JP4754465B2 - プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマを用いて半導体基板などを加工するプラズマ処理装置およびそのプラズマクリーニング方法に関する。

従来のプラズマ処理装置について、プラズマエッチング装置を一例として説明する。最初に、従来のプラズマエッチング装置を用いたエッチング方法について図５を参照しながら、以下に説明する。図５は、従来のプラズマエッチング装置を示す断面図である。

図５に示すように、従来のプラズマエッチング装置を用いたエッチング方法では、最初に、ロードロック室９０および真空処理容器９１を真空ポンプ１１３、９９により排気することで、それぞれ真空状態にする。次に、ゲートバルブ１１４を開けて、ロードロック室１１２に保持されたウエハ１１５を真空処理容器９１へ搬送する。その後、真空処理容器９１へ搬送されたウエハ１１５を下部電極９２上に静電チャックを用いて保持する。

続いて、真空処理容器９１の上方に設けられたガス導入管９８から所定のエッチングガスを導入しつつ、真空ポンプ９９により排気を行うことで、真空処理容器９１内が所定の圧力になるように調整する。エッチングガスの圧力が安定した後、高周波電源１１０に接続された下部電極９２と高周波電源１１１に接続された上部電極９３との間に高周波電力を加えることにより、真空処理容器９１内のエッチングガスをプラズマ化させる。ここで、チャンバー内のプラズマ１１７を安定化させるために、真空処理容器９１はアース９７に接続されている。

次に、下部電極９２上に保持されたウエハ１１５に対して、プラズマによるエッチングを行う。この時、ウエハ１１５あるいはウエハ１１５上に形成された堆積膜中の材料とプラズマが反応し、エッチング反応が進行する。エッチング反応が進行すると、エッチングガスと反応したウエハ１１５上の堆積膜中の材料は反応ガスとなり、真空ポンプ９９より真空処理容器９１の外へ排気される。

ここで、エッチング反応で生成した生成種の一部は、真空処理容器９１の内壁に付着物として堆積する。例えば、ウエハ１１５上に形成された酸化膜をプラズマエッチングする際には、ＣＦ４（四フッ化炭素）などのエッチングガスを使用すると、フルオロカーボン系の付着物が生成し、真空処理容器９１の内壁などに付着するおそれがある。生成した付着物の堆積の仕方は、被エッチング対象物やエッチングガスの種類などのエッチング条件で異なるが、付着物の堆積が進行し、堆積した付着物の膜厚が厚くなるにつれて応力が強くなると、真空処理容器９１の内壁などから付着物が剥離するようになる。この付着物の剥離がパーティクルの発塵となり、ウエハ１１５などに影響を与えると、製品の歩留まりを低下させてしまう。このため、真空処理容器９１内に堆積した付着物がパーティクルとなる前に、真空処理容器９１内をクリーニングし、付着物を取り除くことが必要となる。

ここで、一般的なプラズマエッチング装置のクリーニング方法について説明する。真空処理容器９１内をクリーニングする方法には、大きく分けてウエットクリーニングとプラズマクリーニングの２種類の方法がある。１つ目のウエットクリーニングは、真空処理容器９１を大気開放して、物理的および化学的に洗浄処理をすることにより、真空処理容器９１内の付着物を取り除く方法である。この方法は一般的に、プラズマエッチング装置のメンテナンスを行う際に実施される。また、ウエットクリーニングは、真空処理容器９１内の付着物を効果的に除去することが可能であるが、真空処理容器９１を大気開放するため、メンテナンスを実施した後に、再度、真空処理容器９１内を真空状態にする必要があり、プラズマ処理装置の復帰に時間がかかるという欠点がある。

一方、２つ目のプラズマクリーニングは、エッチング処理前あるいは処理後に、真空処理容器９１内に堆積する付着物をエッチングするためのエッチングガスを導入し、プラズマを放電することで、真空処理容器９１内の付着物を除去する方法である。この方法では、真空処理容器９１内を大気開放することなく、付着物を取り除くことができるため、プラズマエッチング装置を長時間停止する必要がない。このため、プラズマクリーニングは実際の半導体装置の生産現場で用いられることが多い。

次に、上述の従来のプラズマエッチング装置（図５）を用いたクリーニング方法について説明する。上述の従来のプラズマエッチング装置を用いたエッチング方法と基本的には同様であるが、クリーニングの際には、エッチングガスの代わりに、真空処理容器９１内の付着物を除去する作用を有するクリーニングガスを真空処理容器９１内に導入する。具体的なクリーニング方法としては、エッチング処理前あるいは処理後に、下部電極９２上にダミーウエハを搭載した後、真空処理容器９１内にクリーニングガスを導入してプラズマを発生させる。その後、プラズマにより真空処理容器９１内の付着物を除去し、真空処理容器９１に設けられた部材を傷めない程度の適当な時間で、プラズマの放電を終了する。

なお、クリーニング時に用いるダミーウエハは下部電極９２がプラズマによってエッチングされることを防ぐ目的で下部電極９２上に搭載するが、クリーニング条件によってはダミーウエハを用いなくてもよい。

ここで、プラズマクリーニングの際に、上部電極９３付近に堆積した付着物を効果的に除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来のプラズマエッチング装置におけるクリーニング方法を示す断面図である。同図に示すように、従来のプラズマエッチング装置では、上部電極はそれぞれ互いに絶縁された上部内周部電極１０１と上部外周部電極１０２とから構成されている。これにより、上部電極の外周部付近の付着物を除去する際には、上部内周部電極１０１をアース１０３に接地し、上部外周部電極１０２を高周波電源１０６に接続することで、下部電極１０７と上部外周部電極１０２との間に高周波電力を加える。一方、内周部の付着物を除去する際には、上部外周部電極１０２をアース１０４に接地し、上部内周部電極１０１を高周波電源１０５に接続することで、下部電極１０７と上部内周部電極１０１との間に高周波電力を加える。以上の方法によって、高周波電力を加えた側の上部電極にプラズマを発生させ、上部電極の外周部付近および内周部付近を効率良くエッチング反応させる。このような従来のプラズマクリーニング方法を用いた場合、上部電極付近に堆積した付着物の除去を効率良く行うことが可能である。
特開２００３−１７４０１４号公報

しかしながら、実際のプラズマエッチング装置では、エッチングの加工均一性を向上させるために、流速を制御する必要がある。このため、図６に示すように、従来のプラズマエッチング装置では、下部電極１０７はガスの排気部１０９と段差をつけて設けられており、下部電極１０７の下方における側面には、エッチングガスの流速を均一化するための整流板１０８が設置されている。

上述の構成によれば、下部電極１０７の下方における側面を囲む整流板１０８近傍では、プラズマが発生する領域から離れているため、プラズマに晒されにくく、付着物が除去されにくい。そのため、真空処理容器１００内でのプラズマクリーニングの処理時間が長くなるにつれて、プラズマによる付着物の除去効率が低下し、下部電極１０７の下方に設けられた整流板１０８付近の付着物は完全に除去されなくなる。その結果、徐々に付着物の膜厚が厚くなり、パーティクルが発生する原因となってしまう。

このように、従来のプラズマクリーニング方法では、下部電極１０７の上面よりも下方に設けられた部品へ付着する付着物が、被処理ウエハに悪影響を及ぼす不具合については考慮されておらず、特に、該付着物をプラズマクリーニングによって積極的に除去する方法およびそのための処理装置は十分に検討されていなかった。

また、著しく微細化が進む半導体デバイスにおいては、被処理ウエハの欠陥となりうる真空処理容器１００内から発生するパーティクルの粒径も小さくなり、０．２μｍ以下の微小なパーティクルが被処理ウエハへ及ぼす影響も考慮する必要が出てきた。そのため、真空処理容器１００内に設けられた部品や内壁に堆積した付着物を効率良く除去する方法とそのための装置が求められている。

そこで、本発明は、プラズマに暴露されにくい領域においても、効率的に付着物を除去することが可能なプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、基板をプラズマ処理するための処理室と、前記処理室内の上部に配置され、高周波電源に電気的に接続された上部電極と、前記処理室内に前記上部電極と対向し、高周波電源に電気的に接続され、前記基板を搭載可能な下部電極と、前記処理室内の、前記下部電極の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板と、第１のスイッチを介して、前記整流板に接続された第１の接地部とを備えている。

この構成によれば、整流板が第１のスイッチを介して第１の接地部と接続されているため、整流板を適宜フローティング状態または接地状態にすることができる。これにより、例えばプラズマ処理装置をプラズマを用いてクリーニングする際には、整流板をフローティング状態にすることで、処理室内に放電されたプラズマを整流板付近まで拡散させることができる。その結果、整流板の上面など、従来の方法ではクリーニングされにくい領域に堆積した付着物に対しても、プラズマが作用することで該付着物を効率良く除去することが可能となる。このため、パーティクルが製品に混入するのを抑えることができ、製品の歩留まりの低下を抑制することができる。

なお、本発明のプラズマ処理装置では、前記下部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有していてもよい。この場合、下部電極を下方に移動させることで、下部電極の上面と整流板の上面との段差を小さくすることができるため、プラズマクリーニングの際には、整流板付近の領域がプラズマにより晒されやすくなり、付着物の除去効率を向上させることができる。

また、前記上部電極よりも上方に配置され、前記処理室内の、前記上部電極の側面を囲む領域に設けられたカバーリングと、第２のスイッチを介して、前記カバーリングに接続された第２の接地部とをさらに備えていてもよい。この場合、カバーリングが第２のスイッチを介して第２の接地部に接続されているため、プラズマ処理装置のクリーニングの際には、カバーリングをフローティング状態にすることができる。これにより、従来のクリーニング方法ではプラズマが行き渡りにくいカバーリング付近の領域においても、プラズマを拡げることができ、効率的に付着物を除去することが可能となる。

なお、前記上部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有していてもよく、これにより、上部電極を上方へ移動させ、上部電極の下面とカバーリングの下面との段差を小さくすることができるため、カバーリング付近に堆積した付着物の除去効率をさらに向上させることが可能となる。

次に、本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法は、処理室と、前記処理室内に互いに対向し、設けられた上部電極および下部電極と、前記処理室内の、前記下部電極の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板と、前記整流板に第１のスイッチを介して接続された第１の接地部とを備えたプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、前記工程（ａ）の後、前記処理室にガスを導入および排気することで、前記処理室内が所定の圧力になるように調整する工程（ａ）と、前記第１のスイッチをオンにして、前記整流板と前記第１の接地部とを電気的に接続した状態で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｂ）と、前記工程（ｂ）の後、前記第１のスイッチをオフにして、前記整流板を電気的にフローティング状態にすることで、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｃ）とを備えている。

この方法によれば、工程（ｃ）において、整流板をフローティング状態にすることにより、処理室内に放電されたプラズマを整流板付近まで拡げることができ、整流板付近に堆積した付着物を除去することができる。その結果、本発明のプラズマ処理装置のクリーニング方法を用いると、従来の方法ではプラズマが晒されにくい領域においても、効果的に付着物を取り除くことができ、付着物によるパーティクルの発生を抑制することができる。このため、パーティクルが製品に混入するのを抑えることができ、製品の歩留まりの低下を抑制することができる。

なお、前記下部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有しており、前記工程（ｃ）は、前記整流板の上面と前記下部電極の上面との高さの差が小さくなるように、前記下部電極を前記処理室の下方へ移動させる工程を含んでいてもよい。

また、前記上部電極よりも上方に配置され、前記処理室内の、前記上部電極の側面を囲む領域に設けられたカバーリングと、前記カバーリングに第２のスイッチを介して接続された第２の接地部とをさらに備えており、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第２のスイッチをオンにして、前記カバーリングと前記第２の接地部とを電気的に接続した状態で、前記処理室内をクリーニングし、前記第１のスイッチをオンにして前記整流板と前記第１の接地部を電気的に接続し、且つ、前記第２のスイッチをオフにして、前記カバーリングを電気的にフローティング状態にすることで、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｄ）をさらに備えていてもよい。

さらには、前記上部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有しており、前記工程（ｄ）は、前記カバーリングの下面と前記上部電極の下面との高さの差が小さくなるように、前記上部電極を前記処理室の上方に移動させる工程を含んでいてもよい。

以上のような方法を用いれば、整流板やカバーリング付近など、従来の方法ではプラズマが行き届きにくい領域においてもプラズマを拡散させることができるため、より効果的に付着物にプラズマを作用させることができ、付着物の除去効率を向上させることができる。

本発明のプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法によれば、従来の方法ではプラズマに暴露されにくい下部電極の表面より下方に位置する領域や、上部電極よりも上方に位置する領域にまでプラズマを拡散させることができる。このため、プラズマ処理室内に堆積した付着物を効率的に除去することができ、パーティクルの発生を抑制することができるため、製品の歩留まりの低下を抑制する効果が得られる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。

(第１の実施形態)
以下、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置およびそのクリーニング法について図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。また、図１（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。なお、本実施形態においては、プラズマエッチング処理装置についての一例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理装置などの他のプラズマ処理装置を用いてもよい。

本実施形態のプラズマ処理装置は、図１（ａ）に示すように、基板を保持するためのロードロック室１２と、基板に対してエッチングを行うための真空処理容器１とを備えており、両者はゲートバルブ１４を介して接続されている。なお、チャンバー内のプラズマを安定化させるために、真空処理容器（処理室）１はアース７に接続されている。

さらに、本実施形態のプラズマ処理装置は、真空処理容器１内の上部に配置され、高周波電源１１に電気的に接続された上部電極３と、上部電極３よりも上方に配置され、真空処理容器１内の、上部電極３の側面を囲む領域に設けられたカバーリング（cover ring）６と、上部電極３と対向し、高周波電源１０に接続され、基板１５を搭載可能な下部電極２と、真空処理容器１のうち下部電極２の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板５とを備えている。また、真空処理容器１の上部に設けられ、ガスを導入するためのガス導入管８と、真空処理容器１の下面に設けられ、ガスを排気するための真空ポンプ９と、下部電極２上における基板１５の側面を囲む領域に設けられ、基板１５を下部電極２上に固定するためのフォーカスリング４とを備えている。真空処理容器１、上部電極３、下部電極２、および整流板５は互いに絶縁されている。なお、上部電極３には、ガス導入管８から導入されたガスが真空処理容器１の内部全体へ拡散されるように設けられたガス穴１６が複数個形成されている。

ここで、本実施形態のプラズマ処理装置では、整流板５は第１のスイッチ２８を介して第１の接地部１８に電気的に接続されており、プラズマ処理を行う際には第１のスイッチ２８を切り替えることにより、整流板５をフローティング状態または接地状態にすることができる。

続いて、上述の本実施形態のプラズマ処理装置を用いたクリーニング方法について図１（ｂ）、（ｃ）を参照しながら説明する。

最初に、図１（ｂ）に示すように、被処理基板のエッチング処理が終了した後、ダミーウエハとなる基板１５を下部電極２上に静電チャックを用いて保持する。次に、ガス導入管８からクリーニングガスを導入しつつ、真空ポンプ９より排気を行うことにより、真空処理容器１内が所定の圧力となるように調整する。

続いて、真空処理容器１内の圧力が安定した後、高周波電源１１に接続された上部電極３と高周波電源１０に接続された下部電極２との間に、高周波電力を加えることにより、クリーニングガスをプラズマ化させる。これにより、プラズマ化されたガスと真空処理容器１内に堆積した付着物とが反応することで、該付着物がガス状となって真空ポンプ９より真空処理容器１の外へ排出される。なお、この時、チャンバー内のプラズマ１７を安定化させるために、真空処理容器１をアース７に接続しておく。また、整流板５は、第１のスイッチ２８をオンにして第１の接地部１８に電気的に接続されている。

次いで、図１（ｃ）に示すように、引き続き、上部電極３と下部電極２との間に高周波電力を加えてクリーニングガスをプラズマ化させる。ここでは、第１の接地部１８に接続された第１のスイッチ２８をオフにして、整流板５をフローティング状態にする。この時、真空処理容器１内に放電されたプラズマがフローティング状態となった整流板５付近まで拡がることで、整流板５付近に堆積した付着物まで取り除くことができる。なお、プラズマが整流板５付近まで拡散する理由は、プラズマがアース面に向かって閉回路を形成する原理に基づくものである。この原理によれば、アース面に向かって進行する（電流を流す）性質を有するプラズマは、アース面が無くなるとより電位の低い状態の部分を求めて進行しようとする。このため、本工程では、フローティング状態になった整流板５へ向かって、プラズマ１７は拡がるようになる。以上の方法により、本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いて、真空処理容器１内に堆積した付着物を除去することができる。

本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法の特徴は、図１（ｂ）に示す工程では、整流板５を第１の接地部１８に接続した状態でクリーニングを行う一方で、図１（ｃ）に示す工程では、整流板５をフローティング状態にしてプラズマクリーニングを行うことにある。これにより、真空処理容器１の中央部付近に発生したプラズマ１７は、上述の原理に基づき、整流板５が設けられている真空処理容器１の下部付近まで拡散される。その結果、図１（ｂ）の工程で除去されずに残留している整流板５付近の付着物に対してもプラズマが作用することで、エッチング反応が進行し、該付着物を除去することが可能となる。従って、本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法を用いると、下部電極２の上面よりも低い位置にある整流板５の上面など、プラズマが晒されにくい領域においても、効率的に付着物を除去することができ、付着物によるパーティクルの発生を抑制することができる。このため、パーティクルが製品に混入するのを抑えることができ、製品の歩留まりの低下を抑制することができる。

なお、本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法では、被処理基板をエッチング処理した後に、図１（ｂ）に示す工程を行ったが、これに限定されるものではなく、被処理基板のエッチング処理前に、プラズマ処理装置のクリーニングを行ってもよい。また、図１（ｂ）に示す工程と図１（ｃ）に示す工程とを逆に行ってもよい。

また、本実施形態において、ダミーウエハとなる基板１５は、下部電極２がプラズマによりエッチングされることを防ぐために導入しているが、クリーニング時のエッチング条件によっては必ずしも基板１５を下部電極２上に搭載しなくてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。また、図２（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。なお、本実施形態のプラズマ処理装置は、下部電極の構成が第１の実施形態のプラズマ処理装置と異なっている。従って、第１の実施形態と同様な構成部分については適宜簡略化して説明する。

本実施形態のプラズマ処理装置は、ロードロック室１２にゲートバルブ１４を介して接続された真空処理容器１と、真空処理容器１内の上部に配置された上部電極３と、上部電極３よりも上方に配置され、真空処理容器１内の、上部電極３の側面を囲む領域に設けられたカバーリング６と、上部電極３と対向し、基板１５を搭載可能な下部電極２２と、真空処理容器１内の、下部電極２２の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板５とを備えている。なお、上部電極３および下部電極２２は、高周波電源１１、１０にそれぞれ接続されている。

また、本実施形態のプラズマ処理装置は、真空処理容器１の上部に設けられたガス導入管８と、真空処理容器１の下面に設けられた真空ポンプ９と、下部電極２２上における基板１５の側面を囲む領域に設けられたフォーカスリング４とを備えている。なお、上部電極３にはガス穴１６が複数個形成されている。また、真空処理容器１、上部電極３、下部電極２、および整流板５は互いに絶縁されている。

ここで、本実施形態のプラズマ処理装置では、下部電極２２は真空処理容器１内において上下に移動する駆動機構を有している。また、整流板５は第１のスイッチ２８を介して第１の接地部１８に電気的に接続されており、プラズマ処理を行う際には第１のスイッチ２８を切り替えることにより、整流板５をフローティング状態または接地状態にすることができる。

続いて、上述の本実施形態のプラズマ処理装置を用いたクリーニング方法について図２（ｂ）、（ｃ）を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態のクリーニング方法と同様な部分については簡略化して説明する。

最初に、図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、被処理基板のエッチング処理が終了した後、ダミーウエハとなる基板１５を下部電極２２上に保持する。次に、真空処理容器１内が所定の圧力となるように調整する。

続いて、真空処理容器１内の圧力が安定した後、上部電極３と下部電極２との間に、高周波電力を加えることにより、ガス導入管８より導入されたクリーニングガスをプラズマ化させる。これにより、プラズマ化されたガスと真空処理容器１内に堆積した付着物とが反応して、該付着物が真空ポンプ９より真空処理容器１の外へ排出される。なお、真空処理容器１はアース７に接続しておく。また、整流板５は、第１のスイッチ２８をオンにして第１の接地部１８に電気的に接続されている。

次いで、図２（ｃ）に示すように、引き続き、上部電極３と下部電極２２との間に高周波電力を加えてクリーニングガスをプラズマ化させる。ここで、駆動機構を有する下部電極２２を下方へ移動させ、下部電極２２の上面と整流板５の上面の高さの差が小さくなるようにする。またこの時、第１のスイッチ２８をオフにして、整流板５をフローティング状態にする。これにより、真空処理容器１内に放電されたプラズマがフローティング状態となった整流板５付近まで拡がることで、整流板５付近に堆積した付着物まで取り除くことができる。

本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法の特徴は、図２（ｂ）に示す工程では、整流板５を第１の接地部１８に接続した状態でクリーニングを行う一方で、図２（ｃ）に示す工程では、整流板５をフローティング状態にして、且つ、下部電極２２を下方へ移動させてプラズマクリーニングを行うことにある。これにより、整流板５の電位がより低い状態となり、整流板５の上面と下部電極２２の上面との段差が小さくなることで、整流板５は第１の実施形態のクリーニング方法に比べてプラズマにより晒されやすくなる。その結果、本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法を用いると、より効率良く整流板５付近に堆積した付着物を除去することが可能となり、付着物によるパーティクルの発生を抑制する効果が得られる。このため、パーティクルが製品に混入するのを抑えることができ、製品の歩留まりの低下を抑制することができる。

なお、本実施形態のクリーニング方法では、図２（ｃ）に示す工程で整流板５をフローティング状態にして下部電極２２を駆動する方法を挙げたが、整流板５を第１の接地部１８と電気的に接続した状態で下部電極２２を駆動する方法を用いてもよい。この場合においても、整流板５は従来のクリーニング方法よりもプラズマに晒されやすくなるため、整流板５付近に堆積した付着物を十分に除去することができる。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置およびそのクリーニング法について図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。図３（ａ）は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。また、図３（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、それぞれ本実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。なお、本実施形態のプラズマ処理装置は、カバーリング６の構成が第１の実施形態のプラズマ処理装置と異なっている。従って、第１の実施形態と同様な構成部分については適宜簡略化して説明する。

本実施形態のプラズマ処理装置は、ロードロック室１２にゲートバルブ１４を介して接続された真空処理容器１と、真空処理容器１内の上部に配置された上部電極３と、上部電極３よりも上方に配置され、真空処理容器１内の、上部電極３の側面を囲む領域に設けられたカバーリング６と、上部電極３と対向し、基板１５を搭載可能な下部電極２と、真空処理容器１内の、下部電極２の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板５とを備えている。なお、上部電極３および下部電極２は、高周波電源１１、１０にそれぞれ接続されている。

また、本実施形態のプラズマ処理装置は、真空処理容器１の上部に設けられたガス導入管８と、真空処理容器１の下面に設けられた真空ポンプ９と、下部電極２上における基板１５の側面を囲む領域に設けられたフォーカスリング４とを備えている。なお、上部電極３にはガス穴１６が複数個形成されている。また、真空処理容器１、上部電極３、下部電極２、および整流板５は互いに絶縁されている。

ここで、本実施形態のプラズマ処理装置では、カバーリング６は第２のスイッチ２９を介して第２の接地部１９に電気的に接続されている。また、整流板５は第１のスイッチ２８を介して第１の接地部１８に電気的に接続されている。この構成により、プラズマ処理を行う際には、第１のスイッチ２８および第２のスイッチ２９を切り替えることにより、整流板５およびカバーリングをそれぞれフローティング状態または接地状態にすることができる。

続いて、上述の本実施形態のプラズマ処理装置を用いたクリーニング方法について、図３（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態のクリーニング方法と同様な工程については簡略化して説明する。

最初に、図３（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、被処理基板のエッチング処理が終了した後、ダミーウエハとなる基板１５を下部電極２上に保持する。次に、真空処理容器１内が所定の圧力となるように調整する。

続いて、真空処理容器１内の圧力が安定した後、上部電極３と下部電極２との間に、高周波電力を加えることにより、ガス導入管８より導入されたクリーニングガスをプラズマ化させる。これにより、プラズマ化されたガスと真空処理容器１内に堆積した付着物とが反応して、該付着物が真空ポンプ９より真空処理容器１の外へ排出される。なお、真空処理容器１はアース７に接続しておく。また、整流板５およびカバーリング６は、第１のスイッチ２８および第２のスイッチ２９をオンにすることにより、第１の接地部１８および第２の接地部１９とそれぞれ電気的に接続される。

次いで、図３（ｃ）に示すように、引き続き、上部電極３と下部電極２との間に高周波電力を加えてクリーニングガスをプラズマ化させる。ここで、第１のスイッチ２８をオフにして、整流板５をフローティング状態にする。これにより、真空処理容器１内に放電されたプラズマ１７がフローティング状態となった整流板５付近まで拡がることで、整流板５付近に堆積した付着物まで取り除くことができる。

次に、図３（ｄ）に示すように、第２のスイッチ２９をオフにして、カバーリング６をフローティング状態にする。一方、整流板５は第１のスイッチ２８をオンにして、第１の接地部１８と電気的に接続させる。この時、上述の工程（図３（ｃ）参照）で整流板５付近に拡がっていたプラズマ１７が、より電位の低い状態であるカバーリング６付近へ拡がるようになる。これにより、カバーリング６付近に堆積した付着物を取り除くことができる。

本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法の特徴は、図３（ｃ）に示す工程で整流板５をフローティング状態にしてクリーニングを行い、図３（ｄ）に示す工程では、カバーリング６をフローティング状態にしてクリーニングを行うことにある。この方法によれば、下部電極２の上面よりも低い位置にある整流板５付近だけでなく、上部電極３の上方に位置するカバーリング６付近のプラズマが晒されにくい領域においても、効率的に付着物を除去することができる。従って、本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法を用いると、真空処理容器１内全体にプラズマを行き渡らせることができるため、より効果的に真空処理容器１内に堆積した付着物を除去することができる。

なお、本実施形態において、下部電極２の代わりに、第２の実施形態のクリーニング方法で挙げた駆動機構を有する下部電極２２を用いてもよい。この場合、下部電極２２の上面と整流板５の上面との段差を小さくすることができるため、整流板５がプラズマにより晒されやすくなり、より効果的に整流板５付近に堆積した付着物を除去することが可能となる。

また、本実施形態のクリーニング方法では、図３（ｃ）に示す工程を省略し、カバーリング付近をクリーニングする工程（図３（ｄ）参照）のみを行ってもよい。この場合、従来のクリーニング方法では除去されにくいカバーリング６付近の付着物を十分に除去することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置およびそのクリーニング法について図４（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。図４（ａ）は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。また、図４（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、それぞれ本実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。なお、本実施形態のプラズマ処理装置は、上部電極３とカバーリング６の構成が第１の実施形態のプラズマ処理装置と異なっている。従って、第１の実施形態と同様な構成部分については適宜簡略化して説明する。

本実施形態のプラズマ処理装置は、ロードロック室１２にゲートバルブ１４を介して接続された真空処理容器１と、真空処理容器１内の上部に配置された上部電極４３と、上部電極３よりも上方に配置され、真空処理容器１内の、上部電極４３の側面を囲む領域に設けられたカバーリング６と、上部電極４３と対向し、基板１５を搭載可能な下部電極２と、真空処理容器１内の、下部電極２の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板５とを備えている。なお、上部電極４３および下部電極２は、高周波電源１１、１０にそれぞれ接続されている。

また、本実施形態のプラズマ処理装置は、真空処理容器１の上部に設けられたガス導入管８と、真空処理容器１の下面に設けられた真空ポンプ９と、下部電極２上における基板１５の側面を囲む領域に設けられたフォーカスリング４とを備えている。なお、上部電極３にはガス穴１６が複数個形成されている。また、真空処理容器１、上部電極３、下部電極２、および整流板５は互いに絶縁されている。

ここで、本実施形態のプラズマ処理装置では、上部電極４３は真空処理容器１内において上下に移動する駆動機構を有している。また、カバーリング６は第２のスイッチ２９を介して第２の接地部１９に電気的に接続されており、整流板５は第１のスイッチ２８を介して第１の接地部１８に電気的に接続されている。このため、プラズマ処理を行う際には、第１のスイッチ２８および第２のスイッチ２９を切り替えることにより、整流板５およびカバーリング６をそれぞれフローティング状態または接地状態にすることができる。

続いて、上述の本実施形態のプラズマ処理装置を用いたクリーニング方法について、図
４（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）を参照しながら説明する。なお、第１の実施形態のクリーニング方法と同様な工程については簡略化して説明する。

最初に、図４（ｂ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、被処理基板のエッチング処理が終了した後、ダミーウエハとなる基板１５を下部電極２上に保持する。次に、真空処理容器１内が所定の圧力となるように調整する。

続いて、真空処理容器１内の圧力が安定した後、上部電極４３と下部電極２との間に、高周波電力を加えることにより、ガス導入管８より導入されたクリーニングガスをプラズマ化させる。これにより、プラズマ化されたガスと真空処理容器１内に堆積した付着物とが反応して、該付着物が真空ポンプ９より真空処理容器１の外へ排出される。なお、真空処理容器１はアース７に接続しておく。また、整流板５およびカバーリング６は、第１のスイッチ２８および第２のスイッチ２９をオンにすることにより、第１の接地部１８および第２の接地部１９にそれぞれ電気的に接続される。

次いで、図４（ｃ）に示すように、引き続き、上部電極３と下部電極２との間に高周波電力を加えてクリーニングガスをプラズマ化させる。ここで、第１のスイッチ２８をオフにして、整流板５をフローティング状態にする。これにより、真空処理容器１内に放電されたプラズマ１７がフローティング状態となった整流板５付近まで拡がることで、整流板５付近に堆積した付着物まで取り除くことができる。

次に、図４（ｄ）に示すように、第２のスイッチをオフにして、カバーリング６をフローティング状態にする。またこの時、駆動機構を有する上部電極４３を上方へ移動させ、上部電極の４３の下面とカバーリング６の下面との段差が小さくなるようにする。さらに、第１のスイッチ２８をオフにして、整流板５をフローティング状態にする。これにより、上述の工程（図４（ｃ）参照）で整流板５付近に拡がっていたプラズマ１７が、より電位の低い状態であるカバーリング６付近へ拡がるようになり、カバーリング６付近に堆積した付着物を取り除くことができる。

本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法の特徴は、図４（ｄ）に示す工程で、整流板５を第１の接地部１８に接続した状態で、カバーリング６をフローティング状態とし、且つ、上部電極４３を上方へ移動させてプラズマクリーニングを行うことにある。これにより、カバーリング６の電位がより低い状態となり、カバーリング６の下面と上部電極４３の下面との段差が小さくなるため、第３の実施形態のクリーニング方法に比べて、カバーリング６がプラズマにより晒されやすくなる。その結果、本実施形態のプラズマ処理装置のクリーニング方法を用いると、より効率良く整流板５およびカバーリング６付近に堆積した付着物を除去することが可能となり、付着物によるパーティクルの発生をより抑制する効果が得られる。このため、パーティクルが製品に混入するのを抑えることができ、製品の歩留まりの低下を抑制することができる。

また、本実施形態のクリーニング方法では、図４（ｃ）に示す工程を省略し、カバーリング６付近をクリーニングする工程（図４（ｄ）参照）のみを行ってもよい。この場合、従来のクリーニング方法では除去されにくいカバーリング６付近の付着物を十分に除去することができる。

本発明のプラズマ処理装置およびそのクリーニング方法は、プラズマを用いて基板にエッチングなどの加工を施すプラズマ処理装置において有用である。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）および（ｃ）は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、第３の実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、第４の実施形態に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法を示す断面図である。 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図である。 従来のプラズマエッチング装置のクリーニング方法を示す断面図である。

符号の説明

１ 真空処理容器
２ 下部電極
３ 上部電極
４ フォーカスリング
５ 整流板
６ カバーリング
７ アース
８ ガス導入管
９ 真空ポンプ
１０、１１ 高周波電源
１２ ロードロック室
１４ ゲートバルブ
１５ 基板
１６ ガス穴
１７ プラズマ
１８ 第１の接地部
１９ 第２の接地部
２２ 下部電極
２８ 第１のスイッチ
２９ 第２のスイッチ
４３ 上部電極
９０ ロードロック室
９１ 真空処理容器
９２ 下部電極
９３ 上部電極
９７ アース
９８ ガス導入管
９９ 真空ポンプ
１００ 真空処理容器
１０１ 上部内周部電極
１０２ 上部外周部電極
１０３、１０４ アース
１０５、１０６ 高周波電源
１０７ 下部電極
１０８ 整流板
１０９ 排気部
１１０、１１１ 高周波電源
１１２ ロードロック室
１１３ 真空ポンプ
１１４ ゲートバルブ
１１５ ウエハ
１１７ プラズマ

Claims (10)

1. 基板をプラズマ処理するための処理室と、
   前記処理室内の上部に配置され、高周波電源に電気的に接続された上部電極と、
   前記処理室内に前記上部電極と対向し、高周波電源に電気的に接続され、前記基板を搭載可能な下部電極と、
   前記処理室内の、前記下部電極の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板と、
   前記上部電極よりも上方に配置され、前記処理室内の、前記上部電極の側面を囲む領域に設けられたカバーリングと、
   第１のスイッチを介して、前記カバーリングに接続可能な第１の接地部とを備えているプラズマ処理装置。
2. 第２のスイッチを介して、前記整流板に接続可能な第２の接地部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記第１のスイッチと前記第２のスイッチは、互いに独立に制御されることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記下部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有する請求項１〜３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記上部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有する請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
6. 処理室と、前記処理室内に互いに対向し、設けられた上部電極および下部電極と、前記処理室内の、前記下部電極の下部における側面を囲む領域に設けられた整流板と、前記整流板に第１のスイッチを介して接続された第１の接地部とを備えたプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
   前記処理室にガスを導入および排気することで、前記処理室内が所定の圧力になるように調整する工程（ａ）と、
   前記工程（ａ）の後、前記第１のスイッチをオンにして、前記整流板と前記第１の接地部とを電気的に接続した状態で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｂ）と、
   前記工程（ｂ）の後、前記第１のスイッチをオフにして、前記整流板を電気的にフローティング状態にすることで、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｃ）とを備えているプラズマ処理装置のクリーニング方法。
7. 前記下部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有しており、
   前記工程（ｃ）は、前記整流板の上面と前記下部電極の上面との高さの差が小さくなるように、前記下部電極を前記処理室の下方へ移動させる工程を含んでいる請求項６に記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
8. 前記上部電極よりも上方に配置され、前記処理室内の、前記上部電極の側面を囲む領域に設けられたカバーリングと、前記カバーリングに第２のスイッチを介して接続された第２の接地部とをさらに備えており、
   前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）では、前記第２のスイッチをオンにして、前記カバーリングと前記第２の接地部とを電気的に接続した状態で、前記処理室内をクリーニングし、
   前記第１のスイッチをオンにして前記整流板と前記第１の接地部を電気的に接続し、且つ、前記第２のスイッチをオフにして、前記カバーリングを電気的にフローティング状態にすることで、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を加えて前記ガスをプラズマ化させ、前記処理室内をクリーニングする工程（ｄ）をさらに備えている請求項６または７に記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
9. 前記上部電極は、前記処理室内において上下に移動する駆動機構を有しており、
   前記工程（ｄ）は、前記カバーリングの下面と前記上部電極の下面との高さの差が小さくなるように、前記上部電極を前記処理室の上方に移動させる工程を含んでいる請求項８に記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。
10. 前記下部電極上に搭載された基板に対してエッチング処理を行う工程をさらに備えている請求項６〜９のうちいずれか１つに記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法。

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