CN101647099A - 等离子体处理装置的干式清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置的干式清洁方法，所述等离子体处理装置包括：具备电介质部件的真空容器，设置在上述电介质部件的外侧的平面电极和高频天线，和通过分别对这些高频天线和平面电极供给高频功率、通过上述电介质部件将高频功率输入到上述真空容器内且产生感应耦合等离子体的高频电源，所述方法包括：将含氟气体导入到上述真空容器内的同时，利用上述高频电源将高频功率输入到上述真空容器内使上述含氟气体产生感应耦合等离子体的工序；和利用该感应耦合等离子体除去附着在上述电介质部件上的含有贵金属和强电介质中的至少一方的生成物的工序。

Description

等离子体处理装置的干式清洁方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置的干式清洁方法，更具体地说，涉及在使用等离子体处理装置制造称为铁电随机存储器(FeRAM，FerroelectricRandom Access Memory)的强电介质存储器的存储元件，或者传感器、致动器(actuator)、振荡器、滤波器等压电元件等时，可以有效地除去附着在将高频功率输入到真空容器内的电介质部件上的生成物，且大幅减少颗粒的同时，提高处理能力的等离子体处理装置的干式清洁方法。
本申请以日本特愿2007-145018号为基础申请，将其内容合并于此。
背景技术
目前，存在称为FeRAM的强电介质存储器。
该强电介质存储器为包括下部电极层、强电介质层和上部电极层的层压结构的存储元件，该强电介质存储器如下制造：在基板上，将由绝缘体形成的底层成膜，在该底层上依次将由Pt等贵金属形成的下部电极层、由PZT(Pb(Zr，Ti)O3)形成的强电介质层、由Pt等贵金属形成的上部电极层成膜形成层压膜，对该层压膜实施蚀刻(例如，参照专利文献1等)。对该层压膜进行蚀刻的工序中，例如使用利用了感应耦合等离子体的等离子体处理装置。
但是，在以往的利用了感应耦合等离子体的等离子体处理装置中，对层压膜实施蚀刻时，在将高频功率输入到腔(真空容器)内的电介质部件上附着构成层压膜的贵金属、强电介质，封闭高频功率，因此存在等离子体变得不稳定的问题。进而，还存在由于剥离该附着物而层压膜的颗粒增加的问题。
因此，为了除去该附着物，通过对静电结合的电极施加高频功率时产生的离子的冲击而除去附着物(参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2006-344785号公报
专利文献2：日本专利3429391号公报
但是，以往的附着物除去方法中，在附着物的厚度厚、或者附着物牢固地附着等情况下，存在离子冲击所需时间长、除去效率降低的问题，以及处理能力降低的问题。
此外，若在除去附着物后再次形成层压膜，尽管进行了清洁，但是还存在不能大幅减少颗粒数的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供可以有效地除去附着在将高频功率输入到真空容器内的电介质部件上的贵金属、强电解质，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力的等离子体处理装置的干式清洁方法。
本发明人对除去附着在等离子体处理装置的电介质部件上的含有贵金属和/或强电介质的生成物的干式清洁方法进行了深入研究。其结果发现，如果将含氟气体导入到真空容器内，对该含氟气体输入高频功率，由此产生感应耦合等离子体，利用该感应耦合等离子体除去附着在电介质部件上的含有贵金属和/或强电介质的生成物，则可以有效地除去附着物，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力，最终完成了本发明。
即，对于本发明的等离子体处理装置的干式清洁方法，所述等离子体处理装置包括：具备电介质部件的真空容器，设置在所述电介质部件的外侧的平面电极和高频天线，和通过分别对这些高频天线和平面电极供给高频功率、通过所述电介质部件将高频功率输入到所述真空容器内且产生感应耦合等离子体的高频电源，所述方法包括：将含氟气体导入到所述真空容器内的同时，利用所述高频电源将高频功率输入到所述真空容器内使所述含氟气体产生感应耦合等离子体的工序；和利用该感应耦合等离子体除去附着在所述电介质部件上的含有贵金属和强电介质中的至少一方的生成物的工序。
该干式清洁方法中，利用高频电源分别对高频天线和平面电极供给高频功率，使导入到真空容器内的含氟气体产生感应耦合等离子体，通过该感应耦合等离子体产生的氟离子以及自由基对附着在电介质部件上的含有贵金属和/或强电介质的生成物进行溅射的同时，与这些贵金属和/或强电介质反应，使这些贵金属和/或强电介质从电介质部件散逸。
由此，可有效地从电介质部件除去附着物。因此，大幅减少由该附着物产生的颗粒数，还可提高处理能力。
所述含氟气体优选为氟化硫气体、氟化氮气体、氟化碳气体中的任意一种。
所述贵金属优选含有选自铂、铱、钌、铑、钯、锇、氧化铱、氧化钌、钌酸锶中的一种或两种以上。
所述强电介质优选含有选自PZT(Pb(Zr，Ti)O3)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BTO(Bi4Ti3O12)、BLT((Bi，La)4Ti3O12)、BTO(BaTiO3)中的一种或两种以上。
所述贵金属和强电介质中的至少一方可以为用于强电介质存储器的存储元件的构成材料。
所述贵金属和强电介质中的至少一方可以为用于致动器或压电元件的构成材料。
根据本发明的等离子体处理装置的干式清洁方法，将含氟气体导入到真空容器内的同时，利用高频电源将高频功率输入到上述真空容器内使上述含氟气体产生感应耦合等离子体，通过该感应耦合等离子体除去附着在电介质部件上的含有贵金属和强电介质中的至少一方的生成物。由此，可以有效地除去附着在电介质部件上的贵金属、强电介质，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力。
附图说明
图1为实施本发明的一个实施方式的干式清洁方法时使用的等离子体处理装置的剖视图；
图2为表示实施上述实施方式的干式清洁方法时使用的等离子体处理装置具备的平面电极的形状的一例的俯视图；
图3为表示实施上述实施方式的干式清洁方法时使用的等离子体处理装置具备的平面电极的形状的其它例子的俯视图；
图4为表示清洁后的颗粒个数的图。
符号说明
1      真空腔
2      石英板
3      高频环形天线
4，11  匹配器(MB)
5      高频电源
6      永久磁铁
7      平面电极
8      可变电容器
9      晶片
10     基板支架
12     高频电源
21，22 线状金属材料
具体实施方式
以下对用于实施本发明的等离子体处理装置的干式清洁方法的一个实施方式进行说明。
而且，本实施方式是为了更好地理解本发明主旨而进行的具体说明，只要不特别指定，则不限定本发明。
图1为实施本实施方式的等离子体处理装置的干式清洁方法时使用的、利用了感应耦合等离子体的等离子体处理装置的剖视图。
该图1中，符号1表示划定等离子体处理装置的处理室的真空腔(真空容器)。此外，符号2表示以密闭真空腔1的上部开口的状态安装的构成窗的作为电介质部件的石英板。此外，符号3表示设置在石英板2的外侧的、形成与石英板2平行的两卷环状的高频环形天线。此外，符号4表示与高频环形天线3连接并具备匹配电路的匹配器(MB)。此外，符号5表示与匹配器4连接的高频电源。
此外，符号6表示在高频环形天线3的下侧，以环状配置成与该高频环形天线3中流通的电流正交，且与石英板2平行的多个板状永久磁铁。此外，符号7表示设置在石英板2与永久磁铁6之间的平面电极。此外，符号8表示可以将容量调整为最优值(10pF～500pF)的可变电容器。此外，符号9表示实施等离子体处理的晶片。此外，符号10表示支撑晶片9的基板支架。此外，符号11表示与基板支架10连接并具备匹配电路的匹配器(MB)。此外，符号12表示与匹配器11连接的高频电源。
平面电极7由具有平面形状的线状金属材料构成，符合由石英板2形成的窗的形状来构成，距离该石英板2以50mm以下的间隔来平行配置。
平面电极7的形状，形成如图2所示的多根线状金属材料21从中心放射状地延伸的星形，或者形成如图3所示的多根顶端部分枝的线状金属材料22从中心放射状地延伸的星形。
平面电极7的形状除了星形以外，还可以采用梳形状等。
接下来，对该等离子体处理装置的干式清洁方法进行说明。
称为FeRAM的强电介质存储器的包括层压膜的存储元件的成膜后，对层压膜进行蚀刻时产生的生成物附着在石英板2的内侧。
该生成物含有贵金属和/或强电介质，作为贵金属，可以举出选自铂、铱、钌、铑、钯、锇、氧化铱(IrO2)、氧化钌(RuO2)、钌酸锶(SrRuO3)中的一种或两种以上。
此外，作为强电介质，可以举出选自PZT(Pb(Zr，Ti)O3)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BTO(Bi4Ti3O12)、BLT((Bi，La)4Ti3O12)、BTO(BaTiO3)中的一种或两种以上。
因此，为了除去生成物，将挡片(dummy wafer)导入到真空腔1内，导入含氟气体作为清洁气体的同时，利用高频电源5分别对高频环形天线3和平面电极7供给高频功率，使导入到真空腔1内的含氟气体产生感应耦合等离子体。
作为该含氟气体，优选为氟化硫气体、氟化氮气体、氟化碳气体中的任意一种。
作为氟化硫气体，可以举出一氟化硫(S2F2)、二氟化硫(SF2)、四氟化硫(SF4)、五氟化硫(S2F10)、六氟化硫(SF6)。其中，六氟化硫(SF6)由于可以在加温且低压下与贵金属和/或强电介质反应，容易生成贵金属和/或强电介质的氟化物，所以特别优选。
作为氟化氮气体，可以举出一氟化氮(N2F2)、三氟化氮(NF3)。其中，三氟化氮(NF3)由于可以在加温且低压下与贵金属和/或强电介质反应，容易生成贵金属和/或强电介质的氟化物，所以特别优选。
作为氟化碳气体，可以举出全氟甲烷(CF4)、全氟乙烷(C2F6)、全氟丙烷(C3F8)、六氟丁烷(C4F6)、八氟环丁烷(C4F8)、全氟环戊烯(C5F8)等。其中，分子量小的全氟甲烷(CF4)、全氟乙烷(C2F6)等由于可以在加温且低压下与贵金属和/或强电介质反应，容易生成贵金属和/或强电介质的氟化物，所以特别优选。
该含氟气体的流量优选为20sccm～100sccm。此外，含氟气体的压力优选为0.3Pa～5Pa。
通过使该含氟气体产生感应耦合等离子体，产生氟离子和自由基。这些氟离子和自由基对附着在石英板2上的含有贵金属和/或强电介质的生成物进行溅射。从而，与这些贵金属和/或强电介质反应，生成构成贵金属和/或强电介质的元素的氟化物。
该氟化物优选其沸点(bp)或熔点(mp)低于构成贵金属和/或强电介质的元素，可以举出例如氟化铱(VI)(IrF6)(mp＝44.4℃，bp＝53℃)、氟化铂(II)(PtF2)、氟化铂(IV)(PtF4)、氟化锆(IV)(ZrF4)、氟化钛(III)(TiF3)、氟化钛(IV)(TiF4)等。
该氟化物与生成物的结合力比较弱，通过溅射容易从生成物剥离，因此可以容易地使该氟化物从石英板2散逸。
这样，可有效地从石英板2除去附着物。因此，由附着物引起的颗粒数大幅减少，处理能力也得到提高。
如上所述，可以有效地除去附着在石英板2上的贵金属、强电介质，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力。
图4为表示适用本发明的一个实施例的图，示出了清洁后的颗粒个数。更详细地说，该图表示对25块8英寸晶片进行等离子体处理后，导入挡片，使用氩(Ar)气体或六氟化硫(SF6)气体进行干式清洁，之后，导入颗粒测定用晶片实施等离子体处理时的晶片上的颗粒个数。
该图4中，Ar为将Ar气体(50sccm，0.5Pa)导入到上述等离子体处理装置中，在高频环形天线3的高频功率为1000W、偏压为100W下进行30分钟干式清洁时的颗粒个数，约为4000个。
另一方面，SF6为将SF6气体(50sccm，0.5Pa)导入到上述等离子体处理装置中，在高频环形天线3的高频功率为1000W、偏压为100W下进行30分钟干式清洁时的颗粒个数，为50个以下。
根据上述实施例可知，与使用Ar气体的情况相比，使用SF6气体的情况下的颗粒个数大幅减少。
此外，观察干式清洁前后的石英板2的表面状态后可知，干式清洁前的石英板2的表面状态由于生成物的附着而凹凸显著，但是干式清洁后的石英板2的表面状态几乎未发现生成物的附着，平坦性优异。
如上所述，根据本实施方式的等离子体处理装置的干式清洁方法，将含氟气体导入到真空腔1内的同时，利用高频电源5分别对高频环形天线3和平面电极7供给高频功率，使导入到真空腔1内的含氟气体产生感应耦合等离子体，对石英板2上的含有贵金属和/或强电介质的生成物进行溅射的同时，与这些贵金属和/或强电介质反应，生成构成贵金属和/或强电介质的元素的氟化物。从而，可以有效地除去附着在石英板2上的贵金属、强电介质，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力。
而且，本实施方式的等离子体处理装置的干式清洁方法中，以通过干式清洁将称为FeRAM的强电介质存储器的包括层压膜的存储元件成膜时附着在石英板2的内侧的含有贵金属和/或强电介质的生成物除去的情况为例进行了说明。此外，在通过干式清洁将含有构成致动器或压电元件的材料的贵金属和/或强电介质的生成物除去的情况下，本发明也可以发挥同样的效果。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供可以有效地除去附着在将高频功率输入到真空容器内的电介质部件上的贵金属、强电介质，可以大幅减少颗粒数，可以提高处理能力的等离子体处理装置的干式清洁方法。

Claims (6)

1、一种等离子体处理装置的干式清洁方法，所述等离子体处理装置包括：
真空容器，具备电介质部件，
平面电极和高频天线，设置在所述电介质部件的外侧，和
高频电源，用于通过分别对所述高频天线和所述平面电极供给高频功率、通过所述电介质部件将高频功率输入到所述真空容器内产生感应耦合等离子体，
其特征在于，所述方法包括：
将含氟气体导入到所述真空容器内的同时，利用所述高频电源将高频功率输入到所述真空容器内使所述含氟气体产生感应耦合等离子体的工序；和
利用该感应耦合等离子体除去附着在所述电介质部件上的含有贵金属和强电介质中的至少一方的生成物的工序。
2、根据权利要求1所述的等离子体处理装置的干式清洁方法，
所述含氟气体为氟化硫气体、氟化氮气体、氟化碳气体中的任意一种。
3、根据权利要求1所述的等离子体处理装置的干式清洁方法，
所述贵金属含有选自铂、铱、钌、铑、钯、锇、氧化铱、氧化钌、钌酸锶中的一种或两种以上。
4、根据权利要求1所述的等离子体处理装置的干式清洁方法，
所述强电介质含有选自PZT(Pb(Zr，Ti)O3)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BTO(Bi4Ti3O12)、BLT((Bi，La)4Ti3O12)、BTO(BaTiO3)中的一种或两种以上。
5、根据权利要求1所述的等离子体处理装置的干式清洁方法，
所述贵金属和强电介质中的至少一方为用于强电介质存储器的存储元件的构成材料。
6、根据权利要求1所述的等离子体处理装置的干式清洁方法，
所述贵金属和强电介质中的至少一方为用于致动器或压电元件的构成材料。
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