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JP2010097993A - Plasma treatment method - Google Patents

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JP2010097993A JP2008265261A JP2008265261A JP2010097993A JP 2010097993 A JP2010097993 A JP 2010097993A JP 2008265261 A JP2008265261 A JP 2008265261A JP 2008265261 A JP2008265261 A JP 2008265261A JP 2010097993 A JP2010097993 A JP 2010097993A
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勝艶 浜野
Masanori Nakayama
雅則 中山
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Kokusai Denki Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

【課題】環境や洗浄部品に影響されずに、装置立上げおよびメンテナンス後の初期金属汚染量を低減することを可能とするプラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】新規装置立上げ工程および/またはメンテナンス後再稼働工程後における製品ウエハ生産処理(本処理)工程前に、初期金属汚染防止工程を設ける。初期金属汚染防止工程は、処理室内に設けられたサセプタにプロダクトウエハを載置しないで処理室に窒素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、処理室内に設けられたサセプタにプロダクトウエハを載置しないで処理室に酸素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、で構成し、窒素プラズマ処理ステップおよび酸素プラズマ処理ステップを初期金属汚染の状況に応じて繰り返して実施する。
【選択図】図2
The present invention provides a plasma processing method capable of reducing the amount of initial metal contamination after startup and maintenance of an apparatus without being affected by the environment and cleaning parts.
An initial metal contamination prevention process is provided before a product wafer production process (main process) after a new apparatus start-up process and / or after a maintenance re-operation process. The initial metal contamination prevention process includes a step of performing plasma discharge while supplying a gas containing nitrogen gas to the processing chamber without placing the product wafer on the susceptor provided in the processing chamber, and a product wafer on the susceptor provided in the processing chamber. The step of performing plasma discharge while supplying a gas containing oxygen gas to the processing chamber without mounting is performed, and the nitrogen plasma processing step and the oxygen plasma processing step are repeatedly performed according to the state of initial metal contamination.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、処理基板の汚染量を改善したプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing method in which the amount of contamination of a processing substrate is improved.

一般に、デバイスを製造する基板処理装置は、基板を処理する処理室を備えており、処理室外部から処理室内に基板を搬入し、ガスを供給しつつ排気することにより基板を処理し、処理済みの基板を処理室から処理室外へ搬出するように構成されている。
基板は処理室内で金属汚染されないことが好ましい。金属汚染された状態だとデバイスの特性が低下するからである。
In general, a substrate processing apparatus for manufacturing a device has a processing chamber for processing a substrate. The substrate is loaded into the processing chamber from the outside of the processing chamber, and the substrate is processed by exhausting while supplying a gas. The substrate is unloaded from the processing chamber to the outside of the processing chamber.
The substrate is preferably not contaminated with metal in the processing chamber. This is because the characteristics of the device deteriorate when the metal is contaminated.

ところで、基板処理装置を新規に製作した後の装置立上げ(commissioning)時や基板処理装置のメンテナンス後の再稼働時における、処理室内の初期汚染量は、クリーンルームの環境および処理室を構成する構成部品(洗浄部品)の洗浄具合で左右される。このため、クリーンルーム環境のクリーン度を高め、メンテナンス時の洗浄部品の洗浄度を高めている。
したがって、装置立上げ時やメンテナンス後の再稼働時における初期汚染は、クリーンルームの環境および洗浄された構成部品からの汚染ではなく、別なルートからの汚染であると考えられていた。
このため、従来は、装置の立上げ時やメンテナンス後の再稼働時には、処理室内でダミー基板等を数枚処理(初期汚染防止処理)した後に、製品基板の生産処理(本処理)に移行していた。
By the way, the initial contamination amount in the processing chamber at the time of commissioning after newly manufacturing the substrate processing apparatus and at the time of restarting after maintenance of the substrate processing apparatus constitutes the environment of the clean room and the processing chamber It depends on how the parts (cleaning parts) are cleaned. For this reason, the cleanliness of the clean room environment is increased, and the cleaning degree of the cleaning parts at the time of maintenance is increased.
Therefore, it was considered that the initial contamination at the time of starting up the apparatus or at the time of restarting after maintenance was not contamination from the clean room environment and cleaned components, but contamination from another route.
For this reason, conventionally, when starting up the equipment or restarting after maintenance, after processing several dummy substrates in the processing chamber (initial contamination prevention processing), the process proceeds to product substrate production processing (main processing). It was.

しかしながら、基板の汚染は、クリーンルームの環境やメンテナンス後の洗浄部品の運搬方法および運搬時間に影響されることがわかってきた。このため、前述した従来技術のように、装置立上げ時やメンテナンス後の再稼働時に、ダミー基板等を数枚処理しただけでは、基板の汚染を有効に防止できず、かといってダミー基板の枚数を増加すると、生産性が低下するという問題があった。   However, it has been found that the contamination of the substrate is affected by the environment of the clean room, the method of transporting the cleaning parts after maintenance, and the transport time. For this reason, as in the prior art described above, when only a few dummy substrates are processed at the time of starting up the apparatus or restarting after maintenance, contamination of the substrate cannot be effectively prevented. When the number of sheets is increased, there is a problem that productivity decreases.

そこで、環境や洗浄部品に影響されずに装置立上げおよびメンテナンス後の汚染量を低減することができる基板処理方法として、処理室内に設けられた基板載置台に基板を載置しないで、処理室に窒素(N2 )ガスを含むガスを供給しつつ排気してプラズマ放電し、その後、基板載置台に基板を載置して、製品基板を処理する基板処理方法、が提案されている。例えば、特許文献1参照。
特開2006−5287号公報
Therefore, as a substrate processing method that can reduce the amount of contamination after startup and maintenance without being affected by the environment and cleaning parts, a substrate is not mounted on a substrate mounting table provided in the processing chamber. A substrate processing method has been proposed in which a gas containing nitrogen (N 2 ) gas is exhausted while being discharged and plasma discharged, and then a substrate is mounted on a substrate mounting table to process a product substrate. For example, see Patent Document 1.
JP 2006-5287 A

しかしながら、前述した基板処理方法においては、装置立上げ時やメンテナンス後の再稼働時の初期金属汚染を充分に防止することができないという問題点がある。   However, the above-described substrate processing method has a problem that initial metal contamination cannot be sufficiently prevented when the apparatus is started up or when it is restarted after maintenance.

本発明の目的は、初期金属汚染を充分に防止することができるプラズマ処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plasma processing method capable of sufficiently preventing initial metal contamination.

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)処理室内に設けられた載置台に基板を載置しないで、前記処理室に窒素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、
前記処理室内に設けられた前記載置台に基板を載置しないで、前記処理室に酸素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、
を備えたプラズマ処理方法。
(2)前記酸素ガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、前記窒素ガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、を繰り返し実施することを特徴とする前記(1)に記載のプラズマ処理方法。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) performing plasma discharge while supplying a gas containing nitrogen gas to the processing chamber without mounting the substrate on a mounting table provided in the processing chamber;
Plasma discharge while supplying a gas containing oxygen gas to the processing chamber without placing the substrate on the mounting table provided in the processing chamber;
A plasma processing method comprising:
(2) The plasma processing method according to (1), wherein the plasma discharge step while supplying the oxygen gas and the plasma discharge step while supplying the nitrogen gas are repeatedly performed.

この基板処理方法によれば、装置立上げ時およびメンテナンス後の装置再稼働時の初期金属汚染を充分に防止することができる。   According to this substrate processing method, it is possible to sufficiently prevent initial metal contamination when the apparatus is started up and when the apparatus is restarted after maintenance.

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施形態において、本発明に係るプラズマ処理方法は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源(Modified Magnetron Typed Plasma Source)を用いてウエハ等の基板をプラズマ処理する基板処理装置(以下、MMT装置と称する)、によって実施される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, the plasma processing method according to the present invention is a substrate processing apparatus for plasma processing a substrate such as a wafer using a modified magnetron type plasma source that can generate high-density plasma by an electric field and a magnetic field. (Hereinafter referred to as an MMT apparatus).

このMMT装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワープレートを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより、長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理を施す、または、基板表面に薄膜を形成する、または、基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。このMMT装置は、酸化処理や窒化処理の均一性に優れいているので、酸化窒化装置として使用される。   In this MMT apparatus, a substrate is installed in a processing chamber that ensures airtightness, a reaction gas is introduced into the processing chamber via a shower plate, the processing chamber is maintained at a certain pressure, and high-frequency power is supplied to the discharge electrode. As a result, an electric field is formed and a magnetron discharge is generated by applying a magnetic field. Since the electrons emitted from the discharge electrode continue to circulate while continuing the cycloid motion while drifting, the lifetime is increased and the ionization generation rate is increased, so that high-density plasma can be generated. In this way, the reaction gas is excited and decomposed to subject the substrate surface to diffusion treatment such as oxidation or nitridation, or to various plasma treatments such as forming a thin film on the substrate surface or etching the substrate surface. be able to. Since this MMT apparatus is excellent in uniformity of oxidation treatment and nitriding treatment, it is used as an oxynitriding apparatus.

図1に、このようなMMT装置の概略構成図を示す。
MMT装置は処理室201が、第2の容器である下側容器211と、該下側容器211上に被せられる第1の容器である上側容器210とから形成されている。上側容器210はドーム型の酸化アルミニウムまたは石英で形成されており、下側容器211はアルミニウムで形成されている。
また、後述するヒータ一体型の基板保持手段であるサセプタ217を窒化アルミニウムや、セラミックスまたは石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of such an MMT apparatus.
In the MMT apparatus, a processing chamber 201 is formed of a lower container 211 that is a second container and an upper container 210 that is a first container that covers the lower container 211. The upper container 210 is made of dome-shaped aluminum oxide or quartz, and the lower container 211 is made of aluminum.
Further, the susceptor 217, which is a heater-integrated substrate holding means described later, is made of aluminum nitride, ceramics, or quartz, thereby reducing metal contamination taken into the film during processing.

上側容器210の上部にはガス分散空間であるバッファ室237を形成するシャワーヘッド236が設けられ、シャワーヘッド236の上壁にはガス導入用の導入口であるガス導入口234が設けられている。下壁はガスを噴出する噴出孔であるガス噴出孔234aを有するシャワープレート240からなっており、ガス導入口234は、ガスを供給する供給管であるガス供給管232により開閉弁であるバルブ243a、流量制御手段であるマスフローコントローラ241を介して図中省略の反応ガス230のガスボンベに繋がっている。
下側容器211の側壁にはガスを排気する排気口であるガス排気口235が、シャワーヘッド236から反応ガス230が処理室201に供給され、また、基板処理後のガスがサセプタ217の周囲から処理室201の底方向へ流れるように設けられている。ガス排気口235はガスを排気する排気管であるガス排気管231により圧力調整器であるAPC242、開閉弁であるバルブ243bを介して排気装置である真空ポンプ246に接続されている。
なお、プラズマ処理炉には反応ガス230を供給するガス供給管232の他に、酸素ガス(O2 )や窒素(N2 )ガスを供給するガス供給管(ガスライン)が設けられている。
A shower head 236 that forms a buffer chamber 237 that is a gas dispersion space is provided on the upper side of the upper container 210, and a gas introduction port 234 that is an introduction port for introducing gas is provided on the upper wall of the shower head 236. . The lower wall is composed of a shower plate 240 having a gas ejection hole 234a which is an ejection hole for ejecting gas. The gas introduction port 234 is a valve 243a which is an open / close valve by a gas supply pipe 232 which is a supply pipe which supplies gas. The gas is connected to a gas cylinder of a reaction gas 230 (not shown in the figure) via a mass flow controller 241 which is a flow rate control means.
A gas exhaust port 235, which is an exhaust port for exhausting gas, is provided on the side wall of the lower container 211, the reaction gas 230 is supplied from the shower head 236 to the processing chamber 201, and the gas after the substrate processing is supplied from the periphery of the susceptor 217. It is provided to flow toward the bottom of the processing chamber 201. The gas exhaust port 235 is connected to a vacuum pump 246, which is an exhaust device, via an APC 242, which is a pressure regulator, and a valve 243b, which is an on-off valve, by a gas exhaust pipe 231 which is an exhaust pipe for exhausting gas.
In addition to the gas supply pipe 232 for supplying the reaction gas 230, the plasma processing furnace is provided with a gas supply pipe (gas line) for supplying oxygen gas (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) gas.

供給される反応ガス230を励起させる放電手段として断面が筒状であり、好適には円筒状の第1の電極である筒状電極215が設けられる。筒状電極215は処理室201外周に設置されて処理室201内のプラズマ生成領域224を囲んでいる。筒状電極215には高周波電力を印加する高周波電源273がインピーダンスの整合を行う整合器272を介して接続されている。   The discharge means for exciting the supplied reaction gas 230 has a cylindrical cross section, and a cylindrical electrode 215 that is preferably a cylindrical first electrode is provided. The cylindrical electrode 215 is installed on the outer periphery of the processing chamber 201 and surrounds the plasma generation region 224 in the processing chamber 201. A high frequency power supply 273 that applies high frequency power is connected to the cylindrical electrode 215 via a matching unit 272 that performs impedance matching.

また、断面が筒状であり、好適には円筒状の磁界形成手段216は、例えば筒状の永久磁石からなっている。磁界形成手段216は筒状電極215の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。   Further, the cross section is cylindrical, and preferably the cylindrical magnetic field forming means 216 is made of, for example, a cylindrical permanent magnet. The magnetic field forming means 216 forms magnetic lines of force in the cylindrical axis direction along the inner peripheral surface of the cylindrical electrode 215.

処理室201の底側中央には、基板であるウエハ200を保持するための基板保持手段としてサセプタ217が配置されている。サセプタ217はウエハ200を加熱できるようになっている。サセプタ217は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ(図中省略)が一体的に埋め込まれている。ヒータは高周波電力が印加されてウエハ200を500℃程度にまで加熱できるようになっている。   A susceptor 217 is disposed in the center of the bottom side of the processing chamber 201 as a substrate holding means for holding the wafer 200 as a substrate. The susceptor 217 can heat the wafer 200. The susceptor 217 is made of, for example, aluminum nitride, and a heater (not shown) as a heating unit is integrally embedded therein. The heater can heat the wafer 200 to about 500 ° C. by applying high-frequency power.

また、サセプタ217の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第2の電極も装備されており、この第2の電極がインピーダンス可変機構274を介して接地されている。インピーダンス可変機構274は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、電極およびサセプタ217を介してウエハ200の電位を制御できるようになっている。   The susceptor 217 is also equipped with a second electrode that is an electrode for varying the impedance, and the second electrode is grounded via the impedance varying mechanism 274. The impedance variable mechanism 274 is composed of a coil and a variable capacitor, and can control the potential of the wafer 200 via the electrode and the susceptor 217 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor.

ウエハ200をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉202は、処理室201、サセプタ217、筒状電極215、磁界形成手段216、シャワーヘッド236および排気口235を備えており、処理室201でウエハ200をプラズマ処理することが可能となっている。   A processing furnace 202 for processing the wafer 200 by magnetron discharge with a magnetron type plasma source includes a processing chamber 201, a susceptor 217, a cylindrical electrode 215, a magnetic field forming means 216, a shower head 236, and an exhaust port 235. The wafer 200 can be subjected to plasma processing in the processing chamber 201.

筒状電極215および磁界形成手段216の周囲には、筒状電極215および磁界形成手段216で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板223が設けられている。   Around the cylindrical electrode 215 and the magnetic field forming means 216, an electric field and a magnetic field formed by the cylindrical electrode 215 and the magnetic field forming means 216 are applied so as not to adversely affect the external environment and other processing furnaces. A shielding plate 223 that effectively shields the magnetic field is provided.

サセプタ217は下側容器211と絶縁され、サセプタ217を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構268が設けられている。サセプタ217には貫通孔217aを有し、下側容器211底面にはウエハ200を突上げるための基板突上手段であるウエハ突上げピン266が少なくとも3箇所に設けられている。
そして、サセプタ昇降機構268によりサセプタ217が下降させられた時にはウエハ突上げピン266がサセプタ217と非接触な状態で貫通孔217aを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔217aおよびウエハ突上げピン266が設けられる。
The susceptor 217 is insulated from the lower container 211 and is provided with a susceptor elevating mechanism 268 that is an elevating means for elevating and lowering the susceptor 217. The susceptor 217 has a through-hole 217a, and at the bottom of the lower container 211, wafer push-up pins 266 that are substrate push-up means for pushing up the wafer 200 are provided in at least three places.
Then, when the susceptor 217 is lowered by the susceptor elevating mechanism 268, the through hole 217 a and the wafer up pin are arranged so that the wafer push-up pin 266 penetrates the through-hole 217 a without contacting the susceptor 217. 266 is provided.

また、下側容器211の側壁には仕切弁となるゲートバルブ244が設けられ、開いている時には図中省略の搬送手段により処理室201へウエハ200が搬入、または搬出され、閉まっている時には処理室201を気密に閉じることができる。   Further, a gate valve 244 serving as a gate valve is provided on the side wall of the lower container 211. When the gate valve 244 is open, the wafer 200 is loaded into or unloaded from the processing chamber 201 by a transfer means (not shown), and when it is closed, the processing is performed. The chamber 201 can be closed airtight.

また、制御手段であるコントローラ121は高周波電源273、整合器272、バルブ243a、マスフローコントローラ241、APC242、バルブ243b、真空ポンプ246、サセプタ昇降機構268、ゲートバルブ244、サセプタに埋め込まれたヒータに高周波電力を印加する高周波電源と接続し、それぞれを制御している。   The controller 121 as a control means includes a high-frequency power source 273, a matching unit 272, a valve 243a, a mass flow controller 241, an APC 242, a valve 243b, a vacuum pump 246, a susceptor lifting mechanism 268, a gate valve 244, and a heater embedded in the susceptor. It is connected to a high-frequency power source that applies electric power, and each is controlled.

以上の構成に係るMMT装置により、ウエハ200表面またはウエハ200上に形成された下地膜の表面に、所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。   A method for performing a predetermined plasma process on the surface of the wafer 200 or the surface of the base film formed on the wafer 200 using the MMT apparatus having the above configuration will be described.

ウエハ200は処理炉202を構成する処理室201の外部(クリーンルーム)からウエハを搬送する図中省略の搬送手段によって処理室201に搬入され、サセプタ217上に搬送される。この搬送動作の詳細は、次の通りである。
まず、サセプタ217が下った状態になっており、ウエハ突上げピン266の先端がサセプタ217の貫通孔217aを通過してサセプタ217表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下側容器211に設けられたゲートバルブ244が開き、図中省略の搬送手段によってウエハ200をウエハ突上げピンの先端に載置する。搬送手段は処理室201外へ退避すると、ゲートバルブ244が閉まり、サセプタ217がサセプタ昇降機構268により上昇すると、サセプタ217上面にウエハ200を載置することができ、ウエハ200を処理する位置までさらに上昇する。
The wafer 200 is loaded into the processing chamber 201 by a transfer means (not shown) that transfers the wafer from the outside (clean room) of the processing chamber 201 constituting the processing furnace 202, and is transferred onto the susceptor 217. The details of this transport operation are as follows.
First, the susceptor 217 is in a lowered state, and the tip of the wafer push-up pin 266 passes through the through-hole 217a of the susceptor 217 and protrudes by a predetermined height from the surface of the susceptor 217. The gate valve 244 provided in the container 211 is opened, and the wafer 200 is placed on the tip of the wafer push-up pin by a transfer means (not shown). When the transfer means retreats out of the processing chamber 201, the gate valve 244 is closed, and when the susceptor 217 is raised by the susceptor lifting mechanism 268, the wafer 200 can be placed on the upper surface of the susceptor 217, and further up to a position where the wafer 200 is processed. To rise.

サセプタ217に埋め込まれたヒータは予め加熱されており、搬入されたウエハ200を室温〜500℃の範囲内でウエハ処理温度に加熱する。真空ポンプ246およびAPC242を用いて処理室201の圧力を0.1〜100Paの範囲内に維持する。   The heater embedded in the susceptor 217 is preheated, and heats the loaded wafer 200 to a wafer processing temperature within a range of room temperature to 500 ° C. The pressure of the processing chamber 201 is maintained within a range of 0.1 to 100 Pa using the vacuum pump 246 and the APC 242.

ウエハ200を処理温度に加熱したら、ガス導入口234からシャワープレート240のガス噴出孔234aを介して、反応ガスを処理室201に配置されているウエハ200の上面(処理面)に向けてシャワー状に導入する。
同時に、筒状電極215に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加する。このときインピーダンス可変機構274は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。
When the wafer 200 is heated to the processing temperature, the reaction gas is directed from the gas inlet 234 to the upper surface (processing surface) of the wafer 200 disposed in the processing chamber 201 via the gas ejection holes 234a of the shower plate 240. To introduce.
At the same time, high frequency power is applied to the cylindrical electrode 215 from the high frequency power supply 273 via the matching unit 272. At this time, the impedance variable mechanism 274 is controlled in advance to a desired impedance value.

磁界形成手段216の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ200の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域224に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ217上のウエハ200の表面にプラズマ処理が施される。表面処理が終わったウエハ200は、図示略の搬送手段を用いて、ウエハ搬入と逆の手順で処理室201外のクリーンルームへ搬送される。   Magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of the magnetic field forming means 216, and charges are trapped in the upper space of the wafer 200 to generate high-density plasma in the plasma generation region 224. Then, the surface of the wafer 200 on the susceptor 217 is subjected to plasma processing by the generated high density plasma. The wafer 200 that has been subjected to the surface treatment is transferred to a clean room outside the processing chamber 201 by a transfer procedure (not shown) in the reverse order of the wafer loading.

なお、コントローラ121により高周波電源273の電力ON・OFF、整合器272の調整、バルブ243aの開閉、マスフローコントローラ241の流量、APC242の弁開度、バルブ243bの開閉、真空ポンプ246の起動・停止、サセプタ昇降機構268の昇降動作、ゲートバルブ244の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに高周波電力を印加する高周波電源への電力ON・OFFをそれぞれを制御している。   The controller 121 turns on / off the power of the high-frequency power supply 273, adjusts the matching unit 272, opens / closes the valve 243a, the flow rate of the mass flow controller 241, the valve opening of the APC 242, opens / closes the valve 243b, starts / stops the vacuum pump 246, The susceptor elevating mechanism 268 is controlled to be moved up and down, the gate valve 244 is opened and closed, and power ON / OFF to a high frequency power source that applies high frequency power to a heater embedded in the susceptor is controlled.

さて、前述したように、MMT装置においては、新規装置の立上げ時やメンテナンス後の再稼働時に、処理室内でダミー基板等を数枚処理しただけで、製品ウエハの生産処理に移行すると、クリーンルーム環境を高清浄にしたり、洗浄部品を高清浄に保ったりしているにもかかわらず、ウエハをプラズマ酸化またはプラズマ窒化すると、プラズマ処理ウエハが金属汚染されることがあった。これは、クリーンルームの環境やメンテナンス後の洗浄部品の運搬方法および運搬時間に影響されることにも起因していると、推測される。   As described above, in the MMT apparatus, when a new apparatus is started up or restarted after maintenance, only a few dummy substrates or the like are processed in the processing chamber. Even if the environment is highly cleaned and the cleaning parts are kept highly clean, if the wafer is plasma-oxidized or plasma-nitrided, the plasma-treated wafer may be contaminated with metal. This is presumed to be caused by being influenced by the environment of the clean room and the method and time of carrying the cleaning parts after maintenance.

そこで、本実施形態においては、図2に示されているように、新規装置立上げ工程P1および/またはメンテナンス後再稼働工程P2後における製品ウエハ生産処理(本処理)工程P3前に、初期金属汚染防止工程P4を設けるものとした。
初期金属汚染防止工程P4は、処理室201内に設けられたサセプタ217にウエハ(以下、プロダクトウエハという)200を載置しないで、処理室201に窒素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップ(窒素プラズマ処理ステップという)S1と、処理室201内に設けられたサセプタ217にプロダクトウエハ200を載置しないで、処理室201に酸素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップ(酸素プラズマ処理ステップという)S2と、を備えている。
窒素プラズマ処理ステップS1および酸素プラズマ処理ステップS2は、初期金属汚染の状況に応じて、繰り返して実施される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the initial metal before the product wafer production process (main process) process P3 after the new apparatus startup process P1 and / or the post-maintenance restart process P2. The contamination prevention process P4 was provided.
In the initial metal contamination prevention process P4, plasma discharge is performed while supplying a gas containing nitrogen gas to the processing chamber 201 without placing the wafer (hereinafter referred to as a product wafer) 200 on the susceptor 217 provided in the processing chamber 201. Step (referred to as a nitrogen plasma treatment step) S1 and a step (oxygen discharge) while supplying a gas containing oxygen gas to the processing chamber 201 without placing the product wafer 200 on the susceptor 217 provided in the processing chamber 201. S2) (referred to as plasma processing step).
The nitrogen plasma processing step S1 and the oxygen plasma processing step S2 are repeatedly performed according to the state of initial metal contamination.

新規装置立上げ工程P1および/またはメンテナンス後再稼働工程P2後における製品ウエハ生産処理(本処理)工程P3前に初期金属汚染防止工程P4を実施すると、ウエハの初期金属汚染量が低減する事実を評価する実験を、MMT装置を用いて行った。   The fact that the initial metal contamination prevention process P4 before the product wafer production process (main process) process P3 after the new apparatus startup process P1 and / or the post-maintenance restart process P2 reduces the initial metal contamination amount of the wafer. The experiment to evaluate was performed using the MMT apparatus.

まず、初期金属汚染発生のモデルを究明するために、窒素プラズマ処理ステップでの金属汚染特性を確認した。図3はこの特性を示すグラフである。
図3に示されているように、高周波電源(以下、RFという)のオン・オフにおいて、RFオンでしか、ナトリウム(Na)汚染は発生しない。この事実により、石英(サセプタおよびヒータ等)表面に存在するナトリウムがプラズマにより、処理室内に飛散していることが推測される。
図4に示されているように、RFオン時間が長いと、金属汚染は若干だけ低減することができる。この事実により、プラズマによって飛散したナトリウムが調圧ガスによって排気されていることが推測される。
図5に示されているように、温度依存性を確認した結果、温度が高い程、金属汚染は多くなる。この事実により、石英の中からもナトリウムが析出していることが推測される。
ヒータ温度を上げることにより、ナトリウムを積極的に析出可能なことが判る。
First, in order to investigate the model of the initial metal contamination occurrence, the metal contamination characteristics in the nitrogen plasma treatment step were confirmed. FIG. 3 is a graph showing this characteristic.
As shown in FIG. 3, sodium (Na) contamination occurs only when RF is turned on and off when a high-frequency power supply (hereinafter referred to as RF) is turned on and off. Based on this fact, it is presumed that sodium existing on the surface of quartz (susceptor, heater, etc.) is scattered in the processing chamber by plasma.
As shown in FIG. 4, the metal contamination can be reduced only slightly when the RF on time is long. From this fact, it is presumed that sodium scattered by the plasma is exhausted by the pressure control gas.
As shown in FIG. 5, as a result of confirming the temperature dependence, the higher the temperature, the more metal contamination. From this fact, it is estimated that sodium is also precipitated from the quartz.
It can be seen that sodium can be positively precipitated by raising the heater temperature.

離脱させたナトリウムを積極的に排出するために、ガス種を酸素ガスに変更した酸素プラズマ処理ステップを実施し金属汚染を測定した。図6はその結果を示している。
図6によれば、酸素プラズマ処理ステップを実施することにより、ナトリウムを効率よく除去可能であることが判った。
以上の結果から、窒素プラズマ処理ステップS1および酸素プラズマ処理ステップS2を繰り返して実施することにより、初期金属汚染を効率よく低減可能であることが検証された。
In order to positively discharge the separated sodium, an oxygen plasma treatment step was performed in which the gas species was changed to oxygen gas, and metal contamination was measured. FIG. 6 shows the result.
According to FIG. 6, it was found that sodium can be efficiently removed by performing the oxygen plasma treatment step.
From the above results, it was verified that initial metal contamination can be efficiently reduced by repeatedly performing the nitrogen plasma treatment step S1 and the oxygen plasma treatment step S2.

窒素プラズマ処理ステップS1および酸素プラズマ処理ステップS2を繰り返して実施することによる初期金属汚染低減のメカニズム(原理)を、図7によって説明する。
図7(a)に示されているように、窒素プラズマ処理ステップS1において、石英表面のナトリウムをプラズマ中に離脱させることにより、石英表面に石英中のナトリウムを析出させる。析出させたナトリウムを窒素プラズマ処理によってプラズマ中に離脱させる。ナトリウムを効率よくプラズマ中に離脱させる。
図7(b)に示されているように、離脱したナトリウムを酸素プラズマ処理ステップS2において、酸素プラズマによって酸化結合することにより、酸化物として効率よく排出させる。
The mechanism (principle) for reducing the initial metal contamination by repeatedly performing the nitrogen plasma treatment step S1 and the oxygen plasma treatment step S2 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7A, in the nitrogen plasma treatment step S1, sodium in the quartz is precipitated on the quartz surface by separating the sodium on the quartz surface into the plasma. The precipitated sodium is separated into the plasma by nitrogen plasma treatment. Dissociates sodium into the plasma efficiently.
As shown in FIG. 7B, the detached sodium is efficiently discharged as an oxide by oxidative coupling with oxygen plasma in the oxygen plasma treatment step S2.

以上のように、本実施形態においては、初期金属汚染防止工程P4を窒素プラズマ処理ステップS1と酸素プラズマ処理ステップS2とにより構成し、窒素プラズマ処理ステップS1と酸素プラズマ処理ステップS2とを初期金属汚染の程度に応じて繰り返して実施するものとすることにより、初期金属汚染を充分かつ効率よく低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the initial metal contamination prevention process P4 includes the nitrogen plasma processing step S1 and the oxygen plasma processing step S2, and the nitrogen plasma processing step S1 and the oxygen plasma processing step S2 are performed as initial metal contamination. By repeating the process according to the degree, the initial metal contamination can be sufficiently and efficiently reduced.

したがって、MMT装置において、新規装置立上げ工程P1および/またはメンテナンス後再稼働工程P2後であって製品ウエハ生産処理(本処理)工程P3前における、初期金属汚染を確実に防止することができるので、MMT装置の生産性の安定を向上することができる。   Therefore, in the MMT apparatus, initial metal contamination can be reliably prevented after the new apparatus start-up process P1 and / or the post-maintenance restart process P2 and before the product wafer production process (main process) process P3. The stability of the productivity of the MMT apparatus can be improved.

本実施形態によれば、ダミーウエハを使う必要がなく、ダミー放電回数を増やすだけで良いので、資源の有効利用を図ることができる。   According to the present embodiment, it is not necessary to use a dummy wafer, and it is only necessary to increase the number of dummy discharges, so that resources can be effectively used.

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

前記実施形態では、MMT装置による基板処理方法について説明したが、これ以外のプラズマ処理方法またはプラズマを用いない基板処理方法にも、本発明は適用可能である。一般的に電気または電子デバイスを製造するとき、金属汚染された状態だと電気または電子デバイスの特性が低下するが、本発明は、この金属汚染を防止できるからである。   In the above embodiment, the substrate processing method using the MMT apparatus has been described. However, the present invention can be applied to other plasma processing methods or substrate processing methods that do not use plasma. In general, when an electric or electronic device is manufactured, the characteristics of the electric or electronic device are deteriorated when the metal is contaminated. However, the present invention can prevent the metal contamination.

本発明の好ましい態様を付記する。
(1)減圧可能な処理室と、
石英部品を加熱するヒータと、
前記石英部品の片側に配されて直流電圧の正極が印加される電極と、
を備えた基板処理装置。
(2)前記電極と対向して直流電圧の負極を印加される電極を有する前記(1)に記載の基板処理装置。
Preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
(1) a treatment chamber capable of decompression;
A heater for heating the quartz part;
An electrode disposed on one side of the quartz part and applied with a positive electrode of a direct current voltage;
A substrate processing apparatus comprising:
(2) The substrate processing apparatus according to (1), further including an electrode to which a negative electrode of a DC voltage is applied facing the electrode.

本発明の一実施形態が実施される基板処理装置を概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus in which an embodiment of the present invention is implemented. 本発明の一実施形態である基板処理方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the substrate processing method which is one Embodiment of this invention. RFオン・オフとナトリウム析出量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between RF on / off and sodium precipitation amount. RFオンタイムとナトリウム析出量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between RF on time and the amount of sodium precipitation. ヒータ温度とナトリウム析出量の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between heater temperature and sodium precipitation amount. 窒素プラズマ処理と酸素プラズマ処理のナトリウム析出量を比較するグラフである。It is a graph which compares the amount of sodium precipitation of nitrogen plasma processing and oxygen plasma processing. 初期金属汚染低減のメカニズムを示す各模式図であり、(a)は窒素プラズマ処理ステップを示しており、(b)は酸素プラズマ処理ステップを示している。It is each schematic diagram which shows the mechanism of initial stage metal contamination reduction, (a) has shown the nitrogen plasma processing step, (b) has shown the oxygen plasma processing step.

符号の説明Explanation of symbols

200 ウエハ(基板)
201 処理室
217 サセプタ(基板載置台)
224 プラズマ生成領域
232 ガス供給管
200 wafer (substrate)
201 processing chamber 217 susceptor (substrate mounting table)
224 Plasma generation region 232 Gas supply pipe

Claims (1)

処理室内に設けられた載置台に基板を載置しないで、前記処理室に窒素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、
前記処理室内に設けられた前記載置台に基板を載置しないで、前記処理室に酸素ガスを含むガスを供給しつつプラズマ放電するステップと、
を備えたプラズマ処理方法。
Plasma discharge while supplying a gas containing nitrogen gas to the processing chamber without mounting the substrate on a mounting table provided in the processing chamber;
Plasma discharge while supplying a gas containing oxygen gas to the processing chamber without placing the substrate on the mounting table provided in the processing chamber;
A plasma processing method comprising:
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