特許 7154105 クリーニング方法及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-06

(45)【発行日】2022-10-17

(54)【発明の名称】クリーニング方法及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221007BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20221007BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20221007BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101H

H05H1/46 M

C23C16/44 J

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2018200988

(22)【出願日】2018-10-25

(65)【公開番号】P2020068325

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-07-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】岩野 光紘

(72)【発明者】

【氏名】細谷 正徳

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１７０６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５１６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１５６５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５６２４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｃ２３Ｃ １６／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置のチャンバ内にクリーニングガスを供給する工程と、
前記チャンバ内の壁面のクリーニングのために、前記チャンバ内で前記クリーニングガスからプラズマを形成する工程と、
を含み、
前記プラズマ処理装置は、
前記チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
前記基板支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記チャンバ内で磁場の分布を形成するように構成された電磁石と、
前記チャンバの上方で前記上部電極を覆うように延びており、その中に前記電磁石が配置される外部空間を提供する接地導体と、
前記チャンバ内に前記クリーニングガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記電磁石に電気的に接続された駆動電源と、
を備え、
クリーニングガスを供給する前記工程及びプラズマを形成する前記工程では、フォーカスリングが、前記チャンバの中心軸線の周りで延在するように前記チャンバ内で前記基板支持台上に搭載されており、
プラズマを形成する前記工程では、前記電磁石により前記チャンバ内で磁場の分布が形成され、
前記磁場の分布は、前記中心軸線に対して径方向において前記フォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有し、
前記電磁石は、前記チャンバの上方に設けられたコイルを有し、該コイルは、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記コイルの内径と外径との和の１／２で規定される値は、前記フォーカスリングの外径よりも大きく、
前記コイルの前記内径は、前記フォーカスリングの内径よりも大きく、前記フォーカスリングの前記外径よりも小さい、
クリーニング方法。

【請求項2】

クリーニングガスを供給する前記工程及びプラズマを形成する前記工程は、前記基板支持台上、且つ、前記フォーカスリングによって囲まれた領域内に物体が載置されていない状態で、実行される、請求項１に記載のクリーニング方法。

【請求項3】

クリーニングガスを供給する前記工程及びプラズマを形成する前記工程は、前記基板支持台上、且つ、前記フォーカスリングによって囲まれた領域内にダミー基板が載置されている状態で、実行される、請求項１に記載のクリーニング方法。

【請求項4】

前記最大の水平成分を有する位置は、前記中心軸線から前記コイルの前記内径と前記外径との和の１／４で規定される距離を有する位置である、請求項１～３の何れか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項5】

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
前記基板支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記チャンバ内にクリーニングガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記チャンバ内で磁場の分布を形成するように構成された電磁石と、
前記チャンバの上方で前記上部電極を覆うように延びており、その中に前記電磁石が配置される外部空間を提供する接地導体と、
前記電磁石に電気的に接続された駆動電源と、
前記ガス供給部、前記高周波電源、及び前記駆動電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
フォーカスリングが、前記チャンバの中心軸線の周りで延在するように前記基板支持台上に搭載され、
前記制御部は、
前記チャンバ内にクリーニングガスを供給するよう、前記ガス供給部を制御し、
前記チャンバ内で前記クリーニングガスからプラズマを形成して前記チャンバ内の壁面をクリーニングするために、前記高周波電力を供給するよう、前記高周波電源を制御し、
前記プラズマの生成中に、前記中心軸線に対して径方向において前記フォーカスリングよりも外側の位置で最大の水平成分を有する磁場の分布を前記電磁石によって前記チャンバ内で形成するよう、前記駆動電源を制御する、
よう構成されており、
前記電磁石は、前記チャンバの上方に設けられたコイルを有し、該コイルは、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記コイルの内径と外径との和の１／２で規定される値は、前記フォーカスリングの外径よりも大きく、
前記コイルの前記内径は、前記フォーカスリングの内径よりも大きく、前記フォーカスリングの前記外径よりも小さい、
プラズマ処理装置。

【請求項6】

前記電磁石は、磁性材料から形成されたヨークを含む、請求項５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記最大の水平成分を有する位置は、前記中心軸から前記コイルの前記内径と前記外径との和の１／４で規定される距離を有する位置である、請求項５又は６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記接地導体は、
筒形状を有し、前記チャンバから上方に延びる第１の部分と、
板状をなしており、前記第１の部分から前記中心軸線に交差又は直交する方向に延びる第２の部分と、
筒形状を有し、前記第２の部分から上方に延びる第３の部分と、
を含み、
前記第１の部分の中心軸線及び前記第３の部分の中心軸線は、前記チャンバの中心軸線と一致し、
前記第３の部分は、前記第１の部分よりも前記中心軸線の近くで延在している、
請求項５～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

前記外部空間は、前記第３の部分の外側且つ前記第２の部分上に提供されており、前記チャンバの前記中心軸線の周りで延びている、請求項８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項10】

前記接地導体は、
板状をなしており、前記第２の部分の上方で前記チャンバの前記中心軸線に交差又は直交する前記方向に延びる第４の部分と、
筒形状を有し、前記第４の部分から上方に延びる第５の部分と、
板状をなしており、前記第５の部分から前記チャンバの前記中心軸線に交差又は直交する前記方向に延びる第６の部分と、
を更に含み、
前記第５の部分の中心軸線は、前記チャンバの前記中心軸線と一致する、
請求項８又は９に記載のプラズマ処理装置。

【請求項11】

前記電磁石は、１個のコイルを有する、請求項５～１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項12】

前記電磁石は、前記中心軸線に対して同軸状に設けられた複数個のコイルを含む、請求項５～１０の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項13】

前記複数個のコイルのそれぞれに供給される電流が、前記磁場の分布を形成するように調整される、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項14】

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
前記基板支持台の上方に設けられた上部電極と、
前記チャンバ内で磁場の分布を形成するように構成された電磁石と、
前記チャンバの上方で前記上部電極を覆うように延びており、その中に前記電磁石が配置される外部空間を提供する接地導体と、
前記チャンバの中心軸線の周りで延在するように前記基板支持台上に搭載されるフォーカスリングと、
前記チャンバ内にクリーニングガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成された高周波電源と、
前記電磁石に電気的に接続された駆動電源と、
前記ガス供給部、前記高周波電源、及び前記駆動電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記電磁石は、前記チャンバの上方に設けられたコイルを有し、該コイルは、前記中心軸線の周りで周方向に延在しており、
前記コイルの内径は、前記フォーカスリングの内径よりも大きく、前記フォーカスリングの外径よりも小さい、
プラズマ処理装置。

【請求項15】

ガス供給部と接続するチャンバと、
前記チャンバ内に配置され、基板を支持するための基板支持台と、
前記基板支持台の上方に配置された上部電極と、
前記チャンバの上方に配置されたコイルを有する電磁石と、
前記チャンバの上方で前記上部電極を覆うように延びており、その中に前記コイルが配置される外部空間を提供する接地導体と、
前記基板を囲むように配置されるフォーカスリングと、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するための高周波電源と、
前記コイルに電気的に接続された駆動電源と、
前記ガス供給部、前記高周波電源、及び前記駆動電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記コイルの内径は、前記フォーカスリングの内径よりも大きく、前記フォーカスリングの外径よりも小さい、
プラズマ処理装置。

【請求項16】

前記コイルは、前記チャンバの中心軸線の周りで周方向に延在している、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。

【請求項17】

前記接地導体は、
筒形状を有し、前記チャンバから上方に延びる第１の部分と、
板状をなしており、前記第１の部分から前記中心軸線に交差又は直交する方向に延びる第２の部分と、
筒形状を有し、前記第２の部分から上方に延びる第３の部分と、
を含み、
前記第１の部分の中心軸線及び前記第３の部分の中心軸線は、前記チャンバの中心軸線と一致し、
前記第３の部分は、前記第１の部分よりも前記中心軸線の近くで延在している、
請求項１４又は１６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項18】

前記外部空間は、前記第３の部分の外側且つ前記第２の部分上に提供されており、前記チャンバの前記中心軸線の周りで延びている、請求項１７に記載のプラズマ処理装置。

【請求項19】

前記接地導体は、
板状をなしており、前記第２の部分の上方で前記チャンバの前記中心軸線に交差又は直交する前記方向に延びる第４の部分と、
筒形状を有し、前記第４の部分から上方に延びる第５の部分と、
板状をなしており、前記第５の部分から前記チャンバの前記中心軸線に交差又は直交する前記方向に延びる第６の部分と、
を更に含み、
前記第５の部分の中心軸線は、前記チャンバの前記中心軸線と一致する、
請求項１７又は１８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項20】

前記電磁石は、１個のコイルを有する、請求項１４～１９の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、クリーニング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

プラズマ処理装置が、基板に対するプラズマ処理のために用いられている。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持台を備える。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。プラズマ処理装置では、処理ガスがチャンバ内に供給され、当該処理ガスからプラズマが形成される。基板は、処理ガスのプラズマからの化学種によって処理される。

【0003】

プラズマ処理では反応生成物が生成される。反応生成物は、チャンバ内の壁面に付着して堆積物を形成する。チャンバ内の壁面に形成された堆積物は除去される必要がある。特許文献１には、容量結合型プラズマ処理装置の上部電極の表面上に形成された堆積物を除去するためのクリーニング方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１７０６１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基板支持台の側方で延在するチャンバ内の壁面に形成された堆積物を効率的に除去することが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一つの例示的実施形態においては、クリーニング方法が提供される。クリーニング方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内にクリーニングガスを供給する工程を含む。クリーニング方法は、チャンバ内の壁面のクリーニングのために、チャンバ内でクリーニングガスからプラズマを形成する工程を更に含む。クリーニングガスを供給する工程及びプラズマを形成する工程では、フォーカスリングが、チャンバの中心軸線の周りで延在するようにチャンバ内で基板支持台上に搭載されている。プラズマを形成する工程では、電磁石によりチャンバ内で磁場の分布が形成される。磁場の分布は、中心軸線に対して径方向においてフォーカスリング上の位置又はフォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有する。

【発明の効果】

【0007】

一つの例示的実施形態によれば、基板支持台の側方で延在するチャンバ内の壁面に形成された堆積物を効率的に除去すること可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一つの例示的実施形態に係るクリーニング方法を示す流れ図である。

【図2】一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。

【図3】図２に示すプラズマ処理装置の接地導体の内部の構成の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

【0010】

一つの例示的実施形態においては、クリーニング方法が提供される。クリーニング方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内にクリーニングガスを供給する工程を含む。クリーニング方法は、チャンバ内の壁面のクリーニングのために、チャンバ内でクリーニングガスからプラズマを形成する工程を更に含む。クリーニングガスを供給する工程及びプラズマを形成する工程では、フォーカスリングが、チャンバの中心軸線の周りで延在するようにチャンバ内で基板支持台上に搭載されている。プラズマを形成する工程では、電磁石によりチャンバ内で磁場の分布が形成される。磁場の分布は、中心軸線に対して径方向においてフォーカスリング上の位置又はフォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有する。

【0011】

上記実施形態のクリーニング方法によれば、上述の磁場の分布が形成されることにより、プラズマの密度が、基板支持台の側方のチャンバ内の壁面に近い位置で高められる。その結果、基板支持台の側方のチャンバ内の壁面から堆積物が効率的に除去される。

【0012】

一つの例示的実施形態において、磁場の分布は、径方向においてフォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有していてもよい。

【0013】

一つの例示的実施形態において、電磁石は、チャンバの上方に設けられたコイルを有する。コイルは、上記中心軸線の周りで周方向に延在している。コイルの内径と外径との和の１／２で規定される値は、フォーカスリングの外径よりも大きくてもよい。この実施形態によれば、上述の磁場の最大の水平成分は、上記中心軸線からコイルの内径と外径との和の１／４で規定される距離を有する位置で得られる。この位置は、径方向においてフォーカスリングよりも外側の位置である。したがって、プラズマの密度が、基板支持台の側方のチャンバ内の壁面に近い位置で高められる。

【0014】

一つの例示的実施形態において、コイルの内径は、フォーカスリングの内径よりも大きく、フォーカスリングの外径よりも小さくてもよい。この実施形態によれば、フォーカスリング上に形成された堆積物も効率的に除去され得る。

【0015】

一つの例示的実施形態において、クリーニングガスを供給する工程及びプラズマを形成する工程は、基板支持台上、且つ、フォーカスリングによって囲まれた領域内に物体が載置されていない状態で、実行されてもよい。或いは、クリーニングガスを供給する工程及びプラズマを形成する工程は、基板支持台上、且つ、フォーカスリングによって囲まれた領域内に、ダミー基板が載置されている状態で実行されてもよい。

【0016】

別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持台、ガス供給部、高周波電源、駆動電源、及び制御部を備える。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。ガス供給部は、チャンバ内にクリーニングガスを供給するように構成されている。高周波電源は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するために高周波電力を発生するように構成されている。電磁石は、チャンバ内で磁場の分布を形成するように構成されている。駆動電源は、電磁石に電気的に接続されている。制御部は、ガス供給部、高周波電源、及び駆動電源を制御するように構成されている。このプラズマ処理装置では、フォーカスリングが、チャンバの中心軸線の周りで延在するように基板支持台上に搭載される。制御部は、チャンバ内にクリーニングガスを供給するよう、ガス供給部を制御する。制御部は、チャンバ内でクリーニングガスからプラズマを形成してチャンバ内の壁面をクリーニングするために、高周波電力を供給するよう、高周波電源を制御する。制御部は、プラズマの生成中に、中心軸線に対して径方向においてフォーカスリング上の位置又はフォーカスリングよりも外側の位置で最大の水平成分を有する磁場の分布を電磁石によってチャンバ内で形成するよう、駆動電源を制御する。

【0017】

一つの例示的実施形態において、磁場の分布は、径方向においてフォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有していてもよい。

【0018】

一つの例示的実施形態において、電磁石は、チャンバの上方に設けられたコイルを有する。コイルは、中心軸線の周りで周方向に延在している。コイルの内径と外径との和の１／２で規定される値は、フォーカスリングの外径よりも大きくてもよい。

【0019】

一つの例示的実施形態において、コイルの内径は、フォーカスリングの内径よりも大きく、フォーカスリングの外径よりも小さくてもよい。

【0020】

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

【0021】

図１は、一つの例示的実施形態に係るクリーニング方法を示す流れ図である。図１に示すクリーニング方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、プラズマ処理装置のクリーニングのために実行される。方法ＭＴでは、チャンバ内の壁面上に形成された堆積物が除去される。堆積物は、プラズマ処理装置におけるプラズマ処理で発生する反応生成物がチャンバ内の壁面に付着することで形成される。

【0022】

図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図２に示すプラズマ処理装置１には、方法ＭＴが適用され得る。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、内部空間１０ｓを提供する容器である。チャンバ１０は、略円筒形状を有している。図２に示す中心軸線ＡＸは、チャンバ１０及び内部空間１０ｓの中心軸線であり、鉛直方向に延びている。

【0023】

チャンバ１０は、チャンバ本体１２を有する。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。チャンバ１０の内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、側壁１２ａ及び底部１２ｂを含んでいる。側壁１２ａは、チャンバ１０の側壁を構成している。底部１２ｂは、チャンバ１０の底部を構成している。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐プラズマ性を有する膜が形成されている。この膜は、アルマイト膜、酸化イットリウム製の膜といったセラミック製の膜であり得る。チャンバ本体１２は、接地されている。

【0024】

側壁１２ａには、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇによって開閉可能である。ゲートバルブ１２ｇは、側壁１２ａに沿って設けられている。

【0025】

内部空間１０ｓの中には、基板支持台、即ち支持台１４が設けられている。支持台１４は、支持体１５によって支持されている。支持体１５は、円筒形状を有している。支持体１５は、チャンバ本体１２の底部１２ｂから上方に延びている。支持体１５は、絶縁性を有している。支持体１５は、例えばセラミックから形成されている。

【0026】

支持台１４は、基板Ｗを支持するように構成されている。支持台１４は、チャンバ１０と中心軸線ＡＸを共有している。支持台１４は、載置領域１４ｒを提供している。この載置領域１４ｒの中心は、中心軸線ＡＸ上に位置する。基板Ｗは、その中心が中心軸線ＡＸ上に位置するように、載置領域１４ｒ上に載置される。

【0027】

支持台１４は、電極プレート１６、下部電極１８、及び静電チャック２０を含んでいる。電極プレート１６は、略円盤形状を有している。電極プレート１６は、導電性を有している。電極プレート１６は、アルミニウムといった金属から形成されている。下部電極１８は、円盤形状を有している。下部電極１８は、導電性を有している。下部電極１８は、アルミニウムといった金属から形成されている。下部電極１８は、電極プレート１６上に搭載されている。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。

【0028】

下部電極１８の中には、流路１８ｐが形成されている。流路１８ｐは、下部電極１８の中で、例えば渦巻状に延びている。流路１８ｐには、熱交換媒体の循環装置２２（例えばチラーユニット）から熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。循環装置２２は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｐに供給された熱交換媒体は、循環装置２２に戻される。熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、支持台１４上に載置された基板Ｗの温度が制御される。

【0029】

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０は、略円盤形状を有している。静電チャック２０は、本体及び電極を有している。静電チャック２０の本体は、誘電体製（例えばセラミック製）である。静電チャック２０の電極は、導電性の膜であり、静電チャック２０の本体の中に設けられている。静電チャック２０の電極には、スイッチを介して直流電源２４が接続されている。静電チャック２０は、上述の載置領域１４ｒを提供している。基板Ｗが静電チャック２０上（載置領域１４ｒ上）に載置されている状態で、直流電源２４からの直流電圧が静電チャック２０の電極に印加されると、基板Ｗと静電チャック２０との間で静電引力が発生する。発生した静電引力によって、基板Ｗは静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。プラズマ処理装置１には、静電チャック２０と基板Ｗの下面との間に伝熱ガス（例えばＨｅガス）を供給する伝熱ガス供給ラインが設けられていてもよい。

【0030】

静電チャック２０の内部には、一つ以上のヒータ（例えば一つ以上の抵抗加熱素子）が設けられていてもよい。一つ以上のヒータにヒータコントローラからの電力が供給されることにより、当該一つ以上のヒータが発熱し、静電チャック２０の温度、ひいては基板Ｗの温度が調整される。

【0031】

支持台１４上には、フォーカスリングＦＲが搭載される。フォーカスリングＦＲは、環状の板である。フォーカスリングＦＲは、中心軸線ＡＸの周りで周方向に延在するように、支持台１４上に載置される。基板Ｗは、支持台１４上では、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に配置される。フォーカスリングＦＲは、シリコン、石英といったシリコン含有材料から形成されている。

【0032】

支持体１５の周りには、筒状の導体２６が設けられている。導体２６は接地されている。導体２６の上方には、支持台１４を囲むように筒状の絶縁体２８が設けられている。絶縁体２８は、石英といったセラミックから形成されている。支持台１４とチャンバ本体１２の側壁１２ａとの間には、排気路が形成されている。排気路には、バッフルプレート３０が設けられている。バッフルプレート３０は、環状の板である。バッフルプレート３０には、その板厚方向にバッフルプレート３０を貫通する複数の孔が形成されている。バッフルプレート３０は、アルミニウムといった金属から形成された部材の表面に、酸化イットリウムといった耐プラズマ性の被膜を形成することにより構成されている。

【0033】

バッフルプレート３０の下方では、排気管３２がチャンバ本体１２の底部１２ｂに接続されている。排気管３２は、排気路に連通可能である。排気管３２には、排気装置３４が接続されている。排気装置３４は、自動圧力制御弁、及びターボ分子ポンプといった減圧ポンプを含んでいる。排気装置３４が作動されることにより、内部空間１０ｓの圧力が指定された圧力に設定される。

【0034】

支持台１４の上方には、上部電極３６が設けられている。上部電極３６と支持台１４との間には、内部空間１０ｓの一部が介在している。上部電極３６は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じるように設けられている。上部電極３６とチャンバ本体１２の上端部との間には部材３７が介在している。部材３７は、絶縁性材料から形成されている。部材３７は、セラミック、例えば石英から形成され得る。一実施形態では、上部電極３６とチャンバ本体１２の上端部との間には、部材３７及び後述する接地導体の一部が介在し得る。

【0035】

一実施形態において、上部電極３６は、シャワーヘッドを構成している。上部電極３６は、一実施形態では、天板３８及び支持体４０を含んでいる。天板３８は、例えばシリコンから形成されている。或いは、天板３８は、アルミニウムから形成された部材の表面に、酸化イットリウムといったセラミックから形成された被膜を設けることにより構成される。天板３８には、その板厚方向に天板３８を貫通する複数のガス吐出口３８ｈが形成されている。

【0036】

支持体４０は、天板３８上に設けられている。支持体４０は、天板３８を着脱自在に支持するように構成されている。支持体４０は、アルミニウムといった導電性材料から形成されている。支持体４０の内部には、ガス拡散室４０ｄが形成されている。支持体４０には、複数の孔４０ｈが形成されている。複数の孔４０ｈは、ガス拡散室４０ｄから下方に延びている。複数の孔４０ｈはそれぞれ、複数のガス吐出口３８ｈに連通している。

【0037】

ガス拡散室４０ｄには、ガス供給部４１が接続されている。ガス供給部４１は、チャンバ１０内に、即ち内部空間１０ｓにガスを供給するように構成されている。ガス供給部４１は、複数のガスを出力可能であるように構成されている。複数のガスは、プラズマ処理に用いられる処理ガスを含む。また、複数のガスは、クリーニングガスを含む。ガス供給部４１は、複数の流量制御器及び複数のバルブを有する。ガス供給部４１は、出力すべき一つ以上のガスの流量を個別に調整するように構成されている。ガス供給部４１から出力されたガスは、ガス拡散室４０ｄ及び複数の孔４０ｈを介して、複数のガス吐出口３８ｈから内部空間１０ｓに吐出される。

【0038】

支持体４０には、流路４０ｐが形成されている。流路４０ｐには、チラーユニット４２が接続されている。流路４０ｐとチラーユニット４２との間では、冷却水といった冷媒が循環される。チラーユニット４２から流路４０ｐに供給される冷媒と上部電極３６との間の熱交換により、上部電極３６の温度が調整される。

【0039】

プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源４３及び第２の高周波電源４４を更に備えている。第１の高周波電源４３及び第２の高周波電源４４は、チャンバ１０の外部に設けられている。第１の高周波電源４３は、主としてプラズマの生成のための第１の高周波電力を発生するよう構成されている。第１の高周波電力の周波数は、限定されるものではないが、例えば１００ＭＨｚである。第１の高周波電源４３は、整合器４５及び給電導体４８を介して、上部電極３６に電気的に接続されている。整合器４５は、第１の高周波電源４３の出力インピーダンスと負荷側（上部電極３６側）のインピーダンスとを整合させるための整合回路を有している。給電導体４８は、その下端で上部電極３６に接続されている。給電導体４８は、上部電極３６から上方に延びている。給電導体４８は筒状又は棒状の導体であり、その中心軸線は中心軸線ＡＸに略一致している。なお、第１の高周波電源４３は、上部電極３６ではなく、整合器４５を介して下部電極１８に電気的に接続されていてもよい。

【0040】

第２の高周波電源４４は、主として基板Ｗにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち、バイアス用の高周波電力を発生するように構成されている。第２の高周波電力の周波数は、第１の高周波電力の周波数よりも低い。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも高くてもよい。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、４０ＭＨｚ以上であってもよい。一実施形態では、第２の高周波電力の周波数は、６０ＭＨｚ以上であってもよい。第２の高周波電源４４は、整合器４６を介して、下部電極１８に電気的に接続されている。整合器４６は、第２の高周波電源４４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスとを整合させるための整合回路を有している。

【0041】

ガス供給部４１からクリーニングガスがチャンバ１０内に供給され、第１の高周波電源４３から第１の高周波電力が供給されると、チャンバ１０内でクリーニングガスからプラズマが形成される。チャンバ１０内の壁面のクリーニングは、形成されたプラズマからの化学種によって行われる。クリーニングは、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面、例えば側壁面に対してなされる必要がある。このため、プラズマ処理装置１は、電磁石６０を備えている。

【0042】

電磁石６０は、チャンバ１０内に磁場の分布を形成するよう構成されている。この磁場の分布は、中心軸線ＡＸに対して径方向においてフォーカスリングＦＲ上の位置又はフォーカスリングＦＲよりも外側の位置で、最大の水平成分を有する。最大の水平成分が得られる位置は、径方向においてチャンバ１０の内側の位置、即ち内部空間１０ｓの中の位置であってもよい。一実施形態において、磁場の分布は、径方向においてフォーカスリングＦＲよりも外側の位置で、最大の水平成分を有していてもよい。大きい水平成分の磁場が形成されている箇所では、電子の滞在時間が長くなる。その結果、大きい水平成分の磁場が形成されている箇所では、プラズマの密度が上昇する。したがって、電磁石６０によって上記磁場の分布が形成されると、プラズマの密度が、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面に近い位置で高められる。その結果、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面から堆積物が効率的に除去される。

【0043】

一実施形態において、電磁石６０は、コイル６４を有する。コイル６４は、上部電極３６の上方、即ちチャンバ１０の上方に配置されている。電磁石６０のコイル６４は、配線６８を介して駆動電源６６に接続されている。駆動電源６６からの電流がコイル６４に与えられると、電磁石６０によって磁場が形成される。電磁石６０は、ヨーク６２を更に有していてもよい。ヨーク６２は、磁性材料から形成されている。ヨーク６２は、ベース部６２ａ及び複数の筒状部６２ｂを有している。ベース部６２ａは、略環状且つ略板状をなしており、中心軸線ＡＸに対して直交する方向に延在している。複数の筒状部６２ｂの各々は、筒形状を有しており、ベース部６２ａから下方に延在している。複数の筒状部６２ｂは、中心軸線ＡＸに対して同軸状に設けられている。コイル６４は、中心軸線ＡＸの周りで巻かれている。コイル６４は、径方向において隣り合う二つの筒状部６２ｂの間に設けられている。

【0044】

一実施形態において、周方向に延びるコイル６４の中心線の直径Ｄ_ＣＣは、フォーカスリングＦＲの外径Ｄ_ＦＯよりも大きい。即ち、コイル６４の内径Ｄ_ＣＩとコイル６４の外径Ｄ_ＣＯとの和の１／２で規定される値は、フォーカスリングＦＲの外径Ｄ_ＦＯよりも大きくてもよい。この実施形態によれば、上述の磁場の最大の水平成分は、中心軸線ＡＸからコイル６４の内径Ｄ_ＣＩと外径Ｄ_ＣＯとの和の１／４で規定される距離を有する位置で得られる。この位置は、径方向においてフォーカスリングＦＲよりも外側の位置である。したがって、プラズマの密度が、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面に近い位置で高められる。なお、コイル６４の内径Ｄ_ＣＩとコイル６４の外径Ｄ_ＣＯとの和の１／２で規定される値は、チャンバ１０の内径（直径）よりも小さくてもよい。

【0045】

一実施形態において、コイル６４の内径Ｄ_ＣＩは、フォーカスリングＦＲの内径Ｄ_ＦＩよりも大きく、フォーカスリングＦＲの外径Ｄ_ＦＯよりも小さくてもよい。この実施形態によれば、フォーカスリングＦＲ上に形成された堆積物も効率的に除去され得る。

【0046】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、接地導体５０を更に備え得る。接地導体５０は、導電性を有する。接地導体５０は、アルミニウムといった金属から形成されている。接地導体５０は、接地されている。接地導体５０は、チャンバ本体１２の上方で上部電極３６を覆うように延びている。給電導体４８は、接地導体５０によって囲まれた空間を通って上方へ延びて、接地導体５０の外部で整合器４５を介して第１の高周波電源４３に接続されている。

【0047】

接地導体５０は、その中に電磁石６０が配置される外部空間ＥＳを提供している。外部空間ＥＳは、接地導体５０の上端よりも内部空間１０ｓの近くにあり、上部電極３６に対して上方に離れており、且つ、上部電極３６に対して接地導体５０により遮蔽されている。

【0048】

接地導体５０は、第１の部分５１、第２の部分５２、及び第３の部分５３を有していてもよい。第１の部分５１は、筒形状を有している。第１の部分５１の中心軸線は、中心軸線ＡＸと略一致している。第１の部分５１は、チャンバ本体１２から上方に延びている。図２に示す例では、第１の部分５１は、チャンバ本体１２の側壁１２ａの上端から上方に延びている。第１の部分５１の下端部分は、部材３７と側壁１２ａの上端との間に介在している。

【0049】

第２の部分５２は、上部電極３６から上方に離間し、且つ、第１の部分５１から中心軸線ＡＸに向けて延びている。第２の部分５２は、中心軸線ＡＸに対して交差又は直交する方向に延びる板状をなしている。第１の部分５１と第２の部分５２は、上部電極３６の上に第１の空間ＩＳ１を提供している。第１の空間ＩＳ１は、接地導体５０の内側（即ち、上部電極３６側）の空間の一部である。この第１の空間ＩＳ１により、鉛直方向において上部電極３６と接地導体５０との間に距離が確保される。したがって、接地導体５０と上部電極３６との間の容量的結合が抑制される。上部電極３６の上面と接地導体５０の第２の部分５２の下面との間の鉛直方向の距離は、例えば６０ｍｍ以上の距離に設定される。

【0050】

第３の部分５３は、筒形状を有している。第３の部分５３の中心軸線は、中心軸線ＡＸと略一致している。第３の部分５３は、第１の部分５１よりも中心軸線の近くで延在している。第３の部分５３は、第２の部分５２から上方に延びている。第３の部分５３は、第２の空間ＩＳ２を提供している。第２の空間ＩＳ２は、第２の部分５２の内側の空間であり、接地導体５０の内側（即ち、上部電極３６側）の空間の一部である。第２の空間ＩＳ２は、第１の空間ＩＳ１に連続している。なお、給電導体４８は、第１の空間ＩＳ１及び第２の空間ＩＳ２を通って上方に延びている。

【0051】

外部空間ＥＳは、第３の部分５３の外側、第２の部分５２上、且つ、内部空間１０ｓの上方に接地導体５０によって提供されている。外部空間ＥＳは、第３の部分５３の外側、且つ、第２の部分５２上で、中心軸線ＡＸを中心に周方向に延びている。この外部空間ＥＳに電磁石６０が配置されている。なお、外部空間ＥＳの中に配置された電磁石６０の下端と上部電極３６の上面との間の鉛直方向の距離は６０ｍｍより大きい。また、電磁石６０の下端と支持台１４上に載置された基板Ｗとの間の鉛直方向の距離は、２３０ｍｍ以下であり得る。

【0052】

外部空間ＥＳの中に配置された電磁石６０と内部空間１０ｓとの間の距離は比較的短い。したがって、接地導体５０に対して外側に配置された電磁石６０によって、磁場の分布が、効率的にチャンバ１０の中に形成され得る。

【0053】

電磁石６０のコイル６４には、上述したように駆動電源６６が接続されている。電磁石６０及び駆動電源６６は、接地導体５０に対して外側に配置されている。したがって、駆動電源６６への高周波の流入を防止するためのフィルタが、コイル６４と駆動電源６６との間に設けられていなくてもよい。

【0054】

一実施形態では、接地導体５０は、第４の部分５４、第５の部分５５、及び第６の部分５６を更に有していてもよい。第４の部分５４は、第２の部分５２の上方で、中心軸線ＡＸに対して放射方向に第３の部分５３から延びている。第４の部分５４は、中心軸線ＡＸに対して交差又は直交する方向に延びる板状をなしている。第５の部分５５は、筒形状を有している。第５の部分５５の中心軸線は、中心軸線ＡＸに略一致している。第５の部分５５は、第３の部分５３よりも中心軸線から離れており、第４の部分５４から上方に延びている。第６の部分５６は、第４の部分５４の上方で、第５の部分５５から中心軸線ＡＸに向けて延びている。第６の部分５６は、中心軸線ＡＸに対して交差又は直交する方向に延びる板状をなしている。一実施形態では、接地導体５０は、第６の部分から給電導体４８の近傍まで延びる蓋部５７を更に有している。

【0055】

第４の部分５４、第５の部分５５、及び第６の部分５６は、第３の空間ＩＳ３を提供している。第３の空間ＩＳ３は、第４の部分５４、第５の部分５５、及び第６の部分５６によって囲まれた空間であり、接地導体５０の内側の空間の一部である。第３の空間ＩＳ３は、第２の空間ＩＳ２に連続している。給電導体４８は、第３の空間ＩＳ３を更に通って、上方に延びている。なお、図２に示す例では、第１～第６の部分は、三つの部材で構成されているが、接地導体５０を構成する部材の個数は、任意の個数であり得る。

【0056】

以下、図２と共に、図３を参照する。図３は、図２に示すプラズマ処理装置の接地導体の内部の構成の一例を示す平面図である。図３においては、接地導体５０の第５の部分５５が水平な面で破断された状態が示されている。一実施形態において、プラズマ処理装置１は、図２及び図３に示すように、管７１を更に備えている。管７１は、上部電極３６から、第１の空間ＩＳ１及び第２の空間ＩＳ２を通って上方に延び、第３の空間ＩＳ３を通って、接地導体５０に対して側方且つ外側まで延びている。管７１は、接地導体５０に対して外側で、チラーユニット４２に接続される。チラーユニット４２からの冷媒は、管７１を介して、流路４０ｐに供給される。第３の空間ＩＳ３内では、管７１が、接地導体５０の第４の部分５４によって上部電極３６から実質的に遮蔽されている。

【0057】

プラズマ処理装置１は、管７２を更に備えている。管７２は、第１の空間ＩＳ１及び第２の空間ＩＳ２を通って上方に延び、第３の空間ＩＳ３を通って、接地導体５０に対して側方且つ外側まで延びている。管７２は、接地導体５０に対して外側で、チラーユニット４２に接続される。冷媒は流路４０ｐから管７２を介してチラーユニット４２に戻される。第３の空間ＩＳ３内では、管７２が、接地導体５０の第４の部分５４によって上部電極３６から実質的に遮蔽されている。

【0058】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、管７３を更に備えている。管７３は、上部電極３６から、第１の空間ＩＳ１及び第２の空間ＩＳ２を通って上方に延び、第３の空間ＩＳ３を通って、接地導体５０に対して側方且つ外側まで延びている。管７３は、接地導体５０に対して外側で、ガス供給部４１に接続されている。ガス供給部４１から出力されるガスは、管７３を介して、上部電極３６、即ちシャワーヘッドに供給される。第３の空間ＩＳ３内では、管７３が、接地導体５０の第４の部分５４によって上部電極３６から実質的に遮蔽されている。なお、ガス供給部４１と上部電極３６（即ち、シャワーヘッド）は、複数の管を介して互いに接続されていてもよい。

【0059】

一実施形態において、プラズマ処理装置１は直流電源７４及び配線７５を更に備えている。直流電源７４は、上部電極３６に印加される負極性の直流電圧を発生するよう構成されている。配線７５は、直流電源７４と上部電極３６とを互いに接続している。配線７５は、コイル７５ｃを含み得る。コイル７５ｃは、第３の空間ＩＳ３の中に設けられている。配線７５は、上部電極３６から第１の空間ＩＳ１及び第２の空間ＩＳ２を通って上方に延び、第３の空間ＩＳ３を通って、接地導体５０に対して側方且つ外側まで延びている。配線７５は、第５の部分５５及び接地導体５０から電気的に絶縁されている。配線７５は、接地導体５０に対して外側で、直流電源７４に接続されている。第３の空間ＩＳ３内では、配線７５が、接地導体５０の第４の部分５４によって上部電極３６から実質的に遮蔽される。

【0060】

プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備えている。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御するように構成されている。制御部８０は、コンピュータ装置であり得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶装置、キーボード、マウス、タッチパネルといった入力装置、表示装置、制御信号の入出力インタフェイス等を有し得る。記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。制御部８０のプロセッサは、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って、プラズマ処理装置１の各部を制御するために制御信号を送出する。制御部８０は、方法ＭＴの実行のために、プラズマ処理装置１の各部を制御することが可能である。

【0061】

再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、方法ＭＴがプラズマ処理装置１に適用される場合を例として、方法ＭＴについて説明する。また、以下では、制御部８０によるプラズマ処理装置１の各部の制御についても説明する。

【0062】

方法ＭＴは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含む。工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２の実行中には、フォーカスリングＦＲは、中心軸線ＡＸの周りで延在するように支持台１４上に搭載される。工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２は、支持台１４上、且つ、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に、物体が載置されていない状態で、実行されてもよい。或いは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２は、支持台１４上、且つ、フォーカスリングＦＲによって囲まれた領域内に、ダミー基板が載置されている状態で実行されてもよい。

【0063】

工程ＳＴ１では、チャンバ１０内にクリーニングガスが供給される。工程ＳＴ１の実行のために、制御部８０は、チャンバ１０内にクリーニングガスを供給するよう、ガス供給部４１を制御する。また、制御部８０は、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、排気装置３４を制御する。

【0064】

続く工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の実行中に実行される。チャンバ１０内の壁面のクリーニングのために、チャンバ１０内でクリーニングガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ２では、電磁石６０によりチャンバ内で磁場の分布が形成される。磁場の分布は、上述したように、中心軸線ＡＸに対して径方向においてフォーカスリングＦＲ上の位置又はフォーカスリングＦＲよりも外側の位置で、最大の水平成分を有する。

【0065】

工程ＳＴ２においてクリーニングガスからプラズマを形成するために、制御部８０は、第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源４３を制御する。また、工程ＳＴ２において上述の磁場の分布を電磁石６０によってチャンバ１０内で形成するために、制御部８０は、電磁石６０のコイル６４に電流を供給するよう、駆動電源６６を制御する。

【0066】

工程ＳＴ２では、フォーカスリングＦＲ上の位置又はフォーカスリングＦＲよりも外側の位置で最大の水平成分を有する磁場の分布がチャンバ１０内で形成される。したがって、プラズマの密度が、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面に近い位置で高められる。その結果、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面から堆積物が効率的に除去される。

【0067】

一実施形態では、工程ＳＴ２で形成される磁場の分布は、径方向においてフォーカスリングよりも外側の位置で、最大の水平成分を有していてもよい。

【0068】

一実施形態では、上述したように、コイル６４の内径Ｄ_ＣＩと外径Ｄ_ＣＯとの和の１／２で規定される値は、フォーカスリングＦＲの外径Ｄ_ＦＯよりも大きくてもよい。この実施形態によれば、上述の磁場の最大の水平成分は、中心軸線ＡＸからコイル６４の内径Ｄ_ＣＩと外径Ｄ_ＣＯとの和の１／４で規定される距離を有する位置で得られる。この位置は、径方向においてフォーカスリングＦＲよりも外側の位置である。したがって、プラズマの密度が、支持台１４の側方のチャンバ１０内の壁面に近い位置で高められる。

【0069】

一実施形態では、上述したように、コイル６４の内径Ｄ_ＣＩは、フォーカスリングＦＲの内径Ｄ_ＦＩよりも大きく、フォーカスリングＦＲの外径Ｄ_ＦＯよりも小さくてもよい。この実施形態によれば、フォーカスリングＦＲ上に形成された堆積物も効率的に除去され得る。

【0070】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

【0071】

例えば、電磁石６０は、複数のコイル６４を有していてもよい。複数個のコイル６４は、中心軸線ＡＸに対して同軸状に設けられる。複数個のコイル６４のそれぞれに供給される電流は、上述した磁場の分布を形成するように、調整される。

【0072】

また、別の実施形態において、プラズマ処理装置は、電磁石６０によって磁場を形成可能な他のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。他のタイプのプラズマ処理装置としては、プラズマ処理装置１とは別の容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置が例示される。

【0073】

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

【符号の説明】

【0074】

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１４…支持台、６０…電磁石、ＡＸ…中心軸線、ＦＲ…フォーカスリング。

【図1】

【図2】

【図3】