(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電源と接続し、高周波電界を放射する上部アンテナ電極、被処理物を載置するウエハステージを備えた下部電極、前記上部アンテナ電極および下部電極を収容する筒状の反応容器、該反応容器内に反応ガスを導入するガス導入手段、および前記容器内のガスを排出する排気手段と、
前記筒状の反応容器の上部アンテナ電極の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第１のソレノイドコイルと、
前記筒状の反応容器の外周部の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第２のソレノイドコイルとを備え、
前記直流磁界および前記高周波電界との相互作用により前記反応容器内にプラズマを生成するプラズマ処理装置であって、
前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルの少なくとも１つは電流方向を反転する反転手段を備え、
プラズマクリーニング処理の際、前記反転手段により前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルが生成する磁界の方向を互いに逆方向に設定し、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器表面における該表面と交差する磁界を形成して、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器の上面側の内表面および側面側の内表面にイオンを輸送して前記各内表面をプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルの少なくとも１つは供給する電流値を調整する電流調整手段を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
高周波電源と接続し、高周波電界を放射する上部アンテナ電極、被処理物を載置するウエハステージを備えた下部電極、前記上部アンテナ電極および下部電極を収容する筒状の反応容器、該反応容器内に反応ガスを導入するガス導入手段、および前記容器内のガスを排出する排気手段と、
前記筒状の反応容器の上部アンテナ電極の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第１のソレノイドコイルと、
前記筒状の反応容器の外周部の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第２のソレノイドコイルとを備え、
前記直流磁界および前記高周波電界との相互作用により前記反応容器内にプラズマを生成するプラズマ処理装置のクリーニング方法であって、
プラズマクリーニング処理の際、前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルが生成する磁界の方向を互いに逆方向に設定して、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器表面における該表面と交差する磁界を形成して、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器の上面側の内表面および側面側の内表面にイオンを輸送して前記各内表面をプラズマクリーニングすることを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置のクリーニング方法において、クリーニング時に前記複数のソレノイドコイルの少なくとも１つの電流値を調整してクリーニング位置を調整することを特徴とするプラズマ処理装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のクリーニング方法に係り、特に半導体、あるいは液晶ディスプレイ用基板等の製造に用いるプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のクリーニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、例えば特開２０００−２０８４９６号に記載されている従来のプラズマ処理装置を示す図である。このプラズマ処理装置は、高周波電源１０と接続し、高周波電界を放射する上部アンテナ電極１５、被処理物を載置するウエハステージ４を備えた下部電極４Ａ、反応容器１内に反応ガスを導入するガス導入手段２、及び前記容器内のガスを排出する排気手段３を備える。
【０００３】
また、反応容器１の外側には第１のソレノイドコイル３０及び第２のソレノイドコイル３１を備え、第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１により生成された磁界と前記高周波電界との相互作用により前記処理室７内にプラズマを生成する。これにより処理室内に配置した被処理物５に成膜またはエッチング処理を施す。
【０００４】
処理室７内には、プラズマ処理中に被処理物５を載置するためのウエハステージ４が配置されており、ウエハステージ４の対向した位置に複数の貫通穴２１を設けた絶縁性プレート２０が備えられている。絶縁性プレート２０の上方には、反応容器１内の真空を保つための絶縁プレート２２が備えられており、絶縁性プレート２０と絶縁性プレート２２の間には間隙２３が形成されている。ガス流量制御手段９により流量制御された反応ガスは、前記間隙２３を介して絶縁プレート２０に設けられた貫通穴２１を通過して処理室７内に均一に供給される。
【０００５】
反応容器１には圧力検出手段６と排気手段３が備えられており、処理室７内の圧力を調整できるようになっている。ウエハステージ４には、高周波電源１２からインピーダンスマッチング回路１３を介して高周波電圧が印加される。高周波電源１０から発振された高周波は、インピーダンスマッチング回路１１を介して、絶縁性プレート２３の直上に配置されたアンテナ電極１５に供給される。アンテナ電極１５に供給された高周波は、絶縁性プレート２２を介して反応容器１内に放射され、反応容器内に高周波電界を生じる。この電界と前記第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１により発生する磁界との相互作用によってＥＣＲ（E1ectron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）を生じ、これにより前記処理室内ににプラズマ８が生成される。
【０００６】
このようなプラズマ処理装置において、プラズマ処理を行なうと反応容器１の内表面に反応生成物６０が付着する。このためプラズマ処理を複数回繰り返すと、反応生成物６０の膜厚は順次厚くなり、ある程度以上の厚さになると反応容器１の内表面から剥離し異物となって被処理物５上に付着する。これが処理不良の原因となり被処理物５の歩留まりを低下させる原因となっている。そこで、歩留まりを向上させるため、反応容器１内表面には定期的にプラズマクリーニングが施されている。
【０００７】
上述したようなＥＣＲを利用してプラズマ８を生成するプラズマ処理装置においては、前記磁界の強さは第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１に流す電流値により決定される。このため前記電流値を増減することにより、ＥＣＲを生じさせる場所を制御できる。したがって、反応容器１の内表面のクリーニングを実施する場合、第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１に流す電流値を制御することで、プラズマクリーニングを施したい場所にＥＣＲを生じさせてプラズマ８を生成することができる。
【０００８】
このため、従来ではクリーニングを施したい場所にＥＣＲを生じさせて、そこにプラズマを生成し、生成したプラズマ中に存在するイオンとラジカルによって反応容器１の内表面をエッチングすることにより清浄化する方法、すなわちプラズマクリーニング法が実施されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般にプラズマ８中に存在する荷電粒子（イオン）５０は磁力線４に沿って輸送される。上述したプラズマ処理装置においては、第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１によって形成される磁力線４０は、反応容器１内に容器側面と略平行に、すなわち反応容器の鉛直方向に形成されることになる。したがって、反応容器１の内側面に到達するイオン５０は少なくなり、この部分のクリーニングは主としてラジカルを主体としたエッチングにより行われることになる。このため、エッチングによるクリーニングを迅速に行うことは困難になる。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、反応容器１の内側面に到達するイオン数を確保して迅速なクリーニングを行うことのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のクリーニング方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１２】
高周波電源と接続し、高周波電界を放射する上部アンテナ電極、被処理物を載置するウエハステージを備えた下部電極、前記上部アンテナ電極および下部電極を収容する筒状の反応容器、該反応容器内に反応ガスを導入するガス導入手段、および前記容器内のガスを排出する排気手段と、前記筒状の反応容器の上部アンテナ電極の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第１のソレノイドコイルと、前記筒状の反応容器の外周部の上部に配置され、前記反応容器内に反応容器軸方向の直流磁界を発生する第２のソレノイドコイルとを備え、前記直流磁界および前記高周波電界との相互作用により前記反応容器内にプラズマを生成するプラズマ処理装置であって、前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルの少なくとも１つは電流方向を反転する反転手段を備え、プラズマクリーニング処理の際、前記反転手段により前記第１のソレノイドコイルおよび第２のソレノイドコイルが生成する磁界の方向を互いに逆方向に設定し、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器表面における該表面と交差する磁界を形成して、前記第１のソレノイドコイルと第２のソレノイドコイル間の前記反応容器の上面側の内表面および側面側の内表面にイオンを輸送して前記各内表面をプラズマクリーニングする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を示す図である。このプラズマ処理装置は、高周波電源１０と接続し高周波電界を放射する上部アンテナ電極１５、被処理物を載置するウエハステージ４を備えた下部電極４Ａ、反応容器１内に反応ガスを導入するガス導入手段２、及び前記容器内のガスを排出する排気手段３を備える。高周波電源１０は、例えばＵＨＦ帯の高周波電源であり、インピーダンスマッチング回路１１を介して上部アンテナ電極１５に高周波電力を供給する。
【００１４】
また、第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１は前記反応容器内にそれそれ異なる磁界を生成するコイルであり、例えば、上部電極の上部及び反応容器外周部にそれぞれ配置する。この第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１により生成された磁界と前記高周波電界との相互作用により前記反応容器内にプラズマ８を生成し、生成したプラズマを利用して前記処理室７内に配置した被処理物５に成膜またはエッチング処理を施す。なお、第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１の少なくとも何れか一方にはコイルに供給する電流の方向を反転する図示しない電流反転手段を備える。
【００１５】
処理室７内には、プラズマ処理中に被処理物５を載置するためのウエハステージ４が配置されており、ステージの対向した位置に、複数の貫通穴２１を設けた絶縁性プレート２０が備えられている。絶縁性プレート２０の上方には、反応容器１内の真空を保つために絶縁性プレート２２が備えられており、絶縁性プレート２０と絶縁性プレート２２の間には間隙２３が形成されている。ガス流量制御手段９により流量制御された反応ガスは、間隙２３を介して絶縁性プレート２０に設けられた貫通穴２１を通して処理室７内に均一に供給される。
【００１６】
反応容器１には圧力検出手段６と排気手段３が備えられており、処理室７内の圧力を調節できるようになっている。ステージ４にはバイアス用高周波電源１２からインピーダンスマッチング回路１３を介して高周波電圧が印加される。また、高周波電源１０から発振された高周波はインピーダンスマッチング回路１１を介してアンテナ電極１５に供給される。アンテナ電極１５に供給された高周波は絶縁性プレート２２を介して反応容器内に放射され、高周波によって生じる電界と前記第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１により発生する磁界との相互作用によってＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を生じさせることによりプラズマ８が生成される。
【００１７】
このようなプラズマ処理装置において、プラズマ処理を行なうと反応容器１の内表面に反応生成物６０が付着し、この付着した反応生成物を除去するためにプラズマクリーニングが例えば定期的に実施されることは前述の通りである。
【００１８】
プラズマクリーニングに際して、本発明では第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１の何れか一方（例えばソレノイドコイル３０）に供給する電流の方向を反転して供給する。
【００１９】
すなわち、図５に示すように第１及び第２のソレノイドコイル３０，３１に同じ向きの電流を流すと、磁界の向きは同じ方向となり反応容器１の内表面の側面と略平行の鉛直方向の磁力線４０が形成される。これに対して、例えばソレノイドコイル３０の電流の向きを反転させると、反応容器１の内表面から遠い場所で発生している磁界はその向きが反対方向で弱めあうが、反応容器１内表面近傍の磁界は互いに強め合うようになる。このため反応容器１の内表面と交差する磁力線４０は、図２に示すように反応生成物６０が付着した部分の側壁に対してより直角に近い角度で交差するようになる。
【００２０】
このとき。どちらか一方（あるいは双方）のソレノイドコイルに流す電流値を図示しない電流調整手段を介して変えることにより、例えば一方の磁界が強くすると、磁力線４０は前記磁界の影響を受けて移動し、磁力線４０と反応容器１の内表面と交差する場所が移動することになる。すなわち、前記第１及び第２のソレノイドコイル３０、３１に流す電流の電流比を変えることで、磁力線４０が反応容器１の内表面と交差する場所を移動制御することができる。
【００２１】
図２は、第１のソレノイドコイル３０に−７Ａ、第２のソレノイドコイルに２Ａの電流を流した場合の磁力線４０の分布（磁界分布）の例を示す図である（なお、各ソレノイドコイルに流れる電流の方向は図５に示す方向を正として扱う）。この場合は、図２に示すように、主として反応容器１１の上面側の内表面と交差する磁力線４０を形成することができる。
【００２２】
図３は、第１のソレノイドコイル３０に−８Ａ、第２のソレノイドコイルに１Ａの電流を流した場合の磁力線４０の分布（磁界分布）の例を示す図である。
【００２３】
この場合は、図３に示すように、主として反応容器１１の側面側の内表面と交差する磁力線４０を形成することができる。
【００２４】
図４は、第１のソレノイドコイル３０に−５Ａ、第２のソレノイドコイルに１Ａの電流を流した場合の磁力線４０の分布（磁界分布）の例を示す図である。
【００２５】
この場合は、図４に示すように反応容器１１の上面側の内表面及び側面側の内表面のほぼ全面と交差する磁力線４０を形成することができる。
【００２６】
プラズマ８中のイオン５０は、前述したように磁力線４０に沿って輸送される。このため、磁力線４０を反応容器１１の上面側の内表面及び側面側の内表面と交差させるように前記電流を調整することにより、イオン５０を反応容器１の内表面の全面（上面側内表面及び側面側内表面）に衝突させることができる。この場合は、イオン及びラジカルにより反応容器１内表面をエッチングすることができる。このため、反応容器１の内表面全面に速やかにプラズマクリーニングすることができる。なお、この例の場合は第１及び第２のソレノイドコイルに流す電流を調整して磁力線が内表面と交差する位置を移動させることなく、速やかに反応容器の内表面の全面にプラズマクリーニングを施すことができる。
【００２７】
なお、以上の例において示したソレノイドコイル３０、３１流す電流値はその一例であり、実施に当たってはプラズマ処理装置毎に設定するとよい。また、ソレノイドコイルの数は２としたが、これらのコイルは３以上の複数個とすることができる。またこれらのソレノイドコイルを複数のコイルで構成することもできる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、磁力線が反応容器と交差する場所を自在に制御することができる。このためイオンを反応容器内表面に衝突させて、反応容器内表面をラジカル及びイオンの双方により速やかにクリーニングすることが可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反応容器１の内側面に到達するイオン数を確保して迅速なクリーニングを行うことのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理装置のクリーニング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を示す図である。
【図２】プラズマ処理装置の磁力線分布を説明する図である。
【図３】プラズマ処理装置の磁力線分布を説明する図である。
【図４】プラズマ処理装置の磁力線分布を説明する図である。
【図５】従来のプラズマ処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１  反応容器
２  反応ガス導入手段
３  排気手段
４  ウエハステージ
５  被処理物（ウエハ）
６  圧力検出手段
７  処理室
８  プラズマ
１０  高周波電源
１２  バイアス用高周波電源
１１，１３  インピーダンスマッチング回路
１５  アンテナ電極
２０，２２  絶縁性プレート
２１  貫通孔
２３  間隙
３０  第１のソレノイドコイル
３１  第２のソレノイドコイル
４０  磁力線
５０  荷電粒子（イオン）
６０  反応生成物
【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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