特許 7183090 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20221128BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20221128BHJP

   H05H 1/00 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 103

H01L21/302 101B

H01L21/302 101M

H05H1/46 A

H05H1/00 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019053837

(22)【出願日】2019-03-20

(65)【公開番号】P2020155648

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-12-09

(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】酒井 永典

【審査官】高柳 匡克

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２４６３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９１３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２４２１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３６１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１０６４７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－３１３２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／０１５７２４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０５Ｈ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ処理装置内のプラズマ発光強度を測定する検出器を用いたプラズマ処理方法であって、
プラズマの生成領域を通り、前記プラズマ処理装置の内壁に至る第１の光軸を持つ第１のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、
プラズマの生成領域を通らず、前記プラズマ処理装置の内壁に至る第２の光軸を持つ第２のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、
検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分又は比率に基づき、前記プラズマ処理装置の内壁の状態を判定する工程を、
有する、プラズマ処理方法。

【請求項2】

前記判定する工程は、判定した前記プラズマ処理装置の内壁の状態に応じて、前記プラズマ処理装置内のコンディショニングの開始及び終了の少なくともいずれかを判定する、
請求項１に記載のプラズマ処理方法。

【請求項3】

前記コンディショニングは、ドライクリーニング、シーズニング及びプリコーティングの少なくともいずれかである、
請求項２に記載のプラズマ処理方法。

【請求項4】

前記判定する工程は、検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分が第１の閾値を越えたとき、ドライクリーニングを開始すると判定し、
検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分が正常範囲に収まっている状態が第１の所定時間以上経過したとき、前記ドライクリーニングを終了すると判定する、
請求項１～３のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項5】

前記判定する工程は、シーズニングを開始した後、検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分が正常範囲に収まっている状態が第２の所定時間以上経過したとき、前記シーズニングを終了すると判定する、
請求項１～４のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項6】

前記検出器は、検出する光の向きを変える機構を有し、
前記機構を用いて前記第１の光軸を持つ光及び前記第２の光軸を持つ光を検出する、
請求項１～５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項7】

前記検出器は、前記第１の光軸を持つ光を検出する第１の検出器と、前記第２の光軸を持つ光を検出する第２の検出器とを有し、
前記第１の検出器から前記第１の光軸を持つ光を検出し、
前記第２の検出器から前記第２の光軸を持つ光を検出する、
請求項１～５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項8】

前記検出する工程は、プラズマの生成領域を通らず、前記プラズマ処理装置の内壁の周方向の複数のポイントに至る複数の第２の光軸を持つ光を用いて測定した複数の第２のプラズマ発光強度を検出し、
前記判定する工程は、検出した前記第１のプラズマ発光強度と複数の前記第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分又は比率に基づき、前記プラズマ処理装置の内壁の状態を判定する、
請求項１～７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項9】

前記判定する工程は、検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分の少なくともいずれかが第１の閾値を越えたとき、ドライクリーニングを開始すると判定し、
検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分のすべてが正常範囲に収まっている状態が第１の所定時間以上経過したとき、前記ドライクリーニングを終了すると判定する、
請求項８に記載のプラズマ処理方法。

【請求項10】

前記判定する工程は、検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分のすべてが正常範囲に収まっている状態が第２の所定時間以上経過したとき、シーズニングを終了すると判定する、
請求項８に記載のプラズマ処理方法。

【請求項11】

処理容器と、前記処理容器内のプラズマ発光強度を測定する検出器と、制御部とを用いたプラズマ処理方法であって、
前記制御部は、
プラズマの生成領域を通り、プラズマ処理装置の内壁に至る第１の光軸を持つ第１のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、
プラズマの生成領域を通らず、前記プラズマ処理装置の内壁に至る第２の光軸を持つ第２のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、
検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分又は比率に基づき、前記プラズマ処理装置の内壁の状態を判定する工程と、を実行する、
プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プラズマの発光強度の変化によりエッチングの終点検出を行うドライエッチング装置が知られている。例えば、特許文献１は、半導体基板近傍のプラズマの発光強度を測定する第１の検出器と、第１の電極上に設置された被エッチング材料近傍のプラズマの発光強度を測定する第２の検出器とを具備し、第１の検出器が測定する発光強度と第２の検出器が測定する発光強度を演算し、その演算結果の変化によりエッチングの終点検出を行うことを提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－５５３６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ＯＥＳ（発光分光法）では、プラズマの発光強度を測定することでプラズマの状態を検出できる。プラズマは、プラズマ処理装置の内壁の状態の影響を受ける。よって、プラズマ処理装置の内壁の状態を制御することは重要である。

【0005】

本開示は、プラズマ処理装置の内壁の状態を精度良く判定することが可能なプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の態様によれば、プラズマ処理装置内のプラズマ発光強度を測定する検出器を用いたプラズマ処理方法であって、プラズマの生成領域を通り、前記プラズマ処理装置の内壁に至る第１の光軸を持つ第１のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、プラズマの生成領域を通らず、前記プラズマ処理装置の内壁に至る第２の光軸を持つ第２のプラズマ発光強度を前記検出器で検出する工程と、検出した前記第１のプラズマ発光強度と前記第２のプラズマ発光強度との差分又は比率に基づき、前記プラズマ処理装置の内壁の状態を判定する工程を、有する、プラズマ処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一の側面によれば、プラズマ処理装置の内壁の状態を精度良く判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面模式図。

【図2】一実施形態に係る検出器の一例を示す図。

【図3】一実施形態に係る検出結果の一例を示す図。

【図4】一実施形態に係る発光強度の差分（壁の状態）を示す図。

【図5】一実施形態に係るプラズマ発光強度の測定処理を示すフローチャート。

【図6】一実施形態に係るシーズニング処理を示すフローチャート。

【図7】一実施形態に係るコンディショニングの開始及び終了を説明するための図。

【図8】一実施形態に係るドライクリーニング処理を示すフローチャート。

【図9】一実施形態の変形例１に係るドライクリーニング処理を示すフローチャート。

【図10】一実施形態に係る検出器の一例を示す図。

【図11】一実施形態の変形例２に係るシーズニング処理を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

[プラズマ処理装置]
まず、一実施形態にかかるプラズマ処理方法を実行するプラズマ処理装置１０について、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の一例として、平行平板型の容量結合（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）プラズマ処理装置の断面模式図を示す。

【0011】

最初に、図１（ａ）に示すプラズマ処理装置１０の構成について説明する。プラズマ処理装置１０は、処理容器１１と、その内部に配置された載置台１２とを有する。処理容器１１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなる円筒形の容器であり、接地されている。載置台１２は、基台１６と、基台１６の上に配置された静電チャック１３とを有する。載置台１２は、絶縁部材の保持部１４を介して処理容器１１の底部に配置されている。

【0012】

基台１６は、アルミニウム等で形成されている。静電チャック１３は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の誘電体で形成され、ウエハＷを静電吸着力で保持するための機構を有する。静電チャック１３には、中央にてウエハＷが載置され、外周にてウエハＷの周囲を囲む環状のエッジリング１５（フォーカスリングともいう）が載置される。

【0013】

処理容器１１の側壁と載置台１２の側壁の間には、環状の排気路２３が形成され、排気口２４を介して排気装置２２に接続されている。排気装置２２は、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプから構成される。排気装置２２は、処理容器１１内のガスを排気路２３及び排気口２４に導き、排気する。これにより、処理容器１１内の処理空間を所定の真空度に減圧する。

【0014】

排気路２３には、処理空間と排気空間とを分け、ガスの流れを制御するバッフル板２７が設けられている。バッフル板２７は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（例えば酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３））を被覆した環状部材であり、複数の貫通孔が形成されている。

【0015】

載置台１２は、第１の高周波電源１７及び第２の高周波電源１８に接続される。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力（以下、「ＨＦパワー」ともいう。）を載置台１２に印加する。第２の高周波電源１８は、例えば４０ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力（以下、「ＬＦパワー」ともいう。）を載置台１２に印加する。これにより、載置台１２は下部電極としても機能する。

【0016】

処理容器１１の天井の開口には、外周にリング状の絶縁部材２８を介してシャワーヘッド２０が設けられている。ＨＦパワーが載置台１２とシャワーヘッド２０との間に容量的に印加され、主にＨＦパワーによりガスからプラズマが生成される。

【0017】

プラズマ中のイオンは載置台１２に印加されたＬＦパワーにより載置台１２に引き込まれ、載置台１２に載置されたウエハＷに衝突し、これにより、ウエハＷ上の所定膜が効率的にエッチング等される。

【0018】

ガス供給源１９は、エッチング工程、クリーニング工程、シーズニング工程等の各プラズマ処理工程のプロセス条件に応じたガスを供給する。ガスは、ガス配管２１を介してシャワーヘッド２０内に入り、ガス拡散室２５を経て多数のガス通気孔２６から処理容器１１内にシャワー状に導入される。

【0019】

図１（ｂ）に示すプラズマ処理装置１０は、図１（ａ）に示すプラズマ処理装置１０とほぼ同一構成を有するが、第１の高周波電源１７の配置と後述する検出器４０の構成が異なる。図１（ｂ）のプラズマ処理装置１０では、第１の高周波電源１７が、シャワーヘッド２０に接続されている。第１の高周波電源１７は、例えば６０ＭＨｚのＨＦパワーをシャワーヘッド２０に印加する。

【0020】

制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。制御部３０は、ＲＡＭに記憶されたレシピに設定された手順に従い、各種のプラズマ処理工程の制御や装置全体の制御を行う。

【0021】

かかる構成のプラズマ処理装置１０においてプラズマ処理を行う際、まず、ウエハＷが、搬送アーム上に保持された状態で図示しないゲートバルブから処理容器１１内に搬入される。ウエハＷは、静電チャック１３上に載置される。ゲートバルブは、ウエハＷを搬入後に閉じられる。静電チャック１３の図示しない電極に直流電圧を印加することで、ウエハＷは、クーロン力によって静電チャック１３に吸着及び保持される。

【0022】

処理容器１１内の圧力は、排気装置２２により設定値に減圧され、処理容器１１の内部が真空状態に制御される。所定のガスがシャワーヘッド２０からシャワー状に処理容器１１内に導入される。ＨＦパワー及びＬＦパワーが載置台１２に印加される。図１（ａ）では、ＨＦパワーは、載置台１２に印加されるため、プラズマ生成領域Ｐは、ウエハＷの近傍になる。図１（ｂ）では、ＨＦパワーは、シャワーヘッド２０に印加されるため、プラズマ生成領域Ｐは、シャワーヘッド２０の近傍になる。

【0023】

主にＨＦパワーにより、導入されたガスからプラズマが生成され、プラズマの作用によりウエハＷにエッチング等のプラズマ処理が実行される。プラズマ処理が終了した後、ウエハＷは、搬送アーム上に保持され、処理容器１１の外部に搬出される。この処理を繰り返すことで連続してウエハＷが処理される。

【0024】

ウエハＷをプラズマ処理している間、処理容器１１の内部で発光した光が、側壁に設けられた窓４１を介して、検出器４０に入射される。

【0025】

検出器４０は、入射する光の向きを変える機能を有し、第１の光軸Ｌ１を持つ光及び第２の光軸Ｌ２を持つ光を検出する。第１の光軸Ｌ１は、ウエハＷ近傍のプラズマ生成領域Ｐを通り、処理容器１１の側壁１１ｂに至る。入射する光の向きを変える機能を用いて、検出器４０を天井に向けた後、検出器４０は、第２の光軸Ｌ２を持つ光を検出する。第２の光軸Ｌ２は、プラズマ生成領域Ｐを通らず、処理容器１１の天井壁１１ａに至る。

【0026】

図１（ｂ）では、検出器４０は、検出器４０ａと検出器４０ｂとを有している。検出器４０ａ、４０ｂは、入射する光の向きを変える機能を有さない。第１の光軸Ｌ１を持つ光及び第２の光軸Ｌ２を持つ光は、異なる窓４１ａ、４１ｂを通過して処理容器１１の内部から出射され、検出器４０ａ、４０ｂによりそれぞれ検出される。ただし、図１（ａ）に示したように同じ窓を通過させるようにしてもよい。

【0027】

検出器４０ａは、第１の光軸Ｌ１を持つ光を検出する。第１の光軸Ｌ１は、シャワーヘッド２０近傍のプラズマ生成領域Ｐを通り、処理容器１１の側壁１１ｂに至る。検出器４０ｂは、第２の光軸Ｌ２を持つ光を検出する。第２の光軸Ｌ２は、プラズマ生成領域Ｐを通らず、処理容器１１の側壁１１ｂに至る。

【0028】

検出器４０は、発光分光法（ＯＥＳ：Optical Emission Spectroscopy）を用いてプラズマの状態をモニタする。ＯＥＳでは、試料中の対象元素を放電プラズマによって蒸発気化励起し、得られる元素固有の輝線スペクトル（原子スペクトル）の波長を定性し、発光強度から定量を行う。ただし、ＯＥＳは、プラズマの状態をモニタする手法の一例であり、検出器４０は、プラズマの状態をモニタできれば、使用する手法はＯＥＳに限られない。

【0029】

なお、図２に示すように、検出器４０は、アクチュエータ４２の動力により上下、左右及び斜め方向に向きを変えることができる。かかる構成により、検出器４０は、検出する第１の光軸Ｌ１及び第２の光軸Ｌ２を移動させることができる。また、検出器４０は、第２の光軸Ｌ２'に移動させてもよいし、他の角度及び位置に移動させてもよい。これにより、複数方向のプラズマ発光強度を測定できる。そして、後述するように複数方向のプラズマ発光強度の差分に基づき、処理容器１１の内壁の状態を判定できる。なお、同じ窓４１を通過させて複数方向の光軸を有する光を検出した場合には、複数方向のプラズマ発光強度の差分を使用して内壁の状態を判定する際に、窓４１の曇り等の影響をキャンセルできる。

【0030】

図３は、処理容器１１内に所定流量のアルゴンガスを供給したときに、図２に示す第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて所定波長の第１のプラズマ発光強度を測定した結果を、別流量で測定したときのプラズマ発光強度で規格化したものを「Ｉ_Ｌ１」にて示す。加えて、図２に示す第２の光軸Ｌ２を持つ光を用いて所定波長の第２のプラズマ発光強度を測定した結果を、別流量で測定したときのプラズマ発光強度で規格化したものを「Ｉ_Ｌ２」にて示す。これによれば、第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて処理容器１１の中心のプラズマの状態を測定した結果と、第２の光軸Ｌ２を持つ光を用いて処理容器１１の端部のプラズマの状態を測定した結果と、には大きな変化はなかった。つまり、処理容器１１の中心のプラズマの状態の測定結果と、処理容器１１の端部のプラズマの状態の測定結果とは、外乱を同じだけ受けていることがわかった。

【0031】

そこで、シーズニングの所定枚数毎に第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて測定した第１のプラズマ発光強度（図４（ａ）の黒丸（Ｉ_Ｌ１））と、同タイミングに第２の光軸Ｌ２を持つ光を用いて測定した第２のプラズマ発光強度（白丸（Ｉ_Ｌ２））の差分を算出する。図２の例では、第１の光軸Ｌ１は、プラズマの生成領域Ｐを通る。よって、第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて測定される第１のプラズマ発光強度（黒丸（Ｉ_Ｌ１））は、プラズマの状態を示す。

【0032】

一方、第２の光軸Ｌ２は、プラズマの生成領域Ｐを通らず、処理容器１１の天井壁に至る。よって、第２の光軸Ｌ２を持つ光を用いて測定される第２のプラズマ発光強度（白丸（Ｉ_Ｌ２））は、プラズマの生成領域Ｐから拡散されたプラズマの状態と壁の状態を示す。

【0033】

したがって、図４（ａ）に矢印にて示す第１のプラズマ発光強度と第２のプラズマ発光強度との差分を算出することによって、プラズマの状態と外乱とを打ち消すことができる。つまり、図４（ｂ）の第１のプラズマ発光強度と第２のプラズマ発光強度との差分（丸（Ｉ_Ｌ１－Ｉ_Ｌ２））に基づき、処理容器１１の内壁の状態を判定することができる。

【0034】

［プラズマ発光強度の測定処理］
以下では、壁の状態を判定するために行うプラズマ発光強度の測定処理について、図５を参照して説明する。図５は、一実施形態に係るプラズマ発光強度の測定処理を示すフローチャートである。

【0035】

本処理が開始されると、検出器４０は、発光分光法（ＯＥＳ）に基づきプラズマ生成領域Ｐを通る第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて第１のプラズマ発光強度を測定する（ステップＳ１）。次に、検出器４０は、発光分光法に基づきプラズマ生成領域Ｐを通らない第２の光軸Ｌ２を持つ光を用いて第２のプラズマ発光強度を測定する（ステップＳ２）。

【0036】

次に、制御部３０は、測定を終了するかを判定する（ステップＳ３）。制御部３０は、測定を終了すると判定すると、本処理を終了する。制御部３０は、測定を終了しないと判定すると、次の測定時間になったかを判定する（ステップＳ４）。そして、制御部３０は、次の測定時間になるまで待つ。制御部３０は、次の測定時間になったと判定した場合、ステップＳ３に戻る。ステップＳ３以降において次の第１のプラズマ発光強度及び次の第２のプラズマ発光強度が測定される。かかる処理により、測定が終了するまで、ステップＳ３～Ｓ６が繰り返され、所定時間毎に第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度が測定される。所定時間毎に測定された第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度は、制御部３０に送信される。

【0037】

［シーズニング処理］
次に、第１のプラズマ発光強度及び次の第２のプラズマ発光強度の差分を用いたシーズニング処理について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、一実施形態に係るシーズニング処理を示すフローチャートである。図７は、一実施形態に係るコンディショニングの開始及び終了を説明するための図である。以下では、コンディショニング処理の一例として、シーズニング処理、ドライクリーニング処理を挙げて説明する。また、図７の横軸は、時間を示すが、製品ウエハ及びダミーウエハの枚数で表示することも可能である。

【0038】

図６の処理が開始されると、制御部３０は、シーズニング処理を開始するかを判定する（ステップＳ１０）。図７の例では、予め定められた時刻Ｔ_０にシーズニング処理を開始すると設定されている。よって、制御部３０は、時刻Ｔ_０になると、シーズニング処理を開始すると判定し、処理容器１１内のシーズニング処理を実行する（ステップＳ１２）。シーズニング処理では、処理容器１１内を安定化させるために、ウエハを処理するプロセス条件と同一条件でプラズマを生成し、処理容器１１内にてプラズマ処理を行う。

【0039】

シーズニング処理中、所定間隔で検出器４０から第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の測定値が制御部３０に送られる。図６に示すように、制御部３０は、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の測定値を取得し、その差分を算出する（ステップＳ１４）。

【0040】

次に、制御部３０は、算出した差分が正常範囲内かを判定する（ステップＳ１６）。図７の黒丸は、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分（以下、単に「差分」ともいう。）を示す。図７のシーズニング中では、最初と２番目に算出した差分は点線にて示した正常範囲外にプロットされている。一方、シーズニング中の３番目～６番目に算出した差分は正常範囲内にプロットされている。

【0041】

図６に示すように、制御部３０は、ステップＳ１６において、最初と２番目に算出した差分について、正常範囲外であると判定し、ステップＳ１２に戻ってシーズニング処理を続行する。一方、制御部３０は、ステップＳ１６において、３番目～６番目に算出した差分について、正常範囲内であると判定し、ステップＳ１８に進む。

【0042】

ステップＳ１８において、制御部３０は、正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過したかを判定する。第２の所定時間は、予め設定された値であって、シーズニング処理により処理容器１１内の環境が正常な状態に安定したと判断できる時間が設定されている。

【0043】

制御部３０は、３番目～５番目に算出した差分に基づき、正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過していないと判定し、ステップＳ１２～ステップＳ１８の処理を繰り返す。

【0044】

一方、ステップＳ１８において、制御部３０は、６番目に算出した差分に基づき、正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過したと判定し、シーズニング処理を終了し（ステップＳ２０）、本処理を終える。図７の例では、時刻Ｔ_１においてシーズニング処理を終了する判断がなされる。

【0045】

これによれば、第１のプラズマ発光強度と第２のプラズマ発光強度との差分に基づき、処理容器１１の内壁の状態が正常範囲かを判定する。そして、判定結果に基づき処理容器１１内の内壁の状態が正常な状態に安定したと判断したときにシーズニングを終了すると判定する。

【0046】

［ドライクリーニング処理］
次に、第１のプラズマ発光強度及び次の第２のプラズマ発光強度の差分を用いたドライクリーニング処理について、図８及び図７を参照して説明する。図８は、一実施形態に係るドライクリーニング処理を示すフローチャートである。

【0047】

図８のドライクリーニング処理が開始されると、制御部３０は、図示しない搬送アームを制御してウエハＷを処理容器１１内に搬入する（ステップＳ３０）。次に、制御部３０は、レシピに設定されたプロセス条件に基づいてＨＦパワー及びＬＦパワーを印加し、所定のガスを供給してプラズマを生成し、ウエハＷにプラズマ処理を施す（ステップＳ３２）。

【0048】

次に、制御部３０は、プラズマ処理後、図示しない搬送アームを制御してウエハＷを処理容器１１から搬出入する（ステップＳ３４）。次に、制御部３０は、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の測定値を取得し、その差分を算出する（ステップＳ３６）。そして、制御部３０は、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分が第１の閾値を超えたかを判定する（ステップＳ３８）。第１の閾値は、壁に付着物が堆積する等して処理容器１１内の壁の状態が悪化し、ドライクリーニングが必要と判断される値に予め設定されている。

【0049】

ステップＳ３８において、制御部３０は、差分が第１の閾値を超えていないと判定すると、壁を含む処理容器１１内のドライクリーニングを開始する必要はないと判断し、ステップＳ３０に戻る。そして、制御部３０は、次のウエハＷを搬入し、ステップＳ３２～Ｓ３８の処理を繰り返す。

【0050】

ステップＳ３８において、制御部３０は、差分が第１の閾値を超えていると判定すると、ドライクリーニングを実行する（ステップＳ４０）。

【0051】

図７の例では、正常範囲の上限を第１の閾値とする。この場合、差分が第１の閾値を超えるまで、ウエハＷの処理が実行される。

【0052】

図７では、時刻Ｔ_２の直前に示す差分が第１の閾値を超えている。よって、この時点でドライクリーニングを開始すると判断する。その結果、図７の例では時刻Ｔ_２にドライクリーニングが開始されている。

【0053】

図８に示すように、制御部３０は、算出した差分が正常範囲内かを判定する（ステップＳ４２）。制御部３０は、算出した差分が正常範囲内になるまで、ステップＳ４０のドライクリーニング処理を続ける。ステップＳ４２において、制御部３０は、算出した差分が正常範囲内であると判定すると、正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過したかを判定する。（ステップＳ４４）。

【0054】

第１の所定時間は、予め設定された値であって、クリーニングにより処理容器１１内の環境が正常な状態に安定したと判断できる時間が設定されている。

【0055】

制御部３０は、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分に基づいて正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過していないと判定すると、ステップＳ４０～ステップＳ４４の処理を繰り返す。

【0056】

一方、制御部３０は、差分について、正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過したと判定すると、ドライクリーニングを終了する（ステップＳ４６）。そして、制御部３０は、ステップＳ３０に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。

【0057】

図７の例では、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分が第１の閾値を超えた後、正常範囲内になってから第１の処理時間が経過した時刻Ｔ_３にドライクリーニングを終了する。

【0058】

これにより、図７の時刻Ｔ_３～Ｔ_４まで次のウエハＷの処理が行われる。そして、再び、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分が第１の閾値を超えると、ドライクリーニングが必要であると判定し、時刻Ｔ_４においてドライクリーニングが開始される。

【0059】

なお、図８の例では、ドライクリーニングを終了した後、直ちにウエハＷの処理を行ったが、これに限られない。例えば、ドライクリーニングを終了した後の所定時間、所定の膜をプリコーティングし、その後にウエハＷの処理を行ってもよい。

【0060】

以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理によれば、プラズマの状態を検出する第１のプラズマ発光強度と、プラズマの状態と壁の状態とを検出する第２のプラズマ発光強度との２つの測定値の差分から、壁の状態を判定する。これにより、判定した壁の状態から、シーズニングの終了、ドライクリーニングの開始及びドライクリーニングの終了を適正なタイミングに行うことができる。これにより、処理容器１１内にパーティクルが発生する等、処理容器１１内の環境を悪化させて、ウエハ処理の生産性が低下することを回避できる。

【0061】

［変形例１］
次に、図９及び図１０を参照して、一実施形態の変形例１に係るドライクリーニング処理について説明する。図９は、一実施形態の変形例１に係るドライクリーニング処理を示すフローチャートである。図１０は、一実施形態に係る検出器４０の一例を示す図である。図９の変形例１に係るドライクリーニング処理の各ステップのうち、図８のドライクリーニング処理と同じ処理を行うステップには、同一のステップ番号が付与されている。

【0062】

図１０に示すように、変形例１に係るドライクリーニング処理では、制御部３０は、処理容器１１の壁を周方向に略均等に３つ以上の光軸を持つ光を検出器４０で検出する。図１０の例では、５本の光軸を持つ光を検出する。複数の検出器４０を用いて処理容器１１の壁を周方向に略均等に３つ以上の光軸を持つ光を検出してもよい。第１の光軸Ｌ１は、プラズマの生成領域Ｐを通り、処理容器１１の側壁に至る。第１の光軸Ｌ１を持つ光は、第１のプラズマ発光強度を測定するために使用される。第２の光軸Ｌ２～Ｌ５は、プラズマの生成領域Ｐを通らず、処理容器１１の側壁に至る。第２の光軸Ｌ２～Ｌ５を持つ光は、第２のプラズマ発光強度をそれぞれ測定するために使用される。

【0063】

図９の処理が開始されると、ステップＳ３０～Ｓ３４のウエハ処理が行われる。次に、制御部３０は、第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて測定された第１のプラズマ発光強度及び第２の光軸Ｌ２～Ｌ５を持つ光をそれぞれ用いて測定された第２のプラズマ発光強度の測定値を取得する。そして、制御部３０は、取得した第１のプラズマ発光強度とそれぞれの第２のプラズマ発光強度との差分を算出する（ステップＳ５０）。これにより、第１のプラズマ発光強度と複数の第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分（複数の差分）が算出される。

【0064】

次に、制御部３０は、算出した差分の少なくともいずれかが第１の閾値を超えたかを判定する（ステップＳ５２）。制御部３０は、算出した差分のすべてが第１の閾値を超えていないと判定した場合、ドライクリーニングを開始する必要はないと判断する。そして、制御部３０は、ステップＳ３０に戻り、次のウエハＷを搬入し、ステップＳ３２～Ｓ３４、Ｓ５０、Ｓ５２の処理を繰り返す。

【0065】

ステップＳ５２において、制御部３０は、算出した差分の少なくともいずれかが第１の閾値を超えたと判定すると、ドライクリーニングを実行する（ステップＳ４０）。

【0066】

次に、制御部３０は、算出した差分のすべてが正常範囲内かを判定する（ステップＳ５４）。算出した差分のすべてが正常範囲内にあるとき、処理容器１１の側壁の周方向における複数のポイント（図１０のポイントＲ１～Ｒ５）のすべてにおいて側壁の状態が正常であると判定できる。これにより、壁のコンディションが周方向で均一であることを確認できる。

【0067】

よって、制御部３０は、算出した差分のすべてが正常範囲内になるまで、ステップＳ４０のドライクリーニング処理を続ける。ステップＳ５４において、制御部３０は、算出した差分のすべてが正常範囲内であると判定すると、正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過したかを判定する。（ステップＳ４４）。

【0068】

制御部３０は、第１のプラズマ発光強度と第２のプラズマ発光強度のそれぞれの差分のすべてが正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過したと判定されるまで、ステップＳ４０、Ｓ５４、Ｓ４４の処理を繰り返す。

【0069】

制御部３０は、すべての差分が正常範囲内になってから第１の所定時間以上経過したと判定すると、ドライクリーニングを終了する（ステップＳ４６）。そして、制御部３０は、ステップＳ３０に戻ってステップＳ３０以降の処理を繰り返す。

【0070】

以上に説明した変形例１に係るクリーニング処理によれば、壁のコンディションが周方向で均一であることを確認できる。これにより、周方向において壁の状態の均質性を確認でき、ドライクリーニングの開始及び終了をより適正なタイミングに行うことができる。ただし、光軸が壁へ向かうポイントは周方向に均一でなくてもよい。例えば、光軸が向かうポイントは、側壁や天井壁に点在させてもよい。これにより、処理容器１１内の内壁の全体の状態を精度良く把握することができる。

【0071】

なお、変形例１では、クリーニング処理について説明したが、これに限られず、シーズニングの終了条件にも使用できる。例えば、図６のステップＳ１８において、すべての差分が正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過したと判定したときに、シーズニングを終了させてもよい。

【0072】

［変形例２］
具体的に、図１１を参照して、一実施形態の変形例２に係るシーズニング処理について説明する。図１１は、一実施形態の変形例２に係るシーズニング処理を示すフローチャートである。図１１の変形例２に係るシーズニング処理の各ステップのうち、図６のシーズニング処理と同じ処理を行うステップには、同一のステップ番号が付与されている。

【0073】

変形例２に係るシーズニング処理では、制御部３０は、シーズニング処理を開始すると判定すると（ステップＳ１０）、処理容器１１内のシーズニング処理を実行する（ステップＳ１２）。

【0074】

シーズニング処理中、制御部３０は、所定間隔で検出器４０から第１の光軸Ｌ１を持つ光を用いて測定された第１のプラズマ発光強度及び第２の光軸Ｌ２～Ｌ５を持つ光をそれぞれ用いて測定された第２のプラズマ発光強度の測定値を取得する。そして、制御部３０は、取得した第１のプラズマ発光強度とそれぞれの第２のプラズマ発光強度との差分を算出する（ステップＳ６０）。これにより、第１のプラズマ発光強度と複数の第２のプラズマ発光強度のそれぞれとの差分（複数の差分）が算出される。

【0075】

次に、制御部３０は、算出したすべての差分が正常範囲内かを判定する（ステップＳ６２）。制御部３０は、算出した複数の差分の中に正常範囲外があると判定した場合、ステップＳ１２に戻ってシーズニング処理を続行する。一方、制御部３０は、算出したすべての差分が正常範囲内であると判定した場合、ステップＳ１８に進む。

【0076】

ステップＳ１８において、制御部３０は、算出したすべての差分が正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過したかを判定する。制御部３０は、算出したすべての差分が正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過していないと判定した場合、ステップＳ１２に戻ってシーズニング処理を続行する。

【0077】

一方、制御部３０は、算出したすべての差分が正常範囲内になってから第２の所定時間以上経過したと判定した場合、シーズニング処理を終了し（ステップＳ２０）、本処理を終える。

【0078】

以上に説明した変形例２に係るシーズニング処理によれば、壁のコンディションが周方向で均一であることを確認できる。これにより、周方向において壁の状態の均質性を確認でき、シーズニングの終了をより適正なタイミングに行うことができる。

【0079】

第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度は、ＯＥＳを用いて所定の一波長の第１のプラズマ発光強度及び所定の一波長の第２のプラズマ発光強度を測定した。そして、上記実施形態及び変形例では、測定した第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の差分（減算）を用いて壁の状態を判定したが、これに限られない。例えば、測定した第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の比率（除算）を用いて壁の状態を判定してもよい。測定した第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の比率（除算）により、壁の状態とプラズマの状態との関係を規格化できる。これにより、規格化した壁の状態とプラズマの状態との関係に基づき、壁の状態を判定できる。

【0080】

また、上記実施形態及び変形例では、第１の所定時間及び第２の所定時間を使用したが、時間に替えてダミーウエハの枚数を用いてもよい。例えば、シーズニング時及びドライクリーニング時にダミーウエハを搬入する場合には、搬入したダミーウエハの枚数に基づき、図６のステップＳ１８、図８及び図９のステップＳ４４の判定を行ってもよい。

【0081】

また、第１のプラズマ発光強度及び第２のプラズマ発光強度の測定タイミングは、同時であってもよいし、同時でなくても概ね連続する時間であればよい。

【0082】

また、本実施形態及び変形例では、処理容器１１内のコンディショニング処理の一例として、シーズニング処理、ドライクリーニング処理を挙げて説明したが、これに限られない。コンディショニング処理は、処理容器１１内に所定膜（ＳｉＯ_２膜）の保護膜を被覆するプリコーティングを行ってもよい。この場合、保護膜は、ウエハ処理時のプロセス条件と異なる条件でプラズマ処理を行うことにより形成されてもよい。

【0083】

今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【0084】

本開示のプラズマ処理装置は、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition ）装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。

【符号の説明】

【0085】

１０ プラズマ処理装置
１２ 載置台（下部電極）
１１ 処理容器
１３ 静電チャック
１５ エッジリング
１６ 基台
１７ 第１の高周波電源
１８ 第２の高周波電源
２０ シャワーヘッド（上部電極）
２７ バッフル板
３０ 制御部
４０ 検出器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】