清洁方法和等离子体处理装置与流程

1.本公开涉及一种清洁方法和等离子体处理装置。

背景技术：

2.根据专利文献1，由此在腔室内产生行进冲击波，通过该冲击波来使附着于基板的背面的异物脱离。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2005-317782号公报

技术实现要素：

6.发明要解决的问题
7.本公开所涉及的技术适当地去除在等离子体蚀刻中附着于基板的斜面部和背面的反应产物。
8.用于解决问题的方案
9.本公开的一个方式是一种基板的清洁方法，该清洁方法包括以下工序：向基板支承体提供具备含有硅的low-k层的基板；通过由第一气体产生的等离子体来蚀刻所述low-k层；将蚀刻后的所述基板从所述基板支承体分离；以及通过由第二气体产生的等离子体来去除在蚀刻中附着于所述基板的反应产物，其中，所述第二气体包含用c
xhyfz
(y≥0，x/z》1/4)表示的第一含碳气体。
10.发明的效果
11.根据本公开，能够适当地去除在等离子体蚀刻中附着于基板的斜面部和背面的反应产物。
附图说明
12.图1是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理系统的结构的纵剖截面图。
13.图2是表示一个实施方式所涉及的内侧上部电极的结构的仰视图。
14.图3是表示一个实施方式所涉及的气体供给部的结构的系统图。
15.图4是一个实施方式所涉及的等离子体处理的时序图。
16.图5是形成于基板的蚀刻对象层和掩模层的说明图。
17.图6是表示实施例所涉及的等离子体处理结果的一例的说明图。
18.图7是表示实验例所涉及的等离子体处理结果的一例的说明图。
19.图8是表示实验例所涉及的等离子体处理结果的一例的说明图。
具体实施方式
20.在半导体器件的制造工序中，针对层叠地形成于半导体基板(下面，简称为“基
板”。)的表面的蚀刻对象膜进行将形成有图案的掩模层作为掩模的蚀刻处理。该蚀刻处理通常通过等离子体处理装置来进行。另外，作为蚀刻对象的蚀刻对象膜，近年有时例如使用sioc膜、sioch膜等低介电常数(low-k)材料。
21.存在以下担忧：在等离子体处理装置中，在进行上述的蚀刻处理时，在作为蚀刻对象的基板的斜面部、背面附着例如碳氟化合物(cf)系的聚合物的反应产物。具有以下风险：附着于基板的反应产物例如在基板的处理过程中、搬送过程中脱离而污染装置内部，由此在装置中产生不良情况，或对基板的处理结果产生影响。
22.在此，作为去除这些反应产物的方法，能够举出例如专利文献1所公开的那样向腔室的内部导入气体来使反应产物脱离的方法(气体清洁)、例如在腔室的内部生成等离子体来去除反应产物的方法(等离子体清洁)等。
23.然而，例如在上述的蚀刻对象膜具备low-k膜的情况下，在通过用c
xhyfz
(x/z≤1/4)表示的碳比率低的cf系气体(例如cf4气体)进行上述的等离子体清洁的情况下，有可能导致该low-k膜的劣化、损伤。
24.本公开所涉及的技术是鉴于上述情况而完成的，适当地去除在等离子体蚀刻中附着于基板的斜面部和背面的反应产物。下面，参照附图来对作为本实施方式所涉及的基板处理装置的等离子体处理装置、包括本实施方式所涉及的清洁方法的等离子体处理方法进行说明。此外，在本说明书和附图中，对具有实质上相同的功能结构的要素标注同一附图标记，由此省略重复说明。
25.《等离子体处理装置》
26.图1是示意性地表示等离子体处理系统的结构的概要的纵剖截面图。此外，在以下的说明中，有时将基板w中的被实施蚀刻的一侧的面、即作为蚀刻对象膜的low-k膜的形成面称为“表面”，将与表面相反一侧的面称为“背面”。
27.在一个实施方式中，等离子体处理系统包括平行平板型的等离子体蚀刻装置(下面，称为“等离子体处理装置1”。)和控制部2。等离子体处理装置1包括用于收容基板w的大致圆筒形状的处理容器10、包括后述的下部电极的基板支承体11、上部电极20、气体供给部30以及排气系统40。
28.处理容器10例如由铝合金构成，处理容器10电接地。处理容器10的内壁面由氧化铝膜或氧化钇膜(y2o3)覆盖。另外，在处理容器10的侧面设置有基板(晶圆)w的搬入搬出口(未图示)，经由该搬入搬出口来与等离子体处理装置1的外部连接。搬入搬出口以通过闸阀(未图示)开闭自如的方式构成。
29.在处理容器10的内部配设有用于载置基板w的基板支承体11。基板支承体11包括主体部111和聚焦环112。聚焦环112被配置为包围主体部111的后述的静电吸盘115的周围。
30.在一个实施方式中，主体部111包括支承台113、基座114以及静电吸盘115。支承台113、基座114以及静电吸盘115从处理容器10的底面侧起依次层叠地配置。
31.支承台113具有大致圆柱形状，隔着未图示的绝缘板配设于处理容器10的底面大致中央。另外，在支承台113的内部形成有流路c。向流路c循环供给来自冷却装置(未图示)的传热介质。由此，能够将基座114上(更具体为静电吸盘115上)的基板w的温度控制为期望的温度。
32.基座114支承在支承台113上。基座114由铝合金等导电性构件构成。基座114的导
电性构件作为下部电极发挥功能。基座114经由匹配器114a来与高频电源114b电连接。高频电源114b能够输出例如2mhz～20mhz的范围、例如2mhz的频率的第一高频电压。匹配器114a能够使高频电源114b的内部阻抗与负荷阻抗匹配。此外，也可以将来自高频电源114b的高频脉冲化。
33.静电吸盘115支承在基座114上。在静电吸盘115的内部设置有吸附用电极115a。吸附用电极115a与直流电源连接，通过从该直流电源向吸附用电极115a施加电压来产生库仑力等静电力，通过静电力来将基板w吸附保持于静电吸盘115的上表面(基板载置面)。
34.此外，在支承台113和基座114的外周面安装有例如由石英构成的圆筒状的内壁构件116。
35.另外，在基板支承体11的主体部111的内部设置有气体供给管120和升降器130。
36.气体供给管120被配设为沿厚度方向贯通主体部111，气体供给管120与未图示的气体供给源连接。由此，气体供给管120向基板w的背面与静电吸盘115之间供给he气等传热气体(背侧气体)，以能够将吸附保持于静电吸盘115的上表面的基板w控制为期望的温度。
37.升降器130包括升降销131和致动器132。致动器的一例包括电气式致动器、气缸、马达等。对于升降器130，调节升降销131的前端高度，以在基座114上(更具体为静电吸盘115上)进行基板w的升降，使该基板w的背面位置到达期望的位置。
38.升降销131是以使上端部相对于静电吸盘115的基板载置面突出退回的方式进行升降的柱状的构件，所述升降销131被配设为插通于沿基板支承体11的主体部111的厚度方向贯通地形成的销用贯通孔的内部。沿着静电吸盘115(基板载置面)的周向以彼此隔开间隔的方式设置有多个、例如三个以上升降销131。升降销131沿着上述周向等间隔地设置。致动器132产生使升降销131升降的驱动力，来使多个升降销131进行升降。
39.升降器130构成为，通过致动器132的动作使升降销131升降，来使该升降销131在基板w的交接位置(上端从基板载置面突出的位置)、待机位置(上端未从基板载置面突出的位置)以及清洁位置(上端从基板载置面突出且其上端位置比交接位置低的位置)之间移动自如。另外，换言之，构成为通过致动器132的动作使保持于升降销131的基板w在交接位置(进行与基板搬送机器人之间的交接的位置)、处理位置(载置于基板载置面上的位置)以及清洁位置(去除附着于基板w的反应产物的位置)之间移动自如。
40.另外，在构成下部电极的基座114电连接有高通滤波器140。高通滤波器140用于切断来自与下部电极连接的高频电源114b的高频，并用于将来自与后述的上部电极20连接的高频电源20b的高频通向地线。
41.在基板支承体11的上方设置有与构成下部电极的基座114平行地相向的上部电极20。在基座114与上部电极20之间形成等离子体生成空间s。
42.上部电极20包括环状的外侧上部电极21和圆板状的内侧上部电极22。上部电极20经由匹配器20a来与高频电源20b电连接。高频电源20b能够输出40mhz以上(例如60mhz)的频率的第二高频电压。匹配器20a能够使高频电源20b的内部阻抗与负荷阻抗匹配。此外，也可以将来自高频电源20b的高频脉冲化。
43.外侧上部电极21被配置为包围内侧上部电极22的周围。在外侧上部电极21与内侧上部电极22之间设置有环状的电介质(未图示)。另外，在外侧上部电极21与处理容器10的内周壁之间气密地设置有例如由氧化铝构成的环状的绝缘性遮蔽构件(未图示)。外侧上部
电极21经由供电筒211、连接器23以及上部电极棒24来与匹配器20a及高频电源20b连接。供电筒211例如形成为下表面开口的大致圆筒状，供电筒211的下端部与外侧上部电极21连接。在供电筒211的上表面中央部，通过连接器23来与上部电极棒24的下端部电连接。上部电极棒24的上端部与匹配器20a的输出侧连接。
44.内侧上部电极22构成向支承于基板支承体11的基板w上的等离子体生成空间s喷出期望的气体的喷淋头。内侧上部电极22包括具有大量的气体导入孔221a(参照图2)的圆板状的电极板221和以装卸自如的方式支承电极板221的上表面侧的电极支承体222。电极支承体222形成为直径与电极板221的直径大致相同的圆板状。
45.如图1所示，在电极支承体222的上表面经由下部电极棒25、连接器23以及上部电极棒24连接有匹配器20a及高频电源20b。在下部电极棒25的中途设置有可变电容器26。能够通过调整该可变电容器26的静电容量，来调整在从高频电源20b施加第二高频电压时在外侧上部电极21的正下方形成的电场强度与在内侧上部电极22的正下方形成的电场强度的相对的比率。
46.在一个实施方式中，内侧上部电极22具有用于向支承于基板支承体11的基板w面内的不同的区域、例如基板w的中心部区域(下面称为“中心区域”)和基板w的周缘部区域(下面成为“边缘区域”)分别导入气体的多个、在本实施方式中为2个第一气体导入部。下面，将这2个第一气体导入部分别称为向中心区域导入气体的第一气体导入部230和向边缘区域导入气体的第二气体导入部240。
47.作为第一供给部的第一气体导入部230包括形成于电极支承体222的内部的缓冲室222a和形成于该缓冲室222a的下表面的大量的气体导入孔221a。缓冲室222a与电极支承体222的中心部区域中的内部、即吸附保持于基板支承体11的基板w的中心区域对应地形成。
48.第二气体导入部240进一步被分割为处理气体导入部240a和附加气体导入部240b，所述处理气体导入部240a用于从后述的处理气体供给单元31向处理容器10内导入处理气体，附加气体导入部240b用于从后述的附加气体供给单元33向处理容器10内导入加入从处理气体导入部240a导入的处理气体的附加气体。处理气体导入部240a被配置为包围第一气体导入部230的周围。另外，附加气体导入部240b被配置为包围处理气体导入部240a的周围。换言之，第一气体导入部230、处理气体导入部240a以及附加气体导入部240b从内侧上部电极22的径向内侧起依次地配置。
49.作为第二供给部的处理气体导入部240a包括形成于电极支承体222的内部的缓冲室222b和形成于该缓冲室222b的下表面的大量的气体导入孔221a。另外，作为第三供给部的附加气体导入部240b包括形成于电极支承体222的内部的缓冲室222c和形成于该缓冲室222c的下表面的大量的气体导入孔221a。缓冲室222b、222c与电极支承体222的周缘部区域中的内部、即吸附保持于基板支承体11的基板w的边缘区域对应地形成。
50.此外，缓冲室222a、222b及222c例如可以在电极支承体222的内部分别独立地形成。另外，例如，也可以形成为，在电极支承体222的内部形成一体的缓冲室，通过例如o型环等将该一体的缓冲室进行划分。
51.而且，从气体供给部30向各缓冲室222a、222b及222c供给与目的相应的气体，经由第一气体导入部230的缓冲室222a向基板w的中心区域喷出气体，经由第二气体导入部240
的缓冲室222b或222c向基板w的边缘区域喷出气体。
52.在与外侧上部电极21连接的供电筒211的外侧设置有具有与处理容器10的直径大致相同的直径的侧壁的圆筒状的接地导体250。换言之，供电筒211被接地导体250覆盖。接地导体250的下端部与处理容器10的侧壁上部连接。在接地导体250的上表面中央部贯通有上述的上部电极棒24。在接地导体250与上部电极棒24的接触部设置有未图示的绝缘构件。
53.另外，在上部电极20的内侧上部电极22电连接有低通滤波器260。低通滤波器260用于切断来自与上部电极20连接的高频电源20b的高频，用于将来自与下部电极连接的高频电源114b的高频通向地线。
54.此外，在本实施方式中，以内侧上部电极22具备第一气体导入部230及第二气体导入部240以向基板w面内的中心区域与边缘区域分别导入气体的情况为例进行了说明，但内侧上部电极22的结构不限定于此。换言之，在本实施方式中，将基板w的面内分割为中心区域和边缘区域这2个区域，但形成于基板w的面内的区域的分割数并不限定于2个。
55.即，例如也可以将基板w的中心区域(以及内侧上部电极22的第一气体导入部230)进一步分割为不同的多个区域，或者还可以将边缘区域(以及内侧上部电极22的第二气体导入部240)进一步分割为不同的多个区域。
56.返回图1的说明。
57.气体供给部30包括对基板w供给用于实施蚀刻的处理气体的处理气体供给单元31、调整来自处理气体供给单元31的处理气体的分流量的分流量调整单元32、以及供给期望的附加气体的附加气体供给单元33。
58.处理气体供给单元31经由分流量调整单元32(例如分流器)来与内侧上部电极22中的第一气体导入部230的缓冲室222a以及第二气体导入部240的缓冲室222b连接。分流量调整单元32基于缓冲室222a和缓冲室222b内的压力(更具体为将处理气体供给单元31与缓冲室222a、222b分别连接的连接配管34、35内的压力)来调整向缓冲室222a、222b分流处理气体的分流量。
59.如图3所示，在一个实施方式中，处理气体供给单元31包括收容有多个(在图示的例子中为三个)气体供给源310a、310b、310c的气体箱。各个气体供给源310a、310b、310c经由各自对应的流量控制器311a、311b、311c来与分流量调整单元32连接。各个流量控制器311a、311b、311c例如可以包括质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。
60.在气体供给源310a中例如封入cf4、c4f8、chf3、ch2f2等用c
xhyfz
(y≥0)表示的气体来作为蚀刻气体。
61.在气体供给源310b中例如封入o2气来作为控制cf系的反应产物的气体。
62.在气体供给源310c中封入ar等非活性气体、或者n2、cos等来作为载气。
63.此外，处理气体供给单元31的气体供给源的数量并不限于图示的例子，例如也可以是一个，还可以是2个，或者还可以设置4个以上。另外，从处理气体供给单元31供给的气体的种类也不限于上述的例子，也可以构成为还能够供给co、co2、h2等气体来作为上述的气体的替代或补充。
64.分流量调整单元32具备压力调整部320和压力调整部321，所述压力调整部320对将处理气体供给单元31与缓冲室222a连接的连接配管34内的压力进行调整，所述压力调整部321对将处理气体供给单元31与缓冲室222b连接的连接配管35内的压力进行调整。具体
地说，压力调整部320具备检测连接配管34内的压力的压力传感器320a和调整连接配管34的开闭度的阀320b。另外，压力调整部321具备检测连接配管35内的压力的压力传感器321a和调整连接配管35的开闭度的阀321b。
65.压力调整部320、321与压力控制器322连接。压力控制器322基于来自压力传感器320a、321a的检测压力来调整对应的阀320b、321b的开闭度。例如由控制部2控制压力控制器322的动作。
66.此外，将处理气体供给单元31与缓冲室222a、222b各自连接的连接配管34、35可以如图1和图3所示那样在分流量调整单元32的内部进行分支，另外也可以在分流量调整单元32的外部进行分支。
67.附加气体供给单元33经由连接配管36来与内侧上部电极22中的第二气体导入部240的缓冲室222c连接。
68.如图3所示，在一个实施方式中，附加气体供给单元33包括收容有多个(在图示的例子中为三个)气体供给源330a、330b、330c的气体箱。各个气体供给源330a、330b、330c经由各自对应的流量控制器331a、331b、331c来与缓冲室222c连接。各个流量控制器331a、331b、331c例如可以包括质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。
69.在气体供给源330a中被封入能够促进蚀刻的cf系气体，例如c4f8等c
xfy
气体。
70.在气体供给源330b中例如封入o2气来作为控制cf系的反应产物的气体。另外，例如图3所示，也可以在气体供给源330b中封入第二含碳气体(例如co2气体)来作为用于提高后述的等离子体清洁处理的效率的气体。
71.在气体供给源330c中例如封入c3f8、c4f6、c4f8、chf3、ch2f2等作为第一含碳气体的用c
xhyfz
(y≥0，x/z》1)/4)表示的cf系气体，来作为用于去除附着于蚀刻后的基板w的斜面部、背面或者基板支承体11的表面的反应产物的等离子体清洁用的气体(下面，简称为“清洁气体”。)。
72.此外，附加气体供给单元33的气体供给源的数量并不限于图示的例子，例如也可以是一个，还可以是2个，或者还可以设置4个以上。另外，例如也可以构成为省略气体供给源330c而从气体供给源330a供给清洁气体。
73.返回图1的说明。
74.排气系统40例如能够与设置于处理容器10的底部的气体排出口10e连接。排气系统40可以包括压力调整阀和真空泵。通过压力调整阀来调整处理容器10的内部压力。真空泵可以包括涡轮分子泵、干泵或它们的组合。
75.控制部2对用于使等离子体处理装置1执行在本公开中叙述的各种工序的计算机可执行的命令进行处理。控制部2能够构成为控制等离子体处理装置1的各要素以执行在此叙述的各种工序。在一个实施方式中，也可以是，在等离子体处理装置1中包括控制部2的一部分或全部。控制部2例如可以包括计算机2a。计算机2a例如可以包括处理部(cpu)2a1、存储部2a2以及通信接口2a3。处理部2a1能够构成为基于保存于存储部2a2的程序来进行各种控制动作。存储部2a2可以包括ram、rom、hdd、ssd(solid state drive：固态驱动器)或它们的组合。通信接口2a3可以经由lan等通信线路来与等离子体处理装置1之间进行通信。
76.以上，对各种例示性的实施方式进行了说明，但不限定于上述的例示性的实施方式，也可以进行各种追加、省略、置换以及变更。另外，能够将不同的实施方式中的要素进行
组合来形成其它实施方式。
77.例如，在本实施方式中，以等离子体处理系统具有平行平板型的等离子体处理装置1的情况为例进行了说明，但等离子体处理系统的结构并不限定于此。例如，等离子体处理系统也可以具有包括电容耦合等离子体(ccp：capacitively coupled plasma)、电感耦合等离子体(icp：inductively coupled plasma)、ecr等离子体(electron-cyclotron-resonance plasma：电子回旋共振等离子体)、螺旋波激励等离子体(hwp：helicon wave plasma)、或者表面波等离子体(swp：surface wave plasma)等的等离子体生成部的处理装置。另外，也可以使用包括各种类型的等离子体生成部的处理装置，所述各种类型的等离子体生成部例如包括ac(alternating current：交流)等离子体生成部和dc(direct current：直流)等离子体生成部。
78.《等离子体处理方法》
79.接着，对使用如以上那样构成的等离子体处理系统进行的基板w的等离子体处理方法进行说明。图4表示一个实施方式所涉及的等离子体处理的时序图。在图4中，横轴表示时间，纵轴分别表示：(a)处理容器10的内部压力；(b)对吸附用电极115a的直流电压的施加；(c)高频电压(rf)的施加；(d)升降销131的前端部的高度位置。
80.此外，在本实施方式中，如图5所示，以进行在表面层叠有掩模层m和由低介电常数(low-k)材料构成的蚀刻对象层e的基板w的蚀刻的情况为例进行说明。此外，在实施方式中，低介电常数(low-k)材料是指具有至少比sio2(介电常数：大约为4.0)的介电常数小的介电常数的材料，在一例中，低介电常数(low-k)材料可以是sioc、sioch等含si材料。另外，蚀刻对象层e(low-k材料)可以是多孔性的。
81.首先，由设置于等离子体处理装置1的外部的基板搬送机器人(未图示)将作为在表面形成有上述的蚀刻对象层e和掩模层m的处理对象的基板w搬入处理容器10的内部。当将基板w搬入处理容器10的内部时，通过致动器132的动作来使升降销131从待机位置上升至交接位置，进行从基板搬送机器人向升降销131的基板w的交接(图4的t1)。此外，在交接位置处，基板w在不与基板支承体11(静电吸盘115)的基板载置面接触而分离的状态下，其背面侧保持于升降销131的上端部。
82.当将基板w交接到升降销131的上端部时，通过致动器132的动作来使升降销131从交接位置下降到待机位置，以由升降销131向静电吸盘115的基板载置面进行基板w的交接(图4的t2)。换言之，通过致动器132的动作，使基板w从交接位置移动到处理位置。之后，对静电吸盘115的吸附用电极115a施加直流电压，由此基板w被静电力吸附保持于静电吸盘115的基板载置面。
83.接着，在将处理容器10的内部密闭之后，由气体供给部30向等离子体生成空间s供给第一气体，并生成源自该第一气体的等离子体。然后，开始对被吸附保持于基板载置面的基板w进行蚀刻(图4的t4)。此外，蚀刻所使用的上述的“第一气体”包含来自处理气体供给单元31的处理气体和来自附加气体供给单元33的附加气体。
84.具体地说，首先，开始由处理气体供给单元31供给蚀刻用的处理气体(例如c
xhyfz
气体、o2气以及ar气)，并且开始由附加气体供给单元33供给附加气体(例如c
xfy
气体和o2气)。
85.另外，向基板支承体11的基座114(下部电极)和上部电极20供给高频电压，由此，
由被供给到等离子体生成空间s的内部的第一气体产生等离子体。
86.之后，当对蚀刻对象层e得到期望的蚀刻结果时，结束等离子体处理装置1中的蚀刻。
87.在此，由于在等离子体处理装置1中进行的蚀刻，如上所述，反应产物作为异物附着于作为处理对象的基板w的斜面部或背面、或者基板支承体11的表面等。附着于基板w、基板支承体11的反应产物例如有可能导致装置的不良情况、基板w的处理结果的不良情况。
88.因此，在本实施方式所涉及的等离子体处理装置1中，在上述的对基板w的蚀刻结束后，在同一处理容器10的内部实施用于去除附着于基板w等的反应产物的等离子体清洁处理(下面，有时简称为“清洁处理”。)。
89.在开始对基板w的清洁处理时，停止对静电吸盘115的吸附用电极115a的直流电压的供给，由此停止在静电吸盘115与基板w之间的静电力的产生。
90.在此，在由升降销131使基板w从基板载置面脱离的状态下进行后述的对基板w的清洁处理。然而，如果仅是如上述那样单纯地停止对吸附用电极115a的直流电压的供给，则例如由于残留电荷等的影响而成为基板w依然被吸附保持于基板载置面的状态，有可能无法由升降销131适当地使基板w上升。
91.因此，在本实施方式中，在由升降销131使基板w上升之前，对基板支承体11瞬间地施加高频电压(图4的t6)。由此，去除基板w与基板载置面之间的残留电荷等的影响，适当地停止静电吸盘115对基板w的吸附保持。
92.此外，从像这样适当地进行基板w与静电吸盘115的脱离的观点出发，期望的是，在等离子体处理装置1中的蚀刻结束后，在直到后述的清洁处理开始为止的期间，从气体供给部30向等离子体生成空间s供给非活性气体(例如ar气)，来代替上述的第一气体。
93.当对基板支承体11施加高频电压时，接着，通过致动器132的动作来使升降销131从待机位置上升到清洁位置，进行从静电吸盘115(基板载置面)向升降销131的基板w的交接(图4的t7)。在清洁位置处，基板w在不与静电吸盘115的基板载置面接触而分离的状态下，其背面侧保持于升降销131的上端部。
94.此外，将清洁中的升降销131的前端部的高度位置(基板w的背面与静电吸盘115的基板载置面之间的分离距离)控制在2.0mm以上且4.0mm以下，优选控制在2.5mm以上且3.8mm以下，更优选控制在3.0mm以上且3.5mm以下。
95.当将基板w保持于升降销131的上端部时，接着，从气体供给部30向等离子体生成空间s供给第二气体，并由该第二气体生成等离子体，开始基板w的清洁处理(图4的t8)。此外，清洁处理所使用的上述的“第二气体”至少包含来自附加气体供给单元33的清洁气体。另外，在本实施方式中，在清洁气体中除了包含从上述的气体供给源330c供给的c
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气体以外，还包含从气体供给源330b供给的co2气体。
96.具体地说，首先，由附加气体供给单元33开始供给清洁气体(例如c
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气体和co2气体)。
97.另外，对基板支承体11的基座114(下部电极)或上部电极20供给高频电压。由此由供给到等离子体生成空间s的内部的第二气体产生等离子体。
98.在此，本发明的发明人们进行了认真研究，结果发现：在如上述那样蚀刻对象层e包含作为低介电常数(low-k)材料的含si材料的情况下，作为在蚀刻时附着于基板w的反应
产物，包含cf系的聚合物、si。
99.另外，本发明的发明人们进行了认真研究，结果发现：在对如上述那样生成的反应产物实施了使用co2气体的等离子体清洁处理的结果，在该等离子体清洁处理后，仅有si成分被作为残渣物检测到。换言之，发现：通过使用co2气体的等离子体清洁处理虽然能够去除cf系的聚合物成分的反应产物，但si成分的反应产物无法被去除而产生残渣。
100.在此，在通过等离子体清洁处理去除含有si的反应产物的情况下，在清洁气体中例如添加cf系气体。然而，当添加碳(c)比率低的cf系气体作为清洁气体时，担心对基板w的表面造成影响，例如掩模层m、衬膜(liner film)、low-k膜的消耗、或者cd(critical dimension：临界尺寸)的扩大等。因此，在为了去除含有si的反应产物而在清洁气体中添加cf系气体的情况下，需要进行对基板w的表面的影响小的气体种类、流量、其它参数的调整。
101.因此，在本实施方式中，为了适当地去除附着于基板w的反应产物，作为一例，通过以下的条件来执行基板w的等离子体清洁处理。此外，以下所示的处理条件全部为例示，能够适当地选择蚀刻的处理条件。
102.·
第二气体(清洗气体)
103.c
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气体(y≥0，x/z》1/4)的流量：1～5sccm
104.co2气体的流量：500～1200sccm
105.·
等离子体生成空间s的压力：300～800mtorr
106.·
基板w的温度：10～60℃
107.·
高频电力：500～600w
108.·
高频电力的频率：10～100mhz
109.·
升降销131的前端高度：2.0～4.0mm
110.具体地说，在本实施方式所涉及的清洁处理中，通过由co2气体产生的等离子体来去除作为反应产物的cf系聚合物，并且通过由相对于co2气体的流量而言的足够小的流量(例如相对于co2气体的流量比为1％以下)的c
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气体(cf系气体)产生的等离子体来去除作为反应产物的si成分。换言之，能够同时去除作为反应产物的cf系聚合物和si成分，因此能够提高清洁效率。
111.另外，此时，通过使用用c
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(y≥0，x/z》1/4)表示的气体、更具体地使用碳(c)比cf4气体的碳多的气体来作为清洁气体中包含的cf系气体，能够在保护形成于基板w的表面的low-k膜的同时，适当地去除反应产物的si成分。
112.在此，发现：当使用用c
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(x/z≤1/4)表示的碳(c)比率小的cf系气体(例如cf4气体等)时，在清洁处理时蚀刻对象层e可能会被蚀刻。在该情况下，例如形成于蚀刻对象层e的图案(孔)变深，有可能对形成于蚀刻对象层e的下层的基板布线等造成损伤。因此，期望的是，使用用c
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(y≥0，x/z》1/4)表示的气体来作为清洁气体中包含的cf系气体。
113.另外，在本实施方式中，在由升降销131使基板w从静电吸盘115的基板载置面分离的状态下进行清洁处理。由此，能够向在基板w的背面与基板载置面之间产生的空间适当地导入等离子体，其结果，能够适当地进行附着于基板w的斜面部、背面、静电吸盘115的表面的反应产物的去除。
114.并且，此时，通过将升降销131的前端部的高度位置(基板w的背面与基板载置面的分离距离)设为2.0mm以上且4mm以下，更优选设为3.0mm以上且3.5mm以下，能够抑制等离子
体过度地侵入基板w的背面与静电吸盘表面之间，从而抑制对基板w的背面或静电吸盘表面的损伤。
115.此外，当使升降销131的前端部的高度位置(基板w的背面与基板载置面的分离距离)小于2.0mm时，无法适当地进行在基板w的边缘区域(斜面部)处的反应产物的去除。另一方面，当使升降销131的前端部的高度位置(基板w的背面与基板载置面的分离距离)大于4.0mm时，蚀刻(清洁)进展至基板w的背面中央部附近。
116.另外，在本实施方式中，如在上述的装置结构(参照图1)中所示的那样，可以从与基板w的边缘区域对应的内侧上部电极22中的附加气体导入部240b供给用于进行基板w的清洁处理的清洁气体。
117.在此，具有在蚀刻时生成的反应产物容易附着于基板w的斜面部(边缘区域)、基板支承体11的沿着该斜面部的表面的倾向。
118.关于这一点，如本实施方式所示那样，从与斜面部(边缘区域)对应的附加气体导入部240b进行供给，因此能够去除附着于该斜面部的反应产物，并且抑制例如对基板w的中心区域的影响。
119.另外，在本实施方式中，清洁处理时的等离子体生成空间s的压力为稳定地维持等离子体的压力即可，作为一例设定为300mtorr以上。通过像这样使用300mtorr以上的压力区域进行清洁处理，能够在确保对基板w的清洁处理在周向上的均匀性、换言之同心圆状的均匀性的同时，提高斜面部处的反应产物的去除速率。
120.之后，当附着于基板w的反应产物的去除完成时，停止对基板支承体11的基座114(下部电极)或上部电极20供给高频电压，结束对基板w的清洁处理(图4的t9)。另外，此时，由排气系统40将残留于处理容器10的内部的第二气体排出到处理容器10的外部。
121.接着，通过致动器132的动作使升降销131从清洁位置上升至交接位置，进行从升降销131向基板搬送机器人(未图示)的基板w的交接(图4的t10)。
122.之后，当由基板搬送机器人(未图示)将基板w搬送到处理容器10的外部时，等离子体处理装置1中的一系列的等离子体处理(蚀刻和清洁处理)结束。
123.《本公开的技术的作用效果》
124.图6是分别示出未进行清洁处理的蚀刻后的基板w的表面状态(参考例1)、在蚀刻后进行了仅使用co2气体的清洁处理后的基板w的表面状态(参考例2)、在蚀刻后进行了使用co2气体和c4f8气体的清洁处理后的基板w的表面状态(实施例)来作为表示本公开的技术的作用效果的实验结果的一例的说明图。
125.如图6所示，可知：通过在等离子体清洁处理中使用包含co2气体和c4f8气体的清洁气体，能够不相对于参考例1、参考例2引起大的工艺变动地去除作为反应产物的cf系聚合物和si成分。更具体地说，如图6的底部抗反射涂层保持(barc remain)值、cd值或凹槽(recess)值所示，可知：虽然由于c4f8气体的添加而出现少许的工艺变动，但该变动值在能够通过处理条件进行调整的容许值范围内。
126.而且，根据本实施方式，能够通过所添加的c4f8气体和co2气体，来像这样不对基板w的工艺结果产生影响地去除在蚀刻中附着于基板w的反应产物。
127.图7和图8是表示模拟实验结果的一例的曲线图，该模拟实验结果表示形成于晶圆假片的背面的蚀刻对象层e的等离子体蚀刻量与升降销131的前端高度(基板w与静电吸盘
115的分离距离)之间的关系。在图7和图8中，上侧的曲线图是着眼于基板w的背面的周缘部分的反应产物量的分布的曲线图，图7和图8中的下侧的曲线图是着眼于基板w的背面的直径方向上的反应产物量的分布的曲线图。图7和图8中的上侧的曲线图的纵轴表示附着于基板w的背面的周缘的反应产物的量，横轴表示将从基板w的背面的中心观察到的切口部分设为180
°
时的基板w的背面的方位角。另外，在图7和图8中，下侧的曲线图的纵轴表示附着于基板w的背面的反应产物的量，横轴表示将基板w的背面的中心设为0mm时的基板w的背面的直径方向的位置。
128.如根据图7和图8所示的模拟实验结果也可知的那样，通过将升降销131的高度设为至少2.0mm以上(在图7中图示出升降销131的高度为2.5mm以上)，能够去除附着于基板w的斜面部(边缘区域)的反应产物。
129.另外，通过将升降销131的高度设为至少4.0mm以下(在图7中图示出升降销131的高度为3.5mm以下)，能够抑制在基板w的背面中央侧(中心区域)处蚀刻进展。
130.另外，如图7和图8所示，可知：通过特别地将升降销131的高度设为2.5mm以上且3.8mm以下，更优选地设为3.0mm以上且3.5mm以下，能够特别地使基板w的边缘区域中的整周的蚀刻量分布均匀。
131.以上，如根据图6～图8所示的结果也可知的那样，根据本实施方式所涉及的基板w的等离子体处理方法，通过在作为清洁气体的大流量的co2气体中添加小流量的c
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(y≥0，x/z》1/4)、例如c4f8气体，来进行在蚀刻时生成的反应产物的去除，即使在形成于基板w的表面的蚀刻对象层e包括低介电常数(low-k)材料的情况下，也能够去除由此生成的作为反应产物的cf系聚合物和si成分这两方。
132.另外，尤其是，根据本实施方式，通过使在清洁气体中添加的c
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气体使用用x/z》1/4表示的碳(c)比较多的气体，能够在适当地保护形成于基板w的表面的low-k膜的同时，去除反应产物的si成分。
133.并且，根据本实施方式，在由升降销131使基板w从静电吸盘115的基板载置面脱离的状态下、尤其是将基板w的背面与静电吸盘115的基板载置面的分离距离控制为2mm以上且4mm以下的状态下进行清洁处理。由此，能够通过在等离子体生成空间s中产生的等离子体，来适当地进行附着于基板w的斜面部、背面、或者静电吸盘115的表面的反应产物的去除。
134.另外，并且，根据本实施方式，也可以从与反应产物对于基板w的主要的附着区域即边缘区域对应的附加气体导入部240b进行在清洁处理时的向等离子体生成空间s的清洁气体的导入。更具体地说，也可以从形成有气体导入孔221a的内侧上部电极22的最外周部分向对应的基板w的边缘区域导入清洁气体。由此，能够去除附着于基板w的边缘区域的反应产物，并且能够抑制对基板w的中心区域的影响。
135.此外，根据以上的实施方式，仅从位于内侧上部电极22的最外周部分的附加气体导入部240b供给清洁气体，但例如也可以根据反应产物对于基板w的附着位置来适当地变更清洁气体的供给位置。换言之，也可以是，用于供给清洁气体的附加气体供给单元33同与基板w的中心区域对应的缓冲室222a、与基板w的边缘区域对应的缓冲室222b连接，来作为与形成于电极支承体222的内部的缓冲室222c连接的附加或替代。
136.另外，如上所述，形成于电极支承体222的内部的缓冲室的配置、形状以及数量也
并不限定于上述实施方式的例子，例如能够根据反应产物对于基板w的附着位置等适当地进行变更。
137.应该认为的是，本次公开的实施方式的所有点均是例示性而非限制性的。可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地将上述的实施方式以各种方式进行省略、置换、变更。
138.附图标记说明
139.1：等离子体处理装置；2：控制部；10：处理容器；11：基板支承体；20b：高频电源；30：气体供给部；114b：高频电源；130：升降器；e：蚀刻对象层；w基板。

技术特征：

1.一种清洁方法，是基板的清洁方法，包括以下工序：向基板支承体提供具备含有硅的低介电常数层的基板；通过由第一气体产生的等离子体来蚀刻所述低介电常数层；将蚀刻后的所述基板从所述基板支承体分离；以及通过由第二气体产生的等离子体来去除在蚀刻中附着于所述基板的反应产物，其中，所述第二气体包含用c
x
h
y
f
z
表示的第一含碳气体，其中，y≥0，x/z>1/4。2.根据权利要求1所述的清洁方法，其特征在于，所述第二气体还包含与所述第一含碳气体不同的第二含碳气体。3.根据权利要求2所述的清洁方法，其特征在于，所述第二含碳气体为co2气体。4.根据权利要求2或3所述的清洁方法，其特征在于，所述第二气体中的所述第一含碳气体相对于所述第二含碳气体的流量比率为1％以下。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的清洁方法，其特征在于，去除所述反应产物时的所述基板与所述基板支承体的分离距离为2.0mm以上且4.0mm以下的范围内。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的清洁方法，其特征在于，将去除所述反应产物时的处理容器的内部压力设定得至少比蚀刻所述低介电常数层时的所述处理容器的内部压力高。7.根据权利要求6所述的清洁方法，其特征在于，去除所述反应产物时的处理容器的内部压力为300mtorr以上。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的清洁方法，其特征在于，作为处理对象的所述基板在面内具有中心部区域和包围所述中心部区域的环状的周缘部区域，在去除所述反应产物时，仅朝向所述周缘部区域供给所述第二气体。9.一种等离子体处理装置，具备：处理容器；基板支承体，其配设于所述处理容器的内部；致动器，其使基板相对于所述基板支承体升降；气体供给部，其用于向所述处理容器的内部供给气体；高频电源，其与所述基板支承体连接；以及控制部，其中，所述控制部依次执行进行以下工序的控制：向所述基板支承体提供具备含有硅的低介电常数层的基板；通过由第一气体产生的等离子体来蚀刻所述低介电常数层；将蚀刻后的所述基板从所述基板支承体分离；以及通过由第二气体产生的等离子体来去除在蚀刻中附着于所述基板的反应产物，所述第二气体至少包含用c
x
h
y
f
z
表示的第一含碳气体，其中，y≥0，x/z>1/4。10.根据权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述控制部执行所述气体供给部的控制，以使所述第二气体还包含与所述第一含碳气体不同的第二含碳气体。11.根据权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述控制部将所述第二气体中的所述第一含碳气体相对于所述第二含碳气体的流量比率控制为1％以下。12.根据权利要求9至11中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述控制部执行所述致动器的控制，以使去除所述反应产物时的所述基板与所述基板支承体的分离距离为2.0mm以上且4.0mm以下的范围内。13.根据权利要求9至12中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述气体供给部具备：第一供给部，其向作为处理对象的所述基板的中心部区域供给所述第一气体；第二供给部，其向包围所述中心部区域的环状的周缘部区域供给所述第一气体；以及第三供给部，其向所述周缘部区域供给所述第二气体。

技术总结

本公开涉及一种清洁方法和等离子体处理装置，适当地去除在等离子体蚀刻中附着于基板的斜面部和背面的反应产物。基板的清洁方法包括以下工序：向基板支承体提供具备含有硅的Low-k层的基板；通过由第一气体产生的等离子体来蚀刻所述Low-k层；将蚀刻后的所述基板从所述基板支承体分离；通过由第二气体产生的等离子体来去除在蚀刻中附着于所述基板的反应产物，其中，所述第二气体包含用C