JP2003273078A - プラズマ処理装置の洗浄方法、洗浄方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置の洗浄方法、洗浄方法及びプラズマ処理装置Info
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Abstract
溶射膜等からなる被膜にダメージを与えることなく、被
洗浄部材の表面に堆積した堆積物を良好に洗浄すること
のできるプラズマ処理装置の洗浄方法、洗浄方法及びプ
ラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】 まず、有機溶媒(例えばアセトン)10
1中に浸漬して化学洗浄を行う(a)。次に、上記化学
洗浄によってバッフル板14の表面から剥離した堆積物
を圧縮空気源102からの圧縮空気を吹き付けることに
よって取り除く(b)。しかる後、バッフル板14にC
O2 ブラスト装置103による物理洗浄を施し、バッフ
ル板14のエッジ部に残った堆積物を除去し(c)、最
後に、バッフル板14を純水104中に浸漬し、超音波
発生機105から純水104中に超音波振動を与えてバ
ッフル板14の純水超音波洗浄を行う。
Description
からなる処理ガスを使用して処理する際に堆積した堆積
物、例えばCF系ガスを使用してシリコン酸化膜をプラ
ズマエッチング処理する際に堆積した堆積物を洗浄除去
するプラズマ処理装置の洗浄方法、洗浄方法及びプラズ
マ処理装置に関する。
ては、半導体装置の微細な回路構造を形成する際に、例
えば、所定の処理ガスを使用し、この処理ガスのプラズ
マを発生させ、このプラズマの作用によって、所望部位
のエッチングを行うエッチング装置等のプラズマ処理装
置が多用されている。
のプラズマによってエッチング処理を行う際、例えば、
CF系ガス等のフッ素を含むガスを含むエッチングガス
を使用して、シリコン酸化膜をエッチングする際等に
は、処理室内にエッチングに伴う堆積物が堆積する。こ
のため、この堆積物を除去する洗浄処理が定期的に行わ
れている。
来、例えば、有機溶媒等の洗浄処理液を用いた所謂化学
洗浄によって行うか、或いは、ウォータージェット、エ
アジェット等の所謂物理洗浄によって行うかのいずれか
の方法で行われている。
では、CF系ガスを使用してシリコン酸化膜をエッチン
グする際に処理室内に堆積した堆積物等の洗浄は、有機
溶媒等の洗浄処理液を用いた化学洗浄によって行うか、
又は、ウォータージェット、エアジェット等の物理洗浄
によって行われている。
ち、有機溶媒等の洗浄処理液を用いた化学洗浄による方
法では、被洗浄部材のエッジ部のような細かい部分に付
着した堆積物を完全に除去することができない可能性が
あった。また、ウォータージェット、エアジェット等の
物理洗浄による方法では、堆積物が付着した被洗浄部材
の表面に例えば陽極酸化膜(アルマイト)や溶射膜等か
らなる被膜が形成されている場合に、この被膜に対しダ
メージを与え、被膜が剥がれてしまう可能性があった。
されたもので、被洗浄部材の表面に形成された陽極酸化
膜や溶射膜等からなる被膜にダメージを与えることな
く、被洗浄部材の表面に堆積した堆積物を良好に洗浄す
ることのできるプラズマ処理装置の洗浄方法、洗浄方法
及びプラズマ処理装置を提供しようとするものである。
の発明は、気密な処理室内に少なくともフッ素を含む処
理ガスを導入して被処理基板上の被処理膜にプラズマ処
理を施した際の、前記処理室内に堆積した堆積物を洗浄
除去するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、前記堆
積物が堆積した被洗浄部材を洗浄処理液に所定時間接触
させて、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄工程
と、前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒
体を噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗
浄工程とを有することを特徴とする。
マ処理装置の洗浄方法において、前記洗浄処理液が、少
なくとも有機溶媒を含むことを特徴とする。
マ処理装置の洗浄方法であって、前記有機溶媒は、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンのうちの
少なくとも一つであることを特徴とする。
か一項に記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程がドライアイスペレットを圧縮空気に
よって噴射するCO2 ブラスト洗浄によって行われるこ
とを特徴とする。
マ処理装置の洗浄方法において、前記CO2 ブラスト洗
浄における圧縮空気の圧力が、3.0〜4.2kg/c
m2であることを特徴とする。
プラズマ処理装置の洗浄方法において、前記CO2 ブラ
スト洗浄におけるドライアイスペレットの粒径が0.3
mmから0.6mmであることを特徴とする。
か一項に記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程が圧縮空気に高圧水を混入して噴射す
るエアジェット洗浄によって行われることを特徴とす
る。
マ処理装置の洗浄方法において、前記エアジェット洗浄
における水圧が7〜14MPa、空気圧が0.2〜0.
35MPaであることを特徴とする。
1項記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、前記
被洗浄部材の表面に、陽極酸化膜又は溶射膜からなる被
膜が形成されていることを特徴とする。
か1項記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、前
記化学洗浄工程と、前記物理洗浄工程の間に、気体を吹
き付けて前記被洗浄部材から剥離した前記堆積物を除去
するエアパージ工程を有することを特徴とする。
れか1項記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程の後に、前記被洗浄部材を純水中に浸
漬し、当該純水に超音波振動を加える純水超音波洗浄工
程を有することを特徴とする。
スによる堆積物を洗浄除去する洗浄方法において、前記
堆積物が堆積した被洗浄部材を洗浄処理液に所定時間接
触させて、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄工程
と、前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒
体を噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗
浄工程とを有することを特徴とする。
なくともフッ素を含む処理ガスを導入して被処理基板上
の被処理膜をプラズマ処理するプラズマ処理装置におい
て、前記プラズマ処理による堆積物が堆積した被洗浄部
材を洗浄処理液に所定時間接触させる、前記堆積物の化
学的な除去と、その後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を
噴射させる、前記堆積物の物理的な除去とが施されたこ
とを特徴とする。
態について図面を参照して説明する。
的に示すもので、同図において、符号1は、材質が例え
ばアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構
成され、プラズマ処理室を構成する円筒状の真空チャン
バを示している。
大径の下部1bからなる段付きの円筒形状とされてお
り、接地電位に接続されている。また、真空チャンバ1
の内部には、被処理基板としての半導体ウエハWを、被
処理面を上側に向けて略水平に支持する支持テーブル
(サセプタ)2が設けられている。
ム等の材質で構成されており、セラミックなどの絶縁板
3を介して導体の支持台4に支持されている。また支持
テーブル2の上方の外周には導電性材料または絶縁性材
料で形成されたフォーカスリング5が設けられている。
載置面には、半導体ウエハWを静電吸着するための静電
チャック6が設けられている。この静電チャック6は、
絶縁体6bの間に電極6aを配置して構成されており、
電極6aには直流電源13が接続されている。そして電
極6aに電源13から電圧が印加されることにより、ク
ーロン力によって半導体ウエハWが吸着されるようにな
っている。
するための冷媒流路(図示せず)と、冷媒からの冷熱を
効率よく半導体ウエハWに伝達するために半導体ウエハ
Wの裏面にHeガスを供給するガス導入機構(図示せ
ず)とが設けられ、半導体ウエハWを所望の温度に温度
制御できるようになっている。
ねじ7を含むボールねじ機構により昇降可能となってお
り、支持台4の下方の駆動部分は、ステンレス鋼(SU
S)製のベローズ8で覆われ、ベローズ8の外側にはベ
ローズカバー9が設けられている。
周波電力を供給するための給電線12が接続されてい
る。この給電線12にはマッチングボックス11及び高
周波電源10が接続され、高周波電源10からは、1
3.56〜150MHzの範囲の高周波電力が、支持テ
ーブル2に供給されるようになっている。
環状に構成され、多数のスリットが形成されたバッフル
板14が設けられており、このバッフル板14を介し
て、排気ポート19に接続された排気系20により、真
空チャンバ1内の処理空間の真空排気が行われるよう構
成されている。
バ1の天壁部分には、シャワーヘッド16が、支持テー
ブル2と平行に対向する如く設けられており、このシャ
ワーヘッド16は接地されている。したがって、これら
の支持テーブル2およびシャワーヘッド16は、一対の
電極として機能するようになっている。
数のガス吐出孔18が設けられており、且つその上部に
ガス導入部16aを有している。そして、その内部には
ガス拡散用空隙17が形成されている。ガス導入部16
aにはガス供給配管15aが接続されており、このガス
供給配管15aの他端には、エッチング用の処理ガス
(エッチングガス)を供給する処理ガス供給系15が接
続されている。
側には、半導体ウエハWの搬入出口を開閉するゲートバ
ルブ24が設けられている。
囲には、真空チャンバ1と同心状に、環状の磁場形成機
構(リング磁石)21が配置されており、支持テーブル
2とシャワーヘッド16との間の処理空間に磁場を形成
するようになっている。この磁場形成機構21は、回転
機構25によって、その全体が、真空チャンバ1の回り
を所定の回転速度で回転可能とされている。
グ装置により、CF系ガス(例えば、CH2 F2 、C4
F6 、C5 F8 (環状と直鎖)、CF4 、CHF3 、C
4 F 8 (環状と直鎖)等の炭素原子とフッ素原子とを含
むガス)を使用したエッチングガスを用いて、半導体ウ
エハW上に形成されたシリコン酸化膜のエッチングを行
った。
まず、ゲートバルブ24を開放し、このゲートバルブ2
4に隣接して配置されたロードロック室(図示せず)を
介して、搬送機構(図示せず)により半導体ウエハWを
真空チャンバ1内に搬入し、予め所定の位置に下降され
ている支持テーブル2上に載置する。そして、直流電源
13から静電チャック6の電極6aに所定の電圧を印加
し、半導体ウエハWをクーロン力により吸着する。
避させた後、ゲートバルブ24を閉じ、支持テーブル2
を図2に示される位置まで上昇させると共に、排気系2
0の真空ポンプにより排気ポート19を通じて真空チャ
ンバ1内を排気する。
後、真空チャンバ1内には、処理ガス供給系15から、
上述した所定のエッチングガスが、所定流量で導入さ
れ、真空チャンバ1内が所定の圧力、例えば1.33P
a〜133Pa(10mTorr〜1000mTor
r)に保持される。
支持テーブル2に、所定周波数(例えば13.56MH
z)の高周波電力を供給する。
2に高周波電力が印加されることにより、上部電極であ
るシャワーヘッド16と下部電極である支持テーブル2
との間の処理空間には高周波電界が形成されるととも
に、磁場形成機構21による磁場が形成され、この状態
でプラズマによるシリコン酸化膜のエッチングが行われ
る。
ると、高周波電源10からの高周波電力の供給が停止
し、エッチング処理を停止して、上述した手順とは逆の
手順で、半導体ウエハWを真空チャンバ1外に搬出す
る。
行い、このエッチング処理時間が合計5時間になった時
点で、真空チャンバ1内からバッフル板14を取り出
し、このバッフル板14の洗浄を行った。
の板材からなり、この環状の板材に、径方向に沿って多
数のスリットを形成して構成されており、その表面に
は、アルミナの溶射膜からなる被膜が形成されている。
バッフル板14には、堆積物が層を成すように大量に付
着していた。
4を、図1に示すように、まず、有機溶媒(本実施形態
ではアセトン)101からなる洗浄処理液中に浸漬して
化学洗浄を行った(a)。そして、この化学洗浄を所定
時間(例えば1〜12時間程度)行った後、バッフル板
14を、有機溶媒101中から取り出した。
4の表面から剥離した堆積物を、圧縮空気源102から
の圧縮空気を吹き付けることによって取り除いた(エア
パージ)(b)。この工程が終了した時点では、バッフ
ル板14の表面のほとんどの部分の堆積物が除去されて
いるが、スリットの端部等のエッジ部に堆積物が残った
状態となっていた。
ト装置103を用いて、CO2 ブラストによる物理洗浄
を施し、上記したバッフル板14のエッジ部に残った堆
積物を特に除去した(c)。
洗浄は、ドライアイスペレットを、圧縮空気によって送
出し、ノズルから噴出させてバッフル板14に衝突さ
せ、物理的に堆積物を除去するものであり、サーマルシ
ョックによって堆積物にマイクロクラックを生じさせ、
ドライアイスペレットが昇華する際の膨張エネルギーを
利用して表面に付着した堆積物を除去するものである。
洗浄の際の圧縮空気の圧力は、例えば3.0〜4.2k
g/cm2 であり、ドライアイスペレットの粒径は、例
えば0.3mm〜0.6mm程度である。また、CO2
ブラスト装置103による物理洗浄に要する時間は、約
10分程度であった。
洗浄の際の圧縮空気の圧力が高すぎると、バッフル板1
4の表面に形成された被膜がダメージを受ける可能性が
あり、また、この圧力が低すぎると堆積物の除去に時間
がかかるため、上記の圧力範囲とすることが好ましい。
CO2 ブラスト装置103による物理洗浄を行うと、被
膜にダメージが与えられると予測されるが、上記のよう
に予め有機溶媒101による化学洗浄を行うと、この化
学洗浄によって付着した堆積物の大部分が除去されるた
め、物理洗浄の時間が上記のように10分程度の短時間
となるため、被膜がダメージを受けることはない。
了時の堆積物の付着状態は、洗浄開始前の堆積物の量に
よらず略一定となり、スリットの端部等のエッジ部にの
み堆積物が残った状態となる。したがって、CO2 ブラ
スト装置103による物理洗浄に要する時間は、洗浄開
始前の堆積物の量によらず略一定(約10分程度)とな
ることから、この物理洗浄によって被膜がダメージを受
けることはない。これは、各装置ごとに堆積物の量が異
なる場合であっても物理洗浄の時間を装置ごとに一定に
かつ短時間に行うことができる点で効果が大きい。
理洗浄が終了した時点では、バッフル板14のエッジ部
に残った堆積物も完全に除去され、かつ、バッフル板1
4の表面に形成されたアルミナの溶射膜からなる被膜に
は、何等ダメージが見られなかった。
4中に浸漬し、超音波発生機105から純水104中に
超音波振動を与えて、バッフル板14の純水超音波洗浄
(リンス)を行った。
ことにより、バッフル板14の表面に付着した堆積物を
残らず除去することができ、かつ、バッフル板14の表
面に形成されたアルミナの溶射膜からなる被膜(膜厚2
00μm)にタメージを与えることもなかった。
学洗浄に使用する洗浄処理液として有機溶媒であるアセ
トンを使用した場合について説明したが、他の洗浄処理
液を使用しても良いことは勿論であり、洗浄処理液とし
ては、各種の有機溶媒を使用することができる。
E−7100(商品名:住友スリーエム社製))とIP
A(イソプロピルアルコール)とを混合した洗浄処理液
を使用して、上述した実施形態と同様に洗浄を行った
が、この場合も、上述した実施形態と同様に良好な洗浄
を行うことができた。
ルアルコール、1−ブタノール等のアルコール類、メチ
ルエチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン類も、
洗浄処理液として使用することができる。
ッフル板14の表面にアルミナの溶射膜からなる被膜が
形成されている場合について説明したが、バッフル板1
4の表面に陽極酸化膜(アルマイト)からなる被膜(膜
厚50μm)が形成されている場合についても、上述し
た実施形態と同様の洗浄工程によって洗浄を行うことに
より、陽極酸化膜(アルマイト)からなる被膜にダメー
ジを与えることなく、バッフル板14の表面に付着した
堆積物を残らず除去することができた。
て説明する。この実施形態では、上述した洗浄工程にお
けるCO2 ブラスト装置103による物理洗浄工程に換
えて、エアジェット装置103aを用いて、エアジェッ
トによる物理洗浄工程を実施した。なお、他の洗浄工程
については、図1に示した洗浄工程と同様である。
洗浄工程は、圧縮空気に高圧水を混入して、バッフル板
14に噴射し、バッフル板14に堆積した堆積物を物理
的に除去するものである。このエアジェット装置103
aによる物理洗浄工程において使用した水圧は、例えば
7〜14MPa、空気圧は、例えば0.2〜0.35M
Paである。この水圧及び空気圧も、高すぎるとバッフ
ル板14の被膜がダメージを受ける可能性があり、ま
た、低すぎると堆積物の除去に時間がかかるため、上記
の圧力範囲とすることが好ましい。また、エアジェット
装置103aによる物理洗浄に要する時間は、約8分程
度であった。
による物理洗浄工程に換えて、エアジェット装置103
aによる物理洗浄工程を行った場合についても、バッフ
ル板14の表面に形成されたアルミナの溶射膜からなる
被膜や、陽極酸化膜(アルマイト)からなる被膜にダメ
ージを与えることなく、バッフル板14の表面に付着し
た堆積物を残らず除去することができた。
は、前述した実施形態と同様に、アセトンを用いた場合
も、HFE−7100(商品名:住友スリーエム社製)
とIPA(イソプロピルアルコール)とを混合したもの
を使用した場合のどちらも、良好な洗浄を行うことがで
きた。
4の洗浄について説明したが、他の部材についても、同
様にして洗浄できることは勿論である。
スとしてCF系ガスを用いた例を説明したが、NF3 や
SF6 等の炭素を含まずフッ素を含む処理ガスであって
もよい。また、上記の実施形態では、エッチング装置の
洗浄方法を例にあげて説明したが、プラズマ処理を行う
他の装置、例えばプラズマCVD装置の洗浄方法であっ
てもよい。
被洗浄部材の表面に形成された陽極酸化膜や溶射膜等か
らなる被膜にダメージを与えることなく、被洗浄部材の
表面に堆積した堆積物を良好に洗浄することができる。
の図。
めの図。
圧縮空気源、103……CO2 ブラスト装置、104…
…純水、105……超音波発生機。
Claims (13)
- 【請求項1】 気密な処理室内に少なくともフッ素を含
む処理ガスを導入して被処理基板上の被処理膜にプラズ
マ処理を施した際の、前記処理室内に堆積した堆積物を
洗浄除去するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、 前記堆積物が堆積した被洗浄部材を洗浄処理液に所定時
間接触させて、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄
工程と、 前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を
噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗浄工
程とを有することを特徴とするプラズマ処理装置の洗浄
方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のプラズマ処理装置の洗浄
方法において、 前記洗浄処理液が、少なくとも有機溶媒を含むことを特
徴とするプラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項3】 請求項2記載のプラズマ処理装置の洗浄
方法であって、 前記有機溶媒は、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルブチルケトンのうちの少なくとも一つであることを特
徴とするプラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項に記載のプ
ラズマ処理装置の洗浄方法において、 前記物理洗浄工程がドライアイスペレットを圧縮空気に
よって噴射するCO2ブラスト洗浄によって行われるこ
とを特徴とするプラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項5】 請求項4記載のプラズマ処理装置の洗浄
方法において、 前記CO2 ブラスト洗浄における圧縮空気の圧力が、
3.0〜4.2kg/cm2 であることを特徴とするプ
ラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項6】 請求項4又は5記載のプラズマ処理装置
の洗浄方法において、 前記CO2 ブラスト洗浄におけるドライアイスペレット
の粒径が0.3mmから0.6mmであることを特徴と
するプラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項7】 請求項1〜3のいずれか一項に記載のプ
ラズマ処理装置の洗浄方法において、 前記物理洗浄工程が圧縮空気に高圧水を混入して噴射す
るエアジェット洗浄によって行われることを特徴とする
プラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項8】 請求項7記載のプラズマ処理装置の洗浄
方法において、 前記エアジェット洗浄における水圧が7〜14MPa、
空気圧が0.2〜0.35MPaであることを特徴とす
るプラズマ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項9】 請求項1〜8いずれか1項記載のプラズ
マ処理装置の洗浄方法において、 前記被洗浄部材の表面に、陽極酸化膜又は溶射膜からな
る被膜が形成されていることを特徴とするプラズマ処理
装置の洗浄方法。 - 【請求項10】 請求項1〜9いずれか1項記載のプラ
ズマ処理装置の洗浄方法において、 前記化学洗浄工程と、前記物理洗浄工程の間に、気体を
吹き付けて前記被洗浄部材から剥離した前記堆積物を除
去するエアパージ工程を有することを特徴とするプラズ
マ処理装置の洗浄方法。 - 【請求項11】 請求項1〜10いずれか1項記載のプ
ラズマ処理装置の洗浄方法において、 前記物理洗浄工程の後に、前記被洗浄部材を純水中に浸
漬し、当該純水に超音波振動を加える純水超音波洗浄工
程を有することを特徴とするプラズマ処理装置の洗浄方
法。 - 【請求項12】 フッ素を含む処理ガスによる堆積物を
洗浄除去する洗浄方法において、 前記堆積物が堆積した被洗浄部材を洗浄処理液に所定時
間接触させて、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄
工程と、 前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を
噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗浄工
程とを有することを特徴とする洗浄方法。 - 【請求項13】 気密な処理室内に少なくともフッ素を
含む処理ガスを導入して被処理基板上の被処理膜をプラ
ズマ処理するプラズマ処理装置において、 前記プラズマ処理による堆積物が堆積した被洗浄部材を
洗浄処理液に所定時間接触させる、前記堆積物の化学的
な除去と、その後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を噴射
させる、前記堆積物の物理的な除去とが施されたことを
特徴とするプラズマ処理装置。
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
JP2002073957A JP3958080B2 (ja) | 2002-03-18 | 2002-03-18 | プラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法 |
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CN03119377.3A CN100533673C (zh) | 2002-03-18 | 2003-03-14 | 清洗等离子加工装置的方法 |
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