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KR20190030587A - 플라스마 처리 장치 및 대기 개방 방법 - Google Patents

플라스마 처리 장치 및 대기 개방 방법 Download PDF

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KR20190030587A
KR20190030587A KR1020180088456A KR20180088456A KR20190030587A KR 20190030587 A KR20190030587 A KR 20190030587A KR 1020180088456 A KR1020180088456 A KR 1020180088456A KR 20180088456 A KR20180088456 A KR 20180088456A KR 20190030587 A KR20190030587 A KR 20190030587A
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exhaust
exhaust pipe
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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Abstract

플라스마 처리 장치는, 웨이퍼(4)에 플라스마 처리가 행해지는 처리실(7)과, 처리실(7)에 접속된 배기용 배관(10)을 통해 처리실(7)을 감압하는 DP(11)와, 처리실(7)의 진공도를 높은 진공도로 배기하는 TMP(12)와, 웨이퍼(4)를 재치(載置)하는 스테이지(6)를 갖는다. 또한, 온도 조절된 스테이지(6)의 열을 웨이퍼(4)에 전달하는 전열 가스의 유로인 He 배기용 배관(80)과, 처리실(7)의 대기 개방시에, 배기용 배관(10)의 대기에 노출되는 개소에 가스를 공급하는 제1 가스 공급 기구(141)와, 제1 가스 공급 기구(141)를 제어하는 제어 장치(150)를 갖고, 제어 장치(150)는 배기용 배관(10)에 연통(連通)하여 마련되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치 및 대기 개방 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND ATMOSPHERE OPENING METHOD THEREOF}
본 발명은 플라스마 처리 장치 및 그 웨트 클리닝 기술에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 플랫 패널 디스플레이 등의 제조 공정에서는, 원하는 패턴을 형성하기 위해, 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition)나 플라스마 에칭 등의 가공 기술이 이용되고 있다. 이러한 가공을 행하는 플라스마 처리 장치에서는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체(피처리 기판)를 처리실 내에 배치된 스테이지 위에 재치(載置)한다. 스테이지 위에 설치된 피처리체는, 스테이지와 피처리체 사이에 공급되는 전열 가스에 의해 온도 제어된다. 예를 들면, Ar, O2, N2, CHF3, CH4, C5F8, C4F8, CF4, SF6, NF3, HBr, Cl2, BCl3 등의 처리 가스를 처리실에 공급한다. 처리실 내의 압력은, 터보 분자 펌프와 드라이 펌프를 조합시킨 배기 수단과, 예를 들면 밸브의 개도(開度)를 조정하는 압력 조정 수단에 의해 원하는 압력으로 조정한다. 처리실이 원하는 압력에 도달한 후, 플라스마 생성용의 소스 고주파 전력을 인가하여 처리 가스를 플라스마화한다. 입사(入射) 이온 제어용의 바이어스 고주파 전력을 피처리체에 인가함으로써 피처리체에 원하는 성막이나 에칭을 행한다. 에칭 조건의 파라미터의 일례로서는, 가스종(種), 압력, 소스 고주파 전력, 바이어스 고주파 전력, 스테이지 온도를 제어하는 냉매 온도나 히터 온도 등이 있다. 피처리체의 가공 치수의 미세화(微細化)에 의해, 에칭 공정에 있어서의 처리 패턴의 치수 정밀도(CD: Critical Dimension)는 높은 정밀도가 요구되고 있다. 또한, 디바이스 성능의 열화(劣化) 및 수율의 저하의 원인이 되는 알칼리 금속이나 중금속의 오염량, 및 피처리체 위에 부착되는 이물 사이즈의 허용치도 엄격해져 있다.
플라스마 처리 장치는, 스테인레스 합금 및 알루미늄 합금 등의 금속 기재, 석영 또는 알루미나 등의 세라믹 기재에 의해 구성된다. 오염이나 이물의 원인이 되는 처리 가스, 플라스마에 의한 기재 표면에의 에칭 및 부식을 억제하기 위해, 기재 표면에는 알루마이트 피막, 알루미나 용사(溶射) 피막, 또는 Y2O3 용사 피막 등의 보호막이 형성되어 있다.
플라스마 처리 장치에 있어서, 플라스마 처리를 행하면 처리실의 내면에 반응 생성물이 부착된다. 처리실의 내면에의 반응 생성물의 부착은, 플라스마 중의 라디칼 상태의 변동을 일으키기 때문에, 상기 CD가 변동하는 원인이 된다. 상기 CD의 정밀도를 일정하게 유지하기 위해, 양산 공정에서는, 피처리체의 플라스마 처리 전 혹은 플라스마 처리 후에 플라스마 클리닝을 행하고, 처리실의 내면에 부착된 반응 생성물을 제거함으로써, 처리실의 내면의 표면 상태를 일정하게 유지하고 있다. 또한, 플라스마 중의 라디칼 상태의 변동을 억제함으로써, 프로세스 성능의 안정화를 도모하고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1(미국특허 제7767584호 명세서)에 기재된 바와 같이, 피처리체의 처리마다 리액터 내벽에 코팅막을 형성함으로써, 리액터 내벽의 상태, 및 플라스마 중의 라디칼 상태의 변동을 억제하고, 프로세스 성능에의 영향을 저감하는 방법이 있다.
그러나, 이러한 안정화 처리를 실시해도, 상기 CD, 이물, 오염이 관리치를 벗어날 경우가 있다. 이 경우, 장치 상태를 정상으로 되돌리기 위한 시즈닝 처리나 더미 처리가 행해지지만, 이러한 처리를 실시해도 정상의 상태로 복귀하지 않을 경우, 플라스마 처리 장치의 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝이 실시된다.
이러한 웨트 클리닝시에, 예를 들면 특허문헌 2(일본국 특개평11-244686호 공보)에 기재된 바와 같이, 처리실 내의 대기 개방시에, 시료대에 설치된 전열 가스를 공급하는 배관의 내부에 대기 중의 수분이나 이물, 시료대의 설치면의 세정에 이용한 순수(純水)가 침입하는 것을 억제하기 위해, 전열 가스를 공급하는 배관에 가열된 질소 가스를 공급하는 방법이 있다. 이에 따라 웨트 클리닝 후의 진공 흡인시의 아웃 가스의 발생을 억제할 수 있다고 기재되어 있다.
미국특허 제7767584호 명세서 일본국 특개평11-244686호 공보
상기 특허문헌 2에 개시된, 웨트 클리닝 후의 진공 흡인시의 아웃 가스의 발생을 억제하기 위해, 전열 가스를 공급하는 배관에 가열된 질소 가스를 공급하고, 웨트 클리닝시에 대기 중의 수분이나 이물, 세정에 이용한 순수의 배관 내에의 침입을 억제하는 방법으로는, 전열 가스를 배기하는 배관에 부착된 반응 생성물이 흡습되는 수분에 기인하는 아웃 가스에 대해서 전혀 고려되고 있지 않다.
플라스마 처리 중은, 전열 가스가 공급되기 때문에, 전열 가스의 공급용 배관의 내면은 깨끗한 상태이다. 한편, 전열 가스를 배기하는 배기용 배관의 내면에는 플라스마 처리 중에 반응 생성물이 부착된다. 본원 발명자가 행한 실험에 의하면, 이러한 상태에서 웨트 클리닝을 실시했을 경우, 전열 가스를 공급하는 깨끗한 배관에 가열된 질소 가스를 공급해도 진공 흡인시의 아웃 가스를 저감하는 효과는 작음이 판명되었다. 더욱이는, 플라스마 처리 장치의 진공도의 상태를 나타내는 리크 레이트 체크를 실시한 바, 리크 레이트가 관리치를 만족시키고 있어도, 처리실 내의 수분은 충분히 저감되고 있지 않음이 판명되었다.
플라스마 처리에 사용하는 처리 가스와 피처리체 위의 에칭하는 막종(膜種)에 의해, 생성되는 반응 생성물의 종류는 상이하다. 예를 들면, 에칭하는 막종에 티탄(Ti)이 함유되어 있어, 처리 가스가 불소계의 가스이면, TiFX와 같은 불화물이 생성된다. 또한, 처리 가스가 염소계의 가스이면, TiClX과 같은 염화물이 생성된다. 이 외에도, Br계의 가스이면 취화물, O2 가스이면 산화물과 같은 반응 생성물이 생성된다. 이러한 반응 생성물은 흡습성이 있음이 알려져 있다.
반응 생성물은, 주로 플라스마가 생성되는 처리실의 내면에 부착되지만, 플라스마 생성부로부터 먼 개소(箇所), 예를 들면, 처리실에 접속된 진공 배기용의 배관의 내면이나 처리실의 압력을 검지하는 압력계가 접속된 배관의 내면에도 부착되고, 이러한 개소에 부착된 반응 생성물은, 플라스마 클리닝으로 제거되기 어렵다. 이와 같이 처리실에 접속된 배관의 내면에 흡습성이 있는 반응 생성물이 부착된 상태에서 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝을 실시하면, 반응 생성물이 흡습하게 된다. 즉, 전열 가스를 공급하는 깨끗한 배관에, 가열된 질소 가스를 공급하는 방법으로는 공급용 배관의 내면에의 대기 중의 수분의 흡착을 억제할 수 있지만, 배기용 배관과 같은 처리실에 접속된 배관의 내면에 부착된 반응 생성물의 흡습을 억제하는 것은 곤란하며, 진공 배기시에 수분에 기인하는 아웃 가스를 발생시키는 원인이 되어 버린다.
상술한 바와 같이, 진공 배기시에 수분이 충분히 저감되어 있지 않은 상태임에도 불구하고, 리크 레이트는 관리치를 만족시키고 있기 때문에, 처리 가스의 공급이 가능한 상태가 된다. 이러한 상태에서 처리 가스를 공급하면, 처리 가스와 수분이 반응하여, 처리실을 구성하는 기재나 배관이 부식되는 원인이 된다. 이에 따라 이물이나 오염이 발생하여, 피처리체의 패턴 결함이나 디바이스 성능의 열화의 원인이 되고, 수율이 악화하게 된다.
본 발명의 목적은 플라스마 처리 장치의 웨트 클리닝에 있어서의 처리실의 진공 배기시의 수분에 기인한 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기 그리고 그 밖의 목적과 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면 이하와 같다.
본 발명에 따른 플라스마 처리 장치는, 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실과, 대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배기용 배관과, 상기 피처리체가 재치되는 시료대와, 온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면에 공급되는 전열 가스를 상기 배기용 배관을 통해 배기하는 전열 가스 배기부와, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지(purge)하기 위한 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 기구를 구비한다. 또한, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 본 발명에 따른 다른 플라스마 처리 장치는, 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실과, 대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배기용 배관과, 상기 피처리체가 재치되는 시료대와, 온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면에 공급되는 전열 가스를 상기 배기용 배관을 통해 배기하는 전열 가스 배기부와, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 기구를 구비한다. 또한, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 전부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 제어 장치를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 대기 개방 방법은, 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실을 대기 개방하는 대기 개방 방법에 있어서, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 제1 가스를 계속해서 공급한다. 그리고, 상기 배기용 배관은, 대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배관임과 함께 온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면에 공급되는 전열 가스를 배기하는 배관이 접속되고, 상기 제1 가스는 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하는 가스이다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.
플라스마 처리 장치의 웨트 클리닝에 있어서의 처리실의 진공 배기시의 수분에 기인한 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있고, 이물이나 오염의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 웨트 클리닝의 절차의 일례를 나타내는 플로우.
도 3은 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 터보 분자 펌프에 있어서의 배기 시간과 수분량의 관계의 일례를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 리크 레이트를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 반응 생성물의 일례를 나타내는 데이터 도면.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 변형예의 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성을 나타내는 단면도.
도 9는 비교예의 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성을 나타내는 단면도.
도 10은 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 변형예의 웨트 클리닝의 절차를 나타내는 플로우.
본 발명의 각 실시형태에 대해서 이하 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 1을 이용하여 본 실시형태 1의 플라스마 처리 장치의 구성에 대해서 설명하면, 플라스마(15)를 생성하여 피처리 기판(피처리체)이 되는 반도체 웨이퍼(이후, 단순히 웨이퍼라고 칭함)(4)에 플라스마 처리가 행해지는 처리실(7)에는, 웨이퍼(4)를 재치하기 위한 시료대인 스테이지(6)가 설치되어 있다. 스테이지(6)에는, 그 온도를 조절하는 히터(도시 생략)나 냉매 유로(도시 생략)와, 스테이지(6)와 웨이퍼(4) 사이에 전열 가스인 He(헬륨)을 공급하기 위한 He 공급용 배관(제1 배관)(60)이 구비되어 있다. 그리고, He 공급용 배관(60)에는 밸브(61)가 마련되어 있고, He을 공급할 경우에는 밸브(61)를 열고, He의 공급을 멈출 경우에는 밸브(61)를 닫는다. 스테이지(6)와 웨이퍼(4) 사이에 공급된 He을 배기하기 위한 He 배기용 배관(제2 배관)(80)은 처리실(7) 내를 진공 배기하기 위한 배기용 배관(10)에 접속되어 있다.
또한, 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급하는 가스 공급원(95)이 구비되어 있고, 가스 공급원(95)은 밸브(91)를 개재하여 가스 공급용 배관(90)에 접속되어 있다. 가스 공급용 배관(90)은 배기용 배관(10)과 처리실(7)의 접속부와, 진공과 대기를 차단하는 밸브(17) 및 밸브(19) 사이에 접속되어 있다. 그리고, 밸브(91)의 개폐 동작은 제어 장치(150)에 의해 제어된다.
또한, 플라스마 처리 장치는 처리실(7)에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부인 처리 가스 공급원(52)과, 처리실(7)에 접속된 배기용 배관(10)을 통해 처리실(7)을 감압하며, 또한 온도 조절된 스테이지(6)의 열을 전열하기 위해 웨이퍼(4)의 이면에 공급되는 전열 가스를 배기용 배관(10)을 통해 배기하는 전열 가스 배기부와, 상기 전열 가스를 스테이지(6)에 공급하는 전열 가스 공급부를 구비하고 있다.
즉, 상기 전열 가스 배기부는, 배기용 배관(10)과, 상기 전열 가스를 스테이지(6)에 공급하기 위한 He 공급용 배관(제1 배관)(60)을 연통(連通)시키는 He 배기용 배관(제2 배관)(80)에 연결되어 있다. 또한, 플라스마 처리 장치는, 처리실(7) 내의 진공도를 높은 진공도로 배기하는 터보 분자 펌프(12)를 구비하고 있다.
또한, 플라스마 처리 장치는 배기용 배관(10)의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제1 가스(예를 들면, N2 가스나 드라이 에어)를 공급하는 제1 가스 공급 기구(141)를 구비하고 있다. 그리고, 제어 장치(150)는 처리실(7)의 대기 개방을 수반하는 처리실(7)의 웨트 클리닝을 행할 경우, 처리실(7)의 대기 개방 후부터 처리실(7)의 배기를 개시하기까지의 동안에, 배기용 배관(10)의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 제1 가스 공급 기구(141)를 제어한다. 또한, 제어 장치(150)는 배기용 배관(10)이나 He 배기용 배관(80) 각각의 일부(예를 들면, 도 1에 나타내는 P부)에 연통하여 마련되어 있다.
또한, 스테이지(6)에는 플라스마 처리 중에 웨이퍼(4)에 고주파 전압을 인가하기 위한 임피던스 정합기(13)와 고주파 전원(14)이 접속되어 있다.
또한, 처리실(7)의 진공을 유지하기 위해 처리실(7)의 상부에 세라믹 플레이트(3)가 구비되어 있고, 세라믹 플레이트(3)의 하방에 간극(8)을 형성하는 위치에 복수의 관통공(9)이 마련된 세라믹 플레이트(2)가 구비되어 있다. 또한, 처리 가스는 처리 가스 공급원(52)에 의해 공급되고, 또한 가스 유량 제어 수단(도시 생략)으로 유량 제어되고, 처리 가스 공급용 배관(50)에 마련된 밸브(51)가 열려 간극(8)을 통해 관통공(9)으로부터 처리실(7)에 균일하게 공급된다.
또한, 처리실(7)에는 배관(70)이 접속되어 있고, 고진공의 압력을 검지하기 위한 고진공 압력 검지 수단(압력 검지부)(75)과, 저진공의 압력을 검지하기 위한 저진공 압력 검지 수단(압력 검지부)(76)이 배관(70)을 개재하여 구비되어 있다. 또한, 각 압력 검지 수단과 처리실(7) 사이에 각각 밸브(71)와 밸브(72)가 구비되어 있다. 또한, 대기압으로부터 소정의 압력까지는 저진공 압력 검지 수단(76)이 이용되고, 소정의 압력으로부터 고진공까지는 고진공 압력 검지 수단(75)이 이용되며, 플라스마 처리 중은 고진공 압력 검지 수단(75)에 의해 처리실(7) 내의 압력을 검지한다.
또한, 중진공의 압력을 검지하기 위한 중진공 압력 검지 수단 및 밸브를 구비할 경우도 있고, 플라스마 처리 중의 압력을 중진공 압력 검지 수단에 의해 검지하는 경우도 있다.
그리고, 처리실(7)의 압력을 제어하기 위해, 처리실(7)에는 압력 조정 기구인 압력 조정 수단(16)과 배기 수단인 터보 분자 펌프(TMP: Turbo Molecular Pump)(12)가 구비되어 있다. 또한, 드라이 펌프(DP: Dry Pump)(11)와의 사이에 밸브(18)가 마련되어 있다. 여기에서, DP(11)는 상기 전열 가스 배기부이다.
또한, 압력 조정 수단(16)은 밸브의 역할도 겸용하고 있다. 배기용 배관(10)에 접속되어 있는 밸브(17)와 밸브(19) 중, 밸브(17)는 처리실(7)을 대기압으로부터 진공으로 DP(11)에 의해 천천히 배기하기 위한 슬로우 배기용 밸브이며, 밸브(19)는 DP(11)에 의해 고속으로 배기하기 위한 메인 배기용 밸브이다.
웨이퍼(4)는 도시하지 않은 반송 장치에 의해 처리실(7) 내로 반송되고, 스테이지(6) 위에 재치된다. 스테이지(6) 내에는 정전 흡착용 전극(도시 생략)이 마련되어 있고, 스테이지(6)에 재치된 웨이퍼(4)는 전극에 전압을 인가함으로써 유지된다. 전열 가스 공급부인 He 공급원(62)으로부터 웨이퍼(4)와 스테이지(6) 사이에 He(전열 가스)을 공급하고, He을 통해 스테이지(6)의 열을 웨이퍼(4)에 전달함으로써 웨이퍼(4)의 온도를 조절한다.
또한, 처리실(7)의 주위에는, 마이크로파를 출력하는 마그네트론 발진기(20)와, 마이크로파를 처리실(7)까지 전파시키기 위한 도파관(21)이 구비되어 있다. 또한, 처리실(7)의 상방과 측방에 자장 발생 수단인 솔레노이드 코일(22)과 솔레노이드 코일(23)이 구비되어 있다. 마그네트론 발진기(20)로부터 발진된 마이크로파는 도파관(21) 내를 전파하고, 세라믹 플레이트(3) 및 세라믹 플레이트(2)를 통해 처리실(7)에 방사된다. 마이크로파에 의해 발생하는 전계(電界)와 솔레노이드 코일(22), 솔레노이드 코일(23)에 의해 생성된 자계와의 상호 작용에 의해 전자 사이클로트론 공명(ECR: Electron Cyclotron Resonance)을 발생시킴으로써 플라스마(15)가 생성된다.
처리실(7) 내에 플라스마(15)를 생성하고, 스테이지(6)에 재치된 웨이퍼(4)에 고주파 전압을 인가함으로써, 웨이퍼(4) 위에 형성된 처리 패턴을 따라 에칭 처리가 행해진다. 이 에칭 처리에 의해, 처리실(7) 내에 반응 생성물이 부착된다. 또한, 예를 들면, 처리실(7)에 접속된 배관인 배기용 배관(10)이나 He 배기용 배관(80)의 내면에도 근소하게 반응 생성물이 부착된다. 도 5에 반응 생성물의 일례를 나타낸다. 이들의 반응 생성물은 참고 문헌에 의해 흡습성이 있음이 알려져 있다(참고 문헌: 개정 4판, 화학 편람 기초편 1, 일본 화학회편).
상기 에칭 처리의 종료 후는, 마이크로파, 자장, 고주파 전압 및 처리 가스의 공급을 정지하고, 처리실(7)의 고진공 배기를 행한다. 그때, 웨이퍼(4)와 스테이지(6) 사이에 공급된 He은, 밸브(61)를 닫은 후 밸브(81)를 열고, He 배기용 배관(80)과 배기용 배관(10)을 통해 처리실(7) 내에 배기된다. 다른 방법으로서는, He은 밸브(61)와 밸브(81)를 닫은 상태에서 밸브(82)를 열고, DP(11)에 의해 한번 배기한 후에, 밸브(82)를 닫고 밸브(81)를 연다. 이에 따라, 처리실(7)은 He 배기용 배관(80)과 배기용 배관(10)을 통해 고진공에 배기된다.
고진공 배기 후에 웨이퍼(4)를 취출하고, 처리실(7) 내의 플라스마 클리닝을 행한다. 플라스마 클리닝은 더미의 웨이퍼(4)를 스테이지(6) 위에 재치한 후에 실시해도 되고, 더미의 웨이퍼(4)를 사용하지 않고 실시해도 된다.
또한, 처리실(7) 내에 부착된 반응 생성물은 플라스마 클리닝에 의해 제거할 수 있지만, 예를 들면, 처리실(7)에 접속된 배기용 배관(10)이나, 배기용 배관(10)에 접속되어 있는 He 배기용 배관(80)의 내면의 플라스마 클리닝은 곤란하다. 그 때문에, 1회의 에칭 처리로 부착되는 반응 생성물이 근소해도, 처리를 거듭하는 동안에 반응 생성물의 부착량은 서서히 늘어나게 된다. 그러나, 이러한 반응 생성물은 육안으로 확인하는 것이 곤란할 정도의 부착량이다.
다음으로, 도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 웨트 클리닝을 개시하고나서 종료하기까지의 절차의 일례를 나타내는 것이다. 우선, 플라스마 처리 장치의 상태가 정상인지 판단하기 위해, 에치 레이트(etch rate), CD 형상, 이물, 오염 등의 검사(S100)를 실시한다. 검사 결과, 각종 수치 중 1개라도 관리치를 벗어났을 경우, 플라스마 처리 장치의 상태를 정상으로 복귀시키기 위한 시즈닝 처리나 더미 처리가 행해지지만, 이러한 처리를 실시해도 정상인 상태로 복귀하지 않을 경우, 플라스마 처리 장치의 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝을 실시한다.
웨트 클리닝을 개시하기 전에, 장치 입하 작업(S101)이 행해진다. 장치 입하 작업(S101)에서는, 처리실(7) 내에 부착된 반응 생성물이나 흡착된 가스 분자를 제거하기 위한 플라스마 클리닝 등을 실시한다. 또한, 처리 가스 공급용 배관(50) 내의 잔류 가스를 배기하기 위해, N2 등의 가스의 공급과 배기를 반복하는 퍼지 배기 등도 실시한다. 장치 입하 작업(S101)이 완료한 후의 플라스마 처리 장치는, 밸브(31), 밸브(51), 밸브(61), 밸브(81), 밸브(82), 밸브(17), 밸브(19), 밸브(91), 밸브(72)가 닫힌 상태이다.
다음으로 처리실(7)의 대기 개방(S102)을 실시한다. 여기에서는, 진공 배기를 정지하기 위해, 압력 조정 수단(16), 밸브(71)를 닫고, 밸브(72)를 연다. 그 후, 밸브(31)를 열고, N2나 드라이 에어 등의 가스 공급원(35)으로부터 처리실(7)에 접속된 벤트 배관(30)을 통해 처리실(7) 내에 가스를 공급한다. 이때, 저진공 압력 검지 수단(76)에 의해 처리실(7)의 압력을 검지하고, 대기압이 된 시점에서 밸브(31)를 닫는다.
여기에서, 도 9는 본원 발명자가 비교 검토를 행한 비교예의 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성을 나타내는 단면도이다. 도 9에 나타내는 비교예의 플라스마 처리 장치에서는, 배기용 배관(10)에 가스를 공급하지 않고, 처리실(7)을 구성하는, 예를 들면 세라믹 플레이트(3)를 제거하게 되기 때문에, 대기가 배기용 배관(10)에 도달하게 된다. 플라스마 처리 장치가 설치되어 있는 클린룸은 온도와 습도가 관리된 공간이지만, 클린룸 중의 습도는 30∼50％가 된다. 상술한 바와 같이, 배기용 배관(10)의 내면은 반응 생성물이 부착되어 있기 때문에, 대기 중의 수분에 의해 배기용 배관(10)의 내면에 부착된 반응 생성물이 흡습되어 버린다.
그래서, 도 1에 나타내는 본 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서는, 처리실(7) 내를 대기압으로 한 후, 세라믹 플레이트(처리실(7)을 구성하는 부품)(3)를 제거하기 전에 밸브(91)를 열고, N2나 드라이 에어 등의 가스의 가스 공급원(95)으로부터 가스 공급용 배관(90)을 통해, 적어도 배기용 배관(10)에 가스(제1 가스)를 공급한다(S103). 또한, 가스 공급원(95)과 가스 공급원(35)은 동일해도 되고, 별개의 것이어도 된다. 처리실(7) 내에 대기가 혼입하기 전에, 배기용 배관(10)에 가스를 공급함으로써, 세라믹 플레이트(부품)(3)를 제거한 후(S104)에도, 배기용 배관(10)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 세라믹 플레이트(3)를 제거한 후에도, 배기용 배관(10)에 가스를 계속해서 공급하기 때문에, 처리실(7)을 구성하는 부품을 제거하고나서 청정한 부품을 장착하기(S105)까지의 동안에도 배기용 배관(10)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 처리실(7)을 구성하는 세라믹 플레이트(3) 등의 각종 부품을 장착하여, 처리실(7) 내에 대기가 혼입할 우려가 없어진 시점에서, 밸브(91)를 닫아 배기용 배관(10)에 공급하고 있는 가스를 정지한다(S106). 이에 따라, 배기용 배관(10)에 부착되어 있는 반응 생성물의 수분의 흡습을 억제할 수 있다.
다음으로, 처리실(7) 내의 진공 배기(S107)를 실시한다. 진공 배기(S107)에서는, 밸브(18)를 닫고 슬로우 배기용 밸브(17)를 연다. 밸브(17)를 열고, DP(11)에 의해 배기용 배관(10)을 통해 처리실(7) 내를 대기압으로부터 천천히(제1 속도) 진공 배기함으로써, 급격한 압력 변동 또는 기류의 혼란에 기인하는 이물의 날림 혹은 수분 응축 등을 억제할 수 있다. 처리실(7) 내의 압력이 소정의 압력에 도달하면, 밸브(17)를 닫고 메인 배기용의 밸브(19)를 연다. 밸브(19)를 열어 고속(제1 속도보다 빠른 제2 속도)으로 배기함으로써, 진공 배기 시간의 단축을 도모할 수 있다. 처리실(7) 내의 압력이 소정의 압력, 예를 들면 100Pa에 도달하기까지 밸브(19)를 개재하여 DP(11)에 의해 진공 배기를 행한다. 처리실(7) 내의 압력이 100㎩에 도달하면, 밸브(72)를 닫고 밸브(71)를 열고 고진공 압력 검지 수단(압력 검지부)(75)에 의해 처리실(7) 내의 압력을 검지한다. 또한, 밸브(19)를 닫고 밸브(18)를 연 후에, 압력 조정 수단(16)을 열고, TMP(12)에 의해 처리실(7) 내를 고진공 배기한다.
고진공 배기 후에, 처리실(7) 내의 리크 레이트를 확인하고(S108), 소정의 관리치를 만족시킬 수 없으면, 다시 처리실(7)의 대기 개방(S102)이 실시된다. 리크 레이트가 관리치를 만족시킬 수 있으면, 제품 착공을 위한 장치 입상 작업(S109)이 실시된다. 장치 입상 작업(S109)에서는, 플라스마 처리 장치의 온도 조절이나 시즈닝 처리 또는 더미 처리 등이 실시된다. 그 후, 에치 레이트, CD 형상, 이물, 오염 등의 입상 검사(S110)가 실시된다. 검사 결과, 소정의 관리치를 만족시킬 수 없으면, 시즈닝 처리 혹은 더미 처리 등의 장치 입상 작업(S111) 및 입상 검사(S112)가 실시된다. 검사 결과가 소정의 관리치를 모두 만족시킬 수 있으면, 제품의 착공(S113)을 개시한다.
여기에서, 본 실시형태 1의 특징인 대기 개방 중에 배기용 배관(10)에 가스를 공급하는 효과에 대해서 검토한 결과를 기술한다. 본 실험에서는, 실제의 웨트 클리닝을 모의하여 처리실(7)의 대기 개방 시간을 4시간으로 하고, 대기 개방 후에 처리실(7) 내를 TMP(12)에 의해 진공 배기하고 있는 도중의 수분량을 측정했다.
또한, 도 3은 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 터보 분자 펌프에 있어서의 배기 시간과 수분량의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 즉, 도 3은 비교예(도 9에 나타내는 플라스마 처리 장치를 이용했을 경우)와 본 실시형태 1(도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치를 이용했을 경우)에 있어서, 사중극형 질량 분석계(QMS: Quadrupole Mass Spectrometer)로 TMP(12)에 의한 진공 배기 중의 수분량(Mass No.18)을 측정한 결과를 나타내고 있다. 도 3의 종축은 QMS로 계측된 물(H2O)의 이온 전류치를 규격화한 값이며, 횡축은 TMP(12)에 의한 진공 배기를 개시하고나서의 경과 시간이다. 도 3에 나타내는 3-1은, 웨트 클리닝시에 처리실(7)의 대기 개방 중에 He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 및 He 배기용 배관(80) 각각에 가스를 공급하고 있지 않을 때의 결과이다. 도 3에 나타내는 3-2는, He 공급용 배관(60)에만 가스를 공급했을 때의 결과이다. 도 3에 나타내는 3-3은, He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 및 He 배기용 배관(80) 각각에 동시에 가스를 공급했을 때의 결과이다. 본 실시형태 1에서는 배기용 배관(10)에 가스를 공급하는 것을 특징으로 하지만, 도 3의 3-2와 도 3의 3-3의 결과의 차이로부터 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급하는 것에 의한 진공 배기 중의 수분량의 억제 효과를 확인할 수 있다.
도 3의 결과로부터, 대기 개방 중에 가스를 공급하지 않을 경우(도 3의 3-1)와 대기 개방 중에 He 공급용 배관(60)에만 가스를 공급했을 경우(도 3의 3-2)에 있어서, 진공 배기 중에 감소해가는 수분량은 거의 동등함을 알 수 있다. 즉, 상기 비교예와 같이 대기 개방 중에 배관 내면이 깨끗한 상태인 He 공급용 배관(60)에 가스를 공급해도, 진공 배기 중의 수분량을 저감하는 효과는 작음을 나타내고 있다. 한편, 대기 개방 중에 He 공급용 배관(60)에만 가스를 공급했을 경우(도 3의 3-2)와, He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 그리고 He 배기용 배관(80)에 동시에 가스를 공급했을 경우(도 3의 3-3)에 있어서 진공 배기 중의 수분량을 비교하면, TMP(12)에 의한 배기를 개시하고나서 모든 경과 시간에, 도 3의 3-3의 수분량이 25∼30％ 저감되어 있음을 알 수 있다. 도 3의 3-1과 도 3의 3-2의 결과로부터, He 공급용 배관(60)에 가스를 공급해도 진공 배기 중의 수분량을 저감하는 효과가 작음이 판명되고 있기 때문에, 도 3에 의한 결과는, 대기 개방 중에 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급했음으로써, 진공 배기 중의 수분량을 저감하는 효과가 얻어졌음을 나타내고 있다. 즉, 대기 개방 중에 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급함으로써, 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 부착된 반응 생성물의 흡습을 억제할 수 있기 때문에, 진공 배기 중의 수분량을 저감할 수 있다고 말할 수 있다. 또한, 대기 개방 중에 배기용 배관(10)에만 가스를 공급하는 것에 의해서도, 배기용 배관(10)에 부착된 반응 생성물의 흡습을 억제할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 리크 레이트를 나타내는 그래프이며, 상세하게는, 처리 가스를 공급하고, 에칭 처리가 가능해지는 소정의 관리치를 만족시켰을 때의 리크 레이트를 나타내는 것이다. 이 리크 레이트는 TMP(12)에 의한 진공 배기를 개시하고나서 4시간 후의 결과이다. 도 4의 종축은 리크 레이트를 규격화한 값이다. 도 4에 나타내는 4-1은, 웨트 클리닝시에 처리실(7)의 대기 개방 중에 He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 그리고 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급하고 있지 않을 때의 결과이다. 도 4에 나타내는 4-3은, He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 그리고 He 배기용 배관(80)에 동시에 가스를 공급했을 때의 결과이다. 또한, 도 4의 4-1은, 비교예와 마찬가지인 He 공급용 배관(60)에만 가스를 공급했을 때의 리크 레이트의 결과는 아니지만, 도 3의 결과로부터 도 4의 4-1의 결과와, He 공급용 배관(60)에만 가스를 공급했을 때의 리크 레이트의 결과는 동등한 결과가 된다고 추측된다.
도 4의 결과로부터, TMP(12)에 의한 진공 배기를 개시하고나서 4시간 후의 소정의 관리치를 만족시킨 리크 레이트는, 대기 개방 중에 가스 공급이 없을 경우와, He 공급용 배관(60)과 배기용 배관(10) 그리고 He 배기용 배관(80)에 동시에 가스를 공급했을 경우에 거의 동등함을 알 수 있다. 도 3의 결과에서 4시간 후의 수분량에는 30％ 정도의 차이가 있음에도 불구하고, 리크 레이트는 관리치를 만족시키고 있기 때문에, 비교예의 플라스마 처리 장치에 있어서도, 처리실(7) 내의 수분이 충분히 저감되어 있지 않은 상태에서 처리 가스를 공급하는 것이 가능해진다. 그 결과, 비교예의 플라스마 처리 장치에 있어서, 처리 가스를 공급하면, 처리 가스와 수분이 반응하여 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관이 부식되는 원인이 된다.
본 실시형태 1의 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치에서는, 리크 레이트가 관리치를 만족시킴과 함께, 처리실(7) 내의 수분도 충분히 저감되어 있기 때문에, 처리 가스를 공급해도 처리 가스와 수분의 반응이 일어날 경우가 없기 때문에, 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관의 부식을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태 1에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 배기용 배관(10)에 가스를 공급함으로써, 배관에 부착된 반응 생성물이 대기의 혼입에 의해 흡습되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 진공 배기시의 수분의 저감에 의해, 처리 가스를 공급해도 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관의 부식을 방지할 수 있고, 이물이나 오염의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 패턴 결함이나 디바이스 성능의 열화를 억제할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 1에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 배기용 배관(10)에만 가스(제1 가스)를 공급할 경우에 대해서 기술했지만, 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(제2 배관)(80)에 가스를 공급해도 되는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들면, 도 2의 플라스마 처리 장치의 처리 절차에 있어서, S103과 S106의 배기용 배관이, 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)의 양쪽을 의미하고 있을 경우이다. 이와 같이 배기용 배관(10)과 He 배기용 배관(80)에 가스를 공급함으로써, 양쪽 배관 각각에 있어서, 부착된 반응 생성물이 대기의 혼입에 의해 흡습하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 더 저감할 수 있다. 또한, 본 실시형태 1에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 배기용 배관(10)에 가스를 공급할 경우에 대해서 기술했지만, 처리실(7)에 접속된 고진공 압력 검지 수단(75) 및 저진공 압력 검지 수단(76)을 구비한 배관(70)에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태 2에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 고진공 압력 검지 수단(75) 및 저진공 압력 검지 수단(76)을 구비한 배관(70)에 대하여 본 발명을 적용할 경우를 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시형태 2에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 6에 나타내는 플라스마 처리 장치의 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 배관(70)에 가스를 공급할 경우를 설명한다. 또한, 도 6에 있어서 도 1과 동일한 부호를 부여한 구성은 실시형태 1에서 설명한 것과 동일한 기능을 구비하기 때문에 그 설명을 생략한다.
도 6에 나타내는 본 실시형태 2의 플라스마 처리 장치에서는, 처리실(7)에 배관(70)이 접속되어 있고, 이 배관(70)에 고진공 압력 검지 수단(75)과 저진공 압력 검지 수단(76)이 접속되어 있다. 또한, 배관(70)에는, N2나 드라이 에어 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(95)이 구비되어 있다. 가스 공급원(95)은 밸브(93)를 개재하여 가스 공급용 배관(92)에 접속되어 있다. 가스 공급용 배관(92)은, 배관(70)과 처리실(7)의 접속부와, 진공과 대기를 차단하는 밸브(71) 사이(예를 들면, 도 2에 나타내는 Q부)에 접속되어 있다. 또한, 배관(70)에는, 제2 가스 공급 기구(142)가 연통하여 마련되어 있다. 제2 가스 공급 기구(142)는, 처리실(7)의 압력을 검지하는 압력 검지부와 처리실(7)이 연통하기 위한 배관(70)의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제2 가스를 공급하는 것이다. 상기 제2 가스는, 예를 들면 N2나 드라이 에어 등이다. 그리고, 제2 가스 공급 기구(142)는 제어 장치(150)에 의해 제어된다. 이에 따라, 밸브(93)의 개폐 동작은 제어 장치(150)에 의해 제어된다. 여기에서, 제어 장치(150)는 처리실(7)의 대기 개방을 수반하는 처리실(7)의 웨트 클리닝을 행할 경우, 처리실(7)의 대기 개방 후부터 처리실(7)의 배기를 개시하기까지의 동안에, 배관(70)의 대기에 노출되는 개소에 상기 제2 가스를 계속해서 공급하도록 제2 가스 공급 기구(142)를 제어하는 것이다. 또한, 가스 공급원(95)은, 실시형태 1에서 기술한 가스 공급원(95)과 동일해도 되고, 별개의 것이어도 된다.
에칭 처리에 의해, 처리실(7)에 접속되어 있는 배관(70)의 내면에는 근소하게 반응 생성물이 부착된다. 배관(70)의 내면은, 배기용 배관(10)이나 He 배기용 배관(80)의 내면과 마찬가지로 플라스마 클리닝이 곤란하기 때문에, 따라서, 에칭 처리를 거듭하는 동안에 반응 생성물의 부착량이 서서히 늘어나게 된다. 그러나, 이러한 반응 생성물은, 육안으로 확인하는 것이 곤란할 정도의 부착량이다.
이러한 상태에서 대기 개방을 수반하는 처리실(7)의 웨트 클리닝을 실시하면, 예를 들면 세라믹 플레이트(부품)(3)를 제거했을 때에, 대기가 배관(70)에 도달하게 된다. 상술한 바와 같이, 배관(70)의 내면은 반응 생성물이 부착되어 있기 때문에, 대기 중의 수분에 의해 배관(70)의 내면에 부착된 반응 생성물이 흡습되어 버린다.
본 실시형태 2에서는, 처리실(7) 내를 대기압으로 한 후, 세라믹 플레이트(3)를 제거하기 전에 밸브(93)를 열고, N2나 드라이 에어 등의 가스 공급원(95)으로부터 가스 공급용 배관(92)을 통해 배관(70)에 가스를 공급한다. 그리고, 처리실(7) 내에 대기가 혼입하기 전에, 배관(70)에 가스를 공급함으로써, 세라믹 플레이트(부품)(3)를 제거한 후에도, 배관(70)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 세라믹 플레이트(3)를 제거한 후에도, 배관(70)에 가스를 계속해서 공급하기 때문에, 처리실(7)을 구성하는 세라믹 플레이트(3) 등의 부품을 제거하고나서 청정한 부품을 장착하기까지의 동안에도 배관(70)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 그 후, 처리실(7)을 구성하는 세라믹 플레이트(3) 등의 각종 부품을 장착하고, 처리실(7) 내에의 대기가 혼입할 우려가 없어진 시점에서, 밸브(93)를 닫아 배관(70)에 공급하고 있는 가스를 정지한다. 이에 따라, 배관(70)에 부착되어 있는 반응 생성물의 수분의 흡습을 억제할 수 있다.
이와 같이 본 실시형태 2에서 설명한 처리실(7)에 접속된 고진공 압력 검지 수단(75)이나 저진공 압력 검지 수단(76) 등의 압력 검지부를 구비한 배관(70)에 있어서도, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 배관(70)에 가스를 공급함으로써, 배관(70)에 부착된 반응 생성물이 대기의 혼입에 의해 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 진공 배기시의 수분의 저감에 의해, 처리 가스를 공급해도 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관의 부식을 방지할 수 있고, 이물이나 오염의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 패턴 결함이나 디바이스 성능의 열화를 억제할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 2에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 상기 압력 검지부를 구비한 배관(70)에 가스를 공급하는 경우에 대해서 기술했지만, 처리실(7)에 접속된 벤트 배관(30)에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태 3에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 벤트 배관(30)에 대하여 본 발명을 적용하는 경우를 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시형태 3에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7에 나타내는 플라스마 처리 장치의 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 벤트 배관(30)에 가스를 공급하는 경우를 설명한다. 또한, 도 7에 있어서, 도 1과 동일한 부호를 부여한 구성은 실시형태 1에서 설명한 것과 동일한 기능을 구비하기 때문에 그 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 본 실시형태 3의 플라스마 처리 장치에서는, 처리실(7)에 벤트 배관(30)이 접속되어 있고, 이 벤트 배관(30)에 N2나 드라이 에어 등의 가스를 공급하는 가스 공급원(95)이 구비되어 있다. 가스 공급원(95)은 밸브(96)를 개재하여 가스 공급용 배관(94)에 접속되어 있다. 그리고, 가스 공급용 배관(94)은, 벤트 배관(30)과 처리실(7)의 접속부와, 진공과 대기를 차단하는 밸브(31) 사이(예를 들면, 도 7에 나타내는 R부)에 접속되어 있다. 또한, 벤트 배관(30)에는, 제3 가스 공급 기구(143)가 연통하여 마련되어 있다. 제3 가스 공급 기구(143)는, 처리실(7)을 대기 개방하기 위해 처리실(7) 내에 공급되는 가스의 공급용 배관인 벤트 배관(30)의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제3 가스를 공급하는 것이다. 상기 제3 가스는, 예를 들면 N2나 드라이 에어 등이다. 그리고, 제3 가스 공급 기구(143)는 제어 장치(150)에 의해 제어된다. 이에 따라, 밸브(96)의 개폐 동작은 제어 장치(150)에 의해 제어된다. 여기에서, 제어 장치(150)는 처리실(7)의 대기 개방을 수반하는 처리실(7)의 웨트 클리닝을 행할 경우, 처리실(7)의 대기 개방 후부터 처리실(7)의 배기를 개시하기까지의 동안에, 벤트 배관(30)의 대기에 노출되는 개소에 상기 제3 가스를 계속해서 공급하도록 제3 가스 공급 기구(143)를 제어하는 것이다. 또한, 가스 공급원(95)은 실시형태 1 및 실시형태 2에서 기술한 가스 공급원(95)과 동일해도 되고, 별개의 것이어도 된다.
에칭 처리에 의해, 처리실(7)에 접속되어 있는 벤트 배관(30)의 내면에는 근소하게 반응 생성물이 부착된다. 벤트 배관(30)의 내면은, 배기용 배관(10), He 배기용 배관(80), 배관(70)의 내면과 마찬가지로 플라스마 클리닝이 곤란하기 때문에, 에칭 처리를 거듭하는 동안에 반응 생성물의 부착량이 서서히 늘어나게 된다. 그러나, 이러한 반응 생성물은, 육안으로 확인하는 것이 곤란할 정도의 부착량이다.
이러한 상태에서 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝을 실시하면, 예를 들면 세라믹 플레이트(부품)(3)를 제거했을 때에, 대기가 벤트 배관(30)에 도달하게 된다. 상술한 바와 같이, 벤트 배관(30)의 내면은 반응 생성물이 부착되어 있기 때문에, 대기 중의 수분에 의해 벤트 배관(30)의 내면에 부착된 반응 생성물이 흡습되어 버린다.
그래서, 본 실시형태 3에서는, 처리실(7) 내를 대기압으로 한 후, 세라믹 플레이트(3)를 제거하기 전에 밸브(96)를 열고, N2나 드라이 에어 등의 가스 공급원(95)으로부터 가스 공급용 배관(94)을 통해 벤트 배관(30)에 가스를 공급한다. 처리실(7) 내에 대기가 혼입하기 전에, 벤트 배관(30)에 가스를 공급함으로써, 세라믹 플레이트(3)를 제거한 후에도, 벤트 배관(30)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 세라믹 플레이트(3)를 제거한 후에도, 벤트 배관(30)에 가스를 계속해서 공급하기 때문에, 처리실(7)을 구성하는 세라믹 플레이트(3) 등의 부품을 제거하고나서 청정한 부품을 장착하기까지의 동안에도 벤트 배관(30)의 내면에 부착된 반응 생성물이 대기 중의 수분을 흡습하는 것을 억제할 수 있다. 그 후, 처리실(7)을 구성하는 세라믹 플레이트(3) 등의 각종 부품을 장착하고, 처리실(7) 내에의 대기가 혼입할 우려가 없어진 시점에서, 밸브(96)를 닫아 벤트 배관(30)에 공급하고 있는 가스를 정지한다. 이에 따라, 벤트 배관(30)에 부착되어 있는 반응 생성물의 수분의 흡습을 억제할 수 있다.
본 실시형태 3에서는, 벤트 배관(30)에 밸브(96), 가스 공급용 배관(94)을 구비하여 가스를 공급할 경우의 장치 구성을 나타냈지만, 가스 공급원(35)으로부터 공급되는 N2 가스나 드라이 에어 등의 가스를 벤트 배관(30)에 공급해도 된다.
여기에서, 도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 변형예의 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성을 나타내는 단면도이다. 도 8에 나타내는 변형예의 플라스마 처리 장치에 있어서, 가스 공급원(35)으로부터 공급되는 가스는 처리실(7)을 대기로 하기 위한 것이며, 대류(大流)량의 가스가 공급되게 되지만, 도 8에 나타내는 바와 같이, 밸브(31)와 병렬로 밸브(32)를 마련하고, 밸브(32)와 가스 공급원(35) 사이에 매스플로우 컨트롤러(36)를 마련하면 된다.
즉, 가스 공급원(35)으로부터 N2 가스나 드라이 에어 등의 가스를 벤트 배관(30)에 공급할 경우, 밸브(31)를 닫은 상태에서, 밸브(32)를 열고, 매스플로우 컨트롤러(36)에 의해 공급하는 유량을 설정함으로써, 벤트 배관(30)에 대류량의 가스가 공급되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태 3 및 변형예에서 설명한 처리실(7)에 접속된 벤트 배관(30)에 있어서도, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 벤트 배관(30)에 가스를 공급함으로써, 벤트 배관(30)에 부착된 반응 생성물이 대기의 혼입에 의해 흡습하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 진공 배기시의 수분의 저감에 의해, 처리 가스를 공급해도 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관의 부식을 방지할 수 있고, 이물이나 오염의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 패턴 결함이나 디바이스 성능의 열화를 억제할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상, 실시형태 1∼3에 따른 플라스마 에칭 장치 및 그 웨트 클리닝 방법으로는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 배관에 N2나 드라이 에어 등의 가스를 공급함으로써, 배관에 부착된 반응 생성물이 대기의 혼입에 의해 흡습하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 진공 배기시의 수분의 저감에 의해, 처리 가스를 공급해도 처리실(7)을 구성하는 기재나 배관의 부식을 방지할 수 있고, 이물이나 오염의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 패턴 결함이나 디바이스 성능의 열화를 억제할 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 발명의 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 발명의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.
또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다. 또한, 도면에 기재한 각 부재나 상대적인 사이즈는, 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 간소화·이상화하고 있고, 실장상은 보다 복잡한 형상이 된다.
또한, 본 발명에서는, 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 배관에 N2나 드라이 에어 등의 가스를 공급하고, 배관의 내면에 부착된 반응 생성물의 흡습을 억제하는 것을 특징으로 하고 있지만, He 공급용 배관(60)이나 처리 가스 공급용 배관(50)에도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 웨트 클리닝에 있어서, He 공급용 배관(60)이나 처리 가스 공급용 배관(50)에 가스를 공급함으로써, 배관의 내면에 대기 중의 수분이 흡착하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 전자 사이클로트론 공명형 플라스마 처리 장치에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 유도 결합형 플라스마(Inductively Coupled Plasma: ICP) 처리 장치, 용량 결합형 플라스마(Capacitively Coupled Plasma: CCP) 처리 장치 등에 대해서도 적용 가능하다. 또한 본 발명은 반도체 디바이스의 제조나 검사의 분야에 한정되는 것이 아니라, 플랫 패널 디스플레이의 제조나 플라스마를 이용한 처리 장치 등, 다양한 분야에 적용 가능하다.
또한, 상기 실시형태 1∼3에서는, 각각의 플라스마 처리 장치에 있어서, 제1 가스 공급 기구(141)가 마련되어 있을 경우, 제1 가스 공급 기구(141)와 제2 가스 공급 기구(142)가 마련되어 있을 경우, 제1 가스 공급 기구(141)와 제2 가스 공급 기구(142)와 제3 가스 공급 기구(143)가 마련되어 있을 경우를 각각 일례로서 설명했다. 그리고, 배기용 배관(10), He 배기용 배관(80), 배관(70) 혹은 벤트 배관(30) 각각의 대기에 노출되는 개소에 가스를 공급하는 경우에 대해서 설명했다.
그러나, 상기 실시형태 1∼3 각각의 플라스마 처리 장치에 있어서는, 예를 들면, 제1 가스 공급 기구(141)와 제3 가스 공급 기구(143)가 마련되어 있어도 된다. 그리고, 그 경우, 제1 가스 공급 기구(141)와 제3 가스 공급 기구(143)는 각각 별개로 마련된 가스 공급 기구여도 되고, 혹은 동일한 가스 공급 기구여도 된다. 또한, 제1 가스 공급 기구(141)와 제2 가스 공급 기구(142)와 제3 가스 공급 기구(143)가 마련되어 있을 경우에, 그것들은 동일한 가스 공급 기구여도 된다. 또한, 상기 실시형태 1∼3에서는, 대기 개방을 수반하는 웨트 클리닝에 있어서, 처리실(7)에 접속된 배관에 N2나 드라이 에어 등의 가스를 공급할 때, 대기 개방 후부터 처리실(7)의 배기를 개시하기까지의 동안에, 배기용 배관(10)에 가스를 공급할 경우에 대해서 설명했지만, 대기 개방 전부터 처리실(7)의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배관에 가스를 공급하도록 해도 된다. 즉, 도 10에 나타내는 변형예의 웨트 클리닝의 절차에 나타내는 바와 같이, 처리실의 대기 개방(S103) 전에 배기용 배관에 가스 공급을 개시한다(S102). 이에 따라, 대기 개방 전부터 상기 배관에 가스를 공급하고 있기 때문에, 진공 배기시의 수분 기인의 아웃 가스의 발생을 더 저감할 수 있다.
또한, 상기 실시형태 1∼3에서는, 웨트 클리닝에 수반하는 대기 개방의 경우에 대해서 기술했지만, 웨트 클리닝 이외에 플라스마 처리 중에 이상을 검출해서 장치를 정지하고, 플라스마 처리시의 반응 생성물이 처리실 내에 잔존하는 상태에서 처리실을 대기 개방할 필요가 있을 경우 등에도 상기 실시형태 1∼3에 따른 발명을 적용 가능한 것은 말할 필요도 없다.
2: 세라믹 플레이트 3: 세라믹 플레이트(부품)
4: 웨이퍼(피처리체, 피처리 기판) 6: 스테이지
7: 처리실 8: 간극
9: 관통공 10: 배기용 배관
11: 드라이 펌프(DP, 전열 가스 배기부) 12: 터보 분자 펌프(TMP)
13: 임피던스 정합기 14: 고주파 전원
15: 플라스마 16: 압력 조정 수단
17, 18, 19: 밸브 20: 마그네트론 발진기
21: 도파관 22: 솔레노이드 코일
23: 솔레노이드 코일 30: 벤트 배관
31, 32: 밸브 35: 가스 공급원
36: 매스플로우 컨트롤러 50: 처리 가스 공급용 배관
51: 밸브 52: 처리 가스 공급원
60: He 공급용 배관(제1 배관) 61: 밸브
62: He 공급원 70: 배관
71, 72: 밸브
75: 고진공 압력 검지 수단(압력 검지부)
76: 저진공 압력 검지 수단(압력 검지부)
80: He 배기용 배관(제2 배관) 81, 82: 밸브
90: 가스 공급용 배관 91: 밸브
92: 가스 공급용 배관 93: 밸브
94: 가스 공급용 배관 95: 가스 공급원
96: 밸브 141: 제1 가스 공급 기구
142: 제2 가스 공급 기구 143: 제3 가스 공급 기구
150: 제어 장치

Claims (10)

  1. 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실과,
    대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배기용 배관과,
    상기 피처리체가 재치(載置)되는 시료대와,
    온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면(裏面)에 공급되는 전열 가스를 상기 배기용 배관을 통해 배기하는 전열 가스 배기부와,
    상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소(箇所)를 퍼지(purge)하기 위한 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 기구와,
    상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리실의 압력을 검지하는 압력 검지부와 상기 처리실이 연통(連通)하기 위한 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급 기구를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제2 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제2 가스 공급 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리실을 대기 개방하기 위해 상기 처리실 내에 공급되는 가스의 공급용 배관인 벤트 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급 기구를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 벤트 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제3 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제3 가스 공급 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 처리실을 대기 개방하기 위해 상기 처리실 내에 공급되는 가스의 공급용 배관인 벤트 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제3 가스를 공급하는 제3 가스 공급 기구를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 벤트 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제3 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제3 가스 공급 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 기구 및 상기 제3 가스 공급 기구는, 동일한 가스 공급 기구인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가스 공급 기구, 상기 제2 가스 공급 기구 및 상기 제3 가스 공급 기구는, 동일한 가스 공급 기구인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전열 가스 배기부는, 상기 배기용 배관과 상기 전열 가스를 상기 시료대에 공급하기 위한 제1 배관을 연통시키는 제2 배관을 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관 및 상기 제2 배관 각각의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  8. 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실과,
    대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배기용 배관과,
    상기 피처리체가 재치되는 시료대와,
    온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면에 공급되는 전열 가스를 상기 배기용 배관을 통해 배기하는 전열 가스 배기부와,
    상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하기 위한 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급 기구와,
    상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 전부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전열 가스 배기부는, 상기 배기용 배관과 상기 전열 가스를 상기 시료대에 공급하기 위한 제1 배관을 연통시키는 제2 배관을 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 처리실을 대기 개방할 경우, 상기 처리실의 대기 개방 전부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 상기 배기용 배관 및 상기 제2 배관 각각의 대기에 노출되는 개소에 상기 제1 가스를 계속해서 공급하도록 상기 제1 가스 공급 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  10. 피처리체가 플라스마 처리되는 처리실을 대기 개방하는 대기 개방 방법에 있어서,
    상기 처리실의 대기 개방 후부터 상기 처리실의 배기를 개시하기까지의 동안에, 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소에 제1 가스를 계속해서 공급하고,
    상기 배기용 배관은, 대기압의 상기 처리실을 감압하기 위한 배관임과 동시에 온도 조절된 상기 시료대의 열을 전열하기 위해 상기 피처리체의 이면에 공급되는 전열 가스를 배기하는 배관이 접속되고,
    상기 제1 가스는, 상기 배기용 배관의 대기에 노출되는 개소를 퍼지하는 가스인 것을 특징으로 하는 대기 개방 방법.
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