特許 6195481 クリーニング方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6195481

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】クリーニング方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20170904BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101H

   H01L21/302 101B

   H05H1/46 M

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-142981(P2013-142981)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-18836(P2015-18836A)

(43)【公開日】2015年1月29日

【審査請求日】2016年4月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】菊池 秋広

(72)【発明者】

【氏名】戸村 光宏

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２１４５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１８６９５２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−２５３７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１６２９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０３３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０２８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８４３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１４２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５１３１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０５Ｈ １／００−１／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器と、
前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部と、
前記処理容器内に設けられた、前記保持部と対向する電極板と、
処理ガスを供給するガス供給源と、
前記基板の第１の面内位置に対応する第１の領域と、前記第１の面内位置とは前記基板の面内位置が異なる第２の面内位置に対応する第２の領域と、に区画された複数のガス流路が形成され、前記処理ガスを、前記ガス供給源から前記複数のガス流路を介して前記保持部と前記電極板との間の空間へと吐出するガス供給部と、
前記保持部又は前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給することによって、前記空間内の前記処理ガスをプラズマ化する高周波電源と、
を有する基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第１の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第２の流量よりも小さくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第１の領域に対応する第１のガス流路をクリーニングする、第１のクリーニング工程と、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第３の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第４の流量よりも大きくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第２の領域に対応する第２のガス流路をクリーニングする、第２のクリーニング工程と、
を有する、クリーニング方法。

【請求項2】

前記第１の流量と前記第２の流量との比は、０：１００〜４０：６０の範囲内であり、
前記第３の流量と前記第４の流量との比は、１００：０〜６０：４０の範囲内である、
請求項１に記載のクリーニング方法。

【請求項3】

前記第１の面内位置は、前記基板を中心側からセンター部及びエッジ部に区画した場合に、前記センター部及び前記エッジ部のいずれか一方であり、
前記第２の面内位置は、前記センター部及び前記エッジ部の他方である、
請求項１又は２に記載のクリーニング方法。

【請求項4】

前記第１の面内位置は、前記基板を中心側からセンター部、ミドル部及びエッジ部に区画した場合に、前記センター部、前記ミドル部及び前記エッジ部の少なくとも１又は２の領域を含み、
前記第２の面内位置は、前記センター部、前記ミドル部及び前記エッジ部の残りの領域である、
請求項１又は２に記載のクリーニング方法。

【請求項5】

前記第１の面内位置は、前記基板を中心側からセンター部、ミドル部、エッジ部及びベリーエッジ部に区画した場合に、前記センター部、前記ミドル部、前記エッジ部及び前記ベリーエッジ部の１乃至３の領域を含み、
前記第２の面内位置は、前記センター部、前記ミドル部、前記エッジ部及び前記ベリーエッジ部の残りの領域である、
請求項１又は２に記載のクリーニング方法。

【請求項6】

前記クリーニング方法は、少なくとも前記第１のガス流路及び前記第２のガス流路に付着した、炭素を含む堆積物をクリーニングする方法であり、前記処理ガスは、酸素ガスを含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項7】

前記第１のクリーニング工程の前に、酸素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第３のクリーニング工程を含む、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項8】

前記第２のクリーニング工程の後に、フッ素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第４のクリーニング工程を含む、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項9】

前記第４のクリーニング工程の後に、酸素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第５のクリーニング工程を含む、
請求項８に記載のクリーニング方法。

【請求項10】

前記第１のクリーニング工程の前に、酸素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第３のクリーニング工程を含み、
前記第２のクリーニング工程の後に、フッ素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第４のクリーニング工程を含み、
前記第４のクリーニング工程の後に、酸素を含む処理ガスのプラズマによって少なくとも前記処理容器の内壁をクリーニングする、第５のクリーニング工程を含み、
前記第３のクリーニング工程、前記第４のクリーニング工程及び前記第５のクリーニング工程では、前記第１の領域に供給する前記処理ガスの流量と、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの流量とが同じ流量である、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項11】

前記ガス供給部は、前記電極板の内部に形成されたシャワーヘッドである、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項12】

基板処理装置であって、
処理容器と、
前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部と、
前記処理容器内に設けられた、前記保持部と対向する電極板と、
処理ガスを供給するガス供給源と、
前記基板の第１の面内位置に対応する第１の領域と、前記第１の面内位置とは前記基板の面内位置が異なる第２の面内位置に対応する第２の領域と、に区画された複数のガス流路が形成され、前記処理ガスを、前記ガス供給源から前記複数のガス流路を介して前記保持部と前記電極板との間の空間へと吐出するガス供給部と、
前記保持部又は前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給することによって、前記空間内の前記処理ガスをプラズマ化する高周波電源と、
前記基板処理装置の作動を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第１の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第２の流量よりも小さくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第１の領域に対応する第１のガス流路をクリーニングする、第１のクリーニング工程と、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第３の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第４の流量よりも大きくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第２の領域に対応する第２のガス流路をクリーニングする、第２のクリーニング工程と、
を含む工程を実施するよう前記基板処理装置を制御する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クリーニング方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置として、プラズマを使用して半導体デバイス用のウエハ等の基板に対して、エッチング等の所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が広く知られている。

【0003】

プラズマ処理装置は、例えば、内部にプラズマが発生する処理容器、対向して設けられた上部電極及び下部電極、及び、この上部電極及び下部電極に挟まれた空間にガス供給孔を介して処理ガスを供給するガス供給部等を有して構成される。そして、対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくともいずれか一方に高周波電力を印加して、その電界エネルギーにより処理ガスを励起させてプラズマを生成し、生成された放電プラズマによって基板にプラズマ処理を施す。

【0004】

プラズマ処理装置において、デポ性の反応ガスを処理ガスとして用いた場合、処理ガスから生じた反応生成物が、処理容器やガス供給孔の内部表面（内壁）に付着する。反応生成物の付着は、製造される半導体デバイスへのパーティクル付着による欠陥や、プラズマ処理装置の故障の原因となる。そのため、特許文献１に例示されるように、所定期間毎に処理容器内に付着した反応生成物を除去するためのクリーニング処理が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−２１４５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１の方法では、処理ガスを供給するガス供給部のガス流路及びガス供給孔に付着した反応生成物のクリーニング効果が低いという問題点を有していた。

【0007】

上記課題に対して、ガス流路、ガス供給孔及び基板処理装置の処理容器に付着した反応生成物を効率的に除去できる、クリーニング方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一の様態では、
処理容器と、
前記処理容器内に設けられた、基板を保持する保持部と、
前記処理容器内に設けられた、前記保持部と対向する電極板と、
処理ガスを供給するガス供給源と、
前記基板の第１の面内位置に対応する第１の領域と、前記第１の面内位置とは前記基板の面内位置が異なる第２の面内位置に対応する第２の領域と、に区画された複数のガス流路が形成され、前記処理ガスを、前記ガス供給源から前記複数のガス流路を介して前記保持部と前記電極板との間の空間へと吐出するガス供給部と、
前記保持部又は前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を供給することによって、前記空間内の前記処理ガスをプラズマ化する高周波電源と、
を有する基板処理装置のクリーニング方法であって、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第１の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第２の流量よりも小さくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第１の領域に対応する第１のガス流路をクリーニングする、第１のクリーニング工程と、
前記第１の領域に供給する前記処理ガスの第３の流量を、前記第２の領域に供給する前記処理ガスの第４の流量よりも大きくして、前記処理ガスのプラズマによって、前記複数のガス流路のうち前記第２の領域に対応する第２のガス流路をクリーニングする、第２のクリーニング工程と、
を有する、クリーニング方法が提供される。

【発明の効果】

【0009】

ガス流路、ガス供給孔及び基板処理装置の処理容器に付着した反応生成物を効率的に除去できる、クリーニング方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図である。

【図2】図１の基板処理装置のガス流路近傍の概略拡大図である。

【図3】本実施形態に係るクリーニング方法の一例のフロー図である。

【図4】本実施形態に係るクリーニング方法の効果の一例を説明するための概略図である。

【図5】本実施形態に係るクリーニング方法の終点検出の一例を説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0012】

（基板処理装置）
先ず、本実施形態に係るクリーニング方法を実施できる基板処理装置の構成について、説明する。本実施形態に係るクリーニング方法を実施できる基板処理装置としては、特に限定されないが、被処理体としての半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷと呼ぶ）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる、平行平板型（容量結合型とも言う）のプラズマ処理装置が挙げられる。なお、本明細書では、被処理体として半導体ウエハＷについて説明するが、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。

【0013】

図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図を示す。

【0014】

基板処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器１０と、この処理容器１０内に処理ガスを供給するガス供給源１５とを有する。処理ガスは、処理の種類や、処理対象膜の種類等に応じて、適宜選択される。

【0015】

処理容器１０は電気的に接地されており、処理容器１０内には下部電極２０（保持部に対応）と、これに対向して平行に配置された上部電極２５（電極板に対応）とが設けられている。

【0016】

下部電極２０は、被処理体である、単層膜又は積層膜等が形成された半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷと呼ぶ）を載置する載置台としても機能する。

【0017】

下部電極２０及び上部電極２５の少なくとも一方、図１では下部電極２０には、２周波重畳電力を供給する電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源３４を備える。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して下部電極２０に電気的に接続される。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して下部電極２０に電気的に接続される。

【0018】

第１整合器３３及び第２整合器３５は、各々、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものである。処理容器１０内にプラズマが生成されているときには、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の各々について、内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

【0019】

上部電極２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介して処理容器１０の天井部に取り付けられている。上部電極２５は、図１に示すように電気的に接地されていても良い。あるいは、上部電極２５を図示しない可変直流電源と接続して、所定の直流（ＤＣ）電圧が印加されるように構成しても良い。

【0020】

上部電極２５には、後述するガス供給源１５から導入されたガスを拡散する拡散室５０が設けられている。拡散室５０内には、図１に例示的に示すように、Ｏリングから成る１つ以上の環状隔壁部材２６が設けられている。１つ以上の環状隔壁部材２６は、各々、上部電極２５の径方向、即ち、処理されるウエハＷの面内位置において、異なる位置に配置される。図１の例では、環状隔壁部材２６は、上部電極２５の径方向に対して中心側から、第１の環状隔壁部材２６ａ、第２の環状隔壁部材２６ｂ、第３の環状隔壁部材２６ｃが配置されている。これにより、拡散室５０は、中心側から第１の拡散室５０ａ、第２の拡散室５０ｂ、第３の拡散室５０ｃ及び第４の拡散室５０ｄに分割される。この場合、例えば、処理されるウエハＷのセンター部に対応して第１の拡散室５０ａが、センター部に対応して第２の拡散室５０ｂが、エッジ部に対応して第３の拡散室５０ｃが、ベリーエッジ部に対応して第４の拡散室５０ｄが形成される。

【0021】

環状隔壁部材２６の数は、１つ以上であれば特に制限されず、例えばＮ個の環状隔壁部材２６を配置することにより、Ｎ＋１個に分割された拡散室５０を設置することができる。

【0022】

拡散室５０ａ〜５０ｄには、各々、ガス導入口４５ａ〜４５ｄが形成され、このガス導入口４５ａ〜４５ｄを介して、ガス供給源１５から各種処理ガスを拡散室５０ａ〜２５ｄへと導入することができる。

【0023】

図２に、図１の基板処理装置１のガス流路５５近傍の拡大概略図を示す。図２に示すように、上部電極２５には、この拡散室５０からの処理ガスを処理容器１０内に供給するための、多数のガス流路５５ａが形成されている。

【0024】

図１では図示を省略しているが、上部電極２５の、下部電極２０側の表面には、上部電極２５をプラズマや傷から保護すると共に、メタルコンタミを抑制するための、石英等の絶縁性セラミックスから構成されるカバー部材２７が配置される。カバー部材２７にも、前述した上部電極２５のガス流路５５ａに対応してガス流路５５ｂが形成されている。上部電極２５のガス流路５５ａは、カバー部材２７に近い側の孔径が小さくなる構成を有している。これにより、外部からの漏出ガスの混入を低減することができる。

【0025】

ガス供給源１５からの処理ガスは、先ず、ガス導入口４５ａ〜４５ｄを介して拡散室５０ａ〜５０ｄに分配供給される。そして、拡散室５０に供給された処理ガスは、ガス流路５５ａ、５５ｂを経て、カバー部材２７に形成されたガス供給孔２８を介して、処理容器１０内に供給される。以上から、かかる構成の上部電極２５は、処理ガスを供給するガスシャワーヘッドとしても機能する。

【0026】

処理容器１０の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によって排気が行われることによって、処理容器１０内を所定の真空度に維持することができる。

【0027】

処理容器１０の側壁には、ゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器１０からウエハＷの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。

【0028】

また、処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延在する図示しない磁石が、例えば上下２段に配置されていても良い。磁石を配置する場合、下部電極２０と上部電極２５との間の空間には、高周波電力により鉛直方向にＲＦ電界が形成されるとともに、水平方向に磁界が形成される。これらの直交電磁界を用いるマグネトロン放電により、下部電極２５の表面近傍には高密度のプラズマを形成することができる。

【0029】

基板処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１５の記録領域とを有している。

【0030】

ＣＰＵ１０５は、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、各種プラズマ処理（クリーニング処理、エッチング処理、アッシング処理等）を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種プロセスガス流量、チャンバ内温度（例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度）等が記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするように構成されていても良い。

【0031】

（クリーニング方法）
次に、上述の基板処理装置１を使用した、本実施形態に係るクリーニング方法について、説明する。なお、本実施形態のクリーニング方法に基づくクリーニング処理時において、処理容器１０内の圧力、電力供給装置３０による高周波電力の出力、クリーニング時間等については、当業者が適宜設定することができる。

【0032】

図３に、本実施形態に係るクリーニング方法の一例のフロー図を示す。

【0033】

本実施形態のクリーニング方法は、例えば、上述した基板処理装置１を用いてウエハＷにＲＩＥ処理等のプラズマ処理を施した後に実施される。ウエハＷをプラズマ処理する際に、処理ガスから生じた反応生成物は、上部電極２５の表面、処理容器１０の側壁、ガス供給孔２８の内部表面等に付着する。この反応生成物を除去するために、以下に述べるクリーニング方法が実施される。なお、主に、上部電極２５の表面や処理容器１０の側壁等に付着した反応生成物を除去する方法は既に知られているが、本明細書では併せて説明する。

【0034】

先ず、Ｓ２００では、上述した基板処理装置１において、プラズマ処理が施されたウエハＷを処理容器１０から搬出する。なお、本実施形態に係るクリーニング方法は、ウエハＷが処理容器１０内に収容された状態で実施しても良い。

【0035】

次に、Ｓ２１０では、処理容器１０内に酸素ガスを導入すると共に、下部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を印加して、酸素ガスのプラズマを生成させる。これにより、酸素ガスから酸素ラジカル（及び酸素イオン）が生成される。酸素ラジカルは、処理容器１０の内壁（及び上部電極２５の表面）等に付着した反応生成物と反応することによって、この反応生成物を分解して除去する。なお、分解された反応生成物や酸素ラジカル等は、基板処理装置の排気装置６５によって排気口６０から排出される。

【0036】

しかしながら、Ｓ２１０の工程では、ガス供給孔２８の内部表面等に付着した反応生成物を除去することは困難である。図４に、本実施形態に係るクリーニング方法の効果の一例を説明するための概略図を示す。より具体的には、図４は、基板処理装置１のガス供給孔２８近傍の概略図である。図４における下方向の矢印は、クリーニングガスの移動方向を概略的に示すものであり、上方向の矢印は、クリーニングガスのプラズマによって発生したラジカルの移動方向を概略的に示すものである。また、図４における無地は、ラジカルの分布領域を概略的に示すものである。

【0037】

図４（ａ）に示すように、従来のクリーニング方法では、クリーニングガスである酸素ガスを、拡散室５０からガス流路５５ａ、５５ｂを介して処理容器１０へと高い流量で供給する。そのため、処理容器１０内で生成した酸素ラジカルは、処理容器１０からガス流路５５ｂ、５５ａへと入り込むことが困難である。そのため、ガス流路５５上に付着した反応生成物Ｒは、上述したＳ２１０のクリーニング処理では、長時間処理が施された場合であっても、少なくとも一部の反応生成物Ｒが除去されずに残存する。

【0038】

そこで、本実施形態においては、環状隔壁部材２６によって少なくとも２つ以上のゾーンに区画された拡散室５０に関して、供給されるクリーニングガスの流量が大きい領域と、供給されるクリーニングガスの流量が小さい領域とが生じるように、クリーニングガスを供給する。別の言い方をすると、環状隔壁部材２６によって少なくとも２つ以上のゾーンに区画された拡散室５０に関して、ウエハＷの第１の面内位置に対応する第１の領域に、第１の流量でクリーニングガスを供給すると共に、第１の面内位置とはウエハＷの面内位置が異なる第２の面内位置に対応する第２の領域に、第１の流量よりも流量が大きい第２の流量でクリーニングガスを供給する（Ｓ２２０）。別の言い方をすると、第１の流量を、第２の流量よりも小さくして、クリーニング処理を実施する。

【0039】

第２の流量でクリーニングガスを導入した第２の領域に対応するガス供給孔２８では、前述の図４（ａ）を用いて説明したように、処理容器１０内で生成したラジカルは処理容器１０からガス流路５５ａ、５５ｂへと入り込むことが困難である。しかしながら、第２の流量よりも流量が小さい第１の流量でクリーニングガスを導入した第１の領域に対応するガス供給孔２８では、図４（ｂ）に示すように、処理容器１０内で生成したラジカルが、処理容器１０からガス流路５５ａ、５５ｂへと入り込むことが容易となる。入り込んだラジカルは、ガス流路５５の内部表面上に付着した反応生成物Ｒを分解して除去する、即ち、第１の領域に対応するガス流路５５は、この入り込んだラジカルによってクリーニングされる。

【0040】

次に、第１の領域に、第３の流量で酸素ガスを供給すると共に、第２の領域に、第３の流量よりも流量が小さい第４の流量で酸素ガスを供給する（Ｓ２３０）。別の言い方をすると、第３の流量を、第４の流量よりも大きくして、クリーニング処理を実施する。

【0041】

これにより、今度は、第２の領域に対応するガス流路５５に酸素ラジカルが入り込むことが可能になるため、第２の領域に対応するガス流路５５も、クリーニングされる。

【0042】

Ｓ２２０で供給される第１の流量と第２の流量との間の流量比は、限定されないが、例えば０：１００〜４０：６０の範囲内とすることが好ましい。同様に、Ｓ２３０で供給される第３の流量と第４の流量との間の流量比は、限定されないが、例えば１００：０〜６０：４０の範囲内とすることが好ましい。なお、第１の流量と第２の流量との間の流量比は、第４の流量と第３の流量との間の流量比と、同じであっても良いし、異なっていても良い。図１の基板処理装置１を用いたプラズマ処理の処理条件等によって、ガス流路５５に付着する反応生成物Ｒは異なる。そのため、反応生成物Ｒの付着量に応じて、前述の流量比やクリーニング時間を調整することにより、ガス流路５５内の反応生成物Ｒを十分に除去することが重要である。

【0043】

本実施形態においては、拡散室５０を環状隔壁部材２６によって少なくとも２つ以上のゾーンに区画する。例えば、１つの環状隔壁部材２６を使用することにより、拡散室５０を、例えばウエハＷのセンター部とエッジ部に対応する、２つのゾーンに区画することができる。この場合、第１の領域をセンター部に対応させ、第２の領域をエッジ部に対応させても良いし、第１の領域をエッジ部に対応させ、第１の領域をセンター部に対応させても良い。

【0044】

また、別の形態では、２つの環状隔壁部材２６を使用することにより、拡散室５０を、例えばウエハＷのセンター部、ミドル部、エッジ部に対応する、３つのゾーンに区画することができる。この場合、例えば。第１の領域をセンター部に対応させ、第２の領域をミドル部及びエッジ部に対応させても良いし、その逆でも良い。また、第１の領域をセンター部及びミドル部に対応させ、第２の領域をエッジ部に対応させても良いし、その逆でも良い。さらに、第１の領域をセンター部及びエッジ部に対応させ、第２の領域をミドル部に対応させても良いし、その逆でも良い。

【0045】

さらに、別の形態では、３つの環状隔壁部材２６を使用することにより、例えばウエハＷのセンター部、ミドル部、エッジ部、ベリーエッジ部に対応する、４つのゾーンに区画することができる。この場合も、第１の領域及び第２の領域の割当は、如何なる組み合わせであっても良い。

【0046】

即ち、例えばＮ個の環状隔壁部材２６を配置することにより、Ｎ＋１個に分割された拡散室５０を設置した場合、Ｎ＋１個の拡散室を、当業者は適宜、第１の領域及び第２の領域に割り当てることができる。第１の流量が第２の流量よりも、相対的に流量が小さい場合、先ず、Ｓ２２０で第１の領域に対応するガス流路５５がクリーニングされ、その後、Ｓ２３０で第２の領域に対応するガス流路５５がクリーニングされる。

【0047】

Ｓ２２０及びＳ２３０におけるクリーニング時間は、限定されないが、通常、Ｓ２１０のクリーニング時間に対して、半分程度のクリーニング時間とされる。

【0048】

なお、Ｓ２２０及びＳ２３０では、ガス流路５５ａ、５５ｂを効率的にクリーニング可能であるのみならず、上部電極２５の表面、処理容器１０の側壁等に付着した反応生成物もクリーニングすることができる。そのため、例えばＳ２１０で説明した従来のクリーニング方法と比較して、全体のクリーニング時間を低減することができる。また、本実施形態のクリーニング方法は、後述する第２の実施形態で説明するように、容易に正確な終点検出が可能であるという特徴を有する。

【0049】

Ｓ２１０、Ｓ２２０及びＳ２３０によるクリーニング処理において、一例として酸素ガスを含む処理ガスを使用することができる。この場合、酸素イオンや酸素ラジカルが発生するため、基板処理装置１の構成要素の材質としてシリコン等が使用されていると、これらが反応して酸化珪素（ＳｉＯ_２）等の酸化物が生成することがある。生成した酸化物は、例えば、上部電極２５の表面、処理容器１０の側壁等に付着する。そのため、本実施形態においては、Ｓ２４０で、処理容器１０内に、フッ素含有ガスを含む処理ガスを導入すると共に、下部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を印加して、処理ガスのプラズマを生成させることが好ましい。これにより、フッ素含有ガスからフッ素イオンやフッ素ラジカルが生成される。フッ素イオンやフッ素ラジカルは、上部電極２５の表面、処理容器１０の側壁等に付着した酸化物と反応して分解する。なお、分解された反応生成物、フッ素イオン、フッ素ラジカル等は、基板処理装置の排気装置６５によって排気口６０から排出される。

【0050】

Ｓ２４０におけるフッ素含有ガスとしては、例えばＣ_ｘＦ_２ｘ＋２等で表されるフルオロカーボン直鎖飽和型のガス、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｆ_８等を使用することができる。また、その他のガスを含む混合ガスであっても良い。

【0051】

そして、Ｓ２４０の後には、追加のクリーニング処理（Ｓ２５０）として、処理容器１０内に酸素ガスを導入すると共に、下部電極２０にプラズマ生成用の高周波電力を印加して、酸素ガスのプラズマを生成させる。これにより、酸素ガスから酸素ラジカル（及び酸素イオン）が生成され、処理容器１０内に残存する反応生成物や酸化物を分解して、除去することができる。分解された反応生成物、酸化物、イオン、ラジカル等は、基板処理装置の排気装置６５によって排気口６０から排出される。そして、本実施形態のクリーニング方法を終了する。

【0052】

（第１の実施形態）
次に、具体的な実施形態を挙げて、本発明を更に詳細に説明する。先ず、本実施形態のクリーニング方法が、ガス供給孔に付着した反応生成物を効率的に除去できることを確認した実施形態について、説明する。

【0053】

図１の基板処理装置１に対して、環状隔壁部材２６を１つ配置し、拡散室５０を中心側から、センター部とエッジ部との２つのゾーンに区画した。この基板処理装置１を用いて所定の枚数のウエハにプラズマ処理を施した。プラズマ処理後、ウエハを搬出し（Ｓ２００参照）、プラズマ処理後の基板処理装置１に対して、図３に示したフロー図に基づき、下記のガス種及びガス流量比でクリーニング処理を施した。

【0054】

ガス種、ガス流量比としては、
［Ｓ２１０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス及びＨｅガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
［Ｓ２２０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５：９５
［Ｓ２３０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝９５：５
［Ｓ２４０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：ＣＦ_４ガス及びＯ_２ガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
［Ｓ２５０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス及びＨｅガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
とした。

【0055】

また、比較の実施形態として、同様の基板処理装置１を用いて、上述のＳ２２０及びＳ２３０のステップを行わない従来のクリーニング処理を、下記の条件で施した。

【0056】

ガス種及びガス流量比の条件としては、
［Ｓ２１０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
［Ｓ２４０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：ＣＦ_４ガス及びＯ_２ガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
［Ｓ２５０のガス種及びガス流量比］
ガス種 ：Ｏ_２ガス及びＨｅガス
ガス流量比 ：センター部：エッジ部＝５０：５０
とした。

【0057】

本実施形態に係るクリーニング方法を実施後、上部電極２５及びカバー部材２７に形成されたガス流路５５及びガス供給孔２８を、目視により確認したところ、反応生成物Ｒの付着は確認されなかった。一方、比較の実施形態に係るクリーニング方法を実施後のガス流路には、反応生成物Ｒが残留していた。このことから、本実施形態に係るクリーニング方法は、ガス流路５５及びガス供給孔２８を、効率的にクリーニングできることがわかった。

【0058】

（第２の実施形態）
次に、本実施形態のクリーニング方法が、反応生成物を安定的に除去できることを確認した実施形態について、説明する。

【0059】

図１の基板処理装置１に対して、環状隔壁部材２６を１つ配置し、拡散室５０を中心側から、センター部とエッジ部との２つのゾーンに区画した。この基板処理装置１を用いて所定の枚数のウエハに対するプラズマ処理と、このプラズマ処理後に、第１の実施形態と同様のクリーニング処理とを、繰り返した。なお、プラズマ処理では、炭素を含むデポ性の反応生成物が発生するプラズマ処理を施した。また、クリーニング処理においては、処理容器１０内のプラズマ発光スペクトルから、炭素を含む反応生成物と酸素ガスのプラズマとが反応することによる発生する一酸化炭素ラジカル（483nm）の発光強度を検出し、クリーニング処理の終点検出を行った。なお、終点検出は、発光強度の時間に対する傾きが０となる場合のクリーニング時間を検出した。

【0060】

図５に、本実施形態に係るクリーニング方法の終点検出の一例を説明するための概略図を示す。なお、図５の横軸はウエハＷの処理枚数であり、縦軸は終点検出時のクリーニング時間である。

【0061】

図５に示されるように、本実施形態に係るクリーニング方法は、終点検出時のクリーニング時間が安定している。クリーニング方法によって終点検出時のクリーニング時間が不安定である場合、クリーニング時に除去できていない反応生成物が存在することを意味する。したがって、終点検出時のクリーニング時間が安定している本実施形態に係るクリーニング方法は、プラズマ処理を繰り返した場合であっても、反応生成物を安定的に除去できるプロセスであることがわかった。

【0062】

なお、上記本実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 基板処理装置
１０ 処理容器
１５ ガス供給源
２０ 下部電極
２５ 上部電極
２６ 環状隔壁部材
２７ カバー部材
２８ ガス供給孔
３０ 電力供給装置
３２ 第１高周波電源
３３ 第１整合器
３４ 第２高周波電源
３５ 第２整合器
４０ シールドリング
４５ ガス導入口
５０ 拡散室
５５ ガス流路
６０ 排気口
６５ 排気装置
１００ 制御装置
１０５ ＣＰＵ
１１０ ＲＡＭ
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】