JP7433154B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

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Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
反応管の外側にてプラズマが発生する領域を臨むように一対の粒子捕集用電極を配置し、成膜サイクルの中で、置換工程と並行するように粒子捕集用電極に対してプラスの直流電圧を印加する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－１６７１５７号公報
本開示は、ドライクリーニングサイクルを延ばすことができる技術を提供する。
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対と、前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第２のプラズマ電極対と、を備え、前記第２のプラズマ電極対は、前記処理容器の径方向において前記第１のプラズマ電極対と隣接して配置されている。
本開示によれば、ドライクリーニングサイクルを延ばすことができる。
実施形態のプラズマ処理装置の一例を示す概略図 図１のII－II矢視図 プラズマ生成部を拡大して示す図 プラズマ生成部の回路構成の一例を示す図 プラズマ生成部の動作の一例を説明するための図 実施形態のプラズマ処理方法の一例を示すフローチャート
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔プラズマ処理装置〕
図１及び図２を参照し、実施形態のプラズマ処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態のプラズマ処理装置の一例を示す概略図である。図２は、図１のII－II矢視図である。
プラズマ処理装置１は、処理容器１０、ガス供給部２０、プラズマ生成部３０、排気部４０、加熱部５０及び制御部９０を備える。
処理容器１０は、下端が開口された有天井の縦型の筒体状を有する。処理容器１０の全体は、例えば石英により形成されている。処理容器１０の下端の開口には、筒体状に成形された金属製のマニホールド１１がシール部材（図示せず）を介して連結されている。
マニホールド１１は、処理容器１０の下端を支持しており、マニホールド１１の下方から多数枚（例えば２５～１５０枚）の基板Ｗを多段に載置したボート１２が処理容器１０内に挿入される。このように処理容器１０内には、上下方向に沿って間隔を有して多数枚の基板Ｗが略水平に収容される。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。
ボート１２は、例えば石英により形成されている。ボート１２は、３本の支柱１２ａを有し、支柱１２ａに形成された溝（図示せず）により多数枚の基板Ｗが支持される。ボート１２は、保温筒１３を介して回転軸１４上に支持されている。
保温筒１３は、例えば石英により形成されている。保温筒１３は、処理容器１０の下端の開口からの放熱を抑制する。
回転軸１４は、蓋体１５を貫通する。回転軸１４の貫通部には、磁性流体シール（図示せず）が設けられており、回転軸１４を気密に封止し、且つ回転可能に支持している。回転軸１４は、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアームの先端に取り付けられており、ボート１２と蓋体１５とは一体として昇降し、処理容器１０内に対して挿脱される。
蓋体１５は、例えば金属により形成されている。蓋体１５は、マニホールド１１の下端の開口を開閉する。蓋体１５の周辺部とマニホールド１１の下端との間には、処理容器１０内の気密性を保持するためのシール部材（図示せず）が設けられている。
排気ポート１６は、ガスノズル２１に対向する処理容器１０の側壁の下部に設けられており、排気ポート１６を介して処理容器１０内が真空排気される。
ガス供給部２０は、処理容器１０内に各種のガスを供給する。ガス供給部２０は、例えば２本のガスノズル２１、２２を有する。ただし、ガス供給部２０は、２本のガスノズル２１、２２に加えて更に別のガスノズルを有していてもよい。
ガスノズル２１は、例えば石英により形成され、マニホールド１１の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２１は、その垂直部分が処理容器１０内に設けられている。ガスノズル２１は、ジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスの供給源２６と接続されている。ガスノズル２１の垂直部分には、ボート１２のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って多数のガス孔２１ｈが間隔を空けて形成されている。各ガス孔２１ｈは、例えば処理容器１０の中心Ｃに配向し、処理容器１０の中心Ｃに向かって水平方向にＤＣＳガスを吐出する。ただし、各ガス孔２１ｈは、別の方向、例えば処理容器１０の中心Ｃに向かう方向に対して角度を有して配向していてもよく、処理容器１０の近傍の内壁側に配向していてもよい。
ガスノズル２２は、例えば石英により形成され、プラズマ区画壁３４の下方において上方へ屈曲されてプラズマ区画壁３４の下部を内側へ貫通して上方へ垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２２は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ａに設けられている。ガスノズル２２は、アンモニア（ＮＨ３）ガスの供給源２７と接続されている。ガスノズル２２の垂直部分には、ボート１２のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さ方向に亘って多数のガス孔２２ｈが間隔を空けて形成されている。各ガス孔２２ｈは、例えば処理容器１０の中心Ｃに配向し、処理容器１０の中心Ｃに向かって水平方向にアンモニアガスを吐出する。ただし、各ガス孔２２ｈは、別の方向、例えば処理容器１０の中心Ｃに向かう方向に対して角度を有して配向していてもよい。
また、ガスノズル２１、２２は、パージガスの供給源（図示せず）とも接続されており、各ガス孔２１ｈ、２２ｈから処理容器１０内にパージガスを吐出する。パージガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスであってよい。
プラズマ生成部３０は、処理容器１０の側壁の一部に形成されている。プラズマ生成部３０は、ガスノズル２２から供給されるアンモニアガスをプラズマ化して活性種を生成する。プラズマ生成部３０の詳細については後述する。
排気部４０は、排気ポート１６を介して処理容器１０内を真空排気する。排気部４０は、排気配管４１及び排気装置４２を含む。排気配管４１は、排気ポート１６に接続されている。排気装置４２は、圧力制御バルブ、真空ポンプ等を含む。
加熱部５０は、処理容器１０内に収容された基板Ｗを加熱する。加熱部５０は、ヒータチャンバ５１及びヒータ素線５２を含む。ヒータチャンバ５１は、有天井の筒体状を有し、処理容器１０の外周を囲むように設けられている。ヒータ素線５２は、ヒータチャンバ５１の内面に螺旋状に設けられている。
制御部９０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。また、プラズマ処理装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔プラズマ生成部〕
図３及び図４を参照し、プラズマ生成部３０の構成例について説明する。図３は、プラズマ生成部３０を拡大して示す図である。図４は、プラズマ生成部３０の回路構成の一例を示す図である。
プラズマ生成部３０は、ＲＦ電源３１、整合回路３２、リレー回路３３、プラズマ区画壁３４、第１のプラズマ電極対３５、第２のプラズマ電極対３６、絶縁保護カバー３７及び給電ライン３８を含む。
ＲＦ電源３１は、第１のプラズマ電極対３５の下端及び第２のプラズマ電極対３６の下端に給電ライン３８を介して接続され、第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６に所定の周波数のＲＦ電力を印加する。所定の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚであってよい。
整合回路３２は、給電ライン３８におけるＲＦ電源３１と第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６との間に設けられている。整合回路３２は、ＲＦ電源３１側から見たときのプラズマ側のインピーダンスを制御する。整合回路３２は、コイル及びコンデンサ（可変コンデンサ）を含み、反射波の電力が最小となるように可変コンデンサの容量を調整して整合を取る。整合回路３２は、例えばＬ形整合回路、π形整合回路であってよい。
リレー回路３３は、整合回路３２の出力側、すなわち、整合回路３２と第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６との間に設けられている。リレー回路３３は、切換部の一例であり、例えば真空リレーユニットである。リレー回路３３の動作は、制御部９０によって制御される。リレー回路３３は、整合回路３２の一方の出力Ｍ１を２つの出力ラインＬ１、Ｌ２に分岐して出力し、他方の出力Ｍ２を２つの出力ラインＬ３、Ｌ４に分岐して出力する。出力ラインＬ１、Ｌ３にはリレーＲ１が設けられており、リレーＲ１を介した２つの出力は第１のプラズマ電極対３５に接続される。出力ラインＬ２、Ｌ４にはリレーＲ２が設けられており、リレーＲ２を介した２つの出力は第２のプラズマ電極対３６に接続される。リレーＲ１、Ｒ２は、制御部９０からの制御信号によってオンとオフとが切り替え可能に構成されている。また、リレー回路３３は、制御部９０からの制御信号に応じて点灯する表示器Ｉ１、Ｉ２を含む。
プラズマ区画壁３４は、処理容器１０の外壁に気密に溶接されている。プラズマ区画壁３４は、例えば石英により形成される。プラズマ区画壁３４は断面凹状をなし、処理容器１０の側壁に形成された開口１７を覆う。開口１７は、ボート１２に支持されている全ての基板Ｗを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。プラズマ区画壁３４により規定されると共に処理容器１０内と連通する内側空間、すなわち、プラズマ生成空間Ａには、プラズマ生成用ガスであるアンモニアガスを吐出するためのガスノズル２２が設けられている。
第１のプラズマ電極対３５は、一対の電極３５ａ、３５ｂを含む。一対の電極３５ａ、３５ｂは、それぞれ上下方向を長手方向とする細長い板形状を有する。一対の電極３５ａ、３５ｂは、プラズマ区画壁３４の両側の壁の外面に、プラズマ区画壁３４を挟むように対向して配置されている。各電極３５ａ、３５ｂの下端には、給電ライン３８が接続されており、ＲＦ電源３１からのＲＦ電力が整合回路３２及びリレー回路３３を介して印加される。
第２のプラズマ電極対３６は、一対の電極３６ａ、３６ｂを含む。一対の電極３６ａ、３６ｂは、それぞれ上下方向を長手方向とする細長い板形状を有する。一対の電極３６ａ、３６ｂは、プラズマ区画壁３４の両側の壁の外面に、プラズマ区画壁３４を挟むように対向して配置されている。各電極３６ａ、３６ｂの下端には、給電ライン３８が接続されており、ＲＦ電源３１からのＲＦ電力が整合回路３２及びリレー回路３３を介して印加される。第２のプラズマ電極対３６は、処理容器１０の径方向において、第１のプラズマ電極対３５よりも処理容器１０の中心Ｃ側に、第１のプラズマ電極対３５との間に所定の距離Ｌを空けて、第１のプラズマ電極対３５に隣接して配置されている。所定の距離Ｌは、第１のプラズマ電極対３５の近傍のプラズマ区画壁３４の内面に堆積した膜を効率的に除去できるという観点から、１０ｍｍ以下であることが好ましく、７ｍｍ以下であることがより好ましい。また、所定の距離Ｌは、第１のプラズマ電極対３５と第２のプラズマ電極対３６との間の沿面放電を抑制できるという観点から、３ｍｍ以上であることが好ましく、４ｍｍ以上であることがより好ましい。第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂ間の距離Ｇ２は、例えば第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂ間の距離Ｇ１と同じである。第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂの対向する面の電極面積は、例えば第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂの対向する面の電極面積よりも小さい。ただし、第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂの対向する面の電極面積は、例えば第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂの対向する面の電極面積と同じであってもよい。また、第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂの対向する面の電極面積は、例えば第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂの対向する面の電極面積よりも大きくてもよい。
絶縁保護カバー３７は、プラズマ区画壁３４の外側に、第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６を覆うようにして取り付けられている。絶縁保護カバー３７は、例えば第１のプラズマ電極対３５の電極３５ａと第２のプラズマ電極対３６の電極３６ａとの間を含んで設けられ、第１のプラズマ電極対３５の電極３５ｂと第２のプラズマ電極対３６の電極３６ｂとの間を含んで設けられている。これにより、第１のプラズマ電極対３５の電極３５ａと第２のプラズマ電極対３６の電極３６ａとの間、及び第１のプラズマ電極対３５の電極３５ｂと第２のプラズマ電極対３６の電極３６ｂとの間の沿面放電を防止できる。絶縁保護カバー３７は、例えば石英等の絶縁体により形成される。
給電ライン３８は、ＲＦ電源３１と第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６とを電気的に接続する。
〔プラズマ生成部の動作〕
図５を参照し、プラズマ生成部３０の動作の一例について説明する。図５は、プラズマ生成部３０の動作の一例を示す図である。図５（ａ）はリレーＲ１、Ｒ２がオンされた状態を示し、図５（ｂ）はリレーＲ１がオンされ、リレーＲ２がオフされた状態を示し、図５（ｃ）はリレーＲ１がオフされ、リレーＲ２がオンされた状態を示す。
図５（ａ）に示されるように、制御部９０からの制御信号により、リレー回路３３のリレーＲ１、Ｒ２がオンされると、ＲＦ電源３１からのＲＦ電力は第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６に印加される。これにより、プラズマ生成空間Ａにおいて、第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂ間及び第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂ間を中心にプラズマＰが生成される。
図５（ｂ）に示されるように、制御部９０からの制御信号により、リレー回路３３のリレーＲ１がオンされ、リレーＲ２がオフされると、ＲＦ電源３１からのＲＦ電力は第１のプラズマ電極対３５に印加され、第２のプラズマ電極対３６には印加されない。これにより、プラズマ生成空間Ａにおいて、第１のプラズマ電極対３５の一対の電極３５ａ、３５ｂ間を中心にプラズマＰが生成される。
図５（ｃ）に示されるように、制御部９０からの制御信号により、リレー回路３３のリレーＲ１がオフされ、リレーＲ２がオンされると、ＲＦ電源３１からのＲＦ電力は第１のプラズマ電極対３５には印加されず、第２のプラズマ電極対３６に印加される。これにより、プラズマ生成空間Ａにおいて、第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂ間を中心にプラズマＰが生成される。
このように、制御部９０によりリレー回路３３のリレーＲ１、Ｒ２のオン・オフを制御してＲＦ電源３１とプラズマ電極対（第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６）との接続状態を切り替えることで、プラズマＰが生成される領域を変更できる。例えば、制御部９０によりリレー回路３３のリレーＲ１、Ｒ２をオンに制御してＲＦ電源３１と第１のプラズマ電極対３５及び第２のプラズマ電極対３６とを接続することにより、プラズマ生成空間ＡにおけるプラズマＰの生成領域を拡張できる。また例えば、制御部９０によりリレー回路３３のリレーＲ１、Ｒ２の一方をオン、他方をオフに制御してＲＦ電源３１と第１のプラズマ電極対３５又は第２のプラズマ電極対３６とを接続することで、プラズマ生成空間ＡにおけるプラズマＰの生成領域を縮小できる。
〔プラズマ処理方法〕
図６を参照し、実施形態のプラズマ処理方法の一例について説明する。図６は、実施形態のプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。実施形態では、前述のプラズマ処理装置１により、窒化シリコン膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。以下のプラズマ処理方法は、例えば制御部９０がプラズマ処理装置１の各部を制御することにより実行される。
まず、ステップＳ１において、処理を施す対象の基板（以下「処理前基板」という。）をプラズマ処理装置１内に投入する。処理前基板は、例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）と呼ばれる容器に収容された状態で、プラズマ処理装置１のロードポート（図示せず）に載置される。
次に、ステップＳ２において、ロードポートに載置されたＦＯＵＰ内に収容された処理前基板を搬送機構（図示せず）によりボート１２に移載する。
次に、ステップＳ３において、昇降機構により、処理前基板を搭載したボート１２を上昇させ、処理容器１０内にボート１２を搬入（ロード）する。また、加熱部５０により、処理容器１０内を所定の温度に復帰させる。
次に、ステップＳ４において、処理容器１０内にボート１２を収容した状態で処理容器１０内を真空パージする。真空パージは、例えば排気部４０により処理容器１０内を真空引きすることにより行われる。
次に、ステップＳ５において、処理容器１０内を成膜温度に昇温する。成膜温度は、特に限定されないが、例えば５００℃～６００℃であってよい。
次に、ステップＳ６において、サイクルパージを行う。サイクルパージは、排気部４０による処理容器１０内及びガスライン（例えばガスノズル２１、２２）の真空引きと、処理容器１０内への不活性ガスの供給と、を含むサイクルを複数回行う処理である。サイクルパージにより、処理容器１０内が不活性ガス雰囲気となる。
次に、ステップＳ７において、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法により、処理前基板に窒化シリコン膜を成膜する成膜処理を行う。成膜処理では、原料ガスを供給するステップＳ７１、パージするステップＳ７２、窒化するステップＳ７３及びパージするステップＳ７４をこの順に行うサイクルを繰り返すことにより、処理前基板に窒化シリコン膜を成膜する。原料ガスを供給するステップＳ７１では、例えばガスノズル２１から処理容器１０内に原料ガス、例えばＤＣＳガスを供給する。パージするステップＳ７２では、例えばガスノズル２１、２２から処理容器１０内にパージガス、例えば不活性ガスを供給することにより、処理容器１０内に残存するシリコン原料ガスを除去する。窒化するステップＳ７３では、ガスノズル２２からプラズマ生成空間Ａに窒化ガス、例えばアンモニアガスを供給すると共に、ＲＦ電源３１から第１のプラズマ電極対３５にＲＦ電力を印加することにより、プラズマ生成空間ＡにおいてプラズマＰを生成する。これにより、プラズマＰ中で窒化のための活性種が生成され、生成された活性種により原料、例えばＤＣＳが窒化される。パージするステップＳ７４では、ガスノズル２１、２２から処理容器１０内にパージガス、例えば不活性ガスを供給することにより、処理容器１０内に残存する窒化ガスを除去する。
ところで、ステップＳ７における成膜処理では、プラズマ区画壁３４の内面にも窒化シリコン膜が堆積し得る。具体的には、成膜処理の際にＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対３５の直下のプラズマ区画壁３４の内面には、プラズマ中のイオンによるスパッタリングやエッチングのため窒化シリコン膜は堆積しにくい。一方、第１のプラズマ電極対３５の直下近傍のプラズマ区画壁３４の内面には、窒化シリコン膜が堆積しやすい。
次に、ステップＳ８において、サイクルパージを行う。サイクルパージは、例えばステップＳ６におけるサイクルパージと同じであってよい。
次に、ステップＳ９において、処理容器１０内を所定の温度に降温する。所定の温度は、例えば処理容器１０内からボート１２を搬出可能な温度である。
次に、ステップＳ１０において、処理容器１０内に不活性ガスを導入することにより、処理容器１０内を大気圧に復帰させる。
次に、ステップＳ１１において、昇降機構により、成膜処理が施された基板（以下「処理済基板」という。）を搭載したボート１２を下降させ、処理容器１０内からボート１２を搬出（アンロード）する。また、ボート１２に搭載された処理済基板を冷却（クーリング）する。
次に、ステップＳ１２において、処理容器１０の下端の開口をシャッタ（図示せず）により気密に塞ぎ、排気部４０により処理容器１０内を真空引きする。
次に、ステップＳ１３において、プラズマ処理装置１において次に処理するバッチ（以下「次バッチ」という。）があるか否かを判断する。ステップＳ１３において、次バッチがあると判断された場合、処理をステップＳ１４へ進める。一方、ステップＳ１３において、次バッチがないと判断された場合、処理をステップＳ２０へ進める。
次に、ステップＳ１４において、サイクルパージを行う。サイクルパージは、例えばステップＳ６におけるサイクルパージと同じであってよい。
次に、ステップＳ１５において、処理済基板をボート１２からロードポートに載置されたＦＯＵＰ内に移載し、処理済基板をプラズマ処理装置１外へ払い出す。なお、ステップＳ１５は、生産性を向上させるという観点から、ステップＳ１４と並行して実施することが好ましい。
次に、ステップＳ１６において、次バッチの処理前基板をプラズマ処理装置１内に投入する。処理前基板は、例えばＦＯＵＰに収容された状態で、プラズマ処理装置１のロードポートに載置される。なお、ステップＳ１６は、生産性を向上させるという観点から、ステップＳ１４及びステップＳ１５と並行して実施することが好ましい。
次に、ステップＳ１７において、アンモニアプラズマ処理を行う。アンモニアプラズマ処理では、ガスノズル２２からプラズマ生成空間Ａにアンモニアガスを供給し、ＲＦ電源３１から第２のプラズマ電極対３６にＲＦ電力を印加することで、第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂ間を中心にプラズマＰを生成する。これにより、ステップＳ６の成膜処理において第１のプラズマ電極対３５の直下近傍のプラズマ区画壁３４の内面に堆積した窒化シリコン膜がエッチングにより除去される。
次に、ステップＳ１８において、ロードポートに載置されたＦＯＵＰ内に収容された処理前基板を搬送機構によりボート１２に移載する。なお、ステップＳ１８は、生産性を向上させるという観点から、ステップＳ１８と並行して実施することが好ましい。
次に、ステップＳ１９において、処理容器１０内に不活性ガスを導入することにより、処理容器１０内を大気圧に復帰させ、処理をステップＳ３へ戻す。
次に、ステップＳ２０において、サイクルパージを行う。サイクルパージは、例えばステップＳ６におけるサイクルパージと同じであってよい。
次に、ステップＳ２１において、処理済基板をボート１２からロードポートに載置されたＦＯＵＰ内に移載し、処理済基板をプラズマ処理装置１外へ払い出す。なお、ステップＳ２１は、生産性を向上させるという観点から、ステップＳ２０と並行して実施することが好ましい。
次に、ステップＳ２２において、アンモニアプラズマ処理を行う。アンモニアプラズマ処理は、ステップＳ１７におけるアンモニアプラズマ処理と同じであってよい。
次に、ステップＳ２３において、処理容器１０内に不活性ガスを導入することにより、処理容器１０内を大気圧に復帰させ、処理を終了する。
なお、ステップＳ１３において次バッチがないと判断された場合には、ステップＳ２２のアンモニアプラズマ処理及びステップＳ２３の大気圧復帰の少なくとも一方を行うことなく、処理を終了するようにしてもよい。
以上に説明したように、実施形態のプラズマ処理方法によれば、処理容器１０内にアンモニアガスを供給すると共に第２のプラズマ電極対３６にＲＦ電力を印加することで、第２のプラズマ電極対３６の一対の電極３６ａ、３６ｂ間を中心にプラズマＰを生成する。これにより、成膜処理において第１のプラズマ電極対３５の直下近傍のプラズマ区画壁３４の内面に堆積した窒化シリコン膜がエッチングにより除去される。そのため、プラズマ区画壁３４の内面にプラズマが作用した場合であってもパーティクルが生じることを抑制でき、ドライクリーニングサイクルを従来の２倍程度まで延ばすことができる。その結果、装置の稼働率が上昇し、品質管理のための工数や材料コストを削減できる。なお、プラズマ処理装置１に基板を投入し、窒化シリコン膜のＡＬＤ工程を繰り返すと、ある累積膜厚の閾値を超えると基板の表面に発生するパーティクルの量が増加する。そこで、パーティクルの量が管理値を超えないように決められた累積膜厚に達した時点で、処理容器１０の内壁の窒化シリコン膜はドライクリーニングにより除去される。２回のドライクリーニング間の期間を「ドライクリーニングサイクル」と称し、その長さを累積膜厚（μｍ）で表す。
ところでプラズマ区画壁３４の内面に多量の窒化シリコン膜が堆積していると、堆積した窒化シリコン膜の一部が成膜処理の際にプラズマの作用によって剥がれ、パーティクルとして基板の表面に付着し得る。特に、基板の表面に付着するパーティクルは、主に基板近傍に設けられたプラズマ生成空間Ａから発生するものが多い。そのため、実施形態のプラズマ処理方法のように、プラズマ区画壁３４の内面への窒化シリコン膜の成膜量を減らすことは、基板の表面へのパーティクルの付着を減らす上で有効である。
また、実施形態のプラズマ処理方法によれば、窒化シリコン膜の成膜処理が完了し、処理済基板がプラズマ処理装置１外に払い出された後であって、次バッチの処理前基板を処理容器１０内に搬入するまでの時間にアンモニアプラズマ処理を実施する。これにより、生産性を低下させることなく、ドライクリーニングサイクルを延ばすことができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、第１のプラズマ電極対及び第２のプラズマ電極対が共通のＲＦ電源に接続されている場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第１のプラズマ電極対と第２のプラズマ電極対とを異なるＲＦ電源に接続するようにしてもよい。この場合、リレー回路を設けなくてもよい。
上記の実施形態では、プラズマ区画壁の両側の外面に２つのプラズマ電極対（第１のプラズマ電極対及び第２のプラズマ電極対）が設けられている場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、プラズマ区画壁の両側の外面に３つ以上のプラズマ電極対を設けるようにしてもよい。この場合、リレー回路において、整合回路３２の出力を分岐して、ＲＦ電源からのＲＦ電力を３つ以上のプラズマ電極対に切り替え可能に供給できるようにすればよい。
上記の実施形態では、アンモニアプラズマ処理によりプラズマ区画壁３４の内面に堆積した窒化シリコン膜を除去する場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、アンモニアプラズマ処理に代えて、窒素プラズマ処理やアルゴンプラズマ処理によりプラズマ区画壁３４の内面に堆積した窒化シリコン膜を除去するようにしてもよい。
上記の実施形態では、処理容器が単管構造の容器である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理容器は二重管構造の容器であってもよい。
上記の実施形態では、基板が半導体ウエハである場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、基板はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel Display)用の大型基板、有機ＥＬパネル用の基板、太陽電池用の基板であってもよい。
１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１７ 開口
３０ プラズマ生成部
３１ ＲＦ電源
３３ リレー回路
３４ プラズマ区画壁
３５ 第１のプラズマ電極対
３６ 第２のプラズマ電極対
３７ 絶縁保護カバー
Ａ プラズマ生成空間
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. 側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、
    前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第２のプラズマ電極対と、
    を備え、
    前記第２のプラズマ電極対は、前記処理容器の径方向において前記第１のプラズマ電極対と隣接して配置されている、
    プラズマ処理装置。
  2. 側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、
    前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第２のプラズマ電極対と、
    を備え、
    前記第２のプラズマ電極対は、前記第１のプラズマ電極対との間に３ｍｍ～１０ｍｍの距離を空けて配置されている、
    プラズマ処理装置。
  3. 側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、
    前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第２のプラズマ電極対と、
    を備え、
    前記第２のプラズマ電極対の各電極の面積は、前記第１のプラズマ電極対の各電極の面積と異なる、
    プラズマ処理装置。
  4. 側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、
    前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対と、
    前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第２のプラズマ電極対と、
    を備え、
    前記第２のプラズマ電極対は、前記第１のプラズマ電極対よりも前記処理容器の中心側に配置されており、
    前記処理容器内に基板がある状態において前記第１のプラズマ電極対にＲＦ電力が印加され、
    前記処理容器内に基板がない状態において前記第２のプラズマ電極対にＲＦ電力が印加される、
    プラズマ処理装置。
  5. 前記第２のプラズマ電極対の電極間の距離は、前記第１のプラズマ電極対の電極間の距離と同じである、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記第１のプラズマ電極対及び前記第２のプラズマ電極対にＲＦ電力を印加するＲＦ電源と、
    前記ＲＦ電源と前記第１のプラズマ電極対及び前記第２のプラズマ電極対との接続状態を切り替える切換部と、
    を更に備える、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記切換部は、リレー回路を含む、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記第１のプラズマ電極対の各電極と前記第２のプラズマ電極対の各電極との間を含んで設けられる絶縁保護カバーを更に備える、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 側壁に開口が形成された筒体状を有し、複数の基板を多段に収容する処理容器と、前記処理容器の側壁に気密に設けられ、前記開口を覆うと共にプラズマ生成空間を規定するプラズマ区画壁と、前記プラズマ区画壁の両側の外面に対向して配置された一対の電極を含み、ＲＦ電力が印加される第１のプラズマ電極対及び第２のプラズマ電極対と、を備えるプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法であって、
    前記処理容器内に基板を収容した状態で前記第１のプラズマ電極対にＲＦ電力を印加して前記基板に膜を成膜する工程と、
    前記処理容器内に基板を収容していない状態で前記第２のプラズマ電極対にＲＦ電力を印加して前記プラズマ生成空間に堆積した膜を除去する工程と、
    を有する、プラズマ処理方法。
  10. 前記処理容器内に基板を搬入する工程と、
    前記成膜する工程において膜が成膜された前記基板を搬出する工程と、
    を更に有し、
    前記搬入する工程、前記成膜する工程、前記搬出する工程及び前記除去する工程をこの順に繰り返す、
    請求項９に記載のプラズマ処理方法。
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