(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理室内に少なくともフッ素を含む処理ガスを導入して被処理基板上の被処理膜にプラズマ処理を施した際の、前記処理室内に堆積した堆積物を洗浄除去するプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法であって、
表面に陽極酸化膜又は溶射膜からなる被膜が形成され、前記堆積物が堆積した被洗浄部材を、所定時間有機溶媒に接触させることにより、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄工程と、
前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗浄工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法であって、
前記有機溶媒は、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンのうちの少なくとも一つであることを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程がドライアイスペレットを圧縮空気によって噴射するＣＯ2 ブラスト洗浄によって行われることを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記ＣＯ2 ブラスト洗浄における圧縮空気の圧力が、３．０〜４．２ｋｇ／ｃｍ2 であることを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記ＣＯ2 ブラスト洗浄におけるドライアイスペレットの粒径が０．３ｍｍから０．６ｍｍであることを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程が、空気圧が０．２〜０．３５ＭＰａの圧縮空気に、水圧が７〜１４ＭＰａの高圧水を混入して噴射するエアジェット洗浄によって行われることを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記化学洗浄工程と、前記物理洗浄工程の間に、気体を吹き付けて前記被洗浄部材から剥離した前記堆積物を除去するエアパージ工程を有することを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、
前記物理洗浄工程の後に、前記被洗浄部材を純水中に浸漬し、当該純水に超音波振動を加える純水超音波洗浄工程を有することを特徴とするプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素を含むガスすらなる処理ガスを使用して処理する際に堆積した堆積物、例えばＣＦ系ガスを使用してシリコン酸化膜をプラズマエッチング処理する際に堆積した堆積物を洗浄除去するプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の製造分野においては、半導体装置の微細な回路構造を形成する際に、例えば、所定の処理ガスを使用し、この処理ガスのプラズマを発生させ、このプラズマの作用によって、所望部位のエッチングを行うエッチング装置等のプラズマ処理装置が多用されている。
【０００３】
上記エッチング装置では、エッチングガスのプラズマによってエッチング処理を行う際、例えば、ＣＦ系ガス等のフッ素を含むガスを含むエッチングガスを使用して、シリコン酸化膜をエッチングする際等には、処理室内にエッチングに伴う堆積物が堆積する。このため、この堆積物を除去する洗浄処理が定期的に行われている。
【０００４】
このようなエッチング装置の洗浄は、従来、例えば、有機溶媒等の洗浄処理液を用いた所謂化学洗浄によって行うか、或いは、ウォータージェット、エアジェット等の所謂物理洗浄によって行うかのいずれかの方法で行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、従来では、ＣＦ系ガスを使用してシリコン酸化膜をエッチングする際に処理室内に堆積した堆積物等の洗浄は、有機溶媒等の洗浄処理液を用いた化学洗浄によって行うか、又は、ウォータージェット、エアジェット等の物理洗浄によって行われている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の洗浄方法のうち、有機溶媒等の洗浄処理液を用いた化学洗浄による方法では、被洗浄部材のエッジ部のような細かい部分に付着した堆積物を完全に除去することができない可能性があった。また、ウォータージェット、エアジェット等の物理洗浄による方法では、堆積物が付着した被洗浄部材の表面に例えば陽極酸化膜（アルマイト）や溶射膜等からなる被膜が形成されている場合に、この被膜に対しダメージを与え、被膜が剥がれてしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、被洗浄部材の表面に形成された陽極酸化膜や溶射膜等からなる被膜にダメージを与えることなく、被洗浄部材の表面に堆積した堆積物を良好に洗浄することのできるプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１記載の発明は、気密な処理室内に少なくともフッ素を含む処理ガスを導入して被処理基板上の被処理膜にプラズマ処理を施した際の、前記処理室内に堆積した堆積物を洗浄除去するプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法であって、表面に陽極酸化膜又は溶射膜からなる被膜が形成され、前記堆積物が堆積した被洗浄部材を、所定時間有機溶媒に接触させることにより、前記堆積物を化学的に除去する化学洗浄工程と、前記化学洗浄工程の後に、前記被洗浄部材に洗浄媒体を噴射させて、前記堆積物を物理的に除去する物理洗浄工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法であって、前記有機溶媒は、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンのうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記物理洗浄工程がドライアイスペレットを圧縮空気によって噴射するＣＯ2 ブラスト洗浄によって行われることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記ＣＯ2 ブラスト洗浄における圧縮空気の圧力が、３．０〜４．２ｋｇ／ｃｍ2 であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項３又は４記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記ＣＯ2 ブラスト洗浄におけるドライアイスペレットの粒径が０．３ｍｍから０．６ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記物理洗浄工程が、空気圧が０．２〜０．３５ＭＰａの圧縮空気に、水圧が７〜１４ＭＰａの高圧水を混入して噴射するエアジェット洗浄によって行われることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記化学洗浄工程と、前記物理洗浄工程の間に、気体を吹き付けて前記被洗浄部材から剥離した前記堆積物を除去するエアパージ工程を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１〜７いずれか１項記載のプラズマ処理装置内の被洗浄部材の洗浄方法において、前記物理洗浄工程の後に、前記被洗浄部材を純水中に浸漬し、当該純水に超音波振動を加える純水超音波洗浄工程を有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図２は、エッチング装置の概略構成を模式的に示すもので、同図において、符号１は、材質が例えばアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成され、プラズマ処理室を構成する円筒状の真空チャンバを示している。
【００２３】
上記真空チャンバ１は、小径の上部１ａと大径の下部１ｂからなる段付きの円筒形状とされており、接地電位に接続されている。また、真空チャンバ１の内部には、被処理基板としての半導体ウエハＷを、被処理面を上側に向けて略水平に支持する支持テーブル（サセプタ）２が設けられている。
【００２４】
この支持テーブル２は、例えばアルミニウム等の材質で構成されており、セラミックなどの絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また支持テーブル２の上方の外周には導電性材料または絶縁性材料で形成されたフォーカスリング５が設けられている。
【００２５】
また、支持テーブル２の半導体ウエハＷの載置面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａを配置して構成されており、電極６ａには直流電源１３が接続されている。そして電極６ａに電源１３から電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着されるようになっている。
【００２６】
さらに、支持テーブル２には、冷媒を循環するための冷媒流路（図示せず）と、冷媒からの冷熱を効率よく半導体ウエハＷに伝達するために半導体ウエハＷの裏面にＨｅガスを供給するガス導入機構（図示せず）とが設けられ、半導体ウエハＷを所望の温度に温度制御できるようになっている。
【００２７】
上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持台４の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われ、ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００２８】
また、支持テーブル２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線１２が接続されている。この給電線１２にはマッチングボックス１１及び高周波電源１０が接続され、高周波電源１０からは、１３．５６〜１５０ＭＨｚの範囲の高周波電力が、支持テーブル２に供給されるようになっている。
【００２９】
さらに、フォーカスリング５の外側には、環状に構成され、多数のスリットが形成されたバッフル板１４が設けられており、このバッフル板１４を介して、排気ポート１９に接続された排気系２０により、真空チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００３０】
一方、支持テーブル２の上方の真空チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッド１６が、支持テーブル２と平行に対向する如く設けられており、このシャワーヘッド１６は接地されている。したがって、これらの支持テーブル２およびシャワーヘッド１６は、一対の電極として機能するようになっている。
【００３１】
上記シャワーヘッド１６は、その下面に多数のガス吐出孔１８が設けられており、且つその上部にガス導入部１６ａを有している。そして、その内部にはガス拡散用空隙１７が形成されている。ガス導入部１６ａにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の処理ガス（エッチングガス）を供給する処理ガス供給系１５が接続されている。
【００３２】
また、真空チャンバ１の下部１ｂの側壁上側には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２４が設けられている。
【００３３】
一方、真空チャンバ１の上部１ａの外側周囲には、真空チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２１は、回転機構２５によって、その全体が、真空チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００３４】
上記のように構成されたプラズマエッチング装置により、ＣＦ系ガス（例えば、ＣＨ2 Ｆ2 、Ｃ4 Ｆ6 、Ｃ5 Ｆ8 （環状と直鎖）、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、Ｃ4 Ｆ8 （環状と直鎖）等の炭素原子とフッ素原子とを含むガス）を使用したエッチングガスを用いて、半導体ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜のエッチングを行った。
【００３５】
このエッチング手順について説明すると、まず、ゲートバルブ２４を開放し、このゲートバルブ２４に隣接して配置されたロードロック室（図示せず）を介して、搬送機構（図示せず）により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、予め所定の位置に下降されている支持テーブル２上に載置する。そして、直流電源１３から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧を印加し、半導体ウエハＷをクーロン力により吸着する。
【００３６】
この後、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブ２４を閉じ、支持テーブル２を図２に示される位置まで上昇させると共に、排気系２０の真空ポンプにより排気ポート１９を通じて真空チャンバ１内を排気する。
【００３７】
真空チャンバ１内が所定の真空度になった後、真空チャンバ１内には、処理ガス供給系１５から、上述した所定のエッチングガスが、所定流量で導入され、真空チャンバ１内が所定の圧力、例えば１．３３Ｐａ〜１３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒ）に保持される。
【００３８】
そして、この状態で高周波電源１０から、支持テーブル２に、所定周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力を供給する。
【００３９】
この場合に、下部電極である支持テーブル２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である支持テーブル２との間の処理空間には高周波電界が形成されるとともに、磁場形成機構２１による磁場が形成され、この状態でプラズマによるシリコン酸化膜のエッチングが行われる。
【００４０】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源１０からの高周波電力の供給が停止し、エッチング処理を停止して、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを真空チャンバ１外に搬出する。
【００４１】
上記のようなエッチング処理を繰り返して行い、このエッチング処理時間が合計５時間になった時点で、真空チャンバ１内からバッフル板１４を取り出し、このバッフル板１４の洗浄を行った。
【００４２】
バッフル板１４は、前述したとおり、環状の板材からなり、この環状の板材に、径方向に沿って多数のスリットを形成して構成されており、その表面には、アルミナの溶射膜からなる被膜が形成されている。
【００４３】
そして、真空チャンバ１内から取り出したバッフル板１４には、堆積物が層を成すように大量に付着していた。
【００４４】
このように堆積物が付着したバッフル板１４を、図１に示すように、まず、有機溶媒（本実施形態ではアセトン）１０１からなる洗浄処理液中に浸漬して化学洗浄を行った（ａ）。そして、この化学洗浄を所定時間（例えば１〜１２時間程度）行った後、バッフル板１４を、有機溶媒１０１中から取り出した。
【００４５】
次に、上記化学洗浄によってバッフル板１４の表面から剥離した堆積物を、圧縮空気源１０２からの圧縮空気を吹き付けることによって取り除いた（エアパージ）（ｂ）。この工程が終了した時点では、バッフル板１４の表面のほとんどの部分の堆積物が除去されているが、スリットの端部等のエッジ部に堆積物が残った状態となっていた。
【００４６】
しかる後、バッフル板１４にＣＯ2 ブラスト装置１０３を用いて、ＣＯ2 ブラストによる物理洗浄を施し、上記したバッフル板１４のエッジ部に残った堆積物を特に除去した（ｃ）。
【００４７】
このＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄は、ドライアイスペレットを、圧縮空気によって送出し、ノズルから噴出させてバッフル板１４に衝突させ、物理的に堆積物を除去するものであり、サーマルショックによって堆積物にマイクロクラックを生じさせ、ドライアイスペレットが昇華する際の膨張エネルギーを利用して表面に付着した堆積物を除去するものである。
【００４８】
上記ＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄の際の圧縮空気の圧力は、例えば３．０〜４．２ｋｇ／ｃｍ2 であり、ドライアイスペレットの粒径は、例えば０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度である。また、ＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄に要する時間は、約１０分程度であった。
【００４９】
このＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄の際の圧縮空気の圧力が高すぎると、バッフル板１４の表面に形成された被膜がダメージを受ける可能性があり、また、この圧力が低すぎると堆積物の除去に時間がかかるため、上記の圧力範囲とすることが好ましい。
【００５０】
また、上記の圧力範囲であっても、長時間ＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄を行うと、被膜にダメージが与えられると予測されるが、上記のように予め有機溶媒１０１による化学洗浄を行うと、この化学洗浄によって付着した堆積物の大部分が除去されるため、物理洗浄の時間が上記のように１０分程度の短時間となるため、被膜がダメージを受けることはない。
【００５１】
さらに、有機溶媒１０１による化学洗浄終了時の堆積物の付着状態は、洗浄開始前の堆積物の量によらず略一定となり、スリットの端部等のエッジ部にのみ堆積物が残った状態となる。したがって、ＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄に要する時間は、洗浄開始前の堆積物の量によらず略一定（約１０分程度）となることから、この物理洗浄によって被膜がダメージを受けることはない。これは、各装置ごとに堆積物の量が異なる場合であっても物理洗浄の時間を装置ごとに一定にかつ短時間に行うことができる点で効果が大きい。
【００５２】
上記のＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄が終了した時点では、バッフル板１４のエッジ部に残った堆積物も完全に除去され、かつ、バッフル板１４の表面に形成されたアルミナの溶射膜からなる被膜には、何等ダメージが見られなかった。
【００５３】
そして最後に、バッフル板１４を純水１０４中に浸漬し、超音波発生機１０５から純水１０４中に超音波振動を与えて、バッフル板１４の純水超音波洗浄（リンス）を行った。
【００５４】
以上のような洗浄工程によって洗浄を行うことにより、バッフル板１４の表面に付着した堆積物を残らず除去することができ、かつ、バッフル板１４の表面に形成されたアルミナの溶射膜からなる被膜（膜厚２００μｍ）にタメージを与えることもなかった。
【００５５】
なお、上述した実施形態においていは、化学洗浄に使用する洗浄処理液として有機溶媒であるアセトンを使用した場合について説明したが、他の洗浄処理液を使用しても良いことは勿論であり、洗浄処理液としては、各種の有機溶媒を使用することができる。
【００５６】
例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ−７１００（商品名：住友スリーエム社製））とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とを混合した洗浄処理液を使用して、上述した実施形態と同様に洗浄を行ったが、この場合も、上述した実施形態と同様に良好な洗浄を行うことができた。
【００５７】
また、上記の他、エタノール、イソプロピルアルコール、１−ブタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン類も、洗浄処理液として使用することができる。
【００５８】
また、上述した実施形態においていは、バッフル板１４の表面にアルミナの溶射膜からなる被膜が形成されている場合について説明したが、バッフル板１４の表面に陽極酸化膜（アルマイト）からなる被膜（膜厚５０μｍ）が形成されている場合についても、上述した実施形態と同様の洗浄工程によって洗浄を行うことにより、陽極酸化膜（アルマイト）からなる被膜にダメージを与えることなく、バッフル板１４の表面に付着した堆積物を残らず除去することができた。
【００５９】
次に、図３を参照して他の実施形態について説明する。この実施形態では、上述した洗浄工程におけるＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄工程に換えて、エアジェット装置１０３ａを用いて、エアジェットによる物理洗浄工程を実施した。なお、他の洗浄工程については、図１に示した洗浄工程と同様である。
【００６０】
上記エアジェット装置１０３ａによる物理洗浄工程は、圧縮空気に高圧水を混入して、バッフル板１４に噴射し、バッフル板１４に堆積した堆積物を物理的に除去するものである。このエアジェット装置１０３ａによる物理洗浄工程において使用した水圧は、例えば７〜１４ＭＰａ、空気圧は、例えば０．２〜０．３５ＭＰａである。この水圧及び空気圧も、高すぎるとバッフル板１４の被膜がダメージを受ける可能性があり、また、低すぎると堆積物の除去に時間がかかるため、上記の圧力範囲とすることが好ましい。また、エアジェット装置１０３ａによる物理洗浄に要する時間は、約８分程度であった。
【００６１】
以上のように、ＣＯ2 ブラスト装置１０３による物理洗浄工程に換えて、エアジェット装置１０３ａによる物理洗浄工程を行った場合についても、バッフル板１４の表面に形成されたアルミナの溶射膜からなる被膜や、陽極酸化膜（アルマイト）からなる被膜にダメージを与えることなく、バッフル板１４の表面に付着した堆積物を残らず除去することができた。
【００６２】
また、化学洗浄工程に使用する洗浄処理液は、前述した実施形態と同様に、アセトンを用いた場合も、ＨＦＥ−７１００（商品名：住友スリーエム社製）とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とを混合したものを使用した場合のどちらも、良好な洗浄を行うことができた。
【００６３】
なお、上記の実施形態では、バッフル板１４の洗浄について説明したが、他の部材についても、同様にして洗浄できることは勿論である。
【００６４】
また、上記の実施形態では、エッチングガスとしてＣＦ系ガスを用いた例を説明したが、ＮＦ3 やＳＦ6 等の炭素を含まずフッ素を含む処理ガスであってもよい。また、上記の実施形態では、エッチング装置の洗浄方法を例にあげて説明したが、プラズマ処理を行う他の装置、例えばプラズマＣＶＤ装置の洗浄方法であってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、被洗浄部材の表面に形成された陽極酸化膜や溶射膜等からなる被膜にダメージを与えることなく、被洗浄部材の表面に堆積した堆積物を良好に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の洗浄方法の一実施形態を説明するための図。
【図２】プラズマエッチング装置の概略構成を示す図。
【図３】本発明の洗浄方法の他の実施形態を説明するための図。
【符号の説明】
１４……バッフル板、１０１……有機溶媒、１０２……圧縮空気源、１０３……ＣＯ2 ブラスト装置、１０４……純水、１０５……超音波発生機。
【図１】
0003958080.tif 000002
【図２】
0003958080.tif 000003
【図３】
0003958080.tif 000004