JP2018195817A - プラズマ処理装置の洗浄方法 - Google Patents

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    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

【課題】低圧条件で所定のプラズマによりプラズマ処理装置の非プラズマ面に付着した付着物を除去することを目的とする。【解決手段】処理容器内のプラズマ処理室にて基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、プラズマ処理した基板を搬出した後、該プラズマ処理室の一部の領域を絶縁させる第１のステップと、前記プラズマ処理室にてフルオロカーボンガスのプラズマを生成する第２のステップと、前記プラズマ処理室の前記絶縁させた領域から該プラズマ処理室の外側の空間に供給した前記フルオロカーボンガスのプラズマにより前記外側の空間の非プラズマ面の付着物を除去する第３のステップと、を有するプラズマ処理装置の洗浄方法が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理装置の洗浄方法に関する。
プラズマ処理装置において、プラズマ処理されたウェハを搬出した後、プラズマ生成空間であるプラズマ処理室に酸素ガスを導入し、ドライクリーニング処理を実行することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、プラズマ処理室の圧力を２６．７Ｐａ〜８０．０Ｐａに設定し、酸素ガスのプラズマを生成してドライクリーニング処理を実行する。さらに、プラズマ処理室に四フッ化炭素ガスを導入し、四フッ化炭素ガスのプラズマを生成して酸化物除去処理を実行する。
特開２００７−２１４５１２号公報
しかしながら、上記のドライクリーニング手法では、プラズマ処理室の外側に位置するプラズマ処理装置の非プラズマ領域にプラズマを導入することが困難であるため、非プラズマ領域に付着した付着物を除去することは難しい。特に、上記のドライクリーニング手法では、酸化膜等の付着物の除去に必要な低圧条件で、非プラズマ領域にプラズマを導入することは困難である。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、低圧条件で所定のプラズマによりプラズマ処理装置の非プラズマ面に付着した付着物を除去することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器内のプラズマ処理室にて基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、プラズマ処理した基板を搬出した後、該プラズマ処理室の一部の領域を絶縁させる第１のステップと、前記プラズマ処理室にてフルオロカーボンガスのプラズマを生成する第２のステップと、前記プラズマ処理室の前記絶縁させた領域から該プラズマ処理室の外側の空間に供給した前記フルオロカーボンガスのプラズマにより前記外側の空間の非プラズマ面の付着物を除去する第３のステップと、を有するプラズマ処理装置の洗浄方法が提供される。
一の側面によれば、低圧条件で所定のプラズマによりプラズマ処理装置の非プラズマ面に付着した付着物を除去することができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。 第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るシャッターの開閉の一例を示す図。 第２実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るクリーニング時の圧力及び高周波電力の関係を示す図。 第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャート。 第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るクリーニング時の圧力及び高周波電力の関係を示す図。
以下、本発明を実施するための一形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［プラズマ処理装置］
最初に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例である。本実施形態に係るプラズマ処理装置は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状の処理容器２を有している。処理容器２は、接地されている。
処理容器２内の底部には、セラミックス等の絶縁板３を介して、略円柱状の支持台４が設けられている。支持台４の上にはウェハＷを保持し、下部電極としても機能するステージ５が設けられている。
支持台４の内部には、冷却室７が設けられている。冷却室７には、冷媒導入管８を介して冷媒が導入される。冷媒は、冷却室７を循環し冷媒排出管９から排出される。また、絶縁板３、支持台４、ステージ５、静電チャック１１には、ウェハＷの裏面に伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、伝熱媒体を介してステージ５の冷熱がウェハＷに伝達されウェハＷが所定の温度に維持される。
ステージ５の上側中央部の上には、円形で、かつ、ウェハＷと略同径の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に吸着電極１２を配置している。吸着電極１２には、直流電源１３が接続されており、直流電源１３から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハＷが静電チャック１１に静電吸着する。
ステージ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置されたウェハＷを囲むように、円環状のフォーカスリング１５が配置されている。フォーカスリング１５は、例えばシリコン等の導電性材料から形成され、プラズマの均一性を向上させる作用を有する。ステージ５の側面は、ステージ側面被覆部材６０で覆われる。
ステージ５の上方には、ガスシャワーヘッド４０が設けられている。ガスシャワーヘッド４０は、下部電極として機能するステージ５と対向して設けられ、上部電極としても機能する。ガスシャワーヘッド４０は、絶縁材４１を介して、処理容器２の天井部に支持されている。ガスシャワーヘッド４０は、電極板２４と、電極板２４を支持する導電性材料の電極支持体２５とを有する。電極板２４は、例えばシリコンやＳｉＣ等の導電体又は半導体で構成され、多数のガス孔４５を有する。電極板２４は、ステージ５との対向面を形成する。
電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられており、ガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。ガス供給管２７には、開閉弁２８及びマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０は、エッチング等のプラズマ処理のための処理ガスやクリーニング処理のためのクリーニングガス等を供給する。ガスは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９により流量制御され、開閉弁２８の開閉に応じてガス供給管２７及びガス導入口２６を介してガス拡散室４４に運ばれる。ガスは、ガス拡散室４４にて拡散し、多数のガス孔４５から処理容器２の内部に導入される。
処理容器２には、その内壁にエッチング等のプラズマ処理時に生成される反応生成物が付着することを防止するためのデポシールド２３が着脱自在に設けられてもよい。また、デポシールド２３は、支持台４及びステージ５の外周側の排気空間Ｓ２に設けられてもよい。
デポシールド２３とステージ５との間には、円環状に形成されたバッフル板２０が設けられている。デポシールド２３及びバッフル板２０には、アルミニウム材に、アルミナ、イットリア（Ｙ２Ｏ３）等のセラミックスを被覆したものを好適に用いることができる。
バッフル板２０は、ガスの流れを整え、プラズマ処理室Ｓ１から排気空間Ｓ２へ均一にガスを排気する機能を有する。プラズマ処理室Ｓ１は、ステージ５、ガスシャワーヘッド４０、デポシールド２３及びバッフル板２０にて形成されたプラズマ生成空間（プラズマ処理空間）である。プラズマ処理室Ｓ１の内部では、ガスシャワーヘッド４０から供給されたガスから所定のプラズマが生成され、プラズマにより所定の処理がウェハＷに施される。
プラズマ処理室Ｓ１の一部は、シャッター２２により開閉可能となっている。ウェハＷの搬入及び搬出時、ゲートバルブＧＶを開き、リフター５５の駆動によりシャッター２２を下降させてシャッター２２を開け、シャッター２２の開口からプラズマ処理室Ｓ１にウェハＷを搬入したり、プラズマ処理室Ｓ１からウェハＷを搬出したりする。
処理空間Ｓ１の下側のバッフル板２０の下には、排気を行うための排気空間Ｓ２が形成されている。これにより、バッフル板２０の下流側の排気空間Ｓ２にプラズマが侵入することを抑制することができる。
第１の高周波電源５１は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦを発生する。第１の高周波電源５１は、例えば６０ＭＨｚの周波数の高周波電力ＨＦを発生する。第１の高周波電源５１は、整合器５２を介してガスシャワーヘッド４０に接続されている。整合器５２は、第１の高周波電源５１の出力インピーダンスと負荷側（上部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
第２の高周波電源５３は、ウェハＷにイオンを引き込むための高周波バイアス電力ＬＦを発生する。第２の高周波電源５３は、例えば２０ＭＨｚの周波数の高周波バイアス電力ＬＦを発生する。第２の高周波電源５３は、整合器５４を介してステージ５に接続されている。整合器５４は、第２の高周波電源５３の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
処理容器２の底部には排気管３１が接続されており、排気管３１には排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、処理容器２内を所定の減圧雰囲気まで真空引きすることが可能である。また、処理容器２の側壁にはゲートバルブＧＶが設けられ、ゲートバルブＧＶの開閉により、処理容器２内にウェハＷを搬入及び搬出する。
プラズマ処理装置は、制御装置１００により制御される。制御装置１００は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０５、ＣＰＵ１１０、メモリ１１５等を備えるコンピュータである。メモリ１１５には、プラズマ処理装置で実行されるエッチングなどの各種のプラズマ処理をＣＰＵ１１０により制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、レシピが格納される。ＣＰＵ１１０は、メモリ１１５に格納されたレシピや制御プログラムを使用してプラズマ処理装置の各部（リフター５５、排気装置３５、直流電源１３、第１の高周波電源５１、第２の高周波電源５３、処理ガス供給源３０等）を制御する。
＜第１実施形態＞
［プラズマ処理装置の洗浄方法］
次に、かかる構成のプラズマ処理装置の洗浄方法について、第１〜第４実施形態の順に説明する。まず、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法の一例について、図２を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャートである。
なお、本処理が開始される前に、ウェハＷには、プラズマ処理装置にてエッチングや成膜等の所定のプラズマ処理が施された状態である。本処理が開始されると、制御装置１００の制御によりゲートバルブＧＶが開き、処理済のウェハＷが処理容器２から搬出され（ステップＳ１１）、シャッター２２を開かれた状態にする（ステップＳ１３）。ステップＳ１３は、処理容器２内のプラズマ処理室Ｓ１の一部の領域を絶縁させる第１のステップの一例である。つまり、本実施形態及び後述する各実施形態では、処理容器２の内部に設けられたシャッター２２を開くことで、プラズマ処理室Ｓ１の一部に絶縁された領域を作ることができる。すなわち、シャッター２２の開口部分が、プラズマ処理室の一部の絶縁された領域に相当する。
次に、ガスシャワーヘッド４０から四フッ化炭素ガスが導入される（ステップＳ１５）。ステップＳ１５は、プラズマ処理室Ｓ１に導入されたフルオロカーボンガスのプラズマを生成する第２のステップの一例である。本実施形態では、フルオロカーボンガスの一例として、四フッ化炭素ガス（ＣＦ４ガス）を導入する。ただし、導入するガスは、ＣＦ４ガスに限られず、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ５Ｆ８ガス及びＣ６Ｆ６ガスの少なくともいずれかであってもよい。
次に、制御装置１００の制御により酸化物除去処理が実行される（ステップＳ１７）。具体的には、ステップＳ１５にて導入された四フッ化炭素ガスは、プラズマ処理室Ｓ１の一部の絶縁された領域を介して、プラズマ処理室Ｓ１の外側であって処理容器２内の非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間（非プラズマ空間）Ｓ２に供給される。そして、供給された四フッ化炭素ガスのプラズマにより、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の面に付着しているシリコン酸化膜等の付着物が除去される。以下、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の面を「非プラズマ面」ともいう。
次に、シャッター２２が閉じられ（ステップＳ１９）、排気装置３５によりフッ素イオン等がプラズマ処理装置から排出され（ステップＳ２１）、本処理が終了する。
図３（ａ）に示すように、ウェハＷをプラズマ処理する間、シャッター２２は閉じられ、デポシールド２３とバッフル板２０とステージ５とガスシャワーヘッド４０とにより囲まれた閉空間であるプラズマ処理室Ｓ１に処理ガスが導入される。処理ガスは、プラズマ処理室Ｓ１内にて主に高周波電力ＨＦによって電離や解離され、プラズマが生成される。シャッター２２は、デポシールド２３及びバッフル板２０と同電位であり、グラウンドになっている。これにより、生成されたプラズマは、プラズマ処理室Ｓ１内のウェハＷの上方に閉じ込められ、ウェハＷに所望のプラズマ処理が施される。
ところで、プラズマ処理の間、ウェハＷを加工する際にシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）等の反応生成物が生成され、プラズマ処理室Ｓ１の内壁に付着する。反応生成物の一部は、デポシールド２３とバッフル板２０とシャッター２２とで囲っているプラズマ処理室Ｓ１の外側の空間である非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面にも徐々に付着していく。
そこで、本実施形態に係る洗浄方法では、シャッター２２を開け、プラズマ処理室Ｓ１の面に付着した反応生成物をクリーニングするだけでなく、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着した反応生成物をクリーニングし、除去する。
図３を参照して具体的に説明すると、本実施形態に係る洗浄方法では、図３（ａ）に示すようにウェハＷをプラズマ処理した後、図３（ｂ）に示すように処理後のウェハＷを搬出し、シャッター２２を開いた状態にする。処理後のウェハＷを搬出する際に開いたシャッター２２を閉じずに開いた状態のままにしてもよい。このように本実施形態では、本来、プラズマを遮蔽するシャッター２２を、クリーニング時においても開いた状態にすることで、プラズマ処理室Ｓ１の一部に絶縁された領域Ａを作る。
このようにして、本実施形態では、シャッター２２を開くことで、デポシールド２３及びバッフル板２０のグラウンド面に対して、図３（ｂ）に示す電気的にフローティングした絶縁領域Ａが形成される。そうすると、プラズマ処理室Ｓ１の外側の処理容器２は接地され、グラウンドになっているため、フローティングした絶縁領域Ａと処理容器２のグラウンド面の間に電位差が生じる。
クリーニング時には、プラズマ処理室Ｓ１に四フッ化炭素ガスが導入され、クリーニング用のプラズマである四フッ化炭素ガスのプラズマが生成されている。四フッ化炭素ガスのプラズマは、非プラズマ面よりも電位の高い絶縁領域Ａ（シャッター２２の開口）を通って、グラウンド面となっている非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に誘導される。
以上、第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理において、シャッター２２の開口と非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面との電位差により、プラズマが非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２側に入り込む電気的振舞いについて説明した。加えて、プラズマの構造的振舞いとして、クリーニング時にシャッター２２を開くことで、処理容器２の内部に空間的な歪が生じ、プラズマがシャッター２２の開口から非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２側に移動する。これにより、プラズマ処理室Ｓ１内だけでなく、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着した反応生成物を効果的にクリーニングし、排気により除去することができる。
＜第２実施形態＞
［プラズマ処理装置の洗浄方法］
次に、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャートである。なお、図４に示す第２実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理では、図２に示す第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理と同一処理のステップには同一のステップ番号を付して、説明を省略する。
つまり、第２実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法は、ステップＳ１５の四フッ化炭素ガスの導入の後に、ステップＳ４１の不活性ガスを導入してから、ステップＳ１７の酸化物除去処理を行う点でのみ第１実施形態に係る洗浄方法と異なる。
本実施形態においても、クリーニング時にシャッター２２を開けて絶縁領域Ａを作り、四フッ化炭素ガス及び不活性ガスのプラズマの一部をプラズマ処理室Ｓ１から非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２に誘導する。本実施形態では、プラズマ処理室Ｓ１と非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２との間に圧力が不均衡な状態を作ることで、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２にプラズマを誘導する。
特に、本実施形態では、四フッ化炭素ガスに更に不活性ガスを加えることで、ペニング効果により、より効果的にプラズマを非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２に誘導することができる。
ペニング効果とは、２種類の気体を封入して放電させると、単独の気体だけの場合よりも低い電圧で放電が起きる現象である。つまり、本実施形態では、四フッ化炭素ガスと不活性ガスとの２種類のガスを供給することで、ペニング効果により、四フッ化炭素ガスの単ガスの場合よりも低圧で放電を生じさせ、プラズマを発生させることができる。例えば、ＣＦ４ガスにＡｒガスを加えることで、ＣＦ４ガスの単ガスの場合よりも低圧でプラズマを発生させることができる。
従来のようにシャッター２２を閉じたままクリーニングを行う場合には、処理容器２内のプラズマ処理室Ｓ１側を相当高圧にしなければ、クリーニング用のプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導できない。
例えば、図５は、プラズマ処理室Ｓ１から非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２側へプラズマを誘導できたときを「〇」の記号で示し、そのときの圧力と高周波電力ＨＦを表に示す。ＣＦ４ガスにＡｒガスを加えてプラズマを生成し、図３（ａ）に示すようにシャッター２２を閉じたままクリーニングを行う。この場合、図５（ａ）に示すように、上部電極に印加する高周波電力ＨＦを１４００Ｗ、プラズマ処理室Ｓ１内を１５０ｍＴｏｒｒ（＝２０．０Ｐａ）の高圧にしたとき、プラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することができる。ここで、下部電極に印加する高周波電力ＬＦは１４００Ｗである。
これによれば、高周波電力ＨＦが１３００Ｗ以下の場合、プラズマ処理室Ｓ１内を１５０ｍＴｏｒｒにしてもプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することはできない。また、１４００Ｗの高周波電力ＨＦを印加しても、プラズマ処理室Ｓ１内を１５０ｍＴｏｒｒ未満にするとプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することはできない。
これに対して、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）やシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）のプラズマによるクリーニングには低圧という条件が必要になるため、プラズマ処理室Ｓ１内を１５０ｍＴｏｒｒよりも低圧にすることが好ましい。
そこで、本実施形態では、例えば、ＣＦｘガスにＡｒガスを加えてプラズマを生成し、図３（ｂ）に示すようにシャッター２２を開けてクリーニングを行う。これにより、ペニング効果によって図５（ｂ）に示すように、高周波電力ＨＦが１１００Ｗ以上であれば、プラズマ処理室Ｓ１内が４０ｍＴｏｒｒ（＝５．３３Ｐａ）の低圧であってもプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することができる。また、高周波電力ＨＦが１１００Ｗ未満であっても９００Ｗ以上の場合、プラズマ処理室Ｓ１内が７０ｍＴｏｒｒ（＝９．３３Ｐａ）以上の低圧でプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することができる。高周波電力ＨＦが９００Ｗ未満であっても、プラズマ処理室Ｓ１内が１００ｍＴｏｒｒ（＝１３．３３Ｐａ）以上であればプラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導することができる。
これにより、クリーニング時にシャッター２２を開けて絶縁領域Ａを作り、クリーニング用のガスを２種類以上導入することで、例えば、プラズマ処理室Ｓ１内が４０ｍＴｏｒｒの低圧の状態であっても、プラズマを排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３に誘導できる。これにより、イオンエッチングを促進し、プラズマ処理室Ｓ１だけでなく、排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３の非プラズマ面に付着した反応生成物の付着物をクリーニングし、除去することができる。
＜第３実施形態＞
［プラズマ処理装置の洗浄方法］
次に、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャートである。なお、図６に示す第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理では、図２に示す第１実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理と同一処理のステップには同一のステップ番号を付して、説明を簡略化又は省略する。
第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法は、ウェハＷを搬出するステップＳ１１の後に、ステップＳ３１〜Ｓ３５のドライクリーニング処理が付加されている点で第１実施形態に係る洗浄方法と異なる。
つまり、本実施形態では、ウェハＷを搬出した後、Ｏ２ガスを導入し（ステップＳ３１）、Ｏ２ガスのプラズマを生成し、プラズマ処理室Ｓ１内にてＯ２ガスのプラズマによりドライクリーニング処理を実行する（ステップＳ３３）。これにより、プラズマ処理室Ｓ１の壁面に付着したシリコン酸化膜の付着物を除去する。
なお、Ｏ２ガスのプラズマによりドライクリーニング処理を実行する処理は、プラズマ処理室Ｓ１に導入された酸素ガスのプラズマを生成する第４のステップの一例である。第４のステップは、ステップＳ１３〜Ｓ１７の第１のステップ〜第３のステップの前に行われる。
次に、排気装置３５を用いて酸素イオン等を排出した後（ステップＳ３５）、第１実施形態に係る洗浄処理と同様にシャッター２２を開く（ステップＳ１３）。次に、四フッ化炭素ガスを導入し（ステップＳ１５）、プラズマ処理室Ｓ１、排気空間Ｓ２及び非プラズマ空間Ｓ３の非プラズマ面に付着したシリコン酸化膜の付着物を除去する（ステップＳ１７）。次に、シャッター２２を閉じ（ステップＳ１９）、フッ素イオン等を排出した後（ステップＳ２１）、本処理を終了する。
以上に説明したように、第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法によれば、まず、酸素プラズマを使って処理容器２内のドライクリーニングを行う。このため、ドライクリーニングによりガスシャワーヘッド４０等のシリコンで形成されている部材が酸化され、新たなパーティクル発生源となる。そこで、本実施形態では、新たなパーティクル発生源のシリコン酸化膜を含め、非プラズマ面に付着したシリコン酸化膜の付着物を、四フッ化炭素ガスのプラズマを用いてクリーニングする。
その際、本実施形態においても、酸素プラズマによるクリーニングの後にシャッター２２を開けて絶縁領域Ａを作り、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２にプラズマを誘導する。これにより、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着したシリコン酸化膜の付着物を除去することができる。
＜第４実施形態＞
［プラズマ処理装置の洗浄方法］
次に、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法の一例について、図７を参照しながら説明する。図７は、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理の一例を示すフローチャートである。なお、図７に示す第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理では、図６に示す第３実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄処理と同一処理のステップには同一のステップ番号を付して、説明を簡略化又は省略する。
第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法は、四フッ化炭素ガスを導入するステップＳ１５の後に、不活性ガスを導入するステップＳ４１が付加されている点のみ、第３実施形態に係る洗浄処理と異なる。
つまり、本実施形態では、ウェハＷを搬出した後、Ｏ２ガスを導入し（ステップＳ３１）、Ｏ２ガスのプラズマを生成し、Ｏ２ガスのプラズマによりドライクリーニング処理を実行する（ステップＳ３３）。
次に、排気装置３５を用いて酸素イオン等を排出した後（ステップＳ３５）、第３実施形態に係る洗浄処理と同様にシャッター２２を開く（ステップＳ１３）。次に、四フッ化炭素ガス及びＡｒガス等の不活性ガスを導入し（ステップＳ１５、Ｓ４１）、処理容器２内に付着したシリコン酸化膜の付着物を除去する（ステップＳ１７）。次に、シャッター２２を閉じ（ステップＳ１９）、プラズマ処理室Ｓ１内のフッ素イオン等を排出した後（ステップＳ２１）、本処理を終了する。
以上に説明したように、第４実施形態に係るプラズマ処理装置の洗浄方法によれば、まず、酸素プラズマを使ってドライクリーニングを行う。このため、ドライクリーニングによりガスシャワーヘッド４０等のシリコンで形成されている部材が酸化され、新たなパーティクル発生源となる。そこで、本実施形態では、新たなパーティクル発生源のシリコン酸化膜を含め、非プラズマ面に付着したシリコン酸化膜の付着物を、四フッ化炭素ガス及び不活性ガスのプラズマを用いてクリーニングする。
その際、本実施形態においても、酸素プラズマによるクリーニングの後にシャッター２２を開けて絶縁領域Ａを作り、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２にプラズマを誘導する。
また、本実施形態では、四フッ化炭素ガス及び不活性ガスの混合ガスを導入することで、ペニング効果により、四フッ化炭素ガスの単ガスの場合よりも低圧でプラズマを発生させることができる。
シリコン酸化膜に対するプラズマによるクリーニングには低圧という条件が必要になる。これに対して、本実施形態では、低圧条件を満たした環境にて四フッ化炭素ガス及び不活性ガスの混合ガスのプラズマにより、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着したシリコン酸化膜の付着物を除去することができる。
例えば、ＣＦ４ガスにＡｒガスを加えることで、ＣＦ４ガスの単ガスの場合よりも低圧でプラズマを発生させることができる。
例えば、図８では、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２へのプラズマの誘導に成功した場合を「〇」の記号で示す。また、図８（ｂ）の星印は、図６のステップＳ３３の酸素プラズマのクリーニング時のプロセス条件を示す。図８（ａ）の星印は、図７のステップＳ３３の酸素プラズマのクリーニング時のプロセス条件を示す。
図８（ａ）では、プラズマ処理室Ｓ１内にＣＦ４ガス、Ａｒガス及びＯ２ガスの混合ガスを導入したときの結果を示す。図８（ｂ）では、ＣＦ４ガスのみをプラズマ処理室Ｓ１内に導入したときの結果を示す。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、シャッター２２を閉じ、酸素プラズマによるクリーニングが実行された場合が示されている。
図８（ａ）に示すプラズマ処理室Ｓ１内にＣＦ４ガス、Ａｒガス及びＯ２ガスの混合ガスを導入した場合、図８（ｂ）に示すＣＦ４ガスのみを導入した場合と比べて、より低圧で非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２にプラズマを誘導できている。
なお、図８（ａ）では、ＣＦ４ガス及びＡｒガスに加えて、Ｏ２ガスが供給されているが、Ｏ２ガスを供給しなくても、ペニング効果により図８（ｂ）に示す場合よりも低圧で非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２にプラズマを誘導することができる。
以上、プラズマ処理装置の洗浄方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置の洗浄方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、上記各実施形態では、洗浄対象となるプラズマ処理装置の壁面に付着した付着物の一例としてシリコン酸化膜を挙げて説明した。しかしながら、本発明に係る洗浄対象は、これに限らず、例えば、シリコン窒化膜の付着物であってもよい。この場合にも、上記各実施形態にて説明したシリコン酸化膜の付着物の除去時に使用したガスと同じＣＦ４ガス等のフルオロカーボンガスのプラズマ又はフルオロカーボンガス及び不活性ガスのプラズマを使用することができる。なお、フルオロカーボンガスに加える不活性ガスは、Ａｒガスに限らず、Ｈｅガスであってもよい。
また、本発明に係る洗浄対象は、これに限らず、例えば、ＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物であってもよい。この場合、ＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物の除去時に使用するガスは、酸素含有ガスが好ましい。
具体的には、ＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物を除去する際、以下の第１のステップ〜第３のステップが実行される。
第１のステップでは、シャッター２２を開いた状態にしてプラズマ処理室Ｓ１の一部の領域Ａを絶縁させる。第２のステップでは、プラズマ処理室Ｓ１に導入された酸素含有ガスのプラズマを生成する。第３のステップでは、プラズマ処理室Ｓ１の一部の絶縁された領域Ａから非プラズマ面に酸素含有ガスのプラズマを供給し、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着した付着物を除去する。
これにより、非プラズマ空間Ｓ３及び排気空間Ｓ２の非プラズマ面に付着したＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物を除去することができる。非プラズマ面に酸素含有ガスのプラズマを供給し、ＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物を除去する洗浄方法では、図２及び図６のステップＳ１５において、四フッ化炭素ガスを導入する替わりに酸素含有ガスを導入してもよい。図４及び図７のステップＳ１５及びＳ４１において、四フッ化炭素ガス及び不活性ガスを導入する替わりに酸素含有ガス及び不活性ガスを導入してもよい。
なお、シャッター２２は全開でなくても、開いていればよい。シャッター２２の開口部は電気的に絶縁され、グラウンド面から所定の電位差が生じるため、本実施形態のプラズマによるクリーニングの効果を奏することができる。ただし、シャッター２２を全開にすると、クリーニング用のプラズマが、排気空間Ｓ２や非プラズマ空間Ｓ３に誘導され易くなるため好ましい。
また、上記各実施形態では、シャッター２２がリフター５５により上下動する例を挙げた。しかしながら、本発明に係るプラズマ処理装置の洗浄処理は、これに限らず、シャッター２２及びデポシールド２３が一体的にリフター５５により上下動するようにしてもよい。
本発明に係るプラズマ処理装置は、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition ）装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
本明細書では、基板の一例としてウェハ（半導体ウェハ）Ｗを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種の基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
２ 処理容器
５ ステージ（下部電極）
７ 冷却室
１１ 静電チャック
１５ フォーカスリング
２０ バッフル板
２３ デポシールド
２２ シャッター
３０ 処理ガス供給源
３５ 排気装置
４０ ガスシャワーヘッド（上部電極）
５１ 第１の高周波電源
５３ 第２の高周波電源
１００ 制御装置
Ｓ１ プラズマ処理室
Ｓ２ 排気空間
Ｓ３ 非プラズマ空間

Claims (9)

  1. 処理容器内のプラズマ処理室にて基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、
    プラズマ処理した基板を搬出した後、該プラズマ処理室の一部の領域を絶縁させる第１のステップと、
    前記プラズマ処理室にてフルオロカーボンガスのプラズマを生成する第２のステップと、
    前記プラズマ処理室の前記絶縁させた領域から該プラズマ処理室の外側の空間に供給した前記フルオロカーボンガスのプラズマにより前記外側の空間の非プラズマ面の付着物を除去する第３のステップと、
    を有するプラズマ処理装置の洗浄方法。
  2. 前記プラズマ処理室にて酸素ガスのプラズマを生成する第４のステップと、
    前記第１のステップ〜第３のステップは、前記第４のステップの後に行われる、
    請求項１に記載の洗浄方法。
  3. 前記第３のステップの前に不活性ガスを導入する、
    請求項１又は２に記載の洗浄方法。
  4. 前記不活性ガスは、Ａｒガス又はＨｅガスである、
    請求項３に記載の洗浄方法。
  5. 前記プラズマ処理室の一部を形成するシャッターを開き、前記プラズマ処理室の一部を絶縁させる、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の洗浄方法。
  6. 前記第３のステップにて除去する前記非プラズマ面の付着物は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物である、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の洗浄方法。
  7. 前記フルオロカーボンガスは、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ５Ｆ８ガス及びＣ６Ｆ６ガスの少なくともいずれかである、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の洗浄方法。
  8. 処理容器内のプラズマ処理室にて基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置の洗浄方法であって、
    プラズマ処理した基板を搬出した後、該プラズマ処理室の一部の領域を絶縁させる第１のステップと、
    前記プラズマ処理室にて酸素含有ガスのプラズマを生成する第２のステップと、
    前記プラズマ処理室の前記絶縁させた領域から該プラズマ処理室の外側の空間に供給した前記酸素含有ガスのプラズマにより前記外側の空間の非プラズマ面の付着物を除去する第３のステップと、
    を有するプラズマ処理装置の洗浄方法。
  9. 前記第３のステップにて除去する前記非プラズマ面の付着物は、ＣｘＨｙ又はＣｘＦｙの有機ポリマー含有物である、
    請求項８に記載の洗浄方法。
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