WO2010137397A1 - プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法 Download PDF

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gas
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plasma processing
radical
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哲也 岡本
淳之 星野
英治 高橋
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シャープ株式会社
日新電機株式会社
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    • H01J37/32853—Hygiene
    • H01J37/32862—In situ cleaning of vessels and/or internal parts

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a cleaning method thereof.
  • reaction products may adhere to the inside of the chamber and accumulate. Such deposits are desired to be removed by a cleaning operation. In general, this cleaning operation is performed by introducing a cleaning gas into the chamber.
  • Patent Document 1 An example of the prior art for improving the cleaning efficiency is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-334870 (Patent Document 1). Has been.
  • Patent Document 1 discloses a configuration of a high-density plasma CVD apparatus in which an opening for introducing a remote plasma cleaning gas is provided on a side surface of a chamber and a rectifying plate is attached to the lower side of the opening. At the time of cleaning, the remote plasma cleaning gas introduced from the opening is directed to the ceiling by the rectifying plate, and the reaction is promoted with the reaction product attached to the center of the ceiling. Patent Document 1 describes that the reaction product can be removed in this manner.
  • a remote plasma cleaning gas that is, a so-called “radical” supplied into the chamber flows into the center of the ceiling by the action of the rectifying plate. Since radicals flow so as to concentrate in the center of the ceiling, it takes time for the radicals to reach the entire chamber. Accordingly, the time required until the entire cleaning in the chamber is completed becomes long.
  • an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying radicals to the entire chamber inner surface and a cleaning method therefor.
  • a plasma processing apparatus is provided outside a chamber for performing plasma processing inside and generating a radical for cleaning the inside of the chamber.
  • a plurality of gas outlets for blowing the rectified gas so as to affect the flow are provided.
  • the direction in which radicals advance can be controlled by the flow of rectified gas from a plurality of gas outlets provided at the radical inlet, so that radicals diffuse as widely as possible in the space in the chamber. Can be adjusted to. As a result, radicals can be efficiently supplied to the entire inner surface of the chamber.
  • the plasma processing apparatus 101 includes a chamber 1 for performing plasma processing therein, a remote plasma apparatus 2 provided outside the chamber 1 for generating radicals for cleaning the interior of the chamber 1, a remote plasma apparatus 2 And a radical inlet 3 for releasing the radicals generated in the plasma apparatus 2 into the chamber 1.
  • the radical inlet 3 is provided with a plurality of gas outlets 4 for blowing out the rectified gas so as to affect the direction in which the radicals travel in the chamber 1.
  • the plasma processing apparatus 101 further includes an antenna 5 and a process gas inlet 6 on the ceiling of the chamber 1.
  • a stage 7 for installing a processing object is disposed in the lower part of the chamber 1.
  • the lower surface of the chamber 1 is provided with an exhaust port 8 for discharging various gases and reaction products used.
  • a tube extending from the exhaust port 8 is connected to a vacuum pump 9.
  • the remote plasma apparatus 2 and the chamber 1 are connected by a gas pipe, and a gate valve 10 is disposed in the middle thereof.
  • the remote plasma apparatus 2 is for receiving a cleaning gas and generating radicals as indicated by an arrow 81. For example, fluorine radicals can be generated.
  • the plurality of gas outlets 4 are openings for injecting the received rectified gas as indicated by an arrow 82.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the vicinity of the radical inlet 3 in FIG.
  • FIG. 3 shows the vicinity of the radical inlet 3 as viewed from the left side in FIG.
  • the radical inlet 3 includes a tapered portion 3e whose cross-sectional area increases as it approaches the outlet.
  • Radicals to be used for cleaning are supplied from the remote plasma apparatus 2 shown in FIG. 1 through the gate valve 10 in the direction of the arrow 83 shown in FIG.
  • a rectifying gas such as Ar is supplied in the direction of arrow 82.
  • the rectified gas is injected from the gas outlet 4 as indicated by an arrow 84 through the inside of the gas guiding portion 11.
  • the radical inlet 3 is provided with a plurality of gas outlets 4 for blowing the rectified gas, and these gas outlets 4 allow radicals to proceed in the chamber 1. Since the rectifying gas can be blown out so as to affect the direction, the direction in which radicals advance can be controlled by the degree of rectifying gas blowing. This is because the flow of radicals can change the direction in which the flow of the rectifying gas collides with the flow of radicals. In the present embodiment, in this way, adjustment can be made so that radicals diffuse as widely as possible in the space in the chamber. As a result, radicals can be efficiently supplied to the entire inner surface of the chamber.
  • the gas supplied along the arrow 82 is indicated as “Ar”, but Ar is merely an example, and other gases may be used.
  • the plurality of gas outlets 4 are preferably arranged so as to surround the outer periphery of the radical inlet 3. Even if the plurality of gas outlets 4 are arranged so as not to surround the outer periphery in the vicinity of the radical inlet 3, there is a certain effect by blowing the rectified gas, but the gas outlet 4 surrounds the outer periphery of the radical inlet 3.
  • the rectifying gas can be injected in any direction, so that the direction in which radicals flow can be controlled more flexibly.
  • the plurality of gas outlets 4 are preferably arranged inward and obliquely forward from the peripheral edge of the radical inlet 3. This is because the flow of the rectifying gas can collide with the flow of radicals traveling in the center of the radical introduction port 3 so that the direction in which the radicals travel is easily changed.
  • the configuration in which the gas outlet 4 is arranged on the chamfered surface is shown, but such chamfering is not essential. Even if there is no chamfering, it is preferable that the gas outlet 4 is provided so that the rectified gas can be ejected obliquely forward.
  • the plurality of gas outlets 4 are provided in the peripheral portion of the radical introduction port 3 in an inward direction other than the diagonally forward direction, that is, for example, in a direction toward the front or the center of the radical introduction port 3, As long as it can affect the direction in which the air travels in the chamber 1, a temporary effect can be achieved.
  • the plurality of gas outlets 4 are preferably divided into a plurality of groups and have a structure capable of blowing the rectified gas at different timings for each group.
  • the plurality of gas outlets 4 may be divided into an upper half group 40a and a lower half group 40b.
  • the gas outlets 4 belonging to the group 40a inject the rectified gas all at once
  • the rectified gas is not injected from the gas outlets 4 belonging to the group 40b
  • the gas outlet 4 belonging to the group 40b injects the rectified gas all at once.
  • the rectified gas is not injected from the gas outlets 4 belonging to the group 40a.
  • the injection ON / OFF switching in each group may be performed by a known technique.
  • the injection from the gas outlet 4 belonging to the group 40b is not hindered, so the radicals are smoothly guided downward. can do.
  • the injection from the gas outlet 4 belonging to the group 40b is not hindered, so that the radicals can be smoothly guided upward.
  • the method of dividing the plurality of gas outlets 4 into a plurality of groups is not limited to this. In FIG. 4, an example of dividing into two groups is shown, but it may be divided into more groups. For example, as shown in FIG. 5, it may be divided into four groups 40c, 40d, 40e, and 40f such as upper left, upper right, lower right, and lower left.
  • the dividing method is not necessarily divided equally for the same number of gas outlets 4. Any division method may be used depending on the situation.
  • the inner diameter of the radical inlet 3 is 50 mm
  • the dimensions of the chamber 1 are 1000 mm ⁇ 1100 mm ⁇ 600 mm.
  • the exhaust port 8 had a diameter of 100 mm or more
  • the vacuum pump 9 was composed of a turbo molecular pump with an exhaust speed of 3000 liters / second and a dry pump with an exhaust speed of 1000 m 3 / hour.
  • the space in the chamber 1 and the remote plasma apparatus 2 are evacuated to the order of 10 ⁇ 4 Pa by a turbo molecular pump.
  • Ar gas is supplied into the chamber 1 through the gas outlet 4.
  • NF 3 gas is supplied to the remote plasma apparatus 2.
  • the NF 3 gas becomes a fluorine radical by passing through the remote plasma apparatus 2. Fluorine radicals generated by the remote plasma apparatus 2 flow into the chamber 1 from the radical inlet 3.
  • the flow rate of Ar gas as the rectifying gas was 3 sccm
  • the flow rate of NF 3 gas as the fluorine radical material was 3 slm
  • the high frequency power of the remote plasma apparatus 2 was 3 kW.
  • the valve installed between the turbo molecular pump and the chamber 1 was closed, the pressure in the chamber 1 was set to 133.322 Pa (1 Torr) using a dry pump, and cleaning was performed for a predetermined time.
  • the length of time for cleaning can be determined from the film thickness of the Si film, SiN x film, etc., which are the deposits to be removed in the chamber, and the etching rate of the deposits due to radicals.
  • FIG. 6 A plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the plasma processing apparatus 102 in this embodiment has the same basic configuration as the plasma processing apparatus 101 described in the first embodiment.
  • a description will be given focusing on parts different from the plasma processing apparatus 101 of the first embodiment.
  • a diffusion member 13 for dispersing a radical flow is disposed at the center of the radical introduction port 3, and the plurality of gas outlets 14 surround the outer periphery of the diffusion member 13. Are arranged outward and obliquely forward.
  • FIG. 7 shows an enlarged view of the vicinity of the radical inlet 3 in FIG.
  • FIG. 8 shows the vicinity of the radical inlet 3 as viewed from the left side in FIG.
  • the radical inlet 3 includes a tapered portion whose cross-sectional area increases as it approaches the outlet, similar to that described in the first embodiment.
  • the diffusion member 13 is arranged in the center of the radical inlet 3 so as to be supported by the gas guiding portion 12 extending in a beam shape. Therefore, the outer periphery of the diffusing member 13 has a sufficient gap so that the gas can pass freely except for the portion where the gas guiding portion 12 exists.
  • the gas guiding part 12 has a hollow structure, and the rectifying gas can pass through the inside.
  • the diffusion member 13 is disposed at the radical inlet 3, so that the radical flow is diffused to some extent.
  • a plurality of gas outlets 14 for blowing the rectified gas are provided so as to surround the outer periphery of the diffusion member 13, and these gas outlets 14 affect the direction in which radicals travel in the chamber 1. Since the rectifying gas can be blown out, it is possible to further control the direction in which the radicals proceed depending on how the rectifying gas is blown out. Therefore, it can be adjusted so that radicals diffuse as widely as possible in the space in the chamber. As a result, radicals can be efficiently supplied to the entire inner surface of the chamber.
  • the diffusion member 13 may have a structure that is appropriately supported by a member other than the gas guiding portion 12 extending in a beam shape.
  • a beam-shaped member that does not have a passage for guiding gas inside may be appropriately provided as an auxiliary to support the diffusion member 13.
  • the gas guiding portion 12 may be configured only for supplying the rectifying gas by supporting the diffusing member 13 with another beam-shaped member.
  • the diffusing member 13 has a first end 13a that is pointed and a second end 13b that is opposite to the first end 13a and is not pointed.
  • the working member 13 is preferably arranged so that the first end 13 a faces the outside of the chamber 1 and the second end 13 b faces the inside of the chamber 1.
  • the diffusion member 13 preferably has a conical shape. This is because the radical flow that is supplied to the chamber 1 and passes through the periphery of the diffusion member 13 is induced to diffuse smoothly if this configuration is provided.
  • the term “rectifying gas” has been used.
  • the rectifying gas may be any gas that does not adversely affect the cleaning action by radicals and does not adversely affect the inner surface of the chamber. . Therefore, the rectifying gas is preferably an inert gas.
  • the rectifying gas may be obtained inexpensively.
  • the rectifying gas is preferably Ar. As a rectifying gas, it is a realistic choice to use, for example, nitrogen instead of Ar.
  • the idea described in the first embodiment may also be adopted in the plasma processing apparatus 102 in the present embodiment. That is, for example, the plurality of gas outlets 14 may be divided into a plurality of groups, and the rectified gas may be blown out at different timings for each group.
  • a specific cleaning procedure corresponding to this embodiment will be described.
  • conditions such as the inner diameter of the radical introduction port 3, the dimensions of the chamber 1, the diameter of the exhaust port 8, and the exhaust amount by the vacuum pump 9 are the same as those described as the specific cleaning procedure of the first embodiment.
  • the diffusion member 13 was a conical member having a bottom diameter of 20 mm and a height of 20 mm. Cleaning was performed using this plasma processing apparatus. The operation procedure is the same as that described as the specific cleaning procedure of the first embodiment.
  • the plasma processing apparatus cleaning method includes a step of preparing the plasma processing apparatus shown in each of the above embodiments, and supplying radicals from the radical inlet into the chamber using the plasma processing apparatus. And a step of adjusting the direction in which the radicals advance in the chamber by ejecting the rectified gas from the plurality of gas outlets. According to this method, since the radicals can be adjusted so as to diffuse as widely as possible in the space in the chamber, the radicals can be efficiently supplied to the entire inner surface of the chamber, and the cleaning can be performed efficiently. .
  • Patent Document 1 has a top nozzle for introducing a process gas limited to one place on the ceiling of the process chamber and a spiral upper electrode for generating a magnetic field. As a result, the reaction product adheres more to the ceiling. It can be said that Patent Document 1 intends to intensively remove reaction generation on the ceiling on the assumption of such a configuration.
  • an antenna is provided so as to protrude downward on the ceiling of the chamber, and an exhaust port is provided on the bottom surface of the chamber.
  • the plasma generated by the antenna provided on the ceiling of the chamber decomposes the process gas.
  • the decomposed process gas rides on the flow caused by the vacuum pump and goes to the exhaust outlet below.
  • the decomposed process gas is supplied while diffusing onto the substrate installed on the stage on the way from the vicinity of the ceiling downward.
  • film formation is performed on the surface of the substrate. Therefore, the reaction product adheres not only to the ceiling but to the entire area of the inner surface of the chamber.
  • Patent Document 1 In the case of such a plasma processing apparatus, the invention disclosed in Patent Document 1 is not sufficient to perform cleaning truly efficiently, and the present invention is particularly useful. This is because according to the present invention, the flow of radicals can be guided in various directions, so that it can be directed to a desired portion in the chamber, and as a result, the product adhering to the entire area of the inner surface of the chamber can be efficiently removed. Because it can.
  • the present invention it is possible to cope with cleaning in a plasma processing apparatus configured to supply process gas from a plurality of locations on the ceiling of the chamber.
  • the radicals can be smoothly distributed over the entire inner surface of the chamber for cleaning regardless of where the process gas supply port into the chamber is located and where the antenna is located.
  • the radical inlet is provided on the side wall of the chamber.
  • the position where the radical inlet is provided is not limited to the side wall, and may be another location. It may be the ceiling or the bottom. This is because when the present invention is applied, the direction in which the radical proceeds can be adjusted regardless of the location of the radical inlet, and the entire region in the chamber can be efficiently distributed.
  • FIG. 10 shows an enlarged view of the vicinity of the radical inlet 3 in FIG.
  • FIG. 11 shows the vicinity of the radical inlet 3 as seen from the left side in FIG.
  • the plasma processing apparatus 113 includes a diffusion member 13r similar to the plasma processing apparatus 102 described in the second embodiment. However, the plasma processing apparatus 113 has no configuration for supplying the rectifying gas.
  • the diffusion member 13r is a simple member that does not eject any new gas.
  • the diffusing member 13r has a conical shape.
  • the diffusing member 13r is arranged at the center of the radical inlet 3 by four beams 15 arranged around at intervals of 90 °. Although the number of beams 15 is four here, other numbers may be used as long as one or more. Further, the interval at which the beams 15 are arranged is not limited to 90 °, and may be another angle or may not be equal.
  • the present invention can be used in a plasma processing apparatus and a cleaning method thereof.

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Abstract

　プラズマ処理装置（１０１）は、内部でプラズマ処理を行なうためのチャンバ（１）と、チャンバ（１）の内部のクリーニングを行なうためのラジカルを生成するために上記チャンバの外部に設けられたリモートプラズマ装置（２）と、リモートプラズマ装置（２）で生成された上記ラジカルをチャンバ（１）内に向けて放出するためのラジカル導入口（３）とを備える。ラジカル導入口（３）には上記ラジカルがチャンバ（１）内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口（４）が設けられている。

Description

プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法
　本発明は、プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法に関するものである。
　プラズマ処理装置において成膜工程を繰り返し行なっていると、チャンバの内部に反応生成物が付着し、これが蓄積する場合がある。このような付着物はクリーニング作業によって除去されることが望まれる。一般的に、このクリーニング作業はクリーニングガスをチャンバ内に導入して行なわれるのであるが、クリーニング効率を良くするための従来技術の一例が、特開２００２－３３４８７０号公報（特許文献１）に記載されている。
　特許文献１では、チャンバ側面にリモートプラズマクリーニングガスを導入するための開口部を設け、その開口部の下側に整流板を取り付けた高密度プラズマＣＶＤ装置の構成が開示されている。クリーニングの際には、開口部から導入されたリモートプラズマクリーニングガスは整流板によって天井部に向けられ、天井中心部に付着した反応生成物との間で反応が促進される。特許文献１では、このようにして、反応生成物を除去することができると説明されている。
特開２００２－３３４８７０号公報
　特許文献１で開示された構成によった場合、チャンバ内に供給されるリモートプラズマクリーニングガス、すなわちいわゆる「ラジカル」は、整流板の作用により、天井中心部に集中するように流れ込むこととなる。ラジカルは、天井中心部に集中するように流れ込むので、ラジカルがチャンバの全体に行き渡るには時間がかかってしまう。したがって、チャンバ内の全体のクリーニングが終了するまでの所要時間が長くなってしまう。
　そこで、本発明は、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することができる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。
　上記目的を達成するため、本発明に基づくプラズマ処理装置は、内部でプラズマ処理を行なうためのチャンバと、上記チャンバの内部のクリーニングを行なうためのラジカルを生成するために上記チャンバの外部に設けられたリモートプラズマ装置と、上記リモートプラズマ装置で生成された上記ラジカルを上記チャンバ内に向けて放出するためのラジカル導入口とを備え、上記ラジカル導入口には上記ラジカルが上記チャンバ内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口が設けられている。
　本発明によれば、ラジカル導入口に設けられた複数のガス吹出し口からの整流ガスの吹出し具合によってラジカルの進行する向きを制御することができるので、ラジカルがチャンバ内の空間でなるべく広範囲に拡散するように調整することができる。その結果、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することができる。
本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の概念図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の部分拡大説明図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置のラジカル導入口の近傍をチャンバの内側から見た図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の好ましい例の第１の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置の好ましい例の第２の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置の概念図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置の部分拡大説明図である。 本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置のラジカル導入口の近傍をチャンバの内側から見た図である。 参考例におけるプラズマ処理装置の概念図である。 参考例におけるプラズマ処理装置の部分拡大説明図である。 参考例におけるプラズマ処理装置のラジカル導入口の近傍をチャンバの内側から見た図である。
　（実施の形態１）
　図１～図３を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるプラズマ処理装置について説明する。このプラズマ処理装置１０１は、内部でプラズマ処理を行なうためのチャンバ１と、チャンバ１の内部のクリーニングを行なうためのラジカルを生成するためにチャンバ１の外部に設けられたリモートプラズマ装置２と、リモートプラズマ装置２で生成された前記ラジカルをチャンバ１内に向けて放出するためのラジカル導入口３とを備える。ラジカル導入口３には前記ラジカルがチャンバ１内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口４が設けられている。
　さらにこのプラズマ処理装置１０１は、チャンバ１の天井にアンテナ５とプロセスガス導入口６とを備える。チャンバ１内の下部には、処理対象物を設置するためのステージ７が配置されている。チャンバ１の下面には、使用した各種ガスおよび反応生成物を排出するための排気口８が設けられている。排気口８から延在する管は真空ポンプ９に接続されている。リモートプラズマ装置２とチャンバ１との間はガス管で接続されており、その途中にはゲートバルブ１０が配置されている。
　リモートプラズマ装置２は、矢印８１に示すようにクリーニングガスを受け入れてラジカルを生成するためのものである。たとえばフッ素ラジカルを生成することができる。複数のガス吹出し口４は、矢印８２に示すように受け入れた整流ガスを噴射するための開孔である。
　図１におけるラジカル導入口３の近傍を拡大したところを図２に示す。ラジカル導入口３の近傍を、図２における左側すなわちチャンバ１の内側から見たところを図３に示す。ラジカル導入口３は出口に近づくにつれて断面積が広くなるテーパ部３ｅを含む。クリーニングに用いられるべきラジカルは、図１に示したリモートプラズマ装置２からゲートバルブ１０を経由して、図２に示す矢印８３の向きに供給される。Ａｒなどの整流ガスは矢印８２の向きに供給される。整流ガスはガス誘導部１１の内部を経由してガス吹出し口４から矢印８４に示すように噴射される。
　本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、ラジカル導入口３には整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口４が設けられており、しかも、これらのガス吹出し口４は、ラジカルがチャンバ１内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出すことができるので、整流ガスの吹出し具合によってラジカルの進行する向きを制御することができる。整流ガスの流れがラジカルの流れに衝突することによって、ラジカルの流れは進行する向きを変え得るからである。本実施の形態では、このようにして、ラジカルがチャンバ内の空間でなるべく広範囲に拡散するように調整することができる。その結果、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することができる。
　なお、図１、図２では矢印８２に沿って供給されるガスについて「Ａｒ」と表示しているが、Ａｒは一例に過ぎず、他の気体であってもよい。
　図３に示すように、複数のガス吹出し口４は、ラジカル導入口３の外周を取り囲むように配置されていることが好ましい。複数のガス吹出し口４は、単にラジカル導入口３の近傍において外周を取り囲まない程度に配置されているだけでも整流ガスを吹き出すことによって一定の効果はあるが、ラジカル導入口３の外周を取り囲むように配置されていれば、どの向きにも整流ガスを噴射することができ、したがって、ラジカルの流れる向きをよりフレキシブルに制御することができるので、好ましい。
　複数のガス吹出し口４は、図２に示すように、ラジカル導入口３の周縁部から内向きかつ斜め前方向きに配置されていることが好ましい。このように配置されていれば、ラジカル導入口３の中央を進行するラジカルの流れに整流ガスの流れを衝突させることができ、ラジカルの進行する向きを変えやすいからである。図２に示した例では、面取りされた面にガス吹出し口４が配置されている構成を示したが、このような面取りは必須ではない。面取りがなくてもガス吹出し口４が斜め前方向きに整流ガスを噴出できるように設けられていれば好ましい。複数のガス吹出し口４は、ラジカル導入口３の周縁部において内向きかつ斜め前方向き以外の向き、すなわちたとえば前方向きやラジカル導入口３の中心を向くような向きに設けられていても、ラジカルがチャンバ１内で進行する向きに影響を与えることができるのであれば、一応の効果は奏することができる。
　複数のガス吹出し口４は、複数の群に分かれており、前記群ごとに異なるタイミングで整流ガスを吹き出すことができる構造となっていることが好ましい。たとえば図４に示すように複数のガス吹出し口４が上半分の群４０ａと下半分の群４０ｂとに分かれていてよい。群４０ａに属するガス吹出し口４が一斉に整流ガスを噴射するときには、群４０ｂに属するガス吹出し口４からは整流ガスが噴射せず、群４０ｂに属するガス吹出し口４が一斉に整流ガスを噴射するときには、群４０ａに属するガス吹出し口４からは整流ガスが噴射しない。各群における噴射のＯＮ／ＯＦＦの切替は公知技術によって行なえばよい。このようになっていれば、群４０ａに属するガス吹出し口４から整流ガスを噴射する際には、群４０ｂに属するガス吹出し口４からの噴射は妨げとならないので、ラジカルを円滑に下方に誘導することができる。逆に、群４０ｂに属するガス吹出し口４から整流ガスを噴射する際には、群４０ａに属するガス吹出し口４からの噴射は妨げとならないので、ラジカルを円滑に上方に誘導することができる。複数のガス吹出し口４の複数の群への分け方は、これに限らない。図４では２つの群に分けた例を示したが、より多くの群に分けてよい。たとえば図５に示すように左上、右上、右下、左下というように４つの群４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆに分かれていてもよい。また、分け方は、必ずしも同じ数のガス吹出し口４ごとに均等に分けるとは限らない。状況に応じて任意の分け方であってもよい。
　本実施の形態に対応する具体的なクリーニングの手順について説明する。この例では、ラジカル導入口３の内径は５０ｍｍであり、チャンバ１の寸法は、１０００ｍｍ×１１００ｍｍ×６００ｍｍとした。排気口８の直径は１００ｍｍ以上とし、真空ポンプ９は、排気速度３０００リットル／秒のターボ分子ポンプと排気速度１０００ｍ3／時間のドライポンプとから構成されるものとした。
　最初に、ターボ分子ポンプによってチャンバ１内の空間およびリモートプラズマ装置２内を１０-4Ｐａオーダーまで真空引きする。次に、ガス吹出し口４を経由してチャンバ１内にＡｒガスを供給する。次に、リモートプラズマ装置２にＮＦ3ガスを供給する。ＮＦ3ガスはリモートプラズマ装置２を通過することによってフッ素ラジカルとなる。リモートプラズマ装置２によって生成されたフッ素ラジカルはラジカル導入口３からチャンバ１内へと流れ込むこととなる。整流ガスとしてのＡｒガスの流量を３ｓｃｃｍとし、フッ素ラジカルの材料としてのＮＦ3ガスの流量を３ｓｌｍとし、リモートプラズマ装置２の高周波電力を３ｋＷとした。ターボ分子ポンプとチャンバ１との間に設置したバルブを閉じ、ドライポンプを用いてチャンバ１内の圧力を１３３．３２２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）とし、クリーニングを所定時間行なった。クリーニングを行なうべき時間の長さは、チャンバ内の除去すべき付着物であるＳｉ膜、ＳｉＮx膜などの膜厚と、ラジカルによる付着物のエッチング速度とから決定することができる。
　このクリーニングにより、フッ素ラジカルはチャンバ１内の全域に円滑に供給され、付着物を効率良く除去することができた。
　（実施の形態２）
　図６～図８を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるプラズマ処理装置について説明する。図６に示すように、本実施の形態におけるプラズマ処理装置１０２は、実施の形態１で説明したプラズマ処理装置１０１と基本的構成が共通する。以下、実施の形態１のプラズマ処理装置１０１とは異なる部分を中心に説明する。
　プラズマ処理装置１０２においては、ラジカル導入口３の中央にはラジカルの流れを分散させるための拡散用部材１３が配置されており、複数のガス吹出し口１４は、拡散用部材１３の外周を取り囲むように外向きかつ斜め前方向きに配置されている。図６におけるラジカル導入口３の近傍を拡大したところを図７に示す。ラジカル導入口３の近傍を、図７における左側すなわちチャンバ１の内側から見たところを図８に示す。ラジカル導入口３は、実施の形態１で説明したものと同様に、出口に近づくにつれて断面積が広くなるテーパ状の部分を含む。
　拡散用部材１３は、梁状に延在するガス誘導部１２によって支持されるようにしてラジカル導入口３の中央に配置されている。したがって、拡散用部材１３の外周は、ガス誘導部１２が存在する部分を除いて気体が自由に通過することができるように間隙が十分にあいている。ガス誘導部１２は中空構造となっていて、内部を整流ガスが通過することができる。
　本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、ラジカル導入口３には拡散用部材１３が配置されているので、これによってラジカルの流れはある程度拡散する。さらに、拡散用部材１３の外周を取り囲むように整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口１４が設けられており、これらのガス吹出し口１４は、ラジカルがチャンバ１内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出すことができるので、整流ガスの吹出し具合によってラジカルの進行する向きをさらに制御することができる。したがって、ラジカルがチャンバ内の空間でなるべく広範囲に拡散するように調整することができる。その結果、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することができる。
　拡散用部材１３は、梁状に延在するガス誘導部１２以外のもので適宜支持される構造としてもよい。ガス誘導部１２の他に、内部にガスを誘導する通路を有さない梁状部材を適宜補助的に設けて拡散用部材１３を支持することとしてもよい。ガス誘導部１２が十分な強度を有さない場合には、他の梁状部材で拡散用部材１３を支持することとしてガス誘導部１２は整流ガスの供給のためのみの構造としてもよい。
　なお、図６、図７に示すように、拡散用部材１３は、尖っている第１端１３ａと、第１端１３ａの反対側であって尖っていない第２端１３ｂとを有し、拡散用部材１３は、第１端１３ａがチャンバ１の外側を向き、第２端１３ｂがチャンバ１の内側を向くように配置されていることが好ましい。この構成を備えていれば、チャンバ１へと供給されるラジカルの流れは、尖っている第１端１３ａによって分散され、それぞれ異なった向きに誘導される。さらに、第２端１３ｂは尖っていないので、拡散用部材１３の周辺を通過したラジカルの流れは、再度合流するよりむしろそれぞれの異なった向きに引続き進行することとなる。したがって、このような構成を備えていることが好ましい。
　拡散用部材１３は円錐形状を有することが好ましい。この構成を備えていれば、チャンバ１へと供給され、拡散用部材１３の周辺を通過するラジカルの流れは、円滑に拡散するように誘導されるからである。
　なお、上記各実施の形態においては、「整流ガス」という用語を用いてきたが、整流ガスは、ラジカルによるクリーニング作用に悪影響を与えず、チャンバの内面にも悪影響を与えない気体であればよい。したがって、整流ガスは、不活性ガスであることが好ましい。整流ガスは、安価に手に入るものであってよい。整流ガスはＡｒであることが好ましい。整流ガスとしては、Ａｒに代えてたとえば窒素を用いることも現実的選択である。
　本実施の形態におけるプラズマ処理装置１０２においても、実施の形態１で説明した考え方を採用してもよい。すなわち、たとえば複数のガス吹出し口１４が複数の群に分かれており、前記群ごとに異なるタイミングで整流ガスを吹き出すことができる構造となっていてもよい。
　本実施の形態に対応する具体的なクリーニングの手順について説明する。この例では、ラジカル導入口３の内径、チャンバ１の寸法、排気口８の直径、真空ポンプ９による排気量といった条件は、実施の形態１の具体的なクリーニングの手順として説明したものと同じである。拡散用部材１３は底面の直径が２０ｍｍで高さが２０ｍｍの円錐形状の部材とした。このプラズマ処理装置を用いて、クリーニングを行なった。操作手順は、実施の形態１の具体的なクリーニングの手順として説明したものと同じである。
　このクリーニングにより、フッ素ラジカルはチャンバ１内の全域に円滑に供給され、付着物を効率良く除去することができた。
　本発明に基づくプラズマ処理装置のクリーニング方法は、上記各実施の形態で示したプラズマ処理装置を用意する工程と、前記プラズマ処理装置を用いて前記ラジカル導入口から前記チャンバ内へとラジカルを供給する工程と、前記複数のガス吹出し口から前記整流ガスを噴き出させて前記ラジカルが前記チャンバ内で進行する向きを調整する工程とを含む。この方法によれば、ラジカルがチャンバ内の空間でなるべく広範囲に拡散するように調整することができるので、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することができ、効率良くクリーニングを行なうことができる。
　上記特許文献１に示された装置は、プロセスガスを導入するためのトップノズルをプロセスチャンバーの天井の１箇所に限定していること、および磁界を発生させるための渦巻き形状の上部電極を設けていることから、天井への反応生成物の付着が多くなる。特許文献１は、このような構成を前提に、天井における反応生成を集中的に除去することを意図したものといえる。
　これに対して、上記各実施の形態におけるプラズマ処理装置では、チャンバの天井に下向きに突出するようにアンテナが設けられていてチャンバの底面に排気口が設けられている。このような構成の場合には、チャンバの天井に設けたアンテナによって発生するプラズマがプロセスガスを分解する。分解されたプロセスガスは、真空ポンプによって引き起こされる流れに乗って下方にある排気口に向かう。こうして、分解されたプロセスガスは、天井近傍から下方に向かう途中で、ステージに設置された基板上へと拡散しながら供給される。これによって基板の表面に成膜が行なわれる。したがって、反応生成物は天井に限らずチャンバ内面の全域に付着することとなる。このようなプラズマ処理装置の場合、クリーニングを真に効率良く行なうためには特許文献１に示された発明では不十分であり、本発明は特に有用である。なぜなら、本発明によればラジカルの流れをさまざまな向きに誘導することができるのでチャンバ内の所望の部位に向けることができ、その結果、チャンバ内面の全域に付着した生成物を効率良く除去することができるからである。
　本発明によれば、チャンバの天井の複数箇所からプロセスガスを供給する構成のプラズマ処理装置におけるクリーニングにも対処することができる。本発明は、チャンバ内へのプロセスガスの供給口がどこに配置されていようと、アンテナがどこに配置されていようと、チャンバ内面の全域にラジカルを円滑に行き渡らせてクリーニングすることができる。
　また、特許文献１に示された高密度プラズマＣＶＤ装置では、チャンバの天井の外部に渦巻き形状の上部電極が設けられ、チャンバの側壁を囲むように高周波コイルが設けられている。したがって、これらの位置にリモートプラズマクリーニングガスの導入口を設けることは困難である。一方、上記各実施の形態ではチャンバの天井の内部にアンテナを配置しているため、クリーニングガスないしラジカルの導入口はチャンバの側壁に自由に設けることができる。よって、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の方が設計自由度の点において優れている。
　上記各実施の形態では、ラジカル導入口をチャンバの側壁に設けた例を示したが、本発明としては、ラジカル導入口を設ける位置は側壁に限らず、他の箇所であってもよく、たとえば天井であっても底面であってもよい。本発明を適用する場合、ラジカル導入口がいずれの場所に設けられていても、ラジカルの進行する向きを調整することができ、チャンバ内の全域に効率良く行き渡らせることができるからである。
　（参考例）
　図９、図１０を参照して、参考例におけるプラズマ処理装置について説明する。
　図９に示すように、参考例におけるプラズマ処理装置１１３は、実施の形態１で説明したプラズマ処理装置１０１と比べて構成のある程度の部分は共通する。以下、実施の形態１のプラズマ処理装置１０１とは異なる部分を中心に説明する。図９におけるラジカル導入口３の近傍を拡大したところを図１０に示す。ラジカル導入口３の近傍を、図１０における左側から見たところを図１１に示す。
　プラズマ処理装置１１３は、実施の形態２で説明したプラズマ処理装置１０２と似て拡散用部材１３ｒを備えている。しかし、プラズマ処理装置１１３には、整流ガスを供給するための構成は一切備わっていない。拡散用部材１３ｒは何ら新たな気体を自ら噴出することのない単なる部材である。図１０、図１１に示すように、拡散用部材１３ｒは円錐形状を有している。図１１に示すように、拡散用部材１３ｒは９０°間隔で周囲に配置された４本の梁１５によってラジカル導入口３の中央に配置されている。ここでは梁１５を４本としたが、１本以上であれば、他の本数であってもよい。また、梁１５の配置する間隔も９０°に限らず他の角度であってもよいし、等間隔でなくてもよい。
　この構成を採用することによっても、チャンバ１内へと供給されるラジカルの流れは拡散用部材１３ｒによって拡散するので、チャンバ内面の全体に効率良くラジカルを供給することに多少の効果はある。ただし、この参考例によった場合は、整流ガスによる作用がないので、その効果は本発明に比べて劣る。
　なお、今回開示した上記実施の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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
　本発明は、プラズマ処理装置およびそのクリーニング方法に利用することができる。
　１　チャンバ、２　リモートプラズマ装置、３　ラジカル導入口、３ｅ　テーパ部、４，１４　ガス吹出し口、５　アンテナ、６　プロセスガス導入口、７　ステージ、８　排気口、９　真空ポンプ、１０　ゲートバルブ、１１，１２　ガス誘導部、１３，１３ｒ　拡散用部材、１３ａ　第１端、１３ｂ　第２端、１５　梁、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ　群、８１，８２，８３，８４　矢印、１０１，１０２，１１３　プラズマ処理装置。

Claims (10)

  1. 　内部でプラズマ処理を行なうためのチャンバ（１）と、
    　前記チャンバの内部のクリーニングを行なうためのラジカルを生成するために前記チャンバの外部に設けられたリモートプラズマ装置（２）と、
    　前記リモートプラズマ装置で生成された前記ラジカルを前記チャンバ内に向けて放出するためのラジカル導入口（３）とを備え、
    　前記ラジカル導入口には前記ラジカルが前記チャンバ内で進行する向きに影響を与えるように整流ガスを吹き出す複数のガス吹出し口（４，１４）が設けられている、プラズマ処理装置（１０１）。
  2. 　前記複数のガス吹出し口は、前記ラジカル導入口の外周を取り囲むように配置されている、請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置。
  3. 　前記複数のガス吹出し口は、前記ラジカル導入口の周縁部から内向きかつ斜め前方向きに配置されている、請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置。
  4. 　前記複数のガス吹出し口は、複数の群に分かれており、前記群ごとに異なるタイミングで前記整流ガスを吹き出すことができる構造となっている、請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 　前記ラジカル導入口の中央には前記ラジカルの流れを分散させるための拡散用部材（１３，１３ｒ）が配置されており、前記複数のガス吹出し口は、前記拡散用部材の外周を取り囲むように外向きかつ斜め前方向きに配置されている、請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 　前記拡散用部材は、尖っている第１端（１３ａ）と、前記第１端の反対側であって尖っていない第２端（１３ｂ）とを有し、前記拡散用部材は、前記第１端が前記チャンバの外側を向き、前記第２端が前記チャンバの内側を向くように配置されている、請求の範囲第５項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 　前記拡散用部材は円錐形状を有する、請求の範囲第６項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 　前記整流ガスは不活性ガスである、請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 　前記整流ガスはＡｒである、請求の範囲第８項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 　請求の範囲第１項に記載のプラズマ処理装置を用意する工程と、
    　前記プラズマ処理装置を用いて前記ラジカル導入口から前記チャンバ内へとラジカルを供給する工程と、
    　前記複数のガス吹出し口から前記整流ガスを噴き出させて前記ラジカルが前記チャンバ内で進行する向きを調整する工程とを含む、プラズマ処理装置のクリーニング方法。
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