５６、５８および開閉弁６０、６２を介してそれぞれプラズマガス源６４および処理ガス源６６に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、ＳｉＨ４ 、Ｏ２ 、Ｎ２ガス等を用いることができる。
【００４９】
プラズマ処理室３２の側壁の外側には、該プラズマ処理室３２の内部に対してウエハＷを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ６８が設けられされ、且つこの側壁を冷却する冷却ジャケット６９が設けられる。また、容器底部には、排気口７０が設けられされ、且つこの排気口７０には図示されない真空ポンプが介接された排気路７２が接続されており、必要に応じてプラズマ処理室３２内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。そして、プラズマ処理室３２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌＮ等のセラミック材からなり、マイクロ波に対しては透過性を有する絶縁板７４（例えば厚さが２０ｍｍ程度）がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられる。
【００５０】
この絶縁板７４の上面に円板状の平面アンテナ部材７８と高誘電率特性を有する遅波材８０とが設けられる。具体的には、この平面アンテナ部材７８は、上記プラズマ処理室３２と一体的に成形されている中空円筒状容器からなる導波箱８２の底板として構成され、前記プラズマ処理室３２内の上記載置台３４に対向させて設けられる。この導波箱８２および上記プラズマ処理室３２は共に接地され、且つ、この導波箱８２の上部の中心には、同軸導波管８４の外管８４Ａが接続され、内部の内部ケーブル８４Ｂは、上記遅波材８０の中心の貫通孔８６を通って上記平面アンテナ部材７８の中心部に接続される。
【００５１】
この同軸導波管８４は、モード変換器８８および導波管９０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器９２に接続されており、上記平面アンテナ部材７８へマイクロ波を伝播するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。
【００５２】
この導波管９０としては、断面円形または矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。上記導波箱８２の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路９４が形成された天井冷却ジャケット９６が設けられており、上記遅波材８０等を冷却するようになっている。
【００５３】
上記導波箱８２内であって、平面アンテナ部材７８の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材８０を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材８０としては、例えば窒化アルミニウム等を用いることができる。
【００５４】
また、上記平面アンテナ部材７８は、８インチサイズのウエハＷに対応する場合には、例えば直径が３００〜４００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ（例えば５ｍｍ）の導電性材料からなる円板、例えば表面が銀メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、この円板には例えば円形の貫通孔からなる多数のマイクロ波放射孔９８が、アンテナ部材７８に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔９８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、または放射状に配置させてもよい。また、マイクロ波放射孔９８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔を「ハ」の字状に配列させるようにしてもよい。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法の一例について説明する。
【００５５】
まず、ゲートバルブ６８を介して半導体ウエハＷＷを搬送アーム（図示せず）によりプラズマ処理室３２内に収容し、リフタピン（図示せず）を上下動させることによりウエハＷＷを載置台３４の上面の載置面に載置する。プラズマ処理室３２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル４８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル５０から例えばＳｉＨ４ 、Ｏ２ 、Ｎ２ 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器９２からのマイクロ波を、導波管９０および同軸導波管８４を介して平面アンテナ部材７８に供給して処理空間Ｓに、遅波材８０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００５６】
（他の応用）
上記した態様では、半導体ウエハＷに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。また、被処理体としても半導体ウエハＷに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ（液晶デバイス）基板等に対しても適用することができる。
【００５７】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
【００５８】
【実施例】
実施例１
（ウエハの洗浄処理）
本発明においては、上記したサンプル・ウエハ、モニタ用ウエハ、ないしは通常のプラズマ処理を行うためのウエハは、一般的に、下記のような洗浄処理をう。
（１）：基板
基板には２０ｃｍ（８インチ）のＰ型のシリコン基板を用い、比抵抗が１Ωｃｍ、面方位（１００）のものを用いた。
（２）：ゲート酸化前洗浄
【００５９】
ＡＰＭ（アンモニア：過酸化水素水：純水＝１：２：１０の混合液、６０℃）とＨＰＭ（塩酸：過酸化水素水：純水＝１：１：１０の混合液、６０℃）およびＤＨＦ（フッ酸：純水＝１：１００の混合液、２３℃）を組み合わせたＲＣＡ洗浄によって、自然酸化膜と汚染要素（金属や有機物、パーティクル）を除去した。ＲＣＡ洗浄は、ＡＰＭ１０分→純水リンス１０分→ＤＨＦ３分→純水リンス１０分→ＨＰＭ１０分→純水リンス１０分→純水ファイナルリンス５分を施した後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール、２２０℃）乾燥を１５分行い、ウェハ上の水分を乾燥させた。
【００６０】
実施例２
（前処理プラズマによる処理室の酸化膜コーティング）
図１を参照して、実施例１のように洗浄処理した後のシリコンウエハ（サンプル・ウエハ）Ｗを用いて、プラズマ処理室内を酸化膜コーティングした。
【００６１】
実施例３
（アルミニウム部材を用いるプラズマ酸化）
図２に示したプラズマ処理装置を用いて、下記のプラズマ処理条件で酸化処理を行い、プラズマ処理室内壁のアルミニウム部材の酸化状態を観察した。観察した場所は、図３の模式断面図に示す通りであった。
【００６２】
プラズマ処理条件
Ａｒ／Ｏ２＝１０００／１０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（１．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：６．７Ｐａ
プラズマ出力：２５００Ｗ
温度：４００℃
時間：６０分
【００６３】
上記実験により得られた結果を、表１および図４（ａ）〜（ｄ）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、および図５のオージェ分析結果に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
上記した表１の垂直部（１）および水平部（２）は、図３の模式断面図に示した部分に対応する。
【００６６】
実施例４
（アルミニウム・テストピースを用いるプラズマ酸化）
図２を参照して、実施例２による酸化膜形成処理を施したプラズマ処理装置を用いて、下記のプラズマ処理条件で、アルミニウム・テストピースの酸化を行った。
（１）酸化処理
Ａｒ／Ｏ２＝１０００／１０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（１．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：６．７Ｐａ
プラズマ出力：３５００Ｗ
温度：４００℃
時間：１０分間×６回＝合計６０分
（２）窒化処理
Ａｒ／Ｎ２＝１０００／４０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（６．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：１３３Ｐａ
プラズマ出力：３５００Ｗ
温度：４００℃
時間：１０分間×６回＝合計６０分
（３）酸化・窒化処理
【００６７】
上記した酸化および窒化処理を、１０分間、３回づつ（すなわち、合計６００分間；酸化→窒化の順で）行った。
【００６８】
【表２】
【００６９】
上記実験により得られた処理サンプルのＳＥＭによる観察結果を、図６（ａ）〜（ｅ）の写真に示す。
【００７０】
上記した表２および図６に示したように、酸化処理においては、１時間で２００ｎｍの深さまで酸化されたが、窒化では、殆ど変化は見られなかった。更に、酸化処理によるアルミニウムの表面改質効果は確認されたが、処理後の表面は表面粗さが増大する傾向があった。
【００７１】
実施例５
（金属コンタミネーション測定）
図２を参照して、実施例１のように洗浄処理した後のシリコンウエハ（サンプル・ウエハ）Ｗを用いて、以下に示す方法で、プラズマ処理室内でプラズマ発生させ、サンプル・ウエハにおける金属コンタミネーションを測定した。
【００７２】
上記により得られた測定結果を図７および図８のグラフに示す。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体に対するコンタミネーションを抑制しつつ、プラズマ処理室内壁のスパッタリングおよびエッチングをも効果的に防止したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の好適な一態様を示す模式断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の他の態様を示す模式断面図である。
【図３】図２のプラズマ処理装置の内壁に酸化膜形成した後の観測位置を示す模式断面図である。
【図４】図２のプラズマ処理装置の内壁（アルミニウム部材）における酸化膜のＳＥＭ観察結果を示す写真である。
【図５】図２のプラズマ処理装置の内壁（アルミニウム部材）におけるオージェ分析結果を示す写真である。
【図６】図２のプラズマ処理装置内に配置したアルミニウム・テストピースにおける酸化膜・窒化膜のＳＥＭ観察結果を示す写真である。
【図７】実施例５において得られた金属コンタミネーション測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例５において得られた金属コンタミネーション測定結果を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス等を作製するために、被処理体に対して種々のプラズマ処理を行う際に好適に使用可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明のプラズマ処理装置は、半導体ないし半導体デバイス、液晶デバイス等の電子デバイス材料の製造を始めとするプラズマ処理一般に広く適用可能であるが、ここでは説明の便宜のために、半導体デバイスの背景技術を例にとって説明する。
【０００３】
一般に、半導体デバイスの製造工程においては、被処理体たる半導体デバイス用の基材（ウエハ）に対して、酸化処理、ＣＶＤ（化学気相堆積）処理、エッチング処理、スパッタ処理等の種々の処理を施すことが行われる。
【０００４】
従来より、このような各種の処理のためにプラズマ処理装置が用いられる場合が多い。これは、プラズマ処理装置を用いた場合には、低温処理という長所があるからである。
【０００５】
従来より、被処理体にプラズマ処理を行うべきプラズマ処理室（チャンバ）は、通常は金属からなる壁を用いて構成されているが、この場合、プラズマ処理室内で発生したプラズマ中に含まれるイオンが該プラズマ処理室の内壁に照射されることによって、該内壁の金属がスパッタリングおよび／又はエッチングされて、被処理体にコンタミネーションを生じる場合がある。
【０００６】
このようなスパッタリングおよび／又はエッチングを抑制するために、従来より、プラズマ処理室の内壁をアルマイト処理（すなわち、アルミニウム表面に酸化膜を形成）したり、あるいは該内壁をセラミック・コーティングすることが行われて来た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらのアルマイト処理ないしセラミック・コーティングは、プラズマに基づくスパッタリングおよび／又はエッチングを抑制すること自体の点では効果的であるが、他方、これらのアルマイト処理ないしセラミック・コーティングにおいては、それらのアルマイトないしセラミックの成膜の工程で、これらの膜に多くの不純物が混入する傾向があり、一旦、このような不純物が混入した場合には、コーティング後に、プラズマ処理室内壁の洗浄（例えば、フッ酸の使用による）を行っても、充分にクリーニングすることが極めて困難であった。
【０００８】
クリーニングが不充分なプラズマ処理室内で被処理体のプラズマ処理を行った場合には、プラズマ発生に基づくイオン照射によって、上記した不純物がプラズマ処理室の内壁からスパッタリングされてたたき出され、被処理体上等に付着して、いわゆるメタル・コンタミネーションとして種々の問題を引き起こしていた。
【０００９】
このようなメタル・コンタミネーションは、特に近年のように半導体デバイスにおける回路等の集積度が高まるにつれて、より深刻な問題となる傾向がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、被処理体に対するコンタミネーションを抑制しつつ、プラズマ処理室内壁のスパッタリングおよびエッチングをも効果的に防止したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、従来におけるように別個にアルマイト処理ないしセラミック・コーティング処理するのではなく、プラズマ処理そのものを利用してプラズマ処理室内壁（および／又は該内壁を構成すべき部品、等）に酸化膜を形成することが、上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した。
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；前記プラズマ処理室内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明によれば、更に、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；前記プラズマ処理室内で基準となる被処理体を酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該処理後の被処理体におけるＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅの合計原子数が、２×１０１０個以下であることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
【００１５】
本発明によれば、更に、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置を用い；酸素含有ガスに基づく前処理プラズマを前記プラズマ処理室内で発生させて、該プラズマ処理室の内壁の少なくとも一部に酸化膜を形成することを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。
【００１６】
上記構成を有する本発明においては、プラズマ処理室内壁に存在するコンタミネーション金属自体が、クリーニング用のプラズマ処理に基づくスパッタリングによって除去されるのみならず、プラズマ処理室内壁の表面に所定の膜厚（例えば、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度）の酸化膜が形成されるため、その後のプラズマ処理において、コンタミネーションの発生を効果的に抑制することができる。
【００１７】
更には、本発明においてクリーニング用のプラズマ処理に基づき形成されるプラズマ処理室内壁の酸化膜は、（それ自体がプラズマ処理による酸化膜であるため）プラズマ処理に基づくイオン照射に対する耐性も充分である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
【００１９】
（プラズマ処理装置）
本発明のプラズマ処理装置は、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；前記被処理体を、前記プラズマ処理室内の所定の位置に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含む。このプラズマ処理装置においては、プラズマ処理室の内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていることが特徴である。
【００２０】
本発明においては、プラズマ処理装置が組立られた状態において、該装置の内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われていれば足りる。すなわち、その酸化膜形成は、プラズマ処理装置が組立た後に内壁に対して行われてもよく、該内壁を構成すべき部分を有する部品に対して行われてもよく、更には、必要に応じて、これら組立前後の酸化膜形成を組み合わせてもよい。
【００２１】
（前処理プラズマに基づく酸化膜）
本発明においては、被処理体のコンタミネーション防止の点からは、上記したプラズマ処理室内壁において、該内壁の合計面積の５０％以上が、少なくとも１０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われていることが好ましい。少なくとも２０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われている面積の比率は、更には６０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。上記した酸化膜の平均厚さは、２０ｎｍ、更には３０ｎｍであることが好ましい。
【００２２】
本発明において、上記した酸化膜の膜厚、平均膜厚、および「少なくとも１０ｎｍの厚さを有する酸化膜で覆われている面積の比率」は、以下の測定方法により好適に測定することができる。
【００２３】
（金属コンタミネーションの程度）
本発明においては、被処理体のコンタミネーション防止の点からは、該コンタミネーション程度の基準となる被処理体を前記プラズマ処理室内で酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該処理後の被処理体におけるＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅ（以下、これら４種類の金属元素を合わせて「コンタミネーション金属」と称する場合がある）の合計原子数が、２×１０１０個以下であることが好ましい。このＡｌ、Ｃｕ、ＮａおよびＦｅの合計原子数は、更には 個以下、特に１×１０１０個以下であることが好ましい。これら４種のコンタミネーション金属は、被処理体に付着ないし取り込まれた場合には、特に、被処理体の特性（例えば、半導体デバイス特性）に対する悪影響が特に著しいからである。
【００２４】
後述する実施例において述べるように、標準的なサンプルたるシリコンウエハ（サンプルウエハ、直径：２０ｃｍ）を、そのコンタミネーション金属の合計原子数を測定すべきプラズマ処理装置内に被処理体として配置して、プラズマ処理を行い、該プラズマ処理の後に得られたウエハ中のコンタミネーション金属の合計原子数を測定する。
【００２５】
（プラズマ前処理方法）
次に、上記した酸化処理されたプラズマ処理装置を得るための方法について説明する。
【００２６】
すなわち、このような酸化処理法においては、被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、前記被処理体を、前記プラズマ処理室内の所定の位置に配置するための被処理体保持手段と、該プラズマ処理室にマイクロ波を案内するためのアンテナ手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置を用いる。本発明においては、このようなプラズマ処理装置において、酸素含有ガスに基づくプラズマを前記プラズマ処理室内で発生させて、該プラズマ処理室の内壁に酸化膜を形成する。
【００２７】
この酸化膜形成の際には、必要に応じて、プラズマ処理室内に他の被処理体（例えば、プラズマ処理装置の部品ないし構成要素）をプラズマ処理室内に配置して、該部品等の表面に酸化膜形成してもよい。
【００２８】
（酸素含有ガス）
上記したプラズマ前処理においては、酸素含有ガスが好適に使用可能である。この「酸素含有ガス」は、該ガス自体（ガスが単一物である場合）、ないしは該ガス（ガスが混合物である場合）を構成する少なくとも１つの成分が、少なくとも酸素を含有していればよい。この「酸素含有ガス」としては、例えば、以下のものが挙げられる。
【００２９】
＜酸素含有ガスの例＞
Ｏ２、Ｎ２Ｏ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２Ｏ２
【００３０】
（好適な酸素含有ガス条件）
本発明においては、安価、安全の点からは、下記のガスが特に好適に使用可能である。
（１）酸素＋水素
（２）水含有ガス
【００３１】
（他の前処理プラズマ条件）
本発明においては、下記の前処理プラズマ条件が特に好適に使用可能である。すなわち、この「前処理プラズマ」条件は、処理速度の点において、以下に述べる通常のプラズマ条件とは異なる。
（１）圧力 ３〜１００Ｐａ
（２）温度 ５０℃
（３）処理時間 ２０分以上
（４）プラズマ条件 ２０００Ｗ
【００３２】
（通常のプラズマ条件）
本発明において、通常の被処理体（例えば、半導体ウエハ等の電子デバイス用基材）のプラズマ処理条件を用いることが可能である。
（１）圧力 ６７〜２００Ｐａ
（２）温度 ４００℃
（３）処理時間 １〜１０分
（４）プラズマ条件 ７０００Ｗ
【００３３】
（プラズマ処理室酸化のモニタ）
本発明において、上記した前処理プラズマによるプラズマ処理室内の酸化の程度については、例えば、上記した図１のウエハＷとして、標準的なサンプル・ウエハ（ないしはモニタ用ウエハ）を用いて、該サンプル・ウエハの酸化の程度を膜厚計測によってモニタすることにより測定することができる。
【００３４】
（湿式洗浄との組合せ）
上記した前処理プラズマによるプラズマ処理室内の酸化膜コーティングは、それ単独でも効果的であるが、プラズマ処理室の事前の湿式洗浄と組み合わせることにより、更にその効果が増強される。
【００３５】
（湿式洗浄）
【００３６】
上述したように、本発明においては、プラズマ処理室を湿式洗浄した後に、前記したプラズマ前処理を行うことが好ましい。重金属除去の点からは、この場合の湿式洗浄は、酸洗浄を含むことが好ましい。
【００３７】
（被処理体）
その上に酸化膜の形成が有用である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、前述したサンプル・ウエハであってもよく、プラズマ処理装置の構成要素ないし部品であってもよく、また電子デバイス用の各種基材（例えば、シリコン等の各種半導体デバイス用の基材）であってもよい。
【００３８】
（プラズマ処理室）
その上に酸化膜の形成が有用である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、このプラズマ処理室は金属（例えば、アルミニウム、ＳｕＳ、Ｓｉ等）であっっても、他の材料（例えば、セラミック）であってもよい。
【００３９】
（被処理体保持手段）
その上に被処理体を所定の時間で保持可能である限り、その種類、材質、形状、サイズ、製造方法、等は特に制限されない。例えば、チャック、静電保持手段、等の公知の被処理体保持手段を好適に使用することができる。
【００４０】
（プラズマ発生手段）
該プラズマ処理室内に、所定のプラズマ（例えば、前処理プラズマ、他の被処理体を処理するためのプラズマ）を発生させることが可能である限り、特に制限されない。
【００４１】
上記した中でも、高密度の点からは、このプラズマ発生手段は、マイクロ波を処理室内へ案内するためのアンテナ手段であることが好ましい。更には、プラズマ均一性の点からは、このアンテナ手段は、複数のスロットを有する平面アンテナ（ＲＬＳＡ）部材であることが好ましい。
【００４２】
（プラズマ処理装置の一態様）
図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す模式断面図である。
【００４３】
図１を参照して、この態様においては、プラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（化学気相堆積、Chemical Vapor Deposition）処理に適用した場合について説明する。図１の態様は、アンテナ部材として、平面アンテナ部材を用いた例である。
【００４４】
図１に示すように、このプラズマ処理装置３０は、例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が筒体状に成形されたプラズマ処理室３２を有しており、内部は密閉された処理空間Ｓとして構成されている。
【００４５】
このプラズマ処理室３２内には、その上面に被処理体（例えば半導体ウエハＷ）を載置するための載置台３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により凸状に平坦になされた略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミニウム等により円柱状になされた支持台３６により支持され、且つこの支持台３６はプラズマ処理室３２内の底部に絶縁材３８を介して設置されている。
【００４６】
上記した載置台３４の上面には、ここにウエハを保持するための静電チャックまたはクランプ機構（図示せず）が設けられる。更に、この載置台３４は給電線４０を介してマッチングボックス４２およびバイアス用高周波電源（例えば１３．５６ＭＨｚ用）４４に接続されている。なお、ＣＶＤの場合には、このバイアス用高周波電源４４を設けなくてもよい。
【００４７】
上記載置台３４を支持する支持台３６には、プラズマ処理時のウエハＷを冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケット４６が設けられる。なお、必要に応じてこの載置台３４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
【００４８】
他方、上記プラズマ処理室３２の側壁には、ガス供給手段として、容器内にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英パイプ製のプラズマガス供給ノズル４８や処理ガス、例えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル５０が設けられる。これらのノズル４８、５０はそれぞれガス供給路５２、５４によりマスフローコントローラ５６、５８および開閉弁６０、６２を介してそれぞれプラズマガス源６４および処理ガス源６６に接続されている。処理ガスとしてのデポジションガスは、ＳｉＨ４ 、Ｏ２ 、Ｎ２ガス等を用いることができる。
【００４９】
プラズマ処理室３２の側壁の外側には、該プラズマ処理室３２の内部に対してウエハＷを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ６８が設けられされ、且つこの側壁を冷却する冷却ジャケット６９が設けられる。また、容器底部には、排気口７０が設けられされ、且つこの排気口７０には図示されない真空ポンプが介接された排気路７２が接続されており、必要に応じてプラズマ処理室３２内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。そして、プラズマ処理室３２の天井部は開口されて、ここに例えばＡｌＮ等のセラミック材からなり、マイクロ波に対しては透過性を有する絶縁板７４（例えば厚さが２０ｍｍ程度）がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられる。
【００５０】
この絶縁板７４の上面に円板状の平面アンテナ部材７８と高誘電率特性を有する遅波材８０とが設けられる。具体的には、この平面アンテナ部材７８は、上記プラズマ処理室３２と一体的に成形されている中空円筒状容器からなる導波箱８２の底板として構成され、前記プラズマ処理室３２内の上記載置台３４に対向させて設けられる。この導波箱８２および上記プラズマ処理室３２は共に接地され、且つ、この導波箱８２の上部の中心には、同軸導波管８４の外管８４Ａが接続され、内部の内部ケーブル８４Ｂは、上記遅波材８０の中心の貫通孔８６を通って上記平面アンテナ部材７８の中心部に接続される。
【００５１】
この同軸導波管８４は、モード変換器８８および導波管９０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器９２に接続されており、上記平面アンテナ部材７８へマイクロ波を伝播するようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いてもよい。
【００５２】
この導波管９０としては、断面円形または矩形の導波管や同軸導波管を用いることができる。上記導波箱８２の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路９４が形成された天井冷却ジャケット９６が設けられており、上記遅波材８０等を冷却するようになっている。
【００５３】
上記導波箱８２内であって、平面アンテナ部材７８の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材８０を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管内波長を短くしている。この遅波材８０としては、例えば窒化アルミニウム等を用いることができる。
【００５４】
また、上記平面アンテナ部材７８は、８インチサイズのウエハＷに対応する場合には、例えば直径が３００〜４００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ（例えば５ｍｍ）の導電性材料からなる円板、例えば表面が銀メッキされた銅板またはアルミニウム板からなり、この円板には例えば円形の貫通孔からなる多数のマイクロ波放射孔９８が、アンテナ部材７８に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔９８の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋状、または放射状に配置させてもよい。また、マイクロ波放射孔９８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔を「ハ」の字状に配列させるようにしてもよい。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法の一例について説明する。
【００５５】
まず、ゲートバルブ６８を介して半導体ウエハＷＷを搬送アーム（図示せず）によりプラズマ処理室３２内に収容し、リフタピン（図示せず）を上下動させることによりウエハＷＷを載置台３４の上面の載置面に載置する。プラズマ処理室３２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル４８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると共に処理ガス供給ノズル５０から例えばＳｉＨ４ 、Ｏ２ 、Ｎ２ 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給する。同時にマイクロ波発生器９２からのマイクロ波を、導波管９０および同軸導波管８４を介して平面アンテナ部材７８に供給して処理空間Ｓに、遅波材８０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズマを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００５６】
（他の応用）
上記した態様では、半導体ウエハＷに成膜処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマエッチング処理、プラズマアッシング処理等の他のプラズマ処理にも適用することができる。また、被処理体としても半導体ウエハＷに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ（液晶デバイス）基板等に対しても適用することができる。
【００５７】
以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。
【００５８】
【実施例】
実施例１
（ウエハの洗浄処理）
本発明においては、上記したサンプル・ウエハ、モニタ用ウエハ、ないしは通常のプラズマ処理を行うためのウエハは、一般的に、下記のような洗浄処理をう。
（１）：基板
基板には２０ｃｍ（８インチ）のＰ型のシリコン基板を用い、比抵抗が１Ωｃｍ、面方位（１００）のものを用いた。
（２）：ゲート酸化前洗浄
【００５９】
ＡＰＭ（アンモニア：過酸化水素水：純水＝１：２：１０の混合液、６０℃）とＨＰＭ（塩酸：過酸化水素水：純水＝１：１：１０の混合液、６０℃）およびＤＨＦ（フッ酸：純水＝１：１００の混合液、２３℃）を組み合わせたＲＣＡ洗浄によって、自然酸化膜と汚染要素（金属や有機物、パーティクル）を除去した。ＲＣＡ洗浄は、ＡＰＭ１０分→純水リンス１０分→ＤＨＦ３分→純水リンス１０分→ＨＰＭ１０分→純水リンス１０分→純水ファイナルリンス５分を施した後、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール、２２０℃）乾燥を１５分行い、ウェハ上の水分を乾燥させた。
【００６０】
実施例２
（前処理プラズマによる処理室の酸化膜コーティング）
図１を参照して、実施例１のように洗浄処理した後のシリコンウエハ（サンプル・ウエハ）Ｗを用いて、プラズマ処理室内を酸化膜コーティングした。
【００６１】
実施例３
（アルミニウム部材を用いるプラズマ酸化）
図２に示したプラズマ処理装置を用いて、下記のプラズマ処理条件で酸化処理を行い、プラズマ処理室内壁のアルミニウム部材の酸化状態を観察した。観察した場所は、図３の模式断面図に示す通りであった。
【００６２】
プラズマ処理条件
Ａｒ／Ｏ２＝１０００／１０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（１．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：６．７Ｐａ
プラズマ出力：２５００Ｗ
温度：４００℃
時間：６０分
【００６３】
上記実験により得られた結果を、表１および図４（ａ）〜（ｄ）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、および図５のオージェ分析結果に示す。
【００６４】
【表１】
上記した表１の垂直部（１）および水平部（２）は、図３の模式断面図に示した部分に対応する。
【００６６】
実施例４
（アルミニウム・テストピースを用いるプラズマ酸化）
図２を参照して、実施例２による酸化膜形成処理を施したプラズマ処理装置を用いて、下記のプラズマ処理条件で、アルミニウム・テストピースの酸化を行った。
（１）酸化処理
Ａｒ／Ｏ２＝１０００／１０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（１．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：６．７Ｐａ
プラズマ出力：３５００Ｗ
温度：４００℃
時間：１０分間×６回＝合計６０分
（２）窒化処理
Ａｒ／Ｎ２＝１０００／４０（ｓｃｃｍ）（（１．６７×１０ -5 ｍ ３ ／秒）／（６．６７×１０ -7 ｍ ３ ／秒））
圧力：１３３Ｐａ
プラズマ出力：３５００Ｗ
温度：４００℃
時間：１０分間×６回＝合計６０分
（３）酸化・窒化処理
【００６７】
上記した酸化および窒化処理を、１０分間、３回づつ（すなわち、合計６００分間；酸化→窒化の順で）行った。
【００６８】
【表２】
上記実験により得られた処理サンプルのＳＥＭによる観察結果を、図６（ａ）〜（ｅ）の写真に示す。
【００７０】
上記した表２および図６に示したように、酸化処理においては、１時間で２００ｎｍの深さまで酸化されたが、窒化では、殆ど変化は見られなかった。更に、酸化処理によるアルミニウムの表面改質効果は確認されたが、処理後の表面は表面粗さが増大する傾向があった。
【００７１】
実施例５
（金属コンタミネーション測定）
図２を参照して、実施例１のように洗浄処理した後のシリコンウエハ（サンプル・ウエハ）Ｗを用いて、以下に示す方法で、プラズマ処理室内でプラズマ発生させ、サンプル・ウエハにおける金属コンタミネーションを測定した。
【００７２】
上記により得られた測定結果を図７および図８のグラフに示す。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体に対するコンタミネーションを抑制しつつ、プラズマ処理室内壁のスパッタリングおよびエッチングをも効果的に防止したプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の好適な一態様を示す模式断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の他の態様を示す模式断面図である。
【図３】図２のプラズマ処理装置の内壁に酸化膜形成した後の観測位置を示す模式断面図である。
【図４】図２のプラズマ処理装置の内壁（アルミニウム部材）における酸化膜のＳＥＭ観察結果を示す写真である。
【図５】図２のプラズマ処理装置の内壁（アルミニウム部材）におけるオージェ分析結果を示す写真である。
【図６】図２のプラズマ処理装置内に配置したアルミニウム・テストピースにおける酸化膜・窒化膜のＳＥＭ観察結果を示す写真である。
【図７】実施例５において得られた金属コンタミネーション測定結果を示すグラフである。
【図８】実施例５において得られた金属コンタミネーション測定結果を示すグラフである。
Claims (22)
- 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、
該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と、
該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；
前記プラズマ処理室内壁の少なくとも一部が、酸素含有ガスの前処理プラズマにより該内壁を酸化して生成する酸化膜で覆われていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プラズマ処理装置の少なくとも内壁部分を組み立てた後に、前記プラズマ処理室内壁を前処理プラズマに基づく酸化膜で覆ったものである請求項１に記載のプラズマ処理装置。
- プラズマ処理装置の構成要素の少なくとも１つを前記前処理プラズマにより酸化して生成した酸化膜で覆った後に、前記プラズマ処理装置の少なくとも内壁部分を組み立てたものである請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ処理室内で基準となる被処理体を酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該プラズマ処理室内からの金属コンタミネーション原子数が、２×１０１０個以下に制御される請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 酸化膜形成後の表面粗さＲａ２と、酸化膜形成処理前の表面粗さＲａ１との比（Ｒａ２／Ｒａ１）が２以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ処理室内壁の酸化膜の膜厚が、少なくとも１０ｎｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ発生手段が、マイクロ波を処理室内へ案内するためのアンテナ手段である請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記アンテナ手段が、複数のスロットを有する平面アンテナ（ＲＬＳＡ）部材を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と；該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と；該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置を用い、
前記被処理体を処理する前に、酸素含有ガスに基づく前処理プラズマを前記プラズマ処理室内で発生させて、該プラズマ処理室の内壁を酸化して該内壁の少なくとも一部に酸化膜を形成することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記被処理体保持手段に被処理体を保持させて、該被処理体上に酸化膜形成を行う請求項９に記載のプラズマ処理方法。
- 前記酸化膜形成を行うべき被処理体が、プラズマ処理室の少なくとも内壁を構成する部品である請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プラズマ処理室を湿式洗浄した後に、前記プラズマ処理を行う請求項９〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記湿式洗浄が、酸洗浄を含む請求項１２に記載のプラズマ処理方法。
- 前記酸素含有ガスが、酸素と水素を含む請求項９〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記酸素含有ガスが、水を含む請求項９〜１３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、
該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と、
該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；
前記プラズマ処理室内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われ 、且つ、
酸化膜形成処理前の前記プラズマ処理室内壁が、金属から構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 被処理体にプラズマ処理を行うためのプラズマ処理室と、
該被処理体を、前記プラズマ処理室内に配置するための被処理体保持手段と、
該プラズマ処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段とを少なくとも含むプラズマ処理装置であって；
前記プラズマ処理室内壁の少なくとも一部が、前処理プラズマに基づく酸化膜で覆われ、且つ、
酸化膜形成前の前記プラズマ処理室内壁が、セラミックまたは石英で覆われている金属からなることを特徴とするプラズマ処理装置。 - プラズマ処理装置の少なくとも内壁部分を組み立てた後に、前記プラズマ処理室内壁を前処理プラズマに基づく酸化膜で覆ったものである請求項１６または１７に記載のプラズマ処理装置。
- プラズマ処理装置の構成要素の少なくとも１つを前処理プラズマに基づく酸化膜で覆った後に、前記プラズマ処理装置の少なくとも内壁部分を組み立てたものである請求項１６〜１８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ処理室内で基準となる被処理体を酸素含有ガスに基づくプラズマで処理した際に、該処理後の被処理体における金属コンタミネーション原子数が、２×１０ １０ 個以下である請求項１６〜１９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 酸化膜形成後の表面粗さＲ ａ２ と、酸化膜形成処理前の表面粗さＲ ａ１ との比（Ｒ ａ２ ／Ｒ ａ１ ）が２以下である請求項１６〜２０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ処理室内壁の酸化膜の膜厚が、少なくとも１０ｎｍである請求項１６〜２１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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