JP7706236B2

JP7706236B2 - プラズマ処理装置

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Publication number: JP7706236B2
Application number: JP2020217258A
Authority: JP
Inventors: 渉清水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2025-07-11
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: US20220208524A1; JP2022102490A; US12261024B2; CN114678251A; KR20220092805A

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びクリーニング方法に関する。

特許文献１は、クリーニングガスをプラズマジェネレータで活性化し、活性化したクリーニングガスをチャンバの側面から導入してチャンバ壁の堆積物を除去する手法を開示する。

米国特許出願公開第２００３／０１１９３２８号明細書

本開示は、チャンバの内壁に付着した堆積物を効率良く除去する技術を提供する。

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、チャンバと、電極と、複数のガス吐出口と、ガス供給部と、高周波電源と、制御部とを有する。電極は、チャンバ内に配置される。複数のガス吐出口は、電極の周辺に、電極側を向けてガスを吐出するよう配置される。ガス供給部は、複数のガス吐出口に処理ガスを供給する。高周波電源は、電極に処理ガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する。制御部は、ガス供給部から処理ガスを供給してガス吐出口から処理ガスを吐出させつつ、高周波電源から電極に高周波電力を供給するよう制御する。

本開示によれば、チャンバの内壁に付着した堆積物を効率良く除去できる。

図１は、実施形態に係るプラズマ処理システムの概略的な構成の一例を示す図である。図２は、実施形態に係るガス吐出口の配置の一例を示す図である。図３は、実施形態に係るクリーニングガスの吐出の順序の一例を説明する図である。図４Ａは、実施形態に係るガス吐出口の配置の他の一例を示す図である。図４Ｂは、実施形態に係るガス吐出口の配置の他の一例を示す図である。図４Ｃは、実施形態に係るガス吐出口の配置の他の一例を示す図である。図５Ａは、実施形態に係るガス吐出口の配置の他の一例を示す図である。図５Ｂは、実施形態に係るガス吐出口の配置の他の一例を示す図である。図６は、実施形態に係るクリーニングガスの吐出の順序の他の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置及びクリーニング方法の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置及びクリーニング方法が限定されるものではない。

ところで、プラズマ処理装置では、チャンバの内壁に堆積物が堆積する。このような堆積物を除去する技術として、特許文献１では、クリーニングガスをプラズマジェネレータで活性化し、活性化したクリーニングガスをチャンバの側面から導入する。しかし、チャンバの外部に配置されたプラズマジェネレータでクリーニングガスを活性化し、活性化したクリーニングガスを配管を通してチャンバ内に送るため、クリーニングガスの乖離の効率が良くなく、堆積物の除去効率が低い。

そこで、チャンバの内壁に付着した堆積物を効率良く除去する技術が期待されている。

［実施形態］
［装置構成］
本開示のプラズマ処理装置の一例について説明する。実施形態では、本開示のプラズマ処理装置をシステム構成のプラズマ処理システムとした場合を例に説明する。図１は、実施形態に係るプラズマ処理システムの概略的な構成の一例を示す図である。

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。例えば、シャワーヘッド１３は、セラミックス等の絶縁部材１４を介して、プラズマ処理チャンバ１０に支持されている。これにより、プラズマ処理チャンバ１０１とシャワーヘッド１３とは、電気的に絶縁されている。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：ＳｉｄｅＧａｓＩｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

プラズマ処理チャンバ１０は、内側のシャワーヘッド１３の周囲に複数のガス吐出口２３が設けられている。実施形態では、シャワーヘッド１３を囲む絶縁部材１４にガス吐出口２３が設けられている。

図２は、実施形態に係るガス吐出口２３の配置の一例を示す図である。複数のガス吐出口２３は、シャワーヘッド１３の全周に間隔を開けて、シャワーヘッド１３を囲むにように配置されている。実施形態では、シャワーヘッド１３の周囲に、均等な間隔で２４個のガス吐出口２３が設けられている。各ガス吐出口２３は、それぞれシャワーヘッド１３電極側を向けてガスを吐出するように中央側に向けて配置されている。

図１に戻る。ガス吐出口２３は、ガス供給部２０にそれぞれ接続されている。ガス供給部２０は、各ガス吐出口２３にガスを供給する。例えば、ガス供給部２０は、各ガス吐出口２３にクリーニング用のクリーニングガスを供給する。ガス供給部２０は、各ガス吐出口２３に供給するガスの流量を制御可能とされている。一実施形態において、ガス供給部２０は、各ガス吐出口２３とそれぞれ個別に配管２４で接続されている。各配管２４には、流量制御器２５がそれぞれ設けられている。ガス供給部２０は、クリーニングガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２５を介して各ガス吐出口２３に供給するように構成される。ガス供給部２０は、流量制御器２５によりガスの流量を制御することで、各ガス吐出口２３に供給するガスの流量を制御可能とされている。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

ところで、上述のように、プラズマ処理装置１では、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に堆積物が堆積する。堆積物には、プラズマ処理により生成される生成物や、熱による灰などが含まれる。

そこで、実施形態に係るクリーニング方法のクリーニング処理により、プラズマ処理チャンバ１０の内に堆積物を除去する。実施形態に係るプラズマ処理システムは、制御部２の制御により、プラズマ処理チャンバ１０の内に堆積物を除去するクリーニング処理を実施する。クリーニング処理を実施するタイミングは、基板処理の間であれば、何れのタイミングであってもよい。例えば、プラズマ処理システムでは、一定数量の基板Ｗの基板処理を実施した後、ドライクリーニングなどでプラズマ処理チャンバ１０内の状態を回復する処理が実施されることがある。制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内のドライクリーニング中、又はドライクリーニングに続けて、実施形態に係るクリーニング方法のクリーニング処理を実施してもよい。

実施形態に係るクリーニング方法のクリーニング処理を行う場合、制御部２は、ガス供給部２０を制御して、ガス供給部２０から複数のガス吐出口２３にクリーニングガスを供給してガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させる。また、制御部２は、クリーニングガスの供給に合わせて、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを制御し、シャワーヘッド１３にプラズマ生成用のソースＲＦ信号をシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するよう制御する。なお、制御部２は、さらに、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給するよう制御してもよい。

各ガス吐出口２３は、中央側に向けて配置されている。これにより、ガス吐出口２３から吐出されたクリーニングガスは、シャワーヘッド１３と基板支持部１１の間を通過する際に、プラズマ化されて活性化する。クリーニングガスをシャワーヘッド１３と基板支持部１１の間を通過させることで、クリーニングガスから効率よく多くの活性種を得ることができる。活性化したクリーニングガスは、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に到達する。これにより、多くの活性種をプラズマ処理チャンバ１０の内壁に届けることができる。この結果、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に付着した堆積物を効率良く除去できる。

制御部２は、１つ又は隣接した複数のガス吐出口２３の単位で順にクリーニングガスが吐出されるようガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。また、制御部２は、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口２３がシャワーヘッド１３の周囲に沿って順に切り替わるようにガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。例えば、制御部２は、複数のガス吐出口２３のうち、シャワーヘッド１３の周囲に沿って隣接した所定個のガス吐出口２３ずつ順にクリーニングガスが吐出されるようガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。

図３は、実施形態に係るクリーニングガスの吐出の順序の一例を説明する図である。図３の（Ａ）～（Ｄ）には、クリーニングガスを吐出するガス吐出口２３の変化が示されている。図３の（Ａ）～（Ｄ）では、それぞれ隣接する３個のガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出している。吐出されたクリーニングガスは、中央のシャワーヘッド１３を通過することで、プラズマ化されて活性化され、ガス吐出口２３に対して反対側のプラズマ処理チャンバ１０の内壁に到達する。そして、クリーニングガスは、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に沿って流れを変え、ガスの流速が速くなる。ガス吐出口２３に対して反対側でガスの流速が速くなることでクリーニングガスによる除去レートが向上し、内壁に付着した堆積物をより効率良く除去できる。

制御部２は、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口２３がシャワーヘッド１３の周囲に沿って順に切り替わるようにガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。これにより、図３の（Ａ）～（Ｄ）の順に示すように、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口２３がシャワーヘッド１３の周囲に沿って順に切り替わる。これにより、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に沿ってクリーニングガスが旋回する旋回流を発生させることができ、内壁の全周で付着した堆積物をより効率良く除去できる。

クリーニングガスは、堆積物を除去可能であれば、何れのガス種であってもよい。例えば、堆積物が基板Ｗのエッチングプロセス時のエッチングガスから生じる有機系の生成物である場合、クリーニングガスとしては、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２など酸素含有ガスが挙げられる。また、堆積物がＷ（タングステン）、Ｔｉ（チタン）などの金属が含まれる有機膜である場合、クリーニングガスは、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２など酸素含有ガスや、酸素含有ガスにＣＦ_４、Ｃｌ_２などのハロゲン含有ガスを添加したガスが挙げられる。また、堆積物がＲｕ（ルテニウム）、Ｔａ（タンタル）などメタルエッチングでの堆積物である場合、クリーニングガスとしては、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）ガスが挙げられる。

なお、上記実施形態では、シャワーヘッド１３の周囲に２４個のガス吐出口２３を設け、４個のガス吐出口２３ずつクリーニングガスを吐出させた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。シャワーヘッド１３の周囲に設けるガス吐出口２３の数は、何れであってもよい。また、一度にクリーニングガスを吐出するガス吐出口２３の数も、何れであってもよい。図４Ａ～図４Ｃは、実施形態に係るガス吐出口２３の配置の他の一例を示す図である。図４Ａ～図４Ｃでは、シャワーヘッド１３の周囲に８個のガス吐出口２３を設けている。図４Ａでは、１個ずつガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させている。図４Ｂでは、２個ずつガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させている。図４Ｃでは、３個ずつガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させている。

また、上記実施形態では、シャワーヘッド１３を囲む絶縁部材１４にガス吐出口２３を設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。ガス吐出口２３は、何れに配置されてもよい。例えば、ガス吐出口２３は、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に設けてもよい。また、ガス吐出口２３は、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に異なる高さで配置されてもよい。図５Ａ、図５Ｂは、実施形態に係るガス吐出口２３の配置の他の一例を示す図である。図５Ａ、図５Ｂでは、プラズマ処理チャンバ１０の内壁にガス吐出口２３が設けられている。図５Ａでは、シャワーヘッド１３がプラズマ処理チャンバ１０の天板を構成している。プラズマ処理チャンバ１０の内側壁には、異なる高さでガス吐出口２３ａ～２３ｄが配置されている。図５Ｂでは、シャワーヘッド１３がプラズマ処理チャンバ１０の天板から下方に突出している。プラズマ処理チャンバ１０の内側壁には、異なる高さでガス吐出口２３ｅ～２３ｇが配置されている。ガス吐出口２３は、吐出したクリーニングガスがシャワーヘッド１３と基板支持部１１の間を通過させるため、シャワーヘッド１３と基板支持部１１の間の高さに設けることが好ましい。例えば、図５Ａでは、ガス吐出口２３ａ～２３ｃの位置にガス吐出口２３を配置することが好ましい。図５Ｂでは、ガス吐出口２３ｆの位置にガス吐出口２３を配置することが好ましい。異なる高さで複数のガス吐出口２３を配置した場合、制御部２は、高い順、又は低い順に各ガス吐出口２３からクリーニングガスが吐出されるようガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御してもよい。図６は、実施形態に係るクリーニングガスの吐出の順序の他の一例を説明する図である。図６では、図５Ａと同様に、プラズマ処理チャンバ１０の内側壁に異なる高さでガス吐出口２３ａ～２３ｄが設けられている。制御部２は、ガス吐出口２３ａ～２３ｄの順にクリーニングガスが吐出されるようガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御してもよい。例えば、制御部２は、異なる高さでそれぞれシャワーヘッド１３の周囲に設けたガス吐出口２３ａ～２３ｄについて、高い位置のガス吐出口２３から順に、それぞれシャワーヘッド１３の周囲に沿ってクリーニングガスが順次吐出されるようにガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。

なお、図５Ａ、図５Ｂに示すように、ガス吐出口２３から吐出されたクリーニングガスは中央のシャワーヘッド１３を通過することで、プラズマ化されて活性化され、ガス吐出口２３に対して反対側のプラズマ処理チャンバ１０の内壁に到達する。この時、ガスの流れに沿って、プラズマを通過したクリーニングガスが直接的にプラズマ処理チャンバ１０の内壁に到達するため、活性化されたクリーニングガスの失活を最小限に抑えることができる。そのため、ガスの流速が速くなることだけでなく、活性化されたクリーニングガスをより多く供給できるため、クリーニングガスによる除去レートが向上し、内壁に付着した堆積物をより効率良く除去できる。

また、上述したように、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。

以上のように、実施形態に係るプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０（チャンバ）と、シャワーヘッド１３（電極）と、複数のガス吐出口２３と、ガス供給部２０と、ＲＦ電源３１（高周波電源）と、制御部２とを有する。シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。複数のガス吐出口２３は、シャワーヘッド１３の周辺に、シャワーヘッド１３側を向けてガスを吐出するよう配置される。ガス供給部２０は、複数のガス吐出口２３に、処理ガスとしてクリーニングガスを供給する。ＲＦ電源３１は、シャワーヘッド１３にクリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する。制御部２は、クリーニングの際、ガス供給部２０からクリーニングガスを供給してガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させつつ、ＲＦ電源３１からシャワーヘッド１３に高周波電力を供給するよう制御する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に付着した堆積物の除去効率を向上させることができる。

また、制御部２は、１つ又は隣接した複数のガス吐出口２３の単位で順にクリーニングガスが吐出されるようガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。これにより、プラズマ処理装置１は、ガス吐出口２３に対して反対側でプラズマ処理チャンバ１０の内壁でのガスの流速が速くなることでクリーニングガスによる除去レートが向上し、内壁に付着した堆積物をより効率良く除去できる。

また、制御部２は、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口２３がシャワーヘッド１３の周囲に沿って順に切り替わるようにガス供給部２０からのクリーニングガスの供給を制御する。これにより、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に沿ってクリーニングガスが旋回する旋回流を発生させることができ、内壁の全周で付着した堆積物をより効率良く除去できる。

また、複数のガス吐出口２３は、シャワーヘッド１３の周囲に設けられている。これにより、プラズマ処理装置１は、クリーニングガスから効率よく多くの活性種を得ることができ、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に付着した堆積物の除去効率を向上させることができる。

また、複数のガス吐出口２３は、吐出したクリーニングガスがシャワーヘッド１３と基板支持部１１の間を通過するように配置される。このように、クリーニングガスをシャワーヘッド１３と基板支持部１１の間を通過させることで、クリーニングガスから効率よく多くの活性種を得ることができる。

また、複数のガス吐出口２３は、プラズマ処理チャンバ１０の内壁に異なる高さでさらに配置される。これにより、プラズマ処理装置１は、ガスの流速が速くなる領域をプラズマ処理チャンバ１０の内壁の高さ方向についても変えることができ、内壁に付着した堆積物をより効率良く除去できる。

また、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内のドライクリーニング中、又はドライクリーニングに続けて、ガス供給部２０からクリーニングガスを供給してガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させつつ、ＲＦ電源３１からシャワーヘッド１３に高周波電力を供給するよう制御する。これにより、プラズマ処理装置１は、ドライクリーニングのタイミングに合わせてプラズマ処理チャンバ１０の内壁に付着した堆積物を除去できる。

以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全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。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、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。

例えば、上記の実施形態では、基板Ｗとして半導体ウェハにプラズマ処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、何れであってもよい。

また、上述した実施形態では、クリーニングの際、ガス吐出口２３からクリーニングガスを吐出させつつ、ＲＦ電源３１からシャワーヘッド１３に高周波電力を供給する場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理に用いるプロセスガスなどの各種のガスをガス吐出口２３から処理ガスとして吐出させつつ、ＲＦ電源３１からシャワーヘッド１３に高周波電力を供給し、処理ガスをプラズマ化してプラズマ処理やクリーニングを実施してもよい。例えば、制御部２は、ガス供給部２０から処理ガスを供給してガス吐出口２３から処理ガスを吐出させつつ、ＲＦ電源３１からシャワーヘッド１３に電力を供給してもよい。

また、上記の実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。プラズマ処理は、プラズマを用いた処理であれば何れであってもよい。

なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許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。

１プラズマ処理装置
２制御部
２ａコンピュータ
２ａ１処理部
２ａ２記憶部
２ａ３通信インターフェース
１０プラズマ処理チャンバ
１１基板支持部
１３シャワーヘッド
１４絶縁部材
２０ガス供給部
２１ガスソース
２２流量制御器
２３、２３ａ～２３ｆガス吐出口
２４配管
２５流量制御器
３０電源
３１ＲＦ電源

Claims

チャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
前記電極を囲む絶縁部材に前記電極の中央側に向けて配置され、前記絶縁部材を通る配管を介して供給されるガスを吐出する複数のガス吐出口と、
前記配管を介して前記複数のガス吐出口にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記電極に前記クリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する高周波電源と、
前記ガス供給部からクリーニングガスを供給して前記ガス吐出口からクリーニングガスを吐出させつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
前記電極の周囲に沿って間隔を開けて前記電極を囲むによう配置され、前記電極側に向けてガスを吐出する複数のガス吐出口と、
前記複数のガス吐出口にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記電極に前記クリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する高周波電源と、
前記複数のガス吐出口のうち、前記電極の周囲に沿って隣接した所定個のガス吐出口ずつ順にクリーニングガスを吐出するよう前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御しつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
前記電極の周辺に前記電極の中央側に向けて配置され、供給されるガスを吐出する複数のガス吐出口と、
前記複数のガス吐出口にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記電極に前記クリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する高周波電源と、
前記ガス供給部から前記クリーニングガスを供給して前記ガス吐出口から前記クリーニングガスを前記ガス吐出口に対して反対側の前記チャンバの内壁に到達するように吐出させつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、１つ又は隣接した複数のガス吐出口の単位で順にクリーニングガスが吐出されるよう前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御する
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
前記電極の周辺に前記電極の中央側に向けて配置され、供給されるガスを吐出する複数のガス吐出口と、
前記複数のガス吐出口にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記電極に前記クリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する高周波電源と、
前記ガス供給部から前記クリーニングガスを供給して前記ガス吐出口から前記クリーニングガスを前記ガス吐出口に対して反対側の前記チャンバの内壁に到達するように吐出させつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口が前記電極の周囲に沿って順に切り替わるように前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御する
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
前記チャンバの内壁に異なる高さでそれぞれ前記電極の中央側に向けて配置され、供給されるガスを吐出する複数のガス吐出口と、
前記複数のガス吐出口にクリーニングガスを供給するガス供給部と、
前記電極に前記クリーニングガスをプラズマ化可能な高周波電力を供給する高周波電源と、
前記ガス供給部から前記クリーニングガスを供給して前記ガス吐出口から前記クリーニングガスを吐出させつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、１つ又は隣接した複数のガス吐出口の単位で順にクリーニングガスが吐出されるよう前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御する
プラズマ処理装置。
前記制御部は、１つ又は隣接した複数のガス吐出口の単位で順にクリーニングガスが吐出されるよう前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御する
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、クリーニングガスが吐出されるガス吐出口が前記電極の周囲に沿って順に切り替わるように前記ガス供給部からのクリーニングガスの供給を制御する
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
前記複数のガス吐出口は、前記電極の周囲に設けられている
請求項１～７の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
前記電極は、基板を支持する基板支持部の上部に配置され、基板処理のプロセスガスを吐出するシャワーヘッドである
請求項１～８の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
前記複数のガス吐出口は、吐出したガスが前記シャワーヘッドと前記基板支持部の間を通過するように配置された
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
前記複数のガス吐出口は、チャンバの内壁に異なる高さでさらに配置された
請求項１～４の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、チャンバ内のドライクリーニング中、又は前記ドライクリーニングに続けて、前記ガス供給部からクリーニングガスを供給して前記ガス吐出口からクリーニングガスを吐出させつつ、前記高周波電源から前記電極に高周波電力を供給するよう制御する
請求項１～１１の何れか１つに記載のプラズマ処理装置。