特許 7091198 プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-17

(45)【発行日】2022-06-27

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20220620BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20220620BHJP

   H01L 21/316 20060101ALN20220620BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

C23C16/52

H01L21/316 X

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018169612

(22)【出願日】2018-09-11

(65)【公開番号】P2020043227

(43)【公開日】2020-03-19

【審査請求日】2021-03-18

(73)【特許権者】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 秀顯

【審査官】長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４３０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１７６８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６８５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０４７８３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００２－０５０６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１６６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０５３１７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／５２

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ化学気相成長法を用いて基板に成膜を行うプラズマ処理装置であって、
前記基板を収容可能な処理容器と、
前記処理容器の内部に配置される上部電極と、
前記上部電極に対向し、接地がされた下部電極および前記基板を加熱するヒータを有し、前記基板を載置する基板載置台と、
前記基板載置台の側面に前記下部電極とは離間して埋め込まれ、接地がされた第１の側面電極と、
前記基板載置台の外側であって、前記基板載置台と前記処理容器の側壁との間で前記第１の側面電極に対向する第２の側面電極と、
前記上部電極および前記第２の側面電極に電圧を印加する電源と、を備え、
前記上部電極への電圧の印加と、前記第２の側面電極への電圧の印加とは、独立して行うことができる、
プラズマ処理装置。

【請求項2】

プラズマ化学気相成長法を用いて基板に成膜を行うプラズマ処理装置で実施される半導体装置の製造方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
前記基板を収容可能な処理容器と、
前記処理容器の内部に配置される上部電極と、
前記上部電極に対向し、接地がされた下部電極および前記基板を加熱するヒータを有し、前記基板を載置する基板載置台と、
前記基板載置台の側面に前記下部電極とは離間して埋め込まれ、接地がされた第１の側面電極と、
前記基板載置台の外側であって、前記基板載置台と前記処理容器の側壁との間で前記第１の側面電極に対向する第２の側面電極と、
前記上部電極および前記第２の側面電極に電圧を印加する電源と、を備え、
前記第２の側面電極に電圧の印加を行って前記基板載置台の側面近傍にシーズニングガスのプラズマを生成し、前記基板載置台の側面にシーズニング膜を形成するシーズニングステップを含む、
半導体装置の製造方法。

【請求項3】

前記基板載置台をシーズニング処理の温度に降温する降温ステップと、
フッ素系ガスを用いて前記上部電極および前記基板載置台に対してドライクリーニング処理を行うドライクリーニングステップと、
前記基板載置台をプラズマ処理の温度に昇温する昇温ステップと、を含み、
前記シーズニングステップは、
前記ドライクリーニングステップ後であって、前記昇温ステップ前に行われる、
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記シーズニングステップでは、
前記上部電極に電圧の印加を行って前記基板載置台の上方に前記シーズニングガスのプラズマを生成し、前記基板載置台の上面にシーズニング膜を形成する、
請求項２または請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、プラズマ処理装置および半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマ化学気相成長法を用いて基板に成膜を行うプラズマ処理装置では、所定の処理時間が経過するごとにドライクリーニング処理をすることがある。ドライクリーニング処理後には、処理容器内の部材からのパーティクルを抑制するために処理容器内のシーズニング処理が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２２８３８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一つの実施形態は、ドライクリーニング処理後のパーティクルを抑制することができるプラズマ処理装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のプラズマ処理装置は、プラズマ化学気相成長法を用いて基板に成膜を行うプラズマ処理装置であって、前記基板を収容可能な処理容器と、前記処理容器の内部に配置される上部電極と、前記上部電極に対向し、接地がされた下部電極および前記基板を加熱するヒータを有し、前記基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台の側面に前記下部電極とは離間して埋め込まれ、接地がされた第１の側面電極と、前記基板載置台の外側であって、前記基板載置台と前記処理容器の側壁との間で前記第１の側面電極に対向する第２の側面電極と、前記上部電極および前記第２の側面電極に電圧を印加する電源と、を備え、前記上部電極への電圧の印加と、前記第２の側面電極への電圧の印加とは、独立して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す縦断面図である。

【図2】図２は、実施形態にかかるプラズマ処理装置のヒータペデスタルの周囲の構成を模式的に示す横断面図である。

【図3】図３は、実施形態にかかるプラズマ処理装置におけるウェハのプラズマ処理の様子を示す模式図である。

【図4】図４は、実施形態にかかるプラズマ処理装置におけるドライクリーニング処理の様子を示す模式図である。

【図5】図５は、実施形態にかかるプラズマ処理装置におけるシーズニング処理の様子を示す模式図である。

【図6】図６は、実施形態にかかるプラズマ処理装置での半導体装置の製造処理の手順の一例を示すフロー図である。

【図7】図７は、実施形態の変形例にかかるプラズマ処理装置のヒータペデスタルの周囲の構成を模式的に示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0008】

［プラズマ処理装置の構成例］
図１は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１の構成の一例を模式的に示す縦断面図である。図２は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１のヒータペデスタル１３の周囲の構成を模式的に示す横断面図である。プラズマ処理装置１は、例えばＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置として構成されている。

【0009】

図１に示すように、プラズマ処理装置１は、気密に構成された処理容器としてのチャンバ１１を備える。チャンバ１１の下部には、図示しない真空ポンプにより処理ガス等を排気するガス排気口１１ｅが設けられている。

【0010】

チャンバ１１内の天井付近には、上部電極としてのシャワーヘッド１２が備え付けられている。シャワーヘッド１２は、処理ガス等をチャンバ１１内に噴出させる噴出口１２ｇを備えるとともに、上部電極としても機能する。シャワーヘッド１２には、図示しないガス供給管を介して図示しないガス供給装置が接続されている。シャワーヘッド１２は、主に、例えばアルミニウム等により構成されている。

【0011】

チャンバ１１内の下方であって、シャワーヘッド１２と対向する位置には基板載置台としてのヒータペデスタル１３が設置されている。ヒータペデスタル１３は、基板としてのウェハＷを載置するとともに、ヒータペデスタル１３に内蔵されるヒータ（不図示）により載置したウェハＷを加熱する。ヒータペデスタル１３は、主に、例えばＡｌＮ等のセラミックにより構成されている。

【0012】

ヒータペデスタル１３内の上面付近には下部電極１３ｗが設けられている。ヒータペデスタル１３がシャワーヘッド１２と平行に対向して配置されることで、下部電極１３ｗもまた、上部電極であるシャワーヘッド１２と平行に対向している。シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３内の下部電極１３ｗにより、一対の平行平板電極が構成される。

【0013】

ヒータペデスタル１３内の側面付近には側面電極１３ｓが設けられている。側面電極１３ｓは、ヒータペデスタル１３の内周に沿うようリング状に構成されている。その様子を図２に示す。

【0014】

ヒータペデスタル１３の外側には、側面電極１３ｓと平行に対向するよう側面電極１５ｓが設けられている。側面電極１５ｓは、ヒータペデスタル１３の外周を取り巻くようにリング状に構成されている。その様子を図２に示す。側面電極１５ｓ及びヒータペデスタル１３内の側面電極１３ｓにより、一対の平行平板電極が構成される。

【0015】

シャワーヘッド１２と側面電極１５ｓとは、それぞれ給電線１６ｕ，１６ｓを介して高周波電源１６ｇが接続されている。高周波電源１６ｇからは、プラズマ処理時等に所定の周波数の高周波電力がシャワーヘッド１２または側面電極１５ｓに供給される。

【0016】

給電線１６ｕには、シャワーヘッド１２への高周波電力の供給を制御する制御回路１６ｍｕが設けられている。制御回路１６ｍｕは、高周波電源１６ｇが高周波電力を発生させているときに、シャワーヘッド１２への高周波電力の供給開始および供給停止を制御する。給電線１６ｓには、側面電極１５ｓへの高周波電力の供給を制御する制御回路１６ｍｓが設けられている。制御回路１６ｍｓは、高周波電源１６ｇが高周波電力を発生させているときに、側面電極１５ｓへの高周波電力の供給開始および供給停止を制御する。

【0017】

下部電極１３ｗと側面電極１３ｓとは、それぞれ接地線１４ｗ，１４ｓを介して接地されている。

【0018】

プラズマ処理装置１が備える制御装置１７は、チャンバ１１内へのガスの供給、真空ポンプ、ヒータペデスタル１３、高周波電源１６ｇ、制御回路１６ｍｕ，１６ｍｓ等の各部の動作を制御する。

【0019】

ウェハＷをプラズマ処理する際には、加熱されたヒータペデスタル１３上にウェハＷが載置される。また、ガス排気口１１ｅに接続される真空ポンプでチャンバ１１内が真空引きされる。チャンバ１１内が所定の圧力に達すると、ガス供給装置からシャワーヘッド１２の噴出口１２ｇを介して、チャンバ１１内に処理ガス等のガスが供給される。チャンバ１１内に供給されたガスは、図１中に矢印で示された経路Ｇを辿り、チャンバ１１下方のガス排気口１１ｅへと引かれていく。

【0020】

このとき、ヒータペデスタル１３内の下部電極１３ｗを接地した状態で、上部電極であるシャワーヘッド１２に高周波電圧を印加して、ヒータペデスタル１３上面の上方にプラズマＰを発生させる。これにより、ヒータペデスタル１３上に載置されたウェハＷがプラズマ処理され、例えばウェハＷ上に所定材料の層が形成される。

【0021】

これに加えて、または、これに代えて、ヒータペデスタル１３内の側面電極１３ｓを接地した状態で、これに対向する側面電極１５ｓに高周波電圧を印加して、ヒータペデスタル１３の外周面近傍にプラズマＰｓを発生させることもできる。

【0022】

［プラズマ処理装置における処理の例］
次に、図３～図５を用いて、プラズマ処理装置１における種々の処理の例について説明する。図３は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１におけるウェハＷのプラズマ処理の様子を示す模式図である。

【0023】

プラズマ処理装置１におけるプラズマ処理を開始するにあたり、チャンバ１１内には、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３がインストールされる。これらのシャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３は、新品または洗浄済みである。新しくシャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３がインストールされた後には、ウェハＷのプラズマ処理開始前に、所定時間のシーズニング処理が行われる。シーズニング処理については、後述する。

【0024】

図３に示すウェハＷのプラズマ処理では、複数のウェハＷが順次、チャンバ１１内に搬入され、プラズマ処理される。図３の例では、かかるプラズマ処理により、例えばＳｉＯ_２やＳｉＮ等の絶縁層がウェハＷ上に成膜されることとする。この場合、処理ガスとして、例えば、シランガスとＣＯ_２、Ｏ_２等との組み合わせ、または、シランガスとＮＨ_３、Ｎ_２等との組み合わせが用いられる。

【0025】

所定温度に加熱されたヒータペデスタル１３上にウェハＷが載置され、ウェハＷはプラズマ処理温度に加熱される。このとき、ウェハＷ上への成膜を促進するため、シャワーヘッド１２の温度はヒータペデスタル１３よりも低い温度に設定される。

【0026】

また、チャンバ１１内が真空引きされると、上記のような処理ガスがチャンバ１１内に供給される。また、高周波電源１６ｇが発生させた高周波電力が、制御回路１６ｍｕによりシャワーヘッド１２に供給される。制御回路１６ｍｓは側面電極１５ｓへの高周波電力の供給を行わない。これにより、ウェハＷを載置するヒータペデスタル１３の上方にプラズマＰが生成される。このように、ウェハＷのプラズマ処理時には、ヒータペデスタル１３側面近傍のプラズマＰｓは生成させない。

【0027】

所定時間、プラズマＰの生成を継続すると、ウェハＷ上には所定の層厚で絶縁層が形成される。このようなプラズマ処理は、複数のウェハＷに対して繰り返される。

【0028】

複数のウェハＷがプラズマ処理されると、ウェハＷ上のみならず、チャンバ１１内の所定箇所にも絶縁層と略同様の成分の堆積膜Ｄｐが堆積される。図３において、シャワーヘッド１２の下面（ヒータペデスタル１３に対向する面）と側面、及びヒータペデスタル１３の主に側面に堆積膜Ｄｐが堆積された様子を示す。また、ヒータペデスタル１３上面にも若干の堆積膜Ｄｐが堆積される場合もある。

【0029】

これらの部材上の堆積膜Ｄｐが厚くなり過ぎると、堆積膜Ｄｐ内で応力が生じ、部材から堆積膜Ｄｐが剥離することがある。剥離した堆積膜Ｄｐはパーティクル源となってウェハＷやチャンバ１１内を汚染する。そこで、所定枚数のウェハＷを処理した後、ドライクリーニングにより堆積膜Ｄｐを除去する。

【0030】

図４は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１におけるドライクリーニング処理の様子を示す模式図である。

【0031】

図４に示すチャンバ１１内のドライクリーニング処理では、例えばウェハＷをヒータペデスタル１３上に載置することなくドライクリーニング処理が行われる。ドライクリーニング処理時に使用されるクリーニングガスとしては、例えば、ＮＦ_３等のフッ素系のガスが用いられる。

【0032】

ドライクリーニング処理の開始前には、ヒータペデスタル１３の温度をプラズマ処理時の温度より低い温度に降温する。具体的には、ヒータペデスタル１３の温度を例えば５００℃以下とする。

【0033】

そして、チャンバ１１内を真空引きし、上記のようなクリーニングガスをチャンバ１１内に供給する。また、高周波電源１６ｇが発生させた高周波電力が、制御回路１６ｍｕによりシャワーヘッド１２に供給される。これにより、ヒータペデスタル１３の上方にプラズマＰが生成される。

【0034】

所定時間、プラズマＰの生成を継続すると、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３等のチャンバ１１内に堆積した堆積膜Ｄｐが除去される。堆積膜Ｄｐの除去後、ヒータペデスタル１３は、フッ素系ガスのプラズマに曝される。これにより、ヒータペデスタル１３の表面を構成するＡｌＮ等と、プラズマ中のフッ素ラジカルとが反応し、例えば、ヒータペデスタル１３の表面にＡｌＦ等のフッ化物Ｄｃが形成される。フッ化物Ｄｃは、ヒータペデスタル１３の上面だけでなく、例えば側面にも形成される。

【0035】

ヒータペデスタル１３の側面は、原理的には、直接的にプラズマに曝されることはない。しかし、プラズマ中のフッ素ラジカル等の活性種がチャンバ１１下方のガス排気口１１ｅ側に引かれ、活性を失わないまま、ヒータペデスタル１３の側面付近にまで到達することがある。これにより、ヒータペデスタル１３の側面にフッ化物Ｄｃが形成されると考えられる。

【0036】

ドライクリーニング処理が終了すると、チャンバ１１内の堆積膜Ｄｐは略除去され、チャンバ１１内の雰囲気は、ウェハＷのプラズマ処理時の雰囲気とは大きく異なる状態になる。このままの状態で、ウェハＷに対するプラズマ処理を開始してしまうと、プラズマ処理の状態が変化し、成膜特性が変動してしまう恐れがある。チャンバ１１内部材からパーティクルが発生してしまう場合もある。そこで、ドライクリーニング後、プラズマ処理開始前に、チャンバ１１内のシーズニング処理を行う。

【0037】

図５は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１におけるシーズニング処理の様子を示す模式図である。

【0038】

図５に示すチャンバ１１内のシーズニング処理では、例えばウェハＷをヒータペデスタル１３上に載置することなくシーズニング処理が行われる。シーズニング処理時に使用されるシーズニングガスとしては、例えば、ウェハＷのプラズマ処理時と同一のガス系が用いられることが好ましい。これにより、チャンバ１１内の雰囲気をウェハＷのプラズマ処理時の雰囲気に戻すことができる。

【0039】

ヒータペデスタル１３の温度を例えばドライクリーニング処理時の温度に維持したまま、チャンバ１１内を真空引きし、上記のようなシーズニングガスをチャンバ１１内に供給する。また、高周波電源１６ｇが発生させた高周波電力が、制御回路１６ｍｕによりシャワーヘッド１２に供給される。さらに、高周波電力は、制御回路１６ｍｓにより側面電極１５ｓにも供給される。これにより、ヒータペデスタル１３の上方にプラズマＰが生成され、側面近傍にプラズマＰｓが生成される。

【0040】

所定時間、プラズマＰの生成を継続すると、シャワーヘッド１２の下面および側面、そして、ヒータペデスタル１３の上面に、シーズニング膜Ｄｓが形成される。また、所定時間、プラズマＰｓの生成を継続すると、ヒータペデスタル１３の側面にもシーズニング膜Ｄｓが形成される。これにより、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３の表面がシーズニング膜Ｄｓに覆われるとともに、ヒータペデスタル１３表面のフッ化物Ｄｃもシーズニング膜Ｄｓに覆われる。

【0041】

このシーズニング膜Ｄｓは、ウェハＷのプラズマ処理中に堆積される堆積膜Ｄｐと略同様の成分である。ただし、チャンバ１１内のシーズニング処理の時間は、ウェハＷに対するプラズマ処理の累積時間よりも極めて短いため、シーズニング膜Ｄｓは、堆積膜Ｄｐよりも遥かに薄く、剥離するおそれがない。シーズニング膜Ｄｓは、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３等のチャンバ１１内部材の表面を薄くコーティングし、チャンバ１１内雰囲気をウェハＷへのプラズマ処理時の雰囲気に戻し、かつ、部材からのパーティクルを抑制する効果を有する。

【0042】

なお、シャワーヘッド１２及び側面電極１５ｓへの高周波電力供給によるプラズマＰ，Ｐｓの生成時間は、ヒータペデスタル１３上面および側面のシーズニング膜Ｄｓの形成速度に応じて、種々に変化させることができる。このとき、プラズマＰ，Ｐｓの生成時間は、同一であってもよいし異なっていてもよい。プラズマＰ，Ｐｓの生成時間を異ならせる場合には、プラズマＰ，Ｐｓの生成開始時点を同時にして生成終了時点を異ならせたり、プラズマＰ，Ｐｓの生成開始時点を異ならせて生成終了時点を同時にしたり、プラズマＰ，Ｐｓの生成開始時点および生成終了時点の両方を異ならせたりしてよい。

【0043】

シーズニング処理の終了後、ヒータペデスタル１３の温度をプラズマ処理時の温度に昇温し、プラズマ処理装置１におけるウェハＷへのプラズマ処理が再開される。この後、プラズマ処理、ドライクリーニング処理、及びシーズニング処理のサイクルが所定回数繰り返された後、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３はチャンバ１１内から取り外され溶剤等を用いて洗浄（ウェットクリーニング）される。

【0044】

［半導体装置の製造処理の例］
次に、図６を用いて、プラズマ処理装置１における半導体装置の製造処理としての処理の例について説明する。図６は、実施形態にかかるプラズマ処理装置１での半導体装置の製造処理の手順の一例を示すフロー図である。

【0045】

図６に示すように、プラズマ処理装置１のチャンバ１１に、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３等の部材がインストールされる（ステップＳ１１）。チャンバ１１が真空引きされると、例えばウェハＷに対するプラズマ処理時と同様のガス系を用い、チャンバ１１内のシーズニング処理が行われる（ステップＳ１２）。これにより、チャンバ１１内部材にシーズニング膜Ｄｓが形成され、チャンバ１１内雰囲気が、ウェハＷへのプラズマ処理時と似通った雰囲気となる。よって、部材からのパーティクルやウェハＷへの処理特性の変動等を抑えることができる。

【0046】

シーズニング処理後、ヒータペデスタル１３を昇温し（ステップＳ１３）、シーズニング処理されたチャンバ１１内で、ウェハＷに対するプラズマ処理が行われる（ステップＳ１４）。所定の処理枚数に到達するまで、ウェハＷへのプラズマ処理が繰り返される（ステップＳ１５：Ｎｏ→ステップＳ１４）。

【0047】

ウェハＷの処理枚数が所定数に到達していたら（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、プラズマ処理、ドライクリーニング処理、およびシーズニング処理のサイクルが所定回数に到達したか否かが判定される（ステップＳ１６）。

【0048】

サイクルが所定回数に到達していなければ（ステップＳ１６：Ｎｏ）、ヒータペデスタル１３をプラズマ処理時の温度より低い温度に降温する（ステップＳ１７）。そして、チャンバ１１内のドライクリーニング処理を行って、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３等の堆積膜Ｄｐを除去する（ステップＳ１８）。このとき、ヒータペデスタル１３の上面および側面に、フッ化物Ｄｃが形成される。

【0049】

次に、チャンバ１１内のシーズニング処理を行って、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３等にシーズニング膜Ｄｓを形成する（ステップＳ１２）。シーズニング膜Ｄｓは、ヒータペデスタル１３の上面および側面のフッ化物Ｄｃを覆う。その後、ヒータペデスタル１３をプラズマ処理時の温度に昇温する（ステップＳ１３）。これ以降、さらにステップＳ１４～Ｓ１８の処理が行われる。このように、所定サイクルに到達するまで、ステップＳ１２～Ｓ１８の処理が繰り返される。

【0050】

サイクルが所定回数に到達したら（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）処理を終了する。これ以降、シャワーヘッド１２及びヒータペデスタル１３はアンインストールされ洗浄される。

【0051】

一方、プラズマ処理装置１においてプラズマ処理されたウェハＷは、他の装置等による複数の処理を経る。これにより、ウェハＷ上に半導体装置が形成される。

【0052】

以上により、プラズマ処理装置１における半導体装置の製造処理としての処理が終了する。

【0053】

［比較例］
比較例のプラズマ処理装置は、例えば、側面電極１３ｓ，１５ｓ等を有さない。また、比較例のプラズマ処理装置の処理においては、例えば、ヒータペデスタルが常時、プラズマ処理時の温度に保たれる。このため、以下の課題が生じる。

【0054】

ドライクリーニング処理時およびシーズニング処理時、ヒータペデスタルはプラズマ処理時の高温に保たれている。このため、ヒータペデスタル表面に生成したフッ化物が昇華し、ヒータペデスタルより低温のシャワーヘッドに付着する。シャワーヘッドに付着したフッ化物は、パーティクル源となったり、ウェハに成膜される絶縁層の層厚のウェハ面内均一性を悪化させたりすることがある。

【0055】

また、シーズニング処理時にはヒータペデスタル上方でのみプラズマが生成されるため、ヒータペデスタルの上面にはシーズニング膜が形成されるものの、側面には形成されない。これにより、シーズニング処理を終えた後にも、ヒータペデスタル側面からフッ化物が昇華され続け、パーティクル発生及び均一性悪化の原因となり続ける。

【0056】

実施形態のプラズマ処理装置１では、ドライクリーニング処理時およびシーズニング処理時、ヒータペデスタル１３の温度をプラズマ処理温度より低い温度に保つ。このため、ドライクリーニング処理によりヒータペデスタル１３の表面にフッ化物Ｄｃが生成しても、フッ化物Ｄｃの昇華を抑制することができる。

【0057】

実施形態のプラズマ処理装置１では、シーズニング処理時、側面電極１３ｓ，１５ｓ間にプラズマＰｓを生成し、ヒータペデスタル１３の側面にもシーズニング膜Ｄｓを形成してフッ化物Ｄｃを覆うことができる。これにより、シーズニング処理後、ヒータペデスタル１３をプラズマ処理時の温度に昇温しても、フッ化物Ｄｃが昇華しシャワーヘッド１２に付着してしまうのを抑制することができる。

【0058】

実施形態のプラズマ処理装置１では、フッ化物Ｄｃの昇華が抑制されるので、ドライクリーニング処理後のパーティクルを抑制することができる。また、成膜される絶縁層の層厚のウェハ面内均一性の悪化を抑制し、安定した成膜特性を得ることができる。

【0059】

実施形態のプラズマ処理装置１では、シーズニング処理時のプラズマＰ，Ｐｓの生成時間を同一にし、または、異ならせる。これにより、ヒータペデスタル１３上面および側面のシーズニング膜Ｄｓの形成速度に応じて、所望の膜厚のシーズニング膜Ｄｓを形成することができる。実施形態のプラズマ処理装置１では、このように、シャワーヘッド１２と側面電極１５への高周波電力の供給を、それぞれ独立して行うことができるので、時々に応じて、プラズマの生成位置（プラズマＰ，Ｐｓ）を自由に組み合わせることができ、プラズマ処理装置１での処理のマージンが広がる。

【0060】

［変形例］
次に、図７を用いて、実施形態の変形例のプラズマ処理装置について説明する。図７は、実施形態の変形例にかかるプラズマ処理装置のヒータペデスタル１３ｘの周囲の構成を模式的に示す横断面図である。変形例のプラズマ処理装置では、側面電極１３ｓａ，１３ｓｂ，１３ｓｃ，１５ｓａ，１５ｓｂ，１５ｓｃの形状が上述の実施形態とは異なる。

【0061】

図７に示すように、変形例のプラズマ処理装置は、ヒータペデスタル１３ｘ内に、ヒータペデスタル１３ｘの内周に沿うよう、複数に分割された側面電極１３ｓａ，１３ｓｂ，１３ｓｃを備える。これらの側面電極１３ｓａ，１３ｓｂ，１３ｓｃは、それぞれ接地線１４ｓａ，１４ｓｂ，１４ｓｃを介して接地されている。

【0062】

また、変形例のプラズマ処理装置は、ヒータペデスタル１３ｘの外周に、ヒータペデスタル１３ｘの外周を取り囲むよう、複数に分割された側面電極１５ｓａ，１５ｓｂ，１５ｓｃを備える。個々の側面電極１５ｓａ，１５ｓｂ，１５ｓｃは、それぞれ給電線１６ｓａ，１６ｓｂ，１６ｓｃを介して高周波電源１６ｇに接続される。

【0063】

図７には、それぞれ３つに分割された側面電極１３ｓａ，１３ｓｂ，１３ｓｃ，１５ｓａ，１５ｓｂ，１５ｓｃを示すが、側面電極は何分割されていてもよい。個々の側面電極は、互いに等しい大きさで、かつ、等間隔で配置されることが好ましい。

【0064】

［その他の変形例］
上述の実施形態または変形例の構成に加え、ドライクリーニング処理の終了後から、シーズニング処理を経て、所定期間のプラズマ処理により強固な堆積膜Ｄｐが堆積されるまで、プラズマ処理装置のアイドリング時にシャワーヘッドから不活性ガスをチャンバ内に供給するようにしてもよい。これにより、万が一、ヒータペデスタルからフッ化物Ｄｃが昇華しても、シャワーヘッドへの付着が抑制される。

【0065】

上述の実施形態では、ドライクリーニング処理およびシーズニング処理におけるヒータペデスタル１３の温度を同一としたが、フッ化物Ｄｃの昇華が抑制される温度であれば、ドライクリーニング処理時とシーズニング処理時とでヒータペデスタルの温度が異なっていてもよい。

【0066】

上述の実施形態では、ドライクリーニング処理時にはヒータペデスタル１３側面近傍にプラズマＰｓを生成しないこととしたが、ヒータペデスタル上面のプラズマと共に生成してもよい。これにより、ヒータペデスタル側面の堆積膜Ｄｐをより速やかに除去することができる。このときも、ヒータペデスタル上面および側面のプラズマ生成時間を同一にしても異ならせてもよい。

【0067】

上述の実施形態では、ウェハＷ上にＳｉＯ_２やＳｉＮ等の絶縁層を成膜することとしたが、プラズマ処理の例はこれに限られない。ウェハＷ上には、例えばカーボン（Ｃ）層、ＳｉＯ_２やＳｉＮ等の絶縁層とＳｉ層との積層構造、絶縁層と金属層との積層構造等が形成されてもよい。このうち、カーボン層は、例えば処理ガスとして、Ｃ_５Ｈ_６、ＣＨ_４、アセチレン等のガスを用いて成膜することができる。

【0068】

上述の実施形態では、ドライクリーニング時のクリーニングガスをＮＦ_３等としたが、このほか、ＳＦ_６、Ｆ_２、ＣＦ_４、ＣＨｘＦｙ等のフッ素系ガスを用いてもよい。

【0069】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１…プラズマ処理装置、１１…チャンバ、１２…シャワーヘッド、１３…ヒータペデスタル、１３ｓ，１３ｓａ，１３ｓｂ，１３ｓｃ，１５ｓ，１５ｓａ，１５ｓｂ，１５ｓｃ…側面電極、１３ｗ…下部電極、１６ｇ…高周波電源、１６ｍｓ，１６ｍｕ…制御回路、１７…制御装置、Ｄｃ…フッ化物、Ｄｐ…堆積膜、Ｄｓ…シーズニング膜、Ｗ…ウェハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】