CN100477107C - 基板处理装置的处理室净化方法、基板处理装置和基板处理方法 - Google Patents

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CN100477107C CNB2005800034026A CN200580003402A CN100477107C CN 100477107 C CN100477107 C CN 100477107C CN B2005800034026 A CNB2005800034026 A CN B2005800034026A CN 200580003402 A CN200580003402 A CN 200580003402A CN 100477107 C CN100477107 C CN 100477107C
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Abstract

每次净化在处理室内容纳被处理基板，对所述被处理基板实施规定的处理的基板处理装置的处理室时，交替实施在处理室内形成包含氧元素的气体的等离子体的工序和在处理室内形成包含氮元素的气体的等离子体的工序。

Description

基板处理装置的处理室净化方法、基板处理装置和基板处理方法
技术领域
本发明涉及例如在半导体装置的制造工艺中使用的、基板处理装置的处理室净化方法、基板处理装置和基板处理方法。
背景技术
例如，随着半导体装置中的电路结构的微小化，半导体装置的制造工艺中使用的基板处理装置中容纳半导体基板的处理室要求极高的清洁度。
因此，例如在专利文献1中，公开有将通过酸清洗可以容易去除表面上粘附的污染物质的硅结晶体配置在处理室内与等离子体接触的部分，由此提高在处理室内的等离子体暴露区域的清洁度的技术。
另外，在专利文献2中，将包含含有氮的化合物和含有氟的化合物的清洁气体导入到堆积装置的处理室内而产生等离子体，并将处理室内的残留物作为挥发性生成物去除的技术。
进一步，在专利文献3中，公开有将气体导入到处理室内进行等离子体化，并通过该等离子体的溅射蚀刻，从设置在处理室内的陶瓷部件去除污染物质的技术。
但是，上述这种现有技术中因含有氟的化合物这种腐蚀性气体而引起处理室内的金属部件的腐蚀和处理室内的溅射造成的部件损坏和溅射后的污染物质重新附着等，不能满足近年要求的清洁度。
例如，半导体装置的栅极氧化膜的形成工序是左右晶体管的特性的重要工序，由于铁(Fe)、铜(Cu)等的金属污染物质对晶体管的特性带来很大的恶劣影响，所以要求可以得到比现有技术高的清洁度的污染去除技术。
另一方面，作为处理室的净化的其他方法，还考虑对大气开放，并进行由纯水或溶剂进行的擦拭处理，但是如上所述，在清洁度的要求水平高的情况下，有由大气开放引起的污染物质的带入等的影响，反而清洁度降低的悬念。另外，为了进行大气开放，需要处理室的分解和重新组装这样的烦杂、长时间的操作，还有基板处理装置的工作效率显著降低的技术问题。
专利文献1：日本专利特开2002-353206号公报
专利文献2：日本专利特开平9-232299号公报
专利文献3：日本专利特开平11-3878号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以迅速清洁容纳被处理基板的处理室而不会使基板处理装置的工作效率降低的基板处理装置的处理室净化方法。
本发明的另一目的在于提供一种在如等离子体处理装置抬升时等那样的，处理室内部的污染度较高的情况下，在较短时间中将容纳被处理基板的处理室净化到可进行作为目的的基板处理的水平的基板处理装置的处理室净化方法。
本发明的又一目的在于提供一种不会产生由使用腐蚀性物质引起的处理室内的腐蚀的基板处理装置的处理室净化方法。
本发明的另外的目的在于提供一种不会产生由处理室内的污染物质的溅射和重新附着等引起的污染，可净化处理室内的基板处理装置的处理室净化方法。
本发明的又一目的在于提供一种可进行以上的处理室净化的基板处理装置。
本发明的另一目的在于提供一种包括以上的处理室净化工序的基板处理。
根据本发明的第一观点，提供一种基板处理装置的处理室净化方法，其在处理室内容纳被处理基板，并对上述被处理基板实施规定的处理，使得在上述处理室内形成包含氧的气体的等离子体的工序和在上述处理室内形成包含氮的气体的等离子体的工序交替实施至少一个循环。
根据本发明的第二观点，提供一种可通过计算机读取的记录介质，在处理室内容纳被处理基板，并对上述被处理基板实施规定的处理的基板处理装置中，计算机包含控制上述基板处理装置的软件，使得在上述处理室内形成包含氧的气体的等离子体的工序和在上述处理室内形成包含氮的气体的等离子体的工序交替实施来净化上述处理室。
根据本发明的第三观点，提供一种基板处理装置，包括：处理室，容纳被处理基板；处理机构，在上述处理室内对上述被处理基板实施规定的处理；等离子体形成机构，用于在上述处理室内形成净化其内部的等离子体；和控制机构，控制上述等离子体形成机构，上述控制机构控制上述等离子体形成机构，使得在上述处理室内形成包含氧的气体的等离子体的工序和在上述处理室内形成包含氮的气体的等离子体的工序交替实施至少一个循环。
根据本发明的第四观点，提供一种基板处理方法，包括：在处理室内，使在包含氧的气体的等离子体的形成和包含氮的气体的等离子体的形成交替实施至少一个循环来净化处理室的工序；之后，在上述处理室内，至少进行一次包含氧的气体的等离子体的形成或包含氮的气体的等离子体的形成来时效处理(seasoning：清洁)处理室的工序；之后，将被处理基板导入上述处理室内，并对被处理基板实施规定的处理。
根据本发明，在对基板实施规定的处理的处理装置，例如进行等离子体处理的处理装置的抬升时，和在作为目的的处理前后等的定时中，通过由In-situ进行在处理室内交替反复形成氧等离子体和氮等离子体的处理室净化处理，例如与仅通过氧等离子体或仅通过氮等离子体等的单独等离子体进行净化的情况，和基于处理室的大气开放的净化方法等相比，可以在短时间可靠达到高净化度。
因此，可以将容纳被处理基板的基板处理装置的处理室净化到目的的净化度，而不会使基板处理装置的工作效率和生产率降低。
另外，如基板处理装置的抬升时等那样，在处理室内部的污染度较高的情况下，也可以在较短时间内将容纳被处理基板的处理室可靠地净化到可进行目的基板处理的水平。
进一步，由于使用了氧等离子体和氮等离子体等的等离子体，所以可以获到高净化度，而不会产生由使用腐蚀性物质引起的处理室内的腐蚀。
另外，通过使处理室净化时的等离子体处理为低电子温度等离子体，可以进一步净化处理室，而不会产生对处理室内的部件的溅射损坏和基于溅射的污染，由污染源造成的污染物质的重新附着等引起的污染。
在本发明中，优选净化时的等离子体是低电子温度等离子体。所谓低电子温度等离子体是指电子温度是0.5eV～3eV左右的等离子体。另外，优选这时的低电子温度等离子体的电子温度是2eV以下。作为电子温度可以使用通过均方速度定义的温度。另外，更优选腔室内壁附近的电子温度为2eV以下。优选等离子体通过具有多个狭缝的平面天线向上述处理室内导入微波来形成。由此，实现了期望的低电子温度等离子体。
另外，作为处理装置中进行的规定的处理，优选是低电子温度等离子体处理。此外，该处理优选是氮化处理或氧化处理。进一步，优选包含上述氧的气体是氧气，优选包含上述氮的气体是氮气。
附图说明
图1是表示实施本发明的一个实施方式的处理室净化方法的等离子体处理装置的一例的截面图。
图2是表示作为本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的控制部的结构的一例的框图。
图3是表示作为本发明的一个实施方式的处理室净化方法的一例的定时图。
图4是表示作为本发明的一个实施方式的处理室净化方法的另一例的定时图。
图5是表示实际进行本发明的处理室净化方法的情况下的污染度的曲线。
图6是表示实际进行本发明的处理室净化方法的情况下的污染度的曲线。
图7是表示为进行比较，仅通过氮等离子体来进行处理室的净化的情况下的污染度的曲线。
图8是表示为进行比较，仅通过氮等离子体来进行处理室的净化的情况下的污染度的曲线。
图9A是表示使氮等离子体处理时的压力为126.7Pa，实际进行本发明的处理室净化方法的情况下的净化处理前后的污染度的曲线。
图9B是表示使氮等离子体处理时的压力为66.7Pa，实际进行本发明的处理室净化方法的情况下的净化处理前后的污染度的曲线。
具体实施方式
下面，参照附图具体说明本发明的实施方式。
图1是表示实施作为本发明的一个实施方式的基板处理装置的处理室净化方法的等离子体处理装置的一例的截面图，图2是表示本实施方式的等离子体处理装置的控制部的结构的一例的框图，图3是表示本实施方式的处理室净化方法的一例的定时图，图4是表示本实施方式的处理室净化方法的另一例的定时图。
该等离子体处理装置200是通过微波等离子体进行例如氮化处理和氧化处理等的装置，气密地构成，具有接地的大致圆筒状的腔室71。在腔室71的底壁71a的中央部形成有圆形的开口部80，在底壁71a上设置有与该开口部80连通，并向下方突出的排气室81。在腔室71内设置有用于水平支撑作为被处理基板的晶片W和虚拟晶片Wd的AIN等的陶瓷构成的基座72。该基座72通过从排气室81的底部中央向上方延伸的圆筒状的支撑部件73进行支撑。在基座72的外缘部上设置有用于引导晶片W的导向杆74。另外，电阻加热型的加热器75嵌入到基座72中，该加热器75通过从加热器电源76馈电来加热基座72，并通过该热量来加热作为被处理体的晶片W。加热器电源76通过后述的处理控制器301进行控制，使得对应于作为温度传感器的热电对77的信号，加热器75为规定的输出。
在基座72上相对基座72的表面可伸缩地设置有用于支撑晶片W并使其升降的三个(仅图示了2个)的晶片支撑销82，将这些晶片支撑销82固定在支撑板83上。并且，晶片支撑销82通过压气缸(AirCylinder)等升降机构84，经由支撑板83进行升降。
在腔室71的侧壁上设置有气体导入部件85，将气体供给系统86连接到该气体导入部件85上。该气体供给系统86具有N2气供给源87、Ar气供给源88、O2气供给源89，这些气体分别经由气体线路90供给到气体导入部件85，并从气体导入部件85导入到腔室71内。另外，分别在气体线90上设置有质量流量控制器91及其前后的开关阀92。
在上述排气室81的侧面连接有排气管93，在该排气管93上连接有包含高速真空泵的排气装置94。并且，通过使该排气装置94动作，腔室71内的气体可向排气室81的空间81a内均匀地排出，并经由排气管93高速减压到规定的真空度。
在腔室71的侧壁上，与相邻于等离子体处理装置200的搬送室(图中未示)之间设置有用于进行晶片W和虚拟晶片Wd的搬入搬出的搬入搬出口95、开关该搬入搬出口95的阀门96。另外，符号71b表示石英衬垫。
腔室71的上部为开口部，沿该开口部的周围部设置有环状的支撑部97，在该支撑部97上，由电介质，例如石英和AIN等的陶瓷构成、透过微波的微波透过板98经由密封部件99而气密地设置。因此，腔室71内进行气密保持。
在微波透过板98的上方设置有圆板状的平面天线部件101，使其与基座72相对。该平面天线部件101在腔室71的侧壁上端卡止。平面天线部件101例如由表面镀银或镀金的铜板或铝板构成，为以规定的图案形成由长沟状的槽或圆形的贯通孔构成的多个微波放射孔102的结构。在该平面天线部件101的上面设置有具有介电常数大于真空的高介电常数特性的滞波材料103。在腔室71的上面设置有密封盖体104，使其覆盖这些平面天线部件101和滞波材料103。腔室71的上面和密封盖体104通过密封部件105进行密封。在密封盖体104上形成有未图示的冷却水流路，通过在此流过冷却水，冷却密封盖体104和滞波材料103。密封盖体104接地。另外，图中虽然平面天线部件101和微波透过板98隔离，但是它们也可密合。
在密封盖体104的上壁的中央形成有开口部106，将波导管107连接到该开口部上。在该波导管107的端部经由匹配电路108连接微波发生装置109。由此，通过微波发生装置109发生的例如频率为2.45GHz的微波经由波导管107发送到上述平面天线部件101。另外，作为微波的频率还可使用8.35GHz、1.98GHz等。
波导管107具有从上述密封盖体104的开口部106向上方延伸的截面为圆形的同轴波导管107a，和与该同轴波导管107a的上端部连接的沿水平方向延伸的截面为矩形的矩形波导管107b。矩形波导管107b的与同轴波导管107a的连接部侧的端部为模式转换器110。内导体111沿同轴波导管107a的中心延伸，该内导体111的下端部与平面天线部件101的中心连接固定。
将等离子体处理装置200的各构成部连接到控制部300。控制部300如图2所示，由处理器控制器301、用户接口302、方法(recipe)数据库303构成。
处理器控制器301连接到加热器电源76、升降机构84、质量流量控制器91、开关阀92、排气装置94、阀门96、匹配电路108、微波发生装置109等的各构成部，进行其控制。另外，还将作为温度传感器的热电对77连接到处理器控制器301，并根据该热电对77的信号控制加热器电源76。
用户接口302由工程管理者为管理等离子体处理装置200而进行命令的输入操作等的键盘和可视化显示等离子体处理装置200的工作状况的显示器等构成。
方法数据库303存储有通过该处理器控制器301的控制来实现由等离子体处理装置200执行的各种处理用的控制程序、根据处理条件使等离子体处理装置200的各构成部执行处理用的程序，即方法。方法可存储在硬盘和半导体存储器中，也可以以收纳在CDROM、DVD等的可移动性的存储媒体上的状态而设置在方法数据库303的规定的位置上。进一步，还可从其他装置例如经由专用线路来适当地传送方法。
并且，根据需要，通过来自用户接口部302的指示等从方法数据库303中调用任意的方法而使处理器控制器301执行，从而在处理器控制器301的控制下，进行等离子体处理装置200的期望处理。
在本实施方式的情况下，在方法数据库303中，除通过从N2气供给源87供给的氮气的等离子体来进行晶片W的表面的氮化处理的氮化等离子体处理方法303b、和通过从O2气供给源89供给的氧气的等离子体来进行晶片W的表面的氧化处理的氧化等离子体处理方法303c之外，还存储有进行如图3的曲线图所示的处理室净化的净化处理方法303a。
在该净化处理方法303a中，在腔室71的内部进行分别以任意的顺序至少使交互形成氧等离子体PO和氮等离子体PN循环一次的处理。即，最先进行形成氧等离子体PO和氮等离子体PN的处理的其中之一，接着，进行形成与最初不同的等离子体的处理，仅进行该一次循环就结束或交替反复多次。优选多次反复该处理，尤其优选3次以上。该净化处理方法303a还根据需要包含有之后重复一次或多次氧等离子体处理或氮等离子体处理的时效处理。
这时，氧等离子体PO的氧元素形成时间TO例如是10秒～3分钟，优选30秒～100秒，O2的气体流量是0.005～5.0L/分钟，作为载流气体的Ar是0.1～5.0L/分，腔室71的内压是6～633Pa。
另一方面，氮等离子体PN的氮等离子体形成时间TN例如是10秒～3分，优选30秒～100秒，N2的气体流量是0.05～1.0L/分，作为载流气体的Ar是0.1～3.0L/分，腔室71的内压是60～150Pa。
另外，氧等离子体形成时间TO和氮等离子体形成时间TN之间的循环中间停止时间Ti例如是20～40秒，作为各循环的结束侧的时间的循环后停止时间Tj是20～40秒。
并且，在净化处理方法303a中，以氧等离子体形成时间TO～循环后停止时间Tj作为一个循环，重复该循环直到例如达到腔室71的目的净化水平。
从微波发生装置109向腔室71内供给的高频电力优选500W～5kW。作为高频电力的频率使用2.45GHz。
在净化处理中，在提高氧等离子体PO或氮等离子体PN的等离子体势能(potential)的情况下，为了降低氧气或氮气的流量，降低等离子体的电子温度，而提高氧气或氮气的流量。
另外，作为氧等离子体PO或氮等离子体PN形成时的载流气体，并不限于Ar，也可以是Kr等的其他惰性气体，可根据载流气体来改变等离子体的电子温度。
接着，说明等离子体处理装置200中的处理动作。
首先，以氮化处理为例来说明这种等离子体处理装置200中的处理。首先，打开阀门96，从搬入搬出口95向腔室71内搬入净化的晶片W，并装载在基座72上。
并且，从气体供给系统86的N2气供给源87和Ar气供给源88以规定的流量将N2气和Ar气经由气体导入部件85导入到腔室71内，从而维持为规定的压力。
同时将来自微波发生装置109的微波经由匹配电路108导入到波导管107。微波依次通过矩形波导管107b、模式转换器110和同轴波导管107a供给到平面天线部件101，并从平面天线部件101经过微波透过板98向腔室71内的晶体W的上方空间放射。这时，微波因滞波管103而波长变短。微波在矩形波导管107b内以TE模式进行发送，该TE模式的微波由模式转换器110转换为TEM模式，在同轴波导管107a内向平面天线部件101传送。
通过从平面天线部件101经过微波透过板98向腔室71发射的微波，使在腔室71内供给的N2气体和Ar气体等离子体化，并通过该氮等离子体进行晶片W表面的氮化处理。
如上这样形成的微波等离子体是等离子体密度高、低电子温度的等离子体。由于这种由低电子温度等离子体进行的处理有基底损耗小等的优点，所以例如适用于绕栅极的等离子体处理等。低电子温度等离子体是指电子温度为0.5eV～3eV左右的等离子体，为了更有效发挥基底损耗小等的优点，优选2eV以下，通过调整形成条件，可以将如上所述的微波等离子体的电子温度控制为2eV以下，进一步为1eV以下。作为电子温度，可以使用以均方速度定义的电子温度。另外，腔室内壁附近的电子温度更优选2eV以下。
另外，在等离子体处理装置200中，还可进行由氧等离子体进行的晶片W表面的氧化处理，这时，代替N2气，将来自O2气供给源89的O2气与Ar一起导入到腔室71内，同时进行基于微波的等离子体处理即可。
但是，在使用这种微波等离子体进行处理的情况下，腔室71内的由金属元素等引起的污染的允许水平例如为污染物质原子的个数为2×210个/cm2以下的极低水平。即，若有污染，则损害半导体装置特性，产量降低，所以要求极高的净化度。
在本实施方式中，为了实现这种极高的净化度，通过如下顺序进行处理室净化。
例如，在等离子体处理装置200抬升时、晶片W的氮化等离子体处理、氧化等离子体处理等的各批(lot)前后，需要去除腔室71的内部的污染的情况等之下，随时从用户接口302向处理控制器301进行指示，调用净化处理方法303a并执行。或者，也可以其他方法的一部分，自动调用本实施方式的净化处理方法303a并执行。
在这种等离子体处理装置200中的净化处理方法303a的执行中，首先，打开阀门96，从搬入搬出口95向腔室71内搬入清洁的虚拟晶片Wd，并装载在基座72上。这是为了通过虚拟晶片Wd在氧等离子体PO和氮等离子体PN保护基座72而进行。另外，由于本实施方式的等离子体是低电子温度，所以也可不必将虚拟晶片Wd装载在基座72上。
并且，开始图3或图4所示的净化处理。首先，将腔室71内维持在规定的压力，例如10～300Pa，从气体供给系统86的O2气供给源89和Ar气供给源88分别将O2气和Ar气经由气体导入部件85以5～1000mL/min和0.1～3L/min的流量导入到腔室71内。
同时，与上述氮化处理等的本来的等离子体处理的情况相同，将来自微波发生装置109的微波经过匹配电路108导入到波导管107上。微波依次通过矩形波导管107b、模式转换器110和同轴波导管107a供给到平面天线部件101，并从平面天线部件101经过微波透过板98向腔室71内的虚拟晶片Wd的上方空间发射。
通过从平面天线部件101经过微波透过板98向腔室71发射的微波而在腔室71内使O2气和Ar气等离子体化，由此形成氧等离子体PO。通过该氧等离子体PO中的O自由基(radical)(O*)等，仅在氧元素形成时间TO中进行基于氧等离子体PO的腔室71内部的净化。这种微波等离子体如上所述，是电子温度为2eV以下，进一步为1eV以下的低电子温度等离子体。
之后，停止来自O2气和微波发生装置109的高频率电力的供给，仅在循环中止时间Ti停止等离子体。在该循环中止时间Ti期间还持续供给作为载流气体的Ar，从而使腔室71的内部维持在规定的压力。
之后，在腔室71的内部，从气体供给系统86的N2气供给源87将N2气以5～1000mL/min的流量经由气体导入部件85导入到腔室71内，同时，重新开始来自微波发生装置109的高频电力的供给，通过从平面天线部件101经过微波透过板98向腔室71发射的微波在腔室71内使N2气和Ar气等离子体化，从而形成氮等离子体PN。通过该氮等离子体PN中的N自由基(N*)等，基于氮等离子体PN的腔室71内部的净化仅在氮等离子体形成时间TN期间进行。另外，该氮等离子体工序中的腔室内压力对污染度有影响，从降低污染度的观点来看，优选腔室内压力为133.3Pa以下，13.3～93.3Pa，更优选26.6～66.7Pa。
在经过氮等离子体形成时间TN后，使对于腔室71的N2气的供给和来自微波发生装置109的高频电力的供给仅在循环后停止时间Tj的期间停止。
通过仅以所需要的循环数重复进行该一个循环，腔室71的内部的净化完成，将虚拟晶片Wd搬出到腔室71的外部。
通过这种净化处理，仅调用净化处理方法303a并执行，而不用将腔室71大气开放，即，不损害等离子体处理装置200的工作效率和生产率等，可以在较短时间去除腔室71的内部的污染物质，可以达到极高的净化度。因此，提高了等离子体处理工序的生产率。
另外，在等离子体处理装置200的抬升时等，腔室71内部的污染度较高的情况下，或误将污染度高的晶片W带入到腔室71的情况等下，可以在较短的时间内将腔室71高度净化到可进行目的的等离子体处理的水平。结果，提高了在晶片W上形成的半导体装置的生产率。
进一步，由于净化处理中没有使用氟元素化合物等的腐蚀性的物质，不会引起处理室内的腐蚀等，同时，由于使用如上所述的低电子温度的等离子体，所以抑制了由处理室内的污染物质的溅射和重新附着等造成的污染，同时可以实现高度的处理室净化。
此外，在本实施方式的情况下，在该处理室净化的最后的循环中，将最后形成的氮等离子体PN或氧等离子体PO的最终处理时间TF设定为之前的氮等离子体形成时间TN或氧等离子体形成时间TO的例如三倍以上。由此，在处理室净化中可以可靠地防止在腔室71内交替形成的氧等离子体PO或氮等离子体PN的影响在处理室净化完成后对后续的工序的影响。
另外，在本实施方式的情况下，作为等离子体处理装置200的本来的等离子体处理功能，还可以是基于向腔室71供给N2和Ar的晶片W的氮化处理、基于O2和Ar的供给的晶片W的氧化处理的其中之一，但是在这些晶片W的氮化处理和氧化处理之前，进行上述处理室净化处理的情况下，优选根据后续的工序是晶片W的氮化处理还是氧化处理，在处理室净化后，使腔室71上形成的等离子体的种类与后续的等离子体处理所使用的等离子体一致。
即，在处理室净化后，在进行基于向腔室71供给N2和Ar的晶片W的氮化处理的情况下，如图3所示，在处理室净化后，使最终处理时间TF的氮等离子体的形成和抽真空实施至少一个循环来进行时效处理后，进入到晶片W的氮化处理。
另外，在处理室净化后，进行基于O2和Ar的供给的晶片W的氧化处理的情况下，如图4所示，在处理室净化后，使处理时间TF的氧等离子体的形成和抽真空实施至少一个循环来实施时效处理后，进入到晶片W的氧化处理。
由此，可以防止之前的处理室净化对后续的晶片W的实际工序造成恶劣影响。但是，还存在不一定需要使其一致的情况。
接着，具体说明净化处理、时效处理、氮化处理的一系列的流程的例子。另外，下面的数字是示例，不限于此。
首先，在规定的处理，例如氮化处理之后，在腔室内分别以1L/min和0.2L/min的流量流过Ar气和O2气，加热基座，使得压力为例如126.7Pa，晶片温度(基座温度)为400℃，进行30秒的预热。之后，在压力和Ar气与O2气的流量仍为原样的状态下，导入2000W的微波，为了容易点火而在高压状态下进行氧等离子体的点火。之后，在66.7Pa的处理压力下，在60秒期间形成氧等离子体PO。在该氧等离子体处理结束后，关闭等离子体，接着停止Ar气和O2气，在30秒期间进行抽真空。
之后，在腔室内，使Ar气和N2气分别以1L/min和0.15L/min的流量流过，加热基座，使得压力例如为126.7Pa，晶片温度(基座温度)为400℃，并在30秒期间进行预热。之后，在压力和Ar气与N2气的流量仍为原样的状态下，导入1600W的微波，进行氮等离子体的点火。之后，在66.7Pa的处理压力下，在60秒期间形成氮等离子体PN。在该氮等离子体处理工序结束后，关闭等离子体，接着停止Ar气和N2气，在30秒期间进行抽真空。
通过进行至少一次这种循环，净化处理结束。
在最后的等离子体处理工序结束，并在30秒期间抽真空后，进行时效处理。之后的处理以氮化处理的情况为例，在腔室内使Ar气和N2气分别以1L/min和0.15L/min的流量流过，进行加热，使得压力例如为126.7Pa，晶片温度(基座温度)为400℃，在30秒期间进行预热。之后，在压力和Ar气与N2气的流量仍为原样的状态下，导入1600W的微波，进行氮等离子体的点火，之后，在66.7Pa的处理压力下，在180秒期间形成氮等离子体。在该氮等离子体处理工序结束后，关闭等离子体，接着停止Ar气和N2气并抽真空。通过进行规定次数的该循环，时效处理结束，并进行作为本来的处理的氮化处理。
接着，说明实际上实施上述的净化处理的结果。
图5和图6表示横轴为处理室净化处理的累积时间，纵轴为评价用样本表面的污染状态(每单位面积的污染物质原子的个数)，表示进行本实施方式的净化处理的情况下的效果，图5是通过氧等离子体进行氧化处理后的结果，图6是通过氮等离子体进行氮化处理后的结果。
这里，形成使腔室内强制污染的状态，在腔室内设置清洁的样本用晶片，分别在规定的条件下进行氧化处理和氮化处理，作成样本用晶片的污染评价用样本，通过ICP-MASS(电感耦合等离子体质谱仪：Inductive Coupled Plasma-mass-Spectrometry：)测量每单位面积的各污染物质原子的个数(对应于图5、6的0分)。
接着，在腔室内设置清洁的样本用晶片，重复15次进行1分钟的氧等离子体PO的步骤钟和1分钟的氮等离子体PN的步骤构成的循环，进行总共30分钟的净化操作，作成样本用晶片的评价用样本，并通过ICP-MASS测量每单位面积的各污染物质原子的个数(对应于图5、6的30分钟)。接着，进一步重复4次这种操作，使得这种操作总共进行5次，在各净化操作后，作成样本用晶片的评价用样本，并通过ICP-MASS测量每单位面积的各污染物质原子的个数(对应于图5、6的60分钟，90分钟、120分钟、150分钟)。另外，作为污染物质，测量Cu、Fe、K、Al、Mg、Na。
若整理这时的净化处理的具体条件，则如下所示。
(1)氧等离子体工序(每一次)
晶片温度(基座温度)：400℃
压力：66.7Pa
O2气流量：0.2L/min
Ar气流量：1L/min
时间：30秒
微波功率：2000W
(2)氮等离子体工序(每一次)
晶片温度(基座温度)：400℃
压力：66.7Pa
N2气流量：0.15L/min
Ar气流量：1L/min
时间：60秒
微波功率：1600W
从图5和图6确认了通过进行本实施方式的净化处理，在进行氧化处理后和进行氮化处理后的任何一个中，在150分钟的非常短的时间内达到目标的2×1010原子/cm2以下的净化度，而不用使腔室71大气开放，迅速使处理室净化为近年来的腔室71中的污染度降低要求严格的可对晶片W进行等离子体处理的水平。
为进行比较，图7和图8表示横轴为处理室净化处理的累积时间，纵轴为评价用样本表面的污染度(每单位面积的污染物质原子的个数)，进行仅由氮等离子体PN进行的净化化处理的情况下的结果。图7是使腔室内强制污染后，通过氧等离子体氧化处理后的结果，图8是使腔室内强制污染后，通过氮等离子体进行氮化处理后的结果。另外，这里同样作为污染物质，测量Cu、Fe、K、Al、Mg、Na。
这里，总共重复5次仅基于氮等离子体PN的30分钟的净化操作，与上述图5和图6相同，作成评价用样本。从该图7和图8确认了在仅通过氮等离子体PN重复进行净化处理的情况下，在进行氧化处理后、进行氮化处理后的任何之一都不能在150分钟的净化处理中达到作为净化度的目标值的2×1010原子/cm2以下的净化度。
接着，改变净化处理中的氮等离子体处理时的压力来进行实验。这里，在以下的条件下进行氮化处理后，在进行净化处理时，使氮等离子体工序的压力在126.7Pa和66.7Pa中变化。这时的条件如下。
(1)氮化处理
压力：6.7Pa
N2气流量：40mL/min
Ar气流量：1L/min
时间：20秒
微波功率：1500W
(2)净化处理
(i)氧等离子体处理(每一次)
压力：66.7Pa
O2气流量：0.2L/min
Ar气流量：1L/min
时间：30秒
微波功率：2000W
(ii)氮等离子体处理(每一次)
压力：126.7Pa或66.7Pa
N2气流量：0.15L/min
Ar气流量：1L/min
时间：60秒
微波电力：1600W
净化处理通过重复15次如上所述的氧等离子体工序和氮等离子体工序来进行。对于净化处理前和净化处理后，通过氮化处理等离子体作成样本用晶片的污染评价用样本，并通过ICP-MASS对Na、Al、Fe、Cu、Cr、Ni、Mg、Ca来测量净化处理前后的评价样本表面的污染度(每单位面积的污染物质原子的个数)。图9A、图9B表示其结果。在图9A中，Cr在净化处理的前后都在检测界线以下。另外，在图9B中，净化处理前的Cr，净化处理后的Na、Fe、Cu、Cr、Ni、Mg在检测界线以下。
如图9A、9B所示，确认了净化处理的效果在氮等离子体工序时的压力为66.7Pa时比126.7Pa时高。
另外，本发明可以进行各种变形，而不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，在净化处理时，表示了先进行氧等离子体处理的例子，但是也可氧等离子体处理和氮等离子体处理其中之一在前。另外，在上述实施方式中，表示了净化处理交替将O2气和N2气供给到腔室71而形成等离子体的情况，但是并不限于此，也可使用包含氧的气体和包含氮的气体。作为这种气体，可以举出例如NO、NO2、NH3等。
另外，作为可实施本发明的处理室净化方法的处理装置，例示了将微波通过具有多个狭缝的平面天线传播到腔室内而形成等离子体的低电子温度等离子体处理装置，但是作为导入微波的天线并不限于此，即使没有天线也可将微波导入到处理室内。低电子温度等离子体的生成一般可以通过基于微波的等离子体激励，但是并不限于此，即使是感应耦合型和平行平板型的RF等离子体，也可通过脉冲供给RF等生成低电子温度等离子体，所以若形成可进行本发明的处理室净化处理的等离子体，则可使用。另外，近年来还提出了基于有磁场RF等离子体的低电子温度等离子体，其也适用。另外，在上述实施方式中，表示了使用处理装置的等离子体源来进行净化处理的例子，其是典型例，但是除用于基板处理的等离子体源之外，净化处理还可具有等离子体源。这时，作为基板处理装置还可进行非等离子体处理。

Claims (16)

1.一种基板处理装置的处理室的净化方法，在处理室内容纳被处理基板，并对所述被处理基板实施规定的处理，其特征在于：
使得在所述处理室内形成包含氧的气体的等离子体并进行等离子体处理的工序和在所述处理室内形成包含氮的气体的等离子体并进行等离子体处理的工序交替反复多次。
2.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于：
所述等离子体的电子温度是2eV以下。
3.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于：
所述等离子体通过具有多个狭缝的平面天线将微波导入所述处理室内而形成。
4.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于：
包含所述氧的气体是氧气，包含所述氮的气体是氮气。
5.根据权利要求1所述的净化方法，其特征在于：
在所述基板处理装置中进行的规定的处理是氮化处理或氧化处理。
6.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
处理室，容纳被处理基板；
处理机构，在所述处理室内对所述被处理基板实施规定的处理；
等离子体形成机构，用于在所述处理室内形成净化其内部的等离子体；和
控制机构，控制所述等离子体形成机构，
所述控制机构控制所述等离子体形成机构，使得在所述处理室内形成包含氧的气体的等离子体并进行等离子体处理的工序和在所述处理室内形成包含氮的气体的等离子体并进行等离子体处理的工序交替反复多次。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：
所述等离子体的电子温度是2eV以下。
8.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：
所述等离子体形成机构具有有多个狭缝的平面天线、微波发生源、将来自微波发生源的微波导入到所述平面天线的波导路径，经所述波导路径和所述平面天线将微波导入到所述处理室内。
9.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：
包含所述氧的气体是氧气，包含所述氮的气体是氮气。
10.根据权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：
所述处理机构对被处理基板进行氮化处理或氧化处理。
11.一种基板处理方法，其特征在于，包括：
在处理室内，使包含氧的气体的等离子体的形成和包含氮的气体的等离子体的形成交替反复多次来净化处理室的工序；
之后，在所述处理室内，至少进行一次包含氧的气体的等离子体的形成或包含氮的气体的等离子体的形成来对处理室进行时效处理的工序；
之后，将被处理基板导入所述处理室内，并对被处理基板实施规定的处理。
12.根据权利要求11所述的基板处理方法，其特征在于：
对所述被处理基板实施规定的处理的工序是对被处理基板实施氮化处理或氧化处理。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于：
在对所述被处理基板实施规定的处理的工序是氮化处理的情况下，在所述时效处理中形成包含氮的气体的等离子体，在对所述被处理基板实施规定的处理的工序是氧化处理的情况下，在所述时效处理中形成包含氧的气体的等离子体。
14.根据权利要求11所述的基板处理方法，其特征在于：
所述等离子体的电子温度是2eV以下。
15.根据权利要求11所述的基板处理方法，其特征在于：
净化所述处理室的工序通过具有多个狭缝的平面天线将微波导入所述处理室内而形成低电子等离子体来进行。
16.根据权利要求11所述的基板处理方法，其特征在于：
净化所述处理室的工序使用氧气作为包含所述氧的气体、使用氮气作为包含所述氮的气体来进行。
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