JP4721336B2 - プラズマ処理装置及びそのクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びそのクリーニング方法に関し、特に、プラズマ処理に際して形成される堆積物を除去可能なプラズマ処理装置及びそのクリーニング方法に関する。

プラズマを利用したドライプロセスは、半導体製造装置、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体装置や液晶表示装置などの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が用いられている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。

このようなプラズマ処理においては、ドライエッチングや薄膜堆積などの際に生じた反応生成物が装置内壁面にどうしても堆積してしまう。そして、堆積量が多くなるとそれらが剥がれ落ちることにより、パーティクルなどの汚染物を発生させ、被処理物の膜欠陥や配線不良などの障害を生じさせる原因となる。また、処理装置内壁に堆積物がたまると処理環境に影響を与え、例えば、エッチング処理においてはエッチングレートが変動したり製品品質にバラツキを生じさせたりする。そのため、これら不具合への予防的処置として、定期的にあるいは反応生成物の堆積量を目安にして、装置内のクリーニングが行われている。

ここで、クリーニング方法としては、薬剤を用いて処理を行うウエットクリーニングとプラズマなどを用いて処理を行うドライクリーニングとがあるが、簡便性やクリーニング時間の短さなどによりドライクリーニングが主流となっている。ドライクリーニングでは、クリーニングガスをプラズマ処理装置内に導入し、マイクロ波や高周波電力などにより発生させたプラズマでクリーニングガスを分解、活性化させ、これを堆積物に作用させることにより堆積物を物理的あるいは化学的に除去している。

このようなドライクリーニングにおいてはクリーニングの作業効率を上げるなどの目的で、プラズマ処理装置内に防着板を設け、防着板を加熱して堆積物の分解や付着防止を図るもの（例えば、特許文献１）や防着板を電極としてプラズマを発生させ堆積物の分解を図るもの（例えば、特許文献２）などが提案されている。

一方、プラズマ処理装置においては、処理室内に円筒状の遮蔽板を設け、これをプラズマ処理時に被処理物を覆うように上昇させて、ガス流の影響や装置壁面からの影響を抑えて処理の均一化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献３）。

プラズマ処理装置のクリーニングにおいては、堆積物の除去性能を上げるとともにその作業時間を短くすることが重要である。クリーニング作業中は、エッチングや薄膜堆積などのプラズマ処理が行えず、クリーニング作業時間が長くなればなるほどプラズマ処理装置の稼働率が低下してしまうからである。そのため従来は、特許文献１または２に開示されているような技術により、堆積物の堆積量を軽減させたり除去を促進させるようなことをしていた。

しかしながら、特許文献１または２に開示されているような技術をもってしても、被処理物の処理作業とクリーニング作業とは別々に実行せざるをえず、クリーニング作業時間をどうしても別途設ける必要があった。また、処理室上部の堆積物を除去するような場合は、除去される場所と排出される場所（排出口）までの距離が長く、途中で再結合を起こしたり処理室内で拡散を起こしたりしていた。

その上、処理容器の内壁に堆積物が堆積すると、パーティクルなどの汚染物の発生とともに被処理物の処理作業条件が経時的影響を受ける問題も生じる。すなわち、内壁への堆積量の経時的変化が、処理容器内壁温度を変動させ、被処理物の処理作業条件がその影響を受けたり、被処理物の処理のために生成した分解種や活性種などが堆積物により失活するなどの影響を受ける。そのため、ロット毎にまとめてクリーニング作業をするような方法（例えば、図３（ｃ）上段の方法）を採用した場合、ロット内で製品品質のバラツキが生じやすいという問題を生じる。また、理想的には処理作業毎にクリーニング作業をするような方法（例えば、図３（ｃ）下段の方法）を行うことが望ましいが、この場合は処理装置としての稼働率が大幅に低下してしまうという問題を生じる。

また、特許文献３に開示されているような技術にしても、結局は遮蔽板に堆積物が堆積するため、堆積物による処理作業条件への影響は抑え切れられず、また、それを除去するクリーニング作業も別途必要となっていた。
特開平８−７８３９２号公報 特開平９−２７２９７９号公報 特開２００３−２０３９０４号公報

本発明は、被処理物が処理容器内にあるときでもクリーニング作業を行うことができ、さらには被処理物の処理作業とクリーニング作業を重複して行うことも可能なプラズマ処理装置及びそのクリーニング方法を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
プラズマ処理空間と、クリーニング空間と、を有する処理容器と、
被処理物を前記プラズマ処理空間において載置する載置手段と、
前記プラズマ処理空間と前記クリーニング空間との間を移動可能とされ、前記プラズマ処理空間に配置された時に、前記プラズマ処理空間に面する内壁の少なくとも一部を遮蔽する第１の遮蔽体と、
前記プラズマ処理空間と前記クリーニング空間との間を移動可能とされ、前記プラズマ処理空間に配置された時に、前記プラズマ処理空間に面する内壁の少なくとも一部を遮蔽する第２の遮蔽体と、
を備え、
前記第１及び第２の遮蔽体の一方を前記プラズマ処理空間に移動させた状態で前記載置手段に載置された前記被処理物をプラズマ処理可能とし、
前記第１及び第２の遮蔽体の他方を前記第１及び第２の遮蔽体の一方とは対称的な動作をさせて前記クリーニング空間に移動させた状態で前記クリーニング空間においてプラズマを形成することにより、前記第１及び第２の遮蔽板の前記他方の表面に形成された堆積物を除去可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。

また、本発明の他の一態様によれば、
プラズマ処理空間と、クリーニング空間と、を有する処理容器における前記プラズマ処理空間の内壁の少なくとも一部を第１の遮蔽体により遮蔽した状態で、前記プラズマ処理空間において被処理物のプラズマ処理を実施する工程と、
前記第１の遮蔽体を前記クリーニング空間に移動させ、前記プラズマ処理空間の内壁の少なくとも一部を前記第１の遮蔽体とは対称的な動作をさせた第２の遮蔽体により遮蔽する工程と、
前記クリーニング空間においてプラズマを生成させることにより、前記第１の遮蔽体の表面に形成された堆積物を除去する工程と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法が提供される。

本発明によれば、被処理物が処理容器内にあるときでもクリーニング作業を行うことができ、さらには被処理物の処理作業とクリーニング作業を重複して行うことができる。また、除去された堆積物が処理装置内に残留するおそれが極めて低く、クリーニング作業を頻繁に行うことができるので製品品質のバラツキも抑えることができる。そのため、産業上のメリットは多大である。

以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の具体例にかかるプラズマ処理装置１の断面構造を例示する概念図である。
また、図２は、その遮蔽構造体１２１、１２２の構造を例示する模式斜視図である。
また、図３は、これら遮蔽構造体１２１、１２２の動作を説明するための模式部分断面図である。

本実施形態のプラズマ処理装置１は、減圧環境を保持可能な処理容器１１を備え、処理容器１１の天井部分にはアルミニウム合金などで構成された上部電極３と処理ガスＧを導入するための処理ガス導入口１４が設けられている。プラズマ処理装置１の内部には被処理物１６を処理するための空間であるプラズマ処理室２が設けられ、その上方には、プラズマ発生室４が設けられている。プラズマ処理室２とプラズマ発生室４との間には、ガスの流れを安定させるために複数の孔があいているガス整流板１５が設けられている。プラズマ処理室２の下方には上部電極３に対向させるように下部電極２６が設けられており、この下部電極２６と上部電極３で平行平板電極を構成している。また、上部電極３は接地されており、下部電極２６には高周波電源２０が接続されている。なお、高周波電源の代わりに直流（ＤＣ）電源を接続してもよい。

下部電極２６には被処理物１６が載置可能であり、これを保持するための静電チャック（図示しない）が内蔵されている。被処理物１６の具体例は半導体装置用ウェーハや液晶表示装置用のガラス基板などであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマ処理が可能なあらゆる被処理物が含まれる。下部電極２６の被処理物１６が載置されている面の周縁には、逆流防止体２７が設けられている。逆流防止体２７には、図示した如く開口などがない板状態としてもよく、または、例えば、図示しない複数の貫通穴などが設けられたものとすることもできる。処理容器１１の底部にはクリーニングガスＣＧを導入するためのクリーニングガス導入口１７が、下側側面には排気室２１が設けられている。排気室２１には、圧力制御バルブ１８を介して排気ポンプ１９が接続されている。

処理容器１１の内壁付近には、第一の遮蔽構造体１２１と第二の遮蔽構造体１２２とが設けられている。第一の遮蔽構造体１２１は、第一の遮蔽体１２ａと第一の遮蔽体脚部１２ｃとからなる。第二の遮蔽構造体１２２は、第二の遮蔽体１２ｂと第二の遮蔽体脚部１２ｄとからなる。
ここで、第一の遮蔽構造体１２１と第二の遮蔽構造体１２２は、処理容器１１の内壁に近接して設けるようにした方がより望ましい。これら遮蔽構造体と処理容器１１の内壁との間が狭ければ、堆積物が遮蔽構造体の裏面側に回り込みにくくなる上、プラズマ処理室２のスペース効率が良くなるからである。第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂはアルミニウム合金などで構成され、耐熱性や耐化学反応性を考慮して表面にはアルマイト処理やセラミック溶射処理（アルミナ、イットリウムなど）などが適宜施されている。

本具体例では、図２に示すように、第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂは略円筒状であるが、その断面は円形に限定されるものではなく、例えば、三角形、矩形、多角形でもよい。第一の遮蔽体脚部１２ｃと第二の遮蔽体脚部１２ｄは、棒状体であり第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂの断面方向周縁に略均等に設けられているが、その配置と数は適宜変更が可能である。なお、第一の遮蔽体脚部１２ｃと第二の遮蔽体脚部１２ｄは棒状体であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂとそれぞれ一体をなすことも可能である。すなわち、第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂと同じ筒状体とすることもできる。ただし、後述のクリーニング作業のために活性種、分解種Ｒの通過する孔を少なくとも第二の遮蔽体脚部１２ｄにあけておく必要はある。

処理容器１１の底部外側には、第一の遮蔽構造体１２１と第二の遮蔽構造体１２２を昇降可能にするための遮蔽構造体昇降手段１３が設けられている。遮蔽構造体昇降手段１３は、その駆動源からの動力を第一の遮蔽体脚部１２ｃと第二の遮蔽体脚部１２ｄに伝え、当該遮蔽体脚部を昇降することにより、図３（ａ）及び（ｂ）に例示した如く、第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂを昇降可能にするものである。すなわち、図３（ａ）は、第一の遮蔽構造体１２１が上昇し第二の遮蔽構造体１２２が下降した状態を表し、図３（ｂ）は、第一の遮蔽構造体１２１が下降し第二の遮蔽構造体１２２が上昇した状態を表す。
遮蔽構造体昇降手段１３の動力源は具体的にはモータ、エアシリンダ、油圧シリンダなどで構成されるがこれに限定されるものではなく同様の機能を有する駆動源でもよい。
第一の遮蔽構造体１２１と第二の遮蔽構造体１２２はそれぞれ別の駆動源により個別に昇降可能とすることもできるが、単一の駆動源からの動力を歯車などで反転させて対称的な昇降動作（片方が上昇すると他方は下降する）をさせるようにすることもできる。第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂの上昇端位置と下降端位置は図示しない検出器からの信号で制御するようにしてもよいが、タイマーなどで時間管理をすることで制御してもよい。

第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂが上昇端位置にある時には、遮蔽体の上端面はガス整流板に近接した位置にあり、遮蔽体の下端面は逆流防止体２７の高さとほぼ同じ位置にある。すなわち、遮蔽体が上昇した時にはプラズマ処理室部分に接する処理容器１１の内壁が第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂで覆われることになる。第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂが下降端位置にある時には、遮蔽体の下端面は処理容器底に近接した位置にあり、遮蔽体の上端面は上昇している他方の遮蔽体の下端面より下の位置にある。また、図１に示すように第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂが下降した時には、当該遮蔽体は下部電極２６の側面と処理容器１１の間にありクリーニングをするための空間であるクリーニング室５に入る。

なお、下降端位置では第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂのすべての部分がクリーニング室５に入る必要はなく多少の突出はかまわないが、クリーニング効果の点からはすべての部分がクリーニング室５に入った方が望ましい。

次に、プラズマ処理装置１の動作について説明する。
被処理物１６を搬送手段（図示しない）により、処理容器１１の側壁の設けられた搬入出口（図示しない）から処理容器１１内部に搬入し、下部電極２６上に載置する。載置された被処理物１６は下部電極２６に内蔵された静電チャック（図示しない）により保持される。搬送手段が処理容器１１から出た後、搬入出口（図示しない）が閉じ処理容器１１が密閉される。そして、図３（ａ）または（ｂ）に表したように、第一の遮蔽構造体１２１と第二の遮蔽構造体１２２のいずれか一方を遮蔽構造体昇降手段１３により上昇させる。排気室２１を介して処理容器１１内が所定の圧力となるよう排気ポンプ１９で減圧される。その際の圧力調整は圧力制御バルブ１８で行う。

その後、処理ガスＧ（例えば、Ｏ_２などのエッチングガス、ＳｉＨ_４などの薄膜堆積ガスなど）を処理ガス導入口１４よりプラズマ発生室４に導入する。処理ガスＧの導入量は図示しない流量調整器などで行う。
次に、高周波電源２０から下部電極２６に、高周波電力を印加する。電力が印加された下部電極２６と接地されている上部電極３との間で電界が印加され、プラズマ発生室４にプラズマが発生する。発生したプラズマにより処理ガスＧが分解、活性化されて分解種、活性種Ｒが生成される。生成された分解種、活性種Ｒはガス整流板１５で流れの安定化を図られつつプラズマ処理室２に導かれる。導かれた分解種、活性種Ｒにより被処理物１６に各種の処理（例えば、エッチング、アッシング、薄膜堆積など）がふされる。従来は、この際に生成された反応生成物などが処理容器１１の内壁に堆積するのであるが、本発明においては第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂの内、上昇している方の遮蔽体に堆積する。その後、余剰のガスなどは逆流防止体２７と処理容器の内壁との間隙（あるいは逆流防止体２７に設けられた図示しない貫通穴など）を介して排気ポンプ１９により排気室２１に排気される。処理が終了した被処理物１６は搬送手段（図示しない）で処理容器１１の外に取り出される。

次に、クリーニング作業の手順について説明する。
堆積物の量やパーティクルの量が所定量を上回るとクリーニング作業を行うが、従来は、被処理物１６の処理作業とは別に時間をとってクリーニング作業を行う必要があった。すなわち、被処理物１６の処理作業を中断し、被処理物１６を処理容器１１の外に取り出し、クリーニングガスを処理容器内に導入し、プラズマを発生させてこのクリーニングガスを分解、活性化させ、これにより処理容器１１の内壁面に堆積した堆積物を分解除去するという工程を別に行わなければならなかった。例えば、図５（ｃ）に示すようにロット毎（上段の方法１）や処理作業毎（下段の方法２）に被処理物１６の処理作業を中断し、クリーニング作業を行わなければならなかった。

本発明においては、クリーニング作業を以下の手順で行い、クリーニング作業を被処理物１６の処理作業と重複させて行うこともできる。
すなわち、第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂに堆積した堆積物の量が所定量を上回るなどしてクリーニング作業が必要と判断されると、上昇端位置にあるその遮蔽体を下降させる。その際、下降端にあった他方の遮蔽体を上昇端位置まで上昇させる。
なお、クリーニング作業の時期は、後述のように測定器でパーティクル量などを測定して判断してもよいし、処理時間・処理数・ロット毎などのように時間的管理や定期的管理を行って判断してもよい。

下降させた遮蔽体がクリーニング室５に到達すると、クリーニングガス導入口１７からクリーニングガスＣＧ（例えば、ＳＦ_６，ＣＦ_４、Ａｒなど）がクリーニング室５に導入される。クリーニングガスＣＧの導入量は図示しない流量調整器などで行うが、クリーニング室５の圧力をプラズマ処理室２の圧力より低圧にすれば、クリーニング作業で分解された堆積物やクリーニングガスＣＧのプラズマ処理室２への流入を阻害することができる。なお、クリーニングガスＣＧの導入タイミングは必ずしも遮蔽体がクリーニング室５に到達した後でなくてもよく、遮蔽体の下降途中であってもよい。このようにすればクリーニング作業時間の短縮につながることになる。

下部電極２６には高周波電源２０が接続されているが、下部電極２６は導体で構成されているため、下部電極側面２６ａにも高周波電力が印加される。この下部電極側面２６ａと接地された処理容器１１の側壁が平行平板電極を構成するので、クリーニング室内にプラズマが発生し、発生したプラズマにより前述のクリーニングガスＣＧが分解、活性化されて分解種、活性種ＲＣが生成される。このとき、前述のように、遮蔽体脚部が棒状体であるか、あるいは分解種、活性種ＲＣが通る孔が開いているので、処理容器の内壁側に位置する第一の遮蔽体１２ａにも分解種、活性種ＲＣが短時間で到達しクリーニングをすることができる。そして、遮蔽体に到達した分解種、活性種ＲＣにより遮蔽体に堆積した堆積物は分解され、分解された堆積物は排気ポンプ１９により排気室２１に排気される。本具体例では、被処理物１６の処理作業に使用する高周波電力の一部をクリーニング作業に流用している。そのため、クリーニング作業用に別途クリーニングガスを分解、活性化させる手段を設ける必要がないという利点がある。

本発明によれば、処理容器の上部で堆積した堆積物の除去も処理容器の底部付近で行われる。そのため、従来のように分解された除去物が処理容器内に拡散することがない。また、堆積物の分解除去位置と排出位置が近接しているため排出も容易であり、拡散防止のみならず排出残も極めて少ないものとなる。したがって、被処理物１６が処理容器内にあるときにでもクリーニング作業を行うことができ、さらには被処理物の処理作業とクリーニング作業を重複して行うことができる。

逆流防止体２７は、本発明の必須の要件ではないが、図１及び図３に例示したようにクリーニング室５とプラズマ処理室２とを逆流防止体２７で仕切るようにすれば、分解された堆積物が処理容器内に拡散するのを阻害することができ、また、クリーニングガスＣＧも逆流防止体２７により処理容器内に拡散するのを阻害することができるためより望ましい。そして、このような構成にすれば、被処理物１６が処理容器内にあるときや被処理物１６の処理作業中にクリーニング作業をしても、分解された堆積物やクリーニングガスＣＧによる被処理物１６への影響は極めて少ないものとなる。なお、逆流防止体２７は、例えば複数の板状体を略平行且つ流路に対して斜めに配置した「ルーバー」あるいは「バッフル」状としてもよい。

以上のように本発明によれば、同じ処理容器内で被処理物１６の処理作業とクリーニング作業を重複して行うことができる上、クリーニング作業が被処理物１６の処理作業にあたえる影響を最小限にとどめることができる。そのため、処理作業とは別にクリーニング作業を行う必要がなく、処理装置としての稼働率は大幅に向上する。また、被処理物１６の処理作業中にクリーニング作業ができ稼働率の低下がないので、処理作業毎にクリーニング作業を行うことができ、処理容器内壁の堆積物が被処理物１６の処理作業条件に与える影響を排除して製品品質を安定させることもできる。

なお、前述の遮蔽体の入れ替え作業は短時間であるためその間に被処理物１６の処理作業を中断してもその影響は少なく、また、入れ替え作業中に被処理物１６の処理作業を続行しても、入れ替え作業が短時間であるため処理容器内壁への堆積はごくわずかである。そのため、遮蔽体の入れ替え作業は被処理物１６の処理作業中でもよいし、処理作業を中断して行ってもよい。

図４は、本発明の第二の具体例にかかるクリーニング用高周波電源を備えたプラズマ処理装置の要部基本構成を説明するための概念図である。すなわち、図４（ａ）は、第一の遮蔽体１２ａが上昇端位置にある時の、遮蔽体近傍を拡大して例示する模式図であり、図４（ｂ）は、第二の遮蔽体１２ｂが上昇端位置にある時の、遮蔽体近傍を拡大して例示する模式図である。

本具体例では、下部電極２６の被処理物１６が載置される部分と側面部分とを絶縁材２６ｂで電気的に分離し、クリーニング用の高周波電源２２を接続して下部側面電極２６ｃを構成している。なお、高周波電源の代わりに、直流（ＤＣ）電源を接続してもよい。クリーニング作業の手順は前述の場合と基本的には同じであるが、電源が独立しているためクリーニング作業に最適な電力や印加タイミングを選ぶことができる。

なお、本具体例では、プラズマ発生手段として高周波電力を使用する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマを発生させることのできる手段であればよい。例えば、マイクロ波などによりプラズマを発生させるものであってもよい。さらには、加熱によりクリーニングガスを分解、活性化させるような手段を設けるようにしてもよく、これらのものや前記高周波電力を使用するものを適宜組み合わせるようにしたものであってもよい。このように、クリーニングガスを分解、活性化させる手段を別途に設ければ、処理容器内にガスを分解、活性化させる手段を持たない装置（例えば、ケミカルドライエッチング装置）にも本発明の適応ができる。

本発明の作用を定量的に説明する。
図５は、本発明のクリーニングのサイクルを説明するための模式図である。すなわち、図５（ｃ）は前述したように従来のクリーニング作業のサイクルを模式的に示したタイムチャートであり、図５（ｂ）は本発明のクリーニングを被処理物１６の処理作業中に毎回平行して行った場合を模式的に示したタイムチャートである。また、図５（ａ）は、図５（ｂ）との比較のために行ったものであり、前述の遮蔽体の入れ替え作業やクリーニング作業を行わずに遮蔽体を上端位置に固定したまま被処理物１６の処理作業を行った場合を模式的に示したものである。
これらいずれの場合も、被処理物１６の処理作業条件としては、被処理物１６の処理対象膜はレジスト膜（アッシング作業）、処理ガスＧ（アッシングガス）はＯ_２、処理ガスＧの流量は１００ｓｃｃｍ、処理容器内圧力は６Ｐａ、高周波電力は２５０Ｗ、印加時間は６０秒である。また、図５（ｂ）のクリーニングガスの条件としては、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍ、ＣＦ_４ガスを１ｓｃｃｍ、クリーニング室内圧力は６Ｐａである。なお、プラズマ処理装置としては図１に示すものを用いたため、クリーニング作業における高周波電力と印加時間は被処理物１６の処理作業条件と同じである。

図５（ａ）、図５（ｂ）の作業を行いパーティクル発生の時期の変動を測定したものが図６である。ここで、堆積物の堆積量が多くなるとそれらが剥がれ落ちパーティクルの量が増加して被処理物の膜質などに障害がでるので、パーティクルの量が所定値に達するまでの時間が被処理物１６を連続処理可能な時間となる。
図６からは、図５（ａ）のクリーニング作業がない条件のものでは、作業時間が２００時間程度でパーティクル数が基準値に達し、図５（ｂ）の クリーニング作業がある条件のものでは、作業時間が３２０時間程度でパーティクル数が基準値に達していることがわかる。このことは、連続処理が可能な時間を１．６倍以上にすることができることを意味し、処理装置の稼働率を大幅に向上させることができる。

図７は、プラズマ処理装置１における堆積物の堆積量の分布を説明するための模式断面図である。
また、図８は、図７に表したＡ部分とＢ部分における堆積量を表すグラフ図である。
遮蔽構造体１２１、１２２が配置されるＡ部分に堆積する量は、Ｂ部分に堆積する量のほぼ２倍程度であり、より早い時間で堆積量が所定値に達してしまうことがわかる。そのため、本発明により被処理物１６の処理作業中にＡ部分に堆積する堆積物をクリーニングすることができれば、処理装置の稼働率を大幅に向上するのに非常に有効であることがわかる。

図９は、本発明の第三の具体例を例示する模式断面図である。
本具体例では、パーティクルの量を測定器で検出してクリーニング時期を認知している。すなわち、パーティクル検出器２４を設け、排気ポンプ１９により排気室２１に導かれたパーティクルの数が計測可能とされている。なお、測定対象はパーティクルの数を計測するものには限られず、堆積量の厚さを測定したり、堆積量の変動により処理条件が変動（例えば、高周波電源の出力変動や温度変動など）することをとらえるようにしてもよい。また、測定位置も排気室２１の付近に限られるものではなく、プラズマ処理室２、クリーニング室５、排気ポンプ１９の入り口付近などで行ってもよい。

信号処理手段２５は、パーティクル検出器２４からの計測信号が所定値に達したときをクリーニング時期と認知し、プラズマ処理装置の制御手段（図示しない）にクリーニング作業の開始を指示する。このようにクリーニング時期を測定器の測定値で認知することができれば、定期的にクリーニング作業を行うような場合よりも効率の高いクリーニング作業をすることができる。また、クリーニング作業中のパーティクルの量を計測することでクリーニング作業の終期を知ることができ、クリーニング時間の最適化を図ることもできる。さらには、クリーニングをしてもパーティクル数がすぐに所定値に達してしまい、クリーニング作業の周期が短くなっていることがわかれば、処理容器内全体のメンテナンス（クリーニング）が必要になっていることを知ることもできる。

なお、処理容器内全体のメンテナンス（クリーニング）を行ったとしても、従来クリーニングよりはその回数が格段に少ないので、処理装置の稼働率を大幅に向上できることに変わりはない。ここで、処理容器内全体のメンテナンス（クリーニング）は、処理ガス導入口１４とクリーニングガス導入口１７からクリーニングガスＣＧ（例えば、ＳＦ_６，ＣＦ_４、Ａｒなど）を導入し、前述の手順で分解種、活性種ＲＣを生成して処理容器内全体がクリーニングされるようにして行う。

また、本具体例においては、クリーニング室５の周囲に加熱手段２２が設けられている。加熱手段２２でクリーニング室５の付近を加熱すれば、第一の遮蔽体１２ａまたは第二の遮蔽体１２ｂが熱せられることになり堆積物の分解が促進される。また、処理容器や遮蔽体が熱せられることにより一度分解された堆積物の処理容器壁面や遮蔽体への再結合を阻害することもできる。なお、図９では、加熱手段をクリーニング室付近に設けたが、処理容器全体に設けるようにしてもよい。その場合は、処理容器１１の壁面が熱せられることにより処理容器壁面全体での堆積物の堆積が阻害される。また、加熱手段は図９に示したように処理容器の外側に設けてもよいし、処理容器壁面内に内蔵させたり処理容器の内側に設けたりしてもよい。加熱手段の具体例としては、電気ヒータ、赤外線ランプ、熱媒体を循環させるものなどがあるが、これに限定されるものではなく、同様の機能を持つものを採用することができる。

前述の具体例においては、第一の遮蔽体１２ａと第二の遮蔽体１２ｂの二枚の遮蔽体で説明しているが、遮蔽体の数は３枚以上であってもよい。この場合は、クリーニングすべき遮蔽体がクリーニング室５に露出するように、それぞれの遮蔽体の上昇・下降を決定すればよい。またこの場合、遮蔽体間のスペースを広めにとり分解種、活性種ＲＣの遮蔽体への到達率を上げるようにしたり、クリーニングガス導入口１７を処理容器壁面側に増設したりすることでクリーニング効率を改善することもできる。

以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。

本発明において用いる処理容器１１やこれらに付設される要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズ、材質などは本発明の範囲内において適宜変更して同様の作用効果が得られ、これらも本発明の範囲に包含される。

また、処理容器１１の内部の配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。例えば、図１などに表した具体例の上下を反転させた構造としてもよい。すなわち、ウェーハやガラス基板などの被処理物１６がその被処理面を下向きに固定され、その被処理面がプラズマ処理されるようにしてもよい。この場合、クリーニング室６は、プラズマ処理室２からみて上方に設けられることとなる。

また、前述した具体例においては、レジストのアッシングで本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、半導体装置や液晶表示装置の酸化膜などのエッチング、薄膜堆積、ドーピング、金属部品やプラスチック部品の表面処理などとして実現したすべてのプラズマ処理装置で適応が可能である。

さらにまた、前述した具体例においては、平行平板型のプラズマ処理装置を用いて説明したが、これに限られるものではなく、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）、表面波プラズマ（ＳＷＰ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などのソースプラズマ機構をもつ装置にも適応が可能であるし、ケミカルドライエッチング（ＣＤＥ）のように処理容器内にガスを分解、活性化する手段を持たないものでも、図２のようにクリーニングガスを分解、活性化する手段を設けることにより本発明の適応が可能である。

本発明の具体例にかかるプラズマ処理装置１の断面構造を例示する概念図である。 図１に表したプラズマ処理装置の遮蔽構造体１２１、１２２の構造を例示する模式斜視図である。 遮蔽構造体１２１、１２２の動作を説明するための模式部分断面図である。 本発明の第二の具体例にかかるクリーニング用高周波電源を備えたプラズマ処理装置の要部基本構成を説明するための概念図である。 本発明にかかるクリーニングのサイクルを説明するための模式図である。 本発明にかかるクリーニング作業の有無とパーティクル発生時期の変動との関係を示すグラフ図である。 プラズマ処理装置１における堆積物の堆積量の分布を説明するための模式断面図である。 図７に表したＡ部分とＢ部分における堆積量を表すグラフ図である。 本発明の第三の具体例にかかるパーティクル検出器を備えたプラズマ処理装置の要部基本構成を説明するための概念図である。

符号の説明

５ クリーニング室
１１ 処理容器
１２ａ 第一の遮蔽体
１２ｂ 第二の遮蔽体
１３ 遮蔽構造体昇降手段
１７ クリーニングガス導入口
２０ 高周波電源
２２ クリーニング用の高周波電源
２４ パーティクル検出器
２５ 信号処理手段
２６ 下部電極
２６ｃ 下部側面電極
２７ 逆流防止体
１２１ 第一の遮蔽構造体
１２２ 第二の遮蔽構造体
ＲＣ 活性種や分解種
ＣＧ クリーニングガス

Claims (9)

1. プラズマ処理空間と、クリーニング空間と、を有する処理容器と、
   被処理物を前記プラズマ処理空間において載置する載置手段と、
   前記プラズマ処理空間と前記クリーニング空間との間を移動可能とされ、前記プラズマ処理空間に配置された時に、前記プラズマ処理空間に面する内壁の少なくとも一部を遮蔽する第１の遮蔽体と、
   前記プラズマ処理空間と前記クリーニング空間との間を移動可能とされ、前記プラズマ処理空間に配置された時に、前記プラズマ処理空間に面する内壁の少なくとも一部を遮蔽する第２の遮蔽体と、
   を備え、
   前記第１及び第２の遮蔽体の一方を前記プラズマ処理空間に移動させた状態で前記載置手段に載置された前記被処理物をプラズマ処理可能とし、
   前記第１及び第２の遮蔽体の他方を前記第１及び第２の遮蔽体の一方とは対称的な動作をさせて前記クリーニング空間に移動させた状態で前記クリーニング空間においてプラズマを形成することにより、前記第１及び第２の遮蔽板の前記他方の表面に形成された堆積物を除去可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記クリーニング空間にクリーニングガスを導入する手段と、
   前記クリーニング空間において前記堆積物を除去する際に形成された生成物を前記処理容器の外に排出する手段と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記載置手段からみて前記プラズマ処理空間とは反対側に設けられた電極部をさらに備え、
   前記クリーニング空間は、前記電極部と前記処理容器の内壁との間に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記載置手段に電圧を印加する電源と、
   前記クリーニング空間に設けられ、前記載置手段と同電位とされた電極部と、
   をさらに備え、
   前記電源から前記載置手段に電圧を印加することにより、前記プラズマ処理空間においてプラズマを生成可能とし、
   前記電源から前記電極部に電圧を印加することにより、前記クリーニング空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記載置手段に電圧を印加する第１の電源と、
   前記クリーニング空間に設けられた電極部と、
   前記電極部に電圧を印加する第２の電源と、
   をさらに備え、
   前記第１の電源から前記載置手段に電圧を印加することにより、前記プラズマ処理空間においてプラズマを生成可能とし、
   前記第２の電源から前記電極部に電圧を印加することにより、前記クリーニング空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴する請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記第１及び第２の遮蔽体のいずれか一方を前記プラズマ処理空間に移動させ、前記第１及び第２の遮蔽体のいずれか他方を前記クリーニング空間に移動させた状態で、前記プラズマ処理空間において前記被処理物をプラズマ処理しつつ前記クリーニング空間において前記第１及び第２の遮蔽板の前記いずれか他方の表面に形成された堆積物を除去可能としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
7. 前記プラズマ処理空間と前記クリーニング空間との間に設けられ、前記クリーニング空間から前記プラズマ処理空間へのガスの流れを制限する逆流防止板をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
8. プラズマ処理空間と、クリーニング空間と、を有する処理容器における前記プラズマ処理空間の内壁の少なくとも一部を第１の遮蔽体により遮蔽した状態で、前記プラズマ処理空間において被処理物のプラズマ処理を実施する工程と、
   前記第１の遮蔽体を前記クリーニング空間に移動させ、前記プラズマ処理空間の内壁の少なくとも一部を前記第１の遮蔽体とは対称的な動作をさせた第２の遮蔽体により遮蔽する工程と、
   前記クリーニング空間においてプラズマを生成させることにより、前記第１の遮蔽体の表面に形成された堆積物を除去する工程と、
   を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
9. 前記堆積物を除去する工程において、前記クリーニング空間においてプラズマを生成させるとともに前記プラズマ処理空間においてもプラズマを生成させて前記プラズマ処理空間において被処理物のプラズマ処理を実施することを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。

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