プラズマ処理装置およびその運転方法
【課題】真空容器パージ作業時の圧力差による部品の破損を防ぐと共に、真空容器内の処理ガスの残留を抑えることができるプラズマ処理装置およびそのパージ方法を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置の減圧された処理室（Ｖ１）２２６内に側壁の不活性ガス導入用開口２３３から不活性ガスを導入して、処理室処理室（Ｖ１）２２６内を不活性ガスにより所定の圧力にしたのち、処理用ガスを導入する複数の貫通孔２２４に連通する処理用ガスの導入経路２１３、２１６（Ｖ２）に不活性ガスを供給して、複数の貫通孔２２４から処理室（Ｖ１）２２６内に不活性ガスを導入する。
【解決手段】プラズマ処理装置の減圧された処理室（Ｖ１）２２６内に側壁の不活性ガス導入用開口２３３から不活性ガスを導入して、処理室処理室（Ｖ１）２２６内を不活性ガスにより所定の圧力にしたのち、処理用ガスを導入する複数の貫通孔２２４に連通する処理用ガスの導入経路２１３、２１６（Ｖ２）に不活性ガスを供給して、複数の貫通孔２２４から処理室（Ｖ１）２２６内に不活性ガスを導入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
真空容器内に配置された処理室に処理ガスを供給してプラズマを形成し、処理室内のウエハを処理するプラズマ処理装置に係り、前記処理終了後、前記処理室に不活性ガスを供給した後に前記真空容器を大気開放するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理装置などのプラズマ処理装置は、真空状態に減圧した処理容器（以下、真空容器とする）内に処理ガスを供給してプラズマを形成する。そのため、真空容器内をメンテナンスする場合は真空容器内を大気圧に戻した後、該容器を開放してメンテナンスを行う必要がある。
【０００３】
上記のように真空容器内を大気圧に戻す方法として、真空容器内に不活性ガスを供給しパージする方法がある。パージとは、容器内や配管内などの雰囲気を不活性ガスによって置換するもので、例えば、真空に保たれている密閉容器内に不活性ガスを供給することによって、容器内を不活性ガス雰囲気に置換、容器内の圧力を上昇させ、容器の大気開放を可能にする。さらに、容器内に有害なガスや反応性ガスがある場合、容器に不活性ガスを供給することにより、容器内雰囲気が不活性ガスに置換されるため、容器内の有害なガスや反応性ガスを容器外に除去する（追い出す）ことができる。
【０００４】
この様な方法の従来技術として、特許文献１には、処理ガス供給元と処理ガスの流量を制御するＭＦＣ（Mass Flow Controller；流量制御器）との間に不活性ガス供給配管を接続し、これによりＭＦＣおよび処理ガス供給配管、処理室内のパージを行う技術が開示されている。特許文献１に記載の発明は、特に、処理ガス濃度を検出するセンサーを備えており、処理室内のガス濃度を検知することにより、パージ作業の終了を判定する目的を達成しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１６９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来のプラズマ処理装置およびそのパージ方法には、以下のような問題があった。プラズマ処理装置は、処理ガス供給元より処理ガス供給配管を介して供給された処理ガスを処理室内に均等に分散して供給させるために、処理室と処理ガス供給配管の間に、複数の小さな孔の開いた部材（以下、シャワープレートとする）を備えている。このシャワープレートは、高周波電源からアンテナを介して放出された電磁波を処理室内に伝播させるために、石英等の誘電体で製作されている。処理室は、このシャワープレートを介して、処理室とシャワープレート上の微小隙間（ガス供給側）の２室に区切られている。
【０００７】
メンテナンスを行う際に、不活性ガスによるパージを処理ガス供給配管から実施する場合、シャワープレートの多数の孔はコンダクタンスが小さいため、シャワープレート上の微小隙間の圧力と、処理室の圧力に過大な圧力差が生じ、脆い部材で製作されているシャワープレートが破損する虞がある。
【０００８】
前記シャワープレートの破損を防ぐため、処理ガス供給配管から不活性ガスを供給せず、真空容器側面から不活性ガスを供給する方法をとっているが、この方法では処理室内のパージは十分行われるが、前述したようにシャワープレートの多数の孔は直径が小さく、コンダクタンスが小さいため、シャワープレートで処理室と区切られているシャワープレート上の微小隙間や処理ガス供給配管を含む処理ガス供給経路まで不活性ガスが十分に行き届かず、パージが不十分であり、該処理ガス供給経路に処理ガスが残留してしまうことがあった。
【０００９】
さらに、処理ガス供給経路は前述したようにパージが不十分であるため、大気開放時に大気より圧力が低い状態すなわち負圧となっており、大気開放時に大気を吸込んでしまうことにより、処理ガス供給経路内の残留処理ガスと大気中の水分により、処理ガス供給経路の腐食が進行する。
【００１０】
本発明の目的は、真空容器パージ作業時の圧力差による部品の破損を防ぐと共に、真空容器内の処理ガスの残留を抑えることができるプラズマ処理装置およびそのパージ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置は、真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えており、前記処理室の側壁に配置され減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口を備えており、前記不活性ガス導入用開口から前記処理室内に不活性ガスを導入し、且つ、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給する機構を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプラズマ処理装置の運転方法は、真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、前記処理室内に前記不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスが供給された状態で、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空処理装置の真空容器パージ作業時の圧力差による部品の破損を防止し、真空容器内の処理ガスの残留を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例１のプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例２のプラズマ処理装置内への処理ガス供給および不活性ガス供給の構成を示す図面である。
【図３】図３はプラズマ処理後のメンテナンス時の動作流れを示すタイムチャートである。
【図４】図４はプラズマ処理後のメンテナンス時の動作流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。図中の高周波電源１１１、直流電源１１４、ＲＦバイアス電源１１７、排気ゲートプレート１１８、コンダクタンス可変バルブ１１９、排気ポンプ１２０、ゲートバルブ１２６、搬送用ロボット１２７は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御されている。
【００１７】
真空容器１００の内部には、処理室（Ｖ１）１０１が配置され、その上部には処理室（Ｖ１）１０１内に電磁波を放射して電解を供給する円板状の形状を備えたアンテナ１０８が、下部にはウエハ１２８などの非処理対象である基板状の試料がその上面に載置される試料台１１３が備えられている。また、真空容器１００側面には、容器内のパージを実施するための不活性ガス供給元１２１、不活性ガス供給配管１２３及び不活性ガス導入用開口１２９が備えられている。
【００１８】
さらに真空容器１００は、処理室（Ｖ１）１０１と、ウエハ１２８を真空容器１００内に搬送する搬送用ロボット１２７を有する搬送室１２５とを開放あるいは閉鎖して、両者間を連通、遮断するゲートバルブ１２６を備えている。
【００１９】
処理室（Ｖ１）１０１の上部には放電室１０２が形成される。また、放電室１０２の上方には、真空容器の蓋を構成する蓋部材１０９、蓋部材１０９の内側に配置されたアンテナ１０８、該アンテナ１０８の側方および上方で前記放電室を囲むように配置したソレノイドコイル１１０、およびアンテナ１０８の下方に配置した天井部材を備える。
【００２０】
ソレノイドコイル１１０の上方には、アンテナ１０８にＵＨＦ帯あるいはＶＨＦ帯の高周波を供給する高周波電源１１１が配置されている。アンテナ１０８は導電性部材で構成された蓋部材１０９の内側に配置される。また、アンテナ１０８と蓋部材１０９との間には誘電体１０７を配置する。誘電体１０７はアンテナ１０８と蓋部材１０９間を絶縁するとともにアンテナ１０８から放出された電磁波を下方の天井部材に伝播する。
【００２１】
天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート１０６およびシャワープレート１０３を備え、石英プレート１０６とシャワープレート１０３の間には微小隙間（Ｖ２）１０４がある。蓋部材１０９の下方で石英プレート１０６および、シャワープレート１０３の外周側には下部リング１０５が配置される。下部リング１０５には、前記微小隙間（Ｖ２）１０４に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元１２２から、処理ガス供給配管１２４および下部リング１０５のガス通路を介して、前記微小隙間（Ｖ２）１０４に供給される。前記微小隙間（Ｖ２）１０４に流入した処理ガスは、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内に分散して供給される。
【００２２】
シャワープレート１０３の下方には、放電室内側壁部材１１２が備えられる。放電室内側壁部材１１２は、下部リング１０５およびシャワープレート１０３の下面に接して配置され、真空容器１００内に生成するプラズマに面して放電室１０２を区画する。
【００２３】
処理室（Ｖ１）１０１下方にある試料台１１３は円筒形状を有しており、試料台１１３上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台１１３内部には、同心円状またはら旋状に図示しない流路が配置されており、この流路に温調ユニット１１５により温度または流量（流速）を調節された冷媒が導入され、試料台１１３の温度が調節されている。
【００２４】
ウエハ１２８は試料台１１３上面に載置された状態で、プラズマからの入熱を受けるが、試料台１１３の温度を調節することで、試料台１１３に載置されたウエハ１２８の温度を調節する。また、試料台１１３とウエハ１２８との熱伝導を向上するために、試料台１１３上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間には熱伝達性ガス供給元１１６よりＨｅ等の熱伝達性を有するガスが供給される。
【００２５】
さらに、試料台１１３は、ウエハ１２８を試料台１１３に静電気にて吸着させるための直流電源１１４および処理中に試料台１１３に載置されたウエハ１２８表面にイオンを加速させるためのＲＦバイアス電源１１７を備えている。
【００２６】
試料台１１３の下方には、処理室（Ｖ１）１０１内のガスやプラズマ、反応生成物を排気するための空間と開口部を備えている。この排出は、前記開口部を開閉する排気ゲートプレート１１８、開口部に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ１１９および排気ポンプ１２０の動作により調整される。
【００２７】
このような、プラズマ処理装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ１２８は、ゲートバルブ１２６開の状態で搬送用ロボット１２７上に載せられて、搬送室１２５から真空容器１００内に搬送され、試料台１１３上面に載置される。
【００２８】
搬送用ロボット１２７が真空容器１００外に移動した後、ゲートバルブ１２６を閉鎖し、次に、直流電源１１４からの直流電圧により、試料台１１３上面の載置面上に載置されているウエハ１２８を静電気で吸着し、保持する。この状態で、熱伝達性ガス供給元１１６より試料台１１３上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間にＨｅガスを供給してウエハ１２８を冷却する。
【００２９】
次に、処理ガスが処理ガス供給元１２２より処理ガス供給配管１２４を介して、微小隙間（Ｖ２）１０４に導入され、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内へ供給され、アンテナ１０８およびソレノイドコイル１１０から供給される電界、磁界により、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ１２８上方に形成される。さらに、ＲＦバイアス電源１１７により、試料台に高周波電力が印加され、ウエハ１２８上面上方に形成されたＲＦバイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ１２８上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ、処理が開始される。
【００３０】
処理の終了後、プラズマおよびＲＦバイアスが停止され、直流電源１１４からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。その後、ゲートバルブ１２６を開き、搬送用ロボット１２７により処理済みウエハ１２８を真空容器１００外に搬出し、搬出完了後、ゲートバルブ１２６を再び閉鎖する。
【００３１】
真空容器１００内の清掃等のメンテナンスを実施する場合、真空容器１００内を大気圧に戻し大気開放するために、不活性ガス供給元１２１から不活性ガス供給配管１２３を介して、真空容器１００側面の不活性ガス導入用開口１２９より真空容器１００内に不活性ガスを供給しパージ作業を行う。真空容器１００内の圧力は圧力計により検知されており、該容器内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、大気開放する。なお、図示されていないが、不活性ガス供給配管１２３を処理ガス供給配管１２４に接続して、不活性ガスを処理ガス供給配管１２４を介して微小隙間（Ｖ２）１０４に導入し、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内へ供給することも可能である。
【００３２】
前記パージ作業は、真空容器１００内を大気圧に戻すだけではなく、真空容器１００内に残留した処理ガスを不活性ガスにより置換し、真空容器１００内から除去する（追い出す）目的も持っている。残留処理ガスを真空容器１００内から確実に除去するには、不活性ガスによる置換効率を上げる必要があるため、「前記パージ作業と同じ手順にてパージ⇔排気ポンプ１２０による排気」を数回繰り返すサイクルパージを実施する。サイクルパージを実施後、前記パージ作業と同じ手順で、パージ作業を実施し、真空容器１００内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、容器を大気開放する。
【実施例２】
【００３３】
図２は、図１の処理ガス供給経路、不活性ガス供給経路及び不活性ガス導入用開口の構成の様式を示す実施例２である。図中のＭＦＣ２０４、２０５、２０６、バルブ２０７、２０８、２０９、２１１（Ｇ１）、２１９（ＬＶ１）、２２２（ＬＶ２）、排気ゲートプレート２２８、ゲートバルブ２２９、排気ポンプ２３２は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御されている。
【００３４】
処理ガス供給経路は各処理ガス供給元２０１、２０２、２０３、・・・を備え、さらに供給元より供給された処理ガスの流量を調節するＭＦＣ２０４、２０５、２０６、・・・およびバルブ２０７、２０８、２０９、・・・を備えている。バルブ２０７、２０８、２０９、・・・を介して、処理ガス供給配管２１０に導入された処理ガスは、処理ガス供給配管２１２および処理ガス供給配管２１３により、真空容器２２７内に供給される。処理ガス供給配管２１２にはバルブ（Ｇ１）２１１、処理ガス供給配管２１３には処理ガス供給系内圧力を検知する処理ガス供給経路内圧力検知用圧力計２１４を備える。
【００３５】
尚、処理ガス供給系とは、図２において、微小隙間（Ｖ２）２１６、下部リング２１５のガス通路および処理ガス供給配管２１２、２１３から構成される、バルブ（Ｇ１）２１１とバルブ（ＬＶ２）２２２より真空容器２２７側に位置する処理ガス供給経路のことを言う。
【００３６】
真空容器２２７内に設置されている下部リング２１５にはガス通路が備えられており、処理ガス供給配管２１３より導入された処理ガスを、シャワープレート２２４と石英プレート２２５の間の微小隙間（Ｖ２）２１６に供給する。
【００３７】
不活性ガス供給経路は、不活性ガス供給元２１７、不活性ガス供給元２１７より供給された不活性ガスを真空容器２２７内へ導入するための不活性ガス供給配管２１８、２２０を備え、さらに不活性ガス供給配管２２０はバルブ（ＬＶ１）２１９を備えており、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３より不活性ガスを供給する構造となっている。ここで、上記不活性ガスとは、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等とし、供給方法や供給流量は特に規定しない。また、真空容器２２７は、処理室（Ｖ１）２２６内圧力を検知する圧力計２２３を備えている。
【００３８】
不活性ガスの供給経路は、前記不活性ガス供給配管２１８に分岐配管２２１を備えており、この分岐配管２２１を処理ガス供給配管２１３に接続することにより、処理ガス供給経路から、不活性ガスによる真空容器２２７内のパージを実施できるようになっている。また、分岐配管２２１はバルブ（ＬＶ２）２２２を備える。
【００３９】
処理ガスの真空容器２２７内への供給は、前述したようにウエハ２３１が試料台２３０上に載置された状態で行われる。処理ガス供給元２０１、２０２、２０３、・・・から供給された処理ガスは、ＭＦＣ２０４、２０５、２０６、・・・により、流量を調整され、バルブ２０７、２０８、２０９、・・・およびバルブ（Ｇ１）２１１を介して、処理ガス供給配管２１０、２１２、２１３内を通過し、真空容器２２７内の下部リング２１５のガス通路に導入される。
【００４０】
この時、バルブ（ＬＶ１）２１９およびバルブ（ＬＶ２）２２２は閉とし、不活性ガス供給経路に処理ガスが流入しないようにする。処理ガスは下部リング２１５のガス通路から、微小隙間（Ｖ２）２１６に導入され、その後シャワープレート２２４の多数の小孔を介して、処理室（Ｖ１）２２６内に、均等に分散して供給される。処理室（Ｖ１）２２６に供給された処理ガスはプラズマ化され、エッチング処理が実施される。
【００４１】
メンテナンスのために、真空容器２２７を大気開放する場合、真空容器２２７内を不活性ガスでパージする必要があるが、このパージ作業の手順として、まず始めに真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３より不活性ガスの供給を行う。
【００４２】
不活性ガスの供給を始める前に、処理ガスの供給を停止させるために、バルブ（Ｇ１）２１１は閉じておく。また、ゲートバルブ２２９および排気用開口を開閉する排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器２２７内を密閉状態にする。
【００４３】
不活性ガス供給元２１７より供給された不活性ガスは、バルブ（ＬＶ１）２１９開、バルブ（ＬＶ２）２２２閉の状態で、不活性ガス供給配管２１８、２２０により、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から真空容器２２７内に供給され、容器内のパージが開始される。不活性ガスは処理室（Ｖ１）２２６内に流入するが、シャワープレート２２４の多数の小孔を介して微小隙間（Ｖ２）２１６にも少しずつ流入する。
【００４４】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１に達するまで、この状態でパージを続ける。圧力Ｐ１は、大気圧より低い圧力であり、処理室（Ｖ１）２２６と微小隙間（Ｖ２）２１６の圧力差が、シャワープレートを破損させることのない範囲に収まるように設定したもので、処理室内圧力検知用圧力計２２３にて検知する。
【００４５】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が圧力Ｐ１まで上昇したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「開」に切り替え、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３からのパージを終了し、分岐配管２２１へ不活性ガスを導入することで処理ガス供給経路から真空容器２２７内のパージ作業を実施する。不活性ガスは、処理ガス供給配管２１３を通過し、下部リング２１５のガス通路から微小隙間（Ｖ２）２１６に導入され、シャワープレート２２４の多数の小孔を介して処理室（V１）２２６に供給される。
【００４６】
処理室（Ｖ１）２２６内の圧力が大気圧と同等になったら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「閉」とし、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了させる。
【００４７】
真空容器２２７内に残留した処理ガスを真空容器２２７内から確実に除去するには、「前記パージ作業と同じ手順にてパージ⇔排気ポンプ２３２による排気」を数回繰り返すサイクルパージを実施する。サイクルパージを実施後、前記パージ作業と同じ手順で、パージ作業を実施し容器内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、容器を大気開放する。
【００４８】
このパージ作業によれば、まず処理室内の圧力が上昇した後に、微小隙間（Ｖ２）２１６の圧力が上昇するため、パージ作業時の処理ガス供給系と処理室（Ｖ１）２２６の圧力差によるシャワープレート２２４の破損の虞が無く、さらに、処理ガス供給経路からも不活性ガスを供給することで、処理ガス供給経路内の処理ガスの残留が無くなる。
【００４９】
また、シャワープレート２２４の多数の小孔のコンダクタンスは小さいので、処理ガス供給経路から不活性ガスを供給することにより、不活性ガスがシャワープレート２２４の多数の小孔を介して少しずつ処理室（Ｖ１）２２６に流入するため、処理室（Ｖ１）２２６の圧力が大気圧と同等になったときには、処理ガス供給系の圧力は処理室（Ｖ１）２２６の圧力より高くなっており、大気開放時の処理ガス供給系への大気の吸込みが無くなり配管等の腐食が無くなる。
【００５０】
図３は、図１および図２に示す実施例におけるメンテナンス時の動作の流れを示すタイムチャートである。
【００５１】
時刻ｔ１にてエッチング処理が終了した後、試料台２３０上に載置されたウエハ２３１表面に向けてプラズマ中のイオンを加速させるためにＲＦバイアス電源１１７によって試料台２３０に印加される高周波電力と、高周波電源１１１によってアンテナ１０８に供給される高周波と、静電気力によってウエハ２３１を試料台２３０に吸着させる静電吸着用直流電源１１４の直流電圧を停止させる。
【００５２】
次に、時刻ｔ２にて処理ガス供給配管２１２に設置されているバルブ（G１）２１１を閉じて、処理ガスの供給を停止させ、時刻ｔ３にて、処理室（Ｖ１）２２６内に磁場を生成するソレノイドコイル１１０のコイル電流を停止させる。さらに、時刻ｔ４にて排気ゲートプレート２２８、コンダクタンス可変バルブ１１９および排気ポンプ２３２の動作により処理室（Ｖ１）２２６内の処理ガス、反応生成物等が排気され圧力が低下する。
【００５３】
処理室（Ｖ１）２２６内の排気後、ゲートバルブ２２９および排気用開口を開閉する排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器を密閉状態にする。その後、時刻ｔ５にて不活性ガス供給配管２２０に設置されているバルブ（ＬＶ１）２１９を「開」、分岐配管２２１に設置されているバルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」で、不活性ガスを真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から処理室（V１）２２６内に供給しパージ作業を開始する。時刻ｔ６にて処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１に達したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「開」に切り替え、分岐配管２２１に不活性ガスを流し、処理ガス供給経路から不活性ガスを供給する。
【００５４】
時刻ｔ７にて、処理室（Ｖ１）２２６内圧力が大気圧と同等に上昇したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「閉」とし、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了し、その後、真空容器２２７を大気開放する。
【００５５】
図４は、図３に示す動作の流れを示すフローチャートである。エッチング処理終了（ステップ４０１）後、ＲＦバイアス電源１１７による高周波電力、高周波電源１１１からアンテナ１０８に供給される高周波およびウエハ１２８を試料台１１３表面に静電吸着させる直流電圧１１４を停止させる（ステップ４０２）。
【００５６】
処理ガス供給配管２１２に設置されているバルブ（Ｇ１）２１１を閉じ、処理ガスの供給を停止する（ステップ４０３）。処理ガスの停止と同時に排気ポンプ２３２の動作により、処理室（Ｖ１）２２６内の処理ガスおよび反応生成物等が排気され、処理室（Ｖ１）２２６は真空状態となる（ステップ４０４）。排気後、ゲートバルブ２２９および排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器２２７を密閉状態にする（ステップ４０５）。
【００５７】
ステップ４０６以降は、サイクルパージを実施する場合と、実施しない場合に分けて説明する。
【００５８】
サイクルパージを実施しない場合は、以下の手順でパージ作業を一回だけ実施する。まず、不活性ガス供給配管２２０に設置されているバルブ（ＬＶ１）２１９を「開」、分岐配管２２１に設置されているバルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」とし、不活性ガス供給配管２２０により真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から、処理室（Ｖ１）２２６内に不活性ガスを供給し、パージ作業を開始する（ステップ４０７）。
【００５９】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１以上になったら（ステップ４０８）、ＬＶ１を閉、バルブ（ＬＶ２）２２２を「開」に切り替え、処理ガス供給配管２１３から不活性ガスを真空容器２２７内に供給し、パージ作業を行う（ステップ４０９）。
【００６０】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、大気圧以上になったら（ステップ４１０）、バルブ（ＬＶ１）２１９を「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」に切り替え、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了する（ステップ４１１）。パージ作業終了後、容器を大気開放する（ステップ４２０）。
【００６１】
次に、サイクルパージを実施する場合の動作を説明する。まず、パージ作業を繰り返す回数を任意に設定する。ここではｎ回とする（ステップ４１２）。ステップ４１３〜４１７にてパージ作業を実施する。このパージ作業は、サイクルパージを実施しない場合の手順（ステップ４０７〜４１１）と同じ手順で実施する。
【００６２】
パージ作業の実施回数が、ステップ４１２で設定した繰り返し回数ｎ回に達していない場合（ステップ４１８）は、パージ作業によって不活性ガス雰囲気に置換された処理室（Ｖ１）２２６内を排気ポンプにより排気し、処理室（Ｖ１）２２６内を真空状態にする（ステップ４１９）。その後、ステップ４１３〜４１７のパージ作業を再度実施する。パージ作業実施回数がｎ回になるまで、「パージ作業⇔排気」を繰り返す。
【００６３】
パージ作業実施回数がｎ回になった場合、サイクルパージを終了する（ステップ４１８）。サイクルパージ終了後、容器を大気開放する（ステップ４２０）。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 真空容器
１０１ 処理室（Ｖ１）
１０２ 放電室
１０３ シャワープレート
１０４ 微小隙間（Ｖ２）
１０５ 下部リング
１０６ 石英プレート
１０７ 誘電体
１０８ アンテナ
１０９ 蓋部材
１１０ ソレノイドコイル
１１１ 高周波電源
１１２ 放電室内側壁部材
１１３ 試料台
１１４ 直流電源
１１５ 温調ユニット
１１６ 熱伝達性ガス供給元
１１７ ＲＦバイアス電源
１１８ 排気ゲートプレート
１１９ コンダクタンス可変バルブ
１２０ 排気ポンプ
１２１ 不活性ガス供給元
１２２ 処理ガス供給元
１２３ 不活性ガス供給配管
１２４ 処理ガス供給配管
１２５ 搬送室
１２６ ゲートバルブ
１２７ 搬送用ロボット
１２８ ウエハ
１２９ 不活性ガス導入用開口
２０１、２０２、２０３、・・・ 処理ガス供給元
２０１、２０５、２０６、・・・ ＭＦＣ
２０７、２０８、２０９ バルブ
２１０、２１２、２１３ 処理ガス供給配管
２１１ バルブＧ１
２１４ 処理ガス供給経路内圧力検知用圧力計
２１５ 下部リング
２１６ 微小隙間（Ｖ２）
２１７ 不活性ガス供給元
２１８、２２０ 不活性ガス供給配管
２１９ バルブ（ＬＶ１）
２２１ 分岐配管
２２２ バルブ（ＬＶ２）
２２３ 処理室内圧力検知用圧力計
２２４ シャワープレート
２２５ 石英プレート
２２６ 処理室Ｖ１
２２７ 真空容器
２２８ 排気ゲートプレート
２２９ ゲートバルブ
２３０ 試料台
２３１ ウエハ
２３２ 排気ポンプ
２３３ 不活性ガス導入用開口
【技術分野】
【０００１】
真空容器内に配置された処理室に処理ガスを供給してプラズマを形成し、処理室内のウエハを処理するプラズマ処理装置に係り、前記処理終了後、前記処理室に不活性ガスを供給した後に前記真空容器を大気開放するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理装置などのプラズマ処理装置は、真空状態に減圧した処理容器（以下、真空容器とする）内に処理ガスを供給してプラズマを形成する。そのため、真空容器内をメンテナンスする場合は真空容器内を大気圧に戻した後、該容器を開放してメンテナンスを行う必要がある。
【０００３】
上記のように真空容器内を大気圧に戻す方法として、真空容器内に不活性ガスを供給しパージする方法がある。パージとは、容器内や配管内などの雰囲気を不活性ガスによって置換するもので、例えば、真空に保たれている密閉容器内に不活性ガスを供給することによって、容器内を不活性ガス雰囲気に置換、容器内の圧力を上昇させ、容器の大気開放を可能にする。さらに、容器内に有害なガスや反応性ガスがある場合、容器に不活性ガスを供給することにより、容器内雰囲気が不活性ガスに置換されるため、容器内の有害なガスや反応性ガスを容器外に除去する（追い出す）ことができる。
【０００４】
この様な方法の従来技術として、特許文献１には、処理ガス供給元と処理ガスの流量を制御するＭＦＣ（Mass Flow Controller；流量制御器）との間に不活性ガス供給配管を接続し、これによりＭＦＣおよび処理ガス供給配管、処理室内のパージを行う技術が開示されている。特許文献１に記載の発明は、特に、処理ガス濃度を検出するセンサーを備えており、処理室内のガス濃度を検知することにより、パージ作業の終了を判定する目的を達成しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１６９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来のプラズマ処理装置およびそのパージ方法には、以下のような問題があった。プラズマ処理装置は、処理ガス供給元より処理ガス供給配管を介して供給された処理ガスを処理室内に均等に分散して供給させるために、処理室と処理ガス供給配管の間に、複数の小さな孔の開いた部材（以下、シャワープレートとする）を備えている。このシャワープレートは、高周波電源からアンテナを介して放出された電磁波を処理室内に伝播させるために、石英等の誘電体で製作されている。処理室は、このシャワープレートを介して、処理室とシャワープレート上の微小隙間（ガス供給側）の２室に区切られている。
【０００７】
メンテナンスを行う際に、不活性ガスによるパージを処理ガス供給配管から実施する場合、シャワープレートの多数の孔はコンダクタンスが小さいため、シャワープレート上の微小隙間の圧力と、処理室の圧力に過大な圧力差が生じ、脆い部材で製作されているシャワープレートが破損する虞がある。
【０００８】
前記シャワープレートの破損を防ぐため、処理ガス供給配管から不活性ガスを供給せず、真空容器側面から不活性ガスを供給する方法をとっているが、この方法では処理室内のパージは十分行われるが、前述したようにシャワープレートの多数の孔は直径が小さく、コンダクタンスが小さいため、シャワープレートで処理室と区切られているシャワープレート上の微小隙間や処理ガス供給配管を含む処理ガス供給経路まで不活性ガスが十分に行き届かず、パージが不十分であり、該処理ガス供給経路に処理ガスが残留してしまうことがあった。
【０００９】
さらに、処理ガス供給経路は前述したようにパージが不十分であるため、大気開放時に大気より圧力が低い状態すなわち負圧となっており、大気開放時に大気を吸込んでしまうことにより、処理ガス供給経路内の残留処理ガスと大気中の水分により、処理ガス供給経路の腐食が進行する。
【００１０】
本発明の目的は、真空容器パージ作業時の圧力差による部品の破損を防ぐと共に、真空容器内の処理ガスの残留を抑えることができるプラズマ処理装置およびそのパージ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のプラズマ処理装置は、真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えており、前記処理室の側壁に配置され減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口を備えており、前記不活性ガス導入用開口から前記処理室内に不活性ガスを導入し、且つ、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給する機構を備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のプラズマ処理装置の運転方法は、真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、前記処理室内に前記不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスが供給された状態で、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空処理装置の真空容器パージ作業時の圧力差による部品の破損を防止し、真空容器内の処理ガスの残留を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例１のプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例２のプラズマ処理装置内への処理ガス供給および不活性ガス供給の構成を示す図面である。
【図３】図３はプラズマ処理後のメンテナンス時の動作流れを示すタイムチャートである。
【図４】図４はプラズマ処理後のメンテナンス時の動作流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。図中の高周波電源１１１、直流電源１１４、ＲＦバイアス電源１１７、排気ゲートプレート１１８、コンダクタンス可変バルブ１１９、排気ポンプ１２０、ゲートバルブ１２６、搬送用ロボット１２７は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御されている。
【００１７】
真空容器１００の内部には、処理室（Ｖ１）１０１が配置され、その上部には処理室（Ｖ１）１０１内に電磁波を放射して電解を供給する円板状の形状を備えたアンテナ１０８が、下部にはウエハ１２８などの非処理対象である基板状の試料がその上面に載置される試料台１１３が備えられている。また、真空容器１００側面には、容器内のパージを実施するための不活性ガス供給元１２１、不活性ガス供給配管１２３及び不活性ガス導入用開口１２９が備えられている。
【００１８】
さらに真空容器１００は、処理室（Ｖ１）１０１と、ウエハ１２８を真空容器１００内に搬送する搬送用ロボット１２７を有する搬送室１２５とを開放あるいは閉鎖して、両者間を連通、遮断するゲートバルブ１２６を備えている。
【００１９】
処理室（Ｖ１）１０１の上部には放電室１０２が形成される。また、放電室１０２の上方には、真空容器の蓋を構成する蓋部材１０９、蓋部材１０９の内側に配置されたアンテナ１０８、該アンテナ１０８の側方および上方で前記放電室を囲むように配置したソレノイドコイル１１０、およびアンテナ１０８の下方に配置した天井部材を備える。
【００２０】
ソレノイドコイル１１０の上方には、アンテナ１０８にＵＨＦ帯あるいはＶＨＦ帯の高周波を供給する高周波電源１１１が配置されている。アンテナ１０８は導電性部材で構成された蓋部材１０９の内側に配置される。また、アンテナ１０８と蓋部材１０９との間には誘電体１０７を配置する。誘電体１０７はアンテナ１０８と蓋部材１０９間を絶縁するとともにアンテナ１０８から放出された電磁波を下方の天井部材に伝播する。
【００２１】
天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート１０６およびシャワープレート１０３を備え、石英プレート１０６とシャワープレート１０３の間には微小隙間（Ｖ２）１０４がある。蓋部材１０９の下方で石英プレート１０６および、シャワープレート１０３の外周側には下部リング１０５が配置される。下部リング１０５には、前記微小隙間（Ｖ２）１０４に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元１２２から、処理ガス供給配管１２４および下部リング１０５のガス通路を介して、前記微小隙間（Ｖ２）１０４に供給される。前記微小隙間（Ｖ２）１０４に流入した処理ガスは、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内に分散して供給される。
【００２２】
シャワープレート１０３の下方には、放電室内側壁部材１１２が備えられる。放電室内側壁部材１１２は、下部リング１０５およびシャワープレート１０３の下面に接して配置され、真空容器１００内に生成するプラズマに面して放電室１０２を区画する。
【００２３】
処理室（Ｖ１）１０１下方にある試料台１１３は円筒形状を有しており、試料台１１３上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台１１３内部には、同心円状またはら旋状に図示しない流路が配置されており、この流路に温調ユニット１１５により温度または流量（流速）を調節された冷媒が導入され、試料台１１３の温度が調節されている。
【００２４】
ウエハ１２８は試料台１１３上面に載置された状態で、プラズマからの入熱を受けるが、試料台１１３の温度を調節することで、試料台１１３に載置されたウエハ１２８の温度を調節する。また、試料台１１３とウエハ１２８との熱伝導を向上するために、試料台１１３上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間には熱伝達性ガス供給元１１６よりＨｅ等の熱伝達性を有するガスが供給される。
【００２５】
さらに、試料台１１３は、ウエハ１２８を試料台１１３に静電気にて吸着させるための直流電源１１４および処理中に試料台１１３に載置されたウエハ１２８表面にイオンを加速させるためのＲＦバイアス電源１１７を備えている。
【００２６】
試料台１１３の下方には、処理室（Ｖ１）１０１内のガスやプラズマ、反応生成物を排気するための空間と開口部を備えている。この排出は、前記開口部を開閉する排気ゲートプレート１１８、開口部に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ１１９および排気ポンプ１２０の動作により調整される。
【００２７】
このような、プラズマ処理装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ１２８は、ゲートバルブ１２６開の状態で搬送用ロボット１２７上に載せられて、搬送室１２５から真空容器１００内に搬送され、試料台１１３上面に載置される。
【００２８】
搬送用ロボット１２７が真空容器１００外に移動した後、ゲートバルブ１２６を閉鎖し、次に、直流電源１１４からの直流電圧により、試料台１１３上面の載置面上に載置されているウエハ１２８を静電気で吸着し、保持する。この状態で、熱伝達性ガス供給元１１６より試料台１１３上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間にＨｅガスを供給してウエハ１２８を冷却する。
【００２９】
次に、処理ガスが処理ガス供給元１２２より処理ガス供給配管１２４を介して、微小隙間（Ｖ２）１０４に導入され、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内へ供給され、アンテナ１０８およびソレノイドコイル１１０から供給される電界、磁界により、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ１２８上方に形成される。さらに、ＲＦバイアス電源１１７により、試料台に高周波電力が印加され、ウエハ１２８上面上方に形成されたＲＦバイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ１２８上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ、処理が開始される。
【００３０】
処理の終了後、プラズマおよびＲＦバイアスが停止され、直流電源１１４からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。その後、ゲートバルブ１２６を開き、搬送用ロボット１２７により処理済みウエハ１２８を真空容器１００外に搬出し、搬出完了後、ゲートバルブ１２６を再び閉鎖する。
【００３１】
真空容器１００内の清掃等のメンテナンスを実施する場合、真空容器１００内を大気圧に戻し大気開放するために、不活性ガス供給元１２１から不活性ガス供給配管１２３を介して、真空容器１００側面の不活性ガス導入用開口１２９より真空容器１００内に不活性ガスを供給しパージ作業を行う。真空容器１００内の圧力は圧力計により検知されており、該容器内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、大気開放する。なお、図示されていないが、不活性ガス供給配管１２３を処理ガス供給配管１２４に接続して、不活性ガスを処理ガス供給配管１２４を介して微小隙間（Ｖ２）１０４に導入し、シャワープレート１０３に形成された多数の小孔を通して処理室（Ｖ１）１０１内へ供給することも可能である。
【００３２】
前記パージ作業は、真空容器１００内を大気圧に戻すだけではなく、真空容器１００内に残留した処理ガスを不活性ガスにより置換し、真空容器１００内から除去する（追い出す）目的も持っている。残留処理ガスを真空容器１００内から確実に除去するには、不活性ガスによる置換効率を上げる必要があるため、「前記パージ作業と同じ手順にてパージ⇔排気ポンプ１２０による排気」を数回繰り返すサイクルパージを実施する。サイクルパージを実施後、前記パージ作業と同じ手順で、パージ作業を実施し、真空容器１００内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、容器を大気開放する。
【実施例２】
【００３３】
図２は、図１の処理ガス供給経路、不活性ガス供給経路及び不活性ガス導入用開口の構成の様式を示す実施例２である。図中のＭＦＣ２０４、２０５、２０６、バルブ２０７、２０８、２０９、２１１（Ｇ１）、２１９（ＬＶ１）、２２２（ＬＶ２）、排気ゲートプレート２２８、ゲートバルブ２２９、排気ポンプ２３２は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御されている。
【００３４】
処理ガス供給経路は各処理ガス供給元２０１、２０２、２０３、・・・を備え、さらに供給元より供給された処理ガスの流量を調節するＭＦＣ２０４、２０５、２０６、・・・およびバルブ２０７、２０８、２０９、・・・を備えている。バルブ２０７、２０８、２０９、・・・を介して、処理ガス供給配管２１０に導入された処理ガスは、処理ガス供給配管２１２および処理ガス供給配管２１３により、真空容器２２７内に供給される。処理ガス供給配管２１２にはバルブ（Ｇ１）２１１、処理ガス供給配管２１３には処理ガス供給系内圧力を検知する処理ガス供給経路内圧力検知用圧力計２１４を備える。
【００３５】
尚、処理ガス供給系とは、図２において、微小隙間（Ｖ２）２１６、下部リング２１５のガス通路および処理ガス供給配管２１２、２１３から構成される、バルブ（Ｇ１）２１１とバルブ（ＬＶ２）２２２より真空容器２２７側に位置する処理ガス供給経路のことを言う。
【００３６】
真空容器２２７内に設置されている下部リング２１５にはガス通路が備えられており、処理ガス供給配管２１３より導入された処理ガスを、シャワープレート２２４と石英プレート２２５の間の微小隙間（Ｖ２）２１６に供給する。
【００３７】
不活性ガス供給経路は、不活性ガス供給元２１７、不活性ガス供給元２１７より供給された不活性ガスを真空容器２２７内へ導入するための不活性ガス供給配管２１８、２２０を備え、さらに不活性ガス供給配管２２０はバルブ（ＬＶ１）２１９を備えており、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３より不活性ガスを供給する構造となっている。ここで、上記不活性ガスとは、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等とし、供給方法や供給流量は特に規定しない。また、真空容器２２７は、処理室（Ｖ１）２２６内圧力を検知する圧力計２２３を備えている。
【００３８】
不活性ガスの供給経路は、前記不活性ガス供給配管２１８に分岐配管２２１を備えており、この分岐配管２２１を処理ガス供給配管２１３に接続することにより、処理ガス供給経路から、不活性ガスによる真空容器２２７内のパージを実施できるようになっている。また、分岐配管２２１はバルブ（ＬＶ２）２２２を備える。
【００３９】
処理ガスの真空容器２２７内への供給は、前述したようにウエハ２３１が試料台２３０上に載置された状態で行われる。処理ガス供給元２０１、２０２、２０３、・・・から供給された処理ガスは、ＭＦＣ２０４、２０５、２０６、・・・により、流量を調整され、バルブ２０７、２０８、２０９、・・・およびバルブ（Ｇ１）２１１を介して、処理ガス供給配管２１０、２１２、２１３内を通過し、真空容器２２７内の下部リング２１５のガス通路に導入される。
【００４０】
この時、バルブ（ＬＶ１）２１９およびバルブ（ＬＶ２）２２２は閉とし、不活性ガス供給経路に処理ガスが流入しないようにする。処理ガスは下部リング２１５のガス通路から、微小隙間（Ｖ２）２１６に導入され、その後シャワープレート２２４の多数の小孔を介して、処理室（Ｖ１）２２６内に、均等に分散して供給される。処理室（Ｖ１）２２６に供給された処理ガスはプラズマ化され、エッチング処理が実施される。
【００４１】
メンテナンスのために、真空容器２２７を大気開放する場合、真空容器２２７内を不活性ガスでパージする必要があるが、このパージ作業の手順として、まず始めに真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３より不活性ガスの供給を行う。
【００４２】
不活性ガスの供給を始める前に、処理ガスの供給を停止させるために、バルブ（Ｇ１）２１１は閉じておく。また、ゲートバルブ２２９および排気用開口を開閉する排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器２２７内を密閉状態にする。
【００４３】
不活性ガス供給元２１７より供給された不活性ガスは、バルブ（ＬＶ１）２１９開、バルブ（ＬＶ２）２２２閉の状態で、不活性ガス供給配管２１８、２２０により、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から真空容器２２７内に供給され、容器内のパージが開始される。不活性ガスは処理室（Ｖ１）２２６内に流入するが、シャワープレート２２４の多数の小孔を介して微小隙間（Ｖ２）２１６にも少しずつ流入する。
【００４４】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１に達するまで、この状態でパージを続ける。圧力Ｐ１は、大気圧より低い圧力であり、処理室（Ｖ１）２２６と微小隙間（Ｖ２）２１６の圧力差が、シャワープレートを破損させることのない範囲に収まるように設定したもので、処理室内圧力検知用圧力計２２３にて検知する。
【００４５】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が圧力Ｐ１まで上昇したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「開」に切り替え、真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３からのパージを終了し、分岐配管２２１へ不活性ガスを導入することで処理ガス供給経路から真空容器２２７内のパージ作業を実施する。不活性ガスは、処理ガス供給配管２１３を通過し、下部リング２１５のガス通路から微小隙間（Ｖ２）２１６に導入され、シャワープレート２２４の多数の小孔を介して処理室（V１）２２６に供給される。
【００４６】
処理室（Ｖ１）２２６内の圧力が大気圧と同等になったら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「閉」とし、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了させる。
【００４７】
真空容器２２７内に残留した処理ガスを真空容器２２７内から確実に除去するには、「前記パージ作業と同じ手順にてパージ⇔排気ポンプ２３２による排気」を数回繰り返すサイクルパージを実施する。サイクルパージを実施後、前記パージ作業と同じ手順で、パージ作業を実施し容器内圧力が大気圧と同等になったら、不活性ガスの供給を止め、容器を大気開放する。
【００４８】
このパージ作業によれば、まず処理室内の圧力が上昇した後に、微小隙間（Ｖ２）２１６の圧力が上昇するため、パージ作業時の処理ガス供給系と処理室（Ｖ１）２２６の圧力差によるシャワープレート２２４の破損の虞が無く、さらに、処理ガス供給経路からも不活性ガスを供給することで、処理ガス供給経路内の処理ガスの残留が無くなる。
【００４９】
また、シャワープレート２２４の多数の小孔のコンダクタンスは小さいので、処理ガス供給経路から不活性ガスを供給することにより、不活性ガスがシャワープレート２２４の多数の小孔を介して少しずつ処理室（Ｖ１）２２６に流入するため、処理室（Ｖ１）２２６の圧力が大気圧と同等になったときには、処理ガス供給系の圧力は処理室（Ｖ１）２２６の圧力より高くなっており、大気開放時の処理ガス供給系への大気の吸込みが無くなり配管等の腐食が無くなる。
【００５０】
図３は、図１および図２に示す実施例におけるメンテナンス時の動作の流れを示すタイムチャートである。
【００５１】
時刻ｔ１にてエッチング処理が終了した後、試料台２３０上に載置されたウエハ２３１表面に向けてプラズマ中のイオンを加速させるためにＲＦバイアス電源１１７によって試料台２３０に印加される高周波電力と、高周波電源１１１によってアンテナ１０８に供給される高周波と、静電気力によってウエハ２３１を試料台２３０に吸着させる静電吸着用直流電源１１４の直流電圧を停止させる。
【００５２】
次に、時刻ｔ２にて処理ガス供給配管２１２に設置されているバルブ（G１）２１１を閉じて、処理ガスの供給を停止させ、時刻ｔ３にて、処理室（Ｖ１）２２６内に磁場を生成するソレノイドコイル１１０のコイル電流を停止させる。さらに、時刻ｔ４にて排気ゲートプレート２２８、コンダクタンス可変バルブ１１９および排気ポンプ２３２の動作により処理室（Ｖ１）２２６内の処理ガス、反応生成物等が排気され圧力が低下する。
【００５３】
処理室（Ｖ１）２２６内の排気後、ゲートバルブ２２９および排気用開口を開閉する排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器を密閉状態にする。その後、時刻ｔ５にて不活性ガス供給配管２２０に設置されているバルブ（ＬＶ１）２１９を「開」、分岐配管２２１に設置されているバルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」で、不活性ガスを真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から処理室（V１）２２６内に供給しパージ作業を開始する。時刻ｔ６にて処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１に達したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「開」に切り替え、分岐配管２２１に不活性ガスを流し、処理ガス供給経路から不活性ガスを供給する。
【００５４】
時刻ｔ７にて、処理室（Ｖ１）２２６内圧力が大気圧と同等に上昇したら、バルブ（ＬＶ１）２１９「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２「閉」とし、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了し、その後、真空容器２２７を大気開放する。
【００５５】
図４は、図３に示す動作の流れを示すフローチャートである。エッチング処理終了（ステップ４０１）後、ＲＦバイアス電源１１７による高周波電力、高周波電源１１１からアンテナ１０８に供給される高周波およびウエハ１２８を試料台１１３表面に静電吸着させる直流電圧１１４を停止させる（ステップ４０２）。
【００５６】
処理ガス供給配管２１２に設置されているバルブ（Ｇ１）２１１を閉じ、処理ガスの供給を停止する（ステップ４０３）。処理ガスの停止と同時に排気ポンプ２３２の動作により、処理室（Ｖ１）２２６内の処理ガスおよび反応生成物等が排気され、処理室（Ｖ１）２２６は真空状態となる（ステップ４０４）。排気後、ゲートバルブ２２９および排気ゲートプレート２２８を閉じて、真空容器２２７を密閉状態にする（ステップ４０５）。
【００５７】
ステップ４０６以降は、サイクルパージを実施する場合と、実施しない場合に分けて説明する。
【００５８】
サイクルパージを実施しない場合は、以下の手順でパージ作業を一回だけ実施する。まず、不活性ガス供給配管２２０に設置されているバルブ（ＬＶ１）２１９を「開」、分岐配管２２１に設置されているバルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」とし、不活性ガス供給配管２２０により真空容器２２７側面の不活性ガス導入用開口２３３から、処理室（Ｖ１）２２６内に不活性ガスを供給し、パージ作業を開始する（ステップ４０７）。
【００５９】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、圧力Ｐ１以上になったら（ステップ４０８）、ＬＶ１を閉、バルブ（ＬＶ２）２２２を「開」に切り替え、処理ガス供給配管２１３から不活性ガスを真空容器２２７内に供給し、パージ作業を行う（ステップ４０９）。
【００６０】
処理室（Ｖ１）２２６内圧力が、大気圧以上になったら（ステップ４１０）、バルブ（ＬＶ１）２１９を「閉」、バルブ（ＬＶ２）２２２を「閉」に切り替え、不活性ガスの供給を停止し、パージ作業を終了する（ステップ４１１）。パージ作業終了後、容器を大気開放する（ステップ４２０）。
【００６１】
次に、サイクルパージを実施する場合の動作を説明する。まず、パージ作業を繰り返す回数を任意に設定する。ここではｎ回とする（ステップ４１２）。ステップ４１３〜４１７にてパージ作業を実施する。このパージ作業は、サイクルパージを実施しない場合の手順（ステップ４０７〜４１１）と同じ手順で実施する。
【００６２】
パージ作業の実施回数が、ステップ４１２で設定した繰り返し回数ｎ回に達していない場合（ステップ４１８）は、パージ作業によって不活性ガス雰囲気に置換された処理室（Ｖ１）２２６内を排気ポンプにより排気し、処理室（Ｖ１）２２６内を真空状態にする（ステップ４１９）。その後、ステップ４１３〜４１７のパージ作業を再度実施する。パージ作業実施回数がｎ回になるまで、「パージ作業⇔排気」を繰り返す。
【００６３】
パージ作業実施回数がｎ回になった場合、サイクルパージを終了する（ステップ４１８）。サイクルパージ終了後、容器を大気開放する（ステップ４２０）。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 真空容器
１０１ 処理室（Ｖ１）
１０２ 放電室
１０３ シャワープレート
１０４ 微小隙間（Ｖ２）
１０５ 下部リング
１０６ 石英プレート
１０７ 誘電体
１０８ アンテナ
１０９ 蓋部材
１１０ ソレノイドコイル
１１１ 高周波電源
１１２ 放電室内側壁部材
１１３ 試料台
１１４ 直流電源
１１５ 温調ユニット
１１６ 熱伝達性ガス供給元
１１７ ＲＦバイアス電源
１１８ 排気ゲートプレート
１１９ コンダクタンス可変バルブ
１２０ 排気ポンプ
１２１ 不活性ガス供給元
１２２ 処理ガス供給元
１２３ 不活性ガス供給配管
１２４ 処理ガス供給配管
１２５ 搬送室
１２６ ゲートバルブ
１２７ 搬送用ロボット
１２８ ウエハ
１２９ 不活性ガス導入用開口
２０１、２０２、２０３、・・・ 処理ガス供給元
２０１、２０５、２０６、・・・ ＭＦＣ
２０７、２０８、２０９ バルブ
２１０、２１２、２１３ 処理ガス供給配管
２１１ バルブＧ１
２１４ 処理ガス供給経路内圧力検知用圧力計
２１５ 下部リング
２１６ 微小隙間（Ｖ２）
２１７ 不活性ガス供給元
２１８、２２０ 不活性ガス供給配管
２１９ バルブ（ＬＶ１）
２２１ 分岐配管
２２２ バルブ（ＬＶ２）
２２３ 処理室内圧力検知用圧力計
２２４ シャワープレート
２２５ 石英プレート
２２６ 処理室Ｖ１
２２７ 真空容器
２２８ 排気ゲートプレート
２２９ ゲートバルブ
２３０ 試料台
２３１ ウエハ
２３２ 排気ポンプ
２３３ 不活性ガス導入用開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置において、
前記処理室の側壁に配置され減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口を備えており、前記不活性ガス導入用開口から前記処理室内に不活性ガスを導入し、且つ、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置において、
減圧された前記処理室内に前記処理室の側壁に配置された不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスを供給してこの処理室を所定の圧力にした後、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、この導入経路内の圧力を前記処理室内の圧力より高くし、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、前記貫通孔からの前記不活性ガスが導入されて前記処理室内の圧力が前記真空容器外の雰囲気の圧力以上になった後、前記処理室内部を開放する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、前記試料の処理後に前記ポンプにより前記排気口から前記処理室内を排気する動作と、前記排気口を閉じて前記不活性ガス導入用開口から不活性ガスを導入する動作とを繰り返した後、前記貫通孔から不活性ガスを前記処理室内に導入する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、
前記処理室内に前記不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスが供給された状態で、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項６】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、
減圧された前記処理室内に前記処理室の側壁に配置された不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスを供給してこの処理室を所定の圧力にした後、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給しこの導入経路内の圧力を前記処理室内の圧力より高くして、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、前記貫通孔からの前記不活性ガスが導入され、前記処理室内の圧力が前記真空容器外の雰囲気の圧力と同等または高くされた後、前記処理室内部を開放することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れかに記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、前記試料の処理後に前記ポンプにより、前記排気口から前記処理室内を排気する動作と前記排気口を閉じて前記不活性ガス導入用開口から不活性ガスを導入する動作とを繰り返した後、前記貫通孔から不活性ガスを前記処理室内に導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項１】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置において、
前記処理室の側壁に配置され減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口を備えており、前記不活性ガス導入用開口から前記処理室内に不活性ガスを導入し、且つ、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置において、
減圧された前記処理室内に前記処理室の側壁に配置された不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスを供給してこの処理室を所定の圧力にした後、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、この導入経路内の圧力を前記処理室内の圧力より高くし、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、前記貫通孔からの前記不活性ガスが導入されて前記処理室内の圧力が前記真空容器外の雰囲気の圧力以上になった後、前記処理室内部を開放する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、前記試料の処理後に前記ポンプにより前記排気口から前記処理室内を排気する動作と、前記排気口を閉じて前記不活性ガス導入用開口から不活性ガスを導入する動作とを繰り返した後、前記貫通孔から不活性ガスを前記処理室内に導入する機構を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、
前記処理室内に前記不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスが供給された状態で、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給し、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項６】
真空容器内に配置された処理室の内部に設置されている試料台の上面に載せられた試料を、この処理室内で形成されたプラズマを用いて処理し、前記試料台上方の処理室の上面に配置され、処理用ガスが導入される複数の貫通孔を備えた板部材と、前記処理室の前記試料台下方に配置され、この処理室内のガスが排出される排気口と、この排気口の下方でこれと連通して配置され前記処理室内部を排気するポンプと、前記処理室の側壁に配置され、減圧されたこの処理室内に不活性ガスを供給する不活性ガス導入用開口と、前記貫通孔と連通され前記処理用ガスが供給される導入経路と、を備えたプラズマ処理装置の運転方法において、
減圧された前記処理室内に前記処理室の側壁に配置された不活性ガス導入用開口から前記不活性ガスを供給してこの処理室を所定の圧力にした後、前記処理ガスの導入経路に前記不活性ガスを供給しこの導入経路内の圧力を前記処理室内の圧力より高くして、前記貫通孔から前記処理室内に不活性ガスを導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、前記貫通孔からの前記不活性ガスが導入され、前記処理室内の圧力が前記真空容器外の雰囲気の圧力と同等または高くされた後、前記処理室内部を開放することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項８】
請求項５乃至７の何れかに記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、前記試料の処理後に前記ポンプにより、前記排気口から前記処理室内を排気する動作と前記排気口を閉じて前記不活性ガス導入用開口から不活性ガスを導入する動作とを繰り返した後、前記貫通孔から不活性ガスを前記処理室内に導入することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９２５１３（Ｐ２０１０−１９２５１３Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３２５９６（Ｐ２００９−３２５９６）
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１６日（２００９．２．１６）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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