特許 7393409 クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-28

(45)【発行日】2023-12-06

(54)【発明の名称】クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20231129BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20231129BHJP

   H01L 21/318 20060101ALI20231129BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20231129BHJP

   C23C 16/50 20060101ALI20231129BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20231129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/316 A

H01L21/318 A

C23C16/44 J

C23C16/50

H05H1/46 L

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021210465

(22)【出願日】2021-12-24

(65)【公開番号】P2023094891

(43)【公開日】2023-07-06

【審査請求日】2022-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山角 宥貴

(72)【発明者】

【氏名】舟木 克典

(72)【発明者】

【氏名】上田 立志

(72)【発明者】

【氏名】坪田 康寿

(72)【発明者】

【氏名】竹島 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】市村 圭太

(72)【発明者】

【氏名】井川 博登

(72)【発明者】

【氏名】岸本 宗樹

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１４０８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１６１４２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１１０２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０１１３６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１８

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ２３Ｃ １６／５０

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）内面上に堆積膜が形成された反応容器内に酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を酸化させる工程と、
（ｂ）前記反応容器内に窒素含有ガスを供給し、前記窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を窒化させる工程と、
を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる工程と、
（ｃ）前記反応容器内の温度を、（ａ）及び（ｂ）における前記反応容器の温度から降温させて、熱膨張率の異なる前記酸化層と前記窒化層とを含む膜に改質し前記膜を剥離可能な状態とする工程と、
を有するクリーニング方法。

【請求項2】

（ｄ）（ｃ）の後、前記酸化層及び前記窒化層を含む膜を前記反応容器の内壁から除去する工程と、
を更に有する請求項１記載のクリーニング方法。

【請求項3】

（ｄ）では、前記酸化層及び前記窒化層を含む膜を前記反応容器の内壁から剥離することにより行われる請求項２記載のクリーニング方法。

【請求項4】

前記堆積膜はＳｉ含有膜、前記酸化層はＳｉ含有酸化層、前記窒化層はＳｉ含有窒化層である請求項１から３のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項5】

前記堆積膜は酸化膜である請求項１から４のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項6】

（ａ）において前記酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力は、（ｂ）において前記窒素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも小さい請求項１から５のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項7】

（ａ）における前記反応容器内の圧力は、（ｂ）における前記反応容器内の圧力よりも大きい請求項１から６のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項8】

１サイクル当たりの（ａ）の実行時間は（ｂ）の実行時間よりも短い請求項１から７のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項9】

前記サイクルは複数回実行され、第１のサイクル中の（ａ）において前記酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力は、前記第１のサイクルの後に実行される第２のサイクル中の（ａ）において前記酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも大きい請求項１から８のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項10】

前記サイクルは複数回実行され、第１のサイクル中の（ａ）における前記反応容器内の圧力は、前記第１のサイクルの後に実行される第２のサイクル中の（ａ）における前記反応容器内の圧力よりも小さい請求項１から９のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項11】

前記サイクルは複数回実行され、第１のサイクル中の（ａ）の実行時間は、前記第１のサイクルの後に実行される第２のサイクル中の（ａ）の実行時間よりも長い請求項１から１０のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項12】

（ａ）及び（ｂ）は、前記反応容器内に基板が収容されていない状態で実行される請求項１から１１のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項13】

（ｅ）基板が搬入された前記反応容器内に前記酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記基板の表面を酸化させる工程と、
（ｆ）（ｅ）の後、前記基板を前記反応容器から搬出する工程と、
を（ａ）と（ｂ）と、を含む前記サイクルを実行する前に行う工程を更に有する請求項１から８のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項14】

（ａ）において前記酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力は、（ｅ）において前記酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも小さい請求項１３記載のクリーニング方法。

【請求項15】

（ａ）における前記反応容器内の圧力は、（ｅ）における前記反応容器内の圧力よりも大きい請求項１３又は１４記載のクリーニング方法。

【請求項16】

（ａ）の実行時間は、（ｅ）の実行時間よりも短い請求項１３から１５のいずれか一項に記載のクリーニング方法。

【請求項17】

（ａ）内面上に堆積膜が形成された反応容器内に、酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより生成された酸化種を供給し、前記堆積膜を酸化させる工程と、
（ｂ）前記反応容器内に、窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより生成された窒化種を供給し、前記堆積膜を窒化させる工程と、
を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる工程と、
（ｃ）前記反応容器内の温度を、（ａ）及び（ｂ）における前記反応容器の温度から降温させて、熱膨張率の異なる前記酸化層と前記窒化層とを含む膜に改質し前記膜を剥離可能な状態とする工程と、
を有するクリーニング方法。

【請求項18】

（ａ）基板が収容された反応容器内に処理ガスを供給し、前記処理ガスをプラズマ励起させることにより、前記基板の表面を改質させる工程と、
（ｂ）（ａ）の後、前記基板を前記反応容器から搬出する工程と、
（ｃ）（ａ）において内面上に堆積膜が形成された前記反応容器内に酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を酸化させる工程と、
（ｄ）前記反応容器内に窒素含有ガスを供給し、前記窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を窒化させる工程と、
（ｃ）及び（ｄ）を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる工程と、
（ｅ）前記反応容器内の温度を、（ａ）及び（ｂ）における前記反応容器の温度から降温させて、熱膨張率の異なる前記酸化層と前記窒化層とを含む膜に改質し前記膜を剥離可能な状態とする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項19】

（ａ）内面上に堆積膜が形成された基板処理装置の反応容器内に酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を酸化させる手順と、
（ｂ）前記反応容器内に窒素含有ガスを供給し、前記窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を窒化させる手順と、
（ａ）及び（ｂ）を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる手順と、
（ｃ）前記反応容器内の温度を、（ａ）及び（ｂ）における前記反応容器の温度から降温させて、熱膨張率の異なる前記酸化層と前記窒化層とを含む膜に改質し前記膜を剥離可能な状態とする手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。

【請求項20】

基板が処理される反応容器と、
前記反応容器内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給系と、
前記反応容器内に窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給系と、
前記酸素含有ガス及び前記窒素含有ガスをそれぞれプラズマ励起させるよう構成されたプラズマ生成部と、
（ａ）内面上に堆積膜が形成された前記反応容器内に酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を酸化させる処理と、
（ｂ）前記反応容器内に前記窒素含有ガスを供給し、前記窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を窒化させる処理と、を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる処理と、
（ｃ）前記反応容器内の温度を、（ａ）及び（ｂ）における前記反応容器の温度から降温させて、熱膨張率の異なる前記酸化層と前記窒化層とを含む膜に改質させ前記膜を剥離可能な状態とする処理と、を実行させるように、前記酸素含有ガス供給系、前記窒素含有ガス供給系、及び前記プラズマ生成部を制御することが可能なように構成された制御部と、
を備える基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クリーニング方法、半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、コイルに高周波電力を供給することにより処理ガスをプラズマ励起して基板処理を行う基板処理装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－７５５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述したような基板処理装置では、基板へのプラズマ処理により反応容器の内面上に堆積膜が形成されてしまう場合があり、堆積膜が剥がれるとパーティクルの要因となる場合がある。

【0005】

本開示の目的は、基板へのプラズマ処理により反応容器の内面上に形成された堆積膜の除去を容易にする技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、
（ａ）内面上に堆積膜が形成された反応容器内に酸素含有ガスを供給し、前記酸素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を酸化させる工程と、
（ｂ）前記反応容器内に窒素含有ガスを供給し、前記窒素含有ガスをプラズマ励起させることにより、前記堆積膜を窒化させる工程と、
を含むサイクルを所定回数実行することにより、前記堆積膜を酸化層及び窒化層を含む膜に改質させる工程を有する、
技術が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、基板へのプラズマ処理により反応容器の内面上に形成された堆積膜の除去を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図である。

【図2】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理装置の制御部（制御手段）の構成を示す図である。

【図3】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理工程を示すフロー図である。

【図4】本開示の一態様で好適に用いられる、共振コイル、電界強度、及び電流・電圧の関係等を示す説明図である。

【図5】本開示の一態様で好適に用いられる基板処理工程後の基板処理装置の内壁面の状態を説明するための図である。

【図6】本開示の一態様で好適に用いられるクリーニング工程を示すフロー図である。

【図7】図７（Ａ）は、基板処理工程後の基板処理装置の内壁面の状態を示す図であり、図７（Ｂ）は、クリーニング工程後の基板処理装置の内壁面の状態を示す図であり、図７（Ｃ）は、拭き取り時の基板処理装置の内壁面の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について図１～図７を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0010】

（１）基板処理装置の構成
本開示の一態様に係る基板処理装置１００について、図１を用いて以下に説明する。本開示の一態様に係る基板処理装置は、主に基板面上に形成された膜や下地に対して酸化処理を行うように構成されている。

【0011】

（処理室）
基板処理装置１００は、基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する反応容器としての処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、石英で形成されている。また、上側容器２１０は、処理ガスがプラズマ励起されるプラズマ生成空間を形成するプラズマ容器を構成する。

【0012】

また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。

【0013】

処理室２０１は、周囲に電極としてのコイルである共振コイル２１２が設けられているプラズマ生成空間と、プラズマ生成空間に連通し、ウエハ２００が処理される基板処理室としての基板処理空間を有する。プラズマ生成空間はプラズマが生成される空間であって、処理室２０１の内、共振コイル２１２の下端より上方であって、且つ共振コイル２１２の上端より下方の空間を言う。一方、基板処理空間は、基板がプラズマを用いて処理される空間であって、共振コイル２１２の下端より下方の空間を言う。本開示の一態様では、プラズマ生成空間と基板処理空間の水平方向の径は略同一となるように構成されている。

【0014】

（サセプタ）
処理室２０１の底側中央には、ウエハ２００を載置する基板載置台としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、処理室２０１内の共振コイル２１２の下方に設けられている。

【0015】

サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれている。

【0016】

サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。インピーダンス調整電極２１７ｃは、サセプタ２１７に載置されたウエハ２００上に生成されるプラズマの密度の均一性をより向上させるために、サセプタ２１７内部に設けられており、インピーダンス調整部としてのインピーダンス可変機構２７５を介して接地されている。

【0017】

サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させる駆動機構を備えるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。また、サセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられるとともに、下側容器２１１の底面にはウエハ突上げピン２６６が設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で、貫通孔２１７ａを突き抜けるように構成されている。

【0018】

（ガス供給部）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、ガス供給ヘッド２３６が設けられている。ガス供給ヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。

【0019】

ガス導入口２３４には、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２ａの下流端と、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２ｂの下流端と、窒素含有ガスを供給する窒素含有ガス供給管２３２ｃと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２ａには、上流側から順に、酸素含有ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２５２ａ、開閉弁としてのバルブ２５３ａが設けられている。水素含有ガス供給管２３２ｂには、上流側から順に、水素含有ガス供給源２５０ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂが設けられている。窒素含有ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、窒素含有ガス供給源２５０ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２ａと水素含有ガス供給管２３２ｂと窒素含有ガス供給管２３２ｃとが合流した下流側には、バルブ２４３ａが設けられ、ガス導入口２３４の上流端に接続されている。

【0020】

主に、ガス供給ヘッド２３６、酸素含有ガス供給管２３２ａ、水素含有ガス供給管２３２ｂ、窒素含有ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ、バルブ２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ，２４３ａにより、本開示の一態様に係るガス供給部（ガス供給系）が構成されている。ガス供給部（ガス供給系）は、処理容器２０３内に処理ガスを供給するよう構成されている。

【0021】

また、ガス供給ヘッド２３６、酸素含有ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２５２ａ、バルブ２５３ａ，２４３ａにより、本開示の一態様に係る酸素含有ガス供給系が構成されている。さらに、ガス供給ヘッド２３６、水素含有ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２５２ｂ、バルブ２５３ｂ，２４３ａにより、本開示の一態様に係る水素含有ガス供給系が構成されている。さらに、ガス供給ヘッド２３６、窒素含有ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２５２ｃ、バルブ２５３ｃ，２４３ａにより、本開示の一態様に係る窒素含有ガス供給系が構成されている。

【0022】

（排気部）
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から反応ガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、上流側から順に圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、開閉弁としてのバルブ２４３ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。主に、ガス排気口２３５、ガス排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４３ｂにより、本開示の一態様に係る排気部が構成されている。

【0023】

（プラズマ生成部）
処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、上側容器２１０の外周に沿って螺旋状に複数回巻回するように、共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、高周波電源２７３のインピーダンスや出力周波数の整合を行う整合器２７４が接続される。

【0024】

高周波電源２７３は、共振コイル２１２に高周波電力（ＲＦ電力）を供給する。ＲＦセンサ２７２は、高周波電源２７３の出力側に設けられ、供給される高周波電力の進行波や反射波の情報をモニタする。ＲＦセンサ２７２によってモニタされた反射波電力は整合器２７４に入力され、整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２から入力された反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源２７３のインピーダンスや出力される高周波電力の周波数を制御する。

【0025】

高周波電源２７３は、発振周波数および出力を規定するための高周波発振回路およびプリアンプを含む電源制御手段（コントロール回路）と、所定の出力に増幅するための増幅器（出力回路）とを備えている。電源制御手段は、操作パネルを通じて予め設定された周波数および電力に関する出力条件に基づいて増幅器を制御する。増幅器は、共振コイル２１２に伝送線路を介して一定の高周波電力を供給する。

【0026】

共振コイル２１２は、所定の波長の定在波を形成するため、一定の波長で共振するように巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル２１２の電気的長さは、高周波電源２７３から供給される高周波電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍、２倍、…）に相当する長さに設定される。

【0027】

遮蔽板２２３は、共振コイル２１２の外側の電界を遮蔽すると共に、共振回路を構成するのに必要な容量成分（Ｃ成分）を共振コイル２１２との間に形成するために設けられる。

【0028】

主に、共振コイル２１２、ＲＦセンサ２７２、整合器２７４により、本開示の一態様に係るプラズマ生成部が構成されている。尚、プラズマ生成部として高周波電源２７３を含めても良い。

【0029】

（制御部）
制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２、バルブ２４３ｂ及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６及びインピーダンス可変機構２７５を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３及び整合器２７４を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃ及びバルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａを、それぞれ制御することが可能なように構成されている。

【0030】

図２に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２２１ｂ、記憶装置２２１ｃ、Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、内部バス２２１ｅを介して、ＣＰＵ２２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２２１には、例えばタッチパネルやディスプレイ等として構成された入出力装置２２５が接続されている。

【0031】

記憶装置２２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２２１ｂは、ＣＰＵ２２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0032】

Ｉ／Ｏポート２２１ｄは、上述のＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃ、バルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａ，２４３ｂ、ゲートバルブ２４４、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３、整合器２７４、サセプタ昇降機構２６８、インピーダンス可変機構２７５、ヒータ電力調整機構２７６、等に接続されている。

【0033】

ＣＰＵ２２１ａは、記憶装置２２１ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２２５からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２２１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、Ｉ／Ｏポート２２１ｄ及び信号線Ａを通じてＡＰＣバルブ２４２の開度調整動作、バルブ２４３ｂの開閉動作、及び真空ポンプ２４６の起動・停止を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８の昇降動作を、信号線Ｃを通じてヒータ電力調整機構２７６によるヒータ２１７ｂへの供給電力量調整動作（温度調整動作）や、インピーダンス可変機構２７５によるインピーダンス値調整動作を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４の開閉動作を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、整合器２７４及び高周波電源２７３の動作を、信号線Ｆを通じてＭＦＣ２５２ａ～２５２ｃによる各種処理ガスの流量調整動作、及びバルブ２５３ａ～２５３ｃ，２４３ａの開閉動作、等を制御するように構成されている。

【0034】

コントローラ２２１は、外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２２６に格納された上述のプログラムをコンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置２２１ｃや外部記憶装置２２６は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２２６単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置２２６を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

【0035】

（２）基板処理工程
次に、本開示の一態様における基板処理工程について、主に図３を用いて説明する。図３は、本開示の一態様に係る基板処理工程を示すフロー図である。本開示の一態様に係る基板処理工程は、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１００により実施される。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。以下では、ウエハ２００表面のシリコン（Ｓｉ）層に対して、プラズマを用いた処理として酸化処理を行う場合を例にして説明する。

【0036】

（基板搬入工程Ｓ１１０）
まず、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する。具体的には、サセプタ昇降機構２６８がウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突上げピン２６６を貫通させる。

【0037】

続いて、ゲートバルブ２４４を開き、処理室２０１に隣接する真空搬送室から、ウエハ搬送機構（図示せず）を用いて処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。搬入されたウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。その後、ウエハ搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降機構２６８がサセプタ２１７を上昇させることにより、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に支持される。

【0038】

（昇温・真空排気工程Ｓ１２０）
続いて、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００をヒータ２１７ｂにより昇温させる。また、ウエハ２００の昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を所定の値とする。

【0039】

（反応ガス供給工程Ｓ１３０）
次に、反応ガスとして、酸素含有ガスと水素含有ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ａ及びバルブ２５３ｂを開け、ＭＦＣ２５２ａ及びＭＦＣ２５２ｂにて流量制御しながら、処理室２０１内へ酸素含有ガス及び水素含有ガスの供給を開始する。

【0040】

また、処理室２０１内の圧力が、例えば１～２５０Ｐａの範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して処理室２０１内の排気を制御する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程Ｓ１４０の終了時まで酸素含有ガス及び水素含有ガスの供給を継続する。なお、本明細書における「１～２５０Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１～２５０Ｐａ」とは「１Ｐａ以上２５０Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。

【0041】

酸素含有ガスとしては、例えば、酸素（Ｏ_２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏガス）、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガス等を用いることができる。酸素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0042】

また、水素含有ガスとしては、例えば、水素（Ｈ_２）ガス、重水素（Ｄ_２）ガス、Ｈ_２Ｏガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガス等を用いることができる。水素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。なお、酸素含有ガスとしてＨ_２Ｏガスを用いる場合は、水素含有ガスとしてＨ_２Ｏガス以外のガスを用いることが好ましく、水素含有ガスとしてＨ_２Ｏガスを用いる場合は、酸素含有ガスとしてＨ_２Ｏガス以外のガスを用いることが好ましい。

【0043】

窒素含有ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、Ｎ_２ガスとＨ_２ガスとの混合ガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ＮＨ_２ガス、等を用いることができる。窒素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0044】

（プラズマ処理工程Ｓ１４０）
処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３からＲＦセンサ２７２を介して、高周波電力の印加を開始する。

【0045】

これにより、酸素含有ガス及び水素含有ガスが供給されているプラズマ生成空間内に高周波電磁界が形成され、係る電磁界により、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置と共振コイル２１２の上端と下端近傍の高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するドーナツ状のＩＣＰが励起される。プラズマ状の酸素含有ガス及び水素含有ガスは解離し、酸素を含む酸素活性種（酸化種）、水素を含む水素活性種（水素種）、等の反応種が生成される。

【0046】

ウエハ２００には、プラズマ励起して生成された酸化種や水素種等の反応種がウエハ２００上に均一に供給される。ウエハ２００に供給された反応種は処理容器２０３内において反応し、表面の層（例えばＳｉ層）を酸化層（例えばＳｉ酸化層）へと改質させる。

【0047】

その後、所定の処理時間が経過したら、高周波電源２７３からの電力の出力を停止して、処理室２０１内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３ａ及びバルブ２５３ｂを閉めて、酸素含有ガス及び水素含有ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程Ｓ１４０が終了する。

【0048】

（真空排気工程Ｓ１５０）
酸素含有ガス及び水素含有ガスの供給を停止したら、ガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気する。

【0049】

（基板搬出工程Ｓ１６０）
処理室２０１内が所定の圧力となったら、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、ウエハ搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出する。

【0050】

以上により、本開示の一態様に係る基板処理工程を終了する。

【0051】

ここで、上述したプラズマ処理工程（Ｓ１４０）において、共振コイル２１２の電気的長さが、高周波電源２７３から供給される高周波電力の１波長に相当する場合には、共振コイル２１２の線路上において、供給される高周波電力の１波長分の長さを有する電流及び電圧の定在波が形成される。図４の右側の波形のうち、破線は電流を、実線は電圧を示している。図４の右側の波形で示されるように、電流の定在波の振幅は、共振コイル２１２の両端（下端と上端）及び中点において最大となり、その間の位置において最小となる。電圧の定在波の振幅は、共振コイル２１２の両端（下端と上端）及び中点において最小となり、その間の位置において最大となる。

【0052】

電流の振幅が最大となる位置の近傍では高周波磁界が形成され、この高周波磁界により誘起された高周波電界が、処理室２０１へ供給された処理ガスの放電を発生させる。この放電に伴って処理ガスが励起されることにより、処理ガスのプラズマが生成される。以下、このように電流の振幅が大きい位置（領域）の近傍において形成される高周波磁界によって生成される処理ガスのプラズマをＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）成分のプラズマと称する。図４の左側の図に示されるように、ＩＣＰ成分のプラズマは、処理容器２０３の内壁面２０３ｂに沿った空間のうち、共振コイル２１２の両端及び中点の近傍となる領域（ＩＣＰ領域という）にドーナツ状に集中的に生成される。そして、基板処理工程を複数回行うことにより、処理容器２０３の内壁面に図５に示されるように、共振コイル２１２の両端及び中心の近傍となる領域であってＩＣＰ成分のプラズマが形成される領域において凸状に、ウエハ２００の昇華物が堆積され、堆積膜として膜３００が形成されてしまう。ここで、膜３００は、ウエハ２００の主成分である例えばＳｉ（シリコン）含有膜であって、基板処理工程における基板処理が酸化処理である場合には、膜３００はＳｉ酸化膜であり、基板処理工程における基板処理が窒化処理である場合には、膜３００はＳｉ窒化膜となる。

【0053】

これに対して、図４の右側の波形で示されるように、電圧の定在波の振幅は、共振コイル２１２の両端（下端と上端）及び中点において最小となり、その間の位置において最大となる。

【0054】

なお、図４の左側の波形は、共振コイル２１２の電圧の振幅に応じて形成される高周波電界の強度を示している。電圧の振幅が最大となる位置の近傍では特に大きい電界強度を有する高周波電界が形成され、この高周波電界が、処理室２０１へ供給された処理ガスの放電を発生させる。この放電に伴って処理ガスが励起されることにより、処理ガスのプラズマが生成される。

【0055】

以下、このように電圧の振幅が大きい位置（領域）の近傍において形成される高周波電界によって生成される処理ガスのプラズマをＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）成分のプラズマと称する。図４の左側の図に示されるように、ＣＣＰ成分のプラズマは、処理容器２０３の内壁面２０３ｂに沿った空間のうち、共振コイル２１２の上端と中点の間の領域、及び下端と中点の間の領域（併せてＣＣＰ領域という）にドーナツ状に集中的に生成される。

【0056】

ここで、ＣＣＰ成分のプラズマからは、酸化種や窒化種等の反応種や電子（電荷）が生成される。その際に生成された電子は、ＣＣＰ成分のプラズマを生成する電界によって処理容器２０３の内壁面２０３ｂに引き寄せられ、処理容器２０３の内壁面２０３ｂは電子（電荷）でチャージされる。そうすると、ＣＣＰ成分のプラズマが励起されることにより生成された反応種は、電子（電荷）によってチャージされた内壁面２０３ｂに向かって加速し、衝突する。これにより、処理容器２０３の内壁面２０３ｂに形成された膜３００、および／または内壁面２０３ｂの表面がスパッタリングされ、エッチングされて、処理容器２０３を構成する材料の成分が処理室２０１へ放出・拡散される。本実施形態の場合、内壁面２０３ｂに形成された膜３００が、スパッタリングされ、エッチングされることで、石英を構成するシリコン（Ｓｉ）や酸素（Ｏ）などの成分が処理室２０１へ放出・拡散される。このことにより、膜３００は、ウエハ２００の昇華物のみならず、処理容器２０３の内壁面２０３ｂがスパッタリング等によりエッチングされ、処理室２０１へ放出・拡散された、石英を構成するシリコン（Ｓｉ）や酸素（Ｏ）も含む。すなわち、ＩＣＰ領域に生成される凸状の膜３００は、窒化又は酸化処理によって形成された窒化膜または酸化膜であるが、その膜は、ＣＣＰ領域でスパッタリング・エッチングされ放出された成分を含む。

【0057】

放出・拡散されたＳｉやＯなどの成分は、ウエハ２００上にプラズマ処理により形成される酸化膜等の膜中に不純物として取り込まれ、膜の特性を低下させる可能性がある。また、処理容器２０３の内壁面２０３ｂがスパッタリングされ、エッチングされることで、処理室２０１にパーティクルが発生することもある。このパーティクルがウエハ２００上の膜表面に付着してデバイスの性能や歩留まりを低下させるなどの影響を与える可能性がある。

【0058】

本開示では、上述したような基板処理工程の後に、後述するクリーニング工程を行って、処理容器２０３に堆積された堆積膜の除去を容易とする。

【0059】

（３）クリーニング工程
基板処理工程において処理容器２０３内に形成され、堆積された膜３００を改質させる工程（クリーニング工程）について図６、図７（Ａ）～図７（Ｃ）を用いて説明する。本開示の一態様に係るクリーニング工程は、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、上述の基板処理工程と同様に、基板処理装置１００により実施される。

【0060】

本工程は、処理室２０１内にウエハ２００が収容されていない状態で実行する。これにより、ウエハ２００に由来する物質が本工程において新たに処理容器２０３内の内壁面２０３ｂ等に付着するのを抑制することができる。処理容器２０３の内壁面２０３ｂには、図７（Ａ）に示すように、堆積膜として膜３００が形成されている。ここでは、膜３００は、ウエハ２００の昇華物であるＳｉ（シリコン）含有膜であり酸化膜であるＳｉＯ（シリコン酸化）膜が形成されている。

【0061】

（昇温・真空排気工程Ｓ２１０）
先ず、処理室２０１内にウエハ２００が収容されていない状態で、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉し、処理室２０１内の昇温を行う。例えば、処理容器２０３の内壁面２０３ｂの温度を、２００℃前後となるまで昇温する。また、処理室２０１内の昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気管２３１を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を所定の値とする。真空ポンプ２４６は、クリーニング工程が終了するまで作動させておく。なお、このとき処理容器２０３の内壁面２０３ｂの温度を、上述した基板処理工程のプラズマ処理工程（Ｓ１４０）における処理容器２０３の内壁面２０３ｂの温度よりも高い温度にするのが好ましい。本工程における温度をより高くして、後述する降温工程における温度との差を大きくすることにより、降温により生じる応力をより大きくして膜３００の剥離を促進させることができる。

【0062】

（プラズマ酸化処理工程Ｓ２２０）
［酸素含有ガス供給］
次に、酸素含有ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ａを開け、ＭＦＣ２５２ａにて流量制御しながら、処理室２０１内へ酸素含有ガスの供給を開始する。このとき、酸素含有ガスの流量を、例えば２００～２０００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。

【0063】

また、処理室２０１内の圧力が、例えば５０～２００Ｐａの範囲内の所定圧力であって、好ましくは５０～１００Ｐａとなるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して処理室２０１内の排気を制御する。

【0064】

酸素含有ガスとしては、例えば、Ｏ_２ガス、Ｎ_２Ｏガス、ＮＯガス、ＮＯ_２ガス、Ｏ_３ガス、Ｈ_２Ｏガス、ＣＯガス、ＣＯ_２ガス、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）ガス、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとの混合ガス等を用いることができる。酸素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0065】

酸素含有ガスとして、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスとの混合ガスを用いる場合、混合ガス中の水素の比率を調整することにより、各サイクルにおける酸化レートを制御することができる。例えば混合ガスに含有される水素の比率を、酸化レートが上昇する範囲を除く５％以上の領域において大きくすることにより、酸化レートが小さくなるように調整することができる。

【0066】

［プラズマ処理］
処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３からＲＦセンサ２７２を介して、例えば５００～３５００Ｗの範囲内の所定電力である高周波電力の印加を開始する。処理室２０１内に供給された酸素含有ガスはプラズマ励起されて、膜３００を酸化させる。このときの酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力は、上述した基板処理工程におけるプラズマ処理工程（Ｓ１４０）において酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも小さくすることが望ましい。すなわち、基板処理工程時のプラズマ酸化電力＞クリーニンング工程時のプラズマ酸化電力とする。これにより、膜３００への酸化力が抑制され、２回目以降のサイクルにおいて膜３００の表面に形成された窒化層を完全に酸化させることなく、窒化層と酸化層を含む膜を形成することが容易となる。

【0067】

なお、本工程における処理室２０１内の圧力を、プラズマ処理工程（Ｓ１４０）時における処理室２０１内の圧力よりも大きくしてもよい。すなわち、基板処理工程時のプラズマ酸化処理圧力＜クリーニング工程時のプラズマ酸化処理圧力としてもよい。この条件によっても、膜３００への酸化力が抑制され、２回目以降のサイクルにおいて膜３００の表面に形成された窒化層を完全に酸化させることなく、酸化層と窒化層の積層を形成することが容易となる。なお、処理圧力とは処理室２０１内の圧力のことを意味する。以下の説明においても同様である。

【0068】

また、本工程における実行時間を、プラズマ処理工程（Ｓ１４０）時における実行時間よりも短くしてもよい。すなわち、基板処理工程時のプラズマ酸化処理時間＞クリーニング工程時のプラズマ酸化処理時間としてもよい。この条件によっても、膜３００への酸化力が抑制され、２回目以降のサイクルにおいて膜３００の表面に形成された窒化層を完全に酸化させることなく、酸化層と窒化層の積層を形成することが容易となる。本工程における実行時間は、例えば２分以下とすることが好ましい。

【0069】

これにより、酸素含有ガスが供給されているプラズマ生成空間内に高周波電磁界が形成され、係る電磁界により、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置と共振コイル２１２の上端と下端近傍の高さ位置に、最も高いプラズマ密度を有するドーナツ状のＩＣＰが励起される。プラズマ状の酸素含有ガスは解離し、酸素を含む酸化種等の反応種が生成される。すなわち、共振コイル２１２における電気的中点に相当する高さ位置と共振コイル２１２の上端と下端近傍の高さ位置であって、上述したプラズマ処理工程（Ｓ１４０）において酸素含有ガスのプラズマが励起される処理室２０１内の位置と実質的に等しい位置にドーナツ状のＩＣＰが形成される。このように、クリーニング工程において、基板処理工程において処理容器２０３内の内壁面２０３ｂに局所的に形成されたＩＣＰ領域と同じ位置にプラズマを生成することにより、局所的に凸状に形成された膜３００の凸部に対して集中的に酸化処理を行うことができ、凸部において膜ストレスを発生させて、内壁面２０３ｂ等からの剥離を容易とすることができる。

【0070】

処理室２０１内に供給された酸化種は膜３００と反応し、膜３００の表面の層を酸化層へと改質させる。例えば、内壁２０３ｂ等に形成されたＳｉ含有膜の表面を酸化してＳｉ含有酸化層に改質させる。

【0071】

（プラズマ窒化処理工程Ｓ２３０）
［窒素含有ガス供給］
次に、窒素含有ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３ｃを開け、ＭＦＣ２５２ｃにて流量制御しながら、処理室２０１内へ窒素含有ガスの供給を開始する。このとき、窒素含有ガスの流量を、例えば１００～１０００ｓｃｃｍの範囲内の所定値とする。

【0072】

また、処理室２０１内の圧力が、上述したプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における圧力よりも低い圧力である、例えば５～２０Ｐａの範囲内の所定圧力であって、好ましくは５Ｐａとなるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して処理室２０１内の排気を制御する。すなわち、本工程における処理室２０１内の圧力を、上述したプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における処理室２０１内の圧力よりも小さくする。すなわち、クリーニング工程において、プラズマ酸化処理圧力＞プラズマ窒化処理圧力とする。この圧力差により、プラズマ酸化処理による酸化条件を弱く、プラズマ窒化処理条件を強くすることができる。これにより、プラズマ窒化処理で形成された窒化層がプラズマ酸化処理によって完全に酸化されることを防ぐことができる。したがって、酸化層と窒化層の積層を形成することが容易となる。

【0073】

窒素含有ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス、Ｎ_２ガスとＨ_２ガスとの混合ガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、ＮＨ_２ガス、等を用いることができる。窒素含有ガスとしては、これらのうち１以上を用いることができる。

【0074】

窒素含有ガスとして、Ｎ_２ガスとＨ_２ガスとの混合ガスを用いる場合、混合ガス中の水素の比率を調整することにより、各サイクルにおける酸化レートを制御することができる。

【0075】

［プラズマ処理］
処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３からＲＦセンサ２７２を介して、例えば５００～２０００Ｗの範囲内の所定電力である高周波電力の印加を開始する。処理室２０１内に供給された窒素含有ガスはプラズマ励起されて、膜３００を窒化させる。このときの、本工程における窒素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力を、上述したプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）において酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力以上、または同程度とする。すなわち、クリーニング工程において、プラズマ酸化電力≦プラズマ窒化電力とする。この電力条件により、プラズマ酸化処理による酸化条件を弱く、プラズマ窒化処理条件を強くすることができる。この方法によっても、プラズマ窒化処理で形成された窒化層がプラズマ酸化処理によって完全に酸化されることを防ぐことができる。したがって、酸化層と窒化層の積層を形成することが容易となる。

【0076】

本工程における実行時間は、例えば２分程度であって、上述したプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における実行時間よりも長くすることが望ましい。すなわち、クリーニング工程において、プラズマ酸化処理時間≦プラズマ窒化処理時間とする。この時間条件により、プラズマ酸化処理による酸化条件を弱く、プラズマ窒化処理条件を強くすることができる。この方法によっても、プラズマ窒化処理で形成された窒化層がプラズマ酸化処理によって完全に酸化させることを防ぐことができる。したがって、酸化層と窒化層の積層を形成することが容易となる。

【0077】

このとき、クリーニング工程における酸素含有ガスによるプラズマ酸化処理工程Ｓ２２０と同様に、クリーニング工程において、基板処理工程によって処理容器２０３内の内壁面２０３ｂ等に局所的に形成されたＩＣＰ領域と同じ位置で窒素含有ガスが乖離し、窒素を含む窒素種等の反応種を含むプラズマを生成することにより、局所的に凸状に形成された膜３００の凸部に対して集中的に窒化処理を行うことができる。

【0078】

処理室２０１内に供給された窒化種は膜３００と反応し、膜３００の表面の層（例えばＳｉ含有酸化層）を窒化層（例えばＳｉ含有窒化層）へと改質させる。例えば、内壁面２０３ｂ等に形成されたＳｉ含有酸化層の表面を窒化してＳｉ含有窒化層に改質させる。

【0079】

（所定回数実施Ｓ２４０）
上述したプラズマ酸化処理工程Ｓ２２０とプラズマ窒化処理工程Ｓ２３０と、を含むサイクルを所定回数、複数回実行する。これにより、基板処理工程において処理容器２０３内の内壁面２０３ｂ等に形成されていた膜３００を、図７（Ｂ）に示すように、酸化層及び窒化層を含む膜４００に改質させる。

【0080】

（降温工程Ｓ２５０）
次に、処理室２０１内の温度であって、処理容器２０３の内壁面２０３ｂの温度を、プラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）及びプラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）における処理容器２０３の内壁面２０３ｂの温度から例えば室温であって２５℃程度まで降温させる。

【0081】

ここで、酸化層と窒化層は、温度の上昇によって体積が膨張する熱膨張率が異なる。酸化層は、窒化層に比べて熱膨張率が大きく、高温環境下から例えば室温まで降温させると、酸化層の方が、窒化層よりも大きく収縮する。そのため、膜３００を、熱膨張率が異なるＳｉ含有酸化層とＳｉ含有窒化層とを含む膜４００に改質させることにより、降温工程（Ｓ２５０）により、膜４００の内部に熱膨張率の違い（差）に起因する層間（界面）の応力（ストレス）を発生させることができる。これにより、処理容器２０３内に堆積された膜４００を、内在応力の大きい不安定な状態にすることができ、剥離しやすい状態とすることができる。よって、堆積膜の除去を効率的に行うことができる。なお、プラズマ酸化処理工程及びプラズマ窒化処理工程における温度との温度差が大きいほど膜４００に加わる応力を大きくすることができ、膜４００の剥離を促進させることができる。

【0082】

次に、図７（Ｃ）に示すように、酸化層及び窒化層を含む膜４００を処理容器２０３の内壁から剥離する。具体的には、処理容器２０３の内壁面２０３ｂ等を拭き取って、つまりワイピングして、内壁面２０３ｂから膜４００を除去する。これにより、処理容器２０３の内壁面２０３ｂ等に形成された酸化層及び窒化層を含む膜４００の除去であって、例えばワイピングによる剥離が容易となる。ワイピングは、数週間に１回や、所定回数基板処理を行ったら等、定期的に行ってもよく、パーティクル等の異物が出たタイミングで行ってもよい。

【0083】

つまり、降温工程Ｓ２５０によって、膜４００内は層間（界面）にストレスが発生しており、剥離し易い状態となっている。このため、膜４００の除去（剥離）が容易な状態にすることができる。このように、除去効率が向上することにより、除去に伴う金属汚染リスクを低減し、装置稼働率を向上させることができる。

【0084】

なお、内壁面２０３ｂ等を拭き取って（ワイピングして）、内壁面２０３ｂから膜４００を除去する場合に限らず、エッチングガスやクリーニングガス等の膜４００と反応して内壁面２０３ｂから膜４００が除去されるようなガスを用いる等の拭き取り以外の方法によっても、膜３００を剥離し易い膜４００に改質させることによって、内壁面２０３ｂから膜４００を除去（剥離）することが容易となる。よって、除去効率が向上することにより、除去に伴う金属汚染リスクを低減し、装置稼働率を向上させることができる。

【0085】

（４）変形例
上述の実施形態におけるクリーニング工程は、以下に示す変形例のように変形することができる。特に説明がない限り、各変形例における構成は、上述した実施形態における構成と同様であり、説明を省略する。

【0086】

（変形例１）
変形例１では、上述したクリーニング工程において、所定回数実施（Ｓ２４０）する際に、第１のサイクルであるｎ回目のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）において酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力を、第１のサイクルの後に実行される第２のサイクルであるｎ＋１回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）において酸素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも大きくする。すなわち、ｎ層目のプラズマ酸化電力＞ｎ＋１層目のプラズマ酸化電力とする。このとき、ｎ回目のサイクル中のプラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）における処理条件は、ｎ＋１回目のサイクル中のプラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）における処理条件と同一とする。

【0087】

このとき、ｎ回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における処理室２０１内の圧力を、ｎ＋１回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における処理室２０１内の圧力よりも小さくするようにしてもよい。すなわち、ｎ層目の酸化処理圧力＜ｎ＋１層目の酸化処理圧力とするようにしてもよい。

【0088】

また、このとき、ｎ回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における実行時間を、ｎ＋１回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）における実行時間よりも長くするようにしてもよい。すなわち、ｎ層目の酸化処理時間＞ｎ＋１層目の酸化処理時間とするようにしてもよい。

【0089】

以上により、ｎ＋１層目の酸化層を形成する際の酸化力を、ｎ層目の酸化層を形成する際の酸化力よりも抑制する（弱める）ことができる。よって、プラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）において形成された窒化層を完全に酸化させることなく、酸化層と窒化層を含む膜４００を形成することが容易となり、内壁面２０３ｂから膜４００を除去（剥離）することが容易な状態にすることができる。

【0090】

また、酸素含有ガスとして、Ｏ_２ガスとＨ_２ガスの混合ガスを用いる場合に、ｎ回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）において処理室２０１内に供給される酸素含有ガスに含まれる水素の比率を、ｎ＋１回目のサイクル中のプラズマ酸化処理工程（Ｓ２２０）において処理室２０１内に供給される酸素含有ガスに含まれる水素の比率と異なるようにしてもよい。これにより、酸化力を調整することができる。

【0091】

＜他の態様＞
以上、本開示の種々の典型的な実施形態及び変形例を説明してきたが、本開示はそれらの実施形態及び変形例に限定されず、適宜組み合わせて用いることもできる。

【0092】

例えば、上述した実施形態では、基板処理工程において、プラズマ酸化処理を行った後に、内壁面２０３ｂ等に形成された酸化膜を改質して内壁面２０３ｂから除去する場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、基板処理工程において、プラズマ窒化処理を行った後に、内壁面２０３ｂ等に形成された窒化膜を改質して内壁面２０３ｂから除去する場合にも、本開示における技術を適用することができる。

【0093】

この場合、クリーニング工程時において、プラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）における窒素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力を、基板処理工程における窒素含有ガスをプラズマ励起させるために与えられる電磁界の電力よりも大きくするようにして堆積膜に対する窒化力が強くなるようにする。すなわち、基板処理工程時のプラズマ窒化電力＜クリーニング工程時のプラズマ窒化電力とするようにする。これにより、酸化層と窒化層の積層を形成することがより容易となる。

【0094】

なお、プラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）における処理室２０１内の圧力を、基板処理工程におけるプラズマ窒化処理時における処理室２０１内の圧力よりも小さくするようにして堆積膜に対する窒化力が強くなるようにしてもよい。すなわち、基板処理工程時のプラズマ窒化処理圧力＞クリーニング工程時のプラズマ窒化処理圧力とするようにしてもよい。

【0095】

また、プラズマ窒化処理工程（Ｓ２３０）の実行時間を、基板処理工程におけるプラズマ窒化処理の実行時間よりも長くするようにして堆積膜に対する窒化力が強くなるようにしてもよい。すなわち、基板処理工程時のプラズマ窒化処理時間＜クリーニング工程時のプラズマ窒化処理時間としてもよい。

【0096】

また、上述した実施形態では、クリーニング工程を行う前に処理容器２０３内に形成された堆積膜がＳｉ含有膜である場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、ウエハ２００に対する基板処理（プラズマ処理）によってウエハ２００表面から昇華した元素により構成される膜であって、それらの酸化層と窒化層との間で熱膨張率が異なる膜種であれば、本開示における技術を適用することができる。具体的には、堆積膜は、ウエハ２００表面から昇華したアルミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）等の金属元素や、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等の元素を含む膜であってもよい。

【0097】

また、上述した実施形態では、クリーニング工程を、処理容器２０３内にウエハ２００を収容しない状態で実行する場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、クリーニング工程を、処理容器２０３内にウエハ２００を収容した状態で実行してもよい。

【0098】

なお、本開示を特定の実施形態及び変形例について詳細に説明したが、本開示は係る実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。

【符号の説明】

【0099】

２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２０３ 処理容器
２１０ 上側容器
２１１ 下側容器
２１２ 共振コイル
２１７ サセプタ（基板載置台）
２７３ 高周波電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】