JP2006019626A

JP2006019626A - プラズマ処理装置及びその洗浄方法

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Publication number: JP2006019626A
Application number: JP2004197948A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaka; 秀朗田中; Yasumitsu Kon; 泰光昆
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2006-01-19

Abstract

【課題】伝熱ガスのリーク量を増大させることなく、載置台上に堆積した反応生成物を除去することができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、チャンバ１０内において互いに対向して配設されたシャワーヘッド３３及びサセプタ１１と、ＣＰＵ５３とを備え、シャワーヘッド３３には高周波電源５２が接続され、サセプタ１１には、該サセプタ１１の電気的状態を切り替えるスイッチ５１が接続され、サセプタ１１の上面に堆積した反応生成物を除去するために、スイッチ５１がサセプタ１１の電気的状態をフローティング状態に切り替えた後、チャンバ１０内を２．６７Ｐａ以下減圧し、シャワーヘッド３３にＯ₂ガスを６００ＳＣＣＭで空間Ｓに供給させ、さらに、ＣＰＵ５３が、高周波電源５２を制御してシャワーヘッド３３へ２０００Ｗの高周波電力を印加する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びその洗浄方法に関し、特に、被処理体を載置する載置台を備えるプラズマ処理装置及びその洗浄方法に関する。

従来、被処理体としてのウエハＷに成膜処理、エッチング処理等のプラズマ処理を施す装置として、図４に示すような平行平板型プラズマ処理装置４０が知られている。このプラズマ処理装置４０は、所定の電極間距離Ｄを隔ててチャンバ４１内に互いに平行に配置される上部電極４２及びサセプタ４３と、チャンバ４１内を所定の圧力に保つための真空排気口４４とを備える。

プラズマ処理装置４０では、上部電極４２が高周波電源４５に接続される一方、サセプタ４３が高周波電源４６に接続されて下部電極として機能する。また、上部電極４２は、サセプタ４３側の面において複数のガス通気孔４７を有し、サセプタ４３は、上部電極４２側の面において、ウエハＷを載置すると共に複数の伝熱ガス供給孔４８及び伝熱ガス供給溝（図示せず）を有する。

プラズマ処理装置４０は、ウエハＷに所望のプラズマ処理を施す際に、チャンバ４１内に処理ガスを導入し、上部電極４２及びサセプタ４３のそれぞれに高周波電力を印加して処理ガスからプラズマを発生させ、該プラズマによってウエハＷに所望のプラズマ処理を施す。このとき、例えば、成膜処理では、ウエハＷだけでなくサセプタ４３上にも酸化膜等が堆積し、例えば、エッチング処理では、反応生成物がサセプタ４３上に堆積するが、これらサセプタ４３上に堆積した反応生成物は異物としてウエハＷに付着するため、定期的に除去する必要がある。

サセプタ４３上に堆積した反応生成物を除去するための洗浄方法として、物理的エッチング（スパッタリング）を利用する方法が知られている。この物理的エッチングを利用する方法では、サセプタ４３からウエハＷを取り除いた状態で、上部電極４２及びサセプタ４３の間においてクリーニングガスから電離したイオンを発生させると共に、サセプタ４３に高周波電力を印加してセルフバイアスを発生させて、イオンをサセプタ４３に衝突させる。物理的エッチングを利用する方法によれば、イオンがサセプタ４３上に堆積した反応生成物を衝撃力によって剥離させ、該剥離した反応生成物（以下「ダスト」という）は真空排気口４４から排出される。

このダストはチャンバ４１内に残留するとウエハＷに付着するため、ダストの発生量を低減する必要がある。このダストの発生量を低減しかつ高速で行えるサセプタ４３の洗浄方法として、電極間距離Ｄを２段階に設定し、まず、電極間距離Ｄを小さく設定したときに、上部電極４２にのみ高周波電力を印加してエッチング（ナローギャップエッチング）を行い、次いで、電極間距離Ｄを大きく設定したときに、上部電極４２及びサセプタ４３の両方に高周波電極を印加してエッチング（ワイドギャップエッチング）を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電極間距離を２段階に設定する方法においても、イオンがサセプタ４３上に堆積した反応生成物を衝撃力によって剥離させる。
特開平８−１７６８２８号公報

しかしながら、サセプタ４３上に堆積した反応生成物をイオンからの衝撃力によって剥離させるとき、該イオンはサセプタ４３も削ってしまうため、上部電極４２側の面、特にウエハＷが載置される部分の面粗度が悪化し、複数の伝熱ガス供給孔４８及び伝熱ガス供給溝から供給された伝熱ガスをシールすることが困難になり、ウエハＷ及びサセプタ４３の間からの伝熱ガスのリーク量を増大させるという問題がある。この伝熱ガスのリーク量が増大すると、ウエハＷにプラズマ処理を施す際、ウエハＷの表面において温度偏在が発生し、ウエハＷにプラズマ処理が均一に施されない。

本発明の目的は、伝熱ガスのリーク量を増大させることなく、載置台上に堆積した反応生成物を除去することができるプラズマ処理装置及びその洗浄方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のプラズマ処理装置は、被処理体を載置する載置台と、高周波電源に接続される電極とを備えるプラズマ処理装置において、前記載置台の電気的状態を浮遊状態及び導通状態のいずれかに設定する電気的状態設定部と、前記高周波電源を制御して前記電極へ高周波電力を印加し且つ前記電気的状態設定部を制御して前記載置台の電気的状態を浮遊状態に設定する制御部とを備え、前記印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが前記載置台に接触することを特徴とする。

請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記載置台及び前記電極を収容する収容室を備え、前記電極は前記収容室の上部に配置され、前記載置台は前記収容室の下部に配置され、前記載置台には他の高周波電源が接続されることを特徴とする。

請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は３５ｍｍ近傍であることを特徴とする。

請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は７０ｍｍ近傍であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法は、被処理体を載置する載置台と、高周波電源に接続される電極とを備えるプラズマ処理装置の洗浄方法であって、前記電極へ高周波電力を印加する高周波電力印加ステップと、前記載置台の電気的状態を浮遊状態に設定する浮遊状態設定ステップと、前記印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが前記載置台に接触するラジカル接触ステップとを有することを特徴とする。

請求項６記載のプラズマ処理装置の洗浄方法は、請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、前記被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は３５ｍｍ近傍に設定されることを特徴とする。

請求項７記載のプラズマ処理装置の洗浄方法は、請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法において、前記被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は７０ｍｍ近傍に設定されることを特徴とする。

請求項１記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理装置は、載置台の電気的状態を浮遊状態及び導通状態のいずれかに設定する電気的状態設定部と、高周波電源を制御して電極へ高周波電力を印加し且つ電気的状態設定部を制御して載置台の電気的状態を浮遊状態に設定する制御部とを備え、印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが載置台に接触する。電極へ高周波電力が印加されると、電極近傍において洗浄ガスからイオン及びラジカルが発生する。ここで、載置台の電気的状態が浮遊状態に設定されると、載置台はセルフバイアスを発生しないため、イオンが載置台に衝突しても、イオンが載置台に与える衝突エネルギは小さく、載置台を削ることがないが、ラジカルは載置台に接触して化学的反応により載置台上に堆積した反応生成物を除去する。したがって、伝熱ガスのリーク量を増大させることなく、載置台上に堆積した反応生成物を除去することができる。

請求項２記載のプラズマ処理装置によれば、載置台及び電極を収容する収容室を備え、電極は収容室の上部に配置され、載置台は収容室の下部に配置され、載置台には他の高周波電源が接続されるので、被処理体に所望のプラズマ処理を施すことができると共に、載置台を適切に洗浄することができる。

請求項３記載のプラズマ処理装置によれば、被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、載置台と電極の間の距離は３５ｍｍ近傍である。直径が３００ｍｍの円板状の被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置では、載置台と電極の間の距離を３５ｍｍ近傍に設定すると、イオンの衝突による載置台における被処理体載置面の面粗度の悪化が発生しない。したがって、伝熱ガスのリーク量の増大を確実に防止することができる。

請求項４記載のプラズマ処理装置によれば、被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、載置台と電極の間の距離は７０ｍｍ近傍である。直径が２００ｍｍの円板状の被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置では、載置台と電極の間の距離を７０ｍｍ近傍に設定すると、イオンの衝突による載置台における被処理体載置面の面粗度の悪化が発生しない。したがって、伝熱ガスのリーク量の増大を確実に防止することができる。

請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法によれば、電極へ高周波電力が印加され、載置台の電気的状態が浮遊状態に設定され、印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが載置台に接触する。電極へ高周波電力が印加されると、電極近傍において洗浄ガスからイオン及びラジカルが発生する。ここで、載置台の電気的状態が浮遊状態に設定されると、載置台はセルフバイアスを発生しないため、イオンが載置台に衝突しても、イオンが載置台に与える衝突エネルギは小さく、載置台を削ることがないが、ラジカルは載置台に接触して化学的反応により載置台上に堆積した反応生成物を除去する。したがって、伝熱ガスのリーク量を増大させることなく、載置台上に堆積した反応生成物を除去することができる。

請求項６記載のプラズマ処理装置の洗浄方法によれば、被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、載置台と電極の間の距離は３５ｍｍ近傍である。直径が３００ｍｍの円板状の被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置では、載置台と電極の間の距離を３５ｍｍ近傍に設定すると、イオンの衝突による載置台における被処理体載置面の面粗度の悪化が発生しない。したがって、伝熱ガスのリーク量の増大を確実に防止することができる。

請求項７記載のプラズマ処理装置の洗浄方法によれば、被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、載置台と電極の間の距離は７０ｍｍ近傍である。直径が２００ｍｍの円板状の被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置では、載置台と電極の間の距離を７０ｍｍ近傍に設定すると、イオンの衝突による載置台における被処理体載置面の面粗度の悪化が発生しない。したがって、伝熱ガスのリーク量の増大を確実に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置について詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

図１において、ウエハ（被処理体）Ｗにエッチング処理を施すエッチング処理装置として構成されるプラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ（収容室）１０を有し、該チャンバ１０内に、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置するステージとしての円柱状のサセプタ（載置台）１１が配設されている。

チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、サセプタ１１上方の気体をチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状のバッフル板１３が配設され、排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）（以下「ＡＰＣ」という）１４に連通する。ＡＰＣ１４は、真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）１５に接続され、さらに、ＴＭＰ１５を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下「ＤＰ」という）１６に接続されている。ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６によって構成される排気流路を以下「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１４によってチャンバ１０内の圧力制御を行うだけでなくＴＭＰ１５及びＤＰ１６によってチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。

また、上述した排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下「粗引きライン」という）に接続されている。この粗引きラインは、上記空間とＤＰ１６とを連通させる、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１７と、排気管１７の途中に配設されたバルブＶ２とを備える。このバルブＶ２は、上記空間とＤＰ１６とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ１６によってチャンバ１０内の気体を排出する。

サセプタ１１には高周波電源１８が導線５０を介して接続されており、高周波電源１８は、所定の高周波電力をサセプタ１１に印加する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。また、導線５０には、サセプタ１１からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力のサセプタ１１への入射効率を最大にする整合器１９と、導線５０の導通及び切断を切り替え自在なスイッチ（電気的状態設定部）５１とが配置される。スイッチ５１は、サセプタ１１及び高周波電源１８の間に介在するため、サセプタ１１の電気的状態をフローティング（浮遊）状態及び導通状態のいずれかに設定することができ、特に、ウエハＷがサセプタ１１の上面に載置されていないときには、サセプタ１１の電気的状態をフローティング状態に設定する。

サセプタ１１の内部上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するための導電膜からなる円板状の電極板２０が配設されている。電極板２０には直流電源２２が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源２２から電極板２０に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１１の上面に吸着保持される。ウエハＷを吸着しないときには、電極板２０は直流電源２２との導通が絶たれてフローティング状態になる。また、シリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング２４は、サセプタ１１の上方に発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。

サセプタ１１の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられている。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示せず）から配管２６を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が制御される。

サセプタ１１の上面においてウエハＷが吸着される部分（以下、「吸着面」という）には、複数の伝熱ガス供給孔２７及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。これらの伝熱ガス供給孔２７等は、サセプタ１１内部に配設された伝熱ガス供給ライン２８を介して、バルブＶ３を有する伝熱ガス供給管２９に連通し、伝熱ガス供給管２９に接続された伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、吸着面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。これにより、ウエハＷとサセプタ１１との熱伝達性が向上する。なお、バルブＶ３は、伝熱ガス供給孔２７等と伝熱ガス供給部とを遮断することができる。

また、吸着面には、サセプタ１１の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３０が配設されている。これらのプッシャーピン３０は、モータ（図示せず）の回転運動がボールねじ等によって直線運動に変換されることにより、図中上下方向に移動する。ウエハＷが吸着面に吸着保持されるときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１に収容され、エッチング処理が施される等してプラズマ処理が終了したウエハＷをチャンバ１０から搬出するときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１の上面から突出してウエハＷをサセプタ１１から離間させて上方へ持ち上げる。

チャンバ１０の天井部には、シャワーヘッド（上部電極）３３が配設されている。シャワーヘッド３３には高周波電源５２が接続されており、高周波電源５２は、所定の高周波電力をシャワーヘッド３３に印加する。これにより、シャワーヘッド３３は上部電極として機能する。

シャワーヘッド３３は、多数のガス通気孔３４を有する下面の電極板３５と、該電極板３５を着脱可能に支持する電極支持体３６とを有する。また、該電極支持体３６の内部にバッファ室３７が設けられ、このバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管３８が接続されている。この処理ガス導入管３８の途中にはバルブＶ１が配設されている。このバルブＶ１は、バッファ室３７と処理ガス供給部とを遮断することができる。ここで、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３の間の電極間距離Ｄは例えば、３５±１ｍｍ以上に設定される。

チャンバ１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口３１を開閉するゲートバルブ３２が取り付けられている。このプラズマ処理装置１のチャンバ１０内では、上述したように、シャワーヘッド３３に高周波電力が印加され、該印加された高周波電力によって空間Ｓにおいて処理ガスから高密度のプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。

また、プラズマ処理装置１は、その内部又は外部に配置されたＣＰＵ（制御部）５３を備える。このＣＰＵ５３は、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３、ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５、ＤＰ１６、高周波電源１８，５２、直流電源２２、及びスイッチ５１に接続され、ユーザのコマンドや所定のプロセスレシピに応じて各構成要素の動作を制御する。

このプラズマ処理装置１では、エッチング処理の際、先ずゲートバルブ３２を開状態にし、加工対象のウエハＷをチャンバ１０内に搬入してサセプタ１１の上に載置する。そして、シャワーヘッド３３より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ₄Ｆ₈ガス、Ｏ₂ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、ＡＰＣ１４等によりチャンバ１０内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源１８より高周波電力をサセプタ１１に印加すると共に、高周波電源５２より高周波電力をシャワーヘッド３３に印加し、さらに、直流電源２２より直流電圧を電極板２０に印加して、ウエハＷをサセプタ１１上に吸着する。そして、シャワーヘッド３３より吐出された処理ガスは上述したようにプラズマ化する。このプラズマにより生成されるラジカルやイオンは、フォーカスリング２４によってウエハＷの表面に収束され、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。このとき、化学的エッチングにより生成された反応生成物はサセプタ１１の上面に堆積する。該上面に堆積した反応生成物は、ウエハＷが吸着面に載置されたときに異物としてウエハＷの裏面に付着するため、当該上面から除去する必要がある。

これに対応して、プラズマ処理装置１では、ウエハＷがサセプタ１１の上面から取り除かれて空間Ｓに当該上面が暴露された後、シャワーヘッド３３がクリーニングガス（洗浄ガス）を空間Ｓに供給し、ＣＰＵ５３が、高周波電源５２を制御してシャワーヘッド３３へ高周波電力を印加する。このとき、上述したように、スイッチ５１によってサセプタ１１の電気的状態がフローティング状態に設定される。また、電極板２０は直流電源２２との導通が絶たれてフローティング状態になる。これにより、クリーニングガスから発生したラジカルをサセプタ１１の上面に接触させて、サセプタ１１の上面に堆積した反応生成物を除去することができる。

以下、プラズマ処理装置１において実行される、サセプタ１１の上面に堆積した反応生成物を除去するプラズマ処理装置の洗浄方法について説明する。

図２は、図１のプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理装置の洗浄処理のフローチャートである。この洗浄処理は、ウエハＷにエッチング処理が施された後に実行される。

図２において、まず、例えば１ロットにおける最後のウエハＷのエッチング処理が終了した後に、プッシャーピン３０がサセプタ１１の上面から突出してウエハＷを上方へ持ち上げる。次いで、ゲートバルブ３２が開き、搬入出口３１からチャンバ１０内へ搬送アーム（図示しない）が進入する。該進入した搬送アームは、プッシャーピン３０によって持ち上げられたウエハＷを搬入出口３１からチャンバ１０の外へ搬出する（ステップＳ２１）。これにより、サセプタ１１の上面は空間Ｓに暴露される。このとき、スイッチ５１は既にサセプタ１１の電気的状態をフローティング状態に切り替えている（浮遊状態設定ステップ）。また、電極板２０も直流電源２２との導通が絶たれてフローティング状態になっている。

次いで、ゲートバルブ３２が閉じ、ＣＰＵ５３が、ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６を制御して本排気ラインや粗引きラインによってチャンバ１０内を減圧し（ステップＳ２２）、チャンバ１０内の圧力が所定の圧力、例えば、２．６７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）以下になった後に、シャワーヘッド３３がクリーニングガス、例えば、Ｏ₂ガスを所定の流量、例えば、６００ＳＣＣＭ（cm³/min、at 1atm、at 0℃）で空間Ｓに供給する（ステップＳ２３）。

そして、ＣＰＵ５３が、高周波電源５２を制御してシャワーヘッド３３へ所定の高周波電力、例えば、２０００Ｗの高周波電力を印加し（高周波電力印加ステップ）（ステップＳ２４）する。このとき、シャワーヘッド３３の近傍においてクリーニングガスからプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。

ここで、サセプタ１１の電気的状態はフローティング状態に設定されているため、サセプタ１１は大きなセルフバイアスを発生することがなく、イオンを強く引き込まない。したがって、サセプタ１１の上面に到達したイオンは当該上面に小さい運動エネルギを持って衝突するのみであるため、イオンがサセプタ１１の上面に堆積した反応生成物を衝撃力によって剥離させることはなく、サセプタ１１を削ることもない。

一方、イオンと同様にサセプタ１１の上面に到達したラジカルは、サセプタ１１の上面に堆積した反応生成物に接触し（ラジカル接触ステップ）（ステップＳ２５）、他の揮発性の反応生成物を生成する。該生成された他の揮発性の反応生成物は、サセプタ１１の上面から容易に離脱（揮発）し、本排気ラインや粗引きラインによってチャンバ１０の外へ排出される。これにより、サセプタ１１上に堆積した反応生成物が除去される。

次いで、シャワーヘッド３３への所定の高周波電力の印加開始から所定時間、例えば、２０秒だけ経過した後、ＣＰＵ５３は、ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６を制御して本排気ラインや粗引きラインの作動を停止し、高周波電源５２を制御してシャワーヘッド３３への所定の高周波電力の印加を停止し（ステップＳ２６）、さらに、スイッチ５１を制御してサセプタ１１の電気的状態を導通状態に切り替え（ステップＳ２７）、本処理を終了する。

図２の処理によれば、シャワーヘッド３３へ所定の高周波電力が印加され、サセプタ１１の電気的状態が浮遊状態に設定される。シャワーヘッド３３へ高周波電力が印加されると、シャワーヘッド３３近傍においてクリーニングガスからイオン及びラジカルが発生し、サセプタ１１の電気的状態が浮遊状態に設定されると、サセプタ１１は大きなセルフバイアスを発生しないため、イオンはサセプタ１１の上面に大きな運動エネルギを持って衝突することがなくサセプタ１１を削ることがないが、ラジカルはサセプタ１１に接触して化学的反応によりサセプタ１１上に堆積した反応生成物を除去する。その結果、サセプタ１１の吸着面の面粗度が悪化することがない。したがって、洗浄処理後のプラズマ処理におけるサセプタ１１とウエハＷの間からの伝熱ガスのリーク量を増大させることなく、サセプタ１１上に堆積した反応生成物を除去することができる。

また、プラズマ処理装置１は、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３を収容するチャンバ１０を備え、シャワーヘッド３３はチャンバ１０の上部に配置され、サセプタ１１はチャンバ１０の下部に配置され、サセプタ１１には高周波電源５２が接続されるので、ウエハＷに所望のレシピに応じたエッチング処理を容易に施すことができ、さらには、成膜処理等の他のプラズマ処理も容易に施すことができる。また、サセプタ１１がチャンバ１０内に収容されるため、チャンバ１０内を減圧することによって、ラジカルの化学反応によって生成された他の反応生成物を除去することができ、サセプタ１１を適切に洗浄することができる。

以上、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置及びその洗浄方法について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上述したプラズマ処理装置１は、チャンバ１０内の上部及び下部にそれぞれ電極を備える平行平板型のプラズマ処理装置であるが、本発明は、ウエハＷを載置する載置台と、高周波電源に接続される電極とを備えるプラズマ処理装置であれば適用可能であり、例えば、エレクトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置や表面波（ＳＰＡ）プラズマ処理装置等のリモートプラズマ処理装置にも適用可能である。

また、上述したプラズマ処理装置１では、載置台を洗浄したが、洗浄の対象は載置台に限られず、電気的状態をフローティング状態に設定可能なものであれば洗浄可能である。例えば、チャンバの内壁や上部電極の電気的状態をフローティング状態にすれば、本発明を適用してチャンバの内壁や上部電極を洗浄可能である。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
（実施例１）
図１のプラズマ処理装置１において、図２の洗浄処理を以下の条件で実行した。

チャンバ１０内の圧力：２．６７Ｐａ
クリーニングの種類：Ｏ₂ガス
クリーニングガスの供給流量：６００ＳＣＣＭ
シャワーヘッド３３への印加高周波電力：２０００Ｗ
次いで、シーズニングを実行した後、伝熱ガス供給孔２７から供給されるＨｅガスの圧力を０．６６７ｋＰａに設定してウエハＷのエッチング処理を行い、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３への高周波電力の積算印加時間（以下「積算ＲＦ時間」という）に対する吸着面及びウエハＷの裏面の間隙からのＨｅガスのリークレートを計測した。そして、計測結果を図３のグラフに実線で示した。また、積算ＲＦ時間が０時間、１３００時間及び３２３１時間のそれぞれにおいて吸着面の平均面粗度を測定した。
（実施例２）
プラズマ処理装置１において、図２の洗浄処理を実施例１と同じ条件で実行した。

次いで、シーズニングを実行した後、伝熱ガス供給孔２７から供給されるＨｅガスの圧力を３．３３ｋＰａに設定してウエハＷのエッチング処理を行い、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３への積算ＲＦ時間に対する吸着面及びウエハＷの裏面の間隙からのＨｅガスのリークレートを計測した。そして、計測結果を図３のグラフに一点鎖線で示した。また、積算ＲＦ時間が０時間、１３００時間及び３２３１時間のそれぞれにおいて吸着面の平均面粗度を測定した。
（実施例３）
プラズマ処理装置１において、図２の洗浄処理を実施例１と同じ条件で実行した。

次いで、シーズニングを実行した後、伝熱ガス供給孔２７から供給されるＨｅガスの圧力を６．６７ｋＰａに設定してウエハＷのエッチング処理を行い、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３への積算ＲＦ時間に対する吸着面及びウエハＷの裏面の間隙からのＨｅガスのリークレートを計測した。そして、計測結果を図３のグラフに二点鎖線で示した。また、積算ＲＦ時間が０、１３００及び３２３１時間のそれぞれにおいて吸着面の平均面粗度を測定した。

各実施例において、図２の洗浄処理実行後、サセプタ１１を目視で確認したところ、サセプタ１１の上面（吸着面）に堆積した反応生成物は除去されていることが確認できた。

また、図３に示すように、各実施例において、図２の洗浄処理実行後のエッチング処理におけるＨｅガスのリークレートは、非常に少なく、具体的には、積算ＲＦ時間が６００時間（図示せず）においても、Ｈｅガスの許容リークレートである２ＳＣＣＭ以下であった。

上記実施例１乃至３における吸着面の面粗度は、積算ＲＦ時間が０時間において０．１３μｍであったのに対して、上記積算ＲＦ時間が１３００時間では０．１９μｍであり、上記積算ＲＦ時間が３２３１時間では０．２７μｍであり、殆ど変化していないことが分かった。これにより、イオンがサセプタ１１を削らないことが分かった。

以上より、図１のプラズマ処理装置１及び図２の洗浄処理によれば、Ｈｅガスのリークレートを増大させることなく、サセプタ１１の上面に堆積した反応生成物を除去することができることが分かった。

尚、上述した実施例１乃至３のプラズマ処理装置１では、エッチング処理されるウエハＷの直径は３００ｍｍであり、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３の間の電極間距離Ｄが３５±１ｍｍに設定されたが、ウエハＷの直径が２００ｍｍであり、電極間距離Ｄが７０±１ｍｍに設定された他のプラズマ処理装置でも、プラズマ処理装置１と同様の結果が確認された。

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図１のプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理装置の洗浄処理のフローチャートである。図２の洗浄処理実行後のエッチング処理における高周波電力の積算印加時間とＨｅガスのリークレートとの関係を示すグラフである。従来の平行平板型プラズマ処理装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１，４０プラズマ処理装置
１０，４１チャンバ
１１，４３サセプタ
１２，６５排気路
１３バッフル板
１４ＡＰＣ
１５ＴＭＰ
１６ＤＰ
１７排気管
１８，４５，４６，５２高周波電源
１９整合器
２０，３５電極板
２２直流電源
２４フォーカスリング
２５冷媒室
２６配管
２７，４８伝熱ガス供給孔
２８伝熱ガス供給ライン
２９伝熱ガス供給管
３０プッシャーピン
３１搬入出口
３２ゲートバルブ
３３シャワーヘッド
３４，４７ガス通気孔
３６電極支持体
３７バッファ室
３８処理ガス導入管
４２上部電極
４４真空排気口
５０導線
５１スイッチ
５３ＣＰＵ

Claims

被処理体を載置する載置台と、高周波電源に接続される電極とを備えるプラズマ処理装置において、
前記載置台の電気的状態を浮遊状態及び導通状態のいずれかに設定する電気的状態設定部と、前記高周波電源を制御して前記電極へ高周波電力を印加し且つ前記電気的状態設定部を制御して前記載置台の電気的状態を浮遊状態に設定する制御部とを備え、
前記印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが前記載置台に接触することを特徴とするプラズマ処理装置。
前記載置台及び前記電極を収容する収容室を備え、前記電極は前記収容室の上部に配置され、前記載置台は前記収容室の下部に配置され、前記載置台には他の高周波電源が接続されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
前記被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は３５ｍｍ近傍であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
前記被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は７０ｍｍ近傍であることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
被処理体を載置する載置台と、高周波電源に接続される電極とを備えるプラズマ処理装置の洗浄方法であって、
前記電極へ高周波電力を印加する高周波電力印加ステップと、
前記載置台の電気的状態を浮遊状態に設定する浮遊状態設定ステップと、
前記印加された高周波電力に起因して洗浄ガスから発生したラジカルが前記載置台に接触するラジカル接触ステップ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。
前記被処理体は直径が３００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は３５ｍｍ近傍に設定されることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法。
前記被処理体は直径が２００ｍｍの円板状物であり、前記載置台と前記電極の間の距離は７０ｍｍ近傍に設定されることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理装置の洗浄方法。