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WO2010024036A1 - プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置のクリーニング方法 - Google Patents

プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置のクリーニング方法 Download PDF

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Publication number
WO2010024036A1
WO2010024036A1 PCT/JP2009/061873 JP2009061873W WO2010024036A1 WO 2010024036 A1 WO2010024036 A1 WO 2010024036A1 JP 2009061873 W JP2009061873 W JP 2009061873W WO 2010024036 A1 WO2010024036 A1 WO 2010024036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
exhaust
exhaust passage
plasma processing
processing apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/061873
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊久 野沢
慎二 河本
征英 岩崎
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
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Priority to CN2009801329511A priority patent/CN102132387A/zh
Priority to US13/061,356 priority patent/US8973527B2/en
Priority to JP2010526759A priority patent/JP5589843B2/ja
Priority to PCT/JP2009/064965 priority patent/WO2010024334A1/ja
Priority to KR1020117004274A priority patent/KR101269937B1/ko
Publication of WO2010024036A1 publication Critical patent/WO2010024036A1/ja
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    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7837—Direct response valves [i.e., check valve type]

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus cleaning method, and more particularly, to a plasma processing apparatus for reducing pressure during plasma processing and a cleaning method for such a plasma processing apparatus.
  • a semiconductor device such as an LSI (Large Scale Integrated circuit) is manufactured by performing a plurality of processes such as etching, CVD (Chemical Vapor Deposition), sputtering, etc. on a substrate to be processed later that becomes a semiconductor substrate (wafer).
  • the above processing is performed in a plasma processing apparatus by generating plasma in the processing container and supplying a reaction gas into the processing container.
  • the pressure in the processing container may be reduced to, for example, a high vacuum state, that is, an extremely low pressure state.
  • a vacuum apparatus that performs pressure reduction using an APC (Auto Pressure Controller) valve having an automatic pressure adjustment function when the pressure in the processing container is reduced is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-295099 (Patent Document 1). Has been.
  • a general plasma processing apparatus is provided with a processing container for processing a substrate to be processed therein and a holding table for holding the substrate to be processed thereon.
  • An exhaust hole for decompression is opened in the processing container, and the exhaust is exhausted from the exhaust hole through the exhaust path and decompressed.
  • a pressure adjusting valve for adjusting the pressure on the upstream side and the downstream side in the exhaust direction and a shutoff valve for opening and closing the exhaust path are provided.
  • the exhaust hole for pressure reduction when the exhaust hole for pressure reduction is provided in the processing container, it is preferable to provide the exhaust hole at the bottom of the processing container located on the lower side of the holding table from the viewpoint of improving the processing uniformity of the substrate to be processed.
  • an exhaust hole is provided on the lower side of the holding base, an exhaust path extends straight from the exhaust hole to the lower side of the processing container, and a pressure reducing pump is disposed at the lower end thereof.
  • the size in the vertical direction is increased due to the necessity of providing a pressure adjusting valve and a shut-off valve in the middle of the exhaust passage, thereby increasing the size of the apparatus. Will be invited.
  • the exhaust path extending downward from the bottom of the processing vessel is once bent vertically, and further bent vertically to extend downward, thereby reducing the vertical size and downsizing the apparatus. It is possible to plan.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case.
  • the plasma processing apparatus 101 includes a processing container 102 that processes the substrate W to be processed and a holding table 103 that holds the substrate W to be processed.
  • the processing vessel 102 is provided with an exhaust hole 104 that is partially opened in order to depressurize the inside of the processing vessel 102.
  • the exhaust hole 104 is provided at the bottom of the processing container 102 located below the holding table 103.
  • the plasma processing apparatus 101 is provided with an exhaust path 106 extending from the exhaust hole 104 to a turbo molecular pump (hereinafter referred to as TMP (Turbo Molecular Pump)) 105.
  • TMP Turbo Molecular Pump
  • the exhaust passage 106 is formed so as to be bent vertically from a first exhaust passage 107 extending downward from the exhaust hole 104 and a downstream end portion of the first exhaust passage 107 in the exhaust direction. It includes an exhaust passage 108 and a third exhaust passage 109 formed so as to be bent vertically from the downstream end of the second exhaust passage 108 in the exhaust direction.
  • the exhaust passage 106 is configured by a tubular exhaust pipe or the like.
  • the vertical size of the plasma processing apparatus 101 can be reduced.
  • an exhaust path 111 is provided extending to the dry pump 110.
  • the vacuum exhaust line for the low pressure using TMP105 indicated by the arrow Z 2 in FIG.
  • the plasma processing apparatus 101 shown in terms of miniaturization of the apparatus, the arrow Z 3 having both of the pressure control valve and shut-off valve in the third exhaust path 109 It is also conceivable to provide a valve 112 that is movable in the direction.
  • the pressure in the exhaust passage 106 up to the valve 112 is the same as the pressure in the processing vessel 102. If it does so, the wall 113 which comprises the exhaust path 106 to the valve
  • An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving maintainability and reducing the size of the apparatus.
  • a plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate to be processed, and a holding table that holds the substrate to be processed thereon, and a region located below the holding table for reducing pressure.
  • the first exhaust passage extending downward from the exhaust hole, and the downstream side in the exhaust direction of the first exhaust passage
  • a second exhaust passage extending in a different direction from the one exhaust passage and having a cross-sectional shape that is longer in the width direction than the vertical direction in a cross section orthogonal to the exhaust direction, and the downstream side of the second exhaust passage in the exhaust direction
  • a third exhaust passage extending in a different direction from the second exhaust passage, a pump connected to the downstream side of the third exhaust passage in the exhaust direction, and for decompressing the inside of the processing vessel, It is provided in the second exhaust passage, and the second exhaust passage can be closed.
  • a pressure adjusting valve having a pressure adjusting valve plate for adjusting the pressure on the upstream side and the downstream side in the exhaust direction, and a third exhaust path, and opening and closing the third exhaust path.
  • a shut-off valve having a shut-off valve plate to perform.
  • the first, second, and third exhaust passages are provided in different directions, and the second exhaust passage is from the vertical direction in a cross section orthogonal to the exhaust direction.
  • the cross-sectional shape is long in the width direction, the length in the vertical direction can be shortened to reduce the size of the apparatus.
  • the pressure adjustment valve plate capable of closing the second exhaust passage can increase the conductance of the pressure adjustment valve, and a wide range of pressure adjustment from high pressure to low pressure is possible.
  • a pressure adjustment valve and a shutoff valve are provided separately and a pressure adjustment valve is provided in the second exhaust passage, contamination due to deposition in the exhaust passage can be reduced on the downstream side of the pressure adjustment valve. it can. Therefore, the maintainability can be improved and the apparatus can be downsized.
  • the cross section of the second exhaust passage is rectangular, and the contour shape of the pressure adjusting valve plate is rectangular that can close the second exhaust passage. .
  • the pressure adjusting valve plate rotates with an axis extending in the longitudinal direction as a rotation center axis. With this configuration, the pressure can be appropriately adjusted even if the amount of rotation of the pressure adjusting valve plate is small.
  • the shut-off valve includes an annular seal member positioned between the shut-off valve plate and the wall constituting the third exhaust passage, and a protective member that protects the seal member outside the seal member Is provided.
  • the pump includes a high-pressure pump that depressurizes from atmospheric pressure to a predetermined pressure and a low-pressure pump that further depressurizes after depressurizing with the high-pressure pump.
  • the third exhaust path includes a high pressure exhaust path from the second exhaust path to the high pressure pump and a low pressure exhaust path from the second exhaust path to the low pressure pump.
  • the shutoff valve includes a high pressure shutoff valve provided in the high pressure exhaust passage and a low pressure shutoff valve provided in the low pressure exhaust passage.
  • the low pressure exhaust passage projects outward and is provided with an accommodating portion for accommodating the low pressure shutoff valve in the internal space.
  • a part of the high-pressure exhaust passage is constituted by a housing portion.
  • it includes a microwave generator that generates a microwave for plasma excitation, and a dielectric plate that is provided at a position facing the holding table and introduces the microwave into the processing container.
  • the pump includes a turbo molecular pump.
  • a holding table for holding a substrate to be processed is provided thereon, and an exhaust hole for decompression is provided in a region located below the holding table.
  • a second exhaust passage having a horizontally long cross-sectional shape that is longer in the width direction than the vertical direction in a cross section that extends perpendicular to the exhaust direction, and is connected to the downstream side in the exhaust direction of the second exhaust passage,
  • a third exhaust passage that extends in a different direction from the exhaust passage of the first exhaust passage, a pump that is connected to the downstream side of the third exhaust passage in the exhaust direction, and that is provided in the second exhaust passage.
  • the second exhaust passage can be closed and A pressure adjusting valve having a pressure adjusting valve plate for adjusting the pressure between the side and the downstream side, and a shut having a shut-off valve plate provided in the third exhaust passage and opening and closing the third exhaust passage
  • a cleaning method for a plasma processing apparatus that includes an off valve and performs plasma processing on a substrate to be processed.
  • the cleaning method of the plasma processing apparatus includes a step of adjusting the pressure in the plasma processing apparatus to the first pressure by the pressure adjusting valve, and a cleaning gas in the plasma processing apparatus after adjusting to the first pressure.
  • the inside of the plasma processing apparatus is adjusted to a first pressure that is relatively low, and the energy of the introduced cleaning gas is increased, so that it is possible to remove deposits adhering to the walls of the processing vessel and the exhaust passage.
  • the pressure of the cleaning gas introduced is adjusted to a relatively high second pressure, and the energy of the introduced cleaning gas is lowered to damage the walls of the processing vessel and the exhaust passage. It is possible to remove the deposits attached to the walls without causing them.
  • the pressure adjusting valve having the above configuration keeps the exhaust line the same, that is, without changing the high-pressure exhaust line and the low-pressure exhaust line, the inside of the plasma processing apparatus is at the first pressure. It can be easily adjusted from the low pressure state to the high pressure state which is the second pressure. Therefore, since both the low pressure and high pressure cleaning processes are performed in the exhaust line in which the plasma treatment is performed, it is possible to efficiently remove deposition and to shorten the entire cleaning time.
  • the first, second, and third exhaust passages are provided in different directions, and the second exhaust passage is in the vertical direction in a cross section orthogonal to the exhaust direction. Since the cross-sectional shape is longer in the width direction than that, the vertical length can be shortened to reduce the size of the apparatus.
  • the pressure adjustment valve plate capable of closing the second exhaust passage can increase the conductance of the pressure adjustment valve, and a wide range of pressure adjustment from high pressure to low pressure is possible.
  • a pressure adjustment valve and a shutoff valve are provided separately and a pressure adjustment valve is provided in the second exhaust passage, contamination due to deposition in the exhaust passage can be reduced on the downstream side of the pressure adjustment valve. it can. Therefore, the maintainability can be improved and the apparatus can be downsized.
  • the inside of the plasma processing apparatus is adjusted to a first pressure that is relatively low, and the energy of the introduced cleaning gas is reduced.
  • the pressure of the cleaning gas introduced is adjusted to a relatively high second pressure, and the energy of the introduced cleaning gas is lowered to damage the walls of the processing vessel and the exhaust passage. It is possible to remove the deposits attached to the walls without causing them.
  • the pressure adjusting valve having the above configuration keeps the exhaust line the same, that is, without changing the high-pressure exhaust line and the low-pressure exhaust line, the inside of the plasma processing apparatus is at the first pressure. It can be easily adjusted from the low pressure state to the high pressure state which is the second pressure. Therefore, since both the low pressure and high pressure cleaning processes are performed in the exhaust line in which the plasma treatment is performed, it is possible to efficiently remove deposition and to shorten the entire cleaning time.
  • FIG. 1 It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the case where pressure reduction is performed with a dry pump. It is a figure which shows the case where pressure reduction is performed by TMP in the plasma processing apparatus shown in FIG. It is the figure which looked at the pressure regulation valve with which the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 is provided from the direction of arrow III in FIG. It is an expanded sectional view which expands and shows a part of plasma processing apparatus concerning other embodiments of this invention. It is an expanded sectional view which expands and shows a part of plasma processing apparatus concerning other embodiments of this invention. It is a schematic sectional drawing which shows the principal part of a plasma processing apparatus provided with APC.
  • FIG. 1 and 2 are schematic cross-sectional views showing the main part of a plasma processing apparatus 11 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a case where pressure is reduced by a high-pressure dry pump described later
  • FIG. 2 shows a case where pressure is reduced by a low-pressure TMP described later.
  • the plasma processing apparatus 11 performs plasma processing on the substrate W to be processed.
  • the plasma processing apparatus 11 is provided with a holding table 14 for holding the substrate W to be processed and an exhaust hole 13 for decompression in a region located below the holding table 14. And a processing container 12 to be provided.
  • the plasma processing apparatus 11 is connected to a first exhaust path 15 extending downward from the exhaust hole 13 and a downstream end of the first exhaust path 15 in the exhaust direction. And a downstream end of the second exhaust passage 16 in the exhaust direction of the second exhaust passage 16 having a horizontally long cross-sectional shape that is longer in the width direction than the vertical direction in a cross section perpendicular to the exhaust direction. Connected to the first exhaust passage 16 and connected to the third exhaust passage 17 extending in a direction perpendicular to the second exhaust passage 16 and the downstream end of the third exhaust passage 17 in the exhaust direction. And a pump 18 for decompressing the inside.
  • the first exhaust passage 15 and the third exhaust passage 17 extend in the same direction in the vertical direction.
  • the cross section of the second exhaust passage 16 is rectangular.
  • the cross section referred to here is a cross section taken along the line II in FIG. Details of the pump 18 and the like will be described later.
  • the plasma processing apparatus 11 is provided in the second exhaust passage 16 and can close the second exhaust passage 16 and adjusts the pressure on the upstream side and the downstream side in the exhaust direction.
  • a pressure adjustment valve 21 having a plate 20 and a shutoff valve 23 provided in the third exhaust passage 17 and having a shutoff valve plate 22 for opening and closing the third exhaust passage 17 are provided.
  • the contour shape of the pressure adjusting valve plate 20 is a rectangular shape capable of closing the second exhaust passage 16.
  • the pressure adjusting valve plate 20 rotates with an axis extending in the longitudinal direction as a rotation center axis. With this configuration, the pressure can be appropriately adjusted even if the amount of rotation of the pressure adjusting valve plate 20 is small.
  • the plasma processing apparatus 11 includes a plasma generating unit 24 as plasma generating means for generating plasma in the processing container 12 and a reactive gas supply unit 25 for supplying a reactive gas for plasma processing into the processing container 12.
  • the plasma generator 24 is provided with a microwave generator that generates a microwave for plasma excitation, and a dielectric plate (not shown) that introduces the microwave into the processing container.
  • the support portion 26 that supports the holding table 14 extends upward from the inside of the first exhaust path 15, that is, to the inside of the processing container 12.
  • the pump 18 includes a dry pump 27 as a high-pressure pump that reduces the pressure from atmospheric pressure to a predetermined pressure, and a TMP 28 as a low-pressure pump that further reduces the pressure after the pressure is reduced by the dry pump 27.
  • the third exhaust path 17 includes a high-pressure exhaust path 29 extending from the second exhaust path 16 to the dry pump 27 and a low-pressure exhaust path 30 extending from the second exhaust path 16 to the TMP 28.
  • the shutoff valve 23 includes a high pressure shutoff valve 31 provided in the high pressure exhaust passage 29 and a low pressure shutoff valve 32 provided in the low pressure exhaust passage 30. Both the high-pressure shut-off valve 31 and the low-pressure shut-off valve 32 are provided on the downstream side of the pressure adjustment valve 21.
  • the high-pressure shut-off valve 31 has a high-pressure shut-off valve plate 33 that opens and closes the high-pressure exhaust passage 29.
  • the low-pressure shutoff valve 32 is a low-pressure shutoff valve plate 34 that opens and closes the low-pressure exhaust passage 30, and an annular shape that is located between the low-pressure shutoff valve plate 34 and the wall that constitutes the low-pressure exhaust passage 30.
  • an O-ring 35 as a sealing member. As the O-ring 35, for example, fluororubber is used.
  • the low pressure exhaust passage 30 is provided with an accommodating portion 37 that protrudes outward and can accommodate the low pressure shut-off valve plate 34 in its internal space 36.
  • the accommodating portion 37 has a shape in which a part of the low pressure exhaust passage 30 protrudes outward, and has a shape for receiving the low pressure shutoff valve plate 34.
  • a part of the high-pressure exhaust passage 29 is constituted by the accommodating portion 37. That is, the internal space 36 of the accommodating portion 37 becomes a part of the high-pressure exhaust passage 29.
  • the exhaust direction in the high pressure exhaust channel 29, indicated by arrow A 1 in FIG. 1, the exhaust direction in the low-pressure exhaust path 30 is indicated by an arrow A 2 in Fig.
  • High-pressure shut-off valve plate 33 is movable in the direction and the opposite direction of arrow A 3 in FIG.
  • the high pressure exhaust passage 29 is opened and closed by the movement of the high pressure shut-off valve plate 33. Specifically, by moving the high-pressure shut-off valve plate 33 in the direction of arrow A 3, open the high-pressure exhaust passage 29, the high-pressure shut-off valve plate 33 in the direction opposite the arrow A 3 By moving, the high pressure exhaust passage 29 is closed.
  • Low-pressure shut-off valve plate 34 is moved in the direction indicated by the arrow A 3 in FIG. 1, it is housed in the housing portion 37. On the other hand, the low-pressure shut-off valve plate 34 moves in the direction opposite to the direction indicated by the arrow A 3 in FIG. 1 and seals the TMP 28 side together with the O-ring 35.
  • FIG. 3 is a view of the pressure regulating valve 21 provided in the second exhaust passage 16 as seen from the direction of the arrow III in FIG.
  • the pressure adjustment valve 21 fixes the pressure adjustment valve plate 20 disposed in the second exhaust passage 16 and the pressure adjustment valve plate 20 and also the pressure adjustment valve plate.
  • the rotating shaft 19 that supports the rotating shaft 19 and the motor 38 that rotates the rotating shaft 19 are provided.
  • the motor 38 is indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the pressure adjusting valve plate 20 is rotatable about the rotation shaft 19 by a rotational force applied from the motor 38. Specifically, it rotated in the direction of direction or vice versa arrow A 4 shown in FIG.
  • the rotation of the pressure adjusting valve plate 20 changes the amount of the gap 39 between the wall constituting the second exhaust passage 16 and the pressure adjusting valve plate 20.
  • the pressure in the second exhaust passage 16 specifically, the pressure on the upstream side and the downstream side of the pressure adjustment valve 21 is adjusted.
  • the 2nd exhaust path 16 can be closed by rotating so that the clearance 39 may be eliminated.
  • the pressure adjusting valve plate 20 has a so-called double-sided structure. In other words, one end side and the other end side of the rotating shaft 19 are supported by the walls constituting the second exhaust passage 16. With this configuration, the pressure adjusting valve plate 20 can withstand even a high pressure difference.
  • a heater (not shown) is provided inside the pressure adjusting valve plate 20 so that the pressure adjusting valve plate 20 can be heated to a predetermined temperature. Further, a heater is also provided inside the second exhaust passage 16 at the position where the pressure adjusting valve plate 20 is provided, and the position where the pressure adjusting valve plate 20 is provided is heated to a predetermined temperature. be able to. By doing so, the heat lost by the gas or the like passing through the second exhaust passage 16 can be supplied, and the amount of the gap 39 can be precisely adjusted in consideration of thermal expansion or the like. That is, strict control of the gas flow rate can be performed. Note that deposition by deposition in the pressure adjusting valve plate 20 and the second exhaust passage 16 can be suppressed by heating with the heater.
  • the heating range by the heater is selected, for example, from 80 ° C. to 200 ° C.
  • the pressure adjusting valve 21 having the above-described configuration, since the conductance is large, the range in which the pressure can be adjusted can be increased. That is, the pressure can be adjusted in a large range from high pressure to low pressure by rotating the rectangular pressure adjusting valve plate 20. If it does so, the mechanism conventionally comprised with the pressure adjustment valve for high pressures and the pressure adjustment valve for low pressures is realizable by one pressure adjustment valve of the above-mentioned structure.
  • the conventional APC valve the upper limit of the control pressure was reached with a certain degree of valve opening, but with the pressure adjustment valve of the present invention, pressure control is possible even when the opening is less than 6 degrees, and the pressure is 3 to 4 times the conventional pressure. Control to the range became possible.
  • the pressure regulating valve plate 20 is rotated in the direction opposite to the arrow A 4 in FIG. 1, to adjust the pressure at the upstream side and the downstream side of the pressure regulating valve 21.
  • the conductance of the pressure adjusting valve 21 is large, the pressure can be adjusted with a small amount of rotation.
  • pressure reduction is performed using the high-pressure exhaust passage 29. Specifically, by moving the low-pressure shut-off valve plate 34 in the direction opposite the arrow A 3, closes the low-pressure exhaust passage 30, the high-pressure shut-off valve plate 33 in the direction of arrow A 3
  • the high pressure exhaust passage 29 is opened by moving.
  • the pressure is reduced by the dry pump 27. In this case, the pressure is reduced from atmospheric pressure to about 1 Torr. In this way, so-called roughing is performed.
  • the TMP 28 side is sealed by the O-ring 35.
  • the high pressure exhaust passage 29 is switched to the low pressure exhaust passage 30. That is, the high pressure shut-off valve plate 33 is moved in the direction opposite to the direction of the arrow A 3 to close the high pressure exhaust passage 29 and the low pressure shut-off valve plate 34 is moved in the direction of the arrow A 3. Then, the low pressure exhaust passage 30 is opened. Thereafter, by rotating the pressure regulating valve plate 20 in the direction of arrow A 4, while adjusting the pressure at the upstream side and the downstream side of the pressure regulating valve 21, for further depressurized by TMP28.
  • the plasma processing of the substrate W to be processed held on the holding table 14 is performed.
  • the first, second, and third exhaust passages 15 to 17 are provided in different directions, and the second exhaust passage 16 is orthogonal to the exhaust direction. Since the cross section has a horizontally long cross-sectional shape that is longer in the width direction than in the vertical direction, the length in the vertical direction can be shortened to reduce the size of the apparatus.
  • the pressure adjustment valve plate 20 that can close the second exhaust passage 16 can increase the conductance of the pressure adjustment valve 21 and can perform a wide range of pressure adjustment from high pressure to low pressure.
  • the pressure adjustment valve 21 and the shutoff valve 23 are separately provided and the pressure adjustment valve 21 is provided in the second exhaust passage 16, the depressurization in the exhaust passages 16 and 17 is provided on the downstream side of the pressure adjustment valve 21. Contamination due to position can be reduced. Therefore, the maintainability can be improved and the apparatus can be downsized.
  • shut-off valve 23 is provided on the downstream side of the pressure adjusting valve 21, the possibility that radicals generated in the processing container 12 reach the vicinity of the shut-off valve 23 is reduced. Then, radical attack on the O-ring 35 provided in the low-pressure shutoff valve 32 can be mitigated. Therefore, the replacement frequency of the O-ring 35 is reduced, and the maintainability can be further improved.
  • the O-ring 35 of the low pressure shutoff valve 32 is accommodated in the accommodating portion 37.
  • the attack on the O-ring 35 due to can be mitigated.
  • the pressure regulating valve 21 including such a rectangular pressure regulating valve plate 20 can be provided in the vicinity of the exhaust hole 13. From this point of view, the plasma processing apparatus 11 can be downsized. That is, the dimension in the left-right direction on the paper surface in FIG. 1 can be reduced. Moreover, the area
  • a part of the high-pressure exhaust passage 29 is formed as a space 36 formed by the accommodating portion 37, so that the plasma processing apparatus 11 can be further downsized.
  • the accommodating portion 37 does not become a closed space as shown in FIG. 6, and the gas circulation property is improved, so that the deposition can be removed in a short time by dry cleaning.
  • dry cleaning can be performed together with the pressure reduction. Therefore, maintainability can be improved.
  • the pressure is reduced to about 1 Torr with a dry pump, and then the pressure is reduced with TMP.
  • the present invention is not limited to this, and the following embodiments may be used. That is, as a roughing line, the pressure is reduced to 1 to 10 Torr and then reduced by TMP.
  • the TMP can be handled from a low pressure to a high pressure by using a drag type.
  • only the roughing line is used at the time of starting up the apparatus, and the subsequent process can be constituted by one exhaust line from low pressure to high pressure.
  • the pressure adjustment valve provided in the second exhaust passage can be used for wide pressure adjustment from high pressure to low pressure. Therefore, the pressure reduction that has been conventionally performed by switching the exhaust line can be performed without switching the exhaust line. It can be carried out. Therefore, the time can be reduced and the pressure can be reduced efficiently.
  • Deposition generated in the processing container adheres to the processing container and the wall of the exhaust path included in the plasma processing apparatus. It is necessary to remove deposits adhering to the walls of the processing container and the exhaust passage by cleaning.
  • a cleaning method for a plasma processing apparatus includes a plasma processing apparatus having the above-described configuration, that is, a holding table for holding a substrate to be processed thereon, and an exhaust for decompression in a region located below the holding table.
  • a hole is provided, and is connected to a processing container that accommodates the holding table, a first exhaust path extending downward from the exhaust hole, and a downstream side in the exhaust direction of the first exhaust path.
  • a third exhaust passage extending in a different direction from the second exhaust passage, a pump connected to the downstream side in the exhaust direction of the third exhaust passage, and a pressure reducing pressure in the processing vessel; It is provided in the exhaust passage and the second exhaust passage is closed.
  • a pressure regulating valve having a pressure regulating valve plate that regulates the pressure on the upstream side and the downstream side in the exhaust direction, and is provided in the third exhaust passage, and opens and closes the third exhaust passage.
  • a shutoff valve having a shutoff valve plate for performing a plasma processing apparatus cleaning method for performing plasma processing on a substrate to be processed.
  • the cleaning method of the plasma processing apparatus includes a step of adjusting the pressure in the plasma processing apparatus to the first pressure by the pressure adjusting valve, and a cleaning gas in the plasma processing apparatus after adjusting to the first pressure.
  • the inside of the plasma processing apparatus is adjusted to a first pressure that is relatively low, and the energy of the introduced cleaning gas is increased.
  • the pressure of the cleaning gas introduced is adjusted to a relatively high second pressure, and the energy of the introduced cleaning gas is lowered to damage the walls of the processing vessel and the exhaust passage. It is possible to remove the deposits attached to the walls without causing them.
  • the pressure adjusting valve having the above configuration keeps the exhaust line the same, that is, without changing the high-pressure exhaust line and the low-pressure exhaust line, the inside of the plasma processing apparatus is at the first pressure. It can be easily adjusted from the low pressure state to the high pressure state which is the second pressure. Therefore, since both the low pressure and high pressure cleaning processes are performed in the exhaust line in which the plasma treatment is performed, it is possible to efficiently remove deposition and to shorten the entire cleaning time.
  • the deposition can be appropriately removed.
  • Such cleaning can be realized by the pressure regulating valve having the above-described configuration. That is, since the pressure can be adjusted widely from a low pressure to a high pressure, the above-described cleaning can be performed by realizing a desired low pressure state and a desired high pressure state using such a pressure adjustment valve.
  • a protective seal member may be provided outside the O-ring 35 provided in the low-pressure shutoff valve 32 as a protective member that protects the O-ring 35 from radicals.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the vicinity of the low pressure shut-off valve 32 in the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to a portion indicated by IV in FIG.
  • an O-ring 44 and a protective seal member 45 as a protective member are provided on the lower side of the low-pressure shutoff valve plate 42 included in the plasma processing apparatus 41. Here, it is provided so as to be interposed between the low pressure shut-off valve plate 42 and the wall 43 constituting the exhaust passage.
  • the protective seal member 45 is provided outside the O-ring 44.
  • the protective seal member 45 can mitigate the attack of the generated radicals on the O-ring 44. Therefore, the life of the O-ring 44 can be extended, and the maintainability can be improved.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to a portion indicated by V in FIG.
  • N 2 gas is introduced from the storage portion 55 side that stores the low-pressure shutoff valve plate 54. Depressurize. By doing so, the concentration of N 2 gas increases in the accommodating portion 55 during decompression, so that the amount of deposition deposited on the wall of the accommodating portion 55 can be further reduced.
  • the pressure adjustment valve plate is configured to rotate with the axis extending in the longitudinal direction as the rotation center axis.
  • the present invention is not limited thereto, and the axis is rotated with the axis extending in the short direction as the rotation axis. You may comprise.
  • the plasma processing apparatus uses a microwave as a plasma source.
  • the present invention is not limited to this, and ICP (Inductively-coupled Plasma), ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma, parallel plate type plasma, and the like.
  • the present invention is also applied to a plasma processing apparatus using a plasma source as a plasma source.
  • the plasma processing apparatus according to the present invention is effectively used when downsizing of the apparatus and good maintainability are required.
  • the cleaning method of the plasma processing apparatus according to the present invention is effectively used when efficient cleaning is required.

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Abstract

　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、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。

Description

プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置のクリーニング方法
　この発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置のクリーニング方法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およびこのようなプラズマ処理装置のクリーニング方法に関するものである。
　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。
　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自動圧力調整機能を有する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。
特開２００６－２９５０９９号公報
　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。
　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。
　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。
　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。
　図６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６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。
　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。
　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６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６中の矢印Ｚ２で示す。
　ここで、図６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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。 この発明の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。 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。 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。
　以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　図４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ＩＶで示す部分に相当する。図４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。
　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。
　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。
　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５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Ｖで示す部分に相当する。図５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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　１１，４１，５１　プラズマ処理装置、１２　処理容器、１３　排気孔、１４　保持台、１５，１６，１７，２９，３０，５３　排気路、１８　ポンプ、１９　回転軸、２０　圧力調整用バルブプレート、２１　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、４３　壁、４５　保護シール部材。

Claims (8)

  1. 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、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。
  2. 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１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 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。
  4. 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１に記載のプラズマ処理装置。
  5. 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１に記載のプラズマ処理装置。
  6. 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１に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記ポンプは、ターボ分子ポンプを含む、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  8. 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、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。
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