(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その上に前記被処理基板を保持する保持台と、前記保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、前記保持台を収容する処理容器と、排気方向に対して直交する断面において長手方向の領域および前記長手方向と直交する短手方向の領域を少なくともその一部に有し、前記排気孔から下方側に延びる部分を有する排気路と、前記排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記処理容器内を減圧するポンプと、前記排気路の開閉を行なうシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に備えられるプラズマ処理装置用圧力調整バルブであって、
前記シャットオフバルブの排気方向の上流側の前記排気路に設けられており、
長手方向の領域および前記長手方向と直交する短手方向の領域を有する圧力調整用バルブプレートを含み、
前記圧力調整用バルブプレートは、軸を回転中心軸として回転し、
前記排気路の一部に取り付けられ、前記プラズマ処理装置用圧力調整バルブを基準として前記プラズマ処理装置用圧力調整バルブの排気方向の上流側と下流側の圧力を調整する、プラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項２】
前記排気路は、前記排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、前記第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、前記第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路とを含み、
前記プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、前記第二の排気路に設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項３】
前記シャットオフバルブは、前記第三の排気路に設けられている、請求項２に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項４】
排気方向に対して直交する断面において、前記第二の排気路の断面は、矩形状であり、
前記圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、前記第二の排気路を閉鎖可能な矩形状である、請求項２に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項５】
前記圧力調整用バルブプレートは、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転する、請求項１に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項６】
前記圧力調整用バルブプレートは、両持ち構造を有する、請求項５に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項７】
前記プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、前記排気路に着脱可能に設けられている、請求項１に記載のプラズマ処理装置用圧力調整バルブ。
【請求項８】
被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、前記保持台を収容する処理容器と、
前記排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、
前記第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、
前記第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、
前記第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記処理容器内を減圧するポンプと、
前記第二の排気路内に設けられており、軸を回転中心軸として回転し、前記第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、
前記第三の排気路内に設けられており、前記第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブとを備える、プラズマ処理装置。
【請求項９】
排気方向に対して直交する断面において、前記第二の排気路の断面は、矩形状であり、
前記圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、前記第二の排気路を閉鎖可能な矩形状である、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記圧力調整用バルブプレートは、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転する、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１１】
前記シャットオフバルブは、前記シャットオフバルブプレートと前記第三の排気路を構成する壁との間に位置する環状のシール部材を含み、
前記シール部材の外側には、前記シール部材を保護する保護部材が設けられている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】
前記ポンプは、大気圧から所定の圧力まで減圧する高圧用ポンプと前記高圧用ポンプにより減圧した後にさらに減圧を行なう低圧用ポンプとを含み、
前記第三の排気路は、前記第二の排気路から前記高圧用ポンプに至る高圧用排気路と、前記第二の排気路から前記低圧用ポンプに至る低圧用排気路とを含み、
前記シャットオフバルブは、前記高圧用排気路内に設けられる高圧用シャットオフバルブと、前記低圧用排気路内に設けられる低圧用シャットオフバルブとを含み、
前記低圧用排気路には、外方側に突出し、その内部空間に前記低圧用シャットオフバルブを収容する収容部が設けられており、
前記高圧用排気路の一部は、前記収容部によって構成されている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】
プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、前記保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を前記処理容器内に導入する誘電体板とを含む、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記ポンプは、ターボ分子ポンプを含む、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】
その上に被処理基板を保持する保持台と、前記保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、前記保持台を収容する処理容器と、前記排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、前記第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、前記第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、前記第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記処理容器内を減圧するポンプと、前記第二の排気路内に設けられており、軸を回転中心軸として回転し、前記第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、前記第三の排気路内に設けられており、前記第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
前記圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を第一の圧力に調整する工程と、
前記第一の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第一のクリーニング工程と、
第一のクリーニング工程の後に、前記圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を前記第一の圧力よりも高い第二の圧力に調整する工程と、
前記第二の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第二のクリーニング工程とを含む、プラズマ処理装置のクリーニング方法。
【請求項１６】
被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
その上に前記被処理基板を保持する保持台と、
前記保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、前記保持台を収容する処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
前記排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、
前記第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、
前記第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、
前記第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記処理容器内を減圧するポンプと、
前記第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、前記第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、
前記第三の排気路内に設けられており、前記第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、
前記処理容器内を第一の圧力から前記第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備える、プラズマ処理装置。
【請求項１７】
前記圧力変更手段は、前記ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、前記処理容器内に形成されるプラズマ条件、および前記処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータを基に、前記処理容器内の圧力を制御する、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記圧力変更手段は、前記ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、前記処理容器内に形成されるプラズマ条件、および前記処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータと前記第二の圧力に対応する前記圧力調整用バルブプレートの開度のデータとを関連付けて記憶する記憶手段を含む、請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記ガス供給部は、前記処理容器内へガスを供給するためのガス供給路および前記ガス供給路を開閉可能なガス供給バルブを含み、
前記圧力変更手段は、前記第一の圧力から前記第一の圧力よりも高い前記第二の圧力へ
前記処理容器内の圧力を変更する際に、一旦前記ガス供給バルブを閉じて前記ガス供給路
から前記処理容器内へのガスの供給を遮断し、所定の時間経過後前記ガス供給バルブを開けて前記ガス供給路から前記処理容器内にガスを供給する、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項２０】
その上に被処理基板を保持する保持台と、前記保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、前記保持台を収容する処理容器と、前記処理容器内へガスを供給するガス供給路および前記ガス供給路を開閉可能なガス供給バルブを含み、前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、前記排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、前記第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、前記第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、前記第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、前記処理容器内を減圧するポンプと、前記第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、前記第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、前記第三の排気路内に設けられており、前記第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、前記処理容器内を第一の圧力から前記第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備えるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記処理容器内を前記第一の圧力から前記第二の圧力に変更する際に、
一旦前記ガス供給バルブを閉じて前記ガス供給路から前記処理容器内へのガスの供給を遮断するガス遮断工程と、
前記ガス遮断工程が作動してから所定の時間経過後、前記ガス供給バルブを開けて前記ガス供給路から前記処理容器内にガスを供給して前記処理容器内の圧力を第二の圧力となるよう調整する圧力調整工程とを含む、プラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、プラズマ処理装置のクリーニング方法およびプラズマ処理装置用圧力調整バルブに関するものであり、特に、プラズマ処理時に減圧を行うプラズマ処理装置、プラズマ処理方法、このようなプラズマ処理装置のクリーニング方法、およびこのようなプラズマ処理装置に備えられるプラズマ処理装置用圧力調整バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の半導体装置は、後に半導体基板（ウェーハ）となる被処理基板にエッチングやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタリング等の複数の処理を施して製造される。上記した処理は、プラズマ処理装置において、処理容器内にプラズマを発生させ、処理容器内に反応ガスを供給して行われる。【０００３】
プラズマ処理を行うに際しては、処理容器内の圧力を、例えば、高真空状態、すなわち、極低圧状態となるまで減圧する場合がある。ここで、処理容器内の圧力を減圧する際に、所定の圧力に調整するコンダクタンス可変機能を有するＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブを用いて減圧を行なう真空装置が、特開２００６−２９５０９９号公報（特許文献１）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９５０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的なプラズマ処理装置には、その内部で被処理基板を処理する処理容器と、その上に被処理基板を保持する保持台とが設けられている。処理容器には、減圧のための排気孔が開口されており、排気路を介して排気孔からポンプによって排気され、減圧される。なお、排気路内には、排気方向の上流側と下流側の圧力を調整する圧力調整バルブや、排気路を開閉するシャットオフバルブが設けられている。【０００６】
ここで、処理容器に減圧用の排気孔を設ける際には、被処理基板の処理の均一性向上の観点から、保持台の下方側に位置する処理容器の底部に排気孔を設けることが好ましい。すなわち、保持台の下方側に排気孔を設け、排気孔から処理容器の下方側に真直ぐに排気路が延び、その下方端部に減圧用のポンプが配置される構成である。【０００７】
しかし、このような構成のプラズマ処理装置においては、圧力調整バルブやシャットオフバルブを排気路の途中に設ける必要があることも相俟って、上下方向のサイズが大きくなり、装置の大型化を招いてしまうことになる。【０００８】
ここで、処理容器の底部から下方側に延びる排気路を一旦垂直に折曲げ、さらに垂直に折曲げて下方側に延びるよう構成することにより、上下方向のサイズを小さくして、装置の小型化を図ることが考えられる。【０００９】
図２３は、この場合のプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。図２３を参照して、プラズマ処理装置１０１は、その内部で被処理基板Ｗを処理する処理容器１０２と、被処理基板Ｗを保持する保持台１０３とを備える。処理容器１０２には、処理容器１０２内を減圧するためにその一部を開口した排気孔１０４が設けられている。排気孔１０４は、保持台１０３の下方側に位置する処理容器１０２の底部に設けられている。【００１０】
プラズマ処理装置１０１には、排気孔１０４からターボ分子ポンプ（以下、ＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｕｍｐ）という）１０５に至る排気路１０６が設けられている。排気路１０６は、排気孔１０４から下方側に延びる第一の排気路１０７と、第一の排気路１０７の排気方向の下流側端部から垂直に折曲げられるようにして形成される第二の排気路１０８と、第二の排気路１０８の排気方向の下流側端部から垂直に折曲げられるようにして形成される第三の排気路１０９とを含む。排気路１０６は、管状の排気管等により構成されている。【００１１】
このように構成することにより、プラズマ処理装置１０１の上下方向のサイズを小さくすることができる。なお、プラズマ処理装置１０１には、図２３中の矢印Ｚ１で示す高圧用の荒引き排気ラインとして、ドライポンプ１１０と、ドライポンプ１１０に通ずる排気路１１１が設けられている。また、ＴＭＰ１０５を用いた低圧用の真空排気ラインを、図２３中の矢印Ｚ２で示す。【００１２】
ここで、図２３に示すように、プラズマ処理装置１０１においては、装置の小型化の観点から、第三の排気路１０９内に圧力調整バルブとシャットオフバルブの両方を兼ね備えた矢印Ｚ３で示す方向に移動可能なバルブ１１２を設けることも考えられる。【００１３】
しかし、このように構成した場合、バルブ１１２に至るまでの排気路１０６内の圧力は、処理容器１０２内の圧力と同じとなる。そうすると、バルブ１１２に至るまでの排気路１０６内、具体的には排気路１０６を構成する壁１１３が処理容器１０２内で発生したデポジション（反応生成物）によって汚染されてしまう。その結果、排気路１０６内のクリーニングの頻度が高くなり、メンテナンス性が悪化することになる。【００１４】
一方、このような状況を避けるために、第二の排気路１０８内に、従来における円板状のバルブプレートを有する圧力調整バルブを設けることが考えられる。ここで、圧力調整時においては、バルブプレートを回転させて圧力を調整するが、高圧から低圧に至る幅広い範囲で適切に圧力を調整するためには、大きなコンダクタンスが必要となり、大きな径のバルブプレートが必要となる。そうすると、第二の排気路１０８の径が大きくなって装置の上下方向のサイズが大きくなるばかりか、バルブプレートを構成する円の直径分の長さが必要となる第二の排気路１０８の長さが長くなり、装置の大型化を招いてしまうことになる。この場合、回転式のバルブに換えて、特許文献１に示すような振り子式のバルブを用いても、振り子の変形や振動により、圧力調整が困難である。【００１５】
この発明の目的は、メンテナンス性を向上すると共に、装置の小型化を図ることができるプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明に係るプラズマ処理装置は、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブとを備える。【００１７】
このように構成することにより、第一、第二、および第三の排気路が異なる方向に設けられており、かつ、第二の排気路は、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状であるため、上下方向の長さを短くして、装置の小型化を図ることができる。この場合、第二の排気路を閉鎖可能な圧力調整用バルブプレートによって、圧力調整バルブのコンダクタンスを大きくとることができると共に、高圧から低圧まで幅広い圧力調整が可能となる。また、圧力調整バルブとシャットオフバルブとを別途設け、圧力調整バルブを第二の排気路に設けているため、圧力調整バルブの下流側において、排気路内のデポジションによる汚染を低減することができる。したがって、メンテナンス性を向上すると共に、装置の小型化を図ることができる。【００１８】
好ましくは、排気方向に対して直交する断面において、第二の排気路の断面は、矩形状であり、圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、第二の排気路を閉鎖可能な矩形状である。【００１９】
さらに好ましくは、圧力調整用バルブプレートは、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転する。このように構成することにより、圧力調整用バルブプレートを回転させる量が小さくとも、圧力を適切に調整することができる。【００２０】
さらに好ましくは、シャットオフバルブは、シャットオフバルブプレートと第三の排気路を構成する壁との間に位置する環状のシール部材を含み、シール部材の外側には、シール部材を保護する保護部材が設けられている。このように構成することにより、保護部材によって、処理容器内で発生したラジカルによるシール部材に対する攻撃を緩和することができる。【００２１】
さらに好ましくは、ポンプは、大気圧から所定の圧力まで減圧する高圧用ポンプと高圧用ポンプにより減圧した後にさらに減圧を行なう低圧用ポンプとを含む。第三の排気路は、第二の排気路から高圧用ポンプに至る高圧用排気路と、第二の排気路から低圧用ポンプに至る低圧用排気路とを含む。シャットオフバルブは、高圧用排気路内に設けられる高圧用シャットオフバルブと、低圧用排気路内に設けられる低圧用シャットオフバルブとを含む。低圧用排気路には、外方側に突出し、その内部空間に低圧用シャットオフバルブを収容する収容部が設けられている。ここで、高圧用排気路の一部は、収容部によって構成されている。【００２２】
さらに好ましくは、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、保持台と対向する位置に設けられ、マイクロ波を処理容器内に導入する誘電体板とを含む。【００２３】
さらに好ましい一実施形態として、ポンプは、ターボ分子ポンプを含む。【００２４】
この発明の他の局面において、プラズマ処理装置のクリーニング方法は、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法である。ここで、プラズマ処理装置のクリーニング方法は、圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を第一の圧力に調整する工程と、第一の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第一のクリーニング工程と、第一のクリーニング工程の後に、圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を第一の圧力よりも高い第二の圧力に調整する工程と、第二の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第二のクリーニング工程とを含む。【００２５】
このように構成することにより、上記した構成のプラズマ処理装置において、プラズマ処理装置内を比較的圧力の低い第一の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを高くして、積極的に処理容器や排気路の壁に付着したデポジションを除去することができる。また、低圧状態で積極的にデポジションを除去した後、比較的圧力の高い第二の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを低くして、処理容器や排気路の壁を損傷させずに壁に付着したデポジションを除去することができる。この場合、上記構成の圧力調整バルブにより、排気ラインを同じにしたまま、すなわち、高圧用の排気ラインと低圧用の排気ラインとを変更することなく、プラズマ処理装置内を第一の圧力である低圧状態から第二の圧力である高圧状態に容易に調整することができる。したがって、低圧および高圧のクリーニングプロセスを、共にプラズマ処理を行っている排気ラインで行なっているので、効率よくデポジションを除去でき、クリーニング時間全体を短縮することができるという効果が得られる。【００２６】
この発明のさらに他の局面において、プラズマ処理装置は、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、処理容器内にガスを供給するガス供給部と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、処理容器内を第一の圧力から第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備える。【００２７】
好ましくは、圧力変更手段は、ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、処理容器内に形成されるプラズマ条件、および処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータを基に、処理容器内の圧力を制御する。【００２８】
さらに好ましくは、圧力変更手段は、ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、処理容器内に形成されるプラズマ条件、および処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータと第二の圧力に対応する圧力調整用バルブプレートの開度のデータとを関連付けて記憶する記憶手段を含む。【００２９】
また、ガス供給部は、処理容器内へガスを供給するためのガス供給路およびガス供給路を開閉可能なガス供給バルブを含み、圧力変更手段は、第一の圧力から第一の圧力よりも高い第二の圧力へ処理容器内の圧力を変更する際に、一旦ガス供給バルブを閉じてガス供給路から処理容器内へのガスの供給を遮断し、所定の時間経過後ガス供給バルブを開けてガス供給路から処理容器内にガスを供給するよう構成してもよい。
【００３０】
この発明のさらに他の局面においては、プラズマ処理方法は、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、処理容器内へガスを供給するガス供給路およびガス供給路を開閉可能なガス供給バルブを含み、処理容器内にガスを供給するガス供給部と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、処理容器内を第一の圧力から第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備えるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力に変更する際に、一旦ガス供給バルブを閉じてガス供給路から処理容器内へのガスの供給を遮断するガス遮断工程と、ガス遮断工程が作動してから所定の時間経過後、ガス供給バルブを開けてガス供給路から処理容器内にガスを供給して処理容器内の圧力を第二の圧力となるよう調整する圧力調整工程とを含む。
【００３１】
この発明のさらに他の局面においては、プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気方向に対して直交する断面において長手方向の領域および長手方向と直交する短手方向の領域を少なくともその一部に有し、排気孔から下方側に延びる部分を有する排気路と、排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、排気路の開閉を行なうシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に備えられるプラズマ処理装置用圧力調整バルブであって、シャットオフバルブの排気方向の上流側の排気路に設けられており、長手方向の領域および長手方向と直交する短手方向の領域を有する圧力調整用バルブプレートを含み、上記した排気路の一部に取り付けられ、プラズマ処理装置用圧力調整バルブを基準としてプラズマ処理装置用圧力調整バルブの排気方向の上流側と下流側の圧力を調整する。【００３２】
こうすることにより、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、効率的に圧力を変更することができ、より短時間で所望の圧力とすることができる。したがって、スループットの向上、およびプラズマ処理における被処理基板の膜質の向上を図ることができる。【００３３】
好ましくは、排気路は、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路とを含む。プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、第二の排気路に設けられている。【００３４】
さらに好ましい一実施形態として、シャットオフバルブは、第三の排気路に設けられている。【００３５】
さらに好ましくは、排気方向に対して直交する断面において、第二の排気路の断面は、矩形状であり、圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、第二の排気路を閉鎖可能な矩形状である。【００３６】
さらに好ましくは、圧力調整用バルブプレートは、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転する。【００３７】
さらに好ましい一実施形態として、圧力調整用バルブプレートは、両持ち構造を有する。【００３８】
さらに好ましくは、プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、前記排気路に着脱可能に設けられている。
【発明の効果】
【００３９】
このようなプラズマ処理装置によると、第一、第二、および第三の排気路が異なる方向に設けられており、かつ、第二の排気路は、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状であるため、上下方向の長さを短くして、装置の小型化を図ることができる。この場合、第二の排気路を閉鎖可能な圧力調整用バルブプレートによって、圧力調整バルブのコンダクタンスを大きくとることができると共に、高圧から低圧まで幅広い圧力調整が可能となる。また、圧力調整バルブとシャットオフバルブとを別途設け、圧力調整バルブを第二の排気路に設けているため、圧力調整バルブの下流側において、排気路内のデポジションによる汚染を低減することができる。したがって、メンテナンス性を向上すると共に、装置の小型化を図ることができる。【００４０】
また、このようなプラズマ処理装置のクリーニング方法によると、上記した構成のプラズマ処理装置において、プラズマ処理装置内を比較的圧力の低い第一の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを高くして、積極的に処理容器や排気路の壁に付着したデポジションを除去することができる。また、低圧状態で積極的にデポジションを除去した後、比較的圧力の高い第二の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを低くして、処理容器や排気路の壁を損傷させずに壁に付着したデポジションを除去することができる。この場合、上記構成の圧力調整バルブにより、排気ラインを同じにしたまま、すなわち、高圧用の排気ラインと低圧用の排気ラインとを変更することなく、プラズマ処理装置内を第一の圧力である低圧状態から第二の圧力である高圧状態に容易に調整することができる。したがって、低圧および高圧のクリーニングプロセスを、共にプラズマ処理を行っている排気ラインで行なっているので、効率よくデポジションを除去でき、クリーニング時間全体を短縮することができるという効果が得られる。【００４１】
さらに、このようなプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法によると、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、効率的に圧力を変更することができ、より短時間で所望の圧力とすることができる。したがって、スループットの向上、およびプラズマ処理における被処理基板の膜質の向上を図ることができる。【００４２】
また、このようなプラズマ処理装置用圧力調整バルブによると、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、効率的に圧力を変更することができ、より短時間で所望の圧力とすることができる。したがって、スループットの向上、およびプラズマ処理における被処理基板の膜質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図であり、ドライポンプで減圧を行う場合を示す。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置において、ＴＭＰで減圧を行う場合を示す図である。
【図３】図１に示すプラズマ処理装置に備えられる圧力調整バルブを、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た図である。
【図４】従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、バルブプレートの開度が０％である場合を示す。
【図５】従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、バルブプレートの開度が１０％である場合を示す。
【図６】従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、バルブプレートの開度が２０％である場合を示す。
【図７】従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、バルブプレートの開度が３０％である場合を示す。
【図８】本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、圧力調整用バルブプレートの開度が０％である場合を示す。
【図９】本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、圧力調整用バルブプレートの開度が１０％である場合を示す。
【図１０】本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、圧力調整用バルブプレートの開度が２０％である場合を示す。
【図１１】本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおける排気路の開放領域を示す図であり、圧力調整用バルブプレートの開度が３０％である場合を示す。
【図１２】本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブと従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域とバルブプレートの開度との関係を示すグラフである。
【図１３】一定流量のガスを流した場合のバルブプレート開度と処理容器内の圧力との関係を示すグラフである。
【図１４】図４等に示す従来の振り子式のバルブを横方向から見た概略断面図である。
【図１５】圧力を調整する場合の処理容器内の圧力の推移と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１６】圧力を調整する場合の処理容器内の圧力の推移と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１７】所定の圧力に昇圧する場合の経過時間と圧力との関係を示すグラフである。
【図１８】この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。
【図１９】所定の圧力に昇圧する場合の経過時間と圧力との関係を示すグラフである。
【図２０】所定の圧力に昇圧する場合の昇圧時間とガス流量との関係を示すグラフである。
【図２１】この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図２２】この発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。
【図２３】ＡＰＣを備えるプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００４５】
図１および図２は、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１の要部を示す概略断面図である。図１は、後述する高圧用のドライポンプで減圧する場合を示し、図２は、後述する低圧用のＴＭＰで減圧する場合を示す。
【００４６】
図１および図２を参照して、プラズマ処理装置１１は、被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置１１は、その上に被処理基板Ｗを保持する保持台１４と、保持台１４の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔１３が設けられており、保持台１４を収容する処理容器１２とを備える。
【００４７】
また、プラズマ処理装置１１は、排気孔１３から下方側に延びる第一の排気路１５と、第一の排気路１５の排気方向の下流側端部に接続されており、第一の排気路１５と垂直な方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路１６と、第二の排気路１６の排気方向の下流側端部に接続されており、第二の排気路１６と垂直な方向に延びる第三の排気路１７と、第三の排気路１７の排気方向の下流側端部に接続されており、処理容器１２内を減圧するポンプ１８とを備える。第一の排気路１５と第三の排気路１７は、それぞれ上下方向の同じ向きに延びている。また、排気方向に対して直交する断面において、第二の排気路１６の断面は、矩形状である。ここでいう断面とは、図１中のＩ−Ｉ断面で切断した場合の断面である。なお、ポンプ１８等の詳細については、後述する。
【００４８】
プラズマ処理装置１１は、第二の排気路１６内に設けられており、第二の排気路１６を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレート２０を有する圧力調整バルブ２１と、第三の排気路１７内に設けられており、第三の排気路１７の開閉を行なうシャットオフバルブプレート２２を有するシャットオフバルブ２３とを備える。圧力調整用バルブプレート２０の輪郭形状は、第二の排気路１６を閉鎖可能な矩形状である。圧力調整用バルブプレート２０は、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転する。このように構成することにより、圧力調整用バルブプレート２０を回転させる量が小さくとも、圧力を適切に調整することができる。
【００４９】
プラズマ処理装置１１は、処理容器１２内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段としてのプラズマ発生部２４と、処理容器１２内にプラズマ処理用の反応ガスを供給する反応ガス供給部２５とを備える。プラズマ発生部２４は、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生器と、保持台１４と対向する位置に設けられ、マイクロ波を処理容器内に導入する誘電板（いずれも図示せず）とを含む。なお、保持台１４を支持する支持部２６は、第一の排気路１５内から上方向、すなわち、処理容器１２の内部まで延びている。
【００５０】
ポンプ１８は、大気圧から所定の圧力まで減圧する高圧用ポンプとしてのドライポンプ２７と、ドライポンプ２７により減圧した後にさらに減圧を行なう低圧用ポンプとしてのＴＭＰ２８とを含む。また、第三の排気路１７は、第二の排気路１６からドライポンプ２７に至る高圧用排気路２９と、第二の排気路１６からＴＭＰ２８に至る低圧用排気路３０とを含む。ポンプ１８は、処理容器１２内を減圧する際に、第一〜第三の排気路１５〜１７内も減圧する。なお、高圧用排気路２９は、第二の排気路１６と同じ方向に延びる高圧用排気路２９ａと第二の排気路と異なる方向、具体的には、第二の排気路１６と垂直な方向に延びる高圧用排気路２９ｂとを含む。
【００５１】
シャットオフバルブ２３は、高圧用排気路２９内に設けられる高圧用シャットオフバルブ３１と、低圧用排気路３０内に設けられる低圧用シャットオフバルブ３２とを含む。高圧用シャットオフバルブ３１、および低圧用シャットオフバルブ３２のいずれも、圧力調整バルブ２１の下流側に設けられている。高圧用シャットオフバルブ３１は、高圧用排気路２９の開閉を行なう高圧用シャットオフバルブプレート３３を有する。低圧用シャットオフバルブ３２は、低圧用排気路３０の開閉を行なう低圧用シャットオフバルブプレート３４、および低圧用シャットオフバルブプレート３４と低圧用排気路３０を構成する壁との間に位置する環状のシール部材としてのＯリング３５を有する。Ｏリング３５として、例えば、フッ素ゴムが用いられる。
【００５２】
低圧用排気路３０には、外側に突出し、その内部空間３６に低圧用シャットオフバルブプレート３４を収容可能な収容部３７が設けられている。収容部３７は、低圧用排気路３０の一部が外方側に突出した形状であり、低圧用シャットオフバルブプレート３４を受け入れる形状である。ここで、高圧用排気路２９の一部は、収容部３７によって構成されている。すなわち、収容部３７の内部空間３６が、高圧用排気路２９の一部となる。なお、高圧用排気路２９における排気方向は、図１中の矢印Ａ１で示し、低圧用排気路３０における排気方向は、図１中の矢印Ａ２で示す。
【００５３】
高圧用シャットオフバルブプレート３３は、図１中の矢印Ａ３の方向およびその逆方向に移動可能である。高圧用シャットオフバルブプレート３３の移動により、高圧用排気路２９の開閉を行なう。具体的には、高圧用シャットオフバルブプレート３３を矢印Ａ３の方向に移動させることにより、高圧用排気路２９を開き、高圧用シャットオフバルブプレート３３を矢印Ａ３の方向と逆の方向に移動させることにより、高圧用排気路２９を閉じる。
【００５４】
低圧用シャットオフバルブプレート３４は、図１中の矢印Ａ３で示す方向に移動して、収容部３７に収容される。一方、低圧用シャットオフバルブプレート３４は、図１中の矢印Ａ３で示す方向と逆の方向に移動し、Ｏリング３５と共に、ＴＭＰ２８側を密封する。
【００５５】
次に、圧力調整バルブ２１の具体的な構成について説明する。図３は、第二の排気路１６内に設けられた圧力調整バルブ２１を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た図である。図１〜図３を参照して、圧力調整バルブ２１は、第二の排気路１６内に配置される圧力調整用バルブプレート２０と、圧力調整用バルブプレート２０を固定すると共に圧力調整用バルブプレート２０を支持する回転軸１９と、回転軸１９を回転させるモータ３８とを備える。モータ３８は、図３において、一点鎖線で示している。
【００５６】
圧力調整用バルブプレート２０は、モータ３８から付与される回転力により回転軸１９を中心として、回転可能である。具体的には、図１に示す矢印Ａ４の方向またはその逆の方向に回転する。圧力調整用バルブプレート２０の回転により、第二の排気路１６を構成する壁と圧力調整用バルブプレート２０との間のすき間３９の量が変化する。このすき間３９の量を調整することにより、第二の排気路１６内における圧力、具体的には、圧力調整バルブ２１の上流側と下流側の圧力を調整する。なお、すき間３９を無くすように回転させることにより、第二の排気路１６を閉鎖することができる。
【００５７】
圧力調整用バルブプレート２０は、いわゆる両持ち構造である。すなわち、回転軸１９の一方端側と他方端側が第二の排気路１６を構成する壁に支持された構造である。このように構成することにより、圧力調整用バルブプレート２０は、高い圧力差が生じても耐えることができる。
【００５８】
なお、圧力調整用バルブプレート２０の内部には、ヒータ（図示せず）が設けられており、圧力調整用バルブプレート２０を所定の温度に加熱することができる。また、圧力調整用バルブプレート２０が設けられた位置における第二の排気路１６の内部にも、ヒータが設けられており、圧力調整用バルブプレート２０が設けられた位置を所定の温度に加熱することができる。こうすることにより、第二の排気路１６を通過するガス等によって失われた熱を供給することができ、熱膨張等を考慮した厳密なすき間３９の量の調整を行うことができる。すなわち、ガスの流量の厳密な制御を行うことができる。なお、ヒータによる加熱により、圧力調整用バルブプレート２０および第二の排気路１６内におけるデポジションの付着を抑制することもできる。ここで、ヒータによる加熱範囲は、例えば、８０℃〜２００℃が選択される。
【００５９】
また、上記した構成の圧力調整バルブ２１によると、コンダクタンスが大きいため、圧力を調整することのできる範囲を大きくすることができる。すなわち、矩形状の圧力調整用バルブプレート２０を回転させて、高圧から低圧に至る大きな範囲で圧力を調整することができる。そうすると、従来において、高圧用圧力調整バルブと低圧用圧力調整バルブとで構成していた機構を、上記した構成の一つの圧力調整バルブで実現することができる。従来のＡＰＣバルブではある程度のバルブ開度で制御圧力の上限に達していたが、本発明の圧力調整バルブでは開度が６度以下でも圧力制御が可能になり、従来の３〜４倍の圧力範囲まで制御が可能になった。
【００６０】
なお、圧力調整バルブは、プラズマ処理装置、具体的には、第二の排気路に着脱可能に設けることにしてもよい。こうすることにより、圧力調整バルブの交換やメンテナンスを容易に行なうことができる。圧力調整バルブは、第二の排気路に装着された際に、第二の排気路の一部を形成することになる。
【００６１】
すなわち、この発明に係るプラズマ処理装置用圧力調整バルブは、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に備えられる。プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、シャットオフバルブの排気方向の上流側の排気路に設けられており、横長断面形状である圧力調整用バルブプレートを有し、排気路を閉鎖可能であって、プラズマ処理装置用圧力調整バルブを基準としてプラズマ処理装置用圧力調整バルブの排気方向の上流側と下流側の圧力を調整する。
【００６２】
次に、この発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１１を用い、処理容器１２内を減圧する方法について説明する。まず、圧力調整用バルブプレート２０を図１中の矢印Ａ４と逆方向に回転させ、圧力調整バルブ２１の上流側と下流側における圧力を調整する。この場合、圧力調整バルブ２１のコンダクタンスが大きいため、少しの回転量で圧力を調整することができる。
【００６３】
そして、高圧用排気路２９を用いて減圧を行なう。具体的には、低圧用シャットオフバルブプレート３４を矢印Ａ３の方向と逆の方向に移動させて、低圧用排気路３０を閉じると共に、高圧用シャットオフバルブプレート３３を矢印Ａ３の方向に移動させて、高圧用排気路２９を開ける。そして、ドライポンプ２７により、減圧を行なう。この場合、大気圧から１Ｔｏｒｒ程度まで減圧を行う。このようにして、いわゆる荒引きを行なう。この場合、ＴＭＰ２８側は、Ｏリング３５により密封されている。
【００６４】
１Ｔｏｒｒ程度まで減圧した後、高圧用排気路２９を低圧用排気路３０に切替える。すなわち、高圧用シャットオフバルブプレート３３を矢印Ａ３の方向と逆の方向に移動させて、高圧用排気路２９を閉じると共に、低圧用シャットオフバルブプレート３４を矢印Ａ３の方向に移動させて、低圧用排気路３０を開ける。その後、圧力調整用バルブプレート２０を矢印Ａ４の方向に回転させ、圧力調整バルブ２１の上流側と下流側で圧力を調整しながら、ＴＭＰ２８によりさらなる減圧を行なう。
【００６５】
このようにして、処理容器１２内が所望の低圧状態となるまで減圧した後、保持台１４上に保持された被処理基板Ｗのプラズマ処理を行う。
【００６６】
このようなプラズマ処理装置１１によると、第一、第二、および第三の排気路１５〜１７が異なる方向に設けられており、かつ、第二の排気路１６は、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状であるため、上下方向の長さを短くして、装置の小型化を図ることができる。この場合、第二の排気路１６を閉鎖可能な圧力調整用バルブプレート２０によって、圧力調整バルブ２１のコンダクタンスを大きくとることができると共に、高圧から低圧まで幅広い圧力調整が可能となる。また、圧力調整バルブ２１とシャットオフバルブ２３とを別途設け、圧力調整バルブ２１を第二の排気路１６に設けているため、圧力調整バルブ２１の下流側において、排気路１６、１７内のデポジションによる汚染を低減することができる。したがって、メンテナンス性を向上すると共に、装置の小型化を図ることができる。
【００６７】
この場合、シャットオフバルブ２３は、圧力調整バルブ２１よりも下流側に設けられているため、処理容器１２内に発生したラジカルがシャットオフバルブ２３付近まで到達するおそれは少なくなる。そうすると、低圧用シャットオフバルブ３２に設けられるＯリング３５に対するラジカルによる攻撃を緩和することができる。したがって、Ｏリング３５の交換頻度が少なくなり、さらにメンテナンス性を向上することができる。
【００６８】
また、プラズマ処理時、すなわち、低圧用排気路３０により排気している場合において、低圧用シャットオフバルブ３２のＯリング３５は、収容部３７に収容されるため、処理容器１２内で発生したラジカルによるＯリング３５に対する攻撃を緩和することができる。
【００６９】
なお、このような矩形状の圧力調整用バルブプレート２０を含む圧力調整バルブ２１は、排気孔１３の近辺に設けることができる。このような観点からも、プラズマ処理装置１１の小型化を図ることができる。すなわち、図１中の紙面左右方向の寸法を小さくすることができる。また、デポジションによる汚染を低減することができる排気路１６、１７内の領域を多くすることもできる。したがって、メンテナンス性を向上することができる。なお、このような圧力調整バルブ２１をユニットとして、交換可能に構成することにしてもよい。
【００７０】
また、上記した構成のプラズマ処理装置１１は、高圧用排気路２９の一部を、収容部３７により形成される空間３６としているため、さらに、プラズマ処理装置１１の小型化を図ることができる。ここで、収容部３７は図６に示すような閉塞された空間とならず、気体の循環性が良好となるため、ドライクリーニングによって短時間でデポジションの除去を行なうことができる。この場合、高圧用排気路２９による減圧時において、減圧と共に、ドライクリーニングを行なうこともできる。したがって、メンテナンス性を向上することができる。
【００７１】
なお、上記の実施の形態においては、ドライポンプで１Ｔｏｒｒ程度まで減圧した後にＴＭＰで減圧することとしたが、これに限らず、以下に示すような実施形態であっても構わない。すなわち、荒引きラインとして１〜１０Ｔｏｒｒまで減圧した後にＴＭＰで減圧するようにする。この場合、ＴＭＰをドラッグタイプとすることにより、低圧から高圧まで対応することができる。そうすると、荒引きラインを装置の立上げ時に使用するのみで、後の工程は、低圧から高圧に至るまで一つの排気ラインで構成することができる。この場合、第二の排気路に設けられた圧力調整バルブにより、高圧から低圧まで幅広く圧力調整を行なうことができるため、従来では排気ラインを切替えて行なっていた減圧を、排気ラインを切替えることなく行うことができる。したがって、時間を短縮して効率的に減圧を行うことができる。
【００７２】
ここで、従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブと本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおいて、バルブプレートの開度と開放領域との関係について説明する。
【００７３】
図４、図５、図６、および図７は、従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブにおける排気路の開放領域を示す図である。図４は、バルブプレートの開度が０％である場合、図５は、バルブプレートの開度が１０％である場合、図６は、バルブプレートの開度が２０％である場合、図７は、バルブプレートの開度が３０％である場合を示す。
【００７４】
図４〜図７を参照して、振り子式のバルブ６１は、その一部が外方側に突出した突出部を有しており、排気路６２を全て覆うことが可能な平板円板状のバルブプレート６３を含む。バルブプレート６３は、突出部の先端付近に設けられた支点６４を中心にして図４中の矢印Ｃの方向またはその逆の方向に回転可能である。なお、バルブプレート６３の開度とは、図４に示す排気路６２を全て覆う開放領域０％の閉状態を０％とし、排気路６２を全く覆わない開放領域１００％の開状態を１００％として、図４中の支点６４を中心にバルブプレート６２を所定の角度回転させた場合の角度の比率を示す。図４〜図７は、いわゆる排気方向から見た図に相当し、排気路６２のうち、バルブプレート６３で覆われている部分を点線で示し、排気路６２の開放領域６５をハッチングした領域で示している。
【００７５】
図８、図９、図１０、および図１１は、本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブにおける排気路の開放領域を示す図である。なお、図８〜図１１に示す断面は、図１に示す断面に相当する。図８は、圧力調整用バルブプレートの開度が０％である場合、図９は、圧力調整用バルブプレートの開度が１０％である場合、図１０は、圧力調整用バルブプレートの開度が２０％である場合、図１１は、圧力調整用バルブプレートの開度が３０％である場合を示す。
【００７６】
図８〜図１１を参照して、圧力調整バルブ６６は、排気路６７の開放領域を調整可能な圧力調整用バルブプレート６８を含む。圧力調整用バルブプレート６８は、上記した図１等に示す通り、回転軸６９を中心に図８中の矢印Ｄの方向またはその逆の方向に回転可能である。なお、圧力調整用バルブプレート６８の開度とは、図８に示す排気路６７を全て覆う閉状態を０％とし、図８に示す圧力調整用バルブプレート６８の角度から回転軸６９を中心に９０°回転させ、排気路６７の延びる方向に対して平行となる開状態を１００％として、図８中の回転軸６９を中心に圧力調整用バルブプレート６７を所定の角度回転させた場合の角度の比率を示す。
【００７７】
図１２は、バルブプレート開度と排気路の開放領域との関係を示すグラフであり、図４〜図７に示す従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブおよび図８〜図１１に示す本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブの場合を示す。図１２中、点線は、従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブを示し、実線は、図１に示す本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブを示す。図１３は、一定流量のガスを流した場合のバルブプレート開度と処理容器内の圧力との関係を示すグラフである。図１３中、点線は、従来のプラズマ処理装置に含まれる振り子式のバルブを示し、実線は、図１に示す本願発明に係るプラズマ処理装置に含まれる圧力調整バルブを示す。また、図１３中の一点鎖線で囲む領域が、主にコンダクタンスの制御性の差の現れる領域であり、図１２および図１３中の二点鎖線で囲む領域が、主にコンダクタンスの変化率の差の現れる領域である。図１３においては、アルゴンガスを１０００ｓｃｃｍで流した場合である。また、図１４に従来の振り子式のバルブを横方向から見た概略断面図を示す。
【００７８】
図１２〜図１４を参照して、従来の振り子式のバルブ６１については、支点からの距離が離れるとバルブプレートの支持が不十分となり、図１４に示すバルブ６１の上側からの圧力Ｐ１とバルブ６１の下側からの圧力Ｐ２との差圧による変形を許容するために、一定のクリアランスを設ける必要がある。このクリアランスは、図１４中の長さ寸法Ｌで示すバルブプレート６３の下面７２と排気路を構成する壁部７１の一部の壁面７３との間隔である。このようなクリアランスを設ける必要があるため、振り子式のバルブ６１では、圧力制御に限界がある。このコンダクタンスの制御性の差が、図１３中の一点鎖線で示す領域であり、従来の振り子式のバルブ６１では、圧力差が２Ｔｏｒｒ以上であると制御できない。しかし、本願発明の圧力調整バルブにおいては両持ち構造であることも相俟って剛性が高い。そうすると、クリアランス、すなわち、図３に示すすき間の管理が容易となる。したがって、圧力差が５Ｔｏｒｒを超えた場合でも、圧力制御を行なうことができる。
【００７９】
また、バルブプレートの開度については、コンダクタンスの変化率の差を示す図１３中の二点鎖線において、顕著となる。すなわち、従来の振り子式のバルブにおいては、バルブプレートの開度を少し異ならせた場合であっても、開放領域が大きくなってしまう。しかし、本願発明の圧力調整バルブによると、上記したように、バルブプレートが横長形状であるため、バルブプレートの開度を少し異ならせただけでは、開放領域はさほど大きくならない。すなわち、バルブプレートの開度に起因する面積変化率の相違により、圧力制御の大きな差が生まれることとなる。
【００８０】
また、この発明に係るプラズマ処理装置は、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、処理容器内にガスを供給するガス供給部と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、処理容器内を第一の圧力から第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備える。
【００８１】
ここで、圧力変更手段は、ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、処理容器内に形成されるプラズマ条件、および処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータを基に、処理容器内の圧力を制御する。プラズマ条件とは、例えば、マイクロ波プラズマにおけるマイクロ波のパワーやバイアスのパワー等が挙げられる。
【００８２】
さらに、圧力変更手段は、ガス供給部により供給されるガスの流量、ガスの種類、処理容器内に形成されるプラズマ条件、および処理容器内に形成されるプラズマ密度のうちの少なくともいずれか一つのパラメータと第二の圧力に対応する圧力調整用バルブプレートの開度のデータとを関連付けて記憶する記憶手段を含むよう構成してもよい。
【００８３】
このようなプラズマ処理装置によると、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、昇圧時および減圧時におけるオーバーシュートやアンダーシュートによる影響を低減させ、効率的に圧力を変更することができ、より短時間で所望の圧力とすることができる。したがって、スループットの向上、およびプラズマ処理における被処理基板の膜質の向上を図ることができる。
【００８４】
具体的には、例えば、ガス流量や、次の処理において設定される第二の圧力、および圧力調整用バルブプレートの開度の関係を示すテーブルをプラズマ処理装置に設けられる制御部のハードディスク（図示せず）等の記憶手段に記憶しておき、処理容器内の現時点の圧力である第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、圧力調整用バルブプレートの開度をテーブルに示される開度へ変更する。
【００８５】
【表１】
0005589843.tif 000002
【００８６】
具体的に、表１について説明する。表１は、ガスの流量に対する第二の圧力およびバルブプレートの開度の関係を示す表である。バルブプレートの開度は、例えば、２％〜５０％まで、第二の圧力は０．０５０Ｔｏｒｒ（５０ｍＴｏｒｒ）〜１０Ｔｏｒｒまでとした。ここで、表１中のａ〜ｓは、ガス流量を示し、同じアルファベットが同じガス流量を示す。すなわち、ガス流量がａの状態であり、次の処理において設定される第二の圧力が１Ｔｏｒｒであれば、バルブプレートの開度を２％とし、次の処理において設定される第二の圧力が０．５００Ｔｏｒｒであれば、バルブプレートの開度を４％とするといった具合である。
【００８７】
なお、テーブルに記憶されていない場合については、テーブル中のデータを基にして、算出した値を用いるよう構成してもよい。
【００８８】
ここで、膜質の向上についてさらに説明すると、プラズマ処理において成膜を開始する際には、ＣＶＤ等により被処理基板に対して徐々に反応生成物を積層するようにして成膜する。この場合、成膜開始時は、いわゆる下層側の膜との界面の成膜となり、より良好な膜質が求められる。ここで、圧力が一定になるに至る時間が短いと、界面の成膜において正確に圧力制御された状況下で成膜処理を行うことができる。したがって、界面成膜において、より良好な成膜を行なうことができ、被処理基板の膜質の向上を図ることができる。
【００８９】
図１５および図１６は、上記した構成のプラズマ処理装置で、圧力を調整する場合の処理容器内の圧力の推移と経過時間との関係を示すグラフである。横軸は、経過時間（秒）を示し、縦軸は圧力（Ｔｏｒｒ）を示す。図１５においては、圧力を３Ｔｏｒｒから０．２Ｔｏｒｒまで減圧した場合を示し、図１６においては、圧力を７．５Ｔｏｒｒから２Ｔｏｒｒまで減圧した場合を示す。また、ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用い、ガス流量としては、１５０ｓｃｃｍを適用するものとする。そして、圧力変更を開始する時間を０秒とし、５秒経過後に成膜処理を行なうものとする。
【００９０】
図１５および図１６を参照して、従来の方法では、点線で示す通りとなる。すなわち、図１５においては、約２秒後に所望の圧力である０．２Ｔｏｒｒに達するも、その後のアンダーシュートにより、０．２Ｔｏｒｒよりも圧力が小さくなる。そして、０．２Ｔｏｒｒとなって安定するのは、５秒経過後となる。図１６においては、約２．５秒後に所望の圧力である２Ｔｏｒｒに達するも、その後、アンダーシュートおよびオーバーシュートを発生させ、７秒経過後にようやく２Ｔｏｒｒとなって安定する。一方、本願発明においては、実線で示す通りとなる。すなわち、図１５においては、２秒前後で０．２Ｔｏｒｒに達し、図１６においては、２秒前後で２Ｔｏｒｒに達する。そして、その後、アンダーシュートやオーバーシュートを発生させることはない。すなわち、本願発明の方が、より早く所望の圧力に達して、圧力も安定する。したがって、減圧後のプラズマ処理において、成膜工程の中でもより良好な膜質が求められる界面の膜質は、本願発明の方が、より良好となる。
【００９１】
また、図１７に示すように、数ｍＴｏｒｒから数Ｔｏｒｒまで一気に昇圧する際には、点線で示す従来においては、低圧用のバルブと高圧用のバルブの双方を用いる必要がある。一方、実線で示す本願発明の構成では、上記した構成の一つの圧力調整バルブで対応することができる。したがって、装置構成をコンパクトにすることができると共に、操作性も大きく向上する。さらに、このような短時間での大きな昇圧は、ガスの供給律速、すなわち、ガスを供給する速度が支配的になるが、このような場合であっても、オーバーシュートおよびアンダーシュートの影響を少なくして、より早く所望の圧力に変更することができる。なお、図１７は、昇圧時における経過時間（秒）と、圧力（Ｔｏｒｒ）との関係を示す図である。
【００９２】
さらに、ガス供給部において、処理容器内にガスを供給するガス供給路に、ガス供給路を開閉可能なバルブを設けることとしてもよい。
【００９３】
図１８は、この場合におけるプラズマ処理装置の概略断面図であり、図１に示す断面に相当する。なお、図１に示すプラズマ処理装置１１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１８を参照して、プラズマ処理装置５０は、処理容器１２により近い位置に設けられ、ガス供給路４６を開閉可能なガス供給バルブ４０を備える。
【００９４】
次に、このような構成のプラズマ処理装置５０を用いて、この発明の他の実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。具体的には、プラズマ処理を行う際に第一の圧力から第一の圧力よりも高い第二の圧力に変更してプラズマ処理を行う場合のプラズマ処理方法である。
【００９５】
図１８を参照して、プラズマ処理装置５０において、第一の圧力から第一の圧力よりも高い第二の圧力へ処理容器１２内の圧力を変更する際に、一旦ガス供給バルブ４０を閉じてガス供給路４６から処理容器１２内へのガスの供給を遮断する。そして、所定の時間経過後ガス供給バルブ４０を開けてガス供給路４６から処理容器１２内にガスを供給する。
【００９６】
すなわち、この発明に係るプラズマ処理方法は、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、処理容器内へガスを供給するガス供給路およびガス供給路を開閉可能なガス供給バルブを含み、処理容器内にガスを供給するガス供給部と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転可能であり、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブと、処理容器内を第一の圧力から第一の圧力と異なる第二の圧力に変更する圧力変更手段とを備えるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力に変更する際に、一旦ガス供給バルブを閉じてガス供給路から処理容器内へのガスの供給を遮断するガス遮断工程と、ガス遮断工程が作動してから所定の時間経過後、ガス供給バルブを開けてガス供給路から処理容器内にガスを供給して処理容器内の圧力を第二の圧力となるよう調整する圧力調整工程とを含む。
【００９７】
こうすることにより、処理容器１２内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、排気孔１３から排出されるガスによる昇圧時のロスを低減して、より短時間で所望の圧力とすることができる。そうすると、さらなるスループットの向上を図ることができる。この場合、要する時間をより短くするために、ガス供給バルブ４０を開けた際に供給するガスの流量を最大とすることが好ましい。なお、以下、このようなガス供給バルブ４０を備えて、昇圧時に上記した方法を採る機構をブースト機構という。
【００９８】
図１９は、所定の圧力に昇圧する場合の経過時間と圧力との関係を示すグラフであり、ブースト機構を備えたプラズマ処理装置、ブースト機構を備えない本願発明に係るプラズマ処理装置、および従来のプラズマ処理装置を示す。ここで、ブースト機構を備えたプラズマ処理装置におけるブーストの条件については、ガス流量を３５００ｓｃｃｍとし、２．５秒としている。図１９を参照して、点線で示す従来のプラズマ処理装置においては、圧力を数ｍＴｏｒｒから３Ｔｏｒｒまで昇圧する際に要する時間は、５０秒である。これに対し、一点鎖線で示すブースト機構を備えないプラズマ処理装置では、２５秒程度であり、所要時間が半減している。さらに、実線で示すブースト機構を備えるプラズマ処理装置においては、数秒、具体的には、２秒程度で所望の圧力に達している。このように、ブースト機構を備えるプラズマ処理装置は、スループットの大幅な向上を図ることができる。
【００９９】
図２０は、ブースト機構を備えるプラズマ処理装置において、所定の圧力に昇圧する場合の昇圧時間とガス流量との関係を示すグラフである。図２０中、縦軸は、昇圧時間（秒）を示し、横軸は、ガスの流量（ｓｃｃｍ）を示す。また、図２０中、実線で示すグラフは、０．２Ｔｏｒｒから３Ｔｏｒｒまで昇圧する場合を示し、点線で示すグラフは、２Ｔｏｒｒから７．５Ｔｏｒｒまで昇圧する場合を示す。図２０を参照して、実線および点線のいずれの場合についても、昇圧に要する時間が大幅に減少していることが把握できる。
【０１００】
以下の表２および表３において、ブースト機構による第一の圧力から第二の圧力に至るまでの所要時間の実測値と計算値を示す。表２は実測値を示し、表３は、計算値を示す。表２および表３中、左列の第一の圧力とは、現時点、すなわち、昇圧前の処理容器内の圧力を示し、最上行の第二の圧力とは、所望の圧力、すなわち、処理に要求される昇圧後の処理容器内の圧力を示す。また、表２および表３内の圧力以外の数値は、所要時間（秒）を示す。また、表２および表３については、ガス流量が、６ｌ（リットル）／分である場合を示す。
【０１０１】
【表２】
0005589843.tif 000003
【０１０２】
【表３】
0005589843.tif 000004
【０１０３】
ここで、計算値としては、所要時間＝圧力差×処理容器の容積（ｌ）／ガス流量（ｓｌｍ）、とする式を用いる。
【０１０４】
表２および表３を参照して、実際にブースト機構を用いて昇圧に要する時間は、理論による計算値とほとんど同じであることが把握できる。
【０１０５】
次に、プラズマ処理装置のクリーニングについて説明する。プラズマ処理装置に含まれる処理容器や排気路の壁には、処理容器内において発生したデポジションが付着する。処理容器や排気路の壁に付着したデポジションは、クリーニングにより除去する必要がある。
【０１０６】
この発明に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法は、上記した構成のプラズマ処理装置、すなわち、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気孔から下方側に延びる第一の排気路と、第一の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第一の排気路と異なる方向に延び、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状である第二の排気路と、第二の排気路の排気方向の下流側に接続されており、第二の排気路と異なる方向に延びる第三の排気路と、第三の排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、第二の排気路内に設けられており、第二の排気路を閉鎖可能であって、排気方向の上流側と下流側との圧力を調整する圧力調整用バルブプレートを有する圧力調整バルブと、第三の排気路内に設けられており、第三の排気路の開閉を行なうシャットオフバルブプレートを有するシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法である。
【０１０７】
ここで、プラズマ処理装置のクリーニング方法は、圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を第一の圧力に調整する工程と、第一の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第一のクリーニング工程と、第一のクリーニング工程の後に、圧力調整バルブによりプラズマ処理装置内の圧力を第一の圧力よりも高い第二の圧力に調整する工程と、第二の圧力に調整した後に、プラズマ処理装置内にクリーニング用のガスを導入してクリーニングを行なう第二のクリーニング工程とを含む。
【０１０８】
このようなプラズマ処理装置のクリーニング方法によると、上記した構成のプラズマ処理装置において、プラズマ処理装置内を比較的圧力の低い第一の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを高くして、積極的に処理容器や排気路の壁に付着したデポジションを除去することができる。また、低圧状態で積極的にデポジションを除去した後、比較的圧力の高い第二の圧力に調整し、導入したクリーニング用のガスのエネルギーを低くして、処理容器や排気路の壁を損傷させずに壁に付着したデポジションを除去することができる。この場合、上記構成の圧力調整バルブにより、排気ラインを同じにしたまま、すなわち、高圧用の排気ラインと低圧用の排気ラインとを変更することなく、プラズマ処理装置内を第一の圧力である低圧状態から第二の圧力である高圧状態に容易に調整することができる。したがって、低圧および高圧のクリーニングプロセスを、共にプラズマ処理を行っている排気ラインで行なっているので、効率よくデポジションを除去でき、クリーニング時間全体を短縮することができるという効果が得られる。
【０１０９】
すなわち、第一のクリーニング工程として、まず、プラズマ処理装置内を低圧状態とし、クリーニング用のガスのプラズマ化を進行させ、イオン化した高エネルギーのガスとする。このような高エネルギーのガスは、低圧状態の下においてプラズマ処理装置内に存在するガス粒子が少なくとも、エネルギーが高いため、積極的に、具体的には、処理容器や排気路を構成する壁に固く付着したデポジションの膜をも除去することができる。その後、第二のクリーニング工程として、プラズマ処理装置内を高圧状態とし、クリーニング用のガスをラジカル化した低エネルギー状態とする。このような低エネルギーのガスは、処理容器や排気路の壁を損傷させることなく、デポジションを除去することができる。この場合、高圧状態の下においてプラズマ処理装置内に存在するガス粒子が多いため、デポジションの除去を適切に行うことができる。このようなクリーニングを行なうことにより、処理容器や排気路の壁の損傷を低減し、効率的なクリーニングを行なうことができる。このようなクリーニングは、上記構成の圧力調整バルブにより実現することができる。すなわち、低圧から高圧まで幅広く圧力調整が可能であるため、このような圧力調整バルブを用いて所望の低圧状態および所望の高圧状態を実現して、上記したクリーニングを行うことができる。
【０１１０】
この場合、低圧状態においては、処理容器内で被処理基板を処理しながら、クリーニングを行うことができる。したがって、クリーニングに要する時間を短縮することができると共に、効率的にクリーニングを行うことができる。
【０１１１】
なお、上記の実施の形態において、低圧用シャットオフバルブ３２に設けられるＯリング３５の外側に、Ｏリング３５をラジカルから保護する保護部材としての保護シール部材を備えることとしてもよい。
【０１１２】
図２１は、この場合におけるプラズマ処理装置のうち、低圧用シャットオフバルブ３２の近辺を拡大して示す図であり、図１中のＸＸＩで示す部分に相当する。図２１を参照して、プラズマ処理装置４１に含まれる低圧用シャットオフバルブプレート４２の下部側には、Ｏリング４４、および保護部材としての保護シール部材４５が設けられている。ここでは、低圧用シャットオフバルブプレート４２と排気路を構成する壁４３との間に介在するように設けられている。保護シール部材４５は、Ｏリング４４の外側に設けられている。
【０１１３】
こうすることにより、保護シール部材４５によって、発生したラジカルのＯリング４４に対する攻撃を緩和することができる。したがって、Ｏリング４４の長寿命化を図ることができ、メンテナンス性を向上することができる。
【０１１４】
また、上記の実施の形態において、Ｏリングの下部側に、ヒータを備える構成としてもよい。こうすることにより、さらにデポジションの付着量を低減することができる。この場合、耐熱性のＯリングを適用することにより、Ｏリングの熱による疲労を軽減することができる。
【０１１５】
なお、高圧用のドライポンプを用いて大気圧から所定の圧力まで減圧する際には、排気路内における収容部の端部側から、Ｎ２ガス等を導入しながら減圧を行なうことにしてもよい。図２２は、この場合におけるプラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図であり、図１中のＸＸＩＩで示す部分に相当する。図２２を参照して、プラズマ処理装置５１において、ドライポンプ５２を用いて排気路５３から減圧するとき、低圧用シャットオフバルブプレート５４を収容する収容部５５側から、Ｎ２ガスを導入して減圧を行なう。こうすることにより、減圧時において、収容部５５内は、Ｎ２ガスの濃度が高くなるため、収容部５５の壁にデポジションが付着する量をさらに低減することができる。
【０１１６】
また、上記の実施の形態においては、第二の排気路は、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状であって矩形状とし、圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、第二の排気路を閉鎖可能な矩形状としたが、これに限らず、例えば、第二の排気路は、排気方向に対して直交する断面において上下方向よりも幅方向が長い横長断面形状であって楕円状とし、圧力調整用バルブプレートの輪郭形状は、第二の排気路を閉鎖可能な楕円状としてもよい。
【０１１７】
なお、上記の実施の形態においては、圧力調整バルブプレートは、長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転するよう構成したが、これに限らず、短手方向に延びる軸を回転中心軸として回転するよう構成してもよい。
【０１１８】
なお、上記の実施の形態においては、第一、第二、第三の排気路は、それぞれ垂直な方向に延びる構成としたが、これに限らず、それぞれ異なる方向であってもよい。こうすることによっても、装置の小型化を図ることができる。また、さらに多段階に排気路を折曲げる構成としてもよい。
【０１１９】
なお、この発明に係るプラズマ処理装置用圧力調整バルブは、その上に被処理基板を保持する保持台と、保持台の下方側に位置する領域に減圧のための排気孔が設けられており、保持台を収容する処理容器と、排気方向に直交する平面で切断した場合に長手方向の領域および長手方向と直交する短手方向の領域を少なくともその一部に有し、排気孔から下方側に延びる部分を有する排気路と、排気路の排気方向の下流側に接続されており、処理容器内を減圧するポンプと、排気路の開閉を行なうシャットオフバルブとを備え、被処理基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に備えられるプラズマ処理装置用圧力調整バルブであって、シャットオフバルブの排気方向の上流側の排気路に設けられており、長手方向の領域および長手方向と直交する短手方向の領域を有する圧力調整用バルブプレートを含み、上記した排気路の一部に取り付けられて排気路を閉鎖可能であって、プラズマ処理装置用圧力調整バルブを基準としてプラズマ処理装置用圧力調整バルブの排気方向の上流側と下流側の圧力を調整するよう構成してもよい。ここでいう排気路の一部とは、図３に示す横長断面形状の第二の排気路であって、長手方向は横方向、すなわち水平方向を指す。
【０１２０】
こうすることによっても、処理容器内を第一の圧力から第二の圧力へ変更する際に、効率的に圧力を変更することができ、より短時間で所望の圧力とすることができる。したがって、スループットの向上、およびプラズマ処理における被処理基板の膜質の向上を図ることができる。
【０１２１】
このようなプラズマ処理装置用圧力調整バルブは、上記した図３に示すように第二の排気路が横長断面形状のプラズマ処理装置だけではなく、第二の排気路が上下方向に長い縦長断面形状、すなわち、図３に示す第二の排気路を９０度回転させた形状を有するプラズマ処理装置についても適用される。さらに、圧力調整用バルブプレートは長手方向に延びる軸を回転中心軸として回転させていたが、これに限らず、例えば、短手方向に延びる軸を回転中心軸として回転させるよう構成してもよい。
【０１２２】
なお、装置構成上、必要に応じて、プラズマ処理装置用圧力調整バルブは、第一の排気路または第三の排気路に設けられていてもよく、複数設けていてもよい。さらに、シャットオフバルブについては、プラズマ処理装置用圧力調整バルブの排気方向の下流側に設けられていればよく、例えば、第二の排気路に設けられていてもよい。
【０１２３】
また、上記の実施の形態においては、マイクロ波をプラズマ源とするプラズマ処理装置であったが、これに限らず、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）やＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏａｎｎｃｅ）プラズマ、平行平板型プラズマ等をプラズマ源とするプラズマ処理装置についても適用される。
【０１２４】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
この発明に係るプラズマ処理装置は、装置の小型化および良好なメンテナンス性が要求される場合に、有効に利用される。【０１２６】
また、この発明に係るプラズマ処理装置のクリーニング方法は、効率的なクリーニングが要求される場合に、有効に利用される。【０１２７】
また、この発明に係るプラズマ処理方法は、スループットの向上および界面膜質の向上が要求される場合に、有効に利用される。【０１２８】
また、この発明に係るプラズマ処理装置用圧力調整バルブは、スループットの向上および界面膜質の向上が要求される場合に、有効に利用される。
【符号の説明】
【０１２９】
１１，４１，５０，５１  プラズマ処理装置、１２  処理容器、１３  排気孔、１４  保持台、１５，１６，１７，２９，２９ａ，２９ｂ，３０，５３，６２，６７  排気路、１８  ポンプ、１９，６９  回転軸、２０，６８  圧力調整用バルブプレート、２１，６６  圧力調整バルブ、２２，３３，３４，４２，５４  シャットオフバルブプレート、２３，３１，３２  シャットオフバルブ、２４  プラズマ発生部、２５  反応ガス供給部、２６  支持部、２７，５２  ドライポンプ、２８  ＴＭＰ、３５，４４  Ｏリング、３６  空間、３７，５５  収容部、３８  モータ、３９  すき間、４０  ガス供給バルブ、４３  壁、４５  保護シール部材、４６  ガス供給路、６１  バルブ、６３  バルブプレート、６４，６９  支点、６５  開放領域、７１  壁部、７２  下面、７３  壁面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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