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公開番号2019186289
公報種別公開特許公報(A)
公開日20191024
出願番号2018071852
出願日20180403
発明の名称クリーニング方法
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/3065 20060101AFI20190927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】被処理体を載置する載置台を好適にクリーニングする技術を提供する。
【解決手段】一実施形態に係るクリーニング方法はプラズマ処理装置の載置台のクリーニング方法であり載置台に形成された反応生成物を除去する工程を備える。反応生成物を除去する工程は、ダミーウエハを載置台に載置する工程と、載置台の温度を昇温する工程と、載置台の温度を昇温した後に反応生成物の除去を行う工程とを備える。載置台の温度を昇温する工程は、載置台の熱交換部から排出され圧縮された後の冷媒を凝縮して熱交換部に供給する凝縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の膨張弁を開としつつ載置台に入熱すると共に、熱交換部から排出された冷媒を圧縮して凝縮器に供給する圧縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の分流弁とを開としつつ分流弁の開度を調節することによって載置台の温度を昇温する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項1】
プラズマ処理装置の部品のクリーニング方法であって、
前記プラズマ処理装置に設けられ被処理体が載置される載置台に形成された反応生成物を除去する工程を備え、
前記載置台は、前記プラズマ処理装置に設けられ、冷媒による熱交換を行う熱交換部を備え、
前記反応生成物を除去する前記工程は、
ダミーウエハを前記載置台に載置する工程と、
前記載置台の温度を昇温する工程と、
前記載置台の温度を昇温した後に前記反応生成物の除去を行う工程と、
を備え、
前記載置台の温度を昇温する前記工程は、
前記熱交換部から排出され圧縮された後の前記冷媒を凝縮して該熱交換部に供給する凝縮器の出力端と該熱交換部の入力端との間の膨張弁を開としつつ前記載置台に入熱すると共に、該熱交換部から排出された該冷媒を圧縮して該凝縮器に供給する圧縮器の出力端と該熱交換部の入力端との間の分流弁とを開としつつ該分流弁の開度を調節することによって、該載置台の温度を昇温する、
クリーニング方法。
続きを表示(約 610 文字)【請求項2】
前記反応生成物は、炭素、フッ素およびシリコンを有する、
請求項1に記載のクリーニング方法。
【請求項3】
前記反応生成物の除去を行う前記工程は、
フッ素を含むガスと酸素を含むガスとの混合ガスを用いて前記反応生成物の除去を行う、
請求項1または2に記載のクリーニング方法。
【請求項4】
フッ素を含む前記ガスは、CF

、NF

、C



の少なくとも一を含み、
酸素を含む前記ガスは、O

、O

、CO、CO

、COSの少なくとも一を含む、
請求項3に記載のクリーニング方法。
【請求項5】
前記反応生成物の除去を行う前記工程の終了に応じて、前記載置台への入熱を終了する工程を更に備える、
請求項1〜4の何れか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項6】
前記載置台への入熱は、プラズマによって行われる、
請求項1〜5の何れか一項に記載のクリーニング方法。
【請求項7】
前記載置台は、ヒータを備え、
前記載置台への入熱は、前記ヒータによって行われる、
請求項1〜6の何れか一項に記載のクリーニング方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、クリーニング方法に関する。
続きを表示(約 8,700 文字)【背景技術】
【0002】
半導体製造装置においてウエハ等の被処理体に対しに対しプラズマ処理等によって成膜およびエッチング等の加工を行う場合、温度を調節する必要がある。例えば、特許文献1および特許文献2には、熱制御方法及びそのシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特表2008−501927号公報
特表2011−501092号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、被処理体を載置する載置台を好適にクリーニングする技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一態様においては、プラズマ処理装置の部品のクリーニング方法が提供される。このクリーニング方法は、プラズマ処理装置に設けられ被処理体が載置される載置台に形成された反応生成物を除去する工程を備える。載置台は、プラズマ処理装置に設けられ、冷媒による熱交換を行う熱交換部を備える。反応生成物を除去する工程は、ダミーウエハを載置台に載置する工程と、載置台の温度を昇温する工程と、載置台の温度を昇温した後に反応生成物の除去を行う工程と、を備える。載置台の温度を昇温する工程は、熱交換部から排出され圧縮された後の冷媒を凝縮して熱交換部に供給する凝縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の膨張弁を開としつつ載置台に入熱すると共に、熱交換部から排出された冷媒を圧縮して凝縮器に供給する圧縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の分流弁とを開としつつ分流弁の開度を調節することによって、載置台の温度を昇温する。
【発明の効果】
【0006】
以上説明したように、被処理体を載置する載置台を好適にクリーニングする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、本開示の一実施形態に係る温調システムの構成の一例を示す図である。
図2は、本開示の一実施形態に係るクリーニング方法を含む処理の内容を示す流れ図である。
図3は、載置台に形成され得る反応生成物を示す図である。
図4は、図1に示す温調システムの動作の一例を示すタイミングチャートである。
図5は、本開示の一実施形態に係る温調システムの冷凍サイクルの一例が表されているPh線図(モリエル線図)を示す図である。
図6は、本開示の一実施形態に係る温調システムが用いられるプラズマ処理装置の構成の一例を概略的に示す図である。
図7は、本開示の一実施形態に係る温調システムの構成(第1実施例)を示す図である。
図8は、図7に示すX1‐X1線に沿った下部電極の断面の一の態様を例示する図である。
図9は、本開示の一実施形態に係る温調システムの冷凍サイクルの一例が表されているPh線図(モリエル線図)を示す図である。
図10は、本開示の一実施形態に係る温調システムの冷凍サイクルを、図9と共に説明するための図である。
図11は、本開示の一実施形態に係る温調システムの他の構成(第2実施例)を示す図である。
図12は、図11に示すX2‐X2線に沿った下部電極の断面の一の態様を例示する図である。
図13は、図11に示すX2‐X2線に沿った下部電極の断面の他の態様を例示する図である。
図14は、図11に示す温調システムの動作を例示的に説明するための図である。
図15は、本開示の一実施形態に係る温調システムの他の構成(第3実施例)を示す図である。
図16は、本開示の一実施形態に係る温調システムの他の構成(第4実施例)を示す図である。
図17は、図16に示すX3‐X3線に沿った下部電極の断面の一の態様を例示する図である。
図18は、本開示の一実施形態に係る温調システムの他の構成(第5実施例)を示す図である。
図19は、図7、図11、図15、図16、図18のそれぞれに示す温調システムが備える蒸発室の主要な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
(本開示の実施形態の説明)
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示の一態様によるクリーニング方法は、プラズマ処理装置の部品のクリーニング方法である。このクリーニング方法は、プラズマ処理装置に設けられ被処理体が載置される載置台に形成された反応生成物を除去する工程を備える。載置台は、プラズマ処理装置に設けられ、冷媒による熱交換を行う熱交換部を備える。反応生成物を除去する工程は、ダミーウエハを載置台に載置する工程と、載置台の温度を昇温する工程と、載置台の温度を昇温した後に反応生成物の除去を行う工程と、を備える。載置台の温度を昇温する工程は、熱交換部から排出され圧縮された後の冷媒を凝縮して熱交換部に供給する凝縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の膨張弁を開としつつ載置台に入熱すると共に、熱交換部から排出された冷媒を圧縮して凝縮器に供給する圧縮器の出力端と熱交換部の入力端との間の分流弁とを開としつつ分流弁の開度を調節することによって、載置台の温度を昇温する。このように、載置台の温度を上昇させて反応生成物を除去することができるので、比較的に高い温度で良好に反応生成物の除去が可能となる。
【0009】
本開示の一実施形態において、反応生成物は、炭素、フッ素およびシリコンを有する。
【0010】
本開示の一実施形態において、反応生成物の除去を行う工程は、フッ素を含むガスと酸素を含むガスとの混合ガスを用いて反応生成物の除去を行う。
【0011】
本開示の一実施形態において、フッ素を含むガスは、CF

、NF

、C



の少なくとも一を含み、酸素を含むガスは、O

、O

、CO、CO

、COSの少なくとも一を含む。
【0012】
本開示の一実施形態において、反応生成物の除去を行う工程の終了に応じて、載置台への入熱を終了する工程を更に備える。
【0013】
本開示の一実施形態において、載置台への入熱は、プラズマによって行われる。
【0014】
本開示の一実施形態において、載置台は、ヒータを備え、載置台への入熱は、ヒータによって行われる。
【0015】
(本開示の実施形態の詳細)
以下、図面を参照して種々の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または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【0016】
温調システムCSは、図1に示すように、載置台PD、検出装置TD、制御部Cnt、供給ラインSL、排出ラインDLd、気体ラインAL1、気体ラインAL2、凝縮装置CD、圧縮器CMを備える。載置台PDは、熱交換部HE、ヒータHTを備える。凝縮装置CDは、凝縮器CDa、膨張弁EV1(膨張弁)、分流弁EV2(分流弁)を備える。温調システムCSは、例えば図6に示すプラズマ処理装置10に用いられ得る。凝縮装置CDおよび圧縮器CMは、図6に示すプラズマ処理装置10のチラーユニットに含まれ得る。
【0017】
図1に示す温調システムCSは、図7、図11、図15、図16、図18のそれぞれに示す温調システムに対応する。図1に示す凝縮装置CDは、図7、図11、図15、図16のそれぞれに示す凝縮装置CD、および、図18に示す凝縮装置CD‐1〜凝縮装置CD‐nのそれぞれに対応する。図1に示す圧縮器CMは、図7に示す圧縮器CM、図11に示す圧縮器CMd‐1〜圧縮器CMd‐nのそれぞれ、図15に示す圧縮器CMd、圧縮器CMuのそれぞれ、図16に示す圧縮器CMd‐1〜圧縮器CMd‐n、圧縮器CMuのそれぞれ、図18に示す圧縮器CMd‐1〜圧縮器CMd‐nのそれぞれに、対応する。
【0018】
排出ラインDLdは、熱交換部HEの出力端Out1と圧縮器CMの入力端In2との間に設けられている。排出ラインDLdは、熱交換部HEから排出された冷媒を圧縮器CMに送る。
【0019】
供給ラインSLは、熱交換部HEの入力端In1と凝縮器CDaの出力端Out3との間に設けられている。膨張弁EV1は、供給ラインSLに設けられている。供給ラインSLは、膨張弁EV1を介して、凝縮器CDaによって凝縮された冷媒を熱交換部HEに送る。膨張弁EV1から出力される冷媒は液体状態であり、膨張弁EV1から出力される冷媒の乾き度は概ね0[%]である。
【0020】
気体ラインAL1は、圧縮器CMの出力端Out2と凝縮器CDaの入力端In3との間に設けられている。気体ラインAL2は、圧縮器CMの出力端Out2と、膨張弁EV1の出力端Out4との間に設けられている。換言すれば、気体ラインAL2は、供給ラインSLのうち膨張弁EV1と熱交換部HEとの間の領域と、気体ラインAL1との間に、設けられている。分流弁EV2は、気体ラインAL2に設けられている。
【0021】
気体ラインAL2は、圧縮器CMから気体ラインAL1に送られる圧縮後の冷媒を分流する。分流弁EV2は、圧縮器CMから気体ラインAL2を介して熱交換部HEに直接供給する冷媒の流量を調節する。分流弁EV2から出力される冷媒は気体状態であり、分流弁EV2から出力される冷媒の乾き度は概ね100[%]である。
【0022】
膨張弁EV1の入力端In4は、供給ラインSLを介して、凝縮器CDaの出力端Out3に接続されている。膨張弁EV1の出力端Out4は、供給ラインSLを介して、熱交換部HEの入力端In1に接続されている。分流弁EV2の入力端In5は、気体ラインAL2を介して、気体ラインAL1に接続されている。分流弁EV2の出力端Out5は、気体ラインAL2を介して、供給ラインSLのうち膨張弁EV1と熱交換部HEとの間の領域に接続されている。
【0023】
温調システムCSは、載置台PDの温度を調節する。載置台PDの温度は、例えば、載置台PDの表面(ウエハWが載置される載置面)の温度であり得る。載置台PDは、プラズマ処理装置10の処理容器12内に設けられている。載置台PDは、ウエハW(被処理体)が載置される。熱交換部HEは、載置台PD内に設けられ、冷媒による熱交換を行う。
【0024】
圧縮器CMは、熱交換部HEから排出された冷媒を圧縮する。凝縮器CDaは、圧縮器CMによって圧縮された冷媒を凝縮する。
【0025】
検出装置TDは、載置台PDの温度を検出し、検出結果を制御部Cntに送信する。検出装置TDは、図示しない温度検出器によって載置台PDの温度を検出する。この温度検出器は、サーミスタ(thermistor)等であり、載置台PD内に設けられている。
【0026】
制御部Cntは、CPU、ROM、RAM等を備える。制御部Cntは、ROM、RAM等の記録装置に記録されたコンピュータプログラムをCPUによって実行させる。このコンピュータプログラムは、プラズマ処理装置10の動作を統括的に制御する機能を、当該CPUに実行させるためのプログラムを含む。このコンピュータプログラムは、特に、温調システムCSを用いて載置台PDの温度を調節する温調処理を制御部CntのCPUに実行させるためのプログラムを、含む。
【0027】
制御部Cntは、検出装置TDによって検出された載置台PDの温度に基づいて、載置台PDへの入熱と、膨張弁EV1および分流弁EV2のそれぞれの開度とを調節する。より具体的に、制御部Cntは、膨張弁EV1を開とし分流弁EV2を閉としつつ載置台PDが第1温度となるように膨張弁EV1の開度を調節している状況において載置台PDの温度を昇温させる場合に、載置台PDに入熱すると共に、分流弁EV2を更に開としつつ載置台PDの温度が第1温度(C[℃])より高い第2温度(D[℃])に至るように分流弁EV2の開度を調節する(C[℃]<D[℃])。載置台PDへの入熱は、プラズマによって行われ得る。また、載置台PDへの入熱は、更に、ヒータHTによっても行われ得る。
【0028】
制御部Cntは、載置台PDの温度が第2温度に至ると、反応生成物の除去する工程を行う。除去工程中、載置台PDの温度は第2温度以上に維持される。除去工程終了後、載置台PDへの入熱を終了すると共に、分流弁EV2を閉とする。制御部Cntは、分流弁EV2の開度の調節によって、載置台PDの温度が第2温度に至るまでの時間を調節する。
【0029】
図2に、処理方法MTに係る流れ図を示す。処理方法MTは、工程K1、工程K2を備える。工程K2は、工程K1に引き続いて実行される。工程K2は、本開示の一実施形態に係るクリーニング方法である。工程K1は、工程K11、工程K12、工程K13、工程K14を備える。工程K2は、工程K21、工程K22、工程K23、工程K24を備える。処理方法MTは、一例として図6に示すプラズマ処理装置10によって行われる。
【0030】
工程K11は、プラズマ処理装置10の処理容器12内に設けられた載置台PDの温度を第1温度に調節する。載置台PDの温度の調節は、チラーユニット(チラーユニットCH等)を用いて行われ得るが、図1に示す温調システムCSを用いることもできる。
【0031】
工程K11に引き続く工程K12は載置台PD上にウエハWを載置し、工程K12に引き続く工程K13はウエハWに対し処理(例えばエッチング処理)を行う。工程K13に引き続く工程K14は、処理後のウエハWを処理容器12の外に搬出する。
【0032】
工程K12によって、図3に示すように、工程K12の処理による反応生成物RMが載置台PDの静電チャックESCの周縁部に形成される。反応生成物RMは静電チャックESCにファンデルワールス力によって付着している。ファンデルワールス力とは、分子間又は原子間に作用する引力である。当該ファンデルワールス力は、静電チャックESCの温度を上げることによって、低減され得る。反応生成物RMは、例えば、炭素、フッ素およびシリコンを有し得る。
【0033】
工程K1に引き続く工程K2は、プラズマ処理装置10の部品(以下では一例として載置台PDとする)のクリーニング方法に対応している。工程K2は、より具体的に、載置台PDに形成された反応生成物RMを除去する工程である。工程K2は、温調システムCSを用い、図4に示す後述のタイミングチャートに従って、行われ得る。
【0034】
工程K21は、ダミーウエハW1を載置台PD上に載置する。ダミーウエハW1は、載置台PDのクリーニングに用いるウエハである。
【0035】
工程K21に引き続く工程K22は、載置台PDの温度を昇温する。工程K22は、載置台PDの温度を昇温する。工程K22は、すなわち、膨張弁EV1を開としつつ載置台PDに入熱すると共に、分流弁EV2とを開としつつ分流弁EV2の開度を調節する。工程K22は、このようにして載置台PDの温度を昇温する。
【0036】
図4に示すタイミングTM1は工程K22を開始するタイミングに対応しており、図4に示すタイミングTM2は工程K22に引き続く工程K23の実行期間に対応する。工程23が実行されている期間、載置台PDの温度は、D[℃]以上に維持される。
【0037】
工程K22に引き続く工程K23は、載置台PDの温度を昇温した後に反応生成物RMの除去を行う。工程K23において載置台PDの温度は、例えば20[℃](D=20[℃])の程度以上であり得る。工程K24は、工程K23の終了に応じて、載置台PDへの入熱を終了する。
【0038】
工程K23は、フッ素を含むガスと酸素を含むガスとの混合ガスを用いて反応生成物RMの除去を行い得る。当該混合ガスのうちフッ素を含むガスは、CF

、NF

、C



の少なくとも一を含み得る。当該混合ガスのうち酸素を含むガスは、O

、O

、CO、CO

、COSの少なくとも一を含み得る。工程K23では、比較的に高い高周波電力を用いて当該混合ガスのプラズマを生成し、反応生成物RMを除去する。
【0039】
図4および図5を参照して、温調システムCSの動作を説明する。図4のタイミングチャートに示す温調システムCSの動作(温調方法)は、制御部Cntの制御によって実現され、工程K2において実行される。温調方法は、ウエハWが載置される載置台PDの温度を冷媒によって調節する温調方法である。
【0040】
まず、工程K21において、膨張弁EV1を開とし分流弁EV2を閉としつつ膨張弁EV1の開度を調節することによって、載置台PDの温度をC[℃]に調節する。この場合、載置台PDへの入熱は無く、載置台PDへの入熱は0[W]である。
【0041】
膨張弁EV1の開度は、温調方法の実行中において、一定の開度に維持される。熱交換部HEに供給される冷媒の圧力は、温調方法の実行中において、A[Pa]が維持される。熱交換部HEに供給される冷媒の気化温度(温調温度)は、温調方法の実行中において、B[℃]に維持される。
【0042】
工程K22において、載置台PDの温度がC[℃]からD[℃](C[℃]<D[℃])に昇温される。工程K22が開始されるタイミングTM1において、載置台PDにX[W]の熱量を入熱する。更に、分流弁EV2を更に開として分流弁EV2の開度を100[%]未満の値に調節する。
【0043】
このために、熱交換部HEに供給される冷媒の乾き度は、100[%]未満の値となる。従って、載置台PDからの抜熱量は、入熱量X[W]よりも少なくなり得る。これによって、載置台PDの温度は上昇し、工程K22の終了時(工程K23の開始時)のタイミングTM2においてD[℃]となり得る。
【0044】
載置台PDの温度がD[℃]となるタイミングTM2に至ると、工程K23が実行される。
工程K23の実行中は、載置台PDの温度がD[℃]以上に維持される。
【0045】
工程K23が終了すると、工程K24に移行して、載置台PDへの入熱を終了すると共に、分流弁EV2を閉とする。これにより、熱交換部HEに供給される冷媒の乾き度は概ね0[%]となり、載置台PDからの抜熱量は0[W]となり、載置台PDの温度はC[℃]となる。
【0046】
このように、載置台PDをクリーニングする工程K2によれば、載置台PDの温度を上昇させて反応生成物RMを除去することができるので、比較的に高い温度で良好に反応生成物RMの除去が可能となる。
【0047】
なお、分流弁EV2の開度の調節によって、載置台PDの温度がD[℃]に至るまでの時間が調節され得る。例えば、図4に示すように、載置台PDへの入熱を終了し分流弁EV2を閉とするタイミングTM2に載置台PDの温度をD[℃]に至るようにする場合、タイミングTM1とタイミングTM2との間の時間を長くするほど(タイミングTM2を遅らせるほど)、分流弁EV2の開度を低減させる。
【0048】
図5は、載置台PDの昇温時(タイミングTM1以降タイミングTM2以前の間)のPh線図を示す図である。図5には、飽和液線LSLおよび飽和蒸気線LSVが記載されている。図5には、過熱蒸気領域ZN1、湿り蒸気域ZN2、過冷却領域ZN3が示されている。
【0049】
まず冷媒は、熱交換部HEから圧縮器CMに供給される(状態ET1)。この後に冷媒は、圧縮器CMによって圧縮される。圧縮後の冷媒は、圧縮器CMから凝縮器CDaと分流弁EV2とに分流される。
【0050】
凝縮器CDaに分流された冷媒(状態ET2)は、凝縮器CDaによって凝縮される。凝縮後に膨張弁EV1に供給される冷媒は、乾き度が概ね0[%]の冷媒である(状態ET3)。
(【0051】以降は省略されています)

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